JPWO2007139115A1 - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

複数列毎に散乱線遮蔽板３１を配置したグリッド３を放射線検出器２の前面に配置する。このとき、グリッド３と放射線検出器２との距離を、散乱線遮蔽板３１の高さの整数倍とすることが望ましい。陰影４１を含む画素列に隣接する画素列の画像信号から、陰影を含む画素列の真の画像信号を推定する。また、散乱線遮蔽板の陰影を含む画素列の画像信号と遮蔽画素に遮蔽板が無いとした場合の画像信号から、散乱線分布を推定する。推定された画像信号分布から、推定された散乱線分布を引くことにより、散乱線の影響のない明瞭な診断画像を得ることができる。

Description

この発明は、Ｘ線等の放射線の透過像を検出できる二次元放射線検出器と、透過像から散乱線を除去する散乱線除去グリッドとを有する放射線撮像装置に関するものである。

図１１を参照して、従来の放射線撮像装置の全体構成について説明する。
図１１（ａ）は、従来の放射線撮像装置の一般的な実施態様である。従来の放射線撮像装置は、被検体Ｍに放射線を照射する放射線源１と、被検体Ｍの透過放射線Ｒを検出して画像信号に変換する二次元放射線検出器２と二次元放射線検出器２の前面に配置された散乱線除去グリッド３とから構成される受像手段４と、放射線源１と受像手段４とを所定の間隔で対向保持してなる映像系５と、二次元放射線検出器２で得られた画像信号を、所定の補正処理を施して保存・表示する画像処理装置６とから構成される。

このように構成された放射線検出器は、以下のように動作する。放射線源１から放射線Ｒ’が照射されると、放射線Ｒ’の一部が被検体Ｍを透過して受像手段４へ到達する（以下直接線Ｒｄ’という）。図１１（ｂ）に示すように、直接線Ｒｄ’のうち、散乱線除去グリッド３を透過して二次元放射線検出器２へ到達するものを以下透過直接線Ｒｄとする。このとき、被検体Ｍの透過率の空間分布により、直接線Ｒｄ’の強度分布が変化し、更に散乱線除去グリッド３の透過率の空間分布により透過直接線Ｒｄの強度分布が変化する。

一方、放射線Ｒ’の一部は、被検体Ｍ内で散乱し、直接線Ｒｄ’とは異なる経路を通って受像手段４へ入射する（以下散乱線Ｒｓ’という）。また、散乱線Ｒｓ’のうち、散乱線除去グリッド３を透過して二次元放射線検出器２へ到達するものを以下透過散乱線Ｒｓとする。

また、以下、透過直接線Ｒｄと透過散乱線Ｒｓとの合計、すなわち、二次元放射線検出器２へ到達する放射線の合計を透過放射線Ｒとする。

散乱線除去グリッド３は、複数の放射線遮蔽板３１を等間隔に配置すると共に、放射線遮蔽板３１の間に透過性を有する中間物質３２を充填した構造になっている。また、放射線源１と散乱線除去グリッド３との距離に応じて、中心部から離れるほど、放射線遮蔽板３１を傾けて配置している。散乱線除去グリッド３はこのように構成されているので、放射線遮蔽板３１上に入射した直接線Ｒｄ’は吸収されるが、中間物質３２に入射した直接線Ｒｄ’は透過して二次元放射線検出器２へ到達する。一方、中間物質３２上へ入射した散乱線Ｒｓ’の大部分は、隣接する放射線遮蔽板３１により吸収されて、二次元放射線検出器２へ到達しない。ここで、直接線Ｒｄ’・散乱線Ｒｓ’が散乱線除去グリッド３を透過する割合をそれぞれ直接線透過率・散乱線透過率とすると、散乱線除去グリッド３は、高い直接線透過率を有し、低い散乱線透過率を有することになる。この結果、大部分の直接線Ｒｄ’が二次元放射線検出器２に到達し、大部分の散乱線Ｒｓ’が散乱線除去グリッド３により吸収されて二次元放射線検出器２に到達に到達しないので、散乱線の影響による画質低下が軽減される。

しかしながら、放射線遮蔽板３１上に入射した直接線Ｒｄ’が一部吸収されることにより、二次元放射線検出器２に放射線遮蔽板３１の周期的な陰影（モアレ）が生じる。このとき、散乱線遮蔽板３１のピッチが、画素列のピッチの整数倍として、画像上に生ずるモアレを低減する手法が提案されている（例えば特許文献１）。この手法によれば、予め散乱線のない状態で撮影した画像信号に基づいて、散乱線遮蔽板３１の吸収により生じる周期的な画像信号の低減を補正することができる。

いずれにしても、より明瞭な画像を得るには、散乱線Ｒｓ’をできる限り吸収して、二次元放射線検出器２へ到達させないようにすることが望ましい。すなわち、散乱線除去の観点からは、放射線遮蔽板３１のピッチを小さく、高さｈを高く、若しくは厚さｔを厚くして、散乱線の吸収率を向上させることが望ましい。
特開２００２−２５７９３９公報

しかし、放射線遮蔽板３１のピッチを小さく、若しくは厚みを厚くすれば、直接線Ｒｄ’の吸収率も高くなる問題が生ずる。直接線Ｒｄ’の吸収率が高くなると、二次元放射線検出器２に到達する透過直接線Ｒｄの強度が低下し、その結果として画像信号Ｇｉｊの強度が低下して、診断上必要となるダイナミックレンジを確保することができなくなる。ダイナミックレンジを確保するためには、放射線源から放射する放射線Ｒ’の線量を多くすることが考えられるが、被検体Ｍの被曝を考えれば限界がある。一方、散乱線除去グリッド３のピッチを大きくすると、直接線Ｒｄ’の透過率は向上するものの、透過散乱線Ｒｓが増大し、画質が低下する。

本発明はこのような課題に鑑みて、透過直接線Ｒｄの強度を確保しつつ、透過散乱線Ｒｓに起因する画質の低下を防止することができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために次のような構成をとる。
すなわち請求項１に記載の放射線撮像装置は、放射線照射手段と、行列方向に配置され、放射線を電荷に変換する画素と、前記電荷を画像信号として読み出す読出し手段とを備えた二次元放射線検出器と、前記放射線照射手段と前記二次元放射線検出器との間に配置された散乱線除去グリッドとを有し、前記散乱線除去グリッドは複数の前記画素からなる画素列に平行にかつ複数の画素列毎に配置された複数の放射線遮蔽板を有し、前記放射線遮蔽板の陰影が投影される一または複数の前記画素列からなる遮蔽画素列から読み出された前記画像信号を、前記遮蔽画素列に対して行方向に隣接する複数の前記画素列から読み出された画像信号に基づいて補正する補正演算手段を有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の放射線撮像装置は、請求項１に記載の放射線撮像装置であって、前記補正演算手段は、前記遮蔽画素列から読み出された画像信号に基づいて、前記二次元放射線検出器に入射する散乱線分布を推定する散乱線分布推定手段と、前記推定された散乱線分布に基づいた推定透過散乱成分を、少なくとも一部の画素から読みだされた画像信号から除去する手段を更に有することを特徴とする。

また、請求項３に記載の放射線撮像装置は、請求項１または２に記載の放射線撮像装置であって、前記遮蔽画素列が複数の前記画素列から構成され、前記遮蔽画素列を構成する複数の前記画素列の画像信号をアナログで結合することを特徴とする。

また、請求項４に記載された放射線撮像装置は、請求項１から３のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記散乱線除去グリッドと前記面検出器との距離が前記放射線遮蔽板の高さの整数倍であることを特徴とする。

また、請求項５に記載された放射線撮像装置は、請求項１から４のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記放射線照射手段と、前記散乱線除去グリッドおよび前記二次元放射線検出器との相対位置が所定の範囲で変化した場合においても、前記放射線遮蔽板の陰影が前記画素列内に収まるように、前記散乱線除去グリッドの位置及び前記放射線遮蔽板の形状が設定されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載された放射線撮像装置は、請求項１から５のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、複数の前記放射線照射手段および前記二次元放射線検出器の位置において、前記放射線照射手段と前記二次元放射線検出器との間に被検体を配置せずに撮影した画像信号に基づいて、前記遮蔽画素列の位置及び遮蔽画素列の幅を取得する遮蔽画素列特定手段を有することを特徴とする。

また、請求項７に記載された放射線撮像装置は、請求項１から６のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記二次元放射線検出器と前記散乱線除去グリッドとの相対位置を調整する調整手段を更に有することを特徴とする。

また、請求項８に記載された放射線撮像装置は、請求項１から７のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記散乱線除去グリッドがクロスグリッドであることを特徴とする。

また、請求項９に記載された放射線撮像装置は、請求項１から８のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記放射線照射手段と二次元放射線検出器とをそれらの相対距離一定かつ対向配置した状態で回転駆動する回転駆動機構と、複数の回転位置で得た前記画像信号に基づいて断層画像を得る断層画像処理手段とを更に有することを特徴とする。

また、請求項１０に記載された放射線撮像装置は、請求項１から９のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記二次元放射線検出器は、同一行に属する各画素のドレイン電極に接続されるデータラインと、同一列に属する各画素のゲート電極に接続されるゲートラインとを有しており、前記放射線遮蔽板を前記ゲートラインに平行に配置することで、前記画素列及び遮蔽画素列は、前記ゲートラインに平行であることを特徴とする。

また、請求項１１に記載された放射線撮像装置は、請求項１から９のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記二次元放射線検出器は、同一行に属する各画素のゲート電極に接続されるゲートラインと、同一列に属する各画素のドレイン電極に接続されるデータラインとを有しており、前記放射線遮蔽板を前記データラインに平行に配置することで、前記画素列及び遮蔽画素列は、前記データラインに平行であることを特徴とする。

本発明の二次元放射線検出器は次の通り作用する。（請求項１の作用・効果）すなわち、直接線による放射線遮蔽板の陰影が含まれる画素列の真の画像信号は、隣接する放射線遮蔽板の陰影が含まれない画素列から得られる画像信号に基づいて推定される。（請求項２の作用・効果）一方、直接線による放射線遮蔽板の陰影が含まれる画素列から得られる画像信号に基づいて散乱線の分布を推定し、推定された散乱線の分布に基づいた推定透過散乱成分を、一部の画素から読みだされた画像信号から除去することで、画像信号が補正される。

また、画素列の画像信号が逐次読み込まれる。これと並行して、上述の直接線による放射線遮蔽板の陰影が含まれる画素列の画像信号の推定および散乱線の分布の推定が行われる。

（請求項３の作用・効果）更に、隣接する複数の前記画素列がアナログ信号レベルで結合され、結合された画像信号が逐次読み出される。これと並行して、上述の直接線による放射線遮蔽板の陰影が含まれる画素列の画像信号の推定および散乱線の分布の推定が行われる。アナログ信号レベルでの結合により信号データの精度が高く高精度の診断画像が得られる。また、アナログ信号レベルの結合（すなわちアナログバインド）を行うとＳ／Ｎ比が良くなる。

（請求項４の作用・効果）前記散乱線除去グリッドと前記二次元放射線検出器間との距離が前記放射線遮蔽板の高さの整数倍であることにより、散乱線の透過率は散乱線除去グリッドに入射する角度に依存して変化するが、全ての角度から均一に散乱線が入射する前提では各画素列に到達する散乱線強度がほぼ均一となり、散乱線成分分布推定の精度が向上する。

（請求項９の作用・効果）また、放射線照射手段と放射線検出手段とをそれらの相対距離一定かつ対向配置した状態で回転駆動する機構と、複数の回転位置で得た前記画像信号に基づいて断層画像を得る手段を有する放射線撮像装置においては、これらの相対位置関係が装置の機能に基づいて、もしくは機械的な撓みなどに基づいて変化する。このような相対的な位置関係の変化の範囲は、設計上若しくは実測上あらかじめ知ることができる。既知の変化範囲内で相対的な位置関係が変化した場合であっても、ある画素列に投影されていた放射線遮蔽板の陰影が、隣接する画素列へ移動しないように、放射線遮蔽板の形状や散乱線除去グリッドと放射線検出器との相対位置などが設定される。なお、ここでいう画素列とは、アナログもしくはデジタルで結合された複数の画素列を含む概念である。（請求項９の作用・効果）このように構成された放射線撮像装置では、装置の機能に基づいて如何に動作しようとも、放射線遮蔽板の陰影が隣接する他の画素列に及ぶことがない。（請求項７の作用・効果）さらに、二次元放射線検出器と前記散乱線除去グリッドとの相対位置を調整する調整手段を有することにより、上述の放射線遮蔽板の陰影が隣接する画素列へ移動しないように厳密に位置あわせされることになる。

（請求項８の作用・効果）また、行方向にも放射線遮蔽板を配置すれば（すなわち散乱線除去グリッドがクロスグリッドであれば）、列方向からの散乱線を遮蔽することができ、より明瞭な画像を得ることができる。

（請求項１の作用・効果）一般的に、散乱線分布の空間周波数は、直接線の空間周波数すなわち、被検体の放射線吸収分布の空間周波数よりも低く、画素ピッチに比して放射線遮蔽板を大きいピッチで配置したとしても、遮蔽画素列の画像信号のみを用いて、散乱線の分布を推定できる点に注目すべきである。本発明は、上述のように作用して、少ない放射線遮蔽板により、直接線の透過率を十分確保しつつ散乱線を推定することができることに加え、放射線遮蔽板の陰影による画像情報の欠落を抑制しかつ欠落部分を補完することにより、散乱線を十分に除去した明瞭な診断画像を得ることができる。また、低線量撮影が可能となり、被検体の被曝線量を大幅に低減できるという効果をも奏する。

また、散乱線の推定および遮蔽画素列における画像信号の補間処理は、隣接する数列の画素列の画像信号があれば可能である。従って、画素列と放射線遮蔽板とを平行に配置しておけば、必要分だけ画像信号をバッファに蓄積するなどして、蓄積された複数列の画像信号から散乱線の推定処理、および画像情報の欠落部分の補間処理を、画像信号の読み込みと同時並行的に行うことにより、処理の高速化が実現できる。例えば、動画処理をリアルタイムに実現することができる。

（請求項１１の作用・効果）さらに、放射線遮蔽板をデータラインに平行に配置することで、画素列をデータラインと平行にして、放射線遮蔽板を平行に配置しておけば、１列毎に補間処理を行うことができるため、バッファの容量が少なくて済む。ただし、その場合にはアナログで画素を束ねることができない。

（請求項３、１０の作用・効果）また、隣接する複数の前記画素列が信号レベルでバインドされていれば、分解能は低くなるが、画素束ねが不要のため処理を高速に行うことができる。また、配置する放射線遮蔽板を減らすことができ、更に直接線の吸収率を低減して、低線量撮影に貢献することができる。また、遮蔽画素列のみを束ねるように構成してもよい。

（請求項４の作用・効果）また、散乱線の推定処理においては、散乱線除去グリッドの散乱線に対する吸収率が空間的に均一でない場合は、空間的な直接線透過率データを考慮して演算を行う必要がある。しかし、前記面検出器間との距離が前記放射線遮蔽板の高さの整数倍であれば、演算を簡略化でき、高速な散乱線の推定処理演算を行うことができる。

（請求項６の作用・効果）また、放射線照射手段及び二次元放射線検出手段の位置が装置の機能に基づいて変化した場合であっても、それぞれの位置において遮蔽画素列特定手段により取得された散乱線除去グリッドの透過特性などに基づいて適切な散乱線推定処理演算をすることができる。具体的には、放射線照射手段と二次元放射線検出手段との距離が変化する装置において、その距離に応じて遮蔽画素列の位置および幅が変化しても、それぞれの位置に置ける遮蔽画素列の位置及び幅を予め特定しておくことができるため、その特定された遮蔽画素列の位置において散乱線の推定処理演算を行うことができる。

（請求項７の作用・効果）また、放射線遮蔽板の陰影が隣接する画素列に移動しないことが保証されていれば、散乱線の推定処理を常に正確に行うことができる。さらに、調整機構により、事後的な位置の変化に対応できる。

（請求項８の作用・効果）また、行方向にも放射線遮蔽板を配置すれば、列方向からの散乱線をも遮蔽することができ、より明瞭な画像を得ることができる。

（請求項９の作用・効果）また、本発明をＸ線ＣＴなどのような放射線照射手段と二次元放射線検出手段との相対距離が変化しないような装置に適用すれば、ある画素列上に投影された放射線遮蔽板の陰影が、隣接する画素列へ移動しないようにすることがより容易であり、好適である。更に、二次元放射線検出手段を用いているため、所謂コーンビームＣＴの再構成演算を行うことにより、散乱線の影響を低減した画像に基づいて、より明瞭なＣＴ像を、短時間かつ低被曝線量で得ることができる。

本発明にかかる放射線撮像装置の全体像を示す図である。 本発明の二次元放射線検出器の詳細を示す図である。 本発明の散乱線除去グリッドの詳細を示す図である。 本発明の画像処理手段の処理を示すブロック図である。 コーンビームＣＴへの応用例を説明する図である。 ＳＩＤの変化と遮蔽画素列の位置及び幅の変化との関係を説明する図である。 本発明の透過放射線の列方向の分布を示すグラフ図である。 推定透過散乱線に二次元フィルタを適用する図である。 調整機構による具体的な調整を説明する図である。 画素束ね対応の場合の調整機構による具体的な調整を説明する図である。 本発明の放射線除去グリッドと二次元放射線検出器との距離と透過散乱線分布との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。 本発明の放射線除去グリッドと二次元放射線検出器との距離と透過散乱線分布との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。 従来技術に係る放射線撮像装置の全体像を示す図である。

符号の説明

１ 放射線源
２ 二次元放射線検出器
３ 散乱線除去グリッド
４ 受像手段
５ 映像系
６ 画像処理装置
７ ガントリ
２２ 放射線感応層
２３ バイアス電極
２４ Ａ／Ｄ変換回路
２５ ゲート制御回路
２６ 読出手段
３１ 放射線遮蔽板
３２ 中間物質
３３ 保持板
３４ 調整機構
４１ 放射線遮蔽板の陰影
６１ 遮蔽画素列特定手段
６２ 遮蔽画素列推定手段
６３ 散乱線分布推定手段
６４ 診断用画像生成手段
６５ 診断用画像格納手段
６６ 診断用画像表示手段
６７ バッファメモリ
６８ 不揮発メモリ
Ｍ 被検体
Ｒ’ 放射線
Ｒ 透過放射線
Ｒｄ’ 直接線
Ｒｓ’ 散乱線
Ｒｄ 透過直接線
Ｒｄ＾_ｉｊ 推定透過直接線
Ｒｓ 透過散乱線
Ｒｓ＾_ｉｊ 推定透過散乱線
Ｅｓ’＾_ｉｊ 列方向フィルタを適用した推定透過散乱線
Ｅｓ＾_ｉｊ 二次元フィルタを適用した推定透過散乱線
Ｇ_ｉｊ 画像信号
Ｇ＾_ｉｊ 推定画像信号
Ｇｏ_ｉｊ 診断画像
Ｐ_ｉｊ 画素
ＤＳ_ｉｊ ソース電極
Ｄｇ_ｉｊ ゲート電極
Ｄｄ_ｉｊ ドレイン電極
ＳＷ_ｉｊ スイッチング素子
Ｃ_ｉｊ 蓄積容量
ＧＬ_ｊ ゲートライン
ＤＬ_ｉ データライン
Ｐｓ_ｉｊ 直接線透過率データ
ＳＰ_ｉｊ 遮蔽画素列の分布
ｆ 放射線遮蔽板感応層間距離
ｔ 放射線遮蔽板厚さ
ｈ 放射線遮蔽板高さ
ΔＸ 放射線源のシフト量
ΔＧ 散乱線除去グリッドのシフト量
ＣＬ クロスライン
ΔＣ クロスラインギャップ

図１を参照して、本発明に係る放射線撮像装置の全体構成について説明する。図１に示すように、本発明に係る放射線撮像装置は、被検体Ｍに放射線を照射する放射線源１と、被検体Ｍの透過放射線Ｒを検出して画像信号Ｇ_ｉｊ（ｉはデータラインが並ぶ方向を示す添え字、ｊはゲートラインが並ぶ方向を示す添え字である。以下他の符号に対しても同じ。）に変換する二次元放射線検出器２と二次元放射線検出器２の前面に配置された散乱線除去グリッド３とから構成される受像手段４と、放射線源１と受像手段４とを所定の間隔で一定かつ対向保持してなる映像系５と、二次元放射線検出器２で得られた画像信号を、所定の補正処理を施して診断用画像として保存・表示する画像処理装置６とから構成される。放射線源１は、本発明における放射線照射手段に相当し、二次元放射線検出器２は、本発明における二次元放射線検出器に相当し、散乱線除去グリッド３は、本発明における散乱線除去グリッドに相当し、画像処理装置６は、本発明における補正演算手段に相当する。

次に、図２を参照して、二次元放射線検出器２の詳細について説明する。二次元放射線検出器２は、マトリクス状に配置された画素Ｐ_ｉｊと、画素Ｐ_ｉｊ上に形成された放射線感応層２２と、放射線感応層２２の上に形成されたバイアス電極２３とを有する。

画素Ｐ_ｉｊは、ソース電極Ｄｓ_ｉｊ、ゲート電極Ｄｇ_ｉｊ及びドレイン電極Ｄｄ_ｉｊから構成されるスイッチング素子ＳＷ_ｉｊと、ソース電極Ｄｓ_ｉｊに接続された蓄積容量Ｃ_ｉｊと、ソース電極ＤＳ_ｉｊに接続された画素電極Ｄｐ_ｉｊから構成され、図示しないガラス基板上にマトリクス状に配置される。

二次元放射線検出器２は、更に、同一行に属する各画素Ｄｐｉのドレイン電極Ｄｄｉに接続されるデータラインＤＬｉと、同一列に属する各画素Ｄｐｊのゲート電極Ｄｇｊに接続されるゲートラインＧＬｊと、データラインＤＬｉに接続されたＡ／Ｄ変換回路２４と、各ゲートラインＧＬｊに接続されたゲート制御回路２５と、Ａ／Ｄ変換回路２４とゲート制御回路２５と制御する読出手段２６とを有している。ここで、「行」を、後述する放射線遮蔽板３１に対して直交する方向とし、「列」を、放射線遮蔽板３１に対して平行になる方向とする。ただしクロスグリッドの場合には、行方向にも放射線遮蔽板３１を配置することとする。また、本実施形態では、後述する図３（ｂ）のケースを除けば、放射線遮蔽板３１をゲートラインＧＬｊに平行に配置することをメインにして説明する。

本実施形態においては、放射線感応層２２が、ａ−Ｓｅ， ＣｄＺｎＴｅなどの半導体厚膜から構成される直接変換型検出器として説明する。ただし、本発明特有の効果を得るためには、どのような変換方式であってもよく、例えば、放射線を可視光に変換し、可視光をホトダイオードで受光して電気信号に変換する間接変換型検出器であっても良い。

このように構成された二次元放射線検出器２は、以下の通り動作する。放射線感応層２２に放射線が入射すると、電子正孔対が発生する。発生した電子は、バイアス電極２３に印加された電圧により生ずる電界により画素電極Ｄｐ_ｉｊへ移動し、正孔はバイアス電極２３へ移動する。画素電極Ｄｐ_ｉｊへ移動した電子は、蓄積容量Ｃ_ｉｊに蓄積される。読出手段２６は、所定の蓄積期間経過後、ｊ番目のゲートラインＧＬｊをオンにして、その列に含まれるスイッチング素子ＳＷｉを同時に開放させ、蓄積されていた電子をドレイン電極Ｄｄｉ、データラインＤＬｉ、Ａ／Ｄ変換回路２４を通じて、画像信号Ｇ_ｉｊとして読み出すことができる。読出手段２６は、逐次ゲートラインＧＬｊをオンにして、１列毎にデータを読み込むことができる。このとき、複数列の画像信号Ｇ_ｊを、まとめる操作をすることもできる（以下バインドという）。

二次元放射線検出器２の構成をまとめると、図３（ａ）では、同一行に属する各画素のドレイン電極Ｄｄｉに接続されるデータラインＤＬｉと、同一列に属する各画素のゲート電極に接続されるゲートラインＧＬｊとを有しており、放射線遮蔽板３１をゲートラインＧＬｊに平行に配置することで、画素列及び遮蔽画素列は、ゲートラインＧＬｊに平行になる。

二次元放射線検出器２の構成をまとめると、図３（ｂ）では、同一行に属する各画素のゲート電極に接続されるゲートラインＧＬｊと、同一列に属する各画素のドレイン電極Ｄｄｉに接続されるデータラインＤＬｉとを有しており、放射線遮蔽板をデータラインＤＬｉに平行に配置することで、画素列及び遮蔽画素列は、データラインＤＬｉに平行になる。

この場合バインドは、隣接する複数のゲートラインＧＬｊを同時にオンすることにより、複数列（ここでは複数のゲートラインＧＬｊ）の画像信号をアナログ的に加算して実現することができる（以下アナログバインドという）。また、バインドをデジタル値の平均を求めることで行うことも可能である。この場合バインドは、デジタル出力された画像信号Ｇ_ｉｊの隣接する複数行（ここではデータラインＤＬｉ）の画像信号をデジタル的に加算平均して実現することもできる（以下デジタルバインドという）。以上のように画素列を束ねる方法は二通りの方法がある。

次に、図３（ａ）を参照して、散乱線除去グリッド３の構造について詳述する。散乱線除去グリッド３は、複数の放射線遮蔽板３１を二次元放射線検出器２の列方向に等間隔に配置し、その上下面を放射線透過性を有する保持板３３で固定した構造である。なお、放射線遮蔽板３１の間には、透過性を有する中間物質を設けても良い。ただし、中間物質により直接線の吸収率が高くなるので、設けないことが望ましい。また、放射線源１と散乱線除去グリッド３との距離に応じて、中心部から離れるほど、放射線遮蔽板３１を傾けて配置している。本実施形態においては、放射線遮蔽板３１を二次元放射線検出器２のゲートラインＧＬｊに平行に配置することとしたが、図３（ｂ）のようにデータラインＤＬｉに平行に配置しても良い。ただし、ゲートラインＧＬｊに平行に配置することにすれば、アナログバインドを行うことができ、処理を高速にすることができる。また、アナログバインドにより信号データの精度が高く高精度の診断画像が得られる。また、アナログバインドを行うとＳ／Ｎ比が良くなる。放射線遮蔽板３１は、本発明における放射線遮蔽板に相当する。

また、図３（ｃ）に示すように、放射線遮蔽板の陰影４１が二次元放射線検出器２の特定の画素列に納まるように、形状・配置が決定される。なお、ここでいう画素列とは、上述のバインドを行う場合には、そのバインドされた一まとまりの画素列を含む概念である。また、放射線遮蔽板の陰影４１が投影される画素列を遮蔽画素列という。ここで、放射線遮蔽板の陰影４１の幅が、画素列の幅の１／２〜１／５となるように、放射線遮蔽板３１の厚みｔを決定することが望ましい。これは透過直接線Ｒｄの強度を確保しつつ、透過散乱線Ｒｓに起因する画質の低下を防止するという基本的バランスに加えて、後述するようにＳＩＤ一定の使用時には、放射線源１と二次元放射線検出器２との相対位置が、多少変化した場合であっても、放射線遮蔽板の陰影４１が、特定の画素列に収まることが好ましいからである。

これを実現するために、図３（ｄ）に示すように、遮蔽画素列の略中央に、放射線遮蔽板の陰影４１が投影されるように、調整機構３４が設けられている。調整機構３４は、散乱線除去グリッド３全体を、二次元放射線検出器２に対して直交する三方向に微小量ずつ移動させて固定することができるように、例えば行方向調整ネジ３４ｉ、列方向調整ネジ３４ｊ、及び距離調整ネジ３４ｆから構成される。調整機構３４は、本発明における調整手段に相当する。

調整機構３４は、二次元放射線検出器２と散乱線除去グリッド３との相対位置を調整するものである。行方向調整ネジ３４ｉは、そのネジを左右に回すことで調整機構３４の本体に対して散乱線除去グリッド３を行方向に調整する。列方向調整ネジ３４ｊは、そのネジを左右に回すことで調整機構３４の本体に対して散乱線除去グリッド３を列方向に調整する。また、距離調整ネジ３４ｆは、そのネジを左右に回すことで調整機構３４の本体に対して散乱線除去グリッド３を高さ方向に調整する。調整機構３４の距離調整ネジ３４ｆによる具体的な調整については、図９、１０で後述する。

調整手段を有することにより、放射線遮蔽板の陰影４１が隣接する画素列へ移動しないように厳密に位置あわせされることになる。また、放射線遮蔽板の陰影４１が隣接する画素列に移動しないことが保証されていれば、散乱線の推定処理を常に正確に行うことができる。さらに、調整機構３４により、事後的な位置の変化に対応できる。

放射線源１と受像手段４間の距離（以下ＳＩＤと言う）放射線透視撮影装置で使用する標準的なＳＩＤ₀（以下標準位置ＳＩＤ₀という）から乖離した場合に乖離量に応じてＦＰＤ−Ｇｒｉｄ間距離を設定する調整機構を持つ（ハード的には 図３（ｄ）の距離調整ネジ３４ｆのネジで設定を行う）。その意図はＳＩＤが標準位置ＳＩＤ₀から乖離した場合には図６（ｂ）に示すように画素周辺部において画素跨りが複雑に生じるがこれをできるだけ単純化し、画像処理負担を軽減する事である。

更に、本実施例形態においては、放射線遮蔽板３１の高さ（以下遮蔽板高さｈという）や、放射線源１のシフト量ΔＸや、散乱線除去グリッド３と二次元放射線検出器２の放射線感応層２２との距離（以下遮蔽板感応層間距離ｆという）や、クロスラインギャップΔＣを用いて、図９、１０のように散乱線除去グリッドのシフト量ΔＣを求めることで、調整機構３４の距離調整ネジ３４ｆは高さを調整してもよい。上述したように、標準的なＳＩＤ_０からＳＩＤ_１に変化したときに、放射線源１がシフト量ΔＸで変化したとする。

図９では、放射線遮蔽板の陰影４１がシフト量ΔＸによらずに一定位置であるように遮蔽板感応層間距離ｆが設定されて、その設定に基づいて調整機構３４の距離調整ネジ３４ｆは散乱線除去グリッド３を高さ方向に調整する。ＳＩＤ_０からＳＩＤ_１に変化しても、二次元放射線検出器２の放射線感応層２２の表面が焦点面となるようにすれば、放射線遮蔽板の陰影４１がシフト量ΔＸによらずに一定位置となる。

ＳＩＤ_０：ｆ＋ｈ／２＝ΔＸ：ΔＧの関係から、散乱線除去グリッドのシフト量ΔＧを求めることができる。したがって、放射線源１がシフト量ΔＸで変化して、ＳＩＤ_０からＳＩＤ_１に変化しても、遮蔽板感応層間距離ｆから散乱線除去グリッドのシフト量ΔＧを加算あるいは減算（図９では減算）することで散乱線除去グリッド３を高さ方向に調整すると、放射線遮蔽板の陰影４１がシフト量ΔＸによらずに一定位置となる。このように、ＳＩＤがシフトしても遮蔽画素列がほとんど変わらず、放射線遮蔽板の陰影４１の幅があまり大きくならないので、画素跨りを回避することができ、画素列を束ねるバインド処理が不要になる。放射線源のシフト量ΔＸが小さい装置に有用である。

図１０では、放射線遮蔽板の陰影４１がシフト量ΔＸによらずに半画素周辺側へのシフトになるように遮蔽板感応層間距離ｆが設定されて、その設定に基づいて調整機構３４の距離調整ネジ３４ｆは散乱線除去グリッド３を高さ方向に調整する。ＳＩＤ_０からＳＩＤ_１に変化しても、図１０（ａ）のように二次元放射線検出器２よりも照射側で焦点面となるようにすれば、あるいは図１０（ｂ）のように二次元放射線検出器２よりも照射とは逆側で焦点面となるようにすれば、放射線遮蔽板の陰影４１がシフト量ΔＸによらずに半画素周辺側へのシフトになる。ここで、焦点面をクロスラインＣＬとする。つまり、図９では、クロスラインＣＬが二次元放射線検出器２の放射線感応層２２の表面に一致していたのに対して、図１０では、クロスラインＣＬが二次元放射線検出器２の放射線感応層２２の表面と一致せずに、クロスラインＣＬと放射線感応層２２との間にギャップ（以下クロスラインギャップΔＣという）が生じる。なお、ここでいう半画素とは、画素列の１／２のサイズであり、バインドされた一まとまりの画素列の１／２も半画素に含まれる。

ＳＩＤ_０±ΔＣ：ｆ＋ｈ／２±ΔＣ＝ΔＸ：ΔＧ（図１０（ａ）の場合−ΔＣ、図１０（ｂ）の場合＋ΔＣ）の関係から、散乱線除去グリッドのシフト量ΔＧを求めることができる。したがって、放射線源１がシフト量ΔＸで変化して、ＳＩＤ_０からＳＩＤ_１に変化しても、遮蔽板感応層間距離ｆから散乱線除去グリッドのシフト量ΔＧを加算あるいは減算（図１０では減算）することで散乱線除去グリッド３を高さ方向に調整すると、放射線遮蔽板の陰影４１がシフト量ΔＸによらずに半画素周辺側へのシフトになる。このようにＳＩＤがシフトすると図９よりも遮蔽画素列が少し変化して、放射線遮蔽板の陰影４１の幅も大きくなるが、複雑な画素跨りを回避することができる。放射線源のシフト量ΔＸが大きい装置に有用である。

また、図１０（ａ），（ｂ）の比較からもわかるように、図１０（ｂ）のクロスラインＣＬの方が図１０（ａ）よりも散乱線除去グリッドのシフト量ΔＧが大きくなるので、調整機構３４の距離調整ネジ３４ｆによって微小量ずつ移動させることを考慮すれば、図９や図１０（ａ）の方が好ましい。

本実施形態では、放射線遮蔽板３１は、４列に一列の割合で遮蔽画素列が形成されるように配置されている。なお、４列に限定されるものではなく、複数の画素列毎であって、かつ、後述のように想定される散乱線の最大空間周波数の信号をサンプリングできる範囲内の間隔である限りにおいて、その間隔を種々選択可能である。

次に、上述のようにして取得した画像信号Ｇ_ｉｊから散乱線を除去して、診断用画像を生成する画像処理装置６の処理について説明する。
図４は、画像処理装置６の詳細を示すブロック図である。画像処理装置６は、二次元放射線検出器２から画像信号Ｇ_ｉｊを逐次受信して、所定の列数分蓄積するバッファメモリ６７と、遮蔽画素列の位置及び幅を予め特定する遮蔽画素列特定手段６１と、遮蔽画素列の位置及び幅などを格納する不揮発メモリ６８と、不揮発メモリ６８に格納された遮蔽画素列位置における推定画像信号Ｇ＾_ｉｊを求める遮蔽画素列推定手段６２と、検出範囲全体における推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉｊを求める散乱線分布推定手段６３と、画像信号Ｇ_ｉｊ、推定画像信号Ｇ＾_ｉｊ、及び推定透過散乱線分布Ｒｓ＾_ｉｊから診断用画像Ｇｏ_ｉｊを生成する診断用画像生成手段６４と、生成された診断用画像Ｇｏ_ｉｊを格納する診断用画像格納手段６５と、生成された診断用画像Ｇｏ_ｉｊを表示する診断用画像表示手段６６とを有している。以下それぞれの構成手段の機能について説明する。なお、診断用画像格納手段６５と診断用画像表示手段６６については、周知の構成であるので詳細な説明を省略する。遮蔽画素列特定手段６１は、本発明における遮蔽画素列特定手段に相当し、散乱線分布推定手段６３は、本発明における散乱線分布推定手段に相当し、診断用画像生成手段６４は、本発明における画像信号から除去する手段に相当する。

（遮蔽画素列特定手段６１）
予め被検体Ｍが無い状態でＸ線を照射し、遮蔽画素列の分布ＳＰ及び直接線透過率データＰｓを求めることにより、遮蔽画素列の位置及び散乱線除去グリッドの直接線吸収特性を的確に特定することが可能となる。以下遮蔽画素列の分布ＳＰを特定する手順について説明する。

まず、図５に示すコーンビームＣＴ装置のように、ＳＩＤが一定に保持されたまま被検体の周囲を回転するよう構成されている装置を例に説明する。

図５（ａ）に記載のコーンビームＣＴ装置は、ガントリ７と、ガントリ７内部に配置された図示しない回転レールと、回転レール上に対向配置された放射線源１と受像手段４とを回転運動させる回転駆動手段とから構成される。受像手段４は、二次元放射線検出器２と、散乱線除去グリッド３とから構成されている。コーンビームＣＴ装置では、複数の回転位置で得た画像信号Ｇ_ｉｊに基づいて、図１の画像処理装置６は断層画像を得る。なお、断層像を得るしくみについては、本発明と直接関連しないので説明を省略する。この場合、図１の画像処理装置６は、本発明における断層画像処理手段に相当し、ガントリ７は、本発明における回転駆動機構に相当する。

一般に、ＣＴ装置においては、図５（ｂ）のように、二次元放射線検出器２を円弧形状とすることが望ましい。ただし、二次元放射線検出器２を円弧形状にすることは製作コストの増大に繋がるため、図５（ｃ）のように、平面検出器を結合して円弧形状を近似してもよい。

かかる場合は、散乱線除去グリッド３も円弧形状とすることが必要となる。このとき、散乱線除去グリッド３の放射線遮蔽板３１を、円周方向に配置すると、図５（ｂ）、（ｃ）共各放射線遮蔽板３１を円弧形状の曲面板にする必要がある。しかし、回転運動の軌道に対して直交するように配置すれば、図５（ｂ）、（ｃ）共各放射線遮蔽板３１は矩形の平板でよく、散乱線除去グリッド３の製造が容易となる。

ＳＩＤが一定に保持されている場合であっても、各回転位置において機械的な撓みなどの影響により、放射線源１と受像手段４との相対位置が微小量変化することがある。このとき、以下に示す手順Ｓ１により、各回転位置における遮蔽画素列の分布ＳＰ（θ）を自動的に検出して記憶しておくことで、放射線源１と受像手段４との相対位置が回転角度θによって変化し、遮蔽画素列の位置が移動することがあっても、適切な画像の補正処理を行うことができる。

（手順Ｓ１−１）
放射線源１と受像手段４を対向保持して回転させながら、被検体Ｍが無い状態で放射線を照射し、所定の角度毎に画像信号Ｇ_ｉｊ（θ）を取得する。ここでθは回転角度であるとする。なお、画像信号Ｇ_ｉｊ（θ）は、最大の画像信号を１として正規化し、直接線透過率データＰｓ_ｉｊ（θ）として記憶しておく。

（手順Ｓ１−２）
次に、回転角度θにおける画像信号Ｇ_ｉｊ（θ）について行方向の平均値Ｇａ_ｊ（θ）を算出する。

（手順Ｓ１−３）
Ｇａ_ｊ（θ）を、予め定められたしきい値を基準として２値化し、これを遮蔽画素列の分布ＳＰ（θ）として記憶する。すなわち、画像信号がしきい値より小さい列を遮蔽画素列として特定する。このとき、放射線遮蔽板の陰影４１が２つの画素列の間に投影された場合は、双方ともに遮蔽画素列であるとして記憶される。この場合には、後の処理において、隣接する複数の遮蔽画素列をデジタルバインドすることにより、問題なく補正処理を行うことができる。

このように、放射線源１と二次元放射線検出器２とをそれらの相対距離一定かつ対向配置した状態で回転駆動するガントリ７と、複数の回転位置で得た画像信号Ｇ_ｉｊに基づいて、画像信号に基づいて断層画像を得る画像処理装置６とを有するコーンビームＣＴ装置のような放射線撮像装置においては、これらの相対位置関係が装置の機能に基づいて、もしくは機械的な撓みなどに基づいて変化する。このような相対的な位置関係の変化の範囲は、設計上若しくは実測上あらかじめ知ることができる。既知の変化範囲内で相対的な位置関係が変化した場合であっても、ある画素列に投影されていた放射線遮蔽板の陰影４１が、隣接する画素列へ移動しないように、放射線遮蔽板３１の形状や散乱線除去グリッド３と二次元放射線検出器２との相対位置などが設定される。このように構成された放射線撮像装置では、装置の機能に基づいて如何に動作しようとも、以上に示す手順Ｓ１により放射線遮蔽板の陰影４１が隣接する他の画素列に及ぶことがない。

また、図５（ａ）のようにＳＩＤが変化しないような装置に適用すれば、ある画素列上に投影された放射線遮蔽板の陰影４１が、隣接する画素列へ移動しないようにすることがより容易であり、好適である。更に、二次元放射線検出器２を用いているため、所謂コーンビームＣＴの再構成演算を行うことにより、散乱線の影響を低減した画像に基づいて、より明瞭なＣＴ像を、短時間かつ低被曝線量で得ることができる。

なお、装置の撓みなどの影響が無視できる程度であれば、上記調整機構３４を適宜調整して、全ての回転位置において遮蔽画素列の分布ＳＰ（θ）が変化しないようにすることにより、回転角度θ毎に遮蔽画素列の分布ＳＰ（θ）を記憶することなく画像の補正処理を行うことが可能となる。

一方、放射線透視撮影装置などのように、ＳＩＤが装置の機能に基づいて変化する装置も存在する。図６（ａ）〜（ｃ）には、ＳＩＤがＳＩＤ_０からＳＩＤ_１に変化したときに、放射線遮蔽板の陰影４１の位置及び幅が変化する様子を模式的に示している。ここで、ＳＩＤ_０は、上述したように放射線透視撮影装置で使用する標準的なＳＩＤ（標準位置ＳＩＤ_０）であって、ＳＩＤ＝ＳＩＤ_０において最も直接線を透過するように、放射線遮蔽板３１の傾きを定めている。図６（ｂ）は、二次元放射線検出器２の周辺部を拡大した図である。また、図６（ｃ）は二次元放射線検出器２の中央付近を拡大した図である。それぞれの拡大図において、ＳＩＤがＳＩＤ_０またはＳＩＤ_１である場合における、画素列に対応した画像信号Ｇ及び遮蔽画素列の分布ＳＰを併記している。ＳＩＤが変化すると、放射線遮蔽板の陰影４１が投影される位置及び幅が変化する。この変化は、二次元放射線検出器２の周辺部ほど大きくなる。このような装置においては、以下に示す手順Ｓ２により、各回転位置における遮蔽画素列の分布ＳＰ（ＳＩＤ）を自動的に検出して記憶しておくことで、ＳＩＤが変化し、遮蔽画素列の位置及び幅が移動することがあっても、適切な画像の補正処理を行うことができる。さらに回転機構などを伴う場合には、回転角度及びＳＩＤ毎に手順Ｓ１およびＳ２を実施して、ＳＰ（θ，ＳＩＤ）を求めておくことができる。

（手順Ｓ２−１）
ＳＩＤを種々変化させながら、被検体Ｍが無い状態で放射線を照射し、画像信号Ｇ_ｉｊ（ＳＩＤ）を取得する。なお、画像信号Ｇ_ｉｊ（ＳＩＤ）は、最大の画像信号を１として正規化し、直接線透過率データＰｓ_ｉｊ（ＳＩＤ）として記憶しておく。

（手順Ｓ２−２）
次に、画像信号Ｇ_ｉｊ（ＳＩＤ）について行方向の平均値Ｇａ_ｊ（ＳＩＤ）を算出する。

（手順Ｓ２−３）
Ｇａ_ｊ（ＳＩＤ）を、予め定められたしきい値を基準として２値化し、これを遮蔽画素列の分布ＳＰ（ＳＩＤ）として記憶する。すなわち、画像信号がしきい値より小さい列を遮蔽画素列として特定する。このとき、放射線遮蔽板の陰影４１が複数の画素列にわたって投影された場合は、遮蔽画素列が隣接する複数列に及び、双方ともに遮蔽画素列であるとして記憶される。この場合には、後の処理において、隣接する複数の遮蔽画素列をデジタルバインドすることにより、問題なく補正処理を行うことができる。

なお、遮蔽画素列特定手段６１を装置のエージング時、二次元放射線検出器２のキャリブレーション時などに定期的に動作させて、上記直接線透過率データＰｓ及び遮蔽画素列の分布ＳＰを測定・算定することが望ましい。

（遮蔽画素列推定手段６２）
図７は、ｉ行における１０列分の画像信号Ｇ_ｉｊと真の直接線Ｒｄ’_ｉｊとの各分布を重ね合わせて表示したグラフである。上述のように、４列毎に放射線遮蔽板３１が配置されるので、図７における画像信号Ｇ_ｉｊもｊ＝３、７（遮蔽画素列）において信号強度が低下している。ただし真の直接線Ｒｄ’_ｉｊ、真の散乱線Ｒｓ’_ｉｊは、共に散乱線除去グリッド３の前面における分布であるので、放射線遮蔽板３１による影響は受けていない。

ここで、遮蔽画素列推定手段６２は、遮蔽画素列における推定画像信号Ｇ＾_ｉｊを、隣接する画素列による補間により求める。例えば単純に、以下の式で求める。
Ｇ＾_ｉ３ ＝ （Ｇ_ｉ２＋Ｇ_ｉ４）
単純に平均値を用いる他にも、一般的に知られた多次元補間やスプライン補間などを用いることができる。その場合、隣接する複数の画素列の値を用いることとすれば、推定の精度が向上する。

このように遮蔽画素列の画像信号を隣接する画素列による補間により求め、その他の画素列の画像信号はそのまま画像信号Ｇ_ｉｊを使用することとして、全推定画像信号Ｇ＾_ｉｊを算出する。

遮蔽画素列推定手段６２においては、補間処理に必要な列数分だけの画像信号Ｇ_ｉｊがバッファメモリ６７に格納されていれば足りるため、画像信号Ｇ_ｉｊの転送と並行して補間処理を行うことができる。

（散乱線分布推定手段６３）
遮蔽画素列推定手段６２で算出されたＧ＾_ｉｊと、元の画像信号Ｇ_ｉｊとの差分は、放射線遮蔽板３１によって吸収された直接線、すなわち直接線Ｒｄ’と透過直接線Ｒｄとの差であると推定される。このとき、予め遮蔽画素列における放射線遮蔽板３１の直接線透過率分布を直接線透過率データＰｓ_ｉｊとして測定あるいは算定しておく。具体的には、被検体Ｍを配置せずに直接線のみを入射させたときの遮蔽画素列の画像信号とそれ以外の画像信号との比を、実測して保存しておくことにより容易に実現できる。このとき、Ｐｓ_ｉｊの最大値が１となるように正規化する。

また、放射線遮蔽板３１の形状と、画素の大きさとの比と、放射線源１と二次元放射線検出器２と散乱線除去グリッド３との相対位置関係とから、画素上における放射線遮蔽板３１の陰影の占める割合を算出して保存しておいてもよい。その他、直接線Ｒｄに対する遮蔽画素列における散乱線除去グリッド３の直接線透過率データＰｓ_ｉｊをあらかじめ求めておく限りにおいて、その手法を種々選択可能である。

一方、遮蔽画素列における元の画像信号Ｇ_ｉｊは、透過直接線Ｒｄ_ｉｊと透過散乱線Ｒｓ_ｉｊとの合計である。また、推定透過直接線Ｒｄ＾_ｉｊ＝（Ｇ＾_ｉｊ−Ｇ_ｉｊ）×（Ｐｓ／（１−Ｐｓ））で求めることができる。従って、遮蔽画素列における推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉｊは、Ｒｓ＾_ｉｊ＝（Ｇ_ｉｊ−Ｇ＾_ｉｊ・Ｐｓ）／（１−Ｐｓ）で求めることができる。

このとき、推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉｊには、量子ノイズが含まれており直接線が完全に除去されずに残存している可能性もある。又補正すべき散乱線分布は直接線分布に比して十分低周波特性である事も知られている。そこで、推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉｊに適切なローパスフィルタを適用することが望ましい。

ローパスフィルタは、二次元フーリエ変換して高周波を減衰させるフィルタを掛ける方法や、テンプレートフィルタを適用するなどの一般的な方法を適用することができる。ただし、以下に説明する簡略的な手法を適用すれば、処理時間を短縮でき、リアルタイムな画像提供に寄与する。

図８を用いて、推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉｊに含まれる高周波成分を除去する方法の一例を説明する。図８（ａ）は、推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉｊの一部領域を示している。現段階では、遮蔽画素列における推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉｊのみが求められている。

この例では、まず、行方向フィルタを適用した推定透過散乱線分布Ｅｓ’＾_ｉｊを、重み付け平均により求める。すなわち、Ｅｓ’＾_ｉｊを、同一列内で隣接する１７画素分の推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉ−８ｊ〜Ｒｓ＾_ｉ＋８ｊを用いて、図８（ａ）上に示すような関数で表される重み付け平均により求める。このようにして、行方向フィルタを適用した推定透過散乱線Ｅｓ’＾_ｉｊを、遮蔽画素列内で４画素毎に求める。

次に、二次元フィルタを適用した推定透過散乱線Ｅｓ＾_ｉｊを、重み付け平均により求める。すなわち、Ｅｓ＾_ｉｊを、同一行内における列方向フィルタ適用後の推定透過散乱線Ｅｓ’＾_ｉｊ−４、Ｅｓ’＾_ｉｊ、およびＥｓ’＾_ｉｊ＋４、を用いて、図８（ｂ）左に示すような重み付け平均により求める。このようにして、二次元フィルタを適用した推定透過散乱線Ｅｓ＾_ｉｊを、４行４列おきに求める（図８（ｃ））。その他の画素位置における二次元フィルタを適用した推定透過散乱線Ｅｓ＾_ｉｊは、その補間により求めることができる。

このとき、遮蔽画素列が、透過散乱線Ｒｓ_ｉｊの空間周波数をサンプリングすることができるナイキスト周波数以上で存在するように、放射線遮蔽板３１を配置されていることが前提である。また、これら一連の推定は、散乱線Ｒｓ_ｉｊの空間周波数が直接線Ｒｄ’_ｉｊに比べて低いという一般的な性質を利用している。

なお、本実施形態においては、遮蔽板高さｈと遮蔽板感応層間距離ｆとを等しくしてもよい。このことにより、透過散乱線Ｒｓ_ｉｊの放射線感応層２２上における空間分布特性がフラットになる効果がある。その理由を以下、数値シミュレーションによって示す。

図９（ａ）は、遮蔽板高さｈ＝遮蔽板感応層間距離ｆ＝１０ｍｍとした場合において、−１０度から＋１０度に渡る入射方向からの並行な散乱線が照射されたときの、放射線検出器２の各画素Ｐ_ｉｊにおける透過散乱線強度分布を示すグラフである。横軸が画素位置であって、縦軸が放射線の入射角度を表しており、色が薄くなるほど放射線強度が強いことを示す。横軸の中心位置は、遮蔽画素列の位置に対応し、又横幅全体で遮蔽板の１ピッチ分に対応している。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）を縦軸方向に積分した値をプロットしたグラフである。横軸が画素位置であって、縦軸が放射線の強度を示す。これらのグラフから、方向に依存して検出される散乱線の強度が変化するものの、その積算値は画素位置に依存せずフラットな特性を示すことがわかる。一般的に遮蔽板感応層間距離ｆが遮蔽板高さｈの整数倍であれば、フラットな特性が得られる事が数値シミュレーションで確認できている。

一方、図１０（ａ）、（ｂ）は、遮蔽板高さｈ＝１０ｍｍ、遮蔽板感応層間距離ｆ＝３ｍｍとした場合における図９と同様のグラフである。かかる場合、中央付近すなわち遮蔽画素列付近において、積分された散乱線の強度が大きくなる。

これらのシミュレーション結果から、遮蔽板高さｈと遮蔽板感応層間距離ｆとを等しくすることが望ましいことが分かった。すなわち、距離を等しくしない場合には、統計的に、遮蔽画素列における推定透過散乱線Ｒｓ＾_ｉｊを元にその周辺の推定透過散乱線Ｅｓ＾_ｉｊを補間により求めるので、推定精度が低下するので問題である。

前記散乱線除去グリッド３と二次元放射線検出器２間との距離が放射線遮蔽板３１の高さの整数倍であることにより、散乱線の透過率は散乱線除去グリッド３に入射する角度に依存して変化するが、全ての角度から均一に散乱線が入射する前提では各画素列に到達する散乱線強度がほぼ均一となり、散乱線成分分布推定の精度が向上する。

（診断用画像生成手段６４）
診断用画像生成手段６４は、元の画像信号Ｇ_ｉｊから、散乱線分布推定手段６３により求めた二次元フィルタを適用した推定透過散乱線Ｅｓ＾_ｉｊを差し引いて直接線透過率データＰｓで除算することにより、診断画像Ｇｏ_ｉｊを生成する。具体的には、診断画像Ｇｏ_ｉｊを、Ｇｏ_ｉｊ＝（Ｇ−Ｅｓ＾_ｉｊ）／Ｐｓで求めることができる。実際には遮蔽画素列について上記式を実行して診断画像Ｇｏ_ｉｊを求めるが、遮蔽画素列以外の画素列では上述したようにＰｓが最大値となって、Ｐｓ＝１となるように正規化されているので、遮蔽画素列以外の画素列についても、元の画像信号Ｇ_ｉｊから推定透過散乱線Ｅｓ＾_ｉｊを差し引くだけで診断画像Ｇｏ_ｉｊを生成することができる。

このように、推定透過散乱成分に相当する推定透過散乱線Ｅｓ＾_ｉｊを元の画像信号Ｇ_ｉｊから除去することで、診断画像Ｇｏ_ｉｊが生成され、画像信号が補正される。なお、補正の際には、本実施形態のような減算に限定されず、除算やそれぞれの対数値の減算を行うことで画像信号から推定透過散乱成分を除去すればよい。

この式によってＳ／Ｎ比が悪いが遮蔽画素列の実測値から診断画像Ｇｏ_ｉｊを得たことになる。なお。上記遮蔽画素列の推定直接線のＳ／Ｎ比の悪さをカバーするために、更に、後続演算として、遮蔽画素列の方向のスムージングや隣接画素行（ここではデータラインに平行な行）との加算平均化を行ってもよい。遮蔽画素列の方向のスムージングについては、図８で述べたような演算を行えばよい。

このように、少ない放射線遮蔽板により、直接線の透過率を十分確保しつつ散乱線を推定することができることに加え、放射線遮蔽板の陰影４１による画像情報の欠落を抑制しかつ欠落部分を補完することにより、散乱線を十分に除去した明瞭な診断画像を得ることができる。また、低線量撮影が可能となり、被検体Ｍの被曝線量を大幅に低減できるという効果をも奏する。

また、散乱線の推定および遮蔽画素列における画像信号の補間処理は、隣接する数列の画素列の画像信号があれば可能である。従って、画素列と放射線遮蔽板３１とを平行に配置しておけば、必要分だけ画像信号をバッファに蓄積するなどして、蓄積された複数列の画像信号から散乱線の推定処理、および画像情報の欠落部分の補間処理を、画像信号の読み込みと同時並行的に行うことにより、処理の高速化が実現できる。例えば、動画処理をリアルタイムに実現することができる。

また、隣接する複数の前記画素列が信号レベルでバインドされていれば、分解能は低くなるが、更に処理を高速に行うことができる。また、配置する放射線遮蔽板３１を減らすことができ、更に直接線の吸収率を低減して、低線量撮影に貢献することができる。また、遮蔽画素列のみを束ねるように構成してもよい。

本実施形態では、列方向にのみ放射線遮蔽板３１を配置することとしたが、行方向にも配置してクロスグリッドとしても良い。その場合は、列方向からの散乱線を遮蔽・除去できるため、より鮮明な画像を得ることができる。

なお、一般的な放射線検出器で行われているオフセット補正・ゲイン補正・欠損画素補正などの種々の補正を上述の処理に先立って行うことが望ましい。また、ＬＵＴなどによる階調補正・γ補正など種々の画像処理を、上述の処理の後に行うことが望ましい。その他、従来技術に基づいて、本発明により得られた診断画像Ｇｏ_ｉｊを用いて、好適なコーンビーム再構成による断層像を生成することができるのは言うまでもない。

また、図３（ｂ）でも述べたように、放射線遮蔽板３１をデータラインＤＬｉに平行に配置しても良い。この場合には、画素列及び遮蔽画素列は、データラインＤＬｉに平行である。この場合には、図３（ａ）と相違して、バインドは、隣接する複数のゲートラインＧＬｉを同時にオンすることにより画像信号をアナログ的に加算するアナログバインドではない。その代わりに、デジタル出力された画像信号Ｇ_ｉｊの隣接するデータラインＤＬｉの画像信号をデジタル的に加算平均するデジタルバインドであるので、バインドをデジタル値の平均を求めることで行うことが可能である。

以上、本発明に係る放射線検出器について詳述したが、このような実施形態に限定されない。例えば、医用用途以外に、非破壊検査装置についても適用可能である。

本発明は、上記目的を達成するために次のような構成をとる。
すなわち請求項１に記載の放射線撮像装置は、放射線照射手段と、行列方向に配置され、放射線を電荷に変換する画素と、前記電荷を画像信号として読み出す読出し手段とを備えた二次元放射線検出器と、前記放射線照射手段と前記二次元放射線検出器との間に配置された散乱線除去グリッドとを有し、前記散乱線除去グリッドは複数の前記画素からなる画素列に平行にかつ複数の画素列毎に配置された複数の放射線遮蔽板を有し、前記放射線遮蔽板の陰影が投影される一または複数の前記画素列からなる遮蔽画素列から読み出された前記画像信号を、前記遮蔽画素列に対して行方向に隣接する複数の前記画素列から読み出された画像信号に基づいて補正する補正演算手段を有し、前記補正演算手段は、前記遮蔽画素列から読み出された画像信号に基づいて、前記二次元放射線検出器に入射する散乱線分布を推定する散乱線分布推定手段と、前記推定された散乱線分布に基づいた推定透過散乱成分を、少なくとも一部の画素から読みだされた画像信号から除去する手段を更に有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の放射線撮像装置は、請求項１に記載の放射線撮像装置であって、前記遮蔽画素列が複数の前記画素列から構成され、前記遮蔽画素列を構成する複数の前記画素列の画像信号をアナログで結合することを特徴とする。

また、請求項３に記載された放射線撮像装置は、請求項１または２に記載の放射線撮像装置であって、前記散乱線除去グリッドと前記面検出器との距離が前記放射線遮蔽板の高さの整数倍であることを特徴とする。

また、請求項４に記載された放射線撮像装置は、請求項１から３のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記放射線照射手段と、前記散乱線除去グリッドおよび前記二次元放射線検出器との相対位置が所定の範囲で変化した場合においても、前記放射線遮蔽板の陰影が前記画素列内に収まるように、前記散乱線除去グリッドの位置及び前記放射線遮蔽板の形状が設定されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載された放射線撮像装置は、請求項１から４のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、複数の前記放射線照射手段および前記二次元放射線検出器の位置において、前記放射線照射手段と前記二次元放射線検出器との間に被検体を配置せずに撮影した画像信号に基づいて、前記遮蔽画素列の位置及び遮蔽画素列の幅を取得する遮蔽画素列特定手段を有することを特徴とする。

また、請求項６に記載された放射線撮像装置は、請求項１から５のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記二次元放射線検出器と前記散乱線除去グリッドとの相対位置を調整する調整手段を更に有することを特徴とする。

また、請求項７に記載された放射線撮像装置は、請求項１から６のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記散乱線除去グリッドがクロスグリッドであることを特徴とする。

また、請求項８に記載された放射線撮像装置は、請求項１から７のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記放射線照射手段と二次元放射線検出器とをそれらの相対距離一定かつ対向配置した状態で回転駆動する回転駆動機構と、複数の回転位置で得た前記画像信号に基づいて断層画像を得る断層画像処理手段とを更に有することを特徴とする。

また、請求項９に記載された放射線撮像装置は、請求項１から８のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記二次元放射線検出器は、同一行に属する各画素のドレイン電極に接続されるデータラインと、同一列に属する各画素のゲート電極に接続されるゲートラインとを有しており、前記放射線遮蔽板を前記ゲートラインに平行に配置することで、前記画素列及び遮蔽画素列は、前記ゲートラインに平行であることを特徴とする。

また、請求項１０に記載された放射線撮像装置は、請求項１から８のいずれかに記載の放射線撮像装置であって、前記二次元放射線検出器は、同一行に属する各画素のゲート電極に接続されるゲートラインと、同一列に属する各画素のドレイン電極に接続されるデータラインとを有しており、前記放射線遮蔽板を前記データラインに平行に配置することで、前記画素列及び遮蔽画素列は、前記データラインに平行であることを特徴とする。

本発明の二次元放射線検出器は次の通り作用する。（請求項１の作用・効果）すなわち、直接線による放射線遮蔽板の陰影が含まれる画素列の真の画像信号は、隣接する放射線遮蔽板の陰影が含まれない画素列から得られる画像信号に基づいて推定される。一方、直接線による放射線遮蔽板の陰影が含まれる画素列から得られる画像信号に基づいて散乱線の分布を推定し、推定された散乱線の分布に基づいた推定透過散乱成分を、一部の画素から読みだされた画像信号から除去することで、画像信号が補正される。

（請求項２の作用・効果）更に、隣接する複数の前記画素列がアナログ信号レベルで結合され、結合された画像信号が逐次読み出される。これと並行して、上述の直接線による放射線遮蔽板の陰影が含まれる画素列の画像信号の推定および散乱線の分布の推定が行われる。アナログ信号レベルでの結合により信号データの精度が高く高精度の診断画像が得られる。また、アナログ信号レベルの結合（すなわちアナログバインド）を行うとＳ／Ｎ比が良くなる。

（請求項３の作用・効果）前記散乱線除去グリッドと前記二次元放射線検出器間との距離が前記放射線遮蔽板の高さの整数倍であることにより、散乱線の透過率は散乱線除去グリッドに入射する角度に依存して変化するが、全ての角度から均一に散乱線が入射する前提では各画素列に到達する散乱線強度がほぼ均一となり、散乱線成分分布推定の精度が向上する。

（請求項８の作用・効果）また、放射線照射手段と放射線検出手段とをそれらの相対距離一定かつ対向配置した状態で回転駆動する機構と、複数の回転位置で得た前記画像信号に基づいて断層画像を得る手段を有する放射線撮像装置においては、これらの相対位置関係が装置の機能に基づいて、もしくは機械的な撓みなどに基づいて変化する。このような相対的な位置関係の変化の範囲は、設計上若しくは実測上あらかじめ知ることができる。既知の変化範囲内で相対的な位置関係が変化した場合であっても、ある画素列に投影されていた放射線遮蔽板の陰影が、隣接する画素列へ移動しないように、放射線遮蔽板の形状や散乱線除去グリッドと放射線検出器との相対位置などが設定される。なお、ここでいう画素列とは、アナログもしくはデジタルで結合された複数の画素列を含む概念である。（請求項８の作用・効果）このように構成された放射線撮像装置では、装置の機能に基づいて如何に動作しようとも、放射線遮蔽板の陰影が隣接する他の画素列に及ぶことがない。（請求項６の作用・効果）さらに、二次元放射線検出器と前記散乱線除去グリッドとの相対位置を調整する調整手段を有することにより、上述の放射線遮蔽板の陰影が隣接する画素列へ移動しないように厳密に位置あわせされることになる。

（請求項７の作用・効果）また、行方向にも放射線遮蔽板を配置すれば（すなわち散乱線除去グリッドがクロスグリッドであれば）、列方向からの散乱線を遮蔽することができ、より明瞭な画像を得ることができる。

（請求項１０の作用・効果）さらに、放射線遮蔽板をデータラインに平行に配置することで、画素列をデータラインと平行にして、放射線遮蔽板を平行に配置しておけば、１列毎に補間処理を行うことができるため、バッファの容量が少なくて済む。ただし、その場合にはアナログで画素を束ねることができない。

（請求項２、９の作用・効果）また、隣接する複数の前記画素列が信号レベルでバインドされていれば、分解能は低くなるが、画素束ねが不要のため処理を高速に行うことができる。また、配置する放射線遮蔽板を減らすことができ、更に直接線の吸収率を低減して、低線量撮影に貢献することができる。また、遮蔽画素列のみを束ねるように構成してもよい。

（請求項３の作用・効果）また、散乱線の推定処理においては、散乱線除去グリッドの散乱線に対する吸収率が空間的に均一でない場合は、空間的な直接線透過率データを考慮して演算を行う必要がある。しかし、前記面検出器間との距離が前記放射線遮蔽板の高さの整数倍であれば、演算を簡略化でき、高速な散乱線の推定処理演算を行うことができる。

（請求項５の作用・効果）また、放射線照射手段及び二次元放射線検出手段の位置が装置の機能に基づいて変化した場合であっても、それぞれの位置において遮蔽画素列特定手段により取得された散乱線除去グリッドの透過特性などに基づいて適切な散乱線推定処理演算をすることができる。具体的には、放射線照射手段と二次元放射線検出手段との距離が変化する装置において、その距離に応じて遮蔽画素列の位置および幅が変化しても、それぞれの位置に置ける遮蔽画素列の位置及び幅を予め特定しておくことができるため、その特定された遮蔽画素列の位置において散乱線の推定処理演算を行うことができる。

（請求項６の作用・効果）また、放射線遮蔽板の陰影が隣接する画素列に移動しないことが保証されていれば、散乱線の推定処理を常に正確に行うことができる。さらに、調整機構により、事後的な位置の変化に対応できる。

（請求項７の作用・効果）また、行方向にも放射線遮蔽板を配置すれば、列方向からの散乱線をも遮蔽することができ、より明瞭な画像を得ることができる。

（請求項８の作用・効果）また、本発明をＸ線ＣＴなどのような放射線照射手段と二次元放射線検出手段との相対距離が変化しないような装置に適用すれば、ある画素列上に投影された放射線遮蔽板の陰影が、隣接する画素列へ移動しないようにすることがより容易であり、好適である。更に、二次元放射線検出手段を用いているため、所謂コーンビームＣＴの再構成演算を行うことにより、散乱線の影響を低減した画像に基づいて、より明瞭なＣＴ像を、短時間かつ低被曝線量で得ることができる。

Claims (11)

1. 放射線照射手段と、行列方向に配置され、放射線を電荷に変換する画素と、前記電荷を画像信号として読み出す読出し手段とを備えた二次元放射線検出器と、前記放射線照射手段と前記二次元放射線検出器との間に配置された散乱線除去グリッドとを有し、前記散乱線除去グリッドは複数の前記画素からなる画素列に平行にかつ複数の画素列毎に配置された複数の放射線遮蔽板を有し、前記放射線遮蔽板の陰影が投影される一または複数の前記画素列からなる遮蔽画素列から読み出された前記画像信号を、前記遮蔽画素列に対して行方向に隣接する複数の前記画素列から読み出された画像信号に基づいて補正する補正演算手段を有することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記補正演算手段は、前記遮蔽画素列から読み出された画像信号に基づいて、前記二次元放射線検出器に入射する散乱線分布を推定する散乱線分布推定手段と、前記推定された散乱線分布に基づいた推定透過散乱成分を、少なくとも一部の画素から読みだされた画像信号から除去する手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記遮蔽画素列が複数の前記画素列から構成され、前記遮蔽画素列を構成する複数の前記画素列の画像信号をアナログで結合することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮像装置.
4. 前記散乱線除去グリッドと前記面検出器間の距離が前記放射線遮蔽板の高さの整数倍であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の放射線撮像装置。
5. 前記放射線照射手段と、前記散乱線除去グリッドおよび前記二次元放射線検出器との相対位置が所定の範囲で変化した場合においても、前記放射線遮蔽板の陰影が前記画素列内に収まるように前記散乱線除去グリッドの位置及び前記放射線遮蔽板の形状が設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の放射線撮像装置。
6. 複数の前記放射線照射手段および前記二次元放射線検出器の位置において、前記放射線照射手段と前記二次元放射線検出器との間に被検体を配置せずに撮影した画像信号に基づいて、前記遮蔽画素列の位置及び遮蔽画素列の幅を取得する遮蔽画素列特定手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の放射線撮像装置。
7. 前記二次元放射線検出器と前記散乱線除去グリッドとの相対位置を調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の放射線撮像装置。
8. 前記散乱線除去グリッドがクロスグリッドであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の放射線撮像装置。
9. 前記放射線照射手段と二次元放射線検出器とをそれらの相対距離一定かつ対向配置した状態で回転駆動する回転駆動機構と、複数の回転位置で得た前記画像信号に基づいて断層画像を得る断層画像処理手段とを更に有することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の放射線撮像装置。
10. 前記二次元放射線検出器は、同一行に属する各画素のドレイン電極に接続されるデータラインと、同一列に属する各画素のゲート電極に接続されるゲートラインとを有しており、前記放射線遮蔽板を前記ゲートラインに平行に配置することで、前記画素列及び遮蔽画素列は、前記ゲートラインに平行であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の放射線撮像装置。
11. 前記二次元放射線検出器は、同一行に属する各画素のゲート電極に接続されるゲートラインと、同一列に属する各画素のドレイン電極に接続されるデータラインとを有しており、前記放射線遮蔽板を前記データラインに平行に配置することで、前記画素列及び遮蔽画素列は、前記データラインに平行であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の放射線撮像装置。

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