KR100650381B1 - 방사선 촬상장치 및 방사선검출 신호처리 방법 - Google Patents

방사선 촬상장치 및 방사선검출 신호처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 장치는, FPD로 부터 출력되는 X선 검출신호에서 시간지연분을 제거하여 보정후 X선 검출신호를 산출하는 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리에서의 임펄스 응답용의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계를 응답계수·선량 대응관계 메모리부가 미리 기억하고 있다. 이 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계에 따라 피검사체에 대하는 X선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수를 임펄스 응답계수 설정부가 설정하고, 시간지연 제거부는 재귀적 연산처리로 피검사체에 대하는 X선 조사선량에 적당한 지수함수의 강도가 설정된 상태에서 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리를 행하므로, 각 X선 검출신호에 포함하는 시간지연분이 정확하게 제거된다.
FPD, 피검사체, X선 검출신호, 임펄스 응답계수, 시간지연분, X선 조사선량.

Description

방사선 촬상장치 및 방사선검출 신호처리 방법{RADIOGRAPHIC APPARATUS AND RADIATION DETECTION SIGNAL PROCESSING METHOD}
도 1은 제 1 실시예의 X선 투시 촬영장치의 전체 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 제 1 실시예의 장치에 이용하고 있는 FPD의 구성을 나타내는 평면도,
도 3은 제 1 실시예의 장치에 이용하고 있는 FPD의 횡단면도,
도 4는 제 1 실시예의 장치에 의한 X선 촬영의 실행 시의 X선 검출신호의 샘플링 상황을 나타내는 모식도,
도 5는 X선 검출신호에서 시간지연 상황을 나타내는 신호파형도,
도 6은 제 1 실시예에서의 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계를 나타내는 그래프,
도 7은 제 1 실시예에서의 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계를 근사 직선화하여 나타내는 그래프,
도 8은 제 1 실시예의 장치에 의한 X선 촬영의 순서를 나타내는 플로우차트,
도 9는 제 1 실시예의 장치에 의한 시간지연 제거를 위한 재귀적 연산처리 프로세스를 나타내는 플로우차트,
도 10은 제 2 실시예의 장치의 응답계수·선량 대응관계 메모리부용의 테이블 메모리의 기억 내용을 나타내는 모식도이다.
본 발명은, 방사선 조사수단에 의한 방사선의 조사에 따라 방사선 검출수단으로부터 방사선 검출신호가 소정의 샘플링 시간간격으로 신호 샘플링수단에 의해 추출되는 동시에, 추출된 방사선 검출신호에 의거해서 방사선 화상을 얻도록 구성되어 있는 의료용 혹은 공업용 등의 방사선 촬상장치 및 방사선검출 신호처리 방법에 관한 것으로서, 특히, 방사선 검출수단으로부터 추출된 방사선 검출신호에서 방사선 검출수단에 기인하는 방사선 검출신호의 시간지연을 제거하기 위한 기술에 관한 것이다.
방사선 촬상장치의 대표적인 장치 중 하나인 의료용 X선 투시 촬영장치에 있어서, 최근, X선관에 의한 X선조사에 따라 생기는 피검사체의 X선 투과상을 검출하는 X선 검출기로서, 반도체 등을 이용한 극히 다수개의 X선 검출소자를 X선 검출면에 종횡으로 배열한 플랫 패널형 X선 검출기(이하, 적당히 「FPD」라고 한다)가 이용되고 있다.
즉, X선 투시 촬영장치에서는, X선관에 의한 피검사체에의 방사선 조사에 따라 FPD로부터 X선 화상 1장분의 X선 검출신호가 샘플링 시간간격으로 추출된다. 그 X선 검출신호에 의거하여, 샘플링 시간간격 마다 피검사체의 X선 투과상에 대응하는 X선 화상을 얻는 구성이 X선 투시 촬영장치에서 취해지고 있다. FPD를 사용한 경우, 종래부터 사용하고 있는 이미지 인텐시파이어 등과 비교하여, 경량으로, 또 한, 복잡한 검출 왜곡이 발생하지 않으므로, 장치 구조면이나 화상처리면에서 유리해진다.
그렇지만, FPD를 사용한 경우, FPD에 기인하는 시간지연에 의한 악영향이 X선 화상에 나타난다는 문제가 있다. 구체적으로는, FPD로부터 X선 검출신호를 추출하는 샘플링 시간간격이 짧을 경우, 추출이 끊어지지 않은 신호의 나머지가 시간지연분으로서 다음 X선 검출신호에 가해진다. 그 때문에, FPD로부터 1초간에 30회의 샘플링 시간간격으로 화상 1장분의 X선 검출신호를 추출하여 X선 화상을 작성해서 동화(動畵)표시하는 경우, 시간지연분이 앞에 화면에 잔상으로서 나타나고, 화상의 겹침을 발생하는, 결과, 동화상이 뿌옇게 되는 등의 문제가 발생한다.
이 FPD의 시간지연 문제에 대하여, 미국 특허명세서 제5249123호에서는, 컴퓨터 단층화상(CT 화상)의 취득의 경우에서, FPD로부터 샘플링 시간간격 Δt로 추출되는 방사선 검출신호로부터 시간지연분을 연산처리로 제거하는 기술이 제안되어 있다.
즉, 상기 미국 특허명세서에서는, 샘플링 시간간격으로 추출되는 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 시간지연분이 몇개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서, 방사선 검출신호 yk로부터 시간지연분을 제거한 지연제거 방사선 검출신호 xk로 하는 연산처리를 다음 식에 의해 행하고 있다.
Figure 112004045414859-pat00001
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 개수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
Figure 112004045414859-pat00002
: 지수함수 n의 강도
Figure 112004045414859-pat00003
: 지수함수 n의 감쇠시정수
그렇지만, 발명자들이 상기 미국 특허명세서가 제안하는 연산처리 기술을 적용 실시해 본 바로는, 시간지연에 기인하는 아티팩트가 회피되지 않고, 또한, 확실한 X선 화상도 얻을 수 없다는 결과 밖에는 얻을 수 없고, FPD의 시간지연은 해소되지 않는 것이 확인되었다.
또한, FPD의 시간지연 문제에 대하여, 미국 특허명세서 제5517544호에서는, CT화상의 취득의 경우에서, FPD의 시간지연분을 1개의 지수함수로 근사하는 것으로서 X선 검출신호로부터 시간지연분을 연산처리로 제거하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 발명자들이 상기 미국 특허명세서가 제안하는 연산처리 기술을 예의 검토한 결과, FPD의 시간지연분을 1개의 지수함수로 근사하는 것은 무리가 있고, 역시 FPD의 시간지연은 해소되지 않는 것이 확인되었다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 방사선 검출수단에서 추출된 방사선 검출신호로부터 방사선 검출수단에 기인하는 방사선 검출신호의 시간지연을 정확하게 제거할 수 있는 방사선 촬상장치 및 방사선검출 신호처리 방법 을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
FPD의 시간지연을 충분히 해소하기 위해서, 이하의 방법이 고려된다. 이 방법에 의하면, FPD의 시간지연에 대하여, 구체적으로는 다음의 재귀식 A~C에 의해, FPD의 임펄스 응답에 기인하는 시간지연을 제거하고 있다.
Figure 112004045414859-pat00004
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
Yk : k번째 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
Xk : Yk로부터 시간지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
Xk-1 : 1시점 전의 Xk
Sn(k-1) : 1시점 전의 Snk
exp : 지수함수
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
Figure 112004045414859-pat00005
: 지수함수 n의 강도
Figure 112004045414859-pat00006
: 지수함수 n의 감쇠시정수
k=0일 때 X0 = 0, Sn0 = 0
단지, 이전의 방법에서 제안되어 있는 FPD의 시간지연 해소안에서는, FPD의 시간지연을 상당한 정도까지 해소할 수 있지만, FPD의 시간지연을 정확하게 해소하는 데에는 미치지 않는다. 그래서, 더 개선하기 위해 발명자들은 다시 검토를 계속했다.
그리고, 이전의 방법에서 제안하고 있는 재귀식적 연산에서는, 임펄스 응답에 관련되는 조건을 규정하는 임펄스 응답계수인 N,
Figure 112004045414859-pat00007
,
Figure 112004045414859-pat00008
를 사전에 구해 두고, 그것을 고정한 상태에서 방사선 검출신호 Yk를 식 A~C에 적용하고, 시간지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호 Xk를 산출하고 있는 점에 착안했다. 이 경우, 방사선 검출신호 Yk가 동일하면, 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분의 임펄스 응답도 일정해진다.
그렇지만, 실제의 FPD에서는 시간지연분의 임펄스 응답은 일정하지 않다. 발명자들은, 이 일정하지 않은 원인에 대해서, 여러가지 조건 하에서 실험을 행한 결과, 다음와 같은 식견을 얻었다. 즉, 방사선(예컨대 X선)의 조사선량이 다르면 임펄스 응답이 변화된다는 식견을 얻었다. 도 6은, 그 식견을 모식적으로 나타낸 도면이며, 횡축이 방사선의 조사선량 W, 종축이 지수함수 n의 강도
Figure 112004045414859-pat00009
이며, 다른 임펄스 응답계수 N,
Figure 112004045414859-pat00010
을 일정하게 했을 때의 것이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 방사선의 조사선량이 변화되면, 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00011
에도 상응하여 변화하는 것을 안다.
또,
Figure 112004045414859-pat00012
, N을 일정하게 하고, 방사선의 조사선량이 변화하는 경우,
Figure 112004045414859-pat00013
도 변 화하고,
Figure 112004045414859-pat00014
,
Figure 112004045414859-pat00015
을 일정하게 하고, 방사선의 조사선량이 변화하는 경우, N도 변화된다. 촬영조건에 따라 방사선 조사선량은 자주 변화되므로, 같은 FPD이여도, 임펄스 응답계수인 N,
Figure 112004045414859-pat00016
,
Figure 112004045414859-pat00017
의 적당한 값도 자주 변동하게 된다. 즉, 임펄스 응답계수의 적당한 값은 방사선의 조사선량이 변하는데에 따라 변화된다는 식견을 얻을 수 있을 것이다.
그리고, 또 상기의 식견에 대해서 검토를 계속하고, 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리에서의 임펄스 응답에 관련되는 조건을 규정하는 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계를 미리 구하여 기억해 두고, 이 임펄스 응답계수와 방사선의 조사선량과의 대응관계에 따라 피검사체에의 방사선 조사량에 적당한 임펄스 응답계수를 설정한다. 그리고, 이 설정한 임펄스 응답계수에 따라서 재귀적 연산처리를 행하여 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 제거하면, 정확하게 시간지연분을 제거할 수 있다는 결론적인 식견을 얻는 것에 도달했다.
따라서, 상기 식견에 근거하는 본 발명은, 다음과 같은 구성을 채용한다.
즉, 본 발명에 관련된 방사선 촬상장치는, 피검사체를 향해서 방사선을 조사하는 방사선 조사수단과, 피검사체를 투과한 방사선을 검출하는 방사선 검출수단과, 상기 방사선 검출수단으로부터 방사선 검출신호를 소정의 샘플링 시간간격으로 추출하는 신호 샘플링수단을 구비하고, 피검사체에의 방사선 조사에 따라 방사선 검출수단으로부터 샘플링 시간간격으로 출력되는 방사선 검출신호에 의거해서 방사선 화상을 얻을 수 있도록 구성된 방사선 촬상장치에 있어서, 상기 장치는 이하의 요소를 포함한다:
샘플링 시간간격으로 추출되는 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서 재귀적 연산처리에 의해 각 방사선 검출신호로부터 제거하는 시간지연 제거수단;
상기 시간지연 제거수단에서의 재귀적 연산처리에서의 임펄스 응답에 관련되는 조건을 규정하는 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계를 미리 기억하는 응답계수·선량 대응관계 기억수단;
응답계수·선량 대응관계 기억수단에 기억되어 있는 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계에 따라 피검사체에 대하는 방사선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수를 설정하는 임펄스 응답계수 설정수단을 구비하고;
상기 시간지연 제거수단은, 임펄스 응답계수 설정수단에 의해 설정된 임펄스 응답계수에 따라 재귀적 연산처리를 행하여 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 제거하고, 보정후 방사선 검출신호를 구한다.
본 발명에 관련된 방사선 촬상장치에 의하면, 방사선 조사수단에 의한 피검사체에의 조사선에 따라 방사선 검출수단으로부터 소정의 샘플링 시간간격으로 출력되는 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을, 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서, 시간지연 제거 수단이 재귀적 연산처리에서 제거할 때, 이하와 같이 행한다. 즉, 응답계수·선량 대응관계 기억수단에 미리 기억되어 있는 시간지연 제거수단에서의 재귀적 연산처리에서의 임펄스 응답에 관련되는 조건을 규정하는 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량 과의 대응관계에 따라서, 임펄스 응답계수 설정수단이 피검사체에 대하는 방사선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수를 설정한다. 그리고，이 설정된 임펄스 응답계수에 따라서 재귀적 연산처리가 행하여지고 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분이 제거되어, 얻어진 보정후 방사선 검출신호로부터 방사선 화상이 취득된다.
이렇게, 시간지연 제거수단에 의한 재귀적 연산처리에 의해 방사선 검출신호로부터 시간지연분을 제거해서 보정후 방사선 검출신호를 산출할 때, 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리에서의 임펄스 응답에 관련되는 조건을 규정하는 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계를 응답계수·선량 대응관계 기억수단이 미리 기억하고 있고, 이 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계에 따라서 피검사체에 대하는 방사선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수를 임펄스 응답계수 설정수단이 설정하고, 피검사체에 대하는 방사선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수가 설정된 상태에서 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리가 행하여지므로, 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분이 정확하게 제거된다.
상술한 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계의 예로서는, 이하와 같은 것이 있다.
즉, 상기 응답계수·선량 대응관계 기억수단은, 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계로서,
임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계,
임펄스 응답계수로서의 지수함수의 감쇠시정수와 방사선 조사선량과의 대응관계,
임펄스 응답계수로서의 지수함수의 수와 방사선 조사선량과의 대응관계의 중의 적어도 한 개를 미리 기억한다.
이 경우, 응답계수·선량 대응관계 기억수단이, 미리 기억하는 임펄스 응답으로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계, 임펄스 응답으로서의 지수함수의 감쇠시정수(이하, 적당히「시정수」라고 약기)와 방사선 조사선량과의 대응관계, 임펄스 응답으로서의 지수함수의 개수와 방사선 조사선량과의 대응관계 중 적어도 한 개로 한 것에 따라, 지수함수의 강도, 지수함수의 시정수, 지수함수의 개수 중 적어도 한 개가, 방사선 조사선량에 적당한 값으로 설정된다.
상술한 방사선 촬상장치에 있어서,
상기 시간지연 제거수단은 방사선 검출신호로부터 시간지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 식 A~C,
Figure 112004045414859-pat00018
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
Yk : k번째 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
Xk : Yk로부터 시간지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
Xk-1 : 1시점 전의 Xk
Sn(k-1) : 1시점 전의 Snk
exp : 지수함수
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
Figure 112004045414859-pat00019
: 지수함수 n의 강도
Figure 112004045414859-pat00020
: 지수함수 n의 감쇠시정수
k=0일 때 X0 = 0, Sn0 = 0
에 의해 행해지도록 구성하는 것이 바람직하다.
방사선 검출신호로부터 시간지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 식 A~C에 의해 할 경우에는, 식 A~C의 간결한 점화식에 의해 시간지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호 Xk가 신속하게 구해진다.
또한, 방사선 촬상장치의 일례는, 방사선 촬상장치에 있어서,
상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가, 같은 조사 시간이며 방사선 조사선량이 단계적으로 다른 조건에서 실제로 촬영된 복수의 방사선 데이터에 근거해서 도출하고 있는 것이다.
이 경우, 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가, 같은 조사 시간이며 방사선 조사선량이 단계적으로 다른 조건에서 실제로 촬영된 복수의 방사선 데이터에 근거해서 도출되고 있으므로, 지수함수의 강도 와 방사선 조사선량이 정확하게 대응하고 있다.
또한, 방사선 촬상장치의 다른 일례는, 방사선 촬상장치에 있어서,
상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
상기 임펄스 응답을 구성하는 지수함수가 복수개 있고, 각 지수함수 마다 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가 기억되어 있는 것이다.
이 경우, 임펄스 응답이 복수개의 지수함수에서 구성되므로, 임펄스 응답이 보다 정확한 것이 된다. 또, 각 지수함수 마다 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계가 기억되어 있으므로, 각 지수함수의 강도를 보다 정확하게 설정할 수 있다. 그 결과, 각 X선 검출신호에 포함되는 시간지연분이 보다 정확하게 제거된다.
또한, 방사선 촬상장치의 또 다른 일례는, 방사선 촬상장치에 있어서,
상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
상기 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가,
Figure 112004045414859-pat00021
단,
Figure 112004045414859-pat00022
: 지수함수의 강도
W : 방사선 조사선량
Q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사치선의 기울기
q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사치선의 절편이 되는 함수식으로 나타내지는 것이다.
이 경우, 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가 「
Figure 112004045414859-pat00023
」인 간결한 함수식으로 나타내어지므로, 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계를 용이하게 기억할 수 있다.
또, 근사 직선의 기울기 Q 및 근사 직선의 절편 q는 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 즉, 횡축을 logW로 눈금을 긋고, 종축을
Figure 112004045414859-pat00024
로 눈금을 그어
Figure 112004045414859-pat00025
의 그래프를 직선으로 그렸을 때의 직선의 기울기가 근사 직선의 기울기 Q이며, 직선이 종축과 교차하는 점의 종축 상의 좌표가 근사 직선의 절편 q이다.
또한, 방사선 촬상장치에 있어서, 상기 응답계수·선량 대응관계 기억수단의 일례는, 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 상기 대응관계를 일람표 형식으로 기억하는 테이블 메모리이다.
이 경우, 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계가, 테이블 메모리에 일람표형식으로 기억되어 있어, 임펄스 응답계수 설정수단은, 입력한 방사선 조사선량과 응답계수·선량 대응관계 기억수단에 기억되어 있는 일람표와 대조하는 것에 의해 입력한 방사선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수를 판독하여 설정한다.
또한, 방사선 촬상장치에 있어서, 상기 방사선 검출수단의 일례는, 다수개의 X선 검출소자를 X선 검출면에 종횡으로 배열한 플랫 패널형 X선 검출기이다.
또한, 본 발명에 관한 방사선 촬상장치는, 의료용장치에도 공업용장치에도 적용할 수 있다. 의료용장치의 일례는, X선 투시 촬영장치이며, 다른 일례는, X선 CT 장치이다. 공업용장치의 일례는, 비파괴 검사기기이다.
또한, 본 발명에 관한 방사선검출 신호처리 방법은, 피검사체를 조사해서 검출된 방사선 검출신호를 소정의 샘플링 시간간격으로 추출하고, 샘플링 시간간격으로 출력되는 방사선 검출신호에 의거해서 방사선 화상을 얻는 신호처리를 행하는 방사선검출 신호처리 방법에 있어서, 상기 방법은 이하의 공정을 포함한다 :
샘플링 시간간격으로 추출되는 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서 재귀적 연산처리에 의해 각 방사선 검출신호로부터 제거하는 공정;
상기 제거하는 공정 전에는, 상기 재귀적 연산처리에서의 임펄스 응답에 관련되는 조건을 규정하는, 미리 기억된 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계에 따라, 피검사체에 대하는 방사선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수를 설정하는 공정;
상기 설정하는 공정에서 설정된 임펄스 응답계수에 따라, 상기 제거하는 공정에서 재귀적 연산처리를 행하여 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 제거하고, 보정후 방사선 검출신호를 구하는 공정.
본 발명에 관한 방사선검출 신호처리 방법에 의하면, 본 발명에 관한 방사선 촬상장치를 바람직하게 실시할 수 있다.
상술한 방사선검출 신호처리 방법에 있어서,
방사선 검출신호로부터 시간지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 식 A~C,
Figure 112004045414859-pat00026
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
Yk : k번째 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
Xk : Yk로부터 시간지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
Xk-1 : 1시점 전의 Xk
Sn(k-1) : 1시점 전의 Snk
exp : 지수함수
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
Figure 112004045414859-pat00027
: 지수함수 n의 강도
Figure 112004045414859-pat00028
: 지수함수 n의 감쇠시정수
k=0일 때 X0 = 0, Sn0 = 0
에 의해 행하는 것이 바람직하다.
방사선 검출신호로부터 시간지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 식 A~C에 의해 행하는 경우에는, 이 재귀적 연산처리를 식 A~C에 의해 행할 경우의 방사선 촬상장치를 바람직하게 실시할 수 있다.
또한, 방사선검출 신호처리 방법의 일례는, 방사선검출 신호처리 방법에 있어서,
상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가, 같은 조사 시간이며 방사선 조사선량이 단계적으로 다른 조건에서 실제로 촬영된 복수의 방사선 데이터에 근거해서 도출되고 있는 것이다.
같은 조사 시간이며 방사선 조사선량이 단계적으로 다른 조건에서 실제로 촬영된 복수의 방사선 데이터에 근거해서 상기 대응관계를 도출할 경우에는, 같은 조사 시간이며 방사선 조사선량이 단계적으로 다른 조건에서 실제로 촬영된 복수의 방사선 데이터에 근거해서 상기 대응관계를 도출할 경우의 방사선 촬상장치를 바람직하게 실시할 수 있다.
또한, 방사선검출 신호처리 방법의 다른 일례는, 방사선검출 신호처리 방법에 있어서,
상기 임펄스 응답계수로서 지수함수의 강도를 포함하고,
상기 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가,
Figure 112004045414859-pat00029
단,
Figure 112004045414859-pat00030
: 지수함수의 강도
W : 방사선 조사선량
Q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사치선의 기울기
q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사치선의 절편이 되는 함수식으로 나타내지는 것이다.
상기 대응관계가 상기 함수식에서 나타내질 경우에는, 상기 대응관계가 상기 함수식에서 나타내질 경우의 방사선 촬상장치를 바람직하게 실시할 수 있다.
또한, 방사선검출 신호처리 방법의 일례는, 방사선검출 신호처리 방법에 있어서, 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 상기 대응관계를 일람표 형식으로서 테이블 메모리에 기억하는 것이다.
상기 대응관계를 일람표형식으로서 테이블 메모리에 기억할 경우에는, 상기 대응관계를 일람표형식으로서 테이블 메모리에 기억할 경우의 방사선 촬상장치를 바람직하게 실시할 수 있다.
또한, 방사선검출 신호처리 방법에서는, 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 상기 대응관계를 미리 기억하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 기억하는 공정은, 예컨대 장치의 설치 시 혹은 정기조정 시에 행하여진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
제 1 실시예
도 1은 제 1 실시예에 관한 X선 투시 촬영장치의 전체 구성을 나타내는 블럭 도이다.
X선 투시 촬영장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 피검사체(M)를 향해서 X선을 조사하는 X선관(방사선 조사수단)(1)과, 피검사체(M)를 투과한 X선을 검출하는 FPD(2)(방사선 검출수단)와, FPD(플랫 패널형 X선 검출기)(2)로부터 X선 검출신호(방사선 검출신호)를 소정의 샘플링 시간간격 Δt에서 디지털화해서 추출하는 A/D 변환기(신호 샘플링수단)(3)와, A/D 변환기(3)로부터 출력되는 X선 검출신호에 의거해서 X선 화상을 작성하는 검출신호 처리부(4)와, 검출신호 처리부(4)에서 취득된 X선 화상을 표시하는 화상 모니터(5)를 구비하고 있다. 즉, 피검사체(M)에의 X선조사에 따라 A/D 변환기(3)에서 FPD(2)로부터 추출되는 X선 검출신호에 의거해 X선 화상이 취득되는 동시에, 취득된 X선 화상이 화상 모니터(5)의 화면에 비추어지는 구성으로 되어 있다. 이하, 제 1 실시예의 장치의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
X선관(1)과 FPD(2)은 피검사체(M)를 사이에 두고 대향 배치되어 있고, X선관(1)은 X선 촬영 시, 조사 제어부(6)의 제어를 받으면서 피검사체(M)에 콘 빔 모양의 X선을 조사함과 동시에, X선조사에 따라 생기는 피검사체(M)의 투과 X선상이 FPD(2)의 X선 검출면에 투영되는 배치 관계로 되어 있다.
또, X선 조사선량 등의 조사 조건은, 조작부(7) 등에 의해 오퍼레이터가 입력하는 한편, 조사 제어부(6)은 조작부(7) 등에 의해 입력된 조사 조건에 따라서 X선관(1)을 제어한다. 예컨대, 연속적인 X선 투시 조사와 단발의 X선 촬영조사의 경우에서는 X선 조사선량이 상당히 다르다.
FPD(2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 피검사체(M)로부터의 투과 X선상이 투영되는 X선 검출면에 다수의 X선 검출소자(2a)가 피검사체(M)의 체축방향 X와 체측방향 Y에 따라 종횡으로 배열된 구성으로 되어 있다. 예컨대, 종 30cm × 횡 30cm 정도의 넓이의 X선 검출면에 X선 검출소자(2a)가 종 1536 × 횡 1536의 매트릭스로 종횡으로 배열되어 있다. FPD(2)의 각 X선 검출소자(2a)가 검출신호 처리부(4)에서 작성되는 X선 화상의 각 화소와 대응관계에 있고, FPD(2)로부터 추출되어진 X선 검출신호에 의거해서 검출신호 처리부(4)에서 X선 검출면에 투영된 투과 X선상에 해당하는 X선 화상이 작성된다.
FPD(2)는, 그 횡단면이 도 3과 같이 되어 있다. 즉 X선이 입사하는 것에 의해 캐리어가 생성되는 X선 감응막(예컨대 아모르퍼스 Se후막)인 반도체막(22)과, 그 반도체막(22)의 X선 입사측의 표면에 설치되어진 바이어스 전압인가전극(21)과, FPD(2)의 각 X선 검출소자(2a)의 일부이며, 또 반도체막(22)의 X선 비입사측에 설치되어진 캐리어 수집전극(23)과, 캐리어 수집전극(23)을 증착한 유리 기판(24)으로 구성된다. 또, FPD(2)의 경우, 캐리어 수집전극(23)에 의한 수집 전하는 유리 기판(24)에 배설되어 있는 축적·판독 전기회로(도시 생략)에 의해 판독되는 동시에 후단의 전류·전압변환형 증폭기(도시 생략) 및 멀티플렉서(도시 생략)을 거쳐서 A/D 변환기(3)로 보내는 구성으로 되어 있다.
A/D 변환기(3)는, X선 화상 1장분씩의 X선 검출신호를 샘플링 시간간격 Δt로 연속적으로 추출하고, 후단의 검출신호 메모리부(8)에서 X선 화상 작성용의 X선 검출신호를 기억하는 동시에, X선 검출신호의 샘플링 동작(추출)을 X선조사의 이전 에 시작하도록 구성되어 있다. 또한, 검출신호 처리부(4)에서 작성되는 X선 화상은 화상 메모리부(9)에 보내져 유지된다.
즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 샘플링 시간간격 Δt에서, 그 시점의 투과 X선상에 관한 모든 X선 검출신호가 수집되어 검출신호 메모리부(8)에 점점 저장되어진다. X선을 조사하기 이전의 A/D 변환기(3)에 의한 X선 검출신호의 취득 시작은, 오퍼레이터의 수동조작에 의해 행하여지는 구성이라도 되고, X선조사 지시 조작 등과 연동해서 자동적으로 행하여지는 구성이라도 된다.
또한, 제 1 실시예의 X선 투시 촬영장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, FPD(2)로부터 샘플링 시간간격 Δt에서 추출하는 각 X선 검출신호에 포함되는 시간지연분을, 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서 재귀적 연산처리에 의해 각 X선 검출신호로부터 시간지연분을 제거한 보정후 X선 검출신호를 산출하는 시간지연 제거부(시간지연 제거수단)(10)를 구비하고 있다.
즉, FPD(2)의 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 각 시간에서의 X선 검출신호에는, 과거의 X선조사에 대응하는 신호가 시간지연분(사선부분)으로서 포함된다. 이 시간지연분을 시간지연 제거부(10)에서 제거해서 시간지연이 없는 보정후 X선 검출신호로 하는 동시에, 보정후 X선 검출신호에 근거해서 검출신호 처리부(4)에서 X선 화상을 작성한다.
구체적으로 시간지연 제거부(10)는, 각 X선 검출신호로부터 시간지연분을 제 거하는 재귀적 연산처리를, 다음 식 A~C를 이용하여 행한다.
Figure 112004045414859-pat00031
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
Yk : k번째 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
Xk : Yk로부터 시간지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
Xk-1 : 1시점 전의 Xk
Sn(k-1) : 1시점 전의 Snk
exp : 지수함수
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
Figure 112004045414859-pat00032
: 지수함수 n의 강도
Figure 112004045414859-pat00033
: 지수함수 n의 감쇠시정수
k=0일 때 X0 = 0, Sn0 = 0
즉, 식 A의 제 2 항의 『
Figure 112004045414859-pat00034
』이 시간지연분에 해당하므로, 제 1 실시예의 장치에서는, 시간지연분을 제거한 보정후 X선 검출신호 Xk가 식 A~C라는 간결한 점화식에 의해 신속하게 구해진다.
또, 제 1 실시예의 장치는, 시간지연 제거부(10)에서의 재귀적 연산처리에서의 임펄스 응답에 관련되는 조건을 규정하는 임펄스 응답계수와 X선 조사선량과의 대응관계를 미리 기억하는 응답계수·선량 대응관계 메모리부(응답계수·선량 대응관계 기억수단)(11)와, 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)에 기억되어 있는 임펄스 응답계수와 X선 조사선량과의 대응관계에 따라 피검사체에 대하는 X선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수를 설정하는 임펄스 응답계수 설정부(임펄스 응답계수 설정수단)(12)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 시간지연 제거부(10)가, 임펄스 응답계수 설정부(12)에 의해 설정된 임펄스 응답계수에 따른 재귀적 연산처리를 실행해서 각 X선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 제거하고, 보정후 X선 검출신호를 구한다는 구성상의 특징을 가지고 있다.
응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)는, 임펄스 응답계수와 X선 조사선량과의 대응관계로서, 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계를 미리 기억하고 있다. 제 1 실시예의 경우, 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)에 기억되어 있는 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계는, 같은 조사 시간이며 X선 조사선량이 단계적으로 다른 조건에서 실제로 촬영된 몇매인가의 X선 화상의 X선 검출신호의 감쇠 특성을 각각 계측해서 구한다. 구체적으로는, 예컨대, X선 조사선량이 단계적으로 다른 몇개인가의 화상(방사선 데이터)에 의거해서 각 X선 화상 마다 적합하는 지수함수의 강도가 구해진 다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 구해진 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00035
의 값과, 그 강도
Figure 112004045414859-pat00036
의 구하는 근본이 되는 X선 화상을 촬영했을 때의 X선 조사선량(W)을, 횡축을 X선 조사선량이라고 하고 종축을 지수함수의 강도로서 플롯한다. 또 플롯한 점을 잇는 곡선을 나타내는 함수식을 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계로서 구한다. 그리고, 구한 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계를 함수식에서 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)에 미리 기억한다. 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00037
은 X선 조사선량 W의 대수에 비례하는 관계가 있다.
또, X선 촬영 시, 같은 조사 시간으로 하기 위해서는, 조작부(7)에 의해 X선 펄스의 폭을 항상 일정하게 세트한다. X선 조사선량을 단계적으로 다르게 하기 위해서는, 조작부(7)에 의해 X선관(1)의 관전류(mA)를 단계적으로 변화시킨다. 이 때, X선 조사선량은 사용할 가능성이 있는 범위(최대 조사선량과 최소 조사선량과의 사이)에 대하여 적당한 간격으로 변화시킨다. X선 화상의 X선 검출신호의 감쇠 특성의 계측 시는, 팬텀을 피검사체(M)로서, 일정한 조사 시간(예컨대 10초)에서 X선 화상의 촬영을 한다. 지수함수의 강도와 X선 조사선량의 대응관계의 도출·기억은, 장치의 설치 시(고정 시)나 정기조정 시 등에 행하여진다.
이렇게, 제 1 실시예의 장치의 경우, 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계가, 같은 조사 시간이며 X선 조사선량이 단계적으로 다른 조건에서 실제로 촬영된 복수 장의 X선 화상, 즉 실제화상에 의거하여 도출되고 있으므로, 지수함수의 강도와 X선 조사선량을 정확하게 대응시킬 수 있다.
또, 도 6에 나타나 있는 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00038
과 X선 조사선량 W와의 대응관계를 하기의 간결한 함수식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112004045414859-pat00039
단,
Figure 112004045414859-pat00040
: 지수함수의 강도
W : 방사선 조사선량
Q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사치선의 기울기
q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사치선의 절편
또, 근사 직선의 기울기 Q 및 근사 직선의 절편 q는 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 즉, 도 7에 나타내는 바와 같이, 횡축을 logW로 눈금을 긋고, 종축을
Figure 112004045414859-pat00041
로 눈금을 그어
Figure 112004045414859-pat00042
의 그래프를 직선화했을 때의 직선의 기울기가 근사 직선의 기울기 Q이며, 직선이 종축과 교차하는 점의 종축상의 좌표가 근사 직선의 절편 q이다.
따라서, 제 1 실시예의 장치의 경우, 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00043
과 X선 조사선량 W와의 대응관계를, 상기의 간결한 함수식으로 용이하게 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)에 기억할 수 있다.
또한, 제 1 실시예의 장치의 경우, 임펄스 응답을 구성하는 지수함수가 복수개 있고, 각 지수함수 마다 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선 량과의 대응관계가 기억되어 있다. 구체적인 지수함수의 개수로서는, 2개 혹은 3개등이 된다. 즉, 임펄스 응답계수를 구성하는 각 지수함수 마다 상기의 함수식이 1개씩 기억되고 있고, 각 함수식의 사이에서는 근사 직선의 기울기 Q와 근사 직선의 절편 q가 각각 적당한 값을 취하게 된다.
이렇게, 임펄스 응답이 복수개의 지수함수로 구성되므로, 임펄스 응답이 보다 정확하게 된다. 또, 각 지수함수 마다 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계가 기억되어 있으므로, 각 지수함수의 강도를 적절하게 설정할 수 있다. 그 결과, 각 X선 검출신호에 포함되는 시간지연분이 보다 정확하게 제거된다.
한편, 임펄스 응답계수 설정부(12)는, 이하와 같이 설정한다. 즉, X선 촬영중, 예컨대 조작부(7)에서 설정된 X선 펄스의 폭 및 관전류(mA) 등으로부터 X선 조사선량을 산출한 후, 산출한 X선 조사선량을
Figure 112004045414859-pat00044
의 수식에 대입한다. 실행중의 X선 촬영에서의 X선 조사량에 적당한 지수함수의 강도를 구하고 나서, 구해진 지수함수의 강도를 시간지연 제거부(10)에서 실행되는 재귀적 연산처리에서의 지수함수의 강도로서 임펄스 응답계수 설정부(12)는 설정한다.
다른 한편, 시간지연 제거부(10)는 임펄스 응답계수 설정부(12)에 의해 설정된 임펄스 응답계수에 따라 재귀적 연산처리를 실행해서 각 X선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 제거한다.
또, 제 1 실시예의 장치로는, A/D 변환기(3), 검출신호 처리부(4), 조사 제어부(6), 시간지연 제거부(10), 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11), 임펄스 응 답계수 설정부(12) 등의 각 부는, 조작부(7)로부터 입력되는 지시나 데이터 혹은 X선 촬영의 진행에 따라 주제어부(13)로부터 송출되는 각종 명령에 따라 제어·처리를 실행한다.
다음에, 상술의 제 1 실시예의 장치를 이용하여 X선 촬영을 실행할 경우에 대해서, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 8은 제 1 실시예의 장치에 의한 X선 촬영의 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 또, 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)에는 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00045
과 X선 조사선량 W와의 대응관계를 나타내는 함수식이 이미 기억되어 있고, 또한, 피검사체(M)는 큰 널판지에 실려 촬영 위치에 세트되어 있는 것으로 한다.
[단계 S1] 조작부(7)를 조작해서 오퍼레이터가 X선 조사선량을 포함하는 촬영 조건을 입력한다.
[단계 S2] 임펄스 응답계수 설정부(12)가, 오퍼레이터가 설정한 X선 조사선량을 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)에 기억되어 있는 함수식에 대입해서 오퍼레이터가 설정한 X선 조사선량에 적당한 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00046
를 구하여 설정한다. 제 1 실시예의 경우, 임펄스 응답을 구성하는 지수함수의 개수가 복수개이므로, 지수함수의 개수만 지수함수의 강도가 도출·설정된다.
[단계 S3] X선 미조사의 상태에서 A/D 변환기(3)가 샘플링 시간간격 Δt(= 1/30초)로 FPD(2)로부터 X선 조사전의 X선 화상 1장분의 X선 검출신호 Yk를 추출을 시작하는 동시에, 추출된 X선 검출신호가 검출신호 메모리부(8)에 기억되어진다.
[단계 S4] 오퍼레이터의 설정에 의해 X선이 연속 또는 단속적으로 피검사체(M)에 조사되는 것과 병행되고, 샘플링 시간간격 Δt로 A/D 변환기(3)에 의한 X선 화상 1장분의 X선 검출신호 Yk의 추출과 검출신호 메모리부(8)에의 기억이 계속된다.
[단계 S5] X선조사가 종료하면 다음 단계 S6으로 진행하고, X선 조사가 종료하지 않면 단계 S4로 되돌아간다.
[단계 S6] 검출신호 메모리부(8)로부터 1회의 샘플링에서 수집한 X선 화상 1장분의 X선 검출신호 Yk를 판독한다.
[단계 S7] 시간지연 제거부(10)가 식 A~C에 의한 재귀적 연산처리를 하고, 각 X선 검출신호 Yk로부터 시간지연분을 제거한 보정후 X선 검출신호 Xk, 즉, 화소값을 구한다.
또, 제 1 실시예의 경우, 임펄스 응답계수의 지수함수의 강도에 대해서는, 임펄스 응답계수 설정부(12)가, 오퍼레이터가 입력한 X선 조사선량에 따른 적당한 값을 설정하지만, 다른 임펄스 응답계수의 지수함수의 개수 N이나 지수함수의 시정수
Figure 112004045414859-pat00047
은 X선 조사선량과 관계없이 미리 정해져 적당한 일정값이 설정된다.
[단계 S8] 검출신호 처리부(4)가 1회의 샘플링분(X선 화상 1장분)의 보정후 X선 검출신호 Xk에 의거해서 X선 화상을 작성한다.
[단계 S9] 작성한 X선 화상을 화상 모니터(5)에 표시한다.
[단계 SlO] 검출신호 메모리부(8)에 미처리의 X선 검출신호 Yk가 남아 있으면, 단계 S6으로 되돌아가고, 미처리의 X선 검출신호 Yk가 남아 있지 않으면, X선 촬영을 종료한다.
또, 제 1 실시예의 장치에서는, X선 화상 1장분의 X선 검출신호 Yk에 대하는 시간지연 제거부(10)에 의한 보정후 X선 검출신호 Xk의 산출 및 검출신호 처리부(4)에 의한 X선 화상의 작성이 샘플링 시간간격 Δt(=1/30초)로 행해진다. 즉, 1초간에 X선 화상을 30장 정도의 속도로 차례차례 작성하는 동시에, 작성된 X선 화상을 연속 표시해서 X선 화상의 동화표시를 할 수 있다.
다음에, 도 8에서의 단계 S7의 시간지연 제거부(10)에 의한 재귀적 연산처리의 프로세스를, 도 9의 플로우 차트를 이용하여 설명한다.
도 9는 제 1 실시예의 장치에 의한 시간지연 제거를 위한 재귀적 연산처리 프로세스를 나타내는 플로우 차트이다.
[단계 R1] k=0로 세트되고, 식 A의 X0=0, 식 C의 Sn0 = 0이 X선조사 전의 초기값으로서 모두 세트된다. 지수함수의 개수가 3개(N=3)인 경우는, S10, S20, S30 이 모두 O으로 세트되게 된다.
[단계 R2] 식 A, C에서 k=1로 세트된다. 식 C, 즉 Sn1 = XO + exp(Tn)·S n0에 따라서 S11, S21, S31이 구해지고, 또 구해진 S11, S21 , S31과 X선 검출신호 Yk가 식 A에 대입되는 것으로 보정후 X선 검출신호가 산출된다.
[단계 R3] 식 A, C에서 k을 1만큼 증가(k=k+1)한 후, 계속해서 식 C에 1시점 전의 Xk-1이 대입되어 S1k, S2k, S3k이 구해지고, 또 구해진 S1k, S2k, S3k와 X선 검출신호 Yk가 식 A에 대입되는 것으로 보정후 X선 검출신호 Xk가 산출된다.
[단계 R4] 미처리의 X선 검출신호 Yk가 있으면, 단계 R3으로 되돌아가고, 미처리의 X선 검출신호 Yk가 없으면, 다음 단계 R5로 진행한다.
[단계 R5] 1회의 샘플링분(X선 화상 1장분)의 보정후 제거 X선 검출신호 Xk가 산출되고, 1회의 촬영분에 관한 재귀적 연산처리가 종료되게 된다.
이상과 같이, 제 1 실시예의 장치에 의하면, 시간지연 제거부(10)에서는, 피검사체(M)에 대하는 X선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도가 설정된 상태에서 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리가 행하여지므로, 각 X선 검출신호에 포함되는 시간지연분이 정확하게 제거된다. 따라서, 제 1 실시예의 장치에 의하면, FPD(2)로부터 추출되는 X선 검출신호로부터 FPD(2)에 기인하는 X선 검출신호의 시간지연을 정확하게 제거할 수 있다.
제 2 실시예
제 2 실시예의 X선 투시 촬영장치는, 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)가, 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00048
과 X선 조사선량 W와의 대응관계를, 함수식이 아니라, 일람표 형식으로 기억하는 테이블 메모리인 것 외에는, 제 1 실시예의 장치와 동일하므로, 다른 점만을 설명하고, 공통점의 설명은 생략한다.
즉, 제 2 실시예의 장치의 경우, 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00049
과 X선 조사선량 W와의 대응관계가, 도 10에 나타내는 바와 같이, 테이블 메모리에 일람표 형식으로 기억되어 있다. 임펄스 응답계수 설정부(12)는 오퍼레이터가 입력한 X선 조사선량과 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)에 기억되어 있는 일람표와 대조하는 것에 의해 오퍼레이터가 입력한 X선 조사선량에 적당한 지수함수의 강도
Figure 112004045414859-pat00050
을 판독하여 설정한다.
제 2 실시예의 장치의 경우도, 역시, 시간지연 제거부(10)에서는, 피검사체(M)에 대하는 X선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도가 설정된 상태에서 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리가 행하여지므로, 각 X선검출 신호에 포함되는 시간지연분이 정확하게 제거된다. 따라서, 제 2 실시예의 장치에 의하면, FPD(2)로부터 추출되는 X선 검출신호로부터 FPD(2)에 기인하는 X선 검출신호의 시간지연을 정확하게 제거할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 하기와 같이 변형 실시 할 수 있다.
(1) 상술한 각 실시예 장치에서는, 응답계수·선량 대응관계 메모리부(11)에 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 X선 조사선량과의 대응관계가 기억되는 구성이었지만, 펄스 응답계수로서의 지수함수의 시정수
Figure 112004045414859-pat00051
과 X선 조사선량과의 대응관계나, 펄스 응답계수로서의 지수함수의 개수 N과 X선 조사선량과의 대응관계가 기억되는 구성이어도 된다.
(2) 상술한 각 실시예 장치에서는, 방사선 검출수단이 FPD였지만, 본 발명 은, FPD 이외의 X선 검출신호의 시간지연을 일으키는 방사선 검출수단을 사용한 구성의 장치에도 적용할 수 있다.
(3) 상술한 각 실시예 장치는 X선 투시 촬영장치이었지만, 본 발명은 X선 CT장치와 같이 X선 투시 촬영장치 이외의 것에도 적용할 수 있다.
(4) 상술한 각 실시예 장치는 의료용장치이었지만, 본 발명은, 의료용에 한정하지 않고, 비파괴 검사기기 등의 공업용장치에도 적용할 수 있다.
(5) 상술한 각 실시예 장치는, 방사선으로서 X선을 사용하는 장치였지만, 본 발명은, X선에 한정하지 않고, X선 이외의 방사선을 사용하는 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명의 방사선 촬상장치의 경우, 시간지연 제거수단에 의한 재귀적 연산처리에 의해 방사선 검출신호로부터 시간지연분을 제거하고 보정후 방사선 검출신호를 산출할 때, 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리에서의 임펄스 응답에 관련하는 조건을 규정하는 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계를 응답계수·선량 대응관계 기억수단이 미리 기억하고 있고, 이 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응 관계에 따라 피검사체에 대하는 방사선에 적당한 임펄스 응답계수를 임펄스 응답계수 설정수단이 설정하고, 피검사체에 대하는 방사선 조사선량에 적당한 임펄스 응답계수가 설정된 상태에서 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리가 행해지므로, 각 방사선 검출신호에 포함하는 시간지연분을 정확하게 제거한다.
따라서, 본 발명의 방사선 촬상장치에 의하면, 예컨대 FPD 등으로 대표되는 방사선 검출수단으로부터 추출된 방사선 검출신호로부터 방사선 검출수단에 기인하는 방사선 검출신호의 시간지연을 정확하게 제거할 수 있다.

Claims (14)

  1. 피검사체에 향하여 방사선을 조사하는 방사선 조사수단과, 피검사체를 투과한 방사선을 검출하는 방사선 검출수단과, 상기 방사선 검출수단으로부터 방사선 검출신호를 소정의 샘플링 시간간격으로 추출하는 신호 샘플링수단을 구비하고, 피검사체에의 방사선 조사에 따라 방사선 검출수단으로부터 샘플링 시간간격에서 출력되는 방사선 검출신호에 의거하여 방사선 화상이 얻어지도록 구성된 방사선 촬상장치에 있어서,
    샘플링 시간간격으로 추출되는 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서 재귀적 연산처리에 의해 각 방사선 검출신호로부터 제거하는 시간지연 제거수단;
    상기 시간지연 제거수단에서의 재귀적 연산처리에서 임펄스 응답에 관련하는 조건을 규정하는 임펄스 응답계수과 방사선 조사선량과의 대응관계를 미리 기억하는 응답계수·선량 대응관계 기억수단;
    응답계수·선량 대응관계 기억수단에 기억되어 있는 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계에 따라 피검사체에 대하는 방사선 조사선량에 맞는 임펄스 응답계수를 설정하는 임펄스 응답계수 설정수단을 구비하고;
    상기 시간지연 제거수단은, 임펄스 응답계수 설정수단에 의해 설정된 임펄스 응답계수에 따라 재귀적 연산처리를 행하고 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지 연분을 제거하여, 보정후 방사선 검출신호를 구하는, 방사선 촬상장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 응답계수·선량 대응관계 기억수단은, 임펄스 응답계수와 방사선 조사수단과의 대응관계로서,
    임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계,
    임펄스 응답계수로서의 지수함수의 감쇠시정수와 방사선 조사선량과의 대응관계,
    임펄스 응답계수로서의 지수함수의 수와 방사선 조사선량과의 대응관계 중 적어도 하나를 미리 기억하는, 방사선 촬상장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간지연 제거수단은 방사선 검출신호로부터 시간지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 식 A~C,
    Figure 112004045414859-pat00052
    단, Δt : 샘플링 시간간격
    k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
    Yk : k번째 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
    Xk : Yk로부터 시간지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
    Xk-1 : 1시점 전의 Xk
    Sn(k-1) : 1시점 전의 Snk
    exp : 지수함수
    N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
    n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
    Figure 112004045414859-pat00053
    : 지수함수 n의 강도
    Figure 112004045414859-pat00054
    : 지수함수 n의 감쇠시정수
    k=0일 때 X0 = 0, Sn0 = 0
    에 의해 행하도록 구성하는, 방사선 촬상장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
    임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가, 동일한 조사시간에서 방사선 조사선량이 다른 조건으로 실제로 촬영된 복수의 방사선 데이터에 의거하여 도출되어 있는, 방사선 촬상장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
    상기 임펄스 응답을 구성하는 지수함수가 복수개있고, 각 지수함수 마다 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가 기억되어 있는, 방사선 촬상장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
    상기 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가,
    Figure 112006040705635-pat00055
    단,
    Figure 112006040705635-pat00056
    : 지수함수의 강도
    W : 방사선 조사선량
    Q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사직선의 기울기
    q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사직선의 절편이 되는 함수식으로 나타내지는, 방사선 촬상장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 응답계수·선량 대응관계 기억수단은, 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 상기 대응관계를 일람표 형식으로 기억하는 테이블 메모리인, 방사선 촬 상장치.
  8. 피검사체를 조사하여 검출된 방사선 검출신호를 소정의 샘플링 시간간격으로 추출하고, 샘플링 시간간격에서 출력되는 방사선 검출신호에 의거하여 방사선 화상을 얻는 신호처리를 행하는 방사선검출 신호처리 방법에 있어서,
    샘플링 시간간격으로 추출되는 각 방사선 검출신호에 포함하는 시간지연분을 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서 재귀적 연산처리에 의해 각 방사선 검출신호로부터 제거하는 공정;
    상기 제거하는 공정의 전에는, 상기 재귀적 연산처리에서 임펄스 응답에 관련하는 조건을 규정하고, 미리 기억된 임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 대응관계에 따라, 피검사체에 대하는 방사선 조사선량에 맞는 임펄스 응답계수를 설정하는 공정;
    상기 설정하는 공정에서 설정된 임펄스 응답계수에 따라, 상기 제거하는 공정에서 재귀적 연산처리를 행하여 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 제거하여, 보정후 방사선 검출신호를 구하는 공정을 포함하는, 방사선검출 신호처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    방사선 검출신호로부터 시간지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 식 A~C,
    Figure 112004045414859-pat00057
    단, Δt : 샘플링 시간간격
    k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
    Yk : k번째 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
    Xk : Yk로부터 시간지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
    Xk-1 : 1시점 전의 Xk
    Sn(k-1) : 1시점 전의 Snk
    exp : 지수함수
    N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
    n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
    Figure 112004045414859-pat00058
    : 지수함수 n의 강도
    Figure 112004045414859-pat00059
    : 지수함수 n의 감쇠시정수
    k=0일 때 X0 = 0, Sn0 = 0
    에 의해 행하는, 방사선검출 신호처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
    임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가, 동일한 조사시간이고 방사선 조사선량이 다른 조건에서 실제로 촬영된 복수의 방사선 데이터에 의거하여 검출되는, 방사선검출 신호처리 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 임펄스 응답계수로서, 지수함수의 강도를 포함하고,
    상기 임펄스 응답계수로서의 지수함수의 강도와 방사선 조사선량과의 대응관계가,
    Figure 112006040705635-pat00060
    단,
    Figure 112006040705635-pat00061
    : 지수함수의 강도
    W : 방사선 조사선량
    Q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사직선의 기울기
    q : 지수함수의 강도와 방사선 조사선량의 관계를 나타내는 근사직선의 절편이 되는 함수식으로 나타내지는, 방사선검출 신호처리 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 상기 대응관계를 일람표 형식으로서 테이블 메모리에 기억하는, 방사선검출 신호처리 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 방법은:
    임펄스 응답계수와 방사선 조사선량과의 상기 대응관계를 미리 기억하는 공정을 더 포함하는, 방사선검출 신호처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기억하는 공정은, 장치의 설치 시 또는 정기조정 시에 행해지는, 방사선검출 신호처리 방법.
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