KR20040110107A - 방사선 촬상장치 - Google Patents

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KR20040110107A
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Abstract

본 발명의 방사선 촬상장치는 X선관에 의한 X선 조사에 따라 FPD로부터 추출된 X선 검출신호에 포함되는 시간 지연분을, 감쇠시정수의 값이 다른 강도의 N개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서, 시간지연 제거부에서 제거하는 경우, FPD의 센서온도의 변화에 대응한 임펄스 응답을 이용하여 제거한다. 그리고, 이 지연 시간분을 제거한 보정후 X선 검출신호에 의거해서 X선 화상이 작성된다.

Description

방사선 촬상장치{RADIOGRAPHIC APPARATUS}
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 화상이 얻어지도록 구성되어 있는 의용 혹은 공업용의 방사선 촬상장치에 관한 것으로서, 특히 방사선 검출수단으로부터 추출된 방사선 검출신호에서 방사선 검출수단에 기인하는 방사선 검출신호의 시간지연을 충분히 제거하기 위한 기술에 관한 것이다.
방사선 촬상장치의 대표적인 장치 중 하나로 의용 X선투시 촬영장치에서, 최근 X선관에 의한 X선 조사에 따라 발생하는 피검사체의 X선 투과상을 검출하는 X선 검출기로서, 반도체 등을 이용한 극히 다수 개의 X선 검출소자를 X선 검출면에 종횡으로 배열한 플랫패널형 X선 검출기(이하,「FPD」라고 함)가 이용되고 있다.
즉, X선투시 촬영장치에서는 X선관에 의한 피검사체로의 방사선 조사에 따라 FPD로부터 X선화상 1매분의 X선 검출신호가 샘플링 시간간격으로 추출된다. 그 X선 검출신호에 의거해서, 샘플링 시간간격 마다의 피검사체의 X선 투과상에 대응하는 X선화상이 얻어지는 구성이 X선투시 촬영장치에서는 취해져 있다. FPD를 이용한 경우, 종래로부터 이용하고 있는 이미지 인텐시파이 등과 비교하여, 경량이고, 동시에 복잡한 검출 변형이 발생하지 않기 때문에, 장치 구조면이나 화상 처리면에서 유리하게 된다.
하지만, FPD를 이용한 경우, FPD에 기인하는 시간지연에 의한 악영향이 X선화상에 나타나는 문제가 있다. 구체적으로는, FPD로부터 X선 검출신호를 추출샘플링 시간간격이 짧은 경우, 추출 절단되지 않은 신호의 나머지가 시간 지연분으로서 다음의 X선 검출신호에 가해진다. 그 때문에, FPD로부터 1초간에 30회의 샘플링 시간간격으로 화상 1매분의 X선 검출신호를 추출하여 X선 화상을 작성하여 동화(動畵)표시하는 경우, 시간 지연분이 앞의 화면에 잔상으로 나타나고, 화상의 겹침을 발생하는, 결과 동화상이 흐릿해지는 등의 문제점이 발생한다.
이 FPD의 시간지연 문제에 대하여, 미국특허명세서 제 5249123호에서는, 컴퓨터 단층화상(CT화상)의 취득의 경우에서, FPD로부터 샘플링 시간간격 Δt로 추출되는 방사선 검출신호로부터 기간 지연분을 연산처리로 제거하는 기술이 제안되어 있다.
즉, 상기 미국특허명세서에서는, 샘플링 시간간격으로 추출되는 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간 지연분을 시간 지연분이 몇개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서, 방사선 검출신호 yk로부터 시간 지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호 xk로 하는 연산처리를 다음 식에 의해 행한다.
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 1개를 나타내는 첨자
αn: 지수함수 n의 강도
τn: 지수함수 n의 감쇠시정수
하지만, 발명자가 상기 미국특허명세서가 제안하는 연산처리기술을 적용 실시해 본 것에서는 시간지연에 기인하는 아티팩트가 회피되지 않고, 동시에, 정상인 X선 화상도 얻어지지 않는 결과 밖에 얻어지지 않고, FPD의 시간지연은 해소되지 않은 것이 확인되었다.
또, FPD의 시간지연문제에 대하여, 미국특허명세서 제 5517544호에서는 CT화상의 취득의 경우에서, FPD의 시간 지연분을 1개의 지연함수에서 근사하는 것으로 하여 X선 검출신호로부터 시간 지연분을 연산처리하여 제거하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 발명자들이 상기 미국특허명세서가 제안하는 연산처리기술을 예의 검토한 결과, FPD의 시간 지연분을 1개의 지수함수에서 근사하는 것은 무리가 있고, 역시 FPD의 시간지연은 해소되지 않는 것이 확인되었다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 방사선 검출수단으로부터 추출된 방사선 검출신호에서 방사선 검출수단에 기인하는 방사선 검출신호의 시간지연을 충분히 제거하는 것이 가능한 방사선 촬상장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1은 제 1 실시예의 X선투시 촬영장치의 전체구성을 나타내는 블럭도;
도 2는 제 1 실시예 장치에 이용되어 있는 FPD의 구성을 나타내는 평면도;
도 3은 제 1 실시예 장치에 의한 X선 촬영의 실행시의 X선 검출신호의 샘플링 상황을 나타내는 모식도;
도 4는 제 1 실시예장치에 이용되어 있는 FPD의 횡단면과 센서 온도계측부의 위치관계를 나타내는 도면;
도 5는 방사선 검출신호에서의 시간지연 상황을 나타내는 도면;
도 6은 제 1 실시예장치에 의한 X선 촬영의 순서를 나타내는 플로우차트;
도 7은 제 1 실시예장치에서의 시간지연 제거용의 재귀적 연산처리 프로세스를 나타내는 플로우차트;
도 8은 제 1 실시예장치에 의한 센서 온도계측과 센서온도에 대한 임펄스 응답계수와의 설정의 동작을 나타내는 플로우차트;
도 9는 제 2 실시예장치에 의한 센서 온도계측과 센서온도에 따른 임펄스 응답계수와의 설정의 동작을 나타내는 플로우차트;
도 10은 센서온도와 임펄스 응답계수와의 관계를 모식적으로 나타낸 도면;
도 11은 변형예에 관한 센서 온도계측부의 배치개소를 나타내는 도면이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 이하의 방법이 고려된다. 이 방법에 의하면, 이 FPD의 시간지연에 대하여, 다음의 재귀식 A~C에 의해, FPD의 임펄스 응답에 기인하는 시간지연을 제거하고 있다.
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째 시점을 나타내는 첨자
Yk: k번째 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
Xk: Yk로부터의 시간 지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
Xk-1: 일시점 전의 Xk
Sn(k-1): 일시점 전의 Snk
exp : 지수함수
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
αn: 지수함수 n의 강도
τn: 지수함수 n의 감쇠시정수
이 재귀식적 연산에서는 FPD의 임펄스 응답계수인 N, αn, τn을 사전에 구해 놓고, 그것을 고정한 상태에서 방사선 검출신호 Yk를 식 A~C에 적용하고, 그 결과, 시간 지연분을 제거한 Xk를 산출하게 된다.
하지만, 실제에는 FPD의 임펄스 응답은 일정하지 않다. 발명자들은 이 일정하지 않은 원인에 대해서, 여러가지 조건하에서 실험을 행한 결과, 아래와 같은 식견을 얻었다. 즉, FPD의 센서온도를 변화시키는 임펄스 응답이 변화하는 실험을 얻었다. 도 10은 그 실험을 모식적으로 나타내는 도면이고, 횡축이 센서온도, 종축이 지수함수 n의 강도 αn이며, 다른 임펄스 응답계수 N, τn을 일정하게 한 때이다.
이 도 10에도 나타낸 것처럼, 센서온도가 변화하면, αn도 변화하는 것을 이해한다. 또, αn, N을 일정하게 하여 센서온도가 변화하면, τn도 변화하고 αn, τn을 일정하게 하여 센서온도가 변화하면, N도 변화한다. 이 센서온도는 FPD의 센서가 배치되어 있는 방의 온도 등에 의해서도 변화하기 때문에, 동일한 FPD라도, 임펄스 응답계수인 N, αn, τn이 시시각각 변동하고 있다. 따라서, 임펄스 응답은 센서온도에 의해 변화하는 식견을 얻었다.
이와 같이, 검출한 시점의 센서온도에서의 임펄스 응답계수와, 사전에 구해진 그것이 다른 경우, 상기 재귀식 A~C에서도 방사선 검출신호 Yk로부터 시간 지연분을 제거한 Xk를 정확하게 구하는 것이 가능하지 않다는 문제가 발생한다. 달리 말하면, 검출한 시점의 센서온도에서의 임펄스 응답계수에 의거해서 시간 지연분을제거하면 Xk를 정확하게 구하는 것이 가능하다.
이와 같은 식견에 의거해서 본 발명은 다음과 같은 구성을 채용한다.
즉, 본 발명에 관한 방사선 촬상장치는, 피검사체로 향해서 방사선을 조사하는 방사선 조사수단과, 피검사체를 투과한 방사선을 검출하는 방사선 검출수단과, 상기 방사선 검출수단으로부터 방사선 검출신호를 소정의 샘플링 시간간격으로 추출하는 신호 샘플링수단을 구비하고, 피검사체로의 방사선 조사에 따라 방사선 검출수단으로부터 샘플링 시간간격으로 출력되는 방사선 검출신호에 의거해서 방사선 화상이 얻어지도록 구성된 방사선 촬상장치에 있어서, 상기 장치는 이하의 요소를 포함한다:
방사선 검출수단의 온도를 계측하는 온도 계측수단;
샘플링 시간간격으로 추출되는 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간 지연분을 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수 개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로 하여 재귀적 연산처리에 의해 각 방사선 검출신호로부터 제거하는 시간지연 제거수단을 구비하고;
상기 시간지연 제거수단은 상기 온도 계측수단의 결과에 의거해서 상기 임펄스 응답을 구하고, 그 결과에 대응한 임펄스 응답을 기반으로 시간 지연분을 제거하여, 보정후 방사선 검출신호를 구한다.
본 발명에 관한 방사선 촬상장치에 의하면, 방사선 조사수단에 의한 피검사체로의 조사선에 따라 방사선 검출수단으로부터 소정의 샘플링 시간간격으로 출력되는 방사선 검출신호에 포함되는 시간 지연분을, 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로 하고 있다. 그리고, 시간지연 제거수단이 제거하는 경우, 방사선 검출수단의 온도의 변화에 대응한 임펄스 응답을 이용하여 제거하여, 얻어진 보정후 방사선 검출신호로부터 방사선 화상이 취득된다.
이와 같이, 본 발명에 관한 방사선 촬상장치에 의하면, 시간지연 제거수단에 의한 연산처리에 의해 방사선 검출신호로부터 시간 지연분을 제거하여 보정후 방사선 검출신호를 산출할 때, 상기 온도 계측수단의 결과에 의거해서 상기 임펄스 응답을 구하고, 그 결과에 대응한 임펄스 응답을 기반으로 연산을 행한다. 따라서, 연산된 보정후 방사선 검출신호는, 방사선 검출수단의 온도의 변동에 의해 오차를 발생하는 것이 아니고, 시간 지연분이 충분히 제거된 것이 된다. 그 결과, 방사선 검출수단의 온도가 변화하여도, 항상 정확한 임펄스 응답을 이용하여, 방사선 검출수단에 의한 시간 지연분을 충분히 제거하고, 고정밀도의 보정후 방사선 검출신호를 얻는 것이 가능하다.
방사선 촬상장치에 있어서, 상술한 온도 계측수단은 미리 결정된 소정 시간마다 온도계측을 자동적으로 행하는 것이라도 좋고, 예를 들어 오퍼레이터에 의한 온도계측의 지시가 있은 후 온도계측을 행하는 것이라도 좋고, 방사선 조사지시를 받은 때에 방사선을 실제로 조사하기 전에 온도계측을 자동적으로 행하는 것이라도 좋다.
전자(前者)와 같이 온도계측을 자동적으로 행하는 것으로, 오퍼레이터가 온도계측을 잊어버려 오조작을 행할 염려가 없어 항상 온도를 정확하게 얻는 것이 가능하다.
또, 전자의 발명의 일례는 온도계측을 행하는 시각을 입력하는 것으로 상기 소정시간을 결정하는 것이다. 또, 전자의 발명의 다른 일례는 일정한 값을 가지는 시간간격(예컨대 30분마다)으로 상기 소정시간을 결정하는 것이다. 또, 전자의 발명의 또 다른 일례는 시각을 기억한 스케줄 정보로 상기 소정시간을 결정하는 것이다. 또, 전자의 발명의 또 다른 일례는 현시점에서부터의 경과시간(예컨대 지금부터 5분후의 시간)을 입력하는 것으로 상기 소정시간을 결정하는 것이다.
또, 방사선 촬상장치에 있어서, 상기 방사선 검출수단의 일예는 다수개의 X선 검출소자를 X선 검출면에 종횡으로 배열한 플랫패널형 X선 검출기이다.
또, 방사선 촬상장치에 있어서, 미리 구해진 상기 방사선 검출수단의 온도와 상기 임펄스 응답계수와의 상관관계, 및 상기 온도 계측수단에 의한 계측결과에 의거해서 온도에 대응한 임펄스 응답계수를 구하는 것이 바람직하다.
또, 방사선 촬상장치에 있어서, 상기 온도 계측수단의 일례로서 이하와 같은 것이 거론된다.
상기 방사선 검출수단은 다수개의 X선 검출소자를 X선 검출면에 종횡으로 배열한 플랫패널형 X선 검출기로서,
그 플랫패널형 X선 검출기는 이하의 요소를 포함한다:
X선이 입사하는 것에 의해 캐리어가 생성되는 X선 감응막인 반도체막;
그 반도체막의 X선 입사측의 표면에 설치된 전압인가전극;
상기 X선 검출소자의 일부를 구성하고, 동시에 반도체막의 X선 비입사측에설치된 캐리어 수집전극;
캐리어 수집전극을 증착한 글래스를 구비하고;
상기 온도 계측수단은 이하의 요소를 포함한다:
그 글래스에 부착된 서미스터;
서미스터의 저항값을 판독하는 컨트롤러.
이 온도 계측수단의 예에서는 센서온도가 변화하면 글래스의 온도가 변화하고, 그것에 따라 글래스의 표면에 부착된 서미스터의 저항값이 변화한다. 컨트롤러는 서미스터에 인가된 일정전압의 아래에서 변화하는 전류값을 판독하는 것으로 서미스터의 저항값의 변화를 얻고, 최종적으로 센서온도를 얻는다.
이 온도 계측수단의 예에서는, 상기 글래스의 중앙부분에 상기 서미스터를 1개 부착하여도 좋고, 상기 글래스의 수개소에 상기 서미스터를 복수개 부착하여도 좋다.
온도 계측수단의 다른 일례로서 이하와 같은 것이 거론된다.
상기 방사선 검출수단은 다수개의 X선 검출소자를 X선 검출면에 종횡으로 배열한 플랫패널형 X선 검출기로서,
상기 온도 계측수단은 각각의 상기 X선 검출소자 마다에 설치된 저항소자이다.
이 온도 계측수단의 예에서는 그 저항소자의 저항값을 판독하는 것으로 X선 검출소자 마다의 온도를 계측한다.
또, 방사선 촬상장치에 있어서, 이하와 같이 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 시간지연 제거수단은 상기 방사선 검출신호로부터 시간 지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 식 A~C,
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째의 시점을 나타내는 첨자
Yk: k번째의 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
Xk: Yk로부터 시간 지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
Xk-1: 일시점 전의 Xk
Sn(k-1): 일시점 전의 Snk
exp : 지수함수
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
αn: 지수함수 n의 강도
τn: 지수함수 n의 감쇠시정수
에 의해 행하도록 구성한다.
이 구성에 의하면, 식 A의 제 2 항의 『』가 시간 지연분에 해당하기 때문에, 시간 지연분을 제거한 보정후 X선 검출신호 Xk가 식 A~C라는 간결한 점화식에 의해 빠르게 구해진다.
또, 본 발명은 의용장치에도 공업용장치에도 적용 가능하다. 의용장치의 일례는 X선투시 촬영장치이고, 다른 일례는 X선 CT장치이다. 공업용장치의 일례는 비파괴검사기기이다.
또, 온도 계측수단의 배치개소는 특히 한정되지 않고, 예를 들어, 방사선 검출수단을 광체(筐體)부재에 저장하고, 광체부재 내에 수지를 주입하여 그 수지로 방사선 검출수단을 몰드하는 경우에는, 온도 계측수단을 상기 수지로 둘러싸는 광체부재에 매설되면 좋다.
본 발명을 설명하기 위해, 현재 적절하다고 생각되는 몇개의 형태가 도시되어 있지만, 본 발명이 도시된 구성 및 방책에 한정되는 것은 아닌 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 적절한 실시예를 도면을 기반으로 상세하게 설명한다.
제 1 실시예
이 방사선 촬상장치의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1은 제 1 실시예에 관한 X선투시 촬영장치의 전체구성을 나타내는 블럭도이다.
X선투시 촬영장치는 도 1에 나타난 것처럼, 피검사체(M)로 향해 X선을 조사하는 X선관(방사선 조사수단)(1)과, 피검사체(M)를 투과한 X선을 검출하는 FPD(2)(방사선 검출수단)과, FPD(플랫패널형 X선검출기)(2)로부터 X선 검출신호(방사선 검출신호)를 소정의 샘플링 시간간격 Δt로 디지털화하여 추출하는 A/D 변환기(신호 샘플링수단)(3)과, FPD(2)의 센서온도를 계측하는 센서 온도계측부(온도 계측수단)(4)과, A/D변환기(3)로부터 출력되는 X선 검출신호 및 센서 온도계측부(4)에서의 계측결과에 의거해서 X선화상을 작성하는 검출신호 처리부(5)와, 검출신호 처리부(5)에서 취득된 X선화상을 표시하는 화상모니터(6)를 구비하고 있다. 결국, 피검사체(M)의 X선 조사에 따라 A/D변환기(3)에서 FPD(2)로부터 추출되는 X선 검출신호에 의거해서 X선 화상이 취득되는 동시에, 취득된 X선 화상이 화상모니터(6)의 화면에 영사되는 구성으로 되어 있다. 이하, 제 1 실시예장치의 각 부 구성을 구체적으로 설명한다.
X선관(1)과 FPD(2)는 피검사체(M)를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. X선관(1)은 X선 촬영의 경우, X선 조사제어부(7)의 제어를 받으면서 피검사체(M)에 콘빔 모양의 X선을 조사하는 동시에, X선 조사에 따라 발생하는 피검사체(M)의 투과 X선상이 FPD(2)의 X선 검출면에 투영되는 배치관계로 되어 있다.
X선관(1)과 FPD(2)의 각각은 X선관 이동기구(8) 및 X선 검출기 이동기구(9)에 의해 피검사체(M)를 따라 왕복이동 가능하게 구성되어 있다. 또, X선관(1)과 FPD(2)의 이동에 즈음해서는 X선관 이동기구(8) 및 X선 검출기 이동기구(9)가 조사검출계 이동제어부(10)의 제어를 받아 X선의 조사중심이 FPD(2)의 X선 검출면의 중심에 항상 일치하는 상태가 유지되도록 구성되어 있다. 더욱이, X선관(1)과 FPD(2)의 대향배치를 유지한 그대로 한번에 이동시키는 구성으로 되어 있다. 물론 X선관(1)과 FPD(2)가 이동하는데 따라서 피검사체(M)로의 X선 조사위치가 변화하는 것에 의해 촬영위치가 이동하게 된다.
FPD(2)는 도 2에 나타난 것처럼, 피검사체(M)로부터의 투과 X선상이 투영되는 X선 검출면에 다수의 X선 검출소자(2a)가 피검사체(M)의 체축방향(X)와 체측방향(Y)을 따라 종횡으로 배열된 구성으로 되어 있다. 예를 들어, 종30cm × 횡30cm 정도 넓이의 X선 검출면에 X선 검출소자(2a)가 종1536 × 횡1536의 매트릭스로 종횡으로 배열되어 있다. FPD(2)의 각 X선 검출소자(2a)가 검출신호 처리부(5)에서 작성되는 X선 화상의 각 화소와 대응관계에 있고, FPD(2)로부터 추출된 X선 검출신호에 의거해서 검출신호 처리부(5)에서 X선 검출면에 투영된 투과 X선상에 대응하는 X선 화상이 작성된다.
FPD(2)는 그 횡단면이 도 4와 같이 되어 있다. 즉 X선이 입사하는 것에 의해 캐리어가 생성되는 X선 감응막(예로써, 아모르퍼스 Se 후막)인 반도체막(22)과, 그 반도체막(22)의 X선입사측의 표면에 설치된 전압인가전극(21)과, FPD(2)의 각 X선 검출소자(2a)의 일부이고, 동시에 반도체막(22)의 X선 비입사측에 설치된 캐리어 수집전극(23)과, 캐리어 수집전극(23)을 증착한 글래스(24)로부터 구성된다. 글래스(24)는 후술하는 센서 온도계측부(4)의 일부인 서미스터(25)가 부착되어 있다.
A/D변환기(3)는 X선화상 1개분씩 X선 검출신호를 샘플링 시간간격 Δt에서 연속적으로 추출하여, 후단의 메모리부(11)에서 X선 화상작성용의 X선 검출신호를 기억하는 동시에, X선 검출신호의 샘플링동작(추출)을 X선 조사의 이전에 개시하도록 구성되어 있다.
즉, 도 3에 나타난 것처럼, 샘플링 시간간격 Δt에서, 그 시점의 투과 X선 상에 대해서 전체 X선 검출신호가 수집되어 메모리부(11)에 서서히 저장되어 간다. X선을 조사하기 이전의 A/D변환기(3)에 의한 X선 검출신호의 추출개시는 오퍼레이터의 수동조작에 의해 행해지는 구성이어도 좋고, X선 조사 지시조작 등과 연동하여 자동적으로 행해지는 구성이어도 좋다.
센서 온도계측부(4)는 오퍼레이터의 지시에 의해, 또는 미리 결정된 시간마다 FPD(2)의 센서온도를 얻고, 검출신호 처리부(5)에 센서 온도데이터를 전송하는 것이고, 도 4에서의 서미스터(25)와 서미스터(25)의 저항값을 판독하는 컨트롤러(26)로 구성된다. 센서온도가 변화하면 글래스(24)의 온도가 변화하고, 그것에 따라 글래스(24)의 표면에 부착된 서미스터(25)의 저항값이 변화한다. 컨트롤러(26)는 서미스터(25)에 인가된 일정전압 아래에서 변화하는 전류값을 판독하는 것으로 서미스터(25)의 저항값의 변화를 얻고, 최종적으로 센서온도를 얻는다.
또, 제 1 실시예의 X선투시 촬영장치는 도 1에 나타난 것처럼, FPD(2)로부터 샘플링 시간간격으로 추출되는 각 X선 검출신호에 포함되는 시간 지연분을 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로 하여 재귀적 연산처리에 의해 각 X선 검출신호로부터 시간 지연분을 제거한 보정후 X선 검출신호를 산출하는 시간지연 제거부(12)를 구비하고 있다.
즉, FPD(2)의 경우, 도 5에 나타난 것처럼, 각 시각에서의 X선 검출신호에는 과거의 X선 조사에 대응하는 신호가 시간 지연분(사선부분)으로서 포함된다. 이 시간 지연분을 시간지연 제거부(12)에서 제거하여 시간지연이 없는 보정후 X선 검출신호로 하는 동시에, 보정후 X선 검출신호에 의거해서 검출신호 처리부(5)에서 X선 검출면에 투영된 투과 X선상에 대응하는 X선 화상을 작성하는 구성으로 되어 있다.
구체적으로 시간지연 제거부(12)는 각 X선 검출신호로부터 시간 지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 다음 식 A~C를 이용하여 행한다.
단, Δt : 샘플링 시간간격
k : 샘플링한 시계열 내의 k번째 시점을 나타내는 첨자
Yk: k번째 샘플링 시점에서 추출된 X선 검출신호
Xk: Yk로부터 시간 지연분을 제거한 보정후 X선 검출신호
Xk-1: 일시점 전의 Xk
Sn(k-1): 일시점 전의 Snk
exp : 지수함수
N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
αn: 지수함수 n의 강도
τn: 지수함수 n의 감쇠시정수
특히, N, αn, τn은 「임펄스 응답계수」로 불리운다.
결국, 식 A의 제 2 항의 『』이 시간 지연분에 해당하므로, 제 1 실시예 장치에서는 시간 지연분을 제거한 보정후 X선 검출신호 Xk가 식 A~C라는 간결한 점화식에 의해 빠르게 구해진다.
이 FPD(2)의 임펄스 응답은 FPD의 센서온도에 의해서도 변화한다. 즉, 식 A와 식 B에서 이용되어지는 임펄스 응답계수 N, αn, τn가 센서온도에 의해서도 변화하게 된다. 검출신호 처리부(5)는 FPD(2)에 대해서 사전에 구해진 센서온도와 임펄스 응답계수와의 관계(예컨대 도 10 참조)를 유지하고 있고, 센서온도 계측부(4)의 계측결과를 받아, 그 온도에 대응하는 임펄스 응답계수를 이용하여 시간지연 제거부(12)에서 제거를 행하도록 구성되어 있다.
또, 제 1 실시예 장치에서는 A/D변환기(3)나, 검출신호 처리부(5), X선조사 제어부(7)나 조사검출계 이동제어부(10), 시간지연 제거부(12)는 조작부(13)로부터 입력되는 지시나 데이터 또는 X선 촬영의 진행에 따라 주제어부(14)로부터 송출되는 각종 명령에 따라서 제어·처리를 실행하는 구성으로 되어 있다.
다음에, 상술한 제 1 실시예 장치를 이용하여 X선 촬영을 실행하는 경우에 대해, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
도 6은 제 1 실시예 장치를 이용한 X선 촬영의 순서를 나타내는 플로우차트이다.
[단계 S1] 오퍼레이터의 지시에 의해, 또는 미리 결정된 시간마다, X선 미조사의 상태에서 센서온도 계측부(4)가 FPD(2)의 온도를 계측하고, 그 센서온도가 검출신호 처리부(5)로 보내진다. 검출신호 처리부(5)는 보내진 센서온도에 대응한 FPD(2)의 임펄스 응답계수 N, αn, τn를 시간지연 제거부(12)로 공급한다.
[단계 S2] X선 미조사의 상태에서 A/D변환기(3)가 샘플링 시간간격 Δt(=1/30초)으로 FPD(2)로부터 X선 조사전의 X선 화상 1매분의 X선 검출신호 Yk를 추출하기 시작하는 동시에, 추출된 X선 검출신호가 메모리부(11)에 기억된다.
[단계 S3] 오퍼레이터의 설정에 의해 X선이 연속 내지 단속적으로 피검사체(M)에 조사되는 것과 병행하여, 샘플링 시간간격 Δt로 A/D변환기(3)에 의한 X선 화상 1매분의 X선 검출신호 Yk의 추출과 메모리부(11)로의 기억이 계속된다.
[단계 S4] X선 조사가 종료되면 다음의 단계 S5로 진행하고, X선 조사가 종료되지 않으면 단계 S3으로 되돌아간다.
[단계 S5] 메모리부(11)로부터 1회의 샘플링으로 수집한 X선 화상 1매분의 X선 검출신호 Yk를 판독한다.
[단계 S6] 시간지연 제거부(12)가 센서온도 계측부(4)로부터 보내진 센서온도에 대응한 임펄스 응답계수 N, αn, τn를 이용하여 식 A~C에 의한 재귀적 연산처리를 행하고, 각 X선 검출신호 Yk로부터 시간 지연분을 제거한 보정후 X선 검출신호 Xk, 즉, 화소값을 구한다.
[단계 S7] 검출신호 처리부(5)가 1회의 샘플링분(X선 화상 1매분)의 보정후X선 검출신호 Xk에 의거해서 X선 화상을 작성한다.
[단계 S8] 작성한 X선 화상을 화상모니터(6)에 표시한다.
[단계 S9] 메모리부(11)에 미처리의 X선 검출신호 Yk가 남아있으면, 단계 S5로 되돌아가고, 미처리의 X선 검출신호 Yk가 남아있지 않으면, X선 촬영을 종료한다.
또, 제 1 실시예장치에서는 X선 화상 1매분의 X선 검출신호 Yk에 대한 시간지연 제거부(12)에 의한 보정후 X선 검출신호 Xk의 산출 및 검출신호 처리부(5)에 의한 X선 화상의 작성이 샘플링 시간간격 Δt(=1/30초)으로 행해진다. 즉, 1초간에 X선 화상을 30개 정도의 스피드에서 서서히 작성하는 동시에, 작성된 X선 화상을 연속 표시하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 따라서, X선 화상의 동화표시가 행해진다.
다음에, 상기 단계 S1의 센서온도 계측부(4) 및 검출신호 처리부(5)의 동작을 구체적으로 설명한다. 도 8은 제 1 실시예장치에 의한 센서 온도계측과 센서온도에 따른 임펄스 응답계수와의 설정의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
[단계 R1] 오퍼레이터로부터 조작부(13), 주제어부(14)를 통하여, 센서온도 계측의 지시가 있기까지 기다린다.
[단계 R2] 센서 온도계측의 지시가 있으면, 센서온도 계측부(4)의 컨트롤러(26)가 서미스터(25)의 저항값을 계측하고, 온도데이터로 환산하여 검출신호 처리부(5)로 보낸다.
[단계 R3] 검출신호 처리부(5)는 센서온도 계측부(4)로부터 받은 센서온도에 대응하는 FPD(2)의 임펄스 응답계수 N, αn, τn를 시간지연 제거부(12)로 건네고, 단계 R1로 되돌아가 다음의 지시를 기다린다.
이하, 시간지연 제거부(12)에서는 센서온도 계측부(4)에서 계측된 최신의 센서온도에 대응하는 임펄스 응답계수를 이용하여 시간지연 제거연산을 행하게 된다.
다음에, 도 6에서 단계 S6의 시간지연 제거부(12)에 의한 재귀적 연산처리의 프로세스를, 도 7의 플로우차트를 이용하여 설명한다.
도 7은 제 1 실시예장치에 의한 시간지연 제거를 위한 재귀적 연산처리 프로세스를 나타내는 플로우차트이다.
[단계 Q1] k = 0으로 세트되고, 식 A의 X0= 0, 식 C의 Sn0= 0이 X선 조사 전의 초기값으로서 모두 세트된다. 지수함수의 수가 3개(N = 3)인 경우는 S10, S20, S30이 모두 0으로 세트되게 된다.
[단계 Q2] 식 A, C에서 k = 1로 세트된다. 식 C, 결국 Sn1= X0+ exp(Tn)·Sn0에 따라 S11, S21, S31이 구해지고, 더욱 구해진 S11, S21, S31과 X선 검출신호 Y1가 식 A에 대입되는 것으로 보정후 X선 검출신호가 산출된다.
[단계 Q3] 식 A, C에서 k를 1만큼 증가(k = k+1)한 후, 계속해서 식 C에 1시점 전의 Xk-1이 대입되어 S1k, S2k, S3k가 구해지고, 더욱 구해진 S1k, S2k, S3k과 X선 검출신호 Yk가 식 A에 대입되는 것으로 보정후 X선 검출신호 Xk가 산출된다.
[단계 Q4] 미처리의 X선 검출신호 Yk가 있으면, 단계 Q3으로 되돌아가고, 미처리의 X선 검출신호 Yk가 없으면, 다음의 단계 Q5로 진행한다.
[단계 Q5] 1회의 샘플링분(X선 화상 1개분)의 보정후 제거 X선 검출신호 Xk가 산출되고, 1회의 촬영분에 대한 재귀적 연산처리가 종료된다.
이상과 같이, 제 1 실시예의 X선투시 촬영장치에 의하면, 시간지연 제거부(12)에 의한 재귀적 연산처리에 의해 X선 검출신호로부터 시간 지연분을 제거하고, 보정후 X선 검출신호를 산출하는 경우, 센서온도에 따른 FPD(2)의 임펄스 응답계수를 이용하기 때문에, 고정밀도의 보정후 X선 검출신호가 얻어지게 된다.
제 1 실시예에서는, 센서온도의 계측을 오퍼레이터의 지시에 의해 행하도록 하지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고, 오퍼레이터에 의한 X선 조사지시를 받은 때에 X선을 실제로 조사하기 전에 자동적으로 센서온도의 계측을 행하도록 하여도 좋다.
제 2 실시예
제 2 실시예에서는 미리 결정된 시간마다 자동적으로 센서 온도계측이 행해진다.
센서 온도계측의 타이밍이 오퍼레이터의 지시인지, 또는 미리 결정된 시간인지의 이외는 제 1 실시예와 동일한 구성·작용이기 때문에, 제 1 실시예와 공통인 점의 설명은 생략하고, 제 1 실시예와 다른 점만 도 9를 이용하여 설명한다.
도 9는 제 2 실시예장치에 의한 센서 온도계측과 센서온도에 따른 임펄스 응답계수와의 설정의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
[단계 P1] 오퍼레이터로부터, 센서온도 계측부(4), 조작부(13), 주 제어부(14)를 통하여 센서 온도계측을 실행하는 시각이 입력된다.
[단계 P2] 센서온도 계측부(4)의 컨트롤러(26)는 미리 결정된 시각이 되었는지 아닌지를 감시한다.
[단계 P3] 미리 주어진 시각이 되면, 센서온도 계측부(4)의 컨트롤러(26)가 서미스터(25)의 저항값을 계측하고, 온도데이터로 환산하여, 검출신호 처리부(5)로 보낸다.
[단계 P4] 검출신호 처리부(5)는 센서온도 계측부(4)로부터 받은 센서온도에 대응하는 FPD(2)의 임펄스 응답계수 N, αn, τn를 시간지연 제거부(12)로 건넨다.그 후, 단계 P2로 되돌아가고, 컨트롤러(26)는 미리 결정된 시각이 되었는지 아닌지를 감시한다.
이하, 시간지연 제거부(12)에서는 다음에 결정된 시각까지 센서온도 계측부(4)에서 계측된 최신의 센서온도에 대응하는 임펄스 응답계수를 이용하여, 시간지연 제거연산을 행하게 된다.
제 2 실시예에서는 센서 온도계측을 행하는 시각을 입력하도록 하지만, 예컨대 30분마다라는 시간간격이라도 좋고, (9:00, 10:15, 13:00, …)라는 스케줄 정보여도 좋다. 또, 지금부터 5분후라는 입력이어도 좋다.
이상과 같이, 제 2 실시예장치에 의하면, 미리 결정된 시간마다 FPD(2)의 센서온도가 자동적으로 계측되기 때문에, 오퍼레이터가 온도계측을 잊어버리거나 오조작을 행할 염려가 없어 항상 온도를 정확하게 얻는 것이 가능하다. 그것에 의해, 정확한 임펄스 응답으로부터 시간지연을 제거하는 것이 가능하기 때문에, 산출된 보정후 방사선 검출신호는 시간 지연분이 고정밀도로 제거되게 된다.
또, 제 1 및 제 2 실시예에 있어서, 오퍼레이터의 각종 지시는 조작부(13)로의 입력을 주제어부(14)로 보내는 것으로 행해진다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 이하와 같은 변형 실시하는 것도 가능하다.
(1) 상기 제 1, 제 2 실시예장치에서는 방사선 검출수단이 FPD이지만, 본 발명은 FPD 이외의 X선 검출신호의 시간지연을 발생하는 방사선 검출수단을 이용한 구성의 장치에도 이용할 수 있다.
(2) 상기 제 1, 제 2 실시예장치는 X선투시 촬영장치이지만, 본 발명은 X선 CT장치와 같이 X선투시 촬영장치 이외의 것에도 적용할 수 있다.
(3) 상기 제 1, 제 2 실시예장치는 의용장치이지만, 본 발명은 의용에 한정되지 않고, 비파괴 검사기구 등의 공업용장치에도 적용할 수 있다.
(4) 상기 제 1, 제 2 실시예장치는 방사선으로서 X선을 이용하는 장치이지만, 본 발명은 X선에 한정되지 않고, X선 이외의 방사선을 이용한 장치에도 적용할 수 있다.
(5) 상기 제 1, 제 2 실시예장치는 센서온도를 계측하는데 서미스터를 이용하지만, 그것에 한정되지 않는다. 또, 글래스에 부착되는 서미스터의 갯수는 특히 한정되지 않고, 글래스의 중앙부분에 서미스터를 1개 부착하여도 좋고, 글래스의수개소에 서미스터를 복수개 부착하여도 좋다. 또, FPD(2)의 각 X선 검출소자(2a)(도 2 참조)마다 저항소자를 설치하고, 그 저항소자의 저항값을 판독하는 것으로 X선 검출소자(2a)마다의 온도를 계측하여도 좋다.
또, 도 11에서 나타낸 것처럼, 전압인가전극(21)이나 반도체막(22)이나 캐리어 수집전극(23)(도 11에서는 생략)이나 글래스(24)등으로 구성되는 FPD(2)를, 예를 들어 알루미늄으로 형성된 광체(27)에 저장하고, 개체(27)내에 수지(28)를 주입하여 그 수지(28)로 FPD(2)를 몰드하는 경우에는, 이하와 같이 서미스터(25) 등으로 대표되는 온도계측부를 설치하여도 좋다. 즉, 수지(28)로 둘러싼 서미스터(25)를 광체(27)의 측면에 매설하여, 그 서미스터(25)를 글래스(24)에 부착하여도 좋다.
본 발명은, 그 사상 또는 본질로부터 벗어나지 않는 다른 구체적인 모양으로 실시할 수 있고, 따라서, 본 발명의 범위를 나타내는 것으로서, 이상의 설명이 아니라, 부가된 청구항을 참조해야 한다.
본 발명은 방사선 검출수단으로부터 추출된 방사선 검출신호에서 방사선 검출수단에 기인하는 방사선 검출신호의 시간지연을 충분히 제거하는 것이 가능한 방사선 촬상장치를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 피검사체로 향해 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 화상이 얻어지도록 구성된 방사선 촬상장치에 있어서,
    방사선 검출수단의 온도를 계측하는 온도 계측수단;
    샘플링 시간간격으로 추출되는 각 방사선 검출신호에 포함되는 시간 지연분을 단수 또는 감쇠시정수가 다른 복수개의 지수함수로 구성되는 임펄스 응답에 의한 것으로서 재귀적 연산처리에 의해 각 방사선 검출신호로부터 제거하는 시간지연 제거수단을 구비하고;
    상기 시간지연 제거수단은 상기 온도 계측수단의 결과에 의거해서 상기 임펄스 응답을 구하고, 그 결과에 대응한 임펄스 응답에 의거해서 시간 지연분을 제거하여, 보정후 방사선 검출신호를 구하는, 방사선 촬상장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 계측수단은, 미리 결정된 소정 시간마다 온도계측을 자동적으로 행하는, 방사선 촬상장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 검출수단은, 다수 개의 X선 검출소자를 X선 검출면에 종횡으로 배열한 플랫패널형 X선 검출기인, 방사선 촬상장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    미리 구해진 상기 방사선 검출수단의 온도와 상기 임펄스 응답계수와의 상관관계 및 상기 온도 계측수단에 의한 계측결과에 의거해서, 온도에 대응한 임펄스 응답계수를 구하는, 방사선 촬상장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 검출수단은 다수개의 X선 검출소자를 X선 검출면에 종횡으로 배열한 플랫패널형 X선검출기로서,
    그 플랫패널형 X선검출기는:
    X선이 입사하는 것에 의해 캐리어가 발생되는 X선 감응막인 반도체막;
    그 반도체막의 X선 입사측의 표면에 설치된 전압 인가전극;
    상기 X선 검출소자의 일부를 구성하고, 동시에 반도체막의 X선 비입사측에 설치된 캐리어 수집전극;
    캐리어 수집전극을 증착한 글래스를 구비하고,
    상기 온도 계측수단은:
    그 글래스에 부착된 서미스터;
    서미스터의 저항값을 판독하는 컨트롤러를 포함하는, 방사선 촬상장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간지연 제거수단은 상기 방사선 검출신호로부터 시간 지연분을 제거하는 재귀적 연산처리를 식 A~C,
    단, Δt : 샘플링 시간간격
    k : 샘플링한 시계열 내의 k번째 시점을 나타내는 첨자
    Yk: k번째 샘플링 시점에서 추출된 방사선 검출신호
    Xk: Yk로부터 시간 지연분을 제거한 보정후 방사선 검출신호
    Xk-1: 일시점 전의 Xk
    Sn(k-1): 일시점 전의 Snk
    exp : 지수함수
    N : 임펄스 응답을 구성하는 시정수가 다른 지수함수의 갯수
    n : 임펄스 응답을 구성하는 지수함수 중 하나를 나타내는 첨자
    αn: 지수함수 n의 강도
    τn: 지수함수 n의 감쇠시정수
    에 의해 행해지도록 구성하는, 방사선 촬상장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는:
    상기 방사선 검출수단을 저장하는 광체부재;
    상기 광체부재 내에 주입하여 방사선 검출수단을 몰드하는 수지를 구비하고;
    상기 온도 계측수단을 상기 수지로 둘러싼 광체에 매설하는, 방사선 촬상장치.
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