KR20100011954A

KR20100011954A - 오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법 및 디지털 ｘ선 촬영 시스템

Info

Publication number: KR20100011954A
Application number: KR1020090067845A
Authority: KR
Inventors: 카린 토페르; 리차드 티 스콧; 존 더블유 드호리티
Original assignee: 케어스트림 헬스 인코포레이티드
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2010-02-03
Also published as: CN101683269A; US7832928B2; CN101683269B; US20100020933A1; EP2148500A1

Abstract

본 발명의 오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법은, 초기 노출 이미지 및 상기 초기 노출 이미지에 관련된 노출 메타데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 중간 오프셋 보정된 노출 이미지는 초기 노출 이미지와 관련된 하나 이상의 다크 이미지를 획득하고 초기 노출 이미지로부터 하나 이상의 다크 이미지의 평균값을 공제함으로써 형성된다. 오프셋 보정된 노출 이미지는 오프셋 조정 맵과 중간 오프셋 보정된 노출 이미지를 결합함으로써 획득된다.

Description

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법 및 디지털 Ｘ선 촬영 시스템{DARK CORRECTION FOR DIGITAL X-RAY DETECTOR}

본 발명은 2008년 7월 24일 출원된 Topfer 외 다수에 의한 미국 가특허출원 제61/083,343호, 발명의 제목 "OPTIMIZED OPERATION AND OFFSET CORRECTIONS FOR A BATTERY-POWERED, WIRELESS DIGITAL X-RAY DETECTOR"의 우선권을 주장하며, 이 가출원건은 본 명세서에서 참조로서 인용되었다.

본 발명은 배터리-구동 디지털 X선 촬영 검출기(battery-operated digital radiography detector) 내의 이미지 데이터 이상(anomalies)에 대해 보상을 제공하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 디지털 X선 촬영에서의 다크 보정(dark correction) 방법에 관한 것이다.

광민감성 필름 매체에 의존하는 필름 기반의 이미징 기술에 대한 대안으로서의 디지털 X선 촬영(DR; Digital radiography)의 사용이 증가하고 있다. DR을 사용하여, 검출기 패널 또는 평판 검출기(FPD; Flat Panel Dectector)는 복사-민감성 층 상에서 캡쳐된 복사 노출 레벨을 전자 이미지 데이터로 변환하는 감지 회로의 어레이를 제공한다. 이미지 광센서는 전형적으로 금속-절연기-반도체(MIS) 다이오드 또는 PIN(P-타입, 진성, N-타입) 다이오드 또는 그외의 광센서 타입이다. DR 검출기로부터 획득되는 이미지 픽셀 데이터의 어레이는 후속하는 판독, 프로세싱 및 적절한 전자 이미지 디스플레이 디바이스 상에서의 디스플레이를 위해 메모리 회로 내에 저장된다.

도 1은 평판 검출기(20)를 구비하는 종래의 DR 패널(10)의 단면도를 도시한다. 신틸레이터(14)는 가돌리늄 옥시황화물(gadolinium oxysulfide), Gd₂O₂S:Tb(GOS) 또는 세슘 요오드화물과 같은 물질을 가지며, 이러한 물질은 자신에게 입사하는 X선을 흡수하여 X선 에너지를 가시 광자로 변환한다. 평판 검출기(20)는 물리적으로 신틸레이터(GOS) 층에 인접하며, 행과 열로 이루어진 행렬로 배열된 광민감성 픽셀(24)의 어레이를 포함한다. 픽셀(24)은 판독 소자(25)로 접속된다. 도 1의 확대된 섹션(E)에 도시된 바와 같이, 각 픽셀은 PIN 다이오드 또는 다른 광민감성 구성요소와 같은 하나 이상의 광센서(22)를 구비하며, 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 소정의 타입의 관련 스위치 소자(26)를 구비한다.

평판 검출기(20)는 전형적으로 수소화된 비결정질 실리콘(a-Si:H)을 사용하여 형성된다. 이러한 a-Si:H 어레이 상의 픽셀(24)은 X선을 흡수하면 GOS 또는 다른 신틸레이터(14)로부터의 광 출력의 세기를 기록한다. a-Si:H 픽셀의 광민감성 구성요소는 입사광을 픽셀(24)의 내부 커패시턴스에 저장된 전하로 변환한다. 저장된 전하의 크기는 여기된(excited) 광의 세기와 관련되고, 입사 X선의 세기와 관 련된다. 이미지 정보의 판독은 a-Si:H 어레이의 에지에 접속하고 도 1의 판독 소자(25)와 같이 도시된 주변 전자 회로에 의해 수행된다. 각 개별적인 픽셀로부터의 전하 판독은 판독 회로에 연결된 아날로그-디지털 변환기(ADC)에서 디지털 값으로 변환된다. 그 다음 디지털 값은 유선 또는 무선 데이터 링크와 같은 표준 데이터 통신 수단을 통해 외부 시스템으로 전달된다.

종래의 DR 패널은 케이블, 테더(tether), 또는 다른 상호접속 디바이스를 통해 라우팅되는 외부 소스로부터 자신의 동작 전력을 수신한다. 종래의 구성에서, 동작 전력은 DR 패널로 연속적으로 제공되었다. 이러한 동작 모드는, FPD가 환자 이미징을 위한 사전결정된 최적의 고정 위치에 영구적으로 설치되는 종래의 큰 스케일의 디지털 X선 촬영 설치에 적합하다. 이러한 설치 타입은 전형적으로는 다수의 환자들에 대해 일상적으로 필요한 방사선 이미지의 표준화된 세트를 획득하도록 셋업된다. 파워-업에 이은 웜-업 기간 후에, DR 패널은 환자들의 석세션(succession)을 위한 이미징 세션 동안 그리고 그 사이에 유지되는 안정 동작 상태에 도달한다. 패널이 이미지를 캡쳐하고 있지 않을 때라도, 자동화된 시퀀스 내의 리셋/리프레쉬, 수집 및 판독 기능의 반복 사이클을 수행한다. 대다수의 패널은 또한 온도 드리프트 및 이미지 품질에 영향을 미칠 수 있는 다른 요인들에 대해 보상하기 위해 자동 주기적 다크 교정(automatic periodic dark calibration)을 수행한다.

당업계에서는 FPD를 연속적으로 동작시키는 것이 민감도 및 다크에서의 픽셀 대 픽셀 변화를 나타낸다는 것이 알려져 있다. 때때로 고정 패턴 노이즈로도 지칭 되는 이러한 변화는 진단 X선 이미지 내에 상당한 비균일성을 발생시킬 수 있으며 그에 따라 질병 피쳐(features)의 검출을 방해할 수 있다. 따라서, 1998년 출간된 Proc, SPIE Vol.3336, p.348-354의 James A. Seibert, John M. Boone 및 Karen K. Lindfors에 의한 "Flat-field correction technique for digital detectors"; 1999년 출간된 Proc, SPIE Vol.3659, p.90-97의 Jean-Pierre Moy 및 B. Bosset에 의한 "How does real offset and gain correction affect the DQE in images from x-ray flat detectors?"; 및 2002년 출간된 Proc, SPIE Vol.4682, p.427-437의 Hans-Aloys Wischmann 및 Kourosh Kiani에 의한 "Correction of amplifier nonlinearity, offset, gain, temporal artifacts, and detects for flat-panel digital imaging devices"에 기술된 것과 같은 보상 알고리즘이 필요하다.

가장 기본적인 교정 및 보정 알고리즘은 일반적으로 2단계를 포함한다. 첫째로, 검출기의 다크 신호가 획득된다(즉, 어떠한 X선 노출도 존재하지 않을 때의 신호). 검출기의 다크 신호 내의 픽셀마다의 변화는 다크 변화를 포함하는 다크 또는 오프셋 맵을 형성하도록 특징화된다. 오프셋 맵은 그 다음 다크 또는 오프셋 보정 측면에서의 프로세스 내에서 X선 노출로부터 공제된다. 둘째로, 픽셀의 민감도에서의 변화가 특징화된다. 이것은 하나 이상의 평면 필드 노출을 캡쳐함으로써 수행되며, 하나 이상의 평면 필드 노출은 이후에 오프셋 보정된다. 결과적인 이미지는 게인 맵이다. 게인 보정 단계에서, 오프셋 보정된 X선 노출은 게인 맵에 의해 분할된다. 이상적으로 이러한 두 단계 절차는 검출기에 의해 나타난 임의의 고정 패턴 노이즈에 대해 보상한다.

이러한 두 가지 동작은 간단하게 보이지만, 게인 및 오프셋 맵은 모두 다소의 고유 노이즈를 가지며, 둘 모두 시간이 흐름에 따라 드리프트될 수 있고, 검출기에 의해 획득된 이전의 노출에 의존하여 차이를 나타낼 수 있다. 이러한 변화들의 일부는 비결정질 실리콘의 온도 민감도와 이전의 노출로부터의 전하를 트랩핑(trap)하기 위한 이러한 물질의 경향과 관련된다(예를 들어, 1999년 출간된 베를린 Springer Verlag, 챕터 4의 Robert A.에 의한 "Technology and applications of amorphous silicon" 참조). 유사하게, 드리프트는 판독 전자기기로 인해 발생할 수 있다. 결과적으로, 게인 및 오프셋 보정의 성능 및 효율성을 향상시키기 위해 상당한 노력이 들여졌다.

예를 들어, 당업계에서는 개별적인 다크 캡쳐 및 평면 필드 노출이 각각 전자 및 X선 양자 노이즈를 갖는다는 것이 알려져 있다. 따라서, 각 캡쳐들은 감소된 노이즈 레벨을 갖는 게인 및 오프셋 맵을 획득하기 위해 평균화되어야 한다. 이러한 보정 맵에서 노이즈 특성은 최종 보정된 X선 노출로 전달될 것이며 잠재적으로 의학적 진단을 방해할 것이다. 평균화에 대한 필요성은 2004년 출간된 Proc SPIE 5368, pp.139-149의 Moy 및 Bosset, Pieter G. Roos 외 다수에 의한 "Multiple-gain-ranging readout method to extend the dynamic range of amorphous silicon flat-panel imagers"; 및 미국 특허 제 7,113,565 B2의 Tadeo Endo에 의한 "Radiological imaging apparatus and method"에서 예견되었다.

도 2 및 3의 블록도는 오프셋 보정을 수행하는 종래의 접근법을 도시한다. 도 2에 도시된 시퀀스를 사용하여, n개의 다크 이미지 D가 실제 노출 E 후에 획득 된다. 다크 이미지 D는 그 다음 도시된 계산을 사용하여 평균화되고, 평균은 오프셋 보정된 노출 이미지를 획득하도록 노출 E 데이터로부터 공제된다. 도 3의 시퀀스에서, n 다크 이미지 D는 노출 E에 앞서 획득되며, 동일한 조합이 오프셋 보정된 노출 이미지를 획득하도록 사용된다.

동일한 노력이 보정되는 이미지 내의 노이즈에 대한 부정적인 영향 없이 게인 및 오프셋 보정에 대한 평면 필드 및 다크 이미지의 최소 필요 개수를 캡쳐하도록 이루어진다. 이러한 솔루션은 게인 맵 내의 고준파수 노이즈를 감소시키기 위한 주파수 분해를 포함하고(Proc, SPIE Vol. 3977, p.476-485의 Brian G. Rodricks, Denny L. Lee, Michael G. Hoffberg, 및 Cornell L. Williams에 의한 "Filtered gain calibration and its effect on DQE and image quality in digital imaging systems"), 미국 특허 출원 공개 번호 US2003/0223539의 Granfors 외 다수에 의한 "Method and apparatus for acquiring and storing multiple offset corrections for amorphous silicon flat panel detector"에 기술된 바와 같은 현존하는 오프셋 맵의 주기적인 웨이팅된 업데이트를 포함한다. 단일 다크 이미지가 노출 사이에서 주기적으로 캡쳐되고 현존하는 오프셋 맵으로 웨이팅되는 후자의 방법은, 안정적인 환경에서의 종래의 FPD을 연속적으로 구동하기에 적합하다. 이러한 환경에서, '539 Granfors 외 다수에 의해 기술 특허의 방법은 복수의 다크 캡쳐를 평균화함으로써 노이즈를 감소시키는 동시에 긴 기간의 드리프트를 캡쳐한다.

오프셋 보정에서의 적절한 다크 신호의 공제는 노출 중에 존재하던 실제 다크 레벨과 공제된 오프셋 맵 사이의 불일치가 후속하는 보정 단계들에 의해 증폭되 기 때문에 중요하다. 연속적으로 구동하는 FPD에 대한 다크 레벨을 변화시킬 수 있는 메커니즘 중 하나는 이미지 래그(lag)이며, 이는 진단 이미징 필드의 당업자들에 친숙한 문제이다. 이미지 래그는 불완전한 광다이오드의 판독, 신틸레이터의 후발광(afterglow), a-Si 광다이오드 내에서의 전하 트랩 및/또는 다른 원인으로 인한 프레임으로부터 프레임으로의 원치않는 전하 보유이다. 이미지 래그는 다크 이미지가 이미지 캡쳐 후에 획득되는 경우에서 문제일 수 있다. 잔여 이미지는 시간에 따라 예측가능한 방식으로 붕괴되며 미국 특허 제 7,208,717호의 Partain 외 다수에 의한 "Method and apparatus for correcting excess signals in an imaging system"에 기술된 바와 같이 보정될 수 있다. 이미지 래그는 노출에 비례하며, 그 크기는 노출 후에 알려진 시간 간격에서 캡쳐되는 두 개의 다크 프레임들의 차를 취함으로써 예측될 수 있다. 래그 보정은 고-도스 X선 촬영 이미지와 저-도스 X선 촬영 이미지 사이에서 스위칭하는 패널 및 현미경 모드에서 연속적으로 구동하는 패널과 주로 관련된다.

게인 및 오프셋 보정이 연속적으로 실행되는 FPD에 대한 도전을 어렵게 하지만, 보정 알고리즘은 보다 낮은 안정성의 동작 상태에 마주치는 이동가능한 언테더 DR 패널이 더 일반적으로 사용됨에 따라 더 복잡해진다. 언테더 DR 동작은 향상된 오퍼레이터 작업 흐믈과 장치 적용성을 포함하는 장점을 갖는 향상된 환자 케어를 제공한다. 언테더 동작에서, 이동가능한 FPD는 이미징이 힘든 위치를 취하기를 환자에게 요구하지 않고 환자 뒤에 쉽게 위치될 수 있다. 다수의 경우에서, 언테더 평판 검출기는 복수의 종래의 검출기들에 대한 필요성을 대체할 수 있으며, 이는 동일한 검출기가 벽-장착 위치 및 수평 테이블 위치 모두에서 사용될 수 있기 때문이다. 이동가능한, 배터리 전력 공급되는 FPD는 획득된 X선 이미지에 대한 신속한 액세스를 제공하는 한편 DR 이미징을 위한 임의의 적절한 위치로 쉽고 신속하게 이동가능한 탄력성을 갖는다. 이동가능한 카세트 유형의 FPD는 사용될 보다 작고 보다 휴대가 쉬운 X선 이미징 시스템을 가능케 한다. 일부 경우에서, 종래의 테더 DR 패널이 환자 이미징을 위해 적합하지 않은 경우에 이동가능한 DR 패널이 사용될 수 있으며, 저장 형광 CR X선 카세트의 사용과 같은 구식 기술의 사용에 대한 필요성을 제거할 수 있다.

배터리 전력이 상당한 이익을 제공하지만, 사용되지 않을 때 배터리 전력의 절약에 대한 필요성을 포함하는 배터리 사용과 관련된 단점이 존재한다. 배터리 절약 수단은 "대기"와 같은 일부 유형이 제공됨을 의미하며, 그에 따라 DR 패널이 필요할 때까지는 동작에 필요한 배터리 전류의 전체 양을 드로잉하지 않은 채 준비 상태로 유지된다. 그러나, 임의의 유형의 전력 모드 스위칭이 이미지 품질에 부정적인 영향을 가질 수 있다.

이전에 언급된(R. A. Street 참조) 비결정질 실리콘의 온도 민감성으로 인해, "대기" 및 동작 모드들을 제공하는 것과 같은 전력 모드의 변화는 전체 검출기 영역 상에서 온도 프로파일을 신속하게 변화시키는 경향을 갖는다. 이것은 보다 빠르게 가열되는 일부 전자 구성요소들로 인해 로컬 또는 글로벌 변화 모두를 포함한다. 온도에서의 빠른 로컬 또는 글로벌 변화는 이미징 이형(anomaly)의 범위를 발생시킨다. 동적 전력에서의 변화에 즉시 이어지는 DR 패널 이미징 특징은 수 분 후에 이미징 특징으로부터 측정가능하게 달라질 수 있다. 이것은 도 2 및 3의 간단한 보정 시퀀스가 이동가능한 DR 애플리케이션 내의 다크 보정에 대해 필요한 것에 미달하는 이유 중 하나이다. 무엇보다도, 작업 흐름 고려는 노출 이전에 취해질 수 있는 다크 이미지의 개수를 제한할 수 있다. 이상적으로, 검출기는 자신이 대기 모드로부터 전이된 후에 가능한 한 빨리 X선 캡쳐를 준비해야 한다. 또한, 빠른 온도 프로파일의 변화가 있는 경우, 노출 후에 즉시 획득된 다크 이미지는 노출 중에 실제로 존재하던 다크 레벨을 나타내지 않을 수 있다.

이동가능한 배터리-구동되는 DR 패널에 대한 이미징 성능의 변화의 적절한 특징화 및 보상의 업무는 자신의 사용 및 동작의 특징에 의해 복잡화된다. 패널은 서로 다른 공간에서 사용될 수 있고, 사용 패턴과 온도 환경에 따라 변화하는 서로 다른 업무를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 인텐시브-케어 유닛(ICU)에서, 임의의 특정 포인트에서 필요한 보상의 정도를 예측하는 것을 도울 수 있는 표준 사용 패턴 또는 규칙적인 타이밍이 존재하지 않을 수 있다. 대신, DR 패널의 사용은 더욱 무작위화되고 비동기화되어, 적절한 특징화 및 캘리브레이션을 위한 소정의 방법을 필요로 할 수 있다.

따라서, 이동가능한, 배터리 구동되는 DR 패널이 오퍼레티어 작업 흐름에 명백한 장점을 제공하고 환자를 보다 수월하게 돌볼 수 있음에도, 이러한 디바이스는 고품질 진단 이미지를 획득하는 업무에 대한 특정 문제를 나타낸다. DR 패널에서 온-보드 배터리 전력을 사용함으로써 나타나는 문제들의 새로운 세트는 전력 사이클링의 영향을 최소화하고 획득된 이미지 데이터 상의 불균일한 열 빌드-업(build- up)을 최소화하는 솔루션을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 이동가능하고 배터리 구동되는 디지털 X선 촬영 검출기에서 향상된 다크 보정에 대한 필요성을 해소하는 것이다. 이러한 목적을 위해, 본 발명은 디지털 X선 촬영 검출기로부터 오프셋 보정 노출 이미지를 형성하는 보정 방법을 제공한다. 이 방법은, a) 초기 노출 이미지 및 노출 이미지가 캡쳐되는 캡쳐 조건에 대한 관련된 노출 메타데이터를 획득하는 단계와, b) 초기 노출 이미지와 관련된 하나 이상의 다크 이미지(dark image)를 획득하고 초기 노출 이미지로부터 하나 이상의 다크 이미지의 평균값을 공제함으로써 중간 오프셋 보정된 노출 이미지를 형성하는 단계와, c) 저장된 다크 이미지과 관련된 노출 메타데이터에 따른 하나 이상의 사전 캡쳐된 다크 이미지로부터의 저장된 다크 이미지 데이터를 결합함으로써 오프셋 조정 맵(an offset adjustment map)을 형성하는 단계와, d) 오프셋 조정 맵과 중간 오프셋 보정된 노출 이미지를 결합하여 오프셋 보정된 노출 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.

다른 측면에서, 본 발명은 입사 복사에 민감한 신틸레이터 층과, 신틸레이터 층으로부터 수신된 광량에 상응하는 신호를 제공하도록 배치된 복수의 센서를 포함하는 검출기 어레이와, 초기 노출 이미지 및 노출 이미지가 획득되는 캡쳐 조건에 대한 관련된 노출 메타데이터를 획득하기 위한 명령으로 프로그래밍된 내장 컨트롤러 회로를 포함하는 디지털 X선 촬영 검출기를 제공하여, 초기 노출 이미지와 관련된 하나 이상의 다크 이미지를 획득하고 초기 노출 이미지로부터 하나 이상의 다크 이미지의 평균값을 공제함으로써 초기 오프셋 보정된 노출 이미지를 형성하고, 관련된 노출 메타데이터에 따라 하나 이상의 사전 캡쳐된 다크 이미지로부터의 저장된 다크 이미지 데이터를 결합함으로써 오프셋 조정 맵을 형성하며, 오프셋 조정 맵을 초기 오프셋 보정된 노출 이미지와 결합하여 오프셋 보정된 노출 이미지 E_d를 형성하도록 한다. 디지털 X선 촬영 검출기는 또한 검출기 어레이의 전자 구성요소에 전력을 제공하는 배터리를 포함한다.

본 발명의 특징은 배터리-구동되는 DR 검출기에 대해 전력 모드 전이를 적용한다는 것이다.

본 발명의 장점은 이동가능한 DR 검출기 내의 오프셋 신호 변화에 대한 자동 보정을 제공한다는 것이다.

본 발명의 이러한 측면, 목적, 특징 및 장점과 다른 측면, 목적, 특징 및 장점은 아래의 바람직한 실시예의 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위를, 첨부된 도면을 참조로 하여 보다 명백하게 이해될 것이다.

본 명세서가 본 발명의 청구대상을 구체적으로 기술하고 개별적으로 청구하는 특허청구범위를 포함하지만, 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 아래의 설명으로부터 보다 쉽게 이해될 것이다.

본 발명은 캡쳐된 X선 이미지에 대해 오프셋 보정을 수행하는 보다 효율적이 고 정확한 방법을 제공함으로써 이동가능한, 배터리-작동 DR 검출기를 사용하여 향상된 이미지 품질에 대한 필요성을 해소한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 이동가능한 DR 검출기에서의 배터리 수명을 연장하도록 에너지 절약과 관련하여 기술될 것이지만, 본 명세서에 기술된 기술 및 방법은 예로서 "그린" 또는 에너지 절약 솔선을 유지하여 종래의 플러그-인 검출기에 대해서도 사용될 수 있다.

본 발명의 문맥에서, "스터디(study)"라는 용어는 단일 세션 내의 한 명의 환자에 대해 획득된 하나 이상의 이미지들의 그룹을 지칭한다. 예를 들어, 주어진 환자에 대한 스터디는 다양한 측면과 각도에서 획득된 왼쪽 무릎의 하나 이상의 이미지들을 포함할 수 있다. 이미지들 간의 시간 간격은 가변적이다. 스터디 당 세 개의 이미지의 평균은 환자 이미징에서 일반적이지만, 보다 적거나 많은 수의 이미지도 가능하다. 임의의 변수들 중 하나는 "스터디 내의 이미지들 간의 시간"이다. 환자들(스터디들) 간의 시간 역시 임의적인 변수이다. 이것은 일반적인 X선 촬영 용도를 위한 DR 검출기(10)의 전형적인 사용 중에 환자 이미지들이 임의의 시간 간격으로 비동기식으로 획득된다는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예는 DR 검출기 기능에 대한 다양한 동작 및 시간 요인들을 고려함으로써 이동가능한, 배터리 작동 검출기를 통한 디지털 X선 촬영을 사용하여 획득된 이미지들에 대해 다크 보정을 제공한다. 예를 들어, 특징화 정보 획득시에, 본 발명의 실시예는 보다 정확한 다크 노출 데이터를 제공하기 위해 이미지 캡쳐의 주어진 환경 하에서 노출 사이클의 타이밍을 매칭시키도록 시도한다. 본 발 명의 실시예는 사용자 이벤트에 대한 메타데이터를 사용하거나 또는 아래에 기술되는 바와 같이 적절한 저장된 다크 이미지 데이터를 선택하도록 노출 상태에 대한 히스토리를 사용할 수 있다.

배경기술에서 논의된 바와 같이, 이동가능한 언테더(untethered) DR 패널은 온-보드 배터리 전력을 필요로 한다. 충전가능한 배터리가 사용된다 해도, 사용자는 이러한 배터리가 충분한 시간 동안, 예로서 병원에서 전체 8시간 시프트(shift) 동안 충전하지 않고 동작할 것을 기대한다. 기대되는 배터리 수명을 획득하기 위해서, 검출기는 스탠바이, 또는 사용자로부터의 명령을 기다리는 저전력 상태와, 검출기로의 모든 전력 공급이 온 상태인 이미지 획득을 위한 고전력 상태의 적어도 두 가지 전력 상태들을 지원해야 한다. 유사한 전력 관리가 예로서 디지털 카메라 및 휴대폰과 같은 핸드헬드 전자 디바이스들에서 일상적으로 구현된다. 복수의 전력 상태들 없이, 이동가능한 DR 검출기는 배터리 전력에 대해 1시간 미만으로 지속될 것이 예상된다.

다수의 검출기 요구사항은 배터리 전력을 절약해야 하는 필요성에 대해 조화가 이루어져야 한다. 본 발명과 관련하여, 다음과 같은 사항이 특히 주목된다: (1) 배터리 수명, 전체 전력 소비의 함수; (2) 사용자 요구에 있어서의 환자 이미징용 DR 패널의 용이성에 대한 필요성을 특별히 강조하는 작업 흐름(workflow) 필요조건; 및 (3) 보정된 이미지 내에 임의의 또는 고정된 패턴 노이즈의 저레벨을 갖는, 의학 진단에 적합한 이미지 품질.

이러한 필요조건들의 인지를 위해, DR 시스템의 일부 기본적인 기능적 구성 요소들의 개관을 갖는 것이 유용하다. 도 4의 블록도는 디지털 X선 촬영 시스템(100)을 도시한다. 호스트 컴퓨터(116)는 시스템의 모든 고-레벨 기능들을 관리하는 제어 로직 프로세서를 제공한다. 이것은 사용자 상호작용 관리, 주변 장치들과의 통신, X선 노출 트리거링 및 이미지 획득, 평판 검출기(20)로부터 이미지 수신, 이미지 프로세싱 및 디스플레이 기능 수행, 환자 데이터 관리 및 그외의 기능들을 포함한다. 평판 검출기(20)는 내장 전자 회로(28)를 구비하며(도 5에서 상세하게 도시됨) 파워 서플라이(29), 즉 바람직한 실시예에서는 배터리에 의해 전력이 공급된다. 호스트 컴퓨터(116)는 통신 링크(119) 상에서 평판 검출기(20)와 통신하며 통신 링크(121) 상에서 인터페이스(114)를 통해 X선 발생기(112)를 제어한다. 통신 링크(119, 121)에 의해 사용되는 통신의 표준 수단은 예로서 유선 이더넷, USB 및 무선 프로토콜을 포함할 수 있다. 준비/노출 제어(120)는 발생기 스핀-업 및 노출 동작을 시작하도록 오퍼레이터 명령을 제공한다. 도 4는 인터페이스 박스(114)에 접속된 준비/노출 제어(120)를 도시한다. 이와 달리, 준비/노출 제어(120) 및/또는 X선 발생기(112)는 호스트 컴퓨터(116)에 접속될 수 있다. 사용자는 사용자 인터페이스(118)를 사용하여 호스트 컴퓨터(116)에 환자 데이터와 다른 정보 및 명령을 입력한다.

시스템 시작시에, DR 시스템(100)은 스탠바이 모드로 진입하여 노출을 발생시킬 준비를 한다. X선 발생기(112)는 스탠바이 모드에 진입하며 평판 검출기(20)에 접속된 내장 전자 회로(28)의 일부분이 온 상태가 된다. 검출기(20)의 전력 상태는 적어도 통신 링크(119) 상에서의 호스트 컴퓨터와의 표준 통신 기능을 지원한 다.

환자 이미지를 캡쳐하기 위한 이러한 시스템과의 사용자 상호작용은 바람직한 실시예에서 다음과 같이 진행한다. 준비/노출 제어(120) 스위치가 눌러져 중간 위치에 놓였을 때, 발생기는 X선 튜브 로터(rotor)를 스핀-업하고 노출을 위해 튜브 필라멘트를 정확한 온도로 가져온다. 그 다음 검출기(20)는 "스탠바이" 상태에서 "준비" 상태로 전이하여 호스트 컴퓨터에게 노출을 수용할 준비가 되었음을 시그널링한다. 준비/노출 제어(120)가 완전히 디스레스되었을 때(depressed), 신호는 검출기(20)가 노출을 수용할 준비가 되었음을 증명하기 위해 내장 회로(28)와 통신하는 호스트 컴퓨터(116)로 전달된다. 내장 회로(28)는 검출기(20)가 X선 신호를 수신할 준비가 되었을 때 "검출기 준비" 신호를 호스트 컴퓨터(116)로 전달한다. 호스트 컴퓨터(116)는 인터페이스 박스(114)를 통해 발생기(112)로 신호를 전달하고 X선 빔이 턴온된다.

노출은 자동 노출 제어(AEC) 또는 다른 제어 디바이스가 주어진 타입의 환자 검사에 대해 적절한 X선 노출이 전달되었음을 주장할 때 종료된다. 만약 수동 노출 기술이 선택되었다면, 노출은 지정된 mA 설정에 도달하였을 때 종료된다.

검출기(20)에서의 신호 수집은 X선 빔이 오프된 후에 종료되거나, 또는 수집 주기는 호스트 컴퓨터(116) 상에 설정된 또는 내장 회로(28)의 레지스터 내에 저장된 고정 시간 간격 후에 종료된다. 모든 경우에서, 수집 기간은 검출기(20)가 X선 신호를 완전히 축적할 수 있도록 노출보다 약간 더 길어야 한다.

검출기(20)는 내장 회로(28)(도 5)의 메모리(302) 내에 일시 저장될 수 있는 이미지를 판독한다. 오프셋과 게인 및 결함 보정과 같은 초기 보정 동작은 이미지가 표준 통신 링크(119)를 통해 호스트 컴퓨터(116)로 전달되기 이전에 내장 회로(28)에 의해 수행될 수 있다. 추가의 이미지 프로세싱은 호스트 컴퓨터(116)에서 발생한다. 풀-사이즈 이미지 및/또는 서브-샘플 프리뷰 이미지는 사용자 인터페이스(118)를 통해 사용자에게 디스플레이된다. 이러한 프로세스의 종료시에, 검출기(20)는 다른 X선 노출을 수신할 준비가 된다.

아래의 세 가지 용어는 환자의 이미지를 획득하는 목적으로 X선 발생기를 동작시키는 전형적인 시퀀스를 지칭한다:

준비 단계: 전형적인 DR 시스템을 사용하여, 오퍼레이터는 명령을 입력하거나 또는 "준비" 버튼을 누름으로써 노출 시퀀스를 시작한다. 이러한 노출 단계 중에, 발생기(112)가 스핀업하고, 노출을 획득할 준비가 된 호스트 컴퓨터(116)로 신호를 발행한다. 준비 시간으로도 지칭되는 준비 단계 기간은 소정의 이미징 기술 또는 환자에 있어서 발생기(112)로부터의 준비 신호를 넘어 오퍼레이터에 의해 연장될 수 있다. 예를 들어, 작은 어린이를 이미징할 때, 오퍼레이터는 어린이가 움직이지 않는 적절한 순간을 기다려야할 수 있다. 따라서, 준비 시간은 임의로 변화가능하며, 일반적으로 이 기간은 2 내지 15초이다.

노출: 이 단계는 오퍼레이터가 X선 노출을 시작하기 위해 노출 명령을 발생할 때 시작한다. 대부분의 장치에서 준비 및 노출 기능은 2단계 푸시 버튼과 같은 준비/노출 제어(120)에 의해 구현된다. DR 시스템에서, 검출기(20) 신호가 수집 단계를 시작할 준비가 되고, 따라서 X선 노출을 기록할 준비가 될 때까지 발생 기(112)가 노출을 시작하지 않는 것이 기본적이다. 검출기(20)는 수집 시작 이전에 일부 리프레쉬 및 준비 기능을 종료해야 할 수 있다.

빔 온(Beam on): 이 단계 중에 환자는 노출 X선을 수신하고 검출기(20) 상의 광다이오드는 자신의 신틸레이터(14)(도 1)로부터 발산하는 광자를 수집한다. 오퍼레이터에 의해 발행된 노출 명령과 "빔 온"의 시작 사이의 지연은 "노출 지연"으로 지칭된다. 짧은 노출 지연은 바람직하게는 500ms 미만이다.

복수의 전력 상태들을 지원하는 DR 패널의 동작 시퀀스

패널의 동작은 표준 통신 링크(119)를 통해 호스트 컴퓨터(116)와 통신하는 내장 전자 회로(28)에 의해 제어된다. 도 5를 참조하면, 내장 회로(28)의 기본 구조가 일 실시예에 대해 도시되었다. 내장 회로(28)는, 마이크로프로세서와 같은 내장 프로세서(들)(300), 하나 이상의 FPGA(필드 프로그램가능한 게이트 어레이) 또는 CPLD(컴플렉스 프로그램가능한 로직 디바이스), 제어 레지스터(304) 및 이미지 메모리(302) 중 하나 이상을 포함한다. 적절한 펌웨어는 패널 동작 사이클을 실행하고 패널 전력 상태 및 동작 사이클을 외부 사용자 이벤트와 동기화한다. 내장 회로(28)는 서로 다른 전력 상태에서 검출기(20) 상의 반복적인 동작 시퀀스를 실행한다. 예를 들어, 패널이 고전력 상태일 때, 내장 회로(28)는 리프레쉬 및 준비, 수집 및 판독 기능(아래에서 더 상세하게 정의됨)을 갖는 종래의 테더 DR 패널의 것과 유사한 반복적인 시퀀스를 실행할 수 있다. 또한, 내장 회로(28)는 파워업 또는 파워다운, 수집의 시작, 패널 판독, 임시 저장 및 이미지의 전송과 같은 소정 패널 동작을 시작 및 정지하도록 호스트 컴퓨터(116)와 통신하여 전력 상태를 관리한다.

도 6 및 7은 두 가지 서로 다른 실시예들의 단일 환자 이미지를 획득하는 DR 패널 동작의 타이밍을 도시한 도면이다. 도 6은 DR 패널이 두 가지 전력 상태, 즉 저전력 및 고전력 상태를 갖는 실시예를 도시하고, 도 7은 세 개의 전력 상태, 즉 저전력, 중간전력 및 고전력을 갖는 실시예를 도시한다.

도 6 및 7의 실시예에 있어서, 검출기(10)의 전력 상태는 다음과 같이 정의된다:

저전력 상태: 검출기 어레이로 전압이 거의 공급되지 않지만, 내장 컨트롤러(300)는 실행 중이며 일부 통신 기능이 지원되는 전력 상태.

중간전력 상태: 일부 전력이 검출기 어레이로 공급되는 전력 상태

고전력 상태: 검출기(20)로 모든 전압이 공급되며 모든 판독 전자기기가 활성상태인 전력 상태.

도 6에 도시된 실시예는 오직 저전력과 고전력 상태만을 갖는다.

고전력 상태에서, 현재 당업계에서 알려져 있는 대부분의 DR 검출기들은 적어도 아래의 세 가지 기본 기능들을 수행한다(그러나 추가적인 기능이 이용가능할 수 있다:

리프레쉬 및 준비 사이클(Refresh and prepare cycle): 이것은 각 수집 사이클의 시작에서 검출기를 동작의 반복적인 상태에 놓는 검출기 동작의 시퀀스이다. 비결정질 실리콘(a-Si:H)의 일부 기본적 특성으로 인해 이러한 사이클이 필요하다. 하나의 특성은 전하를 트랩핑하고(trap) 평판 이미저의 전기적 특성에 영향을 미칠 수 있는 재료의 밴드갭 내의 준안정 상태에 관한 것이다. 각 노출에 앞서 a-Si:H 물질을 재현가능한 상태로 위치시키는 하나의 방법은 a-Si:H 내의 트랩핑 사이트의 큰 부분을 채우도록 평판 이미저에 가시광선이 가득차는 백라이트 리프레쉬 패널을 사용하는 것이다. 다른 실시예에서, 각 픽셀에서의 광다이오드 및 TFT 바이어스 전압이 스위칭되어 예측가능한 방식으로 전하 트랩을 채우고 비우도록 한다. 하나 이상의 리프레쉬 사이클이 반복적인 결과를 획득하도록 필요할 수 있다. 준비 동작은 판독을 위해 패널을 초기화한다.

수집(Integration): 각 픽셀 상의 광다이오드 바이어스 전압(게이트 드라이버)은 광다이오드 또는 다른 광센서 구성요소가 입사광을 전하로 변환하도록 스위칭되며, 이러한 전하는 픽셀 소자의 내부 커패시턴스 내에 저장된다.

판독: 이미지 정보의 판독은 a-Si:H 어레이의 에지에 접속되는 판독 소자(25)(도 1)의 주변 전자 회로에 의해 수행된다. 각 개별적인 픽셀로부터의 전하 판독은 판독 회로의 일부인 아날로그-디지털 변환기(ADC)에서 디지털 값으로 변환된다.

검출기(20)가 두 개의 전력 상태를 지원하는 도 6의 실시예를 참조하면, 검출기(20)는 이미지를 획득하지 않는 중에는 저전력 상태에 있으며 오직 외부 통신 기능만이 온 상태에 놓인다. 발생기 준비 스위치가 눌러지면, 검출기(20)는 저전력 상태에서 고전력 상태로 전이된다. 검출기는 준비 스위치가 활성화된 후에 바람직하게는 2초 미만의 짧은 시간 내에 노출을 준비한다. 이 기간 중에, 검출 기(20)로의 모든 전력이 스위치-온된다. 하나 이상의 리프레쉬 사이클 및 준비 사이클이 실행되며, 정확한 횟수는 준비 상태의 기간에서의 차이로 인해 이미지마다 다르다. 노출 스위치가 오퍼레이터에 의해 활성화된 후, 검출기(20)는 전류 리프레쉬 및 준비 사이클을 종료하고, 수집 구간을 시작하며, 발생기(112)에게 X선 빔을 턴온하도록 시그널링한다. "빔 온" 구간은 환자에 노출되는 모든 X선이 패널에 의해 수집되도록 반드시 수집 구간 내에 완전히 포함되어야 한다.

수집의 종료시에, 내장 전자 회로(28)는 메모리(302) 내의 임시 저장소에 대한 이미지 판독을 시작한다(도 5). 도 6에 도시된 실시예에서, 검출기(20)는 고전력 상태로 유지되며 노출 후에 두 개의 다크 이미지를 획득한다. 전력 상태의 전이 없이 획득된 이러한 총 세 개의 캡쳐는 "멀티-캡쳐 모드에서의 이미지 획득"으로 지칭된다. 각각의 포스트-다크(post-dark) 이미지를 획득하기 이전에, 검출기는 적어도 하나의 리프레쉬 사이클을 통해 실행된다. 최종 판독의 종료시에, 검출기는 저전력 상태로 복귀하고 이미지는 표준 통신 링크(119)를 통해 호스트 컴퓨터(116)로 전달된다(도 6의 예시에서의 TCP/IP 이미지 전달). 마지막으로, 검출기(20)는 다음 이미지 획득을 준비한다.

소위 프리-다크(pre-dark) 이미지를 캡쳐하는 대신 노출 후에 오프셋 보정을 위해 다크 이미지를 캡쳐하는 것은 작업 흐름의 측면에서 바람직할 수 있다. 검출기(20)는 호스트 컴퓨터(116) 상의 콘솔과의 상호작용으로 즉시 준비 상태로 진입할 준비를 하며, 노출은 준비 스위치를 활성화한 후 짧은 기간 내에 획득될 수 있다. 최종 보정되고 프로세싱된 이미지를 디스플레이하는 시간은 축소될 수 있으 며, 단일 포스트-다크 이미지를 캡쳐함으로써 전력 소비가 감소될 수 있다. 이러한 장점은 보다 낮은 이미지 품질의 경향을 갖는, 다소 더 높은 이미지 노이즈에 대해 신중하게 균형이 맞춰져야 한다. 물론, 이미지 품질에 대한 전자 노이즈의 영향을 더 감소시키도록 두 개 이상의 다크 이미지를 획득하는 것 역시 가능하다.

도 7은 복수의 이미지가 단일 환자에 대해 획득된 스터디(study)의 개녑에 기초한 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 스터디 시간 주기 동안의 디폴트 전력 상태인 중간 전력 상태를 포함한다. 도 6의 실시예에서와 같이, 검출기(20)는 스터디들 사이에서 저전력 상태에 놓인다. 새로운 스터디를 시작하기 위해 사용자가 콘솔과 상호작용하고 환자 데이터로 진입할 때, "스터디 시작" 명령이 내장 회로(28)로 전달된다. 검출기(20)는 저전력 상태에서 펌웨어에 의해 결정되는 일부 검출기 전압이 스위치-온되는 중간전력 상태로 전이한다. 이러한 타입의 작업 흐름은 오퍼레이터가 환자 데이터에 진입하는 동안 제한된 개수의 사전-노출 다크 이미지의 캡쳐를 허용할 수 있다. 검출기는 발생기 준비 단계 중에 중간 전력 상태를 유지한다. 이러한 시나리오에서 '스터디 시작'과 '준비' 명령 사이의 시간 간격과 준비 단계의 기간은 변화할 수 있다.

도 7의 실시예에서, 노출 버튼이 눌러졌을 때 검출기는 중간전력 상태로부터 고전력 상태로 전이한다. 모든 전력 공급이 안정화되며 내장 회로(28)는 적어도 하나의, 바람직하게는 하나 이상의 리프레쉬 사이클 및 준비 사이클을 실행한다. 이것은 약 500ms의 노출 지연을 발생시킨다. 마지막으로, 검출기(10)는 수집 기간을 시작하고 발생기(112)에 X선 빔을 턴온하도록 시그널링한다. 이러한 포인트 포 워드로부터 고전력 상태에서의 모든 동작은, 고전력 상태에서의 이미지들 사이의 리프레쉬 사이클의 바람직한 횟수가 서로 다를 수 있다는 점을 제외하면 도 6에 도시된 것과 유사하다. 마지막 이미지 판독의 종료시에, 검출기는 중간전력 상태로 복귀한다. 멀티-캡쳐 모드에서 캡쳐된 모든 세 개의 이미지들은 통신 링크(119)를 통해 호스트 컴퓨터(116)로 전달된다. 검출기(20)는 다음 노출 신호가 수신되어 이미지 캡쳐 사이클이 반복될 때까지 또는 "스터디 종료" 명령이 발생되어 저전력 상태로의 전이를 발생시킬 때까지 중간전력 상태를 유지한다.

주변 온도에서 잠재적인 변화를 갖는, 이동가능한 배터리 구동되는 DR 평판 검출기가 사용되는 물리적 환경뿐 아니라 도 6 및 7에 도시된 타이밍 시퀀스의 몇몇 요소들은 도 2 및 3에 도시된 표준 방법이 사용되면 불완전한 오프셋 보정을 발생시킨다. 도 6 및 7은 노출 전에 실행된 리프레쉬 사이클의 횟수가 포스트-다크 이미지에 대한 최적의 회수와는 다를 수 있음을 도시한다. 도 6에 도시된 실시예에 있어서, 준비 시간의 변화는 각 캡쳐에 대해 고전력 상태에서 패널이 소요하는 시간의 변화로 해석한다. 도 7에 도시된 실시예에서, 패널은 각각의 멀티-캡쳐 이미지 획득 중에 고전력 상태에서 동일한 시간의 양을 소요한다. 그러나, 멀티-캡쳐 시퀀스들 사이의 중간전력에서의 시간은 변화가능하다. 그 결과, 글로벌 및 로컬 가열 프로파일 및 전하 분포는 다양한 전력 상태들의 타이밍에 의존하여 노출과 포스트-다크 이미지 사이에서 다를 수 있다.

일반적으로, 노출에 상응하는 다크 이미지, 즉 풀 오프셋 보정과 최상의 이미지 품질을 위한 노출로부터 공제되어야 하는 다크 이미지와 오프셋 보정을 수행 하기 위해 이용가능한 프리- 또는 포스트-다크 이미지 사이에 차이가 나타난다. 그러나, 본 명세서에서 "사용자 및 이미지 메타데이터"로서 지칭되는 공공 사용자 및 환경 파라미터의 함수로서 이러한 시스템적 차를 특징화하고 보정하는 것이 가능하다. 사용자 메타데이터(30)는 일반적으로 오퍼레이터에 의해 실행되는 타이밍 및 이벤트 제어에 관련된다. 사용자 메타데이터의 공통 예는 준비 시간과, 스터디 내의 멀티-캡쳐 이미지 세트들 간의 시간과 같은 오퍼레이터-제어되는 변수들을 포함한다. 다른 한편으로, 이미지 메타데이터(32)는 일반적으로 주변 온도, 패널 내의 온도 센서로부터의 데이터 및 사전에 온도의 함수로서 특징화된 다크 캡쳐의 평균 또는 중간값과 같이 직접 오퍼레이터 제어가 되지 않는 변수를 포함한다. 메타데이터는 또한 호스트 컴퓨터에 대해 정보를 제공하는 검출기를 식별하는 검출기 식별을 포함할 수 있다. 이것은 다수의 검출기들이 단일 호스트 컴퓨터와 통신할 때 특히 유용하다.

본 발명의 실시예에서, 검출기(20)는 사용자 이벤트의 가능한 시퀀스의 타이밍을 복제하도록 프로그램될 수 있다. 내장 회로(28)는 호스트 컴퓨터(116)로부터 프로그램될 수 있는 자신의 제어 레지스터(304) 설정(도 5)에 기초하여 스터디 시작, 준비, 노출 명령 및 전력 스위칭 명령을 트리거링한다. 사용자에 의해 트리거링된 상응하는 시퀀스의 X선 노출은 내장 회로(28)에 의해 트리거링되는 다크 캡쳐에 의해 대체된다. 포스트-다크 캡쳐는 실제 환자 이미지 캡쳐에서도 내장 회로(28)에 의해 자동으로 트리거링된다. 도 6에 상응하는 예시에서, 내장 회로(28)는 준비 명령을 트리거링하고 검출기(20)가 고전력 상태로 전이하도록 할 수 있다. 제어 레지스터(304) 설정은 내장 컨트롤러(300)가 주어진 시간의 양만큼 노출 신호를 지연하도록 명령한다. 이러한 지연은 환자 이미지 캡쳐에서의 준비 시간에 상응한다. 사용자에 의해 트리거링된 환자의 X선 캡쳐와 내장 회로(28)에 의해 트리거링된 다크 이미지를 갖는 동일한 타이밍 시퀀스 사이의 유사성이 도 8(a) 및 8(b)에 도시되었다.

따라서, 예를 들어 세 개의 다크 이미지(44)가 캡쳐되었을 때, 제 1 다크 이미지(1)와 제 2 및 제 3 다크 이미지의 평균 사이의 규칙적인 차는 사용자 및 이미지 메타데이터의 함수로서 특징화되고 저장될 수 있다. "오프셋 조정 맵"은 실제 이미징 상태를 나타내는 노출과 사용자 메타데이터의 사전-선택된 조합에 대한 규칙적인 차를 나타내는 이미지이다.

도 8(a)에서, 하나 이상의 사용자(오퍼레이터) 이벤트는 사용자 메타데이터(30)를 생성한다. 사용자 메타데이터(30)는 오퍼레이터에 의해 실행된 타이밍 및 이벤트 제어에 관련된다. 노출 메타데이터(32)는 그 다음 온도 데이터 및 전력 모드 설정에 대한 모드 타이밍과 같은 주변 환경과 관련된다. 다크 이미지(44)의 개수 n이 획득되어 평균화된다. 평균화된 값은 노출로부터 공제되어, 도 3을 참조로 앞서 기술된 것과 유사한 방식으로 다크-보정된 노출(50)을 형성한다.

도 8(b)는 아래에 기술된 바와 같은 사용을 위해 형성된 오프셋 조정 맵(60)을 도시한다. 조정 맵(60)은 이미지 메타데이터(32) 및 사용자 메타데이터(52)가 첨부된 단일 다크 이미지(54)를 획득함으로써 형성된다. 다수의 다크 이미지(44)가 획득되어 평균화된다. 이러한 평균화된 값은 오프셋 조정 맵(60)을 제공하도록 다크 이미지(54)에 대한 값으로부터 공제된다. 일반적으로 기술된 평균화, 추가, 공제, 곱하기, 나누기 및 그외의 이미지 조작 작업이 당업계에서 알려져 있다. 이러한 기능들이 일반적으로는 개별 픽셀 기반으로 수행되지만, 반드시 그런 것은 아니다. 당업자는 본 명세서에 기술된 방식으로 이미지를 조작하는 다른 방법을 인지할 것이다.

도 9의 논리 순서도는 본 발명에 따른 오프셋 보정에 사용되는 기본 단계들을 도시한다. 단계(S100)는 초기 노출 이미지 E와, 이미지 E가 캡쳐되는 캡쳐 조건에 대한, 예로서 사용자 및 이미지 메타데이터(106)와 같은 상응하는 노출 메타데이터를 획득한다. 하나 이상의 다크 이미지 D는 단계(S110)에서 획득된다. 다크 이미지의 일부 또는 전부가 단계(S100)에서 획득된 노출 이미지 E 이전 또는 이후에 획득될 수 있다. 단계(S120)에서, 중간 오프셋-보정 노출 이미지 E_c는 다크 이미지 판독값들을 평균하고 이것을 노출 이미지 E 데이터로부터 공제함으로써 형성된다.

다시 도 9를 참조하면, 단계(S130)는 저장된 오프셋 조정 맵(102)과 상응하는 저장된 메타데이터(104)로부터 ("다크 차(Dark Difference)"에 대한) 단축된 DD_x인 오프셋 조정 맵을 획득한다. 오프셋 조정 맵(102)과 저장된 메타데이터(104)는 아래에서 보다 자세하게 기술될 것이다. 단계(S140)에서, 최종 오프셋 보저된 노출 이미지 E_D는 중간 보정된 노출 이미지 E_c를 선택된 오프셋 조정 맵과 결합함으로써 형성된다. 예를 들어, 두 개의 이미지 모두 함께 더해질 수 있다.

단계(S140)는 오프셋 보정 절차의 종료를 표시한다. 후속하여, 예로서 게인 및 결함 픽셀 보정과 같은 다른 공동 이미지 보정 단계들이, 예로서 Wischmann, Moy 및 Bosset 및 Seibert, Boone 및 Lindfors에 의해 기술된 바와 같이 수행될 수 있다. 흔히 보정 이미지는 Isaac A Ajewole 및 Ralph Schaetzing에 의한 특허 번호 US5046118의 발명의 명칭 "Tone-scale generation method and apparatus for digital x-ray images" 및 2004년 출간된 Proc. SPIE Vol. 5367, p.474-481의 Mary E. Couwenhoven, Robert A. Senn 및 David H. Foos에 의한 "Enhancement method that provides direct and independent control of fundamental attributes of image quality for radiography imagery"에 기술된 바와 같이 소프트카피 디스플레이 또는 하드카피 프린트로 표현된다.

도 10 및 11은 도 9의 단계(S130)에서 선택된 오프셋 조정 맵 DD_x가 형성된 방법의 실시예를 도시한 도면이다. 도 10을 먼저 참조하면, 도 8(a)와 관련하여 전술된 바와 같은 두 가지 타입의 메타데이터(106), 즉 사용자 메타데이터(30)와 이미지 메타데이터(32)가 X선 노출 이미지를 보정하도록 적절한 오프셋 조정 맵 DD_x의 선택을 돕는 데에 사용된다. 전술된 바와 같이 사용자 메타데이터(30)는 사용자 이벤트와 관련되며 이미지 메타데이터(32)는 노출과 관련된다.

도 8(b)를 참조로 일반적으로 기술된 프로세스를 사용하여 사전에 캡쳐된 다크 이미지로부터 형성되는 저장된 오프셋 조정 맵 DD_x의 세트(102)는, 관련된 저장된 사용자 메타데이터 및/또는 이미지 메타데이터(104)에 따라 메모리 또는 저장 디바이스 내에 인덱싱된다. 소정의 사전결정된 간격에서 실행되는 캘리브레이션 절차를 사용하는 제조사 캘리브레이션 단계 및 가능한 업데이트들에서의 이러한 맵의 생성은 도 16, 17, 19 및 20을 참조로 하여 아래에서 기술된다. 노출이 획득될 때(도 7의 단계(S100) 참조), 노출에 상응하는 첨부된 사용자 및 이미지 메타데이터(30, 32)(메타데이터(106)에 결합됨)가 기록된다. 이러한 기록된 메타데이터(106)는 비교 단계(36) 내의 저장된 오프셋 조정 맵(102)에 상응하는 메타데이터(104)에 비교된다. 선택된 오프셋 조정 맵 DD_x은 선택 또는 내삽 프로세스(38)에 의해 오프셋 조정 맵(102)의 저장된 세트로부터 형성되며, 이것은 도 12 및 13을 참조로 보다 자세하게 기술된다.

도 11의 논리 순서도는 다른 실시예에서의 저장된 오프셋 조정 맵을 선택하는 시퀀스를 도시한다. 이러한 경우에, 도 17 및 18과 관련하여 아래에서 기술되는 바와 같이 생성되고 도 21에 도시된 바와 같이 업데이트되는 단일 기준 오프셋 조정 맵 DD(108)이 저장된다. 이러한 맵은 이 경우에 메타데이터에 독립적인 추가의 오프셋 보정(S130)에 대해 요구되는 2차원 패턴을 특징화한다. 그러나, 예로서 이미지 평균과 같이 요구되는 오프셋 조정 맵의 일부 통계적 측정값은 사용자 및 이미지 메타데이터(30, 32)의 함수로서 변화한다. 1차원 또는 다차원 룩업 테이블(LUT)로서 구현될 수도 있는 이러한 함수 형태(34)는 다시 도 14 및 15에 도시된 절차를 사용하여 특징화되며, 함수에 대한 파라미터가 저장된다. 아래의 예시에서, 오프셋 조정 맵의 평균 m은 준비 시간 t의 지수 함수이다:

m = x₁ + x₂·(1-exp(-x₃·t)) (1)

파라미터 x₁ 내지 x₃가 저장되며, 저장된 기준 오프셋 저장 맵(108)은 제로 평균과 식 (1)에 따라 계산된 평균을 추가하기 전에 공제되는 (16 비트 정수 포맷으로 저장을 위한) 알려진 오프셋을 갖는다. 따라서 단계(S130)에서 형성된 오프셋 조정 맵(40)은 저장된 기준 오프셋 조정 맵(108)(제로 평균으로 시프트됨)을 추가함으로써 계산되고, 예상된 평균 이동 함수 형태(34)는 전류 노출의 메타데이터(106)를 식(1)로 삽입하여 계산된다. 함수 형태(34)는 사용자 및/또는 노출 메타데이터(30, 32)에 의존할 수 있다. 보다 높은 계산 효율을 위해, 식(34)은 단일 또는 복수 차원의 룩업 테이블(LUT)로서 인코딩되어 적용될 수 있다.

선택 또는 내삽 프로세스(38)는 도 12 및 13에 보다 상세하게 도시되었다. 도 12의 실시예에서, 내삽은 오프셋 조정 맵(40)을 형성하는 데에 사용된다. 도 12는 n 세트의 저장된 메타데이터(104)(M₁-M_n) 및 상응하는 오프셋 조정 맵(102)을 도시하며, 이것은 도 8(b)을 따라 생성되어 도 14 및 15와 관련해 후속하여 기술될 것이다. 현재 노출의 메타데이터(106)는 저장된 메타데이터(104)의 세트와 비교된다. 만약 메타데이터(106)가 인덱스 k 및 k+1을 갖는 두 개의 저장된 세트들 사이에 존재하면, 오프셋 조정 맵 DD_k 및 DD_k+1 내의 코드 값들 사이의 선형 내삽이 해석 루틴(110)에 도시된 식에 따라 수행된다. 만약 메타데이터(106)가 저장된 메타데이터(104)의 범위 밖에 존재하면, 앞서 특징화된 바와 같이, 오프셋 조정 맵 DD₁ 또 는 DD_n이 선택된다. 유사하게, 외삽 방법이 이전에 특징화된 범위 밖에 존재하는 임의이 메타데이터(106)에 대해 수행될 수 있다. 내삽 방법은 앞선 게인 맵에 대한 메타데이터와 관련하여 사용되며, 주로 3차원 이미징에 대해 사용되지만, 오프셋 맵에 대해서는 사용되지 않는다(2007년 출간된 Med Phys. 34, 3649-64의 Schmidgunst C, Ritter D 및 Lang E.에 의한 "Calibration model of a dual gain flat panel detector for 2D and 3D x-ray imaging"; Stefan Maschauer, Dieter Ritter 및 Christian Schmidtgunst의 "Method for correcting an image data set", 및 Maschauer에 의한 미국 특허 출원 제 2007/0065038 A1의 "Method for generating an image data set, and method for generating an image corrected thereby"를 참조).

도 13의 오프셋 조정 맵(40)에 대해 도시된 선택 방법은 도 12와 유사하지만, 내삽을 사용하지 않는다. 오프셋 조정 맵(102)은 충분히 작은 메타데이터의 증분으로 저장되어, 만약 메타데이터(106)가 인덱스 k 및 k+1을 갖는 저장된 메타데이터(104) 사이에 포함되면, 메타데이터(106)와 관련된 최소의 절대 차를 갖는 세트가 선택 루틴(122)에 따라 선택된다. 예를 들어, 만약 전류 노출에 대한 메타데이터(106)가 세트 k+1보다 저장된 메타데이터 세트 k에 더 가깝다면, 오프셋 조정 맵 DD_k가 선택된다. 이러한 임의의 방법에서, 임의의 또는 모든 메타데이터의 유형이 적절한 오프셋 조정 맵을 결정하는 데에 사용될 수 있다.

특징화 단계에서의 오프셋 조정 맵의 초기 세트의 생성

도 8(b)에 처음 소개된 오프셋 조정 맵은 제조소 캘리브레이션 절차 내의 제작 시간에서 특정한 DR 평판 검출기에 대해 처음 생성될 수 있다. 다크 이미지 세트의 수집은 DR 패널이 오프셋 조정 맵(102)을 생성하기 위해 사용될 때 충돌할 수 있는 특정한 상태를 각각이 예상하는, 멀티-캡쳐 모드에서 획득된다.

도 14 및 15는 특징화 시퀀스의 두 실시에를 도시한다. 도 14에 도시된 시퀀스에서, 패널은 도 6의 실시예와 유사한 두 개의 서로 다른 전력 상태들을 지원하며, 패널은 발생기의 준비 단계 중에 고전력 상태에 있다. 특징화 시퀀스에서 수정된 사용자 변수는 K가지 서로 다른 설정을 갖는 준비 시간이다. 횟수 n은 노출 당 획득되는 다크 이미지의 개수에 관련된다. 도 14의 검정색 직사각형의 폭은 각 개별적인 특징화 이벤트에서의 고전력 상태에서 패널이 소요하는 시간을 나타낸다. 아래의 시퀀스는 K 오프셋 조정 맵의 세트를 생성하도록 사용된다:

(ⅰ) 고정 기간 동안 저전력 상태에서 동작;

(ⅱ) 고전력 상태로 스위칭하여 멀티-캡쳐 모드에서 n+1 다크 이미지의 세트를 캡쳐(변수 n의 정의를 위해 도 8(a) 및 8(b) 및 첨부된 설명을 참조), 이때 다크 이미지 1는 특정한 준비 시간을 가지고 캡쳐된다;

(ⅲ) 오프셋 조정 맵에 발생하는 임의의 전자 노이즈를 감소시키기 위해 M>1 반복 동안 단계 (ⅰ)과 (ⅱ) 사이에서 선택적으로 루프;

(ⅳ) K의 서로 다른 준비 시간들에서 다크 이미지를 획득하도록 단계 (ⅰ)과 (ⅲ) 사이에서 루프.

멀티-캡쳐 모드에서 획득되는 각각의 다크 이미지의 세트는 평균화되고 도 14에 도시된 바와 같이 프로세싱되어, K 제조소 오프셋 조정 맵(102) DD_k를 형성한다. 상응하는 메타데이터(104)는 맵과 저장된다.

도 15에 도시된 실시예에서, 관심 메타데이터는 M 반복의 시리즈 상에서 1 내지 K까지의 범위에 걸친 스터디 내의 이미지들 사이의 시간이다. 이 실시에에서, DR 검출기 패널은 도 6 및 7과 관련하여 기술된 실시예에 따른 둘 또는 세 개의 전력 상태들을 지원할 수 있다. 오프셋 조정 맵 DD_k(60)은 이미지 k=1... K 사이의 각 시간 사이 구간에 대해 M 반복을 평균함으로써 획득된다.

도 14 및 15에서의 예시는 다크 이미지의 복수의 세트들이 동일한 조건 하에서 캡쳐되어 평균되는 실시예를 도시한다. 일부 구현에 있어서 이러한 절차는 너무 시간 소비적일 수 있다. 도 16의 블록도는 주어진 메타데이터 설정 k에서 몇몇 반복을 실행하지 않고 오프셋 조정 맵을 획득하는 다른 방법(370)을 도시한다. 대신, 다크 이미지의 단일 세트, 또는 적은 수의 세트는 멀티-캡쳐 모드에서 획득된다. 주파수 분해 방법이 사용되어, 오프셋 조정 맵에 나타나는 노이즈를 감소시키도록 고주파수 맵과 저주파수 맵을 제공하고, 따라서 오프셋 보정된 이미지의 노이즈를 감소시킨다. 적절한 필터링 방법은 예를 들어 2차원 중간값 필터링과, 미국 특허 제 6,937,772호의 Gindele에 의한 발명의 명칭 "Multiresolution based method for removing noise from digital images"에 의해 보다 효율적인 노이즈 감소가 제안된 필터링 방안을 포함한다. 스무딩 동작은 이미지 프로세싱 업계의 당 업자에 친숙한 이미지 스무딩 기술을 사용하여 고주파수와 저주파수 맵 상에서 수행될 수도 있다.

도 16에서, 초기 오프셋 조정 맵 DD_i(60)은 도 8(b)에 의해 도시된 프로세스에 따라 획득되고 로우-패스 필터(70)를 사용하여 프로세싱된다. 이것은 로우-패스 맵 DD_l(66)을 형성한다. 하이-패스 맵(72)은 초기 오프셋 조정 맵 DD_i으로부터의 로우-패스 결과를 공제함으로써 생성된다. 하이-패스 이미지 내의 노이즈는 예로서 행×행 기반의 이미지 평균과 같은 로컬 평균(74)을 계산하고, 풀 사이즈 2차원 이미지를 형성하도록 전체 열들에 걸친 결과를 복제하여 평균화된 하이-패스 오프셋 조정 맵 DD_h,a(78)을 나타냄으로써 감소된다. 최종 오프셋 조정 맵 DD(80)은 평균화된 하이-패스 오프셋 조정 맵(78)을 갖는 로우-패스 필터 맵(66)을 결합함으로써 형성된다.

일 실시예에서, 오프셋 조정 맵의 세트와 도 14에 따라 생성된 상응하는 메타데이터는 도 9에 도시된 바와 같이 이미지 보정 단계(S130)에서 미래에 사용하기 위해 간단히 저장될 수 있다. 이러한 간단한 절차는 만약 오프셋 조정 맵이 시간에 따라 변화하지 않는다면 가장 적절할 것이다. 그러나, DR 검출기 패널이 노화함에 따라 게인 맵이 변화하는 것과 같이(Luijendijk, Johannes A., Steinhauser, Heidrun 및 Menser, Bernd에 의한 국제 출원 공개 번호 WO2007/110798 A1의 발명의 명칭 "Temperature Artifact Correction"에 기술됨), 오프셋 조정 맵 또한 빠르지는 않더라도, 시간에 따라 변화할 것이 예상된다. 따라서, 방법은 필드 내의 오프 셋 조정 맵을 업데이트하도록 제공되어야 한다. 또한, 패널 캘리브레이션에 걸리는 시간은 일반 병원의 또는 클리닉 작업 흐름과 충돌하며 최대한 짧게 유지되어야 한다. 따라서, 오직 사용의 단일 조건 하에서 오프셋 조정 맵의 필드 업데이트를 수행하기에 일반적으로 바람직하다. 이러한 상태에 상응하는 메타데이터 및 오프셋 조정 맵은 "기준 메타데이터" 및 "기준 오프셋 조정 맵"으로 지칭된다. 기준 오프셋 조정 맵의 필드 업데이트와 관련된 추가의 세부사항이 도 19-22에서 주어진다.

이러한 필드 캘리브레이션 유형에 대한 필요성을 가지고, 기준 오프셋 조정 맵의 개념에 기초하여 도 14 및 15에 도시된 방법에 따라 생성된 오프셋 조정 맵 DD_k를 변형하는 것이 바람직하다. 이러한 변형의 두 실시예가 도 17 및 18에 도시되었다. 도 17에 도시된 제 1 실시예에서, 기준 오프셋 조정 맵(108)과, 사용 조건(메타데이터(82)) k에 대해 획득된 오프셋 조정 맵(84) DD_k 사이의 차를 나타내는 차 오프셋 조정 맵(130)의 세트, 및 상응하는 기준 메타데이터(109)를 갖는 기준 오프셋 조정 맵(108)이 저장된다. 선택적으로, 임의의 시프트 값은 부호가 없는 정수 포맷으로의 저장을 위해 차 오프셋 조정 맵에 추가될 수 있다.

도 18은 기준 오프셋 조정 맵(108)과 상응하는 메타데이터(109)가 사용 상태(메타데이터(82) k로부터 획득되는 오프셋 조정 맵 DD_k(84)의 세트로부터 선택되는 시퀀스를 도시한다. 이미지 분석(86)은 평균 또는 중간값과 같은 통계적 측정값을 생성하도록 맵(84)의 세트에 대해 실행될 수 있다. 함수적 형태(34)로서 앞 서 주어진 예상 함수는 이러한 분석의 결과와 메타데이터(82)의 값으로부터 생성된다.

오프셋 조정 맵에 대한 업데이트 기능

오프셋 조정 맵이 시간이 흐름에 따라 변화하는 것이 예상된다. 따라서, 특히 기준 오프셋 조정 맵(108)에서, 맵의 업데이트는 규칙적인 간격으로 수행되어야만 한다. 이러한 업데이트는 패널이 사용되지 않고 환자 이미지를 필요로 하지 않는 동안 수행되어야 한다. 배터리-구동되는 검출기에 있어서, 다른 요구사항은 업데이트가 배터리 전력을 절약하기 위해 가능한 한 드물게 수행되어야 한다는 것이다.

도 19 및 20은 기준 오프셋 조정 맵(108)의 업데이트가 작업 흐름에 적응되어 그들이 환자 이미지들 사이에서 처리될 수 있도록 하는 방법의 두 예시를 도시한다. 도 19는 일 실시예에서 현존하는 기준 오프셋 조정 맵(108)을 대체하는 업데이트된 기준 오프셋 조정 맵(210)을 제공하는 업데이트 프로세스를 도시한다. 기준 오프셋 조정 맵(108)의 업데이트가 수행될 수 있는 하나의 편리한 작업 흐름 단계는 오퍼레이터가 호스트 컴퓨터 상의 환자 데이터(222)에 진입하는 데에 필요한 시간 동안 환자에 대한 스터디(218)를 시작할 때 수행될 수 있다. 도 19에서 프리-다크 이미지로 도시된 멀티-캡쳐 모드에서 획득되는 하나 이상의 다크 이미지(224)는 환자에 대한 제 1 노출에 앞서, 즉 준비 시작(226)에 대한 노출을 위해 준비 버튼(도 4에서의 준비/노출 제어(120))을 활성화하기에 앞서 획득된다. 전류 기준 오프셋 조정 맵(108)과 캡쳐된 프리-다크 이미지(224)는 업데이트된 기준 오프셋 조정 맵(210)을 생성하는 업데이트 기능부(200)로 입력된다. 업데이트 기능부(200)는 도 21에서 보다 자세하게 기술된다. 이러한 프로세스는 각 환자 스터디(218)에 대해 반복되거나, 또는 업데이트용 주파수를 결정하는 소정의 사전결정된 로직을 따라 주기적으로 반복될 수 있다.

도 20은 현존하는 기준 오프셋 조정 맵(108)을 업데이트하는 다른 시퀀스를 도시한다. 이러한 시퀀스에서, 멀티-캡쳐 모드에서 캡쳐된 다크 이미지(228)는 서로 다른 환자들에 대해 스터디(218)들 사이에서 획득된다. 전류 기준 오프셋 조정 맵(108)과 멀티-캡쳐 모드에서 캡쳐된 다크 이미지(228)는 업데이트 기능부(200)로 입력되며, 이것은 업데이트된 기준 오프셋 조정 맵(210)을 생성한다. 이러한 프로세스는 각 환자 스터디(218)에 대해 반복되거나, 또는 업데이트용 주파수를 결정하는 소정의 사전결정된 로직을 따라 주기적으로 반복될 수 있다.

도 21은 업데이트 기능부(200) 내의 기준 오프셋 조정 맵(108)을 업데이트하는 블록도를 도시한다. 오프셋 조정 맵(60)은 도 8(b)를 참조로 하여 다크 이미지(44)에 대해 앞서 도시된 바와 같이 멀티-캡쳐 모드에서 캡쳐되는 다크 이미지(228)로부터 계산된다. 오프셋 조정 맵을 획득하기 위해 도 16과 관련하여 공간 주파수 프로세싱 방법(370)에 의해 기술된 바와 같은 주파수 분해 유틸리티는 밉 내의 노이즈를 감소시키도록 적용될 수 있다. 선택적으로, 오프셋 조정 맵(60)은 기준 오프셋 조정 맵(108)과 비교될 수 있으며, 통계적 측정값(340)이 계산되는 차 이미지(338)가 형성된다.

도 21의 실시예에서 결과적인 차 이미지(338)는 균일도가 분석되고 적어도 하나의 통계적 측정값 X_i가 계산되며, 이때 i는 i≥1인 측정값의 인덱스이다. 만약 두 개의 맵이 전자 노이즈를 제외하고 동일하다면, 차 이미지(338)는 미세하게 노이즈를 갖는 평면 필드일 것이다. 오프셋 조정 맵(60)이 시간에 따라 변화하기 때문에, 일부 작은 비균일성이 차 이미지(338)에서 기대된다. 그러나 만약 이러한 차가 각 측정값 X_i에 대해 소정의 문턱값 T_i를 초과하면, DR 검출기(10)의 고정이 발생될 수 있고 기준 오프셋 조정 맵(108)의 업데이트는 문제가 해결되어 보정될 때까지 이루어지지 않아야 한다. 비교(358)에서, 캘리브레이션 소프트웨어는 오프셋 조정 맵(60)이 기준 오프셋 조정 맵(108)과 일치하는지 여부를 결정한다. 만약 차 이미지(338) 상에서 계산된 통계적 측정값(340)이 사전설정된 문턱값 아래로 떨어지면, 업데이트가 수행된다. 반대의 경우에, 경고 메시지(360)가 사용자에게 디스플레이되어 업데이트가 수행되지 않는다. 업데이트된 저장된 기준 오프셋 조정 맵(210)은 기준 오프셋 조정 맵(108)과 오프셋 조정 맵(372)의 웨이팅된(weighted) 평균으로서 계산된다. 웨이트는 범위 [0..1] 내에 존재할 수 있으며, 이때 0은 기준 오프셋 조정 맵(108)을 오프셋 조정 맵(372)로 대체하는 것에 해당하고, 1은 업데이트가 수행되지 않는 상황에 해당한다. 웨이팅 인자 w는 통계적 측정값과 비교(358)에서 사용된 문턱값 사이의 차에 기초하여 사전설정되거나 또는 계산될 수 있다. 차 이미지(338) 내의 비균일성을 특징화하는 방법은 관심 직사각형 영역으로 이미지를 분할하고 각 관심 영역에 대해 평균과 표준편차를 계산하는 것이다. 문턱 측정값의 예시는 모든 관심 영역(ROI:Regions of Interest)에 대한 평균과 관련된 모든 ROI에 대한 결과들 사이의 최대 차이다.

오프셋 보정 알고리즘의 증가된 컴퓨팅 속도를 위해서 저장된 오프셋 조정 맵(102)(도 9)의 세트 또한 업데이트될 수 있다. 도 22는 업데이트된 기준 오프셋 조정 맵(210)과 제조소 차 오프셋 조정 맵(130)(도 17 참조)으로부터 업데이트된 오프셋 조정 맵(230)을 계산하는 블록도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 업데이트된 오프셋 조정 맵(230)은 메타데이터(104)의 모든 저장된 세트에 대해 생성된다.

샘플 스터디

앞서 자세하게 기술된 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 배터리 구동되는 검출기에서 바람직하게는 배터리의 수명을 연장시키기 위한 전력의 절약에 관한 것이다. 배터리의 수명이 검출기에 대한 수행 기준에 대해 균형이 맞추어져야 하기 때문에, 배터리 전력 사용은 고유의 요구가 나타낸다. 이상적으로, 배터리 구동되는 검출기로부터의 결과적인 이미지는 연속적인 배터리의 교환 없이도 풀-전력공급(fully-powered), 또는 플러그-인 검출기만큼 우수해야 한다.

본 발명에 따른 것과 같은 배터리 전력의 검출기에서, 이미지는 검출기 패널이 안정 상태에 도달하기 전까지 획득된다. 예를 들어, 검출기는 레귤레이터와 같은 전자 구성요소로부터 상당한 로컬 웜업을 경험하며 이것이 저전력으로부터 고전력으로 전이할 때 ASIC을 판독한다. 노출은 노출 후에 획득되는 다크 이미지보다 이러한 웜업 커브에서 더 가파른 부분에 존재한다. 또한, 노출 이전의 검출기 동 작 기간은 후-노출 다크 이미지 이전의 유사한 동작들의 기간에 매칭되지 않으며, 이는 두 경우에서 전하 분포에서의 차이를 나타낸다. 두 시간들을 매칭하는 것은 긴 준비 시간에 대한 이미지 입수가능성을 상당히 지연시킬 것이다. 차들은 노출에 상응하는 다크 이미지와 오프셋 보정에 사용되는 후-노출 다크 이미지 사이에서 평균 이동(mean shift)과 2차원 비균일성에 대해 그들 스스로를 조작한다. 만약 보정되지 않았다면, 그들은 질병 피쳐의 검출가능성에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명의 검출기 특징화 및 오프셋 보정 알고리즘의 효율성은 15 내지 35℃의 주변 온도 하에서 MIS 광다이오드에 기초하는 새로운 35×43㎠ 이동성 디지털 X선 검출기에서의 유스케이스(use case)를 실행함으로써 평가된다. 72개의 평면 필드로 이루어진 유스케이스는 멀티-캡쳐 모드(RQA-5 빔 조건 하에서의 0.2mR), 스터디들 사이의 무작위화(1 내지 70분), 스터디 내의 이미지들 사이의 시간(2 내지 120초) 및 실질적인 제한 내의 준비 시간(2 내지 15초)에서 캡쳐된다. 게인 및 오프셋 보정은 이미지에 적용된다.

차들은 노출 이전의 안정화를 위해 검출기에 대한 최소 시간 제한을 설정하고 a-Si:H 준안정 상태를 관리하도록 다크 이미지 통합 이전에 검출기 리프레쉬 동작의 기간을 최적화함으로써 완화된다.

노출에 상응하는 다크 이미지와 오프셋 보상에 대한 포스트-다크 이미지 사이의 규칙적인 차는 준비 시간의 함수로서 특징화된다. 사용자로부터의 준비 및 노출 신호는 검출기 상의 내장 전자 회로로부터의 균일한 신호로 대체되어 다크 이미지가 동일한 조건 하에서 노출 대신 캡쳐되도록 한다. 복수의 이미지 세트는 멀 티-캡쳐 모드에서 캡쳐되고 평균화되어, "오프셋 조정 맵"으로서 저장된다. 이러한 맵들은 저전력 상태에서의 이미지들 사이에서 시간 독립적이다.

예로서 신호 안정성, 이미지 노이즈 및 이미지 균일성과 같은 관련 이미지 품질 기준은, 부분적으로 오버랩하는 3×3㎝ 관심 영역(ROI)으로 이미지를 분할함으로써 획득된다. ROI 평균의 중간값 및 표준편차는 전체 신호 및 노이즈의 측정값으로서 역할을 한다. 유스케이스를 통한 신호 안정성은 평균으로 나누어진 전체 노출에 대한 신호의 표준편차로서 표현된다. 균일성은 모든 ROI의 평균에 의해 나누어진 모든 ROI의 최대와 최소 사이의 차로서 정의되는 글로벌 신호 변수(GVS: global variation of signal) 및 평균 대신 ROI의 표준편차를 유사하게 사용하여 정의되는 글로벌 노이즈 변수(GVN: global variation of noise)에 기초하여 평가되며, GVN과 GVS는 또한 유스케이스에 대해 평균화된다.

표 1은 동일한 MIS 광다이오드 기술과 고전력 상태에서의 동일한 검출기 동작 사이클에 기초한 풀 전력 공급(full powered) 검출기와 비교한, 배터리-전력 공급 검출기에 있어서의 전력 소비, 중요 작업 흐름 및 이미지 품질 파라미터의 비교를 도시한다. 두 가지 이미지 보정 옵션이 이동가능한 검출기에 대해 비교된다: (1) 평균화된 포스트-다크 이미지의 간단한 공제에 기초한 오프셋 보정, (2) 준비 시간 기준화된 오프셋 조정 맵에 추가한 오프셋 보정. 배터리-전력 공급되는 검출기에 대한 전력 소비 예상은 두 개의 포스트-다크 이미지를 갖는 시간당 30 노출의 평균 유스케이스에 기초하며, 이미지당 3초와 추가 준비 시간을 위한 평균적으로 1초의 시작을 더한다. 작업 흐름의 측면에서 상대적으로 적은 트레이드-오프는 최 소 준비 시간과 이미지 디스플레이를 위한 더 긴 시간을 요구하는 것을 제외하면 풀 전력 공급 패널과 비교할만하다. 그러나, 획득되는 실제 시간은 시장에서의 디지털 X선 촬영 패널에 대해 전형적인 범위 내에 포함된다. 작은 트레이드-오프가 이미지 노이즈의 측면에서 발생한다. 주기적으로 업데이트되는 다크 이미지의 러닝 평균에서의 전자 노이즈의 레벨은 단일 이미지 캡쳐와 비교하여 적어도 10배만큼 더 낮다. 캡쳐마다 전자 노이즈가 랜덤하다고 가정할 때, 두 개의 다크 이미지로부터 제작된 오프셋 맵은 단일 캡쳐로부터의 노이즈보다 1.4배만큼 더 낮을 뿐이다. 이것은 0.2mR의 노출에서 풀 전력 공급으로부터 배터리 전력 공급 버전으로 전체 5.5%의 노이즈 증가를 나타낸다. 배터리 전력 공급에 대한 보정 선택 2는 신호 안정성과 이미지 균일성의 측면에서 풀 전력 공급되는 안정된 검출기와 유사한 성능을 획득하였다.

본 발명은 특히 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 하여 자세하게 기술되었지만, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 한, 변경 및 수정이 전술된 설명과 첨부된 특허청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범주 내에서 이루어질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 다양한 타입의 사용자 이벤트와 노출 메타데이터가 저장된 오프셋 조정 맵과 관련될 수 있다.

따라서, 디지털 X선 촬영에서 다크 신호를 보정하는 방법이 제공된다.

도 1은 부분적으로 도시된, 종래의 디지털 X선 촬영 패널의 투영도.

도 2는 노출 이미지를 보정하기 위해 다크 이미지를 획득하는 종래의 시퀀스를 도시한 블록도.

도 3은 노출 이미지를 보정하기 위해 다크 이미지를 획득하는 다른 종래의 시퀀스를 도시한 블록도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평판 검출기를 포함하는 디지털 X선 시스템을 도시한 블록도.

도 5는 도 4의 검출기의 내장 전자 회로의 구성요소를 도시한 블록도.

도 6은 두 개의 서로 다른 전력 상태들을 사용하는 실시예에서의 이동가능한 배터리 구동되는 DR 패널의 전체 이미지 캡쳐 사이클을 도시한, 캡쳐된 다크 이미지를 포함하는 타이밍도.

도 7은 세 개의 서로 다른 전력 상태들을 지원하는 이동가능한 배터리 구동되는 DR 패널의 실시예에서 단일 환자 이미지를 사용한 연구에서의 전체 이미지 캡쳐 사이클을 도시한, 캡쳐된 다크 이미지를 포함하는 타이밍도.

도 8(a)는 멀티-캡쳐 모드에서의 단일 노출에 대한 시퀀스를 도시한 블록도.

도 8(b)는 노출이 사용자 개입 없이 내장 전자 회로에 의해 트리거링되는 다크 이미지 캡쳐로 대체되는, 도 8(a)와 유사한 시퀀스를 도시한 블록도.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오프셋 보정된 노출 이미지를 생성하도록 후-노출 다크 이미지 및 저장된 오프셋 조정 맵을 사용하기 위한 시퀀스 를 도시한 순서도.

도 10은 오프셋 조정 맵이 일 실시예에서 형성되는 방법을 도시한 순서도.

도 11은 오프셋 조정 맵을 생성하는 다른 시퀀스를 도시한 순서도.

도 12는 메타데이터를 갖는 저장된 오프셋 저장 맵들의 세트로부터 오프셋 조정 맵을 삽입하기 위한 메타데이터의 사용을 도시한 블록도.

도 13은 메타데이터를 갖는 저장된 오프셋 저장 맵들의 세트로부터 오프셋 조정 맵을 선택하기 위한 메타데이터의 사용을 도시한 블록도.

도 14는 고전력 상태에서의 시간 소요가 변화되는 오프셋 조정 맵을 형성하기 위한 두 개의 전력 상태를 갖는 특징화 타이밍 시퀀스의 예시를 도시한 도면.

도 15는 연구에서 이미지들 간의 시간이 변화하는 오프셋 조정 맵을 형성하기 위한 둘 또는 세 개의 전력 상태를 갖는 특징화 타이밍 시퀀스의 예시를 도시한 도면.

도 16은 주파수 분해 기술을 사용하여 오프셋 조정 맵을 형성하는 시퀀스를 도시한 도면.

도 17은 메터데이터 및 상응하는 오프셋 조정 맵의 세트를 기준 오프셋 조정 맵 및 차 오프셋 조정 맵의 세트로 변환하는 것을 도시한 도면.

도 18은 메타데이터의 세트 및 상응하는 오프셋 조정 맵의 기준 오프셋 조정 맵으로의 변환과 메타데이터로부터 오프셋 조정 맵의 통계적 측정값을 예측하는 기능을 도시한 도면.

도 19는 오프셋 조정 맵을 업데이트하는 다크 이미지의 세트를 캡쳐하는 시 퀀스를 도시한 블록도.

도 20은 오프셋 조정 맵을 업데이트하는 다크 이미지의 세트를 캡쳐하는 다른 시퀀스를 도시한 블록도.

도 21은 기준 오프셋 조정 맵에 대한 업데이트 함수를 도시한 도면.

도 22는 업데이트된 기준 오프셋 조정 맵과 제조소별 차 오프셋 조정 맵의 세트로부터 업데이트된 오프셋 조정 맵을 계산하는 방법을 도시한 블록도.

도면의 각 부분의 명칭

10 : DR 패널 검출기 14 : 신틸레이터

20 : 평판 검출기 22 : 광센서

24 : 픽셀 25 : 판독 소자

26 : 스위치 소자 28 : 내장 전자 회로

29 : 파워 서플라이 30 : 사용자 메타데이터

32 : 이미지 메타데이터 34 : 함수 형태 또는 LUT

36 : 비교

38 : 선택 또는 내삽 프로세스(interpolation process)

40 : 오프셋 조정 맵 44 : 다크 이미지

50 : 다크 보정된 노출 52 : 사용자 메타데이터

54 : 다크 이미지 60 : 오프셋 조정 맵

66 : 로우-패스 맵 70 : 로우-패스 필터

72 : 하이-패스 맵 74 : 로컬 평균

78 : 평균 하이-패스 맵 80 : 최종 오프셋 조정 맵

82 : 메타데이터 84 : 오프셋 조정 맵

86 : 이미지 분석 100 : 디지털 X선 촬영 시스템

102, 108 : 오프셋 조정 맵 104 : 저장된 메타데이터

106 : 메타데이터 108 : 기준 오프셋 조정 맵

109 : 기준 메타데이터 110 : 보간 알고리즘

112 : 발생기 114 : 인터페이스 박스

116 : 호스트 컴퓨터 118 : 사용자 인터페이스

119, 121 : 통신 링크 120 : 준비/노출 제어

122 : 선택 알고리즘 130 : 차(difference) 오프셋 조정 맵

200 : 업데이트 기능 210 : 업데이트 기준 오프셋 조정 맵

218 : 연구 222 : 환자 데이터

224 : 다크 이미지의 세트 226 : 준비 시작

228 : 다크 이미지들의 세트 230 : 업데이트된 오프셋 조정 맵

300 : 내장 컨트롤러 302 : 이미지 메모리

304 : 제어 레지스터 338 : 차 이미지

340 : 통계적 측정값 358 : 비교

360 : 경고 메시지 370 : 오프셋 조정 맵 컴퓨팅 방법

372 : 오프셋 조정 맵 S100 : 단계

S110 : 단계 S120 : 단계

S130 : 단계 S140 : 단계

E : 확대된 섹션

Claims

오프셋 보정된 노출 이미지(an offset-corrected exposure image)를 형성하는 방법으로서,

초기 노출 이미지 및 상기 초기 노출 이미지에 관련된 노출 메타데이터를 획득하는 단계와,

상기 초기 노출 이미지와 관련된 하나 이상의 다크 이미지(dark image)를 획득하고 상기 초기 노출 이미지로부터 상기 하나 이상의 다크 이미지의 평균값을 공제함으로써 중간 오프셋 보정된 노출 이미지를 형성하는 단계와,

오프셋 조정 맵(an offset adjustment map)과 상기 중간 오프셋 보정된 노출 이미지를 결합함으로써 상기 오프셋 보정된 노출 이미지를 형성하는 단계를 포함하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 오프셋 조정 맵은 저장된 다크 이미지 및 관련된 저장된 메타데이터를 사용하여 생성되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 X선 검출기는 배터리로 전력이 공급되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 관련된 노출 메타데이터는 전력 상태 내의 시간 간격, 디지털 X선 검출기에 대한 마지막 노출 이후 경과된 시간, 온도 측정치, X선 노출 전의 준비 기간 및 검출기 식별자 중 하나 이상을 포함하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 오프셋 조정 맵은 사전-저장된 오프셋 조정 맵들 사이의 코드 값들을 삽입함으로써 형성되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 오프셋 조정 맵은 하나 이상의 사전-캡쳐된 다크 이미지들과 그들의 관련 메타데이터로부터 개발된 예측 함수 및 룩업 테이블 중 하나의 상기 노출 메타데이터를 사용하여 형성되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 저장된 다크 이미지 데이터는 하나 이상의 사전-캡쳐된 다크 이미지로부터 획득된 것이고,

상기 오프셋 이미지 맵은,

상기 다크 이미지의 세트를 캡쳐하고,

적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵을 형성하도록 상기 캡쳐된 다크 이미지의 세트를 프로세싱하며,

상기 적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵을, 상기 프로세싱되고, 캡쳐된 다크 이미지의 적어도 일부의 상기 캡쳐와 관련된 저장 메타데이터와 결합시킴으로써 생성되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵은 저장된 메타데이터의 단일 세트에 대해 획득된, 하나 이상의 사전 캡쳐되고 프로세싱된 다크 이미지들의 세트의 평균을 사용하여 형성되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵을 형성하기 위해 사전 캡쳐된 다크 이미지의 세트의 프로세싱은 상기 적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵을 고주파수 및 저주파수 맵으로 분해하는 단계를 더 포함하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 9 항에 있어서,

적어도 하나의 상기 고주파수 및 저주파수 맵으로 하나 이상의 스무딩(smoothing) 동작을 적용하는 단계를 더 포함하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵을 기준 오프셋 조정 맵으로서 선택하는 단계와,

상기 선택된 기준 오프셋 조정 맵과 적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵 내의 값들 사이의 차를 계산하고 저장하여 관련된 저장 메타데이터와의 상응하는 차 오프셋 조정 맵을 형성하는 단계와,

상기 기준 오프셋 조정 맵과 상기 차 오프셋 조정 맵 및 그들의 관련 메타데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 오프셋 조정 맵은 상기 사전 캡쳐된 다크 이미지 데이터를 새롭게 획득된 다크 이미지 데이터로 업데이트하는 단계를 더 포함하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 업데이트는 자동 업데이트와 주기적 업데이트 중 적어도 하나인

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 업데이트는 상기 저장된 기준 오프셋 저장 맵과 새롭게 획득된 다크 이미지 데이터 사이의 웨이팅된(weighted) 값들을 사용하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 웨이팅된 값들은 시간, 경과 시간(elapsed time), 온도 및 상기 저장된 기준 오프셋 조정 맵과 상기 새롭게 획득된 다크 이미지 데이터 사이의 통계학적 차 측정값 중 하나 이상에 기초하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

업데이트된 기준 오프셋 조정 맵을 저장된 차 오프셋 조정 맵의 세트 중 하나와 결합함으로써 적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵을 업데이트하는 단계를 더 포함하는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 사전에 캡쳐된 다크 이미지의 세트는 상기 디지털 X선 검출기의 제조시에 획득되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 사전에 캡쳐된 다크 이미지의 세트를 획득하는 단계와, 상기 사전에 캡쳐된 다크 이미지의 세트를 프로세싱하는 단계 및 상기 적어도 하나의 저장된 오프셋 조정 맵을 저장된 메타데이터와 결합시키는 단계 중 적어도 하나는 상기 디지털 X선 검출기 상의 내장 회로에 의해 수행되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 저장된 오프셋 조정 맵은 상기 디지털 X선 검출기 상의 내장 회로에 의해 적어도 부분적으로 실행되는 특징화 단계에서 획득된 사전 캡쳐된 다크 이미지로부터 형성되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 특징화 단계에서 획득된 사전 캡쳐된 다크 이미지는 상기 초기 노출 이미지에 관련된 노출 메타데이터의 개별적인 세트들에 상응하는 조건 하에서 캡쳐되는

오프셋 보정된 노출 이미지 형성 방법.
디지털 X선 촬영 시스템으로서,

초기 노출 이미지 및 상기 초기 노출 이미지와 관련된 하나 이상의 다크 이미지를 캡쳐하고 상기 초기 노출 이미지와 관련된 노출 메타데이터 및 상기 초기 노출 이미지와 관련된 상기 하나 이상의 다크 이미지와 관련된 다크 이미지 메타데이터를 생성하는 디지털 X선 촬영 검출기와,

상기 디지털 X선 촬영 검출기로 전력을 제공하는 전력 소스와,

상기 이동가능한 디지털 X선 검출기와 통신하는 호스트 컴퓨터와,

복수의 저장된 다크 이미지 및 상기 저장된 다크 이미지에 상응하는 저장된 메타데이터를 상기 디지털 X선 촬영 검출기 및 상기 호스트 컴퓨터 중 적어도 하나에 저장하는 메모리와,

상기 이동가능한 디지털 X선 촬영 검출기 및 상기 호스트 컴퓨터 중 하나 또는 둘 모두에서 이용가능한,

상기 하나 이상의 다크 이미지들의 평균값에 의해 상기 초기 노출 이미지를 수정함으로써 초기 오프셋 보정된 노출 이미지를 형성하는 제 1 프로세서와,

상기 복수의 저장된 다크 이미지들과 저장된 메타데이터를 사용하여 오프셋 조정 맵을 획득하는 제 2 프로세서와,

상기 오프셋 조정 맵을 상기 초기 오프셋 보정된 노출 이미지와 결합시킴으로써 오프셋 보정된 노출 이미지를 형성하는 제 3 프로세서를 포함하는

디지털 X선 촬영 시스템.
제 21 항에 있어서,

상기 복수의 저장된 다크 이미지들은 복수의 오프셋 조정 맵들을 포함하는

디지털 X선 촬영 시스템.
제 22 항에 있어서,

전력 상태들이 교번하도록 하는 명령을 입력하는 사용자 입력부를 더 포함하는

디지털 X선 촬영 시스템.
제 21 항에 있어서,

상기 전력 소스는 배터리이고 상기 디지털 X선 촬영 검출기는 무선 접속을 통해 상기 호스트 컴퓨터와 통신하는

디지털 X선 촬영 시스템.
제 21 항에 있어서,

상기 오프셋 보정된 노출 이미지를 결합하는 최종 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 디바이스를 더 포함하는

디지털 X선 촬영 시스템.