WO2007096937A1

WO2007096937A1 - 放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法

Info

Publication number: WO2007096937A1
Application number: PCT/JP2006/302958
Authority: WO
Inventors: Shoichi Okamura
Original assignee: Shimadzu Corporation
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-30
Also published as: JP4893733B2; EP1987771A1; KR20080043794A; US7760856B2; JPWO2007096937A1; CN101291625B; EP1987771A4; CN101291625A; KR100970540B1; US20090034679A1

Abstract

　この発明の放射線撮像装置は、放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれる際に、照射を一時的に停止するとともに、再帰的演算処理を一時的に停止し、所定の動作の開始に伴って、照射を再度開始させ、再帰的演算処理を再度開始し、一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得して、非照射時の放射線検出信号から得られる初期値に基づく再帰的演算処理を行うように構成されているので、放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれることによる放射線画像の支障を低減させつつ、放射線検出信号から時間遅れ分をより正確に除去することができる。

Description

明細書

放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法

技術分野

[0001] この発明は、被検体への放射線照射に伴って放射線検出手段から所定のサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成されている医用もしくは工業用の放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法に係り、特に、放射線検出手段から取り出された放射線検出信号から放射線検出手段に起因する時間遅れ分を除去するための技術に関する。

背景技術

[0002] 放射線撮像装置の代表的な装置のひとつである医用 X線診断装置において、最近、 X線管による X線照射に伴って生じる被検体の X線透過像を検出する X線検出器として、半導体等を利用した極めて多数個の X線検出素子を X線検出面に縦横に配列したフラットパネル型 X線検出器 (以下、適宜「FPD」 t 、う）が用いられて、る。

[0003] すなわち、 X線診断装置では、 X線管による被検体への放射線照射に伴って FPD からサンプリング時間間隔で取り出される X線画像 1枚分の X線検出信号に基づヽて、サンプリング時間間隔毎の被検体の X線透過像に対応する X線画像が得られる構成がとられている。 FPDを用いた場合、従来力も用いられているイメージインテンシフアイァなどに比べて、軽量で、かつ、複雑な検出歪みが発生しないので、装置構造面や画像処理面で有利となる。

[0004] し力しながら、 FPDを用いた場合、 FPDに起因する時間遅れによる悪影響が X線画像に現れるという問題がある。具体的には、 FPD力も X線検出信号を取り出すサンプリング時間間隔が短、場合、取り出し切れな、信号の残りが時間遅れ分として次の X線検出信号に加わる。そのため、 FPDから 1秒間に 30回のサンプリング時間間隔で画像 1枚分の X線検出信号を取り出して X線画像を作成して動画表示する場合、時間遅れ分が前の画面に残像として現れ、画像のダブリを生じる、結果、動画像がボャける等の不都合が生じる。

[0005] この FPDの時間遅れ問題に対し、米国特許明細書第 5249123号では、コンビュータ断層画像 (CT画像)の取得の場合にぉ、て、 FPDからサンプリング時間間隔 Δ tで取り出される放射線検出信号力時間遅れ分を演算処理で除去する技術が提案されている。

[0006] すなわち、前記米国特許明細書では、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を時間遅れ分が幾つカゝの指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、放射線検出信号 yから時間遅れ分を除去した遅れ

k

除去放射線検出信号 X とする演算処理を次式によって行って、る。

k

[0007] X =[y-∑ ^Ν[α -[l-exp(T )]-exp(T )-S ]]/∑ ^Νβ

k k n=l n n n nk π=1 n

ここで、 T =-Δΐ/τ ， S =x +exp(T )-S ，

n n nk k-1 n n(k-l)

β =a_n -[l-exp(T )]

但し， At:サンプリング時間間隔

k:サンプリングした時系列内の k番目の時点を示す添字

N:インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数 n：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字 a ：指数関数 nの強度

τ ：指数関数 ηの減衰時定数

しかしながら、発明者らが上記米国特許明細書が提案する演算処理技術を適用実施してみたところでは、時間遅れに起因するアーティファクトが回避されず、かつ、まともな X線画像も得られな、と、う結果し力得られず、 FPDの時間遅れは解消されな V、ことが確認された (特許文献 1)。

[0008] そこで、発明者は、特開 2004— 242741号公報の手法を先に提案している。この手法によれば、この FPDの時間遅れに対して、次の再帰式 a〜cにより、 FPDのインパルス応答に起因する時間遅れを除去している。

[0009] X =Υ -∑ ^Ν [α ·〔1— exp(T ) ] -exp(T )-S ]···&

k k n=l n n n nk

T =— ---b

S =X +exp(T )-S ---c

nk k-1 n n(k- 1)

但し， At:サンプリング時間間隔

k:サンプリングした時系列内の k番目の時点を示す添字 Y : k番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号 k

X ： Yから時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号

k k

X

k-1：—時点前の X

k

S ：一時点前の s

n(k-l) nk

exp ：指数関数

N :インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数 n：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字 a ：指数関数 nの強度

τ ：指数関数 ηの減衰時定数

S =0

ηθ

X =0

0

この再帰式的演算では、 FPDのインパルス応答係数である、 Ν, α , τ を事前に求めておき、それを固定した状態で放射線検出信号 Υ

kを式 a〜cに適用し、その結果、時間遅れ分を除去した X を算出することになる (特許文献 2)。なお、上述した時

k

間遅れ分を除去する補正は、「ラグ補正」とも呼ばれてヽる。

[0010] 上述した特許文献 2の手法以外にも、バックライトを用いて時間遅れ分の長時定数成分の低減を図る技術がある（例えば、特許文献 3参照)。

[0011] ところで、例えば 17インチサイズの FPDは、縦横が 3072 X 3072画素であり、上述した特許文献 2の手法では、再帰的演算処理のための計算量が膨大になる。そこで、動画の透視撮影の場合には、画素を加算するビユング動作を行って計算量を減らす対策を行っている。例えば、縦横をともに 2 X 2画素を 1つにまとめるビユング動作では、ビユング動作によって画素数が 1Z4に減って計算量を 1Z4に減らすことができる。また、縦力画素で横が 2画素の 4 X 2画素を 1つにまとめるビユング動作では、ビ- ング動作によって画素数が 1Z8に減って計算量を 1Z8に減らすことができる。

[0012] なお、ビユングの対象となる画素数が少ない場合には高分解能の画像を取得することになり、ビユングの対象となる画素数が多い場合には低分解能の画像を取得することになる。したがって、高分解能の画像を得ることよりも計算量を減らすことの方を重視する場合には、ビユングの対象となる画素数を多くして低分解能の画像を取得することで計算量を減らす。逆に、計算量を減らすことよりも高分解能の画像を得ることの方を重視する場合には、計算量を増やすことでビユングの対象となる画素数を少なくして高分解能の画像を取得する。

[0013] 一方で、 X線の照視野の大きさをコリメータによって変更することで、再帰的演算処理の対象となる画像範囲を変更して、計算量の増減を図る。例えば、 12インチ四方の照視野から 15インチあるいは 17インチ四方の照視野に拡大する場合には、再帰的演算処理の対象となる画像範囲が拡がった分だけ 12インチ四方のときよりも計算量が多くなる。逆に、 12インチ四方の照視野から 9インチ四方の照視野に縮小する場合には、再帰的演算処理の対象となる画像範囲が狭まった分だけ 12インチ四方のときよりも計算量が少なくなる。

[0014] このように、照視野とビユングとの組み合わせ力もなるモードを複数分予め準備して、オペレータの必要に応じてモードを切り替えることで、動画のフレームレートを維持するようにしている。したがって、高分解能の画像で観察する場合には、ビユングの対象となる画素数が少ないことに起因した計算量の増大を抑えるために照視野を狭める。例えば、高分解能の画像で観察する場合には、 2 X Iビユングを用いて、その代わり照視野を 9インチ四方に制限されたモードを用いる。逆に、広い照視野の画像で観察する場合には、照視野拡大に起因した計算量の増大を抑えるためにビユングの対象となる画素数を少なくする。例えば、広い照視野の画像で観察する場合には、 17インチ四方の照視野に拡大して、その代わりに 4 X 2ビユングの低分解能に制限されたモードを用いる。

[0015] 特許文献 1 :米国特許第 5249123号（明細書中の数式および図面）

特許文献 2：特開 2004 - 242741号公報（明細書中の数式および図面）特許文献 3 :特開平 9— 9153号公報 (第 3— 8頁、図 1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0016] し力しながら、上述した照視野拡大時に、照視野拡大前の照視野の外枠部分に時間遅れ分の時定数成分（「ラグ成分」とも呼ばれている）による高輝度が残るという問題点がある。この問題点について、図 11、図 12を参照して説明する。図 11は、照視野拡大前後の画像を模式的に表した図であって、図 12は、照視野拡大前後の照射状況と画像とを時系列的に対応づけた図である。

[0017] すなわち、図 11に示すように、照視野拡大前の画像を Pとするとともに、照視野拡

0

大後の画像を P

1とし、コリメータに対応した部分の画像を P

COLとし、照視野拡大前の画像を Pとコリメータに対応した部分の画像 P との間にある外枠部分を Pとする。ま

0 COL 2 た、図 12に示すように、照視野拡大の指示のタイミングを Tとし、図 12中の ON時の

0

照射信号は放射線の照射状態を示し、 OFF時の照射信号は放射線の非照射状態を示す。なお、照視野拡大前の画像 Pとして、 12インチ四方の照視野の画像を例に

0

採って説明するとともに、照視野拡大後の画像 Pとして、 15インチ四方の照視野の

1

画像を例に採って説明する。

[0018] 照視野拡大前では、 12インチ四方の照視野よりも若干大きめ（例えば 13インチ）にコリメータを絞った状態で放射線の照射を開始（図 12中の OFF力も ONへの移行を参照)して、再帰的演算処理により時間遅れ分を除去するラグ補正を行う。このとき、再帰的演算処理の対象となる画像範囲は、 12インチ四方の照視野である照視野拡大前の画像 P

0の範囲である。一方、外枠部分 P

2は再帰的演算処理の対象外である力 12インチ四方の照視野よりも若干大きめに絞ったコリメータよりも内側にあるので、照射がコリメータに妨げられることもなぐ外枠部分 P

2はずつと照射された状態である。

[0019] このように、再帰的演算処理の対象となる照視野拡大前の（12インチ)画像 Pでは

0 再帰的演算処理によりラグ補正を行って、るので、ラグ成分が残留することはな、が

、外枠部分 P

2では再帰的演算処理が行われずに照射された状態で放置されているので、ラグ成分が蓄積された状態である。照視野拡大前では照視野拡大前の（12ィンチ)画像 Pしか観察しないので外枠部分 Pは問題とならないが、照視野拡大の指

0 2

示（図 12中の Tを参照）に伴って 15インチ四方の照視野に拡大した途端に、外枠部

0

分 pに重畳したラグ成分が高輝度として現れてしまう。

2

[0020] したがって、照視野拡大時に、照視野拡大前の照視野の外枠部分 Pにラグ成分が

2

重畳した状態となって、そのラグ成分によって放射線検出信号は高、信号値 (高ヽ画素値)を有することになつて、外枠部分 Pに高輝度が残って放射線画像に支障が生じる。このように、照視野拡大に代表されるような放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれると放射線画像に支障が生じる。

[0021] ところで、この高輝度については、時間遅れ分の長時定数成分（「長期ラグ」とも呼ばれて、る）の大き、FPDほど顕著になるので、出荷検査時のラグ特性の合格基準を厳しくすることで、高輝度が現れた FPDが出荷されないように対策をとつている。しかし、合格基準を厳しくすることで、 FPDの歩留まり改善に支障が生じる。

[0022] このような不自然な高輝度を残したままにして出荷することも可能である力その場合には高輝度が減衰するまでにある程度の待ち時間が必要になる。その結果、被検体に対する放射線の被曝時間を増大させたり、検査時間を延長させたり、あるいは医師の診断を妨げたりすることにもなる。したがって、ラグ特性が従来と同程度の FPD においても、演算負荷を増大させることなぐ不自然な高輝度を除去する方法が必要とされている。

[0023] この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれることによる放射線画像の支障を低減させつつ、放射線検出手段カゝら取り出された放射線検出信号カゝら放射線検出手段に起因する放射線検出信号の時間遅れを除去することができる放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0024] この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、この発明の放射線撮像装置は、放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置であって、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段から放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出す信号サンプリング手段とを備え、被検体への放射線照射に伴って放射線検出手段力もサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように前記装置は構成されており、前記装置は、さらに、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する時間遅れ除去手段と、前記放射線照射手段の照射開始および照射停止のタイミングを制御する照射制御手段とを備え、（A)その照射制御手段が放射線照射手段の照射を開始させた状態で、前記時間遅れ除去手段は再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求め、（B)放射線撮像に関する所定の動作の指示に伴って、照射制御手段は、前記放射線照射手段の照射を一時的に停止するとともに、時間遅れ除去手段は、再帰的演算処理を一時的に停止して、前記信号サンプリング手段は、放射線照射手段の一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得し、（C)前記所定の動作の開始に伴って、照射制御手段は、放射線照射手段の照射を再度開始させ、時間遅れ除去手段は、前記非照射時の放射線検出信号力得られる初期値に基づき再帰的演算処理を再度開始することを特徴とするものである。

[0025] この発明の放射線撮像装置では、放射線照射手段による被検体への照射線に伴つて放射線検出手段力所定のサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を、単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、時間遅れ除去手段が除去する。各放射線検出信号力時間遅れ分を除去する際には、再帰的演算処理により行う。この再帰的演算処理により各放射線検出信号が除去する処理を、次の過程にしたがって実行する。

[0026] すなわち、 (A)放射線照射手段の照射開始および照射停止のタイミングを制御する照射制御手段から放射線照射手段の照射を開始させた状態で、時間遅れ除去手段は再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求める。そして、（B)放射線撮像に関する所定の動作の指示に伴って、照射制御手段は、放射線照射手段の照射を一時的に停止するとともに、時間遅れ除去手段は、再帰的演算処理を一時的に停止して、信号サンプリング手段は、放射線照射手段の一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得する。さらに、（C)上述した所定の動作の開始に伴って、照射制御手段は、放射線照射手段の照射を再度開始させ、時間遅れ除去手段は、上述した非照射時の放射線検出信号から得られる初期値に基づき再帰的演算処理を再度開始する。所定の動作前にお、ては再帰的演算処理により時間遅れ除去手段は時間遅れ分を除去して、得られた補正後放射線検出信号から放射線画像が取得されるとともに、所定の動作後においては上述した初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ除去手段は時間遅れ分を除去して、得られた補正後放射線検出信号から放射線画像が取得される。

[0027] このように、この発明の放射線撮像装置によれば、上述した所定の動作が放射線の照射時に割り込まれる際に、上述した (B)のように照射を一時的に停止するとともに、再帰的演算処理を一時的に停止し、所定の動作の開始に伴って、上述した (C)のように照射を再度開始させ、非照射時の放射線検出信号力得られる初期値に基づき再帰的演算処理を再度開始する。したがって、（C)によって所定の動作後において所定の動作前と同じように照射および再帰的演算処理が行えて、（B)の一時的な停止により所定の動作前の照射および再帰的演算処理の影響が所定の動作後のデータに及ぼさない。その一方で、（B)のように一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を信号サンプリング手段が取得して、非照射時の放射線検出信号力得られる初期値に基づき再帰的演算処理を (C)のように行って、るので、上述した所定の動作が放射線の照射時に割り込まれたとしても、放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれることによる放射線画像の支障を低減させつつ、放射線検出信号力も時間遅れ分をより正確に除去することができる。

[0028] また、この発明の放射線検出信号処理方法は、被検体を照射して検出された放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出し、サンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する処理を、次の過程にしたがって実行する、（A)放射線の照射を開始させた状態で、前記再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求め、（B)放射線撮像に関する所定の動作の指示に伴って、照射を一時的に停止するとともに再帰的演算処理を一時的に停止して、その一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得し、（C)前記所定の動作の開始に伴って、照射を再度開始させ、前記非照射時の放射線検出信号力得られる初期値に基づき再帰的演算処理を再度開始することを特徴とするものである。

[0029] この発明の放射線検出信号処理方法によれば、放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれる際に、上述した (B)のように照射を一時的に停止するとともに、再帰的演算処理を一時的に停止し、所定の動作の開始に伴って、上述した (C)のように照射を再度開始させ、非照射時の放射線検出信号力も得られる初期値に基づき再帰的演算処理を再度開始する。したがって、（C)によって所定の動作後において所定の動作前と同じように照射および再帰的演算処理が行えて、（B)の一時的な停止により所定の動作前の照射および再帰的演算処理の影響が所定の動作後のデータに及ぼさない。その一方で、（B)のように一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得して、非照射時の放射線検出信号から得られる初期値に基づき再帰的演算処理を (C)のように行って、るので、上述した所定の動作が放射線の照射時に割り込まれたとしても、放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれることによる放射線画像の支障を低減させつつ、放射線検出信号から時間遅れ分をより正確に除去することができる。

[0030] 上述したこれら放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法の一例として以下のようなものがある。

[0031] すなわち、上述した所定の動作前において放射線検出信号力も時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式 A〜C、

X =Υ -∑ ^N [S ト-Α

k k n=l nk

T = - t τ " ·Β

S =exp(T ) - { a ·〔1 exp(T )〕 ' exp(T ) ' S ト C

nk n n n n n(k-l)

但し， A t:サンプリング時間間隔

k:サンプリングした時系列内の k番目の時点を示す添字 Y ： k番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号

k

X ： Yから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号 k k

X

k-1：—時点前の X

k

S ：一時点前の s exp ：指数関数

τ ：指数関数 ηの減衰時定数

により行うとともに、再起的演算処理のための初期値を式 D、

X = 0, S = γ ·Υ - - -D

0 ηθ n 0

但し， y _n：ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合

Υ

0：再帰的演算処理の基点時である放射線非照射時に残留して、るラグ信号値

により行い、前記式 Dにより決定された初期値での条件で、前記式 A〜Cにより求められた前記インパルス応答に基づ！/ヽて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることである。

[0032] この一例によれば、上述した所定の動作前において式 A〜Cという簡潔な漸ィ匕式によって時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号 X

kが速やかに求められる。

[0033] ここで、再帰的演算処理の基点時、すなわち先頭フレームにおける放射線非照射時は、 k= 0のときであり、再帰的演算処理を行う際に k= 0のときの X , S 、すなわち k nk 初期値を上述した式 Dのように決定している。例えば、図 10に示すように、時間 tO〜 tlでの撮影のラグが透視に重なると、再帰的演算処理の基点時である放射線非照射時（図 10では k= 0を参照）であっても、時間 tO〜tlでの撮影で発生した時間遅れ分による残留ラグ (ラグ信号値)が存在する。すなわち、放射線非照射時であっても放射線検出信号 Yの

k 初期値 Y

0は 0でない。

[0034] そこで、式 Dのように、 X = 0, S = γ ·Υ (Υ ：再帰的演算処理の基点時である

0 ηθ η 0 0

放射線非照射時に残留しているラグ信号値）によって再帰的演算処理のための初期値を設定して、式 Dにより決定された初期値での条件で、式 A〜Cにより求められたィンパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号 Xを求め k る。

[0035] また、上述した所定の動作の一例は放射線の照視野拡大である。照視野拡大の場合には、上述した (B)は、照視野拡大の指示に伴って上述した (照射および再帰的演算処理の)停止および上述した (その一時的な停止による)非照射時の放射線検出信号の取得を行い、上述した (C)は、照視野拡大の開始に伴って上述した (照射および再帰的演算処理の)再度の開始を行うことで、照視野拡大後において、上述した非照射時の放射線検出信号力得られる初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求める。

[0036] この場合には、照視野拡大が放射線の照射時に割り込まれる際に、上述した (B)のように照射を一時的に停止するとともに、再帰的演算処理を一時的に停止し、照視野拡大の開始に伴って、上述した (C)のように照射を再度開始させ、再帰的演算処理を再度開始する。したがって、（C)によって照視野拡大後において照視野拡大前と同じょうに照射および再帰的演算処理が行えて、（B)の一時的な停止により照視野拡大前の照射および再帰的演算処理の影響が照視野拡大後のデータに及ぼさない。その一方で、（B)のように一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得して、非照射時の放射線検出信号力も得られる初期値に基づき再帰的演算処理を (C)のように行って!/、るので、上述した照視野拡大が放射線の照射時に割り込まれたとしても、照視野拡大が放射線の照射時に割り込まれることによる放射線画像の支障を低減させつつ、放射線検出信号から時間遅れ分をより正確に除去することができる。

[0037] 特に、照視野拡大前においては、再帰的演算処理の対象となる画像よりも広ぐかつ照視野拡大後におヽて再帰的演算処理の対象となる画像よりも狭くなるように照視野の大きさを操作する場合には、以下のような効果を奏する。すなわち、照視野拡大前においては、再帰的演算処理の対象となる画像よりも広ぐかつ照視野拡大後にお!/ヽて再帰的演算処理の対象となる画像よりも狭くなる画像は、照視野拡大後の画像 (すなわち照視野拡大後にお、ては、再帰的演算処理の対象となる画像)から照視野操作手段に対応した部分の画像を除いた画像になるとともに、照視野拡大前の画像 (すなわち照視野拡大前においては、再帰的演算処理の対象となる画像)と、照視野拡大前の画像'照視野操作手段に対応した部分の画像間になる外枠部分とを併せた画像にもなる。

[0038] 従来であれば再帰的演算処理の対象外である外枠部分が照視野拡大前後に関わらず照射された状態で放置されて高輝度が現れてヽたのが、上述した (B)の一時的な停止により照視野拡大前の照射および再帰的演算処理の影響が照視野拡大後の外枠部分のデータに及ぼさない。その一方で、（B)のように一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得して、非照射時の放射線検出信号から得られる初期値に基づく再帰的演算処理を上述した (C)のように行って、るので、照視野拡大後での外枠部分においても再帰的演算処理による時間遅れ分を上述した初期値によつてより正確に除去することができる。このこと力、照視野拡大が放射線の照射時に割り込まれたとしても高輝度による放射線画像の支障を低減させることができる。また、時間遅れ分の長時定数成分 (長期ラグ)の大きい放射線検出手段においても、上述した高輝度が現れな、ので、高輝度が減衰するまでにある程度の待ち時間が必要になることもなぐ被検体の負担を軽減し、医師の診断を妨げないという効果をも奏する。

[0039] また、ある減衰時定数 τ の成分 ηの残留割合を γ として、各々の時定数成分量の比率を γ

1： γ · · · γ

2：： γ ·

η：· · ： Ν-1： γ

Νで表したときに、その比率は照視野拡大前後で一定であるとみなせる。したがって、照視野拡大前後で共通する画素については、照視野拡大前の照射時であって、かつ非照射時の直前である時定数成分量の比率を用いて、非照射時の放射線検出信号に基づく画素値を減衰時定数毎に分割して、それぞれ分割された値を上述した (一時的な停止による非照射時の放射線検出信号力得られる）初期値とするとともに、照視野拡大で新たに加わった部分の画素については、上述した共通画素と同じ時定数成分量の比率を用いて、非照射時の放射線検出信号に基づく画素値を減衰時定数毎に分割して、それぞれ分割された値を初期値として、照視野拡大後において、各々の初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求める。より具体的には、以下のように行う。

[0040] すなわち、上述した照視野拡大後において放射線検出信号力も時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式 A〜C、

X =Υ -∑ ^N [S ト-Α

k k n=l nk

T = - t τ "·Β S =exp(T ) - { a ·〔1 exp(T )〕 ' exp(T ) ' S ト C

nk n n n n n(k-l)

但し， A t:サンプリング時間間隔

k:サンプリングした時系列内の k番目の時点を示す添字

Y ： k番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号

k

X ： Yから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号

k k

X

k-1：—時点前の X

k

S ：一時点前の s

n(k-l) nk

exp ：指数関数

τ ：指数関数 ηの減衰時定数

により行うとともに、前記照視野拡大前の照射時であって、かつ前記非照射時の直前のサンプリング地点をとしたときに、前記初期値を式 D、 H、

X =0, S = γ ·Υ

0 ηθ η 0

y = S V∑ ^Ν [S 'ト-H

η nk η=1 nk

但し， y _n：ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合

Υ

0：前記照視野拡大後における再帰的演算処理の基点時である放射線非照射時に残留して、るラグ信号値 (前記非照射時の放射線検出信号）

S 、サンプリング地点での S

nk η

により行い、前記式 D、 Hにより決定された初期値での条件で、前記式 A〜Cにより求められた前記インパルス応答に基づヽて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求める。

この場合には、上述した照視野拡大後にお、て式 A〜Cと、う簡潔な漸化式によつて時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号 X

kが速やかに求められる。ここで、照視野拡大前の照射時であって、かつ非照射時の直前 (サンプリング地点）である時定数成分量の比率を用いて初期値を求めるのに、上述した式 D、 Hを用いることで実現することができる。発明の効果

[0042] この発明に係る放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法によれば、放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれる際に、上述した (B)のように照射を一時的に停止するとともに、再帰的演算処理を一時的に停止し、所定の動作の開始に伴って、上述した (C)のように照射を再度開始させ、再帰的演算処理を再度開始し、（B)のように一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得して、非照射時の放射線検出信号力得られる初期値に基づき再帰的演算処理を (C)のように行って!/、るので、放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれることによる放射線画像の支障を低減させつつ、放射線検出信号から時間遅れ分をより正確に除去することができる。

図面の簡単な説明

[0043] [図 1]実施例の X線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。

[図 2]実施例装置に用いられてヽる FPDの構成を示す平面図である。

[図 3]実施例装置による X線撮影の実行時の X線検出信号のサンプリング状況を示す模式図である。

[図 4]実施例での X線検出信号処理方法の手順を示すフローチャートである。

[図 5]実施例での X線検出信号処理方法における照視野拡大前での時間遅れ除去用の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。

[図 6]実施例での X線検出信号処理方法における照視野拡大後での時間遅れ除去用の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。

[図 7]実施例での照視野拡大前後、照射および再帰的演算処理の手順を示すフローチャートである。

[図 8]実施例での照視野拡大前後の照射状況と画像とを時系列的に対応づけた図である。

[図 9]放射線入射状況に対応した時間遅れ状況を示す図である。

[図 10]撮影のラグ (時間遅れ分)が透視に重なった時間遅れ状況を示す図である。

[図 11]照視野拡大前後の画像を模式的に表した図である。

[図 12]従来での照視野拡大前後の照射状況と画像とを時系列的に対応づけた図である。

符号の説明

[0044] 1 … X線管

2 … FPD (フラットパネル型 X線検出器）

3 … AZD変

11 … 時間遅れ除去部

12 … 照射制御部

13 … コリメータ

M … 被検体

発明を実施するための最良の形態

[0045] 照視野拡大が X線などに代表される放射線の照射時に割り込まれる際に、上述した (B)のように照射を一時的に停止するとともに、再帰的演算処理を一時的に停止し、所定の動作の開始に伴って、上述した (C)のように照射を再度開始させ、再帰的演算処理を再度開始し、（B)のように一時的な停止による非照射時の X線検出信号を取得して、非照射時の X線検出信号力得られる初期値に基づき再帰的演算処理を (C )のように行うことで照視野拡大に代表される放射線撮像に関する所定の動作が放射線の照射時に割り込まれることによる放射線画像の支障を低減させつつ、放射線検出信号力も時間遅れ分をより正確に除去するという目的を実現した。

実施例

[0046] 以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。図 1は、実施例に係る X線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。

[0047] X線透視撮影装置は、図 1に示すように、被検体 Mに向けて X線を照射する X線管 1と、被検体 Mを透過した X線を検出する FPD (フラットパネル型 X線検出器） 2と、 F PD2から X線検出信号を所定のサンプリング時間間隔 Δ tでディジタルィ匕して取り出す AZD変翻3と、 AZD変翻3から出力される X線検出信号に基づいて X線画像を作成する検出信号処理部 4と、検出信号処理部 4で取得された X線画像を表示する画像モニタ 5とを備えている。つまり、被検体 Mへの X線照射に伴って AZD変換器 3で FPD2から取り出される X線検出信号に基づ!/ヽて X線画像が得られるように本実施例装置は構成されており、取得された X線画像が画像モニタ 5の画面に映し出される。以下、本実施例装置の各部構成を具体的に説明する。 X線管 1は、この発明における放射線照射手段に相当し、 FPD2は、この発明における放射線検出手段に相当し、 AZD変翻3は、この発明における信号サンプリング手段に相当する。また、 X線検出信号は、この発明における放射線検出信号に相当し、 X線画像は、この発明における放射線画像に相当する。

[0048] 被検体 Mを挟んで X線管 1と FPD2とを対向配置する。具体的には、 X線撮影の際に X線照射制御部 6の制御を受けながら、 X線管 1は被検体 Mにコーンビーム状の X 線を照射すると同時に、 X線照射に伴って生じる被検体 Mの透過 X線像力FPD2の X線検出面に投影されるように、 X線管 1および FPD2を対向配置する。

[0049] X線管移動機構 7および X線検出器移動機構 8によって X線管 1および FPD2が被検体 Mに沿って往復移動可能になるようにそれぞれを構成する。また、 X線管 1および FPD2の移動に際しては、 X線管移動機構 7および X線検出器移動機構 8が照射検出系移動制御部 9の制御を受けて X線の照射中心力FPD2の X線検出面の中心に常に一致する状態が保たれるようにし、 X線管 1と FPD2との対向配置を維持したままで一緒に移動させる。 X線管 1および FPD2が移動するにつれて被検体 Mへの X 線照射位置が変化することにより撮影位置が移動する。

[0050] FPD2は、図 2に示すように、被検体 M力もの透過 X線像が投影される X線検出面に多数の X線検出素子 2aが被検体 Mの体軸方向 Xと体側方向 Yに沿って縦横に配列されて構成されている。例えば、縦 30cm X横 30cm程の広さの X線検出面に X線検出素子 2aが縦 1536 X横 1536のマトリックスで縦横に配列されている。 FPD2の各 X線検出素子 2aが検出信号処理部 4で作成される X線画像の各画素と対応関係にあり、 FPD2から取り出された X線検出信号に基づいて X線検出面に投影された透過 X線像に対応する X線画像が検出信号処理部 4で作成される。

[0051] AZD変換器 3は、 X線画像 1枚分ずつの X線検出信号をサンプリング時間間隔 Δ t で連続的に取り出して、後段のメモリ部 10で X線画像作成用の X線検出信号を記憶し、 X線検出信号のサンプリング動作 (取り出し)を X線照射の以前に開始するように構成されている。 [0052] すなわち、図 3に示すように、サンプリング時間間隔 A tで、その時点の透過 X線像についての全 X線検出信号が収集されてメモリ部 10に次々に格納される。 X線を照射する以前の AZD変換器 3による X線検出信号の取り出し開始は、オペレータの手動操作によって行われる構成でもよいし、 X線照射指示操作等と連動して自動的に行われる構成でもよい。

[0053] また、本実施例の X線透視撮影装置は、図 1に示すように、再帰的演算処理により各 X線検出信号から時間遅れ分を除去した補正後 X線検出信号を算出する時間遅れ除去部 11と、 X線管 1の照射開始および照射停止のタイミングを制御する照射制御部 12と、 X線管 1から照射される X線の照視野の大きさを操作するコリメータ 13と、そのコリメータ 13を制御する照視野制御部 14とを備えている。時間遅れ除去部 11は、この発明における時間遅れ除去手段に相当し、照射制御部 12は、この発明における照射制御手段に相当し、コリメータ 13は、この発明における照視野操作手段に相当する。

[0054] 時間遅れ分は、 FPD2からサンプリング時間間隔で取り出される各 X線検出信号に含まれて、る。その時間遅れ分を減衰時定数が異なる単数または複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして上述した再帰的演算処理を行って、各 X線検出信号から時間遅れ分を除去する。この再帰的演算処理により各 X線検出信号が除去する処理を、図 8に示すように、次の過程にしたがって実行する。

[0055] すなわち、（A)X線管 1の照射開始および照射停止のタイミングを制御する照射制御部 12から X線管 1の照射を開始（図 8中の T、 OFF力も ONへの移行を参照）させた

1

状態で、時間遅れ除去部 11は再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後 X線検出信号を求める。そして、 (B)放射線撮像に関する所定の動作 (本実施例では照視野拡大)の指示に伴って、照射制御部 12は、照射を一時的に停止するとともに、時間遅れ除去部 11は、再帰的演算処理を一時的に停止（図 8中の T、サンプリン

0

グ地点を参照）して、 AZD変換機 3は、 X線管 1の一時的な停止による非照射時の X線検出信号を取得する。さらに、（C)上述した所定の動作 (ここでは照視野拡大）の開始に伴って、照射制御部 12は、照射を再度開始させ、時間遅れ除去部 11は、上述した非照射時 (図 8中の T〜Tを参照)の X線検出信号力も得られる初期値に基づき再帰的演算処理を再度開始（図 8中の T、 OFF力 ONへの移行を参照）す

2

る。

[0056] FPD2の場合、図 9に示すように、各時刻での X線検出信号には、過去の X線照射に対応する信号が時間遅れ分 (図 9中の斜線部分を参照）として含まれる。この時間遅れ分を時間遅れ除去部 11で除去して時間遅れのな、補正後 X線検出信号にする。この補正後 X線検出信号に基づいて、 X線検出面に投影された透過 X線像に対応する X線画像を検出信号処理部 4が作成する。本実施例では、所定の動作 (ここでは照視野拡大)前においては再帰的演算処理により時間遅れ除去部 11は時間遅れ分を除去して、得られた補正後 X線検出信号から X線画像が取得されるとともに、所定の動作 (ここでは照視野拡大)後にお!、ては上述した初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ除去部 11は時間遅れ分を除去して、得られた補正後 X線検出信号から X線画像が取得される。

[0057] 具体的に時間遅れ除去部 11は、上述した所定の動作 (ここでは照視野拡大)前にぉ、て各 X線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を、次式 A〜Cを利用して行う。

[0058] X =Υ -∑ ^N [S · ·Α

k k n=l nk

T = - t τ " ·Β

S =exp(T ) - { a ·〔1 exp(T )〕 ' exp(T ) ' S ト C

nk n n n n n(k - 1)

但し， A t:サンプリング時間間隔

k:サンプリングした時系列内の k番目の時点を示す添字 Y ： k番目のサンプリング時点で取り出された X線検出信号 k

X ： Yから時間遅れ分を除去した補正後 X線検出信号 k k

X

k-1：—時点前の X

k

S ：一時点前の s

n(k-l) nk

exp ：指数関数

N :インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数 n：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字 a ：指数関数 nの強度 _:指数関数 nの減衰時定数

つまり、式 Aの右辺の第 2項以降、すなわち式 Cでの『S = exp(T ) - { a ·〔1 exp nk n n

(T )〕 - exp(T ) - S }が時間遅れ分に該当するので、本実施例装置では、上述し n n n(k- 1)

た所定の動作 (ここでは照視野拡大)前にお、て時間遅れ分を除去した補正後 X線検出信号 X が式 A〜Cという簡潔な漸ィ匕式によって速やかに求められる。

k

[0059] ここで、再帰的演算処理の基点時、すなわち先頭フレームにおける X線非照射時は、 k= 0のときであり、再帰的演算処理を行う際に k= 0のときの X , S 、すなわち初 k nk

期値を次式 Dのように決定する。

[0060] X = 0, S = γ ·Υ〜D

0 ηθ n 0

但し， y _n：ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合

Υ

0：再帰的演算処理の基点時である X線非照射時に残留して、るラグ信号値

例えば、図 10に示すように、時間 to〜tiでの撮影のラグが透視に重なると、再帰的演算処理の基点時である X線非照射時（図 10では k= 0を参照）であっても、時間 t 0〜tlでの撮影で発生した時間遅れ分による残留ラグ (ラグ信号値)が存在する。すなわち、 X線非照射時であっても X線検出信号 Yの初期値 Yは 0でない。

k 0

[0061] そこで、式 Dのように、 X = 0, S = γ ·Υ (Υ ：再帰的演算処理の基点時である X

0 ηθ η 0 0

線非照射時に残留して、るラグ信号値）によって再帰的演算処理のための初期値を設定して、式 Dにより決定された初期値での条件で、式 A〜Cにより求められたインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後 X線検出信号 Xを求める。

k

[0062] 一方、時間遅れ除去部 11は、上述した所定の動作 (ここでは照視野拡大)後にお V、ても各 X線検出信号カゝら時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を、式 A〜Cを利用して行う。式 A〜Cでは、上述した照視野拡大前での再帰的演算処理と同じ式を用いる。ここでのサンプリング時点 kについては、照視野拡大前のサンプリング時点を用いずに以下のように設定している。すなわち、一時的な停止による非照射時（図 8 中の T〜Tを参照)から照視野拡大の開始に伴った照射および再帰的演算処理の

0 2

再度の開始（図 8中の Τ、 OFFから ONへの移行を参照）への移行において、再度の

2

開始の直前の非照射時でのサンプリング時点を k= 0に設定するとともに、再度の開始の直後の照射時でのサンプリング時点を k= lに設定する。このように、照視野拡大後においても時間遅れ分を除去した補正後 X線検出信号 X が式 A〜Cという簡潔 k

な漸化式によって速やかに求められる。

[0063] ここで、照視野拡大前の照射時であって、かつ非照射時の直前 (サンプリング地点

)である時定数成分量の比率を用、て初期値を求める。具体的には再度の開始の直前の非照射時でのサンプリング時点である k=0のときの X ,すなわち初期値を式 k

Dのように決定するとともに、式 Dでの残留割合 γを決定するために、照視野拡大前の照射時であって、かつ非照射時の直前でのサンプリング k = k'のときのを用い nk て次式 Hのように決定する。

[0064] γ =S 7∑ ^N [S ' ··Η

η nk η=1 nk

但し， y _n：ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合

Υ

0：前記照視野拡大後における再帰的演算処理の基点時である X線非照射時に残留して、るラグ信号値 (前記非照射時の X線検出信号）

S 、サンプリング地点での S

nk nk

式 Dでは、上述した照視野拡大前での初期値と同じ式を用いる。

[0065] なお、本実施例装置では、 AZD変換器 3や、検出信号処理部 4、 X線照射制御部 6や照射検出系移動制御部 9、時間遅れ除去部 11、照射制御部 12、照視野制御部 14は、操作部 15から入力される指示 (例えば照視野拡大の指示)やデータあるいは X線撮影の進行に従って主制御部 16から送出される各種命令にしたがって制御 '処理を実行する。

[0066] 次に、上述の本実施例装置を用いて X線撮影を実行する場合について、図面を参照しながら具体的に説明する。図 4は実施例での X線検出信号処理方法の手順を示すフローチャートである。なお、ここでの撮影は、図 10に示すような過去の撮影や、今回の透視ある!/、は撮影も含む。

[0067] 〔ステップ S 1〕 X線未照射の状態で AZD変換器 3がサンプリング時間間隔 Δ t ( = 1 Z30秒)で FPD2から X線照射前の X線画像 1枚分の X線検出信号 Yを取り出す。

k

取り出された X線検出信号をメモリ部 10に記憶する。

[0068] 〔ステップ S2〕オペレータの設定により X線が連続ないし断続的に被検体 Mに照射されるのと並行して、サンプリング時間間隔 A tで AZD変 3による X線画像 1枚分の X線検出信号 Υ の取り出しとメモリ部 10への記憶とを続ける。

k

[0069] 〔ステップ S3〕 X線照射が終了すれば次のステップ S4に進み、 X線照射が終了して

Vヽなければステップ S 2に戻る。

[0070] 〔ステップ S4〕メモリ部 10から 1回のサンプリングで収集した X線画像 1枚分の X線検出信号 Y

kを読み出す。

[0071] 〔ステップ S5〕時間遅れ除去部 11が式 A〜Cによる再帰的演算処理を行い、各 X線検出信号 Y から時間遅れ分を除去した補正後 X線検出信号 X 、すなわち、画素値 k k を求める。

[0072] 〔ステップ S6〕検出信号処理部 4が 1回のサンプリング分 (X線画像 1枚分)の補正後 X線検出信号 Xに基づいて X線画像を作成する。

k

[0073] 〔ステップ S7〕作成した X線画像を画像モニタ 5に表示する。

[0074] 〔ステップ S8〕メモリ部 10に未処理の X線検出信号 Y が残っていれば、ステップ S4 k

に戻り、未処理の X線検出信号が残っていなければ、 X線撮影を終了する。

[0075] なお、本実施例装置では、 X線画像 1枚分の X線検出信号 Y に対する時間遅れ除 k

去部 11による補正後 X線検出信号 Xの算出および検出信号処理部 4による X線画 k

像の作成をサンプリング時間間隔 A t ( = lZ30秒)で行う。すなわち、 1秒間に X線画像を 30枚程度のスピードで次々と作成し、作成された X線画像を連続表示することができるように構成する。したがって、 X線画像の動画表示が可能になる。

[0076] 次に、図 4におけるステップ S5の時間遅れ除去部 11による再帰的演算処理のプロセスについて、図 5、図 6のフローチャートを用いて説明するとともに、図 5、図 6におけるステップ Τ1、 ΤΓの k=0のときの X線検出信号 Υ (すなわち Y )の収集を含んだ k 0

照視野拡大前後、照射および再帰的演算処理の手順について図 7のフローチャートおよび図 8を用いて説明する。図 5は、実施例での X線検出信号処理方法における照視野拡大前での時間遅れ除去用の再帰的演算処理プロセスを示すフローチヤ一ト、図 6は、実施例での X線検出信号処理方法における照視野拡大後での時間遅れ除去用の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャート、図 7は、実施例での照視野拡大前後、照射および再帰的演算処理の手順を示すフローチャート、図 8は、実施例での照視野拡大前後の照射状況と画像とを時系列的に対応づけた図である。

[0077] 〔ステップ Ul〕照視野拡大前の非照射時に、過去の撮影で発生した時間遅れ分による残留ラグ (ラグ信号値)を収集する。このときには、 k=0と設定する。 k = 0のときの X線検出信号 Y (すなわち Y )の収集の処理は、図 5のステップ T1でもあるので、ス k 0

テツプ T1で後述する。

[0078] 〔ステップ U2〕照射を開始（図 8中の T、 OFF力も ONへの移行を参照）させた状態

1

で、再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後 X線検出信号を求める。より具体的な処理については図 5のステップ T1〜T6で後述する。

[0079] 〔ステップ U3〕操作部 15 (図 1を参照)から照視野拡大の指示があれば、ステップ U

4に進み、指示がなければステップ U3に待機する。

[0080] 〔ステップ U4〕照視野拡大の指示に伴って、照射を一時的に停止するとともに再帰的演算処理を一時的に停止（図 8中の T、サンプリング地点を参照）して、その

0 一時的な停止による非照射時の X線検出信号を取得する。照視野拡大の指示が入る直前は、照視野拡大前の照射時であって、かつ非照射時の直前である。このときのサンプリング時点を上述したように k=k'とする。一方、照視野拡大の指示が入った直後は、一時的な停止による非照射時である。このときには、 k=0と設定する。 k=0 のときの X線検出信号 Y (すなわち Y )の収集の処理は、図 6のステップ ΤΓでもある k 0

ので、ステップ τΓで後述する。

[0081] 〔ステップ U5〕照視野拡大の開始に伴って、照射を再度開始させ、再帰的演算処理を再度開始（図 8中の T、 OFF力 ONへの移行を参照）することで、照視野拡大

2

後において、上述した非照射時（図 8中の T〜Tを参照）で取得された X線検出信号

0 2

から得られる初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後 X 線検出信号を求める。より具体的な処理については図 5のステップ ΤΓ、 Τ2〜Τ6で後述する。

[0082] 続いて、ステップ Τ1、 ΤΓの k=0のときの X線検出信号 Υ (すなわち Y )の収集を k 0 含んだ再帰的演算処理の具体的なプロセスについて説明する。先ず、照視野拡大前について図 5を用いて説明してから、照視野拡大後について図 6を用いて説明する。 [0083] 〔ステップ Tl〕過去の撮影で発生した時間遅れ分による残留ラグ (ラグ信号値)を収集する。具体的には、先頭フレームにおいて AZD変翻 3が FPD2から残留ラグによる X線画像 1枚分の X線検出信号 Υを取り出す。この X線検出信号 Υは、再帰的

0 0

演算処理の基点時である X線非照射時に残留して、るラグ信号値 Υでもある。

0

[0084] 〔ステップ T2〕k=0とセットして、式 Aの X =0を初期値としてセットする。一方、ステ

0

ップ T1で取得されたラグ信号値 Yを式 Dに代入することで式 Cの S を求める。ここで

0 ηθ

、照視野拡大前では、ある減衰時定数 τ の成分 ηの残留割合 γ を、式 Εの条件を満たすように設定するのが好ま、。

[0085] すなわち、

∑ ^Ν [ γ ]≤1, 0≤γ · ' ·Ε

η=1 η η

但し， ∑ ^Ν [ γ ] :成分 ηの残留割合 γ の総和

η=1 η η

の条件を満たすように設定するのが好ま U、。

[0086] 成分 ηの残留割合 γ の総和が 1を超えると時間遅れ分が過剰に除去され、逆に成分 ηの残留割合 γの総和が負の値の場合には時間遅れ分が逆に加算される恐れがある。そこで、成分 ηの残留割合 γ の総和を 0以上 1以下にして、残留割合 γを 0以上にすることで、時間遅れ分を過不足なく除去することができる。式 Εについては、次式 E'のようにしてもよ!、し、次式 E' 'のようにしてもよ!、。

[0087] すなわち、式 Εが次式の場合には、式 Εは、

の条件を満たすとともに、各々の残留割合 Ύを式 F、

y = y = · · * = y = · · · = γ = y …

1 2 n N-l N

の条件を満たすように設定する。

[0088] 式 E'に式 Fを代入することで、 Ν · γ = 1となる。したがって、各々の残留割合 γ は

Ν η y = 1ZNとなり、各々の残留割合 γ は (インパルス応答を構成する時定数が異な

Ν η

る）指数関数の個数 Νで均等に分配される。このことから、 γ = 1ΖΝを式 Dの S =

Ν ηθ y ·Υに代入することで、式 Dは次式 ΕΓで表される。

η 0

[0089] すなわち、式 Dは

S =Υ /Ν· · ·ϋ' で表される。指数関数の数が 3個（N = 3)の場合は、 S , S , S を式 Dにしたがつ

10 20 30

て Y /3に全てセットする。

0

[0090] また、式 Eが次式 E~の場合には、式 Eは、

∑ N [ γ ] < 1· ··Ε"

η=1 η

の条件を満たすとともに、ある減衰時定数 τ の成分 mでの残留割合 γ 、それ以 m

外の残留割合 0

Nを式 G、

0< y < 1, y =0"*G

N

の条件を満たすように設定する。指数関数の数が 3個 (N = 3)で、減衰時定数 τ

2 の成分 2での残留割合 γ 力^ )< γ < 1を満たし (例えば γ =0. 1)、かつそれ以外

2 2 2

の残留割合が 0 = y =0を満たす場合には、 S , , S を式 Gにしたがって 0にセッ

1 3 10 30

トするとともに、 S を式 Gにしたがって γ ·Υ (例えば γ =0. 1)にセットする。

20 2 0 2

[0091] 〔ステップ Τ3〕式 A, Cで k= lとセットする。式 C、つまり S =exp(T ) · { α ·〔1— ex nl 1 1 p(T ) ] -exp(T )- S }にしたがって S ， S ， S を求め、さらに求められた S ， S ， S

1 1 ηθ 11 21 31 11 21 3 と X線検出信号 Yとを式 Aに代入することで補正後 X線検出信号 Xを算出する。

1 1 1

[0092] 〔ステップ T4〕式 A, Cで kを 1だけ増加（k二 k+ 1)した後、続いて式 Cに 1時点前の X を代入して S ， S ， S を求め、さらに求められた S ， S ， S と X線検出信号 Y k-1 lk 2k 3k lk 2k 3k k とを式 Aに代入することで補正後 X線検出信号 Xを算出する。

k

[0093] 〔ステップ T5〕未処理の X線検出信号 Y があれば、ステップ Τ4に戻り、未処理の X k

線検出信号 Yがなければ、次のステップ T6に進む。

k

[0094] 〔ステップ T6〕 1回のサンプリング分 (X線画像 1枚分)の補正後除去 X線検出信号 X を算出し、照視野拡大前において 1回の撮影分についての再帰的演算処理が終 k

了となる。

[0095] 〔ステップ ΤΓ〕照視野拡大の指示に伴った一時的な停止による非照射時に、照視野拡大前のステップ T1と同様に残留ラグ (ラグ信号値)を収集する。この残留ラグは k =0での非照射時の X線画像 1枚分の X線検出信号 Yでもあって、この k=0で取得

0

された 1枚分の X線画像は、照視野拡大後での外枠部分 Pを含んだ照視野拡大後

2

の画像 Pである。

1

[0096] 〔ステップ T2〕照射拡大前のステップ Τ2と同じなので、その説明を省略する。ただし、残留割合 γ _ηについては、照視野拡大前のような式 Εを用いて求めずに、上述した式 Ηを用いて求めている。

[0097] 各々の時定数成分量の比率を γ ： y ：…： γ ：…： γ ： y で表したときに、その

1 2 n N-1 N

比率は照視野拡大前後で一定であるとみなせる。したがって、照視野拡大前後で共通する画素については、照視野拡大前の照射時であって、かつ非照射時の直前でのサンプリング k=k'のときのを用いて式 Hで表された時定数成分量の比率を用 nk

いて、非照射時の X線検出信号 (ここではステップ ΤΓで取得された Y )に基づく画

0

素値を減衰時定数毎に分割する。そして、それぞれ分割された値を、式 Dを用いて上述した (一時的な停止による非照射時の X線検出信号力得られる)初期値とする

[0098] 一方、照視野拡大で新たに加わった部分の画素については、上述した共通画素と同じ時定数成分量の比率を用いて、非照射時の X線検出信号 (ここではステップで取得された Υ )

0 に基づく画素値を減衰時定数毎に分割する。そして、それぞれ分割された値を上述した (一時的な停止による非照射時の X線検出信号力得られる）初期値とする。

[0099] 例えば、指数関数の数が 3個（Ν = 3)で、 γ =0. 5、 γ =0. 3、 γ =0. 2と、 γ ：

1 2 3 1 y : y =0. 5 : 0. 3 : 0. 2と比率が一定の場合には、 γ での時間遅れ分として 0. 5

2 3 1

を X線検出信号 Υに乗じて、 y での時間遅れ分として 0. 3を X線検出信号 Yに乗じ

0 2 0 て、 γでの時間遅れ分として 0. 2を X線検出信号 Υに乗じることで、 X線検出信号 Υ

3 0

0に基づく画素値を減衰時定数毎に分割することができる。

[0100] 以上をまとめると、本実施例では、共通画素や照視野拡大で新たに加わった部分の画素に関わらず、上述した式 Dのように、非照射時の X線検出信号 Υに各々の残

0

留割合 Ύ 1 , Ύ , · · · , Ύ , · · · , Ύ , Ύ

2 n N-1 Nを画素毎にそれぞれ乗じることで、 X線検出信号 Yに基づく画素値を減衰時定数毎に分割することになる。つまり、式 Dは、 S (i

0 ηθ

, j) = γ ·Υ (i, j)となる。ここで、体軸方向 Xと体側方向 Yとの座標を (i, j)としている n 0

。また、照視野拡大後で画素を加算するビユングを行う場合には、ビユングの対象となる画素を加算した状態で、 X線検出信号 Y

0に各々の残留割合 γ , y , · · · , y ,

1 2 η

· · · , y , y をそれぞれ乗じればよい。 [0101] また、 k=k'のときのについては、照視野拡大前の画像 P内の 1画素の値を抽 nk 0

出してもよいし、精度を上げるために照視野拡大前の画像 P内の全画素の平均値を

0

用いてもよい。

[0102] 〔ステップ T3〕照射拡大前のステップ T3と同じなので、その説明を省略する。

[0103] 〔ステップ Τ4〕照射拡大前のステップ Τ4と同じなので、その説明を省略する。

[0104] 〔ステップ Τ5〕照射拡大前のステップ Τ5と同じなので、その説明を省略する。

[0105] 〔ステップ Τ6〕照射拡大前のステップ Τ6と同じなので、その説明を省略する。ステツプ ΤΓ、 Τ2〜Τ6を経て、照視野拡大後において 1回の撮影分についての再帰的演算処理が終了となる。

[0106] 以上のように、本実施例の X線透視撮影装置によれば、上述した所定の動作 (ここでは照視野拡大）が X線の照射時に割り込まれる際に、上述した (Β)のように照射を一時的に停止するとともに、再帰的演算処理を一時的に停止し、所定の動作 (照視野拡大)の開始に伴って、上述した (C)のように照射を再度開始させ、再帰的演算処理を再度開始する。したがって、（C)によって所定の動作 (照視野拡大)後において所定の動作 (照視野拡大)前と同じように照射および再帰的演算処理が行えて、（Β)の一時的な停止により所定の動作 (照視野拡大)前の照射および再帰的演算処理の影響が所定の動作 (照視野拡大)後のデータに及ぼさない。その一方で、（Β)のように一時的な停止による非照射時の X線検出信号を AZD変換器 3が取得して、非照射時の X線検出信号力も得られる初期値に基づき再帰的演算処理を (C)のように行って、るので、上述した所定の動作 (照視野拡大）が X線の照射時に割り込まれたとしても、 X 線撮像に関する所定の動作 (照視野拡大）が X線の照射時に割り込まれることによる X線画像の支障を低減させつつ、 X線検出信号カゝら時間遅れ分をより正確に除去することがでさる。

[0107] 特に、照視野拡大前においては、再帰的演算処理の対象となる画像 (例えば 12ィンチ)よりも広ぐかつ照視野拡大後にお、て再帰的演算処理の対象となる画像 (例えば 15インチ)よりも狭くなるように照視野の大きさ (例えば 13インチ）を操作する場合には、以下のような効果を奏する。すなわち、照視野拡大前においては、再帰的演算処理の対象となる画像よりも広ぐかつ照視野拡大後において再帰的演算処理の対象となる画像よりも狭くなる画像は、図 8、図 11に示すように、照視野拡大後の画像 P

1 (すなわち照視野拡大後においては、再帰的演算処理の対象となる画像)からコリメータ 13に対応した部分の画像 P を除いた画像になるとともに、照視野拡大前

COL

の画像 P (すなわち照視野拡大前においては、再帰的演算処理の対象となる画像）

0

と、照視野拡大前の画像 P 'コリメータ 13に対応した部分の画像 P 間にある外枠

0 COL

部分 P

2とを併せた画像にもなる。

[0108] 従来であれば再帰的演算処理の対象外である外枠部分 Pが照視野拡大前後に関

2

わらず照射された状態で放置されて高輝度が現れて!/ヽたのが、上述した (B)の一時的な停止により照視野拡大前の照射および再帰的演算処理の影響が照視野拡大後の外枠部分 Pのデータに及ぼさない。その一方で、（B)のように一時的な停止による

2

非照射時の X線検出信号を取得して、非照射時の X線検出信号力得られる初期値に基づく再帰的演算処理を上述した (C)のように行って、るので、照視野拡大後での外枠部分 P

2にお、ても再帰的演算処理による時間遅れ分を上述した初期値によつてより正確に除去することができる。

[0109] このことから、照視野拡大が X線の照射時に割り込まれたとしても高輝度による X線画像の支障を低減させることができる。また、時間遅れ分の長時定数成分 (長期ラグ）の大きい FPD2においても、上述した高輝度が現れないので、高輝度が減衰するまでにある程度の待ち時間が必要になることもなぐ被検体 Mの負担を軽減し、医師の診断を妨げな、と、う効果をも奏する。

[0110] この発明は、上記実施形態に限られることはなぐ下記のように変形実施することができる。

[0111] (1)上述した実施例では、放射線検出手段力 SFPDであった力この発明は、 FPD 以外の X線検出信号の時間遅れが生じる放射線検出手段を用！ヽた構成の装置にも用!/、ることができる。

[0112] (2)上述した実施例装置は X線透視撮影装置であつたが、この発明は X線 CT装置のように X線透視撮影装置以外のものにも適用することができる。

[0113] (3)上述した実施例装置は医用装置であつたが、この発明は、医用に限らず、非破壊検査機器などの工業用装置にも適用することができる。 [0114] (4)上述した実施例装置は、放射線として X線を用いる装置であつたが、この発明は、 X線に限らず、 X線以外の放射線 (例えば γ線)を用いる装置にも適用することができる。

[0115] (5)上述した実施例では、初期値を式 Dにより決定したが、照視野拡大前において、再帰的演算処理の基点時である X線非照射時に、図 10に示すような時間 tO〜tl での撮影で発生した時間遅れ分による残留ラグ (ラグ信号値)が存在しなければ、式 Aの X =0,式 Cの S =0を X線照射前の初期値として全てセットしてもよい。

[0116] (6)上述した実施例では、式 A〜Cにより求められたインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後 X線検出信号を求めたが、特許文献 2 (特開 2004— 2 42741号公報）の手法でも述べたように、式 a〜cにより求められたインノルス応答に基づ、て時間遅れ分を除去してもよ、。

[0117] (7)上述した実施例では、放射線撮像に関する所定の動作は照視野拡大であった力照視野拡大以外でも放射線撮像に関するものであれば特に限定されない。産業上の利用可能性

[0118] 以上のように、この発明は、フラットパネル型 X線検出器 (FPD)を備えた放射線撮像装置に適している。

Claims

請求の範囲

[1] 放射線検出信号に基づ、て放射線画像を得る放射線撮像装置であって、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段から放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出す信号サンプリング手段とを備え、被検体への放射線照射に伴つて放射線検出手段力サンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように前記装置は構成されており、前記装置は、さらに、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する時間遅れ除去手段と、前記放射線照射手段の照射開始および照射停止のタイミングを制御する照射制御手段とを備え、（A)その照射制御手段が放射線照射手段の照射を開始させた状態で、前記時間遅れ除去手段は再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求め、（B)放射線撮像に関する所定の動作の指示に伴って、照射制御手段は、前記放射線照射手段の照射を一時的に停止するとともに、時間遅れ除去手段は、再帰的演算処理を一時的に停止して、前記信号サンプリング手段は、放射線照射手段の一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得し、（C)前記所定の動作の開始に伴って、照射制御手段は、放射線照射手段の照射を再度開始させ、時間遅れ除去手段は、前記非照射時の放射線検出信号から得られる初期値に基づき再帰的演算処理を再度開始することを特徴とする放射線撮像装置。

[2] 請求項 1に記載の放射線撮像装置において、前記所定の動作前において時間遅れ除去手段は放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式 A〜 C、

X =Y -∑ ^N [S ト-Α

k k n=l nk

T = - t τ " ·Β

S =exp(T ) - { a ·〔1 exp(T )〕 ' exp(T ) ' S

n n(k - 1)ト C

nk n n n

但し， A t:サンプリング時間間隔

X ： Yから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号 k k

X

k-1：—時点前の X

k

S ：一時点前の s

n(k-l) nk

exp ：指数関数

τ ：指数関数 ηの減衰時定数

X = 0, S = γ ·Υ - - -D

0 ηθ n 0

但し， y _n：ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合

Υ

0：前記所定の動作前における再帰的演算処理の基点時である放射線非照射時に残留して、るラグ信号値

により行い、前記式 Dにより決定された初期値での条件で、前記式 A〜Cにより求められた前記インパルス応答に基づ！/ヽて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線撮像装置。

[3] 請求項 1に記載の放射線撮像装置において、前記装置は、さらに、前記放射線照射手段カゝら照射される放射線の照視野の大きさを操作する照視野操作手段を備え、前記所定の動作は前記照視野操作手段による照視野拡大であって、前記 (B)は、照視野拡大の指示に伴って前記停止および前記非照射時の放射線検出信号の取得を行い、前記 (C)は、照視野拡大の開始に伴って前記再度の開始を行うことで、照視野拡大後において、前記非照射時の放射線検出信号から得られる初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ分を時間遅れ除去手段は除去して補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線撮像装置。

[4] 請求項 3に記載の放射線撮像装置にお、て、前記照視野拡大前にお!/、ては、前記再帰的演算処理の対象となる画像よりも広ぐかつ照視野拡大後において再帰的演算処理の対象となる画像よりも狭くなるように前記照視野操作手段は照視野の大きさを操作することを特徴とする放射線撮像装置。

[5] 請求項 3に記載の放射線撮像装置にお、て、ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合を γ として、各々の時定数成分量の比率を γ ： γ :···: γ :···: γ γ で表し

η 1 2 η N-l Ν たときに、その比率は前記照視野拡大前後で一定であると前記時間遅れ除去手段は設定することを特徴とする放射線撮像装置。

[6] 請求項 5に記載の放射線撮像装置において、前記照視野拡大前後で共通する画素については、照視野拡大前の照射時であって、かつ前記非照射時の直前である前記時定数成分量の比率を用いて、非照射時の放射線検出信号に基づく画素値を減衰時定数毎に分割して、それぞれ分割された値を前記初期値とするとともに、照視野拡大で新たに加わった部分の画素については、前記共通画素と同じ時定数成分量の比率を用いて、非照射時の放射線検出信号に基づく画素値を減衰時定数毎に分割して、それぞれ分割された値を初期値として、照視野拡大後において、各々の初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ分を時間遅れ除去手段は除去して補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線撮像装置。

[7] 請求項 6に記載の放射線撮像装置において、前記照視野拡大後において時間遅れ除去手段は放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式 Α〜 C、

X =Y -∑ ^N [S ト-Α

k k n=l nk

T =- t τ "·Β

S =exp(T) - {a ·〔1 exp(T )〕 'exp(T )'S ト C

nk n n n n n(k-l)

但し， At:サンプリング時間間隔

k

X ： Yから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号 k k

X

k-1：—時点前の X

k

S ：一時点前の s

n(k-l) nk

exp ：指数関数

N:インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数 n：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字

a ：指数関数 nの強度

τ ：指数関数 ηの減衰時定数

X = 0, S = γ ·Υ

0 ηθ η 0

y = S V∑ ^Ν [S

η nk η=1 nk

但し， y _n：ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合

Υ

S 、サンプリング地点での S

nk nk

により行い、前記式 D、 Hにより決定された初期値での条件で、前記式 A〜Cにより求められた前記インパルス応答に基づヽて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線撮像装置。

[8] 被検体を照射して検出された放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出し、サンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する処理を、次の過程にしたがって実行する、（A)放射線の照射を開始させた状態で、前記再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求め、（B)放射線撮像に関する所定の動作の指示に伴って、照射を一時的に停止するとともに再帰的演算処理を一時的に停止して、その一時的な停止による非照射時の放射線検出信号を取得し、（C)前記所定の動作の開始に伴って、照射を再度開始させ、前記非照射時の放射線検出信号力得られる初期値に基づき再帰的演算処理を再度開始することを特徴とする放射線検出信号処理方法。

[9] 請求項 8に記載の放射線検出信号処理方法において、前記所定の動作前において放射線検出信号力時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式 A〜C、

X =Υ -∑ ^N [S ト-Α

k k n=l nk

T = - t τ " ·Β

S =exp(T ) - { a ·〔1 exp(T )〕 ' exp(T ) ' S ト C

nk n n n n n(k-l)

但し， A t:サンプリング時間間隔

k:サンプリングした時系列内の k番目の時点を示す添字

k

X ： Yから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号

k k

X

k-1：—時点前の X

k

S ：一時点前の s

n(k-l) nk

exp ：指数関数

τ ：指数関数 ηの減衰時定数

X =0, S = γ ·Υ - - -D

0 ηθ n 0

但し， y _n：ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合

Υ

により行い、前記式 Dにより決定された初期値での条件で、前記式 A〜Cにより求められた前記インパルス応答に基づ！/ヽて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線検出信号処理方法。

請求項 8に記載の放射線検出信号処理方法において、前記所定の動作は放射線の照視野拡大であって、前記 (B)は、照視野拡大の指示に伴って前記停止および前記非照射時の放射線検出信号の取得を行い、前記 (C)は、照視野拡大の開始に伴つて前記再度の開始を行うことで、照視野拡大後において、前記非照射時の放射線検出信号力得られる初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線検出信号処理方法。

[11] 請求項 10に記載の放射線検出信号処理方法において、前記照視野拡大前においては、前記再帰的演算処理の対象となる画像よりも広ぐかつ照視野拡大後にお

Vヽて再帰的演算処理の対象となる画像よりも狭くなるように照視野の大きさを操作することを特徴とする放射線検出信号処理方法。

[12] 請求項 10に記載の放射線検出信号処理方法において、ある減衰時定数 τ の成分 ηの残留割合を γ として、各々の時定数成分量の比率を γ y ：…： γ ：…： γ

η 1 2 η N-l

： y で表したときに、その比率は前記照視野拡大前後で一定であると設定することを

N

特徴とする放射線検出信号処理方法。

[13] 請求項 12に記載の放射線検出信号処理方法において、前記照視野拡大前後で共通する画素については、照視野拡大前の照射時であって、かつ前記非照射時の直前である前記時定数成分量の比率を用いて、非照射時の放射線検出信号に基づく画素値を減衰時定数毎に分割して、それぞれ分割された値を前記初期値とするとともに、照視野拡大で新たに加わった部分の画素については、前記共通画素と同じ時定数成分量の比率を用いて、非照射時の放射線検出信号に基づく画素値を減衰時定数毎に分割して、それぞれ分割された値を初期値として、照視野拡大後において、各々の初期値に基づく再帰的演算処理により時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線検出信号処理方法。

[14] 請求項 13に記載の放射線検出信号処理方法において、前記照視野拡大後において放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式 A〜C、

X =Υ -∑ ^N [S ト-Α

k k n=l nk

T = - t τ " ·Β

S =exp(T ) - { a ·〔1 exp(T )〕 ' exp(T ) ' S ト C

nk n n n n n(k-l)

但し， A t:サンプリング時間間隔

k

X ： Yから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号

k k

X ：—時点前の X s ：一時点前の s

n(k-l) nk

exp ：指数関数

τ ：指数関数 ηの減衰時定数

X = 0, S = γ ·Υ

0 ηθ η 0

y = S V∑ ^Ν [S

η nk η=1 nk

但し， y _n：ある減衰時定数 τ _ηの成分 ηの残留割合

Υ

S 、サンプリング地点での S

nk η

により行い、前記式 D、 Hにより決定された初期値での条件で、前記式 A〜Cにより求められた前記インパルス応答に基づヽて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線検出信号処理方法。