WO2012032801A1 - 放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システム - Google Patents
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Abstract
Description
D=D*+O …(1)
D*=D-O …(2)
O=Odark+Olag …(3)
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記各放射線検出素子から画像データを読み出す読み出し処理の際に、前記各走査線にオン電圧を順次印加して、前記各走査線に接続された前記各スイッチ手段にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記画像データの読み出し処理の際に、前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を前記画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせて、放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとに暗画像データとして取得するとともに、読み出した前記画像データが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出し、
放射線の照射が開始されたことを検出すると、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加し、前記各スイッチ手段をオフ状態として電荷蓄積モードに移行し、
放射線の照射が終了した後、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加させ、前記読み出し回路に順次読み出し動作を行わせて、前記各放射線検出素子から本画像としての前記画像データの読み出し処理を行わせ、
さらに、当該画像データの読み出し処理の後に、放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとにオフセットデータとして取得し、
前記オフセットデータおよび前記暗画像データに基づいて前記各放射線検出素子ごとに算出されるラグによるオフセット分に基づいて、当該放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データ、または、当該放射線画像撮影の後に行われた放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データを修正することを特徴とする。
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、
前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子と、
オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記各放射線検出素子から画像データを読み出す読み出し処理の際に、前記各走査線にオン電圧を順次印加して、前記各走査線に接続された前記各スイッチ手段にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記画像データの読み出し処理の際に、前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を前記画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
外部装置との間で情報を送受信するための通信手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行って、放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとに暗画像データとして取得するとともに、読み出した前記画像データが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出し、
放射線の照射が開始されたことを検出すると、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加し、前記各スイッチ手段をオフ状態として電荷蓄積モードに移行し、
放射線の照射が終了した後、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加させ、前記読み出し回路に順次読み出し動作を行わせて、前記各放射線検出素子から本画像としての前記画像データの読み出し処理を行わせ、
さらに、当該画像データの読み出し処理の後に、放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとにオフセットデータとして取得する放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から送信されてきた前記オフセットデータおよび前記暗画像データに基づいて前記各放射線検出素子ごとに算出されるラグによるオフセット分に基づいて、当該放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データ、または、当該放射線画像撮影装置を用いて当該放射線画像撮影の後に行われた放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データを修正するコンソールと、
を備えることを特徴とする。
図1は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図2は、図1のX-X線に沿う断面図である。本実施形態に係る放射線画像撮影装置1は、図1や図2に示すように、筐体2内にシンチレータ3や基板4等が収納されて構成されている。
図12は、本実施形態に係る放射線画像撮影システムの全体構成を示す図である。放射線画像撮影システム50は、図12に示すように、例えば、放射線を照射して図示しない患者の身体の一部である被写体(患者の撮影対象部位)の撮影を行う撮影室R1と、放射線技師等の操作者が被写体に照射する放射線開始の制御等の種々の操作を行う前室R2、およびそれらの外部等に配置される。
ここで、前述したように、放射線画像撮影装置1と放射線発生装置55との間のインターフェースを構築していない場合や構築できない場合において、放射線画像撮影装置1自体で放射線の照射が開始されたことを検出するためのいくつかの手法について説明する。
例えば、前述した図41に示したように、放射線画像撮影前に、各フレームごとに、ゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1~Lxにオン電圧を順次印加しながら画像データdの読み出し処理を行うように構成する。
また、上記のように、放射線画像撮影前から画像データdの読み出し処理を行い、読み出された画像データdの値に基づいて放射線の照射開始を検出する代わりに、各放射線検出素子7からTFT8を介して信号線6にリークする電荷を読み出し回路17でリークデータdleakとして読み出させるように構成し、読み出したリークデータdleakに基づいて放射線の照射開始を検出するように構成することも可能である。
また、前述したように、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されると、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷の一部がバイアス線9に流出したり、各放射線検出素子7内で電子正孔対が発生することにより各放射線検出素子7の第1電極74と第2電極78(図7等参照)との間の電位差が変化すること等によって、放射線画像撮影装置1内の配線中を電流が流れることが分かっている。
次に、放射線画像撮影後の本画像としての画像データDの読み出し処理と、その後のオフセットデータの取得処理について説明する。なお、以下では、放射線画像撮影後に読み出される本画像としての画像データDを、本画像データDという。
一方、本実施形態では、図13や図41に示したように、放射線画像撮影前、すなわち放射線画像撮影装置1に放射線が照射される前に、走査線5の各ラインL1~Lxにオン電圧を順次印加して放射線検出素子7からの画像データdの読み出し処理を行うようになっている。
次に、コンソール58では、上記のようにして得られた本画像データD等に基づいて算出された真の画像データD*に対して画像処理を行って、最終的な放射線画像が生成されるが、前述したように、取得されたオフセットデータOには暗電荷に起因するオフセットデータOdarkのほかに、ラグによるオフセット分Olagが含まれている。そのため、このラグによるオフセット分Olagを適切に処理しないと、上記(2)式に従って本画像データDからオフセットデータOを減算しても、適切な真の画像データD*を得ることができず、適切な放射線画像を生成することもできない。
O=Olag+Odark …(4)
が成り立つ。
D=D*+Olag(D)+Od(D) …(5)
が成り立つ。
Od=Od(D)=Odark …(6)
が成り立ち、上記(4)式や(5)式中のOdarkやOd(D)として、暗画像データOdの取得処理で取得された暗画像データOdを用いることができる。
D*=D-Olag(D)-Od(D) …(7)
に従って算出できることを利用して、オフセットデータO中に含まれるラグによるオフセット分Olagから本画像データD中に含まれるラグによるオフセット分Olag(D)を推定して本画像データDを修正して、真の画像データD*を算出するようになっている。
上記(10)式を変形した下記(11)式に従って、オフセットデータO中に含まれるラグによるオフセット分Olagに基づいて算出して推定することができる。
Olag=O-Odark
∴Olag=O-Od …(12)
D*=D-Olag(D)-Od …(13)
が成り立つから、走査線5の各ラインL1~Lxに接続されている各放射線検出素子7について、それぞれ、上記(12)式に従ってオフセットデータOと暗画像データOdから算出されるラグによるオフセット分Olagや経過時間tp等を上記(11)式に代入して本画像データD中に含まれるラグによるオフセット分Olag(D)を算出し、算出したラグによるオフセット分Olag(D)と、本画像データDと、暗画像データOdとを上記(13)式に代入する。
上記の第1の実施形態では、オフセットデータOの取得処理(図19や図21B等参照)で得られたオフセットデータO等に基づいて、当該オフセットデータOの取得処理の直前の読み出し処理(図18や図21B等参照)で読み出された本画像データDを修正する場合について説明した。すなわち、1回の放射線画像撮影で得られた本画像データDとオフセットデータOとが対象であった。
Olag=Olag_pre×y・tz …(14)
D*=D-Olag-Od …(15)
D*=D-Olag-Od
=D-Od-Olag_pre×y・tz
∴D*=D-Od-(O-Od)×y・tz …(16)
と表すことができる。なお、上記式中の(O-Od)におけるオフセットデータOは、前述したように、先の撮影におけるオフセットデータOの取得処理で得られたオフセットデータOを表す。また、上記(14)式の代わりに上記(9)式等を用いる場合も同様である。
D*=D-O …(2)
に従って、本画像データDが修正されて、真の画像データD*が算出される。
Olag=Olag_pre×y・t(D)z …(17)
Olag=Olag_pre×y・t(O)z …(18)
と表すことができる。
D-Olag_pre×y・t(D)z …(19)
O-Olag_pre×y・t(O)z …(20)
のように、後の撮影で得られた本画像データDやオフセットデータOから、上記(17)式や(18)式で表される、先の撮影で生じたラグによるオフセット分Olagをそれぞれ減算すれば、本画像データDやオフセットデータOから、先の撮影で生じたラグによるオフセット分Olagの影響を除去することができる。
D*=(D-Olag_pre×y・t(D)z)
-(O-Olag_pre×y・t(O)z) …(21)
前述したように、放射線画像撮影装置1に対する放射線により発生するラグの発生や持続のメカニズムについては未だ不明な点も多い。また、ラグが発生する放射線検出素子7の構成や、ラグのリークに関与し得るTFT8の構成等、或いは、放射線検出素子7に印加するバイアス電圧やTFT8に印加するオフ電圧の値等を他の構成や値等に変更すると、ラグの発生や持続のメカニズムが変わる等して、ラグによるオフセット分Olagの経過時間t(以下、上記(9)式等の場合の経過時間tpを含む。)に対する近似式等の形が変わる可能性がある。
一方、上記の各実施形態では、ラグによるオフセット分Olagを近似する近似式が、そもそも例えば上記の(14)式等に示したように、照射された放射線の線量に依存する項(すなわちOlag_preの項)と、放射線の線量に依存せず経過時間tに依存する項(すなわちy・tzの項)に分離された形の近似式になることが前提とされていた。
上記の各実施形態では、図18~図20等に示したように、放射線画像撮影前の暗画像データOdの取得処理と、本画像データDの読み出し処理と、オフセットデータOの取得処理において、ある走査線5にオン電圧を印加してから次の走査線5にオン電圧を印加するまでのタイミングと同じタイミングで走査線5の各ラインL1~Lxにオン電圧を順次印加させることが前提とされていた。
5 走査線
6 信号線
7、(m,n) 放射線検出素子
8 TFT(スイッチ手段)
15 走査駆動手段
17 読み出し回路
22 制御手段
39 アンテナ装置(通信手段)
43 電流検出手段
50 放射線画像撮影システム
58 コンソール
D 本画像データ(本画像としての画像データ)
d 画像データ
dleak リークデータ
P 検出部
q 電荷
r 領域
O オフセットデータ
Od 暗画像データ
Olag ラグによるオフセット分
Olag(D) 本画像としての画像データに含まれるラグによるオフセット分
τ 所定時間(電荷蓄積モードに要する時間)
Claims (10)
- 互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記各放射線検出素子から画像データを読み出す読み出し処理の際に、前記各走査線にオン電圧を順次印加して、前記各走査線に接続された前記各スイッチ手段にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記画像データの読み出し処理の際に、前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を前記画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせて、放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとに暗画像データとして取得するとともに、読み出した前記画像データが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出し、
放射線の照射が開始されたことを検出すると、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加し、前記各スイッチ手段をオフ状態として電荷蓄積モードに移行し、
放射線の照射が終了した後、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加させ、前記読み出し回路に順次読み出し動作を行わせて、前記各放射線検出素子から本画像としての前記画像データの読み出し処理を行わせ、
さらに、当該画像データの読み出し処理の後に、放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとにオフセットデータとして取得し、
前記オフセットデータおよび前記暗画像データに基づいて前記各放射線検出素子ごとに算出されるラグによるオフセット分に基づいて、当該放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データ、または、当該放射線画像撮影の後に行われた放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データを修正することを特徴とする放射線画像撮影装置。 - 前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる代わりに、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記各放射線検出素子から電荷を放出させる前記各放射線検出素子のリセット処理と、前記走査線にオフ電圧を印加した状態で前記各放射線検出素子から前記スイッチ手段を介して前記各信号線にリークする電荷をリークデータに変換して読み出させる前記リークデータの読み出し処理とを行わせて、読み出した前記リークデータが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するするとともに、
放射線画像撮影前に、適宜のタイミングで、放射線が照射されない状態で前記画像データの読み出し処理を行わせて、読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとに暗画像データとして取得することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の放射線画像撮影装置。 - 前記制御手段は、前記オフセットデータから前記暗画像データを減算して算出される前記ラグによるオフセット分に基づいて、本画像としての前記画像データに含まれるラグによるオフセット分を算出し、本画像としての前記画像データから、前記暗画像データを減算し、さらに、算出した本画像としての前記画像データに含まれるラグによるオフセット分を減算することで、本画像としての前記画像データを修正することを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記制御手段は、前記放射線画像撮影の後に行われた放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データを修正する場合には、前記後の放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データから先の前記放射線画像撮影で生じたラグによるオフセット分を減算した値から、前記後の放射線画像撮影で取得された前記オフセットデータから前記先の放射線画像撮影で生じたラグによるオフセット分を減算した値を減算することで、前記後の放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データを修正することを特徴とする請求の範囲第1項から第3項のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記制御手段は、本画像としての前記画像データの読み出し処理および前記オフセットデータの取得処理において、放射線画像撮影前の前記暗画像データの取得処理と同じタイミングで前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加させるとともに、放射線の照射が開始されたことを検出した時点またはその直前にオン電圧が印加された前記走査線の次にオン電圧を印加すべき前記走査線からオン電圧を順次印加させて、本画像としての前記画像データの読み出し処理および前記オフセットデータの取得処理を行うことを特徴とする請求の範囲第1項から第4項のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 放射線画像撮影前に前記各走査線にオン電圧を順次印加して、前記検出部上に配列された前記各放射線検出素子から前記各画像データを読み出す期間または前記各放射線検出素子のリセット処理を行う期間を1フレームとするとき、
前記制御手段は、放射線画像撮影前に前記放射線検出素子からの前記暗画像データの取得処理を行う際、前記暗画像データの取得処理を行う前記フレームとその直前のフレームとの間で、前記走査駆動手段から前記各走査線に対して、前記電荷蓄積モードに要する時間と同じ時間だけオフ電圧を印加させることを特徴とする請求の範囲第1項から第5項のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。 - 互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、
前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子と、
オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記各放射線検出素子から画像データを読み出す読み出し処理の際に、前記各走査線にオン電圧を順次印加して、前記各走査線に接続された前記各スイッチ手段にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記画像データの読み出し処理の際に、前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を前記画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
外部装置との間で情報を送受信するための通信手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行って、放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとに暗画像データとして取得するとともに、読み出した前記画像データが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出し、
放射線の照射が開始されたことを検出すると、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加し、前記各スイッチ手段をオフ状態として電荷蓄積モードに移行し、
放射線の照射が終了した後、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加させ、前記読み出し回路に順次読み出し動作を行わせて、前記各放射線検出素子から本画像としての前記画像データの読み出し処理を行わせ、
さらに、当該画像データの読み出し処理の後に、放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとにオフセットデータとして取得する放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から送信されてきた前記オフセットデータおよび前記暗画像データに基づいて前記各放射線検出素子ごとに算出されるラグによるオフセット分に基づいて、当該放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データ、または、当該放射線画像撮影装置を用いて当該放射線画像撮影の後に行われた放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データを修正するコンソールと、
を備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。 - 前記放射線画像撮影装置の前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる代わりに、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記各放射線検出素子から電荷を放出させる前記各放射線検出素子のリセット処理と、前記走査線にオフ電圧を印加した状態で前記各放射線検出素子から前記スイッチ手段を介して前記各信号線にリークする電荷をリークデータに変換して読み出させる前記リークデータの読み出し処理とを行わせて、読み出した前記リークデータが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
放射線画像撮影前に、適宜のタイミングで、放射線が照射されない状態で前記画像データの読み出し処理を行わせて、読み出される前記画像データを前記各放射線検出素子ごとに暗画像データとして取得することを特徴とする請求の範囲第7項に記載の放射線画像撮影システム。 - 前記コンソールは、前記オフセットデータから前記暗画像データを減算して算出される前記ラグによるオフセット分に基づいて、本画像としての前記画像データに含まれるラグによるオフセット分を算出し、本画像としての前記画像データから、前記暗画像データを減算し、さらに、算出した本画像としての前記画像データに含まれるラグによるオフセット分を減算することで、本画像としての前記画像データを修正することを特徴とする請求の範囲第7項または第8項に記載の放射線画像撮影システム。
- 前記コンソールは、前記放射線画像撮影の後に行われた放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データを修正する場合には、前記後の放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データから先の前記放射線画像撮影で生じたラグによるオフセット分を減算した値から、前記後の放射線画像撮影で取得された前記オフセットデータから前記先の放射線画像撮影で生じたラグによるオフセット分を減算した値を減算することで、前記後の放射線画像撮影で読み出された本画像としての前記画像データを修正することを特徴とする請求の範囲第7項から第9項のいずれか一項に記載の放射線画像撮影システム。
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