CN1287736C - X线图像诊断装置及x线图像数据的校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的X线图像诊断装置，为进行灵敏度校正，具备发出指令，使得来自X线源的X线的照射与读出来自X线平面检测器的X线图像数据同步的灵敏度信息取得装置。当利用照射在X线平面检测器的X线强度和前述X线平面检测器检测出的X线强度算出X线平面检测器的灵敏度信息时，使X线平面检测器的读出与X线照射同步进行，利用每个读出通道中的数据，算出读出时间内与照射于X线平面检测器的X线照射量的变化对应的灵敏度的信息。由此，可以从1帧输出图像中获得进行正确的灵敏度校正的灵敏度信息。这种灵敏度信息，存储于灵敏度信息存储装置中，用于在实际摄影中获得的X线图像数据的灵敏度校正。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用X线平面检测器的X线图像诊断装置，特别是具备对于X线平面检测器受到X线照射的X线能量的灵敏度进行校正的功能的X线图像诊断装置。
背景技术
以往，X线图像诊断装置，是伴随被照物的X线照射把由X线平面检测器输出的X线图像显示在TV监视器的结构。
X线平面检测器，通常，由把透过被检物的X线变换为光的闪烁器、把此闪烁器输出的光变换为电荷的光电二极管构成。这些由闪烁器以及光电二极管构成的检测单元，对应X线图像的各像素配置成矩阵状，把以各检测单元中的每一单元的光电二极管由光变换的电荷，通过经例如薄膜晶体管(TFT)等转换元件读入能够得出X线图像。
此时，由于构成检测单元的闪烁器和光电二极管的特性的偏差，每个检测器的灵敏度也互不相同。因此，需要预先在每个检测器中事先求出灵敏度信息，摄影时利用此灵敏度信息校正检测信号。
以往，这种灵敏度校正，首先在没有被检物的状态下，把某特定强度的X线照射于X线平面检测器上，并根据此时由X线平面检测器得到的输出图像，求出此检测器的灵敏度信息。
并且，在具有与前述特定强度的X线不同的X线强度的X线照射于被照物进行摄影时，也可以根据由前述特定强度的X线求出的X线平面检测器的灵敏度信息进行灵敏度校正。但是，此时，会有无法进行正确的灵敏度校正的问题。
为了避免上述问题，要求出各种X线强度对应的灵敏度，所以需要进行多次的X线照射，因而出现进行灵敏度信息收集的操作者的劳力增加的问题。且还会有储存所收集的灵敏度信息的存储媒体的容量增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以由一帧输出图像得出各种X线强度所对应的灵敏度信息，能够由此进行正确的灵敏度校正的X线图像诊断装置。
为达成上述目的，本发明的X线图像诊断装置，具备：把X线照射于被照物的X线源；面对此X线源配置的把透过前述被照物的X线作为X线图像数据来输出的X线平面检测器；把由此X线平面检测器输出的X线图像数据作为数字数据存储的图像存储装置；对于此图像存储装置中存储的X线图像数据进行灵敏度校正的灵敏度校正装置，其特征在于，前述灵敏度校正装置中，具备：灵敏度信息获取控制装置，用于发出指令，使得来自前述X线源的X线照射与来自X线平面检测器的X线图像数据的读出同步；灵敏度信息运算装置，用于根据与X线的照射同步读出的X线图像数据运算出前述X线平面检测器的多个读出通道的灵敏度信息；以及灵敏度存储装置用于存储由前述运算装置算出的灵敏度信息。
如此，使得来自前述X线源的X线照射与来自X线平面检测器的X线图像数据的读出同步，通过基于读出的X线图像数据算出各读出通道对应的灵敏度信息，可以求出读出时间内照射于X线平面检测器的X线照射量的变化所对应的灵敏度信息，可以根据1帧输出图像得出进行正确的灵敏度校正的灵敏度信息。
再者，在此灵敏度信息获取控制装置进行的X线照射与X线图像数据的读出的时序的同步控制，不仅有同时进行X线的照射与X线图像数据的读出的情况，还有在X线照射同步的所期望的时序地进行X线图像数据的读出的情况。
附图说明
图1为表示本发明的X线图像诊断装置概况的功能框图。
图2为表示X线平面检测器结构的图。
图3为表示向X线平面检测器照射X线与由X线平面检测器读出X线图像数据以及时序的一个实施例的时序图。
图4为模式化地表示根据图3的时序由X线平面检测器读出X线图像数据时，图像存储装置与所存储的X线图像数据的图。
图5为表示位于X线图像数据的1行上的任意的读出通道a-b之间的亮度分布的曲线图。
图6为模式化地表示X线具有上升特性时的向X线平面检测器照射X线与读出来自X线平面检测器的X线图像数据的状况的时序图。
图7为表示向X线平面检测器照射X线与读出来自X线平面检测器的X线图像数据以及时序的其他实施例的时序图。
具体实施方式
以下，对于本发明的X线图像诊断装置的实施方式，利用附图进行说明。
图1为表示本发明的X线图像诊断装置的概略结构的模式图。
在1图中，本发明的X线图像诊断装置具备：被X线发生器所控制并把X线照射于被照物的X线源、以及与此X线源3相向对置，把透过被照物的X线作为X线图像数据输出的X线平面检测器。且这种X线图像诊断装置，还具备，用于把由X线平面检测器输出的X线图像数据作为图像显示的装(5～8)、控制由X线照射及来自X线平面检测器的图像信号的读出的控制装置(10、11、12)、输入装置的操作中所需的指令以及条件的操作台9等。
X线发生器1，连接于X线控制装置11，根据来自X线控制装置11的控制信号控制X线源3，在所期望的时序照射所期望的X线强度的X线。
X线发生器4，由透过被检物的X线转换为光的闪烁器、把闪烁器发出的发光转换为电信号的传感器单元构成。传感器单元，如图2所示，配置有二维矩阵状的多个传感器单元，因此一个传感器单元构成一个像素。各传感器单元，具备，把由闪烁器输出的光转换为电荷的光电二极管41、储存电荷的电容42、以及读出所存储的电荷的转换元件43(薄型晶体管：TFT)。此外，也可以代替闪烁器和光电二极管的组合，而使用把X线直接转换为电荷的直接转换方式的传感器单元。
进而转换元件43的栅极端子，共同连接于行中，从而连接于栅极触发45的各行输出端子。栅极触发45，连接于用于控制从X线平面检测器4读出信号的的读出控制装置12(图1)。此外，转换元件43的漏极端子，共同连接于每列，通过积分电路，连接于多路转换器46的各输入端子。
X线平面检测器4被X线照射时，各光电二极管41将与放射线量成比例的电荷同时储存于电容42中。这种蓄电信号通过驱动TFT43而进行读取。此时，多路转换器46，在由栅极触发的各行输出端子输出的1个脉冲的间隔内把输入到各输入端子的信号分别以时间顺序1个个读入使得在其输出端子输出，由此，储存在1行的每1像素的电荷作为图像信号而读出。结束1行的读取后，便会开始下一个行的读取，依次在各行读出电荷。
用于把自X线平面检测器4输出的X线图像数据作为图像显示的装置(5～8)，由图像存储装置5、灵敏度校正装置6、灵敏度信息存储装置7、显示装置8构成。图像存储装置5，如上所述把由X线平面检测器4输出的X线图像数据作为数字数据进行存储的同时，输出到显示装置8。灵敏度校正装置6，对图像存储装置5所存储的X线图像数据，根据预先取得的并存储在灵敏度信息存储装置7中的灵敏度信息进行灵敏度校正。对于灵敏度信息的取得方法将在后叙述。灵敏度校正后的X线图像数据也再次存储于图像存储装置5。存储于前述图像存储装置5的X线图像数据在灵敏度校正前后的任一值都在显示装置8中进行图像显示。
本实施方式的X线图像诊断装置，为取得灵敏度校正装置6中使用的灵敏度信息，还具备控制工作时序使得X线控制装置11以及读出控制装置12同时工作的灵敏度信息取得控制装置10、以及通过灵敏度信息取得控制装置10的控制以X线平面检测器4得出的图像数据为基础，算出灵敏度信息的灵敏度信息运算装置13。在灵敏度信息运算装置13算出的灵敏度信息，为在灵敏度校正装置6的校正处理中使用，存储于灵敏度信息存储装置7。
灵敏度信息取得控制装置10，为按照来自操作台9的操作者的命令进行工作，并取得灵敏度信息，驱动X线控制装置11以及读出控制装置12。读出控制装置12，根据来自灵敏度信息取得控制装置10的指令进行工作，并在与X线照射同步的所期望的时序，控制X线平面检测器4使得从X线平面检测器读出X线图像数据。这种由读出控制装置12的控制读出的X线图像数据一次性地存储于图像存储装置5。灵敏度信息运算装置13，读出用于图像存储装置5中存储的灵敏度信息的X线图像数据，算出X线平面检测器4的各读出通道的灵敏度信息，存储于前述灵敏度信息存储装置7。
继而，对于本实施方式中的X线图像诊断装置的工作状况进行说明。
首先，对灵敏度信息的取得程序进行说明。灵敏度信息的收集，是根据在没有被照物2存在的状态下由操作台9把开始收集灵敏度信息的信号发送到灵敏度信息取得控制装置10的步骤开始。
有了开始信号的输入，灵敏度信息取得控制装置10，给读出控制装置12发送X线图像数据的读出开始信号，同时也给X线控制装置11发送X线照射开始信号。这种接受到X线照射开始信号的X线发生器11，控制X线源3使得以所期望的强度往X线平面检测器4照射X线。在此，照射于X线平面检测器4的X线所期望的强度为，在灵敏度校正装置6中进行灵敏度校正而获得充分的灵敏度信息的强度，可以预先设定成规定的值，也可以由操作者通过操作台9直接把指令发送到X线发生器1变化其值。
图3为，模式化地表示自X线源3向X线平面检测器4照射X线和读出来自X线平面检测器4的X线图像数据的状态的时序图。
如图所示，在向X线平面检测器4照射X线的相同的时序，开始读出来自X线平面检测器4的X线图像数据。根据读出控制装置12由X线平面检测器4读出的X线图像数据，存储到图像存储装置5中。这种存储在图像存储装置S中的X线图像数据及其亮度分布分别模式化地表示于图4、图5中。如图所示，在X线平面检测器4的一个行中的任意读出通道a、b之间，亮度分布在变化着。
如图3所示，由X线源3往X线平面检测器4照射X线的同时，由X线平面检测器4开始X线图像数据的读出，所以与a点对应的像素，因是在刚开始X线照射后，所以在a点上X线没被充分地照射。与此相比与b点对应的像素，在X线图像数据的读出开始，即从开始X线的照射至读出与b点对应的像素的期间，X线已照射到b点，作为结果a-b间的X线图像数据的亮度分布成为如图5所示的形状。
在此，图5中的横轴，对应于输入到各像素的X线量，可以得出读出通道a-b间对各种入射X线强度的灵敏度特性。即，通过求出X线图像数据的a-b间的亮度分布状况，能够得出读出X线平面检测器4的a-b间的图像数据的读出通道的灵敏度信息。同样，通过求出存储于图像存储装置5中的X线图像数据的全部读出通道方向的亮度分布，可以求出X线平面检测器4的各读出通道对各种入射X线强度的灵敏度信息。
再者，在图4及图5中，表示读入1行的任意2点间的灵敏度信息的情况，但如先前参照图2进行的说明，对来自X线平面检测器4的X线图像数据的读出，在每行中依次进行，因此取入灵敏度信息的开始点a和取入结束点b没必要一定在1行上，可以是X线平面检测器4上的任意点。且，在对应于这些2点的检测元件间的X线感应时间的变化的X线强度的范围内，可以得出灵敏度信息。
通过灵敏度信息运算装置13算出的对应每个X线平面检测器4的读出通道的灵敏度信息，可表示为S(i，k)＝Q/I(i，k)。在此，S为X线灵敏度[C/J]、Q为光电二极管的单位面积所产生的电荷密度[C/m2]、I为入射X线强度[J/m2]、i为对应1行的通道编号，k为对应列编号。即，算出了对应X线读出期间变化的各种入射X线强度I(1，1)～I(x，y)(x，y为矩阵大小)的灵敏度。
在灵敏度信息运算装置13中这样算出的X线平面检测器4的各读出通道的灵敏度信息，被存储于灵敏度信息存储装置7，被用于在灵敏度校正装置6中进行的X线图像数据的灵敏度校正。
即，当对在有实际的被照物存在的状态下以规定的X线强度进行X线照射得出的X线图像数据进行灵敏度校正时，使用其照射强度对应的灵敏度S，由下式校正检测X线强度D′。
D″＝D′×S
D′：光电二极管的单位面积所产生的电荷密度[C/m2]
D″：入射X线强度(J/m2)
S：X线灵敏度(C/J)
再者，当没有与实际的照射X线强度对应的灵敏度信息时，可以使用在大于其X线强度的X线强度对应的灵敏度信息和小于X线强度对应的灵敏度信息的两点内插的值。
此外在这种实施方式中，虽说明了校正X线图像数据的读出的开始至结束的全部通道对应的灵敏度信息的情况，但是也可以算出例如多个通道对应的灵敏度信息，内插这些之间的灵敏度信息。
根据这种的本实施方式，以相同的时序开始向X线平面检测器4照射X线和读出来自X线平面检测器4的X线图像数据，并通过从每个像素检测出的X线强度求出灵敏度信息，可以得出与各种X线强度对应的灵敏度信息。
且，上述实施方式中，向X线平面检测器4照射X线和读出来自X线平面检测器4的X线图像数据虽以相同的时序开始的状态来描述，但实际上，从X线的照射开始至成为所期望的X线强度之前，已知需要一定的时间，需要有考虑到了这些X线的上升特性的控制。以下，对于考虑了上升特性的X线平面检测器4的各读出通道的灵敏度信息收集方法，以来自X线平面检测器4的图像读出帧数为每秒30个图像的情况为例进行说明。
图6为，模式化地表示具有X线的上升特性时的向X线平面检测器4照射X线和读出来自X线平面检测器4的X线图像数据的状态的时序图。
开始向X线平面检测器4照射X线后，灵敏度信息运算装置13，通过X线发生器1获得X线的波形信息，并根据此波形信息算出X线的上升时间(图6中的Ts)。进而，灵敏度信息运算装置13，根据由X线平面检测器4读出被存储于图像存储装置5中的X线图像数据特定在X线的上升时间(Ts)内由X线平面检测器读出的图像数据。具体讲，当来自X线平面检测器4的图像读出帧数为每秒30个图像时，读出1图像所需的时间为33.3ms。在此期间，为进行X线的照射通常不进行X线图像数据的读出，设所谓的照明时间为Tb，读出X线图像数据所需的时间Tr便成为，
Tr＝33.3-Tb (1)
现在，若设由X线平面检测器4读出的X线图像数据的像素数为(x×y)像素，读出1像素所需的时间Tp则变成，
Tp＝(33.3-Tb)/(x×y) (2)
即，通过开始读出X线图像数据，在满足以下条件式的时间内读出的像素，成为X线的上升时间(Ts)内读出的像素。
Ts≥Tp×n(n＝0，1，2…) (3)
灵敏度信息运算装置13，根据在上述条件式以后的时间内由X线平面检测器4读出的X线图像数据算出X线平面检测器4的各读出通道的灵敏度信息，存储于灵敏度信息存储装置7。此时，对于原本应在X线的上升时间内得出的图像数据、即前述时间内的灵敏度信息，可以由根据存储于灵敏度信息存储装置7中的X线的上升时间以后的图像数据所求出的灵敏度信息，通过例如多项式近似法等外插的方法求出。
再者，在图6所示的实施方式中，说明了X线波形具有上升特性的情况，但是已知在一般由X线发生器1得出的X线波形中，与上升特性一样，具有终止X线时的下降特性。对待这些上升特性，也可以通过进行与上升特性相同的处理，避免其影响并求出X线平面检测器4的各读出通道的灵敏度信息。
此外上述实施方式中，在上升或下降时检测的X线图像数据没有运用于灵敏度信息的运算中，但是在灵敏度信息取得装置10中同步控制X线控制装置11以及读出控制装置12时，也可以设计上升时间所对应的时间延迟，来控制读出控制装置12。
这种实施方式表示在图7中。图7为，模式化的表示由X线源3向X线平面检测器4照射X线以及读出来自X线平面检测器4的X线图像数据的状态的时序图。
在本实施方式中，如图所示，给X线的照射延迟规定的时间，并开始读出来自X线平面检测器4的X线图像数据，在比X线照射的结束提前规定时间结束X线图像数据的读出。此时，可以不取入X线波形的上升以及下降时的X线图像数据。在这里对于与X线波形的上升以及下降相当的时间，如图6所示的实施方式一样，通过X线发生器获得、设定X线波形。
此外，同步于X线的照射的X线图像数据的读出的时序，不限于图3及图6所示的实施方式，也可以任意设定例如自X线的照射至X线图像数据的读出的延迟时间以及读出时间，由此，可以得出任意的X线强度范围的亮度分布(灵敏度信息)。
如以上说明所述，根据本发明的X线图像诊断装置，可以由1帧的输出图像获得用于进行正确的灵敏度校正的灵敏度信息，减少灵敏度信息的收集导致的操作者的劳力的同时，还可以防止存储灵敏度信息的存储介质的容量的增加。
Claims (11)
1.一种X线图像诊断装置，具备：把X线照射于被照物的X线源；面对此X线源配置的把透过所述被照物的X线作为X线图像数据来输出的X线平面检测器；把由此X线平面检测器输出的X线图像数据作为数字数据存储的图像存储装置；对于此图像存储装置中存储的X线图像数据进行灵敏度校正的灵敏度校正装置，其特征在于，
所述灵敏度校正装置，具备：灵敏度信息获取控制装置，用于发出指令使得来自所述X线源的X线照射与来自X线平面检测器的X线图像数据的读出同步；灵敏度信息运算装置，用于根据与X线的一次照射同步读出的X线图像数据运算出所述X线平面检测器的多个读出通道对各种入射X线强度的灵敏度信息；以及灵敏度存储装置，用于存储由所述运算装置算出的灵敏度信息。
2.如权利要求1所述的X线图像诊断装置，其特征在于，所述X线图像数据由多个像素构成，在各像素中储存不同的电荷。
3.如权利要求1所述的X线图像诊断装置，其特征在于，所述X线图像数据由多个像素构成，在各像素上照射不同照射量的X线。
4.如权利要求1到3中任一项所述的X线图像诊断装置，其特征在于，所述灵敏度信息获取控制装置，通过所述多个读出通道使读出数据的时序在时间上发生变化以生成所述X线图像数据。
5.如权利要求1所述的X线图像诊断装置，其特征在于，所述灵敏度信息运算装置，在由X线图像数据算出灵敏度信息时，运用照射X线的上升和/或下降时检测出的数据以外的数据，算出灵敏度信息。
6.如权利要求1所述的X线图像诊断装置，其特征在于，所述灵敏度信息取得控制装置，控制X线平面检测器，使得与X线的照射同步，以所期望的时序读出X线图像数据。
7.如权利要求1所述的X线图像诊断装置，其特征在于，所述灵敏度取得装置，在读出的X线图像数据中，设定与照射X线的上升时间对应的延迟时间。
8.如权利要求1所述的X线图像诊断装置，其特征在于，所述灵敏度校正装置，根据灵敏度信息运算装置算出的多个读出通道的灵敏度信息中的至少2点的灵敏度信息，运用内插的值进行灵敏度校正。
9.如权利要求1所述的X线图像诊断装置，其特征在于，所述灵敏度取得控制装置，由所述X线源获得X线的波形信息，基于此波形信息确定读出X线图像数据的时序。
10.一种X线图像数据的校正方法，使用照射在X线平面检测器的X线强度和所述X线平面检测器检测的X线强度，算出所述X线平面检测器的读出通道的灵敏度信息，利用此灵敏度信息，校正由透过被检者的X线平面检测器检测的X线图像数据，其特征在于，
所述X线平面检测器的读出与X线照射同步进行，求出与读出时间内照射于X线平面检测器的X线照射量的变化对应的灵敏度信息。
11.一种X线图像诊断装置，其特征在于，包括：
X线源，用于给被照物照射X线；
X线平面检测器，用于把与此X线源相向对置以透过所述被照物的X线作为X线图像数据输出；
图像存储装置，用于把此X线平面检测器输出的X线图像数据作为数字数据存储；
灵敏度校正装置，用于给此图像存储装置中存储的X线图像数据进行灵敏度校正同时，把灵敏度校正后的X线图像数据再次存储到图像存储装置中；
灵敏度信息取得控制装置，用于发出指令，使得来自所述X线源的X线的照射与读出来自X线平面检测器的X线图像数据同步；
灵敏度信息运算装置，用于由这种读出的X线图像数据算出所述X线平面检测器的各读出通道的灵敏度信息；和
灵敏度信息存储装置，用于为用所述灵敏度校正装置进行X线图像数据的灵敏度校正，存储由所述运算装置算出的灵敏度信息。
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