JP2000139890A - イメ―ジング・システム及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線イメージング・パネルに対する自動露出
制御法を提供する。 【解決手段】 本発明の自動露出制御法では、イメージ
ング・パネル（１１８）のアレイ内の放射線センサ（１
３０、１３３、１４３、１４５）とその対応するデータ
線（１３４、１４０）と間の寄生容量結合を用いる。容
量結合により、イメージングに用いるための検知システ
ム（検出システム）を、所望の露出レベルに達した時に
Ｘ線を遮断するために使用できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ソリッドステート放射
線イメージング・システムに関し、より具体的には、マ
トリックス・アドレス式イメージング・パネル内の素子
の飽和を防ぐための露出制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体（例えば、患者など）への露出中
にＸ線量を検出するセンサのパネルで累積Ｘ線量又は信
号を実時間で読み出せることが望ましい。この累積Ｘ線
量という尺度を用いて所望の露出レベルに達した時点を
決定でき、もってＸ線管をターーンオフすることができ
る。所望の露出を決める因子には、イメージング・シス
テムの特性（例えば、飽和を防ぐ必要性）や被検体の特
性（患者の場合には最良の医療行為を行いながらの適正
な線量など）、もしくはこの両方がある。累積Ｘ線量の
測定値に基いてＸ線管をターンオフする方法は通常、自
動露出制御（ＡＥＣ）と呼ばれる。

【０００３】イメージング・システムのあるタイプで
は、ＡＥＣは１個あるいは複数個の専用の放射線センサ
を含み、これらのセンサは検出器やフィルム・カセッテ
の下方（例えば、イメージング・パネルの外側）に配置
されている。センサの有効容積内で吸収されたＸ線によ
り発生される信号は、被検体あるいはイメージング装置
によって吸収された線量を推定するために用いられる。
しかし、この方法は多くの欠点を有している。例えば、
（専用の露出制御コンポーネントのため）システム・コ
ストが上昇し複雑性が増大すること、放射線センサによ
って発生された信号を検出器又は被検体による吸収線量
と相関させるために（露出制御用センサがイメージング
・パネルやフィルムと別になっている）システムを較正
することが困難であることなどが欠点として挙げられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、イメージ
ング・パネルの飽和を検知するための強固で効果的なシ
ステムであって、またイメージング・パネルの複雑さ、
コスト及び動作特性に悪影響を及ぼさないシステムを提
供することが望ましい。またこのシステムは、較正が容
易であることもまた望ましい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、複数のピク
セルを持つマトリックス・アドレス式イメージング・パ
ネルを含んでいるイメージング・システムを提供し、各
々のピクセルはそれぞれの放射線センサを含んでいる。
各ピクセルは更に、そのピクセルの放射線センサをイメ
ージング・パネル内のそれぞれのデータ線に選択的に結
合するように配置されている少なくとも１個のピクセル
読出しスイッチを含む。イメージング・パネル内の少な
くとも１本の露出監視用データ線から由来する少なくと
も１つのデータ線露出信号が、露出制御装置に結合され
る。本システムは、この動作モードの間、露出監視用デ
ータ線に容量結合された少なくとも１つの放射線センサ
からの容量結合データ線露出信号を検知するように構成
されている。データ線露出信号は露出制御装置によって
処理されて、露出監視データ線に対するそれぞれのピク
セル読出しスイッチが電気的に開放状態にある露出制御
期間中に検知された入射放射線に相当するパネル露出信
号を生じる。

【０００６】本発明はまた、複数の放射線センサ・ピク
セルを持つマトリックス・アドレス式イメージング・パ
ネル含むイメージング・システムであって、各々のピク
セルがそれぞれのピクセル読出しスイッチを介してそれ
ぞれのデータ線に接続されているイメージング・システ
ムの動作方法を提供する。この方法は、ピクセル読出し
スイッチが開放状態において、少なくとも１本のデータ
線上に現れる少なくとも１個の放射線センサからの露出
信号を検知するステップと、データ線上のピクセル読出
しスイッチが非導通状態にある期間の間に発生されたデ
ータ線露出信号に基づいてパネル露出信号を発生するス
テップとを含む。この露出信号は、フォトダイオードと
データ線との容量結合によりデータ線に現れて、露出制
御装置によって検知される。露出制御装置は、一般にイ
メージング用エネルギ源に対する制御入力として使用さ
れるパネル露出信号を発生するように構成されている。

【０００７】本発明の上記その他の特徴は、添付図面を
参照した以下の説明から一層よく理解されよう。図面に
は全体を通じて、同じ部品には同じ参照符号が付してあ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明による放射線イメージング
・システム１１０は、イメージング対象すなわち被検体
１１４に放射線エネルギ１１３を照射するように配置さ
れた放射線イメージング用のエネルギ源１１２を含む。
放射線エネルギ１１３は被検体１１４を透過して放射線
検出器２００で検知される。この放射線検出器は、イメ
ージング・パネル１１８と、読出し回路１２０と、イメ
ージング・システム制御装置１１５と、露出制御装置１
２５とを有している。露出制御装置１２５およびイメー
ジング・システム制御装置１１５は、エネルギ源１１２
の状態を制御するエネルギ源制御装置１２６に接続され
る。画像処理装置１８がまた、イメージング・システム
１１０によって作成された画像データを表示するための
表示装置１２２に接続される。

【０００９】イメージング・パネル１１８は一般にマト
リックス・アドレス式のピクセル・アレイを含み、その
各ピクセルはそれぞれの放射線センサを含む。ここで
「マトリックス・アドレス式」とは、各ピクセルがそれ
ぞれのデータ線およびそれぞれの制御線（ディジタル・
イメージング・システムの分野では「スキャン」線と呼
ばれることが多い）に接続されて、ピクセルからのデー
タの読出しがその放射線センサとそれぞれのデータ線と
の電気的結合を制御することによって選択的に行われる
ようにした、ピクセルの行および列の配列を表す。各ピ
クセルは更に、ピクセル放射線センサをイメージング・
パネル内のそれぞれのデータ線に選択的に結合するよう
に配置された少なくとも１個のピクセル読出しスイッチ
をそれぞれの含む。動作時には、イメージング・システ
ムは、露出サイクルの間に、ピクセルを各データ線から
電気的に切断して、入射放射線束に対応する電荷を収集
する収集期間と、ピクセル放射線センサをデータ線に電
気的に接続して、イメージング・パネルに結合された読
出し用電子回路によってデータを収集することができる
ようにする読出し期間とを生じるように、制御される。

【００１０】露出制御装置１２５は、下記に詳述するよ
うに、イメージング・システム１１０の動作中、エネル
ギ源制御装置１２６を制御する（したがって、放射線１
１３による被検体１１４の照射を制御する）ように構成
されている。本明細書で「〜するように設計された」、
「〜のように構成されている」などの表現は、例えばプ
ログラム可能な演算装置やアプリケーション専用の集積
回路などの演算及び制御装置が、１つまたは複数の入力
信号に対応して出力（例えば、制御信号）を発生するよ
うにプログラムされていることを表す。また本明細書で
「露出制御」は、イメージング・パネル１１８の少なく
とも１部分に入射する放射線１１３の露出（線量）を監
視すること、具体的には、イメージング・パネル１１８
のピクセル放射線センサがデータ線に直接（すなわち、
それぞれのピクセル読出しスイッチを介して）接続され
ていない、画像読出しサイクルのうちの収集期間中に、
入射する放射線の露出（線量）を監視することを表す。
本発明の実施例では収集期間中の露出の検知は、すでに
イメージング・パネル内にある放射線センサとマトリッ
クス・アドレス線（例えば、データ線）とを用いて行わ
れ、したがって露出制御監視用に専用のセンサを別に設
ける必要がない。

【００１１】これら収集期間中に露出を検知すること
は、いくつかの理由で望ましい。例えば、１つの理由は
被検体１１４の放射線露出量であり、医療上の配慮事項
により人間や動物を対象としたイメージングの場合には
Ｘ線の過剰露出を避けるように露出を監視すべきであ
る。別の理由は、露出量が高すぎることにより、多数の
放射線センサが飽和状態になって、パネル１１８が所望
の情報を提供することができなくなった場合、画像品質
が劣化する可能性があるためである。更に、適正なイメ
ージングのためには、有用な画像情報を作成するのに最
低レベル以上の露出が必要であり、露出の監視により、
十分な放射線エネルギを確実に供給することができるよ
うになる。

【００１２】イメージング・パネル１１８は通常、イメ
ージング・パネル１１８内の半導体放射線センサのアレ
イ（配列）に光学的に結合されたシンチレータを含む。
この構成においては、放射線センサは通常、例えばフォ
トダイオードのようなフォトセンサを有する。動作時に
は、（例えば、ヨウ化セシウムなどより成る）シンチレ
ータ層に入射放射線がほとんどが吸収されて、これによ
って光子が発生され、次いで光子がフォトセンサ・アレ
イによって検出される。本発明の露出制御方式は、別の
態様の放射線イメージング・パネルにも用いることがで
きる。例えば、直接変換素子（すなわち、シンチレータ
を用いずに、Ｘ線などの入射放射線を直接に電荷に変換
する素子）で構成された検出器にも利用できる。

【００１３】イメージング・システム１１０に関する本
発明の実施例を図２に示す。限定的なものではなく例示
的なものとして、放射線エネルギ源１１２はＸ線管を有
し、またイメージング・パネル１１８はフォトセンサ・
アレイ１３５に結合されたシンチレータ１１６（図２に
は示していない）を含む。

【００１４】イメージング・パネル１１８内のフォトセ
ンサ・アレイ１３５は、複数の行および複数の列に配置
した半導体部品（例えば、代表的なものとしてフォトダ
イオード１３０及び関連する読出しスイッチ１３２）を
有する。ただし図を見易くするために１部分の部品にの
み番号を付けてある。フォトダイオード１３０は、例え
ば薄膜電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のようなピクセ
ル読出しスイッチ１３２により、対応するデータ線１３
４に選択的に結合される。これらのデータ線は、図２で
は、垂直に延びた線で示してあり、パネル１１８のアレ
イのうちの列を画成する。代替的に、ダイオードを利用
して、ピクセルのスイッチングを行うように構成するこ
とも可能である。図２はアレイのうちの数列および数行
を示しているに過ぎず、実際のイメージング・パネル１
１８で用いられる行の数および列の数は極めて大きいこ
とを認識すべきである。

【００１５】本発明を例示するため、図２に、所与のフ
ォトダイオード１３０を対応するデータ線１３４に容量
結合する寄生フリンジ容量（Ｃ）１３６、および所与の
フォトダイオード１３０を隣りのデータ線１４０（すな
わち、隣りの列のフォトダイオードに対応するデータ
線）に容量結合する同様のフリンジ容量（Ｃ）１３８を
示してある。ここで「寄生容量」、「フリンジ容量」な
どの表現は、上記の電気的な動作特性を示すためのもの
で、別個のコンデンサ構造を具体的にアレイ構造中に組
み込む必要があるということを意味するものではない。
本発明は本来であれば好ましくないフリンジ容量を露出
制御系用の信号源として用い、これによってイメージン
グ・システムのコストを削減し且つ複雑さを軽減する。

【００１６】各行のスイッチ１３２はそれぞれ、スイッ
チ制御回路１４４により制御される対応するスキャン線
又は制御線１４２（図２では水平に延びた線として示
す）を有しており、画像読出しサイクルにおいて所定の
１行（図では制御線１４２に相当する）の位置にあるす
べてのスイッチを同時に閉じ、これによりこの行に沿っ
て位置する放射線センサ１３０のそれぞれのデータ線１
３４を介して読出しが可能となる。

【００１７】データ線１３４には読出し回路１２０が結
合されており、読出し回路１２０はイメージング・パネ
ルからの電気信号を収集して、これらの信号を制御装置
１１５および画像処理装置１８０に分配する。読出し回
路１２０は、データ線に結合された複数の電荷又は積分
増幅器１４６を含む。代表的な構成では、図２に示すよ
うに、それぞれの増幅器１４６は各データ線に結合され
ている。各増幅器１４６にそれぞれのリセット回路１６
２が結合されていて、画像信号又は露出信号の読出しの
ための電荷の蓄積に先立ち、増幅器を既知の状態にリセ
ットする。各増幅器１４６は更に、それぞれのサンプル
・アンド・ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）１６４に結合さ
れている。このＳ／Ｈ回路は、それに結合されている増
幅器１４６が受け取った全電荷量（電荷増幅器からの電
圧に相当する）を計測する。Ｓ／Ｈ回路によって発生さ
れた信号はそれぞれのＡ／Ｄ変換器１６６に結合され、
次いでディジタル・マルチプレクサ１６８に結合され
て、更に制御装置１１５および画像処理装置１８０へ伝
達される。

【００１８】露出制御装置１２５は、イメージング・パ
ネル１１８内の少なくとも１本のデータ線に結合された
少なくとも１個の増幅器１４６からの露出信号を受け取
るよう設計されている。典型的には、露出の監視のため
に複数のデータ線が用いられ、より一般的には、イメー
ジング・パネル１１８内のすべてのデータ線が用いられ
る（露出制御用の監視に具体的にどの線を用いるかは、
例えば、ディジタル・マルチプレクサ１６８に印加する
制御信号によって選択することが出来る）。制御装置１
２５は、イメージング・パネル１１８から受け取った少
なくとも１つの露出信号に対応してパネル露出信号を発
生するように構成されている。更に、このパネル露出信
号を用いて（選択した露出レベルに達した時に）制御信
号が発生され、この制御信号はエネルギ源制御装置１２
６に結合されて、エネルギ源１１２から被検体１１４へ
の照射を停止させる。

【００１９】一般に、イメージング・パネル１１８内の
各データ線は、読出し回路１２０を介して露出制御装置
１２５に結合される。更に別の実施例では、パネル内の
全データ線数より少ない数のデータ線からなる選択され
たグループ（例えば、図２のデータ線１３４、１４０、
１４１のグループ）が露出制御装置１２５に結合され、
これらのデータ線からの信号を用いてパネル露出信号を
発生する。露出制御装置１２５に結合すべきデータ線の
選択は、ディジタル・マルチプレクサ１６８によって選
択的に実行できる。そのために、例えば、イメージング
・システム１１０のオペレータ（または、制御装置１１
５のプログラム）のより、被検体に応じて、パネル１１
８上の関心のある露出領域の適切なモデルを選択でき
る。ここで、関心のある露出領域とは、被検体１１４の
性質に応じて、露出読出しサイクル中に測定された露出
量が、被検体への適切な照射時間を決定するために用い
るのに妥当なサンプルを提供してくれるような領域を表
す。これについては下記により詳しく検討する。

【００２０】通常の画像読出しサイクルでは、単一のス
キャン線について、それぞれの電荷増幅器１４６が既知
の状態（例えば、選択した電圧）にリセットされる。画
像作成のための信号の読出しは、先ず制御装置１１５を
介してスイッチ制御回路１４４により所与のスキャン線
（例えば、スキャン線１４２）上のそれぞれのピクセル
読出しスイッチ（例えば、スイッチ１３２）がターンオ
ンする（すなわち、ＦＥＴを導通状態にする）ことによ
って開始される。この条件によって、フォトセンサ１３
０上に累積された電荷を、それぞれのデータ線（例え
ば、データ線１３４）に結合されたそれぞれの電荷増幅
器１４６に転送することが可能となる。次いで、スキャ
ン線が（スイッチ制御回路１４４からの信号によって）
オフ状態になるように制御されて、増幅器１４６で受け
取った電荷がＳ／Ｈ回路１６４に転送され、更にそこか
らＡ／Ｄ変換回路１６６に転送され、そして最終的には
マルチプレクサ１６８に転送される。１つの線に対する
１つの読出し機能が完了するのにかかる時間は、通常約
３０マイクロ秒から約１００マイクロ秒の範囲内であ
る。

【００２１】自動露出モードの動作の際、スキャン線の
すべてがオフ状態になるように制御されて、どのフォト
センサも対応するデータ線に直接に結合されることがな
いようにする。このモードでは、電荷増幅器１４６が既
知の状態にリセットされている状態で、各データ線に容
量結合された電荷は、該データ線に結合されたそれぞれ
の増幅器１４６に連続的に転送される。最後のリセット
以降（例えば、サイクルの開始以降）にこの増幅器が受
け取った電荷は、Ｓ／Ｈ回路１６４とＡ／Ｄ変換回路１
６６に取り込まれる。ディジタル・マルチプレクサ１６
８が受け取った各データ線からの信号は、露出制御装置
１２５に結合される。この増幅器は、エネルギ源１１２
からの各放射線露出の監視期間中に、通常複数回のリセ
ットを受ける。１回の露出あたりのリセット・サイクル
を１回とすることも可能であるが、この場合には、デー
タ線上に誘導された電荷レベルがこの増幅器の最大信号
容量を超えてしまうことが通例である。上記のように結
合された電荷の複数の逐次的なサンプリングによるサン
プルが加算される。このようにして、データ線上で検出
された、累積され容量結合された電荷を表す信号の和が
求められる。したがって、この和信号は、監視されてい
るデータ線に対する累積された線量を表しており、そこ
でこの和信号は、被検体への放射線露出を所与の累積線
量で停止するための制御信号を発生するために使用され
る。各Ｘ線露出は、典型的には、約０．１秒〜１０秒の
範囲内である。

【００２２】限定的なものではなく例示的なものとして
示すと、イメージング・システム１１０は人体の腹部の
イメージングに用いることができる。この場合、データ
線が受検者の身長方向とほぼ並行になり、イメージング
・パネル１１８の中心領域にあるピクセルが受検者の体
厚が大きい部分の下にくるようにイメージング・システ
ムを配置する。この状況の場合、腹部の中央部分の各ピ
クセルあたりのＸ線信号は、全Ｘ線信号をこのデータ線
に結合されたピクセルの数で除した値に比例する。ま
た、Ｘ線露出の大きさは下記に概要を示すように計算で
きる。

【００２３】別の実施例ではイメージング・システム１
１０は***撮影に利用できる。この場合、関心のある露
出領域は、***のほぼ全体を表す画像の中心領域内にあ
る。***を均１の厚さになるまで圧迫するため、イメー
ジング・システムのＸ線露出は***のほとんどの部分で
同様である。データ線からの信号の空間的変動から、乳
房の形状を推定できる。この形状情報を用いて、***組
織によって覆われたピクセルの部分を各データ線に対応
して推測できる。具体的には、胸壁近くでは、ほとんど
のピクセル、あるいはすべてのピクセルが組織に覆われ
る。ＣＣ方向（すなわち上面）像では、イメージング・
パネルのほぼ７５％のピクセルが組織の下にくるのが普
通であり、また側面像では、臨床症例のほとんど（約７
５％）で、すべてのピクセルが覆われるのが普通であ
る。イメージング・システムの中心部分は組織の下に位
置しており、ピクセル１個あたりのＸ線露出は、露出監
視用データ線上で検出された信号をそのデータ線上のピ
クセル数で除した値に相当する。データ線上のピクセル
のの幾つかが組織に覆われていない場合、あるピクセル
はかなり大きな信号をもつことになる。覆われていない
ピクセルによる信号は全体のデータ線信号から減算し
て、組織に覆われた部分の露出を表す値を得る必要があ
る。後者の場合で減算すべき信号は、覆われていないピ
クセルの数を示すモードから推定することができる。こ
の手順では、データ線上の覆われていないピクセルの数
が多くなると、精度が下がることになる。代替的に、Ｘ
線を通しにくい材料（例えば、約１ｍｍの厚さのタング
ステンや銅などの金属）をイメージング・パネルに重ね
て***組織の位置まで挿入し、覆われていないピクセル
の数を減少させることができる。

【００２４】露出制御装置１２５を含む本発明による放
射線イメージング・システム１２５は、イメージング・
パネル１１８内の放射線センサを、露出を計算するため
の露出信号源として利用する。この構成は、露出を決定
するためのセンサをイメージング・パネルと別個に設け
る必要性をなくし、またイメージング・パネルとは別の
センサで検出した放射線量を検出器パネルに入射した放
射線量と相関させる較正プロセスを設ける必要性もなく
す。

【００２５】露出制御装置１２５の動作についてのより
よい理解は、イメージング・パネル１１８の特性をより
詳細に検討することによって得られよう。フォトダイオ
ード１３０の陰極側はそれぞれの露出監視用データ線１
３４（すなわち、それぞれのピクセル読出しスイッチ１
３２を介してダイオード１３０に結合されているデータ
線）に容量結合されていると共に、隣接した露出監視用
データ線１４０（すなわち、対応するフォトダイオード
行内の隣りのフォトダイオード１４３に、そのそれぞれ
のピクセル読出しスイッチを介して結合されているデー
タ線）に容量結合されている。この結合のための寄生容
量Ｃの大きさは、イメージング・パネルの構造により異
なる。典型的には、０．２〜０．７ｐＦ／ｃｍの範囲で
あり、すなわち、１００ミクロンのピクセルの場合には
ピクセル１個あたり０．００２〜０．００７ｐＦの範囲
である。ダイオード１３２の陰極の電位はイメージング
・パネル１１８がＸ線の照射を受けるにつれて変化す
る。この電荷のうちの幾分かは、データ線１３４に容量
結合される。この結合された電荷信号とダイオード上に
誘導された電荷との比は次式により得られる。

【００２６】Ｃ_fringe／Ｃ_diode ≒０．００５／０．５
＝０．０１（すなわち、１％） ここで、Ｃ_fringeは寄生容量Ｃの大きさ（静電容量）で
あり、Ｃ_diode はフォトダイオード１３０の静電容量で
ある。

【００２７】所予のピクセル列内のすべてのダイオード
からの信号は、それぞれのデータ線（例えば、アレイの
１つの列内のフォトダイオード１３０、１３３および他
のフォトダイオード（図示していない）に対するデータ
線１３４）に結合されると共に、隣接するデータ線（例
えば、アレイの隣の列内のフォトダイオード１４３、１
４５および他のフォトダイオード（図示していない）に
対するデータ線１４０）に結合される。***撮影に利用
される代表的なイメージング・パネルでは、データ線１
本あたりのダイオード数（Ｎ_d ）は約２３００個であ
り、各ダイオードの両側で結合が起こる。したがって、
この２倍の数、すなわち４６００個のダイオードが各露
出監視用データ線に結合されている。すべてのピクセル
が均等に照射されている場合、所与のデータ線（ただ
し、イメージング・パネルの縁部にあって、その片方に
しかダイオードがないデータ線を除く）にある結合され
た信号は、１つのピクセル上の累積電荷の約４６倍
（０．０１×（２Ｎ_d ）＝４６）である。

【００２８】読出し用の増幅器１４６（この増幅器は、
電荷増幅器とも呼ばれている）は、イメージング・パネ
ル１１８内の各データ線に結合されて、画像読出しプロ
セスでピクセル読出し信号を供給する。この同じ増幅器
を用いて、読出しサイクルのうちの収集期間中にデータ
線上に誘導された電荷を検出し、この情報を露出制御装
置１２５に供給する。読出し用の増幅器１４６をこのよ
うに複合的に用いることはイメージング・プロセス中に
通常用いられる読出しタイミングに手を加えることによ
り実現できる。ソリッドステート放射線イメージング装
置の読出し用の増幅器の典型的な設計では、その最小電
荷積分時間は約３０マイクロ秒である。電荷積分時間を
これより長くすることも容易に達成でき、イメージング
・システム制御装置や露出制御装置からの信号により制
御が可能である。各ピクセルのダイオードの最大電荷発
生率は約３ｐＣ／秒であり、また増幅器は、ゲイン範囲
に応じて異なるが、ほぼ５ｐＣで飽和に達する。所与の
信号線上に誘導された電荷を、８０００マイクロ秒とい
う比較的短い露出時間の間、積分することによって、ほ
ぼ次式の値をもつ信号が得られる。

【００２９】（８０００マイクロ秒）（３ｐＣ／秒）
（４６）＝１．１ｐＣ 読出し用の増幅器１４６は被検体への照射の全時間にわ
たって積分を行うように制御され、更に（読出し回路１
２０を介して）露出制御装置１２５に結合された各露出
監視用データ線からの積分された信号は合算される。露
出制御装置１２５は通常、選択した露出監視用データ線
に沿って位置する各列上のピクセルに対する平均積分電
荷について疑似連続読出しが行える構成となっている。
この実施例態では、Ａ／Ｄ変換器１６６からの信号はほ
ぼ１００マイクロ秒ごとに生じ、これにより露出制御装
置に対するデータ線露出信号の時間的なサンプリングを
十分迅速に行う。露出読出しサイクルの収集段階（放射
線露出を表す電荷がアレイ内の各フォトダイオードに累
積していく期間）の間、それぞれのピクセル読出しスイ
ッチは非導通状態となるように制御されて、アレイ内の
フォトダイオードとそのそれぞれのデータ線との間に直
接の導通路ができないようにする。

【００３０】読出し用の増幅器１４６について選択され
る積分時間は、イメージング・システム制御装置１１５
内の読出し回路１２０によって決定される。露出制御装
置１２５の使用状態を最適化するためには、読出しタイ
ミング（すなわち、どのくらいの割合で増幅器１４６か
らの信号をサンプル・アンド・ホールド回路１６４でサ
ンプリングし、Ａ／Ｄ変換器１６６でディジタル化する
かを示す速度）を約０．１〜１０ミリ秒の間の値に選択
される。露出期間中に増幅器１４６をリセットする回数
は、１回から約１００回の間で変えることが出来る。１
回のリセットとすることが望ましいが、増幅器１４６の
飽和を防ぐために通常は複数回のリセットが選択せれ
る。複数回リセット・モードの場合、リセット・スイッ
チ１６２を閉じる直前に増幅器出力がサンプリングされ
る。これらの中間電荷サンプルは露出制御装置内で合算
されて、フォトダイオード上に累積された全電荷量の計
測値を提供する。増幅器１４６をリセットする間隔は、
典型的には、１ミリ秒〜１００ミリ秒である。またＡ／
Ｄ変換器の読出し間隔は、典型的には、０．１ミリ秒〜
１０ミリ秒ごとである。別の動作モードでは、増幅器を
リセットする直前に１度、常に増幅器の出力をディジタ
ル化する。各フレーム時間中、データ線上のこれらの電
荷誘導信号の瞬時値を露出制御装置１２５により監視し
て、被検体１１４が照射を受けている所与の収集期間に
累積Ｘ線露出の概ね連続した計測を行う。選択した露出
レベル（上述したように、画質、患者露出量、処理時間
などのファクタより決定されるレベル）に達したとき、
露出制御装置１２５は信号を発生して、該信号をエネル
ギ源制御装置１２６に結合することにより、エネルギ源
１１２から被検体１１４への照射を（エネルギ源を回転
させ又は遮蔽し、あるいはエネルギ源への給電を停止す
ることによって）停止させる。

【００３１】動作時には、イメージング・システム処理
装置１１５により制御される読出しサイクルの開始時点
で、イメージング用のエネルギ源１１２からのエネルギ
を被検体１１４に加える。露出サイクルの収集期間中、
露出監視用データ線に容量結合された露出信号が露出制
御装置１２５によって検知される。１回の露出サイクル
の所与の収集期間中に累積したイメージング用エネルギ
の露出量が、露出監視用データ線上の容量結合された露
出信号の積分値に基づいて決定される。イメージング用
のエネルギ源は露出制御装置１２５によって制御され
て、所定の放射線露出レベルに達した時に被検体１１４
への照射が停止される。次に、ピクセル読出しスイッチ
が選択的に閉じられて、アレイ内の放射線センサ上に累
積された電荷の読出しが可能となる。この読み出された
信号を処理することにより、被検体１１４の画像が作成
される。

【００３２】本明細書ではここまで特定の構造を提示し
てきたが、これらは例示の目的のためにのみ例示したも
のに過ぎないことを理解されたい。様々な変更や修正が
可能であることは当業者には明らかであろう。このよう
な可能な変更を考慮して、本発明の範囲が特許請求の範
囲により決定されるべきことが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による放射線イメージング・システムの
ブロック図である。

【図２】本発明によるイメージング・システムの一部の
より詳しい回路図である。

【符号の説明】

１１０ イメージング・システム １１２ エネルギ源 １１３ 放射線エネルギ １１４ 被検体 １１５ イメージング・システム制御装置 １１６ シンチレータ １１８ イメージング・パネル １２０ 読出し回路 １２２ 表示装置 １２５ 露出制御装置 １２６ エネルギ源制御装置 １３０、１３３、１４３、１４５ フォトダイオード １３２ ピクセル読出しスイッチ １３４、１４０、１４１ データ線 １３５ フォトセンサ・アレイ １３６、１３８ 寄生フリンジ容量 １４２ スキャン線 １４４ スイッチ制御回路 １４６ 積分増幅器 １６２ リセット回路 １６４ サンプル・アンド・ホールド回路 １６６ Ａ／Ｄ変換器 １６８ ディジタル・マルチプレクサ １８０ 画像処理装置 ２００ 放射線検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ギデオン・ウッドニッキ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、ドーワルト、1455番 (72)発明者 サング・スー・ハン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ニスカ ユナ、ランキン・ロード、2100番

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の放射線センサを持っていて、各々
   のセンサがそれぞれのピクセル読出しスイッチを介して
   それぞれのデータ線に選択的に接続されるようになって
   いるマトリックス・アドレス式イメージング・パネルを
   含むイメージング・システムの動作方法であって、 イメージング用エネルギ源からのイメージング用エネル
   ギを被検体に加えるステップと、 ピクセル読出しスイッチが電気的に開放状態にあるとき
   に少なくとも１個の放射線センサが露出監視用データ線
   に容量結合されている場合において、前記露出監視用デ
   ータ線から少なくとも１つのデータ線露出信号を検知す
   るステップと、 前記検知された少なくとも１つのデータ線露出信号に対
   応してパネル露出信号を発生するステップと、を含むこ
   とを特徴とするイメージング・システム動作方法。
2. 【請求項２】 前記イメージング用エネルギ源がＸ線を
   照射し、かつ前記放射線センサがフォトセンサと直接的
   半導体Ｘ線検出器とでより成るグループから選択され、
   かつ前記ピクセル・スイッチがダイオードと電界効果ト
   ランジスタとより成るグループから選択されている請求
   項１に記載のイメージング・システムの動作方法。
3. 【請求項３】 前記放射線センサの各々がフォトダイオ
   ードを有し、前記イメージング・パネルが更に、前記フ
   ォトダイオードのアレイに光学的に結合されたシンチレ
   ータを含んでいる請求項２に記載のイメージング・シス
   テム動作方法。
4. 【請求項４】 前記パネル露出信号に応じて被検体への
   照射を制御するステップを更に含んでいる請求項１に記
   載のイメージング・システム動作方法。
5. 【請求項５】 前記パネル露出信号を発生するように前
   記データ線露出信号を処理するステップを更に含んでい
   る請求項４に記載のイメージング・システム動作方法。
6. 【請求項６】 露出制御装置によって監視すべき少なく
   とも１本の露出監視用データ線を選択するステップを更
   に含んでいる請求項５に記載のイメージング・システム
   動作方法。
7. 【請求項７】 少なくとも１本の露出監視用データ線を
   選択する前記ステップが、関心のある領域内のイメージ
   ング・パネル露出情報を抽出するための被検体モデルを
   適用するステップを更に含んでいる請求項６に記載のイ
   メージング・システム動作方法。
8. 【請求項８】 前記露出監視用データ線に容量結合され
   た前記ピクセルが、前記ピクセル読出しスイッチによっ
   て前記露出監視用データ線に結合されるように配置され
   た１列の露出監視用データ線フォトダイオードと、前記
   露出監視用データ線フォトダイオードの前記列に隣接す
   る列内にあるフォトダイオードとを含んでいる請求項３
   に記載のイメージング・システム動作方法。
9. 【請求項９】 前記データ線上の露出信号に基づいてイ
   メージング用エネルギ源をターンオフするステップを更
   に含んでいる請求項８に記載のイメージング・システム
   動作方法。
10. 【請求項１０】 前記パネル露出信号に対応して被検体
    への照射を制御するステップが更に、イメージング用エ
    ネルギ源への給電を停止するステップと、前記イメージ
    ング用エネルギ源を遮蔽して前記エネルギ源と被検体と
    の間の放射線の経路を遮断するステップとの内の少なく
    とも１つのステップを含んでいる請求項４に記載のイメ
    ージング・システム動作方法。
11. 【請求項１１】 複数のピクセルを持つマトリックス・
    アドレス式イメージング・パネルであって、前記ピクセ
    ルの各々が、少なくとも１個のそれぞれの放射線センサ
    と、前記ピクセル放射線センサを前記イメージング・パ
    ネル内のそれぞれのデータ線に選択的に結合させる少な
    くとも１個のピクセル読出しスイッチとを有しているイ
    メージング・パネルと、 前記イメージング・パネル内の少なくとも１本の露出監
    視用データ線に結合された露出制御装置であって、露出
    監視用データ線に容量結合された少なくとも１個の放射
    線センサからの容量結合された露出信号を検知し、かつ
    前記露出監視用データ線に対するそれぞれのピクセル読
    出しスイッチが開放状態にある露出制御期間中に検知さ
    れた入射放射線量に対応するパネル露出信号を発生する
    ように構成されている露出制御装置と、を含んでいるこ
    とを特徴とするイメージング・システム。
12. 【請求項１２】 前記放射線センサがフォトセンサと放
    射線直接検出ダイオードとより成るグループから選択さ
    れている請求項１１に記載のイメージング・システム。
13. 【請求項１３】 前記露出制御装置が、読出し回路を介
    して前記イメージング・パネル内のそれぞれのデータ線
    に結合されており、前記読出し回路が前記データ線の各
    々に対するそれぞれの電荷増幅器を含んでいる請求項１
    １に記載のイメージング・システム。
14. 【請求項１４】 前記露出制御装置が、前記読出しスイ
    ッチからの受信した露出信号に対応する前記パネル露出
    信号を発生するように構成されており、前記パネル露出
    信号が、前記イメージング・システムの露出サイクル内
    の収集期間の間に前記イメージング・パネルに入射した
    放射線露出を表している請求項１１に記載のイメージン
    グ・システム。
15. 【請求項１５】 更に、イメージング用エネルギ源と、
    前記エネルギ源と前記露出制御装置とに結合されて、前
    記露出制御装置からの制御信号に応答して前記エネルギ
    源から被検体への照射を停止させるように構成されてい
    るエネルギ源制御装置とを含んでいる請求項１１に記載
    のイメージング・システム。
16. 【請求項１６】 イメージング用エネルギ源がＸ線源で
    ある請求項１１に記載のイメージング・システム。
17. 【請求項１７】 シンチレータに結合されたフォトセン
    サ・ピクセルのアレイを有するマトリックス・アドレス
    式イメージング・パネルと、 エネルギ源制御装置に結合されたＸ線源であって、該Ｘ
    線源と前記イメージング・パネルとの間に配置された被
    検体を前記エネルギ源制御装置からの信号に応答して照
    射するように配置されているＸ線源と、 前記イメージング・パネル内のそれぞれのフォトセンサ
    ・ピクセルからの読出しを制御するように構成されてい
    るイメージング・システム制御装置であって、前記フォ
    トセンサ・ピクセルの各々がそれぞれのピクセル読出し
    スイッチを介してそれぞれのデータ線に結合されたフォ
    トダイオード含み、前記ピクセル読出しスイッチが該イ
    メージング・システム制御装置によって発生された信号
    に応答するように構成されているイメージング・システ
    ム制御装置と、 前記イメージング・パネルに結合され、前記データ線の
    少なくとも１本に結合されたそれぞれのピクセル読出し
    スイッチが非導通状態となるよう制御されているとき
    に、前記データ線の少なくとも１本からの容量結合され
    た露出信号を選択的に受信する露出制御装置であって、
    該露出制御装置は、前記エネルギ源制御装置に結合され
    ていると共に、容量結合された前記露出信号に対応して
    パネル露出信号を発生し、且つ前記エネルギ源制御装置
    に加える制御信号を発生するように構成されている露出
    制御装置と、を含んでいることを特徴とするイメージン
    グ・システム。
18. 【請求項１８】 前記露出制御装置が、読出し回路を介
    して前記データ線に選択的に結合されている請求項１７
    に記載のイメージング・システム。
19. 【請求項１９】 前記読出し回路が、それぞれのデータ
    線からの信号を前記露出制御装置に選択的に結合する手
    段を含んでいる請求項１７に記載のイメージング・シス
    テム。
20. 【請求項２０】 前記露出信号が、それぞれのデータ線
    とそのデータ線の両側に位置している前記イメージング
    ・パネル内のそれぞれの列内にあるフォトダイオードと
    の間のフリンジ容量を介して、該データ線に結合された
    信号を表している請求項１７に記載のイメージング・シ
    ステム。