JP2003529426A - 放射検査装置を動作させる方法 - Google Patents

放射検査装置を動作させる方法

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JP2003529426A
JP2003529426A JP2001573864A JP2001573864A JP2003529426A JP 2003529426 A JP2003529426 A JP 2003529426A JP 2001573864 A JP2001573864 A JP 2001573864A JP 2001573864 A JP2001573864 A JP 2001573864A JP 2003529426 A JP2003529426 A JP 2003529426A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、輻射検査装置を動作させる方法に関し、特に、輻射源と検出器を有するX線装置に関する。本発明は、ドーズ又はドーズ・レート信号の組み合わせであり、ドーズ・レート測定装置により測定される「パルス中」輻射制御用の制御信号と、適応制御アルゴリズムを利用して、イメージ・シーケンス内の個々の先行するイメージ全体を対象とする選択された領域内において平均イメージ作業ポイントから得られる適応制御値とを利用することを提案する。検出装置および輻射検査装置も本発明である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、放射検査装置、特にX線検査装置を動作させる方法に関し、その装
置は、放射像(radiation image)を取得するために放射源と検出器とを有し、検
出器の検出部に入射する像を形成するドーズまたはドーズ・レートが測定され、
測定された前記ドーズまたはドーズ・レートを利用して放射源を制御するための
制御値が決定される。本発明は、放射源および対応する検出器を有する放射検出
装置だけでなく、その方法を実行するための対応する検出器にも関連する。
【0002】 そのような放射検査装置の動作に関し、放射中に検出器に入射するドーズ(dos
e)またはドーズ・レート(dose rate)ができるだけ正確に知られており、適切な
検査のための最適な量の放射が放射源から放射されるように、放射源が制御され
るようにすることが望ましい。このことは、例えばX線診断装置のような医療放
射装置に関して特に重要である。その中において検査される患者は、必要最小の
X線線量にのみさらされるべきである。
【0003】 本明細書において、「放射源」および「X線源」なる用語は、その検査に使用
される輻射を放出する装置全体を意図するよう理解すべきである。「ドーズ」お
よび「ドーズ・レート」なる用語は、例えば患者のような検査される対象背後の
検出器上における入力線量または入射線量率を意図するよう理解すべきである。
【0004】 フラット・ダイナミックX線検出器(Dynamic Flat Panel X-ray Detector)を
利用する場合に、放射パルス中の入力放射の測定が問題となり得る。「オン・ラ
イン」形式でドーズまたはドーズ・レートを測定するために別の装置が使用され
ないならば(すなわちX線パルス中)、像作成中の入射X線に関する情報は、慣
例的に先行するイメージからのみ導出可能である。
【0005】 例えば、US5,194,736が開示するX線検査装置は、関連する行列要
素の切替トランジスタ周辺の浮遊容量(stray capacitance)に起因して生じる残
留電流を利用して放射ドーズを測定するセンサ行列を有する。この測定は、任意
の形式で設けられる信号増幅器を利用して読み出し回線を介して、又はカウンタ
電極における特殊な増幅器を介して選択的に実行される。少なくとも放射持続期
間または放射強度は、実行される放射測定とは独立して制御装置によって制御さ
れる。この方法は、測定範囲がセンサ内で固定され、検出器行列の全列又は所定
の特別に結合された領域の何れかが読み出されなければならないという欠点を有
する。なぜなら、コストに起因して、各々のセンサ要素に各自の増幅器を関連付
けることは効率的ではないためである。しかしながら、そのような測定範囲は、
各自の検査における各自の対象領域(ROI: relevant region of interest)に通常
は正確に対応していない。
【0006】 概していえば、ROIなる用語は、適切な検査のために特に関心のある像内の
領域を示すために使用される。例えば、患者に対するX線検査の場合、検査され
るべき臓器が再生される像領域である。
【0007】 イオン化室を検出器自身の前に設けて、イオン化室を利用してドーズ・レート
を測定する方法も知られている。イオン化室はROIの機能性を制限するので、
この方法も、測定中に特別なROIを考慮に入れる最適な可能性を提供するもの
ではない。
【0008】 本発明は、この種の改良された方法およびその方法を実行する対応する装置を
提供し、簡潔で、経済的で放射源の効果的な制御を可能にし、各自の像ができる
だけ正確に形成される一方、選択されたROIに対して最適な放射ドーズを利用
可能にすることを目的とする。
【0009】 この目的は、以下の特徴を有する上述した種類の方法によって達成され、検出
器によって取得された測定シーケンスにおける一連の像の各像に関し、検出器の
選択された像領域に依存して像補正値が決定され、像補正値と測定シーケンスに
おける先行する像の像補正値とを利用して適応補正値が決定され、適応制御値を
利用して、測定された前記ドーズおよび/またはドーズ・レートから、放射源を
制御するための制御値が導出される。
【0010】 付加的な適応補正値は、ドーズまたはドーズ・パワーを測定する装置の誤差測
定を高精度に補償し;選択された像領域への依存性はROIが正確に考慮される
ようにし、ROIは放射源を制御するための制御値を利用する。適応的な方法に
起因して、先行する総ての像の像補正値の総ては、測定シーケンス内で使用され
る。行われる補償に関し、像補正値は、像の形成後にのみ決定されることが可能
であり、したがって以後の像に関してのみ利用可能になり、放射源の方向制御に
関して放射中に像補正値を決定することはできない。更に、補償は、適応補正値
が即座に測定されたドーズ又はドーズ・レートに結合される場合に生じる。
【0011】 本方法は、ドーズ又はドーズ・レートを決定するために特殊な装置を使用する
必要のあるダイナミック・フラット・パネルX線検出器に利用することに特に適
切である。しかしながら、本発明は原則としてスタティック・フラット・パネル
X線検出器のような任意の他の検出器、または例えば放射強度に関する情報がX
線露光中にフォトセンサを介して取得され得るようなイメージ増幅/TV回路に
基づくイメージ・システムに使用することが可能である。
【0012】 取得される各イメージに関し特に有利な実施例において、検出器の最初の作業
点(working point)は、選択された領域内の平均イメージ出力信号と検出器の最
大イメージ出力信号との比率により決定される。ROIのこのイメージ作業点は
、最大出力信号値に関連して示される。イメージ補正値は、作業点を利用しつつ
決定される。
【0013】 検出器の入力面に入射するドーズに対する作業点の比率は、検出器の伝達関数
と呼ばれるものによって決定される。検出システムのスペクトル依存性に起因し
て、入射ドーズに対する作業点の比率は、スペクトルにも依存する。したがって
、所定の校正放射スペクトルを利用して実行される校正手順の間に、ドーズ値は
「公称作業点」(nominal working point)と呼ばれるものに関して決定される。
この校正ドーズ値は、「ドーズ公称値」と呼ばれ、このドーズ公称値に関して交
渉作業点は、校正スペクトルに準拠した露光中に検出器において又は検出器のR
OI内で自動的に得られる。しかしながら、検査される実際の対象物すなわち患
者がX線ビームの経路内にいるとき、検出器における入射X線スペクトルは、特
定の校正スペクトルから偏移し、その結果、検出器上で実際に入射するドーズは
、像から導出された作業点を利用して決定されたドーズから偏移する。
【0014】 適切な像に関して決定された作業点には、まず公称スケール因子が乗算され、
規格化された作業点を形成する。この公称スケール因子は、公称ドーズ値および
選択されたドーズ値すなわち操作者により調整された値の比率(quotient)によっ
て形成される。その後に、公称作業点の値および規格化された作業点の比率が決
定され、像補正値が得られる。こうして、像補正値は、調整されたドーズによる
作業点と像に基づいて決定された作業点との間の偏移を最終的に表現することが
補償される。
【0015】 伝達関数によって決定される検出器作業点は、上述したように検出器への入射
ドーズに比例するので、像(イメージ)は更なる処理のために公称作業点に対し
てスケール化される必要がある。すなわち、入射ドーズの各時間に依存せずに、
像補正値は、これらの像のスケール化を考慮に入れることが好ましい。この目的
のため、公称スケール因子は、乗算器において像補正値が乗算され、調整された
またはスケール化されたドーズ値に依存することなしに、イメージ全体が常に公
称作業点に対してスケール化される。
【0016】 像のそのようなスケール化は、先行する像補正値が像のスケール化のために其
の都度利用されるようにして実行され得る。この目的のために、像補正値はロー
パス・フィルタでフィルタ処理され、例えば患者の呼吸または心拍に起因する検
出器作業点の短い揺らぎを平滑化する。この手法は、先行する像が次の像を表現
するような比較的高いイメージ・レートの場合にのみ利用可能である。
【0017】 しかしながら、各像は自身の像補正値を考慮しつつスケール化されることが好
ましい。この目的のため、例えば、検出器が適切な像に関する作業点および像補
正値を決定するまで、像は先ずバッファ・メモリに格納され、更なるスケール化
のために使用可能にする。
【0018】 次の像に関する適応補正値は、帰納的な手法を利用して、先行する適応補正値
および瞬時イメージの像補正値の積から導出されるのが好ましい。この目的のた
め、適応補正値を決定する装置は、補正値バッファ・メモリを有する。適応補正
値は、その補正値バッファ・メモリにその都度格納され、次の補正値の決定に際
してそこから抽出される。この帰納的な手法によれば、総ての先行する像の像補
正値はある程度(quasi)乗算される。これは、補正値が先行する補正値の全履歴
をその都度包含する点で、そのシステムが学習可能であることを意味する。
【0019】 例えば、適切な先行する測定シーケンスからの適応補正値は、適応補正値のそ
のような帰納的決定に関して開始点として取得され得る。また、特殊な開始点が
、例えば低ドーズで単独の像取得の手法によって生成され、あるいは例えば開始
値が単なる値1に設定されることも可能である。
【0020】 好ましくは、適応補正値を利用して測定されたドーズまたはドーズ・レートを
補正し、例えばイメージ当たりの放射強度および/または露出時間を制御するこ
とによって、放射源を制御する制御値を決定するために、そのような補正された
ドーズまたはドーズ・レートを以後使用する。
【0021】 本発明による方法は、ROIを考慮しつつ各イメージの適切な露出を保障する
。センサの様々な不完全性または検出器の入射面上のドーズ・パワーを測定する
方法、例えば、イオン化室の測定結果に対する環境的影響だけでなく、イオン化
室および検出器間のスペクトル偏移、イオン化室領域およびROI間の偏移その
他の誤差が、高精度に補償される。2つの連続する像が100%一致する場合で
あっても補正が可能である。検査中におけるドーズができるだけ最適化され、医
療分野の患者に対して放射負荷をも最適化することが達成される。
【0022】 本発明の詳細および利点は、独立請求項、および図面に示された本発明の実施
例を説明する以後の説明により明らかになるであろう。
【0023】 本実施例は、ダイナミック・フラット・パネルX線検出システムである。しか
しながら、本発明は原理的に他の検出システムにも利用可能であることに留意す
べきである。
【0024】 検出器1は、先ず、本事例においてはダイナミック・フラット・パネルX線検
出器のセンサ行列である検出部2を含む。検出部2は、像を形成するためにX線
にさらされる。その後、前段処理装置3を介して読み出しが行われ、検出部2の
誤りは既に補正されている。適切な像の作業点WPは、前段処理装置3によっ
て提供される像から装置8において決定され得る。
【0025】 この目的のため、各自の対象領域(ROI)は装置8に入力される。像の作業
点WPは、ROI内でその都度決定される。これは、最大像出力信号に対する
ROI内での平均像出力信号の比率が決定されることを意味する。
【0026】 乗算器19において、先ず、像作業点WPにスケール因子SKNEを乗算す
ることによって、像作業点WPから規格化されたWPNOが生成される。公称
スケール因子SKNEは、除算器22の出力より成り、ドーズ公称値DNEおよ
び選択されたドーズ値Dの比率として形成される。ドーズ公称値DNEは入力
28を介して除算器22に印加され得る。選択された又は調整されたドーズ値D は、入力29を介して除算器22に印加される。
【0027】 乗算器19の出力に存在する適切な像の規格化された作業点WPNOは、除算
器20に印加され、入力27を介して印加される公称作業点WPNEと、規格化
された公称作業点WPNOとの比率を形成する。この比率は、適切な像に対する
所望の像補正値zを構成する。これは、各自の調整された又は選択されたドー
ズDと装置8によって決定された作業点WPとの比率に本質的には対応する
【0028】 しかしながら、公称作業点WPNEは、検出器に生じるドーズと無関係である
。このため、特別に規定される校正X線スペクトルを含む校正プロセスにおいて
、ドーズ公称値DNEが前もって決定され、公称作業点WPNEが検出器上のド
ーズ公称値DNEに対して正確に生じる。
【0029】 乗算器21は、像補正値zおよび公称スケール因子SKNEから各イメージ
に関するスケール因子SKを決定する。スケール因子SKを利用して、適切
な入射ドーズに関して独立である公称作業点WPNEに対してスケール装置5に
おける像の縮尺を変更する。このような順方向結合を実現するため、前段処理装
置3の後続の各イメージは、バッファ・メモリ4に格納され、適切なイメージの
像補正値zが決定され、必要なスケール因子SKが形成されるようにする。
【0030】 他の手法によれば(図示せず)、像はバッファ・メモリ4に格納されないが、
その代わり先行する像の補正値が使用される。しかしながら、この補正値を、ス
ケール因子SKを形成するために乗算器21に先行するローパス・フィルタに
印加し、例えば患者の連続する像における呼吸および心拍に起因するような変動
を高速に平滑化することは、より意義のあることである。
【0031】 しかしながら、2つの方法の内の前者は、連続するイメージの情報が非常に多
く偏移し、付加的な遅延がさほど重要ではないような、比較的低いイメージ・レ
ートである場合に特に有益である。
【0032】 スケール装置により伝達される像は、出力23を通じて更なる処理装置へ直接
的に印加され、および/またはダイナミック・レンジ変換機6および後続のスケ
ール調整器7を経て出力24から出力される。
【0033】 適切な像に関する補正値zは、装置14に印加され、帰納的方法によって次
の像に関する適応補正値yn+1を生成する。このため、入来する値zは、瞬
時適応補正値yとその都度組み合わせられる。このため装置14はバッファ・
メモリ13に結合され、このメモリは、2つの像の間で瞬時適応補正値yをそ
の都度バッファする。次のイメージに関する装置14から発する適応補正値y +1 を利用して、像を形成する輻射を放出する放射源(図示せず)を制御する。
【0034】 入射ドーズまたはドーズ・レートに依存してできるだけ正確に放射源を制御す
るために、像の形成中に、検出部2上に入射する放射ドーズを測定することが可
能である。このため、イオン化室11は検出装部2の前方に放射方向に向かって
直接的に設けられる。イオン化室11に対してグリッド10が先行し、X線ビー
ムによる対象物から散乱した輻射を除去する。装置12はイオン化室11を制御
し、必要な電圧がそこに印加され、ドーズ・レートRが測定され、可能な最初
の補正が既に実行され、例えば、環境的影響を、またはイオン化室11および検
出部2の間のスペクトル依存性による偏移を補償する。そのようなスペクトル偏
移は、印加された電圧および例えば患者である検査される対象物の吸収によって
顕著に影響を受け、したがって大幅に変化し得る。
【0035】 図時示される例は、放射中にドーズ・レートRを測定する第2の可能性を有
する。このため、入射ドーズ・レートRは、装置9および前段処理装置3を介
して、検出器2の浮遊容量に起因する残留電流に基づいて決定される。スイッチ
30は、一方の手法から他方への切替を可能にする。当然のことではあるが、ド
ーズ・レートを測定する装置の一方しか有しない場合も、本発明による装置に包
含される。この場合はスイッチなしで形成される。
【0036】 決定されたドーズ・レートRは、除算器16に印加される。除算器16は、
測定されたドーズ・レートRおよび装置14によって供給される適応補正値yn+1 の比率を形成する。除算器16の出力値は補正されたドーズ・レートR を構成する。補正されたドーズ・レートRは、適切なイメージに対して測定さ
れた瞬時ドーズ・レートRに対応し、ROI内の作業点が使用される先行する
像補正値zを考慮して補正される。
【0037】 補正されたドーズ・レートRは、さらに、補正されたドーズ・レートR
、入力31を介して除算器17に入力される調整されたドーズ・レートとの比率
を形成する除算器17に入力される。ドーズ・レートに関する所望の補正値XG
は、除算器17の出力に存在し、出力25を介して放射源に印加される。
【0038】 あるいは、補正されたドーズ・レートRは、時間に関する積分によって補正
されたドーズDを決定する(補正されたドーズ・レートRに基づいて)ドー
ズ・レート積分器15に印加される。除算木18は、補正されたドーズRと、
入力32を介して除算器18に入力される調整されたドーズ・レートとの比率を
形成する。除算器18の出力は、出力26を介して放射源に印加されることが可
能なドーズに関する補正値XGCを包含する。
【0039】 制御値XGC,XGCによる制御は、制御値XGC,XGCが1より
大きい場合は、放射源すなわちX線源がドーズ又はドーズ・レートを減少させ、
1より小さい場合にはドーズ又はドーズ・レートを増加させるように実行される
。この制御は、一方において、検出器で測定されたドーズ・レートRまたはそ
れらから導出され調整されたドーズ・レート又はドーズに対応するドーズを形成
し、他方において、適応補正値yn+1を形成し、各イメージの像補正値z
複合的に存在するところの像補正値が、総量1の値にその都度対応する。
【0040】 しかしながら、装置8によりROIで決定される検出器作業点WPが、選択
され又は調整されたドーズDに関する作業点に正確に対応する場合に、1にな
る像補正値zが出現する。この場合は、ROI内の入射ドーズが調整されたド
ーズDに正確に対応し、スケール化された像が公称作業点WPNEを有する場
合である。その結果、大きさや配置、検出器のスペクトル偏移、およびドーズ・
レート測定手段11,12の感度によらず、入射ドーズが、選択された領域RO
I内で調整又は選択されたドーズ値Dに対応するように、適応補正方法は放射
源を自動的に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本方法を実行する本発明による検出器のブロック図である。
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月18日(2002.10.18)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21K 5/02 G21K 5/02 X H05G 1/44 H05G 1/44 A 1/60 1/60 E Fターム(参考) 2G001 AA01 BA11 CA01 DA01 FA06 FA08 JA01 LA01 4C092 AA01 AB04 AC01 AC11 CC02 CC10 CD05 CE01 CF25 CF26 4C093 AA30 BA06 BA07 CA01 CA32 EB02 EB13 FA15 FA18 FA43 FA45

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射像を取得するために放射源と検出器とを有する放射検査
    装置を動作させる方法であって、前記検出器の検出部に入射する像を形成するド
    ーズおよび/またはドーズ・レートが測定され、測定された前記ドーズおよび/
    またはドーズ・レートを利用して前記放射源を制御するための制御値が決定され
    、前記検出器によって取得される測定シーケンスにおける一連の像の各像に関し
    、前記検出器の選択された像領域に依存して像補正値が決定され、前記像補正値
    と前記測定シーケンスにおける先行する像の前記像補正値とを利用して適応補正
    値が決定され、前記適応制御値を利用して、測定された前記ドーズおよび/また
    はドーズ・レートから、前記放射源を制御するための前記制御値が導出されるこ
    とを特徴とする放射検査装置を動作させる方法。
  2. 【請求項2】 取得された各像について、選択された像領域内の平均像出力
    信号および前記検出器の最小像出力信号の比率から、検出器の作業点が決定され
    、前記像補正値が前記作業点を利用して決定されることを特徴とする請求項1記
    載の方法。
  3. 【請求項3】 規格化された作業点を形成するために適切な像に関して決定
    された作業点に公称スケール因子が乗算され、前記公称スケール因子は、ドーズ
    公称値と選択されたドーズ値との比率により形成され、前記像補正値を形成する
    ために公称作業点と規格化された作業点との比率が形成されることを特徴とする
    請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 取得された各像は、公称スケール因子および像補正値の積に
    より形成される像スケール因子によって縮尺が変更されることを特徴とする請求
    項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 帰納的手法を利用して、先行する適応補正値と瞬間的な像の
    像補正値との積として、次の像に関する適応補正値が形成されることを特徴とす
    る請求項1ないし4の何れか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 測定されたドーズおよび/またはドーズ・レートが前記適応
    補正値によって補正され、補正されたドーズおよび/またはドーズ・レートが前
    記制御値を決定するために使用されることを特徴とする請求項1ないし5の何れ
    か1項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6の何れか1項に記載の方法を実行するため
    の検出器であって、当該検出器は、前記検出器の検出部に入射する像を形成する
    ドーズおよび/またはドーズ・レートを測定する測定器と、測定された前記ドー
    ズまたはドーズ・レートを利用して前記放射源を制御するための制御値を決定す
    る装置と、前記制御値を放射源に提供する手段とを有し、当該検出器は、前記検
    出器によって取得された測定シーケンスにおける一連の像の各像に関し、前記検
    出器の選択された像領域に依存して像補正値を決定する装置と、前記像補正値と
    前記測定シーケンスにおける先行する像の前記像補正値とを利用して適応補正値
    を決定する装置とを有し、前記放射源を制御するための前記制御値を決定する前
    記検出部は、前記適応制御値を利用して、測定された前記ドーズおよび/または
    ドーズ・レートから、制御値が決定されるように配置されることを特徴とする検
    出器。
  8. 【請求項8】 像補正値を決定する前記装置が、選択された像領域内の平均
    像出力信号および前記検出器の最小像出力信号の比率から、検出器の作業点を決
    定する装置を有することを特徴とする請求項7記載の検出器。
  9. 【請求項9】 前記検出器が、ドーズ公称値と選択されたドーズ値との比率
    により形成される公称スケール因子を生成する装置を有し、前記像補正値を決定
    する検出部が、規格化された作業点を形成するために適切な像に関して決定され
    た作業点に公称スケール因子を乗算する乗算器と、前記像補正値を形成するため
    に公称作業点と規格化された作業点との比率を形成する除算器とを有することを
    特徴とする請求項8記載の検出器。
  10. 【請求項10】 公称スケール因子および像補正値の積により形成される像
    スケール因子によって取得された関連する像の縮尺を変更する装置を有すること
    を特徴とする請求項7ないし9の何れか1項に記載の検出器。
  11. 【請求項11】 適応補正値を決定する装置が、補正値バッファ・メモリを
    有し、帰納的手法を利用して、先行する適応補正値と瞬間的な像の像補正値との
    積として、次の像に関する適応補正値が形成されるように配置されることを特徴
    とする請求項7ないし9の何れか1項に記載の検出器。
  12. 【請求項12】 前記放射源を制御するための前記制御値を決定する前記検
    出部が、前記制御値を決定するために適応補正値を利用して、測定されたドーズ
    および/またはドーズ・レートを補正する装置を有することを特徴とする請求項
    6ないし9の何れか1項に記載の検出器。
  13. 【請求項13】 放出源と、請求項7ないし12の何れか1項に記載の検出
    器とを有し、請求項6ないし9の何れか1項に記載の方法を実行する放出検査装
    置。
JP2001573864A 2000-03-31 2001-03-22 放射検査装置を動作させる方法 Withdrawn JP2003529426A (ja)

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