JP4029491B2 - X-ray imaging device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検体にX線を照射することで、被検体を透過したX線に基づいて、被検体の透過像を撮像するX線撮像装置に係り、特に、ノイズが低減された高品位の透過像を得るための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、X線撮像装置では被検体の透過像を得るために、被検体にX線を照射して、その被検体を透過したX線を例えばイメージインテンシファイア(I・I管)で受光する。このイメージインテンシファイアの受光面で受光したX線の強弱によって、その後部に取り付けられたTVカメラに被検体の透過像が結像される。この透過像をTVモニタやX線フィルムなどに出力することで、被検体の透過像を得ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のX線撮像装置では、電子レンズ結像方式の真空管構造を採っているイメージインテンファイアが大容積の重量物であることから、イメージインテンシファイアの取り付けに大がかりな構造が必要であるということが懸案となっており、改善が求められている。
【0004】
そこで、近年、X線を検出する複数個のX線検出素子が二次元状に配列されたX線平面センサが、イメージインテンファイアの代わりに利用される試みがされている。しかし、X線平面センサの各X線検出素子は受光したX線を電荷として蓄積するのだが、その構造上、X線を受光していない場合にも暗電流が発生する。この暗電流による電荷がX線に起因する電荷とともに蓄積されるので、X線検出素子から検出される電荷には、暗電流によるノイズが乗ったものとなる。このノイズが乗った各X線検出素子から得られた検出情報に基づいて、X線平面センサに投影される被検体の透過像を生成することとなるので、高品位の透過像を得ることができないという問題が生じている。
【0005】
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、X線検出素子で発生する暗電流に起因するノイズを除去した高品位の透過像を得ることができるX線撮像装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
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。
請求項1に記載の発明は、被検体にX線を照射することで前記被検体の透過像を撮像するX線撮像装置において、(a)前記X線が入射するとそのX線を電荷に変換して蓄積する複数個のX線検出素子が二次元状に配列されて構成されるX線平面センサと、(b)前記X線平面センサの各X線検出素子に蓄積された電荷を各X線検出素子の検出情報として取得する検出情報取得手段と、(c)前記被検体にX線を照射する直前に、前記検出情報取得手段によって取得された検出情報を、照射前検出情報として記憶する照射前検出情報記憶手段と、(d)前記被検体にX線を照射した際に、前記検出情報取得手段によって取得された検出情報を、照射検出情報として記憶する照射検出情報記憶手段と、(e)前記照射検出情報記憶手段に記憶された各X線検出素子の照射検出情報に、前記照射前検出情報記憶手段に記憶された各X線検出素子の照射前検出情報を作用させることで、前記各X線検出素子の照射検出情報から前記各X線検出素子に発生する暗電流に起因するノイズを除去する演算処理手段と、(f)前記被検体に対するX線の照射が終了した直後に、前記検出情報取得手段によって取得された検出情報を、照射後検出情報として記憶する照射後検出情報記憶手段を備え、前記演算処理手段は、前記照射検出情報記憶手段に記憶された各X線検出素子の照射検出情報に、前記照射前検出情報記憶手段に記憶された各X線検出素子の照射前検出情報と、前記照射後検出情報記憶手段に記憶された各X線検出素子の照射後検出情報とを作用させることで、前記各X線検出素子の照射検出情報から前記各X線検出素子に発生する暗電流に起因するノイズを除去することを特徴とするものである。
【0007】
(削除)
【0008】
〔作用〕
この発明の作用は次のとおりである。
請求項1に記載の発明によれば、X線平面センサの各X線検出素子は、被検体を透過して入射してくるX線に応じた電荷を各々蓄積する。X線平面センサは、二次元状に配列された複数個のX線検出素子によって構成されているので、各X線検出素子は、X線平面センサ全体に投影される被検体の透過像の濃淡に応じた電荷を蓄積する。検出情報取得手段は、各X線検出素子に蓄積された電荷を検出情報として取得する。照射前検出情報記憶手段は、被検体にX線が照射される直前に検出情報取得手段によって取得される検出情報を、X線検出素子に発生する暗電流によって蓄積された電荷である照射前検出情報として記憶する。照射検出情報記憶手段は、被検体にX線が照射された際に検出情報取得手段によって取得される検出情報を、X線の照射によってX線検出素子に蓄積された電荷である照射検出情報として記憶する。演算処理手段は、照射検出情報に照射前検出情報を作用させて、照射検出情報に含まれる、X線検出素子に発生する暗電流に起因するノイズを除去する。照射後検出情報記憶手段は、被検体に対するX線の照射が終了した直後に検出情報取得手段によって取得される検出情報を、X線の入射後においてX線検出素子で発生する暗電流によって蓄積された電荷である照射後検出情報として記憶する。さらに、前記演算処理手段は、照射検出情報に照射前検出情報と照射後検出情報とを作用させて、照射検出情報に含まれる暗電流に起因するノイズを除去する。
【0009】
(削除)
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
<第1実施例>
図1は第1実施例に係るX線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【0011】
図1に示すように、X線撮像装置は、被検体Mを載置する天板2と、天板2上の被検体MにX線を照射するX線管3と、天板2やX線管3等の移動を制御したり、X線管3からのX線照射を制御する制御部4と、被検体Mを透過したX線が入射するフラットパネル型X線センサ(以下、単に「パネル型X線センサ」と呼ぶ)5と、パネル型X線センサ5で得られるX線応じた電荷に基づいて被検体Mの透過像を生成する画像処理系統1とを備えて構成されている。
【0012】
制御部4は、CPUやメモリなどを備えるいわゆるコンピュータで構成されており、X線撮像装置全体を統括的に制御・管理するものである。例えば、制御部4は、X線の照射時間や照射強度をX線管3に指示したり、図示しない駆動機構によって、天板2、X線管3、パネル型X線センサ5などを移動させたりする。なお、制御部4には図示しないマウスやキーボードなどの入力装置が接続されており、X線撮像装置を操作するオペレータの指示をX線撮像装置に与えることもできる。
【0013】
天板2は、図示しない駆動機構によって、例えばX、Y方向に進退可能に構成されている。天板2は制御部4の指示によって、天板2の背面側に配備されるパネル型X線センサ5の上方に被検体Mの撮像対象部位が来るように移動する。
【0014】
X線管3は、管電圧・管電流等の設定照射条件に従ってX線を被検体Mに照射するよう構成されている。
【0015】
パネル型X線センサ5は、図2に示すように、パネル型X線センサ5に入射するX線を電荷に変換する光電変換層51(図2中、右上がりの斜線で示す)と、光電変換層51で変換された電荷に応じて電荷を蓄積する複数個の検出セル52がX、Y方向に二次元状(アレイ状)に配列された検出アレイ層53との積層構造となっており、さらに、各検出セル52に蓄積された電荷をY方向の列ごとに取り出すためのゲートドライバ54を備えている。以下、この実施例では便宜上、図2におけるX方向の配列を「X列」、Y方向の配列を「Y列」と呼ぶ。なお、パネル型X線センサ5は本発明におけるX線平面センサに相当する。
【0016】
パネル型X線センサ5の各検出セル52は、その上部の領域における光電変換層51に入射するX線に応じた電荷を蓄積するものである。各検出セル52は、図2に示すように、電荷を蓄積するコンデンサ素子30と、コンデンサ素子30に蓄積された電荷を画像処理系統1の検出情報収集部11に送る出力ライン56に接続されたトランジスタ素子31と、光電変換層51の一部領域とを備えて構成されている。また、各検出セル52は、Y列ごとにゲートドライバ54からの入力ライン55が接続されており、さらに、各検出セル52は、X列ごとに検出情報収集部11に接続される出力ライン56が接続されている。したがって、各検出セル52に蓄積される電荷は、Y列ごとに画像処理系統1の検出情報収集部11に送られる。
【0017】
各検出セル52は、図3の等価回路に示されるように、入射するX線の強さに応じた電荷を供給する光電変換層51の一部である光電変換素子32と、光電変換素子32に直列に配置されるコンデンサ素子30と、コンデンサ素子30の電荷を検出情報収集部11に送るトランジスタ素子31とを備えて構成されている。なお、この検出セル52は、本発明におけるX線検出素子に相当する。
【0018】
ここで、検出セル52の動作について説明する。光電変換素子32には所定の電圧Vが印加されており、光電変換素子32にX線が入射すると、光電変換素子32に電流が流れてコンデンサ素子30に電荷が蓄積される。蓄積される電荷の量は、入射するX線の強さや時間に応じて変化する。その後、トランジスタ素子31のゲート電極31aに接続されたゲートドライバ54によって、「ON」即ちゲート電極31aに電圧が所定時間印加されると、ソース電極31bからドレイン電極31cに向かって、コンデンサ素子30に蓄積された電荷が流れ出す。その結果、コンデンサ素子30に蓄積されていた電荷が検出情報収集部11に向かって流れる。なお、光電変換素子32は抵抗体として見ることもできるので、X線が入射していない場合であっても、光電変換素子32には極めて微小な電流が流れて、徐々にコンデンサ素子30に電荷が蓄積されると考えられる。このX線が入射していない場合に流れる電流は、一般的に暗電流と呼ばれている。したがって、X線が入射されて、コンデンサ素子32に電荷が蓄積されている場合にも暗電流に起因する電荷が合わせて蓄積されるので、この暗電流に起因する電荷を含んだ情報に基づいて透過像を生成すると、その暗電流に起因するノイズが透過像に現れる。
【0019】
画像処理系統1は、パネル型X線センサ5の各検出セル52で得られる電荷に基づいて、被検体Mの透過像を生成するものであり、パネル型X線センサ5からの情報を収集する検出情報収集部11を備えている。この検出情報収集部11は、パネル型X線センサ5の各出力ライン56を通じて送られてくる電荷を電圧信号に変換する図示しない電圧変換回路と、各Y列ごとに送られてくる各検出セル52の各電圧信号をX列ごとに順次取り込む図示しないマルチプレクサとを備えて構成されている。パネル型X線センサ5から順次送られてくるY列ごとの各検出セル52の電荷は、X列ごとに順次電圧信号に変換されマルチプレクサに読み取られる。マルチプレクサは、Y列ごとの全ての検出セル52の電圧信号に基づいて、パネル型X線センサ5のY列ごとの検出情報を生成する。Y列ごとの検出情報は、A/D変換回路を備えたA/D変換部12によってデジタル変換された後、フレーム切換部13に送られる。なお、電圧変換回路、マルチプレクサ及びA/D変換回路等は、周知のものであるのでここでの説明は省略する。
【0020】
フレーム切換部13は、A/D変換部12を介して送られてくる検出情報を、暗電流情報メモリ14またはX線情報メモリ15のいずれか一方に送るものである。具体的にフレーム切換部13は、被検体MにX線が照射されていない場合に検出情報収集部11から送られてくる検出情報を暗電流情報メモリ14に送る一方で、被検体MにX線が照射された際に検出情報収集部11から送られてくる検出情報をX線情報メモリ15に送る。なお、フレーム切換部13でのX線照射の有無の判断は、特定の手段に限定されるものではなく、例えば制御部4から得られるようにしたり、また、検出情報収集部11から送られてくる検出情報のヘッダー情報によって得られるようすることができる。
【0021】
暗電流情報メモリ14およびX線情報メモリ15は、パネル型X線センサ5の各Y列ごとに得られる検出情報を、パネル型X線センサ5に投影されるデジタル画像として記憶する、いわゆるフレームメモリで構成されている。したがって、各メモリ14、15では、パネル型X線センサ5のY列ごとの全ての検出情報を送られた段階で、パネル型X線センサ5全体に投影された被検体Mの透過像がデジタル画像として記憶される。その結果、暗電流情報メモリ14には、パネル型X線センサ5の各検出セル52の暗電流に起因するノイズの分布であるノイズ画像が記憶される。一方、X線情報メモリ15には、暗電流に起因するノイズを含む被検体Mの透過像がデジタル画像として記憶される。なお、暗電流情報メモリ14は、本発明における照射前検出情報記憶手段に、X線情報メモリ15は、本発明における照射検出情報記憶手段に、それぞれ相当する。
【0022】
演算処理部17は、いわゆるコンピュータで構成されており、暗電流情報メモリ14およびX線情報メモリ15の各画像を呼び出し、対応する各画素ごとに演算処理を施す。この演算処理によって、X線情報メモリ15に記憶された透過像のデジタル画像から、暗電流情報メモリ14に記憶されたノイズ画像が例えば差し引かれることで、ノイズが除去された高品位の透過像が得られる。この透過像は、モニタ等で構成される表示部18に表示される。なお、演算処理部17は、本発明における演算処理手段に相当する。
【0023】
以下、パネル型X線センサ5から得られる情報および画像処理系統1で行われる処理について詳細に説明する。
【0024】
まず、パネル型X線センサ5の各検出セル52では、暗電流またはX線の照射によって、図4に示すような電荷が蓄積される。図4は、パネル型X線センサ5の各検出セル52での時間の経過による電荷の蓄積状況を示している。また、その横軸は時間の経過を示し、縦軸は蓄積される電荷の大きさを示している。
【0025】
図4中、符号Trは、検出情報収集部11に備えるマルチプレクサによって読み出される単一の検出セル52の電荷の読出し時間を示す。符号Ts1、2は、検出セル52での電荷の蓄積時間を示す。符号Txは、X線管3からX線が照射されているX線照射時間、すなわちX線の照射に伴う電荷の蓄積時間を示す。なお、図4中、1〜N番目の検出セルごとに読出し時間Trづつずれているが、これは1つの検出セル52の電荷信号を読出している間は、他の各検出セル52の電荷信号を読出すことができないからである。つまり、パネル型X線センサ5のX列に並ぶ各検出セル52は、ゲートドライバによって同時に「ON」されるが、マルチプレクサは、それら検出セル52の電荷を読み込む際には、各検出セル52ごとに順次電荷を読み込むからである。また、蓄積時間Ts1とTs2とは同時間であるが、蓄積時間Ts1とTs2とを区別しているのは、蓄積時間Ts1においては、暗電流に起因する電荷だけを蓄積しており、一方、蓄積時間Ts2においては、暗電流に起因する電荷を含むX線の入射による電荷を蓄積しているからである。
【0026】
蓄積時間Ts1は、X線が照射される直前であり、このときX線は照射されていない。各検出セル52では、暗電流に起因する電荷が徐々に蓄積される。つまり、蓄積時間Ts1において蓄積される電荷量は、蓄積時間Ts1における斜線で示された面積に相当する。なお、各検出セル52の光電変換素子32を抵抗体として見た場合に、各検出セル52によってその抵抗値が異なるので、各検出セル52に蓄積される暗電流に起因する電荷は異なる。但し、この実施例では説明の便宜上、ほぼ同程度の高さで図示している。
【0027】
蓄積時間Ts2は、X線が照射された際であり、X線照射時間Txが含まれている。このとき、各検出セル52では、暗電流に起因する電荷が徐々に蓄積されるとともに、被検体Mを透過したX線が入射した際のX線の強弱によって、そのX線に応じた電荷が蓄積される。この場合にも、蓄積時間Ts2における斜線で示された領域の面積が、各検出セル52に蓄積される電荷量に相当する。なお、図4に示されているように、X線の強弱によって、蓄積される電荷量が変化している(図4ではX線照射時間Txにおける例えば1番目と2番目との電荷の高さが異なる)。つまり、各検出セル52に蓄積される電荷量の相違が、デジタル画像の各画素の画素値として現れ、その各画素値の差が透過像の濃淡差となることで、パネル型X線センサ5に投影される被検体Mの透過像が画像として得られる。
【0028】
まず、蓄積時間Ts1が経過すると、パネル型X線センサ5のゲートドライバ54は、例えば1列目の全検出セル52のトランジスタ素子31を「ON」にする。これにより、パネル型X線センサ5の1列目の各検出セル52で蓄積された暗電流に起因する電荷が、順次X列ごとに検出情報収集部11に送られる。検出情報収集部11は、1列目の各検出セル52の電荷を順次読出し、その電荷に基づいた電圧信号に変換した後、1列目の1列分の検出情報を生成する。この検出情報は、A/D変換部12およびフレーム切換部13を介して、暗電流情報メモリ14に記憶される。同様にして、検出情報収集部11は、パネル型X線センサ5の2〜最終列目までの検出情報を取得し、それら検出情報を順次暗電流情報メモリ14に送る。その結果、暗電流情報メモリ14には、パネル型X線センサ5の各検出セル52の暗電流に基づくノイズ画像が記憶される。なお、蓄積時間Ts1に基づく検出情報は、本発明における照射前検出情報に相当する。
【0029】
次に、蓄積時間Ts2が経過すると、ゲートドライバ54は、1列目の全検出セル52を「ON」にする。これによって、被検体Mを透過したX線情報が含まれる電荷が順次X列ごとに検出情報収集部11に送られる。検出情報収集部11は、各検出セル52の各電荷に基づいて、1列目の1列分の検出情報を生成する。この検出情報はX線情報メモリ15に送られる。同様にして、検出情報収集部11は、2〜最終列目までの検出情報を生成し、それら検出情報を順次X線情報メモリ15に送る。その結果、X線情報メモリ15には、暗電流に起因するノイズが含まれた被検体Mの透過像のデジタル画像が記憶される。なお、蓄積時間Ts2に基づく検出情報は、本発明における照射検出情報に相当する。
【0030】
演算処理部17は、暗電流情報メモリ14に記憶された透過像のデジタル画像の各画素の画素値から、その各画素に対応するX線情報メモリ15に記憶されたノイズ画像の各画素の画素値を除算する。したがって、透過像のデジタル画像の各画素に含まれていた暗電流に起因するノイズが取り除かれる。つまり暗電流に起因するノイズが除去された高品位の透過像が得られる。
【0031】
上述した第1実施例のX線撮像装置によれば、X線を照射する直前に各検出セル52に発生している暗電流に起因するノイズを取り出しているので、その直後に撮像される透過像に最も影響すると思われるノイズを把握することができる。その結果、透過像に含まれている主なノイズを除去することができるので、高品位の透過像を得ることができる。
【0032】
なお、上述した第1実施例において、例えば、図5に示すように、X線照射時間Txが、蓄積時間Ts2と蓄積時間Ts3とにまたがるような場合には、以下に説明するように変形実施することができる。
【0033】
蓄積時間Ts2で得られる検出情報と、蓄積時間Ts3とで得られる検出情報とを加算した検出情報をX線情報メモリ15に記憶する。このとき、X線情報メモリ15には、暗電流に基づくノイズが2倍になった、被検体Mの透過像のデジタル画像が記憶される。一方、暗電流情報メモリ14には、第1実施例と同様の暗電流に基づくノイズ画像が記憶されている。
【0034】
演算処理部17は、透過像のデジタル画像の各画素の画素値から、その各画素に対応するノイズ画像の各画素の画素値を2倍にした画素値を除算する。したがって、透過像のデジタル画像の各画素に含まれていた暗電流に起因する2倍のノイズが取り除かれる。つまり、第1実施例の場合と同様に、ノイズが低減された高品位の透過像が得られる。
【0035】
なお、この際、蓄積時間Ts2で得られる検出情報と、蓄積時間Ts3で得られる検出情報とは、それぞれ別個のX線情報メモリに一旦記憶し、のちに加算することも可能である。
【0036】
<第2実施例>次に、図6〜図8を用いて第2実施例について説明する。図6は、第2実施例に係るX線撮像装置を示すブロック図である。上述した第1実施例と共通する部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0037】
図6に示すように、第2実施例のX線撮像装置は、第1実施例のX線撮像装置に残留情報メモリ16を設けたものである。第2実施例に係るフレーム切換部13は、検出情報収集部11から送られてくる検出情報に応じて、それら検出情報を暗電流メモリ14、X線情報メモリ15又は残留情報メモリ16に送るものである。また、残留情報メモリ16も、暗電流メモリ14およびX線情報メモリ15と同様に、パネル型X線センサ5に全体に投影される被検体Mの透過像をデジタル画像として記憶するフレームメモリで構成されている。
【0038】
ここで、第1実施例では、パネル型X線センサ5の各検出セル52において、X線の入射の如何に係わらず同程度の暗電流が流れて電荷が蓄積される場合について説明したが、この第2実施例では、X線の入射の前後で各検出セル52内に流れる暗電流の大きさが変化する場合を想定しており、その暗電流の変化に応じたノイズを透過像から取り除くことができる技術について説明する。具体的には、直前に入射したX線の強さが比較的強いと、検出セル52に対するX線の入射が終了した後に流れる暗電流は比較的大きくなり、直前に入射したX線の強さが比較的弱いと、比較的小さな暗電流が流れる傾向となる場合がある。この場合には、各検出セル52のX線入射前後の暗電流による電荷を取得することで、X線が照射された際の透過像のデジタル画像から、X線入射前後の暗電流に応じた分のノイズを差し引くことで、高品位の透過像を得ることができる。
【0039】
以下、第2実施例において、パネル型X線センサ5から得られる情報および画像処理系統1で行われる処理について詳細に説明する。
【0040】
まず、パネル型X線センサ5の各検出セル52における、X線照射前の暗電流による電荷の蓄積、X線の照射による電荷の蓄積及びX線照射後の暗電流による電荷の蓄積の状況を図7に示す。図7は、第1実施例と同様にパネル型X線センサ5の各検出セル52での時間の経過による電荷の蓄積状況を示している。また、その横軸は時間の経過を示し、縦軸は蓄積される電荷の大きさを示している。
【0041】
図7中、符号Trは、各検出セル52の電荷の読出し時間を示す。符号Tsa、Tsb、Tscは、検出セル52での電荷の蓄積時間を示す。符号Txは、X線の照射に伴う電荷の蓄積時間を示す。なお、図7中、1〜N番目ごとの検出セル52の電荷の蓄積開始が読出し時間Trづつずれているが、これは第1実施例と同様の理由である。蓄積時間Tsa、Tsb、Tscはそれぞれ同時間である。なお、蓄積時間Tsa、Tsb、Tscを区別しているのは、蓄積時間Tsaにおいては、X線照射前の暗電流に起因する電荷だけを蓄積しており、また、蓄積時間Tsbにおいては、暗電流に起因する電荷を含むX線の入射による電荷を蓄積しており、さらに、蓄積時間Tscにおいては、X線照射後の暗電流に起因する電荷だけを蓄積しているからである。
【0042】
蓄積時間Tsaでは、X線が照射される直前に流れる暗電流に起因する電荷が各検出セル52に蓄積される。なお、このとき蓄積される電荷量は、蓄積時間Tsaにおける斜線で示された面積に相当する。
【0043】
蓄積時間Tsbでは、X線が照射された際であり、X線照射時間Txが含まれている。このとき、各検出セル52では、X線照射前まではX線が照射される直前に流れる暗電流に起因する電荷が徐々に蓄積されるとともに、X線照射中には入射するX線の強さに応じた電荷が蓄積され、さらに、X線照射後には入射していたX線の強さに応じた暗電流に起因する電荷が蓄積される。蓄積時間Tsbにおいて蓄積される電荷量は、蓄積時間Ts2における斜線で示された領域の面積に相当する。
【0044】
蓄積時間Tscでは、X線が照射された直後に流れる暗電流に起因する電荷が各検出セル52に蓄積され、このとき流れる暗電流は、各検出セル52に入射するX線の強さに応じて変化している。なお、このとき蓄積される電荷量は、蓄積時間Tscにおける斜線で示された面積に相当する。
【0045】
まず、蓄積時間Tsaが経過すると、パネル型X線センサ5のゲートドライバ54は、Y列ごとの全検出セル52を順次「ON」にする。これにより、パネル型X線センサ5の各Y列ごとの全検出セル52で蓄積された暗電流に起因する電荷が、検出情報収集部11に順次送られる。検出情報収集部11は、順次送られてくる各Y列ごとの各検出セル52の電荷をX列ごとに順次読み出し、それらの電荷に基づいて、各Y列ごとの検出情報を順次生成する。この検出情報は、A/D変換部12およびフレーム切換部13を介して、暗電流情報メモリ14に順次記憶される。その結果、暗電流情報メモリ14には、パネル型X線センサ5の各検出セル52のX線照射前の暗電流に基づくノイズ画像が記憶される。
【0046】
次に、蓄積時間Ts2が経過すると、ゲートドライバ54は、Y列ごとの全検出セル52を順次「ON」にする。これによって、被検体Mを透過したX線情報が含まれる電荷が検出情報収集部11に順次送られる。検出情報収集部11は、順次送られてくる各Y列ごとの各検出セル52の電荷に基づいて、各Y列ごとの検出情報を生成し、順次X線情報メモリ15に送る。その結果、X線情報メモリ15には、X線照射前後の暗電流に起因するノイズが含まれた被検体Mの透過像のデジタル画像が記憶される。
【0047】
さらに、蓄積時間Tscが経過すると、パネル型X線センサ5のゲートドライバ54によって、Y列ごとの全検出セル52を順次「ON」され、パネル型X線センサ5の各Y列の各検出セル52で蓄積された暗電流に起因する電荷が、検出情報収集部11に順次送られる。検出情報収集部11は、順次送られてくる各Y列ごとの各検出セル52の電荷に基づいて、各Y列ごとの検出情報を順次生成し、残留情報メモリ16に順次送られる。その結果、残留情報メモリ16には、パネル型X線センサ5の各検出セル52のX線照射後の暗電流に基づく残留ノイズ画像が記憶される。なお、残留情報メモリ16は、本発明における照射後検出情報記憶手段に相当する。
【0048】
演算処理部17は、X線情報メモリ15に記憶された透過像のデジタル画像の各画素の画素値から、その各画素に対応する、暗電流情報メモリ14に記憶されたノイズ画像の各画素の画素値と、残留情報メモリ16に記憶された残留ノイズ画像の各画素の画素値とを所定量づつ各々除算することで、ノイズが低減された被検体Mの透過像を生成する。ここで、ノイズ画像の各画素の画素値と、残留ノイズ画像の各画素値とをそれぞれ所定量としているのは、パネル型X線センサ5の各画素ごとに読出し時間がずれるので、各画素ごとに蓄積時間Tsbで得られる電荷に含まれる、X線照射前の暗電流の電荷とX線照射後の暗電流の電荷との比率が変化するためである。
【0049】
具体的に 、図7において、蓄積時間Tsaで得られるi番目(i=1〜N)の任意の検出セルで得られる画素値をDai(i=1〜N)とし、蓄積時間Tsbで得られるi番目(i=1〜N)の任意の検出セルで得られる画素値をDbi(i=1〜N)とし、蓄積時間Tscで得られるi番目(i=1〜N)の任意の検出セルで得られる画素値をDci(i=1〜N)とする。さらに、N番目の任意の検出セルにおいて、蓄積時間Tsbの開始からX線照射時間Txの開始までの時間をタイムラグTdとする。このとき、i番目(i=1〜N)の任意検出セルのノイズを除去した後の透過像のデジタル画像の画素の画素値をDiとすると、ノイズ除去後のデジタル画像の画素値Diは、次式(1)で表すことができる。
【0050】
Di=Dbi−k×Dai−(1−k)×Dci ・・・(1)
k={Td+Tx+(N−i)×Tr}÷Ts
Ts=Tsa=Tsb=Tsc、i=1〜N
【0051】
演算処理部17は、式(1)に基づいて各画素ごとに演算処理を行うことで、X線照射前後の暗電流に起因するノイズが除去された高品位の被検体Mの透過像を生成する。
【0052】
上述した第2実施例によれば、X線照射前後の暗電流による電荷を取得することで、パネル型X線センサ5で直接得られる透過像から、X線照射前後で変化する暗電流に起因するノイズを取り除くことができるので、ノイズがより低減されたより高品位の透過像を得ることができる。
【0053】
なお、上述した第2実施例において、例えば、図8に示すように、X線照射時間Txが蓄積時間Tsb1と蓄積時間Tsb2とにまたがるような場合には、以下に説明するように変形実施することができる。なお、X線照射時間Txは、2つの蓄積時間Tsにまたがる場合に限定されず、2つ以上の蓄積時間Tsにまたがる場合に適用することができる。
【0054】
蓄積時間Tsb1で得られる検出情報と、蓄積時間Tsb2とで得られる検出情報とを加算した検出情報をX線情報メモリ15に記憶する。このとき、X線情報メモリ15には、X線照射前の暗電流に基づくノイズと、X線照射後の暗電流に基づく残留ノイズとが含まれた、被検体Mの透過像のデジタル画像が記憶される。
【0055】
演算処理部17は、X線情報メモリ15に記憶された透過像のデジタル画像の各画素の画素値から、その各画素に対応する、暗電流情報メモリ14に記憶されたノイズ画像の各画素の画素値と残留情報メモリ16に記憶された残留ノイズ画像の各画素の画素値とを除算する。
【0056】
具体的には、図8において、蓄積時間Tsaで得られるi番目(i=1〜N)の任意の検出セルで得られる画素値をDai(i=1〜N)とし、蓄積時間(Tsb1+Tsb2)で得られるi番目(i=1〜N)の任意の検出セルで得られる画素値をDbi(i=1〜N)とし、蓄積時間Tscで得られるi番目(i=1〜N)の任意の検出セルで得られる画素値をDci(i=1〜N)とする。さらに、N番目の検出セルにおいて、蓄積時間Tsbの開始からX線照射時間Txの開始までの時間をタイムラグTdとする。このとき、i番目(i=1〜N)の任意検出セルのノイズを除去した後の透過像のデジタル画像の画素の画素値をDiとすると、ノイズ除去後のデジタル画像の画素値Diは、次式(2)で表すことができる。
【0057】
Di=Dbi−k×w×Dai−(1−k)×w×Dci ・・・(2)
k={Td+Tx+(N−i)×Tr}÷(w×Ts)
Ts=Tsa=Tsb=Tsc、i=1〜N、w=X線照射時間Txがまたがる蓄積時間Tsの個数
【0058】
演算処理部17は、式(2)に基づいて各画素ごとに演算処理を行うことで、X線照射前後の暗電流に起因するノイズが除去された高品位の被検体Mの透過像を生成する。したがって、上述した第2実施例の場合と同様に、よりノイズが低減された高品位の透過像が得られる。
【0059】
なお、この際も、蓄積時間Tsb1で得られる検出情報と、蓄積時間Tsb2で得られる検出情報とは、それぞれ別個のX線情報メモリに一旦記憶し、のちに加算することが可能である。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1に記載の発明によれば、X線が被検体に照射される直前に、各X線検出素子に蓄積された電荷を照射前検出情報として取得しているので、X線がX線検出素子に入射する直前において各X線検出素子内で発生している暗電流に起因するノイズを取得することができる。また、X線が被検体に照射される際に得られる照射検出情報に照射前検出情報を作用させているので、その照射検出情報に含まれる暗電流に起因するノイズを除去することができる。さらに、X線の照射後の各X線検出素子に蓄積される電荷である照射後検出情報を取得し、照射検出情報に照射前検出情報と照射後検出情報とを作用させている。つまり、X線の照射後に各X線検出素子で発生する暗電流は、その直前に各X線検出素子に入射したX線量によって変化する場合があり、このX線の照射前後の各X線検出素子に発生する暗電流に起因するノイズの変化に応じたノイズを除去することができる。その結果、暗電流に起因するノイズがより確実に除去されて、より高品位の透過像を得ることができる。
【0061】
(削除)
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例に係るX線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】 パネル型X線センサの概略構造を示す図である。
【図3】 検出セルの等価回路を示す図である。
【図4】 各検出セルに蓄積される電荷の様子を示す図である。
【図5】 第1実施例の変形例に係る検出セルに蓄積される電荷の様子を示す図である。
【図6】 第2実施例に係るX線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図7】 第2実施例に係る各検出セルに蓄積される電荷の様子を示す図である。
【図8】 第2実施例の変形例に係る検出セルに蓄積される電荷の様子を示す図である。
【符号の説明】
1 … 画像処理系統
2 … 天板
3 … X線管
4 … 制御部
5 … パネル型X線センサ
11 … 検出情報収集部
13 … フレーム切換部
14 … 暗電流情報メモリ
15 … X線情報メモリ
16 … 残留情報メモリ
17 … 演算処理部
52 … 検出セル
54 … ゲートドライバ
Ts1〜Ts3、Tsa〜Tsc … 蓄積時間
Tr … 読出し時間
Tx … X線照射時間
Td … タイムラグ
M … 被検体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray imaging apparatus that captures a transmitted image of a subject based on X-rays transmitted through the subject by irradiating the subject with X-rays, and in particular, high quality with reduced noise. The present invention relates to a technique for obtaining a transmission image.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to obtain a transmission image of a subject in an X-ray imaging apparatus, the subject is irradiated with X-rays, and the X-ray transmitted through the subject is received by, for example, an image intensifier (I / I tube). . A transmitted image of the subject is formed on the TV camera attached to the rear portion of the image intensifier by the intensity of the X-rays received by the light receiving surface of the image intensifier. By outputting this transmission image to a TV monitor or an X-ray film, a transmission image of the subject can be obtained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional X-ray imaging apparatus described above, since the image intensifier that employs the electron lens imaging type vacuum tube structure is a heavy object with a large volume, a large structure is required for mounting the image intensifier. This is a concern and there is a need for improvement.
[0004]
Therefore, in recent years, an attempt has been made to use an X-ray planar sensor in which a plurality of X-ray detection elements for detecting X-rays are two-dimensionally arranged in place of an image intensifier. However, each X-ray detection element of the X-ray flat sensor accumulates received X-rays as electric charges, but due to its structure, dark current is generated even when X-rays are not received. Since the charge due to the dark current is accumulated together with the charge due to the X-rays, the charge detected by the X-ray detection element is accompanied by noise due to the dark current. Since a transmission image of the subject projected on the X-ray plane sensor is generated based on the detection information obtained from each X-ray detection element on which the noise is placed, a high-quality transmission image can be obtained. The problem of not being possible has occurred.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an X-ray imaging apparatus capable of obtaining a high-quality transmission image from which noise caused by dark current generated in an X-ray detection element is removed. The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
The invention described in claim 1 is an X-ray imaging apparatus that captures a transmission image of the subject by irradiating the subject with X-rays. (A) When the X-rays are incident, the X-rays are converted into electric charges. A plurality of X-ray detection elements to be stored in an X-ray plane sensor, and (b) charges stored in the X-ray detection elements of the X-ray plane sensor. Detection information acquisition means for acquiring detection information of a line detection element; and (c) immediately before irradiating the subject with X-rays, the detection information acquired by the detection information acquisition means is stored as pre-irradiation detection information. (D) pre-irradiation detection information storage means; (d) irradiation detection information storage means for storing detection information acquired by the detection information acquisition means as irradiation detection information when the subject is irradiated with X-rays; e) Stored in the irradiation detection information storage means By applying the pre-irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the pre-irradiation detection information storage means to the irradiation detection information of each X-ray detection element, from the irradiation detection information of each X-ray detection element Arithmetic processing means for removing noise caused by dark current generated in each X-ray detection element;(F) Immediately after the X-ray irradiation on the subject is completed, it comprises a post-irradiation detection information storage unit that stores detection information acquired by the detection information acquisition unit as post-irradiation detection information, The means includes irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the irradiation detection information storage means, pre-irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the pre-irradiation detection information storage means, and post-irradiation By causing post-irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the detection information storage means to act, it is caused by dark current generated in each X-ray detection element from the irradiation detection information of each X-ray detection element Remove noiseIt is characterized by this.
[0007]
(Delete)
[0008]
[Action]
The operation of the present invention is as follows.
According to the first aspect of the present invention, each X-ray detection element of the X-ray flat sensor accumulates charges corresponding to the X-rays that are incident through the subject. Since the X-ray plane sensor is composed of a plurality of X-ray detection elements arranged in a two-dimensional manner, each X-ray detection element is a shade of the transmission image of the subject projected on the entire X-ray plane sensor. The electric charge according to is accumulated. The detection information acquisition means acquires the charge accumulated in each X-ray detection element as detection information. The pre-irradiation detection information storage means detects pre-irradiation detection information acquired by the detection information acquisition means immediately before the subject is irradiated with X-rays as charges accumulated by dark current generated in the X-ray detection element. Store as information. The irradiation detection information storage means uses the detection information acquired by the detection information acquisition means when the subject is irradiated with X-rays as irradiation detection information that is charges accumulated in the X-ray detection element by X-ray irradiation. Remember. The arithmetic processing means causes the pre-irradiation detection information to act on the irradiation detection information, and removes noise caused by the dark current generated in the X-ray detection element, which is included in the irradiation detection information.The post-irradiation detection information storage means accumulates the detection information acquired by the detection information acquisition means immediately after the X-ray irradiation to the subject is completed by the dark current generated by the X-ray detection element after the X-ray is incident. It is stored as post-irradiation detection information that is a charge. Further, the arithmetic processing means causes the detection information before irradiation and the detection information after irradiation to act on the irradiation detection information to remove noise caused by dark current included in the irradiation detection information.
[0009]
(Delete)
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment.
[0011]
As shown in FIG. 1, the X-ray imaging apparatus includes a
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The X-ray tube 3 is configured to irradiate the subject M with X-rays according to set irradiation conditions such as tube voltage and tube current.
[0015]
As shown in FIG. 2, the panel-
[0016]
Each
[0017]
As shown in the equivalent circuit of FIG. 3, each
[0018]
Here, the operation of the
[0019]
The image processing system 1 generates a transmission image of the subject M on the basis of the electric charge obtained from each
[0020]
The
[0021]
The dark
[0022]
The
[0023]
Hereinafter, information obtained from the
[0024]
First, in each
[0025]
In FIG. 4, symbol Tr indicates the charge read time of the
[0026]
The accumulation time Ts1 is immediately before the X-ray is irradiated, and at this time, the X-ray is not irradiated. In each
[0027]
The accumulation time Ts2 is when X-rays are irradiated, and includes the X-ray irradiation time Tx. At this time, in each
[0028]
First, when the accumulation time Ts1 elapses, the
[0029]
Next, when the accumulation time Ts2 elapses, the
[0030]
The
[0031]
According to the X-ray imaging apparatus of the first embodiment described above, since noise due to the dark current generated in each
[0032]
In the first embodiment described above, for example, as shown in FIG. 5, in the case where the X-ray irradiation time Tx extends over the accumulation time Ts2 and the accumulation time Ts3, the modification is implemented as described below. can do.
[0033]
Detection information obtained by adding the detection information obtained at the accumulation time Ts2 and the detection information obtained at the accumulation time Ts3 is stored in the
[0034]
The
[0035]
At this time, the detection information obtained at the accumulation time Ts2 and the detection information obtained at the accumulation time Ts3 can be temporarily stored in separate X-ray information memories, and can be added later.
[0036]
<Second Embodiment> Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing an X-ray imaging apparatus according to the second embodiment. Portions common to the first embodiment described above are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0037]
As shown in FIG. 6, the X-ray imaging apparatus of the second embodiment is obtained by providing a
[0038]
Here, in the first embodiment, a case has been described where in each
[0039]
Hereinafter, in the second embodiment, information obtained from the
[0040]
First, in each
[0041]
In FIG. 7, symbol Tr indicates the charge read time of each
[0042]
In the accumulation time Tsa, electric charges caused by a dark current that flows immediately before the X-ray irradiation is accumulated in each
[0043]
The accumulation time Tsb is when X-rays are irradiated and includes the X-ray irradiation time Tx. At this time, in each
[0044]
In the accumulation time Tsc, electric charges caused by dark current that flows immediately after X-ray irradiation are accumulated in each
[0045]
First, when the accumulation time Tsa elapses, the
[0046]
Next, when the accumulation time Ts2 elapses, the
[0047]
Further, when the accumulation time Tsc elapses, all the
[0048]
The
[0049]
Specifically, in FIG. 7, the pixel value obtained in any i-th (i = 1 to N) detection cell obtained at the accumulation time Tsa is defined as Dai (i = 1 to N), and obtained at the accumulation time Tsb. The pixel value obtained in the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell is Dbi (i = 1 to N), and the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell obtained in the accumulation time Tsc. Let Dci (i = 1 to N) be the pixel value obtained in step (1). Further, in the Nth arbitrary detection cell, the time from the start of the accumulation time Tsb to the start of the X-ray irradiation time Tx is defined as a time lag Td. At this time, if the pixel value of the pixel of the digital image of the transmission image after removing the noise of the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell is Di, the pixel value Di of the digital image after the noise removal is It can represent with following Formula (1).
[0050]
Di = Dbi−k × Dai− (1−k) × Dci (1)
k = {Td + Tx + (N−i) × Tr} ÷ Ts
Ts = Tsa = Tsb = Tsc, i = 1 to N
[0051]
The
[0052]
According to the second embodiment described above, by acquiring the charge due to the dark current before and after the X-ray irradiation, it is caused by the dark current changing before and after the X-ray irradiation from the transmission image directly obtained by the
[0053]
In the second embodiment described above, for example, as shown in FIG. 8, when the X-ray irradiation time Tx extends over the accumulation time Tsb1 and the accumulation time Tsb2, the modification is performed as described below. be able to. The X-ray irradiation time Tx is not limited to the case where it extends over two accumulation times Ts, and can be applied to the case where it extends over two or more accumulation times Ts.
[0054]
Detection information obtained by adding the detection information obtained at the accumulation time Tsb1 and the detection information obtained at the accumulation time Tsb2 is stored in the
[0055]
The
[0056]
Specifically, in FIG. 8, the pixel value obtained in any i-th (i = 1 to N) detection cell obtained at the accumulation time Tsa is defined as Dai (i = 1 to N), and the accumulation time (Tsb1 + Tsb2). The pixel value obtained in the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell obtained in step D is Dbi (i = 1 to N), and the i-th (i = 1 to N) arbitrary value obtained in the storage time Tsc. Let Dci (i = 1 to N) be the pixel value obtained in the detection cell. Furthermore, in the Nth detection cell, the time from the start of the accumulation time Tsb to the start of the X-ray irradiation time Tx is defined as a time lag Td. At this time, if the pixel value of the pixel of the digital image of the transmission image after removing the noise of the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell is Di, the pixel value Di of the digital image after the noise removal is It can be represented by the following formula (2).
[0057]
Di = Dbi−k × w × Dai− (1−k) × w × Dci (2)
k = {Td + Tx + (N−i) × Tr} ÷ (w × Ts)
Ts = Tsa = Tsb = Tsc, i = 1 to N, w = number of accumulation times Ts over which the X-ray irradiation time Tx extends
[0058]
The
[0059]
In this case as well, the detection information obtained at the accumulation time Tsb1 and the detection information obtained at the accumulation time Tsb2 can be temporarily stored in separate X-ray information memories and added later.
[0060]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, immediately before X-rays are irradiated onto the subject, the charge accumulated in each X-ray detection element is acquired as pre-irradiation detection information. Therefore, it is possible to acquire noise due to the dark current generated in each X-ray detection element immediately before the X-ray enters the X-ray detection element. In addition, since the pre-irradiation detection information is applied to the irradiation detection information obtained when the subject is irradiated with X-rays, noise caused by the dark current included in the irradiation detection information can be removed.Further, post-irradiation detection information that is a charge accumulated in each X-ray detection element after X-ray irradiation is acquired, and pre-irradiation detection information and post-irradiation detection information are applied to the irradiation detection information. That is, the dark current generated in each X-ray detection element after the X-ray irradiation may change depending on the X-ray dose incident on each X-ray detection element immediately before that, and each X-ray detection before and after the X-ray irradiation. Noise corresponding to a change in noise caused by dark current generated in the element can be removed. As a result, noise due to dark current is more reliably removed, and a higher quality transmission image can be obtained.
[0061]
(Delete)
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an X-ray imaging apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of a panel type X-ray sensor.
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of a detection cell.
FIG. 4 is a diagram showing a state of charges accumulated in each detection cell.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state of charges accumulated in a detection cell according to a modification of the first embodiment.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an X-ray imaging apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of charges accumulated in each detection cell according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state of charges accumulated in a detection cell according to a modification of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Image processing system
2… Top plate
3 ... X-ray tube
4 ... Control section
5 ... Panel type X-ray sensor
11 ... Detection information collection unit
13 ... Frame switching part
14 ... Dark current information memory
15 ... X-ray information memory
16: Residual information memory
17: Arithmetic processing part
52 ... Detection cell
54… Gate driver
Ts1 to Ts3, Tsa to Tsc ... Accumulation time
Tr… Read time
Tx ... X-ray irradiation time
Td ... time lag
M… Subject
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