JP4411891B2 - 放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法 - Google Patents

放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法 Download PDF

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Description

この発明は、放射線照射手段による放射線の照射に伴って放射線検出手段から放射線検出信号が所定のサンプリング時間間隔で信号サンプリング手段によって取り出されるとともに、取り出された放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成されている医用もしくは工業用の放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法に係り、特に、放射線検出手段から取り出された放射線検出信号から放射線検出手段に起因する放射線検出信号の時間遅れを十分に除去するための技術に関する。
放射線撮像装置の代表的な装置のひとつである医用Ｘ線診断装置において、最近、Ｘ線管によるＸ線照射に伴って生じる被検体のＸ線透過像を検出するＸ線検出器として、半導体等を利用した極めて多数個のＸ線検出素子をＸ線検出面に縦横に配列したフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）が用いられている。
すなわち、Ｘ線診断装置では、Ｘ線管による被検体への放射線照射に伴ってＦＰＤからサンプリング時間間隔で取り出されるＸ線画像１枚分のＸ線検出信号に基づいて、サンプリング時間間隔毎の被検体のＸ線透過像に対応するＸ線画像が得られる構成がとられている。ＦＰＤを用いた場合、従来から用いられているイメージインテンシファイアなどに比べて、軽量で、かつ、複雑な検出歪みが発生しないので、装置構造面や画像処理面で有利となる。
しかしながら、ＦＰＤを用いた場合、ＦＰＤに起因する時間遅れによる悪影響がＸ線画像に現れるという問題がある。具体的には、ＦＰＤからＸ線検出信号を取り出すサンプリング時間間隔が短い場合、取り出し切れない信号の残りが時間遅れ分として次のＸ線検出信号に加わる。そのため、ＦＰＤから１秒間に３０回のサンプリング時間間隔で画像１枚分のＸ線検出信号を取り出してＸ線画像を作成して動画表示する場合、時間遅れ分が前の画面に残像として現れ、画像のダブリを生じる、結果、動画像がボヤける等の不都合が生じる。
このＦＰＤの時間遅れ問題に対し、米国特許明細書第５２４９１２３号では、コンピュータ断層画像（ＣＴ画像）の取得の場合において、ＦＰＤからサンプリング時間間隔Δｔで取り出される放射線検出信号から時間遅れ分を演算処理で除去する技術が提案されている。
すなわち、前記米国特許明細書では、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を時間遅れ分が幾つかの指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、放射線検出信号ｙk から時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号ｘk とする演算処理を次式によって行っている。
ｘk =[ｙk-Σn=1 N[αn ・[1-exp(Ｔn )]・exp(Ｔn )・Ｓnk ]]／Σn=1 Nβn
ここで、Ｔn ＝−Δｔ／τn ，Ｓnk＝ｘk-1 ＋exp(Ｔn )・Ｓn(k-1)，
βn ＝αn ・[1−exp(Ｔn )]
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
しかしながら、発明者らが上記米国特許明細書が提案する演算処理技術を適用実施してみたところでは、時間遅れに起因するアーティファクトが回避されず、かつ、まともなＸ線画像も得られないという結果しか得られず、ＦＰＤの時間遅れは解消されないことが確認された。（特許文献１）
また、ＦＰＤの時間遅れ問題に対し、米国特許明細書第５５１７５４４号では、ＣＴ画像の取得の場合において、ＦＰＤの時間遅れ分を１個の指数関数で近似するものとしてＸ線検出信号から時間遅れ分を演算処理で除去する技術が提案されている。しかし、発明者らが上記米国特許明細書が提案する演算処理技術を鋭意検討した結果、ＦＰＤの時間遅れ分を１個の指数関数で近似することは無理があり、やはりＦＰＤの時間遅れは解消されないことが確認された。（特許文献２）
米国特許第５２４９１２３号（明細書中の数式および図面） 米国特許第５５１７５４４号（明細書中のクレームおよび図面）
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、放射線検出手段から取り出された放射線検出信号から放射線検出手段に起因する放射線検出信号の時間遅れを十分に除去することができる放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するために、発明者らは特願２００３−０３３３８９号を出願している。この出願によれば、このＦＰＤの時間遅れに対して、次の再帰式ａ〜ｃにより、ＦＰＤのインパルス応答に起因する時間遅れを除去している。
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］…ａ
Ｔn ＝−Δｔ／τn …ｂ
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn )・Ｓn(k-1)…ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
この再帰式的演算では、ＦＰＤのインパルス応答係数である、Ｎ，αn，τn を事前に求めておき、それを固定した状態で放射線検出信号Ｙk を式Ａ〜Ｃに適用し、その結果、時間遅れ分を除去したＸk を算出することになる。
ところで、特願２００３−０３３３８９号の方法は、発生する時間遅れの原因となるインパルス応答が常に一定の場合では有効であるが、そうでない場合には不十分である。
図７は、放射線入射状況を示す図であり、図８は、図７の入射状況に対応した時間遅れ状況を示す図である。図中の時間ｔ０〜ｔ１は透視線量、時間ｔ２〜ｔ３は撮影線量での入射である。
図７に示すように、時間ｔ０〜ｔ１およびｔ２〜ｔ３の間にＸ線が入射されると、入射線量に応じた本来の信号に、図８に斜線で示す時間遅れ分が加わって、放射線検出信号Ｙk は図８中に太線で示すものとなる。
もし、入射線量によらずインパルス応答が一定であれば、特願２００３−０３３３８９号の方法を用いて、時間遅れ分、すなわち図８の斜線部分を除去し、本来の信号部分を取り出すことができる。
しかし、発明者らは、Ｘ線の入射線量に応じてＦＰＤのインパルス応答が変化するという知見を得ており、入射線量が大きく変化するような場合、すなわち図７のように透過と撮影とが切り換わる場合では、時間遅れを正確には除去しきれないことがわかった。
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段から放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出す信号サンプリング手段とを備え、被検体への放射線照射に伴って放射線検出手段からサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成された放射線撮像装置であって、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する時間遅れ除去手段を備え、前記時間遅れ除去手段は、放射線の少なくとも第１線量およびそれとは異なった放射線の少なくとも第２線量を含む複数の放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その線量に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項1に記載の発明では、放射線照射手段による被検体への照射線に伴って放射線検出手段から所定のサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を、減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、時間遅れ除去手段が除去する際、放射線の線量に対応したインパルス応答を用いて除去し、得られた補正後放射線検出信号から放射線画像が取得される。
このように、請求項1に記載の発明によれば、時間遅れ除去手段による演算処理により放射線検出信号から時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を算出する際、放射線の少なくとも第１線量およびそれとは異なった放射線の少なくとも第２線量を含む複数の放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その結果に対応したインパルス応答に基づいて演算を行うので、算出された補正後放射線検出信号は、放射線の線量が変化して異なった放射線の線量で撮像によって誤差を生じることなく、時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線撮像装置において、時間遅れ除去手段は放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｅ、
Ｘk ＝Ｙk −｛
Σn[1]=1 N[1] ［αn[1] ・〔１−exp(Ｔn[1] ) 〕・exp(Ｔn[1] )・Ｓn[1]k］
＋Σn[2]=1 N[2] ［αn[2] ・〔１−exp(Ｔn[2] ) 〕・exp(Ｔn[2] )・Ｓn[2]k］
＋ …
＋Σn[h]=1 N[h] ［αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k］
＋ …
＋Σn[H]=1 N[H] ［αn[H] ・〔１−exp(Ｔn[H] ) 〕・exp(Ｔn[H] )・Ｓn[H]k］
｝
＝Ｙk −｛Ｕn[1]＋Ｕn[2]＋ … ＋Ｕn[h]＋ … ＋Ｕn[H]｝
＝Ｙk −Σh=1 H ［Ｕn[h]］…Ａ
Ｔn[h] ＝−Δｔ／τn[h] …Ｂ
Ｓn[j]k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](k-1) （ｊ＝ｈのとき）…Ｃ
Ｓn[j]k＝ exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](k-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｄ
Ｕn[h]＝Σn[h]=1 N[h] ［αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k］
…Ｅ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｈ：線量の種類
ｈ：Ｈ個の線量のうち、現時点ｋでの線量の条件
ｊ：Ｈ個の線量のうちのある線量を示す添字
Ｎ［ｈ］：線量ｈのときのインパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ［ｈ］：線量ｈのときの各指数関数を示す添字
Ｕn[h] ：線量ｈのときの時間遅れ分
αn[h] ：指数関数ｎの強度
τn[h] ：指数関数ｎの減衰時定数
により行い、前記式Ａ〜Ｅにより求められた前記インパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、式Ａ〜Ｅという簡潔な漸化式によって時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号Ｘk が速やかに求められる。すなわち、図７で上述したように、時間ｔ０〜ｔ１およびｔ２〜ｔ３の間、一定量の放射線が放射線検出手段に入射した場合、放射線検出手段に時間遅れがなければ、放射線検出信号は、図８に示すように一定値となる。
しかし、実際は放射線検出手段に時間遅れがあって、図８に斜線で示す時間遅れ分が加わるので、放射線検出信号Ｙk は図８中に太線で示すものとなる。請求項１の発明においては、式Ａの右辺の第２項以降、すなわち式Ｅでの『Ｕn[h]＝Σn[h]=1 N[h] ［αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k］』が図８に斜線で示す各々の時間遅れ分に該当し、これが放射線検出信号Ｙk から差し引かれるので、補正後放射線検出信号Ｘk は図７に示す時間遅れ分のないものとなる。
また、放射線の線量の種類がＨ個の場合には、それぞれの線量に対応してインパルス応答が発生すると推察される。したがって、Ｈ個の線量のうち、現時点ｋでの線量の条件ｈで撮像を行っている際にも、図８に示すように、他の線量に対応したインパルス応答が減衰しながら重なってくる。そこで、各線量に対応して式Ｃ，ＤのようにＳn[j]kを同時に演算して、得られたＳn[j]kを加味して式Ａに代入してＸkを算出する。ただし、真の放射線検出信号である補正後放射線検出信号Ｘkに関しては実際に撮像を行っているｊ＝ｈのときには存在し、実際に撮像を行っていない他の線量での撮像のとき、すなわちｊ≠ｈのときには補正後放射線検出信号Ｘkに関しては存在しないので、式Ｃでは、すなわちｊ＝ｈのときにはＸkを付加し、式Ｄでは、すなわちｊ≠ｈのときにはＸkを付加しない。このような式Ａ〜Ｅによって線量の変化を考慮して時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放射線撮像装置において、放射線の線量の条件が変化する前後でのスケーリングを、前記式Ｃ，Ｄにスケーリングを付加した式Ｆ，Ｇ、
Ｓn[j]i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき）…Ｆ
Ｓn[j]i＝ exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](i-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｇ
但し， ｉ−１：線量が変化する直前の時点を示す添字
ｉ：線量が変化した直後の時点を示す添字
Ｍ：線量の変化前後の比であるスケーリング比
により行うことを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、放射線の線量の条件が変化する前後ｋ＝ｉ−１，ｉで、線量の変化前後の比であるスケーリング比でスケーリングを行うことで、時間遅れ分がより正確に除去されたものとなる。
また、請求項４に記載の発明は、被検体を照射して検出された放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出し、サンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去し、その際には、放射線の少なくとも第１線量およびそれとは異なった放射線の少なくとも第２線量を含む複数の放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その線量に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明を好適に実施することができる。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の放射線検出信号処理方法において、放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｅ、
Ｘk ＝Ｙk −｛
Σn[1]=1 N[1] ［αn[1] ・〔１−exp(Ｔn[1] ) 〕・exp(Ｔn[1] )・Ｓn[1]k］
＋Σn[2]=1 N[2] ［αn[2] ・〔１−exp(Ｔn[2] ) 〕・exp(Ｔn[2] )・Ｓn[2]k］
＋ …
＋Σn[h]=1 N[h] ［αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k］
＋ …
＋Σn[H]=1 N[H] ［αn[H] ・〔１−exp(Ｔn[H] ) 〕・exp(Ｔn[H] )・Ｓn[H]k］
｝
＝Ｙk −｛Ｕn[1]＋Ｕn[2]＋ … ＋Ｕn[h]＋ … ＋Ｕn[H]｝
＝Ｙk −Σh=1 H ［Ｕn[h]］…Ａ
Ｔn[h] ＝−Δｔ／τn[h] …Ｂ
Ｓn[j]k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](k-1) （ｊ＝ｈのとき）…Ｃ
Ｓn[j]k＝ exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](k-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｄ
Ｕn[h]＝Σn[h]=1 N[h] ［αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k］
…Ｅ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｈ：線量の種類
ｈ：Ｈ個の線量のうち、現時点ｋでの線量の条件
ｊ：Ｈ個の線量のうちのある線量を示す添字
Ｎ［ｈ］：線量ｈのときのインパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ［ｈ］：線量ｈのときの各指数関数を示す添字
Ｕn[h] ：線量ｈのときの時間遅れ分
αn[h] ：指数関数ｎの強度
τn[h] ：指数関数ｎの減衰時定数
により行い、前記式Ａ〜Ｅにより求められた前記インパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項５に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明を好適に実施することができる。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の放射線検出信号処理方法において、放射線の線量の条件が変化する前後でのスケーリングを、前記式Ｃ，Ｄにスケーリングを付加した式Ｆ，Ｇ、
Ｓn[j]i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき）…Ｆ
Ｓn[j]i＝ exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](i-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｇ
但し， ｉ−１：線量が変化する直前の時点を示す添字
ｉ：線量が変化した直後の時点を示す添字
Ｍ：線量の変化前後の比であるスケーリング比
により行うことを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項６に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明を好適に実施することができる。
また、請求項７に記載の発明は、請求項４から請求項６のいずれかに記載の放射線検出信号処理方法において、放射線の線量が互いに異なる透視での撮像と撮影での撮像とを少なくとも含んで一連の撮像を行い、各々の撮像での放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その線量に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めて放射線画像を得ることを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項７に記載の発明によれば、放射線の線量が互いに異なる透視での撮像と撮影での撮像とを少なくとも含んだ一連の撮像において、時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
また、請求項８に記載の発明は、請求項４から請求項７のいずれかに記載の放射線検出信号処理方法において、放射線の線量が互いに異なる各撮像部位での撮像を少なくとも含んで一連の撮像を行い、各々の撮像での放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その線量に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めて放射線画像を得ることを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項８に記載の発明によれば、放射線の線量が互いに異なる各撮像部位での撮像を少なくとも含んだ一連の撮像において、時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
この発明に係る放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法によれば、放射線の線量に応じたインパルス応答を用いて、時間遅れ除去手段による再帰的演算処理により放射線検出信号から時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を算出する。したがって、放射線の線量が変化しても、常に正確なインパルス応答を用いて、放射線検出手段による時間遅れ分を十分に除去し、高精度な補正後放射線検出信号を得ることができる。
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。
Ｘ線透視撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管１（放射線照射手段）と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ２（放射線検出手段）と、ＦＰＤ２（フラットパネル型Ｘ線検出器）からＸ線検出信号（放射線検出信号）を所定のサンプリング時間間隔Δｔでディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器３（信号サンプリング手段）と、Ａ／Ｄ変換器３から出力されるＸ線検出信号に基づいてＸ線画像を作成する検出信号処理部４と、検出信号処理部４で取得されたＸ線画像を表示する画像モニタ５とを備えている。つまり、被検体ＭへのＸ線照射に伴ってＡ／Ｄ変換器３でＦＰＤ２から取り出されるＸ線検出信号に基づきＸ線画像が取得されるとともに、取得されたＸ線画像が画像モニタ５の画面に映し出される構成となっている。以下、本実施例の装置の各部構成を具体的に説明する。
Ｘ線管１とＦＰＤ２は被検体Ｍを挟んで対向配置されていて、Ｘ線管１はＸ線撮影の際、Ｘ線照射制御部６の制御を受けながら被検体Ｍにコーンビーム状のＸ線を照射すると同時に、Ｘ線照射に伴って生じる被検体Ｍの透過Ｘ線像がＦＰＤ２のＸ線検出面に投影される配置関係となっている。
Ｘ線管１とＦＰＤ２のそれぞれはＸ線管移動機構７およびＸ線検出器移動機構８によって被検体Ｍに沿って往復移動可能に構成されている。また、Ｘ線管１とＦＰＤ２の移動に際しては、Ｘ線管移動機構７およびＸ線検出器移動機構８が照射検出系移動制御部９の制御を受けてＸ線の照射中心がＦＰＤ２のＸ線検出面の中心に常に一致する状態が保たれるようにし、Ｘ線管１とＦＰＤ２の対向配置を維持したままで一緒に移動させる構成となっている。もちろんＸ線管１とＦＰＤ２が移動するにつれて被検体ＭへのＸ線照射位置が変化することにより撮影位置が移動することになる。
ＦＰＤ２は、図２に示すように、被検体Ｍからの透過Ｘ線像が投影されるＸ線検出面に多数のＸ線検出素子２ａが被検体Ｍの体軸方向Ｘと体側方向Ｙに沿って縦横に配列された構成となっている。例えば、縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ程の広さのＸ線検出面にＸ線検出素子２ａが縦１５３６×横１５３６のマトリックスで縦横に配列されている。ＦＰＤ２の各Ｘ線検出素子２ａが検出信号処理部４で作成されるＸ線画像の各画素と対応関係にあり、ＦＰＤ２から取り出されたＸ線検出信号に基づいて検出信号処理部４でＸ線検出面に投影された透過Ｘ線像に対応するＸ線画像が作成される。
Ａ／Ｄ変換器３は、Ｘ線画像１枚分ずつのＸ線検出信号をサンプリング時間間隔Δｔで連続的に取り出して、後段のメモリ部１0でＸ線画像作成用のＸ線検出信号を記憶するとともに、Ｘ線検出信号のサンプリング動作（取り出し）をＸ線照射の以前に開始するように構成されている。
すなわち、図３に示すように、サンプリング時間間隔Δｔで、その時点の透過Ｘ線像についての全Ｘ線検出信号が収集されてメモリ部１０に次々に格納されていく。Ｘ線を照射する以前のＡ／Ｄ変換器３によるＸ線検出信号の取り出し開始は、オペレータの手動操作によって行われる構成でもよいし、Ｘ線照射指示操作等と連動して自動的に行われる構成でもよい。
また、本実施例のＸ線透視撮影装置は、図１に示すように、ＦＰＤ２からサンプリング時間間隔で取り出される各Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分を、減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号を算出する時間遅れ除去部１１を備えている。
すなわち、ＦＰＤ２の場合、図８に示すように、各時刻でのＸ線検出信号には、過去のＸ線照射に対応する信号が時間遅れ分（斜線部分）として含まれる。この時間遅れ分を時間遅れ除去部１１で除去して時間遅れのない補正後Ｘ線検出信号にするとともに、補正後Ｘ線検出信号に基づいて検出信号処理部４でＸ線検出面に投影された透過Ｘ線像に対応するＸ線画像を作成する構成となっている。
具体的に時間遅れ除去部１１は、各Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を、次式Ａ〜Ｅを利用して行う。
Ｘk ＝Ｙk −｛
Σn[1]=1 N[1] ［αn[1] ・〔１−exp(Ｔn[1] ) 〕・exp(Ｔn[1] )・Ｓn[1]k］
＋Σn[2]=1 N[2] ［αn[2] ・〔１−exp(Ｔn[2] ) 〕・exp(Ｔn[2] )・Ｓn[2]k］
＋ …
＋Σn[h]=1 N[h] ［αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k］
＋ …
＋Σn[H]=1 N[H] ［αn[H] ・〔１−exp(Ｔn[H] ) 〕・exp(Ｔn[H] )・Ｓn[H]k］
｝
＝Ｙk −｛Ｕn[1]＋Ｕn[2]＋ … ＋Ｕn[h]＋ … ＋Ｕn[H]｝
＝Ｙk −Σh=1 H ［Ｕn[h]］…Ａ
Ｔn[h] ＝−Δｔ／τn[h] …Ｂ
Ｓn[j]k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](k-1) （ｊ＝ｈのとき）…Ｃ
Ｓn[j]k＝ exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](k-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｄ
Ｕn[h]＝Σn[h]=1 N[h] ［αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k］
…Ｅ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｈ：線量の種類
ｈ：Ｈ個の線量のうち、現時点ｋでの線量の条件
ｊ：Ｈ個の線量のうちのある線量を示す添字
Ｎ［ｈ］：線量ｈのときのインパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ［ｈ］：線量ｈのときの各指数関数を示す添字
Ｕn[h] ：線量ｈのときの時間遅れ分
αn[h] ：指数関数ｎの強度
τn[h] ：指数関数ｎの減衰時定数
つまり、式Ａの右辺の第２項以降、すなわち式Ｅでの『Ｕn[h]＝Σn[h]=1 N[h] ［αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k］』が各々の時間遅れ分に該当するので、本実施例装置では、時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号Ｘk が式Ａ〜Ｅという完結な漸化式によって速やかに求められる。
ここで、本実施例のより具体的な撮像状況について、図６を用いて説明する。図６は、本実施例でのX線撮影の一連の撮像状況を示す図である。本実施例では図６に示すように、透視照射を行うことによる透視での撮像を行った後に、撮影照射を行うことによる撮影での撮像を行い、さらに透視での撮像を再度行う。また、撮影での撮像よりも前の透視での撮像における撮影線量（X線の線量）と、撮影での撮像よりも後の透視での撮像における撮影線量（X線の線量）とは同じ量とする。
また、本実施例では、透視での撮像における線量の条件および撮影での撮像における線量の条件と２つの条件が存在するので、式Ａ〜Ｅの線量Ｈの個数を２にするとともに、透視での撮像における線量の条件ではｈを１とし、撮影での撮像における線量の条件ではｈを２とする。また、インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数Ｎ［１］を２、Ｎ［２］を２とそれぞれする。このとき、式Ａ中での右辺の第２項は『αn[h] ・〔１−exp(Ｔn[h] ) 〕・exp(Ｔn[h] )・Ｓn[h]k』をｎ［ｈ］＝１〜Ｎ［ｈ］まで積算したものであるので、ｎ［１］は１，２の値をとるとともに、ｎ［２］は１，２の値をとる。
このとき、式Ａは、本実施例では次式Ａ１のようになる。ただし、式Ａ中ではαn[1] ≠αn[2] で、Ｔn[1] ≠Ｔn[2] で、Ｓn[1]k≠Ｓn[2]kであることから、Σを展開したときには、便宜上、ｎ［２］＝１→３とするとともに、ｎ［２］＝２→４として、ｎ［１］＝１，２と区別する。
Ｘk ＝Ｙk −｛
Σn[1]=1 2 ［αn[1] ・〔１−exp(Ｔn[1] ) 〕・exp(Ｔn[1] )・Ｓn[1]k］
＋Σn[2]=1 2 ［αn[2] ・〔１−exp(Ｔn[2] ) 〕・exp(Ｔn[2] )・Ｓn[2]k］｝
＝Ｙk −｛
α1 ・〔１−exp(Ｔ1 )〕・exp(Ｔ1 )・Ｓ1k
＋α2 ・〔１−exp(Ｔ2 )〕・exp(Ｔ2 )・Ｓ2k
＋α3 ・〔１−exp(Ｔ3 )〕・exp(Ｔ3 )・Ｓ3k
＋α2 ・〔１−exp(Ｔ4 )〕・exp(Ｔ4 )・Ｓ4k
｝
＝Ｙk −｛Ｕn[1]＋Ｕn[2]｝
＝Ｙk −Σh=1 2 ［Ｕn[h]］…Ａ１
式Ｂは、本実施例では次式Ｂ１〜Ｂ４になるとともに、式Ｅは、本実施例では上記Ａ１より次式Ｅ１，Ｅ２になる。
Ｔ1 ＝−Δｔ／τ1 …Ｂ１
Ｔ2 ＝−Δｔ／τ2 …Ｂ２
Ｔ3 ＝−Δｔ／τ3 …Ｂ３
Ｔ4 ＝−Δｔ／τ4 …Ｂ４
Ｕn[1]＝Σn[1]=1 2 ［αn[1] ・〔１−exp(Ｔn[1] ) 〕・exp(Ｔn[1] )・Ｓn[1]k］
＝α1 ・〔１−exp(Ｔ1 )〕・exp(Ｔ1 )・Ｓ1k
＋α2 ・〔１−exp(Ｔ2 )〕・exp(Ｔ2 )・Ｓ2k …Ｅ１
Ｕn[2]＝Σn[2]=1 2 ［αn[2] ・〔１−exp(Ｔn[2] ) 〕・exp(Ｔn[2] )・Ｓn[2]k］
＝α3 ・〔１−exp(Ｔ3 )〕・exp(Ｔ3 )・Ｓ3k
＋α4 ・〔１−exp(Ｔ4 )〕・exp(Ｔ4 )・Ｓ4k …Ｅ２
式Ｃ，Ｄは、本実施例では次式Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ４になる。なお、ｊ＝１では透視での撮像となり、ｊ＝２では撮影での撮像となる。
＊透視での撮像（ｊ＝１）では、
Ｓ1k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔ1 )・Ｓ1(k-1) （１＝ｈのとき：透視での成分）…Ｃ１
Ｓ2k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔ2 )・Ｓ2(k-1) （１＝ｈのとき：透視での成分）…Ｃ２
Ｓ3k＝ exp(Ｔ3 )・Ｓ3(k-1) （１≠ｈのとき：撮影での成分）…Ｄ１
Ｓ4k＝ exp(Ｔ4 )・Ｓ4(k-1) （１≠ｈのとき：撮影での成分）…Ｄ２
＊撮影での撮像（ｊ＝２）では、
Ｓ1k＝ exp(Ｔ1 )・Ｓ1(k-1) （２≠ｈのとき：透視での成分）…Ｄ３
Ｓ2k＝ exp(Ｔ2 )・Ｓ2(k-1) （２≠ｈのとき：透視での成分）…Ｄ４
Ｓ3k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔ3 )・Ｓ3(k-1) （２＝ｈのとき：撮影での成分）…Ｃ３
Ｓ4k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔ4 )・Ｓ4(k-1) （２＝ｈのとき：撮影での成分）…Ｃ４
また、線量の条件が変化する前後でのスケーリングを考慮した場合には、式Ｃ，Ｄは、スケーリングを付加した次式Ｆ，Ｇになる。
Ｓn[j]i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき）…Ｆ
Ｓn[j]i＝ exp(Ｔn[j] )・Ｓn[j](i-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｇ
但し， ｉ−１：線量が変化する直前の時点を示す添字
ｉ：線量が変化した直後の時点を示す添字
Ｍ：線量の変化前後の比であるスケーリング比
透視での撮像における線量の条件から撮影での撮像における線量の条件に変化したとき（図６中の(1)）、撮影での撮像における線量の条件から透視での撮像における線量の条件に変化したとき（図６中の(2)）、Ｘ線管１のアンプが切り換わる。本実施例では、撮影での撮像における線量は、透視での撮像における線量の３０倍とする。したがって、透視条件（透視での撮像における線量の条件）から撮影条件（撮影での撮像における線量の条件）に変化したときには、スケーリング比Ｍは１／３０となり、撮影条件（撮影での撮像における線量の条件）から透視条件（透視での撮像における線量の条件）に変化したときには、スケーリング比Ｍは３０となる。
このように、透視条件から撮影条件に変化したとき（図６中の(1)）、および撮影条件から透視条件に変化したとき（図６中の(2)）には、式Ｆ，Ｇは、次式Ｆ１〜Ｆ４，Ｇ１〜Ｇ４のようになる。
＊透視条件から撮影条件に変化したとき（図６中の(1)）には、Ｍ＝１／３０
Ｓ1i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔ1 )・Ｓ1(i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき：透視での成分）…Ｆ１
Ｓ2i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔ2 )・Ｓ2(i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき：透視での成分）…Ｆ２
Ｓ3i＝ exp(Ｔ3 )・Ｓ3(i-1) （ｊ≠ｈのとき：撮影での成分）…Ｇ１
Ｓ4i＝ exp(Ｔ4 )・Ｓ4(i-1) （ｊ≠ｈのとき：撮影での成分）…Ｇ２
＊撮影条件から透視条件に変化したとき（図６中の(2)）には、Ｍ＝３０
Ｓ1i＝ exp(Ｔ1 )・Ｓ1(i-1) （ｊ≠ｈのとき：透視での成分）…Ｇ３
Ｓ2i＝ exp(Ｔ2 )・Ｓ2(i-1) （ｊ≠ｈのとき：透視での成分）…Ｇ４
Ｓ3i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔ3 )・Ｓ3(i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき：撮影での成分）…Ｆ３
Ｓ4i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔ4 )・Ｓ4(i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき：撮影での成分）…Ｆ４
なお、本実施例装置では、Ａ／Ｄ変換器３や、検出信号処理部４、Ｘ線照射制御部６や照射検出系移動制御部９、時間遅れ除去部１１は、操作部１２から入力される指示やデータあるいはＸ線撮影の進行に従って主制御部１３から送出される各種命令にしたがって制御・処理を実行する構成となっている。
次に、上述の本実施例装置を用いてＸ線撮影を実行する場合について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図４は実施例でのＸ線検出信号処理方法の手順を示すフローチャートである。なお、ここでの撮影は透視も含む。
〔ステップＳ１〕 Ｘ線未照射の状態でＡ／Ｄ変換器３がサンプリング時間間隔Δｔ（＝１／３０秒）でＦＰＤ２からＸ線照射前のＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk を取り出し始めるとともに、取り出されたＸ線検出信号がメモリ部１０に記憶されていく。
〔ステップＳ２〕 オペレータの設定によりＸ線が連続ないし断続的に被検体Ｍに照射されるのと並行して、サンプリング時間間隔ΔｔでＡ／Ｄ変換器３によるＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk の取り出しとメモリ部１０への記憶とが続けられる。
〔ステップＳ３〕 Ｘ線照射が終了すれば次のステップＳ４に進み、Ｘ線照射が終了していなければステップＳ２に戻る。
〔ステップＳ４〕 メモリ部１０から１回のサンプリングで収集したＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk を読み出す。
〔ステップＳ５〕 時間遅れ除去部１１が式Ａ〜Ｅ（本実施例では、上述した式Ａ１〜Ｅ２）による再帰的演算処理を行い、各Ｘ線検出信号Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号Ｘk 、すなわち、画素値を求める。
〔ステップＳ６〕 検出信号処理部４が１回のサンプリング分（Ｘ線画像１枚分）の補正後Ｘ線検出信号Ｘk に基づいてＸ線画像を作成する。
〔ステップＳ７〕 作成したＸ線画像を画像モニタ５に表示する。
〔ステップＳ８〕 メモリ部１０に未処理のＸ線検出信号Ｙk が残っていれば、ステップＳ４に戻り、未処理のＸ線検出信号が残っていなければ、Ｘ線撮影を終了する。
なお、本実施例装置では、Ｘ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk に対する時間遅れ除去部１１による補正後Ｘ線検出信号Ｘk の算出および検出信号処理部４によるＸ線画像の作成がサンプリング時間間隔Δｔ（＝１／３０秒）で行われる。すなわち、１秒間にＸ線画像を３０枚程度のスピードで次々と作成されるとともに、作成されたＸ線画像を連続表示することができるようにも構成されている。したがって、Ｘ線画像の動画表示が行える。
次に、図４におけるステップＳ５の時間遅れ除去部１１による再帰的演算処理のプロセスを、図５のフローチャートを用いて説明する。
図５は実施例でのＸ線検出信号処理方法における時間遅れ除去の為の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。
〔ステップＱ１〕 ｋ＝０とセットされて，式Ａ１のＸ0 ＝０，式Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２のＳ10＝０，Ｓ20＝０，Ｓ30＝０，Ｓ40＝０がＸ線照射前の初期値として全てセットされる。
〔ステップＱ２〕 式Ａ１，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２でｋ＝１とセットされる。式Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２、つまりＳ11＝Ｘ0 ＋exp(Ｔ1 )・Ｓ10，Ｓ21＝Ｘ0 ＋exp(Ｔ2 )・Ｓ20，Ｓ31＝Ｘ0 ＋exp(Ｔ3 )・Ｓ30，Ｓ41＝Ｘ0 ＋exp(Ｔ4 )・Ｓ40にしたがってＳ11，Ｓ21，Ｓ31，Ｓ41が求められ、さらに求められたＳ11，Ｓ21，Ｓ31，Ｓ41とＸ線検出信号Ｙ1 が式Ａ１に代入されることで補正後Ｘ線検出信号Ｘ1 が算出される。なお、ｋ＝１の時点でＸ線照射（本実施例の場合には透視による撮像）に移行する場合には、Ｘ線を照射してＦＰＤ２によって検出された検出信号がＹ1 となり、ｋ＝２以降の時点でＸ線照射に移行する場合には、ｋ＝１ではＸ線未照射の状態での検出信号がＹ1 となる。
〔ステップＱ３〕 式Ａ１，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２でｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）した後、続いて式Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２に１時点前のＸk-1 が代入されてＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4kが求められ、さらに求められたＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4kとＸ線検出信号Ｙk が式Ａ１に代入されることで補正後Ｘ線検出信号Ｘk が算出される。
〔ステップＱ４〕 透視での撮像を引き続き行う場合には、ステップＱ３に戻り、撮影条件（透視での撮像における線量の条件）から撮影条件（撮影での撮像における線量の条件）に切り換える（図６中の(1)）場合には、次のステップＱ５に進む。
〔ステップＱ５〕 式Ｆ１，Ｆ２，Ｇ１，Ｇ２に、Ｍ＝１／３０と切り換える直前であるｋ＝ｉ−１（透視条件）のＸi-1 とが代入されてＳ1i，Ｓ2i，Ｓ3i，Ｓ4iが求められ、さらに求められたＳ1i，Ｓ2i，Ｓ3i，Ｓ4iと切り換えた直後であるｋ＝ｉ（撮影条件）のＸ線検出信号Ｙi とが式Ａ１に代入されることでスケーリングを考慮した補正後Ｘ線検出信号Ｘi が算出される。
〔ステップＱ６〕 式Ａ１，Ｄ３，Ｄ４，Ｃ３，Ｃ４でｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）して、続いて式Ｄ３，Ｄ４，Ｃ３，Ｃ４によって１時点前のＸk-1 からＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4kが求められ、さらに求められたＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4kとＸ線検出信号Ｙk から式Ａ１によって補正後Ｘ線検出信号Ｘk が算出される。
〔ステップＱ７〕 撮影での撮像を引き続き行う場合には、ステップＱ６に戻り、撮影条件（撮影での撮像における線量の条件）から撮影条件（透視での撮像における線量の条件）に切り換える（図６中の(2)）場合には、次のステップＱ８に進む。
〔ステップＱ８〕 式Ｇ３，Ｇ４，Ｆ３，Ｆ４に、Ｍ＝３０と切り換える直前であるｋ＝ｉ−１（撮影条件）のＸi-1 とが代入されてＳ1i，Ｓ2i，Ｓ3i，Ｓ4iが求められ、さらに求められたＳ1i，Ｓ2i，Ｓ3i，Ｓ4iと切り換えた直後であるｋ＝ｉ（透視条件）のＸ線検出信号Ｙi とが式Ａ１に代入されることでスケーリングを考慮した補正後Ｘ線検出信号Ｘi が算出される。
〔ステップＱ９〕 ステップＱ３と同様に、式Ａ１，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２でｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）して、続いて式Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２によって１時点前のＸk-1 からＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4kが求められ、さらに求められたＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4kとＸ線検出信号Ｙk から式Ａ１によって補正後Ｘ線検出信号Ｘk が算出される。
〔ステップＱ１０〕 未処理のＸ線検出信号Ｙk があれば、ステップＱ９に戻り、未処理のＸ線検出信号Ｙk がなければ、次のステップＱ１１に進む。
〔ステップＱ１１〕 １回のサンプリング分（Ｘ線画像１枚分）の補正後除去Ｘ線検出信号Ｘk が算出され、１回の撮影分についての再帰的演算処理が終了となる。
以上のように、本実施例のＸ線透視撮影装置によれば、時間遅れ除去部１１による再帰的演算処理によりＸ線検出信号から時間遅れ分を除去して補正後Ｘ線検出信号を算出する際に、透視での撮像や撮影での撮像における線量に応じたＦＰＤ２のインパルス応答を用いるので、高精度の補正後Ｘ線検出信号が得られることになる。したがって、算出された補正後放射線検出信号は、線量が変化して異なった（透視条件や撮影条件での）線量で撮像によって誤差を生じることなく、時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
本実施例では、式Ａ１〜Ｅ２という簡潔な漸化式によって時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号Ｘk が速やかに求められる。線量の種類はＨ＝２個（透視条件と撮影条件）であるので、２種類の線量のうち、現時点ｋでの線量の条件ｈで撮像を行っている際にも、もう１つの線量に対応したインパルス応答が減衰しながら重なってくる。すなわち透視条件の下で撮像を行っている際には、もう１つの撮影条件での線量に対応したインパルス応答が減衰しながら重なってきて、撮影条件の下で撮像を行っている際には、もう１つの透視条件での線量に対応したインパルス応答が減衰しながら重なってくる。そこで、各線量に対応して式Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ４のようにＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4kを同時に演算して、得られたＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4kを加味して式Ａ１に代入してＸkを算出する。
ただし、真の放射線検出信号である補正後放射線検出信号Ｘkに関しては実際に撮像を行っているｊ＝ｈのときには存在し、実際に撮像を行っていない他の線量での撮像のとき、すなわちｊ≠ｈのときには補正後放射線検出信号Ｘkに関しては存在しないので、式Ｃ１〜Ｃ４では、すなわちｊ＝ｈのときにはＸkを付加し、式Ｄ１〜Ｄ４では、すなわちｊ≠ｈのときにはＸkを付加しない。本実施例の場合には、透視による撮像の際（ｊ＝１）には撮影による撮像を実際に行っておらず、そのときの補正後放射線検出信号Ｘkに関しては存在しないので、式Ｄ１，Ｄ２（１≠ｈのとき）はＸkを付加しない式となっており、式Ｃ１，Ｃ２（１＝ｈのとき）はＸkを付加した式となる。逆に、撮影による撮像の際（ｊ＝２）には透視による撮像を実際に行っておらず、そのときの補正後放射線検出信号Ｘkに関しては存在しないので、式Ｄ３，Ｄ４（２≠ｈのとき）はＸkを付加しない式となっており、式Ｃ３，Ｃ４（２＝ｈのとき）はＸkを付加した式となる。このような式Ａ１〜Ｅ２によって線量の変化を考慮して時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
また、本実施例では、放射線の線量の条件が切り換わる前後ｋ＝ｉ−１，ｉで、線量の変化前後の比であるスケーリング比Ｍでスケーリングを行うことで、時間遅れ分がより正確に除去されたものとなる。
また、本実施例では、Ｘ線の線量が互いに異なる透視での撮像と撮影での撮像とを含んだ一連の撮像において、時間送れ分が十分に除去されたものとなる。
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した実施例装置では、放射線検出手段がＦＰＤであったが、この発明は、ＦＰＤ以外のＸ線検出信号の時間遅れを生ずる放射線検出手段を用いた構成の装置にも用いることができる。
（２）上述した実施例装置はＸ線透視撮影装置であったが、この発明はＸ線ＣＴ装置のようにＸ線透視撮影装置以外のものにも適用することができる。
（３）上述した実施例装置は医用装置であったが、この発明は、医用に限らず、非破壊検査機器などの工業用装置にも適用することができる。
（４）上述した実施例装置は、放射線としてＸ線を用いる装置であったが、この発明は、Ｘ線に限らず、Ｘ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができる。
（５）上述した実施例では、式Ａ〜Ｅの線量Ｈの個数を２にするとともに、透視での撮像における線量の条件ではｈを１とし、撮影での撮像における線量の条件ではｈを２とし、インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数Ｎ［１］を２、Ｎ［２］を２とそれぞれとしたが、これらの数に限定されない。
例えば、Ｎ［１］を１または３以上、Ｎ［２］を１または３以上としてもよいし、Ｎ［１］とＮ［２］とを必ずしも同数に設定しなくてもよい。また、線量Ｈの個数を３以上にしてもよい。例えば、撮影での撮像よりも前の透視での撮像における撮影線量（X線の線量）と、撮影での撮像よりも後の透視での撮像における撮影線量（X線の線量）とを個々に独立させる場合には、線量Ｈの個数を３つにすることができる。この場合、透視での各々の撮影線量は互いに同量であってもよいし、互いに異なる量であってもよい。
（６）上述した実施例では、透視から撮影、撮影から透視へと一連の撮像を行ったが、透視から頭部の撮影、頭部の撮影から胸部の撮影、胸部の撮影から腹部の撮影、腹部の撮影から脚部の撮影、脚部の撮影から透視の撮影へと一連の撮像を行ってもよいし、透視から撮影のみの一連の撮像を行ってもよい。つまり、透視での撮像と撮影での撮像とを少なくとも含んだ一連の撮像を行えばよい。
（７）上述した実施例では、透視での撮像と撮影での撮像とを少なくとも含んだ一連の撮像について適用したが、これに限定されない。放射線の線量が互いに異なる各撮像部位での撮像を少なくとも含んだ一連の撮像について適用してもよい。例えば、同じ撮影時においても、頭部や胸部や腹部や脚部などの撮影部位によっても異なるので、撮影部位によっても、各線量を考慮して時間遅れ分を除去して求めればよい。
（８）上述した実施例では、撮影線量が変化したときにスケーリングを行ったが、スケーリング比が１に近い場合や、スケーリングを行わなくても誤差が生じない場合には、必ずしもスケーリングを行う必要はない。
以上のように、この発明は、医用もしくは工業用の放射線撮像装置に適している。
実施例のＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。 実施例装置に用いられているＦＰＤの構成を示す平面図である。 実施例装置によるＸ線撮影の実行時のＸ線検出信号のサンプリング状況を示す模式図である。 実施例でのＸ線検出信号処理方法の手順を示すフローチャートである。 実施例でのＸ線検出信号処理方法における時間遅れ除去用の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。 実施例でのＸ線撮影の一連の撮像状況を示す図である。 放射線入射状況を示す図である。 図７の入射状況に対応した時間遅れ状況を示す図である。
符号の説明
１ … Ｘ線管（放射線照射手段）
２ … ＦＰＤ（放射線検出手段）
３ … Ａ／Ｄ変換器（信号サンプリング手段）
１１ … 時間遅れ除去部（時間遅れ除去手段）
Ｍ … 被検体

Claims (8)

  1. 被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段から放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出す信号サンプリング手段とを備え、被検体への放射線照射に伴って放射線検出手段からサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成された放射線撮像装置であって、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する時間遅れ除去手段を備え、前記時間遅れ除去手段は、放射線の少なくとも第１線量およびそれとは異なった放射線の少なくとも第２線量を含む複数の放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その線量に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、時間遅れ除去手段は放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｅ、
    Ｘk ＝Ｙk −｛
    Σn［1］=1 N［1］ ［αn［1］・〔１−exp(Ｔn［1］ ) 〕・exp(Ｔn［1］ )・Ｓn［1］k］
    ＋Σn［2］=1 N［2］ ［αn［2］・〔１−exp(Ｔn［2］ ) 〕・exp(Ｔn［2］ )・Ｓn［2］k］
    ＋ …
    ＋Σn［h］=1 N［h］ ［αn［h］・〔１−exp(Ｔn［h］ ) 〕・exp(Ｔn［h］ )・Ｓn［h］k］
    ＋ …
    ＋Σn［H］=1 N［H］ ［αn［H］・〔１−exp(Ｔn［H］ ) 〕・exp(Ｔn［H］ )・Ｓn［H］k］
    ｝
    ＝Ｙk −｛Ｕn［1］＋Ｕn［2］＋ … ＋Ｕn［h］＋ … ＋Ｕn［H］｝
    ＝Ｙk −Σh=1 H ［Ｕn［h］］…Ａ
    Ｔn［h］ ＝−Δｔ／τn［h］ …Ｂ
    Ｓn［j］k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn［j］ )・Ｓn［j］(k-1) （ｊ＝ｈのとき）…Ｃ
    Ｓn［j］k＝ exp(Ｔn［j］ )・Ｓn［j］(k-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｄ
    Ｕn［h］＝Σn［h］=1 N［h］ ［αn［h］・〔１−exp(Ｔn［h］ ) 〕・exp(Ｔn［h］ )・Ｓn［h］k］
    …Ｅ
    但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
    ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
    Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
    Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
    Ｘk-1 ：一時点前のＸk
    Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
    exp ：指数関数
    Ｈ：線量の種類
    ｈ：Ｈ個の線量のうち、現時点ｋでの線量の条件
    ｊ：Ｈ個の線量のうちのある線量を示す添字
    Ｎ［ｈ］：線量ｈのときのインパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
    ｎ［ｈ］：線量ｈのときの各指数関数を示す添字
    Ｕn［h］：線量ｈのときの時間遅れ分
    αn［h］ ：指数関数ｎの強度
    τn［h］ ：指数関数ｎの減衰時定数
    により行い、前記式Ａ〜Ｅにより求められた前記インパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線撮像装置。
  3. 請求項２に記載の放射線撮像装置において、放射線の線量の条件が変化する前後でのスケーリングを、前記式Ｃ，Ｄにスケーリングを付加した式Ｆ，Ｇ、
    Ｓn［j］i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔn［j］ )・Ｓn［j］(i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき）…Ｆ
    Ｓn［j］i＝ exp(Ｔn［j］ )・Ｓn［j］(i-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｇ
    但し， ｉ−１：線量が変化する直前の時点を示す添字
    ｉ：線量が変化した直後の時点を示す添字
    Ｍ：線量の変化前後の比であるスケーリング比
    により行うことを特徴とする放射線撮像装置。
  4. 被検体を照射して検出された放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出し、サンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去し、その際には、放射線の少なくとも第１線量およびそれとは異なった放射線の少なくとも第２線量を含む複数の放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その線量に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
  5. 請求項４に記載の放射線検出信号処理方法において、放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｅ、
    Ｘk ＝Ｙk −｛
    Σn［1］=1 N［1］ ［αn［1］・〔１−exp(Ｔn［1］ ) 〕・exp(Ｔn［1］ )・Ｓn［1］k］
    ＋Σn［2］=1 N［2］ ［αn［2］・〔１−exp(Ｔn［2］ ) 〕・exp(Ｔn［2］ )・Ｓn［2］k］
    ＋ …
    ＋Σn［h］=1 N［h］ ［αn［h］・〔１−exp(Ｔn［h］ ) 〕・exp(Ｔn［h］ )・Ｓn［h］k］
    ＋ …
    ＋Σn［H］=1 N［H］ ［αn［H］・〔１−exp(Ｔn［H］ ) 〕・exp(Ｔn［H］ )・Ｓn［H］k］
    ｝
    ＝Ｙk −｛Ｕn［1］＋Ｕn［2］＋ … ＋Ｕn［h］＋ … ＋Ｕn［H］｝
    ＝Ｙk −Σh=1 H ［Ｕn［h］］…Ａ
    Ｔn［h］ ＝−Δｔ／τn［h］ …Ｂ
    Ｓn［j］k＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn［j］ )・Ｓn［j］(k-1) （ｊ＝ｈのとき）…Ｃ
    Ｓn［j］k＝ exp(Ｔn［j］ )・Ｓn［j］(k-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｄ
    Ｕn［h］＝Σn［h］=1 N［h］ ［αn［h］・〔１−exp(Ｔn［h］ ) 〕・exp(Ｔn［h］ )・Ｓn［h］k］
    …Ｅ
    但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
    ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
    Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
    Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
    Ｘk-1 ：一時点前のＸk
    Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
    exp ：指数関数
    Ｈ：線量の種類
    ｈ：Ｈ個の線量のうち、現時点ｋでの線量の条件
    ｊ：Ｈ個の線量のうちのある線量を示す添字
    Ｎ［ｈ］：線量ｈのときのインパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
    ｎ［ｈ］：線量ｈのときの各指数関数を示す添字
    Ｕn［h］：線量ｈのときの時間遅れ分
    αn［h］ ：指数関数ｎの強度
    τn［h］ ：指数関数ｎの減衰時定数
    により行い、前記式Ａ〜Ｅにより求められた前記インパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
  6. 請求項５に記載の放射線検出信号処理方法において、放射線の線量の条件が変化する前後でのスケーリングを、前記式Ｃ，Ｄにスケーリングを付加した式Ｆ，Ｇ、
    Ｓn［j］i＝Ｍ・｛Ｘi-1 ＋exp(Ｔn［j］ )・Ｓn［j］(i-1) ｝ （ｊ＝ｈのとき）…Ｆ
    Ｓn［j］i＝ exp(Ｔn［j］ )・Ｓn［j］(i-1) （ｊ≠ｈのとき）…Ｇ
    但し， ｉ−１：線量が変化する直前の時点を示す添字
    ｉ：線量が変化した直後の時点を示す添字
    Ｍ：線量の変化前後の比であるスケーリング比
    により行うことを特徴とする放射線検出信号処理方法。
  7. 請求項４から請求項６のいずれかに記載の放射線検出信号処理方法において、放射線の線量が互いに異なる透視での撮像と撮影での撮像とを少なくとも含んで一連の撮像を行い、各々の撮像での放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その線量に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めて放射線画像を得ることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
  8. 請求項４から請求項７のいずれかに記載の放射線検出信号処理方法において、放射線の線量が互いに異なる各撮像部位での撮像を少なくとも含んで一連の撮像を行い、各々の撮像での放射線の線量に基づいて前記インパルス応答を求め、その線量に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めて放射線画像を得ることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
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