JPH08215182A - 医療用x線撮影装置 - Google Patents
医療用x線撮影装置Info
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Abstract
CDセンサ等に起因する画質劣化成分を低減化して、高
品質のX線画像を得る。 【構成】 断層撮影後、画像メモリ36に格納された画
像データのうち特定行のデータ(図5(a))から暗電
流補正データ(図5(b))を減算すると、暗電流ノイ
ズが除去される(図5(c))。次に、強度分布がほぼ
一様なX線をX線撮像素子3に入射させて得られたデー
タ(図5(d))に基づいて、感度補正係数(図5
(e))を作成して、暗電流補正後の画像データ(図5
(c))に乗算すると、感度ばらつき等に起因するノイ
ズが除去される(図5(f))。
Description
などの被写体を所望の断層面に沿って断層撮影するため
の医療用X線撮影装置に関する。
1号公報および特公平4−48169号公報があり、C
CDセンサ上に動きを伴って形成されるX線像に対し、
その動きに合わせて電荷転送クロックの周波数を変化さ
せることによって、画像信号の時間遅延積分(TDI:
Time Delay Integration)を行うX線撮影装置が開示さ
れている。
X線撮影後、X線強度の空間分布に対応する電荷パター
ンを電位計で走査するX線撮影方法および装置が開示さ
れており、そこではX線画像の補正によってアーチファ
クト(疑似画像)を低減させている。
各先行技術において、CCDセンサに暗電流ノイズや感
度ばらつき等が生ずると、撮影したX線像に疑似画像が
発生し、画質や分解能の低下だけでなく、誤診断のおそ
れがある。また、CCDセンサには多数の受光画素が形
成されているため、性能ばらつきの少ないCCDセンサ
を得ようとすると製造歩溜りが極端に低下し、必然的に
高価なものとなる。
報は、セレンから成るX線変換用光導電体という特殊な
X線撮像素子を使用して、TDI法とは全く異なる信号
処理を行っているため、そこで行われる画像補正方法を
そのままTDI法に応用することはかなり難しい。
層撮影において、CCDセンサ等に起因する画質劣化成
分を低減化して、高品質のX線画像を得ることができる
医療用X線撮影装置を提供することである。
てX線を発生するX線発生器と、被写体を通過したX線
像を検出するX線撮像素子と、X線発生器およびX線撮
像素子を対向させて被写体の周りに旋回させるための旋
回アームと、X線撮像素子からの画像信号を格納する画
像メモリと、画像メモリに格納された画像信号を表示す
る表示手段とを備え、前記X線撮像素子は、2次元配列
した複数の受光画素を有するCCDセンサを含み、旋回
アームの旋回速度に応じて電荷転送クロックの周波数を
変化させて、所定の断層面を撮像するように構成された
医療用X線撮影装置において、X線を入射させずにX線
撮像素子を動作させ、該X線撮像素子から出力される信
号のうち少なくとも1行分のデータを第1補正データと
して記憶する第1参照メモリと、強度分布がほぼ一様な
X線を入射させてX線撮像素子を動作させ、該X線撮像
素子から出力される信号のうち少なくとも1行分のデー
タを第2補正データとして記憶する第2参照メモリとを
備え、画像信号に対して、第1参照メモリに記憶された
第1補正データを用いて加算もしくは減算しまたは第2
参照メモリに記憶された第2補正データを用いて乗算も
しくは除算して、信号補正を行うことを特徴とする医療
用X線撮影装置である。また本発明は、X線撮像素子か
ら出力される画像信号に対して信号補正を行うことを特
徴とする。また本発明は、画像メモリに格納された画像
信号に対して信号補正を行うことを特徴とする。また本
発明は、画像メモリが表示手段へ出力する画像信号に対
して信号補正を行うことを特徴とする。また本発明は、
第1参照メモリは、X線撮像素子から出力される信号の
うち全画面分の補正データを記憶することを特徴とす
る。また本発明は、X線撮像素子の温度を検出する温度
センサを備え、該温度センサの検出温度に応じて第1参
照メモリの補正データを修正してから、信号補正を行う
ことを特徴とする。また本発明は、CCDセンサの垂直
シフトレジスタ内における信号電荷の滞在時間に応じて
第1参照メモリの補正データを修正してから、信号補正
を行うことを特徴とする。
素子を動作させて該X線撮像素子から出力される信号
は、CCDセンサの暗電流などに起因するノイズであ
り、この信号のうち少なくとも1行分のデータを第1補
正データとして第1参照メモリに予め記憶しておく。そ
の後、通常のX線断層撮影を行って得られた画像信号に
対して第1参照メモリに記憶された第1補正データを用
いて加算もしくは減算して信号補正することによって、
画像信号からノイズ成分を除去できるため、高S/N比
の断層画像が得られる。
させてX線撮像素子を動作させて該X線撮像素子から出
力される信号は、CCDセンサの画素感度のばらつき等
に起因するノイズであり、この信号のうち少なくとも1
行分のデータを第2補正データとして第2参照メモリに
予め記憶しておく。その後、通常のX線断層撮影を行っ
て得られた画像信号に対して第2参照メモリに記憶され
た第2補正データを用いて乗算もしくは除算して信号補
正することによって、画像信号からノイズ成分を除去で
きるため、疑似画像が少ない高品質の断層画像が得られ
る。なお、第1補正データによる信号補正および第2補
正データによる信号補正は、どちらか一方でもよく、両
方とも実施しても構わない。
線撮像素子から刻々と出力される画像信号に対して行う
ことによって、X線撮影が終了した時点で信号補正を完
了させることができ、画像表示動作に速やかに移行でき
る。
れた画像信号に対して行うことによって、信号補正の演
算処理を低速で実行することが可能になり、処理回路の
負担が軽減される。
出力する画像信号に対して行うことによって、補正前の
画像と補正後の画像を適宜比較しながら補正することが
でき、信号補正の最適化が容易に行える。
ら出力される信号のうち全画面分の補正データを記憶す
ることによって、より精度の良い信号補正が可能にな
る。
性があるため、X線撮像素子近辺に温度センサを設けて
CCDセンサの温度を計測し、補正データ作成時の温度
とX線撮影時の温度との偏差を考慮して第1参照メモリ
の補正データを修正することによって、より高精度の信
号補正を実行することができる。
が垂直シフトレジスタ内に滞在する時間が長くなると増
加するため、この滞在時間に応じて第1参照メモリの補
正データを修正することによって、より高精度の信号補
正を実行することができる。
る。医療用X線撮影装置は、人体等の被写体1に向けて
縦長スリット状のX線を発生するX線源2と、被写体1
を通過したX線像を検出するX線撮像素子3と、X線源
2およびX線撮像素子3を対向させるように保持し、こ
れらを被写体1の周りに旋回させるための旋回アーム4
などで構成される。
光像に変換するシンチレータ3aと、シンチレータ3a
からの可視光像を導く光ファイバプレート(FOP)3
bと、光ファイバプレート3bからの可視光像を撮像す
るCCD(電荷結合素子)センサ3cなどで構成され
る。なお、X線撮像素子3の内部にはCCD(電荷結合
素子)センサ3cの温度を計測するための温度センサ4
0が設置される。
心として水平面内で旋回可能なように支持されており、
その回転軸はアーム旋回モータ5で駆動され、その角速
度を検出するためのタコジェネレータ7が設けられる。
また、回転軸にはカム6aが取付けられ、カム6aの変
位を検出するポテンショメータ6bとともに角度検出器
6を構成している。
正面図であり、図2(b)はその底面図である。シンチ
レータ3aは、縦長スリット状のX線を受光するため細
長く形成されており、X線入射側には受光領域を制限す
る2次スリット(図示せず)が設置される。光ファイバ
プレート3bは断面が平行四辺形状に形成され、その入
射面はシンチレータ3aに密着しており、出射面はシン
チレータ3aを通過したX線から外れるように形成され
る。CCDセンサ3cに関して、シンチレータ3aの受
光領域を1つのCCDセンサ3cで撮像することが最も
好ましいが、CCDセンサ3cが大型になると製造歩溜
りの点で高価になる。そこで、図2に示すように、たと
えば3つのCCDセンサ3cを用いて受光領域を3つに
分割して可視光像を撮像している。したがって、光ファ
イバプレート3bはCCDセンサ3cの数に対応して3
つに分割され、通過X線の影響を回避しつつ、配置の容
易さの観点から1つおきに左右に振り分けて配置され
る。なお、入射するスリット状のX線は、幅6mm、長
さ150mm程度であり、CCDセンサ3cの受光面長
さは50mm程度である。
荷転送動作を示す配置図である。CCDセンサ3cは、
マトリクス状に2次元配列した複数の受光画素で縦長の
受光部20を形成している。光ファイバプレート3bか
らの可視光像が受光部20に入射すると光電変換によっ
て電荷が発生する。各受光画素は、水平方向21aに配
置された複数の垂直シフトレジスタ21(図3中斜線
部)と電気的接続されており、各垂直シフトレジスタ2
1は電荷転送クロックによって水平方向21aに順次転
送される。各垂直シフトレジスタ21の出力部は、垂直
方向22aに配置された水平シフトレジスタ22に電気
的接続されており、垂直シフトレジスタ21が1画素分
の転送を終える度に全ての電荷を外部へ転送する。こう
してX線像は、水平走査と垂直走査との組合せによって
時系列の電気信号に変換される。なお、図3に示したC
CDセンサ3cは、電荷蓄積部の無いフルフレームトラ
ンスファー(FFT)型であるが、受光画素と同数の電
荷蓄積部を有するフレームトランスファー(FT)型で
あっても本発明は同様に適用可能である。
て説明する。旋回アーム4が旋回するとX線像も水平方
向21aに移動するが、その移動速度はX線断層面の位
置に依存して異なる。そこで、所定の断層面に対応する
X線像の移動速度に一致するように、垂直シフトレジス
タ21の電荷転送速度、すなわち電荷転送クロックの周
波数を変化させることによって、所望のX線断層像によ
る電荷だけを電荷転送とともに次々と蓄積(積分)する
ことができる。こうして特定の電荷転送速度に一致した
X線像だけが静止画像として撮像され、電荷転送速度に
一致しないX線像は流れてしまい、従来のフィルムを用
いた断層撮影と同様な断層画像を得ることができる。こ
こで、電荷転送クロックの周波数をf、従来のフィルム
断層撮影におけるフィルム送り速度をv、CCDセンサ
3cの画素間隔をdとおくと、f=v/dという関係式
が成立する。
示すブロック図である。X線源2はたとえばX線管など
から成り、所定の管電圧および管電流で駆動されるよう
にX線回路31から電力が供給され、CPU(中央処理
装置)30からの指令に基づいてタイミング制御回路3
2がX線照射時間を制御する。
1および水平シフトレジスタ22は、制御クロック発生
回路33からの垂直転送クロックおよび水平転送クロッ
クによって駆動され、CPU30からの指令に基づいて
各クロックの周波数を旋回アームの旋回速度に応じて変
化させることによってTDI動作を実現している。CC
Dセンサ3cの水平シフトレジスタ22はX線断層像の
画像信号を時系列的に出力する。こうして得られた画像
信号は波形整形回路34によって波形整形され、アナロ
グデジタル変換(A/D)回路35によって、たとえば
8ビット(=256レベル)のデジタル信号に変換さ
れ、CPU30を介して画像メモリ36に格納される。
画像メモリ36に格納された画像信号は、CRT(陰極
線管)ディスプレイや画像プリンタなどの画像表示装置
38に表示され、各種診断に供される。
おいて、画像信号に対して信号補正するための各種デー
タを記憶する参照メモリ37と、CCDセンサ3cの温
度を計測するための温度センサ40が設けられる。な
お、温度センサ40はCCDセンサ3cと同一チップ内
に設けることも可能である。
図である。参照メモリ37には、X線撮像素子3の縦方
向(旋回軸方向)に沿った少なくとも1行分のデータを
格納できる領域が複数用意され、補正前後の画像データ
や補正データなどが格納される。ここでは1行分の画素
数をnとおく。
メモリ36に格納されたX線断層像の画像データのうち
特定行のデータを示し、上から50(10進数表記。以
下同じ)、64、85、100、142、190、22
6、…、152、114というn個のデータが補正前の
原データとなる。
影と同じ動作を行って、X線を入射させずにX線撮像素
子3を動作させたとき、X線撮像素子3から出力される
信号のうち所定の1行分のデータを示す。これはCCD
センサ3cの暗電流などに起因するノイズに相当する。
上から0、0、4、3、2、0、2、…、0、1という
n個のデータが暗電流補正データとして参照メモリ37
の一部に記憶される。なお、暗電流補正データは装置設
置直後や定期検査時に一旦作成しておけば、各撮影とも
同じデータを使用することができ、また撮影時毎に作成
するようにしても構わない。
図5(b)の暗電流補正データをそれぞれ減算したもの
であり、上から50、64、81、97、140、19
0、224、…、152、113というn個のデータが
暗電流補正後の画像データとなる。このような信号補正
を画像データの各行についても行うことで、全画面分の
暗電流補正が実現する。なお、ここでは減算による信号
補正の例を示したが、図5(b)の暗電流補正データを
負の値として記憶すれば、加算による信号補正を行うこ
とになり、減算または加算はノイズが減少する方を採用
する。こうして画像信号の中から暗電流ノイズ成分を除
去することができる。
体1を置かないで断層撮影を行い、強度分布がほぼ一様
なX線をX線撮像素子3に入射させ、X線撮像素子3か
ら出力される信号のうち所定の1行分のデータを示す。
このデータは本来全て同じ値であるのが望ましいが、変
動分はCCDセンサ3cの画素感度ばらつきやX線強度
分布むらなどに起因するノイズになる。上から102、
104、100、108、96、97、101、…、1
04、100というn個のデータが感度ばらつき補正デ
ータとして参照メモリ37の一部に記憶される。なお、
感度ばらつきを計測するためのX線強度は、データ値が
飽和しないように通常撮影時の約半分程度に抑えること
が好ましく、たとえばX線源2の管電圧や管電流を調節
したり、または被写体1の代わりに厚さが均一なアルミ
ニウム板(たとえば30mm厚)をX線減衰フィルタと
して使用する方法がある。
て平均値に対する比を各画素ごとに算出した感度補正係
数(実数)を示し、ここでの平均値は100と仮定して
いる。上から100/102、100/104、1、1
00/108、100/96、100/97、100/
101、…、100/104、1というn個のデータが
感度補正データとして参照メモリ37の一部に記憶され
る。なお、感度補正データは装置設置直後や定期検査時
に一旦作成しておけば、各撮影とも同じデータを使用す
ることができ、また撮影時毎に作成するようにしても構
わない。
の画像データに対して図5(e)の感度補正係数を乗算
して、小数点以下を四捨五入したものであり、上から4
9、62、81、90、146、196、222、…、
146、113というn個のデータが感度補正後の画像
データとなる。このような信号補正を画像データの各行
についても行うことで、全画面分の感度補正が実現す
る。なお、ここでは乗算による信号補正の例を示した
が、図5(e)の感度補正係数を逆数として記憶すれ
ば、除算による信号補正を行うことになり、乗算または
除算はノイズが減少する方を採用する。こうして画像信
号の中から感度ばらつき等に起因するノイズ成分を除去
することができる。
らつき補正を行う例を示したが、感度ばらつき補正の後
に暗電流補正を行ってもよく、またノイズが少ない場合
はどちらか一方の補正だけで済ましても構わない。
び図5(e)の感度補正データは1行分のデータである
例を示したが、数行分あるいは全画面分の補正データを
参照メモリ37に記憶するようにしてもよい。また、本
来の補正データを適宜間引いてサンプリングしたものを
記憶しておいて、後から補間処理によって全補正データ
を再現してもよい。
に一旦格納された画像信号に対して信号補正を行う例を
示したが、X線撮影中にX線撮像素子3から刻々と出力
される画像信号に対して信号補正を行ってもよく、さら
に画像メモリ36が画像表示装置38へ出力する画像信
号に対して信号補正を行っても構わない。
存性があるため、X線撮像素子3に設けられた温度セン
サ40を用いてCCDセンサ3cの温度を計測し、暗電
流補正データ作成時の温度とX線撮影時の温度との偏差
を考慮して、参照メモリ37に記憶された図5(b)の
暗電流補正データを修正することによって、より高精度
の信号補正を実行することができる。CCDセンサの暗
電流の温度依存性は、一般に温度が6℃上昇する毎に約
2倍に増加すると言われている。したがって、暗電流の
補正データを取得するときの温度をT0 とし、実際の撮
影時の温度をTとするとき、暗電流の補正データに次式
の値をかけ算して新しい補正データとして使用する。
温度T0 を予め記憶するため、参照メモリ37に温度T
0 の記憶領域を確保してもよく、さらに図4に示すよう
に温度記憶メモリ41を別途設けてもよい。
が垂直シフトレジスタ内に滞在する時間が長くなると増
加する傾向がある。したがって、この影響を補正するた
め、垂直シフトレジスタ内における信号電荷の標準滞在
時間t0 を予め計測して参照メモリ37などに記憶して
おいて、実際の滞在時間tを計測し、次にt/t0 の係
数を暗電流の補正データにかけ算して新しい補正データ
として使用することも可能である。
線断層撮影を行って得られた画像信号からCCDセンサ
の暗電流や感度ばらつき等に起因するノイズを除去する
ことができるため、高S/N比で疑似画像が少ない高品
質の断層画像が得られる。
よって除去することが可能になるため、CCDセンサの
特性変動が緩和され、製造歩溜りが向上して、コストの
低減化に資する。
温度を計測することによって、温度依存性のあるノイズ
に対して効果的に信号補正を実施することができる。
図であり、図2(b)はその底面図である。
示す配置図である。
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 被写体に向けてX線を発生するX線発生
器と、 被写体を通過したX線像を検出するX線撮像素子と、 X線発生器およびX線撮像素子を対向させて被写体の周
りに旋回させるための旋回アームと、 X線撮像素子からの画像信号を格納する画像メモリと、 画像メモリに格納された画像信号を表示する表示手段と
を備え、 前記X線撮像素子は、2次元配列した複数の受光画素を
有するCCDセンサを含み、旋回アームの旋回速度に応
じて電荷転送クロックの周波数を変化させて、所定の断
層面を撮像するように構成された医療用X線撮影装置に
おいて、 X線を入射させずにX線撮像素子を動作させ、該X線撮
像素子から出力される信号のうち少なくとも1行分のデ
ータを第1補正データとして記憶する第1参照メモリ
と、 強度分布がほぼ一様なX線を入射させてX線撮像素子を
動作させ、該X線撮像素子から出力される信号のうち少
なくとも1行分のデータを第2補正データとして記憶す
る第2参照メモリとを備え、 画像信号に対して、第1参照メモリに記憶された第1補
正データを用いて加算もしくは減算しまたは第2参照メ
モリに記憶された第2補正データを用いて乗算もしくは
除算して、信号補正を行うことを特徴とする医療用X線
撮影装置。 - 【請求項2】 X線撮像素子から出力される画像信号に
対して信号補正を行うことを特徴とする請求項1記載の
医療用X線撮影装置。 - 【請求項3】 画像メモリに格納された画像信号に対し
て信号補正を行うことを特徴とする請求項1記載の医療
用X線撮影装置。 - 【請求項4】 画像メモリが表示手段へ出力する画像信
号に対して信号補正を行うことを特徴とする請求項1記
載の医療用X線撮影装置。 - 【請求項5】 第1参照メモリは、X線撮像素子から出
力される信号のうち全画面分の補正データを記憶するこ
とを特徴とする請求項1記載の医療用X線撮影装置。 - 【請求項6】 X線撮像素子の温度を検出する温度セン
サを備え、該温度センサの検出温度に応じて第1参照メ
モリの補正データを修正してから、信号補正を行うこと
を特徴とする請求項1記載の医療用X線撮影装置。 - 【請求項7】 CCDセンサの垂直シフトレジスタ内に
おける信号電荷の滞在時間に応じて第1参照メモリの補
正データを修正してから、信号補正を行うことを特徴と
する請求項1記載の医療用X線撮影装置。
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