KR20220050074A

KR20220050074A - X-선 선량에 대한 실시간 노출 제어를 위한 방법

Info

Publication number: KR20220050074A
Application number: KR1020210136923A
Authority: KR
Inventors: 띠보 비르뜨; 베누아 샤를
Original assignee: 트릭셀
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2022-04-22
Also published as: FR3115192A1; EP3984461B1; US11666300B2; JP2022065632A; CN114366131A; EP3984461A1; US20220117573A1

Abstract

발명은 X-선 빔을 생성하기 위해 생성기 튜브에 의해 방출되고 플랫 패널 검출기를 포함하는 검출기에 의해 수신된 X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법에 관한 것이며, 방법은 로우들 및 컬럼들을 따라 매트릭스로 조직화되고 검출기에 충돌하는 X-선 선량에 기초하여 신호들을 생성하도록 구성된 픽셀들의 세트를 포함하고, 생성기 튜브는 방출된 X-선 선량을 제어하도록 구성되는 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 방법은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 한다:
- X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브에 의해 방출된 X-선 선량에 플랫 패널 검출기를 노출시키는 단계 (100);
- 플랫 패널 검출기가 X-선 선량에 노출되는 동안 픽셀들의 로우들 중 적어도 하나를 반복적으로 판독하는 단계 (101);
- 로우들 (Li) 중 적어도 하나의 판독으로부터의 신호들에 기초하여 페이로드 신호 및 표유 신호를 결정하는 단계 (102);
- 페이로드 신호를 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하는 단계 (103).

Description

X-선 선량에 대한 실시간 노출 제어를 위한 방법{METHOD FOR THE REAL-TIME CONTROL OF EXPOSURE TO AN X-RAY DOSE}

본 발명은 디지털 플랫 패널 검출기에 의한 방사선 촬영 기술 분야에 속하며, 특히 노출 레벨의 실시간 제어를 위한 디바이스에 속한다.

환자에 의해 수신된 선량을 최소화하면서 방사선 전문의에게 최적의 이미지 품질을 보장하기 위해 노출 파라미터들 (전압, 전류, 소스/환자/검출기 거리) 이 조정되어야 한다. 최적의 노출 파라미터들은 환자의 체격, 필요한 검사 타입 및 X-선 이미저의 감도 피처들 (은 필름, PSP 플레이트, 디지털 플랫 패널 검출기 등) 에 의존한다. 이러한 파라미터들은 일반적으로 무선 조작자에 의해 공급된 바와 같은 검사의 컨텍스트에 관한 표시들 (환자의 체격, 필요한 이미지 타입) 에 기초하여, 시스템 소프트웨어를 사용하여 결정된다. 이러한 파라미터들이 부정확하거나 오류가 있는 표시들로 인해 또는 시스템의 부정확한 교정으로 인해 부정확하게 정의되는 경우, 과다노출되거나 과소노출되는 이미지의 상당한 리스크가 있다. 이러한 리스크는 이미지가 다시 촬영되어야 하기 때문에, 또는 직접적으로, X-선에 환자를 과다노출시키는 리스크를 수반한다.

도 1 은 전형적인 방사선 어셈블리 (50) 를 개략적으로 나타낸다. 방사선 어셈블리 (50) 는 2 개의 엘리먼트들: X-선 빔 (22) 을 생성하기 위한 생성기 튜브 (20) 와 방사선 이미지들을 위한 플랫 패널 검출기 (11) 로 구성된다. 어셈블리는 주로 병원 환경에서 환자의 방사선 이미지를 촬영하도록 의도된다. 관심 영역 (40) 의 방사선 촬영을 원하는 환자는 X-선 빔 (22) 을 생성하기 위한 생성기 튜브 (20) 와 플랫 패널 검출기 (11) 사이에 배치된다. 따라서 2 개의 엘리먼트들은 X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출된 모든 X-선들이 플랫 패널 검출기 (11) 에 의해 캡처되도록, 서로에 대해 정확히 포지셔닝되어야 한다. 그 후 2 개의 엘리먼트들 사이의 정렬을 보정하기 위해 참조가 이루어진다. 정렬은 X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브 (20) 에 의해 X-선이 방출되기 전에 수행되어야 한다. 생성기 외부에 도달하는 X-선으로 환자를 과도하게 조사하는 것을 회피하는 것이 목표이다. 2 개의 엘리먼트들을 정렬하는 몇 가지 알려진 방식들이 있다.

플랫 패널 검출기와 X-선 빔을 정확히 정렬하는 것에 부가하여, 양호한 이미지를 보장하기 위해 충분한 X-선 선량이 송신되지만 환자에게 과도하게 조사되지 않는 것을 확보하도록 노출 파라미터들을 제어하는 것이 중요하다.

지금까지, 노출 선량을 정량화하는 문제는 실제로 다음의 솔루션들 중 하나 또는 다른 것을 사용하여 해결되었다:

- "이온화 챔버" 또는 "고체-상태 검출기" 와 같은, 외부 AEC (Automatic Exposure Control 에 대한 약어) 디바이스. 이는 이미저와는 별도이고 X-선 생성기를 제어하기 위한 제어 유닛에 연결된 "X-선 검출기 + 전류 증폭기" 하드웨어 유닛에 기초한 자동 선량 제어를 위한 기능 유닛 (예를 들어, 이온화 챔버) 이다. 검출기는 이미저의 상류에 배치되고 이미지와 간섭하지 않도록 X-선의 매우 낮은 부분을 흡수한다. 검출기는 관심 영역들 (일반적으로 3 개 또는 5 개 영역들) 로 나눠지고, 각각의 영역에 대한 전류를 증폭기에 공급할 수 있다. 증폭기는 일 측면 상에서 검출기에 연결되고 다른 측면 상에서 X-선 생성기를 제어하기 위한 제어 유닛에 연결된다. 증폭기의 기능은 업데이트된 총 노출 레벨에 대응하는 신호를, 지연 없이, 생성기에 공급하는 것이다. 이 신호는 생성기를 제어하기 위한 제어 유닛이 X-선 방출을 중단할 수 있게 한다 (정지 레벨은 시스템이 설치될 때 교정된다).

- 일반적으로 이미지의 일부 상에서 수신된 신호의 사용을 수반하는, 내부 AEC (Automatic Exposure Control) 디바이스. 2 가지 주요 타입의 솔루션이 있다. 제 1 타입의 솔루션에서는, 신호를 측정하는데 특별히 전용되는 전기 신호가 먼저 전하-전압 컨버터로 라우팅된 다음 아날로그-디지털 컨버터로 라우팅되도록 픽셀들의 매트릭스가 물리적으로 수정된다. 제 2 타입의 솔루션 (예를 들어 문서 JP5481053 에 개시됨) 에서는, 매트릭스가 사전에 수정되지 않지만, 노출을 조절하기 위해 정의된 관심 영역에 없는 모든 조명된 픽셀들의 표유 (stray) 신호들의 문제에 대한 언급은 없다.

- 매우 낮은 선량으로 예비 노출을 수행하는 "프리샷 (Preshot)" 디바이스로 알려진 것. 환자의 "사전-이미지" 는 "실제 이미지" 직전에 매우 낮은 선량으로 촬영된다. 실시간 신호가 시스템에 공급되지는 않지만, 최종 파라미터들이 결정되고 사전-이미지 분석 알고리즘을 사용하여 시스템에 의해 자동으로 배치된다.

외부 AEC 솔루션은 3 가지 주요 단점이 있다. 이는 일반적으로 이미저의 상류에서 X-선을 흡수하는 검출기를 통합하여, 환자에 대해 몇 퍼센트 정도의 증가된 선량을 유도한다. 일부 경우들에서, 외부 검출기는 이미저의 하류에 있을 수도 있으며, 이에 의해 이미저에 의해 보여진 빔의 품질에 관한 정보를 왜곡하므로, 정교한 교정을 필요로 한다. 더욱이 이 AEC 솔루션은 그 벌크로 인해 고정 시스템에만 적용가능하며: 검출기는 이미저에 고정되어야 하고, 신호를 증폭기로 라우팅하기 위해 케이블이 필요하다. 따라서 이는 모바일 방사선 촬영 시스템이나 그의 전용 하우징 외부의 휴대용 검출기 상에서의 이미지들의 캡처에는 적용가능하지 않다. 최종적으로, 시스템을 통합하는 것은 재정적으로 비용이 높다: 테이블과 지지체 암이 있는 통상의 룸에 대해, 각각 최소 500 유로의 비용이 드는 2 개의 AEC 유닛들이 필요하다.

내부 AEC 솔루션은 다음의 단점들이 있다. 픽셀들의 매트릭스를 수정함으로써, 기존 제품에 대해 솔루션이 구현될 수 없게 할 필요가 있다. 문헌에서 제안되어 있지만, 조명된 픽셀들과 AEC 신호 판독 컬럼 사이에서 용량성 커플링의 기술적인 문제로 인해 구현하기가 어렵다.

프리샷 솔루션으로 알려진 것은 또한 2 가지 주요 단점이 있다. 이는 시스템이 완벽하게 교정되는 것, 즉 소량의 선량 (사전-이미지) 에 대한 파라미터들과 정상 선량 (이미지) 에 대한 파라미터들 사이의 상관관계의 확립을 필요로 한다. 이러한 상관관계는 또한 검사의 컨텍스트 (환자의 체격, 필요한 이미지 타입) 를 고려해야 한다. 또한 이는 대기 시간, 환자 이동 효과 등의 애플리케이션 플로우를 저하시킬 수도 있는, 사전-이미지와 이미지 사이의 지연 시간을 가정한다.

발명은 환자에 대한 정확한 노출 레벨을 보장하기 위해 이미지의 미리결정된 관심 영역에 대해 이미저 (디지털 플랫 패널 검출기, 이하 검출기로 나타냄) 에서 현재 형성되고 있는 이미지에서 그레이스케일 레벨을, 실시간으로, 시스템에 표시하는 것을 가능하게 하는 X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법을 제안함으로써 위에 인용된 문제들의 전부 또는 일부를 극복하는 것을 목표로 한다. 이 방법은 이미지의 관심 영역들에서 신호 레벨의 실시간 분석을 위해 어떠한 수정 없이 검출기의 패널을 직접 사용하는 것에 기초한다. 또한 발명에 따른 방법은 관심 신호 (또한 페이로드 신호라고도 함) 와 특히 시준 없이 조명된 영역들에서 유래하는 표유 신호 사이의 중요한 커플링 문제를 해결하기 위한 알고리즘-기반 방법을 제안한다. 최종적으로, 발명에 따른 방법은 유선 연결 없이 구현될 수도 있어서, 이를 방사선 촬영실에서 휴대용 카세트 모드로, 또는 모바일 방사선 촬영 시스템 상에서 구현될 수 있게 한다.

이를 위해, 발명의 하나의 주제는 X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브에 의해 방출되고 플랫 패널 검출기를 포함하는 검출기에 의해 수신된 X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법이며, 생성기 튜브는 이 생성기 튜브에 의해 방출된 X-선 선량을 제어하도록 구성되는 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하며, 상기 플랫 패널 검출기는

a. 로우들 및 컬럼들을 따라 매트릭스로 조직화되고 검출기에 충돌하는 X-선 선량에 기초하여 신호들을 생성하도록 구성된 픽셀들의 세트;

b. 로우들 중 적어도 하나로부터의 신호들에 기초하여 페이로드 신호를 결정하도록 구성된 회로;

c. 페이로드 신호를 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하기 위한 송신 모듈을 포함한다.

상기 제어 방법은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 한다:

- X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브에 의해 방출된 X-선 선량에 플랫 패널 검출기를 노출시키는 단계;

- 플랫 패널 검출기가 X-선 선량에 노출되는 동안 픽셀들의 로우들 중 적어도 하나를 반복적으로 판독하는 단계;

- 로우들 중 적어도 하나의 판독으로부터의 신호들에 기초하여 페이로드 신호 및 표유 신호를 결정하는 단계;

- 페이로드 신호를 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하는 단계.

유리하게, 발명에 따른 노출 제어 방법은 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신된 페이로드 신호에 기초하여 생성기 튜브에 의해 방출된 X-선 선량을 적응시키는 단계를 더 포함한다.

유리하게, 픽셀들의 로우들 중 적어도 하나를 반복적으로 판독하는 단계는, 로우들 중 적어도 하나의 각 로우에 대해, 다음의 단계들을 포함한다:

- 제 1 신호 (An) 를 획득하기 위해 로우 (Li) 의 활성화 없이 컬럼을 판독하는 단계;

- 제 2 신호 (Bn) 를 획득하기 위해 로우 (Li) 의 활성화로 컬럼을 판독하는 단계.

유리하게, 페이로드 신호 및 표유 신호를 결정하는 단계는 다음의 단계들을 포함한다:

- 페이로드 신호와 표유 신호 사이의 곱셈 팩터 (FM') 를 추정하는 단계;

- 다음의 관계를 사용하여 곱셈 팩터에 기초하여 페이로드 신호를 추정하는 단계:

DS'_n = (A_n+B_n) / (FM'+1), 및 S'_n= Cumul (A+B)_n / (FM' +1).

유리하게, 페이로드 신호와 표유 신호 사이의 곱셈 팩터 (FM') 를 추정하는 단계는 다음의 단계들을 포함한다:

- 3 개의 연속적인 제 1 신호 샘플들 (A_n-1, A_n, A_n+1) = (VA)_n 에 기초하여, 제 2 신호 (B_n) 의 시간에서 표유 신호의 측정 (A'_n) 을 추정하는 단계; (예를 들어, 다음의 스플라인 필터와의 보간을 통해: A'_n = 1/16.(-1 10 7).^t(VA)_n)

- 비례 계수 (FP) 을 획득하기 위한 3 개의 연속적인 지점들 {(x_i,y_i); i = 1 내지 3} 에 대한 선형 회귀, 식중:

o {x_i} = [Cumul(A+B)_n _-2, Cumul(A+B)_n _-1, Cumul(A+B)_n]

o {y_i} = [Cumul(B-A')_n _-2, Cumul(B-A')_n _-1, Cumul(B-A')_n ]

o Cumul(A)_n 는 A₀+A₁+…+A_n 와 동일함

- 관계 FM' =(FP)^-1 - 1 를 사용하여 곱셉 팩터를 계산하는 단계.

일 실시형태에서, 페이로드 신호를 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하는 단계는 유선 송신을 통해 수행된다.

다른 실시형태에서, 페이로드 신호를 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하는 단계는 무선 송신을 통해, 바람직하게는 RF 송신을 통해 수행된다.

발명은 또한 다음을 포함하는 방사선 어셈블리에 관한 것이다:

a. X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브, 생성기 튜브는 생성기 튜브에 의해 방출된 X-선 선량을 제어하도록 구성되는 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함;

b. 플랫 패널 검출기를 포함하는 검출기, 상기 플랫 패널 검출기는:

i. 로우들 (Li) 및 컬럼들 (Cj) 을 따라 매트릭스 (13) 로 조직화되고 검출기에 충돌하는 X-선 선량에 기초하여 신호들을 생성하도록 구성된 픽셀들 (P(i,j)) 의 세트;

ii. 로우들 (Li) 의 일부로부터의 신호들에 기초하여 페이로드 신호를 결정하도록 구성된 회로;

iii. 페이로드 신호를 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하기 위한 송신 모듈을 포함함.

일 실시형태에서, 페이로드 신호를 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하기 위한 송신 모듈은 유선 송신 모듈이다.

다른 실시형태에서, 페이로드 신호를 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하기 위한 송신 모듈은 무선 송신 모듈, 바람직하게는 RF 송신 모듈이다.

발명은 첨부된 도면에 의해 기재가 설명되는 예시에 의해 제공된 일 실시형태의 상세한 설명을 읽는 것으로 더 잘 이해될 것이고 추가 이점들은 명백해질 것이다.
도 1 은 전형적인 방사선 어셈블리를 개략적으로 나타낸다.
도 2 는 전형적인 이미지 검출기를 나타낸다.
도 3 은 발명에 따른 X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법 단계들의 다이어그램을 나타낸다.
도 4 는 발명에 따른 방사선 어셈블리를 개략적으로 나타낸다.
도 5 는 발명에 따른 판독 및 반복 판독에 전용되는 검출기의 매트릭스의 로우들을 포지셔닝하는 원리를 도시한다.
도 6 은 발명에 따른 방법의 구현에서 빠른 상승을 갖는 노출의 시뮬레이션 결과들을 나타낸다.
도 7 은 발명에 따른 방법의 구현에서 느린 상승을 갖는 노출의 시뮬레이션 결과들을 나타낸다.
명확성을 위해, 이 도면들은 모두 동일한 스케일로는 아니다. 또한, 동일한 엘리먼트들은 다양한 도면들에서 동일한 레퍼런스들을 지닐 것이다.

일반적으로 말해서, 발명은 통상적으로 로우들 및 컬럼들을 따라 매트릭스로 조직화된 픽셀들의 세트를 포함하는 플랫 패널 검출기, 로우 어드레싱 유닛들, 컬럼 판독 유닛들, 픽셀들의 로우들을 로우 어드레싱 유닛에 연결하는 로우 컨덕터들, 및 컬럼 판독 유닛에 픽셀들의 컬럼들을 연결하는 컬럼 컨덕터들을 포함하는 전형적인 이미지 검출기를 언급한다. 본 특허 출원의 맥락에서, 컬럼 및 로우의 개념은 단지 상대적인 의미를 가지며, 픽셀들의 로우 및 픽셀들의 컬럼은 예를 들어, 그리고 제한없이, 서로 수직으로 배열되는 픽셀들의 로우들에 불과하다. 로우 컨덕터, 컬럼 컨덕터는 각각, 픽셀들의 로우, 픽셀들의 컬럼에 각각 평행하게 배향되는 것으로 정의된다.

도 1 은 도입부에서 이미 제시된 전형적인 방사선 어셈블리 (50) 를 개략적으로 나타낸다.

도 2 는 전형적인 이미지 검출기 (10) 를 나타낸다. 이미지 검출기 (10) 는 제 1 모놀리식 기판 (12) 상에 형성된 검출기 (11) 를 포함한다. 제 1 모놀리식 기판 (12) 은 로우들 (Li) 및 컬럼들 (Cj) 을 따라 매트릭스 (13) 로 조직화된 픽셀들 P(i,j) 의 세트를 포함한다. 매트릭스 (13) 는 임의의 수의 로우들 및 컬럼들을 포함하여 픽셀들 P(i,j) 을 형성할 수도 있다. 매트릭스 (13) 는 제 1 기판 (12) 상에 지리적 영역을 형성한다. 픽셀들은 일반 형식 P(i,j) 로 나타내며, 여기서 i 및 j 는 각각, 매트릭스 (13) 에서 로우의 랭크 및 컬럼의 랭크를 표시하는 자연 정수들이다. 픽셀들 P(i,j) 의 세트는 검출기 (10) 에 충돌하는 방사선에 기초하여 신호들을 생성하도록 구성된다. 검출기 (11) 는 각각 주어진 컬럼 (Cj) 의 픽셀들을 연결하는, 컬럼 컨덕터들 (Yj) 을 포함한다. 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 픽셀들 P(i,j) 에 의해 생성된 신호들을 전송하도록 의도된다. 마찬가지로, 검출기 (11) 는 각각 주어진 로우 (Lj) 의 픽셀들을 연결하는, 로우 컨덕터들 (Xj) 을 포함한다. 픽셀들 P(i,j) 의 매트릭스 (13) 는 짝수 랭크들 및 홀수 랭크들의 컬럼들 (Cj) 을 포함한다. 마찬가지로, 픽셀들 P(i,j) 의 매트릭스 (13) 는 짝수 랭크들 및 홀수 랭크들의 로우들 (Lj) 을 포함한다. 검출기 (10) 는 픽셀들 P(i,j) 의 매트릭스 (13) 외부 및 제 1 기판 (12) 의 에지에 위치된 콘택 패드들 (14) 을 포함한다. 콘택 패드들 (14) 은 컬럼 컨덕터들 (Yj) 에 연결된다. 이미지 검출기 (10) 는 제 1 기판 (12) 에 가깝게 위치되고 로우 컨턱터들 (Xi) 에 연결된 로우 어드레싱 유닛 (15) 을 포함한다. 로우 어드레싱 유닛 (15) 은 적어도 하나의 로우 어드레싱 유닛을 포함하는 임의의 어셈블리에 주어진 이름이다. 유닛 (15) 은 도 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판 (12) 에 통합되거나, 그렇지 않으면 상이한 기판에 통합될 수도 있다. 로우 어드레싱 유닛 (15) 은 픽셀들의 각각의 로우 (Li) 를 개별적으로 어드레싱하는 것을 가능하게 한다. 이미지 검출기 (10) 는 제 1 기판 (12) 과 상이한 제 2 기판 (17) 상에 형성된 컬럼 판독 유닛 (16) 을 포함한다. 컬럼 판독 유닛 (16) 은 컬럼 판독 유닛 (16) 을 콘택 패드 (14) 에 연결하는 연결 지점들 (18) 을 포함한다. 컬럼 판독 유닛 (16) 은 로우 어드레싱 유닛에 의해 선택된 로우의 픽셀들에 의해 생성된 신호들을 판독하는 것을 가능하게 한다.

픽셀 P(i,j) 은 전자 스위치 T(i,j) 와 연관된 포토다이오드 Dp(i,j) 를 포함한다. 포토다이오드 Dp(i,j) 는 물론 광자 방사선을 받을 때 전기 신호를 생성할 수 있는 임의의 감광성 엘리먼트로 대체될 수도 있다. 도 2 에 나타낸 픽셀 구조는 의도적으로 단순화되며, 보다 복잡한 구조들이 발명의 범위 내에서 구현될 수도 있다.

트랜지스터에 의해 형성된 스위치 T(i,j) 는 그의 게이트 (Gi) 에 의해 로우 (i) 의 로우 컨덕터 (Xi) 에, 그의 드레인 (Dj) 에 의해 컬럼 컨덕터 (Yj) 에, 그리고 그의 소스 (Sij) 에 의해 포토다이오드 Dp(i, j) 의 캐소드에 연결된다. 모든 포토다이오드들 Dp(i,j) 의 애노드들은 공통 전위, 예를 들어 접지에 연결된다. 로우 어드레싱 유닛 (15) 은 트랜지스터들 T(i,j) 의 개방 및 폐쇄를 구동하기 위해 로우 컨덕터들 (Xi) 에 주입될 신호들을 생성하기 위한 엘리먼트들을 포함한다. 컬럼 판독 유닛 (16) 은 컬럼 컨덕터들 (Yj) 상에 수신된 신호들을 프로세싱하기 위한 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 이들은 특히 증폭기 및/또는 아날로그-디지털 컨버터일 수도 있다.

이미지 검출기 (11) 는 전형적으로 다음과 같이 동작한다. 이미지 캡처 페이즈에 있어서, 방사선에 대한 포토다이오드 Dp(i,j) 의 노출은 소스 (Sij) 에서 전하를 생성한다. 각각의 소스 (Sij) 에서의 전하량은 고려 중인 픽셀 P(i,j) 에 의해 수신된 방사선의 강도에 의존한다. 이미지 캡처 페이즈 다음 로우 단위로 판독 페이즈가 수행된다. 다양한 로우 컨덕터들 (Xi) 상으로 주입된 신호들은 연속적으로 활성 상태로 이동하여, 각각의 컬럼 컨덕터 (Yj) 의 전위가 컬럼 (j) 의 다양한 픽셀들 P(i,j) 에 누산된 전하량을 연속적으로 나타내도록 한다.

위에 설명된 바와 같이, 종래 기술에서 노출 선량의 정량화는 픽셀들의 매트릭스를 수정하는 것을 필요로 한다. 그리고 매트릭스가 수정되지 않더라도, 종래 기술은 불가피한 표유 신호를 제거하기 위한 임의의 솔루션을 제안하지 않는다.

도 3 은 발명에 따른 X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법 단계들의 다이어그램을 나타낸다. 엘리먼트들을 더 잘 이해하기 위해, 제안된 솔루션이 픽셀들의 매트릭스를 수정할 필요가 없는 한, 도 2 가 참조될 수도 있다.

발명은 X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출되고 검출기 (10) 에 의해 수신된 X-선 선량 (22) 에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법에 관련된다. 검출기 (10) 는 플랫 패널 검출기 (11) 를 포함하고, 생성기 튜브 (20) 는 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출된 X-선 선량을 제어하도록 구성된, 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛 (21) 을 포함한다. 플랫 패널 검출기 (11) 는,

- 로우들 (Li) 및 컬럼들 (Cj) 을 따라 매트릭스 (13) 로 조직화되고 검출기 (10) 에 충돌하는 X-선 선량 (22) 에 기초하여 신호들을 생성하도록 구성된 픽셀들 (P(i,j)) 의 세트;

- 로우들 (Li) 중 적어도 하나로부터의 신호들에 기초하여 페이로드 신호를 결정하도록 구성된 회로 (30);

- 페이로드 신호를 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하기 위한 송신 모듈 (31) 을 포함한다.

회로 (30) 는 바람직하게 집적 회로이다. 그러나, 다른 동등한 변형들이 사용될 수도 있다. 즉, 로우들 (Li) 중 하나로부터의 신호들에 기초하여 페이로드 신호를 결정하기 위한 임의의 디바이스가 적합하다.

발명에 따라, 제어 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

- X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출된 X-선 선량 (22) 에 플랫 패널 검출기 (11) 를 노출 (단계 (100));

- 플랫 패널 검출기 (11) 가 X-선 선량 (22) 에 노출되는 동안 픽셀들 (P(i,j)) 의 로우들 (Li) 중 적어도 하나를 반복적으로 판독 (단계 (101));

- 로우들 (Li) 중 적어도 하나의 판독으로부터의 신호들에 기초하여 페이로드 신호 및 표유 신호를 결정 (단계 (102));

- 페이로드 신호를 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛 (21) 으로 송신 (단계 (103)).

매트릭스 (13) 의 픽셀들 P(i,j) 의 로우들 (Li) 중 적어도 하나를 반복적으로 판독하는 단계 (101) 는 노출 단계 (100) 동안 발생한다. 즉, 이러한 판독 단계는 로우 (Li) 가 종래 기술에서 전형적으로 판독되지 않는 시간에 발생한다. 특히, 종래 모드에서, 검출기 (10) 는 노출 페이즈 동안 아무 것도 하지 않는다.

또한 판독 단계 (101) 가 픽셀들의 매트릭스의 하나 이상의 로우들 (Li) 에 대해 수행되는 것이 유의될 수도 있다. 이러한 로우들이 존재하며 검출기의 정상 동작에 기여한다. 즉, X-선에 대한 노출 동안 로우들을 판독하는 이러한 특정 단계를 구현하기 위해 픽셀들의 매트릭스를 수정할 필요가 없다.

가능한 가장 빠른 판독 단계 (101) 를 회득하기 위해, 이 단계 (101) 에서 제공된 모든 로우들을 동시에 개방하는 것이 가능한데, 이는 모든 관심 영역들을 단일 항목의 정보로 조합하는 부정적인 영향을 미칠 것이다. 또한 미리정의된 관심 영역에 대응하는 하나 이상의 로우들만을 활성화하는 것이 가능하다.

노출 단계 (100) 에서의 픽셀들의 노출은 컬럼 (Cj) 에서, 픽셀들 P(i,j) 외부의 전하 생성을 유도하는데, 이는 용량성 커플링이 매트릭스의 각 컬럼과 이 컬럼에 부착된 모든 픽셀들 (트랜지스터 및 포토다이오드) 을 연결하기 때문이다. 이에 따라 현재 노출되고 있는 픽셀 (노출 단계 (100)) 의 판독은 노출 단계 (100) 가 완료된 후의 판독과 동일한 방식으로 이미지에서의 레벨을 나타내지 않는다: 커플링을 통해 컬럼에서 생성된 전하로부터 부가된 표유 신호가 있다. 이러한 표유 신호는 각각의 컬럼에 대해, 컬럼에서 모든 조명된 픽셀들로부터 커플링이 발생하기 때문에 중요할 수도 있다. 관심 픽셀은 일반적으로 환자 하부에 있기 때문에, 직접 플럭스 (낮은 시준) 를 감쇠하지 않으면서 다수의 다른 픽셀들이 조명되는 경우, 표유 신호가 페이로드 신호의 최대 100 배 값을 가질 수도 있다. 따라서 (페이로드 및 표유) 신호를 결정하는 단계 (102) 에서 이 표유 신호를 반드시 고려해야 한다.

페이로드 신호 및 표유 신호를 결정하기 위해, 픽셀들의 로우들 (Li) 중 적어도 하나를 반복적으로 판독하는 단계 (101) 는, 로우들 (Li) 중 적어도 하나의 각 로우 (Li) 에 대해, 다음의 단계들을 포함한다:

- 제 1 신호 (A_n) 를 획득하기 위해 로우 (Li) 의 활성화 없이 컬럼 (Cj) 을 판독 (단계 (110));

- 제 2 신호 (B_n) 를 획득하기 위해 로우 (Li) 의 활성화로 컬럼 (Cj) 을 판독 (단계 (111)).

이와 같이 이중 판독이 단계 (101) 에서 판독에 전용되는 각각의 로우에 대해 수행된다: n 번째 이중 판독에 대한 샘플 A_n 을 획득하기 위해 로우를 활성화하지 않으면서 제 1 컬럼이 먼저 판독되고 (단계 (110)), 그 후 n 번째 이중 판독에 대한 샘플 B_n 을 획득하기 위해 로우의 활성화로 다시 컬럼이 판독된다 (단계 (111)). 이러한 이중 판독은 표유 효과를 감산하는 것을 가능하게 한다. 이러한 이중 판독은 윈도우 XRW 의 종료까지 반복된다 (XRW 는 용어 X-선 윈도우에 대한 약어이며, 즉 검출기가 X 광자들을 수신하고 이들을 판독 페이즈 전에 전하로 컨버팅할 수 있는 지속기간이다). 이중 판독들에 의해 획득된 정보 A_n 및 B_n 에 기초하여, 이미지에서 실제 신호 레벨을 추론하는 것이 가능할 것이다.

단순히 이중 판독들로부터 감산하는 것 (B_n-A_n) 은 결정적으로 페이로드 신호 (DS_n) 에서의 증가를 획득하는 것을 가능하게 하지는 않는데, 이는 노출 전체에 걸쳐 선량 플럭스가 일정하지 않기 때문이다 (단계 (100)). 선량 플럭스를 증가시키는 초기 페이즈에서, 컬럼의 제 1 넌-제로 판독 A_n0 은 판독 B_n0 의 날짜에서 컬럼이 판독되었던 경우인 것보다 낮은 레벨을 갖는다. 즉, 판독 B_n0 은 A_n0 보다 더 많은 표유 신호를 포함한다. 따라서 감산 (B_n-A_n0) 은 일부 표유 신호를 포함하고, 부가된 페이로드 신호 DS_n0 를 과도평가한다. 대조적으로, 예를 들어 노출에서 최대 ("오버슈트") 를 가진 후 플럭스가 감소하는 경우, 신호 A_n1 은 B_n1 에 포함된 표유 신호보다 크고, 따라서 감산 (B_n1-A_n1) 은 페이로드 신호 DS_n1에서의 변동을 과소평가하거나, 심지어 부정적인 결과를 제공한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 의해 제안된 솔루션은 최소 노출 시간이 1ms, 예를 들어 0.8ms 정도의 예시에 의해, 짧은 지속기간보다 약간 아래이고, 전기적 정지 신호가 적은 시간 후, 예를 들어 0.1ms 미만 후에 생성기를 제어하기 위한 제어 유닛에 도달해야 하는 제약, 이미저에서 소정의 신호 레벨의 효과적인 달성 (CP 제약) 이 이 시간 아래에서 제거될 수도 있다는 가정을 취한다. 이는 노출 시작 시 분석을 위해 0.8ms 의 버퍼 지연 시간이 주어지고, 이 지연 시간이 지나면 제약 (CP) 이 다시 준수됨을 의미한다. 위험 분석에 관하여, 이는 여전히 방사선 촬영 시스템에 속하는 환자를 과다노출시키지 않는 책임이 주로 0.8ms 의 첫 번째 지연 시간 동안 비이상 파라미터들의 선정에 기초함을 의미한다.

이하에서는, 알고리즘이 제약 (CP) 을 결정적으로 준수해야 하기 전에 노출 시작부터 0.8ms 의 지연 시간을 가지는 주요 가설이 유효한 것으로 가정된다.

이러한 지연 시간 (HP) 은 그 후 현재 노출에 대한 페이로드 신호와 표유 신호 사이의 곱셈 팩터 (FM') 를 견고하게 추정하는데 사용될 것이다. 구체적으로, 이 팩터는 선량 플럭스의 시간적 프로파일에 관계없이, 노출 전체에 걸쳐 일정하게 유지되는데, 이는 이것이 전적으로 (각각의 컬럼에 대해) 컬럼의 관심 픽셀들과 그 컬럼의 픽셀들의 나머지 사이에서 상대적인 노출 구성에 의해 결정되기 때문이다. 다중 컬럼들이 각각의 판독에서 신호 품질을 증가시키기 위해 결합되는 경우, 이러한 컬럼들의 세트에 적용될 곱셈 팩터가 또한 일정하게 유지될 것이다.

이를 위해, 페이로드 신호 및 표유 신호를 결정하는 단계 (102) 는 다음의 단계들을 포함한다:

- 페이로드 신호와 상기 표유 신호 사이의 곱셈 팩터 (FM') 를 추정 (단계 (120));

- 다음의 관계를 사용하여 곱셈 팩터에 기초하여 페이로드 신호를 추정 (단계 (121)):

DS'_n = (A_n+B_n) / (FM'+1), 및 S'_n= Cumul (A+B)_n / (FM' +1).

보다 정밀하게, 페이로드 신호와 표유 신호 사이의 곱셈 팩터 (FM') 를 추정하는 단계 (120) 는 다음의 단계들을 포함한다:

- 3 개의 연속적인 제 1 신호 샘플들 (A_n-1, A_N, A_n+1) = (VA)_n 에 기초하여, 제 2 신호 (B_n) 의 시간에서 표유 신호의 측정 (A'_n) 을 추정 (단계 (122));

- 비례 계수 (FP) 을 획득하기 위한 3 개의 연속적인 지점들 {(x_i,y_i); i = 1 내지 3} 에 대한 선형 회귀 (단계 (123)), 식중

o {x_i} = [Cumul(A+B)_n _-2, Cumul(A+B)_n _-1, Cumul(A+B)_n]

o {y_i} = [Cumul(B-A')_n _-2, Cumul(B-A')_n _-1, Cumul(B-A')_n ]

o Cumul(A)_n 는 A₀+A₁+…+A_n 와 동일함

- 관계 FM' =(FP)^-1 - 1 를 사용하여 곱셉 팩터를 계산 (단계 (124)).

단계 (122) 는 예를 들어 다음의 스플라인 필터와의 보간을 통해 수행될 수도 있다: A'_n = 1/16.(-1 10 7).^t(VA)_n)

이러한 추정은 일반적인 것으로서, 펄스의 형상이 3 개의 측정된 지점들 사이의 다항식에 의해 잘 근사되는 경우 양호하다. 예를 들어 산술 평균 (0 0.5 0.5).^t(A) 와 같은 다른 필터들이 테스트되었다.

추정 (A'_n) 은 표유 신호의 측정이 B_n 의 시간에 무엇이 되는지에 대응한다.

선형 회귀 단계 (123) 는 Cumul(A+B)_n 양이 원칙적으로 B_n 의 시간에 걸쳐 누산된 신호 레벨에 비례한다는 사실에 의해 정당화되며, 곱셈 팩터는 FM'+1 와 동일하고, 이는 표유 신호들 (FM'*DS_n) 및 페이로드 신호들 (1*DS_n) 의 누산에 대응한다. B_n 의 시간에 부가된 표유 신호는 A_n' 에 의해서만 추정되며, 이는 펄스에서의 급격한 변동의 경우, 실제 신호에 대해 재생된 신호에서 시프트를 유도할 수도 있다.

3 개의 지점들에 대한 회귀의 발상은 몇몇 이중 판독들의 시간 동안 지속되는 펄스의 적은 "범피(bumpy)" 기간이 있다고 하면 (다르게는 플럭스가 일정하게 유지되지 않으면서), 이러한 시프트를 구성하는 것을 가능하게 한다.

따라서 위의 선형 회귀에 의해 주어진 비례 계수 (FP) 는 다음의 관계를 사용하여 곱셈 팩터의 추정 (FM') 을 제공하는 것을 가능하게 한다: FM' + 1 = (FP)^-1, 즉 FM' =(FP)^-1 - 1

회귀의 상관 계수 (CC) 가 1 에 충분히 가깝다고 간주되면 (예를 들어 |1-CC| < 10^-5), FM' 에 의해 FM 이 견고하게 추정되는 것이 고려될 수도 있다.

상관 계수 (CC) 가 1 에 충분히 가깝지 않으면, 단계들 (122 및 123) 은 n 에서 n+1 로 변화함으로써 반복되는 한편, 동시에 주요 가설 (HP) 에 의해 주어진 지연 시간이 초과되지 않음을 검증한다,

곱셈 팩터가 충분한 확신으로 추정되었으면, 다음의 공식을 사용하여 B_n 의 각 시간에 부가된 페이로드 신호 (DS_n) 레벨의 추정 (DS'_n) 을 제공하는 것이 가능하다: DS'_n= (A_n+B_n) / (FM'+1)

따라서 이것은 다음을 제공한다: S'_n= Cumul (A+B)_n / (FM' +1)

이러한 페이로드 신호는 생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신된다.

최종적으로, 발명에 따른 노출 제어 방법은 유리하게 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛 (21) 으로 송신된 페이로드 신호에 기초하여 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출된 X-선 선량 (22) 을 적응시키는 단계 (104) 를 포함한다. 따라서 이것은 불필요한 과도노출 없이, 고품질 이미지가 획득될 수 있게 하도록 환자가 정확한 X-선 선량을 수신하는 것을 보장한다.

발명은 픽셀들과 컬럼 사이의 용량성 커플링을 보정하기 위한 알고리즘 기반 솔루션을 제공한다.

이러한 단계들은 시뮬레이션될 때 양호한 결과들을 나타내었다 (도 2 및 도 3). 상황은 짧은 펄스에 더 유리한데, 이는 선량 플럭스가 그 후 높고 각각의 샘플이 양호한 신호-대-노이즈 비를 갖기 때문이다. 이는 클라이언트 관점으로부터 중요한 상황들이 짧은 펄스를 갖는 것들인 경향이 있기 때문에 좋은 소식이다.

다른 한편으로, 긴 펄스들 (수십 ms) 에 대해, 선량 플럭스는 낮을 수도 있으며 각각의 판독에 대해 신호-대-노이즈 비가 저하된다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 다중 컬럼들을 합산하는 것 (평균 효과) 외에, 프레임 요청에서 검출기로 전달된, X-선 윈도우 (XRW) 지속기간 정보가 더 긴 판독 시간 증분을 정의하는데 사용하는 한편, 동시에 10% 미만의 추정된 신호 에러를 갖는 목표를 유지하는 것이 제안된다.

생성기 튜브를 제어하기 위한 제어 유닛에 페이로드 신호를 송신하는 단계 (103) 는 유선 송신을 통해 또는 무선 송신을 통해, 바람직하게는 RF 송신을 통해 수행될 수도 있다. 일반적으로 말해서, 최소 및 잘 제어된 레이턴시 시간을 갖는 빠른 송신을 가져야 할 필요가 있다. 따라서 Wi-Fi 및 블루투스 (Bluetooth) 링크들은, 발명의 맥락에서 적용가능하지만 덜 적합하다.

정보는 유리하게 실시간으로 송신된다. 단계 (102) 에서 획득된 B_n 의 시간에서의 신호 레벨에 대한 정보는, B_n 의 시간에 대해 0.1 ms 미만의 지연으로 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛 (21) 으로 송신되어야 한다. 단계 (102) 를 수행하기 위한 알고리즘은 FPGA 집적 회로에서 구현되고, 그 원리가 많은 계산들을을 필요로 하지 않기 때문에, 지연에 관한 이러한 제약의 대부분이 집적 회로에서 제어 유닛으로 정보를 송신하는 단계 (103) 와 관련이 있다. 유선 링크의 경우는 어떠한 특정 문제가 없다. RF 무선 링크의 경우는 훨씬 더 어렵다.

RF 링크에 링크된 지연이 0.1ms 보다 큰 경우, 이것이 타임스탬프되고 송신기 (송신 모듈) 및 수신기 (제어 유닛) 엘리먼트들이 미리 동기화된다고 하면, 단계 (102) 에서 공급된 정보를 추론하는 단계를 고려하는 것이 가능하다.

도 4 는 발명에 따른 방사선 어셈블리 (51) 를 개략적으로 나타낸다. 방사선 어셈블리 (51) 는 다음을 포함다:

- X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브 (20), 생성기 튜브 (20) 는 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출된 X-선 선량 (22) 을 제어하도록 구성되는 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛 (21) 을 포함함;

- 플랫 패널 검출기 (11) 를 포함하는 검출기 (10), 상기 플랫 패널 검출기 (11) 는:

o 로우들 (Li) 및 컬럼들 (Cj) 을 따라 매트릭스 (13) 로 조직화되고 (도 2 에 제시된 검출기와 유사함) 검출기 (10) 에 충돌하는 X-선 선량 (22) 에 기초하여 신호들을 생성하도록 구성된 픽셀들 (P(i,j)) 의 세트;

o 로우들 (Li) 의 일부로부터의 신호들에 기초하여 페이로드 신호를 결정하도록 구성된 회로 (30);

o 페이로드 신호를 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛으로 송신하기 위한 송신 모듈 (31) 을 포함함.

회로 (30) 는 집적 회로일 수도 있다. 집적 회로는 계산을 수행하기에 적합한 임의의 회로일 수도 있다. 예시로서 그리고 제한 없이, 이는 FPGA (프로그램가능 로직 어레이를 의미하는 "필드 프로그램가능 게이트 어레이" 에 대한 약어) 일 수도 있다. 통합된 회로는 주어진 시간에 신호 레벨 정보를 추출하기 위해 전용된 로우들의 데이터를 분석하는 단계들을 수행한다. 정보는 직접적으로 유선 링크를 통해 또는 라디오 링크 (RF 옵션) 에 의해, 생성기를 제어하기 위한 제어 유닛으로 라우팅된다.

생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛 (21) 으로 페이로드 신호를 송신하기 위한 송신 모듈 (31) 은 유선 송신 모듈, 또는 무선 송신 모듈, 바람직하게는 RF 송신 모듈일 수도 있다. 이는 주어진 시간에 신호 정보를 생성기 튜브의 수신기 모듈로 송신한다. 수신기 모듈은 주어진 시간에 신호 레벨 정보를 수신하고, 이를 전기적 신호로 컨버팅하며 X-선 생성기를 제어하기 위한 제어 유닛에 공급한다.

도 5 는 발명에 따른 판독 및 반복 판독에 전용되는 검출기의 매트릭스의 로우들을 포지셔닝하는 원리를 도시한다. 반복 판독 단계 (101) 에서 수반된 로우들만이 나타나 있다 (도면의 상부 부분). 이들은 이미 검출기의 매트릭스에 존재하는 기존 로우들이다. 측정들은 가능한 예시적인 실시형태들을 나타내기 위해 표시로 주어진다. 이 도면에서는, 3 개의 로우들이 단계 (101) 를 위해 사용된다. 하나의 로우만이 있을 수 있고, 그렇지 않으면 2 개 또는 심지어 그 이상이 있을 수 있다. 이러한 로우들은 X-선 윈도우 (60)(레퍼런스 (61) 은 X-선 방출 윈도우를 나타냄) 동안 가능한 빨리, 연속적으로 판독된다. 대표 값을 확인하기 위해, 로우를 활성화하지 않으면서 적어도 컬럼의 판독 (단계 110) 그리고 로우의 활성화에 의한 컬럼의 판독은 필수이다. 이는 X-선 윈도우 동안, 단계 (110) 그리고 그 후 단계 (111) 는 교대로 수행 (즉, 활성화된 로우들로 컬럼들이 판독) 되는 것을 의미한다.

도 6 은 발명에 따른 방법의 구현에서 빠른 상승을 갖는 노출의 시뮬레이션 결과들을 나타낸다.

도 7 은 발명에 따른 방법의 구현에서 느린 상승을 갖는 노출의 시뮬레이션 결과들을 나타낸다.

이 2 개의 도면들에 대해, 상단 우측에서 시뮬레이션된 펄스의 형상을 볼 수 있다. Cumul(A+B)_n 의 함수로서 Cumul(B-A')_n 의 그래프는 하단 좌측에 나타나 있다. 하단 우측에서 경과된 시간의 함수로서 추정 동작의 검증을 볼 수 있다: 실제 페이로드 신호 (끊어지지 않은 선으로 나타냄), CC 가 1 에 충분히 가깝기만 하면 넌-제로인, Cumul(A+B)_n/(FM'+1) 을 사용하여 추정된 페이로드 신호 (삼각형으로 나타냄), 그리고 추정 Cumul(B-A')_n 이 무엇인지 (파선으로 나타냄).

도 6 에서, 샘플들 (A_n 및 B_n) 은 곱셈 펙터 FM=100 으로 시뮬레이션된다. 선형 회귀가 2 번째 삼중 포인트들 만큼 일찍 작동할 수도 있음을 안다.

도 7 에서, 샘플들 (A_n 및 B_n) 은 곱셈 펙터 FM=10 으로 시뮬레이션된다.

이 2 개의 도면들은 용량성 커플링 문제에 대해 제안된 솔루션의 효율성을 입증한다.

발명은 임의의 물리적인 수정이나 포토다이오드들 매트릭스의 특정 조정 없이 구현할 수 있는 이점을 가진 실시간 노출 제어 를 위한 방법을 제안한다 (노출 동안 패널의 기존 전용 로우들의 빠른 판독). 이미지의 관심 영역에서의 신호 레벨은 실시간으로 분석된다. 단계 (102) 는 특히 조준 없이 조명된 영역들에서 유래하는 표유 신호와 관심 신호 사이의 상당한 커플링 문제를 해결하는 것을 가능하게 한다.

최종적으로, 이 방법은 유선 연결 없이 송신과 호환가능하여, 방사선 촬영실에서 휴대용 카세스 모드로 또는 모바일 방사선 촬영으로 사용의 가능성을 확장한다.

제안된 솔루션은 실시간으로 신호 레벨을 제공한다. 이는 이미지의 관심 영역에서 신호 레벨의 실시간 분석을 위해 임의의 수정 없이 검출기의 패널을 직접 사용하는데 있다. 또한, 제안된 솔루션은 관심 신호와 특히 시준 없이 조명된 영역들에서 유래하는 표유 신호 사이의 상당한 커플링의 문제를 해결하기 위한 알고리즘-기반 방법을 설명한다. 최종적으로, 제안된 솔루션은 유선 연결 없이 구현될 수도 있으며, 이에 의해 방사선 촬영실에서 휴대용 카세트 모드로 또는 모바일 방사선 촬영 시스템 상에서 구현할 수 있다.

Claims

X-선 빔을 생성하기 위한 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출되고 플랫 패널 검출기 (11) 를 포함하는 검출기 (10) 에 의해 수신된 X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법으로서,
상기 생성기 튜브 (20) 는 상기 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출된 X-선 선량을 제어하도록 구성되는 상기 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 제어 유닛 (21) 을 포함하고,
상기 플랫 패널 검출기 (11) 는
a. 로우들 (Li) 및 컬럼들 (Cj) 을 따라 매트릭스 (13) 로 조직화되고 상기 검출기 (10) 에 충돌하는 상기 X-선 선량 (22) 에 기초하여 신호들을 생성하도록 구성된 픽셀들 (P(i,j)) 의 세트;
b. 상기 로우들 (Li) 중 적어도 하나로부터의 상기 신호들에 기초하여 페이로드 신호를 결정하도록 구성된 회로 (30);
c. 상기 페이로드 신호를 상기 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 상기 제어 유닛으로 송신하기 위한 송신 모듈 (31) 을 포함하며;
상기 제어 방법은,
- X-선 빔을 생성하기 위한 상기 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출된 X-선 선량에 상기 플랫 패널 검출기 (11) 를 노출시키는 단계 (100);
- 상기 플랫 패널 검출기 (11) 가 상기 X-선 선량에 노출되는 동안 상기 픽셀들 (P(i,j)) 의 로우들 (Li) 중 적어도 하나를 반복적으로 판독하는 단계 (101);
- 상기 로우들 (Li) 중 상기 적어도 하나의 판독으로부터의 상기 신호들에 기초하여 페이로드 신호 및 표유 신호를 결정하는 단계 (102);
- 상기 페이로드 신호를 상기 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 상기 제어 유닛 (21) 으로 송신하는 단계 (103)
를 포함하고;
상기 제어 방법은, 상기 픽셀들의 로우들 (Li) 중 적어도 하나를 반복적으로 판독하는 단계 (101) 가, 상기 로우들 (Li) 중 상기 적어도 하나의 각 로우 (Li) 에 대해,
- 제 1 신호 (An) 를 획득하기 위해 상기 로우 (Li) 의 활성화 없이 상기 컬럼 (Cj) 을 판독하는 단계 (110);
- 제 2 신호 (Bn) 를 획득하기 위해 상기 로우 (Li) 의 활성화로 상기 컬럼 (Cj) 을 판독하는 단계 (111) 을 포함하고,
상기 페이로드 신호 및 표유 신호를 결정하는 단계 (102) 는,
- 상기 페이로드 신호와 상기 표유 신호 사이의 곱셈 팩터 (FM') 를 추정하는 단계 (120);
- 다음의 관계를 사용하여 상기 곱셈 팩터에 기초하여 상기 페이로드 신호를 추정하는 단계 (121) 를 포함하며:
DS'_n = (A_n+B_n) / (FM'+1), 및 S'_n= Cumul (A+B)_n / (FM' +1),
식중 DS'_n 는 상기 페이로드 신호의 레벨이고, S'_n 은 상기 페이로드 신호이며, Cumul (A+B)_n 는 B_n 의 시간에 걸쳐 누산된 신호 레벨이며,
상기 페이로드 신호 및 상기 표유 신호 사이의 상기 곱셈 팩터 (FM') 를 추정하는 단계 (120) 는,
- 3 개의 연속적인 제 1 신호 샘플들 (A_n-1, A_n, A_n+1) = (VA)_n 에 기초하여, 상기 제 2 신호 (B_n) 의 시간에서 상기 표유 신호의 측정 (A'_n) 을 추정하는 단계 (122);
- 비례 계수 (FP) 를 획득하기 위한 3 개의 연속적인 지점들 {(x_i,y_i); i = 1 내지 3} 에 대한 선형 회귀 단계 (123) 로서, 식중
o {x_i} = [Cumul(A+B)_n _-2, Cumul(A+B)_n _-1, Cumul(A+B)_n]
o {y_i} = [Cumul(B-A')_n _-2, Cumul(B-A')_n _-1, Cumul(B-A')_n ]
o Cumul(A)_n 는 A₀+A₁+…+A_n 와 동일한, 상기 선형 회귀 단계 (123);
- 관계 FM' =(FP)^-1 - 1 를 사용하여 상기 곱셉 팩터를 계산하는 단계 (124)
를 포함하는 것을 특징으로 하는, X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 생성기 튜브 (20) 를 제어하기 위한 상기 제어 유닛 (21) 으로 송신된 상기 페이로드 신호에 기초하여 상기 생성기 튜브 (20) 에 의해 방출된 상기 X-선 선량을 적응시키는 단계 (104) 를 더 포함하는, X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 생성기 튜브를 제어하기 위한 상기 제어 유닛으로 상기 페이로드 신호를 송신하는 단계 (103) 는 유선 송신을 통해 수행되는, X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 생성기 튜브를 제어하기 위한 상기 제어 유닛으로 상기 페이로드 신호를 송신하는 단계 (103) 는 무선 송신을 통해, 바람직하게는 RF 송신을 통해 수행되는, X-선 선량에 대한 노출의 실시간 제어를 위한 방법.