放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法
【課題】 時間遅れを十分に除去することができ、放射線画像を高精度に得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。
【解決手段】 前回の最後における撮像（サンプリング）から今回における撮像（サンプリング）までの間隔時間Ｔの間で取り出される各Ｘ線検出信号（入射Ｘ線強度）に含まれる時間遅れ分（斜線部分）を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線検出信号から除去し、今回の補正後放射線検出信号を求めることで、時間遅れ分を十分に除去し、放射線画像を高精度に得ることができる。
【解決手段】 前回の最後における撮像（サンプリング）から今回における撮像（サンプリング）までの間隔時間Ｔの間で取り出される各Ｘ線検出信号（入射Ｘ線強度）に含まれる時間遅れ分（斜線部分）を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線検出信号から除去し、今回の補正後放射線検出信号を求めることで、時間遅れ分を十分に除去し、放射線画像を高精度に得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体を照射して逐次に得られる各信号を１つにまとめて蓄積して、その蓄積された状態で検出された放射線検出信号を取り出し、その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撮像装置および放射線検出信号処理方法に係り、特に、前回の最後におけるサンプリング（取り出し）から今回におけるサンプリング（取り出し）までのサンプリング間隔時間の時間遅れに起因する画像の劣化を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線断層撮像装置を例に採って放射線撮像装置を説明する。Ｘ線断層撮像装置では、被検体の体軸周りにＸ線管（放射線照射手段）と検出器（放射線検出手段）とが回転しながら断層画像を得る周回型のＸ線断層撮像装置と、被検体の体軸周りに回転せずにＸ線管と検出器との位置を変更しながら断層画像を得る非周回型のＸ線断層撮像装置とがある。前者の周回型の装置は、いわゆる『Ｘ線ＣＴ（computed tomography）装置』と呼ばれているものである。後者の非周回型の装置の場合には、以下の２通りの手法のいずれかで断層画像の撮像を行う。
【０００３】
（ａ）図７に示すように、サンプリング時間間隔ΔｔごとＸ線管と検出器との位置を変更しながら、その都度、Ｘ線検出信号を検出する。検出されたアナログの各Ｘ線検出信号をＡ／Ｄ変換器でディジタル化して、ディジタル化されたこれらのＸ線検出信号を１つのＸ線検出信号にまとめて蓄積する。そして、蓄積されたＸ線検出信号を取り出して、このＸ線検出信号に基づいて断層画像を得る。
【０００４】
（ｂ）Ｘ線管と検出器との位置を変更しながら、検出器あるいはフィルムなどに代表される放射線検出手段にアナログ状態で蓄積してから検出する。蓄積された状態で検出された放射線検出信号をＡ／Ｄ変換器でディジタル化して取り出して、このＸ線検出信号に基づいて断層画像を得る。放射線検出手段で蓄積するには、Ｘ線から変換された電荷を検出器やフィルムのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の容量素子（キャパシタンス）で蓄積する手法、あるいは検出器における読み出し部分で読み出された電荷を１つのＸ線検出信号にまとめる手法などがある。なお、Ａ／Ｄ変換器によるサンプリング（取り出し）の後に短い間隔時間（例えば２０ないし３０秒から数分程度）でサンプリング（取り出し）を続けて行う場合がある。以下、このＸ線検出信号のサンプリングは撮像と同等なので、以下を撮像として説明する。この発明は、後者の（ｂ）の手法に関するものである。したがって、以下では（ｂ）の手法で説明を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、（ｂ）の手法の場合には、次のような問題がある。この問題について、図５、図６を用いて説明する。図５は、放射線入射状況を示す図であるとともに、図６は、時間遅れ状況を示す図である。図中の縦軸は入射放射線強度を示し、時間ｔ０〜ｔ１は前回の最後における撮像（サンプリング）、時間ｔ２〜ｔ３は今回における撮像（サンプリング）を示す。また、間隔時間Ｔは、前回の最後における撮像から今回における撮像までの間の時間を示す。図５に示すように、時間ｔ０〜ｔ１およびｔ２〜ｔ３の間に放射線が入射されると、入射線量に応じた本来の信号に、図６に斜線で示す時間遅れ分が加わって、放射線検出信号を示す入射放射線強度は図６中に太線で示すものとなる。
【０００６】
上述したように、図６に示すように、例えば２０ないし３０秒から数分程度の短い間隔時間Ｔで次（今回）の撮像（サンプリング）を行う場合には、実際には前回の撮像に関するインパルス応答が減衰しながらも放射線検出信号の成分がわずかながらに残っているので、この成分が次の撮像における放射線検出信号に重畳してしまう。その結果、残像が生じて画像が劣化してしまう。なお、十分に減衰してから次の撮像を行うことも考えられるが、その場合には待ち時間が長くなってしまう。また、待ち時間が長くなると、例えば弱い放射線を照射してから強い放射線を照射する医用放射線装置のＦＲタイムのように仕様が決まっている場合には、その使用上の妨げになってしまう。
【０００７】
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、時間遅れを十分に除去することができ、放射線画像を高精度に得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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために、発明者は、以下のような知見を得た。すなわち、上述した（ａ）の手法のようにサンプリング時間間隔ΔｔごとにＸ線検出信号を収集したときにおいても、時間遅れが生じる。かかる時間遅れを除去するために、発明者は特願２００３−０３３３８９号を出願している。この出願によれば、この時間遅れに対して、次の再帰式ａ〜ｃにより、インパルス応答に起因する時間遅れを除去している。
【０００９】
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Ｓnk
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。
【００１０】
ここで、上述した出願の具体的な内容について、図８、図９を用いて説明する。図８は、図５と同様に放射線入射状況を示す図であるとともに、図９は、図６と同様に時間遅れ状況を示す図である。図８に示すように、時間ｔ０〜ｔ１の間に放射線が入射されると、入射線量に応じた本来の信号に、図９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７中に太線で示すものとなる。
【００１１】
このように、（ａ）の手法のようにサンプリング時間間隔ΔｔごとにＸ線検出信号を収集したときにおいても、時間遅れが生じるが、上述した式ａ〜ｃを用いることで時間遅れを除去することができる。
【００１２】
そこで、（ｂ）の手法のように蓄積した状態でＸ線検出信号を検出してからディジタル化して収集する場合においても、上述した式ａ〜ｃに準じた式を用いることで時間遅れを除去するという知見を得た。
【００１３】
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。
【００１４】
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逐次に１つの放射線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態の放射線検出信号を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段から蓄積された状態で検出された放射線検出信号を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出力されたその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、信号サンプリング手段による前回の最後における放射線検出信号のサンプリングから今回における放射線検出信号のサンプリングまでのサンプリング間隔時間を測定する間隔時間測定手段と、そのサンプリング間隔時間の間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、前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号とサンプリング間隔時間とに基づいて時間遅れ分を除去して、今回の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。
【００１５】
［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、放射線検出手段は、被検体を透過した放射線を逐次に１つの放射線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態の放射線検出信号を検出するものであって、放射線照射手段による被検体への放射線に伴って放射線検出手段から蓄積された状態で検出された放射線検出信号を信号サンプリング手段で取り出して、その放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る。信号サンプリング手段による前回の最後におけるサンプリングから今回におけるサンプリングまでのサンプリング間隔時間の間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は、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時間遅れ分を除去して今回の補正後放射線検出信号を求める。したがって、サンプリング間隔時間を測定すれば、そのサンプリング間隔時間と前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号とに基づいて時間遅れ分を十分に除去することができる。その結果、時間遅れに起因した画像の劣化を防止することができ、放射線画像を高精度に得ることができる。
【００１６】
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、前記装置は、前記補正後放射線検出信号に基づいて被検体の断層画像を得る放射線断層撮像装置であることを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、放射線検出手段が、被検体を透過した放射線を逐次に１つの放射線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態の放射線検出信号を検出し、信号サンプリング手段がその放射線検出信号を取り出して、その放射線検出信号に基づいて放射線画像を得るように構成された放射線撮像装置のときに、時間遅れに起因した画像の劣化を防止することができ、放射線画像を高精度に得ることができるので、その放射線撮像装置が放射線断層撮像装置に適用した場合に特に有用である。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２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、
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：サンプリング間隔時間
Ｉ：今回において取り出される放射線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出された放射線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
により行い、前記式Ａ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、今回の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。
【００１９】
［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、式Ａ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。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、被検体を照射して逐次に得られる各信号を１つにまとめて蓄積して、その蓄積された状態で検出された放射線検出信号を取り出し、その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、前回の最後における放射線検出信号のサンプリングから今回における放射線検出信号のサンプリングまでのサンプリング間隔時間を測定し、そのサンプリング間隔時間の間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、前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号と蓄積間隔時間とに基づいて時間遅れ分を除去して、今回の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。
【００２１】
［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。
【００２２】
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、
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：サンプリング間隔時間
Ｉ：今回において取り出される放射線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出された放射線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
により行い、前記式Ａ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、今回の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。
【００２３】
［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。
【発明の効果】
【００２４】
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、前回の最後におけるサンプリングから今回におけるサンプリングまでのサンプリング間隔時間の間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、今回の補正後放射線検出信号を求めることで、時間遅れ分を十分に除去し、放射線画像を高精度に得ることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
【００２６】
図１は、実施例に係るＸ線断層撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２７】
Ｘ線断層撮像装置は、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、後述する間隔時間（サンプリング間隔時間）を測定する間隔時間測定部４（間隔時間測定手段）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５と、検出信号処理部５で取得されたＸ線画像を表示する画像モニタ６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６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。
【００２８】
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７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。
【００２９】
Ｘ線管１とＦＰＤ２のそれぞれはＸ線管移動機構８およびＸ線検出器移動機構９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８およびＸ線検出器移動機構９が照射検出系移動制御部１０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。
【００３０】
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５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５で断層画像に対応するＸ線画像が作成される。
【００３１】
なお、本実施例では、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ながら、Ｘ線管１から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ２が蓄積して検出して、断層画像を作成する。そこで、Ｘ線検出素子２ａの容量素子（キャパシタンス）は、断層画像に対応したＸ線画像１枚分に相当するデータになるまでの間、Ｘ線から変換された電荷を逐次に蓄積して、Ｘ線画像１枚分に相当するデータになれば、蓄積された信号を１つのＸ線検出信号にまとめて出力する。したがって、ＦＰＤ２から出力されたＸ線検出信号は、蓄積された状態でＦＰＤ２から検出されることになる。その蓄積された状態のＸ線検出信号はＡ／Ｄ変換器３でアナログからディジタル化されて取り出される。
【００３２】
なお、Ｘ線検出信号をＦＰＤ２などに代表される放射線検出手段で蓄積するには、容量素子で蓄積する手法に限定されず、ＦＰＤ２の読み出し部分（データ線）で読み出された電荷を例えば加算器などで１つのＸ線検出信号にまとめる手法であってもよい。いずれの手法においても、蓄積された状態で検出されたＸ線検出信号は後段のＡ／Ｄ変換器３に送られる。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器３は、Ｘ線画像１枚分ずつの上述したＸ線検出信号を取り出して、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ように構成されている。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線画像１枚分に相当するデータになれば、それに連動して自動的に行われる構成でもよい。
【００３４】
間隔時間測定部４は、図５、図６に示すように、前回の最後における撮像（サンプリング）から今回における撮像（サンプリング）までの間の時間を示す間隔時間Ｔを測定する。間隔時間測定部４による測定は、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、撮像のたびにタイマが検出することで自動的に行われる構成でもよいし、撮像の計画を予め作成しておいて、その撮像計画に基づいて行われる撮像に連動して行われる構成でもよい。
【００３５】
また、本実施例のＸ線断層撮像装置は、図１に示すように、前回の最後における撮像（サンプリング）から今回における一連の撮像（サンプリング）までの間隔時間Ｔの間で取り出される各Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分は、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今回の撮像における補正後Ｘ線検出信号を算出する時間遅れ除去部１２を備えている。
【００３６】
すなわち、ＦＰＤ２の場合、図６に示すように、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１２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５でＸ線断層画像に対応するＸ線画像を作成する構成となっている。
【００３７】
具体的に時間遅れ除去部１２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を利用して行う。
【００３８】
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：（サンプリング）間隔時間
Ｉ：今回において取り出されるＸ線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出されたＸ線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
つまり、式Ａの第２項の『Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ)』が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Ｉlagfreeが式Ａという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【００３９】
なお、この式Ａは、上述した特願２００３−０３３３８９号で説明した式ａ〜ｃにおいて、サンプリング時間間隔ΔｔをＴとし、時間遅れ分を除去した放射線検出信号ＸkをＩlagfreeとし、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ＹkをＩとし、さらにＳnkをＩ0と置き換えることで導かれる。
【００４０】
なお、本実施例装置では、Ａ／Ｄ変換器３や、間隔時間測定部４、検出信号処理部５、Ｘ線照射制御部７や、照射検出系移動制御部１０、時間遅れ除去部１２は、操作部１３から入力される指示やデータあるいはＸ線撮影の進行にしたがって主制御部１４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。
【００４１】
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３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。
【００４２】
〔ステップＳ１〕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、ＦＰＤ２の検出素子２ａによるＸ線から電荷への変換が行われ、検出素子２ａの容量素子で変換された電荷が前回に変換された電荷に重なって蓄積される。なお、蓄積された電荷は１つにまとめられて、Ｘ線検出信号として読み出される。
【００４３】
〔ステップＳ２〕Ｘ線照射が終了すればステップＳ３に進み、Ｘ線照射が終了していなければステップＳ１に戻る。このステップＳ１，Ｓ２とをＸ線照射の間に繰り返すことで、一連のＸ線照射の間にＸ線検出信号についてＸ線画像１枚分に相当するデータが取得される。
【００４４】
〔ステップＳ３〕Ｘ線検出信号はＡ／Ｄ変換器３によってディジタル化されて取り出される。この取り出し（サンプリング）で１回分の撮像が行われることにもなる。具体的には、次に撮像が行われるまでに前回の最後における撮像（サンプリング）でのＸ線検出信号Ｉ0をＡ／Ｄ変換器３が取り出す。
【００４５】
〔ステップＳ４〕今回行われるべき撮像を再度開始する場合には、ステップＳ１に戻り、今回行われるべき撮像がない場合には、ステップＳ５に進む。なお、前回の最後における撮像から今回における撮像までの間の間隔時間Ｔ（図５、図６参照）が間隔時間測定部４によって測定される。
【００４６】
〔ステップＳ５〕時間遅れ除去部１２が式Ａによる再帰的演算処理を行い、今回において取り出されるＸ線検出信号Ｉから時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号Ｉlagfree、すなわち、画素値を求める。
【００４７】
〔ステップＳ６〕検出信号処理部５がＸ線画像１枚分の補正後Ｘ線検出信号Ｉlagfreeに基づいてＸ線画像を作成する。作成したＸ線画像を画像モニタ６に表示する。
【００４８】
次に、図３におけるステップＳ５の時間遅れ除去部１２による再帰的演算処理のプロセスを、図４のフローチャートを参照して説明する。図４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ため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。
【００４９】
〔ステップＴ１〕前回の最後において取り出されたＸ線検出信号Ｉ0を式Ａに代入する。
【００５０】
〔ステップＴ２〕そして、今回において取り出されるＸ線検出信号Ｉを式Ａに代入する。
【００５１】
〔ステップＴ３〕間隔時間Ｔを式Ａに代入することで今回の補正後Ｘ線検出信号Ｉlagfreeが算出される。
【００５２】
〔ステップＴ４〕新たなる撮像におけるＸ線検出信号があれば、今回において取り出されるＸ線検出信号Ｉを前回の最後において取り出されたＸ線検出信号Ｉ0に置き換えるとともに、新たなる撮像におけるＸ線検出信号を今回において取り出されるＸ線検出信号Ｉに置き換える。また、間隔時間Ｔも、今回における撮像から新たなる撮像までの間の間隔時間Ｔに置き換えて、ステップＴ１に戻る。新たなる撮像におけるＸ線検出信号がなければ、次のステップＴ５に進む。
【００５３】
〔ステップＴ５〕Ｘ線画像１枚分の補正後Ｘ線検出信号Ｉlagfreeが算出され、前回の最後から今回の撮像までの２回分の撮影分についての再帰的演算処理が終了となる。
【００５４】
以上のように、本実施例のＸ線断層撮像装置によれば、ＦＰＤ２は、被検体Ｍを透過したＸ線を逐次に１つのＸ線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態のＸ線検出信号を検出するものであって、ＦＰＤ２による被検体ＭへのＸ線に伴ってＦＰＤ２から蓄積された状態で検出されたＸ線検出信号をＡ／Ｄ変換器３で取り出して、そのＸ線検出信号に基づいてＸ線画像を得る。Ａ／Ｄ変換器３による前回の最後におけるサンプリング（取り出し）から今回におけるサンプリング（取り出し）までの間隔時間Ｔの間で取り出される各Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分は、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、式Ａの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て今回の補正後Ｘ線検出信号を求める。したがって、間隔時間Ｔを測定すれば、その間隔時間Ｔと前回の最後において取り出されたＸ線検出信号と今回において取り出されるＸ線検出信号とに基づいて時間遅れ分を十分に除去することができる。その結果、時間遅れに起因した画像の劣化を防止することができ、Ｘ線画像を高精度に得ることができる。
【００５５】
なお、上述した（ａ）の手法のようにサンプリング時間間隔ΔｔごとにＸ線検出信号を収集して時間遅れ分を除去する特願２００３−０３３３８９号の場合と比較すると、時間遅れを考慮するためにＸ線照射前後のＸ線非照射の間までＸ線検出信号を求める必要がない。また、次に行われる今回の撮像の間では間隔時間測定部４で間隔時間のみを監視して、今回の撮像を開始してから間隔時間を測定すればよいので、（ｂ）の手法のように蓄積した状態でＸ線検出信号を検出してからディジタル化して収集する方がデータ数を軽減でき、断層画像を簡易に求めることができる。
【００５６】
また、時間遅れに起因した画像の劣化を防止することができ、放射線画像を高精度に得ることができるので、この発明が本実施例のようなＸ線断層撮像装置に適用した場合に特に有用である。
【００５７】
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。
【００５８】
（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。
【００５９】
（２）上述した実施例装置は、Ｘ線断層撮像装置であったが、（ｂ）の手法のように蓄積した状態でＸ線検出信号を検出してからディジタル化して収集するのであれば、必ずしもＸ線断層撮像装置のように限定されない。
【００６０】
（３）上述した実施例装置は、非周回型の装置であったが、（ｂ）の手法を用いるのであれば、例えばＸ線ＣＴ装置のように周回型の装置にも適用することができる。
【００６１】
（４）この発明は、医用装置にも、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。
【００６２】
（５）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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例のＸ線断層撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】放射線入射状況を示す図である。
【図６】時間遅れ状況を示す図である。
【図７】従来のサンプリング時間間隔ごとにＸ線検出信号を収集する際のＸ線検出信号のサンプリング状況を示す模式図である。
【図８】この発明に至ったサンプリング時間間隔ごとにＸ線検出信号を収集する場合での放射線入射状況を示す図である。
【図９】この発明に至ったサンプリング時間間隔ごとにＸ線検出信号を収集する場合での時間遅れ状況を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
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）
４ … 間隔時間測定部（間隔時間測定手段）
１２ … 時間遅れ除去部（時間遅れ除去手段）
Ｍ … 被検体
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体を照射して逐次に得られる各信号を１つにまとめて蓄積して、その蓄積された状態で検出された放射線検出信号を取り出し、その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撮像装置および放射線検出信号処理方法に係り、特に、前回の最後におけるサンプリング（取り出し）から今回におけるサンプリング（取り出し）までのサンプリング間隔時間の時間遅れに起因する画像の劣化を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線断層撮像装置を例に採って放射線撮像装置を説明する。Ｘ線断層撮像装置では、被検体の体軸周りにＸ線管（放射線照射手段）と検出器（放射線検出手段）とが回転しながら断層画像を得る周回型のＸ線断層撮像装置と、被検体の体軸周りに回転せずにＸ線管と検出器との位置を変更しながら断層画像を得る非周回型のＸ線断層撮像装置とがある。前者の周回型の装置は、いわゆる『Ｘ線ＣＴ（computed tomography）装置』と呼ばれているものである。後者の非周回型の装置の場合には、以下の２通りの手法のいずれかで断層画像の撮像を行う。
【０００３】
（ａ）図７に示すように、サンプリング時間間隔ΔｔごとＸ線管と検出器との位置を変更しながら、その都度、Ｘ線検出信号を検出する。検出されたアナログの各Ｘ線検出信号をＡ／Ｄ変換器でディジタル化して、ディジタル化されたこれらのＸ線検出信号を１つのＸ線検出信号にまとめて蓄積する。そして、蓄積されたＸ線検出信号を取り出して、このＸ線検出信号に基づいて断層画像を得る。
【０００４】
（ｂ）Ｘ線管と検出器との位置を変更しながら、検出器あるいはフィルムなどに代表される放射線検出手段にアナログ状態で蓄積してから検出する。蓄積された状態で検出された放射線検出信号をＡ／Ｄ変換器でディジタル化して取り出して、このＸ線検出信号に基づいて断層画像を得る。放射線検出手段で蓄積するには、Ｘ線から変換された電荷を検出器やフィルムのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の容量素子（キャパシタンス）で蓄積する手法、あるいは検出器における読み出し部分で読み出された電荷を１つのＸ線検出信号にまとめる手法などがある。なお、Ａ／Ｄ変換器によるサンプリング（取り出し）の後に短い間隔時間（例えば２０ないし３０秒から数分程度）でサンプリング（取り出し）を続けて行う場合がある。以下、このＸ線検出信号のサンプリングは撮像と同等なので、以下を撮像として説明する。この発明は、後者の（ｂ）の手法に関するものである。したがって、以下では（ｂ）の手法で説明を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、（ｂ）の手法の場合には、次のような問題がある。この問題について、図５、図６を用いて説明する。図５は、放射線入射状況を示す図であるとともに、図６は、時間遅れ状況を示す図である。図中の縦軸は入射放射線強度を示し、時間ｔ０〜ｔ１は前回の最後における撮像（サンプリング）、時間ｔ２〜ｔ３は今回における撮像（サンプリング）を示す。また、間隔時間Ｔは、前回の最後における撮像から今回における撮像までの間の時間を示す。図５に示すように、時間ｔ０〜ｔ１およびｔ２〜ｔ３の間に放射線が入射されると、入射線量に応じた本来の信号に、図６に斜線で示す時間遅れ分が加わって、放射線検出信号を示す入射放射線強度は図６中に太線で示すものとなる。
【０００６】
上述したように、図６に示すように、例えば２０ないし３０秒から数分程度の短い間隔時間Ｔで次（今回）の撮像（サンプリング）を行う場合には、実際には前回の撮像に関するインパルス応答が減衰しながらも放射線検出信号の成分がわずかながらに残っているので、この成分が次の撮像における放射線検出信号に重畳してしまう。その結果、残像が生じて画像が劣化してしまう。なお、十分に減衰してから次の撮像を行うことも考えられるが、その場合には待ち時間が長くなってしまう。また、待ち時間が長くなると、例えば弱い放射線を照射してから強い放射線を照射する医用放射線装置のＦＲタイムのように仕様が決まっている場合には、その使用上の妨げになってしまう。
【０００７】
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、時間遅れを十分に除去することができ、放射線画像を高精度に得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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために、発明者は、以下のような知見を得た。すなわち、上述した（ａ）の手法のようにサンプリング時間間隔ΔｔごとにＸ線検出信号を収集したときにおいても、時間遅れが生じる。かかる時間遅れを除去するために、発明者は特願２００３−０３３３８９号を出願している。この出願によれば、この時間遅れに対して、次の再帰式ａ〜ｃにより、インパルス応答に起因する時間遅れを除去している。
【０００９】
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Ｓnk
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。
【００１０】
ここで、上述した出願の具体的な内容について、図８、図９を用いて説明する。図８は、図５と同様に放射線入射状況を示す図であるとともに、図９は、図６と同様に時間遅れ状況を示す図である。図８に示すように、時間ｔ０〜ｔ１の間に放射線が入射されると、入射線量に応じた本来の信号に、図９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７中に太線で示すものとなる。
【００１１】
このように、（ａ）の手法のようにサンプリング時間間隔ΔｔごとにＸ線検出信号を収集したときにおいても、時間遅れが生じるが、上述した式ａ〜ｃを用いることで時間遅れを除去することができる。
【００１２】
そこで、（ｂ）の手法のように蓄積した状態でＸ線検出信号を検出してからディジタル化して収集する場合においても、上述した式ａ〜ｃに準じた式を用いることで時間遅れを除去するという知見を得た。
【００１３】
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。
【００１４】
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逐次に１つの放射線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態の放射線検出信号を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段から蓄積された状態で検出された放射線検出信号を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出力されたその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、信号サンプリング手段による前回の最後における放射線検出信号のサンプリングから今回における放射線検出信号のサンプリングまでのサンプリング間隔時間を測定する間隔時間測定手段と、そのサンプリング間隔時間の間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、前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号とサンプリング間隔時間とに基づいて時間遅れ分を除去して、今回の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。
【００１５】
［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、放射線検出手段は、被検体を透過した放射線を逐次に１つの放射線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態の放射線検出信号を検出するものであって、放射線照射手段による被検体への放射線に伴って放射線検出手段から蓄積された状態で検出された放射線検出信号を信号サンプリング手段で取り出して、その放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る。信号サンプリング手段による前回の最後におけるサンプリングから今回におけるサンプリングまでのサンプリング間隔時間の間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は、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時間遅れ分を除去して今回の補正後放射線検出信号を求める。したがって、サンプリング間隔時間を測定すれば、そのサンプリング間隔時間と前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号とに基づいて時間遅れ分を十分に除去することができる。その結果、時間遅れに起因した画像の劣化を防止することができ、放射線画像を高精度に得ることができる。
【００１６】
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、前記装置は、前記補正後放射線検出信号に基づいて被検体の断層画像を得る放射線断層撮像装置であることを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、放射線検出手段が、被検体を透過した放射線を逐次に１つの放射線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態の放射線検出信号を検出し、信号サンプリング手段がその放射線検出信号を取り出して、その放射線検出信号に基づいて放射線画像を得るように構成された放射線撮像装置のときに、時間遅れに起因した画像の劣化を防止することができ、放射線画像を高精度に得ることができるので、その放射線撮像装置が放射線断層撮像装置に適用した場合に特に有用である。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２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、
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：サンプリング間隔時間
Ｉ：今回において取り出される放射線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出された放射線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
により行い、前記式Ａ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、今回の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。
【００１９】
［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、式Ａ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。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、被検体を照射して逐次に得られる各信号を１つにまとめて蓄積して、その蓄積された状態で検出された放射線検出信号を取り出し、その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、前回の最後における放射線検出信号のサンプリングから今回における放射線検出信号のサンプリングまでのサンプリング間隔時間を測定し、そのサンプリング間隔時間の間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、前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号と蓄積間隔時間とに基づいて時間遅れ分を除去して、今回の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。
【００２１】
［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。
【００２２】
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、
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：サンプリング間隔時間
Ｉ：今回において取り出される放射線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出された放射線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
により行い、前記式Ａ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、今回の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。
【００２３】
［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。
【発明の効果】
【００２４】
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、前回の最後におけるサンプリングから今回におけるサンプリングまでのサンプリング間隔時間の間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、今回の補正後放射線検出信号を求めることで、時間遅れ分を十分に除去し、放射線画像を高精度に得ることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
【００２６】
図１は、実施例に係るＸ線断層撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２７】
Ｘ線断層撮像装置は、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、後述する間隔時間（サンプリング間隔時間）を測定する間隔時間測定部４（間隔時間測定手段）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５と、検出信号処理部５で取得されたＸ線画像を表示する画像モニタ６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６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。
【００２８】
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７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。
【００２９】
Ｘ線管１とＦＰＤ２のそれぞれはＸ線管移動機構８およびＸ線検出器移動機構９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８およびＸ線検出器移動機構９が照射検出系移動制御部１０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。
【００３０】
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５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５で断層画像に対応するＸ線画像が作成される。
【００３１】
なお、本実施例では、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ながら、Ｘ線管１から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ２が蓄積して検出して、断層画像を作成する。そこで、Ｘ線検出素子２ａの容量素子（キャパシタンス）は、断層画像に対応したＸ線画像１枚分に相当するデータになるまでの間、Ｘ線から変換された電荷を逐次に蓄積して、Ｘ線画像１枚分に相当するデータになれば、蓄積された信号を１つのＸ線検出信号にまとめて出力する。したがって、ＦＰＤ２から出力されたＸ線検出信号は、蓄積された状態でＦＰＤ２から検出されることになる。その蓄積された状態のＸ線検出信号はＡ／Ｄ変換器３でアナログからディジタル化されて取り出される。
【００３２】
なお、Ｘ線検出信号をＦＰＤ２などに代表される放射線検出手段で蓄積するには、容量素子で蓄積する手法に限定されず、ＦＰＤ２の読み出し部分（データ線）で読み出された電荷を例えば加算器などで１つのＸ線検出信号にまとめる手法であってもよい。いずれの手法においても、蓄積された状態で検出されたＸ線検出信号は後段のＡ／Ｄ変換器３に送られる。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器３は、Ｘ線画像１枚分ずつの上述したＸ線検出信号を取り出して、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ように構成されている。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線画像１枚分に相当するデータになれば、それに連動して自動的に行われる構成でもよい。
【００３４】
間隔時間測定部４は、図５、図６に示すように、前回の最後における撮像（サンプリング）から今回における撮像（サンプリング）までの間の時間を示す間隔時間Ｔを測定する。間隔時間測定部４による測定は、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、撮像のたびにタイマが検出することで自動的に行われる構成でもよいし、撮像の計画を予め作成しておいて、その撮像計画に基づいて行われる撮像に連動して行われる構成でもよい。
【００３５】
また、本実施例のＸ線断層撮像装置は、図１に示すように、前回の最後における撮像（サンプリング）から今回における一連の撮像（サンプリング）までの間隔時間Ｔの間で取り出される各Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分は、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今回の撮像における補正後Ｘ線検出信号を算出する時間遅れ除去部１２を備えている。
【００３６】
すなわち、ＦＰＤ２の場合、図６に示すように、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１２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５でＸ線断層画像に対応するＸ線画像を作成する構成となっている。
【００３７】
具体的に時間遅れ除去部１２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を利用して行う。
【００３８】
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：（サンプリング）間隔時間
Ｉ：今回において取り出されるＸ線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出されたＸ線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
つまり、式Ａの第２項の『Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ)』が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Ｉlagfreeが式Ａという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【００３９】
なお、この式Ａは、上述した特願２００３−０３３３８９号で説明した式ａ〜ｃにおいて、サンプリング時間間隔ΔｔをＴとし、時間遅れ分を除去した放射線検出信号ＸkをＩlagfreeとし、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ＹkをＩとし、さらにＳnkをＩ0と置き換えることで導かれる。
【００４０】
なお、本実施例装置では、Ａ／Ｄ変換器３や、間隔時間測定部４、検出信号処理部５、Ｘ線照射制御部７や、照射検出系移動制御部１０、時間遅れ除去部１２は、操作部１３から入力される指示やデータあるいはＸ線撮影の進行にしたがって主制御部１４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。
【００４１】
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３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。
【００４２】
〔ステップＳ１〕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、ＦＰＤ２の検出素子２ａによるＸ線から電荷への変換が行われ、検出素子２ａの容量素子で変換された電荷が前回に変換された電荷に重なって蓄積される。なお、蓄積された電荷は１つにまとめられて、Ｘ線検出信号として読み出される。
【００４３】
〔ステップＳ２〕Ｘ線照射が終了すればステップＳ３に進み、Ｘ線照射が終了していなければステップＳ１に戻る。このステップＳ１，Ｓ２とをＸ線照射の間に繰り返すことで、一連のＸ線照射の間にＸ線検出信号についてＸ線画像１枚分に相当するデータが取得される。
【００４４】
〔ステップＳ３〕Ｘ線検出信号はＡ／Ｄ変換器３によってディジタル化されて取り出される。この取り出し（サンプリング）で１回分の撮像が行われることにもなる。具体的には、次に撮像が行われるまでに前回の最後における撮像（サンプリング）でのＸ線検出信号Ｉ0をＡ／Ｄ変換器３が取り出す。
【００４５】
〔ステップＳ４〕今回行われるべき撮像を再度開始する場合には、ステップＳ１に戻り、今回行われるべき撮像がない場合には、ステップＳ５に進む。なお、前回の最後における撮像から今回における撮像までの間の間隔時間Ｔ（図５、図６参照）が間隔時間測定部４によって測定される。
【００４６】
〔ステップＳ５〕時間遅れ除去部１２が式Ａによる再帰的演算処理を行い、今回において取り出されるＸ線検出信号Ｉから時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号Ｉlagfree、すなわち、画素値を求める。
【００４７】
〔ステップＳ６〕検出信号処理部５がＸ線画像１枚分の補正後Ｘ線検出信号Ｉlagfreeに基づいてＸ線画像を作成する。作成したＸ線画像を画像モニタ６に表示する。
【００４８】
次に、図３におけるステップＳ５の時間遅れ除去部１２による再帰的演算処理のプロセスを、図４のフローチャートを参照して説明する。図４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ため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。
【００４９】
〔ステップＴ１〕前回の最後において取り出されたＸ線検出信号Ｉ0を式Ａに代入する。
【００５０】
〔ステップＴ２〕そして、今回において取り出されるＸ線検出信号Ｉを式Ａに代入する。
【００５１】
〔ステップＴ３〕間隔時間Ｔを式Ａに代入することで今回の補正後Ｘ線検出信号Ｉlagfreeが算出される。
【００５２】
〔ステップＴ４〕新たなる撮像におけるＸ線検出信号があれば、今回において取り出されるＸ線検出信号Ｉを前回の最後において取り出されたＸ線検出信号Ｉ0に置き換えるとともに、新たなる撮像におけるＸ線検出信号を今回において取り出されるＸ線検出信号Ｉに置き換える。また、間隔時間Ｔも、今回における撮像から新たなる撮像までの間の間隔時間Ｔに置き換えて、ステップＴ１に戻る。新たなる撮像におけるＸ線検出信号がなければ、次のステップＴ５に進む。
【００５３】
〔ステップＴ５〕Ｘ線画像１枚分の補正後Ｘ線検出信号Ｉlagfreeが算出され、前回の最後から今回の撮像までの２回分の撮影分についての再帰的演算処理が終了となる。
【００５４】
以上のように、本実施例のＸ線断層撮像装置によれば、ＦＰＤ２は、被検体Ｍを透過したＸ線を逐次に１つのＸ線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態のＸ線検出信号を検出するものであって、ＦＰＤ２による被検体ＭへのＸ線に伴ってＦＰＤ２から蓄積された状態で検出されたＸ線検出信号をＡ／Ｄ変換器３で取り出して、そのＸ線検出信号に基づいてＸ線画像を得る。Ａ／Ｄ変換器３による前回の最後におけるサンプリング（取り出し）から今回におけるサンプリング（取り出し）までの間隔時間Ｔの間で取り出される各Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分は、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、式Ａの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て今回の補正後Ｘ線検出信号を求める。したがって、間隔時間Ｔを測定すれば、その間隔時間Ｔと前回の最後において取り出されたＸ線検出信号と今回において取り出されるＸ線検出信号とに基づいて時間遅れ分を十分に除去することができる。その結果、時間遅れに起因した画像の劣化を防止することができ、Ｘ線画像を高精度に得ることができる。
【００５５】
なお、上述した（ａ）の手法のようにサンプリング時間間隔ΔｔごとにＸ線検出信号を収集して時間遅れ分を除去する特願２００３−０３３３８９号の場合と比較すると、時間遅れを考慮するためにＸ線照射前後のＸ線非照射の間までＸ線検出信号を求める必要がない。また、次に行われる今回の撮像の間では間隔時間測定部４で間隔時間のみを監視して、今回の撮像を開始してから間隔時間を測定すればよいので、（ｂ）の手法のように蓄積した状態でＸ線検出信号を検出してからディジタル化して収集する方がデータ数を軽減でき、断層画像を簡易に求めることができる。
【００５６】
また、時間遅れに起因した画像の劣化を防止することができ、放射線画像を高精度に得ることができるので、この発明が本実施例のようなＸ線断層撮像装置に適用した場合に特に有用である。
【００５７】
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。
【００５８】
（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。
【００５９】
（２）上述した実施例装置は、Ｘ線断層撮像装置であったが、（ｂ）の手法のように蓄積した状態でＸ線検出信号を検出してからディジタル化して収集するのであれば、必ずしもＸ線断層撮像装置のように限定されない。
【００６０】
（３）上述した実施例装置は、非周回型の装置であったが、（ｂ）の手法を用いるのであれば、例えばＸ線ＣＴ装置のように周回型の装置にも適用することができる。
【００６１】
（４）この発明は、医用装置にも、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。
【００６２】
（５）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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例のＸ線断層撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】放射線入射状況を示す図である。
【図６】時間遅れ状況を示す図である。
【図７】従来のサンプリング時間間隔ごとにＸ線検出信号を収集する際のＸ線検出信号のサンプリング状況を示す模式図である。
【図８】この発明に至ったサンプリング時間間隔ごとにＸ線検出信号を収集する場合での放射線入射状況を示す図である。
【図９】この発明に至ったサンプリング時間間隔ごとにＸ線検出信号を収集する場合での時間遅れ状況を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
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）
４ … 間隔時間測定部（間隔時間測定手段）
１２ … 時間遅れ除去部（時間遅れ除去手段）
Ｍ … 被検体
【特許請求の範囲】
【請求項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逐次に１つの放射線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態の放射線検出信号を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段から蓄積された状態で検出された放射線検出信号を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出力されたその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、信号サンプリング手段による前回の最後における放射線検出信号のサンプリングから今回における放射線検出信号のサンプリングまでのサンプリング間隔時間を測定する間隔時間測定手段と、そのサンプリング間隔時間の間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、前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号とサンプリング間隔時間とに基づいて時間遅れ分を除去して、今回の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。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記装置は、前記補正後放射線検出信号に基づいて被検体の断層画像を得る放射線断層撮像装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２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、
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：サンプリング間隔時間
Ｉ：今回において取り出される放射線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出された放射線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
により行い、前記式Ａ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、今回の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。
【請求項４】
被検体を照射して逐次に得られる各信号を１つにまとめて蓄積して、その蓄積された状態で検出された放射線検出信号を取り出し、その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、前回の最後における放射線検出信号のサンプリングから今回における放射線検出信号のサンプリングまでのサンプリング間隔時間を測定し、そのサンプリング間隔時間の間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、前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号と蓄積間隔時間とに基づいて時間遅れ分を除去して、今回の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。
【請求項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、
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：サンプリング間隔時間
Ｉ：今回において取り出される放射線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出された放射線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
により行い、前記式Ａ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、今回の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。
【請求項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逐次に１つの放射線検出信号にまとめて蓄積して、その蓄積された状態の放射線検出信号を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段から蓄積された状態で検出された放射線検出信号を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出力されたその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、信号サンプリング手段による前回の最後における放射線検出信号のサンプリングから今回における放射線検出信号のサンプリングまでのサンプリング間隔時間を測定する間隔時間測定手段と、そのサンプリング間隔時間の間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、前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号とサンプリング間隔時間とに基づいて時間遅れ分を除去して、今回の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。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記装置は、前記補正後放射線検出信号に基づいて被検体の断層画像を得る放射線断層撮像装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２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、
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：サンプリング間隔時間
Ｉ：今回において取り出される放射線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出された放射線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
により行い、前記式Ａ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、今回の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。
【請求項４】
被検体を照射して逐次に得られる各信号を１つにまとめて蓄積して、その蓄積された状態で検出された放射線検出信号を取り出し、その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、前回の最後における放射線検出信号のサンプリングから今回における放射線検出信号のサンプリングまでのサンプリング間隔時間を測定し、そのサンプリング間隔時間の間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、前回の最後において取り出された放射線検出信号と今回において取り出される放射線検出信号と蓄積間隔時間とに基づいて時間遅れ分を除去して、今回の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。
【請求項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、
Ｉlagfree ＝Ｉ−Ｉ0 ・α・〔１−exp(−Ｔ／τ) 〕・exp(−Ｔ／τ) …Ａ
但し， Ｔ：サンプリング間隔時間
Ｉ：今回において取り出される放射線検出信号
Ｉ0 ： 前回の最後において取り出された放射線検出信号
Ｉlagfree ： Ｉから時間遅れ分を除去した補正後放射線検出信号
α：指数関数の強度
τ：指数関数の減衰時定数
により行い、前記式Ａ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、今回の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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−６３８７（Ｐ２００６−６３８７Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８３８２５（Ｐ２００４−１８３８２５）
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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