专利名称：射线照相设备和辐射检测信号处理方法
技术领域：
本发明涉及一种用于医学或工业用途的射线照相设备和辐射检测信号处理方法，该方法用于当从辐射发射装置发射辐射时，通过来自辐射检测装置的信号采样装置，基于在预定采样时间间隔获得的辐射检测信号获得射线照相图像。更具体地，由于辐射检测装置，本发明涉及用于消除取自辐射检测装置的辐射检测信号的时滞的技术。
背景技术：
在为射线照相设备的典型例的医学荧光检查设备中，最近已使用平板X射线检测装置(下文中方便地称为“FPD”)作为X射线检测装置以用于检测由X射线管发射的X射线产生的病人的X射线穿透图像。该FPD包括纵向和横向地设置于X射线检测表面上的许多半导体或其它的X射线检测元件。
也就是，在荧光检查设备中，当以来自X射线管的X射线辐射病人时，在FPD的采样时间间隔处获得用于一个X射线图像的X射线检测信号。基于X射线检测信号，构造荧光检查设备以针对采样间隔间的每个周期获得对应于病人的X射线穿透图像的X射线图像。由于相比于迄今为止使用的图像增强器，FPD更亮并且更少的倾于复杂的检测失真，在设备的构造和图像处理方面，FPD的用途是有优点的。
然而，该FPD具有引起在X射线图象中出现不利影响的时滞的缺点。具体的，当在短采样时间间隔处从FPD得到X射线检测信号时，未拾取的剩余信号作为滞后部分加至下一个X射线检测信号。这样，当以每秒30个采样间隔从FPD获得用于一个图像的X射线检测信号以产生用于动态显示的X射线图像时，滞后部分作为在后图像显示于在前的屏幕以产生重像。这导致了麻烦，比如动态图像的模糊。
US专利No.5,249,123给出了解决在获得计算机层析成像图像(CT图像)中由FPD引起的时滞问题的方法。该被提出的技术使用计算，用于在采样时间间隔Δt处从FPD获得的每个辐射检测信号中消除滞后部分。
即，在上面的美国专利中，由于以多个指数函数组成的脉冲响应，假设滞后部分包括在采样时间间隔处获得的每个辐射检测信号中，并且使用下面的方程以导出具有从辐射检测信号yk去除滞后部分的辐射检测信号xkxk＝[yk-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}]/∑n＝1Nβn其中Tn＝-Δt/τn，Snk＝xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)，以及βn＝αn·[1-exp(Tn)]，其中，Δt采样间隔；k表示在采样时间序列中第k时间点的下标；N具有形成该脉冲响应的不同时间常量的指数函数的数量；n表示形成脉冲响应的一个指数函数的下标；αn指数函数n的强度；以及τn指数函数n的衰减时间常量；于此，在上面的美国专利中发明人已尝试了提出的计算技术。然而，由于时滞和不能获得令人满意的X射线图像，获得的仅仅的结果是上面的技术不能避免后生现象。已经证实由于FPD，时滞部分是不能消除的。
进一步，美国专利No.5,517,544给出了解决在获得CT图像中由FPD引起的时滞问题的不同方法。该技术假设通过一个指数函数近似FPD的时滞，并通过计算从辐射检测信号中去除滞后部分。在此，发明人已经仔细的回顾了在该美国专利中提出的计算技术。然而，已经发现其不可能用一个指数函数近似FPD的时滞，并且通过该技术也不能消除时滞。
发明内容
本发明已经考虑了上面所述的相关技术的情况，并且其目的是提供一种射线照相设备和辐射检测信号处理方法，该方法用于精确消除由于辐射检测装置所产生的从辐射检测装置获得的辐射检测信号的时滞。
下面的技术可以可信的完全消除FPD的时滞。具体的，在处理FPD的时滞中，由于基于下面的递归方程A-C中的脉冲响应，该技术去除了滞后部分Xk＝Yk-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中，Δt采样时间间隔；k表示在采样时间序列中第k时间点的下标；Yk在第k采样时间处获得的X射线检测信号；Xk具有从信号Yk去除滞后部分的已校正X射线检测信号；Xk-1在前面的时间点获得的信号Xk；Sn(k-1)在前面的时间点的Snk；exp指数函数；N具有形成脉冲响应的不同的时间常量的指数函数的数量；n表示形成脉冲响应的一个指数函数的下标；αn指数函数n的强度；以及τn指数函数n的衰减时间常量；以及当k＝0、X0＝0并且Sn0＝0。
然而，尽管上面提出的技术能够将时滞消除至相当可观的程度，但其不能精确消除FPD的时滞。在此，发明人继续它们的研究以获得进一步的改进。
对于通过上面的技术提出的递归计算，预先确定规定了关于脉冲响应的环境的脉冲响应(impulse response)系数N、αn和τn。系数固定，X射线检测信号Yk应用于方程A-C，从而获得无时滞X射线检测信号Xk。在这种情况下，如果辐射检测信号Yk是相同的，也固定了对应于包括在辐射检测信号中的时滞的脉冲响应。
然而，在实际的FPD中，对应于时滞的脉冲响应不是固定的。对于不固定的脉冲响应的原因，发明人在各种环境下实施了实验，并得到了下面的发现。即，已经发现随着辐射的辐射剂量(例如X射线)，脉冲响应是可变的。图6是示出了发现的示意图，其中，水平轴表示辐射的辐射剂量W，而垂直轴表示指数函数n的强度αn。另一个脉冲响应系数N和τn是固定的。从图6中可以看出，当改变辐射的辐射剂量时，指数函数的强度αn也相应的变化。
当αn和N是固定的时，τn随辐射的辐射剂量变化。当αn和τn是固定的时，N随辐射的辐射剂量变化。由于辐射的辐射剂量依据射线照相环境频繁地变化，即使在同一FPD中，作为脉冲响应系数的N、αn和τn的适当值也频繁的变化。这样，已经发现脉冲响应系数的合适值随着辐射的辐射剂量是可变的。
已对上述发现进行了连续的研究。预先确定和存储确定了关于在用于去除时滞的递归计算中脉冲响应的环境的脉冲响应系数和辐射的辐射剂量之间的关系。依据脉冲响应系数和辐射的辐射剂量之间的关系设置对应于发射至被检测病人的辐射剂量的脉冲响应系数。基于设置的脉冲响应系数，实现递归计算以从每个辐射检测信号中去除滞后部分。然后，可以精确去除滞后部分。这些是作为了研究结果的结论发现。
基于上面的发现，本发明提供了一种射线照相设备，其具有用于朝向被检测目标发射辐射的辐射发射装置，用于检测发射的穿过被检测目标的辐射的辐射检测装置，以及用于在预定的采样时间间隔处从辐射检测装置获取辐射检测信号的信号采样装置，以用于在发射辐射至待检测目标时，基于在预定的采样时间间隔处从辐射检测装置输出的辐射检测信号获得射线照相图像，该设备包括基于假设包括在预定采样时间间隔处取得的每个所述辐射检测信号中的滞后部分是归因于以单独的指数函数或具有不同衰减时间常量的多个指数函数形成的脉冲响应，用于通过递归计算从辐射检测信号去除滞后部分的时滞去除装置；响应系数与剂量关系存储器，用于预先存储脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系，脉冲响应系数确定关于通过所述时滞去除装置执行的递归计算中的脉冲响应的环境；以及基于存储在响应系数与剂量关系存储器中的脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系，用于设置对应于用于被检测目标的辐射剂量的脉冲响应系数的脉冲响应系数给定装置；其中通过根据脉冲响应系数给定装置设置的脉冲响应系数执行递归计算，设置所述时滞去除装置以获得已校正的辐射检测信号，以从辐射检测信号去除滞后部分。
在依据本发明的射线照相设备中，当从辐射发射装置发射至待检测目标的辐射时，在预定的采样时间间隔处从辐射检测装置输出辐射检测信号。把包括在每个辐射检测信号中的滞后部分看作归因于以单独的指数函数或具有不同的衰减时间常量的多个指数函数组成的脉冲响应。通过如下的递归计算，该时滞去除装置这样去除滞后部分。基于存储在响应系数与剂量关系存储装置中的确定了关于通过时滞去除装置执行的递归计算中的脉冲响应的环境的脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系，脉冲响应系数给定装置设置对应于用于被检测目标的辐射剂量的脉冲响应系数。基于如上面设定的脉冲响应系数执行递归计算以从每个辐射检测信号去除滞后部分。因此从获得的校正辐射检测信号产生射线照相图像。
如上面所述，从时滞去除装置执行的递归计算导出已校正的辐射检测信号以从辐射检测信号去除滞后部分。响应系数与剂量关系存储装置预先存储确定了关于用于时滞去除的在递归计算中的脉冲响应的环境的脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系。基于脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系，脉冲响应系数给定装置设置对应于用于被检测目标的辐射剂量的脉冲响应系数。使用对应于用于被检测目标的辐射剂量设置的脉冲响应系数执行用于时滞去除的递归计算。这样，从每个X射线检测信号精确去除滞后部分。
脉冲响应系数和辐射剂量之间的上面的对应关系的举例包括下面的情况。
设置所述响应系数与剂量关系存储装置以预先存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系、作为脉冲响应系数的指数函数的衰减时间常量和辐射剂量之间的对应关系、以及作为脉冲响应系数的指数函数的个数和辐射剂量之间的对应关系的至少一个，以作为脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系。
在这种情况下，基于至少一个作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系、作为脉冲响应系数的指数函数的衰减时间常量和辐射剂量之间的对应关系、作为脉冲响应系数的指数函数的数量和预先存储进入响应系数与剂量关系存储装置的辐射剂量，将至少一个指数函数的强度、指数函数的衰减时间常量(下文中适当简便的将其称为“时间常量”)和指数函数的数量设置为对应于辐射剂量的值。
基于下面的方程A-C，在上面的射线照相设备中，优选的，设置时滞去除装置以执行递归计算以用于从每个辐射检测信号去除滞后部分。
Xk＝Yk-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中，Δt采样时间间隔；k表示在采样时间序列中第k时间点的下标；Yk在第k采样时间处获得的X射线检测信号；Xk具有从信号Yk去除的滞后部分的已校正X射线检测信号；
Xk-1在前面的时间点处获得的信号Xk；Sn(k-1)在前面的时间点处的Snk；exp指数函数；N具有形成脉冲响应的不同的时间常量的指数函数的数量；n表示形成脉冲响应的一个指数函数的下标；αn指数函数n的强度；以及τn指数函数n的衰减时间常量；以及当k＝0、X0＝0并且Sn0＝0。
其中，用于从每个辐射检测信号去除滞后部分的递归计算是基于方程A-C的，从组成紧凑的递推公式的方程A-C中可以迅速导出校正的、无时滞X射线检测信号Xk。
在射线照相设备中，例如，脉冲响应系数可以包括指数函数的强度、从相同的辐射时间和逐渐变化的辐射剂量的环境实际获得的多个辐射数据导出的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系。
在这种情况下，从相同的辐射时间和逐渐变化的辐射剂量的环境实际获得的多个辐射数据导出作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射的辐射剂量之间的对应关系。这样，在指数函数的强度和辐射剂量之间确保了精确的对应。
在辐射照相设备的另一个举例中，脉冲响应系数包括指数函数的强度，并且脉冲响应具有多个指数函数，作为脉冲响应系数的指数函数的强度和存储的用于每个指数函数的辐射剂量之间的对应关系。
在这种情况下，由于脉冲响应具有多个指数函数，脉冲响应变得更精确。此外，由于存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系以用于每个指数函数，可以以增强的精度设置每个指数函数的强度。结果，可从每个辐射检测信号完全地去除滞后部分。
在辐射照相设备的进一步的举例中，脉冲响应系数包括指数函数的强度，通过下面的函数方程表达的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系。
αn＝Q·logW+q其中WX射线剂量；Q表示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的斜率；以及q表示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的截线(section)。
在这种情况下，可以以简洁的函数表达式“αn＝Q·logW+q”的形式容易的存储指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系。
如下导出近似线的斜率Q和截线q，以水平轴表示logW和垂直轴代表αn，以直线标绘αn＝Q·logW+q的图。直线以近似线的斜率Q倾斜。在直线与垂直轴相交的垂直轴上的点的坐标表示近似线的截线q。
在射线照相设备中，响应系数与剂量关系存储器是用于以表格的形式存储脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系的表格存储器。
在这种情况下，表格存储器以表格的形式存储脉冲相应系数和辐射剂量之间的对应关系。脉冲响应系数给定器核对存储进响应系数与剂量关系存储器的表格与输入的辐射剂量，并且读出和设置对应于输入的辐射剂量的脉冲响应系数。
在射线照相设备中，辐射检测设备的一个举例是具有径向和横向设置于X射线检测表面之上的多个X射线检测元件的平板X射线检测器。
依据本发明的射线照相设备可以是医学设备，并且也可以是用于工业用途的设备。医学设备的一个举例是荧光检查设备。医学设备的另一个举例是X射线CT设备。用于工业用途的设备是无损检测设备。
在本发明的另一个方面中，提供一种辐射检测信号处理方法，用于在预定采样时间间隔处取得通过辐射被检测目标产生的辐射检测信号，并基于在预定采样时间间隔处输出的辐射检测信号执行信号处理以获得辐射图像，所述方法包括步骤基于包括在预定采样时间间隔处取得的每个所述辐射检测信号中的滞后部分是归因于以单独的指数函数或具有不同衰减时间常量的多个指数函数形成的脉冲响应的假设，通过递归计算从辐射检测信号去除滞后部分；在上述去除步骤之前，基于预先存储的确定了关于在所述递归计算中的脉冲响应的环境的脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系，设置对应于用于被检测目标的辐射剂量的脉冲响应系数；以及基于在上述设置步骤中设置的脉冲响应系数，在上面的去除步骤中，通过执行递归计算获得校正辐射检测信号，以从辐射检测信号去除滞后部分。
辐射检测信号处理方法允许以有利方式实施依据本发明的射线照相设备。
在上面的辐射检测信号处理方法中，优选的是基于下面的方程A-C执行用于从每一个辐射检测信号去除滞后部分的递归计算Xk＝Yk-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中，Δt采样时间间隔；k表示在采样时间序列中第k时间点的下标；Yk在第k采样时间处于获得的X射线检测信号；Xk具有从信号Yk去除滞后部分的校正X射线检测信号；Xk-1在前面的点的时间处获得的信号Xk；Sn(k-1)在前面的点的时间处的Snk；exp指数函数；N具有形成脉冲响应的不同的时间常量的指数函数的数量；n表示形成脉冲响应的一个指数函数的下标；
αn指数函数n的强度；以及τn指数函数n的衰减时间常量；以及当k＝0、X0＝0并且Sn0＝0。
其中，用于从每个辐射检测信号去除滞后部分的递归计算是基于方程A-C的，可以以有利方式实施基于方程A-C执行了递归计算的射线照相设备。
在辐射检测信号处理方法的一个举例中，脉冲响应系数包括指数函数的强度、从以相同辐射时间和逐渐不同的辐射剂量的环境实际获得的多个辐射数据导出的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系。
其中，以相同辐射时间和逐渐不同的辐射剂量的环境实际获得的多个辐射数据导出上面给出的关系。可以以有利方式实施从以相同辐射时间和逐渐不同的辐射剂量的环境实际获得的多个辐射数据导出上面给出的关系的射线照相设备。
在辐射检测信号处理方法的另一个举例中，脉冲响应系数包括指数函数的强度，通过下面的函数方程可以表达作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系αn＝Q·logW+q其中WX射线剂量；Q指示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的斜率；以及q指示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的截线。
其中，通过函数方程表达上面给出的关系，可以以有利方式实施通过函数方程表达上面给出的关系的射线照相设备。
在辐射检测信号处理方法的进一步的举例中，在表格存储器中以表格的形式存储脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系。
其中，以表格的形式将上面给出的关系存储进入表格存储器，可以以有利方式实施以表格的形式将上面给出的关系存储进入表格存储器的射线照相设备。
优选的，辐射检测信号处理方法进一步包括预先存储脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系的步骤。
可以在设备的安装或程序调整时执行所述存储步骤。
为了描述本发明，在图中示出的几种形式目前是优选的，然而可以理解，本发明不受示出的精确设置和手段的限制。
图1是示出了在本发明的第一实施例中的荧光检查设备的全部构造的方块图；图2是用于第一实施例中的设备的FPD的平面图；图3是用于第一实施例中的设备的FPD的截线图；图4是通过第一实施例中的设备示出了在X射线射线照相过程中的采样X射线检测信号的状态的示意图；图5是示出了在X射线检测信号中的时滞的信号波形图；图6是示出了在第一实施例中的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的图；图7是示出了在近似线中，在第一实施例中的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的图；图8是通过第一实施例中的设备给出了X射线照相程序的流程图；图9是通过第一实施例中的设备给出了用于时滞去除的递归计算处理的流程图；图10是存储在作为在本发明的第二实施例中的作为设备的响应系数与剂量关系存储器的表格存储器中存储的内容的示意图。
具体实施例方式
参照附图下文中将详细描述本发明的优选实施例。
第一实施例图1是示出了在本发明的第一实施例中荧光检查设备的全部构造的方块图。
如图1所示，荧光检查设备包括用于朝向病人M发射X射线的X射线管(辐射发射装置)1，用于检测发射的穿过病人M的X射线的FPD(辐射检测装置)2，用于数字化从FPD(平板X射线检测器)2在预定的采样时间间隔Δt处得到的X射线检测信号(辐射检测信号)的模数转换器3(信号采样装置)，用于根据从模数转换器3输出的X射线检测信号产生X射线图像的检测信号处理器4，以及用于显示通过检测信号处理器4产生的X射线图像的图像监控器5。也就是，当以X射线照射病人M时，构造设备以获得来自通过模数转换器3从FPD2得到的X射线检测信号的X射线图像，并在图像监控器5的屏幕上显示获得的X射线图像。下面将具体描述该设备的每个部件。
X射线管1和FPD2彼此相对穿过病人M。在X射线照相时，通过发射控制器6控制X射线管1以发射锥形光束形式的X射线至病人M。同时，将通过X射线发射产生的病人M的穿透X射线图像投射至FPD2的X射线检测表面。
例如，操作者通过操作单元7输入比如X射线剂量的辐射环境。发射控制器6依据通过操作单元7输入的辐射环境控制X射线管1。例如，在用于连续荧光透视法的X射线辐射和用于单独步骤射线照相的X射线辐射之间X射线剂量明显不同。
如图2所示，在投射来自病人M的穿透X射线图像的X射线检测表面上，FPD 2具有多个沿着病人M的身体轴的方向X和垂直于身体轴的方向Y纵向和横向设置的X射线检测元件2a。例如，设置X射线检测元件2a以在X射线检测表面上形成大约30厘米长和30厘米宽的1536×1536的矩阵。FPD 2的每个X射线检测元件2a对应于通过检测信号处理器4产生的X射线图像中的一个像素。基于从FPD 2得到的X射线检测信号，检测信号处理器4产生对应于投射至X射线检测表面的穿透X射线图像的X射线图像。
该FPD 2具有如图3所示的横截面结构。具体的，FPD 2包括半导体薄膜22，其是用于响应入射X射线产生载体的X射线入射膜(例如无定形的Se厚膜)，偏置电压施加电极21，设置于半导体薄膜22的X射线入射表面之上，载体收集电极23，其为FPD 2的X射线检测检测元件2a的一部分并设置在半导体薄膜22的X射线非入射表面处，和在其上设置具有载体收集电极23的玻璃基片24。进一步，构造FPD 2，使设置于玻璃基片24之上的存储和读出电路(未示出)读出由载体收集电极23收集的电荷，并通过电流电压转换放大器(未示出)和多路调制器(未示出)输出至模数转换器3。
模数转换器3连续的在采样时间间隔Δt处获得用于每个X射线图像的X射线检测信号，并且存储X射线检测信号以用于在转换器3下游设置的检测信号存储器8中X射线图像产生。在X射线辐射之前开始用于采样(提取)X射线检测信号的操作。传输通过检测信号处理器4产生的X射线图像并将其存储于图像存储器9中。
也就是，如图4所示，在采样时间间隔Δt之间的每个周期处收集用于穿透X射线图像的全部X射线检测信号，并将其连续存储于检测信号存储器8中。可以由操作者人工或如使用用于X射线发射的命令的互锁自动的在发射X射线之前开始模数转换器3的X射线检测信号的采样。
如图1所示，在第一实施例中的荧光检查设备包括用于计算没有时滞的校正辐射检测信号的时滞去除器(时滞去除装置)10。根据假设在采样时间间隔Δt处从FPD2获得的每个X射线检测信号中包括的滞后部分归因于由单独的指数函数或具有不同衰减的时间常量的多个函数组成的脉冲响应，通过递归计算从每个X射线检测信号中去除时滞。
如图5所示，通过FPD 2，在每个时间点处产生的X射线检测信号包括对应于前述的X射线发射和作为保持为滞后部分(阴影部分)的信号。时滞去除器10去除时滞部分以产生校正的、无时滞的X射线检测信号。基于这种无时滞的X射线检测信号，检测信号处理器4产生X射线图像。
具体的，通过使用下面的方程A-C，时滞去除器10执行递归计算以从每个X射线检测信号去除滞后部分。
Xk＝Yk-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中，Δt采样时间间隔；k表示在采样时间序列中第k时间点的下标；Yk在第k采样时间处获得的X射线检测信号；Xk具有从信号Yk去除了滞后部分的校正X射线检测信号；Xk-1在前面的点的时间处获得的信号Xk；Sn(k-1)在前面的点的时间处的Snk；exp指数函数；N具有形成脉冲响应的不同的时间常量的指数函数的数量；n表示形成脉冲响应的一个指数函数的下标；αn指数函数n的强度；以及τn指数函数n的衰减时间常量；以及当k＝0、X0＝0并且Sn0＝0。
在方程A“∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}”中的第二项对应于滞后部分。这样，从第一实施例中的设备迅速从组成紧凑的递推公式的方程A-C导出校正的、无时滞X射线检测信号Xk。
在第一实施例中的设备进一步包括响应系数与剂量关系存储器(响应系数与剂量关系存储装置)11以用于事先存储指定了关于通过时滞去除器10执行的递归计算中的脉冲响应的环境的脉冲响应系数和X射线剂量之间的对应关系，脉冲响应系数给定器(脉冲响应系数给定装置)12，用于根据脉冲响应系数和存储在响应系数与剂量关系存储器11中的X射线剂量之间的对应关系，设置对应与用于病人M的X射线剂量的脉冲响应系数。如其中的表征特征，时滞去除器10基于通过脉冲响应系数给定器12设置的脉冲响应系数执行递归计算，以从每个X射线检测信号去除滞后部分，从而获得校正的X射线检测信号。
如脉冲响应系数和X射线剂量之间的对应关系，响应系数与剂量关系的存储器11预先存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度和X射线剂量之间的对应关系。在第一实施例中，通过测定在相同辐射时间和逐渐不同的剂量的环境中实际获得一些X射线图像的X射线检测信号的衰减特性确定存储在响应系数与剂量关系存储器11中的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和X射线剂量之间的对应关系。具体的，例如，基于使用逐渐不同的X射线剂量获得的图像(辐射数据)确定匹配每个X射线图像的指数函数的强度。图6示出了具有确定的指数函数的强度αn的值和在获得形成用于确定强度αn的值的基础的X射线图像中使用的X射线剂量W的曲线图。水平轴表示X射线剂量，同时垂直轴代表指数函数的强度。获得表示曲线连接标绘的点的函数表达式作为指数函数的强度和X射线剂量之间的对应关系。将确定的指数函数的强度和X射线剂量之间对应关系以函数表达式的形式存储进响应系数与剂量关系存储器11。指数函数的强度αn成比例于X射线剂量W的对数。
为了实现具有相同辐射时间的X射线照相，通过操作单元7获得输入以设置用于全部时间的统一的X射线脉冲宽度。为了逐渐改变X射线剂量，通过操作单元7获得输入以逐渐改变用于X射线管1的管电流(mA)。此时，在可以使用的范围(在最大剂量和最小剂量之间)之内的合适间隔处改变X射线剂量。当检测X射线图像的X射线检测信号的衰减特性时，通过使用用于病人M的人体模型以固定的辐射时间(例如10秒)拾取每个X射线图像。获得和存储指数函数的强度和X射线剂量之间对应关系，例如，在安装时或设备的程序调整时。
如上所述，在第一实施例中的设备中，从使用了相同辐射时间和逐渐改变X射线剂量的环境实际拾取的多个X射线图像中获得作为脉冲响应系数的指数函数的强度和X射线剂量之间的对应关系，也就是从实际图像中。这样，指数函数的强度和X射线剂量可以为精确的对应关系。
通过下面的简洁的函数方程可以表达在图6中示出的作为脉冲响应系数的指数函数的强度αn和X射线剂量W之间的对应关系αn＝Q·logW+q其中WX射线剂量；Q指示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的斜率；以及q指示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的截距。
如下导出近似线的斜率Q和截线q。如图7所示，在以水平轴表示logW和垂直轴代表αn的图上以直线标绘αn＝Q·logW+q。直线以近似线的斜率Q倾斜。在直线与垂直轴相交的垂直轴上的点的坐标表示近似线的截线q。
因此，在第一实施例中的设备中，可以容易的将作为脉冲响应系数的指数函数的强度αn和X射线剂量之间的对应关系以上面精确的函数表达式的形式存储进响应系数与剂量关系存储器11。
在第一实施例中的设备具有组成脉冲响应的多个指数函数。存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度和X射线剂量之间的对应关系以用于每个指数函数。指数函数的具体个数可以是两个或三个。也就是，如上所述，存储一个函数表达式以用于组成脉冲响应系数的每个指数函数。对于每个函数表达式，近似线的斜率Q和截线q分别具取合适的值。
由于如上所述脉冲响应是由多个指数函数组成，脉冲响应变得更加精确。进一步，由于存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度和X射线剂量之间的对应关系以用于每个指数函数，可以适当地设置每个指数函数的强度。结果，可从每个X射线检测信号以增加的精确度去除滞后部分。
脉冲响应系数给定器12如下设置每个脉冲响应系数。在X射线照相过程中，例如，从通过操作单元7设置的X射线脉冲宽度和管电流(mA)导出X射线剂量，并且然后将导出的X射线剂量代入表达式αn＝Q·logW+q。在确定用于前进X射线照相中的对应于X射线剂量的指数函数的强度之后，脉冲响应系数给定器12设置指数函数的该强度以作为用于通过时滞去除器10执行的递归计算的指数函数的强度。
另一方面，时滞去除器10依据通过脉冲响应系数给定器12设置的脉冲响应系数执行递归计算，并从每个X射线检测信号去除滞后部分。
在第一优选实施例中，基于从操作单元7输入的指令和数据或从带有X射线照相程序的主控制器13输出的各种命令操作模数转换器3、检测信号处理器4、发射控制器6、时滞去除器10、响应系数与剂量关系存储器11和脉冲响应系数给定器12。
下面，参照附图具体描述用于使用在第一实施例中的设备执行X射线照相的操作。图8是给出了使用第一实施例中的设备的X射线照相的程序的流程图。其假设响应系数与剂量关系存储器11已经存储了表示指数函数的强度和X射线剂量之间的对应关系的函数表达式，并假设将病人M放置于上部板之上并将其设置于射线照相的位置。
通过操作单元7操作者输入包括X射线剂量的射线照相的环境。
脉冲响应系数给定器12将由操作者设定的X射线剂量代入存储在响应系数与剂量关系存储器11中的函数表达式，并导出和设置对应于由操作者设定的X射线剂量的指数函数的强度αn。在第一实施例中，多个指数函数组成脉冲响应，并因此导出和设置全部指数函数的强度。
在X射线发射之前，模数转换器3开始在采样时间间隔Δt(＝1/30秒)之间的每个周期处从FPD 2获得X射线检测信号Yk，以用于一个X射线图像。在检测信号存储器8中存储获得的X射线检测信号。
与通过操作者开始向病人M发射连续的或间歇的X射线的同时，模数转换器3连续在采样时间间隔Δt之间的每个周期处获得X射线检测信号Yk以用于一个X射线图像，并将信号存储进入检测信号存储器8。
当结束X射线的发射时，操作进入步骤S6。当未结束X射线的发射时，操作回到步骤S4。
从检测信号存储器8读出在一个采样序列中收集的用于一个X射线图像的X射线检测信号Yk。
时滞去除器10执行基于方程A-C的递归计算，并且导出校正X射线检测信号Xk，也就是从各自的X射线检测信号Yk中去除了滞后部分的像素值。
在第一实施例中，依据通过操作者输入的X射线剂量，脉冲响应系数给定器12对脉冲响应系数的指数函数的强度设置合适的值。不考虑X射线剂量，脉冲响应系数的指数函数的个数N和指数函数的时间常量τn设置为预定的合适值。
检测信号处理器4从用于一个采样序列(用于一个X射线图像)的校正的X射线检测信号Xk产生X射线图像。
将产生的X射线图像显示于图像监控器5之上。
当未处理的X射线检测信号Yk保持于检测信号存储器8中时，操作回到步骤S6。当没有未处理的X射线检测信号Yk保持时，终止X射线照相。
在第一实施例中，时滞去除器10计算对应于X射线检测信号Yk的校正的X射线检测信号Xk以用于一个X射线图像，并且都在采样时间间隔Δt(＝1/30秒)处，检测信号处理器4产生X射线图像。也就是，关于连续显示产生的X射线图像以用于X射线图像的动态显示，可以以每秒大约30个图像的速度一个接一个的产生X射线图像。
下面，参照图9描述通过时滞去除器10在图8的步骤S7中实现的递归计算的步骤。
图9是示出了用于通过在第一实施例中的设备实现时滞去除的递归计算步骤的流程图。
在发射X射线之前，设置K＝0，并且设置在方程A中的X0＝0以及在方程C中的Sn0＝0作为初始值。其中指数函数的个数是3(N＝3)，并将S10、S20、S30全部设置为0。
在方程A和C中，设置k＝1。也就是，从方程C中导出S11、S21和S31，即Sn1＝X0+exp(Tn)·Sn0。进一步的，通过代入导出的S11、S21和S31以及X射线检测信号Y1到方程A中，获得校正X射线检测信号。
在方程A和C中以1递增k(k＝k+1)之后，将前述时间的Xk-1代入方程C中，从而获得S1k、S2k和S3k。进一步的，通过将导出的S1k、S2k和S3k以及X射线检测信号Yk代入方程A中，获得校正X射线检测信号Xk。
当保持有未处理的X射线检测信号Yk时，操作回到步骤R3。当没有未处理的X射线检测信号Yk保持时，操作进入下一个步骤R5。
获得用于一个采样序列(用于一个X射线图像)的校正X射线检测信号Xk以完成用于该采样序列的递归计算。
如上面所述，依据第一实施例中的设备，在脉冲响应系数给定器1 2设置指数函数的强度作为对应于病人M的X射线剂量的脉冲响应系数之后，时滞去除器10执行递归计算以用于时滞去除。这样，就从每个X射线检测信号中精确的去除了滞后部分。因此，就第一实施例中的设备，可以从FPD2获得的X射线检测信号完全的去除归因于FPD2的X射线检测信号的时滞。
第二实施例在第二实施例中的射线照相设备中，响应系数与剂量关系存储器11是用于存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度αn和X射线剂量W之间的对应关系的表格存储器，其不是以指数函数的形式而是以表格形式。该设备的其它方面和在第一实施例中的相同，这里就不再对其进行描述。
如图10所示，在第二实施例中的设备中，表格存储器以表格的形式存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度αn和X射线剂量W之间的对应关系。脉冲响应系数给定器12核对存储在响应系数与剂量关系存储器11中的表格与由操作者输入的X射线剂量，并且读出和设置对应于由操作者输入的X射线剂量的指数函数的强度αn。
也在第二实施例中的设备中，在脉冲响应系数给定器12设置指数函数的强度作为对应于病人M的X射线剂量的脉冲响应系数之后，时滞去除器10执行递归计算以用于时滞去除。这样，就从每个X射线检测信号中精确的去除了滞后部分。因此，在第二实施例中的设备中，可以从FPD2获得的X射线检测信号完全的去除归因于FPD2的X射线检测信号的时滞。
本发明不受上面描述的实施例的限制，可将将其作如下修改(1)在上面描述的实施例中，响应系数与剂量关系存储器11存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度αn和X射线剂量之间的对应关系。可代替地，存储器11可以存储作为脉冲响应系数的指数函数的时间常量τn和X射线剂量之间的对应关系，或者存储作为脉冲响应系数的指数函数的个数N和X射线剂量之间的对应关系。
(2)上面描述的实施例使用FPD作为辐射检测装置。本发明也可以应用于具有辐射检测装置而不是在X射线检测信号中引起时滞的FPD的设备。
(3)在前面的实施例中的设备是荧光检查设备时，本发明也可以应用于不是荧光检查设备的设备，比如X射线CT设备。
(4)设计在前面的实施例中的设备以用于医学用途。本发明不仅可以应用于这种医学设备而且可以应用于用于工业用途的设备，比如无损检测设备。
(5)在前面的实施例中的设备使用X射线作为辐射。本发明也可以应用于使用辐射而不是X射线的设备。
可以以其它具体的形式修改本发明，只要其不脱离其中的精神和实质特性，因此，应该以示出了本发明的范围的附加权利要求进行参考，而不是前面的描述。
权利要求
1.一种射线照相设备，具有用于朝向被检测目标发射辐射的辐射发射装置，用于检测发射的穿过被检测目标的辐射的辐射检测装置，以及用于在预定的采样时间间隔处取得来自辐射检测装置的辐射检测信号的信号采样装置，以用于在发射辐射至被检测目标时，在预定的采样时间间隔处基于从辐射检测装置输出的辐射检测信号获得射线照相图像，所述设备包括基于假设包括在预定采样时间间隔处取得的每个所述辐射检测信号中的滞后部分是归因于以单独的指数函数或具有不同衰减时间常量的多个指数函数形成的脉冲响应，用于通过递归计算从辐射检测信号去除滞后部分的时滞去除装置；响应系数与剂量关系存储装置，用于预先存储脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系，其中脉冲响应系数确定关于通过所述时滞去除装置执行的递归计算中的脉冲响应的环境；以及基于存储在响应系数与剂量关系存储装置中的脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系，用于设置对应于用于被检测目标的辐射剂量的脉冲响应系数的脉冲响应系数给定装置；其中通过根据脉冲响应系数给定装置设置的脉冲响应系数执行递归计算，设置所述时滞去除装置以获得校正辐射检测信号，以从辐射检测信号去除滞后部分。
2.如权利要求1所述的射线照相设备，其中设置所述响应系数与剂量关系存储器以预先存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系、作为脉冲响应系数的指数函数的衰减时间常量和辐射剂量之间的对应关系、以及作为脉冲响应系数的指数函数的个数和辐射剂量之间的对应关系的至少一个，以作为脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系。
3.如权利要求1所述的射线照相设备，其中设置所述时滞去除装置以基于下面的方程A-C执行用于从每个辐射检测信号去除滞后部分的递归计算Xk＝Yk-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk} ...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中，Δt采样时间间隔；k表示在采样时间序列中第k时间点的下标；Yk在第k采样时间处获得的X射线检测信号；Xk具有从信号Yk去除了滞后部分的校正X射线检测信号；Xk-1在前面的点的时间处获得的信号Xk；Sn(k-1)在前面的点的时间处的Snk；exp指数函数；N具有形成脉冲响应的不同的时间常量的指数函数的数量；n表示形成脉冲响应的一个指数函数的下标；αn指数函数n的强度；以及τn指数函数n的衰减时间常量；以及当k＝0、X0＝0并且Sn0＝0。
4.如权利要求1所述的射线照相设备，其中所述脉冲响应系数包括指数函数的强度、从以相同辐射时间和逐渐不同的辐射剂量的环境实际获得的多个辐射数据导出的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系。
5.如权利要求1所述的射线照相设备，其中所述脉冲响应系数包括指数函数的强度，以及所述脉冲响应具有多个指数函数、为每个所述指数函数存储作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系。
6.如权利要求1所述的射线照相设备，其中所述脉冲响应系数包括指数函数的强度，通过下面的函数方程可以表达作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系αn＝Q·logW+q其中WX射线剂量；Q指示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的斜率；以及q指示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的截线。
7.如权利要求1所述的射线照相设备，其中所述响应系数与剂量关系存储器是用于以表格的形式存储脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系的表格存储器。
8.如权利要求1所述的射线照相设备，其中所述辐射检测装置是具有纵向和横向设置与于X射线检测表面之上的多个X射线检测元件的平板X射线检测器。
9.如权利要求1所述的射线照相设备，其中所述设备是医学设备。
10.如权利要求9所述的射线照相设备，其中所述医学设备是荧光检查设备。
11.如权利要求9所述的射线照相设备，其中所述医学设备是X射线CT设备。
12.如权利要求1所述的射线照相设备，其中所述设备用于工业用途。
13.如权利要求12所述的射线照相设备，其中用于工业用途的设备是无损检测设备。
14.一种辐射检测信号处理方法，用于在预定采样时间间隔处取得通过辐射被检测目标产生的辐射检测信号，并基于在预定采样时间间隔处输出的辐射检测信号执行信号处理以获得射线照相图像，所述方法包括步骤基于假设包括在预定采样时间间隔处取得的每个所述辐射检测信号中的滞后部分是归因于以单独的指数函数或具有不同衰减时间常量的多个指数函数形成的脉冲响应，通过递归计算从辐射检测信号去除滞后部分；在上述去除步骤之前，基于预先存储的确定了关于在所述递归计算中的脉冲响应的环境的脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系，设置对应于用于被检测目标的辐射剂量的脉冲响应系数；以及基于在上述设置步骤中设置的脉冲响应系数，在上面的去除步骤中，通过执行递归计算获得校正辐射检测信号，以从辐射检测信号去除滞后部分。
15.如权利要求14所述的辐射检测信号处理方法，其中基于下面的方程A-C执行用于从每一个辐射检测信号去除滞后部分的递归计算Xk＝Yk-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk} ...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中，Δt采样时间间隔；k表示在采样时间序列中第k时间点的下标；Yk在第k采样时间处获得的X射线检测信号；Xk具有从信号Yk去除了时滞部分的校正X射线检测信号；Xk-1在前面的点的时间处获得的信号Xk；Sn(k-1)在前面的点的时间处的Snk；exp指数函数；N具有形成脉冲响应的不同的时间常量的指数函数的数量；n表示形成脉冲响应的一个指数函数的下标；αn指数函数n的强度；以及τ’n指数函数n的衰减时间常量；以及当k＝0、X0＝0并且Sn0＝0。
16.如权利要求14所述的辐射检测信号处理方法，其中所述脉冲响应系数包括指数函数的强度、从以相同辐射时间和逐渐不同的辐射剂量的环境实际获得的多个辐射数据导出的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系。
17.如权利要求14所述的辐射检测信号处理方法，其中所述脉冲响应系数包括指数函数的强度，通过下面的函数方程可以表达的作为脉冲响应系数的指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系αn＝Q·logW+q其中WX射线剂量；Q指示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的斜率；以及q指示指数函数的强度和X射线剂量之间的关系的近似线的截线。
18.如权利要求14所述的辐射检测信号处理方法，其中在表格存储器中以表格的形式存储脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系。
19.如权利要求14所述的辐射检测信号处理方法，进一步包括预先存储脉冲响应系数和辐射剂量之间的对应关系的步骤。
20.如权利要求19所述的辐射检测信号处理方法，其中在设备的安装或程序调整时执行所述存储步骤。
全文摘要
依据本发明的射线照相设备包括用于预先存储用于脉冲响应的指数函数的强度和X射线剂量之间的对应关系的响应系数与剂量关系存储器。指数函数的强度确定了关于在实施的递归计算中的脉冲响应的环境以从FPD输出的X射线检测信号去除滞后部分，因此获得校正X射线信号。基于指数函数的强度和辐射剂量之间的对应关系，脉冲响应系数给定装置设置对应于用于被检测目标的X射线剂量的脉冲响应系数。通过设置的对应于用于被检测目标的X射线剂量的指数函数的强度，时滞去除装置执行递归计算以用于时滞去除，从而从每个X射线检测信号完全地去除滞后部分。
文档编号G01T1/17GK1627099SQ20041001044
公开日2005年6月15日 申请日期2004年10月8日 优先权日2003年10月8日
发明者冈村升一 申请人:株式会社岛津制作所