放射线摄像装置和放射线检测信号处理方法

专利名称：放射线摄像装置和放射线检测信号处理方法
技术领域：
本发明涉及一种伴随向被检体的放射线照射而从放射线检测机构采 样时间间隔输出的放射线检测信号得到放射线图像而构成的医用或工业 用的放射线摄像装置和放射线检测信号处理方法，特别是涉及为了从放射 线检测机构取出的放射线检测信号除去因放射线检测机构引起的时间滞 后量的技术。
背景技术：
放射线摄像装置的代表装置之一即医用x线诊断装置中，最近作为检
测伴随X线管的X线照射而生的被检体的X线透射像的X线检测器，使 用在X线检测面上纵横排列利用半导体等将多个的X线检测元件的平板 型X线检测器(以下适当称为"FPD")。
艮P，在X线诊断装置中有这样的结构，根据伴随利用X线管的向被 检体的放射线照射而从FPD以釆样时间间隔取出的X线图像一张的量的 X线检测信号，得到与每个采样时间间隔的被检体的X线透射像对应的X 线像素的结构。使用FPD的情况下，与以往使用的图像放大器等相比，轻 量、切不发生复杂的检测偏差，所以在装置结构上和图像处理上是有利的。
但是，使用FPD的情况下，因FPD引起的时间滞后的影响在X线图 像中出现。具体地，从FPD取出X线检测信号的采样时间间隔短的情况 下，作为不能完全取出的信号的剩余作为时间滞后量施加给下一个X线检 测信号。因此，从FPD在一秒钟30次的采样时间间隔取出图像一张量的 X线检测信号而生成X线图像进行动画显示的情况下，时间滞后量作为残 像出现在前一个图像上，出现重影图像的，结果，动画图像出现模糊。
相对于这样的FPD的时间滞后问题，美国专利说明书第5249123号 中公开了计算机断层图像(CT图像)的取得的情况下，从FPD以釆样时 间间隔At取出的放射线检测信号通过运算处理除去时间滞后量的技术。
即，上述美国专利说明书中，以采样时间间隔取出的各放射线检测信 号所包含的时间滞后量以基于通过时间滞后量为多少的指数函数构成的
脉冲响应的时间滞后量从放射线检测信号yk除去时间滞后量的滞后除去
放射线检测信号Xk的运算处理通过下式进行。
<formula>formula see original document page 8</formula>
在此，Tn=—At/Tn， Snk=Xw+esp (Tn) 'Sn(k-1)，
|3n=(V 〔l一exp (Tn)〕 其中，At:采样时间间隔
k:采样时系列内的第k时刻的下标， N:构成脉冲响应的时间常数不同的指数函数的个数， n:构成脉冲响应的指数函数中的一个的下标，
an:指数函数n的强度， Tn:指数函数n的衰减时间常数， 但是，发明人适当实施上述美国专利说明书提出的运算处理技术后发 现，由于时间滞后引起的反效果不能避免，并且，并且只能够得到正面的 X线图像，FPD的时间滞后不能消除(专利文献l)。
因此，发明人提出特开2004—242741号公报的方法。根据该方法， 相对于FPD的时间滞后，通过下面的递归式a c，除去FPD的脉冲响应
引起的时间滞后。
<formula>formula see original document page 8</formula>其中，At:采样时间间隔，
k:采样时系列内的第k时刻的下标， Yk:在第k采样时刻取出的放射线检测信号， Xk:从Yk除去时间滞后量的修改后放射线检测信号， Xk—1: —时刻前的Xk， Sn(k.1): —时刻前的S流， exp:指数函数，
N:构成脉冲响应的时间常数不同的指数函数的个数，
n:构成脉冲响应的指数函数中的一个的下标，
an:指数函数n的强度，
cn:指数函数n的衰减时间常数，
X0=0。
该递归运算中，作为FPD的脉冲响应系数的、N、 Otn、 Tn事先求得，
在其固定的情况下将放射线检测信号Yk用于式a c，结果，算出除去时 间滞后量的Xk(专利文献2)。另外，上述的时间滞后量除去的修改叫做"重 影修改"。
上述的专利文献2的方法以外，也有利用背灯实现时间滞后量的长时 间常数分量的降低的技术(例如专利文献3)。
专利文献l:美国专利第5249123号(说明书的数学式和附图) 专利文献2:特开2004—242741号公报(说明书的数学式和附图) 专利文献3:特开平99153号公报(第3 — 8页，图l) 但是，例如17英寸尺寸的FPD是纵横3072x3072像素，在上述的专 利文献2的方法中，为了递归运算处理的计算量膨胀。因此，动画的透视 摄像的情况下，迸行对像素加算的组合动作(tf二y歹動作)而减少计算 量的对策。例如，纵横都是2x2像素统一为一个的组合动作中，通过族和 动作能够使像素数减为1/4，将计算量减为1/4。另夕卜，纵为4像素、横为 2像素的4x2像素统一为一个的组合动作中，能够通过组合动作将像素数 减为1/8，计算量减为1/8。
但是另一方面从抑制成本的必要性上考虑，消除上述专利文献3的背 灯，则时间滞后量的时间常数分量(也称为"滞后分量")量最大作为该对 策，考虑到增加用于滞后修改的时间滞后量的时间常数分量的数。但是， 若增加分量的数量，则计算量增大。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种能够降低计算 量，能够从自放射线检测机构取出的放射线检测信号除去放射线检测机构 引起的放射线检测信号的时间滞后的放射线摄像装置和放射线检测信号
处理方法。
为了实现上述目的，本发明的放射线摄像装置，其基于放射线检测信 号得到放射线图像，其特征在于具有朝向被检体照射放射线的放射线 照射机构；检测透过被检体的放射线的放射线检测机构；以及从所述放射 线检测机构以规定的采样时间间隔取出放射线检测信号的信号采样机构， 其中所述放射线摄像装置根据伴随向被检体的放射线照射而从放射线检 测机构以釆样时间间隔输出的放射线检测信号得到放射线图像而构成，所 述放射线摄像装置还具有时间滞后除去机构，其将以采样时间间隔取出 的各放射线检测信号所包含的时间滞后量作为基于以单数或衰减时间常 数不同的指数函数所构成的脉冲响应的量，通过递归运算处理从各放射线 检测信号除去；像素组划分机构，其从与所述放射线检测机构的各位置分 别对应的各检测像素所构成的像素组中划分出进行所述递归运算处理的 部位和不进行递归运算处理的部位，其中，所述时间滞后除去机构在进行 递归运算处理的部位通过递归运算处理除去时间滞后量，而求得修改后放 射线检测信号。
在本发明的放射线摄像装置中，伴随利用放射线照射机构对被检体的 照射线而从放射线检测机构以规定的采样时间间隔输出的放射线检测信 号所含有的时间滞后量作为基于由以单数或衰减时间常数不同的指数函 数所构成的脉冲响应的时间滞后量而被时间滞后除去机构除去。进行该递 归运算处理时，如以下进行。即，从与所述放射线检测机构的各位置分别 对应的各检测像素所构成的像素组中划分出进行所述递归运算处理的部 位和不进行递归运算处理的部位，时间滞后除去机构在进行递归运算处理 的部位通过递归运算处理除去时间滞后量，从取得的修改后放射线检测信 号取得放射线图像。
这样，根据本发明的放射线摄像装置，由于在不进行递归运算处理的 部位至少不进行递归运算处理，所以以省去递归运算处理的量，使递归运 算处理的计算量减少，能够从放射线检测信号除去时间滞后量。
另外，本发明的放射线检测信号处理方法，其将照射被检体而检测出 的放射线检测信号以规定的采样时间间隔取出，基于以采样时间间隔输出 的放射线检测信号来进行得到放射线图像的信号处理，其将以采样时间间 隔取出的各放射线检测信号所包含的时间滞后量作为基于由以单数或衰 减时间常数不同的指数函数所构成的脉冲响应的量，通过递归运算处理从 各放射线检测信号除去，此时，从与检测放射线而输出所述放射线检测信 号的放射线检测机构的各位置分别对应的各检测像素所构成的像素组中 划分出进行所述递归运算处理的部位和不进行递归运算处理的部位，在进 行递归运算处理的部位通过递归运算处理除去时间滞后量，而求得修改后 放射线检测信号。
根据本发明的放射线检测信号处理方法，进行该递归运算处理时，从 与所述放射线检测机构的各位置分别对应的各检测像素所构成的像素组 中划分出进行所述递归运算处理的部位和不进行递归运算处理的部位，时 间滞后除去机构在进行递归运算处理的部位通过递归运算处理除去时间 滞后量，取得修改后放射线检测信号，从而在不进行递归运算处理的部位， 至少不进行递归运算处理。因此以省去递归运算处理的量，使递归运算处 理的计算量减少，能够从放射线检测信号除去时间滞后量。另外，由于进 行递归运算处理的部位减少，所以以往的装置结构不变大，而能够减少计 算量，也能够取得能够及性能作为使用更多的时间常数分量的除去时间滞 后除去机构的修改的滞后修改的效果。
在上述的放射线摄像装置和放射线检测信号处理方法的一例中，当将 在规定的单方向上并列的像素组的一部分形成为线行时，所述像素组划分 机构将不进行所述递归运算处理的部位作为规定的线行设定，将进行所述 递归运算处理的部位作为规定的线行以外的线行设定。通过这样的设定， 能够关于线行来进行划分，分为进行递归运算处理的部位和不进行递归运 算处理的部位。
另外，所述放射线检测机构由与各像素分别对应的多个放射线检测元 件二维状排列而构成，并且进行所述放射线检测元件的开关控制的多个栅 极总线与各个放射线检测元件连接，将所述放射线检测信号从放射线检测 元件读出的数据总线与所述数据总线垂直而与各个放射线检测元件连接 构成时，上述的线行的一例能够如以下设定。
艮P，将不进行所述递归运算处理的部位作为规定的数据总线设定，并 将进行所述递归运算处理的部位作为所述规定的数据总线以外的数据总
线设定。这样地设定，能够关于数据总线进行划分，分为进行递归运算处 理的部位和不进行递归运算处理的部位。
另外，数据总线的延伸方向能够沿着读出方向，所以能够容易在读出 时刻划分规定的数据总线。
关于这样的数据总线的一例，还能够如以下划分。S卩，所述像素组划 分机构对相邻的数据总线交替分为不进行所述递归运算处理的部位和进 行所述递归运算处理的部位。
在上述的放射线摄像装置和放射线检测信号处理方法的一例中，在不 进行所述递归运算处理的部位，采用基于该部位的周边并在进行递归运算 处理的部位的递归运算结果的值来去时间滞后量，求得修改后放射线检测 信号。这样，通过在不进行递归运算处理的部位除去时间滞后量，从而也 能够与进行递归运算处理的部位同等地得到除去作为时间滞后量的修改 的滞后修改的效果。
这样在不进行递归运算处理的部位除去时间滞后量的情况的一例中， 基于所述递归运算结果的值是基于递归运算结果的统计量。通过使用这样 的统计量来除去时间滞后量，从而在不进行递归运算处理的部位，也能够 取得可靠性高的修改后放射线检测信号。另外，上述的统计量的一例中， 统计量是递归运算结果的平均值。另外，作为这样的平均值的一例如下。 在进行所述递归运算处理的部位，从放射线检测信号除去时间滞后量的递
归运算处理通过式A C来进行，
<formula>formula see original document page 12</formula> 其中，At:采样时间间隔，
k:采样时系列内的第k时刻的下标， Yk:在第k采样时刻取出的放射线检测信号， Xk:从Yk除去时间滞后量的修改后放射线检测信号， Xk—1: —时刻前的Xk， Sn(k.1): —时刻前的Snk， exp:指数函数，N:构成脉冲响应的时间常数不同的指数函数的个数，
m构成脉冲响应的指数函数中的一个的下标，
an:指数函数n的强度，
、指数函数n的衰减时间常数， 并且，为了进行恢复运算处理的初始值通过式D进行， X。二0， Sn。二Yn'Yo D，
其中，TV某衰减时间常数Tn的分量n的剩余比率，
Y0:作为递归运算处理的基点时刻的放射线非照射时刻剩余的 滞后信号值，
在所述式D确定的初始值的条件下，基于通过所述式A C求得的所 述脉冲响应来除去时间滞后量，求得修改后放射线检测信号，在不进行所 述递归运算处理的部位，以所述递归运算结果作为所述式A的Sn=1N〔Snk)， 采用基于该部位的周边并在进行递归运算处理的部位的Sn=1N (Snk)的平 均值来去时间滞后量，求得修改后放射线检测信号。
发明效果根据本发明的放射线摄像装置和放射线检测信号处理方 法，由于在不进行递归运算处理的部位至少不进行递归运算处理，所以以 省去递归运算处理的量，使递归运算处理的计算量减少，能够从放射线检 测信号除去时间滞后量。


图1是表示实施例的X线透视摄像装置的全体结构的方块图。 图2是表示用于实施例装置的FPD的结构的平面图。 图3是表示实施例装置的X线摄像的实施时的X线检测信号的采样 状况的模式图。
图4是剖面视的FPD的等价电路。 图5是平面视的FPD的等价电路。
图6是表示实施例的X线检测信号处理方法的顺序的流程图。 图7是表示实施例的X线检测信号处理方法的时间滞后除去用的递归 运算处理流程的流程图。
图8是对每个相邻的数据总线交替分为不进行递归运算处理的部位和
进行递归运算处理的部位时的模式图。
图9是表示与放射线入射状况对应的时间滞后状况的图。 图10是表示摄像的滞后(时间滞后量)透视重叠的时间滞后量状况 的图。
附图标记说明
1、 X线管
2、 FPD (平板型x线检测器)
3、 A/D转换器
11、 时间滞后除去部
12、 像素组划分部 22、 X线检测元件 26、栅极总线
29、数据总线 M、被检体
具体实施例方式
设置从与FPD (平板型X线检测器)的各位置分别对应的各检测像素 所构成的像素组中划分出进行所述递归运算处理的部位(FPD的数据总 线)和不进行递归运算处理的部位(FPD的数据总线)的图形组划分机构， 在进行递归运算处理的部位通过递归运算处理除去时间滞后量，取得修改 后X线检测信号，从而在不进行递归运算处理的部位，至少不进行递归运 算处理，从而以省去递归运算处理的量，使用于递归运算处理的计算量减 少，能够从X线检测信号除去时间滞后量。
实施例
以下，参照

本发明的实施方式。图1是表示实施例的X线透 视摄像装置的全体结构的方块图。
X线透视摄像装置如图1所示，具有朝向被检体M照射X线的X 线管1;检测通过被检体M的X线的FPD (平板型X线检测器)2;从 FPD 2以规定的采样时间间隔At数字化X线检测信号并取出的A/D转换 器3;根据从A/D转换器3输出的X线检测信号制作X线图像的检测信
号处理部4;显示检测信号处理部4取得的X线图像的图形监测器5。艮卩，
伴随向被检体M的X线照射，根据A/D转换器3从FPD 2取出的X线检 测信号来得到X线图像而构成本实施例装置，所取得的X线图投映在图 形监测器5的画面上。以下，具体说明本实施例装置的各部分结构。X线 管1相当于本发明的放射线照射机构，FPD2相当于本发明的放射线检测 机构，A/D转换器3相当于本发明的信号采样机构。另外，X线检测信号 相当于本发明的放射线检测信号，X线图像相当于本发明的放射线图像。
隔着被检体M使X线管1和FPD 2相对配置。具体地，X线摄像时 一边承受X线照射控制部6的控制，X线管1 一边对被检体M照射锥束 状的X线，同时伴随X线照射生成的被检体M的透过X线像投影在FPD 2的X线检测面上，而使X线管1和FPD 2相对配置。
X线管移动机构7和X线检测器移动机构8使X线管1和FPD 2沿 被检体M往复移动而形成各自的结构。另外，X线管1和FPD2的移动 时，X线管移动机构7和X线检测器移动机构8接受照射检测系统移动控 制部9的控制而使X线的照射中心与FPD 2的X线检测面的中心时常保 持一致状态，维持X线管1和FPD 2的相对配置的状态下使其一起移动。 随着X线管1和FPD2的移动，向被检体M的X线照射位置变化，从而 摄像位置移动。
FPD 2如图2所示，在投影来自被检体M的透过X线像的X线检测 面上沿着被检体M的体轴方向X和体侧方向Y纵横排列多个X线检测元 件22。例如纵17英寸x横17英寸程度的范围的X线检测面上以纵3072x 横3072的矩阵来纵横排列X线检测元件22。FPD 2的各X线检测元件22 形成与由检测信号处理部4制作的X线图像的各像素对应的关系，根据从 FPD 2取出的X线检测信号，与投影在X线检测面上的透过X线像对应 的X线图像由检测信号处理部4制作。X线检测元件22相当于本发明的 放射线检测元件。
A/D转换器3以采样时间间隔At连续取出每个X线图像一张量的X 线检测信号，通过后段的存储器部10存储X线图像生成用的X线检测信 号，X线检测信号的采样动作(取出)在X线照射以前开始。
艮口，如图3所示，以采样时间间隔At收集该时刻的透过X线像的全 X线检测信号并一个个地收纳在存储器部10中。通过照射X线以前的A/D 转换器3对X线检测信号的取出开始也可以通过操作员的手动操作进行， 也可以与X线照射指示操作等连动地自动进行。
说明FPD2的更具体的结构。FPD2如图4所示由玻璃基板21、形成 在玻璃基板21上的薄膜晶体管TFT构成。薄膜晶体管TFT，如图4、 5 所示，形成上述多个X线检测元件22，各个收集电极23上相互分离形成 X线检测元件22。 X线检测元件22起到作为开关元件的作用。
如图4所示在空穴收集电极23之上层叠形成X线感应性半导体24， 如图4、 5所示空穴收集电极23与X线检测元件22的源极S连接。栅极 驱动器25连接多根栅极总线26,并且各栅极总线26连接X线检测元件 22的栅极G。另一方面，如图5所示，收集电荷信号而以一个输出的多路 调制器27上经由放大器28连接多根数据总线29,并且如图4、 5所示各 数据总线29与X线检测元件22的漏极D连接。
省略图示的共用电极上印加偏置电压的状态下，通过印加栅极总线26 的电压(或形成0V)，从而使X线检测元件11的栅极变为ON，空穴收 集电极23将从由检测面侧入射的X线经由X线感应性半导体24转换的 电荷信号(载流子)，经由X线检测元件22的源极S和漏极D读出到数 据总线29。另外，X线检测元件22变为ON之前，电荷信号由电容器(省 略图示)暂时存储记忆。各数据总线29读出的电荷信号被放大器28放大， 由多路调制器27归纳为一个电荷信号输出。输出的电荷信号通过上述A/D 转换器进行数字化而作为X线检测信号输出。即，栅极总线26进行X线 检测元件22的开关控制，数据总线29从X线检测元件22读出X线检测 信号(模拟状态下为电荷信号)。
总之，FPD 2是以二维状排列多个分别与各像素对应的X线检测元件 22的结构，并且进行X线检测元件22的开关控制的多个栅极总线26与 各X线检测元件22连接，X线检测信号从X线检测元件22读出的数据 总线29与栅极总线26垂直而与各X线检测元件22连接构成。栅极总线 26相当于本发明的数据总线，数据总线29相当于本发明的数据总线。
另外，本实施例的X线透视摄像装置如图l所示，具有通过递归运 算处理计算从各X线检测信号除去时间滞后量而得的修改后X线检测信
号的时间滞后除去部11;和划分进行递归运算处理的部位和不进行递归运 算处理的部位的像素组划分部12。时间滞后除去部11相当于本发明的时 间滞后除去部，像素组划分部12相当于本发明的像素组划分部。
时间滞后量包含在从FPD 2由采样时间间隔取出的各X线检测信号 中。该时间滞后量基于由衰减时间常数不同的单个或多个指数函数构成的 脉冲响应确定而进行上述递归运算处理，从各X线检测信号除去时间滞后
此时，从FPD 2的X线检测元件22的各个位置上分别对应的各个检 测像素构成的像素组中，像素组划分部12划分出上述进行递归运算处理 的部位和不进行递归运算处理的部分，时间滞后除去部11在进行递归运 算处理的部位通过递归运算处理除去时间滞后量，求得修改后X线检测信 号。
本实施例中，虽然划分进行递归运算处理的部位和不进行递归运算处 理的部位，但是如图8所示，相邻的每个数据总线29交替分为不进行递 归运算处理的部分和进行递归运算处理的部分。图.8中，进行递归运算处 理的数据总线29由斜线的剖面线表示，并且不进行递归运算处理的数据 总线29由空白表示。另外，进行递归运算处理的数据总线29设定为第偶 数个的情况下，不进行递归运算处理的数据总线29设定为第奇数个，相 反进行递归运算处理的数据总线29设定为第奇数个的情况下，不进行递 归运算处理的数据总线29设定为第偶数个。进行/不进行递归运算处理的 数据总线29的设定不限于奇数/偶数。
本实施例中，时间滞后除去部11在不进行递归运算处理的部位，使 用基于该部位的周边并且进行递归运算处理的部位的递归运算结果的值 来除去时间滞后量，求得修改后X线检测信号。如上所述，相邻的每个数 据总线29交替分为不进行递归运算处理的部分和进行递归运算处理的部 分。因此，不进行递归运算处理的数据总线29的周边且进行了递归运算 处理的数据总线29的优选例是，从两侧相邻夹着不进行递归运算处理的 数据总线29 (图8的空白部分)的两个数据总线29 (图8的斜线剖面线 部分)。因此，本实施例中，先在图8的斜线剖面线部分的数据总线29进 行递归运算处理，除去时间滞后量，求得修改后X线检测信号，然后使用
基于该递归运算结果在图8的空白部分的数据总线29(不进行递归运算处 理)除去时间滞后量，求得修改后X线检测信号。
另外，本实施例中，作为基于递归运算结果的值，例如采样基于递归 运算结果的统计量来说明。另外，作为基于递归运算结果的统计量采样例 如递归运算结果的平均值进行说明。关于递归运算结果的平均值后述。
另一方面，本实施例中，为了确定用于恢复运算处理的初始值，根据 递归运算处理的基点时刻残留的滞后信号值进行。在此，所谓递归运算处 理的基点时刻是表示前端框架(先頭7 k—厶)的X线非照射时(k=0)， 递归运算处理的基点时刻残留的滞后信号值是表示该X线非照射时残留 的滞后信号值Yc。并且，通过基于被确定的初始值的递归运算处理，时间 滞后除去部11 (其中关于进行递归运算处理的数据总线29)除去时间滞 后量，求得修改后X线检测信号。
FPD2的情况，如图9所示，各时刻的X线检测信号中作为时间滞后 量(参照图9的斜线部分)含有与过去的X线照射对应的信号。该时间滞 后量由时间滞后除去部11除去，形成没有时间滞后的修改后X线检测信 号。根据该修改后X线检测信号，检测信号处理部4形成与投影在X线 检测面上的透过X线像对应的X线图像。
具体地，时间滞后除去部11通过下式A C进行从各X线检测信号 除去时间滞后量的递归运算处理。
<formula>formula see original document page 18</formula>， 其中，At:采样时间间隔，
k:采样时系列内的第k时刻的下标， Yk:在第k采样时刻取出的放射线检测信号， Xk:从Yk除去时间滞后量的修改后放射线检测信号， Xk—1: —时刻前的Xk， Sn(k.n: —时刻前的Snk， exp:指数函数，
N:构成脉冲响应的时间常数不同的指数函数的个数，
m构成脉冲响应的指数函数中的一个的下标，
(V指数函数n的强度，
Tn:指数函数n的衰减时间常数， 即，式A的右边的第二项以后即式C中的"Snk-exp (T ) . {cv (1 一exp (Tn)) 'exp (Tn) 'Sn (k_P "相当于时间滞后量，所以本实施例装置中， 除去时间滞后量的修改后X线检测信号Xk通过式A C这样简单的渐化 式迅速求得。
在此，递归运算处理的基点时刻即前端框架的X线非照射时刻为k二 0时，进行递归运算处理时k-O时的Xk， Snk,即初始值如下式d确定。 Xo二O， Sn0=ivY0 D，
其中，某衰减时间常数^的分量n的剩余比率，
作为递归运算处理的基点时刻的放射线非照射时刻剩余的
滞后信号值。
例如图10所示，时间tO tl的摄像的滞后在透视上重叠，则作为递 归运算处理的基点时刻的X线非照射时(参照图10中k=0)，也因为时 间tO tl的摄像产生的时间滞后量而存在残留滞后(滞后信号值)。艮P, 即使在X线非照射时也不是X线检测信号Yk的初始值YQ。
因此，如式D所示，通过X。二0， SnQ二Yn'Yo (YQ:作为递归运算处
理的基点时刻的放射线非照射时刻剩余的滞后信号值)来设定用于递归运 算处理的初始值，通过式D确定的初始值的条件下，根据式A C求得的 脉冲响应除去时间滞后量，取出修改后x线检测信号Xk。
关于以上的式A D的说明是关于进行递归运算处理的数据总线29 的内容，但是关于不进行递归运算处理的数据总线29,如以下除去时间滞 后量，求得修改后X线检测信号。即，通过进行递归运算处理的数据总线 29进行的递归运算结果作为式A的Sn"N (Snk)，使用两侧相邻夹着不进 行递归运算处理的数据总线29的两个数据总线29的Sn-, 〔Sllk)的平均 值来除去时间滞后量，求得修改后X线检测信号。g卩，在不进行递归运算 处理的数据总线29中取出修改后x线检测信号中，代替式A的第二项Sn =1N (Snk)，上述两侧相邻的两个数据总线29的2『,(S化〕的平均值作为 式A的第二项使用。并且，不进行递归运算处理的数据总线不使用式B D。
另外，本实施例装置中，A/D转换器俄亥俄检测信号处理部4、 X线 照射控制部6、照射检测系统移动控制部9、时间滞后除去部ll、像素组 划分部12根据从操作部l3输出的指示或随着数据或X线摄像的进行而从 主控制部14送出的各种命令进行控制和处理。
接着，参照附图具体说明使用上述本实施例装置进行X线使用的情 况。图6是不是实施例的X线检测信号处理方法的顺序的流程图。另外， 在此的摄像也包含图IO所示的过去的摄像、本次的透视或摄像。
〔步骤Sl)在X线未照射的状态下A/D转换器3通过釆样时间间隔 At (二l/30秒)从FPD2取出X线照射前的每个X线图像的X线检测信 号Yk。取出的X线检测信号存储在存储器部IO。
〔步骤S2)通过操作者的设定X线不连续地乃至断续地照射被检体 M，与此并行地，以采样时间间隔At继续利用A/D变换器3对一张X线 图像量的x线检测信号Yk的取出和对存储器部10的存储。
〔步骤3) X线照射结束，则进行下一个步骤S4， X线照射未结束， 则返回步骤S2。
〔步骤4)从存储器部10读出一次釆样收集的一张X线图像量的x 线检测信号Yk。
该X线检测信号的读出在数据总线29并列的方向上顺次进行的情况 下，对各数据总线29交替分为不进行递归运算处理的部位和进行递归运 算处理的部位。
〔步骤5)在进行递归运算处理的数据总线29中，时间滞后除去部 11根据式A C进行递归运算处理，取出从各X线检测信号Yk除去时间 滞后量而得的修改后X线检测信号Xk，即像素值。
不进行递归运算处理的数据总线29中，时间滞后除去部11使用两侧 相邻的两个数据总线29的Sn=1N (Snk)的平均值，取出从各X线检测信 号Yk除去时间滞后量而得的修改后X线检测信号Xk (像素值)。
(步骤6)将进行递归运算处理的数据总线29和不进行递归运算处理 的数据总线29合并，检测信号处理部4根据一次采样量(一张X线图像 量)的修改后X线检测信号Xk而生成X线图像。
〔步骤7〕将生成的X线图像显示于图形监测器5。 (步骤8)若存储器部lO残留未处理的X线检测信号Yk，则返回步 骤S4，若未处理的X线检测信号未残留，则终了X线摄像。
另外，本实施例装置中，对一张X线图像量的X线检测信号Yk通过 时间滞后除去部11进行的修改后X线检测信号Xk的算出和通过检测信号 处理部4进行的X线图像的生成以釆样时间间隔At ( = 1/30秒)进行。 即，能够1秒钟以30张程度的速度一个个生成X线图像，将生成的X线 图像连续进行显示。 一次，能够动画显示X线图像。
接着，关于图6的步骤S5的时间滞后除去部11的递归运算处理的工 序，使用图7的流程图说明。图7是表示实施例的X线检测信号处理方法 的时间滞后除去用的递归运算处理工序的流程图。
首先，图8的斜线剖面线部分的数据总线29中迸行递归运算处理， 除去时间滞后量，求得修改后X线检测信号(步骤T1 T7)，然后使用基 于该递归运算结果的值(在此，在两侧相邻夹着不进行递归运算处理的数 据总线29的两个数据总线29的&=〃 (Snk)的平均值)，用图8的空白部 分的数据总线29除去时间滞后量，求得修改后X线检测信号(步骤T8、 T9)。
(步骤T1)在图8的斜线剖面线部分的数据总线29进行递归运算处理。
〔步骤T2)通过过去的摄像产生的时间滞后量来收集残留滞后(滞 后信号值)。具体地，在前端框架中，A/D变换器3从FPD 2取出残留滞 后的一张X线图像1量的X线检测信号Yq。该X线检测信号Yq，也是在 作为递归运算处理的基点时刻的X线非照射时残留的滞后信号值Y0。
〔步骤T3〕设置k二O，以式A的Xo二O为初始值。另一方面，步骤 T2取得的滞后信号值Yo带入D，取得式C的Sn()。在此，优选将某衰减 时间常数L的分量n的残留比率i设定为满足式E的条件。 艮口，满足这样的条件
(yn) 51， 0$ E 其中，Sn=,N 〔丫n):分量n的残留比率i的总和。 分量n的残留比率^的总和超过l，则时间滞后量被过度除去，相反
分量n的残留比率Yn的总和为负值的情况下，相反时间滞后量被加算。因 此，将分量n的残留比率^的总和设定为0以上l以下，残留比率Yn设定 为O以上，从而能够除去时间滞后量而无过度和不足。关于式E，也可以 变为下式E'，或下式E"。
艮口，式E和为下式E'的情况下，式E满足 W =1 E'
的条件，并且各残留比率满^足式F
的条件来设定。
将式F带入式E'，从而N'yn二1。因此，各残留比率^为，二1/N， 各残留比率^(构成脉冲响应的时间常数不同)通过指数函数的个数N被 均等分配。因此，将YN二l/N带入式D的Sno二^Y。，从而式D由下式D' 表示。
即，式D由
Sn0=Y0/N D'
表示。指数函数的数为3个(N二3)的情况下，S1()、 S2Q、 S3Q根据D 全部设置为Y0/3。
另外，式E为式E〃的情况下，式E满足 Sn=1N 〔Yn) <1 E"
的条件，并且某衰减时间常数^的分量m的残留比率YM、此外的残 留比率，满足式G
0< <1，》=0 G
的条件而设定。指数函数的数量为3个(N=3)，衰减时间常数巧的 分量2的残留比率2满足0<^<1 (例如=0. 1)并且此外的残留比率满 足7|=^二0的情况下，S1Q、 S3o根据式G设置为0，并且s2q根据式G设
置为Y2'Yq (例如y2二0. 1)。
〔步骤T4)通过式A、C设定为k二l。根据式C，即Sn「exp(T)-W( 1 一exp (T。) .exp (T,) 'Sn(J ，求得S 、 S21、 S31，将进一步求得的S 、 S21、 S3,和X线检测信号Y,带入式A，算出修改后X线检测信号X!。
〔步骤T5)通过式A、 C将k仅增加1后(k=k+l)，接着将1时刻
前的Xw带入式C，求得Sa、 s2k、 s3k，将进一步求得的s化、s2k、 s化和
X线检测信号Yk带入式A，算出修改后X线检测信号Xk。
(步骤T6)若有未处理的X线检测信号Yk，则返回步骤T5，若没有 未处理的X线检测信号Yk，则进行下一个步骤T7。
(步骤T7)算出一次采样量(一张X线图像量)的修改后除去x线 检测信号Xk，进行递归运算处理的数据总线29 (图8的斜线剖面线部分) 上，关于一次的摄像量的递归运算处理完成。
(步骤T8)接着，通过图8的空白部分的数据总线29不进行递归运 算处理而进行相应处理。
(步骤T9) g卩，对于每个k ( = 1、 2、…)，将两个相邻的数据总线 29的&=, (Snk)的平均值作为式A的第二项使用，将X线检测信号Yk 带入式A，从而算出修正后X线检测信号Xk。与步骤T6同样地，进行该 步骤T9直到出现未处理的X线检测信号Yk，若没有未处理的x线检测信 号Yk，则在不进行递归运算处理的数据总线29 (图8的空白部分)中， 完成关于一次的摄像量的处理。
如以上，根据本实施例的X线透视摄像装置，在不进行递归运算处理 的部位(本实施例中图8的空白部分的数据总线29)至少不进行递归运算 处理，所以使以省去递归运算处理的量来减少用于递归运算处理的计算 量，能够从X线检测信号除去时间滞后量。另外，由于不减少进行递归运 算处理的部位，所以能够不改变以往的装置结构的大小而能够减少计算 量，也起到使用更多的时间常数分量的、进行作为除去时间滞后量的修改 的滞后修改的效果。另外，本实施例的情况下，即使缓和长期滞后的合格 基准，也能够在减少计算量的状态下，提高FPD2的成品率。
本实施例中，规定一方向并列的像素组的一部分线行(line)化时， 不进行递归运算处理的部位作为规定的线行(本实施例中图8的空白部分 的数据总线29)设定，并且进行递归运算处理的部位作为规定的线行以外 的线行(本实施例中图8的斜线剖面线部分的数据总线29)设定。通过进 行这样的设定，能够与线行(在此数据总线29)关联区分，分为进行递归 运算处理的部位和不进行递归运算处理的部位。
更具体地，不进行递归运算处理的部位作为规定的数据总线29 (本实
施例中图8的空白部分的数据总线29)设定，并且进行递归运算处理的部 位作为规定的数据总线29以外的数据总线29 (本实施例中图8的斜线剖 面线部分的数据总线29)设定。通过进行这样的设定，能够与线行(在此 数据总线29)关联区分，分为进行递归运算处理的部位和不进行递归运算 处理的部位。另外，由于数据总线29的延伸方向沿着读取方向，所以读 取的时刻(本实施例中为S4)能够容易区分为规定的数据总线29。另外， 本实施例中，对每个邻接的数据总线29交替分为不进行递归运算处理的 部位和迸行递归运算处理的部位。
另一方面，本实施例中，在不进行递归运算处理的部位(本实施例中 图8的空白部分的数据总线29),使用基于该部位的周边且进行了递归运 算处理的部位(本实施例中图8的空白部分的数据总线29的两侧相邻的 图8的斜线剖面线部分的两个数据总线29)的递归运算结果的值来除去时 间滞后量，求得修改后X线检测信号。这样，不进行递归运算处理的部位 通过除去时间滞后量，从而作为除去时间滞后量的修改的滞后修改的效果 能够与进行递归运算处理的部位同等取得，其效果难以受损。
更具体地，基于递归运算结果的值是棊于递归运算结果的统计量(在 此为平均值)。使用这样的统计量除去时间滞后量，从而即使在递归运算 结果的部位，也能够取得可靠性更高的修改后X线检测信号。
本发明不限于上述实施方式，也能够如下进行变形实施。
(1) 上述的实施例中，放射线检测机构是FPD，但是本发明也能够 适用于使用FPD以外的产生X线检测信号的时间滞后的放射线检测机构 的结构的装置。
(2) 上述实施例装置是X线透视摄像装置，但是本发明也能够适用 于X线CT装置这样的X线透视摄像装置以外的结构。
(3) 上述实施例装置是医用装置，本发明不限于医用，也能够适用 于非破坏检查设备等的工业用装置。
(4) 上述实施例装置是使用X线作为放射线的装置，但本发明不限 于x线，也可以使用X线以外的放射线(例如Y线)的装置。
(5) 上述实施例中，由式D确定初始值，但是在作为递归运算处理 的基点时刻的X线非照射时，若不存在因图10所示的时间tO tl的摄像
产生的时间滞后量造成的残留滞后(滞后信号值)，则也可以将式A的Xo 二0，式C的SnQ = 0全部作为x线照射前的初始值设置。
(6) 上述的实施例中，根据由式A 式C求得的脉冲响应除去时间 滞后量，求得修改后x线检测信号，但是专利文献2 (特开2004—242741 号公报)的方法也如所述，可以根据由式a 式c求得的脉冲响应除去时 间滞后量。
(7) 上述实施例中，对每个邻接的数据总线29交替分为不进行递归 运算处理的部位和进行递归运算处理的部位。例如关于3个以上的连续邻 接的多根数据总线29进行递归运算处理，也可以仅关于与它们邻接的一 根数据总线29不进行递归运算处理，而反复交替分为不进行递归运算处 理的部位和迸行递归运算处理的部位。另外，例如，关于2以上的连续邻 接的多根数据总线29进行递归运算处理，也可以关于与它们邻接的2以 上的数据总线29不进行递归运算处理。只要是不进行递归运算处理的部 位作为规定的数据总线29设定，并且进行递归运算处理的部位作为规定 的数据总线29以外的数据总线29设定即可，关于各个数据总线29的设 定不做特别限定。
(8) 上述实施例中，对每个邻接的数据总线29交替分为不进行递归
运算处理的部位和进行递归运算处理的部位，但只要是规定一方向并列的 像素组的一部分线行化时，不进行递归运算处理的部位作为规定的线行设 定，并且进行递归运算处理的部位作为规定的线行以外的线行设定即可， 关于数据总线29以外的种类的线行也能够适用，关于线行的种类不做特 别限定。另外，也未必形成线行，也可以例如对各个块体，区分为进行递 归运算处理的部位和不进行递归运算处理的部位。
(9) 上述实施例中，在不进行递归运算处理的部位，使用基于该部 位的周边且进行了递归运算处理的部位的递归运算结果的值来除去时间 滞后量，求得修改后X线检测信号中，使用基于在两侧相邻夹着不进行递 归运算处理的数据总线29 (本实施例中图8的空白部分)的两个数据总线 29 (图8的斜线剖面线部分)的递归运算结果的值进行，但是也可以按照 靠近不进行递归运算处理的数据总线29的顺序选择三个以上进行了递归 运算处理的数据总线29，使用基于该数据总线29的递归运算结果的值进
行。
(10) 上述实施例中，作为基于递归运算结果的值是基于递归运算结 果的统计量(在此为平均值)，但是不限于统计量，也可以采用例如将递 归运算结果乘以小于1的系数的值作为基于递归运算结果的值。
(11) 上述的实施例中，基于递归运算结果的统计量的一例是平均值， 但是只要是通常使用的统计量即可，不限定于平均值，例如也可以是递归 运算结果的中央值、递归运算结果的最频值、递归运算结果的加重平均值。
工业上的可利用性
如以上，本发明适用于具有平板型X线检测器(FPD)的放射线摄像装置。
权利要求
1、一种放射线摄像装置，其基于放射线检测信号得到放射线图像，其特征在于具备放射线照射机构，其朝向被检体照射放射线；放射线检测机构，其检测透过被检体的放射线；以及信号采样机构，其从所述放射线检测机构以规定的采样时间间隔取出放射线检测信号，所述放射线摄像装置构成为，基于伴随向被检体的放射线照射而从放射线检测机构以采样时间间隔输出的放射线检测信号得到放射线图像，所述放射线摄像装置还具备时间滞后除去机构，其将以采样时间间隔取出的各放射线检测信号所包含的时间滞后量作为基于以由单数或衰减时间常数不同的多个指数函数所构成的脉冲响应的量，利用递归运算处理从各放射线检测信号除去；像素组划分机构，其从与所述放射线检测机构的各位置分别对应的各检测像素所构成的像素组中，划分进行所述递归运算处理的部位和不进行递归运算处理的部位，所述时间滞后除去机构在进行递归运算处理的部位利用递归运算处理除去时间滞后量，而求得修正后放射线检测信号。
2、 如权利要求l所述的放射线摄像装置，其特征在于-当将在规定的单方向上并列的像素组的一部分形成为线行时，所述像素组划分机构将不进行所述递归运算处理的部位设定为规定的线行，并且 将进行所述递归运算处理的部位设定为所述规定的线行以外的线行。
3、 如权利要求2所述的放射线摄像装置，其特征在于所述放射线检测机构是与各像素分别对应的多个放射线检测元件二 维状排列而构成，并且进行所述放射线检测元件的开关控制的多个栅极总 线与各个放射线检测元件连接，将所述放射线检测信号从放射线检测元件 读出的数据总线与所述栅极总线正交且与各个放射线检测元件连接而构 成，所述像素组划分机构将不进行所述递归运算处理的部位设定为规定 的数据总线，并将进行所述递归运算处理的部位设定为所述规定的数据总 线以外的数据总线。
4、 如权利要求3所述的放射线摄像装置，其特征在于 所述像素组划分机构对每个相邻的数据总线交替划分不进行所述递归运算处理的部位和进行所述递归运算处理的部位。
5、 如权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于-所述时间滞后除去机构在不进行所述递归运算处理的部位，采用基于 该部位的周边且进行了所述递归运算处理的部位的递归运算结果的值来 除去时间滞后量，求得修正后放射线检测信号。
6、 如权利要求5所述的放射线摄像装置，其特征在于基于所述递归运算结果的值是基于递归运算结果的统计量。
7、 如权利要求6所述的放射线摄像装置，其特征在于-所述统计量是递归运算处理结果的平均值。
8、 如权利要求7所述的放射线摄像装置，其特征在于在进行所述递归运算处理的部位，从放射线检测信号除去时间滞后量的递归运算处理通过式A C来进行，<formula>formula see original document page 3</formula>其中，At:采样时间间隔，k:采样时间系列内的第k时刻的下标，Yk:在第k采样时刻取出的放射线检测信号，Xk:从Yk除去时间滞后量后的修正后放射线检测信号，Xk—1: 一时刻前的Xk，Sn(k.1): —时刻前的Snk， exp:指数函数，N:构成脉冲响应的时间常数不同的指数函数的个数，n:表示构成脉冲响应的指数函数中的一个的下标，an:指数函数n的强度，Tn:指数函数n的衰减时间常数， 并且，用于恢复运算处理的初始值通过式D进行， X0 = 0， Sn0=Yn.Y0 D， 其中，l:某衰减时间常数L的分量n的剩余比率，Y0:作为递归运算处理的基点时刻的放射线非照射时刻残留的 滞后信号值，在所述式D确定的初始值的条件下，基于通过所述式A C求得的所述脉冲响应来除去时间滞后量，求得修正后放射线检测信号，在不进行所述递归运算处理的部位，将所述递归运算结果作为所述式A中的Sn=1N〔snk)，采用在该部位的周边且进行了递归运算处理的部位的&=, 〔snk〕的平均值来去时间滞后量，求得修正后放射线检测信号。
9、 一种放射线检测信号处理方法，其将照射被检体而检测出的放射 线检测信号以规定的采样时间间隔取出，并基于以采样时间间隔输出的放 射线检测信号而得到放射线图像的信号处理，其特征在于-将以采样时间间隔取出的各放射线检测信号所包含的时间滞后量作 为基于由单数或衰减时间常数不同的指数函数所构成的脉冲响应的量，通 过递归运算处理从各放射线检测信号除去，此时，从与检测放射线并输出 所述放射线检测信号的放射线检测机构的各位置分别对应的各检测像素 所构成的像素组中，划分出进行所述递归运算处理的部位和不进行递归运 算处理的部位，在进行递归运算处理的部位利用递归运算处理除去时间滞 后量而求得修正后放射线检测信号。
10、 如权利要求9所述的放射线检测信号处理方法，其特征在于 当将在规定的单方向上并列的像素组的一部分形成为线行时，将不进行所述递归运算处理的部位设定为规定的线行，并将进行所述递归运算处 理的部位设定为所述规定的线行以外的线行。
11、 如权利要求10所述的放射线检测信号处理方法，其特征在于所述放射线检测机构由与各像素分别对应的多个放射线检测元件二 维状排列而构成，并且进行所述放射线检测元件的开关控制的多个栅极总 线与各个放射线检测元件连接，从放射线检测元件读出所述放射线检测信号的数据总线与所述栅极总线正交并与各个放射线检测元件连接而构成 时，将不进行所述递归运算处理的部位设定为规定的数据总线，并将进行 所述递归运算处理的部位设定为所述规定的数据总线以外的数据总线。
12、 如权利要求ll所述的放射线检测信号处理方法，其特征在于 对每个相邻的数据总线交替划分为不进行所述递归运算处理的部位 和进行所述递归运算处理的部位。
13、 如权利要求9所述的放射线检测信号处理方法，其特征在于 在不进行所述递归运算处理的部位，采用基于该部位的周边且进行了所述递归运算处理的部位的递归运算结果的值来除去时间滞后量，求得修 正后放射线检测信号。
14、 如权利要求13所述的放射线检测信号处理方法，其特征在于 基于所述递归运算结果的值是基于递归运算结果的统计量。
15、 如权利要求14所述的放射线检测信号处理方法，其特征在于-所述统计量是递归运算处理结果的平均值。
16、 如权利要求15所述的放射线检测信号处理方法，其特征在于在进行所述递归运算处理的部位，从放射线检测信号除去时间滞后量的递归运算处理通过式A C来进行， <formula>formula see original document page 5</formula> 其中，At:采样时间间隔，k.-采样时间系列内的第k时刻的下标，Yk:在第k采样时刻取出的放射线检测信号，Xk:从Yk除去时间滞后量的修正后放射线检测信号，Xk-,: —时刻前的Xk，Sn(k.1): —时刻前的S流，exp:指数函数，N:构成脉冲响应的时间常数不同的指数函数的个数，n:表示构成脉冲响应的指数函数中的一个的下标，an:指数函数n的强度，Tn:指数函数n的衰减时间常数， 并且，用于恢复运算处理的初始值通过式D进行， X0=0， Sno-丫n'Yo D，其中，Yn:某衰减时间常数、的分量n的剩余比率， Y0:作为递归运算处理的基点时刻的放射线非照射时刻剩余的 滞后信号值，在所述式D确定的初始值的条件下，基于通过所述式A C求得的所 述脉冲响应来除去时间滞后量，求得修正后放射线检测信号，在不进行所 述递归运算处理的部位，将所述递归运算处理结果作为所述式A中的Sn= ,N 〔Snk)，采用基于该部位的周边且进行了递归运算处理的部位的Sn=1N 〔Snk)的平均值来除去时间滞后量，求得修正后放射线检测信号。
全文摘要
本发明涉及一种放射线摄像装置以及放射线检测信号处理方法。当进行递归运算处理时，从由与放射线检测机构的各自位置分别对应的各检测像素所构成的像素组中，划分出进行递归运算处理的部位和不进行递归运算处理的部位，在进行递归运算处理的部位通过递归运算处理除去时间滞后量，求得修改后放射线检测信号。所以，在不进行递归运算处理的部位至少不进行递归运算处理，以省略递归运算处理的量使用于递归运算处理的计算量减少，能够从放射线检测信号除去时间滞后量。
文档编号A61B6/00GK101389272SQ200680053369
公开日2009年3月18日 申请日期2006年2月23日 优先权日2006年2月23日
发明者冈村升一 申请人:株式会社岛津制作所