专利名称：放射线成像装置和放射线成像系统、以及它们的控制方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及成像装置、放射线成像装置和放射线成像系统。更特别地，本发明涉及适用于医疗诊断中的诸如一般放射线照相的静止图像放射线照相或诸如荧光放射线照相的运动图像放射线照相的放射线成像装置和放射线成像系统所使用的成像装置。注意，在本发明中，除了作为通过放射线衰变发射的粒子(包含光子)的射束的α射线、β射线、 Y射线以外，术语“放射线”还包括例如X射线、粒子束和宇宙射线等的具有大于等于以上射线的能量的能量的射束。
背景技术：
近年来，作为用于X射线医疗诊断成像或非破坏性检查的放射线照相装置，包括由半导体材料形成的平板检测器(以下，简写为FPD)的放射线成像装置已开始投入实用。 例如在医疗诊断成像中，这样的放射线成像装置被用作用于一般放射线照相那样的静止图像放射线照相或荧光放射线照相那样的运动图像放射线照相的数字成像装置。在这种放射线成像装置中，如PTLl公开的那样，已经研究了在通过FPD读取的区域(视场尺寸)和X射线的照射区域之间切换的能力。但是，在执行切换以增大照射区域的情况下，在FPD的被照射区域和未被照射区域之间，像素的敏感度或暗输出不同。因此， 在获得的图像中出现受照射区域影响的幻影(图像段差(image st印))，从而导致了图像质量降低的危险。在PTL 2中，进行执行用于校正受照射区域影响的这种幻影的图像处理的检查。 具体地，基于包含幻影并通过均勻的照射获得的数据对于每个X射线照射条件获得需要的幻影校正系数，幻影校正系数与收集关于作为照射区域的正被检查的部分的数据的X射线照射条件和从开始X射线照射起花费的时间对应。因此，通过使用需要的幻影校正系数校正关于正被检查的部分的数据，并且产生校正后的图像数据。引文列表专利文献PTL 1 日本专利公开 No. 11-128213PTL 2 日本专利公开 No. 2008-16784
发明内容
技术问题但是，在PTL 2的校正技术中，由于通过图像处理执行校正，因此，参数的管理或校正处理复杂，并且整个装置的复杂性增加。另外，需要诸如事先获取用于校正的数据的复杂操作，并且，还需要诸如完全数据采样的严格管理以获得稳定的图像质量。并且，可导致上述的幻影的从FPD获得的图像信号中所包含的残像量不减少，并因此难以在各种状况下获得最佳的效果。
对于问题的解决方案作为提供如下这样的成像装置和系统的深入研究的结果，该成像装置和系统能够在不执行复杂图像处理的情况下减少可在获得的图像中出现的受照射区域影响的图像段差的出现并且避免图像质量的明显降低，要求权利的本发明的发明人实现了本发明的以下的方面。根据本发明的成像系统是一种放射线成像系统，所述放射线成像系统包括成像装置，所述成像装置包含检测器，用于执行用于输出与发射的放射线或光对应的图像数据的放射线照相操作，所述检测器具有以矩阵方式布置的多个像素，像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件，背景光源，用与所述放射线或光不同的背景光照射所述检测器； 和控制单元，用于控制包含所述放射线照相操作的所述检测器的操作和所述背景光源的操作；以及控制计算机，控制所述成像装置，其中，所述放射线照相操作包含第一放射线照相操作和第二放射线照相操作，所述第一放射线照相操作用于输出与在与包含于所述多个像素中的一些像素对应的第一照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据，所述第二放射线照相操作用于输出与在比所述第一照射场大的第二照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据，其中，所述控制计算机基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量，并且向所述控制单元应用基于确定的背景光的积分剂量的控制信号，并且，其中，所述控制单元控制所述背景光源的操作，使得根据从所述第一照射场到所述第二照射场的改变，在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间以确定的背景光的积分剂量执行背景光的照射根据本发明的成像装置是如下这样的成像装置，该成像装置包括检测器，用于执行用于输出与发射的放射线或光对应的图像数据的放射线照相操作，所述检测器具有以矩阵方式布置的多个像素，像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件，背景光源，用与所述放射线或光不同的背景光照射所述像素；和控制单元，用于控制包含所述放射线照相操作的所述检测器的操作和所述背景光源的操作，其中，所述放射线照相操作包含第一放射线照相操作和第二放射线照相操作，所述第一放射线照相操作用于输出与在与包含于所述多个像素中的一些像素对应的第一照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据，所述第二放射线照相操作用于输出与在比所述第一照射场大的第二照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据，并且，其中，所述控制单元控制所述背景光源的操作，使得根据从所述第一照射场到所述第二照射场的改变，在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间以基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定的背景光的积分剂量执行背景光的照射。根据本发明的控制方法是用于如下这样的成像装置的控制方法，该成像装置包括检测器，用于执行用于输出与发射的放射线或光对应的图像数据的放射线照相操作， 所述检测器具有以矩阵方式布置的多个像素，像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件；以及背景光源，用与所述放射线或光不同的背景光照射所述像素，所述成像装置控制包含所述放射线照相操作的所述检测器的操作和所述背景光源的操作，所述控制方法包括 执行第一放射线照相操作，所述第一放射线照相操作用于输出与在与包含于所述多个像素中的一些像素对应的第一照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据；基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量；根据从所述第一照射场到比所述第一照射场大的第二照射场的改变，在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间以确定的背景光的积分剂量执行背景光的照射；以及在背景光的照射之后执行第二放射线照相操作，所述第二放射线照相操作用于输出与在第二照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据。根据本发明的程序是用于导致计算机执行成像装置的控制的程序，该成像装置包括检测器，用于执行用于输出与发射的放射线或光对应的图像数据的放射线照相操作， 所述检测器具有以矩阵方式布置的多个像素，像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件；以及背景光源，用与所述放射线或光不同的背景光照射所述检测器，所述成像装置控制包含所述放射线照相操作的所述检测器的操作和所述背景光源的操作，所述程序使得计算机执行用于执行第一放射线照相操作的控制，所述第一放射线照相操作用于输出与在与包含于所述多个像素中的一些像素对应的第一照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据；用于基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量的控制；用于根据从所述第一照射场到比所述第一照射场大的第二照射场的改变，在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间以确定的背景光的积分剂量执行背景光的照射的控制；以及用于在背景光的照射之后执行第二放射线照相操作的控制，所述第二放射线照相操作用于输出与在第二照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据。本发明的有利效果根据要求权利的本发明，能够在不执行复杂图像处理的情况下通过FPD的驱动操作减少可在获得的图像中出现的受照射区域影响的幻影(图像段差)的出现，并且避免图像质量的明显降低。
图1是包括根据本发明的成像装置的成像系统的概念性框图。图2是根据本发明的实施例的成像装置的概念性等效电路图。图3是示出根据本发明的成像装置和成像系统的操作的流程图。图4A是描述本发明的成像装置和成像系统的操作的时序图。图4B是描述本发明的成像装置和成像系统的操作的时序图。图4C是描述本发明的成像装置和成像系统的操作的时序图。图4D是描述本发明的成像装置和成像系统的操作的时序图。图5A是描述本发明的改变操作的时序图和描述效果的时间对段差量特性图。图5B是描述本发明的改变操作的时序图和描述效果的时间对段差量特性图。图5C是描述本发明的改变操作的时序图和描述效果的时间对段差量特性图。图5D是描述本发明的改变操作的时序图和描述效果的时间对段差量特性图。图5E是描述本发明的改变操作的时序图和描述效果的时间对段差量特性图。图6A是根据本发明的另一成像装置的概念性等效电路图。图6B是根据本发明的另一成像装置的概念性等效电路图。图7A是描述根据本发明的另一成像装置和成像系统的操作的时序图。图7B是描述根据本发明的其它成像装置和成像系统的操作的时序图。
图7C是描述根据本发明的其它成像装置和成像系统的操作的时序图。
具体实施例方式以下将参照附图详细描述本发明适用的实施例。图1所示的本实施例的放射线成像系统包括成像装置100、控制计算机108、放射线控制装置109、放射线产生装置110、显示装置113和控制台114。成像装置100包括FPD (平板检测器)104，该FPD 104包含具有将放射线或光转换成电信号的多个像素的检测单元101、驱动检测单元101的驱动电路102、 和从被驱动的检测单元101输出电信号作为图像数据的读取电路103。成像装置100还包括处理来自FPD 104的图像数据并输出结果的信号处理单元105、和向各构成元件供给控制信号并控制FPD 104和下文描述的背景光源(bias light source) 115的操作的控制单元106。成像装置100还包括向各构成元件和背景光源115供给偏压的电源单元107。成像装置100还包括通过背景光照射FPD104的背景光源115，该背景光与通过与从下文描述的放射线源111产生的放射线或通过下文描述的波长转换器从放射线转换成的光分开。信号处理单元105从下文描述的控制计算机108接收控制信号，并且向控制单元106提供该控制信号。电源单元107在其中加入诸如调节器或逆变器的电源电路，该电源电路从外部电源或内置电池(未示出)接收电压并且供给检测单元101、驱动电路102、读取电路103 和背景光源115所需要的电压。背景光源115被设置为面向基板的在其上设置检测单元 101的表面(背面)，该表面与在其上设置下文描述的像素的受光表面相对，并且该背光光源115被布置为用背景光从背面照射整个检测单元101。这里，背景光源115被布置为能够用背景光照射等于或大于下文描述的检测单元101的照射场B的区域。控制计算机108执行用于放射线产生装置110和成像装置100之间的同步化、用于确定成像装置100的状态的控制信号的传送以及来自成像装置100的图像数据的校正或存储/显示的图像处理。控制计算机108还将用于基于来自控制台114的信息确定放射线照射条件的控制信号传送到放射线控制装置109。放射线控制装置109从控制计算机108接收控制信号，并且控制用于从结合在放射线产生装置Iio中的放射线源111发射放射线的操作或照射场孔径机构112的操作。照射场孔径机构112具有能够改变在FPD 104的检测单元101中的作为被放射线或与放射线对应的光照射的区域的给定照射场的功能，并且，在本实施例中，具有能够在照射场A和照射场B之间切换的功能。用作本发明中的第一照射场的照射场A被与包含于多个像素中的一些像素、例如当像素的总数为约观00行X约观00列时约1000行X约1000列的像素对应的放射线照射。并且，用作本发明中的第二照射场的照射场B被与比照射场A大的区域、例如所有像素对应的放射线照射。控制台114允许输入关于正被检查的被检体的信息或放射线照相条件作为用于由控制计算机108执行的各种类型的控制的参数，并且将输入结果传送到控制计算机108。显示装置113显示经受通过控制计算机108进行的图像处理的图像数据。下面，将参照图2描述根据本发明的第一实施例的成像装置。具有与参照图1描述的配置相同的配置的元件被赋予相同的附图标记，并且，它们的详细的描述被省略。并且， 在图2中，为了便于描述，示出包括具有3行X3列的像素的FPD的成像装置。但是，实际上，成像装置具有更多的数量的像素。例如，17英寸成像装置具有约观00行X约观00列的像素。检测单元101具有以矩阵方式布置的多个像素。像素中的每一个具有将放射线或光转换成电荷的转换元件201和输出与该电荷对应的电信号的开关元件202。在本实施例中，使用布置在诸如玻璃基板的绝缘基板上并包含非晶硅作为主要成分的PIN型光电二极管作为光电转换元件，该光电转换元件将照射该转换元件的光转换成电荷。在以上的光电转换元件的放射线入射侧具有将放射线转换成可由光电转换元件检测的波长带的光的波长转换器的间接型转换元件或将放射线直接转换成电荷的直接型转换元件被适当地用作转换元件。适当地使用具有控制端子和两个主端子的晶体管作为开关元件202。在本实施例中，使用薄膜晶体管(TFT)。转换元件201的一个电极与开关元件202的该两个主端子中的一个电连接，并且，另一电极通过共用偏压线Bs与偏压电源107a电连接。行方向上的多个开关元件，例如，Tll T13，具有共同电连接到第一行中的驱动线Gl的控制端子，并且，从驱动电路102通过驱动线逐行地施加用于控制开关元件的导通状态的驱动信号。在例如Tll T31的列方向上的多个开关元件中，其它的主端子与第一列中的信号线Sigl电连接，并且，在开关元件处于导通状态的时段期间，与转换元件的电荷对应的电信号通过信号线被输出到读取电路103。沿列方向布置的多个信号线Sigl Sig3将从多个像素输出的电信号并行传送到读取电路103。对于各个信号线，读取电路103具有放大从检测单元101并行输出的电信号的放大器电路207。并且，各放大器电路207包含放大输出电信号的积分放大器203、放大来自积分放大器203的电信号的可变放大器204、采样和保持放大后的电信号的采样和保持电路205、以及缓冲放大器206。积分放大器203具有放大读取的电信号并且输出放大后的信号的运算放大器、积分电容器和复位开关。积分放大器203能够通过改变积分电容器的值改变放大因子。运算放大器具有输入输出的电信号的反相输入端子、从基准电源107b输入基准电压Vref的非反相输入端子、和输出放大后的电信号的输出端子。并且，积分电容器被布置在运算放大器的反相输入端子和输出端子之间。采样和保持电路205与各放大器电路对应地被设置，并由采样开关和采样电容器构成。并且，读取电路103具有依次输出从各个放大器电路207并行读取的电信号并且输出它们作为串行信号的图像信号的多路复用器208和对于图像信号执行阻抗转换并且输出图像信号的缓冲放大器209。从缓冲放大器 209输出的模拟图像信号Vout通过A/D转换器210被转换成数字图像数据，该数字图像数据然后被输出到信号处理单元105，并且，通过图1所示的信号处理单元105处理的图像数据被输出到控制计算机108。驱动单元102根据从图1所示的控制单元106输入的控制信号(D_CLK、0E、DI0) 将驱动信号输出到各个驱动线，该驱动信号具有用于使开关元件进入导通状态的导通电压 Vcom和用于使开关元件进入非导通状态的非导通电压Vss。因此，驱动单元102控制开关元件的导通状态和非导通状态，并且驱动检测单元101。图1中的电源单元107包含图2所示的放大器电路的基准电源107b和偏压电源 107a。偏压电源107a通过偏压线Bs将偏压电压Vs共同供给到各转换元件的另一电极。偏压电压Vs与本发明的第一电压对应。基准电源107b将基准电压Vref供给到各运算放大器的非反相输入端子。并且，图1中的电源单元107还包括诸如供给背景光源115的操作所需要的电压的逆变器的背景光源电源电路。
图1所示的控制单元106通过经信号处理单元105从装置外面的控制计算机108 等接收控制信号并且向驱动电路102、电源单元107和读取电路103供给各种控制信号来控制FPD 104和背景光源115的操作。控制单元106通过向驱动电路102供给控制信号 D-CLK、控制信号OE和控制信号DIO控制驱动电路102的操作。这里，控制信号D-CLK是用作驱动电路的移位寄存器的移位时钟，控制信号DIO是由移位寄存器传递的脉冲，并且，OE 适于控制移位寄存器的输出端。并且，控制单元106通过向读取电路103供给控制信号RC、 控制信号SH和控制信号CLK来控制读取电路103的各个构成元件的操作。这里，控制信号 RC适于控制积分放大器的复位开关的操作，控制信号SH适于控制采样和保持电路205的操作，并且，控制信号CLK适于控制多路复用器208的操作。下面，将参照图1 3、特别是参照图3描述本发明的成像装置和成像系统的总体操作。根据操作员对于控制台114的操作，控制计算机108确定照射条件并且开始放射线照相，并且，被检体被来自被放射线控制装置109控制的放射线产生装置110的希望的放射线照射。成像装置100输出与透过被检体的放射线对应的图像数据，并且，通过控制计算机 108对输出的图像数据进行图像处理，使得在显示装置113上显示结果。控制计算机108随后提示操作员确认是否需要继续放射线照相。当从操作员接收到不继续放射线照相(“否”(NO))的指令时，放射线照相结束。当接收到需要继续放射线照相(“是”(YES))的指令时，提示操作员确认是否需要改变照射场。当从操作员接收到不改变照射场(“否”)的指令时，放射线控制装置109和放射线产生装置110在事先由控制计算机108确定的放射线照相条件下被控制，并且，在相同的条件下重新发射放射线。另一方面，当从操作员接收到需要改变照射场(“是”)的指令时，控制计算机108确定已改变照射场的照射条件，并且，放射线控制装置109根据照射条件控制放射线产生装置110的照射场孔径机构112。并且，控制计算机108向控制单元106供给控制信号以导致成像装置100 执行将在后面详细描述的背景光处理操作。在成像装置100已完成背景光处理操作之后， 控制计算机108在包含改变的照射场的照射条件下控制放射线控制装置109和放射线产生装置110，并且，在改变的照射条件下发射放射线。因此，成像装置100对于改变的照射场上执行下一放射线照射操作。下面，将参照图4A 4D描述本发明的成像系统的操作。在图4A中，当偏压电压 Vs被供给到转换元件201时，成像装置100在空闲时段期间执行空闲操作。这里，术语“空闲操作”是为了至少重复多次执行初始化操作Kl以便使由开始施加偏压电压Vs而导致的检测器104的特性波动稳定化的操作。并且，术语“初始化操作”是用于向转换元件施加蓄积操作之前的初始偏压并且将转换元件初始化的操作。在图4A中，作为空闲操作，执行用于重复多次执行蓄积操作Wl和初始化操作Kl的集合的操作。图4B是描述图4A中的时段A-A'期间的成像装置的操作的时序图。如图4B所示，在蓄积操作Wl中，在向转换元件201施加偏压电压Vs的状态下向开关元件202施加非导通电压Vss，并且，使得所有像素的开关元件进入非导通状态。在初始化操作Kl中，首先， 积分放大器的积分电容器和信号线通过复位开关被复位，并且，导通电压Vcom从驱动电路 102被施加到驱动线G1，使得第一行中的像素的开关元件Tll T13进入导通状态。开关元件的导通状态允许转换元件被初始化。在这种情况下，通过开关元件输出转换元件的电荷作为电信号。在本实施例中，由于不使得在采样和保持电路之后的电路操作，因此，不从读取电路103输出与电信号对应的数据。然后，积分电容器和信号线被重新复位，并由此处理输出的电信号。在这一点上，当以上的数据用于校正等时，可使得在采样和保持电路之后的电路以与下文描述的图像输出操作或暗图像输出操作的方式类似的方式操作。对于第二行和第三行重复执行以上的开关元件的导通状态的控制和以上的复位，并由此执行检测器 101的初始化操作。这里，在初始化操作中，复位开关也可保持在导通状态，以至少在开关元件的导通状态期间继续复位。并且，初始化操作中的开关元件的导通时间可比下文描述的图像输出操作中的开关元件的导通时间短。并且，在初始化操作中，多个行中的开关元件可同时进入导通。在以上的情况下，能够减少整个初始化操作所需要的时间，并能够更迅速地使检测器的特性波动稳定化。注意，本实施例中的初始化操作Ki与包含于在空闲操作之后执行的荧光反射线照相操作中的图像输出操作在同一时段期间执行。图4C是描述图4A中的时段B-B'期间的成像装置的操作的时序图。在执行空闲操作并且检测器101进入启用放射线照相的状态之后，响应来自控制计算机108的控制信号，成像装置100执行用于用放射线在照射场A的区域中照射FPD 104的荧光放射线照相操作。荧光放射线照相操作与本发明的第一放射线照相操作对应。并且，成像装置100执行荧光放射线照相操作的时段被称为荧光放射线照相时段。在荧光放射线照相时段期间， 成像装置100执行蓄积操作Wl和图像输出操作XI，该蓄积操作Wl在与放射线的发射的持续时间对应的时段期间执行以便使得转换元件201根据发射的放射线产生电荷，该图像输出操作Xl用于输出基于在蓄积操作Wl中产生的电荷的图像数据。如图4C所示，在图像输出操作中，首先，积分电容器和信号线被复位，并且，导通电压Vcom从驱动电路102被施加到驱动线G1，使得第一行中的开关元件Tll T13进入导通状态。因此，基于由第一行中的转换元件Sll S13产生的电荷的电信号被输出到各信号线。被并行输出到各信号线的电信号被相应的放大器电路206的运算放大器203和可变放大器204放大。使得采样和保持电路响应控制信号SH操作，并且，在相应的放大器电路中在采样和保持电路205中并行保持放大后的电信号。在电信号被保持之后，积分电容器和信号线被复位。在复位之后，导通电压Vcom以与第一行类似的方式被施加到第二行中的驱动线G2，使得第二行中的开关元件T21 T23进入导通状态。在第二行中的开关元件T21 T23进入导通状态的时段中， 多路复用器208依次输出保持在采样和保持电路205中的电信号。因此，并行输出的来自第一行中的像素的电信号被转换成串行图像信号并然后被输出，并且，A/C转换器210执行转换以产生用于一个行的图像数据并然后输出得到的图像数据。对于第一到第三行逐行地执行以上的操作，由此从成像装置输出一个帧的图像数据。此外，在本实施例中，执行蓄积操作Wl和暗图像输出操作F1，该蓄积操作Wl与该蓄积操作Wl的时段相同的时段期间执行，以便使得转换元件201在不发射放射线的暗状态中产生电荷，该暗图像输出操作Fl用于输出基于在蓄积操作Wl中产生的电荷的暗图像数据。在暗图像输出操作Fl中，通过成像装置100执行与图像输出操作Xl类似的操作。然后，当从控制台114向控制计算机108发送用于改变照射场的指令时，成像装置 100根据它执行背景光处理操作。执行背景光处理操作的时段被称为背景光处理时段。下文将参照图5详细描述背景光处理操作。图4D是描述图4A中的时段C-C'期间的成像装置的操作的时序图。在背景光处理操作之后，成像装置100执行一般(静止图像)放射线照相操作，用于在比照射场A的区域大的照射场B中用放射线照射FPD 104。一般放射线照相操作与本发明的第二放射线照相操作对应。并且，成像装置100执行一般放射线照相操作的时段被称为一般放射线照相时段。在一般放射线照相时段中，成像装置100执行蓄积操作W2和图像输出操作X2，该蓄积操作W2在与放射线发射持续时间对应的时段期间执行以便使得转换元件根据发射的放射线产生电荷，该图像输出操作X2用于输出基于在蓄积操作W2中产生的电荷的图像数据。 这里，如图4D所示，在本实施例中，蓄积操作W2和图像输出操作W2分别是与蓄积操作Wl 和图像输出操作Wl类似的操作，并且，由于操作的时段长，因此在本实施例中通过使用不同的符号表示。但是，可对于相同的时间长度执行这些操作。并且，执行蓄积操作W2和暗图像输出操作F2，该蓄积操作W2对于与在图像输出操作X2之前的蓄积操作W2的时段相同的时段执行以便使得转换元件在不发射放射线的暗状态中产生电荷，该暗图像输出操作F2 用于输出基于在蓄积操作W2中产生的电荷的暗图像数据。在暗图像输出操作F2中，通过成像装置100执行与图像输出操作X2类似的操作。并且，在本实施例中，成像装置100在每一蓄积操作W2之前执行初始化操作K2。这里，初始化操作K2是与前面描述的初始化操作Kl类似的操作，并且，由于操作的时段长而在本实施例中通过使用不同的符号表示。但是，可对于相同的时间长度执行这些操作。下面，将参照图5A 5C描述本发明的处理所基于的图像段差的发生机制。在图 5A 5C中，横坐标表示照射FPD 104的放射线的积分剂量。积分剂量是关于使放射线或背景光的积分剂量为0的转换元件201饱和的照射量被规格化的值。在图5A中，纵坐标指示在暗状态中获得的像素的输出数据作为暗输出水平。暗输出水平是关于放射线的积分剂量为0时的暗输出水平被规格化的水平。在本实施例中，通过放射线照射照射场A的检测器中的区域被称为第一区域，并且，通过放射线照射照射场B的检测器的区域中的除第一区域以外的区域被称为第二区域。如图5A所示，要求权利的本发明的发明人已发现，平板检测器的暗输出依赖于放射线的发射历史，具体而言，依赖于向平板检测器的转换元件施加偏压电压之后的放射线的积分剂量。在本实施例中，由于在照射场A上执行放射线照相操作，因此，包含于第二区域中的像素的暗输出由图5A中的A表示，并且，包含于第一区域中的像素的暗输出由B D表示。并且，根据依赖于荧光放射线照相操作的时段长度的积分剂量，包含于第一区域中的像素的暗输出表现为图5A中的B D。因此，例如，当荧光放射线照相操作中的放射线的积分剂量为500%时，在第二区域的暗输出A和第一区域的暗输出C之间出现约60%的差， 并且，暗输出的差产生图像段差。特别地，荧光放射线照相操作的时段越长，则第一区域和第二区域之间的暗输出的差越大，从而在图像中导致更明显的段差。这样，要求权利的本发明的发明人已发现，由于平板检测器的暗输出依赖于放射线的发射历史，因此，在平板检测器中的放射线照射区域和未照射区域之间出现暗输出的差，由此导致图像段差。从图5A所示的特性，要求权利的本发明的发明人已发现，可通过使用以下的背景光处理操作减少图像段差的出现。根据从照射场A到照射场B的改变，背景光源115在第一放射线照相操作和第二放射线照相操作之间的时段期间基于关于第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息用背景光照射平板检测器104。因此，控制计算机108基于关于第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量。然后，控制计算机108将基于确定的背景光的积分剂量的控制信号供给控制单元106。在接收到控制信号时，控制单元106基于该控制信号控制背景光源115的操作。这里，将考察当照射场改变时第二区域中所包含的像素的暗输出(如图5A中的A) 以及第一区域中包含的像素的暗输出(如B)。在这种情况下，由图像段差导致的两个像素之间的暗输出水平的差为60%。然后，以500%的积分剂量通过背景光选择性照射第二区域，以执行背景光处理操作。因此，紧接在执行第二放射线照相操作之前第二区域中包含的像素的暗输出变为B，并且，包含于第一区域中的像素的暗输出水平变得基本上等于包含于第二区域中的像素的暗输出水平。这减少了第二放射线照相操作中两个区域之间的暗输出的差，并减少了图像段差的影响。但是，如果背景光的选择性照射的精度不足，则存在包含于第一区域中的像素中的其位置与第二区域相邻的像素可能被背景光照射的危险。在这种情况下，该像素被积分剂量总共为约1000%的放射线或光照射，并且，紧接在执行第二放射线照相操作之前的暗输出水平变为图5A中的C。但是，由于包含于第二区域中的像素的暗输出水平变为B，因此， 两个像素之间的暗输出水平的差最高达到约30%，它是背景光处理操作之前的一半。并且，选择性照射第二区域的背景光的积分剂量未必与在第一放射线照相操作中照射第一区域的放射线的积分剂量匹配。例如，当以400%的积分剂量选择性照射包含于第二区域中的像素时，包含于第二区域中的像素和包含于第一区域中的像素之间的暗输出水平的差减小为约10%。如果以上的差为暗输出水平的容许差值，那么在获得的图像数据中在视觉上觉察不到图像段差。如果暗输出水平的差小于或等于30%，那么获得小于或等于图像数据中的随机噪声的有效值的1/10的图像段差，并且视觉上识别不出图像段差，这是从实验结果获得的。这样，要求权利的本发明的发明人已发现，背景光处理操作被执行，使得差值可小于等于预定的暗输出水平的容许差值，并由此可获得具有减少的图像段差的图像数据。确定的暗输出水平的容许差值以下被称为容许量。当执行背景光的选择性发射时，优选地，使用以矩阵方式布置的多个LED元件的 LED阵列作为背景光源。LED阵列具有可选择操作的驱动器，并被配置为能够根据第二区域选择性发光。因此，驱动器是昂贵的，并且驱动器和LED阵列的控制的复杂性增加。并且，在背景光处理操作中，可以用背景光照射第一区域和第二区域。并且，将考察作为图5A中的A的在改变照射场时包含于第二区域中的像素的暗输出以及作为B的包含于第一区域中的像素的暗输出。第一区域和第二区域均被背景光以500%的积分剂量照射以执行背景光处理操作。因此，包含于第一区域中的像素的暗输出变为图5A中的C，并且包含于第二区域中的像素的暗输出水平变为B。两个像素之间的暗输出水平的差由此最高达约30%，它是在背景光处理操作之前的差的一半。如果进一步执行500%的积分剂量的背景光的照射并且总共执行1000%的背景光的照射，那么包含于第一区域中的像素的暗输出变为图5A中的D，并且，包含于第二区域中的像素的暗输出水平变为C。两个像素之间的暗输出水平的差由此最高达约20%，并且，提供了进一步的减小。如果以上的差小于或等于容许量，那么难以在获得的图像数据中在视觉上觉察到图像段差。如果暗输出水平的差小于等于30%，那么获得小于等于图像数据中的随机噪声的有效值的1/10的图像段差，并且视觉上觉察不到图像段差，这是从实验结果获得的。以这种方式，要求权利的本发明的发明人已发现，执行背景光处理操作，使得差值可小于等于预定的容许量，并由此可获得具有减少的图像段差的图像数据。
图5B是示出关于各个容许量的第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量和背景光处理操作中的背景光的积分剂量之间的关系的曲线图。在图5B中，纵轴表示关于使放射线或背景光的积分剂量为0的转换元件201饱和的照射量被规格化的值。该示图示出用背景光照射第一区域和第二区域的情况。要求权利的本发明的发明人发现，如图5B所示， 当确定各个容许量时并且如果第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量被限定，则确定在背景光处理操作中发射的背景光的积分剂量。下面，将参照图5C描述用于执行本发明的运算处理以及特定运算处理的配置。控制计算机108具有图像数据处理单元501、剂量检测单元502、处理确定单元503和特性存储单元504。这里，特性存储单元504存储如图5B所示的那样的关于第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量、容许量和需要的背景光的积分剂量的数据。适当地使用存储以上的数据的查找表作为特性存储单元504。在本发明中，包括处理确定单元503和特性存储单元504的部分被称为运算处理单元505。从成像装置100输出的图像数据通过图像数据处理单元501经受图像处理，并且被传送到显示装置113。在图像数据中，与包含于第一区域中的像素对应的图像数据作为剂量检测数据被传送到剂量检测单元502。剂量检测单元502基于剂量检测数据确定每个帧的放射线剂量并且蓄积该放射线剂量。这里，作为剂量检测数据，可以使用与包含于第一区域中的特定像素对应的图像数据或从包含于第一区域中的多个像素输出的图像数据的平均值。作为替代方案，作为图像数据的替代，可以使用来自成像装置中的与检测单元分离地设置的光电定时器(未示出)的数据。剂量检测单元502确定逐帧地蓄积的一个帧单位的放射线的剂量的和，并且产生关于放射线照相操作中的积分剂量的信息。并且，可基于从控制台114获得的关于第一放射线照相操作中的放射线照相条件的信息产生关于第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息。剂量检测单元502将产生的关于积分剂量的信息输出到处理确定单元503。然后，处理确定单元503基于从剂量检测单元502输出的关于放射线的积分剂量的信息和存储于特性存储单元504中的关于背景光的积分剂量的信息，确定背景光处理操作中的背景光的积分剂量。然后，运算处理单元505向成像装置100的控制单元106施加与确定的背景光的积分剂量对应的控制信号。响应于控制信号，控制单元106基于控制信号控制背景光源115的操作。在本实施例中，控制计算机108确定处理。但是，本发明不限于此。响应于来自控制计算的控制信号，成像装置100的控制单元106可确定处理。下面，将参照图5D 5E描述本实施例的背景光处理操作。在本发明的背景光处理操作中，背景光源115用背景光照射FPD 104。然后，在被背景光照射之后，FPD 104执行用于将转换元件初始化的操作。首先，已经发现，发射背景光和初始化转换元件的一组操作被执行多次，从而导致段差减少效果大大提高。将发射背景光和初始化转换元件的这样的一组操作执行一次或多次的背景光处理操作可防止由根据照射场的变化可在获得的图像中出现的图像段差导致的图像质量的降低。在图5D所示的背景光处理操作中，除了已参照图4C描述的在照射场的改变之前执行的荧光放射线照相操作中的放射线发射以外，背景光源115还执行背景光的发射。然后，FPD 104将荧光放射线照相操作中的一组蓄积操作Wl和初始化操作Kl执行一次或多次。S卩，FPD 104将与在照射场改变之后执行的荧光放射线照相操作对应的一组的蓄积操作Wl和初始化操作Kl执行一次或多次。在图5D的背景光处理操作中，操作所需要的时间减少，并且，装置的可用性进一步提高。但是，如果在背景光处理操作中执行的初始化操作不与照射场改变之后的放射线照相操作对应，并且对于与在照射场改变之后的放射线照相操作中执行的初始化操作的时间长度不同的时间长度被执行，那么存在放射线照相操作中的蓄积操作中的转换元件的特性稳定性可能降低的危险。因此，存在可能获得包含许多伪像的图像数据的危险。在图5E所示的改变操作中，背景光源115与已参照图4D描述的在照射场改变之后执行的一般放射线照相操作中的放射线发射同步地执行背景光的发射。然后，FPD 104将在照射场改变之后执行的一般放射线照相操作中的一组的蓄积操作W2和初始化操作K2执行一次或多次。即，FPD 104将与在照射场改变之后执行的一般放射线照相操作对应的一组的蓄积操作W2和初始化操作K2执行一次或多次。这样，与在改变之后执行的放射线照相操作中的图像输出操作之前的操作中包含的操作同步地执行改变操作，由此在放射线照相操作中的蓄积操作W2中使得转换元件的特性稳定化。因此，可以获得具有少量伪像的良好的图像数据。并且，在图5E中，在荧光放射线照相操作中，在一组的蓄积操作Wl和图像输出操作Xl以及一组的蓄积操作Wl和暗图像输出操作Fl之前，执行与蓄积操作Wl和初始化操作Kl同步的背景光的发射。另外，在一般放射线照相操作中，在一组的蓄积操作W2 和暗图像输出操作F2之前，执行与蓄积操作W2和初始化操作K2同步的背景光的发射。特别地，在一般放射线照相操作中，在放射线发射之前执行背景光处理操作中的背景光的发射和初始化操作K2。因此，在一组的蓄积操作W2和暗图像输出操作F2之前执行背景光的发射和初始化操作K2，由此允许包含蓄积操作W2和暗图像输出操作Fl的一组操作与包含蓄积操作W2和暗图像输出操作F2的一组操作同步。因此，暗输出对于放射线的图像数据和暗图像数据的影响可混合在一起，并且，可以获得具有更少的伪像的良好的图像数据。这样，在开始照射场的改变之后的放射线照相操作之前执行背景光处理操作。这使得能够在不执行复杂图像处理的情况下减少可在获得的图像中出现的受照射区域影响的幻影(图像段差)的出现并避免图像质量的明显降低。虽然在本实施例中使用PIN型光电二极管作为转换元件201，但是，本发明不限于此。如图6A和图6B所示，可以使用包含如下这样的像素的成像装置，该像素具有使用MIS 型光电转换元件作为MIS型转换元件的转换元件601，并且除了输出开关元件602以外还包含刷新开关元件603。这里，在图6A中，刷新开关元件603的主端子中的一个与转换元件 601的第一电极604和开关元件602的两个主端子中的一个电连接。并且，开关元件603的另一主端子通过共用线与结合在电源单元107中的刷新电源107c电连接。行方向上的多个开关元件603具有共同电连接到刷新驱动线Gr的控制端子，并且，逐行地通过刷新驱动线Gr从刷新驱动电路102r施加驱动信号。并且，如图6B那样，转换元件601具有位于第一电极604和第二电极608之间的半导体层606、在第一电极604和半导体层606之间的绝缘层605、以及在半导体层606和第二电极608之间具有杂质半导体层。第二电极608通过偏压线Bs与偏压电源107a'电连接。在转换元件601中，与转换元件201类似，从偏压电源107a'向第二电极608供给偏压电压Vs，并且，通过开关元件602向第一电极604供给基准电压Vref。然后，执行蓄积操作。这里，在荧光和一般放射线照相操作中，通过开关元件603向第一电极604供给刷新电压Vt，并且，转换元件601通过其偏压|Vs_Vt|被刷新。具有与图2相同的配置的元件被赋予相同的附图标记，并且，它们的详细描述被省略。图7A 7C示出图6的成像装置的操作。图7A是描述图4A中的时段A-A'期间的成像装置的操作的时序图。图7B是描述图4A中的时段B-B'期间的成像装置的操作的时序图。图7C是描述图4A中的时段C-C'期间的成像装置的操作的时序图。作为图4A所示的第一实施例中的初始化操作K1、图像输出操作Xl和暗图像输出操作Fl的替代，分别执行初始化操作Kl'、图像输出操作Xl'和暗图像输出操作Fl'。并且，作为图4A所示的第一实施例中的图像输出操作X2和暗图像输出操作F2的替代，分别执行图像输出操作X2' 和暗图像输出操作F2'。其它的操作与图4A类似，并且，它们的详细描述被省略。也可通过由例如包含于控制单元106中的计算机执行程序来实现本发明的实施例。并且，作为本发明的实施例，也可应用用于向计算机供给程序的手段，例如，在其上记录程序的诸如CD-ROM的计算机可读记录介质或运送程序的诸如因特网的传送介质。并且，作为本发明的实施例，也可应用以上的程序。以上的程序、记录介质、传送介质和程序产品落入本发明的范围内。并且，基于可以容易地从本实施例构想的特征的组合的发明也落入本发明的范围内。附图标记列表100成像装置101检测单元102驱动电路103读取电路104平板检测器105信号处理单元106控制单元107电源单元108控制计算机109放射线控制装置110放射线产生装置111放射线源112照射场孔径机构113显示装置114控制台115背景光源
权利要求
1.一种放射线成像系统，所述放射线成像系统包括成像装置，所述成像装置包含检测器，用于执行用于输出与发射的放射线或光对应的图像数据的放射线照相操作， 所述检测器具有以矩阵方式布置的多个像素，像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件，背景光源，用与所述放射线或光分开的背景光照射所述检测器；和控制单元，用于控制包含所述放射线照相操作的所述检测器的操作和所述背景光源的操作；以及控制计算机，控制所述成像装置，其中，所述放射线照相操作包含第一放射线照相操作和第二放射线照相操作，所述第一放射线照相操作用于输出与在与包含于所述多个像素中的一些像素对应的第一照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据，所述第二放射线照相操作用于输出与在比所述第一照射场大的第二照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据，其中，所述控制计算机基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量，并且向所述控制单元应用基于确定的背景光的积分剂量的控制信号，并且，其中，所述控制单元控制所述背景光源的操作，使得根据从所述第一照射场到所述第二照射场的改变，在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间以确定的背景光的积分剂量执行背景光的照射。
2.根据权利要求1的成像系统，其中，所述控制单元控制所述检测器的操作，使得所述检测器在背景光的照射之后执行用于初始化所述转换元件的初始化操作。
3.根据权利要求2的成像系统，其中，所述控制单元控制所述检测器的操作和所述背景光源的操作，使得背景光的照射和初始化操作被执行多次，并且使得多次执行的背景光的照射的积分剂量变为基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定的积分剂量。
4.根据权利要求1的成像系统，其中，所述检测器具有在所述第一照射场中被放射线照射的第一区域，以及在所述第二照射场中被放射线照射的所述检测器的区域中的除第一区域以外的第二区域，其中，所述背景光源在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间用背景光选择性地照射所述第二区域。
5.根据权利要求1的成像系统，其中，所述检测器具有在所述第一照射场中被放射线照射的第一区域，以及在所述第二照射场中被放射线照射的所述检测器的区域中的除第一区域以外的第二区域，以及其中，所述背景光源在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间用背景光照射第一区域和第二区域。
6.根据权利要求1的放射线成像系统，还包括控制台，用于向所述控制计算机输出关于第一放射线照相操作中的放射线照相条件的信息，其中，所述控制计算机包含存储单元、剂量检测单元和处理确定单元，其中，所述存储单元存储关于根据第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的必需的背景光的积分剂量的信息，其中，所述剂量检测单元向运算处理单元输出基于关于第一放射线照相操作中的放射线条件的信息产生的关于第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息，并且，其中，所述处理确定单元基于从所述剂量检测单元输出的关于放射线的积分剂量的信息和存储于所述存储单元中的关于背景光的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量。
7.根据权利要求1的放射线成像系统，其中，所述控制计算机包含存储单元、剂量检测单元和处理确定单元，其中，所述存储单元存储关于根据第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的必需的背景光的积分剂量的信息，其中，所述剂量检测单元向运算处理单元输出通过使用所述图像数据或来自与所述检测器分开设置的光电定时器的数据确定的关于第一放射线照相操作中的积分剂量的信息， 并且，其中，所述运算处理单元基于从所述剂量检测单元输出的关于放射线的积分剂量的信息和存储于所述存储单元中的关于背景光的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量。
8.根据权利要求2的成像系统，其中，像素还包含用于输出与所述电荷对应的电信号的开关元件，并且，其中，所述检测器包含以矩阵方式布置所述多个像素的检测单元、控制所述开关元件的导通状态以便驱动所述检测单元的驱动电路、和输出通过与所述开关元件连接的信号线从所述检测单元输出的电信号作为图像数据的读取电路，其中，所述读取电路包含将所述信号线复位的复位开关，并且， 其中，所述控制单元控制所述驱动电路和所述复位开关，使得所述检测器在背景光的照射之后执行用于初始化所述转换元件的初始化操作。
9.根据权利要求8的成像系统，其中，所述转换元件为MIS型转换元件，其中，像素还包含用于输出与所述电荷对应的电信号的开关元件、和与所述开关元件不同的其它开关元件，其中，所述检测器包含以矩阵方式布置所述多个像素的检测单元、控制所述开关元件的导通状态以便驱动所述检测单元的驱动电路、以及输出通过与所述开关元件连接的信号线从所述检测单元输出的电信号作为图像数据的读取电路、控制所述其它开关元件的导通状态的另一驱动电路、和电源单元，所述电源单元包含向所述转换元件中的每一个的一个电极通过所述开关元件中的相应的一个施加基准电压的基准电源、向所述一个电极通过所述其它开关元件中的相应的一个施加刷新电压的刷新电源和向所述转换元件中的每一个的另一电极施加偏压电压的偏压电源，并且，其中，所述检测器通过在使所述其它开关元件进入导通状态的同时将所述开关元件保持在非导通状态、并且通过在通过所述其它开关元件向所述另一电极施加刷新电压的同时向所述另一电极施加偏压电压，来刷新所述转换元件。
10.一种成像装置，该成像装置包括检测器，用于执行用于输出与发射的放射线或光对应的图像数据的放射线照相操作， 所述检测器具有以矩阵方式布置的多个像素，像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件，背景光源，用与所述放射线或光分开的背景光照射所述像素；和控制单元，用于控制包含所述放射线照相操作的所述检测器的操作和所述背景光源的操作，其中，所述放射线照相操作包含第一放射线照相操作和第二放射线照相操作，所述第一放射线照相操作用于输出与在与包含于所述多个像素中的一些像素对应的第一照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据，所述第二放射线照相操作用于输出与在比所述第一照射场大的第二照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据，并且，其中，所述控制单元控制所述背景光源的操作，使得根据从所述第一照射场到所述第二照射场的改变，在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间以基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定的背景光的积分剂量执行背景光的照射。
11.一种成像装置的控制方法，该成像装置包括检测器，用于执行用于输出与发射的放射线或光对应的图像数据的放射线照相操作，所述检测器具有以矩阵方式布置的多个像素，像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件；以及背景光源，用与所述放射线或光分开的背景光照射所述像素，所述成像装置控制包含所述放射线照相操作的所述检测器的操作和所述背景光源的操作，所述控制方法包括执行第一放射线照相操作，所述第一放射线照相操作用于输出与在与包含于所述多个像素中的一些像素对应的第一照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据；基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量；根据从所述第一照射场到比所述第一照射场大的第二照射场的改变的指令，在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间以确定的背景光的积分剂量执行背景光的照射；以及在背景光的照射之后执行第二放射线照相操作，所述第二放射线照相操作用于输出与在第二照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据。
12.一种用于导致计算机执行成像装置的控制的程序，该成像装置包括检测器，用于执行用于输出与发射的放射线或光对应的图像数据的放射线照相操作，所述检测器具有以矩阵方式布置的多个像素，像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件；以及背景光源， 用与所述放射线或光分开的背景光照射所述像素，所述成像装置控制包含所述放射线照相操作的所述检测器的操作和所述背景光源的操作，所述程序使得计算机执行用于执行第一放射线照相操作的控制，所述第一放射线照相操作用于输出与在与包含于所述多个像素中的一些像素对应的第一照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据；用于基于关于所述第一放射线照相操作中的放射线的积分剂量的信息确定背景光的积分剂量的控制；用于根据从所述第一照射场到比所述第一照射场大的第二照射场的改变，在所述第一放射线照相操作和所述第二放射线照相操作之间的时段期间以确定的背景光的积分剂量执行背景光的照射的控制；以及用于在背景光的照射之后执行第二放射线照相操作的控制，所述第二放射线照相操作用于输出与在第二照射场中照射所述检测器的放射线或光对应的图像数据。
全文摘要
提供一种成像装置，该成像装置能够在不执行复杂的图像处理的情况下通过减少受照射区域影响的并且可在获得的图像中出现的幻像来避免明显的图像质量劣化。该成像装置(100)包含以矩阵方式布置并且用于执行放射线照相操作的多个像素的检测器(104)，背景光源(115)、以及用于控制检测器(104)的操作和背景光源(115)的操作的控制单元(106)。放射线照相操作包含第一放射线照相操作和第二放射线照相操作，该第一放射线照相操作用于输出与通过与像素中的一部分对应的照射场(A)照射检测器的放射线对应的图像数据，第二放射线照相操作用于输出与通过比照射场(A)大的照射场(B)照射的放射线对应的图像数据。响应于从照射场(A)向照射场(B)的改变，控制单元(106)控制背景光源(115)的操作，使得以基于关于第一放射线照相操作中的放射线的积分量的信息确定的背景光的积分量在第一放射线照相操作和第二放射线照相操作之间的间隔中执行背景光的照射。
文档编号A61B6/00GK102458251SQ20098016003
公开日2012年5月16日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者佐藤翔, 八木朋之, 横山启吾, 秋山正喜, 竹中克郎, 远藤忠夫, 龟岛登志男 申请人:佳能株式会社