專利名稱：放射線成像系統(tǒng)及其驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及拍攝對象的放射線圖像的放射線成像系統(tǒng)及其驅動方法。
背景技術：
總的來說，近來在醫(yī)院中對x射線圖像進行數(shù)字化的要求在增加。實際上，已開始使用諸如FPD(平板探測器)的放射線成像裝置，其中利用固態(tài)成像器件而不是膠片將x射線劑量轉換為電信號，在該固態(tài)成像器件中x射線檢測元件(轉換元件)設置為二維陣列的圖案。
在該x射線成像裝置中，由于x射線圖像可以被數(shù)字信息取代，因此圖像信息可以向遠方即時發(fā)送，由此提供了能夠接受相當于在城市中心但很遠的大學醫(yī)院里進行復雜診斷的優(yōu)點。此外，在不使用膠片的情況下還具有節(jié)省醫(yī)院中膠片的存儲空間的優(yōu)點。將來，如果可以引入優(yōu)異的圖像處理技術，還有很大希望可以期待使用計算機進行自動診斷而不需要放射醫(yī)師的介入。
近年來，放射線成像設備已經(jīng)付諸實用，其中用非晶硅薄膜半導體作固態(tài)成像器件，從而拍攝靜態(tài)圖像。具體地說，利用該非晶硅薄膜半導體的制造工藝，實現(xiàn)了包括面積超過40厘米見方從而覆蓋人體胸部尺寸的固態(tài)成像器件的放射線成像設備。該放射線成像設備由于相對容易的制造過程，預計在未來會提供廉價的設備。此外，由于非晶硅可以在低于1mm的薄玻璃板上制造，因此具有使檢測器的厚度特別薄的優(yōu)點。這種放射線成像設備例如在日本專利申請公開No.H08-116044中公開。
此外，最近對在這種放射線成像設備中拍攝運動圖像的開發(fā)也在進行中。如果這種放射線成像設備可以以適中的價格制造，可以用用同一套設備拍攝靜止和運動圖像，從而預計該設備可以在很多醫(yī)院中廣泛應用。

發(fā)明內容
在利用放射線成像設備拍攝運動圖像時，與靜止圖像相比，讀取時間的縮短(加快幀速率)和S/N的提高會導致問題。因此，在拍攝運動放射線圖像時，執(zhí)行通常稱為“像素相加”的驅動。通常單個像素作為一個像素而被讀取(下面該一個像素稱為“單元像素”)，而在像素相加中，多個像素放在一起作為一個像素而被讀取(下面該一個像素稱為“復像素”)。
下面利用圖11、12所示的電路圖描述像素相加。
不同地考慮像素相加的技術。例如，這包括兩個柵極布線同時接通的技術，并且如圖11所示，在由AD轉換器進行AD轉換之前對模擬信號進行像素相加；以及如圖12所示，在AD轉換之后將數(shù)字信號相加的技術。在前一種情況下，由于將模擬信號相加，而且此后進行A/D轉換，因此AD轉換的數(shù)據(jù)量減少了，并且可以縮短讀取時間。與此相對比，在后一種情況下，由于模擬信號全部AD轉換為數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號相加，因此讀取時間很長。此外，與數(shù)字信號的相加相比，模擬信號的相加噪聲低且S/N高。
取圖11、12所示的x射線的量子噪聲為“X-RAY”，取轉換元件的暗電流(dark current)的散粒噪聲(shot noise)為“Senser”。此外，當取圖11、12所示的讀出電路單元(AMP)的噪聲為“AMP”，而取AD轉換器的噪聲為“AD”時，可以通過平方和確定總噪聲。
具體地說，圖11的模擬相加的總噪聲通過下面的公式示出。
模擬相加噪聲＝√{(2X-RAY)2+(2Senser)2+(AMP)2+(AD)2}如在上面的公式中所示，在模擬相加的情況下，x射線的量子噪聲“X-RAY”和轉換元件的噪聲“Senser”變成倍。
此外，圖12的數(shù)字相加的總噪聲通過下面的公式示出。
數(shù)字相加噪聲＝√{(2X-RAY)2+(2Senser)2+(2AMP)2+(2AD)2}
如在上面的公式中所示，在數(shù)字相加的情況下，所有噪聲變成倍，與將模擬信號相加的情況相比，噪聲變大了。
此外，由于信號量對模擬相加和數(shù)字相加都是兩倍，因此數(shù)字相加而非模擬相加具有降低了的S/N。
因此，像素相加的幀速率快，并且通常執(zhí)行S/N很高的模擬信號的像素相加。此外，該像素相加可以通過將總共四個像素(下面稱為“2×2像素相加”)(柵極布線方向上兩個像素，信號布線方向上兩個像素)和總共九個像素(柵極布線方向上三個像素，信號布線的方向上三個像素)相加來改變像素個數(shù)，以執(zhí)行拍攝。
像素個數(shù)越多，讀取時間變得越短，幀速率和S/N提高，而分辨率惡化，因為多個像素輸入被一起放入一個像素并作為一個像素(復像素)輸出。因此，就幀速率、S/N和分辨能力方面，執(zhí)行拍攝的工程師根據(jù)對象的狀態(tài)來選擇像素。
此外，因為轉換元件如光電轉換元件的靈敏度存在不規(guī)則，AmpA1至A4存在增益不規(guī)則，所以放射線成像設備執(zhí)行增益校正(靈敏度校正)。這樣執(zhí)行增益校正，使得在沒有對象存在的狀態(tài)下預先照射x射線并進行拍攝，所獲得的用于增益校正的圖像保存在存儲器中，并且在對對象進行拍攝時，將該對象圖像除以用于增益校正的圖像。該用于增益校正的圖像由于轉換元件的時間老化要由使用它的工程師定期更新。該更新操作稱為“校準”。
此外，由于醫(yī)生實際診斷的圖像是進行了增益校正從而將對象圖像除以用于增益校正的圖像之后的圖像，因此對象圖像的S/N以及用于增益校正的圖像的S/N影響該圖像。因此，當一幅圖像的S/N很低時，該圖像在校正之后的S/N降低。由此，顯然在執(zhí)行像素相加時，用于增益校正的圖像最好使用用模擬信號相加并具有高S/N的圖像，在具有像素相加數(shù)量不同的多個拍攝模式的放射線成像設備中，優(yōu)選地用于增益校正的圖像可用于每一種拍攝模式。
例如，當用2×2像素的模擬信號將對象圖像相加并拍攝該圖像時，使用用2×2像素的模擬信號相加并拍攝的用于增益校正的圖像。此外，當用3×3像素的模擬信號將對象圖像相加并拍攝該圖像時，使用用3×3像素的模擬信號相加并拍攝的用于增益校正的圖像。此外，在2×2像素相加或3×3像素相加的情況下，像素個數(shù)的總和增加到四個像素或九個像素，因此在照射與沒有經(jīng)過像素相加的x射線相同劑量的x射線時，輸出的信號也相應地增加了4倍或9倍。因此，讀取電路(Amp)或AD轉換器的動態(tài)范圍以飽和結束，并且不會輸出正常信號。也就是說，在這種情況下，出現(xiàn)難以獲取高質量放射線圖像的問題。
下面，利用圖13A至13D，描述在對象圖像和用于增益校正的圖像通過不同的管電壓來拍攝時導致的偽像。
如圖13A所示，放射線成像設備配置為在二維設置的光電轉換元件上疊壓熒光體，并形成轉換元件。熒光體將入射的x射線轉換為可見光，并通過光電轉換元件將該可見光轉換為電信號。盡管使用主要由CsI和GOS制成的材料，熒光體主要使用在DQE和MTF方面表現(xiàn)優(yōu)異的柱晶CsI。該CsI通過稱為汽相沉積的方法形成，并如圖13A所示產生不規(guī)則形狀的缺陷，這稱為“飛濺缺陷”。當汽相沉積CsI時該飛濺缺陷不可避免地要產生，其完全消除是很難的。
圖13B至13D代表熒光體底部存在飛濺缺陷的光電轉換元件的輸出。飛濺缺陷部位與其它正常部位相比，在CsI的膜厚度方面不同，因此與正常部位的不同之處在于向管電壓的輸出不同，此外，由于用于拍攝的管電壓而導致x射線的吸收劑量也不同，由此產生光電轉換元件的輸出變化。
例如，如圖13B所示，當x射線的管電壓是80kVp時，光電轉換元件的輸出與正常部位相比降低了大約20％，而如圖13C所示，當管電壓是60kVp時，光電轉換元件的輸出與正常部位相比降低了10％。因此。例如，當用60kVp的管電壓拍攝對象圖像，并且用80kVp的管電壓拍攝用于增益校正的圖像時，如果將對象圖像除以用于增益校正的圖像，則無法執(zhí)行飛濺缺陷的增益校正，這導致出現(xiàn)如圖13D所示的12％的降低。下面，利用按照這種方式用不同的管電壓拍攝的圖像執(zhí)行的增益校正稱為“不同管電壓增益校正”。
由于這種增益校正而導致的誤差成為醫(yī)生錯誤診斷的原因。這種增益校正誤差不僅對CsI發(fā)生，而且還對GOS的熒光體、不采用熒光體而將x射線直接轉換為電信號的非晶硒、砷化鎵、碘化汞和使用碘化鉛的轉換元件發(fā)生，由此產生在拍攝的圖像上產生偽像的問題。
本發(fā)明就是針對上述問題作出的，本發(fā)明的目的是要提供一種獲取具有高質量的對象圖像并在對所拍攝的對象圖像進行增益校正時不產生偽像的放射線成像設備。
本發(fā)明的放射線成像系統(tǒng)包括放射線成像單元，用于對從用于產生放射線的放射線發(fā)生器照射的放射線進行拍攝；表存儲單元，用于存儲設置有針對多種運行模式中由選擇單元選擇的每一種運行模式的放射線發(fā)生器單元的放射線照射條件以及放射線成像單元的驅動條件的表，該選擇單元用于從所述多種運行模式中選擇用于執(zhí)行拍攝的運行模式；圖像存儲單元，用于存儲在不存在對象的狀態(tài)下針對所述多種運行模式中的每一種運行模式基于用該表設置的條件而拍攝的用于校正的圖像；以及圖像處理單元，用于對所拍攝的對象圖像進行增益校正處理，其中，圖像處理單元利用基于由選擇單元選擇的運行模式從圖像存儲單元中提取的對應的用于校正的圖像，對在存在對象的狀態(tài)下基于在所述表中針對由選擇單元選擇的運行模式設置的條件而獲得的拍攝的對象圖像進行增益校正處理。本發(fā)明的放射線成像系統(tǒng)的驅動方法是所述放射線成像系統(tǒng)的驅動方法，該放射線成像系統(tǒng)包括放射線成像單元，用于對從用于產生放射線并將其照射到外部的放射線發(fā)生器單元照射的放射線進行拍攝；表存儲單元，用于存儲設置有針對多種運行模式中由選擇單元選擇的每一種運行模式的放射線發(fā)生器單元的放射線照射條件以及放射線成像單元的驅動條件的表，該選擇單元用于從所述多種運行模式中選擇用于執(zhí)行拍攝的運行模式；該放射線成像系統(tǒng)的驅動方法包括存儲步驟，用于存儲在不存在對象的狀態(tài)下針對所述多種運行模式中的每一種運行模式基于在該表中設置的條件而拍攝的用于校正的圖像；取出步驟，基于由選擇單元選擇的運行模式從圖像存儲單元中提取對應的用于校正的圖像；以及圖像處理步驟，用于利用在取出步驟中提取的用于校正的圖像，對在存在對象的狀態(tài)下基于在所述表中針對由選擇單元選擇的運行模式設置的條件而拍攝的對象圖像進行增益校正處理。
按照本發(fā)明，在對拍攝的對象圖像進行增益校正時，可以獲得具有高質量且沒有偽像的對象圖像。
通過下面參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的示意構造圖。
圖2由圖2A和2B組成，是示出按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的x射線成像裝置中的詳細構造的等價電路圖。
圖3是示出用于按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的校準表的一個示例的圖。
圖4是示出在按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的無像素相加中驅動方法的時序圖。
圖5是示出在按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的2×2像素相加中驅動方法的時序圖。
圖6是示出在按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的4×4像素相加中驅動方法的時序圖。
圖7是示出按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的用于增益校正的圖像的獲取處理的流程圖。
圖8是示出在按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的拍攝操作中的處理的流程圖。
圖9是示出按照第二實施例的x射線成像系統(tǒng)對用于增益校正的圖像的獲取處理的流程圖。
圖10是示出用于按照第三實施例的x射線成像系統(tǒng)的校準表的一個示例的圖。
圖11是在對模擬信號進行像素相加時使用的放射線成像裝置(x射線成像裝置)的示意構造圖。
圖12是在對數(shù)字信號進行像素相加時使用的放射線成像裝置(x射線成像裝置)的示意構造圖。
圖13A、13B、13C、13D是描述偽像的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。順便提一下，在本發(fā)明的各種實施例中，雖然例示了采用x射線作為放射線的實施例，但本發(fā)明不限于該x射線，例如，α射線、β射線、γ射線等也應當被解釋為包含在放射線的范疇中。
(第一實施例)圖1是按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的示意構造圖。如圖1所示，本實施例的放射線成像系統(tǒng)配置為分為x射線室301和x射線控制室302。在x射線室301中放置了x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102。此外，用于控制x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102的控制裝置109放置在x射線控制室302，工程師110從x射線控制室102控制x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102。
工程師110通過操作員界面108執(zhí)行對x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102的控制。該操作員界面108包括顯示器上的觸摸板、鼠標、鍵盤、操縱棒、腳踏開關等等。工程師110可以通過操作員界面108設置x射線發(fā)生器裝置102的照射條件，如管電壓、管電流、照射時間和脈沖照射模式，并設置x射線成像裝置101的驅動條件，如拍攝模式(靜止圖像模式、運動圖像模式等)和拍攝定時。此外，工程師110可以通過操作員界面108設置關于圖像處理條件、對象ID和對所捕獲圖像的處理方法的各種信息。但是，由于幾乎所有信息都是從放射線信息系統(tǒng)(未示出)傳送的，因此不需要單獨輸入這些信息。工程師110的重要操作是對所拍攝的圖像的確認操作。也就是說，工程師判斷其角度是否正確、諸如患者的對象116是否移動以及圖像處理是否恰當。
拍攝控制器122基于工程師110或放射線信息系統(tǒng)(未示出)的指令，根據(jù)拍攝條件驅動用作放射源的x射線發(fā)生器裝置102以及x射線成像裝置101，并控制對圖像數(shù)據(jù)的獲取。拍攝控制器122將x射線成像裝置101獲取的圖像數(shù)據(jù)傳送給圖像處理單元105，然后，允許圖像處理單元105進行由工程師110指定的圖像處理，并允許該處理顯示在操作員界面108上。同時，拍攝控制器122還允許圖像處理單元105執(zhí)行基本圖像處理，如增益校正、偏移校正、白校正和缺陷校正，并將處理之后的圖像數(shù)據(jù)存儲在外部存儲單元111中。
下面，隨著信號的流動描述本實施例的放射線成像系統(tǒng)的構造和操作。
x射線發(fā)生器裝置102包括高壓發(fā)生源112、x射線球管113和x射線光圈114。
x射線球管113由拍攝控制器122控制的高壓發(fā)生源112驅動，并輻射出x射線束115。x射線光圈114由拍攝控制器122驅動，并伴隨著拍攝區(qū)域的改變，對x射線束115整形，以便不會進行不需要的x射線照射。x射線束115指向躺在x射線可穿透的、用于拍攝的床(未示出)上的對象116?；趤碜耘臄z控制器122的指令來驅動這個用于拍攝的床。x射線束115穿過對象116和用于拍攝的床(未示出)，此后進入x射線成像裝置101。
x射線成像裝置101包括格柵117、波長轉換器118、x射線曝光監(jiān)控器119、光電轉換電路單元120和外部電路單元121。
格柵117減少因x射線穿過對象116而產生的x射線散射效應。該格柵117包括x射線低吸收部件和x射線高吸收部件，并且例如由A1和Pb制成條紋結構。拍攝控制器122在x射線照射時使格柵117振動，從而不會因為光電轉換電路單元120和格柵117之間的柵格比關系而產生莫爾紋。
波長轉換器118包括熒光體，其含有從Gd2O2S、Gd2O3、CaWO4、CdWO4、CsI、ZnS中選擇的一種作為主要成分。波長轉換器118使得其熒光體的主要成分被入射的高能x射線激勵，并在復合(recombine)時通過復合能輸出可見光區(qū)的熒光射線。該熒光射線本身基于主要成分如Gd2O2S、Gd2O3、CaWO4、CdWO4，或者基于在主要成分如CsI:Ti和ZnS:Ag內激活的熒光中心物質。轉換電路單元120與波長轉換器118相鄰地設置。
轉換電路單元120通過波長轉換器118將放射線波長轉換為光，并將經(jīng)過了波長轉換的光的光子轉換為電信號。也就是說，轉換電路單元120拍攝對象116的放射線圖像。此外，在轉換電路單元120中以二維行列(二維矩陣)的形式設置每個包括光電轉換元件(拍攝元件)的像素(單元像素)。在每個像素中，用于將放射線轉換為電荷的轉換元件包括波長轉換器118和光電轉換元件。
x射線曝光監(jiān)控器119用于監(jiān)控x射線的發(fā)射量。x射線曝光監(jiān)控器119可以利用結晶硅等制成的光接收元件直接檢測x射線，或者檢測來自波長轉換器118的光。在本實施例中，由x射線曝光監(jiān)控器119的非晶硅光接收元件檢測穿過轉換電路單元120的可見光(與x射線劑量成正比的光)，并將該信息發(fā)送給拍攝控制器122，該x射線曝光監(jiān)控器119設置在具有形成于其上的轉換電路單元120的基板的后表面上。拍攝控制器122基于來自x射線曝光監(jiān)視器119的信息，驅動高壓發(fā)生源112從而切斷或調節(jié)x射線。
外部電路單元121包括用于驅動轉換電路單元120的驅動電路單元、用于從光電轉換電路單元120的每個像素讀取信號的讀出電路單元以及電源電路單元。外部電路單元145在拍攝控制器122的控制下驅動轉換電路單元120，從每個像素讀取信號，并將信號作為圖像信號(圖像數(shù)據(jù))輸出到x射線控制室302中的控制裝置109。
控制裝置109包括圖像處理單元105、校準表存儲器106、用于增益校正的圖像存儲器107、操作員界面108、外部存儲單元111和拍攝控制器122。
從x射線成像裝置101輸出的圖像信號從x射線室301傳送給x射線控制室302中的圖像處理單元105。在這一傳送時，由于伴隨x射線發(fā)生過程的噪聲在x射線室301中很大，因此可能圖像信號(圖像數(shù)據(jù))有時因為噪聲而無法精確傳送。因此需要增加傳送路徑的抗噪性。例如，傳送路徑優(yōu)選具有誤差校正功能，或者通過差分驅動器使用光纖或者具有屏蔽的雙絞線。
圖像處理單元105基于來自拍攝控制器122的指令切換顯示數(shù)據(jù)。此外，圖像處理單元105實時地對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種類型的校正處理，如偏移校正，增益校正和缺陷校正，還執(zhí)行空間濾波處理、遞歸處理等。此外，如果需要，圖像處理單元105還執(zhí)行灰度處理、散射放射線校正處理、各種類型的空間頻率處理等等。順便提一下，在本實施例中，雖然圖像處理單元105設置在x射線成像裝置101之外，它也可以設置在放射線成像裝置101內部。
由圖像處理單元105處理的圖像數(shù)據(jù)作為圖像顯示在操作員界面108上。此外，在實時圖像處理的同時，只經(jīng)過圖像數(shù)據(jù)校正處理的基本圖像數(shù)據(jù)存儲在外部存儲單元111。該外部存儲單元111優(yōu)選是高容量且高速并滿足高可靠性的數(shù)據(jù)存儲單元，而且優(yōu)選是例如硬盤陣列如RAID。此外，基于來自操作員(工程師110)的指令，存儲在外部存儲單元111中的圖像數(shù)據(jù)存儲在另一個外部存儲單元中。此時，對該圖像數(shù)據(jù)重新配置，以使得滿足預定標準(例如IS&C)，然后將其存儲在另一個外部存儲單元中。其它外部存儲單元例如包括位于LAN等上的文件服務器內的磁光盤和硬盤。
在校準表存儲器106中存儲具有x射線成像裝置101在x射線成像系統(tǒng)的各種運行模式中的驅動條件以及x射線發(fā)生器裝置102的x射線照射條件的校準表。在用于增益校正的圖像存儲器107中，存儲了針對x射線成像系統(tǒng)的每個運行模式在不存在對象116的狀態(tài)下拍攝的各個用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)。順便提一下，在本實施例中，雖然校準表存儲器106和用于增益校正的圖像存儲器107都設置在x射線成像裝置101的外部，但是它們也可以設置在放射線成像裝置101內部。
本實施例的x射線成像系統(tǒng)還可以通過LAN板連接到LAN，并配置為與HIS數(shù)據(jù)兼容。該LAN與用于顯示靜止圖像或運動圖像的監(jiān)控器、用于存檔圖像數(shù)據(jù)的文件服務器、用于在膠片上輸出圖像的圖像打印機、用于執(zhí)行復雜圖像處理和診斷支持的圖像處理終端等連接。順便提一下，不用說，該LAN可以與多個x射線成像系統(tǒng)連接。此外，本實施例的x射線成像系統(tǒng)按照預定的協(xié)議(例如DICOM)輸出圖像數(shù)據(jù)。此外，通過使用與LAN連接的監(jiān)視器，可以在x射線成像時由醫(yī)生執(zhí)行實時的遠程診斷。
下面詳細描述x射線成像裝置101。圖2A和2B是示出按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的x射線成像裝置101中的詳細構造的等價電路圖。在此，在圖2A和2B中，在構成放射線成像裝置101的每個部件中，示出了轉換電路單元120、設置在外部電路單元121中的驅動電路單元121a、讀出電路單元121b和電源電路單元121c。在圖2A和2B中示出的轉換電路單元120、驅動電路單元121a、讀出電路單元121b和電源電路單元121c例如是利用非晶硅薄膜半導體制成的。
該x射線成像裝置101基于來自拍攝控制器122的控制，配置為能夠在包括運動圖像拍攝模式和靜止圖像拍攝模式的各種類型的運行模式下驅動。
在圖2A和2B的轉換電路單元120中，按照二維矩陣圖案設置像素(單元像素)100，它們每一個包括光電轉換元件S1-1至S8-8之一和用于捕獲(傳送)來自光電轉換元件的電信號的開關元件T1-1至T8-8之一，其中光電轉換元件包括用于將放射線轉換為電信號(電荷)的轉換元件。在圖2A和2B中，為方便起見，示出8個像素×8個像素總共64個單元像素。
該轉換電路單元120的每個單元像素100都例如利用非晶硅薄膜半導體形成在諸如玻璃的絕緣基板上。此外，光電轉換元件S1-1至S8-8由MIS類型結構或PIN類型結構形成，其中以非晶硅作為主要成分。在這種情況下，在光電轉換元件S1-1至S8-8上，設置用于將放射線轉換為可由光電轉換元件檢測的波長區(qū)域的光的波長轉換器118，來自波長轉換器118的可見光入射到光電轉換元件。順便提一下，光電轉換元件S1-1至S8-8可以吸收入射放射線(x射線)，并將其直接轉換為電荷。直接類型的光電轉換元件例如采用從非晶硒、砷化鎵、碘化汞、碘化鉛和碲化鎘中選擇的一種作為主要成分。此外，作為開關元件T1-1至T8-8，可以適當采用由非晶硅在諸如玻璃的絕緣基板上形成的TFT(薄膜晶體管)。
光電轉換元件S1-1至S8-8例如包括反向偏壓的光電二極管。也就是說，該光電二極管的陰極電極側偏壓到+(正)。偏壓布線Vs是用于向每個光電二極管提供偏壓(Vs)的公共布線，并且與電源電路單元121c連接。
柵極布線G1至G8在行方向上連接每個像素的開關元件，并且是用于接通和關閉每個開關元件T1-1至T8-8的布線。驅動電路單元121a向每個柵極布線G1至G8提供驅動信號(脈沖)，以驅動每個開關元件T1-1至T8-8和每個光電轉換元件S1-1至S8-8。信號布線M1至M8是用于連接列方向上的每個像素的開關元件并通過開關元件T1-1至T8-8將光電轉換元件S1-1至S8-8的電信號(電荷)讀取到讀出電路單元121b的布線。
開關RES用于將電容器Cf1至Cf8復位。開關Gain是讀出電路單元121b的放大器(Amp)的增益選擇器開關。放大器A1至A8用于放大來自信號布線M1至M8的電信號。Vref布線是用于向放大器A1至A8提供來自電源電路單元121c的參考電源的布線。電容器CL1至CL8是用于臨時存儲被放大器A1至A8放大的電信號的采樣保持電容器。開關SMPL用于執(zhí)行采樣保持。開關AVE1和AVE2是用于對所采樣保持的電信號進行像素相加(平均化)的開關。AD轉換器ADC1至ADC8用于將通過采樣保持電容器CL1至CL8采樣保持的電信號(模擬信號)轉換為數(shù)字信號。經(jīng)過這一AD轉換之后的數(shù)字信號例如輸出到圖像處理單元105等，并對其進行預定處理比如圖像處理，此后對經(jīng)過處理的圖像進行顯示和存儲。
下面描述存儲在校準表存儲器106中的信息。圖3是示出用于按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的校準表的一個示例的圖。圖3所示的校準表存儲在校準表存儲器106中。在此，校準表是用于在執(zhí)行校準時對x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102設置拍攝條件的表。具體地說，校準表存儲器106根據(jù)每個運行模式指定x射線發(fā)生器裝置102中的照射條件(照射模式、管電壓、管電流和照射時間)以及x射線成像裝置101中的驅動條件(增益和驅動方法)。在此，“增益”表示讀出電路單元121b的放大器A1至A8的放大系數(shù)。此外，“驅動方法”涉及在讀取單元像素100的電信號時的相加數(shù)量。
此外，在本實施例中，作為x射線成像裝置101中的驅動條件，除了圖3所示的增益和驅動方法之外，還可以采用通過包括施加給光電轉換元件的電壓和施加給開關元件的電壓形成校準表的模式。
在此描述本實施例的x射線成像系統(tǒng)中的運行模式。
在靜止圖像拍攝模式中，由于只拍攝單幅圖像，不需要加快幀速率，而且需要分辨能力，因此不執(zhí)行對單元像素的相加驅動。此外如圖3所示，運動圖像拍攝模式總共包括三個類型，每個類型在單元像素的相加數(shù)量方面都不同。具體地說，運動圖像拍攝模式包括第一運動拍攝模式(1個×1個像素相加無像素相加)、第二運動圖像拍攝模式(2×2像素相加)以及第三運動圖像拍攝模式(4×4像素相加)這三種模式。
在單元像素的相加處理中，由于多個單元像素的信號是同時讀取的，因此幀速率加快，S/N也變得很高，但是由于該多個單元像素放入一個像素并輸出，因此分辨能力降低。因此，利用操作員界面108來選擇工程師110根據(jù)對象116的條件等將優(yōu)先權給予幀速率、S/N和分辨能力中的哪一個，以進行拍攝。在本實施例的校準表中，對圖3所示的四個拍攝模式中的每一個指定低管電壓/中等管電壓/高管電壓這三種管電壓模式。圖像處理單元105從用于增益校正的圖像存儲器107中提取出管電壓最接近實際拍攝對象116時的管電壓的用于增益校正的圖像，并利用所提取的用于增益校正的圖像對該對象圖像進行增益校正。
下面，利用圖4至6所示的時序圖，描述按照本實施例的x射線成像系統(tǒng)的運行。
圖4是示出在按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的無像素相加時的驅動方法的時序圖?；谠摃r序圖描述如圖2A和2B所示的轉換電路單元120、驅動電路單元121a和讀出電路單元121b的操作。
首先描述光電轉換期間(x射線照射期間)的操作。
在所有開關元件都斷開的狀態(tài)下，當x射線從x射線發(fā)生器裝置102按照脈沖形式照射時，從該x射線波長轉換而來的x射線或光就照射到每個光電轉換元件上。在每個光電轉換元件中累積根據(jù)該x射線或光的量的電信號(電荷)。
此時，當采用上述用于將x射線轉換為可見光的波長轉換器118時，使用用于將對應于x射線量的可見光引導到光電轉換元件一側的部件，或者可替換地，波長轉換器118可以設置得非常靠近光電轉換元件。順便提一下，即使在x射線不照射之后，每個光電轉換元件還是保持光電轉換得到的電信號(電荷)。
下面描述讀出期間的操作。讀出操作按照第一行的光電轉換元件S1-1至S1-8、第二行的光電轉換元件S2-1至S2-8和第三行的光電轉換元件S3-1至S3-8的順序來執(zhí)行，而且該讀出一直要執(zhí)行到第八行的光電轉換元件S8-1至S8-8。
首先，為了讀出在第一行的光電轉換元件S1-1至S1-8中累積的電信號(電荷)，向從驅動電路單元121a連接到第一行的開關元件T1-1至T1-8的柵極布線G1提供驅動信號(脈沖)。此時，驅動電路單元121a基于來自拍攝控制器122的控制，向柵極布線G1輸出驅動信號。結果，第一行的開關元件T1-1至T1-8進入接通狀態(tài)，通過信號線M1至M8傳送基于累積在第一行光電轉換元件S1-1至S1-8中的電荷的電信號。
傳送給信號線M1至M8的電信號被放大器A1至A8按照電容器Cf1至Cf8的電容放大。基于來自拍攝控制器122的控制，經(jīng)過放大的電信號通過SMPL信號被采樣保持在電容器CL1至CL8中。此后，由電容器CL1至CL8采樣保持的電信號由AD轉換器AD1至AD8進行AD轉換，并且作為數(shù)字數(shù)據(jù)輸出給圖像處理單元105等。
與第一行的光電轉換元件S1-1至S1-8的讀出操作類似，按順序執(zhí)行第二行的光電轉換元件S2-1至S2-8的讀出操作和第三行的光電轉換元件S3-1至S3-8的讀出操作，隨后執(zhí)行第四行直到第八行的讀出操作。
按照這種方式，利用波長轉換器118將x射線轉換為可見光，而且由每個光電轉換元件將該可見光轉換為電荷，x射線信息作為電信號被讀取出來，從而可以獲得關于對象116的信息。
下面利用圖5描述2×2像素相加的驅動方法。
圖5是示出在按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的2×2像素相加中驅動方法的時序圖。
與圖4所示的不執(zhí)行像素相加的情況相比，2×2像素相加中的驅動在用于同時接通/斷開的柵極布線的個數(shù)方面有所不同。如圖4所示，在無像素相加的驅動中，柵極布線按照G1、G2、G3...的順序接通/斷開，而在2×2像素相加的驅動中，G1和G2、G3和G4、G5和G6、G7和G8中的每一組同時接通/斷開。
當通過執(zhí)行這種2×2像素相加的驅動而使柵極布線G1和G2同時接通時，開關元件T1-1至T2-8同時打開，例如光電轉換元件S1-1和S2-1的電信號之和(兩倍于無像素相加的電信號)在電容器Cf1中積累。此外，在2×2像素相加的驅動中，由于讀出時間變成不執(zhí)行像素相加的情況的1/2，因此幀速率變成兩倍。
此外，在2×2像素相加的驅動中，該像素相加也在信號布線的方向上進行。具體地說，通過在電容器CL1至CL8中被采樣保持之后的AVE1信號的基于來自拍攝控制器122的控制的輸入，將電容器CL1和CL2、CL3和CL4、CL5和CL6、CL7和CL8的各個電容組合起來，從而將采樣保持的信號平均化。結果是，2×2像素的電信號相加為一個像素，并作為復像素輸出。在這種情況下，雖然電信號的大小不變，但噪聲變成1/()倍，從而S/N變成()倍。
下面利用圖6描述4×4像素相加的驅動方法。
圖6是示出在按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的4×4像素相加中驅動方法的時序圖。
為了執(zhí)行讀出，在2×2像素相加的驅動中，同時接通/斷開兩個柵極布線，而在4×4像素相加的驅動中，同時接通/斷開四個柵極布線。因此輸出4倍信號。此外，與2×2像素相加中的驅動相比，讀出期間縮短了1/4，幀速率變成4倍。
對于信號布線方向上的像素相加，通過在電容器CL1至CL8中被采樣保持之后的AVE1信號和AVE2信號的基于來自拍攝控制器122的控制的脈沖輸入，將電容器CL1-CL4和CL5-CL8的各個電容組合起來。結果每個電容CL1至CL8中采樣保持的信號被平均化，而且平均化的模擬信號經(jīng)過AD轉換，4×4像素的電信號被相加為一個像素，并作為復像素輸出。
如上所述，通過無像素相加、2×2像素相加和4×4像素相加的驅動，S/N可以很高，幀速率可以很快。
下面，描述對作為本發(fā)明特征的用于增益校正的圖像的拍攝。
在本實施例中，為了獲得具有高S/N且沒有偽像的放射線圖像，對每個拍攝模式都拍攝用于增益校正的圖像。在本實施例中，如圖3所示，設置了一個靜止圖像拍攝模式和三個運動圖像拍攝模式總共四個運行模式。在本實施例中，如圖3所示，對每個運行模式在低管電壓、中等管電壓和高管電壓三個不同的管電壓下拍攝用于增益校正的圖像。因此在本實施例中，拍攝了四個拍攝模式×三個管電壓＝12幅用于增益校正的圖像。
此外，即使照射相同的x射線，從光電轉換電路單元120輸出的信號量對每種拍攝模式都有所不同。例如，在作為第二運動圖像拍攝模式的2×2像素相加的驅動中，在柵極布線方向上進行相加處理，而在信號布線方向上，由于平均化而輸出兩倍于無像素相加模式的信號。因此，在第二運動圖像拍攝模式(2×2像素相加)時，如果照射與第一運動圖像拍攝模式(1×1像素相加)相同的x射線劑量，則讀出電路單元121b的Amp和AD轉換器的動態(tài)范圍有時候以飽和結束。
此外，在運動圖像拍攝模式和靜止圖像拍攝模式中，讀出電路單元121b的放大器A1至A8的增益是不同的。此時增益的轉變是這樣來執(zhí)行的，通過基于拍攝控制器122的控制而輸入增益信號，操作圖2A和2B所示的開關Gain(增益)，由此轉變讀出電路單元121b的放大器A1至A8的積分電容(Cg和Cf)。
由于讀出電路單元121b的每個放大器A1至A8的輸出是輸出＝1/積分電容，因此，積分電容越小，則增益越高，輸出信號的電平越大。在靜止圖像拍攝中，由于只拍攝一幅x射線圖像，因此即使要照射的x射線劑量稍微大一些也不會導致問題，在運動圖像拍攝的情況下，照射x射線的時間長，因此為每幅圖像照射的x射線量需要限定為最低量。因此為了獲得來自最低x射線量的電信號，進行高增益的讀出。
通過這種方式，運動圖像拍攝模式和靜止圖像拍攝模式、單元像素的相加數(shù)量、以及從光電轉換電路120根據(jù)x射線球管113的管電壓等輸出的電信號是不同的。因此，考慮到讀出電路單元121b的每個放大器A1至A8和AD轉換器AD1至AD8的動態(tài)范圍，需要確定x射線拍攝的條件。但是，為了拍攝用于增益校正的圖像，工程師110很難對每個運行模式逐個地決定其條件并執(zhí)行設置。
因此在本實施例中，設置有每個運行模式的x射線的照射條件和x射線成像裝置的驅動條件的校準表事先存儲在校準表存儲器106中?；谠撔时淼臄?shù)據(jù)，拍攝控制器122允許x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102運行，因此工程師110可以只通過對每個運行模式按下曝光按鈕(未示出)就可以執(zhí)行校準。在此，在本實施例中，例如操作員界面108包括曝光按鈕(未示出)。
下面描述用于增益校正的圖像的獲取處理。
圖7是示出按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的用于增益校正的圖像的獲取處理的流程圖。也就是說，圖7是示出校準時的過程的流程圖。
首先，在啟動校準時，工程師110操作操作員界面108，并執(zhí)行x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102之間的對準(步驟S101)。具體地說，工程師110按照x射線球管113發(fā)出的x射線的照射中心定位在x射線成像裝置101的中心的方式來執(zhí)行該對準。接著，工程師110從操作員界面108指示開始校準(步驟S102)。
拍攝控制器122在從操作員界面108接收了開始校準的指示后讀取存儲在校準表存儲器106中的校準表(步驟S103)。在本實施例中，盡管示出在專用存儲器106中存儲校準表的模式，但是該模式也可以是將該表存儲在外部存儲單元111中而不提供專用存儲器106。
然后，拍攝控制器122根據(jù)校準表的順序首先在圖3所示的靜止圖像拍攝模式中，在x射線球管113處于低管電壓(50kVp)的情況下，執(zhí)行處理以開始拍攝用于增益校正的圖像(步驟S104)。在此，在拍攝用于增益校正的圖像時，在不存在對象116的狀態(tài)下執(zhí)行拍攝。
然后，拍攝控制器122為x射線發(fā)生器裝置102設置在圖3的校準表中示出的x射線的照射條件(照射模式、管電壓、管電流和照射時間)(步驟S105)。具體地說，在步驟S105，為x射線發(fā)生器裝置102設置照射條件以達到照射模式為“一般”，x射線球管的管電壓為“50(kVp)”，管電流為“125(mA)”，而照射時間為“50(ms)”的效果。
如上所述，在本實施例中，當為x射線發(fā)生器裝置102設置x射線的照射條件時，設置x射線球管113的管電壓、管電流、x射線的照射時間和照射模式。此外，除了這些條件之外，當為x射線發(fā)生器裝置102設置x射線的照射條件時，還可以使x射線光圈114同時起作用。
接著，拍攝控制器122為x射線成像裝置101設置圖3的校準表所示的驅動條件(增益和驅動方法)(步驟S106)。具體地說，在步驟S106，為x射線成像裝置101設置驅動條件以達到增益為“1”而驅動方法為“靜止圖像驅動”的效果。
如上所述，在本實施例中，當為x射線成像裝置101設置驅動條件時，設置驅動方法(驅動定時)和增益。在x射線成像裝置101或x射線發(fā)生器裝置102安裝在醫(yī)院時，確定存儲在校準表中的x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102的設置條件，并在安裝之后按照校準表定期執(zhí)行校準。
然后，拍攝控制器122設置x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102中的拍攝條件，然后驅動x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102以準備拍攝(步驟S107)，并等待工程師110按下曝光按鈕(未示出)。
在工程師110按下曝光按鈕(未示出)而曝光按鈕接通時，拍攝控制器122檢測到這種情況(步驟S108)。
接著，拍攝控制器122基于在步驟S105和S106中設置的拍攝條件，允許x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102被驅動，并獲取拍攝的圖像(步驟S109)。具體地說，在步驟S105設置的照射條件下，x射線從x射線發(fā)生器裝置102照射到x射線成像裝置101上。在x射線成像裝置101中，來自x射線發(fā)生器裝置102的x射線由光電轉換電路單元120接收，并基于在步驟S106中設置的驅動條件，控制裝置109讀取由驅動電路單元121a和讀出電路單元121b拍攝的圖像數(shù)據(jù)。由控制裝置109讀取的這一圖像數(shù)據(jù)是用于增益校正處理的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)。
然后，圖像處理單元105基于來自拍攝控制器122的控制執(zhí)行基本處理，如對從x射線成像裝置101讀取的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)進行偏移校正(步驟S110)。接著，圖像處理單元105基于來自拍攝控制器122的控制，在用于增益校正的圖像存儲器107中保存經(jīng)過圖像處理的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)(步驟S111)。
通過步驟S104至S111的處理，在x射線球管113處于低管電壓(50kVp)的情況下執(zhí)行對用于增益校正的圖像的獲取處理。
然后，拍攝控制器122根據(jù)校準表的順序通過在圖3所示的靜止圖像拍攝模式，在x射線球管113處于中等管電壓(80kVp)的情況下，開始拍攝用于增益校正的圖像(步驟S112)。從此時開始，拍攝控制器122根據(jù)圖3的校準表順序重復與在x射線球管113處于低管電壓時獲取用于增益校正的圖像的獲取處理(步驟S104至S111)相同的處理，從而可以獲得圖3所示剩下十一種類型的用于增益校正的圖像。結果，可以將圖3所示總共十二種類型的每種運行模式的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)都存儲在用于增益校正的圖像存儲器107中。
在第一實施例中，盡管對每種運行模式拍攝一幅用于增益校正的圖像，但是可以對每種運行模式都拍攝n幅圖像，這n幅經(jīng)過平均化處理的圖像也可以用作用于增益校正的圖像。通過這種方式，取經(jīng)過平均化處理的圖像作為用于增益校正的圖像，從而可以獲得噪聲減小為 和S/N很高的校正圖像。
按照這種方式，在執(zhí)行如圖7所示用于增益校正的圖像的獲取處理時，工程師110僅執(zhí)行(1)x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102之間的對準操作(步驟S101)；(2)從操作員界面108發(fā)出啟動該校準的指令(步驟S102)；以及(3)對每個運行模式按下照射按鈕(未示出)(12次)(步驟S108)，并且因為不需要針對每個運行模式為x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102設置拍攝條件，因此在校準中不出現(xiàn)錯誤，而且可以將工時的數(shù)量降至最低。
下面描述設置了對象116的情況下的實際對象拍攝操作。
圖8是示出在按照第一實施例的x射線成像系統(tǒng)的拍攝操作中的處理的流程圖。
在開始對象拍攝之前，工程師110允許對象116站在或者躺在x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102之間的預定位置上，并確認對象116和x射線成像裝置101之間的位置關系，并確認對象116的角度。
然后，工程師110通過操作操作員界面108從圖3所示的已執(zhí)行了校準的總共12種運行模式中選擇用于執(zhí)行對象拍攝的運行模式(拍攝模式)(步驟S201)。此時，例如可以采用要拍攝的部位和運行模式保持關聯(lián)的模式，工程師110選擇要拍攝的部位，從而選擇該拍攝模式。
然后，拍攝控制器基于在步驟S201中選擇的運行模式，參考校準表，并設置x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102中的拍攝條件(步驟S202)。在此，例如在步驟S201，考慮選擇x射線球管113處于“靜止圖像拍攝模式”中的“低管電壓”的運行模式的情況。在這種情況下，拍攝控制器122為x射線發(fā)生器裝置102設置照射條件，使其達到照射模式為“一般”，x射線球管113的管電壓為“50(kVp)”，管電流為“125(mA)”以及照射時間為“50(ms)”的效果。此外，拍攝控制器122為x射線成像裝置101設置驅動條件以達到增益為“1”而驅動方法為“靜止圖像驅動”的效果。拍攝控制器122驅動x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102以準備拍攝，并等待工程師110按下曝光按鈕(未示出)。
在工程師110按下曝光按鈕(未示出)而曝光按鈕接通時，拍攝控制器122檢測到這種情況(步驟S203)。
接著，拍攝控制器122基于在步驟S202中設置的拍攝條件，驅動x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102，以獲取拍攝的圖像(步驟S204)。具體地說，在步驟S202設置的照射條件下，從x射線發(fā)生器裝置102照射x射線，穿透對象116的x射線進入x射線成像裝置101中。在x射線成像裝置101中，穿透對象116的x射線被光電轉換電路單元120接收，并基于在步驟S202中設置的驅動條件，控制裝置109讀取由驅動電路單元121a和讀出電路單元121b拍攝的對象圖像數(shù)據(jù)。
然后，圖像處理單元105基于來自拍攝控制器122的控制執(zhí)行基本處理，如對從x射線成像裝置101讀取的對象圖像數(shù)據(jù)進行偏移校正(步驟S205)。
接著，圖像處理單元105基于來自拍攝控制器122的控制，對在步驟S205中處理的對象圖像數(shù)據(jù)進行增益校正。具體地說，圖像處理單元105首先從用于增益校正的圖像存儲器107中提取在與步驟S201中選擇的運行模式相同的條件下拍攝的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)。圖像處理單元105將對象圖像數(shù)據(jù)除以所提取的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)等，由此執(zhí)行增益校正。此后，圖像處理單元105在需要時根據(jù)圖像處理條件執(zhí)行缺陷校正處理、空間濾波處理、灰度處理、散射射線校正處理、各種類型的空間頻率處理等。
然后，圖像處理單元105基于來自拍攝控制器122的控制將進行了圖像處理的對象圖像數(shù)據(jù)作為對象圖像顯示在監(jiān)視器上(在本實施例中是操作員界面108)(步驟S207)。
在此，在拍攝運動圖像的情況下，從x射線發(fā)生器裝置102脈沖式地照射x射線，并實時執(zhí)行拍攝→讀出→圖像處理→顯示更新。
如上所述，利用校準表，可以很容易地對每個運行模式拍攝用于增益校正的圖像。利用通過與在拍攝對象圖像時相同的運行模式拍攝的用于增益校正的圖像，執(zhí)行對象圖像的增益校正，從而可以獲得具有高質量且沒有偽像的對象圖像。
(第二實施例)下面描述本發(fā)明的第二實施例。
按照第二實施例的放射線成像系統(tǒng)的構造與圖1和圖2所示的按照第一實施例的放射線成像系統(tǒng)相同。此外，按照第二實施例的放射線成像系統(tǒng)的拍攝操作的處理也與圖8所示的按照第一實施例的放射線成像系統(tǒng)的拍攝操作的處理相同。在按照第二實施例的放射線成像系統(tǒng)中，由于與按照第一實施例的放射線成像系統(tǒng)的差異僅在于對用于增益校正的圖像的獲取處理，因此下面只對此進行描述。
圖9是示出按照第二實施例的x射線成像系統(tǒng)對用于增益校正的圖像的獲取處理的流程圖。也就是說，圖9是示出校準時的過程的流程圖。
在第一實施例中，采用的模式是讀取校準表，在x射線發(fā)生器裝置102和x射線成像裝置101中設置拍攝條件，并由工程師110對每種運行模式按下曝光按鈕(未示出)，從而拍攝用于增益校正的圖像。另一方面，在第二實施例中，x射線自動照射而不需要由工程師110按下曝光按鈕(未示出)，由此拍攝用于增益校正的圖像。
下面基于圖9所示的流程圖進行描述。
首先，與第一實施例類似，在開始校準時，工程師110操作操作員界面108并執(zhí)行x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102之間的對準(步驟S301)。接著，工程師110從操作員界面108指令開始自動校準(步驟S302)。
拍攝控制器122在從操作員界面108接收了自動校準啟動信號之后讀取存儲在校準表存儲器106中的校準表(步驟S303)。
然后，拍攝控制器122根據(jù)校準表的順序首先通過圖3所示的靜止圖像拍攝模式，在x射線球管113處于低管電壓(50kVp)的情況下，執(zhí)行處理以開始拍攝用于增益校正的圖像(步驟S304)。在此，在拍攝用于增益校正的圖像時，在不存在對象116的狀態(tài)下執(zhí)行拍攝。
然后，拍攝控制器122為x射線發(fā)生器裝置102設置在圖3的校準表中示出的x射線的照射條件(照射模式、管電壓、管電流和照射時間)(步驟S305)。
接著，拍攝控制器122為x射線成像裝置101設置圖3的標準表所示的驅動條件(增益和驅動方法)(步驟S306)。
然后，拍攝控制器122為x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102設置拍攝條件，然后驅動x射線成像裝置101和x射線發(fā)生器裝置102以準備拍攝(步驟S307)。
在完成了步驟S307的拍攝準備之后，拍攝控制器122基于在步驟S305中設置的照射條件，允許x射線發(fā)生器裝置102被驅動，從而允許x射線自動從x射線發(fā)生器裝置102照射出來(步驟S308)。
接著，拍攝裝置122基于步驟S306中設置的驅動條件，允許驅動x射線成像裝置101，并獲取所拍攝的圖像(步驟S309)。具體地說，在x射線成像裝置101中，首先轉換電路單元120接收由波長轉換器118根據(jù)來自x射線發(fā)生器裝置102的x射線轉換的光?；谠诓襟ES306中設置的驅動條件，驅動電路單元121a和讀出電路單元121b被驅動，從而執(zhí)行拍攝，并由控制器裝置109讀取拍攝的圖像數(shù)據(jù)。由控制器裝置109讀取的該圖像數(shù)據(jù)是用于增益校正處理的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)。
然后，圖像處理單元105基于來自拍攝控制器122的控制執(zhí)行基本的圖像處理，如對從x射線成像裝置101讀取的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)進行偏移校正(步驟S310)。接著，圖像處理單元105基于來自拍攝控制器122的控制，在用于增益校正的圖像存儲器107中保存經(jīng)過圖像處理的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)(步驟S311)。
通過步驟S304至S311的處理，在x射線球管113處于低管電壓(50kVp)的情況下執(zhí)行對用于增益校正的圖像的獲取處理。
然后，拍攝控制器122根據(jù)校準表的順序，通過圖3所示的靜止圖像拍攝模式，在x射線球管113處于中等管電壓(80kVp)的情況下，執(zhí)行處理以開始拍攝用于增益校正的圖像(步驟S312)。從此時開始，根據(jù)圖3的校準表的順序，拍攝控制器122重復與在x射線球管113處于低管電壓的情況下獲取用于增益校正的圖像的處理(步驟S304至S311)相同的處理，從而可以獲得如圖3所示剩下十一種類型的用于增益校正的圖像。結果，可以將對于圖3所示總共十二種類型的每種運行模式的用于增益校正的圖像數(shù)據(jù)都存儲在用于增益校正的圖像存儲器107中。
一般而言，x射線的曝光是在由來自拍攝控制器(控制器裝置)的曝光請求信號和曝光按鈕信號的邏輯乘積設置的照射時間段內通過x射線照射來執(zhí)行，而在第二實施例中，僅在校準時間內才通過僅來自拍攝控制器122的曝光請求信號照射x射線。由此，一旦啟動校準，工程師110在校準結束前都不需要做任何事。因此，根據(jù)第二實施例，操作過程步驟的數(shù)目可以比第一實施例中的校準操作大大減少。
(第三實施例)下面描述本發(fā)明的第三實施例。
在按照第三實施例的放射線成像系統(tǒng)中，與第一實施例的放射線成像系統(tǒng)的差異僅在于關于存儲在校準表存儲器106中的校準表的信息，因此下面僅對此進行描述。
圖10是示出用于按照第三實施例的x射線成像系統(tǒng)的校準表的一個示例的圖。
與圖3所示第一實施例的校準表相比，圖10示出的第三實施例的校準表作為x射線成像裝置101的驅動條件而被讀取，并且添加了讀出電路單元121b的Amp中的低通濾波器的截止頻率(fc)。
此外，在本實施例中，作為x射線成像裝置101中的驅動條件，除了圖10所示的之外，還可以應用形成還包括施加給光電轉換元件的電壓和施加給開關元件的電壓的校準表的模式。
在靜止圖像拍攝模式中，由于讀取時間慢，因此截止頻率fc低，而噪聲被減小，如圖10所示，另外，在運動圖像拍攝模式中，由于讀取時間快，因此截止頻率fc高，如圖10所示。此外，除了低通濾波器的時間常數(shù)之外，還改變光電轉換元件的偏壓條件以改變光電轉換元件的靈敏度特性，而且改變開關元件的接通電壓以改變該開關元件的接通電阻，從而可以在靜止圖像拍攝時間和運動圖像拍攝時間進行合適的增益校正。
圖1和圖2的包括按照上述各實施例的放射線成像系統(tǒng)的每個單元以及示出放射線成像系統(tǒng)的驅動方法的圖7至圖9的每個步驟都可以通過運行存儲在RAM和ROM等中的程序來實現(xiàn)。該程序和記錄有該程序的計算機可讀存儲介質包含在本發(fā)明中。
具體地說，該程序例如記錄在諸如CD-ROM的存儲介質中或者通過各種傳輸介質提供給計算機。作為存儲該程序的存儲裝置，除了CD-ROM以外，還可以使用軟盤、硬盤、磁帶、磁光盤、非易失性存儲卡等等。另一方面，作為該程序的傳輸介質，可以采用在用于作為載波傳播和提供程序信息的計算機網(wǎng)絡(LAN、WAN如互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡等)系統(tǒng)中的通信介質。此外，作為這種情況下的通信介質，可以采用諸如光纖的有線電路或無線電電路。
此外，不僅在計算機執(zhí)行所提供的程序從而實現(xiàn)按照各實施例的放射線成像系統(tǒng)的功能的情況下，而且在按照各實施例的放射線成像系統(tǒng)的功能由該程序結合在計算機內運行的OS(操作系統(tǒng))或其它應用軟件等實現(xiàn)的情況下，以及在所提供的程序的全部或一部分處理由功能擴展板或功能擴展單元執(zhí)行從而實現(xiàn)按照各實施例的放射線成像系統(tǒng)的功能的情況下，這些程序都包括在本發(fā)明中。
本發(fā)明涉及用于拍攝對象的放射線圖像的放射線成像系統(tǒng)及其驅動方法，尤其是，本發(fā)明適用于在醫(yī)院中用于進行診斷的放射線成像系統(tǒng)，以及為工業(yè)目的用作非破壞性檢查裝置的放射線成像系統(tǒng)。
雖然參照示例性實施例描述了本發(fā)明，應當理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權利要求的范圍應當被賦予最寬泛的解釋，從而涵蓋所有這樣的修改和等同結構及功能。
權利要求
1.一種放射線成像系統(tǒng)，包括放射線成像單元，用于對從用于產生放射線的放射線發(fā)生器照射的放射線進行拍攝；表存儲單元，用于存儲設置有針對多種運行模式中由選擇單元選擇的每一種運行模式的放射線發(fā)生器單元的放射線照射條件以及放射線成像單元的驅動條件的表，該選擇單元用于從所述多種運行模式中選擇用于執(zhí)行拍攝的運行模式；圖像存儲單元，用于存儲在不存在對象的狀態(tài)下針對所述多種運行模式中的每一種運行模式基于用該表設置的條件而拍攝的用于校正的圖像；以及圖像處理單元，用于對所拍攝的對象圖像進行增益校正處理，其中，圖像處理單元利用基于由選擇單元選擇的運行模式從圖像存儲單元中提取的對應的用于校正的圖像，對在存在對象的狀態(tài)下基于在所述表中針對由選擇單元選擇的運行模式設置的條件而獲得的拍攝的對象圖像進行增益校正處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的放射線成像系統(tǒng)，其中所述放射線成像單元包括轉換單元，具有二維矩陣圖案形式的多個像素，其中每個像素包括用于將放射線轉換為電信號的轉換元件和用于傳送轉換元件的電信號的開關元件；以及讀出單元，用于讀取來自轉換單元的電信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的放射線成像系統(tǒng)，其中在所述表中設置的放射線發(fā)生器單元的照射條件包括放射線發(fā)生器單元中的電壓、電流、放射線的照射時間、照射模式中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求2所述的放射線成像系統(tǒng)，其中在所述表中設置的放射線成像單元的驅動條件包括在讀出單元中對電信號的放大系數(shù)、在從轉換單元讀取電信號時該電信號中的像素數(shù)量、施加給轉換元件的電壓、施加給開關元件的電壓以及讀出單元中的低通濾波器的截止頻率中的至少一種。
5.根據(jù)權利要求2所述的放射線成像系統(tǒng)，其中所述轉換元件包括光電轉換元件，而且使用非晶硅作為該光電轉換元件的主要成分。
6.根據(jù)權利要求5所述的放射線成像系統(tǒng)，其中所述光電轉換元件包括MIS類型的光電轉換元件或者PIN類型的光電轉換元件。
7.根據(jù)權利要求5所述的放射線成像系統(tǒng)，還包括波長轉換器，用于轉換放射線的波長，其中由該波長轉換器對放射線進行波長轉換而得到的光入射到所述光電轉換元件。
8.根據(jù)權利要求2所述的放射線成像系統(tǒng)，其中所述轉換元件具有吸收放射線并直接將放射線轉換為電信號的功能，而且該轉換元件采用從非晶硒、砷化鎵、碘化汞、碘化鉛和碲化鎘中選擇的一種作為主要成分。
9.一種放射線成像系統(tǒng)的驅動方法，該放射線成像系統(tǒng)包括放射線成像單元，用于對從用于產生放射線并將其照射到外部的放射線發(fā)生器單元照射的放射線進行拍攝；表存儲單元，用于存儲設置有針對多種運行模式中由選擇單元選擇的每一種運行模式的放射線發(fā)生器單元的放射線照射條件以及放射線成像單元的驅動條件的表，該選擇單元用于從所述多種運行模式中選擇用于執(zhí)行拍攝的運行模式；該放射線成像系統(tǒng)的驅動方法包括存儲步驟，用于在圖像存儲單元中存儲在不存在對象的狀態(tài)下針對所述多種運行模式中的每一種運行模式基于在該表中設置的條件而拍攝的用于校正的圖像；取出步驟，基于由選擇單元選擇的運行模式從圖像存儲單元中提取對應的用于校正的圖像；以及圖像處理步驟，用于利用在取出步驟中提取的用于校正的圖像，對在存在對象的狀態(tài)下基于在所述表中針對由選擇單元選擇的運行模式設置的條件而拍攝的對象圖像進行增益校正處理。
10.根據(jù)權利要求9所述的驅動方法，其中在所述表中設置的放射線發(fā)生器單元的照射條件包括放射線發(fā)生器單元中的電壓、電流、放射線的照射時間、照射模式中的至少一種。
11.根據(jù)權利要求9所述的驅動方法，其中所述放射線成像單元包括轉換單元，具有二維矩陣圖案形式的多個像素，其中每個像素包括用于將放射線轉換為電信號的轉換元件和用于傳送轉換元件的電信號的開關元件；以及讀出單元，用于讀取來自轉換單元的電信號，其中在所述表中設置的放射線成像單元的驅動條件包括在讀出單元中對電信號的放大系數(shù)、在從轉換單元讀取電信號時該電信號中的像素數(shù)量、施加給轉換元件的電壓、施加給開關元件的電壓以及讀出單元中的低通濾波器的截止頻率中的至少一種。
全文摘要
在對拍攝的對象圖像進行增益校正時，可以獲取具有高質量且沒有偽像的對象圖像。為此目的，提供圖像存儲單元以存儲在不存在對象的狀態(tài)下針對多種運行模式的每一種運行模式基于用該表設置的條件而拍攝的用于校正的圖像；并且提供圖像處理單元以對所拍攝的對象圖像進行增益校正處理，并且利用基于由選擇單元選擇的運行模式從圖像存儲單元中提取的對應的用于校正的圖像，對在存在對象的狀態(tài)下基于在表中為由選擇單元選擇的運行模式設置的條件而獲得的拍攝的對象圖像進行增益校正。
文檔編號G01N23/04GK101088463SQ20071011010
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權日2006年6月16日
發(fā)明者竹中克郎, 遠藤忠夫, 龜島登志男, 八木朋之, 橫山啟吾 申請人:佳能株式會社