(57)【要約】【課題】大面積固体Ｘ線検出器において、操作者の負担を少なくし、且つ操作者の主観的基準によらない不良ピクセル識別を行なう。【解決手段】検出器の各々のピクセルは初期画像を画定する初期強度信号を発生する。プロセッサ（３６）は既知の不良ピクセル集合を含む初期不良ピクセル・マップ（３０）を記憶しており、信号が発生された後に不良ピクセル集合以外に対応する強度信号を自動的に用いて不良ピクセルの置き換え用強度信号を発生し、補正済画像を形成する（６６）。追加の不良ピクセルを識別する装置は、画像データが収集された後に、初期画像及び補正済画像の少なくとも一方を検査して、予期しない値を有するピクセルを含む追加の不良である可能性が高いピクセル集合を識別する（７２）。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体フラット・パネル検出器（２２）と画像プロセッサ（３６）とを含む検出器システムと共に用いられる装置であって、前記検出器は複数のピクセルを含んでおり、各々のピクセルは初期強度信号を発生し、該初期信号は併せて初期画像を画定し、前記プロセッサは既知の不良ピクセル集合を含む初期不良ピクセル・マップを記憶しており、前記プロセッサは、信号が発生された後に前記不良ピクセル集合以外に対応する強度信号を自動的に用いて前記不良ピクセル集合のピクセルの各々について置き換え用強度信号を発生し、これにより補正済画像を形成し、当該装置は追加の不良ピクセルを識別する装置であって、前記画像データが収集された後に、前記初期画像及び前記補正済画像の少なくとも一方を検査して、予期しない値を有するピクセルを含む追加の不良である可能性が高いピクセル集合を識別するプロセッサ（３６）と、前記不良である可能性が高い集合をシステム利用者に対して示すインタフェイス（６９）とを備えた装置。
【請求項２】
前記インタフェイス（６９）はまた、前記不良である可能性が高い集合の少なくとも部分集合を受け入れるツール（５０、５２）を提供しており、部分集合が利用者により受け入れられた場合には、前記プロセッサは、前記受け入れられた部分集合を前記既知の不良ピクセル集合に追加して更新済不良ピクセル・マップを生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
部分集合が利用者により受け入れられた場合には、前記プロセッサ（３６）は、前記更新済不良ピクセル・マップを生成した後に、前記更新済不良ピクセル・マップのピクセル以外のピクセルに対応する前記初期強度信号を用いて前記更新済不良ピクセル・マップのピクセルの各々について置き換え用強度信号を発生して最終画像を形成し、該最終画像を前記インタフェイス（６９）を介して前記利用者に提供する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記更新済不良ピクセル・マップは、後に行なわれる信号補正のための前記初期不良ピクセル・マップとして記憶される（８０）、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記受け入れるツールは、前記利用者が前記不良である可能性が高い集合の全体を受け入れることを可能にするツール（５０）を含んでいる、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記受け入れるツールは、前記利用者が、前記部分集合を受け入れる前に、前記プロセッサ（３６）により識別された前記不良である可能性が高い集合に対して画像ピクセルを加除することを可能にするツール（５２）を含んでいる、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記ツールは、前記補正済画像（４０）を前記利用者に対して提供して、前記不良である可能性が高い集合を前記補正済画像上に示す、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、各々のピクセルについて、ピクセル信号強度を当該特定のピクセルに近接したピクセルの信号強度と比較して（６８）、前記特定のピクセルに対応する前記信号強度と前記近接したピクセルに対応する信号強度との間の分散が閾値レベルを上回った場合には、前記特定のピクセルを不良である可能性が高い集合のピクセルとして識別することにより、不良である可能性が高い集合のピクセルを識別する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記分散（５５）は利用者により選択可能である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ツールは、前記補正済画像（４０）を前記利用者に対して提供して、前記不良である可能性が高い集合を前記補正済画像上に示す、請求項２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出器に関し、さらに具体的には、大面積固体Ｘ線検出器での不良ピクセル識別に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線技術分野において大面積固体Ｘ線検出器が開発されている。かかる検出器は典型的には、横列及び縦列を成して構成されており各々ＦＥＴスイッチを付設したフォトダイオードのアレイに接してシンチレータ層を含んでいる。シンチレータ層はＸ線フォトンを光フォトンへ変換する。フォトダイオードのアレイは光フォトンを電気的な強度信号へ変換する。フォトダイオードは初期状態では、既知の電位によって特徴付けられる安定な電圧源にフォトダイオードの各々を接続することにより別個に充電される。各々のフォトダイオードは専用のＦＥＴスイッチを介して電源に接続されている（すなわちフォトダイオードの各々に別個のＦＥＴスイッチが設けられている）。
【０００３】
動作時には、フォトダイオードは付設のＦＥＴスイッチをオフにすることにより分離される。Ｘ線を照射するとシンチレータ層は発光し、この光によって各々のフォトダイオードがダイオード位置でのＸ線照射量に比例して放電する。短い照射時間の後に、ダイオードは、安定電圧源にダイオードを再び接続することにより再充電される。各々のダイオードを初期電圧まで復元するのに用いられた電荷が検知回路によって測定され、測定値をディジタル化して、撮像によるディジタル強度信号配列として記憶する。取得の後に、得られた強度信号配列は検出器に入射したＸ線の分布のＸ線画像を構成する。以下では、各々のフォトダイオード−ＦＥＴスイッチの対を検出器「ピクセル」と呼ぶ。
【０００４】
以上に述べた形式の固体Ｘ線検出器は、多数（例えば数百万）の検出器ピクセルを含んでおり、各々のピクセルが別個の強度信号を発生する。検出器製造工程における非一様性のため、検出器の異なる各領域は典型的には、検出器の固有特性差及び物理的制限に起因する異なる読み出し挙動によって特徴付けられる。診断品質の画像を形成するためには、固有特性差及び物理的制限を補償しなければならない。このために、典型的な補償アルゴリズムはしばしば、各々の未補正の元のピクセル強度値からピクセルに特定的なオフセット値を減算して、ピクセルに特定的なゲイン補正ファクタを減算結果に乗算することを含んでいる。
【０００５】
オフセット値及びゲイン補正ファクタの範囲は限定されており、従って、当然のことながら検出器ピクセルのうち少なくとも一部は、オフセット値及びゲイン・ファクタを用いても実際のＸ線強度を反映するように補正し得ない信号を発生する。これらの欠陥ピクセルを以下では「不良ピクセル」と呼ぶ。
【０００６】
幸いなことに、医療Ｘ線画像を形成するためには完璧な検出器が求められる訳ではない。この観点で、医療画像で明瞭に観察され得る対象の最小寸法は、イメージング・システムの検出量子効率（ＤＱＥ）によって決まる。大面積固体検出器について、検出器のＤＱＥに影響を及ぼす因子として、光フォトン及び二次Ｘ線フォトンのシンチレータ層での横方向拡散、並びに検出器ピクセルの有限の寸法及び雑音特性がある。従って、シンチレータ層構造及びピクセル寸法を、検出器のＤＱＥが最小の関心対象を観察可能にした画像を形成するのに適当なものとなるように設計することができる。さらに明確に述べると、適当なＤＱＥを与えるために、最小の撮像関心対象であっても１よりも多い検出器ピクセル（すなわち検出器素子）に跨がって信号を拡在させるようにピクセル寸法を選択することができる。対象の信号が１よりも多いピクセルに跨がって拡在していると、多数の「不良ピクセル」がかなりの大きさの集団を成して集合していない限り不良ピクセルによる情報の損失は最小限となる。
【０００７】
それでも、不良ピクセルからの信号強度はＸ線照射に独立であるか、又は隣接する正常ピクセルによって発生される信号強度とは異なる方式でＸ線照射に依存するかのいずれかであるので、不良ピクセルの影響は得られる画像でアーティファクト（例えばピクセル及び線等）として視覚的に目立ち、従って診断有用性が低下する。
【０００８】
業界では、不良ピクセルを識別して、不良ピクセルの影響を実質的に抑える適当な強度値で置き換える幾つかの方法が開発されている。不良ピクセルを補償する方法は一般的には、不良ピクセルを識別する工程と、次いで不良ピクセル強度を置き換える工程とを含む２段階工程である。不良ピクセルの識別に関しては、典型的には、検出器を顧客に出荷する前に、検出器製造者は製造された各々の検出器に対して試験を行なって「製造者不良ピクセル・マップ」を識別する。製造者マップは、検出器と共に顧客に提供されて、画像データを収集した後に既知の不良ピクセルを補正するために画像プロセッサによって用いられる。
【０００９】
また、各検出器素子は様々な利用寿命を有しており、製造者が出荷する初期状態では正常であった検出器ピクセルのうち少なくとも一定の百分率のものが、検出器の利用時に不良となることが知られている。この理由から、製造者マップに含まれているピクセルに追加される不良ピクセルを識別する様々な試験が考案されており、これらの不良ピクセルを製造者マップに追加して結合マップを形成することができる。
【００１０】
追加の不良ピクセルを識別する一方法は、許容限度を外れたオフセット値（Ｘ線照射を行なわないで得られる信号として定義される）又はゲイン・ファクタ（単位Ｘ線照射当たり得られる信号として定義される）を要求する各々のピクセルを見出すものである。この場合には、ピクセルのオフセット値及び／又はゲイン・ファクタが、利用可能な読み出し電子部品によって補正可能な範囲の外にある場合にピクセルを不良と識別する。
【００１１】
少なくとも一つの方法によれば、Ｘ線照射を行なわないで得られる何枚かの画像（「暗画像」とも呼ぶ）を共に平均することによりピクセル・オフセット値の画像が形成される。オフセット値が最大補正可能オフセットを上回っているか又は最小補正可能オフセット値を下回っているピクセルを不良ピクセルとして識別する。
【００１２】
ゲイン・ファクタの画像は、一様なＸ線照射で得られた何枚かの画像を共に平均し、オフセット値画像を減算して、所定の値（典型的には中央値）に正規化することにより形成される。ゲイン・ファクタ画像は、対応するピクセルのゲインに比例したピクセル値を有する。ここでもゲイン・ファクタが最大補正可能ゲイン・ファクタを上回っているか又は最小補正可能ゲイン・ファクタを下回っているピクセルを不良ゲインのピクセルとして識別して、やはり不良ピクセル・マップに加える。
【００１３】
オフセット試験、ゲイン試験又は他の試験のいずれかから不良ピクセルを識別する上述の各方法は、検出器の寿命の様々な時点で実行することができる。検出器製造時に実行する場合を「製造時不良ピクセル・マップ」と呼び、設置済製品の較正時に実行する場合を「システム不良ピクセル・マップ」と呼び、イメージング・システムがアイドル状態であるとシステム画像プロセッサが検出したとき（すなわち検出器が利用されていないとき）にバックグラウンド・タスクとして稼働して設置済製品に対して実行する場合を「実行時不良ピクセル・マップ」と呼ぶ。
【００１４】
ピクセルは、幾つかのＸ線エネルギ範囲でのみ欠陥を呈する場合がある。例えば、Ｘ線源が５種類の異なるエネルギ・レベルでＸ線を発生し得るとすると、検出器ピクセルが５種類のレベルのうち１種類でのみ欠陥を呈し、他の４種類では欠陥を呈さない場合がある。この理由から、少なくとも幾つかのシステムは、何種類かの異なるエネルギ依存型不良ピクセル・マップを記憶しており、データ取得時に用いられるＸ線エネルギ・レベルの関数として適当な不良ピクセル・マップを選択する。
【００１５】
画像処理時には、ピクセル強度データを収集した後に、結合マップ内の各々の不良ピクセルについて、画像プロセッサは周囲の正常ピクセルに対応するピクセル強度データを用いて置き換え用ピクセル強度値を生成する。置き換え用ピクセル値を求めるために、加重付き補間又は補外等の幾つかの異なる強度置き換えアルゴリズムの任意のものを用いてよい。強度判定アルゴリズムの一例が、１９９７年８月１２日に付与されて本出願と共通に所有されている米国特許第５，６５７，４００号“Automatic Identification And Correction Of Bad Pixels In A Large Area Solid State X-ray Detector”に記載されている（特許文献１）。
【００１６】
不良ピクセル補正方法は明らかに診断面でより有用な画像を与えるが、何らかの点で不良ピクセルの数及び／又はパターンが診断品質画像を確保するのに必要な最低限の検出器性能を超えると、検出器自体を修理するか又は交換しなければならない。このように、例えば検出器ピクセルの１０％が不良であるときに検出器を欠陥品であると見做す。他の例では、検出器の検出面が１０行×１０列を含む１００個の別個の区画に分割可能である場合に、任意の１区画のピクセルの１５％が不良であるときに検出器を欠陥品と見做す。
【００１７】
以上に述べたあらゆる検出器試験にも拘わらず、試験の時点で幾つかの不良ピクセルに対応するピクセル強度値が試験を実行するのに用いられる限度に合格するため、これらの不良ピクセルが検出から漏れることが知られている。加えて、試験の実行時点では試験の要件を満たしていたにも拘わらず、後のデータ取得工程では異なる動作をするピクセルがある。理由の如何を問わず結合不良ピクセル・マップに含まれていない不良ピクセルを以下では「隠蔽性（maskable）不良ピクセル」と呼ぶ。
【００１８】
隠蔽性不良ピクセルを補償するために、製造者不良ピクセル・マップの各々の不良ピクセルについて補正済の画像をインタフェイス表示器を介してシステム利用者に提供する方法が知られている。この後に、表示器を介して補正済画像を視覚的に検査するときに、利用者が不良であると考える追加の画像ピクセルを選択するツールが利用者に提供される。利用者が不良と考えるピクセルの全てを利用者が選択した後に、利用者が選択したピクセルを製造者不良ピクセル・マップに追加すると、更新したマップが後の補正工程で利用可能となる。
【特許文献１】米国特許第５，６５７，４００号
【特許文献２】米国特許第４，９９６，４１３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述のシステム及び方法は得られる画像の診断有用性を明らかに高めるが、残念ながら、これらのシステム及び方法は幾つかの欠点を有している。第一に、置き換え前の画像で隠蔽性不良ピクセルが明瞭に見えていても、システム利用者にとっては置き換えのために画像内の各々の隠蔽性不良ピクセルを指定することは負担である。例えば、システム利用者が画像を観察したときに画像に３００個の異なる隠蔽性不良ピクセルが明瞭に見えているとする。検出器座標（例えば行及び列）の指定であれマウス制御式カーソルのようなグラフィック・ユーザ・インタフェイスを介したものであれ３００個の不良ピクセルの各々を独立に選択することは極めて煩雑であり、多くの場合にはシステム利用者は実行しない。
【００２０】
第二に、システム利用者が隠蔽性不良ピクセルに印付けすることを選択したとしても、印付けの実効性は利用者がどの程度正確に隣接する信号の不一致を認知するかに依存する。このため、利用者の認知力が僅かに逸脱していると、この利用者は、実際には客観的基準では不良と考えられない幾つかのピクセルを不良と印付けする可能性がある。この場合の危険性は、認知力の低い利用者が結合不良ピクセル・マップを誤って修正して、このマップを後に用いるとシステムによって後に形成される画像が劣化する可能性があることである。
【００２１】
第三に、異なる解剖学的構造が異なるＸ線コントラストを有することは公知である。例えば、Ｘ線心画像は、様々な血管壁及び隣接する体液によって特徴付けられ、これらの血管壁及び体液は第一のレベルの予期されるコントラストで特徴付けられ得る（例えば隣接したピクセル同士の間に全く異なるコントラストが予期される場合）一方で、マンモグラフィ画像は、第二のレベルのコントラストが予期される血管及び体液によって特徴付けられ得る。この場合に、隠蔽性不良ピクセルを識別するときに適用されるべき視認性及びコントラストの閾値は、撮像される解剖学的構造によって異なり依存する筈である。不良ピクセルを識別するのにシステム利用者によって適用される主観的基準に頼ったシステムでは、最適な閾値が適用されない可能性が非常に高い。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、固体フラット・パネル検出器と画像プロセッサとを含む検出器システムと共に用いられる装置を含んでおり、検出器は複数のピクセルを含んでおり、各々のピクセルは初期強度信号を発生し、初期信号は併せて初期画像を画定し、プロセッサは既知の不良ピクセル集合を含む初期不良ピクセル・マップを記憶しており、プロセッサは、信号が発生された後に不良ピクセル集合以外に対応する強度信号を自動的に用いて不良ピクセル集合のピクセルの各々について置き換え用強度信号を発生し、これにより補正済画像を形成し、本装置は追加の不良ピクセルを識別する装置であって、画像データが収集された後に、初期画像及び補正済画像の少なくとも一方を検査して、予期しない値を有するピクセルを含む追加の不良である可能性が高いピクセル集合を識別するプロセッサと、不良である可能性が高い集合をシステム利用者に対して示すインタフェイスとを備えている。
【００２３】
本発明はまた、固体フラット・パネル検出器と画像プロセッサとを含む検出器システムと共に用いられる方法を含んでおり、検出器は複数のピクセルを含んでおり、各々のピクセルは初期強度信号を発生し、初期信号は併せて初期画像を画定し、プロセッサは既知の不良ピクセル集合を含む初期不良ピクセル・マップを記憶しており、プロセッサは、信号が発生された後に不良ピクセル集合以外に対応する強度信号を自動的に用いて不良ピクセル集合のピクセルの各々について置き換え用強度信号を発生し、これにより補正済画像を形成し、本方法は追加の不良ピクセルを識別する方法であって、画像データが収集された後に、予期しない強度値を有するピクセルを含む不良である可能性が高いピクセル集合を識別するためにプロセッサを介して初期画像及び補正済画像の少なくとも一方を自動的に検査する工程と、不良である可能性が高い集合をインタフェイスを介してシステム利用者に対して示す工程とを備えている。
【００２４】
本発明はさらに固体フラット・パネル検出器と画像プロセッサとを含む検出器システムと共に用いられる方法を含んでおり、検出器は複数のピクセルを含んでおり、各々のピクセルは初期強度信号を発生し、初期信号は併せて初期画像を画定し、プロセッサは既知の不良ピクセル集合を含む初期不良ピクセル・マップを記憶しており、本方法は、信号が発生された後に、予期しない値を有するピクセルを含む不良である可能性が高いピクセル集合を識別するために撮像プロセッサを介して不良ピクセル集合以外に対応する初期強度信号を検査する工程と、不良ピクセル集合のピクセルの各々について置き換え用強度信号を発生し、これにより補正済画像を形成するために不良ピクセル集合以外に対応する強度信号を用いる工程と、インタフェイスを介して補正済画像を提供する工程と、補正済画像において不良である可能性が高い集合を識別すると共に利用者識別の不良ピクセルの選択についてインタフェイスを監視する工程と、利用者識別の不良ピクセルが指定されたときに、更新済不良ピクセル・マップを生成するために利用者識別の不良ピクセルを不良ピクセル集合に追加する工程と、更新済不良ピクセル・マップのピクセルの各々について置き換え用強度信号を発生して、これにより補正済画像を形成するために、更新済不良ピクセル・マップ以外に対応する強度信号を用いる工程と、補正済画像をインタフェイスを介してシステム利用者に対して表示する工程とを含んでいる。
【００２５】
本発明のこれらの観点及び他の観点は、以下の説明から明らかとなろう。以下の説明では、本発明の一部を成しており本発明の好適実施形態を示している添付図面を参照する。かかる実施形態は必ずしも本発明の全範囲を表わしている訳ではなく、従って、本発明の範囲を解釈するためには特許請求の範囲を参照されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
ここで図面を参照して説明する。具体的には図１を参照して、本発明をＸ線イメージング・システム１４の例について説明する。Ｘ線イメージング・システム１４は、Ｘ線源１８、大面積固体Ｘ線検出器２２、患者載置テーブル２０、電源１６、検出器コントローラ２７、取得サーキットリ２８、システム・プロセッサ３６、データベース３０、及び参照番号３８によって全体的に示すユーザ・インタフェイスを含んでいる。図示のように、Ｘ線源１８が電源１６によって励起されると、線源１８はＸ線ビーム１７を放出する。線源１８及び検出器２２は、線源１８から放出されるＸ線ビーム１７が検出器２２の検出面に向かって照射されて検出面の範囲に広がるように、撮像域の両側に並置されている。
【００２７】
患者載置テーブル２０は一般的には、患者１９がテーブル２０に支持されて撮像域内に配置されているときに患者又は少なくとも患者の関心のある一部がＸ線ビーム１７の内部に収まるようにＸ線ビーム１７内に配置される。このようにして、患者１９を透過したビームの部分がＸ線検出器の検出面に入射する。
【００２８】
一般的には、検出器２２は、シンチレータ層又はシンチレータ結晶２４と光検出器アレイ２６とを含んでいる。撮像の技術分野では周知のように、Ｘ線フォトンがシンチレータ層２４に入射すると、層２４はＸ線フォトンを光へ変換する。光検出器アレイ２６は、アモルファス・シリコン・ウェーハに配列されている検出器素子（特に番号を付さない）のマトリクスを含んでいる。検出器素子は典型的には、素子の横列及び縦列から成る二次元アレイを形成するように配列されている。例えば、典型的な高分解能Ｘ線検出器は、別個の検出器素子から成る２０００行の横列と同様数の縦列とを含み得る。検出器素子の構築及び動作は当技術分野で周知であるので、説明を単純化するためにここでは立ち入らない。
【００２９】
検出器素子の設計及び動作についてのさらに詳細な説明は、１９９１年２月２６日に付与された米国特許第４，９９６，４１３号“Apparatus and Method for Reading Data from an Image Detector”を参照されたい（特許文献２）。尚、この特許を検出器素子の設計及び動作に関する教示について参照により本明細書に取り入れる。本発明の目的では、アレイ２６の多数の検出器素子の各々が、シンチレータ層２４の近接部分によって発生される光を検出し、検知した光の強度に依存する大きさを有する素子信号を発生すると述べておけば十分であろう。以下では、上での背景の説明と整合性を取るために、検出器素子を検出器ピクセル又は単にピクセルと呼ぶ。
【００３０】
図１の説明を続ける。検出器２２は取得サーキットリ２８に結合されており、取得サーキットリ２８はデータベース３０に結合されている。名称から分かるように、取得サーキットリ２８は、データ取得工程時に検出器２２からデータを取得するように構成されており、データが検出器２２から取得されると、サーキットリ２８は、取得されたデータを別個のＸ線画像又は画像データ集合としてデータベース３０に記憶させる。
【００３１】
システム・プロセッサ３６はイメージング・システム１４の全体動作を制御する。この観点で、プロセッサ３６は電源１６、取得サーキットリ２８及びデータベース３０の各々に結合されている。加えて、プロセッサ３６は、データ取得時及び様々な指令手順時の検出器２２の動作を制御する検出器コントローラ２７に結合されている。さらに、プロセッサ３６は、双方向通信を行なうようにシステム・ユーザ・インタフェイス３８に結合されている。このようにして、プロセッサ３６は、インタフェイス３８を介してシステム命令を受けると共に、システム利用者に対して表示するための情報をインタフェイス３８に供給することができる。
【００３２】
インタフェイス３８は、表示器１２と、システム利用者がシステム１４に制御情報を供給することを可能にする何らかの形式の入力装置（１又は複数）とを含むコンピュータ・ワークステーションである。図１では、入力装置の例としてキーボード１０及びマウス３４が含まれており、これらの入力装置を用いて計算機業界で公知の態様で表示器１２上で指定及び選択用カーソルを制御することができる。
【００３３】
図２に表示画面ショット６９の例を示す。本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、画面ショット例として、画像領域４０と画面ショットの下部に示すユーザ・インタフェイス領域４２とを含む二つの異なる領域が含まれている。名称から分かるように、画像領域４０は、Ｘ線画像を検査のためにシステム利用者に提供するのに用いられる。同様に名称から分かるように、インタフェイス領域４２は、システム利用者との相互作用を容易にするために設けられており、このために複数の選択可能なアイコン４８、４９、５０、５２及び５５等が設けられている。他のインタフェイス画面ショットのレイアウトも思量され、また他の形式のインタフェイスも思量される。
【００３４】
図１に戻ると、データベース３０は、画像を記憶するのに用いられるばかりでなく、本発明による方法を実行するためにプロセッサ３６によって要求される他の様々な形式の情報を記憶するのにも用いられる。この観点で、データベース３０に記憶され得るその他一形式の情報に、プロセッサ３６によって要求される様々な形式の不良ピクセル（bad pixel、ＢＰ）マップがある。例えば、製造者ＢＰマップ、システムＢＰマップ、実行時ＢＰマップ及び結合ＢＰマップ（すなわち製造者マップ、システム・マップ及び実行時マップの各々での不良ピクセルの結合を含む結合マップ）の各々をデータベース３０に別個に記憶させることができる。加えて、一旦、利用者がＢＰマップを定義したら、利用者定義ＢＰマップ（ＵＢＰＭ）をデータベース３０に記憶させることができる。さらに、利用者定義ＢＰマップが生成された後に、結合ＢＰマップと利用者定義ＢＰマップとの結合を含む更新済結合ＢＰマップをデータベース３０に記憶させることができる。ここでは、上述のマップ形式（例えば製造者マップ、システム・マップ、実行時マップ、利用者定義マップ、結合マップ及び更新済結合マップ）の各々を複数としてデータベース３０に記憶させてよく、各々の別個のＸ線エネルギ範囲（例えば心撮像、マンモグラフィ、アンジオグラフィ、ラジオグラフィ）に対応して各々のマップ形式の別個のマップをシステム１４と共に用いてよいものとする。さらに、例えば３人の別個の放射線技士が検出器２２についてのそれぞれの利用者定義マップを記憶し得るように、利用者定義マップを異なるシステム利用者毎に記憶させてもよい。
【００３５】
データベース３０に記憶されているもう一つの形式の情報として、不良ピクセル・マップのピクセルについて置き換え用ピクセル値を生成するためにプロセッサ３６によって要求されるプログラムが含まれている。置き換え用ピクセル値を生成するために用いてよい多くの異なるアルゴリズムが存在しており、本発明はかかるアルゴリズムの任意の一つ又は部分集合に限定されない。プロセッサ３６によって実行されるピクセル値置き換えプログラムの基礎を与え得るアルゴリズムの例をさらに十分に理解するためには、米国特許第５，６５７，４００号（特許文献１）を参照されたい。尚、この特許をピクセル置き換えアルゴリズムに関する教示について参照により本明細書に取り入れる。
【００３６】
データベース３０に記憶され得るさらに他の一形式の情報として、ピクセル強度値を隣接ピクセルの値と比較することによりプロセッサ３６がＸ線画像において不良である可能性が高いピクセルの集合を識別するために用いることのできる不良ピクセル識別閾値情報がある。
【００３７】
一般的に述べると、図１に戻って、最初に結合ＢＰマップがデータベース３０に記憶されており、イメージング・システム１４を用いて、データベース３０に画像データ集合として記憶されるＸ線画像データ（すなわちピクセル強度信号の集合）を取得することができるとする。この後に、プロセッサ３６はピクセル信号置き換えプログラムを実行して、結合ＢＰマップの各々のピクセルについて画像集合において置き換え用ピクセルを生成し、得られたデータ集合を補正済画像データ集合としてデータベース３０に記憶させる。
【００３８】
また、図２を参照すると、次いでプロセッサ３６を用いて、画像領域４０内でこの画像データ集合に対応する補正済画像を表示することができる。図２の画像例は、患者の胴体の輪郭４４と、幾つかの体内解剖学的構造５４とを含んでいる。輪郭４４及び解剖学的構造５４の各々は比較的太い線を有しており、構造を画像領域４０内に提供されているその他の情報から区別している。
【００３９】
前述のように、検出器２２の任意のピクセル（例えば検出器素子）が欠陥を有するか又は不良であり、且つこれらのピクセルが不良ピクセル・マップに含まれていない場合には、これらの不良ピクセルに対応するピクセル信号値は置き換えられず、結果として、画像領域４０内に表示されている得られた画像内で不連続性又は不規則性として目立つようになる。図２では、結合不良ピクセル・マップに含まれていない隠蔽性不良ピクセルに対応する不規則性又は不連続性は、細い線で強調表示されている。隠蔽性不良ピクセルを有する二つの領域を参照番号５６によって示す。
【００４０】
図２のように意図的に強調表示しない限り、隠蔽性不良ピクセルに起因する不規則性及び不連続性は図２に示すほど明らかには目立たないことを理解されたい。例えば、図２のように輪郭で囲った不規則性として目立たせなければ、不規則性は単に、不良ピクセルを包囲するピクセルの強度が与えられているときに期待されるよりも小さい又は大きい強度値を有する１個のピクセル又は隣接ピクセルの集合を含むものとなり得る。換言すると、隠蔽性不良ピクセルの影響が単に、ピクセル陰影の不等となり得る。
【００４１】
図１及び図２を続けて参照すると、本発明によれば、プロセッサ３６は、不良である可能性が高いピクセルの集合（例えば、図２の領域５６）を検出器ピクセルによって発生される信号強度の差の関数として識別し、次いで、この不良である可能性が高いピクセル集合をシステム利用者に対して示す。例えば、図２では、プロセッサ３６は領域４０に示すような画像を形成することができ、画像内では、不良である可能性が高いピクセルは１個又は複数の隣接する不良ピクセルを識別する細い線によって印付けされている。このように、不良である可能性が高いピクセルはプロセッサ３６の助けを借りなければ図２に示すほど明らかに目立つことはないが、プロセッサ３６が本発明の方法を実行した後には、不良である可能性が高いピクセルは実際に、本発明の少なくとも一つの実施形態に従って示されるようにして印付けされて、システム利用者が隠蔽性の不良である可能性が高いピクセル集合を識別するのを支援する。
【００４２】
システム利用者が、図２のように強調表示されている不良である可能性が高いピクセル集合と共に画像を観察できることを望む場合もあれば、代替的に不良である可能性が高いピクセル集合を強調表示せずに画像を観察できることを望む場合もあるものと思量される。この理由から、本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、トグル・ボタンを設けて、利用者が不良である可能性が高いピクセルを強調表示しない画像と、図２の画像のように不良である可能性が高いピクセルを強調表示したもう１枚の画像とを切り換えられるようにしてよい。図２では、トグル・ボタンはマウスで選択可能なアイコン４８として設けられており、アイコン４８を選択すると、不良である可能性が高いピクセル集合に対する強調表示効果を除去する。
【００４３】
アイコン４８を選択するために、又はさらに言えば設けられて表示されているその他任意のアイコンを選択するために、マウス３４（図１を参照）を用いて表示画面１２上でカーソル４６を利用者が選択したい任意の点まで移動させることができ、次いで、何らかの形式のマウス選択起動を実行することができる。
【００４４】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態はまた、システム利用者は、プロセッサ３６が不良である可能性が高いピクセルの集合として識別したピクセルの部分集合のみを選択したい場合があるものと思量している。この場合には、利用者は、画像領域４０の強調表示されている不良である可能性が高いピクセルのいずれかまでカーソル４６を移動させて、マウス・ボタンの一つをクリックすることにより該当の強調表示されている不規則性を選択することができる。本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、一旦、強調表示されている不規則性が選択されたら、プロセッサ３６は、画面１２上で不規則性が最初に強調表示された方式とは異なる第二の態様で、選択された不規則性に印付けすることができる。例えば、各々の不規則性の最初の細線の輪郭を第一の色とし、利用者が選択した／受け入れた不規則性を第二の色を用いて輪郭表示することができる。
【００４５】
１以上の不良である可能性が高いピクセルの不規則性が領域４０において印付けされた後に、利用者はアイコン５２を選択することにより、プロセッサ３６に対して利用者が領域４０内に表示されている不良である可能性が高いピクセルのうち印付けされている部分集合のみを選択していることを示すことができる。利用者が、プロセッサ３６によって表示器１２上で強調表示されている不良である可能性が高いピクセルのすべてを受け入れたい場合には、利用者はアイコン５０を選択してよい。
【００４６】
プロセッサが識別した不良である可能性が高いピクセル集合の部分集合又はすべてを選択することを可能にするのに加え、利用者はまた、主観的な利用者規準を適用することにより他の画像ピクセルを不良ピクセルとして独立に指定したい場合があると思量される。この場合には、本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、利用者はカーソル４６を用いて、利用者が選択した不良ピクセル集合に含めるために、プロセッサが識別したピクセルに加えてピクセルを選択することができる。プロセッサが識別して利用者が受け入れた不良ピクセルの場合と同様に、利用者が識別して選択した不良ピクセルは、これらのピクセルを、選択されていないその他のピクセルと区別する何らかの態様で強調表示され得る。
【００４７】
一旦、プロセッサが識別した不良である可能性が高いピクセルのすべて又は部分集合がシステム利用者によって選択されて受け入れられたら、利用者は記憶アイコン４９を選択し、この時点でプロセッサ３６は利用者定義ＢＰマップをデータベース３０に記憶させて後の利用に備える。加えてプロセッサ３６は、本発明の少なくとも一つの実施形態では、利用者定義ＢＰマップと結合ＢＰマップとを結合して、後の工程でＸ線画像データ集合を補正するための更新済結合ＢＰマップを生成する。さらに、本発明の幾つかの実施形態では、プロセッサ３６は更新済結合ＢＰマップを用いて、利用者が利用者定義ＢＰマップを識別するのに用いた画像を補正する。
【００４８】
不良である可能性が高いピクセル集合を識別するためにプロセッサ３６によって実行されるプログラムは様々な異なる形態を取り得るので、ここでの説明を単純化するために、極く単純なプログラムについて説明する。但し、本発明は、不良である可能性が高いピクセル集合を自動的に識別する遥かに複雑なアルゴリズム及び方法も思量していることを理解されたい。
【００４９】
不良である可能性が高いピクセルを識別するために用いることのできる単純な規則の一つは、或るピクセルに関連する強度信号値を隣接ピクセルに関連する強度値と比較するものである。例えば、Ｘ線ビームが実質的に均一な肉に照射されるときには、同じような厚みの均一な肉を透過したＸ線ビームの部分を受光する隣接ピクセルは同様の強度信号値を発生すると期待される。この理由から、規則の一例は、最大ピクセル強度信号を１０とし、一様な厚み部分の患者の解剖学的構造が実質的に均一であるものとすると、隣接ピクセル強度値が有効となるためには互いに対して３単位強度の範囲内になければならないという規則である。この場合には、有効強度差を一般的に「許容最大ピクセル分散」と呼ぶものとする。例えば、第一及び第二の各隣接ピクセルがそれぞれ７単位及び６単位の強度値を有している場合には、これらのピクセル値は両方とも有効であり、対応する検出器ピクセルは適正動作していると考えられる。
【００５０】
しかしながら、図３にはピクセル例の部分集合が示されており、同図では各々のピクセルの内側の数字が信号強度値に対応している。図示のように、強度値２を有する一つのピクセル１２２が、各々強度値７を有する他のピクセルで包囲されている。この場合には、ピクセル１２２の強度を図面の右手のピクセル１２３の強度と比較するときに上述と同じ最大ピクセル分散規則を適用すると（例えば隣接ピクセルの間の最大分散は３単位でなければならないという規則）、二つのピクセルの一方１２２又は１２３が不良であると考えられる。ピクセル１２２及び１２３に隣接するピクセルに対応する他の強度信号値をピクセル１２２及び１２３の値と比較することにより、ピクセル１２２又は１２３のいずれが不良であるかを確認できる筈である。例えば、図３に示すように、ピクセル１２３を包囲するピクセル１２２以外のすべてのピクセルは、ピクセル１２３に対応する値に対して許容可能なピクセル分散（例えば３単位）の範囲内の強度信号値を有している一方で、ピクセル１２２を包囲するピクセルに関連したすべての信号値は、ピクセル１２２に関連する値と３単位を超えて異なっている。この場合には、３単位分散規則の適用によってピクセル１２２が不良である可能性が高いと容易に識別することができる。
【００５１】
隣接した不良ピクセルから成る群が存在していると不良ピクセル識別規則の適用はより困難になる。例えば、再び図３を参照して述べると、ピクセル１２２及び１２３並びにこれらの上方の２個のピクセル１２５及び１２７の各々が不良であり、２単位の強度値を与えているとする。この場合には、不良である可能性が高いピクセルを識別するための隣接する強度値の比較は上に述べた方法ほど明快にはならない。それでも、不良ピクセルを識別するために比較されるピクセル値範囲を拡大することにより精度が高まる。例えば、直に隣接したピクセル値の比較から比較的判然としない結果が得られた場合には、比較されるピクセル値の範囲を自動的に拡張して、対象のピクセル値を包囲している次に最も隣接しているピクセルを含めてよい。場合によっては、次の集合の比較を行なっても信頼性の高まった結果が得られないかも知れないが、この場合には、結果を破棄するか又は比較されるピクセルの範囲をさらに拡大してよい。但し、ピクセル比較が広範囲に及ぶほど信頼性の高い結果が得られる場合には、信頼性の高い結果を用いて特定のピクセルを不良である可能性が高いものとして印付けして、システム利用者の考察に託すことができる。
【００５２】
不良ピクセル識別試験は、様々な要因に依存して異なるものとなりがちである。例えば、不良ピクセル識別試験は、画像データ集合を生成するのに用いられるＸ線エネルギ・レベルの関数として変化し得る。この場合には、比較的低エネルギのＸ線を用いるときに隣接するピクセル強度の間で予期される分散は、比較的高エネルギのＸ線を用いて信号を生成する場合よりも相対的に小さくなる。
【００５３】
もう一つの例として、隣接するピクセル信号強度の間に予期される分散は典型的には、患者の解剖学的構造のどの部分が撮像されているかに関する関数となる。この観点で、撮像対象（例えば患者の胴体）がＸ線を異なるように減弱させる構造を有していることが分かっている場合には、ピクセル強度の間の許容可能な分散の閾値レベルを高くしなければならない。同様に、撮像対象が小領域内部にＸ線を異なるように減弱させる構造／物質を典型的に欠いていることが分かっている場合には、不良である可能性が高いピクセルを識別するための許容可能なピクセル分散の閾値レベルを相対的に低くしなければならない。このため、プロセッサ３６は本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、実行される撮像のＸ線エネルギ・レベル及び形式に応じて異なる不良ピクセル識別閾値レベルを用いることが思量されている。他の要因も同様に閾値レベルに影響を及ぼす可能性があり、上に掲げた二例は網羅するものではなく例示するに過ぎないものと理解されたい。
【００５４】
図４には、不良ピクセル識別閾値テーブル１００が示されている。テーブル１００は、Ｘ線エネルギ欄１０２、撮像形式欄１０４及び許容最大ピクセル分散欄１０６を含めた３列の欄を有している。欄１０２は、図１のビーム１７を発生するのに用いられる典型的なＸ線エネルギ・レベルを含んでいる。欄１０２の各々のエネルギ・レベルの一つ毎に、名称が示しているように、撮像形式欄１０４が当該エネルギ・レベルと共に用いることのできる撮像形式の一覧を含んでいる。例えば、欄１０２のエネルギ・レベルに関して、欄１０４は心撮像、マンモグラフィ及びアンジオグラフィ等を含んでいる。また、欄１０２及び欄１０４のエネルギ・レベル／撮像形式の各々の組み合わせ毎に、欄１０６は許容最大ピクセル分散値を含んでいる。例えば、上述のように一つの最大分散は３単位であってよく、従って、隣接ピクセルが３単位を上回って異なるピクセル強度信号値を有している場合には各隣接ピクセルの一方が不良であると考えられる。
【００５５】
図１に戻って、本発明の方法の任意のものを実行するに先立って、結合ＢＰマップ、ピクセル置き換えプログラム、ＢＰ識別プログラム及びＢＰ識別閾値テーブル１００（再び図４を参照）がプロセッサ３６によるアクセスのためにデータベース３０に記憶されている。撮像工程を実行するためには、患者１９をテーブル２０の支持面に載置して、患者１９の撮像部分が撮像域内に配置されるように患者及びテーブルを線源１８と検出器２２との間に配置する。
【００５６】
図５には、本発明による方法の例６０が示されている。ブロック６２において、線源１８をオンにして、既知のエネルギ・レベルを有するＸ線ビーム１７を発生して患者１９の撮像部分に向けると、患者１７を透過したＸ線は検出器２２の検出器表面に入射する。検出器２２は、検出されたＸ線に対応する初期画像データ集合を生成する。サーキットリ２８は、初期画像データ集合を取得して、集合をデータベース３０に記憶させる。
【００５７】
ブロック６４において、プロセッサ３６は、取得ステップ６２で用いられたＸ線エネルギ・レベルについての既知の結合不良ピクセル・マップをデータベース３０から入手する。ブロック６６において、プロセッサ３６はデータベース３０内のピクセル値置き換えプログラムを実行して、結合不良ピクセル・マップの各々の不良ピクセルについて置き換え用ピクセル値を生成する。置き換え値を、結合不良ピクセル・マップに含まれていないピクセルに対応する初期画像データ集合のピクセル値と結合して補正済画像データ集合を生成し、この集合もやはりデータベース３０に記憶される。
【００５８】
図５及び図４をさらに参照して述べると、ブロック６８において、プロセッサ３６は、不良ピクセル識別閾値テーブル１００にアクセスして、初期画像データ集合を生成するのに用いられたＸ線エネルギ・レベル及び実行された撮像形式（例えば、心撮像、マンモグラフィ等）の両方の関数として欄１０６の隣接ピクセルの許容最大ピクセル分散を識別する。プロセッサ３６は、データベース３０に記憶されているＢＰ識別プログラムを実行することにより、最大ピクセル分散を用いて補正済画像内で不良である可能性が高いピクセル集合を識別する。
【００５９】
ブロック７０において、プロセッサ３６は表示器１２を介して補正済画像を利用者に対して表示する。ブロック７２において、本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、プロセッサ３６は不良である可能性が高いピクセルを補正済画像において自動的に強調表示すると共に、例えばマウス制御式カーソル４６、並びに受け入れアイコン５０及び選択アイコン５２（再び図２を参照されたい）を含めたピクセル選択ツールを利用者に提供する。代替的には、プロセッサ３６は、利用者に対して補正済画像を単純に提供して、例えば領域４２内に設けられているトグル式アイコン４８を選択する等により、プロセッサが識別した不良である可能性が高いピクセル集合を観察する選択肢を利用者に提供してもよい。
【００６０】
続けて、ブロック７４において、プロセッサ３６は、何らかの不良ピクセルがシステム利用者によって受け入れられたか否かを判定する。上述のように、不良ピクセルは、プロセッサが識別した不良ピクセルのすべてを受け入れるか、不良である可能性が高いピクセルの部分集合を選択するか、プロセッサが識別した不良ピクセルを選択すると共に選択ツールを用いて利用者が識別した追加の不良ピクセルをプロセッサが識別したピクセルに追加するか、又はプロセッサが強調表示した集合とは独立に不良ピクセルを単純に選択するかのいずれかによって選択することができる。不良ピクセルを全く受け入れなかった場合には、制御はブロック７２に戻ってプロセッサは画像及び不良である可能性が高いピクセルの表示を続行する。ブロック７４で不良ピクセルが受け入れられた場合には、制御はブロック７６に移って、コントローラ３６は選択された不良ピクセルを結合不良ピクセル集合に追加して更新済結合不良ピクセル集合を生成する。ブロック７８において、プロセッサ３６は、受け入れられた不良ピクセル集合を利用者定義不良ピクセル集合として記憶する。ブロック８０において、プロセッサ３６は、更新済結合不良ピクセル集合を記憶する。ブロック８２において、プロセッサ３６は再びデータベース３０の初期画像データ集合にアクセスして、更新済結合不良ピクセル・マップの各々のピクセルについて置き換え用ピクセル値を生成する。置き換え用ピクセル値は、更新済結合不良ピクセル・マップに存在していないピクセルについての元のピクセル値と結合されて、最終的な補正済画像を形成する。ブロック８４において、最終的な補正済画像をインタフェイス表示器１２を介して利用者に提供する。
【００６１】
本発明の幾つかの実施形態は、システム利用者が最適な利用者定義不良ピクセル・マップを選択するのを支援するために用いることのできる有用な付加的特徴を含んでいる。付加的特徴の一つであるピクセル分散閾値調節ツールは、プロセッサ３６がＢＰ識別プログラムを実行するときに適用する許容最大ピクセル分散レベルをシステム利用者が手動で修正することを可能にする。この観点では、システム利用者が、初期結合ＢＰマップを用いて形成される画像を、プロセッサが識別した不良である可能性が高い強調表示されているピクセルと共に観察するときに、利用者は、強調表示されているピクセルの第一の部分集合を不良と判別標識すべきであるが第一の部分集合を散在させて含む第二の部分集合は不良と標識付けしてはならないという判断を下すことができる。この場合に、プロセッサが識別した不良である可能性が高いピクセルがやはり３００個あるとすると、不良と標識付けしたいピクセルの第一の部分集合を手動で選択する工程は、最善の場合でも負担が大きい。
【００６２】
上の例では、多くの場合に、第二の部分集合のピクセルの殆ど（例えば利用者が不良と標識付けしたくないピクセル）は隣接ピクセル値に対して、第一の部分集合のピクセル値と隣接ピクセル値との間の分散よりも小さい値の分散を有する。例えば、プロセッサ３６が不良である可能性が高いピクセルを識別するために最大ピクセル分散を３単位として適用するとすると、殆どの場合に、第一のピクセル部分集合は、第二の部分集合よりも４単位以上大きい分散を有するピクセルをより大きい百分率で含む。
【００６３】
また、図２に戻ると、プロセッサ３６がＢＰ識別工程を実行するときに適用する分散を利用者が変更することを可能にする分散閾値インタフェイス・ツール５５が領域４２に設けられている。インタフェイス・ツール５５は、適用される分散をそれぞれ増減させる上下の矢印を含んでいる。分散矢印の一方を選択すると、プロセッサ３６は新たな分散を用いてＢＰ識別プログラムを再実行して、画像領域４０内で強調表示されている不良である可能性が高いピクセル集合を更新する。分散は減少させることができ、また分散を減少させる（例えば３単位から２単位へ）ことにより、プロセッサが識別した不良である可能性が高いピクセルの数が増大する場合には増加させることもできる。
【００６４】
また、利用者がインタフェイス・ツール５５を他のインタフェイス・ツールと共に用いて比較的高い分散値を有するすべてのピクセルを選択し、次いで問題のありそうな不良である可能性が高いピクセルをさらに綿密に精査するために表示させ得ることも思量されている。例えば、利用者は、分散閾値を５単位以上まで増大させて、上の例で３００個の不良である可能性が高い元のピクセル集合を７５個の不良である可能性が高いピクセルまで減少させることができる。この後に、利用者は、７５個の不良である可能性が高いピクセルを一括で選択して（例えばアイコン５０を選択することにより）、これらのピクセルを利用者定義ＢＰマップに追加することができる。次に、利用者は、分散を３〜４と指定して、３００個の不良である可能性が高い初期のピクセルの残り２２５個のピクセルをさらに厳密な考察のために表示させることができる。この場合には、利用者は、利用者定義マップに記憶させるアイコン４９を選択する前に、２２５個のピクセルの部分集合を利用者マップに追加するものとして選択することができる。
【００６５】
本発明の範囲を公衆に通告するために特許請求の範囲を掲げる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明によるイメージング・システムの例を示す模式図である。
【図２】本発明に従って図１の表示器を介して提供され得る画面ショットの例図である。
【図３】画像ピクセル例の模式図である。
【図４】本発明で用いられる不良ピクセル識別閾値テーブルの例図である。
【図５】本発明による一方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  キーボード
１２  表示画面
１４  イメージング・システム
１７  Ｘ線ビーム
１８  Ｘ線源
１９  患者
２０  患者載置テーブル
２２  大面積固体Ｘ線検出器
２４  シンチレータ層
２６  光検出器アレイ
３４  マウス
３８  ユーザ・インタフェイス
４０  画像領域
４２  インタフェイス領域
４４  胴体の輪郭
４６  カーソル
５４  体内解剖学的構造
５６  隠蔽性不良ピクセルを有する領域
６０  本発明の方法
６９  表示画面ショット
１００  不良ピクセル識別閾値テーブル
１２２、１２３、１２５、１２７  ピクセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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