(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化された画像解像度で二次元画像の選択区分に対応するX線画像データ信号を与えるための方法であって、
第１時間間隔の少なくとも第１部分の間に、X線受光器を第１量のX線放射にさらす工程と、
前記第１時間間隔の少なくとも第２部分の間に第１データ速度で前記X線受光器から、二次元画像の少なくとも第１区分に対応しかつそれに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を読み出す工程と、
第２時間間隔の少なくとも第１部分の間、前記二次元画像に対応する第２量のX線放射に、前記X線受光器をさらす工程と、
前記第２時間間隔の少なくとも第２部分の間に第２データ速度で前記X線受光器から、前記二次元画像の少なくとも第２区分に対応しかつそれに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を読み出す工程であって、前記第１及び第２の画素放電時間は実質的に等しいところの工程と、
から成り、
前記第１の複数の画素データ信号は前記二次元画像の前記第１区分の少なくとも従属部分を表す、
ところの方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記第１時間間隔の少なくとも第２部分の間に第１データ速度で前記X線受光器から、二次元画像の少なくとも第１区分に対応しかつそれに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記二次元画像の前記第１区分の実質的に連続する第１及び第２の従属部分に対応する前記第１の複数の画素データ信号の第１及び第２部分を同時に読み出す工程から成る、ところの方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記第２時間間隔の少なくとも第２部分の間に第２データ速度で前記X線受光器から、前記二次元画像の少なくとも第２区分に対応しかつそれに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第２の複数の画素データ信号の第１及び第２部分を同時に読み出す工程から成る、ところの方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の複数の画素データ信号は、イメージ画素の複数の行を含むイメージ画素のマトリクスに対応し、さらに、前記複数の行の前記選択された行のイメージ画素の選択された部分に対応する前記第１の複数の画素データ信号の一部を変換することにより、前記第１の複数の画素データ信号を、前記二次元画像の前記第１区分の少なくとも従属部を画像表示装置を通じて表示するのに適した複数のビデオ画像信号に変換する工程を含む、ところの方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１及び第２の複数の画素データ信号は、第１、第２及び第３の連続する複数の行のイメージ画素を含むイメージ画素のマトリクスに対応し、
前記第１時間間隔の少なくとも第２部分の間に第１データ速度で前記X線受光器から、二次元画像の少なくとも第１区分に対応しかつそれに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第２の複数の行のイメージ画素に対応する複数の画素データ信号を読み出す工程から成り、
前記第２時間間隔の少なくとも第２部分の間に第２データ速度で前記X線受光器から、前記二次元画像の少なくとも第２区分に対応しかつそれに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第１及び第３の複数の行のイメージ画素に対応する複数の画素データ信号を読み出す工程から成る、
ところの方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、さらに、前記第２の複数の行の選択された行のイメージ画素の選択された部分に対応する前記第１の複数の画素データ信号の一部を変換することにより、前記第１の複数の画素データ信号を、前記二次元画像の前記第１区分の少なくとも従属部を画像表示装置を通じて表示するのに適した複数のビデオ画像信号に変換する工程を含む、ところの方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１及び第２の複数の画素データ信号は、第１、第２、第３及び第４の連続する複数の行のイメージ画素を含むイメージ画素のマトリクスに対応し、
前記第１時間間隔の少なくとも第２部分の間に第１データ速度で前記X線受光器から、二次元画像の少なくとも第１区分に対応しかつそれに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第２及び第３の複数の行のイメージ画素に対応する複数の画素データ信号を同時に読み出す工程から成り、
前記第２時間間隔の少なくとも第２部分の間に第２データ速度で前記X線受光器から、前記二次元画像の少なくとも第２区分に対応しかつそれに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第１及び第４の複数行のイメージ画素に対応する複数の画素データ信号を同時に読み出す工程から成る、
ところの方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、さらに、前記第２及び第３の複数の行の選択された行のイメージ画素の選択された部分に対応する前記第１の複数の画素データ信号の一部を変換することにより、前記第１の複数の画素データ信号を、前記二次元画像の前記第１区分の少なくとも従属部を画像表示装置を通じて表示するのに適した複数のビデオ画像信号に変換する工程を含む、ところの方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、X線放射の前記第１量はX線放射の前記第２量より少ない、ところの方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、X線放射の前記第１量は実質的にゼロである、ところの方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記第１及び第２データ速度は実質的に等しい、ところの方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記第２データ速度は前記第１データ速度より大きい、ところの方法。
【請求項１３】
強化された画像解像度で二次元画像の選択された区分に対応するX線画像データ信号を与えるための方法であって、
第１の時間間隔の少なくとも第１部分の間に二次元画像に対応する第１量のX線放射及び第２時間間隔の少なくとも第１部分の間に第２量のX線放射へ、X線受光器をさらす工程と、
前記第１時間間隔の少なくとも第２部分の間に第１データ速度で前記X線受光器から、二次元画像の少なくとも第１区分に対応しかつそれに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を読み出す工程と、
前記第２時間間隔の少なくとも第２部分の間に、第２データ速度で前記X線受光器から、前記二次元画像の少なくとも第２区分に対応しかつそれに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を読み出す工程であって、前記第１及び第２の画素放電時間は実質的に等しいところの工程と、
から成り、
前記第２の複数の画素データ信号は前記二次元画像の前記第２区分の少なくとも従属部分を表す、ところの方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記第２時間間隔の少なくとも第２部分の間に、第２データ速度で前記X線受光器から、前記二次元画像の少なくとも第２区分に対応しかつそれに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記二次元画像の前記第２区分の第１及び第２の実質的に連続する従属部分に対応する前記第２の複数の画素データ信号の第１及び第２部分を同時に読み出す工程から成る、ところの方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記第１時間間隔の少なくとも第２部分の間に第１データ速度で前記X線受光器から、二次元画像の少なくとも第１区分に対応しかつそれに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第１の複数の画素データ信号の第１及び第２部分を同時に読み出す工程から成る、ところの方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であって、前記第２の複数の画素データ信号は、複数の行のイメージ画素を含むイメージ画素のマトリクスに対応し、さらに、前記複数の行の選択された行のイメージ画素の選択された部分に対応する前記第２の複数の画素データ信号の一部を変換することにより、前記第２の複数の画素データ信号を、前記二次元画像の前記第２区分の少なくとも従属部を画像表示装置を通じて表示するのに適した複数のビデオ画像信号へ変換する工程を含む、ところの方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法であって、
前記第１及び第２の複数の画素データ信号は、第１、第２及び第３の連続する複数の行のイメージ画素を含むイメージ画素のマトリクスに対応し、
前記第１時間間隔の少なくとも第２部分の間に第１データ速度で前記X線受光器から、二次元画像の少なくとも第１区分に対応しかつそれに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第１及び第３の複数の行のイメージ画素に対応する複数の画素データ信号を読み出す工程から成り、
前記第２時間間隔の少なくとも第２部分の間に、第２データ速度で前記X線受光器から、前記二次元画像の少なくとも第２区分に対応しかつそれに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第２の複数の行のイメージ画素に対応する複数の画素データ信号を読み出す工程から成る、
ところの方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、さらに、前記第２の複数の行の選択された行のイメージ画素の選択された部分に対応する前記第２の複数の画素データ信号の一部を変換することにより、前記第２の複数の画素データ信号を、前記二次元画像の前記第２区分の少なくとも従属部を画像表示装置を通じて表示するのに適した複数のビデオ画像信号に変換する工程を含む、ところの方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法であって、
前記第１及び第２の複数の画素データ信号は、第１、第２、第３及び第４の連続する複数の行のイメージ画素を含むイメージ画素のマトリクスに対応し、
前記第１時間間隔の少なくとも第２部分の間に第１データ速度で前記X線受光器から、二次元画像の少なくとも第１区分に対応しかつそれに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第１及び第４の複数の行のイメージ画素に対応する複数の画素データ信号を同時に読み出す工程から成り、
前記第２時間間隔の少なくとも第２部分の間に、第２データ速度で前記X線受光器から、前記二次元画像の少なくとも第２区分に対応しかつそれに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を読み出す工程は、前記第２及び第３の複数の行のイメージ画素に対応する複数の画素データ信号を同時に読み出す工程から成る、ところの方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、さらに、前記第２及び第３の複数の行の選択された行のイメージ画素の選択された部分に対応する前記第２の複数の画素データ信号の一部を変換することによって、前記第２の複数の画素データ信号を、前記二次元画像の前記第２区分の少なくとも従属部を画像表示装置を通じて表示するのに適した複数のビデオ画像信号に変換する工程を含む、ところの方法。
【請求項２１】
請求項１３に記載の方法であって、X線放射の前記第１量はX線放射の前記第２量より多い、ところの方法。
【請求項２２】
請求項１３に記載の方法であって、X線放射の前記第２量は実質的にゼロである、ところの方法。
【請求項２３】
請求項１３に記載の方法であって、前記第１及び第２データ速度は実質的に等しい、ところの方法。
【請求項２４】
請求項１３に記載の方法であって、前記第１データ速度は前記第２データ速度より大きい、ところの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はX線放射画像システムに関し、特に、拡大を含むの複数の検出及び表示モードで動作可能な固体X線放射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
X線放射の使用は医学診断及び治療における有用かつ広汎なツールとなった。直接投影法において、人体を通過した後にX線のバーストが高解像X線フィルム上に記録される。X線透過法において、イメージ増強管は人体内部の動作をビデオ画像として監視しかつ記録するためにX線放射をビデオ信号に変換する。
【０００３】
良好な空間解像度、高い信号対ノイズ比(SNR)、広い検知面積及び低コストのために、通常は直接投影法が使用されている。しかし、露光したX線フィルムを現像するには典型的に最低９０秒かかり、緊急な場合には長すぎる。また、X線フィルムの比較的低いダイナミックレンジにより過少または過多露光の画像を生じさせ、その結果付加的な照射が必要となり、それが患者へのX線ドーズ量ばかりでなく時間的遅延の増加にもつながる。
【０００４】
X線透過法で使用されるイメージ増強管はX線フィルムより長い露出ラチチュードを有するだけでなく、より制限された検出領域及びより低い空間解像度を有する。全活性領域に関連する低い空間解像度は、イメージ増強管が画像中心部を拡大する点で幾分緩和され、それによって視覚的な詳細を強化する手段を与える。しかし、イメージ増強管は典型的に重く、大きくかつ高価で、後処理により部分的に除去される画像歪みを導入する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多くの他のX線画像技術が開発された。例えば、CR(computed radiography)として知られるひとつの技術は、標準的なX線フィルムカセットと同じ物理的特性を有し、良好な空間解像度、SNR及びダイナミックレンジを有する光刺激性蛍光板の使用に関連する。しかし、X線に露光させた後、光刺激性蛍光板はレーザー装置により走査されなければならず、それは大きくかつ高価で、読み取り処理がフィルムの現像と同じくらい遅い。
【０００６】
良好な空間解像度及びダイナミックレンジとともに、リアルタイムのデジタル画像処理技術の付加的利点を有する他の例は、固体検出パネルの使用に関する。このようなパネルのひとつは、画素の２次元マトリクスとして配列されたアモルファスシリコン(a-Si)検出アレイを使用し、それらの各々は感光エレメント及びトランジスタスイッチから成る。X線フィルムカセットに関して、検出器アレイは、衝突するX線を感光エレメント用の可視光に変換するためにシンチレーション層により覆われる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従う方法は選択部位の２次元画像に対応するX線画像データ信号を強化された画像解像度で与える。目標の画像に対応してX線受光器をX線放射へ選択的に露光させる間、対象領域に対応するイメージ画素データは通常の画素データ放電時間で、通常の画素データ速度で読み出され、一方対象外領域に対応するイメージ画素データも通常の画素データ放電時間で、通常の画素データ速度または増加した画素データ速度のいずれかで読み出される。このような画素データ読出し間隔の間、X線放射露光は継続するかまたは選択的にパルス化される。
【０００８】
本発明のひとつの実施例に従い、選択部分の２次元画像に対応するX線画像データ信号を強化された画像解像度で与えるための方法は、
第１時間間隔の間に、X線受光器を第１量のX線放射で露光する工程と、
２次元画像の少なくとも第１区分に対応し、それに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を、第１時間間隔の間に第１データ速度でX線受光器から読み出す工程と、
第２時間間隔の少なくとも一部の間に、X線受光器を２次元画像に対応する第２量のX線放射で露光する工程と、
２次元画像の少なくとも第２区分に対応し、それに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を、第２時間間隔の間に第２データ速度でX線受光器から読み出す工程と、
２次元画像の第１区分の少なくとも下位部分を画像表示装置を介して表示するのに適当な複数のビデオ画像信号へ、第１の複数の画素データ信号を変換する工程と、
を含む。
【０００９】
本発明の他の実施例に従い、２次元画像の選択区分に対応するX線画像データ信号を強化された画像解像度で与えるための方法は、
第１時間間隔の少なくとも一部の間に２次元画像に対応する第１量のX線放射で、及び第２時間間隔の間に第２量のX線放射で、X線受光器を露光する工程と、
２次元画像の少なくとも第１区分に対応し、それに関連する第１画素放電時間を有する第１の複数の画素データ信号を、第１時間間隔の間に第１データ速度でX線受光器から読み出す工程と、
２次元画像の少なくとも第２区分に対応し、それに関連する第２画素放電時間を有する第２の複数の画素データ信号を、第２時間間隔の間に第２データ速度でX線受光器から読み出す工程と、
画像ディスプレイ装置を通じて、２次元画像の第２区分の少なくとも下位部分を表示するのに適した複数のビデオ画像信号へ、第２の複数の画素データ信号を変換する工程と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の詳細な説明は、添付図面に関する本願発明の実施例である。この説明は例示に過ぎず、本発明の態様を制限するものではない。この実施例は当業者が本願発明を実施することができるように十分詳細に説明されており、本発明の思想及び態様から離れることなく修正された他の実施例が実行され得ることが理解されよう。
【００１１】
本詳細な説明中において、特に明白な指示が無い限り、個々の回路エレメントは単数でも複数でもよい。例えば、用語“回路”は単一のコンポーネントまたは複数のコンポーネントのいずれかを含み、それは能動及び／または受動のいずれかであり、記述される機能を与えるために、接続されまたは一緒に結合される。さらに、用語“信号”はひとつ若しくはそれ以上の電流、ひとつ若しくはそれ以上の電圧、またはデータ信号を指す。図面内で、同じまたは関連するエレメントは同じまたは関連するアルファベット、数または英数字符号を有する。さらに、本発明は別個の電子回路（好適にはひとつまたはそれ以上の集積回路チップ形式）を使って実行されるものであるが、このような回路のある一部の機能は信号周波数または処理されるべきデータの速度に依存して、ひとつまたはそれ以上の適当にプログラムされたプロセッサを使って実行されてもよい。
【００１２】
図１を参照して、本発明に従うX線画像システム10は、検出器カセット12、コンピュータ制御システム14、ユーザーインタフェース16、実質的に相互接続されたX線透過ディスプレイ18a及び放射線透過ディスプレイ18bを含む。ユーザーはユーザーインターフェース16（例えば、グラフィカルユーザーインターフェース、キーボード、マウス等）によりシステム10を制御し、それはコンピュータ制御システム14と繋がっている。したがって、コンピュータ制御システム14は検出器カセット12に対する制御信号13aを生成し、代わりに検出器カセットが画像データ信号13bを与える。所望により、ひとつのディスプレイモニターが、グラフィカルユーザーインターフェース画像ばかりでなく、X線透過画像及び放射線透過画像の両方を選択的に表示することもできる。例えば、すべての画像がウインドウ形式で同時に表示されるか、X線透過画像または放射線透過画像のいずれかがプルダウンメニューバーにより表示されてもよい。該プルダウンメニューバーはX線透過画像または放射線画像の選択を与えるグラフィカルユーザーインターフェースを構成する。
【００１３】
この画像データの処理に続いて、コンピュータ制御システム14は、選択された動作モードに基づいて、X線透過ディスプレイ18aまたは放射線透過ディスプレイ18bで表示するためのX線透過画像データ15aまたは放射線透過画像データ15bを与える。好適にX線透過ディスプレイ18aは、比較的短い残像時間を有するリン蛍光体を使用するため、動く連続画像表示を観測する際の不所望なゴースト画像が減少する。好適に放射線透過ディスプレイ18bは、灰色レベルに対して青色の色合いを与えかつ比較的長い残像時間を有するリン蛍光体を使用するため、標準的な医療X線フィルム画像に典型的に見られる青い色合いを反復しかつ表示画像内の不所望なちらつきが減少する。
【００１４】
図２を参照して、検出器カセットまたは受光器12は、標準的な医療X線フィルムを含む典型的なカセットと外観が類似であり、高い可動性を有しかつ放射線透過動作モードで要求されるのに使用するのが簡単である。ヨウ化セシウム(CsI)のようなシンチレーション層20は、アモルファスシリコン(a-Si)の検出器アレイ22内の感光エレメントにより検出するために、衝突X線光子を吸光しかつ可視光子に変換する。シンチレーション層20の厚さは十分なX線光子を吸収し、かつX線透過動作用の適当なSNRを生成するよう十分な可視光子を生成するように選択される。同様に、結晶CsIのカラムまたはニードルは、放射線透過動作に所望される空間解像サンプリングをサポートするのに十分に小さい直径を有するように選択される。
【００１５】
検出器アレイ22は、周知技術に従って、画像要素または画素と呼ばれる微視的正方形の２次元アレイに設計される。各画素は、発光ダイオードとスイッチングトランジスタとの組み合わせのような、アドレス可能な感光エレメントから成る。以下でより詳細に説明されるように、各画素は、アドレス制御信号を与えるアレイ外のドライブ回路アセンブリ26a、26bからのドライブ信号に従ってアクセスされる。周知技術に従い、発光ダイオードの横方向寸法は放射線透過動作に対して所望の空間的画像解像度を与えるのに十分に小さく、発光ダイオードの容量は放射線透過動作中に生成される最大信号を収容するために所望の信号処理能力を与えるべく十分に大きくなるように設計されている。
【００１６】
ドライブ回路26によりアクセスされた画素データは受信機により読み出されるか、以下で詳細に説明する読出し回路アセンブリ28により読み出される。受信機回路アセンブリ28及び検出器アレイ22はベース板24の反対側に配置されている。受信機回路アセンブリ28は検出器カセット12の横方向サイズを最小化するためにアレイ22の下側に配置され、それにより検出器カセット12をフィルムカセットとほぼ同じサイズに作ることができる。所望であれば、ドライブ回路26もアレイ22の下側に配置することができる。
【００１７】
図３を参照して、上記した検出器アレイ22は、好適実施例においてスイッチングトランジスタ及び発光ダイオード34を含む感光画素30の２次元アレイまたはマトリクスから成る。発光ダイオード34の陽極は、シンチレーション層20からの入射光21の受光のために蓄積する電荷を保存するための容量を確立するべくバイアス電圧35によりバイアスされる。画素30がアクセスされる際、アレイドライブ回路26からの行アドレス信号31がスイッチングトランジスタ32(TFT)のゲートをドライブし、それによって発光ダイオード34からの保存電荷を表すカラムデータ信号33が与えられる。この信号33は受信機回路アセンブリ28内の電荷増幅器により受信されかつバッファされる。
【００１８】
各行アドレス信号31は、画素放電時間と呼ばれる所定時間間隔の間にアサートされる。各行アドレス信号31のアサート中、その行に沿った各画素からの信号33は列データラインを通じて受信回路アセンブリ28へ送信され、そこで各データライン上の信号33が対応する電荷増幅器により受信されかつバッファされる。よって、すべての行の画像データがひとつの画素放電時間間隔で捕捉される。続く画素放電時間間隔について、画像データの次の行が捕捉される。フレーム時間間隔の終わりで、すべての画像は捕捉される。この方法で、すべての検出領域に含まれる画素が個々にサンプリングされる。
【００１９】
上記に基づき及び、ドライバ26と受信機28のより詳細な以下の説明に従い、画素アレイは複数の動作モードをサポートすることがわかる。例えば、放射光透過の動作中、画素データは上記したように画素単位でサンプリングされる。しかし、X線透過の動作中、画素データアクセスは、空間解像度の減少にも係らず、加速される。これは、スーパーピクセルを生成するべく複数の画素を結合またはビンニングすることにより実行される。例えば、画素の２つの行及び列が結合した２×２の画素サブセットが、ドライバ回路組立体26に同時行アドレスを実行させかつ受信機回路アセンブリ28に列ライン信号結合を実行させながら、２つの隣接画素の行及び２つの隣接画素の列を一度にアドレスすることにより作成される。空間解像度が徐々に減少するが、画像捕捉に要する時間が有意に減少し、それによりX線透過画像が実行可能となる。
【００２０】
より選択的な方法でスーパーピクセルの使用も実行される。例えば、活性検出領域の一部のみに関心がある場合、X線透過拡大モードで画像取り込みが実行される。この動作中、関心領域の外側の行は高速でアドレスされるかまたは完全にスキップされ、関心領域の内側の行はより低速でアドレスされる。すべての行をシーケンスするかまたはスキップする全時間はX線透過通常モードに関連するフレーム時間と等しいままである。しかし、関心領域内で利用可能な時間が増加するため、この領域内のスーパーピクセルはサイズが縮小され、それにより空間解像度が増加する。列ライン信号の適当な組み合わせもまた使用される。よって、関心領域のスーパーピクセルのサイズが小さくなるほど、見掛けの倍率が大きくなる。X線透過通常モードで動作するときよりX線透過拡大モードで動作するときの方が検出器で捕捉される面積は小さいが、表示面積は同じままであり、それによって見掛けの倍率が生成される。
【００２１】
図４を参照して、ドライバ回路アセンブリ26は、コンピュータ制御システム14から制御信号13aaを受信するためのローカルコントローラ40と、行アドレス信号31を与えるための一列のゲートドライバ42を含む。これらのゲートドライバ42はシフトレジスタ形式でまたは交互に動作し、ローカルコントローラ40からの制御信号41を使って動作モードに従って個々にプログラムされる。例えば、放射線透過動作中、ドライバ回路42は、行1アドレス信号以外の行アドレス信号がデアサートされる間に行１アドレス信号31(1)がアサートされるように、プログラムされる。次のライン同期化サイクルのすぐ後に、行１信号がデアサートされ、行２信号がアサートされ、一方残りの行信号がデアサートされる。信号のこの連続アサート及びデアサートは、すべての行がアドレスされるまで繰り返される。X線透過動作中、上記したようにスーパーピクセルを形成するために複数の隣接行アドレス信号が一度にアサートされる点を除いて、前記アサート及びデアサートシーケンスが繰り返される。
【００２２】
図５を参照して、受信機回路アセンブリ28はコンピュータ制御システム14から制御信号13abを受信しかつローカル制御信号51を生成するためのローカルコントローラ50を含む。そのローカル制御信号51aに従い、検出器アレイ22から読み出されるべき列の数に応じた数の複数の読出し回路52は、列データ信号33を受信する。読出し回路52からの出力53はそれぞれのトランスインピーダンスアンプ54によりバッファされる。これらのトランスインピーダンスアンプ54は、そのオフセット及び利得特性を制御するためにローカル制御信号51bにより制御される。バッファされた列データ信号55はアナログ-デジタル変換機(ADC)56により変換される。生成されたデジタル化列データ信号57は、その後マルチプレクサにより多重化される。生成されたマルチプレクスデータ信号59はコンピュータ及び制御システム14へ送信するためにデータ送信機によりバッファされる。
【００２３】
トランスインピーダンスアンプ54に対する制御信号51bは、アンプ54のオフセット及び利得特性を選択的に最適化するのに使用される。これにより、バイアスされるべきアンプ54は、アンプ54のそれぞれの出力信号レンジを対応するADC56の入力信号レンジと一致させることが可能となる。
【００２４】
図６を参照して、読出し回路52は、複数の入力プリアンプ64、パイプラインドサンプルホールド回路66及び出力マルチプレクサ68を実質的に含む。ローカルコントローラ50からの制御信号51aは、プリアンプ64、パイプラインドサンプルホールド回路66、及びマルチプレクサ制御信号63を通じてマルチプレクサ68を順に制御するマルチプレクサ制御器62を制御する。プリアンプ64は電荷増幅器により列データ信号33を受信し、上記アレイドライバ回路26の複数の行アドレス能力とともに、スーパーピクセルを作成するための上記ビンニング能力を与える。電荷増幅器はここに参考文献として組み込む、 “Charge Sensitive Amplifier With High Common Mode Signal Rejection”と題する米国特許第6,084,461号で詳細に説明されている。プリアンプにより与えられる画素ビンニング能力は図７とともに以下でより詳細に説明される。
【００２５】
バッファされたプリアンプ64からの出力信号65aa、65ba、65caは、それぞれの制御信号51abに従い、パイプラインドサンプルホールド回路66による相関二重サンプリングを使ってサンプリングされる。このパイプラインドサンプルホールド回路66は、ここに参考文献として組み込む “Pipelined Sample and Hold Circuit With Correlated Double Sampling”と題する米国特許第5,872,470号に詳細に説明されている。
【００２６】
サンプリングされたデータ信号67はそれぞれのマルチプレクサ68により多重化され、最終的な出力信号53をもたらす。これらのマルチプレクサ68はアナログ電流モードで動作し、ここに参考文献として組み込む “Current Mode Analog Signal Multiplexor”と題する米国特許第5,801,571号により詳細に説明されている。
【００２７】
図７を参照して、列データに関する上記画素ビンニング能力が以下で説明される。この説明のために、第２、第３及び第４プリアンプ回路(64b,64c,64d)は、プリアンプ64内で隣接して相互接続するように示されている。各プリアンプ64の内部には、列データ信号33を受信する電荷増幅器70がある。バッファされた列データ信号71は、隣りのプリアンプ回路64からのバッファされかつ容量結合された列データ信号と選択的に加算されるように、直列に結合したキャパシタ72により加算ノード78へ結合される。例えば、１×２のスーパーピクセルが使用されると、信号セット51aac及び51aad（並びにインバータ80c及び80dによるそれらの逆信号）内の制御信号を適当にアサート及びデアサートすることにより第３及び第４画素が一緒にビンニングされ、その結果スイッチ74c、74e及び76dが開きかつスイッチ74d、76dが閉じる。したがって、バッファされ容量結合された第４プリアンプ64dからのデータ信号65dbは、ビンニングされた画素データ信号65caとして出力するために加算モード78cで第３プリアンプ64cのバッファされ容量結合された信号と加算される。
【００２８】
画像処理中、Ｘ線は連続またはパルス化されている。連続Ｘ線はディスプレイ装置に関連する全フレーム時間中（例えば、毎秒３０フレームの表示速度に対して約３３ミリ秒）は連続である。パルス化Ｘ線はフレーム時間の一部の間でのみ分配され、パネル走査中の患者の動きによる動きアーチファクトが最小化されるため連続Ｘ線より好ましい。しかし、検出器または受光器が読出し（走査）中に分配されるパルス化Ｘ線はデータ信号内にオフセットシフトを生じさせ、それによって画像ディスプレイ内にバンドアーチファクトが形成される。したがって、概して、パルス化Ｘ線はフレーム時間の非走査部分の間に分配される。Ｘ線ビームパルスを分配するのに有効な時間を最大化しながら、有効な走査時間を増加するために、分割データラインアーキテクチャーが使用され、検出器アレイの複数部分の並列走査が可能になった。
【００２９】
図８を参照して、連続Ｘ線ビームを使ったＸ線受光器の典型的進行走査が、信号タイミング図により表される。Ｘ線ビームは連続的であるが、パネル読出し、すなわち個々の画素データ信号の読み込みは、時間ポイントt1とt7とにより画定される走査フレーム境界内で起こる。露光＿OK信号により表されるような、ある種の走査イネーブル信号はシステム内に存在するが、連続X線放射に関して、そのような信号は、ビデオ出力が例えば、時間間隔t2〜t6の間の適当な信号変換を通じて使用可能となる時間間隔を決定すること以外に仮想的に役割を果たさない。
【００３０】
タイミング図は、検出信号のさまざまな立上り及び立下り区間の間で矢印を有する線を含むが、特に示さない限り、この線は信号間の前と後の相対的なタイミング関係を同定するのみであり、信号間の発生及び効果の同期または他の形式の関係を必ずしも示すものではない。
【００３１】
図９を参照して、パルス化X線を使用する進行受光器パネル走査が示されている。パネル読出しは走査時間フレームt1〜t7内で起こり、時間間隔t2〜t6の間で走査及びビデオ出力は同時である。この状況において、露光＿OK信号は時間間隔t6〜t8の間でX線ビームをイネーブルにするかトリガーするように作用する。
【００３２】
図１０を参照して、連続X線を使ったX線透過モードの動作が示されている。この動作モードにおいて、パネル読出しは、時間間隔t1〜t3により画定される走査フレーム時間の約半分の間に起こる。
【００３３】
図１１を参照して、パルス化X線を使ったX線透過モードの動作が示されている。パネル読出しは時間間隔t1〜t3により画定される走査フレームの約半分の間に起こる。この時間間隔t1〜t3の間、露光＿OK信号がデアサートされ、X線ビームの照射が無い。時間間隔t3〜t7で画定された走査フレーム内の残りの時間中、露光＿OK信号がアサートされ、時間t4〜t5の間に所望のX線ビームが照射される。画素データは時間間隔t2〜t6の間にビデオ出力を通じて表示することができるように形成される。（このようにフレーム時間を時間間隔t1〜t3と時間間隔t3〜t7とに分け、前者を第１時間間隔と、後者を第２時間間隔という。）示されるような動作モードにより、パネル全体が所望のX線透過解像度で時間間隔t1〜t3の間に読み出され、当該動作モードは分割データラインの使用により可能になる。その結果、受光器パネルの２つの半分がパネル内で同時に読み出され、それによって毎秒３０フレームの速度が維持される。
【００３４】
拡大またはズームの動作モードの際、受光器パネルの関心領域(ROI)の走査は、完全解像度でかつ最大走査フレーム速度で最適に実行される。しかし、走査中の行選択は個々の画素セルのゲートをドライブするようシフトレジスタトポロジーにより典型的に実行されるため、表示するつもりの無い不使用行内の画素は関心のある画素に達するために走査されなければならない。ここから生じる問題は、不使用画素により何が実行されるべきかということである。ひとつの可能性は、不使用画素を読出しかつ放電すべきでなく、または不使用画素の高速かつ不完全な放電を実行することである。他に、不使用画素が露光＿OK時間間隔中に読み出され（放電され）、それによって完全な放電がもたらされる。
【００３５】
不使用画素の減少した信号アサート時間間隔（すなわち、より短い画素放電時間）の増加した走査クロック速度及び走査パルスを使用した加速走査により、画素上に電荷が蓄積し、それぞれのオフセットまたはバックグランドデータ値に比較的不変な変化が生じる。オフセット値におけるこの変化は、通常のX線透過または放射線透過動作で使用されるような完全フィールドのビューモードにパネルが戻される際に、画像規格化の失敗を引き起こす。
【００３６】
一方、不使用画素の加速放電は電荷ビルドアップの危険を最小にするが、電荷ビルドアップは、特定の画素走査パラメータばかりでなく受光器が露光されるX線のレベルまたはドーズ量に依存して生じる。さらに、この加速放電は、複数の周波数クロックを使った、より複雑なクロック技術を必要とする。
【００３７】
ビームオン走査を使用することにより、不使用画素がX線を受光器へ放射と同時に走査されるところで、各データフレームの間に不使用画素は完全に放電され、一貫したクロック及び画素読出しが維持される。以下の議論において拡大またはズーム動作モードは画像処理中にパルス化X線を使用することを言う。しかし、上記したように、パルス化または連続X線のいずれかが使用可能である。
【００３８】
図１２を参照して、この最後の変形例が示される。時間間隔t1〜t3（第１時間間隔）の間、露光＿OK信号はデアサートされ、X線ビームはオフである。この時間間隔t1〜t3（第１時間間隔）の間、例えば行384から行1152までの関心領域が走査される（行384から1152は行1から行1536を含む二次元画像のうちの一区分で、このような区分を、二次元画像のうちの第１区分という））。続いて、時間間隔t3〜t7（第２時間間隔）の間、露光＿OK信号がアサートされ、それによって例えば行1153から行383の不使用画素の走査中X線ビームの動作が許される（行1153から行383は、行1から行1536を含む二次元画像のうちの行1153から1536までと、行1536から行1までとからなる区分を示すが、このような区分を二次元画像のうちの第２区分という。）。
【００３９】
図１３を参照して、この走査モードはディスプレイ装置に表示されるべき生成ビデオ画像により視覚化される。上記したように、露光＿OK信号のデアサート中に、行384から1152は、対応する画素データにアクセスしかつ所望のビデオ表示が有効であるようにするために走査される。露光＿OK信号のアサート中（例えば、時間間隔t4からt5）、X線ビームは作動し、不使用画素、すなわち関心領域の外側の画像領域に対応するものは行1153から1536及び行1から383に対して走査される。
【００４０】
このポイントまで、これは、行384から行1152の画像に対応するすべての画素データを有効にする。この画像領域の完全幅よりも小さい幅を表示したい場合には、例えば画素列CmとCn（画像ディスプレイの最も左の列と最も右の列との間のいずれかに所望に画定される画素列Cm、Cn）の間のこれらの行内の所望の画素（このように、二次元画像の第１区分である行384から行1152まで区分のうち列Cmと列Cnとにより限定（画定）される部分を二次元画像の第１区分の従属部分という。）のみが表示用の適当なビデオ信号に変換される必要がある。
【００４１】
図１２に示されるように、関心のある画素及び不使用画素にこの方法でアクセスすることにより、走査フレーム速度を例えば半分だけ減少する。しかし、受光器パネルの複数の領域から同時に画素を読み出すことができるように分割データライン構造が使用されれば、より高速の走査速度が維持される。
【００４２】
図１４を参照して、分割データラインアーキテクチャーを使った拡大動作モードでの画素の読出しが示されている。露光＿OK信号（時間間隔t1〜t3（第１時間間隔））のデアサート中にパネル読出しが起こり、一方不使用画素は露光＿OK信号のアサート中（時間間隔t3〜t7（第２時間間隔））走査され、t4〜t5の時間間隔中にX線ビームが照射される。しかし、オリジナルのデータ走査フレーム速度は、両方のパネル読出し時間間隔t1〜t3、t3〜t7の間に画素行の複数のグループが読み出されるように、分割データラインアーキテクチャーを使うことによって維持される。
【００４３】
図１５及び１４を参照して、例えば、関心領域に対応する画素は、画像行768〜384（行768〜384の区分のうち列Cmと列Cnとにより限定（画定）される部分が従属部分のうちの第１の従属部分となる。）及び行769〜1152（行769〜1152の区分のうち列Cmと列Cnとにより限定（画定）される部分が従属部分のうちの第２の従属部分となる。）に対応するデータ画素を同時に読むことにより、時間間隔t1〜t3の間に読み出される。同様に、不使用画素は画像行383〜1及び行1153〜1536に対応するデータ画素を同時に読むことにより、時間間隔t3〜t7の間に読み出される。例えば、図１４に示されるように、関心領域のパネル読出し中、行768と769が同時に読まれ、続いて行767と行770が同時に読み出され、行384と1152まで同時読出しが続く。同様に、不使用画素の走査中、行383と1153が同時に読み出され、続いて行382と行1152が同時に読み出され、行1と行1536まで同時読出しが続く。
【００４４】
関心領域内外の画素の行の他の組み合わせが、特定の分割データライン構造に応じて同時に読まれることが理解できる。また、画素データのさまざまな行が読み出される順番は上記実施例に制限されないことも理解されよう。例えば、図１２及び１３の走査技術に対して、関心領域の走査順序は行384から行1152または行1152から行384であり、不使用画素の走査は、行1153〜行383のように（すなわち、行1153〜1536及び行1〜383）、行383から行1153のように（すなわち、行383〜1及び行1536〜1153）、行383から行1153のように（行383〜1及び行1536〜1153）、または所望の他の順序に従って実行される。同様に、図１４及び１５の走査技術に対して、関心領域内部の走査は、行768から行384及び行769から行1152をそれぞれ同時に実行するか、行384から行768及び行769から行1152をそれぞれ同時に実行するか、行384から行768及び行1152から行769をそれぞれ同時に実行するかのいずれかであり、不使用画素の走査は、行383から行1及び行1153から行1536をそれぞれ同時に実行するか、行1から行383及び行1536から行1153をそれぞれ同時に実行するか、または所望の他の順序に従って実行する。
【００４５】
図１６を参照して、不使用画素をリセットするための他の技術を使いながら分割データラインアーキテクチャーを使った拡大動作モードでの画素データの読出しが示されている。パネル読出し、すなわち使用画素の走査は時間間隔t1〜t3の露光＿OKのデアサート中に生じる。しかし、この実施例において、不使用画素は、パネル読出し時間間隔（t1〜t3）の後であって、露光＿OK信号（時間間隔t4〜t7）のアサート及びX線ビーム照射（時間間隔t4〜t5）の前の時間間隔t3〜t3aの間に加速方式で走査及びリセットされる。X線ビームに晒す前に不使用画素をリセットすることにより、不使用画素内部にある形式の不正画素データまたはノイズを生成する信号アーチファクトが無くなるかまたは最小となることを保証するのを助ける。不使用画素のこのリセットはX線ビームへの露光を同時に許しながら実行されてもよいが、不使用画素内により高いレベルの信号アーチファクトが残る。
【００４６】
図１７を参照して、使用画素と不使用画素とのリセット及び走査の相対的タイミングが説明される。時間間隔t1〜t3で関心領域内の画素に対して、リセットパルスR1が読み出し回路52内の電荷積分器へ印加され、その次に連続の走査パルスS1が使用画素に対する画素データを読み出すために画素の各ラインまたは行に印加される。不使用画素に対して時間間隔t3〜t7の間、リセット信号R2は少なくともリセット間隔（時間間隔t3〜t3a）の間にオンであることが好ましい。このリセット間隔の間、実質的に通常の時間間隔の走査パルスS2（行アドレス信号31）が、不使用画素の画素データを読み出すために、たとえこの画素データが電荷積分器の同時リセットのためにさらに処理されなくとも、画素の各行またはラインへ連続的に加速されて印加される。画素データの後続処理に与えられるべき時間が必要ないため、このパルスS2はより速く、すなわち連続パルス間の通常時間より短い時間で印加され、その結果より大きな有効データ速度を生成することができる。しかし、このパルスS2の画素放電時間（信号アサート時間間隔）は通常の画素放電時間（使用画素の走査パルスS1に対する画素放電時間）と実質的に等しい。上記したように、これは、読み出し回路52内の電荷積分器ばかりでなく、個々の発光ダイオード34が放電したことを保証する。
【００４７】
発明の態様及び思想から離れることなく、本発明の構造及び動作方法についてのさまざまな他の修正及び変更が可能であることは、当業者の知るところである。発明は特定の実施例に関して説明されてきたが、特定の実施例に限定されるべきものではない。本発明の態様は特許請求の範囲により画定されるべきであり、その態様内の構造及び方法が包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明に従うX線画像装置の機能ブロック図である。
【図２】図２は、本発明に従うX線画像装置用のX線検知カセットの分解斜視図である。
【図３】図３は、図２の検知アレイの一部の略示図である。
【図４】図４は、図２のアレイドライバ回路アセンブリの機能ブロック図である。
【図５】図５は、図２のレシーバ回路アセンブリの機能ブロック図である。
【図６】図６は、図５のレシーバ回路アセンブリ内の読出し回路の機能ブロック図である。
【図７】図７は、図６の読出し回路内のいくつかの隣接するプリアンプ回路の略示図である。
【図８】図８は、連続X線によるプログレッシブ画素データ走査読出しのための信号タイミング図である。
【図９】図９は、パルスX線によるプログレッシブ画素データ走査読出しのための信号タイミング図である。
【図１０】図１０は、分割データライン読出しにより連続X線透過画素データ走査用の信号タイミング図である。
【図１１】図１１は、分割データライン読出しによるパルスX線透過画素データ走査用の信号タイミング図である。
【図１２】図１２は、本発明のひとつの実施例に従うX線ビームオン走査を使った拡大モード画素データ走査読出し用の信号タイミング図である。
【図１３】図１３は、注目の画像領域を図１２の走査モードがいかにして捕捉するかを示す。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施例に従うX線ビームオン走査を使った拡大モード画素データ走査読出し用の信号タイミング図である。
【図１５】図１５は、注目の画像領域を図１４の走査モードがいかにして捕捉するかを示す。
【図１６】図１６は、本発明の他の実施例に従うX線ビームオン走査を使った拡大モード画素データ読出し用の信号タイミング図である。
【図１７】図１７は、使用済み画素及び未使用画素をリセットしかつ走査する際に使用される信号内のタイミング関係を示す信号タイミング図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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