(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不要のデータを含む第一の複数の行（Ｒ１〜Ｒ１２８）と、関心のあるデータを含む第二の複数の行（Ｒ１２９〜Ｒ１１５２）とを含む行（Ｒ１〜Ｒ１２８０）及び列（Ｃ１〜Ｃ１３６５）を成して配列されている所定数の検出器素子（４０）を備えた検出器アレイ（２２）からデータを読み出すＸ線システム（１４）において、前記関心のあるデータを読み出す効率を高めるべく患者へのＸ線の照射に関連して前記検出器素子の起動を調整する装置であって、
Ｘ線を発生するＸ線管（１５）と、
前記行（Ｒ１〜Ｒ１２８０）を起動する複数の駆動モジュールと、
該Ｘ線管を起動して所定の第一の時間（Ｅ１）中に前記検出器にＸ線を照射するように構成されている照射制御部（３４）と、
前記複数の駆動モジュールを初期化する行リセット信号が印加された後、前記第一の時間の終了の前に前記第一の複数の行の少なくとも一部を起動すると共に、前記第一の時間の後に前記第二の複数の行を起動するように構成されている検出器制御器（２７）と、
前記第一の時間の後に前記第二の複数の行のデータを読み出すように構成されている画像プロセッサ（２８）と
を備えた装置。
【請求項２】
前記システムは、前記検出器の視野を選択するように構成されている操作者インタフェイス（３８）を含んでおり、前記第一の複数の行は前記選択された視野の外部に位置する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検出器素子は、第一のエッジ（Ｅ１）、第二のエッジ（Ｅ２）、及び前記第一のエッジと前記第二のエッジとの間の中央線（Ｍ）を画定しており、前記第一の複数の行は前記第一のエッジに隣接する第一の群（Ｒ１〜Ｒ１２８）及び前記第二のエッジに隣接する第二の群（Ｒ１１５２〜Ｒ１２８０）を含んでおり、前記第一の群は前記第一のエッジから前記中央線に向かう方向に起動され、前記第二の群は前記第二のエッジから前記中央線に向かう方向に起動される請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記行は行選択線（４６）を含んでおり、前記列は列信号線（４７、４９）を含んでおり、前記検出器素子（４０）は各々、フォトダイオード（４２）とトランジスタ（４４）とを含んでおり、該トランジスタは、行選択線と列信号線との間で前記フォトダイオードに接続しており、前記検出器制御器は、各々の行の前記トランジスタを通電状態に切り換えることにより当該各々の行を起動する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記検出器素子は、第一のエッジ、第二のエッジ、及び前記第一のエッジと前記第二のエッジとの間の中央線を画定しており、前記検出器素子は、前記列信号線が前記第一のエッジに隣接して位置している第一の区画（Ｒ１〜Ｒ６４０）と、前記列信号線が前記第二のエッジに隣接して位置している第二の区画（Ｒ６４１〜Ｒ１２８０）とに分割されている請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記検出器制御器は、前記検出器素子の起動に不必要な第一の複数の出力と、前記検出器素子の起動に必要な第二の複数の出力とを有する複数の駆動モジュールを含んでおり、前記検出器制御器は、前記第一の時間の少なくとも部分的に前に又は前記第一の時間中に前記第一の複数の出力を起動すると共に、前記第一の時間の後に前記第二の複数の出力を起動する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
不要のデータを含む第一の複数の行（Ｒ１〜Ｒ１２８）と、関心のあるデータを含む第二の複数の行（Ｒ１２９〜Ｒ１１５２）とを含む行（Ｒ１〜Ｒ１２８０）及び列（Ｃ１〜Ｃ１３６５）を成して配列されている所定数の検出器素子（４０）を備えた検出器アレイ（２２）と、前記行（Ｒ１〜Ｒ１２８０）を起動する複数の駆動モジュールとを備え、前記検出器アレイ（２２）からデータを読み出すＸ線システム（１４）において、前記関心のあるデータを読み出す効率を高めるべく患者へのＸ線の照射に関連して前記検出器素子の起動を調整する方法であって、
前記複数の駆動モジュールを初期化する行リセット信号が印加された後で、前記検出器にＸ線が照射される所定の第一の時間の終了の前に前記第一の複数の行の少なくとも一部を前記複数の駆動モジュールが起動する工程と、
前記第一の時間の後に前記第二の複数の行を前記複数の駆動モジュールが起動する工程と、
前記第一の時間の後に前記第二の複数の行のデータを前記Ｘ線システム（１４）が備える画像プロセッサ（２８）が読み出す工程とを備えた方法。
【請求項８】
前記第一の複数の行は選択された検出器の視野の外部に位置する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記検出器素子は、第一のエッジ（Ｅ１）、第二のエッジ（Ｅ２）、及び前記第一のエッジと前記第二のエッジとの間の中央線（Ｍ）を画定しており、前記第一の複数の行は前記第一のエッジに隣接する第一の群（Ｒ１〜Ｒ１２８）及び前記第二のエッジに隣接する第二の群（Ｒ１１５２〜Ｒ１２８０）を含んでおり、前記第一の複数の行を起動する工程は、前記第一の複数の行を前記第一のエッジから前記中央線に向かう方向に起動し、前記第二の複数の行を起動する工程は、前記第二の群を前記第二のエッジから前記中央線に向かう方向に起動する工程とを含んでいる請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記行は行選択線（４６）を含んでおり、前記列は列信号線（４７、４９）を含んでおり、前記検出器素子（４０）は各々、フォトダイオード（４２）とトランジスタ（４４）とを含んでおり、該トランジスタは、行選択線と列信号線との間で前記フォトダイオードに接続しており、前記起動する工程は、前記行の前記トランジスタを通電状態に切り換える工程を含んでいる請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、固体検出器を用いたＸ線システムに関し、さらに具体的には、関心のあるデータが検出器の全素子に満たない素子を占有している上述のようなＸ線システムに関する。
【０００２】
経験的に、Ｘ線検出器制御に対するモジュール式設計アプローチは、製品販売までの時間を短縮する助けになることが分かっている。このアプローチを用いることにより、一つの共通のモジュール式電子回路セットで三種の異なる検出器をサポートすることができる。三種の検出器とは、４１ｃｍ方形の放射線撮影（ラジオグラフィ）用検出器及び２０ｃｍ方形の心臓撮影用検出器であって両者とも方形の０．２ｍｍピクセルから成るもの、並びに方形の０．１ｍｍピクセルから成る２３ｃｍ×１９．２ｃｍの乳房撮影（マンモグラフィ）用検出器である。検出器の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチを制御する駆動（ドライブ）モジュールと、信号を読み出して変換する感知（センス）モジュールとから成るサポート電子回路は、２５６チャネルのサブシステムとすることができ、０．２ｍｍのピクセル・ピッチの検出器をサポートするように設計されている。心臓撮影用検出器及び放射線撮影用検出器の両者には、正確に整数の個数のモジュールが必要とされる。しかしながら、乳房撮影用検出器は幾つかの観点で異なっている。乳房撮影用検出器は矩形であり、ピクセル・ピッチは０．１ｍｍである。ピッチを相対的に小さくするために、相対向する側から交互にチャネルを感知して、感知電子回路の実効ピッチを０．２ｍｍから０．１ｍｍに減少させている。駆動モジュールも同様に装着されているが、検出器の一方のエッジに患者が接触できるようにするために、同じ側に位置する二組の（交互型）接点から装着されている。一見すると、駆動モジュール及び感知モジュールは両者とも非整数の個数が必要とされているように見える。しかしながら、１９．２ｃｍの寸法にわたって正確に２５６の倍数である感知チャネルが要求される。しかしながら、駆動モジュールは２５６０のチャネルをサポートしていても、２３０４のチャネルしか必要ではない。これらの要件は９個（１０個ではなく）の駆動モジュールによって問題を解決できることを示唆しているが、検出器とモジュールとの間のピッチの不一致に対処する方式のため偶数の個数のモジュールが必要とされる。このことは、各々の端部で１２８の駆動チャネルが検出器に関与しなくなることを意味する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
駆動モジュールが、高電圧出力の直列シフト・レジスタと同様に動作するように設計されている顧客別特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）から成っている場合には、検出器の読み出し時には、少なくとも最初の１２８の不関与ドライバ・チャネルについては考察が必要である。最後の１２８のチャネルは、モジュール・リセット動作によってシフト・レジスタの非同期リセットが可能になっているので無視することができる。現状のＦＦＤＭ（全視野型ディジタル・マンモグラフィ）Ｘ線検出器の一つは、２４３２の走査線から成っているかのように動作する。すなわち、最初の１２８の不関与駆動チャネルは、検出器走査線に装着されている後続の２３０４の駆動チャネルと全く同じように動作するが、但し、対応する「画像」データが検出器の外部に転送されない点が異なる。これは、かかるデータがＸ線照射情報を一切含んでいないからである。しかしながら、この態様で駆動電子回路を動作させると、５％を上回る無用のオーバヘッド（時間）が掛かる。
【０００４】
同様に、検出器の実際の寸法よりも小さい視野しか必要でない場合には、視野内に位置しない走査線にはスクラビング（scrubbing、すなわち検出器を読み出して各々のピクセルの電荷を復元するが、データは破棄される）が必要となる。ＦＥＴがスクラビングされないか、或いは長時間にわたって読み出しされないと、閾電圧がシフトして（不可逆的に）、ＦＥＴはオフになっても最早所要の絶縁を行なわないか、或いは逆に、オンになってもピクセル電荷を迅速且つ完全に復元することを可能にするだけ十分な低いインピーダンスを与えなくなる可能性があって、いずれの場合にも誤った信号変換を招く。視野の外部の走査線が、ＦＦＤＭ検出器の不関与駆動チャネルと同様の態様でスクラビングされる場合には、相対的に大きい検出器に相対的に小さい視野を画定しても読み出し時間に何らの利点も得られない。比較的高速の取得速度をサポートするためには、相対的に小さい検出器を置き換える必要があるが、異なる視野寸法の間で容易に切り換えのできる現在のイメージ・インテンシファイア式システムに比べて不利である。逆に、検出器とＸ線システムとの間で共有される極めて複雑な読み出しアルゴリズムを定義することになって、誤りを生じ易く、本過程における画像取得の質を低下させる可能性がある。
【０００５】
米国特許第４，９９６，４１３号は、中央部から外側へ読み出される分割画像型Ｘ線検出器を開示している。この読み出し手法は当技術分野における進歩であったが、後の研究から、少なくとも幾つかの用途では外側から中央部に向かって検出器を読み出す方が望ましいことが判明した。本発明は、米国特許第４，９９６，４１３号の教示に対する改良として検出器を読み出す手法を提供する。
【０００６】
本発明は、以上の問題点に対処して、解決法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
好適実施形態は、行及び列を成して配列されている検出器素子を備えた検出器アレイからデータを読み出すＸ線システムに有用である。行は典型的には、不要のデータを含む第一の複数の行と、関心のあるデータを含む第二の複数の行とを含んでいる。かかる環境において、関心のあるデータを読み出す効率を高めるべく患者へのＸ線の照射に関連して検出器素子の起動を調整する装置が、好ましくは、Ｘ線を発生するＸ線管を含んでいる。照射制御部が、Ｘ線管を起動して所定の第一の時間中に検出器にＸ線を照射するように構成されている。検出器制御器が、第一の時間の少なくとも部分的に前に又は第一の時間中に第一の複数の行を起動すると共に、第一の時間の後に第二の複数の行を起動するように構成されている。画像プロセッサが、第一の時間の後に第二の複数の行のデータを読み出すように構成されている。
【０００８】
もう一つの実施形態は、上述の装置に類似した方法を含んでいる。
【０００９】
以上の手法を用いることにより、固体Ｘ線検出器のスクラビング又は部分的読み出しに関わるオーバヘッドを実質的に減少させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
幾つかの現在のＸ線システムでは、任意の検出器の読み出しはＸ線システムによって開始されて、ドライバ・リセットを解放し、駆動ＡＳＩＣを初期化して、イネーブリング（「１」を記憶しているシフト・レジスタの出力をイネーブルにする）とクロッキング（シフト・レジスタにクロックを供給して、記憶されている「１」を次のビットに進める）との間で交番させることにより達成される。不関与のドライバ出力は、検出器走査線に装着されているドライバ出力と異なり全く動作しない。不関与のドライバ出力の動作は利益のない時間を要し、様々な応用に要求され得る取得速度の高速化を阻む可能性がある。視野の外部の走査線についても同じことが言える。
【００１１】
本発明の好適実施形態を用いることにより、異なる読み出し系列が検出器によって採用される。明確に述べると、不関与の駆動出力又は視野の外部の走査線の動作は照射時間中に行なわれて、システムの残部に対して透明な態様で、このことを行なうのに必要な時間を掩蔽（マスク）することができる。
【００１２】
図１について説明する。好適実施形態に従って作製されたＸ線システム１４が、電源１６によって励起されるとＸ線ビーム１７を放出するＸ線管１５を含んでいる。図示のように、Ｘ線ビームは、Ｘ線透過性テーブル２０に横臥している患者１８に向かって照射される。テーブル及び患者を透過したビームの部分は、参照番号２２で示すＸ線検出器に入射する。Ｘ線検出器２２はシンチレータ２４を含んでおり、シンチレータ２４はＸ線フォトンを可視スペクトルにある相対的に低エネルギのフォトンへ変換する。シンチレータ２４に接して光検出器アレイ２６が位置しており、光検出器アレイ２６は光フォトンを電気信号へ変換する。検出器制御器２７が、画像を取得して各々の光検出器素子からの信号を読み出すように検出器アレイを動作させる電子回路を含んでいる。
【００１３】
光検出器アレイ２６からの出力信号は、Ｘ線画像信号を処理して強調するサーキットリ（回路要素）を含む画像プロセッサ２８に結合される。次いで、処理後の画像をビデオ・モニタ３２に表示し、また画像記憶装置３０に保管することができる。画像プロセッサ２８は加えて、照射制御回路３４に印加される輝度制御信号を発生して、電源１６を調節し、これによりＸ線照射を調節する。
【００１４】
Ｘ線装置１４の全体的な動作はシステム制御器３６によって制御されており、システム制御器３６はＸ線技術者から操作者インタフェイス・パネル３８を介して命令を受け取る。パネル３８を介して、操作者は周知の手段によって視野内にある検出器の部分を制御することができる。
【００１５】
図２は、不関与のドライバ出力及び所望の視野の外部の走査線の両方の動作を説明するために検出器２２を図示している。検出器２２は、エッジＥ１〜Ｅ４と、中央線Ｍとを画定する。検出器制御器２７は駆動モジュール６１〜６６を含んでいる。各々の駆動モジュールは２５６の出力ＯＰを有し、合計で１５３６の出力が存在する。しかしながら、エッジＥ３に沿って見ると検出器２２は１２８０の素子しか有していない。結果として、出力ＯＰのうち２５６は検出器に対して不関与となる。不関与の出力のうち１２８はエッジＥ１に隣接しており、不関与の出力のうち１２８はエッジＥ２に隣接している。モジュール方式であるため、１２８０の走査線から成る検出器を動作させるためには合計で１５３６の走査線を駆動することの可能な６個の駆動モジュール６１〜６６が必要とされる。検出器は中央で分割されており、また駆動モジュールは一方向にしか動作し得ないので、所要の駆動モジュールの総数は偶数となり、その二分の一が中央線Ｍの上方に、また二分の一が中央線Ｍの下方に位置する。駆動モジュールが分割部に跨がることはない。このように、各々の駆動モジュールが分割部の一方の部分に排他的に結合されている。各々の駆動モジュールはシフト・レジスタと同様に動作する。検出器２２は行Ｒ１〜Ｒ１２８０と、列Ｃ１〜Ｃ１３６５とを含んでいる。
【００１６】
画像プロセッサ２８は感知回路７１〜７６を含んでいる。各々の感知回路は２５６の入力又は感知線ＩＰを有し、合計で１５３６の入力が存在する。しかしながら、エッジＥ１に沿って見ると検出器２２は１３６５の素子しか有していない。結果として、１７１の入力が検出器２２に対して不関与となる。検出器は中央線Ｍに沿って感知線の中央で分割されている。感知線に分割部が存在しているため、検出器の読み出しを行なうためにエッジＥ２に隣接して感知回路の追加バンク（簡単化のため図示されていない）が配置されている。電荷保持の効果のため、検出器２２は外側から（すなわち矢印Ｄ１及びＤ２の方向に）読み出される。走査の開始時には電荷保持オフセットは比較的大きくばらついている（可変線量であり得る時間すなわちフレームの間の時間中の電荷保持電流減衰の時間的因子のため）が、終了時には比較的予測可能になる。中央部（すなわち線Ｍに隣接した部分）を最後に読み出すのは、電荷保持のせいで画像が損なわれる可能性が比較的小さいことを意味している。
【００１７】
使用時に、操作者はインタフェイス３８を介して視野を入力する。図２の例では、視野は１０２４×１０２４のピクセル又は検出器２２の素子となっている。従って、視野の外部の不要のデータを有する２５６行の検出器素子が存在する。エッジＥ１に隣接して視野の外部に１２８行が存在し、エッジＥ２に隣接して視野の外部に１２８行が存在する。
【００１８】
図３は、検出器素子４０の行列によって形成されている光検出器アレイ２６のサーキットリを示す。検出器素子４０は、ｍ列及びｎ行を成す従来の２次元アレイとしてアモルファス・シリコン・ウェーハ上に配列されている。ここで、ｍ及びｎは整数である。例えば、典型的な高分解能Ｘ線検出器は、素子の行数及び列数が１，０００〜４，０００の方形アレイである。図２の例は、１２８０行及び１３６５列を有する。
【００１９】
各々の検出器素子４０はフォトダイオード４２と薄膜トランジスタ４４とを含んでいる。フォトダイオード４２は大面積ウェーハから作製されており、シンチレータ２４によって発生される光の大部分をフォトダイオードが確実に受光するようにしている。各々のフォトダイオード４２はまた、フォトン励起の影響を受けた電荷を蓄電し得るように比較的大きいキャパシタンスを有する。
【００２０】
アレイの各々の列のフォトダイオード４２のカソードは、付設のトランジスタ４４のソース−ドレイン導電経路によって列に共通の列信号線（４７又は４９）に接続されている。各々の行のダイオードのアノードは、負のバイアス電圧（−ｖ）源に共通で接続されている。各々の行のトランジスタ４４のゲート電極は、共通の行選択線４６に接続されている。行選択線は検出器制御器２７に結合されており、列信号線は画像プロセッサ２８に接続されている。
【００２１】
図３に示すように、フォトダイオード素子４０の各々の列は二分割されており、上部群の光素子は上部感知線４７に接続され、下部群の光素子は下部感知線４９に接続されている。上部群は行Ｒ１〜Ｒ６４０を含んでおり、下部群は行Ｒ６４１〜Ｒ１２８０を含んでいる。この光検出器アレイ構造によって、検出器素子を個々に読み出すべき場合に、アレイの上半分の行と下半分の行とが同時に読み出される。上部群は方向Ｄ１に読み出され、下部群は方向Ｄ２に読み出される。
【００２２】
図４について説明する。冒頭の４つの線（すなわち信号Ｅ１、ＲＤ１、ＲＳ１及びＩ１を有する線）は、残りの線とは異なる時間枠で表わされている。検出器に電力が印加されてから短時間の後に、制御器３６が主導して行リセット信号ＲＳ１を印加し、該信号を解放し、駆動モジュールを初期化して、駆動モジュールのシフト・レジスタの「１」のビットを進めて、恰も検出器の読み出しが開始したかのように動作させる。図２の例では、検出器２２のエッジＥ１に隣接した１２８の不関与の出力に対応する１２８の出力ＯＰが起動される。１２８の不関与の出力が起動された後に、図３に示す行選択線に送信されるパルスＡ１〜Ａ１２８を発生することにより、検出器２２の最初の１２８の行Ｒ１〜Ｒ１２８が起動される。行Ｒ１〜Ｒ１２８は視野の外部に位置しているので不要のデータを含む。初期化信号Ｉ１が、エッジＥ１に隣接する最初の不関与の駆動モジュール出力の起動で初期化時間が開始し、行Ｒ１の起動から行Ｒ１２８の起動を通じて継続することを指示する。視野の外部にある最後の行（すなわち行Ｒ１２８）に到達すると、検出器は一時休止して、システム制御器３６からの「読み出し」命令ＲＤ１（図４では幾つかのさらに細かい信号の合成として示す）を待機する。読み出し命令ＲＤ１を受信すると、検出器はドライバ・モジュールの駆動を前と同様に開始するが、但し、動作させられるべき次のドライバ出力は所望の視野の一部となっている（すなわちこの例では行１２９）。読み出しが完了すると、制御器３６は再び短時間だけ行リセット信号ＲＳ２を印加し、駆動モジュールを初期化し、恰も読み出しが開始したかのようにエッジＥ１に隣接する不関与の駆動出力の動作を再開して、所望の視野内の最初の出力の前に、制御器３６からの「読み出し」命令ＲＤ２を受信するまで一時休止する。
【００２３】
図４について説明を続ける。「読み出し」信号ＲＤによって指示されている時間は、不関与のドライバ出力の数又はスクラビングを必要とする視野の外部の走査線の数に拘わらず、関心のある画像データを含んでいる検出器の部分（すなわち行Ｒ１２９〜Ｒ１１５２）を走査するのに必要な時間を表わしている。初期化信号Ｉ１によって指示される初期化時間は、エッジＥ１に隣接する不関与のドライバ・モジュール出力が起動される時間、及び視野の外部の不要のデータを含むエッジＥ１に隣接するドライバ・モジュール出力が起動される時間である。
【００２４】
二つの初期化時間が図示されている。初期化時間Ｉ１は、照射時間Ｅ１の前又は照射時間Ｅ１中に生じており、初期化時間Ｉ２は、照射時間Ｅ２中に、「読み出し」時間（すなわちＲＤ１）の後に生じている。照射時間Ｅ２は、該照射時間Ｅ２が初期化時間Ｉ２とどのように重なり合っているかを表わすために破線の照射として図示されている。時間Ｉ２に続いて、第二の破線の読み出し時間ＲＤ２が開始する。照射が読み出し時間ＲＤ１の終結に直ちに続いていない場合には、システム制御器３６は、図示のようにリセット時間及び初期化時間を実行して単純に一時休止し（やはり破線で示されている）、次回の照射を待機する。
【００２５】
行Ｒ６４１〜Ｒ１２８０の動作も行Ｒ１〜Ｒ６４０について上述した動作と同じであるが、但し、行Ｒ６４１〜Ｒ１２８０は方向Ｄ２（図２）に起動される点が異なる。
【００２６】
当業者は、特許請求の範囲に定義されている本発明の意図及び範囲から逸脱せずに好適実施形態に変形及び改変を施し得ることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体検出器を用いており、本発明を具現化したＸ線システムの好ましい形態の概略的なブロック図である。
【図２】図１の検出器を例示的な駆動回路及び感知回路と共に示す概略的な上面図である。
【図３】図２に示す検出器の付加的な詳細を示す概略的な断片図である。
【図４】図１に示す装置の好ましい動作態様を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１４  Ｘ線システム
１５  Ｘ線管
１７  Ｘ線ビーム
１８  患者
２０  Ｘ線透過性テーブル
２２  Ｘ線検出器
２４  シンチレータ
２６  光検出器アレイ
４０  検出器素子
４２  フォトダイオード
４４  薄膜トランジスタ
４６  行選択線
４７、４９  列信号線
【図１】
0004204239.tif 000002
【図２】
0004204239.tif 000003
【図３】
0004204239.tif 000004
【図４】
0004204239.tif 000005