(57)【要約】【課題】放射線検出器からのリーク電荷の影響を回避し、アーチファクトのない良好な放射線画像を得る。【解決手段】被写体領域から得られる放射線画像信号に対しては、放射線検出器の各検出素子のトランジスタスイッチをオンとしたときのＧａｔｅＯｎ信号から、トランジスタスイッチをオフとしたときのＧａｔｅＯｆｆ信号を差し引いた信号をリーク補正された放射線画像信号とし、画素飽和値以下の所定の閾値となる素抜け領域から得られる。閾値以上の放射線画像信号に対しては、ＧａｔｅＯｎ信号を放射線画像信号とすることにより、被写体領域及び素抜け領域の双方でアーチファクトのない良好な放射線画像を生成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された放射線を電荷情報として検出し、蓄積容量に蓄積する複数の検出素子からなる放射線検出器と、
前記検出素子をオンオフ制御するドライバ回路と、
前記ドライバ回路によってオンオフ制御される前記検出素子から電荷情報を読み出す読出回路と、
オン制御された前記検出素子から得られるオン制御電荷情報を、オフ制御された前記検出素子から得られるオフ制御電荷情報により補正する補正回路と、
を備えることを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記補正回路は、前記オン制御電荷情報から前記オフ制御電荷情報を減算する補正処理を行うことを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記補正回路は、前記オン制御電荷情報が、前記蓄積容量に蓄積される電荷情報の上限値以下に設定した閾値よりも小さいとき、前記オン制御電荷情報から前記オフ制御電荷情報を減算する補正処理を行い、前記オン制御電荷情報が前記閾値以上のとき、補正処理を行わないことを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記放射線検出器に対する撮影条件を設定する撮影条件設定部を備え、前記補正回路は、前記撮影条件に従って補正処理の要否を決定することを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記撮影条件は、前記放射線検出器に照射される放射線の放射線量に係る条件であり、前記補正回路は、前記放射線量が所定量以上のときに補正処理を行うことを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、
前記撮影条件は、前記放射線検出器に放射線が照射されてから、前記読出回路により電荷情報を読み出すまでの時間に係る条件であり、前記補正回路は、前記時間が所定時間以下のときに補正処理を行うことを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記補正回路は、前記オン制御電荷情報を、スムージング処理した前記オフ制御電荷情報により補正することを特徴とする放射線画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器により放射線を検出して処理することにより、放射線画像を取得する放射線画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、医療分野においては、放射線源から放射線を被写体（患者）に照射し、被写体を透過した放射線を放射線検出器で検出して処理することにより、放射線画像情報を取得する放射線画像処理装置が広汎に使用されている。取得された放射線画像情報は、表示装置を用いて表示することで診断等に利用される。
【０００３】
ここで、図７は、信号読出スイッチとして機能するＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる多数の検出素子１１〜５５をマトリックス状に配列し、これらの検出素子１１〜５５の上にアモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）等の膜を蒸着してなる放射線検出器２の概略構成を示す。
【０００４】
検出素子１１〜５５には、ゲートドライバ回路３によって選択されるゲートライン４ａ〜４ｅと、信号読出回路５によって選択される信号ライン６ａ〜６ｅとが接続される。読出制御回路７からの制御信号に基づき、ゲートドライバ回路３によりゲートライン４ａ〜４ｅを選択するとともに、信号読出回路５により信号ライン６ａ〜６ｅを選択することで、特定された検出素子１１〜５５に蓄積された電荷情報が読み出される。
【０００５】
図８は、検出素子１１〜５５の１つを等価回路で示したものである。検出素子１１〜５５は、電源Ｂからバイアス電圧を印加する共通電極８、放射線Ｘを電荷信号に変換するａ−Ｓｅ等の変換層９、変換層９で発生した電荷を収集する画素電極１０、収集された電荷を蓄積するための蓄積容量Ｃ、及び、蓄積容量Ｃに蓄積された電荷情報を外部回路に導出するためのトランジスタスイッチＴｒから構成される。なお、トランジスタスイッチＴｒのソース端子には、蓄積容量Ｃが接続され、ゲート端子には、ゲートライン４ａ〜４ｅが接続され、ドレイン端子には、信号ライン６ａ〜６ｅが接続される。
【０００６】
ここで、放射線検出器２に過剰な放射線Ｘが照射され、トランジスタスイッチＴｒがオフの状態のまま蓄積容量Ｃに大量の電荷が蓄積されると、ドレイン−ソース間の電圧が過剰に上昇して、トランジスタスイッチＴｒが破壊されてしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、特許文献１に開示された従来技術では、トランジスタスイッチＴｒをオンからオフにするときの制御電圧の遷移方向と同じ極性（負電圧）となるよう、電源Ｂから共通電極８に負電圧のバイアス電圧を印加するように設定している。この場合、放射線Ｘが照射されることで蓄積容量Ｃの電位Ｖｓが負電位側に降下し、負電位に設定されているゲート電位Ｖｇよりも低くなったとき、トランジスタスイッチＴｒが強制的にオンとなり、蓄積容量Ｃに蓄積された電荷が放電されることで、トランジスタスイッチＴｒの破壊が回避されることになる。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−７５０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、放射線検出器２を上記のように構成した場合、信号読出回路５を用いて各検出素子１１〜５５から電荷情報を読み出す際、放射線Ｘの照射が終了してから読み出しを開始するまでの経過時間が短いと、過剰な放射線Ｘが放射線検出器２に照射されてトランジスタスイッチＴｒが強制的にオンにされたときに、検出素子１１〜５５から放出されるリーク電荷の影響により、図９に示すように、得られる放射線画像６０に不適切なアーチファクト６２ａ、６２ｂが生じてしまう。
【００１０】
すなわち、ゲートライン４ａ〜４ｅの順に各検出素子１１〜５５から図９の矢印で示す方向に電荷情報が読み出されるものとすると、検出素子１１〜１５から読み出される電荷情報には、検出素子１１〜５５のリーク電荷が加算されるため、リーク電荷による影響が大きく、ゲートライン４ｅ側の検出素子５１〜５５から読み出される電荷情報には、検出素子１１〜４５側のリーク電荷が既に読み出されて加算されることがないため、リーク電荷による影響が小さい。
【００１１】
この場合、放射線画像６０のうち、被写体画像６４（図９の例では、頭部画像）の中央部分が適切な濃度となるように、放射線画像６０のコントラストを調整して表示しているが、被写体画像６４の中央部分の下部の領域（一点鎖線６６ａ、６６ｂ間の領域）に首の部分が存在しているため、この首の部分に対応する検出素子１１〜５５からのリーク電荷の影響が及ばないように放射線画像６０の中央部分のコントラストを調整しようとすると、一点鎖線６６ａ、６６ｂの外側に対応する検出素子１１〜５５からのリーク電荷の影響が被写体画像６４にアーチファクト６２ａ、６２ｂとして出現してしまう。
【００１２】
本発明は、前記の不具合に鑑みなされたものであり、放射線検出器からのリーク電荷の影響を回避し、アーチファクトのない良好な放射線画像を得ることのできる放射線画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る放射線画像処理装置は、照射された放射線を電荷情報として検出し、蓄積容量に蓄積する複数の検出素子からなる放射線検出器と、
前記検出素子をオンオフ制御するドライバ回路と、
前記ドライバ回路によってオンオフ制御される前記検出素子から電荷情報を読み出す読出回路と、
オン制御された前記検出素子から得られるオン制御電荷情報を、オフ制御された前記検出素子から得られるオフ制御電荷情報により補正する補正回路と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検出素子から読み出されたオン制御電荷情報を、検出素子をオフ制御したときに得られるリーク電荷に係るオフ制御電荷情報を用いて補正することにより、リーク電荷に基づくアーチファクトのない良好な放射線画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る放射線画像処理装置１００の構成ブロック図である。
【００１６】
放射線画像処理装置１００は、放射線Ｘを被写体１０２に照射する放射線源１０４と、被写体１０２を透過した放射線Ｘが照射されることで被写体１０２の放射線画像情報を電荷情報として検出する放射線検出器１０６とを備える。なお、放射線検出器１０６は、図７及び図８に示す放射線検出器２と同一の構成からなる検出素子１１〜５５を有するものとし、以下においては、図７及び図８に示す参照符号を使用して説明する。
【００１７】
放射線源１０４は、撮影条件設定部１０８で設定された撮影条件に従い、放射線源制御部１１０によって制御される。なお、撮影条件としては、被写体１０２の撮影部位に応じて放射線源１０４に設定される管電圧、管電流、放射線Ｘの照射時間、これらの条件によって決まる放射線量、放射線Ｘの照射後、放射線検出器１０６から電荷情報を読み出すまでの時間等が設定される。
【００１８】
放射線検出器１０６には、読出制御回路１１２を介してゲートドライバ回路１１４及び信号読出回路１１６が接続される。ゲートドライバ回路１１４は、読出制御回路１１２からの制御信号に従い、放射線検出器１０６を構成する行方向に配列された検出素子１１〜５５のゲートライン４ａ〜４ｅを選択し、信号読出回路１１６は、読出制御回路１１２からの制御信号に従い、列方向に配列された検出素子１１〜５５の信号ライン６ａ〜６ｅを選択する。
【００１９】
信号読出回路１１６には、各検出素子１１〜５５から読み出された電荷情報に対して、放射線検出器１０６に放射線Ｘを照射していない状態で各検出素子１１〜５５から出力される電荷情報であるオフセット信号の分を補正するオフセット補正回路１１８が接続される。なお、各検出素子１１〜５５のオフセット信号は、撮影前に予め取得しておくものとする。
【００２０】
オフセット補正回路１１８には、各検出素子１１〜５５から得られる電荷信号（オン制御電荷情報）をリーク電荷信号（オフ制御電荷情報）を用いて補正するリーク補正回路１２０が接続される。リーク補正回路１２０には、撮影条件設定部１０８から撮影条件が供給されるとともに、閾値設定部１２２で設定した所定の閾値が供給される。リーク補正回路１２０は、撮影条件及び閾値に従い、各検出素子１１〜５５から読み出した電荷信号に対するリーク電荷信号の補正処理を行う。
【００２１】
リーク補正回路１２０には、補正された電荷信号を放射線画像信号として記憶する放射線画像信号記憶部１２４が接続され、放射線画像信号記憶部１２４には、表示制御回路１２６によって制御されることで放射線画像を表示する表示部１２８が接続される。
【００２２】
本実施形態の放射線画像処理装置１００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作につき、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２３】
先ず、撮影条件設定部１０８を用いて、放射線源１０４の管電圧、管電流、放射線Ｘの照射時間、放射線Ｘの照射後、放射線検出器１０６から電荷信号を読み出すまでの時間等の撮影条件が設定される（ステップＳ１）。また、閾値設定部１２２を用いて、リーク補正回路１２０でのリーク補正を行うときの閾値が設定される（ステップＳ２）。
【００２４】
次に、放射線源制御部１１０は、撮影条件設定部１０８で設定した撮影条件に従って放射線源１０４を駆動し、放射線Ｘを被写体１０２に照射することで撮影を行う（ステップＳ３）。被写体１０２を透過した放射線Ｘは、放射線検出器１０６を構成する各検出素子１１〜５５に照射される。検出素子１１〜５５のａ−Ｓｅ等からなる変換層９には、放射線Ｘが照射されることで放射線画像情報に応じた正負の電荷が発生する。発生した電荷のうち、正電荷は、負電圧が印加されている共通電極８に移動して消滅し、負電荷は、画素電極１０によって収集され、蓄積容量Ｃに蓄積される。
【００２５】
撮影条件に基づく被写体１０２に対する放射線Ｘの照射が終了すると、読出制御回路１１２は、ゲートドライバ回路１１４を介してゲートライン４ａを選択する（ステップＳ４）。
【００２６】
ゲートドライバ回路１１４は、選択されたゲートライン４ａに接続されている検出素子１１〜１５を構成するトランジスタスイッチＴｒをオン状態に遷移させるゲート電圧Ｖｇをゲート端子に印加する一方、信号読出回路１１６は、選択された検出素子１１〜１５を構成するトランジスタスイッチＴｒの１つを選択し、そのドレイン端子より蓄積容量Ｃに蓄積された負電荷である電荷信号をＧａｔｅＯｎ信号として読み出す（ステップＳ５）。読み出されたＧａｔｅＯｎ信号は、トランジスタスイッチＴｒがオン状態に遷移されているときのオフセット信号分がオフセット補正回路１１８によって補正される（ステップＳ６）。なお、ＧａｔｅＯｎ信号に対するオフセット信号は、放射線Ｘが放射線検出器１０６に照射されていない状態において、当該検出素子１１〜５５をオン状態として予め取得されているものとする。
【００２７】
次に、撮影条件設定部１０８で設定された撮影条件が、放射線画像にアーチファクトを生じさせる条件であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この場合、放射線検出器１０６に照射される放射線Ｘの照射線量が少なく、各検出素子１１〜５５を構成するトランジスタスイッチＴｒからのリーク電荷がないものと見なせる場合、あるいは、放射線検出器１０６への放射線Ｘの照射が終了してから電荷信号を読み出すまでに十分な時間が経過し、リーク電荷が消滅していると見なせる場合には、リーク補正処理を行うことなく、ステップＳ７でオフセット補正されたＧａｔｅＯｎ信号を放射線画像信号として放射線画像信号記憶部１２４に記憶させる（ステップＳ８）。
【００２８】
一方、放射線検出器１０６に照射される放射線Ｘの照射線量が多く、ステップＳ５で読み出されるＧａｔｅＯｎ信号にリーク電荷の影響が生じている可能性のある撮影条件の場合、全ての検出素子１１〜５５を構成するトランジスタスイッチＴｒをオフ状態に遷移させ、その状態で得られる電荷信号を、選択されたゲートライン４ａ〜４ｅに対する各信号ライン６ａ〜６ｅ毎のＧａｔｅＯｆｆ信号として読み出す（ステップＳ９）。読み出されたＧａｔｅＯｆｆ信号からは、トランジスタスイッチＴｒがオフ状態に遷移されているときのオフセット信号分がオフセット補正回路１１８によって補正される（ステップＳ１０）。なお、ＧａｔｅＯｆｆ信号に対するオフセット信号は、放射線Ｘが放射線検出器１０６に照射されていない状態において、当該検出素子１１〜５５の全てをオフ状態として予め取得されているものとする。
【００２９】
次いで、リーク補正回路１２０は、閾値設定部１２２で設定された所定の閾値とステップＳ６でオフセット補正されたＧａｔｅＯｎ信号とを比較し（ステップＳ１１）、ＧａｔｅＯｎ信号＜閾値である場合、ステップＳ１０でオフセット補正されたＧａｔｅＯｆｆ信号に対して後述する移動平均処理を施すことで電気的ノイズを減少させた後（ステップＳ１２）、このＧａｔｅＯｆｆ信号をＧａｔｅＯｎ信号から差し引くことにより、リーク補正された放射線画像信号を求める（ステップＳ１３）。求められた放射線画像信号は、放射線画像信号記憶部１２４に記憶される（ステップＳ１４）。なお、所定の閾値とは、各検出素子１１〜５５に蓄積される電荷量の飽和値（画素飽和値）の最小値以下に設定される値であり、後述するように、過剰なリーク補正を回避するための値である。
【００３０】
すなわち、図７において、例えば、ゲートライン４ａによって選択された検出素子１１〜１５から得られるＧａｔｅＯｎ信号には、検出素子１１〜１５が自らリークするリーク電荷に加えて、同じ信号ライン６ａ〜６ｅに接続されている他の検出素子２１〜５５からのリーク電荷が重畳されている。この場合、図３に示すように、被写体画像６４（図９参照）の領域（被写体領域）に対応する信号ライン６ａ〜６ｅから得られるＧａｔｅＯｎ信号Ａは、各検出素子１１〜５５に蓄積される電荷量が画素飽和値に到達しておらず、且つ、重畳されるリーク電荷信号が小さいため、ＧａｔｅＯｎ信号Ａからリーク電荷信号に係るＧａｔｅＯｆｆ信号Ｃを差し引くことにより、図９に示すようなアーチファクト６２ａ、６２ｂが現れることのない適切な被写体画像６８を得ることができる（図４参照）。
【００３１】
ここで、移動平均処理とは、ＧａｔｅＯｆｆ信号に対して電気的ノイズを減少させるためのスムージング処理であり、例えば、ゲートライン４ａ〜４ｅによって選択されるライン方向の検出素子１１〜５５から得られる複数の電荷信号と、ライン方向と直交する方向の検出素子１１〜５５から得られる複数の電荷信号とを用いて、注目する電荷信号の移動平均を求める処理である。ＧａｔｅＯｎ信号から移動平均処理を行わないＧａｔｅＯｆｆ信号を差し引くと、得られた放射線画像信号には、所望のＧａｔｅＯｎ信号に対して√２倍となる電気的ノイズが加わる。この電気的ノイズは、ＧａｔｅＯｆｆ信号を移動平均処理することで減少させることができる。なお、電気的ノイズを減少させる手段としては、移動平均処理に代えて、フィルタリング処理等を選択することもできる。
【００３２】
移動平均処理またはフィルタリング処理は、ゲートライン４ａ〜４ｅの方向にのみ行なってもよいし、ゲートライン４ａ〜４ｅと直行する方向にのみ行なってもよいし、また、その両方向に行なってもよい。両方向に行なう場合には、1次元のスムージング処理を縦横両方の方向に順次施してもよいし、2次元のスムージング処理を一括で施してもよい。ゲートライン４ａ〜４ｅと直交する方向にスムージング処理する場合には、信号ライン６ａ〜６ｅの方向に配列される複数のラインデータである電荷信号をバッファリングした上で行なえばよい。
【００３３】
一方、ステップＳ１１において、オフセット補正されたＧａｔｅＯｎ信号と閾値とを比較し、ＧａｔｅＯｎ信号≧閾値であれば、ＧａｔｅＯｎ信号からＧａｔｅＯｆｆ信号を差し引いてしまうと過剰なリーク補正が施されてしまうため、ＧａｔｅＯｎ信号を放射線画像信号とし（ステップＳ１５）、放射線画像信号記憶部１２４に記憶させる（ステップＳ１４８）。
【００３４】
すなわち、被写体１０２のない領域（素抜け領域）に対応する信号ライン６ａ〜６ｅから得られるＧａｔｅＯｎ信号Ａ′は、各検出素子１１〜５５に蓄積される電荷量が画素飽和値に到達しているため、ＧａｔｅＯｎ信号Ａ′からリーク電荷信号に係るＧａｔｅＯｆｆ信号Ｃを差し引いた場合、画素飽和値からＧａｔｅＯｆｆ信号Ｃを差し引くことになり（（ＧａｔｅＯｎ信号−ＧａｔｅＯｆｆ信号）閾値処理無信号Ｂ′参照）、過剰にリーク補正処理が行われ、図４に示すように、素抜け領域の読出開始部分側からライン状のアーチファクト７０が出現する。なお、アーチファクト７０は、読出終了部分側に行くに従い、画素飽和値から差し引かれるＧａｔｅＯｆｆ信号が小さくなるため、目立たなくなる。この場合、被写体画像６８上には、アーチファクト７０が生じないため、ＧａｔｅＯｎ信号Ａ′からＧａｔｅＯｆｆ信号Ｃを差し引いて放射線画像信号を求めたとしても、被写体画像６８自体には影響のない放射線画像７２を得ることができる。
【００３５】
本実施形態では、図５に示すように、ＧａｔｅＯｎ信号≧閾値の場合、画素飽和値となるオフセット補正されたＧａｔｅＯｎ信号を、閾値処理されたＧａｔｅＯｎ信号（（ＧａｔｅＯｎ信号−ＧａｔｅＯｆｆ信号）閾値処理有信号Ａ″参照）である放射線画像信号として放射線画像信号記憶部１２４に記憶させる。
【００３６】
ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を選択されたゲートライン４ａの各検出素子１１〜１５に対して行った後（ステップＳ１６）、ゲートライン４ｂ〜４ｅから得られる各検出素子２１〜５５に対して同様の処理を行う（ステップＳ１７）。次いで、リーク補正された放射線画像信号を放射線画像信号記憶部１２４から読み出し、表示制御回路１２６により表示部１２８に当該放射線画像７４を表示する（ステップＳ１８）。この場合、図４に示すような素抜け領域におけるアーチファクト７０が現れることのない最適な放射線画像７４を得ることができる（図６参照）。
【００３７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る放射線画像処理装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る放射線画像処理装置における処理のフローチャートである。
【図３】閾値処理を行わないリーク補正処理によって得られる放射線画像信号の説明図である。
【図４】図３に示すリーク補正処理によって得られる放射線画像の説明図である。
【図５】閾値処理を行うリーク補正処理によって得られる放射線画像信号の説明図である。
【図６】図５に示すリーク補正処理によって得られる放射線画像の説明図である。
【図７】放射線検出器の概略構成図である。
【図８】放射線検出器を構成する検出素子の等価回路図である。
【図９】リーク補正処理を行わない場合において得られるアーチファクトを有する放射線画像の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１〜５５…検出素子
６８…被写体画像
７０…アーチファクト
７２、７４…放射線画像
１００…放射線画像処理装置
１０２…被写体
１０４…放射線源
１０６…放射線検出器
１０８…撮影条件設定部
１１２…読出制御回路
１１４…ゲートドライバ回路
１１６…信号読出回路
１１８…オフセット補正回路
１２０…リーク補正回路
１２２…閾値設定部
１２４…放射線画像信号記憶部
１２８…表示部
【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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