(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射線センサが配列されてなるアレイセンサを、撮像領域上でステップ状に移動させつつ各センサの出力を収集し、その収集データに基づいて放射線画像を得る装置において、前記アレイセンサで採取されたデータ、または、リファレンス画像用センサで採取されたデータに基づいて、上記アレイセンサの走査によって収集された生データから得られる元画像とチャンネルが対応関係にある画像で、その元画像よりも滑らかなリファレンス画像を作成する画像作成部と、この画像作成部で得られたリファレンス画像と元画像との間で互いに対応するチャンネルのデータの相関をとり、その相関関係に近似した曲線を求めて各センサの特性曲線を得る演算部と、その特性曲線を用いて元画像データの較正を行う較正処理部を備えていることを特徴とする放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は医用診断等に用いられるＸ線画像をはじめとする放射線画像の撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線を利用して対象物の像を得る装置として、線源から被写体の情報を含んだ放射線束をアレイセンサに入射させ、その強度情報をＣＲＴなどの画面上に表現する放射線撮像装置がある。また、この種の撮像装置では、従来、放射線フォトンの入射によりセンサから発生するパルス信号を計数し、その計数値を画像の濃度情報とする、いわゆるフォトンカウンティング方式が採用されている。
【０００３】
ところで、このような放射線像の撮影に使用する放射線センサは、放射線に対する感度と濃度分解能及び空間分解能が優れたものであることが要求されることから、センサ素材として一般にＣｄＴｅ等の化合物半導体が使用されている。そのため、アレイセンサの中には、時間的安定性に欠け測定のたびに特性が大きく変化するものが存在する。そして、このような時間的な感度変化がある走査型アレイセンサを走査して画像を撮影した場合、互いに隣合うチャンネル間のセンサの感度が、例え１％程度ずれたとしても、走査方向にアーチファクトが見える画像となってしまう。
【０００４】
これを解消するため、従来、放射線吸収係数及び厚さが既知のファントムを撮影し、その撮影データを用いてアレイセンサの各センサの特性曲線を求めて、元画像を較正するといった較正処理法が採られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ファントム撮影で得たデータを用いて元画像を較正する場合、アーチファクトの影響を防いだ滑らかな較正画像を得ようとすると、ファントム撮影と元画像の撮影の時間差を極めて短くする必要があり、このため元画像撮影のたびに、毎回、ファントム撮影を行って較正用データを採る必要がある。
【０００６】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、元画像撮影のたびにセンサ較正用のデータを採取しなくても、アーチファクトが見えない滑らかな較正画像を得ることを可能とした放射線撮像装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の放射線像撮像装置は、複数の放射線センサが配列されてなるアレイセンサを、撮像領域上でステップ状に移動させつつ各センサの出力を収集し、その収集データに基づいて放射線画像を得る装置において、前記アレイセンサで採取されたデータ、または、リファレンス画像用センサで採取されたデータに基づいて、上記アレイセンサの走査によって収集された生データから得られる元画像とチャンネルが対応関係にある画像で、その元画像よりも滑らかなリファレンス画像を作成する画像作成部と、この画像作成部で得られたリファレンス画像と元画像との間で互いに対応するチャンネルのデータの相関をとり、その相関関係に近似した曲線を求めて各センサの特性曲線を得る演算部と、その特性曲線を用いて元画像データの較正を行う較正処理部を備えていることによって特徴づけられる。
【０００８】
そして、以上の構成とすることで、元画像の空間分解能や濃度分解能を損なわずに滑らかな較正画像を得ることができる。
その原理を、以下、図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４はアレイセンサを走査して撮影した画像のうち、一つのチャンネル (ｘ-ch)のセンサから採取されたデータの較正の例を示したものである。
【０００９】
アレイセンサの走査により収集された生のデータにより得られる元画像〔図３(A) 〕は、空間分解能・濃度分解能は良いが、感度補正が施されていないため、走査方向にアーチファクト（筋）が見える画像となる。
【００１０】
そこで、本発明では、まず、元画像と対応関係にある画像で時間的安定性のみを重視した滑らかなリファレンス画像〔図３(B) 〕を作成する。次いで、作成したリファレンス画像と元画像との間で互いに対応する点ＰA とＰB のデータの相関をとり、その相関関係を図４に示すように、適当な曲線ｍに近似させ、その近似曲線ｍの式を求める。
【００１１】
このとき、近似曲線の式は任意であるが、係数をパラメータにおいた多項式を使用すれば、線形最小２乗法を採用することができて、式の計算が足し算と掛け算のみとなって計算が非常に簡単になることから、計算式として例えば切片を持つ３次式〔ａ＋ｂ・(count)＋ｃ・(count)2 ＋ｄ・(count)3 ・・・(1)〕を使用し、その各項の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを求める。
【００１２】
そして、以上の処理により得られた (1)式の曲線がチャンネル (ｘ-ch)のセンサの特性曲線となり、その (1)式の各項の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄがセンサの特性パラメータとなる。従って (1)式の各項の(count) に元画像データの値を代入することで、一つのチャンネル (ｘ-ch)のセンサの元画像データの較正を行うことができ、これらの演算処理を、全てのチャンネルのセンサについて実行することで滑らかな構成画像を得ることができる。
【００１３】
ここで、本発明において、リファレンス画像を作成する方法としては、例えば元画像のデータを収集するセンサとは別のもので、空間分解能・濃度分解能はラフで時間的安定のみを重視したリファレンス画像用センサでデータを採取して、その収集データからリファレンス画像を得るをいう方法、あるいは、アレイセンサの走査により収集した元画像データを加工して、空間分解能・濃度分解能はそれほど精密ではないが、元画像よりも滑らかなリファレンス画像を得る方法などが挙げられる。
【００１４】
なお、本発明で言う滑らかな画像とは、連続して並ぶ画素間において極端な濃度変化のない画像のことを指す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下、図面に基づいて説明する。
まず、本発明を適用する放射線撮像装置は、図２の概念図に示すように、被写体Ｔに放射線を照射する線源１０と、放射線センサＳ・・Ｓを２次元状（ｎ列×複数行）に配列したアレイセンサＡを有し、このアレイセンサＡを被写体Ｔの後方でステップ状に移動させることにより画像を得る構造の装置である。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。
この図１の放射線撮像装置装置は、元画像撮影部１、リファレンス画像作成部２、特性パラメータ演算部３、較正処理部４、及び、リファレンス画像作成用の情報テーブルが設定された記憶部５によって構成されている。
【００１７】
元画像撮影部１は、図２に示したアレイセンサＡと、各放射線センサＳ・・Ｓにそれぞれに対し接続されるアンプ、コンパレータ及びカウンタ（いずれも図示せず）を備え、フォトンカウンティング法に基づいて画像データを収集するように構成されている。この元画像撮影部１が出力する元画像データはリファレンス画像作成部２及び特性パラメータ演算部３に導かれる。
【００１８】
リファレンス画像作成部２は、元画像撮影部１からの元画像データを加工して元画像に対応したリファレンス画像を作成する機能部である。
その作成処理は、まず、記憶部５に設定された情報テーブルから、アレイセンサＡの各チャンネルごとのセンサ特性、及びアレイセンサＡの中で感度が悪い特異なセンサの位置情報等を読み出して、それらの情報を基に元画像データを変換するといった動作で実行され、この処理により、元画像よりも空間分解能・濃度分解能はラフであるが時間的安定性が良好な滑らかなリファレンス画像が得られる。
【００１９】
ここで、記憶部５の情報テーブルに設定する情報のうち、各チャンネルの特性情報については、例えば、元画像撮影部１においてアレイセンサＡの走査により収集した画像データを用い、そのデータを所定数の画素群ごとに単純加算し、その加算平均を求めた後に、線形補間を施すといった処理により作成する。また特異なセンサの位置情報は、上記の撮影で収集した画像データの中で感度が異常に悪いのもをサーチするといった処理に得る。ただし、これらの情報は、元画像撮影のたびに採取する必要はなく、例えば１年間に１度程度の頻度で行えばよい。
【００２０】
なお、以上のリファレンス画像の作成処理法は一例で、これ以外の方法を採ってもよい。
一方、特性パラメータ演算部３は、リファレンス画像作成部２で作成されたリファレンス画像と元画像撮影部１からの元画像の対応するデータの相関をとり、その相関関係を曲線〔ａ＋ｂ・(count)＋ｃ・(count)2 ＋ｄ・(count)3 ・・・(1)〕にフィッティングさせ（図４参照）、センサの特性パラメータであるａ，ｂ，ｃ，ｄを求めるといった演算処理を、全てのチャンネルのセンサについて行って、各チャンネルごとの特性曲線を得るように構成されている。
【００２１】
そして、較正処理部４は、特性パラメータ演算部３で計算された特性曲線を用いて、元画像撮影部１からの元画像データを較正する機能部で、その較正処理つまり (1)式の各項の(count) に元画像データの値（カウント）を代入するといった処理を、全てのチャンネルのセンサについて実行するように構成されており、この較正処理部４での処理により滑らかな較正画像が得られる。
【００２２】
なお、特性パラメータ演算部３においてリファレンス画像と元画像のデータの相関関係をフィッティングさせる際に用いる曲線の式は、上記した (1)式に限定されることなく任意で、非線形の式などを用いることも可能であるが、線形最小２乗法が使用できる点、計算が足し算と掛け算のみの非常に簡単な計算で済む点等を考慮すれば、 (1)式のような係数をパラメータにおいた多項式を使用することが好ましい。また、そのような多項式を使用する場合、元画像の空間分解能・濃度分解能を損なわずに滑らかな較正画像が得られるようにするには、切片をもつ３次式ないしは４次式または切片をもたない３次式ないしは４次式とすることが適当である。
【００２３】
ここで、以上説明した較正曲線の演算処理において、元画像撮影部１で収集されたデータ（カウント）の全てを用いて計算を行った場合、画像のサイズを大きくなって、１チャンネル当たりのサンプル数が多くなった際に、較正曲線を得るのに多くの計算時間が必要なる。また、図６(B) に示すように、元画像サンプル点の値Ｑc とリファレンス画像サンプル点の値Ｑs が、カウントの大きいところに集中している場合、曲線のフィッティングが、そのカウントの大きい部分にばかり集中してしまい、（Ｑc,Ｑs ）のカウントが小さい部分では、曲線とサンプルの値が合わないといったエラーが発生する等、の不具合が生じることがある。
【００２４】
このような点を解消する手法の一例を、以下、図５及び図６(A) を参照して説明する。
まず、図５に示すように、サンプル点を値の大きさにより、いくつかのグループＧ1,Ｇ2 ・・Ｇn に分類する。次いで、その各グループＧ1,Ｇ2 ・・Ｇn について代表値 (Ｑc1, Ｑs1),( Ｑc2, Ｑs2),・・・・,(Ｑcn, Ｑsn) を求める。なお、代表値としては、例えばグループ内のサンプル値の平均値または中間値などを採用する。
【００２５】
次に、図６(A) に示すように、代表値 (Ｑc1, Ｑs1),( Ｑc2, Ｑs2),・・・・,(Ｑcn, Ｑsn) の各値の相関をとり、その相関関係を、曲線〔ａ＋ｂ・Ｑｃ＋ｃ・Ｑｃ2 ＋ｄ・Ｑｃ3 ・・・(2)〕にフィッティングさせ、センサの特性パラメータであるａ，ｂ，ｃ，ｄを得た後、先と同様に式(2) の各項のＱｃ(count) に元画像データの値を代入することで、一つのチャンネル (ｘ-ch)のセンサの元画像データの較正を行い、これらの処理を全てのチャンネルのセンサについて行うことにより較正画像を得る。
【００２６】
そして、以上のようなサンプルのグループ化処理を行うことにより、計算量が減るので、画像のサイズが大きくなっても計算時間の短縮化をはかることができる。
【００２７】
また、曲線をフィッティングする際に、サンプル点が特定の領域に集中することがなくなるので、図６(B) に示したようなエラーを回避することができる。
例えば、均一な被写体の上にエッジ状のものを載せて撮影を行い、その収集データ（元画像データ）の全てを用いて元画像の較正処理を行ったときにはエッジの先端にアーチファクトが見られたが、上記したサンプルのグループ化処理により、そのようなエラーも解消される。
【００２８】
図７は本発明の更に別の実施の形態の構成を示すブロック図である。
この実施の形態が先の図１に示した実施の形態と相違するところは、被写体を撮影するリファレンス画像用センサ１１を設け、そのセンサ１１の走査により収集された画像データを、リファレンス画像作成部１２に入力して滑らかリファレンス画像を得るように構成した点にある。
【００２９】
なお、この実施の形態においてリファレンス画像用センサ１１は、時間的安定性のみが重要で、空間分解能・濃度分解能はあまり精密でなくてもよいので、例えば、結晶の安定性が良好な半導体（Ｓｉ等）を素材として作製した放射線センサ、あるいはシンチレータとフォトダイオードを組み合わせたもの等を使用すればよい。
【００３０】
また、この実施の形態においてリファレンス画像のデータを収集する方法としては、例えば図８に示すように、元画像撮影用のアレイセンサＡの走査方向の後部にリファレンス画像用センサ１１を配置して、元画像の撮影と同時にリファレンス画像を撮影するようにすればよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アレイセンサの走査により収集した生データから得られる元画像と対応関係にある画像で、その元画像よりも滑らかなリファレンス画像を作成し、そのリファレンス画像と元画像の対応するデータの相関をとり、各センサの特性曲線を求めて元画像の較正を行うように構成したので、センサの特性を求めるための撮影（ファントム撮影等）を元画像撮影のたびに実行することなく、アーチファクトのない滑らかな較正画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図
【図２】本発明を適用する放射線撮像装置の全体構成を示す概念図
【図３】本発明における較正処理の説明図
【図４】同じく較正処理の説明図
【図５】本発明の他の実施の形態の説明図
【図６】同じく他の実施の形態の説明図
【図７】本発明の更に別の実施の形態の構成を示すブロック図
【図８】図７の実施の形態で用いるリファレンス画像用センサの構成例を示す図
【符号の説明】
１  元画像撮影部
２  リファレンス画像作成部
３  特性パラメータ演算部
４  較正処理部
５  記憶部
１０  線源
Ａ  アレイセンサ
Ｓ  放射線センサ
Ｔ  被写体
【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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