JP4029491B2

JP4029491B2 - X-ray imaging device

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Publication number: JP4029491B2
Application number: JP24979098A
Authority: JP
Inventors: 賢治佐藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: JP2000070250A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検体にＸ線を照射することで、被検体を透過したＸ線に基づいて、被検体の透過像を撮像するＸ線撮像装置に係り、特に、ノイズが低減された高品位の透過像を得るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線撮像装置では被検体の透過像を得るために、被検体にＸ線を照射して、その被検体を透過したＸ線を例えばイメージインテンシファイア（Ｉ・Ｉ管）で受光する。このイメージインテンシファイアの受光面で受光したＸ線の強弱によって、その後部に取り付けられたＴＶカメラに被検体の透過像が結像される。この透過像をＴＶモニタやＸ線フィルムなどに出力することで、被検体の透過像を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のＸ線撮像装置では、電子レンズ結像方式の真空管構造を採っているイメージインテンファイアが大容積の重量物であることから、イメージインテンシファイアの取り付けに大がかりな構造が必要であるということが懸案となっており、改善が求められている。
【０００４】
そこで、近年、Ｘ線を検出する複数個のＸ線検出素子が二次元状に配列されたＸ線平面センサが、イメージインテンファイアの代わりに利用される試みがされている。しかし、Ｘ線平面センサの各Ｘ線検出素子は受光したＸ線を電荷として蓄積するのだが、その構造上、Ｘ線を受光していない場合にも暗電流が発生する。この暗電流による電荷がＸ線に起因する電荷とともに蓄積されるので、Ｘ線検出素子から検出される電荷には、暗電流によるノイズが乗ったものとなる。このノイズが乗った各Ｘ線検出素子から得られた検出情報に基づいて、Ｘ線平面センサに投影される被検体の透過像を生成することとなるので、高品位の透過像を得ることができないという問題が生じている。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線検出素子で発生する暗電流に起因するノイズを除去した高品位の透過像を得ることができるＸ線撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
請求項１に記載の発明は、被検体にＸ線を照射することで前記被検体の透過像を撮像するＸ線撮像装置において、（ａ）前記Ｘ線が入射するとそのＸ線を電荷に変換して蓄積する複数個のＸ線検出素子が二次元状に配列されて構成されるＸ線平面センサと、（ｂ）前記Ｘ線平面センサの各Ｘ線検出素子に蓄積された電荷を各Ｘ線検出素子の検出情報として取得する検出情報取得手段と、（ｃ）前記被検体にＸ線を照射する直前に、前記検出情報取得手段によって取得された検出情報を、照射前検出情報として記憶する照射前検出情報記憶手段と、（ｄ）前記被検体にＸ線を照射した際に、前記検出情報取得手段によって取得された検出情報を、照射検出情報として記憶する照射検出情報記憶手段と、（ｅ）前記照射検出情報記憶手段に記憶された各Ｘ線検出素子の照射検出情報に、前記照射前検出情報記憶手段に記憶された各Ｘ線検出素子の照射前検出情報を作用させることで、前記各Ｘ線検出素子の照射検出情報から前記各Ｘ線検出素子に発生する暗電流に起因するノイズを除去する演算処理手段と、（ｆ）前記被検体に対するＸ線の照射が終了した直後に、前記検出情報取得手段によって取得された検出情報を、照射後検出情報として記憶する照射後検出情報記憶手段を備え、前記演算処理手段は、前記照射検出情報記憶手段に記憶された各Ｘ線検出素子の照射検出情報に、前記照射前検出情報記憶手段に記憶された各Ｘ線検出素子の照射前検出情報と、前記照射後検出情報記憶手段に記憶された各Ｘ線検出素子の照射後検出情報とを作用させることで、前記各Ｘ線検出素子の照射検出情報から前記各Ｘ線検出素子に発生する暗電流に起因するノイズを除去することを特徴とするものである。
【０００７】
（削除）
【０００８】
〔作用〕
この発明の作用は次のとおりである。
請求項１に記載の発明によれば、Ｘ線平面センサの各Ｘ線検出素子は、被検体を透過して入射してくるＸ線に応じた電荷を各々蓄積する。Ｘ線平面センサは、二次元状に配列された複数個のＸ線検出素子によって構成されているので、各Ｘ線検出素子は、Ｘ線平面センサ全体に投影される被検体の透過像の濃淡に応じた電荷を蓄積する。検出情報取得手段は、各Ｘ線検出素子に蓄積された電荷を検出情報として取得する。照射前検出情報記憶手段は、被検体にＸ線が照射される直前に検出情報取得手段によって取得される検出情報を、Ｘ線検出素子に発生する暗電流によって蓄積された電荷である照射前検出情報として記憶する。照射検出情報記憶手段は、被検体にＸ線が照射された際に検出情報取得手段によって取得される検出情報を、Ｘ線の照射によってＸ線検出素子に蓄積された電荷である照射検出情報として記憶する。演算処理手段は、照射検出情報に照射前検出情報を作用させて、照射検出情報に含まれる、Ｘ線検出素子に発生する暗電流に起因するノイズを除去する。照射後検出情報記憶手段は、被検体に対するＸ線の照射が終了した直後に検出情報取得手段によって取得される検出情報を、Ｘ線の入射後においてＸ線検出素子で発生する暗電流によって蓄積された電荷である照射後検出情報として記憶する。さらに、前記演算処理手段は、照射検出情報に照射前検出情報と照射後検出情報とを作用させて、照射検出情報に含まれる暗電流に起因するノイズを除去する。
【０００９】
（削除）
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
＜第１実施例＞
図１は第１実施例に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、Ｘ線撮像装置は、被検体Ｍを載置する天板２と、天板２上の被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管３と、天板２やＸ線管３等の移動を制御したり、Ｘ線管３からのＸ線照射を制御する制御部４と、被検体Ｍを透過したＸ線が入射するフラットパネル型Ｘ線センサ（以下、単に「パネル型Ｘ線センサ」と呼ぶ）５と、パネル型Ｘ線センサ５で得られるＸ線応じた電荷に基づいて被検体Ｍの透過像を生成する画像処理系統１とを備えて構成されている。
【００１２】
制御部４は、ＣＰＵやメモリなどを備えるいわゆるコンピュータで構成されており、Ｘ線撮像装置全体を統括的に制御・管理するものである。例えば、制御部４は、Ｘ線の照射時間や照射強度をＸ線管３に指示したり、図示しない駆動機構によって、天板２、Ｘ線管３、パネル型Ｘ線センサ５などを移動させたりする。なお、制御部４には図示しないマウスやキーボードなどの入力装置が接続されており、Ｘ線撮像装置を操作するオペレータの指示をＸ線撮像装置に与えることもできる。
【００１３】
天板２は、図示しない駆動機構によって、例えばＸ、Ｙ方向に進退可能に構成されている。天板２は制御部４の指示によって、天板２の背面側に配備されるパネル型Ｘ線センサ５の上方に被検体Ｍの撮像対象部位が来るように移動する。
【００１４】
Ｘ線管３は、管電圧・管電流等の設定照射条件に従ってＸ線を被検体Ｍに照射するよう構成されている。
【００１５】
パネル型Ｘ線センサ５は、図２に示すように、パネル型Ｘ線センサ５に入射するＸ線を電荷に変換する光電変換層５１（図２中、右上がりの斜線で示す）と、光電変換層５１で変換された電荷に応じて電荷を蓄積する複数個の検出セル５２がＸ、Ｙ方向に二次元状（アレイ状）に配列された検出アレイ層５３との積層構造となっており、さらに、各検出セル５２に蓄積された電荷をＹ方向の列ごとに取り出すためのゲートドライバ５４を備えている。以下、この実施例では便宜上、図２におけるＸ方向の配列を「Ｘ列」、Ｙ方向の配列を「Ｙ列」と呼ぶ。なお、パネル型Ｘ線センサ５は本発明におけるＸ線平面センサに相当する。
【００１６】
パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２は、その上部の領域における光電変換層５１に入射するＸ線に応じた電荷を蓄積するものである。各検出セル５２は、図２に示すように、電荷を蓄積するコンデンサ素子３０と、コンデンサ素子３０に蓄積された電荷を画像処理系統１の検出情報収集部１１に送る出力ライン５６に接続されたトランジスタ素子３１と、光電変換層５１の一部領域とを備えて構成されている。また、各検出セル５２は、Ｙ列ごとにゲートドライバ５４からの入力ライン５５が接続されており、さらに、各検出セル５２は、Ｘ列ごとに検出情報収集部１１に接続される出力ライン５６が接続されている。したがって、各検出セル５２に蓄積される電荷は、Ｙ列ごとに画像処理系統１の検出情報収集部１１に送られる。
【００１７】
各検出セル５２は、図３の等価回路に示されるように、入射するＸ線の強さに応じた電荷を供給する光電変換層５１の一部である光電変換素子３２と、光電変換素子３２に直列に配置されるコンデンサ素子３０と、コンデンサ素子３０の電荷を検出情報収集部１１に送るトランジスタ素子３１とを備えて構成されている。なお、この検出セル５２は、本発明におけるＸ線検出素子に相当する。
【００１８】
ここで、検出セル５２の動作について説明する。光電変換素子３２には所定の電圧Ｖが印加されており、光電変換素子３２にＸ線が入射すると、光電変換素子３２に電流が流れてコンデンサ素子３０に電荷が蓄積される。蓄積される電荷の量は、入射するＸ線の強さや時間に応じて変化する。その後、トランジスタ素子３１のゲート電極３１ａに接続されたゲートドライバ５４によって、「ＯＮ」即ちゲート電極３１ａに電圧が所定時間印加されると、ソース電極３１ｂからドレイン電極３１ｃに向かって、コンデンサ素子３０に蓄積された電荷が流れ出す。その結果、コンデンサ素子３０に蓄積されていた電荷が検出情報収集部１１に向かって流れる。なお、光電変換素子３２は抵抗体として見ることもできるので、Ｘ線が入射していない場合であっても、光電変換素子３２には極めて微小な電流が流れて、徐々にコンデンサ素子３０に電荷が蓄積されると考えられる。このＸ線が入射していない場合に流れる電流は、一般的に暗電流と呼ばれている。したがって、Ｘ線が入射されて、コンデンサ素子３２に電荷が蓄積されている場合にも暗電流に起因する電荷が合わせて蓄積されるので、この暗電流に起因する電荷を含んだ情報に基づいて透過像を生成すると、その暗電流に起因するノイズが透過像に現れる。
【００１９】
画像処理系統１は、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２で得られる電荷に基づいて、被検体Ｍの透過像を生成するものであり、パネル型Ｘ線センサ５からの情報を収集する検出情報収集部１１を備えている。この検出情報収集部１１は、パネル型Ｘ線センサ５の各出力ライン５６を通じて送られてくる電荷を電圧信号に変換する図示しない電圧変換回路と、各Ｙ列ごとに送られてくる各検出セル５２の各電圧信号をＸ列ごとに順次取り込む図示しないマルチプレクサとを備えて構成されている。パネル型Ｘ線センサ５から順次送られてくるＹ列ごとの各検出セル５２の電荷は、Ｘ列ごとに順次電圧信号に変換されマルチプレクサに読み取られる。マルチプレクサは、Ｙ列ごとの全ての検出セル５２の電圧信号に基づいて、パネル型Ｘ線センサ５のＹ列ごとの検出情報を生成する。Ｙ列ごとの検出情報は、Ａ／Ｄ変換回路を備えたＡ／Ｄ変換部１２によってデジタル変換された後、フレーム切換部１３に送られる。なお、電圧変換回路、マルチプレクサ及びＡ／Ｄ変換回路等は、周知のものであるのでここでの説明は省略する。
【００２０】
フレーム切換部１３は、Ａ／Ｄ変換部１２を介して送られてくる検出情報を、暗電流情報メモリ１４またはＸ線情報メモリ１５のいずれか一方に送るものである。具体的にフレーム切換部１３は、被検体ＭにＸ線が照射されていない場合に検出情報収集部１１から送られてくる検出情報を暗電流情報メモリ１４に送る一方で、被検体ＭにＸ線が照射された際に検出情報収集部１１から送られてくる検出情報をＸ線情報メモリ１５に送る。なお、フレーム切換部１３でのＸ線照射の有無の判断は、特定の手段に限定されるものではなく、例えば制御部４から得られるようにしたり、また、検出情報収集部１１から送られてくる検出情報のヘッダー情報によって得られるようすることができる。
【００２１】
暗電流情報メモリ１４およびＸ線情報メモリ１５は、パネル型Ｘ線センサ５の各Ｙ列ごとに得られる検出情報を、パネル型Ｘ線センサ５に投影されるデジタル画像として記憶する、いわゆるフレームメモリで構成されている。したがって、各メモリ１４、１５では、パネル型Ｘ線センサ５のＹ列ごとの全ての検出情報を送られた段階で、パネル型Ｘ線センサ５全体に投影された被検体Ｍの透過像がデジタル画像として記憶される。その結果、暗電流情報メモリ１４には、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２の暗電流に起因するノイズの分布であるノイズ画像が記憶される。一方、Ｘ線情報メモリ１５には、暗電流に起因するノイズを含む被検体Ｍの透過像がデジタル画像として記憶される。なお、暗電流情報メモリ１４は、本発明における照射前検出情報記憶手段に、Ｘ線情報メモリ１５は、本発明における照射検出情報記憶手段に、それぞれ相当する。
【００２２】
演算処理部１７は、いわゆるコンピュータで構成されており、暗電流情報メモリ１４およびＸ線情報メモリ１５の各画像を呼び出し、対応する各画素ごとに演算処理を施す。この演算処理によって、Ｘ線情報メモリ１５に記憶された透過像のデジタル画像から、暗電流情報メモリ１４に記憶されたノイズ画像が例えば差し引かれることで、ノイズが除去された高品位の透過像が得られる。この透過像は、モニタ等で構成される表示部１８に表示される。なお、演算処理部１７は、本発明における演算処理手段に相当する。
【００２３】
以下、パネル型Ｘ線センサ５から得られる情報および画像処理系統１で行われる処理について詳細に説明する。
【００２４】
まず、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２では、暗電流またはＸ線の照射によって、図４に示すような電荷が蓄積される。図４は、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２での時間の経過による電荷の蓄積状況を示している。また、その横軸は時間の経過を示し、縦軸は蓄積される電荷の大きさを示している。
【００２５】
図４中、符号Ｔｒは、検出情報収集部１１に備えるマルチプレクサによって読み出される単一の検出セル５２の電荷の読出し時間を示す。符号Ｔｓ１、２は、検出セル５２での電荷の蓄積時間を示す。符号Ｔｘは、Ｘ線管３からＸ線が照射されているＸ線照射時間、すなわちＸ線の照射に伴う電荷の蓄積時間を示す。なお、図４中、１〜Ｎ番目の検出セルごとに読出し時間Ｔｒづつずれているが、これは１つの検出セル５２の電荷信号を読出している間は、他の各検出セル５２の電荷信号を読出すことができないからである。つまり、パネル型Ｘ線センサ５のＸ列に並ぶ各検出セル５２は、ゲートドライバによって同時に「ＯＮ」されるが、マルチプレクサは、それら検出セル５２の電荷を読み込む際には、各検出セル５２ごとに順次電荷を読み込むからである。また、蓄積時間Ｔｓ１とＴｓ２とは同時間であるが、蓄積時間Ｔｓ１とＴｓ２とを区別しているのは、蓄積時間Ｔｓ１においては、暗電流に起因する電荷だけを蓄積しており、一方、蓄積時間Ｔｓ２においては、暗電流に起因する電荷を含むＸ線の入射による電荷を蓄積しているからである。
【００２６】
蓄積時間Ｔｓ１は、Ｘ線が照射される直前であり、このときＸ線は照射されていない。各検出セル５２では、暗電流に起因する電荷が徐々に蓄積される。つまり、蓄積時間Ｔｓ１において蓄積される電荷量は、蓄積時間Ｔｓ１における斜線で示された面積に相当する。なお、各検出セル５２の光電変換素子３２を抵抗体として見た場合に、各検出セル５２によってその抵抗値が異なるので、各検出セル５２に蓄積される暗電流に起因する電荷は異なる。但し、この実施例では説明の便宜上、ほぼ同程度の高さで図示している。
【００２７】
蓄積時間Ｔｓ２は、Ｘ線が照射された際であり、Ｘ線照射時間Ｔｘが含まれている。このとき、各検出セル５２では、暗電流に起因する電荷が徐々に蓄積されるとともに、被検体Ｍを透過したＸ線が入射した際のＸ線の強弱によって、そのＸ線に応じた電荷が蓄積される。この場合にも、蓄積時間Ｔｓ２における斜線で示された領域の面積が、各検出セル５２に蓄積される電荷量に相当する。なお、図４に示されているように、Ｘ線の強弱によって、蓄積される電荷量が変化している（図４ではＸ線照射時間Ｔｘにおける例えば１番目と２番目との電荷の高さが異なる）。つまり、各検出セル５２に蓄積される電荷量の相違が、デジタル画像の各画素の画素値として現れ、その各画素値の差が透過像の濃淡差となることで、パネル型Ｘ線センサ５に投影される被検体Ｍの透過像が画像として得られる。
【００２８】
まず、蓄積時間Ｔｓ１が経過すると、パネル型Ｘ線センサ５のゲートドライバ５４は、例えば１列目の全検出セル５２のトランジスタ素子３１を「ＯＮ」にする。これにより、パネル型Ｘ線センサ５の１列目の各検出セル５２で蓄積された暗電流に起因する電荷が、順次Ｘ列ごとに検出情報収集部１１に送られる。検出情報収集部１１は、１列目の各検出セル５２の電荷を順次読出し、その電荷に基づいた電圧信号に変換した後、１列目の１列分の検出情報を生成する。この検出情報は、Ａ／Ｄ変換部１２およびフレーム切換部１３を介して、暗電流情報メモリ１４に記憶される。同様にして、検出情報収集部１１は、パネル型Ｘ線センサ５の２〜最終列目までの検出情報を取得し、それら検出情報を順次暗電流情報メモリ１４に送る。その結果、暗電流情報メモリ１４には、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２の暗電流に基づくノイズ画像が記憶される。なお、蓄積時間Ｔｓ１に基づく検出情報は、本発明における照射前検出情報に相当する。
【００２９】
次に、蓄積時間Ｔｓ２が経過すると、ゲートドライバ５４は、１列目の全検出セル５２を「ＯＮ」にする。これによって、被検体Ｍを透過したＸ線情報が含まれる電荷が順次Ｘ列ごとに検出情報収集部１１に送られる。検出情報収集部１１は、各検出セル５２の各電荷に基づいて、１列目の１列分の検出情報を生成する。この検出情報はＸ線情報メモリ１５に送られる。同様にして、検出情報収集部１１は、２〜最終列目までの検出情報を生成し、それら検出情報を順次Ｘ線情報メモリ１５に送る。その結果、Ｘ線情報メモリ１５には、暗電流に起因するノイズが含まれた被検体Ｍの透過像のデジタル画像が記憶される。なお、蓄積時間Ｔｓ２に基づく検出情報は、本発明における照射検出情報に相当する。
【００３０】
演算処理部１７は、暗電流情報メモリ１４に記憶された透過像のデジタル画像の各画素の画素値から、その各画素に対応するＸ線情報メモリ１５に記憶されたノイズ画像の各画素の画素値を除算する。したがって、透過像のデジタル画像の各画素に含まれていた暗電流に起因するノイズが取り除かれる。つまり暗電流に起因するノイズが除去された高品位の透過像が得られる。
【００３１】
上述した第１実施例のＸ線撮像装置によれば、Ｘ線を照射する直前に各検出セル５２に発生している暗電流に起因するノイズを取り出しているので、その直後に撮像される透過像に最も影響すると思われるノイズを把握することができる。その結果、透過像に含まれている主なノイズを除去することができるので、高品位の透過像を得ることができる。
【００３２】
なお、上述した第１実施例において、例えば、図５に示すように、Ｘ線照射時間Ｔｘが、蓄積時間Ｔｓ２と蓄積時間Ｔｓ３とにまたがるような場合には、以下に説明するように変形実施することができる。
【００３３】
蓄積時間Ｔｓ２で得られる検出情報と、蓄積時間Ｔｓ３とで得られる検出情報とを加算した検出情報をＸ線情報メモリ１５に記憶する。このとき、Ｘ線情報メモリ１５には、暗電流に基づくノイズが２倍になった、被検体Ｍの透過像のデジタル画像が記憶される。一方、暗電流情報メモリ１４には、第１実施例と同様の暗電流に基づくノイズ画像が記憶されている。
【００３４】
演算処理部１７は、透過像のデジタル画像の各画素の画素値から、その各画素に対応するノイズ画像の各画素の画素値を２倍にした画素値を除算する。したがって、透過像のデジタル画像の各画素に含まれていた暗電流に起因する２倍のノイズが取り除かれる。つまり、第１実施例の場合と同様に、ノイズが低減された高品位の透過像が得られる。
【００３５】
なお、この際、蓄積時間Ｔｓ２で得られる検出情報と、蓄積時間Ｔｓ３で得られる検出情報とは、それぞれ別個のＸ線情報メモリに一旦記憶し、のちに加算することも可能である。
【００３６】
＜第２実施例＞次に、図６〜図８を用いて第２実施例について説明する。図６は、第２実施例に係るＸ線撮像装置を示すブロック図である。上述した第１実施例と共通する部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
図６に示すように、第２実施例のＸ線撮像装置は、第１実施例のＸ線撮像装置に残留情報メモリ１６を設けたものである。第２実施例に係るフレーム切換部１３は、検出情報収集部１１から送られてくる検出情報に応じて、それら検出情報を暗電流メモリ１４、Ｘ線情報メモリ１５又は残留情報メモリ１６に送るものである。また、残留情報メモリ１６も、暗電流メモリ１４およびＸ線情報メモリ１５と同様に、パネル型Ｘ線センサ５に全体に投影される被検体Ｍの透過像をデジタル画像として記憶するフレームメモリで構成されている。
【００３８】
ここで、第１実施例では、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２において、Ｘ線の入射の如何に係わらず同程度の暗電流が流れて電荷が蓄積される場合について説明したが、この第２実施例では、Ｘ線の入射の前後で各検出セル５２内に流れる暗電流の大きさが変化する場合を想定しており、その暗電流の変化に応じたノイズを透過像から取り除くことができる技術について説明する。具体的には、直前に入射したＸ線の強さが比較的強いと、検出セル５２に対するＸ線の入射が終了した後に流れる暗電流は比較的大きくなり、直前に入射したＸ線の強さが比較的弱いと、比較的小さな暗電流が流れる傾向となる場合がある。この場合には、各検出セル５２のＸ線入射前後の暗電流による電荷を取得することで、Ｘ線が照射された際の透過像のデジタル画像から、Ｘ線入射前後の暗電流に応じた分のノイズを差し引くことで、高品位の透過像を得ることができる。
【００３９】
以下、第２実施例において、パネル型Ｘ線センサ５から得られる情報および画像処理系統１で行われる処理について詳細に説明する。
【００４０】
まず、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２における、Ｘ線照射前の暗電流による電荷の蓄積、Ｘ線の照射による電荷の蓄積及びＸ線照射後の暗電流による電荷の蓄積の状況を図７に示す。図７は、第１実施例と同様にパネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２での時間の経過による電荷の蓄積状況を示している。また、その横軸は時間の経過を示し、縦軸は蓄積される電荷の大きさを示している。
【００４１】
図７中、符号Ｔｒは、各検出セル５２の電荷の読出し時間を示す。符号Ｔｓａ、Ｔｓｂ、Ｔｓｃは、検出セル５２での電荷の蓄積時間を示す。符号Ｔｘは、Ｘ線の照射に伴う電荷の蓄積時間を示す。なお、図７中、１〜Ｎ番目ごとの検出セル５２の電荷の蓄積開始が読出し時間Ｔｒづつずれているが、これは第１実施例と同様の理由である。蓄積時間Ｔｓａ、Ｔｓｂ、Ｔｓｃはそれぞれ同時間である。なお、蓄積時間Ｔｓａ、Ｔｓｂ、Ｔｓｃを区別しているのは、蓄積時間Ｔｓａにおいては、Ｘ線照射前の暗電流に起因する電荷だけを蓄積しており、また、蓄積時間Ｔｓｂにおいては、暗電流に起因する電荷を含むＸ線の入射による電荷を蓄積しており、さらに、蓄積時間Ｔｓｃにおいては、Ｘ線照射後の暗電流に起因する電荷だけを蓄積しているからである。
【００４２】
蓄積時間Ｔｓａでは、Ｘ線が照射される直前に流れる暗電流に起因する電荷が各検出セル５２に蓄積される。なお、このとき蓄積される電荷量は、蓄積時間Ｔｓａにおける斜線で示された面積に相当する。
【００４３】
蓄積時間Ｔｓｂでは、Ｘ線が照射された際であり、Ｘ線照射時間Ｔｘが含まれている。このとき、各検出セル５２では、Ｘ線照射前まではＸ線が照射される直前に流れる暗電流に起因する電荷が徐々に蓄積されるとともに、Ｘ線照射中には入射するＸ線の強さに応じた電荷が蓄積され、さらに、Ｘ線照射後には入射していたＸ線の強さに応じた暗電流に起因する電荷が蓄積される。蓄積時間Ｔｓｂにおいて蓄積される電荷量は、蓄積時間Ｔｓ２における斜線で示された領域の面積に相当する。
【００４４】
蓄積時間Ｔｓｃでは、Ｘ線が照射された直後に流れる暗電流に起因する電荷が各検出セル５２に蓄積され、このとき流れる暗電流は、各検出セル５２に入射するＸ線の強さに応じて変化している。なお、このとき蓄積される電荷量は、蓄積時間Ｔｓｃにおける斜線で示された面積に相当する。
【００４５】
まず、蓄積時間Ｔｓａが経過すると、パネル型Ｘ線センサ５のゲートドライバ５４は、Ｙ列ごとの全検出セル５２を順次「ＯＮ」にする。これにより、パネル型Ｘ線センサ５の各Ｙ列ごとの全検出セル５２で蓄積された暗電流に起因する電荷が、検出情報収集部１１に順次送られる。検出情報収集部１１は、順次送られてくる各Ｙ列ごとの各検出セル５２の電荷をＸ列ごとに順次読み出し、それらの電荷に基づいて、各Ｙ列ごとの検出情報を順次生成する。この検出情報は、Ａ／Ｄ変換部１２およびフレーム切換部１３を介して、暗電流情報メモリ１４に順次記憶される。その結果、暗電流情報メモリ１４には、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２のＸ線照射前の暗電流に基づくノイズ画像が記憶される。
【００４６】
次に、蓄積時間Ｔｓ２が経過すると、ゲートドライバ５４は、Ｙ列ごとの全検出セル５２を順次「ＯＮ」にする。これによって、被検体Ｍを透過したＸ線情報が含まれる電荷が検出情報収集部１１に順次送られる。検出情報収集部１１は、順次送られてくる各Ｙ列ごとの各検出セル５２の電荷に基づいて、各Ｙ列ごとの検出情報を生成し、順次Ｘ線情報メモリ１５に送る。その結果、Ｘ線情報メモリ１５には、Ｘ線照射前後の暗電流に起因するノイズが含まれた被検体Ｍの透過像のデジタル画像が記憶される。
【００４７】
さらに、蓄積時間Ｔｓｃが経過すると、パネル型Ｘ線センサ５のゲートドライバ５４によって、Ｙ列ごとの全検出セル５２を順次「ＯＮ」され、パネル型Ｘ線センサ５の各Ｙ列の各検出セル５２で蓄積された暗電流に起因する電荷が、検出情報収集部１１に順次送られる。検出情報収集部１１は、順次送られてくる各Ｙ列ごとの各検出セル５２の電荷に基づいて、各Ｙ列ごとの検出情報を順次生成し、残留情報メモリ１６に順次送られる。その結果、残留情報メモリ１６には、パネル型Ｘ線センサ５の各検出セル５２のＸ線照射後の暗電流に基づく残留ノイズ画像が記憶される。なお、残留情報メモリ１６は、本発明における照射後検出情報記憶手段に相当する。
【００４８】
演算処理部１７は、Ｘ線情報メモリ１５に記憶された透過像のデジタル画像の各画素の画素値から、その各画素に対応する、暗電流情報メモリ１４に記憶されたノイズ画像の各画素の画素値と、残留情報メモリ１６に記憶された残留ノイズ画像の各画素の画素値とを所定量づつ各々除算することで、ノイズが低減された被検体Ｍの透過像を生成する。ここで、ノイズ画像の各画素の画素値と、残留ノイズ画像の各画素値とをそれぞれ所定量としているのは、パネル型Ｘ線センサ５の各画素ごとに読出し時間がずれるので、各画素ごとに蓄積時間Ｔｓｂで得られる電荷に含まれる、Ｘ線照射前の暗電流の電荷とＸ線照射後の暗電流の電荷との比率が変化するためである。
【００４９】
具体的に、図７において、蓄積時間Ｔｓａで得られるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の任意の検出セルで得られる画素値をＤａｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とし、蓄積時間Ｔｓｂで得られるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の任意の検出セルで得られる画素値をＤｂｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とし、蓄積時間Ｔｓｃで得られるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の任意の検出セルで得られる画素値をＤｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とする。さらに、Ｎ番目の任意の検出セルにおいて、蓄積時間Ｔｓｂの開始からＸ線照射時間Ｔｘの開始までの時間をタイムラグＴｄとする。このとき、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の任意検出セルのノイズを除去した後の透過像のデジタル画像の画素の画素値をＤｉとすると、ノイズ除去後のデジタル画像の画素値Ｄｉは、次式（１）で表すことができる。
【００５０】
Ｄｉ＝Ｄｂｉ−ｋ×Ｄａｉ−（１−ｋ）×Ｄｃｉ・・・（１）
ｋ＝｛Ｔｄ＋Ｔｘ＋（Ｎ−ｉ）×Ｔｒ｝÷Ｔｓ
Ｔｓ＝Ｔｓａ＝Ｔｓｂ＝Ｔｓｃ、ｉ＝１〜Ｎ
【００５１】
演算処理部１７は、式（１）に基づいて各画素ごとに演算処理を行うことで、Ｘ線照射前後の暗電流に起因するノイズが除去された高品位の被検体Ｍの透過像を生成する。
【００５２】
上述した第２実施例によれば、Ｘ線照射前後の暗電流による電荷を取得することで、パネル型Ｘ線センサ５で直接得られる透過像から、Ｘ線照射前後で変化する暗電流に起因するノイズを取り除くことができるので、ノイズがより低減されたより高品位の透過像を得ることができる。
【００５３】
なお、上述した第２実施例において、例えば、図８に示すように、Ｘ線照射時間Ｔｘが蓄積時間Ｔｓｂ１と蓄積時間Ｔｓｂ２とにまたがるような場合には、以下に説明するように変形実施することができる。なお、Ｘ線照射時間Ｔｘは、２つの蓄積時間Ｔｓにまたがる場合に限定されず、２つ以上の蓄積時間Ｔｓにまたがる場合に適用することができる。
【００５４】
蓄積時間Ｔｓｂ１で得られる検出情報と、蓄積時間Ｔｓｂ２とで得られる検出情報とを加算した検出情報をＸ線情報メモリ１５に記憶する。このとき、Ｘ線情報メモリ１５には、Ｘ線照射前の暗電流に基づくノイズと、Ｘ線照射後の暗電流に基づく残留ノイズとが含まれた、被検体Ｍの透過像のデジタル画像が記憶される。
【００５５】
演算処理部１７は、Ｘ線情報メモリ１５に記憶された透過像のデジタル画像の各画素の画素値から、その各画素に対応する、暗電流情報メモリ１４に記憶されたノイズ画像の各画素の画素値と残留情報メモリ１６に記憶された残留ノイズ画像の各画素の画素値とを除算する。
【００５６】
具体的には、図８において、蓄積時間Ｔｓａで得られるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の任意の検出セルで得られる画素値をＤａｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とし、蓄積時間（Ｔｓｂ１＋Ｔｓｂ２）で得られるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の任意の検出セルで得られる画素値をＤｂｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とし、蓄積時間Ｔｓｃで得られるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の任意の検出セルで得られる画素値をＤｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とする。さらに、Ｎ番目の検出セルにおいて、蓄積時間Ｔｓｂの開始からＸ線照射時間Ｔｘの開始までの時間をタイムラグＴｄとする。このとき、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の任意検出セルのノイズを除去した後の透過像のデジタル画像の画素の画素値をＤｉとすると、ノイズ除去後のデジタル画像の画素値Ｄｉは、次式（２）で表すことができる。
【００５７】
Ｄｉ＝Ｄｂｉ−ｋ×ｗ×Ｄａｉ−（１−ｋ）×ｗ×Ｄｃｉ・・・（２）
ｋ＝｛Ｔｄ＋Ｔｘ＋（Ｎ−ｉ）×Ｔｒ｝÷（ｗ×Ｔｓ）
Ｔｓ＝Ｔｓａ＝Ｔｓｂ＝Ｔｓｃ、ｉ＝１〜Ｎ、ｗ＝Ｘ線照射時間Ｔｘがまたがる蓄積時間Ｔｓの個数
【００５８】
演算処理部１７は、式（２）に基づいて各画素ごとに演算処理を行うことで、Ｘ線照射前後の暗電流に起因するノイズが除去された高品位の被検体Ｍの透過像を生成する。したがって、上述した第２実施例の場合と同様に、よりノイズが低減された高品位の透過像が得られる。
【００５９】
なお、この際も、蓄積時間Ｔｓｂ１で得られる検出情報と、蓄積時間Ｔｓｂ２で得られる検出情報とは、それぞれ別個のＸ線情報メモリに一旦記憶し、のちに加算することが可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、Ｘ線が被検体に照射される直前に、各Ｘ線検出素子に蓄積された電荷を照射前検出情報として取得しているので、Ｘ線がＸ線検出素子に入射する直前において各Ｘ線検出素子内で発生している暗電流に起因するノイズを取得することができる。また、Ｘ線が被検体に照射される際に得られる照射検出情報に照射前検出情報を作用させているので、その照射検出情報に含まれる暗電流に起因するノイズを除去することができる。さらに、Ｘ線の照射後の各Ｘ線検出素子に蓄積される電荷である照射後検出情報を取得し、照射検出情報に照射前検出情報と照射後検出情報とを作用させている。つまり、Ｘ線の照射後に各Ｘ線検出素子で発生する暗電流は、その直前に各Ｘ線検出素子に入射したＸ線量によって変化する場合があり、このＸ線の照射前後の各Ｘ線検出素子に発生する暗電流に起因するノイズの変化に応じたノイズを除去することができる。その結果、暗電流に起因するノイズがより確実に除去されて、より高品位の透過像を得ることができる。
【００６１】
（削除）
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】パネル型Ｘ線センサの概略構造を示す図である。
【図３】検出セルの等価回路を示す図である。
【図４】各検出セルに蓄積される電荷の様子を示す図である。
【図５】第１実施例の変形例に係る検出セルに蓄積される電荷の様子を示す図である。
【図６】第２実施例に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施例に係る各検出セルに蓄積される電荷の様子を示す図である。
【図８】第２実施例の変形例に係る検出セルに蓄積される電荷の様子を示す図である。
【符号の説明】
１ … 画像処理系統
２ … 天板
３ … Ｘ線管
４ … 制御部
５ … パネル型Ｘ線センサ
１１ … 検出情報収集部
１３ … フレーム切換部
１４ … 暗電流情報メモリ
１５ … Ｘ線情報メモリ
１６ … 残留情報メモリ
１７ … 演算処理部
５２ … 検出セル
５４ … ゲートドライバ
Ｔｓ１〜Ｔｓ３、Ｔｓａ〜Ｔｓｃ … 蓄積時間
Ｔｒ … 読出し時間
Ｔｘ … Ｘ線照射時間
Ｔｄ … タイムラグ
Ｍ … 被検体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an X-ray imaging apparatus that captures a transmitted image of a subject based on X-rays transmitted through the subject by irradiating the subject with X-rays, and in particular, high quality with reduced noise. The present invention relates to a technique for obtaining a transmission image.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, in order to obtain a transmission image of a subject in an X-ray imaging apparatus, the subject is irradiated with X-rays, and the X-ray transmitted through the subject is received by, for example, an image intensifier (I / I tube). . A transmitted image of the subject is formed on the TV camera attached to the rear portion of the image intensifier by the intensity of the X-rays received by the light receiving surface of the image intensifier. By outputting this transmission image to a TV monitor or an X-ray film, a transmission image of the subject can be obtained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the conventional X-ray imaging apparatus described above, since the image intensifier that employs the electron lens imaging type vacuum tube structure is a heavy object with a large volume, a large structure is required for mounting the image intensifier. This is a concern and there is a need for improvement.
[0004]
Therefore, in recent years, an attempt has been made to use an X-ray planar sensor in which a plurality of X-ray detection elements for detecting X-rays are two-dimensionally arranged in place of an image intensifier. However, each X-ray detection element of the X-ray flat sensor accumulates received X-rays as electric charges, but due to its structure, dark current is generated even when X-rays are not received. Since the charge due to the dark current is accumulated together with the charge due to the X-rays, the charge detected by the X-ray detection element is accompanied by noise due to the dark current. Since a transmission image of the subject projected on the X-ray plane sensor is generated based on the detection information obtained from each X-ray detection element on which the noise is placed, a high-quality transmission image can be obtained. The problem of not being possible has occurred.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an X-ray imaging apparatus capable of obtaining a high-quality transmission image from which noise caused by dark current generated in an X-ray detection element is removed. The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
  The invention described in claim 1 is an X-ray imaging apparatus that captures a transmission image of the subject by irradiating the subject with X-rays. (A) When the X-rays are incident, the X-rays are converted into electric charges. A plurality of X-ray detection elements to be stored in an X-ray plane sensor, and (b) charges stored in the X-ray detection elements of the X-ray plane sensor. Detection information acquisition means for acquiring detection information of a line detection element; and (c) immediately before irradiating the subject with X-rays, the detection information acquired by the detection information acquisition means is stored as pre-irradiation detection information. (D) pre-irradiation detection information storage means; (d) irradiation detection information storage means for storing detection information acquired by the detection information acquisition means as irradiation detection information when the subject is irradiated with X-rays; e) Stored in the irradiation detection information storage means By applying the pre-irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the pre-irradiation detection information storage means to the irradiation detection information of each X-ray detection element, from the irradiation detection information of each X-ray detection element Arithmetic processing means for removing noise caused by dark current generated in each X-ray detection element;(F) Immediately after the X-ray irradiation on the subject is completed, it comprises a post-irradiation detection information storage unit that stores detection information acquired by the detection information acquisition unit as post-irradiation detection information, The means includes irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the irradiation detection information storage means, pre-irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the pre-irradiation detection information storage means, and post-irradiation By causing post-irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the detection information storage means to act, it is caused by dark current generated in each X-ray detection element from the irradiation detection information of each X-ray detection element Remove noiseIt is characterized by this.
[0007]
  (Delete)
[0008]
    [Action]
  The operation of the present invention is as follows.
  According to the first aspect of the present invention, each X-ray detection element of the X-ray flat sensor accumulates charges corresponding to the X-rays that are incident through the subject. Since the X-ray plane sensor is composed of a plurality of X-ray detection elements arranged in a two-dimensional manner, each X-ray detection element is a shade of the transmission image of the subject projected on the entire X-ray plane sensor. The electric charge according to is accumulated. The detection information acquisition means acquires the charge accumulated in each X-ray detection element as detection information. The pre-irradiation detection information storage means detects pre-irradiation detection information acquired by the detection information acquisition means immediately before the subject is irradiated with X-rays as charges accumulated by dark current generated in the X-ray detection element. Store as information. The irradiation detection information storage means uses the detection information acquired by the detection information acquisition means when the subject is irradiated with X-rays as irradiation detection information that is charges accumulated in the X-ray detection element by X-ray irradiation. Remember. The arithmetic processing means causes the pre-irradiation detection information to act on the irradiation detection information, and removes noise caused by the dark current generated in the X-ray detection element, which is included in the irradiation detection information.The post-irradiation detection information storage means accumulates the detection information acquired by the detection information acquisition means immediately after the X-ray irradiation to the subject is completed by the dark current generated by the X-ray detection element after the X-ray is incident. It is stored as post-irradiation detection information that is a charge. Further, the arithmetic processing means causes the detection information before irradiation and the detection information after irradiation to act on the irradiation detection information to remove noise caused by dark current included in the irradiation detection information.
[0009]
  (Delete)
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First embodiment>
  FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment.
[0011]
As shown in FIG. 1, the X-ray imaging apparatus includes a top plate 2 on which a subject M is placed, an X-ray tube 3 that irradiates the subject M on the top plate 2 with X-rays, and the top plate 2 and X A control unit 4 that controls movement of the X-ray tube 3 or the like, or controls X-ray irradiation from the X-ray tube 3 and a flat panel X-ray sensor (hereinafter simply referred to as “ 5) and an image processing system 1 that generates a transmission image of the subject M based on the charges corresponding to the X-rays obtained by the panel X-ray sensor 5. .
[0012]
The control unit 4 is configured by a so-called computer including a CPU, a memory, and the like, and controls and manages the entire X-ray imaging apparatus as a whole. For example, the control unit 4 instructs the X-ray irradiation time and irradiation intensity to the X-ray tube 3 or moves the top plate 2, X-ray tube 3, panel type X-ray sensor 5, etc. by a driving mechanism (not shown). Or Note that an input device such as a mouse or a keyboard (not shown) is connected to the control unit 4, and an instruction from an operator who operates the X-ray imaging device can be given to the X-ray imaging device.
[0013]
The top plate 2 is configured to be able to advance and retract in, for example, the X and Y directions by a driving mechanism (not shown). The top plate 2 is moved by an instruction from the control unit 4 so that the imaging target region of the subject M comes above the panel X-ray sensor 5 provided on the back side of the top plate 2.
[0014]
The X-ray tube 3 is configured to irradiate the subject M with X-rays according to set irradiation conditions such as tube voltage and tube current.
[0015]
As shown in FIG. 2, the panel-type X-ray sensor 5 includes a photoelectric conversion layer 51 (shown by a diagonal line rising to the right in FIG. 2) that converts X-rays incident on the panel-type X-ray sensor 5 into electric charges, A plurality of detection cells 52 for accumulating charges according to the charges converted by the conversion layer 51 have a laminated structure with a detection array layer 53 arranged two-dimensionally (array) in the X and Y directions. Furthermore, a gate driver 54 is provided for taking out the electric charge accumulated in each detection cell 52 for each column in the Y direction. Hereinafter, in this embodiment, for convenience, the array in the X direction in FIG. 2 is referred to as “X column”, and the array in the Y direction is referred to as “Y column”. The panel X-ray sensor 5 corresponds to the X-ray flat sensor in the present invention.
[0016]
Each detection cell 52 of the panel-type X-ray sensor 5 accumulates charges corresponding to the X-rays incident on the photoelectric conversion layer 51 in the upper region. As shown in FIG. 2, each detection cell 52 is connected to a capacitor element 30 that accumulates charges, and an output line 56 that sends the charges accumulated in the capacitor elements 30 to the detection information collection unit 11 of the image processing system 1. The transistor element 31 and a partial region of the photoelectric conversion layer 51 are provided. Each detection cell 52 is connected to an input line 55 from the gate driver 54 for each Y column, and each detection cell 52 is connected to an output line 56 connected to the detection information collecting unit 11 for each X column. Is connected. Therefore, the electric charge accumulated in each detection cell 52 is sent to the detection information collecting unit 11 of the image processing system 1 for each Y column.
[0017]
As shown in the equivalent circuit of FIG. 3, each detection cell 52 includes a photoelectric conversion element 32 that is a part of a photoelectric conversion layer 51 that supplies charges according to the intensity of incident X-rays, and a photoelectric conversion element 32. The capacitor element 30 is arranged in series, and the transistor element 31 is configured to send the charge of the capacitor element 30 to the detection information collecting unit 11. The detection cell 52 corresponds to the X-ray detection element in the present invention.
[0018]
Here, the operation of the detection cell 52 will be described. A predetermined voltage V is applied to the photoelectric conversion element 32, and when an X-ray enters the photoelectric conversion element 32, a current flows through the photoelectric conversion element 32 and charges are accumulated in the capacitor element 30. The amount of accumulated charge varies depending on the intensity and time of incident X-rays. Thereafter, when the gate driver 54 connected to the gate electrode 31a of the transistor element 31 is “ON”, that is, when a voltage is applied to the gate electrode 31a for a predetermined time, the capacitor element 30 is moved from the source electrode 31b toward the drain electrode 31c. The accumulated charge flows out. As a result, the charge accumulated in the capacitor element 30 flows toward the detection information collection unit 11. Note that since the photoelectric conversion element 32 can also be viewed as a resistor, an extremely small current flows through the photoelectric conversion element 32 even when X-rays are not incident, and the capacitor element 30 is gradually charged. Is considered to accumulate. The current that flows when this X-ray is not incident is generally called a dark current. Therefore, even when X-rays are incident and charges are accumulated in the capacitor element 32, the charges caused by the dark current are accumulated together, and therefore, based on the information including the charges caused by the dark current. When a transmission image is generated, noise due to the dark current appears in the transmission image.
[0019]
The image processing system 1 generates a transmission image of the subject M on the basis of the electric charge obtained from each detection cell 52 of the panel type X-ray sensor 5 and collects information from the panel type X-ray sensor 5. A detection information collecting unit 11 is provided. The detection information collecting unit 11 includes a voltage conversion circuit (not shown) that converts charges sent through the output lines 56 of the panel X-ray sensor 5 into voltage signals, and detection cells that are sent for each Y column. And a multiplexer (not shown) that sequentially takes in each of the 52 voltage signals for each X column. The electric charges of the detection cells 52 for each Y column sequentially sent from the panel X-ray sensor 5 are sequentially converted into voltage signals for each X column and read by the multiplexer. The multiplexer generates detection information for each Y column of the panel X-ray sensor 5 based on the voltage signals of all the detection cells 52 for each Y column. The detection information for each Y column is digitally converted by an A / D conversion unit 12 having an A / D conversion circuit and then sent to the frame switching unit 13. Note that the voltage conversion circuit, the multiplexer, the A / D conversion circuit, and the like are well-known and will not be described here.
[0020]
The frame switching unit 13 sends detection information sent via the A / D conversion unit 12 to either the dark current information memory 14 or the X-ray information memory 15. Specifically, the frame switching unit 13 sends the detection information sent from the detection information collection unit 11 to the dark current information memory 14 when the subject M is not irradiated with X-rays, while the subject M receives X The detection information sent from the detection information collecting unit 11 when the line is irradiated is sent to the X-ray information memory 15. The determination of the presence / absence of X-ray irradiation in the frame switching unit 13 is not limited to a specific means. For example, the frame switching unit 13 can obtain it from the control unit 4 or can be sent from the detection information collecting unit 11. It can be obtained by the header information of the incoming detection information.
[0021]
The dark current information memory 14 and the X-ray information memory 15 are so-called frame memories that store detection information obtained for each Y column of the panel X-ray sensor 5 as a digital image projected on the panel X-ray sensor 5. It consists of Accordingly, in each of the memories 14 and 15, the transmission image of the subject M projected on the entire panel type X-ray sensor 5 is digitally digitalized when all the detection information for each Y column of the panel type X-ray sensor 5 is sent. Stored as an image. As a result, the dark current information memory 14 stores a noise image that is a noise distribution caused by the dark current of each detection cell 52 of the panel type X-ray sensor 5. On the other hand, the X-ray information memory 15 stores a transmission image of the subject M including noise due to dark current as a digital image. The dark current information memory 14 corresponds to the pre-irradiation detection information storage means in the present invention, and the X-ray information memory 15 corresponds to the irradiation detection information storage means in the present invention.
[0022]
The arithmetic processing unit 17 is configured by a so-called computer, calls up each image in the dark current information memory 14 and the X-ray information memory 15, and performs arithmetic processing for each corresponding pixel. By this calculation process, for example, the noise image stored in the dark current information memory 14 is subtracted from the digital image of the transmission image stored in the X-ray information memory 15, so that a high-quality transmission image from which noise has been removed is obtained. can get. This transmitted image is displayed on the display unit 18 constituted by a monitor or the like. The arithmetic processing unit 17 corresponds to the arithmetic processing means in the present invention.
[0023]
Hereinafter, information obtained from the panel X-ray sensor 5 and processing performed in the image processing system 1 will be described in detail.
[0024]
First, in each detection cell 52 of the panel type X-ray sensor 5, charges as shown in FIG. 4 are accumulated by irradiation with dark current or X-rays. FIG. 4 shows the state of charge accumulation over time in each detection cell 52 of the panel X-ray sensor 5. Further, the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the magnitude of the accumulated charge.
[0025]
In FIG. 4, symbol Tr indicates the charge read time of the single detection cell 52 read by the multiplexer included in the detection information collection unit 11. Reference signs Ts 1 and 2 indicate the charge accumulation time in the detection cell 52. The symbol Tx indicates the X-ray irradiation time during which X-rays are irradiated from the X-ray tube 3, that is, the charge accumulation time associated with the X-ray irradiation. In FIG. 4, the reading time Tr is shifted for each of the 1st to Nth detection cells. This is because the charge signal of each of the other detection cells 52 is read while the charge signal of one detection cell 52 is being read. This is because cannot be read. That is, the detection cells 52 arranged in the X row of the panel X-ray sensor 5 are simultaneously “ON” by the gate driver, but the multiplexer reads each detection cell 52 for each detection cell 52. This is because the electric charge is read sequentially. In addition, the accumulation times Ts1 and Ts2 are the same time, but the accumulation times Ts1 and Ts2 are distinguished from each other in the accumulation time Ts1 in which only charges caused by dark current are accumulated. This is because at time Ts2, charges due to incidence of X-rays including charges caused by dark current are accumulated.
[0026]
The accumulation time Ts1 is immediately before the X-ray is irradiated, and at this time, the X-ray is not irradiated. In each detection cell 52, the charge resulting from the dark current is gradually accumulated. That is, the amount of charge accumulated in the accumulation time Ts1 corresponds to the area indicated by the oblique lines in the accumulation time Ts1. Note that, when the photoelectric conversion element 32 of each detection cell 52 is viewed as a resistor, the resistance value varies depending on each detection cell 52, so that the charge caused by the dark current accumulated in each detection cell 52 is different. However, in this embodiment, for the convenience of explanation, the heights are shown at almost the same level.
[0027]
The accumulation time Ts2 is when X-rays are irradiated, and includes the X-ray irradiation time Tx. At this time, in each detection cell 52, the charge due to the dark current is gradually accumulated, and the charge corresponding to the X-ray is caused by the strength of the X-ray when the X-ray transmitted through the subject M is incident. Accumulated. Also in this case, the area of the hatched area in the accumulation time Ts2 corresponds to the amount of charge accumulated in each detection cell 52. As shown in FIG. 4, the amount of accumulated charges varies depending on the intensity of X-rays (in FIG. 4, for example, the heights of the first and second charges in the X-ray irradiation time Tx). Is different). In other words, the difference in the amount of charge accumulated in each detection cell 52 appears as the pixel value of each pixel of the digital image, and the difference in each pixel value becomes the difference in light and shade of the transmission image. A transmission image of the subject M projected onto the image is obtained as an image.
[0028]
First, when the accumulation time Ts1 elapses, the gate driver 54 of the panel X-ray sensor 5 turns on the transistor elements 31 of all the detection cells 52 in the first column, for example. Thereby, the electric charge resulting from the dark current accumulated in each detection cell 52 in the first column of the panel X-ray sensor 5 is sequentially sent to the detection information collecting unit 11 for each X column. The detection information collecting unit 11 sequentially reads out the electric charge of each detection cell 52 in the first column, converts it into a voltage signal based on the electric charge, and generates detection information for one column in the first column. This detection information is stored in the dark current information memory 14 via the A / D conversion unit 12 and the frame switching unit 13. Similarly, the detection information collecting unit 11 acquires detection information from the second to the last column of the panel X-ray sensor 5 and sequentially sends the detection information to the dark current information memory 14. As a result, the dark current information memory 14 stores a noise image based on the dark current of each detection cell 52 of the panel X-ray sensor 5. The detection information based on the accumulation time Ts1 corresponds to the pre-irradiation detection information in the present invention.
[0029]
Next, when the accumulation time Ts2 elapses, the gate driver 54 turns on all the detection cells 52 in the first column. As a result, the electric charge including the X-ray information transmitted through the subject M is sequentially sent to the detection information collecting unit 11 for each X column. The detection information collection unit 11 generates detection information for one column of the first column based on each charge of each detection cell 52. This detection information is sent to the X-ray information memory 15. Similarly, the detection information collection unit 11 generates detection information from the second column to the last column, and sequentially sends the detection information to the X-ray information memory 15. As a result, the X-ray information memory 15 stores a digital image of a transmission image of the subject M including noise due to dark current. The detection information based on the accumulation time Ts2 corresponds to the irradiation detection information in the present invention.
[0030]
The arithmetic processing unit 17 calculates the pixel value of each pixel of the noise image stored in the X-ray information memory 15 corresponding to each pixel from the pixel value of each pixel of the digital image of the transmission image stored in the dark current information memory 14. Divide the value. Therefore, noise caused by the dark current included in each pixel of the digital image of the transmission image is removed. That is, a high-quality transmission image from which noise due to dark current is removed can be obtained.
[0031]
According to the X-ray imaging apparatus of the first embodiment described above, since noise due to the dark current generated in each detection cell 52 is taken out immediately before X-ray irradiation, the transmission imaged immediately after that is taken out. The noise that seems to most affect the image can be grasped. As a result, main noise included in the transmission image can be removed, so that a high-quality transmission image can be obtained.
[0032]
In the first embodiment described above, for example, as shown in FIG. 5, in the case where the X-ray irradiation time Tx extends over the accumulation time Ts2 and the accumulation time Ts3, the modification is implemented as described below. can do.
[0033]
Detection information obtained by adding the detection information obtained at the accumulation time Ts2 and the detection information obtained at the accumulation time Ts3 is stored in the X-ray information memory 15. At this time, the X-ray information memory 15 stores a digital image of a transmission image of the subject M in which noise based on dark current is doubled. On the other hand, the dark current information memory 14 stores a noise image based on the dark current as in the first embodiment.
[0034]
The arithmetic processing unit 17 divides the pixel value obtained by doubling the pixel value of each pixel of the noise image corresponding to each pixel from the pixel value of each pixel of the digital image of the transmission image. Therefore, twice the noise caused by the dark current contained in each pixel of the digital image of the transmission image is removed. That is, as in the case of the first embodiment, a high-quality transmission image with reduced noise can be obtained.
[0035]
At this time, the detection information obtained at the accumulation time Ts2 and the detection information obtained at the accumulation time Ts3 can be temporarily stored in separate X-ray information memories, and can be added later.
[0036]
<Second Embodiment> Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing an X-ray imaging apparatus according to the second embodiment. Portions common to the first embodiment described above are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0037]
As shown in FIG. 6, the X-ray imaging apparatus of the second embodiment is obtained by providing a residual information memory 16 in the X-ray imaging apparatus of the first embodiment. The frame switching unit 13 according to the second embodiment sends detection information to the dark current memory 14, the X-ray information memory 15, or the residual information memory 16 according to the detection information sent from the detection information collecting unit 11. It is. Similarly to the dark current memory 14 and the X-ray information memory 15, the residual information memory 16 is also composed of a frame memory that stores a transmission image of the subject M projected on the panel X-ray sensor 5 as a digital image. Has been.
[0038]
Here, in the first embodiment, a case has been described where in each detection cell 52 of the panel-type X-ray sensor 5, the same amount of dark current flows regardless of the incidence of X-rays and charges are accumulated. In the second embodiment, it is assumed that the magnitude of the dark current flowing in each detection cell 52 changes before and after the incidence of X-rays, and noise corresponding to the change in the dark current is removed from the transmitted image. Describe the technologies that can be used. Specifically, if the intensity of the X-ray incident immediately before is relatively strong, the dark current that flows after the X-ray incident on the detection cell 52 is relatively large, and the intensity of the X-ray incident immediately before is relatively large. If is relatively weak, a relatively small dark current may tend to flow. In this case, by acquiring the charge due to the dark current before and after the X-ray incidence of each detection cell 52, the digital image of the transmission image when the X-ray is irradiated corresponds to the dark current before and after the X-ray incidence. By subtracting the noise of the minute, a high-quality transmission image can be obtained.
[0039]
Hereinafter, in the second embodiment, information obtained from the panel X-ray sensor 5 and processing performed in the image processing system 1 will be described in detail.
[0040]
First, in each detection cell 52 of the panel type X-ray sensor 5, charge accumulation due to dark current before X-ray irradiation, charge accumulation due to X-ray irradiation, and charge accumulation due to dark current after X-ray irradiation are shown. As shown in FIG. FIG. 7 shows the state of charge accumulation over time in each detection cell 52 of the panel type X-ray sensor 5 as in the first embodiment. Further, the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the magnitude of the accumulated charge.
[0041]
In FIG. 7, symbol Tr indicates the charge read time of each detection cell 52. The symbols Tsa, Tsb, and Tsc indicate the charge accumulation time in the detection cell 52. The symbol Tx indicates the charge accumulation time associated with the X-ray irradiation. In FIG. 7, the charge accumulation start of the first to Nth detection cells 52 is shifted by the reading time Tr, which is the same reason as in the first embodiment. The accumulation times Tsa, Tsb, and Tsc are the same time. Note that the accumulation times Tsa, Tsb, and Tsc are distinguished by accumulating only the charges caused by the dark current before X-ray irradiation in the accumulation time Tsa, and in the accumulation time Tsb. This is because charges due to the incidence of X-rays including charges due to X are accumulated, and only charges due to dark current after X-ray irradiation are accumulated during the accumulation time Tsc.
[0042]
In the accumulation time Tsa, electric charges caused by a dark current that flows immediately before the X-ray irradiation is accumulated in each detection cell 52. Note that the amount of charge accumulated at this time corresponds to the area indicated by the oblique lines in the accumulation time Tsa.
[0043]
The accumulation time Tsb is when X-rays are irradiated and includes the X-ray irradiation time Tx. At this time, in each detection cell 52, the charge due to the dark current flowing immediately before the X-ray irradiation is gradually accumulated before the X-ray irradiation, and the incident X-ray intensity is increased during the X-ray irradiation. Charges corresponding to the X-rays are accumulated, and further, after X-ray irradiation, charges caused by dark current corresponding to the intensity of the incident X-rays are accumulated. The amount of charge accumulated in the accumulation time Tsb corresponds to the area of the region indicated by the oblique lines in the accumulation time Ts2.
[0044]
In the accumulation time Tsc, electric charges caused by dark current that flows immediately after X-ray irradiation are accumulated in each detection cell 52, and the dark current that flows at this time depends on the intensity of the X-ray incident on each detection cell 52. Have changed. Note that the amount of charge accumulated at this time corresponds to the area indicated by the oblique lines in the accumulation time Tsc.
[0045]
First, when the accumulation time Tsa elapses, the gate driver 54 of the panel X-ray sensor 5 sequentially turns on all the detection cells 52 for each Y column. As a result, the charges resulting from the dark current accumulated in all the detection cells 52 for each Y column of the panel X-ray sensor 5 are sequentially sent to the detection information collecting unit 11. The detection information collection unit 11 sequentially reads the charges of the detection cells 52 for each Y column that are sequentially sent for each X column, and sequentially generates detection information for each Y column based on the charges. This detection information is sequentially stored in the dark current information memory 14 via the A / D conversion unit 12 and the frame switching unit 13. As a result, a noise image based on the dark current before X-ray irradiation of each detection cell 52 of the panel X-ray sensor 5 is stored in the dark current information memory 14.
[0046]
Next, when the accumulation time Ts2 elapses, the gate driver 54 sequentially turns on all the detection cells 52 for each Y column. As a result, electric charges including X-ray information transmitted through the subject M are sequentially sent to the detection information collecting unit 11. The detection information collection unit 11 generates detection information for each Y column based on the electric charge of each detection cell 52 for each Y column that is sequentially transmitted, and sequentially sends the detection information to the X-ray information memory 15. As a result, the X-ray information memory 15 stores a digital image of a transmission image of the subject M including noise caused by dark current before and after X-ray irradiation.
[0047]
Further, when the accumulation time Tsc elapses, all the detection cells 52 for each Y column are sequentially turned “ON” by the gate driver 54 of the panel type X-ray sensor 5, and each detection cell for each Y column of the panel type X-ray sensor 5. Charges resulting from the dark current accumulated in 52 are sequentially sent to the detection information collecting unit 11. The detection information collecting unit 11 sequentially generates detection information for each Y column on the basis of the electric charge of each detection cell 52 for each Y column that is sequentially transmitted, and sequentially transmits the detection information to the residual information memory 16. As a result, a residual noise image based on the dark current after X-ray irradiation of each detection cell 52 of the panel type X-ray sensor 5 is stored in the residual information memory 16. The residual information memory 16 corresponds to post-irradiation detection information storage means in the present invention.
[0048]
The arithmetic processing unit 17 calculates the pixel value of each pixel of the noise image stored in the dark current information memory 14 corresponding to each pixel from the pixel value of each pixel of the digital image of the transmission image stored in the X-ray information memory 15. By dividing the pixel value and the pixel value of each pixel of the residual noise image stored in the residual information memory 16 by a predetermined amount, a transmission image of the subject M with reduced noise is generated. Here, the reason why the pixel value of each pixel of the noise image and each pixel value of the residual noise image are set to a predetermined amount is that the readout time is different for each pixel of the panel-type X-ray sensor 5. This is because the ratio between the charge of the dark current before X-ray irradiation and the charge of the dark current after X-ray irradiation included in the charge obtained at the accumulation time Tsb changes.
[0049]
Specifically, in FIG. 7, the pixel value obtained in any i-th (i = 1 to N) detection cell obtained at the accumulation time Tsa is defined as Dai (i = 1 to N), and obtained at the accumulation time Tsb. The pixel value obtained in the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell is Dbi (i = 1 to N), and the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell obtained in the accumulation time Tsc. Let Dci (i = 1 to N) be the pixel value obtained in step (1). Further, in the Nth arbitrary detection cell, the time from the start of the accumulation time Tsb to the start of the X-ray irradiation time Tx is defined as a time lag Td. At this time, if the pixel value of the pixel of the digital image of the transmission image after removing the noise of the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell is Di, the pixel value Di of the digital image after the noise removal is It can represent with following Formula (1).
[0050]
  Di = Dbi−k × Dai− (1−k) × Dci (1)
  k = {Td + Tx + (N−i) × Tr} ÷ Ts
  Ts = Tsa = Tsb = Tsc, i = 1 to N
[0051]
The arithmetic processing unit 17 generates a high-quality transmission image of the subject M from which noise due to dark current before and after X-ray irradiation is removed by performing arithmetic processing for each pixel based on the formula (1). To do.
[0052]
According to the second embodiment described above, by acquiring the charge due to the dark current before and after the X-ray irradiation, it is caused by the dark current changing before and after the X-ray irradiation from the transmission image directly obtained by the panel X-ray sensor 5. Therefore, it is possible to obtain a high-quality transmission image in which noise is further reduced.
[0053]
In the second embodiment described above, for example, as shown in FIG. 8, when the X-ray irradiation time Tx extends over the accumulation time Tsb1 and the accumulation time Tsb2, the modification is performed as described below. be able to. The X-ray irradiation time Tx is not limited to the case where it extends over two accumulation times Ts, and can be applied to the case where it extends over two or more accumulation times Ts.
[0054]
Detection information obtained by adding the detection information obtained at the accumulation time Tsb1 and the detection information obtained at the accumulation time Tsb2 is stored in the X-ray information memory 15. At this time, the X-ray information memory 15 contains a digital image of a transmission image of the subject M including noise based on dark current before X-ray irradiation and residual noise based on dark current after X-ray irradiation. Remembered.
[0055]
The arithmetic processing unit 17 calculates the pixel value of each pixel of the noise image stored in the dark current information memory 14 corresponding to each pixel from the pixel value of each pixel of the digital image of the transmission image stored in the X-ray information memory 15. The pixel value and the pixel value of each pixel of the residual noise image stored in the residual information memory 16 are divided.
[0056]
Specifically, in FIG. 8, the pixel value obtained in any i-th (i = 1 to N) detection cell obtained at the accumulation time Tsa is defined as Dai (i = 1 to N), and the accumulation time (Tsb1 + Tsb2). The pixel value obtained in the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell obtained in step D is Dbi (i = 1 to N), and the i-th (i = 1 to N) arbitrary value obtained in the storage time Tsc. Let Dci (i = 1 to N) be the pixel value obtained in the detection cell. Furthermore, in the Nth detection cell, the time from the start of the accumulation time Tsb to the start of the X-ray irradiation time Tx is defined as a time lag Td. At this time, if the pixel value of the pixel of the digital image of the transmission image after removing the noise of the i-th (i = 1 to N) arbitrary detection cell is Di, the pixel value Di of the digital image after the noise removal is It can be represented by the following formula (2).
[0057]
  Di = Dbi−k × w × Dai− (1−k) × w × Dci (2)
  k = {Td + Tx + (N−i) × Tr} ÷ (w × Ts)
  Ts = Tsa = Tsb = Tsc, i = 1 to N, w = number of accumulation times Ts over which the X-ray irradiation time Tx extends
[0058]
The arithmetic processing unit 17 generates a high-quality transmission image of the subject M from which noise due to dark current before and after X-ray irradiation has been removed by performing arithmetic processing for each pixel based on Expression (2). To do. Therefore, as in the case of the second embodiment described above, a high-quality transmission image with further reduced noise can be obtained.
[0059]
In this case as well, the detection information obtained at the accumulation time Tsb1 and the detection information obtained at the accumulation time Tsb2 can be temporarily stored in separate X-ray information memories and added later.
[0060]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, immediately before X-rays are irradiated onto the subject, the charge accumulated in each X-ray detection element is acquired as pre-irradiation detection information. Therefore, it is possible to acquire noise due to the dark current generated in each X-ray detection element immediately before the X-ray enters the X-ray detection element. In addition, since the pre-irradiation detection information is applied to the irradiation detection information obtained when the subject is irradiated with X-rays, noise caused by the dark current included in the irradiation detection information can be removed.Further, post-irradiation detection information that is a charge accumulated in each X-ray detection element after X-ray irradiation is acquired, and pre-irradiation detection information and post-irradiation detection information are applied to the irradiation detection information. That is, the dark current generated in each X-ray detection element after the X-ray irradiation may change depending on the X-ray dose incident on each X-ray detection element immediately before that, and each X-ray detection before and after the X-ray irradiation. Noise corresponding to a change in noise caused by dark current generated in the element can be removed. As a result, noise due to dark current is more reliably removed, and a higher quality transmission image can be obtained.
[0061]
  (Delete)
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an X-ray imaging apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of a panel type X-ray sensor.
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of a detection cell.
FIG. 4 is a diagram showing a state of charges accumulated in each detection cell.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state of charges accumulated in a detection cell according to a modification of the first embodiment.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an X-ray imaging apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of charges accumulated in each detection cell according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state of charges accumulated in a detection cell according to a modification of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
  1 ... Image processing system
  2… Top plate
  3 ... X-ray tube
  4 ... Control section
  5 ... Panel type X-ray sensor
  11 ... Detection information collection unit
  13 ... Frame switching part
  14 ... Dark current information memory
  15 ... X-ray information memory
  16: Residual information memory
  17: Arithmetic processing part
  52 ... Detection cell
  54… Gate driver
  Ts1 to Ts3, Tsa to Tsc ... Accumulation time
  Tr… Read time
  Tx ... X-ray irradiation time
  Td ... time lag
  M… Subject

Claims

In an X-ray imaging apparatus that captures a transmission image of the subject by irradiating the subject with X-rays, (a) when the X-rays are incident, the X-rays are converted into charges and accumulated. An X-ray plane sensor configured by two-dimensionally arranging detection elements; and (b) acquiring the charge accumulated in each X-ray detection element of the X-ray plane sensor as detection information of each X-ray detection element. (C) Pre-irradiation detection information storage means for storing detection information acquired by the detection information acquisition means as pre-irradiation detection information immediately before irradiating the subject with X-rays; d) irradiation detection information storage means for storing the detection information acquired by the detection information acquisition means as irradiation detection information when the subject is irradiated with X-rays; and (e) the irradiation detection information storage means. Irradiation of each stored X-ray detection element Generated from the irradiation detection information of each X-ray detection element to each X-ray detection element by causing the pre-irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the pre-irradiation detection information storage means to act on the outgoing information And (f) detection information acquired by the detection information acquisition unit immediately after the X-ray irradiation on the subject is completed as post-irradiation detection information. A post-irradiation detection information storage means for storing, wherein the arithmetic processing means stores the irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the irradiation detection information storage means in each of the detection information storage means stored in the pre-irradiation detection information storage means; By making the pre-irradiation detection information of the X-ray detection element and the post-irradiation detection information of each X-ray detection element stored in the post-irradiation detection information storage means act, from the irradiation detection information of each X-ray detection element Each X X-ray imaging apparatus and removing the noise caused by a dark current generated in the sensing element.