JP2006334085A - 放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から簡易に除去することができる放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 検出されたＸ線検出信号に含まれる時間遅れ分をＸ線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行う際に、撮像におけるＸ線の照射前の非照射時に複数のＸ線検出信号を取得して（ステップＳ２〜Ｓ５）、それらＸ線検出信号に基づくラグ画像を取得し（ステップＳ６）、その取得されたラグ画像をＸ線画像から減算する（ステップＳ８）ことで上述したラグ補正を行うので、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分をＸ線検出信号から簡易に除去することができる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、被検体を照射して検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法に係り、特に、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から除去する技術に関する。

放射線撮像装置の例としてＸ線を検出してＸ線画像を得る撮像装置では、従来においてＸ線検出手段としてイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）が用いられていたが、近年において、フラットパネル型Ｘ線検出器（以下、『ＦＰＤ』と略記する）が用いられている。

ＦＰＤは、感応膜が基板上に積層されて構成されており、その感応膜に入射した放射線を検出して、検出された放射線を電荷に変換して、２次元アレイ状に配置されたキャパシタに電荷を蓄積する。蓄積された電荷はスイッチング素子をＯＮすることで読み出されて、放射線検出信号として画像処理部に送り込まれる。そして、画像処理部において放射線検出信号に基づく画素を有した画像が得られる。

かかるＦＰＤを用いた場合、従来から用いられているイメージインテンシファイアなどに比べて、軽量で、かつ複雑な検出歪みが発生しない。したがって、装置構造や画像処理の面でＦＰＤは有利である。

しかしながら、ＦＰＤを用いると、Ｘ線検出信号に時間遅れ分が含まれる。その時間遅れ分によって前回の撮像におけるＸ線の照射時の残像がアーティファクトとしてＸ線画像に写りこんでしまう。特に、短時間の時間間隔（例えば１／３０秒）でＸ線照射を連続的に行う透視においては、時間遅れ分のタイムラグの影響が大きく診断の妨げとなる。

そこで、バックライトを用いて時間遅れ分の長時定数成分の低減を図る（例えば、特許文献１参照）、あるいは時間遅れ分が複数の時定数を有する指数関数の総和であるとして、それら指数関数を用いて再帰的演算処理を行って、ラグ補正を行う（例えば、特許文献２参照）ことで、時間遅れ分によるアーティファクトを低減させる。
特開平９−９１５３号公報（第３−８頁、図１） 特開２００４−２４２７４１号公報（第４−１１頁、図１，３−６）

しかしながら、上述した特許文献１のようにバックライトを用いるとバックライトのための構造によって構造が複雑化となる。特に、軽量構造を実現したＦＰＤにバックライトを用いると、構造が再度に重量化、複雑化となる。また、上述した特許文献２の場合には、Ｘ線検出信号を取得するサンプリングの回数分、再帰的演算処理を行ってラグ補正を行う必要があり、ラグ補正に煩雑さが伴う。

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、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から簡易に除去することができる放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法を提供することを目的とする。

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。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備え、放射線検出手段から検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置であって、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行うラグ補正手段と、撮像における放射線の照射前の非照射時に複数の放射線検出信号を取得する非照射信号取得手段と、その非照射信号取得手段で取得されたそれら放射線検出信号に基づくラグ画像を取得するラグ画像取得手段とを備え、前記ラグ画像取得手段で取得されたラグ画像を撮像の対象となる放射線画像から減算することで前記ラグ補正手段によるラグ補正を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、ラグ補正手段は、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行い、非照射信号取得手段は、撮像における放射線の照射前の非照射時に複数の放射線検出信号を取得する。また、ラグ画像取得手段は、その非照射信号取得手段で取得されたそれら放射線検出信号に基づくラグ画像を取得する。そして、上述したラグ画像取得手段で取得されたラグ画像を撮像の対象となる放射線画像から減算することで上述したラグ補正手段によるラグ補正を行う。このように、上述した特許文献２のように放射線検出信号を取得するサンプリングの回数分、再帰的演算処理を行ってラグ補正を行う必要がない。したがって、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から簡易に除去することができる。また、上述した特許文献１のようなバックライトを用いる必要がなく、装置の構造が複雑化となることもない。

また、請求項２に記載の発明は、被検体を照射して検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、検出された放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行う際に、撮像における放射線の照射前の非照射時に複数の放射線検出信号を取得して、それら放射線検出信号に基づくラグ画像を取得し、その取得されたラグ画像を撮像の対象となる放射線画像から減算することで前記ラグ補正を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、検出された放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行う際に、撮像における放射線の照射前の非照射時に複数の放射線検出信号を取得して、それら放射線検出信号に基づくラグ画像を取得し、その取得されたラグ画像を撮像の対象となる放射線画像から減算することで上述したラグ補正を行う。このように、上述した特許文献２のように放射線検出信号を取得するサンプリングの回数分、再帰的演算処理を行ってラグ補正を行う必要がない。したがって、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から簡易に除去することができる。

上述した発明において、前回の撮像における放射線の照射から所定時間経過後の非照射時に複数の放射線検出信号を取得することで、今回の撮像における放射線の照射前の非照射時での複数の放射線検出信号を取得するのが好ましい（請求項３に記載の発明）。前回の撮像における放射線の照射が終了して非照射状態に移行すれば、時間遅れ分のうちの短時定数成分あるいは中時定数成分は短時間で減衰し、減衰後は長時定数成分が支配的になり、ほぼ同じ強さで残留し続ける。したがって、前回の撮像における放射線の照射が終了した直後に、放射線検出信号を取得すると短／中時定数成分が含まれた状態で信号が取得されて、短／中時定数成分の時間遅れ分まで正しく除去することができない。そこで、前回の撮像における放射線の照射から所定時間経過後の非照射時に複数の放射線検出信号を取得することで、今回の撮像における放射線の照射前の非照射時での複数の放射線検出信号を取得することになり、所定時間経過後に残留している長時定数成分のみが含まれた状態で信号が取得されるので、短／中時定数成分の時間遅れ分がなく、かつ長時定数成分の時間遅れ分をも正確に除去することができる。

また、これらの発明において、放射線検出信号に基づくラグ画像の一例として、以下のようなものがある。すなわち、上述した非照射時に各放射線検出信号を逐次に取得することで複数の放射線検出信号を取得して、非照射時におけるある時点を含めてこれまでに逐次に取得された複数の放射線検出信号に基づくラグ画像を取得するために、その時点で取得された放射線検出信号と、その時点よりも前に放射線検出信号が取得された時点を含めてこれまでに逐次に取得された複数の放射線検出信号に基づくラグ画像とに基づいて行う再帰的演算処理を繰り返し行うことで、ラグ画像を取得することである（請求項４に記載の発明）。非照射時に各放射線検出信号を逐次に取得するたびに、その得られた最新の放射線検出信号と、過去にこれまでに逐次に取得された複数の放射線検出信号に基づくラグ画像とに基づいて再帰的演算処理を繰り返し行う。そして、最終的に得られたラグ画像が、ラグ補正の基となる、求めるべき画像となる。なお、再帰的演算処理で得られた最新のラグ画像、およびそのラグ画像よりも前のラグ画像（すなわち再帰的演算処理の基となるラグ画像）のみを残して、残りのラグ画像（前々回やそれよりも以前のラグ画像）を棄却すれば、２画像分のみを保持すればよいので、構造面でもより簡易になるという効果をも奏する。

また、再帰的演算処理の一例は、再帰的な加重平均である（請求項５に記載の発明）。このような加重平均によってラグ画像を取得するので、ラグ補正をより確実に行うことができる。

この発明に係る放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法によれば、検出された放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行う際に、撮像における放射線の照射前の非照射時に複数の放射線検出信号を取得して、それら放射線検出信号に基づくラグ画像を取得し、その取得されたラグ画像を撮像の対象となる放射線画像から減算することで上述したラグ補正を行うので、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から簡易に除去することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係るＸ線透視撮影装置のブロック図であり、図２は、Ｘ線透視撮影装置に用いられている側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路であり、図３は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。後述する実施例２，３も含めて、本実施例１では放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）を例に採るとともに、放射線撮像装置としてＸ線透視撮影装置を例に採って説明する。

本実施例１に係るＸ線透視撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ３とを備えている。Ｘ線管２は、この発明における放射線照射手段に相当し、ＦＰＤ３はこの発明における放射線検出手段に相当する。

Ｘ線透視撮影装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部４や、ＦＰＤ３の走査を制御するＦＰＤ制御部５や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。

天板制御部４は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降、回転および水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。ＦＰＤ制御部５は、ＦＰＤ３を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御などを行う。高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与え、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御や、Ｘ線管２側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御などを行う。なお、Ｘ線管２やＦＰＤ３の走査の際には、Ｘ線管２から照射されたＸ線をＦＰＤ３が検出できるようにＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに対向しながらそれぞれの移動を行う。

コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。Ｘ線透視撮影装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいて画像処理部９で画像処理を行うことで被検体Ｍの撮像を行う。

なお、画像処理部９は、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分をＸ線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行うラグ補正部９ａと、撮像におけるＸ線の照射前の非照射時に複数のＸ線検出信号を取得する非照射信号取得部９ｂと、その非照射信号取得部９ｂで取得されたそれらＸ線検出信号に基づくラグ画像を取得するラグ画像取得部９ｃとを備えている。上述したラグ画像取得部９ｃで取得されたラグ画像を撮像の対象となるＸ線画像から減算することで上述したラグ補正部９ａによるラグ補正を行う。ラグ補正部９ａは、この発明におけるラグ補正手段に相当し、非照射信号取得部９ｂは、この発明における非照射信号取得手段に相当し、ラグ画像取得部９ｃは、この発明におけるラグ画像取得手段に相当する。

なお、メモリ部１１は、非照射信号取得部９ｂで取得された非照射時の各Ｘ線検出信号を書き込んで記憶する非照射信号用メモリ部１１ａと、ラグ画像取得部９ｃで取得されたラグ画像を書き込んで記憶するラグ画像用メモリ部１１ｂとを備えている。後述する実施例２も含めて本実施例１では、非照射信号用メモリ部１１ａから読み出された非照射時の各Ｘ線検出信号に基づいてラグ画像取得部９ｃはラグ画像を取得する（図６を参照）。なお、後述する実施例３ではラグ画像の取得については後述する再帰的な加重平均（リカーシブ処理）によって行われる（図８を参照）。また、後述する実施例２，３も含めて本実施例１では、ラグ画像用メモリ部１１ｂから読み出されたラグ画像をラグ補正部９ａはＸ線画像から減算する。

ＦＰＤ３は、図２に示すように、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図２、図３に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子３２が多数個（例えば、1024個×1024個）形成されており、キャリア収集電極３３ごとにスイッチング素子３２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。

図２に示すようにキャリア収集電極３３の上にはＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、図２、図３に示すようにキャリア収集電極３３は、スイッチング素子３２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ３５からは複数本のゲートバスライン３６が接続されているとともに、各ゲートバスライン３６はスイッチング素子３２のゲートＧに接続されている。一方、図３に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ３７には増幅器３８を介して複数本のデータバスライン３９が接続されているとともに、図２、図３に示すように各データバスライン３９はスイッチング素子３２のドレインＤに接続されている。

図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン３６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子３２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極３３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体３４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子３２のソースＳとドレインＤとを介してデータバスライン３９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン３９に読み出された電荷信号を増幅器３８で増幅して、マルチプレクサ３７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器８でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。

次に、本実施例１に係るラグ補正部９ａや非照射信号取得部９ｂやラグ画像取得部９ｃによる一連の信号処理について、図４のフローチャートおよび図５のタイミングチャートを参照して説明する。なお、この処理では、前回の撮像におけるＸ線の照射の終了から、今回の撮像におけるＸ線の照射までを例に採って説明する。

（ステップＳ１）待ち時間が経過したか？
前回の撮像におけるＸ線の照射の終了から、図５に示すように所定の待ち時間Ｔ_Wが経過したか否かを判断する。照射の終了直後には時間遅れ分のうちの短時定数成分あるいは中時定数成分が多く含まれる。これら短／中時定数成分は短時間で減衰し、減衰後は長時定数成分が支配的になり、ほぼ同じ強さで残留し続ける。そこで、前回の撮像におけるＸ線の照射から所定時間経過後の非照射時にＸ線検出信号を取得するように待ち時間Ｔ_Wを設け、その待ち時間Ｔ_Wが経過してから、次のステップＳ２に進むようにする。なお、待ち時間Ｔ_Wが経過したか否かの判断を、タイマ（図示省略）によって行えばよい。すなわち、前回の撮像におけるＸ線の照射の終了と同時にタイマをリセットして『０』にして、タイマのカウントを開始して、待ち時間Ｔ_Wに相当するカウントに達したら、待ち時間Ｔ_Wが経過したと判断すればよい。待ち時間Ｔ_Wは、この発明における所定時間に相当する。

また、ＦＰＤ３個別のラグ特性にもよるが、待ち時間Ｔ_Wについては１５秒程度が好ましく、３０秒程あれば十分である。また、待ち時間Ｔ_Wは長いほど、例えば３０秒以上が望ましいが、時間を長くとりすぎると撮影間の時間が延長してしまう。そこで、実際には待ち時間Ｔ_Wは３秒程度が現実的である。

（ステップＳ２）非照射時のＸ線検出信号の取得
非照射信号取得部９ｂは、待ち時間ＴＷ経過後の非照射時に各Ｘ線検出信号をサンプリング時間間隔（例えば１／３０秒）毎に逐次に取得する。今回の撮像におけるＸ線の照射の開始までのサンプリング回数を（Ｎ＋１）（ただし、Ｋ＝０，１，２，…，Ｎ−１，Ｎとする）とし、待ち時間Ｔ_W経過直後に最初に取得する添え字をＫ＝０とする。そして、（Ｋ＋１）番目に取得するＸ線検出信号をＩ_Kとすると、待ち時間Ｔ_W経過直後に最初に取得されるＸ線検出信号はＩ₀となり、今回の撮像におけるＸ線の照射の開始直前に取得されるＸ線検出信号はＩ_Nとなる。なお、サンプリング時間間隔（図５では１フレーム分の周期Ｔ）毎にステップＳ２〜Ｓ５を続けて行うとする。

（ステップＳ３）今回の撮像に達したか？
ステップＳ２でのＸ線検出信号の取得の時点、すなわちサンプリング時点が、今回の撮像におけるＸ線の照射の開始に達したか（ここではＫ＝Ｎ＋１になったか）否かを判断する。もし、達した場合には、ステップＳ６に跳ぶ。もし、達していない場合には、次のステップＳ４に進む。

（ステップＳ４）Ｋの値を１ずつ繰り上げる
添え字Ｋの値を１ずつ繰り上げて、次のサンプリングのために準備する。

（ステップＳ５）前のＸ線検出信号の棄却
ステップＳ２で非照射信号取得部９ｂによって取得されたＸ線検出信号Ｉ_Kを非照射信号用メモリ部１１ａに書き込んで記憶する。このとき、Ｘ線検出信号Ｉ_Kよりも前の時点で取得されたＸ線検出信号Ｉ_K-1は不要となるので棄却する。したがって、最新のＸ線検出信号のみが非照射信号用メモリ部１１ａに記憶されることになる。なお、ステップＳ４でＫ＝０からＫ＝１に繰り上げてステップＳ５に進んだ場合には、Ｘ線検出信号Ｉ₀よりも前の時点ではＸ線検出信号は存在しないので棄却する必要がない。そして、次のサンプリングのためにステップＳ２に戻って、サンプリング時間間隔毎にステップＳ２〜Ｓ５を繰り返して行う。本実施例１では前のＸ線検出信号を棄却して最新のＸ線検出信号のみを残したが、もちろん、必ずしも棄却する必要はない。

（ステップＳ６）ラグ画像の取得
ステップＳ３でサンプリング時点が今回の撮像におけるＸ線の照射の開始に達したら、ステップＳ２で取得された（Ｎ＋１）番目のＸ線検出信号Ｉ_Nをラグ画像として採用する。すなわち、ラグ画像取得部９ｃは、今回の撮像におけるＸ線の照射の開始直前に取得されたＸ線検出信号Ｉ_Nを非照射信号用メモリ部１１ａから読み出して、そのＸ線検出信号Ｉ_Nをラグ画像として取得する。ラグ画像をＬとするとＬ＝Ｉ_Nとなる。そして、ラグ画像取得部９ｃによって取得されたラグ画像Ｌをラグ画像用メモリ部１１ｂに書き込んで記憶する。

（ステップＳ７）今回の撮像でのＸ線画像の取得
今回の撮像におけるＸ線の照射を終了すると、その照射によって得られた照射時のＸ線検出信号に基づいて、画像処理部９は種々の処理を行ってＸ線画像を取得する。このＸ線画像をＸとする。Ｘ線画像は、この発明における撮像の対象となる放射線画像に相当する。

（ステップＳ８）ラグ補正
ラグ補正部９ａは、ステップＳ６で取得されたラグ画像Ｌをラグ画像用メモリ部１１ｂから読み出して、ステップＳ７で取得されたＸ線画像からラグ画像Ｌを減算する。ラグ補正後のＸ線画像をＹとすると、Ｙ＝Ｘ−Ｌとなる。

なお、実際には、今回の撮像におけるＸ線の照射のタイミングは必ずしも予め決定されているわけでない。したがって、Ｋ＝Ｎ＋１に達するタイミングも必ずしも事前にわかっているわけでない。そこで、実際には、上述したステップＳ２〜Ｓ５をサンプリング時間間隔毎に繰り返し行って、ステップＳ３でサンプリング時点が今回の撮像におけるＸ線の照射の開始に達したときが、Ｋ＝Ｎ＋１に達したタイミングとなる。もちろん、今回の撮像におけるＸ線の照射のタイミングが予め決定されている場合には、Ｋ＝Ｎ＋１に達するタイミングも事前にわかっているので、Ｎの値を予め決定してＫ＝Ｎ＋１に達したタイミングに合わせて、サンプリング時点が今回の撮像におけるＸ線の照射の開始に達するように設定してもよい。

以上のように構成された本実施例１によれば、ラグ補正部９ａは、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分をＸ線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行い、非照射信号取得部９ｂは、撮像におけるＸ線の照射前の非照射時に複数のＸ線検出信号（本実施例１ではＩ₀，Ｉ₁，Ｉ₂，…，Ｉ_N-1，Ｉ_N）を取得する。また、ラグ画像取得部９ｃは、その非照射信号取得部９ｂで取得されたそれらＸ線検出信号に基づくラグ画像Ｌを取得する。そして、上述したラグ画像取得部９ｃで取得されたラグ画像ＬをＸ線画像Ｘから減算することで上述したラグ補正部９ａによるラグ補正を行う。

このように、上述した特許文献２のように放射線検出信号（本実施例１ではＸ線検出信号）を取得するサンプリングの回数分、再帰的演算処理を行ってラグ補正を行う必要がない。したがって、放射線検出信号（Ｘ線検出信号）に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号（Ｘ線検出信号）から簡易に除去することができる。また、上述した特許文献１のようなバックライトを用いる必要がなく、装置の構造が複雑化となることもない。

後述する実施例２，３も含めて、本実施例１では、前回の撮像におけるＸ線の照射から所定時間（本実施例１では待ち時間Ｔ_W）経過後の非照射時に複数のＸ線検出信号を取得することで、今回の撮像におけるＸ線の照射前の非照射時での複数のＸ線検出信号を取得している。前回の撮像におけるＸ線の照射が終了して非照射状態に移行すれば、時間遅れ分のうちの短時定数成分あるいは中時定数成分は短時間で減衰し、減衰後は長時定数成分が支配的になり、ほぼ同じ強さで残留し続ける。したがって、前回の撮像におけるＸ線の照射が終了した直後に、Ｘ線検出信号を取得すると短／中時定数成分が含まれた状態で信号が取得されて、短／中時定数成分の時間遅れ分まで正しく除去することができない。そこで、本実施例１のように、前回の撮像におけるＸ線の照射から所定時間経過後の非照射時に複数のＸ線検出信号を取得することで、今回の撮像におけるＸ線の照射前の非照射時での複数のＸ線検出信号を取得することになり、所定時間経過後に残留している長時定数成分のみが含まれた状態で信号が取得されるので、短／中時定数成分の時間遅れ分がなく、かつ長時定数成分の時間遅れ分をも正確に除去することができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
上述した実施例１と共通する箇所については同じ符号を付してその説明を省略する。また、実施例２に係るＸ線透視撮影装置は、実施例１に係るＸ線透視撮影装置と同様の構成で、ラグ補正部９ａや非照射信号取得部９ｂやラグ画像取得部９ｃによる一連の信号処理のみが、実施例１と異なる。

そこで、本実施例２に係るラグ補正部９ａや非照射信号取得部９ｂやラグ画像取得部９ｃによる一連の信号処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、上述した実施例１と共通するステップについては、同じ番号を付してその説明を省略する。

（ステップＳ１）待ち時間が経過したか？
上述した実施例１と同じように、前回の撮像におけるＸ線の照射の終了から待ち時間Ｔ_Wが経過したか否かを判断する。待ち時間Ｔ_Wが経過してから、次のステップＳ１２に進む。

（ステップＳ１２）非照射時のＸ線検出信号の取得
上述した実施例１と同じように、待ち時間ＴＷ経過後の非照射時に各Ｘ線検出信号をサンプリング時間間隔（例えば１／３０秒）毎に逐次に取得する。ただし、本実施例２では、後述する説明から明らかなように、８番目のＸ線検出信号Ｉ₇（すなわちＫ＝７）を取得するまでは、待ち時間Ｔ_W経過直後に最初に取得されたＸ線検出信号Ｉ₀から７番目に取得されたＸ線検出信号Ｉ₆までは棄却されずに、非照射信号用メモリ部１１ａに記憶された状態である。なお、サンプリング時間間隔毎にステップＳ１２〜Ｓ１５を続けて行うとする。

（ステップＳ１３）Ｋ＝７？
添え字Ｋが７になったか、すなわちサンプリング時点が８番目に達したか（ここではＫ＝７になったか）否かを判断する。もし、達した場合には、ステップＳ２に跳ぶ。もし、達していない場合には、次のステップＳ１４に進む。

（ステップＳ１４）Ｋの値を１ずつ繰り上げる
上述した実施例１と同じように、添え字Ｋの値を１ずつ繰り上げて、次のサンプリングのために準備する。そして、８番目のＸ線検出信号Ｉ₇（すなわちＫ＝７）を取得するまでは、ステップＳ１２で非照射信号取得部９ｂによって取得された各Ｘ線検出信号Ｉ_Kを順に非照射信号用メモリ部１１ａに書き込んで記憶する。このとき、Ｘ線検出信号Ｉ_Kよりも前の時点で取得されたＸ線検出信号Ｉ_K-1については棄却せずに、非照射信号用メモリ部１１ａに記憶した状態として、Ｘ線検出信号が８個分になるまで蓄積する。そして、次のサンプリングのためにステップＳ１２に戻って、サンプリング時間間隔毎にステップＳ１２〜Ｓ１４を繰り返して行う。

（ステップＳ２）〜（ステップＳ８）
ステップＳ１３でサンプリング時点が今回の撮像におけるＸ線の照射の開始に達したら、上述した実施例１と同様のステップＳ２〜Ｓ８を行う。ただし、非照射信号用メモリ部１１ａには８個分のＸ線検出信号が常に記憶されるようにしており、ステップＳ５で新たに最新のＸ線検出信号が非照射信号用メモリ部１１ａに記憶されると、最古のＸ線検出信号のみが棄却されるようになっている。そして、ステップＳ３でサンプリング時点が今回の撮像におけるＸ線の照射の開始に達したら、ステップＳ２で取得された（Ｎ−６）番目のＸ線検出信号Ｉ_N-7から（Ｎ＋１）番目のＸ線検出信号Ｉ_Nまでの８個分の信号に基づいてラグ画像Ｌを求める。具体的には、これらの信号の平均をラグ画像として求める（Ｌ＝ΣＩ_i／８、ただしΣはｉ＝Ｎ−７〜Ｎの総和）。ラグ画像Ｌの取得以降からラグ補正については実施例１と同様なので、その説明を省略する。

以上のように構成された本実施例２によれば、上述した実施例１と同様に、検出されたＸ線検出信号に含まれる時間遅れ分をＸ線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行う際に、撮像におけるＸ線の照射前の非照射時に複数のＸ線検出信号（本実施例２ではＩ₀，Ｉ₁，Ｉ₂，…，Ｉ_N-1，Ｉ_N）を取得して、それらＸ線検出信号に基づくラグ画像Ｌを取得し、その取得されたラグ画像ＬをＸ線画像から減算することで上述したラグ補正を行うので、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分をＸ線検出信号から簡易に除去することができる。

なお、実施例１では、ラグ補正後のＸ線画像Ｙのランダムノイズ成分がＸの２^1/2倍となるので、ＳＮ比が４１％（＝（２^1/2−１））劣化する。この劣化を抑えるために、本実施例２の場合には、実施例１と相違して、複数のＸ線検出信号（本実施例２ではＩ_N-7、Ｉ_N-6、…Ｉ_N-1、Ｉ_N）を直接的に用いてラグ画像Ｌを求めている。この場合には、ラグ補正後のＸ線画像Ｙのランダムノイズ成分は補正前のＸ線画像Ｘの６％の劣化に留まるので、ＳＮ比を劣化させることなくラグ補正を実現することができる。

本実施例２では８個分のＸ線検出信号を直接的に用いてラグ画像Ｌを求めたが、用いるＸ線検出信号の個数については限定されない。また、信号の平均でラグ画像Ｌを求めたが、例えば中央値でラグ画像Ｌを求める、あるいは信号の強度に関するヒストグラムを取って、そのヒストグラムから最頻値をラグ画像Ｌとして求めるなど、ラグ画像Ｌの具体的な求め方については特に限定されない。

次に、図面を参照してこの発明の実施例３を説明する。
図８は、実施例３に係る画像処理部およびメモリ部に関するデータの流れを示した概略図である。上述した実施例１，２と共通する箇所については同じ符号を付してその説明を省略する。また、実施例３に係るＸ線透視撮影装置は、図８の画像処理部９およびメモリ部１１に関するデータの流れを除けば、実施例１，２に係るＸ線透視撮影装置と同様の構成である。また、ラグ補正部９ａや非照射信号取得部９ｂやラグ画像取得部９ｃによる一連の信号処理についても、実施例１，２と異なる。

本実施例３では、図８に示すように、非照射信号用メモリ部１１ａから読み出された非照射時のＸ線検出信号、およびラグ画像用メモリ部１１ｂから読み出された前回のラグ画像に基づいて、ラグ画像取得部９ｃは再帰的演算処理でラグ画像を取得する。再帰的演算処理によるラグ画像の取得については、後述する図９のフローチャートで説明する。なお、ラグ画像用メモリ部１１ｂから読み出されたラグ画像をラグ補正部９ａが今回の撮像でのＸ線画像から減算するのは、上述した実施例１，２と同様である。

次に、本実施例３に係るラグ補正部９ａや非照射信号取得部９ｂやラグ画像取得部９ｃによる一連の信号処理について、図９のフローチャートを参照して説明する。なお、上述した実施例１，２と共通するステップについては、同じ番号を付してその説明を省略する。

（ステップＳ１）待ち時間が経過したか？
上述した実施例１，２と同じように、前回の撮像におけるＸ線の照射の終了から待ち時間Ｔ_Wが経過したか否かを判断する。待ち時間Ｔ_Wが経過してから、次のステップＳ２２に進む。

（ステップＳ２２）待ち時間経過直後のＸ線検出信号の取得
上述した実施例１，２と同じように、待ち時間ＴＷ経過後の非照射時に各Ｘ線検出信号をサンプリング時間間隔（例えば１／３０秒）毎に逐次に取得する。先ず、待ち時間Ｔ_W経過直後のＸ線検出信号Ｉ₀を取得する。この待ち時間Ｔ_W経過直後に最初に取得されたＸ線検出信号Ｉ₀を非照射信号用メモリ部１１ａに書き込んで記憶する。

（ステップＳ２３）初期値のラグ画像の取得
そして、ラグ画像取得部９ｃは、このＸ線検出信号Ｉ₀を非照射信号用メモリ部１１ａから読み出して、そのＸ線検出信号Ｉ₀をラグ画像Ｌの初期値であるラグ画像Ｌ₀として取得する。そして、ラグ画像取得部９ｃによって取得された初期値のラグ画像Ｌ₀をラグ画像用メモリ部１１ｂに書き込んで記憶する。

（ステップＳ２）〜（ステップＳ８）
ステップＳ２３で初期値のラグ画像Ｌ₀を取得したら、上述した実施例１と同様のステップＳ２〜Ｓ８を行う。ただし、ステップＳ２での非照射時のＸ線検出信号の取得は、２番目のＸ線検出信号Ｉ₁以降であり、ステップＳ６でラグ画像Ｌを取得する際には、（Ｎ＋１）番目のラグ画像Ｌ_Nを、非照射信号用メモリ部１１ａから読み出された非照射時のＸ線検出信号Ｉ_N、およびラグ画像用メモリ部１１ｂから読み出された前回のラグ画像Ｌ_N-1に基づく再帰的演算処理で求める。本実施例３では、再帰的な加重平均（以下、適宜「リカーシブ処理」という）によって、下記の（１）式のようにラグ画像Ｌ_Nを取得する。

Ｌ_N＝（１−Ｐ）×Ｌ_N-1＋Ｐ×Ｉ_N …（１）
ただし、上述したようにＩ₀＝Ｌ₀である。また、Ｐは加重比率であって、０〜１の値をとる。

また、ステップＳ６で最新のラグ画像Ｌ_Nをラグ画像Ｌとして取得する際には、そのラグ画像Ｌ_Nよりも前のラグ画像Ｌ_N-1、すなわち上記（１）式のリカーシブ処理の基となるラグ画像Ｌ_N-1のみが必要であるが、残りのラグ画像Ｌ、すなわち前々回のラグ画像Ｌ_N-2やそれよりも以前に取得されたラグ画像Ｌ_N-3，…，Ｌ₁，Ｌ₀は不要である。したがって、最新のラグ画像Ｌ_Nがラグ画像用メモリ部１１ｂに記憶されると、前のラグ画像Ｌ_N-1のみを記憶して、残りのラグ画像Ｌが棄却されるようになっている。もちろん、前々回のラグ画像Ｌ_N-2やそれよりも以前に取得されたラグ画像Ｌ_N-3を必ずしも棄却する必要はない。

以上のように構成された本実施例３によれば、上述した実施例１，２と同様に、取得されたラグ画像ＬをＸ線画像から減算することで上述したラグ補正を行うので、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分をＸ線検出信号から簡易に除去することができる。

本実施例３では、非照射時に各Ｘ線検出信号をサンプリング時間間隔（例えば１／３０秒）毎に逐次に取得することで複数のＸ線検出信号を取得して、非照射時におけるある時点を（Ｎ＋１）番目としたときに、その（Ｎ＋１）番目を含めてこれまでに逐次に取得された複数のＸ線検出信号に基づくラグ画像Ｌ、すなわち（Ｎ＋１）番目のラグ画像Ｌ_Nを取得するために、その（Ｎ＋１）番目で取得されたＸ線検出信号Ｉ_Nと、その（Ｎ＋１）番目よりも前の時点であるＮ番目を含めてこれまでに逐次に取得された複数のＸ線検出信号に基づくラグ画像Ｌ、すなわちラグ画像Ｌ_Nよりも前のラグ画像Ｌ_N-1とに基づいて行う再帰的演算処理を繰り返し行うことで、ラグ画像Ｌを取得している。

非照射時に各Ｘ線検出信号を逐次に取得するたびに、その得られた最新のＸ線検出信号Ｉ_Nと、過去にこれまでに逐次に取得された複数のＸ線検出信号に基づくラグ画像（すなわち前のラグ画像）Ｌ_N-1とに基づいて再帰的演算処理を繰り返し行う。そして、最終的に得られたラグ画像Ｌ_Nがが、ラグ補正の基となる、求めるべき画像となる。なお、再帰的演算処理で得られた最新のラグ画像Ｌ_N、およびそのラグ画像よりも前のラグ画像（すなわち再帰的演算処理の基となるラグ画像）Ｌ_N-1のみを残して、残りのラグ画像（前々回やそれよりも以前のラグ画像）Ｌを棄却すれば、２画像分のみを保持すればよいので、例えばラグ画像用メモリ部１１ｂの記憶領域を２フレーム分にできるなどのように、構造面でもより簡易になるという効果をも奏する。

本実施例３の場合には、再帰的演算処理として再帰的な加重平均であるリカーシブ処理（上記（１）式を参照）によってラグ画像を取得するので、ラグ補正をより確実に行うことができる。なお、ＳＮ比については、図９に示すように、上記（１）式中の加重比率Ｐにおいて、Ｐ＝０．２５（図９中の実線を参照）の場合には８回以上の再帰的演算を繰り返し実行することでランダムノイズ成分が０．３９まで低減し、ラグ補正後のＸ線画像Ｙのランダムノイズ成分は、上述した実施例２で８個分のＸ線検出信号を直接的に用いてラグ画像を求めたときの６％とほぼ同じ７％の劣化に留まる。したがって、ＳＮ比を劣化させることなくラグ補正を実現することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、図１に示すようなＸ線透視撮影装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線透視撮影装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。

（２）上述した各実施例では、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３を例に採って説明したが、通常において用いられるＸ線検出手段であれば、この発明は適用することができる。

（３）上述した各実施例では、Ｘ線を検出するＸ線検出器を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するγ線検出器に例示されるように、放射線を検出する放射線検出器であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線を検出して撮像を行う装置であれば特に限定されない。

（４）上述した各実施例では、ＦＰＤ３は、放射線（実施例ではＸ線）感応型の半導体を備え、入射した放射線を放射線感応型の半導体で直接的に電荷信号に変換する直接変換型の検出器であったが、放射線感応型の替わりに光感応型の半導体を備えるとともにシンチレータを備え、入射した放射線をシンチレータで光に変換し、変換された光を光感応型の半導体で電荷信号に変換する間接変換型の検出器であってもよい。

（５）上述した各実施例では、前回の撮像におけるＸ線の照射から所定時間（各実施例では待ち時間Ｔ_W）経過後の非照射時にＸ線検出信号の取得を開始したが、短／中時定数成分が無視できる程度であれば、前回の撮像におけるＸ線の照射が終了して非照射状態に移行するのと同時にＸ線検出信号の取得を開始してもよい。Ｘ線以外の放射線においても同様である。

（６）上述した各実施例では、ラグ補正の基となるラグ画像は、今回の撮像におけるＸ線の照射の開始直前に取得されるＸ線検出信号Ｉ_Nのデータが含まれていたが、必ずしもＸ線検出信号Ｉ_Nのデータを含める必要はない。ただし、直前のデータがもっとも信頼性が高いことから、各実施例のようにＸ線検出信号Ｉ_Nのデータを含めてラグ画像を取得して、そのラグ画像を減算することでラグ補正を行うのが好ましい。Ｘ線以外の放射線においても同様である。

（７）上述した実施例３では、上記（１）式に示すような再帰的な加重平均（リカーシブ処理）であったが、再帰的演算処理であれば、再帰的な加重平均に限定されず、重み付けなしの再帰的演算処理であってもよい。したがって、Ｘ線検出信号Ｉ_Nとラグ画像Ｌ_N-1とで表される関数ｆ（Ｉ_N、Ｌ_N-1）が、ラグ画像Ｌ_Nで表されればよい。

各実施例に係るＸ線透視撮影装置のブロック図である。 Ｘ線透視撮影装置に用いられている側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。 平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。 実施例１に係るラグ補正部や非照射信号取得部やラグ画像取得部による一連の信号処理を示すフローチャートである。 各Ｘ線の照射およびＸ線検出信号の取得に関するタイミングチャートである。 実施例１，２に係る画像処理部およびメモリ部に関するデータの流れを示した概略図である。 実施例２に係るラグ補正部や非照射信号取得部やラグ画像取得部による一連の信号処理を示すフローチャートである。 実施例３に係る画像処理部およびメモリ部に関するデータの流れを示した概略図である。 実施例３に係るラグ補正部や非照射信号取得部やラグ画像取得部による一連の信号処理を示すフローチャートである。 実施例３で加重比率をそれぞれ変えたときの再帰的演算の回数に対するランダムノイズの変化を示した概略図である。

符号の説明

２ … Ｘ線管
３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
９ａ … ラグ補正部
９ｂ … 非照射信号取得部
９ｃ … ラグ画像取得部
Ｔ_W … 待ち時間
Ｘ，Ｙ … Ｘ線画像
Ｌ … ラグ画像
Ｍ … 被検体

Claims (5)

1. 被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備え、放射線検出手段から検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置であって、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行うラグ補正手段と、撮像における放射線の照射前の非照射時に複数の放射線検出信号を取得する非照射信号取得手段と、その非照射信号取得手段で取得されたそれら放射線検出信号に基づくラグ画像を取得するラグ画像取得手段とを備え、前記ラグ画像取得手段で取得されたラグ画像を撮像の対象となる放射線画像から減算することで前記ラグ補正手段によるラグ補正を行うことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 被検体を照射して検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、検出された放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を放射線検出信号から除去することで時間遅れ分に関するラグ補正を行う際に、撮像における放射線の照射前の非照射時に複数の放射線検出信号を取得して、それら放射線検出信号に基づくラグ画像を取得し、その取得されたラグ画像を撮像の対象となる放射線画像から減算することで前記ラグ補正を行うことを特徴とする放射線検出信号処理方法。
3. 請求項２に記載の放射線検出信号処理方法において、前回の撮像における放射線の照射から所定時間経過後の非照射時に複数の放射線検出信号を取得することで、今回の撮像における放射線の照射前の非照射時での複数の放射線検出信号を取得することを特徴とする放射線検出信号処理方法。
4. 請求項２または請求項３に記載の放射線検出信号処理方法において、前記非照射時に各放射線検出信号を逐次に取得することで複数の放射線検出信号を取得して、非照射時におけるある時点を含めてこれまでに逐次に取得された複数の放射線検出信号に基づくラグ画像を取得するために、その時点で取得された放射線検出信号と、その時点よりも前に放射線検出信号が取得された時点を含めてこれまでに逐次に取得された複数の放射線検出信号に基づくラグ画像とに基づいて行う再帰的演算処理を繰り返し行うことで、前記ラグ画像を取得することを特徴とする放射線検出信号処理方法。
5. 請求項４に記載の放射線検出信号処理方法において、前記再帰的演算処理は、再帰的な加重平均であることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
   

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