放射線圖像檢測裝置、放射線攝影系統及其動作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及經由柵格對放射線圖像進行檢測的放射線圖像檢測裝置、放射線攝影系統及其動作方法。
【背景技術】
[0002]在醫療領域中，公知有放射線攝影系統、例如利用了 X射線的X射線攝影系統。X射線攝影系統具備:產生X射線的X射線發生裝置和對由透過了被攝體(患者)的X射線形成的X射線圖像進行攝影的X射線攝影裝置。X射線發生裝置具有:朝向被攝體照射X射線的X射線源、對X射線源的驅動進行控制的控制裝置及用于指示控制裝置開始照射X射線的照射開關。X射線攝影裝置具有:通過將透過了被攝體的各部的X射線轉換為電信號來檢測X射線圖像的X射線圖像檢測裝置；及進行X射線圖像檢測裝置的驅動控制、X射線圖像的保存、顯示的控制臺。
[0003]X射線圖像檢測裝置具備將X射線圖像轉換為電信號的圖像檢測部、對圖像檢測部進行控制的控制部等。作為圖像檢測部，廣泛使用在攝像區域內二維地配置有多個像素的平板探測器(FPD ;flat panel detector)。各像素蓄積與X射線劑量(X射線的時間積分值)對應的電荷。蓄積于各像素的電荷在攝影后經由TFT (Thin Film Transistor)等開關元件在信號處理電路中被讀出。各像素的電荷由信號處理電路轉換為電壓信號，并作為X射線圖像信號輸出。
[0004]已知X射線圖像檢測裝置具備X射線劑量測定功能和自動曝光控制(AEC:Automatic Exposure Control)功能(例如，日本特開平07-201490號公報)。在該X射線圖像檢測裝置中，在圖像檢測部的攝像區域配置有用于檢測X射線圖像的普通像素(X射線圖像檢測像素)和用于測定X射線劑量的一個或多個測定像素。該測定像素被用作對X射線劑量進行測定的劑量測定傳感器，每隔一定時間讀出測定信號，并對各測定信號進行累計，由此測定X射線劑量。在該X射線劑量達到預先設定的照射停止閾值(目標X射線劑量)時，AEC功能對X射線源發出停止照射X射線的指示。在以下的說明中，在對普通像素與測定像素兩方進行統稱時簡稱為像素。另外，像素是指至少具有將X射線圖像的小部分轉換為電荷的轉換功能的要素。
[0005]測定像素具有與普通像素相同的尺寸或幾倍的大小，配置于攝影區域內的一處或多處。在測定像素是與普通像素相同的尺寸的情況下，代替普通像素而配置測定像素或者對普通像素實施簡單的改造而變更為測定像素。另外，也有使用普通像素作為測定像素、或者對普通像素的漏電流或偏置電流的變動進行檢測并根據它們測定X射線劑量的情況。該小尺寸的測定像素不會妨礙X射線圖像的檢測，所以與以往的電離室等大型的劑量測定傳感器相比，能夠對高分辨率的X射線圖像進行檢測。此外，通過根據攝影部位來選擇使用測定像素，能夠準確地測定透過了攝影部位的X射線劑量。
[0006]然而，在X射線攝影中X射線透過被攝體時會產生散射線。為了除去該散射線，大多使用薄板狀的柵格。該柵格配置在被攝體與X射線圖像檢測裝置之間、優選配置在X射線圖像檢測裝置的近前處。柵格具有在X射線攝影期間擺動的移動柵格和靜止的靜止柵格。以下，在不需要區分它們的情況下簡稱為柵格。
[0007]柵格例如形成沿像素的列方向延伸的長條狀的X射線透過層和X射線吸收層沿著像素的行方向交替地重復配置而成的結構。X射線吸收層吸收透過了被攝體的X射線，所以若其寬度較寬則攝影得到的X射線圖像的畫質會變差。因此，一般X射線吸收層的寬度是例如X射線透過層的寬度的1/5?1/3左右。
[0008]在使用了柵格的X射線攝影中，由于柵格的X射線吸收層而入射到測定像素的X射線衰減，因此在測定向被攝體的X射線照射量(X射線曝光量)的情況下，需要對各測定像素的測定值進行校正。該測定值的校正方法記載于例如日本特開2004-166724號公報。首先，以未配置被攝體的狀態、在使用了柵格的情況下和不使用柵格的情況下進行X射線攝影。根據由此得到的兩個圖像，以使在使用柵格的情況下與不使用柵格的情況下測定像素(在日本特開2004-166724號公報中稱為AEC像素)的輸出信號相同的方式，對應每個測定像素求出校正系數。在使用了柵格的攝影中，對測定像素的輸出信號乘以校正系數來校正X射線劑量。
【發明內容】
[0009]發明要解決的課題
[0010]柵格的X射線透過層和X射線吸收層的排列方向與像素的行方向正交。在普通像素與測定像素為相同的尺寸的情況下，由于I個普通像素的尺寸(像素的間距)為100 μ???200 μ??，所以測定像素的尺寸也是ΙΟΟμ???200 μπι左右。另一方面，存在排列方向的每單位長度的X射線吸收層的條數為100條/Cm的柵格和32條/cm的柵格。若將該條數換算成柵距(X射線吸收層的排列間距)則分別是10ym和約300 μπι。
[0011]例如在柵距為300 μ m、測定像素的尺寸為100 μ m的情況下，由于X射線吸收層的寬度為約50μηι?100 μm，所以在柵格與測定像素的相對位置產生了偏移的情況下，測定像素與X射線吸收層的重疊改變，因此輸出信號會較大地變動。
[0012]柵格的X射線透過層與X射線吸收層具有一定的周期性且有規律地排列，所以對應于柵距與測定像素的尺寸的關系，M條或(M+1)條X射線吸收層與任意的測定像素相向(M為O以上的整數)。由此，在柵格與測定像素的相對位置產生了偏移的情況下，測定像素的輸出信號的變動量的最大值相當于對于測定像素由I條X射線吸收層吸收的X射線的衰減量。當假設I條量的X射線吸收層的X射線吸收率大致固定，則條數M小的測定像素的輸出信號的變動幅度更大。在柵距是接近測定像素的尺寸的值的情況下，由于條數M是比較小的值，所以測定像素的輸出信號尤其容易受X射線吸收層的影響，在柵格與測定像素的相對位置產生了偏移的情況下，X射線劑量的測定精度明顯出現問題。
[0013]X射線吸收層的影響能夠根據以不存在被攝體的狀態對停止中的移動柵格或靜止柵格進行攝影而得到的圖像求出。根據本發明人的實驗，將像素值大的圖像與位于其附近且受到X射線吸收層的影響而像素值變小的圖像進行比較，可知受到了 X射線吸收層的影響的圖像由于某柵格而像素值下降20%左右。
[0014]在X射線圖像檢測裝置固定有柵格的情況下，由于制造時的各零件的安裝位置的偏差而產生柵格與測定像素的相對位置的偏移。另外，在如電子暗盒那樣與柵格分離的結構、柵格能夠相對攝影臺進行裝卸的結構中，由于電子暗盒或柵格的安裝位置的偏差，會產生柵格與測定像素的相對位置的偏移。另在，在重復進行攝影的期間，由于振動等柵格與測定像素的相對位置有時也會偏移。
[0015]在專利文獻2中，在柵格與測定像素的相對位置每次進行攝影就會偏移的情況下，預先準備與偏移量對應的多個校正用的圖像，在攝影時以與柵距相當的μπι級別對偏移量進行檢測。根據該偏移量而選擇校正用圖像，并求出對測定像素的靈敏度進行校正的校正系數。在該專利文獻2所記載的校正方法中，由于精細地測定偏移量，所以能夠進行高精度的校正，但另一方面需要多個校正用圖像。另外，在制造時產生柵格與測定像素的相對位置的偏移的結構中，由于需要對每個產品拍攝校正用圖像，因此其準備工作耗費時間與勞力。此外，當也考慮使X射線相對于攝像區域傾斜地入射的情況等時，需要準備龐大的數量的校正用的圖像，所以現實中難以實施。因此，即使在測定像素(一般是劑量測定傳感器)與柵格之間的相對位置產生偏移，也優選能夠不使用龐大的數量的校正用的圖像而簡便并且高精度地測定X射線劑量。
[0016]本發明鑒于上述課題而作出，其目的是提供即使在劑量測定傳感器與柵格之間的相對位置產生偏移也能夠進行準確的劑量測定的放射線圖像檢測裝置、放射線攝影系統及其動作方法。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]為了達到上述目的，本發明的放射線圖像檢測裝置能夠與柵格一起使用，配置于該柵格的后方的圖像檢測部具有配置有多個像素和多個劑量測定傳感器的攝像區域，多個劑量測定傳感器中的至少一組劑量測定傳感器以滿足以下的條件的方式決定位置。
[0019]條件:
[0020]將一組劑量測定傳感器以周期Z = (RXC) 土D配置或選擇[C/D]個。
[0021]其中，各記號如下所述:
[0022]C是柵格的放射線圖像上在第二方向上出現的重復圖案的周期，單位是像素的個數，
[0023]R為O以上的自然數，
[0024]D為比周期C小的整數，
[0025][C/D]為C/D以下的最大的整數。
[0026]為了除去放射線透過被攝體時產生的散射線，柵格中沿第一方向延伸的長條狀的放射線透過層和放射線吸收層以柵距G沿與第一方向正交的第二方向上交替地形成有多個。多個像素用于檢測被攝體的放射線圖像，以像素間距△配置在第二方向上，并以能夠讀出的方式蓄積與放射線的到達劑量對應的電荷。多個劑量測定傳感器測定放射線的到達劑量。
[0027]優選為，放射線圖像檢測裝置具備:判定部，基于一組劑量測定傳感器的測定值來判定放射線的照射狀態；及控制部，進行與該判定部的判定結果對應的控制。
[0028]優選為，像素具有:普通像素，用于檢測放射線圖像；及測定像素，具有與該普通像素相同的尺寸且作為劑量測定傳感器而使用，普通像素和測定像素以混雜的狀態二維地配置于第一及第二方向上。
[0029]優選為，普通像素與測定像素連接于共用的信號處理電路。在放射線的照射期間，普通像素的電荷被蓄積，但測定像素的電荷被取出至信號處理電路。
[0030]D是將至少[C/D]個測定像素逐個像素地錯開C次時使[C/D]個測定像素的輸出的各次的輸出值的偏差收斂在±k% (k < 50)的范圍內的值。
[0031]D的值通過以各次的輸出值中的最小值為基準來判定各次的輸出值的偏差是否收斂在±k%的范圍內而求出。
[0032]一組測定像素除了 [C/D]個以外還容許存在滿足以下條件式的N個測定像素。
[0033]條件式:Ν[C/D] {(1+k) Xave [C/D] min — Xave [C/D] max} / {Xmin (a — k)}
[0034]其中，各記號如下所述:
[0035]Xave[C/D]min為[C/D]個測定像素的輸出的平均值的最小值，
[0036]Xave[C/D]maX為[C/D]個測定像素的輸出的平均值的最大值，
[0037]Xmin為N個測定像素配置于最不受放射線吸收層影響的像素的位置的情況下的輸出，
[0038]a為表示最受放射線吸收層影響的像素與最不受放射線吸收層影響的像素的像素值之差的變動系數。
[0039]優選為，D = I以使各次的輸出值為相同的值。
[0040]優選為，偏差的容許范圍k為k彡5或k彡2.5。
[0041]優選為，在選擇性地使用一組測定像素的配置周期Z的條件不同的多個柵格的情況下，使用多個配置周期Z的最小公倍數作為各柵格共用的配置周期Z。
[0042]判定部判定對由各測定像素測定出的放射線劑量進行累計而得到的合計放射線劑量或其平均值是否達到目標劑量，在判定為合計放射線劑量或平均值達到了目標劑量時，進行使放射線的照射停止的自動曝光控制。
[0043]優選為，對第二方向進行了規定的一組測定像素的位置的決定也適用于第一方向。
[0044]優選為，圖像檢測部是收納于可移動式的箱體的電子暗盒。
[0045]本發明的放射線攝影系統具備:向被攝體照射放射線的放射線源、對放射線源的驅動進行控制的線源控制裝置及技術方案I所記載的放射線圖像檢測裝置。
[0046]本發明的放射線攝影系統的動作方法具備放射線劑量測定步驟、判定步驟、放射線照射步驟。放射線劑量測定步驟中，由多個劑量測定傳感器中的至少一組劑量測定傳感器測定放射線劑量。判定步驟中，判定對由一組劑量測定傳感器測定出的各放射線劑量進行累計而得到的合計放射線劑量或其平均值是否達到目標劑量。放射線照射步驟中，在合計放射線劑量或其平均值達到了目標劑量時，停止放射線源的驅動而使放射線的照射停止。
[0047]發明效果
[0048]根據本發明，在設C是柵格的放射線圖像上柵格的放射線透過層與放射線吸收層在排列方向上出現的重復圖案的周期且單位是像素的個數、R為O以上的自然數、D為比C小的整數、[C/D]為C/D以下的最大的整數時，將一組劑量測定傳感器以周期Z =(RXC) 土D配置或選擇[C/D]個，因此即使在與柵格的位置關系產生了偏移的情況下，也能夠抑制劑量測定傳感器的輸出的變動，能夠進行準確的劑量測定。
【附圖說明】
[0049]圖1是X射線攝影系統的概略圖。
[0050]圖2是線源控制裝置的框圖。
[0051]圖3是電子暗盒的立體圖。
[0052]圖4是柵格的俯視圖。
[0053]圖5是表示電子暗盒的結構的框圖。
[0054]圖6是表示柵距G為像素間距Λ的4倍的情況下的各像素的輸出波形的說明圖。
[0055]圖7是表示4像素周期的輸出模式和測定像素的配置例的說明圖，(A)表示以5像素周期配置測定像素的情況，(B)表示以3像素周期配置測定像素的情況。
[0056]圖8是表示4像素周期的輸出模式和測定像素的配置例的說明圖，(A)表示以6像素周期配置測定像素的情況，(B)表示以4像素周期配置測定像素的情況。
[0057]圖9是表示2像素周期的輸出模式和測定像素的配置例的說明圖，(A)表示以3像素周期配置測定像素的情況，(B)表示以I像素周期配置測定像素的情況。
[0058]圖10是表示3像素周期的輸出模式和測定像素的配置例的說明圖，㈧表示以4像素周期配置測定像素的情況，(B)表示以2像素周期配置測定像素的情況。
[0059]圖11是表示與通過AEC部計算劑量測定信號的平均值的一組劑量測定傳感器的個數對應的輸出模式的變形例、劑量測定信號的合計值和平均值的表格。
[0060]圖12是表示一組測定像素的個數和通過其個數能夠取得的平均值的最大值與最小值的組合、最大值/最小值、其個數的測定像素的劑量測定信號的平均值的偏差是否收斂在標準規定的范圍內的判定的表格。
[0061]圖13Α是表示將普通像素和測定像素配置于行方向的混合像素陣列的組合的一例的說明圖。
[0062]圖13Β是表示將普通像素和測定像素配置于行方向的混合像素陣列的組合的另一例的說明圖。
[0063]圖13C是表示將普通像素和測定像素配置于行方向的混合像素陣列的組合的又一例的說明圖。
[0064]圖14是表示配置于列方向的混合像素陣列的說明圖。
[0065]圖15是表示將測定像素錯開配置于行方向、列方向的像素區域的圖。
[0066]圖16是表示對開始照射X射線這一情況進行檢測的電子暗盒的框圖。
【具體實施方式】
[0067]在圖1中，X射線攝影系統2具備:Χ射線發生裝置2a和X射線攝影裝置2b。X射線發生裝置2a具有:X射線源10、控制X射線源10的動作的線源控制裝置11及用于指示X射線的照射開始的照射開關12。X射線攝影裝置2b具有:檢測透過了被攝體(患者)H的X射線而輸出X射線圖像的電子暗盒13 ;用于除去X射線