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【発明の名称】 ディジタル放射線撮影画像作成方法
【発明者】 【氏名】ジョン・ムーア・ブードリー

【氏名】ローランド・フレデリック・サウンダース

【氏名】バリー・フレデリック・ビレンジャー
【要約】 【課題】Ｘ線曝射の開始前のアクセス時間を短縮する同時に、短いアクセス時間の場合にありがちな画像アーチファクトを減少することができる放射線撮影方法を提供する。

【解決手段】本方法は、（１）期間ｔe の間放射線撮影用検出器を曝射し、（２）検出器を読み取って曝射読み取り値を得、（３）検出器を読み取って、ｔeを超える期間ｔw 経過後に収集するオフセット読み取り値を得、（４）オフセット読み取り値を曝射読み取り値から差し引くこと含む。期間ｔw の間に持続時間ｔr の読み取りを行う。期間ｔw の間の最終のｔr 読み取りが終了した後、ｔeに等しい期間後にオフセット読み取りを行うことが好ましい。この結果、曝射読み取りの前後にほぼ同じ検出器サンプリング手法が使用されて、オフセット読み取り値がより正確になり、さらに画像アーチファクトも減少する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 放射線撮影用検出器を時間間隔ｔe の間曝射するステップと、前記放射線撮影用検出器を時間間隔ｔR の間読み取って、曝射読み取り値を得るステップと、ｔe を超える時間間隔ｔw の経過後に前記放射線撮影用検出器を読み取って、オフセット読み取り値を得るステップと、前記曝射読み取り値から前記オフセット読み取り値を差し引くステップと、を含む放射線撮影方法。
【請求項２】 ｔw ≧０．５秒を満足する請求項１に記載の方法。
【請求項３】 ０．５秒≦ｔw ≦２秒を満足する請求項１に記載の方法。
【請求項４】 ｔw の期間内に少なくとも一度、検出器を読み取る請求項１に記載の方法。
【請求項５】 前記オフセット読み取り値を得るのに先立ち、ｔr 期間の少なくとも一回の間、前記放射線撮影用検出器を読み取るステップをさらに含み、ｔw ≧ｔr ＋ｔe である請求項１に記載の方法。
【請求項６】 ｔR がｔr と等しくない請求項５に記載の方法。
【請求項７】 ｔR ≧ｔr を満足する請求項５に記載の方法。
【請求項８】 ｔw の期間内に少なくとも一度、前記放射線撮影用検出器を期間ｔr の間読み取るステップをさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項９】 ｔw の期間内の最終の読み取りの後、少なくとも期間ｔe 経過後にオフセット読み取りを行う請求項８に記載の方法。
【請求項１０】 前記曝射読み取り値を得るのに先立ち、相次ぐ何回かの期間ｔr の間に、前記放射線撮影用検出器を読み取るステップをさらに含み、前記相次ぐ各ｔr 読み取りに対し互いに期間ｔs の間隔をとり、かつＮを１に等しいか１を超える整数としてｔw ≧Ｎ（ｔs ＋ｔr ）＋ｔe を満足する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】 ｔw ＝Ｎ（ｔs ＋ｔr ）＋ｔe を満足する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】 ｔw の期間内に少なくとも一度、前記放射線撮影用検出器を期間ｔr の間読み取るステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】 ｔw の期間内の最終の読み取りの後、少なくとも期間ｔe経過後にオフセット読み取りを行う請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】 放射線撮影用検出器を時間間隔ｔr の間読み取るステップであって、前記読み取りの各々の前に時間間隔ｔs をおく読み取りステップと、前記放射線撮影用検出器を時間間隔ｔe の間曝射するステップと、前記放射線撮影用検出器を時間間隔ｔR の間読み取って、曝射読み取り値を得るステップと、ＮをＮ≧１として、ｔw ≧Ｎ（ｔs ＋ｔr ）＋ｔe を満足する時間間隔ｔw の経過後に前記放射線撮影用検出器を読み取って、オフセット読み取り値を得るステップと、前記曝射読み取り値から前記オフセット読み取り値を差し引くステップと、を含む放射線撮影方法。
【請求項１５】 ｔR がｔr と等しくない請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】 ｔR ≧ｔr を満足する請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】 時間間隔ｔw の期間内に、前記放射線撮影用検出器をＮ回読み取る請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】 放射線撮影用検出器を、時間間隔ｔr の少なくとも一回の間読み取るステップと、前記放射線撮影用検出器を時間間隔ｔe の間曝射するステップと、前記放射線撮影用検出器を時間間隔ｔR の間読み取って、曝射読み取り値を得るステップと、各読み取り持続時間をｔr とし、Ｎを１に等しいか１を超える整数として、前記放射線撮影用検出器をＮ回の相次ぐ読み取り持続時間の間読み取るステップと、ｔw ＞ｔe を満足する時間間隔ｔw の経過後に、前記放射線撮影用検出器を期間ｔR の間読み取って、オフセット読み取り値を得るステップと、前記曝射読み取り値から前記オフセット読み取り値を差し引くステップと、を含む放射線撮影方法。
【請求項１９】 ｔw ≧Ｎｔr ＋ｔe を満足する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】 Ｎ回の相次ぐｔr 読み取りが、互いに時間間隔ｔs だけ隔てられており、かつｔw ≧Ｎ（ｔs ＋ｔr ）＋ｔe を満足する請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはディジタル放射線撮影法に関し、より具体的には、ディジタル放射線撮影像の画像品質を向上させるための方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】従来の放射線写真すなわちＸ線画像は、Ｘ線放射装置と、写真フィルムからなるＸ線検出体との間に被検体を配置することによって得られる。放射されたＸ線は被検体を透過して、フィルムを露光する。このとき、フィルム上のさまざまな位置での露光の度合いは、各Ｘ線の経路内の被検体の密度によって概ね定まる。
【０００３】現在では、検出体として、フィルムに代わり半導体式ディジタルＸ線検出器（すなわち、スイッチング素子およびフォトダイオードなどの感光性素子のアレイ）を利用するのが一般的である。Ｘ線が検出器のさまざまな位置で発生させた電荷は読み取られ処理されて、被検体のディジタル画像を、写真フィルム上のアナログ画像としてではなく電子形式で作成する。ディジタル画像作成では、画像を後で他の箇所に電子的に転送できること、撮影された画像の特徴を決定するために前記画像に対し診断用アルゴリズムを作用させることができること、などの点で有利である。
【０００４】ディジタル画像処理の間に、検出器読み取り値から画像を直接作成するというのは一般的でない。むしろ、検出器読み取り値を処理して、よりきれいな画像を作成するというのが一般的である。詳細には、画像に対し「オフセット」を除去する処理を行うのが通常である。このオフセットは、曝射がなされた時間より前の検出器の帯電状態によって生じるものである。オフセットの質は、検出器の電流漏洩、温度、バックグラウンド放射線量、その他のさまざまなファクターにより決定される。画像品質を向上させるためには、検出器の読みとり値からオフセットを除去することが望ましい。
【０００５】オフセットを除去する一般的な方法を図１に示し、図１は放射線撮影プロセスを時系列的に示している。検出器が定期的に時間間隔ｔr で読み取られて、画像が定期的に更新される。時間間隔ｔr は互いに、Ｘ線技師が設定した所望の曝射時間を表す時間間隔ｔe だけ時間があけられる。技師が時刻Ｔa で曝射要求を出した場合、このＸ線装置は、次の間隔ｔe 全体が見いだされるや否や放射装置を作動する。続いて、検出器は次の間隔ｔr で読み取られて、曝射読み取り値が得られる。この曝射読み取り値は検出器に元から存在していたオフセットを含んだものである。検出器は続く間隔ｔe の間は休止状態となり、続いて、検出器は次の間隔ｔr で読み取られてオフセットの概略計測値が得られる。図１では、曝射読み取りとオフセット読み取りの間の間隔ｔe は、２つの読み取りの間の待機時間ｔw としても表される。次に、前の曝射読み取り値からオフセット読み取り値を差し引くことによって、またほとんどの場合、この画像に対してその他の画像処理アルゴリズムを作用させることによって、画像が作成される。別法のプロセスを図２に示す。図２では、曝射要求が出される前に読み取った値を格納しておき、オフセット読み取り値として使用することができる。曝射要求が時刻Ｔa に出された場合、曝射間隔ｔe （待機間隔ｔw ）の前の時間間隔ｔr の間に読み取られた値をオフセット読み取り値として用い、次の読み取り間隔ｔr を用いて曝射読み取り値を得る。次に、オフセット読み取り値を、引き続き得た曝射読み取り値から差し引く。
【０００６】図１および図２の撮影手法により十分な画像品質が得られるが、これらの手法は無視できない欠点を有する。すなわち、曝射要求が出されても、実際に曝射がなされるまでアクセス時間ｔa がかかること、またこの期間ｔa が最大で概ねｔe ＋ｔr になる可能性があることである。図１および図２では、例として、ある間隔ｔe が始まった直後に技師の曝射要求が出されたとして曝射要求時刻Ｔa を設定し図示してある。したがって、Ｘ線装置は放射装置を作動するまでに、次の時間間隔ｔe 全体の間待機しなければならない。曝射開始に先立つアクセス時間ｔa は、かなりの長さとなる可能性がある。これは特に、ｔe が２秒以上になる可能性があるからである。このアクセス時間の長さが特に不都合となるのは、特に時間間隔が明確に規定された曝射を希望する場合である。発明者の意見としては、一般に高品質のＸ線装置では曝射要求を受信した後に概ね０．７秒以内に曝射が可能（すなわちｔa ≦０．７秒）であるべきであり、また曝射要求後５秒以内に処理済みの最終画像が提供されるべきであると考える。
【０００７】次に、この遅延（すなわちアクセス時間ｔa ）を減らすように開発された撮影手法の別法を図３に示す。検出器は、各々が互いに短い時間間隔ｔs だけ隔てられた時間間隔ｔr で読み取られる。曝射要求が時刻Ｔa に出された場合、その時点のｔs ＋ｔr のサイクルの終了時点で、間隔ｔe の間曝射が行われる（例えば、曝射要求がｔr 内に出された場合はその期間ｔr の終了時点に、また曝射要求がｔs 内に出された場合はその次の期間ｔr の終了時点に曝射が行われる）。このように、アクセス時間ｔa がｔs ＋ｔr を超えることがないため（ここで、ｔs は短く、通常ｔe より短い）、曝射に先立つ遅延を有意に減少させることができる。曝射期間ｔe の後、間隔ｔr の間に曝射読み取りが行われる。次に検出器を、別の間隔ｔe （待機間隔ｔw ）の間休止状態にし、概ね曝射前の状態に戻す。ここで次の間隔ｔr においてオフセット読み取りを行う。ここで曝射読み取り値からオフセット読み取り値を差し引くことによって、またほとんどの場合、この画像に対してその他の画像処理アルゴリズムを作用させることによって、画像を作成できる。
【０００８】図３の撮影手法では、望ましくない長いアクセス時間を回避することができるが、結果として画像アーチファクトが増加するという欠点がある。この原因は、曝射後に行われたオフセット読み取りが、実際の曝射前オフセットを正しく反映していないことによると推察される。図２の撮影手法と異なり、この手法では通常、時刻Ｔa で曝射要求が出される前に、自動露出制御により決められる曝射時間ｔe をあらかじめ知ることができないため、曝射前にオフセット読み取りをすることによって補正をすることができない。
【０００９】このように、従来のディジタル放射線撮影装置では、次のいずれかを受け入れることを迫られる。すなわち（１）Ｘ線が曝射される時点までのアクセス時間が受容しがたいほど長い可能性があること、または（２）オフセット読み取り値が適正でないため画像アーチファクトが増大する、すなわち画像品質が劣化すること、のいずれかである。
【００１０】
【本発明の概要】本発明は、特許請求の範囲によって規定されるが、ユーザの要求した曝射が始まるまでのアクセス時間を大幅に短縮すると共に、画像アーチファクトを相当程度削減する放射線撮影方法を目的としたものである。本発明の好ましい実施態様では、本方法は、放射線撮影用検出器を時間間隔ｔe の間曝射するステップと、放射線撮影用検出器を読み取って曝射読み取り値を得るステップと、放射線撮影用検出器を読み取って、ｔe を超える時間間隔ｔw 経過後の時点にオフセット読み取り値を得るステップと、曝射読み取り値からこのオフセット値を差し引くステップとを含む。この方法は、上記に説明し図１から図３に示したｔw ＝ｔe である方法と対照をなす。
【００１１】好ましくは、期間ｔw の間に検出器に少なくとも一度読み取りを行う。しかし、この読み取り値はオフセット読み取り値としては用いない。曝射読み取りを行う前に、検出器を期間ｔr の持続時間の読み取りがある場合、ｔw の期間中においてもｔr の長さの時間読み取りを継続し、曝射読み取りの前後におけるサンプリング手法が双方で同じになるようにするのが最も好ましい。ｔw の期間中での最後のｔr 読み取りがなされた後、さらにｔe に等しい時間経過後にオフセット読み取りを行うことが好ましい。したがって、ｔw ≧ｔr ＋ｔe となる。この式は、より具体的には、曝射読み取りの前後の各ｔr 読み取りが互いに間隔ｔs だけ隔てられている場合、ｔw ＝Ｎ（ｔs ＋ｔr ）＋ｔe で表せる。ここで、Ｎは１であるか１を超える整数であり、曝射読み出しおよびオフセット読み出しの間に検出器に対して行われる読み取りの回数に相当する。
【００１２】本発明に関する実施のさまざまな形態においては、曝射読み取りとオフセット読み取りの双方を、必ずしもｔr と等しい必要がない持続時間ｔR にわたって行うことが可能である。最も好ましくは、ｔR ≧ｔr である。
【００１３】さらに、本発明の利点、様態および目的は、添付の図面と関連させながら以下の本発明の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。
【００１４】
【本発明の好ましい実施態様の説明】上記の問題に取り組み、結果としてアクセス時間を短くし、かつ画像アーチファクトを減少させた、新規の撮影手法が開発された。図４に図示した手法では、時間間隔ｔr の間に検出器の読み取りを行う。この間隔ｔr は時間間隔ｔs だけ互いに隔てられており、時間間隔ｔs は短く、通常は、起こりうる後続の曝射時間を超えない。曝射要求が出されると、その時のｔs ＋ｔr のサイクルの終了時点に（例えば、曝射要求がｔr 内に出された場合はその期間ｔr の終了時点に、また曝射要求がｔs 内に出された場合はその次の期間ｔr の終了時点に）、Ｘ線放射装置が曝射時間ｔe の間作動される。次に、好ましくはｔr と等しいかこれより長い期間ｔR の間、検出器を読み取り、曝射読み取り値を得る。ここでタイミングは、検出器読み取りを行う各間隔ｔr の前に間隔ｔs を伴うという曝射前の状態に戻る。ｔs ＋ｔr のサイクルは、Ｎ回（Ｎは整数）繰り返される。このＮ回のサイクルの後に、間隔ｔe の間の遅延が続く。続いて検出器の別の読み取りが間隔ｔR の間続く。この検出器読み取りは、オフセット読み取り値として用いられ、この値を曝射読み取り値から差し引くことにより画像が向上される。次にタイミングは、次の曝射要求があるまで、ｔs ＋ｔr のサイクルからなる曝射前のパターンに戻る。
【００１５】この撮影手法では、アクセス時間がｔs ＋ｔr を超えることがないため、図３の手法に匹敵するアクセス時間が可能となることが分かっている。この手法はまた、少なくとも図１および２の手法によるアーチファクト除去に匹敵するアーチファクト除去効果がある。アーチファクト除去効果の向上が生じると考える理由は、検出器が擬似的に曝射前の状態に回復した後にオフセットの読み取りを行うからである。曝射前および曝射後の双方で、検出器はｔs ＋ｔr からなるサイクルの間に何回かの読み取りを受け、さらに間隔ｔe 経過後に間隔ｔR の間の読み取りがなされる。検出器の読み取りを行うという操作自体が、まさにこれらの読み取り値に影響を与える可能性があるので、曝射読み取りおよびオフセット読み取りをする前に、検出器に対し同一持続時間かつ同一回数の読み取りを行うことによって、より適正なオフセット読み取り値が得られ、これによりこのオフセット値を曝射読み取り値から差し引いたときにアーチファクトが減少するものと考えられる。
【００１６】この撮影手法では、Ｎの値を、０．５秒≦Ｎ（ｔs ＋ｔr ）≦２秒の式を満たす値となるよう選択したとき、特に高品質の画像が得られることが判明した。ただし、画像品質は検出器の種類および品質によって異なる。一般に、Ｎが概ね２あるいは３を超える場合に精度が増加すると期待できる。Ｎの値がさらに大きい場合には、さらに適正なオフセット値が得られること（したがってアーチファクト除去効果が向上すること）が期待できる。Ｎが大きいほどアーチファクト除去は向上するが、その結果、最終の処理画像を得るまでの待ち時間も増大し、このため、あまり大きなＮの値では逆効果となる。
【００１７】本発明を、上記した好ましい実施態様に限定しようとする意図はなく、むしろ、特許請求の範囲に記載した各請求項によって本発明は限定されるべきであると考える。したがって、本発明は、字義上および意味上からして記載した特許請求の範囲に入るような代替の実施態様のすべてを包含するものである。
【出願人】 【識別番号】３９００４１５４２
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【出願日】 平成１１年１１月３０日（１９９９．１１．３０）
【代理人】 【識別番号】１０００９３９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 研一
【公開番号】 特開２０００−１８９４１１（Ｐ２０００−１８９４１１Ａ）
【公開日】 平成１２年７月１１日（２０００．７．１１）
【出願番号】 特願平１１−３３８９８５