專利名稱：放射線照相圖像檢測器和用于放射線照相圖像檢測器的增益設(shè)置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放射線照相圖像檢測器和用于該放射線照相圖像檢測器的增益設(shè)置方法。
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，已知利用諸如X射線的放射性射線來成像的放射線照相系統(tǒng)。X射線放射線照相系統(tǒng)包括具有用于輻射X射線的X射線源的X射線投射器；以及放射線照相設(shè)備，其在X射線已經(jīng)從X射線投射器投射到被攝體并且穿透該被攝體之后接收X射線，從 而獲取表示關(guān)于該被攝體的信息的放射線照片或X射線圖像。作為放射線照相設(shè)備，使用平板檢測器(FPD)代替常規(guī)的X射線膠片或成像板(IP)的X射線圖像檢測器最近已經(jīng)被開發(fā)并且在實(shí)踐中使用，其能夠輸出獲取的X射線圖像的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，如在JPA 2009-219538中所公開的。如在此現(xiàn)有技術(shù)中所描述的，F(xiàn)ro包括檢測面板，其具有成像區(qū)域，在該成像區(qū)域中大量像素被布置在矩陣中以累積與在相應(yīng)的像素上的X射線的入射量相對應(yīng)的信號電荷；和用于將信號電荷作為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)讀出的信號處理電路。信號處理電路具有用于將在像素中累積的信號電荷作為模擬電壓信號輸出的電壓輸出電路，和用于將該電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換器。通過A/D轉(zhuǎn)換，表示在像素中累積的電荷量的電壓信號被轉(zhuǎn)換成表示X射線圖像的密度層次中的色調(diào)級的像素級。每個(gè)像素級都由在由A/D轉(zhuǎn)換器的比特?cái)?shù)所限定的動態(tài)范圍內(nèi)的數(shù)字值來表達(dá)。上述現(xiàn)有技術(shù)公開了一種FPD，其能夠根據(jù)到FPD上的X射線的劑量來調(diào)整用于電壓信號的放大器的放大倍數(shù)或增益以便于充分利用A/D轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍。在Fro上的X射線劑量取決于由放射線照相的目標(biāo)地點(diǎn)所確定的曝光條件和其它因素而變化。因?yàn)樵谙袼刂欣鄯e的信號電荷的量與放射劑量成比例地增加，所以X射線圖像的密度將隨著劑量而增加。在以上現(xiàn)有技術(shù)中，對X射線的所施加劑量的量進(jìn)行了測量，并且針對高劑量圖像將增益設(shè)置為低或者針對低劑量圖像將增益設(shè)置為高，以便有效利用A/D轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍。將高增益應(yīng)用到低劑量圖像提高了像素級，使得表示較低圖像密度的低像素級可以是可調(diào)諧到A/D轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍中的。相比之下，將低增益應(yīng)用到高劑量圖像防止了高密度范圍中的像素級飽和，使得整體像素級被調(diào)諧到A/D轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍中。因此，可以對高質(zhì)量X射線圖像提供足夠的密度層次。現(xiàn)有技術(shù)提議了兩種增益設(shè)置方法在第一種方法中，當(dāng)正從像素讀出圖像的幀時(shí)，以單個(gè)值設(shè)置增益并將增益共同地應(yīng)用到每個(gè)像素，然而在第二種方法中，根據(jù)在相應(yīng)的子區(qū)域中所測量到的可變劑量，對于一個(gè)圖像幀的不同的子區(qū)域，諸如中心區(qū)域和外圍區(qū)域，來確定不同的增益值。
在第一種方法中將相同的增益應(yīng)用到一個(gè)圖像幀中的所有像素，該增益由在整個(gè)成像區(qū)域上的輻射劑量的總量來確定。在該情況下，如果總劑量是相同的，則不能夠在包含具有大的密度差異的高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的高對比度圖像與在整個(gè)區(qū)域中具有中等密度的低對比度圖像之間進(jìn)行區(qū)別。因此，如果總劑量是相同的，則相同的增益將被應(yīng)用到這些圖像，而不管各個(gè)圖像中的對比度為高還是為低。因此，有時(shí)后繼圖像會不足以再現(xiàn)密度層次。另一方面，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第二種方法，所應(yīng)用的增益可以根據(jù)子區(qū)域的相應(yīng)密度在圖像幀內(nèi)隨子區(qū)域而異。因此，與第一種方法相比較，將改善后繼圖像的色調(diào)再現(xiàn)。然而，如現(xiàn)有技術(shù)中所描述的，除了諸如偏移校正和靈敏度校正之類的在A/D轉(zhuǎn)換之后的其它的圖像渲染或校正處理之外，第二種方法還需要針對圖像幀的子區(qū)域之間的有區(qū)別的增益進(jìn)行補(bǔ)償處理。因此，第二種方法將使A/D轉(zhuǎn)換之后的圖像校正處理變復(fù)雜
發(fā)明內(nèi)容

鑒于前述內(nèi)容，本發(fā)明的目的在于提供一種在沒有使A/D轉(zhuǎn)換之后的圖像校正處理變復(fù)雜的情況下獲取具有適當(dāng)再現(xiàn)的密度層次的高質(zhì)量放射線照相圖像的解決方案。根據(jù)本發(fā)明的放射線照相圖像檢測器包括檢測面板、信號處理電路、劑量分布測量裝置以及增益設(shè)置裝置。檢測面板具有像素，其在暴露于放射性射線的成像區(qū)域中被布置二維矩陣中，像素中的每一個(gè)都累積與在每個(gè)像素上的放射性射線的所施加劑量的量相對應(yīng)的信號電荷；開關(guān)元件，其被斷開以在像素中累積信號電荷或被接通以從像素讀出信號電荷；以及布線，其傳導(dǎo)與在像素上的放射性射線的所施加劑量的量相對應(yīng)的電流，布線中的每一個(gè)都分別連接到像素的行或者列。信號處理電路包括電壓輸出電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。電壓輸出電路將從像素讀出的信號電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號同時(shí)放大該電壓信號，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號轉(zhuǎn)換成在電壓輸出電路的輸出端的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，在開關(guān)元件為斷開并且信號電荷累積在像素中時(shí)，劑量分布測量裝置通過流過布線的電流來測量表示成像區(qū)域內(nèi)的放射性射線的所施加劑量的量的至少線性分布狀態(tài)的劑量分布。根據(jù)劑量分布中的對比度的程度，增益設(shè)置裝置確定并且設(shè)置在電壓輸出電路中放大電壓信號的增益。優(yōu)選地，增益設(shè)置裝置在劑量分布中的對比度變得越低時(shí)將增益設(shè)置得越高。優(yōu)選地，劑量分布中的對比度是劑量分布中的最大值與最小值之間的差。更優(yōu)選地，增益設(shè)置裝置根據(jù)劑量分布中的最小值和對比度來確定增益。在一個(gè)實(shí)施例中，可以從成像區(qū)域的一部分來測量劑量分布；該部分優(yōu)選地對應(yīng)于被攝體的所關(guān)注的區(qū)域。于是，可以根據(jù)所關(guān)注的區(qū)域的密度來適當(dāng)?shù)卮_定增益。在一個(gè)實(shí)施例中，布線可以是用于從像素讀出信號電荷的信號線，信號線中的每一個(gè)都分別連接到像素的列。然后在開關(guān)元件為斷開時(shí)，劑量分布測量裝置可以優(yōu)選地通過從像素泄漏到信號線的泄漏電流來對劑量分布進(jìn)行測量。優(yōu)選地，信號線分別連接到電壓輸出電路，并且劑量分布測量裝置在開關(guān)元件為斷開時(shí)讀取電壓輸出電路輸出的與泄漏電流相對應(yīng)的泄漏電壓以對劑量分布進(jìn)行測量。優(yōu)選地，在劑量分布測量裝置正在讀取泄漏電壓時(shí)，增益設(shè)置裝置將電壓輸出電路的增益設(shè)置在最大水平。
在一個(gè)實(shí)施例中，劑量分布測量裝置可以檢測泄漏電流以將劑量分布測量為矩陣中的像素的行方向上的所施加劑量的量的線性分布。在另一實(shí)施例中，劑量分布測量裝置可以在輻射開始之后利用從像素的一個(gè)行到另一個(gè)的泄漏電流的檢測時(shí)間上的時(shí)滯對劑量分布進(jìn)行二維測量。優(yōu)選地，劑量分布測量裝置在輻射結(jié)束之后開始對劑量分布進(jìn)行測量。在替代性實(shí)施例中，布線可以是用于將偏置電壓施加到像素的偏置線，并且在開關(guān)元件為斷開時(shí)，劑量分布測量裝置通過流過偏置線的偏置電流對劑量分布進(jìn)行測量。本發(fā)明還提供了一種用于放射線照相圖像檢測器的增益設(shè)置方法，所述放射線照相圖像檢測器包括成像區(qū)域，所述成像區(qū)域具有布置在二維矩陣中像素，所述像素用于累積與每個(gè)像素上的放射性射線的所施加劑量的量相對應(yīng)的信號電荷；開關(guān)元件，所述開關(guān)元件被斷開以在像素中累積信號電荷或被接通以從像素讀出信號電荷；布線，所述布線被連接到像素并且傳導(dǎo)與在像素中累積的信號電荷相對應(yīng)的電流；電壓輸出電路，所述電壓輸出電路用于將從像素讀出的信號電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號同時(shí)放大該電壓信號；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。本發(fā)明的增益設(shè)置方法包括以下步驟在開關(guān)元件為斷開并且信號電荷累積在像素中時(shí)，檢測流過布線的電流；測量表示成像區(qū)域內(nèi)的放射性射線的所施加劑量的量的至少線性分布的劑量分布；檢測劑量分布中的對比度；根據(jù)該對比度來確定在電壓輸出電路中放大電壓信號的增益；以及以所確定的增益來設(shè)置電壓輸出電路。根據(jù)本發(fā)明，在輻射劑量之后，在讀取信號電荷之前，對表示放射性射線的所施加劑量的量的至少線性分布的劑量分布進(jìn)行測量，以基于劑量分布中的對比度來確定增益。然后，以所確定的增益從像素讀出信號電荷。因此，可以在沒有使A/D轉(zhuǎn)換之后的圖像處理變復(fù)雜的情況下以適當(dāng)再現(xiàn)的密度層次來獲取高質(zhì)量放射線照相圖像。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的以下具體描述，本發(fā)明的上述和其它目的和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見，其中相同的附圖標(biāo)記在所有的若干視圖中指定相同的或者對應(yīng)的部分，并且其中圖I是示意性地圖示了 X射線放射線照相系統(tǒng)的圖；圖2是圖示了平板檢測器的電氣結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3是圖示了劑量分布的解釋性圖；圖4是圖示了用于決定增益的查找表的解釋性圖；圖5A和5B是圖示了如何根據(jù)對比度來確定增益的解釋性圖；圖6是圖示了劑量分布測量操作的時(shí)序圖；圖7是圖示了用于確定增益的過程的流程圖；圖8是圖示了在劑量分布的所關(guān)注的區(qū)域中的對比度的解釋性圖；圖9是圖示了二維劑量分布的解釋性圖；圖10是圖示了從多個(gè)像素流到放大器的泄漏電流之間的時(shí)滯的解釋性圖；圖11是圖示了讀取來自相應(yīng)的像素行的泄漏電壓的方法的解釋性圖；以及
圖12是圖示了根據(jù)基于偏置電流測量劑量分布的實(shí)施例的平板檢測器的電氣結(jié)構(gòu)的電路圖。
具體實(shí)施例方式在圖I中，X射線放射線照相系統(tǒng)10由X射線投射器11和放射線照相設(shè)備12構(gòu)成。X射線投射器11由X射線源13、用于控制X射線源13的X射線源控制器14，以及激勵開關(guān)15構(gòu)成。X射線源13具有用于輻射X射線的X射線管13a和用于限制來自x射線管13a的X射線的輻射場的準(zhǔn)直儀13b。X射線管13b具有陰極，包括用于發(fā)射熱離子的燈絲；和陽極(目標(biāo))，熱離子撞擊陽極以輻射X射線。準(zhǔn)直儀13b可以例如由屏蔽X射線的鉛板來制成，以雙交叉構(gòu)造將鉛板放在一起以形成讓X射線穿過的中心孔徑。鉛板是可移動的以改變中心孔徑的大小以便將輻射場限制到適當(dāng)?shù)姆秶?。X射線源控制器14包括高電壓生成器，用于向X射線源13供應(yīng)高電壓；和控制器，用于控制管電壓、管電流以及X射線輻射時(shí)間，其中管電壓確定來自X射線源13的X射線的能譜，并且管電流確定每單位時(shí)間的輻射量。高電壓生成器通過借助換能器提高輸入電壓來生成高的管電壓，并且通過高壓電纜將管電壓作為驅(qū)動電源供應(yīng)給X射線源13。諸如管電壓、管電流以及X射線輻射時(shí)間的成像條件或獲取設(shè)置可以通過放射科醫(yī)師或操作者使用X射線源控制器14的操作面板來手動地設(shè)置，或者可以由通過通信電纜來自放射線照相設(shè)備12的指令來決定。激勵開關(guān)15由放射科醫(yī)師來操作，并且通過信號電纜連接到X射線源控制器14。激勵開關(guān)15可以是雙檔按鈕開關(guān)，所述雙檔按鈕開關(guān)在被推到第一檔之后輸出用于開始預(yù)熱X射線源13的預(yù)熱開始信號，并且然后在被進(jìn)一步推到第二檔之后輸出輻射開始信號，使X射線源13開始輻射。這些信號通過信號電纜饋送到X射線源控制器14。X射線源控制器14根據(jù)來自激勵開關(guān)15的控制信號來控制X射線源13的操作。在從激勵開關(guān)15接收到輻射開始信號之后，X射線源控制器14開始向X射線源13供應(yīng)電源并且還激活定時(shí)器以開始測量X射線輻射的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)作為曝光條件之一給出的輻射時(shí)間終結(jié)時(shí)，X射線源控制器14停止從X射線源13的輻射。X射線輻射時(shí)間取決于其它曝光條件而變化，但是用于獲取靜止圖像的最大X射線輻射時(shí)間大部分被設(shè)置在約500毫秒至約2秒的范圍內(nèi)。因此，輻射時(shí)間被限制為至多到最大輻射時(shí)間。放射線照相設(shè)備12包括電子盒21、放射線照相臺22、圖像獲取控制器23以及控制臺24。電子盒21主要地由平板檢測器(FPD) 36 (見圖2)和包含F(xiàn)PD 36的殼體構(gòu)成。電子盒21是可攜帶的X射線圖像檢測器，其從X射線源13接收穿透測試被攝體或患者H的X射線，以檢測測試被攝體H的X射線圖像或放射線照片。電子盒21的殼體具有平板體，平板體具有基本上是矩形的頂部和底部表面。電子盒21的平面尺寸約與放射線照相膠片盒和IP盒的平面尺寸相同。
放射線照相臺22具有槽，該槽用于可拆卸地附接電子盒21和將盒21固定在其x射線敏感表面與X射線源13相對的位置。具有與膠片盒和IP盒相同的尺寸，電子盒21能夠被安裝到適配于膠片盒或IP盒的那些放射線照相臺或工作臺。注意，放射線照相系統(tǒng)10還可以使用用于對在橫臥位置的測試被攝體H進(jìn)行成像的放射線照相工作臺，代替用于對在直立位置的測試被攝體H進(jìn)行成像的放射線照相臺22。圖像獲取控制器23通過有線的或無線的通信設(shè)備可通信地連接到電子盒21，以控制電子盒21。具體地，圖像獲取控制器23將獲取設(shè)置的數(shù)據(jù)發(fā)送到電子盒21以建立用于在FPD 36中的信號處理的條件，并且從X射線投射器11接收同步信號且將該信號傳送到電子盒21，從而使FPD 36與X射線源13同步。圖像獲取控制器23還接收從電子盒21輸出的圖像數(shù)據(jù)并且將該圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到控制臺24?？刂婆_24可以接收檢查命令，每個(gè)都包括關(guān)于患者的性別和年齡、成像的目標(biāo)地點(diǎn)、成像的目的等等的信息，并且顯示所接收到的檢查命令。檢查命令可以由外部系統(tǒng)來發(fā)出，所述外部系統(tǒng)諸如醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)和放射信息系統(tǒng)(RIS)，其管理關(guān)于患者的信息 和關(guān)于X射線檢查的信息。檢查命令還可以由操作者或放射科醫(yī)師手動輸入。在執(zhí)行成像之前，放射科醫(yī)師參考所指定的檢查命令的內(nèi)容在控制臺24中輸入獲取設(shè)置?？刂婆_24將輸入的獲取設(shè)置的數(shù)據(jù)發(fā)送到圖像獲取控制器23并且從圖像獲取控制器23接收X射線圖像的放射線照相數(shù)據(jù)?？刂婆_24對于諸如伽馬校正和頻率增強(qiáng)的各種圖像渲染來處理放射線照相數(shù)據(jù)?；诮?jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)，X射線圖像被顯示在控制臺24的屏幕上。經(jīng)處理的放射線照相圖像還被存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中，諸如在控制臺24中的硬盤中或通過網(wǎng)絡(luò)可通信地連接到控制臺24的圖像數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。參考圖2，F(xiàn)PD 36包括檢測面板35、門驅(qū)動器39、信號處理電路40以及控制電路41。檢測面板35具有薄膜晶體管(TFT)有源矩陣襯底，該TFT有源矩陣襯底具有在其上形成的成像區(qū)域38，在成像區(qū)域38中用于根據(jù)X射線的入射量累積信號電荷的像素37以預(yù)定間隔布置在矩陣(η行和m列)中；像素矩陣的行方向和列方向分別對應(yīng)于成像區(qū)域38的X方向和y方向。門驅(qū)動器39驅(qū)動像素37來控制信號電荷的讀取。信號處理電路40將如從像素37讀取的信號電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且輸出該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。控制電路41控制門驅(qū)動器39和信號處理電路40以控制FPD 36的操作。FPD 36可以是具有未示出的閃爍器的間接轉(zhuǎn)換類型，所述未示出的閃爍器用于將X射線轉(zhuǎn)換成可見射線并且通過像素37將可見射線轉(zhuǎn)換成電荷。閃爍器定位成面對整個(gè)成像區(qū)域38。閃爍器由諸如碘化銫(CsI)或硫氧化釓(GOS)的熒光體制成。注意，可以使用直接轉(zhuǎn)換類型平板檢測器來代替FPD 36，所述直接轉(zhuǎn)換類型平板檢測器使用將X射線直接轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換層；轉(zhuǎn)換層可以由非晶硒制成。像素37中的每一個(gè)都包括光電二極管42，未示出的電容器，以及薄膜晶體管(TFT) 430光電二極管42是在可見射線進(jìn)入時(shí)生成電荷(電子和空穴對)的光電轉(zhuǎn)換元件。電容器累積從光電二極管42生成的電荷，并且TFT 43充當(dāng)開關(guān)元件。光電二極管42具有半導(dǎo)體層，例如，PIN型非晶硅(a_Si)層，并且在半導(dǎo)體層的頂部和底部設(shè)有電極。光電二極管42在下電極處連接到TFT 43并且在上電極處連接到偏置線44。偏置線44被提供成一條偏置線44用于成像區(qū)域38中的像素37的每一行；一條偏置線44連接到對應(yīng)的行的每個(gè)像素37。偏置線44通過通向偏置電源46的連接線45互連。因此，通過連接線45和偏置線44，偏置電壓Vb被從偏置電源46施加到光電二極管42的上電極。所施加的偏置電壓Vb包括在每個(gè)像素的半導(dǎo)體層中的電場，使在半導(dǎo)體層中的電子移動到正極性的上電極，并且在半導(dǎo)體層中的空穴移動到負(fù)極性的下電極。結(jié)果，電荷被累積在電容器中。
TFT 43中的每一個(gè)都在其柵極處連接到掃描線47，在其源極處連接到信號線48，并且在其漏極處連接到光電二極管42。掃描線47和信號線48互連形成柵格。掃描線47被提供成對應(yīng)于成像區(qū)域38的像素行(η行)，從而使得一條掃描線47連接到對應(yīng)的像素行的每個(gè)像素37。信號線48被提供成對應(yīng)于成像區(qū)域38的像素列(m列)，從而使得一條信號線48連接到對應(yīng)的列的每個(gè)像素37。掃描線47分別連接到門驅(qū)動器39，而信號線48分別連接到信號處理電路40。門驅(qū)動器39驅(qū)動TFT 43進(jìn)行用于累積像素37中的信號電荷的累積操作、用于從像素37讀出信號電荷的讀取操作，或者用于重置在像素37中累積的信號電荷的重置操作。當(dāng)門驅(qū)動器39開始上述操作時(shí)，控制電路41控制時(shí)序。累積操作通過斷開TFT 43來執(zhí)行，并且信號電荷被累積在像素37中。在讀取操作中，門驅(qū)動器39順序地輸出門脈沖Gl至Gn，一個(gè)門脈沖到一條掃描線47，一個(gè)接一個(gè)地激活像素行，以同時(shí)全部驅(qū)動所激活的行的TFT 43。因此，TFT 43被逐行接通。當(dāng)一行的TFT 43均被接通時(shí)，在這行的像素37中累積的信號電荷通過相應(yīng)的信號線48饋送到信號處理電路40。一行的信號電荷通過在信號處理電路40中的電壓輸出電路55被轉(zhuǎn)換成電壓,如稍后所詳細(xì)陳述的。與相應(yīng)的信號電荷相對應(yīng)的輸出電壓被讀出為模擬電壓信號Dl至Dm。模擬電壓信號Dl至Dm被轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，其示出了表示一行的相應(yīng)的像素的密度水平的數(shù)字像素級。圖像數(shù)據(jù)被饋送到內(nèi)置在電子盒21的殼體中的存儲器56。如本領(lǐng)域內(nèi)所熟知的，無論光電二極42是否暴露于X射線，都將在光電二極管42的半導(dǎo)體層中生成暗電流。在施加偏置電壓，與暗電流相對應(yīng)的暗電荷被累積在電容器中。因?yàn)榘惦姾蓪τ趫D像數(shù)據(jù)而言是噪聲，所以執(zhí)行重置操作以通過信號線48從像素37清除暗電荷?？梢岳缫灾鹦兄刂孟袼?9的行順序方法來執(zhí)行重置操作。根據(jù)該行順序重置方法，門驅(qū)動器39將門脈沖Gl至Gn順序地輸出到相應(yīng)的掃描線47，和在讀取操作中一樣，以逐行接通TFT 43。由于TFT 42[sl]被接通，累積在像素37中的暗電荷通過信號線48放電到信號處理電路40。和讀取操作不同，在重置操作中信號處理電路40不輸出任何電壓信號。而是，在重置操作中控制電路41與來自門驅(qū)動器39的每個(gè)門脈沖Gl至Gn同步地將重置脈沖RST輸出到信號處理電路40。重置脈沖RST接通信號處理電路40的積分放大器49的重置開關(guān)49a，重置在信號處理電路40中的輸入的暗電荷，如在下文中所詳細(xì)陳述的。或者，可以以另一方法來執(zhí)行重置操作，諸如并行重置方法或者全體重置方法。在并行重置方法中，暗電荷被彼此并行地從若干像素行清除。在全體重置方法中，暗電荷被立刻從所有的像素清除。因此，并行重置方法和全體重置方法將加速重置操作。信號處理電路40包括積分放大器49、復(fù)用器(MUX) 50、放大器53、采樣和保持(S/H)電路54以及A/D轉(zhuǎn)換器51。積分放大器49以一對一關(guān)系連接到信號線48。每個(gè)積分放大器49都包括運(yùn)算放大器和在運(yùn)算放大器的輸入與輸出之間連接的電容器。信號線48連接到運(yùn)算放大器的輸入。運(yùn)算放大器具有另一未示出的接地的輸入端子。積分放大器49將來自信號線48的信號電荷積分以將它們轉(zhuǎn)換成電壓信號Dl至Dm。
放大器53以一對一關(guān)系連接到積分放大器49的輸出端子。放大器53以確定的增益或放大倍數(shù)對電壓信號Dl至Dm進(jìn)行放大。例如，放大器53包括將其輸出電壓返饋到其輸入端以對輸入電壓進(jìn)行放大并且輸出經(jīng)放大的電壓的運(yùn)算放大器，其中未不出的輸入電阻器連接到運(yùn)算放大器的輸入端并且未示出的反饋電阻器連接在運(yùn)算放大器的輸入端與輸出端之間。放大器53的增益可通過改變輸入電阻器對反饋電阻器的電阻比來調(diào)整?？梢酝ㄟ^根據(jù)來自控制電路41的增益控制信號(GC)改變輸入電阻器的電阻或者反饋電阻器的電阻來改變放大器53的增益。S/Η電路54連接到放大器53的相應(yīng)的輸出端，以保持來自放大器53的電壓信號Dl至Dm并且將所保持的電壓信號Dl至Dm輸出到MUX 50，所述MUX 50具有連接到相應(yīng)的S/Η電路54的并行輸入端子。積分放大器49、放大器53、S/Η電路54以及MUX 50構(gòu)成電壓輸出電路55。A/D轉(zhuǎn)換器51連接到MUX 50的輸出端。MUX 50順序地選擇S/Η電路54中的一個(gè)以將來自S/Η電路54的電壓信號Dl至Dm依次輸入到A/D轉(zhuǎn)換器51。A/D轉(zhuǎn)換器51可以例如為8比特轉(zhuǎn)換器或12比特轉(zhuǎn)換器；8比特轉(zhuǎn)換器具有256色調(diào)級的動態(tài)范圍，而12比特轉(zhuǎn)換器具有4096色調(diào)級的動態(tài)范圍。A/D轉(zhuǎn)換器51以A/D轉(zhuǎn)換器51的動態(tài)范圍將模擬電壓信號Dl至Dm轉(zhuǎn)換成與它們的信號級相對應(yīng)的數(shù)字像素級。因此，更寬的動態(tài)范圍提供了更寬范圍的可再現(xiàn)的密度水平。而且，在特定的密度范圍內(nèi)，A/D轉(zhuǎn)換器51的更寬動態(tài)范圍將提供更高的密度分辨率，允許密度層次的更精細(xì)表達(dá)。在電荷累積操作之后的讀取操作中，生成門脈沖Gl至Gn以逐行接通TFT 43，以通過信號線48將信號電荷從被激活的行的像素37的電容器讀進(jìn)電壓輸出電路55中。當(dāng)電壓輸出電路55為一個(gè)行輸出電壓信號Dl至Dm時(shí)，控制電路41將重置脈沖或重置信號RST輸出到積分放大器49以接通積分放大器49的重置開關(guān)49a。從而,對于一個(gè)行而言，在積分放大器49中累積的信號電荷被重置為零。在重置積分放大器49之后，控制電路41控制門驅(qū)動器39以將門脈沖輸出到下一行，開始讀取下一行的像素37的信號電荷。順序地重復(fù)這些操作以從所有行的像素37讀出信號電荷。當(dāng)已經(jīng)從所有的行讀出了信號電荷時(shí)，X射線圖像的幀的圖像數(shù)據(jù)被存儲在存儲器56中。然后從存儲器56中讀出該圖像數(shù)據(jù)以經(jīng)由通信設(shè)備59輸出到圖像獲取控制器23。因此，檢測到測試被攝體H的X射線圖像。控制電路41還執(zhí)行劑量分布測量操作，用于測量表示在成像區(qū)域38內(nèi)X射線的所施加劑量的量的分布狀態(tài)的劑量分布，該操作用于決定讀取操作中的放大器53的增益。 控制電路41根據(jù)測量的劑量分布中的對比度來確定增益，并且將增益控制信號GC發(fā)送到放大器53來以預(yù)定的增益設(shè)置放大器53。在讀取操作的一個(gè)周期中，相同的增益被用于讀取圖像幀，并且被應(yīng)用到成像區(qū)域38的每個(gè)像素37。因此，控制電路41構(gòu)成本發(fā)明的劑量分布測量裝置和增益設(shè)置裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，劑量分布可以表示在像素矩陣的行方向上或成像區(qū)域38的X方向上的X射線的所施加劑量的量的分布狀態(tài)，其對應(yīng)于表示在圖像幀的行方向上的測試被攝體H的X射線圖像的密度分布狀態(tài)的密度分布。如圖2中所示出，信號線48在y方向上延伸而像素37的列沿著每個(gè)信號線48對準(zhǔn)并且連接到每個(gè)信號線48。因此，通過一列接一列地繪制一個(gè)列的像素37上的X射線的總劑量來獲得劑量分布。
參考圖3，為了簡化解釋起見，將關(guān)于X射線圖像P描述劑量分布的示例，X射線圖像P是從具有橢圓形狀的簡單結(jié)構(gòu)的被攝體而不是像人體一樣的測試被攝體獲取的。被攝體的內(nèi)部被假定為具有均勻的X射線衰減系數(shù)，并且因此X射線透射率或射線可透性在被攝體的整個(gè)區(qū)域中是恒定的。在X射線圖像P中，在被攝體圖像周圍的陰影區(qū)域表示充分地施加X射線劑量而沒有受到被攝體衰減的直接曝光區(qū)域。關(guān)于這個(gè)X射線圖像P，沿著X方向的劑量分布可以如圖像P下面的圖中所示。在這個(gè)劑量分布中，密度對應(yīng)于在像素的每個(gè)列上的總的或積累的輻射劑量，并且密度在分布的任何一個(gè)端點(diǎn)范圍具有最大值(MAX)，因?yàn)檫@些端點(diǎn)范圍完全對應(yīng)于像素37暴露于無衰減的X射線的直接暴露的區(qū)域。在與橢圓形被攝體相對應(yīng)的范圍內(nèi)，直接暴露的區(qū)域的部分減少并且在與橢圓形被攝體的中心相對應(yīng)的點(diǎn)到達(dá)最小值。相應(yīng)地，在像素的每個(gè)列上的密度或積累的輻射劑量從端點(diǎn)范圍朝向橢圓形被攝體的中心減少并且在與橢圓形被攝體的中心相對應(yīng)的點(diǎn)到達(dá)最小值(MIN)。控制電路41首先從測量的劑量分布中消除異常的值，例如有缺陷的像素的像素級。此后，控制電路41根據(jù)劑量分布的最大密度(MAX)與最小密度(MIN)之間的差A(yù)d來計(jì)算對比度值。然后，控制電路41根據(jù)計(jì)算得到的對比度值來決定增益。如圖4的圖所示，對比度變得越高則控制電路41將增益設(shè)置得越小。返回參考圖2，控制電路41連接到查找表(LUT)57，所述查找表(LUT)57存儲指示如圖4的圖所指示的對比度與增益之間的這樣的相互關(guān)系的表數(shù)據(jù)?？刂齐娐?1根據(jù)計(jì)算得到的對比度來確定待從LUT 57讀出的值的增益。要了解的是，也可以通過使用表達(dá)對比度與增益之間的相互關(guān)系的等式計(jì)算來確定增益。在圖5A中所示出的一個(gè)實(shí)施例中，如果對比度是相對高的，例如，在劑量分布中最大密度為“90”，最小密度為“30”并且差Λ d為“60”，則增益“g”被決定為小的值，例如“ I”。在增益“g”為“ I”的情況下，最大密度將為“90”，最小密度將為“30”，并且差Λ d將為“60”。與乘以增益之前相比，對比度沒有改變。注意，圖5的實(shí)施例中，假定A/D轉(zhuǎn)換器51具有8比特動態(tài)范圍(256色調(diào)級)。盡管在圖5中劑量分布的密度值乘以了增益，但是這是為了解釋的方便。增益實(shí)際上應(yīng)該用于乘以表示每個(gè)像素37的密度的電壓信號D。另一方面，如果對比度是相對低的，如例如圖5B中所示，在劑量分布中最大密度為“60”，最小密度為“30”并且差A(yù)d為“30”，則增益“g”被決定為更大的值，例如“I. 5”。通過將增益“g”設(shè)置在“I. 5”，最大密度將為“60 · I. 5 = 90”而最小密度將為“30 · I. 5 =45”，因此差A(yù)d將從“30”增加到“45”。因此，當(dāng)劑量分布中的對比度較低時(shí)，即最大密度與最小密度之間的差較小時(shí)，設(shè)置增益以提高與像素37的電壓信號D相對應(yīng)的像素級之間的差，充分利用A/D轉(zhuǎn)換器51的動態(tài)范圍，以便于使用更寬的動態(tài)范圍來實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的色調(diào)再現(xiàn)。另一方面，當(dāng)劑量分布中的對比度較高時(shí)，用于電壓信號D的增益被設(shè)置在小值以避免高密度范圍的電壓信號D被 放大為使得其超過A/D轉(zhuǎn)換器51的動態(tài)范圍的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際上，上述劑量分布是線性的，然而其反映了 X射線圖像的對比度。因此，取決于劑量分布中的對比度來對增益進(jìn)行調(diào)整允許獲得根據(jù)圖像的密度范圍足夠再現(xiàn)密度層次的X射線圖像。
現(xiàn)在將參考圖6描述包括劑量分布測量操作的FPD 36的操作。 在被設(shè)置成與由圖像獲取控制器23所指定的獲取設(shè)置相對應(yīng)的成像條件之后，門驅(qū)動器39將門脈沖Gl至Gn輸出到相應(yīng)的掃描線47以重復(fù)重置操作直到x射線投射器11開始輻射為止。當(dāng)操作激勵開關(guān)15時(shí)，X射線投射器11開始投射X射線并且將輻射開始信號發(fā)送到FPD 36。響應(yīng)于輻射開始信號，控制電路41斷開所有像素37的TFT 43以開始累積操作。具體地，當(dāng)通過使用在FPD 36接收到輻射開始信號之后生成的門脈沖Gn對最后像素行上的電荷進(jìn)行重置來完成對于當(dāng)前圖像幀的重置操作時(shí)，F(xiàn)PD 36從重置操作切換到累積操作。在來自X射線源13的X射線輻射的開始之后可以執(zhí)行劑量分布測量操作一段時(shí)間，直到用于讀取所累積的信號電荷的讀取操作開始為止。在本實(shí)施例中，在X射線輻射結(jié)束之后立即開始劑量分布測量操作?？刂齐娐?1開始使用內(nèi)置的定時(shí)器來測量自X射線輻射開始起的X射線輻射時(shí)間，以在X射線輻射時(shí)間終結(jié)時(shí)檢測輻射的結(jié)束。當(dāng)X射線輻射停止時(shí)，控制電路41通過在保持TFT 43斷開的同時(shí)檢測從像素37泄漏到信號線48的泄漏電流來對劑量分布進(jìn)行測量。泄漏電流與在每個(gè)像素37中累積的信號電荷CP，即每個(gè)像素37上的輻射劑量成比例地增加。在圖6中，圖示了積分放大器49之一的輸出電壓V。當(dāng)來自連接到一個(gè)信號線48的那些像素37的泄漏電流流到對應(yīng)的放大器49中時(shí)，放大器49將泄漏電荷CL累積為泄漏電流的累積值并且輸出與泄漏電荷CL相對應(yīng)的泄漏電壓VL作為輸出電壓V。當(dāng)X射線輻射開始時(shí)，在像素37中累積的信號電荷CP隨著像素37上的x射線的入射量而增加。由于信號電荷CP被累積，所以部分信號電荷CP通過即使處于斷開位置的TFT 43泄漏到信號線48，導(dǎo)致了泄漏電流。伴隨著通過信號線48的泄漏電流，在積分放大器49中累積的泄漏電荷CL增加了，提高了在積分放大器49的輸出端的泄漏電壓VL。如圖6中所示出，即使在X射線輻射停止并且因此信號電荷CP停止增加之后泄漏電荷CL仍然增加。這是因?yàn)樵谝粋€(gè)積分放大器49中累積的泄漏電荷CL是從通過一條信號線48連接到一個(gè)放大器49的一個(gè)列的像素37泄漏出的那些泄漏電荷的積累值。根據(jù)到積分放大器49的距離方面的差異，來自相應(yīng)的像素37的泄漏電荷在不同的時(shí)間到達(dá)積分放大器49。也就是說，來自越靠近的像素37的泄漏電荷到達(dá)積分放大器49也越快。因此，在像素37中的信號電荷停止增加之后，來自遠(yuǎn)離積分放大器49的像素37的泄漏電荷能夠到達(dá)積分放大器49，這使得即使在信號電荷CP的增加的結(jié)束之后還增加積分放大器49中的泄漏電荷CL。注意，為了解釋的方便放大了泄漏電荷CL的曲線。實(shí)際上，與信號電荷CP相比較，泄漏電荷CL是非常小的?？刂齐娐?1將命令輸出到信號處理電路40以在X射線輻射結(jié)束之后以預(yù)定的時(shí)序讀出泄漏電壓VL。具體地，考慮從X射線輻射結(jié)束直到來自最遠(yuǎn)的像素37的泄漏電荷到達(dá)積分放大器49為止的時(shí)滯來確定讀出泄漏電壓VL的時(shí)序。MUX 50 一個(gè)接一個(gè)順序地選擇積分放大器49以從所選擇的積分放大器49讀出泄漏電壓VL。泄漏電壓VL通過A/D轉(zhuǎn)換器51被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，該數(shù)字值存儲在存儲器56中。控制電路41從存儲器56中讀出泄漏電壓VL的數(shù)字值以產(chǎn)生劑量分布，并且計(jì)算劑量分布中的對比度。參考LUT 57，控制電路41根據(jù)計(jì)算得到的對比度來決定增益，并且然后以所決定的增益來設(shè)置放大器53。與TFT 43被接通以便于從像素37讀出電荷的情況相比較，由于通過在保持TFT43斷開時(shí)從像素37檢測泄漏電流來執(zhí)行劑量分布測量操作，所以這可以在來自像素37的信號電荷CP的損失，即在被攝體H上施加的X射線劑量的損失較少的情況下來完成。此夕卜，因?yàn)橛糜谧x出信號電荷的信號處理電路40被利用來對上文實(shí)施例中的劑量分布進(jìn)行測量，所以與采用特定的劑量分布測量電路的情況相比較將節(jié)約成本。當(dāng)完成了劑量分布測量操作時(shí)，控制電路41輸出重置脈沖RST以對來自積分放大器49的泄漏電荷CL進(jìn)行重置。此后，通過從門脈沖Gl開始順序地將門脈沖Gl至Gn輸出到相應(yīng)的掃描線47來執(zhí)行從像素37讀取信號電荷CP的讀取操作。然后，TFT 43被接通以通過信號線48將信號電荷CP傳送到積分放大器49。與輸入到積分放大器49中的信號電荷CP相對應(yīng)，積分放大器49的輸出電壓V增加。讀出輸出電壓V作為電壓信號D (Dl至Dm)。返回參考圖2，圖像校正部58使用以下校正處理來渲染從存儲器56讀出的x射線圖像的圖像數(shù)據(jù)偏移校正，其用于消除由于FPD 36的個(gè)體的特征或環(huán)境因素而導(dǎo)致的可能包括在圖像數(shù)據(jù)中的偏移分量；以及靈敏度校正，其用于補(bǔ)償光電二極管42之間的靈敏度方面的變化或者電壓輸出電路55的輸出特性方面的變化?？梢苑謩e使用偏移校正數(shù)據(jù)和靈敏度校正數(shù)據(jù)來執(zhí)行偏移校正和靈敏度校正，所述偏移校正數(shù)據(jù)和靈敏度校正數(shù)據(jù)可以通過校準(zhǔn)處理來獲得，校準(zhǔn)處理可以在電子盒21的每次啟動時(shí)執(zhí)行或以特定的間隔周期地執(zhí)行。偏移校正數(shù)據(jù)是在沒有任何X射線輻射劑量的情況下從FPD 36讀出的圖像數(shù)據(jù)的幀。偏移校正數(shù)據(jù)反映了表示各個(gè)像素37之間的暗電流特性的變化的固定圖案噪聲以及表示電壓輸出電路55的輸出特性的變化的其它噪聲分量。由于信號電荷包含這些噪聲分量，所以以像素對像素的關(guān)系、從由測試被攝體H所獲得的每個(gè)X射線圖像數(shù)據(jù)中減去偏移校正數(shù)據(jù)，以從圖像數(shù)據(jù)中消除噪聲分量。靈敏度校正數(shù)據(jù)是通過以像素對像素的關(guān)系、從圖像數(shù)據(jù)的幀中減去偏移校正數(shù)據(jù)而獲得的系數(shù)的集合，其中圖像數(shù)據(jù)是當(dāng)FPD 36暴露于X射線而沒有放置被攝體H時(shí)從FPD 36讀出的。靈敏度校正數(shù)據(jù)反映了像素37之間的靈敏度的變化。在偏移校正之后，X射線圖像以像素對像素的關(guān)系乘以靈敏度校正數(shù)據(jù)，校正可能由像素37之間的靈敏度變化所引起的圖像中的密度變化。在經(jīng)歷圖像校正之后，X射線圖像被從通信裝置59發(fā)送到圖像獲取控制器23并且然后發(fā)送到控制臺24。將參考圖7的流程圖來描述如上配置的X射線放射線照相系統(tǒng)10的總體操作。為了開始對于被攝體H的圖像獲取，執(zhí)行用于成像的準(zhǔn)備操作，諸如通過調(diào)整如安裝在放射線照相臺22中的電子盒21的高度來相對于被攝體H的目標(biāo)地點(diǎn)定位電子盒21，以及設(shè)置曝光條件。此后，電子盒21的FPD 36開始重置操作。當(dāng)在準(zhǔn)備操作之后激勵開關(guān)15被接通時(shí)，X射線源控制器14將預(yù)熱開始信號和輻射開始信號發(fā)送到X射線源13。在接收到輻射開始信號之后，X射線源13就開始X射線輻射(SlOl)。X射線源控制器14還將輻射開始信號發(fā)送到圖像獲取控制器23，從而使得圖像獲取控制器23將該輻射開始信號發(fā)送到電子盒21。在輻射開始信號之后，電子盒21的控制電路41就檢測X射線輻射的開始，并且停、止重置操作以開始累積操作(S102)?？刂齐娐?1還開始測量X射線輻射的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)給定的輻射時(shí)間終結(jié)時(shí)，控制電路41檢測X射線輻射的結(jié)束(S103)，并且開始劑量分布測量操作(S104)。在劑量分布測量操作中，控制電路41在保持TFT 43斷開的同時(shí)通過信號處理電路40讀出連接到相應(yīng)的信號線48的積分放大器49的泄漏電壓VL，以沿著x方向或垂直于信號線48的行方向?qū)┝糠植歼M(jìn)行測量(S104)。然后，控制電路41計(jì)算測量得到的劑量分布的最大值與最小值之間的對比度或差。參考LUT 57，控制電路41基于對比度來決定增益，并且設(shè)置放大器53的增益(S105)。然后，控制電路41開始讀取操作(S106)。在讀取操作中，門驅(qū)動器39將門脈沖Gl至Gm順序地輸出到掃描線47，以從像素37逐行讀出信號電荷。當(dāng)從積分放大器49輸出時(shí)，電壓信號Dl至Dm通過放大器53以所設(shè)置的增益來放大。如圖4和5中所示，當(dāng)對比度高時(shí)增益將被設(shè)置為小值，或者當(dāng)對比度低時(shí)將被設(shè)置成大值。這將有效利用A/D轉(zhuǎn) 換器51的動態(tài)范圍，實(shí)現(xiàn)圖像的密度層次的足夠的再現(xiàn)。由于所決定的增益被應(yīng)用到成像區(qū)域38的每個(gè)像素37，本發(fā)明將不會使得圖像校正部58中的圖像校正操作變復(fù)雜，所述圖像校正諸如在模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的圖像的偏移校正和靈敏度校正。具體地，在增益能夠隨成像區(qū)域內(nèi)的子區(qū)域而不同的情況下，與上述現(xiàn)有技術(shù)的第二種方法一樣，由于不同的增益值，一個(gè)像素可以具有與不同子區(qū)域的另一像素不同的像素級，即便這些兩個(gè)像素起初表示相同的密度。在該情況下，偏移校正和靈敏度校正必須考慮增益差異。相反地，由于相同的增益被應(yīng)用到所有的像素37，所以本發(fā)明不需要這樣的用于圖像校正的復(fù)雜處理。在上述實(shí)施例中，當(dāng)TFT 43為斷開時(shí)基于通過信號線48的泄漏電流來對用來決定增益的劑量分布進(jìn)行測量。因此，與TFT 43被接通以從像素37讀出信號電荷以便于對劑量分布進(jìn)行測量相比較，劑量分布測量將損失更少的信號電荷。因?yàn)樾盘栯姾傻牧繉?yīng)于像素上的X射線的入射量，所以本發(fā)明使得不必增加X射線輻射量來補(bǔ)償這樣的信號電荷損失。因此，根據(jù)本發(fā)明的劑量分布測量將抑制在測試被攝體H上的輻射劑量的量。因?yàn)榕c泄漏電流相對應(yīng)的泄漏電荷比信號電荷小得多，使得與讀出信號電荷以對劑量分布進(jìn)行測量的情況相比較，將節(jié)省為讀出泄漏電荷所花費(fèi)的時(shí)間和因此對劑量分布進(jìn)行測量所花費(fèi)的時(shí)間。在上述實(shí)施例中，根據(jù)劑量分布中的對比度來在放大器53調(diào)整電壓輸出電路55的增益。在替代性實(shí)施例中，可以在MUX 50調(diào)整增益。由于泄漏電流是小的，所以優(yōu)選地將電壓輸出電路55的增益設(shè)置在最大水平以用于讀取泄漏電壓VL。此后，電壓輸出電路55的增益應(yīng)該被設(shè)置在根據(jù)劑量分布中的對比度所決定的值。在上述實(shí)施例中，控制電路41僅基于劑量分布中的對比度來決定增益。除了對比度之外，劑量分布的最小水平也可以優(yōu)選地用于決定增益。這是因?yàn)?，如果最小密度水平或齊IJ量水平相對較高，即使對比度低，在僅由對比度決定的大增益的情況下，像素級飽和也能夠發(fā)生。另一方面，如果最小密度水平或劑量水平相對較低，即使對比度高，也可以在動態(tài)范圍內(nèi)使用大增益來擴(kuò)大密度層次范圍。因此，在替代性實(shí)施例中，當(dāng)對比度低但是最小水平高時(shí)，控制電路41可以將增益設(shè)置在比僅由低的對比度決定的更低的級。另一方面，當(dāng)對比度高的但是最小水平低時(shí)，控制電路41可以將增益設(shè)置在比僅由高的對比度決定的更高的級。在上述實(shí)施例中，基于通過成像區(qū)域38中的所有信號線48的泄漏電流沿著X方向關(guān)于整個(gè)區(qū)域?qū)┝糠植歼M(jìn)行測量，以根據(jù)這個(gè)劑量分布中的對比度來確定增益。作為替代，可以參考在表示成像區(qū)域內(nèi)的有限區(qū)域中的密度分布狀態(tài)的這樣的劑量分布中的對比度來決定增益。例如，如圖8中所示出，可以基于被攝體的部分區(qū)域，優(yōu)選地所關(guān)注的區(qū)域中的劑量分布對比度(Ad)來確定增益。基于測試被攝體H的所關(guān)注的區(qū)域中的對比度來確定增益將減少其它區(qū)域中的密度對增益設(shè)置的影響，從而使得可以對所關(guān)注的區(qū)域中的密度適當(dāng)?shù)卦佻F(xiàn)密度層次。
在這個(gè)實(shí)施例中，可以相對于測試被攝體H來定位電子盒21，使得成像區(qū)域38的中心與所關(guān)注的區(qū)域相對。對于控制電路41而言，劑量分布的有限范圍被事先指定用于檢測對比度。控制電路41計(jì)算在成像區(qū)域38的整個(gè)區(qū)域內(nèi)的指定范圍中的劑量分布的對比度，該指定范圍在這個(gè)示例中為在成像區(qū)域38的中心周圍的有限范圍。在這個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該了解的是，可以基于通過對應(yīng)于指定范圍的一些信號線48的泄漏電流對劑量分布進(jìn)行測量，而不必從所有的信號線48讀出泄漏電流。盡管在上述實(shí)施例中劑量分布測量操作在X射線輻射結(jié)束之后開始，但是能夠在X射線輻射結(jié)束之前開始劑量分布測量操作，因?yàn)樾孤╇娏髟赬射線輻射結(jié)束之前開始流過信號線48。然而，如上文所描述，泄漏電流到達(dá)積分放大器49的時(shí)間隨像素陣列的行而不同。因此，優(yōu)選地以考慮到泄漏電流到達(dá)的時(shí)滯的時(shí)序在X射線輻射結(jié)束之后開始劑量分布測量操作。在上述實(shí)施例中，用于在決定增益中使用的劑量分布被測量為沿著X方向或垂直于成像區(qū)域38的信號線48的行方向的線性分布。在另一實(shí)施例中，例如如圖9中所示，可以在χ-y方向上對劑量分布進(jìn)行二維測量以用于決定增益。當(dāng)圖3和8中所示的橢圓形被攝體被成像時(shí)將提供圖9中所示的劑量分布。因?yàn)槎S劑量分布表示一個(gè)幀中的所有像素的密度分布狀態(tài)，所以根據(jù)二維劑量分布中的對比度所確定的增益將實(shí)現(xiàn)圖像中的密度層次的更足夠的再現(xiàn)。可以以下述方式基于泄漏電流測量二維劑量分布如上文所描述，來自一個(gè)列的像素37的泄漏電荷通過一條信號線48來饋送并且在根據(jù)像素37到積分放大器49的距離而以不同的時(shí)間到達(dá)積分放大器49。例如，如圖10中所示，在來自像素37的相應(yīng)行的泄漏電荷CLl至CLn之中，來自距積分放大器49最近的像素、最后行的像素37的泄漏電荷CLn將被首先饋送到積分放大器49，而來自第一行的像素37的泄漏電荷CLl將被最后饋送到積分放大器49。如圖11中所示，積分放大器49順序地累積來自泄漏電荷CLn至泄漏電荷CLl的泄漏電荷CLl至CLn。相應(yīng)地，從積分放大器49輸出的泄漏電壓VL隨著泄漏電荷CLl至CLn所累積量而增加。由于來自相應(yīng)行的泄漏電荷CLl至CLn以彼此的時(shí)滯到達(dá)積分放大器49，所以控制電路41以與時(shí)滯相對應(yīng)的間隔T讀出泄漏電壓VL，并且將所讀取的泄漏電壓VL順序地寫入在內(nèi)置的存儲器中。因?yàn)樽罱男孤╇妷篤L對應(yīng)于當(dāng)前的積累的泄漏電荷CL，所以控制電路41計(jì)算最近的泄漏電壓VL與先前讀取的泄漏電壓VL的差，以確定與來自相應(yīng)像素行的像素37的相應(yīng)的泄漏電荷CLl至CLn相對應(yīng)的泄漏電壓值A(chǔ)VLl至AVLn?？刂齐娐?1通過繪制對應(yīng)的泄漏電壓值A(chǔ)VLl至Λ VLn沿著每條信號線48在y方向上測量劑量分布。然后，沿著相應(yīng)的信號線48的y方向劑量分布被布置在X方向上以獲得二維劑量分布。此后，控制電路41計(jì)算測量得到的二維劑量分布的最大值與最小值之間的對比度，并且根據(jù)計(jì)算得到的對比度來決定增益，以所決定的增益來設(shè)置放大器53。在上述實(shí)施例中，基于泄漏電流來對劑量分布進(jìn)行測量。代替泄漏電流，偏置電流也可以被用于對劑量分布進(jìn)行測量，與在上述現(xiàn)有技術(shù)中一樣。在該情況下，如圖12中所示，安培計(jì)61被布置在偏置線44上，每條偏置線44都連接到成像區(qū)域38中的像素37的一個(gè)行，從而使得安培計(jì)61測量通過相應(yīng)的偏置線44的偏置電流。來自每個(gè)像素的偏置電流的量值與在該像素37中累積的電荷的量成比例。由于每條偏置線44都連接到一個(gè)行的像素37，所以流過每條偏置線44的偏置電流對應(yīng)于在對應(yīng)的行的相應(yīng)像素37中累積的電荷的積累值?？刂齐娐?1從安培計(jì)61讀出測量值以確定沿著相應(yīng)的像素行的線性的X方向劑量分布。由于在圖示的實(shí)施例中偏置線44被提供成一條偏置線44用于每個(gè)像素行并且與信號線48正交地布置，所以根據(jù)偏置電流來測量線性X方向劑量分布。替代地，可以平行于信號線48來布置偏置線。那么，可以根據(jù)偏置電流來測量線性的I方向劑量分布。如上文所描述，偏置電流可以代替泄漏電流以用于測量劑量分布。然而，根據(jù)偏置電流的劑量分布測量需要像安培計(jì)這樣的額外的部件并且因此對其需要額外的成本。因?yàn)樾盘柼幚黼娐?0可以被用于基于泄漏電流來對劑量分布進(jìn)行測量，所以當(dāng)其利用泄漏電流時(shí)不需要用于劑量分布測量的特定部件的額外成本。更有利地，能夠基于泄漏電流對劑量分布進(jìn)行二維測量。由于這些原因，基于泄漏電流的劑量分布測量優(yōu)先于基于偏置電流的劑量分布測量。應(yīng)該了解的是，本發(fā)明的放射線照相系統(tǒng)將不局限于上述實(shí)施例，而是在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以有各種修改。在上述實(shí)施例中，電子盒21在從X射線投射器11接收到輻射開始信號之后檢測X射線輻射的開始。替代地，電子盒21可以通過自身而不用與X射線投射器11進(jìn)行通信來檢測X射線輻射的開始。電子盒21可以以各種方法中的任何一種來檢測X射線輻射的開始，所述各種方法諸如監(jiān)視在重置操作期間積分放大器49的輸出電壓的浪涌、在TFT 43為斷開時(shí)的泄漏電壓的浪涌，或者偏置電流的浪涌。而且，本發(fā)明的放射線照相系統(tǒng)不局限于安裝在醫(yī)院的X射線室中的固定類型，而是可以包括諸如在巡游汽車上搭載的類型或便攜式類型的其它類型，其中的X射線源13,X射線源控制器14、電子盒21以及圖像獲取控制器23可以隨身攜帶以用于在事故現(xiàn)場或?yàn)?zāi)難現(xiàn)場的緊急醫(yī)療或者用于家庭醫(yī)療。 在上述實(shí)施例中，電子盒和圖像獲取控制器被配置為單獨(dú)的構(gòu)件。例如，也可以通過將圖像獲取控制器的功能合并到電子盒的控制電路中來將圖像獲取控制器集成到電子盒中。盡管已經(jīng)參考作為便攜式放射線照相圖像檢測器的電子盒對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明可適用于固定放射線照相圖像檢測器。
此外，本發(fā) 明不僅可適用于X射線放射線照相系統(tǒng)而且還可適用于使用像伽瑪射線的其它種類的放射性射線的其它放射線照相系統(tǒng)。應(yīng)該理解的是，已經(jīng)公開了本發(fā)明的實(shí)施例來僅用于說明性目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解的是，在不背離如所附權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以有各種修改、增加以及替換。
權(quán)利要求
1.一種放射線照相圖像檢測器，用于根據(jù)已經(jīng)從輻射源朝向被攝體投射并且穿透所述被攝體的放射性射線來檢測所述被攝體的放射線照相圖像，所述放射線照相圖像檢測器包括 檢測面板，所述檢測面板具有在暴露于所述放射性射線的成像區(qū)域中布置二維矩陣中的像素，所述像素中的每一個(gè)都累積與在每個(gè)像素上的放射性射線的所施加劑量的量相對應(yīng)的信號電荷；開關(guān)元件，所述開關(guān)元件被斷開以在所述像素中累積所述信號電荷或被接通以從所述像素讀出所述信號電荷；以及傳導(dǎo)與在所述像素上的放射性射線的所施加劑量的量相對應(yīng)的電流的布線，所述布線中的每一個(gè)都分別連接到所述像素的行或列； 信號處理電路，所述信號處理電路包括電壓輸出電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述電壓輸出電路將從所述像素所讀出的所述信號電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號同時(shí)放大所述電壓信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述電壓信號轉(zhuǎn)換成在所述電壓輸出電路的輸出端的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)； 劑量分布測量裝置，所述劑量分布測量裝置用于測量表示在所述成像區(qū)域內(nèi)的放射性射線的所施加劑量的量的至少線性分布狀態(tài)的劑量分布，在所述開關(guān)元件為斷開并且所述信號電荷累積在所述像素中時(shí)，所述劑量分布測量裝置通過流過所述布線的所述電流來測量所述劑量分布；以及 增益設(shè)置裝置，所述增益設(shè)置裝置用于根據(jù)所述劑量分布中的對比度來確定并且設(shè)置在所述電壓輸出電路中放大所述電壓信號的增益。
2.如權(quán)利要求I中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述增益設(shè)置裝置在所述劑量分布中的所述對比度變得越低時(shí)將所述增益設(shè)置得越高。
3.如權(quán)利要求I中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述劑量分布中的所述對比度是所述劑量分布中的最大值與最小值之間的差。
4.如權(quán)利要求3中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述增益設(shè)置裝置根據(jù)所述劑量分布中的所述最小值和所述對比度來確定所述增益。
5.如權(quán)利要求I中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述劑量分布是從所述成像區(qū)域的一部分測量的。
6.如權(quán)利要求I中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述布線是用于從所述像素讀出所述信號電荷的信號線，所述信號線中的每一個(gè)都分別連接到所述像素的列，并且 在所述開關(guān)元件為斷開時(shí)，所述劑量分布測量裝置通過從所述像素泄漏到所述信號線的泄漏電流來測量所述劑量分布。
7.如權(quán)利要求6中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述信號線分別連接到所述電壓輸出電路，并且 在所述開關(guān)元件為斷開時(shí)，所述劑量分布測量裝置讀取所述電壓輸出電路輸出的與所述泄漏電流相對應(yīng)的泄漏電壓，以測量所述劑量分布。
8.如權(quán)利要求7中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，在所述劑量分布測量裝置在讀取所述泄漏電壓時(shí)，所述增益設(shè)置裝置將所述電壓輸出電路的所述增益設(shè)置在最大水平。
9.如權(quán)利要求7中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述劑量分布測量裝置檢測所述泄漏電流以將所述劑量分布測量為在所述矩陣中的所述像素的行方向上的所施加劑量的量的線性分布狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求7中所述的放射線照相圖像檢測器，所述劑量分布測量裝置在輻射開始之后利用從所述像素中的一行到另一行的所述泄漏電流的檢測時(shí)間上的時(shí)滯對所述劑量分布進(jìn)行二維測量。
11.如權(quán)利要求10中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述劑量分布測量裝置在輻射結(jié)束之后開始對所述劑量分布進(jìn)行測量。
12.如權(quán)利要求I中所述的放射線照相圖像檢測器，其中，所述布線是用于將偏置電壓施加到所述像素的偏置線，并且 在所述開關(guān)元件為斷開時(shí)，所述劑量分布測量裝置通過流過所述偏置線的偏置電流來對所述劑量分布進(jìn)行測量。
13.一種用于放射線照相圖像檢測器的增益設(shè)置方法，所述放射線照相圖像檢測器包括成像區(qū)域，所述成像區(qū)域具有布置在二維矩陣中的像素，所述像素用于累積與在每個(gè)像素上的放射性射線的所施加劑量的量相對應(yīng)的信號電荷；開關(guān)元件，所述開關(guān)元件被斷開以在所述像素中累積所述信號電荷或者被接通以從所述像素讀出所述信號電荷；布線，所述布線傳導(dǎo)與在所述像素中累積的所述信號電荷相對應(yīng)的電流；電壓輸出電路，所述電壓輸出電路用于將從所述像素讀出的所述信號電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號同時(shí)放大所述電壓信號；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將所述電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述增益設(shè)置方法包括以下的步驟 在所述開關(guān)元件為斷開并且所述信號電荷累積在所述像素中時(shí)，檢測流過所述布線的電流； 測量劑量分布，所述劑量分布表示所述成像區(qū)域內(nèi)的放射性射線的所施加劑量的量的至少線性分布狀態(tài)； 檢測所述劑量分布中的對比度； 根據(jù)所述對比度來確定在所述電壓輸出電路中放大所述電壓信號的增益；以及 以所確定的增益來設(shè)置所述電壓輸出電路。
全文摘要
公開了放射線照相圖像檢測器和用于放射線照相圖像檢測器的增益設(shè)置方法。在放射線照相系統(tǒng)中，在輻射劑量之后，在平板檢測器的成像區(qū)域的傳感器像素中累積與像素上的放射性射線的所施加劑量的量相對應(yīng)的信號電荷。從像素中讀出信號電荷并且將其轉(zhuǎn)換成表示放射線照相圖像的相應(yīng)像素的密度水平的電壓信號。在讀取信號電荷之前，通過來自像素的泄漏電流來測量或者通過用于將偏置電壓施加到像素的偏置線的偏置電流，來測量表示放射性射線的施加劑量的量的分布狀態(tài)的劑量分布?；谠趧┝糠植贾械淖畲笾蹬c最小值之間的對比度或差，將用于電壓信號的放大器的增益確定為使得該增益隨著減少的對比度而增加。
文檔編號A61B6/00GK102631204SQ20111045914
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月9日
發(fā)明者近藤潔 申請人:富士膠片株式會社