CN109069089B - 辐射成像装置、辐射成像系统、辐射成像方法和程序 - Google Patents

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Abstract

一种辐射成像系统，包括：检测单元，被配置为检测来自辐射源的辐射照射的剂量；第一处理单元，被配置为当基于对检测结果进行第一处理而获得的剂量信息超过阈值时输出第一停止信号；第二处理单元，被配置为当基于对已经历第一处理的信号进行第二处理而获得的剂量信息超过阈值时输出第二停止信号；以及控制单元，被配置为控制辐射源，以便基于第一停止信号或第二停止信号停止辐射照射。

Description

辐射成像装置、辐射成像系统、辐射成像方法和程序
技术领域
本发明涉及辐射成像装置、辐射成像系统、辐射成像方法和程序。
背景技术
包括矩阵基板的辐射成像装置已经投入实践，作为用于医学图像诊断和非破坏性检查的辐射成像装置，其中矩阵基板包括通过组合诸如TFT(薄膜晶体管)之类的开关和诸如光电转换元件之类的转换元件而获得的像素阵列。作为多功能辐射成像装置的示例，PTL1公开了其中模拟信号从诸如光定时器之类的辐射接收部分输入到辐射生成装置的剂量控制单元的布置，作为用于执行辐射的剂量控制的辐射成像系统，并且执行剂量控制，使得当模拟信号的积分值超过预定阈值时，剂量控制单元停止辐射的照射。
引文列表
专利文献
PTL 1：日本专利No.4217505
发明内容
技术问题
但是，当以模拟信号的形式从辐射成像装置向辐射生成装置输出剂量信息时，模拟信号易受噪声的影响。因此，例如，辐射捕获系统存在如下问题：当来自辐射源的照射剂量低时，由于噪声等的影响，用于停止辐射的照射的剂量控制的精度降级。
考虑到上述问题而做出了本发明，并且本发明提供了能够执行控制以使用多种信号停止辐射的照射的辐射成像技术。
对问题的解决方案
根据本发明的一方面的辐射成像系统包括：
检测单元，被配置为检测来自辐射源的辐射照射的剂量；
第一处理单元，被配置为当基于对检测结果的第一处理获得的剂量信息超过阈值时输出第一停止信号；
第二处理单元，被配置为当基于对已经历第一处理的信号的第二处理获得的剂量信息超过阈值时输出第二停止信号；以及
控制单元，被配置为控制辐射源，以便基于第一停止信号或第二停止信号停止辐射照射。
根据本发明的另一方面的辐射成像装置包括：
检测单元，被配置为检测来自辐射源的辐射照射的剂量；以及
信号处理单元，包括被配置为当基于对检测结果的第一处理而获得的剂量信息超过阈值时输出停止信号的处理单元，以及被配置为输出通过对已被处理单元进行第一处理的信号进行第二处理而获得的信号的转换处理单元。
根据本发明的再一方面的辐射成像方法包括：
使检测单元检测来自辐射源的辐射照射的剂量的步骤；
当基于对检测结果进行第一处理而获得的剂量信息超过阈值时输出第一停止信号的步骤；
当基于对已经历第一处理的信号进行第二处理而获得的剂量信息超过阈值时输出第二停止信号的步骤；以及
控制辐射源以便基于第一停止信号或第二停止信号停止辐射照射的步骤。
本发明的又一方面涉及一种计算机可读存储介质，存储用于使计算机执行辐射成像方法中的每个步骤的程序，所述辐射成像方法包括：
使检测单元检测来自辐射源的辐射照射的剂量的步骤；
当基于对检测结果进行第一处理而获得的剂量信息超过阈值时输出第一停止信号的步骤；
当基于对已经历第一处理的信号进行第二处理而获得的剂量信息超过阈值时输出第二停止信号的步骤；以及
控制辐射源以便基于第一停止信号或第二停止信号停止辐射照射的步骤。
发明的有益效果
根据本发明，可以执行控制，以便使用多种信号停止辐射照射。通过使用多种信号进行的辐射照射停止控制，可以抑制过度照射，并且可以实现具有低剂量的布置。
通过结合附图的以下描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，其中相同的附图标记在整个附图表示相同或相似的部分。
附图说明
结合在说明书中并构成说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是示出包括辐射成像装置的辐射成像系统的布置的示例的框图；
图2是示出辐射成像系统中数据通信的示例的框图；
图3是举例说明辐射成像装置的外部布置的视图；
图4是举例说明辐射成像装置的内部布置的框图；
图5是举例说明辐射成像系统的布置的框图；
图6是举例说明模拟信号处理的布置的框图；
图7是示出基于模拟信号的辐射成像系统的操作示例的视图；
图8是举例说明数字信号路径的信号发生单元的布置的框图；
图9是示出基于数字信号的辐射成像系统的操作示例的视图；以及
图10是示出辐射成像装置中剂量的检测示例的视图。
具体实施方式
将参考附图详细描述本发明的实施例。要注意的是，该实施例中描述的组成元件仅仅是示例。本发明的技术范围由所附权利要求的范围确定，并且不受下面将描述的各别实施例的限制。在本说明书中，辐射不限于X射线，而可以是例如α-、β-或γ-射线。
将参考图1描述根据这个实施例的辐射成像系统1000的布置和处理。图1是示出包括这个实施例的辐射成像装置的辐射成像系统的布置的示例的框图。辐射成像系统用于在例如医院中捕获辐射图像，并且包括作为其功能布置的辐射成像装置1001、成像控制装置1002、辐射源1003、高电压发生器1004和LAN 1005(医院局域网)。
根据操作者对操作开关46的操作，辐射成像装置1001检测穿过被检体(未示出)的辐射并形成图像。成像控制装置1002执行例如用于辐射成像设备1001的成像条件设置和操作设置。例如，辐射成像装置1001向成像控制装置1002传送图像、发送到达剂量，以及发送用于停止辐射源1003照射的停止信号。为了允许诸如成像条件设置、操作设置和图像信息之类的信息的输入和输出，成像控制装置1002保持例如鼠标和键盘作为输入设备并保持显示器作为输出设备。成像控制装置1002对高电压发生器1004执行辐射的照射控制等。成像控制装置1002包括作为功能布置的用于调解通信的通信控制单元1021和用于执行操作设置、剂量信息通知等的控制单元1022。成像控制装置1002监视辐射成像装置1001和高电压发生器1004的状态并控制辐射照射和成像。
例如，辐射源1003以高电压加速电子以生成辐射，并保持轰击阳极上的加速电子的辐射管和转子。用从辐射源1003发射的辐射照射被检体。辐射成像装置1001检测穿过被检体的辐射并形成图像。
图2是示出成像控制装置1002和辐射成像装置1001之间的数据通信、成像控制装置1002和高电压发生器1004之间的数据通信、以及辐射成像装置1001和高电压发生器1004之间的数据通信的示例的框图。在成像控制装置1002和辐射成像装置1001之间的通信中，诸如成像条件设置、操作控制设置、图像传送、到达剂量和剂量控制信号之类的信息被交换。在成像控制装置1002和高电压发生器1004之间的通信中，剂量信息、照射控制信号、剂量控制信号等被交换。
此外，在辐射成像装置1001和高电压发生器1004之间，对剂量控制传感器的输出进行模拟的模拟输出信号(剂量控制模拟输出信号)从辐射成像装置1001输入到高电压发生器1004。
辐射成像装置1001包括：作为通信媒介的两个通信单元，作为无线通信单元和有线通信单元；以及模拟输出单元。辐射成像装置1001可以通过使用两个通信单元连接到成像控制装置1002的通信控制单元1021。此外，辐射成像装置1001可以使用模拟输出单元连接到高电压发生器1004。要注意的是，图2中的示例仅仅是示例。在成像控制装置1002和辐射成像装置1001之间的通信以及在成像控制装置1002和高电压发生器1004之间的通信中交换的信息不限于上述示例。
在成像控制装置1002和高电压发生器1004之间的通信中，剂量信息是来自辐射源1003的照射剂量。到达剂量是来自辐射源1003的辐射剂量中到达辐射成像装置1001的剂量。在成像控制装置1002和辐射成像装置1001之间的通信中，剂量控制信号是包括两个信号的信号，这两个信号用于停止辐射照射的停止信号和用于开始辐射照射的照射开始信号。
用作辐射成像装置1001的通信媒介的有线通信单元是信息传输路径，并且可以使用具有预定规则或标准的通信标准(诸如RS232C、USB或以
Figure GDA0001837592950000051
)通过线缆连接来交换信息。用作辐射成像装置1001的通信媒介的无线通信单元类似地是信息传输路径，并且包括具有例如通信IC的电路基板。无线通信单元电连接到天线(未示出)并交换无线电波。包括通信IC的电路基板可以经由天线基于无线LAN执行协议通信处理。要注意的是，无线通信中的无线电通信频带、标准和方法没有特别限制，并且可以使用诸如NFC(近场无线电通信)或
Figure GDA0001837592950000061
之类的短距离无线方法，或UWB(超宽带)方法。此外，无线通信单元具有多种无线通信方法，并且可以从多种无线通信方法中选择适当的方法并执行通信。
辐射成像装置1001可以被布置为例如便携式盒式平板检测器(FPD(平板检测器))。图3是举例说明便携式辐射成像装置1001的外部布置的视图。辐射成像装置1001包括：用于打开/关闭电源的电源按钮1007，用于供电的电池单元1008，以及连接器连接单元1009。电池单元1008被布置为可拆卸的。电池单元1008的电池主体可通过电池充电器充电。
辐射成像装置1001可使用传感器线缆1010连接到成像控制装置1002。辐射成像装置1001可经由连接器连接单元1009连接到传感器线缆1010。当辐射成像装置1001和成像控制装置1002经由传感器线缆1010连接时，这个连接切换为使用有线通信单元的通信。通过有线通信执行图2中所示的辐射成像装置1001和成像控制装置1002之间的信息通信。不管通信形式如何，成像控制装置1002都可以控制通信单元，使得可以根据用户操作来切换通信单元。
图4是示出根据这个实施例的辐射成像装置1001的内部布置示例的框图。辐射成像装置1001包括排列在成像区域100中的多个像素，以便形成多行和多列。多个像素包括用于检测辐射并基于检测到的辐射获得辐射图像的多个成像像素101，以及用于检测从辐射源发射的辐射剂量的剂量检测像素121(检测单元)。每个成像像素101包括用于将辐射转换成电信号的第一转换元件102，以及布置在对应的列信号线106和对应的第一转换元件102之间的第一开关103。每个剂量检测像素121包括用于将辐射转换成电信号的第二转换元件122，以及布置在对应的检测信号线125和对应的第二转换元件122之间的第二开关123。
第一转换元件102和第二转换元件122中的每一个可以由用于将辐射转换成光的闪烁体和用于将光转换成电信号的光电转换元件形成。闪烁体一般以片的形式制成，以便覆盖成像区域100并且可以由多个像素共享。可替代地，第一转换元件102和第二转换元件122中的每一个由用于将辐射直接转换成光的转换元件形成。
第一开关103和第二开关123中的每一个可以包括薄膜晶体管(TFT)，其中有源区域由诸如非晶硅或多晶硅(优选地是多晶硅)之类的半导体形成。
辐射成像装置1001包括多条列信号线106和多条驱动线104。每条列信号线106与成像区域100中的多个列中的一个对应。每条驱动线104与成像区域100中的多个行中的一个对应。行选择单元221(驱动单元)向每条驱动线104供给驱动信号，以驱动驱动线。
第一转换元件102的第一电极连接到第一开关103的第一主电极，并且第一转换元件102的第二电极连接到对应的偏置线108。一条偏置线108在列方向延伸并且公共连接到在列方向排列的多个第一转换元件102的第二电极。偏置线108从电源单元226接收偏置电压Vs。形成一列的多个成像像素101的第一开关103的第二主电极连接到一条列信号线106。形成一行的多个成像像素101的第一开关103的控制电极连接到一条驱动线104。
多条列信号线106连接到读出单元222。在这种情况下，读出单元222可以包括多个检测单元132、多路复用器134和模数转换器(下文中被称为AD转换器)136。多条列信号线106中的每一条连接到读出单元222的多个检测单元132中对应的一个。一条列信号线106与一个检测单元132对应。检测单元132包括例如差分放大器。多路复用器134以预定次序顺序地选择多个检测单元132，并将来自所选择的检测单元132的信号供给AD转换器136。AD转换器136将所供给的模拟信号转换成数字信号并输出该数字信号。
每个第二转换元件122的第一电极连接到对应的第二开关123的第一主电极，并且每个第二转换元件122的第二电极连接到对应的偏置线108。每个第二开关123的第二主电极电连接到对应的检测信号线125。每个第二开关123的控制电极电连接到对应的驱动线124。辐射成像装置1001可以包括多条检测信号线125。一条检测信号线125可以连接到一个或多个剂量检测像素121。驱动线124由驱动单元241驱动。一个或多个剂量检测像素121可以连接到一条驱动线124。
检测信号线125连接到读出单元242(AEC传感器读出单元)。在这种情况下，读出单元242(AEC传感器读出单元)可以包括多个检测单元142、多路复用器144、和AD转换器146。多条检测信号线125中的每一条可以连接到读出单元242的多个检测单元142中对应的一个。一条检测信号线125与一个检测单元142对应。检测单元142包括例如差分放大器。多路复用器144以预定次序顺序地选择多个检测单元142，并将来自所选择的检测单元142的信号供给AD转换器146。AD转换器146将所供给的模拟信号转换成数字信号并输出该数字信号。
来自读出单元242(AEC传感器读出单元)的AD转换器146的输出被供给信号处理单元224并由信号处理单元224处理。基于来自读出单元242的AD转换器146的输出，信号处理单元224输出指示用于辐射成像装置1001的辐射照射的信息。根据这个实施例的辐射成像装置1001的信号处理单元224包括：数字处理单元401，用于在基于对剂量检测像素121(检测单元)的检测结果的第一处理(数字信号处理)获得的剂量信息超过阈值时输出停止信号；以及模拟转换处理单元402(转换处理单元)，用于输出对已被数字处理单元401进行第一处理(数字信号处理)的信号进行了的第二处理(模拟转换处理)的信号。
作为第一处理，数字处理单元401(第一处理单元)生成通过对剂量检测像素121(检测单元)的检测结果执行数字信号处理而获得的信号。数字处理单元401(第一处理单元)可以将所生成的信号输出作为对于辐射源1003的同步控制信号。数字处理单元401(第一处理单元)被布置为例如检测用于辐射成像装置1001的辐射照射并基于生成的信号来计算辐射照射剂量和积分照射量(积分剂量)。当基于对剂量检测像素121(检测单元)的检测结果的第一处理(数字信号处理)获得的剂量信息超过阈值时，数字处理单元401(第一处理单元)可以输出停止信号(第一停止信号)。为了执行用于辐射剂量检测应用的用途，剂量检测像素121的第二转换元件122可以为等于或小于例如形成用于获得辐射图像的成像像素的第一转换元件102的百分之几的数量的元件布置。此外，为了使第二转换元件122处理各种测量以便对各种成像部分成像，第二转换元件122可以被布置为分布在成像区域100的整个表面上。可以形成第二转换元件122的分布，使得第二转换元件122均匀地分布在成像区域100的平面内，第二转换元件122分布在成像区域100的中心部分上，其中感兴趣区域集中在该中心部分中，或者第二转换元件122被分布成增加成像区域100的周边部分的密度，以便将它们用于照射区域检测等。
作为第二处理，模拟转换处理单元402(转换处理单元)生成通过对由数字处理单元401(第一处理单元)生成的信号执行模拟转换处理而获得的信号。模拟转换处理单元402(转换处理单元)执行由数字处理单元401计算的照射剂量的模拟转换，生成对剂量控制传感器的输出进行模拟的模拟输出信号(剂量控制模拟输出信号)，并输出模拟输出信号。即，模拟转换处理单元402(转换处理单元)可以输出对已被数字处理单元401(第一处理单元)已进行第一处理(数字信号处理)的信号进行了第二处理(模拟转换处理)的信号。
控制单元225基于来自信号处理单元224的信息来控制行选择单元221、驱动单元241和读出单元242。控制单元225基于来自信号处理单元224的信息来控制例如与进入成像像素101的辐射相对应的电荷的存储的开始和结束。辐射成像装置1001包括用于与成像控制装置1002执行通信的通信单元227。通信单元227包括：两个通信单元，作为有线通信单元和无线通信单元，用于经由数字信号路径(第一信号路径)输出信号；以及模拟输出单元，用于经由模拟信号路径(第二信号路径)输出对剂量控制传感器的输出进行模拟的模拟输出信号(剂量控制模拟输出信号)。即，通信单元227经由数字信号路径(第一信号路径)输出从数字处理单元401(第一处理单元)输出的信号，并且经由模拟信号路径(第二信号路径)输出从模拟转换处理单元402(转换处理单元)输出的信号。
将参考图5描述根据这个实施例的辐射成像系统1000的布置。来自辐射源1003的信号和来自操作信号处理单元1041的信号被输入到高电压发生器1004的辐射生成控制单元1042。从辐射源1003向辐射生成控制单元1042输入指示阳极旋转的稳定状态的信号和指示温度状态的信号。操作开关46连接到操作信号处理单元1041并且操作者的开关操作的输入信号被输入到辐射生成控制单元1042。
关于曝光状态的信号经由信号选择单元1043、信号积分确定单元1044或信号处理单元1045从辐射成像装置1001和成像控制装置1002输入到辐射生成控制单元1042。
模拟转换处理单元402(转换处理单元)和信号积分确定单元1044(积分确定单元)形成这个实施例的辐射成像系统1000中的第二处理单元。当基于对已被数字处理单元401(第一处理单元)进行第一处理(数字信号处理)的信号进行第二处理(模拟转换处理)获得的剂量信息超过阈值时，第二处理单元输出停止信号(第二停止信号)。在这种情况下，模拟转换处理单元402(转换处理单元)输出通过对已被数字处理单元401(第一处理单元)进行第一处理(数字信号处理)的信号执行第二处理(模拟转换处理)而获得的信号。信号积分确定单元1044确定通过执行从模拟转换处理单元402(转换处理单元)输出的信号的积分而获得的剂量信息是否超过阈值。如果信号积分确定单元1044(积分确定单元)确定剂量信息超过阈值，那么第二处理单元输出停止信号(第二停止信号)。
辐射生成控制单元1042基于从数字处理单元401(第一处理单元)或第二处理单元输出的第二停止信号来控制辐射源1003。即，辐射生成控制单元1042基于第一停止信号或第二停止信号控制辐射源1003停止辐射照射。
信号选择单元1043(选择单元)经由模拟信号路径(第二信号路径)接收从信号积分确定单元1044(积分确定单元)输入的辐射1103的停止信号(第二停止信号)并经由数字信号路径(第一信号路径)接收从信号处理单元1045输入的辐射1103的停止信号(第一停止信号)。信号选择单元1043(选择单元)选择第一输入停止信号，并且将所选择的停止信号发送到辐射生成控制单元1042。即，信号选择单元1043(选择单元)选择输入的第一停止信号或输入的第二停止信号。在这个时候，信号选择单元1043(选择单元)从第一停止信号和第二停止信号中选择到信号选择单元1043(选择单元)的第一输入信号。
辐射生成控制单元1042在确认输入状态的同时执行辐射生成控制。辐射生成控制单元1042基于输入的曝光状态信号执行来自辐射源1003的辐射的辐射控制。即，辐射生成控制单元1042基于由信号选择单元1043(选择单元)选择的信号来控制辐射源1003以停止辐射照射。
辐射成像装置1001可以经由成像控制装置1002的中继单元1023和信号处理单元1024与高电压发生器1004的信号处理单元1045通信。经由成像控制装置1002的中继单元1023和信号处理单元1024从辐射成像装置1001向信号处理单元1045输入指示成像准备状态的信号。信号处理单元1045将指示成像准备状态的输入信号输入到辐射生成控制单元1042。当辐射成像装置1001和成像控制装置1002之间的通信是无线通信时，中继单元1023用作接入点。如果通信是有线通信，那么中继单元1023用作交换集线器。通信控制单元1021还连接到中继单元1023，并且通信控制单元1021的功能由在诸如PC(信息处理装置)之类的平台上操作的应用软件实现。
这个实施例具有用于通过模拟信号和数字信号进行的两种剂量控制的信号路径。一条信号路径是用于剂量控制的模拟信号路径(第二信号路径)并且从辐射成像装置1001的通信单元227连接到高电压发生器1004的信号积分确定单元1044。这个模拟信号是对来自剂量控制传感器1011的输出进行模拟的输出信号(剂量控制模拟输出信号)。由于可以使用用于处理剂量控制传感器1011的模拟输出信号的高电压发生器1004的处理电路，因此这个连接形式是不需要改变高电压发生器1004的处理的连接形式。要注意的是，剂量控制传感器1011是使用如下方法的剂量控制传感器：离子室方法，将荧光体施加到光纤并使用图像增强器检测剂量的方法，或使用薄膜半导体传感器的方法。如稍后将描述的，这条信号路径具有如下布置：其中剂量控制电路布置被包括在高电压发生器1004中。
如图5中所示，在剂量控制传感器1011中设置五个照明场1012。要注意的是，照明场1012的设置仅仅是示例，并且这个实施例的范围不限于此。在图5的示例中，与五个区域对应的照明场1012分别与辐射成像装置1001的多个剂量检测像素121对应。操作者可以从高电压发生器1004上的用户界面(设置单元)(未示出)上的预定照射区域图案中选择照明场1012。基于操作者的操作输入，用户界面(设置单元)设置辐射源的照射区域。当设置辐射源的照射区域时，辐射成像装置1001的控制单元225(识别单元)可以识别在排列于成像区域100中的多个剂量检测像素121(检测单元)当中的排列在与设置的照射区域相对应的位置处的剂量检测像素121(检测单元)。成像控制装置1002的控制单元1022(获得单元)可以经由LAN1005根据成像命令(order)系统(诸如HIS(医院信息系统)/RIS(辐射学信息系统))的信息来获得被检体的成像部分的信息。当由控制单元1022(获得单元)获得被检体的成像部分的信息时，辐射成像装置1001的控制单元225(识别单元)可以识别在排列于成像区域100中的多个剂量检测像素121(检测单元)当中的排列在与被检体的成像部分相对应的位置处的剂量检测像素121(检测单元)。辐射成像装置1001的数字处理单元401(第一处理单元)基于识别出的剂量检测像素121(检测单元)的检测结果获得剂量信息。在与每个照明场对应的位置处，辐射成像装置1001的模拟转换处理单元402(转换处理单元)生成对剂量控制传感器的输出进行模拟的模拟输出信号(剂量控制模拟输出信号(停止信号(第二停止信号)))并输出该模拟输出信号。
将参考图6和图7的7a描述基于从模拟信号路径输入的信号的辐射成像系统1000的正常操作示例。可以具有如下优点：可以通过模拟信号路径中的布置和操作(稍后描述)针对辐射1103的照射执行更高速响应。相反，由于信号是模拟信号，所以它容易受到电路噪声和误差的影响以及外部噪声的影响。
在用辐射1103照射时，在剂量检测像素121中生成辐射引起的信号电荷。存储在剂量检测像素121中的电荷由图6中的AD转换器146(ADC)转换成数字信号。在数字处理单元401(第一处理单元)中，对于每个预定时间，经AD转换的剂量信息被加权并且与每个照明场1012中存在的剂量检测像素121的输出值相加。加权并相加的剂量信息在模拟转换处理单元402(转换处理单元)中经历DA转换处理(模拟转换处理)，并被输出。对于每五个照明场1012(图5和6中的每一个图中的点A)，输出模拟电流701，作为剂量控制模拟输出信号(停止信号(第二停止信号))。
图6解释一个系统的信号处理的序列，但是信号处理单元224可以处理与五个照明场1012对应的五个系统的输出。可替代地，基于从高电压发生器1004上的用户界面(设置单元)上的选择结果获得的被检体成像部分信息和成像命令系统(诸如HIS/RIS)的信息，信号处理单元224可以选择性地输出与五个照明场1012中的照明场对应的必要的剂量控制模拟输出信号(停止信号(第二停止信号))。高电压发生器1004的信号积分确定单元1044执行从信号处理单元224输出的信号的处理。信号积分确定单元1044的信号积分单元445对输入的模拟电流701(图6中的点A处的模拟电流)进行积分并输出积分的模拟电流。在由信号积分单元445积分的模拟电流中，输出电压(绝对值)逐渐增加，如同积分的输出电压702的波形(图7中的7a)。积分的输出电压702指示图6中点B的输出电压。
信号积分确定单元1044的确定单元446执行比较确定处理，用于将阈值747与由信号积分单元445积分的模拟电流进行比较。当积分的输出电压702超过阈值747时，来自确定单元446的输出电压706改变(图6中的点C处的电压)。通过改变来自确定单元446的输出，确定单元446确定辐射1103的积分的剂量达到预定剂量。信号积分确定单元1044的放大单元448将来自确定单元446的输出电压的变化级别转换成适当的级别并输出该适当的级别。来自信号积分确定单元1044的输出信号经由信号选择单元1043被发送到辐射生成控制单元1042。基于来自信号选择单元1043的输出信号，辐射生成控制单元1042控制辐射源1003停止辐射1103的照射并停止辐射照射。基于辐射生成控制单元1042的控制，辐射1103从照射状态改变为非照射状态。当辐射1103从照射状态设置为非照射状态时，模拟电流701(图6中的点A处的模拟电流)改变为零。
将参考图7中的7b描述当辐射到达剂量非常低时辐射成像系统1000的操作示例。如果每单位时间到达剂量检测像素121的辐射小，那么由剂量检测像素121检测到的信号非常弱。如在图7的7a中那样，对于五个照明场1012中的每一个，输出模拟电流701(图5和6中的每一个图的点A)，作为剂量控制模拟输出信号(停止信号(第二停止信号))。在图7的7b的情况下，由于辐射剂量非常低，因此模拟电流701的波形在垂直方向上被放大并显示。如图7的7b中所示的模拟电流701的放大波形中所示，由于系统噪声、模拟电路偏移、外部电磁噪声等，模拟电流输出可能无法稳定。当弱模拟信号的信号路径较长时，往往会发生这种现象。在这种情况下，与图7的7a不同，积分的输出电压702(点B)没有表现出增加的趋势。无论辐射1103的照射状态继续的状态如何，积分的输出电压702(点B)都无法达到阈值。
在这种情况下，基于从模拟信号路径(第二信号路径)输入到高电压发生器1004的信号积分确定单元1044的剂量控制模拟输出信号(停止信号(第二停止信号))，辐射生成控制单元1042不能控制以停止辐射照射。在这个实施例的辐射成像系统1000中，即使不能基于模拟信号控制照射停止，辐射生成控制单元1042也可以基于从剂量控制数字信号路径输入的信号来控制停止辐射照射。可替代地，辐射生成控制单元1042可以根据通过高电压发生器1004中的用户界面(未示出)上的辐射时间设置所设置的超时时间来控制停止辐射照射。
要注意的是，在图5中，模拟信号路径(第二信号路径)从辐射成像装置1001连接到高电压发生器1004。但是，信号路径可以经由成像控制装置1002设计，如数字信号路径。可替代地，辐射成像装置1001的模拟转换处理单元402可以被布置在成像控制装置1002中。在这个实施例中，为了使用信号路径进行剂量控制，信号路径被布置成使得用于控制停止辐射照射的信号可以在例如几毫秒内被发送。从这个观点来看，有可能通过有线连接来布置模拟信号路径。此外，通过信号路径的确认或预测控制，确保可靠性和响应性以使用无线通信形成模拟信号路径。
接下来，下面将描述用于剂量控制的数字信号路径(第一信号路径)。这条信号路径可以通过使用用于在高电压发生器1004和辐射成像装置1001之间发送成像准备握手信号的专用数字信号路径或者等效信号路径和电路来获得。将参考图8和9描述辐射成像时的握手操作。
在图9的9a中所示的正常操作序列中，通过操作者对操作开关46的操作，辐射生成控制单元1042执行辐射生成的准备。当完成辐射源1003的阳极旋转速度的稳定和其它内部电路的准备时，高电压发生器1004的信号处理单元1045基于从辐射生成控制单元1042(图8和图9的9a)输入的信号来输出成像准备请求信号901，作为请求级别信号。
从高电压发生器1004的信号处理单元1045输出的成像准备请求信号901(请求级别)经由成像控制装置1002的信号处理单元1024被发送到辐射成像装置1001。之后，当成像准备完成时，辐射成像装置1001输出指示成像准备完成的信号。基于从辐射成像装置1001输入的信号，成像控制装置1002的信号处理单元1024输出指示成像准备完成信号902被设置在准备完成级别的信号(图9中的9a)。成像准备完成信号902(准备完成级别)经由高电压发生器1004的信号处理单元1045被输入到辐射生成控制单元1042。在这种情况下，从辐射成像装置1001输出的成像准备完成信号与用于开始辐射照射的照射开始信号对应。辐射生成控制单元1042监视其它信号的状态，并在确认这些信号被设置在准备状态时执行辐射1103的照射。在这种情况下，辐射生成控制单元1042可以基于由操作者设置的辐射照射时间来控制停止辐射照射。基于辐射生成控制单元1042的控制(照射停止控制)，将辐射1103从照射状态改变为非照射状态(图9中的9a)。
基于从辐射生成控制单元1042输入的信号，高电压发生器1004的信号处理单元1045将成像准备请求信号901的级别改变为非请求级别并输出它(非请求输出)。即，基于从辐射生成控制单元1042输入的信号，信号处理单元1045输出通过将成像准备请求信号901改变为非请求级别所获得的信号(成像准备请求信号901(非请求级别))。从高电压发生器1004的信号处理单元1045输出的成像准备请求信号901(非请求级别)经由成像控制装置1002的信号处理单元1024被发送到辐射成像装置1001。响应于成像准备请求信号901的信号(非请求级别)，辐射成像装置1001将辐射成像装置1001的状态从成像准备完成状态改变为准备非完成状态。
将参考图9中的9b描述在设置的辐射照射时间经过之前检测到足够的到达剂量时的操作序列。直到辐射1103的实际照射之前的操作与图9的9a中的操作序列相同。之后，当通过稍后描述的方法在辐射成像装置1001中检测到足够的到达剂量时，即使成像准备请求信号901被设置在请求级别的状态，信号处理单元1024也基于从辐射成像装置1001输出的信号来输出指示成像准备完成信号902从准备完成级别改变为准备未完成级别(未完成级别)的信号。如果在辐射成像装置1001中检测到足够的到达剂量，那么从辐射成像装置1001输出的信号与当基于第一处理(数字信号处理)获得的剂量信息超过阈值时从数字处理单元401(第一处理单元)输出的停止信号(第一停止信号)对应。在图9的9b中所示的情况下，当在辐射成像装置1001中检测到足够的到达剂量时，准备完成级别在设置的辐射照射时间经过之前改变为准备未完成级别的状态(未完成状态)。成像准备完成信号902(未完成级别)从信号处理单元1024输入到高电压发生器1004的信号处理单元1045。如果成像准备请求信号901被设置在请求级别的状态并且成像准备完成信号902被设置在未完成级别的状态，那么信号处理单元1045向信号选择单元1043输出从信号处理单元1024输入的成像准备完成信号902(未完成状态)，作为数字信号路径中的辐射1103的停止信号(图8)。即，从数字处理单元401(第一处理单元)输出的停止信号(第一停止信号)经由成像控制装置1002的中继单元1023和信号处理单元1024以及高电压发生器1004的信号处理单元1045被输入到信号选择单元1043。
在图9中的9b的情况下，例如，如果从数字处理单元401(第一处理单元)输出的停止信号(第一停止信号)在停止信号(第二停止信号)经由模拟信号路径(第二信号路径)输入之前被输入到信号选择单元1043，那么辐射生成控制单元1042基于首先输入到信号选择单元1043的停止信号(第一停止信号)检测到成像准备完成信号902已经从准备完成状态改变为准备未完成状态。即，辐射生成控制单元1042检测到剂量信息(积分剂量)已达到预定剂量并且控制辐射源1003以便停止辐射1103的照射。
要注意的是，在图9中，信号以逻辑电路信号格式表示。但是，对于成像准备请求信号901和成像准备完成信号902，高电压发生器1004和辐射成像装置1001之间的通信可以通过命令通信来实现。在这个实施例中，由于信号路径被用于照射时的握手操作和辐射的剂量控制，因此信号路径被布置成在例如几毫秒内发送辐射照射停止控制信号。从这个观点来看，例如，光电耦合器、光MOS继电器等可以被用作信号处理单元中使用的设备。例如，可以在命令通信中使用可以确保通信时间和延迟时间的使用有线100BaseTX/1000BaseT的通信方法。通过确保可靠性和响应性，还可以使用利用无线通信的信号路径。
接下来，将参考图10描述辐射成像装置1001中的剂量检测示例。图10中的10a是举例说明胸部成像时的图像与照明场1012(照明场1013至1017)之间的位置关系的视图。在胸部成像中，通常控制与图10的10a中灰色指示的肺野部分1019对应的区域的剂量。操作者选择使用两个照明场即，照明场1015和1016作为与肺野部分1019对应的照明场，来检测辐射。数字信号路径(第一信号路径)的检测区域也基于这个选择结果来设置。辐射成像装置1001中的数字处理单元401可以被布置成基于与两个照明场对应的并从剂量检测像素121输出的输出信号来计算辐射的照射剂量和剂量信息(积分剂量)。如果来自剂量检测像素121并且与至少一个照明场对应的输出电压的剂量信息(积分剂量)超过操作者预设的阈值，那么即使成像准备请求信号901被设置在请求状态，数字处理单元401也将成像准备完成信号902从准备完成状态改变成准备未完成状态(未完成状态)并输出它。即，当基于第一处理(数字信号处理)获得的剂量信息超过阈值时，数字处理单元401(第一处理单元)输出停止信号(第一停止信号)。
指示准备未完成状态(未完成状态)的信号(停止信号(第一停止信号))经由成像控制装置1002的中继单元1023和信号处理单元1024输入到信号处理单元1045。当成像准备请求信号901被设置在请求状态，并且成像准备完成信号902被设置在未完成状态时，信号处理单元1045向信号选择单元1043输出表示准备未完成状态(未完成状态)的信号(停止信号(第一停止信号))。基于经由信号选择单元1043输入的、表示准备未完成状态(未完成状态)的信号，辐射生成控制单元1042在检测到成像准备完成信号902被改变为准备未完成状态时控制辐射源1003停止辐射1103的照射。
在图10的10b中，数字信号路径中的检测区域被设置为照明场1017。在这个示例中，数字处理单元401(第一处理单元)检测到感兴趣区域中的最小剂量达到满足图像质量的剂量并且输出指示准备未完成状态(未完成状态)的信号(停止信号(第一停止信号))。即，当基于第一处理(数字信号处理)获得的剂量信息超过被设置为满足感兴趣区域的图像质量的阈值的剂量时，数字处理单元401(第一处理单元)输出指示准备未完成状态(未完成状态)的信号(停止信号(第一停止信号))。数字处理单元401(第一处理单元)在对从剂量检测像素121输出并与照明场1017对应的输出电压执行数字信号处理并且对输出电压进行积分的同时生成图像(缩小的图像)。如果在执行降噪处理时生成的图像(缩小的图像)的最小像素值等于或大于预设阈值，那么数字处理单元401确定感兴趣区域中的最小剂量达到满足图像质量的剂量。当从剂量检测像素121输出并且与照明场1017对应的输出电压的积分值达到满足图像质量的剂量时，即使成像准备请求信号901被设置在请求状态，数字处理单元401(第一处理单元)也将成像准备完成信号902从准备完成状态改变为准备未完成状态(未完成状态)并且输出成像准备完成信号902。即，如果基于第一处理(数字信号处理)获得的剂量信息超过阈值，那么数字处理单元401(第一处理单元)输出停止信号(第一停止信号)。如图10的10a中那样，指示准备未完成状态(未完成状态)的信号(停止信号(第一停止信号))经由成像控制装置1002的中继单元1023和信号处理单元1024输入到信号处理单元1045。
如果成像准备请求信号901被设置在请求状态并且成像准备完成信号902被设置在未完成状态，那么信号处理单元1045向信号选择单元1043输出输入的成像准备完成信号902(未完成状态)，作为数字信号路径中的辐射1103的停止信号。当辐射生成控制单元1042基于表示输入到信号选择单元1043的准备未完成状态(未完成状态)的信号检测到成像准备完成信号902改变为准备未完成状态时，辐射生成控制单元1042控制辐射源1003停止辐射1103的照射。数字处理单元401(第一处理单元)可以将例如基于满足图像的SNR(信噪比)的像素值计算的值设置为用作阈值的像素值。
将使用图10中的10c描述图10中的10b的方法有用的情况。图10中的10c是示出当被检体与成像区域相比较小时的示例的视图。预设的照明场1012组的区域相对于与其剂量被实际控制的肺野部分1026对应的区域显著移位。在这个示例中，不是肺野部分1026的低剂量区域相当多地包括在照明场1015和1016中。在模拟信号剂量控制中，除非利用超过肺野区域的目标剂量很多的辐射执行照射，否则不会超过阈值。另一方面，根据图10的10b中所示的剂量控制(通过该剂量控制，数字处理单元401检测到照明场1017中的最小剂量达到满足图像质量的剂量)，即使在图10的10c中所示的情况下，也可以在满足抑制过度照射的良好图像质量的同时实现低剂量布置。
要注意的是，照射区域外部的区域1025或体内的金属区域(未示出)是其中足够的辐射不能到达并且辐射不需要到达的区域。如果这个区域进入照明场1017的区域以检测最小剂量，那么不能通过图10的10b中描述的最小剂量检测方法来执行剂量抑制。为此，根据这个实施例的辐射成像系统1000可以基于成像部分信息和照射区域信息来设置与照明场1017对应的感兴趣区域，其中成像部分信息基于来自操作者的指令，而照射区域信息是来自辐射生成控制单元1042。而且，对于照射区域外部的区域1025或体内的金属区域(未示出)，根据这个实施例的辐射成像系统1000可以通过如下操作来计算适当的最小剂量：根据过去的图像来预先设置在生成图像(缩小的图像)时的划分区域相对于金属而言大的设置并执行中值滤波，或者执行用于实时地从算术运算中排除几何区域的图像处理。
(其它实施例)
当用于实现上述实施例的一个或多个功能的程序经由网络或存储介质供给系统或装置，并且系统或装置的计算机中的一个或多个处理器读出并执行程序时，可以实现本发明。此外，本发明还可以由用于实现一个或多个功能的电路(例如，ASIC)来实现。
本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。因此，为了向公众告知本发明的范围，做出所附权利要求。
本申请要求于2016年4月28日提交的日本专利申请No.2016-091653的权益，该申请因此通过引用而整体并入本文。

Claims (15)

1.一种辐射成像系统，包括：
检测单元，被配置为包括用于将来自辐射源的辐射照射转换成信号的转换元件，并且被配置为检测辐射的剂量；
第一处理单元，被配置为当基于对由转换元件转换的信号进行第一处理而获得的辐射的剂量信息超过阈值时输出第一停止信号；
第二处理单元，被配置为当基于作为对已经历第一处理的信号进行转换处理的第二处理而获得的辐射的剂量信息超过阈值时输出第二停止信号；以及
控制单元，被配置为控制辐射源以便基于第一停止信号或第二停止信号停止辐射照射，
其中，第一处理是数字信号处理，并且第二处理是模拟转换处理。
2.如权利要求1所述的辐射成像系统，其中，第二处理单元包括：
转换处理单元，被配置为输出对已被第一处理单元进行第一处理的信号进行了第二处理的信号；以及
积分确定单元，被配置为确定通过对从转换处理单元输出的信号执行积分而获得的剂量信息是否超过阈值。
3.如权利要求2所述的辐射成像系统，还包括通信单元，被配置为经由第一信号路径输出从第一处理单元输出的信号，并经由第二信号路径输出从转换处理单元输出的信号。
4.如权利要求2所述的辐射成像系统，其中，如果积分确定单元确定剂量信息超过阈值，那么第二处理单元输出第二停止信号。
5.如权利要求1所述的辐射成像系统，还包括被配置为选择第一停止信号或第二停止信号的选择单元，
其中选择单元从第一停止信号和第二停止信号当中选择首先输入到选择单元的信号。
6.如权利要求5所述的辐射成像系统，其中，控制单元控制辐射源，以便基于由选择单元选择的信号停止辐射的照射。
7.如权利要求1所述的辐射成像系统，其中，第一处理单元生成并输出通过对由转换元件转换的信号执行第一处理而获得的信号，作为对于辐射源的同步控制信号。
8.如权利要求1所述的辐射成像系统，还包括：
设置单元，被配置为设置辐射源的照射区域；以及
识别单元，被配置为识别布置在成像区域中的多个检测单元当中的排列在与所设置的照射区域对应的位置处的检测单元。
9.如权利要求8所述的辐射成像系统，还包括获得单元，被配置为获得被检体的成像部分的信息，
其中识别单元识别排列在成像区域中的多个检测单元当中的排列在与被检体的成像部分对应的位置处的检测单元。
10.如权利要求8所述的辐射成像系统，其中，第一处理单元基于识别出的检测单元的检测结果获得剂量信息。
11.如权利要求1所述的辐射成像系统，其中，当基于第一处理获得的剂量信息超过作为感兴趣区域中的阈值的、被设置为满足图像质量的剂量时，第一处理单元输出第一停止信号。
12.一种辐射成像装置，包括：
检测单元，被配置为包括用于将来自辐射源的辐射照射转换成信号的转换元件，并且被配置为检测辐射的剂量；以及
信号处理单元，包括被配置为当基于对由转换元件转换的信号进行第一处理而获得的辐射的剂量信息超过阈值时输出停止信号的处理单元，以及被配置为输出通过执行作为对已被处理单元进行第一处理的信号进行转换处理的第二处理而获得的信号的转换处理单元，
其中，第一处理是数字信号处理，并且第二处理是模拟转换处理。
13.如权利要求12所述的辐射成像装置，还包括通信单元，被配置为经由第一信号路径输出从处理单元输出的信号，并经由第二信号路径输出从转换处理单元输出的信号。
14.一种辐射成像方法，包括：
使包括用于将来自辐射源的辐射照射转换成信号的转换元件的检测单元检测辐射的剂量的步骤；
当基于对由转换元件转换的信号进行第一处理而获得的辐射的剂量信息超过阈值时输出第一停止信号的步骤；
当基于作为对已经历第一处理的信号进行转换处理的第二处理而获得的辐射的剂量信息超过阈值时输出第二停止信号的步骤；以及
控制辐射源以便基于第一停止信号或第二停止信号停止辐射照射的步骤，
其中，第一处理是数字信号处理，并且第二处理是模拟转换处理。
15.一种计算机可读存储介质，存储用于使计算机执行辐射成像方法中的每个步骤的程序，所述辐射成像方法包括：
使包括用于将来自辐射源的辐射照射转换成信号的转换元件的检测单元检测辐射的剂量的步骤；
当基于对由转换元件转换的信号进行第一处理而获得的辐射的剂量信息超过阈值时输出第一停止信号的步骤；
当基于作为对已经历第一处理的信号进行转换处理的第二处理而获得的辐射的剂量信息超过阈值时输出第二停止信号的步骤；以及
控制辐射源以便基于第一停止信号或第二停止信号停止辐射照射的步骤，
其中，第一处理是数字信号处理，并且第二处理是模拟转换处理。
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