JP2002357664A

JP2002357664A - 放射線撮影装置およびその制御方法

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Publication number: JP2002357664A
Application number: JP2001165505A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yamazaki; 達也山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】放射線検出器に加わる荷重を検出可能とし、過
荷重の負荷による装置の破壊を防止する。【解決手段】放射線撮影装置は、検出面と該検出面上に
到達した放射線に基づいて放射線画像を得る放射線平面
検出器（ＦＰＤ）４の、上記検出面上に加わる荷重を検
出する荷重センサ３が設けられる。曝射スイッチ９を操
作すると、荷重センサ３からの信号がチェックされ、許
容値を越えている場合は、放射線発生装置８による曝射
を禁止し、警告ユニット５より音響あるいは可視光を用
いて過荷重が検出面に加わっている旨の警告を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放射線撮影装置およ
びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被写体を透過した放射線像を撮影する放
射線撮影装置として、従来は放射線を蛍光に変換する増
感紙と蛍光で感光するフィルムを密着させた、スクリー
ン・フィルム系（Ｓ／Ｆ系）と呼ばれる撮影装置が使用
されてきた。また蛍光体とイメージ・インテンシファイ
ア（I.I.）を組み合わせて放射線画像の増倍を行い、こ
の増倍された画像を光学系を介して撮像管で撮影するI.
I.-TV撮影装置も使用されてきた。前者は一般撮影と呼
ばれる静止画撮影に、また後者は透視撮影やアンギオ撮
影と呼ばれる動画撮影に主に使用されてきた。

【０００３】また、最近では画像デジタル化の要求か
ら、デジタル画像出力を有するデジタル撮影装置が使用
され始めている。一般撮影では、Ｓ／Ｆ系に代わって、
放射線像を潜像として蓄積するイメージングプレートを
使用し、このイメージングプレートをレーザ走査するこ
とにより潜像を励起し、発生する蛍光を光電子増倍管で
読み取る、コンピューテッド・ラジオグラフィ（ＣＲ）
装置も使用されている。また動画撮影では、撮像管の代
わってＣＣＤ等の固体撮像素子を使用するI.I.-DR撮影
装置も使用されている。ＣＲ装置とI.I.-DR撮影装置の
両者はデジタル画像出力を有しており、医療画像のデジ
タル化に貢献し始めている。

【０００４】さらに最近では、蛍光体と大面積アモルフ
ァスシリコン（a-Si）センサを密着させた放射線平面検
出器、いわゆるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を
使用し、光学系等を介さずに放射線像を直接デジタル化
するデジタル撮影装置が実用化されている。またアモル
ファスセレン（a-Se）、ガリウムヒ素（GaAs）、カドミ
ウム化テルル（CdTe）、よう化鉛（PbI₂）およびよう化
水銀（HgI₂）等を使用して放射線を直接光電変換して電
子に変換し、該電子を大面積アモルファスシリコンセン
サで検出するＦＰＤも同様に実用化されている。これら
ＦＰＤは、原理的に静止画のみならず動画も撮影可能な
ことから、次世代のデジタル撮影装置として期待されて
いる。

【０００５】ここでＦＰＤの原理について図７および図
８を用いて簡単に説明する。図７はＦＰＤのセンサを構
成する１画素の断面図である。図７において４０はＦＰ
Ｄ、４１は放射線を捕捉して蛍光に変換する蛍光スクリ
ーン、４２はa-Siセンサが形成されているガラス基板、
４３は信号電荷を生成する光電変換部、４４は光電変換
部４３が生成した電荷を信号線に伝達するスイッチとし
て機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Tran
sistor）部、４５はセンサを機械的磨耗や湿度から守る
保護層、４６−１、２は光電変換部４３にバイアス電圧
を伝達する上部電極（Ｄ電極）、４７は上部電極４６−
１、２と同電位でありa-Si真性半導体ｉ層４８へのホー
ル注入を阻止するｎ＋ドープ層、４８は光電変換を行う
a-Si真性半導体ｉ層、４９は電子・ホールの両者の移動
を阻止する絶縁層、５０は下部電極（Ｇ電極）である。

【０００６】図７において上方から照射された放射線は
蛍光スクリーン４１で捕捉され蛍光に変換される。この
蛍光は透明な保護層４５およびｎ＋ドープ層４７を通過
してa-Si真性半導体ｉ層４８で捕捉され、さらに電子正
孔対に変換される。この電子正孔対の数に比例した電荷
量がＴＦＴ部４４を通じて信号線に伝達される。

【０００７】図８はセンサ読み取り動作原理を説明する
図面であり、簡単のために９画素からなるセンサを示し
ている。図８において５１は蛍光を電子に変換する光電
変換部（図７の光電変換部４３に対応する）、５２は光
電変換部５１で発生した電子を転送するためのＴＦＴ
（ＴＦＴ部４４に対応する）、５３は光電変換部５１に
バイアス電圧を与えるバイアス線、５４ａ、５４ｂ、５
４ｃはＴＦＴ５２にスイッチング信号を伝達するゲート
線、５５ａ、５５ｂ、５５ｃはＴＦＴ５２を通過した電
子を転送する信号線、５６は信号線５５ａ、５５ｂ、５
５ｃから一つの信号線を選択し信号電子を増幅する読み
取りＩＣ（読み取りデバイス）、５７は増幅されたアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル
変換器（Ａ／Ｄ：Analog-to-digital converter）、５
８はＴＦＴ５２のスイッチング動作を制御するゲート駆
動装置である。

【０００８】図８において、センサ画素全面を覆う図示
されていない蛍光体に放射線が照射されると、蛍光体は
その強度に比例した蛍光を発する。光電変換部５１はこ
の蛍光を捕捉し信号電子正孔対に変換する。ゲート駆動
装置５８がゲート線５４ａをHighにすると、このゲート
線５４ａに接続された横一列のＴＦＴ全てがＯＮにな
る。すると光電変換部５１に蓄積された信号電子正孔対
は信号線５５ａ、５５ｂ、５５ｃに転送される。そして
読み取りＩＣ５６が信号線５５ａを選択すると、この信
号線５５ａに転送されている電子（図８の左上のＴＦＴ
部５２から転送された電子）が増幅されて読み取られ、
Ａ／Ｄ５７でデジタル信号に変換される。続いて読み取
りＩＣ５６は５５ｂおよび５５ｃを順次選択し、それぞ
れの信号線に転送されている電子が順次読み取られる。
この動作によって図８においてゲート線５４ａに接続さ
れた横一列分の３画素の信号電子が読み取られ、デジタ
ル信号に変換される。次にゲート線５４ｂおよび５４ｃ
が順次選択され、同様にゲート線５４ｂおよび５４ｃに
接続された横一列分のそれぞれ３画素の信号電子が順次
読み取られ、デジタル信号に変換される。

【０００９】以上では蛍光体を用いたＦＰＤの動作原理
について説明したが、アモルファスセレン等を使用した
ＦＰＤの動作原理もほぼ同様である。両者の相違は、蛍
光を光電変換する代わりにアモルファスセレン等が放射
線を直接光電変換して電子正孔対を生成することであ
り、この電子正孔対の数を信号として読み出す動作はま
ったく同様である。

【００１０】ところでＦＰＤに使用されるセンサは数百
万画素からなっているが、各画素の特性は微妙に異なっ
ている。特に画像センサとして重要な特性は、暗電流特
性と感度特性である。そこでＦＰＤではこれらの特性を
補正する処理を実施し、実質上各画素の特性が均一なセ
ンサとして使用している。この補正処理は蛍光体を用い
た方式や、アモルファスセレン等を使用する方式に共通
である。以下に暗電流特性と感度特性の補正方法につい
て説明する。

【００１１】暗電流特性の補正方法について説明する。
ここで暗電流とはセンサへの入力がないときに測定され
る電流であり、ランダム成分と定常的なオフセット成分
からなるとする。暗電流がセンサ入力に依存しないと仮
定すると、センサに信号を入力したときの画像からセン
サに信号を入力しないときの画像を引くことで、画素毎
に異なるオフセット成分の補正が可能となる。センサに
信号を入力したときの放射線画像をＸ₀(x,y)、その直後
に測定される暗電流画像をＤ₁(x,y)とすると、暗電流補
正後の１次暗電流補正画像Ｃ_1X(x、y)は次式で表され
る。ただしｘ，ｙは２次元配列した画素のアドレスであ
る。また前記ランダム成分をＲ(x,y)、定常的なオフセ
ット成分をＦ(x,y)としている。

【００１２】次に感度特性の補正について説明する。感
度補正はセンサを構成する画素の感度特性ばらつきを補
正する処理である。感度特性が定常的であると仮定する
と、センサに信号を入力したときの画像をセンサに一様
な入力を与えたときの画像で割ることで、画素毎に異な
る感度特性の補正が可能となる。センサに一様な入力を
与えたときの出力をＷ(x,y)とすると、感度補正後の補
正画像Ｃ₁(x,y)は次式で表される。

【００１３】次に放射線撮影装置の機械的構成について
説明する。放射線撮影装置の機械的構成は３種類に大別
される。一番目は据え置き型撮影装置でありスタンドや
ベッドに放射線撮影装置を組み込んだ装置である。放射
線発生装置と放射線撮影装置を機械的に一体化する装置
も存在する。二番目は移動型撮影装置であり、放射線発
生装置と放射線撮影装置を機械的に一体化すると共に、
その両者を台車に載せて移動を可能にした装置である。
三番目はカセッテと呼ばれる可搬型撮影装置であり、蛍
光スクリーンとフィルムを軽量な暗箱に収納し、据え置
き型撮影装置では撮影が困難な撮影手法や病室撮影等に
利用されている。カセッテは日本工業規格（ＪＩＳ）Ｚ
４９０５にその規格が制定されている。近年では蛍光ス
クリーンとフィルムの代わりにイメージングプレートを
暗箱内に挿入したＣＲ装置もカセッテと呼ばれている。
さらに可搬型ＦＰＤが開発されようとしており、カセッ
テと同様の使用形態が期待されることから、可搬型ＦＰ
Ｄも広義のカセッテと呼ぶことができる。

【００１４】従来のＳ／Ｆ系を用いたカセッテの構造を
図９を用いて説明する。図９において６０はカセッテ、
６１は暗箱の一部を構成する裏ぶた、６２は蛍光スクリ
ーンとフィルムを一体的に保持し密着させるためのクッ
ション、６３は放射線吸収が少なくかつ遮光性を有する
表板、６４はカセッテ６０を保持するための側溝であ
る。一般にカセッテ筐体はＡｌ等の軽合金をフレームと
し、表板には放射線吸収が少なく遮光性を有しかつ強度
に優れるＡｌ合金あるいは強化炭素繊維板（ＣＦＲＰ）
などが使用され、軽量でありながら堅牢な構造となって
いる。特に表板６３には患者の体重が負荷されることが
多いため、図９の上下方向の荷重に対して十分な強度を
有することが必要とされている。

【００１５】以下に詳しく述べるように、Ｓ／Ｆ系に使
用される蛍光スクリーンは荷重に対して十分な強度を有
する。またフィルムも局所的な負荷が掛からない限り
は、荷重に対し画質が変化しない特性を有している。そ
してカセッテ自体は堅牢に作成されている。以上からＳ
／Ｆ系のカセッテにおいては、患者体重程度の荷重負荷
に対して十分な強度と画質が保証されている。このこと
はＣＲ装置のカセッテも同様である。

【００１６】次にＦＰＤカセッテの構造を図１０を用い
て説明する。図１０において、７１はＦＰＤであり、基
本的に蛍光スクリーン７１ａとa-Siセンサ７１ｂと基板
７１ｃで構成されている。基板７１ｃは、半導体素子と
の化学作用のないこと、半導体プロセスの温度に耐える
こと、寸法安定性などの必要性からガラス板が多く用い
られる。結晶Ｓｉ基板を用いる場合もある。このような
ガラス基板７１ｃ上にa-Siセンサ７１ｂが半導体プロセ
スにより２次元配列的に形成される。蛍光スクリーン７
１ａは基板７１ｃと接着によって一体化されている。そ
してこれらはＦＰＤ７１として金属製の基台７２に固定
されている。ＦＰＤ７１を基台７２に固定する際は、基
台７２の寸法基準である４角部（不図示）に対して、Ｐ
ＤＦ７１に形成される検出器の２次元的配列パターンが
所望の相対位置関係にあるように不図示の工具で規制さ
れる。７３は光電変換された電気信号を処理する電子部
品（不図示）を搭載した回路基板であり、フレキシブル
回路基板７４によってa-Siセンサ７１ｂと接続されてお
り、基台７２の裏側に設けられた突起（不図示）に対し
て固定されている。

【００１７】フレキシブル回路基板７４はa-Siセンサ７
１ｂからの電気信号を読み出すための信号線および制御
線が配線されており、基板７１ｃの外周に対して複数配
置されている。各フレキシブル回路基板７４は基台７２
の側方を通り基台７２の裏面に配置された回路基板７３
まで引き回されている。そしてこれらの放射線画像検出
ユニットは筐体本体７５ａ内部に内包され、基台７２を
介して筐体に固定される。更に放射線透過性の筐体蓋７
５ｂで密閉され放射線像撮影装置（ＦＰＤカセッテ）が
構成される。

【００１８】以上説明したように、ＦＰＤカセッテでは
センサにガラス基板７１ｃを使用しているが、金属製の
基台７２がガラス基板７１ｃの背面全体から保持してい
るため、Ｓ／Ｆ系カセッテと同様に図１０の上下方向の
荷重に対して基本的に強い構造となっている。ただし設
計値を超えて荷重が負荷された場合は、加重によって筐
体蓋７５ｂが変形してＦＰＤ７１に接触し、センサ破壊
が生じる恐れがある。そこでユーザーズマニュアル等に
荷重許容値を明記し、許容値以上の荷重が負荷されない
ようにしている。なおアモルファスセレン等を使用した
ＦＰＤカセッテも同様の構造が考えられる。

【００１９】ＦＰＤに使用される蛍光体について説明す
る。ＦＰＤに使用される蛍光体は、大きく分けて２種類
が使用される。一つは従来のＳ／Ｆ系で使用されていた
ZnCdS:Ag、CaWO₄およびGd₂O₂S:Tbに代表される粉体蛍光
体を樹脂等のバインダで固め、紙およびＰＥＴ（Polyet
helene terephthalate）等の基板に塗布した蛍光スクリ
ーンである。図１１は粉体蛍光体からなる蛍光スクリー
ンの断面図であり、２０は蛍光スクリーン、２１は蛍光
体層を機械的磨耗から保護する透明な保護層、２２は蛍
光体層、２３は基板である。これら蛍光スクリーンの機
械的特徴は図１１において上下方向、すなわち板状の蛍
光スクリーン面に垂直方向の荷重に対して強い構造を有
することである。これは機械的強度に優れる直径１０μ
ｍ程度の微粒子蛍光体結晶をバインダで強固に固めてい
るからである。さらに塗布層内に精密な構造を有さない
ことも寄与している。

【００２０】もう一つはCsI:Tl、CsBr、RbBr:Tl⁺に代表
される柱状化結晶蛍光体である。針状化結晶と呼ばれる
こともある。図１２は柱状化結晶蛍光体からなる蛍光ス
クリーンの断面図であり、３０は蛍光スクリーン、３１
は蛍光体層を機械的磨耗および湿度から保護する透明な
保護層、３２は柱状化結晶、および３３はガラスまたは
Ａｌからなる基板である。Ｉa-VIIb化合物、すなわちハ
ロゲン化アルカリの一部は蒸着等の手法を使用して真空
中で結晶成長させると、柱状に結晶が成長することが知
られている。CsI:Tlの場合、直径約１０μｍ、高さ５０
０μｍ以上の柱状化結晶を成長させることが可能であ
る。放射線励起により柱内部で発光した蛍光は、光ファ
イバと同様に柱状化結晶内で導光される。このため柱状
化結晶蛍光体は蛍光体層を厚くしても、粉体蛍光体に比
較して鮮鋭度の劣化が少ない。また蛍光体層を厚くする
と放射線を効率よく捕捉できるため、鮮鋭度を損なうこ
となく被曝線量軽減および画質、特に粒状性改善が可能
となる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところがＦＰＤでは一
般にガラス基板あるいは結晶Si基板を使用しているた
め、荷重負荷に対して破壊点が存在し、設計値を大きく
超える荷重が負荷されると不可逆的な破壊が発生する恐
れがある。また柱状化結晶蛍光体の機械的強度は粉体蛍
光体に比較して弱い。たとえば、図１２の上下方向に荷
重を加えた場合、柱状構造が破壊される恐れがある。ま
た斜め方向に荷重が負荷されると柱状化結晶と基板の蒸
着面が剥離する恐れがある。これらの現象が起きると鮮
鋭度が悪化する、あるいは発光量が周囲と大きく異なる
など、画質に影響を与える可能性がある。またハロゲン
化アルカリ蛍光体は一般に水溶性が高く、水分を吸収す
ることでその特性が変化する。このため、もし荷重負荷
によって保護層３１が破断すると蛍光体が水分を吸収し
て劣化する可能性がある。

【００２２】またＦＰＤではセンサを構成する画素毎の
特性ばらつきを補償するために、暗電流補正と感度補正
が行われている。ところがＦＰＤに荷重が負荷される
と、信号電荷を蓄積する静電容量が変化するため、暗電
流特性および感度特性が変化する可能性がある。また蛍
光体によっては荷重負荷により発光量が変化し、結果と
して感度が局所的に変動する可能性がある。同様にアモ
ルファスセレン等の光電変換媒体では荷重負荷によって
バイアス電界強度が変化し、感度の一部をなす電荷収集
効率が局所的に変動する可能性がある。

【００２３】このような荷重負荷による破壊および画質
変化の可能性はカセッテに顕著であるが、据え置き型放
射線撮影装置あるいは移動型放射線撮影装置においても
同様の可能性はある。もちろんすでに述べたようにユー
ザーズマニュアル等に荷重許容値が明記されているが、
実際に使用する際に患者が与えようとしている負荷を見
積もることは難しい。したがってガラス基板あるいは結
晶Ｓｉ基板を使用したＦＰＤ、あるいはＦＰＤに限らず
微細な構造を有する蛍光体を使用した放射線撮影装置に
対して、荷重負荷を制御することが課題として挙げられ
る。

【００２４】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、放射線検出器に加わ
る荷重を検出して、過荷重の負荷による装置の破壊を防
止可能とすることにある。

【００２５】また、本発明の他の目的は、荷重負荷によ
る画質変化を補償し、高画質な放射線撮影画像を提供可
能とすることにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による放射線撮影装置は、検出面と該検出面
上に到達した放射線に基づいて放射線画像を得る放射線
検出手段と、前記検出面上に加わる荷重を検出する荷重
検出手段とを備える。

【００２７】また、好ましくは、上記放射線撮影装置に
おいて、前記荷重検出手段によって検出された荷重量に
応じて警告を発する警告手段を更に備える。

【００２８】また、好ましくは、上記放射線撮影装置に
おいて、前記荷重検出手段によって検出された前記検出
面上への荷重に基づいて前記放射線検出手段によって得
られた放射線画像を補正する補正手段を更に備える。

【００２９】また、上記の目的を達成するための本発明
による放射線撮影装置の制御方法は、検出面と該検出面
上に到達した放射線を検出して放射線画像を得る放射線
検出手段を有する放射線撮影装置の制御方法であって、
前記検出面上に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、
前記荷重検出工程で検出された荷重が所定値を越える場
合に、前記放射線検出手段による放射線画像の撮影を禁
止し、警告を行う警告工程とを備える。

【００３０】また、上記の目的を達成するための本発明
の他の態様による放射線撮影装置の制御方法は、検出面
と該検出面上に到達した放射線を検出して放射線画像を
得る放射線検出手段を有する放射線撮影装置の制御方法
であって、前記検出面上に加わる荷重を検出する荷重検
出工程と、前記荷重検出工程において検出された前記検
出面上への荷重に基づいて前記放射線検出手段によって
得られた放射線画像を補正する補正工程とを備える。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００３２】［第１の実施形態］図１は、第１の実施形
態による放射線撮影装置の構成を示すブロック図であ
る。図１において１は放射線撮影装置であるＦＰＤカセ
ッテ、２は放射線を通過させるが外光を遮断する筐体、
３はＦＰＤカセッテ１に負荷されている荷重を検出し荷
重信号を出力する荷重センサ、４は放射線画像を検出す
るＦＰＤ、５は負荷されている荷重が規定値を超えたと
きに操作者に警告を発する警告ユニット、６は放射線撮
影装置の動作を制御するＣＰＵ、７は放射線撮影装置の
バスライン、８は放射線発生装置、９は操作者が放射線
曝射要求を出力する曝射スイッチ、１０は画像および情
報を保存する保存ユニット、１１は操作画面表示のため
の表示ユニットである。

【００３３】荷重センサ３として例えば次の構成が考え
られる。まずピエゾ素子に代表される圧電素子（電歪素
子）を使用した荷重センサが利用可能である。ピエゾ素
子は圧力に応じた起電力特性を有しているため、筐体２
とＦＰＤ４の間にピエゾ素子を設け、ピエゾ素子の起電
力を測定することで、ＦＰＤカセッテ１に負荷されてい
る荷重を検出することが可能となる。同様に、ばね構造
＋スイッチからなる変位計や、あるいはload cellも利
用可能である。さらに、これらの素子を２次元的に配置
することで、荷重分布も検出可能となる。なお、素子を
２時限的に配列しても放射線画像への影響は防止するこ
とができる。なぜなら、比較的Ｘ線透過率の高い素子を
用いた場合、素子でＸ線が多少遮られた部分はセンサの
感度低下と同じと見なすことができ、上記（１）〜
（６）式を用いて示した感度補正等によってあたかも素
子がないかのように扱うことができるからである。

【００３４】また筐体２とＦＰＤ４の間に気体等の流体
を封止した風船を挿入し、ＦＰＤ４の有効撮影領域外で
風船の変位あるいは圧力を測定することで、ＦＰＤカセ
ッテ１に負荷されている荷重を測定することが可能であ
る。この構成では筐体２とＦＰＤ４の間に存在する物質
は風船を構成する薄膜と気体のみであるため、高い放射
線透過率が期待できる。またＦＰＤ4の有効撮影領域内
に機械的構造を有しないため、荷重センサ３の構造が放
射線画像に写り込む可能性が低く、荷重センサとして好
適である。さらに荷重センサ３としてタッチパネルや歪
ゲージ等の利用も可能である。

【００３５】図２は本実施形態による放射線撮影装置の
動作を説明するフローチャートである。

【００３６】まずＦＰＤカセッテ１に荷重が負荷されて
いないときのＦＰＤカセッテ１の動作について説明す
る。操作者が放射線曝射スイッチ９を押すと、ＣＰＵ６
は荷重センサ３の出力を検出するよう動作し、荷重が負
荷されていないことを確認する（ステップＳ１０、Ｓ１
１、Ｓ１２）。するとＣＰＵ６は放射線発生装置８に曝
射許可信号を送信し（ステップＳ１４）、放射線が曝射
される。被写体を透過した放射線は、筐体２を構成する
ＣＦＲＰを通過して荷重センサ３に至る。荷重センサ３
は放射線に対して高い透過性を有していることから、放
射線は殆ど吸収されることなくＦＰＤ４に到達する。Ｆ
ＰＤ４はＣＰＵ６の命令を基に放射線画像を読み取り、
保存ユニット１０に画像信号を送る。

【００３７】次にＦＰＤカセッテ１に荷重が負荷された
場合を説明する。操作者が放射線曝射スイッチ９を押す
と、ＣＰＵ６は荷重センサ３から出力される荷重の大き
さに応じた荷重信号を検出する（ステップＳ１０、Ｓ１
１）。ＣＰＵ６は荷重信号と予め設定された荷重許容値
を比較し（ステップＳ１２、Ｓ１３）、許容値以下であ
れば放射線発生装置８の曝射許可信号を送信し（ステッ
プＳ１４）、放射線が曝射される。もし荷重信号が荷重
許容値を超えた場合は、ＣＰＵ６は当該操作による曝射
を禁止し、警告ユニット５を動作させて、操作者に対し
許容値を超えた荷重が負荷されていることを知らせる
（ステップＳ１３、Ｓ１５）。そこで操作者は荷重負荷
が許容値を超えないように患者の体位あるいはＦＰＤカ
セッテ１の位置を修正する。再び操作者が放射線曝射ス
イッチ９を押し、放射線曝射が開始され撮影動作が完遂
される。

【００３８】警告ユニット５が発する警告としては、例
えばランプの点灯および点滅など光を用いることが可能
である。またブザーの発令および間歇発令など音響を用
いた信号も利用可能であり、もちろん光と音響を組み合
わせた警告も利用可能である。さらには放射線撮影装置
に組み込まれている表示ユニット１１に警告画面を表示
するようにしてもよい。

【００３９】なお、以上に説明した実施形態では、曝射
スイッチ９による放射線曝射要求信号に連動して、ＣＰ
Ｕ６は荷重センサ３の荷重信号を確認していた。しかし
ながら、放射線曝射要求信号に関わらず定期的に荷重信
号を確認するようにしてもよい。このように構成すれ
ば、実質的に荷重信号を常時確認することが可能とな
り、より迅速に過荷重を検出することができ、より確実
な放射線撮影装置の保護を実現できる。

【００４０】また、ＣＰＵ６に設定される荷重許容値は
単一値のみでなく複数値を設定可能である。そして荷重
許容値のレベルに応じて、警告ユニット５が発令する警
告の内容を異ならせるべく設定することも可能である。
例えば低レベル許容値を超えた場合は低音量の間歇音響
発令を行い、高レベル許容値を超えた場合は大音量の連
続音響発令を行うことも可能である。また、ＦＰＤカセ
ッテ１に現在負荷されている荷重値（荷重値の分布）を
表示ユニット１１に表示することも可能である。このよ
うなレベル別の荷重許容値とそれに応じた警告発令ある
いは表示を行うことで、操作者は現在負荷されている荷
重値を知ることができるため、荷重負荷によるセンサ破
壊あるいは画質劣化を未然に防止することが可能にな
る。

【００４１】［第２の実施形態］上記の第１の実施形態
では、ＦＰＤ４と荷重面との間に荷重センサ３を介在さ
せる構成を説明した。第２の実施形態では、ＦＰＤ４そ
のものを荷重センサとしても利用する。一般にＦＰ４Ｄ
の画質は荷重を負荷すると変化する。これはＦＰＤに荷
重が負荷されると、暗電流特性および感度特性が変化す
る可能性があるためである。これらの特性を利用してＦ
ＰＤそのものを荷重センサとして利用することができ
る。

【００４２】図３は第２の実施形態による放射線撮影装
置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態によ
る構成（図１）との相違点は、筐体２内に荷重センサ３
が存在しないことと、保存ユニット１０に暗電流画像／
荷重分布対応データ１０ａ（後述）が格納されている点
である。

【００４３】本実施形態では、ＦＰＤの荷重に対する暗
電流特性に注目する。ＦＰＤに荷重を負荷すると信号電
荷を蓄積する静電容量が変化するため、暗電流特性が変
化する。荷重が短時間の範囲内で一定の場合は、（１）
式から（３）式に示した暗電流補正方法を用いることで
画質への影響はなくなる。ところが（２）式に示される
暗電流そのものに注目した場合は、静電容量の変化によ
り暗電流画像は局所的な変化を示す。したがって、暗電
流画像の変化と負荷される荷重の関係を予め測定してお
くことで、暗電流画像と荷重分布は一義に対応付けが可
能になる。

【００４４】そこで第２の実施形態では、予め暗電流画
像の変化と負荷される荷重の関係を測定して、当該関係
を示す暗電流画像／荷重分布対応データ１０ａを保存ユ
ニット１０に保存しておく。例えば、図１３に示すよう
な暗電流変動ΔＤａｒｋと荷重変動ΔＷｅｉｇｈｔの関
係をＬＵＴとして保持する。そして、ＣＰＵ６を用い
て、撮影有無に関わらず定期的にＦＰＤ４の暗電流画像
を検出および解析する（無荷重時の暗電流画像との差分
に基づいて荷重変動が得られる）ことで、荷重分布の検
出が可能になる。この方法を用いると荷重センサ３が不
要になるため、コスト的に有利である。また筐体２とＦ
ＰＤ４の間に放射線を散乱および吸収する物質がなくな
るため、画質および被曝線量に有利である。

【００４５】［第３の実施形態］次に荷重負荷に起因す
る感度特性変動よる画質変化を補償する放射線撮影装置
について説明する。図４は、第３の実施形態による放射
線撮影装置の構成を示すブロック図である。図４におい
て、１は放射線撮影装置であるＦＰＤカセッテ、２は放
射線を通過させるが外光を遮断する筐体、３はＦＰＤカ
セッテ１に負荷されている荷重を検出し荷重信号を出力
する荷重センサ、４は放射線画像を検出するＦＰＤ、５
は負荷されている荷重が規定値を超えたときに操作者に
警告を発する警告ユニット、６は放射線撮影装置の動作
を制御するＣＰＵ、７は放射線撮影装置のバスライン、
８は放射線発生装置、９は操作者が放射線曝射要求を出
力する曝射スイッチ、１０は画像および情報を保存する
保存ユニット、１１は操作画面表示のための表示ユニッ
ト、８０は画質変化を補償する画像処理ユニットであ
る。画像処理ユニット８０の詳細な構成、動作について
は図５および図６を参照して後述する。

【００４６】図５は第３の実施形態による放射線撮影装
置の動作を説明するフローチャートである。また、図６
は第３の実施形態による放射線撮影装置の画像処理ユニ
ットの構成を示すブロック図である。

【００４７】まず、予め暗電流画像と荷重分布の関係、
荷重分布と感度分布の関係、あるいは直接に暗電流画像
と感度分布の関係を測定し、暗電流画像と感度分布の関
係を示す暗電流画像／感度分布対応データ１１００を保
存ユニット１０に記憶する（ステップＳ２１）。またＦ
ＰＤ４の感度補正に使用するために、ＦＰＤ４に一様な
入力を与えたときの白画像１１０１を保存ユニット１０
に記憶する（ステップＳ２２）。

【００４８】放射線撮影時において、ＣＰＵ６は荷重セ
ンサ３を用いて、ＦＰＤ４に負荷される荷重をモニタし
ている。荷重が許容値を越えた場合は、第１の実施形態
で説明したように警告ユニット５を用いて所定の警告を
行う（ステップＳ２４、Ｓ３２）。なお、第２の実施形
態で説明したように、ＦＰＤ４の暗電流画像を検出する
ことにより荷重センサ３を省略することも可能である。
この場合、ＣＰＵ６はＦＰＤ４を定期的に駆動してその
暗電流画像を検出し、ＦＰＤカセッテ１に負荷される荷
重をモニタする。

【００４９】操作者が曝射スイッチ９を押して放射線曝
射要求が出力されると、ＣＰＵ６は直ちに暗電流画像１
１０２を撮影し保存ユニット１１に保存する（ステップ
Ｓ２５、Ｓ２６）。続いてＣＰＵ６は放射線曝射許可信
号を放射線発生装置８に発令する。放射線発生装置８は
この許可信号に従って放射線をＦＰＤカセッテ１に向か
って放射する。患者を透過してＦＰＤ４に到達した放射
線は、ＣＰＵ６に制御されたＦＰＤ４によって放射線画
像１１０３として読み出され、保存ユニット１０に一次
的に記憶される（ステップＳ２７）。

【００５０】次に、ステップＳ２８〜Ｓ３０において画
像処理ユニット８０による放射線画像１１０３の補正を
行う。ＣＰＵ６は、まずステップＳ２６で得た暗電流画
像１１０２と、ステップＳ２１で予め測定され、保存さ
れた暗電流画像／感度分布対応データ１１００を用い
て、荷重分布によって生じた感度特性変動分画像を作成
する（ステップＳ２８、感度特性変動分画像生成部１１
１０）。次にＣＰＵ６は、ステップＳ２２で予め記憶し
た白画像１１０１とステップＳ２８で得た感度特性変動
分画像を乗算することで、放射線撮影を実行した時点で
の感度分布画像を作成する（ステップＳ２９、感度分布
画像生成部１１１１）。そして放射線画像を感度分布画
像で割算することで補正後の放射線画像１１０１を得る
（ステップＳ３０、画像補正部１１１２）。ステップＳ
３０で得られた補正後画像１１０１は、たとえば保存ユ
ニット１０に保存するべく出力される（ステップＳ３
１）。こうして得られた補正後画像１１０１は、荷重分
布による感度分布の変化が排除されたものとなるので、
荷重分布の影響を受けない放射線撮影を行うことが可能
になる。

【００５１】まず荷重の掛からない状態の暗電流画像を
保存する。より正確には（６）式ののＤ_W(x,y)である。
また荷重と暗電流画像変動分の関係を示すＬＵＴおよび
暗電流画像変動分と感度特性変動分の関係を示すＬＵＴ
を作成する。このＬＵＴを図１３に示す。図１３におい
て、ΔＤａｒｋとΔＷｅｉｇｈｔの関係が荷重と暗電流
画像変動分の関係を示すＬＵＴであり、ΔＤａｒｋとΔ
Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙが暗電流画像変動分と感度特性
変動分の関係を示すＬＵＴである。あるいは暗電流画像
を介さずに荷重と感度特性変動分の関係を直接示すＬＵ
Ｔを作成することも可能である（図１３の第３象限）。
このＬＵＴを用いて、荷重分布より感度特性変動分画像
を得る。以上で得られた感度特性変動分画像を画素毎に
（６）式で得られたＣ_W(x,y)に加算して新たなＣ'_W(x,
y)を作成し、これを用いて（６）式に示す感度特性の補
正を行うことで荷重変動による感度変化に対応した画像
処理が行われる。なお、これらの処理は(x,y)単位で、
すなわち画素毎で行われる。

【００５２】なお本実施形態では暗電流画像から撮影時
の荷重分布を得たが（ステップＳ２６）、これに限られ
るものではない。荷重分布による感度特性変動分画像が
作成可能であればよく、荷重分布検出の方式は問われる
ものではない。また本実施形態では荷重分布による画質
変化として感度変化に着目したが、荷重分布による暗電
流変化を補正する構成を設けてもよい。例えば前述のピ
エゾ素子を利用した２次元荷重分布検出機構を用いて暗
電流特性変動分画像を取得し、この暗電流特性変動分画
像を使用して正確な暗電流補正を行うことが可能であ
る。この方法は荷重負荷が時間的に変動し、（３）式に
示す暗電流補正が一部破綻する場合（（３）式が成立す
る仮定として完全には同一でないタイミングで撮影され
る暗電流画像Ｄ₀とＤ_nがほぼ等しいことがある。ところ
が荷重分布が時間的に変動するとこの仮定は破綻する。
つまり（３）式に示す演算を行っても暗電流特性の補正
を正確に行うことができなくなる）に有効である。

【００５３】以上の各実施形態においてＦＰＤカセッテ
を例に挙げて説明したが、本発明の範囲はＦＰＤカセッ
テに限定するものではない。据え置き型放射線撮影装置
あるいは移動型放射線撮影装置においても撮影部に荷重
負荷が掛かる可能性はある。ガラス基板あるいは結晶Si
基板を使用したすべてのＦＰＤ、あるいはＦＰＤに限ら
ず微細な構造を有する蛍光体を使用した放射線撮影装置
に対して、荷重負荷を制御する必要のある放射線撮影装
置に適用が可能である。

【００５４】以上説明したように、上記各実施形態の放
射線撮影装置によれば、放射線撮影装置に、ＦＰＤに加
わる荷重負荷を検出する構成を設けることで、放射線撮
影装置に負荷されている荷重を検出し、かつ荷重許容値
を超える負荷が掛かった場合に操作者に警告を与えるの
で、放射線撮影装置の荷重負荷による破壊を未然に防ぐ
ことができる。

【００５５】また、上記各実施形態の放射線撮影装置に
よれば、上述の荷重負荷検出機構によって現在負荷され
ている荷重を検出し、これを操作者に表示することが可
能となる。これにより、放射線撮影装置の荷重負荷によ
る破壊を未然に防ぐことができる。同時に操作者は放射
線撮影装置に現在掛かっている荷重負荷を知ることがで
きるため、荷重破壊の不安なく撮影作業を遂行すること
ができる。

【００５６】また、第２の実施形態の放射線撮影装置に
よれば、放射線検出機構を用いて荷重負荷の検出が行わ
れる。放射線検出機構と荷重負荷検出機構とを兼用する
ことにより、放射線撮影装置の荷重負荷による破壊を未
然に防ぐことができると同時に、特別な荷重負荷検出機
構を不要としたことによって低価格化を実現でき、かつ
画質および被曝線量低減に優れる放射線撮影装置を実現
できる。

【００５７】また、第３の実施形態によれば、荷重によ
って変化する画質を補償する機構を設けたので、放射線
撮影装置の荷重負荷による破壊を未然に防ぐことができ
ると同時に、荷重負荷による画質変化の影響を受けない
高画質の放射線撮影装置を実現できる。

【００５８】なお、上記各実施形態の構成において、Ｃ
ＰＵ６によって実行される処理の一部を外部コンピュー
タによって行うようにしてもよい。たとえば、荷重セン
サ３による出力やＰＤＦ４による放射線撮影画像の出力
を外部のコンピュータに出力するようにして、外部コン
ピュータ上で警告、画像補償等の処理を行うようにして
もよい。

【００５９】特に放射線検出器として放射線平面検出器
（フラットパネルディテクタ）を用いた放射線撮影装
置、および蛍光体に微細な構造を有するCsI:Tl等を用い
た放射線撮影装置において、過荷重による破壊の防止、
荷重による画質変化を補償することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放射線検出器に加わる荷重を検出することが可能とな
り、過荷重の負荷による装置の破壊を防止することが可
能となる。また、本発明によれば、荷重負荷による放射
線撮影画像の画質変化を補償し、高画質な放射線撮影画
像を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による放射線撮影装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】本実施形態による放射線撮影装置の動作を説明
するフローチャートである。

【図３】第２の実施形態による放射線撮影装置の構成を
示すブロック図である。

【図４】第３の実施形態による放射線撮影装置の構成を
示すブロック図である。

【図５】第３の実施形態による放射線撮影装置の動作を
説明するフローチャートである。

【図６】第３の実施形態による放射線撮影装置の画像処
理ユニットの構成を示すブロック図である。

【図７】ＦＰＤのセンサを構成する１画素の断面図であ
る。

【図８】ＦＰＤセンサにおけるセンサ読み取りの動作原
理を説明する図である。

【図９】一般的なＳ／Ｆ系を用いたカセッテの構造を示
す図である。

【図１０】一般的なＦＰＤカセッテの構造を説明する図
である。

【図１１】粉体蛍光体からなる蛍光スクリーンの断面図
である。

【図１２】柱状化結晶蛍光体からなる蛍光スクリーンの
断面図である。

【図１３】荷重変動分と暗電流画像変動分の関係、およ
び暗電流画像変動分と感度特性変動分の関係を示す図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｔ 1/164 Ｇ０１Ｔ 1/24 1/24 Ｈ０４Ｎ 5/32 Ｈ０４Ｎ 5/32 Ａ６１Ｂ 6/00 ３５０ＺＦターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG21 JJ05 LL30 MM09 4C093 AA01 CA01 CA38 EB13 EB17 EB30 FB12 FC18 FF01 5C024 AX12 CX32 CX33 CY50 GY31 HX29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出面と該検出面上に到達した放射線に
基づいて放射線画像を得る放射線検出手段と、前記検出面上に加わる荷重を検出する荷重検出手段とを
備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】前記荷重検出手段によって検出された荷
重量に応じて警告を発する警告手段を更に備えることを
特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項３】前記荷重検出手段によって検出された荷
重量を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする
請求項１の放射線撮影装置。
【請求項４】前記荷重検出手段は、荷重検出用の素子
を前記検出面上に２次元的に配置したものであることを
特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】前記荷重検出手段は、前記検出面上に流
体を封入した風船を有し、該風船の変位あるいは圧力を
測定することで荷重量を検出することを特徴とする請求
項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】前記放射線検出手段は光電変換素子を備
え、前記荷重検出手段は、前記光電変換素子の暗電流の変化
に基づいて前記検出面への荷重量を検出することを特徴
とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】前記荷重検出手段によって検出された前
記検出面上への荷重に基づいて前記放射線検出手段によ
って得られた放射線画像を補正する補正手段を更に備え
ることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】前記補正手段は、前記放射線検出手段に
よる放射線画像の撮影時に該放射線検出手段より暗電流
画像を取得し、該暗電流画像に基づいて外報斜線検出手
段の前記検出面における感度分布を取得し、該感度分布
を用いて前記放射線画像を補正することを特徴とする請
求項７に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】前記放射線検出手段が可搬型カセッテを
構成することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影
装置。
【請求項１０】前記放射線検出手段が放射線平面検出
器を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮
影装置。
【請求項１１】前記放射線検出手段は、柱状結晶構造
を有する蛍光体を備えることを特徴とする請求項１に記
載の放射線撮影装置。
【請求項１２】前記警告手段は光、音、画像の少なく
とも一つを用いて警告を発することを特徴とする請求項
２に記載の放射線撮影装置。
【請求項１３】検出面と該検出面上に到達した放射
線を検出して放射線画像を得る放射線検出手段を有する
放射線撮影装置の制御方法であって、前記検出面上に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、前記荷重検出工程で検出された荷重が所定値を越える場
合に、前記放射線検出手段による放射線画像の撮影を禁
止し、警告を行う警告工程とを備えることを特徴とする
放射線撮影装置の制御方法。
【請求項１４】検出面と該検出面上に到達した放射
線を検出して放射線画像を得る放射線検出手段を有する
放射線撮影装置の制御方法であって、前記検出面上に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、前記荷重検出工程において検出された前記検出面上への
荷重に基づいて前記放射線検出手段によって得られた放
射線画像を補正する補正工程とを備えることを特徴とす
る放射線撮影装置の制御方法。
【請求項１５】前記補正工程は、前記放射線検出手段
による放射線画像の撮影時に該放射線検出手段より暗電
流画像を取得する工程と、該暗電流画像に基づいて外報
斜線検出手段の前記検出面における感度分布を取得する
工程と、該感度分布を用いて前記放射線画像を補正する
工程とを備えることを特徴とする請求項１４に記載の放
射線撮影装置の制御方法。