JP2003307569A - 放射線撮影装置、放射線撮影方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
放射線撮影装置、放射線撮影方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体Info
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Abstract
させて、同期接続をすることなく適切な放射線撮影を行
うことができるようにする。 【解決手段】 第1のX線検出手段13での検出値に基
づいてX線パルスタイミングを予測して出力するタイミ
ング予測手段14と、上記タイミング予測手段14の出
力に基づいて上記第2のX線検出手段12の駆動制御を
行う駆動制御手段16とを設け、有線あるいは無線によ
るオンラインによる同期接続をすることなく適切な放射
線撮影を行うことができるようにする。
Description
射線撮影方法、コンピュータプログラム及びコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、可搬性を有す
る放射線画像撮影用電子カセッテ(以下、単に電子カセ
ッテ)に用いて好適なものである。
し、対称物を透過した放射線の強度分布を検出して対象
物の放射線画像を得るX線撮影装置が、工業用の非破壊
検査や医療診断の場で広く一般に利用されている。
としては、X線に対するフィルム/スクリーン方が挙げ
られる。これは、感光性フィルムと、X線に対して感度
を有している蛍光体とを組み合わせて撮影する方法であ
る。
する希土類の蛍光体をシート状にしたものを感光性フィ
ルムの両面に密着して保持し、被写体を透過したX線を
蛍光体で可視光に変換し、感光性フィルムで光を捉え
る。そして、フィルム上に形成された潜像を化学処理で
現像することで可視化することができる。
放射線画像を電気信号に変換し、この電気信号を画像処
理した後に、可視画像としてCRT等に再生することに
より高画質の放射線画像を得る方式が求められてきてい
る。このような放射線画像を電気信号に変換する方法と
しては、放射線の透過画像を蛍光体中に潜像としていっ
たん蓄積して、後にレーザー光等の励起光を照射するこ
とで潜像を光電的に読み出し可視像として出力する放射
線画像記録再生システムが提案されている(例えば、特
開昭55-12429号、特開昭56-11395号な
ど)。
伴い、半導体センサを使用して同様に放射線画像を撮影
する装置が開発されている。これらのシステムは、従来
の感光性フィルムを用いる放射線写真システムと比較し
て非常に広いダイナミックレンジを有しており、放射線
の露光量の変動に影響されない放射線画像を得ることが
できる実利的な利点を有している。同時に、従来の感光
性フィルム方式と異なり化学処理が要らず、即時的に出
力画像を得ることができる利点もある。
用いたシステムの一例を示す概念図である。図4におい
て、103はX線検出センサ104を内蔵したX線画像
撮影装置である。X線発生装置101によって発せられ
たX線を被写体102に照射し、被写体102を透過し
たX線を二次元の格子状に配列した光電変換素子によっ
て検出する。この検出手段から出力される画像信号を画
像処理手段105でデジタル画像処理し、モニタ106
に前記被写体のX線画像を表示する。
置され利用されてきた。しかし、近年、より迅速かつ広
範囲な部位の撮影を可能にするため、薄型で軽量な可搬
型の撮影装置(電子カセッテとも言う)が求められるよ
うになってきた。
を説明すると、このようなX線撮影などに用いる電子カ
セッテ51は、X線を可視光に変換する蛍光体51a
と、この可視光を電気信号に変換する格子状に配列され
た光電変換素子51bと、この光電変換素子をその上に
形成した基板51cと、この基板51cを支持する基台
52と、光電変換された電気信号を処理する電子部品を
搭載した回路基板53及び配線54と、これらを収納す
る筐体55と前記光電変換素子51bと回路基板53に
電源を供給する電源回路60と電源用配線61などから
構成されている。
ッテリとDC/DC電源回路からなる構成、あるいは図
示していない電源ケーブルで所定電圧を外部から供給し
てDC/DC電源で各種電圧を生成する構成などがあ
る。
部位の撮影を可能にするため、薄型で軽量な可搬型の撮
影装置、すなわち、電子カセッテが求められるようにな
っているが、X線の曝射とX線センサ駆動のタイミング
(同期)をとることが必要になる。
1−151233号に開示された技術がある。上記特開
平11−151233号では、被写体に放射線を照射し
て画像を得る放射線撮像装置において、行列状に配置さ
れた二次元撮像素子からなる放射線撮像手段と、放射線
照射状態を検出する少なくとも一つ以上の放射線検出手
段と、前記検出された放射線照射状態を判断する放射線
照射タイミング判断手段と、前記判断により前記放射線
撮像手段の動作状態を変更する駆動制御手段と、を具備
することを特徴とする放射線撮像装置を説明している。
用する。図5の150〜158において、154は駆動
制御手段がリフレッシュ制御回路RFを駆動する信号、
158は放射線撮像手段22の動作状態を示している。
イドルとは、定期的にリフレッシュ動作を行っている状
態であり、撮像準備状態とは、上述したリフレッシュ動
作と、空読み動作を行っている状態及びその後放射線照
射が行われるまでの状態を言い、撮像状態とは上述した
放射線照射を伴う光電変換動作を行っている状態を言
い、画像データ出力可能状態とは、放射線照射終了後の
光電変換動作状態及び上述の画像データ出力動作状態を
示す。
の信号150を検知すると、駆動制御手段に撮像要求信
号151を送信する。放射線制御手段は、撮像要求信号
151を受信すると、放射線撮像手段をリフレッシュ動
作させ、既定の回数の空読み動作をさせた後に、放射線
撮像手段を撮像動作に移行させると同時に放射線制御手
段に撮像準備完了信号155を送信する。
像準備完了信号155を検知すると、放射線源より放射
線を放射する。図5において、153は放射線源より放
射される放射線の出力状態を示している。
ためのフォトタイマからの出力の積算値が閾値(既定の
累積放射線照射量)に達する、あるいは放射線制御手段
にあらかじめ設定された放射線照射時間が経過すると、
放射線の照射を終了する。
しており、照射放射線量に対応した出力を放射線照射タ
イミング判断手段にリアルタイムで出力する。
検出手段23からの信号が既定の閾値を下回ると、放射
線の照射が終了したものと判断し、放射線照射終了検知
信号157を駆動制御手段に対して出力する。
157を受信すると、放射線撮像手段の撮像動作を終了
し、画像データ出力可能状態へ移行させる。ここで、画
像データ出力可能状態としたのは、必ずしも放射線照射
の終了直後に画像データ出力を行う必要は無いからであ
るが、暗電流の蓄積による画像出力のS/N悪化を考慮
するならば、放射線照射終了直後に画像データ出力を行
うことが望ましい。
X線発生装置との同期は、有線、無線に係わらず調歩的
にハンドシェイクが行われている。
平11−151233号で開示されているX線検出器、
あるいはフォトタイマの構成方法が開示されている。具
体的には、放射線源から発せられ対象物を透過した放射
線の強度分布を検出する放射線検出装置であって、放射
線の強度分布に応じて発光するシンチレータと、上記シ
ンチレータの後方に配した透明な基板上の前面に二次元
状に固体光検出素子を形成した光像検出手段と、該光像
検出手段の後方に配し前記シンチレータからの発光光の
うち前記基板を透過した光量を検出する光量モニタ手段
とを有することを特徴とする放射線検出装置を開示して
いる。
検出装置3による放射線撮影状態の構成を示す図であ
る。散乱性を削減させるための、グリッド4を透過して
X線はシンチレータ5に到達する。
ータ5と接合され、透明なガラス基板8の前面8aにフ
ォトリソグラフィ法によって二次元状に多数個の固体光
検出素子が形成されている。
1233号で定義しているX線検出器あるいはフォトタ
イマ)は、ガラス基板8の後面8bに固体光検出素子が
フォトリソグラフィ法により形成されていて、シンチレ
ータ5によって放射線Xが変換された光のうち、ガラス
基板8を透過してガラス基板8の後面8bに達する光を
検出するようになっている。
と、同期をとるためのX線検出器の配置、構成に関する
従来例を示した。しかし、カセッテなどのモバイル環境
を考えると、使用の際にはX線発生装置を特定すること
ができない問題があった。
類のX線装置との組み合わせて使用され、同期の方法を
特定することができない。極端な場合には、同期をとる
ための回路、端子が準備されていない場合もある。よっ
て、X線装置とセンサとが調歩(ハンドシェイク)をす
ることなく透視あるいは撮影ができる技術が必要であっ
た。
たもので、画像センサの透視、撮影のタイミングを発生
させて、同期接続をすることなく適切な放射線撮影を行
うことができるようにすることを目的とする。
は、第1の放射線検出手段と第2の放射線検出手段とを
有する放射線撮影装置において、上記第1の放射線検出
手段での検出値に基づいて放射線パルスタイミングを予
測して出力するタイミング予測手段と、上記タイミング
予測手段の出力に基づいて上記第2の放射線検出手段の
駆動制御を行う駆動制御手段とを有することを特徴とし
ている。また、本発明の他の特徴とするところは、上記
第1の放射線検出手段は、入射する放射線パルス周波数
の2倍以上の周波数で駆動してデータ収集を行うことを
特徴としている。また、本発明のその他の特徴とすると
ころは、上記駆動制御手段は、上記タイミング予測手段
の予測出力に基づいて上記第2の放射線検出手段の読出
しモードを切替えることを特徴としている。また、本発
明のその他の特徴とするところは、上記駆動制御手段が
変更する読出しモードは、上記第2の放射線検出手段の
ゲインであることを特徴としている。また、本発明のそ
の他の特徴とするところは、上記駆動制御手段が変更す
る読出しモードは、上記第2の放射線検出手段のスタン
バイ状態あるいはレディ状態であることを特徴としてい
る。また、本発明のその他の特徴とするところは、上記
駆動制御手段は、上記第1の放射線検出手段において放
射線が検出されるまで、上記第2の放射線検出手段をス
タンバイ状態で待機させ、上記第1の放射線検出手段に
おいて放射線が検出された後に上記第2の放射線検出手
段をレディ状態に変更することを特徴としている。ま
た、本発明のその他の特徴とするところは、上記第1の
放射線検出手段は、上記第2の放射線検出手段の基板か
ら透過してくる可視光を検知する可視センサであること
を特徴としている。また、本発明のその他の特徴とする
ところは、上記第1の放射線検出手段は、上記第2の放
射線検出手段の基板から透過してくる放射線を検知する
放射線センサであることを特徴としている。また、本発
明のその他の特徴とするところは、上記第1の放射線検
出手段は、上記第2の放射線検出手段と同一面内、かつ
上記第2の放射線検出手段の画素間に形成されたセンサ
であることを特徴としている。
検出手段と第2の放射線検出手段とを有する放射線撮影
装置を用いた放射線撮影方法において、上記第1の放射
線検出手段での検出値に基づいて放射線パルスタイミン
グを予測して出力するタイミング予測工程と、上記タイ
ミング予測工程の出力に基づいて上記第2の放射線検出
手段の駆動制御を行う駆動制御工程とを有することを特
徴としている。
の放射線検出手段と第2の放射線検出手段とを有する放
射線撮影装置を用いた放射線撮影方法をコンピュータに
実行させるプログラムにおいて、上記第1の放射線検出
手段での検出値に基づいて放射線パルスタイミングを予
測して出力するタイミング予測工程と、上記タイミング
予測工程の出力に基づいて上記第2の放射線検出手段の
駆動制御を行う駆動制御工程とをコンピュータに実行さ
せることを特徴としている。
ュータプログラムを記録したことを特徴としている。
発明の放射線撮影装置、放射線撮影方法、コンピュータ
プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体の
実施の形態について説明する。以下では、放射線として
X線の場合について説明しているが、例えば、α線、β
線、γ線であっても良い。図1に、本発明の実施の形態
の構成例を示す。X線放射管11から曝射されたX線は
図示しない被写体を透過して、第2の検出器12(以
後、X線撮像検出器)に到達して画像化が行われる。そ
して、前記X線撮像検出器12を透過したX線が、第1
の検出器13(以後、単にX線検出器、特開平11−1
51233号で定義しているX線検出器あるいはフォト
タイマ)に到達してX線の発生、停止が検出される。
3144号で開示されているように、X線撮像検出器1
2のガラス基台を透過してきた、可視光を検出する検出
器で構成されても良いし、第2の検出器12と同一の面
内に半導体形成過程で形成されてもよい。同一面内に形
成される場合は、第2の検出器12の画素間に埋め込ま
れるようにストライプ状に形成され、X線検出器13は
数本のストライプ状センサで形成されることになる。ス
トライプ状のセンサ構造に関しては、特願2002-56127号
に詳しく開示される。また、X線検出器13は、1チャ
ンネルで構成されても良いし、3チャンネルなどの複数
の検出器で構成されてもよい。複数で構成される場合
は、図示しない撮影部位入力手段に対応して、使用する
チャンネルを自動選択することが可能である。
いは患者の撮影部位に対して電子カセッテの設置が完了
した時点で、撮影準備状態になるとX線検出器13に電
力が供給されて駆動が開始される。
イミングを説明する図であり、20はX線パルス、21
は第1の読込みタイミング、22は予測出力、23は第
2の読出タイミング、24は第2のゲイン、25は第2
の電源のタイミングである。図2の21においては、駆
動が開始されて、データの取り込みが行われるタイミン
グを第1の読込タイミングの矢印で表している。
ることが可能である。透視は、少ない線量で動画像にお
ける観察に使用され、撮影前の患者の位置決めや患者の
動的な観察に使用される。他方、撮影は比較的大きな線
量で行われ、収集される画素密度も細かいモードで収集
される。
撮影が行われる場合を示しているが、透視のみを行って
もよい。ただし、本実施の形態においては透視を行わず
に単発的な撮影用X線曝射には対応することはできな
い。しかし、透視撮影は、一般的に撮影線量の100分
の1程度での線量でよく、本実施の形態によれば2〜3
発程度の透視用パルスX線曝射で、以後は同期を図るこ
とが可能である。したがって、撮影前に透視用のパルス
X線曝射を行ったとしても、数%の被曝線量アップにし
かならないので、被曝が問題になる程度ではない。
ス曝射が開始されると、X線検出器13によって曝射を
検出することが可能になる。すなわち、X線検出器13
の駆動周期はX線のパルス間隔よりも十分早い周期でサ
ンプリングされているので、曝射されるX線パルスの周
期や波形がほぼ同様であれば、次のX線パルスのタイミ
ングを予測することが可能になる。
スによって3回目の曝射パルスが予測され、以後、順次
予測が行われて予測出力結果が得られる。予測出力を正
確にするためには、X線のパルスが1msオーダである
とすれば、X線検出器13の駆動周期は1μsオーダ程
度であることが望ましいが、少なくとも入力パルス周波
数の2倍の周波数で駆動(サンプリング)すればよい。
ミング予測回路14の構成は、サンプリングされたX線
パルス波形の、オン時間とオフ時間を計算して、このオ
ン時間とオフ時間をコピーすればよい。予測精度をあげ
るには、順次計測されるパルスのオン時間とオフ時間の
平均をとって、予測をすることも考えられるし、最近の
オン時間とオフ時間のウェイトを重くして加重平均を計
算することもできる。
果から、駆動タイミング生成回路15によりX線撮像検
出器12の駆動タイミングが生成される。図中のX線撮
像検出器12の駆動タイミングは便宜的にデータの読出
しタイミングを示しているが、この読出しタイミングに
よりX線撮像検出器12の積分時間が決まる。
グ予測回路14の曝射区間を積分時間にして、それ以外
を読み出し区間に設定してもよい。また、予測パルスを
作る際にサンプリング分解能による遅延時間を考慮し
て、位相を変える(早める)ことも可能である。
タイミングで積分が行われて、X線パルスの曝射がない
と予想される期間で読出しが行われる。図2の23で示
している読出し時間は、センサの個数とAD変換周期と
AD変換器の個数で決定されるが、一般的に透視のX線
パルスの周期は30パルス/秒であるので、30パルス
/秒を満足できるように設計されている。
れてX線透視画像が撮影される。次に、透視から撮影へ
の移行タイミングについて開示する。透視から撮影への
移行は、事前の了解が必要である。一般的なX線装置を
考えるパルスX線のモードから撮影用の大きな線量のパ
ルスを出すモードへの移行には、移行時間を要する。本
実施の形態において、移行時間は2パルス分として、X
線装置と電子カセッテの間で規約が存在するものとす
る。
スは破線で表示されているが、これはX線パルスが曝射
されなかったことを示している。この空パルスをX線検
出器13の出力を介してタイミング予測回路14が検知
して、撮影モードに切り替わったことを予測する。この
予測結果をもとに、駆動制御回路16によってX線撮像
検出器12器のゲインを切替える。
インは10分の1から20分の1にする必要がある。撮
影のX線パルスのあとは、通常のパルス透視撮影に移行
するので、撮影X線パルス後のゲインは透視レベルに戻
される。
12の駆動タイミングを説明したが、タイミング予測回
路14によりX線撮像装置の電源モードを制御すること
も可能である。図2に示している待機状態とは、X線撮
像装置の消費電力が小さい状態と考えることができる。
X線撮像装置の電源を視点として構成で分割すると、セ
ンサ部分と読出し回路部分に分けることができるが、消
費電力が小さい状態とは、少なくとも読出し回路の電源
をオフにしておくことである。
に、読出し回路のアンプの消費電力は大きいからであ
る。同様に、センサ部分もオフにしておくことも可能で
あるが、センサ部分は電源投入直後では安定しないセン
サも考えられるので、その場合は、X線検出器13がオ
ンされたと同時にX線撮像装置のセンサ部分の電源はオ
ンにしておくことが望ましい。そして、センサ部、読出
し回路部の両方がオンの状態をレディ状態と定義して、
X線検出器13でX線パルスが検出された以降はX線撮
像検出器12をレディ状態に移行する。
の機器から構成されるシステムに適用しても1つの機器
からなる装置に適用しても良い。
るように各種のデバイスを動作させるように、上記各種
デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピ
ュータに対し、記憶媒体から、またはインターネット等
の伝送媒体を介して上記実施の形態の機能を実現するた
めのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシ
ステムあるいは装置のコンピュータ(CPUあるいはM
PU)に格納されたプログラムに従って上記各種デバイ
スを動作させることによって実施したものも、本発明の
範疇に含まれる。
グラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現す
ることになり、そのプログラムコード自体、およびその
プログラムコードをコンピュータに供給するための手
段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体
は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶す
る記憶媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハ
ードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−R
OM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等
を用いることができる。
ムコードを実行することにより、上述の実施の形態で説
明した機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコ
ードがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレ
ーティングシステム)あるいは他のアプリケーションソ
フト等の共同して上述の実施の形態で示した機能が実現
される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施
の形態に含まれることは言うまでもない。
ンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続され
た機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そ
のプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボー
ドや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の
一部または全部を行い、その処理によって上述した実施
の形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれる。
ば、放射線パルスタイミングを予測するようにしたの
で、画像センサの透視、撮影のタイミングを確実に発生
させることができ、有線あるいは無線によるオンライン
による同期接続をすることなく適切な撮影を行うように
することができる。
費の小さい放射線検出器をオンにしておき、この放射線
検出器の出力結果により、消費電力のより大きい放射線
撮像検出器の電源、読出しモードを制御することが可能
となり、バッテリの消費を減らすようにすることができ
るとともに、不必要な発熱を減らすようにすることがで
きる。
施の形態の同期タイミングを示す図である。
図である。
ある。
構成例を示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 第1の放射線検出手段と第2の放射線検
出手段とを有する放射線撮影装置において、 上記第1の放射線検出手段での検出値に基づいて放射線
パルスタイミングを予測して出力するタイミング予測手
段と、 上記タイミング予測手段の出力に基づいて上記第2の放
射線検出手段の駆動制御を行う駆動制御手段とを有する
ことを特徴とする放射線撮影装置。 - 【請求項2】 上記第1の放射線検出手段は、入射する
放射線パルス周波数の2倍以上の周波数で駆動してデー
タ収集を行う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】 上記駆動制御手段は、上記タイミング予
測手段の予測出力に基づいて上記第2の放射線検出手段
の読出しモードを切替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4】 上記駆動制御手段が変更する読出しモー
ドは、上記第2の放射線検出手段のゲインであることを
特徴とする請求項3に記載の放射線撮影装置。 - 【請求項5】 上記駆動制御手段が変更する読出しモー
ドは、上記第2の放射線検出手段のスタンバイ状態ある
いはレディ状態であることを特徴とする請求項3に記載
の放射線撮影装置。 - 【請求項6】 上記駆動制御手段は、上記第1の放射線
検出手段において放射線が検出されるまで、上記第2の
放射線検出手段をスタンバイ状態で待機させ、上記第1
の放射線検出手段において放射線が検出された後に上記
第2の放射線検出手段をレディ状態に変更することを特
徴とする請求項5に記載の放射線撮影装置。 - 【請求項7】 上記第1の放射線検出手段は、上記第2
の放射線検出手段の基板から透過してくる可視光を検知
する可視センサであることを特徴とする請求項1〜6の
何れか1項に記載の放射線撮影装置。 - 【請求項8】 上記第1の放射線検出手段は、上記第2
の放射線検出手段の基板から透過してくる放射線を検知
する放射線センサであることを特徴とする請求項1〜6
の何れか1項に記載の放射線撮影装置。 - 【請求項9】 第1の放射線検出手段と第2の放射線検
出手段とを有する放射線撮影装置を用いた放射線撮影方
法において、 上記第1の放射線検出手段での検出値に基づいて放射線
パルスタイミングを予測して出力するタイミング予測工
程と、 上記タイミング予測工程の出力に基づいて上記第2の放
射線検出手段の駆動制御を行う駆動制御工程とを有する
ことを特徴とする放射線撮影方法。 - 【請求項10】 第1の放射線検出手段と第2の放射線
検出手段とを有する放射線撮影装置を用いた放射線撮影
方法をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、 上記第1の放射線検出手段での検出値に基づいて放射線
パルスタイミングを予測して出力するタイミング予測工
程と、 上記タイミング予測工程の出力に基づいて上記第2の放
射線検出手段の駆動制御を行う駆動制御工程とをコンピ
ュータに実行させることを特徴とするコンピュータプロ
グラム。 - 【請求項11】 請求項10に記載のコンピュータプロ
グラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取
り可能な記録媒体。 - 【請求項12】 上記第1の放射線検出手段は、上記第
2の放射線検出手段と同一面内、かつ上記第2の放射線
検出手段の画素間に形成されたセンサであることを特徴
とする請求項1〜6の何れか1項に記載の放射線撮影装
置。
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