JP2009060954A

JP2009060954A - 放射線撮像装置

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Publication number: JP2009060954A
Application number: JP2007228955A
Authority: JP
Inventors: Nobuyasu Sakaguchi; 申康坂口; Shingo Baba; 新悟馬場; Kazuhiro Mori; 一博森
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: JP5007632B2

Abstract

【課題】サブトラクション処理を行う場合であっても、画像を適正に出力する放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】サブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得するためにＸ線管から高電圧値に応じたＸ線および低電圧値に応じたＸ線を照射するサブトラクション撮影モードＢのときに光源をＯＦＦにするように制御することで、サブトラクション処理手段で処理されたサブトラクション画像は、例えば画像の上下に輝度差が軽減されるなどのように、画像を適正に出力することができる。
【選択図】図７

Description

この発明は、放射線撮像を行う放射線撮像装置に係り、特に、放射線検出手段の放射線入射側とは逆側に光源を備えた技術に関する。

直接変換型の放射線検出器（放射線検出手段）を例に採って説明すると、放射線検出器は、放射線感応型半導体（半導体層）を備えており、放射線の入射により放射線感応型半導体はキャリア（電荷情報）に変換し、その変換されたキャリアを読み出すことで放射線を検出する。半導体層の放射線入射側とは逆側には、キャリアを収集する複数のキャリア収集電極などが２次元状に配列されて構成されており、これら放射線感応型半導体やキャリア収集電極などをアクティブマトリクス基板上に形成している。放射線感応型半導体としては、例えば非晶質のアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜が用いられる。アモルファスセレンの場合には、真空蒸着などの方法によって簡単に厚くて広い膜を形成することができるので、大面積で厚膜が可能な放射線検出器を構成するのに適している。

アモルファスセレンで放射線感応型半導体を形成した場合には、放射線感応型半導体にキャリアが残留する場合がある。かかるキャリアの残留によって残像が生じるなどの課題がある。そこで、かかるキャリアの残留を除去するために、放射線の入射動作中あるいは非照射時に放射線入射側とは逆側から光を照射する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、放射線撮像では、軟部の画像や骨部の画像を抽出するために、エネルギーサブトラクションの手法が採用される。高圧画像および低圧画像を取得して、それらの画像のサブトラクション処理を行うことで、軟部や骨部のサブトラクション画像を出力することができる。
特開２００４−１４６７６９号公報（第１−１９頁、図１−１７）

しかしながら、放射線入射側とは逆側から光を照射する光源と、サブトラクション処理とを組み合わせた場合には、以下のような問題が生じる。すなわち、通常の放射線画像では、放射線入射側とは逆側から光源から光を照射するので、上述したようにキャリアの残留を除去し、キャリアの残留による残像をも除去することができる。ただ、わずかであるが上下に輝度差（画素の信号レベル差）が生じる。サブトラクション画像では、その上下の輝度差が顕著になり、撮像による診断の弊害となっている。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、サブトラクション処理を行う場合であっても、画像を適正に出力する放射線撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備え、検出された放射線に基づいて放射線画像を得ることで放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、前記放射線照射手段が高電圧値に応じた放射線およびそれよりも低い低電圧値に応じた放射線を照射するように構成するとともに、前記放射線検出手段が前記高電圧値に応じた放射線および前記低電圧値に応じた放射線を検出して、高電圧値に応じた放射線検出信号および低電圧値に応じた放射線検出信号を出力するように構成し、その放射線検出手段は、放射線の入射により前記放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層を有した基板と、その基板の放射線入射側とは逆側に配設された光源と、前記電荷情報を読み出すことで放射線を検出する読み出し手段とを備え、前記装置は、前記高電圧値に応じた放射線検出信号に基づいて得られる高圧画像および前記低電圧値に応じた放射線検出信号に基づいて得られる低圧画像に基づいてサブトラクション処理を行うサブトラクション処理手段と、前記サブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得するために放射線照射手段から高電圧値に応じた放射線および低電圧値に応じた放射線を照射するときに前記光源をＯＦＦにするように制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、放射線照射手段は、高電圧値に応じた放射線およびそれよりも低い低電圧値に応じた放射線を照射し、放射線検出手段は、上述した高電圧値に応じた放射線および低電圧値に応じた放射線を検出して、高電圧値に応じた放射線検出信号および低電圧値に応じた放射線検出信号を出力する。そして、高電圧値に応じた放射線検出信号に基づいて高圧画像を取得するとともに、低電圧値に応じた放射線検出信号に基づいて低圧画像を取得する。ここで、上述した放射線検出手段は、放射線の入射により放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層を有した基板と、電荷情報を読み出すことで放射線を検出する読み出し手段とを備えており、半導体に電荷情報が残留しやすいが、放射線入射側とは逆側に配設された光源から光を照射することで、電荷情報の残留による残像を除去することができる。一方で、サブトラクション処理手段は、高圧画像および低圧画像に基づいてサブトラクション処理を行うが、上述した光源から光を照射すると、例えば画像の上下に輝度差（放射線検出信号のレベル差）が生じるなどのように画像が不適正に出力されてしまう。そこで、サブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得するために放射線照射手段から高電圧値に応じた放射線および低電圧値に応じた放射線を照射するときに光源をＯＦＦにするように制御手段は制御する。光源をＯＦＦにすることで、サブトラクション処理手段で処理されたサブトラクション画像は、例えば画像の上下に輝度差が軽減されるなどのように、画像を適正に出力することができる。

上述した発明において、放射線検出手段の一例は、電荷情報を読み出す信号線および電荷情報を走査する走査線を基板上に格子状に配置するとともに、電荷情報の読み出しのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチング素子および画素ごとに電荷情報を収集する画素電極を基板上に単位格子ごとに２次元マトリックス状配列で配置する（請求項２に記載の発明）。もちろん、２次元マトリックス状配列に限定されず、スイッチング素子が１個のみの非アレイタイプであってもよい。

上述した制御手段を放射線検出手段側に備えてもよいし（請求項３に記載の発明）、装置内であって、かつ放射線検出手段の外部に備えてもよい。

また、サブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得するために放射線照射手段から高電圧値に応じた放射線および低電圧値に応じた放射線を照射する（以下、「サブトラクション撮影」または「サブトラクションに関する撮影」と略記）前には、放射線画像を取得するために通常の放射線撮影を行っていることが多い。通常の放射線撮影時には、放射線入射側とは逆側に配設された光源から光を照射しているので、通常の放射線撮影によって得られた放射線画像には、電荷情報の残留がなく、それによる残像もない。それに引き続いて、光源をＯＦＦにしたサブトラクション撮影時においても、電荷情報の残留がない状態でサブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得することが可能である。特に、高圧画像の方は、通常の放射線撮影によって得られた放射線画像に転用することができる。

そこで、高圧画像に対して画像処理を行うことで放射線画像を出力するとともに、その高圧画像を用いてサブトラクション処理手段で処理された画像をサブトラクション画像とすることでサブトラクション画像を出力し、１つの高圧画像で放射線画像およびサブトラクション画像を取得する（請求項４に記載の発明）。このように取得することで、サブトラクション以外の通常の放射線撮影とサブトラクションに関する撮影とを一回の撮像で行うことができ、高電圧値に応じた放射線検出信号が通常の放射線撮影およびサブトラクションに関する撮影のためのデータを兼用することができるので、被曝線量を低減させることができる。

上述したこれらの発明において、制御手段は、放射線画像を取得するために放射線照射手段から放射線を照射（すなわち通常の放射線撮影）するときに光源をＯＮにして光を照射し、放射線画像の取得後に、光源をＯＦＦにした状態でサブトラクション処理のための放射線照射手段による放射線の照射（すなわちサブトラクション撮影）を行うように制御するのが好ましい（請求項５に記載の発明）。上述したように、光源をＯＮにした通常の放射線撮影を行った後に、光源をＯＦＦにしたサブトラクション撮影を行っている。したがって、通常の放射線撮影によって得られた放射線画像には、電荷情報の残留がなく、それによる残像もない。それに引き続いて、光源をＯＦＦにしたサブトラクション撮影時においても、電荷情報の残留がない状態でサブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得することが可能である。

この発明に係る放射線撮像装置によれば、サブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得するために放射線照射手段から高電圧値に応じた放射線および低電圧値に応じた放射線を照射するときに光源をＯＦＦにするように制御手段は制御することで、サブトラクション処理手段で処理されたサブトラクション画像は、例えば画像の上下に輝度差が軽減されるなどのように、画像を適正に出力することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮像装置のブロック図であり、図２は、Ｘ線撮影装置に用いられるフラットパネル型Ｘ線検出器の概略断面図であり、図３は、側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路であり、図４は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。本実施例では放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）を例に採るとともに、放射線撮像装置としてＸ線撮像装置を例に採って説明する。

Ｘ線撮像装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ３とを備えている。Ｘ線管２は、この発明における放射線照射手段に相当し、ＦＰＤ３は、この発明における放射線検出手段に相当する。

Ｘ線撮像装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部４や、ＦＰＤ３の走査や後述する第２ＦＰＤ制御部４２（図２、図４を参照）を制御する第１ＦＰＤ制御部５や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。

天板制御部４は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降、回転および水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。第１ＦＰＤ制御部５は、ＦＰＤ３を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御などを行う。高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与え、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御や、Ｘ線管２側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御などを行う。なお、Ｘ線管２やＦＰＤ３の走査の際には、Ｘ線管２から照射されたＸ線をＦＰＤ３が検出できるようにＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに対向しながらそれぞれの移動を行う。

Ａ／Ｄ変換器８は、ＦＰＤ３から出力された電荷信号をアナログからディジタルに変換して、ディジタル化したＸ線検出信号を出力する。コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。Ｘ線撮像装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいて画像処理部９で画像処理を行うことで被検体Ｍの撮像を行う。

画像処理部９の具体的な構成については、図５〜図７で後述する。メモリ部１１は、画像処理部９で処理された各々の画像を書き込んで記憶するように構成されている。メモリ部１１の具体的な構成についても、図５〜図７で後述する。

ＦＰＤ３は、図３に示すように、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図３、図４に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子３２が多数個（例えば、1024個×1024個）形成されており、キャリア収集電極３３ごとにスイッチング素子３２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。ガラス基板３１は、この発明における基板に相当する。

図３に示すようにキャリア収集電極３３の上にはＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、図３、図４に示すようにキャリア収集電極３３は、スイッチング素子３２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ３５からは複数本のゲートバスライン３６が接続されているとともに、各ゲートバスライン３６はスイッチング素子３２のゲートＧに接続されている。一方、図４に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ３７には増幅器３８を介して複数本のデータバスライン３９が接続されているとともに、図３、図４に示すように各データバスライン３９はスイッチング素子３２のドレインＤに接続されている。Ｘ線感応型半導体３４は、この発明における半導体層に相当する。

このように、ガラス基板３１上に薄膜トランジスタＴＦＴやＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、スイッチング素子３２やキャリア収集電極３３が２次元マトリックス状配列でガラス基板３１にパターン形成されている。このようなガラス基板３１は『アクティブマトリクス基板』とも呼ばれている。

つまり、電荷情報であるキャリアを読み出すデータバスライン３９（信号線）および電荷情報であるキャリアを走査するゲートバスライン３６（走査線）をガラス基板３１上に格子状に配置するとともに、キャリアの読み出しのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチング素子３２および画素ごとにキャリアを収集するキャリア収集電極３３（画素電極）をガラス基板３１上に単位格子ごとに２次元マトリックス状配列で配置することでＦＰＤ３は構成されている。データバスライン３９は、この発明における信号線に相当し、ゲートバスライン３６は、この発明における走査線に相当し、スイッチング素子３２は、この発明におけるスイッチング素子に相当し、キャリア収集電極３３は、この発明における画素電極に相当する。

また、ゲートドライバ３５やマルチプレクサ３７を介して、スイッチング素子３２やゲートバスライン３６やデータバスライン３９を後述する第２ＦＰＤ制御部４２（図２、図４を参照）によって駆動して電荷信号（キャリア）を読み出すことで、Ｘ線を検出する。したがって、スイッチング素子３２やゲートバスライン３６やデータバスライン３９は、この発明における読み出し手段に相当する。

なお、図２に示すように、弾性体で形成されたフレキシブル基板４０上に、増幅器３８，マルチプレクサ３７をガラス基板３１側から順に搭載している。このフレキシブル基板４０は、ガラス基板３１に形成されたデータバスライン３９（図３、図４を参照）に接続されており、ガラス基板３１のＸ線入射側とは逆側に、読み出された電荷信号（キャリア）をＸ線検出信号としてＡ／Ｄ変換器８（図１、図４を参照）に出力するように接続されている。

また、ガラス基板３１のＸ線入射側とは逆側に光源４１を配設している。光源４１は、複数の発光ダイオード（図示省略）で構成されており、面状のガラス基板３１や第２ＦＰＤ制御部４２に配設しやすくするために光源４１も面状である。なお、光源４１は、複数の発光ダイオードを２次元状マトリックス状配列で配置して構成するのが好ましい。このように分割して配置することで発光ムラを抑えることができる。なお、光源４１については、このような分割配置に限定されずに、検出面に一様に配置された光照射機構であってもよい。光源４１は、この発明における光源に相当する。

さらに、光源４１のＸ線入射側とは逆側に第２ＦＰＤ制御部４２を配設しており、上述したフレキシブル基板４０を介して、ゲートドライバ３５やマルチプレクサ３７（いずれも図４を参照）などに接続されており、上述した光源４１にも接続されている。また、第２ＦＰＤ制御部４２は、第１ＦＰＤ制御部５（図１を参照）に接続されている。第２ＦＰＤ制御部４２は、この発明における制御手段に相当する。

これらガラス基板３１やＸ線感応型半導体３４や第２ＦＰＤ制御部４２や光源４１などで形成されたＦＰＤ３は、Ｘ線感応型半導体３４を樹脂５０によってモールド封止した後、筐体６０によって収納される。

第２ＦＰＤ制御部４２は、下記のような読み出し制御を行う。すなわち、共通電極４３（図４を参照）にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン３６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子３２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極３３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体３４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子３２のソースＳとドレインＤとを介してデータバスライン３９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン３９に読み出された電荷信号を増幅器３８で増幅して、マルチプレクサ３７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器８でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。

次に、画像処理部９やメモリ部１１の具体的な構成について、図５〜図７を参照して説明する。図５、画像処理部およびメモリ部に関するデータの流れを示した概略図であり、図６は、階調変換を説明するための模式図であり、図７は、高電圧値および低電圧値に応じた各Ｘ線の照射、並びに光源の照射のタイミングチャートである。

画像処理部９は、図５に示すように、後述する高圧画像や低圧画像を取得する高低圧画像取得部９ａと、高圧画像に対して階調変換を行う階調変換部９ｂと、高圧画像および低圧画像に基づいてサブトラクション処理を行うサブトラクション処理部９ｃと、後述するサブトラクション画像に対して種々の画像処理（例えばＲＳＭ処理やスムージング処理）を行うサブトラクション画像用後処理部９ｄとを備えている。サブトラクション処理部９ｃは、この発明におけるサブトラクション処理手段に相当する。

メモリ部１１は、高低圧画像取得部９ａでそれぞれ取得された高圧画像や低圧画像を書き込んで記憶する高低圧画像メモリ部１１ａと、階調変換部９ｂで階調変換された階調変換後の高圧画像をＸ線画像として書き込んで記憶する処理済高圧画像メモリ部１１ｂと、サブトラクション処理部９ｃでサブトラクション処理された画像をサブトラクション画像として書き込んで記憶するサブトラクション画像メモリ部１１ｃと、サブトラクション画像用後処理部９ｄで画像処理された画像処理後のサブトラクション画像を記憶する処理済サブトラクション画像メモリ部１１ｄとを備えている。

入力部１２（図１を参照）は、図７に示す通常のＸ線撮影モードＡまたはサブトラクション撮影モードＢのいずれかが選択できるように構成されており、選択されたモードを、コントローラ１０（図１を参照）、さらには第１ＦＰＤ制御部５（図１を参照）を介して、第２ＦＰＤ制御部４２（図２、図４を参照）に送り込む。第２ＦＰＤ制御部４２は、送り込まれたモードを認識して、そのモードに応じた制御をＦＰＤ３（図１〜図４を参照）、特に光源４１（図２、図４を参照）に対して行う。

通常のＸ線撮影モードＡでは、高電圧発生部６（図１を参照）は管電圧のうち高電圧（例えば１２０ｋＶ）をＸ線管２（図１を参照）に付与する。Ｘ線管２は、図７に示すように、上述した高電圧値に応じたＸ線を照射する。このとき、光源４１（図２、図４を参照）をＯＮにして光を照射するように制御する。ＦＰＤ３（図１〜図４を参照）は、高電圧値に応じたＸ線を検出して、高電圧値に応じたＸ線検出信号を出力する。Ｘ線検出信号をＡ／Ｄ変換器８（図１、図３を参照）でディジタル化する。

図５に示すように、高低圧画像取得部９ａは、Ａ／Ｄ変換器８でディジタル化された高電圧値に応じたＸ線検出信号に基づいて高圧画像を取得する。具体的には、Ｘ線検出信号の信号値に応じて画素値を求める。高低圧画像取得部９ａで取得された高圧画像を、高低圧画像メモリ部１１ａに書き込んで記憶する。

図５に示すように、高低圧画像メモリ部１１ａに記憶された高圧画像を読み出して、読み出された高圧画像に対して階調変換部９ｂは階調変換を行う。階調変換は「ガンマ補正」とも呼ばれており、図６に示すような変換を行う。図６では、横軸として変換前の入力を示す画素値をとるとともに、縦軸として変換後の出力を示すモニタ１３（図１を参照）のウインドウの輝度値をとる。入力を示す画素値と出力を示す輝度値とが比例関係にあるとして、画素値の最小値ＭＵを最小輝度階調レベルＬＢ（例えば“０”）とし、画素値の最大値ＭＸを最大輝度階調レベルＨＢ（例えば“１０２３”）とする。最小値ＭＵと最大値ＭＸとの間にある画素値については、画素値に比例するように輝度値を割り当てる。このような階調変換を行うことで、モニタ１３で閲覧表示したい画素値の範囲ＭＵ〜ＭＸをモニタ１３のウインドウの表示可能な範囲ＬＢ〜ＨＢの区間全体に引き伸ばすことができる。このように、高圧画像の画素値を入力として、図６に示すような変換を行うことで、輝度値に出力として変換される。階調変換部９ｂで階調変換された階調変換後の高圧画像をＸ線画像として、処理済高圧画像メモリ部１１ｂに書き込んで記憶する。

このように通常のＸ線撮影モードＡでは、Ｘ線入射側とは逆側に配設された光源４１から光を照射しているので、通常のＸ線撮影モードＡによって得られたＸ線画像には、キャリア（電荷情報）の残留がなく、それによる残像もない。次に、通常のＸ線撮影モードＡに引き続いて、サブトラクション撮影モードＢに移行する。

サブトラクション撮影モードＢでは、高電圧発生部６（図１を参照）は管電圧のうち高電圧（例えば１２０ｋＶ）およびそれよりも低い低電圧（例えば６０ｋＶ）をＸ線管２（図１を参照）に付与する。Ｘ線管２は、図７に示すように、上述した高電圧値に応じたＸ線および低電圧値に応じたＸ線を照射する。このとき、光源４１（図２、図４を参照）をＯＦＦにして光の照射を行わない。ＦＰＤ３（図１〜図３を参照）は、高電圧値に応じたＸ線および低電圧値に応じたＸ線を検出して、高電圧値に応じたＸ線検出信号および低電圧値に応じたＸ線検出信号を出力する。各Ｘ線検出信号をＡ／Ｄ変換器８（図１、図３を参照）でそれぞれディジタル化する。

図５に示すように、高低圧画像取得部９ａは、Ａ／Ｄ変換器８でそれぞれディジタル化されたＸ線検出信号のうち、高電圧値に応じたＸ線検出信号に基づいて高圧画像を取得するとともに、低電圧値に応じたＸ線検出信号に基づいて低圧画像を取得する。具体的には、Ｘ線検出信号の信号値に応じて画素値を求める。したがって、高電圧値に応じたＸ線検出信号では低電圧に応じたＸ線検出信号よりも信号値が高くなるので、高電圧値に応じたＸ線検出信号に基づいて取得された高圧画像の画素値は、低電圧値に応じたＸ線検出信号に基づいて取得された低圧画像の画素値よりも高くなる。このように、高圧画像では内蔵などの軟部組織以外にも骨などの組織が撮像された高周波成分の画像が取得され、低圧画像では軟部組織のみが撮像された低周波成分の画像が取得される。高低圧画像取得部９ａでそれぞれ取得された高圧画像や低圧画像を、高低圧画像メモリ部１１ａにそれぞれ書き込んで記憶する。

図５に示すように、高低圧画像メモリ部１１ａにそれぞれ記憶された高圧画像や低圧画像のうち高圧画像を読み出して、通常のＸ線撮影モードＡでも述べたように、読み出された高圧画像に対して階調変換部９ｂは階調変換を行う。階調変換部９ｂで階調変換された階調変換後の高圧画像をＸ線画像として、処理済高圧画像メモリ部１１ｂに書き込んで記憶する。

図５に示すように、一方で高低圧画像メモリ部１１ａにそれぞれ記憶された高圧画像や低圧画像をそれぞれ読み出して、それぞれ読み出された高圧画像および低圧画像に基づいてサブトラクション処理部９ｃはサブトラクション処理を行う。具体的には、軟部組織や骨が撮像された高圧画像から軟部組織のみが撮像された低圧画像を減算することで減算結果であるサブトラクション画像には、軟部組織を減算して除去した骨が撮像された画像が取得される。なお、高圧画像の基となる高電圧値と低圧画像の基となる低電圧値とのレベルを合わせるために、サブトラクション処理の際に、高圧画像または低圧画像のいずれかに重み付けなどの係数を掛けてから減算を行ってもよい。サブトラクション処理部９ｃでサブトラクション処理された画像をサブトラクション画像として、サブトラクション画像メモリ部１１ｃに書き込んで記憶する。

サブトラクション画像メモリ部１１ｃに記憶されたサブトラクション画像を読み出して、読み出されたサブトラクション画像に対してサブトラクション画像用後処理部９ｄはＲＳＭ(Realtime Smoothed Mask)処理やスムージング処理といった平滑化処理を行う。平滑化処理については、周知の一様重み平滑化フィルタやガウスフィルタやメディアンフィルタなどの空間フィルタを用いて行えばよい。平滑化処理によってノイズの振幅を減弱させ、画像が粒状にざらついて出力される画像の粒状性を向上させることができる。サブトラクション画像用後処理部９ｄで画像処理された画像処理後のサブトラクション画像を、処理済サブトラクション画像メモリ部１１ｄに書き込んで記憶する。

次に、サブトラクション撮影モードＢに引き続いて、通常のＸ線撮影モードＡに移行する。通常のＸ線撮影モードＡは、サブトラクション撮影モードＢ前の通常のＸ線撮影モードＡと同じであるので、その説明を省略する。なお、サブトラクション撮影モードＢ後の通常のＸ線撮影モードＡでも、光源４１（図２、図４を参照）をＯＮにして光を照射するように制御する。

本実施例に係るＸ線撮像装置によれば、Ｘ線管２は、図７に示すように、高電圧値に応じたＸ射線およびそれよりも低い低電圧値に応じたＸ線を照射し、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３は、上述した高電圧値に応じたＸ線および低電圧値に応じたＸ線を検出して、高電圧値に応じたＸ線検出信号および低電圧値に応じたＸ線検出信号を出力する。高低圧画像取得部９ａは、検出された高電圧値に応じたＸ線検出信号に基づいて高圧画像を取得するとともに、検出された低電圧値に応じたＸ線検出信号に基づいて低圧画像を取得する。

ここで、上述したＦＰＤ３は、Ｘ線の入射によりＸ線の情報を電荷情報であるキャリアに変換するＸ線感応型半導体３４を有した基板と、電荷信号（キャリア）を読み出すことでＸ線を検出するスイッチング素子３２やゲートバスライン３６やデータバスライン３９などの読み出し部とを備えており、Ｘ線感応型半導体３４にキャリアが残留しやすいが、Ｘ線入射側とは逆側に配設された光源４１から光を照射することで、キャリアの残留による残像を除去することができる。

一方で、サブトラクション撮影モードＢでは、サブトラクション処理部９ｃは、高低圧画像取得部９ａで取得された高圧画像および低圧画像に基づいてサブトラクション処理を行うが、上述した光源４１から光を照射すると、例えば画像の上下に輝度差（Ｘ線検出信号のレベル差）が生じるなどのように画像が不適正に出力されてしまう。そこで、サブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得するためにＸ線管２から高電圧値に応じたＸ線および低電圧値に応じたＸ線を照射するときに光源４１をＯＦＦにするように第２ＦＰＤ制御部４２は制御する。光源４１をＯＦＦにすることで、サブトラクション処理部９ｃで処理されたサブトラクション画像は、例えば画像の上下に輝度差が軽減されるなどのように、画像を適正に出力することができる。

本実施例では、上述した第２ＦＰＤ制御部４２をＦＰＤ３側に備えていたが、これに限定されない。光源４１を上述のように制御する制御手段を、装置内であって、かつＦＰＤ３の外部に備えてもよい。例えば、コントローラ１０または第１ＦＰＤ制御部５に、第２ＦＰＤ制御部４２と同様の制御を行わせることで、光源４１を上述のように制御することが可能になる。

また、サブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得するためにＸ線管２から高電圧値に応じたＸ線および低電圧値に応じたＸ線を照射する（サブトラクション撮影またはサブトラクションに関する撮影）前には、図７に示すように、Ｘ線画像を取得するために通常のＸ線撮影を行っていることが多い（図７中の「通常のＸ線撮影モードＡ」および「サブトラクション撮影モードＢ」を参照）。通常のＸ線撮影時（通常のＸ線撮影モードＡ）には、Ｘ線入射側とは逆側に配設された光源４１から光を照射しているので、通常のＸ線撮影によって得られたＸ線画像には、キャリアの残留がなく、それによる残像もない。それに引き続いて、光源４１をＯＦＦにしたサブトラクション撮影時（サブトラクション撮影モードＢ）においても、キャリアの残留がない状態でサブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得することが可能である。特に、高圧画像の方は、通常のＸ線撮影によって得られたＸ線画像に転用することができる。

そこで、本実施例では、高低圧画像取得部９ａで取得された高圧画像に対して階調変換部９ｂによる階調変換などの画像処理を行うことでＸ線画像を出力するとともに、その高圧画像を用いてサブトラクション処理部９ｃで処理された画像をサブトラクション画像とすることでサブトラクション画像を出力し、１つの高圧画像でＸ線画像およびサブトラクション画像を取得している。このように取得することで、サブトラクション以外の通常のＸ線撮影とサブトラクションに関する撮影（サブトラクション撮影）とを一回の撮像で行うことができ、高電圧値に応じたＸ線検出信号が通常のＸ線撮影およびサブトラクションに関する撮影のためのデータを兼用することができるので、被曝線量を低減させることができる。

また、本実施例では、第２ＦＰＤ制御部４２は、Ｘ線画像を取得するためにＸ線管２からＸ線を照射（すなわち通常のＸ線撮影）するときに光源４１をＯＮにして光を照射し、Ｘ線画像の取得後に、光源４１をＯＦＦにした状態でサブトラクション処理のためのＸ線管２によるＸ線の照射（すなわちサブトラクション撮影）を行うように制御している。上述したように、光源４１をＯＮにした通常のＸ線撮影（通常のＸ線撮影モードＡ）を行った後に、光源４１をＯＦＦにしたサブトラクション撮影（サブトラクション撮影モードＢ）を行っている。したがって、通常のＸ線撮影によって得られたＸ線画像には、キャリアの残留がなく、それによる残像もない。それに引き続いて、光源４１をＯＦＦにしたサブトラクション撮影時においても、キャリアがない状態でサブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得することが可能である。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、放射線撮像装置としてＸ線撮像装置を例に採って説明したが、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置やＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission CT）装置などに代表されるＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように、Ｘ線以外の放射線（ＰＥＴ装置の場合にはγ線）を検出して、検出された放射線に基づいて放射線画像を得ることで放射線撮像を行う放射線撮像装置に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、図１に示すようなＸ線撮像装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線撮像装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。

（３）上述した実施例では、スイッチング素子が多数個に２次元状に配列されていたが、スイッチング素子が１個のみの非アレイタイプであってもよい。

（４）上述した実施例では、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）１を例に採って説明したが、Ｘ線感応型半導体３４などに代表される半導体層を有した基板と、Ｘ線入射側とは逆側にある光源と電荷情報であるキャリアを読み出すことでＸ線を検出する読み出し手段とを備えて構成された検出器であれば、この発明は適用することができる。

（５）上述した実施例では、放射線（実施例ではＸ線）入射側とは逆側に光源を備えたが、放射線（Ｘ線）入射側にも光源を備えてもよい。したがって、少なくとも基板（実施例ではガラス基板３１）の放射線（Ｘ線）入射側とは逆側に光源を備える形態であれば、特に限定されない。

（６）上述した実施例では、高低圧画像取得部９ａは、高圧画像を取得する機能および低圧画像を取得する機能を兼用していたが、高圧画像を取得する機能と低圧画像を取得する機能を別々の画像取得部がそれぞれ独立して行ってもよい。

（７）上述した実施例では、図７に示すように、サブトラクション撮影モードＢで取得された１つの高圧画像でＸ線画像およびサブトラクション画像を取得したが、サブトラクション撮影モードＢで取得された高圧画像でサブトラクション画像のみを取得して、通常のＸ線撮影モードＡで取得された画像をＸ線画像としてもよい。

（８）上述した実施例では、図７に示すように、通常のＸ線撮影モードＡにおいてＸ線を照射するときのみ光源をＯＮにして、同じ通常のＸ線撮影モードＡでＦＰＤから読み出すときにはＯＦＦにしていたが、通常のＸ線撮影モードＡ全体でＦＰＤからの読み出し時も含めて光源をＯＮ状態にし続け、サブトラクション撮影モードＢ直前で光源をＯＮからＯＦＦに移行してもよい。また、サブトラクション撮影モードＢ後の通常のＸ線撮影モードＡにおいてもＸ線を照射するときのみ光源をＯＮにする必要はなく、ＦＰＤからの読み出し時も含めて光源をＯＮ状態にし続けてもよいし、サブトラクション撮影モードＢ直後で光源をＯＦＦからＯＮに移行してもよい。

実施例に係るＸ線撮像装置のブロック図である。Ｘ線撮影装置に用いられるフラットパネル型Ｘ線検出器の概略断面図である。側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。画像処理部およびメモリ部に関するデータの流れを示した概略図である。階調変換を説明するための模式図である。高電圧値および低電圧値に応じた各Ｘ線の照射、並びに光源の照射のタイミングチャートである。

符号の説明

２ … Ｘ線管
３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
９ａ … 高低圧画像取得部
９ｃ … サブトラクション処理部
３１ … ガラス基板
３２ … スイッチング素子
３３ … キャリア収集電極
３４ … Ｘ線感応型半導体
３６ … ゲートバスライン
３９ … データバスライン
４１ … 光源
４３ … 第２ＦＰＤ制御部
Ａ … 通常のＸ線撮影モード
Ｂ … サブトラクション撮影モード
Ｍ … 被検体

Claims

被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備え、検出された放射線に基づいて放射線画像を得ることで放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、前記放射線照射手段が高電圧値に応じた放射線およびそれよりも低い低電圧値に応じた放射線を照射するように構成するとともに、前記放射線検出手段が前記高電圧値に応じた放射線および前記低電圧値に応じた放射線を検出して、高電圧値に応じた放射線検出信号および低電圧値に応じた放射線検出信号を出力するように構成し、その放射線検出手段は、放射線の入射により前記放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層を有した基板と、その基板の放射線入射側とは逆側に配設された光源と、前記電荷情報を読み出すことで放射線を検出する読み出し手段とを備え、前記装置は、前記高電圧値に応じた放射線検出信号に基づいて得られる高圧画像および前記低電圧値に応じた放射線検出信号に基づいて得られる低圧画像に基づいてサブトラクション処理を行うサブトラクション処理手段と、前記サブトラクション処理のための高圧画像および低圧画像を取得するために放射線照射手段から高電圧値に応じた放射線および低電圧値に応じた放射線を照射するときに前記光源をＯＦＦにするように制御する制御手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記電荷情報を読み出す信号線および電荷情報を走査する走査線を前記基板上に格子状に配置するとともに、電荷情報の読み出しのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチング素子および画素ごとに電荷情報を収集する画素電極を基板上に単位格子ごとに２次元マトリックス状配列で配置して前記放射線検出手段は構成されていることを特徴とする放射線撮像装置。
請求項１または請求項２に記載の放射線撮像装置において、前記制御手段を前記放射線検出手段側に備えることを特徴とする放射線撮像装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線撮像装置において、前記高圧画像に対して画像処理を行うことで前記放射線画像を出力するとともに、その高圧画像を用いて前記サブトラクション処理手段で処理された画像を前記サブトラクション画像とすることでサブトラクション画像を出力し、１つの高圧画像で放射線画像およびサブトラクション画像を取得することを特徴とする放射線撮像装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線撮像装置において、前記制御手段は、前記放射線画像を取得するために前記放射線照射手段から放射線を照射するときに前記光源をＯＮにして光を照射し、放射線画像の取得後に、光源をＯＦＦにした状態で前記サブトラクション処理のための放射線照射手段による放射線の照射を行うように制御することを特徴とする放射線撮像装置。