JP2009082194A - 放射線変換パネル及び該放射線変換パネルを用いた放射線画像撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ツーショットデュアルエネルギサブトラクションにおいて、撮影間隔を短縮するとともに、分解能を維持した放射線画像を得る。
【解決手段】高エネルギによる撮影後に、全画素中、半分の第１画素群２２０Ｉを構成する各画素２２０に蓄積されている電荷を読み取り、低エネルギ撮影までの撮影間隔を短くし、モーションアーチファクトによる影響を低減する。同時に、軟部抽出（骨部除去）の際の診断画像としての高エネルギ画像は、高エネルギ第１及び第２画素群データ（Ｓｈ１＋Ｓｈ２）からなる高エネルギ全画素データＳＨを利用するので、胸部軟部画像の分解能を維持したエネルギサブトラクション処理を行うことができる。
【選択図】図４

Description

この発明は、被写体を透過した放射線に応じた電荷をそれぞれ生成する行列状に配列された画素を有する放射線変換パネル及び該放射線変換パネルを用いたデュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法に関する。

医療分野において、被写体に放射線を照射し、被写体を透過した放射線を放射線変換パネルに導いて放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置が広汎に使用されている。この場合、放射線変換パネルとしては、放射線画像が露光記録される従来からの放射線フイルムや、蛍光体に放射線画像としての放射線エネルギを蓄積し、励起光を照射することで放射線画像を輝尽発光光として取り出すことのできる蓄積性蛍光体パネルが知られている。これらの放射線変換パネルは、放射線画像が記録された放射線フイルムを現像装置に供給して現像処理を行い、あるいは、蓄積性蛍光体パネルを読取装置に供給して読取処理を行うことで、可視画像としての放射線画像が得られる。

一方、手術室等の医療現場においては、患者に対して迅速且つ的確な処置を施すため、放射線変換パネルから直ちに放射線画像を読み出して表示できることが要求される。このような要求に対応可能な放射線変換パネルとして、放射線を直接電荷に変換し、あるいは、放射線をシンチレータで可視光に変換した後、電荷に変換して読み出す固体検出素子を用いた放射線検出器が開発されている。

特許文献１には、図１０〜図１２に示す放射線検出器２００が開示されている。この放射線検出器２００は、被写体を透過した放射線に応じた電荷を生成する感応型半導体膜（光電変換層ともいう。）２０１と、感応型半導体膜２０１で生成された電荷を読み出すアクティブマトリックス基板２０２と、バイアス電圧印加用の共通電極２０３を備えている。感応型半導体膜２０１としては、例えばアモルファスセレン（非晶質Ｓｅ）やＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＴｅ，ＨｇＩ₂ ，ＰｂＩ₂ 等の半導体膜が用いられる。

アクティブマトリックス基板２０２では、図１０、図１１に示すように、多数の個別電極２０５が２次元状行列状配列で表面に形成されており、各個別電極２０５で収集される電荷の蓄積・読出回路２０６が配設されている。

図１１に示すように、個別電極２０５の一面側に感応型半導体膜２０１及び共通電極２０３が積層されている。アクティブマトリックス基板２０２に配設されている蓄積・読出回路２０６は、コンデンサ２０６Ａやスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜電界効果トランジスタ）２０６Ｂおよび電気配線２０６ａ，２０６ｂなどからなり、各個別電極２０５ごとに１個のコンデンサ２０６Ａと１個のＴＦＴ２０６Ｂが設けられている。

つまり、放射線検出器２００は、図１２に等価回路で示す画素（放射線検出画素、放射線検出ユニット又は放射線検出素子ともいう。）２２０が、２次元行列状配列とされていて、被写体を透過した放射線Ｘにより感応型半導体膜２０１に投影される二次元放射線像を検出する二次元像検出器として機能する。

また、放射線検出器２００は、蓄積・読出回路６を制御するゲートドライバ２０７と、アクティブマトリックス基板２０２の蓄積・読出回路２０６によって読み出された電荷（検出電荷）を増幅してデジタル画像信号を生成するデジタル画像信号生成部２０８を備えている。

デジタル画像信号生成部２０８は、積分アンプ２１１と、マルチプレクサ２１２と、Ａ／Ｄ変換器２１３とから構成されている。

画素２２０による電荷の検出について説明すると、図１２に示すように、バイアス供給電源２２２から出力される数ｋＶ〜数１０ｋＶ程度のバイアス電圧がバイアス電圧給電用のリード線を経由して共通電極３から感応型半導体膜２０１に印加され、被写体を透過した放射線Ｘに応じて感応型半導体膜２０１で電荷が生成され、生成された電荷が（詳しくは各個別電極２０５へ移動することで個別電極５に電荷が誘起するかたちで）各個別電極２０５ごとに収集される一方、各個別電極２０５で収集される電荷は、アクティブマトリックス基板２０２の蓄積・読出回路２０６により個別電極２０５毎の電荷ｉとして読み出される。

具体的には、ゲートドライバ７から電気配線２０６ａ経由で読出信号が各ＴＦＴ２０６Ｂのゲートに順番に与えられると同時に、読出信号が与えられている各ＴＦＴ２０６Ｂのソースに繋がっている電気配線２０６ｂがマルチプレクサ２１２によって順に切り換え接続されるのに従って、コンデンサ２０６Ａに蓄積された電荷が、電荷（電流信号）ｉとしてＴＦＴ２０６Ｂから電気配線２０６ｂを経て積分アンプ２１１で増幅された後、マルチプレクサ２１２により各個別電極２０５毎の放射線検出信号としてＡ／Ｄ変換器２１３に送り出されてデジタル画像信号とされる。

特許文献２には、フラットパネルのＸ線検出器を用いて、それぞれ特有のＸ線エネルギ吸収特性を有する特定の構造物（例えば、軟組織と骨）を有する同一の被写体に対して、相異なるエネルギを有する放射線を約０．２秒間隔で照射して放射線変換パネルから得た二つのデジタル画像信号に対して、それぞれ適当な重み付けをした上で引き算を行い、いずれか一方の特定の前記構造物の画像（軟組織画像又は骨画像）を抽出するデュアルエネルギによるエネルギサブトラクション処理方法が記載されている。

また、特許文献３には、デュアルエネルギ撮影に関し、低エネルギで放射線を照射した後、Ｘ線検出器を構成する２０４８×２０４８画素中、１０２４×１０２４の画素のみ画像データを読み出し、次いで、高エネルギで放射線を照射した後、２０４８×２０４８画素の画像データを読み出し、読み出した２つの画像データを用いて、骨のみの画像および軟組織のみの画像を形成するデュアルエネルギによるエネルギサブトラクション処理方法が記載されている。

特開２００５−２８３２６２号公報 特開２００２−３２５７５６号公報（段落［０００３］、［０００４］、［００１６］） 特開２００３−２８４７１０号公報（段落［００３１］、［００４４］）

しかしながら、特許文献２に係るデュアルエネルギによるエネルギサブトラクション（デュアルエネルギサブトラクション又はツーショットエネルギサブトラクションという。）技術では、Ｘ線検出器に対し、第１エネルギを与えた後、この第１エネルギ画像を読み出し（読出時間は、通常１３０ミリ秒と記載されている。）、その後にＸ線検出器に対して、第２エネルギを与えるようにしているので、第１エネルギ画像を撮影した時点と、第２エネルギ画像を撮影した時点間での患者の心臓の動き等に伴うモーションアーチファクトの発生が大きいという問題がある。

これに対して、特許文献３に係るデュアルエネルギサブトラクション技術では、第１回目の撮影に係る低エネルギ画像の読み出しの際には、２×２ビニング処理（行方向に２つ、列方向に２つのの画素から１画素のみ画像を読み出す処理）を行い、第２回目の撮影までの放射線画像取得間時間を短縮してモーションアーチファクトの発生を防止することができると記載されているが、低エネルギ画像の画像分解能がその分低下し、その画素セルの２×２ビニング処理時の具体的な回路構成については、何も開示されていない。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、第１エネルギ撮影と第２エネルギ撮影との間の撮影間隔を短くするとともに、撮影間隔を短くするための具体的な画素の配列構成を明確にし、さらに、分解能を維持したエネルギサブトラクション処理を可能とする放射線変換パネル及び該放射線変換パネルを用いた放射線画像撮影方法を提供することを目的とする。

またこの発明は、低エネルギ撮影と高エネルギ撮影の撮影順番に応じて、最適な低エネルギ画像と高エネルギ画像を取得することを可能とする放射線変換パネルを用いた放射線画像撮影方法を提供することを目的とする。

この発明に係る放射線変換パネルは、被写体を透過した放射線に応じた電荷をそれぞれ生成する行列状に配列された画素を有し、デュアルエネルギ撮影に供される放射線変換パネルであって、第１エネルギによる撮影後及び第２エネルギによる撮影後に、電荷が読み取られる第１画素群と、前記第２エネルギによる撮影後に、電荷が読み取られる第２画素群と、を備え、前記第１画素群を構成する画素と、前記第２画素群を構成する画素とが交互に配列されていることを特徴とする。

この発明によれば、第１エネルギによる撮影後及び第２エネルギによる撮影後に、電荷が読み取られる第１画素群と、前記第２エネルギによる撮影後に、電荷が読み取られる第２画素群と、を備え、前記第１画素群を構成する画素と、前記第２画素群を構成する画素とが交互に配列されるように構成したので、画素の具体的な配列構成が明確になり、かつ第１エネルギ撮影後には、第１画素群のみの電荷を読み取ればよいので、第２エネルギ撮影までの撮影間隔を短くすることができる。

この場合、前記第１画素群を構成する画素と、前記第２画素群を構成する画素とを、市松模様に配列することで、第２エネルギによる撮影後に電荷が読み取られる第２画素群の空間分解能の偏りを少なくすることができる。

この発明に係る高エネルギによる撮影、低エネルギによる撮影の順でデュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法は、被写体を透過した放射線に応じた電荷をそれぞれ生成する行列状に配列された画素を有する放射線変換パネルを用いて、デュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法において、前記放射線変換パネルは、第１画素群を構成する各画素と、第２画素群を構成する各画素とが交互に配列されているパネルであって、まず、高エネルギによる撮影後に、前記第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、高エネルギ第１画素群データを得るＡ過程と、次に、低エネルギによる撮影後に、前記第２画素群を構成する各画素に蓄積されている、前記低エネルギと、前記Ａ過程後に残存している高エネルギとの合成エネルギとからなる電荷を読み取り、高エネルギ第２画素群データを得るＢ過程と、次いで、前記第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、低エネルギ第１画素群データを得るＣ過程と、前記Ｃ過程で得られた低エネルギ第１画素群データを第２画素群の低エネルギ第２画素群データとしてコピーするＤ過程と、前記高エネルギ第１及び第２画素群データからなる高エネルギ全画素データと、前記低エネルギ第１及び第２画素群データからなる低エネルギ全画素データとに基づいてサブトラクション画像データを生成するＥ過程と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、Ａ過程で、高エネルギによる撮影後に、第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、高エネルギ第１画素群データを得、次に、Ｂ過程で、低エネルギによる撮影後に、前記第２画素群を構成する各画素に蓄積されている、前記低エネルギと、前記Ａ過程後に残存している高エネルギとの合成エネルギとからなる電荷を読み取り、高エネルギ第２画素群データを得るようにしているので、高エネルギ撮影後には、第１画素群のみの電荷を読み取ればよいことになり、低エネルギ撮影までの撮影間隔を短くすることができる。また、Ｃ過程で、前記第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、低エネルギ第１画素群データを得、Ｄ過程で、前記Ｃ過程で得られた低エネルギ第１画素群データを第２画素群の低エネルギ第２画素群データとしてコピーし、Ｅ過程で、前記高エネルギ第１及び第２画素群データからなる高エネルギ全画素データと、前記低エネルギ第１及び第２画素群データからなる低エネルギ全画素データとに基づいてサブトラクション画像データを生成するようにしているので、分解能を維持したエネルギサブトラクション処理を行いことができる。

この発明に係る低エネルギによる撮影、高エネルギによる撮影の順でデュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法は、被写体を透過した放射線に応じた電荷をそれぞれ生成する行列状に配列された画素を有する放射線変換パネルを用いて、デュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法において、前記放射線変換パネルは、第１画素群を構成する画素と、第２画素群を構成する画素とが交互に配列されているパネルであって、まず、低エネルギによる撮影後に、前記第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、低エネルギ第１画素群データを得るａ過程と、次に、高エネルギによる撮影後に、前記第１及び第２画素群を構成する各画素に蓄積されている、第１及び電荷を読み取り、高エネルギ全画素データを得るｂ過程と、前記ａ過程で読み取られた低エネルギ第１画素群データを隣り合う第２画素群の低エネルギ第２画素群データとしてコピーするｃ過程と、前記高エネルギ全画素データと、前記低エネルギ第１及び第２画素群データからなる低エネルギ全画素データとに基づいてサブトラクション画像データを生成するｄ過程と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、ａ過程で、まず、低エネルギによる撮影後に、前記第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、低エネルギ第１画素群データを得、次に、ｂ過程で、高エネルギによる撮影後に、前記第１及び第２画素群を構成する各画素に蓄積されている、第１及び電荷を読み取り、高エネルギ全画素データを得るようにしているので、低エネルギ撮影後には、第１画素群のみの電荷を読み取ればよいことになり、高エネルギ撮影までの撮影間隔を短くすることができる。また、ｃ過程で、前記ａ過程で読み取られた低エネルギ第１画素群データを第２画素群の低エネルギ第２画素群データとしてコピーし、ｄ過程で、前記高エネルギ全画素データと、前記低エネルギ第１及び第２画素群データからなる低エネルギ全画素データとに基づいてサブトラクション画像データを生成するようにしているので、分解能を維持したエネルギサブトラクション処理を行うことができる。

これらの方法においても、前記第１画素群を構成する画素と、前記第２画素群を構成する画素とを、市松模様に配列することで、第２エネルギによる撮影後に電荷が読み取られる第２画素群の空間分解能の偏りを少なくすることができる。

この発明によれば、第１エネルギ撮影と第２エネルギ撮影との間の撮影間隔を短くでき、かつ撮影間隔を短くするための具体的な画素の配列構成を明確にできる。さらに、分解能を維持したエネルギサブトラクション処理を実施できる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図１０〜図１２に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。また、繁雑さを避けるために、必要に応じて上記図１０〜図１２をも参照して説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る放射線画像撮影システム１０が設置された手術室１２の説明図である。手術室１２には、放射線画像撮影システム１０に加えて、患者１４が横臥する手術台１６が配置されるとともに、医師１８が手術に使用する各種器具が載置される器具台２０が手術台１６の側部に配置される。また、手術台１６の周りには、麻酔器、吸引器、心電計、血圧計等、手術に必要な様々な機器が配置される。

放射線画像撮影システム１０は、撮影条件に従った線量からなる放射線Ｘを患者１４に照射するための撮影装置２２と、患者１４を透過した放射線Ｘを検出する放射線検出器（後述）を内蔵したカセッテ（放射線検出カセッテ）２４と、放射線検出器によって検出された放射線Ｘに基づく放射線画像を表示する表示装置２６と、撮影装置２２、カセッテ２４及び表示装置２６を制御するコンソール２８とを備える。コンソール２８と、撮影装置２２、カセッテ２４、及び表示装置２６との間では、無線通信による信号の送受信が行われる。

撮影装置２２は、自在アーム３０に連結され、患者１４の撮影部位に応じた所望の位置に移動可能であるとともに、医師１８による手術の邪魔とならない位置に待避可能である。同様に、表示装置２６は、自在アーム３２に連結され、撮影された放射線画像を医師１８が容易に確認できる位置に移動可能である。

図２は、カセッテ２４の内部構成図である。カセッテ２４は、放射線Ｘを透過させる材料からなるケーシング３４を備える。ケーシング３４の内部には、放射線Ｘが照射されるケーシング３４の照射面３６側から、患者１４による放射線Ｘの散乱線を除去するグリッド３８、患者１４を透過した放射線Ｘを検出する放射線検出器２００Ａ（放射線変換パネル）、及び放射線Ｘのバック散乱線を吸収する鉛板４２が順に配設される。なお、ケーシング３４の照射面３６をグリッド３８として構成してもよい。

また、ケーシング３４の内部には、カセッテ２４の電源であるバッテリ４４と、バッテリ４４から供給される電力により放射線検出器２００Ａを駆動制御するカセッテ制御部４６と、放射線検出器２００Ａによって検出した放射線Ｘの情報を含む信号をコンソール２８との間で送受信するカセッテ送受信機４８とが収容される。なお、カセッテ制御部４６及びカセッテ送受信機４８には、放射線Ｘが照射されることによる損傷を回避するため、ケーシング３４の照射面３６側に鉛板等を配設しておくことが好ましい。

図３は、放射線検出器２００Ａの回路構成ブロック図である。放射線検出器２００Ａは、バイアス供給電源２２２から出力される数ｋＶ〜数１０ｋＶ程度の高圧のバイアス電圧が供給されているときに放射線Ｘを感知して電荷を発生させるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の物質からなる光電変換層２０１を行列状の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）２０６Ｂのアレイの上に配置した構造を有し、発生した電荷をコンデンサ２０６Ａに蓄積した後、基本的には、各行毎にＴＦＴ２０６Ｂを順次オンにして、電荷を画像信号として読み出す。

図３では、光電変換層２０１及びコンデンサ２０６Ａからなる１つの画素２２０と１つのＴＦＴ２０６Ｂとの接続関係のみを示し、その他の画素２２０の構成については省略している。なお、アモルファスセレンは、高温になると構造が変化して機能が低下してしまうため、所定の温度範囲内で使用する必要がある。従って、カセッテ２４内に放射線検出器２００Ａを冷却する手段を配設することが好ましい。

なお、バイアス供給電源２２２のオンオフはカセッテ制御部４６を通じて制御される。

図４は、放射線検出器２００Ａの行列状の画素２２０の配置と電荷の読み出し方の模式図を示している。

この実施形態において画素２２０は、理解の便宜のため、Ｌ行Ｌ列（Ｌは偶数）の正方行列状配列にされているものとする。すなわち、画素２２０は、第１行ｒ１第１列ｃ１の画素２２０から第Ｌ行ｒＬ第Ｌ列ｃＬの画素２２０までＬ×Ｌ個の画素が行列状に配置される。もちろん、正方行列状である必要はない。

各画素２２０に接続されるＴＦＴ２０６Ｂには、行方向と平行に延びるゲート線５４と、ゲート線５４と概ね直交する方向に延びる信号線５６とが接続される。

この場合、信号線５６は、図３、図４に示すように、行毎に、それぞれＴＦＴ２０６Ｂを通じて隣り合う画素２２０同士で交差するように配線される。

ここで、図４にハッチング付き四角形で示す画素２２０からなる全画素の１／２個の画素群を第１画素群２２０Ｉ、ハッチングのない四角形で示す全画素の残りの１／２個の画素２２０からなる画素群を第２画素群２２０ＩＩという。

各ゲート線５４は、ゲートドライブ回路５８に接続される。各信号線５６は、出力インタフェース回路６６に接続される。

ゲートドライブ回路５８は、カセッテ制御部４６から供給されるゲートドライブ回路制御信号に基づき、ゲート線５４を介してＴＦＴ２０６Ｂを選択的にオンオフ制御する。

信号線５６には、オンされたＴＦＴ２０６Ｂを介して各画素２２０のコンデンサ２０６Ａに保持されている各電荷が流出し、この各電荷は、出力インタフェース回路６６でカセッテ制御部４６から供給される出力インタフェース制御信号に基づき各画素データに変換されカセッテ制御部４６に供給される。

出力インタフェース回路６６は、各信号線５６に対してそれぞれ直列に、リセット機能付積分回路、サンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換器等が接続される。

図５は、撮影装置２２、カセッテ２４、表示装置２６及びコンソール２８からなる放射線画像撮影システム１０の構成ブロック図である。なお、コンソール２８には、病院内の放射線科において取り扱われる放射線画像情報やその他の情報を統括的に管理する放射線科情報システム（ＲＩＳ）２９が接続され、また、ＲＩＳ２９には、病院内の医事情報を統括的に管理する医事情報システム（ＨＩＳ）３１が接続される。

撮影装置２２は、撮影スイッチ７２と、放射線Ｘを出力する放射線源７４と、コンソール２８から無線通信により撮影条件を受信する一方、コンソール２８に対して無線通信により撮影進行状況信号等を送信する送受信機７６と、撮影スイッチ７２から供給される撮影開始信号及び送受信機７６から供給される撮影条件に基づいて放射線源７４を制御する線源制御部７８とを備える。

線源制御部７８は、撮影条件に基づいて放射線源７４から出力される放射線Ｘの照射エネルギを高エネルギ状態と低エネルギ状態に切り替える機能を有する。

カセッテ２４には、放射線検出器２００Ａ、バッテリ４４、カセッテ制御部４６、及びカセッテ送受信機４８が収容される。

カセッテ制御部４６は、放射線検出器２００Ａを構成するゲートドライブ回路５８にゲートドライブ制御信号を供給するとともに出力インタフェース回路６６に出力インタフェース制御信号を供給する制御信号発生部８０と、放射線検出器２００Ａによって検出された放射線画像情報を記憶する画像メモリ８２と、当該カセッテ２４を特定するためのカセッテＩＤ情報を記憶するカセッテＩＤメモリ８４と、バイアス供給電源２２２をオンオフ制御するバイアス供給電源オンオフ制御部８５とを備える。

カセッテ送受信機４８は、コンソール２８から撮影条件等の各種信号を無線通信により受信する一方、コンソール２８に対して、カセッテＩＤメモリ８４に記憶されたカセッテＩＤ情報、画像メモリ８２に記憶された放射線画像情報を無線通信により送信する。

表示装置２６は、コンソール２８から放射線画像情報を受信する受信機９０と、受信した放射線画像情報の表示制御を行う表示制御部９２と、表示制御部９２によって処理された放射線画像情報を表示する表示部９４とを備える。

コンソール２８は、撮影装置２２、カセッテ２４及び表示装置２６に対して、放射線画像情報を含む必要な情報を無線通信により送受信するコンソール送受信機９６と、撮影装置２２による撮影に必要な撮影条件を管理する撮影条件管理部９８と、カセッテ２４から送信された放射線画像情報に対するエネルギサブトラクション処理等の画像処理を行う画像処理部１００（画像処理手段）と、処理前後の放射線画像情報を記憶する画像メモリ１０１と、撮影対象である患者１４の患者情報を管理する患者情報管理部１０２と、カセッテ情報を管理するカセッテ情報管理部１０４とを備える。

コンソール２８は、撮影装置２２、カセッテ２４及び表示装置２６に対して無線通信による信号の送受信を行うことができるのであれば、手術室１２の外に設置してもよい。

なお、撮影条件とは、患者１４の撮影部位に対して、適切な線量からなる放射線Ｘを照射するための管電圧、管電流、照射時間等を決定するための条件であり、例えば、撮影部位、撮影方法等の条件を挙げることができる。患者情報とは、患者１４の氏名、性別、患者ＩＤ番号等、患者１４を特定するための情報である。これらの撮影条件及び患者情報を含む撮影のオーダリング情報は、コンソール２８で直接設定し、あるいは、ＲＩＳ２９を介してコンソール２８に外部から供給することができる。また、カセッテ情報とは、カセッテ２４を特定するためのカセッテＩＤ情報である。

この実施形態に係る放射線画像撮影システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について図６に示すフローチャートを参照して説明する。

放射線画像撮影システム１０は、手術室１２に設置されており、例えば、医師１８による患者１４の手術中において、放射線画像の撮影が必要となった際に使用される。そのため、撮影対象である患者１４の患者情報は、撮影に先立ち、コンソール２８の患者情報管理部１０２に予め登録しておく。また、撮影部位や撮影方法が予め決まっている場合には、これらの撮影条件を撮影条件管理部９８に予め登録しておく。

ここでは、胸部撮影であり、撮影部位は、胸部の軟部とする。この場合、診断画像が高エネルギ放射線Ｘによるものとなる。ここでは、診断画像の分解能を維持するために、高エネルギ撮影、低エネルギ撮影の順での撮影方法（ツーショットデュアルエネルギ撮影方法）とする。

なお、腹部撮影などの軟部が撮影部位の場合には、診断画像が低エネルギ放射線Ｘによるものとなる。その場合には、後述するように、診断画像の分解能を維持するために低エネルギ撮影、高エネルギ撮影の順での撮影方法（ツーショットデュアルエネルギ撮影方法）が採用される。

図６のフローチャートは、撮影部位が胸部の軟部、撮影方法がツーショットデュアルエネルギ撮影方法を説明するものである。

以上の準備作業が終了した状態において、患者１４に対する手術が実施される。

手術中において放射線画像の撮影を行う場合、医師１８又は担当する放射線技師は、患者１４と手術台１６との間の所定位置に、照射面３６を撮影装置２２側とした状態でカセッテ２４を設置する。

次いで、撮影装置２２をカセッテ２４に対向する位置に移動させた後、撮影スイッチ７２を操作して撮影を行う。

撮影装置２２の線源制御部７８は、コンソール送受信機９６、送受信機７６を介して、コンソール２８の撮影条件管理部９８より当該患者１４の撮影部位に係る撮影条件を無線通信により取得し、取得した撮影条件に従って放射線源７４を制御することにより、まず、ステップＳ１において、所定の線量からなる高エネルギ放射線Ｘを患者１４に照射する（高エネルギ撮影、第１ショット）。

患者１４を透過した高エネルギ放射線Ｘは、カセッテ２４のグリッド３８によって散乱線が除去された後、放射線検出器２００Ａに照射され、放射線検出器２００Ａを構成する各画素２２０の光電変換層２０１によって電気信号に変換され、コンデンサ２０６Ａに電荷として保持される。

次いで、各コンデンサ２０６Ａに保持された患者１４の放射線画像情報である電荷情報は、カセッテ制御部４６を構成する制御信号発生部８０からゲートドライブ回路５８及び出力インタフェース回路６６に供給されるゲートドライブ回路制御信号及び出力インタフェース回路制御信号に従って読み出される。

ここで、ステップＳ２では、図４にハッチングされている全画素の１／２の第１画素群２２０Ｉを構成する各画素２２０の電荷が画像情報として読み取られ、出力インタフェース回路６６を通じて高エネルギ第１画素群データＳｈ１として画像メモリ８２、カセッテ送受信機４８、コンソール送受信機９６を通じて画像メモリ１０１に一旦記憶される。なお、この時点では、ハッチングのされていない全画素の残りの１／２の第２画素群２２０ＩＩを構成する各画素２２０のコンデンサ２０６Ａには、高エネルギ放射線Ｘによる電荷が保持されていることに留意する。

次に、ステップＳ３において、撮影装置２２の線源制御部７８は、取得してある撮影条件に従って放射線源７４を制御することにより、所定の線量からなる低エネルギ放射線Ｘを患者１４に照射する（低エネルギ撮影、第２ショット）。

この場合にも、患者１４を透過した低エネルギ放射線Ｘは、カセッテ２４のグリッド３８によって散乱線が除去された後、放射線検出器２００Ａに照射され、放射線検出器２００Ａを構成する各画素２２０の光電変換層２０１によって電気信号に変換され、コンデンサ２０６Ａに電荷として保持される。

次いで、ステップＳ４では、図４中、ハッチングのされていない第２画素群２２０ＩＩを構成する各画素２２０の電荷（各電荷は、残存している高エネルギ放射線Ｘによる電荷と今回蓄積された低エネルギ放射線Ｘによる電荷との合成電荷）が画像情報として読み取られ、出力インタフェース回路６６を通じて高エネルギ第２画素群データＳｈ２として画像メモリ８２、カセッテ送受信機４８、コンソール送受信機９６を通じて画像メモリ１０１に一旦記憶される。なお、画像メモリ１０１に高エネルギ第２画素群データＳｈ２を記憶する際、画像処理部１００により各画素データの画素値を低エネルギ放射線Ｘによる増加分減少させるためにレベルを調整して記憶する。

したがって、この時点で、画像メモリ１０１には、高エネルギ第１画素群データＳｈ１と、レベル調整後の高エネルギ第２画素群データＳｈ２とからなる高エネルギ全画素データ（Ｓｈ１＋Ｓｈ２＝ＳＨ）が記憶されている。

次いで、ステップＳ５では、図４中、ハッチングされている第１画素群２２０Ｉを構成する各画素２２０の電荷が読み取られ、出力インタフェース回路６６を通じて低エネルギ第１画素群データＳＬ１として画像メモリ８２、カセッテ送受信機４８、コンソール送受信機９６を通じて画像メモリ１０１に一旦記憶される。なお、この時点では、ハッチングされていない第２画素群２２０ＩＩの各画素２２０の電荷は既に読み取られているので存在しない。

そこで、ステップＳ６では、この存在しない低エネルギ第２画素群２２０ＩＩ用のデータを作成するために、ステップＳ５で得た低エネルギ第１画素群データＳＬ１をそれぞれ隣り合う第２画素群２２０ＩＩの画素のデータ（低レベル第２画素群画素データＳＬ２）としてコピーし画像メモリ１０１の対応する画素データアドレス位置に記憶する。つまり、例えば、第１行ｒ１第１列ｃ１の画素２２０の画素データが、隣り合う第１行ｒ１第２列ｃ２の画素２２０の画素データとしてコピーされ、第２行ｒ２第２列ｃ２の画素データが第２行ｒ２第１列ｃ１の画素データ等としてコピーされる。このように処理することで、ステップＳ６では、低エネルギ全画素データ（ＳＬ１＋ＳＬ２＝ＳＬ）が画像メモリ１０１に記憶される。

ついで、ステップＳ７において、画像メモリ１０１に記憶されている高エネルギ全画素データＳＨと低エネルギ全画素データＳＬに対して、画像処理部１００にて周波数処理、重み付け処理を行ったうえで、引き算処理をすることで、サブトラクション画像データを生成する。このサブトラクション画像データは、特定構造物、この場合、骨部を除去した胸部の軟部の放射線画像情報になっている。この胸部軟部放射線画像情報は、画像メモリ１０１に記憶される。

この場合、この胸部軟部放射線画像情報は、患者情報管理部１０２に登録されている患者１４の患者情報と関連付けられた状態で画像メモリ１０１に記憶される。

次いで、画像メモリ１０１に記憶されている胸部軟部放射線画像情報は、コンソール送受信機９６から表示装置２６に送信される。受信機９０によって胸部軟部放射線画像情報を受信した表示装置２６は、表示制御部９２によって表示部９４を制御し、放射線画像である胸部の軟部画像を表示部９４に表示する。表示部９４に表示された胸部の軟部画像は、医師１８の診断に供される。

以上説明したように上述した実施形態によれば、高エネルギによる撮影、低エネルギによる撮影の順でデュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法は、被写体である患者１４を透過した放射線Ｘに応じた電荷をそれぞれ生成する行列状に配列された画素２２０を有する放射線検出器２００Ａ（放射線変換パネル）を用いるが、この放射線検出器２００Ａは、第１画素群２２０Ｉを構成する各画素２２０と、第２画素群２２０ＩＩを構成する各画素２２０とが交互に市松模様状に配列されている。

そして、まず、高エネルギによる撮影後に（ステップＳ１）、第１画素群２２０Ｉを構成する各画素２２０に蓄積されている電荷を読み取り（ステップＳ２）、高エネルギ第１画素群データＳｈ１を得る（Ａ過程）。

次に、低エネルギによる撮影後に（ステップＳ３）、第２画素群２２０ＩＩを構成する各画素２２０に蓄積されている、前記低エネルギと、前記Ａ過程後に残存している高エネルギとの合成エネルギとからなる電荷を読み取り（ステップＳ４）、高エネルギ第２画素群データＳｈ２を得る（Ｂ過程）。

次いで、第１画素群２２０Ｉを構成する各画素２２０に蓄積されている電荷を読み取り（ステップＳ５）、低エネルギ第１画素群データＳＬ１を得る（Ｃ過程）。

そして、得られた低エネルギ第１画素群データＳＬ１のそれぞれを、隣り合う第２画素群２２０ＩＩの低エネルギ第２画素群データＳＬ２としてコピーする（ステップＳ６、Ｄ過程）。

最後に、必要に応じてレベルを調整した高エネルギ第１及び第２画素群データからなる高エネルギ全画素データＳＨと、低エネルギ第１及び第２画素群データからなる低エネルギ全画素データＳＬとに基づいてエネルギサブトラクション処理を行い（ステップＳ７）、サブトラクション画像データからなる所望の放射線画像情報である胸部軟部放射線画像情報を生成する（Ｅ過程）。

この場合、Ａ過程で、高エネルギによる撮影後に、全画素中、半分の第１画素群２２０Ｉを構成する各画素２２０に蓄積されている電荷を読み取ればよいことになり、低エネルギ撮影までの撮影間隔を短くすることができ、モーションアーチファクトによる影響を低減することができる。同時に、軟部抽出（骨部除去）の際の診断画像としての高エネルギ画像は、高エネルギ第１及び第２画素群データ（Ｓｈ１＋Ｓｈ２）からなる高エネルギ全画素データＳＨを利用しているので、軟部画像の分解能を維持したエネルギサブトラクション処理を行うことができる。

そして、第１画素群２２０Ｉを構成する画素２２０と、第２画素群２２０ＩＩを構成する画素２２０とを、市松模様に配列しているので、空間分解能の偏りを少なくすることができる。

上述したように、腹部撮影などの軟部が撮影部位の場合には、診断画像が低エネルギＸ線によるものとなる。その場合には、診断画像の分解能を維持するために低エネルギ撮影、高エネルギ撮影の順での撮影方法（ツーショットデュアルエネルギ撮影方法）が採用される。

図７のフローチャートは、撮影部位が腹部の軟部、撮影方法がデュアルエネルギ撮影方法を説明するものである。

簡単に説明すると、ステップＳ１１において、所定の線量からなる低エネルギ放射線Ｘを患者１４に照射する（低エネルギ撮影、第１ショット）。

ステップＳ１２では、図４にハッチングを施した第１画素群２２０Ｉを構成する画素２２０の電荷が読み取られる。

この後、直ちに、ステップＳ１３において、撮影装置２２の線源制御部７８は、取得してある撮影条件に従って放射線源７４を制御することにより、所定の線量からなる高エネルギ放射線Ｘを患者１４に照射する（高エネルギ撮影、第２ショット）。

ステップＳ１４では、全画素の電荷を読み取る。この際、第１画素群２２０Ｉの各画素２２０に今回蓄積された高エネルギ放射線Ｘによる電荷と、第２画素群２２０ＩＩの各画素２２０に残存している低エネルギ放射線Ｘによる電荷と今回蓄積された高エルギ放射線Ｘによる電荷との合成電荷が、画像情報として読み取られ、出力インタフェース回路６６を通じて高エネルギ全画素データＳＨとして画像メモリ８２、カセッテ送受信機４８、コンソール送受信機９６を通じて画像メモリ１０１に一旦記憶される。なお、画像メモリ１０１に高エネルギ全画素データＳＨを記憶する際、画像処理部１００により第２画素群２２０ＩＩの画素データの画素値を低エネルギ放射線Ｘによる増加分減少させるためにレベルを調整して記憶する。

ステップＳ１５では、ステップＳ１２で得られた第１画素群の画素データを隣り合う第２画素群の画素データとしてコピーし、低エネルギ全画素データＳＬを作成する。

最後に、ステップＳ１６において、低エネルギ全画素データＳＬと高エネルギ全画素データＳＨに基づいてエネルギサブトラクション処理を行い、サブトラクション画像データから腹部撮影に係る軟部画像を得る。この腹部の軟部画像は、診断画像が低エネルギ全画素データＳＬであるので、分解能が低下することがない。そして、低エネルギ撮影と高エネルギ撮影間では全画素の１／２の画素のみを読み取ればよいので撮影間時間を短くできモーションアーチファクトの影響を低減することができる。

なお、市松模様ではなく、図８、図９に示すように、隣り合う信号線５６が交差しないで平行に配線される奇数列の信号線５６ｏに接続される第１画素群２２０Ｉと偶数列の信号線５６ｅに接続される第２画素群２２０ＩＩから構成される放射線検出器２００Ｂを用いても本発明を実施することができる。この図８、図９例の放射線検出器２００Ｂでは、奇数列の画素２２０が第１画素群２２０Ｉとされ、偶数列の画素２２０が第２画素群２２０ＩＩとされる。

この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、カセッテ２４に収容される放射線検出器２００は、入射した放射線Ｘの線量を光電変換層２０１によって直接電気信号に変換するものであるが、これに代えて、入射した放射線Ｘをシンチレータによって一旦可視光に変換した後、この可視光をアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の固体検出素子を用いて電気信号に変換するように構成した放射線検出器を用いてもよい（特許第３４９４６８３号公報参照）。

この実施形態に係る放射線画像撮影システムが設置された手術室の説明図である。 放射線検出カセッテの内部構成図である。 一実施形態に係る放射線検出器の回路構成ブロック図である。 一実施形態に係る放射線検出器の動作説明図である。 放射線画像撮影システムの構成ブロック図である。 放射線画像撮影システムによる胸部軟部画像取得のための動作説明に供されるフローチャートである。 放射線画像撮影システムによる腹部軟部画像取得のための動作説明に供されるフローチャートである。 他の実施形態に係る放射線検出器の回路構成ブロック図である。 他の実施形態に係る放射線検出器の動作説明図である。 従来技術に係る放射線検出器の説明図である。 放射線検出器の断面説明図である。 放射線検出器の動作説明図である

符号の説明

１０…放射線画像撮影システム
２４…カセッテ
２００、２００Ａ、２００Ｂ…放射線検出器
２２０…画素

Claims (5)

1. 被写体を透過した放射線に応じた電荷をそれぞれ生成する行列状に配列された画素を有し、デュアルエネルギ撮影に供される放射線変換パネルであって、
   第１エネルギによる撮影後及び第２エネルギによる撮影後に、電荷が読み取られる第１画素群と、
   前記第２エネルギによる撮影後に、電荷が読み取られる第２画素群と、を備え、
   前記第１画素群を構成する画素と、前記第２画素群を構成する画素とが交互に配列されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
2. 請求項１記載の放射線変換パネルにおいて、
   前記第１画素群を構成する画素と、前記第２画素群を構成する画素とが、市松模様に配列されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
3. 被写体を透過した放射線に応じた電荷をそれぞれ生成する行列状に配列された画素を有する放射線変換パネルを用いて、デュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法において、
   前記放射線変換パネルは、第１画素群を構成する各画素と、第２画素群を構成する各画素とが交互に配列されているパネルであって、
   まず、高エネルギによる撮影後に、前記第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、高エネルギ第１画素群データを得るＡ過程と、
   次に、低エネルギによる撮影後に、前記第２画素群を構成する各画素に蓄積されている、前記低エネルギと前記Ａ過程後に残存している高エネルギとの合成エネルギとからなる電荷を読み取り、高エネルギ第２画素群データを得るＢ過程と、
   次いで、前記第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、低エネルギ第１画素群データを得るＣ過程と、
   前記Ｃ過程で得られた低エネルギ第１画素群データを第２画素群の低エネルギ第２画素群データとしてコピーするＤ過程と、
   前記高エネルギ第１及び第２画素群データからなる高エネルギ全画素データと、前記低エネルギ第１及び第２画素群データからなる低エネルギ全画素データとに基づいてサブトラクション画像データを生成するＥ過程と、
   を備えることを特徴とするデュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法。
4. 被写体を透過した放射線に応じた電荷をそれぞれ生成する行列状に配列された画素を有する放射線変換パネルを用いて、デュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法において、
   前記放射線変換パネルは、第１画素群を構成する画素と、第２画素群を構成する画素とが交互に配列されているパネルであって、
   まず、低エネルギによる撮影後に、前記第１画素群を構成する各画素に蓄積されている電荷を読み取り、低エネルギ第１画素群データを得るａ過程と、
   次に、高エネルギによる撮影後に、前記第１及び第２画素群を構成する各画素に蓄積されている、第１及び電荷を読み取り、高エネルギ全画素データを得るｂ過程と、
   前記ａ過程で読み取られた低エネルギ第１画素群データを第２画素群の低エネルギ第２画素群データとしてコピーするｃ過程と、
   前記高エネルギ全画素データと、前記低エネルギ第１及び第２画素群データからなる低エネルギ全画素データとに基づいてサブトラクション画像データを生成するｄ過程と、
   を備えることを特徴とするデュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法。
5. 請求項１又は２記載のデュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法において、
   前記放射線変換パネルは、
   前記第１画素群を構成する画素と、前記第２画素群を構成する画素とが、市松模様に配列されている
   ことを特徴とするデュアルエネルギ撮影を行う放射線画像撮影方法。

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