JP2010038677A - 放射線画像検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残留出力の収束時間の短縮し画質の劣化を防止する。
【解決手段】放射線を照射する放射線源１０１と、放射線源１０１から照射された放射線が被写体に照射されたときに、放射線検出器１０を用いて被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する際、光源ユニット２０は放射線検出器１０への放射線の照射前から照射後までの期間において放射線検出器１０に照射光を射出する。このとき光量制御手段３０は、放射線源１０１から照射された放射線量および照射間隔に応じて光源ユニット２０から射出する照射光の光量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線検出器への放射線の照射中に光を照射する光源ユニットを備えた放射線画像検出装置に関するものである。

従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線検出器が各種提案、実用化されている。上記放射線検出器としては、たとえば、放射線の照射により電荷を発生するアモルファスセレンを利用した放射線検出器があり、そのような放射線検出器として、アクティブマトリクス基板を用いていわゆるＴＦＴ読取方式と呼ばれるものが提案されている。アクティブマトリクス基板は、複数の分割電極と、各分割電極によって収集された電荷をそれぞれ蓄積する複数の蓄積容量と、各蓄積容量に蓄積された電荷をそれぞれ読み出すための複数のＴＦＴスイッチとを備えている。ここで、上述した放射線検出器を用いて放射線画像を取得する際、放射線検出器への放射線の照射前、照射中、照射後において、それぞれ放射線検出器のアクティブマトリクス基板側から光を照射することが提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１において、放射線の照射前および照射中に光が照射されることにより、予め分割電極間のスペースに電荷が蓄積される。すると、光導電層に形成される電界が歪み、放射線の照射によって発生した電荷は上記スペースに溜まることなく、予め歪まされた電界に沿って移動し分割電極に収集されるため、光導電層の有感変動を抑えることができる。さらに、放射線の照射が終了した後において照射光を照射し続けることにより、分割電極近傍に溜まった電荷が残像出力となるのを防止する。
特開２００４−１４６７６９号公報（図６−図８）

しかし、特許文献１に示すように、照射光を照射する場合であっても残留出力の信号レベルが収束するまで時間が掛かってしまう。したがって動画像の撮影のように各フレーム画像の放射線の照射間隔が小さいとき、残留出力が除去される前に次の撮影が行われてしまい画質の劣化が生じてしまうという問題がある。また、大線量の放射線が照射された場合には残留出力の信号レベルが大きくなるため、次の放射線照射時までに残留出力が除去できず残像となって現れてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、残留出力の収束時間の短縮し画質の劣化を防止することができる放射線画像検出装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像検出装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線源から照射された放射線が被写体に照射されたときに、被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する放射線検出器と、放射線検出器に照射光を射出する光源ユニットと、光源ユニットから射出される照射光の光量を制御する光量制御手段とを備え、光量制御手段が、スタンバイ時において基準光量の照射光を放射線検出器に照射するとともに、放射線源から放射線検出器への放射線の照射前から照射後までの期間において光源ユニットから射出される照射光の光量を放射線の照射間隔および／または放射線量に応じて変化させるように制御するものであることを特徴とするものである。

なお、光量制御手段は、照射間隔に応じて照射光の光量を変化させるものであればその方法を問わず、たとえば放射線の照射後における照射光の光量毎の残留出力の信号レベルの時間変化を第１光量設定テーブルとして有し、第１光量設定テーブルを用いて照射間隔以内に信号レベルが設定信号レベルになるような照射光の光量を決定するものであってもよい。

また、放射線源から放射線検出器への放射線の照射前から照射後までの期間とは、スタンバイ時以外の期間、すなわち放射線画像検出装置が放射線画像の取得動作をしている期間を意味する。

また、放射線検出器が静止画像と静止画像取得時よりも照射間隔が短い動画像とを取得する機能を有するものであってもよい。このとき、光量制御手段は、静止画像を取得するときよりも動画像を取得するときの方が照射光の光量が大きくなるように光源ユニットを制御する。

あるいは、光量制御手段は、放射線量と照射光の光量との関係を示す第２光量設定テーブルを有するものであり、放射線源から照射した放射線量と第２光量設定テーブルとを用いて照射光の光量を決定するものであってもよい。

さらに、光量制御手段が、放射線の照射後の照射光の射出により信号レベルが設定値まで下がったときに予め設定された基準光量の照射光が射出されるように光源ユニットを制御するものであってもよい。

本発明の放射線画像検出装置によれば、放射線を照射する放射線源と、放射線源から照射された放射線が被写体に照射されたときに、被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する放射線検出器と、放射線検出器に照射光を射出する光源ユニットと、光源ユニットから射出される照射光の光量を制御する光量制御手段とを備え、光量制御手段が、スタンバイ時において基準光量の照射光を放射線検出器に照射するとともに、放射線源から放射線検出器への放射線の照射前から照射後までの期間において光源ユニットから射出される照射光の光量を放射線の照射間隔および／または放射線量に応じて光源ユニットから射出される照射光の光量を変化させるように制御することにより、撮影間隔が短いときには照射光の光量を大きくして放射線検出器内に残留する残留出力を高速に除去することができるため、放射線検出器に大線量の放射線が照射された場合や動画像の撮影のような撮影間隔が短い場合であっても、残留出力による画質の劣化が生じるのを防止することができる。

なお、放射線検出器が静止画像と静止画像取得時よりも照射間隔が短い動画像とを取得する機能を有するものであり、光量制御手段が、静止画像を取得するときよりも動画像を取得するときの方が大きい光量の照射光を射出するように光源ユニットを制御するものであれば、動画像のように照射間隔が短い場合であってもそれに対応して光量の照射光を照射することにより、残留出力による画質の劣化が生じるのを防止することができる。

また、光量制御手段が、放射線の照射後の照射光の射出により信号レベルが設定値まで下がったときに予め設定された基準光量の照射光が射出されるように光源ユニットを制御するものであれば、適切な光量の照射光を照射することができるため、光量を大きくすることによる暗電流成分の増加を最小限に抑えることができる。

以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出装置の一実施形態について説明する。図１は本実施形態の放射線画像検出装置１００の概略構成を示す断面図である。図１の放射線画像検出装置１００は、いわゆるＴＦＴ読取方式の放射線検出器を備えたものであって、放射線検出器１０、光源ユニット２０、光量制御手段３０、放射線源１０１を備えている。放射線検出器１０は、放射線の照射によって電荷を発生しその電荷を蓄積することによって放射線画像を記録するものであって、バイアス電極１、第１の電荷輸送層２、有機高分子層３、光導電層４、第２の電荷輸送層５、アクティブマトリクス基板６がこの順に積層されたものである。

バイアス電極１は、バイアス電圧が印加されるものであり、たとえばＡｕ、Ａｌなどの低抵抗の導電材料で形成されている。第１の電荷輸送層２は、硫化アンチモンを含有する材料から形成されている。有機高分子層３は、有機高分子材料に正孔ブロック材料を添加したものから形成されており、有機高分子材料としては、たとえばポリカーボネートを利用することができる。光導電層４は、画像情報を担持した放射線の照射を受けて電荷を発生する電磁波導電性を有するものであり、放射線が照射されると層の内部に電荷を発生するものである。光導電層４の材料としては、たとえばａ−Ｓｅ、ＨｇＩ_２、ＰｂＩ_２，ＣｄＳ、ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ、ＢｉＩ_３等を用いることができ、特にセレンを主成分とする膜厚１００〜１０００μｍのａ−Ｓｅ膜を用いることが望ましい。第２の電荷輸送層５は光導電層４において発生した電荷を輸送するものであって、硫化アンチモンを含有する材料から形成されている。

アクティブマトリクス基板６は、光導電層４において発生し第２の電荷輸送層５を通過した電荷を収集する分割電極が多数配列されたものである。ここで、図２にアクティブマトリクス基板６の平面図を示す。アクティブマトリクス基板６は、光導電層４において発生した電荷を収集する分割電極６１、分割電極６１によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量６２および蓄積容量６２に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ６３を備えた画素６０が２次元状に多数配列されている。ここで、分割電極６１の材料としては導電性材料であれば特に制限されないが、可視光を透過する電極であることが好ましく、たとえばＩＴＯ、ＩＺＯを用いることができる。

また、各ＴＦＴスイッチ６３にはスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御するための多数の走査配線６５が接続されており、蓄積容量６２には蓄積された電荷を読み出すための多数のデータ配線６６が格子状に設けられている。データ配線６６の終端にはデータ配線６６に流れ出した信号電荷を検出するアンプからなる読出回路７０が接続されており、走査配線６５にはＴＦＴスイッチ６３をＯＮ/ＯＦＦするための制御信号を出力するゲートドライバ８０が接続されている。

図１の光源ユニット２０は、放射線検出器１０への放射線の照射中に放射線検出器１０に光を照射するものであって、たとえば中心発光波長が５２５ｎｍ程度の発光ダイオードを面実装した面状光源からなっている。なお、光源ユニット２０は放射線検出器１０とは別個に設けるようにしてもよいし、アクティブマトリクス基板６に透明な接着剤により取り付けるようにしてもよい。

光量制御手段３０は光源ユニット２０から放射線検出器１０へ照射される照射光Ｌの光量Ｉａを制御するものである。ここで、図３は動画像として放射線画像を取得するときの照射光Ｌの光量制御の一例を示すタイミングチャートである。まず、光量制御手段３０は、撮影が行われてないスタンバイ期間（静止画モード時の光量制御期間）Ｔ０において、光源ユニット２０が所定の基準光量（たとえば２ｍＷ）からなる照射光Ｌを放射線検出器１０に照射するように制御する。その後、光量制御手段３０は、撮影開始指示がなされたときに放射線源１０１から照射される放射線量および撮影間隔に応じて、放射線照射前から放射線照射後までの期間において照射する照射光の光量Ｌａを決定する。そして、光量制御手段３０は、放射線の照射前の期間Ｔ１から放射線照射後までの動画撮影期間Ｔ２において光量Ｉａ（たとえば２０ｍＷ）の照射光Ｌを照射するように光源ユニット２０を制御する。

ここで、光量制御手段３０は、照射光Ｌの光量Ｉａ毎に残留出力の信号レベルの時間変化を記憶した第１光量設定テーブルＲＴ１として有しており、第１光量設定テーブルＲＴ１を用いて光量Ｉを制御する。図４は第１光量設定テーブルＲＴ１の一例を示すグラフである。図４において、基準光量Ｉｒｅｆの照射光Ｌを放射線検出器１０に照射した場合、急激に残留出力が減少した後に所定のレベルで収束する。さらに、基準光量Ｉｒｅｆに対し光量Ｉ１（＞Ｉｒｅｆ）、Ｉ２（＞Ｉ１）というように光量を大きくすればするほど残留出力の信号レベルは急激に小さくなる。たとえば所定の設定しきい値Ｓｒｅｆになるまでの時間はＩｒｅｆ＞Ｉ１＞Ｉ２の順になる。そして、光量制御手段３０は、第１光量設定テーブルＲＴ１を用いて放射線の照射間隔Ｔ４以内に、残留出力の信号レベルが所定の設定しきい値Ｓｒｅｆになるような光量Ｉａを決定し光源ユニット２０を制御する。

たとえば放射線の照射間隔Ｔ４（フレーム周期）が０．１秒である場合、光量制御手段３０は０．１秒以内に残留出力の信号レベルＳが設定しきい値Ｓｒｅｆになる光量Ｉａを第１光量設定テーブルＲＴ１から決定する。そして、光量制御手段３０は決定した光量Ｉａの照射光Ｌを射出するように光源ユニット２０を制御する。これにより、照射間隔Ｔ４以内に残留出力を極力小さくした状態にすることができる。

図５は静止画として放射線画像を取得する静止画取得モード時の照射光Ｌの光量制御の一例を示すタイミングチャートである。図５においても光量制御手段３０は光源ユニット２０がスタンバイ期間Ｔ０において所定の光量Ｉｒｅｆ（たとえば２ｍＷ）の照射光Ｌを射出するように制御する。そして、放射線源１０１から照射される放射線量を検出し、検出した放射線量と撮影間隔Ｔ４を用いて第１光量設定テーブルＲＴ１に基づいて光量Ｌａを決定する。たとえば静止画像取得モードの放射線照射間隔Ｔ４は、動画像取得モードの放射線照射間隔Ｔ４よりも短く設定されており、たとえば静止画像の放射線照射間隔Ｔ４が３０秒に設定されている。その後、光源ユニット２０から放射線の照射前Ｔ１から放射線照射後の期間Ｔ３まで光量Ｌａの照射光Ｌが射出される。

なお、図５において所定の周期で読み出しクロックが出力されているが、たとえば放射線照射直後のクロックにより出力された信号を画像情報として読み取り、その後のクロックで残留電荷の排出が行われる。

このように、静止画取得モードのときであっても、放射線の照射間隔Ｔ４以内に光量制御手段３０は照射間隔Ｔ４以内に残留出力の信号レベルを設定しきい値Ｓｒｅｆにする光量Ｉａの照射光Ｌが射出されるように光源ユニット２０を制御することにより、残留出力を略０に近い信号レベルにして収束精度を高い状態にすることができる。

なお、放射線量および照射間隔に基づいて光量を制御する場合について例示しているが、放射線量に応じて光量Ｉａを制御するようにしてもよい。具体的には、光量制御手段３０は放射線量と光量Ｉａとの関係を示す第２光量設定テーブルＲＴ２を有しており、第２光量設定テーブルＲＴ２を用いて放射線量に応じて光量Ｉを制御する。図６は第２光量設定テーブルＲＴ２の一例を示すグラフである。図６において、第２光量設定テーブルＲＴ２において、放射線源１０１から照射される放射線量が所定のしきい値Ｒ１０ｒｅｆ以下のときには基準光量Ｉｒｅｆが設定され、放射線量が所定のしきい値Ｒ１０ｒｅｆよりも大きいときには放射線量の増加に伴い光量Ｉａが大きくなる。光量制御手段３０は、たとえば放射線源１０１の管電流等から放射線源１０１から照射される放射線量を検出し、第２光量設定テーブルＲＴ２を用いて光量Ｉａを決定する。

このように、放射線量に応じて光量Ｉａを制御することにより、たとえば大線量の放射線が照射されたときのように残像電荷が多く残っている場合には光量Ｉａを大きくして高速に残留出力を収束させることができる。

なお、上述した第１光量設定テーブルＲＴ１および第２光量設定テーブルＲＴ２を用いて光量Ｉａを設定する際、照射間隔Ｔ４以内において残留出力の信号レベルＳが所定の設定しきい値Ｓｒｅｆになればよく、照射間隔Ｔ４よりも早く設定しきい値Ｓｒｅｆになる光量Ｉａに設定してもよい。但し、光量Ｉａを大きくした照射光Ｌを照射し続けたときには、照射光Ｌによる暗電流成分が多くなってしまう（図４参照）。

そこで、図７に示すように、光量制御手段３０は第１光量設定テーブルＲＴ１もしくは第２光量設定テーブルＲＴ２を用いて設定した光量Ｉａの照射光Ｌを照射したときの残留出力の信号レベルを監視し、信号レベルが設定値Ｓ１０になったときに光量Ｉａを基準光量Ｉｒｅｆに下げて照射光Ｌを射出するように光源ユニット２０を制御する。あるいは、光量制御手段３０において予め設定期間Ｔ３（図５参照）が設定されており、設定期間Ｔ３以内に残留出力の信号レベルが設定値Ｓ１０になるような光量Ｉａが第１光量設定テーブルＲＴ１もしくは第２光量設定テーブルＲＴ２により決定され、設定期間Ｔ３以後において光量Ｉが基準光量Ｉｒｅｆに下げるようにしてもよい。これにより、照射光Ｌの光量が大きすぎることによる暗電流成分の増加を抑制することができる。

また、光量制御手段３０は、上述したように第１光量設定テーブルＲＴ１と第２光量設定テーブルＲＴ２の一方のみを用いて光量を決定してもよいが、双方を用いて光量を決定してもよい。たとえば光量制御手段３０は照射間隔Ｔ４に基づき第１光量設定テーブルＲＴ１から導出された第１光量と、放射線量に基づき第２光量設定テーブルＲＴ２から導出された第２光量とを比較する。その後、光量制御手段３０は第１光量および第２光量のうちいずれか大きい方の光量を選択し光源ユニット２０を制御する。そして、光量制御手段３０は、選択した光量から設定期間Ｔ１０を決定し、設定期間Ｔ１０だけ照射した後は基準光量Ｉｒｅｆの照射光Ｌが照射されるように制御することになる。

上記実施の形態によれば、放射線を照射する放射線源１０１と、放射線源１０１から照射された放射線が被写体に照射されたときに、被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する放射線検出器１０と、放射線検出器１０に照射光Ｌを射出する光源ユニット２０と、光源ユニット２０から射出される照射光Ｌの光量を制御する光量制御手段３０とを備え、光量制御手段３０が、スタンバイ時において基準光量の照射光を放射線検出器に照射するとともに、放射線源１０１から放射線検出器１０への放射線の照射前から照射後の期間において光源ユニット２０から射出される照射光Ｌの光量を放射線の照射間隔Ｔ４および／または放射線量に応じて光源ユニット２０から射出される照射光Ｌの光量を変化させるように制御することにより、撮影間隔が短いときには照射光Ｌの光量を大きくして放射線検出器１０内に残留する残留出力を高速に除去することができるため、放射線検出器１０に大線量の放射線が照射された場合や動画像の撮影のような撮影間隔が短い場合であっても、残留出力による画質の劣化が生じるのを防止することができる。

なお、放射線検出器１０が静止画像と静止画像取得時よりも照射間隔Ｔ４が短い動画像とを取得する機能を有するものであり、光量制御手段３０が、静止画像を取得するときよりも動画像を取得するときの方が大きい光量の照射光Ｌを射出するように光源ユニット２０を制御するものであれば、動画像のように照射間隔Ｔ４が短い場合であってもそれに対応して光量の照射光Ｌを照射することにより、残留出力による画質の劣化が生じるのを防止することができる。

また、光量制御手段３０が、放射線の照射後の照射光Ｌの射出により信号レベルが設定値Ｓ１０まで下がったときに予め設定された基準光量Ｉｒｅｆの照射光Ｌが射出されるように光源ユニット２０を制御するものであれば、適切な光量の照射光Ｌを照射することができるため、光量を大きくすることによる暗電流成分の増加を最小限に抑えることができる。

本発明の実施形態は上記実施形態に限定されない。たとえば、放射線画像は、被写体に放射線を曝射することにより放射線検出器１０で検出されたものであればなんでもよく、たとえばマンモグラフィ装置により取得された放射線画像や胸部撮影により取得された放射線画像であってもよいし、医用画像に限らず非破壊検査に用いられる放射線画像であってもよい。

本発明の放射線画像検出装置の好ましい実施形態を示す断面図 図１の放射線検出器におけるアクティブマトリクス基板の平面図 図１の放射線画像検出装置の信号読取タイミング（動画）の一例を示すタイミングチャート 図１の光量制御手段に記憶された第１光量設定テーブルの一例を示すグラフ 図１の放射線画像検出装置の信号読取タイミング（動画）の一例を示すタイミングチャート 図１の光量制御手段に記憶された第２光量設定テーブルの一例を示すグラフ 図１の光量制御手段において光量から基準光量へ切り替わる様子を示すグラフ

符号の説明

１０ 放射線検出器
２０ 光源ユニット
３０ 光量制御手段
１００ 放射線画像検出装置
１０１ 放射線源
Ｉ 光量
Ｉｒｅｆ 基準光量
Ｌ 照射光
ＲＴ１ 第１光量設定テーブル
ＲＴ２ 第２光量設定テーブル

Claims (5)

1. 放射線を照射する放射線源と、
   該放射線源から照射された前記放射線が被写体に照射されたときに、該被写体を透過した前記放射線を放射線画像として検出する放射線検出器と、
   該放射線検出器に照射光を射出する光源ユニットと、
   前記光源ユニットから射出される前記照射光の光量を制御する光量制御手段と
   を備え、
   前記光量制御手段が、スタンバイ時において基準光量の前記照射光を前記放射線検出器に照射するとともに、前記放射線源から前記放射線検出器への前記放射線の照射前から照射後の期間において前記光源ユニットから射出される前記照射光の光量を前記放射線の照射間隔および／または放射線量に応じて変化させるように制御するものであることを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記光量制御手段が、前記照射光の前記光量毎の残留出力の信号レベルの時間変化を第１光量設定テーブルとして有するものであり、該第１光量設定テーブルを用いて前記照射間隔以内に前記信号レベルが設定信号レベルになるような前記照射光の前記光量を決定するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出装置。
3. 前記放射線検出器が静止画像と該静止画像取得時よりも前記放射線の照射間隔が短い動画像とを取得する機能を有するものであり、前記光量制御手段が、前記静止画像を取得するときよりも前記動画像を取得するときの方が前記照射光の前記光量を大きくするように前記光源ユニットを制御するものであることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出装置。
4. 前記光量制御手段が、前記放射線量と前記照射光の光量との関係を示す第２光量設定テーブルを有するものであり、前記放射線源から照射した前記放射線量と前記第２光量設定テーブルとを用いて前記照射光の前記光量を決定するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。
5. 前記光量制御手段が、前記放射線の照射後の前記照射光の射出により前記残留出力の信号レベルが設定値まで下がったときに予め設定された基準光量の前記照射光が射出されるように前記光源ユニットを制御するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。

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