JP2010200807A - 放射線画像撮影装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】グリッドの移動に伴う放射線検出器の振動によって、画像にボケが生じるのを防止する。
【解決手段】被写体によって散乱したＸ線を除去するグリッドが移動を開始すると、加速期間Ｔａの慣性力によって、グリッドが内蔵されているＦＰＤユニットに振動Ｓが発生する。撮影制御部は、グリッドの移動開始から振動Ｓの最初の振幅が最大となる時点までの時間である振幅時間Ｔｓと、Ｘ線の照射時間ｔの中間時点ｔ／２とが一致するようにＸ線の照射タイミングを調整し、Ｘ線源にＸ線を照射させる。振動によるＦＰＤユニットの変位量は、振幅のピーク付近で小さくなるので、Ｘ線照射時間ｔ中のＦＰＤユニットの変位量Ｄ１は、グリッドが定速期間ＴｆにあるときにＸ線を照射していた従来のものに比べて小さくなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、被写体を透過した放射線を放射線検出器で検出して放射線画像を得る放射線画像撮影装置及び方法に関し、更に詳しくは、被写体を透過する際に散乱した放射線を放射線検出器の検出面に平行な方向に移動させたグリッドによって除去する放射線画像撮影装置及び方法に関する。

Ｘ線等の放射線を被写体に照射し、被写体を透過した放射線を受像して被写体の内部構造を撮影する医療用の放射線画像撮影装置が普及している。従来、放射線の受像にはフイルムが用いられていたが、現在ではイメージングプレート（以下、ＩＰと呼ぶ）やフラットパネルディテクタ（以下、ＦＰＤと呼ぶ）等の放射線検出器の利用が進んでいる。

放射線画像撮影装置には、被写体を透過する際に散乱した放射線によって画像のコントラストが低下するのを防止するため、散乱放射線を除去するグリッドが用いられている。グリッドは、鉛等の放射線が透過しにくい物質を格子状に配列した構造を有しており、放射線検出器に対して斜めに入射する散乱放射線を格子で吸収している。また、グリッド構造が撮影されるのを防止するため、放射線の照射中にグリッドを放射線検出器の検出面と平行な方向に移動させている。

グリッドは、鉛を使用しているので、３〜４ｋｇ程度の重量を有している。そのため、数十ｍｓ程度という短い放射線の照射時間に合せてグリッドを移動させると、移動開始時の加速期間の慣性力によって放射線検出器に振動が発生する。

上述したＦＰＤは、放射線を信号電荷に変換して蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として出力するが、撮像信号の出力時に振動が生じると、微弱な電荷容量が変動して画像にノイズが重畳されてしまう。これを防止するため、特許文献１、２記載の発明は、グリッドの移動停止後にＦＰＤから撮像信号を読み出している。

特開２００１−２７６０２９号公報 特開２００５−２３７９７８号公報

特許文献１、２記載の発明は、ＦＰＤから撮像信号を読み出す際の振動を防止することはできるが、撮影中の振動を防止することはできない。そのため、撮影中のＦＰＤの振動により、画像にボケが生じることがあった。

従来の放射線画像撮影装置は、放射線検出器が取り付けられている柱等の構造部材の剛性を高くして振動しにくくすることにより、画像のボケを小さくしている。しかし、構造部材の剛性を高くするのは、コスト的にも技術的にも限界があった。また、グリッドの移動開始時の加速度を小さくしてグリッドをゆっくりと動かすことにより、振動の原因となるグリッドの慣性力自体を小さくすることも行われている。しかし、この手法では、グリッドが所定の速度に達するまで放射線の照射を待たなければならないので、撮影指示から実際に放射線が照射されるまでのタイムラグが大きくなる。

本発明の目的は、グリッドの移動に伴う放射線検出器の振動によって、画像にボケが生じるのを防止する。

本発明の放射線画像撮影装置は、放射線源、撮像手段、撮影制御手段を備えている。放射線源は、被写体に放射線を照射する。撮像手段は、被写体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、被写体と放射線検出器との間で被写体により散乱した放射線を除去するグリッドと、グリッドを放射線検出器の検出面と平行な方向に移動させるグリッド駆動機構とを有している。撮影制御手段は、グリッドの移動によって撮像手段に発生した振動の振幅が最大となる時点と、放射線の照射時間の略中間時点とが一致するように、放射線源に放射線を照射させる。

撮影制御手段は、放射線源に放射線を照射させる照射タイミングを取得する際に、撮像手段の振動に影響を与える複数の振動影響因子と、照射タイミングを表す複数のタイミング情報とが関連付けて格納されている照射タイミングテーブルを参照している。

タイミング情報として、グリッドの移動開始から撮像手段の振動の最初の振幅が最大となる時点までの時間を表す振幅時間を用いることができる。この場合、撮影制御手段は、振幅時間と放射線の照射時間とに基づいて照射タイミングを決定するのが好ましい。

また、別のタイミング情報として、撮像手段の振動速度の絶対値を用いてもよい。この場合、撮影制御手段は、振動速度計測手段によって撮像手段の振動速度を計測し、計測値が絶対値以下になったときに放射線源に放射線を照射させることが好ましい。

振動影響因子は、グリッドの移動速度である。また、その他の振動影響因子として、グリッドの種類または重量、撮像手段の重量、撮像手段に装着されるオプション装備の有無及び種類の少なくとも１つを用いてもよい。

撮影条件として、放射線の照射時間を用いるのが好ましい。また、放射線の照射量を自動的に制御する自動露出制御装置を備えた放射線画像撮影装置の場合には、被写体の性別、年齢、体型、撮影部位等の被写体に関する条件を用いてもよい。

撮影制御手段に、振動影響因子に基づいて、撮像手段の振動が放射線検出器による放射線の検出に悪影響を及ぼすか否かを判定させてもよい。振動が悪影響を及ぼさないと判定したときには、グリッドの移動開始と同時に放射線源に放射線を照射させてもよい。

また、撮影制御手段に、放射線の照射時間が撮像手段に発生する振動の１周期以上の長さであるか否かを判定させ、照射時間が振動の１周期以上の長さであるときには、グリッドの移動開始と同時に放射線源に放射線を照射させてもよい。

本発明の放射線画像撮影方法は、放射線検出器の検出面と平行な方向にグリッドの移動を開始するステップと、グリッドの移動によって撮像手段に発生した振動の振幅が最大となる時点と、放射線の照射期間の略中間時点とが一致するように、放射線源に放射線を照射させるステップと、被写体によって散乱した放射線を除去するグリッドを介して、被写体を透過した放射線を放射線検出器によって検出するステップとを備えている。

振動による撮像手段の変位量は、振幅のピーク付近で小さくなる。したがって、撮像手段の振動の振幅が最大となる時点と、放射線の照射時間の中間時点とを一定させることにより、放射線の照射時間中の撮像手段の変位量は、振幅のピーク付近以外で照射させたときよりも小さくなる。これにより、ボケの少ない画像を安定して取得することができる。また、撮像手段が取り付けられる構造部材の剛性を高くする必要がないので、ローコストである。更には、グリッドの移動開始時の加速度を小さくする必要もないので、放射線の照射タイミングに遅れが生じることもない。

第１実施形態のＸ線画像撮影システムの構成を示す概略図である。 グリッド移動速度とＦＰＤユニットに生じる振動との関係を表したグラフである。 メモリに記憶されている振動影響因子に関する情報を示す説明図である。 第１実施形態の照射タイミングＬＵＴを示す説明図である。 振幅時間に基づいてＸ線照射時間の中間時点とＦＰＤユニットの振動の振幅が最大となる時点とを一致させた状態を示すグラフである。 グリッドの定速期間中にＸ線を照射していた従来例を示す参考図である。 第１実施形態の撮影手順を示すフローチャートである。 第２実施形態のＸ線画像撮影システムの構成を示す概略図である。 第２実施形態の照射タイミングＬＵＴを示す説明図である。 ＦＰＤユニットの振動速度に基づいてＸ線照射時間の中間時点とＦＰＤユニットの振動の振幅が最大となる時点とを一致させた状態を示すグラフである。 第２実施形態の撮影手順を示すフローチャートである。 第３実施形態のＸ線画像撮影システムの構成を示す概略図である。 第３実施形態の撮影手順を示すフローチャートである。 Ｘ線照射時間の４０％の時点とＦＰＤユニットの振動の振幅が最大となる時点とを一致させた状態を示すグラフである。 ＦＰＤユニットの振動が画像に影響を及ぼさないときにグリッドの移動と同時にＸ線を照射する撮影手順を示すフローチャートである。 Ｘ線照射時間が振動の１周期以上であるときにグリッドの移動と同時にＸ線を照射する撮影手順を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
図１に示すように、本発明を用いたＸ線画像撮影システム１０は、被写体ＨにＸ線を照射して、被写体Ｈの体内の様子を撮影する立位式のシステムであり、Ｘ線源１１、Ｘ線撮影スタンド１２、システムコントローラ１３、コンソール装置１４等から構成されている。

Ｘ線源１１は、陰極のフィラメントからタングステンやモリブデン等のターゲットに電子を加速して入射させることによりＸ線を発生させるＸ線管である。Ｘ線源１１から照射されるＸ線の線質や線量は、陰極に流す電流（管電流）や加速電圧（管電圧）を調節することにより、撮影する被写体Ｈや被写体Ｈの撮影部位に応じて適宜調節される。

Ｘ線撮影スタンド１２は、床に据え付けられた支柱部１７と、この支柱部１７に上下動できるように取り付けられたＦＰＤユニット１８等から構成されている。ＦＰＤユニット１８は、Ｘ線源１１に対面するＸ線入射面１９ａが設けられた筐体１９と、筐体１９内に組み込まれたＦＰＤ２０、グリッド２１、グリッド駆動機構２２を備えている。Ｘ線入射面１９ａには、撮影時に被写体Ｈの胸等の撮影部位が接触される。筐体１９には、例えば被写体Ｈが撮影時に把持するつかまり棒２３等のオプション装備が装着可能に構成されている。

ＦＰＤ２０は、入射したＸ線を可視光に変換せずに、直接的に電荷に変換する直接変換型フラットパネルディテクタであり、撮像面２０ａをＸ線入射面１９ａに向けて配置されている。ＦＰＤ２０は、被写体Ｈの胸部全体をカバーする程度の面積を持つ。ＦＰＤ２０は、例えば、ＴＦＴが形成されたガラス基板上に、画素毎に形成された画素電極、光導電膜、及びバイアス電極が積層された構造となっている。

光導電膜は、アモルファスセレン等からなり、Ｘ線の入射により、Ｘ線の線質や線量に応じた電荷を発生する。バイアス電極と画素電極との間にはバイアス電圧が印加され、バイアス電圧によって光導電膜内に電界が生じ、光導電膜内で発生した電荷が画素電極に収集される。画素電極は、収集した電荷を蓄積するコンデンサ上部の電極を構成する。画素電極はＴＦＴに接続されており、コンデンサに蓄積された電荷はＴＦＴを介して読み出される。ＦＰＤ２０は、ＴＦＴで読み出した電荷をＡ／Ｄ変換器によってデジタルな撮像信号に変換し、システムコントローラ１３に出力する。

グリッド２１は、ＦＰＤ２０の撮像面２０ａの前方に配置されており、撮像面２０ａを遮蔽可能な大きさを有している。グリッド２１は、Ｘ線を遮蔽する多数の鉛の箔がＸ線の照射方向に対して平行に、間隙を設けながら積層されたグリッド構造を有している。Ｘ線源１１から照射されたＸ線のうち、被写体Ｈを透過して減衰しながら直進したＸ線は、鉛箔の間隙を通過してＦＰＤ２０の撮像面２０ａに到達する。これに対し、被写体Ｈ内で散乱して方向を変えた散乱Ｘ線は、鉛箔により遮断されてＦＰＤ２０に到達しないので、コントラストの低下が防止される。

グリッド２１は、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０の撮像面２０ａまでの距離、すなわちＸ線の焦点距離に応じて、異なったグリッド構造のものが用いられる。これは、被写体Ｈを透過してきたＸ線が散乱Ｘ線と一緒に遮断されるのを防止するためである。したがって、被写体Ｈの撮影部位等に応じて、Ｘ線源１１とＦＰＤユニット１８との距離が変更されたときには、その変更後の焦点距離に適合したグリッド構造を有するグリッド２１に交換する必要があるので、ＦＰＤユニット１８は、グリッド２１が交換できるように構成されている。

グリッド駆動機構２２は、Ｘ線の照射中にグリッド２１を右方にスライドさせ、グリッド２１のグリッド構造がＦＰＤ２０に撮像されないようにする。グリッド駆動機構２２は、モータ等のアクチュエータと、モータの回転によってグリッド２１をＦＰＤ２０の撮像面２０ａと平行に移動させる機構部品とによって構成されている。

図２は、グリッド２１がグリッド駆動機構２２によって移動されたときの速度変位を表している。実線で表した速度変位Ｈ１に示すように、グリッド２１は、加速期間Ｔａにおいて停止状態から徐々に速度が上がっていき、所定のグリッド移動速度Ｖ１に達したときに、定速期間Ｔｆ１の間だけグリッド移動速度Ｖ１が維持される。また、図示していないが、グリッド２１は、定速期間Ｔｆ１から徐々に速度が落ちていく減速期間を経て停止する。

グリッド移動速度及び定速期間の長さは、Ｘ線の照射時間に応じて決まっている。例えば、Ｘ線照射時間が速度変位Ｈ１よりも長いときには、速度変位Ｈ２に示すように、グリッド移動速度Ｖ２がグリッド移動速度Ｖ１よりも遅くなり、定速期間Ｔｆ２が定速期間Ｔｆ１よりも長くなる。また、図示していないが、Ｘ線照射時間が速度変位Ｈ１よりも短いときには、グリッド移動速度がグリッド移動速度Ｖ１よりも速くなり、定速期間が定速期間Ｔｆ１よりも短くなる。なお、加速期間Ｔａは、Ｘ線照射時間に係わらず一定になっている。したがって、グリッド移動速度によって加速期間の加速度が変化する。例えば、速度変位Ｈ２の加速度は、速度変位Ｈ１の加速度よりも小さくなっている。

システムコントローラ１３は、キーボードやマウス、モニタ等を備えたコンソール装置１４からの入力を受けて、Ｘ線画像撮影システム１０の動作を統括的に制御する。システムコントローラ１３は、撮影制御部２５、信号処理部２６、ストレージ２７、通信インターフェース２８等から構成される。

撮影制御部２５は、例えばＣＰＵ３１とメモリ３２を有している。ＣＰＵ３１は、メモリ３２に記憶されている制御プログラムに基づいて、データバス３３を介してシステムコントローラ１３の各部と制御信号やデータ等を送受信し、各種演算処理を行うことにより、システムコントローラ１３の各部を統括的に制御する。

例えば、ＣＰＵ３１は、コンソール装置１４によって設定されたＸ線照射時間に基づいて、グリッド２１の移動速度を決定し、コンソール装置１４からの撮影指示に基づいてグリッド駆動機構２２を制御し、グリッド２１の移動を開始させる。また、ＣＰＵ３１は、グリッド２１の移動中に、Ｘ線源１１にＸ線を照射させる。更に、ＣＰＵ３１は、図示しないタイミングジェネレータに所定の駆動信号を生じさせ、これをＦＰＤ２０に入力することにより、ＦＰＤ２０の信号電荷の蓄積や、撮像信号の読み出しを制御する

信号処理部２６には、ＦＰＤ２０から撮像信号が入力される。信号処理部２６は、入力された撮像信号に、階調調節、ガンマ補正等の各種画像処理を施し、コンソール装置１４のモニタへの表示に適した画像を生成する。また、信号処理部２６で各種画像処理が施された画像（以下、単に画像または撮影した画像という）は、ＣＰＵ３１によってコンソール装置１４のモニタに表示され、また、メモリやＨＤＤ等で構成されたストレージ２７に記憶される。

コンソール装置１４は、一般的なパーソナルコンピュータであり、内蔵したネットワーク回路によって、システムコントローラ１３の通信Ｉ／Ｆ２８に接続している。コンソール装置１４は、例えば、インストールされているＸ線撮影システム用操作プログラムによって、Ｘ線源１１、システムコントローラ１３及びＦＰＤユニット１８を操作する。

図３に示すように、撮影制御部２５のメモリ３２には、制御プログラムの他、ＦＰＤユニット１８にて使用されているグリッド２１の種類に関するグリッド情報３６と、ＦＰＤユニット１８に装着されているオプション装備の有無及び種類に関するオプション情報３７とが記憶されている。これらの情報は、コンソール装置１４によってシステムコントローラ１３に入力される。

撮影制御部２５は、コンソール装置１４から入力された撮影条件に基づいて、グリッド２１の移動速度を決定する。撮影条件は、例えばＸ線の照射時間であり、例えば１０ｍｓ〜２ｓの範囲内で設定される。上述したように、Ｘ線照射時間とグリッド移動速度とは、一定の相関関係を有しており、Ｘ線照射時間が短くなったときには、グリッド移動速度は速くなり、逆にＸ線照射時間が長くなったときには、グリッド移動速度は遅くなる。

ストレージ２７には、撮影制御部２５がＸ線源１１にＸ線を照射させる照射タイミングを決定する際に参照する照射タイミングＬＵＴ４０が記憶されている。図４に示すように、照射タイミングＬＵＴ４０には、グリッド移動速度Ｖと、ＦＰＤユニット１８で使用しているグリッドの種類と、オプション装備の有無及び種類と、振幅時間Ｔｓとがそれぞれ関連付けて格納されている。

グリッド移動速度Ｖは、グリッド２１の移動によってＦＰＤユニット１８に発生する振動に影響を与える振動影響因子の１つである。図２に示すように、グリッド２１の速度変位Ｈ１によるＦＰＤユニット１８の振動Ｓ１は、グリッド２１の加速期間Ｔａ時の慣性力によって発生し、定速期間Ｔｆ１内で減衰する。グリッド２１の加速期間の慣性力は、加速度によって変化するので、ＦＰＤユニット１８に生じる振動は、グリッド移動速度Ｖによって変化することになる。したがって、速度変位Ｈ１よりも加速度が低い速度変位Ｈ２では、ＦＰＤユニット１８に発生する振動Ｓ２の振幅が振動Ｓ１よりも小さくなり、周期が長くなる。なお、図示していないが、ＦＰＤユニット１８に発生した振動は、減速期間の慣性力によって変化し、グリッド２１の停止後に収束する。

グリッド２１の種類も振動影響因子の１つである。上述したように、グリッド２１は、Ｘ線源１１とＦＰＤユニット１８との焦点距離に応じて交換されるが、交換時にグリッド２１の重量が変わることがある。グリッド２１の重量は、加速期間の加速度に影響する。例えば、グリッド２１の種類Ａが３ｋｇ、種類Ｂが４ｋｇであるとき、種類Ｂのグリッド２１を使用したときには、種類Ａのグリッド２１を使用したときに比べてグリッド２１が移動しにくくなるので、加速度が小さくなる。そして、グリッド２１の加速度によりＦＰＤユニット１８に対する慣性力が変化するので、グリッド２１の種類によってＦＰＤユニット１８に生じる振動が変化することになる。

オプション装備の有無及び種類も振動影響因子の１つである。ＦＰＤユニット１８に、つかまり棒２３等のオプション装備を装着すると、ＦＰＤユニット１８の重量が重くなる。すると、グリッド２１の慣性力の影響を受けにくくなるので、振動の振幅が小さくなり、周期が長くなる。逆に、装着されていたオプションを取り外すと、装着時に比べて振動の振幅が大きくなり、周期が短くなる。

図５に示すように、振幅時間Ｔｓとは、グリッド２１の移動開始から、グリッド２１の移動によってＦＰＤユニット１８に発生した振動Ｓの最初の振幅が最大となる時点までの時間である。振幅時間Ｔｓは、ＦＰＤユニット１８に生じる振動Ｓの大きさによって変化する。すなわち、振幅時間Ｔｓは、グリッド移動速度Ｖ、グリッド２１の種類、オプション装備の有無及び種類からなる振動影響因子の組み合わせによって変化することになる。そのため、振幅時間Ｔｓは、Ｘ線画像撮影システム１０の製造時に、複数のグリッド移動速度Ｖと、重量の異なる複数種類のグリッド２１と、各種オプション装備の有無との組み合わせによって予め計測され、この計測値が照射タイミングＬＵＴ４０に格納されている。

図４に示すように、照射タイミングＬＵＴ４０のＮｏ．１は、グリッド移動速度Ｖが５０ｍｍ／ｓ、グリッド２１の種類Ａ、オプション無しのときには、例えば振幅時間Ｔｓは６０ｍｓである。また、Ｎｏ．２のように、グリッド移動速度Ｖ及びグリッド２１の種類がＮｏ．１と同じで、ＦＰＤユニット１８につかまり棒２３が装着された場合には、ＦＰＤユニット１８がグリッド２１の慣性力の影響を受けにくくなる。したがって、Ｎｏ．１の場合と比べてＦＰＤユニット１８の振動の振幅が小さくなり、周期が長くなるので、振幅時間Ｔｓは、Ｎｏ．１よりもわずかに長くなる。

また、照射タイミングＬＵＴ４０のＮｏ．３のように、グリッド移動速度Ｖ及びオプションの状態がＮｏ．１と同じで、グリッド２１として種類Ｂを使用している場合、グリッド２１の慣性力自体が小さくなる。したがって、Ｎｏ．１の場合と比べてＦＰＤユニット１８の振動の振幅が小さくなり、周期が長くなるので、振幅時間Ｔｓは、Ｎｏ．１よりもわずかに長くなる。

撮影制御部２５は、照射タイミングＬＵＴ４０を参照し、Ｘ線の照射時間ｔに基づいて決定したグリッド移動速度Ｖと、メモリ３２内に記憶しているグリッド情報３６及びオプション情報３７とに基づいて、振幅時間Ｔｓを選択する。そして、選択した振幅時間ＴｓとＸ線の照射時間ｔとに基づいて、Ｘ線の照射を開始する照射タイミング時間Ｔｘを決定する。この照射タイミング時間Ｔｘは、例えば、Ｔｓ−ｔ／２によって求められる。

例えば、Ｘ線照射時間ｔが３０ｍｓのとき、グリッド移動速度Ｖは５０ｍｍ／ｓとなる。また、グリッド２１の種類がＡで、オプション装備が無い場合には、振幅時間Ｔｓが６０ｍｓとなる。このようにして求めたＸ線照射時間ｔ及び振幅時間Ｔｓを上記式にて演算すると、照射タイミング時間Ｔｘは４５ｍｓとなる。

撮影制御部２５は、グリッド２１の移動開始から４５ｍｓ後にＸ線源１１にＸ線を照射させる。これにより、Ｘ線照射時間ｔの中間時点ｔ／２と、ＦＰＤユニット１８の振動Ｓ１の最初の振幅が最大となる時点とが一致する。ＦＰＤユニット１８の振動Ｓは、振幅のピーク付近では変位量が小さくなる。したがって、Ｘ線照射時間中のＦＰＤユニット１８の変位量である照射中変位量Ｄ１は、振幅のピーク付近以外でＸ線を照射したときに比べて格段に減少する。

図６は、従来のＸ線画像撮影装置によるＸ線の照射タイミングを示す参考図である。従来は、ＦＰＤユニット１８の振動による画像のボケを防止するため、ＦＰＤユニット１８の振動が減衰する定速期間Ｔｆ中にＸ線の照射を開始していた。しかし、ＦＰＤユニット１８に生じる振動によっては、振動Ｓの振幅のピーク付近以外でＸ線が照射されてしまうため、照射中変位量Ｄ２が大きくなり、画像にボケが生じることがあった。これに対し、本発明は、Ｘ線照射時間ｔ中のＦＰＤユニット１８の変位量が小さくなるので、従来のＸ線画像撮影装置によって発生していた画像のボケを防止することができる。

上記実施形態の作用について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。コンソール装置１４の操作により、Ｘ線照射時間ｔが入力される（Ｓ１）。撮影制御部２５は、入力されたＸ線照射時間ｔに基づいて、グリッド移動速度Ｖを決定する（Ｓ２）。例えば、入力されたＸ線照射時間ｔが３０ｍｓのとき、グリッド移動速度Ｖは、５０ｍｍ／ｓとなる。

撮影制御部２５は、ストレージ２７に記憶されている照射タイミングＬＵＴ４０を参照し、先に決定したグリッド移動速度Ｖと、メモリ３２に記憶しているグリッド情報３６及びオプション情報３７とに基づいて、振幅時間Ｔｓを選択する（Ｓ３）。例えば、グリッド２１の種類がＡであり、オプション無しであるとき、振幅時間Ｔｓは６０ｍｓとなる。

撮影制御部２５は、Ｘ線照射時間ｔ、振幅時間Ｔｓに基づいて、照射タイミング時間Ｔｘを算出する（Ｓ４）。上述したように、Ｘ線照射時間ｔが３０ｍｓ、振幅時間Ｔｓは６０ｍｓなので、照射タイミング時間Ｔｘは、例えば４５ｍｓとなる。

コンソール装置１４の操作により撮影が指示されると（Ｓ５）、撮影制御部２５は、グリッド駆動機構２２のアクチュエータを制御してグリッド２１を移動させる（Ｓ６）。撮影制御部２５は、内蔵するタイマによってグリッド２１の移動開始からの時間を計測する（Ｓ７）。撮影制御部２５は、照射タイミング時間Ｔｘの経過後にＸ線源１１にＸ線を照射させ、ＦＰＤ２０にＸ線を受像させる（Ｓ８）。ＦＰＤ２０は、光導電膜でＸ線の線質や線量に応じた電荷を発生し、画素電極のコンデンサに蓄積する。

図５に示すように、照射タイミング時間ＴｘでＸ線を照射することにより、Ｘ線照射時間ｔの中間時点ｔ／２と、ＦＰＤユニット１８に生じている振動Ｓの最初の振幅が最大となる時点とが一致する。これにより、照射中変位量Ｄ１は非常に小さくなるので、ＦＰＤユニット１８の振動による画像のボケは発生しない。

撮影制御部２５は、グリッド２１が所定距離の移動を終えたときに、グリッド駆動機構２２のアクチュエータを停止し、グリッド２１を停止させる（Ｓ９）。撮影制御部２５は、グリッド２１の停止後、ＦＰＤ２０から撮像信号を読み出して信号処理部２６に入力させる（Ｓ１０）。撮像信号の読み出し時にＦＰＤ２０が振動しないので、撮像信号にノイズが重畳することはない。信号処理部２６の各種画像処理により生成された画像は、ストレージ２７に記憶され、通信Ｉ／Ｆ５０を介してコンソール装置１４のモニタに表示される。

撮影制御部２５は、ＦＰＤ２０から撮像信号を読み出した後、グリッド駆動機構２２のアクチュエータを逆方向に駆動させ、グリッド２１を元の位置に戻す（Ｓ１１）。これにより、すぐに次の撮影を行うことができる。

［第２実施形態］
第１実施形態では、振幅時間Ｔｓから照射タイミング時間Ｔｘを求めたが、ＦＰＤユニット１８の振動速度からＸ線の照射タイミングを得てもよい。以下、振動速度を用いてＸ線の照射タイミングを得る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同じ構成については、同符号を用いて説明を省略する。

図８に示すように、第２実施形態のＸ線画像撮影装置５０は、ＦＰＤユニット１８内に、ＦＰＤユニット１８の振動速度を計測する振動速度計測器５１が内蔵されている。振動速度計測器５１は、グリッド２１の移動に同期してＦＰＤユニット１８の振動速度を計測し、その計測値を撮影制御部２５に入力する。また、ストレージ２７には、第１実施形態とはタイミング情報の内容が異なっている照射タイミングＬＵＴ５４が記憶されている。

図９に示すように、照射タイミングＬＵＴ５４には、振幅時間Ｔｓに代えて、ＦＰＤユニット１８の所定の時点での振動速度Ｓｖが格納されている。図１０に示すように、振動速度Ｓｖは、Ｘ線照射時間ｔの中間時点ｔ／２とＦＰＤユニット１８の振動Ｓの最初の振幅が最大となる時点とを一致させたときに、Ｘ線照射時間ｔの開始時点ＰにおけるＦＰＤユニット１８の振動速度である。本実施形態では、ＦＰＤユニット１８の振動Ｓの振動速度が、振幅のピークに近づくにしたがって低下していくことに着目し、振動速度が振動速度Ｓｖ以下になったときにＸ線を照射している。

振動Ｓのピーク付近の振動速度の変位は、振動Ｓの振幅が小さくなり、または周期が長くなるにしたがって緩やかになる。すなわち、振動速度Ｓｖも振動Ｓの大きさによって変化するので、振動速度Ｓｖは、グリッド移動速度Ｖ、グリッド２１の種類、オプション装備の有無及び種類からなる振動影響因子の組み合わせによって変化させる必要がある。本実施形態では、第１実施形態と同様に、Ｘ線画像撮影システム１０の製造時に、複数のグリッド移動速度Ｖと、重量の異なる複数種類のグリッド２１と、各種オプション装備の有無との組み合わせによって振動速度Ｓｖを予め計測しておき、この計測値を照射タイミングＬＵＴ５４に格納している。

図１１に示すように、撮影制御部２５は、第１実施形態と同様に、Ｘ線照射時間ｔに基づいてグリッド移動速度Ｖを決定する（Ｓ１，Ｓ２）。次いで、グリッド移動速度Ｖとグリッド情報３６及びオプション情報３７に基づいて、照射タイミングＬＵＴ５４から振動速度Ｓｖを選択する（Ｓ２０）。撮影指示（Ｓ５）の後、グリッド２１の移動と、振動速度計測器５１によるＦＰＤユニット１８の振動速度の計測が開始される（Ｓ２１）。計測された振動速度は、リアルタイムに、または所定の時間間隔で撮影制御部２５に送信される。

撮影制御部２５は、先に選択した振動速度Ｓｖと、振動速度計測器５１から入力された計測値とを比較し（Ｓ２２）、計測値が振動速度Ｓｖ以下になったときにＸ線源１１にＸ線を照射させる（Ｓ８）。これにより、図１０に示すように、Ｘ線照射時間ｔの中間時点ｔ／２と、ＦＰＤユニット１８の振動Ｓの最初の振幅が最大となる時点とが一致するので、照射中変位量Ｄ１を小さくすることができる。

ＦＰＤユニット１８に生じる振動は、グリッド２１の移動に伴うものだけではなく、何らかの外的要因による場合も考えられる。そこで、振動速度計測器５１の計測値を利用し、例えば計測値が予め定めた規定値以上の値となったときには、再撮影を促すように構成してもよい。

［第３実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態では、予め設定したＸ線照射時間に基づいて、Ｘ線を被写体に照射するＸ線画像撮影装置を例に説明したが、照射されたＸ線量を検出し、所定のＸ線量に達したときにＸ線の照射を停止する自動露出制御装置（以下、ＡＥＣと省略する）を備えたＸ線画像撮影装置にも本発明を適用することができる。以下、ＡＥＣを備えたＸ線画像撮影装置に関する第３実施形態について説明するが、第１実施形態及び第２実施形態と同じ構成については、同符号を用いて説明を省略する。

図１２に示すように、第３実施形態のＸ線画像撮影装置６０は、ＦＰＤ２０とグリッド２１との間に、Ｘ線の照射状態を検出するフォトタイマ６１が配置されている。フォトタイマ６１は、被写体Ｈを透過したＸ線を検出して電気信号に変換し、システムコントローラ１３に設けられたＡＥＣ制御部６２に電気信号を入力する。ＡＥＣ制御部６２は、フォトタイマ６１から入力された電気信号に基づいてＸ線の照射量を特定し、Ｘ線照射量が予め設定された基準Ｘ線照射量Ｅに達したときに、撮影制御部２５に照射停止信号を入力する。撮影制御部２５は、照射停止信号に基づいてＸ線源１１にＸ線の照射を停止させる。

次に、図１３のフローチャートを用いて本実施形態の作用を説明しながら、第１実施形態との相違点について説明する。Ｘ線画像撮影装置６０では、撮影条件として、例えば被写体Ｈの性別、年齢、体型、撮影部位等の、被写体Ｈに関する条件がコンソール装置１４から入力される（Ｓ３０）。ＡＥＣ制御部６２は、入力された撮影条件に基づいて、適正濃度の画像取得に必要な基準Ｘ線照射量Ｅを決定する（Ｓ３１）。撮影制御部２５は、基準Ｘ線照射量Ｅと、Ｘ線源１１の単位時間あたりのＸ線量とに基づいて、Ｘ線照射時間ｔを決定する（Ｓ３２）。ステップＳ３２以降は、第１実施形態と同じステップＳ２、Ｓ３が実行される。

図１４に示すように、本実施形態のステップＳ３３では、例えばＸ線照射時間ｔの４０％の時点と、振動Ｓの最初の振幅が最大となる時点とが一致するように、照射タイミング時間Ｔｘを求めている。例えば、Ｘ線照射時間ｔ及び振幅時間Ｔｓが、第１実施形態で例示した値と同じ３０ｍｓ及び６０ｍｓであるとき、照射タイミング時間Ｔｘは４８ｍｓとなり、第１実施形態の４５ｍｓよりもわずかに遅くなる。

ＡＥＣを用いた撮影では、被写体の個体差によって、実際の撮影時のＸ線照射時間が撮影制御部２５によって決定されたＸ線照射時間ｔよりも短くなる傾向がある。本実施形態では、この点に着目し、撮影制御部２５で決定したＸ線照射時間ｔの４０％の時点が、振動の最初の振幅が最大となる時点に一致するようにＸ線を照射させることで、実際の撮影ではＸ線照射時間ｔの略中間時点が振動の振幅が最大となる時点に一致するようにしている。これにより、第１、第２実施形態と同様に、照射中変位量Ｄ１を小さくすることができる。

ステップＳ５〜Ｓ１１では、第１実施形態と同じステップＳ２、Ｓ３が実行される。なお、ステップＳ８とＳ９の間では、フォトタイマ６１により検出されたＸ線照射量と基準Ｘ線照射量Ｅとが比較され（Ｓ３４）、Ｘ線照射量が基準Ｘ線照射量Ｅに達したときにＸ線源１１のＸ線の照射が停止される（Ｓ３５）。

なお、ＦＰＤユニット１８の振動の最初の振幅が最大となる時点に一致させるべきＸ線照射時間ｔの時点としては、４０％に限定されず、過去の実績等から任意に決めてもよい。また、被写体Ｈの体厚や、撮影部位等に応じて適宜変更してもよい。

［第４実施形態］
ＦＰＤユニット１８の振動時の変位量がＦＰＤ２０の１画素のサイズ以下であるときには、画像に悪影響が生じないことが分かっている。また、上述したようにＦＰＤユニット１８に生じる振動は、グリッド移動速度Ｖ、グリッド２１の種類、オプション装備の有無及び種類からなる振動影響因子に影響されるので、これらの振動影響因子の組み合わせから、ＦＰＤユニット１８に生じる振動の大きさを推定することも可能である。

そこで、図１５に示すように、振動影響因子であるグリッド移動速度Ｖが決定された段階（Ｓ２）で、撮影制御部２５によってＦＰＤユニット１８に生じる振動の大きさを推定し（Ｓ４０）、推定した振動が画像に悪影響を及ぼすときには、第１実施形態のステップＳ３〜Ｓ１１を実行する（Ｓ４１）。また、推定した振動が画像に悪影響を及ぼさない場合には、グリッド２１の移動開始と同時にＸ線を照射させ、撮影を開始してもよい（Ｓ４２）。これによれば、撮影指示からＸ線の照射が開始されるまでのタイムラグを短くすることができる。

［第５実施形態］
また、本発明のＸ線の照射タイミングの調整は、Ｘ線照射時間ｔがＦＰＤユニット１８に生じる振動の１周期以内の長さでないと効果が得られない。そこで、図１６に示すように、Ｘ線照射時間ｔが、ＦＰＤユニット１８の振動の１周期よりも長くなる蓋然性が高い規定値以上であるときには（Ｓ５０）、グリッド２１の移動開始と同時にＸ線を照射させ、撮影を開始してもよい（Ｓ４１）。

なお、ＦＰＤユニット１８に生じる振動は、Ｘ線画像撮影システム１０の振動影響因子だけでなく、Ｘ線画像撮影システム１０が設置される設置場所固有の因子、例えば床の強度などにも影響を受ける。そのため、振幅時間Ｔｓ、振動速度Ｖｓ等のタイミング情報は、Ｘ線画像撮影システム１０を設置してから測定し、照射タイミングＬＵＴに格納してもよい。

振動影響因子として、グリッドの種類及びオプション装備の有無及び種類を用いたが、グリッドの重量、ＦＰＤユニットの重量等を振動影響因子として用いてもよい。また、Ｘ線照射時間の略中間時点は、ＦＰＤユニットの振動の２周期目以降の振幅が最大となる時点に一致させてもよい。

上記各実施形態は、直接変換型のＦＰＤを例に説明したが、間接変換型のＦＰＤ、ＩＰやイメージインテンシファイア、フイルム等を用いる放射線画像撮影装置にも適用可能である。また、被写体が起立した状態で撮影を行う立位式のＸ線画像撮影装置を例に説明したが、診察台に横たわった状態で撮影を行う臥位式の放射線画像撮影装置や、乳ガンの検診に用いるマンモグラフィ等にも適用可能である。

以上、本発明に係るＸ線画像撮影システムについて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０、５０、６０ Ｘ線画像撮影システム
１１ Ｘ線源
１２ Ｘ線撮影スタンド
１３ システムコントローラ
１４ コンソール装置
２０ ＦＰＤ
２１ グリッド
２２ グリッド駆動機構
２５ 撮影制御部
３２ メモリ
３６ グリッド情報
３７ オプション情報
４０、５４ 照射タイミングＬＵＴ
５１ 振動速度計測器
６１ フォトタイマ
６２ ＡＥＣ制御部

Claims (11)

1. 被写体に放射線を照射する放射線源と、
   前記被写体を透過した放射線を検出する放射線検出器、前記被写体と前記放射線検出器との間で前記被写体により散乱した放射線を除去するグリッド、及び前記グリッドを前記放射線検出器の検出面と平行な方向に移動させるグリッド駆動機構を有する撮像手段と、
   前記グリッドの移動によって前記撮像手段に発生した振動の振幅が最大となる時点と、前記放射線の照射時間の略中間時点とが一致するように、前記放射線源に放射線を照射させる撮影制御手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記撮影制御手段は、前記撮像手段の振動に影響を与える複数の振動影響因子と、前記放射線源に放射線を照射させる照射タイミングを表す複数のタイミング情報とが関連付けて格納されている照射タイミングテーブルを参照し、予め設定された撮影条件に適合した前記照射タイミングを取得することを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記タイミング情報は、前記グリッドの移動開始から前記撮像手段の振動の最初の振幅が最大となる時点までの時間を表す振幅時間であり、前記撮影制御手段は、前記振幅時間と前記放射線の照射時間とに基づいて前記照射タイミングを決定することを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記タイミング情報は、前記撮像手段の振動速度の絶対値であり、前記撮影制御手段は、振動速度計測手段によって前記撮像手段の振動速度を計測し、計測値が前記絶対値以下になったときに前記放射線源に放射線を照射させることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記振動影響因子は、前記グリッドの移動速度であることを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の放射線画像撮影装置。
6. 前記振動影響因子は、前記グリッドの種類または重量、前記撮像手段の重量、前記撮像手段に装着されるオプション装備の有無及び種類の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影装置。
7. 前記撮影条件は、前記放射線の照射時間であることを特徴とする請求項２〜６いずれか記載の放射線画像撮影装置。
8. 前記撮影条件は、前記被写体に関する条件であることを特徴とする請求項２〜６いずれか記載の放射線画像撮影装置。
9. 前記撮影制御手段は、前記振動影響因子に基づいて、前記撮像手段の振動が前記放射線検出器による放射線の検出に悪影響を及ぼすか否かを判定し、悪影響がないと判定したときには、前記グリッドの移動開始と同時に前記放射線源に放射線を照射させることを特徴とする請求項２〜８いずれか記載の放射線画像撮影装置。
10. 前記撮影制御手段は、前記放射線の照射時間が前記撮像手段に発生する振動の１周期以上の長さであるか否かを判定し、前記照射時間が前記振動の１周期以上の長さであるときには、前記グリッドの移動開始と同時に前記放射線源に放射線を照射させることを特徴とする請求項２〜８いずれか記載の放射線画像撮影装置。
11. 放射線検出器の検出面と平行な方向にグリッドの移動を開始するステップと、
    前記グリッドの移動によって撮像手段に発生した振動の振幅が最大となる時点と、放射線の照射期間の略中間時点とが一致するように、放射線源に放射線を照射させるステップと、
    被写体によって散乱した放射線を除去する前記グリッドを介して、前記被写体を透過した放射線を前記放射線検出器によって検出するステップとを備えたことを特徴とする放射線画像撮影方法。

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