JP2010271575A - 放射線画像生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有線通信と無線通信を可能なＦＰＤにおいて、消費電力を低減させて、内蔵電源を延命させることを目的とする。
【解決手段】有線通信部６５２は、内蔵電源６３０とは接続されておらず、ケーブルを介して外部電源から電力を供給される構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信を行う可搬型の放射線画像生成装置に関する。

医療診断の場においては、ＣＲカセッテに内蔵された蛍光体プレートを励起光で走査することにより放射線画像データを読み取る読取装置と、当該読取装置で読み取られた放射線画像データを取得する制御装置（コンソール）とを用いたＣＲ（Computed Radiography）システムが実用化されている（特許文献１参照）。

更に、上述したＣＲカセッテに代わり、基板上に２次元的に配列された放射線検出素子を内蔵し、当該放射線検出素子に照射された放射線量に応じた電気信号を出力することが可能な、放射線画像検出装置としてのＦＰＤ（Flat Panel Detector）装置が提案されている。このＦＰＤを用いれば、励起光を照射して放射線画像データを読み取る読取装置を必要とせず、直接的に放射線画像のデータを得ることができるので、ＣＲカセッテを用いた場合よりもシステム自体を小型化することが可能となり、また、撮影作業も円滑となる。

このようなメリットからＣＲカセッテで構築された既存のＣＲシステムに対してＦＰＤへの置き換えを行いたいという要望がある。半導体技術の向上によりＣＲカセッテと同等サイズで可搬型のＦＰＤが製造可能となり、このようなＦＰＤを用いることにより置き換えが可能となる。

このような可搬型のＦＰＤでは、従来のＣＲシステムやフィルム用のカセッテに適合するものとして導入された既存の設備、例えばカセッテホルダーやブッキーテーブルを継続して使用可能となるように、当該カセッテにおけるＪＩＳ或いはＩＥＣの規格サイズに倣って、設計・製造されている。言い換えると、カセッテのサイズの互換性が維持され、施設の有効活用と画像データのデジタル化への置き換えが達成されている。

そして、ＦＰＤは放射線撮影室に設置されているが、より迅速且つ広範囲な部位の撮影を可能とするため、可搬型で無線通信を可能とするカセッテタイプのＦＰＤが開示されている（特許文献２参照）。

また撮影した放射線画像データは、撮影が正常に行われたかを確認することが好ましい。可搬側の無線通信を可能とするカセッテタイプのＦＰＤにおいては、放射線画像データを無線通信で送信する場合には、転送速度の制限から転送に時間がかかるために短時間で撮影及び転送を連続して行うことは難しい。

また患者が心臓にペースメーカを装着している場合には、無線通信による電波がペースメーカの作動に影響するかもしれないという危惧が生ずる。

特許文献３では、このような問題に対して有線通信可能な有線通信手段と無線通信手段とを備え、有線通信が可能な状態である場合には無線通信は禁止して有線通信を行う放射線画像撮影システムが開示されている。

特開２００２−１５８８２０号公報 特開２００２−２４８０９５号公報 特開２００８−１５４７２１号公報

可搬型のＦＰＤでは、装置内の各部への電力供給を内蔵する電源部により行っている。ＦＰＤにおいはその内部の記憶メモリが複数枚の画像データを蓄積できる容量があれば、複数枚の撮影を同じような撮影条件下で連続して行うことが可能となる。内蔵電源の容量が多ければ、連続して撮影できる枚数も増加するのでより好ましい。

一方で、前述のように、カセッテのサイズ互換性のために筐体サイズの設計自由度は低く、互換性を維持するためには内蔵電源のサイズを大きくすることは困難であり、内蔵電源の容量の上限には制限がある。

本願発明は上記問題に鑑み、有線通信と無線通信を可能なＦＰＤにおいて、消費電力を低減させて、内蔵電源を延命させることを目的とする。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．照射され照射量に応じたエネルギーを電荷量に変換する複数の検出素子をマトリクス状に配置した撮像パネルと、
前記検出素子で得られた電荷量から放射線画像データを生成する画像データ生成部と、
装置の各部に電力を供給し充電可能に構成された内蔵電源と、
前記内蔵電源から電力を供給され無線通信方式により通信する無線通信部と、
外部からのケーブルと接続可能であり、該ケーブルにより有線通信方式により通信する有線通信部と、を有し、
前記有線通信部は、前記内蔵電源とは接続されておらず、前記ケーブルを介して外部電源から電力を供給されることを特徴とする放射線画像生成装置。

２．前記有線通信部は、前記ケーブルと接続しているときに動作し、前記有線通信部が動作しているときは前記無線通信部を動作させないことを特徴とする前記１に記載の放射線画像生成装置。

本願発明によれば、有線通信と無線通信を可能なＦＰＤにおいて、有線通信部が内蔵電源とは接続されておらず、ケーブルを介して外部電源から電力を供給される構成とすることにより消費電力を低減させて、内蔵電源を延命させることが可能となる。

本実施形態における放射線画像生成システムの概略構成を示す図である。 ＦＰＤ６の斜視図である。 検出素子をマトリクス状に配列した撮像パネル６２及びその周辺の回路構成を示す模式図である。 ＦＰＤ６の給電経路を示すブロック図である。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

本実施形態における放射線画像生成装置を用いた放射線画像生成システムの構成について図１から図４に基づいて説明する。図１は、本実施形態における放射線画像生成システムの概略構成を示す図である。

放射線画像生成システムは、図１に示すように、放射線撮影に関する操作を行う撮影操作装置４と、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）により無線通信を行うためのアクセスポイント５と、放射線画像検出装置６（以下、単にＦＰＤ６と称す）により生成された放射線画像データに画像処理を行うコンソール７とがネットワークＮを通じて接続されて構成されている。なお、ここでは図示してないが、放射線画像生成システムは、患者診断情報や会計情報を一元管理するＨＩＳ（Hospital Information System）や放射線診療の情報を管理するＲＩＳ（Radiology Information System）とネットワークＮを介して接続されている。ネットワークＮは、当該システム専用の通信回線であってもよいが、システム構成の自由度が低くなってしまう等の理由のため、イーサーネット（登録商標）等の既存の回線である方が好ましい。

１００は撮影室である。撮影室１００には放射線照射装置３、撮影操作装置４、無線通信を行うアクセスポイント５、これらを接続するＨＵＢ９を備えている。

放射線照射装置３は、臥位撮影台１１に横たわっている被写体である患者１２に対して放射線を照射するようになっており、臥位撮影台１１の下方には、ＦＰＤ６を装着する検出装置装着口１１ａが設けられている。放射線照射装置３は、撮影操作装置４により制御されて放射線技師が設定した放射線照射条件で放射線撮影を行うようになっている。なお放射線照射装置３と検出装置装着口１１ａに装着したＦＰＤ６との撮影タイミングの同期は、両者間でアクセスポイント５を経由した無線通信により行うようにしてもよい。

アクセスポイント５は、放射線照射装置３を備えた撮影室の所定領域内でＦＰＤ６とコンソール７とが無線通信する際に、これらの通信を中継する機能をもつ。なお、無線通信方式としては無線ＬＡＮ（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ準拠の通信方式）により行う例について説明するが、これに限られず、電波（空間波）を用いるものの他に、赤外線や可視光線等（レーザー等）を用いた光無線通信（例えば、ＩｒＤＡ）、音波または超音波を用いた音響通信により無線通信するようにしてもよい。

なお、検出装置装着口１１ａにはネットワークＮと接続するコネクタが設けられており、ＦＰＤ６を検出装置装着口１１ａに装着することにより、ネットワークＮと有線通信及びＦＰＤ６への電源供給が行われる。

コンソール７には不図示の制御部、入力部、表示部、記憶部、通信部等を備えており、ネットワークＮに接続する各装置と通信可能である。またＦＰＤ６から送信された放射線画像データに対して、予め記憶しておいた当該ＦＰＤ６の特性情報を用いて、放射線画像データのゲイン補正あるいはオフセット補正、欠陥画素の補正、撮影部位に応じた階調処理、周波数強調処理や粒状抑制処理等の各種画像処理を行うことができる。

また入力部からは放射線技師により撮影情報や患者情報からなる撮影オーダ情報を入力可能である。撮影情報としての診療科、撮影部位、撮影方向があり、これらの情報に基づいて、撮影操作装置４を制御して放射線照射装置からの放射線照射条件の設定を行うことが可能である。

［ＦＰＤ６］
ＦＰＤ６は、放射線画像データ（以下、単に画像データという）を取得するものであり、カセッテにＦＰＤとも呼ばれる撮像パネルが収容されてなる可搬型のカセッテＦＰＤ装置である。撮像パネルには、照射された放射線量に応じたエネルギーを電荷量に変換して蓄積する複数の検出素子がマトリクス状に配置されている。

以下、図２から図４を用いて、ＦＰＤ６の構成について説明する。なお、ここでは間接型ＦＰＤを例示しているが直接型ＦＰＤでも同様である。図２は、ＦＰＤ６の斜視図である。図２に示すように、ＦＰＤ６は、内部を保護する筐体６１を備えており、カセッテとして可搬可能に構成されている。

ＦＰＤ６は、制御部６０、撮像パネル６２、電源部６３（内蔵電源６３０、第１電源回路６３ａ、第２電源回路６３ｂ）、無線通信部６５１、有線通信部６５２、記憶部６６、信号選択回路６０８、走査駆動回路６０９、コネクタ６９等を備えている。

制御部６０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されておりＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することによりＦＰＤ６の各部を制御する。

無線通信部６５１は前述の無線通信方式によりアクセスポイント５を経由して、ネットワークＮに接続するコンソールその他の各端末と通信する。有線通信部６５２は有線通信方式によりコネクタ６９を介してネットワークＮに接続する各端末と有線通信を行う。

コネクタ６９は有線通信用の接続端子と、電源部６３への電源供給を行う接続端子の機能を兼ねる。詳細は後述する。

記憶部６６は、不揮発性メモリやフラッシュメモリなどの書き換え可能なメモリ等からなり、撮像パネル６２から出力された数枚〜数十枚程度の放射線画像データを記憶することが可能である。この記憶部６６は内蔵型のメモリでもよいし、メモリカード等の着脱可能なメモリでもよい。

［画像データ生成部］
筐体６１の内部には、照射された放射線を電気信号に変換する撮像パネル６２が層を成して形成されている。この撮像パネル６２における放射線の照射面側には、入射された放射線の強度に応じて発光を行う発光層６４が設けられている。

発光層６４は、一般的にはシンチレータ層あるいは蛍光層とも呼ばれるものであり、例えば、蛍光体を主たる成分とし、入射した放射線に基づいて、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）を出力する。

この発光層６４の放射線が照射される側の面と反対側の面には、発光層から出力された電磁波（光）を電気エネルギーに変換して蓄積し、蓄積された電気エネルギーに基づく画像信号の出力を行う検出素子がマトリクス状に配列された撮像パネル６２が形成されている。なお、１つの検出素子から出力される信号が、放射線画像データを構成する最小単位となる１画素に相当する信号となる。

ここで、撮像パネル６２の回路構成について説明する。図３は、検出素子をマトリクス状に配列した撮像パネル６２及びその周辺の回路構成を示す模式図である。

図３に示すとおり撮像パネル６２は光を電気信号に変換する複数の検出素子６２０（受光素子あるいは光電変換素子ともいう）が２次元配置されており、１つの検出素子６２０は放射線画像の１画素に対応する。これらの画素は例えば２００〜４００ｄｐｉ（dots per inch）の密度で、被写体の撮影領域の大きさにわたって配置されている。

また、検出素子６２０間には走査線（行方向：横ライン）６２３と信号線（列方向：縦ライン）６２４とが配設されており、同図では両者が直交する様に格子状に配設されている。ここで、走査線６２３と信号線６２４とで囲まれた１つの区画を１画素とすると、撮像パネル６２の画素数は、例えば、縦方向にｍ個、横方向にｎ個配置してなる場合にはｍ×ｎ個の画素数より構成されている。そして、撮像パネル６２には、ｍ×ｎ個の画素数分に対応するフォトダイオード６２１−（１，１）〜６２１−（ｍ，ｎ）とスイッチング素子であるトランジスタ６２２−（１，１）〜６２２−（ｍ，ｎ）が配置され、画素間には、走査線６２３−１〜６２３−ｍ及び信号線６２４−１〜６２４−ｎが直交する様に配設されることになる。

例えば、１つ目の検出素子内では、フォトダイオード６２１−（１，１）にシリコン積層構造あるいは有機半導体で構成されたスイッチング素子であるトランジスタ６２２−（１，１）が接続する。トランジスタ６２２−（１，１）は、例えば、電界効果トランジスタが使用される。トランジスタ６２２−（１，１）のドレイン電極あるいはソース電極が検出素子６２０−（１，１）に接続されるとともに、ゲート電極は走査線６２３−１と接続される。ドレイン電極が検出素子６２０−（１，１）と接続する時はソース電極が信号線６２４−１と接続し、ソース電極が検出素子６２０−（１，１）に接続する時はドレイン電極が信号線６２４−１と接続する。また、他の画素における検出素子６２０、フォトダイオード６２１及びトランジスタ６２２も同様に走査線６２３や信号線６２４と接続する。

また、撮像パネル６２は、図３に示す様に信号線６２４−１〜６２４−ｎにドレイン電極を接続した初期化トランジスタ６３２−１〜６３２−ｎを設けるものもあり、この初期化トランジスタ６３２−１〜６３２−ｎではソース電極を接地し、ゲート電極をリセット線６３１に接続する。

撮像パネル６２では、これらの回路を介して放射線画像をデジタルの画像信号に変換する。すなわち、図３に示す制御部６０、信号選択回路６０８、走査駆動回路６０９、撮像パネル６２が「画像データ生成部」として機能し、走査線６２３−１〜６２３−ｍ各々に、走査駆動回路６０９を介して読出信号ＲＳを供給して画像走査を行い、走査線毎のデジタル画像信号を取り込み、放射線画像をデジタルの画像信号に変換する。

撮像パネル６２の走査線６２３−１〜６２３−ｍとリセット線６３１は、図３に示す様に走査駆動回路６０９と接続する。走査駆動回路６０９から走査線６２３−１〜６２３−ｍのうち、任意の走査線６２３−ｐ（ｐは１〜ｍのいずれかの値）に読出信号ＲＳが供給されると、この走査線６２３−ｐに接続したトランジスタ６２２−（ｐ，１）〜６２２−（ｐ，ｎ）がオンの状態になり、フォトダイオード６２１−（ｐ，１）〜６２１−（ｐ，ｎ）に蓄積した電荷を信号線６２４−１〜６２４−ｎ上に出力する。

信号線６２４−１〜６２４−ｎは、信号選択回路６０８の信号変換器６７１−１〜６７１−ｎに接続し、信号変換器６７１−１〜６７１−ｎでは信号線６２４−１〜６２４−ｎ上に出力された電荷量に応じた電圧信号ＳＶ−１〜ＳＶ−ｎを出力し、信号変換器６７１−１〜６７１−ｎで出力した電圧信号ＳＶ−１〜ＳＶ−ｎをレジスタ６７２に供給する。

レジスタ６７２は、信号変換器６７１より供給された電圧信号を順次選択し、選択された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換部６７３により、１２ビットの１つのデジタル画像信号に変換され、このデジタル画像信号は制御部に供給されて、放射線画像を画素単位でデジタル画像信号に変換する。

また、撮像パネル６２の初期化を行う場合は、最初に、走査駆動回路６０９からリセット信号ＲＴがリセット線６３１に供給されて初期化トランジスタ６３２−１〜６３２−ｎをオンの状態にした後、走査線６２３−１〜６２３−ｍに読出信号ＲＳを供給してトランジスタ６２２−（１，１）〜６２２−（ｍ，ｎ）をオンの状態にする。そして、フォトダイオード６２１−（１，１）〜６２１−（ｍ，ｎ）に蓄えられていた電荷を初期化トランジスタ６３２−１〜６３２−ｎを介して放出することにより撮像パネル６２の初期化を行う。

［ＦＰＤ６の給電経路］
図４はＦＰＤ６の給電経路を示すブロック図である。図４に示すようにコネクタ６９は有線通信用の接続端子と、電源部６３への電源供給を行う接続端子の機能を兼ねている。ＦＰＤ６を不図示のクレードルに接続した場合や前述のように検出装置装着口１１ａに装着することにより、ＦＰＤ６のコネクタ６９は、外部の商用電源ＰＳ及びネットワークＮとケーブルにより接続する。

電源部６３は同図に示す、内蔵電源６３０、第１電源回路６３ａ、第２電源回路６３ｂから構成されている。そして内蔵電源６３０と第２電源回路６３ｂとは独立して存在する。内蔵電源６３０、第２電源回路６３ｂは外部電源としての商用電源ＰＳから電力が供給される。

内蔵電源６３０は、充電可能な充電池である。本実施形態では安全性と充電に必要な時間が短いことから内蔵電源６３０としては電気二重層コンデンサを使用しているが、他の構成として電気二重層コンデンサ以外にリチウムイオンキャパシタ、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、小型シール鉛電池、鉛蓄電池等の充電自在な電池を適用してもよい。

第１電源回路６３ａは内蔵電源６３０から電力を供給され、第１電源回路６３ａでは供給先の各機能部に適するようにその電圧等を適宜変換、調整するようにしている。同図に示すように内蔵電源６３０により第１電源回路６３ａ経由して、無線通信部６５１、制御部６０、記憶部６６、撮像パネル６２、信号選択回路６０８、走査駆動回路６０９、等の装置内の各部に電力の供給を行っている。なお同図に示すように、有線通信部６５２には、内蔵電源６３０からは電力の供給は行われない。

第２電源回路６３ｂは商用電源ＰＳから直接電力の供給が行われる。そして第２電源回路６３ｂにより供給先に適合するように電圧等を変換、調整されてから、有線通信部６５２に電力が供給される。

このような構成としていることから、有線通信部６５２は、コネクタ６９が外部装置とケーブルで接続されてないときは電力が供給されずに動作せず（機能せず）、外部装置とケーブルで接続された場合には電力が供給され、かつ、他の装置と有線通信をすることができる。

さらに、有線通信部６５２は内蔵電源６３０に接続する第１電源回路６３ａとは接続されておらず、独立した第２電源回路６３ｂに接続していることから、第１電源回路６３ａに有線通信部６５２を接続した場合にくらべて、消費電力を抑えることができる。つまり内蔵電源６３０の消費電力を抑えることができ、ひいては内蔵電源６３０を延命させることができる。

なお、本実施形態においては、コネクタ６９にケーブルが接続されているとき、つまり有線通信部６５２に電力が供給されており、有線通信部６５２が外部装置と有線接続されているときは、制御部６０は無線通信部６５１の動作を停止させるように制御している。

３ 放射線照射装置
４ 撮影操作装置
５ アクセスポイント
６ 放射線画像検出装置
６０ 制御部
６２ 撮像パネル
６３ 電源部
６３０ 内蔵電源
６３ａ 第１電源回路
６３ｂ 第２電源回路
６４ 発光層
６５１ 無線通信部
６５２ 有線通信部
６６ 記憶部
６０８ 信号選択回路
６０９ 走査駆動回路
６２０ 検出素子
Ｎ ネットワーク
１１ 臥位撮影台

Claims (2)

1. 照射され照射量に応じたエネルギーを電荷量に変換する複数の検出素子をマトリクス状に配置した撮像パネルと、
   前記検出素子で得られた電荷量から放射線画像データを生成する画像データ生成部と、
   装置の各部に電力を供給し充電可能に構成された内蔵電源と、
   前記内蔵電源から電力を供給され無線通信方式により通信する無線通信部と、
   外部からのケーブルと接続可能であり、該ケーブルにより有線通信方式により通信する有線通信部と、を有し、
   前記有線通信部は、前記内蔵電源とは接続されておらず、前記ケーブルを介して外部電源から電力を供給されることを特徴とする放射線画像生成装置。
2. 前記有線通信部は、前記ケーブルと接続しているときに動作し、前記有線通信部が動作しているときは前記無線通信部を動作させないことを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成装置。

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