JP2012100807A - 放射線画像検出装置およびその駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の照射開始を誤って検出することを確実に防止する。
【解決手段】電子カセッテ２１には振動を検出するための加速度センサ２５が搭載されている。振動検出部７１の判定回路７３は、加速度センサ２５の検出結果から算出した振動の大きさＡが振動検出閾値Ａｒｅｆ以上となった場合、スイッチング素子７４にオフ信号を出力してスイッチング素子７４をオフさせる。これにより動作切替部４１ａとＸ線の照射開始を検出する照射検出部６１の接続が切断され、照射検出部６１の照射開始検出機能が無効化される。所定時間Ｔの経過後、判定回路７３はスイッチング素子７４にオン信号を出力してスイッチング素子７４をオンさせ、動作切替部４１ａと照射検出部６１の接続を復帰させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、放射線を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置およびその駆動制御方法に関する。

放射線撮影システム、例えばＸ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、Ｘ線を受けてＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置とからなる。Ｘ線発生装置は、Ｘ線を被検体に向けて照射するＸ線源、Ｘ線源の駆動を制御する線源制御装置、およびＸ線の照射開始指示を入力するための照射スイッチを有している。Ｘ線撮影装置は、被検体を透過したＸ線を受けてＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置、およびＸ線画像検出装置の駆動を制御する撮影制御装置を有している。

Ｘ線画像検出装置には、Ｘ線フイルムやイメージングプレート（ＩＰ）に代わり、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を検出器として用いたものが最近普及している。ＦＰＤには、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する画素がマトリックス状に配列されている。ＦＰＤは、画素毎に信号電荷を蓄積することで、被検体の画像情報を表すＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力する。

ＦＰＤを直方体形状の筐体に内蔵した可搬型のＸ線画像検出装置（以下、電子カセッテという）も実用化されている。電子カセッテは、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の撮影台に取り付けて使用される他、据え置き型では撮影困難な部位を撮影するために被検体自身に持たせて使用される。また、自宅療養中の高齢者や、事故、災害等による急病人を撮影するため、撮影台の設備がない病院外に持ち出して使用されることもある。

従来、照射スイッチの押下によってＸ線源からＸ線が照射されるタイミングと、Ｘ線画像検出装置が信号電荷の蓄積動作を開始するタイミングとを同期させるため、Ｘ線発生装置（線源制御装置）とＸ線撮影装置（撮影制御装置）とは、照射スイッチが発生する操作信号をＸ線の照射開始を示す同期信号として遣り取りしていた。しかし、同期信号の遣り取りのためにＸ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続する必要があり、Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置のメーカが異なり各装置同士の接続インターフェース（ケーブルやコネクタの規格、同期信号の形式等）が適合しない場合は、新たにインターフェースを用意しなければならなかった。

この問題を解決するため、同期信号の遣り取りをせず（Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続せず）にＸ線画像検出装置自らがＸ線の照射開始を検出して、Ｘ線発生装置との同期を取る技術が提案されている（特許文献１〜３参照）。

特許文献１では、Ｘ線画像検出装置に所定のフレームレートで信号電荷の読み出し動作（非破壊読み出し）を行わせ、これにより出力された現フレームと一つ前のフレームの画像の差分をとっている。そして、差分と閾値を比較して差分が閾値以上となったらＸ線の照射が開始されたと判断している。特許文献２は、ＦＰＤのバイアス電流（Ｘ線が被検体を透過することなく入射する素抜け領域の出力値）を検出し、その微分値と閾値を比較することでＸ線の照射開始を検出している。特許文献３では、Ｘ線画像検出装置にＸ線検出用のフォトダイオードを設け、フォトダイオードのオフセット値に基づいて生成した基準信号と、フォトダイオードの出力信号とを比較し、出力信号が基準信号を超えた場合にＸ線の照射が開始されたと判断している。

特開２００３−１２６０７２号公報 特表２００２−５４３６８４号公報 特開２００８−１２５９０３号公報

一般に電気部品の出力は、部品自体の内的要因、または周囲環境等の外的要因によるノイズの影響を受ける。多くの電気部品が搭載されたＸ線画像検出装置も例外ではなく、被検体や放射線技師が意図せずぶつかる等して衝撃が与えられると、その衝撃による振動でノイズが発生する。このノイズがＸ線の照射開始を検出するための信号に乗ると、実際はＸ線が照射されていないにも関わらず、Ｘ線が照射されたと誤って検出してしまう可能性がある。誤検出した場合はＸ線画像検出装置に無用な動作を行わせることになるので消費電力が嵩む。そのうえ上記動作中は撮影を行うことができないので、撮影チャンスを逃すおそれがある。

さらに、Ｘ線画像検出装置に接続された撮影制御装置や撮影条件を設定する装置（いわゆるコンソール）が、あたかも撮影が行われたかのような振る舞いをし、その結果撮影条件を設定し直す等の煩わしい操作が必要となる。また、Ｘ線が照射されたと誤って検出した場合にＸ線画像検出装置が動作して出力された画像が正規の画像の如く扱われ、医師の元に転送されてしまうといった医療ミスに繋がる不都合が生じる危険性もある。

特許文献１では、現フレームと一つ前のフレームの画像の差分と閾値を比較しているが、現フレームにのみ閾値を超える画像信号に相当するノイズが乗った場合は、差分（すなわちノイズ成分）が閾値以上となるため誤検出してしまう。特許文献２の方法では、バイアス電流がノイズで変動した場合に誤検出する可能性がある。特許文献３の方法も同様に、フォトダイオードの出力に基準信号以上のノイズが乗れば誤検出してしまう。

特許文献１〜３の方法はいずれもノイズに弱く、Ｘ線の照射開始を誤って検出する危険性が大いにある。それにも関わらず特許文献１〜３には、ノイズによる誤検出の対処法は記載されていない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、放射線の照射開始を誤って検出することを確実に防止することにある。

本発明の放射線画像検出装置は、放射線源から照射された放射線を受けて信号電荷を蓄積する複数の画素が配列された放射線画像検出器と、照射検出センサと、前記照射検出センサの検出結果に基づき放射線の照射開始を検出する照射検出部と、ノイズ検出センサと、前記ノイズ検出センサの検出結果に基づきノイズの発生を検出するノイズ検出部と、前記ノイズ検出部の検出結果に基づき、前記照射検出部の機能を有効化または無効化する制御手段とを備えることを特徴とする。

前記ノイズ検出部は、前記ノイズ検出センサの検出結果が第一閾値以上となったときに第一信号を前記制御手段に出力する。前記制御手段は、前記ノイズ検出部から第一信号が入力されたときに前記照射検出部の機能を無効化する。

前記照射検出部は、前記照射検出センサの検出結果が第二閾値以上となったときに放射線の照射開始を表す第二信号を前記制御手段に出力する。前記制御手段は、前記照射検出部から第二信号が入力され、且つ前記ノイズ検出部から第一信号が入力されない場合、画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作を前記放射線画像検出器に行わせる。

前記制御手段は、前記照射検出部との接続を切断することで、前記照射検出部の機能を無効化する。第二信号を出力しないよう前記照射検出部の駆動を制御する、あるいは第二信号が入力されても受け付けないことで、前記照射検出部の機能を無効化してもよい。

前記制御手段は、前記ノイズ検出部から第一信号が出力されてから所定時間経過するまで前記照射検出部の機能を無効化する。

所定時間は、第一閾値以上のノイズが発生したときに、該ノイズが前記照射検出センサの検出結果に乗る可能性がある長さに設定される。

前記ノイズ検出センサは衝撃による振動を検出する。前記ノイズ検出センサは、例えば加速度センサである。

前記照射検出センサは前記放射線画像検出器の画素である。この場合、前記放射線画像検出器の中央付近に配置される画素を前記照射検出センサとして用いることが好ましい。また、前記制御手段は、画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作と信号電荷を電気信号に変換して出力する読み出し動作とを所定回数繰り返す照射開始検出動作を前記放射線画像検出器に行わせる。

可搬型の筐体に収容された電子カセッテであることが好ましい。

本発明の放射線画像検出装置の駆動制御方法は、ノイズ検出センサの検出結果に基づきノイズの発生を検出し、ノイズ検出センサの検出結果が閾値以上となったときに、照射検出センサの検出結果に基づき放射線の照射開始を検出する照射検出部の機能を無効化することを特徴とする。

本発明は、放射線の照射開始を誤って検出するおそれのある所定量以上のノイズの発生を検出したときに照射検出部の機能を無効化するので、放射線の照射開始を誤って検出することを確実に防止することができる。

Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。 ＦＰＤの電気的な構成を示す図である。 リセット動作および読み出し動作時のゲートパルスのオン／オフ状態を示すタイミングチャートである。 Ｘ線の照射開始を検出する照射検出部の概要を示す図である。 電子カセッテの振動を検出する振動検出部の概要を示す図である。 電子カセッテの動作手順を示すタイミングチャートである。 電子カセッテの動作手順を示すタイミングチャートである。 電子カセッテの動作手順を示すフローチャートである。

図１において、Ｘ線撮影システム１０は、Ｘ線発生装置１１と、Ｘ線撮影装置１２とからなる。Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１３と、Ｘ線源１３の駆動を制御する線源制御装置１４と、照射スイッチ１５とで構成される。Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射するＸ線管１３ａと、Ｘ線管１３ａが放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）１３ｂとを有する。

Ｘ線管１３ａは、熱電子を放出するフィラメントからなる陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突してＸ線を放射する陽極（ターゲット）とからなる。ターゲットは円板形状をしており、回転により円周軌道上で焦点が移動して、熱電子が衝突する焦点の発熱が分散する回転陽極である。照射野限定器１３ｂは、Ｘ線を遮蔽する複数枚の鉛板を井桁状に配置し、Ｘ線を透過させる照射開口が中央に形成されたものであり、鉛板の位置を移動することで照射開口の大きさを変化させて、照射野を限定する。

線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に対して高電圧を供給する高電圧発生器と、Ｘ線源１３が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、単位時間当たりの照射量を決める管電流、およびＸ線の照射時間を制御する制御部とからなる。高電圧発生器は、トランスによって入力電圧を昇圧して高圧の管電圧を発生し、高電圧ケーブル１６を通じてＸ線源１３に駆動電力を供給する。本例のＸ線発生装置１１は、Ｘ線撮影装置１２との通信機能を持たないものであり、管電圧、管電流、照射時間といった撮影条件は、線源制御装置１４の操作パネルを通じて放射線技師により手動で設定される。

照射スイッチ１５は、放射線技師によって操作され、線源制御装置１４に信号ケーブル１７で接続されている。照射スイッチ１５は二段階押しのスイッチであり、一段階押しでＸ線源１３のウォームアップを開始させるためのウォームアップ開始信号を発生し、二段階押しでＸ線源１３に照射を開始させるための照射開始信号を発生する。これらの信号は信号ケーブル１７を通じて線源制御装置１４に入力される。

線源制御装置１４は、照射スイッチ１５からの制御信号に基づいて、Ｘ線源１３の動作を制御する。ウォームアップ開始信号を受けた場合、線源制御装置１４は、ヒータを作動させてフィラメントの予熱を行わせる他、ターゲットの回転を開始させて目標の回転速度に到達させる。ウォームアップに必要な時間は、約２００ｍｓｅｃ〜１５００ｍｓｅｃ程度である。放射線技師は、照射スイッチ１５の一段階押しでウォームアップの開始指示を入力した後、ウォームアップに必要な間をおいて二段階押しして照射開始指示を入力する。

照射開始信号を受けた場合、線源制御装置１４は、Ｘ線源１３への電力供給を開始するとともに、タイマを作動させてＸ線の照射時間の計測を開始する。そして、撮影条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線の照射を停止させる。Ｘ線の照射時間は、撮影条件に応じて変化するが、静止画撮影の場合には、Ｘ線の最大照射時間が約５００ｍｓｅｃ〜約２ｓ程度の範囲に定められている場合が多く、照射時間はこの最大照射時間を上限として設定される。

Ｘ線撮影装置１２は、電子カセッテ２１、撮影台２２、撮影制御装置２３、およびコンソール２４から構成される。電子カセッテ２１は、ノイズ検出センサである加速度センサ２５と、ＦＰＤ３６（図２参照）と、加速度センサ２５およびＦＰＤ３６を収容する可搬型の筐体とからなり、Ｘ線源１３から照射されて被検体Ｈを透過したＸ線を受けてＸ線画像を出力する。電子カセッテ２１は、平面形状が略矩形状で偏平な形状を有し、平面サイズはフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の大きさである。

撮影台２２は、電子カセッテ２１が着脱自在に取り付け可能なスロットを有し、Ｘ線が入射する入射面をＸ線源１３と対向する姿勢で電子カセッテ２１を保持する。電子カセッテ２１は、筐体のサイズがフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の大きさであるため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の撮影台にも取り付け可能である。なお、撮影台２２として、被検体Ｈを立位姿勢で撮影する立位撮影台を例示しているが、被検体Ｈを臥位姿勢で撮影する臥位撮影台でもよい。

図２において、ＦＰＤ３６は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上にＸ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素３７を配列してなる撮像領域３８と、画素３７を駆動して信号電荷の読み出しを制御するゲートドライバ３９と、画素３７から読み出された信号電荷をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路４０と、ゲートドライバ３９と信号処理回路４０を制御して、ＦＰＤ３６の動作を制御する制御回路４１とを備えている。複数の画素３７は、所定のピッチで二次元にｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）のマトリクス状に配列されている。

ＦＰＤ３６は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）を有し、シンチレータによって変換された可視光を画素３７で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、画素３７が配列された撮像領域３８の全面と対向するように配置されている。なお、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（アモルファスセレン等）を用いた直接変換型のＦＰＤを用いてもよい。

画素３７は、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生する光電変換素子であるフォトダイオード４２、フォトダイオード４２が発生した電荷を蓄積するキャパシタ（図示せず）、およびスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３を備える。

フォトダイオード４２は、電荷を発生する半導体層（例えばＰＩＮ型）とその上下に上部電極および下部電極を配した構造を有している。フォトダイオード４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極には図示しないバイアス線が接続されており、バイアス線を通じてバイアス電圧が印加される。バイアス電圧の印加により半導体層内に電界が生じ、光電変換により半導体層内で発生した電荷（電子−正孔対）は、一方がプラス、他方がマイナスの極性を持つ上部電極と下部電極に移動し、キャパシタに電荷が蓄積される。

ＴＦＴ４３は、ゲート電極が走査線４４に、ソース電極が信号線４６に、ドレイン電極がフォトダイオード４２にそれぞれ接続される。走査線４４と信号線４６は格子状に配線されており、走査線４４は撮像領域３８内の画素３７の行数分（ｎ行分）、信号線４６は画素３７の列数分（ｍ列分）それぞれ設けられている。走査線４４はゲートドライバ３９に接続され、信号線４６は信号処理回路４０に接続される。

ゲートドライバ３９は、ＴＦＴ４３を駆動することにより、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を画素３７に蓄積する蓄積動作と、画素３７から信号電荷を読み出す読み出し（本読み）動作と、リセット（空読み）動作と、照射開始検出動作とを行わせる。制御回路４１の動作切替部４１ａ（図５も参照）は、通信部５２を通じて入力される撮影制御装置２３からの制御信号に基づいて、ゲートドライバ３９によって実行される上記各動作の開始タイミングを制御する。

蓄積動作ではＴＦＴ４３がオフ状態にされ、その間に画素３７に信号電荷が蓄積される。読み出し動作では、図３に示すように、ゲートドライバ３９から同じ行のＴＦＴ４３を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、走査線４４を一行ずつ順に活性化し、走査線４４に接続されたＴＦＴ４３を一行分ずつオン状態とする。画素３７のキャパシタに蓄積された電荷は、ＴＦＴ４３がオン状態になると信号線４６に読み出されて、信号処理回路４０に入力される。

フォトダイオード４２の半導体層には、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電荷が発生する。この暗電荷はバイアス電圧が印加されているためにキャパシタに蓄積される。画素３７において発生する暗電荷は、画像データに対してはノイズ成分となるので、これを除去するためにリセット動作が行われる。リセット動作は、画素３７において発生する暗電荷を、信号線４６を通じて掃き出す動作である。

リセット動作は、例えば、一行ずつ画素３７をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式では、信号電荷の読み出し動作と同様、図３に示すように、ゲートドライバ３９から走査線４４に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、画素３７のＴＦＴ４３を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ４３がオン状態になっている間、画素３７から暗電荷が信号線４６を通じて積分アンプ４７に流れる。リセット動作では、読み出し動作と異なり、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４８による積分アンプ４７に蓄積された電荷の読み出しは行われず、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御回路４１からリセットパルスＲＳＴが出力され、積分アンプ４７がリセットされる。電荷の読み出しが行われない分、リセット動作に掛かる時間は読み出し動作に掛かる時間よりも短くなる。

信号処理回路４０は、積分アンプ４７、ＭＵＸ４８、およびＡ／Ｄ変換器４９を備える。積分アンプ４７は、各信号線４６に対して個別に接続される。積分アンプ４７は、オペアンプとオペアンプの入出力端子間に接続されたキャパシタとからなり、信号線４６はオペアンプの一方の入力端子に接続される。もう一方の入力端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。積分アンプ４７は、信号線４６から入力される電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。各列の積分アンプ４７の出力端子には、増幅器、サンプルホールド部（ともに図示せず）を介してＭＵＸ４８が接続される。ＭＵＸ４８の出力側には、Ａ／Ｄ変換器４９が接続される。

ＭＵＸ４８は、パラレルに接続される複数の積分アンプ４７から順に一つの積分アンプ４７を選択し、選択した積分アンプ４７から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器４９に入力する。Ａ／Ｄ変換器４９は、入力された電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをデジタルデータに変換して、電子カセッテ２１の筐体に内蔵されるメモリ５１に出力する。

ＭＵＸ４８によって積分アンプ４７から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが読み出されると、制御回路４１は、積分アンプ４７に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、積分アンプ４７のリセットスイッチ４７ａをオンする。これにより、積分アンプ４７に蓄積された一行分の信号電荷がリセットされる。積分アンプ４７がリセットされると、ゲートドライバ３９から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素３７の信号電荷の読み出しを開始させる。これらの動作を順次繰り返して全行の画素３７の信号電荷を読み出す。

全行の読み出しが完了すると、一画面分のＸ線画像を表す画像データがメモリ５１に記録される。この画像データは、メモリ５１から読み出され、通信部５２、通信ケーブル２６（図１参照）を通じて撮影制御装置２３に出力される。こうして被検体ＨのＸ線画像が検出される。

照射開始検出動作では、蓄積動作に掛ける時間を、Ｘ線の最大照射時間よりもはるかに短く、且つＸ線の照射を検出するに十分な長さの時間とし、該蓄積動作と読み出し動作を所定回数繰り返す。図４において、照射開始検出動作では、画素３７のうちの少なくとも一つを検出画素３７ａとして用い、照射検出部６１にてＸ線源１３からＸ線が照射されたことを検出する。

検出画素３７ａには、例えば、撮像領域３８の中央付近の画素３７を複数個用いる。撮像領域３８の中央付近の画素３７を検出画素３７ａに用いれば、撮影部位の大きさに応じてＸ線の照射範囲が撮像領域３８より小さく設定された場合でも、撮像領域３８の中央付近は照射範囲から外れることはないので、Ｘ線の照射範囲の大きさに関わらず照射開始の検出を確実に行うことができる。

照射検出部６１は、比較回路６２と判定回路６３とからなる。比較回路６２は二つの入力端子と一つの出力端子を有する。比較回路６２の一方の入力端子には、複数個の検出画素３７ａのデジタル電圧信号の平均値Ｄａｖｅが入力され、他方には照射検出閾値（第二閾値）Ｄｒｅｆが入力される。出力端子は判定回路６３に繋がれている。比較回路６２は、電圧信号Ｄａｖｅと照射検出閾値Ｄｒｅｆとを比較し、電圧信号Ｄａｖｅが照射検出閾値Ｄｒｅｆを下回っている場合と、照射検出閾値Ｄｒｅｆ以上となった場合とで異なる電圧値ＶＤ１、ＶＤ２を出力する。

判定回路６３は、比較回路６２の出力端子の電圧値を監視して、電圧値がＶＤ１からＶＤ２に変化したとき、つまり電圧信号Ｄａｖｅが閾値Ｄｒｅｆ以上となったときに、Ｘ線源１３からＸ線の照射が開始されたと判定する。そして、この旨を表す照射開始検出信号（第二信号）を制御回路４１の動作切替部４１ａに出力する。

Ｘ線が照射されていない状態では、画素３７には暗電荷のみが蓄積される。比較回路６２に入力される検出画素３７ａの電圧信号Ｄａｖｅも閾値Ｄｒｅｆより低い値となる。一方、Ｘ線が照射されると、これに応じた信号電荷が画素３７に蓄積される。信号電荷は暗電荷と比べるとはるかに大きいため、Ｘ線が照射された直後に電圧信号Ｄａｖｅは閾値Ｄｒｅｆ以上となる。照射検出部６１は、このＸ線の照射開始前後における電圧信号Ｄａｖｅの変化を監視して、Ｘ線の照射開始を検出する。なお、閾値Ｄｒｅｆは、少なくとも照射開始検出動作の蓄積動作で溜まる暗電荷量に基づく電圧信号よりも大きい値に設定されている。

加速度センサ２５は、例えば、電子カセッテ２１の撮像領域３８の面に平行な図２に示すｘｙ方向、およびこれらに垂直なｚ方向の加速度、並びにｘｙｚ各軸回りの回転加速度を検出する。加速度センサ２５は、検出結果を制御回路４１の振動算出部４１ｂ（図５も参照）に出力する。加速度センサ２５は、ＦＰＤ３６が照射開始検出動作に入ったときに駆動を開始し、照射開始検出動作の終了とともに駆動を停止する。

制御回路４１の振動算出部４１ｂは、例えば特開２００９−０３４４２８号公報に記載されるような周知の手法を用いて、加速度センサ２５の検出結果であるｘｙｚ方向の加速度および各軸回りの回転加速度から、電子カセッテ２１の移動ベクトルの大きさ（瞬時値）を算出する。この移動ベクトルの大きさは、電子カセッテ２１に与えられる衝撃による電子カセッテ２１の振動の大きさＡを表す。振動算出部４１ｂによる振動の大きさＡのサンプリング間隔は、照射開始検出動作の一セットの蓄積動作と読み出し動作に掛かる時間よりも十分に短い。

制御回路４１は、算出した電子カセッテ２１の振動の大きさＡに基づいて、照射検出部６１のＸ線の照射開始の検出機能を有効化または無効化する。具体的には、図５に示すように、振動の大きさＡと振動検出閾値（第一閾値）Ａｒｅｆを比較する比較回路７２と判定回路７３とからなる振動検出部７１を設け、動作切替部４１ａと照射検出部６１との間にスイッチング素子７４を設ける。

振動検出部７１は照射検出部６１と同様の構成を有し、比較回路７２の出力は、振動の大きさＡが閾値Ａｒｅｆを下回っている場合に電圧値ＶＡ１、閾値Ａｒｅｆ以上となった場合に電圧値ＶＡ２と変化する。判定回路７３は、電圧値がＶＡ１のときはスイッチング素子７４にオン信号を出力する。スイッチング素子７４は図示するようにオンし、動作切替部４１ａと照射検出部６１は接続される。

一方、電圧値がＶＡ１からＶＡ２に変化したとき、つまり振動の大きさＡが閾値Ａｒｅｆ以上となったときには、判定回路７３はスイッチング素子７４にオフ信号（第一信号）を出力する。この場合はスイッチング素子７４がオフして、動作切替部４１ａと照射検出部６１との接続が切断される。判定回路７３はタイマ７３ａを内蔵し、タイマ７３ａはオフ信号の出力開始からの経過時間を計時する。判定回路７３は、タイマ７３ａの計測時間が所定時間Ｔ（図７参照）となったらオフ信号をオン信号に切り替える。これにより動作切替部４１ａと照射検出部６１は接続状態に復帰する。

照射開始検出動作中、放射線技師や被検体Ｈが撮影台２２に意図せずぶつかる等して、電子カセッテ２１に衝撃が加わり電子カセッテ２１が振動することが有り得る。あるいは、電子カセッテ２１を被検体Ｈが持ったり、被検体Ｈのうえに電子カセッテ２１を載せたりして撮影する場合、被検体Ｈが乗降する毎に揺れる回診車内で撮影する場合、病院外で発電機を電源として撮影を行う場合等、照射開始検出動作中に電子カセッテ２１が振動するシチュエーションは多々考えられる。

よく知られているように、電子カセッテ２１が振動すると、その振動ノイズが特に信号処理回路４０に乗り、ノイズ成分が電圧信号に加算されてしまうということが起きる。電圧信号にノイズ成分が加算されてしまうと、照射開始検出動作中に出力される電圧信号Ｄａｖｅも当然その分嵩上げされる。そして、電圧信号Ｄａｖｅが閾値Ｄｒｅｆ以上となり、実際はＸ線が照射されていないにも関わらずＸ線の照射が開始されたと照射検出部６１で誤検出するおそれがある。

本例では、振動の大きさＡが閾値Ａｒｅｆ以上となったときに、スイッチング素子７４をオフして動作切替部４１ａと照射検出部６１との接続を切断する。つまり照射検出部６１の機能を一時的に無効にする。このため、仮に振動ノイズ成分が加算されて電圧信号Ｄａｖｅが閾値Ｄｒｅｆ以上となり、照射検出部６１の判定回路６３から照射開始検出信号が出力されても、動作切替部４１ａには照射開始検出信号は入力されない。従って、電子カセッテ２１はＸ線の照射開始検出後の蓄積動作に誤って移行することはなく、引き続き照射開始検出動作を実行する。そして、真にＸ線の照射が開始されたときのみ照射開始検出信号が動作切替部４１ａに入力され、蓄積動作に移行する。

なお、振動検出閾値Ａｒｅｆは、振動ノイズ成分が照射検出閾値Ｄｒｅｆ相当の電圧信号になる振動の大きさである。また、スイッチング素子７４へのオフ信号をオン信号に切り替える時間Ｔは、振動発生直後にＸ線の照射が開始された場合にこれを見逃さない程度に短い時間（例えば数ｍｓ〜１ｓ）に設定される。但し、振動はすぐになくなる訳ではなく時間とともに減衰するものであるため、閾値Ａｒｅｆ以上の大きさの振動が発生したときに、その振動ノイズ成分が電圧信号に乗るおそれがある時間よりも長くなるようマージンをとることが好ましい。

動作切替部４１ａは、電子カセッテ２１の電源投入後、撮影制御装置２３から撮影条件が送信されるまでＦＰＤ３６にリセット動作を行わせる。そして、撮影制御装置２３から撮影条件が送信されたら、ＦＰＤ３６の動作をリセット動作から照射開始検出動作に移行させる。動作切替部４１ａは、照射開始検出動作中に照射検出部６１からの照射開始検出信号を受けた場合、ＦＰＤ３６の動作を照射開始検出動作から蓄積動作へ移行させる。このとき、蓄積動作に移行する前に一回リセット動作を行わせる。動作切替部４１ａは、蓄積動作を開始してからの経過時間をタイマにより計時する。そして、経過時間が撮影条件で設定された時間に達したら、ＦＰＤ３６を蓄積動作から読み出し動作に移行させる。

撮影制御装置２３は、通信ケーブル２６による有線方式、あるいは無線方式により電子カセッテ２１と通信可能に接続されており、電子カセッテ２１を制御する。具体的には、電子カセッテ２１に対して撮影条件を送信して、ＦＰＤ３６の信号処理の条件（増幅器のゲイン等）を設定させるとともに、ＦＰＤ３６の前記各動作を間接的に制御し、また、電子カセッテ２１からの画像データをコンソール２４に送信する。

図１において、撮影制御装置２３は、装置を統括的に制御するＣＰＵ２３ａと、電子カセッテ２１と有線方式または無線方式により通信するとともに、コンソール２４と通信ケーブル２７を介して通信する通信部２３ｂと、メモリ２３ｃとを有する。通信部２３ｂ、メモリ２３ｃはＣＰＵ２３ａに接続されている。メモリ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａが実行する制御プログラムが格納される他、照射検出閾値Ｄｒｅｆや振動検出閾値Ａｒｅｆ等の各種情報が格納される。メモリ２３ｃの照射検出閾値Ｄｒｅｆや振動検出閾値Ａｒｅｆは、電子カセッテ２１の電源投入後に通信ケーブル２６を介して電子カセッテ２１に送信され、比較回路６２、７２の入力にそれぞれセットされる。

コンソール２４は、通信ケーブル２７で撮影制御装置２３と接続されており、撮影制御装置２３に対して撮影条件を送信するとともに、撮影制御装置２３から送信されるＸ線画像のデータに対してオフセット補正やゲイン補正等の各種画像処理を施す。画像処理済みのＸ線画像はコンソール２４のディスプレイに表示される他、そのデータがコンソール２４内のハードディスクやメモリ、あるいはコンソール２４とネットワーク接続された画像蓄積サーバといったデータストレージデバイスに格納される。

コンソール２４は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的といった情報が含まれる検査オーダの入力を受け付けて、検査オーダをディスプレイに表示する。検査オーダは、ＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった患者情報や放射線検査に係る検査情報を管理する外部システムから入力されるか、放射線技師により手動入力される。放射線技師は、検査オーダの内容をディスプレイで確認し、その内容に応じた撮影条件をコンソール２４の操作画面を通じて入力する。

以下、上記構成による作用について、図６、図７のタイミングチャート、および図８のフローチャートを参照して説明する。なお、図６、図７と図８のＳ１０等の表記はそれぞれ対応している。

Ｘ線撮影システム１０で撮影を行う場合には、まず、撮影台２２にセットされた電子カセッテ２１の高さを調節して、被検体Ｈの撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ２１の高さおよび撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１３の高さや照射野の大きさを調整する。

次いで、図８のステップ１０（Ｓ１０）に示すように、電子カセッテ２１の電源を投入する。このとき、電源回路からバイアス電圧がＦＰＤ３６の画素３７に供給され、ゲートドライバ３９および信号処理回路４０が動作して、動作切替部４１ａによりＦＰＤ３６はリセット動作を開始する（Ｓ１１）。続いてコンソール２４から撮影条件を入力し、撮影制御装置２３を介して電子カセッテ２１に撮影条件を設定する。また、線源制御装置１４にも撮影条件を設定する。撮影制御装置２３から撮影条件を受信すると（Ｓ１２でＹＥＳ）、動作切替部４１ａによりＦＰＤ３６はリセット動作から照射開始検出動作に移行する（Ｓ１３）。

以上の撮影準備が完了すると、放射線技師によって照射スイッチ１５が一段階押しされる。これにより線源制御装置１４にウォームアップ開始信号が送信されて、Ｘ線源１３のウォームアップが開始される。所定時間経過後に照射スイッチ１５が二段階押しされて線源制御装置１４に照射開始信号が送信され、Ｘ線の照射が開始される。

ＦＰＤ３６では照射開始検出動作の蓄積動作と読み出し動作が所定回数繰り返し行われており、照射検出部６１の比較回路６２で検出画素３７ａの電圧信号の平均値Ｄａｖｅと閾値Ｄｒｅｆが比較され、Ｘ線の照射開始を検出している。なお、蓄積動作と読み出し動作を所定回数行う間にＸ線の照射開始が検出されない場合は、動作切替部４１ａによりＦＰＤ３６はリセット動作に戻される。

Ｘ線源１３からＸ線が照射されて電圧信号Ｄａｖｅが閾値Ｄｒｅｆ以上となり、比較回路６２の出力がＶＤ２に変化したことが判定回路６３で検出（Ｘ線の照射開始が検出）されると（Ｓ１４でＹＥＳ）、動作切替部４１ａは、ＦＰＤ３６に一回リセット動作を行わせた後（図６、図８では図示省略）、全画素３７のＴＦＴ４３をオフ状態にして、蓄積動作へ移行させる（Ｓ１５）。蓄積動作の間、被検体Ｈを透過したＸ線がＦＰＤ３６の撮像領域３８に入射し、画素３７にはＸ線の入射量に応じた信号電荷が蓄積される。

線源制御装置１４は、撮影条件で設定された照射時間が経過するとＸ線の照射を停止する。また、ＦＰＤ３６も撮影条件で設定された照射時間に相当する所定時間経過後（Ｓ１６でＹＥＳ）、蓄積動作を終了して読み出し動作へ移行する（Ｓ１７）。読み出し動作では、先頭行から順に一行ずつ画素３７に蓄積された信号電荷が読み出され、一画面分のＸ線画像データとしてメモリ５１に記録される。この画像データは撮影制御装置２３を介してコンソール２４に送信される。読み出し動作後、ＦＰＤ３６は、次の撮影条件が設定されていない場合は電源投入直後の状態（リセット動作）に戻り、設定されていた場合はＳ１３に戻り照射開始検出動作を再開する。

照射開始検出動作でＸ線の照射開始が検出される一方で、加速度センサ２５の検出結果から電子カセッテ２１の振動の大きさＡが振動算出部４１ｂで算出され、振動の大きさＡと閾値Ａｒｅｆが振動検出部７１の比較回路７２で比較されている。

図６の下段に示すように、照射開始検出動作中に振動が発生し、且つその振動の大きさＡがＡｒｅｆを下回る場合（Ｓ１８でＮＯ）は、照射開始検出動作が継続され、その機能も有効である。逆に図７の下段に示すように、振動の大きさＡが閾値Ａｒｅｆ以上となり、比較回路７２の出力がＶＡ２に変化したことが判定回路７３で検出された場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、動作切替部４１ａと照射検出部６１とを繋ぐスイッチング素子７４に判定回路７３からオフ信号が送信されてスイッチング素子７４がオフされる。つまり動作切替部４１ａと照射検出部６１の接続が切断され、照射検出部６１の機能が無効になる（Ｓ１９）。

スイッチング素子７４へオフ信号を出力してから所定時間Ｔ経過後（Ｓ２０でＹＥＳ）、判定回路７３からスイッチング素子７４にオン信号が送信され、スイッチング素子７４がオンされる。これにより動作切替部４１ａと照射検出部６１は接続状態に復帰し、照射検出部６１の機能も有効になる。なお、振動の大きさＡが閾値Ａｒｅｆ以上となる回数は本例の一回に限らず、照射開始検出動作中に複数回起こり得る。この場合はその都度照射開始検出機能を無効化する。

以上説明したように、本発明は、電子カセッテ２１の振動の大きさが誤ったＸ線の照射開始の検出を誘引すると判定した場合に、Ｘ線の照射開始検出の機能を無効にするので、Ｘ線の照射開始を誤って検出することを確実に防ぐことができる。このため、誤検出により電子カセッテ２１に無用な動作を行わせることがなく、無用な動作で撮影チャンスを逃すおそれもなくなり、Ｘ線撮影の高効率化、省電力化を達成することができる。

なお、本発明に係るＸ線撮影システムは、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。

上記実施形態では、動作切替部４１ａと照射検出部６１の間のスイッチング素子７４をオフすることで、Ｘ線の照射開始検出の機能を無効にしているが、本発明はこれに限定されない。スイッチング素子７４でハードウェア的に機能を無効にするのではなく、振動検出部７１の判定回路７３から上記実施形態のオフ信号に相当する信号が出力されている間は、照射検出部６１から照射開始検出信号が出力されても動作切替部４１ａで受け付けない等、制御回路４１でソフトウェア的に処理してもよい。あるいは、振動の大きさＡが閾値Ａｒｅｆ以上であった場合に、照射検出部６１の比較回路６２の両入力端子にＤｒｅｆを入力するよう構成し、比較回路６２の出力を強制的にＶＤ１のままにして、照射開始検出信号が出力されないようにしてもよい。もしくは照射検出部６１への電力供給を停止して、照射検出部６１自体の動作を停止させてもよい。

上記実施形態では、振動の大きさＡが閾値Ａｒｅｆ以上となってから所定時間Ｔが経過するまで照射開始検出機能を無効化しているが、振動の大きさＡが閾値Ａｒｅｆ以上となった直後だけ無効化してもよい。

Ｘ線撮影システム１０は病院の撮影室に据え置かれるタイプに限らず、回診車に搭載されるタイプや、Ｘ線源１３、線源制御装置１４、電子カセッテ２１、撮影制御装置２３等を事故、災害等の緊急医療対応が必要な現場や在宅診療を受ける患者の自宅に持ち運んでＸ線撮影を行うことが可能な可搬型のシステムに適用してもよい。特に回診車に搭載されるタイプや可搬型のシステムは、病院の撮影室に据え置かれるタイプに比べて電子カセッテ２１が衝撃を受けやすいため、本発明を適用すれば格別の効果を得られる。

なお、病院外でＸ線撮影する際に使用する発電機による振動は、突発的な衝撃による振動と違って略一定で継続的ある。このような略一定で継続的な振動の大きさが振動検出閾値Ａｒｅｆ以上であると、常時照射開始検出の機能が無効になってしまう。これを防止するため、撮影開始前、略一定な上記振動以外の振動を電子カセッテ２１に与えない状態で振動の大きさを算出し、算出した振動の大きさを振動検出閾値Ａｒｅｆに加算し、略一定な上記振動の分、振動検出閾値Ａｒｅｆを嵩上げすることが好ましい。

画素３７の一部を検出画素３７ａとして用い、Ｘ線の照射開始を検出する例を説明したが、画素３７とは別に専用の照射検出センサを電子カセッテ２１に設けてもよい。照射検出センサが振動ノイズに弱く、その出力に振動ノイズ成分が乗る場合に有効である。この場合、電子カセッテ２１の電源投入後はバイアス電圧を印加するのみで何も動作を行わず、撮影条件を受信したらリセット動作に移行させる。そして、照射検出センサでＸ線の照射開始を検出したら、上記実施形態と同様に蓄積動作に移行させる。この説明からも分かるように、ＦＰＤ３６の各動作の移行タイミングは、上記実施形態の例に限らず任意に変更可能である。

振動ノイズを検出する手段として、上記実施形態の加速度センサ２５に代えて、あるいは加えて、圧力センサを用いてもよい。衝撃による振動で発生する電子カセッテ２１の筐体の圧力（歪み）変化等を圧力センサで検出し、これを元に照射開始検出機能を有効化または無効化する。

上記実施形態では、Ａ／Ｄ変換後のデジタル化した電圧信号と閾値を比較することで照射検出を行っているが、積分アンプから出力されるアナログ電圧信号と閾値を比較してもよい。

振動ノイズ以外のノイズを検出して、これに基づき照射検出機能の有効化または無効化をしてもよい。

上記実施形態の順次リセット方式に代えて、配列画素の複数行を一グループとしてグループ内で順次リセットを行い、グループ数分の行の暗電荷を同時に掃き出す並列リセット方式や、全行にゲートパルスを入れて全画素の暗電荷を同時に掃き出す全画素リセット方式を用いてもよい。並列リセット方式や全画素リセット方式によりリセット動作を高速化することができる。

Ｘ線源の中には、陽極が回転しない固定陽極型のものや、予熱が不要な冷陰極型の線源等、ウォームアップが不要なものもある。このため、照射スイッチとしては照射開始信号を発生する機能のみを有するものでもよい。また、ウォームアップが必要なＸ線源の場合でも、照射スイッチから線源制御装置に対して照射開始信号を入力し、線源制御装置が照射開始信号に基づいてウォームアップを開始させ、ウォームアップ終了後、照射を開始させるようにすれば、照射スイッチにウォームアップ開始信号を発生する機能を設ける必要もない。

上記実施形態では、電子カセッテ２１と撮影制御装置２３を別体で構成した例で説明したが、撮影制御装置２３の機能を制御回路４１に内蔵する等、電子カセッテと撮影制御装置を一体化してもよい。また、コンソール２４で画像処理を行うとしているが、撮影制御装置２３で行ってもよい。

上記実施形態では、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテを例に説明したが、据え置き型のＸ線画像検出装置に本発明を適用してもよい。

本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。

１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線発生装置
１２ Ｘ線撮影装置
１３ Ｘ線源
１４ 線源制御装置
２１ 電子カセッテ
２３ 撮影制御装置
２３ａ ＣＰＵ
２４ コンソール
２５ 加速度センサ
３６ ＦＰＤ
３７ 画素
３７ａ 検出画素
４０ 信号処理回路
４１ 制御回路
４１ａ 動作切替部
４１ｂ 振動算出部
６１ 照射検出部
６２、７２ 比較回路
６３、７３ 判定回路
７４ スイッチング素子

Claims (15)

1. 放射線源から照射された放射線を受けて信号電荷を蓄積する複数の画素が配列された放射線画像検出器と、
   照射検出センサと、
   前記照射検出センサの検出結果に基づき放射線の照射開始を検出する照射検出部と、
   ノイズ検出センサと、
   前記ノイズ検出センサの検出結果に基づきノイズの発生を検出するノイズ検出部と、
   前記ノイズ検出部の検出結果に基づき、前記照射検出部の機能を有効化または無効化する制御手段とを備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記ノイズ検出部は、前記ノイズ検出センサの検出結果が第一閾値以上となったときに第一信号を前記制御手段に出力し、
   前記制御手段は、前記ノイズ検出部から第一信号が入力されたときに前記照射検出部の機能を無効化することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記照射検出部は、前記照射検出センサの検出結果が第二閾値以上となったときに放射線の照射開始を表す第二信号を前記制御手段に出力し、
   前記制御手段は、前記照射検出部から第二信号が入力され、且つ前記ノイズ検出部から第一信号が入力されない場合、画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作を前記放射線画像検出器に行わせることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記制御手段は、前記照射検出部との接続を切断することで、前記照射検出部の機能を無効化することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
5. 第二信号を出力しないよう前記照射検出部の駆動を制御することで、前記照射検出部の機能を無効化することを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
6. 前記制御手段は、第二信号が入力されても受け付けないことで、前記照射検出部の機能を無効化することを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
7. 前記制御手段は、前記ノイズ検出部から第一信号が出力されてから所定時間経過するまで前記照射検出部の機能を無効化することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
8. 所定時間は、第一閾値以上のノイズが発生したときに、該ノイズが前記照射検出センサの検出結果に乗る可能性がある長さに設定されることを特徴とする請求項７に記載の放射線画像検出装置。
9. 前記ノイズ検出センサは衝撃による振動を検出することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
10. 前記ノイズ検出センサは加速度センサであることを特徴とする請求項９に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記照射検出センサは前記放射線画像検出器の画素であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
12. 前記放射線画像検出器の中央付近に配置される画素を前記照射検出センサとして用いることを特徴とする請求項１１に記載の放射線画像検出装置。
13. 前記制御手段は、画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作と信号電荷を電気信号に変換して出力する読み出し動作とを所定回数繰り返す照射開始検出動作を前記放射線画像検出器に行わせることを特徴とする請求項１１または１２に記載の放射線画像検出装置。
14. 可搬型の筐体に収容された電子カセッテであることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
15. ノイズ検出センサの検出結果に基づきノイズの発生を検出し、
    ノイズ検出センサの検出結果が閾値以上となったときに、照射検出センサの検出結果に基づき放射線の照射開始を検出する照射検出部の機能を無効化することを特徴とする放射線画像検出装置の駆動制御方法。

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