JP2012245239A - 放射線画像検出装置及び放射線画像検出装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線の尾引の長さが変化してもＳ／Ｎ比が高い画像を得る。
【解決手段】Ｘ線画像検出装置は、照射されるＸ線の強度変化を監視して、Ｘ線の強度が閾値Ｖｔｈ以下になったときに、Ｘ線の強度の下降が開始されたと判定して、Ｘ線の照射終了を検出する。照射終了の検出時点Ｔ１における、Ｘ線の強度が下降するときの曲線の傾きを求める。傾きによってＸ線の強度がほぼ「０」になるまでのタイムラグが変化するので、傾きに応じて、検出時点Ｔ１から読み出し動作を開始するタイミングＴ２までの遅延時間を決定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、放射線画像を検出する放射線画像検出装置及び放射線画像検出装置の制御方法に関するものである。

医療分野において、放射線、例えばＸ線を利用したＸ線撮影システムが知られている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線源を有するＸ線発生装置と、Ｘ線源が発生し被写体を透過したＸ線の照射を受けて、被写体の画像情報を表すＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置とからなる。Ｘ線源には、Ｘ線の単位時間当たりの線量を決める管電流や、Ｘ線の線質（エネルギースペクトル）を決める菅電圧が撮影条件として与えられ、撮影条件は、被写体となるＸ線検査の被検者の撮影部位や年齢などに応じて撮影毎に決められる。Ｘ線源は、与えられた撮影条件に応じたＸ線を照射する。

Ｘ線画像検出装置としては、従来のＸ線フイルムやイメージングプレート（ＩＰ）の代わりに、Ｘ線画像検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）を利用したものが実用化されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載されているように、ＦＰＤは、マトリクスに配列され、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素と、各画素に接続され信号電荷を読み出すための信号線とが配設された撮像領域を有する検出パネルと、各画素が蓄積した信号電荷を電圧信号として読み出して、読み出した電圧信号をデジタルな画像データに変換する信号処理回路とを備えている。

検出パネルは、撮像領域内の各画素が、光電変換素子であるフォトダイオードとＴＦＴ（Thin Film Transistor）とから構成され、撮像領域上にはＸ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）が設けられる。ＴＦＴは、フォトダイオードと信号線の電気的な接続をオンオフすることで、画素の動作を切り替えるスイッチング素子である。ＴＦＴがオフされると、フォトダイオードと信号線が非導通状態となり、フォトダイオードに信号電荷が蓄積される蓄積動作が開始され、ＴＦＴがオンされると、フォトダイオードと信号線が導通状態になり、フォトダイオードからＴＦＴ及び信号線を通じて信号電荷を読み出す読み出し動作が開始される。

ＦＰＤは、Ｘ線フイルムやＩＰプレートと異なり、Ｘ線の照射タイミングに同期させて蓄積動作や読み出し動作を開始させる同期制御が必要となる。同期制御の方法としては、Ｘ線源とＦＰＤの間で同期信号を通信する方法や、特許文献１に記載されているように、Ｘ線の単位時間当たりの線量であるＸ線の強度をＦＰＤで測定し、測定したＸ線の強度変化を監視して、Ｘ線の照射開始や照射終了の各タイミングをＦＰＤにおいて自己検出する方法がある。照射タイミングをＦＰＤで自己検出する方法によれば、Ｘ線源とＦＰＤの間で通信が不要となるため、ＦＰＤにＸ線源との通信インタフェースを実装せずに済むなどＦＰＤの簡素化が可能となる。また、通信インタフェースを実装しないということは、そのためのケーブル、端子、基板等のハードウェアが不要であるということでもあり、装置のコストダウンも可能となる。

特許文献１の図１２に示されているように、Ｘ線の強度は、Ｘ線源が開始指令を受けると徐々に立ち上がり、管電流に応じたピークまで上昇して、停止指令を受けるまでピーク付近においてほぼ定常な状態を保ち、停止指令を受けると徐々に下降するというように、１回の撮影で照射されるＸ線の強度変化を表す曲線はほぼ台形状になる。

特許文献１に記載のＦＰＤは、Ｘ線の強度を電圧値として測定し、測定した電圧値の変化を監視して、照射終了を検出している。具体的には、電圧値が所定の閾値を下回ったか、あるいは、電圧値の時間微分値が所定の負の閾値を超えたとき（Ｘ線の強度が下降するときの曲線の傾きが大きくなったとき）に照射終了を検出している。そして、照射終了が検出されるとその直後にＴＦＴがオンされて蓄積動作が終了されて、読み出し動作が開始される。

特開２０１０−２６４１８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のＦＰＤのように、照射終了の検出時点を基準に読み出し開始タイミングが一律に設定されていると、次のような問題があった。

Ｘ線源は、停止指令に対する応答が緩慢であり、停止指令を受けると、Ｘ線の強度が徐々に下降するが、下降を開始してからＸ線の強度が「０」になる完全停止状態までのタイムラグが長く、いわゆるＸ線の尾引を生じる。Ｘ線の尾引の長さは、Ｘ線源を駆動するための管電圧によって変化する。管電圧が低い場合には、停止指令を受けた後のＸ線の強度の下降曲線は比較的急峻であり、Ｘ線の尾引は短い。一方、管電圧が高い場合には、Ｘ線の強度の下降曲線が緩やかであり、Ｘ線の尾引は長くなる。

管電圧は撮影毎に異なるので、Ｘ線の尾引の長さも撮影毎に変化する。そのため、照射終了の検出時点から読み出し開始タイミングまでの時間が一定であると、Ｘ線の尾引の長短によって、Ｘ線の尾引終了タイミングと読み出し開始タイミングが大きくずれてしまう場合がある。例えば、Ｘ線の尾引が短い場合（管電圧が低い場合）に合わせて読み出し開始タイミングまでの時間を短くすると、Ｘ線の尾引が長い場合（管電圧が高い場合）には、尾引途中に読み出し動作が開始されることになり、一方、Ｘ線の尾引が長い場合に合わせて読み出し開始タイミングまでの時間を長くすると、Ｘ線の尾引が短い場合には、尾引終了からかなり遅れて読み出し動作が開始されることになる。

Ｘ線の尾引途中においては、強度は徐々に低下するもののＸ線の照射は継続しているので、Ｘ線の尾引途中に蓄積動作を終了して読み出し動作が開始されると、蓄積動作終了後に照射されるＸ線は画像信号に反映されない無駄なＸ線となってしまう。無駄なＸ線が多いと画像のＳ／Ｎ比は低下する。

また、Ｘ線の尾引途中に読み出し動作が開始されると、シェーディング状のアーチファクトを発生させる原因にもなる。シェーディング状のアーチファクトは、画像内の一方向に生じる濃度勾配として現れる。読み取り動作は、ライン単位でＴＦＴを順次オンして１画面分の画像を読み取る方式であるため、１行目のラインの読み取りから最終行のラインの読み取りまでの間には時間差があり、１行目のラインよりも最終行のラインに向かうほど蓄積時間が長い。そのため、１画面の読み取り動作中にＸ線が照射されていると、最終行のラインに向かうほど線量が高くなり、画像の濃度が高くなる。これにより、画像内の読み取り方向（ラインと直交する列方向）にシェーディング状のアーチファクトが発生する。

一方、フォトダイオードはＸ線が照射されていない間も暗電流を発生するため、Ｘ線の尾引終了後、Ｘ線の照射が無い状態で読み出し動作を開始させずに蓄積動作を継続していると、暗電流に起因する暗電流ノイズが増加するため、これも画像のＳ／Ｎ比が低下する原因となる。

したがって、画像のＳ／Ｎ比を向上するためには、読み出し開始タイミングと、Ｘ線の強度がほぼ「０」になるＸ線の尾引終了タイミングが一致するのが理想的である。こうした問題の解決策として、読み出し開始タイミングと尾引終了タイミングが一致するように、照射終了を検出するための閾値を、Ｘ線の強度がほぼ「０」になるレベルに低く設定することが考えられる。しかし、上述のとおり、フォトダイオードが発生する暗電流による誤検出の懸念があるため、照射終了を検出するための閾値を低くすることは採用し難い。特許文献１には、上記課題やその解決策について明示も示唆もない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、Ｘ線の尾引の長さが変化してもＳ／Ｎ比が高い画像を得ることにある。

本発明の放射線画像検出装置は、放射線の入射量に応じた電気信号を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列され、放射線源による放射線の照射を受けて放射線画像を検出する画像検出手段と、照射中の前記放射線の単位時間当たりの線量を表す放射線の強度を測定する強度測定手段と、前記強度測定手段の測定結果に基づいて、前記放射線の強度が下降を開始したか否かを判定して、下降を開始したと判定したときに前記放射線の照射が終了したことを検出する照射終了検出手段と、前記照射終了を検出後、前記画素に前記電気信号を蓄積させる蓄積動作を終了させて、前記画素から前記電気信号を読み出す読み出し動作を開始させる制御手段と、前記放射線の強度が下降するときの曲線の傾きに基づいて、前記制御手段が前記読み出し動作を開始させる読み出し開始タイミングを決定する読み出し開始タイミング決定手段とを備えていることを特徴とする。

前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記強度測定手段の前記測定結果から、前記曲線の傾きを算出し、算出した前記傾きに応じて前記読み出し開始タイミングを決定することが好ましい。

前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記照射終了が検出された時点における前記曲線の傾きを算出することが好ましい。

前記照射終了検出手段は、前記放射線の強度が第１閾値以下になったときに、前記放射線の強度が下降を開始したと判定することを特徴とすることが好ましい。

前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記傾きに応じて前記読み出し動作を開始させるまでの遅延時間を決定し、前記制御手段は、前記遅延時間経過後に前記読み出し動作を開始させることが好ましい。

前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記傾きに応じて前記第１閾値よりも低い第２閾値を決定し、前記制御手段は、前記放射線の強度が前記第２閾値以下になったときに前記読み出し動作を開始させてもよい。

前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記強度測定手段の測定結果から得られる、照射された前記放射線の総線量又は強度のピーク値に基づいて、前記遅延時間又は前記第２閾値を調整してもよい。

前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記曲線の傾きと相関を有する情報を取得して、取得した情報に基づいて読み出し開始タイミングを決定してもよい。前記曲線の傾きと相関を有する情報は、前記放射線源が照射を開始して前記放射線の強度が上昇するときの曲線の傾き、又は前記放射線源を駆動するための管電圧の情報である。

前記複数の画素の一部は、前記電気信号を読み出すための信号線と常時短絡し、前記放射線の入射量に応じた電気信号を前記信号線に常時出力する短絡画素とし、前記強度測定手段は、前記信号線を通じて前記短絡画素の電気信号の出力値を監視して前記放射線の強度を測定してもよい。

複数の前記短絡画素がそれぞれ接続された複数の前記信号線を有しており、前記強度測定手段は、前記複数の信号線のうち、前記出力値が最大の信号線を選択して、前記放射線の強度を測定することが好ましい。

本発明の放射線画像検出装置の制御方法は、放射線の入射量に応じた電気信号を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列され、放射線源による放射線の照射を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置の制御方法において、照射中の前記放射線の単位時間当たりの線量を表す放射線の強度を測定する強度測定ステップと、測定された前記放射線の強度に基づいて、前記放射線の強度が下降を開始したか否かを判定して、下降を開始したと判定したときに前記放射線の照射が終了したことを検出する照射終了検出ステップと、前記照射終了検出後、前記画素に前記電気信号を蓄積させる蓄積動作を終了させて、前記画素から前記電気信号を読み出す読み出し動作を開始させる制御ステップと、前記制御ステップにおいて、前記放射線の強度が下降するときの曲線の傾きに基づいて、読み出し動作を開始させる読み出し開始タイミングを決定する読み出し開始タイミング決定ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、Ｘ線の強度が下降するときの曲線の傾きに基づいて、読み出し開始タイミングを決定するから、Ｘ線の尾引の長さが変化してもＳ／Ｎ比が高い画像を得ることができる。

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。 管電圧が低い場合の第１実施形態の制御手順の説明図である。 管電圧が高い場合の第１実施形態の制御手順の説明図である。 下降曲線の傾斜Ｓと遅延時間Ｔｄの対応関係を示すグラフである。 ＦＰＤの制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態のＦＰＤの制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の制御手順の説明図である。 管電圧が低い場合の第３実施形態の制御手順の説明図である。 管電圧が高い場合の第３実施形態の制御手順の説明図である。 第３実施形態のＦＰＤの制御手順を示すフローチャートである。 複数の短絡画素が設けられたＦＰＤの説明図である。

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）とを有している。照射野限定器１３ｂは、例えば、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線の線質（エネルギースペクトル）を決める管電圧、単位時間当たりの線量を決める管電流、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、高電圧ケーブルを通じてＸ線源１３に駆動電力を供給する。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などのオペレータ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。照射スイッチ１５から照射開始信号を受けると、線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に対して開始指令を発して電力供給を開始する。これによりＸ線源１３は照射を開始する。線源制御装置１４は、電力供給の開始とともに、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、線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に対して停止指令を発して電力供給を停止する。Ｘ線源１３は、停止指令を受けると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、ＦＰＤ３６（図２参照）と、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者（被写体）Ｈを透過したＸ線を受けて被検者ＨのＸ線画像を検出する、可搬型の放射線画像検出装置である。電子カセッテ２１は、平面形状が略矩形の偏平な筐体を有し、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られるスロットを有し、Ｘ線が入射する入射面が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、被検者Ｈを立位姿勢で撮影する立位撮影台を例示しているが、被検者Ｈを臥位姿勢で撮影する臥位撮影台でもよい。

撮影制御装置２３は、有線方式や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の信号処理の条件を設定させるとともに、Ｘ線源１３の照射タイミングとＦＰＤ３６の蓄積動作を同期させるための同期信号をＸ線発生装置１１から受信して、これを電子カセッテ２１に送信することにより、Ｘ線源１３とＦＰＤ３６の同期制御を行う。また、撮影制御装置２３は、電子カセッテ２１が出力する画像データを受信してコンソール２４に送信する。

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、放射線技師などのオペレータにより手動入力される。オペレータは、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。

コンソール２４は、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、ガンマ補正、周波数処理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。

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を有する検出パネルと、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部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（図示せず）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。シンチレータは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（ガドリニウムオキシサルファイド）などの蛍光体からなる。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、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）などの半導体層（例えばＰＩＮ型）を有し、その上下に上部電極および下部電極が配されている。フォトダイオード４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極にはバイアス線（図示せず）が接続される。

バイアス線を通じて、撮像領域３８内の全画素３７に対して、フォトダイオード４２の上部電極にバイアス電圧が印加される。バイアス電圧の印加によりフォトダイオード４２の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４７に、ソース電極が信号線４８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４７と信号線４８は格子状に配線されている。走査線４７は撮像領域３８内の画素３７の行数分（ｎ行分）設けられ、各走査線４７は各行の複数の画素３７に接続される共通配線である。信号線４８は画素３７の列数分（ｍ列分）設けられ、各信号線４８は各列の複数の画素３７に接続される共通配線である。各走査線４７はゲートドライバ３９に接続され、各信号線４８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動作と、画素３７に蓄積される電荷をリセットするリセット動作とを行わせる。制御部４１は、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、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４７を一行ずつ順に活性化し、走査線４７に接続されたＴＦＴ４３を一行分ずつオン状態とする。

一行分のＴＦＴ４３がオン状態になると、一行分の画素３７のそれぞれに蓄積された信号電荷が、各信号線４８を通じて信号処理回路４０に入力される。信号処理回路４０において、一行分の信号電荷は電圧に変換されて出力され、各信号電荷に応じた出力電圧が、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍとして読み出される。アナログの電圧信号Ｄ１〜Ｄｍはデジタルデータに変換されて、一行分の各画素の濃度を表すデジタルな画素値である画像データが生成される。画像データは、電子カセッテ２１の筐体に内蔵されるメモリ５６に出力される。

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流が発生する。暗電流に応じた電荷である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。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、画素３７から信号線４８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、ゲートドライバ３９から走査線４７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４８を通じて信号処理回路４０に入力される。

リセット動作では、読み出し動作と異なり、信号処理回路４０において、暗電荷に応じた出力電圧の読み出しは行われない。リセット動作では、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御部４１から信号処理回路４０にリセットパルスＲＳＴが出力される。信号処理回路４０においてリセットパルスＲＳＴが入力されると、後述する積分アンプ４９のリセットスイッチ４９ａがオンされて、入力された暗電荷がリセットされる。

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。

信号処理回路４０は、積分アンプ４９、ＭＵＸ５０およびＡ／Ｄ変換器５１等からなる。積分アンプ４９は、各信号線４８に対して個別に接続される。積分アンプ４９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４８はオペアンプの一方の入力端子に接続される。積分アンプ４９のもう一方の入力端子（図示せず）はグランド（ＧＮＤ）に接続される。積分アンプ４９は、信号線４８から入力される信号電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。

各列の積分アンプ４９の出力端子は、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを増幅する増幅器（図示せず）や、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを保持するサンプルホールド部（図示せず）を介して、ＭＵＸ５０に接続されている。ＭＵＸ５０は、パラレルに接続される複数の積分アンプ４９から１つを選択し、選択した積分アンプ４９から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器５１に入力する。Ａ／Ｄ変換器５１は、アナログの電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをそれぞれの信号レベルに応じたデジタルな画素値に変換する。

蓄積動作後、信号電荷を読み出す読み出し動作においては、ゲートパルスによってＴＦＴ４３が一行ずつオン状態にされ、一行内の各列の画素３７のキャパシタに蓄積された信号電荷が信号線４８を介して積分アンプ４９に入力される。

積分アンプ４９から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが出力されると、制御部４１は、積分アンプ４９に対してリセットパルス（リセット信号）ＲＳＴを出力し、積分アンプ４９のリセットスイッチ４９ａをオンする。これにより、積分アンプ４９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４９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５６に記録される。メモリ５６に記録された画像データに対しては、ＦＰＤ３６の個体差や環境に起因して生じる固定パターンノイズであるオフセット成分を除去するオフセット補正や、各画素３７のフォトダイオード４２の感度のばらつきや信号処理回路４０の出力特性のばらつきなどを補正するための感度補正といった画像補正処理が施される。画像データは、メモリ５６から読み出されて撮影制御装置２３に出力され、コンソール２４に送信される。こうして被検者ＨのＸ線画像が検出される。

また、ＦＰＤ３６は、Ｘ線源１３との間で同期信号の遣り取りをすることなく、Ｘ線源１３の照射タイミングを自己検出することが可能である。図２においてハッチングで示すように、ＦＰＤ３６の撮像領域３８内には、Ｘ線の照射開始及び照射終了の各タイミングを検出するための検出素子として短絡画素６２が設けられている。画素３７は、ＴＦＴ４３のオンオフによって信号線４８との電気的な接続のオンオフが切り替えられるのに対して、短絡画素６２は、信号線４８と常時短絡している。

短絡画素６２は、構造は画素３７とほぼ同様であり、フォトダイオード４２とＴＦＴ４３とを有しており、フォトダイオード４２はＸ線の入射量に応じた信号電荷を発生する。短絡画素６２において、画素３７との構造上の相違点は、ＴＦＴ４３のソースとドレインが結線により短絡している点であり、短絡画素６２のＴＦＴ４３のスイッチング機能は失われている。これにより、短絡画素６２のフォトダイオード４２が発生する信号電荷が常時信号線４８に流出し、積分アンプ４９に入力される。なお、短絡画素６２のＴＦＴ４３のソースとドレインを結線する代わりに、短絡画素６２についてはＴＦＴ４３そのものを設けずに、フォトダイオード４２と信号線４８を直接接続してもよい。

制御部４１は、短絡画素６２の出力に基づいて、Ｘ線源１３からＦＰＤ３６に照射されるＸ線の強度（Ｘ線の単位時間当たりの線量）を測定して、Ｘ線の強度変化を監視する。制御部４１は、ＭＵＸ５０によって、短絡画素６２からの信号電荷が入力される積分アンプ４９を選択して、積分アンプ４９の電圧信号を、短絡画素６２の出力電圧Ｖｏｕｔとして読み出す。制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔを１回読み出すと、積分アンプ４９をリセットする。制御部４１は、照射中のＸ線の強度変化を監視できるように、蓄積動作中において、出力電圧Ｖｏｕｔを読み出す動作をＸ線の照射時間に対して非常に短い間隔で繰り返す。

制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔの値をデジタルデータに変換してメモリ５６に記録する。制御部４１は、メモリ５６に記録された出力電圧Ｖｏｕｔの経時変化に基づいて、Ｘ線源１３から照射されるＸ線の強度変化を監視して、Ｘ線の照射開始及び照射終了を検出する。

図３に示すように、横軸に時間、縦軸にＸ線の強度（出力電圧Ｖｏｕｔ）をとったグラフにおいて、１回の撮影で照射されるＸ線の強度変化を表す曲線はほぼ台形状になる。照射スイッチ１５の押下によってＸ線源１３が開始指令を受けると、Ｘ線源１３は照射を開始し、Ｘ線の強度は徐々に立ち上がる。そして、撮影条件として設定された管電流に応じたピーク値まで上昇して、停止指令を受けるまでの間、ピーク値付近でほぼ定常な状態を保つ。停止指令は、撮影条件として設定された照射時間が経過すると、線源制御装置１４からＸ線源１３に対して入力される。停止指令を受けると、Ｘ線の強度は徐々に下降してやがて「０」になり、Ｘ線の照射が完全に停止する。

制御部４１は、撮影準備指示が入力されると、ＦＰＤ３６を待機状態に移行させる。待機状態においては、制御部４１は、ＦＰＤ３６にリセット動作を実行させる。また、待機状態において、制御部４１は、短絡画素６２が発生する信号電荷に相当する出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、Ｘ線の強度を測定して、Ｘ線の強度変化の監視を開始する。制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔと予め設定された閾値Ｖｔｈとを比較して、出力電圧Ｖｏｕｔが閾値Ｖｔｈを上回ったときにＸ線の照射が開始されたことを検出する。

Ｘ線の照射開始が検出されると、制御部４１は、画素３７のＴＦＴ４３をオフして待機状態から蓄積動作に移行させる。ＴＦＴ４３がオフされるため、画素３７には照射されたＸ線の線量に応じた信号電荷が蓄積される。画素３７のＴＦＴ４３がオフされても、短絡画素６２は信号線４８と常時短絡しているので、制御部４１は、Ｘ線が照射されている間、信号線４８に流出する短絡画素６２の出力に基づいて、Ｘ線の強度変化の監視を継続する。Ｘ線源１３に停止指令が入力されると、Ｘ線の強度が下降を開始する。制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔが閾値Ｖｔｈ以下になったときに、Ｘ線の強度が下降を開始したと判定し、Ｘ線の照射終了を検出する。

フォトダイオード４２はＸ線の入射の有無に関わらず暗電流を発生するので、短絡画素６２の出力電圧Ｖｏｕｔにも暗電流に相当する電圧分が重畳される。そのため、Ｘ線が照射されていない場合でも、出力電圧Ｖｏｕｔは完全に「０」にはならない。暗電流に相当する電圧は、誤検出の原因となるノイズとなるので、暗電流ノイズの影響を受けないように閾値Ｖｔｈは高めに設定されている。

また、制御部４１は、Ｘ線の強度の下降状況を表す下降曲線の傾きＳに応じて、蓄積動作を終了して読み出し動作を開始させる読み出し開始タイミングを決定する。Ｘ線源１３は、停止指令に対する応答が緩慢であり、停止指令を受けると、Ｘ線の強度は下降を開始するが、Ｘ線の強度が「０」になってＸ線の照射が完全な停止状態となる尾引終了タイミングＴｅまでにタイムラグがあり、Ｘ線の尾引が生じる。

下降曲線の傾きＳは、Ｘ線源１３に与えられる管電圧と相関を有しており、図３に示すように、Ｘ線源１３に与えられる管電圧が低い場合には比較的急峻になる一方、図４に示すように、Ｘ線源１３に与えられる管電圧が高い場合には比較的緩やかになる。そのため、Ｘ線の尾引は、Ｘ線源１３に与えられる管電圧が低い場合（図３）に比べて、図４に示すように、管電圧が大きいほど長い。このため、傾きＳに応じて、尾引終了タイミングＴｅが変化する。

制御部４１は、傾きＳに応じて、照射終了の検出時点Ｔ１から読み出し開始タイミングＴ２までの遅延時間Ｔｄを決める。具体的には、傾きＳが大きくＸ線の尾引が短い場合（図３）には短くし、一方、傾きＳが小さくＸ線の尾引が長い場合（図４）には長くする。これにより、制御部４１は、Ｘ線の尾引の長さが変化した場合でも、読み出し動作開始タイミングを、Ｘ線の強度が「０」になる尾引終了タイミングＴｅに近付ける。

具体的な制御手順は次のとおりである。制御部４１は、Ｘ線強度の測定結果に基づいて、検出時点Ｔ１における下降曲線の傾きＳ（出力電圧Ｖｏｕｔの時間微分値（ΔＶｏｕｔ／Δｔ））を算出する。制御部４１は、傾きＳの大きさに基づいて遅延時間Ｔｄの長さを決定する。傾きＳが小さいほど、Ｘ線の強度が「０」になるまでのタイムラグは長いので、制御部４１は、傾きＳが小さいほど、遅延時間Ｔｄを長くする。

本例においては、図３に示すように、傾きＳが大きい（管電圧が低い）場合には、遅延時間ＴｄをＴｄ１に決定し、図４に示すように、傾きＳが小さい（管電圧が高い）場合には、遅延時間ＴｄをＴｄ１より長いＴｄ２に決定している。

メモリ５６には、図５に示すように、下降曲線の傾きＳの大きさと、遅延時間Ｔｄの長さの対応関係を記録したテーブルデータが記憶される。制御部４１は、メモリ５６にアクセスしてテーブルデータを参照して、算出した傾きＳの値に対応する遅延時間Ｔｄの値を読み出す。そして、制御部４１は、検出時点Ｔ１からタイマにより計時を開始し、検出時点Ｔ１から遅延時間Ｔｄが経過した時点Ｔ２において、蓄積動作を終了させて読み出し動作を開始させる。

テーブルデータに記録される上記対応関係（図５）は、Ｘ線源１３の管電圧を変化させることにより、照射されたＸ線の強度が下降するときの下降曲線の傾きＳの値を変化させて、それぞれの値に対応する尾引の長さを測定し、測定値に基づいて適切な遅延時間Ｔｄが設定される。こうしたテーブルデータのキャリブレーションは、製造時や定期メインテナンス時に行われる。放射線源によって尾引の特性が変化するので、メモリ５６のテーブルデータは、キャリブレーションを実行する毎に更新できるようにしておくことが好ましい。

図６のフローチャートを参照して、上記構成による作用を説明する。電子カセッテ２１がセットされた撮影台２２に対して、被検者Ｈの撮影部位とＸ線源１３の照射位置を位置合わせする。Ｘ線源１３及び電子カセッテ２１には、管電圧、管電流、照射時間などの撮影条件が設定される。電子カセッテ２１の制御部４１に撮影準備指示が入力されると、ＦＰＤ３６は待機状態に移行する（ステップ（Ｓ）１０１）。待機状態に移行すると、ＦＰＤ３６はリセット動作を開始するとともに、Ｘ線の強度測定を開始する（Ｓ１０２）。短絡画素６２の出力に応じた出力電圧Ｖｏｕｔのメモリ５６への記録が開始される。

照射スイッチ１５の押下によってＸ線源１３に対して照射開始指令が入力されると、Ｘ線源１３は、被検者Ｈに向けてＸ線の照射を開始する。ＦＰＤ３６は、出力電圧Ｖｏｕｔと閾値Ｖｔｈを比較して、Ｘ線の強度変化を監視する（Ｓ１０３）。そして、Ｘ線の強度が上昇して、出力電圧Ｖｏｕｔが閾値Ｖｔｈを超えたときにＸ線の照射が開始されたことを検出する（Ｓ１０４）。ＦＰＤ３６は、照射開始を検出すると、画素３７のＴＦＴ４３をオフ状態にして、蓄積動作を開始する（Ｓ１０５）。

ＦＰＤ３６は、蓄積動作中も、出力電圧Ｖｏｕｔと閾値Ｖｔｈを比較して、Ｘ線の強度変化を監視する（Ｓ１０６）。Ｘ線源１３は、撮影条件として設定された照射時間が経過すると、Ｘ線源１３には停止指令が入力されて、Ｘ線の強度が下降を開始する。ＦＰＤ３６は、出力電圧Ｖｏｕｔが閾値Ｖｔｈ以下になったときに、Ｘ線の強度が下降を開始したと判定して、照射終了を検出する（Ｓ１０７）。

ＦＰＤ３６は、Ｘ線強度の測定結果から、照射終了を検出した時点Ｔ１における下降曲線の傾きＳを算出する（Ｓ１０８）。そして、傾きＳに基づいて、検出時点Ｔ１から読み出し開始タイミングＴ２までの遅延時間Ｔｄを決定する（Ｓ１０９）。遅延時間Ｔｄは、傾きＳが大きい（管電圧が低い）場合には短く、傾きＳが小さい（管電圧が大きい）場合には長くなるように決定される。

ＦＰＤ３６は、照射終了の検出時点Ｔ１から、決定した遅延時間Ｔｄの経過をタイマにより計時して（Ｓ１１０）、遅延時間Ｔｄが経過した時点Ｔ２において、蓄積動作を終了し、読み出し動作を開始させる（Ｓ１１１）。読み出されたＸ線画像は、メモリ５６に記録され、コンソール２４に送信される。

傾きＳに応じて読み出し開始タイミングＴ２を決定する本発明は、Ｘ線の尾引の長さに関わらず、照射終了の検出時点を基準として一律に読み出し開始タイミングが決定される従来技術と異なり、Ｘ線の尾引の長さの変化に応じて、読み出し開始タイミングＴ２を、Ｘ線の強度がほぼ「０」になる尾引終了タイミングＴｅに近付けることができる。

検出時点Ｔ１のようにＸ線の強度が下降を開始する尾引の初期において、蓄積動作が終了されて読み出し動作が開始されると、蓄積動作終了後に照射されるＸ線は信号電荷として蓄積されないため、画像信号に反映されずに無駄になってしまう。照射されるＸ線を無駄にすることは、信号電荷の減少を意味するので、Ｘ線画像のＳ／Ｎ比の低下を招く。また、読み出し動作中にＸ線が照射されると、シェーディング状のアーチファクトの原因にもなる。一方、Ｘ線の強度が「０」になる尾引終了以後において蓄積動作が継続されると、暗電流ノイズが増加するため、Ｘ線画像のＳ／Ｎ比が悪化する。

本発明では、Ｘ線の尾引の長さが変化した場合でも、読み出し開始タイミングＴ２を、Ｘ線の尾引終了タイミングＴｅに近付けることができるので、Ｘ線画像のＳ／Ｎ比を向上することができる。近年においては、被検者Ｈの被曝量のさらなる低減を目的として、少ない線量で高画質のＸ線画像を得ることがこれまで以上に求められている。高いＳ／Ｎ比を実現できる本発明はこうした要請にも合致する。

また、本例のように、照射終了を検出するための閾値Ｖｔｈを高めに設定し、照射終了の検出時点Ｔ１からの遅延時間Ｔｄの経過により読み出し動作を開始させることで、検出時点Ｔ１以後においては、出力電圧Ｖｏｕｔの変化とは無関係に読み出し開始タイミングを決定できる。そのため、出力電圧Ｖｏｕｔを低いレベルで監視しなくて済むので、暗電流ノイズによって生じる、誤検出や（照射終了の）検出時間が長くなるといった問題を回避できる。

本例においては、傾きＳの大きさと遅延時間Ｔｄの長さの対応関係をテーブルデータとして記憶しているが、テーブルデータの代わりに図５に示す対応関係を表す関数をメモリ５６に記憶しておき、傾きＳに基づく演算により遅延時間Ｔｄを求めてもよい。選択できる遅延時間Ｔｄの長さは、少なくとも長さが異なる２つの値があればよく、２つの値のいずれかを、傾きＳが基準以上か否かで選択してもよい。

また、シェーディング状のアーチファクトを防止しつつ、Ｓ／Ｎ比を向上するためには、遅延時間Ｔｄの長さは、読み出し開始タイミングＴ２が尾引終了タイミングよりも前にならない範囲で、短めに決めることが好ましい。すわなち、読み出し開始タイミングＴ２を尾引終了タイミングＴｅよりも前にすると、シェーディング状のアーチファクトが発生するので、読み出し開始タイミングＴ２は、尾引終了タイミングＴｅ以後であることが好ましい。しかし、Ｓ／Ｎ比を向上するためには、尾引終了タイミングＴｅ以後であっても、尾引終了タイミングＴｅとの時間差はできるだけ少ない方が好ましい。理由は次のとおりである。

画素３７には蓄積動作中も暗電流ノイズが発生し、Ｘ線による信号電荷とともに暗電流ノイズも蓄積されていく。Ｘ線の強度が「０」に近づくほど、Ｘ線による信号電荷に対する暗電流ノイズの割合が高くなり、尾引終了後においては暗電流ノイズのみになる。このため、尾引終了後において蓄積動作を継続させることは、暗電流ノイズが増加するだけなので好ましくない。したがって、読み出し開始タイミングＴ２を、尾引終了タイミングＴｅよりも前にならない範囲で短めにしておくことで、シャーディング状のアーチファクトを防止しつつ、Ｓ／Ｎ比を向上できる。

なお、本例において、照射開始と照射終了を同じ閾値Ｖｔｈで検出しているが、それぞれに異なる閾値を設定してもよい。

［第２実施形態］
図７のフローチャートに示すように、下降曲線の傾きＳに応じて遅延時間Ｔｄを決定すること（Ｓ２０９）に加えて、遅延時間Ｔｄを、照射されるＸ線の総線量に基づいて調整（Ｓ２１０）してもよい。図７のフローチャートにおいて、遅延時間Ｔｄの調整ステップ（Ｓ２１０）が追加されていること以外は、図６のフローチャートと同様である。

図８に示すように、遅延時間Ｔｄを調整する具体例としては、Ｘ線の総線量が多い場合は、決定した遅延時間Ｔｄから調整値αを減算して遅延時間Ｔｄを短くして、読み出し開始タイミングＴ２を早める。この場合には、読み出し開始タイミングＴ２を尾引終了タイミングＴｅよりも前にしてもよい。というのは、Ｘ線の総線量が多い場合は、総線量に対する尾引部分の線量の割合が少ないので、尾引部分の線量を画像信号に反映させるよりも、蓄積時間が延びることによる暗電流ノイズの影響を減少させることを優先した方が、Ｓ／Ｎ比を向上できる場合があること、さらに、総線量に対する尾引部分の線量の割合が少ないため、シェーディング状のアーチファクトも目立たないためである。

反対に、Ｘ線の総線量が少ない場合には、決定した遅延時間Ｔｄに調整値αを加算して、遅延時間Ｔｄを長くして、読み出し開始タイミングＴ２を遅らせてもよい。こうすることで、Ｘ線の無駄を少なくすることができる。もちろん、上述のとおり、暗電流ノイズを考慮すると、読み出し開始タイミングＴ２は、尾引終了タイミングＴｅよりもあまり後ろにならないことが好ましいので、遅延時間Ｔｄを遅らせる場合でも、読み出し開始タイミングＴ２が尾引終了タイミングＴｅをあまり超えない範囲で、調整値αが決定されることが好ましい。

Ｘ線の総線量は、Ｘ線の強度変化を表す曲線の積分値で求められる。制御部４１は、メモリ５６に記録した出力電圧Ｖｏｕｔの履歴に基づいてＸ線の総線量を求める。また、Ｘ線の総線量は、管電流（ｍＡ）に照射時間（Ｓ）を乗じたｍＡｓ値で概算を求めることができるので、撮影条件として設定された管電流と照射時間に基づいて総線量を算出してもよい。また、Ｘ線の総線量の代わりに、Ｘ線の強度のピーク値に応じて調整値αを求めてもよい。照射時間を一定とすれば、Ｘ線の総線量はＸ線の強度のピーク値に比例するからである。

［第３実施形態］
上記実施形態では、照射終了の検出時点Ｔ１における下降曲線の傾きＳに基づいて、照射終了の検出時点Ｔ１から読み出し開始タイミングＴ２までの遅延時間Ｔｄを決定しているが、図９及び図１０に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔが第１閾値Ｖｔｈ１以下になったときに照射終了を検出し、検出時点Ｔ１における傾きＳに基づいて、読み出し開始タイミングＴ２を決定するための第２閾値Ｖｔｈ２を決定してもよい。

図１１のフローチャートは、Ｓ３０９及びＳ３１０を除いて、図６のフローチャートとほぼ同様である。図１１のフローチャートに示すように、制御部４１は、Ｓ３０６において、出力電圧Ｖｏｕｔが第１閾値Ｖｔｈ１以下になったときにＸ線の強度が下降を開始したと判定して、照射終了を検出する（Ｓ３０７）。Ｓ３０８において、検出時点Ｔ１における、傾きＳを求める。Ｓ３０９において、傾きＳに応じて第２閾値Ｖｔｈ２を決定する。Ｓ３１０において、出力電圧Ｖｏｕｔを監視し、第２閾値Ｖｔｈ２以下になったときに読み出し動作を開始させる（Ｓ３１１）。

図９に示すように、傾きＳが大きい（管電圧が低い）場合には、Ｘ線の尾引が短く、停止指令から尾引終了タイミングＴｅまでのタイムラグは短い。この場合には、読み出し開始タイミングＴ２の判定基準となる第２閾値Ｖｔｈ２を、Ｖｔｈ２Ａのように低く設定する。タイムラグが短い場合には、暗電流ノイズによる誤検出が発生したとしても、尾引終了タイミングと読み出し開始タイミングＴ２の誤差は小さい。そのため、傾きＳが大きい場合には、第２閾値Ｖｔｈ２を低く設定することで、読み出し開始タイミングＴ２を、尾引終了タイミングＴｅに限りなく近付けることができる。

一方、図１０に示すように、傾きＳが小さい（管電圧が高い）場合には、停止指令から尾引終了タイミングＴｅまでのタイムラグが長いので、第２閾値Ｖｔｈ２を低くし過ぎると、暗電流ノイズによる誤検出が発生したときの誤差が大きい。そのため、傾きＳが小さい場合には、傾きＳが大きい（管電圧が低い）場合の第２閾値Ｖｔｈ２Ａと比べて、高めの第２閾値Ｖｔｈ２Ｂに決定する。

なお、所定時間を経過しても出力電圧Ｖｏｕｔが第２閾値Ｖｔｈ２以下に達したと判定されない場合に備えて、照射終了の検出時点Ｔ１からの時間を、制御部４１のタイマで監視して、所定時間を経過した場合には読み出し動作を開始させるようにしてもよい。また、本実施形態と上記第２実施形態と組み合わせて、決定した第２閾値Ｖｔｈ２を、Ｘ線の総線量やピーク値に応じて調整してもよい。

上記実施形態では、照射終了の検出時点Ｔ１における下降曲線の傾きＳを求めて、読み出し開始タイミングＴ２を決定しているが、照射開始時においてＸ線の強度が上昇するときの上昇曲線の傾きに応じて、読み出し開始タイミングＴ２を決定してもよい。

上述のとおり、下降曲線の傾きＳは、Ｘ線源１３に与えられる管電圧との間に相関を有するが、上昇曲線の傾きも管電圧によって変化するので、上昇曲線の傾きと下降曲線の傾きＳの間にも相関がある。そのため、Ｘ線の強度変化から下降曲線の傾きＳを実測する代わりに、上昇曲線の傾きから下降曲線の傾きＳを推定して、読み出し開始タイミングＴ２を決定してもよい。

この場合には、上昇曲線の傾きと、遅延時間Ｔｄや第２閾値Ｖｔｈ２の値との対応関係をテーブルデータとしてメモリ５６に予め記憶しておく。制御部４１は、照射開始時においてＸ線の強度変化を監視して、Ｘ線の強度が立ち上がるときの上昇曲線の傾きを算出する。制御部４１は、算出した上昇曲線の傾きに応じて、テーブルデータから遅延時間Ｔｄや第２閾値Ｖｔｈ２の値を読み出すことにより読み出し開始タイミングＴ２を決定する。

また、上述のとおり管電圧と下降曲線の傾きＳは相関を有するので、Ｘ線の強度変化から下降曲線の傾きＳを実測する代わりに、コンソール２４から撮影条件として入力される管電圧の情報から、下降曲線の傾きＳを推定して、読み出し開始タイミングＴ２を決定してもよい。この場合には、管電圧の値と、遅延時間Ｔｄや第２閾値Ｖｔｈ２の値との対応関係をテーブルデータとしてメモリ５６に記憶しておき、制御部４１は、管電圧の値に応じてテーブルデータを参照して読み出し開始タイミングＴ２を決定する。

ただし、上昇曲線の傾きや管電圧を取得して下降曲線の傾きＳを推定する方式よりも、上記第１〜第３実施形態のように、下降曲線の傾きＳを実測する方法が好ましい。

というのは、Ｘ線源の種類が違えば、管電圧が同じでも、下降曲線の傾きＳも変化する。また、同種のＸ線源に対して同じ管電圧を設定した場合でも、経時劣化によって下降曲線の傾きＳも変わることが考えられる。さらに、Ｘ線源には、撮影部位などによって照射されるＸ線のエネルギースペクトルの一部（低エネルギー部分など）をカットするフイルタなど、照射されるＸ線の線質を変更するフイルタが使用される場合があるが、フイルタを使用した場合には、Ｘ線の線質の変更により下降曲線の傾きＳも変化することが考えられる。こうした理由から、上昇曲線の傾きや管電圧が下降曲線の傾きＳと相関を持つとはいえ、実際の下降曲線の傾きＳを正確に推定することは難しく、下降曲線の傾きＳを実測する場合と比べると、精度は低下する。したがって、上記第１〜第３実施形態で示したように、下降曲線の傾きＳを実測する方法が好ましい。

また、上記実施形態の電子カセッテ２１のように、Ｘ線源１３との間で通信を行わないＸ線画像検出装置においては、同期制御の情報ばかりでなく、Ｘ線源１３及びＸ線画像検出装置のそれぞれに設定される撮影条件の相互通信も行われない。そのため、上記電子カセッテ２１のようなＸ線画像検出装置には、Ｘ線源１３に実際に設定される管電圧の情報を取得できないので、下降曲線の傾きＳを実測する方法が適している。

また、上記実施形態では、撮像領域内に設けられた短絡画素によって、Ｘ線の強度を測定しているが、短絡画素は、通常の画素とほぼ同一構造であり、Ｘ線に対する感度もほぼ同一であるため、Ｘ線の強度を正確に測定することが可能であり、照射開始、照射終了を精度良く検出することができる。また、構造がほぼ同一であるので、製造もしやすく、製造コストの増加も少ない。

また、上記実施形態では、短絡画素を１つ設けた例で説明したが、図１２に示すように、複数の短絡画素６２を設けてもよい。複数の短絡画素６２を設けた場合には、複数の短絡画素６２が接続する複数の信号線４８のうち、出力電圧Ｖｏｕｔが最大の信号線４８を選択して、Ｘ線の強度を測定することが好ましい。出力電圧Ｖｏｕｔが最大ということは、短絡画素６２に入射する線量が最も高いことを意味する。線量が高い短絡画素６２の出力電圧Ｖｏｕｔを使用すれば、Ｘ線の強度測定を高い精度で行うことができる。この場合には、制御部４１は、複数の短絡画素６２の信号線４８の出力電圧Ｖｏｕｔを比較して、Ｘ線の強度測定に使用する信号線４８を選択する。その信号線４８の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、照射終了の検出や下降曲線の傾きＳの算出を行う。

また、短絡画素以外の方法でＸ線の強度を測定してもよい。例えば、画素を構成するフォトダイオードにはバイアス電圧が印加されるが、フォトダイオードで発生する信号電荷の量に応じてバイアス線に流れるバイアス電流も変化する。こうしたバイアス電流を検出して、Ｘ線の強度を測定してもよい。また、画素のＴＦＴをオフした状態でも、フォトダイオードで発生する信号電荷の量に応じて、僅かであるが信号線にリーク電流が流れる。このリーク電流を検出して、Ｘ線の強度を測定してもよい。

また、ガラス基板を使用してＴＦＴマトリックス基板を形成したＴＦＴ型のＦＰＤを例に説明したが、半導体基板を使用したＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサを使用したＦＰＤでもよい。このうちＣＭＯＳイメージセンサを使用すると、次のようなメリットがある。ＣＭＯＳイメージセンサの場合、画素に蓄積される信号電荷を読み出し用の信号線に流出させることなく、各画素に設けられたアンプを通じて電圧信号として読み出す、いわゆる非破壊読み出しが可能である。これによれば、蓄積動作中においても、撮像領域内の任意の画素を選択して、その画素から信号電荷を読み出すことによりＸ線の強度測定が可能である。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサを使用する場合には、上記短絡画素のように、Ｘ線の強度測定用の専用の検出素子を用いることなく、通常の画素のいずれかを、強度測定用の検出素子として兼用させることが可能となる。

さらに、本発明に係るＸ線画像検出装置は、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。

Ｘ線画像検出装置は、病院の撮影室に据え置かれるＸ線撮影システムに用いられる他、病室を巡回して撮影が可能な回診車に搭載してもよいし、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。

上記例では、Ｘ線画像検出装置である電子カセッテと、撮影制御装置を別体で構成した例で説明したが、撮影制御装置の機能を電子カセッテの制御部に内蔵する等、電子カセッテと撮影制御装置を一体化してもよい。

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
２４ コンソール
３６ ＦＰＤ
３７ 画素
４０ 信号処理回路
４１ 制御部
４３ ＴＦＴ
４８ 信号線
４９ 積分アンプ
６２ 短絡画素

Claims (13)

1. 放射線の入射量に応じた電気信号を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列され、放射線源による放射線の照射を受けて放射線画像を検出する画像検出手段と、
   照射中の前記放射線の単位時間当たりの線量を表す放射線の強度を測定する強度測定手段と、
   前記強度測定手段の測定結果に基づいて、前記放射線の強度が下降を開始したか否かを判定して、下降を開始したと判定したときに前記放射線の照射が終了したことを検出する照射終了検出手段と、
   前記照射終了を検出後、前記画素に前記電気信号を蓄積させる蓄積動作を終了させて、前記画素から前記電気信号を読み出す読み出し動作を開始させる制御手段と、
   前記放射線の強度が下降するときの曲線の傾きに基づいて、前記制御手段が前記読み出し動作を開始させる読み出し開始タイミングを決定する読み出し開始タイミング決定手段とを備えていることを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記強度測定手段の前記測定結果から、前記曲線の傾きを算出し、算出した前記傾きに応じて前記読み出し開始タイミングを決定す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. 前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記照射終了が検出された時点における前記曲線の傾きを算出することを特徴とする請求項２記載の放射線画像検出装置。
4. 前記照射終了検出手段は、前記放射線の強度が第１閾値以下になったときに、前記放射線の強度が下降を開始したと判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記傾きに応じて前記読み出し動作を開始させるまでの遅延時間を決定し、
   前記制御手段は、前記遅延時間経過後に前記読み出し動作を開始させることを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像検出装置。
6. 前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記傾きに応じて前記第１閾値よりも低い第２閾値を決定し、
   前記制御手段は、前記放射線の強度が前記第２閾値以下になったときに前記読み出し動作を開始させることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像検出装置。
7. 前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記強度測定手段の測定結果から得られる、照射された前記放射線の総線量又は強度のピーク値に基づいて、前記遅延時間又は前記第２閾値を調整することを特徴とする請求項５又は６に記載の放射線画像検出装置。
8. 前記読み出し開始タイミング決定手段は、前記曲線の傾きと相関を有する情報を取得して、取得した情報に基づいて読み出し開始タイミングを決定す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。
9. 前記曲線の傾きと相関を有する情報は、前記放射線源が照射を開始して前記放射線の強度が上昇するときの曲線の傾きであることを特徴とする請求項８記載の放射線画像検出装置。
10. 前記曲線の傾きと相関を有する情報は、前記放射線源を駆動するための管電圧の情報であることを特徴とする請求項８記載の放射線画像検出装置。
11. 前記複数の画素の一部は、前記電気信号を読み出すための信号線と常時短絡し、前記放射線の入射量に応じた電気信号を前記信号線に常時出力する短絡画素であり、
    前記強度測定手段は、前記信号線を通じて前記短絡画素の電気信号の出力値を監視して前記放射線の強度を測定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
12. 複数の前記短絡画素がそれぞれ接続された複数の前記信号線を有しており、
    前記強度測定手段は、前記複数の信号線のうち、前記出力値が最大の信号線を選択して、前記放射線の強度を測定す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. 放射線の入射量に応じた電気信号を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列され、放射線源による放射線の照射を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置の制御方法において、
    照射中の前記放射線の単位時間当たりの線量を表す放射線の強度を測定する強度測定ステップと、
    測定された前記放射線の強度に基づいて、前記放射線の強度が下降を開始したか否かを判定して、下降を開始したと判定したときに前記放射線の照射が終了したことを検出する照射終了検出ステップと、
    前記照射終了検出後、前記画素に前記電気信号を蓄積させる蓄積動作を終了させて、前記画素から前記電気信号を読み出す読み出し動作を開始させる制御ステップと、
    前記制御ステップにおいて、前記放射線の強度が下降するときの曲線の傾きに基づいて、読み出し動作を開始させる読み出し開始タイミングを決定する読み出し開始タイミング決定ステップとを有することを特徴とする放射線画像検出装置の制御方法。

Images