JP2014158580A - 放射線画像解析装置および方法、並びに放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】時間や手間を掛けずに信頼性の高いＥＩを算出する。
【解決手段】電子カセッテ１３には、ＡＥＣのために線量を検出する検出画素４１ｂの領域である採光野を、検出画素４１ｂからの線量検出信号に基づきＸ線の照射中に自動的に設定する採光野設定部５６が設けられている。コンソール１４は、採光野設定部５６で設定された採光野情報とＸ線画像を情報取得部８２で取得する。算出部８０は、採光野設定部５６で設定された採光野をＥＩを算出する算出領域と定め、採光野に存在する画素４１の画素値から代表値Ｖを抽出し、抽出した代表値Ｖに基づきＥＩを算出する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、放射線画像解析装置および方法、並びに放射線撮影装置に関する。

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線発生装置と、被写体（患者）を透過したＸ線で形成される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線を被写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線源を動作させるための指示を線源制御装置に入力する照射スイッチを有している。Ｘ線撮影装置は、被写体を透過したＸ線に応じた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制御、Ｘ線画像に対する画像処理、Ｘ線画像の保存、表示を行うコンソールを有している。

Ｘ線画像検出装置として、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を用いたものが普及している。ＦＰＤは、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素が配置された撮像領域を有する。画素は、電荷を発生してこれを蓄積する光電変換部、およびＴＦＴなどのスイッチング素子を備える。ＦＰＤは、スイッチング素子のオン動作に応じて、画素の列毎に設けられた信号線を通じて各画素の光電変換部に蓄積された信号電荷を信号処理回路に読み出し、信号処理回路で信号電荷を電圧信号に変換することでＸ線画像を電気的に検出する。

Ｘ線撮影システムにおいては、毎回の撮影で所望の画質のＸ線画像を安定して得るために、撮影後にコンソールなどでＸ線画像を解析して、放射線画像検出装置が受けたＸ線の線量を数値化した線量指標値を算出することが行われている。

線量指標値としては、最近、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）６２４９４−１によりＥＩ（Exposure Index）が提唱されている。ＥＩは、まず、Ｘ線画像内でＥＩを算出する領域（以下、算出領域という）を定め、算出領域の画素の画素値から代表値を抽出する。そして、抽出した代表値を、予め用意された代表値をＥＩに変換する関数に代入することで求められる。

医療施設ではＥＩの情報を蓄積、管理し、Ｘ線画像の画質が良好と判断したＥＩをＥＩの目標値ＥＩ_Ｔ（Target Exposure Index）として独自に設定する。そして、算出したＥＩとＥＩ_Ｔの偏差ＤＩ（Deviation Index）によって線量の過不足をオペレータに認識させ、最適な撮影条件を決定するためのガイドとして役立てている。

特許文献１には、線量指標値としてＥＩを算出するＸ線撮影システムが記載されている。特許文献１には、算出領域として、Ｘ線画像の全領域、オペレータが指定した領域、撮影部位に応じた領域、Ｘ線画像の中心から画像サイズの１０％の範囲の領域、Ｘ線画像をヒストグラム解析して求められる、被写体が存在せずＸ線が直接入射する素抜け領域を除く領域（すなわち被写体が存在する領域）、Ｘ線画像の中心濃度から全濃度幅の９０％の領域が例示されている。

特開２０１２−２４５２２９号公報

従来、線量指標値はメーカ毎に定義され、メーカ間での比較が難しく使い勝手が悪いものであったが、ＥＩの出現によって、ＥＩを標準の線量指標値とし、メーカ間の垣根を取り払おうとする動きが本格化している。この動きに伴い、時間や手間を掛けずに信頼性の高いＥＩを算出する方法が模索されている。

時間や手間を掛けずに信頼性の高いＥＩを算出するためには、ＥＩ算出の基となる算出領域の定め方が鍵となる。しかしながら、特許文献１に記載されるＥＩの算出領域の定め方には、以下のデメリットがある。すなわち、Ｘ線画像の全領域を算出領域とする場合は、代表値を抽出する対象が全ての画素の画素値であるため代表値の抽出に時間が掛かる。オペレータが指定した領域を算出領域とする場合は、指定する手間が掛かるうえ、オペレータによって指定する算出領域の位置がばらつき、算出されるＥＩがオペレータの嗜好に依存した値となるおそれがある。撮影部位に応じた領域やＸ線画像の中心から画像サイズの１０％の範囲の領域など、予め規定された領域を算出領域とする場合は、算出領域が固定であるため被写体とＸ線画像検出装置との相対位置関係のずれ（被写体が正規の位置から右または左に寄っているなど）に対応することができず、算出されるＥＩが撮影毎に異なる値となるおそれがある。Ｘ線画像をヒストグラム解析して求められる素抜け領域を除く領域やＸ線画像の中心濃度から全濃度幅の９０％の領域を算出領域とする場合は、ヒストグラム解析や濃度解析がＸ線画像の全領域を対象としているのでやはり代表値の抽出に時間が掛かる。

以上のように、特許文献１に例示される算出領域の定め方では、ＥＩの算出に時間や手間が掛かる、算出したＥＩの信頼性が乏しいという問題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、時間や手間を掛けずに信頼性の高いＥＩを算出することができる放射線画像解析装置および方法、並びに放射線撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の画素が配置された撮像領域を有する放射線画像検出装置で検出した放射線画像を画像解析する放射線画像解析装置であって、放射線画像を取得する画像取得部と、放射線画像検出装置が撮影時に実行するＡＥＣの際に、ポジショニングされる被写体の位置に応じて撮像領域内に自動設定された採光野の位置を表す採光野情報を取得する採光野情報取得部と、採光野を、放射線画像検出装置が受けた放射線の線量を数値化した線量指標値であるＥＩを算出する算出領域と定め、採光野内の画素の画素値から代表値を抽出し、抽出した代表値に基づきＥＩを算出する算出部とを備える。

算出部は、採光野内の画素の画素値を横軸、画素の個数を縦軸とするヒストグラムを作成し、該ヒストグラムを元に代表値を抽出する。例えば、画素の個数が最大の画素値を代表値とする。

採光野内の画素の画素値の平均値、最大値、または合計値を代表値としてもよい。

算出部は、ＥＩと、放射線画像の画質との兼ね合いで設定されるＥＩの目標値ＥＩ_Ｔとの偏差ＤＩを算出する。

算出部の算出結果を表示する表示部を備えることが好ましい。また、算出部の算出結果を放射線画像と関連付けて記憶する記憶部を備えることが好ましい。

画像取得部、採光野情報取得部、および算出部は、放射線画像検出装置に組み込まれていてもよい。

また、本発明は、複数の画素が配置された撮像領域を有する放射線画像検出装置で検出した放射線画像を画像解析する放射線画像解析方法であって、放射線画像を画像取得部で取得する画像取得ステップと、放射線画像検出装置が撮影時に実行するＡＥＣの際に、ポジショニングされる被写体の位置に応じて撮像領域内に自動設定された採光野の位置を表す採光野情報を採光野情報取得部で取得する採光野情報取得ステップと、採光野を、放射線画像検出装置が受けた放射線の線量を数値化した線量指標値であるＥＩを算出する算出領域と定め、採光野内の画素の画素値から代表値を抽出し、抽出した代表値に基づき算出部でＥＩを算出する算出ステップとを備える。

さらに、本発明は、複数の画素が配置された撮像領域を有する放射線画像検出装置と、放射線画像検出装置で検出した放射線画像を画像解析する放射線画像解析装置とを備える放射線撮影装置であって、放射線画像解析装置は、放射線画像を取得する画像取得部と、放射線画像検出装置が撮影時に実行するＡＥＣの際に、ポジショニングされる被写体の位置に応じて撮像領域内に自動設定された採光野の位置を表す採光野情報を取得する採光野情報取得部と、採光野を、放射線画像検出装置が受けた放射線の線量を数値化した線量指標値であるＥＩを算出する算出領域と定め、採光野内の画素の画素値から代表値を抽出し、抽出した代表値に基づきＥＩを算出する算出部とを有する。

放射線画像検出装置は、撮像領域が形成されるパネル部と、撮像領域に分散して配置され、撮像領域に到達する放射線の線量を検出してこれに応じた線量検出信号を出力する複数の線量検出センサと、撮影中に複数の線量検出センサから出力される線量検出信号に基づいて採光野を自動的に設定する採光野設定部と、採光野設定部で設定された採光野内の線量検出センサから出力される線量検出信号に基づいてＡＥＣを行うＡＥＣ部とを有する。

本発明によれば、撮影時にポジショニングされる被写体の位置に応じて自動設定された採光野をＥＩの算出領域と定め、採光野内の画素の画素値に基づきＥＩを算出するので、時間や手間を掛けずに信頼性の高いＥＩを算出することができる。

Ｘ線撮影システムの概略図である。 撮影条件テーブルを示す図である。 線源制御装置の内部構成を示す図である。 電子カセッテを示す外観斜視図である。 電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 検出画素の配置を説明するための図である。 照射野の大きさを算出する際のパラメータを示す説明図である。 採光野設定部の機能を示す図である。 採光野内に存在する検出画素の配置を示す図である。 採光野の累積線量が目標線量に達すると予測される時間の算出方法を説明するための図である。 コンソールの内部構成を示すブロック図である。 コンソールのＣＰＵの機能を示すブロック図である。 ヒストグラムを示す図である。 画像確認ウィンドウを示す図である。 Ｘ線撮影におけるＦＰＤの動作の推移を示す図である。 コンソールの処理手順を示すフローチャートである。 コンソールの処理手順を示すフローチャートである。 電子カセッテに算出部を設けた例を示す図である。 検出画素の別の例を示す図である。

図１において、Ｘ線撮影システム２は、Ｘ線源１０と、Ｘ線源１０の動作を制御する線源制御装置１１と、Ｘ線源１０へのウォームアップ開始とＸ線の照射開始を指示するための照射スイッチ１２と、Ｘ線の累積線量が目標線量に達したときにＸ線の照射を停止させるＡＥＣ機能をもち、被写体を透過したＸ線を検出してＸ線画像を出力する電子カセッテ１３と、電子カセッテ１３の動作制御やＸ線画像の表示処理を担うコンソール１４と、被写体を立位姿勢で撮影するための立位撮影台１５と、臥位姿勢で撮影するための臥位撮影台１６とを有する。Ｘ線源１０、線源制御装置１１、および照射スイッチ１２はＸ線発生装置２ａ、電子カセッテ１３、およびコンソール１４はＸ線撮影装置２ｂをそれぞれ構成する。この他にもＸ線源１０を所望の方向および位置にセットするための線源移動装置（図示せず）が設けられており、Ｘ線源１０は立位撮影台１５および臥位撮影台１６で共用される。

Ｘ線源１０は、Ｘ線管と、Ｘ線管が放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）とを有する。Ｘ線管は、熱電子を放出するフィラメントである陰極と、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。ウォームアップ開始の指示があると陽極が回転を開始し、規定の回転数となったらウォームアップが終了する。照射野限定器は、例えば、Ｘ線を遮蔽する４枚の鉛板を四角形の各辺上に配置し、Ｘ線を透過させる四角形の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、出射されるＸ線の角度範囲を縦横の２方向で調整する。

コンソール１４は、有線方式や無線方式により電子カセッテ１３と通信可能に接続されており、キーボードなどの入力デバイス１７を介した放射線技師などのオペレータからの入力操作に応じて電子カセッテ１３の動作を制御する。電子カセッテ１３からのＸ線画像はコンソール１４のディスプレイ１８に表示される他、そのデータがコンソール１４内のハードディスクやメモリといったストレージデバイス１９、あるいはコンソール１４とネットワーク接続された画像蓄積サーバなどに記憶される。

コンソール１４は、被写体の氏名、性別、年齢、撮影部位、撮影目的などの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１８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）などの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、オペレータにより手動入力される。検査オーダには、頭部、胸部、腹部、手、指などの撮影部位の項目がある。撮影部位には、正面、側面、斜位、ＰＡ（Ｘ線を被写体の背面から照射）、ＡＰ（Ｘ線を被写体の正面から照射）などの撮影方向も含まれる。オペレータは、検査オーダの内容をディスプレイ１８で確認し、その内容に応じた撮影条件をディスプレイ１８に映された操作画面を通じて入力デバイス１７で入力する。

図２において、ストレージデバイス１９には、複数の撮影条件が予め記録された撮影条件テーブル２０が格納されている。撮影条件には、撮影部位、Ｘ線源１０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；ｋＶ）、単位時間当たりの照射量を決める管電流（単位；ｍＡ）、Ｘ線の照射時間（単位；ｓ）、照射停止閾値、および放射線画像検出装置が受けたＸ線の線量を数値化した線量指標値であるＥＩの目標値ＥＩ_Ｔが含まれる。管電流と照射時間の積でＸ線の累積線量が決まるため、撮影条件としては、管電流と照射時間のそれぞれの値を個別に入力する代わりに、両者の積である管電流時間積（ｍＡｓ値）の値が入力される場合もある。これら管電圧、管電流、照射時間の値を微調整することも可能である。照射停止閾値は、ＡＥＣ部５７（図５参照）がＸ線の照射停止を判定するための情報である。ＥＩ_Ｔには最初はデフォルトの値が記憶されているが、例えばＸ線撮影が何回か行われてＥＩの情報がある程度蓄積された後、医療施設の線量管理者がＸ線画像の画質が好ましいと判断したＥＩをＥＩ_Ｔとして入力デバイス１７で手動入力することが可能である。照射停止閾値も最初はデフォルトの値が記憶されているが、ＥＩ_Ｔが入力されると、入力されたＥＩ_Ｔに応じて計算がし直された値が記憶される。なお、図２では撮影部位として胸部ＡＰ、胸部ＰＡのみを例示しているが、実際には頭部、腹部、脚部といった他の撮影部位に対応する撮影条件や、それに応じた照射停止閾値、ＥＩ_Ｔも記憶されている。

コンソール１４には、撮影条件とともに、Ｘ線源１０の照射野限定器に設定された縦横２方向のＸ線の角度範囲、および電子カセッテ１３の撮像領域４０（図５参照）の位置からＸ線管の焦点の位置までの距離であるＳＩＤ（Source Image Distance）の情報が入力デバイス１７で入力される。

図３において、線源制御装置１１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１０に供給する高電圧発生器２１と、Ｘ線源１０に与える管電圧および管電流と、Ｘ線の照射時間を制御する制御部２２と、メモリ２３と、タッチパネル２４と、電子カセッテ１３との信号の送受信を媒介する照射信号Ｉ／Ｆ２５とを備える。

制御部２２には照射スイッチ１２とメモリ２３とタッチパネル２４が接続されている。照射スイッチ１２は、制御部２２に対して指示を入力するスイッチであり、２段階の押圧操作が可能である。制御部２２は、照射スイッチ１２が１段階押し（半押し）されると、高電圧発生器２１に対してウォームアップ開始信号を発して、Ｘ線源１０にウォームアップを開始させる。

照射スイッチ１２が１段階押し（半押し）されると、制御部２２は電子カセッテ１３との間で同期信号の送受信による同期制御を行う。さらに照射スイッチ１２が２段階押し（全押し）されると、制御部２２は照射開始信号を高電圧発生器２１に発して、Ｘ線源１０によるＸ線の照射を開始させる。

メモリ２３は、管電圧、管電流、照射時間などの撮影条件を予め数種類格納している。撮影条件はタッチパネル２４を通じてオペレータにより手動で設定される。タッチパネル２４には、メモリ２３から読み出された撮影条件が複数種類表示される。表示された撮影条件の中から、コンソール１４に入力した撮影条件と同じ撮影条件をオペレータが選択することにより、線源制御装置１１に対して撮影条件が設定される。コンソール１４の場合と同様、撮影条件の値を微調整することも可能である。制御部２２は、設定された照射時間となったらＸ線の照射を停止させるためのタイマー２６を内蔵している。なお、線源制御装置１１とコンソール１４とを接続し、コンソール１４に入力された撮影条件を線源制御装置１１に送信することで線源制御装置１１の撮影条件の設定を自動化してもよい。

電子カセッテ１３のＡＥＣ機能を使用する場合の照射時間は、目標線量に達してＡＥＣ機能による照射停止の判断がされる前にＸ線の照射が終了して線量不足に陥ることを防ぐため、余裕を持った値が設定される。Ｘ線源１０において安全規制上撮影部位に応じて設定されている照射時間の最大値を設定してもよい。制御部２２は、設定された撮影条件の管電圧や管電流、照射時間でＸ線の照射制御を行う。ＡＥＣ機能はこれに対してＸ線の累積線量が必要十分な目標線量に到達したと判定すると、線源制御装置１１で設定されている照射時間以下であってもＸ線の照射を停止するように機能する。

照射信号Ｉ／Ｆ２５は、線源制御装置１１が電子カセッテ１３との間で行う同期制御において、同期信号の送受信を媒介する。制御部２２は、Ｘ線照射開始前に電子カセッテ１３に対してＸ線の照射を開始してよいか否かを問い合わせる同期信号である照射開始要求信号を照射信号Ｉ／Ｆ２５を介して送信する。そして、照射開始要求信号に対する応答として、照射を受ける準備が完了したことを表す同期信号である照射許可信号を電子カセッテ１３から受信する。また、電子カセッテ１３がＡＥＣを実行したときに、電子カセッテ１３が発する照射停止信号を受信する。照射信号Ｉ／Ｆ２５の通信方式は有線方式でもよいし無線方式でもよい。

図４において、電子カセッテ１３は、ＦＰＤ３０とこれを収容する扁平な箱型をした可搬型の筐体３１とで構成される。筐体３１は例えば導電性樹脂で形成されている。Ｘ線が入射する筐体３１の前面３１ａには矩形状の開口が形成されており、開口には天板として透過板３２が取り付けられている。透過板３２は、軽量で剛性が高く、かつＸ線透過性が高いカーボン材料で形成されている。筐体３１は、電子カセッテ１３への電磁ノイズの侵入、および電子カセッテ１３から外部への電磁ノイズの放射を防止する電磁シールドとしても機能する。なお、筐体３１には、電子カセッテ１３の各部に所定の電圧の電力を供給するためのバッテリ（二次電池）や、コンソール１４とＸ線画像などのデータの無線通信を行うためのアンテナがＦＰＤ３０の他に内蔵されている。

筐体３１は、例えばフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠した大きさである。電子カセッテ１３は、筐体３１の前面３１ａがＸ線源１０と対向する姿勢で保持され、Ｘ線の照射野と撮像領域４０の中心が一致するよう、各撮影台１５、１６のホルダ１５ａ、１６ａ（図１参照）に着脱自在にセットされる。そして、使用する撮影台に応じて、線源移動装置によりＸ線源１０が移動される。また、電子カセッテ１３は、各撮影台１５、１６にセットされる他に、被写体が仰臥するベッド上に置いたり被写体自身にもたせたりして単体で使用されることもある。なお、電子カセッテ１３は、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カセッテ用の既存の撮影台にも取り付け可能である。

図５において、ＦＰＤ３０は、パネル部３５と回路部３６とで構成される。パネル部３５は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上に撮像領域４０が形成されている。撮像領域４０には、Ｘ線の到達線量に応じた電荷を蓄積する複数の画素４１が、所定のピッチでｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）の行列状に配置されている。ｎ、ｍは２以上の整数であり、例えばｎ、ｍ≒２０００である。なお、画素４１の配列は、本例のように正方配列でなくともよく、ハニカム配列でもよい。

パネル部３５は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体、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４１で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、ＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、テルビウム賦活ガドリウムオキシサルファイド）などからなり、画素４１が配列された撮像領域４０の全面と対向するように配置されている。なお、シンチレータとＴＦＴアクティブマトリクス基板は、Ｘ線の入射する側からみてシンチレータ、基板の順に配置されるＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式でもよいし、逆に基板、シンチレータの順に配置されるＩＳＳ（Irradiation Side sampling）方式でもよい。また、シンチレータを用いず、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（アモルファスセレンなど）を用いた直接変換型のパネル部を用いてもよい。

画素４１は、周知のように、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生してこれを蓄積する光電変換部４２、およびスイッチング素子であるＴＦＴ４３を備える。

光電変換部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。光電変換部４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極にはバイアス線が接続されている。バイアス線は画素４１の行数分（ｎ行分）設けられて１本の母線に接続されている。母線はバイアス電源に繋がれている。母線とその子線のバイアス線を通じて、バイアス電源から光電変換部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もつ上部電極と下部電極に移動し、光電変換部４２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４５に、ドレイン電極が光電変換部４２にそれぞれ接続される。走査線４４と信号線４５は格子状に配線されており、走査線４４は１行分の画素４１に対して共通に１本ずつ、画素４１の行数分（ｎ行分）設けられている。また信号線４５は１列分の画素４１に対して共通に１本ずつ、画素４１の列数分（ｍ列分）設けられている。走査線４４はゲートドライバ４６に接続され、信号線４５は信号処理回路４７に接続される。

回路部３６は、ゲートドライバ４６、信号処理回路４７、制御部４８などを有している。ゲートドライバ４６は、制御部４８の制御の下にＴＦＴ４３を駆動することにより、Ｘ線の到達線量に応じた信号電荷を画素４１に蓄積する蓄積動作と、画素４１から蓄積された信号電荷を読み出す読み出し動作と、リセット動作とをＦＰＤ３０に行わせる。蓄積動作ではＴＦＴ４３がオフ状態にされ、その間に画素４１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４６から同じ行のＴＦＴ４３を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを所定の間隔で順次発生して、走査線４４を１行ずつ順に活性化し、走査線４４に接続されたＴＦＴ４３を１行分ずつオン状態とする。画素４１の光電変換部４２に蓄積された電荷は、ＴＦＴ４３がオン状態になると信号線４５に読み出されて、信号処理回路４７に入力される。

光電変換部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画素４１の光電変換部４２に蓄積される。画素４１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Ｘ線の照射前には所定時間間隔でリセット動作が行われる。リセット動作は、画素４１に発生する暗電荷を、信号線４５を通じて掃き出す動作である。

リセット動作は、例えば、１行ずつ画素４１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４６から走査線４４に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを所定の間隔で順次発生して、ＴＦＴ４３を１行ずつオン状態にする。

順次リセット方式に代えて、複数行の画素を１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同時に入れて全画素の暗電荷を一度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４７は、積分アンプ４９、ＣＤＳ回路（ＣＤＳ）５０、マルチプレクサ（ＭＵＸ）５１、およびＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）５２などを備える。積分アンプ４９は、各信号線４５に対して個別に接続される。積分アンプ４９は、オペアンプ４９ａとオペアンプ４９ａの入出力端子間に接続されたキャパシタ４９ｂとからなり、信号線４５はオペアンプ４９ａの一方の入力端子に接続される。オペアンプ４９ａのもう一方の入力端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。キャパシタ４９ｂにはリセットスイッチ４９ｃが並列に接続されている。積分アンプ４９は、信号線４５から入力される電荷を積算し、アナログ電圧信号Ｖ１〜Ｖｍに変換して出力する。

各列のオペアンプ４９ａの出力端子には、増幅器５３、ＣＤＳ５０を介してＭＵＸ５１が接続される。ＭＵＸ５１の出力側には、Ａ／Ｄ５２が接続される。ＣＤＳ５０はサンプルホールド回路を有し、積分アンプ４９の出力電圧信号に対して相関二重サンプリングを施して積分アンプ４９のｋＴＣノイズ成分を除去するとともに、サンプルホールド回路で積分アンプ４９からの電圧信号を所定期間保持（サンプルホールド）する。ＭＵＸ５１は、シフトレジスタ（図示せず）からの動作制御信号に基づき、パラレルに接続される各列のＣＤＳ５０から順に１つのＣＤＳ５０を電子スイッチで選択し、選択したＣＤＳ５０から出力される電圧信号Ｖ１〜ＶｍをシリアルにＡ／Ｄ５２に入力する。なお、ＭＵＸ５１とＡ／Ｄ５２の間に増幅器を接続してもよい。

Ａ／Ｄ５２は、入力された１行分のアナログの電圧信号Ｖ１〜Ｖｍをデジタル値に変換して、電子カセッテ１３に内蔵されるメモリ５４に出力する。メモリ５４には、１行分のデジタル値が、それぞれの画素４１の座標に対応付けられて、１行分のＸ線画像を表す画像データとして記録される。こうして１行分の読み出しが完了する。

ＭＵＸ５１によって積分アンプ４９からの１行分の電圧信号Ｖ１〜Ｖｍが読み出されると、制御部４８は、積分アンプ４９に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、リセットスイッチ４９ｃをオンする。これにより、キャパシタ４９ｂに蓄積された１行分の信号電荷が放電されてリセットされる。積分アンプ４９をリセットした後、再度リセットスイッチ４９ｃをオフして所定時間経過後にＣＤＳ５０のサンプルホールド回路の１つをホールドし、積分アンプ４９のｋＴＣノイズ成分をサンプリングする。その後、ゲートドライバ４６から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素４１の信号電荷の読み出しが開始される。さらにゲートパルスが出力されて所定時間経過後に次の行の画素４１の信号電荷をＣＤＳ５０のもう１つのサンプルホールド回路でホールドする。これらの動作を順次繰り返して全行の画素４１の信号電荷を読み出す。

全行の読み出しが完了すると、１枚分のＸ線画像を表す画像データがメモリ５４に記録される。この画像データはメモリ５４から読み出され、制御部４８で各種画像処理を施された後、通信Ｉ／Ｆ５５を通じてコンソール１４に出力される。こうして被写体のＸ線画像が検出される。

通信Ｉ／Ｆ５５は、コンソール１４と有線または無線接続され、コンソール１４との間の情報の送受信を媒介する。通信Ｉ／Ｆ５５は、照射停止閾値を含む撮影条件、照射野の大きさや素抜け領域特定用閾値などの情報をコンソール１４から受信して制御部４８に入力する。制御部４８は、照射停止閾値の情報をＡＥＣ部５７に、照射野および素抜け領域特定用閾値の情報を採光野設定部５６にそれぞれ提供する。

なお、リセット動作では、ＴＦＴ４３がオン状態になっている間、画素４１から暗電荷が信号線４５を通じて積分アンプ４９のキャパシタ４９ｂに流れる。読み出し動作と異なり、ＭＵＸ５１によるキャパシタ４９ｂ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、制御部４８からリセットパルスＲＳＴが出力されてリセットスイッチ４９ｃがオンされ、キャパシタ４９ｂに蓄積された電荷が放電されて積分アンプ４９がリセットされる。

制御部４８には、メモリ５４のＸ線画像データに対してオフセット補正、感度補正、および欠陥補正の各種画像処理を施す回路（図示せず）が設けられている。オフセット補正回路は、Ｘ線を照射せずにＦＰＤ３０から取得したオフセット補正画像をＸ線画像から画素単位で差し引くことで、信号処理回路４７の個体差や撮影環境に起因する固定パターンノイズを除去する。感度補正回路はゲイン補正回路とも呼ばれ、各画素４１の光電変換部４２の感度のばらつきや信号処理回路４７の出力特性のばらつきなどを補正する。欠陥補正回路は、出荷時や定期点検時に生成される欠陥画素情報に基づき、欠陥画素の画素値を周囲の正常な画素の画素値で線形補間する。また、欠陥補正回路は検出画素４１ｂが配置された列の画素４１の画素値も同様に補間する。なお、上記の各種画像処理回路をコンソール１４に設け、各種画像処理をコンソール１４で行ってもよい。

画素４１には通常画素４１ａと検出画素４１ｂがある。通常画素４１ａはＸ線画像を生成するために用いられる。一方検出画素４１ｂは撮像領域４０へのＸ線の到達線量を検出する線量検出センサとして機能する。検出画素４１ｂの位置はＦＰＤ３０の製造時に既知であり、ＦＰＤ３０は全検出画素４１ｂの位置（座標）を不揮発性のメモリ（図示せず）に予め記憶している。なお、図では検出画素４１ｂにハッチングを施し通常画素４１ａと区別している。

図６に示すように、検出画素４１ｂは、撮像領域４０の中心に関して左右対称な点線で示す波形の軌跡６０に沿って設けられている。検出画素４１ｂは、同じ信号線４５が接続された画素４１の列に１個ずつ設けられ、検出画素４１ｂが設けられた列は、検出画素４１ｂが設けられない列を例えば２〜３列挟んで設けられる。

通常画素４１ａと検出画素４１ｂは光電変換部４２などの基本的な構成は全く同じである。したがって両者はほぼ同様の製造プロセスで形成することができる。検出画素４１ｂはＴＦＴ４３のソース電極とドレイン電極が短絡されている。このため検出画素４１ｂの光電変換部４２で発生した電荷は、ＴＦＴ４３のオンオフに関わらず信号線４５に流れ出し、同じ行の通常画素４１ａがＴＦＴ４３をオフ状態とされ、信号電荷を蓄積する蓄積動作中であっても発生電荷に基づく電圧信号を読み出すことが可能である。

検出画素４１ｂの光電変換部４２で発生した電荷は、信号線４５を介して積分アンプ４９のキャパシタ４９ｂに流入する。積分アンプ４９に蓄積された検出画素４１ｂからの電荷はＡ／Ｄ５２に出力され、Ａ／Ｄ５２でデジタル電圧信号（以下、線量検出信号という）に変換される。線量検出信号はメモリ５４に出力される。メモリ５４には、撮像領域４０内の各検出画素４１ｂの座標情報と対応付けて線量検出信号が記録される。検出画素４１ｂは通常画素４１ａより数は少ないものの撮像領域４０に分散して配置されているので、各検出画素４１ｂによって得られる線量検出信号を検出画素４１ｂの画素値として見れば、メモリ５４に記録される線量検出信号は、解像度が低いＸ線画像と捉えることができる。

ＦＰＤ３０は、こうした線量検出動作を、読み出し動作時と同じ所定のサンプリング周期で複数回繰り返す。メモリ５４には、１回のサンプリングで全検出画素４１ｂからの線量検出信号が記録される。ＦＰＤ３０は、線源制御装置１１からの照射開始要求信号の応答として、照射信号Ｉ／Ｆ５８から照射許可信号を送信したときに線量検出動作を開始する。なお、線量検出信号のサンプリング周期は、積分アンプ４９のキャパシタ４９ｂで検出画素４１ｂの光電変換部４２で発生した電荷の積算を開始してから、積算した電荷を電圧信号に変換してＣＤＳ５０に出力するまでの間（積分アンプ４９の積算期間）である。

採光野設定部５６およびＡＥＣ部５７は、制御部４８により駆動制御される。採光野設定部５６およびＡＥＣ部５７は、所定のサンプリング周期で取得される線量検出信号をメモリ５４から読み出して、読み出した線量検出信号に基づいて採光野の設定およびＡＥＣを行う。

採光野設定部５６は、メモリ５４から読み出した各検出画素４１ｂからの線量検出信号に基づき、ＡＥＣのためにＸ線の線量を検出する領域である採光野を設定する。採光野は、例えば診断時に最も注目すべき関心領域にあたる位置に設定される。関心領域は、撮影部位が胸部で、肺の状態を診断するような場合には、左右の肺野である。胸部を撮影する場合には、被写体の胸部を撮像領域４０と対面させて撮影を行うが、撮像領域４０に対面するのは胸部ばかりでなく、腕や腹部の一部が含まれる。また、撮像領域４０内には、被写体と対面する被写体領域以外に、Ｘ線源１０の照射野限定器によって照射野が撮像領域４０よりも小さく限定された場合はＸ線が照射されない非照射野が生じ、照射野の中でも被写体が存在せずＸ線が直接入射する素抜け領域も生じる。採光野設定部５６は、まず、撮像領域４０内の照射野を特定し、さらに素抜け領域を除く被写体領域を特定して、特定した被写体領域の中から、最終的に画像認識により採光野を特定する。こうして段階的に採光野以外の領域を排除していくことで、最後の採光野の特定がしやすくなり、その確度も増す。

照射野の大きさは、照射野限定器から出射されるＸ線の角度範囲とＳＩＤとが分かれば、計算で導き出すことができる。図７に示すように、縦横２方向のＸ線の角度範囲をそれぞれθａ、θｂとした場合、照射野の縦横２方向の長さＤａ、Ｄｂは、次式（１）、（２）により求まる。
Ｄａ＝２・ＳＩＤ・ｔａｎ（θａ／２）・・・（１）
Ｄｂ＝２・ＳＩＤ・ｔａｎ（θｂ／２）・・・（２）

コンソール１４は、オペレータにより入力される、照射野限定器に設定された縦横２方向のＸ線の角度範囲、およびＳＩＤを式（１）、（２）に代入して照射野の縦横２方向の長さＤａ、Ｄｂを求め、これを照射野の情報として電子カセッテ１３に送信する。

素抜け領域は、被写体を透過せずに直接Ｘ線が入射する領域であるため、素抜け領域に到達するＸ線の線量の予測値は、被写体の撮影部位とは無関係に、ＳＩＤ、撮影条件（管電圧および管電流）などから、例えばＮＤＤ法（Numerical Dose Determination method）による面積線量計算式を用いて計算で求めることができる。コンソール１４は、上記予測値を計算してこれを検出画素４１ｂが出力する線量検出信号と比較可能な値（以下、素抜け領域特定用閾値という）に換算して、この情報を電子カセッテ１３に提供する。採光野設定部５６は、検出画素４１ｂが出力する線量検出信号と素抜け領域特定用閾値とを比較し、この比較結果に基づいて素抜け領域を特定し、特定した素抜け領域を除く領域を被写体領域と特定する。

採光野設定部５６の機能をより具体的に示す図８において、採光野設定部５６は、コンソール１４から送られた照射野の長さＤａ、Ｄｂに対応する、撮像領域４０内における照射野Ａ１を特定する。そして、メモリ５４に記録された線量検出信号のうち、照射野Ａ１に存在する検出画素４１ａの線量検出信号をピックアップする。言い換えれば、非照射野Ａ２の部分に存在する検出画素４１ｂの線量検出信号を採光野の候補から除外する。

なお、照射野特定用の閾値を設定し、この閾値と線量検出信号とを比較することにより照射野を特定してもよい。この場合、Ｘ線が当たらない非照射野は線量検出信号がほぼゼロとなるため、閾値にはゼロに近い値を設定する。そして、線量検出信号が閾値以下の領域を非照射と特定し、残りの領域を照射野と特定する。

続いて採光野設定部５６は、照射野Ａ１に存在する検出画素４１ｂの線量検出信号と、コンソール１４から提供される素抜け領域特定用閾値とを比較し、この比較結果に基づき、素抜け領域Ａ３に存在する検出画素４１ｂの線量検出信号を採光野の候補から除外する。言い換えれば、被写体を透過したＸ線が照射される被写体領域Ａ４に存在する検出画素４１ｂの線量検出信号をピックアップする。

最後に採光野設定部５６は、周知の画像認識技術を用いて、先に特定された被写体領域Ａ４の中から、関心領域の形状に忠実に沿った形で採光野Ａ５を特定する。例えば、リファレンスとなるＸ線画像を予め用意しておき、特定された被写体領域Ａ４とリファレンス画像とのパターン認識によって採光野Ａ５を特定する。胸部撮影の場合には、関心領域にあたる左右の肺野が採光野Ａ５として特定される。撮像領域４０内において左右の肺野と対面する領域はおおよその位置や大きさは分かるが、被写体の体格によって肺野の位置や大きさには個人差がある。例えば、成人と子供、あるいは性別の違いによっても体の位置や大きさは異なるため、肺野の位置や大きさも異なる。また、成人男性間でも身長や体の横幅に個人差があるため、肺野の位置や大きさにも個人差がある。そのため、１つのリファレンス画像の肺野の位置や大きさを基準に採光野を設定すると、被写体が子供の場合には成人男性と比較して肺野が小さいため、肺野以外の部分が採光野に含まれてしまうといったことが起こり、肺野に対する適切な線量を検出することができないおそれがある。この問題に対処するため、リファレンス画像を複数種類用意しておき、最もパターン認識の一致度合いが高いものを採用することが好ましい。

検出画素４１ｂは図６に示すように撮像領域４０に分散して配置されているので、特定した採光野Ａ５には、図９に示すように検出画素４１ｂが複数個存在している。採光野設定部５６は、特定した採光野の情報（以下、採光野情報という）を制御部４８に出力する。採光野情報は、特定した採光野内に存在する通常画素４１ａおよび検出画素４１ｂのｘｙ座標で表されている。ｘｙ座標は、検出画素４１ｂも含む画素４１の撮像領域４０内における位置と対応しており、例えば画素４１が２０００×２０００の行列状に配置されていた場合は、左上の画素４１（本例では検出画素４１ｂ）の座標を（１、１）、右上の画素４１の座標を（1、１９９９）などと表現する。制御部４８は、採光野情報をＡＥＣ部５７に出力する。また、制御部４８は、Ｘ線画像と採光野情報とを関連付けて、これらを一緒に通信Ｉ／Ｆ５５を介してコンソール１４に送信する。

なお、図８では、胸部を撮影した際、撮像領域４０の上下左右端の非照射野Ａ２の部分の検出画素４１ｂの線量検出信号を除外し、次に被写体の肩上部および腕と胴の間の素抜け領域Ａ３の検出画素４１ｂの線量検出信号を除外し、最後に被写体領域Ａ４内で採光野Ａ５である左右の肺野を特定する様子を示している。

採光野設定部５６で採光野を特定するタイミングとしては、Ｘ線の照射が開始された直後で線量が増加している期間、またはＸ線源１０の駆動が安定化し、設定された管電流に応じた一定値に線量が落ち着いてからの期間のいずれでもよい。線量が増加している期間に採光野を設定する場合は、線量検出信号の値が比較的小さいためにノイズの影響を受けやすいが、Ｘ線の照射開始とほぼ同時に採光野の設定を終えることができ、スムーズにＡＥＣに移行することができる。線量が一定値になってからの期間に採光野を設定する場合は、前回のサンプリングで得た線量検出信号を一時的に記憶しておき、今回得た線量検出信号と比較する。そして、前回と今回の線量検出信号が等しくなったら線量が一定値になったと判断し、採光野の設定を開始する。線量が一定値になるまで待つ分時間は掛かるが、線量検出信号の出力が安定してＳ／Ｎがよいので、採光野の設定結果への信頼性が高まる。

ＡＥＣ部５７は、複数回のサンプリングによってメモリ５４から読み出される線量検出信号を座標毎に順次加算することにより、採光野に到達するＸ線の累積線量（以下、単に採光野の累積線量という）を測定する。より具体的には、ＡＥＣ部５７は、採光野設定部５６で設定された採光野内に存在する検出画素４１ｂからの線量検出信号の代表値（平均値、最大値、最頻値、合計値など）を計算し、さらにその代表値を積算して採光野の累積線量を求める。この際、正確を期すため、採光野の設定のためにメモリ５４から採光野設定部５６に読み出された線量検出信号も含めて積算する。

ＡＥＣ部５７は、採光野の累積線量を時刻の異なる２点でサンプリングし、これら２点のデータから直線外挿により累積線量が目標線量に達すると予測される時刻を算出する。具体的には図１０に示すように、採光野設定部５６で採光野が設定されてから所定時間経過した時刻Ｔ１に採光野の累積線量Ｓ１をサンプリングし、さらに時刻Ｔ１から所定時間経過した時刻Ｔ２に累積線量Ｓ２をサンプリングする。そして、累積線量Ｓ１、時刻Ｔ１の点と、累積線量Ｓ２、時刻Ｔ２の点を結んだ直線Ｌの延長線Ｌｅが、目標線量であるＥＩ_Ｔから線量検出信号と比較可能な値に換算された照射停止閾値の線と交わる時刻Ｔ３を累積線量が目標線量に達する時刻として求める。ＡＥＣ部５７は、求めた時刻Ｔ３となり、Ｘ線の累積線量が目標線量に達したと判定したときに制御部４８に照射停止信号を出力する。

照射信号Ｉ／Ｆ５８には、線源制御装置１１の照射信号Ｉ／Ｆ２５が有線または無線接続される。照射信号Ｉ／Ｆ５８は、線源制御装置１１との間の同期制御の際に送受信される同期信号の送受信、具体的には、線源制御装置１１からの照射開始要求信号の受信と、照射開始要求信号に対する応答である照射許可信号の線源制御装置１１への送信を媒介する。この他、ＡＥＣ部５７が出力する照射停止信号を、制御部４８を介して受け取って線源制御装置１１に向けて送信する。

図１１において、コンソール１４を構成するコンピュータは、上記の入力デバイス１７、ディスプレイ１８、およびストレージデバイス１９の他に、ＣＰＵ７０、メモリ７１、および通信Ｉ／Ｆ７２を備えている。これらはデータバス７３を介して相互接続されている。

ストレージデバイス１９には、制御プログラムやアプリケーションプログラム（以下、ＡＰという）７４が記憶される。ＡＰ７４は、検査オーダやＸ線画像の表示処理、Ｘ線画像に対する画像処理、撮影条件の設定など、Ｘ線撮影に関する様々な機能をコンソール１４に実行させるためのプログラムである。

メモリ７１は、ＣＰＵ７０が処理を実行するためのワークメモリである。ＣＰＵ７０は、ストレージデバイス１９に記憶された制御プログラムをメモリ７１へロードして、プログラムに従った処理を実行することにより、コンピュータの各部を統括的に制御する。通信Ｉ／Ｆ７２は、ＲＩＳ、ＨＩＳ、画像蓄積サーバ、電子カセッテ１３などの外部装置との無線または有線による伝送制御を行うネットワークインターフェースである。

図１２において、コンソール１４のＣＰＵ７０は、ＡＰ７４を起動すると、算出部８０、入出力制御部８１、および情報取得部８２として機能する。

算出部８０は、通信Ｉ／Ｆ７２で受信した電子カセッテ１３からのＸ線画像を解析し、ＥＩ、およびＥＩ_Ｔに対するＥＩの偏差ＤＩを算出する。入出力制御部８１は、入力デバイス１７の操作に応じた画面データをストレージデバイス１９から読み出し、読み出した画面データに基づいて各種操作画面をディスプレイ１８に出力する。入出力制御部８１は、操作画面に配されたＧＵＩを通じて入力デバイス１７からの操作指示の入力を受け付ける。操作指示には、ディスプレイ１８に表示するＸ線画像の検索要求などがある。検索要求には、所望のＸ線画像を指定する検索キーワード、例えば被写体の氏名や患者ＩＤ、撮影日時、撮影部位などが含まれる。

情報取得部８２は画像取得部および採光野情報取得部として機能し、電子カセッテ１３からのＸ線画像および採光野情報を通信Ｉ／Ｆ７２を介して取得し、これらとＥＩ_Ｔの情報を算出部８０に受け渡す。また、情報取得部８２は、Ｘ線画像および採光野情報と、算出部８０で算出したＥＩ、ＤＩの情報とを関連付けてストレージデバイス１９に格納する機能も持ち合せている。Ｘ線画像にはＥＩ、ＤＩの情報を記憶する専用のタグが定義されている（ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）規格のタグナンバーＣＰ１０２４）ので、情報取得部８２は該タグにＥＩ、ＤＩの情報を付帯させる。

情報取得部８２は、入力デバイス１７を通じたＸ線画像の検索要求に応答して、指定された検索キーワードに対応するＸ線画像およびＥＩ、ＤＩの情報、並びにＥＩ_Ｔの情報をストレージデバイス１９から検索・抽出する機能も有する。情報取得部８２は、抽出したＸ線画像およびＥＩ、ＤＩの情報、並びにＥＩ_Ｔの情報を入出力制御部８１に受け渡す。

算出部８０は、採光野情報に基づき、情報取得部８２から受け渡された電子カセッテ１３からのＸ線画像内の採光野設定部５６で設定された採光野を、ＥＩを算出する算出領域と定める。そして、横軸の階級に採光野に存在する画素４１の画素値、縦軸の度数にその画素値をもつ画素の個数をとった図１３に示すヒストグラムを作成する。算出部８０は、画素の個数が最大の画素値を代表値Ｖとして抽出する。

なお、ヒストグラムを作成する際は、検出画素４１ｂが配置された列を含む採光野内の全ての画素４１を対象としてもよいし、検出画素４１ｂが配置された列の画素４１の画素値は欠陥補正されたもので真の値ではないため、検出画素４１ｂが配置された列を除く画素４１のみをヒストグラムの対象としてもよい。また、代表値Ｖとしては、ヒストグラムの中央の画素値としてもよく、ヒストグラムを作成しなくとも算出可能な値、例えば採光野に存在する画素４１の画素値の平均値、最大値、合計値などとしてもよい。

算出部８０は、抽出した代表値Ｖを次式（３）に代入してＥＩを算出する。
ＥＩ＝Ｃ_０・ｇ（Ｖ）・・・（３）
ただし、Ｃ_０＝１００μＧｙ^−１（定数）、ｇ（Ｖ）は、撮像領域４０の全面に入射する空気カーマ（Ｘ線が単位質量の空気から発生させる二次電子の初期運動エネルギーの総和）を代表値Ｖから導く関数（inverse calibration function；逆校正関数）である。また、ｇ（Ｖ）は、ＩＥＣ６１２６７で定義されるＲＱＡ（radiation quality）５に近い線質のＸ線を照射して得られるＸ線画像のＥＩが、ＦＰＤの種類が異なっていてもほぼ同じ値となるように正規化するための関数である。

算出部８０は、算出したＥＩと情報取得部８２から受け取ったＥＩ_Ｔとから、次式（４）によりＤＩを算出する。
ＤＩ＝１０・ｌｏｇ_１０（ＥＩ／ＥＩ_Ｔ）・・・（４）
算出部８０は、算出したＥＩ、ＤＩの情報を情報取得部８２に出力する。

入出力制御部８１は、入力デバイス１７を通じたＸ線画像の検索要求に応答して情報取得部８２から受け渡されたＸ線画像およびＥＩ、ＤＩの情報、並びにＥＩ_Ｔの情報に基づき、図１４に示す画像確認ウィンドウ９５をディスプレイ１８に表示させる。画像確認ウィンドウ９５には患者ＩＤや氏名などの被写体の情報や撮影日が表示される他、Ｘ線画像が表示される画像表示領域９６、およびＥＩ、ＥＩ_Ｔ、ＤＩが表示される線量指標値表示領域９７が設けられている。本例ではＥＩ_Ｔ＝６００に対してＥＩ＝５８５で、したがってＤＩ＝−０．１１で負の値となっており、線量が目標に若干足りない場合を示している。反対に線量が目標をオーバーした場合は、ＤＩは正の値をとる。なお、画像確認ウィンドウ９５は、入力デバイス１７を通じてＸ線画像の検索要求があったときに限らず、通信Ｉ／Ｆ７２でＸ線画像を受信し、算出部８０でＥＩ、ＤＩを算出した直後に自動的にポップアップ表示してもよい。

次に、上記構成による作用について、図１５、図１６、図１７を参照して説明する。Ｘ線撮影システム２においてＸ線撮影を行う場合は、まず、被写体を立位、臥位の各撮影台１５、１６のいずれかの所定の撮影位置にセットし、電子カセッテ１３の高さや水平位置を調節して、被写体の撮影部位と位置を合わせるポジショニングを行う。そして、電子カセッテ１３の位置および撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１０の高さや水平位置、照射野の大きさを調整する。次いで線源制御装置１１とコンソール１４に撮影条件を設定する。また、コンソール１４にＸ線の角度範囲、およびＳＩＤを入力する。これらＸ線の角度範囲、およびＳＩＤの値が不変で既に入力されていた場合は、この入力の手順は省略される。

撮影準備が完了すると、オペレータによって照射スイッチ１２が半押しされる。線源制御装置１１は、照射スイッチ１２が半押しされると、ウォームアップ開始信号を高電圧発生器２１に発して、Ｘ線源１０にウォームアップを開始させる。また、線源制御装置１１は、照射開始要求信号を電子カセッテ１３に送信する。

図１５において、Ｘ線撮影前、電子カセッテ１３のＦＰＤ３０はリセット動作を繰り返し行っており、照射開始要求信号を待ち受けている。ＦＰＤ３０は、線源制御装置１１から照射開始要求信号を受信すると、状態チェックを行った後に線源制御装置１１に照射許可信号を送信する。同時にＦＰＤ３０はリセット動作を終えて、蓄積動作およびこれと並行して線量検出動作を開始する。

線源制御装置１１は、ＦＰＤ３０から照射許可信号を受信し、かつ照射スイッチ１２が全押しされると、高電圧発生器２１に対して照射開始信号を発して、Ｘ線源１０にＸ線照射を開始させる。Ｘ線源１０から照射されたＸ線は被写体を透過してＦＰＤ３０に入射する。

ＦＰＤ３０では、通常画素４１ａで発生した電荷は光電変換部４２に蓄積されるが、検出画素４１ｂで発生した電荷はＴＦＴ４３が短絡されているため信号線４５から積分アンプ４９のキャパシタ４９ｂに流入する。ＦＰＤ３０では、検出画素４１ｂで発生した電荷の読み出しが所定のサンプリング周期で繰り返し行われる。このサンプリングで得られた線量検出信号はメモリ５４に格納され、サンプリング毎にメモリ５４から採光野設定部５６に読み出される。

採光野設定部５６では、まず、コンソール１４から送られた照射野の大きさの情報を元に、メモリ５４に記録された線量検出信号のうち、照射野に存在する検出画素４１ａの線量検出信号がピックアップされる。次いで、照射野に存在する検出画素４１ｂの線量検出信号と、コンソール１４から提供される素抜け領域特定用閾値との比較により、被写体領域に存在する検出画素４１ｂの線量検出信号がピックアップされる。最後に、画像認識技術により被写体領域の中から採光野が特定される。なお、図ではＸ線の照射が開始された直後で線量が増加している期間に採光野を特定しているが、前述のように一定値に線量が落ち着いてから採光野を特定してもよい。

このように採光野を動的に変更する構成とすれば、被写体と電子カセッテ１３との相対位置関係のずれに対応することができ、より正確にＡＥＣを行うことができる。また、こうして特定した採光野をＥＩの算出領域とすることで、ＥＩの算出結果は、オペレータの嗜好、被写体の体格の違いや被写体と電子カセッテ１３との相対位置関係のずれのいずれにも左右されない信頼のおけるものとなる。

ＡＥＣ部５７は、採光野設定部５６で設定された採光野内に存在する検出画素４１ｂからの線量検出信号をメモリ５４から読み出し、これに基づき採光野の累積線量を計算する。そして、ＡＥＣ部５７は、異なる時刻Ｔ１、Ｔ２の２点でサンプリングした採光野の累積線量Ｓ１、Ｓ２に基づき、直線外挿により累積線量が目標線量に達すると予測される時刻Ｔ３を算出する。ＡＥＣ部５７は、求めた時刻Ｔ３となったときに制御部４８に照射停止信号を出力する。照射停止信号は線源制御装置１１に送信される。線源制御装置１１は照射停止信号を受けてＸ線源１０によるＸ線の照射を停止する。

ＦＰＤ３０では照射許可信号を送信してから通常画素４１ａで蓄積動作が行われている。ＡＥＣ部５７から照射停止信号を出力して所定時間経過後、ＦＰＤ３０の動作が蓄積動作から読み出し動作に移行される。これにより１枚分のＸ線画像を表す画像データがメモリ５４に出力される。読み出し動作後、ＦＰＤ３０はリセット動作に戻る。なお、Ｘ線の照射プロファイルにおいては、照射停止信号を出力してから線量がすぐにはゼロにならずに波尾が発生する。この波尾を吸収するため、本例では照射停止信号を送信してから所定時間経過後に蓄積動作から読み出し動作に移行させている。

制御部４８の各種画像処理回路により、読み出し動作でメモリ５４に出力されたＸ線画像に対して各種画像処理が行われる。画像処理済みのＸ線画像は、採光野情報が関連付けられてコンソール１４に送信される。これにて１回のＸ線撮影が終了する。

図１６に示すように、コンソール１４において、電子カセッテ１３から送信されたＸ線画像および採光野情報は、情報取得部８２の制御の下、通信Ｉ／Ｆ７２で受信され、算出部８０に受け渡される（Ｓ１０）。

算出部８０では、Ｘ線画像内の採光野設定部５６で設定された採光野が算出領域と定められる。採光野に存在する画素４１の画素値がヒストグラム解析され、その結果代表値Ｖが抽出される。そして、式（３）に基づきＥＩが算出される。また、式（４）からＤＩが算出される（Ｓ１１）。

算出領域の定め方としては、撮影後に出力されるＸ線画像に対して画像解析処理を実行して関心領域を特定し、特定した関心領域を算出領域とする方法も考えられる。しかし、本例ではＸ線画像の撮影時に採光野を設定することで既に関心領域の特定を済ませている。既に分かっている採光野を算出領域と定めてＥＩを算出するため、わざわざＸ線画像の出力後に関心領域を特定する必要がなく、ＥＩの算出に掛かる時間が短くて済む。また、本例の場合、Ｘ線画像の全領域を対象としたものではなく、範囲が限定された採光野を対象としているので、代表値Ｖを抽出するためのヒストグラム解析にさほど時間は掛からない。

Ｘ線画像、採光野情報、およびＥＩ、ＤＩの情報はストレージデバイス１９に記憶される（Ｓ１２）。このため、情報取得部８２でＸ線画像および採光野情報を取得したときにＥＩ、ＤＩの算出を済ませておけば、以降にＸ線画像およびＥＩ、ＤＩを表示する際には、ストレージデバイス１９に記憶されたＥＩ、ＤＩの情報を読み出せばよく、一々ＥＩ、ＤＩを算出する必要がなくなる。

図１７において、入力デバイス１７を通じてＸ線画像の検索要求が入力された場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、検索要求に対応するＸ線画像およびＥＩ、ＤＩの情報、並びにＥＩ_Ｔの情報が情報取得部８２により抽出されて入出力制御部８１に受け渡され（Ｓ２１）、画像確認ウィンドウ９５にてディスプレイ１８に表示される（Ｓ２２）。この画像確認ウィンドウ９５により、オペレータはＸ線画像とともにＥＩ、ＥＩ_Ｔ、ＤＩを確認することができ、ＥＩをＥＩ_Ｔに近付けるための最適な撮影条件の探索に役立てることができる。

ＡＥＣのために採光野設定部５６で設定した採光野をＥＩの算出領域としても利用するので、採光野情報、ひいては撮影中に採光野を自動的に設定する技術の利用価値が高まる。

ＥＩは、以前は各メーカが独自に設定していた線量指標値を標準化して比較可能にし、Ｘ線の線量とＸ線画像の画質の管理を容易ならしめるツールとして注目されている。しかし、ＥＩの算出領域の定め方が現状各メーカに委ねられている点が標準化の妨げとなるボトルネックとして挙げられる。このため、できればＥＩの算出領域の定め方をメーカ間で統一することが好ましい。本発明は、従来のＥＩの算出領域の定め方よりも時間や手間を掛けずに信頼性の高いＥＩを算出することができるという大きなメリットがあるため、ＥＩの算出領域の定め方をメーカ間で統一する場合の一助となる。

上記実施形態では、コンソールに算出部を設けているが、電子カセッテに算出部を設け、ＥＩ、ＤＩの算出を電子カセッテで行ってもよい。具体的には図１８に示すＦＰＤ１００のように、制御部４８に算出部８０と同じ機能をもつ算出部１０１を設ける。この場合、回路部３６が画像取得部、採光野設定部５６が採光野情報取得部として機能する。なお、上記実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

この場合、ＤＩの算出に必要なＥＩ_Ｔの情報は通信Ｉ／Ｆ５５を介してコンソール１４から受信する。算出部１０１は、採光野設定部５６から採光野情報を受け取る。また、算出部１０１は、制御部４８で各種画像処理を施されて通信Ｉ／Ｆ５５を通じてコンソール１４に送信する前のＸ線画像をメモリ５４から読み出す。そして、算出部８０と同じ手順でＥＩ、ＤＩを算出する。制御部４８は、Ｘ線画像、採光野情報、およびＥＩ、ＤＩの情報を関連付けて、これらを一緒に通信Ｉ／Ｆ５５を介してコンソール１４に送信する。

また、この場合、制御部４８で各種画像処理を施されたＸ線画像ではなく、線量検出動作で出力される線量検出信号に基づきＥＩを算出することも可能である。算出部１０１は、採光野の設定後、ＡＥＣ部５７と同様に線量検出動作の各回のサンプリング毎にメモリ５４から線量検出信号を読み出して、採光野の累積線量を求める。採光野の累積線量は、検出画素４１ｂの位置に通常画素４１ａが存在すると仮定した場合の検出画素４１ｂの画素値に相当する。算出部１０１は、採光野の累積線量から上記実施形態と同様に代表値Ｖを抽出し、これを元にＥＩを算出してその情報をＡＥＣ部５７に出力する。採光野の累積線量は時間が経過するとともに増加するので、これに伴いサンプリング毎にＥＩの値も増加する。この場合、ＡＥＣ部５７は、照射停止閾値としてＥＩ_Ｔを用い、上記実施形態と同様に累積線量が目標線量に達すると予測される時刻を算出する。こうすればＥＩ_Ｔを採光野の累積線量と比較可能な値にわざわざ換算する必要がなくなる。

上記実施形態では、ＴＦＴ４３のソース電極とドレイン電極が短絡された検出画素４１ｂを例示しているが、ＴＦＴ４３がなく光電変換部４２が直接信号線４５に接続された画素を検出画素としてもよい。また、図１９に示す検出画素４１ｃとしてもよい。なお、上記実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１９において、ＦＰＤ１１０は、通常画素４１ａのＴＦＴ４３を駆動する走査線４４およびゲートドライバ４６とは別の走査線１１１およびゲートドライバ１１２により駆動されるＴＦＴ１１３が接続された検出画素４１ｃを有する。検出画素４１ｃはＴＦＴ１１３が接続されているので、同じ行の通常画素４１ａがＴＦＴ４３をオフ状態とされ蓄積動作中であっても電荷を読み出すことが可能である。

線量検出動作において、ゲートドライバ１１２は、制御部４８の制御の下、同じ行のＴＦＴ１１３を一斉に駆動するゲートパルスｇ１、ｇ２、ｇ３、・・・、ｇｋ（ｋ＜ｎ）を所定の間隔で順次発生して、走査線１１１を１行ずつ順に活性化し、走査線１１１に接続されたＴＦＴ１１３を１行分ずつ順次オン状態とする。オン状態となる時間は、ゲートパルスのパルス幅で規定されており、ＴＦＴ１１３はパルス幅で規定された時間が経過するとオフ状態に復帰する。検出画素４１ｃの光電変換部４２で発生した電荷は、ＴＦＴ４３のオンオフに関わらず、ＴＦＴ１１３がオン状態の間、信号線４５を介して積分アンプ４９のキャパシタ４９ｂに流入する。積分アンプ４９に蓄積された検出画素４１ｃからの電荷はＡ／Ｄ５２に出力され、Ａ／Ｄ５２で線量検出信号に変換される。その後の処理は上記実施形態と同様であるため説明を省略する。

この場合の線量検出信号のサンプリング周期は、ＴＦＴ１１３をオフして検出画素４１ｃへの電荷蓄積を開始してから、ＴＦＴ１１３にゲートパルスを与えて検出画素４１ｃの蓄積電荷を信号線４５に出力するまでの間、言い換えれば検出画素４１ｃの電荷蓄積期間である。この場合、各行のＴＦＴ１１３にゲートパルスｇ１、ｇ２、ｇ３、・・・、ｇｋを与えると全検出画素４１ｂからの線量検出信号がメモリ５４に記録される。

なお、ＦＰＤの各画素にバイアス電圧を供給するバイアス線に画素で発生する電荷に基づく電流が流れることを利用して、ある特定の画素に繋がるバイアス線の電流をサンプリングして線量を検出してもよい。この場合はバイアス線の電流をサンプリングする画素が線量検出センサとなる。同様に画素から流れ出るリーク電流をサンプリングして線量を検出してもよく、この場合もリーク電流をサンプリングする画素が線量検出センサとなる。また、画素とは別に構成が異なり出力が独立した線量検出センサを撮像領域に設けてもよい。

上記実施形態では、ＴＦＴ型のＦＰＤを例示しているが、ＣＭＯＳ型のＦＰＤを用いてもよい。ＣＭＯＳ型の場合、画素に蓄積される信号電荷を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。そのため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、その画素から電圧信号を読み出すことにより線量の測定が可能である。したがって、ＣＭＯＳ型ＦＰＤを使用する場合には、上記検出画素のように、線量検出専用の画素を設けることなく、全ての画素を検出画素として兼用させることが可能となる。

上記実施形態では、採光野の累積線量が照射停止閾値に達すると予測される時間を算出し、算出した予測時間に達したときに照射停止信号を線源制御装置に送信しているが、予測時間の情報そのものを線源制御装置に送信してもよい。この場合、線源制御装置はＸ線の照射時間を計時し、照射時間が予測時間に達したらＸ線の照射を停止させる。あるいは、採光野の累積線量と照射停止閾値をサンプリング毎に比較し、採光野の累積線量が実際に照射停止閾値に達したときに照射停止信号を線源制御装置に送信してもよい。

上記実施形態では、１回のＸ線照射で１回の撮影を行っているが、１回の撮影を、本照射と本照射に先立ち本照射よりも低い線量で行うプレ照射との２回のＸ線照射に分け、プレ照射中に出力される線量検出信号に基づいて採光野を設定し、本照射ではプレ照射で設定した採光野でＡＥＣを行う場合も本発明を適用可能である。

上記実施形態では、ＥＩの算出や表示を全てコンソールで行っているが、コンソールとは別の端末、例えば画像診断を行う医師が使用する画像表示端末などに、コンソールと同様のＥＩの算出機能と表示機能をもたせてもよい。つまり、本発明の画像解析機能を画像表示端末に設けてもよい。また、コンソールではＥＩの算出だけを行い、その算出結果をコンソールおよび画像表示端末とネットワーク接続された画像蓄積サーバにＸ線画像とともに保存しておき、画像表示端末から画像蓄積サーバにアクセスしてＥＩの算出結果を画像表示端末に読み出し、ＥＩの表示は画像表示端末で行ってもよい。つまり、本発明の放射線画像解析装置を構成する算出部、記憶部、表示部などは、１つの装置に集約して設けられていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。

電子カセッテとコンソールに加えて、コンソールが有する電子カセッテを制御する機能の一部を実行する撮影制御装置を電子カセッテとコンソールの間に接続してもよい。また、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテに限らず、撮影台に据え付けるタイプのＸ線画像検出装置に適用してもよい。さらに、本発明は、Ｘ線に限らず、γ線などの他の放射線を撮影対象とした場合にも適用することができる。

本発明は、上記実施形態で示したとおり、プログラムの形態、さらにこれを記憶した記憶媒体にも及ぶことはもちろんである。

２ Ｘ線撮影システム
１０ Ｘ線源
１１ 線源制御装置
１３ 電子カセッテ
１４ コンソール
１８ ディスプレイ
１９ ストレージデバイス
３０、１００、１１０ ＦＰＤ
３１ 筐体
３５ パネル部
４０ 撮像領域
４１ 画素
４１ａ 通常画素
４１ｂ、４１ｃ 検出画素
４８ 制御部
５６ 採光野設定部
５７ ＡＥＣ部
８０、１０１ 算出部
８２ 情報取得部
９５ 画像確認ウィンドウ

Claims (10)

1. 複数の画素が配置された撮像領域を有する放射線画像検出装置で検出した放射線画像を画像解析する放射線画像解析装置であって、
   前記放射線画像を取得する画像取得部と、
   前記放射線画像検出装置が撮影時に実行するＡＥＣの際に、ポジショニングされる被写体の位置に応じて前記撮像領域内に自動設定された採光野の位置を表す採光野情報を取得する採光野情報取得部と、
   前記採光野を、前記放射線画像検出装置が受けた放射線の線量を数値化した線量指標値であるＥＩを算出する算出領域と定め、前記採光野内の画素の画素値から代表値を抽出し、抽出した前記代表値に基づき前記ＥＩを算出する算出部とを備えることを特徴とする放射線画像解析装置。
2. 前記算出部は、前記採光野内の画素の画素値を横軸、画素の個数を縦軸とするヒストグラムを作成し、該ヒストグラムを元に前記代表値を抽出することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像解析装置。
3. 前記算出部は、前記採光野内の画素の画素値の平均値、最大値、または合計値を前記代表値として抽出することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像解析装置。
4. 前記算出部は、前記ＥＩと、前記放射線画像の画質との兼ね合いで設定される前記ＥＩの目標値ＥＩ_Ｔとの偏差ＤＩを算出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放射線画像解析装置。
5. 前記算出部の算出結果を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射線画像解析装置。
6. 前記算出部の算出結果を前記放射線画像と関連付けて記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射線画像解析装置。
7. 前記画像取得部、前記採光野情報取得部、および前記算出部は、前記放射線画像検出装置に組み込まれていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放射線画像解析装置。
8. 複数の画素が配置された撮像領域を有する放射線画像検出装置で検出した放射線画像を画像解析する放射線画像解析方法であって、
   前記放射線画像を画像取得部で取得する画像取得ステップと、
   前記放射線画像検出装置が撮影時に実行するＡＥＣの際に、ポジショニングされる被写体の位置に応じて前記撮像領域内に自動設定された採光野の位置を表す採光野情報を採光野情報取得部で取得する採光野情報取得ステップと、
   前記採光野を、前記放射線画像検出装置が受けた放射線の線量を数値化した線量指標値であるＥＩを算出する算出領域と定め、前記採光野内の画素の画素値から代表値を抽出し、抽出した前記代表値に基づき算出部で前記ＥＩを算出する算出ステップとを備えることを特徴とする放射線画像解析方法。
9. 複数の画素が配置された撮像領域を有する放射線画像検出装置と、
   前記放射線画像検出装置で検出した放射線画像を画像解析する放射線画像解析装置とを備える放射線撮影装置であって、
   前記放射線画像解析装置は、
   前記放射線画像を取得する画像取得部と、
   前記放射線画像検出装置が撮影時に実行するＡＥＣの際に、ポジショニングされる被写体の位置に応じて前記撮像領域内に自動設定された採光野の位置を表す採光野情報を取得する採光野情報取得部と、
   前記採光野を、前記放射線画像検出装置が受けた放射線の線量を数値化した線量指標値であるＥＩを算出する算出領域と定め、前記採光野内の画素の画素値から代表値を抽出し、抽出した前記代表値に基づき前記ＥＩを算出する算出部とを有することを特徴とする放射線撮影装置。
10. 前記放射線画像検出装置は、
    前記撮像領域が形成されるパネル部と、
    前記撮像領域に分散して配置され、前記撮像領域に到達する放射線の線量を検出してこれに応じた線量検出信号を出力する複数の線量検出センサと、
    撮影中に前記複数の線量検出センサから出力される線量検出信号に基づいて前記採光野を自動的に設定する採光野設定部と、
    前記採光野設定部で設定された前記採光野内の線量検出センサから出力される線量検出信号に基づいて前記ＡＥＣを行うＡＥＣ部とを有することを特徴とする請求項９に記載の放射線撮影装置。

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