JP2014195480A - Radiation image detection device, and radiation image detection device control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体を透過した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と、放射線画像検出装置の制御方法とに関する。 The present invention relates to a radiographic image detection apparatus that detects a radiographic image by receiving radiation that has passed through a subject, and a control method for the radiographic image detection apparatus.
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線管を有するX線源と、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)を決める管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。 In the medical field, X-ray imaging systems using radiation, such as X-rays, are known. An X-ray imaging system includes an X-ray source having an X-ray tube that generates X-rays, and an X-ray image detection device that receives an X-ray irradiated through the subject and detects an X-ray image representing image information of the subject It consists of. The X-ray source is given a tube current that determines the X-ray dose per unit time and a tube voltage that determines the X-ray quality (energy spectrum) as imaging conditions. This is determined for each image according to the imaging region and age of the subject. The X-ray source emits X-rays corresponding to given imaging conditions.
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)。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。これにより、FPDを用いたX線画像検出装置では、撮影後すぐにX線画像を観察することができる。 As an X-ray image detection apparatus, an apparatus using an X-ray image detector (FPD: Flat Panel Detector) instead of a conventional X-ray film or imaging plate (IP) has been put into practical use (see Patent Document 1). ). The FPD is a detection having an imaging region arranged in a matrix and provided with a plurality of pixels that accumulate signal charges according to the amount of incident X-rays and signal lines that are connected to each pixel and read out signal charges. A panel and a signal processing circuit that reads out signal charges accumulated in each pixel as a voltage signal and converts the read voltage signal into digital image data. Thereby, in the X-ray image detection apparatus using FPD, an X-ray image can be observed immediately after imaging.
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)が設けられている。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。 In the detection panel, each pixel in the imaging region is composed of a photodiode that is a photoelectric conversion element and a TFT (Thin Film Transistor), and a scintillator (phosphor) that converts X-rays into visible light is provided on the imaging region. Is provided. The TFT is a switching element that switches the operation of the pixel by turning on and off the electrical connection between the photodiode and the signal line. When the TFT is turned off, the photodiode and the signal line are brought into a non-conductive state, and an accumulation operation in which signal charges are accumulated in the photodiode is started. When the TFT is turned on, the photodiode and the signal line are brought into a conductive state. Then, a read operation for reading the signal charge from the photodiode through the TFT and the signal line is started.
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X線画像検出装置の間で同期信号を通信する方法や、X線の照射量をX線画像検出装置で測定し、測定したX線の照射量の変動を監視して、X線の照射開始や照射終了の各タイミングをX線画像検出装置において自己検出する方法がある。 Unlike the X-ray film and the IP plate, the FPD requires synchronous control for starting the accumulation operation and the reading operation in synchronization with the X-ray irradiation timing. As a method of synchronization control, a method of communicating a synchronization signal between an X-ray source and an X-ray image detection device, an X-ray irradiation amount is measured by an X-ray image detection device, and the measured X-ray irradiation amount is measured. There is a method in which the X-ray image detection apparatus self-detects each timing of the start and end of X-ray irradiation by monitoring fluctuations.
特許文献1に記載されているように、X線画像検出装置では、FPDに蓄積動作と読み出し動作とを所定のフレームレートで交互に繰り返し行なわせることにより、透視撮影等の動画撮影を行なうことができる。また、特許文献1には、動画撮影時にX線を連続照射すること、あるいはX線を所定間隔でパルス照射することも開示されている。パルス照射による動画撮影は、連続照射に比べ、単位時間当たりの照射量を増やしながら被爆量を抑制することができるという利点がある。また、特許文献2には、放射線パルスを検出手段により検出し、検出手段の検出結果に基づいて放射線パルスのパルス幅及び周期を演算し、この演算結果に基づいて撮像手段を制御することが記載されている。
As described in
X線のパルス照射によって動画撮影を行なう場合には、X線のパルス照射に同期してFPDを制御できるようにするため、X線源とX線画像検出装置とが通信可能に接続されていることが望ましい。しかし、X線フイルム等からFPDを用いたX線画像検出装置へと切り換える際に、X線画像検出装置のみを単体で購入して既存のX線撮影システムに組み込むことが従来から行なわれているが、このような新旧の装置が組み合わされたX線撮影システムでは、X線画像検出装置とX線源との組み合わせによっては、X線画像検出装置とX線源との間で通信が行なえない場合も多い。 When taking a moving image by X-ray pulse irradiation, the X-ray source and the X-ray image detection apparatus are communicably connected so that the FPD can be controlled in synchronization with the X-ray pulse irradiation. It is desirable. However, when switching from an X-ray film or the like to an X-ray image detection device using FPD, it has been conventionally performed to purchase only the X-ray image detection device alone and incorporate it into an existing X-ray imaging system. However, in such an X-ray imaging system in which new and old devices are combined, communication between the X-ray image detection device and the X-ray source cannot be performed depending on the combination of the X-ray image detection device and the X-ray source. There are many cases.
X線画像検出装置とX線源との通信が行なえない場合には、X線画像検出装置によってX線の照射開始及び照射終了を自己検出し、これにFPDを同期させて動画撮影を行なうことが考えられる。しかし、図10に示すように、一般的な2極管からなるX線管から照射されたX線の照射量は、X線の照射開始から徐々に立ち上がり、管電流に応じたピークまで上昇してほぼ定常な状態を保ち、X線の照射終了とともに徐々に下降するため、X線の照射量がX線の照射終了から「0」になるまでの時間、すなわち波尾が長くなってしまい、X線をパルス状に照射して行なわれる動画撮影には適さない。波尾が長いX線をパルス照射すると、動画撮影時のフレームレートによっては、図11に示すように、先に照射されたX線の波尾と、後から照射されたX線の立ち上がり部分とが重なって実質的にX線が連続照射されている状態に近くなり、X線の照射開始及び照射終了が検出できなくなるからである。 When communication between the X-ray image detection apparatus and the X-ray source cannot be performed, the X-ray image detection apparatus self-detects the start and end of X-ray irradiation, and performs video shooting in synchronization with the FPD. Can be considered. However, as shown in FIG. 10, the dose of X-rays emitted from a general X-ray tube consisting of a diode gradually rises from the start of X-ray irradiation and rises to a peak corresponding to the tube current. Therefore, the time until the X-ray irradiation amount becomes “0” from the end of the X-ray irradiation, that is, the wave tail becomes long. It is not suitable for moving image shooting performed by irradiating X-rays in pulses. When pulsed with X-rays having a long wave tail, depending on the frame rate at the time of moving image shooting, as shown in FIG. 11, the wave tail of the X-ray irradiated first and the rising portion of the X-ray irradiated later This is because the X-rays are nearly overlapped with each other and the X-ray irradiation start and end cannot be detected.
X線照射量の波尾の長さは、X線管を抵抗として見たときの容量、管電流及び管電圧によって変化し、例えば管電流が小さくまたは管電圧が高くなるほど長くなり、管電流が大きくまたは管電圧が低くなるほど短くなる。そのため、2極管からなるX線管であっても、X線管の種類、管電流及び管電圧の組み合わせによっては波尾が短くなるので、フレームレートとの兼ね合いにより、X線画像検出装置でパルス照射を自己検出して同期制御を行なうことができる。しかし、ユーザーが、X線管の種類、管電流、管電圧及びフレームレートに基づいて、パルス照射による動画撮影が可能か否かを判断することは難しい。 The length of the wave tail of the X-ray irradiation dose varies depending on the capacity, tube current, and tube voltage when the X-ray tube is viewed as a resistance. For example, the tube current decreases or increases as the tube voltage increases. The larger or lower the tube voltage, the shorter. Therefore, even in the case of an X-ray tube made of a dipole tube, the wave tail is shortened depending on the combination of the type of X-ray tube, tube current and tube voltage. Synchronous control can be performed by self-detecting pulse irradiation. However, it is difficult for the user to determine whether or not moving image shooting by pulse irradiation is possible based on the type of X-ray tube, tube current, tube voltage, and frame rate.
上記問題は、波尾を直ちに減衰させる機能を備えたX線管、例えば3極管やテトロード管等を用いれば解決可能であるが、これらのX線管は高価であり、コスト面からX線画像検出装置のみを導入したX線撮影システムにこれらの高価なX線源を導入することは難しい。また、このような問題を解決する手段は、特許文献1、2にも開示されていない。
The above problem can be solved by using an X-ray tube having a function of immediately attenuating the wave tail, such as a triode tube or a tetrode tube. However, these X-ray tubes are expensive, and in terms of cost, they are X-rays. It is difficult to introduce these expensive X-ray sources into an X-ray imaging system in which only an image detection apparatus is introduced. Further, no means for solving such a problem is disclosed in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、X線源と通信できないX線画像検出装置において、動画撮影を適切に行なえるようにすることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to appropriately perform moving image shooting in an X-ray image detection apparatus that cannot communicate with an X-ray source.
本発明の放射線画像検出装置は、放射線源による放射線の照射を受けて放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体を透過した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、放射線源から照射された放射線を検出して、放射線の入射量に応じた検出信号を出力する放射線検出手段と、放射線検出手段の検出信号に基づいて、前記放射線源から先に照射されたパルス状の放射線の立ち下がり部と、次に照射されたパルス状の放射線の立ち上がり部との重なり状態を測定し、この測定結果に基づいて、前記画像検出手段の動作モードを、放射線のパルス照射に同期して信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを交互に繰り返すパルス照射対応モードと、連続的な放射線照射中における一定時間の信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを交互に繰り返す連続照射対応モードとのいずれかに設定する制御手段とを備えたものである。 The radiological image detection apparatus of the present invention has an imaging region in which a plurality of pixels that accumulate signal charges corresponding to the amount of incident radiation upon receiving radiation from a radiation source are arranged in a matrix, and the radiation transmitted through the subject Detection means for detecting a radiation image upon receiving irradiation, radiation detection means for detecting radiation emitted from a radiation source and outputting a detection signal corresponding to the amount of radiation incident, and detection signal of the radiation detection means Based on this, the overlapping state of the falling portion of the pulsed radiation previously irradiated from the radiation source and the rising portion of the pulsed radiation irradiated next, based on this measurement result, The operation mode of the image detecting means is a pulse irradiation compatible mode in which signal charge accumulation and signal charge readout are alternately repeated in synchronization with radiation pulse irradiation, and continuous radiation. Is obtained by a control means for setting to one of the continuous irradiation corresponding mode are alternately repeated and reading of accumulation and the signal charges of the fixed time of the signal charge in Ichu.
制御手段は、前記放射線検出手段の検出信号に基づいて、単位時間あたりの放射線の積算検出量を表す検出プロファイルを作成し、前記検出プロファイルの積算検出量がほぼ一定となる期間の長さに応じて、前記画像検出手段の動作モードを設定してもよい。 The control unit creates a detection profile representing the integrated detection amount of radiation per unit time based on the detection signal of the radiation detection unit, and according to the length of the period during which the integrated detection amount of the detection profile is substantially constant. Then, the operation mode of the image detecting means may be set.
制御手段は、前記検出プロファイルの積算検出量がほぼ一定となる期間が閾値よりも短い場合には、前記画像検出手段の動作モードを前記連続照射対応モードに設定してもよい。 The control means may set the operation mode of the image detection means to the continuous irradiation mode when the period during which the integrated detection amount of the detection profile is substantially constant is shorter than the threshold.
閾値は、パルス状の放射線の立ち下がり期間に基づいて設定されることが好ましい。 The threshold is preferably set based on the falling period of the pulsed radiation.
制御手段は、前記連続照射対応モード時に、前記検出プロファイルの積算検出量がほぼ一定となる期間内に、前記画像検出手段に前記画素に蓄積された信号電荷を排出させるリセット動作を行なわせてもよい。 The control means may cause the image detection means to perform a reset operation for discharging the signal charges accumulated in the pixels within a period in which the integrated detection amount of the detection profile is substantially constant during the continuous irradiation mode. Good.
制御手段は、前記パルス照射対応モード時に前記放射線検出手段の検出信号に基づいて前記放射線源による放射線の照射開始を監視し、前記放射線源による放射線の照射開始を検出したときに、前記画像検出部に信号電荷の蓄積を開始させてもよい。 The control unit monitors the start of radiation irradiation by the radiation source based on the detection signal of the radiation detection unit in the pulse irradiation compatible mode, and detects the start of radiation irradiation by the radiation source. Alternatively, signal charge accumulation may be started.
制御手段は、前記パルス照射対応モード時に前記放射線検出手段の検出信号に基づいて前記放射線源による放射線の照射終了を監視し、前記放射線源による放射線の照射終了を検出したときに、前記画像検出部に信号電荷の蓄積を終了させて信号電荷の読み出しを開始させてもよい。 The control unit monitors the end of radiation irradiation by the radiation source based on the detection signal of the radiation detection unit in the pulse irradiation compatible mode, and detects the end of radiation irradiation by the radiation source, and then detects the image detection unit. Alternatively, signal charge accumulation may be terminated and signal charge readout may be started.
放射線検出手段は、前記画素と前記画素から前記信号電荷を読み出すための信号線とを常時短絡させた短絡画素であり、前記短絡画素は、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を前記信号線に常時出力することが好ましい。 The radiation detection means is a short-circuited pixel in which the pixel and a signal line for reading out the signal charge from the pixel are always short-circuited, and the short-circuited pixel transmits a signal charge corresponding to the amount of incident radiation to the signal line. It is preferable to always output.
本発明の放射線画像検出装置の制御方法は、放射線源による放射線の照射を受けて放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された画像検出手段を有し、被写体を透過した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、放射線の照射量を検出する放射線検出手段の検出信号に基づいて、前記放射線源から先に照射されたパルス状の放射線の立ち下がり部と、次に照射されたパルス状の放射線の立ち上がり部との重なり状態を測定するステップと、 前記測定結果に基づいて、前記画像検出手段の動作モードを、放射線のパルス照射に同期して信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを交互に繰り返すパルス照射対応モードと、連続的な放射線照射中における一定時間の信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを交互に繰り返す連続照射対応モードとのいずれかに設定するステップと、を含むものである。 The method for controlling a radiological image detection apparatus according to the present invention includes an image detection unit in which a plurality of pixels that receive radiation from a radiation source and accumulate signal charges corresponding to the amount of incident radiation are arranged in a matrix. In the control method of the radiological image detection apparatus for detecting the radiographic image by receiving the radiation transmitted through the pulse, the pulse previously irradiated from the radiation source based on the detection signal of the radiation detection means for detecting the radiation dose Measuring the overlapping state between the falling portion of the radiation and the rising portion of the next pulsed radiation, and based on the measurement result, the operation mode of the image detecting means is changed to the pulse of radiation Pulse irradiation mode that alternately repeats signal charge accumulation and signal charge readout in synchronization with irradiation, and for a certain period of time during continuous radiation irradiation And setting a reading of No. charge accumulation and the signal charges in any of the continuous irradiation corresponding mode are alternately repeated, is intended to include.
本発明によれば、先に照射されたパルス状の放射線の立ち下がり部と、次に照射されたパルス状の放射線の立ち上がり部との重なり状態に基づいて、画像検出手段の動作モードをパルス照射対応モードと連続照射対応モードとのいずれかに自動的に設定することができるので、安価な放射線管を使用しても高画質な動画像を撮影することができる。 According to the present invention, the operation mode of the image detecting means is pulse-irradiated based on the overlapping state between the falling portion of the pulsed radiation irradiated first and the rising portion of the pulsed radiation irradiated next. Since either the corresponding mode or the continuous irradiation corresponding mode can be automatically set, a high-quality moving image can be taken even if an inexpensive radiation tube is used.
図1において、X線撮影システム10は、外部装置と通信を行なう機能を備えていないX線発生装置11と、フイルム用カセッテやIP用カセッテが取り付け可能な撮影台22とからなる既存のX線撮影システムに、X線画像検出装置21、撮影制御装置23及びコンソール24からなるX線撮影装置12を組み込んだものである。
In FIG. 1, an X-ray imaging system 10 includes an existing X-ray including an X-ray generator 11 that does not have a function of communicating with an external device, and an imaging table 22 to which a film cassette or an IP cassette can be attached. An X-ray imaging apparatus 12 including an X-ray
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。
The X-ray generator 11 includes an
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。
The
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14a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、及びX線の照射時間を制御する線源制御部14bとを備えている。高電圧発生器14a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14cを通じてX線源13に駆動電力を供給する。管電圧、管電流、X線の照射時間、及び撮影目的等の撮影条件は、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線源制御部14bに設定される。なお、撮影条件に含まれている撮影目的とは、例えば、静止画撮影及び動画撮影等の撮影の種類である。
The radiation
照射スイッチ15は、線源制御装置14に信号ケーブルによって接続されている。照射スイッチ15は、放射線技師によって操作可能な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。
The
線源制御部14b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、線源制御部14b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。線源制御部14bは、静止画撮影時には、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、線源制御部14b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。また、線源制御部14bは、動画撮影時には、例えば照射スイッチ15が操作されている間、設定されたフレームレートに対応する時間間隔でX線源13にX線をパルス状に照射させる。
The radiation
撮影台22は、フイルム用カセッテやIP用カセッテ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と対向するように配置されている。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。
The imaging table 22 has a slot in which a film cassette and an IP cassette are detachably attached, and is arranged so that an incident surface on which X-rays are incident faces the
X線撮影装置12は、X線画像検出装置21、撮影制御装置23、およびコンソール24から構成される。X線画像検出装置21は、FPD36(図3参照)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。X線画像検出装置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用カセッテやIP用カセッテと略同様の大きさであるため、撮影台22にも取り付け可能である。
The X-ray imaging apparatus 12 includes an X-ray
撮影制御装置23は、有線方式や無線方式によりX線発生装置11、X線画像検出装置21及びコンソール24と通信を行なう通信部と、通信部を介してX線画像検出装置21を制御する撮影制御部とを有している。撮影制御装置23は、X線画像検出装置21に撮影条件を送信して、FPD36の信号処理の条件、すなわち動作モードを設定させる。また、撮影制御装置23は、X線画像検出装置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。
The
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。
The
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。
The
図2に示すように、X線画像検出装置21は、矩形状の上面が放射線の照射面とされた筐体25を備えている。筐体25は、照射面が設けられている天板26と、天板26以外を構成する筐体本体27とからなり、例えば、天板26はカーボン等から構成され、筐体本体27は金属や樹脂等から構成されている。これにより、天板26によるX線の吸収を抑制しつつ、筐体本体27の強度が確保される。
As shown in FIG. 2, the X-ray
筐体25の上面には、X線画像検出装置21の動作状態等を報知する報知手段であるインジケータ28が設けられている。インジケータ28は、例えば複数の発光部からなり、各発光部の発光状態の組み合わせによって、X線画像検出装置21の動作状態やバッテリの残容量等が表示される。動作状態としては、例えば撮影待機状態を表す「レディ状態」や、撮影後の画像データを送信中であることを表す「データ送信中」等がある。インジケータ28には、LCD等の表示装置を用いてもよい。
On the upper surface of the
X線画像検出装置21の筐体25内には、照射面に対面するように、X線画像を検出する画像検出手段であるFPD36が配置されている。FPD36は、X線を可視光に変換するシンチレータ29と、シンチレータ29によって変換された可視光を光電変換する検出パネル30とを備えた間接変換型であり、シンチレータ29のX線照射面側に検出パネル30を配置した「表面読取方式(ISS:Irradiation Side Sampling)」となっている。なお、FPD36は、シンチレータ29と検出パネル30との配置を逆にした「裏面読取方式(PSS:Penetration Side Sampling)」であってもよい。
In the
筐体25の内部には、照射面の短手方向に沿った一端側に、各種電子回路31、バッテリ32、通信部33が配置されている。各種電子回路31は、FPD36を制御するための電子回路であり、各種電子部品がX線の照射によって損傷しないようにX線遮蔽性を有する材料によって保護されている。バッテリ32は、充電可能かつ着脱自在なように筐体25に組み込まれており、FPD36、各種電子回路31及び通信部33に電力を供給する。通信部33は、有線方式または無線方式により、撮影制御装置23と通信を行なう。
Various
図3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30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。制御部41には、有線方式または無線方式によって撮影制御装置23と通信を行なう通信部45が接続されている。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。
In FIG. 3, the
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。
The
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。
The
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。
The photodiode 42 has a semiconductor layer (for example, PIN type) such as a-Si (amorphous silicon), and an upper electrode and a lower electrode are arranged above and below the semiconductor layer. In the photodiode 42, the
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。
A bias voltage is applied to the upper electrode of the photodiode 42 with respect to all the
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。
The
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。
The gate driver 39 drives the
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。
In the accumulation operation, the
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、X線画像検出装置21の筐体に内蔵されるメモリ56に出力される。
When the
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。
A dark current is generated in the semiconductor layer of the photodiode 42 regardless of whether X-rays are incident. Dark charges, which are charges corresponding to the dark current, are accumulated in the capacitor because a bias voltage is applied. Since the dark charge becomes a noise component for the image data, a reset operation is performed to remove the dark charge. The reset operation is an operation of sweeping out dark charges generated in the
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。
The reset operation is performed by, for example, a sequential reset method in which the
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。
In the reset operation, unlike the read operation, the
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。 Instead of the sequential reset method, multiple rows of array pixels are grouped as a group, and the reset is performed sequentially within the group, and the dark charge of the number of rows in the group is simultaneously discharged. An all-pixel reset method that simultaneously sweeps out the dark charges may be used. The reset operation can be speeded up by a parallel reset method or an all-pixel reset method.
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。
The
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。
The output terminal of the integrating
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。
In the readout operation for reading out the signal charges after the accumulation operation, the
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。
When voltage signals D1 to Dm for one line are output from the
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。
When the reading of all lines is completed, image data representing an X-ray image for one screen is recorded in the memory 56. For the image data recorded in the memory 56, offset correction for removing offset components, which are fixed pattern noises caused by individual differences in the
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3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。
In addition, the
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。
The short-circuited
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線の照射量を測定して、X線の照射量の変化を監視する。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。
The
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線の照射量の変化を監視して、X線の照射開始及び照射終了を検出する。
The
制御部41は、短絡画素62によるX線の検出結果に基づいて、FPD36の動作モードを、パルス照射対応モードと連続照射対応モードとのいずれかに設定する。パルス照射対応モードは、パルス状に照射されたX線の照射量に基づいてX線の照射開始及び照射終了を検出してFPD36を同期制御させるモードである。連続照射対応モードとは、連続的な放射線照射中における一定時間の蓄積動作と読み出し動作とを交互に繰り返すモードである。
The
図10に示すように、X線管13aから照射されるX線の照射量は、照射終了から「0」まで立ち下がる時間、すなわち波尾が長くなってしまい、動画撮影時のフレームレートによっては、図11に示すように、先に照射されたX線の波尾と、次に照射されたX線の立ち上がり部分とが重なって実質的にX線が連続照射されている状態に近くなり、X線の照射開始及び照射終了が検出できなくなる。
As shown in FIG. 10, the amount of X-ray irradiation irradiated from the
照射終了後のX線の照射量は、管電流及び管電圧に応じて求められる時定数τで指数関数的に下降し、照射量が「0」になるには、時定数τの3〜5倍の時間がかかることが知られている。例えば、X線管を抵抗Rとして見たとき、管電流Iと管電圧Vとの間で、R=V/Iの関係が成り立つ。また、X線管の容量をCTube[pF]、X線管と高電圧発生器とを接続する高電圧ケーブルの容量をCLine[pF/m]、ケーブル長をLとしたとき、X線管と高電圧ケーブルとを合わせた容量Cは、C=CTube+CLine×Lにより求められる。よって、X線源の時定数τは、τ=RC=V/I(CTube+CLine×L)により求めることができる。 The irradiation amount of X-rays after the irradiation ends exponentially falls with a time constant τ determined according to the tube current and the tube voltage, and in order for the irradiation amount to become “0”, it is 3 to 5 times the time constant τ. It is known to take time. For example, when the X-ray tube is viewed as a resistance R, a relationship of R = V / I is established between the tube current I and the tube voltage V. Further, when the capacity of the X-ray tube is CTube [pF], the capacity of the high-voltage cable connecting the X-ray tube and the high voltage generator is Cline [pF / m], and the cable length is L, the X-ray tube The capacity C combined with the high voltage cable is obtained by C = CTube + Cline × L. Therefore, the time constant τ of the X-ray source can be obtained by τ = RC = V / I (CTube + Cline × L).
以上から、X線の波尾の長さは、X線管及び高電圧ケーブルの容量Cと、管電流I及び管電圧Vによって変化し、例えば容量Cが大きく、または管電流が小さく、あるいは管電圧が高くなるほど長くなる。したがって、安価な2極管からなるX線管であっても、波尾の長さとフレームレートとの組み合わせによっては、パルス照射対応モードで動画撮影を行なうことができる。 From the above, the length of the wave tail of the X-ray varies depending on the capacitance C of the X-ray tube and the high-voltage cable, the tube current I and the tube voltage V. For example, the capacitance C is large, the tube current is small, or the tube The higher the voltage, the longer. Therefore, even with an inexpensive X-ray tube made of a diode, depending on the combination of the wave tail length and the frame rate, moving image shooting can be performed in the pulse irradiation compatible mode.
制御部41は、図4に示すように、短絡画素62の出力電圧Voutに基づいて、単位時間あたりのX線の照射量を表す照射プロファイルと、単位時間あたりのX線の積算検出量を表す検出プロファイルとを作成する。図7に示すように、制御部41は、照射プロファイルに基づいて、パルス状のX線の照射量が「0」になるまでにかかる立ち下がり時間、すなわちX線の照射量の波尾の長さに基づいて閾値Tsを設定する。次いで、制御部41は、検出プロファイルに基づいて、パルス状のX線の積算検出量がほぼ一定となる期間Tfを特定し、閾値Tsと期間Tfとを比較する。なお、ほぼ一定とは、例えば特定の値の上下20%程度の範囲をいう。
As shown in FIG. 4, the
制御部41は、図4に示すように、期間Tfが閾値Tsとほぼ同じ場合には、FPD36の動作モードをパルス照射対応モードに設定する。この状態では、先に照射されたパルス状のX線の立ち下がり部と、次に照射されたパルス状のX線の立ち上がり部とが重なっていないため、パルス状のX線の照射開始と照射終了とを検出することができるからである。
As shown in FIG. 4, when the period Tf is substantially the same as the threshold value Ts, the
制御部41は、パルス照射対応モードにおいて、X線源13からパルス状に照射されたX線の照射量を短絡画素62により測定し、X線の照射量の変化を監視してX線の照射開始を検出する。制御部41は、X線の照射開始を検出している間、FPD36を待機状態に移行させ、FPD36にリセット動作を実行させる。
In the pulse irradiation compatible mode, the
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。また、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線照射量の変動の監視を継続し、X線の照射終了を検出したときに、FPD36の蓄積動作を終了させ、読み出し動作に移行させる。制御部41は、パルス状のX線が照射されている間、上記動作を繰り返し行なうことにより、被写体の透視を透視した動画を撮影する。
When the start of X-ray irradiation is detected, the
また、制御部41は、図5に示すように、期間Tfが閾値Tsよりも短い場合には、FPD36の動作モードを連続照射対応モードに設定する。この状態では、先に照射されたパルス状のX線の立ち下がり部と、次に照射されたパルス状のX線の立ち上がり部とが重なっているため、パルス状のX線の照射開始と照射終了とを検出することができないからである。
Further, as shown in FIG. 5, when the period Tf is shorter than the threshold value Ts, the
図6に示すように、制御部41は、連続照射対応モードにおいて、検出プロファイルの積算検出量の立ち上がり期間内で、FPD36に一定時間の蓄積動作と読み出し動作とを行なわせる。また、制御部41は、積算検出量がほぼ一定となる期間Tf内でFPD36リセット動作を行なわせる。連続照射対応モードでは、これらの動作が繰り返されることにより、被写体の透視を透視した動画が撮影される。
As shown in FIG. 6, the
図8のフローチャートを参照して、X線画像検出装置21の作用について説明する。X線画像検出装置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には、管電圧、管電流、照射時間等の撮影条件が設定され、コンソール24には、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的等の検査オーダと、これに基づく撮影条件とが入力される。コンソール24に入力された撮影条件は、撮影制御装置23を介してX線画像検出装置21に送信される。
The operation of the X-ray
X線画像検出装置21の制御部41に、撮影制御装置23から撮影準備指示が入力されると、FPD36は待機状態に移行する(S101)。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線の照射量の測定を開始する(S102)。
When an imaging preparation instruction is input from the
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に向けてパルス状のX線の照射を開始する。制御部41は、出力電圧Voutと閾値Vthを比較して、X線照射量の変化を監視する(S103)。そして、X線の照射量が上昇して、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)。制御部41は、照射開始を検出すると、短絡画素62の出力電圧Voutに基づいてFPD36の動作モードを設定する(S105)。
When an irradiation start command is input to the
制御部41は、FPD36の動作モードをパルス照射対応モードに設定したときには、次のパルス状のX線の照射量の測定を開始し(S106)、出力電圧Voutと閾値Vthを比較して、X線照射量の変化を監視する(S107)出力電圧Voutが閾値Vthを超えたときにX線の照射開始を検出し(S108)、照射開始に同期してFPD36に蓄積動作を開始させる(S109)。
When the operation mode of the
FPD36は、蓄積動作中も出力電圧Voutと閾値Vthを比較して、X線の照射量の変化を監視する(S110)。X線源13には、撮影条件として設定された照射時間が経過すると停止指令が入力され、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て、照射終了を検出する(S111)。制御部41は、照射終了の検出とともにFPD36の蓄積動作を終了させ、読み出し動作を開始させる(S112)。読み出されたX線画像は、メモリ56に記録される。制御部41は、X線がパルス状に照射されている間、上記S106〜S112のステップを繰り返し(S113)、被写体を透視した動画を撮影する。撮影された動画像は、メモリ56からコンソール24に送信される。
The
次に、図9のフローチャートを参照して、FPD36が連続照射対応モードに設定された場合の作用について説明する。制御部41は、パルス照射対応モード時と同様に、X線の照射量の測定を開始し(S201)、X線の積算検出量がほぼ一定となる期間Tf内でFPD36にリセット動作を行なわせる(S202)。制御部41は、リセット動作後、X線の積算検出量の立ち上がり期間内で一定時間の蓄積動作と(S203)、読み出し動作(S204)とを行なわせる。制御部41は、X線が照射されている間、上記S201〜S204のステップを繰り返し(S205)、被写体を透視した動画を撮影する。撮影された動画像は、メモリ56からコンソール24に送信される。
Next, the operation when the
上述したように、本実施形態では、先に照射されたパルス状のX線の立ち下がり部と、次に照射されたパルス状のX線の立ち上がり部との重なり状態に基づいて、FPD36の動作モードをパルス照射対応モードと連続照射対応モードとのいずれかに自動的に設定することができるので、安価なX線管を使用して高画質な動画像を撮影することができる。
As described above, in the present embodiment, the operation of the
なお、撮像領域38内に設けられた短絡画素62によって、X線の照射量を測定しているが、短絡画素62は、通常の画素37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、照射開始及び照射終了、総照射量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。
Note that the amount of X-ray irradiation is measured by the short-circuited
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、X線検出専用の素子をX線画像検出装置内に設けてもよく、この専用素子は、撮像領域内、または撮像領域外に設けてもよい。 Moreover, you may measure the intensity | strength of X-rays by methods other than a short circuit pixel. For example, although a bias voltage is applied to a photodiode that constitutes a pixel, the bias current flowing through the bias line also changes according to the amount of signal charge generated in the photodiode. Such a bias current may be detected to measure the X-ray intensity. Even when the TFT of the pixel is turned off, a slight leak current flows through the signal line depending on the amount of signal charge generated in the photodiode. The leakage current may be detected to measure the X-ray intensity. In addition, an element dedicated to X-ray detection may be provided in the X-ray image detection apparatus, and this dedicated element may be provided in the imaging region or outside the imaging region.
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。 Further, the TFT type FPD in which the TFT matrix substrate is formed using the glass substrate has been described as an example, but an FPD using a CMOS image sensor or a CCD image sensor using a semiconductor substrate may be used. Of these, the use of a CMOS image sensor has the following advantages. In the case of a CMOS image sensor, so-called nondestructive reading is possible in which signal charges accumulated in a pixel are read as a voltage signal through an amplifier provided in each pixel without flowing out to a signal line for reading. According to this, even during the accumulation operation, it is possible to measure the X-ray intensity by selecting an arbitrary pixel in the imaging region and reading the signal charge from the pixel. Therefore, when a CMOS image sensor is used, one of ordinary pixels is used as a detection element for intensity measurement without using a dedicated detection element for X-ray intensity measurement like the short-circuited pixel. It is possible to use both.
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。 Further, the X-ray image detection apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
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。 The X-ray image detection device is used in an X-ray imaging system installed in a hospital radiography room, or may be installed in a round-trip car that can take pictures while visiting a hospital room. The present invention may be applied to a portable system that can be carried to the site where medical care is required or the home of a patient receiving home medical care and can perform X-ray imaging.
上記例では、X線画像検出装置と、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X線画像検出装置の制御部に内蔵する等、X線画像検出装置と撮影制御装置を一体化してもよい。 In the above example, the X-ray image detection apparatus and the imaging control apparatus have been described separately. However, the X-ray image detection apparatus includes a function of the imaging control apparatus built in the control unit of the X-ray image detection apparatus. And the imaging control device may be integrated.
上記実施形態では、可搬型のX線画像検出装置を例に説明したが、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。 In the above-described embodiment, the portable X-ray image detection apparatus has been described as an example. However, the present invention may be applied to a stationary X-ray image detection apparatus.
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。 The present invention can be applied not only to X-rays but also to imaging systems that use other radiation such as gamma rays.
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
13a X線管
14 線源制御装置
21 X線画像検出装置
23 撮影制御装置
24 コンソール
28 インジケータ
36 FPD
37 画素
62 短絡画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 X-ray imaging system 11 X-ray generator 12
37
Claims (9)
前記放射線源から照射された放射線を検出して、放射線の入射量に応じた検出信号を出力する放射線検出手段と、
前記放射線検出手段の検出信号に基づいて、前記放射線源から先に照射されたパルス状の放射線の立ち下がり部と、次に照射されたパルス状の放射線の立ち上がり部との重なり状態を測定し、この測定結果に基づいて、前記画像検出手段の動作モードを、放射線のパルス照射に同期して信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを交互に繰り返すパルス照射対応モードと、連続的な放射線照射中における一定時間の信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを交互に繰り返す連続照射対応モードとのいずれかに設定する制御手段と、
を備えたことを特徴とする放射線画像検出装置。 It has an imaging area in which a plurality of pixels that accumulate signal charges according to the amount of radiation incident upon receiving radiation from the radiation source are arranged in a matrix, and detect radiation images by receiving radiation that has passed through the subject. Image detecting means for
Radiation detecting means for detecting radiation emitted from the radiation source and outputting a detection signal corresponding to the amount of incident radiation;
Based on the detection signal of the radiation detection means, to measure the overlapping state of the falling portion of the pulsed radiation previously irradiated from the radiation source and the rising portion of the pulsed radiation irradiated next, Based on the measurement result, the operation mode of the image detecting means is a pulse irradiation compatible mode in which signal charge accumulation and signal charge readout are alternately repeated in synchronization with radiation pulse irradiation, and during continuous radiation irradiation. Control means for setting to one of the continuous irradiation corresponding mode that alternately repeats the accumulation of signal charge for a certain period of time and readout of the signal charge in
A radiological image detection apparatus comprising:
放射線の照射量を検出する放射線検出手段の検出信号に基づいて、前記放射線源から先に照射されたパルス状の放射線の立ち下がり部と、次に照射されたパルス状の放射線の立ち上がり部との重なり状態を測定するステップと、
前記測定結果に基づいて、前記画像検出手段の動作モードを、放射線のパルス照射に同期して信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを交互に繰り返すパルス照射対応モードと、連続的な放射線照射中における一定時間の信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを交互に繰り返す連続照射対応モードとのいずれかに設定するステップと、
を含むことを特徴とする放射線画像検出装置の制御方法。 A plurality of pixels that receive signal radiation corresponding to the amount of radiation incident upon receiving radiation from the radiation source have image detection means arranged in a matrix, and receive radiation radiation that has passed through the subject to generate a radiation image. In the control method of the radiation image detection device to detect,
Based on the detection signal of the radiation detection means for detecting the radiation dose, the falling portion of the pulsed radiation previously irradiated from the radiation source and the rising portion of the pulsed radiation irradiated next Measuring the overlap state;
Based on the measurement result, the operation mode of the image detecting means is a pulse irradiation compatible mode in which signal charge accumulation and signal charge readout are alternately repeated in synchronization with radiation pulse irradiation, and during continuous radiation irradiation. A step of setting to one of continuous irradiation corresponding modes in which accumulation of signal charge for a certain period of time and readout of signal charge are alternately repeated in
The control method of the radiographic image detection apparatus characterized by including this.
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