JP2015230197A - X線画像撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】撮影時に配置を制限されることがなく、かつ、自然放射線とX線発生装置から照射されたX線とをリアルタイムで判別して、X線の照射開始を検出するとともに、自然放射線によるX線の照射開始の誤検出を防止することが可能なX線画像撮影装置を提供する。【解決手段】X線画像撮影装置1の照射開始検出手段22は、放射線センサー25から出力される信号値が所定の範囲以外の信号値になった場合、所定のマスク時間Δtmが経過するまでの間は、少なくとも放射線センサー25から出力される信号値が所定の範囲以外の信号値になったか否かの判断を行わず、かつ、この条件の下で、放射線センサー25から出力される信号値が所定の範囲以外の信号値になってから所定時間ΔT内に、放射線センサー25から出力される信号値が所定の範囲以外の信号値になった回数が所定の回数Nになった場合にX線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出する。【選択図】図6
Description
本発明は、X線画像撮影装置に係り、放射線センサーを備えるX線画像撮影装置に関する。
照射されたX線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させ、発生した電荷を画像データとして読み出すX線画像撮影装置が種々開発されている。このタイプのX線画像撮影装置はFPD(Flat Panel Detector)として知られており、従来は支持台等と一体的に形成された、いわゆる専用機型(固定型等ともいう。)として構成されていたが、近年、検出素子等を筐体内に収納し、持ち運び可能とした可搬型(カセッテ型等ともいう。)のX線画像撮影装置が開発され、実用化されている。
このようなX線画像撮影装置では、従来、X線発生装置との間でインターフェースを構築して互いに信号等をやり取りし、X線画像撮影装置の準備が整った段階で、X線発生装置から被写体を介してX線画像撮影装置にX線を照射して撮影が行われていた。しかし、例えば、X線画像撮影装置とX線発生装置との製造元が異なっているような場合には、両者の間でインターフェースを構築することが必ずしも容易でない場合があり、或いは、インターフェースを構築できない場合もある。そして、このようにX線画像撮影装置とX線発生装置との間でインターフェースを構築できない(或いは構築しない)場合、例えば、以下のような問題が生じ得る。
すなわち、X線画像撮影装置では、通常、撮影に先立って、各検出素子内に残存する電荷を検出素子内から除去する検出素子のリセット処理が行われる。その際、上記のようにインターフェースが構築されていないと、X線画像撮影装置が、X線発生装置からX線が照射されたことを知らずに検出素子のリセット処理を続行してしまい、X線の照射により検出素子内で発生した電荷がリセット処理によって検出素子内から除去されてしまうという事態が生じ得る。
このような事態が生じると、X線発生装置からのX線の照射が無駄になり、X線発生装置のX線源が無駄に消耗してしまうとともに、再びX線発生装置からX線を照射して撮影(すなわち再撮影)が行われることが必要になるため、被写体である患者の被曝線量が増加してしまい、患者に負担をかけることになるといった問題が生じ得る。
そこで、例えば、X線画像撮影装置に放射線センサーを取り付けて、放射線センサーからの出力値に基づいてX線の照射が開始されたことを検出するように構成される場合がある。この場合、X線画像撮影装置は、X線の照射が開始されたことを検出すると、検出素子のリセット処理を停止し、各検出素子のスイッチ素子をオフ状態にして、X線の照射により検出素子内で発生した電荷を検出素子内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させるように構成される。
ところで、上記のようにX線画像撮影装置に放射線センサーを取り付けるように構成する場合、放射線センサーが宇宙線を検知してしまい、その情報に基づいて、X線画像撮影装置が、X線の照射が開始されたと誤検出してしまう虞れがある。そこで、例えば特許文献1では、X線画像撮影装置に取り付けられた放射線センサーの検出面の法線がほぼ水平方向を向くようにX線画像撮影装置を配置して撮影を行うことで、放射線センサーに宇宙線が入射する確率を低減することが提案されている。
また、特許文献2に記載されたX線撮像装置では、複数の画像データを比較することで、X線発生装置から照射されたX線とは異なる外来放射線成分の影響の有無を判断し、影響がある場合にはその影響を除去することが提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載された撮影方法を採用する場合、撮影に用いるX線画像撮影装置の配置が制限されてしまうといった問題が生じる。すなわち、例えば、可搬型(カセッテ型)のX線画像撮影装置では、患者の身体とベッドとの間に挿入する等して撮影を行うことが可能となるなど、専用機型(固定型)のX線画像撮影装置にはないメリットがあるが、その場合、放射線センサーの検出面の法線が略垂直方向を向く状態になる。また、専用機型のX線画像撮影装置でも、天板上に患者が横臥する等して、上方からX線を照射して撮影を行ういわゆる臥位撮影用のX線画像撮影装置の場合には、やはり放射線センサーの検出面の法線が略垂直方向を向く状態になるが、特許文献1に記載された撮影方法を採用する場合、X線画像撮影装置を用いた上記のような撮影を行うことができなくなるといった問題がある。
また、特許文献2に記載された方法を採用する場合、外来放射線成分の影響があるか否かを判断できるのは画像データを読み出した後ということになる。一方、上記のように放射線センサーの出力値に基づいてX線画像撮影装置にX線が照射されたことを検出するように構成する場合、放射線センサーから出力値が出力された原因がX線の照射によるものか外来放射線によるものかを即座に判断して、外来放射線ではなくX線が照射されたことを即座に検出することができる即時性が求められるが、この特許文献2に記載された方法では、X線画像撮影装置に照射されたのがX線であるか外来放射線であるかを判断することができるようになるのは画像データの読み出し後であり、タイミングが遅すぎる。
なお、以下では、特許文献1に記載されている宇宙線や、特許文献2に記載されている外来放射線等を含む、X線発生装置から照射されたX線以外の放射線を、まとめて自然放射線と表す。なお、自然放射線という場合、上記のような宇宙線や、地表や地中等に存在する放射性元素等から放射される自然由来の放射線だけでなく、病院等の施設内に存在する放射性治療薬や放射性検査薬等からの放射線や、原子力発電所等から飛散したり漏れ出す等した、人工の核燃料等に由来する放射性物質等からの放射線等も含まれる。
また、波長の点では、自然放射線には、X線だけでなく、γ線等の、X線の波長領域を越える波長を有する放射線も含まれる。そして、本願出願では、自然放射線と、X線発生装置から照射されたX線の場合とを区別しない場合には、放射線一般という意味で単に放射線という。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、撮影時に配置を制限されることがなく、かつ、自然放射線とX線発生装置から照射されたX線とをリアルタイムで判別して、X線の照射開始を検出するとともに、自然放射線によるX線の照射開始の誤検出を防止することが可能なX線画像撮影装置を提供することを目的とする。
前記の問題を解決するために、本発明のX線画像撮影装置は、
二次元状に配列された複数の検出素子と、
放射線が照射されると、出力する信号値を変動させる放射線センサーと、
前記放射線センサーが出力する前記信号値に基づいて、X線発生装置からのX線の照射が開始されたか否かを判断する照射開始検出手段と、
を備え、
前記照射開始検出手段は、
前記放射線センサーから出力される前記信号値が所定の範囲以外の信号値になった場合には、前記信号値が当該所定の範囲以外の信号値になってから所定のマスク時間が経過するまでの間は、少なくとも前記放射線センサーから出力される前記信号値が前記所定の範囲以外の信号値になったか否かの判断を行わないように構成されており、
かつ、この条件の下で、前記放射線センサーから出力される前記信号値が所定の範囲以外の信号値になってから所定時間内に、前記放射線センサーから出力される前記信号値が前記所定の範囲以外の信号値になった回数が所定の回数になった場合に前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする。
二次元状に配列された複数の検出素子と、
放射線が照射されると、出力する信号値を変動させる放射線センサーと、
前記放射線センサーが出力する前記信号値に基づいて、X線発生装置からのX線の照射が開始されたか否かを判断する照射開始検出手段と、
を備え、
前記照射開始検出手段は、
前記放射線センサーから出力される前記信号値が所定の範囲以外の信号値になった場合には、前記信号値が当該所定の範囲以外の信号値になってから所定のマスク時間が経過するまでの間は、少なくとも前記放射線センサーから出力される前記信号値が前記所定の範囲以外の信号値になったか否かの判断を行わないように構成されており、
かつ、この条件の下で、前記放射線センサーから出力される前記信号値が所定の範囲以外の信号値になってから所定時間内に、前記放射線センサーから出力される前記信号値が前記所定の範囲以外の信号値になった回数が所定の回数になった場合に前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする。
本発明のような方式のX線画像撮影装置によれば、X線発生装置からのX線の照射が開始された場合にはそれを的確に検出することが可能となるとともに、放射線センサーに自然放射線が入射したことによりX線の照射が開始されたと誤検出することを的確に防止することも可能となる。また、例えばマスク時間を数百マイクロ秒程度に設定し、所定時間ΔTをミリ秒オーダーに設定すれば、X線発生装置からX線の照射が開始された場合にはそれをミリ秒オーダーで検出することが可能となり、X線発生装置からのX線の照射開始をリアルタイムで検出することが可能となる。
また、放射線センサーに宇宙線等の自然放射線が入射しても、X線発生装置からX線の照射が開始されたと誤検出することが的確に防止されるため、前述した特許文献1に記載されているように、X線画像撮影装置に取り付けられた放射線センサーの検出面の法線がほぼ水平方向を向くようにX線画像撮影装置を配置して撮影を行うなど、撮影時に制約を受けることなくX線画像撮影装置を用いて撮影を行うことが可能となる。
以下、本発明に係るX線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下では、X線画像撮影装置として、シンチレーター等を備え、放射されたX線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型のX線画像撮影装置について説明するが、本発明は、シンチレーター等を介さずにX線を検出素子で直接検出する、いわゆる直接型のX線画像撮影装置に対しても適用することができる。
また、X線画像撮影装置がいわゆる可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された専用機型のX線画像撮影装置に対しても、本発明を適用することが可能である。
[X線画像撮影装置の構成等について]
まず、本実施形態に係るX線画像撮影装置の構成等について説明する。図1は、本実施形態に係るX線画像撮影装置の断面図である。なお、以下では、X線画像撮影装置1を、図1に示すようにX線が照射される側の面であるX線入射面Rが上側になるように水平面上に載置した状態における上下、左右方向に基づいて説明する。また、以下の各図におけるX線画像撮影装置1の各部材等の相対的な大きさや長さ等は、必ずしも現実のX線画像撮影装置の構成を反映するものではない。
まず、本実施形態に係るX線画像撮影装置の構成等について説明する。図1は、本実施形態に係るX線画像撮影装置の断面図である。なお、以下では、X線画像撮影装置1を、図1に示すようにX線が照射される側の面であるX線入射面Rが上側になるように水平面上に載置した状態における上下、左右方向に基づいて説明する。また、以下の各図におけるX線画像撮影装置1の各部材等の相対的な大きさや長さ等は、必ずしも現実のX線画像撮影装置の構成を反映するものではない。
X線画像撮影装置1は、図1に示すように、X線入射面Rを有するカーボン板等で形成された筐体2内に、シンチレーター3やセンサー基板4等で構成されるセンサーパネルSPが収納されて構成されている。センサーパネルSPと筐体2の側面の内側との間には緩衝材35が設けられている。また、図1では図示を省略するが、本実施形態では、筐体2には、画像データD等を無線方式で図示しない画像処理装置に送信する無線方式の通信手段であるアンテナ41(後述する図5参照)が設けられている。
また、図1では図示を省略するが、本実施形態では、X線画像撮影装置1は、筐体2の側面等にコネクター42(後述する図5参照)を備えており、コネクター42を介して有線方式で信号やデータ等を図示しないコンソールや画像処理装置等に送信することができるようになっている。そして、後述する図5に示すように、アンテナ41やコネクター42等が接続された通信部40がX線画像撮影装置1の通信手段として機能するようになっている。
図1に示すように、筐体2内には、基台31が配置されており、基台31のX線入射面R側すなわち上面側に、図示しない鉛の薄板等を介してセンサー基板4が設けられている。そして、センサー基板4の上面側には、照射されたX線を可視光等の光に変換するシンチレーター3がシンチレーター基板34上に設けられ、シンチレーター3がセンサー基板4側に対向する状態で設けられている。また、基台31の下面側には、電子部品32等が配設されたPCB基板33やバッテリー24等が取り付けられている。
また、基台31の下面側には、放射線センサー25が取り付けられている。本実施形態では、放射線センサー25は、X線だけでなく放射線一般に対して感度を有するものが用いられる。また、本実施形態では、放射線センサー25は、図2に示すように、基台31の下面側の中央の位置や、中央の位置以外の位置に配置されている。なお、図2は、X線画像撮影装置1をX線入射面R側すなわち上側から見た図である。
本実施形態で、放射線センサー25を、基台31の下面側の中央の位置だけでなく、中央の位置以外の位置にも配置する理由は、X線発生装置からX線画像撮影装置1にX線が照射される場合、X線は必ずしもX線画像撮影装置1のX線入射面R(図1や図2参照)の全面に照射されるとは限らず、照射野が絞られた状態で照射されることもあり、その場合、X線画像撮影装置1のX線入射面Rの中央の位置以外の位置に照射野を絞りたい場合がある。
そして、そのようなケースに対応できるようにするために、本実施形態では、基台31の下面側の中央の位置以外の位置にも放射線センサー25を配置するようになっている。放射線センサー25を基台31の下面側の中央の位置以外の位置にも配置する理由は上記のような理由であるため、例えば図2に示したような配置例以外にも、例えば、放射線センサー25を、X線画像撮影装置1のX線入射面Rの端部や角隅部等の適宜の位置に配置するなど、適宜の位置に配置することも可能である。
また、放射線センサー25を必ずしも複数設ける必要はなく、1個だけ設けることも可能である。さらに、図1では、放射線センサー25を基台31に直接取り付けた場合が示されているが、PCB基板33等を介して基台31に取り付けたり、或いは筐体2の内側に取り付けることも可能であり、放射線センサー25は適宜の方法でX線画像撮影装置1の適宜の位置に取り付けられる。
本実施形態では、放射線センサー25としては、X線発生装置から照射されるX線のみならず、前述した自然放射線をも検出する放射線センサーが用いられており、X線が照射されたり自然放射線を検出すると、出力する電圧値等の信号値を変動させる放射線センサーが用いられている。具体的には、放射線センサー25は、図示しないフォトダイオード等にX線等が当たると電離作用が生じて電流が流れ、その電流をアナログ値の電圧値に変換する。そして、本実施形態では、放射線センサー25は、図3に示すように、アナログ値の電圧値Vaに正と負の閾値Vth+、Vth−がそれぞれ設定されており、アナログ値の電圧値Vaが、上限を正の閾値Vth+とし下限を負の閾値Vth−とする範囲以外の電圧値(すなわち正の閾値Vth+を上回る電圧値や負の閾値Vth−を下回る電圧値)になるとパルス信号Pを出力するように構成されている。
なお、図3中のA、B、Cについては後で説明する。また、上記の場合、正と負の閾値Vth+、Vth−を両者の絶対値が同じ値になるように設定することが可能であり、両者の絶対値が異なる値になるように設定することも可能である。また、放射線センサー25として、電流値から変換したアナログ値の電圧値Vaをアナログ値のまま出力する放射線センサーを用いることも可能である。
また、本実施形態では、X線発生装置として、クーリッジX線源や回転陽極X線源等のX線源を備えた、医療現場で広く一般に用いられているX線発生装置を用いてX線画像撮影装置1にX線を照射するように構成することが可能であり、本発明は、特定のX線発生装置を用いる場合に限定されない。
本実施形態では、センサー基板4はガラス基板で構成されており、図4に示すように、センサー基板4の上面(すなわちシンチレーター3に対向する面)4a上には、複数の走査線5と複数の信号線6とが互いに交差するように配設されている。また、センサー基板4の面4a上の複数の走査線5と複数の信号線6により区画された各小領域rには、検出素子7がそれぞれ設けられている。本実施形態では、検出素子7はフォトダイオードが用いられているが、例えばフォトトランジスターやCCD(Charge Coupled Device)等を用いることも可能である。
ここで、X線画像撮影装置1の回路構成について説明する。図5は本実施形態に係るX線画像撮影装置1の等価回路を表すブロック図である。なお、図5では、放射線センサー25が1個だけ設けられた場合が示されているが、複数の放射線センサー25を設けることも可能であることは前述した通りである。
各検出素子7の第1電極7aには、スイッチ素子である薄膜トランジスター(Thin Film Transistor。以下、TFTという。)8のソース電極8s(図5の「S」参照)が接続されている。また、TFT8のドレイン電極8dおよびゲート電極8g(図5の「D」および「G」参照)は信号線6および走査線5にそれぞれ接続されている。そして、TFT8は、後述する走査駆動手段15から走査線5を介してゲート電極8gにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極8sやドレイン電極8dを介して検出素子7内に蓄積されている電荷を信号線6に放出させる。また、走査線5を介してゲート電極8gにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、検出素子7から信号線6への電荷の放出を停止して、検出素子7内に電荷を蓄積させるようになっている。
また、本実施形態では、図4や図5に示すように、センサー基板4上で1列の各検出素子7ごとに1本の割合で各検出素子7の第2電極7bにそれぞれバイアス線9が接続されており、各バイアス線9はセンサー基板4の縁端部で結線10に結束されている。そして、結線10は入出力端子11(パッドともいう。図4参照)を介してバイアス電源14(図5参照)に接続されており、バイアス電源14から結線10や各バイアス線9を介して各検出素子7の第2電極7bに逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
一方、各走査線5は、それぞれ入出力端子11を介して走査駆動手段15のゲートドライバー15bにそれぞれ接続されている。走査駆動手段15では、配線15cを介して電源回路15aからゲートドライバー15bにオン電圧とオフ電圧が供給されるようになっており、ゲートドライバー15bで走査線5の各ラインL1〜Lxに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間でそれぞれ切り替えるようになっている。
また、各信号線6は、各入出力端子11を介して読み出しIC16内に内蔵された各読み出し回路17にそれぞれ接続されている。本実施形態では、読み出し回路17は、主に増幅回路18と相関二重サンプリング回路19等で構成されている。また、図示を省略するが、本実施形態では、増幅回路18は、オペアンプとコンデンサー等が並列に接続されたチャージアンプ回路で構成されており、コンデンサーに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプの出力側から相関二重サンプリング回路19(図5のCDS参照)に出力されるようになっている。図5に示すように、読み出しIC16内には、さらに、アナログマルチプレクサー21と、A/D変換器20とが設けられている。
そして、各検出素子7からの画像データDの読み出し処理の際には、走査駆動手段15のゲートドライバー15bからある走査線5にオン電圧が印加されて各TFT8がオン状態とされると、これらの各TFT8を介して各検出素子7内から信号線6に電荷がそれぞれ放出されて、読み出し回路17の増幅回路18のコンデンサーに蓄積される。そして、前述したように、各読み出し回路17の増幅回路18では、コンデンサーに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプから相関二重サンプリング回路19に出力される。
相関二重サンプリング回路19は、各検出素子7から増幅回路18に電荷が流れ込む前後の増幅回路18からの出力値の増加分をアナログ値の画像データDとして下流側に出力する。そして、出力された各画像データDがアナログマルチプレクサー21を介してA/D変換器20に順次送信され、A/D変換器20でデジタル値の画像データDに順次変換されて記憶手段23に出力されて順次保存される。このようにして画像データDの読み出し処理が行われるようになっている。
制御手段22は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、FPGA(Field Programmable Gate Array)等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段22は、走査駆動手段15や読み出し回路17を制御して上記のように画像データDの読み出し処理を行わせるなど、X線画像撮影装置1の各機能部の動作等を制御するようになっている。
また、図5に示すように、制御手段22には、SRAM(Static RAM)やSDRAM(Synchronous DRAM)等で構成される記憶手段23が接続されている。また、本実施形態では、制御手段22には、前述したアンテナ41やコネクター42等が接続された通信部40が接続されており、さらに、走査駆動手段15や読み出し回路17、記憶手段23、バイアス電源14等の各機能部に必要な電力を供給するバッテリー24が接続されている。
なお、本実施形態では、制御手段22は、後述するX線画像撮影装置1の照射開始検出手段としても機能するようになっているが、照射開始検出手段を、制御手段22とは別体の手段として設けることも可能である。また、以下の説明において、制御手段22が照射開始検出手段として機能する場合には、照射開始検出手段22と記載する。また、図5に示すように、照射開始検出手段22(制御手段22)には前述した放射線センサー25が電気的に接続されており、放射線センサー25から出力された信号が照射開始検出手段22に入力するようになっている。
[本発明に特有の構成等について]
次に、自然放射線を検出する可能性がある状況下で、自然放射線ではなくX線発生装置からX線の照射が開始されたことを的確に検出することを可能とするための本発明に特有の構成等について説明する。また、本実施形態に係るX線画像撮影装置1の作用についてもあわせて説明する。
次に、自然放射線を検出する可能性がある状況下で、自然放射線ではなくX線発生装置からX線の照射が開始されたことを的確に検出することを可能とするための本発明に特有の構成等について説明する。また、本実施形態に係るX線画像撮影装置1の作用についてもあわせて説明する。
なお、以下では、図3に示したように、放射線センサー25として、出力する信号値であるアナログ値の電圧値Vaが所定の範囲(すなわち図3の場合には上限を正の閾値Vth+とし下限を負の閾値Vth−とする範囲)以外の電圧値Vaになるとパルス信号Pを出力(図3ではパルス信号ON)するように構成されている放射線センサーを用い、照射開始検出手段22が、放射線センサー25から送信されてくるパルス信号Pに基づいて、X線発生装置からのX線の照射が開始されたか否かを判断するように構成されている場合について説明する。
しかし、例えば、放射線センサー25から信号値であるアナログ値の電圧値Vaを照射開始検出手段22に出力し、照射開始検出手段22が、放射線センサー25から出力される信号値である電圧値Vaが所定の範囲以外の電圧値Vaになったか否かを判断し、それに基づいてX線発生装置からのX線の照射が開始されたか否かを判断するように構成することも可能であり、その場合にも本発明を適用することが可能である。
また、このように構成する場合についての説明は省略するが、図3に示したように、放射線センサー25から出力される電圧値Vaが所定の範囲以外の電圧値になった期間が、下記の説明におけるパルス信号Pが出力されている期間(すなわち図3におけるパルス信号ONの期間)に相当する。そのため、下記の説明におけるパルス信号Pが出力されている期間等を、放射線センサー25から出力される電圧値Vaが所定の範囲以外の電圧値になった期間等と読み替えることで、放射線センサー25から照射開始検出手段22に、パルス信号Pではなくアナログ値の電圧値Vaを出力するように構成する場合についても、下記と全く同様に説明することができる。
[本発明に特有の検出処理の基本的な構成について]
X線発生装置から図示しない被写体を介してX線画像撮影装置1に放射線を照射し、前述したように、X線画像撮影装置1に設けられた放射線センサー25にX線が到達して、放射線センサー25内の図示しないフォトダイオード等にX線等が当たると、電離作用が生じて電流が流れ、その電流がアナログ値の電圧値Vaに変換される。そして、アナログ値の電圧値Vaが所定の範囲以外の電圧値、すなわち本実施形態の場合は上限を正の閾値Vth+とし下限を負の閾値Vth−とする範囲以外の電圧値になると、放射線センサー25からパルス信号Pが出力される。
X線発生装置から図示しない被写体を介してX線画像撮影装置1に放射線を照射し、前述したように、X線画像撮影装置1に設けられた放射線センサー25にX線が到達して、放射線センサー25内の図示しないフォトダイオード等にX線等が当たると、電離作用が生じて電流が流れ、その電流がアナログ値の電圧値Vaに変換される。そして、アナログ値の電圧値Vaが所定の範囲以外の電圧値、すなわち本実施形態の場合は上限を正の閾値Vth+とし下限を負の閾値Vth−とする範囲以外の電圧値になると、放射線センサー25からパルス信号Pが出力される。
その場合、X線発生装置からX線を一定の線量率で照射したとしても、X線を構成する光子がX線センサー25に到達するか否かは確率論的な現象であるため、X線発生装置からX線画像撮影装置1にX線が照射される場合、X線画像撮影装置1に設けられた放射線センサー25からはパルス信号Pがランダムに出力される状態になる。そして、X線発生装置からX線画像撮影装置1にX線が照射される限り、上記のように放射線センサー25からパルス信号Pがランダムに出力される状態が継続する。
それに対し、自然放射線が放射線センサー25に到達した場合も、X線センサー25からはパルス信号Pが出力されるが、通常、自然放射線が放射線センサー25に到達する現象が生じるのは1回限りの現象である。或いは、より正確に言えば、自然放射線が放射線センサー25に到達する頻度は、X線発生装置からX線画像撮影装置1にX線を照射する場合にX線が放射線センサー25に到達する頻度に比べると小さく、言い方を変えれば、自然放射線が放射線センサー25に到達する時間間隔は、通常、X線発生装置からX線画像撮影装置1にX線を照射する場合にX線が放射線センサー25に到達する時間間隔に比べるとはるかに長い。
そのため、放射線センサー25に放射線が到達して放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから、ある所定時間ΔTの間、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されるか否かを監視すると、放射線センサー25に到達した放射線がX線発生装置から照射されたX線である場合には、上記の所定時間ΔTの間にいくつかのパルス信号Pが出力される。それに対し、放射線センサー25に到達した放射線が自然放射線である場合には、上記の所定時間ΔTの間に、次の2つ目のパルス信号Pが出力される確率は非常に低く、さらに3つ目のパルス信号Pが出力されることは実際上生じ得ないものと考えられる。
そこで、本実施形態では、照射開始検出手段22は、放射線センサー25から出力されるパルス信号Pを監視し、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に、放射線センサー25からパルス信号Pが出力される回数(すなわち放射線センサー25から出力される信号値である電圧値Vaが所定の範囲以外の電圧値になった回数)が所定の回数Nになった場合に、X線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断するように構成されている。なお、所定時間ΔTや所定の回数Nの設定の仕方等については、後で説明する。
仮に、照射開始検出手段22が、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されたことをもって即座にX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断するように構成すると、放射線センサー25に自然放射線が到達して放射線センサー25からパルス信号Pが出力された場合も、X線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断してしまい、X線の照射開始の誤検出が生じてしまうが、上記のように、放射線センサー25からパルス信号Pが所定の回数Nだけ出力された時点で初めてX線の照射開始を検出するように構成することで、そのような誤検出が生じてしまうことを的確に防止することが可能となる。
また、照射開始検出手段22が、放射線センサー25からパルス信号Pが所定の回数Nだけ出力された場合にX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断するように構成すると、長い時間が経過すれば、いずれは放射線センサー25に自然放射線が所定の回数Nだけ到達することになるため、その時点でX線の照射開始の誤検出が生じてしまうことになるが、上記のように、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に放射線センサー25からパルス信号Pが出力される回数をカウントし、上記の所定の回数Nを、通常、自然放射線を所定時間ΔT内に検出することはないような回数に設定することで、そのような誤検出が生じてしまうことを的確に防止することが可能となる。
そのため、上記のように、照射開始検出手段22が、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に、放射線センサー25からパルス信号Pが出力される回数が所定の回数Nになった時点で初めてX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断するように構成することで、X線発生装置からのX線の照射が開始された場合にはそれを的確に検出することが可能となり、しかも、自然放射線によってX線の照射開始の誤検出が生じることを的確に防止することが可能となる。
[放射線センサーに自然放射線が到達した場合に生じる現象について]
次に、放射線センサー25に自然放射線が到達した場合に生じる特異な現象、およびそれに対する対処の仕方等について説明する。
次に、放射線センサー25に自然放射線が到達した場合に生じる特異な現象、およびそれに対する対処の仕方等について説明する。
自然放射線は、一般的に、X線発生装置から照射されるX線よりもエネルギーが大きいという特徴を有する。そのため、自然放射線が放射線センサー25に入射すると、例えば図3にAで示したパルス信号Pに対応するアナログ値の電圧値Vaのように、電圧値Vaの波形が大きく波打つようになる。そして、自然放射線の入射時に電圧値Vaが正の閾値Vth+を上回ってパルス信号Pが出力され、その後、電圧値Vaが負の閾値Vth−を下回って再度パルス信号Pが出力され、さらにその後、電圧値Vaが正の閾値Vth+を再度上回ってパルス信号Pが出力されるという現象が続く。そのため、自然放射線が放射線センサー25に1回入射すると、パルス信号Pが複数回出力される場合が少なくない。
一方、X線発生装置から照射されたX線が放射線センサー25に入射した場合には、例えば図3にBやCで示したパルス信号Pに対応するアナログ値の電圧値Vaのように、X線の入射時に電圧値Vaが瞬間的に大きくなって正の閾値Vth+を上回り、パルス信号Pが出力される。しかし、その後、電圧値Vaが波打つように変動しても負の閾値Vth−を下回ったり再度正の閾値Vth+を上回ったりしにくいため、結局、X線が放射線センサー25に1回入射すると、パルス信号Pは1回だけ出力される場合が多い。なお、X線発生装置から照射されたX線の場合でも、X線のエネルギーが大きければ、図3にAで示した自然放射線の場合と同様に、X線の放射線センサー25への入射で、パルス信号Pが複数回出力される場合もある。
そして、このような場合に、上記のように、照射開始検出手段22が、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に所定の回数Nのパルス信号Pが出力された時点でX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断するように構成されていると、放射線センサー25にエネルギーが大きな自然放射線が1回だけ到達したにもかかわらず放射線センサー25からパルス信号Pが複数回出力されて所定の回数N以上になると、照射開始検出手段22は、X線発生装置からX線の照射が開始されたと誤検出してしまうことになる。
すなわち、例えば、上記の所定の回数Nとして最初のパルス信号Pを含む3回のパルス信号Pが出力された時点でX線の照射開始と判断するように構成されている場合、例えば図3でAに例示されているように、放射線センサー25に自然放射線が到達して、最初のパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT(図3では不図示)内にパルス信号Pが連続して3回以上(図3のAでは最初のパルス信号Pを含めて4回)出力すると、放射線センサー25に到達したのは自然放射線であり、X線発生装置からX線が照射されていないにもかかわらず、照射開始検出手段22はX線発生装置からX線の照射が開始されたと誤検出してしまう。
そこで、このような誤検出が生じることを防止するために、本実施形態では、照射開始検出手段22は、放射線センサー25からパルス信号Pが出力された場合には、パルス信号Pが出力されてから所定のマスク時間Δtmが経過するまでの間は、少なくとも放射線センサー25からパルス信号Pが出力されたか否かの判断を行わないように構成されている。
このように構成すれば、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定のマスク時間Δtmが経過するまでの間は、照射開始検出手段22は、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてもそれをいわば無視する。そのため、例えば図6(A)に示すように、放射線センサー25が最初のパルス信号Pを出力した後、マスク時間Δtm内にパルス信号Pを何回出力したとしても、照射開始検出手段22は、放射線センサー25からのパルス信号Pの出力を1回としてカウントする。
そして、本実施形態では、照射開始検出手段22は、例えば図6(B)に示すように、このようなマスク時間Δtmによる制約が存在する条件の下で、上記のように、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に所定の回数N(図6(B)の場合は3回)のパルス信号Pが出力された時点で、X線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断するように構成されている。
このように構成すれば、放射線センサー25に入射した放射線が自然放射線である場合には、図6(A)に示したように、放射線センサー25からパルス信号Pが複数回出力される場合があるが、照射開始検出手段22は、最初の1回目のパルス信号Pのみをカウントし、マスク時間Δtm内に出力されたパルス信号Pは無視するため、放射線センサー25からパルス信号Pが1回出力されたと判断する。そして、放射線センサー25に入射した放射線が自然放射線であれば、マスク時間Δtmが経過した後も引き続いてパルス信号Pが出力されることはない(或いは少なくとも所定時間ΔT内に3回のパルス信号Pが出力される確率はほぼ0である)ため、X線発生装置からのX線の照射が開始されたと誤検出ことはない。
そのため、このようにして、放射線センサー25に自然放射線が入射した(到達した)場合には、それにより照射開始検出手段22がX線発生装置からのX線の照射が開始されたと誤検出することを的確に防止することが可能となる。
また、X線発生装置から照射されたX線が放射線センサー25に到達した場合には、上記のようにマスク時間Δtmを設けても、X線発生装置からX線が照射されている限り、図6(B)に示したように、その後も引き続き、放射線センサー25からパルス信号Pが出力される。そのため、放射線センサー25から最初にパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に所定の回数N(図6(B)の場合は3回)のパルス信号Pが出力されたことを検出することが可能となるため、照射開始検出手段22は、上記のようにマスク時間Δtmを設けても、X線発生装置からX線の照射が開始された場合には、それを的確に検出することが可能となる。
[X線の照射開始の検出前後の処理について]
X線画像撮影装置1の制御手段22は、撮影前(すなわちX線発生装置からX線の照射が開始される前)に、走査駆動手段15のゲートドライバー15b(図5参照)から走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次または一斉に印加し、各TFT8をオン状態にして、各検出素子7内に残存する電荷や、各検出素子7内で発生する、いわゆる暗電荷(暗電流等ともいう。)等を各検出素子7内から除去する各検出素子7のリセット処理を行う。
X線画像撮影装置1の制御手段22は、撮影前(すなわちX線発生装置からX線の照射が開始される前)に、走査駆動手段15のゲートドライバー15b(図5参照)から走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次または一斉に印加し、各TFT8をオン状態にして、各検出素子7内に残存する電荷や、各検出素子7内で発生する、いわゆる暗電荷(暗電流等ともいう。)等を各検出素子7内から除去する各検出素子7のリセット処理を行う。
そして、本実施形態では、制御手段22は、照射開始検出手段として上記のようにして検出処理を行い、X線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断すると、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加し、各TFT8をオフ状態として、X線の照射により検出素子7内で発生した電荷を検出素子7内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。そして、X線の照射が終了した後、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して、前述したようにして各検出素子7からの画像データDの読み出し処理を行うように構成される。
なお、例えば、X線の照射開始の検出後も、放射線センサー25からのパルス信号Pの出力を監視し、放射線センサー25からのパルス信号Pの出力がなくなった時点で、X線発生装置からのX線の照射が終了したことを検出するように構成することも可能である。また、撮影の前または後にオフセットデータOの読み出し処理を行ったり、X線画像撮影装置1から図示しない画像処理装置への画像データDやオフセットデータO等の送信処理を行うなど、公知の処理を行うように構成される。
[効果]
以上のように、本実施形態に係るX線画像撮影装置1によれば、照射開始検出手段22は、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定のマスク時間Δtmが経過するまでの間は、少なくとも放射線センサー25からパルス信号Pが出力されたか否かの判断を行わないように構成し、しかも、この条件の下で、所定時間ΔT内に、放射線センサー25からパルス信号Pが出力された回数が所定の回数Nになった場合に初めてX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断するように構成した。
以上のように、本実施形態に係るX線画像撮影装置1によれば、照射開始検出手段22は、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定のマスク時間Δtmが経過するまでの間は、少なくとも放射線センサー25からパルス信号Pが出力されたか否かの判断を行わないように構成し、しかも、この条件の下で、所定時間ΔT内に、放射線センサー25からパルス信号Pが出力された回数が所定の回数Nになった場合に初めてX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断するように構成した。
そのため、上記のように、X線発生装置からのX線の照射が開始された場合にはそれを的確に検出することが可能となるとともに、放射線センサー25に自然放射線が入射したことによりX線の照射が開始されたと誤検出することを的確に防止することも可能となる。
そして、例えばマスク時間Δtm(図6(A)、(B)参照)を数百マイクロ秒程度に設定し、所定時間ΔTをミリ秒オーダーに設定すれば、X線発生装置からX線が照射された場合にはそれをミリ秒オーダーで検出することが可能となり、X線発生装置からのX線の照射開始をリアルタイムで検出することが可能となる。そのため、X線発生装置からX線の照射が開始されると、即座に各TFT8をオフ状態にして電荷蓄積状態に移行し、X線の照射により各検出素子7内で発生した電荷を的確に各検出素子7内に蓄積することが可能となり、放射線画像を的確に撮影して生成することが可能となる。
また、本実施形態に係るX線画像撮影装置1によれば、放射線センサー25に宇宙線等の自然放射線が入射しても、X線発生装置からX線の照射が開始されたと誤検出することが的確に防止されるため、前述した特許文献1に記載されているように、X線画像撮影装置に取り付けられた放射線センサーの検出面の法線がほぼ水平方向を向くようにX線画像撮影装置を配置して撮影を行う等の撮影時に制約を受けることなく、X線画像撮影装置1を用いて撮影を行うことが可能となる。そのため、例えば可搬型(カセッテ型)のX線画像撮影装置1では、患者の身体とベッドとの間に挿入する等して撮影を行うことが可能となるなど、可搬型のX線画像撮影装置1のメリットを生かして撮影を行うことが可能となる。また、臥位撮影用の専用機型のX線画像撮影装置1でも、宇宙線等の自然放射線の影響を受けることなく的確に撮影を行うことが可能となる。
[X線の照射開始の検出処理のバリエーションについて]
次に、本実施形態に係るX線画像撮影装置におけるX線発生装置からのX線の照射開始の検出処理の変形例について、種々の例を挙げて説明する。
次に、本実施形態に係るX線画像撮影装置におけるX線発生装置からのX線の照射開始の検出処理の変形例について、種々の例を挙げて説明する。
[変形例1]
X線画像撮影装置1には、上記のように、(1)自然放射線によるX線の照射開始の誤検出を防止することと、(2)X線発生装置からX線が照射された場合には迅速にそれを検出して電荷蓄積状態に移行させて、X線の照射により検出素子7内で発生した電荷を的確に検出素子7内に蓄積させることの少なくとも2点が要求される。
X線画像撮影装置1には、上記のように、(1)自然放射線によるX線の照射開始の誤検出を防止することと、(2)X線発生装置からX線が照射された場合には迅速にそれを検出して電荷蓄積状態に移行させて、X線の照射により検出素子7内で発生した電荷を的確に検出素子7内に蓄積させることの少なくとも2点が要求される。
上記の(1)の点が要求されることについては上記の通りであるが、(2)については、X線発生装置からのX線の照射が開始されてからX線画像撮影装置1でそれを検出するまでに時間がかかると、X線画像撮影装置1で照射開始を検出して電荷蓄積状態に移行させても、間もなくX線の照射が終了してしまい(或いは既にX線の照射が終了してしまっており)、X線の照射により検出素子7内で発生した電荷を検出素子7内にほとんど蓄積させることができなくなってしまう。そのため、検出素子7から読み出された画像データDに基づいて、適切な放射線画像を生成することができなくなるためである。
そして、上記の(1)、(2)の点を考慮して、上記の所定時間ΔTや所定の回数Nが設定される。そして、上記の(1)の点、すなわち自然放射線による照射開始の誤検出防止の点を考慮する場合、上記のようにマスク時間Δtmを設けると、放射線センサー25に到達した放射線が自然放射線であれば、放射線センサー25に自然放射線が到達して放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に自然放射線が再度放射線センサー25に到達する確率は非常に小さい。そのため、所定時間ΔTを必要以上に長く設定しない限り、放射線センサー25に自然放射線が到達して放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に放射線センサー25からパルス信号Pが出力される可能性は低い。
それに対し、放射線センサー25に到達した放射線がX線発生装置から照射されたX線であれば、放射線センサー25にX線が到達して放射線センサー25からパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内にX線が再度放射線センサー25に到達する確率は高く、放射線センサー25にX線が到達して放射線センサー25から最初にパルス信号Pが出力されてから所定時間ΔT内に放射線センサー25からパルス信号Pが次々と出力される可能性が高い。
そのため、上記の(1)の点を考慮する場合、設定する所定の回数Nを増やすほど、自然放射線による照射開始の誤検出をより的確に防止することが可能となるという特徴がある。しかし、所定の回数Nを増やすと、例えば、所定の回数Nとして3回を設定した場合には放射線センサー25から最初のパルス信号Pが出力されてから3回目のパルス信号Pが出力された時点でX線発生装置からのX線の照射開始を検出することができたが、所定の回数Nを4回に増やして設定すると、放射線センサー25から最初のパルス信号Pが出力されてから4回目のパルス信号Pが出力された時点で初めてX線発生装置からのX線の照射開始を検出することになり、実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてからそれを検出するまでに要する時間がより長くなる。
すなわち、設定する所定の回数Nを増やすと、自然放射線によるX線の照射開始の誤検出をより的確に防止することが可能となるが、その分、実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてからX線画像撮影装置1でそれを検出するまでのタイミングがより遅くなる。
逆に、実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてからX線画像撮影装置1でそれを検出するまでのタイミングをより早めるためには、設定する所定の回数Nをより少なくすることが必要になるが、その分、自然放射線によるX線の照射開始の誤検出がより生じ易くなる。
このように、上記の(1)と(2)、すなわち、(1)自然放射線によるX線の照射開始の誤検出の防止と(2)X線発生装置からのX線の照射開始を早期に検出することは、いわばトレードオフの関係にある。なお、所定時間ΔTは、設定される所定の回数Nが増えるほどより長い時間に設定される。
そこで、例えば、照射開始検出手段22は、上記の所定時間ΔTと所定の回数Nとが異なる複数の検出処理を並行して行い、いずれかの検出処理でX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断した場合に、X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出するように構成することが可能である。
そして、この構成は、本実施形態のように、X線画像撮影装置1が放射線センサー25を複数備える場合だけでなく、放射線センサー25を1個だけ備える場合にも適用できる。すなわち、例えば、1個の放射線センサー25から出力されるパルス信号Pに対して、所定時間ΔTをΔT1に設定し、所定の回数Nを3回に設定した第1の検出処理と、所定時間ΔTを上記のΔT1より長いΔT2に設定し、所定の回数Nを4回に設定した第2の検出処理とを並行して行うように構成することが可能である。
このように構成すると、所定の回数Nを3回に設定した第1の検出処理の方が、常に所定の回数Nを4回に設定した第2の検出処理よりも先にX線発生装置からのX線の照射開始を検出することになるように考えられるかもしれない。
X線発生装置から照射されたX線に基づいて放射線センサー25からパルス信号Pが、例えば図7に示すように時間的に等間隔に出力されるような状況であれば、上記のように、所定の回数Nを3回に設定した第1の検出処理の方が、所定の回数Nを4回に設定した第2の検出処理よりも先にX線発生装置からのX線の照射開始を検出することになる。
しかし、前述したように、X線発生装置からX線を一定の線量率で照射したとしても、X線を構成する光子がX線センサー25に到達するか否かは確率論的な現象であるため、放射線センサー25からパルス信号Pが図7に例示したように時間的に等間隔に出力されるような状況にはなるとは限らない。
例えば図8に示すように放射線センサー25からパルス信号Pが出力された場合、所定の回数Nが3回に設定された第1の検出処理では、放射線センサー25からパルス信号P1が出力されてから所定時間ΔT1内に残りの2回のパルス信号Pが出力されなければ、その時点では照射開始検出手段22はX線発生装置からのX線の照射開始は検出されない。同様に、パルス信号P2〜P5についても、パルス信号P2〜P5が出力されてからそれぞれ所定時間ΔT1内に残りの2回のパルス信号Pが出力されなければ、X線の照射開始は検出されない。
そして、放射線センサー25からパルス信号P6が出力されてから所定時間ΔT1の間にパルス信号P7、P8が出力されれば、その時点で初めてX線発生装置からのX線の照射開始が検出されることになる。すなわち、この場合は、パルス信号P8が出力された時点でX線発生装置からのX線の照射開始が検出されることになる。
一方、これと並行して行われる、所定の回数Nが4回に設定された第2の検出処理では、所定時間ΔT2が上記の所定時間ΔT1より長い時間に設定される。そして、放射線センサー25からパルス信号P1が出力されてから所定時間ΔT2内に残りの3回のパルス信号P2、P3、P4が出力されれば、パルス信号P4が出力された時点でX線発生装置からのX線の照射開始が検出されることになる。すなわち、この場合は、パルス信号P4が出力された時点でX線発生装置からのX線の照射開始が検出されることになる。
そのため、この例では、所定の回数Nを4回に設定した第2の検出処理の方が、所定の回数Nを3回に設定した第1の検出処理よりも先にX線発生装置からのX線の照射開始を検出することになり、照射開始検出手段22は、2つの検出処理を並行して行った結果、パルス信号P4が出力された時点でX線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出することになる。
このように、この変形例1のように構成しても、必ずしも所定の回数Nがより少ない回数に設定された検出処理の方が、所定の回数Nがより多い回数に設定された他の検出処理よりも先にX線発生装置からのX線の照射開始を検出することにはならない。
そして、この変形例1のように、照射開始検出手段22が、所定時間ΔTと所定の回数Nとが異なる複数の検出処理を並行して行い、いずれかの検出処理でX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断した場合に、X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出するように構成することで、上記の(1)自然放射線によるX線の照射開始の誤検出の防止の要求と、上記の(2)X線発生装置からのX線の照射開始を早期に検出するという要求のいずれをも満たしつつ、X線発生装置からのX線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
なお、変形例1における上記の効果、すなわち上記の(1)自然放射線によるX線の照射開始の誤検出の防止の要求と、上記の(2)X線発生装置からのX線の照射開始を早期に検出するという要求のいずれをも満たしつつ、X線発生装置からのX線の照射開始を的確に検出することが可能となるという効果は、変形例1だけでなく、下記の各変形例においても同様に得られる。
[変形例2−1]
また、上記の変形例1では、放射線センサー25が1個だけ設けられた場合に、それから出力されるパルス信号P(例えば図8参照)に基づいて、照射開始検出手段22が、所定時間ΔTと所定の回数Nとが異なる複数の検出処理を並行して行う場合について説明したが、複数の放射線センサー25を用いる場合に、上記の変形例1を適用することも可能である。
また、上記の変形例1では、放射線センサー25が1個だけ設けられた場合に、それから出力されるパルス信号P(例えば図8参照)に基づいて、照射開始検出手段22が、所定時間ΔTと所定の回数Nとが異なる複数の検出処理を並行して行う場合について説明したが、複数の放射線センサー25を用いる場合に、上記の変形例1を適用することも可能である。
そして、この場合、放射線センサー25ごとに、当該放射線センサー25から出力されるパルス信号Pに基づいて所定時間ΔTと所定の回数Nとが異なる複数の検出処理を並行して行うように構成することが可能である。すなわち、例えば放射線センサー25が3個設けられており、放射線センサー25ごとに2種類の検出処理(例えば上記の第1、第2の検出処理)を行うように構成する場合、各放射線センサー25から出力されるパルス信号Pに対して2種類の検出処理が並行して行われるため、3×2=計6通りの検出処理が並行して行われる。そして、それらの検出処理のうちのいずれかの検出処理でX線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断した場合に、X線発生装置からX線の照射が開始されたことを検出するように構成される。
[変形例2−2]
また、複数の放射線センサー25で、互いに所定時間ΔTと所定の回数Nとが異なる複数の検出処理を並行して行うように構成することも可能である。すなわち、第1の放射線センサー25では例えば所定の回数Nが3回に設定された検出処理を行い、第2の放射線センサー25では例えば所定の回数Nが4回に設定された検出処理を行うように構成することも可能である。
また、複数の放射線センサー25で、互いに所定時間ΔTと所定の回数Nとが異なる複数の検出処理を並行して行うように構成することも可能である。すなわち、第1の放射線センサー25では例えば所定の回数Nが3回に設定された検出処理を行い、第2の放射線センサー25では例えば所定の回数Nが4回に設定された検出処理を行うように構成することも可能である。
なお、上記の変形例2−1、2−2を組み合わせてX線発生装置からのX線の照射開始の検出処理を行うことも可能である。
[変形例3]
また、上記の変形例2−1、2−2と同様に、複数の放射線センサー25を用いるが、各放射線センサー25に対して同じ所定時間ΔTと所定の回数Nとを設定してそれぞれ検出処理を並行して行うように構成することも可能である。
また、上記の変形例2−1、2−2と同様に、複数の放射線センサー25を用いるが、各放射線センサー25に対して同じ所定時間ΔTと所定の回数Nとを設定してそれぞれ検出処理を並行して行うように構成することも可能である。
[変形例4]
一方、複数の放射線センサー25を用いる場合、例えば、照射開始検出手段22は、複数の放射線センサー25のうちの2個以上の放射線センサー25から出力されたパルス信号Pの論理和処理を行い、論理和処理したパルス信号P+について、上記と同様に、所定時間ΔT内のパルス信号P+の回数が所定の回数Nになった場合にX線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出するように構成することも可能である。以下、具体的に説明する。
一方、複数の放射線センサー25を用いる場合、例えば、照射開始検出手段22は、複数の放射線センサー25のうちの2個以上の放射線センサー25から出力されたパルス信号Pの論理和処理を行い、論理和処理したパルス信号P+について、上記と同様に、所定時間ΔT内のパルス信号P+の回数が所定の回数Nになった場合にX線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出するように構成することも可能である。以下、具体的に説明する。
例えば、2個の放射線センサー25A、25Bから図9(A)、(B)に示すようにパルス信号Pa、Pbがそれぞれ出力される場合、それらに対して論理和処理を行うと、論理和処理されたパルス信号P+は図9(C)に示すような状態になる。なお、図9(A)に示したパルス信号Paは、図8に示したパルス信号Pの出力タイミングと同じタイミングでパルス信号Paが出力された場合が示されている。
そして、図8に示した場合と同様に、放射線センサー25Aから出力されるパルス信号Pa(図9(A)参照)に対して、所定時間ΔTとして上記と同様に所定時間ΔT1が設定され、例えば所定の回数Nが3回に設定されたとすると、放射線センサー25Aから出力されるパルス信号Paに基づく検出処理では、放射線センサー25Aから出力されるパルス信号Pa1〜Pa5についてはX線の照射開始は検出されず、放射線センサー25Aからパルス信号Pa6が出力されてから所定時間ΔT1の間にパルス信号Pa7、Pa8が出力されて初めてX線発生装置からのX線の照射開始が検出される。すなわち、この場合は、パルス信号Pa8が出力された時点でX線発生装置からのX線の照射開始が検出される。
また、放射線センサー25Bから出力されるパルス信号Pbに対して、上記と同様に、所定時間ΔT1を設定し、所定の回数Nを3回に設定すると、放射線センサー25Bから図9(B)に示すようにパルス信号Pbが出力された場合には、放射線センサー25Bから出力されるいずれのパルス信号Pb1〜Pb7についても、X線の照射開始は検出されない。すなわち、図9(B)に示した時間範囲内では、放射線センサー25Bからパルス信号Paが出力されてから所定時間ΔT1の間に残り2回のパルス信号Pbが出力されることがないため、放射線センサー25Bから出力されるパルス信号Pbに基づく検出処理では、X線発生装置からのX線の照射開始は検出されない。
一方、2個の放射線センサー25A、25Bから出力されたパルス信号Pa、Pbが論理和処理されて算出されたパルス信号P+(図9(C)参照)について、より長い所定時間ΔTを設定し、所定の回数Nを例えば4回等に増やして設定すると、論理和処理された最初のパルス信号Pb1が出力されてから所定時間ΔT内に、残りの3回のパルス信号Pa1、Pb2、Pb3が出力されれば、その時点でX線発生装置からのX線の照射開始が検出される。
すなわち、図9(A)〜(C)に示した検出処理の場合には、図9(C)に示す論理和処理されたパルス信号P+におけるパルス信号Pb3が出力された時点でX線発生装置からのX線の照射開始が検出されることになる。
なお、上記のように構成する場合も、放射線センサー25Aや放射線センサー25Bから出力されたパルス信号Paやパルス信号Pbに基づく検出処理よりも、論理和処理されたパルス信号P+に基づく検出処理の方が常に先にX線発生装置からのX線の照射開始を検出することになるとは限らない。
すなわち、例えばX線がX線画像撮影装置1のX線入射面R(図2等参照)に照射野が絞られた状態で照射され、例えば2個の放射線センサー25のうちの一方の放射線センサー25にのみX線が入射し、他方の放射線センサー25にはX線が入射しない状態になる場合がある。このような場合、一方の放射線センサー25からはパルス信号Pが出力されるが、他方の放射線センサー25からはパルス信号Pがほとんど出力されない状態になる。そのため、これらの2個の放射線センサー25から出力されたパルス信号Pを論理和処理すると、論理和処理されたパルス信号P+は、すなわち上記の一方の放射線センサー25から出力されるパルス信号Pと同じものとなる。
そして、上記のように、2個の放射線センサー25から出力されたパルス信号Pについてそれぞれ所定時間ΔTを設定し、所定の回数Nを3回に設定するものとし、論理和処理されて算出されたパルス信号P+については、より長い所定時間ΔTを設定し、所定の回数Nを4回に設定すると、例えば一方の放射線センサー25から最初のパルス信号Pを含む3回のパルス信号Pが出力された時点で、4回目のパルス信号P(すなわち論理和処理された4回目のパルス信号P+)の出力を待たずに、X線発生装置からのX線の照射開始が検出される場合が生じ得る。
このように、上記の変形例4のように構成したからといって、個々の放射線センサー25から出力されたパルス信号Pに基づく検出処理よりも、論理和処理されたパルス信号P+に基づく検出処理の方が必ずしも先にX線発生装置からのX線の照射開始を検出することになるとは限らない。
そして、上記の変形例4のように構成すれば、変形例1における上記の効果、すなわち上記の(1)自然放射線によるX線の照射開始の誤検出の防止の要求と、上記の(2)X線発生装置からのX線の照射開始を早期に検出するという要求のいずれをも満たしつつ、X線発生装置からのX線の照射開始を的確に検出することが可能となるという効果を的確に発揮することが可能となる。
[変形例5]
一方、X線発生装置から高い線量率のX線を短時間照射してX線撮影が行われる場合がある。そして、この場合、上記の実施形態で説明したように、検出処理に際してマスク時間Δtm(図6(A)、(B)参照)が設けられていると、実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてから、X線画像撮影装置1の照射開始検出手段22がX線の照射開始を検出するまでに時間がかかり、不具合が生じる虞れがある。
一方、X線発生装置から高い線量率のX線を短時間照射してX線撮影が行われる場合がある。そして、この場合、上記の実施形態で説明したように、検出処理に際してマスク時間Δtm(図6(A)、(B)参照)が設けられていると、実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてから、X線画像撮影装置1の照射開始検出手段22がX線の照射開始を検出するまでに時間がかかり、不具合が生じる虞れがある。
すなわち、例えば、マスク時間Δtmを500マイクロ秒に設定し、所定の回数Nを例えば3回に設定して検出処理を行うと、1回目のパルス信号P(或いは論理和処理されて出力された1回目のパルス信号P+。以下同じ。)が出力されてから500マイクロ秒の間は放射線センサー25からパルス信号Pが出力されたか否かの判断を行わず、500マイクロ秒が経過した後、2回目のパルス信号Pが出力されると、また、それから500マイクロ秒の間は放射線センサー25からパルス信号Pが出力されたか否かの判断を行わず、500マイクロ秒が経過した後、3回目のパルス信号Pが出力されると、その時点でX線の照射開始を検出することになる。
そのため、上記のような検出条件(マスク時間Δtmは500マイクロ秒、所定の回数Nは3回)の下では、実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてから、照射開始検出手段22がX線の照射開始を検出するまでに、最低でも1ミリ秒の時間がかかることになる。そのため、X線画像撮影装置1の制御手段22は、実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてから1ミリ秒が経過して初めて各TFT8(図5参照)をオフ状態にして、X線の照射により各検出素子7内で発生した電荷を各検出素子7内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させることになる。
しかし、それでは、上記のようにX線発生装置から高い線量率のX線が短時間照射されてX線撮影が行われる場合には、電荷蓄積状態に移行した時点(すなわちX線の照射開始を検出した時点)では既にX線の照射が終了していたり、或いは、その時点で電荷蓄積状態に移行した直後にX線の照射が終了することになりかねない。そして、このような状態になると、X線の照射により各検出素子7内で発生した電荷が各検出素子7内に蓄積されず、或いはほとんど蓄積されなくなるため、X線撮影を的確に行うことができなくなってしまう。
そこで、この変形例5では、上記のような状況、すなわちX線発生装置から高い線量率のX線が短時間照射されてX線撮影が行われるような状況に対処するために、例えば、上記の実施形態や各変形例による検出処理と並行して、例えば以下のような検出処理を行うように構成することが可能である。
すなわち、例えば、上記のような所定のマスク時間Δtmを設定せずに、1個或いは複数の放射線センサー25から出力されるパルス信号Pや、各放射線センサー25から出力されたパルス信号Pを論理和処理して算出されたパルス信号P+が出力されてから所定期間Δτ内に出力されたパルス信号P(或いはパルス信号P+。以下同じ。)のパルス幅Wや個数Mの合計が閾値以上になった場合に、X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出する検出処理を並行して行うように構成することが可能である。
以下、具体的に説明する。上記のようにマスク時間Δtmを設定しないように構成する場合も、自然放射線によってX線の照射が開始されたと誤検出することは避けられなければならない。そして、放射線センサー25に自然放射線が入射すると、自然放射線のエネルギーが小さい場合には、放射線センサー25で生じる電圧値Vaの変動は、例えば図3にBやCで示したような状態になり、自然放射線の放射線センサー25への1回の入射あたり1個或いはせいぜい2個のパルス信号Pが出力される状態になる。
一方、放射線センサー25に入射した自然放射線のエネルギーが大きいと、例えば図3にAで示したように、放射線センサー25で生じる電圧値Vaの変動が大きくなり、自然放射線の放射線センサー25への1回の入射あたり複数個のパルス信号Pが出力される状態になる。しかし、自然放射線のエネルギーが大きくても、自然放射線が放射線センサー25に入射して複数個のパルス信号Pが出力された後は、次の自然放射線の入射がなければ、放射線センサー25からパルス信号Pが出力されなくなるという特徴がある。
そのため、例えば、X線画像撮影装置1にX線を照射しない状態で放置し、所定期間Δτ内に放射線センサー25から出力されたパルス信号Pのパルス幅W(すなわち例えば図3でパルス信号PがONになっている期間)の合計ΣWを算出する。そして、その合計ΣWをヒストグラムに投票すると、放射線センサー25に入射する放射線が自然放射線である場合には、例えば図10(A)に示すように、パルス幅Wの合計値ΣWの分布が、ある最大値以下の範囲に収まるような分布になることが、本発明者が行った実験等から分かっている。
なお、図10(A)の分布で、最大値に近い側の小さなピークは、エネルギーが大きい宇宙線等によるものと考えられる。また、図10(A)、(B)において縦軸Fは度数を表す。
それに対し、X線発生装置からX線画像撮影装置1にX線を照射する場合、X線画像撮影装置1にX線を照射し続ける限り、放射線センサー25からパルス信号Pが出力され続けるという特徴がある。そして、上記のように、X線発生装置から高い線量率のX線を照射する場合、より低い線量率のX線を照射する場合に比べて、放射線センサー25にX線が入射する頻度が高くなる。すなわち、一般的に、X線発生装置から照射されるX線の線量率が高くなるほど放射線センサー25からパルス信号Pが出力される頻度が高くなり、所定期間Δτ内に放射線センサー25から出力されるパルス信号Pの数が多くなる。
そのため、上記と同様に、所定期間Δτ内に放射線センサー25から出力されたパルス信号Pのパルス幅Wの合計ΣWを算出してヒストグラムに投票すると、X線発生装置から高い線量率のX線を照射した場合には、例えば図10(B)に示すように、パルス幅Wの合計値ΣWの分布が、より大きい側(すなわち図10(B)のヒストグラムではより右側)にシフトした分布になることが、本発明者が行った実験等から分かっている。
そして、この分布は、X線発生装置から照射されるX線の線量率が高くなるほど、図10(B)のヒストグラムでより右側にシフトする。また、上記の所定期間Δτをより長く設定するほど、この分布は図10(B)のヒストグラムでより右側にシフトする。そして、図10(A)、(B)のヒストグラムを見れば分かるように、適切な閾値ΣWthを設定すれば、放射線センサー25に入射した放射線が自然放射線であるか(図10(A)の場合)、X線発生装置から照射されたX線であるか(図10(B)の場合)を的確に判別することが可能となる。
そのため、上記のように、X線画像撮影装置1の照射開始検出手段22は、所定のマスク時間Δtmを設定しない状態で、1個或いは複数の放射線センサー25から出力されるパルス信号Pや、各放射線センサー25から出力されたパルス信号Pを論理和処理して算出されたパルス信号P+が出力されてから所定期間Δτ内に出力されたパルス信号P(或いはパルス信号P+)のパルス幅Wの合計ΣWを算出し、パルス幅Wの合計ΣWが閾値ΣWth以上になった場合に、X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出するように構成することが可能となる。
また、放射線センサー25に入射した放射線が自然放射線である場合、放射線センサー25から出力されるパルス信号Pは、図3のAに示したように複数個になったり、図3のB、Cに示したように1個になったりする。そして、所定期間Δτ内に放射線センサー25に自然放射線が入射する確率は、通常、非常に低い。
そのため、放射線センサー25に入射した放射線が自然放射線であれば、1個或いは複数の放射線センサー25から出力されるパルス信号Pや、各放射線センサー25から出力されたパルス信号Pを論理和処理して算出されたパルス信号P+が出力されてから所定期間Δτ内に出力されるパルス信号(或いはパルス信号P+。以下同じ。)は数個程度にしかならない。
それに対し、放射線センサー25に入射した放射線がX線発生装置から照射されたX線である場合には、X線発生装置から照射されるX線の線量率が高いほど、単位時間あたりに放射線センサー25から出力されるパルス信号Pの個数Mは多くなる。そして、上記と同様に、放射線センサー25から出力されるパルス信号Pの個数Mは、X線発生装置からX線が照射され続ける限り、増加し続ける。
そのため、図示を省略するが、上記と同様に、放射線センサー25から出力されるパルス信号Pの個数Mの合計ΣMに対して適切な閾値ΣMthを設定すれば、放射線センサー25に入射した放射線が自然放射線であるか、X線発生装置から照射されたX線であるかを的確に判別することが可能となる。
そのため、上記のように、X線画像撮影装置1の照射開始検出手段22は、所定のマスク時間Δtmを設定しない状態で、1個或いは複数の放射線センサー25から出力されるパルス信号Pや、各放射線センサー25から出力されたパルス信号Pを論理和処理して算出されたパルス信号P+が出力されてから所定期間Δτ内に出力されたパルス信号P(或いはパルス信号P+)の個数Mの合計ΣMをカウントし、個数Mの合計ΣMが閾値ΣMth以上になった場合に、X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出するように構成することが可能となる。
なお、上記の所定期間Δτを長い期間に設定してしまうと、実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてから、X線画像撮影装置1の照射開始検出手段22がX線の照射開始を検出するまでに時間がかかり、上記と同様の不具合が生じてしまうため、所定期間Δτは、放射線センサー25に入射した放射線が自然放射線であるか、X線発生装置から照射されたX線であるかを的確に判別できることを条件としてできるだけ短い期間に設定される。
また、上記のように、X線発生装置から照射されるX線の線量率が高くなるほど、放射線センサー25からパルス信号Pが出力される頻度が高くなるため、上記の所定期間Δτをより短く設定することができる。そのため、X線発生装置に設定される線量率(或いは線量率を規定するために設定される管電圧や管電流等)に応じて、上記の所定期間Δτを変更するように構成することも可能である。
なお、上記の変形例1から変形例5や、さらにそれ以外の変形例を組み合わせてX線発生装置からのX線の照射開始の検出処理を行うように構成することも可能であり、検出処理の仕方は適宜決定される。
[自然放射線に関するデータの収集等について]
また、例えばX線画像撮影装置1を自然放射線が多い環境下でX線撮影に用いる場合には、放射線センサー25に自然放射線が入射する頻度が通常の場合より高くなる可能性がある。そして、例えば上記の変形例5で示した図10(A)の分布(すなわち放射線センサー25に入射する放射線が自然放射線である場合に所定期間Δτ内に放射線センサー25から出力されるパルス信号Pのパルス幅Wの合計ΣWの分布)が図10(A)のヒストグラム上でより右側にシフトする可能性がある。そのため、X線画像撮影装置1を自然放射線が多い環境下で使用する場合、自然放射線によってX線の照射開始を誤検出し易くなる。
また、例えばX線画像撮影装置1を自然放射線が多い環境下でX線撮影に用いる場合には、放射線センサー25に自然放射線が入射する頻度が通常の場合より高くなる可能性がある。そして、例えば上記の変形例5で示した図10(A)の分布(すなわち放射線センサー25に入射する放射線が自然放射線である場合に所定期間Δτ内に放射線センサー25から出力されるパルス信号Pのパルス幅Wの合計ΣWの分布)が図10(A)のヒストグラム上でより右側にシフトする可能性がある。そのため、X線画像撮影装置1を自然放射線が多い環境下で使用する場合、自然放射線によってX線の照射開始を誤検出し易くなる。
また、これは、上記の変形例5の場合だけでなく、例えば上記の実施形態において、X線画像撮影装置1を自然放射線が多い環境下で使用する場合、X線発生装置からX線を照射していなくても、放射線センサー25に自然放射線が入射してから所定時間ΔTの経過するまでに自然放射線が放射線センサー25に入射してパルス信号Pが出力される回数が所定の回数Nに達してしまう確率が、通常の場合よりも高くなる。そのため、上記の実施形態においても、X線画像撮影装置1を自然放射線が多い環境下で使用する場合には、自然放射線によってX線の照射開始を誤検出し易くなる。
そのため、例えば、X線画像撮影装置1が使用される現場にサービスマン等が赴いて、自然放射線がどの程度の頻度でX線画像撮影装置1の放射線センサー25に入射するか(すなわち自然放射線が多い環境であるか否か)を測定することが可能である。しかし、サービスマン等が赴く短い時間の間に放射線センサー25に入射する数は少ないため、例えば単位時間あたりに放射線センサー25に入射する自然放射線の数を算出したとしても、その誤差が非常に大きいものになる。そのため、X線画像撮影装置1が使用される環境が、自然放射線が多い環境であるか否か、すなわちX線画像撮影装置1で、自然放射線によるX線の照射開始の誤検出が生じ易い環境であるか否かの判別が付きにくい場合が少なくない。
そこで、例えばX線画像撮影装置1の照射開始検出手段22(或いは制御手段22等)が、X線発生装置からX線が照射されていない状態で放射線センサー25から出力されたパルス信号Pに関する情報を収集し、また、このパルス信号Pに関する情報の収集を行った時間に関する情報を収集して、例えば記憶手段23(図5参照)やROM等のメモリーに保存するように構成することが可能である。
この場合、例えば、X線画像撮影装置1の照射開始検出手段22が、上記の実施形態や各変形例で説明したX線発生装置からのX線の照射開始の検出処理を行う際に、それらの情報を収集するように構成することが可能である。
そして、例えば、照射開始検出手段22が検出処理を開始してからX線の照射開始を検出するまでの間に放射線センサー25から出力されたパルス信号Pを自然放射線によるものとして情報収集を行うように構成することも可能であるが、図8で示したように、照射開始検出手段22は、X線発生装置からX線の照射が開始されると即座にX線の照射開始を検出するとは限らない。すなわち、X線発生装置から照射されたX線が放射線センサー25に到達していくつかのパルス信号Pが出力された時点(図8で説明した例ではパルス信号P8が出力された時点)で初めてX線の照射開始が検出される場合がある。
そのような場合に、図8におけるパルス信号P1〜P7(或いは検出に用いられたパルス信号P6〜P8を除くパルス信号P1〜P5)を自然放射線によるパルス信号Pとしてカウントしてしまうと、X線画像撮影装置1が使用される環境が、自然放射線が多い環境であるか否かを正確に判別することができなくなる。
そのため、例えば、照射開始検出手段22が検出処理を開始してから、X線の照射開始を検出した時点の所定時間前(例えば1秒前)までの間に放射線センサー25から出力されたパルス信号Pを自然放射線によるものとして情報収集を行うように構成することが可能である。実際にX線発生装置からX線の照射が開始されてから照射開始検出手段22がX線の照射開始を検出するまでに1秒もかからないため、少なくとも照射開始検出手段22が検出処理を開始してから、X線の照射開始を検出した時点の1秒前までの間に放射線センサー25から出力されたパルス信号Pは、自然放射線によるものと考えられるためである。
また、このように、X線発生装置からX線が照射されていない状況下で放射線センサー25から出力されたパルス信号Pに関する情報を収集し、このパルス信号Pに関する情報の収集を行った時間に関する情報を収集することができる方法であれば、上記の検出処理を行う際に収集する方法でなくてもよい。例えば、X線発生装置からX線が照射されることがない時間帯に、放射線センサー25等を自動的に起動させてパルス信号Pに関する情報等を収集する処理を例えば毎日行うように構成してもよい。
なお、パルス信号Pに関する情報や、パルス信号Pに関する情報の収集を行った時間に関する情報として、例えば、情報収集を行った年月日と、情報収集の開始および終了の時刻と、放射線センサー25からパルス信号Pが出力された時刻、パルス幅W等を細かく収集して保存するように構成することも可能である。また、情報収集を行った時間の長さとその間に放射線センサー25から出力されたパルス信号Pの数等のみの情報を収集して保存するように構成することも可能であり、パルス信号Pに関する情報や、パルス信号Pに関する情報の収集を行った時間に関する情報の仕方は適宜決められる。
一方、自然放射線が多い環境下でX線画像撮影装置1を使用する場合の方が、自然放射線がより少ない環境下でX線画像撮影装置1を使用する場合よりも、自然放射線によるX線の照射開始の誤検出が生じ易い。そして、例えば、上記の実施形態に係る検出処理の場合には、上記の所定の回数Nをより多くの回数に設定する方が、自然放射線によるX線の照射開始の誤検出が生じにくくなる。なお、その場合は所定時間ΔTもあわせて延長して設定する。
そこで、上記のようにして収集して保存したパルス信号Pに関する情報等に基づいて、例えば自然放射線が多い環境であると判断されるような場合には、上記の所定時間ΔTをより長くするように変更し、上記の所定の回数Nをより多い回数に変更するように構成することも可能である。なお、この判断は、X線画像撮影装置1が自ら行うように構成してもよく、また、外部装置で判断し、外部装置からの指示に基づいて、X線画像撮影装置1の照射開始検出手段22が上記の所定時間ΔTや所定の回数Nを変更するように構成してもよい。
また、例えば上記の変形例5の場合には、自然放射線が多い環境下では、X線画像撮影装置1にX線を照射しない状態で放置した際に、所定期間Δτ内に放射線センサー25から出力されるパルス信号Pの数が、自然放射線が少ない環境の場合よりも多くなり、そのため、上記と同様にパルス信号PのパルスWの合計ΣWを算出してヒストグラムに投票すると、合計ΣWの分布が、図10(A)に示した分布より、合計ΣWが大きい側(すなわち図10(A)のヒストグラムではより右側)に拡大した分布になり得る。
そして、合計ΣWの分布がより大きい側に拡大した分布になる場合には、閾値ΣWthをより大きな値に変更することが必要になる。また、このことは、変形例5で説明した、所定期間Δτ内に出力されたパルス信号Pの個数Mの合計についても同様であり、上記と同様に、自然放射線が多い環境下では、所定期間Δτ内に出力されたパルス信号Pの個数Mの合計に関する閾値もより大きな値に変更することが必要になる。
そこで、例えば検出処理として上記の変形例5を採用する場合も、例えば自然放射線が多い環境であると判断されるような場合には、閾値ΣWth等をより大きな値に変更するように構成することが可能である。
また、上記のように、所定時間ΔTや所定の回数Nを変更したり閾値ΣWth等を変更したりしない(或いは変更できない)場合には、例えば、上記のようにしてパルス信号Pに関する情報等に基づいて自然放射線が多い環境であると判断された場合に、X線画像撮影装置1のユーザーに、自然放射線による誤検出が生じ易い環境であること(或いはX線の照射開始の検出処理の感度が低い環境であること等)を通知するように構成することが可能である。
この場合も、X線画像撮影装置1の図示しない表示手段上に表示したり音声を発する等してX線画像撮影装置1自体で通知するように構成することも可能であり、或いは、外部装置で通知するように構成することも可能である。
また、特開2009−219538号公報等に記載されている、バイアス線9(図5参照)等を流れる電流に基づいてX線の照射開始を検出する検出処理や、国際公開第2011/135917号パンフレット等に記載されている、オフ状態のTFT8を介して検出素子7からリークする電荷を読み出し回路17でリークデータdleakとして読み出し、読み出したリークデータdleakに基づいてX線の照射開始を検出する検出処理、或いは、国際公開第2011/152093号パンフレット等に記載されている、撮影前から画像データの読み出し処理を行って読み出された画像データに基づいてX線の照射開始を検出する検出処理等と、本発明に係る検出処理(すなわち上記の実施形態に係る検出処理や各変形例で説明した検出処理)とを併用することができるように構成する。
そして、上記のように、収集して保存したパルス信号Pに関する情報等に基づいて自然放射線が多い環境であると判断される場合には、本発明に係る検出処理を停止して(すなわち本発明に係る検出処理を行わないようにして)、上記の各公報等に記載されたいずれかの検出処理を用いてX線発生装置からのX線の照射開始を検出するように構成することも可能である。
この場合、X線画像撮影装置1の使用場所が変わり、自然放射線が少ない環境下で使用されるようになった場合には、本発明に係る検出処理を再開し、本発明に係る検出処理を単独で用い、或いは、それと上記の各公報等に記載されたいずれかの検出処理とを併用する状態に切り替えて、X線発生装置からのX線の照射開始の検出を行うように構成することが可能である。
なお、上記の実施形態や各変形例では、放射線センサー25からパルス信号Pが出力される場合について説明したが、前述したように、放射線センサー25から信号値であるアナログ値の電圧値Va(図3参照)を照射開始検出手段22に出力するように構成することも可能であり、その場合、上記の実施形態や各変形例で放射線センサー25からパルス信号Pが出力されることと、放射線センサー25から出力される信号値である電圧値Vaが所定の範囲以外の電圧値Vaになることとが同値になる。そのため、本発明は、放射線センサー25から信号値であるアナログ値の電圧値Vaが出力される場合も、放射線センサー25からパルス信号Pが出力される場合と全く同様に適用することができる。
また、本発明が上記の実施形態や変形例等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
1 X線画像撮影装置
7 検出素子
22 制御手段(照射開始検出手段)
25、25A、25B 放射線センサー
M 個数
N 所定の回数
P、Pa、Pb パルス信号
P+ 論理和処理したパルス信号
Va アナログ値の電圧値(信号値)
W パルス幅
ΔT 所定時間
Δtm マスク時間
Δτ 所定期間
ΣM 個数の合計
ΣMth 閾値
ΣW パルス幅の合計
ΣWth 閾値
7 検出素子
22 制御手段(照射開始検出手段)
25、25A、25B 放射線センサー
M 個数
N 所定の回数
P、Pa、Pb パルス信号
P+ 論理和処理したパルス信号
Va アナログ値の電圧値(信号値)
W パルス幅
ΔT 所定時間
Δtm マスク時間
Δτ 所定期間
ΣM 個数の合計
ΣMth 閾値
ΣW パルス幅の合計
ΣWth 閾値
Claims (9)
- 二次元状に配列された複数の検出素子と、
放射線が照射されると、出力する信号値を変動させる放射線センサーと、
前記放射線センサーが出力する前記信号値に基づいて、X線発生装置からのX線の照射が開始されたか否かを判断する照射開始検出手段と、
を備え、
前記照射開始検出手段は、
前記放射線センサーから出力される前記信号値が所定の範囲以外の信号値になった場合には、前記信号値が当該所定の範囲以外の信号値になってから所定のマスク時間が経過するまでの間は、少なくとも前記放射線センサーから出力される前記信号値が前記所定の範囲以外の信号値になったか否かの判断を行わないように構成されており、
かつ、この条件の下で、前記放射線センサーから出力される前記信号値が所定の範囲以外の信号値になってから所定時間内に、前記放射線センサーから出力される前記信号値が前記所定の範囲以外の信号値になった回数が所定の回数になった場合に前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出することを特徴とするX線画像撮影装置。 - 前記照射開始検出手段は、前記所定時間および前記所定の回数が異なる複数の検出処理を並行して行い、いずれかの前記検出処理で前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断した場合に、前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする請求項1に記載のX線画像撮影装置。
- 前記放射線センサーを複数備え、
前記照射開始検出手段は、前記各放射線センサーからそれぞれ出力される前記各信号値に基づいて検出処理を並行して行い、いずれかの前記放射線センサーから出力された前記信号値に基づく前記検出処理で前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたと判断した場合に、前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のX線画像撮影装置。 - 前記放射線センサーは、前記信号値が前記所定の範囲以外の信号値になるとパルス信号を出力するように構成されており、
前記照射開始検出手段は、
前記放射線センサーから前記パルス信号が出力されると、その時点から前記所定のマスク時間が経過するまでの間は、少なくとも前記放射線センサーから前記パルス信号が出力されたか否かの判断を行わないように構成されており、
かつ、この条件の下で、前記放射線センサーから前記パルス信号が出力されてから所定時間内に、前記放射線センサーから前記パルス信号が出力される回数が所定の回数になった場合に前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のX線画像撮影装置。 - 前記放射線センサーを複数備え、
前記照射開始検出手段は、
前記複数の放射線センサーのうちの2個以上の前記放射線センサーから出力された前記パルス信号の論理和処理を行い、
論理和処理した前記パルス信号について、前記所定時間内の前記パルス信号の回数が所定の回数になった場合に前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする請求項4に記載のX線画像撮影装置。 - 前記照射開始検出手段は、前記所定のマスク時間を設定せずに、前記放射線センサーから前記パルス信号が出力されてから、または、2個以上の前記放射線センサーから出力された前記パルス信号の論理和処理により算出された前記パルス信号が出力されてから、所定期間内に出力された前記パルス信号のパルス幅または個数の合計が閾値以上になった場合に前記X線発生装置からのX線の照射が開始されたことを検出する検出処理を並行して行うことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のX線画像撮影装置。
- 前記照射開始検出手段は、前記X線発生装置からX線が照射されていない状態で前記放射線センサーから出力された前記パルス信号に関する情報を収集し、かつ、前記パルス信号に関する情報の収集を行った時間に関する情報を収集して保存することを特徴とする請求項4に記載のX線画像撮影装置。
- 収集して保存した前記情報に基づいて、前記所定時間および前記所定の回数を変更することを特徴とする請求項7に記載のX線画像撮影装置。
- 二次元状に配列された複数の検出素子と、
放射線が照射されるとパルス信号を出力する放射線センサーと、
X線発生装置からX線が照射されていない状態で前記放射線センサーから出力された前記パルス信号に関する情報を収集し、かつ、前記パルス信号に関する情報の収集を行った時間に関する情報を収集して保存する手段と、
を備えることを特徴とするX線画像撮影装置。
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