JP2016015721A - 放射線撮像装置、放射線撮像システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体における診断に関わる部位の露出制御に有利な技術を提供する。
【解決手段】放射線撮像装置は、放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサとを有する。放射線撮像装置はまた、前記複数のセンサのうち有効センサグループを構成しているセンサの出力をサンプリングし、サンプリングされた該出力に応じて放射線の照射の制御のための情報を出力する処理部を備え、前記処理部は、前記放射線撮像装置に放射線の照射が開始された後の第１期間では、前記複数のセンサのうちその出力に応じた値が第１閾値を超えたセンサを前記有効センサグループから除外し、前記第１期間の後の第２期間では、前記有効センサグループを構成しているセンサの出力に応じて前記情報を出力し、前記有効センサグループを構成している個々のセンサのサンプリングの頻度は、前記第１期間よりも前記第２期間の方が高い。
【選択図】図３

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システムおよびその制御方法に関する。

放射線を電荷に変換する変換素子、および、薄膜トランジスタ等のスイッチ素子を含む画素が配列された画素アレイを有する放射線撮像装置がある。近年、このような放射線撮像装置の多機能化が検討されている。その一つとして、自動露出制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＥＣ）機能の内蔵が注目されている。放射線撮像装置における自動露出制御は、例えば、放射線源からの放射線の照射の開始の検知、放射線の照射を停止させるべきタイミングの決定、放射線の照射量や積算照射量の検知に利用されうる。

特許文献１には、複数の画素が配列された撮像領域内に配置された複数の検知素子のうち予め選択された感度の高い検知素子の出力を監視し、放射線の照射開始および照射終了を検知する放射線画像検出装置が記載されている。ここで、特許文献１に記載された放射線画像検出装置における放射線の照射終了の検知とは、放射線の照射が終了するタイミングの検知であり、放射線の照射を終了させるべきタイミングの検知ではない。また、特許文献１に記載された放射線画像検出装置は、予め選択された感度の高い検知素子、即ち、特定の検知素子の出力を監視するので、診断に関わる部位（例えば、軟部組織、骨など）の露出状態を検知することはできない。例えば、出力が監視される検知素子に入射する放射線が被検体を通過せずに入射する場合、該検知素子の出力の監視によっては、被検体における診断に関わる部位の露出状態を検知することはできない。

特開２０１２−２４７３５４号公報

本発明は、被検体における診断に関わる部位の露出制御に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサとを有する放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、前記複数のセンサのうち有効センサグループを構成しているセンサの出力をサンプリングし、サンプリングされた該出力に応じて放射線の照射の制御のための情報を出力する処理部を備え、前記処理部は、前記放射線撮像装置に放射線の照射が開始された後の第１期間では、前記複数のセンサのうちその出力に応じた値が第１閾値を超えたセンサを前記有効センサグループから除外し、前記第１期間の後の第２期間では、前記有効センサグループを構成しているセンサの出力に応じて前記情報を出力し、前記有効センサグループを構成している個々のセンサのサンプリングの頻度は、前記第１期間よりも前記第２期間の方が高い。

本発明によれば、被検体における診断に関わる部位の露出制御に有利な技術が提供される。

本発明の２つの実施形態の放射線撮像システムを示す図。 本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第１実施形態におけるセンサの使用例を示す図。 本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の動作を示す図。 本発明の第２実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第３実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第４実施形態におけるセンサの使用例を示す図。 本発明の第５実施形態におけるセンサの使用例を示す図。 放射線撮像システムのより具体的な構成例を示す図。 本発明の第３実施形態において選択部が出力する電圧信号のタイミングチャート。

以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。

図１（ａ）には、本発明の１つの実施形態の放射線撮像システムの構成が模式的に示されている。図１（ｂ）には、本発明の他の実施形態の放射線撮像システムの構成が模式的に示されている。これらの放射線撮像システムは、Ｘ線等の放射線３を放射する放射線源１と、放射線撮像装置４とを含む。放射線源１から放射された放射線３は、被検体２を透過して放射線撮像装置４に入射する。

放射線撮像装置４は、複数の行および複数の列を有するアレイを構成するように二次元的に配列された複数の光電変換素子（ＰＥＣ）と、複数のＰＥＣを支持または保持する基板１００と、シンチレータ１９０とを含みうる。シンチレータ１９０は、放射線を可視光などの光に変換する。ＰＥＣは、例えば、フォトダイオードで構成され、シンチレータ１９０によって変換された光を電気信号に変換する。ＰＥＣとシンチレータ１９０とによって、放射線を電気信号に変換する変換素子１２が構成される。シンチレータ１９０は、複数の変換素子１２によって共有されうる。

図１（ａ）に示された実施形態では、シンチレータ１９０が放射線源１の側に向けられる。図１（ｂ）に示された実施形態では、基板１００が放射線源１の側に向けられ、放射線３は、基板１００と、複数のＰＥＣで構成されたアレイとを通過してシンチレータ１９０に入射する。そして、シンチレータ１９０で変換された光がＰＥＣに入射する。

図２には、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置４の構成が示されている。放射線撮像装置４は、放射線画像を取得するための複数の画素１１と、放射線を検出するための複数のセンサ１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）とを有する。ここで、符号１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、複数のセンサ１７を相互に区別するために用いられる。

複数の画素１１は、複数の行および複数の列を有するアレイを構成するように二次元状に配列され、このアレイによって撮像領域９０が構成されている。各画素１１は、放射線を電気信号に変換する変換素子１２と、スイッチ１３とを含む。変換素子１２は、前述のように、ＰＥＣおよびシンチレータによって構成されてもよいし、放射線を直接に電気信号に変換する素子によって構成されてもよい。変換素子１２は、第１電極（個別電極または読出電極とも呼ばれうる）と第２電極（共通電極とも呼ばれうる）とを有しうる。第１電極は、スイッチ１３を介して列信号線１６に接続されている。第２電極は、バイアス電位を変換素子１２に与えるための不図示のバイアス線に接続されうる。

複数のセンサ１７は、放射線を電気信号に変換する変換素子１８を含む。各センサ１７の変換素子１８は、ＰＥＣおよびシンチレータによって構成されてもよいし、放射線を直接に電気信号に変換する素子によって構成されてもよい。前者において、変換素子１８のためのシンチレータは、画素１１のためのシンチレータと共有されうる。第１実施形態では、センサ１７は、列信号線１６に直接に接続されている。センサ１７は、放射線撮像装置４に対する放射線の照射を制御するための情報を取得するために使用される。より具体的には、センサ１７は、照射された放射線の積算値を示す情報を取得するために使用されうる。この情報に基づいて、放射線源１に対して、放射線の照射の停止を指令することができる。センサ１７は、更に、放射線撮像装置４に対する放射線の照射の開始を検知するために使用されてもよい。

放射線撮像装置４は、更に、行選択部２０および処理部３０を備えている。行選択部２０は、複数の行選択線１５のうち選択すべき行の行選択線１５をアクティブレベルに駆動することによって、撮像領域９０を構成するアレイにおける行を選択する。行選択線１５がアクティブレベルに駆動されると、その行の画素１１のスイッチ１３が導通し、その行の画素１１の変換素子１２の第１電極が列信号線１６に接続される。

処理部３０は、行選択部２０によって選択された行の画素１１から列信号線１６に出力される信号を読み出す。処理部３０はまた、センサ１７から列信号線１６に出力される信号を読み出すことができる。ここで、全ての行の行選択線１５がインアクティブレベルに駆動されている状態では、列信号線１６には、センサ１７からの信号のみが出力され、処理部３０は、その信号を読み出すことができる。

処理部３０は、アンプ３１、マルチプレクサ３２、Ａ／Ｄ変換器３３、リセットスイッチ３４および演算部３５を含みうる。アンプ３１は、列信号線１６に出力された信号を検知（増幅）する。アンプ３１は、例えば、積分アンプでありうる。ここで、１つの列信号線１６に１つのアンプ３１が対応するように、複数のアンプ３１が設けられている。リセットスイッチ３４は、アンプ３１の入力端と出力端とを短絡することによってアンプ３１をリセットするとともに列信号線１６の電位をリセットする。

マルチプレクサ３２は、複数のアンプ３１を順に選択し、選択したアンプ３１の出力をＡ／Ｄ変換器３３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３３は、マルチプレクサ３２から出力された信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。演算部３５は、Ａ／Ｄ変換器３３から出力された信号を処理し、処理した結果を出力する。演算部３５は、Ａ／Ｄ変換器３３から出力された信号をそのまま出力してもよい。

演算部３５はまた、センサ１７からアンプ３１、マルチプレクサ３２およびＡ／Ｄ変換器３３を介して提供された信号を処理し、処理した結果を出力する。あるいは、演算部３５は、センサ１７からアンプ３１、マルチプレクサ３２およびＡ／Ｄ変換器３３を介して提供された信号をそのまま出力してもよい。なお、Ａ／Ｄ変換器３３を省略し、演算部３５は、アナログ信号および／またはそれを処理した信号を出力するように構成されてもよい。

以下で詳述するように、第１実施形態では、複数のセンサ１７のうちその出力を監視する必要がないセンサ１７を監視対象から除外するために有効センサグループという概念が採用されている。演算部３５（処理部３０）は、複数のセンサ１７のうち有効センサグループを構成しているセンサ１７の出力に応じて、放射線の照射を制御するための情報を出力する。つまり、演算部３５は、有効センサグループから除外されたセンサ１７の出力を監視しない。

例えば、演算部３５は、放射線撮像装置４に放射線の照射が開始された後の第１期間では、複数のセンサ１７のうちその出力の積算値（即ち、出力に応じた値）が第１閾値Ｔｈ１を超えたセンサ１７を有効センサグループから除外する。一例では、出力の積算値が第１閾値Ｔｈ１を超えたセンサ１７が順次に有効センサグループから除外されうる。他の例では、第１期間の終了後までに出力の積算値が第１閾値Ｔｈ１を超えたセンサ１７の全てが第１期間の終了後に有効センサグループから一括して除外されうる。

ここで、第１期間に出力の積算値が第１閾値Ｔｈ１を超えたセンサ１７は、露光の制御（放射線の停止の制御）のための関心領域には配置されていないセンサ１７として扱うために、有効センサグループから除外される。

演算部３５（処理部３０）は、第１期間の後の第２期間では、有効センサグループを構成しているセンサ１７の出力に応じて、放射線の照射を制御するための情報（例えば、放射線源１に対して放射線の照射の停止を命じる指令）を出力する。第２期間では、有効センサグループを構成しているセンサ１７のみが監視対象とされる。よって、監視対象とされているセンサ１７の出力を演算部３５がアンプ３１、マルチプレクサ３２およびＡ／Ｄ変換器３３を介してサンプリングする頻度を高くし、監視精度（つまり、放射線の照射を停止させるべきタイミングの決定精度）を向上させることができる。すなわち、有効センサグループを構成している個々のセンサ１７の出力を演算部３５がサンプリングする頻度は、第１期間よりも第２期間の方が高い。

図３（ａ）には、撮像領域９０における複数のセンサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの配置例および被検体２の例が示されている。この例では、被検体２は、人体の膝関節である。センサ１７ａは、被検体２が存在せず、放射線源１からの放射線がほぼ減衰することなく入射する領域Ａに配置されている。センサ１７ｂは、筋肉組織を透過した放射線が入射する領域Ｂに配置されている。センサ１７ｃは、関心領域である骨組織が存在する領域Ｃに配置されている。放射線の照射は、関心領域である領域Ｃに対する積算照射量に基づいて決定されるべきである。そこで、放射線撮像システムの操作者は、検査対象が膝関節であること（または関心領域が骨部であること）を放射線撮像システムに予め設定する。

図３（ｂ）には、演算部３５においてセンサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃからの信号に基づいて演算される放射線の積算照射量の時間変化が模式的に示されている。放射線の照射の開始時刻はｔ１０である。放射線の照射の開始は、例えば、放射線源１を制御するコントローラからの信号（放射線源１に放射線の照射の開始を命じる指令）に基づいて検知することができる。あるいは、放射線の照射の開始は、センサ１７または他のセンサの出力を処理部３０が監視することによって検知することができる。

演算部３５は、開始時刻ｔ１０の後、センサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの順に、各センサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの出力の積算値を演算する。ここで、あるセンサ１７の出力をサンプリングしてから次のセンサ１７の出力をサンプリングするまでの間隔（サンプリング周期）は、処理部３０の仕様によって決まる。ｔ１０からｔ１３までが前述の第１期間Ｐ１であり、ｔ１３以降が前述の第２期間Ｐ２である。

演算部３５は、第１期間Ｐ１では、複数のセンサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうちその出力の積算値（積算照射量）が第１閾値Ｔｈ１を超えたセンサを有効センサグループから除外する。図３（ｂ）の例では、時刻ｔ１１において、センサ１７ａの出力の積算値が閾値Ｔｈ１を超えたと判断され、時刻ｔ１２において、センサ１７ｂの出力の積算値が閾値Ｔｈ１を超えたと判断される。第１閾値Ｔｈ１は、関心領域外に配置されているセンサを判別するための閾値である。第１閾値Ｔｈ１は、検査対象が膝関節であること（または関心領域が骨部であること）の設定に基づいて、不図示のルックアップテーブル等の参照によって演算部３５が決定しうる。あるいは、第１閾値Ｔｈ１は、操作者によって設定されてもよい。

この例では、時刻ｔ１１においてセンサ１７ａが有効センサグループから除外され、時刻ｔ１２においてセンサ１７ｂが有効センサグループから除外される。そのため、時刻ｔ１１において監視対象のセンサが１つ減り、これにより、有効センサグループを構成している全てのセンサの出力を監視するための演算部３５の負荷が減る。また、時刻ｔ１２において監視対象のセンサが更に１つ減り、これにより、有効センサグループを構成している全てのセンサの出力を監視するための演算部３５の負荷が更に減る。

ただし、出力の積算値が第１閾値Ｔｈ１を超えたセンサ１７ａ、１７ｂを有効センサグループから除外する処理は、第１期間Ｐ１の経過時に一括してなされてもよい。

第１期間Ｐ１の後の第２期間Ｐ２では、演算部３５は、有効センサグループを構成しているセンサ１７ｃからの信号に応じて、放射線の照射を制御するための情報（例えば、放射線源１に対して放射線の照射の停止を命じる指令）を出力する。具体的には、処理部３０（演算部３５）は、有効センサグループを構成しているセンサのいずれか１つ（センサ１７ｃ）の出力の積算値が第２閾値Ｔｈ２を超えた場合に、放射線の照射に制御するための情報を出力する。ここで、第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１より小さい。

第２期間Ｐ２では、複数のセンサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうち関心領域外に配置されている不要なセンサ１７ａ、１７ｂは、有効センサグループに存在しない。したがって、有効センサグループを構成するセンサ１７ｃの出力をサンプリングする頻度が向上し、監視精度（つまり、放射線の照射を停止させるべきタイミングの決定精度）が向上する。

第１期間Ｐ１では、センサの出力の積算値と第２閾値Ｔｈ２との比較はなされない。これは、第１期間Ｐ１において、センサ１７ａ、１８ｂの出力の積算値が第２閾値Ｔｈ２を超える筈であるが、これを検知することは無意味だからである。

第１期間Ｐ１から第２期間Ｐ２への移行は、例えば、次の条件のいずれかが満たされたときになされうる。
（１）放射線の照射の開始（の検知）から所定時間が経過した。
（２）出力の積算値が第１閾値Ｔｈ１を超えたセンサの個数（または全センサ数に対する当該個数の割合）が所定個数（または所定割合）に達した。また、その瞬間から所定時刻が経過した。
（３）出力の積算値が第１閾値Ｔｈ１を超えたセンサの個数が飽和した。

図４には、演算部３５（処理部３０）によって実行される処理の流れが示されている。ステップＳ４１０では、演算部３５は、放射線の照射を検知し、ステップＳ４１２では、演算部３５は、有効センサグループを管理するためのフラグＦ［ｉ］（ｉ＝１〜Ｎ）を０に設定する。ここで、ｉは、複数のセンサ１７を相互に識別するための番号である。Ｆ［ｉ］＝０は、第ｉセンサ１７が有効センサグループに属することを示し、Ｆ［ｉ］＝１は、第ｉセンサ１７が有効センサグループに属しないこと（即ち、有効センサグループから除外されたこと）を示す。ステップＳ４１４では、ｉを０に設定する。

ステップＳ４１６では、演算部３５は、注目対象のセンサ１７を変更するためにｉの値を変更する。ステップＳ４１８では、演算部３５は、第ｉセンサ１７が有効センサグループに属しているかどうかを判断し、属している場合にはステップＳ４２０に進み、属していない場合にはステップＳ４１６に戻る。

ステップＳ４２０では、演算部３５は、第ｉセンサ１７の信号を読み出し、ステップＳ４２２では、演算部３５は、第ｉセンサ１７の出力の積算値を演算する。ステップＳ４２４では、演算部３５は、第ｉセンサ１７の出力の積算値（即ち、出力に応じた値）が第１閾値Ｔｈ１を超えたかどうかを判断する。そして、第ｉセンサ１７の出力の積算値が第１閾値Ｔｈ１を超えたと判断したら、ステップＳ４２６において、演算部３５は、第ｉセンサ１７を有効センサグループから除外するために、Ｆ［ｉ］を１に設定し、ステップＳ４１６に戻る。

ステップＳ４２８では、演算部３５は、第１期間Ｐ１から第２期間Ｐ２に移行する条件が満たされたかどうかを判断し、移行する条件が満たされていなければステップＳ４１６に戻り、満たされていればステップＳ４３０に進む。

ステップＳ４３０では、演算部３５は、第ｉセンサ１７の出力の積算値が第２閾値Ｔｈ２を超えたかどうかを判断し、超えていないと判断したら、ステップＳ４１６に戻り、超えたと判断したら、ステップＳ４３２に進む。

ステップＳ４３２では、演算部３５は、放射線の照射を制御するための情報（例えば、放射線源１に対して放射線の照射の停止を命じる指令）を出力する。つまり、ステップＳ４３２では、演算部３５は、第ｉセンサ１７の出力の積算値に応じて、放射線の照射を制御するための情報（例えば、放射線源１に対して放射線の照射の停止を命じる指令）を出力する。ここで、演算部３５は、単純に、第ｉセンサ１７の出力の積算値が第２閾値Ｔｈ２を超えたことを示す情報を出力してもよい。この出力を受けた外部装置は、放射線源１に対して放射線の照射の停止を命じる指令を出力しうる。

次いで、ステップＳ４３４では、演算部３５は、撮像領域９０の複数の画素１１によって撮像された画像を出力する。具体的には、演算部３５は、複数の行および複数の列を構成する複数の画素１１のそれぞれから信号を読み出して、それを出力する。

一例において、サンプリング周期は３０μ秒、静止画撮像の場合の放射線照射時間は１０ｍ秒程度でありうる。撮像領域９０には、例えば数十個程度のセンサ１７が配置されうる。第１期間Ｐ１において有効センサグループを構成するセンサ１７の個数を１〜３個程度まで減ると、監視すべき全てのセンサ１７の出力を演算部３５がサンプリングするために要する時間は、３０μ秒から９０μ秒程度となる。この時間は、放射線照射時間に対して十分に短い時間であるので、放射線の照射の停止を十分な精度で制御することができる。

演算部３５は、第１期間Ｐ１および／または第２期間Ｐ２において、センサ１７からの出力またはそれを処理した信号あるいはデータを出力してもよい。

上記の実施形態では、検査対象が放射線撮像システムの操作者によって放射線撮像システムに設定される。しかしながら、演算部３５が予備的な撮像を実行させ、この予備的な撮像の結果に基づいて検査対象が何であるかをパターマッチングや画像処理などによって自動判定してもよい。更に、この自動判定の結果に応じて、演算部３５が第１閾値Ｔｈ１、第１閾値Ｔｈ２を設定してもよい。

演算部３５によるセンサ１７の出力のサンプリング周期は、一定である必要はない。例えば、監視対象のセンサ１７の個数が多いうちはサンプリング周期を短くし、読出速度を優先させることができる。そして、監視対象のセンサ１７の個数が所定数より減った後はサンプリング周期を長くし、ノイズの低減を重視してもよい。

以下、図５を参照しながら本発明の第２実施形態の放射線撮像装置４について説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第１実施形態では、センサ１７が配置された位置（行および列によって特定される位置）に画素１１が配置されていないが、第２実施形態では、センサ１７が配置された位置にも画素１１が配置されている。換言すると、撮像領域９０のアレイを構成する複数の行のそれぞれに配置された画素１１の個数が互いに等しい。

第２実施形態ではまた、センサ１７の信号は、列信号線１６とは別に設けられた検知信号線１６２を介して読み出される。そのため、第１実施形態における処理部３０は、第２実施形態では、処理部３０Ａと処理部３０Ｂとに分けられている。処理部３０Ａは、行選択部２０によって選択された行の画素１１から列信号線１６に出力される信号を読み出すように構成され、第１実施形態の処理部３０と同様の構成を有しうる。処理部３０Ｂは、マルチプレクサ３２Ｂ、選択部４１、読出部３６および演算部３５Ｂを含む。マルチプレクサ３２Ｂは、選択部４１からの選択信号に応じて、複数の検知信号線１６２のうち１つを選択する。つまり、マルチプレクサ３２Ｂは、選択部４１からの選択信号に応じて、複数のセンサ１７のうちの１つを選択する。読出部３６は、マルチプレクサ３２Ｂによって選択されたセンサ１７から信号を読み出す。演算部３５Ｂは、センサ１７から出力される信号の処理に関して、第１実施形態の演算部３５と同様の処理を実行する。第２実施形態では、第１期間Ｐ１および第２期間Ｐ２において、処理部３０Ａの動作を停止させることができるので、消費電力を低減することができる。

以下、図６を参照しながら本発明の第３実施形態の放射線撮像装置４について説明する。第３実施形態は、第２実施形態の変形例であり、第３実施形態として言及しない事項は、第２実施形態に従いうる。

第３実施形態では、各センサ１７（センサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）は、変換素子１８と検知信号線１６２との間にスイッチ１９を有する。そして、選択部４１がスイッチ１９を制御することによって複数のセンサ１７から１つのセンサ１７が選択され、選択されたセンサ１７の信号が読出部３６に提供される。

図１０は、選択部４１が各センサ１７に対応するスイッチ１９に出力する電圧信号のタイミングチャートである。ハイ（アクティブレベル）期間は、各スイッチ１９は導通状態となり、ロー（インアクティブレベル）期間は、各スイッチ１９は非導通状態となる。このように各スイッチ１９によって監視対象のセンサ１７を選択し、演算部３５Ｂが、第１実施形態と同様の方法で各センサ１７の出力をサンプリングすることで、図３Ｂと同様の放射線積算照射量を得ることができる。

監視対象外であるセンサ１７のスイッチ１９を選択しないことで、選択部４１における消費電力を低減することができる。また、不要なスイッチ１９を開閉しなくて済むため、スイッチ１９の制御に伴って放射線撮像装置４に発生するノイズを最小化でき、演算部３５Ｂで得られる信号の精度を高めることもできる。

以下、図７を参照しながら本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態は、第１乃至第３実施形態における処理部４５または４５Ｂの動作を変更したものである。ここで、言及しない事項は、第１乃至第３実施形態に従いうる。第４実施形態では、金属インプラントによって放射線が遮断される領域などのように積算照射量が基準より低い領域を関心領域外とする。換言すると、第３実施形態では、積算照射量が基準より低い領域に配置されているセンサも有効センサグループから除外する。

図７（ａ）には、撮像領域９０における複数のセンサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの配置例および被検体２の例が示されている。この例では、被検体２は人体の膝関節であり、膝関節に金属インプラントが埋め込まれている。この例では、センサ１７ａは、被検体２が存在せず、放射線源１からの放射線がほぼ減衰することなく入射する領域Ａに配置されている。センサ１７ｂは、金属インプラントによって放射線が遮られる領域Ｂに配置されている。センサ１７ｃは、関心領域である骨組織が存在する領域Ｃに配置されている。放射線の照射は、関心領域である領域Ｃに対する積算照射量に基づいて決定されるべきである。

図７（ｂ）には、演算部３５においてセンサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃからの信号に基づいて得られる放射線の積算照射量の時間変化が模式的に示されている。放射線の照射の開始時刻はｔ２０である。前述のように、放射線の照射の開始時刻はｔ１０である。放射線の照射の開始は、例えば、放射線源１を制御するコントローラからの信号（放射線源１に放射線の照射の開始を命じる指令）に基づいて検知することができる。あるいは、放射線の照射の開始は、センサ１７または他のセンサの出力を処理部３０が監視することによって検知することができる。

第４実施形態では、第１閾値Ｔｈ１および第２閾値Ｔｈ２のほかに、第３閾値Ｔｈ３が使われる。第３閾値Ｔｈ３は、第１閾値Ｔｈ１と同様に、関心領域外に配置されているセンサを判別するための閾値である。第３閾値Ｔｈ３は、検査対象が膝関節であること（または関心領域が骨部であること）の設定に基づいて、不図示のルックアップテーブル等の参照によって演算部３５が決定しうる。あるいは、第１閾値Ｔｈ１は、操作者によって設定されてもよい。

演算部３５は、第１期間Ｐ１におけるある時刻ｔ２２以降において、出力の積算値が第３閾値Ｔｈ３を下回っているセンサ１７ｂを有効センサグループから除外する。即ち、演算部３５は、第１期間Ｐ１におけるある時刻ｔ２２以降において、出力の積算値が第３閾値Ｔｈ３を下回っているセンサ１７ｂを関心領域外の領域であると判断する。第４実施形態では、積算照射量が基準より低い領域を関心領域のセンサについても有効センサグループから除外されるので、監視対象のセンサを減らすことができる。これにより、監視対象とされているセンサ１７の出力を演算部３５がアンプ３１、マルチプレクサ３２およびＡ／Ｄ変換器３３を介してサンプリングする頻度を高くし、監視精度を向上させることができる。時刻ｔ２３、ｔ２４は、それぞれ時刻ｔ１３、ｔ１４と同様である。

第４実施形態によれば、監視精度が向上するので、放射線が透過しやすい領域（例えば、胸部撮影における肺野など）を関心領域として撮像を行う場合や、製造欠陥によってセンサ１７に異常がある場合などにも有効である。

以下、図８を参照しながら本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態は、第１乃至第３実施形態における演算部３５または３５Ｂの動作を変更したものである。第５実施形態は、第４実施形態にも適用可能である。第５実施形態では、複数のセンサ１７のうち出力の積算値が相互に近似している少なくとも２つのセンサ１７のうちの少なくとも１つのセンサを有効センサグループから除外する。

図８（ａ）には、撮像領域９０における複数のセンサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの配置例および被検体２の例が示されている。この例では、被検体２は、人体の膝関節である。この例では、センサ１７ａ、１７ｂ、筋肉組織を透過した放射線が入射する領域Ａ、Ｂにそれぞれ配置されている。センサ１７ｃは、関心領域である骨組織が存在する領域Ｃに配置されている。放射線の照射は、関心領域である領域Ｃに対する積算照射量に基づいて決定されるべきである。

図８（ｂ）には、演算部３５においてセンサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃからの信号に基づいて得られる放射線の積算照射量の時間変化が模式的に示されている。放射線の照射の開始時刻はｔ３０である。センサ１７ａ、１７ｂの出力の積算値は、互いに近似している。演算部３５は、例えば、第１期間における時刻Ｔ３１の時点においてセンサ１７ａ、１７ｂの出力の積算値が互いに近似していると判断することができる。そこで、演算部３５は、時刻ｔ３１において、センサ１７ａ、１７ｂのうちの１つを有効センサグループから除外する。ここでは、一例として、センサ１７ｂを有効センサグループから除外するものとする。

演算部３５は、時刻ｔ３２において、センサ１７ａの出力の積算値が閾値Ｔｈ１を超えたと判断する。以降は、第１実施形態と同様である。このように複数のセンサ１７のうち出力の積算値が相互に近似している少なくとも２つのセンサ１７のうちの少なくとも１つのセンサを有効センサグループから除外することによって、サンプリング頻度を高くすることができる。

以下、上記の各実施形態の変形例を説明する。上記の各実施形態では、センサの出力の積算値（これは積算照射量に対応する）に基づいて有効センサグループを構成するセンサが決定される。しかし、これは本発明の１つの実施形式に過ぎない。有効センサグループを構成するセンサは、例えば、センサの出力値自体（これは放射線の照射強度に対応する）に基づいて決定されてもよい。

また、上記の各実施形態では、画素およびセンサの信号（電荷）は、破壊読出方式で読み出される。しかしながら、本発明は、ＡＰＳ（Ａｃｔｉｖｅ Ｐｉｘｅｌ Ｓｅｎｓｏｒ）方式の画素およびセンサを有する放射線撮像装置にも適用可能である。この場合、センサからの信号をそのまま積算照射量を示す信号として使用することができる。また、センサから読み出す信号の物理量は、電荷、電流、電圧などの任意の物理量とすることができる。

図９には、放射線撮像システムのより具体的な構成例が示されている。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置６０４０に含まれる各変換素子１２に入射する。この入射したＸ線には被験者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応して変換素子１２で放射線を電荷に変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルデータに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

１：放射線源、１００：基板、１９０：シンチレータ、４：放射線撮像装置、１１：画素、１２：変換素子、１３：スイッチ、１７：センサ、１８：変換素子、３０：処理部、３１：アンプ、３２：マルチプレクサ、３３：Ａ／Ｄ変換器、３５：演算部、

Claims (18)

1. 放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサとを有する放射線撮像装置であって、
   前記複数のセンサのうち有効センサグループを構成しているセンサの出力をサンプリングし、サンプリングされた該出力に応じて放射線の照射の制御のための情報を出力する処理部を備え、
   前記処理部は、前記放射線撮像装置に放射線の照射が開始された後の第１期間では、前記複数のセンサのうちその出力に応じた値が第１閾値を超えたセンサを前記有効センサグループから除外し、前記第１期間の後の第２期間では、前記有効センサグループを構成しているセンサの出力に応じて前記情報を出力し、前記有効センサグループを構成している個々のセンサのサンプリングの頻度は、前記第１期間よりも前記第２期間の方が高い、
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記処理部は、前記第２期間では、前記有効センサグループを構成しているセンサのいずれか１つの出力に応じた値が前記第１閾値より小さい第２閾値を超えた場合に前記情報を出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記第２期間では、前記処理部は、前記有効センサグループを構成しているセンサのいずれかの出力に応じた値が前記第１閾値より小さい第２閾値を超えた場合に前記情報を出力する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記処理部は、前記第１期間において、前記複数のセンサのうちその出力に応じた値が前記第２閾値より小さい第３閾値を超えないセンサを前記有効センサグループから除外する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記処理部は、前記有効センサグループを構成しているセンサのうちその出力に応じた値が相互に近似している少なくとも２つのセンサのうちの少なくとも１つのセンサを前記有効センサグループから除外する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記情報は、放射線の照射の停止を命じる指令を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記複数の画素は、複数の行および複数の列を構成するように配列され、前記複数の行のそれぞれに配置された画素の個数が互いに等しい、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 検査対象に応じて前記第１閾値が設定される、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 検査対象に応じて前記第１閾値および前記第２閾値が設定される、
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記出力に応じた値は、前記出力の積算値である、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 放射線を発生する放射線源と、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
12. 放射線を発生する放射線源と、放射線撮像装置とを含む放射線撮像システムの制御方法であって、
    前記放射線撮像装置は、放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサとを有し、
    前記制御方法は、
    前記複数のセンサのうち有効センサグループを構成しているセンサの出力をサンプリングし、サンプリングされた該出力に応じて、前記放射線源による放射線の照射を停止させる工程を含み、
    前記工程は、
    前記放射線撮像装置への放射線の照射が開始された後、前記複数のセンサのうちその出力に応じた値が第１閾値を超えたセンサを前記有効センサグループから除外する第１工程と、
    前記第１工程の後に、前記有効センサグループを構成しているセンサのいずれか１つの出力に応じた値が前記第１閾値より小さい第２閾値を超えた場合に前記放射線源による放射線の照射を停止させる第２工程と、を含み、
    前記有効センサグループを構成している個々のセンサのサンプリングの頻度は、前記第１工程よりも前記第２工程の方が高い、
    ことを特徴とする放射線撮像システムの制御方法。
13. 放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサとを有する放射線撮像装置であって、
    前記複数のセンサのうち有効センサグループを構成しているセンサの出力の積算値に応じて放射線の照射の制御のための情報を出力する処理部を備え、
    前記処理部は、前記放射線撮像装置に放射線の照射が開始された後の第１期間では、前記複数のセンサのうちその出力の積算値が第１閾値を超えたセンサを前記有効センサグループから除外し、前記第１期間の後の第２期間では、前記有効センサグループを構成しているセンサの出力の積算値に応じて前記情報を出力する、
    ことを特徴とする放射線撮像装置。
14. 前記処理部は、前記複数のセンサのうちその出力の積算値が前記第１閾値を超えたセンサの個数に応じて前記第１期間から前記第２期間に移行させる、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。
15. 前記処理部は、前記複数のセンサのうちその出力の積算値が前記第１閾値を超えたセンサの個数が所定個数に達したことに応じて前記第１期間から前記第２期間に移行させる、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。
16. 前記処理部は、前記複数のセンサのうちその出力の積算値が前記第１閾値を超えたセンサの、前記複数のセンサの個数に対する割合が、所定割合に達したことに応じて、前記第１期間から前記第２期間に移行させる、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。
17. 前記処理部は、前記複数のセンサのうちその出力の積算値が前記第１閾値を超えたセンサの個数が飽和したことに応じて前記第１期間から前記第２期間に移行させる、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。
18. 放射線を発生する放射線源と、放射線撮像装置とを含む放射線撮像システムの制御方法であって、
    前記放射線撮像装置は、放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサとを有し、
    前記制御方法は、
    前記複数のセンサのうち有効センサグループを構成しているセンサの出力の積算値に応じて、前記放射線源による放射線の照射を停止させる工程を含み、
    前記工程は、
    前記放射線撮像装置への放射線の照射が開始された後、前記複数のセンサのうちその出力の積算値が第１閾値を超えたセンサを前記有効センサグループから除外する第１工程と、
    前記第１工程の後に、前記有効センサグループを構成しているセンサのいずれか１つの出力の積算値が前記第１閾値より小さい第２閾値を超えた場合に前記放射線源による放射線の照射を停止させる第２工程と、を含む、
    ことを特徴とする放射線撮像システムの制御方法。

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