JP2017018283A - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置による方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より高い精度で放射線の照射線量を検出することが可能な放射線撮像装置を提供する。【解決手段】 放射線発生装置１１１から出射された放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素を含む画素アレイ１０１と、画素アレイ１０１に照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部と、出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいてデータの立下り波形に起因する誤差を算出する算出部１１６と、算出部１１６によって算出された誤差に基づいて放射線発生装置１１１による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御する制御部１０６と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置による方法に関する。

現在、放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮像装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が普及している。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。

放射線撮像装置のなかには、放射線の照射線量をモニタして該照射線量が目標値に達した場合に放射線の照射を終了させる（例えば、放射線の照射を停止させるための信号を放射線源に対して出力する）ものがある。この動作は、自動露光制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＥＣ））と称され、これによって例えば放射線の過剰照射を防ぐことができる。

このような放射線撮像装置として、例えば、特許文献１には、放射線に応じた画像信号を出力する検出器に当該放射線の照射線量を検出するための検出用画素を備える放射線撮像装置が開示されている。この特許文献１では、検出用画素からの信号に基づいて、放射線の照射線量が所定値以上となったことを示す放射線検出信号が生成され、生成された放射線検出信号に基づいて放射線源からの放射線の照射停止のタイミングが制御される。

特開２０１４―０７１０３４号公報

しかしながら、特許文献１では、放射線の照射線量の検出の精度やそれに基づく放射線源の制御の精度に課題がある。放射線源から出射される放射線は、停止の指示を受けても瞬時には停止されない場合がある。このような場合、停止の指示に対する放射線停止の遅延成分によって、実際に放射線撮像装置に照射される放射線の照射線量が、放射線検出信号が生成されたタイミングでの放射線の照射線量より多くなってしまう。
そこで、本発明は、より高い精度で放射線の照射線量を検出することが可能な放射線撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線撮像装置は、放射線発生装置から出射された放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素を含む画素アレイと、前記画素アレイに照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部と、前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて前記データの立下り波形に起因する誤差を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記誤差に基づいて前記放射線発生装置による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御する制御部と、を備える。

本発明により、より高い精度で放射線の照射線量を検出することが可能な放射線撮像装置を提供できる。

放射線撮像システムの模式的ブロック図 検出器を説明するための模式的等価回路図、及び、検出器の画素アレイが有する画素の模式的断面図 検出器の動作を説明するためのタイミングチャート 放射線発生装置から出射された放射線の出力の時間に対する変動を示す時間変動特性、及び、線量画素から出力される信号の時間変動特性 線量画素から出力される信号の時間変動特性、及び、線量画素から出力される信号の積算値の時間変動特性 放射線の照射量を算出する処理を説明するためのフローチャート 線量画素から出力される信号、及び、その信号の積算値の時間変動特性

以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、放射線は、典型的には、Ｘ線でありうるが、α線、β線、γ線などであってもよい。

まず、図１を用いて放射線撮像システムを説明する。図１は、放射線撮像システムの模式的ブロック図である。

放射線撮像システムは、撮像装置１００、制御コンピュータ１０９、放射線制御装置１１０、放射線発生装置１１１、及び、表示部１１４を含み得る。撮像装置１００は、検出器１０４、信号処理部１０５、制御部１０６、及び、通信部１０７を含み得る。検出器１０４は、放射線又は光を電気信号に変換する画素を複数備えた画素アレイ１０１と、画素アレイ１０１を駆動する駆動回路１０２と、駆動された画素アレイ１０１からの電気信号を画像信号として出力する読出回路１０３と、を含み得る。なお、検出器１０４の例については、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて後で詳細に説明する。信号処理部１０５は、検出器１０４に照射されている放射線の照射線量を算出するための算出部１１６を含み得る。制御コンピュータ１０９は、通信部１０８及び制御卓１１５を含み得る。放射線発生装置１１１は、放射線源１１２、照射野絞り機構１１３を含み得る。

制御コンピュータ１０９は、制御コンピュータ１０９の制御卓１１５を介して撮影者（不図示）から入力された撮影情報に基づいて、撮像装置１００及び放射線制御装置１１０に制御信号を与える。放射線制御装置１０９は、制御コンピュータ１０９からの制御信号を受けて、放射線発生装置１１１の放射線源１１２から放射線を出射する動作や照射野絞り機構１１３の動作の制御を行う。撮像装置１００の制御部１０６は、制御コンピュータからの制御信号を受けて、撮像装置１００の各部の制御を行う。放射線制御装置１１０によって制御された放射線発生装置１１０から出射された放射線に応じて、撮像装置１００の検出器１０４は当該放射線に応じた画像信号を出力する。出力された画像信号は、信号処理部１０５によってオフセット補正等の画像処理がなされた後、通信部１０７及び通信部１０８を介して制御コンピュータ１０９に伝送される。ここで、通信部１０７及び通信部１０８には、公知の無線通信や有線通信が適用され得る。伝送された画像信号は、制御コンピュータ１０９によって必要な画像処理がなされた後、表示部１１４に表示され得る。

次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、検出器１０４の例を説明する。図２（ａ）は、検出器１０４を説明するための模式的等価回路図、図２（ｂ）は検出器１０４の画素アレイ１０１が有する画素の模式的断面図である。なお、図２（ａ）では説明の簡便化のためにｍ行×ｎ列の画素を有する検出器１０４を示す。しかしながら、実際の撮像装置はより多画素であり、例えば１７インチの撮像装置では約２８００行×約２８００列の画素を有している。

画素アレイ１０１は、行列状に配置された複数の画素を有する。各画素は、放射線を電気信号に変換する変換素子２０１と、その電気信号を出力するスイッチ素子２０２と、を有する。本実施形態では、変換素子として、図２（ｂ）に示すように、放射線を光に変換する波長変換体２２３と、光を電荷に変換する光電変換素子２０１’とを組み合わせた間接型の変換素子を用い得る。なお、波長変換体２２３は、層間絶縁層２２２を介して光電変換素子２０１’の上方に配置され得る。光電変換素子２０１’として、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型フォトダイオードを用いる。光電変換素子２０１’は、個別電極２１７、ｎ型不純物半導体層２１８、真性半導体層２１９、ｐ型不純物半導体層２２０、及び、対向電極２２１を含み得る。なお、変換素子としては、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子を用いてもよい。スイッチ素子２０２としては、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタが好適に用いられ、本実施形態では薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。図２（ｂ）に示すように、スイッチ素子として、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするＴＦＴを用いる。スイッチ素子２０２は、制御端子となるゲート電極２１１、ゲート絶縁層２１２、真性半導体層２１３、ｎ型不純物半導体層２１４、及び、２つの主端子となるソース又はドレイン電極２１５、を含み得る。変換素子２０１の一方の電極である個別電極２１７は、層間絶縁層２１６のスルーホールを介してスイッチ素子２０２の２つの主端子の一方に電気的に接続され得る。変換素子２０１の他方の電極は共通のバイアス配線Ｂｓを介してバイアス電源１１６と電気的に接続される。複数のスイッチ素子２０２の２つの主端子の他方は、複数の信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎを介して読出回路１０３と電気的に接続され得る。

ここで、本実施形態の画素アレイ１０１の複数の画素は、放射線に応じた画像信号となるための信号を出力する撮像画素Ｐ１と、画素アレイ１０１に照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する線量画素Ｐ２と、を含む。なお、線量画素Ｐ２が出力する信号は、画像信号となるための信号としても用いられ得る。複数の撮像画素Ｐ１のスイッチ素子２０２の制御端子は、複数の撮像用駆動配線Ｇ１〜Ｇｍを介して、駆動回路１０２に含まれる撮像用の駆動回路１０２ａと電気的に接続され得る。撮像用の駆動回路１０２ａは、撮像画素Ｐ１を駆動するためのものである。一方、複数の線量画素Ｐ２のスイッチ素子２０２の制御端子は、複数の検知用駆動配線Ｇ１’〜Ｇｍ’を介して、駆動回路１０２に含まれる線量用の駆動回路１０２ｂと電気的に接続され得る。線量用の駆動回路１０２ａは、線量画素Ｐ１を駆動するためのものである。ここで、撮像用の駆動回路１０２ａと検知用駆動回路１０２ｂは、それぞれに入力され得る制御信号により、それぞれ独立にあるいは同期して動作が可能である。

読出回路１０３は、画素アレイ１０１から並列に出力された電気信号を読み出すためのものであり、画素アレイ１０１から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路２０３を信号配線毎に対応して設けている。また、各増幅回路２０３は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器２０７と、積分増幅器２０７からの電気信号を増幅する可変増幅器２０４と、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路２０５と、バッファアンプ２０６とを含む。積分増幅器２０７は、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチと、を有する。積分増幅器２０７は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。演算増幅器１０５の反転入力端子には出力された電気信号が入力され、正転入力端子には基準電源１０７ｂから基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。また、積分容量が演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路２０５は、各増幅回路に対応して設けられ、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成される。また読出回路１０３は、各増幅回路２０３から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力するマルチプレクサ２０８と、画像信号をインピーダンス変換して出力するバッファ増幅器２０９と、を有する。バッファ増幅器２０９から出力されたアナログ画像信号Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器２１０によってデジタル画像信号ＡＤＯＵＴに変換され、図１に示す信号処理部１０５へ出力される。なお、非図示の電源部は、増幅回路２０３の基準電源１０７ｂ、バイアス電源１１６を含む。基準電源１０７ｂは、各演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。バイアス電源１１６は、バイアス配線Ｂｓを介して各変換素子の他方の電極に共通にバイアス電圧Ｖｓを供給し、それにより変換素子が放射線を電荷に変換し得る。

撮像用の駆動回路１０２ａは、図１に示す制御部１０６から入力された制御信号（Ｄ−ＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯ）に応じて、スイッチ素子２０２を導通状態にする導通電圧と非道通状態とする非導通電圧を有する駆動信号を、各駆動配線Ｇ１〜Ｇｍに出力する。また、検知用駆動回路１０２ｂは、制御部１０６から入力された制御信号（Ｄ−ＣＬＫ’、ＯＥ’、ＤＩＯ’）に応じて、導通電圧と非導通電圧を有する駆動信号を、各駆動配線Ｇ１’〜Ｇｍ ’に出力する。これにより、駆動回路１０２は検出部１０１を駆動する。ここで、制御信号Ｄ−ＣＬＫ及びＤ−ＣＬＫ’は駆動回路として用いられる各シフトレジスタのシフトクロックである。制御信号ＤＩＯ及びＤＩＯ’は、各シフトレジスタが転送するパルス、ＯＥ及びＯＥ’は各シフトレジスタの出力端を制御する信号である。以上により、駆動の所要時間と走査方向を設定する。また、制御部１０６は、読出回路１０３に制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨ、及び制御信号ＣＬＫを与えることによって、読出回路１０３の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号ＲＣは積分増幅器のリセットスイッチの動作を、制御信号ＳＨはサンプルホールド回路２０５の動作を、制御信号ＣＬＫはマルチプレクサ２０８の動作、制御信号ＡＤＣＬＫはＡ／Ｄ変換器２１０の動作を制御するものである。なお、本発明の出力部は、本実施形態では、複数の線量画素Ｐ２、複数の検知用駆動配線Ｇ１’〜Ｇｍ’、検知用駆動回路１０２ｂ、読出回路１０３を含み、画素アレイ１０１に照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力するものである。

次に、図３を用いて、本実施形態における自動露光制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＥＣ））動作を説明する。図３は、検出器１０４の動作を説明するためのタイミングチャートである。ここで、図３は例としてｍ＝３、ｎ＝３の３×３行列の画素アレイ１０１に対するものであり、Ｖｇ１〜Ｖｇ３は撮像用駆動配線Ｇ１〜Ｇ３に供給される駆動信号、Ｖｇ１’〜Ｖｇ３ ’は検知用駆動配線Ｇ１’〜Ｇ３ ’に供給される駆動信号である。

時刻ｔ１１でバイアス電圧Ｖｓが変換素子２０１に供給されると、検出器１０４はアイドリング動作を開始する。このアイドリング動作は、各画素のスイッチ素子２０２を行単位で順次に導通状態とする初期化動作を繰り返し行うことにより、変換素子２０１に発生し得る暗電流を低減するための動作である。制御部１０６は、アイドリング動作において、放射線の曝射開始を知らせる信号（曝射信号）を検知する時刻ｔ１２までの期間（ｔ１１〜ｔ１２）、初期化動作を繰り返し行うよう駆動回路１０２を制御する。なお、この期間において、制御部１０６は、画像信号を出力する必要がない場合には、読出回路１０３の発熱及び電力消費を抑えるように読出回路１０３に制御してもよい。その際、積分増幅器２０７のリセットスイッチを導通状態にして、積分増幅器２０７の入力オフセット電流によって出力がドリフトするのを抑えることが好ましい。

時刻ｔ１２で曝射信号が検知されると、撮像用の駆動回路１０２ａによる導通電圧の供給が停止され、複数の撮像画素Ｐ１のスイッチ素子２０２が非導通状態に維持される。この動作を蓄積動作と称する。蓄積動作を行っている期間（蓄積期間）に放射線が検出器１０４に照射されると、照射された放射線に応じた電気信号が撮像画素Ｐ１に蓄積され得る。一方、検知用駆動回路１０２ｂは、導通電圧を行単位で順次に供給することによって、線量画素Ｐ２の信号を順次出力させる。この際、制御部１０６は、読出回路１０３が入力された信号に基づく、放射線の照射線量を算出するために得られた信号を出力できるよう、読出回路１０３を制御する。なお、本実施形態では、時刻ｔ１２〜ｔ１３の間に、線量画素Ｐ２のオフセット成分に応じた信号を得るためのオフセット読出動作が行われている。このオフセット読出動作で出力された信号は、線量画素Ｐ２から出力される信号のオフセット補正に用いられ得る。そして、時刻ｔ１３〜ｔ１４の間に、検知用駆動回路１０２ｂが線量画素Ｐ２のスイッチ素子２０２を行単位で順次に導通電圧を供給することにより、線量画素Ｐ２の信号を行単位で順次に読み出す検知信号読出動作が行われる。線量画素Ｐ２から出力された信号は、読出回路１０３を介して出力され、放射線の照射線量を算出するために得られた信号となり得る。算出部１１６は、この信号を例えば積分することで、検出器１０４に照射されている放射線の照射線量の算出を行い得る。信号処理部１０５は、算出部１１６によって算出された照射線量に基づいて、適正な照射線量となったか否かの判定を行う。適正な照射線量となったと判定されるまで検知信号読出動作及び算出を繰り返し行うように、制御部１０６は検出器１０４及び信号処理部１０５を制御する。信号処理部１０５によって適正な照射線量となったと判定された場合には、制御部１０６は、制御コンピュータ１０９を介して放射線制御装置１１０に、放射線発生装置１１１による放射線の出射を停止するための制御をするための制御信号を出力し得る。なお、上記判定については、後で詳細に説明する。この検知信号読出動作、算出、及び、判定を、ＡＥＣ動作と称する。なお、本例では、算出部１１６は信号処理部１０５に含まれ得る。また、上記の判定は算出部１１６が行ってもよい。

ＡＥＣ動作の後、時刻ｔ１４〜ｔ１５の間に、既知の手法により、複数の撮像画素Ｐ１から、蓄積動作の間に照射された放射線に応じた画像信号となる信号が出力され、読出回路１０３を介して画像信号が検出器１０４から出力され得る。

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて、本発明に想到した原理を説明する。図４（ａ）は放射線発生装置１１１から出射された放射線の出力の時間に対する変動を示す時間変動特性、図４（ｂ）は線量画素Ｐ２から出力される信号の時間変動特性である。なお、本明細書において、出力の時間に対する変動を波形と称する。なお、この出力は、１つの線量画素Ｐ２の出力であっても、複数の線量画素Ｐ２の出力の平均であってもより。

放射線発生装置１１１から出射される放射線は、理想的には、出射が開始されると瞬時に立ち上がり、出射の終了に応じて瞬時に立ち下がる、所謂、矩形波の波形で出射されることが望ましい。しかしながら、実際には、図４（ａ）に示すように、様々な要因によって立ち上がり及び立下りが瞬時になされるわけではなく、立ち上がり及び立下りの際に所望の出力に到達するまでにある程度の時間を要して遅延する場合が多い。また、このような遅延は、放射線発生装置毎に異なる場合がある。図４（ａ）に示すように、ある放射線発生装置から出射された放射線ａの立ち上がりの遅延時間Ｔａと、別の放射線発生装置から出射された放射線ｂの立ち上がりの遅延時間Ｔｂと、が異なることが起こり得る。このことは、立下りの遅延時間Ｔａ’及びＴａ’でも同様である。このような遅延が生じた場合、例えば立ち上がりの遅延ＴａについてはＡＥＣ動作中に算出部１１６にて算出され得る。しかしながら、立下りについては、ＡＥＣ動作において算出部１１６が得られた信号のみに基づいて照射線量を算出してしまうと、立下りの遅延時間Ｔａ’中に検出部１０４に照射された放射線分が誤差となってしまう。

そこで、本願発明者は、誠意検討の結果、放射線の波形の立ち上がりと立下りに相関があることを見出した。すなわち、放射線の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて、放射線の波形を示すデータの立下り波形を算出し、算出された立下り波形に基づいて誤差に相当する値を算出し、算出された値を用いてより適正な照射線量を算出できることを見出した。このような算出を算出部１１６が行うことにより、立下りの遅延時間に起因する誤差が抑制されたより適切な照射線量を算出することが可能となる。

また、例えば変換素子として間接型の変換素子を用いる場合、波長変換体の変換特性を考慮することが望ましい。図４（ｂ）に示すように、同じ放射線を照射した場合であっても、波長変換体の種類によって発光開始や残光特性といった時間変動特性が異なり得る。図４（ｂ）では、波長変換体の代表例として、タリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）と酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）の時間変動特性が示されている。ここで、ＣｓＩ：Ｔｌの立ち上がり（発光開始）の遅延時間をＴｃ、ＣｓＩ：Ｔｌの立下り（残光）の遅延時間をＴｃ’、ＧＯＳの立ち上がり（発光開始）の遅延時間をＴｇ、ＧＯＳの立下り（残光）の遅延時間をＴｇ’としている。このような遅延が生じた場合にも、例えば立ち上がりの遅延ＴｃについてはＡＥＣ動作中に算出部１１６にて算出され得る。しかしながら、立下りについては、ＡＥＣ動作において算出部１１６が得られた信号のみに基づいて照射線量を算出してしまうと、立下りの遅延時間Ｔｃ’中に検出部１０４に照射された残光分が誤差となってしまう。そこで、本願発明者は、誠意検討の結果、波長変換体の発光波形の立ち上がりと立下りに相関があることを見出した。すなわち、間接型の放射線撮像装置においては、画素からの出力の立ち上がり波形には、放射線の立ち上がりの遅延と波長変換体の発光の遅延とが含まれていることを見出した。ただし、このことは間接型の変換素子に限定されることではなく、例えば直接型の変換素子であっても、変換素子の変換特性によっては起こり得る。すなわち、変換素子の変換特性の立ち上がりと立下りに相関があることを見出した。

そこで、本願発明者は、出力部から出力された信号の立ち上がり波形を示すデータ基づいて、出力部から出力された信号の波形を示すデータの立下り波形に起因する誤差を算出し、算出された誤差を用いてより適正な照射線量を算出できることを見出した。このような算出を算出部１１６が行うことにより、照射線量の誤差が抑制されたより適切な照射線量を算出することが可能となる。特に間接型の変換素子を用いた放射線撮像装置であっては、放射線の立下りの遅延時間に波長変換体の立下りの遅延時間を加味した、照射線量の誤差が抑制されたより適切な照射線量を算出することが可能となる。このように算出された照射線量を、例えば被検体の被曝線量管理のためのデータとして用いてもよい。また、このように算出された照射線量をＡＥＣに用いる場合には、制御部１０６から出力される放射線発生装置１１１による放射線の出射の停止を要求するための制御信号の出力タイミングが調整される、すなわち、制御部１０６は、算出された誤差に基づいて放射線発生装置１１１による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御する。

次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、算出部１１６による算出方法を説明する。図５（ａ）は、算出部１１６による算出方法を説明するための線量画素Ｐ２から出力される信号の時間変動特性、図５（ｂ）は線量画素Ｐ２から出力される信号の積算値の時間変動特性である。

画素アレイ１０１に照射される放射線の波形は、理想的には矩形波ｙ（ｔ）であり、その積算値Ｙ（ｔ）は時間に比例して増加する。理想的な矩形波である場合、算出部１１６は、線量画素Ｐ２から出力される信号を積算した積算値を算出し、適正な線量の指標である閾値Ｂと積算値とを比較する。そして、積算値が閾値Ｂに到達した場合、算出部１１６は、画素アレイ１０１に照射される放射線が適正な線量に到達したと判断する。その判断に基づいて、制御部１０６は放射線制御装置１１０へ曝射停止信号を送信し、放射線発生装置１１１によって放射線発生装置１１２による放射線の出射を停止させる。時刻ｔ０で出射された放射線が理想的な矩形波である場合、時刻ｔ２で算出部１１６が算出した積算値は画素アレイ１０１に照射された線量と等しくなる。しかしながら、実際には、図５（ａ）に示すように、画素アレイ１０１に照射される放射線の波形は、出力部から出力された信号の波形ｘ（ｔ）で示すように遅延している。画素アレイ１０１に照射される放射線の波形は、遅延によって時刻ｔ０から時刻ｔ１の間の時間Ｔ１に立ち上がり、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間の時間Ｔ２に立ち下がる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、積算値が閾値Ｂを超えたと判断される時刻ｔ３で、放射線発生装置１１２に放射線の出射停止が指示されても、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に立ち下がる成分が画素アレイ１０１に照射される。そのため、閾値Ｂよりも多く照射されてしまう。

ここで、時間Ｔ２に曝射され得る放射線の積算値である誤差Ｓ２とすると、Ｓ２は、出力部から出力された信号の立ち上がり時間ｔ０〜ｔ１の波形から求めることができる。これは、出力部から出力された信号の立ち上がり波形と立下り波形は相似の関係にあるためである。そこで、立ち上がり波形の理想の矩形波からの差分から立下り波形に起因する誤差を取得できる。算出部１１６は、時刻ｔ１で放射線の立ち上がりが完了したと判定したら、立ち上がり時間Ｔ１、出力部から出力された信号の最大値Ａ、時間ｔの出力部から出力された信号の波形ｘ（ｔ）から、理想的な矩形波の波形と実際の出力部から出力された信号の立ち上がり波形の積算値の差分Ｓ１を演算する。

すなわち、時間Ｔ２に曝射され得る放射線の積算値である誤差Ｓ２は立ち上がり波形の積算値の差分Ｓ１と相似であるためＳ１≒Ｓ２とみなして、時間Ｔ２に曝射された放射線の積算値Ｓ２を立ち上がり波形に基づいて算出することができる。なお、立ち上がり波形と立下り波形との相関をより正確にするために、予め波形を取得しておいて、取得された波形から立ち上がりと立下りの相違の情報として係数Ｋを取得し、以下の式（２）で求めてもよい。ここで、Ｓ１＝Ｓ２の場合には、係数Ｋ＝１である。

次に、図６、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて、算出部１１６が放射線の照射量を算出する方法を説明する。ここで、図６は処理を説明するためのフローチャートであり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は算出部１１６による照射線量を算出する方法を説明するための線量画素Ｐ２から出力される信号及びその信号の積算値の時間変動特性である。

図６に示すように、まず、ステップＳ６０１において、制御部１０６が制御コンピュータ１０９から曝射要求の制御信号を受けると、算出部１１６は出力部からの信号のモニタを開始する（ステップＳ６０２）。そして、算出部１１６は、式（１）を用いて、時間Ｔ１における出力部からの信号から理想波形と実際の立ち上がり波形の積算値の差分（誤差）Ｓ１を算出する（ステップＳ６０３）。そして、算出部１１６は、算出されたＳ１から、式（２）を用いて時間Ｔ２に曝射され得る放射線の積算値Ｓ２を算出し（ステップＳ６０４）、算出されたＳ２をモニタする（Ｓ６０５）。

ここで、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて、ステップＳ６０４において行われる照射線量を算出する方法を説明する。図７（ａ）に示す方法では、算出されたＳ２に基づいて閾値Ｂを補正後閾値Ｂ’に変更することで、算出されたＳ２分が考慮された照射線量が算出部１１６によって算出される。一方、図７（ｂ）に示す方法では、出力部からの信号の積算値に算出されたＳ２分を加算して積算値Ｚ（ｔ）に補正する方法である。なお、ここでは出力部からの信号の積算値に対しての処理を行ったが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば信号の強度差やヒストグラムを用いてもよい。

このように算出部１１６によって算出された照射線量が閾値Ｂ又は補正後閾値Ｂ’を超えたか否かの判定を算出部１１６が行い（ステップ６０６）、超えていない（ＮＯ）と判定された場合には、モニタが継続される。一方、超えた（ＹＥＳ）と判定された場合には、制御部１０６は、制御コンピュータ１０９を介して放射線制御装置１１０に、放射線発生装置１１１による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力する（ステップ６０７）。その後、算出部１１６による算出を終了し、モニタを終了する（Ｓ６０８）。

なお、実施形態では、信号処理部１０５に算出部１１６が含まれる、すなわち、撮像装置１００に算出部１１６が含まれる例を示したが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、算出部１１６が制御コンピュータ１０９に含まれていてもよい。そのような場合には、本発明の放射線撮像装置は、撮像装置１００と制御コンピュータ１０９とを含むものが相当し得る。一方、実施形態のように撮像装置１００に算出部１１６が含まれる場合では、本発明の放射線撮像装置は、撮像装置１００が相当し得る。また、算出部１１６に含まれるコンピュータがプログラムを実行することによって実現することもできる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムは、本発明の範疇に含まれる。また、本発明の実施形態から容易に想像可能な組み合わせによる発明も本発明の範疇に含まれる。

１００ 撮像装置
１０１ 画素アレイ
１０６ 制御部
１１６ 算出部

Claims (12)

1. 放射線発生装置から出射された放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素を含む画素アレイと、
   前記画素アレイに照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部と、
   前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて前記データの立下り波形に起因する誤差を算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された前記誤差に基づいて前記放射線発生装置による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御する制御部と、
   を備える放射線撮像装置。
2. 前記算出部は、前記誤差に基づいて前記照射線量を算出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. 前記算出部は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間の時間Ｔ１の前記出力部からの信号の波形をｘ（ｔ）、前記出力部からの信号の最大値をＡ、理想的な矩形波の波形と実際の出力部から出力された信号の立ち上がり波形の積算値の差分をＳ１、係数を、Ｋとすると、前記誤差Ｓ２は、
   

   

   
   を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記算出部は、前記出力部からの信号に前記誤差を加算して前記照射線量を算出することを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記算出部は、前記出力部からの信号との比較によって前記画素アレイに照射されている放射線の照射線量が適正な照射線量となったか否かを判定するための閾値を、前記誤差に基づいて変更することで、前記照射線量を算出することを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
6. 前記複数の画素は、夫々、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を出力するスイッチ素子と、を含むことを特徴とする請求項１から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、放射線に応じた画像信号となるための信号を出力する撮像画素Ｐ１と、画素アレイ１０１に照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する線量画素Ｐ２と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記撮像画素を駆動するための撮像用の駆動回路と、前記線量画素を駆動するための線量用の駆動回路と、前記画素アレイから並列に出力された電気信号を読み出す読出回路と、を更に含み、
   前記出力部は、前記撮像画素、前記撮像用の駆動回路、及び、前記読出回路を含むことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
   前記放射線撮像装置に放射線を出射する前記放射線発生装置と、
   を含む放射線撮像システム。
10. 放射線発生装置から出射された放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素を含む画素アレイに照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部を含む放射線撮像装置によって前記放射線発生装置による放射線の出射の停止を制御する方法であって、
    前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて算出された前記データの立下り波形に起因する誤差を用いて、前記放射線発生装置による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御することを特徴とする方法。
11. 放射線発生装置から出射された放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素を含む画素アレイと、
    前記画素アレイに照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部と、
    前記出力部から出力された信号に基づいて前記照射線量を算出する算出部と、
    を備える放射線撮像装置であって、
    前記算出部は、前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて前記データの立下り波形に起因する誤差を算出し、算出された前記誤差に基づいて前記照射線量を算出することを特徴とする放射線撮像装置。
12. 放射線発生装置から出射された放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素を含む画素アレイに照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部を含む放射線撮像装置の前記照射線量を算出する方法であって、
    前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて算出された値を用いて、前記照射線量を算出することを特徴とする方法。

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