JP2017099784A - 放射線撮影装置及び放射線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線照射期間と放射線撮影装置との電荷蓄積期間の同期のずれによる画質劣化を抑制する放射線撮影システムを提供する。
【解決手段】放射線撮影システムのＦＰＤカセッテの制御部は、動画像の一のフレーム画像の生成のために複数の放射線検出素子からの電荷の読み出しを行った後、複数の放射線検出素子の一部から電荷の再読み出しを行い、再読み出しされた放射線検出素子の電荷量に基づいて、放射線検出素子の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたか否かを判断し、放射線検出素子の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたと判断した場合は、次のフレーム画像の生成において電荷蓄積期間内に放射線が照射されるように電荷蓄積期間を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、放射線撮影装置及び放射線撮影システムに関する。

近年、放射線源から照射され被写体を透過した放射線に応じた電荷を蓄積する放射線検出素子が二次元状に配列され、放射線検出素子内に蓄積された電荷を読み出して画像データを生成する可搬型の放射線撮影装置（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）を用いた放射線撮影システムが知られている。このような放射線撮影システムでは、放射線撮影装置における電荷蓄積期間（以下、蓄積期間と呼ぶ）に放射線源による放射線照射が行われるように、放射線源において放射線が照射されている期間（放射線照射期間と呼ぶ）と放射線撮影装置における蓄積期間との間で同期をとる必要がある。

しかしながら、放射線撮影装置と放射線源を制御する放射線制御装置との間の通信を無線通信にした場合、そのリアルタイム性に問題があるため、パルス状の放射線を所定時間間隔で照射（パルス照射）して複数のフレーム画像を取得する動画撮影時に、放射線照射毎に放射線制御装置と放射線撮影装置との間で同期通信を行うのでは同期が取れない場合がある。

そこで、例えば、特許文献１には、撮影指示を行う放射線制御装置としてのコンソールに時間を計時する計時部を設けるとともに、ＦＰＤを内蔵した電子カセッテに、コンソールの計時部と同期させた時間を計時する計時部を設けて各々計時させるようにし、コンソールで予め定められた曝射開始時間となった場合に放射線源から放射線を所定時間照射させ、電子カセッテで前記曝射開始時間から前記所定時間経過した後にＦＰＤに蓄積した電荷を読み出して放射線画像を示す画像データを生成する技術が記載されている。

特開２０１０−８１９６０号公報

しかしながら、可搬型の放射線撮影装置は、患者とベッドとの間等、熱のこもった温度上昇しやすい環境で用いられることが多く、放熱性が十分に確保できない場合がある。一方、放射線制御装置は、動作中でも自装置の発熱量に対して十分に自然放熱しており、発熱の影響は無視できる。そのため、事前に放射線制御装置と放射線撮影装置との間の時計を同期させても、放射線撮影装置側の温度上昇による発振子の動作周波数の変動の影響等により、放射線照射期間と電荷蓄積期間との同期がずれていく場合がある。
また、放射線源から照射される放射線出力にゆらぎが発生した場合も、放射線照射期間と電荷蓄積期間との同期にずれが生じる場合がある。

複数のフレーム画像を生成する動画像撮影時に同期がずれ、例えば、蓄積期間終了後の読み出し期間にも放射線が照射されてしまった場合、読み出し期間に照射された放射線に応じた電荷が残ってしまい、次のフレーム画像に画質劣化が生じてしまう。

本発明の課題は、放射線源における放射線照射期間と放射線撮影装置における電荷蓄積期間の同期のずれによる画質劣化を抑制することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
放射線量に応じた電荷を蓄積する複数の放射線検出素子が二次元状に配列された検出部と、
放射線源によりパルス照射され被写体を透過した放射線量に応じた電荷の前記放射線検出素子による蓄積及び前記蓄積された電荷の前記放射線検出素子からの読み出しを制御して前記被写体の複数のフレーム画像を生成する制御部と、を備える可搬型の放射線撮影装置であって、
前記制御部は、前記複数の放射線検出素子の少なくとも一部から電荷を読み出して取得された前記放射線源により照射された放射線の波形を用いて、前記放射線源と前記検出部の同期タイミングを調整する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、一のフレーム画像の生成のために前記複数の放射線検出素子からの電荷の読み出しを行った後、前記複数の放射線検出素子の一部から電荷の再読み出しを行い、再読み出しされた放射線検出素子の電荷量に基づいて、前記放射線検出素子の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたか否かを判断し、前記放射線検出素子の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたと判断した場合は、次のフレーム画像の生成において前記電荷蓄積期間内に放射線が照射されるように前記電荷蓄積期間を調整する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記制御部は、前記再読み出しされた放射線検出素子の電荷量が所定の値以上である場合に、前記放射線検出素子の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたと判断する。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、
前記制御部は、複数ラインの前記放射線検出素子から電荷の再読み出しを行い、前記再読み出しされたラインの電荷量が所定の値以上であって、先に再読み出しされたラインの電荷量より後から再読み出しされたラインの電荷量が多い場合、前記電荷蓄積期間に対して放射線照射期間が早まっていると判断し、次のフレーム画像の生成時の前記電荷蓄積期間を短縮する。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記制御部は、複数ラインの前記放射線検出素子から電荷の再読み出しを行い、前記再読み出しされたラインの電荷量が所定の値以上であって、先に再読み出しされたラインの電荷量より後から再読み出しされたラインの電荷量が少ない場合、前記電荷蓄積期間に対して放射線照射期間が遅れていると判断し、次のフレーム画像の生成時の前記電荷蓄積期間を延長するか又は前記電荷蓄積期間の開始までに待ち時間を設ける。

請求項６に記載の放射線撮影システムは、
パルス照射が可能な放射線源と、請求項１〜５の何れか一項に記載の放射線撮影装置と、を備える。

本発明によれば、放射線源における放射線照射期間と放射線撮影装置における電荷蓄積期間の同期のずれによる画質劣化を抑制することができる。

本実施形態における放射線撮影システムの全体構成例を示す図である。 放射線制御装置の機能的構成を示すブロック図である。 第１、２の実施形態におけるＦＰＤカセッテの機能的構成を示すブロック図である。 フレーム画像生成のための放射線検出素子の電荷の読み出し終了後、続けてラインＬ０（Line０）を再読み出ししたときのＦＰＤカセッテの動作、読み出し電荷量、放射線管電圧の例を示す図である。 フレーム画像生成のための放射線検出素子の電荷の読み出し終了後、続けてラインＬ０（Line０）、ラインＬ１（Line１）を再読み出ししたときＦＰＤカセッテの動作、読み出し電荷量、放射線管電圧の例を示す図である。 第３の実施形態におけるＦＰＤカセッテの機能的構成を示すブロック図である。 図６の制御部の時刻の計測及び調整に係る情報の流れを示すブロック図である。 図６の制御部により実行されるクロック調整処理を示すフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
（放射線撮影システム１００の構成）
まず、本発明に係る第１の実施形態の構成について説明する。
図１に、本実施形態における放射線撮影システム１００の全体構成例を示す。
放射線撮影システム１００は、例えば、移動が困難な患者の放射線撮影のための回診用のシステムであり、放射線制御装置１と、放射線源２と、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）カセッテ３と、を備えて構成されている。放射線制御装置１は、車輪を有し、移動可能な回診車として構成されている。

放射線撮影システム１００は、図１に示すように、手術室、集中治療室や病室Ｒｃ等に持ち込まれ、ＦＰＤカセッテ３を、例えばベッドＢに寝ている被写体ＨとベッドＢとの間もしくは、図示しないベッドＢの被写体Ｈとは反対面に設けられた挿入口に差し込む等した状態で、放射線源２から放射線を照射して、被写体Ｈの動画撮影を行うシステムである。本実施形態において、動画撮影とは、１回の撮影操作（曝射スイッチ１０２ａの操作）に応じて、被写体Ｈに対しＸ線等の放射線をパルス状にして所定時間間隔で繰り返し照射（パルス照射）して動画像を得ることをいう。動画撮影より得られた一連の画像を動画像と呼ぶ。また、動画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。

以下、放射線撮影システム１００を構成する各装置について説明する。
放射線制御装置１は、入力された放射線照射条件に基づいて放射線源２を制御して放射線を照射させる装置であり、図２に示すように、制御部１０１、操作部１０２、表示部１０３、記憶部１０４、駆動部１０５、無線通信部１０６、水晶発振子１０７等を備えて構成されている。

制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。制御部１０１のＣＰＵは、操作部１０２の操作に応じて、記憶部１０４に記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って、放射線制御装置１の各部の動作を制御する。

操作部１０２は、表示部１０３の表面を覆うように透明電極を格子状に配置したタッチパネル等を有し、手指やタッチペン等で押下された位置を検出し、その位置情報を操作情報として制御部１０１に出力する。
また、操作部１０２は、撮影実施者が放射線の曝射を指示するための曝射スイッチ１０２ａを備える。曝射スイッチ１０２ａは、２段階スイッチとなっている。

表示部１０３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニタにより構成され、制御部１０１から入力される表示信号の指示に従って表示を行う。

記憶部１０４は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部１０４は、制御部１０１で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメーター、或いは処理結果等のデータを記憶する。

駆動部１０５は、放射線源２の管球駆動を行う回路である。駆動部１０５と放射線源２とはケーブルを介して接続されている。
無線通信部１０６は、アンテナ１０８を備え、ＦＰＤカセッテ３等の外部機器と無線通信を行う。
水晶発振子１０７は、圧電効果により発振する素子であり、その発振数は制御部１０１のＣＰＵに入力される。制御部１０１は、水晶発振子１０７から入力される発振数に基づいて、時刻を計時する。

放射線源２は、パルス照射が可能であり、放射線制御装置１の制御に従って、被写体Ｈに対し放射線（Ｘ線）を照射する。

ＦＰＤカセッテ３は、動画撮影対応の可搬型の放射線撮影装置である。以下、ＦＰＤカセッテ３は、シンチレーター等を備え、照射された放射線をシンチレーターで可視光等の他の波長の光に変換して放射線検出素子で画像データを得るいわゆる間接型として説明するが、シンチレーター等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型としてもよい。

図３は、ＦＰＤカセッテ３の等価回路を表すブロック図である。図３に示すように、ＦＰＤカセッテ３には、図示しないセンサー基板上に複数の放射線検出素子７が二次元状（マトリクス状）に配列されている（検出部）。各放射線検出素子７は、照射された放射線の線量に応じた電荷を蓄積するようになっている。各放射線検出素子７には、バイアス線９が接続されており、バイアス線９は結線１０に接続されている。そして、結線１０はバイアス電源１４に接続されており、バイアス電源１４からバイアス線９等を介して各放射線検出素子７に逆バイアス電圧が印加されるようになっている。

各放射線検出素子７には、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）８がスイッチ素子として接続されており、ＴＦＴ８は信号線６に接続されている。また、走査駆動部１５では、配線１５ｃを介して電源回路１５ａから供給されたオン電圧とオフ電圧がゲートドライバー１５ｂで切り替えられて走査線５の各ラインＬ０〜Ｌｘに印加されるようになっている。そして、各ＴＦＴ８は、走査線５を介してオン電圧が印加されるとオン状態になって、放射線検出素子７内に蓄積された電荷を信号線６に放出させ、また、走査線５を介してオフ電圧が印加されるとオフ状態になって、放射線検出素子７と信号線６との導通を遮断して、放射線検出素子７内で発生した電荷を放射線検出素子７内に蓄積させるようになっている。各放射線検出素子７及びこれに接続されたＴＦＴ８は、ピクセル（画素）を構成している。

読み出しＩＣ１６内には複数の読み出し回路１７が設けられており、読み出し回路１７にはそれぞれ信号線６が接続されている。そして、画像データの読み出し処理の際には、放射線検出素子７から電荷が放出されると、電荷は信号線６を介して読み出し回路１７に流れ込み、増幅回路１８では流れ込んだ電荷の量に応じた電圧値が出力される。そして、相関二重サンプリング回路（図３では「ＣＤＳ」と記載されている。）１９は、増幅回路１８から出力された電圧値をアナログ値の画像データとして読み出して下流側に出力する。そして、出力された画像データは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に順次変換され、記憶部２３に出力されて順次保存されるようになっている。

制御部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）等で構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。制御部２２には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリー等で構成される記憶部２３が接続されており、また、アンテナ２９を介して放射線制御装置１等の外部機器と無線方式で通信を行う無線通信部３０が接続されている。放射線制御装置１とＦＰＤカセッテ３の通信は無線により行われるため、回診での撮影時に放射線制御装置１とＦＰＤカセッテ３をケーブル等で接続する必要がなく、利便性が良い。

また、制御部２２には、走査駆動部１５や読み出し回路１７、記憶部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内蔵電源２４等が接続されている。そして、制御部２２は、上記のように走査駆動部１５や読み出し回路１７等の動作を制御して、各放射線検出素子７に放射線量に応じた電荷を蓄積させたり、蓄積された電荷を信号線６に放出させ、放出された電荷を読み出し回路１７等で画像データとして読み出したりするようになっている。

更に、制御部２２には、水晶発振子２５が接続されている。水晶発振子２５は、圧電効果により発振する素子であり、その発振数は制御部２２のＣＰＵに入力される。制御部２２は、水晶発振子２５から入力される発振数に基づいて、時刻を計時する。

なお、ＦＰＤカセッテ３は、放射線技師等の撮影実施者が持参してもよいが、ＦＰＤカセッテ３は比較的重く、落下すると壊れたり故障したりする可能性があるため、回診車としての放射線制御装置１に設けられたカセッテ用のポケット１１に挿入されて搬送できるようになっている。

（放射線撮影システム１００の動作）
次に、放射線撮影システム１００における撮影動作について説明する。
まず、撮影実施者は、撮影準備を行う。例えば、放射線制御装置１において操作部１０２を介して放射線照射条件を入力（設定）する。放射線照射条件は、例えば、管電流、管電圧、フレームレート（１単位時間（１秒）当たりに撮影するフレーム画像数）、１撮影当たりの総撮影時間もしくは総撮影フレーム画像数、付加フィルター種、１フレーム画像当たりの放射線照射時間等である。また、撮影実施者は、被写体Ｈ、放射線源２、ＦＰＤカセッテ３のポジショニングを行う。

撮影準備が完了すると、撮影実施者は、曝射スイッチ１０２ａの第１段スイッチを押下する。放射線制御装置１の制御部１０１は、曝射スイッチ１０２ａの第１段スイッチが押下されると、放射線源２を起動させるとともに、無線通信部１０６によりアンテナ１０８を介してＦＰＤカセッテ３に起動信号を送信する。ＦＰＤカセッテ３の制御部２２は、無線通信部３０により起動信号を受信すると、走査駆動部１５のゲートドライバー１５ｂ（図３参照）から走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させ、放射線検出素子７内に残存する電荷を信号線６に放出させる等して放射線検出素子７内から除去する放射線検出素子７のリセット処理を行う。リセット処理が終了すると、制御部２２は、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加させて電荷蓄積状態に移行させる。また、それとともに無線通信部３０により放射線制御装置１にインターロック解除信号を送信する。

曝射スイッチ１０２ａの第２段スイッチが押下されると、放射線制御装置１の制御部１０１は、無線通信部１０６によりＦＰＤカセッテ３からのインターロック解除信号が受信されたか否かを判断し、受信していないと判断した場合、インターロック解除信号の受信を待機する。インターロック解除信号を受信すると、制御部１０１は、設定された放射線照射条件に基づいて、動画撮影の各フレーム画像生成のために放射線源２により放射線を照射する時刻及びＦＰＤカセッテ３による読み出しを開始する時刻を算出し、読み出し開始時刻を無線通信部１０６によりＦＰＤカセッテ３に送信する。そして、算出した放射線照射時刻に基づいて、制御部１０１は、駆動部１０５により放射線源２に設定された放射線照射条件で放射線照射（パルス照射）を行わせる。

ＦＰＤカセッテ３において、制御部２２は、放射線制御装置１から送信された読み出し開始時刻が到来すると、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ０〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させて前述したようにフレーム画像の画像データの読み出し処理を行う。ラインＬｘの読み出し処理が終了すると、制御部２２は、１ライン分の放射線検出素子７の電荷の再読み出しを行わせ、再読み出しをしたラインの電荷量が所定の閾値以上であるか否かを判断する。なお、再読み出しを行ったライン上の複数ピクセルの電荷量の代表値（例えば、平均値等）を所定の閾値と比較してもよいし、１つのピクセルの電荷量を所定の閾値と比較してもよい。

図４（ａ）に、第１の実施形態の正常時（即ち、放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれが発生していない）場合のＦＰＤカセッテ３の動作、読み出し電荷量、放射線管電圧を示す。図４（ｂ）に、放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれ（放射線照射期間の遅れ）が発生している場合のＦＰＤカセッテ３の動作、読み出し電荷量、放射線管電圧を示す。なお、図４（ａ）、（ｂ）においては、各ラインＬ０〜Ｌｘの放射線検出素子７の電荷の読み出し終了後、続けてラインＬ０（Line０）の放射線検出素子７の電荷を再読み出しした例を示している。

図４（ａ）に示すように、放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれが発生していない場合、再読み出しされたラインＬ０の放射線検出素子７の電荷は略０となる。しかし、図４（ｂ）に示すように、例えば、放射線制御装置１で計測している時刻がＦＰＤカセッテ３で計測している時刻よりも遅れた場合や、放射線源２の放射線出力に揺らぎが生じた場合等により、放射線照射期間の終了が後ろにずれて読み出し期間にかかってしまった場合、その読み出し期間に照射された放射線に対応する電荷が放射線検出素子７に蓄積されてしまうため、ラインＬ０の放射線検出素子７の電荷を再読み出しすれば、所定の閾値以上の電荷が検出される。

再読み出しされたラインの電荷量が所定の閾値以上ではないと判断した場合、制御部２２は、放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれが発生していないと判断し、撮影シーケンスを継続する。再読み出しされたラインの電荷量が所定の閾値以上であると判断した場合、制御部２２は、放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれが発生したと判断し、再読み出しされたラインの電荷量に基づいて、同期のずれの調整後、撮影シーケンスを継続する。

ここで、図４（ｂ）においては、放射線照射期間が蓄積期間に対して遅れた場合を例に示しているが、放射線照射期間が蓄積期間に対して早まってしまう場合があり、この場合も、再読み出しされたライン（又はピクセル）の電荷量が所定の値以上となる。ただし、放射線照射期間が蓄積期間に対して早まる傾向にあるか遅くなる傾向にあるかは、放射線制御装置１とＦＰＤカセッテ３の水晶発振子の特性や、放射線源２の放射線出力特性により予めわかっている場合が多い。

そこで、例えば、放射線照射期間が蓄積期間に対して遅れる傾向にあることがわかっている場合は、制御部２２は、図４（ｂ）に示すように、次のフレーム画像の生成のための蓄積期間を延長するか、又は次のフレーム画像のための蓄積開始タイミングまでに待ち時間を設けて、放射線照射期間と蓄積期間の同期のずれを調整する。まだ撮影されていない各フレーム画像に対する読み出し開始時刻は、放射線制御装置１から通知された時刻に対し、蓄積時間の延長又は待ち時間の分だけ遅らせる。
また、例えば、放射線照射期間が蓄積期間に対して早まる傾向にあることがわかっている場合は、制御部２２は、次のフレーム画像のための蓄積期間を短縮する。まだ撮影されていない各フレーム画像に対する読み出し開始時刻は、放射線制御装置１から通知された時刻に対し、蓄積時間の短縮分だけ早める。
制御部２２は、全てのフレーム画像に対する上述の蓄積及び読み出し処理を繰り返し実行し、被写体Ｈの動画像を構成する複数のフレーム画像を生成する。

このように、ＦＰＤカセッテ３の制御部２２は、放射線制御装置１から送信された読み出し開始時刻が到来すると、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ０〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させて前述したように画像データの読み出し処理を行う。ラインＬｘの読み出し処理が終了すると、制御部２２は、１ライン分の放射線検出素子７の電荷の再読み出しを行い、再読み出しを行ったラインの電荷量に基づいて、放射線照射期間と蓄積期間の同期がずれているか否かを判断し、同期がずれている場合は、同期のずれの調整を行う。従って、放射線照射期間と蓄積期間の同期のずれによる画質劣化を抑制することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態における放射線撮影システムの構成は、第１の実施形態で説明した放射線撮影システム１００と同様であるので説明を援用し、第２の実施形態の動作について説明する。

第１の実施形態においては、各フレーム画像の生成のための放射線検出素子７からの電荷の読み出しが終了する毎に、１ライン分の放射線検出素子７の電荷の再読み出しを行い、再読み出しされた１ライン分の放射線検出素子７の電荷量に基づいて、放射線照射期間と蓄積期間の同期のずれの調整を行う場合について説明した。第２の実施形態においては、各フレーム画像の生成のための放射線検出素子７からの電荷の読み出しが終了する毎に、複数ライン分の放射線検出素子７の電荷量の再読み出しを行い、再読み出しされた複数ラインの放射線検出素子７の電荷量に基づいて、同期のずれの調整を行う場合について説明する。なお、ＦＰＤカセッテ３において放射線制御装置１から送信された読み出し開始時刻が到来するまでの放射線撮影システム１００における動作は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。

ＦＰＤカセッテ３において、放射線制御装置１から送信された読み出し開始時刻が到来すると、制御部２２は、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ０〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させて前述したようにフレーム画像の画像データの読み出し処理を行う。ラインＬｘの読み出し処理が終了すると、制御部２２は、複数ラインの放射線検出素子７から電荷の再読み出しを行い、再読み出しされた各ラインの電荷量が所定の閾値以上であるか否かを判断する。なお、再読み出しを行ったライン上の複数ピクセルの電荷量の代表値（例えば、平均値等）を所定の閾値と比較してもよいし、１つのピクセルの電荷量を所定の閾値と比較してもよい。

図５（ａ）に、第２の実施形態の正常時（即ち、放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれが発生していない）場合のＦＰＤカセッテ３の動作、読み出し電荷量、放射線管電圧を示す。図５（ｂ）に、第２の実施形態の放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれ（放射線照射期間が蓄積時間に対して早まった場合）が発生している場合のＦＰＤカセッテ３の動作、読み出し電荷量、放射線管電圧を示す。なお、図５（ａ）、（ｂ）においては、各ラインＬ０〜Ｌｘの読み出し終了後、続けてラインＬ０、Ｌ１（Line０、Line１）の放射線検出素子７から電荷の再読み出しを行った例を示している。

図５（ａ）に示すように、放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれが発生していない場合、再読み出しされたラインＬ０、Ｌ１の放射線検出素子７の電荷量は略０となる。しかし、図５（ｂ）に示すように、例えば、放射線制御装置１で計測している時刻がＦＰＤカセッテ３で計測している時刻よりも早まった場合や、放射線源２の放射線出力に揺らぎが生じた場合等、放射線照射期間の開始が前にずれてしまった場合、次のフレーム画像生成のための蓄積時間の開始時に、すでに放射線検出素子７に電荷が貯まっている。また、図４（ｂ）に示すように、放射線照射期間が蓄積期間に対して後ろにずれて読み出し期間にかかってしまった場合、その読み出し期間に照射された放射線に対応する電荷が放射線検出素子７に蓄積されてしまう。そのため、複数ライン、例えば、ラインＬ０、Ｌ１の放射線検出素子７から電荷を再読み出しすれば、所定の閾値以上の電荷が検出される。

再読み出しされた複数ラインの電荷量が所定の閾値以上ではないと判断した場合、制御部２２は、放射線照射期間と蓄積期間の同期ずれが発生していないと判断し、撮影シーケンスを継続する。
再読み出しされた複数ラインの電荷量が所定の閾値以上であると判断した場合、制御部２２は、再読み出しされた複数ラインの電荷量に基づいて、放射線照射期間が蓄積期間に対して遅延しているのか早まっているのかを判断し、判断結果に基づいて、放射線照射期間と蓄積期間の同期の調整を行い、調整後、撮影シーケンスを継続する。

具体的に、再読み出しされた複数ラインの電荷量のうち、先に読み出したラインより後に読み出したラインの電荷量が多い場合（例えば、図５（ｂ）に示す場合）、制御部２２は、放射線照射期間が蓄積期間に対して早まっていると判断し、次のフレーム画像の生成のための蓄積期間を短縮することにより、放射線照射期間と蓄積期間の同期のずれを調整する。まだ撮影されていない各フレーム画像に対する読み出し開始時刻は、放射線制御装置１から通知された時刻に対し、蓄積時間の短縮分だけ早める。
再読み出しされた複数ラインの電荷量のうち、先に読み出したラインより後に読み出したラインの電荷量が少ない場合、制御部２２は、放射線照射期間が蓄積期間に対して遅れていると判断し、次のフレーム画像の生成ための蓄積期間を延長するか、又は次のフレーム画像の生成のための蓄積開始タイミングまでに待ち時間を設けて、放射線照射期間と蓄積期間の同期のずれを調整する。まだ撮影されていない各フレーム画像に対する読み出し開始時刻は、放射線制御装置１から通知された時刻に対し、蓄積時間の延長又は待ち時間の分だけ遅らせる。
制御部２２は、全てのフレーム画像に対する蓄積及び読み出し処理を繰り返し実行し、被写体Ｈの動画像を構成する複数のフレーム画像を生成する。

このように、ＦＰＤカセッテ３の制御部２２は、放射線制御装置１から送信された読み出し開始時刻が到来すると、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ０〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させてフレーム画像の画像データの読み出し処理を行う。ラインＬｘの読み出し処理が終了すると、制御部２２は、複数ラインの放射線検出素子７の再読み出しを行い、再読み出しされた複数ラインの電荷量に基づいて、放射線照射期間と蓄積期間の同期のずれが発生しているか否かを判断する。同期のずれが発生していると判断した場合、制御部２２は、再読み出しされた複数ラインの電荷量に基づいて、放射線照射期間に対して蓄積期間が遅延しているか早まっているかを判断し、判断結果に基づいて、同期のずれの調整を行う。
従って、第２の実施形態においては、フレーム毎に放射線照射期間に対して蓄積期間が遅延しているのか早まっているのかを判断して同期ずれの調整を行うことができるので、同期のずれの方向が一定しないような場合であっても、放射線照射期間と蓄積期間の同期のずれによる画質劣化を抑制することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６は、第３の実施形態におけるＦＰＤカセッテ３Ａの等価回路を示すブロック図である。図６に示すように、第３の実施形態におけるＦＰＤカセッテ３Ａは、第１の実施形態で説明したＦＰＤカセッテ３の構成に加え、更に、ＦＰＤカセッテ３Ａの筐体内部の温度を検出する温度センサー３１と、温度センサー３１から出力された電圧をデジタルの電圧値に変換して制御部２２に出力するＡ／Ｄ変換器３２と、を備えている。

また、記憶部２３には、クロック調整テーブル２３１が記憶されている。
水晶発振子２５の振動の温度に対する周波数特性は２５℃を頂点とした上に凸の二次曲線で表され、２５℃からの温度の差が大きいほど周波数が低くなる。クロック調整テーブル２３１は、この水晶発振子２５の周波数特性に基づいて、水晶発振子２５の動作周波数が最高となる２５℃を基準温度として、基準温度との差分温度と、その差分温度のときの１単位時間（例えば、１秒間）に対応する水晶発振子２５の発振数とを対応付けたテーブルである。

その他のＦＰＤカセッテ３Ａの構成は、第１の実施形態で説明したＦＰＤカセッテ３と同様であるので説明を援用する。

次に、第３の実施形態の動作について説明する。
図７は、制御部２２の時刻の計測及び調整に係る情報の流れを示すブロック図である。
図７に示すように、水晶発振子２５の発振数は、制御部２２のＣＰＵ２２１内のタイマー２２２に入力される。タイマー２２２内のレジスターには、１単位時間（例えば、１秒間）に対応する水晶発振子２５の発振数（カウント設定値２２２ａ）が設定されており、タイマー２２２は、設定された発振数をカウントする毎に、クロックをＣＰＵコア２２３に出力する。ＣＰＵコア２２３は、タイマー２２２からのクロックに基づいて時刻を計測する。なお、施設導入時には、水晶発振子２５の動作周波数が最高となる所定の温度（即ち、２５℃）でクロックの校正が行われている。放射線制御装置１の時刻の計測及び校正についても同様である。

しかし、ＦＰＤカセッテ３Ａは、ベッドに寝ている患者とシーツとの間等、熱のこもった温度上昇しやすい環境で用いられることが多く、放熱性が十分に確保できない場合がある。一方、放射線制御装置１は、動作中でも自装置の発熱量に対して十分に自然放熱しており、発熱の影響は無視できる。そのため、事前に放射線制御装置１とＦＰＤカセッテ３Ａとの間の時刻を同期させても、ＦＰＤカセッテ３Ａの温度上昇による水晶発振子２５の動作周波数の変動の影響等により、両者の時刻がずれていく場合がある。

そこで、第３の実施形態において、制御部２２は、撮影の直前に、クロック調整処理（図８参照）を実行する。例えば、放射線制御装置１において曝射スイッチ１０２ａの第１段スイッチの押下が検出され、アンテナ１０８を介してＦＰＤカセッテ３Ａに起動信号が送信されると（無線通信部３０により起動信号を受信すると）、ＦＰＤカセッテ３Ａの制御部２２は、リセット処理を行うとともに、図８に示すクロック調整処理を実行する。

クロック調整処理において、制御部２２は、まず、温度センサー３１から温度値を取得し、取得した温度が基準温度（ここでは、動作周波数が最高となる所定の温度である２５℃）と等しいか否かを判断する（ステップＳ１）。
温度センサー３４から取得した温度が基準温度と等しいと判断した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、制御部２２は、撮影を実行する（ステップＳ３）。
温度センサー３１から取得した温度が基準温度と等しくないと判断した場合（ステップＳ１；ＮＯ）、制御部２２は、クロック調整テーブル２３１から、取得した温度と基準温度との差分温度に応じた発振数を読み出し、読み出した値でタイマー２２２のカウント設定値２２２aを更新することで、タイマー２２２を調整する（ステップＳ２）。そして、調整後、撮影を実行する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、制御部２２は、リセット処理の終了を待機し、リセット処理が終了すると、制御部２２は、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加させて電荷蓄積状態に移行させる。また、それとともに無線通信部３０により放射線制御装置１にインターロック解除信号を送信する。放射線制御装置１からＦＰＤカセッテ３Ａによる読み出しを開始する時刻を受信し、読み出し開始時刻が到来すると、制御部２２は、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ０〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させて前述したように画像データの読み出し処理を行う。ラインＬｘの読み出しが終了すると、制御部２２は、次のフレーム画像の生成のために蓄積状態に移行し、放射線源２から照射された放射線に応じた電荷を蓄積し、読み出し開始時刻が到来すると、制御部２２は、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ０〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させて前述したように画像データの読み出し処理を行う。制御部２２は、全てのフレーム画像に対する蓄積及び読み出し処理を繰り返し実行し、被写体の放射線画像を生成する。

このように、ＦＰＤカセッテ３Ａの制御部２２は、撮影開始直前に温度センサー３４から温度を取得し、取得した温度が基準温度と等しくない場合は、タイマー２２２のクロック調整し、調整後に撮影に移行する。従って、温度の影響によりクロックがずれることによる放射線照射期間と蓄積期間との同期ずれによる画質劣化を抑制することができる。

以上説明したように、放射線撮影システム１００におけるＦＰＤカセッテ３の制御部２２によれば、複数の放射線検出素子７の少なくとも一部から電荷を読み出して取得された放射線源３により照射された放射線の波形を用いて、放射線源３とＦＰＤカセッテ３の同期タイミングを調整する。例えば、動画像の一のフレーム画像の生成のために複数の放射線検出素子７からの電荷の読み出しを行った後、複数の放射線検出素子７の一部から電荷の再読み出しを行い、再読み出しされた放射線検出素子７の電荷量に基づいて、放射線検出素子７の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたか否かを判断し、放射線検出素子７の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたと判断した場合は、次のフレーム画像の生成において電荷蓄積期間内に放射線が照射されるように電荷蓄積期間を調整する。従って、放射線源２における放射線照射期間とＦＰＤカセッテ３における電荷蓄積期間の同期のずれによる画質劣化を抑制することができる。

例えば、ＦＰＤカセッテ３の制御部２２は、複数ラインの放射線検出素子７から電荷の再読み出しを行い、再読み出しされたラインの電荷量が所定の値以上であって、先に再読み出しされたラインの電荷量より後から再読み出しされたラインの電荷量が多い場合、電荷蓄積期間に対して放射線照射期間が早まっていると判断し、次のフレーム画像の生成時の電荷蓄積期間を短縮する。従って、電荷蓄積期間に対して放射線照射期間が早まっている場合に、それを検出して次のフレーム画像の生成時の電荷蓄積期間内に放射線が照射されるように調整することができる。
また、ＦＰＤカセッテ３の制御部２２は、再読み出しされたラインの電荷量が所定の値以上であって、先に再読み出しされたラインの電荷量より後から再読み出しされたラインの電荷量が少ない場合、電荷蓄積期間に対して放射線照射期間が遅れていると判断し、次のフレーム画像の生成時の電荷蓄積期間を延長するか又は電荷蓄積期間開始までに待ち時間を設ける。従って、電荷蓄積期間に対して放射線照射期間が遅れている場合に、それを検出して次のフレーム画像の生成時の電荷蓄積期間内に放射線が照射されるように調整することができる。

なお、上記実施形態における記述内容は、本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。また、放射線撮影システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ 放射線撮影システム
１ 放射線制御装置
１０１ 制御部
１０２ 操作部
１０２ａ 曝射スイッチ
１０３ 表示部
１０４ 記憶部
１０５ 駆動部
１０６ 無線通信部
１０７ 水晶発振子
１０８ アンテナ
２ 放射線源
３ ＦＰＤカセッテ
５ 走査線
６ 信号線
７ 放射線検出素子
８ ＴＦＴ
９ バイアス線
１０ 結線
１４ バイアス電源
１５ 走査駆動部
１６ 読み出しＩＣ
１７ 読み出し回路
１８ 増幅回路
１９ 相関二重サンプリング回路
２０ Ａ／Ｄ変換器
２１ アナログマルチプレクサー
２２ 制御部
２３ 記憶部
２４ 内蔵電源
２５ 水晶発振子
２９ アンテナ
３０ 無線通信部

Claims (6)

1. 放射線量に応じた電荷を蓄積する複数の放射線検出素子が二次元状に配列された検出部と、
   放射線源によりパルス照射され被写体を透過した放射線量に応じた電荷の前記放射線検出素子による蓄積及び前記蓄積された電荷の前記放射線検出素子からの読み出しを制御して前記被写体の複数のフレーム画像を生成する制御部と、を備える可搬型の放射線撮影装置であって、
   前記制御部は、前記複数の放射線検出素子の少なくとも一部から電荷を読み出して取得された前記放射線源により照射された放射線の波形を用いて、前記放射線源と前記検出部の同期タイミングを調整する放射線撮影装置。
2. 前記制御部は、一のフレーム画像の生成のために前記複数の放射線検出素子からの電荷の読み出しを行った後、前記複数の放射線検出素子の一部から電荷の再読み出しを行い、再読み出しされた放射線検出素子の電荷量に基づいて、前記放射線検出素子の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたか否かを判断し、前記放射線検出素子の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたと判断した場合は、次のフレーム画像の生成において前記電荷蓄積期間内に放射線が照射されるように前記電荷蓄積期間を調整する請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記制御部は、前記再読み出しされた放射線検出素子の電荷量が所定の値以上である場合に、前記放射線検出素子の電荷蓄積期間外に放射線が照射されたと判断する請求項２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記制御部は、複数ラインの前記放射線検出素子から電荷の再読み出しを行い、前記再読み出しされたラインの電荷量が所定の値以上であって、先に再読み出しされたラインの電荷量より後から再読み出しされたラインの電荷量が多い場合、前記電荷蓄積期間に対して放射線照射期間が早まっていると判断し、次のフレーム画像の生成時の前記電荷蓄積期間を短縮する請求項２又は３に記載の放射線撮影装置。
5. 前記制御部は、複数ラインの前記放射線検出素子から電荷の再読み出しを行い、前記再読み出しされたラインの電荷量が所定の値以上であって、先に再読み出しされたラインの電荷量より後から再読み出しされたラインの電荷量が少ない場合、前記電荷蓄積期間に対して放射線照射期間が遅れていると判断し、次のフレーム画像の生成時の前記電荷蓄積期間を延長するか又は前記電荷蓄積期間の開始までに待ち時間を設ける請求項２〜４の何れか一項に記載の放射線撮影装置。
6. パルス照射が可能な放射線源と、請求項１〜５の何れか一項に記載の放射線撮影装置と、を備える放射線撮影システム。

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