JP2018068758A - 放射線撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像の保存動作を行いながらも撮像サイクルタイムの長期化を抑制する。【解決手段】放射線撮像装置は、放射線を検出し、電荷に変換して蓄積する放射線検出部と、放射線検出部から読み出された放射線画像を一時的に記憶する第１の記憶部と、放射線画像を記憶する第２の記憶部と、放射線画像を外部へ送信する送信部と、放射線検出部において残存する電荷を掃き出させるリセット処理を行う撮像準備動作、第１の記憶部に記憶された放射線画像を第２の記憶部に記憶させる画像記憶動作、送信部を用いて放射線画像を外部へ送信する画像送信動作の実行を制御する制御部と、を備え、制御部は、撮像準備動作と画像記憶動作と画像送信動作のうちの少なくとも２つの動作を並行して実行させる。【選択図】 図４

Description

本発明は、放射線を検出する放射線撮像装置およびその制御方法に関する。

医療診断分野において、放射線発生装置、放射線撮像装置、およびそれらを制御するコンソールを含む放射線撮像システムが製品化されている。放射線撮像システムにおいて、ユーザのスイッチ操作等により放射線発生装置が放射線を被写体に照射し、放射線撮像装置が当該被写体を透過した放射線の強度分布に基づいてデジタル化した放射線画像を生成する。生成された放射線画像は、放射線撮像装置からコンソールへ送信される。放射線画像の撮像に成功すると、コンソールは、受信した放射線画像に画像処理を行った後に、表示部に放射線画像を表示する。ユーザは、表示部に表示された放射線画像を見て、診断を行う。

上記システムにおいて、放射線撮像装置の動作エラー、コンソールと放射線撮像装置間の通信失敗等の理由により、放射線撮像装置からコンソールへ放射線画像を送信できない場合には、画像が消失してしまう。特許文献１では、このような画像の消失の発生を防止するために、放射線撮像装置の内部に放射線画像を保持しておく記憶領域を設けた放射線撮像装置が提案されている。

特開２００６−２６３３２０号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、撮像により得られた放射線画像が放射線撮像装置の内部の記憶領域に保存されるまで次の撮像を開始することができない。そのため、複数の患者の放射線画像を何度も撮像して診断するような場合に、ユーザは、撮像ごとに放射線画像が放射線撮像装置の内部の記憶領域に保存されるまで待機しなければならず、撮像サイクルタイムが長くなってしまう。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、放射線画像の保存動作を行いながらも撮像サイクルタイムの長期化を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による放射線撮像装置は以下の構成を備える。すなわち、
放射線を検出し、電荷に変換して蓄積する放射線検出部と、
前記放射線検出部から得られた放射線画像を一時的に記憶する第１の記憶手段と、
前記放射線画像を記憶する第２の記憶手段と、
前記放射線画像を外部へ送信する送信手段と、
前記放射線検出部において残存する電荷を掃き出させるリセット処理を行う撮像準備動作と、前記第１の記憶手段に記憶された前記放射線画像を前記第２の記憶手段に記憶させる画像記憶動作と、前記送信手段を用いて前記放射線画像を外部へ送信する画像送信動作と、の実行を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記撮像準備動作と前記画像記憶動作と前記画像送信動作のうちの少なくとも２つの動作を並行して実行させる。

本発明によれば、放射線画像の保存動作を行いながらも撮像サイクルタイムの長期化を抑制することが可能となる。

実施形態における放射線撮像システムを示す図である。 実施形態における放射線撮像装置を示す図である。 実施形態における放射線撮像装置内の放射線検出部を示す図である。 実施形態における放射線撮像装置の連続撮像時の動作を示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態の一例を説明する。

図１は、実施形態に係る放射線撮像システムの構成例を示す図である。図１に示すように、放射線撮像システムは、放射線撮像装置１０１、放射線発生装置１０２、中継装置１０５、コンソール１０６、アクセスポイント１０７を備える。放射線撮像装置１０１は、無線でアクセスポイント１０７と接続し、アクセスポイント１０７を介して中継装置１０５と通信する。また、放射線撮像装置１０１は、アクセスポイント１０７を介してコンソール１０６と通信する。放射線撮像装置１０１とコンソール１０６の間で、状態遷移指示のコマンド、状態確認のコマンド、画像、等の送受信が行われる。

放射線発生装置１０２は、たとえば、電子を高電圧で加速して陽極に衝突させることにより放射線１０８を発生させる。放射線１０８は、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線などのいずれでも構わない。コンソール１０６は、操作者からの指示を受け付けるためのキーボードやタッチパネル等の種々の入力デバイスを有する。また、コンソール１０６は、ディスプレイ機能を有し、操作画面を表示したり、放射線撮像装置１０１の状態や放射線撮像装置１０１から受信した画像を表示したりする。中継装置１０５は、放射線発生装置１０２と接続される。

図２は、実施形態による放射線撮像装置１０１の内部構成を示している。図２に示すように放射線撮像装置１０１は、放射線検出部２００、駆動制御部２２０、撮像制御部３００、一次記憶部４００、二次記憶部５００、通信部６００、電源部７００を備える。

放射線検出部２００は、放射線発生装置１０２から照射された放射線を検出し、電荷に変換して蓄積する機能を備える。一次記憶部４００は、放射線検出部２００から得られた放射線画像を一時的に記憶するバッファ機能を備える。放射線画像は、患者ＩＤ、撮像日時、撮像線量、撮像部位などと紐づけられて、まず一次記憶部４００に記憶される。一次記憶部４００は、例えばＲＡＭなどの揮発性メモリを用いるものとするが、これに限定されるものではなく、フラッシュメモリのような不揮発性メモリが用いられてもよい。また、一次記憶部４００は、放射線画像を記憶する領域を２つ以上有する記憶装置を用いて、駆動制御部２２０によって画像生成動作が行われるたびに放射線画像を記憶する領域を変更するようにしてもよい。

二次記憶部５００は、一次記憶部４００に記憶された放射線画像を保存するための記憶部であり、放射線画像を一次記憶部４００よりも長い期間格納する。二次記憶部５００は一次記憶部４００とは別の１つ以上のメモリを備える。二次記憶部５００には、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリが用いられる。或いは、二次記憶部５００としてＳＤカードなどのような着脱が可能な記憶媒体が用いられてもよい。撮像制御部３００の制御下で、一次記憶部４００に記憶された放射線画像は二次記憶部５００に送られ、記憶される。この動作を画像記憶動作と称する。なお、二次記憶部５００が複数のメモリを有し、画像記憶動作において、一次記憶部４００に記憶されている放射線画像を複数のメモリに分割して記憶するようにしてもよい。このとき、放射線画像は均等に分割されてもよいし、不均等に分割されてもよい。例えば、２つ以上のメモリの記憶容量や記憶スピードなどの記憶に関わる性能による重みづけで決定されたサイズへ放射線画像を分割して記憶するようにしてもよい。

通信部６００は放射線画像を外部へ送信する機能を備える。本実施形態では、通信部６００は、一次記憶部４００あるいは二次記憶部５００に記憶された放射線画像を、任意のタイミングでコンソール１０６へ送信する。駆動制御部２２０は、放射線検出部２００の駆動を制御する機能を備える。駆動制御部２２０は、放射線検出部２００による、撮像準備動作、電荷蓄積動作、画像生成動作を順次切り替えることにより一連の撮像動作を実現する。撮像準備動作は、放射線発生装置１０２から放射線検出部２００に放射線１０８が照射されるまでの間に放射線検出部２００を初期化する動作である。撮像準備動作において、放射線検出部２００において残存する電荷を掃き出させるリセット処理が実行される。電荷蓄積動作は、放射線検出部２００が照射された放射線を検出し、電荷として蓄積する動作である。画像生成動作は、電荷蓄積動作により放射線検出部２００に蓄積された電荷を読み出して放射線画像を生成し一次記憶部４００に記憶する動作である。

１回の放射線撮像で完結する場合、駆動制御部２２０が撮像準備動作、電荷蓄積動作、画像生成動作を順次に実行した後、放射線検出部２００の電源をオフにする。撮像準備動作は、コンソール１０６から撮像可能状態遷移コマンドを受信したことに応じて放射線検出部２００の電源がオンとなることで開始される。なお、連続して撮像する場合は、画像生成動作が完了した後に放射線検出部２００の電源がオフとなる待機状態を介さずに撮像準備動作へ自動で移行するようにすればよい。或いは、連続して撮像する場合に、放射線撮像装置１０１内部で撮像可能状態遷移コマンドを自動的に発行するようにしてもよい。

撮像制御部３００は、二次記憶部５００が一次記憶部４００の放射線画像を記憶するタイミングと、通信部６００が一次記憶部４００に記憶された放射線画像をコンソール１０６へ出力するタイミングと、駆動制御部２２０が撮像準備動作を開始するタイミングを制御する機能を備える。電源部７００は、放射線撮像装置１０１の各部に電力を供給する回路を備える。

図３は放射線検出部２００の構成例を示すブロック図である。放射線検出部２００は、二次元センサアレイ２０１、駆動回路２０２、サンプルホールド回路２０３、マルチプレクサ２０４、アンプ２１０、Ａ／Ｄ変換器２１１を備える。

電荷蓄積動作において、二次元センサアレイ２０１の各センサ（画素）を構成する光電変換素子は、照射された放射線量と露光時間に応じた電荷を蓄積する。画像生成動作において、行単位の走査により行単位で画素出力（蓄積された電荷の量）が取得され、画像が生成される。まず、二次元センサアレイ２０１上のある一つの行上の画素が、駆動回路２０２により全画素同時にアドレシングされると、その行上の全ての画素においてＴＦＴがＯＮとなり、当該行上の各画素に蓄積された電荷がサンプルホールド回路２０３に保持される。サンプルホールド回路２０３に保持された電荷はマルチプレクサ２０４を介して順次読出され、アンプ２１０により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２１１によりデジタル値に変換される。こうして、行の走査により各行を構成する各画素のデジタル値が得られ、一次記憶部４００に記憶される。１つの行の走査が終了する毎に、駆動回路２０２が順次に二次元センサアレイ２０１上の次の行を駆動して走査を行い、最終的に全ての画素出力の電荷がデジタル値に変換されて画像が生成される。

撮像準備動作では、各列信号線に印加する電圧を特定値に固定しながら上記画像生成動作と同様の走査を行う。この走査により各画素から暗電荷が吐き出され、二次元センサアレイ２０１が初期化（リセット）される。以上の放射線検出部２００の撮像準備動作、電荷蓄積動作、画像生成動作の制御は、駆動制御部２２０により行われる。なお、デジタル値に変換された放射線画像から、放射線を照射せずに暗電荷成分のみから取得したオフセット画像を減算するオフセット補正を行なうことにより、不要な暗電荷成分を除去した放射線画像を得ることができる。

次に、放射線撮像装置１０１の連続撮像時の動作の一例について、図４を用いて説明する。

Ｓ１２０１において、放射線撮像装置１０１がコンソール１０６から撮像可能状態遷移コマンドを受信すると、撮像制御部３００は駆動制御部２２０に撮像準備の開始を指示する。この指示を受けた駆動制御部２２０は、Ｓ１２０２〜Ｓ１２０４において放射線検出部２００を用いた第一の撮像を行う。すなわち、まずＳ１２０２において、駆動制御部２２０は、放射線検出部２００の撮像準備動作を開始する。続いて、放射線撮像装置１０１は、操作者によって放射線の照射が指示され、放射線が照射されるのを待つ。操作者の指示によって放射線が照射されると、Ｓ１２０３において、駆動制御部２２０は放射線検出部２００による電荷蓄積動作を行う。Ｓ１２０４において、駆動制御部２２０は、画像生成動作を行い、一次記憶部４００にデジタルの放射線画像を記憶させる。

Ｓ１２０５において、駆動制御部２２０は、撮像制御部３００に画像生成動作が完了したことを通知する。画像生成動作の完了の通知を受けた撮像制御部３００は、二次記憶部５００に画像記憶動作の開始を指示する。上述のように、画像記憶動作では、一次記憶部４００に記憶された放射線画像を二次記憶部５００に記憶させる。Ｓ１２０７において、撮像制御部３００は、通信部６００に画像送信動作の開始を指示する。画像送信動作では、通信部６００を介して放射線画像が外部（コンソール１０６）へ送信される。

Ｓ１２０８において、撮像制御部３００は、第一の撮像に続く第二の撮像のために、駆動制御部２２０に撮像準備動作の開始を指示する。撮像制御部３００から画像記憶動作の開始の指示を受けた二次記憶部５００は、Ｓ１２０９において画像記憶動作を行う。また、画像送信動作の開始の指示を受けた通信部６００は、Ｓ１２１０において画像送信動作を行う。Ｓ１２１３において、駆動制御部２２０は、第一の撮像に続く第二の撮像のための撮像準備動作を行う。Ｓ１２１１において、通信部６００は、画像送信動作が完了したことを撮像制御部３００に通知する。Ｓ１２１２において、二次記憶部５００は、画像記憶動作が完了したことを撮像制御部３００に通知する。

ここで、撮像制御部３００は、画像生成動作の完了の通知（Ｓ１２０５）に応じて、画像記憶動作の開始指示（Ｓ１２０６）と画像送信動作の開始指示（Ｓ１２０７）と撮像準備動作の開始指示（Ｓ１２０８）を実質的に同時に行う。すなわち、撮像制御部３００は、撮影準備動、画像記憶動作、画像送信動作のそれぞれの実行を実質的に同時に開始させる。これにより、二次記憶部５００は、通信部６００による画像送信動作と駆動制御部２２０による撮像準備動作が行われている間に、画像記憶動作を行うことができ、次の撮像に迅速に移行することができるようになる。

なお、上記では画像記憶動作、画像送信動作および撮像準備動作の３つの動作を並行して行うものとしたが、これに限定されるものではなく、３つの動作のうちの少なくとも２つの動作を並行して実行させるようにすればよい。たとえば、画像記憶動作と画像送信動作を並行して実行させ、画像記憶動作と画像送信動作の完了（Ｓ１２１１、Ｓ１２１２の通知）を待って撮影準備動作を開始させるようにしてもよい。この場合、撮像制御部３００は、二次記憶部５００の画像記憶動作と通信部６００の画像送信動作が完了したことを確認してからＳ１２０８を行い、駆動制御部２２０が第一の撮像に続く第二の撮像に移行させるための撮像準備動作を行うようにする。このような制御により、画像記憶動作（Ｓ１２０９）と画像送信動作（Ｓ１２１０）が並行して実行され、これらの完了後に撮像準備動作が行われることになる。

撮像制御部３００は、画像送信動作の完了の通知（Ｓ１２１１）と画像記憶動作の完了の通知（Ｓ１２１２）とを受け付けると、画像記録／送信の完了通知を駆動制御部２２０へ送信する（Ｓ１２１４）。駆動制御部２２０は、この完了通知により画像記憶動作、画像送信動作が完了したことを検知する。また、駆動制御部２２０は、撮像準備の開始指示（Ｓ１２０８）に応じて撮像準備を実行し（Ｓ１２１３）、撮像準備の完了を検知する。駆動制御部２２０は、画像記憶動作、画像送信動作、撮像準備動作の完了を検知すると、放射線検出部２００による次の撮像を許可する。撮像が許可された状態で、操作者の指示によって放射線が照射されると、Ｓ１２１５において駆動制御部２２０は第二の撮像における電荷蓄積動作を行う。電荷蓄積動作を終えると、Ｓ１２１６において、駆動制御部２２０は画像生成動作を行い、一次記憶部４００に放射線画像を記憶させる。Ｓ１２０５以降の処理が繰り返されることにより、連続した撮像が実現される。

なお、一次記憶部４００が放射線画像を記憶するための複数の記憶領域を有し、画像生成動作において、撮影ごとに、前回の撮影とは異なる記憶領域へ放射線画像を記憶させるようにしてもよい。たとえば、第二の撮影における画像生成動作において、撮像制御部３００は、一次記憶部４００が放射線画像を記憶する記憶領域として、第一の撮像で用いられた第一の記憶領域とは異なる第二の記憶領域を選択する。この場合、画像記憶動作を開始するタイミングは、第二の撮像における駆動制御部２２０の画像生成動作の完了時以降であればいつでもあってもよい。また、二次記憶部５００が画像記憶動作を完了するタイミングは、第二の撮像以降で再度第二の記憶領域を使用する撮像において、画像生成動作が開始される前であればいつでもよい。すなわち、画像記憶動作は、一次記憶部４００の複数の記憶領域を順番に使用し、同じ記憶領域が次に使用されるまでに当該記憶領域に記憶された放射線画像を二次記憶部５００へ記憶する動作が完了するようにすればよい。このような画像記憶動作によれば、撮像制御部３００は、画像送信動作の完了に応じて、画像記憶動作の完了を確認することなく次の撮影を許可することができる。すなわち、次の撮像に移行する際に、撮像制御部３００が二次記憶部５００の画像記憶動作の完了を確認する必要がなく、撮像制御部３００は通信部６００の画像送信動作完了を待つだけでよい。そのため、連続する撮像を迅速に行うことが可能となる。

以上、実施形態に基づいて詳述してきたが、これらの特定の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明の範疇に含まれる。さらに、上述した実施形態は一実施の形態を示すものにすぎず、上述した実施形態から容易に想像可能な発明も本発明の範疇に含まれる。

（他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０１：放射線撮像装置、１０２：放射線発生装置、１０５：中継装置、１０６：コンソール、１０７：アクセスポイント、１０８：放射線、２００：放射線検出部、２０１：センサアレイ、２０２：駆動回路、２０３：サンプルホールド回路、２０４：マルチプレクサ、２１０：アンプ、２１１：Ａ／Ｄ変換器、２２０：駆動制御部、３００：撮像制御部、４００：一次記憶部、５００：二次記憶部、６００：通信部、７００：電源部

Claims (13)

1. 放射線を検出し、電荷に変換して蓄積する放射線検出部と、
   前記放射線検出部から得られた放射線画像を一時的に記憶する第１の記憶手段と、
   前記放射線画像を記憶する第２の記憶手段と、
   前記放射線画像を外部へ送信する送信手段と、
   前記放射線検出部において残存する電荷を掃き出させるリセット処理を行う撮像準備動作と、前記第１の記憶手段に記憶された前記放射線画像を前記第２の記憶手段に記憶させる画像記憶動作と、前記送信手段を用いて前記放射線画像を外部へ送信する画像送信動作と、の実行を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記撮像準備動作と前記画像記憶動作と前記画像送信動作のうちの少なくとも２つの動作を並行して実行させることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記撮像準備動作と前記画像記憶動作と前記画像送信動作を実質的に同時に開始させ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. 前記制御手段は、前記画像記憶動作と前記画像送信動作を並行して実行させ、前記画像記憶動作と前記画像送信動作の完了後に前記撮像準備動作を開始させることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記撮像準備動作と前記画像記憶動作と前記画像送信動作の完了を検知した後に、次の撮像を許可することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記第１の記憶手段は、放射線画像を記憶するための複数の記憶領域を有し、
   前記制御手段は、前記放射線検出部に蓄積された電荷を読み出して前記放射線画像を生成し前記第１の記憶手段に記憶させる画像生成動作の実行を制御し、
   前記画像生成動作では、撮像ごとに、前回の撮像とは異なる記憶領域へ放射線画像を記憶させることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
6. 前記第１の記憶手段は、前記複数の記憶領域を順番に使用し、同じ記憶領域が次の順番で使用されるまでに当該記憶領域に記憶された放射線画像の前記画像記憶動作が完了することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記制御手段は、前記画像送信動作の完了に応じて、前記画像記憶動作の完了を確認することなく次の撮像を許可することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記第２の記憶手段は複数のメモリを有し、
   前記画像記憶動作では、前記第１の記憶手段に記憶されている前記放射線画像を前記複数のメモリに分割して記憶す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. 前記第２の記憶手段は、複数のメモリを有し、
   前記画像記憶動作では、前記第１の記憶手段に記憶された放射線画像を分割して前記複数のメモリに記憶させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記画像記憶動作において、前記第１の記憶手段に記憶された放射線画像を、前記複数のメモリの各々の記憶に関わる性能に基づいて決定されたサイズに分割することを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
11. 前記第２の記憶手段は、不揮発性の記憶手段であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 放射線を検出し、電荷に変換して蓄積する放射線検出部と、
    前記放射線検出部から得られた放射線画像を一時的に記憶する第１の記憶手段と、
    前記放射線画像を第２の記憶手段と、
    を備える放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記放射線検出部において残存する電荷を掃き出させるリセット処理を行う撮像準備工程と、
    前記第１の記憶手段に記憶された前記放射線画像を前記第２の記憶手段に記憶させる画像記憶工程と、
    前記放射線画像を外部へ送信する画像送信工程とを有し、
    前記撮像準備工程と前記画像記憶工程と前記画像送信工程のうちの少なくとも２つの工程を並行して実行させることを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
13. 請求項１２に記載された放射線撮像装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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