JP2018068874A - 放射線画像撮影装置、放射線画像撮影方法、及び放射線画像撮影プログラム - Google Patents

放射線画像撮影装置、放射線画像撮影方法、及び放射線画像撮影プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】放射線画像の撮影時間を短縮することができる放射線画像撮影装置、放射線画像撮影方法、及び放射線画像撮影プログラムを得る。【解決手段】放射線画像撮影装置16は、薄膜トランジスタ32Bを含んで構成される複数の画素32が2次元状に配置され、かつ接続された画素32に蓄積された電荷を電気信号として伝送するデータ配線36を含む放射線検出器20と、データ配線36を伝送される電気信号を各々サンプルホールドする第1サンプルホールド部及び第2サンプルホールド部と、を備え、画素32に蓄積された電荷を読み出す場合に、薄膜トランジスタ32Bをオフ状態として第1サンプルホールド部によりデータ配線36を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつ薄膜トランジスタ32Bをオン状態として第2サンプルホールド部によりデータ配線36を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行う。【選択図】図3

Description

本開示は、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影方法、及び放射線画像撮影プログラムに関する。
従来、CCD(Charge Coupled Device)センサを用いた撮像装置において、被写体の光学像が光電変換された電気信号に対して、サンプルホールドするタイミングを変更する技術が知られている(特許文献1参照)。
特開2005−026796号公報
ところで、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子を含む画素を備えた放射線検出器を用いた放射線画像の撮影では、スイッチング素子に制御信号を入力する前後に、画素に接続されたデータ配線を伝送される電気信号をサンプルホールドする場合が多い。そして、この場合、スイッチング素子のゲート電極に、スイッチング素子をオン状態とする制御信号を入力する前後にサンプルホールドして得られた電気信号の差分が、画素からの出力信号として画像データの生成に用いられる。
前述したスイッチング素子では、オン状態からオフ状態に変化する場合、及びオフ状態からオン状態に変化する場合に、スイッチング素子のゲート電極とソース電極との間の寄生容量から電荷が移動する。このため、スイッチング素子をオン状態として画素に蓄積された電荷を読み出した後、スイッチング素子をオフ状態としてから、さらに寄生容量から電荷が移動するまで待機してからサンプルホールドしていた。この結果、放射線画像の撮影時間を短縮できない、という問題点があった。
上記特許文献1に記載の技術は、CCDセンサを用いたものであるため、前述した寄生容量からの電荷の移動を待機する期間は無視できる程度のものである。従って、上記特許文献1に記載の技術は、上記問題点について考慮されていない。
本開示は、以上の事情を鑑みて成されたものであり、放射線画像の撮影時間を短縮可能とする放射線画像撮影装置、放射線画像撮影方法、及び放射線画像撮影プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の放射線画像撮影装置は、照射された放射線の線量の増加に伴い、発生する電荷が増加する変換素子、及び制御信号の状態に応じてオン状態とオフ状態とが切り替えられて変換素子により発生された電荷を読み出すスイッチング素子を含んで構成される複数の画素が2次元状に配置され、画素に接続され、かつ接続された画素に蓄積された電荷を電気信号として伝送するデータ配線を含む放射線検出器と、データ配線を伝送される電気信号を各々サンプルホールドする第1サンプルホールド部及び第2サンプルホールド部と、画素に蓄積された電荷を読み出す場合に、スイッチング素子をオフ状態として第1サンプルホールド部によりデータ配線を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつスイッチング素子をオン状態として第2サンプルホールド部によりデータ配線を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行う制御部と、を備えている。
なお、本開示の放射線画像撮影装置は、制御部が、放射線画像の撮影に先立って放射線の非照射時に上記制御を行って予め得られた第1電気信号と第2電気信号との差を補正値として取得し、補正値を用いて、画素に蓄積された電荷を読み出す場合に上記制御を行って得られた第1電気信号と第2電気信号との差を補正してもよい。
また、本開示の放射線画像撮影装置は、制御部が、放射線画像の撮影を行う毎に放射線の非照射時に上記制御を行って予め得られた第1電気信号と第2電気信号との差を補正値として取得し、補正値を用いて、画素に蓄積された電荷を読み出す場合に上記制御を行って得られた第1電気信号と第2電気信号との差を補正してもよい。
また、本開示の放射線画像撮影装置は、制御部が、放射線画像の撮影を行う毎に放射線の照射前に補正値を取得してもよい。
また、本開示の放射線画像撮影装置は、制御部が、補正値を画素毎に取得して補正に用いてもよい。
また、本開示の放射線画像撮影装置は、制御部が、補正値を取得する場合におけるスイッチング素子に入力する制御信号の電圧値で、画素に蓄積された電荷を読み出す場合におけるスイッチング素子に制御信号を入力してもよい。
また、本開示の放射線画像撮影装置は、制御部が、画素に蓄積された電荷を読み出す場合で、かつ透視撮影を行う場合に、上記制御を行ってもよい。
また、本開示の放射線画像撮影装置は、透視撮影が、放射線をパルス状に照射した状態での透視撮影であってもよい。
また、本開示の放射線画像撮影装置は、制御部が上記制御を行う第1撮影モードと、制御部がスイッチング素子をオフ状態として第1サンプルホールド部によりデータ配線を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつスイッチング素子をオン状態とした後にオフ状態として第2サンプルホールド部によりデータ配線を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行う第2撮影モードとが切り替え可能とされてもよい。
また、本開示の放射線画像撮影装置は、スイッチング素子が、アモルファスシリコンを含んで構成されてもよい。
一方、上記目的を達成するために、本開示の放射線画像撮影方法は、照射された放射線の線量の増加に伴い、発生する電荷が増加する変換素子、及び制御信号の状態に応じてオン状態とオフ状態とが切り替えられて変換素子により発生された電荷を読み出すスイッチング素子を含んで構成される複数の画素が2次元状に配置され、画素に接続され、かつ接続された画素に蓄積された電荷を電気信号として伝送するデータ配線を含む放射線検出器と、データ配線を伝送される電気信号を各々サンプルホールドする第1サンプルホールド部及び第2サンプルホールド部と、を備えた放射線画像撮影装置による放射線画像撮影方法であって、画素に蓄積された電荷を読み出す場合に、スイッチング素子をオフ状態として第1サンプルホールド部によりデータ配線を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつスイッチング素子をオン状態として第2サンプルホールド部によりデータ配線を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行う処理を含む。
また、上記目的を達成するために、本開示の放射線画像撮影プログラムは、照射された放射線の線量の増加に伴い、発生する電荷が増加する変換素子、及び制御信号の状態に応じてオン状態とオフ状態とが切り替えられて変換素子により発生された電荷を読み出すスイッチング素子を含んで構成される複数の画素が2次元状に配置され、画素に接続され、かつ接続された画素に蓄積された電荷を電気信号として伝送するデータ配線を含む放射線検出器と、データ配線を伝送される電気信号を各々サンプルホールドする第1サンプルホールド部及び第2サンプルホールド部と、を備えた放射線画像撮影装置を制御するコンピュータに実行させる放射線画像撮影プログラムであって、画素に蓄積された電荷を読み出す場合に、スイッチング素子をオフ状態として第1サンプルホールド部によりデータ配線を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつスイッチング素子をオン状態として第2サンプルホールド部によりデータ配線を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行うことを含む処理をコンピュータに実行させるものである。
本開示によれば、放射線画像の撮影時間を短縮することができる。
実施の形態に係る放射線画像撮影システムの構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態に係る放射線画像撮影装置の構成の一例を示す側面断面図である。 実施の形態に係る放射線画像撮影装置の電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態に係る信号処理部の構成の一例を示す回路図である。 実施の形態に係るコンソールの電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 放射線をパルス状に照射して行う透視撮影の説明に供するタイミングチャートである。 通常モードでの蓄積処理及び読出処理の一例を示すタイミングチャートである。 通常モードでの待機期間の説明に供する回路図である。 高速モードでの蓄積処理及び読出処理の一例を示すタイミングチャートである。 撮影モード選択画面の一例を示す概略図である。 実施の形態に係る全体撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る放射線画像撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 変形例に係る補正値取得処理、蓄積処理、及び読出処理の一例を示すタイミングチャートである。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本実施の形態に係る放射線画像撮影システム10の構成について説明する。図1に示すように、放射線画像撮影システム10は、放射線照射装置12、放射線画像撮影装置16、及びコンソール18を備えている。
本実施の形態に係る放射線照射装置12は、例えばエックス線(X線)等の放射線Rを撮影対象の一例である被検体Wに照射する放射線源14を備えている。放射線照射装置12の一例としては、回診車等が挙げられる。なお、放射線照射装置12に対して放射線Rの照射を指示する方法は、特に限定されない。例えば、放射線照射装置12が照射ボタン等を備えている場合は、放射線技師等のユーザが照射ボタンにより放射線Rの照射の指示を行うことで、放射線照射装置12から放射線Rを照射してもよい。また、例えば、放射線技師等のユーザが、コンソール18を操作して放射線Rの照射の指示を行うことで、放射線照射装置12から放射線Rを照射してもよい。
放射線照射装置12は、放射線Rの照射の指示を受け付けると、設定された管電圧、管電流、及び照射期間等の照射条件に従って、放射線源14から放射線Rを照射する。なお、以下では、放射線Rの線量を、単に「放射線量」という。
本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16は、放射線照射装置12から照射され、被検体Wを透過した放射線Rを検出する放射線検出器20を備えている。放射線画像撮影装置16は、放射線検出器20を用いて、被検体Wの放射線画像を撮影する。
次に、図2を参照して、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16の構成について説明する。図2に示すように、放射線画像撮影装置16は、放射線Rを透過する平板状の筐体21を備え、防水性、抗菌性、及び密閉性を有する構造とされている。筐体21内には、放射線検出器20、制御基板26、及びケース28が設けられている。
放射線検出器20は、放射線Rが照射されることにより光を発する発光層の一例としてのシンチレータ22、及びTFT(Thin Film Transistor)基板30を備えている。また、シンチレータ22及びTFT基板30は、放射線Rの入射側からシンチレータ22及びTFT基板30の順番で積層されている。
すなわち、放射線検出器20は、シンチレータ22側から放射線Rが入射される裏面読取方式(所謂PSS(Penetration Side Sampling)方式)の放射線検出器である。
制御基板26は、放射線検出器20に対応して設けられ、後述する画像メモリ56及び制御部58等の電子回路が基板上に形成されている。また、制御基板26は、放射線検出器20における放射線Rの入射側の反対側に配置されている。
ケース28は、筐体21内の一端側の放射線検出器20とは重ならない位置(すなわち、撮影領域の範囲外)に配置され、後述する電源部70等が収容される。なお、ケース28の設置位置は特に限定されず、例えば、放射線検出器20の放射線Rの入射側の反対側の位置であって、放射線検出器20と重なる位置に配置されてもよい。
次に、図3を参照して、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16の電気系の要部構成について説明する。
図3に示すように、TFT基板30には、画素32が一方向(図3の行方向)及び一方向に交差する交差方向(図3の列方向)に2次元状に複数設けられている。画素32は、センサ部32A、及び電界効果型薄膜トランジスタ(TFT、以下、単に「薄膜トランジスタ」という。)32Bを含んで構成される。
センサ部32Aは、図示しない上部電極、下部電極、及び光電変換膜等を含み、シンチレータ22が発する光を吸収して電荷を発生させ、発生させた電荷を蓄積する。薄膜トランジスタ32Bは、センサ部32Aに蓄積された電荷を電気信号に変換して出力する。なお、センサ部32Aが放射線量の増加に伴い、発生する電荷が増加する変換素子の一例である。
また、本実施の形態に係る薄膜トランジスタ32Bは、アモルファスシリコンを含んで構成されている。なお、薄膜トランジスタ32Bの詳細な構成については、例えば、特開2014−022851号公報、及び特開2014−220841号公報等に開示されているため、ここでの説明を省略する。
また、TFT基板30には、上記一方向に延設され、各薄膜トランジスタ32Bをオン及びオフさせるための複数本のゲート配線34が設けられている。また、TFT基板30には、上記交差方向に延設され、オン状態の薄膜トランジスタ32Bを介して電荷を読み出すための複数本のデータ配線36が設けられている。
また、TFT基板30の隣り合う2辺の一辺側にゲート線ドライバ52が配置され、他辺側に信号処理部54が配置されている。TFT基板30の個々のゲート配線34はゲート線ドライバ52に接続され、TFT基板30の個々のデータ配線36は信号処理部54に接続されている。
TFT基板30の各薄膜トランジスタ32Bは、ゲート線ドライバ52からゲート配線34を介して供給される電気信号(以下、「制御信号」ともいう)により行単位で順にオン状態とされる。そして、オン状態とされた薄膜トランジスタ32Bによって読み出された電荷は、電気信号としてデータ配線36を伝送されて信号処理部54に入力される。これにより、電荷は行単位で順に読み出され、二次元状の放射線画像を示す画像データが取得される。
信号処理部54は、一例として図4に示すように、データ配線36の各々に対応して、チャージアンプ82と、第1サンプルホールド部の一例としてのサンプルホールド回路83Aと、を備えている。また、信号処理部54は、データ配線36の各々に対応して、第2サンプルホールド部の一例としてのサンプルホールド回路83Bと、オペアンプ85と、を備えている。また、信号処理部54には制御部58が接続されている。
チャージアンプ82は、正入力側が接地されたオペアンプ82Aと、オペアンプ82Aの負入力側と出力側との間に、それぞれ並列に接続されるコンデンサ82Bと、リセットスイッチ82Cと、を備えている。また、リセットスイッチ82Cは、制御部58によって切り替えられる。
サンプルホールド回路83Aは、スイッチ84A及びコンデンサ84Bを備えている。サンプルホールド回路83Bは、スイッチ84C及びコンデンサ84Dを備えている。オペアンプ85は、負入力側がサンプルホールド回路83Aの出力側に接続され、正入力側がサンプルホールド回路83Bの出力側に接続される。すなわち、オペアンプ85は、サンプルホールド回路83Aの出力信号とサンプルホールド回路83Bの出力信号との差分の信号を出力する。なお、スイッチ84A、及びスイッチ84Cも、制御部58によって切り替えられる。
また、信号処理部54は、マルチプレクサ86及びA/D(Analog/Digital)変換器88を備えている。なお、マルチプレクサ86に設けられたスイッチ86Aのオン及びオフも、制御部58によって切り替えられる。
放射線画像を検出する際に、制御部58は、まず、チャージアンプ82のリセットスイッチ82Cを所定期間オン状態とすることにより、コンデンサ82Bに蓄積された電荷を放電する。
一方、放射線Rが照射されることによって画素32で発生された電荷は、センサ部32Aに蓄積され、オン状態とされた薄膜トランジスタ32Bによってデータ配線36に読み出される。データ配線36に読み出された電荷は、電気信号として伝送され、対応するチャージアンプ82により、予め定められた増幅率で増幅される。
一方、制御部58は、前述したコンデンサ82Bの放電を行った後、サンプルホールド回路83A、83Bを異なるタイミングで各々所定期間駆動させる。これにより、チャージアンプ82によって増幅された電気信号の信号レベルをサンプルホールド回路83A、83Bによって、各々異なるタイミングでサンプルホールドする。また、サンプルホールド回路83A、83Bの各々によりサンプルホールドされた電気信号の差分の電気信号がオペアンプ85から出力される。すなわち、サンプルホールド回路83A、83B及びオペアンプ85によって、所謂相関二重サンプリングが行われる。
そして、各オペアンプ85から出力された電気信号は、制御部58による制御に応じてマルチプレクサ86により順次選択され、A/D変換器88によってA/D変換されることにより、撮影された放射線画像を示す画像データが取得される。
信号処理部54のA/D変換器88から出力された画像データは制御部58に順次出力される。制御部58には画像メモリ56が接続されており、信号処理部54から順次出力された画像データは、制御部58による制御によって画像メモリ56に順次記憶される。画像メモリ56は所定の枚数分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ56に順次記憶される。
制御部58は、CPU(Central Processing Unit)60、ROM(Read Only Memory)とRAM(Random Access Memory)等を含むメモリ62、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部64を備えている。制御部58の一例としては、マイクロコンピュータ等が挙げられる。
通信部66は、制御部58に接続され、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、放射線照射装置12及びコンソール18等の外部の装置との間で各種情報の送受信を行う。電源部70は、前述した各種回路や各素子(ゲート線ドライバ52、信号処理部54、画像メモリ56、制御部58、及び通信部66等)に電力を供給する。なお、図3では、錯綜を回避するために、電源部70と各種回路や各素子を接続する配線の図示を省略している。
以上の構成により、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16は、放射線検出器20を用いて、放射線画像の撮影を行う。
次に、図5を参照して、本実施の形態に係るコンソール18の構成について説明する。図5に示すように、コンソール18は、コンソール18の全体的な動作を司るCPU90、及び各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたROM92を備えている。また、コンソール18は、CPU90による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるRAM94、及びHDD(Hard Disk Drive)等の不揮発性の記憶部96を備えている。
また、コンソール18は、操作メニュー及び撮影により得られた放射線画像等を表示する表示部98と、複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される操作パネル100と、を備えている。また、コンソール18は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、放射線照射装置12及び放射線画像撮影装置16等の外部の装置との間で各種情報の送受信を行う通信部102を備えている。そして、CPU90、ROM92、RAM94、記憶部96、表示部98、操作パネル100、及び通信部102の各部が、バス104を介して互いに接続されている。
ところで、本実施の形態に係る放射線画像撮影システム10では、静止画像の撮影に加え、放射線Rをパルス状に照射して放射線画像の撮影を連続的に行う透視撮影(動画撮影)が可能とされている。なお、以下では、放射線Rを照射して画素32に電荷を蓄積する期間を「蓄積期間」といい、蓄積期間に画素32に蓄積された電荷を、蓄積期間の後に放射線Rが非照射の状態で読み出して画像データを取得する期間を「読出期間」という。
一例として図6に示すように、放射線Rをパルス状に照射した状態での透視撮影では、フレームレートに応じて、蓄積期間及び読出期間が繰り返されることにより、透視撮影が行われる。なお、図6の下段は、単位時間当たりの放射線量を示している。
また、本実施の形態に係る放射線画像撮影システム10では、第1撮影モードの一例としての高速モードでの撮影と、第2撮影モードの一例としての通常モードでの撮影とが可能とされている。まず、図7を参照して、通常モードでの撮影における処理について説明する。
図7に示すように、通常モードでは、制御部58は、読出期間において、まず、リセットスイッチ82Cを所定期間オン状態とすることにより、コンデンサ82Bに蓄積された電荷を放電する。次に、制御部58は、スイッチ84Aを所定期間オン状態とすることにより、サンプルホールド回路83Aによってチャージアンプ82から出力された電気信号をサンプルホールドする。
次に、制御部58は、薄膜トランジスタ32Bを所定期間オン状態とする。これにより、センサ部32Aに蓄積された電荷は、電気信号としてデータ配線36に伝送される。次に、制御部58は、薄膜トランジスタ32Bをオン状態からオフ状態に切り替えた後、期間Tの間待機する。次に、制御部58は、スイッチ84Cを所定期間オン状態とすることにより、サンプルホールド回路83Bによってチャージアンプ82から出力された電気信号をサンプルホールドする。そして、制御部58は、オペアンプ85から出力され、A/D変換器88により変換されたデジタル信号を、画素32の出力値として取得する。
次に、図8を参照して、制御部58が期間Tの間待機する理由について説明する。図8の(1)に示すように、薄膜トランジスタ32Bをオフ状態からオン状態にする際に、薄膜トランジスタ32Bのゲート電極とソース電極との間の寄生容量Cgsから電荷が移動する。この移動により生じる電荷は、図8の(2)に示すように、薄膜トランジスタ32Bをオン状態からオフ状態にする際に寄生容量Cgsから生じる電荷で打ち消される。従って、制御部58は、薄膜トランジスタ32Bをオン状態からオフ状態に切り替えた後、期間Tの間待機することによって、上記電荷が打ち消されるまでの期間を確保している。
次に、図9を参照して、高速モードでの撮影における処理について、通常モードでの撮影と異なる点を説明する。
図9に示すように、高速モードでは、制御部58は、読出期間において、薄膜トランジスタ32Bがオン状態である間に、スイッチ84Cを所定期間オン状態とする。これにより、制御部58は、サンプルホールド回路83Bによってチャージアンプ82から出力された電気信号をサンプルホールドする。具体的には、制御部58は、薄膜トランジスタ32Bをオン状態とした後、スイッチ84Cをオン状態とすることにより、サンプルホールド回路83Bによるサンプルを開始する。そして、制御部58は、薄膜トランジスタ32Bをオフ状態とする際に、スイッチ84Cもオフ状態とすることにより、サンプルホールド回路83Bによってチャージアンプ82から出力された電気信号の信号レベルをホールドする。
すなわち、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16は、通常モードでは、薄膜トランジスタ32Bをオフ状態としてサンプルホールド回路83Aによりデータ配線36を伝送される電気信号をサンプルホールドする。そして、放射線画像撮影装置16は、薄膜トランジスタ32Bをオン状態とした後にオフ状態として、期間Tの経過後にサンプルホールド回路83Bによりデータ配線36を伝送される電気信号をサンプルホールドする。
一方、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16は、高速モードでは、薄膜トランジスタ32Bをオフ状態としてサンプルホールド回路83Aによりデータ配線36を伝送される電気信号をサンプルホールドする。そして、放射線画像撮影装置16は、薄膜トランジスタ32Bをオン状態としている最中に、サンプルホールド回路83Bによりデータ配線36を伝送される電気信号をサンプルホールドする。なお、以下では、錯綜を回避するために、サンプルホールド回路83Aによりサンプルホールドされた電気信号を「第1電気信号」ともいう。また、以下では、サンプルホールド回路83Bによりサンプルホールドされた電気信号を「第2電気信号」ともいう。
従って、高速モードでは、前述した薄膜トランジスタ32Bをオン状態からオフ状態にする際に寄生容量Cgsから生じる電荷が打ち消されないこととなる。そこで、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16は、放射線画像の撮影に先立って放射線Rの非照射時に上記高速モードでの読出期間の制御と同様の制御を行う。具体的には、放射線画像撮影装置16は、放射線画像撮影装置16のセットアップ時、及び電源スイッチが1日の中で最初にオン状態とされた場合等の放射線画像撮影装置16のキャリブレーションを行うタイミングで、放射線Rが非照射の状態で上記高速モードでの読出期間の制御と同様の制御を行う。また、放射線画像撮影装置16のキャリブレーションを行うタイミングとしては、例えば、1時間に1回等の定期的なタイミングも挙げられる。
そして、放射線画像撮影装置16は、放射線画像の撮影に先立って放射線Rの非照射時に上記制御を行ってオペアンプ85から出力された、第1電気信号と第2電気信号との差の電気信号がA/D変換器88によって変換されたデジタル信号を補正値として取得する。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16は、上記補正値を画素32毎に取得する。
また、放射線画像撮影装置16は、取得した補正値を用いて、高速モードでの撮影により得られた上記第1電気信号と第2電気信号との差を補正する。具体的には、放射線画像撮影装置16は、高速モードでの撮影により得られた上記差により示される画像データの各画素値から、各画素に対応して取得された上記補正値を減算することによって、補正後の画像データを生成する。
また、高速モードでの読出期間において、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16は、上記補正値を取得する場合における薄膜トランジスタ32Bに入力する制御信号の電圧値で、薄膜トランジスタ32Bに制御信号を入力する。すなわち、本実施の形態では、上記補正値を取得する場合における薄膜トランジスタ32Bに入力するゲート電圧と、画像データを取得する場合における薄膜トランジスタ32Bに入力するゲート電圧と、が同じ電圧値とされている。
なお、ここでは、放射線画像の撮影期間とは、例えば、照射ボタンによる放射線Rの照射の指示等の撮影を開始する指示が入力されてから、診断に用いる放射線画像を示す画像データの取得が完了するまでの期間としている。具体的には、例えば、照射ボタンが押下されている間、放射線照射装置12が放射線Rをパルス状に照射する構成の場合で、かつ静止画撮影の場合は、放射線技師等のユーザは、放射線画像の撮影を開始する場合に照射ボタンを押下し、照射ボタンを押し続ける。そして、この場合、ユーザは、例えば、撮影により得られた静止画像がコンソール18の表示部98に表示されたことを目視で確認した後に、照射ボタンの押下を止める。すなわち、この場合は、照射ボタンが押下されている間が放射線画像の撮影期間である。
また、例えば、照射ボタンが押下されている間、放射線照射装置12が放射線Rをパルス状に照射する構成の場合で、かつ透視撮影の場合は、ユーザは、放射線画像の撮影を開始する場合に照射ボタンを押下し、照射ボタンを押し続ける。そして、この場合、ユーザは、例えば、撮影により得られた動画像がコンソール18の表示部98に表示されたことを目視で確認する。そして、ユーザは、表示部98に表示された動画像が、診断に必要な時点まで撮影された動画像であると判断した場合に、照射ボタンの押下を止める。すなわち、この場合も、照射ボタンが押下されている間が放射線画像の撮影期間である。
また、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置16では、上記通常モードでの撮影と、上記高速モードでの撮影とが切り替え可能とされている。本実施の形態では、一例として図10に示す撮影モード選択画面によって、ユーザにより撮影モードが選択される。例えば、撮影モード選択画面は、ユーザがコンソール18を介して撮影メニューを入力する場合に、表示部98に表示され、ユーザは、操作パネル100を介して撮影モードを選択する。
次に、図11及び図12を参照して、本実施の形態に係る放射線画像撮影システム10の作用を説明する。なお、ここでは、放射線Rをパルス状に照射した状態での透視撮影を行う場合について説明する。
図11は、ユーザにより操作パネル100を介して被検体Wの氏名、撮影部位、及び撮影条件等を含む撮影メニューが入力された場合にコンソール18のCPU90によって実行される全体撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。また、この全体撮影処理プログラムはコンソール18のROM92に予めインストールされている。なお、上記撮影条件には、例えば、放射線照射装置12に設定される管電圧、管電流、及び1パルスの照射期間等の照射条件と、撮影モードを示す情報と、フレームレート等が含まれる。
また、図12は、放射線画像撮影装置16の電源スイッチがオン状態とされた場合に放射線画像撮影装置16の制御部58によって実行される放射線画像撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。また、この放射線画像撮影処理プログラムは制御部58のメモリ62のROMに予めインストールされている。
図11のステップS10で、コンソール18のCPU90は、入力された撮影メニューに含まれる情報を放射線画像撮影装置16に通信部102を介して送信し、かつ放射線Rの照射条件を放射線照射装置12に通信部102を介して送信する。そして、CPU90は、放射線Rの照射開始の指示を放射線画像撮影装置16及び放射線照射装置12に通信部102を介して送信する。放射線照射装置12は、コンソール18から送信された照射条件及び照射開始の指示を受信すると、受信した照射条件に従って放射線Rをパルス状に照射する。なお、放射線照射装置12が照射ボタンを備えている場合は、放射線照射装置12は、コンソール18から送信された照射条件及び照射開始の指示を受信し、かつ照射ボタンが押圧操作された場合に、受信した照射条件に従って放射線Rをパルス状に照射する。
次のステップS12で、CPU90は、後述するように放射線画像撮影装置16により送信された画像データを受信するまで待機する。CPU90が、放射線画像撮影装置16により送信された画像データを受信するとステップS12が肯定判定となり、処理はステップS14に移行する。
ステップS14で、CPU90は、ステップS12で受信された画像データを記憶部96に記憶する。次のステップS16で、CPU90は、ステップS12で受信された画像データにより示される放射線画像を表示部98に表示する。
次のステップS18で、CPU90は、透視撮影を終了するタイミングが到来したか否かを判定する。透視撮影を終了するタイミングとしては、例えば、ユーザにより操作パネル100を介して透視撮影を終了する指示が入力されたタイミング、及び上記照射ボタンが再び押圧操作されたタイミング等が挙げられる。ステップS18の判定が否定判定となった場合は、処理はステップS12に戻り、肯定判定となった場合は、処理はステップS20に移行する。
ステップS20で、CPU90は、透視撮影を終了する指示を放射線画像撮影装置16及び放射線照射装置12に通信部102を介して送信した後、本全体撮影処理を終了する。放射線照射装置12は、コンソール18から送信された透視撮影を終了する指示を受信すると、放射線Rの照射を終了する。
一方、図12のステップS28で、放射線画像撮影装置16の制御部58は、電源スイッチがオン状態とされたことが、当日の中で最初であるか否かを判定する。この判定が否定判定となった場合は、処理はステップS44に移行し、肯定判定となった場合は、処理はステップS30に移行する。
次のステップS30〜ステップS42で、制御部58は、図9に示した高速モードのタイミングチャートの読出期間における制御を、各ゲート配線34に接続された画素32について、1ラインずつ順に行う。すなわち、ステップS30で、制御部58は、各データ配線36に対応するチャージアンプ82のリセットスイッチ82Cを所定期間オン状態とする。次のステップS32で、制御部58は、各データ配線36に対応するサンプルホールド回路83Aのスイッチ84Aを所定期間オン状態とする。次のステップS34で、制御部58は、薄膜トランジスタ32Bをオン状態とする。
次のステップS36で、制御部58は、各データ配線36に対応するサンプルホールド回路83Bのスイッチ84Cをオン状態とする。次のステップS38で、制御部58は、所定期間待機してから、各データ配線36に対応するサンプルホールド回路83Bのスイッチ84Cをオフ状態とし、かつ薄膜トランジスタ32Bをオフ状態とする。
次のステップS40で、制御部58は、A/D変換器88から出力されたデジタル信号を補正値として取得する。次のステップS42で、制御部58は、ステップS40で取得された補正値を、補正値の取得対象とした画素32に対応付けて記憶部64に記憶する。
次のステップS44で、制御部58は、放射線検出器20の各画素32のセンサ部32Aに蓄積された電荷を取り出して除去するリセット動作を行う。なお、制御部58は、本ステップS44でのリセット動作を、1回のみ行ってもよいし、予め定められた複数回繰り返して行ってもよいし、後述するステップS46の判定が肯定判定となるまで繰り返して行ってもよい。
次のステップS46で、制御部58は、放射線Rの照射開始の指示を受信するまで待機する。上記全体撮影処理のステップS10の処理によりコンソール18から送信された照射開始の指示を制御部58が通信部66を介して受信すると、ステップS46の判定が肯定判定となり、ステップS48に移行する。なお、放射線照射装置12が照射ボタンを備えている場合は、コンソール18から送信された照射開始の指示、及び照射ボタンが押圧操作されたことを示す情報を制御部58が通信部66を介して受信した場合に、ステップS46の判定が肯定判定となる。この場合、例えば、放射線照射装置12は、照射ボタンが押圧操作された場合に、照射ボタンが押圧操作されたことを示す情報を、放射線画像撮影装置16に直接送信してもよいし、コンソール18を介して放射線画像撮影装置16に送信してもよい。
ステップS48で、制御部58は、上記全体撮影処理のステップS10の処理によりコンソール18から送信された情報に含まれる放射線Rの照射期間の間待機する。次のステップS50で、制御部58は、選択された撮影モードが高速モードであるか否かを判定する。この判定が肯定判定となった場合は、処理はステップS52に移行する。
ステップS52〜ステップS62で、制御部58は、ステップS30〜ステップS40と同様の処理を行う。これにより、ステップS62において、制御部58は、各画素32の画素値を取得し、取得した画素値で構成される画像データを画像メモリ56に記憶する。次のステップS64で、制御部58は、上記ステップS62で画像メモリ56に記憶された画像データに対し、各種補正を行う画像処理を実行する。本実施の形態では、制御部58は、画像メモリ56に記憶された画像データに対し、オフセット補正を行う。次に、制御部58は、オフセット補正を経た画像データの各画素の画素値から、各画素に対応してステップS40で取得された補正値を対応する画素毎に減算する補正処理を行う。
次に、制御部58は、上記補正処理を経た画像データに対し、ゲイン補正及び欠陥画素補正を行う。なお、上記補正値を減算する補正処理を行うタイミングは特に限定されない。例えば、上記補正値を減算する補正処理をゲイン補正の後に行ってもよいし、欠陥画素補正の後に行ってもよい。
一方、ステップS50の判定が否定判定となった場合は、撮影モードが通常モードであると見なして、処理はステップS66に移行する。
ステップS66〜ステップS74で、制御部58は、図7に示した通常モードのタイミングチャートの読出期間における制御を、各ゲート配線34に接続された画素32について、1ラインずつ順に行う。すなわち、ステップS66で、制御部58は、上記ステップS30と同様に、各データ配線36に対応するチャージアンプ82のリセットスイッチ82Cを所定期間オン状態とする。次のステップS68で、制御部58は、上記ステップS32と同様に、各データ配線36に対応するサンプルホールド回路83Aのスイッチ84Aを所定期間オン状態とする。
次のステップS70で、制御部58は、薄膜トランジスタ32Bを所定期間オン状態とする。なお、この際、制御部58は、上記ステップS34及びステップS56の処理で入力したゲート電圧を同じ電圧値のゲート電圧を薄膜トランジスタ32Bに入力することによって、薄膜トランジスタ32Bをオン状態とする。
次のステップS72で、制御部58は、期間Tの間待機してから、各データ配線36に対応するサンプルホールド回路83Bのスイッチ84Cを所定期間オン状態とする。次のステップS74で、制御部58は、A/D変換器88から出力されたデジタル信号を画素値として取得する。そして、制御部58は、各画素32について取得した画素値で構成される画像データを画像メモリ56に記憶する。
次のステップS76で、制御部58は、上記ステップS74で画像メモリ56に記憶された画像データに対し、各種補正を行う画像処理を実行する。本実施の形態では、制御部58は、画像メモリ56に記憶された画像データに対し、オフセット補正を行う。次に、制御部58は、オフセット補正を経た画像データに対し、ゲイン補正及び欠陥画素補正を行う。
ステップS78で、制御部58は、撮影モードに応じてステップS64又はステップS76の画像処理を経た画像データをコンソール18に送信する。次のステップS80で、制御部58は、上記全体撮影処理のステップS20の処理によりコンソール18から送信された透視撮影を終了する指示を受信したか否かを判定する。この判定が否定判定となった場合は、処理はステップS48に戻り、肯定判定となった場合は、本放射線画像撮影処理が終了する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、画素32に蓄積された電荷を読み出す場合に、薄膜トランジスタ32Bをオフ状態としてサンプルホールド回路83Aによりデータ配線36を伝送される第1電気信号をサンプルホールドしている。さらに、この場合、薄膜トランジスタ32Bをオン状態としてサンプルホールド回路83Bによりデータ配線36を伝送される第2電気信号をサンプルホールドしている。従って、放射線画像の撮影時間を短縮することができる。
また、本実施の形態によれば、上記補正値を画素32に蓄積された電荷を読み出す前に取得している。従って、全ての画素32に蓄積された電荷の読み出しが完了していなくても、読み出しが完了した画素32から順次補正値を用いた補正を行うことができる。
なお、上記実施の形態では、放射線画像の撮影に先立って放射線Rの非照射時に上記補正値を取得する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、放射線画像の撮影を行う毎に放射線Rの非照射時に上記補正値を取得する形態としてもよい。この場合、一例として図13に示すように、撮影開始の指示が入力された場合に、上記補正値を取得する制御を行い、補正値を取得した後に放射線Rの照射を開始する形態としてもよい。この場合、例えば、コンソール18は、ユーザにより撮影メニューが入力された場合に、補正値の取得を開始する指示を放射線画像撮影装置16に送信する。また、放射線画像撮影装置16は、補正値の取得を開始する指示が入力された場合に補正値を取得し、補正値の取得が完了したことを示す情報をコンソール18に送信する。そして、コンソール18は、補正値の取得が完了したことを示す情報を受信した場合に、上記全体撮影処理のステップS10以降の処理を実行する形態が例示される。また、この場合、放射線画像撮影装置16は、補正値の取得が完了したことを示す情報をコンソール18に送信した後に、上記放射線画像撮影処理のステップS44以降の処理を実行する形態が例示される。
また、上記実施の形態では、全ての画素32について、上記補正値を取得する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、予め定められた一部の画素32について上記補正値を取得し、全ての画素32の画素値の補正に、取得した補正値を用いる形態としてもよい。
また、上記実施の形態では、透視撮影において高速モードでの撮影を行う場合について説明したが、これに限定されない。例えば、静止画像の撮影においても上記実施の形態と同様の高速モードでの撮影を行う形態としてもよい。
また、上記実施の形態では、ユーザにより選択された撮影モードに従って通常モードと高速モードとを切り替える場合について説明したが、これに限定されない。例えば、静止画撮影の場合に通常モードで放射線画像の撮影を行い、放射線Rをパルス状に照射した状態での透視撮影の場合に高速モードで放射線画像の撮影を行う形態としてもよい。また、透視撮影において、フレームレートが所定値未満の場合に通常モードで放射線画像の撮影を行い、フレームレートが上記所定値以上の場合に高速モードで放射線画像の撮影を行う形態としてもよい。
また、上記実施の形態では、放射線検出器20に、放射線Rを一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換型の放射線検出器を適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、放射線検出器20に、放射線Rを電荷へ直接変換する直接変換型の放射線検出器を適用する形態としてもよい。
また、上記実施の形態では、放射線検出器20に、シンチレータ22側から放射線Rが入射される裏面読取方式の放射線検出器を適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、放射線検出器20に、TFT基板30側から放射線Rが照射される表面読取方式(所謂ISS(Irradiation Side Sampling)方式)の放射線検出器を適用する形態としてもよい。
また、上記実施の形態において、制御部58により実現される機能は、コンソール18のCPU90で実現してもよい。
また、上記実施の形態では、全体撮影処理プログラムがROM92に予め記憶(インストール)されている態様を説明したが、これに限定されない。全体撮影処理プログラムは、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、全体撮影処理プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
また、上記実施の形態では、放射線画像撮影処理プログラムが制御部58のメモリ62のROMに予め記憶されている態様を説明したが、これに限定されない。放射線画像撮影処理プログラムは、上記記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、放射線画像撮影処理プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
10 放射線画像撮影システム
12 放射線照射装置
14 放射線源
16 放射線画像撮影装置
18 コンソール
20 放射線検出器
21 筐体
22 シンチレータ
26 制御基板
28 ケース
30 TFT基板
32 画素
32A センサ部
32B 薄膜トランジスタ
34 ゲート配線
36 データ配線
52 ゲート線ドライバ
54 信号処理部
56 画像メモリ
58 制御部
60、90 CPU
62 メモリ
64、96 記憶部
66、102 通信部
70 電源部
82 チャージアンプ
82A オペアンプ
82B、84B、84D コンデンサ
82C リセットスイッチ
83A、83B サンプルホールド回路
84A、84C、86A スイッチ
86 マルチプレクサ
88 A/D変換器
92 ROM
94 RAM
98 表示部
100 操作パネル
104 バス
Cgs 寄生容量
R 放射線
W 被検体

Claims (12)

  1. 照射された放射線の線量の増加に伴い、発生する電荷が増加する変換素子、及び制御信号の状態に応じてオン状態とオフ状態とが切り替えられて前記変換素子により発生された電荷を読み出すスイッチング素子を含んで構成される複数の画素が2次元状に配置され、前記画素に接続され、かつ接続された前記画素に蓄積された電荷を電気信号として伝送するデータ配線を含む放射線検出器と、
    前記データ配線を伝送される電気信号を各々サンプルホールドする第1サンプルホールド部及び第2サンプルホールド部と、
    前記画素に蓄積された電荷を読み出す場合に、前記スイッチング素子をオフ状態として前記第1サンプルホールド部により前記データ配線を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつ前記スイッチング素子をオン状態として前記第2サンプルホールド部により前記データ配線を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行う制御部と、
    を備えた放射線画像撮影装置。
  2. 前記制御部は、放射線画像の撮影に先立って放射線の非照射時に前記制御を行って予め得られた前記第1電気信号と前記第2電気信号との差を補正値として取得し、前記補正値を用いて、前記画素に蓄積された電荷を読み出す場合に前記制御を行って得られた前記第1電気信号と前記第2電気信号との差を補正する
    請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
  3. 前記制御部は、放射線画像の撮影を行う毎に放射線の非照射時に前記制御を行って予め得られた前記第1電気信号と前記第2電気信号との差を補正値として取得し、前記補正値を用いて、前記画素に蓄積された電荷を読み出す場合に前記制御を行って得られた前記第1電気信号と前記第2電気信号との差を補正する
    請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
  4. 前記制御部は、放射線画像の撮影を行う毎に放射線の照射前に前記補正値を取得する
    請求項3に記載の放射線画像撮影装置。
  5. 前記制御部は、前記補正値を画素毎に取得して前記補正に用いる
    請求項2から請求項4の何れか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  6. 前記制御部は、前記補正値を取得する場合における前記スイッチング素子に入力する前記制御信号の電圧値で、前記画素に蓄積された電荷を読み出す場合における前記スイッチング素子に前記制御信号を入力する
    請求項2から請求項5の何れか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  7. 前記制御部は、前記画素に蓄積された電荷を読み出す場合で、かつ透視撮影を行う場合に、前記制御を行う
    請求項1から請求項6の何れか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  8. 前記透視撮影は、放射線をパルス状に照射した状態での透視撮影である
    請求項7に記載の放射線画像撮影装置。
  9. 前記制御部が前記制御を行う第1撮影モードと、前記制御部が前記スイッチング素子をオフ状態として前記第1サンプルホールド部により前記データ配線を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつ前記スイッチング素子をオン状態とした後にオフ状態として前記第2サンプルホールド部により前記データ配線を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行う第2撮影モードとが切り替え可能とされた
    請求項1から請求項8の何れか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  10. 前記スイッチング素子は、アモルファスシリコンを含んで構成された
    請求項1から請求項9の何れか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  11. 照射された放射線の線量の増加に伴い、発生する電荷が増加する変換素子、及び制御信号の状態に応じてオン状態とオフ状態とが切り替えられて前記変換素子により発生された電荷を読み出すスイッチング素子を含んで構成される複数の画素が2次元状に配置され、前記画素に接続され、かつ接続された前記画素に蓄積された電荷を電気信号として伝送するデータ配線を含む放射線検出器と、前記データ配線を伝送される電気信号を各々サンプルホールドする第1サンプルホールド部及び第2サンプルホールド部と、を備えた放射線画像撮影装置による放射線画像撮影方法であって、
    前記画素に蓄積された電荷を読み出す場合に、前記スイッチング素子をオフ状態として前記第1サンプルホールド部により前記データ配線を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつ前記スイッチング素子をオン状態として前記第2サンプルホールド部により前記データ配線を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行う
    処理を含む放射線画像撮影方法。
  12. 照射された放射線の線量の増加に伴い、発生する電荷が増加する変換素子、及び制御信号の状態に応じてオン状態とオフ状態とが切り替えられて前記変換素子により発生された電荷を読み出すスイッチング素子を含んで構成される複数の画素が2次元状に配置され、前記画素に接続され、かつ接続された前記画素に蓄積された電荷を電気信号として伝送するデータ配線を含む放射線検出器と、前記データ配線を伝送される電気信号を各々サンプルホールドする第1サンプルホールド部及び第2サンプルホールド部と、を備えた放射線画像撮影装置を制御するコンピュータに実行させる放射線画像撮影プログラムであって、
    前記画素に蓄積された電荷を読み出す場合に、前記スイッチング素子をオフ状態として前記第1サンプルホールド部により前記データ配線を伝送される第1電気信号をサンプルホールドし、かつ前記スイッチング素子をオン状態として前記第2サンプルホールド部により前記データ配線を伝送される第2電気信号をサンプルホールドする制御を行う
    ことを含む処理をコンピュータに実行させる放射線画像撮影プログラム。
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