JP2018201685A - 放射線撮影装置、放射線撮影方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】グリッドを使用せずに撮影を行った場合においても、検出部の飽和発生を防ぎつつ、コントラストの高い被写体画像を取得できる放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線を検出して画像データを出力する検出部を有する放射線撮影装置は、記検出部に、散乱線低減用のグリッドが装着されているか否かを判定し、その判定結果に基づいて、検出部による放射線の検出可能範囲を変更する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、放射線を用いて画像を取得する放射線撮影装置、放射線撮影方法およびプログラムに関する。

近年、医療現場においてデジタルの放射線撮影装置が広く普及している。デジタルの放射線撮影装置では、検出部において、被写体を透過した放射線の強度（線量）を電気信号に変換し、電気信号をさらにデジタル値に変換して放射線画像を得る。放射線画像には、放射線源から被写体内を直進する一次放射線による信号成分のほかに、被写体内で放射線が散乱して発生する散乱線による信号成分が含まれる。散乱線による信号成分は、放射線画像において一次放射線によって構成される被写体像のコントラストを低下させる要因となる。

散乱線による被写体像のコントラスト低下を避けるために、被写体と検出部との間に散乱線除去グリッド（以下単にグリッドと呼称する）を配置することが行われている。これにより、検出部に到達する前に散乱線を減衰させることができる。結果、検出部に到達する放射線における一次放射線の信号成分の比率が高まり、放射線画像のコントラストを向上させることが可能となる。しかしながら、ユーザーにとって撮影時にグリッドを使用することは操作上の負担となっている。撮影部位によってはグリッドが不要となる場合もあり、ユーザーは撮影部位に応じてグリッドの着脱を行う必要があるからである。近年では、グリッドを用いずに撮影した画像から散乱線による成分を画像処理的に推定、減算し、散乱線信号を低減することで被写体像のコントラストを向上させる技術（以下、散乱線低減処理と呼称する）が提案されている（特許文献１）。

特開２０１６−１９８４６９号公報

特許文献１のように、グリッドを使用せずに撮影を行い、散乱線信号を画像処理によって低減する手法では、検出部には一次放射線と散乱線が共に入力される。そのため、検出部のダイナミックレンジの一部を散乱線信号が占めることとなる。放射線撮影においては、グリッドの有無にかかわらず、一次放射線の線量はほとんど変化しない。被写体の情報を得るために有効な信号は一次放射線によって得られるため、グリッドを使用しない場合にグリッド使用時と同等の画質を得るには、グリッド使用時と同等の一次放射線の線量を被写体に照射する必要がある。

その結果、グリッドを使用しない場合の検出部への入射線量は、グリッドを使用した場合と比べておよそ散乱線の分、増加する。さらに、散乱線の線量は一次放射線の線量と比して小さいものではなく、被写体によっては散乱線の線量が一次放射線の線量と同等以上になることもある。このため、グリッドを使用しない撮影を行った際に、入力信号が検出部の検出可能範囲の最大値を超えてしまい、信号が飽和する現象が発生し、画像の一部で正確な出力が得られなくなる場合があった。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、グリッドを使用せずに撮影を行った場合においても、検出部の飽和発生を防ぐことができる放射線撮影装置、放射線撮影方法およびプログラムを提供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影装置は以下の構成を備える。すなわち、
放射線を検出して画像データを出力する検出手段と、
前記検出手段に、散乱線低減用のグリッドが装着されているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記検出手段による放射線の検出可能範囲を変更する変更手段と、を備える。

本発明の構成によれば、グリッドを使用せずに撮影した際においても、検出部の飽和の発生を防ぐことができる。

実施形態に係る放射線撮影装置の基本的な構成例を示すブロック図。 実施形態に係る検出部の基本的な構成例を示す図。 実施形態に係る放射線撮影装置の撮影時の処理を示すフローチャート。 実施形態に係る設定部の制御値算出処理を示すフローチャート。 （ａ）は、積分容量と検出部の感度および飽和線量の関係の一例を示した図、（ｂ）は、積分容量と検出部の感度の関係の一例を示した図。 検出部に入力される信号とＡ／Ｄ変換部の入出力レンジの関係を示した図。

以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。

まず、図１を用いて、実施形態による放射線撮影装置の構成例について述べる。図１は、実施形態における放射線撮影装置の基本的な構成の例を示すブロック図である。

放射線撮影装置１００において、放射線発生部１０１は動作管理部１０７の管理下で放射線を発生する。グリッド１０３は、放射線撮影の対象となる被写体１０２と検出部１０４との間に装着され、検出部１０４に到達する散乱線を低減する。なお、グリッド１０３は、撮影の用途に応じて取り外せるようになっている。検出部１０４は、被写体１０２を透過した放射線を検出し、放射線に応じた画像データを出力する。動作管理部１０７は、放射線発生部１０１の放射線発生と検出部１０４の撮影動作との同期を制御したり、放射線発生部１０１の発生条件を制御したりする。制御部１０５は、設定部１０９が設定した制御設定値に基づいて検出部１０４の感度、フレームレート等の動作設定を制御する。データ収集部１０６は、検出部１０４から出力される、画像データを含む各種デジタルデータを収集する。情報処理部１０８は、ユーザーの指示に従って画像処理や放射線撮影装置１００の全体の制御を行う。上述した各構成は電気的に接続されている。

情報処理部１０８は、設定部１０９、画像処理部１１０、ＣＰＵ１１５、メモリ１１６、操作パネル１１７、記憶部１１８、表示部１１９を備えており、これらはＣＰＵバス１１４を介して電気的に接続されている。設定部１０９は、撮影条件に基づいて検出部１０４による放射線の検出可能範囲に係る制御設定値を算出する。画像処理部１１０は、前処理部１１１、散乱線低減処理部１１２、診断用画像処理部１１３を有する。ＣＰＵ１１５は、メモリ１１６に記憶されているプログラムを実行することにより各種制御を実現する。なお、設定部１０９と画像処理部１１０は、専用のハードウェアで構成されてもよいし、所定のプログラムを実行するＣＰＵ１１５によりそれらの一部もしくはすべてが実現されてもよい。また、制御部１０５、データ収集部１０６、動作管理部１０７が情報処理部１０８に含まれてもよく、それら各部は専用のハードウェアで構成されてもよいし、所定のプログラムを実行するＣＰＵ１１５により実現されてもよい。制御部１０５、データ収集部１０６、動作管理部１０７、情報処理部１０８は独立した装置であってもよいし、それらの任意の組み合わせが１つの装置で実現されてもよい。メモリ１１６はＣＰＵ１１５での処理に必要な各種のデータなどを記憶する。また、メモリ１１６は、ＣＰＵ１１５の作業用ワークメモリを含む。また、ＣＰＵ１１５は、操作パネル１１７に入力されるユーザーの指示に従い、装置全体の動作制御等を行う。

なお、本明細書において放射線とは、一般的に用いられるＸ線だけに限らず、放射性崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などを含む。また、これらと同程度以上のエネルギーを有する他のビーム、例えば粒子線や宇宙線なども、本明細書の放射線に含まれるものとする。以下、放射線としてＸ線を用いる場合を例にとって説明する。

放射線撮影装置１００は、操作パネル１１７を介したユーザーの指示に従って、被写体１０２を放射線撮影するための撮影シーケンスを開始する。まず、放射線発生部１０１から所定の条件のＸ線が照射され、被写体１０２を通過したＸ線が検出部１０４に照射される。検出部１０４は、放射線（本実施形態ではＸ線）を検出して、放射線（例えばＸ線量）に応じた画像データを出力する。動作管理部１０７は放射線発生部１０１に対して、電圧や電流、照射時間などのＸ線発生条件や、検出部１０４の動作との同期を制御する。これにより、放射線発生部１０１は、所定の撮影条件のＸ線を適切なタイミングで発生することができる。被写体１０２を透過したＸ線は、検出部１０４で電気信号に変換され、データ収集部１０６によってデジタルの画像データとして収集される。なお、検出部１０４は、制御部１０５によって制御された感度およびフレームレート等の動作設定で動作する。

データ収集部１０６によって収集された画像データは、動作管理部１０７を介して情報処理部１０８に転送され、ＣＰＵ１１５の制御によりＣＰＵバス１１４を介してメモリ１１６に転送、格納される。画像処理部１１０によって、メモリ１１６に格納された画像データに対して各種画像処理が適用される。前処理部１１１は、画像データに対して、検出部１０４の特性のばらつきを補正するための前処理を施す。散乱線低減処理部１１２は、画像データに対して散乱線低減処理を施す。診断用画像処理部１１３は、前処理および、必要に応じて散乱線低減処理が施された画像データから診断に適した画像の作成を行う。作成された画像は、記憶部１１８へ保存され、表示部１１９により表示される。

次に、図２を用いて、検出部１０４の構成例について説明する。図２は、図１の検出部１０４の構成例を示す図である。画素部２０１は、行列状に配置された複数の画素を有する。図２では、ｍ×ｎ個の画素が二次元配置されている例を模式的に示している。各々の画素は、放射線を電荷に変換する変換素子２０２と、変換素子２０２の電荷に基づく電気信号を信号線（Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎ）に出力するスイッチ素子２０３とを有する。

変換素子２０２としては、Ｘ線の信号を電荷に変換する機能を持つ任意の素子を用いることができる。例えば、変換素子２０２として、光を電荷に変換する光電変換素子と、Ｘ線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体とを組み合わせた間接型の変換素子を用いることができる。または、変換素子２０２として、Ｘ線を直接電荷に変換する、アモルファスセレンで構成された直接型の変換素子を用いることができる。本実施形態では、光電変換素子としてガラス基板等の絶縁性基板上に配置されたアモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮフォトダイオードを用い、波長変換体としてヨウ化セシウム（ＣｓＩ）からなるシンチレータを用いた間接型の変換素子の例を示す。

スイッチ素子２０３としては、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの、１つの制御端子と２つの主端子を有するトランジスタが用いられる。変換素子２０２の一方の電極（第１の電極）はスイッチ素子２０３の２つの主端子の一方に電気的に接続され、変換素子２０２の他方の電極（第２の電極）は共通のバイアス配線Ｖｓを介してバイアス電源部２０４と電気的に接続される。バイアス配線Ｖｓは、バイアス電源部２０４からのバイアス電圧をすべての変換素子２０２に供給する。

ｘ行目（１≦ｘ≦ｍ）のｎ個のスイッチ素子Ｔｘ１〜Ｔｘｎの制御端子はｘ行目の駆動線Ｖｇｘに電気的に接続されており、駆動制御部２０５からスイッチ素子Ｔｘ１〜Ｔｘｎの導通状態を制御する駆動信号が駆動線Ｖｇｘを介して与えられる。これにより、スイッチ素子は行単位で駆動される。なお、駆動制御部２０５は、制御部１０５から入力された制御信号に応じて、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔｍｎを導通状態にする導通電圧と、非道通状態にする非導通電圧とを有する駆動信号を駆動線Ｖｇ１〜Ｖｇｍに出力する。これにより、駆動制御部２０５は、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔｍｎの導通状態及び非導通状態を行単位で制御し、画素部２０１を駆動する。

ｙ列目（１≦ｙ≦ｎ）の複数のスイッチ素子Ｔ１ｙ〜Ｔｍｙの、変換素子２０２に接続されていない方の主端子は、ｙ列目の信号線Ｓｉｇｙに電気的に接続されている。スイッチ素子Ｔ１ｙ〜Ｔｍｙの各々は、駆動制御部２０５の行単位の駆動制御により順次に導通状態となる。スイッチ素子Ｔ１ｙ〜Ｔｍｙが順次に導通状態となっていく間に、変換素子Ｓ１ｙ〜Ｓｍｙが発生した電荷に応じた電気信号が、信号線Ｓｉｇｙを介して読出制御部２０６に順次に出力される。こうして、列方向に複数配列された信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎは、駆動制御部２０５により駆動状態になっている駆動線（行）に接続されている複数の画素から出力された電気信号を並列に読出制御部２０６に出力する。読出制御部２０６は、複数の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎの信号を読み出す。

読出制御部２０６において、画素部２０１から並列に出力された電気信号を増幅する増幅部２０７が信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎの各々に設けられている。それぞれの増幅部２０７は、電気信号を増幅する積分増幅器２０８と、積分増幅器２０８により増幅された電気信号をサンプルホールドするサンプルホールド部２１３を含む。積分増幅器２０８は、信号線から入力される電気信号を増幅して出力する演算増幅器２１０と、コンデンサ２１１と、リセットスイッチ２１２とを有する。積分増幅器２０８は、演算増幅器２１０の反転入力端子と出力端子に接続されたコンデンサ２１１の容量（以下、積分容量と呼称する）を変更す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２１０の反転入力端子にはそれぞれ信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎの電気信号が入力され、正転入力端子には基準電源部２０９によって生成される基準電位Ｖｒｅｆが入力される。そして、演算増幅器２１０の出力端子からは、基準電位Ｖｒｅｆと信号線からの電気信号との差分を増幅した電気信号が出力される。演算増幅器２１０から出力された電気信号は、サンプルホールド部２１３を介して、マルチプレクサ２１４に送信される。マルチプレクサ２１４は、各々の増幅部２０７から並列に読み出された電気信号を順次出力する。こうして、画素値が直列に並ぶ画像信号が出力される。バッファ増幅器２１５は、マルチプレクサ２１４から出力された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２１５から出力されたアナログ電気信号である画像信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部２１６によって例えば１４ビットや、１６ビットなど、所定の階調数のデジタル画像データに変換され、データ収集部１０６へ出力される。なお、バイアス電源部２０４と基準電源部２０９に与える電圧（Ｖｓ、Ｖｒｅｆ）、積分容量、駆動制御部２０５の動作クロック等の制御設定値、Ａ／Ｄ変換部２１６の入出力レンジは、制御部１０５によって変更可能である。

次に、図３のフローチャートを用いて制御部１０５および設定部１０９の処理について説明する。図３は、放射線撮影装置１００の撮影時の処理を示すフローチャートである。

Ｓ３０１において、ＣＰＵ１１５は、操作パネル１１７からユーザーが設定した撮影プロトコルを取得し、各部に設定する。撮影プロトコルとは、所望の検査を行う際に使用される放射線撮影装置１００の一連の動作パラメータセットである。撮影部位や撮影方法に応じて、それぞれ最適なパラメータを設定した撮影プロトコルを事前に作成しておくことで、ユーザーは検査に応じた条件設定を簡便に行うことができる。本実施形態における撮影プロトコルは、例えば、被検者の撮影部位、放射線発生部１０１におけるＸ線の発生条件（管電圧、ｍＡｓ値）、検出部１０４の情報（画像サイズ、ピクセルサイズ、感度情報等）を含む。また撮影プロトコルは、グリッド１０３の有無の情報、グリッド１０３の情報（グリッド密度、グリッド比）、前処理部１１１用のパラメータ、散乱線低減処理部１１２用のパラメータ、診断用画像処理部１１３用のパラメータの少なくとも１つ以上を含む。ただし、上記は一般的なＸ線撮影装置において用いられる撮影プロトコルに紐付いたパラメータの例であり、上記に制限されるものではない。放射線撮影装置の特性に応じて任意のパラメータを使用することができる。

Ｓ３０２において、設定部１０９は、撮影プロトコルの情報によって得られた撮影条件を基に制御値算出処理を行い、検出部１０４の制御設定値を算出する。Ｓ３０２の制御値算出処理の詳細については後述する。Ｓ３０３において、制御部１０５は、Ｓ３０２で算出された制御設定値を検出部１０４に反映させる。特に、Ｓ３０２〜Ｓ３０３では、検出部１０４に、散乱線低減用のグリッド１０３が装着されているか否かが判定され、その判定結果に基づいて、検出部１０４による放射線の検出可能範囲が変更される。この処理によって、検出部１０４の動作設定が変更されて、グリッドの使用の有無に応じた適切な制御設定値が設定される。この制御設定により、たとえばグリッドを使用しないことで検出部１０４への入力信号が増えた場合でも、検出部１０４において飽和が起こりにくい状態とすることができる。

Ｓ３０４において、ＣＰＵ１１５は、動作管理部１０７を介して、放射線発生部１０１と検出部１０４に撮影動作を実行させる。Ｘ線の発生を伴う撮影作業はユーザーによる操作に従って行われる必要がある。そのため、Ｓ３０３までの処理が完了した段階で、ＣＰＵ１１５は、操作パネル１１７により撮影可能であることの表示を行い、ユーザーによる撮影指示を促す。Ｓ３０４の撮影動作が完了すると処理はＳ３０５に移行する。

Ｓ３０５において、Ｓ３０４の撮影動作によって取得した画像に対して前処理部１１１による前処理が行われる。前処理では、検出部１０４の暗電流を除去するオフセット補正処理、感度ばらつきを補正するゲイン補正処理、不良画素を周囲画素から補正する欠陥補正処理が行われる。オフセット補正処理とゲイン補正処理は、Ｓ３０３で変更した検出部１０４の制御設定値に応じた形態で行われる。例えば、オフセット補正処理のためのダーク画像およびゲイン補正処理のためのＸ線均一照射画像（以下、補正用画像）を、Ｓ３０３乃至Ｓ３０４以後に取得することで、それらの補正用画像が撮影に用いられた制御設定値で取得される。または、Ｓ３０１以前に複数の制御設定値において補正用画像を取得しておき、現在の制御設定値に対応する補正用画像を選択して用いるようにしてもよい。あるいは、ある単一の制御設定値で取得した補正用画像を現在の制御設定値に応じて想定される特性になるよう補正して使用するようにしてもよい。

Ｓ３０６において、散乱線低減処理部１１２による散乱線低減処理が行われる。この散乱線低減処理は、Ｓ３０１で設定された撮影プロトコル、Ｓ３０２の制御値算出処理の結果に基づいて実施される。一般に、Ｘ線の一般撮影においては、四肢や、小児の撮影など、体厚が薄い被写体では散乱線の量が少ないため、散乱線低減処理は必ずしも行う必要はない。散乱線低減処理は、主に体厚が大きく散乱線発生量が多い胸部、腹部等の体幹部位での放射線画像について必要となる。すなわち、散乱線低減処理は、グリッド１０３を使用せず、かつ画像に含まれる散乱線量が多くコントラスト低下が診断上問題となる場合に実施される。なお、散乱線低減処理の詳細については、処理内容を制限するものではなく、既知のいかなる処理が使用されてもよい。例えば特許文献１に記載されている処理を用いることも可能である。

Ｓ３０７において、診断用画像処理部１１３により、階調処理、強調処理、ノイズ低減処理を含む診断用画像処理が行われ、診断に適した画像が作成される。診断用画像処理部１１３は、撮影プロトコル内の検出部１０４の情報（画像サイズ、ピクセルサイズ、感度情報等）をもとに行われるが、その際Ｓ３０３によって変更された検出部１０４の制御設定値が勘案される。例えば、撮影プロトコル内の診断用画像処理部１１３用のパラメータは、Ｓ３０３で変更した検出部１０４の動作設定（たとえば、積分増幅器２０８の感度）に基づいて変更される。あるいは、Ｓ３０６で得られた画像に対して、Ｓ３０３で変更した感度を元に戻すための逆変換を行い、診断用画像処理部１１３用パラメータを変更せずに使用する構成としてもよい。

次に、図４を用いて、Ｓ３０２における設定部１０９の制御値算出処理の詳細について説明する。

検出部１０４は制御設定値を変更することで、入力信号に対する出力信号の感度（以後、単に感度と称する）、検出可能範囲（特に信号が飽和に至る検出可能範囲の最大値（飽和線量））、Ｓ／Ｎ比、使用するデジタル階調数を調整することができる。

Ｘ線一般撮影の歴史は長く、グリッドを使用する状態における撮影条件はおよそ最適化されており、これまで検出部１０４の制御設定値はグリッド１０３を使用する状態において最も良い特性が得られるように設定されてきた。したがって、本実施形態では、グリッド１０３を使用する状態において最適化された制御設定値を基準（基準設定）として、グリッドを使用しない場合の制御設定値の設定方法について説明する。

上述したように、設定部１０９は、検出部１０４に散乱線低減用のグリッド１０３が装着されているか否かを判定し、その判定結果に基づいて、検出部１０４による放射線の検出可能範囲を変更する。ただし、本実施形態の設定部１０９は、検出部１０４の検出可能範囲を不必要に変更することを防止するべく、グリッド１０３が装着されていないと判定された場合に、さらに撮像部位に基づいて検出可能範囲の変更を行うか否かを決定する。以下、図４を参照して、より具体的に説明する。

Ｓ４０１において、設定部１０９は、グリッド１０３の使用の有無を判定する。グリッド１０３の使用の有無は撮影プロトコル内の情報から判断することができる。また、例えば検出部１０４とグリッドを格納するユニットを電気的に接続しておき、グリッドの有無の情報をデータ収集部１０６で収集し、その結果をもとにグリッド１０３の使用の有無を判定するようにしてもよい。Ｓ４０１においてグリッドを使用していると判定された場合は、検出部１０４の入力信号から散乱線が除去されるため、検出部１０４に対して過大な信号が入力される可能性が低い状態での撮影となる。したがって、Ｓ４０２において、設定部１０９は、制御設定値に上述の基準設定を採用する。すなわち、制御設定値は基準設定（基準値）のままであり、変更されない。

Ｓ４０１においてグリッド１０３を使用していないと判定された場合は、処理はＳ４０３に進む。Ｓ４０３において、設定部１０９は、撮影プロトコル内の情報から被検者の体格、撮影部位を取得する。撮影部位が四肢である場合、被検者が小児である場合などでは、設定部１０９は、検出部１０４に飽和が生じる可能性は低いと判定する。したがって、設定部１０９は、処理をＳ４０２に進めて、制御設定値を基準値のままとする。一方、Ｓ４０３において、体厚が大きい胸部、腹部等の体幹部が撮影部位である場合は、照射するＸ線が多くかつ散乱線も多く発生し得るため、設定部１０９は、検出部１０４が飽和する可能性が高いと判定する。この場合、設定部１０９は、Ｓ４０４において、検出部１０４の飽和線量を上げるための制御設定値を算出する。設定部１０９で算出された制御設定値は、動作管理部１０７、制御部１０５を介して、検出部１０４に設定される。こうして、検出部１０４による放射線の検出可能範囲が変更される。なお、Ｓ４０１でグリッド１０３を使用していないと判定された場合に、撮影部位に関わらずＳ４０４を実行する構成であってもよい。

次に、設定部１０９による検出部１０４における検出可能範囲の変更方法について説明する。設定部１０９は、グリッド１０３が装着されていると判定された場合に検出可能範囲を第１の範囲に設定し（本実施形態では基準設定）、グリッド１０３が装着されていないと判定された場合に検出可能範囲を第１の範囲と異なる第２の範囲に設定する。ここで、第２の範囲の上限である飽和線量は、第１の範囲の上限である飽和線量よりも高い。

上述のように、検出部１０４は、放射線を電気信号に変換する画素（画素部２０１）と、電気信号を増幅する積分増幅器２０８と、積分増幅器２０８の出力をＡＤ変換するＡ／Ｄ変換部２１６とを含んでおり、検出可能範囲の変更方法としては、たとえば、
［方法Ａ］積分増幅器２０８の増幅率を変更する、
［方法Ｂ］Ａ／Ｄ変換部２１６の入出力レンジを変更する、
［方法Ｃ］画素における飽和線量を変更する、などが考えられる。

検出部１０４の飽和は、読出制御部２０６で、Ａ／Ｄ変換部２１６の入出力レンジを超えることで発生するものと、画素部２０１中の変換素子２０２の放射線の検出可能範囲を超えることによって発生するものとの２種類に大別できる。前者の読出制御部２０６に起因する飽和が発生する場合は、方法Ａまたは方法Ｂによる検出可能範囲の変更を適用することができる。後者の変換素子２０２に起因する飽和が発生する場合は、方法Ｃによる検出可能範囲の変更を適用することができる。

まず、方法Ａによる検出可能範囲の変更について説明する。方法Ａに従う場合、たとえば、設定部１０９は、検出部１０４の積分増幅器２０８の感度と飽和線量を、積分容量（コンデンサ２１１の容量）を変更することで調整する。すなわち、設定部１０９は、積分容量を変更して検出部１０４の感度（増幅率）を低下させ、結果として飽和線量を高めた状態にする。この場合、制御設定値は増幅部２０７における積分容量（コンデンサ２１１の容量）の値によって表現される。以下、積分容量の設定方法について説明する。

まず、グリッドを使用せずに撮影を行ったとしても臨床上問題とならない程度の飽和線量を確保できる感度を積分増幅器２０８の目標感度として設定する。目標感度の算出方法の例として、撮影部位の撮影において使用されるグリッドの一次Ｘ線透過率から散乱線量を見積もる方法を説明する。Ｓ４０３で取得した撮影部位において使用が想定されるグリッドの一次Ｘ線透過率をＸｐ、積分容量が基準設定のときの感度をＳｓｔｄとすると、目標感度Ｓｔは、Ｓｔ＝Ｓｓｔｄ×Ｘｐにより求めることができる。これにより、グリッドを使用せず、検出部１０４の入力信号に散乱線が加算された場合でも、散乱線の加算分、飽和線量が上がるように設定できる。あるいは、撮影部位および／またはＸ線の発生条件（管電圧・ｍＡｓ値）ごとに係数ｐを定めて対応情報として保持しておいてもよい。この場合、撮影プロトコルに指定された撮影部位とＸ線発生条件に対応する係数ｐを対応情報から選択し、基準設定の感度Ｓｓｔｄに乗算することで目標感度が設定される。係数ｐは例えば０．５など、入力信号に加算されうる散乱線に対する十分なマージンを持った値とする。

次に、目標感度を実現するための積分容量を算出する。図５（ａ）は、積分容量、検出部１０４の感度および飽和線量の関係の一例を示した図である。積分容量をｃｆ、検出部１０４に固有の定数をＡとすると、図５（ｂ）のように感度Ｓは積分容量ｃｆに反比例し、感度ＳはＳ＝Ａ×（１／ｃｆ）で表される。目標感度Ｓｔが１マイクログレイあたり８００カウントの信号（８００［ｃｏｕｎｔ／μＧｙ］と表記する）で、基準設定の感度Ｓｓｔｄが１２００［ｃｏｕｎｔ／μＧｙ］、その場合の積分容量が２［ｐＦ］であった場合を考える。この場合、上記の感度と積分容量の関係より、目標感度Ｓｔ＝８００［ｃｏｕｎｔ／μＧｙ］を達成するための積分容量は３［ｐＦ］と算出される。これにより、飽和線量を上げる（５５μＧｙ→８０μＧｙ）ことが可能となる。

なお、積分増幅器２０８の実装によっては、積分容量は飛び飛びの値に設定できるような構成にしておいてもよく、その場合は上記求めたｃｆより大きく、かつ最も近い積分容量を選択すればよい。

以上、増幅部２０７における積分容量の定数を変更することで飽和線量を高める実施形態（方法Ａ）について説明した。次に、別の実施形態として、方法Ｂ（増幅部２０７の増幅率を変化させずにＡ／Ｄ変換部２１６の入出力レンジを変える形態）を説明する。図６に示すように、基準設定におけるＡ／Ｄ変換部２１６の入出力レンジをＶｍｉｎ〜Ｖｍａｘ、グリッドを使用しない場合の入出力レンジをＶｍｉｎ〜Ｖ'、基準設定時の飽和線量をＥｓａｔとする。そして、Ａ／Ｄ変換部２１６が、入出力レンジ内で入力される電位差に対して直線的にデジタル値変換を行う場合を考える。グリッドを使用しなかった場合では、検出部１０４に入力し得る信号Ｅは、Ｅ＝Ｅｓａｔ＋Ｅｓａｔ×（１−Ｘｐ）と推定されることから、たとえば、Ｖ'＝Ｖｍａｘ＋（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）×（１−Ｘｐ）と設定する。

なお、方法Ｂでも、方法Ａと同様に、撮影部位および／またはＸ線の発生条件（管電圧・ｍＡｓ値）ごとに所定の定数を別途定め、対応情報として保持しておくようにしてもよい。この場合、撮影プロトコルに指定された撮影部位とＸ線発生条件に対応する定数を対応情報から取得し、Ｖｍａｘに加算することで入出力レンジが設定される。

Ｓ４０４のさらに別の実施形態として、方法Ｃによる検出可能範囲の変更について説明する。方法Ｃは、放射線が画素部２０１の変換素子２０２における検出可能範囲を超えることによって検出部１０４の飽和が発生するケースに対して有効な処理である。

変換素子２０２には、バイアス電源部２０４によって設定されるバイアス電圧Ｖｓと、基準電源部２０９によって設定される基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。一般に、変換素子２０２の飽和線量は、ＶｓとＶｒｅｆとの電位差に対して比例関係にあり、（Ｖｓ−Ｖｒｅｆ）が大きくなるほど飽和線量が高くなる。例えばＶｒｅｆを所定の値に固定し、飽和線量をＥ、変換素子２０２の特性によって定まる比例定数をＢ、オフセット定数をＣとすると、Ｖｓを変更することによって、Ｅ＝Ｂ×Ｖｓ＋Ｃの関係で飽和線量を調整することが可能である。これに従い、基準設定時の飽和線量をＥｓａｔ、バイアス電圧をＶｓｓｔｄとすると、グリッドを使用しなかった場合のバイアス電圧Ｖ'は、Ｖ'＝Ｅｓａｔ×（１−Ｘｐ）／Ｂ＋Ｖｓｓｔｄと設定すればよい。

なお、方法Ｃにおいても、方法Ａ，Ｂと同様に撮影部位および／またはＸ線の発生条件（管電圧・ｍＡｓ値）ごとに所定の定数を別途定めて対応情報として保持しておくようにしてもよい。この場合、撮影プロトコルに指定された撮影部位とＸ線発生条件に対応する定数を対応情報から取得し、これに基づいてＶｓおよび／またはＶｒｅｆが変更される。

以上、検出部１０４における放射線の検出可能範囲の変更方法として、方法Ａ〜Ｃについて説明したが、検出可能範囲の変更方法は、これらに限られるものではない。また、上記では、グリッド１０３の装着時の制御設定値を基準としたが、グリッド１０３の非装着時の制御設定値を基準としてもよいことは明らかである。要は、グリッド１０３の装着時と非装着時とで、放射線の検出可能範囲を適切に異ならせることができればよい。また、上記ではグリッドの有無に基づいて、あるいは、グリッドの有無と撮影部位に基づいて検出部１０４の検出可能範囲を変更するか否かを判定したが、散乱線低減処理を実行するか否かに応じて、検出部１０４の検出可能範囲を変更するようにしてもよい。

また、上記の方法Ａ〜方法Ｃでは、グリッド１０３の一次放射線透過率（一次Ｘ線透過率Ｘｐ）に基づいて放射線の検出能範囲が変更されることを示した。これにより、着脱されるグリッドの特性に適した検出可能範囲の制御が実現される。また、方法Ａ〜方法Ｃにおいて、検出可能範囲を決定するためのパラメータと撮影部位との対応を示す対応情報を保持し、指定された撮影部位に対応付けられたパラメータに基づいて検出可能範囲を変更することを示した。このような対応情報を用いて検出可能範囲を変更することにより、撮影部位ごとに発生量が異なる散乱線に対応して検出可能範囲を調節することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、入力信号に散乱線の信号が加算される場合においても、散乱線の信号の分、飽和線量を上げ、適切な信号検出可能範囲を設定することができる。その結果、グリッドを使用せずに撮影した際においても、検出部の飽和による画像破壊の発生を防ぎつつコントラストの高い被写体画像を取得できる放射線撮影装置の提供が可能となる。

（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。

１００：放射線撮影装置、１０１：放射線発生部、１０２：被写体、１０３：グリッド、１０４：検出部、１０５：制御部、１０６：データ収集部、１０７：動作管理部、１０８：情報処理部、１０９：設定部、１１０：画像処理部、１１１：前処理部、１１２：散乱線低減処理部、１１３：診断用画像処理部、１１４：ＣＰＵバス、１１５：ＣＰＵ、１１６：メモリ、１１７：操作パネル、１１８：記憶部、１１９：表示部

Claims (17)

1. 放射線撮影装置であって、
   放射線を検出して画像データを出力する検出手段と、
   前記検出手段に、散乱線低減用のグリッドが装着されているか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段による判定結果に基づいて、前記検出手段による放射線の検出可能範囲を変更する変更手段と、を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記変更手段は、前記グリッドが装着されていると判定された場合に前記検出可能範囲を第１の範囲に設定し、前記グリッドが装着されていないと判定された場合に前記検出可能範囲を前記第１の範囲と異なる第２の範囲に設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記第２の範囲の上限である飽和線量が、前記第１の範囲の上限である飽和線量よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記変更手段は、前記グリッドが装着されていないと判定された場合に、さらに撮像部位に基づいて前記検出可能範囲の変更を行うか否かを決定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影装置。
5. 前記判定手段により前記グリッドが装着されていないと判定された場合に、散乱線低減処理を実行する実行手段をさらに備え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影装置。
6. 前記検出手段は、放射線を電気信号に変換する画素と、前記電気信号を増幅する積分増幅器と、前記積分増幅器の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部とを含み、
   前記変更手段は、前記積分増幅器の増幅率を変更する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影装置。
7. 前記変更手段は、前記積分増幅器の増幅率を制御するコンデンサの容量を変更することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影装置。
8. 前記変更手段は、前記グリッドが装着されていないと判定された場合、前記積分増幅器の感度を下げることを特徴とする請求項６または７に記載の放射線撮影装置。
9. 前記検出手段は、放射線を電気信号に変換する画素と、前記電気信号を増幅する積分増幅器と、前記積分増幅器の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部とを含み、
   前記変更手段は、前記Ａ／Ｄ変換部の入出力レンジを変更する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影装置。
10. 前記検出手段は、放射線を電気信号に変換する画素と、前記電気信号を増幅する積分増幅器と、前記積分増幅器の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部とを含み、
    前記変更手段は、前記画素における飽和線量を変更する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影装置。
11. 前記変更手段は、前記画素に印加されるバイアス電圧と前記積分増幅器の基準電圧との差の電圧を変更することを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮影装置。
12. 前記変更手段は、前記グリッドの一次放射線透過率に基づいて前記検出可能範囲を変更することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
13. 検出可能範囲を決定するためのパラメータと撮影部位との対応を示す対応情報を保持する保持手段をさらに備え、
    前記変更手段は、指定された撮影部位に対応付けられたパラメータに基づいて前記検出可能範囲を変更することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
14. 放射線撮影装置であって、
    放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像データを出力する検出手段と、
    前記画像データについて散乱線低減処理を実行するか否かを判定する判定手段と、
    前記散乱線低減処理を実行するか否かに応じて、前記検出手段による放射線の検出可能範囲を変更する変更手段と、を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
15. 放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像データを出力する放射線撮影方法であって、
    散乱線低減用のグリッドが装着されているか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程による判定結果に基づいて、放射線の検出可能範囲を変更する変更工程と、を有することを特徴とする放射線撮影方法。
16. 放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像データを出力する放射線撮影方法であって、
    前記画像データについて散乱線低減処理を実行するか否かを判定する判定工程と、
    前記散乱線低減処理を実行するか否かに応じて、放射線の検出可能範囲を変更する変更工程と、を有することを特徴とする放射線撮影方法。
17. コンピュータに、請求項１５又は請求項１６に記載された放射線撮影方法の各工程を実行させるためのプログラム。

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