JP2019141345A - 放射線撮像装置の制御装置、放射線撮像システム、および、放射線撮像システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像可能な複数の放射線撮像装置からの有意な放射線画像の選択の精度を向上させる。【解決手段】 放射線に基づく放射線画像を撮像するための撮像動作を行う放射線検出部を各々が含む複数の放射線撮像装置であって、第一の放射線撮像装置と、第一の放射線撮像装置の放射線検出部と感度が異なる放射線検出部を含む第二の放射線撮像装置と、を含む放射線撮像システムは、第一の放射線撮像装置の感度と第二の放射線撮像装置の感度の感度差を小さくするように、第一の放射線撮像装置及び第二の放射線撮像装置の少なくとも一方の感度を変更する設定を行う設定部と、変更する設定が行われた第一の放射線撮像装置及び第二の放射線撮像装置から出力された信号に基づいて、第一の放射線撮像装置及び第二の放射線撮像装置から選択された放射線撮像装置から放射線画像を取得する画像取得部と、を含む。【選択図】 図８

Description

本発明は、放射線を検出する放射線撮像装置の制御装置および放射線撮像システムに関する。

近年、照射された放射線に基づくデジタル放射線画像を生成する放射線撮像装置の普及により、放射線撮像システムのデジタル化が進んでいる。放射線撮像システムのデジタル化により、放射線撮像直後の画像確認が可能となり、これまでのフィルムやＣＲ装置を使用した撮像方法に比べてワークフローが大幅に改善され、早いサイクルで放射線撮像が行えるようになった。

このような放射線撮像システムでは、放射線撮像装置と、放射線撮像装置から放射線画像を受信して利用する撮像制御装置とを有し、放射線撮像装置で取得された放射線画像は、画像として外部の撮像制御装置へ送信される。ユーザが複数の放射線撮像装置から一つの放射線撮像装置を選択して放射線撮像を実行するような使用形態では、どの放射線撮像装置から画像を取得すればよいかを撮像制御装置に通知しておくことが必要である。そして、撮像制御装置は、通知された放射線撮像装置との通信により、画像を取得する。通知された放射線撮像装置とは異なる放射線撮像装置をユーザが使用した場合には、撮像制御装置は放射線画像を取得できなくなる。

特許文献１に記載の放射線撮像システムでは、複数の放射線撮像装置を撮像可能とし、撮像制御装置が複数の放射線撮像装置のすべてから放射線画像を取得し、有意な放射線画像を選択して用いる。

特開２０１１−１７７３４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の放射線撮像システムでは、撮像制御装置が誤った放射線撮像装置からの画像を選択してしまうおそれがある。本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、撮像可能な複数の放射線撮像装置からの有意な放射線画像の選択の精度を向上することを目的とする。

本発明の放射線撮像システムは、放射線発生装置から照射された放射線に基づく放射線画像を撮像するための撮像動作を行う放射線検出部を各々が含む複数の放射線撮像装置であって、第一の放射線撮像装置と、該第一の放射線撮像装置の放射線検出部と感度が異なる放射線検出部を含む第二の放射線撮像装置と、を含む前記複数の放射線撮像装置を備える放射線撮像システムであって、前記第一の放射線撮像装置の感度と前記第二の放射線撮像装置の感度の感度差を小さくするように、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置の少なくとも一方の感度を変更する設定を行う設定部と、前記設定部によって前記変更する設定が行われた前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から出力された信号に基づいて、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から選択された放射線撮像装置から放射線画像を取得する画像取得部と、を含むことを特徴とする。また、本発明の制御装置は、放射線発生装置から照射された放射線に基づく放射線画像を撮像するための撮像動作を行う放射線検出部を各々が含む複数の放射線撮像装置であって、第一の放射線撮像装置と、該第一の放射線撮像装置の放射線検出部と感度が異なる放射線検出部を含む第二の放射線撮像装置と、を含む複数の放射線撮像装置と通信する制御装置であって、前記第一の放射線撮像装置の感度と前記第二の放射線撮像装置の感度の感度差を小さくするように、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置の少なくとも一方の感度を変更する設定を行う設定部と、前記設定部によって前記変更する設定が行われた前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から出力された信号に基づいて、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から選択された放射線撮像装置から放射線画像を取得する画像取得部と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、撮像可能な複数の放射線撮像装置からの有意な放射線画像の選択の精度を向上することが可能となる。

放射線撮像システムの機能構成例を示すブロック図である。 撮像制御装置の内部構成の例を示すブロック図である。 放射線撮像装置の内部構成の例を示すブロック図である。 放射線撮像装置の模式的等価回路図の例である。 放射線撮像装置の画素構造の例を示す図である。 本発明の感度の変更を説明するための放射線線量と画素値の関係を表す図である。 複数の放射線撮像装置の動作の例を説明する図である。 放射線撮像の動作の例を示すフローチャートである。 放射線画像取得の動作の例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段として必須のものとは限らない。尚、本発明における放射線には、放射線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線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。

図１は放射線撮像システムの機能構成例を示した図である。本実施形態の放射線撮像システムは、放射線発生装置１０４と、放射線発生装置１０４から照射された放射線に基づき画像を生成する複数の放射線撮像装置と、これら複数の放射線撮像装置と通信する制御装置を有する。本実施形態では、制御装置の例として撮像制御装置１０１、複数の放射線撮像装置の例として第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３を示す。放射線発生装置１０４は、曝射スイッチ１０４１のオンに応じて、照射開始通知を使用可能なすべての放射線撮像装置に送信する。照射開始通知を受けた放射線撮像装置は、撮像動作（電荷の蓄積）を開始し、照射許可通知を放射線発生装置１０４に送信する。放射線発生装置１０４は、使用可能なすべての放射線撮像装置（本実施形態では第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３）からの照射許可通知を受けて放射線照射を実施する。この動作により、放射線発生装置１０４と、第一の放射線撮像装置１０２、第二の放射線撮像装置１０３との同期が実現される。撮像制御装置１０１は接続されている第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３と通信し、放射線撮像を制御する。また、撮像制御装置１０１は、放射線発生装置１０４と通信し、放射線発生装置１０４から放射線を照射した際の情報を取得する。なお、放射線撮像装置の台数は２つに限定されるものではなく、３つ以上でもよい。本実施形態では例として２つの放射線撮像装置を有する構成を説明する。

図２は撮像制御装置１０１の内部構造を示している。図２に示すように、撮像制御装置１０１において、制御部１０１１は、設定部１０１２、情報取得部１０１３、選択部１０１４、画像取得部１０１５、状態管理部１０１６を制御する。設定部１０１２は、第一の放射線撮像装置１０２及び第二の放射線撮像装置１０３の少なくとも一方の感度を変更する設定を行う。この設定は、第一の放射線撮像装置１０２の感度と第二の放射線撮像装置１０３の感度の感度差を小さくするように行われる。この設定を行うために、設定部１０１２は、具体的には、複数の放射線撮像装置（第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３）に感度変更情報を設定する。なお、感度変更情報は、後で詳細に説明する。情報取得部１０１３は、複数の放射線撮像装置のそれぞれから放射線画像に基づく撮像情報を取得する。なお、撮像情報は、放射線画像に基づいて作成される放射線画像よりもデータサイズが小さい情報であり、後で詳細に説明する。選択部１０１４は、情報取得部１０１３が取得した撮像情報に基づいて上記複数の放射線撮像装置から放射線画像を取得する１つの放射線撮像装置を選択する。画像取得部１０１５は、選択部１０１４が選択した１つの放射線撮像装置から放射線画像を取得する。状態管理部１０１６は、第一の放射線撮像装置１０２や第二の放射線撮像装置１０３と通信し、それぞれの状態の管理、制御を行う。

図３は、放射線撮像装置の内部構成の例として、第一の放射線撮像装置１０２の内部構造を示している。図３に示すように第一の放射線撮像装置１０２は、放射線検出部１０２１、撮像実行部１０２２、記憶部１０２３、撮像情報生成部１０２４、通信部１０２７、電源部１０２８を備える。放射線検出部１０２１は、放射線発生装置１０４から照射された放射線を検出し、それを電荷に変換して蓄積する機能を備える。読出回路１０２６は、放射線検出部１０２１からの電荷を積分増幅器等によって電圧に変換・増幅し、ＡＤ変換器によってアナログ信号をデジタル信号に変換し、画素値を出力する。記憶部１０２３は、撮像実行部１０２２の撮像動作により生成した放射線画像や、工場出荷時等に記憶された撮像装置の感度情報が記憶されており、読み書きが行える装置であり、たとえば、ＲＡＭなどの揮発性メモリがそれに該当する。ただし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でもよい。なお、感度情報は放射線撮像装置の感度に係る情報であり、詳細は後で説明する。撮像情報生成部１０２４は、記憶部１０２３に記憶された放射線画像に基づいて撮像情報を生成する機能を備える。感度変更情報通信部１０２７は、記憶部１０２３に記憶された放射線画像、あるいは、撮像情報生成部１０２４により生成された撮像情報を任意のタイミングで撮像制御部１０１へ送信する機能を備える。また、通信部１０２７は、撮像制御部１０１より通知された感度変更情報を撮像実行部１０２２に通知する機能を備える。撮像実行部１０２２は、設定部１０１２からの感度変更情報に基づいて、放射線検出部１０２１を制御して撮像動作を行い、生成した放射線画像を記憶部１０２３に記憶させる機能を備える。電源部１０２８は、第一の放射線撮像装置１０２の各部に電力を供給する回路を備える。第二の放射線撮像装置１０３も同様の機能構成を有する。

図４には、放射線検出部１０２１の構成例が示されている。放射線検出部１０２１は、画素アレイ１１２を備えている。画素アレイ１１２は、２次元アレイ状に複数配列された画素ＰＩＸ、複数の行駆動線Ｖｇ（Ｖｇ１〜Ｖｇ３）、バイアス線ＢＳ、および、複数の列信号線Ｓｉｇ（Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３）を有する。読出回路部１０２６は、画素アレイ１１２の複数の列信号線Ｓｉｇに現れる信号を出力する出力部１１３、および、出力部１１３から出力される信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１１０を有する。撮像実行部１０２２は、画素アレイ１１２を駆動する駆動回路１１４、および、Ｓ各部に制御信号（クロック信号等）を供給する制御部１１７を備えている。なお、図３では、記載の簡単化のために、画素アレイ１１２は、３行×３列の画素ＰＩＸで構成されているが、実際には、より多くの画素ＰＩＸが配列されうる。一例において、放射線検出部１０２１は、１７インチの寸法を有し、約３０００行×約３０００列の画素ＰＩＸを有しうる。

各画素ＰＩＸは、放射線を検出する変換素子Ｃと、変換素子Ｃと列信号線Ｓｉｇ（複数の列信号線Ｓｉｇのうち変換素子Ｃに対応する列信号線Ｓｉｇ）とを接続するスイッチＳＷとを含む。変換素子Ｃは、それに入射した放射線の量に対応する信号を列信号線Ｓｉｇに出力する。変換素子Ｃは、例えば、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ＭＩＳ型フォトダイオードを含みうる。あるいは、変換素子Ｃは、ＰＩＮ型フォトダイオードを含みうる。変換素子Ｃは、放射線を直接に電気信号に変換する直接型として構成されてもよいし、シンチレータによって放射線を光に変換した後に、光電変換素子によって光を電気信号に変換して検出する間接型として構成されてもよい。間接型においては、シンチレータが複数の画素ＰＩＸによって共有されうる。

スイッチＳＷは、例えば、制御端子（ゲート）と２つの主端子（ソース、ドレイン）とを有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのトランジスタで構成されうる。変換素子Ｃは、２つの主電極を有し、変換素子Ｃの一方の主電極は、スイッチＳＷの２つの主端子のうちの一方に接続され、変換素子の他方の主電極は、共通のバイアス線ＢＳを介してバイアス電源１１９に接続されている。バイアス電源１１９は、電源部１０２８に含まれており、バイアス電圧ＶＳを発生する。第１行の画素ＰＩＸは、スイッチＳＷの制御端子がゲート線（行駆動線）Ｖｇ１に接続され、第２行の画素ＰＩＸは、スイッチＳＷの制御端子がゲート線Ｖｇ２に接続され、第３行の画素ＰＩＸは、スイッチＳＷの制御端子がゲート線Ｖｇ３に接続されている。ゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３には、駆動回路１１４によってゲート信号が供給される。

第１列の画素ＰＩＸは、スイッチＳＷの１つの主端子が第１列の列信号線Ｓｉｇ１に接続されている。第２列の画素ＰＩＸは、スイッチＳＷの１つの主端子が第２列の列信号線Ｓｉｇ２に接続されている。第３列の画素ＰＩＸは、スイッチＳＷの１つの主端子が第３列の列信号線Ｓｉｇ３に接続されている。各列信号線Ｓｉｇ（Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３・・・）は、容量ＣＣを有する。

出力部１１３は、１つの列信号線Ｓｉｇに１つの列増幅部ＣＡが対応するように複数の列増幅部ＣＡを有する。各列増幅部ＣＡは、例えば、積分増幅器１０５、可変増幅器１２０、サンプルホールド回路１０７、バッファ回路１０６を含みうる。積分増幅器１０５は、それに対応する列信号線Ｓｉｇに現れた信号を増幅する。積分増幅器１０５は、例えば、演算増幅器と、該演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に並列に接続された積分容量およびリセットスイッチとを含みうる。該演算増幅器の非反転入力端子には、基準電位Ｖｒｅｆが供給される。該リセットスイッチをオンさせることによって該積分容量がリセットされるとともに列信号線Ｓｉｇの電位が基準電位Ｖｒｅｆにリセットされる。該リセットスイッチは、撮像実行部１０２２から供給されるリセットパルスによって制御されうる。

可変増幅器１２０は、積分増幅器１０５からの設定された増幅率で増幅する。サンプルホールド回路１０７は、可変増幅器１２０からの信号をサンプルホールドする。サンプルホールド回路１０７は、例えば、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うる。バッファ回路１０６は、サンプルホールド回路１０７からの信号をバッファリング（インピーダンス変換）して出力する。該サンプリングスイッチは、撮像実行部１０２２から供給されるサンプリングパルスによって制御されうる。

出力部１１３はまた、複数の列信号線Ｓｉｇのそれぞれに対応するように設けられた複数の列増幅部ＣＡからの信号を所定の順序で選択して出力するマルチプレクサ１０８を含む。マルチプレクサ１０８は、例えば、シフトレジスタを含み、該シフトレジスタは、制御部１１７から供給されるクロック信号に従ってシフト動作を行い、該シフトレジスタによって複数の列増幅部ＣＡからの１つの信号が選択される。出力部１１３はまた、マルチプレクサ１０８から出力される信号をバッファリング（インピーダンス変換）するバッファ１０９を含む。読出回路部１０２６は、この出力部１１３と、バッファ１０９から出力される信号であるアナログ信号をデジタル信号にアナログデジタル変換するＡＤ変換器１１０と、を含みうる。ＡＤ変換器１１０の出力、即ち、放射線画像データは、記憶部１０２３に供給され、通信部１０２７を介して撮像制御装置１０１に送信されうる。

電源部１０２８は、図３に示す増幅回路の基準電源１１１、バイアス電源１１９を含む。基準電源１１１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１１９は、図３に示すバイアス配線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を供給すると共に、バイアス配線ＢＳに供給した電流量の時間変動を含む電流情報を出力する。本実施形態では、電流情報を出力する回路として、オペアンプと抵抗からなる電流−電圧変換回路１１５と、前記電流−電圧変換回路の出力電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換回路１１０と、を用いたが、この構成に限定されるものではない。例えば、シャント抵抗を用いた電流−電圧変換回路を用いてもよい。また、電流電圧変換回路の出力電圧をそのまま出力してもよい。さらには、バイアス配線ＢＳに供給した電流量に対応する物理量を出力してもよい。

図５には、１つの画素ＰＩＸの断面構造の一例が模式的に示されている。以下、図３に示された例について説明する。画素ＰＩＸは、ガラス基板等の絶縁性基板１０の上に形成される。画素ＰＩＸは、絶縁性基板１０の上に、第１の導電層１１、第１の絶縁層１２、第１の半導体層１３、第１の不純物半導体層１４および第２の導電層１５を有する。第１の導電層１１は、スイッチＳＷを構成するトランジスタ（例えばＴＦＴ）のゲートを構成する。第１の絶縁層１２は、第１の導電層１１を覆うように配置され、第１の半導体層１３は、第１の絶縁層１２を介して第１の導電層１１のうちゲートを構成する部分の上に配置されている。第１の不純物半導体層１４は、スイッチＳＷを構成するトランジスタの２つの主端子（ソース、ドレイン）を構成するように第１の半導体層１３の上に配置されている。第２の導電層１５は、スイッチＳＷを構成するトランジスタの２つの主端子（ソース、ドレイン）にそれぞれ接続された配線パターンを構成している。第２の導電層１５の一部は、列信号線Ｓｉｇを構成し、他の一部は、変換素子ＣとのスイッチＳＷとを接続するための配線パターンを構成している。

画素ＰＩＸは、更に、第１の絶縁層１２および第２の導電層１５を覆う層間絶縁膜１６を有し、層間絶縁膜１６には、第２の導電層１５（スイッチＳＷ）と接続するためのコンタクトプラグ１７が設けられている。画素ＰＩＸは、更に、層間絶縁膜１６の上に配置された変換素子Ｃを含む。図３に示された例では、変換素子Ｃは、放射線を光に変換するシンチレータ層２５を含む間接型の変換素子として構成されている。変換素子Ｃは、層間絶縁膜１６の上に積層された第３の導電層１８、第２の絶縁層１９、第２の半導体層２０、第２の不純物半導体層２１、第４の導電層２２、保護層２３、接着層２４およびシンチレータ層２５を有する。第３の導電層１８、第２の絶縁層１９、第２の半導体層２０、第２の不純物半導体層２１、第４の導電層２２、保護層２３、接着層２４およびシンチレータ層２５は、変換素子Ｃを構成している。

第３の導電層１８、第４の導電層２２は、それぞれ、変換素子Ｃを構成する光電変換素子の下部電極、上部電極を構成する。第４の導電層２２は、例えば、透明材料で構成される。第３の導電層１８、第２の絶縁層１９、第２の半導体層２０、第２の不純物半導体層２１、第４の導電層２２は、該光電変換素子としてのＭＩＳ型センサを構成している。第２の不純物半導体層２１は、例えば、ｎ型の不純物半導体層で形成される。シンチレータ層２５は、例えば、ガドリニウム系の材料、または、ＣＳＩ（ヨウ化セシウム）の材料で構成されうる。

変換素子Ｃは、入射した放射線を直接に電気信号（電荷）に変換する直接型の変換素子として構成されてもよい。直接型の変換素子Ｃとしては、例えば、アモルファスセレン、ガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等を主材料とする変換素子を挙げることができる。変換素子Ｃは、ＭＩＳ型に限定されず、例えば、ｐｎ型やＰＩＮ型のフォトダイオードでもよい。

図４に示された例では、画素アレイ１１２が形成された面に対する正投影において、複数の列信号線Ｓｉｇのそれぞれが複数の画素ＰＩＸの一部と重なっている。このような構成は、各画素ＰＩＸの変換素子Ｃの面積を大きく点で有利であるが、一方で、列信号線Ｓｉｇと変換素子Ｃとの間の容量結合が大きくなるという点で不利である。変換素子Ｃに放射線が入射し、変換素子Ｃに電荷が蓄積されて下部電極としての第３の導電層１８の電位が変化したとき、列信号線Ｓｉｇと変換素子Ｃとの間の容量結合によって列信号線Ｓｉｇの電位も変化する。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、放射線検出部に曝射される放射線の強さと、それに伴う放射線検出部が出力する画素値の関係を表した図である。放射線検出部は、各画素ＰＩＸの変換素子Ｃから発生される暗電荷により、Ｎレベルの画素値を出力しうる。診断画像を生成する際には、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。図６（ａ）に示す２本のグラフｘとｙは、それぞれ第一の放射線撮像装置１０２、第二の放射線撮像装置１０３の入力−出力特性を表しており、２つの放射線撮像装置は感度が異なっている。第一の放射線撮像装置１０２の放射線検出部の感度と第二の放射線撮像装置１０３の放射線検出部の感度が異なることに起因する。ここでいう感度の違いとは、たとえば前述のシンチレータ層２５の材料が異なるために発生する。ｘは、例えば、ＣＳＩ（ヨウ化セシウム）の材料であり、ｙはガドリニウム系の材料である。発光量は、同じ量の放射線を受けた場合に、ヨウ化セシウム＞ガドリニウムという特性を持つ。従ってグラフｘの傾きはｙに対して大きくなる。本実施例のように、２つの放射線撮像装置を用い、かつ上記のように変換素子Ｃの感度が異なっていた場合、単純に画素値の大小比較ができなくなり、有意な放射線撮像装置を選択しにくくなる。例えば、同じ出力が得られた場合に、本来は第二の放射線撮像装置の方が多く放射線を受けているにもかかわらず、判断できない。また、放射線の量がｍを超えた場合、第一の放射線撮像装置１０２はそのＡＤ変換器１１０の入力範囲を超える場合がある。そのような場合、第一の放射線撮像装置１０２からの信号は飽和レベルＴに張り付いてしまう。このような状態においても、２つの放射線撮像装置の画素値の大小が判断しにくくなり、有意な放射線撮像装置を選択しにくい。

そこで、第一の放射線撮像装置１０２の感度と第二の放射線撮像装置１０３の感度の感度差を小さくするように、第一の放射線撮像装置１０２及び第二の放射線撮像装置１０３の少なくとも一方の感度を変更する。より好ましくは、第一の放射線撮像装置１０２の感度と第二の放射線撮像装置１０３の感度とを揃えるように、第一の放射線撮像装置１０２及び第二の放射線撮像装置１０３の少なくとも一方の感度を変更する。図６（ｂ）のグラフｚは、２つの放射線撮像装置の感度を揃えた際の入射する放射線に対する放射線検出部が出力する画素値の変化である。感度を揃えることによって、２つの放射線撮像装置の画素値の大小比較が可能となる。すなわち、画像取得部１０１５が、設定部によって変更する設定が行われた第一の放射線撮像装置１０２及び第二の放射線撮像装置１０３から出力された信号に基づいて、選択された放射線撮像装置から放射線画像を取得すればよい。なお、ここでは、第一及び第二の放射線撮像装置の感度をいずれもグラフｚに揃えるように変更する例を示したが、本発明はそれに限定されるものではなく、いずれか一方を他方の感度に揃えるように、いずれか一方のみ感度を変更するように設定を行ってもよい。

次に、感度を変更する方法の一つを説明する。図７は、読出回路部１０２６に含まれる積分増幅器１０５の構成例を示す。積分増幅器１０５の入力端の一方は、列信号線Ｓｉｇと接続され、入力端の他方は、基準電源（Ｖｒｅｆ）に接続される。出力端と入力端の一方の間には、フィードバック容量（Ｃｆ）とフィードバック容量の両端をショートするスイッチ（ＳＷ＿ＲＳＴ）が接続される。積分増幅器１０５は、フィードバック容量Ｃｆの容量値によって、ゲイン（増幅率）が決定される。図７に示す積分増幅器１０５では、複数のフィードバック容量を持ち、フィードバック容量の容量値を切り換えることができる。図７の場合、Ｃｆ１がローゲイン、Ｃｆ２がミドルゲイン、Ｃｆ３がハイゲインである。感度の変更の制御としては、例えば、第一及び第二の放射線撮像装置のそれぞれは、初期状態ではＣｆ２に設定されている。撮像制御装置１０１の設定部１０１２からの感度変更情報に基づいて、第一の放射線撮像装置の撮像実行部１０２２はＣｆ１に、第二の放射線撮像装置の撮像実行部１０２２はＣｆ３に、それぞれ設定する。以上の動作によって、図６（ｂ）のグラフｚのように２つの放射線撮像装置の感度を揃えることができる。なお、ここでは、積分増幅器の増幅率を変更することによって放射線撮像装置の感度を変更する例を用いて説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、電源部１０２８にバイアス電圧ＶＳを可変可能なバイアス電源１１９を用いて、変換素子に供給されるバイアス電圧ＶＳを変更することにより、放射線撮像装置の感度を変更してもよい。この例であっても、少なくとも一方の放射線撮像装置に対して変更する制御でもよい。

次に、図８を用いて、放射線撮像の準備から放射線撮像を実施するまでの動作の一例を説明する。図８は、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３により、放射線撮像の準備から放射線撮像を実施するまでの動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１で、撮像制御装置１０１の情報取得部１０１３は、使用可能なすべての放射線撮像装置に対し感度情報を取得する。ここで、感度情報とは、放射線撮像装置の感度に係る情報であり、例えば、所定線量の放射線が照射された際のキャリブレーションデータ（感度補正用の画像データ）の平均値等が用いられ得る。なお、感度情報として平均値に限定されるものではなく、他の統計情報、たとえば、キャリブレーションデータの最大値、中央値、分散値などが用いられてもよい。あるいは隣接する画素同士の画素値の差分の最大値や、画素値の最大値と最小値の幅などの統計情報でもよい。また、算出する統計情報は２つ以上あってもよい。本実施形態では、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３が使用可能な放射線撮像装置である。

ステップＳ１０２で、撮像制御装置１０１の設定部１０１２は、ステップＳ１０１で得た各放射線撮像装置の感度情報に基づき、各放射線撮像装置の感度の特性が同等となるように、感度変更情報を設定する。ここで、感度変更情報は、各放射線撮像装置の感度をどの程度変更させるかに関する情報である。例えば、第一の放射線撮像装置１０２の感度をＸ、第二の放射線撮像装置１０３の感度をＹ、処理後に揃えられる目標の感度をＺとする。第一の放射線検出装置１０２に対する感度変更情報はＺ／Ｘと設定され、第二の放射線撮像装置１０３に対する感度変更情報はＺ／Ｙと設定され得る。第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３に対し読出回路部１０２６の積分増幅器の増幅率を変更する変更指示として感度変更情報を送信する。

ステップＳ１０３で、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３は、通信部１０２７を介して受信した感度変更情報に基づいて撮像実行部１０２２が読出回路部１０２６の積分増幅器の増幅率を変更する設定を行う。これにより、第一の放射線撮像装置１０２の感度と第二の放射線撮像装置１０３の感度の感度差を小さくするように、第一の放射線撮像装置１０２及び第二の放射線撮像装置１０３の少なくとも一方の感度が変更される。

ステップＳ１０４で、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３は待機状態となる。待機状態において、放射線撮像装置は撮像制御装置１０１との通信が確立される。

ステップＳ１０５で、撮像制御装置１０１の状態管理部１０１６は第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３に対し、撮像可能な状態へと遷移するための遷移指示を送信する。

ステップＳ１０６で、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３は、撮像制御装置１０１からの遷移指示に応じて撮像可能状態へと遷移し、撮像可能状態へ遷移したことを撮像制御装置１０１に通知する。

ステップＳ１０７で、第一の放射撮像装置および第二の放射線撮像装置は、放射線発生装置１０４と同期をとり、放射線撮像を実施する。

ステップＳ１０８で、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３は、それぞれ放射線撮像を実施したことを撮像制御装置１０１に通知する。

図９は、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３による放射線撮像の実施後から、撮像制御装置１０１が放射線画像を取得するまでの動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１で、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３の撮像情報生成部１０２４は、生成した放射線画像の画素値の統計情報を撮像情報として算出し、記憶部１０２３に設定する。ここでは、撮像情報である統計情報の一例として画素値の平均値（以下、画素平均値）を用いるものとする。なお、撮像情報である統計情報はこれに限定されるものではなく、感度変更情報と比較可能な情報であればよく、たとえば、画素値の最大値、中央値、分散値などが用いられてもよい。あるいは隣接する画素同士の画素値の差分の最大値や、画素値の最大値と最小値の幅などの統計情報でもよい。また、算出する統計情報は２つ以上あってもよい。なお、画素値は、輝度値であっても濃度値であってもよい。

ステップＳ２０２で、撮像制御装置１０１（情報取得部１０１３）は、第一の放射線撮像装置１０２と第二の放射線撮像装置１０３から、ステップＳ２０１で算出された画素平均値を取得する。

ステップＳ２０３で、撮像制御装置１０１（選択部１０１４）は、ステップＳ２０２で取得した画素平均値を比較し、最も大きい画素平均値を提供した放射線撮像装置を選択する。なお、上記では、最も大きい画素平均値を提供した放射線撮像装置を選択する構成を示したが、これに限定されるものではない。たとえば、予め設定した閾値に最も近い統計情報を提供した放射線撮像装置が選択されるようにしてもよい。また、複数の統計情報の比較により放射線撮像装置が選択されるようにしてもよい。複数の統計情報の比較としては、たとえば、「画素平均値」と「画素値の最大値と最小値の幅」の組み合わせを用いることが挙げられる。この場合、基本的には「画素平均値」で判定し、平均値にあまり差が表れない場合には、「画素値の最大値と最小値の幅」を利用して判定する。例えば照射領域を狭めて照射した場合では、放射線画像間において画素平均値に差が表れにくくなるので、「画素値の最大値と最小値の幅」を加味して有意な放射線画像を提供する放射線撮像装置を選択する。もちろんこのような例に限られるものではなく、たとえば、通常は「画素値の最大値と最小値の幅」を参照して放射線撮像装置を選択し、有意な差が出ない場合に、「画素平均値」を加味して放射線撮像装置を選択するようにしてもよい。この方法は、たとえば、何らかのノイズ等により放射線画像間で「画素値の最大値と最小値の幅」に差が出ないような場合に有効である。もちろん、他の統計情報の組み合わせが用いられてもよい。また、比較した結果が同等で一つの放射線撮像装置を選択することができない場合、放射線撮像を実施したことを先に通知してきた放射線撮像装置を選択するようにしてもよい。もしくは、ステップＳ１０１で得たシンチレータ層２５の情報によって、高感度のシンチレータ層２５を持つ撮像装置を選択し、よりノイズの影響の少ない撮像装置からの情報を得るようにしてもよい。

ステップＳ２０４で、撮像制御装置１０１（画像取得部１０１５）は、ステップＳ２０３で選択した放射線撮像装置（ここでは第一の放射線撮像装置１０２とする）から放射線画像を取得する。すなわち、撮像制御装置１０１は、第一の放射線撮像装置１０２に対して画像を要求し、第一の放射線撮像装置１０２の通信部１０２７は、撮像制御装置１０１からの画像の要求に応じて放射線画像を撮像制御装置１０１へ送信する。

以上のように、複数の放射線撮像装置を撮像可能状態として放射線撮像を実施するシステムにおいて、撮像制御装置１０１は放射線画像に基づいた撮像情報（たとえば、画素平均値）を基に放射線画像を取得する放射線撮像装置を選択する。ここで、撮像制御装置１０１は、接続されている複数の放射線撮像装置の感度が揃っている状態で、放射線画像を撮像した放射線撮像装置を選択できる。そのため、すべての放射線撮像装置から撮像した放射線画像のみに基づく撮像情報（たとえば画素平均値）の比較をより正確に行うことができる。したがって、再撮像による無効な被ばくを与える恐れを軽減しつつ、有意な放射線画像の取得が行える放射線撮像システムが実現できる。

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。

１０１ 撮像制御装置
１０２ 第一の放射線撮像装置
１０３ 第二の放射線撮像装置
１０４ 放射線発生装置
１０１１ 制御部
１０１２ 設定部
１０１３ 情報取得部
１０１４ 選択部
１０１５ 画像取得部
１０１６ 状態管理部
１０２１ 放射線検出部
１０２２ 撮像実行部
１０２３ 記憶部
１０２４ 撮像情報生成部
１０２６ 読出回路部
１０２７ 通信部
１０２８ 電源部

Claims (13)

1. 放射線発生装置から照射された放射線に基づく放射線画像を撮像するための撮像動作を行う放射線検出部を各々が含む複数の放射線撮像装置であって、第一の放射線撮像装置と、該第一の放射線撮像装置の放射線検出部と感度が異なる放射線検出部を含む第二の放射線撮像装置と、を含む前記複数の放射線撮像装置を備える放射線撮像システムであって、
   前記第一の放射線撮像装置の感度と前記第二の放射線撮像装置の感度の感度差を小さくするように、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置の少なくとも一方の感度を変更する設定を行う設定部と、
   前記設定部によって前記変更する設定が行われた前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から出力された信号に基づいて、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から選択された放射線撮像装置から放射線画像を取得する画像取得部と、
   を含むことを特徴とする放射線撮像システム。
2. 前記放射線検出部は、放射線を電荷に変換する変換素子を含む画素が２次元アレイ状に複数配列された画素アレイを含み、
   前記放射線撮像装置は、前記画素アレイから前記電荷に基づく信号を読み出す読出回路部と、前記変換素子にバイアス電圧を供給するバイアス電源と、前記画素アレイと、を制御して前記放射線検出部に前記撮像動作を実行させる撮像実行部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像システム。
3. 前記読出回路部は、前記電荷に基づく信号を増幅して読み出す増幅器と、前記増幅器で増幅された信号をアナログデジタル変換して前記放射線画像を出力するＡＤ変換器と、を含み、
   前記設定部は、前記第一の放射線撮像装置の増幅器及び前記第二の放射線撮像装置の増幅器の少なくとも一方の増幅率を変更する設定を行うことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
4. 前記設定部は、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置のバイアス電圧の少なくとも一方を変更する設定を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記複数の放射線撮像装置と通信する制御装置を更に含み、
   前記制御装置は、前記設定部及び前記画像取得部を含む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像システム。
6. 前記放射線撮像装置は、当該放射線撮像装置の感度に係る情報である感度情報が記憶された記憶部を更に含み、
   前記制御装置は、前記第一の放射線撮像装置の記憶部及び前記第二の放射線撮像装置の記憶部から夫々の感度情報を取得する情報取得部を更に含み、
   前記設定部は、前記情報取得部で取得された感度情報に基づいて、前記変更する設定を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像システム。
7. 前記変換素子は、放射線を光に変換するシンチレータと、前記光を電荷に変換する光電変換素子と、を含み、
   前記感度情報は、前記シンチレータに関する情報であることを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像システム。
8. 前記シンチレータに関する情報は、前記シンチレータの材料に関する情報であることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像システム。
9. 前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置はそれぞれ、前記放射線画像よりもデータサイズが小さい撮像情報を生成する生成部と、該撮像情報を送信する通信部と、を含むことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
10. 前記制御装置は、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から前記撮像情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部によって取得された前記撮像情報に基づいて前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から放射線画像を取得する放射線撮像装置を選択する選択部と、を更に含み、
    前記画像取得部は、前記選択部によって選択された放射線撮像装置から放射線画像を取得することを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像システム。
11. 前記設定部は、前記第一の放射線撮像装置の感度と前記第二の放射線撮像装置の感度とを揃えるように、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置の少なくとも一方の感度を変更する設定を行う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システム。
12. 放射線発生装置から照射された放射線に基づく放射線画像を撮像するための撮像動作を行う放射線検出部を各々が含む複数の放射線撮像装置であって、第一の放射線撮像装置と、該第一の放射線撮像装置の放射線検出部と感度が異なる放射線検出部を含む第二の放射線撮像装置と、を含む前記複数の放射線撮像装置と通信する制御装置であって、
    前記第一の放射線撮像装置の感度と前記第二の放射線撮像装置の感度の感度差を小さくするように、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置の少なくとも一方の感度を変更する設定を行う設定部と、
    前記設定部によって前記変更する設定が行われた前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から出力された信号に基づいて、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から選択された放射線撮像装置から放射線画像を取得する画像取得部と、
    を含むことを特徴とする制御装置。
13. 放射線発生装置から照射された放射線に基づく放射線画像を撮像するための撮像動作を行う放射線検出部を各々が含む複数の放射線撮像装置であって、第一の放射線撮像装置と、該第一の放射線撮像装置の放射線検出部と感度が異なる放射線検出部を含む第二の放射線撮像装置と、を含む前記複数の放射線撮像装置を備える放射線撮像システムの制御方法であって、
    前記第一の放射線撮像装置の感度と前記第二の放射線撮像装置の感度の感度差を小さくするように、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置の少なくとも一方の感度を変更する設定を行うステップと、
    前記設定部によって前記変更する設定が行われた前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から出力された信号に基づいて、前記第一の放射線撮像装置及び前記第二の放射線撮像装置から選択された放射線撮像装置から放射線画像を取得するステップと、
    を含むことを特徴とする制御方法。

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