JP2022165648A - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置の制御方法 - Google Patents

放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 複数の無線通信用のアンテナから使用するアンテナを選択し得る放射線撮像装置において好適なタイミングでの選択制御が可能な放射線撮像装置を提供する。【解決手段】 データ処理装置113から撮像部203が撮像を行うための制御データの受信、及び、放射線画像データのデータ処理装置113への送信、の少なくとも一方を無線通信にて行うための複数のアンテナと、複数のアンテナから使用するアンテナの選択を行う選択部402と、選択部402の制御を行う制御部201と、を有する放射線撮像装置100であって、制御部201は、撮像部203による撮像が行われる期間に選択部402によるアンテナの選択が行われないように、アンテナの選択の制限を行う。【選択図】 図1

Description

本発明は、放射線撮像装、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置の制御方法に関する。
照射された放射線に基づくデジタル放射線画像を撮像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、放射線撮像直後に画像の確認が可能となり、従来のフィルムを用いた撮像やCR装置を使用した撮像に比べてワークフローが大幅に改善されている。近年、無線通信が可能な放射線撮像装置により、放射線撮像装置の利便性が更に向上している。
このような無線通信可能な放射線撮像装置において、特許文献1にあるように、複数の無線通信用のアンテナを搭載し、より良い無線通信状態を確保可能な放射線撮像装置が検討されている。特許文献1では、複数の無線通信用のアンテナの各々の通信強度の測定結果に基づいて、複数の無線通信用のアンテナから使用するアンテナを選択し得る放射線撮像装置が開示されている。
特開2010-243486号公報
しかしながら、特許文献1では、複数の無線通信用のアンテナから使用するアンテナの選択を行うタイミングについては、言及されていない。そのようなアンテナの選択を行うタイミングについては、検討の余地がある。
そこで、本発明では、複数の無線通信用のアンテナから使用するアンテナを選択し得る放射線撮像装置において好適なタイミングでの選択制御が可能な放射線撮像装置を提供することを目的とする。
本発明に係る放射線撮像装置は、照射された放射線に応じた放射線画像データの撮像を行う撮像部と、データ制御装置から前記撮像部が前記撮像を行うための制御データの受信、及び、前記放射線画像データの前記データ処理装置への送信、の少なくとも一方を無線通信にて行うための複数のアンテナと、前記複数のアンテナから使用するアンテナの選択を行う選択部と、前記選択部の制御を行う制御部と、を有する放射線撮像装置であって、前記制御部は、前記撮像部による前記撮像が行われる期間に前記選択部による前記選択が行われないように、前記選択部による前記選択の制限を行うことを特徴とする。
本発明により、複数の無線通信用のアンテナから使用するアンテナを選択し得る放射線撮像装置において好適なタイミングでの選択制御が可能な放射線撮像装置を提供することが可能となる。
放射線撮像システムの例を説明する概念的ブロック図である。 放射線撮像装置の例を説明する概念的ブロック図である。 放射線撮像装置の撮像部の例を説明する概念的ブロック図である。 放射線撮像装置の無線通信部の例を説明する概念的ブロック図である。 第1実施形態に係る制御を説明するためのフロー図である。 第1実施形態に係る制御を説明するためのタイミングチャートである。 第1実施形態に係る制御を説明するためのタイミングチャートである。 第2実施形態に係る制御を説明するためのフロー図である。 第2実施形態に係る制御を説明するためのタイミングチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。なお、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い。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。また、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。
(第1実施形態)
図1を用いて、第1実施形態に係る放射線撮像システムの構成例を説明する。放射線撮像システム1は、放射線撮影室111に備えられ得る。放射線撮像装置100を移動し、放射線撮影室111内で使用する。放射線撮像システム1は、放射線撮像装置100、無線アクセスポイント112(AP1)、コンソール113、放射線発生装置114、中継器115、放射線準備要求スイッチ116、放射線照射要求スイッチ117、及び、電源供給装置118を含む。コンソール113は、データ処理装置に相当し、AP1と放射線撮像装置100を制御し得るものである。中継器115は、放射線撮像装置100と放射線発生装置114のタイミングを調整し得る。放射線準備要求スイッチ116は、放射線発生装置114に対し放射線照射準備開始要求の指示を行い得る。放射線照射要求スイッチ117は、放射線発生装置114に対し放射線照射指示を行い得る。放射線準備要求スイッチ116と放射線照射要求スイッチ117は2段階スイッチであり、必ず放射線照射要求スイッチ117の前に放射線準備要求スイッチ116が押下されることになる。また、電源供給装置118は、放射線撮像装置100に電源を供給する。電源供給装置118は、電源供給だけでなく、有線通信可能なインターフェースを持ち、放射線撮像装置100と各通信機器の通信の中継を行い得る。放射線撮像装置100は、バッテリによる動作又は電源供給装置118による外部給電による動作が可能である。また、放射線撮像装置100は、AP1を介して無線通信にてコンソール113に放射線画像データの送信を行い得る。
次に、図2を用いて放射線撮像装置100の構成例を説明する。放射線撮像装置100は、制御部201、電源部202、撮像部203、及び、無線通信部204を含む。撮像部203は、照射された放射線に応じた放射線画像データの撮像を行い得る。撮像部203は、FPGAのような論理回路と画素アレイとその周辺回路を含むものであり、詳細な構成は後に説明する。無線通信部204は、コンソール113から撮像部203が撮像を行うための制御データの受信、及び、放射線画像データのコンソール113への送信、の少なくとも一方を無線通信にて行い得る。無線通信部204は、詳細な構成は後で説明するが、複数のアンテナを有してその複数のアンテナから使用するアンテナを選択する選択制御が可能な構成となっている。制御部201は、CPUおよびその周辺回路であるフラッシュやDRAM等のメモリ類や有線の通信インターフェースなどで構成され、撮像部203や無線通信部204の制御や外部との通信などを行う。電源部202は、制御部201、撮像部203、及び、無線通信部205に電源を供給する。
次に、図3を用いて撮像部203の構成とその動作について説明する。撮像部300は、画素アレイ310、駆動回路320、及び、読出回路330を含む。画素アレイ310は、複数の行および複数の列を構成するように2次元アレイ状に配列された複数の画素311を含む。複数の画素311の各々は、変換素子312とスイッチ素子313とを備える。変換素子312は、入射した放射線を電気信号に変換する。変換素子312は、放射線を可視光に変換するシンチレータと、可視光を電気信号に変換する光電変換素子とによって構成されてもよい。また、変換素子312は、放射線を直接電気信号に変換する素子であってよい。スイッチ素子313は、変換素子312に蓄積された電気信号を信号線314に転送する。スイッチ素子313は、例えばTFTのようなトランジスタが用いられ得る。スイッチ素子313は、制御端子を有しており、制御端子にオン電圧が供給されたことに応じてオン、すなわち導通状態となる。また制御端子にオフ電圧が供給されたことに応じてオフ、すなわち非導通状態となる。変換素子312の一方の端子にはバイアス線316を介して電源部202からバイアス電圧が供給される。変換素子312の他方の端子はスイッチ素子313を介して信号線314に電気的に接続される。スイッチ素子313の制御端子は駆動線315に接続される。画素アレイ310には、それぞれ行方向(図3では横方向)に延びた複数の駆動線315が列方向(図3では縦方向)に並んで配される。各駆動線315には、同一の行に含まれる画素311のスイッチ素子313の制御端子が共通に接続される。また、画素アレイ310には、それぞれ列方向に延びた複数の信号線314が行方向に並んで配される。各信号線314には、同一の列に含まれる画素311のスイッチ素子313の一方の主端子が共通に接続される。
駆動回路320は、制御部201から供給される制御信号に従って、画素アレイ310を駆動する。具体的に、駆動回路320は、駆動線315を通じて、各スイッチ素子313の制御端子に駆動信号を供給する。駆動回路320は、駆動信号をオン電圧にすることによってスイッチ素子313をオンにし、駆動信号をオフ電圧にすることによってスイッチ素子313をオフにする。スイッチ素子313がオンになると、変換素子312に蓄積された電気信号が信号線314に転送される。
読出回路330は、制御部201に含まれ売る制御手段340から供給される制御信号に従って、画素アレイ310から電気信号を読み出し、この電気信号に基づく放射線画像データの出力を行う。出力された放射線画像データは、補正処理部350に供給する。読出回路330は、増幅回路・サンプルホールド回路331、マルチプレクサ332、アンプ333、及び、A/D変換器334を含む。増幅回路・サンプルホールド回路331は、変換素子312から読み出された電気信号を増幅し、画素行単位にサンプリングして保持する。マルチプレクサ332は、増幅回路・サンプルホールド回路331に保持された1行分の画素の電気信号を順に取り出してアンプ333に供給する。アンプ333は、供給された電気信号を増幅してA/D変換器334に供給する。A/D変換器334は、供給されたアナログの電気信号をデジタル信号(上述した放射線画像データに相当)に変換して補正処理部350に供給する。
補正処理部350は、放射線画像データから放射線を照射せずに画素アレイ310から取得したオフセット画像データを減算するオフセット正を行い、不要なオフセット成分を除去した放射線画像データを得ることができる。
なお、駆動回路320および読出回路330は、FPGAやCPLDなどのプログラマブルな論理回路や専用のICなどと、それらを実装するプリント回路基板などにより構成され得る。
次に、図4を用いて無線通信部204の構成について説明する。無線通信部204は、無線通信処理部401、選択部402、第1アンテナ403、及び、第2アンテナ404を含む。なお、図4では、説明簡略のため2つのアンテナを用いた構成としているが、本発明では2つに限らず2つ以上の複数のアンテナを搭載した構成であってもよい。
無線通信処理部401は、第1アンテナ403または第2アンテナ404を介して、制御部201からの制御データの受信を行う一方向通信装置としても良く、制御データと放射線画像データの送受信を行うことが可能な双方向通信装置としても良い。
無線処理部401は、Bluetooth通信規格のような任意の適当な無線通信プロトコルを利用することができる。また無線処理部401は、任意の802.11通信規格又は他の何らかの無線通信規格を用いていてもよい。
選択部402は、複数のアンテナから使用するアンテナの選択を行う。具体的には、選択部402は、制御部201からの指示によって、第1アンテナ403と第2アンテナ404の選択制御を行うアナログスイッチ構成となっている。より具体的には、制御部201からの信号の電圧レベルに基づき‘Lo’レベル(GNDレベル)ならば第1アンテナ403、‘High’レベル(電源電圧レベル)ならば第2アンテナ404が選択される仕組みとなっている。なお、アンテナの選択制御は、複数のアンテナの中から1つのアンテナを選択することに限らず、複数のアンテナの中から2以上のアンテナを選択する構成でもよい。
次に、図5を用いてアンテナ選択制御について説明する。なお、放射線撮像システム1の撮影方式として下記の2つの撮像モードがあるため、まず当該2つの撮像モードについて説明する。2つの撮像モードは、操作者によって、コンソール113から設定可能である。この撮像モードに関する情報は、放射線が照射される前に撮像情報としてコンソール113から放射線撮像装置100へ設定される。次に各モードを説明する。
1つ目の撮像モードは、同期信号を中継器115と放射線撮像装置100との間で通信して放射線撮像装置100と放射線発生装置114の動作を同期させるモードである、同期モードである。放射線撮像装置100の制御部201が、中継器115や無線アクセスポイント112を経由して受信した同期信号に基づいて、放射線発生装置114による放射線の照射開始を検出する。この同期信号は、放射線発生装置114が放射線を発生する旨の信号である。そして、制御部201は、検出タイミングを基準に、予め操作者によって設定された撮像情報に含まれる放射線の照射時間に基づいて撮像部203の制御を行う。
2つ目の撮像モードは、中継器115と放射線撮像装置100で同期信号を必要とせずに、放射線撮像装置100と放射線発生装置114の動作を同期させないモードである、非同期モードである。放射線発生装置114から照射された放射線が、撮像部203にて電気信号に変換される。制御部201は、撮像部203からの電気信号の値が、例えば予め設定された閾値を超えたタイミングを放射線の照射開始として検知する。そして、同期モードと同様に制御部201は、検出タイミングを基準に、予め操作者によって設定された撮像情報に含まれる放射線の照射時間に基づいて撮像部203の制御を行う。すなわち、非同期モードにおいては、制御部201が放射線の照射開始を検知する検知部として機能する。
次に、アンテナの選択制御について説明する。アンテナの選択制御は、無線通信品質の確保を目的として行われ得る。例えば、送受信間の距離や障害物の影響で位相や強度が変化して無線通信品質が低下した際に他のアンテナへの選択制御が行われる。しかしながら、アンテナ選択制御は電流消費を伴い、この電流消費による電界や磁界の変動が放射線撮像装置100に対して影響を及ぼしてしまう。また、アンテナの選択制御と同時に、各アンテナにおける送受信処理との間の誤差や、複数のアンテナにおける送信処理の間の誤差、或いは、受信処理の間の誤差を補正(キャリブレーション)する場合がある。このキャリブレーションは、更に大きな電流を消費し得る。このような電流消費に伴う電流変動は、放射線照射時や読出回路330からの画像読出動作中に与える影響が大きく、ノイズ要因となり得ることを見出した。
そこで、本願発明者は、鋭意検討の結果、アンテナの選択制御には適切なタイミングがあり、撮像部203による撮像が行われる期間にアンテナの選択が行われないように、アンテナの選択の制限を行うことを見出した。そして、より好ましくは、撮像部203による撮像が行われる期間にアンテナの選択の禁止を行うことにより、アンテナの選択の制限を行うことを見出した。本実施形態におけるアンテナ選択制御の禁止タイミングを図5のフローチャートにて説明する。なお、本処理は制御部201の指示によって実行され得る。
ステップS501において、制御部201は初期調整状態である。初期調整状態では、制御部201は、撮像情報(制御データ)を電源供給装置118または無線アクセスポイント112を経由して撮像情報(制御データ)を受信し、メモリに記憶する。ここで、撮像情報(制御データ)は、操作者によってコンソール113にて設定される撮像モード、照射時間、放射線画像データの読出動作の時間などを含む。制御部201は、記憶した撮像情報に基づき、以下の撮像動作を実行する。
ステップS502において、制御部201は、記憶された撮像情報から撮像モードを決定する。撮像モードが同期モードと判定されるとステップS503へ進み、撮像モードが非同期モードと判定されるとステップS507へと進む。
ステップS502において同期モードと判定された場合(ステップS503)、制御部201は同期信号を検出する。同期信号は、操作者が放射線照射要求スイッチ117を押下した際に中継器115から電源供給装置118または無線アクセスポイント112を経由して制御部201へ送信される。制御部201は、同期信号の受信をトリガとして放射線照射状態へと遷移し、ステップS504の処理へ進む。
一方、ステップS502において非同期モードと判定された場合(ステップS507)、制御部201は、放射線撮像装置100を放射線発生装置114からの放射線の照射を許可するスタンバイ状態に遷移させる。ここで、スタンバイ状態とは、放射線撮像装置100が放射線の照射開始の検知を開始することができる状態となって放射線の照射開始の検知をできる状態にある状態である。
ステップS508において、操作者が放射線照射要求スイッチ117を押下すると、放射線発生装置114から放射線が照射される。照射された放射線は、撮像部203にて電気信号に変換される。制御部201は、撮像部203からの電気信号の値が、例えば予め設定された閾値を超えたタイミングを放射線の照射開始として検知する。制御部201は、検知した放射線の照射開始をトリガとして放射線照射状態へ遷移し、ステップS504の処理へ進む。
ステップS504において、制御部201は、トリガに応じて、記憶された撮像情報に含まれる放射線の照射時間が経過するまで放射線撮像装置100を照射状態とする。ここで、照射状態は、放射線撮像装置100が放射線画像データを撮像するために放射線の照射を受け付けることができる状態である。放射線撮像装置100が照射状態の間に、放射線発生装置114は、放射線を放射線撮像装置100に照射する。制御部201は、トリガに応じて、照射状態の開始から照射時間が経過するまでの照射状態の期間に、選択部402へのアンテナの選択制御の指示を出さない選択禁止状態となる。これにより、制御部201は、照射状態の期間にアンテナの選択が行われないようにアンテナの選択の制限を行う。
ステップS505において、制御部201は、読出回路330に対して画素アレイ310からの電気信号を読み出す読出動作の開始を指示する。なお、読出動作は、予め設定された撮像情報に基づいたタイミングで制御部201からの指示によって開始される。制御部201は、読出動作の開始を判断すると放射線撮像装置100を読出動作状態へと遷移させる。
ステップS506において、制御部201は、ステップS505の読み出し開始タイミングから記憶された撮像情報に含まれる読出動作の時間が経過するまで放射線撮像装置100を読出動作状態とさせる。
ステップS505~ステップS506においては、制御部201は、読出動作の開始をトリガとして、トリガに応じて、読出動作の開始から読出動作の時間が経過するまでの読出動作状態の期間に、選択禁止状態となる。これにより、制御部201は、読出動作状態の期間にアンテナの選択が行われないようにアンテナの選択の制限を行う。
そして、ステップS506において、制御部201は、読出動作の時間が経過して読出動作状態が終了したことに応じて、選択禁止状態を終了し、アンテナの選択の制限を解除する。すなわち、制御部201は、読出回路330による放射線画像データの出力が終了したことに応じて、アンテナの選択の禁止を終了する。これにより、制御部201は、撮像部203による放射線画像データの撮像が終了したことに応じて、アンテナの選択の禁止を終了することとなる。
次に、図6及び図7を用いて、放射線撮像システム1の制御を説明する。図5に示すフローを実行するために、図6及び図7に示す各制御信号により、放射線撮像システム1が制御され得る。
図6に示す同期モードにおいて、放射線照射要求スイッチ117が押下されることにより、制御部201は、放射線照射要求スイッチの信号に基づく同期信号を生成し、選択禁止状態となる。放射線発生装置114は、生成された同期信号を受け取り、放射線停止命令を制御部201に通知する。一方、図7に示す非同期モードにおいては、照射開始の検知信号に基づく放射線の照射開始に応じて、制御部201は、選択禁止状態となる。また、制御部201は、読出動作の開始に応じて選択禁止状態となり、読出動作の終了に応じて選択禁止状態が解除される。
以上のように、アンテナ選択制御においてアンテナ選択の禁止状態を設けることで、電流変動によるノイズ要因を抑制できる。
(第2実施形態)
次に、図8及び図9を用いて第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態の説明に際して、第1実施形態と相違する点に対して説明を行い。第1実施形態と同じ構成及び動作のものは同じ呼称及び符号を付して詳細な説明は省略する。
第1実施形態の非同期モードでの放射線の照射開始を制御部201で検知する場合において、アンテナの選択制御に係る電流変動が、放射線の照射開始の検知のための画素アレイ310の電気信号に影響を与え得る。それにより、制御部201は誤った放射線の照射開始を検知してしまう可能性がある。
そこで、第2実施形態では、図8に示すように、非同期モードにおいて、制御部201は、ステップS507にて放射線撮像装置100がスタンバイ状態になったことをトリガとして、トリガに応じて、選択禁止状態となる。具体的には、図9に示すように、制御部201は、放射線の照射開始の検知を開始させる旨の信号である、スタンバイ検出信号をトリガとして、トリガに応じて、アンテナ選択の禁止を開始する。これにより、電流変動によるノイズ要因の抑制に加えて、放射線の照射開始の検知の精度低下を抑制し、安定した画像および放射線検出精度を提供できる。
なお、各実施形態は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPUなど)がプログラムを読み出して実行する処理である。
また、発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
113 データ制御装置
201 制御部
203 撮像部
402 選択部

Claims (11)

  1. 照射された放射線に応じた放射線画像データの撮像を行う撮像部と、
    データ処理装置から前記撮像部が前記撮像を行うための制御データの受信、及び、前記放射線画像データの前記データ処理装置への送信、の少なくとも一方を無線通信にて行うための複数のアンテナと、
    前記複数のアンテナから使用するアンテナの選択を行う選択部と、
    前記選択部の制御を行う制御部と、
    を有する放射線撮像装置であって、
    前記制御部は、前記撮像部による前記撮像が行われる期間に前記選択部による前記選択が行われないように、前記選択部による前記選択の制限を行うことを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 前記制御部は、前記期間に前記選択部による前記選択の禁止を行うことにより、前記選択部による前記選択の制限を行うを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
  3. 前記制御部は、前記放射線を発生する放射線発生装置が前記放射線を発生する旨の信号の受信に応じて、前記選択の禁止を開始することを特徴とする請求項2に記載の放射線撮像装置。
  4. 前記放射線の照射開始の検知を行う検知部を更に有し、
    前記制御部は、前記検知部による前記放射線の照射を検知した旨の信号に応じて、前記選択の禁止を開始することを特徴とする請求項2に記載の放射線撮像装置。
  5. 前記放射線の照射開始の検知を行う検知部を更に有し、
    前記制御部は、前記検知部に前記放射線の照射開始の検知を開始させる旨の信号の受信に応じて、前記選択の禁止を開始することを特徴とする請求項2に記載の放射線撮像装置。
  6. 前記制御部は、前記撮像部による前記放射線画像データの撮像が終了したことに応じて、前記選択の禁止を終了することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
  7. 前記撮像部は、各々が放射線を電気信号に変換する変換素子を含む複数の画素が2次元アレイ状に配列された画素アレイと、前記画素アレイを駆動する駆動回路と、前記駆動回路によって駆動された前記画素アレイから読み出された電気信号に基づく前記放射線画像データの出力を行う読出回路と、を含み、
    前記制御部は、前記駆動回路及び前記読出回路を制御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. 前記制御部は、前記読出回路による前記放射線画像データの出力が終了したことに応じて、前記選択の禁止を終了することを特徴とする請求項7に記載の放射線撮像装置。
  9. 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と、
    前記データ処理装置と、
    を含む放射線撮像システム。
  10. 照射された放射線に応じた放射線画像データの撮像を行う撮像部と、データ処理装置から前記撮像部が前記撮像を行うための制御データの受信、及び、前記放射線画像データの前記データ処理装置への送信、の少なくとも一方を無線通信にて行うための複数のアンテナと、前記複数のアンテナから使用するアンテナの選択を行う選択部と、を有する放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像部による前記撮像が行われる期間に前記選択部による前記選択が行われないように、前記選択部による前記選択の制限を行うことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
  11. 請求項10に記載の放射線撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
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