JP2024049761A - 放射線撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 放射線撮像装置の電源投入直後に制御装置がダウンしているときでも、撮影可能までの待機時間が少ない放射線撮影装置の提供を可能とする。【解決手段】 放射線検出部で放射線画像を取得する際の撮影モードを含む設定を制御装置から受信する通信部と、放射線画像を補正する補正データを保存する記憶部と、制御部と、を含み、制御部は、通常撮影状態において撮像指示があった場合、通信部で受信した撮影モードで放射線検出部を放射線非照射状態で駆動させる第一の準備動作によって第一の補正データを取得し、緊急撮影状態において撮像指示があった場合、予め設定された異常時撮影モードにて使用可能な第二の補正データを記憶部から取得することを特徴とする放射線撮像装置。【選択図】 図1

Description

本発明は、被写体を透過した放射線に基づき画像を取得する、放射線撮像装置に関する。
従来、放射線発生装置から放射線を被写体に照射し、被写体を透過した放射線強度分布をデジタル化し、デジタル化した放射線画像に画像処理を施し、鮮明な放射線画像を得る放射線撮像装置および放射線撮像システムが製品化されている。
ここで、放射線撮像装置が生成する放射線画像は、入射した放射線に応じた成分だけでなく、放射線の照射によらずに発生する暗電荷に応じたノイズ成分も含む。暗電荷に応じた成分を除去するために、放射線撮像装置に放射線が照射されていない状態で取得した画像(いわゆるオフセット画像)を放射線画像から減算する補正手法が知られている。暗電荷の発生量は放射線撮像装置の内部温度に依存するので、オフセット画像取得時と放射線画像取得時とで放射線撮像装置内の温度分布に差があると、オフセット成分を正しく除去できない場合がある。
特許文献1には、所定の撮影モードを優先して撮影準備を行い、撮影準備が完了した撮影モードから順次撮影許可することで撮影が可能になるまでの待ち時間を短縮することが記載されている。
特開2019-171199号公報
特許文献1のように開示されている方法では、放射線撮像装置の電源投入後に撮影した画像データをオフセット補正データとして取得する必要がある。そのため、撮影が可能になるまでに時間を要する場合がある。
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、放射線撮像装置の電源投入後、制御装置がダウンしているときでも、撮影可能までの待機時間が少ない放射線撮影装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、放射線検出部と、前記放射線検出部で放射線画像を取得する際の撮影モードを含む設定を制御装置から受信する通信部と、前記放射線画像を補正する補正データを保存する記憶部と、前記放射線検出部と受信部と保存部との少なくともいずれか一つの動作を制御する制御部と、を含む放射線撮像装置であって、
前記制御部は、前記通信部と前記制御装置との間の通信が正常な状態である通常撮影状態において撮像指示があった場合、前記通信部で受信した撮影モードで前記放射線検出部を放射線非照射状態で駆動させる第一の準備動作によって第一の補正データを取得し、前記通信状態が正常でない状態である緊急撮影状態において撮像指示があった場合、予め設定された異常時撮影モードにて使用可能な第二の補正データを前記記憶部から取得することを特徴とする。
本発明によれば、放射線撮像装置において、電源投入直後に制御装置がダウンしているときでも特定モードですぐに撮影を行うことができる。
放射線撮像システムの構成例を示す図である。 放射線撮像装置内の放射線検出部の構成例を示す図である。 本発明の放射線撮像装置の本実施例の補正データであるオフセット画像の更新および保持のフローチャートである。 本発明の放射線撮像装置の通常撮影と緊急撮影の切替に応じたオフセット画像取得を示すフローチャートである。 本発明の放射線撮像装置のオフセット画像利用判定処理を示すフローチャートである。
(実施例1)
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき説明する。
図1は、放射線撮像システムの構成例を図示している。本システムは放射線検出部200を含んだ放射線撮像装置100と、放射線を照射する放射線源301と、放射線源301を制御する放射線発生装置300とを有する。更に、放射線撮像装置100および放射線発生装置300を制御し、放射線撮像装置からの撮影画像の収集や表示、撮影オーダー受付や撮影情報登録が可能な放射線撮像アプリケーション404を含んだ制御装置400を有する。さらに、放射線撮像装置100から出力された撮影画像を制御装置400に出力する画像制御装置500を有し、これらで放射線撮像システムを構成する。制御装置400は、例えばLAN(Local Area Network)からなる病院内ネットワーク600に接続されている。また、病院内ネットワーク600には放射線情報システムであるRIS(Radiology Information System)601または病院情報システムであるHIS(Hospital Information System)が接続されている。制御装置400とRIS601は相互通信可能であり、放射線画像の撮影オーダーや、例えば患者情報を含んだ撮影情報、および撮影画像データ自体のやりとりを可能とする。
放射線撮像装置100は、放射線を検出し画像データを生成する放射線検出部200、撮影や通信動作を制御する制御部101、電源部115から構成される。
制御部101は、放射線検出部200の駆動や放射線画像およびオフセット画像取得を制御する駆動制御部102、放射線検出部200から取得した画像に対して画像処理を行うオフセット補正部107を備える画像処理部106を有する。更に、オフセット画像の更新タイミング制御を行うオフセット画像更新制御部108、取得した画像データを揮発性メモリに記憶する第1記憶部109を有する。更に、取得したオフセット画像とオフセット画像保存時データ(オフセット画像生成日時情報、オフセット画像生成時の温度情報など)119とを不揮発性メモリに記憶する第2記憶部117を有する。更に、制御装置400との通信や放射線発生装置300との通信を制御する通信部112、および撮影時刻や経過時間などを取得するための内部時計113を有する。尚、通信部112は放射線画像を撮影する際の撮影モードを含む設定を制御装置400から受信する受信部を兼ねている。更に、放射線発生装置300の放射線の照射信号に基づき、照射タイミングの制御を行う放射線発生装置制御部114を有している。制御部101は、例えば、第1記憶部に保存されているプログラム等を読み出し、これに基づいて放射線撮像装置全体の制御を行う。または、ASIC等による制御信号発生回路により装置制御を行っても良いし、プログラムと制御回路両方により装置全体の制御が実現されても良い。
放射線発生装置300は、放射線発生装置を操作するための操作UI302を有している。操作UI302で、放射線の照射条件の設定や放射線の照射を行う。放射線発生装置300と放射線撮像装置100間は、専用信号線で情報のやりとりを可能とする。放射線発生装置300と放射線撮像装置100間では、放射線照射開始および終了通知や放射線照射可能タイミングの通知など同期信号のやりとりを行う。
制御装置400は、放射線撮像装置100の画像取得タイミングや条件などの制御を行う放射線撮像装置制御部402、放射線発生装置300の放射線の照射条件などの制御を行う放射線発生装置制御部403を有する。更に、放射線撮像装置間や、放射線発生装置間、および院内LANとの通信を制御する通信制御部401、前述した放射線撮像アプリケーション404、撮影画像や撮影情報を表示するための表示部406を有している。更に、放射線撮像アプリケーションを操作するための操作UI(キーボード、マウスなど)407、及び電源406を有している。ここで、制御装置400と放射線撮像装置100間、および制御装置400と放射線発生装置300間は、RS232CやUSB、イーサネットなどの規格を用いたケーブル接続通信、専用信号線、無線通信等の手段により情報のやりとりを可能とする。制御装置400と放射線撮像装置100間では、例えば画像データ、画像取得条件設定や装置状態取得などの制御通信を行う。また、制御装置400と放射線発生装置300間では、例えば放射線照射条件の設定、装置状態取得、実際の照射情報などの制御通信を行う。
画像制御装置500は、放射線撮像装置100から転送された画像の画像処理を行い制御装置400に画像を転送する。また、制御装置400がダウンした場合には、放射線撮像装置100から出力された画像を表示するための表示部501を有している。
図2は放射線検出部200の構成の一例を示している。放射線検出部200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からなるセンサアレイ204を有する。センサアレイ上の各画素207は、例えばTFTのようなスイッチ素子208および光電変換素子209から構成され、各画素207上には例えば蛍光体が設けられて形成される。この場合、放射線検出部200に入射した放射線は蛍光体で可視光に変換され、変換された可視光が各画素の光電変換素子209に入射し、各光電変換素子209において、可視光に応じた電荷が生成される。なお、本実施形態では、上述した蛍光体および光電変換素子によって入射した放射線を電荷に変換する変換素子を構成する形態として説明する。ただし、例えば蛍光体を設けずに、入射した放射線を直接電荷に変換する、いわゆる直接変換型の変換素子を構成する形態であってもよい。TFT208のONとOFFの切替により、電荷の蓄積と電荷の読み出しを実施し、放射線画像を取得することができるものである。
放射線検出部の2次元センサアレイ上のある行上の画素は、ドライブ回路201により駆動線211にTFTのON電圧が印加されることで、行上の各画素のTFTがONになり、電荷がそれぞれの信号線210を通してサンプルホールド回路202に保持される。その後、保持された画素出力の電荷はマルチプレクサ203を介して順次読出され、アンプ205により増幅された後、A/D変換器206によりデジタル値の画像データに変換される。また、電荷の読み出しが終了した行は、ドライブ回路201により駆動線211にTFTのOFF電圧が印加されることにより、行上の各画素は電荷の蓄積に戻る。このように、ドライブ回路201がセンサアレイ上の各行を順次ドライブして走査を行い、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る。これにより放射線画像データを読み出すことができる。これらの検出部の駆動、読出し動作等の制御は、駆動制御部102により行われる。デジタル値に変換された画像データは、図1における第1記憶部109および第2記憶部117に格納される。
駆動制御部102は、撮影準備駆動制御103、放射線画像取得制御104、オフセット画像取得制御105、オフセット画像利用判定制御116のいずれを動作させるかを切り替えて制御できるように構成される。撮影準備駆動制御103は、放射線検出部200に対して撮影時と同様の電圧を印加しつつ、周期的に電荷の読み出しを行い、各画素に蓄積される暗電荷のリセットを行う。この際に読み出された電荷は画像データとしては扱わず、第1記憶部109および第2記憶部に保持しなくてもよい。放射線画像取得制御104は、撮影準備駆動制御と同様の駆動を行いながら、各画素の蓄積中に放射線を照射させる。その画像データを読み出し、放射線画像110として第1記憶部109に保持する。この放射線画像取得制御104を連続で実施することで、動画としての撮影が可能である。オフセット画像取得制御105も撮影準備駆動制御と同様の駆動を行いながら、放射線を照射しない状態で読み出した画像データをオフセット画像111として第1記憶部109に保持する。オフセット画像111と同様のオフセット画像118を第2記憶部117にも保持する。オフセット画像利用判定制御116により、撮影時に用いるオフセット画像を第1記憶部109または第2記憶部117から取得する。
放射線画像110は、あらかじめ非撮影時に取得していた第1記憶部109のオフセット画像111または第2記憶部117のオフセット画像118を用いて、画像処理部106のオフセット補正部107によりオフセット補正処理が実施される。その後、通信部112を通して、画像制御装置500に転送される。なお、ここではオフセット補正処理のみ説明しているが、例えば欠損画素の補正や、放射線検出部内のアンプのゲインばらつき等を補正するゲイン補正などの補正処理を行ってもよい。また、これら補正処理は放射線撮像装置100での実施に限定されるものではなく、例えば取得した放射線画像110およびオフセット画像111を補正せずに画像制御装置500に転送し、画像制御装置内で補正処理を行ってもよい。また、オフセット補正処理に使用するオフセット画像は、例えば複数枚取得したオフセット画像を使用し、平均化などによりノイズ成分の低減処理などを行った画像を使用してもよい。
図3は、本実施例であるオフセット画像更新および保持を示すフローチャートである。
オフセット画像更新制御部108では、以下ステップでオフセット画像の更新を行う。
ステップS301では、内部時計113を使用し、前回オフセット画像更新からの経過時間を取得する。オフセット画像更新が一度も行われていない場合は、経過時間を最大値に設定する。
ステップS302では、経過時間が所定の時間Tより大きい場合はステップS303へ、経過時間がTより小さい場合はステップS301へ戻る。一例としてTは5分とする。
ステップS303では、透視または撮影中でないかを確認する。透視または撮影中でない場合はステップS304へ、透視または撮影中であればステップS301へ戻る。透視または撮影中でない場合は、撮影準備駆動制御103を実施している。
ステップS304では、撮影準備駆動制御103からオフセット画像取得制御105に切り替えて、オフセット画像更新を行う。通常撮影状態では、放射線撮像装置100で設定可能な透視用モードおよび撮影用モードすべてのオフセット画像の更新を順次行う。また、緊急撮影状態では、特定の透視用モードのみ動作可能であるが、設定可能な透視用モードおよび撮影用モードすべてのオフセット画像の更新を行う。特定の透視用モードとして連続透視またはパルス透視モードが設定可能である。オフセット画像更新完了後、経過時間を0に設定し、ステップS305へ進む。
ステップS305では、ステップS304で更新完了した特定の透視用モードのオフセット画像を図1における第1記憶部109および第2記憶部117に保持する。
図4は、放射線撮像装置100の通常撮影と緊急撮影の切替に応じたオフセット画像取得を示すフローチャートである。
ステップS401で、放射線撮像装置100の電源が投入される。
ステップS402では、記憶部109に保存されているプログラムを読出し、放射線撮像装置100の制御を開始する。記憶部109に保存されている放射線撮像装置の設定情報、ゲイン補正データや欠損補正データを読出し後、ステップS403に進む。
ステップS403では、制御装置400と通信状態を確認する。確認方法は、制御装置400から定期的(例えば、1秒間隔)にコマンドを送信し、通信部112でコマンドが受信された場合に、通信正常と判定する。また、一定期間(例えば、3秒程度)通信部112でコマンドが受信されない場合は、通信異常と判定する。
ステップS404では、ステップS403の結果から、通信が正常な場合は、通常撮影状態のS405へ、通信が異常な場合は、緊急撮影状態S408へ進む。
ステップS405の通常撮影状態では、制御装置400が正常に動作している。よって、制御装置400から、撮像指示に係る情報である透視用モードおよび撮影用モードの設定(放射線検出部ゲイン、画像サイズ、ビニング、フレームレートなど)を含む情報を受信し各種設定を行う。ステップS406では、オフセット画像利用判定制御116により、電源投入直後は、受信した撮影モードに基づき、放射線非照射状態で放射線検出部を駆動させる準備動作を行いオフセット画像を生成する。ステップS406で生成したオフセット画像は第1記憶部109および第2記憶部117に保持完了後、ステップS407へ進む。
ステップS407の撮影準備完了状態では、例えば、放射線発生装置300の操作UI302で、透視スイッチが押されると、放射線画像取得制御104は透視用モードで駆動を行い撮影が開始される。放射線発生装置制御部114は放射線発生装置300に対して、放射線の照射タイミング信号の出力を行う。取得された放射線画像を画像制御装置500に転送する。画像制御装置500に転送された画像は、画像処理実施後に、制御装置400に放射線画像が転送され、表示部406に透視画像が表示される。また、操作UI302で、撮影スイッチが押された場合は、放射線画像取得制御104は撮影用モードで駆動を行い撮影が開始され、同様に表示部406に撮影画像が表示される。
ステップS408の緊急撮影状態では、制御装置400から、透視用モードおよび撮影用モードの設定が行われないため、事前に設定された異常時撮影モードである特定の透視用モードの設定で動作する。ステップS409では、オフセット画像利用判定制御116により、電源投入直後は、第2記憶部117に保持されているオフセット画像118を取得し、ステップS410へ進む。ここではオフセット画像118は、異常時撮影モードにおいて使用可能なオフセット画像である。これは、異常時撮影モードの動作状態で放射線非照射状態で放射線検出部を駆動させる準備動作を行うことで、予め取得し、第2記憶部に保存されている補正データである。
ステップS410の撮影準備完了状態では、例えば、特定の透視用モードは、感度高、最大画像サイズ、フレームレート15fpsとする。放射線発生装置300の操作UI302で、透視スイッチが押されると、放射線画像取得制御104は特定の透視用モードで駆動を行い撮影が開始される。そして、放射線発生装置制御部114は放射線発生装置300に対して、放射線の照射タイミング信号の出力を行う。取得された放射線画像を画像制御装置500に転送する。画像制御装置500に転送された画像は、画像処理実施後に、表示部501に透視画像が表示される。放射線撮像装置100は緊急撮影状態であることを、転送する放射線画像のヘッダ情報に付加する。画像制御装置500は、ヘッダ情報を元に表示部501に透視画像を表示するまたはしないや、制御装置400に放射線画像を転送するまたはしないを判定するようにしてもよい。
ステップS411では、図3で示したように、放射線を照射しない状態で読み出したオフセット画像の更新と保持を行い、放射線発生装置300の操作UI302で、照射スイッチが押されるのを待つ。
通常撮影状態および緊急撮影状態で、透視および撮影完了後に通信状態を確認し、通信状態が変化した場合は、通常撮影状態または緊急撮影状態に遷移する。また、透視および撮影中も通信状態を確認し、通信状態が変化した場合は、透視および撮影を中断し、通常撮影状態または緊急撮影状態に遷移しても良い。
上記ステップを実行することにより、電源投入直後、制御装置400との通信異常により、通常撮影状態から緊急撮影状態となった場合に、第2記憶部117に保持されているオフセット画像118を利用することで、すぐに透視が可能となる。
図5は、放射線撮像装置100のオフセット画像利用判定を示すフローチャートである。
オフセット画像利用判定制御116では、以下ステップでオフセット画像の取得を行う。
ステップS501では、放射線撮像装置100の電源投入直後の場合は、ステップS502へ、電源投入直後ではない場合は、S508へ進む。
ステップS502では、図4で示したように、緊急撮影状態の場合は、S503へ、通常撮影状態の場合は、ステップS505へ進む。
ステップS503では、第2記憶部117に保持されている前回オフセット画像生成日時を取得し、ステップS504へ進む。
ステップS504では、内部時計113がステップS503の前回オフセット画像生成日時から所定の時間(例えば、1時間程度)経過している場合は、ステップS505へ、前回オフセット画像生成日時から所定時間経過していない場合は、S507へ進む。
ステップS505では、オフセット成分を正しく除去できないオフセット画像の利用を回避するために、特定の透視用モードのオフセット画像111の生成を行う。ステップS505で生成したオフセット画像は第1記憶部109および第2記憶部117に更新保存完了後、ステップS506へ進む。
ステップS506では、第1記憶部109に保持されているオフセット画像111を取得する。ステップS506のオフセット画像111は第2記憶部117から取得してもよい。
ステップS507では、第2記憶部117に保持されているオフセット画像118を取得する。
ステップS508では、第2記憶部109に保持されているオフセット画像111を取得する。
以上、説明したように、電源投入直後、制御装置400がダウンしているときでも第2記憶部117に保持されているオフセット画像118を利用することにより、緊急撮影状態ですぐに透視を実施することができる。
(その他の実施例)
尚、第2記憶部117からオフセット画像生成時の温度情報を取得してもよい。この場合、オフセット画像利用判定制御116により、所定の温度変化(例えば、3度程度の変化)が生じている場合はオフセット画像111を生成し、第1記憶部109および第2記憶部117に更新保存してもよい。
本明細書の開示は、以下の放射線撮像装置を含む。
(項目1)
放射線検出部と、
前記放射線検出部で放射線画像を取得する際の撮影モードを含む設定を制御装置から受信する通信部と、前記放射線画像を補正する補正データを保存する記憶部と、前記放射線検出部と通信部と記憶部との少なくともいずれか一つの動作を制御する制御部と、を含む放射線撮像装置であって、
前記制御部は、前記通信部と前記制御装置との間の通信が正常な状態である通常撮影状態において撮影が開始される場合、前記通信部で受信した撮影モードで前記放射線検出部を放射線非照射状態で駆動させる第一の準備動作によって第一の補正データを取得し、前記通信状態が正常でない状態である緊急撮影状態において撮影が開始される場合、予め設定された異常時撮影モードにて使用可能な第二の補正データを前記記憶部から取得することを特徴とする放射線撮像装置。
(項目2)
前記記憶部は第1記憶部と第2記憶部とを有し、前記第一の補正データは前記第1記憶部に保存され、前記第二の補正データは前記第2記憶部に保存されていることを特徴とする項目1に記載の放射線撮像装置。
(項目3)
前記第1記憶部は、揮発性メモリからなり、前記第2記憶部は、不揮発性メモリからなることを特徴とする項目2に記載の放射線撮像装置。
(項目4)
前記第二の補正データは、前記異常時撮影モードで前記放射線検出部を放射線非照射状態で駆動させる第二の準備動作によって取得した補正データであることを特徴とする項目1から3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
(項目5)
前記第二の補正データには、第二の準備動作を行った際の日時情報、及び温度情報の少なくとも1つが含まれていることを特徴とする項目4に記載の放射線撮像装置。
(項目6)
前記第二の補正データは日時情報を含み、前記制御部は、第二の補正データの取得から所定の時間が経過していない場合は前記第二の記憶部に保存されている第二の補正データを取得し、所定の時間が経過している場合は前記第二の準備動作を行って前記第二の補正データを第2記憶部に更新保存したのち、該第二の補正データを前記第2記憶部から取得することを特徴とする項目1から5のいずれか1項目に記載の放射線撮像装置。
(項目7)
前記第二の補正データは温度情報を含み、前記制御部は、第二の補正データの取得から所定の温度変化が生じていない場合は前記第二の記憶部に保存されている第二の補正データを取得し、所定の温度変化が生じている場合は前記第二の準備動作を行って前記第二の補正データを第2記憶部に更新保存したのち、該第二の補正データを前記第2記憶部から取得することを特徴とする項目1から5のいずれか1項目に記載の放射線撮像装置。
100 放射線撮像装置
101 制御部
103 撮影準備駆動制御
107 オフセット補正部
108 オフセット画像更新制御部
109 第1記憶部
112 通信部
117 第2記憶部
200 放射線検出部
400 制御装置

Claims (7)

  1. 放射線検出部と、
    前記放射線検出部で放射線画像を取得する際の撮影モードを含む設定を制御装置から受信する通信部と、前記放射線画像を補正する補正データを保存する記憶部と、前記放射線検出部と通信部と記憶部との少なくともいずれか一つの動作を制御する制御部と、を含む放射線撮像装置であって、
    前記制御部は、前記通信部と前記制御装置との間の通信が正常な状態である通常撮影状態において撮影が開始される場合、前記通信部で受信した撮影モードで前記放射線検出部を放射線非照射状態で駆動させる第一の準備動作によって第一の補正データを取得し、前記通信状態が正常でない状態である緊急撮影状態において撮影が開始される場合、予め設定された異常時撮影モードにて使用可能な第二の補正データを前記記憶部から取得することを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 前記記憶部は第1記憶部と第2記憶部とを有し、前記第一の補正データは前記第1記憶部に保存され、前記第二の補正データは前記第2記憶部に保存されてい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. 前記第1記憶部は、揮発性メモリからなり、前記第2記憶部は、不揮発性メモリからな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. 前記第二の補正データは、前記異常時撮影モードで前記放射線検出部を放射線非照射状態で駆動させる第二の準備動作によって取得した補正データであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
  5. 前記第二の補正データには、第二の準備動作を行った際の日時情報、及び温度情報の少なくとも1つが含まれていることを特徴とする請求項4に記載の放射線撮像装置。
  6. 前記第二の補正データは前記日時情報を含み、前記制御部は、第二の補正データの取得から所定の時間が経過していない場合は前記第二の記憶部に保存されている第二の補正データを取得し、所定の時間が経過している場合は前記第二の準備動作を行って前記第二の補正データを第2記憶部に更新保存したのち、該第二の補正データを前記第2記憶部から取得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. 前記第二の補正データは前記温度情報を含み、前記制御部は、第二の補正データの取得から所定の温度変化が生じていない場合は前記第二の記憶部に保存されている第二の補正データを取得し、所定の温度変化が生じている場合は前記第二の準備動作を行って前記第二の補正データを第2記憶部に更新保存したのち、該第二の補正データを前記第2記憶部から取得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。
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