JP4733098B2

JP4733098B2 - 放射線画像撮影装置

Info

Publication number: JP4733098B2
Application number: JP2007291421A
Authority: JP
Inventors: 中田　　肇; 国煥都; 和男袴田; 恭義大田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: JP2009112667A

Description

本発明は、被写体に放射線を曝射し、放射線画像の撮影を行う放射線画像撮影装置に関する。

例えば、医療分野においては、放射線源から出力された放射線を被写体（患者）に曝射し、被写体を透過した放射線を放射線検出器で検出し、放射線画像情報を取得する放射線画像撮影装置が広汎に使用されている。

ここで、被写体に対する放射線の照射線量を減少させるとともに、診断適正に優れた放射線画像情報を取得することのできる放射線検出器を利用した放射線画像撮影装置が開発されている（特許文献１）。

当該装置で使用される放射線検出器は、放射線を直接電気信号に変換し、あるいは、放射線をシンチレータで可視光に変換した後、電気信号に変換して読み出す固体検出素子を二次元状に配列して構成されるもので、固体検出素子としては、例えば、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）を用いた半導体素子が使用されている。ａ−Ｓｅは、温度に対して非常に敏感であり、許容限界以上の温度になると、ａ−Ｓｅの結晶化が進行し、検出素子として機能しなくなってしまう。また、温度が急激に変動したり結露が生じたりすると、放射線検出器が損壊してしまうおそれがある。

そこで、特許文献１では、放射線検出器を安定した状態で動作させるため、放射線検出器の温度を温度センサにより常時検出して監視し、検出した温度に従ってファンを駆動制御することで、放射線検出器の温度が許容範囲内となるように調節している。

特開２００３−１４８６０号公報

ところで、放射線検出器には、放射線検出器を駆動する駆動回路や、放射線検出器から放射線画像情報を読み出す読出回路が接続されている。これらの回路は、配線等に対するノイズの混入を回避するため、放射線検出器に近接して配置される。この場合、読出回路は、放射線検出器によって検出された放射線に係る電気信号を積分するアンプや、放射線検出器を構成する各半導体素子を切り替え制御するマルチプレクサ、積分された電気信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等の機能回路を有しており、これらの機能回路からの発熱が放射線検出器に影響を及ぼすため、環境温度だけでなく、読出回路の発熱も考慮して放射線検出器を冷却しなければならない。従って、冷却機構に対する負担が大きく、冷却機構が大型化するだけでなく、コストアップとなる不具合がある。

本発明は、前記の不具合に鑑みなされたものであり、放射線検出器を冷却する冷却機構に対する負担を軽減するとともに、省エネに貢献することができる放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

本発明に係る放射線画像撮影装置は、曝射スイッチにより被写体に放射線を曝射し、放射線画像の撮影を行う放射線画像撮影装置において、
被写体の放射線画像情報を検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器から前記放射線画像情報を読み出す読出回路と、
前記読出回路を構成する回路素子のうち、発熱源となる回路素子を制御する第１制御部と、を備え、
前記第１制御部は、当該放射線画像撮影装置による前記放射線の曝射条件の設定完了信号が供給されることを条件として、前記発熱源となる回路素子を駆動状態に制御するとともに、温度センサが検出する前記放射線検出器の温度の時間的応答特性がフラットになり略安定化した状態で前記曝射スイッチをオン可能にすることを特徴とする。

本発明によれば、放射線検出器から放射線画像情報を読み出す読出回路を構成する回路素子の不必要な駆動状態を制限することにより、前記回路素子からの発熱を抑制することができる。これにより、放射線検出器を冷却する冷却機構に対する負担を軽減し、冷却機構を簡易に構成することができるとともに、冷却に要するエネルギを必要最小限として省エネに大きく貢献することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る放射線画像撮影装置１０の構成ブロック図である。

放射線画像撮影装置１０は、図２に示すマンモグラフィ装置１２と、マンモグラフィ装置１２の動作制御を行うためのコンソール１４とから構成される。

マンモグラフィ装置１２は、立設状態に設置される基台１５と、基台１５の略中央部に配設される旋回軸１６に固定されるアーム部材１８と、被写体２０の撮像部位であるマンモ２２に対して放射線Ｘを曝射する放射線源２４を収納し、アーム部材１８の一端部に固定される放射線源収納部２６と、マンモ２２を透過した放射線Ｘを検出して放射線画像情報を取得する放射線検出器２８を収納し、アーム部材１８の他端部に固定される撮影台３０と、撮影台３０に対してマンモ２２を圧迫する圧迫板３２とを備える。

アーム部材１８は、旋回軸１６を中心として矢印Ａ方向に旋回することで、被写体２０のマンモ２２に対する撮影方向が調整可能に構成される。圧迫板３２は、アーム部材１８に連結された状態で放射線源収納部２６及び撮影台３０間に配設されており、矢印Ｂ方向に変位可能に構成される。基台１５には、被写体２０の撮像部位、撮影方向等の撮影情報、被写体２０のＩＤ情報等を表示するとともに、必要に応じてこれらの情報を設定可能な表示操作部３４が配設される。

撮影台３０に収納される放射線検出器２８には、例えば、多数のピエゾ素子を配列して構成される冷却パネル３６が密着して配設されるとともに、放射線検出器２８の温度を検出する温度センサ３８が近接して配設される。また、放射線検出器２８には、後述するゲート駆動回路、信号読出回路及びタイミング制御回路からなる信号処理部４０が接続される。信号処理部４０には、電源部４２より駆動電力が供給される。

図３は、放射線検出器２８と、放射線検出器２８に対する信号処理を行う信号処理部４０との回路ブロック図である。

放射線検出器２８は、放射線Ｘを感知して電荷を発生させるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の物質からなる光電変換層４４を行列状の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４６のアレイ上に配置した構造を有し、発生した電荷を蓄積容量４８に蓄積した後、各行毎にＴＦＴ４６を順次オンにして、電荷を画像信号として読み出す。図３では、光電変換層４４及び蓄積容量４８からなる１つの画素５０と、１つのＴＦＴ４６との接続関係のみを示し、その他の画素５０の構成については省略している。なお、アモルファスセレンは、高温になると構造が変化して機能が低下してしまうため、所定の温度範囲内で使用する必要がある。各画素５０に接続されるＴＦＴ４６には、行方向と平行に延びるゲート線５２と、列方向と平行に延びる信号線５４とが接続される。

信号処理部４０は、各ゲート線５２が接続されるゲート線駆動回路５６と、各信号線５４が接続される信号読出回路５８と、ゲート線５２及び信号線５４を選択するタイミング信号を出力してゲート線駆動回路５６及び信号読出回路５８を制御するタイミング制御回路６０とを備える。なお、放射線検出器２８及び信号処理部４０には、電源部４２から駆動電力が供給される。

図４は、信号読出回路５８の詳細ブロック図である。信号読出回路５８は、放射線検出器２８の各信号線５４に接続される電荷検出回路６２と、タイミング制御回路６０から供給されるタイミング信号に基づき、信号線５４の１つに接続されている画素５０を選択するマルチプレクサ６４と、選択された画素５０から読み出した放射線画像情報をデジタル信号としての画像信号に変換し、コンソール１４に送信するＡ／Ｄ変換器６６とを備える。この場合、電荷検出回路６２、マルチプレクサ６４及びＡ／Ｄ変換器６６は、電源部４２から供給される駆動電力によって駆動される。

電荷検出回路６２は、信号線５４から供給される電荷情報を積分し電圧信号として検出するもので、オペアンプ６８（積分アンプ）、積分コンデンサ７０及びスイッチ７２とを備える。オペアンプ６８の反転入力端子には、信号線５４が接続され、オペアンプ６８の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｂが供給される。

コンソール１４（図１）は、放射線画像情報の撮影に必要な曝射条件を設定する曝射条件設定部７４と、曝射条件に従ってマンモグラフィ装置１２の放射線源２４を制御する放射線源制御部７６と、曝射条件設定部７４による曝射条件の入力完了信号に従ってマンモグラフィ装置１２の電源部４２を制御する電源制御部７８と、圧迫板３２を駆動制御する圧迫板制御部８０と、温度センサ３８によって検出された放射線検出器２８の温度に従い、冷却パネル３６の温度を制御する温度制御部８２と、放射線検出器２８によって検出した放射線画像情報を処理する画像処理部８４とを備える。

放射線源制御部７６は、技師による曝射スイッチ８６の操作に従って放射線源２４を駆動する。圧迫板制御部８０は、技師による圧迫板操作スイッチ８８の操作に従って圧迫板３２を駆動する。表示部９０は、曝射条件設定部７４により設定した曝射条件を表示し、また、画像処理部８４によって処理された放射線画像情報を表示する。

本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。

先ず、コンソール１４の曝射条件設定部７４を用いて、被写体２０に係るＩＤ情報を含む曝射条件の設定を行う。この場合、ＩＤ情報には、被写体２０の氏名、年齢、性別等の情報があり、被写体２０が所持するＩＤカードから取得することもできる。また、曝射条件としては、医師によって指示された撮影部位、撮影方向等の情報に加え、撮影部位に応じた放射線Ｘの照射線量があり、ネットワークに接続された上位の装置から取得することが可能である。

次に、マンモグラフィ装置１２に被写体２０のマンモ２２を位置決めする。すなわち、撮影台３０の所定位置にマンモ２２を載置した後、技師が圧迫板操作スイッチ８８を操作すると、圧迫板制御部８０は、圧迫板３２を矢印Ｂ方向に変位させ、マンモ２２を撮影台３０と圧迫板３２との間に挟持位置決めする。

圧迫板３２によってマンモ２２が圧迫された状態でマンモグラフィ装置１２に位置決めされた後、曝射スイッチ８６を操作すると、放射線源制御部７６は、設定された曝射条件に従い放射線源２４を制御し、放射線Ｘをマンモ２２に曝射する。マンモ２２を透過した放射線Ｘは、放射線検出器２８を構成する各画素５０の光電変換層４４によって電気信号に変換され、蓄積容量４８に電荷として蓄積される（図３）。次いで、各蓄積容量４８に蓄積されたマンモ２２の放射線画像情報である電荷情報は、タイミング制御回路６０からゲート線駆動回路５６及び信号読出回路５８に供給されるタイミング信号に従って読み出される。

すなわち、ゲート線駆動回路５６は、タイミング制御回路６０からのタイミング信号に従ってゲート線５２の１つを選択し、選択されたゲート線５２に接続されている各ＴＦＴ４６のベースに駆動信号を供給する。一方、信号読出回路５８は、タイミング制御回路６０からのタイミング信号に従い、電荷検出回路６２（図４）に接続されている信号線５４をマルチプレクサ６４により行方向に順次切り替えながら選択する。選択されたゲート線５２及び信号線５４に対応する画素５０の蓄積容量４８に蓄積された放射線画像情報に係る電荷情報は、オペアンプ６８及び積分コンデンサ７０によって積分された後、マルチプレクサ６４を介してＡ／Ｄ変換器６６に供給され、デジタル信号である画像信号としてコンソール１４の画像処理部８４に供給される。行方向に配列された各画素５０から画像信号が読み出された後、ゲート線駆動回路５６は、列方向の次のゲート線５２を選択して駆動信号を供給し、信号読出回路５８は、選択されたゲート線５２に接続されたＴＦＴ４６から同様にして画像信号を読み出す。以上の動作を繰り返すことにより、放射線検出器２８に蓄積された二次元の放射線画像情報が読み出され、画像処理部８４に供給される。

画像処理部８４は、読み出された放射線画像情報に対して所定の画像処理を施した後、表示部９０に供給し、表示部９０は、供給された放射線画像情報を表示する。技師は、表示された放射線画像情報を確認し、再撮影の要否等を判断することができる。

ここで、放射線検出器２８を構成する光電変換層４４には、温度に対して敏感なａ−Ｓｅ等が使用されている。そのため、電源制御部７８は、光電変換層４４の温度が過剰に高くならないよう、信号読出回路５８の動作状態を制御している。この制御について、図４に示す信号読出回路５８の回路構成及び図５に示すタイミングチャートに従って説明する。

電源制御部７８は、曝射条件設定部７４による曝射条件の入力が完了するまでは、マンモグラフィ装置１２の電源部４２をＯＦＦの状態とし、電源部４２から各電荷検出回路６２、マルチプレクサ６４及びＡ／Ｄ変換器６６に対する駆動電力の供給を停止させ、これらを非駆動状態に制御する。従って、この状態においては、発熱源となる電荷検出回路６２、マルチプレクサ６４及びＡ／Ｄ変換器６６が発熱することがなく、その近傍に配設されている放射線検出器２８の温度がこれらの回路素子によって上昇することはない。

次に、曝射条件設定部７４による曝射条件の入力が完了し、曝射条件入力完了信号が電源制御部７８に供給されると、電源部４２がＯＮ状態とされ、電源部４２から各電荷検出回路６２、マルチプレクサ６４及びＡ／Ｄ変換器６６に駆動電力が供給される。この場合、これらの回路素子が放射線画像情報を読出可能な駆動状態となることで発熱し、放射線検出器２８の周辺の温度が徐々に上昇する。

なお、放射線検出器２８には、冷却パネル３６が密着して配設されており、温度センサ３８によって放射線検出器２８の周辺の温度が検出される。温度制御部８２は、検出された温度に従って冷却パネル３６を制御し、許容範囲内となるように、放射線検出器２８の温度を調節する。

そこで、圧迫板操作スイッチ８８の操作による圧迫板動作信号が圧迫板制御部８０に供給され、圧迫板３２が駆動されてマンモ２２の圧迫が開始される。マンモ２２が所定の圧迫状態とされた後、曝射スイッチ８６が操作されることにより、放射線画像情報の撮影が行われる。この間、信号読出回路５８には、電源部４２から駆動電力が既に供給されているため、放射線検出器２８によって撮影された放射線画像情報を直ちに読み出すことができる。なお、信号読出回路５８に対する駆動電力の供給タイミングは、圧迫板３２によるマンモ２２の圧迫開始を条件としてもよい。

曝射スイッチ８６がＯＦＦとされ、信号読出回路５８による放射線画像情報の読み出しが完了すると、電源制御部７８は、電源部４２に対する駆動電力の供給を再び停止状態とする。この場合、信号読出回路５８からの発熱がなくなるため、放射線検出器２８の周辺の温度が徐々に低下する。

以上のように、信号処理部４０の動作に支障のない範囲で、駆動電力の供給を停止させることにより、回路素子からの発熱が抑制され、これによって放射線検出器２８が過剰に加熱される事態を回避することが可能となる。また、無駄な駆動電力を消費することがないため、省エネにも貢献することができる。なお、環境温度の影響等によって放射線検出器２８が過剰に加熱されるような場合には、密着して配設した冷却パネル３６を用いて放射線検出器２８の温度を許容範囲内に調節することができるため、放射線検出器２８が熱によって損壊してしまう事態を未然に回避することができる。この場合、冷却パネル３６は、環境温度の影響のみを考慮して放射線検出器２８の温度を調節すればよいため、冷却能力を必要最小限とすることができる。

図６は、信号読出回路５８の他の構成を示す。この信号読出回路５８ａでは、コンソール１４の電源制御部７８により、信号読出回路５８ａを構成する電荷検出回路６２、マルチプレクサ６４及びＡ／Ｄ変換器６６の駆動状態及び非駆動状態が直接制御される。この場合、電荷検出回路６２、マルチプレクサ６４及びＡ／Ｄ変換器６６の駆動状態及び非駆動状態を独立に制御することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、照射された放射線Ｘを直接電荷情報に変換する放射線検出器２８に代えて、シンチレータによって放射線Ｘを一旦可視光に変換し、その可視光を電荷情報に変換する構成からなる放射線検出器に適用することもできる。

また、例えば、特開２００４−１５４４０９号公報に開示されるように、放射線画像情報を静電潜像として蓄積し、読取光により走査されることで、静電潜像に応じた電流を発生する光読出方式の放射線検出器に対しても同様に適用することができる。

さらに、電源制御部７８は、信号読出回路５８の駆動状態、非駆動状態だけでなく、ゲート線駆動回路５６、タイミング制御回路６０の駆動状態、非駆動状態を同様にして制御するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成ブロック図である。図１に示す放射線画像撮影装置を構成するマンモグラフィ装置の概略構成図である。図１に示す放射線検出器及び信号処理部の回路ブロック図である。図３に示す信号読出回路の詳細ブロック図である。放射線画像撮影装置の動作のタイミングチャートである。他の構成からなる信号読出回路の詳細ブロック図である。

符号の説明

１０…放射線画像撮影装置
１２…マンモグラフィ装置
１４…コンソール
２０…被写体
２２…マンモ
２４…放射線源
２８…放射線検出器
３２…圧迫板
３６…冷却パネル
３８…温度センサ
４０…信号処理部
４２…電源部
５６…ゲート線駆動回路
５８、５８ａ…信号読出回路
６０…タイミング制御回路
６２…電荷検出回路
６４…マルチプレクサ
６６…Ａ／Ｄ変換器
７４…曝射条件設定部
７６…放射線源制御部
７８…電源制御部
８０…圧迫板制御部
８２…温度制御部
８４…画像処理部

Claims

曝射スイッチにより被写体に放射線を曝射し、放射線画像の撮影を行う放射線画像撮影装置において、
被写体の放射線画像情報を検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器から前記放射線画像情報を読み出す読出回路と、
前記読出回路を構成する回路素子のうち、発熱源となる回路素子を制御する第１制御部と、を備え、
前記第１制御部は、当該放射線画像撮影装置による前記放射線の曝射条件の設定完了信号が供給されることを条件として、前記発熱源となる回路素子を駆動状態に制御するとともに、温度センサが検出する前記放射線検出器の温度の時間的応答特性がフラットになり略安定化した状態で前記曝射スイッチをオン可能にすることを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項１記載の装置において、
前記装置は前記放射線検出器の温度を制御する第２制御部を有することを特徴とする放射線画像撮像装置。
請求項１又は２記載の装置において、
前記第１制御部は、前記回路素子に駆動電力を供給する電源部を制御する電源制御部であることを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項３記載の装置において、
前記電源制御部は、前記放射線画像撮影装置による前記放射線の曝射条件入力完了信号の供給と同時に前記電源部をＯＮ状態にすることを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項１記載の装置において、
当該放射線画像撮影装置は、マンモグラフィ装置であり、前記第１制御部は、圧迫板によるマンモの圧迫開始前に、前記回路素子を駆動状態に制御することを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項１記載の装置において、
前記第１制御部は、前記読出回路による前記放射線画像情報の読み出し完了を条件として、前記回路素子を非駆動状態に制御することを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置において、
前記発熱源となる回路素子は、前記放射線検出器により検出した電荷を積分する積分アンプであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置において、
前記発熱源となる回路素子は、アナログ信号からなる放射線画像情報をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であることを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項１乃至８のいずれかに記載の装置において、
前記放射線画像撮影装置は、前記放射線画像情報の撮影に必要な曝射条件を設定する曝射条件設定部を備え、前記曝射条件設定部は被写体のＩＤ情報、被写体の撮影部位、前記撮影部位に応じた放射線の照射線量、被写体の撮影方向のいずれかを設定することを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項１乃至９のいずれかに記載の装置において、
前記放射線検出器は光電変換層を行列状の薄膜トランジスタのアレイ上に配置した構造を有し、前記放射線検出器に冷却パネルを積層したことを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項１０記載の装置において、
前記第２制御部は温度制御部であり、前記冷却パネルは前記温度制御部に接続されて前記放射線検出器の温度の時間的応答特性がフラットになり略安定化するように温度調整することを特徴とする放射線画像撮影装置。
請求項３記載の装置において、
前記放射線画像を読み出す読出回路は放射線画像情報の読み出しの完了によって電源制御部を介して電源部への駆動電力の供給を停止することを特徴とする放射線画像撮影装置。