JP5127139B2 - Ｘ線撮影装置及び制御方法、ｘ線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、電子機器におけるケーブル接続機構に関する。特に、放射線像を記録する放射線撮影装置に好適なケーブル接続機構に関するものである。

医療診断を目的とするＸ線撮影は、増感紙とＸ線写真フィルムを組み合わせたフィルムスクリーンシステムがよく用いられている。この方法によれば、被写体を透過した、当該被写体の内部情報を含むＸ線は、増感紙によってＸ線の強度に比例した可視光に変換される。そして、この可視光によりＸ線フィルムを感光させることで、Ｘ線画像がフィルム上に形成される。

最近では、従来Ｘ線フィルムで撮影されてきた胸部などの一般撮影領域にもデジタル撮影装置が普及してきて、診断画像の分野でデジタル画像の取得が可能となってきた。例えば高分解能のデジタルＸ線検出器が提案されている（特許文献１参照。）。このデジタルＸ線検出器は各次元に例えば３０００〜４０００個の検出素子が配置された２次元アレーで構成される。検出素子としては、フォトダイオード等が代表的である。各検出素子は検出器に投射されるＸ線像の画素輝度に対応する電気信号を作成する。各検出素子からの信号は個別に読み出されてデジタル化される。その後、デジタル化されたデータを用いて画像処理が施され、格納及び／又は表示がなされる。

更に、用途に応じて、可搬型のＸ線デジタル撮影装置（以下、電子カセッテと称す）も提案されている。このような電子カセッテは、可搬性や操作性を考慮して、極力小型化、軽量化されたものが望ましい。しかしながら、電子カセッテは、被検者のＸ線透過像をデジタル画像データとして出力するまでに多くの構成要素を必要とする。例えば、被写体を透過したＸ線を受光する２次元アレーセンサ、Ｘ線発生装置から出力される制御信号に応じて２次元アレーセンサを駆動するドライブ回路が必要である。更に、ドライブ回路により２次元アレーセンサ内マトリックスを選択し各マトリクスのデータを増幅するアンプ、アンプからの出力をデジタルに変換するＡＤ回路、ＡＤ回路とドライブ回路で順次デジタル化された画像データをシリアライズする回路を必要とする。以上より、フィルムカセッテに比べて電子カセッテは小型化や軽量化が困難である。

そこで、電子カセッテの操作性向上、小型化、軽量化を達成するために、ケーブル着脱式の電子カセッテ提案されている（特許文献２参照）。即ち、電子カセッテ内には、有線でデータ伝送する回路構成までを内包するようにして小型軽量化を図り、撮影時には電源供給や通信のためのケーブルを電子カセッテに接続するとうい構成が提案されている。
特開平０９−０２１８７９（第７−１１頁、第１図） 特開平11-271454（第３−４頁、第５図）

しかしながら、上述したようなケーブル着脱式の電子カセッテにおいては、不用意にケーブルを取り外すと、そのタイミングによっては、システム或いは撮影部にエラーや障害を起こすケースが存在する。このような事態を避けるために、撮影部や操作パネル等に着脱可能状態を示す表示を設けることも考えられるが、作業ミス等によってケーブルが意図しないタイミングで着脱される危険性を防ぐことはできない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ケーブルの着脱が安全な状態においてのみ可能となるようなケーブル接続機構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れば、以下の構成を備えるＸ線撮影装置が提供される。即ち、
Ｘ線を検出してＸ線画像を得る検出器と、
外部装置とデータ通信を行うためのケーブルを着脱可能な接続部と、
前記ケーブルと前記接続部との接続をロックするためのロック機構と、
前記ロックを解除するための操作を検出する検出手段と、
前記検出手段が前記操作を検出することに応じて、前記ケーブルを介した通信の通信終了処理を実行し、該通信終了処理が終了したことに応じて前記ロック機構を制御してロックを解除させる制御手段と、を備える。

本発明によれば、ケーブルの着脱が安全な状態で行われることが保証される。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。又、以下の実施形態では、外部装置とデータ通信を行うためのケーブルを接続するためのコネクタを着脱可能なケーブル接続部を有する電子機器として、Ｘ線撮影用の電子カセッテを例に挙げて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態によるＸ線撮影システムの構成を示すブロック図である。Ｘ線撮影システムは、図１に示すように、電子カセッテ１０、ケーブル２０、システム制御装置３０、電源装置４０、記憶装置５０及びＸ線発生装置６０を有する。Ｘ線撮影システムは、照射されたＸ線により被写体の内部構造をデジタル画像データとして取得する。なお、本システムにおいて用いられる放射線は、波長０.００５Åから４００Åの範囲であり、特に、波長０.１Åから１５Åの範囲のＸ線が適する。

電子カセッテ１０は、被写体を透過したＸ線を可視光に変換し、かかる可視光を電気信号に変換して被写体のデジタル画像データを形成する撮影装置である。電子カセッテ１０には、ケーブル２０を着脱可能とするケーブル接続部１６が設けられている。

図２は、電子カセッテ１０の概略構成説明するための断面ブロック図である。電子カセッテ１０は、図２に示すように、シンチレータ１１と、光像検出部１２と、電気基板１４と、ケーブル接続部１６とを有する。シンチレータ１１は、被写体を透過したＸ線を可視光に変換する。ケーブル接続部１６は、コネクタ１６ａによりケーブル２０を着脱可能とする。即ち、ケーブル２０と接続されているコネクタ１６ａは、ケーブル接続部１６に対して着脱可能となっている。

シンチレータ１１では、エネルギーの高いＸ線によって蛍光体の母体物質が励起され、再結合する際の再結合エネルギーにより可視領域の蛍光が得られる。かかる蛍光は、ＣａＷＯ４などの母体自体によるものや、ＣＳＩ：ＴＩ及びＺｎＳ：Ａｇなどの母体内に付活された発光中心物質によるものがある。光像検出部１２は、シンチレータ１１に密着して配置され、光電変換素子及び薄膜トランジスタＴＦＴがマトリックス状に配列されて構成されている。光像検出部１２は、Ｘ線の照射により発光したシンチレータ１１からの可視光を電気信号に変換する。

、電気基板１４には、制御装置３０からの制御信号に応じて光像検出部１２を駆動するドライブ回路１４２と、ドライブ回路１４２により選択された光像検出部１２内のエレメント（画素に対応）からのアナログ信号の増幅等を行うアンプ１４４が搭載される。更に、電気基板１４には、アンプ１４４からの出力をデジタル変換するＡ／Ｄ回路１４６、ドライブ回路１４２及びＡ／Ｄ変換回路１４６によって順次デジタル化された画像データをシリアライズするシリアライズ回路１４８、画像用メモリ１４９等が搭載される。また、上述した各構成要素への電源を供給する電源ケーブル１７と、信号系の伝送を行う信号ケーブル１８が配線されている。又、コントローラ１４０は、電気基板１４上の上記回路間の信号の流れや、各回路の動作を統括的に制御する。又、コントローラ１４０は、ケーブル２０の信号線を介した画像データの転送等を制御する通信制御機能を有する。

図１に戻り、電源装置４０は、ケーブル２０及び電源ケーブル１７を介してＸ線撮影装置の各部に電源を供給する。ケーブル２０は、電子カセッテ１０とシステム制御装置３０との間のデータ伝送を行う信号線と、電子カセッテ１０と電源装置４０との間の電源供給を行う電源線とで構成され、電子カセッテ１０とシステム制御装置３０及び電源装置４０とを接続する。

接続部１６は、電子カセッテ１０にケーブル２０を接続するための接続口であり、電子カセッテ１０に対してケーブル２０を着脱可能にする。接続部１６は、ケーブル取り外し操作の第１のアクションが実施されたことを検出する機構およびケーブルロック機構を備えている。

接続部１６の構成例を図３に示す。接続部１６には、ケーブル取り外し用ボタン１００が付いており、このボタンを押下することにより、撮影部内の制御回路にその情報が伝わり、ケーブル取り外し前処理が開始される。取り外し前処理が終了すると、ケーブルロックが解除され、ケーブル２０が取り外し可能となる。ケーブル取り外し操作に関する詳細は後述する。

図１に戻り、システム制御装置３０は、モニタ３２と、入力装置３４と、記憶装置５０を有する。システム制御装置３０は、電子カセッテ１０から伝送されたデジタル画像データの補正、空間フィルタリング処理等をリアルタイムで行ったり、階調処理、ＤＲ（ダイナミックレンジ）圧縮処理等を行い、処理されたデジタル画像データをモニタ３２に表示する。また、システム制御部３０は、処理されたデジタル画像データを記憶装置５０に格納する。更に、システム制御装置３０は、モニタ３２への表示データの切替えを行ったり、入力装置３４からの入力情報に基づいてＸ線発生装置６０及び電気基板１４の駆動を制御する。

システム制御装置３０は、図示しないＬＡＮボードを搭載しており、ＬＡＮボードを介してＬＡＮに接続することが可能である。ＬＡＮには、画像をファイリングするファイリングサーバ、画像をフィルムに出力するイメージプリンタ、複雑な画像処理や診断支援を行う画像処理用端末などが接続される。システム制御装置３０は、所定のプロトコル（例えば、ＤＩＣＯＭ）に従ってジタル画像データを出力する。

入力装置３４は、タッチパネル、マウス、キーボード、フットスイッチなどを含む。Ｘ線撮影装置の操作者は、入力装置３２を介して撮影に必要な撮影条件（例えば、Ｘ線管電圧、管電流、Ｘ線照射時間等）及び撮影タイミング、画像処理条件、被検者ＩＤ、取り込み画像の処理方法などの設定を行うことができる。

モニタ３２は、例えば、ＣＲＴディスプレイからなり、入力装置３４により入力された撮影条件、撮影した画像等を表示する。モニタ３２に表示される内容は、システム制御装置３０の制御によって自動的に切替るが、図示しない切替ボタンによって手動で切替るようにしてもよい。また、上述したように、モニタ３２は、システム制御装置３０からデジタル画像データを受け取り表示する。

記憶装置５０は、システム制御装置３０の制御下で、各種処理が施されたデジタル画像データを保存する。記憶装置５０としては、大容量、高速且つ高信頼性を満たすデータ保存装置が好ましく、例えば、ＲＡＩＤ等のハードディスクアレーがより好ましい。

Ｘ線発生装置６０は、Ｘ線管球６２と、高圧発生電源６４と、Ｘ線絞り６６とを有し、、Ｘ線を発生させる。Ｘ線管球６２は、システム制御装置３０により制御された高圧発生電源６４によって駆動され、Ｘ線ビームを放射する。Ｘ線絞り６６は、撮影領域の変更に伴い、不必要なＸ線照射を行わないようにＸ線ビームを整形する。Ｘ線ビームは、患者の撮影部位に向けられる。

次に、撮影の際のシーケンスを簡単に説明する。
Ｘ線撮影に際して、操作者は、先ずケーブル２０を接続していない電子カセッテ１０を患者とベッド７０との間に挿入する。ケーブル２０と接続しない状態で電子カセッテ１０を挿入するのは、撮影取得エリアにケーブル２０が入らないようにケーブルの引き回しに注意しながら電子カセッテ１０の配置位置を決めるといったような煩わしさを省くためである。

患者の撮影したい範囲に適応した位置に電子カセッテ１０を配置し終えたら接続部１６にケーブル２０を接続する。次に、入力装置３４を介してシステム制御装置３０に撮影開始が伝えられる。システム制御装置３０は、撮影開始を受けて電子カセッテ１０へ撮影開始信号を伝送する。また、システム制御装置３０は、Ｘ線発生装置６０のＸ線管球６２を高圧発生電源６４によって駆動し、更にＸ線絞り６６を駆動して照射野を指定してＸ線ビームを放射させる。

電子カセッテ１０において、電気基板１４に搭載されているドライブ回路１４２は、撮影タイミングに応じて、撮影駆動を行い、蓄積された電荷を読み出す。即ち、ドライブ回路１４２は、システム制御装置３０の制御下で光像検出器１２を駆動し、各画素から信号を読み出す。ドライブ回路１４２により読み出された光像検出器１２内の各画素の信号はアンプ１４４により増幅され、増幅された信号はＡ／Ｄ回路１４６によりデジタルデータに変換される。こうしてドライブ回路１４２及びＡ／Ｄ回路１４６により順次デジタル化されて得られたデータがシリアライズ回路１４８によりシリアライズされることによってデジタル画像データが取得される。取得されたデジタル画像データは、画像用メモリ１４９に一時的に格納され、ケーブル２０を介して電子カセッテ１０からシステム制御装置３０に伝送される。システム制御装置３０は、伝送されたデジタル画像データに補正や各種処理を施し、かかるデジタル画像データを記憶装置５０に格納する。

次に、電子カセッテ１０からケーブル２０を取り外す時の操作について、図３、図４、図６を参照して説明する。

図６はコネクタ１６ａと、電子カセッテ１０のケーブル接続部１６における構成を詳細に説明する図である。図６に示されるように、ケーブル２０は電源ライン２０ａと複数の信号ライン２０ｂを有する。ケーブル接続部１６が有するロック機構１６１は、コントローラ１４０からのロック信号に従ってロック状態、解除状態が制御される。コネクタ１６ａがケーブル接続部１６に接続されると、コントローラ１４０はシステム制御装置３０との間で信号ライン２０ｂを介した通信状態を確立する。通信状態が確立されたならば、ロック機構１６１をロック状態として、ケーブル接続部１６とコネクタ１６ａの接続状態を維持するようにする。或は、コネクタ１６ａがケーブル接続部１６に接続されたことを検出し、該検出に応じてロック機構１６１をロック状態とするようにしてもよい。ケーブル取り外し用ボタン１００のオン信号がコントローラ１４０に供給されると、コントローラ１４０は、システム制御部３０との間で確立されている通信状態を終了させ、ロック機構１６１を解除して、コネクタ１６ａをケーブル接続部１６から取り外し可能な状態とする。

ケーブル取り外しは、２つのアクションによって実行される。即ち、操作者は、まず、第１のアクションとして、取り外し用ボタン１００を押す。電子カセッテ１０のコントローラ１４０は、取り外し用ボタン１００が押下されたことを検出すると（ステップＳ２０１）、ケーブル取り外し前処理を実施する（ステップＳ２０２）。ケーブル取り外し前処理とは、システム制御装置３０或は電子カセッテ１０にエラーや損傷を発生させることなくケーブル取り外しを行えるようにするための各処理である。ケーブル取り外し前処理としては、例えば、電子カセッテ１０とシステム制御装置３０との間の通信ポートのクローズ、終了コマンド送信等を行う通信終了処理が挙げられる。このとき、通信終了処理に画像用メモリ１４９の内容をバックアップ電源によって保持して、画像の再送を可能にするための処理を含むようにしてもよい。或は、通信終了処理に、不揮発性メモリに画像を保存して、画像再送可能にする処理を含むようにしてもよい。

又、通信終了処理に、電源装置４０による撮影部（電子カセッテ）１０への電源供給をオフにする処理を含めてもよい。このようにすれば、ケーブルを抜いた場合に、抜いたケーブル端への電源電圧の供給が停止され、安全性確保を実現できる。但し、再びケーブルを挿した場合は、それを検出して、電源装置４０の電源出力をオンにする。

又、通信終了処理に、ケーブルの取り外し積算回数をカウントして、システム制御装置３０に通知する処理を含めてもよい。このような積算回数の利用としては、コネクタ寿命（コネクタの挿抜回数には耐久限度がある）による交換を推奨するメッセージを表示するなどのアプリケーションが挙げられる。

以上のようなケーブル取り外し前処理が終了すると（ステップＳ２０３）、コントローラ１４０はロック機構１６１のロック状態を解除する（ステップＳ２０４）。尚、ロック機構１６１は、例えば、一般的な電子ロック機構で実現できる。ロック機構１６１によるロックが解除されたことを受けて、操作者は、第２のアクションとして、撮影部１０からケーブル２０を取り外すことが可能となる（ステップＳ２０５）。

又、ケーブル装着時には、各種接続処理が実施される。接続処理としては以下のような処理が挙げられる。
（１）ロック機構１６１をロック状態として、コネクタ１６ａを装着状態に維持するようロックする。
（２）システム制御部３０との通信状態を確立するべく、ポートオープンを行う。
（３）画像転送が途中の場合、例えば、転送すべき画像が画像メモリ１４９に残っている場合は、画像メモリ１４９に保持されている画像を再転送する。
（４）電源装置の出力をオンにする。

尚、ケーブル接続部１６においてロック機構１６１のロック状態が解除され、コネクタ１６ａの取り外しが可能となった場合に、その旨をＬＥＤ等で表示する機構を設けても良い。又、上記ステップＳ２０５において、所定時間が経過してもコネクタ１６ａがケーブル接続部１６から取り外されなかった場合は、自動的に上記接続処理を実施するように構成してもよい。即ち、ステップＳ２０５で「ＮＯ」の場合、ケーブル取り外し用ボタン１００が押下されてから所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していた場合は上記接続処理を実行するようにする。

又、上記実施形態では１つのケーブル接続部１６を有する場合について説明したが、複数のケーブル接続部を有する場合にも本発明を適用できることは明らかである。又、撮影部は、自由な向きにて撮影が行えるため、取得画面においてどの方向が上なのか（画像原点）はケースバイケースとなる。通常は、画像方向を意識した向きに電子カセッテをセッティングして撮影を行ったり、撮影後に所望の向きに表示画像を回転させる。これに対して、複数のケーブル接続部をもつ電子カセッテにおいては、使用されているケーブル接続部（実際にケーブルが接続されたケーブル接続部）に応じて画像方向（画像原点）を決定する（例えば、ケーブルが接続された接続部を常に画像の下部とする）ように構成してもよい。この場合、使用されている接続部に応じて、自動的に画像を回転させて撮影画像を表示させることになる。又、例えば、上記実施形態ではコントローラ１４０がロック機構１６１を制御しているがこれに限られるものではない。例えば、ケーブル取り外し用ボタン１００の信号がシステム制御部３０に入力されるように構成し、システム制御部３０からロック機構１６１を制御するようにしてもよい。その場合、図４に示した処理はシステム制御部３０で実行されることになる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ケーブル取り外しの際の第１番目のアクションを、ケーブル取り外し用ボタン１００を押すこととしたが、これに限られるものではない。第２実施形態ではそのような第１番目のアクションの例として取り付け部を押し込んで回す操作とした場合を説明する。以下、図５を参照して第２実施形態を説明する。

まず、取り付け部を押し込んで回す操作を行う（ステップＳ３０１）。例えば、この操作によりＯＮ状態となるスイッチを組み込むことで、第１番目のアクション（操作）がコネクタ１６に対してなされたことがコントローラ１４０に通知される。これにより、第１実施形態で説明したケーブル取り外し前処理が実施される（ステップＳ３０２）。ケーブル取り外し前処理が終了すると（Ｓ３０３）、ケーブルロックが解除され（ステップＳ３０４）、ケーブル取り外しが可能となる（ステップＳ３０５）。

以上説明したように、上記実施形態によれば、操作者は、撮影装置やシステムにエラーや損害を与えることなく、任意のタイミングで、安全にケーブル着脱を実行することが出来る。又、上記実施形態によれば、ケーブルを着脱する一連の動作の中で、システムあるいは撮影部がケーブル取り外し前処理を実行出来る機構を設けた。これにより、ユーザが任意のタイミングでケーブル着脱を行っても、システム或いは撮影部に障害を来たさない、安全性の高いＸ線撮影装置を提供することが可能となる。

尚、以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。

Ｘ線撮影システムの概略構成を示すブロック図である。 電子カセッテの内部構成を示す概略断面ブロック図である。 接続部の外観を示す図である。 第１実施形態によるケーブル取り外し時の処理を説明するフローチャートである。 第２実施形態によるケーブル取り外し時の処理を説明するフローチャートである。 コネクタ及びケーブル接続部の詳細を説明する図である。

符号の説明

１０：電子カセッテ
１１：シンチレータ
１２：光像検出部
１３：電気基板
１６：ケーブル接続部
２０：ケーブル
３０：制御装置
３２：モニタ
３４：入力装置
４０：電源装置
５０：記憶装置
６０：Ｘ線発生装置
１００：ケーブル取り外し用ボタン

Claims (10)

1. Ｘ線を検出してＸ線画像を得る検出器と、
   外部装置とデータ通信を行うためのケーブルを着脱可能な接続部と、
   前記ケーブルと前記接続部との接続をロックするためのロック機構と、
   前記ロックを解除するための操作を検出する検出手段と、
   前記検出手段が前記操作を検出することに応じて、前記ケーブルを介した通信の通信終了処理を実行し、該通信終了処理が終了したことに応じて前記ロック機構を制御してロックを解除させる制御手段と
   を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
2. データを記憶する記憶部を更に有し、
   前記制御手段は、前記ロック機構により接続がロックされたケーブルを介したデータの転送中に前記ロックを解除するための操作を検出した場合には、送信対象のデータを前記記憶部に記憶させ、前記ケーブルを介した通信を終了させた後に前記ロック機構を制御してロックを解除させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記制御手段は、前記ロックを解除した後所定期間内にケーブルが取り外されなかった場合には、前記ケーブルを介した前記外部装置との通信を再開させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記制御手段は、前記ケーブルを介したデータの転送の途中で該転送が終了された後、前記ケーブルを介した通信が再開された場合には、前記記憶部に記憶されたデータの転送を再開させる
   ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
5. 前記検出手段は、前記ロックを解除するためのスイッチの状態を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記ロック機構は、前記制御手段が出力する信号に応じてロック状態およびロック解除状態が制御される
   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Ｘ線撮影装置。
7. 前記制御手段は、前記検出手段が前記操作を検出することに応じて、前記ケーブルを介した外部装置からの電源供給を停止させた後に前記ロック機構を制御してロックを解除させる
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
8. 前記制御手段は、前記検出手段により前記操作が検出された時に、前記ケーブルを介して前記Ｘ線画像を送信中だった場合には、前記Ｘ線画像を記憶部に記憶させた後、前記ロック機構を制御してロックを解除させる
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置と、
   前記Ｘ線撮影装置に前記ケーブルを介して電源を供給する電源供給部と、
   前記電源供給部を制御するとともに、前記ケーブルを介して前記Ｘ線撮影装置を制御するシステム制御部とを有し、
   前記制御手段はロック機構を制御して、前記ケーブルが前記Ｘ線撮影装置に接続されたことを検知したときに前記Ｘ線撮影装置と前記ケーブルとの接続をロックさせ、
   前記システム制御部は前記電源供給部を制御して前記ケーブルが前記接続部に接続されたことを検知したときに前記Ｘ線撮影装置に電源を供給させる
   ことを特徴とするＸ線撮影システム。
10. 外部装置とデータ通信を行うためのケーブルを着脱可能な接続部と、
    前記ケーブルと前記接続部との接続をロックするためのロック機構と、を有するＸ線撮影装置の制御方法であって、
    前記ケーブルと前記接続部との接続をロックするステップと、
    前記ロックを解除するための操作を検出するステップと、
    前記ロックを解除するための操作を検出することに応じて、前記ケーブルを介した通信の通信終了処理を実行させるステップと、
    前記通信終了処理が終了したことに応じて前記ロック機構を制御してロックを解除するステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。

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