JP5258946B2 - 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、並びにプログラム - Google Patents
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Description
図15において、101はX線を照射するX線源、104はX線源101から出射するX線を発生させるX線発生装置、105は放射線技師等により開閉操作がなされるX線の照射を制御するスイッチ(曝射ボタン)である。120は患者等である検出体102のX線情報を記録するフィルム、103は検出体102を透過したX線を可視光等の光に変換する蛍光体である。
図16に示すX線撮像システムは、図15のフィルム120に代えて、検出体102を透過したX線を電気信号に変換するCCD撮像素子及びMOS型撮像素子、アモルファスシリコンを用いた撮像素子等を備えた撮像装置130を設ける。更に、スイッチ105の開閉に従って送信される制御信号に応じて撮像部130の駆動を制御する制御部140を設けている。なお、図16において、図15で示した部分と同様の部分には、同一符号を付している。
図1は、本発明のX線撮像装置における動作のタイミングチャートである。
アイドリング期間とは、放射線、ここではX線撮像素子(センサ)が撮影期間に良好な撮影を行うための準備期間である。この期間においては、X線撮像素子は、第2の読み取り動作である空読み動作を繰り返し行っている。空読み動作とは、X線撮像素子において絶えず流れ出る暗電流成分を読み出す動作のことである。空読み動作を行うことによって、暗電流成分が除去される。特にアイドリング期間の冒頭では、X線撮像素子にバイアスを与えられた直後であるために暗電流成分が大きい。通常、この空読み動作は、暗電流安定のために、数回から数十回繰り返されている。アイドリング期間中に、X線源を操作する撮影者(一般にはX線技師)によって、X線を出射するための信号、即ち撮影要求の信号が発せられ、その後、X線が出射する。
図1中で「D」で示しているように、X線撮像素子の光応答特性等を考慮して、X線照射の終了から本読み動作の開始までの間に遅延時間を設けてよい。もちろん、光応答特性等がない場合、遅延時間を設けず、X線照射の終了を検知して、直後に本読み動作を開始するようにしてもよい。
以下、本発明の緒実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図3は、本発明の実施形態1によるX線撮像システムの概略構成を示す模式図である。
図3において、101はX線を出射するX線源、104はX線源101から出射するX線を発生させるX線発生装置、105はX線技師等により開閉操作がなされるX線の照射を制御するスイッチ(被曝射ボタン)であり、図2で示すような形状である。103は検出体102を透過したX線を可視光等の光に変換する波長変換体として機能する蛍光体である。130は主に変換回路部、駆動回路部、信号読出回路部で構成される撮像装置である。変換回路部は、蛍光体103で変換された光を電気信号に変換する光電変換素子が複数マトリクス状に配設されてなるものである。駆動回路部は、変換回路部を駆動するものである。読出回路部は、変換回路部から電気信号を読み出すものである。蛍光体103と撮像装置130とを併せてX線撮像装置とも呼ばれる。
ここでは、2次元に光電変換素子を配列したものを例に説明する。なお、説明を簡単化するために、図4においては3×3の合計9画素で構成しているが、実際には、必要なセンサの大きさに応じた数の光電変換素子が配列されている。例えば、医療用の胸部X線撮像装置の場合には、有効領域で40cm以上、画素数としては画素ピッチ200μmで、2000×2000画素以上を配列するようにしている。
第1行の光電変換素子S1−1〜S1−3に入射した光は、電気信号に変換され信号電荷として、それぞれの電極間容量に蓄積される。一定の蓄積時間を経過した後、駆動回路部202より駆動配線G1に転送用の電圧パルス(駆動信号)が出力され、転送用スイッチ素子T1−1〜T1−3をオン状態に切り換える。
空読み動作及び本読み動作は、図4及び図5を用いて説明した光電変換素子の動作において何ら変わりない。即ち、変換回路部201、読出回路部207、駆動回路部202の動作上は何ら変わらない。空読み動作と本読み動作との違いとしては、X線画像情報を採取する上で必要な画像データを得るための動作を本読み動作と称し、X線画像情報を有さない画像データを読み出す動作を空読み動作と称している。
図6においては、説明の簡単化のため駆動用配線が7本分で記載している。アイドリング期間においては、等間隔で、駆動信号が出力されている。
図7では、3本目の駆動配線に駆動信号(Vg3)が出力された後に、X線の照射が開始されている。この段階で、4本目の駆動配線には駆動信号(Vg4)が通常のタイミングで出力されず、空読み動作を中止している。X線の照射の終了後に、4本目の駆動配線に駆動信号(Vg4)が出力される。この段階は、もはや空読みではなく、X線による画像情報が含まれており本読み動作として扱われる。最後の7本目の駆動配線に駆動信号(Vg7)が出力された後に、同様のシーケンスで1本目から3本目までの駆動配線に駆動信号(Vg1〜Vg3)が出力され、本読み動作のための駆動回路部の信号出力が終了する。
駆動回路部202は、フリップフロップ回路202a及びアンド回路202bが所定数組み合わされて構成されており、対応するアンド回路202bから駆動配線G1〜GN(図4の例ではG1〜G3)へ駆動信号Vg1〜VgNが出力される。
図9は、駆動信号がオンしている時にX線の照射が開始された場合のタイミングチャートであり、本発明の実施形態2を示す図である。
図9では、Vg3の駆動信号がオンしている最中に、X線照射が開始されている。本実施形態では、Vg4の駆動信号は、X線照射の終了後に、図7と同様のそのままのパルス幅及びタイミングで、本読み動作として動作を開始させている。この場合、Vg3の駆動信号とX線照射が重なった部分のX線画像情報分がVg3の画像から失われることになる。しかしながら、X線照射時間が駆動信号のパルス幅に比べて、充分長い時間に設定していれば、その誤差量は無視し得る程度に小さい。それでも、後に得られるX線画像上に横スジ状のアーチファクトになった場合、該当する信号(Vg3)の信号を係数倍することにより簡単にこれを補正することが可能である。以上説明したように、本実施形態では、アイドリング期間中の空読み動作中において、途中の駆動配線に駆動信号が与えられているときにX線の照射の開始がX線検出回路により検出された場合には、次の駆動配線に駆動信号を与える動作を停止する。そしてX線の照射の終了がX線検出回路により検出された後に、停止された駆動配線から駆動信号を与えて本読み動作を開始し、その前の駆動配線まで本読み動作を行う。
図10は、駆動信号がオンしている時にX線の照射が開始された場合のタイミングチャートであり、本発明の実施形態3を示す図である。
図10では、Vg3の駆動信号がオンしている最中に、X線照射が開始されている。本実施形態では、Vg3の駆動信号は、X線照射開始とともにほぼ同時に強制的にオフさせる。この方法によれば、例えば図8におけるOE信号をオフさせることにより容易に達成させることができる。Vg4の駆動信号は、X線照射の終了後に、図7と同様のタイミングで、本読み動作として動作を開始させている。本実施形態の場合、Vg3の駆動用信号とX線照射が重なった部分は極めて少ないため、実施形態2で見られたような、X線画像情報が失われることがない。以上説明したように、本実施形態では、アイドリング期間中の空読み動作中において、途中の駆動配線に駆動信号が与えられているときにX線の照射の開始がX線検出回路により検出された場合には、その駆動配線に駆動信号を与える動作を停止する。そしてX線の照射の終了がX線検出回路により検出された後に、停止された駆動配線の次の駆動配線から駆動信号を与えて本読み動作を開始し、停止された駆動配線まで本読み動作を行う。
図11は、本発明の実施形態4を示すタイミングチャートであり、本発明の実施形態4を示す図である。このタイミングチャートでは、アイドリング動作期間内の空読み動作中にX線が照射された場合を例示する。
図11では、図7と同様に、3本目の駆動配線に駆動信号(Vg3)が出力された後に、X線の照射が開始されている。この段階で、4本目の駆動配線に駆動信号(Vg4)が通常のタイミングで出力されず、空読み動作を中止している。X線の照射の終了後に、図7では4本目の駆動配線に駆動信号(Vg4)が出力されるが、本実施形態の図11では、1本目の駆動配線に与えられる駆動信号(Vg1)から出力されている。X線照射の終了後の読み出し動作は、空読み動作ではなく、X線による画像情報が含まれているため、本読み動作として扱われる。最後の7本目の駆動配線に駆動信号(Vg7)が出力されて、駆動用回路部の信号出力が終了する。
図12は、本発明の実施形態5を示すX線撮像装置の機械的な概要を示す模式図である。図13は、図12の内部構成を示すブロック図である。
図12、図13において、211はシフトレジスタからなる駆動回路部202,シフトレジスタ203等に入力するクロック信号等を生成する駆動回路であるタイミング発生部、212はA/D変換回路部205から出力されるディジタル信号を記憶するメモリである。213はX線撮像装置のバッテリ、214は放射線技師等の手によりX線撮像装置のメイン電源のオン/オフの切り替えを制御する機械的な始動用スイッチである。215はX線撮像装置を持ち運びの際に用いる取手部である。なお、図3、図4に示した部分と同様の部分には同一符号を付している。
図14は、本発明の実施形態4におけるX撮像装置のX線診断システムへの適用例を示した概略図である。
X線チューブ(X線源)6050で発生したX線6060は、患者あるいは被験者6061の胸部6062を透過し、放射線撮像装置(イメージセンサ)6040に入射する。この入射したX線には、被験者6061の体内部の情報が含まれている。X線の入射に対応して蛍光体で可視光に変換し、更に、これを光電変換して電気信号を得る。この電気信号は、ディジタル変換されてイメージプロセッサ6070により画像処理され、制御室のディスプレイ6080で観察される。
上述した緒実施形態によるX線撮像システムを構成する各構成要素(制御部170等)の機能は、当該X線撮像システムに内蔵されているコンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、図1,図5,図6,図7,図9,図10,図11等を用いて説明したX線撮像方法の手順は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
102:X線を可視光等の光に変換する蛍光体
103:検出体(患者)
104:X線発生装置
105:スイッチ(曝射ボタン)
120:フィルム
130:撮像装置
140:制御部
150:X線検出回路(X線検出素子)
160:シャ−シ
170:制御部
S1−1〜S3−3:光電変換素子
T1−1〜T3−3:スイッチ素子
G1〜G3:ゲート駆動用配線
M1〜M3:信号配線
201:光電変換回路部
202:駆動回路部
203:シフトレジスタ
204:オペアンプ
205:A/D変換回路部
206:バイアス電源
207:読出回路部
CL1〜CL3:信号配線の容量
A1〜A3:アンプ
C1〜C3:サンプルホールド用コンデンサ
Sr1〜Sr3:読み出し用スイッチ
B1〜B3:アンプ
210:制御部
211:タイミング発生部
212:メモリ
213:バッテリ
214:始動用スイッチ
215:取手部
6040:イメージセンサ
6050:X線チューブ(X線源)
6060:X線
6061:被験者
6070:イメージプロセッサ
6080:ディスプレイ
6081:ディスプレイ
6100:フィルムプロセッサ
6110:フィルム
Claims (9)
- 放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を転送するスイッチ素子と、を各々が有する複数の画素が複数行と複数列とを有するマトリクス状に配列された放射線撮像手段と、
前記複数行のうちの所定行の前記スイッチ素子に対して前記スイッチ素子をオン状態にするための駆動信号の出力を所定期間内に行い、且つ、前記駆動信号の出力を前記複数行に対して順次に行う動作を、複数回行う駆動手段と、
前記放射線撮像手段への前記放射線の照射の開始を検知する検知手段と、
を含む放射線撮像装置であって、
前記複数回行われる前記動作のうちの所定回目の動作において、前記複数行のうちの最後に前記駆動信号が出力される行を除く途中の行の前記所定期間内に前記検知手段が前記放射線の照射の開始を検知した場合に、前記駆動手段は、前記途中の行のスイッチ素子への前記駆動信号の出力より後の前記駆動信号の出力を停止することを特徴とする放射線撮像装置。 - 前記検知手段が前記放射線の照射の開始を前記途中の行の前記スイッチ素子への前記駆動信号の出力を行っている期間中に検知した場合に、前記駆動手段は、前記途中の行のスイッチ素子への前記駆動信号の出力を前記途中の行の前記所定期間内に終了することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
- 前記検知手段は、更に前記放射線の照射の終了を検知し、
前記検知手段が前記放射線の照射の終了を検知した場合、前記駆動手段は、所定行の前記スイッチ素子への前記駆動信号の出力を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線撮像装置。 - 前記検知手段が前記放射線の照射の終了を検知した場合、前記駆動手段は、前記途中の行の前記スイッチ素子から、又は、前記途中の行とは別の行の前記スイッチ素子から、前記駆動信号の出力を再開することを特徴とする請求項3に記載の放射線撮像装置。
- 前記別の行は、前記所定回目の動作において最初に前記駆動信号の出力が行われた行であることを特徴とする請求項4に記載の放射線撮像装置。
- 前記変換素子は、前記放射線を光に変換する波長変換体と、前記波長変換体により変換された光を前記電気信号に変換する光電変換素子と、を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
- 放射線源と、
前記放射線源から照射された放射線を撮像するための請求項1から6のいずれか1項に記載の放射線撮像装置と
を含むことを特徴とする放射線撮像システム。 - 放射線撮像装置の制御方法であって、
放射線を電気信号に変換する変換素子と前記電気信号を転送するスイッチ素子とを各々が有する複数の画素が複数行と複数列とを有するマトリクス状に配列された放射線撮像手段の前記複数行のうちの所定行の前記スイッチ素子に対して前記スイッチ素子をオン状態にするための駆動信号の出力を所定期間内に行う駆動手段が前記駆動信号の出力を前記複数行に対して順次に行う動作を複数回行ううちの所定回目の動作において前記複数行のうちの最後に前記駆動信号が出力される行を除く途中の行の前記所定期間内に、前記放射線の照射の開始を検知する検知手段が前記放射線の照射の開始を検知した場合に、前記駆動手段が前記途中の行のスイッチ素子への前記駆動信号の出力より後の前記駆動信号の出力を停止する放射線撮像装置の制御方法。 - 放射線撮像装置の制御をコンピュータに実行させるプログラムであって、
放射線を電気信号に変換する変換素子と前記電気信号を転送するスイッチ素子とを各々が有する複数の画素が複数行と複数列とを有するマトリクス状に配列された放射線撮像手段の前記複数行のうちの所定行の前記スイッチ素子に対して前記スイッチ素子をオン状態にするための駆動信号の出力を所定期間内に行う駆動手段が前記駆動信号の出力を前記複数行に対して順次に行う動作を複数回行ううちの所定回目の動作において前記複数行のうちの最後に前記駆動信号が出力される行を除く途中の行の前記所定期間内に、前記放射線の照射の開始及び終了を検知する検知手段が前記放射線の照射の開始を検知した場合に、前記駆動手段が前記途中の行のスイッチ素子への前記駆動信号の出力より後の前記駆動信号の出力を停止するように、放射線撮像装置の制御をコンピュータに実行させるプログラム。
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