JP5455747B2 - 放射線画像検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像検出装置に係り、特に、封止不良や基板の割れにより生じる異常を検出することができる放射線画像検出装置に関する。

近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の放射線画像検出装置が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。

この種の放射線画像検出装置は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、Ｘ線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、Ｘ線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。

この放射線画像検出装置は、例えば、基板上に複数の走査配線及び複数の信号配線を互いに交差して配設し、当該走査配線及び信号配線の各交差部に対応して電荷蓄積部及びＴＦＴスイッチなどのスイッチ素子を設け、各交差部の電荷蓄積部及びスイッチ素子を覆うように半導体層を設け、これらを封止部材により封止して構成されている。

このように構成された放射線画像検出装置において、封止部材による封止不良が存在する場合には、その箇所から湿気や酸素が浸入して画素劣化が生じてしまう。また、可搬性を有する放射線画像検出装置の場合には、持ち運び時の落下や壁への接触等による衝撃により基板に割れが生じて、割れが生じた部分の画像が欠損してしまう。これらの封止不良や割れによる異常は、放射線画像検出装置の端部から生じるものである。

そこで、基板の割れを検出する液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の液晶表示装置では、観視面側となる透明基板の周縁部であり、かつ表示用電極が敷設されたのと同一の面側に表示用電極と接触することのない電気的に独立する割れ検知用電極を敷設し、この割れ検知用電極の導通を電気的に測定することで透明基板の損傷を検知している。

特許２７１１６１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、基板の周縁部に設けた割れ検知用電極の導通を測定する場合では、異常が生じていることは検出できても、異常の発生位置までは特定することはできない、という問題がある。また、封止不良による異常の場合のように、割れ検知用電極の導通が断線するほどではないが、画素に劣化が生じている場合を検出することができない、という問題がある。また、特許文献１に記載の技術は、液晶表示装置に関するものであるが、医療用に用いられる放射線画像検出装置では、画素劣化による診断用画像への影響を回避する要請は高く、特に上記の点が問題となる。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、周辺部から生じる異常による画素劣化及び異常の発生位置を適切に検出することができる放射線画像検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の放射線画像検出装置は、放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及び該センサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられた検出領域を有し、該検出領域が、放射線画像を示す画像情報を生成する放射線画像領域と該放射線画像領域の外周部に設けられた状態検出領域とに区画された放射線検出手段と、前記状態検出領域の画素の電荷量と予め定めた基準電荷量とを比較するか、前記状態検出領域の画素の画素値と予め定めた基準画素値とを比較するか、または前記状態検出領域の画像パターンと予め定めた基準画像パターンとを比較して、異常を検出する異常検出手段と、を含んで構成されている。

本発明の放射線画像検出装置によれば、放射線検出手段は、放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及び該センサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられた検出領域を有している。この検出領域は、放射線画像を示す画像情報を生成する放射線画像領域と該放射線画像領域の外周部に設けられた状態検出領域とに区画されている。そして、異常検出手段が、状態検出領域の画素の電荷量と予め定めた基準電荷量とを比較するか、状態検出領域の画素の画素値と予め定めた基準画素値とを比較するか、または状態検出領域の画像パターンと予め定めた基準画像パターンとを比較して、異常を検出する。

このように、検出領域を放射線画像領域とその放射線画像領域の外周部に設けられた状態検出領域とに区画し、状態検出領域の画素の情報を用いて異常を検出するため、周辺部から生じる異常による画素劣化及び異常の発生位置を適切に検出することができる。

また、前記状態検出領域を、前記放射線検出手段の端部と前記放射線画像領域との間に複数列の画素が含まれた領域とすることができる。状態検出領域を複数列設けることにより、放射線検出手段の周辺部から生じた異常の影響が、すぐに放射線画像領域に及ぶことを防止することができ、また、画素位置に応じて異常の進行状態を把握することができる。

また、前記基準画素値を、前記状態検出領域における異常か否かの判定対象の画素である注目画素の画素値及び該注目画素の周辺画素の画素値の平均値、最大値、または最小値とすることができる。

また、前記異常検出手段は、前記状態検出領域の画素の電荷量と予め定めた複数の異なる基準電荷量とを比較するか、前記状態検出領域の画素の画素値と予め定めた複数の異なる基準画素値とを比較するか、または前記状態検出領域の画像パターンと予め定めた複数の異なる基準画像パターンとを比較することにより、異常の度合いを検出するようにすることができる。基準値を複数定めることで、段階的な判断が可能になる。

また、前記異常検出手段は、放射線が照射されていないときの前記状態検出領域の画素の電荷量と前記基準電荷量、前記状態検出領域の画素の画素値と前記基準画素値、または前記状態検出領域の画像パターンと前記基準画像パターンとを比較するようにすることができる。これにより、放射線照射時の状態検出領域の画素の情報を用いる場合と比較して、放射線の分布を考慮したり撮影対象物の影響を除去したりという煩雑な処理が不要となる。

また、前記異常検出手段により異常が検出された場合に、該異常の情報を報知する報知手段をさらに含んで構成したり、該異常の情報を外部装置に出力する出力手段をさらに含んで構成したりすることができる。また、前記出力手段は、通信回線を介して遠隔地の前記外部装置に前記異常の情報を出力するようにすることもできる。

また、前記異常検出手段は、異常と判定した画素の位置の経時的変化に基づいて、前記放射線検出手段の周辺部から生じる異常が、前記放射線画像領域に到達する時期を予測するようにすることができる。これにより、放射線検出手段の故障や、放射線画像の劣化が生じる前に放射線検出手段の補修、交換が可能になる。

また、前記センサ部を、照射された放射線を可視光に変換して、該可視光を電荷に変換する材料で構成するか、または照射された放射線を直接電荷に変換する材料で構成することができる。いずれの場合もガラス等の基板上にセンサ部を形成し、センサ部を封止部材により封止して構成されるため、周辺部からの割れや封止不良による異常が生じる可能性があり、本発明を適用する意義を有する。

このように、本発明によれば、検出領域を放射線画像領域とその放射線画像領域の外周部に設けられた状態検出領域とに区画し、状態検出領域の画素の情報を用いて異常を検出するため、周辺部から生じる異常による画素劣化及び異常の発生位置を適切に検出することができる、という効果が得られる。

本実施の形態に係る放射線画像検出装置の構成を示すブロック図である 放射線検出器部分の概略を示す断面図である。 検出領域の概略を示す（Ａ）平面図、及び（Ｂ）一部断面図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像検出装置における異常検出処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る放射線画像検出装置における異常検出処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 異常の進行状態と画素の位置との関係を示すイメージ図である。 状態検出領域を設けていない参考例における異常の進行状態と画素の位置との関係を示すイメージ図である。 第３の実施の形態に係る放射線画像検出装置における故障予測処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 （Ａ）記憶された経過時間と異常画素の位置との関係を示す表、及び（Ｂ）予測関数を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る放射線画像検出装置１０の詳細な構成を示すブロック図であり、図２は、放射線検出器６０部分の概略を示す断面図である。

放射線画像検出装置１０に内蔵された放射線検出器６０は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板６６上に、放射線Ｘを吸収し、電荷に変換する光電変換層６７が積層されて構成されている。光電変換層６７は例えばセレンを主成分（例えば含有率５０％以上）とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）から成り、放射線Ｘが照射されると、照射された放射線量に応じた電荷量の電荷（電子−正孔の対）を内部で発生することで、照射された放射線Ｘを電荷へ変換する。なお、放射線検出器６０は、アモルファスセレンのような放射線Ｘを直接的に電荷に変換する放射線−電荷変換材料の代わりに、蛍光体材料と光電変換素子（フォトダイオード）を用いて間接的に電荷に変換する光電変換層６７を用いてもよい。蛍光体材料としては、ガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）が良く知られている。この場合、蛍光材料によって放射線Ｘ−光変換を行い、光電変換素子のフォトダイオードによって光−電荷変換を行なう。

また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板６６上には、光電変換層６７で発生された電荷を蓄積する蓄積容量６８と、蓄積容量６８に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴ７０を備えた画素部７４（図１では個々の画素部７４に対応する光電変換層６７を光電変換部７２として模式的に示している）がマトリクス状に多数個配置されており、放射線画像検出装置１０への放射線Ｘの照射に伴って光電変換層６７で発生された電荷は、個々の画素部７４の蓄積容量６８に蓄積される。これにより、放射線画像検出装置１０に照射された放射線Ｘに担持されていた画像情報は電荷情報へ変換されて放射線検出器６０に保持される。

また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板６６には、一定方向（行方向）に延設され個々の画素部７４のＴＦＴ７０をオンオフさせるための複数本のゲート配線７６と、ゲート配線７６と直交する方向（列方向）に延設されオンされたＴＦＴ７０を介して蓄積容量６８から蓄積電荷を読み出すための複数本のデータ配線７８が設けられている。個々のゲート配線７６はゲート線ドライバ８０に接続されており、個々のデータ配線７８は信号処理部８２に接続されている。個々の画素部７４の蓄積容量６８に電荷が蓄積されると、個々の画素部７４のＴＦＴ７０は、ゲート線ドライバ８０からゲート配線７６を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、ＴＦＴ７０がオンされた画素部７４の蓄積容量６８に蓄積されている電荷は、アナログの電気信号としてデータ配線７８を伝送されて信号処理部８２に入力される。従って、個々の画素部７４の蓄積容量６８に蓄積されている電荷は行単位で順に読み出される。

図示は省略するが、信号処理部８２は、個々のデータ配線７８毎に設けられた増幅器及びサンプルホールド回路を備えており、個々のデータ配線７８を伝送された電荷信号は増幅器で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器が順に接続されており、個々のサンプルホールド回路に保持された電荷信号はマルチプレクサに順に（シリアルに）入力され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタルの画像データへ変換される。

信号処理部８２には画像メモリ９０が接続されており、信号処理部８２のＡ／Ｄ変換器から出力された画像データは画像メモリ９０に順に記憶される。画像メモリ９０は複数フレーム分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ９０に順次記憶される。

画像メモリ９０は放射線画像検出装置１０全体の動作を制御する制御部９２と接続されている。制御部９２はマイクロコンピュータによって実現されており、ＣＰＵ９２Ａ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むメモリ９２Ｂ、ＨＤＤやフラッシュメモリ等から成る不揮発性の記憶部９２Ｃを備えている。

この制御部９２には無線通信部９４が接続されている。無線通信部９４は、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ａ／ｂ／ｇ等に代表される無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格に対応しており、無線通信による外部機器との間で各種情報の伝送を制御する。制御部９２は、無線通信部９４を介して外部機器と無線通信が可能とされており、外部機器との間で各種情報の送受信を行なう。また、無線通信部９４から通信回線に接続し、通信回線を介して、例えば遠隔地の管理センター等に設置された外部機器との間で各種情報の送受信を行なうこともできる。

また、制御部９２には、液晶ディスプレイ等で構成された表示部９６が接続されている。表示部９６には、制御部９２で処理された情報が表示される。

また、放射線画像検出装置１０には電源部９８が設けられており、上述した各種回路や各素子(ゲート線ドライバ８０、信号処理部８２、画像メモリ９０、無線通信部９４、表示部９６、制御部９２として機能するマイクロコンピュータ)は、電源部９８から供給された電力によって作動する。電源部９８は、放射線画像検出装置１０が可搬性を有する場合には、その可搬性を損なわないように、バッテリ（充電可能な二次電池）を内蔵しており、充電されたバッテリから各種回路・素子へ電力を供給する。なお、図１では、電源部９８と各種回路や各素子を接続する配線を省略している。

図２に示すように、光電変換層６７及び光電変換層６７上に設けられたバイアス電極（図示省略）を覆って光電変換層６７及びバイアス電極を封止する封止層７５が形成されている。封止層７５の材料には、Ｘ線透過性、絶縁性及び防湿性を有する材料が選択される。具体的には、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの常温硬化性樹脂が用いられる。

図３（Ａ）に、放射線検出器６０部分の概略平面図、及び同図（Ｂ）に、同図（Ａ）におけるＡ−Ａ’部分の概略断面図を示す。図３に示すように、放射線検出器６０において画素部７４が形成されている領域が放射線を検出することができる検出領域８４となる。検出領域８４は、照射された放射線量に応じた画像を形成するための放射線画像領域８４Ａと放射線画像検出装置１０に生じた異常を検出する際に用いるための状態検出領域８４Ｂとに区画されている。状態検出領域８４Ｂは、放射線画像領域８４Ａの外周部の領域であり、複数列（同図（Ｂ）では８列）の画素からなる領域である。

次に、第１の実施の形態に係る放射線画像検出装置１０の作用について説明する。

放射線画像を撮影する場合、放射線画像検出装置１０には、被検者を透過した放射線が照射される。放射線が照射されると放射線画像検出装置１０に内蔵された放射線検出器６０の各画素部７４の蓄積容量６８には電荷が蓄積される。

放射線画像検出装置１０の制御部９２は、放射線が照射されるとゲート線ドライバ８０を制御してゲート線ドライバ８０から１ラインずつ順に各ゲート配線７６にＯＮ信号を出力させ、各ゲート配線７６に接続された各ＴＦＴ７０を１ラインずつ順にＯＮさせる。

放射線検出器６０は、各ゲート配線７６に接続された各ＴＦＴ７０を１ラインずつ順にＯＮされると、１ラインずつ順に各蓄積容量６８に蓄積された電荷が電気信号として各データ配線７８に流れ出す。各データ配線７８に流れ出した電気信号は信号処理部８２でデジタルの画像データへ変換されて、画像メモリ９０に記憶される。

制御部９２は、撮影終了後、画像メモリ９０に記憶された画像データを無線通信により外部機器へ送信する。

なお、放射線画像として用いられる画像データは、放射線検出器６０の検出領域８４のうち、放射線画像領域８４Ａに含まれる画素からの情報であるため、各データ配線７８に流れ出した電気信号のうち、放射線画像領域８４Ａに含まれる画素の電気信号を変換した画像情報のみを画像メモリ９０に記憶するようにする。または、各データ配線７８に流れ出した電気信号を変換した画像データを一旦全て画像メモリ９０に記憶し、外部機器へ送信する際に放射線画像領域８４Ａに対応する画像データのみを読み出して送信するようにしても良い。

ところで、放射線画像検出装置１０に衝撃が加わった場合、特に、可搬性を有する放射線画像検出装置１０を持ち運ぶ際に、落下したり壁に接触したりして放射線画像検出装置１０に衝撃が加わった場合には、放射線検出器６０の端部から割れが生じ、割れた箇所の画素が欠損する。また、封止層７５の封止不良が存在すると、放射線検出器６０の端部から湿気や酸素が浸入し、画素劣化が生じる。このような放射線検出器６０の周辺部から生じる異常を検出するために、予め定めた時間間隔毎、または図示しない操作指示部から入力された指示を受信した際に、制御部９２により以下の異常検出処理ルーチンを実行する。

図４を参照して、第１の実施の形態に係る放射線画像検出装置１０における制御部９２により実行される異常検出処理ルーチンについて説明する。なお、本ルーチンが実行されるときには、放射線は照射されていないものとする。

ステップ１００で、上記と同様にゲート線ドライバ８０及び信号処理部８２を制御して、各画素部７４に蓄積された電荷を電気信号として読み出して、状態検出領域８４Ｂの各画素部７４の電荷量Ｑを取得する。

次に、ステップ１０２で、取得した電荷量Ｑが予め定めた基準電荷量Ｑｔｈを超える画素が存在するか否かを判定することにより、画素毎に異常の有無を判定する。基準電荷量Ｑｔｈは、本ルーチンが実行される際と同一の条件、すなわち、ここでは放射線未照射時における正常な電荷量の範囲内の値を定めておく。電荷量Ｑが基準電荷量Ｑｔｈを超える画素が存在する場合には、その画素は異常ありと判定して、ステップ１０４へ移行し、異常が検出された画素の位置を表示部９６に表示して、処理を終了する。

一方、電荷量Ｑが基準電荷量Ｑｔｈを超える画素が存在しない場合には、異常なしと判定して、そのまま処理を終了する。なお、上記ステップ１０２では、電荷量Ｑが基準電荷量Ｑｔｈを超える画素が存在する場合に異常ありと判定しているが、正常な電荷量の範囲を下回る画素が存在するか否かを判定するための基準電荷量Ｑｔｈ’を定めて、電荷量Ｑが基準電荷量Ｑｔｈ’を下回る画素が存在する場合に異常ありと判定するようにしてもよい。また、これらの基準電荷量Ｑｔｈ及びＱｔｈ’を用いて、電荷量Ｑが基準電荷量Ｑｔｈ’〜Ｑｔｈの範囲に含まれない画素が存在する場合に異常ありと判定するようにしてもよい。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る放射線画像検出装置によれば、放射線画像領域の外周部に設けられた状態検出領域の画素に蓄積された電荷量を正常時の基準電荷量と比較することにより異常を検出するため、異常の発生位置までも検出することができる。

なお、第１の実施の形態では、制御部９２において、信号処理部８２から出力され電気信号から電荷量を取得し、基準電荷量と比較する場合について説明したが、信号処理部８２からアナログ信号のまま出力された電気信号と基準電荷量とを比較する比較回路をハードウエアにより構成するようにしてもよい。

また、第１の実施の形態では、異常が検出された場合に、表示部９６に異常が検出された画素の位置を表示する場合について説明したが、異常を報知する報知手段としてスピーカを設け、音声により異常を報知してもよい。

次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、各画素の画素値を用いて異常を検出する点が、第１の実施の形態と異なる。なお、第２の実施の形態に係る放射線画像検出装置２１０の構成は、図１に示す第１の実施の形態に係る放射線画像検出装置１０の構成と同様であるため、説明を省略する。

図５を参照して、第２の実施の形態に係る放射線画像検出装置２１０における制御部９２により実行される異常検出処理ルーチンについて説明する。なお、本ルーチンが実行されるときには、放射線は照射されていないものとする。

ステップ１２０で、上記と同様にゲート線ドライバ８０及び信号処理部８２を制御して、各画素部７４に蓄積された電荷を電気信号として読み出して、状態検出領域８４Ｂの各画素部７４に対応する電気信号を状態検出用画像として画像メモリ９０に記憶する。なお、検出領域８４の各画素部７４に対応する全ての電気信号を一旦画像メモリ９０に記憶して、後述の処理で状態検出領域８４Ｂの各画素部７４に対応する画像データのみを状態検出用画像として用いるようにしてもよい。

次に、ステップ１２２で、画像メモリ９０に記憶された状態検出用画像の各画素の画素値Ｐを算出する。

次に、ステップ１２４で、算出した画素値Ｐが予め定めた基準画素値Ｐｔｈｎ（ｎは１〜Ｎの整数、Ｎは設定された基準画素値Ｐｔｈの総数）のいずれかを超える画素が存在するか否かを判定することにより、画素毎に異常の有無を判定する。基準画素値Ｐｔｈｎは、本ルーチンが実行される際と同一の条件、すなわち、ここでは放射線未照射時における正常な画素値、並びに割れ及び封止不良が生じた際に示す画素値を段階的にＮ個定めておく。例えば、Ｐｔｈ１は正常時の画素値の平均値、Ｐｔｈ２は正常時の画素値の上限値、Ｐｔｈ３は画素劣化の初期の画素値、・・・等のように定めることができる。画素値Ｐが基準画素値Ｐｔｈｎのいずれかを超える画素が存在する場合には、その画素は異常ありと判定して、ステップ１２６へ移行し、異常が検出された画素の位置、及びいずれの基準画素値Ｐｔｈｎを超えたかによりｎに対応する異常の度合いを無線通信により外部機器へ通知して、処理を終了する。

一方、画素値Ｐがいずれの基準画素値Ｐｔｈｎも超えていない場合には、異常なしと判定して、そのまま処理を終了する。なお、上記ステップ１２４では、画素値Ｐが基準画素値Ｐｔｈｎのいずれかを超える画素が存在する場合に異常ありと判定しているが、正常時の画素値を下回る画素が存在するか否かを判定するための基準画素値Ｐｔｈ’を定めて、画素値Ｐが基準画素値Ｐｔｈ’を下回る画素が存在する場合に異常ありと判定するようにしてもよい。また、これら２つの基準画素値Ｐｔｈｎ及びＰｔｈ’を用いて、画素値Ｐが基準画素値Ｐｔｈｎのいずれかを超える画素が存在する場合、または基準画素値Ｐｔｈ’を下回る画素が存在する場合に異常ありと判定するようにしてもよい。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る放射線画像検出装置によれば、放射線画像領域の外周部に設けられた状態検出領域の画素から出力された電気信号に基づく状態検出用画像の各画素の画素値を、段階的に複数定められた基準画素値と比較して、いずれの基準画素値を超えたかを判定することにより異常を検出するため、異常の発生位置、及び異常の度合いも検出することができる。

なお、第２の実施の形態では、画素毎の画素値を基準画素値と比較する場合について説明したが、基準値として画素値を定める代わりに、正常時の状態検出用基準画像、封止不良による画素劣化の状態検出用基準画像、割れによる画素劣化の状態検出用基準画像等の基準画像を段階的に記憶しておき、本ルーチンで取得された状態検出用画像と比較するようにしてもよい。この場合、各基準画像のどのパターンにより近似しているかを判定することにより、異常の要因も把握することができる。

また、基準画素値として、注目画素（異常か否かの判定対象の画素）の周辺画素の画素値の平均値、最大値、最小値等を定めてもよい。

次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、異常の進行状態を予測する点が、第１及び第２の実施の形態と異なる。なお、第３の実施の形態に係る放射線画像検出装置３１０の構成は、図１に示す第１の実施の形態に係る放射線画像検出装置１０の構成と同様であるため、説明を省略する。

まず、第３の実施の形態の異常予測の概要について説明する。図６に、異常の進行状態と画素の位置との関係を示す。同図（Ａ）〜（Ｃ）の上図は、放射線画像領域８４Ａ及び状態検出領域８４Ｂを含む検出領域８４の一部（図３の破線内）を概略的に示したもので、各マスが１画素を表しており、各画素の色で画素値を表している。白が最も画素値が小さく（正常値）、色が濃くなるほど画素値が大きくなっていることを示している。ここでは、異常の度合いが大きいほど画素値が大きくなる。同図（Ａ）〜（Ｃ）の下図は、上図の矢印（→）で示したラインの画素について、横軸に画素位置、縦軸に画素値をとったグラフである。Ｐｔｈは基準画素値で、画素値がＰｔｈを超えると異常であるとみなし、その画素を「異常画素」と判定する。

同図（Ａ）の段階では、端部に異常画素が存在し異常が生じている。また、異常画素から検出領域８４の内部側の画素は、画素値が基準画素値Ｐｔｈをまだ超えてはいないが正常値よりも高い画素も存在する。この段階ではまだ放射線画像領域８４Ａに影響は生じていない。しかし、割れや封止不良による異常は、放射線検出器６０の端部から徐々に検出領域８４の内部へ進行していく。ここでは、異常が放射線画像領域８４Ａ内まで及んだ状態を故障と判断する。故障を予測するため、この段階から「注意段階」として異常の監視を開始する。

同図（Ｂ）の段階では、同図（Ａ）の状態から異常がやや進行しており、異常画素の領域が放射線画像領域８４Ａ側に拡大している。この段階でもまだ放射線画像領域８４Ａに影響は生じていないが、「警報段階」としてさらに異常の監視を継続する。

同図（Ｃ）の段階では、同図（Ｂ）の状態からさらに異常が進行しており、放射線画像領域８４Ａにおいても、基準画素値Ｐｔｈは超えないまでも正常値を超える画素値の画素が存在し、放射線画像領域８４Ａの直前まで異常画素の領域が進行してきている。そこで、この段階を「予測段階」として、放射線画像領域８４Ａの画素値が基準画素値Ｐｔｈを超える時期（故障時期）を予測する。

故障時期の予測は、「注意段階」→「警報段階」→「予測段階」へ推移するまでの経過時間と、それぞれの段階の異常画素の位置から予測する。

参考例として、図７に本実施の形態とは異なり、状態検出領域を設けていない場合を示す。同図（Ａ）は、本実施の形態の場合の図６（Ｃ）における放射線画像領域８４Ａ内と同様の状態を示している。この段階では、放射線画像領域内に画素値が正常値より高い画素が存在しているが、基準画素値Ｐｔｈを超えていないため、異常として検出されない。この状態からさらに異常が進行して、同図（Ｂ）に示す段階になると、放射線画像領域内に異常画素が出現し、画像上で視認されてしまう。また、正常値より高い画素の領域も広がっており、画像劣化の影響が広範囲にわたってしまう。本実施の形態では、図６（Ｃ）の段階で故障時期を予測することで、参考例の図７（Ｂ）の状態になる前に放射線検出器６０の補修、交換等の対応を行なうことが可能である。

故障予測のより具体的な内容として、図８を参照して、第３の実施の形態に係る放射線画像検出装置３１０における制御部９２により実行される故障予測処理ルーチンについて説明する。なお、第２の実施の形態における異常検出処理ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本ルーチンが実行されるときには、放射線は照射されていないものとする。

ステップ１２０及びステップ１２２で、第２の実施の形態と同様に、状態検出領域８４Ｂの各画素部７４に対応する電気信号を状態検出用画像として画像メモリ９０に記憶し、状態検出用画像の各画素の画素値Ｐを算出する。

次に、ステップ１３０で、異常の監視開始からの経過時間を計測中か否かを判定する。計測中の場合には、ステップ１３６へ移行し、計測中でない場合、すなわち異常の監視を開始していない場合には、ステップ１３２へ移行する。

ステップ１３２では、状態検出用画像の最外周の画素の画素値Ｐが基準画素値Ｐｔｈを超えたか否かを判定することにより、最外周の画素が異常画素となったか否かを判定する。最外周の画素が異常画素の場合には、ステップ１３４へ移行して、現時点をｔ＝０として経過時間の計測を開始して、ステップ１３６へ移行する。一方、最外周の画素が異常画素ではない場合には、未だ異常は生じていないと判定して、処理を終了する。

なお、ここでは、画素値Ｐが基準画素値Ｐｔｈを超えた場合に異常画素であると判定しているが、画素値Ｐが正常時の画素値を下回るか否かを判定するための基準画素値Ｐｔｈ’を定めて、画素値Ｐが基準画素値Ｐｔｈ’を下回る場合に異常ありと判定するようにしてもよい。また、これらの基準画素値Ｐｔｈ及びＰｔｈ’を用いて、画素値Ｐが基準画素値Ｐｔｈ’〜Ｐｔｈの範囲に含まれない場合に異常画素と判定するようにしてもよい。以下、最外周の画素以外の画素が異常画素か否かを判定する場合も同様である。

ステップ１３６では、異常画素の位置及び経過時間を対応付けて記憶する。ここでは、図６に示すように、状態検出領域８４Ｂが２０列の画素で構成されているとすると、画素の位置は、最外周の画素の位置を「１」、最外周から放射線画像領域８４Ａの方向に隣接する画素の位置を「２」、・・・放射線画像領域８４Ａに隣接する画素の画素位置を「２０」とすることができる。

次に、ステップ１３８で、故障時期の予測段階か否かを判定する。この判定は、例えば、異常画素の位置が「１５」となったときを予測段階として定めておき、上記ステップ１３６で記憶した異常画素の位置を参照して、画素の位置が「１５」以上の異常画素が存在するか否かを判定することにより行う。予測段階の場合には、ステップ１４０へ移行し、予測段階ではない場合には、処理を終了する。

ステップ１４０では、上記ステップ１３６で記憶された異常画素の位置及び経過時間に基づいて予測関数を算出して、算出した予測関数に基づいて故障時期を予測する。予測関数は、例えば、下記（１）式に示すような単純指数関数を用いることができる。

ｙ＝Ａ＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｂ）＋Ｃ ・・・（１）

ただし、ｙは画素の位置、ｔは経過時間、Ａ、Ｂ及びＣは係数である。記憶された異常画素の位置及び経過時間に基づいて最小二乗近似により、係数Ａ、Ｂ及びＣを求める。例えば、図９（Ａ）に示すような経過時間と異常画素の位置が記憶されている場合の予測関数を同図（Ｂ）に示す。この予測関数のｙとｔの関係から故障時期を予測する。例えば、安全を見て画素の位置が「１９」の画素が異常画素となる時期を故障時期として予測するには、上記（１）式のｙに「１９」を代入して経過時間ｔを得ればよい。図９の例では、経過時間２１６０時間の段階（異常画素の位置「１５」の段階）で、画素の位置が「１９」の画素が異常画素となる故障時期は経過時間３２００時間のとき、すなわち経過時間２１６０時間の時点で、あと１０４０時間で故障となることが予測できる。また（１）式を用いて、例えば経過時間３０００時間のときにどの画素位置まで異常が進行するかを予測することもできる。

なお、（１）式の予測関数及び図９のグラフは一例であり、放射線検出器６０の構造や材料に応じて、適切な予測関数を定めておくことが望ましい。

次に、ステップ１４２で、上記ステップ１４０で予測した予測結果を、通信回線を介して、例えば遠隔地の管理センター等に設置された外部機器へ通知して、処理を終了する。

以上説明したように、第３の実施の形態に係る放射線画像検出装置によれば、放射線画像領域の外周部に設けられた状態検出領域の画素から出力された電気信号に基づく状態検出用画像の各画素が異常画素となるまでの経過時間と画素位置の関係から異常の進行状態を把握することができるため、異常の発生位置を検出することができると共に、故障時期を予測することができる。

なお、第３の実施の形態では、異常画素の位置及び経過時間を記憶する場合について説明したが、状態検出用画像及び経過時間を記憶するようにしてもよい。この場合、状態検出用画像のパターンから異常の要因も把握することができるため、異常の要因に応じた予測関数を算出することもできる。

また、上記第１の実施の形態では、検出結果を表示部に表示する場合、第２の実施の形態では、検出結果を外部機器に通知する場合、第３の実施の形態では、予測結果を通信回線を介して遠隔地の外部機器へ通知する場合について説明したが、いずれの実施の形態においても、表示部への表示、外部機器への通知、通信回線を介した外部機器への通知のいずれを行ってもよいし、これらを組み合わせて行ってもよい。

また、上記第１〜第３の実施の形態では、直接変換方式の放射線検出器を有する放射線画像検出装置の場合について説明したが、間接変換方式の放射線検出器を有する放射線画像検出装置にも同様に本発明を適用することができる。

また、上記第１〜第３の実施の形態では、放射線未照射時の状態検出領域の画素の状態を用いて異常の検出及び故障の予測をする場合について説明したが、同一の条件で取得された基準値を用いて比較が行えればよく、これに限定されない。放射線照射時の状態検出領域の画素の状態で異常の検出及び故障の予測をする場合には、放射線発生装置による放射線照射の分布等を考慮した基準値を定めておけばよく、また、撮影対象物の影響を除去する補正を施すなどすればよい。ただし、これらの処理は煩雑となるため、放射線未照射時の状態検出領域の画素の状態を用いることが望ましい。

また、上記第１の実施の形態では電荷量を用いて異常か否かを判定する場合、第２及び第３の実施の形態では、画素値または画像のパターンを用いて異常か否かを判定する場合について説明したが、第１の実施の形態において、画素値または画像のパターンを用いて判定を行うようにすることもできるし、第２及び第３の実施の形態において、電荷量を用いて判定を行うようにすることもできる。

１０、２１０、３１０ 放射線画像検出装置
６０ 放射線検出器
６６ アクティブマトリクス基板
６７ 光電変換層
６８ 蓄積容量
７０ ＴＦＴ
７２ 光電変換部
７４ 画素部
７５ 封止層
７６ ゲート配線
７８ データ配線
８０ ゲート線ドライバ
８２ 信号処理部
８４ 検出領域
８４Ａ 放射線画像領域
８４Ｂ 状態検出領域
９０ 画像メモリ
９２ 制御部
９４ 無線通信部
９６ 表示部
９８ 電源部

Claims (9)

1. 放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及び該センサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられた検出領域を有し、該検出領域が、放射線画像を示す画像情報を生成する放射線画像領域と該放射線画像領域の外周部に設けられた状態検出領域とに区画された放射線検出手段と、
   前記状態検出領域の画素の電荷量と予め定めた基準電荷量とを比較するか、前記状態検出領域の画素の画素値と予め定めた基準画素値とを比較するか、または前記状態検出領域の画像パターンと予め定めた基準画像パターンとを比較して、異常を検出する異常検出手段と、を含み、
   前記異常検出手段は、異常と判定した画素の位置の経時的変化に基づいて、前記放射線検出手段の周辺部から生じる異常が、前記放射線画像領域に到達する時期を予測する
   放射線画像検出装置。
2. 前記状態検出領域を、前記放射線検出手段の端部と前記放射線画像領域との間に複数列の画素が含まれた領域とした請求項１記載の放射線画像検出装置。
3. 前記基準画素値を、前記状態検出領域における異常か否かの判定対象の画素である注目画素の画素値及び該注目画素の周辺画素の画素値の平均値、最大値、または最小値とした請求項１または請求項２記載の放射線画像検出装置。
4. 前記異常検出手段は、前記状態検出領域の画素の電荷量と予め定めた複数の異なる基準電荷量とを比較するか、前記状態検出領域の画素の画素値と予め定めた複数の異なる基準画素値とを比較するか、または前記状態検出領域の画像パターンと予め定めた複数の異なる基準画像パターンとを比較することにより、異常の度合いを検出する請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。
5. 前記異常検出手段は、放射線が照射されていないときの前記状態検出領域の画素の電荷量と前記基準電荷量、前記状態検出領域の画素の画素値と前記基準画素値、または前記状態検出領域の画像パターンと前記基準画像パターンとを比較する請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。
6. 前記異常検出手段により異常が検出された場合に、該異常の情報を報知する報知手段をさらに含む請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。
7. 前記異常検出手段により異常が検出された場合に、該異常の情報を外部装置に出力する出力手段をさらに含む請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。
8. 前記出力手段は、通信回線を介して遠隔地の前記外部装置に前記異常の情報を出力する請求項７記載の放射線画像検出装置。
9. 前記センサ部を、照射された放射線を可視光に変換して、該可視光を電荷に変換する材料で構成するか、または照射された放射線を直接電荷に変換する材料で構成した請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。

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