JP5495817B2 - 放射線撮影装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、放射線を用いて被写体の撮影を行う技術に関するものである。

従来から被験者に放射線を照射し、透過した放射線の強度分布を検出して放射線画像を得る装置が医療診断の分野において利用されており、このような撮影の一般的な方法としてＸ線を利用したフィルム／スクリーン法が挙げられる。これは、感光性フィルムとＸ線に対して感度を有している希土類の蛍光体とを組み合わせて撮影する方法である。

一方、大面積の固体撮像素子を用いた検出器を使用したデジタルＸ線撮影装置も普及し、従来のアナログＸ線撮影装置に比べて診断や撮影作業の効率向上が期待され、広く利用されるようになった。また、近年では静止画／動画兼用の撮像部も実用化されている。

このようなデジタルＸ線撮影装置において、温度センサと温度制御手段とを設け、撮像素子の温度がある指定範囲内になるように制御し、画像品質の安定向上を図るシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、駆動部の稼動状態を制御し、画像品質の安定向上を図るシステムも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−３３０６８０号公報 特開２００６−２５０７２８号公報

従来、大面積の固体撮像素子を用いた検出器を使用したデジタルＸ線撮影装置は、温度特性（依存性）があり、良好な画像品質を得るため撮像部内部の温度を所定の範囲内で使用する必要がある。また、患者に直接触れて撮影を行う場合には、患者が接触する部分の表面温度に制限があるため、場合によっては温度を監視し、閾値を設けて制御しなくてはならない。

しかし、可搬型撮像部の場合、動画／静止画撮影、可搬型撮影部の姿勢、可搬型撮像部を組み込んで保持する組込装置の有無等の様々な条件が想定され、それぞれで温度勾配や温度分布が異なる。また、患者が接触する部分の温度の制限値は外装部の表面温度の制限値であり、その値を満たす場合の内部温度と画像品質維持のための内部温度の制限値とは異なる。従って、一番厳しい閾値条件を設定して制御を行うことが多く、そのために撮影状態によっては不要な冷却手段を備えたり、不要な駆動制御を実行したりして撮影条件毎の最適化が図れていなかった。

特許文献１、２には、温度がある指定範囲内になるように制御して画像品質の安定向上を図るシステムが開示されているが、撮影条件による上昇温度値、温度勾配、温度分布等の相違を想定した課題については考慮されていない。

そこで本発明の目的は、撮影条件毎に適切な温度閾値で撮像手段の駆動を制御し、操作者が意識することなく画像品質の安定した撮影を自動的に行うことを可能とすることにある。

本発明の放射線撮影装置は、被写体を透過したＸ線の強度に応じた画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が組込装置に組み込まれているか否かに応じて温度閾値を切り替えて設定する設定手段と、前記設定手段により設定された温度閾値に基づいて前記撮像手段の駆動を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、撮影条件毎に適切な温度閾値で撮像手段の駆動を制御することにより、操作者が意識することなく画像品質の安定した撮影を自動的に行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の構成を示す図である。 各撮影条件における可搬型撮像部１１の内部温度と時間との関係をグラフで示す図である。 本発明の第１の実施形態における温度閾値の切り替え設定動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における、可搬型撮像部をＣアームの組込部に組み込んで用いた場合の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態における、可搬型撮像部と架台とを組み合わせて用いた状態の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態における温度閾値の切り替え設定動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態における可搬型撮像部を立位架台と組み合わせて用いた場合の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態における温度閾値の切り替え設定動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の本発明の各実施形態の説明では、本発明に係る放射線撮影装置として、放射線の一種であるＸ線を用いて被写体のＸ線画像データの撮影を行うＸ線撮影装置を適用した場合について説明を行う。また、本発明においては、このＸ線撮影装置に限らず、例えば、他の放射線（例えば、α線、β線、γ線等）を用いて被写体の放射線画像の撮影を行う放射線撮影装置に適用することも可能である。

先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の構成を示す図である。本Ｘ線撮影装置は、特に医療用として使用される。

図１（ａ）は、動画データ及び静止画データの双方の撮影が可能な可搬型撮像部１１の断面構成と制御部２３とを示している。可搬型撮像部１１の筐体１２は、Ｘ線透過率の高い材料からなるＸ線入射面１２ａと筐体本体１２ｂとが密閉された構造で構成されている。筐体本体１２ｂ内には図示しない固定部を介して基台１３が保持されており、基台１３上にはＸ線検出パネル１４が配置されている。Ｘ線検出パネル１４は、基板、光電変換素子及び蛍光体が積層構造からなる。Ｘ線検出パネル１４の基板は半導体素子との化学作用の影響、半導体プロセスの耐温度、寸法安定性等を考慮してガラス板が多く用いられる。またＸ線検出パネル１４は、フレキシブル回路基板１５を介し、変換された電気信号を処理する回路基板１６、１７と接続されている。この回路基板１６、１７には中継制御部１８が接続されており、中継制御部１８は外部接続ケーブル１９を介して制御部２３と接続され、電源供給や信号転送等が行われるようになっている。

このような可搬型撮像部１１は、Ｘ線管球から照射されたＸ線を検出することによりＸ線画像の撮影が可能になる。具体的には、Ｘ線管球から照射されたＸ線は被写体を透過し、可搬型撮像部１１に入射され、Ｘ線像検出パネル１４の蛍光板によって可視光に変換される。そして、変換された可視光は二次元配列された光電変換素子で電気的な信号に変換されることにより、放射線画像信号が得られる。更に、この放射線画像信号（アナログ放射線画像信号）がＡ／Ｄ変換されることによって得られるデジタル放射線画像信号は、ケーブル１９を介して制御部２３へ転送される。操作者は制御部２３に接続される操作モニタ上で即時的に放射線画像を観察することができる。また、操作者が入力手段を用いて撮影条件を入力することにより、制御部２３を介して可搬型撮像部１１を制御することができる。

図１（ｂ）は、可搬型撮像部１１のＸ線入射面方向とは反対面から見た内部の基板配置を示す平面図を示している。回路基板１６、１７には、電力消費に伴って発熱する高発熱部である電子部品１６ａ、１７ａ、１７ｂが実装されている。これらの電子部品等からの発熱により可搬型撮像部１１の内部温度が上昇する。特に電子部品１６ａは、動画データ撮影においてフレームレートが高くなるため電力消費が増し、より高発熱部となる。可搬型撮像部１１の内部温度を検出するため、回路基板１７には温度センサ２０が実装されている。温度センサ２０は検出した内部温度を制御部２３に転送することにより、制御部２３は内部に設定されている温度閾値を基に可搬型撮像部１１の駆動を制限する。なお、可搬型撮像部１１は本発明の撮像手段の適用例となる構成である。また、温度閾値に基づいて可搬型撮像部１１の駆動を制御する処理は、本発明の制御手段の処理例である。

図２は、各撮影条件における可搬型撮像部１１の内部温度と時間との関係をグラフで示す図ある。１００１は静止画データ撮影時の温度曲線である。１００３は、静止画データ撮影時に可搬型撮像部１１が組込装置等の別筐体に組み込まれて内包されている場合の温度曲線１００３である。１００４は動画データ撮影時の温度曲線である。１００２は、動画データ撮影時に冷却ユニットを用いた場合の温度曲線である。また、Ｔ₃（℃）は良好な画像品質を得るための温度閾値である。Ｔ₁（℃）は可搬型撮像部１１の患者接触部の表面温度の温度閾値である。Ｔ₂（℃）は、可搬型撮像部１１が組込装置等の別筐体に組み込まれて内包された場合に組込装置等の表面温度がＴ₁℃を超えないための可搬型撮像部１１の温度閾値である。なお、それぞれの温度閾値は、Ｔ₁＜Ｔ₂≦Ｔ₃の関係となっている。もし温度閾値の切り替えができないと、より厳しいＴ₁℃で温度閾値を設定することになる。例えば、動画データ撮影時に患者接触による撮影がないにも拘わらず、無意味に冷却が必要となり、冷却ユニット等を設けなくてはならなくなってしまう。そのため、本実施形態においては撮影条件によって温度閾値を切り替えるようにしている。

図３は、本実施形態における温度閾値の切り替え設定動作を示すフローチャートである。図３において、先ず制御部２３は、操作者によって操作画面上で撮影条件が入力されたか否かを判定する（ステップＳ３０１）。撮影条件が入力された場合、制御部２３は撮影条件として静止画データの撮影が入力されたか、動画データの撮影が入力されたかを判定する（ステップＳ３０２）。なお、撮影条件が入力されていない場合、制御部は撮影条件が入力されるまで待機する。撮影条件として静止画データの撮影が入力された場合、制御部２３は温度閾値Ｔ₁℃を設定する（ステップＳ３０３）。一方、撮影条件として動画データの撮影が入力された場合、制御部２３は温度閾値Ｔ₃℃を設定する（ステップＳ３０４）。

以上のように本実施形態においては、撮影条件が動画データ撮影であるか静止画データ撮影であるかに応じて、各撮影条件に適切な温度閾値を切り替えて設定するようにしている。従って、本実施形態によれば、操作者が意識することなく画像品質の安定した撮影を自動的に行うことができる。なお、操作者の操作によって撮影条件を入力する処理は、本発明の入力手段の処理例である。また、ステップＳ３０２は本発明の検出手段の処理例であり、ステップＳ３０３、Ｓ３０４は本発明の設定手段の処理例である。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態においては、操作者による撮影条件の入力に対応してではなく、可搬型撮像部２が組込装置に組み込まれているか否かを検出することによって温度閾値を切り替える構成について説明する。図４は、その一例として、可搬型撮像部をＣアームの組込部に組み込んで用いた場合の構成を示す図である。

図４において、２は動画データ及び静止画データ兼用の可搬型撮像部である。３は電源供給や信号転送を行うケーブルを介して可搬型撮像部２を制御する制御部である。４は制御部３に接続され、画像観察や操作条件入力を行う操作パネルである。５は被写体を横臥させる天板である。７はＸ線管球１と可搬型撮像部２を組み込むことができる組込部６とを備えたＣアームである。静止画データ撮影の場合には可搬型撮像部２は天板５上で使用し、動画データ撮影の場合には可搬型撮像部２はＣアーム７の組込部６に組み込んだ状態で撮影が行われる。

組込部６又は可搬型撮像部２には、可搬型撮像部２が組込部６に組み込まれていることを検知する検知手段が設けられている。制御部３は、検知手段からの検知情報を基に可搬型撮像部２が組込部６に組み込まれていることを検知した場合、動画データ撮影と判断し、動画データ撮影に適切な温度閾値を設定する。一方、制御部３は、検知手段からの検知情報を基に可搬型撮像部２が組込部６に組み込まれていないことを検知した場合、静止画データ撮影と判断し、静止画データ撮影に適切な温度閾値を設定する。

以上のように本実施形態においては、可搬型撮像部２が組込部６に組み込まれているか否かに応じて、設定する温度閾値を切り替えて設定するようにしている。従って、本実施形態によれば、動画データ撮影、静止画データ撮影のそれぞれの駆動方法にとって適切な温度閾値を自動的に設定することが可能となり、操作者が意識することなく画像品質の安定した撮影を行うことができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。静止画データ撮影においても可搬型撮像部を組込装置に組み込んで用いることで患者接触面が変化する場合がある。このような患者接触面の変化に応じて温度閾値を切り替える場合の一例として、可搬型撮像部と架台とを組み合わせて用いた状態の構成例を図５に示す。

図５において、２１は可搬型撮像部である。２２は可搬型撮像部２１を組み込む組込部を備えた架台である。例えば、可搬型撮像部２１を架台２２から取り外し、患者に直接触れた状態で撮影を行う場合には、患者接触部の表面は撮像部表面２１ａとなり温度閾値はＴ₁℃となる。可搬型撮像部２１が架台２２に組み込まれて使用される場合は、同じ撮影条件でも温度曲線が変わり、Ｔ₁℃を超えてしまう可能性が高い。しかしながら、この場合、患者接触部の表面は撮像部表面２１ａではなく架台表面２２ａとなる。従って、温度閾値もＴ₁℃ではなく架台表面２２ａの温度が制限値を超えないための温度閾値Ｔ₂℃でよい。このように可搬型撮像部２１が架台２２に組み込まれた状態に適した温度閾値Ｔ₂℃を予め用意しておき、可搬型撮像部２１内に組込検知センサを設ける。そして、組込検知センサは可搬型撮像部２１の組み込み状態を検出し、可搬型撮像部２１に接続される制御部４３は組込検知センサからの検知情報を基に温度閾値を切り替えるように構成している。

図６は、本実施形態における温度閾値の切り替え設定動作を示すフローチャートである。先ず、制御部４３は操作者によって操作画面上で撮影条件が入力されたか否かを判定する（ステップＳ６０１）。撮影条件が入力された場合、制御部４３は撮影条件として静止画データの撮影が入力されたか、動画データの撮影が入力されたかを判定する（ステップＳ６０２）。なお、撮影条件が入力されていない場合、制御部４３は撮影条件が入力されるまで待機する。撮影条件として静止画データが入力された場合、制御部４３は上記組込検知センサによって可搬型撮像部２１が架台２２に組み込まれていることが検知されているか否かを判定する（ステップＳ６０３）。組込検知センサによって可搬型撮像部２１が架台２２に組み込まれていることが検知された場合、制御部４３は温度閾値Ｔ₁℃を設定する（ステップＳ６０４）。一方、組込検知センサによって可搬型撮像部２１が架台２２に組み込まれていることが検知されていない場合、制御部４３は温度閾値Ｔ₂℃を設定する（ステップＳ６０５）。また、ステップＳ６０２において、撮影条件として動画データの撮影が入力されたと判定された場合、制御部４３は温度閾値Ｔ₃℃を設定する（ステップＳ６０６）。

以上のように本実施形態においては、可搬型撮像部２１が架台２２に組み込まれているか否かを応じて、設定する温度閾値を切り替えて設定するように構成したので、可搬型撮像部の周辺構成に対応した適切な温度閾値を設定することができる。従って、操作者が意識することなく画像品質の安定した撮影を自動的に行うことが可能となる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態においては、可搬型撮像部の姿勢に応じて検出温度に差が生じる場合に閾値を切り替えて使用する一例として、可搬型撮像部を立位架台と組み合わせて用いた場合の構成について説明する。

図７は、可搬型撮像部を立位架台と組み合わせて用いた場合の構成を示す図である。図７（ａ）において、３２は立位架台であり、支持支柱３２ｂと可搬型撮像部３１を組み込むことができる組込部３２ａとで構成される。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、可搬型撮像部３１又は組込部３２ａは回転可能であり、９０度回転した位置毎に可搬型撮像部３１を保持固定することができる構造となっている。可搬型撮像部３１の撮影姿勢により、可搬型撮像部３１に内蔵されている回路基板上の高発熱部と温度センサの位置関係とが変わるため、同じ撮影条件でも温度センサの測定値は異なる。そのため、可搬型撮像部３１又は立位架台３２には可搬型撮像部３１の撮影姿勢を検知する姿勢検知手段が設けられている。本実施形態では、姿勢検知手段により可搬型撮像部の撮影姿勢を検知することで、可搬型撮像部３１に接続される制御部３３はその検知情報を基に温度閾値を切り替えるように構成している。

図８は、本実施形態における温度閾値の切り替え設定動作を示すフローチャートである。図８において、先ず制御部３３は、操作者によって操作画面上で撮影条件が入力されたか否かを判定する（ステップＳ８０１）。撮影条件が入力された場合、制御部３３は撮影条件として静止画データの撮影が入力されたか、動画データの撮影が入力されたかを判定する（ステップＳ８０２）。撮影条件として静止画データが入力された場合、制御部３３は、第３の実施形態において説明した組込検知センサによって可搬型撮像部３１が立位架台３２に組み込まれていることが検知されたか否かを判定する（ステップＳ８０３）。組込検知センサによって可搬型撮像部３１が立位架台３２に組み込まれたことが検知された場合、上記姿勢検知手段により可搬型撮像部３１の撮影姿勢を検知する（ステップＳ８０４）。可搬型撮像部３１の撮影姿勢が左９０度回転した状態にある場合、制御部３３は温度閾値Ｔ_D℃を設定する（ステップＳ８０５）。また、可搬型撮像部３１の撮影姿勢が縦の状態（回転していない状態）にある場合、制御部３３は温度閾値Ｔ₂℃を設定する（ステップＳ８０６）。また、可搬型撮像部３１の撮影姿勢が右９０度回転した状態にある場合、制御部３３は温度閾値Ｔ_E℃を設定する（ステップＳ８０７）。なお、ステップＳ８０３において、組込検知センサによって可搬型撮像部３１が立位架台３２に組み込まれていることが検知されなかった場合、制御部３３は温度閾値Ｔ₁℃を設定する（ステップＳ８０８）。また、ステップＳ８０２において、撮影条件として動画データの撮影の入力があったと判定された場合、制御部３３は温度閾値Ｔ₃℃を設定する（ステップＳ８０９）。

以上のように、可搬型撮像部３１の撮影姿勢に応じて、設定する温度閾値を切り替えるようにしたので、可搬型撮影部３１の撮影姿勢による測定差を補正した温度閾値を設定することができる。従って、操作者が意識することなく画像品質の安定した撮影を自動的に行うことが可能となる。

次に本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、可搬型撮影部が組み込まれる組込装置の種類によって検出温度に差が生じる場合に温度閾値を切り替える構成について説明する。以下では、図４及び図５に示す構成を用いて本実施形態の説明を行う。

図４に示すように、可搬型撮像部２がＣアーム７の組込部６に組み込まれて使用される場合と、図５に示すように、可搬型撮像部２１が架台２２の組込部に組み込まれて使用される場合とでは、同じ撮影条件でも温度センサの測定値は異なる。そのため、本実施形態においては、Ｃアーム７の組込部６と架台２２の組込部とに識別センサを設け、可搬型撮像部２、２１がそれぞれの組込部に組み込まれると、当該組込部の識別センサから当該組込部の種類が識別可能な情報が出力される。制御部３、４３はその出力情報を基に可搬型撮像部２、２１が組み込まれた組込部の種類を識別し、組込部の種類に応じた温度閾値を設定する。

以上のように、本実施形態においては、可搬型撮像部２、２１が組み込まれた組込部の種類に応じて、設定する温度閾値を切り替えるようにしたので、組込部の種類に対応した適切な温度閾値を設定することができる。従って、操作者が意識することなく画像品質の安定した撮影を自動的に行うことが可能となる。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

２、１１、２１、３１：可搬型撮像部、３、２３、３３、４３：制御部

Claims (8)

1. 被写体を透過したＸ線の強度に応じた画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段が組込装置に組み込まれているか否かに応じて温度閾値を切り替えて設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された温度閾値に基づいて前記撮像手段の駆動を制御する制御手段とを有することを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記撮像手段が前記組込装置に組み込まれているか否かと、静止画データ撮影であるか動画データ撮影であるかと、を前記撮像手段の撮影条件として検出する検出手段を更に有し、
   前記設定手段は、前記撮影条件に応じて温度閾値を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 操作者の操作に応じて撮影条件を入力する入力手段を更に有し、
   前記検出手段は、前記入力手段により入力された撮影条件を検出することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
4. 被写体を透過したＸ線の強度に応じた画像を撮像するＸ線検出パネル及び前記Ｘ線検出パネルのフレームレートが高くなるのに応じて発熱量が上昇する電子部品を備える回路基板を有する撮像手段と、
   前記撮像手段が立位架台に組み込まれている姿勢に応じて温度閾値を切り替えて設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された温度閾値に基づいて前記撮像手段の駆動を制御する制御手段とを有することを特徴とする放射線撮影装置。
5. 被写体を透過したＸ線の強度に応じた画像を撮像するＸ線検出パネル及び前記Ｘ線検出パネルのフレームレートが高くなるのに応じて発熱量が上昇する電子部品を備える回路基板を有する撮像手段と、
   前記撮像手段が立位架台及びＣアームのいずれに組み込まれているかに応じて温度閾値を切り替えて設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された温度閾値に基づいて前記撮像手段の駆動を制御する制御手段とを有することを特徴とする放射線撮影装置。
6. 被写体を透過した放射線の強度に応じた画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段の内部温度を測定する温度センサと、
   前記撮像手段が組込装置に組み込まれている場合に、前記撮像手段が組込装置に組み込まれていない場合に比べて、前記温度センサが測定した温度が低くなるように前記撮像手段の駆動を制御する制御手段とを有することを特徴とする放射線撮影装置。
7. 放射線を透過したＸ線の強度に応じた画像を撮影する撮像手段を有する放射線撮影装置の制御方法であって、
   前記撮像手段が組込装置に組み込まれているか否かに応じて温度閾値を切り替えて設定する設定ステップと、
   前記設定ステップにより設定された温度閾値に基づいて前記撮像手段の駆動を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする放射線撮影装置の制御方法。
8. 放射線を透過したＸ線の強度に応じた画像を撮影する撮像手段を有する放射線撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記撮像手段が組込装置に組み込まれているか否かに応じて温度閾値を切り替えて設定する設定ステップと、
   前記設定ステップにより設定された温度閾値に基づいて前記撮像手段の駆動を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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