JP5675682B2 - 放射線画像検出装置及びその制御方法、並びに放射線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、被写体を透過した放射線の線量に応じて放射線の照射を停止する自動露出制御を行なう放射線画像検出装置とその制御方法、及び放射線画像検出装置を備えた放射線撮影システムに関する。

医療分野において、放射線、例えばＸ線を利用したＸ線撮影システムが知られている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線源を含むＸ線発生装置と、Ｘ線を受けてＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置とからなる。Ｘ線画像検出装置として、Ｘ線の入射量に応じた電荷を蓄積する画素がマトリクス状に配列されたフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を検出パネルとして用いたものが普及している。ＦＰＤは、画素毎に信号電荷を蓄積し、蓄積した電荷を信号処理回路で電圧信号に変換することで、患者の画像情報を表すＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力する。

Ｘ線撮影システムには、被写体である患者を透過したＸ線の線量を線量検出センサによって検出し、その積算値が予め設定した閾値に達したときにＸ線発生装置によるＸ線の照射を停止させる自動露出制御（ＡＥＣ；Automatic Exposure Control）を行うものがある。また、線量検出センサを複数備えるＸ線撮影システムでは、撮影部位毎に診断時に最も注目すべき部分（関心領域、ＲＯＩともいう）にあたる採光野を設定して、採光野に配置されている線量検出センサで検出されたＸ線量を元にＸ線の照射停止を判定している。

特許文献１には、ＦＰＤの画素を線量検出センサとして兼用するとともに、胸部や腹部等の撮影部位に応じて線量検出に使用する画素、すなわち採光野を設定するようにしたＸ線画像検出装置が開示されている。特許文献２には、ＦＰＤの画素に流れる電流を計測する電流検出回路を線量検出センサとして用いるとともに、ＦＰＤの撮像面を少なくとも１つ以上の電流検出回路をそれぞれ有する複数の領域に分割し、各領域の電流検出回路で検出された電流を比較して、採光野として用いる領域を自動設定するＸ線撮影装置が開示されている。

特開２００２−０００５９０号公報 特開２０１１−０１０８７０号公報

特許文献１記載のＸ線画像検出装置は、撮影部位に応じて採光野が固定されているため、適正にＡＥＣを行なうには、採光野の位置と患者の撮影部位とが一致するように両者のポジショニングを行い、採光野にＸ線が直接照射されないように照射野限定器によってＸ線の照射範囲を調整しなければならない。しかし、採光野と撮影部位との位置調整は、両者の位置関係を把握して行なわなければならないので、時間がかかり、失敗することもあった。

例えば、患者に対して斜め方向からＸ線を照射する斜位撮影では、Ｘ線源、撮影部位及び採光野の位置関係の把握が複雑になり、撮影部位と採光野とが一致するように両者をポジショニングするのは困難である。また、採光野と撮影部位とが適切に位置合わせできなかったときには、患者を透過していないＸ線や、患者の撮影部位以外の部位を透過したＸ線が採光野に照射されたり、採光野にＸ線が照射されない等の撮影ミスが発生することがある。例えば複数の線量検出センサの検出線量の平均値を積算してＡＥＣを行なうＸ線画像検出装置で上述した撮影ミスが発生すると、検出線量の積算値が影響を受けるため、Ｘ線の照射量が少なく、あるいは過剰になることがある。

特許文献２記載のＸ線画像検出装置では、実際に検出したＸ線の線量分布に基づいて採光野が設定されるため、特許文献１のような問題は発生しない。しかし、Ｘ線画像に画質等の点で違和感を持ちその原因を特定しようとするときには、撮影時に設定された採光野の位置が分らないため、採光野と撮影部位とのポジショニングが原因であるのか否かが判断できない。また、採光野を自動設定する場合、その処理に時間がかかるため、採光野の位置が固定されている場合に比べてＸ線の最小照射時間が長くなり、患者が無駄に被曝してしまう。Ｘ線の照射時間が長くなると、患者の体動の影響を受けてＸ線画像にボケが生じやすくなる。

本発明は、採光野の位置を撮影部位に応じて固定した場合と、Ｘ線の線量分布に応じて採光野を自動的に設定した場合とでそれぞれ生じるデメリットを解消することを目的とする。

本発明の放射線画像検出装置は、検出パネル、線量検出センサ、採光野設定手段、モード切換手段、積算手段及び積算値比較手段を備えている。検出パネルは、放射線源から照射された放射線を受けて電荷を蓄積する画素が複数設けられた撮像面を有し、被写体を透過した放射線を受けて画素に蓄積された電荷から被写体の放射線画像を検出する。線量検出センサは、撮像面に複数配置されていて放射線の線量を検出する。採光野設定手段は、被写体を透過した放射線の線量検出に用いる採光野を撮像面に設定する。また、採光野設定手段は、被写体の撮影部位に応じて予め決められている位置に第１の採光野を設定する固定モードと、線量検出センサで検出した放射線の線量分布に基づいて第２の採光野を設定する自動モードとを有する。モード切換手段は、採光野設定手段の採光野モードを、固定モードと自動モードとのいずれかに切り換える。積算手段は、第１の採光野または第２の採光野に配置されている線量検出センサで検出された線量を積算する。積算値比較手段は、積算手段で積算された放射線の積算値と、予め設定した照射停止閾値とを比較し、積算値が照射停止閾値に達した際に放射線源による放射線の照射を停止させる。

モード切換手段は、採光野モードを設定するための操作を受け付けて、採光野モードを固定モードと自動モードとのいずれかに切り換えるようにしてもよい。また、モード切換手段は、被写体の撮影部位に応じて、採光野モードを固定モードと自動モードとのいずれかに切り換えるようにしてもよい。

更に別のモード切換手段は、撮影条件に基づいて放射線の照射時間を予測する照射時間予測手段と、照射時間予測手段により予測された予測照射時間と予め設定されているモード切換閾値とを比較する照射時間比較手段とから構成し、予測照射時間がモード切換閾値よりも短いときには採光野モードを固定モードに切り換え、予測照射時間がモード切換閾値よりも長いときには採光野モードを自動モードに切り換えるようにしてもよい。

採光野設定手段は、固定モード及び自動モードの他に、固定モードと自動モードとを併用する併用モードを有していてもよい。この場合、モード切換手段は、採光野モードを固定モード、自動モード及び併用モードのいずれかに切り換えるように構成することが好ましい。

採光野設定手段が併用モードに切り換えられたときには、固定モードの処理を実行して第１の採光野を設定し、積算手段に第１の採光野に配置されている線量検出センサで検出された線量を積算させるとともに、固定モードの処理と並行して自動モードの処理を実行して第２の採光野の設定を開始してもよい。そして、放射線源による放射線の照射が終了する前に第２の採光野の設定が完了したときには、積算手段に第１の採光野に代えて第２の採光野に配置されている線量検出センサで検出された線量を積算させるのが好ましい。

別の併用モードでは、固定モードの処理を実行して第１の採光野を設定するとともに、第１の採光野内で自動モードの処理を実行して第２の採光野を設定し、積算手段に第２の採光野に配置されている線量検出センサで検出された線量を積算させてもよい。この場合、併用モードで設定される第１の採光野は、固定モードで設定される第１の採光野よりも面積が広いことが好ましい。

更に別の併用モードでは、固定モードの処理を実行して第１の採光野を設定するとともに、固定モードの処理と並行して自動モードの処理を実行し、自動モードの処理で得られた放射線の線量の分布に基づいて第１の採光野の位置を調整するようにしてもよい。

また、本発明の放射線画像検出装置は、第１の採光野に配置されている線量検出センサで検出された線量に基づいて撮影ミスを検出する撮影ミス検出手段を備えていてもよい。そして、この放射線画像検出装置の併用モードでは、固定モードの処理を実行して第１の採光野を設定し、積算手段に第１の採光野に配置されている線量検出センサで検出された線量を積算させるとともに、固定モードの処理と並行して自動モードの処理を実行して第２の採光野を設定してもよい。撮影ミス検出手段により撮影ミスが検出されたときには、積算手段に第１の採光野に代えて第２の採光野に配置されている線量検出センサで検出された線量を積算させるのが好ましい。

検出パネルの画素として、スイッチング素子の駆動に応じて電荷を信号線に出力する通常画素と、信号線にスイッチング素子を介さず直接接続された検出画素とがある場合には、検出画素を線量検出センサとして用いてもよい。また、検出パネルの画素として、スイッチング素子の駆動に応じて電荷を信号線に出力する通常画素と、通常画素とは別に駆動するスイッチング素子が設けられた検出画素とがある場合には、検出画素を線量検出センサとして用いてもよい。

本発明の放射線画像検出装置の制御方法は、放射線を受けて電荷を蓄積する複数の画素が設けられた撮像面に放射線の線量を検出する複数の線量検出センサが配置された検出パネルの撮像面から、被写体を透過した放射線の線量検出に用いる採光野を設定する採光野設定手段の採光野モードを、被写体の撮影部位に応じて予め決められている位置に第１の採光野を設定する固定モードと、前記線量検出センサで検出した放射線の線量分布に基づいて第２の採光野を設定する自動モードとのいずれかに切り換えるステップと、採光野設定手段により固定モードまたは自動モードの処理を実行して、第１の採光野または第２の採光野を設定するステップと、積算手段により第１の採光野または第２の採光野に配置されている線量検出センサで検出された線量を積算するステップと、積算値比較手段により、積算手段で積算された放射線の積算値と予め設定した照射停止閾値とを比較し、積算値が照射停止閾値に達した際に放射線源による放射線の照射を停止させるステップとを備えている。

本発明の放射線撮影システムは、放射線を照射する放射線源と、放射線源から照射されて被写体を透過した放射線から放射線画像を検出する放射線画像検出装置とを備えている。放射線画像検出装置は、上述した放射線画像検出装置と同じものであり、検出パネル、線量検出センサ、採光野設定手段、モード切換手段、積算手段及び積算値比較手段を備えている。

本発明によれば、採光野を設定するための採光野モードとして、撮影部位に応じて予め決められた位置に採光野を設定する固定モードと、線量検出センサによって検出された線量の分布に基づいて採光野を設定する自動モードとを有し、これらを任意に切り換えることができるので、被写体の状態や撮影場所等の撮影状況に応じて最適な採光野モードを使用することができる。採光野モードを固定モードに設定すれば自動モードのデメリットを解消でき、逆に自動モードに設定すれば固定モードのデメリットを解消できる。

自動モードを使用した場合には、被写体の撮影部位と採光野との面倒なポジショニングを行なうことなく、撮影部位と採光野との位置を一致させることができる。特に、放射線源、撮影部位及び採光野の位置関係の把握が難しい斜位撮影等でも、撮影部位と採光野とを一致させることができる。また、自動モードを使用することにより、採光野に被写体を透過していない放射線や、患者の撮影部位以外の部位を透過した放射線が照射されにくくなるので、ＡＥＣを適切に実行することができる。

固定モードを使用した場合には、被写体の撮影部位と採光野との位置関係が明確になるため、放射線画像に画質等の点で違和感を持ったときに、採光野と撮影部位とのポジショニングが原因であるか否かを判断することができる。また、自動モードのように採光野の設定に時間がかからないので、自動モードよりも放射線の最小照射時間を短くすることができ、被写体の無駄な被曝や、被写体の移動による放射線画像のボケを抑制することができる。

また、固定モードと自動モードとを併用する併用モードを備えたことにより、実際の撮影の状況に応じて、固定モードで設定された採光野と自動モードで設定された採光野とのいずれかを使用することができるので、実際の撮影の状況に応じて最適なＡＥＣを行なうことができる。

Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。 線源制御装置の内部構成と線源制御装置と他の装置との接続関係を示す図である。 電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 電子カセッテのＦＰＤの検出画素の配置と、固定モードで設定される第１の採光野とを説明するための図である。 電子カセッテのＡＥＣ部および通信部の内部構成を示すブロック図である。 自動モードで設定される第２の採光野を説明するための図である。 コンソールに設定された撮影条件を示す図である。 コンソールの内部構成を示すブロック図である。 コンソールの機能および情報の流れを示すブロック図である。 採光野モードを手動で切り換える第１実施形態のＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。 採光野モードを自動で切り換える第２実施形態のＡＥＣ部の内部構成を示すブロック図である。 第２実施形態で規定している撮影部位と採光野モードの組み合わせを説明する図である。 第２実施形態のＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。 Ｘ線の予測照射時間に応じて採光野モードを自動で切り換える第３実施形態のＡＥＣ部の内部構成を示すブロック図である。 第３実施形態のＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。 併用モードを有する第４実施形態のＡＥＣ部の内部構成を示すブロック図である。 第４実施形態のＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。 第１の採光野内で自動モードを実行する併用モードを有する第５実施形態のＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。 第５実施形態で設定された第１の採光野を説明する図である。 第５実施形態で第１の採光野内に設定された第２の採光野を説明する図である。 自動モードを実行して第１の採光野の位置を調整する併用モードを有する第６実施形態のＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。 第６実施形態で設定された第１の採光野を説明する図である。 第６実施形態で設定された第１の採光野の位置調整後の状態を説明する図である。 撮影ミスを検出したときに採光野を変更する併用モードを有する第７実施形態のＡＥＣ部の内部構成を示すブロック図である。 第７実施形態のＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。 ＦＰＤの別の態様を有する第８実施形態を説明するための図である。 ＦＰＤの更に別の態様を有する第９実施形態を説明するための図である。

図１に示すように、本発明のＸ線撮影システム１０は、Ｘ線を発生するＸ線発生装置１１と、被写体である患者Ｍを透過したＸ線からＸ線画像を撮影するＸ線画像検出装置１２とから構成されている。Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線を照射するＸ線源１３、Ｘ線源１３を制御する線源制御装置１４、及びＸ線の照射開始を指示する照射スイッチ１５で構成されている。Ｘ線画像検出装置１２は、Ｘ線画像を検出する電子カセッテ１６、及び電子カセッテ１６を制御するコンソール１７で構成されている。線源制御装置１４、電子カセッテ１６、及びコンソール１７は、相互に通信が可能なように有線また無線方式の通信装置によって接続されている。

Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射するＸ線管１３ａと、Ｘ線管１３ａが放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）１３ｂとを有する。Ｘ線管１３ａは、熱電子を放出するフィラメントからなる陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突してＸ線を放射する陽極（ターゲット）とを有している。照射野限定器１３ｂは、例えば、Ｘ線を遮蔽する複数枚の鉛板を井桁状に配置することにより、Ｘ線を透過させる照射開口を中央に形成したものであり、鉛板の位置を移動することで照射開口の大きさを変化させて照射野を限定する。

図２に示すように、線源制御装置１４は、トランスによって入力電圧を昇圧して高圧の管電圧を発生し、高電圧ケーブルを通じてＸ線源１３に供給する高電圧発生器２０と、Ｘ線源１３が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、単位時間当たりの照射量を決める管電流、およびＸ線の照射時間を制御する制御部２１と、コンソール１７との主要な情報、信号の送受信を媒介する通信Ｉ／Ｆ２２とを備える。

制御部２１には、照射スイッチ１５とメモリ２３とタッチパネル２４とが接続されている。照射スイッチ１５は、撮影開始時に放射線技師等のオペレータによって操作されるスイッチであり、例えば二段階の押圧操作が可能な押しボタンスイッチである。照射スイッチ１５は、一段階目の押圧操作でＸ線源１３のウォームアップを開始させるためのウォームアップ開始信号を発生し、二段階目の押圧操作でＸ線源１３にＸ線の照射を開始させるための照射開始信号を発生する。これらの信号は信号ケーブルを通じて線源制御装置１４に入力される。制御部２１は、照射スイッチ１５から照射開始信号を受けたときに高電圧発生器２０からＸ線源１３への電力供給を開始させる。

メモリ２３は、管電圧、管電流照射時間積（ｍＡｓ値）といった撮影条件を予め数種類格納している。撮影条件は、タッチパネル２４を通じてオペレータにより手動で設定される。線源制御装置１４は、設定された撮影条件の管電圧や管電流照射時間積でＸ線を照射しようとする。ＡＥＣはこれに対して必要十分な線量に到達したことを検出すると、線源制御装置１４側で照射しようとしていた管電流照射時間積（照射時間）以下であってもＸ線の照射を停止するように機能する。なお、目標線量に達してＡＥＣによる照射停止の判断がされる前にＸ線の照射が終了して線量不足に陥ることを防ぐために、Ｘ線源１３の撮影条件には電流照射時間積（照射時間でも可）の最大値が設定される。なお、撮影条件は、通信Ｉ／Ｆ２２を介してコンソール１７から送信されてきたものを設定するようにしてもよい。

照射信号Ｉ／Ｆ２５は、電子カセッテ１６の検出画素６５（図３参照）の出力を元にＸ線の照射停止タイミングを規定するために電子カセッテ１６と接続される。この場合、制御部２１は、照射スイッチ１５からウォームアップ開始信号を受けたときに、照射信号Ｉ／Ｆ２５を介して問い合わせ信号を電子カセッテ１６に送信させる。電子カセッテ１６は問い合わせ信号を受信するとリセット動作の完了や蓄積動作開始処理等の準備処理を行う。そして、電子カセッテ１６から問い合わせ信号の応答である照射許可信号を照射信号Ｉ／Ｆ２５で受け、さらに照射スイッチ１５から照射開始信号を受けたときに高電圧発生器２０からＸ線源１３への電力供給を開始させる。また、制御部２１は、電子カセッテ１６から発せられる照射停止信号を照射信号Ｉ／Ｆ２５で受けたときに、高電圧発生器２０からＸ線源１３への電力供給を停止させ、Ｘ線の照射を停止させる。制御部２１は、照射停止信号の受信を契機にＸ線の照射を停止させる機能だけでなく、設定された照射時間となったらＸ線の照射を停止させるためのタイマーを内蔵している。

図３において、電子カセッテ１６は、周知の如くＦＰＤ３５とＦＰＤ３５を収容する可搬型の筐体（図示せず）とからなる。電子カセッテ１６の筐体は略矩形状で偏平な形状を有し、平面サイズはフイルムカセッテやＩＰカセッテ（ＣＲカセッテとも呼ばれる）と同様の大きさ（国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠した大きさ）である。このため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の既存の撮影台にも取り付け可能である。

図１に示すように、電子カセッテ１６は、Ｘ線撮影システム１０が設置される撮影室において、ＦＰＤ３５の撮像面がＸ線源１３と対向する姿勢で保持されるように、例えば立位撮影台３０のホルダ３０ａに着脱自在にセットされる。電子カセッテ１６は、立位撮影台３０や、臥位撮影台（図示せず）にセットするのではなく、患者Ｍが仰臥するベッド上に置いたり患者自身に持たせたりして単体で使用することも可能である。

電子カセッテ１６には、アンテナ３７及びバッテリ３８が内蔵されており、コンソール１７との無線通信が可能である。アンテナ３７は、無線通信のための電波をコンソール１７との間で送受信する。バッテリ３８は、電子カセッテ１６の各部を動作させるための電力を供給する。バッテリ３８は、薄型の電子カセッテ１６内に収まるよう比較的小型のものが使用される。また、バッテリ３８は、電子カセッテ１６から外部に取り出して専用のクレードルにセットして充電することも可能である。バッテリ３８を無線給電可能な構成としてもよい。

電子カセッテ１６には、アンテナ３７に加えてソケット３９が設けられている。ソケット３９はコンソール１７と有線接続するために設けられており、バッテリ３８の残量不足等で電子カセッテ１６とコンソール１７との無線通信ができなくなった場合に使用される。ソケット３９にコンソール１７からのケーブルを接続すると、コンソール１７との有線通信が可能になる。その際に、ソケット３９に接続されたケーブルを介して、コンソール１７から電子カセッテ１６に給電してもよい。

アンテナ３７およびソケット３９は、通信部４０に設けられている。通信部４０は、アンテナ３７またはソケット３９と制御部４１、メモリ４２間の画像データを含む各種情報、信号の送受信を媒介する。

ＦＰＤ３５は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上にＸ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素４５を配列してなる撮像面３６を備えている。複数の画素４５は、所定のピッチで二次元にｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）のマトリクス状に配列されている。

ＦＰＤ３５はさらに、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）を有し、シンチレータによって変換された可視光を画素４５で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（ガドリウムオキシサルファイド）等からなり、画素４５が配列された撮像面３６の全面と対向するように配置されている。なお、シンチレータとＴＦＴアクティブマトリクス基板は、Ｘ線の入射する側からみてシンチレータ、基板の順に配置されるＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式でもよいし、逆に基板、シンチレータの順に配置されるＩＳＳ（Irradiation Side sampling）方式でもよい。また、シンチレータを用いず、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（アモルファスセレン等）を用いた直接変換型のＦＰＤを用いてもよい。

画素４５は、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生する光電変換素子であるフォトダイオード４６、フォトダイオード４６が発生した電荷を蓄積するキャパシタ（図示せず）、およびスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４７を備える。

フォトダイオード４６は、電荷を発生する半導体層（例えばＰＩＮ型）と、その上下に上部電極および下部電極を配した構造を有している。フォトダイオード４６は、下部電極にＴＦＴ４７が接続され、上部電極にはバイアス線４８が接続されており、バイアス線４８は撮像面３６内の画素４５の行数分（ｎ行分）設けられて結線４９に結束されている。結線４９はバイアス電源５０に繋がれている。結線４９、バイアス線４８を通じて、バイアス電源５０からフォトダイオード４６の上部電極にバイアス電圧Ｖｂが印加される。バイアス電圧Ｖｂの印加により半導体層内に電界が生じ、光電変換により半導体層内で発生した電荷（電子−正孔対）は、一方がプラス、他方がマイナスの極性を持つ上部電極と下部電極に移動し、キャパシタに電荷が蓄積される。

ＴＦＴ４７は、ゲート電極が走査線５１に、ソース電極が信号線５２に、ドレイン電極がフォトダイオード４６にそれぞれ接続される。走査線５１と信号線５２は格子状に配線されており、走査線５１は撮像面３６内の画素４５の行数分（ｎ行分）、信号線５２は画素４５の列数分（ｍ列分）それぞれ設けられている。走査線５１はゲートドライバ５３に接続され、信号線５２は信号処理回路５４に接続される。

ゲートドライバ５３は、ＴＦＴ４７を駆動することにより、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を画素４５に蓄積する蓄積動作と、画素４５から信号電荷を読み出す読み出し（本読み）動作と、リセット（空読み）動作とを行わせる。制御部４１は、ゲートドライバ５３によって実行される上記各動作の開始タイミングを制御する。

蓄積動作ではＴＦＴ４７がオフ状態にされ、その間に画素４５に信号電荷が蓄積される。読み出し動作では、ゲートドライバ５３から同じ行のＴＦＴ４７を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、走査線５１を一行ずつ順に活性化し、走査線５１に接続されたＴＦＴ４７を一行分ずつオン状態とする。画素４５のキャパシタに蓄積された電荷は、ＴＦＴ４７がオン状態になると信号線５２に読み出されて、信号処理回路５４に入力される。

信号処理回路５４は、積分アンプ６０、マルチプレクサ（ＭＵＸ）６１、およびＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）６２等を備える。積分アンプ６０は、各信号線５２に対して個別に接続される。積分アンプ６０は、オペアンプ６０ａとオペアンプ６０ａの入出力端子間に接続されたキャパシタ６０ｂとからなり、信号線５２はオペアンプ６０ａの一方の入力端子に接続される。オペアンプ６０ａのもう一方の入力端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。キャパシタ６０ｂにはリセットスイッチ６０ｃが並列に接続されている。積分アンプ６０は、信号線５２から入力される電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。各列のオペアンプ６０ａの出力端子には、増幅器６３、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）部６４を介してＭＵＸ６１が接続される。ＭＵＸ６１の出力側には、Ａ／Ｄ変換器６２が接続される。

ＭＵＸ６１は、パラレルに接続される複数の積分アンプ６０から順に一つの積分アンプ６０を選択し、選択した積分アンプ６０から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器６２に入力する。Ａ／Ｄ変換器６２は、入力された電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをデジタルデータに変換して、電子カセッテ１６に内蔵されるメモリ４２に出力する。なお、ＭＵＸ６１とＡ／Ｄ変換器６２の間に増幅器を接続してもよい。

ＭＵＸ６１によって積分アンプ６０から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが読み出されると、制御部４１は、積分アンプ６０に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、リセットスイッチ６０ｃをオンする。これにより、キャパシタ６０ｂに蓄積された一行分の信号電荷が放電されてリセットされる。積分アンプ６０がリセットされると、ゲートドライバ５３から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素４５の信号電荷の読み出しを開始させる。これらの動作を順次繰り返して全行の画素４５の信号電荷を読み出す。

全行の読み出しが完了すると、一画面分のＸ線画像を表す画像データがメモリ４２に記録される。この画像データはメモリ４２から読み出され、通信部４０を通じてコンソール１７に出力される。こうして患者のＸ線画像が検出される。

フォトダイオード４６の半導体層には、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電荷が発生する。この暗電荷はバイアス電圧Ｖｂが印加されているために画素４５のキャパシタに蓄積される。画素４５において発生する暗電荷は、画像データに対してはノイズ成分となるので、これを除去するためにリセット動作が行われる。リセット動作は、画素４５において発生する暗電荷を、信号線５２を通じて掃き出す動作である。

リセット動作は、例えば、一行ずつ画素４５をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式では、信号電荷の読み出し動作と同様、ゲートドライバ５３から走査線５１に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、画素４５のＴＦＴ４７を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ４７がオン状態になっている間、画素４５から暗電荷が信号線５２を通じて積分アンプ６０のキャパシタ６０ｂに流れる。リセット動作では、読み出し動作と異なり、ＭＵＸ６１によるキャパシタ６０ｂに蓄積された電荷の読み出しは行われず、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御部４１からリセットパルスＲＳＴが出力されてリセットスイッチ６０ｃがオンされ、キャパシタ６０ｂに蓄積された電荷が放電されて積分アンプ６０がリセットされる。

順次リセット方式に代えて、配列画素の複数行を一グループとしてグループ内で順次リセットを行い、グループ数分の行の暗電荷を同時に掃き出す並列リセット方式や、全行にゲートパルスを入れて全画素の暗電荷を同時に掃き出す全画素リセット方式を用いてもよい。並列リセット方式や全画素リセット方式によりリセット動作を高速化することができる。

制御部４１は、線源制御装置１４の制御部２１からの問い合わせ信号を受信したタイミングで、ＦＰＤ３５にリセット動作を行わせて線源制御装置１４に照射許可信号を返信する。そして、照射開始信号を受信したタイミングでＦＰＤ３５の動作をリセット動作から蓄積動作へ移行させる。

ＦＰＤ３５は、上述のようにＴＦＴ４７を介して信号線５２に接続された通常の画素４５の他に、ＴＦＴ４７を介さず信号線５２に短絡して接続された検出画素６５を同じ撮像面３６内に複数備えている。検出画素６５は、患者Ｍを透過して撮像面３６に入射するＸ線の線量を検出するために利用される画素であり、線量検出センサとして機能する。検出画素６５は撮像面３６内の画素４５の数％程度を占める。

図４に示すように、検出画素６５は、撮像面３６内で局所的に偏ることなく撮像面３６内に満遍なく散らばるよう、撮像面３６の中心に関して左右対称な点線で示す波形の軌跡６６に沿って設けられている。検出画素６５は、同じ信号線５２が接続された画素４５の列に一個ずつ設けられ、検出画素６５が設けられた列は、検出画素６５が設けられない列を例えば二〜三列挟んで設けられる。検出画素６５の位置はＦＰＤ３５の製造時に既知であり、ＦＰＤ３５は全検出画素６５の位置（座標）を不揮発性のメモリ（図示せず）に予め記憶している。なお、ここで示した検出画素６５の配置は一例であり、撮像面３６内に検出画素６５が分散配置可能であれば、別の配置規則にしたがって配置してもよい。

検出画素６５は、信号線５２との間にＴＦＴ４７が設けられておらず、信号線５２に直に接続されているので、検出画素６５で発生した信号電荷は、直ちに信号線５２に読み出される。同列にある通常の画素４５がＴＦＴ４７をオフ状態とされ、信号電荷を蓄積する蓄積動作中であっても同様である。このため検出画素６５が接続された信号線５２上の積分アンプ６０のキャパシタ６０ｂには、検出画素６５で発生した電荷が常に流入する。蓄積動作時、キャパシタ６０ｂに蓄積された検出画素６５からの電荷は、所定のサンプリング周期でＭＵＸ６１を介して電圧値としてＡ／Ｄ変換器６２に出力される。

図３において、ＡＥＣ部６７は、制御部４１により駆動制御される。ＡＥＣ部６７は、検出画素６５が接続された信号線５２からの電圧値（ＡＥＣ検出信号という）をＡ／Ｄ変換器６２を介して取得する。

図５において、ＡＥＣ部６７は、採光野設定回路７５、積分回路７６、積算値比較回路７７、および閾値発生回路７８を有する。採光野設定回路７５は、被写体を透過したＸ線の線量の検出に用いる採光野を撮像面３６に設定する。採光野設定回路７５は、撮影部位に応じて予め決められている位置に第１の採光野を設定する固定モードと、複数の検出画素６５で検出したＸ線の線量分布に基づいて第２の採光野を設定する自動モードとを備えている。

採光野設定回路７５は、コンソール１７から入力された採光野モード設定情報に基づいて採光野モードを切り換える。コンソール１７は、モード切換手段として動作する入力デバイス１０５（図８参照）を備えており、オペレータによって入力デバイス１０５から採光野モードが設定される。入力デバイス１０５で設定された採光野モードの設定情報は、コンソール１７から電子カセッテ１６に送信され、制御部４１を介して採光野設定回路７５に入力される。

採光野設定回路７５には、コンソール１７から固定モードで使用される第１の採光野の情報が入力される。採光野設定回路７５は、固定モードに切り換えられたときに、コンソール１７から入力された第１の採光野の情報に基づいて、第１の採光野を設定する。例えば撮影部位が胸部の場合には、図４に点線で示すように、採光野設定回路７５は、左右の肺野に相当する部分を第１の採光野８０、８１として設定する。

採光野設定回路７５は、自動モードに切り換えられたときには、撮像面３６の全域に配置されている検出画素６５のＡＥＣ検出信号を解析して第２の採光野を設定する。図６は、例えば患者の胸部を撮影したＸ線画像８２を示しており、左右の肺野の部分は、Ｘ線の透過率がその周囲に比べて高い。したがって、採光野設定回路７５は、撮影部位が胸部のときには、各検出画素６５のＡＥＣ検出信号を比較して周囲に比べてＡＥＣ検出信号の信号値が高い領域を特定することにより、その領域を第２の採光野８３、８４として設定することができる。

採光野設定回路７５は、第１または第２の採光野内に配置されている検出画素６５のＡＥＣ検出信号を積分回路７６に出力する。積分回路７６は、採光野設定回路７５から出力されたＡＥＣ検出信号の平均値を算出し、その平均値を積算する。積算値比較回路７７は、Ｘ線の照射開始が検出されたときに積分回路７６の積算値のモニタリングを開始する。積算値比較回路７７は、積算値と、閾値発生回路７８から与えられる照射停止閾値とを適宜のタイミングで比較する。積算値比較回路７７は、積算値が閾値に達したときに照射停止信号を出力する。照射停止閾値は、撮影部位に応じてＸ線の照射量が適切になるような値に設定されている。

ＡＥＣ部６７には、この他にも検出画素６５からのＡＥＣ検出信号と予め設定された閾値との比較により、Ｘ線の照射停止を検出する照射停止検出回路が設けられている。

通信部４０には、上述のアンテナ３７とソケット３９の他に照射信号Ｉ／Ｆ８０が設けられている。照射信号Ｉ／Ｆ８０には、線源制御装置１４の照射信号Ｉ／Ｆ２５が接続される。照射信号Ｉ／Ｆ８０は、問い合わせ信号の受信、問い合わせ信号に対する照射許可信号の送信、照射開始信号の受信、積算値比較回路７７の出力、すなわち照射停止信号の送信を行う。

コンソール１７は、有線方式や無線方式により電子カセッテ１６と通信可能に接続されており、電子カセッテ１６の動作を制御する。具体的には、電子カセッテ１６に対して撮影条件を送信して、ＦＰＤ３５の信号処理の条件（蓄積される信号電荷に応じた電圧を増幅するアンプのゲイン等）を設定させるとともに、電子カセッテ１６の電源のオンオフ、省電力モードや撮影準備状態へのモード切り替え等の制御を行う。

コンソール１７は、電子カセッテ１６から送信されるＸ線画像の画像データに対してオフセット補正やゲイン補正、欠陥補正等の各種画像処理を施す。欠陥補正では、検出画素６５がある列の画素値を隣り合う検出画素６５がない列の画素値で補間する。画像処理済みのＸ線画像は、コンソール１７のディスプレイ１０４（図８参照）に表示される他、その画像データがコンソール１７内のストレージデバイス１０２やメモリ１０１（ともに図８参照）、あるいはコンソール１７とネットワーク接続された画像蓄積サーバといったデータストレージに記憶される。

コンソール１７は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影方法といった情報が含まれる検査オーダの入力を受け付けて、検査オーダをディスプレイ１０４に表示する。検査オーダは、ＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった患者情報や放射線検査に係る検査情報を管理する外部システムから入力されるか、オペレータにより手動入力される。検査オーダには、頭部、胸部、腹部、全脊椎、全下肢等の撮影部位、正面、側面、斜位、ＰＡ（Ｘ線を患者Ｍの背面から照射）、ＡＰ（Ｘ線を患者Ｍの正面から照射）といった撮影方向が含まれる。オペレータは、検査オーダの内容をディスプレイ１０４で確認し、その内容に応じた撮影条件をディスプレイ１０４の操作画面を通じて入力する。

コンソール１７では、撮影部位毎に撮影条件が設定可能である。図７に示すように、撮影条件には、例えば管電圧と、採光野設定回路７５の固定モードで使用される第１の採光野の情報と、積算値比較回路７７で検出画素６５のＡＥＣ検出信号の積算値と比較してＸ線の照射停止を判断するための照射停止閾値等が記憶されている。撮影条件の情報は、ストレージデバイス１０２に格納されている。

第１の採光野の情報は、ｘｙ座標で表されており、上述した第１の採光野８０、８１のようにその形状が矩形の場合は、例えば対角線で結ぶ二点のｘｙ座標が記憶されている。ｘｙ座標は、電子カセッテ１６の撮像面３６内における画素４５及び検出画素６５の位置と対応しており、走査線５１に平行な方向をｘ軸、信号線５２に平行な方向をｙ軸とし、左上の画素４５の座標を原点（０、０）において表現する。

図８において、コンソール１７を構成するコンピュータは、ＣＰＵ１００、メモリ１０１、ストレージデバイス１０２、通信Ｉ／Ｆ１０３、ディスプレイ１０４、および入力デバイス１０５を備えている。これらはデータバス１０６を介して相互接続されている。

ストレージデバイス１０２は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）である。ストレージデバイス１０２には、制御プログラムやアプリケーションプログラム（以下、ＡＰという）１０７が記憶される。ＡＰ１０７は、検査オーダやＸ線画像の表示処理、Ｘ線画像に対する画像処理、撮影条件の設定等、Ｘ線撮影に関する様々な機能をコンソール１７に実行させるためのプログラムである。

メモリ１０１は、ＣＰＵ１００が処理を実行するためのワークメモリである。ＣＰＵ１００は、ストレージデバイス１０２に記憶された制御プログラムをメモリ１０１へロードして、プログラムに従った処理を実行することにより、コンピュータの各部を統括的に制御する。通信Ｉ／Ｆ１０３は、ＲＩＳ、ＨＩＳ、画像蓄積サーバ、電子カセッテ１６等の外部装置との無線または有線による伝送制御を行うネットワークインターフェースである。入力デバイス１０５は、キーボードやマウス、あるいはディスプレイ１０４と一体となったタッチパネル等である。入力デバイス１０５は、撮影条件を設定する際や、採光野モードの設定を行なう際に等に操作される。

図９において、コンソール１７のＣＰＵ１００は、ＡＰ１０７を起動すると、格納・検索処理部１０９、入出力制御部１１０、および主制御部１１１として機能する。格納・検索処理部１０９は、各種データのストレージデバイス１０２への格納処理、およびストレージデバイス１０２に記憶された各種データの検索処理を実行する。入出力制御部１１０は、入力デバイス１０５の操作に応じた描画データをストレージデバイス１０２から読み出し、読み出した描画データに基づいたＧＵＩによる各種操作画面をディスプレイ１０４に出力する。また、入出力制御部１１０は、操作画面を通じて入力デバイス１０５からの操作指示の入力を受け付ける。

主制御部１１１は、コンソール１７の各部の動作を統括的に制御する他、電子カセッテ１６の動作制御を担うカセッテ制御部１１２を有する。なお、ＣＰＵ１００には、この他にも電子カセッテ１６から入力された画像データに上述のオフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正等の各種画像処理を行う画像処理部や、線源制御装置１４、電子カセッテ１６との間の通信を媒介する通信部等が構築される。なお、本例のように各部の機能をソフトウェアで実現するのではなく、各部を専用のハードウェアで構成してもよい。

カセッテ制御部１１２は、入力デバイス１０５によって設定された採光野モードの設定情報と、撮影条件に応じた第１の採光野の情報と、照射停止閾値の情報とを格納・検索処理部１０９から受け取り、これらを電子カセッテ１６に提供する。なお、カセッテ制御部１１２は、入力デバイス１０５によって設定された採光野モードが固定モードのときにのみ第１の採光野の情報を電子カセッテ１６に送信し、採光野モードが自動モードのときには、第１の採光野の情報を電子カセッテ１６に送信しないようにしてもよい。

次に、図１０のフローチャートを参照して、Ｘ線撮影システム１０によりＸ線撮影を行う場合の手順を説明する。

まず、患者Ｍを立位撮影台３０の前の所定位置に立たせ、立位撮影台３０にセットされた電子カセッテ１６の高さや水平位置を調節して、患者Ｍの撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ１６の位置および撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１３の高さや水平位置、照射野の大きさを調整する。次いで電子カセッテ１６の電源を投入し、入力デバイス１０５で撮影条件及び採光野モードを入力して、カセッテ制御部１１２を介して電子カセッテ１６に撮影条件およびそれに応じた採光野及び照射停止閾値等の情報と、採光野モード設定情報とを出力する（Ｓ１０）。同様に線源制御装置１４にも撮影条件を設定する。

撮影準備が完了すると、オペレータによって照射スイッチ１５が一段階押しされる。これにより線源制御装置１４にウォームアップ開始信号が送信されて、Ｘ線源１３のウォームアップが開始される。所定時間経過後に照射スイッチ１５が二段階押しされて線源制御装置１４に照射開始信号が送信され、Ｘ線の照射が開始される（Ｓ１１）。

Ｘ線の照射が開始される前、電子カセッテ１６のＦＰＤ３５ではリセット動作が行われている。線源制御装置１４から照射開始信号を受信したときにリセット動作から蓄積動作に移行される。

電子カセッテ１６では、ＦＰＤ３５の蓄積動作と同時にＡＥＣ部６７で検出画素６５のＡＥＣ検出信号に基づくＡＥＣが行われている。採光野設定回路７５は、カセッテ制御部１１２から与えられた採光野モード設定情報に基づいて、採光野モードを固定モードまたは自動モードに切り換える（Ｓ１２）。採光野設定回路７５は、採光野モードが固定モードであるときには、カセッテ制御部１１２から与えられた第１の採光野の情報に基づいて、撮影部位に応じて予め決められた位置に第１の採光野を設定する（Ｓ１３）。例えば撮影部位が胸部であるときには、図４に示す第１の採光野８０、８１を設定する。

また、採光野モードが自動モードであるときには、採光野設定回路７５は、第１の採光野の情報を使用せずに、撮像面３６の全域に配置された検出画素６５のＡＥＣ検出信号を解析して第２の採光野を設定する（Ｓ１４）。例えば、撮影部位が胸部であるときには、各検出画素６５のＡＥＣ検出信号を比較して、周囲に比べてＡＥＣ検出信号の信号値が高い領域を特定することにより、その領域を第２の採光野８３、８４として設定する。

採光野設定回路７５は、Ａ／Ｄ変換器６２から入力される複数の検出画素６５のＡＥＣ検出信号のうち、第１の採光野または第２の採光野に存在する検出画素６５からのＡＥＣ検出信号を選別し、選別したＡＥＣ検出信号を積分回路７６に出力する。積分回路７６は、採光野設定回路７５から入力されたＡＥＣ検出信号の平均値を算出し、その平均値を積算する（Ｓ１５）。

閾値発生回路７８は、カセッテ制御部１１２から与えられた照射停止閾値を発生し、これを積算値比較回路７７に出力する。積算値比較回路７７は、積分回路７６からのＡＥＣ検出信号の積算値と閾値発生回路７８からの照射停止閾値とを比較し（Ｓ１６）、積算値が閾値に達したとき（Ｓ１７でＹＥＳ）に照射停止信号を出力する。積算値比較回路７７から出力された照射停止信号は照射信号Ｉ／Ｆ８０を介して線源制御装置１４の照射信号Ｉ／Ｆ２５に向けて送信される（Ｓ１８）。

照射信号Ｉ／Ｆ２５で照射停止信号を受けた場合、線源制御装置１４では、制御部２１により高電圧発生器２０からＸ線源１３への電力供給が停止され、これによりＸ線の照射が停止される（Ｓ１９）。ＦＰＤ３５は、Ｘ線の照射停止をＡＥＣ部６７の照射停止検出回路で検出したときに蓄積動作を終了して読み出し動作に移行し、これにより画像データが出力される。読み出し動作後、ＦＰＤ３５はリセット動作を再開する。

ＦＰＤ３５から出力された画像データは、通信部４０を介してコンソール１７に送信されて各種画像処理が施され、入出力制御部１１０によりＸ線画像としてディスプレイ１０４に表示される（Ｓ２０）。

上記実施形態によれば、採光野を設定するための採光野モードとして、患者の撮影部位に応じて予め決められた位置に採光野を設定する固定モードと、検出画素６５によって検出されたＸ線の線量の分布に基づいて採光野を設定する自動モードとを有し、これらを任意に切り換えることができるので、患者の状態や撮影場所等の撮影状況に応じて最適な採光野モードを使用することができる。

自動モードを使用した場合には、患者の撮影部位と採光野との面倒なポジショニングを行なうことなく、撮影部位と採光野との位置を一致させることができる。特に、Ｘ線源、撮影部位及び採光野の位置関係の把握が難しい斜位撮影等でも、患者の撮影部位と採光野とを一致させることができる。また、自動モードを使用することにより、患者を透過していないＸ線や、患者の撮影部位以外の部位を透過したＸ線の線量算出に基づいてＡＥＣが行なわれるのを防ぐことができ、ＡＥＣを適切に実行することができるようになる。

固定モードを使用した場合には、患者の撮影部位と採光野との位置関係が明確になるため、Ｘ線画像に画質等の点で違和感があるときに、採光野と撮影部位とのポジショニングが原因であるか否かを判断することができる。また、自動モードのように採光野の設定に時間がかからないので、自動モードよりもＸ線の最小照射時間を短くすることができ、患者の無駄な被曝や、体動によるＸ線画像にボケを抑制することができる。

なお、上記実施形態では、コンソール１７の入力デバイス１０５によって採光野モードの設定を行なうようにしたが、線源制御装置１４のタッチパネル２４で採光野モードを設定するようにしてもよいし、電子カセッテ１６に採光野モードを設定するための操作部を設けてもよい。

本発明は、上述した第１実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。以下、第２〜第９の実施形態について説明するが、各実施形態において第１実施形態と同じ構成については、同符号を用いて詳しい説明は省略する。

［第２実施形態］
第２実施形態は、撮影部位に応じて採光野設定回路７５の採光野モードを自動的に切り換える点を特徴としている。図１１に示すＡＥＣ部１２０は、第１実施形態のＡＥＣ部６７の代わりに用いられるものであり、モード切換回路１２１を備えている。

モード切換回路１２１は、図１２に示すように、撮影部位と採光野モードとの組み合わせをメモリ等に記憶している。例えば胸部撮影等のＸ線の照射時間が比較的短い撮影部位は、自動モードでの採光野の設定が間に合わないため、固定モードが組み合わされている。腰椎等のＸ線の照射時間が比較的長くなる傾向にある撮影部位には、自動モードが組み合わされている。また、Ｘ線の照射時間が短くても撮影部位と採光野との位置合わせが難しい胸部の斜位撮影等にも自動モードが組み合わされている。モード切換回路１２１は、カセッテ制御部１１２から撮影部位の情報が入力されたときに、その撮影部位に組み合わされている採光野モードを特定し、採光野設定回路７５をその特定した採光野モードに切り換える。

次に、図１３のフローチャートを参照して、第２実施形態のＸ線撮影の手順について説明する。なお、第１実施形態と同じ手順については、同符号を用いて詳しい説明を省略する。本実施形態では、第１実施形態と異なり、Ｘ線の照射開始（Ｓ１１）の前に採光野モードの手動での設定は行なわれない。電子カセッテ１６では、ＦＰＤ３５の蓄積動作と同時にＡＥＣ部６７で検出画素６５のＡＥＣ検出信号に基づくＡＥＣが行われている。モード切換回路１２１は、カセッテ制御部１１２から入力された撮影部位に組み合わされている採光野モードを特定する。例えば撮影部位が胸部等のＸ線照射時間が比較的短い部位であるときには固定モードが選択され、Ｘ線照射時間が比較的長い部位であるときには自動モードが選択される。モード切換回路１２１は、採光野設定回路７５を撮影部位に基づいて特定した採光野モードに切り換える（Ｓ１２ａ）。

採光野モードの切換後、採光野設定回路７５は、第１実施形態と同様に採光野モードに応じて第１の採光野または第２の採光野を設定する（Ｓ１３、Ｓ１４）。積分回路７６は、採光野設定回路７５から出力された検出画素６５のＡＥＣ検出信号の平均値を積算し（Ｓ１５）、積算値比較回路７７は、積算値と照射停止閾値とを比較し（Ｓ１６）、積算値が閾値に達したとき（Ｓ１７でＹＥＳ）に照射停止信号を出力する（Ｓ１８）。これにより、Ｘ線原１３のＸ線の照射が停止され（Ｓ１９）、Ｘ線画像の生成、表示が行なわれる（Ｓ２０）。

第２実施形態によれば、第１実施形態のようにオペレータが採光野モードの設定を行なわなくても、撮影条件に含まれる撮影部位の情報に基づいて採光野モードが自動的に切り換えられるので、採光野モードの設定し忘れや、不適切な採光野モードを設定してしまうといった設定ミスは発生しない。また、第１実施形態の場合、例えば経験の浅いオペレータではどの採光野モードに設定するか迷って撮影準備に時間がかかることがあるが、本実施形態では採光野モードの選択をする必要がないので撮影準備が早くなる。

上記第２実施形態では、カセッテ制御部１１２から入力された撮影部位の情報に基づいて採光野モードを切り換えているが、撮影部位の情報を直接用いずに、撮影部位が特定できる情報に基づいて採光野モードを切り換えるようにしてもよい。このような情報としては、例えば撮影メニュー、撮影台に関する情報（立位、臥位あるいは撮影台無し等）、撮影手技、撮影方向（正面、側面、斜位等）、Ｘ線原１３と電子カセッテ１６との距離（ＳＩＤ：Source Image Distance）、Ｘ線源１３の向き等が挙げられる。これによれば、撮影部位の情報が得られない場合でも、最適な採光野モードを自動設定することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態は、Ｘ線の照射時間を予測し、その予測照射時間に応じて採光野設定回路７５の採光野モードを自動的に切り換える点を特徴としている。図１４に示すＡＥＣ部１３０は、第１実施形態のＡＥＣ部６７の代わりに用いられるものであり、モード切換回路１３１を備えている。

モード切換回路１３１は、照射時間予測部１３２及び照射時間比較部１３３からなる。照射時間予測部１３２は、カセッテ制御部１１２から入力された撮影条件の情報に基づいてＸ線の照射時間を予測する。撮影条件としては、撮影部位の他、撮影メニュー、撮影台に関する情報、撮影手技、撮影方向、ＳＩＤ及びＸ線源１３の向き等である。例えば、撮影部位が胸部のときの予測照射時間は比較的短くなり、撮影部位が腰椎のときの予測照射時間は比較的長くなる。照射時間比較部１３３は、照射時間予測部１３２で予測された予測照射時間と、予め設定されているモード切換閾値とを比較し、その比較結果に応じて採光野設定回路７５の採光野モードを切り換える。モード切換閾値には、例えば胸部撮影の平均的な照射時間を基準としてもよいし、自動モードで第２の採光野を設定するのにかかる平均的な時間を用いてもよい。

次に、図１５のフローチャートを参照して、第３実施形態のＸ線撮影の手順について説明する。なお、第１実施形態と同じ手順については、同符号を用いて詳しい説明を省略する。本実施形態では、第２実施形態と同様に、Ｘ線の照射開始（Ｓ１１）の前に採光野モードの手動での設定は行なわれない。電子カセッテ１６では、ＦＰＤ３５の蓄積動作と同時にＡＥＣ部６７で検出画素６５のＡＥＣ検出信号に基づくＡＥＣが行われている。モード切換回路１３１の照射時間予測部１３２は、カセッテ制御部１１２から入力された撮影条件に基づいてＸ線の照射時間を予測する（Ｓ１２ｂ）。照射時間比較部１３３は、予測照射時間とモード切換閾値とを比較する（Ｓ１２ｃ）。照射時間比較部１３３は、予測照射時間がモード切換閾値よりも短いときには、採光野設定回路７５の採光野モードを固定モードに切り換え（Ｓ１２ｄでＹＥＳ）、予測照射時間がモード切換閾値よりも長いときには採光野設定回路７５の採光野モードを自動モードに切り換える（Ｓ１２ｄでＮＯ）。

採光野モードの切換後、採光野設定回路７５は、第１実施形態と同様に採光野モードに応じて第１の採光野または第２の採光野を設定する（Ｓ１３、Ｓ１４）。その後、第１実施形態と同様に、Ｓ１５〜Ｓ２０のステップを経てＸ線画像の撮影が行なわれる。

第３実施形態によれば、第２実施形態と同様に、採光野モードの設定し忘れや、不適切な採光野モードを設定してしまうといった設定ミスは発生せず、採光野モードの選択をする必要がないので撮影準備が早くなる。

［第４実施形態］
第４実施形態は、固定モードと自動モードとを併用する点を特徴としている。図１６に示すＡＥＣ部１４０は、第１実施形態のＡＥＣ部６７の代わりに用いられるものであり、固定モードと自動モードの他に、固定モードと自動モードとを併用する併用モードを備えた採光野設定回路１４１を備えている。採光野設定回路１４１の固定モード、自動モード及び併用モードの切り換えは、例えば第１実施形態と同様に、コンソール１７の入力デバイス１０５によって行なわれる。

図１７のフローチャートは、第１実施形態と同様に、採光野モードの切り換え処理（Ｓ１２）において採光野設定回路１４１が併用モードに切り換えられたときのＸ線撮影の手順を示している。なお、固定モード（Ｓ１３）及び自動モード（Ｓ１４）の図示は省略している。併用モードに切り換えられた採光野設定回路１４１は、固定モードと同じ処理を実行し、カセッテ制御部１１２から入力された第１の採光野の情報に基づいて第１の採光野を設定する（Ｓ２０）。また、採光野設定回路１４１は、固定モードの処理と並行して自動モードと同じ処理を実行し、検出画素６５のＡＥＣ検出信号に基づいて第２の採光野の設定を開始する（Ｓ２１）。採光野設定回路１４１は、第１の採光野に配置されている複数の検出画素６５のＡＥＣ検出信号を積算回路７６に出力し、積算回路７６にＡＥＣ検出信号の平均値を積算させる（Ｓ２２）。

採光野設定回路１４１は、Ｘ線源１３によるＸ線の照射が終了する前に第２の採光野の設定が完了したときには（Ｓ２３でＹＥＳ）、積算回路７６に第１の採光野に代えて、第２の採光野に配置されている検出画素６５のＡＥＣ検出信号の平均値を積算させる（Ｓ２４）。そして、第２の採光野に係るＡＥＣ検出信号の積算値に基づいてＸ線の照射を停止させることにより、Ｘ線画像の撮影が行なわれる（Ｓ１６〜Ｓ２０）。

採光野設定回路１４１は、Ｘ線源１３によるＸ線の照射が終了する前に第２の採光野の設定が完了しなかったときには（Ｓ２３でＮＯ）、そのまま積算回路７６に第１の採光野に配置されている検出画素６５のＡＥＣ検出信号を積算させる。そして、第１の採光野に係るＡＥＣ検出信号の積算値に基づいてＸ線の照射を停止させることにより、Ｘ線画像の撮影が行なわれる（Ｓ１６〜Ｓ２０）。

第４実施形態によれば、実際の撮影の状況に応じて、固定モードで設定された採光野と自動モードで設定された採光野とのいずれかが使用されるので、実際の撮影の状況に応じて最適なＡＥＣを行なうことができる。

［第５実施形態］
第５実施形態は、第４実施形態と同様に併用モードを有する点を特徴としており、第４実施形態と同様に図１６のＡＥＣ部１４０が使用される。図１８のフローチャートは、第４実施形態と同様に、採光野モードの切り換え処理（Ｓ１２）において併用モードに切り換えられたときのＸ線撮影の手順を示している。併用モードに切り換えられた採光野設定回路１４１は、固定モードの処理を実行し、カセッテ制御部１１２から入力された第１の採光野の情報に基づいて第１の採光野を設定する（Ｓ３０）。例えば、撮影部位が胸部であるときには、図１９に示すように、左右の肺野に相当する位置に第１の採光野１４３、１４４が設定される。なお、併用モードで設定される第１の採光野１４３、１４４の面積は、固定モードで設定される第１の採光野８０、８１よりも全体的に大きくなっている。

採光野設定回路１４１は、固定モードと並行して第１の採光野１４３、１４４内で自動モードの処理を実行し、図２０に示すように、第１の採光野１４３、１４４内に第２の採光野１４５、１４６を設定する（Ｓ３１）。採光野設定回路１４１は、第２の採光野１４５、１４６に配置されている複数の検出画素６５のＡＥＣ検出信号を積算回路７６に出力し、積算回路７６にＡＥＣ検出信号の平均値を積算させる（Ｓ３２）。その後、第１実施形態と同様に、Ｓ１６〜Ｓ２０のステップを経てＸ線画像の撮影が行なわれる。

第５実施形態によれば、ＦＰＤ３５の撮像面３６よりも面積の小さな第１の採光野で自動モードを実行するので、撮像面３６の全域から自動モードで採光野を設定する場合よりも短時間で第２の採光野を設定することができる。したがって、胸部撮影等のＸ線の照射時間が短い撮影にも自動モードを適用することができる。また、併用モードで設定される第１の採光野の面積を、固定モードで設定される第１の採光野の面積よりも大きくしているので、第２の採光野の設定精度が向上する。

［第６実施形態］
第６実施形態は、第４、５実施形態と同様に併用モードを有する点を特徴としており、第４実施形態と同様に図１６のＡＥＣ部１４０が使用される。図２１のフローチャートは、第４実施形態と同様に、採光野モードの切り換え処理（Ｓ１２）において併用モードに切り換えられたときのＸ線撮影の手順を示している。併用モードに切り換えられた採光野設定回路１４１は、固定モードを実行し、カセッテ制御部１１２から入力された第１の採光野の情報に基づいて第１の採光野を設定する（Ｓ４０）。例えば、撮影部位が胸部であるときには、図２２に示すように、左右の肺野に相当する位置に第１の採光野１５０、１５１が設定される。

採光野設定回路１４１は、固定モードと並行して撮像面３６の全域で自動モードを実行する。そして、自動モードによって得た線量分布に基づいて、第１の採光野１５０、１５１の形状、大きさ、数を変更することなく、図２３に示すように、第１の採光野１５０、１５１の位置のみを調整する（Ｓ４１）。採光野設定回路１４１は、第１の採光野１５０、１５１に配置されている複数の検出画素６５のＡＥＣ検出信号を積算回路７６に出力し、積算回路７６にＡＥＣ検出信号の平均値を積算させる（Ｓ４２）。その後、第１実施形態と同様に、Ｓ１６〜Ｓ２０のステップを経てＸ線画像の撮影が行なわれる。

第６実施形態によれば、第１の採光野の形状、大きさ、数を変更せずに位置調整のみを行なうので、自動モードで新たな採光野を設定する場合に比べて処理時間を短くすることができる。したがって、胸部撮影等のＸ線の照射時間が短い撮影にも適用することができ、固定モードでありながら自動モードと同様の効果を得ることができる。

［第７実施形態］
第７実施形態は、第４〜６実施形態と同様に併用モードを有する点を特徴としている。図２４に示すＡＥＣ部１６０は、第１実施形態のＡＥＣ部６７の代わりに用いられるものであり、第４実施形態と同様に図１６の採光野設定回路１４１を使用している。また、ＡＥＣ部１６０は、第１の採光野内の検出画素６５のＡＥＣ検出信号の信号値に基づいて撮影ミスを検出する撮影ミス検出回路１６１を備えている。撮影ミス検出回路１６１は、例えば第１の採光野内の検出画素６５のＡＥＣ検出信号の信号値が極端に高い場合や、ＡＥＣ検出信号の信号値が極端に低い場合に撮影ミスであると判断する。ＡＥＣ検出信号の信号値が極端に高い場合には、第１の採光野にＸ線が直接入射していることが推定できる。また、ＡＥＣ検出信号の信号値が極端に低い場合には、第１の採光野がＸ線の照射野からずれていることが推定できる。したがって、撮影ミスを検出することにより、第１の採光野と撮影部位との位置合わせが適正か否かが判断できる。

図２５のフローチャートは、第４実施形態と同様に、採光野モードの切り換え処理（Ｓ１２）において併用モードに切り換えられたときのＸ線撮影の手順を示している。併用モードに切り換えられた採光野設定回路１４１は、固定モードの処理を実行し、カセッテ制御部１１２から入力された第１の採光野の情報に基づいて第１の採光野を設定する（Ｓ５０）。採光野設定回路１４１は、固定モードと並行して撮像面３６の全域で自動モードの処理を実行し、検出画素６５のＡＥＣ検出信号に基づいて第２の採光野を設定する（Ｓ５１）。採光野設定回路１４１は、第１の採光野に配置されている複数の検出画素６５のＡＥＣ検出信号を積算回路７６に出力し、積算回路７６にＡＥＣ検出信号の平均値を積算させる（Ｓ５２）。

撮影ミス検出回路１６１は、第１の採光野に配置されている検出画素６５のＡＥＣ検出信号に基づいて撮影ミスを検出する（Ｓ５３）。採光野設定回路１４１は、撮影ミス検出回路１６１で撮影ミスが検出された場合には（Ｓ５４でＹＥＳ）、積算回路７６に第１の採光野に代えて、第２の採光野に配置されている検出画素６５のＡＥＣ検出信号の平均値を積算させる（Ｓ５５）。そして、第２の採光野に係るＡＥＣ検出信号の積算値に基づいてＸ線の照射を停止させることにより、Ｘ線画像の撮影が行なわれる（Ｓ１６〜Ｓ２０）。

採光野設定回路１４１は、撮影ミス検出回路１６１で撮影ミスが検出されなかった場合には（Ｓ５４でＮＯ）、そのまま積算回路７６に第１の採光野に配置されている検出画素６５のＡＥＣ検出信号を積算させる。そして、第１の採光野に係るＡＥＣ検出信号の積算値に基づいてＸ線の照射を停止させることにより、Ｘ線画像の撮影が行なわれる（Ｓ１６〜Ｓ２０）。

第７実施形態によれば、固定モードで撮影ミスが発生しているときには、自動的に自動モードに切り換えられるので、撮影ミスが発生しにくくなり、再撮影を減らすことができる。

第７実施形態では、実際に撮影が開始されてから撮影ミスを検出しているが、例えば固定モードで設定された第１の採光野の位置、大きさ、形状と、撮影部位とに基づいて、撮影ミスが発生しやすそうな採光野モードか否かを判断して、撮影ミスが発生しやすいときに警告を行なうようにしてもよい。

［第８実施形態］
上記実施形態では、画像検出用の画素４５と線量検出センサとして働く検出画素６５が各々独立して存在するため、検出画素６５がある列の画素値を隣り合う検出画素６５がない列の画素値で補間する欠陥補正を行う必要がある。このためＸ線画像の画質低下を招くおそれがある。そこで、ＦＰＤを図２６に示すＦＰＤ１７０のような構成とすることで、欠陥補正を不要とする。

図２６において、ＦＰＤ１７０は、画像検出専用の第一画素１７１と画像検出兼ＡＥＣ用の第二画素１７２とを備えている。第一、第二画素１７１、１７２は、上記実施形態の画素４５と検出画素６５と同様に、適当な割合でマトリクス状に配列されている。第一、第二画素１７１、１７２は、それぞれ二つのフォトダイオード１７３、１７４を有する。第一画素１７１のフォトダイオード１７３、１７４は並列に接続され、一端がＴＦＴ４７を介して信号線５２に接続されている。一方、第二画素１７２のフォトダイオード１７３は第一画素１７１と同様に一端がＴＦＴ４７を介して信号線５２に接続されているが、フォトダイオード１７４はＴＦＴ４７を介さずに信号線５２に直接接続されている。つまり第二画素１７２のフォトダイオード１７４は上記実施形態の検出画素６５と同じ構成である。

第一画素１７１からは二つのフォトダイオード１７３、１７４で蓄積された電荷が読み出される。一方、第二画素１７２からはフォトダイオード１７３で蓄積された電荷のみが読み出される。第二画素１７２はフォトダイオード１７４がＡＥＣに用いられてＸ線画像の生成に寄与しない分、フォトダイオード１７３、１７４の開口面積が同じ場合は同じ入射線量では第一画素１７１よりも蓄積電荷量が略半分になるが、検出画素６５の場所からは画素値が得られず、欠陥補正を行うしかない上記実施形態と比べれば、Ｘ線画像の画質劣化が抑えられる。フォトダイオード１７３、１７４の開口面積等に基づいて、第二画素１７２の画素値に乗算すると第一画素１７１の画素値相当になる係数等を予め求めておき、第二画素１７２の出力に該係数を乗算して補正すれば、欠陥補正を行わずにＸ線画像を生成することができ、ＦＰＤを構成する画素の一部をＡＥＣ用としたことによるＸ線画像の画質への悪影響を略完全に排除することができる。

［第９実施形態］
上記実施形態では、線量検出センサとしてＴＦＴ４７を介さず信号線５２に短絡して接続された検出画素６５を用いているが、例えば図２７に示す検出画素１８０のように、通常の画素４５とは別のゲートドライバ１８１および走査線１８２で駆動するＴＦＴ１８３を接続し、通常の画素４５とは独立して蓄積電荷を読み出すことが可能な構成としてもよい。また、各画素４５にバイアス電圧Ｖｂを供給するバイアス線４８に画素４５で発生する電荷に基づく電流が流れることを利用して、ある特定の画素４５に繋がるバイアス線４８の電流をモニタリングして線量を検出してもよく、全てのＴＦＴ４７をオフ状態にしたときに画素４５から漏れるリーク電荷に基づき線量を検出してもよい。さらに画素４５とは別に構成が異なり出力が独立したＡＥＣ用の検出画素を撮像面３６と同一平面に設けてもよい。

上記各実施形態では、電子カセッテ１６と立位撮影台３０とが別体である例について説明したが、ＦＰＤが組み込まれた撮影台を用いてもよい。また、コンソール１７と電子カセッテ１６が別体である例で説明したが、コンソール１７は独立した装置である必要はなく、電子カセッテ１６にコンソール１７の機能を搭載してもよい。同様に、線源制御装置１４とコンソール１７を一体化した装置としてもよい。また、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテに限らず、撮影台に据え付けるタイプのＸ線画像検出装置に適用してもよい。

本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。

１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線発生装置
１２ Ｘ線画像検出装置
１３ Ｘ線源
１４ 線源制御装置
１６ 電子カセッテ
１７ コンソール
３５、１７０ ＦＰＤ
４５ 画素
６５ 検出画素
６７ ＡＥＣ部
７５、１４１ 採光野設定回路
７６ 積分回路
７７ 積算値比較回路
８０、８１、１４３、１４４、１５０、１５１ 第１の採光野
８３、８４、１４５、１４６ 第２の採光野
１２１、１３１ モード切換回路
１３２ 照射時間予測部
１３３ 照射時間比較部
１６１ 撮影ミス検出回路
１７１、１７２ 第一、第二画素

Claims (6)

1. 放射線源から照射された放射線を受けて電荷を蓄積する画素が複数設けられた撮像面を有し、被写体を透過した放射線を前記画素により受けて前記画素に蓄積された電荷から被写体の放射線画像を検出する検出パネルと、
   前記撮像面に配置されて放射線の線量を検出する複数の線量検出センサと、
   被写体を透過した放射線の線量の検出に用いる採光野を前記撮像面に設定する採光野設定手段であって、前記採光野を設定するための採光野モードとして、被写体の撮影部位に応じて予め決められている位置に第１の採光野を設定する固定モードと、前記線量検出センサで検出した放射線の線量分布に基づいて第２の採光野を設定する自動モードとを有する前記採光野設定手段と、
   前記撮影部位の種類毎の前記放射線の照射時間と、前記撮影部位の種類毎の前記第１の採光野との位置合わせの難易度とに基づいて予め設定された、前記撮影部位と前記採光野モードとの種類毎の組み合わせが記憶されており、前記放射線画像を検出するために前記撮影部位の情報が入力された場合に、前記採光野設定手段の前記採光野モードを、入力された前記撮影部位に組み合わされた前記固定モードと前記自動モードとのいずれかに切り換えるモード切換手段と、
   前記第１の採光野または前記第２の採光野に配置されている前記線量検出センサで検出された線量を積算する積算手段と、
   前記積算手段で積算された放射線の積算値と、予め設定した照射停止閾値とを比較し、前記積算値が前記照射停止閾値に達した際に前記放射線源による放射線の照射を停止させる積算値比較手段と、
   を備えたことを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 複数種類の前記撮影部位のうち、前記放射線の照射時間内に前記自動モードによる前記第２の採光野の設定が間に合わない撮影部位には、前記固定モードが組み合わされており、
   前記放射線の照射時間内に前記自動モードによる前記第２の採光野の設定が間に合う撮影部位、及び前記固定モードでは前記第１の採光野との位置合わせが難しい撮影部位には、前記自動モードが組み合わされていることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記画素には、スイッチング素子の駆動に応じて電荷を信号線に出力する通常画素と、
   信号線にスイッチング素子を介さず直接接続された検出画素とがあり、
   前記検出画素を前記線量検出センサとして用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記画素には、スイッチング素子の駆動に応じて電荷を信号線に出力する通常画素と、
   前記通常画素とは別に駆動するスイッチング素子が設けられた検出画素とがあり、
   前記検出画素を前記線量検出センサとして用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出撮影装置。
5. 放射線を受けて電荷を蓄積する複数の画素が設けられた撮像面に放射線の線量を検出する複数の線量検出センサが配置された検出パネルの前記撮像面から、被写体を透過した放射線の線量検出に用いる採光野を設定する採光野設定手段の採光野モードを、被写体の撮影部位に応じて予め決められている位置に第１の採光野を設定する固定モードと、前記線量検出センサで検出した放射線の線量分布に基づいて第２の採光野を設定する自動モードとのいずれかに切り換える放射線画像検出装置の制御方法において、
   前記撮影部位の種類毎の前記放射線の照射時間と、前記撮影部位の種類毎の前記第１の採光野との位置合わせの難易度とに基づいて予め設定された、前記撮影部位と前記採光野モードとの種類毎の組み合わせが記憶されており、前記放射線画像を検出するために前記撮影部位の情報が入力された場合に、前記採光野設定手段の前記採光野モードを、入力された前記撮影部位に組み合わされた前記固定モードと前記自動モードとのいずれかに切り換えるステップと、
   前記採光野設定手段により、前記固定モードまたは前記自動モードの処理を実行して、前記第１の採光野または前記第２の採光野を設定するステップと、
   積算手段により、前記第１の採光野または前記第２の採光野に配置されている前記線量検出センサで検出された線量を積算するステップと、
   積算値比較手段により、前記積算手段で積算された放射線の積算値と、予め設定した照射停止閾値とを比較し、前記積算値が前記照射停止閾値に達した際に放射線源による放射線の照射を停止させるステップと、
   を備えたことを特徴とする放射線画像検出装置の制御方法。
6. 放射線を照射する放射線源と、前記放射線源から照射されて被写体を透過した放射線から放射線画像を検出する放射線画像検出装置とを備える放射線撮影システムにおいて、
   前記放射線画像検出装置は、
   前記放射線源から照射された放射線を受けて電荷を蓄積する画素が複数設けられた撮像面を有し、被写体を透過した放射線を前記画素により受けて前記画素に蓄積された電荷から被写体の放射線画像を検出する検出パネルと、
   前記撮像面に配置されて放射線の線量を検出する複数の線量検出センサと、
   被写体を透過した放射線の線量検出に用いる採光野を前記撮像面に設定する採光野設定手段であって、前記採光野を設定するための採光野モードとして、被写体の撮影部位に応じて予め決められている位置に第１の採光野を設定する固定モードと、前記線量検出センサで検出した放射線の線量分布に基づいて第２の採光野を設定する自動モードとを有する前記採光野設定手段と、
   前記撮影部位の種類毎の前記放射線の照射時間と、前記撮影部位の種類毎の前記第１の採光野との位置合わせの難易度とに基づいて予め設定された、前記撮影部位と前記採光野モードとの種類毎の組み合わせが記憶されており、前記放射線画像を検出するために前記撮影部位の情報が入力された場合に、前記採光野設定手段の前記採光野モードを、入力された前記撮影部位に組み合わされた前記固定モードと前記自動モードとのいずれかに切り換えるモード切換手段と、
   前記第１の採光野または前記第２の採光野に配置されている前記線量検出センサで検出された線量を積算する積算手段と、
   前記積算手段で積算された放射線の積算値と、予め設定した照射停止閾値とを比較し、前記積算値が前記照射停止閾値に達した際に前記放射線源による放射線の照射を停止させる積算値比較手段と、
   を備えることを特徴とする放射線撮影システム。

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