JP6138754B2 - 放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラム - Google Patents

放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラムに関する。
従来、被写体を撮影する放射線画像撮影装置として、例えば医療診断を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。放射線画像撮影装置は、放射線照射装置から照射され、被写体を透過した放射線を検出して放射線画像を撮影する。放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じて発生した電荷を収集して読み出すことにより放射線画像の撮影を行う。
大きな被写体、例えば、長尺の被写体を撮影するため等、放射線画像撮影装置を複数用いて撮影を行う技術が知られている。
例えば、特許文献1には、複数の放射線検出器を備えた放射線画像撮影システムが記載されている。また特許文献2には、複数の電子カセッテを隣接させて配置することにより撮影面を長尺とした放射線画像撮影システムが記載されている。
また、放射線画像撮影装置として、放射線または、放射線が変換された光が照射されることにより電荷を発生する光電変換素子等によるセンサ部と、センサ部で発生した電荷を読み出すスイッチ素子と、を備えると共に、スイッチ素子から読み出された電荷に基づいて、放射線の照射が開始(放射線画像の撮影が開始)されたこと等を検出する照射検出部を備えたものが知られている。
特開2012−85794号公報 特開2011−72775号公報
放射線画像撮影システムが複数の放射線画像撮影装置を備えている場合、被写体を撮影する撮影面全体が長尺になるため、放射線画像撮影装置によって、放射線の照射量が異なる場合がある。このような場合、一部の放射線画像撮影装置で放射線の照射開始を検出したにも係わらず、他の放射線画像撮影装置では、放射線の照射開始が検出されない懸念がある。
例えば、長尺の撮影面の中央付近に向けて放射線を照射する場合、中央付近に配置された放射線画像撮影装置では、放射線の照射開始を検出する。一方、端側に配列された放射線画像撮影装置では、放射線の照射量が中央付近に配置された放射線画像撮影装置に比べて少ないため、放射線の照射開始が検出されなかったり、検出するタイミングが遅れたりすることが考えられる。
このような場合、放射線の照射開始を検出した放射線画像撮影装置では、電荷の蓄積が開始される。一方、未だ照射開始を検出していない放射線画像撮影装置では、電荷の蓄積が開始されない。そのため、放射線画像撮影装置毎に、撮影動作が異なってしまい、長尺の放射線画像撮影装置全体としてみると、撮影動作が一様ではなくなるという問題が生じる懸念がある。特許文献1に記載の技術において、各放射線検出器で放射線の照射開始を検出する場合、このような問題が生じる懸念がある。
また、特許文献2に記載の技術では、個々の電子カセッテで放射線の照射開始を検出せず、別途に設けられた装置により電荷の蓄積を行うための制御が成されるため、電荷蓄積動作を開始するまでに時間を要する場合がある。
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、各々が独立して放射線の照射開始を検出して撮影動作を行う複数の放射線画像撮影装置を備えた放射線画像撮影システムにおいて、入射される放射線への追従性を向上可能な、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラム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撮影システムは、複数の放射線画像撮影装置を備え、全ての複数の放射線画像撮影装置の各々が、照射された放射線の線量に応じた電荷を発生して、発生した電荷を蓄積するセンサ部、及びセンサ部から電荷を読み出すためのスイッチ素子を各々備えた複数の画素が備えられた放射線検出器と、放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを、放射線検出器に対応して設けられた放射線の照射を検知するセンサの検知結果を表す電気信号に基づいて検出する検出部と、放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを検出部で検出した後に、電気信号にノイズが重畳しているか否かを判定する判定部と、同一の被写体を同一の照射された放射線にて撮影する他の放射線画像撮影装置に接続され、接続された他の放射線画像撮影装置に検出部の検出結果を表す検出結果信号、及び判定部の判定結果を表す判定結果信号を送受信する通信部と、通信部を介して受信した検出結果信号に基づいて、複数の放射線画像撮影装置のうち予め定められた正の整数である第1の数以上の放射線画像撮影装置に含まれる検出部が放射線の照射開始を検出した場合は、センサ部で発生した電荷の蓄積を開始する制御を行う制御部と、を含む。
本発明の放射線画像撮影システムの検出結果信号及び判定結果信号は、2値の信号である。
本発明の放射線画像撮影システムでは、 複数の放射線画像撮影装置の各々に含まれる制御部は、予め定められた正の整数である第2の数以上の複数の放射線画像撮影装置に含まれる判定部によりノイズが重畳していないと判定した場合、及び検出部により放射線の照射開始を検出した予め定められた正の整数である第3の数以上の放射線画像撮影装置に含まれる判定部によりノイズが重畳していないと判定した場合の少なくとも一方の場合は、センサ部で発生した電荷の蓄積を継続する制御を行う。
本発明の放射線画像撮影システムでは、複数の放射線画像撮影装置の各々に含まれる制御部は、通信部に接続されている全ての複数の放射線画像撮影装置に含まれる判定部によりノイズが重畳していると判定した場合、及び検出部により放射線の照射開始を検出した全ての放射線画像撮影装置に含まれる判定部によりノイズが重畳していると判定した場合の少なくとも一方の場合は、センサ部で発生した電荷の蓄積を中断する制御を行う。
本発明の放射線画像撮影システムでは、複数の放射線画像撮影装置の各々に含まれる制御部は、センサ部で発生した電荷の蓄積を中断する制御を行った後に、センサ部に蓄積された電荷を放出し、さらに、検出部は、放射線検出器に対して再び放射線の照射が開始されたか否かを検出する。
本発明の放射線画像撮影システムでは、複数の放射線画像撮影装置は、同一の筐体に収納されている。また、本発明の放射線画像撮影システムの筐体には、放射線を検知するセンサも収納されている。
本発明の放射線画像撮影システムの放射線画像撮影装置の検出部は、電気信号が予め設定した条件を満たすか否かに基づいて放射線の照射が開始されたか否かを検出する。
また、本発明の放射線画像撮影装置は、照射された放射線の線量に応じた電荷を発生して、発生した電荷を蓄積するセンサ部、及びセンサ部から電荷を読み出すためのスイッチ素子を各々備えた複数の画素が備えられた放射線検出器と、放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを、放射線検出器に対応して設けられた放射線の照射を検知するセンサの検知結果を表す電気信号に基づいて検出する検出部と、放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを検出部で検出した後に、電気信号にノイズが重畳しているか否かを判定する判定部と、同一の被写体を同一の照射された放射線にて撮影する他の放射線画像撮影装置に接続され、接続された他の放射線画像撮影装置に検出部の検出結果を表す検出結果信号、及び判定部の判定結果を表す判定結果信号を送受信する通信部と、通信部を介して受信した検出結果信号に基づいて、複数の放射線画像撮影装置のうち予め定められた正の整数である第1の数以上の放射線画像撮影装置に含まれる検出部が放射線の照射開始を検出した場合は、センサ部で発生した電荷の蓄積を開始する制御を行う制御部と、を含む。
また、本発明の放射線画像撮影装置の制御方法は、複数の放射線画像撮影装置を備え、全ての複数の放射線画像撮影装置の各々が、照射された放射線の線量に応じた電荷を発生して、発生した電荷を蓄積するセンサ部、及びセンサ部から電荷を読み出すためのスイッチ素子を各々備えた複数の画素が備えられた放射線検出器を含み、通信部を介して互いに接続されている放射線画像撮影システムの各放射線画像撮影装置の制御方法であって、検出部により、放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを、放射線検出器に対応して設けられた放射線の照射を検知するセンサの検知結果を表す電気信号に基づいて検出するステップと、判定部により、放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを検出部で検出した後に、電気信号にノイズが重畳しているか否かを判定するステップと、通信部により、同一の被写体を同一の照射された放射線にて撮影する他の放射線画像撮影装置に接続され、接続された他の放射線画像撮影装置に検出部の検出結果を表す検出結果信号、及び判定部の判定結果を表す判定結果信号を送受信するステップと、制御部により、通信部を介して受信した検出結果信号に基づいて、複数の放射線画像撮影装置のうち予め定められた正の整数である第1の数以上の放射線画像撮影装置に含まれる検出部が放射線の照射開始を検出した場合は、センサ部で発生した電荷の蓄積を開始する制御を行うステップと、を備える。
本発明の放射線画像撮影装置の制御方法では、検出結果信号及び判定結果信号は、2値の信号である。
また、本発明の放射線画像撮影装置の制御プログラムは、コンピュータに、本発明の放射線画像撮影装置の制御方法の各ステップを実行させるためのものである。
本発明によれば、各々が独立して放射線の照射開始を検出して撮影動作を行う複数の放射線画像撮影装置を備えた放射線画像撮影システムにおいて、入射される放射線への追従性の向上が可能である、という効果が得られる。
第1の実施の形態に係る放射線画像撮影システムの一例の概略構成を示す概略構成図である。 第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の構成の一例を示す構成図である。 第1の実施の形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す平面図である。 第1の実施の形態に係る放射線検出器の一例のA−A線断面図である。 第1の実施の形態に係る放射線検出器の一例のB−B線断面図である。 第1の実施の形態に係る放射線検出器に放射線が照射された場合の電気信号の時間変化を示すグラフであり、(A)は、電気信号Diの時間変化を示し、(B)は、一階微分値Di1の時間変化を示し、及び(C)は、二階微分値Di2の時間変化を示している。 第1の実施の形態に係る放射線検出器にノイズが発生した場合の電気信号の時間変化を示すグラフであり、(A)は、電気信号Diの時間変化を示し、(B)は、一階微分値Di1の時間変化を示し、及び(C)は、二階微分値Di2の時間変化を示している。 第1の実施の形態に係る3個の放射線画像撮影装置の接続関係の一例を説明するための説明図である。 第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置が接続された他の放射線画像撮影装置と検出結果及び判定結果を通信する機能を説明するための構成の一例を示す概略構成図である。 第1の実施の形態の送信部及び受信部の一例を説明するための概略構成図である。 第1の実施の形態に係る放射線画像を撮影する際の撮影動作の流れの一例を示したフローチャートである。 第1の実施の形態に係る各放射線画像撮影装置における各種信号及びフラグの具体的一例を説明するための説明図である。 第1の実施の形態に係る全放射線画像撮影装置において、ノイズが発生していると判定した場合の各種信号及びフラグの具体的一例を説明するための説明図である。 第2の実施の形態に係る放射線画像を撮影する際の撮影動作の流れの一例を示したフローチャートである。 第3の実施の形態に係る3個の放射線画像撮影装置の接続関係の一例を説明するための説明図である。 第3の実施の形態に係る放射線画像を撮影する際の撮影動作の流れの一例を示したフローチャートである。 第3の実施の形態に係る放射線画像を撮影する際の撮影動作の流れの一例を示したフローチャートである。 第3の実施の形態に係る各放射線画像撮影装置における各種信号及びフラグの具体的一例を説明するための説明図である。 第4の実施の形態に係る3個の放射線画像撮影装置の接続関係の一例を説明するための説明図である。 第4の実施の形態に係る放射線画像撮影装置が接続された他の放射線画像撮影装置と検出結果及び判定結果を通信する機能を説明するための構成の一例を示す概略構成図である。 図20に示した放射線画像撮影装置と異なる放射線画像撮影装置における、接続された他の放射線画像撮影装置と検出結果及び判定結果を通信する機能を説明するための構成の一例を示す概略構成図である。 図20に示した放射線画像撮影装置と異なる放射線画像撮影装置における、接続された他の放射線画像撮影装置と検出結果及び判定結果を通信する機能を説明するための構成のその他の一例を示す概略構成図である。 第4の実施の形態に係る放射線画像を撮影する際の撮影動作の流れの一例を示したフローチャートである。 第1の実施の形態に係る各放射線画像撮影装置における各種信号及びフラグの具体的一例を説明するための説明図である。 複数の電子カセッテを隣接して配置した一例を説明するための概略構成図である。 複数の電子カセッテを隣接して配置した一例を説明するための概略構成図である。
[第1の実施の形態]
以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。
まず、本実施の形態の放射線画像処理装置を備えた放射線画像撮影システム全体の概略構成について説明する。図1には、本実施の形態の放射線画像撮影システムの一例の全体構成の概略の概略構成図を示す。本実施の形態の放射線画像撮影システム10は、電子カセッテ12が複数の放射線画像撮影装置14を備えており、各放射線画像撮影装置14が、放射線の照射開始(撮影開始)を検出する機能を有している。
本実施の形態の放射線画像撮影システム10は、コンソール20を介して例えば、RIS(Radiology Information System:放射線情報システム)等の外部のシステムから入力された指示(撮影メニュー)に基づいて、医師や放射線技師等の操作により放射線画像の撮影を行う機能を有する。
また、本実施の形態の放射線画像撮影システム10は、電子カセッテ12により撮影された放射線画像をコンソール20のディスプレイ(図示省略)や放射線画像読影装置(図示省略)に表示させることにより、医師や放射線技師等に放射線画像を読影させる機能を有する。なお、図示を省略した放射線画像読取装置とは、撮影された放射線画像を読影者が読影するための機能を有する装置であり、特に限定されないが、いわゆる、読影ビューワ、ディスプレイ、携帯端末、及びタブレット端末等が挙げられる。
本実施の形態の放射線画像撮影システム10は、電子カセッテ12、放射線照射装置16、及びコンソール20を備えている。
放射線照射装置16は、コンソール20の制御に基づいて放射線照射源(図示省略)から放射線を被検体18の撮影対象部位に照射させる機能を有している。
被検体18を透過した放射線は、電子カセッテ12に照射される。電子カセッテ12の放射線画像撮影装置14は、被検体18を透過した放射線の線量に応じた電荷を発生し、発生した電荷量に基づいて放射線画像を示す画像情報を生成して出力する機能を有する。本実施の形態の電子カセッテ12は、筐体13内に、複数の放射線画像撮影装置14を備えている(詳細後述)。
本実施の形態では、電子カセッテ12により出力された放射線画像を示す画像情報は、コンソール20に入力される。本実施の形態のコンソール20は、無線通信LAN(Local Area Network)等を介して外部システム等から取得した撮影メニューや各種情報等を用いて、電子カセッテ12及び放射線照射装置16の制御を行う機能を有している。また、本実施の形態のコンソール20は、電子カセッテ12との間で各種情報の送受信を行う機能を有している。また、コンソール20は、電子カセッテ12から取得した放射線画像をPACS(Picture Archiving and Communication System:画像保存通信システム)22に出力する機能を有している。電子カセッテ12により撮影された放射線画像は、PACS22によって管理される。
本実施の形態のコンソール20は、サーバー・コンピュータとして構成されており、制御部、ディスプレイドライバ、ディスプレイ、操作パネル、I/O(Input Output)部、及びI/F(Interface)部等(いずれも図示省略)を備えている。
コンソール20の制御部は、コンソール20全体の動作を制御する機能を有しており、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及びHDD(Hard disk drive)を備えている。CPUは、コンソール20全体の動作を制御する機能を有しており、ROMには、CPUで使用される制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されている。RAMは、各種データを一時的に記憶する機能を有しており、HDDは、各種データを記憶して保持する機能を有している。
コンソール20のディスプレイは、撮影メニューや撮影された放射線画像等をディスプレイドライバの制御により表示する機能を有している。コンソール20の操作パネルは、放射線画像の撮影に関する操作指示を、医師や放射線技師等が入力するためのものであり、例えば、タッチパネル、タッチペン、複数のキー、及びマウス等を含んでいる。
また、コンソール20のI/O部及びI/F部は、無線通信または有線通信の少なくとも一方により、電子カセッテ12、放射線照射装置16、及びPACS22との間で各種情報の送受信を行う機能を有している。
次に、本実施の形態の電子カセッテ12の概略構成について説明する。電子カセッテ12は、複数の放射線画像撮影装置14を備えている。なお、本実施の形態では、具体的一例として、図1に示すように、電子カセッテ12が3個の放射線画像撮影装置14(14〜14)を備えている場合について説明するが、放射線画像撮影装置14の数は、本実施の形態に限定されない。本実施の形態の放射線画像撮影装置14〜14は同様の構成であるため、総称する場合は、放射線画像撮影装置14と称し、個々を区別する場合は符号の後に個々を示す1〜3の符号を付して説明する。
3個の放射線画像撮影装置14は筐体13内に収納されている。図1に示すように本実施の形態では、放射線画像撮影装置14は、撮影面が被検体18に対向して隣接して配置されている。なお、本実施の形態の電子カセッテ12では、図1に示すように放射線画像撮影装置14の端部が隣接する放射線画像撮影装置14と重ね合わせて配置しているが、これに限らない。被検体18の撮影部位の撮影漏れを抑制するため、撮影面に間隔が開かないように本実施の形態では、図1に示すように端部を重ね合わせて配置しているが、撮影面に間隔が開かない場合は、放射線画像撮影装置14の端部を重ね合わせなくてもよい。
このように複数(3個)の放射線画像撮影装置14を配置することにより、電子カセッテ12全体では、長尺の撮影面を有することとなる。
図2には、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置14の構成の一例を表す構成図を示す。本実施の形態では、X線等の放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線画像撮影装置14に本発明を適用した場合について説明する。なお、図2では、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
放射線検出器26は、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部103と、センサ部103に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子であるTFT(Thin Film Transistor)スイッチ74と、を含んで構成される画素100を備えている。本実施の形態では、シンチレータによって変換された光が照射されることにより、センサ部103で、電荷が発生する。
画素100は、一方向(図2のゲート配線方向)及びゲート配線方向に対する交差方向(図2の信号配線方向)にマトリクス状に複数配置されている。図2では、画素100の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素100はゲート配線方向及び信号配線方向に1024個×1024個配置されている。
本実施の形態では、複数の画素100のうち、放射線画像撮影用の画素100Aと放射線を検知するセンサの一例として機能する放射線検知用の画素100Bが予め定められている。図2では、放射線検知用の画素100Bを破線で囲んでいる。放射線画像撮影用の画素100Aは、放射線を検出して放射線が示す画像を生成するために用いられ、放射線検知用の画素100Bは、放射線の照射開始等を検出するための放射線の検知に用いられる画素であり、電荷の蓄積期間であっても、電荷を出力する画素である(詳細後述)。
図3には、本実施形態に係る間接変換方式の放射線検出器26の構造の一例を示す平面図が示されており、図4には、図3の放射線画像撮影用の画素100AのA−A線断面図が示されており、図5には、図3の放射線検知用の画素100BのB−B線断面図が示されている。
図4に示すように、放射線検出器26の画素100Aは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板71上に、ゲート配線101(図3参照)、及びゲート電極72が形成されており、ゲート配線101とゲート電極72とは接続されている(図3参照)。ゲート配線101、及びゲート電極72が形成された配線層(以下、「第1信号配線層」ともいう)は、Al若しくはCu、又はAl若しくはCuを主体とした積層膜を用いて形成されているが、特に限定されるものではない。
第1信号配線層上には、一面に絶縁膜85が形成されており、ゲート電極72上に位置する部位がTFTスイッチ74におけるゲート絶縁膜として作用する。絶縁膜85は、例えば、SiNx等からなっており、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)成膜により形成される。
絶縁膜85上のゲート電極72上には、半導体活性層78が島状に形成されている。半導体活性層78は、TFTスイッチ74のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
上層には、ソース電極79、及びドレイン電極83が形成されている。ソース電極79及びドレイン電極83が形成された配線層には、ソース電極79、ドレイン電極83とともに、信号配線73が形成されている。ソース電極79は信号配線73に接続されている(図3参照)。ソース電極79、ドレイン電極83、及び信号配線73が形成された配線層(以下、「第2信号配線層」ともいう)は、Al若しくはCu、又はAl若しくはCuを主体とした積層膜を用いて形成されるが、特に限定されるものではない。ソース電極79及びドレイン電極83と半導体活性層78との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層(図示省略)が形成されている。これらによりスイッチング用のTFTスイッチ74が構成される。なお、TFTスイッチ74は後述する下部電極81により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極79とドレイン電極83が逆となる。
第2信号配線層を覆い、基板71上の画素100が設けられた領域のほぼ全面(ほぼ全領域)には、TFTスイッチ74や信号配線73を保護するために、TFT保護膜層98が形成されている。TFT保護膜層98は、例えば、SiNx等からなっており、例えば、CVD成膜により形成される。
TFT保護膜層98上には、塗布型の層間絶縁膜82が形成されている。層間絶縁膜82は、低誘電率(比誘電率εr=2〜4)の感光性の有機材料(例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂:メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料など)により1〜4μmの膜厚で形成されている。
本実施の形態に係る放射線検出器26では、層間絶縁膜82によって層間絶縁膜82上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的に層間絶縁膜82として用いられる材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。本実施の形態に係る放射線検出器26では、層間絶縁膜82及びTFT保護膜層98のドレイン電極83と対向する位置にコンタクトホール87が形成されている。
層間絶縁膜82上には、コンタクトホール87を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部103の下部電極81が形成されており、下部電極81は、TFTスイッチ74のドレイン電極83と接続されている。下部電極81は、後述する半導体層91が1μm前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Al系材料、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウム錫)など導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
一方、半導体層91の膜厚が薄い場合(0.2〜0.5μm前後)、半導体層91で光が吸収が十分でないため、TFTスイッチ74への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、若しくは積層膜とすることが好ましい。
下部電極81上には、フォトダイオードとして機能する半導体層91が形成されている。本実施の形態では、半導体層91として、n+層、i層、p+層(n+アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、p+アモルファスシリコン)を積層したPIN構造のフォトダイオードを採用しており、下層からn+層91A、i層91B、p+層91Cを順に積層して形成する。i層91Bは、光が照射されることにより電荷(一対の自由電子と自由正孔)が発生する。n+層91A及びp+層91Cは、コンタクト層として機能し、下部電極81及び後述する上部電極92とi層91Bをと電気的に接続する。
各半導体層91上には、それぞれ個別に上部電極92が形成されている。上部電極92には、例えば、ITOやIZO(Indium Zinc Oxide:酸化亜鉛インジウム)などの光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態に係る放射線検出器26では、上部電極92や半導体層91、下部電極81を含んでセンサ部103が構成されている。
層間絶縁膜82、半導体層91及び上部電極92上には、上部電極92に対応する一部で開口97Aを持ち、各半導体層91を覆うように、塗布型の層間絶縁膜93が形成されている。
層間絶縁膜93上には、共通電極配線95がAl若しくはCu、又はAl若しくはCuを主体とした合金あるいは積層膜で形成されている。共通電極配線95は、開口97A付近にコンタクトパッド97が形成され、層間絶縁膜93の開口97Aを介して上部電極92と電気的に接続される。
一方、図5に示すように、放射線検出器26の放射線検知用の画素100Bでは、ソース電極79とドレイン電極83とを接触させてTFTスイッチ74が形成されている。すなわち、画素100Bでは、TFTスイッチ74のソースとドレインが短絡している。従って、画素100Bでは、下部電極81に収集された電荷がTFTスイッチ74のスイッチング状態にかかわらず信号配線73に流れ出す。
放射線検出器26には、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜が形成されて、表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いて放射線変換層であるシンチレータが貼り付けられる。または、真空蒸着法により、シンチレータが形成される。シンチレータとしては、吸収可能な波長領域の光を発生できるような、比較的広範囲の波長領域を有した蛍光を発生するシンチレータが望ましい。シンチレータとしては、CsI:Na、CaWO、YTaO:Nb、BaFX:Eu(XはBrまたはCl)、または、LaOBr:Tm、及びGOS等がある。具体的には、放射線としてX線を用いて撮像する場合、ヨウ化セシウム(CsI)を含むものが好ましく、X線照射時の発光スペクトルが400nm〜700nmにあるCsI:Tl(タリウムが添加されたヨウ化セシウム)やCsI:Naを用いることが特に好ましい。なお、CsI:Tlの可視光域における発光ピーク波長は565nmである。なお、シンチレータとしてCsIを含むシンチレータを用いる場合、真空蒸着法で短冊状の柱状結晶構造として形成したものを用いることが好ましい。
放射線検出器26は、図4に示すように、半導体層91が形成された側から放射線が照射されて、放射線の入射面の裏面側に設けられたTFT基板により放射線画像を読み取る、いわゆる裏面読取方式(PSS(Penetration Side Sampling)方式)とされた場合、半導体層91上に設けられたシンチレータの同図上面側でより強く発光する。一方、TFT基板側から放射線が照射されて、放射線の入射面の表面側に設けられたTFT基板により放射線画像を読み取る、いわゆる表面読取方式(ISS(Irradiation Side Sampling)方式)とされた場合、TFT基板を透過した放射線がシンチレータに入射してシンチレータのTFT基板側がより強く発光する。TFT基板に設けられた各画素100のセンサ部103には、シンチレータで発生した光により電荷が発生する。放射線検出器26は、表面読取方式とされた場合の方が裏面読取方式とされた場合よりもTFT基板に対するシンチレータの発光位置が近いため、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高い。
なお、放射線検出器26は、図3〜図5に示したものに限らず、種々の変形が可能である。例えば、裏面読取方式の場合、放射線が到達する可能性が低いため、上述のものに代えて、放射線に対する耐性が低い、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の他の撮影素子とTFTとを組み合わせてもよい。また、TFTのゲート信号に相当するシフトパルスにより電荷をシフトしながら転送するCCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサに置き換えてもよい。
また例えば、フレキシブル基板を用いたものでもよい。フレキシブル基板としては、近年開発されたフロート法による超薄板ガラスを基材として用いたものを適用することが、放射線の透過率を向上させるうえで好ましい。なお、この際に適用できる超薄板ガラスについては、例えば、「旭硝子株式会社、"フロート法による世界最薄0.1ミリ厚の超薄板ガラスの開発に成功"、[online]、[平成23年8月20日検索]、インターネット<URL:http://www.agc.com/news/2011/0516.pdf>」に開示されている。
また、放射線検出器26には、基板71(図4参照)上に、TFTスイッチ74をオン/オフするための複数のゲート配線101と、上記センサ部103に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線73と、が互いに交差して設けられている。本実施の形態では、一方向の各画素列に信号配線73が1本ずつ設けられ、交差方向の各画素列にゲート配線101が1本ずつ設けられており、例えば、画素100がゲート配線方向及び信号配線方向に1024個×1024個配置されている場合、信号配線73及びゲート配線101は1024本ずつ設けられている。
さらに、放射線検出器26には、各信号配線73と並列に共通電極配線95が設けられている。共通電極配線95は、一端及び他端が並列に接続されており、一端が所定のバイアス電圧を供給する電源110に接続されている。センサ部103は共通電極配線95に接続されており、共通電極配線95を介してバイアス電圧が印加されている。
ゲート配線101には、各TFTスイッチ74をスイッチングするための制御信号が流れる。制御信号が各ゲート配線101に流れることによって、各TFTスイッチ74がスイッチングされる。
信号配線73には、各画素100のTFTスイッチ74のスイッチング状態に応じて、各画素100に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる。より具体的には、各信号配線73には、信号配線73に接続された画素100の何れかのTFTスイッチ74がオンされることにより蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。
各信号配線73には、各信号配線73に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路105が接続されている。また、各ゲート配線101には、各ゲート配線101にTFTスイッチ74をオン/オフするための制御信号を出力するスキャン信号制御回路104が接続されている。図2では、信号検出回路105及びスキャン信号制御回路104を1つに簡略化して示しているが、例えば、信号検出回路105及びスキャン信号制御回路104を複数設けて所定本(例えば、256本)毎に信号配線73又はゲート配線101を接続する。例えば、信号配線73及びゲート配線101が1024本ずつ設けられている場合、スキャン信号制御回路104を4個設けて256本ずつゲート配線101を接続し、信号検出回路105も4個設けて256本ずつ信号配線73を接続する。
信号検出回路105は、各信号配線73毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路(図示省略)を内蔵している。信号検出回路105では、各信号配線73より入力される電気信号を増幅回路により増幅し、ADC(アナログ・デジタル変換器)によりデジタル信号へ変換する。
信号検出回路105及びスキャン信号制御回路104には、信号検出回路105において変換されたデジタル信号に対してノイズ除去などの所定の処理を施すとともに、信号検出回路105に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御回路104に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する制御部106が接続されている。
本実施の形態の制御部106は、マイクロコンピュータであり、CPU、ROM、RAM、及びHDDを備えている(図9参照)。制御部106は、ROMに記憶されたプログラムをCPUで実行することにより、放射線画像の撮影のための制御を行う。また、制御部106は、上記所定の処理が施された画像データに対して、各放射線検知用の画素100Bの画像データを補間する処理(補間処理)を行って、照射された放射線が示す画像を生成する。すなわち、制御部106は、各放射線検知用の画素100Bの画像データを、上記所定の処理が施された画像データに基づいて補間することで、照射された放射線が示す画像を生成する。
また、本実施の形態の制御部106は、放射線検出器26に対する放射線照射装置16による放射線の照射開始を検出する検出部としての機能と、ノイズが重畳(発生)しているか否かを判定する判定部としての機能とを有している。
まず、制御部106が、放射線の照射開始を検出する検出部として機能する場合について説明する。放射線検知用の画素100Bが接続された信号配線73(図2の場合、D2、D3の少なくとも一方、例えば、D2)の電気信号(電荷情報)を信号検出回路105の増幅回路で検出する。制御部106は、信号検出回路105により変換されたデジタル信号の値を予め定めた検出用の閾値と比較し、閾値以上となったか否かにより放射線が照射されたか否かの検出を行っており、コンソール20等外部からの制御信号を必要としないで放射線の照射に関する検出を行う。なお、制御部106による放射線が照射されたか否かの検出は、検出用の閾値と比較することに限らず、例えば、検出回数等、予め設定した条件に基づいて検出してもよい。
なお、本実施の形態で電気信号の「検出」とは、電気信号をサンプリングすることを示している。
次に、制御部106が、ノイズが発生しているか否かを判定する判定部として機能する場合について説明する。具体的には、制御部106は、ノイズが発生しているか否かを判定することにより、放射線検知用の画素100Bから出力される電気信号に、ノイズにより発生した電気信号が重畳しているか否かを判定している。
被写体として被検体18を撮影する際に、衝撃や電磁波、特に振動等の外乱に起因してセンサ部103でノイズ(電荷)が発生する場合がある。外乱に起因して発生したノイズ(電荷)に応じた電気信号(電荷情報)は、通常の放射線画像の撮影の際に放射線が照射されたことにより発生する電荷に応じた電気信号(電荷情報)と異なる特徴を有しており、特に時間変化が異なっている。例えば、ノイズである場合、電荷が逆に流れることにより、電気信号の極性が通常と逆になる場合がある。また、ノイズである場合、電気信号の時間変化を表す波形が振幅を有している。
放射線検出器26における放射線の照射による電気信号と、ノイズによる電気信号との相違についてさらに詳しく説明する。図6に、本実施の形態に係る放射線検出器26に放射線が照射された場合の電気信号の時間変化のグラフを示す。図6(A)は、電気信号Di、図6(B)は、電気信号Diの一階微分値Di1、及び図6(C)は、電気信号Diの二階微分値Di2の時間変化をそれぞれ示している。また、図7に、本実施の形態に係る放射線検出器26にノイズが発生した場合の電気信号の時間変化のグラフを示す。図7(A)は、電気信号Di、図7(B)は、電気信号Diの一階微分値Di1、及び図7(C)は、電気信号Diの二階微分値Di2の時間変化をそれぞれ示している。
図6(A)に示すように、放射線が照射されると電気信号Diは、増加し、時間と共に変化するため、時間tの関数f(t)として表せる。本実施の形態の放射線検出器26では、電気信号Diが、検出用の閾値を超えたか否かにより、放射線の照射開始を検出する。図7(A)において、ノイズにより発生した電気信号Diは、放射線が照射された場合の電気信号Diと同様に時間とともに変化するため、時間tの関数g(t)として表せる。ただし、この場合は周期が一定で振幅が徐々に減少する正弦波、すなわち減衰振動の波形となる。これを一階微分すると、図7(B)に示したように、位相が90°異なる波形g1(t)が得られる。
図6(B)に示すように、放射線が照射された場合の関数f(t)の一階微分f1(t)は、放射線の照射により急激に立ち上がり、すぐに一定となる。一方、図7(B)のノイズによる波形の関数g(t)の一階微分g1(t)は、位相がずれるのみで、減衰信号の波形は変わらない。真に放射線が照射された場合は、一階微分f1(t)は、極性が常に正極性を示すが、ノイズによる場合は、一階微分g1(t)は、極性が反転し、正極性と負極性を行ったり来たりする振幅を有している。
また、図6(C)に示すように、放射線が照射された場合の関数f(t)の二階微分f2(t)は、いわゆるガウス関数のような振る舞いをする。一方、図7(C)のノイズによる波形の関数g(t)の二階微分g2(t)は、一階微分の場合と同様に位相がずれるのみで、減衰信号の波形は変わらない。このように、二階微分の場合も、一階微分と同様に、真に放射線が照射された場合は、二階微分f2(t)は、極性が常に正極性を示すが、ノイズによる場合は、二階微分g2(t)は、極性が反転し、負極性を示し、正極性と負極性を行ったり来たりする振幅を有している。
なお、図6及び図7を比較するとわかるように、真に放射線が照射された場合の一階微分f1(t)は、ノイズの場合の一階微分g1(t)に比べて小さい。同様に、真に放射線が照射された場合の二階微分f2(t)は、ノイズの場合の二階微分g2(t)に比べて小さい。そのため、一階微分f1(t)と一階微分g1(t)とを識別するためのノイズ判断用閾値(th1、th2)を予め定めておき、電気信号の時間変化がノイズ判断用閾値を超えた場合は、ノイズが発生したと判断してもよい。また同様に、二階微分f2(t)と二階微分g2(t)とを識別するためのノイズ判断用閾値(th3、th4)を予め定めておき、電気信号の時間変化がノイズ判断用閾値を超えた場合は、ノイズが発生したと判断してもよい。
本実施の形態では、放射線の照射開始を検出した後も、放射線検知用の画素100Bから出力される電気信号の検出を継続し、所定の検出期間内における電気信号の時間変化が上述したような、ノイズの特徴を有しているか否かにより、ノイズが発生したか否かを制御部106が判断する。具体的には上述したように、電気信号の極性が通常と逆になったか否かにより判断することや、所定の検出期間内に出力された電気信号を微分(例えば、一階微分や二階微分)して、傾きがほぼ一定か徐々に大きくなるとみなせる場合は、ノイズが発生していないと判断する等、傾きが減少するか否かにより判断することや、ノイズ判断用閾値を用いて判断することが挙げられる。なお、よりノイズ発生の検出精度を高めるためには、複数種類の判断を組み合わせて行うことが好ましい。
なお、上記所定の検出期間は、撮影条件や放射線画像撮影装置14により異なるため、予め実験等により、例えば、照射された放射線に応じた電荷を画素100で蓄積する蓄積期間に対して何%とするか等を得ておくとよい。
また、強い衝撃を外乱として受けた場合、特定の信号配線73に電荷が生じる等、信号配線73により、生じるノイズが異なることがある。また、画素100が設けられた領域により、生じるノイズが異なることがある。このような場合、各信号配線73に生じるノイズを実験等により予め得ておき、各信号配線73に応じて、判断基準を異ならせる。また、画素100が設けられた領域(放射線が照射される領域)を複数の領域に分割し、分割した領域毎に、生じるノイズを実験等により予め得ておき、各領域に応じて、判断基準を異ならせる。例えば、上述したノイズ判断用閾値(th1〜th4)を、各信号配線73や各領域に応じて予め定めておく。信号配線73や各領域に応じて判断基準を異ならせる場合は、信号配線73毎や各領域毎に、ノイズの発生の有無を判断する。ノイズが発生したとする判断結果が1つ以上、または所定数以上の場合は、ノイズが発生したと判定する。
本実施の形態では、3個の放射線画像撮影装置14が互いに接続されており、各放射線画像撮影装置14の制御部106は、放射線の照射開始を検出した検出結果及びノイズが発生したか否かを判定した判定結果を他の放射線画像撮影装置14と通信する。
図8には、放射線画像撮影装置14〜14の接続関係の一例を説明するための説明図を示す。
図8に示すように、本実施の形態では、3個の放射線画像撮影装置14(14〜14)が並列に有線で電気的に接続されている。並列に接続されているため、各放射線画像撮影装置14は、1個の送信端子33と、電子カセッテ12が備える放射線画像撮影装置14の数−1個(本実施の形態では、3−1=2)個の受信端子35(35a、35b)を備えている。
本実施の形態では、放射線画像撮影装置14の送信端子33は、放射線画像撮影装置14の受信端子35a及び放射線画像撮影装置14の受信端子35bと信号線36により接続されている。放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35aに受信信号Faとして受信される。また、放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35bに受信信号Fbとして受信される。
なお、本実施の形態では、フラグFx、Ftは、各装置の内部信号であり、いわゆるフラグである。また、送信信号Fg、受信信号Fa、Fbは、それぞれフラグFx、Ftにより定義される信号であり、ハイレベル及びローレベルの2種類の状態を有している。本実施の形態では、ハイレベルを「TRUE」、ローレベルを「FALSE」に割り付けている。
同様に、放射線画像撮影装置14の送信端子33は、放射線画像撮影装置14の受信端子35b及び放射線画像撮影装置14の受信端子35aと信号線36により接続されている。放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35bに受信信号Fbとして受信される。また、放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35aに受信信号Faとして受信される。
また、放射線画像撮影装置14の送信端子33は、放射線画像撮影装置14の受信端子35a及び放射線画像撮影装置14の受信端子35bと信号線36により接続されている。放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35aに受信信号Faとして受信される。また、放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35bに受信信号Fbとして受信される。
本実施の形態では、放射線画像撮影装置14間で通信部30を介して通信される信号(Fg、Fa、Fb)はアナログ信号である。そのため、信号線36は、アナログ信号を高速に通信するのに適切なものを用いることが好ましく、本実施の形態では、具体的一例としてハードワイヤを用いている。
図9は、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置14が接続されている放射線画像撮影装置14及び14と検出結果及び判定結果を通信する機能を説明するための構成の一例を表す概略構成図を示す。
図9に示すように、放射線画像撮影装置14(14)は、通信部30を備えている。通信部30は送信及び受信の両機能を有するものであり、通信部の一例である通信部30は、送信部32及び受信部34を含んでいる。
送信部32は、制御部106が検出した検出結果を表す検出結果信号及びノイズが発生したか否かを判定した判定結果を表す判定結果信号を送信端子33を介して他の放射線画像撮影装置14(14、14)に送信する。
また、受信部34は、他の放射線画像撮影装置14(14、14)の送信部32から送信された検出結果信号及び判定結果信号を受信端子35a及び35bを介して受信する。
図10には、本実施の形態の送信部32及び受信部34の一例を説明するための概略構成図を示す。
本実施の形態の送信部32は、バッファアンプ40A、抵抗素子40B、及びスイッチング素子41を備えている。バッファアンプ40Aの入力には、放射線画像撮影装置14内部に設けられた電源線や電源部等の電源39が接続され、出力には、スイッチング素子41が接続されている。抵抗素子40Bは、一端が電圧信号Vccよりも低電圧であるローレベルに対応する電圧が流れる信号線等(具体的一例として、グランド)に接続されており、他端がスイッチング素子41に接続されている。
制御部106は、検出結果及び判定結果に基づいて制御信号を送信部32のスイッチング素子41に出力する。送信部32では、制御部106から入力される制御信号により、スイッチング素子41のオン/オフが制御される。スイッチング素子41がオン状態になるとバッファアンプ40Aを介して電源39と他の放射線画像撮影装置14の受信部34(受信信号検出部44)が信号線36により接続された状態になる。これにより、放射線画像撮影装置14の送信部32からは、電圧信号Vccの電位に応じたハイレベル(例えば「1」)の送信信号Fgが送信される。一方、スイッチング素子41がオフ状態の場合は、他の放射線画像撮影装置14の受信部34(受信信号検出部44)が信号線36により抵抗素子40Bを介してグランドに接続された状態となるため、ローレベル(例えば「0」)の送信信号Fgが送信される。
本実施の形態の受信部34は、受信信号検出部44を備えている。受信信号検出部44は、受信した受信信号Fa、Fbの解釈を行う機能を有している。受信信号検出部44は、アナログまたはデジタルの回路等ハードウエア資源により構成してもよいし、組み込みソフトにより構成してもよい。また、受信信号毎に受信信号検出部44が設けられていてもよいし、複数の受信信号に対して1個の受信信号検出部44が設けられていてもよい。
本実施の形態では、具体的一例として電子カセッテ12の電源投入時等、初期状態では、スイッチング素子41はオフ状態としている。また、制御部106が放射線の照射開始を検出した場合は、制御信号に応じてスイッチング素子41がオン状態になり、ハイレベルの送信信号Fgが送信される。一方、制御部106が放射線の照射開始を検出していない場合は、制御信号に応じてスイッチング素子41がオフ状態になり、ローレベルの送信信号Fgが送信される。
また、制御部106がノイズが発生していないと判定した場合は、制御信号に応じてスイッチング素子41がオン状態になり、ハイレベルの送信信号Fgが送信される。一方、制御部106がノイズが発生していると判定した場合は、制御信号に応じてスイッチング素子41がオフ状態になり、ローレベルの送信信号Fgが送信される。
このように本実施の形態では、放射線画像撮影装置14間で通信される信号は、2値の信号であり、1度に1ビットの信号が通信される。
次に、本実施の形態の電子カセッテ12による放射線画像を撮影する際の動作の流れの詳細を説明する。図11は、放射線画像を撮影する際の動作(撮影動作)の流れの一例を示したフローチャートである。
本実施の形態の電子カセッテ12の各放射線画像撮影装置14は、放射線の照射開始を検出して放射線検出器26の各画素100で電荷を蓄積し、蓄積した電荷に応じた画像データに基づいた放射線画像を出力することにより放射線画像を撮影する。
本実施の形態では、放射線画像の撮影を行う際、放射線画像撮影装置14には、撮影モードへの移行が通知される。撮影モードへ移行すると、図11に示した撮影動作がスタートする。
なお、以下では、図12に示した具体的一例の場合について説明する。図12に示すように、放射線画像撮影装置14は放射線の照射開始を検出し、ノイズが発生していると判定する。放射線画像撮影装置14は放射線の照射開始を検出し、ノイズが発生していないと判定する。放射線画像撮影装置14は放射線の照射開始は非検出であり、ノイズが発生していると判定する。
ステップS100では、放射線の検出を行う放射線検出待ち状態に移行する。次のステップS102では、制御部106が放射線の照射開始を検出したか否か判断する。本実施の形態では、制御部106が放射線の照射開始を検出した場合は、フラグFxがハイレベル(TRUE)になり、非検出の場合は、フラグFxがローレベル(FALSE)のままとなる。なお、本実施の形態の放射線画像撮影装置14では、放射線の照射開始を検出した時点では、ノイズにより発生した電荷と放射線の照射により発生した電荷とを区別できず、ノイズが発生しているか否かの判定が行えない。そのため、制御部106は、ノイズに起因する誤検出であっても、放射線の照射開始を検出したとみなしている。
制御部106が放射線の照射開始を検出していない場合は、ステップS104へ進み、所定時間が経過したか、または他の放射線画像撮影装置14から検出結果を受信したか否か判断する。
本実施の形態の放射線画像撮影システム10では、放射線画像撮影装置14の制御部106が放射線の照射が開始されたことを検出しない場合として、2つの場合が挙げられる。1つ目は、放射線が放射線画像撮影装置14から未照射の場合等であり、この場合は、全ての放射線画像撮影装置14の制御部106は放射線の照射が開始されたことを検出しない。2つ目は、自放射線画像撮影装置14では、放射線の照射量が少なく放射線の照射が開始されたことを非検出であるが、他の放射線画像撮影装置14では放射線の照射が開始されたことを検出した場合である。2つ目の場合では、受信部34は、他の放射線画像撮影装置14により実行された後述のステップS106の処理により送信された検出結果信号を受信する。
このように2種類の場合があるため、ステップS104では、受信部34が検出結果信号を受信したか否か判断する。検出結果信号を受信していない場合はステップS100に戻り本処理を繰り返す。一方、受信部34が検出結果信号を受信した場合は、ステップS110へ進む。
放射線照射装置16から放射線が照射されると、照射された放射線は、放射線検出器26のシンチレータに吸収され、可視光に変換される。なお、放射線は、放射線検出器26の表側、裏側の何れから照射されてもかまわない。シンチレータで可視光に変換された光は、各画素100のセンサ部103に照射される。
センサ部103では、光が照射されると内部に電荷が発生する。発生した電荷は下部電極81により収集される。
放射線画像撮影用の画素100Aでは、ドレイン電極83とソース電極79が短絡していないため、下部電極81に収集された電荷が蓄積されるが、画素100Bでは、ドレイン電極83とソース電極79が短絡しているため、下部電極81に収集された電荷が信号配線73に流れ出す。
本実施の形態の電子カセッテ12では、上述のように、信号検出回路105の増幅回路で放射線検知用の画素100Bから出力された電気信号を検出する。さらに、制御部106が検出された電気信号を予め定めた検出用の閾値と比較し、閾値以上となったか否かにより放射線の照射開始を検出する。制御部106が放射線の照射開始を検出するとステップS106へ進み、フラグFxに基づいて、照射開始を検出した旨を示す検出結果信号である送信信号Fg(Fx=Fg)を他の放射線画像撮影装置14に送信する。
図12に示した具体的一例では、放射線画像撮影装置14がハイレベル(TRUE)の送信信号Fgを送信し、放射線画像撮影装置14はハイレベルの受信信号Faを受信し、放射線画像撮影装置14はハイレベルの受信信号Fbを受信する。また、放射線画像撮影装置14がハイレベル(TRUE)の送信信号Fgを送信し、放射線画像撮影装置14はハイレベルの受信信号Fbを受信し、放射線画像撮影装置14はハイレベルの受信信号Faを受信する。
なお、放射線画像撮影装置14、14は、いずれも放射線の照射開始を検出し、ハイレベルの送信信号Fgを出力するが、出力するタイミングは、同時とは限らない。放射線画像撮影装置14、14それぞれの放射線検出器26に照射される放射線の線量が異なる場合は、照射開始を検出するタイミングが異なる場合がある。
また、放射線画像撮影装置14は、放射線の照射開始を非検出であるため、初期状態であるローレベル(FALSE)の信号が送信されている。放射線画像撮影装置14はローレベルの受信信号Faを受信し、放射線画像撮影装置14はローレベルの受信信号Fbを受信する。
次のステップS108では所定時間が経過したか否か、または、検出結果信号(本実施の形態では、ハイレベルの信号)を受信したか否か判断する。例えば、自装置では、放射線の照射開始を検出したが他の放射線画像撮影装置14のいずれも放射線の照射開始が非検出である場合がある。この場合、検出結果信号(ハイレベルの信号)を受信することがないため、本実施の形態では、予め定められた所定時間が経過したか否か、例えば、自装置で放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過したか否か判断する。
所定時間は、撮影の種類や放射線画像撮影装置14の特性等に応じて予め定めておけばよい。なお、リアルタイム性を担保する観点から、所定時間は短いことが好ましい。所定時間は、同期許容時間差(詳細後述)を考慮して定めればよく、例えば、1msec程度が好ましく、より好ましくは1msec以下である。
ステップS108で所定時間が経過していない、または受信部34が検出結果信号としてハイレベルの信号を受信していない場合は待機状態となる。一方、所定時間が経過した、または受信部34が検出結果信号としてハイレベルの信号を受信した場合は、ステップS110へ進む。
ステップS110では、自装置も含め、所定数以上の放射線画像撮影装置14が照射開始を検出したか否かを判断する。本実施の形態では、具体的一例として、1以上の放射線画像撮影装置14が照射開始を検出したか否かを判断する。従って、本実施の形態の制御部106では、フラグFx、及び受信信号Fa、Fbの1つ以上がハイレベルであれば、所定数以上の放射線画像撮影装置14が放射線の照射開始を検出したと判断する。なお、所定数は、本実施の形態(1個)に限らない。撮影の種類や放射線検出器26の大きさ(撮影面の大きさ)等に応じて定めてもよい。
所定数以上の放射線画像撮影装置14が放射線の照射開始を検出していない場合は、ステップS100に戻り、本処理を繰り返す。一方、所定数以上の放射線画像撮影装置14が放射線の照射開始を検出した場合は、ステップS112へ進む。
ステップS112では、各放射線画像撮影装置14が照射された放射線に応じて各画素100で発生した電荷の蓄積を開始する。本実施の形態では、放射線画像撮影装置14が電荷の蓄積状態に有る場合は、フラグFtがハイレベル(TRUE)になり、非蓄積状態の場合は、フラグFtがローレベル(FALSE)となる。
このように、各放射線画像撮影装置14が電荷の蓄積を開始するため、放射線画像撮影装置14における電荷の蓄積開始が同期し、蓄積開始の時間差(同期許容時間差)が1msec程度以内に収まる。全放射線画像撮影装置14の蓄積開始時間が同期しない場合では、放射線のロスが発生し、放射線画像に寄与しない線量の割合が大きくなり、無視できなくなったり、放射線画像にアーチファクトが発生したりする場合がある。一方、本実施の形態の電子カセッテ12では、各放射線画像撮影装置14の電荷蓄積開始時間を同期することができるため、放射線のロスを抑制することができる。なお、同期許容時間差は、上述の1msecに限らない。同期許容時間差は、許容されるアーチファクト、被検体18の撮影部位、及び放射線の照射条件等により定められる。
放射線検出器26の放射線画像撮影用の画素100Aでは、TFTスイッチ74がオフ状態のままであるため、電荷が蓄積された状態になる。一方、放射線検知用の画素100Bは、TFTスイッチ74が短絡しているため、電荷蓄積期間(TFTスイッチ74がオフ状態)であっても、電荷を信号検出回路105に出力する。制御部106は、所定のタイミングで、放射線検知用の画素100Bから出力された電荷の情報を信号検出回路から電気信号として読み出す。
次のステップS114では、各放射線画像撮影装置14の制御部106がノイズが発生したか否かを判断する。ノイズが発生している場合、すなわち、放射線の照射開始の検出が誤検出であった場合は、できるだけ早く放射線の照射開始検出待ちの状態に戻る必要がある。誤検出の場合、放射線の照射開始検出後、電荷の蓄積開始以降から再び放射線の照射開始検出待ち状態に戻るまでの間は、放射線に対して不感状態(検出ができない状態)となるため、適切な照射開始の判断を行うために、検出待ちの状態に戻るまでの時間は短いほどよく、例えば、300msec以下であることが好ましい。
ノイズが発生したか否かは、上述したように、放射線検知用の画素100Bから出力される電気信号の検出を継続し、所定の検出期間内における電気信号の時間変化が上述したような、ノイズの特徴を有しているか否かにより、ノイズが発生したか否かを判断する。
本実施の形態では、制御部106がノイズが発生していないと判定した場合は、フラグFxがハイレベル(TRUE)になり、ノイズが発生していると判定した場合は、フラグFxがローレベル(FALSE)となる。
次のステップS116では、フラグFxに基づいて、ノイズの判定結果信号である送信信号Fg(Fx=Fg)を他の放射線画像撮影装置14に送信する。
次のステップS118では、所定時間が経過したか否か、または、判定結果信号(本実施の形態では、ハイレベルの信号)を受信したか否か判断する。本ステップでは、上述したステップS108と同様に、例えば、自装置でノイズの発生の判定を行ってから所定時間が経過したか否か判断する。
ステップS118で所定時間が経過していない、または受信部34が判定結果信号としてハイレベルの信号を受信していない場合は待機状態となる。一方、所定時間が経過した、または受信部34が判定結果信号としてハイレベルの信号を受信した場合は、ステップS120へ進む。
ステップS120では、自装置も含め、所定数以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定したか否かを判断する。本実施の形態では、具体的一例として、1以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定したか否かを判断する。従って、本実施の形態の制御部106では、フラグFx、及び受信信号Fa、Fbの1つ以上がハイレベルであれば、所定数以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定したと判断する。なお、所定数は、本実施の形態(1個)に限らない。撮影の種類や所望の放射線画像の画質等に応じて定めてもよい。
所定数未満の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定(または所定数以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していると判定)した場合は、ステップS122へ進む。本実施の形態では、具体的一例として、全ての放射線画像撮影装置14がノイズが発生していると判定した場合は、ステップS122へ進む。図13には、全ての放射線画像撮影装置14がノイズが発生していると判定した場合の各種信号及びフラグの具体的一例を示す。
ステップS122では、各放射線画像撮影装置14の制御部106は、放射線検出器26の画素100における電荷の蓄積を中断する。この場合、フラグFtはローレベル(FALSE)となる。
なお、ノイズが発生したことを医師等のユーザに対して報知してもよい。報知の方法は特に限定されないが、例えば、コンソール20のディスプレイ等に表示してもよい。また、例えば、音声等により報知してもよい。
次のステップS124では、制御部106は、画素100に蓄積された電荷による放射線照射開始検出の判断ミスをなくすため、画素100に蓄積された電荷をリセットするリセット動作を行わせて電気信号を読み捨てる。リセット動作後、ステップS100に戻り、再び、放射線の照射開始検出待ち状態に移行して、本処理を繰り返す。リセット動作を行う際、リセット動作を行っている期間は、放射線の不感期間(非検出期間)となってしまうため、期間を短縮するために、複数のゲート配線101のリセット動作を同時に行うことが好ましい。
一方、ステップS120で所定数以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定した場合は、ステップS126へ進み、画素100における電荷の蓄積を継続する。この場合、フラグFtはハイレベル(TRUE)のままとなる。
次のステップS128では、放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過したか否か図示を省略したタイマーに基づいて判断する。経過していない場合は、否定されてステップS126に戻り、本処理を繰り返す。
一方、所定時間が経過した場合は、ステップS130へ進み、制御部106は、画素100により蓄積された電荷を読み出した後、本処理を終了する。具体的には、制御部106がTFTスイッチ74のゲート電極72にゲート配線101を介して順次オン信号を印加する。オン信号の印加により、画素100AのTFTスイッチ74が順次オンされ、各画素100Aに蓄積された電荷量に応じた電気信号が信号配線73に出力される。
[第2の実施の形態]
第1の実施の形態では、電子カセッテ12が備える全ての放射線画像撮影装置14のうち、所定数以上の放射線画像撮影装置14が放射線の照射開始を検出した場合は各々電荷の蓄積を開始し、全ての放射線画像撮影装置14のうち所定数以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定した場合は電荷の蓄積を継続する場合について説明した。本実施の形態では、放射線の照射開始を検出した放射線画像撮影装置14のうち所定数以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定した場合は電荷の蓄積を継続する場合について説明する。
放射線画像撮影システム10、電子カセッテ12、及び放射線画像撮影装置14の構成は第1の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
本実施の形態の各放射線画像撮影装置14では、放射線画像を撮影する際の動作の一部が第1の実施の形態と異なるため、異なる動作について詳細に説明する。
図14は、放射線画像を撮影する際の動作(撮影動作)の流れの一例を示したフローチャートである。なお、図14では、第1の実施の形態の撮影動作(図11参照)と同様の動作の一部については記載を省略している。
本実施の形態の各放射線画像撮影装置14の制御部106で実行される撮影動作では、図14に示すように、ステップS110とステップS112との間に、ステップS111が設けられている。
ステップS110では、上述したように、自装置も含め、所定数以上の放射線画像撮影装置14が照射開始を検出したか否かを判断する。所定数の以上の放射線画像撮影装置14が照射開始を検出した場合は、ステップS111へ進む。
ステップS111では、制御部106は、自装置も含め、照射開始を検出した放射線画像撮影装置14がいずれであるのか、放射線画像撮影装置14を特定する情報を記憶した後、ステップS112へ進む。例えば、制御部106内の記憶部等に記憶しておく。なお、放射線画像撮影装置14を特定する情報は特に限定されず、例えば、放射線画像撮影装置14に対応付けられた番号(ID等)であってもよいし、送信端子33や受信端子35に対応する情報(35aまたは35b)であってもよい。
さらに、本実施の形態の放射線画像撮影装置14における撮影動作では、図14に示すように、ステップS118とステップS126との間に、ステップS120に替わりステップS120Aが設けられている。
ステップS118では、上述したように、所定時間が経過した、または受信部34が判定結果信号としてハイレベルの信号を受信したか否かを判断する。所定時間が経過した、または受信部34が判定結果信号としてハイレベルの信号を受信した場合は、ステップS120Aへ進む。
ステップS120Aでは、放射線の照射開始を検出した放射線画像撮影装置14のうち、所定数以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定したか否かを判断し、ステップS126またはステップS122へ進む。本実施の形態では、具体的一例として、上記ステップS111により、放射線の照射開始を検出したとして記憶されている放射線画像撮影装置14のうち、1以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定したか否かを判断する。
すなわち、本実施の形態では、ステップS102における放射線の照射開始が適切に行われた(誤検出ではない)放射線画像撮影装置14が所定数(1個)以上であるか否かを判断し、1個以上であれば、ステップS126へ進み、各放射線画像撮影装置14の画素100における電荷の蓄積を継続する。
[第3の実施の形態]
第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、各放射線画像撮影装置14が並列に接続されている場合について説明したが、本実施の形態では、各放射線画像撮影装置14が直列に接続されている場合について説明する。
放射線画像撮影システム10、電子カセッテ12の構成は第1の実施の形態と同様であるため説明を省略する。本実施の形態では、各放射線画像撮影装置14の接続が異なるため、接続に関する構成について説明する。
図15には、放射線画像撮影装置14〜14の接続関係の一例を説明するための説明図を示す。
図15に示すように、本実施の形態では、3個の放射線画像撮影装置14(14〜14)が直列に有線で電気的に接続されている。直列に接続されているため、電子カセッテ12に備えられている放射線画像撮影装置14の数にかかわらず、1個の受信端子35aを備えている。
本実施の形態では、放射線画像撮影装置14の送信端子33は、放射線画像撮影装置14の受信端子35aに信号線36により接続されている。放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35aに受信信号Faとして受信される。
同様に、放射線画像撮影装置14の送信端子33は、放射線画像撮影装置14の受信端子35aと信号線36により接続されている。放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35aに受信信号Faとして受信される。また同様に、放射線画像撮影装置14の送信端子33は、放射線画像撮影装置14の受信端子35aと信号線36により接続されている。放射線画像撮影装置14の送信端子33から送信された送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14の受信端子35aに受信信号Faとして受信される。
次に、本実施の形態の各放射線画像撮影装置14における、放射線画像を撮影する際の動作について説明する。
本実施の形態においても上記各実施の形態と同様に、検出結果信号及び判定結果信号が2値(1ビット)の信号であるが、上記各実施の形態と異なり、各放射線画像撮影装置14が直列に接続されているため、検出結果及び判定結果をいわゆる循環参照している。そのため、撮影動作の一部が上記各実施の形態と異なっている。
図16及び図17は、放射線画像を撮影する際の動作(撮影動作)の流れの一例を示したフローチャートである。なお、本実施の形態の放射線画像撮影装置14においても、上記第1の実施の形態と同様に、所定数=1以上の放射線画像撮影装置14が照射開始を検出した場合は電荷の蓄積を開始する。また、本実施の形態の放射線画像撮影装置14においても、上記第1の実施の形態と同様に、所定数=1以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定した場合は電荷の蓄積を継続する。
なお、本実施の形態の放射線画像撮影装置14における撮影動作は、第1の実施の形態の撮影動作(図11参照)と同様の動作を含むため、同様の動作についてはその旨を記し、詳細な説明を省略する。
ステップS200〜S208の動作は、第1の実施の形態のステップS100〜S108の動作に各々対応している。
ステップS200では、放射線の検出を行う放射線検出待ち状態に移行する。次のステップS202では、制御部106が放射線の照射開始を検出したか否か判断する。制御部106が放射線の照射開始を検出していない場合は、ステップS204へ進み、所定時間が経過したか、または他の放射線画像撮影装置14から検出結果を受信したか否か判断する。検出結果信号を受信していない場合はステップS200に戻り本処理を繰り返す。一方、検出結果信号を受信した場合は、ステップS216へ進む。
制御部106が放射線の照射開始を検出するとステップS206へ進み、フラグFxに基づいて、照射開始を検出した旨を示す検出結果信号である送信信号Fg(Fx=Fg)を他の放射線画像撮影装置14に送信する。
図18に示した具体的一例では、放射線画像撮影装置14がハイレベル(TRUE)の送信信号Fgを送信し、放射線画像撮影装置14はハイレベルの受信信号Faを受信する。また、放射線画像撮影装置14がハイレベル(TRUE)の送信信号Fgを送信し、放射線画像撮影装置14はハイレベルの受信信号Faを受信する。また、放射線画像撮影装置14がローレベル(FALSE)の送信信号Fgを送信し、放射線画像撮影装置14はローレベルの受信信号Faを受信する。放射線画像撮影装置14は、放射線の照射開始を非検出であるため、初期状態であるローレベル(FALSE)の信号を送信し、放射線画像撮影装置14はローレベルの受信信号Faを受信する。
次のステップS208では所定時間が経過したか否か、または、検出結果信号を受信したか否か判断する。ステップS208で所定時間が経過していない、または受信部34が検出結果信号を受信していない場合はステップS208に戻り待機状態となる。一方、所定時間が経過した、または受信部34が検出結果信号を受信した場合は、ステップS210へ進む。
ステップS210では、受信信号Faと、フラグFxとに基づいて検出結果(フラグFx)を更新する。本実施の形態では、受信信号Faと、フラグFxとの論理演算ORをとることにより、検出結果(フラグFx)を更新する。
次のステップS212では、上記ステップS206と同様に、更新した検出結果を送信する。
次のステップS214では、全ての放射線画像撮影装置14の検出結果を受信したか否か判断する。例えば、受信回数や、所定時間が経過したか否かにより判断する。本実施の形態では、検出結果信号を2回、受信した場合は、全ての放射線画像撮影装置14の検出結果を受信したことになる。全ての放射線画像撮影装置14の検出結果を受信するまではステップS208に戻り本処理を繰り返す。一方、全ての放射線画像撮影装置14の検出結果を受信した場合は、ステップS216へ進む。
ステップS216は、第1の実施の形態のステップS110に対応している。ステップS216では、自装置も含め、所定数以上の放射線画像撮影装置14が照射開始を検出したか否かを判断する。本実施の形態では、最後に受信した受信信号Faには、自装置の検出結果も含まれており、所定数=1であるため、受信信号Faがハイレベル(TRUE)であれば、ステップS218へ進む。一方、受信信号Faがローレベル(FALSE)であれば、ステップS200に戻り本処理を繰り返す。
ステップS218〜S224の動作は、第1の実施の形態のステップS112〜S118の動作に各々対応している。
ステップS218では、各放射線画像撮影装置14が照射された放射線に応じて各画素100で発生した電荷の蓄積を開始する。次のステップS220では、各放射線画像撮影装置14の制御部106がノイズが発生したか否かを判断する。次のステップS222では、フラグFxに基づいて、ノイズの判定結果信号である送信信号Fg(Fx=Fg)を他の放射線画像撮影装置14に送信する。
次のステップS224では、所定時間が経過したか否か、または、判定結果信号を受信したか否か判断する。
ステップS224で所定時間が経過していない、または受信部34が判定結果信号を受信していない場合は待機状態となる。一方、所定時間が経過した、または受信部34が判定結果信号を受信した場合は、ステップS226へ進む。
ステップS226では、上記ステップS210と同様に、受信信号Faと、フラグFxとに基づいて判定結果(フラグFx)を更新する。本実施の形態では、受信信号Faと、フラグFxとの論理演算ORをとることにより、検出結果(フラグFx)を更新する。
次のステップS228では、上記ステップS212と同様に、更新した検出結果を送信する。
次のステップS230では、上記ステップS214と同様に、全ての放射線画像撮影装置14の判定結果を受信したか否か判断する。例えば、受信回数や、所定時間が経過したか否かにより判断する。本実施の形態では、判定結果信号を2回、受信した場合は、全ての放射線画像撮影装置14の判定結果を受信したことになる。全ての放射線画像撮影装置14の判定結果を受信するまではステップS224に戻り本処理を繰り返す。一方、全ての放射線画像撮影装置14の判定結果を受信した場合は、ステップS232へ進む。
ステップS232は、第1の実施の形態のステップS120に対応している。ステップS232では、自装置も含め、所定数以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定したか否かを判断する。本実施の形態では、最後に受信した受信信号Faには、自装置の判定結果も含まれており、所定数=1であるため、受信信号Faがハイレベル(TRUE)であれば、ステップS238へ進む。一方、受信信号Faがローレベル(FALSE)であれば、ステップS234へ進む。
以降、本処理を終了するまでのステップS234〜S242は、第1の実施の形態のステップS122〜S130にそれぞれ対応しているため説明を省略する。
[第4の実施の形態]
上記各実施の形態では、1つの放射線画像撮影装置14が他の全ての放射線画像撮影装置14に直接接続されており、他の全ての放射線画像撮影装置14に送信信号Fgを直接送信する場合について説明した。これに対して、本実施の形態では、予め定められた間隔離れて配置された放射線画像撮影装置14同士は、直接接続されておらず、その間に配置された別の放射線画像撮影装置14を介して接続されており、別の放射線画像撮影装置14を介して送信信号Fgに相当する送信信号(Fga、Fgb)を送信する場合について説明する。
本実施の形態の放射線画像撮影システム10及び電子カセッテ12の構成は第1の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
本実施の形態では、放射線画像撮影装置14の構成が第1の施の形態と異なるため、本実施の形態の放射線画像撮影装置14について詳細に説明する。
図19には、本実施の形態における放射線画像撮影装置14〜14の接続関係の一例を説明するための説明図を示す。
図19に示したように、本実施の形態では、放射線画像撮影装置14は、放射線画像撮影装置14のみに接続されている。そのため、放射線画像撮影装置14が送信した送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14を介して放射線画像撮影装置14に送信される。
また、放射線画像撮影装置14は、放射線画像撮影装置14、14に接続されている。
また、放射線画像撮影装置14は、放射線画像撮影装置14のみに接続されている。そのため、放射線画像撮影装置14が送信した送信信号Fgは、放射線画像撮影装置14を介して放射線画像撮影装置14に送信される。
図20は、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置14が接続されている放射線画像撮影装置14及び14と検出結果及び判定結果を通信する機能を説明するための構成の一例を表す概略構成図を示す。
図20に示すように、本実施の形態の放射線画像撮影装置14における通信部30は、受信部34の機能が第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14における通信部30の受信部34(図9参照)の機能と異なっている。
放射線画像撮影装置14における送信部32及び受信部34は、第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14と同様の機能を有する。そのため、本実施の形態の放射線画像撮影装置14は、第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14と同様に撮影動作(図11参照)を行うことができる。
また、本実施の形態の放射線画像撮影装置14における通信部30の受信部34は、上記機能に加えて、受信した受信信号Fa、Fbをそのまま他の放射線画像撮影装置14に送信する機能を有する。
放射線画像撮影装置14の受信部34が受信端子35aを介して放射線画像撮影装置14から受信した受信信号Faは、送信信号Fgaとして送信端子33aを介して放射線画像撮影装置14に送信される。送信信号Fgaは、放射線画像撮影装置14の受信端子35bに受信信号Fbとして受信される。
従って、放射線画像撮影装置14では、受信端子35aは放射線画像撮影装置14が送信した送信信号Fgに対応した送信信号Fgbを受信し、また、受信端子35bは放射線画像撮影装置14が送信した送信信号Fgを受信するため、第1の実施の形態の14と同様に撮影動作を行うことができる。
また、放射線画像撮影装置14の受信部34が受信端子35bを介して放射線画像撮影装置14から受信した受信信号Fbは、送信信号Fgbとして送信端子33bを介して放射線画像撮影装置14に送信される。送信信号Fgbは、放射線画像撮影装置14の受信端子35aに受信信号Faとして受信される。
従って、放射線画像撮影装置14では、受信端子35aは放射線画像撮影装置14が送信した送信信号Fgを受信し、また、受信端子35bは放射線画像撮影装置14が送信した送信信号Fgに対応した送信信号Fgaを受信するため、第1の実施の形態の14と同様に撮影動作を行うことができる。
なお、本実施の形態における放射線画像撮影装置14、14の構成は、例えば、放射線画像撮影装置14と同様の構成とすることができる。この場合における具体例として放射線画像撮影装置14について説明する。図21には、この場合の放射線画像撮影装置14が接続されている放射線画像撮影装置14及び14と検出結果及び判定結果を通信する機能を説明するための構成の一例を表す概略構成図を示す。
図21に示したように、送信端子33に放射線画像撮影装置14のみが接続されているため、送信部32は、送信端子33を介して、放射線画像撮影装置14のみに送信信号Fgを送信する。
一方、受信部34を介して、受信端子35aと送信端子33aとが接続され、また、受信端子35bと送信端子33bとが接続されている。しかしながら、送信端子33a、33bには、送信先が接続されていないため、放射線画像撮影装置14と異なり、放射線画像撮影装置14からは受信信号Fa、Fbに対応する送信信号Fga、Fgbが送信されない。
従って、本実施の形態の放射線画像撮影装置14、14は、第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14と同様に撮影動作を行うことができる。
このように本実施の形態では、全ての放射線画像撮影装置14(14〜14)を同様の構成とすることにより、製造する放射線画像撮影装置14の種類を単一とすることができるため、製造が容易になる。また、上述のように放射線画像撮影装置14同士を接続するだけでよいため、放射線画像撮影装置14を配置する位置を考慮せずともよい。
また例えば、本実施の形態における放射線画像撮影装置14、14の構成は、例えば、第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14(図9参照)と同様の構成とすることができる。図22には、この場合の放射線画像撮影装置14が接続されている放射線画像撮影装置14及び14と検出結果及び判定結果を通信する機能を説明するための構成の一例を表す概略構成図を示す。
図22に示したように、本実施の形態の通信部30は、送信端子33に放射線画像撮影装置14のみが接続されており、送信部32が送信端子33を介して、放射線画像撮影装置14のみに送信信号Fgを送信する他は、第1の実施の形態の通信部30と同様である。
従って、本実施の形態の放射線画像撮影装置14、14は、第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14と同様に撮影動作を行うことができる。
このように、本実施の形態では、放射線画像撮影装置14、14を第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14と同様の構成とすることにより、送信端子送信端子33a、33b等が設けられていない点で本実施の形態の放射線画像撮影装置14よりも簡易な構成とすることができる。
なお、本実施の形態では、放射線画像撮影装置14が3個の場合について説明したが、3個以上の場合は、予め定められた間隔(放射線画像撮影装置14の個数)離れて配置された放射線画像撮影装置14同士は直接接続せず、その間に配置された別の放射線画像撮影装置14を介して接続されていればよい。この場合、直接接続されていない放射線画像撮影装置14に送信信号Fgを送信するには、例えば、隣接する放射線画像撮影装置14に、順次送信信号Fgに相当する信号を送るようにすればよい。
なお、本実施の形態の放射線画像撮影装置14の撮影動作は、第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14の撮影動作(図11参照)と異なっていてもよい。第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14における撮影動作では、各放射線画像撮影装置14が電荷の蓄積を継続するか否かを判断していたが、以下では、本実施の形態の放射線画像撮影装置14の撮影動作として、放射線画像撮影装置14のみが、電荷の蓄積を継続するか否かを判断する場合について説明する。
図23には、本実施の形態の放射線画像撮影装置14における撮影動作の流れの一例を示したフローチャートを示す。第1の実施の形態の放射線画像撮影装置14における撮影動作(図11参照)と同様の処理は同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
なお、以下では、図24に示した具体的一例の場合について説明する。図24に示した具体的一例では、第1の実施の形態において図13に示した具体的一例と、判定結果信号を受信するまでは同一となっている。
図23に示した本実施の形態の撮影動作は、ステップS100〜S116まで第1の実施の形態の撮影動作(図11参照)と同様である。
本実施の形態の撮影動作では、ステップS116の後、ステップS117へ進む。ステップS117では、制御部106が電荷の蓄積を実行するか否かを判断する。ここでは、予め制御部106のHDD等に、予め電荷の蓄積を実行するか否かの情報が記憶されており、この情報に基づいて、制御部106が電荷の蓄積を継続するか否かの判断を自装置で行うか否かを判断する。上述したように、放射線画像撮影装置14は、自装置で蓄積を継続するか否かを判断するため、放射線画像撮影装置14では、肯定判断となり、ステップS118へ進む。
ステップS118及びS120では、第1の実施の形態と同様に、ノイズの発生の有無を判定し、ステップS120で肯定判断となった場合は、ステップS126へ進み電荷の蓄積を継続する。ステップS126〜S130は第1の実施の形態と同様である。
一方、ステップS120で否定判断となった場合は、ステップS121へ進む。ステップS121では、制御部106が中断指示信号を、放射線画像撮影装置14、14に送信した後、ステップS122に進む。ここでは、中断指示信号として、ローレベル(FALSE)の送信信号Fgを放射線画像撮影装置141、142に送信する。
ステップS122、124は第1の実施の形態と同様である。
このように、放射線画像撮影装置14では、第1の実施の形態と同様に、電荷の蓄積を継続するか否かを判断して中断する場合は、中断指示信号を放射線画像撮影装置14、14に送信する。
一方、放射線画像撮影装置14、14では、上記ステップS114で否定判断となり、ステップS119に進む。ステップS119で、制御部106は、中断指示信号が入力したか否かを判断する。中断指示信号が入力されない場合は、否定判断となり、ステップS126へ進む。
一方、中断指示信号が入力された場合は、ステップS119で肯定判断となり、ステップS122へ進む。放射線画像撮影装置14、14では、判定結果の送信後に、中断指示信号(FALSE)を受信すると、受信した中断指示信号に基づいて、放射線検出器26の画素100における電荷の蓄積を中断する。なお、ステップS119では、所定時間経過内に中断指示信号を受信した場合に、ステップS122へ移行することが好ましい。
このように、放射線画像撮影装置14、14では、放射線画像撮影装置14から受信した中断指示信号に基づいて、電荷の蓄積を中断する。
以上、上記各実施の形態で説明したように、上記各実施の形態の放射線画像撮影システム10では、電子カセッテ12が複数(3個)の放射線画像撮影装置14(14〜14)を備えている。放射線画像撮影装置14〜14は、互いに通信部30が、信号線36により接続されている。上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、放射線画像撮影装置14が並列に接続されている。上記第3の実施の形態では、放射線画像撮影装置14が直列に接続されている。
各放射線画像撮影装置14の制御部106は、放射線の照射開始を検出して送信部32から検出結果信号を接続されている他の放射線画像撮影装置14全てに送信する。また、制御部106は、放射線の照射開始の検出後に、ノイズが発生しているか否かを判定して送信部32から判定結果信号を接続されている他の放射線画像撮影装置14全てに送信する。
特に上記各実施の形態の放射線画像撮影装置14では、検出結果信号及び判定結果信号を2値(1ビット)の信号とし、ハードワイヤである信号線36により通信しているため、必要な情報を高速で通信することができる。
また、各放射線画像撮影装置14の制御部106は、全ての放射線画像撮影装置14の検出結果に基づいて、1以上の放射線画像撮影装置14が放射線の照射開始を検出した場合は、画素100における電荷の蓄積を開始する。また、各放射線画像撮影装置14の制御部106は、全ての放射線画像撮影装置14の判定結果に基づいて、1以上の放射線画像撮影装置14がノイズが発生していないと判定した場合は、画素100における電荷の蓄積を継続する。
各放射線画像撮影装置14は、電子カセッテ12が備える全ての放射線画像撮影装置14の検出結果及び判定結果を共有することができる。各放射線画像撮影装置14において、全ての放射線画像撮影装置14の検出結果及び判定結果により電荷の蓄積の開始及び継続を行うことができる。従って、放射線画像撮影装置14の外部に別途に制御部を設け、制御部に全ての放射線画像撮影装置14が検出結果及び判定結果を送信し、制御部が検出結果及び判定結果により、各放射線画像撮影装置14の電荷の蓄積動作を制御する場合に比べ、高速に動作することができ、かつ動作の遅延を抑制することができる。
従って、入射される放射線Xへの追従性が向上するため、放射線のロスが抑制され、放射線画像に寄与しない線量の割合が小さくなるため、放射線画像のアーチファクトの発生が抑制される。
また、放射線の照射開始が誤検出である場合に、再び放射線の照射開始検出待ち状態に戻るまでの放射線に対して不感状態となる期間を短くすることができる。
また、第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、放射線画像撮影装置14が並列に接続されているため、より高速に検出結果信号及び判定結果信号を通信することができる。
一方、第3の実施の形態では、受信端子35の数を放射線画像撮影装置14の数によらず1個とすることができるため、構成を簡略化することができる。
なお、上記各実施の形態では、制御部106が放射線の照射開始を検出する検出部の機能、及びノイズが発生しているか否かを判定する判定部の機能を有しているが、放射線画像撮影装置14毎に検出部及び判定部の機能を有していればよく、構成や方法については特に限定されない。例えば、制御部106がいずれか一方の機能を有し、他方の機能を別の機能部(センサ、回路、及びマイコン等)で実現してもよい。また例えば、検出部及び判定部両方の機能を別の機能部で実現してもよい。また、検出部及び判定部の機能は、同一の機能部が有していてもよいし、別個の機能部が有していてもよい。
また、照射開始を検出する方法及びノイズが発生しているか否かを判定する方法は上記各実施の形態に限定されない。例えば、下記(1)〜(7)の方法が挙げられる。
(1)放射線画像撮影用の画素(2次元アレイ)の中から任意に選択した画素を放射線検知用の専用画素とする。なお、この場合、放射線画像撮影用の画素と、放射線検知用の画素は、同一の形状をしている。
(2)放射線画像撮影用の画素(2次元アレイ)の中から任意に選択した画素を放射線検知も可能な構造にする。すなわち、一部の画素を、放射線画像撮影及び放射線検知兼用の画素とする。例えば、選択した画素は、センサ部が2分割されていて放射線画像撮影の場合と放射線検知の場合とで、センサ部を使い分けることが挙げられる。また例えば、選択した画素はTFTスイッチが追加で配置されていて追加で配置されたTFTスイッチのリーク電流に基づいて放射線を検知することが挙げられる。
(3)放射線画像撮影用の画素(2次元アレイ)の画素間(例えば、画素間の隙間)に任意に放射線検知専用のセンサが配置されている。
なお、上記(2)、(3)の方法において、これらの方法に用いられる放射線検出器の構造は選択した画素(選択した隙間)のみがこのような構造になっていてもよいし、センサ部、及びTFTスイッチの構造は繰り返しパターニングされていて、選択した画素のみ電荷が取り出せるような接続になっていてもよい。
(4)放射線画像撮影用の画素(2次元アレイ)及びその隙間は変わらず、別途に検知部を設ける。検知方法としては、例えば、放射線検出器のバイアス電流検知、ゲート電流検知、及びリーク電流検知等が挙げられる。
(5)放射線画像撮影用の画素(2次元アレイ)及びその隙間は変わらず、また、別途に検知部を設けることもなく、放射線画像撮影用の制御部を用いてもよい。検知方法としては、例えば、リーク電流検知等が挙げられる。
上記(1)〜(5)のいずれの方法も、放射線検出器内部に放射された放射線の線量に応じて電荷(電気信号)を発生させるセンサを設けた場合に対応するものである。なお上記に限らず、下記(6)や(7)のように放射線検出器外部にセンサを設けてもよい。
(6)放射線検出器の外部に放射線検知センサを設ける。例えば、放射線非照射となる放射線検出器の底面に放射線検知センサを設けておく。
(7)放射線検出器の外部に振動センサを設ける。放射線の照射開始を検出することはできないが、ノイズが発生しているか否かの判定に用いることができる。
また、上記(1)〜(7)のいずれの方法においても、TFTスイッチのゲートがオン状態の場合に放射線を検知してもよいし、ゲートがオフ状態の場合に放射線を検知してもよい。
なお、検出結果信号及び判定結果信号を通信する方法は、両信号が2値(1ビット)の信号であり、高速で通信することができる方法であれば上記各実施の形態に限定されない。例えば、信号線36として光ファイバを用いてもよい。また例えば、送信側がLED(Light Emitting Diode)等の光源、受信側がフォトトランジスタ等のセンサであるフォトカプラを設け、光源のオン/オフにより通信を行ってもよい。また例えば、ラジオのように信号を電波で送信するようにしてもよい。また例えば、デジタル回路として構成し、Ethernet(登録商標)やBluetooth(登録商標)等から不必要な通信ヘッダを削除した独自の通信プロトコルを作成し、有線または無線により通信を行ってもよい。
なお、上記各実施の形態では、ノイズが発生しているか否かの判定は、一度しか行っていないが、ノイズが発生しているか否かの判定を繰り返し行ってもよい。例えば、電荷の蓄積期間中も上記と同様にノイズが発生しているか否かの判定を継続し、判定結果を全放射線画像撮影装置14で共有してもよい。判定を継続することにより、撮影中(蓄積期間中)にノイズが発生した場合に、撮影の中止や、再撮影等を速やかに行うことができる。
また、第3の実施の形態のように放射線画像撮影装置14を直列に接続した場合において、第2の実施の形態のように放射線の照射開始を検出した放射線画像撮影装置14の判定結果に基づいて、電荷の蓄積継続を決定してもよい。また、第3の実施の形態のように放射線画像撮影装置14を直列に接続した場合において、上述のように循環参照を行うのではなく、受信した検出結果信号及び判定結果信号を記憶しておき、全ての検出結果信号及び判定結果信号を受信した後に、記憶している信号に基づいて電荷の蓄積の開始及び継続を決定するようにしてもよい。
なお、上記各実施の形態では、図1に示すように、複数の放射線画像撮影装置14が被検体18に沿った一方向に隣接して配置されている場合について説明したが配置位置、及び方法等は特に限定されるものではない。例えば、被検体18に沿った一方向に2個×一方向と交差する方向に2個=4個を配置してもよい。
また、上記各実施の形態では、1つの電子カセッテ12の筐体13中に複数の放射線画像撮影装置14が備えられている場合について説明したが、複数の電子カセッテを備えた放射線画像撮影システムに本発明を適用してもよい。例えば、1つの放射線画像撮影装置を備えた電子カセッテを複数隣接して配置することにより、長尺の撮影面を有するように構成してもよい。複数の電子カセッテを隣接して配置する場合の具体的構成例を図25及び図26に示す。図25及び図26では、3つの電子カセッテ62(62〜62)を隣接して配置した場合を示している。
図25及び図26に示したいずれの場合においても、各電子カセッテ62を接続する信号線(上記各実施の形態の信号線36に対応)、送信端子、及び受信端子は電子カセッテ62内部に配置されていることが好ましく、接続部64を介して各々が接続されていることが好ましい。例えば、電子カセッテ62内壁に各電子カセッテ62を接続するための信号線を設けておき、信号線と送信端子及び受信端子を接続するようにしてもよい。
なお、上記各実施の形態では、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器26に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、放射線を吸収して電荷に変換する光電変換層としてアモルファスセレン等の放射線を直接電荷に変換する材料を使用した直接変換方式の放射線検出器に本発明を適用してもよい。
その他、本実施の形態で説明した放射線画像撮影システム10、電子カセッテ12、及び放射線画像撮影装置14等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
また、本実施の形態では、本発明の放射線は、特に限定されるものではなく、X線やγ線等を適用することができる。
10 放射線画像撮影システム
12、62 電子カセッテ
14 放射線画像撮影装置、14〜14 放射線画像撮影装置
26 放射線検出器
30 通信部
32 送信部
34 受信部
36 信号線
74 TFTスイッチ
95 共通電極配線
100 画素、100A 放射線画像撮影用の画素、100B 放射線検知用の画素
103 センサ部
106 制御部

Claims (12)

  1. 複数の放射線画像撮影装置を備え、全ての前記複数の放射線画像撮影装置の各々が、
    照射された放射線の線量に応じた電荷を発生して、発生した電荷を蓄積するセンサ部、及び前記センサ部から電荷を読み出すためのスイッチ素子を各々備えた複数の画素が備えられた放射線検出器と、
    前記放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを、前記放射線検出器に対応して設けられた放射線の照射を検知するセンサの検知結果を表す電気信号に基づいて検出する検出部と、
    前記放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを前記検出部で検出した後に、前記電気信号にノイズが重畳しているか否かを判定する判定部と、
    同一の被写体を同一の照射された放射線にて撮影する他の放射線画像撮影装置に接続され、接続された前記他の放射線画像撮影装置に前記検出部の検出結果を表す検出結果信号、及び前記判定部の判定結果を表す判定結果信号を送受信する通信部と、
    前記通信部を介して受信した前記検出結果信号に基づいて、当該複数の放射線画像撮影装置のうち予め定められた正の整数である第1の数以上の前記放射線画像撮影装置に含まれる前記検出部が放射線の照射開始を検出した場合は、前記センサ部で発生した電荷の蓄積を開始する制御を行う制御部と、
    を含む、放射線画像撮影システム。
  2. 前記検出結果信号及び前記判定結果信号は、2値の信号である、
    請求項1に記載の放射線画像撮影システム。
  3. 前記複数の放射線画像撮影装置の各々に含まれる前記制御部は、予め定められた正の整数である第2の数以上の前記複数の放射線画像撮影装置に含まれる前記判定部によりノイズが重畳していないと判定した場合、及び前記検出部により放射線の照射開始を検出した予め定められた正の整数である第3の数以上の放射線画像撮影装置に含まれる前記判定部によりノイズが重畳していないと判定した場合の少なくとも一方の場合は、前記センサ部で発生した電荷の蓄積を継続する制御を行う、
    請求項1または請求項2に記載の放射線画像撮影システム。
  4. 前記複数の放射線画像撮影装置の各々に含まれる前記制御部は、前記通信部に接続されている全ての前記複数の放射線画像撮影装置に含まれる前記判定部によりノイズが重畳していると判定した場合、及び前記検出部により放射線の照射開始を検出した全ての放射線画像撮影装置に含まれる前記判定部によりノイズが重畳していると判定した場合の少なくとも一方の場合は、前記センサ部で発生した電荷の蓄積を中断する制御を行う、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の放射線画像撮影システム。
  5. 前記複数の放射線画像撮影装置の各々に含まれる前記制御部は、前記センサ部で発生した電荷の蓄積を中断する制御を行った後に、前記センサ部に蓄積された電荷を放出し、さらに、前記検出部は、前記放射線検出器に対して再び放射線の照射が開始されたか否かを検出する、
    請求項に記載の放射線画像撮影システム。
  6. 前記複数の放射線画像撮影装置は、同一の筐体に収納されている、
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載の放射線画像撮影システム。
  7. 前記筐体には、前記放射線を検知するセンサも収納されている、
    請求項に記載の放射線画像撮影システム。
  8. 前記検出部は、前記電気信号が予め設定した条件を満たすか否かに基づいて放射線の照射が開始されたか否かを検出する、
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載の放射線画像撮影システム。
  9. 照射された放射線の線量に応じた電荷を発生して、発生した電荷を蓄積するセンサ部、及び前記センサ部から電荷を読み出すためのスイッチ素子を各々備えた複数の画素が備えられた放射線検出器と、
    前記放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを、前記放射線検出器に対応して設けられた放射線の照射を検知するセンサの検知結果を表す電気信号に基づいて検出する検出部と、
    前記放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを前記検出部で検出した後に、前記電気信号にノイズが重畳しているか否かを判定する判定部と、
    同一の被写体を同一の照射された放射線にて撮影する他の放射線画像撮影装置に接続され、接続された前記他の放射線画像撮影装置に前記検出部の検出結果を表す検出結果信号、及び前記判定部の判定結果を表す判定結果信号を送受信する通信部と、
    前記通信部を介して受信した前記検出結果信号に基づいて、当該複数の放射線画像撮影装置のうち予め定められた正の整数である第1の数以上の前記放射線画像撮影装置に含まれる前記検出部が放射線の照射開始を検出した場合は、前記センサ部で発生した電荷の蓄積を開始する制御を行う制御部と、
    を含む放射線画像撮影装置。
  10. 複数の放射線画像撮影装置を備え、全ての前記複数の放射線画像撮影装置の各々が、照射された放射線の線量に応じた電荷を発生して、発生した電荷を蓄積するセンサ部、及び前記センサ部から電荷を読み出すためのスイッチ素子を各々備えた複数の画素が備えられた放射線検出器を含み、通信部を介して互いに接続されている放射線画像撮影システムの各放射線画像撮影装置の制御方法であって、
    検出部により、前記放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを、前記放射線検出器に対応して設けられた放射線の照射を検知するセンサの検知結果を表す電気信号に基づいて検出するステップと、
    判定部により、前記放射線検出器に対して放射線の照射が開始されたか否かを前記検出部で検出した後に、前記電気信号にノイズが重畳しているか否かを判定するステップと、
    通信部により、同一の被写体を同一の照射された放射線にて撮影する他の放射線画像撮影装置に接続され、接続された前記他の放射線画像撮影装置に前記検出部の検出結果を表す検出結果信号、及び前記判定部の判定結果を表す判定結果信号を送受信するステップと、
    制御部により、前記通信部を介して受信した前記検出結果信号に基づいて、当該複数の放射線画像撮影装置のうち予め定められた正の整数である第1の数以上の前記放射線画像撮影装置に含まれる前記検出部が放射線の照射開始を検出した場合は、前記センサ部で発生した電荷の蓄積を開始する制御を行うステップと、
    を備えた、放射線画像撮影装置の制御方法。
  11. 前記検出結果信号及び前記判定結果信号は、2値の信号である、
    請求項10に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  12. コンピュータに、請求項10または請求項11に記載の放射線画像撮影装置の制御方法の各ステップを実行させるための放射線画像撮影装置の制御プログラム。
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