JP6552306B2 - Radiation imaging apparatus, radiation imaging system, and method using radiation imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置による方法に関する。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus, a radiation imaging system, and a method using a radiation imaging apparatus.
現在、放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮像装置として、半導体材料によって形成された平面検出器(Flat Panel Detector、以下FPDと略す)を用いた放射線撮像装置が普及している。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。 At present, radiation imaging apparatuses using a flat panel detector (hereinafter abbreviated as FPD) made of a semiconductor material are widely used as imaging apparatuses used for medical image diagnosis and nondestructive inspection using radiation. Such a radiation imaging apparatus is used as a digital imaging apparatus for still image shooting such as general shooting or moving image shooting such as fluoroscopic shooting in medical image diagnosis, for example.
放射線撮像装置のなかには、放射線の照射線量をモニタして該照射線量が目標値に達した場合に放射線の照射を終了させる(例えば、放射線の照射を停止させるための信号を放射線源に対して出力する)ものがある。この動作は、自動露光制御(Automatic Exposure Control(AEC))と称され、これによって例えば放射線の過剰照射を防ぐことができる。 Some radiation imaging devices monitor the radiation dose and terminate the radiation when the radiation dose reaches a target value (for example, output a signal for stopping the radiation to the radiation source) There is something to do. This operation is called automatic exposure control (Automatic Exposure Control (AEC)), and can prevent, for example, excessive irradiation of radiation.
このような放射線撮像装置として、例えば、特許文献1には、放射線に応じた画像信号を出力する検出器に当該放射線の照射線量を検出するための検出用画素を備える放射線撮像装置が開示されている。この特許文献1では、検出用画素からの信号に基づいて、放射線の照射線量が所定値以上となったことを示す放射線検出信号が生成され、生成された放射線検出信号に基づいて放射線源からの放射線の照射停止のタイミングが制御される。 As such a radiation imaging apparatus, for example, Patent Document 1 discloses a radiation imaging apparatus including a detection pixel for detecting an irradiation dose of the radiation in a detector that outputs an image signal corresponding to the radiation. There is. In this patent document 1, a radiation detection signal indicating that the irradiation dose of radiation has reached a predetermined value or more is generated based on the signal from the detection pixel, and the radiation detection signal from the radiation source is generated based on the generated radiation detection signal. The timing of stopping radiation irradiation is controlled.
しかしながら、特許文献1では、放射線の照射線量の検出の精度やそれに基づく放射線源の制御の精度に課題がある。放射線源から出射される放射線は、停止の指示を受けても瞬時には停止されない場合がある。このような場合、停止の指示に対する放射線停止の遅延成分によって、実際に放射線撮像装置に照射される放射線の照射線量が、放射線検出信号が生成されたタイミングでの放射線の照射線量より多くなってしまう。
そこで、本発明は、より高い精度で放射線の照射線量を検出することが可能な放射線撮像装置を提供することを目的とする。
However, in Patent Document 1, there is a problem in the accuracy of detection of the radiation dose and the accuracy of control of the radiation source based thereon. The radiation emitted from the radiation source may not be stopped instantaneously even if a stop instruction is received. In such a case, due to the delay component of the radiation stop with respect to the stop instruction, the radiation dose of radiation actually irradiated to the radiation imaging apparatus becomes larger than the radiation dose of radiation at the timing when the radiation detection signal is generated. .
Therefore, an object of the present invention is to provide a radiation imaging apparatus capable of detecting the radiation dose with higher accuracy.
本発明の放射線撮像装置は、放射線発生装置から出射された放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素を含む画素アレイと、前記画素アレイに照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部と、前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて前記データの立下り波形に起因する誤差を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記誤差に基づいて前記放射線発生装置による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御する制御部と、を備える。 A radiation imaging apparatus according to the present invention calculates a radiation amount of radiation irradiated to the pixel array, and a pixel array including a plurality of pixels for outputting an image signal according to the radiation emitted from the radiation generation device. An output unit that outputs a signal for the output, a calculation unit that calculates an error caused by the falling waveform of the data based on a rising waveform of the data indicating the waveform of the signal output from the output unit, and the calculation unit A control unit that controls a timing of outputting a control signal for requesting the radiation generation apparatus to stop emission of radiation based on the calculated error.
本発明により、より高い精度で放射線の照射線量を検出することが可能な放射線撮像装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a radiation imaging apparatus capable of detecting the radiation dose with higher accuracy.
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、放射線は、典型的には、X線でありうるが、α線、β線、γ線などであってもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The radiation may typically be X-rays, but may be α rays, β rays, γ rays, or the like.
まず、図1を用いて放射線撮像システムを説明する。図1は、放射線撮像システムの模式的ブロック図である。 First, the radiation imaging system will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic block diagram of a radiation imaging system.
放射線撮像システムは、撮像装置100、制御コンピュータ109、放射線制御装置110、放射線発生装置111、及び、表示部114を含み得る。撮像装置100は、検出器104、信号処理部105、制御部106、及び、通信部107を含み得る。検出器104は、放射線又は光を電気信号に変換する画素を複数備えた画素アレイ101と、画素アレイ101を駆動する駆動回路102と、駆動された画素アレイ101からの電気信号を画像信号として出力する読出回路103と、を含み得る。なお、検出器104の例については、図2(a)及び図2(b)を用いて後で詳細に説明する。信号処理部105は、検出器104に照射されている放射線の照射線量を算出するための算出部116を含み得る。制御コンピュータ109は、通信部108及び制御卓115を含み得る。放射線発生装置111は、放射線源112、照射野絞り機構113を含み得る。
The radiation imaging system can include an
制御コンピュータ109は、制御コンピュータ109の制御卓115を介して撮影者(不図示)から入力された撮影情報に基づいて、撮像装置100及び放射線制御装置110に制御信号を与える。放射線制御装置109は、制御コンピュータ109からの制御信号を受けて、放射線発生装置111の放射線源112から放射線を出射する動作や照射野絞り機構113の動作の制御を行う。撮像装置100の制御部106は、制御コンピュータからの制御信号を受けて、撮像装置100の各部の制御を行う。放射線制御装置110によって制御された放射線発生装置110から出射された放射線に応じて、撮像装置100の検出器104は当該放射線に応じた画像信号を出力する。出力された画像信号は、信号処理部105によってオフセット補正等の画像処理がなされた後、通信部107及び通信部108を介して制御コンピュータ109に伝送される。ここで、通信部107及び通信部108には、公知の無線通信や有線通信が適用され得る。伝送された画像信号は、制御コンピュータ109によって必要な画像処理がなされた後、表示部114に表示され得る。
The
次に、図2(a)及び図2(b)を用いて、検出器104の例を説明する。図2(a)は、検出器104を説明するための模式的等価回路図、図2(b)は検出器104の画素アレイ101が有する画素の模式的断面図である。なお、図2(a)では説明の簡便化のためにm行×n列の画素を有する検出器104を示す。しかしながら、実際の撮像装置はより多画素であり、例えば17インチの撮像装置では約2800行×約2800列の画素を有している。
Next, an example of the
画素アレイ101は、行列状に配置された複数の画素を有する。各画素は、放射線を電気信号に変換する変換素子201と、その電気信号を出力するスイッチ素子202と、を有する。本実施形態では、変換素子として、図2(b)に示すように、放射線を光に変換する波長変換体223と、光を電荷に変換する光電変換素子201’とを組み合わせた間接型の変換素子を用い得る。なお、波長変換体223は、層間絶縁層222を介して光電変換素子201’の上方に配置され得る。光電変換素子201’として、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするPIN型フォトダイオードを用いる。光電変換素子201’は、個別電極217、n型不純物半導体層218、真性半導体層219、p型不純物半導体層220、及び、対向電極221を含み得る。なお、変換素子としては、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子を用いてもよい。スイッチ素子202としては、制御端子と2つの主端子を有するトランジスタが好適に用いられ、本実施形態では薄膜トランジスタ(TFT)が用いられる。図2(b)に示すように、スイッチ素子として、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするTFTを用いる。スイッチ素子202は、制御端子となるゲート電極211、ゲート絶縁層212、真性半導体層213、n型不純物半導体層214、及び、2つの主端子となるソース又はドレイン電極215、を含み得る。変換素子201の一方の電極である個別電極217は、層間絶縁層216のスルーホールを介してスイッチ素子202の2つの主端子の一方に電気的に接続され得る。変換素子201の他方の電極は共通のバイアス配線Bsを介してバイアス電源116と電気的に接続される。複数のスイッチ素子202の2つの主端子の他方は、複数の信号配線Sig1〜Signを介して読出回路103と電気的に接続され得る。
The
ここで、本実施形態の画素アレイ101の複数の画素は、放射線に応じた画像信号となるための信号を出力する撮像画素P1と、画素アレイ101に照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する線量画素P2と、を含む。なお、線量画素P2が出力する信号は、画像信号となるための信号としても用いられ得る。複数の撮像画素P1のスイッチ素子202の制御端子は、複数の撮像用駆動配線G1〜Gmを介して、駆動回路102に含まれる撮像用の駆動回路102aと電気的に接続され得る。撮像用の駆動回路102aは、撮像画素P1を駆動するためのものである。一方、複数の線量画素P2のスイッチ素子202の制御端子は、複数の検知用駆動配線G1’〜Gm’を介して、駆動回路102に含まれる線量用の駆動回路102bと電気的に接続され得る。線量用の駆動回路102aは、線量画素P1を駆動するためのものである。ここで、撮像用の駆動回路102aと検知用駆動回路102bは、それぞれに入力され得る制御信号により、それぞれ独立にあるいは同期して動作が可能である。
Here, the plurality of pixels of the
読出回路103は、画素アレイ101から並列に出力された電気信号を読み出すためのものであり、画素アレイ101から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路203を信号配線毎に対応して設けている。また、各増幅回路203は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器207と、積分増幅器207からの電気信号を増幅する可変増幅器204と、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路205と、バッファアンプ206とを含む。積分増幅器207は、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチと、を有する。積分増幅器207は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。演算増幅器105の反転入力端子には出力された電気信号が入力され、正転入力端子には基準電源107bから基準電圧Vrefが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。また、積分容量が演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路205は、各増幅回路に対応して設けられ、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成される。また読出回路103は、各増幅回路203から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力するマルチプレクサ208と、画像信号をインピーダンス変換して出力するバッファ増幅器209と、を有する。バッファ増幅器209から出力されたアナログ画像信号Voutは、A/D変換器210によってデジタル画像信号ADOUTに変換され、図1に示す信号処理部105へ出力される。なお、非図示の電源部は、増幅回路203の基準電源107b、バイアス電源116を含む。基準電源107bは、各演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Vrefを供給する。バイアス電源116は、バイアス配線Bsを介して各変換素子の他方の電極に共通にバイアス電圧Vsを供給し、それにより変換素子が放射線を電荷に変換し得る。
The
撮像用の駆動回路102aは、図1に示す制御部106から入力された制御信号(D−CLK、OE、DIO)に応じて、スイッチ素子202を導通状態にする導通電圧と非道通状態とする非導通電圧を有する駆動信号を、各駆動配線G1〜Gmに出力する。また、検知用駆動回路102bは、制御部106から入力された制御信号(D−CLK’、OE’、DIO’)に応じて、導通電圧と非導通電圧を有する駆動信号を、各駆動配線G1’〜Gm ’に出力する。これにより、駆動回路102は検出部101を駆動する。ここで、制御信号D−CLK及びD−CLK’は駆動回路として用いられる各シフトレジスタのシフトクロックである。制御信号DIO及びDIO’は、各シフトレジスタが転送するパルス、OE及びOE’は各シフトレジスタの出力端を制御する信号である。以上により、駆動の所要時間と走査方向を設定する。また、制御部106は、読出回路103に制御信号RC、制御信号SH、及び制御信号CLKを与えることによって、読出回路103の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号RCは積分増幅器のリセットスイッチの動作を、制御信号SHはサンプルホールド回路205の動作を、制御信号CLKはマルチプレクサ208の動作、制御信号ADCLKはA/D変換器210の動作を制御するものである。なお、本発明の出力部は、本実施形態では、複数の線量画素P2、複数の検知用駆動配線G1’〜Gm’、検知用駆動回路102b、読出回路103を含み、画素アレイ101に照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力するものである。
The
次に、図3を用いて、本実施形態における自動露光制御(Automatic Exposure Control(AEC))動作を説明する。図3は、検出器104の動作を説明するためのタイミングチャートである。ここで、図3は例としてm=3、n=3の3×3行列の画素アレイ101に対するものであり、Vg1〜Vg3は撮像用駆動配線G1〜G3に供給される駆動信号、Vg1’〜Vg3 ’は検知用駆動配線G1’〜G3 ’に供給される駆動信号である。
Next, an automatic exposure control (Automatic Exposure Control (AEC)) operation in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the
時刻t11でバイアス電圧Vsが変換素子201に供給されると、検出器104はアイドリング動作を開始する。このアイドリング動作は、各画素のスイッチ素子202を行単位で順次に導通状態とする初期化動作を繰り返し行うことにより、変換素子201に発生し得る暗電流を低減するための動作である。制御部106は、アイドリング動作において、放射線の曝射開始を知らせる信号(曝射信号)を検知する時刻t12までの期間(t11〜t12)、初期化動作を繰り返し行うよう駆動回路102を制御する。なお、この期間において、制御部106は、画像信号を出力する必要がない場合には、読出回路103の発熱及び電力消費を抑えるように読出回路103に制御してもよい。その際、積分増幅器207のリセットスイッチを導通状態にして、積分増幅器207の入力オフセット電流によって出力がドリフトするのを抑えることが好ましい。
When the bias voltage Vs is supplied to the
時刻t12で曝射信号が検知されると、撮像用の駆動回路102aによる導通電圧の供給が停止され、複数の撮像画素P1のスイッチ素子202が非導通状態に維持される。この動作を蓄積動作と称する。蓄積動作を行っている期間(蓄積期間)に放射線が検出器104に照射されると、照射された放射線に応じた電気信号が撮像画素P1に蓄積され得る。一方、検知用駆動回路102bは、導通電圧を行単位で順次に供給することによって、線量画素P2の信号を順次出力させる。この際、制御部106は、読出回路103が入力された信号に基づく、放射線の照射線量を算出するために得られた信号を出力できるよう、読出回路103を制御する。なお、本実施形態では、時刻t12〜t13の間に、線量画素P2のオフセット成分に応じた信号を得るためのオフセット読出動作が行われている。このオフセット読出動作で出力された信号は、線量画素P2から出力される信号のオフセット補正に用いられ得る。そして、時刻t13〜t14の間に、検知用駆動回路102bが線量画素P2のスイッチ素子202を行単位で順次に導通電圧を供給することにより、線量画素P2の信号を行単位で順次に読み出す検知信号読出動作が行われる。線量画素P2から出力された信号は、読出回路103を介して出力され、放射線の照射線量を算出するために得られた信号となり得る。算出部116は、この信号を例えば積分することで、検出器104に照射されている放射線の照射線量の算出を行い得る。信号処理部105は、算出部116によって算出された照射線量に基づいて、適正な照射線量となったか否かの判定を行う。適正な照射線量となったと判定されるまで検知信号読出動作及び算出を繰り返し行うように、制御部106は検出器104及び信号処理部105を制御する。信号処理部105によって適正な照射線量となったと判定された場合には、制御部106は、制御コンピュータ109を介して放射線制御装置110に、放射線発生装置111による放射線の出射を停止するための制御をするための制御信号を出力し得る。なお、上記判定については、後で詳細に説明する。この検知信号読出動作、算出、及び、判定を、AEC動作と称する。なお、本例では、算出部116は信号処理部105に含まれ得る。また、上記の判定は算出部116が行ってもよい。
When the exposure signal is detected at time t12, the supply of the conduction voltage by the
AEC動作の後、時刻t14〜t15の間に、既知の手法により、複数の撮像画素P1から、蓄積動作の間に照射された放射線に応じた画像信号となる信号が出力され、読出回路103を介して画像信号が検出器104から出力され得る。
After the AEC operation, between time t14 and t15, a signal that becomes an image signal corresponding to the radiation irradiated during the accumulation operation is output from the plurality of imaging pixels P1 by a known method. An image signal may be output from the
ここで、図4(a)及び図4(b)を用いて、本発明に想到した原理を説明する。図4(a)は放射線発生装置111から出射された放射線の出力の時間に対する変動を示す時間変動特性、図4(b)は線量画素P2から出力される信号の時間変動特性である。なお、本明細書において、出力の時間に対する変動を波形と称する。なお、この出力は、1つの線量画素P2の出力であっても、複数の線量画素P2の出力の平均であってもより。
Here, with reference to FIG. 4A and FIG. 4B, the principle of the present invention will be described. FIG. 4A shows a time fluctuation characteristic indicating the fluctuation of the output of the radiation emitted from the
放射線発生装置111から出射される放射線は、理想的には、出射が開始されると瞬時に立ち上がり、出射の終了に応じて瞬時に立ち下がる、所謂、矩形波の波形で出射されることが望ましい。しかしながら、実際には、図4(a)に示すように、様々な要因によって立ち上がり及び立下りが瞬時になされるわけではなく、立ち上がり及び立下りの際に所望の出力に到達するまでにある程度の時間を要して遅延する場合が多い。また、このような遅延は、放射線発生装置毎に異なる場合がある。図4(a)に示すように、ある放射線発生装置から出射された放射線aの立ち上がりの遅延時間Taと、別の放射線発生装置から出射された放射線bの立ち上がりの遅延時間Tbと、が異なることが起こり得る。このことは、立下りの遅延時間Ta’及びTa’でも同様である。このような遅延が生じた場合、例えば立ち上がりの遅延TaについてはAEC動作中に算出部116にて算出され得る。しかしながら、立下りについては、AEC動作において算出部116が得られた信号のみに基づいて照射線量を算出してしまうと、立下りの遅延時間Ta’中に検出部104に照射された放射線分が誤差となってしまう。
The radiation emitted from the
そこで、本願発明者は、誠意検討の結果、放射線の波形の立ち上がりと立下りに相関があることを見出した。すなわち、放射線の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて、放射線の波形を示すデータの立下り波形を算出し、算出された立下り波形に基づいて誤差に相当する値を算出し、算出された値を用いてより適正な照射線量を算出できることを見出した。このような算出を算出部116が行うことにより、立下りの遅延時間に起因する誤差が抑制されたより適切な照射線量を算出することが可能となる。
Therefore, the inventor of the present application found that there is a correlation between the rising and falling of the waveform of the radiation as a result of the sincerity examination. That is, the falling waveform of the data indicating the radiation waveform is calculated based on the rising waveform of the data indicating the radiation waveform, the value corresponding to the error is calculated based on the calculated falling waveform, and the calculated It was found that the value could be used to calculate more appropriate radiation dose. When the
また、例えば変換素子として間接型の変換素子を用いる場合、波長変換体の変換特性を考慮することが望ましい。図4(b)に示すように、同じ放射線を照射した場合であっても、波長変換体の種類によって発光開始や残光特性といった時間変動特性が異なり得る。図4(b)では、波長変換体の代表例として、タリウム活性化ヨウ化セシウム(CsI:Tl)と酸硫化ガドリニウム(GOS)の時間変動特性が示されている。ここで、CsI:Tlの立ち上がり(発光開始)の遅延時間をTc、CsI:Tlの立下り(残光)の遅延時間をTc’、GOSの立ち上がり(発光開始)の遅延時間をTg、GOSの立下り(残光)の遅延時間をTg’としている。このような遅延が生じた場合にも、例えば立ち上がりの遅延TcについてはAEC動作中に算出部116にて算出され得る。しかしながら、立下りについては、AEC動作において算出部116が得られた信号のみに基づいて照射線量を算出してしまうと、立下りの遅延時間Tc’中に検出部104に照射された残光分が誤差となってしまう。そこで、本願発明者は、誠意検討の結果、波長変換体の発光波形の立ち上がりと立下りに相関があることを見出した。すなわち、間接型の放射線撮像装置においては、画素からの出力の立ち上がり波形には、放射線の立ち上がりの遅延と波長変換体の発光の遅延とが含まれていることを見出した。ただし、このことは間接型の変換素子に限定されることではなく、例えば直接型の変換素子であっても、変換素子の変換特性によっては起こり得る。すなわち、変換素子の変換特性の立ち上がりと立下りに相関があることを見出した。
For example, when using an indirect type conversion element as the conversion element, it is desirable to consider the conversion characteristics of the wavelength converter. As shown in FIG. 4B, even when the same radiation is irradiated, time variation characteristics such as emission start and afterglow characteristics may differ depending on the type of wavelength converter. In FIG. 4 (b), as a representative example of the wavelength converter, time-varying characteristics of thallium activated cesium iodide (CsI: Tl) and gadolinium oxysulfide (GOS) are shown. Here, the delay time of the rise (start of light emission) of CsI: Tl is Tc, the delay time of the fall (afterglow) of CsI: Tl is Tc ′, the delay time of the rise (start of light emission) of GOS is Tg, The delay time of falling (afterglow) is set to Tg '. Even when such a delay occurs, for example, the rising delay Tc can be calculated by the
そこで、本願発明者は、出力部から出力された信号の立ち上がり波形を示すデータ基づいて、出力部から出力された信号の波形を示すデータの立下り波形に起因する誤差を算出し、算出された誤差を用いてより適正な照射線量を算出できることを見出した。このような算出を算出部116が行うことにより、照射線量の誤差が抑制されたより適切な照射線量を算出することが可能となる。特に間接型の変換素子を用いた放射線撮像装置であっては、放射線の立下りの遅延時間に波長変換体の立下りの遅延時間を加味した、照射線量の誤差が抑制されたより適切な照射線量を算出することが可能となる。このように算出された照射線量を、例えば被検体の被曝線量管理のためのデータとして用いてもよい。また、このように算出された照射線量をAECに用いる場合には、制御部106から出力される放射線発生装置111による放射線の出射の停止を要求するための制御信号の出力タイミングが調整される、すなわち、制御部106は、算出された誤差に基づいて放射線発生装置111による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御する。
Therefore, the inventor of the present application calculated an error caused by the falling waveform of the data indicating the waveform of the signal output from the output unit based on the data indicating the rising waveform of the signal output from the output unit, and was calculated It has been found that the error can be used to calculate a more appropriate radiation dose. When the
次に、図5(a)及び図5(b)を用いて、算出部116による算出方法を説明する。図5(a)は、算出部116による算出方法を説明するための線量画素P2から出力される信号の時間変動特性、図5(b)は線量画素P2から出力される信号の積算値の時間変動特性である。
Next, the calculation method by the
画素アレイ101に照射される放射線の波形は、理想的には矩形波y(t)であり、その積算値Y(t)は時間に比例して増加する。理想的な矩形波である場合、算出部116は、線量画素P2から出力される信号を積算した積算値を算出し、適正な線量の指標である閾値Bと積算値とを比較する。そして、積算値が閾値Bに到達した場合、算出部116は、画素アレイ101に照射される放射線が適正な線量に到達したと判断する。その判断に基づいて、制御部106は放射線制御装置110へ曝射停止信号を送信し、放射線発生装置111によって放射線発生装置112による放射線の出射を停止させる。時刻t0で出射された放射線が理想的な矩形波である場合、時刻t2で算出部116が算出した積算値は画素アレイ101に照射された線量と等しくなる。しかしながら、実際には、図5(a)に示すように、画素アレイ101に照射される放射線の波形は、出力部から出力された信号の波形x(t)で示すように遅延している。画素アレイ101に照射される放射線の波形は、遅延によって時刻t0から時刻t1の間の時間T1に立ち上がり、時刻t3から時刻t4の間の時間T2に立ち下がる。すなわち、図5(b)に示すように、積算値が閾値Bを超えたと判断される時刻t3で、放射線発生装置112に放射線の出射停止が指示されても、時刻t3から時刻t4の間に立ち下がる成分が画素アレイ101に照射される。そのため、閾値Bよりも多く照射されてしまう。
The waveform of radiation applied to the
ここで、時間T2に曝射され得る放射線の積算値である誤差S2とすると、S2は、出力部から出力された信号の立ち上がり時間t0〜t1の波形から求めることができる。これは、出力部から出力された信号の立ち上がり波形と立下り波形は相似の関係にあるためである。そこで、立ち上がり波形の理想の矩形波からの差分から立下り波形に起因する誤差を取得できる。算出部116は、時刻t1で放射線の立ち上がりが完了したと判定したら、立ち上がり時間T1、出力部から出力された信号の最大値A、時間tの出力部から出力された信号の波形x(t)から、理想的な矩形波の波形と実際の出力部から出力された信号の立ち上がり波形の積算値の差分S1を演算する。
Here, assuming an error S2 that is an integrated value of radiation that can be exposed at time T2, S2 can be obtained from the waveform of rise time t0 to t1 of the signal output from the output unit. This is because the rising waveform and falling waveform of the signal output from the output unit have a similar relationship. Therefore, an error caused by the falling waveform can be acquired from the difference of the rising waveform from the ideal rectangular wave. When the
すなわち、時間T2に曝射され得る放射線の積算値である誤差S2は立ち上がり波形の積算値の差分S1と相似であるためS1≒S2とみなして、時間T2に曝射された放射線の積算値S2を立ち上がり波形に基づいて算出することができる。なお、立ち上がり波形と立下り波形との相関をより正確にするために、予め波形を取得しておいて、取得された波形から立ち上がりと立下りの相違の情報として係数Kを取得し、以下の式(2)で求めてもよい。ここで、S1=S2の場合には、係数K=1である。
That is, since the error S2 that is the integrated value of radiation that can be exposed at time T2 is similar to the difference S1 of the integrated value of the rising waveform, it is considered that S1≈S2, and the integrated value S2 of radiation that is exposed at time T2 Can be calculated based on the rising waveform. In order to make the correlation between the rising waveform and the falling waveform more accurate, the waveform is obtained in advance, and the coefficient K is obtained from the obtained waveform as the information on the difference between the rising and the falling, and You may obtain | require by Formula (2). Here, when S1 = S2, the coefficient K = 1.
次に、図6、図7(a)及び図7(b)を用いて、算出部116が放射線の照射量を算出する方法を説明する。ここで、図6は処理を説明するためのフローチャートであり、図7(a)及び図7(b)は算出部116による照射線量を算出する方法を説明するための線量画素P2から出力される信号及びその信号の積算値の時間変動特性である。
Next, a method of calculating the radiation dose of the
図6に示すように、まず、ステップS601において、制御部106が制御コンピュータ109から曝射要求の制御信号を受けると、算出部116は出力部からの信号のモニタを開始する(ステップS602)。そして、算出部116は、式(1)を用いて、時間T1における出力部からの信号から理想波形と実際の立ち上がり波形の積算値の差分(誤差)S1を算出する(ステップS603)。そして、算出部116は、算出されたS1から、式(2)を用いて時間T2に曝射され得る放射線の積算値S2を算出し(ステップS604)、算出されたS2をモニタする(S605)。
As shown in FIG. 6, first, when the
ここで、図7(a)及び図7(b)を用いて、ステップS604において行われる照射線量を算出する方法を説明する。図7(a)に示す方法では、算出されたS2に基づいて閾値Bを補正後閾値B’に変更することで、算出されたS2分が考慮された照射線量が算出部116によって算出される。一方、図7(b)に示す方法では、出力部からの信号の積算値に算出されたS2分を加算して積算値Z(t)に補正する方法である。なお、ここでは出力部からの信号の積算値に対しての処理を行ったが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば信号の強度差やヒストグラムを用いてもよい。
Here, a method of calculating the irradiation dose performed in step S604 will be described using FIGS. 7 (a) and 7 (b). In the method shown in FIG. 7A, the
このように算出部116によって算出された照射線量が閾値B又は補正後閾値B’を超えたか否かの判定を算出部116が行い(ステップ606)、超えていない(NO)と判定された場合には、モニタが継続される。一方、超えた(YES)と判定された場合には、制御部106は、制御コンピュータ109を介して放射線制御装置110に、放射線発生装置111による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力する(ステップ607)。その後、算出部116による算出を終了し、モニタを終了する(S608)。
When the
なお、実施形態では、信号処理部105に算出部116が含まれる、すなわち、撮像装置100に算出部116が含まれる例を示したが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、算出部116が制御コンピュータ109に含まれていてもよい。そのような場合には、本発明の放射線撮像装置は、撮像装置100と制御コンピュータ109とを含むものが相当し得る。一方、実施形態のように撮像装置100に算出部116が含まれる場合では、本発明の放射線撮像装置は、撮像装置100が相当し得る。また、算出部116に含まれるコンピュータがプログラムを実行することによって実現することもできる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムは、本発明の範疇に含まれる。また、本発明の実施形態から容易に想像可能な組み合わせによる発明も本発明の範疇に含まれる。
In the embodiment, the
100 撮像装置
101 画素アレイ
106 制御部
116 算出部
100
Claims (12)
前記画素アレイに照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部と、
前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて前記データの立下り波形に起因する誤差を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記誤差に基づいて前記放射線発生装置による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御する制御部と、
を備える放射線撮像装置。 A pixel array including a plurality of pixels for outputting an image signal according to the radiation emitted from the radiation generator;
An output unit for outputting a signal for calculating an irradiation dose of radiation applied to the pixel array;
A calculation unit that calculates an error caused by the falling waveform of the data based on the rising waveform of the data indicating the waveform of the signal output from the output unit;
A control unit that controls a timing of outputting a control signal for requesting stop of radiation emission by the radiation generation apparatus based on the error calculated by the calculation unit;
A radiation imaging apparatus comprising:
を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線撮像装置。 The calculating unit determines that the waveform of the signal from the output unit at time T1 between time t0 and time t1 is x (t), the maximum value of the signal from the output unit is A, and the waveform of an ideal rectangular wave Assuming that the difference between the integrated values of the rising waveforms of the signal output from the actual output unit is S1 and the coefficient is K, the error S2 is
The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein:
前記出力部は、前記線量画素、前記線量用の駆動回路、及び、前記読出回路を含むことを特徴とする請求項7に記載の放射線撮像装置。 It further includes a drive circuit for imaging for driving the imaging pixel, a drive circuit for dose for driving the dose pixel, and a readout circuit for reading out an electrical signal output in parallel from the pixel array. ,
The radiation imaging apparatus according to claim 7, wherein the output unit includes the dose pixel, a drive circuit for the dose , and the readout circuit.
前記放射線撮像装置に放射線を出射する前記放射線発生装置と、
を含む放射線撮像システム。 The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The radiation generator for emitting radiation to the radiation imaging device;
Radiation imaging system.
前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて算出された前記データの立下り波形に起因する誤差を用いて、前記放射線発生装置による放射線の出射の停止を要求するための制御信号を出力するタイミングを制御することを特徴とする方法。 A radiation imaging apparatus including an output unit for outputting a signal for calculating an irradiation dose of radiation irradiated to a pixel array including a plurality of pixels for outputting an image signal according to radiation emitted from the radiation generation apparatus A method for controlling stop of radiation emission by the radiation generator,
In order to request stop of radiation emission by the radiation generating apparatus using an error caused by the falling waveform of the data calculated based on the rising waveform of the data indicating the waveform of the signal output from the output unit The method of controlling the timing which outputs the control signal of this.
前記画素アレイに照射されている放射線の照射線量を算出するための信号を出力する出力部と、
前記出力部から出力された信号に基づいて前記照射線量を算出する算出部と、
を備える放射線撮像装置であって、
前記算出部は、前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて前記データの立下り波形に起因する誤差を算出し、算出された前記誤差に基づいて前記照射線量を算出することを特徴とする放射線撮像装置。 A pixel array including a plurality of pixels for outputting an image signal according to the radiation emitted from the radiation generator;
An output unit for outputting a signal for calculating an irradiation dose of radiation applied to the pixel array;
A calculation unit that calculates the irradiation dose based on a signal output from the output unit;
A radiation imaging apparatus comprising
The calculation unit calculates an error caused by the falling waveform of the data based on a rising waveform of data indicating a waveform of the signal output from the output unit, and the irradiation dose is calculated based on the calculated error. A radiation imaging apparatus characterized by calculating.
前記出力部から出力された信号の波形を示すデータの立ち上がり波形に基づいて算出された値を用いて、前記照射線量を算出することを特徴とする方法。 A radiation imaging apparatus including an output unit for outputting a signal for calculating an irradiation dose of radiation irradiated to a pixel array including a plurality of pixels for outputting an image signal according to radiation emitted from the radiation generation apparatus A method of calculating the radiation dose of
And calculating the irradiation dose using a value calculated based on a rising waveform of data indicating a waveform of a signal output from the output unit.
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