JP6749723B2 - 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の制御方法 - Google Patents

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の制御方法に関する。

放射線を電荷に変換する変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチ素子とを組み合わせた画素がアレイ状に配された平面型の検出器（ＦＰＤ）を含む放射線撮像装置が、広く利用されている。こうした放射線撮像装置において、自動露出制御（ＡＥＣ）機能が知られている。ＡＥＣ機能は、放射線の照射中、放射線撮像装置に入射する線量の検出を行う。特許文献１には、ＦＰＤとは別体のＡＥＣ用センサが配された放射線撮像装置に対して、ＦＰＤの画素が配された画素アレイ内に線量を検出するための検出素子を配することが示されている。画素アレイ内に配された検出素子のうち、別体のＡＥＣ用センサで線量を検出する領域に応じた位置に配された検出素子を技師などのユーザが予め選択することによって、別体のＡＥＣ用センサを用いた場合と同様の条件でＡＥＣ機能を使用することが可能となる。特許文献２には、放射線の照射中に、複数の検出素子からそれぞれ出力される信号に基づいて、ＡＥＣに用いる検出素子を自動で決定することが示されている。特許文献３には、撮影条件に応じて、ユーザが予め選択した位置の検出素子を用いるモードと、放射線の照射中に複数の検出素子からそれぞれ出力される信号に基づいてＡＥＣに用いる検出素子を自動で決定するモードとを切り替えることが示されている。

特開２０１３−５２１４８号公報 特開２０１３−２３３４２０号公報 特開２０１３−１９８５４８号公報

特許文献１の放射線撮像装置では、ＦＰＤ内部にＡＥＣ機能を搭載することによって、別体のＡＥＣ用センサを用いた場合と比較して可搬性が向上し、撮影する際の体位などの自由度を増すことができる。しかしながら、別体のＡＥＣ用センサと同様の配置の検出素子と、被写体の関心領域とが一致するように、両者のポジショニングを行う必要がある。被写体が体の自由がきかない患者の場合、ポジショニングはユーザや患者に大きな負担をかける可能性がある。一方、特許文献２の放射線撮像装置では、複数の検出素子からＡＥＣを行うための検出素子が選択されるため、ポジショニングの負担は軽減される。しかしながら、自動で検出素子が選択されるため、ユーザが意図しない検出素子が選択される可能性がある。特許文献３の放射線撮像装置においても、ポジショニングの負担や、意図しない検出素子が選択される可能性がある。

本発明は、放射線を検出するための複数の検出素子から、用いる検出素子を選択するのに有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、放射線画像を取得するために２次元に複数の画素が配された撮像領域に、照射される放射線を検出し、放射線の照射の開始、放射線の照射の終了、及び、放射線の線量のうち少なくとも１つを含む放射線の照射に関する情報を取得するための複数の検出素子が配された放射線撮像装置であって、前記放射線撮像装置の前記撮像領域の周辺部又は側面に配され、撮像領域における位置を示す２次元の座標情報をユーザに入力させる入力部と、ユーザによって指定された２つ以上の位置情報として入力部を用いて入力された前記座標情報に基づいて、複数の検出素子のうち用いる検出素子を選択する選択部と、を備えることを特徴とする。

上記手段によって、放射線を検出するための複数の検出素子から、用いる検出素子を選択するのに有利な技術が提供される。

本発明に係る放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を示すブロック図。 図１の放射線撮像装置の検出器の等価回路図。 図１の放射線撮像装置の画素の断面構成例を示す図。 図１の放射線撮像システムの駆動方法を示すフロー図。 図１の放射線撮像システムの駆動方法を示すタイミング図。 図１の放射線撮像装置の線量検出領域の選択方法を説明する図。 図１の放射線撮像システムの駆動方法を示すフロー図。 図１の放射線撮像装置の線量検出領域の選択方法を説明する図。 図１の放射線撮像装置の線量検出領域の選択方法を説明する図。

以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。

第１の実施形態
図１〜６を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置１０１を用いた放射線撮像システム１００の構成例を示すブロック図である。本実施形態において、放射線撮像システム１００は、放射線源である放射線発生装置１１０、放射線制御装置１０９、制御用コンピュータ１０８及び放射線撮像装置１０１を含む。

放射線発生装置１１０は、放射線制御装置１０９から入力する信号に従って放射線を放射線撮像装置１０１に曝射する。制御用コンピュータ１０８は、放射線撮像装置の画素から出力される信号を用いて放射線画像の取得を行う。また、制御用コンピュータ１０８は、放射線撮像装置１０１及び放射線制御装置１０９に信号を供給し、放射線撮像システム１００全体の制御を行う。放射線撮像装置１０１は、検出器１０２、制御部１０５、選択部１０６を含む。

検出器１０２は撮像領域１０３を含み、撮像領域１０３には、放射線画像を取得するために、放射線を電気信号に変換する変換素子を含む画素がＸ列×Ｙ行のアレイ状に配置される。それぞれの画素は、放射線画像を生成するための画像信号を出力する。また、撮像領域１０３には、放射線を検出するための複数の検出素子が配される。検出素子は、例えば、放射線の照射の開始、放射線の照射の終了、放射線の照射強度、入射する放射線の線量など、放射線の照射に関する情報を取得しうる。放射線の照射に関する情報は、放射線画像を取得するための画素からの出力とは別の情報でありうる。検出素子は、画素２１６を用いてもよいし、画素２１６とは別に配されてもよい。

選択部１０６は、複数の検出素子のうち放射線の照射に関する情報を取得するための検出素子を選択する。例えば、選択部１０６は、自動露出制御（ＡＥＣ）を行う際に、被写体の関心領域の位置や部位、大きさなどに応じて、複数の検出素子のうち放射線の照射中に入射する線量を取得するために用いる検出素子を含む採光野１０４を選択する。採光野１０４に含まれる検出素子は、１つであってもよいし複数であってもよい。選択部１０６による採光野１０４の選択方法は後述する。

制御部１０５は、制御用コンピュータ１０８から供給される信号に応じて、放射線の照射や入射線量の情報に基づいて検出器１０２を駆動させる駆動制御部を含む。また、制御部１０５は、入射する線量を検出するために検出素子から出力される信号を処理する照射制御部１０７を含む。照射制御部１０７は、検出器１０２に配された検出素子から出力される電荷情報を、入射した放射線の線量の累計値を示す線量情報に変換する。また、照射制御部１０７は、ＡＥＣのために、検出素子の電荷情報から変換された線量情報が設定された閾値に達した場合、放射線制御装置１０９に曝射停止を命令する信号を供給する。放射線制御装置１０９は、照射制御部１０７から供給される曝射停止を命令する信号に従って、放射線発生装置１１０からの放射線の照射を停止させる。また、照射制御部１０７は、放射線強度の時間変動を含む露光情報を出力しうる。照射制御部１０７は、電荷情報を線量情報に変換する演算を行うために、ＦＰＧＡやＤＳＰ、プロセッサなどのデジタル信号処理回路によって構成されてもよい。また、照射制御部１０７は、サンプルホールド回路やオペアンプ等のアナログ回路によって構成されてもよい。また、照射制御部１０７は、デジタル信号処理回路とアナログ回路との組み合わせによって構成されてもよい。

本実施形態において、照射制御部１０７を放射線撮像装置１０１の制御部１０５に含めたが、照射制御部１０７は、制御用コンピュータ１０８に搭載されていてもよい。また例えば、制御用コンピュータ１０８が、放射線撮像装置１０１に含まれていてもよい。また例えば、図１の構成において、制御部１０５及び選択部１０６は、それぞれ独立して示されているが、一体の構成であってもよいし、機能に応じて、更に個々の部分に分かれていてもよい。

図１の検出器１０２の等価回路図を図２に示す。図２では説明の簡便化のために、撮像領域１０３に３行×３列の画素２１６を有する検出器を示すが、実際の放射線撮像装置はより多画素でありうる。例えば１７インチの放射線撮像装置では、約２８００行×約２８００列の画素を有しうる。

画素２１６は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子２０２（Ｓ１１〜Ｓ３３）と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子２０１（Ｔ１１〜Ｔ３３）とを含む。変換素子２０２として、光電変換素子と放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体とを備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が用いられる。本実施形態において、波長変換体と波長変換体によって変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを備えた間接型の変換素子が用いられる。光電変換素子として、例えばガラス基板など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ＭＩＳ型フォトダイオードを用いるが、ＰＩＮ型フォトダイオードでもよい。また、スイッチ素子２０１として、制御端子と２つの主端子とを有するトランジスタが用いられてもよく、本実施形態では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。変換素子２０２の一方の電極は、スイッチ素子２０１の２つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極は、共通のバイアス用の配線を介してバイアス電源２０３と電気的に接続される。行方向の複数のスイッチ素子２０１のうち例えばＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３は、それらの制御端子が１行目の配線に共通に電気的に接続されており、駆動回路２１４からスイッチ素子２０１の導通状態を制御する信号Ｖｇ１が配線を介して行単位で与えられる。列方向の複数のスイッチ素子２０１のうち例えばＴ１１、Ｔ２１、Ｔ３１は、変換素子２０２と接続されない側の主端子が１列目の配線Ｓｉｇ１に電気的に接続される。スイッチ素子２０１（Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１）が導通状態である間、変換素子２０２（Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１）の電荷に応じた電気信号を、配線Ｓｉｇ１を介して読出回路２１３に出力する。列方向に複数配列された配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、複数の画素から出力された電気信号を並列に読出回路２１３に伝送する。放射線を検出するための検出素子も、画素２１６と同様の構成でありうる。放射線の照射中、蓄積動作を行う画素に対して、入射した放射線によって生成された電荷を転送する必要がある。このため、例えば、検出素子は撮像領域１０３に配された画素２１６のうち、何れかの行に配された画素２１６のスイッチ素子２０１を放射線の照射中、ＯＮ動作させることによって検出素子として用いてもよい。また例えば、画素２１６とは別に検出素子を設け、検出素子のスイッチ素子２０１の制御端子は、画素２１６とは異なる配線に接続されていてもよい。また例えば、画素２１６とは別に検出素子を設け、検出素子は、スイッチ素子２０１を含まず、変換素子２０２のみの構成であってもよい。この場合、放射線の照射中、検出素子は列方向に配列された配線に、生成した電荷に応じた電気信号を常に出力する。

読出回路２１３は、撮像領域１０３から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路２０６を列方向の配線ごとに対応して設けている。それぞれの増幅回路２０６は、出力された電気信号を増幅する演算増幅器２０５と、演算増幅器２０５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２０７と、バッファ増幅器２０９とを含む。演算増幅器２０５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、積分容量、リセットスイッチを含む。演算増幅器２０５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２０５の反転入力端子には変換素子２０２から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２１１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２０７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２１３は、それぞれの増幅回路２０６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とを含む。バッファ増幅器２０９から出力されたアナログ電気信号である画像信号Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器２１０によってデジタルデータに変換される。放射線の照射中のデジタルデータは図１に示す照射制御部１０７、放射線の照射後の画像データなどのデジタルデータは図１に示す制御用コンピュータ１０８へそれぞれ出力されてもよい。

また、読出回路２１３は、増幅回路の基準電源２１１やバイアス電源２０３を供給する電源部（不図示）を含む。基準電源２１１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２０３は、バイアス用の配線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を供給する。

駆動回路２１４は、図１に示す制御部１０５の駆動制御部から供給された信号Ｄ−ＣＬＫ、ＯＥ及びＤＩＯに応じて、スイッチ素子２０１を導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと非道通状態とする非導通電圧Ｖｓｓを有する駆動信号を、各駆動配線に出力する。これによって、駆動回路２１４はスイッチ素子２０１の導通状態及び非導通状態を制御し、撮像領域１０３の画素２１６や検出素子を駆動する。信号Ｄ−ＣＬＫは駆動回路として用いられるシフトレジスタのシフトクロックであり、信号ＤＩＯはシフトレジスタが転送するパルス、信号ＯＥはシフトレジスタの出力端を制御する信号である。信号Ｄ−ＣＬＫ、ＯＥ及びＤＩＯによって、駆動の所要時間と走査方向を設定する。また、制御部１０５の駆動制御部は、読出回路２１３に信号ＲＣ、ＳＨ及びＣＬＫを供給することによって、読出回路２１３の各構成要素の動作を制御する。ここで、信号ＲＣは演算増幅器２０５のリセットスイッチの動作を、信号ＳＨはサンプルホールド回路２０７の動作を、信号ＣＬＫはマルチプレクサ２０８の動作を、それぞれ制御するものである。

図３は、撮像領域１０３を構成する画素のうち１つの画素の概略構成例を示す断面図である。撮像領域１０３に配された画素２１６には、絶縁基板であるガラス基板３１０上に、導電層３１１、絶縁層３１２、半導体層３１３、不純物半導体層３１４及び導電層３１５が順次積層される。このガラス基板３１０上に形成された導電層３１１、絶縁層３１２、半導体層３１３、不純物半導体層３１４及び導電層３１５は、画素２１６のスイッチ素子２０１及び配線３０４を構成する。スイッチ素子２０１において、導電層３１１はゲート電極に相当し、導電層３１５は、ソース・ドレイン電極に相当する。本実施形態において、基板としてガラス基板３１０を用いるが、これに限られることなく例えばプラスチックなどを基板として用いてもよい。また、金属などの導電体の表面に絶縁物を形成した基板を用いてもよい。

導電層３１５上に、層間絶縁層３１６が形成される。層間絶縁層３１６の所定領域に導電層３１５を露出させるコンタクトホールを形成して、コンタクトホールを埋め込むプラグ３１７が形成される。この層間絶縁層３１６及びプラグ３１７上に、変換素子２０２が形成される。

層間絶縁層３１６及びプラグ３１７の上に、導電層３１８、絶縁層３１９、半導体層３２０、不純物半導体層３２１及び導電層３２２が順次積層される。この層間絶縁層３１６及びプラグ３１７の上に形成された導電層３１８、絶縁層３１９、半導体層３２０、不純物半導体層３２１及び導電層３２２によって、光電変換素子に相当するＭＩＳ型センサ３０１が構成される。この場合、導電層３１８は、ＭＩＳ型センサ３０１の下部電極層に相当する。また、導電層３２２は、ＭＩＳ型センサ３０１の上部電極層に相当し、例えば、透明電極によって形成される。また、不純物半導体層３２１は、例えば、ｎ型の不純物半導体層によって形成される。

導電層３２２上に、保護層３２３、接着層３２４及び波長変換体であるシンチレータ３２５が順次積層されて形成される。このＭＩＳ型センサ３０１とシンチレータ３２５によって、図２に示す変換素子２０２が構成される。

図３に示すように、撮像領域１０３に配される画素２１６は、絶縁基板であるガラス基板３１０を基準として、スイッチ素子２０１の上方に、変換素子２０２を設けた積層構造で形成されている。即ち、本実施形態において、画素２１６のスイッチ素子２０１と変換素子２０２とは、同一の階層ではなく、他の階層に形成されている。このように、スイッチ素子２０１と変換素子２０２とを積層構造で構成することによって、変換素子２０２に対する開口率を向上させることができる。

図３に示す構成では、放射線撮影装置を想定した場合の例を示しているため、ＭＩＳ型センサ３０１の上部に、保護層３２３と接着層３２４を介してシンチレータ３２５を形成している。一般的に、ＭＩＳ型センサ３０１は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン及び有機半導体のうちの何れか１つの薄膜半導体材料を主材料として形成されている。この場合、ＭＩＳ型センサ３０１は、放射線に対する感度がほとんどない。このため、ＭＩＳ型センサ３０１の上方に、放射線を光に変換する波長変換を行う波長変換体であるシンチレータ３２５が形成される。ここで、シンチレータ３２５として、例えば、ガドリニウム系の材料やＣｓＩ（ヨウ化セシウム）などの材料が用いられる。なお、これまでの説明においては、放射線撮像装置を想定した場合の例を示しているため、光電変換素子上に波長変換体を設けた変換素子を示した。しかしながら波長変換体を除いて光電変換素子を変換素子として用いれば、入射した光を用いて撮像する撮像装置として機能しうる。

図３に示す構成の場合、被写体を透過した放射線は、シンチレータ３２５で光に変換され、ＭＩＳ型センサ３０１に入射する。そして、ＭＩＳ型センサ３０１で、シンチレータ３２５で放射線から変換された光を半導体層３２０で光電変換し、電気信号（電荷）を発生させる。ＭＩＳ型センサ３０１で発生した電気信号（電荷）は、転送用のスイッチ素子２０１によって、順次、読出回路２１３に転送されて読み出される。

本実施形態において、変換素子として、ＭＩＳ型センサ３０１及びシンチレータ３２５を用いるが、これに限定されるものではない。例えば、変換素子として、シンチレータ３２５を設けず、入射した放射線を直接、電気信号（電荷）に変換する直接変換型の変換素子を用いてもよい。この場合、直接変換型の変換素子として、アモルファスセレン、ガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅなどを主材料とするものを用いることが可能である。また、シンチレータと光電変換素子とを用いる場合、光電変換素子は、ＭＩＳ型センサ３０１に限定されるものではなく、例えば、ＰＮ型やＰＩＮ型のフォトダイオードを用いてもよい。

次いで図４、５を用いて本実施形態における放射線撮像システム１００の駆動方法について説明する。図４は放射線撮像システム１００の駆動方法を示すフロー図、図５は放射線撮像システム１００のタイミング図をそれぞれ示す。

まず、ユーザ（例えば、技師）によって、放射線発生装置１１０、放射線撮像装置１０１、制御用コンピュータ１０８などを含む放射線撮像システム１００が、使用可能な状態に準備される（Ｓ４０１）。次いで、被写体に対して放射線撮像装置１０１を配置し、被写体と放射線撮像装置１０１の撮像領域１０３とのポジショニングを行う（Ｓ４０２）。次いで、ユーザが被写体の関心領域に応じて２つ以上の位置情報を指定する工程を行う（Ｓ４０３）。選択部１０６は、ユーザが指定した２点以上の位置情報に基づいて複数の検出素子のうち放射線の照射中に入射する線量を取得するために用いる検出素子を選択する選択工程を行う。具体的には、２点以上の位置情報から指示点を決定し、決定された指示点に基づいて線量を検出するために用いる検出素子を含む採光野１０４を選択する（Ｓ４０４）。

選択工程によって選択部１０６が採光野１０４を選択した後、制御部１０５の駆動制御部は、放射線の照射が開始されるまで、撮像領域に配された画素２１６及び検出素子にリセット動作を行わせる（Ｓ４０５）。リセット動作は、ユーザによる位置情報の指定と共に開始してもよい。リセット動作は、駆動回路２１４からスイッチ素子２０１の導通状態を制御する信号Ｖｇを供給し、順次、スイッチ素子２０１にＯＮ電圧を印加することによって、変換素子２０２で発生するダーク電荷をリセットする。

放射線の照射が開始されると、制御部１０５はリセット動作を停止させ、放射線画像を取得するための撮像工程に移る。撮像工程では、制御部１０５の駆動制御部は、画素２１６のスイッチ素子２０１をＯＦＦ動作させ電荷を蓄積する蓄積動作を行わせる。また、同時にＡＥＣを行うために、制御部１０５の駆動制御部は、選択部１０６によって選択された検出素子のスイッチ素子２０１をＯＮ動作させ、検出素子から出力される電荷情報を取得する読出し動作を行う。制御部１０５の照射制御部１０７は、検出素子から出力される電荷情報を検出素子に入射した線量の累計値である線量情報に変換する（Ｓ４０７）。放射線照射開始の判定（Ｓ４０６）は、例えば、放射線発生装置１１０に対する曝射ボタンの信号から検知・判定してもよいし、また例えば、放射線の照射によって検出器１０２で発生する電流を検出する検知回路によって判定してもよい。

放射線の照射が開始されると、照射制御部１０７は、選択部１０６によって選択された採光野１０４に配された検出素子の電荷情報から変換された線量情報を生成する。照射制御部１０７は、線量情報から入射した放射線の線量の累計値が予め設定された閾値に達したか否かを判定（Ｓ４０８）し、予め定めた閾値に達していない場合、再び電荷情報の取得及び線量情報の生成を繰り返す。また、予め設定した閾値に達した場合、照射制御部１０７は、放射線制御装置１０９を介し放射線発生装置１１０に曝射停止を命令する信号を供給する。放射線発生装置１１０は、曝射停止を命令する信号に従って放射線の照射を停止する（Ｓ４０９）。撮像工程は、放射線照射の開始の判定（Ｓ４０７）から放射線の停止（Ｓ４０９）までの工程を含みうる。また、撮像工程は、次に説明する読出し動作を含んでもよい。

放射線の照射が停止された後、放射線撮像装置１０１は読出し動作を行う（Ｓ４１０）。読出し動作は、駆動回路２１４からスイッチ素子２０１の導通状態を制御する信号Ｖｇを用いて、順次、スイッチ素子２０１にＯＮ電圧を印加することによって、それぞれの画素に蓄積された電荷情報である画像信号を読出回路２１３で読み出す。読み出された画像信号は、デジタルデータに変換され画像データとして制御用コンピュータ１０８に転送される。

次に図６を用いて、複数の検出素子のうち放射線の照射中に入射する線量を取得する検出素子を選択する方法について説明する。図６は、図６（ａ１）〜（ａ６）と図６（ｂ１）〜（ｂ６）との２種類の選択方法について、それぞれ６種類（胸部、腹部、心臓、頭部、腕、子供）の撮影手技での選択方法を示している。

発明者は、検出器１０２の撮像領域１０３にＡＥＣ機能を搭載し、被写体と検出器１０２との位置を合わせ難い（ポジショニングの負担が大きい）撮影環境下での撮影において、以下の特徴を見出した。位置を合わせ難い撮影環境とは、例えば、被写体が体の自由のきかない寝たきりの患者に対する病室での回診撮影などである。

据え置き型の立位撮影時のＡＥＣ撮影は、撮像領域１０３に患者の顎などの部位を基準にして撮影する関心領域の位置を合わせる。しかし、寝たきりの患者に対しては、患者を軽く持ちあげ、撮像領域１０３を患者の下に滑り込ませる。このため、ＡＥＣのための検出素子を含む採光野１０４が撮像領域１０３内で固定されている場合、採光野１０４と患者の関心領域との位置を合わせるのは非常に困難で、また、位置精度も低くなりうる。

ポジショニング後に、患者の関心領域に対して、撮像領域１０３の中からＡＥＣに用いる検出素子を含む採光野１０４に選択できる機能がある場合、位置精度は高くなる。しかしながら、撮像領域１０３の上に患者が配置されるため、撮像領域１０３のうち関心領域に該当する位置を直接選択することができない。

一方で、ポジショニング後でも撮像領域１０３の周辺部や患者の体の配置されていない部分は、撮影時に露出しうる。このため、撮像領域１０３や検出器１０２の周辺部や患者の体の配置されていない部分に、採光野１０４を設定するための入力部を設けることが可能である。ユーザが入力部から２点以上の位置情報を入力することによって、撮像領域１０３の関心領域に該当する領域を採光野１０４として、間接的に精度よく設定することができる。

図６（ａ１）〜（ａ６）は、撮像領域１０３の側面又は周辺部に配した入力部６０３から、関心領域にある採光野１０４を設定する場合の模式図である。入力部６０３は、撮像領域１０３の外縁に沿って行方向の入力部と行方向と交差する列方向の入力部とを含みうる。例えば、入力部６０３は、行方向及び列方向に一定の間隔で並び配された複数のスイッチや、行方向及び列方向に沿った線状のタッチパネルなどの電気的な入力部でありうる。ポジショニング後、撮像領域１０３上の患者の関心領域に対して、入力部６０３のうち列方向に沿った入力部から位置情報６０１ａ、行方向に沿った入力部から位置情報６０１ｂがそれぞれユーザによって指定される。ユーザが指定した位置情報６０１ａ及び６０１ｂの組み合わせに基づいて、選択部１０６は指示点６０２を決定する。指示点６０２は、位置情報６０１ａから行方向に平行な線と、位置情報６０１ｂから列方向に平行な線との交点でありうる。入力部６０３の行方向の部分によって、列方向に平行な線を構成するための位置情報６０１ｂが入力され、入力部６０３の列方向の部分によって、行方向に平行な線を構成するための位置情報６０１ａが入力される。次いで、選択部１０６は、指示点６０２を含む領域を採光野１０４として選択する。例えば、指示点６０２に近接する検出素子を含むように採光野１０４が決定される。指示点６０２から最も近い検出素子を含むように採光野１０４が決定されてもよい。また、患者情報や関心部位に応じて、予め決められた面積や採光野１０４に含まれる検出素子の数の情報を用いて、採光野１０４が決定されてもよい。例えば、採光野１０４の幾何学的重心の座標が、指示点６０２の座標であってもよい。また、図６（ａ４）〜（ａ６）のように、被写体の配されない位置を位置情報として指定するため、採光野１０４に位置情報として指定する座標が含まれなくてもよい。

図６（ａ１）〜（ａ６）に示す例において、入力部６０３の列方向及び行方向に沿った入力部から、行方向及び列方向に平行な線を構成するための位置情報をそれぞれ１つずつ指定したが、これに限られるものではない。例えば、入力部６０３の列方向及び行方向に沿った入力部から、それぞれ２つの行方向及び列方向に平行な線を構成するための位置情報を入力してもよい。この場合、指示点６０２は、列方向に沿った入力部６０３から指定された２つの位置情報から行方向に平行な線と、行方向に沿った入力部６０３から指定された２つの位置情報から列方向に平行な線とで構成される四角形の中央でありうる。中央とは、四角形の対角線をそれぞれ４等分した点のうち四角形の頂点と対角線の交点との間の点同士を結んだ範囲であってもよい。また指示点６０２は、四角形の対角線の交点であってもよい。選択部１０６は、撮像領域１０３において、ユーザによって指定された位置情報の組み合わせ基づいて指示点を決定し、撮像領域１０３に配された複数の検出素子のうち放射線の照射中に入射する線量を取得する検出素子を選択する。

図６（ｂ１）〜（ｂ６）は、撮像領域１０３の上に平面的な入力部６０３から、関心領域にある採光野１０４を設定する場合の模式図である。入力部６０３は、例えば撮像領域１０３の上にタッチパネルを配し、撮像領域１０３上の位置を示す２次元の座標情報を位置情報として入力してもよい。また例えば、入力部６０３は、撮像領域１０３の４隅や４辺に衝撃センサを設け、ユーザが衝撃の入力強度によって位置情報となる座標を入力してもよい。図６（ｂ１）〜（ｂ６）に示す構成において、入力部６０３は、２次元の座標情報を入力する電気的な入力部でありうる。入力部６０３が、撮像領域１０３の上に配されたタッチパネルである場合、ユーザが、入力部６０３を押下した位置（座標情報）が、位置情報６０１として指定される。

ポジショニング後、撮像領域１０３上の患者の関心領域に対して２点以上の座標情報が、ユーザによって位置情報６０１として入力される。ユーザによって指定された位置情報６０１が２点の場合、２つの位置情報６０１の中央を指示点６０２としてもよい。中央とは、２つの位置情報６０１を結んだ直線を４等分したうち、内側の２つの範囲であってもよい。また、指示点６０２は、２点の位置情報６０１を結んだ直線を２等分する点であってもよい。指示点６０２を決定した後、選択部１０６は、上述の図６（ａ１）〜（ａ６）を用いて説明した方法と同様の方法で、採光野１０４を選択する。

図６（ｂ１）〜（ｂ６）に示す例において、２つの位置情報６０１を指定したが、位置情報６０１は、３つ以上であってもよい。例えば、３つの位置情報６０１を指定した場合、指示点６０２は、３つの位置情報６０１によって構成される三角形の例えば内心、外心、重心の何れかであってもよい。また例えば、４つの位置情報６０１を指定した場合、指示点６０２は、４つの位置情報６０１によって構成される四角形の例えば対角線の交点であってもよい。また、５点以上の位置情報６０１を指定した場合、５点以上の位置情報６０１によって構成される多角形の例えば幾何学的重心を指示点６０２として用いてもよい。

また、図６（ｂ１）〜（ｂ６）に示す例において、２つの位置情報６０１の点同士を結ぶ直線や３つ以上の位置情報６０１によって囲まれる領域に指示点６０２を配する形態を示したが、指示点６０２の決定は、これに限られることはない。例えば、上述の図６（ａ１）〜（ａ６）で説明した実施形態と同様に、ユーザが指定した２つの位置情報６０１の位置から、それぞれ行方向及び列方向に平行な線によって構成される交点を指示点６０２としてもよい。また、ユーザが指定した４つの位置情報のうち、２つの位置情報の点から行方向に平行な線と、２つの位置情報の点から列方向に平行な線とによって囲まれる領域から指示点６０２を決定してもよい。

上述したように、本実施形態において、ポジショニング後、撮像領域１０３又は検出器１０２の被写体の配されない領域から、撮像領域１０３の被写体の関心領域に対応した領域を採光野１０４として選択できる。これによって、さまざまな撮影手技においてＡＥＣ時の線量検出領域の設定を正確かつ容易にし、ユーザの使い勝手向上や患者など被写体のポジショニングによる負担を軽減した放射線撮像装置及び放射線撮像システムを提供することができる。

第２の実施形態
図７、８を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図７は本発明の第２の実施形態における放射線撮像システム１００の駆動方法を示すフロー図、図８は採光野１０４の選択方法を示す図である。本実施形態において、選択部１０６による採光野１０４の選択が放射線の照射中に行われる点が、上述の第１の実施形態とは異なる。放射線撮像装置１０１や放射線撮像システム１００の構成については、上述の第１の実施形態と同様であってもよい。

まず、上述の第１の実施形態と同様に、ユーザ（例えば、技師）によって、放射線発生装置１１０、放射線撮像装置１０１、制御用コンピュータ１０８などを含む放射線撮像システム１００が使用可能な状態に準備される（Ｓ７０１）。次いで、被写体に対して放射線撮像装置１０１を配置し、被写体と放射線撮像装置１０１の撮像領域１０３とのポジショニングを行う（Ｓ７０２）。

ポジショニング後、ユーザは、被写体の関心領域に応じて、放射線の照射領域内に２つ以上の位置情報６０１を指定するために放射線吸収体８０１を配置する（Ｓ７０３）。放射線吸収体８０１は、例えばＰｂ、Ｍｏ、Ｗなど、人体などの被写体よりも放射線の吸収率が高い材料で構成されうる。また、放射線吸収体８０１の大きさは、撮像領域１０３に配された複数の検出素子のうち少なくとも１つを覆う面積で形成されてもよい。また、撮像領域１０３は、放射線吸収体８０１が配置可能な構成を有しうる。例えば、撮像領域１０３の上に、ユーザが吸盤などを用いて放射線吸収体８０１を配置してもよい。

放射線吸収体８０１を配置した後、例えばユーザが制御用コンピュータ１０８を操作することによって、制御部１０５の駆動制御部は、放射線の照射が開始されるまで、撮像領域に配された画素２１６及び検出素子にリセット動作を行わせる（Ｓ７０４）。放射線照射開始の判定（Ｓ７０５）は、上述の第１の実施形態と同様の方法で行えばよい。放射線の照射が開始されると、放射線撮像システム１００は、選択工程に移る。制御部１０５の照射制御部１０７は、撮像領域１０３に配された複数の検出素子から出力される電荷情報の信号をそれぞれ読み出す（Ｓ７０６）。選択部１０６は、照射制御部１０７によって読み出された複数の検出素子から出力されたそれぞれの電荷情報から、放射線吸収体の配された座標を割り出す。放射線吸収体８０１が上に配された検出素子からの電荷情報は、他の検出素子から出力される電荷情報とは異なる特徴を有しうる。具体的には、放射線吸収体８０１は被写体よりも放射線の吸収率が高い材料で構成されるため、放射線の照射領域内の複数の検出素子から出力される電荷情報のうち最小値を示す検出素子の上に放射線吸収体８０１が配されたことが分かる。このため、特許文献２に示された検出素子を選択する方法と比較して簡易な演算で、選択部１０６は容易に放射線吸収体８０１が配された位置を検知することができる。選択部１０６は、検知した放射線吸収体の位置を、ユーザによって入力された座標情報として決定する。選択部１０６は、この座標情報を位置情報６０１として用い、上述の第１の実施形態の図６（ｂ１）〜（ｂ６）で説明した方法と同様の方法で、位置情報６０１から指示点６０２を決定する。次いで、上述の第１の実施形態と同様の方法で、選択部１０６は、決定された指示点６０２に応じて採光野１０４を選択する（Ｓ７０７）。

選択工程によって採光野１０４の選択が行われた後、放射線撮像システム１００は、放射線画像を取得するための撮像工程を行う。制御部１０５の駆動制御部は、撮像領域１０３の画素２１６に電荷を蓄積させる蓄積動作と、蓄積動作と同時にＡＥＣを行うために採光野１０４の検出素子から電荷情報を取得する読出し動作とを行わせる（Ｓ７０８）。制御部１０５の照射制御部１０７は、採光野１０４の検出素子の電荷情報を積算した線量情報を生成し、線量情報から入射した放射線の線量の累計値が予め設定された閾値に達したか否かを判定（Ｓ７０９）する。予め定めた閾値に達した場合、制御部１０５の照射制御部１０７は、放射線制御装置１０９を介し、放射線発生装置１１０に曝射停止させる（Ｓ７１０）。放射線の照射が停止された後、放射線画像を生成するために、蓄積動作によって画素２１６に蓄積された電荷情報を読み出す読出し動作を行う（Ｓ７１１）。

ここで、図７に示すように放射線の照射の開始から、放射線を照射することによって採光野１０４の決定し、次いで放射線画像を取得するための撮像工程を行う間（Ｓ７０５〜Ｓ７１０の間）、連続的に放射線の照射を行ってもよい。また、選択工程において、選択部１０６が放射線吸収体８０１の配された座標を決定するために、照射制御部１０７が複数の検出素子から電荷情報を読み出す工程（Ｓ７０６）を行った後、放射線の照射を一時的に停止してもよい。照射制御部１０７によって読み出された電荷情報を用いて、選択部１０６が、採光野１０４を選択した（Ｓ７０７）後、再度、放射線を照射し放射線画像を取得するための撮像工程を行う。選択部１０６が、読み出された電荷情報の信号から放射線吸収体８０１の位置を検知し、採光野１０４を選択するまでの間、放射線を一時的に停止することによって、被写体が放射線に曝射される時間を短くすることが可能となる。また、放射線吸収体の配された座標を決定するための放射線の照射と、放射線画像を取得するための放射線の照射とで、互いに異なる条件で放射線を照射してもよい。例えば、放射線吸収体の配された座標を決定するための放射線の照射の方が、単位時間当たりの線量が少なくなるように放射線の照射の条件を調整してもよい。また、放射線吸収体８０１の配された座標を決定する際は、検出素子だけでなく撮像領域１０３に配された画素２１６から出力される電荷情報を用いてもよい。この場合、撮像領域１０３に配されたすべての画素から出力される電荷情報を用いてもよい。

本実施形態においても、ポジショニング後、撮像領域１０３の被写体の配されない領域から、撮像領域１０３の被写体の関心領域に対応した領域を採光野１０４として選択できる。このため、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上述の第１の実施形態と比較して位置情報６０１を指定するための入力部６０３が不要となるため、放射線撮像装置１０１の検出器１０２に掛かるコストを低減できる。

第３の実施形態
図９を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態における放射線撮像システム１００の採光野１０４の選択方法を示す図である。

上述の実施形態において、ユーザの指定する位置情報６０１に基づいて決定された指示点６０２に対して、採光野１０４は、指示点６０２に近接する検出素子を用い、指示点６０２の座標を含むように選択された。しかしながら、指示点６０２と採光野１０４との位置関係は、これに限られるわけではない。図９（ａ）は、線量を検出するための検出素子が撮像領域１０３に含まれず、放射線撮像装置とは別体のＡＥＣ用のセンサが用いられる場合の被写体と線量検出領域９０４との位置関係を示している。このような、独立した一般的なＡＥＣ用センサでは、例えば左右の肺部と中央下部の腹部とに線量検出領域９０４が配置され、それぞれの位置関係は固定されている。

そこで、本実施形態において、放射線撮像装置１０１が、指示点６０２から所定の距離及び所定の方向に離れた点（位置）を記憶する記憶部１５０を含む。記憶部１５０は、制御用コンピュータ１０８に含まれていてもよい。上述の実施形態と同様の方法を用いて選択部１０６は、ユーザが指定した位置情報の組み合わせに基づいて指示点６０２を決定する。次いで選択部１０６は、この指示点６０２から、記憶部１５０に記憶された情報に従って点９０１を決定する。点９０１を決定するための情報は、１つだけでなく複数であってもよい。例えば図９（ｂ）に示すように、選択部１０６は、左右の肺と腹部との３つの点９０１を決定し、この点９０１に近接する検出素子を含む採光野１０４を選択する。これによって、従来の別体のＡＥＣ用センサと同様に複数の採光野１０４を設定できるようになる。図９（ｂ）に示す構成では、採光野１０４が、指示点６０２の座標を含まないが、指示点６０２と点９０１とが近接し、採光野１０４が、指示点６０２の座標を含んでいてもよい。本実施形態においても、撮像領域１０３の被写体の配されない領域から、ユーザが指定する２つ以上の位置情報から指示点６０２を決定することによって、上述の各実施形態と同様の効果を得ることが可能である。また、上述の各実施形態と比較して、１度に複数の採光野１０４を設定できる。

以上、本発明に係る実施形態を３形態示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。

１０１：放射線撮像装置、１０３：撮像領域、１０６：選択部、１０７：照射制御部、２１６：画素、６０１：位置情報

Claims (11)

1. 放射線画像を取得するために２次元に複数の画素が配された撮像領域に、照射される放射線を検出し、前記放射線の照射の開始、前記放射線の照射の終了、及び、前記放射線の線量のうち少なくとも１つを含む放射線の照射に関する情報を取得するための複数の検出素子が配された放射線撮像装置であって、
   前記放射線撮像装置の前記撮像領域の周辺部又は側面に配され、前記撮像領域における位置を示す２次元の座標情報をユーザに入力させる入力部と、
   ユーザによって指定された２つ以上の位置情報として前記入力部を用いて入力された前記座標情報に基づいて、前記複数の検出素子のうち用いる検出素子を選択する選択部と、
   を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記放射線撮像装置は、前記選択部によって選択された検出素子から出力される信号に基づいて放射線の照射を停止させる照射制御部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記位置情報が、互いに異なる第１の位置と第２の位置とを含み、
   前記選択部が、前記第１の位置から第１の方向に平行な線と、前記第２の位置から前記第１の方向と交差する第２の方向に平行な線と、の交点である第１の点に基づいて、前記複数の検出素子のうち用いる検出素子を選択する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。
4. 前記位置情報が、互いに異なる第１の位置、第２の位置、第３の位置及び第４の位置を含み、
   前記選択部が、前記第１の位置及び前記第２の位置から第１の方向に平行な線と、前記第３の位置及び前記第４の位置から前記第１の方向と交差する第２の方向に平行な線と、で構成される四角形の中央の第１の点に基づいて、前記複数の検出素子のうち用いる検出素子を選択する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。
5. 前記位置情報が、互いに異なる第１の位置と第２の位置とを含み、
   前記選択部が、前記第１の位置と前記第２の位置とを結ぶ直線の中央の第１の点に基づいて、前記複数の検出素子のうち用いる検出素子を選択する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。
6. 前記位置情報が、互いに異なる３つ以上の位置を含み、
   前記選択部が、前記３つ以上の位置で構成される多角形の中央の第１の点に基づいて、前記複数の検出素子のうち用いる検出素子を選択する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。
7. 前記入力部は、前記位置情報のうち前記第１の方向に平行な線を構成するための位置情報をユーザに指定させる第１の入力部と、前記位置情報のうち前記第２の方向と平行な線を構成するための位置情報をユーザに入力させる第２の入力部とを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の放射線撮像装置。
8. 前記選択部は、前記複数の検出素子のうち前記第１の点に近接する検出素子を選択することを特徴とする請求項３乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記放射線撮像装置は、前記第１の点に対して所定の距離及び所定の方向に離れた第２の点を記憶する記憶部を更に含み、
   前記選択部は、前記複数の検出素子のうち前記第２の点に近接する検出素子を選択することを特徴とする請求項３乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
    放射線を照射する放射線源と、を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
11. 放射線画像を取得するために２次元に複数の画素が配された撮像領域に、照射される放射線を検出し、前記放射線の照射の開始、前記放射線の照射の終了、及び、前記放射線の線量のうち少なくとも１つを含む放射線の照射に関する情報を取得するための複数の検出素子が配された放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記放射線撮像装置の前記撮像領域の周辺部又は側面に配された入力部を用いて、ユーザによって指定された２つ以上の位置情報としてユーザに入力させた前記撮像領域における位置を示す２次元の座標情報に基づいて、前記複数の検出素子のうち用いる検出素子を選択する選択工程を含むことを特徴とする制御方法。