JP6788547B2 - 放射線撮像装置、その制御方法、制御装置、及び、放射線撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置、その制御方法、制御装置、及び、放射線撮像システムに関する。

放射線撮像装置は、放射線源から照射され被検者を通過した放射線を検出することで、被検者の体内組織の撮像を行う。一つの態様として、放射線の照射時間は、撮影条件（撮像対象等）に基づいて設定されうる。

放射線撮像装置のなかには、放射線の照射が開始されてからの累積照射量が基準値に達したことに応じて放射線の照射終了を要求するように構成されたものもある（特許文献１）。即ち、上記放射線源による放射線の照射時間を、放射線撮像装置側で制御可能となっている。このような制御は、自動露出制御（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＥＣ））等と称される。

特開２０１３−１３８８２９号公報

特許文献１には、放射線の照射中に照射終了のタイミングを決定（予測）する際、放射線の照射開始からの時間が経過するほど、該タイミングを高い精度で決定可能となることが記載されている。しかしながら、放射線源からの放射線の照射強度は、放射線源内でのノイズ等に起因して不安定になる場合もあるし、この照射強度の放射線撮像装置での検出値が、装置側のノイズに起因して不安定になる場合もある。そのため、どの程度の時間が経過してから照射終了のタイミングを決定するか、一義的に確定させることは困難である。

本発明の目的は、ＡＥＣを行うことが可能な放射線撮像装置において、照射終了のタイミングを適切に決定するのに有利な技術を提供することにある。

本発明の一つの側面は放射線撮像装置にかかり、前記放射線撮像装置は、放射線を検出するためのセンサと、制御部とを備える放射線撮像装置であって、前記制御部は、放射線の照射開始後、前記センサからのセンサ信号に基づいて、放射線の照射強度の安定度を示す評価値を生成し、前記評価値が所定条件を満たしたことに応答して、放射線の照射強度が安定したことを示す信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、照射終了のタイミングを適切に決定することができる。

放射線撮像システムの構成の例を説明するための図である。 放射線撮像装置の構成の例を説明するための図である。 放射線撮像装置の構造の例を説明するための図である。 放射線撮像装置の構造の例を説明するための図である。 放射線撮像装置の駆動方法の例を説明するための図である。 ＡＥＣの例を説明するためのフローチャートである。 、 、 ＡＥＣのいくつかの具体例ないし変形例を説明するためのタイミングチャートである。 ＡＥＣの他の例を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図は、構造ないし構成を説明する目的で記載されたものに過ぎず、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において、同一の部材または同一の構成要素には同一の参照番号を付しており、以下、重複する内容については説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る放射線撮像システムＳＹのシステムブロック図である。放射線撮像システムＳＹは、放射線撮像装置１、コンピュータ２、入力端末３、ディスプレイ４、放射線源制御部５、及び、放射線源６を具備する。詳細については後述とするが、放射線撮像装置１は、放射線源６から照射され不図示の被検者（患者等）を通過した放射線を検出して放射線撮像を行う。放射線には、典型的にはＸ線が用いられるが、アルファ線、ベータ線等が用いられてもよい。

コンピュータ２は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）２１、メモリ２２、及び、外部インタフェース２３を備え、放射線撮像装置１から画像データを受信し、その画像データを処理し、保存し、或いは、外部の他のユニットに送信することができる。コンピュータ２は、入力端末３およびディスプレイ４に接続されており、ユーザ（医師等）は、入力端末３を用いて、撮影情報、例えば被検者の情報、検査対象の部位、それに応じた放射線の条件等を入力することができる。また、コンピュータ２は、画像データに応じた画像をディスプレイ４に表示させる。なお、コンピュータ２には、本実施形態では汎用のパーソナルコンピュータが用いられるものとするが、専用の演算装置ないし制御装置が用いられてもよい。

放射線源制御部５は、例えば、放射線の照射開始を行うためのスイッチ（不図示）に接続されており、放射線撮像装置１が撮影可能な状態の下、このスイッチがユーザにより押されたことに応答して放射線源６を駆動する。これにより、放射線源６は、放射線撮像装置１に対して放射線の照射を開始する。他の実施形態として、放射線源制御部５は、コンピュータ２からの撮影開始要求を示す信号に基づいて放射線源６を駆動してもよい。この場合、コンピュータ２は、例えば、放射線撮像装置１が撮影可能な状態の下、ユーザによる入力端末３での入力に基づいて撮影開始要求を行えばよい。なお、放射線源制御部５には、入力端末３を介して、例えば、照射強度の目標値、又は、それを実現するための管電流、管電圧等のパラメータが設定され、この設定に基づいて放射線源６は駆動される。

放射線の照射期間は、累積照射量の適正値（検査対象の部位に対応する目標値）と、放射線の照射強度とに基づいて決定され、本実施形態では、装置１側で決定される。即ち、放射線の照射開始後、放射線の照射終了要求は装置１により自動で（即ち、ユーザによる入力を伴わずに）実現される。本明細書において、このような制御を自動露出制御（ＡＥＣ）という。

上記構成は放射線撮像システムＳＹの構成の一例に過ぎず、放射線撮像システムＳＹの構成はこれに限られるものではない。また、上記各要素間の接続は、ＬＡＮケーブル等の有線で実現されてもよいし、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線で実現されてもよい。

図２は、本実施形態に係る放射線撮像装置１の構成例を示すブロック図である。放射線撮像装置１は、センサアレイ１１、撮像用の駆動部１２、撮像用の読出部１３、ＡＥＣ用の駆動部１４、ＡＥＣ用の読出部１５、制御部１６、及び、電圧供給部１７を備える。センサアレイ１１は、本実施形態では、いわゆる間接変換型の構成（放射線を光に変換し、その光を電気信号に変換する構成）をとるものとし、センサアレイ１１の上方には、放射線を光に変換するシンチレータ（不図示）が延設される。

センサアレイ１１は、本実施形態では、撮像用センサ１１１及びＡＥＣ用センサ１１２の２種類のセンサがアレイ状に（複数の行および複数の列を形成するように）配列されて成る。本実施形態では、センサアレイ１１はＭ行×Ｎ列で形成されるものとする（Ｍ及びＮはいずれも整数とする。）。

撮像用センサ１１１は、駆動部１２により駆動され、センサアレイ１１を構成する複数のセンサの大部分を占める。センサ１１１のセンサ信号は読出部１３により読み出される。また、ＡＥＣ用センサ１１２は、駆動部１４により駆動され、本実施形態では、２以上のセンサ１１２がセンサアレイ１１において点在するように配置される。センサ１１２のセンサ信号は読出部１５により読み出される。なお、詳細については後述とするが、センサ１１２は、照射中の放射線の情報（具体的には累積照射量、照射強度等）を取得するのに用いられ、センサ１１２の数量は１でもよい。

ここで、図２に示されるように、各行には、制御線Ｇ（区別のため、第１行、第２行、・・・、第Ｍ行に対応する制御線をそれぞれ「Ｇ＿１」、「Ｇ＿２」、・・・、「Ｇ＿Ｍ」とする。）が配される。各制御線Ｇは、駆動部１２からの制御信号ＶＧ（区別のため、第１行、第２行、・・・、第Ｍ行に対応する制御線をそれぞれ「ＶＧ＿１」、「ＶＧ＿２」、・・・、「ＶＧ＿Ｍ」とする。）を伝達する。また、各列には、列信号線ＬＣ（区別のため、第１列、第２列、・・・、第Ｎ列に対応する列信号線をそれぞれ「ＬＣ＿１」、「ＬＣ＿２」、・・・、「ＬＣ＿Ｎ」とする。）が配される。各列信号線ＬＣは、読出部１３に接続される。

撮像用センサ１１１は、センサアレイ１１の第１行かつ第１列の位置に例示されるように、検出素子ＥＬ１およびスイッチ素子ＥＬ２を含む。検出素子ＥＬ１は、例えばＰＩＮセンサであり、一端側でバイアス線ＶＳに接続され、他端側でスイッチ素子ＥＬ２に接続される。スイッチ素子ＥＬ２は、例えば薄膜トランジスタであり、ゲート端子（制御端子）は制御線Ｇ（第１行かつ第１列のセンサ１１１については制御線Ｇ＿１）に接続される。また、ソース端子は検出素子ＥＬ１に接続され、ドレイン端子は列信号線ＬＣ（第１行かつ第１列のセンサ１１１については列信号線ＬＣ＿１）に接続される。

駆動部１２は、例えばシフトレジスタ等を用いて構成された垂直走査回路であり、制御信号ＶＧ＿１からＶＧ＿Ｍを活性化させることで（本実施形態では、ハイレベルを与えることで）対応のセンサ１１１を駆動する。具体的には、駆動部１２は、各センサ１１１について、スイッチ素子ＥＬ２の導通状態または非導通状態を制御することで、ＰＩＮセンサである検出素子ＥＬ１での電荷の蓄積または該電荷に応じたセンサ信号の出力を行う。該出力されたセンサ信号は、対応の列信号線ＬＣを介して読出部１３により読み出される。

読出部１３は、信号処理部１３１、マルチプレクサ１３２、および、出力部１３３を含む。信号処理部１３１は、例えば信号増幅回路やサンプルホールド回路を含む。マルチプレクサ１３２は、複数のスイッチを用いて構成され、各列のセンサ信号を順に出力部１３３に転送する。出力部１３３は、例えばアナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）を含み、本実施形態では、ＡＤ変換されたセンサ信号は後述の制御部１６に出力される。

なお、本明細書では説明の容易化のため、センサ信号は、センサ１１１から出力された信号そのものの他、その信号に基づく信号、即ち、その信号に何らかの信号処理（例えば、信号増幅、ＡＤ変換等）が為されたものを指す場合がある。例えば、或るセンサ１１１から出力された後に読出部１３においてＡＤ変換されたセンサ信号は、単にセンサ信号と表現される。このことは、次に説明するセンサ１１２のセンサ信号についても同様である。

ＡＥＣ用センサ１１２は、図２では、センサアレイ１１の第２行かつ第２列の位置および第４行かつ第４列の位置に配置されているが、不図示の他の位置にも更に配置されうる。センサ１１２は、センサ１１１同様の構成を有するが、本実施形態では、制御線Ｇとは異なる他の制御線、及び、列信号線ＬＣとは異なる他の列信号線に接続される。第２行かつ第２列の位置のセンサ１１２については、スイッチ素子ＥＬ２のゲート端子は制御線Ｄ＿１に接続され、ソース端子は列信号線Ｊ＿１に接続される。また、第４行かつ第４列の位置のセンサ１１２については、スイッチ素子ＥＬ２のゲート端子は制御線Ｄ＿２に接続され、ソース端子は列信号線Ｊ＿２に接続される。

不図示の他のセンサ１１２についても同様であり、スイッチ素子ＥＬ２のゲート端子は制御線Ｄ＿ｘ（ｘ＝１、２、・・・、Ｋ（Ｋは、Ｍより小さい整数とする。））に接続され、ソース端子は列信号線Ｊ＿ｙ（ｙ＝１、２、・・・、Ｌ（Ｌは、Ｎより小さい整数とする。））に接続される。制御線Ｄ＿ｘは、駆動部１４からの制御信号ＶＤ＿ｘ（ｘ＝１、２、・・・、Ｋ）を伝達する。また、列信号線Ｊ＿ｙ（ｙ＝１、２、・・・、Ｌ）は、読出部１５に接続される。

駆動部１４は、前述の駆動部１２同様に構成され、即ち、例えばシフトレジスタ等を用いて構成された垂直走査回路であり、制御信号ＶＤ＿１からＶＤ＿Ｋを活性化させることで対応のセンサ１１２を駆動する。これによりセンサ１１２から出力されたセンサ信号は、対応の列信号線Ｊ＿ｙを介して読出部１５により読み出される。読出部１５は、前述の読出部１３同様に構成され、即ち、信号処理部１５１、マルチプレクサ１５２、および、出力部１５３を含む。信号処理部１５１、マルチプレクサ１５２、および、出力部１５３は、それぞれ、前述の信号処理部１３１、マルチプレクサ１３２、および、出力部１３３同様の機能を有する。

制御部１６は、クロック信号等の基準信号を用いて、放射線撮像装置１が備える上記各要素の同期制御を行い、装置１による放射線撮像の実現に必要な各要素の動作を制御する。また、制御部１６は、この制御を行うための演算処理、この制御で得られるデータについての演算処理等を行う演算部としても機能する。本実施形態では、制御部１６は、タイミングジェネレータ１６１、データ生成部１６２、ＡＥＣ用判定部１６３、及び、インタフェース１６４を含む。

タイミングジェネレータ１６１は、駆動部１２及び１４並びに読出部１３及び１５の同期制御を行うための基準信号を発生する。データ生成部１６２は、読出部１３から受けたセンサ１１１のセンサ信号の群に基づいて画像データを生成し、この画像データに対して付随的に所定の補正処理を行う。詳細については後述とするが、判定部１６３は、読出部１５から受けたセンサ１１２のセンサ信号に基づいて、ＡＥＣを適切に実現するための評価値を生成し、その評価値が所定条件を満たしたか否かの判定を行う。インタフェース１６４は、外部との信号通信を行うためのインタフェースであり、例えば、撮影を行うのに必要なパラメータをコンピュータ２から受信し、また、データ生成部１６２により生成された画像データをコンピュータ２に送信する。

制御部１６は、本実施形態ではＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）で構成されるものとするが、制御部１６の機能は、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）等の他の半導体ＩＣで実現されてもよいし、ＣＰＵ及びメモリで実現されてもよい。即ち、本明細書で説明される装置１内の各機能は制御部１６による制御により実現され、その制御はハードウェア及びソフトウェアの何れによっても実現可能である。

電圧供給部１７は、装置１内の各要素に対応の電源電圧を供給し、本実施形態では、センサアレイ１１のセンサ１１１及び１１２にバイアス線ＶＳを介して接地電圧を供給する。

上記構成は放射線撮像装置１の構成の一例に過ぎず、装置１の構成はこれに限られるものではない。例えば、本実施形態では検出素子ＥＬ１にＰＩＮセンサを用いる態様を例示したが、他の実施形態として、ＭＩＳセンサ等の他の光電変換素子が用いられてもよい。例えば、本実施形態では、センサアレイ１１が間接変換型の構成をとる態様を例示したが、他の実施形態として、いわゆる直接変換型の構成（放射線を直接的に電気信号に変換する構成）が採用されもよい。例えば、本実施形態では駆動部１２及び１４が個別に構成された態様を例示したが、これらは単一の要素で構成されてもよい。同様に、読出部１３及び１５は単一の要素で構成されてもよい。また、例えば、センサ１１１はセンサ１１２の機能を兼ねるように構成されてもよい。

図３は、センサアレイ１１における第１〜第２行かつ第２〜第３列の領域の上面レイアウトを示す。図２を参照しながら述べたように、第２行かつ第２列の位置にはＡＥＣ用センサ１１２が配置されており、それ以外の位置には撮像用センサ１１１が配置されている。図４（Ａ）は、図３における線Ｘ１−Ｘ２での断面構造、即ち、センサ１１２の断面構造を示す。図４（Ｂ）は、図３における線Ｙ１−Ｙ２での断面構造、即ち、センサ１１１の断面構造を示す。センサ１１１及び１１２は、ガラス等で構成された絶縁基板３１１上に、上述の各要素を形成する膜、部材ないし層（例えば、アモルファスシリコン等の半導体部材や、酸化シリコン等の絶縁膜）が配されて成る。

例えば、センサ１１２に着目すると（図３および図４（Ａ）を参照すると）、基板３１１上には、薄膜トランジスタであるスイッチ素子ＥＬ２のゲート端子と一体に形成された制御線Ｄ＿１が配されている。基板３１１上には、上記ゲート端子（制御線Ｄ＿１）を覆うように、更に絶縁膜３２１が配されている。上記ゲート端子の上には、スイッチ素子ＥＬ２のチャネルを形成する半導体部材が絶縁膜３２１を介して配され、この半導体部材の両端には、それぞれドレイン端子およびソース端子を形成する電極が配されている。

上記ドレイン端子は、列信号線Ｊ＿１と一体に形成され、言い換えると、列信号線Ｊ＿１は、上記ドレイン端子を形成するようにスイッチ素子ＥＬ２側まで延在している。一方、上記ソース端子は、その上方に保護膜３２２および層間絶縁膜３２３を介して配された検出素子ＥＬ１に、接続される。検出素子ＥＬ１は、ＰＩＮ接合を形成する半導体部材３３１、並びに、その下面側および上面側にそれぞれ配された下側電極３３２及び上側電極３３３を含み、上記ソース端子は、コンタクトホールを介して下側電極３３２と接触している。

検出素子ＥＬ１の上には、保護膜３２４及び層間絶縁膜３２５を介してバイアス線ＶＳが配されており、バイアス線ＶＳは、コンタクトホールを介して上側電極３３３と接触している。更に、層間絶縁膜３２５およびバイアス線ＶＳを覆うように保護膜３２６が配されている。

なお、以上では、センサ１１２に着目して（図３および図４（Ａ）を参照しながら）センサ構造を説明したが、センサ１１１（図３および図４（Ｂ）参照）についても同様である。

図５は、放射線撮像装置１の駆動方法の例を説明するためのタイミングチャートである。図中の横軸は時間軸を示し、縦軸には、放射線照射信号、制御信号ＶＧ＿１からＶＧ＿Ｍ、及び、制御信号ＶＤ＿１からＶＤ＿Ｋの信号レベルを示す。放射線照射信号は、ここでは放射線源制御部５による放射線源６の制御の状態を示し、例えば、ハイレベル（Ｈレベル）の場合には放射線源６が活性状態であることを示し、ローレベル（Ｌレベル）の場合には放射線源６が非活性状態であることを示す。即ち、放射線照射信号がＨレベルの間、放射線が照射中であることを示す。

本実施形態において、放射線の照射開始前の期間Ｔ１（例えば、数［ｓｅｃ］〜数十［ｍｉｎ］程度）では、撮像用センサ１１１のノイズ成分の除去を行いながら、ＡＥＣ用センサ１１２からのセンサ信号に基づいて放射線の照射開始を検出する。次に、照射開始の検出後の期間Ｔ２（例えば、１［ｍｓｅｃ］〜１［ｓｅｃ］程度）では、撮像用センサ１１１において電荷の蓄積を行いながら、ＡＥＣ用センサ１１２からのセンサ信号に基づいてＡＥＣを行う。本実施形態に係るＡＥＣの詳細な内容については後述とする。このＡＥＣに基づいて放射線の照射終了要求を行い（放射線照射信号をＬレベルにし）、その後の期間Ｔ３（例えば、１０［ｍｓｅｃ］〜１００［ｍｓｅｃ］程度）では、撮像用センサ１１１から、上記蓄積された電荷に応じたセンサ信号を読み出す。以下、各期間Ｔ１〜Ｔ３での動作の詳細を述べる。

先ず、期間Ｔ１では、制御信号ＶＧ＿１からＶＧ＿Ｍについて、Ｈレベルパルス（所定期間、例えば１［μｓｅｃ］〜１００［μｓｅｃ］程度の期間、にわたってＨレベルに維持するパルス）が順に出力される。これにより、撮像用センサ１１１は行ごとに順に駆動され、具体的には、各センサ１１１の検出素子ＥＬ１からスイッチ素子ＥＬ２を介して暗電流に相当するノイズ成分が排出される。期間Ｔ１の間、制御部１６が読出部１３を非活性状態に維持することで、この排出されたノイズ成分は破棄される。制御信号ＶＧ＿１からＶＧ＿Ｍまでの一連のＨレベルパルスは繰り返し出力され（制御信号ＶＧ＿ＭまでＨレベルパルスが出力された後、再び制御信号ＶＧ＿１から順にＨレベルパルスが出力され）、これにより、各行のセンサ１１１は所定周期で初期化される。

一方、期間Ｔ１の間、制御信号ＶＤ＿１からＶＤ＿Ｋは、いずれもＨレベルに維持され、即ち、ＡＥＣ用センサ１１２は、駆動された状態が維持される。期間Ｔ１の間、制御部１６は読出部１５を活性状態に維持しており、これにより、センサ１１２のセンサ信号についての読出部１５による読み出しが維持される。そして、制御部１６は、センサ１１２からのセンサ信号の信号値の変動に基づいて、放射線の照射開始を検出する。本実施形態では、制御信号ＶＧ＿１のＨレベルパルスが出力された後のタイミングで、放射線の照射開始が検出されるものとする。

次に、期間Ｔ２では、制御信号ＶＧ＿１からＶＧ＿Ｍは、いずれもＬレベルに維持される。これにより、撮像用センサ１１１では放射線に応じた電荷の蓄積が行われる。一方、期間Ｔ２の間、制御信号ＶＤ＿１からＶＤ＿Ｋについては、所定周期でＨレベルパルスが出力される。これにより、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号は読出部１５により読み出され、この信号に基づいて、後述のＡＥＣが行われる。

上記ＡＥＣにより適切に放射線の照射が終了された後、期間Ｔ３では、制御信号ＶＧ＿１からＶＧ＿ＭのＨレベルパルスが出力され、撮像用センサ１１１のセンサ信号は読出部１３により読み出される。ここで、前述の期間Ｔ１では制御信号ＶＧ＿１のＨレベルパルスが出力された後のタイミングで放射線の照射が開始され、即ち、各行のセンサ１１１の初期化が、第１行について行われた後かつ第２行について開始する前のタイミングで中断された形となった。よって、期間Ｔ３では、制御信号ＶＧ＿２からＨレベルパルスの出力が開始され、第２行のセンサ１１１から順に信号読出を行う。これにより、第１〜第Ｍ行の全てのセンサ１１１での電荷蓄積時間（即ち、期間Ｔ１で最後に駆動されたタイミングから、期間Ｔ３で駆動されるタイミングまでの期間）を等しくすることができる。このようにしてセンサ１１１から読み出されたセンサ信号に基づいて画像データが生成される。一方、期間Ｔ３の間、制御信号ＶＤ＿１からＶＤ＿Ｋは、いずれもＬレベルに維持され、また、付随的に読出部１５は制御部１６により非活性状態に維持されてもよい。

図５では説明を省略したが、期間Ｔ３でセンサ１１１のセンサ信号が読み出された後、補正用データを取得してもよい。この補正用データは、放射線が照射されていない状態で得られる画像データであり、オフセットデータとも称される。即ち、期間Ｔ３の後、放射線が照射されていない状態の下で、期間Ｔ１同様の手順で各センサ１１１のノイズ成分の除去を行う動作を行う。その後、期間Ｔ２同様の期間にわたって各センサ１１１で電荷を蓄積する動作を行い、それから、期間Ｔ３同様の手順で各センサ１１１からセンサ信号を読み出す動作を行う。これにより、補正用データが得られる。例えば、制御部１６のデータ生成部１６２は、期間Ｔ３で読み出されたセンサ信号の群に基づいて画像データを生成した後、この画像データに対して、補正用データを用いて補正処理を行うことができる。

図６は、本実施形態に係るＡＥＣの方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、期間Ｔ２において周期的に読み出されるＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号に基づいて、放射線の照射強度（単位時間あたりの照射量）の安定度（ばらつきの程度）を評価する。

前述のとおり、放射線の照射期間は、累積照射量の適正値と、放射線の照射強度とに基づいて決定される。よって、ＡＥＣを適切に実現するためには（照射不足となることなく且つ過剰照射となることなく照射終了要求を行うためには）、どのタイミングで累積照射量が適正値に達するかを適切に予測することが必要となる。しかし、照射強度が安定化していない状態の下では、そのタイミングを適切に予測することが難しい。一方、照射強度は、一般に、照射開始直後においてはノイズ等に起因して不安定になりうるが、時間の経過に伴って安定化する傾向にある（照射強度のばらつきの程度は時間が経過すると低減する傾向にある。）。

そこで、本実施形態では、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号に基づいて照射強度の安定度を所定周期で評価し、その評価結果に基づいて、照射終了のタイミングの決定の可否を判定する。以下で説明されるフローチャートの内容は、装置１内において主に制御部１６（例えば判定部１６３）により実行される。

まず、ステップＳ１００（以下、単に「Ｓ１００」と表現する。他のステップについても同様。）では、放射線の照射が開始される。なお、照射開始の検出は、期間Ｔ１の動作（図５参照）のとおりである。

Ｓ１１０では、ＡＥＣ用センサ１１２からセンサ信号の読み出しを行う。これは、期間Ｔ２の動作のとおり（図５参照）、制御信号ＶＤ＿１からＶＤ＿ＫについてＨレベルパルスを出力することで行われる。

Ｓ１２０では、Ｓ１１０で読み出されたセンサ１１２のセンサ信号に基づいて、照射強度の安定度を評価し、この安定度を示す評価値を生成する。評価値は、ばらつきの程度が許容範囲内か否か、具体的には、装置１側で想定している照射強度と、実際に装置１（センサ１１２）で検出された照射強度（検出値）との不一致の程度（ずれ量）及び／又は不一致の頻度、を示す。本実施形態では、評価値は、この評価の時点での累積照射量の増加率（累積照射量の時間微分）である。代替的／付随的に、Ｓ１１０で読み出されたセンサ信号の信号値そのものが評価値に用いられてもよい。或いは、評価値は、センサ１１２のセンサ信号の平均値、分散および標準偏差の少なくとも１つに基づいて生成されてもよい。

Ｓ１３０では、Ｓ１２０で得られた評価値が所定の基準を満たすか否かの判定を行う。この基準については後述とする。評価値が基準を満たす場合にはＳ１４０に進む。評価値が基準を満たさない場合にはＳ１１０に戻る（評価値が基準を満たすまで、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号を読み出して上記評価および評価値の生成を継続する。）。

Ｓ１４０では、照射終了のタイミングを算出する。このタイミングは、例えば、それまでの累積照射量と、そのときの照射強度とに基づいて算出可能である。

Ｓ１５０では、Ｓ１４０で算出された照射終了のタイミングを確定可能か否かの判定を行う。これは、Ｓ１３０で評価値が基準を満たした後においても上記評価および評価値の生成を継続することで行われ、所定期間にわたって評価値が基準を満たし続けた場合に、照射終了のタイミングを確定可能と判定する。本実施形態では、センサ１１２のセンサ信号の読み出しを所定周期で行うため、各周期での読出結果に基づく評価値が例えば２回以上連続で基準を満たした場合に、照射終了のタイミングを確定可能と判定する。照射終了のタイミングを確定可能な場合にはＳ１６０に進む。照射終了のタイミングを確定可能でない場合にはＳ１１０に戻る（この場合、Ｓ１３０〜Ｓ１４０により、照射終了のタイミングを更新ないし算出し直す形となる。）。

なお、他の実施形態として、評価値を、例えばセンサ１１２のセンサ信号の平均値、分散、標準偏差等を用いて時間経過を考慮したものにすることで、Ｓ１５０を省略することも可能である（Ｓ１５０の判定内容を実質的にＳ１３０に包含させてもよい。）。

Ｓ１６０では、Ｓ１４０で算出され且つＳ１５０で確定されたタイミングで、放射線の照射終了の要求を行う。これは、装置１の制御部１６からコンピュータ２を介して放射線源制御部５に対して照射終了要求を示す信号を出力することで行われればよい。これにより、期間Ｔ２の動作は終了となり、期間Ｔ３以降の動作に遷移する（図５参照）。

本実施形態では、Ｓ１００〜Ｓ１６０の各ステップは、装置１において主に制御部１６により行われるものとしたが、他の実施形態として、一部のステップは、コンピュータ２で行われてもよいし、或いは、放射線源制御部５で行われてもよい。これにより、例えば、放射線源６の制御遅延を低減可能となる。例えば、Ｓ１２０の評価、Ｓ１３０の判定、Ｓ１４０の算出、Ｓ１５０の判定、及び、Ｓ１６０の照射終了要求の一部／全部は、コンピュータ２で行われてもよい。この場合、放射線撮像システムＳＹの構成は、制御部１６、例えば判定部１６３の機能の一部／全部がコンピュータ２で実現されるように変更されればよい。

１つの例として、Ｓ１５０までのステップが装置１で行われ、Ｓ１６０のみコンピュータ２で行われる場合を考える。この場合、装置１の制御部１６は、照射強度が安定したことに応じて、それまでの累積照射量と、安定化した照射強度とに基づいて、照射終了のタイミングを算出する。そして、コンピュータ２は、その算出結果を制御部１６から受け取り、その算出結果が示すタイミングで、照射終了の要求を放射線源制御部５に対して行う。

他の例として、Ｓ１３０までのステップが装置１で行われ、Ｓ１４０以降のステップがコンピュータ２で行われる場合を考える。この場合、装置１の制御部１６は、照射強度が安定したことを示す信号を発生ないし出力する信号発生部として機能し、或いは、照射強度が安定したことを信号の出力先（ここではコンピュータ２）に通知する通知部として機能する。そして、コンピュータ２は、それに応答して、それまでの累積照射量と、安定化した照射強度とに基づいて、照射終了のタイミングを算出し、そのタイミングで照射終了の要求を放射線源制御部５に対して行う。

更に他の例として、Ｓ１１０までのステップが装置１で行われ、Ｓ１２０以降のステップがコンピュータ２で行われる場合を考える。この場合、装置１は、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号をコンピュータ２に出力可能に構成されていればよく、即ち、制御部１６は従来の機能のままでよい。そして、コンピュータ２は、装置１と通信可能に構成されていればよく、センサ１１２のセンサ信号を装置１から受け取り、このセンサ信号に基づいてＳ１２０以降のステップを行い、ＡＥＣを実現する形となる。

或いは、Ｓ１１０までのステップが装置１で行われ、Ｓ１２０からＳ１５０までのステップがコンピュータ２で行われ、Ｓ１６０のみ放射線源制御部５で行われてもよい。この場合、コンピュータ２は、期間Ｔ２（図５参照）の間、ＡＥＣ用の制御装置として動作する形となる。即ち、コンピュータ２は、装置１から受け取ったセンサ１１２のセンサ信号に基づいて、照射強度が安定したことを示す信号を発生ないし出力する信号発生部として機能し、或いは、照射強度が安定したことを放射線源制御部５に通知する通知部として機能する。

まとめると、本実施形態では、放射線の照射開始後、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号を所定周期で読み出し（Ｓ１１０）、該センサ信号に基づいて照射強度の安定度を評価し、その安定度を示す評価値を生成する（Ｓ１２０）。そして、その評価値が基準を満たした場合（Ｓ１３０）、照射終了のタイミングを算出可能とする（Ｓ１４０）。その後、上記評価は継続され、それにより得られる新たな評価値に基づいて、照射終了のタイミングの算出結果を確定可能か否か判定する（Ｓ１５０）。なお、照射終了のタイミングの算出結果は上記新たな評価値に基づいて更新可能である（Ｓ１４０）。その後、該算出され且つ確定されたタイミングで放射線の照射終了要求を行い、ＡＥＣを完了とする（Ｓ１６０）。これら一連の動作は、部分的に、放射線撮像装置１の外部（例えばコンピュータ２）で行われてもよい。

以下、図７Ａ〜７Ｃを参照しながら、本実施形態に係るＡＥＣの具体例ないし変形例を幾つか述べる。

（第１の例）
図７Ａは、本実施形態に係るＡＥＣの第１の例を説明するためのタイミングチャートである。図中の横軸は時間軸を示す。また、縦軸には、放射線照射信号（図５同様）、放射線の累積照射量、照射強度についての評価値、各種動作（ＡＥＣ用センサ１１２の信号読出（図６のＳ１１０）、評価値の出力（Ｓ１２０）、その判定（Ｓ１３０））のタイミング、及び、各種判定（Ｓ１３０、Ｓ１５０の判定）の結果、を示す。

本例では、累積照射量が理想的には線形に増加し（図中において破線で示される態様で増加し）、照射強度が理想的には一定であるものとする。また、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号の読出（Ｓ１１０）、前述の評価および評価値の生成（Ｓ１２０）、並びに、評価値に基づく判定（Ｓ１３０）は、いずれも互いに同じ周期で行うものとする。

図７Ａによれば、累積照射量は、照射開始直後においては線形には増加せず（ノイズに起因する振幅変動を示しながら増加し）、そして、時間経過と共に線形に増加するようになる。そのため、例えば照射開始直後や照射開始から十分に時間が経過していないタイミングでは、放射線の照射終了の適切なタイミングを予測することが難しく、ＡＥＣを適切に実現することが難しくなる場合がある。

例えば、図中においてＰ１で示された累積照射量は、想定している累積照射量（破線で図示された理想値）よりも大きい。よって、Ｐ１のタイミングで照射終了のタイミングを決める場合、例えば、一点鎖線で図示された態様で累積照射量が増加するものと予測して、照射終了のタイミングを決めることになる。この場合、理想的なタイミングよりもかなり早いタイミングで照射終了要求を行うことになり、結果として、照射不足という事態が発生する可能性がある。

一方、例えば、図中においてＰ２で示された累積照射量は、上記想定している累積照射量よりも小さい。よって、Ｐ２のタイミングで照射終了のタイミングを決める場合、例えば、二点鎖線で図示された態様で累積照射量が増加するものと予測して、照射終了のタイミングを決めることになる。この場合、理想的なタイミングよりもかなり遅いタイミングで照射終了要求を行うことになり、結果として、過剰照射という事態が発生する可能性がある。

そこで本例では、照射終了の適切なタイミングを予測することが可能となるタイミングを、照射強度の安定度に基づいて判定し、該予測が可能となってから照射終了のタイミングの算出を行う。これは、照射強度が安定化すれば将来的な累積照射量を適切に予測可能となり、それにより、その累積照射量が適正値に達するタイミング、即ち、照射終了の適切なタイミングを算出可能となるからである。照射強度の安定度は、前述のとおり、センサ１１２のセンサ信号に基づいて評価され、その安定度を示す評価値が生成される（図６のＳ１１０〜Ｓ１２０参照）。

前述のとおり、本例では上記評価および評価値の生成は周期的に行われる。図中には、各周期で生成された評価値のプロットが示されると共に、その評価値の個々についての判定結果（図６のＳ１３０）が示される。この判定結果は、評価値が基準範囲内に収まっている場合には「○」と示し、そうでない場合には「×」と示す。その下には、各周期についての照射終了タイミングの確定の可否の判定結果（図６のＳ１５０）が示される。この判定結果は、評価値が連続的に（本例では２回連続で）基準範囲内となった場合には「○」と示し、そうでない場合には「×」と示す。即ち、各周期で生成される評価値が連続的に基準範囲内に収まった場合に、照射強度が許容レベルまで（照射終了の適切なタイミングを算出可能なレベルまで）安定化した、と判定される。なお、この判定のために評価値が連続で基準範囲内となるべき回数は、固定値であってもよいし、照射強度に基づいて設定されてもよいし、或いは、各周期で生成される評価値の変動量に基づいて設定されてもよい。

本例では、Ｐ１及びＰ２のタイミングに対応する評価値は、いずれも基準範囲内に収まっていない。一方、更に後のＰ３のタイミングでは、評価値は２回連続で基準範囲内に収まっており、照射終了タイミングを確定可能な状態となっている。よって、本例では、Ｐ３のタイミングで、照射終了のタイミングを確定する。本例では、該確定後（Ｐ３のタイミングの後）、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号の読出、前述の評価および評価値の生成、並びに、評価値に基づく判定を、終了ないし停止するものとする。その後、上記照射終了のタイミングで照射終了要求を行うことにより、累積照射量が適正量となる適正照射が実現される。

本例では、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号の読出、前述の評価および評価値の生成、並びに、評価値に基づく判定を、いずれも互いに同じ周期で行う態様を例示したが、これらの動作は異なる周期で行われてもよい。例えば、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号の読出を２回以上行った後に評価値の生成を１回行ってもよいし、また、評価値の生成を２回以上行った後にそれらの評価値に基づく判定を１回行ってもよい。或いは、上述の各動作の周期は、時間の経過と共に変更されてもよい（各動作の実行の間隔は時間の経過と共に変更されてもよい）。

また、本例では、累積照射量が理想的には線形に増加すること、即ち、照射強度の理想値が一定であることを想定した態様を例示したが、照射強度の理想値は、必ずしも一定である必要はなく、例えば時間経過と共に所定の関数に基づいて変化してもよい。この場合、評価値の基準範囲も時間経過と共に変化するように設定される。即ち、評価値が満たすべき条件（本例では基準範囲）は、想定している累積照射量ないし照射強度に基づいて設定されればよく、例えばユーザにより入力端末３を用いて予め入力された撮影情報に基づいて設定されてもよい。また、この場合、評価値は、累積照射量の増加率（図７Ａにおける累積照射量の勾配）以外の要素に基づいて生成されうる。例えば、評価値は、それまでに得られたＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号の平均値、分散、標準偏差等を用いて生成されてもよいし、或いは、幾つかの信号の荷重加算により生成されてもよい（加重加算係数は時間経過と共に変更されてもよい。）。

（第２の例）
図７Ｂは、本実施形態に係るＡＥＣの第２の例を説明するためのタイミングチャートを前述の第１の例（図７Ａ参照）同様に示す。本例は、主に、放射線の照射終了のタイミングの確定後も、ＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号の読出（図６のＳ１１０）、前述の評価および評価値の生成（Ｓ１２０）、並びに、評価値に基づく判定（Ｓ１３０）を継続する、という点で前述の第１の例と異なる。本例によれば、Ｐ３のタイミングの後に得られる評価値及び／又はセンサ１１２のセンサ信号に基づいて、照射終了のタイミングを更新可能であり、これにより、ＡＥＣの精度を高めることができる。

ここで、放射線撮像装置１や放射線源６に何らかのノイズが混入することで、例えば図中においてＰ４で示されるタイミングで、評価値が基準範囲を超えることが考えられる。しかし、照射終了のタイミングが確定可能となった後、即ち、Ｐ３のタイミング以降、基準を満たさない評価値が発生した場合には、照射終了のタイミングの更新を省略し、このような評価値、及び、その基となるセンサ１１２のセンサ信号を採用しない。これにより、ＡＥＣの精度を維持することができる。

なお、上記照射終了のタイミングの更新の回数は、例えば、予め定められた回数であってもよいし、予めユーザにより入力端末３を用いて設定されてもよい。或いは、該更新の回数は、安定化した照射強度に基づいて設定されもよいし、センサ１１２のセンサ信号に基づく他の評価結果（例えば標準偏差）に基づいて設定されてもよい。

（第３の例）
図７Ｃは、本実施形態に係るＡＥＣの第３の例を説明するためのタイミングチャートを前述の第１の例（図７Ａ参照）同様に示す。本例は、放射線の照射強度が比較的大きい場合の態様を示す。照射強度が比較的大きい場合、放射線撮像装置１や放射線源６へのノイズの混入は生じにくく、或いは、該ノイズに相当する信号成分がセンサ１１２のセンサ信号に埋もれる傾向にある。そのため、図から分かるように、前述の評価（図６のＳ１２０）により生成される評価値は、照射開始直後においても連続的に基準範囲内に収まり、照射終了のタイミングを確定可能となりうる（Ｓ１５０）。換言すると、本実施形態に係るＡＥＣは、特に照射強度が比較的小さい場合において効果的であるといえる。

［第２実施形態］
図８を参照しながら、第２実施形態に係るＡＥＣの方法を説明するためのフローチャートを、図６（第１実施形態参照）同様に示す。前述のとおり、放射線の照射強度が比較的大きい場合、放射線撮像装置１や放射線源６へのノイズの混入は生じにくく、或いは、該ノイズに相当する信号成分がＡＥＣ用センサ１１２のセンサ信号に埋もれる傾向にある。そのため、照射強度が比較的大きい場合、照射終了のタイミングは速やかに確定可能と考えられる。

本実施形態では、放射線の照射開始後、先ず、照射強度が比較的大きいか否かの初期判定を行う。照射強度が比較的大きい場合には、この初期判定の結果を用いて照射終了のタイミングを算出し且つ確定する。一方、照射強度が比較的小さい場合には、第１実施形態同様の手順でＡＥＣを行う（図６のＳ１１０〜Ｓ１５０）。以下、図８を参照しながら詳細を述べる。

Ｓ１００で放射線の照射開始が検出された後、Ｓ８１０で、ＡＥＣ用センサ１１２からセンサ信号を読み出す。そして、Ｓ８２０で、センサ１１２のセンサ信号に基づいて、照射強度が基準値を超えるか否かの初期評価を行い、初期評価値を生成する。この初期評価値は、センサ１１２のセンサ信号の信号値そのものであってもよいし、その信号値に所定の係数を乗ずることで得られてもよい。

Ｓ８３０では、上記初期判定、具体的には、Ｓ８２０で得られた初期評価値が基準を満たすか否かの判定を行う。本実施形態では、初期評価値が基準値より大きい場合、即ち、照射強度が比較的大きい場合には、Ｓ８４０に進む。初期評価値が基準値より小さい場合、即ち、照射強度が比較的小さい場合には、Ｓ１１０（図６同様）に進む。例えば、累積照射量の適正値が１［ｍＲ］の場合、この基準値は、その半分（即ち０．５［ｍＲ］）相当の値に設定されればよい（なお、１［Ｒ］≒２．５８×１０^−４［Ｃ／Ｋｇ］である。）。

Ｓ８４０では、照射終了のタイミングを算出し且つ確定する。照射終了のタイミングは、初期評価値（実質的にＳ８１０で読み出されたセンサ信号）に基づいて算出される。前述のとおり、照射強度が比較的大きい場合には、上記ノイズの混入は生じにくく、或いは、上記ノイズに相当する信号成分がセンサ１１２のセンサ信号に埋もれる傾向にある。そのため、ここで算出されたタイミングは、更新（第１実施形態参照）の必要はないと考えられ、本実施形態では直ちに確定される。その後、Ｓ１６０で、該算出され且つ確定されたタイミングで放射線の照射終了の要求を行う。

本実施形態によれば、照射強度が比較的大きいか否かの初期判定を行い、照射強度が比較的大きい場合には、初期判定の結果を用いて照射終了のタイミングを速やかに確定する。これにより、Ｓ１１０〜Ｓ１５０のステップを省略し、例えば、照射終了のタイミングの確定前に累積照射量が適正値を超えてしまうような事態が発生することを防ぐことができる。

［その他］
以上、いくつかの好適な態様を例示したが、本発明はこれらの例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その一部が変更されてもよい。例えば、或る実施形態の内容に、他の実施形態の内容の一部が組み合わされてもよいし、これと共に／これに代替して、必要に応じて公知の要素が追加され又は削除されてもよい。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。

［プログラム］
本発明は、上記実施形態の１以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、該システム又は装置のコンピュータにおける１以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理により実現されてもよい。例えば、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によって実現されてもよい。

１：放射線撮像装置、１１：センサアレイ、１１１：撮像用センサ、１１２：ＡＥＣ用センサ、１６：制御部。

Claims (11)

1. 放射線を検出するためのセンサと、制御部とを備える放射線撮像装置であって、
   前記制御部は、
   放射線の照射開始後、前記センサからのセンサ信号に基づいて、放射線の照射強度の安定度を示す評価値を生成し、
   前記評価値が所定条件を満たしたことに応答して、放射線の照射強度が安定したことを示す信号を出力する
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記評価値は、前記センサ信号の信号値、平均値、分散および標準偏差の少なくとも１つに基づく
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記制御部は、前記信号を出力することで、放射線の照射終了のタイミングを確定可能であることを前記信号の出力先に通知する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記制御部は、前記評価値を周期的に生成し、該生成された評価値が連続で基準を満たした場合に前記信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記信号を受け取ったことに応答して放射線の照射終了のタイミングを算出する演算部を更に備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 前記制御部は、前記信号の出力後、前記評価値の生成を終了する
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記信号を受け取ったことに応答して放射線の照射終了のタイミングを算出する演算部を更に備え、
   前記制御部は、前記信号の出力後においても前記評価値の生成を継続し、前記演算部は、前記算出された照射終了のタイミングを更新する
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
8. 前記制御部は、前記センサからの前記センサ信号が基準値よりも大きい場合には前記評価値の生成を省略し、前記センサ信号が前記基準値よりも小さい場合に前記評価値を生成する
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、放射線源とを具備する
   ことを特徴とする放射線撮像システム。
10. 放射線を検出するためのセンサを備える放射線撮像装置と通信可能に構成された制御装置であって、
    前記放射線撮像装置への放射線の照射開始後、前記センサからのセンサ信号に基づいて放射線の照射強度の安定度を評価し、その安定度を示す評価値が所定条件を満たしたことに応答して放射線の照射強度が安定したことを示す信号を発生する信号発生部を備える
    ことを特徴とする制御装置。
11. 放射線を検出するためのセンサを備える放射線撮像装置の制御方法であって、
    放射線の照射開始後、前記センサからのセンサ信号に基づいて、放射線の照射強度の安定度を示す評価値を生成する工程と、
    前記評価値が所定条件を満たしたことに応答して、放射線の照射強度が安定したことを示す信号を出力する工程と、を有する
    ことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。

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