JP7071095B2

JP7071095B2 - 放射線撮像装置

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Publication number: JP7071095B2
Application number: JP2017220131A
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Inventors: 宏彰丹羽
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Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2022-05-18
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Description

本発明は、放射線撮像装置に関する。

特許文献１には、放射線を発生する放射線源と、放射線源からの放射線を検出して放射線撮像を行う撮像装置と、それらを制御する制御装置と、を備えた撮像システムの構成が記載されている。撮像装置および制御装置のそれぞれには計時部が設けられており、それら計時部は互いに同期されている。

特開２０１０－８１９６０号公報

一般に、２以上の装置を有線あるいは無線で通信可能な構成とした場合、それらの装置間には通信遅延が生じうる。このことは特許文献１の構成においても同様であり、即ち、放射線撮像を行う際、この通信遅延により、撮像装置および制御装置の間には動作のタイミングのずれが生じうる。そのため、特許文献１の構成では、例えば撮像装置が撮像可能な状態となる前に制御装置が放射線源を駆動してしまうこと等、不測の事態が生じることで放射線撮像を適切に行うことが難しくなる可能性があった。

本発明は、通信遅延に対応した撮像動作の制御を可能にし、放射線撮像を適切に実現可能にすることを目的とする。

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、放射線を発生する放射線源と、放射線を検出して撮像を行う撮像部と、前記撮像部と通信可能に構成された処理部と、前記処理部及び前記撮像部のそれぞれに対して個別に設けられた計時部と、を備え、前記処理部は、前記撮像部との通信の際の応答時間を評価する第１動作と、前記第１動作で得られた前記応答時間の評価結果に基づいて前記放射線源の制御のタイミングを設定する第２動作と、を行い、前記第１動作では、前記処理部及び前記撮像部の一方は他方に第１信号を送信し、前記他方は前記一方から前記第１信号を受信したことに応答して前記一方に第２信号を送信し、前記一方が前記他方に前記第１信号を送信したときの前記一方の前記計時部の計時結果と、前記一方が前記他方から前記第２信号を受信したときの前記一方の前記計時部の計時結果と、前記他方が前記一方から前記第１信号を受信して前記一方に前記第２信号を送信したときの前記他方の前記計時部の計時結果と、に基づいて、前記処理部の前記計時部と前記撮像部の前記計時部との時刻差を前記応答時間として取得することを特徴とする。

本発明によれば、放射線撮像を適切に実現可能にする。

放射線撮像装置のシステム構成例を説明するためのブロック図である。処理部‐撮像部間の同期をとる方法の一例を説明するための図である。、、、スケジューリング態様の一例を説明するためのフローチャートである。スケジューリング態様の一例を説明するための図である。スケジューリング態様の一例を説明するためのフローチャートである。スケジューリング態様の一例を説明するための図である。

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。

図１は、実施形態に係る放射線撮像装置ＡＰの構成例を示すブロック図である。放射線撮像装置ＡＰは、放射線源１、撮像部２、処理部３、放射線源制御部４、曝射スイッチ５、ディスプレイ６、及び、入力端末７を備える。放射線源１は放射線を発生する。放射線としては、典型的にはＸ線が用いられるが、アルファ線やベータ線等の他の電磁波が用いられてもよい。

撮像部２は、センサアレイ２１、駆動部２２、読出部２３、撮像制御部２４、計時部２５、及び、通信部２６を含む。センサアレイ２１には、放射線を検出可能な複数のセンサＳが複数の行および複数の列を形成するように配列されている。本実施形態では、放射線を光に変換して該光を電気信号に変換する方式（いわゆる間接変換方式）を採用するものとし、各センサＳは、ＰＩＮセンサ、ＭＩＳセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の光電変換素子を含む。この場合、センサアレイ２１の上方にはシンチレータが設けられる。尚、他の実施形態として、放射線を直接的に電気信号に変換する方式（いわゆる直接変換方式）が採用されてもよい。

駆動部２２には、例えばデコーダ、シフトレジスタ等で構成された公知の垂直走査回路が用いられればよく、駆動部２２は、複数のセンサＳを行単位で駆動可能である。読出部２３には、例えばシフトレジスタ、マルチプレクサ等で構成された公知の水平走査回路が用いられればよく、読出部２３は、駆動部２２により駆動された各センサＳからの信号を列単位で読み出し可能である。

撮像制御部２４は、撮像部２内の主たる演算処理を行い、駆動部２２、読出部２３等、撮像部２の各要素の同期制御を行って、撮像部２による撮像動作を実現可能にする。例えば、撮像制御部２４は、駆動部２２により各センサＳを駆動し、その後、該駆動された各センサＳの信号を読出部２３により読み出し、その読出結果に基づいて画像データを生成する。

本実施形態では、撮像制御部２４としてＡＳＩＣ（特定用途向け半導体集積回路）が用いられるものとするが、他の実施形態として、プログラム可能な他の半導体デバイスが用いられてもよい。或いは、撮像制御部２４の機能は、ＣＰＵ及びメモリを用いてプログラムないしソフトウェアにより実現されてもよい。即ち、撮像制御部２４の機能はハードウェアおよびソフトウェアの何れによっても実現可能である。

計時部２５は、撮像部２において時刻を計測しており、詳細については後述とするが、これにより撮像部２‐処理部３間の同期を可能にする。また、通信部２６は、詳細については後述とするが、ＬＡＮケーブル等の有線での通信を可能とする有線通信部２６１と、Ｗｉ－Ｆｉ等の無線での通信を可能とする無線通信部２６２とを含み、多様な通信方式に対応可能に構成される。

処理部３は、演算部３１、計時部３２、及び、通信部３３を含み、放射線撮像装置ＡＰの全体動作の制御を統括する。詳細については後述とするが、処理部３は、例えば、放射線撮像装置ＡＰの他の要素の同期制御を行って、患者等の被検者ＯＢについての放射線撮像を実現可能にする。演算部３１は、処理部３内の主たる演算処理を行い、例えば、放射線源１や撮像部２を駆動するための信号を生成し、また、撮像部２から画像データを受け取って画像処理を行う。

本実施形態では、演算部３１として汎用コンピュータが用いられるものとし、その機能は、ＣＰＵ及びメモリにより実現されるものとするが、他の実施形態として、ＡＳＩＣ等の半導体デバイスにより実現されてもよい。即ち、演算部３１の機能はハードウェアおよびソフトウェアの何れによっても実現可能である。

計時部３２は、処理部３において時刻を計測しており、詳細については後述とするが、これにより、撮像部２‐処理部３間の同期を可能にする。また、通信部３３は、詳細については後述とするが、有線通信を可能とする有線通信部３３１と、無線通信を可能とする無線通信部３３２とを含み、多様な通信方式に対応可能に構成される。

例えば、撮像部２及び処理部３は、通信部２５及び通信部３３により通信可能に接続され、例えば、有線通信の場合には通信部２５１及び３３１により相互に接続され、無線通信の場合には通信部２５２及び３３２により相互に接続される。本実施形態では、処理部３は、通信部３３により更に放射線源制御部４、ディスプレイ６及び入力端末７とも通信可能に接続されている。

放射線源制御部４は、処理部３からの信号に基づいて放射線源１を制御ないし駆動することができる。曝射スイッチ５は放射線源制御部４に接続されており、医師等のユーザは、曝射スイッチ５を押すことで、撮像開始要求を示す信号を入力可能である。

ディスプレイ６及び入力端末７は、処理部３に（本例では通信部３３により）接続されており、処理部３との間で信号の授受が可能である。ディスプレイ６としては、例えば液晶ディスプレイ等、公知のものが用いられればよい。入力端末７としては、例えばキーボードやマウス等、公知のものが用いられればよい。

このような構成により、放射線撮像装置ＡＰは、被検者ＯＢの放射線撮像（本明細書において単に「撮像」という場合がある。）を可能にする。詳細については後述とするが、撮像を行う際の各要素における動作の概要は以下のとおりである。

先ず、ユーザは、入力端末７を用いて、撮像を行うのに必要な撮像条件を処理部３に入力する。撮像条件の例としては、被検者ＯＢの情報（氏名、年齢、撮像対象の組織ないし部位等）、撮像モード（静止画モード、動画モード等）、それらに対応／付随するパラメータ（放射線の照射強度および照射時間、フレームレート等）等が挙げられる。その後、曝射スイッチ５がユーザにより押された場合、放射線源制御部４は、このことを示す通知信号を処理部３に出力する。処理部３は、撮像部２と通信し、撮像部２からの応答に基づいて撮像を開始可能か否か判定する。

上記撮像が開始可能と判定された場合、処理部３は、撮像部２による撮像が適切に実現されるよう、各要素の駆動あるいは制御のタイミングを設定する（スケジューリング）。具体的には、処理部３は、放射線源１が適切なタイミングで放射線の照射の開始および終了を行うよう、駆動信号を生成する。この駆動信号は、処理部３から放射線源制御部４を介して放射線源１に伝達され、放射線源１は、この駆動信号に基づいて放射線を発生する。

上記放射線は、被検者ＯＢを透過して撮像部２に入射する。撮像部２は、センサアレイ２１により放射線を検出し、その検出結果に基づく画像データを生成する。処理部３は、撮像部２から画像データを受け取り、必要に応じて所定の画像処理を行った後、この画像データに基づく放射線画像をディスプレイ６に表示させる。ユーザは、この放射線画像に基づいて撮像対象の観察ないし診断を行うことが可能となる。

尚、放射線撮像装置ＡＰのシステム構成は、図１の例に限られるものではなく、必要に応じて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で多様な構成変更が可能である。例えば、本構成において他の要素が追加されてもよいし、或る要素の一部は置換され又は削除されてもよい。また、或る要素の機能の一部又は全部は他の要素に設けられてもよく、例えば、放射線制御部４は放射線源１の一部または処理部３の一部として構成されてもよいし、ディスプレイ６及び／又は入力端末７は処理部３の一部として構成されてもよい。

図２は、撮像部２‐処理部３間の同期をとる方法の一例を説明するための図である。図中には、横軸を時間軸として、処理部３側の計時部３２の計測値（計時部３２による計時結果であり、処理部３にとっての時刻に相当する。）ＣＬ０と、撮像部２側の計時部２５の計測値（計時部２５による計時結果であり、撮像部２にとっての時刻に相当する。）ＣＬ１と、を示す。例えば、撮像部２及び処理部３が通信部２５及び通信部３３により通信可能に相互に接続された際、撮像部２‐処理部３間の同期をとるため、計時部２５の計測値ＣＬ１は計時部３２の計測値ＣＬ０に合わせられる。

ここでは、撮像部２及び処理部３が接続された当初、計測値ＣＬ０及びＣＬ１は互いに一致していないものとし、例えば、処理部３においてＣＬ０＝１０２５０のとき撮像部２ではＣＬ１＝１０２５３となっている。撮像部２は、例えば、撮像部２及び処理部３が接続された後の所定のタイミング、ここではＣＬ１＝１０２５４のタイミングで、処理部３に対して計時部３２の時刻情報（計測値ＣＬ０の情報）を要求する。この要求を図中において「要求Ａ」と示す。

処理部３は、ＣＬ０＝１０２５４のタイミングで要求Ａを受け取り、それに応じて、計時部３２の時刻情報（計測値ＣＬ０の情報）を撮像部２に回答する。この回答を図中において「回答Ｂ」と示す。その後、撮像部２は、ＣＬ１＝１０２６０のタイミングで回答Ｂを受け取る。

回答Ｂを受けた撮像部２は、要求Ａの送信のタイミング、回答Ｂの受信のタイミング、及び、処理部３の応答のタイミング（処理部３が要求Ａを受信して回答Ｂを送信したタイミング）に基づいて、計時部２５の計測値ＣＬ１を変更することができる。一般に、撮像部２から処理部３への通信に要する時間と、処理部３から撮像部２への通信に要する時間とは、実質的に等しい。よって、撮像部２が要求Ａを送信したタイミング（ＣＬ１＝１０２５４）と、撮像部２が回答Ｂを受信したタイミング（ＣＬ１＝１０２６０）との中間のタイミング、即ちＣＬ１＝１０２５７は、処理部３の応答のタイミング、即ちＣＬ０＝１０２５４に対応する。これにより、撮像部２は、計時部２５の計測値ＣＬ１が処理部３の計時部３２の計測値ＣＬ０からどの程度ずれているか、即ち計時部２５－３２間の時刻差、を計測（或いは、特定、算出等と表現されてもよい。）することが可能となる。この例では時刻差は「－３」である。本実施形態では、計測値ＣＬ１は、ＣＬ１＝１０２６２のタイミングで、上記計測された時刻差「－３」を補正値として用いて、ＣＬ１＝１０２５９に変更され、これにより同期完了となる。

ところで、典型的には、処理部３と放射線制御部４とはケーブルにより接続され、また、放射線源１と放射線制御部４とはケーブルにより接続され、それらは電気信号を直接的に授受することで通信されうる。一方、撮像部２は持ち運び可能なカセッテ型のものも多く、病院等では処理部３は複数の撮像部２の１つと選択的に接続され、撮像部２‐処理部３間は、有線で接続される場合もあるし、無線で接続される場合もある。また、撮像部２（主に撮像制御部２４）の処理情報と、処理部３（主に演算部３１）の処理情報とは、撮像部２‐処理部３間での授受を実現可能とするため、それらの通信方式に従う形式のデータ（コマンド、メッセージ等）に変換されて通信されうる。よって、多くの場合、撮像部２‐処理部３間の通信速度は、処理部３から放射線源１への駆動信号の伝達速度に比べて遅く（即ち応答時間が長く）、また、撮像部２‐処理部３間の通信速度（或いは応答時間）は、通信状態ないし通信環境によって変動しやすい。

これらのことは、撮像部２の駆動タイミングが放射線源１の駆動タイミングに対して意図せず変動する原因となり、例えば、撮像部２が撮像可能な状態となる前に放射線源１による放射線照射が開始されるといった事態を生じさせる原因ともなりうる。よって、放射線撮像を適切に実現するため、処理部３には、撮像部２‐処理部３間の通信の際の応答時間を考慮して、放射線撮像装置ＡＰの各要素の駆動ないし制御のスケジューリングを行うことが要求される。

以下、図３Ａ～図３Ｄを参照しながら、撮像部２‐処理部３間の通信の際の応答時間を考慮したスケジューリングについて述べる。図３Ａは、放射線撮像装置ＡＰにおける全体としての動作を説明するためのフローチャートである。概要としては、先ず、撮像部２‐処理部３間の接続が確認されたことに応じて、それらの応答時間が評価され、また、それらが同期される。そして、ユーザにより曝射スイッチ５が押されたことに応じて、上記応答時間の評価結果に基づくスケジューリングが行われる。その後、このスケジューリングの結果に基づいて撮像動作が実行される。

ここでいうスケジューリングとは、放射線撮像装置ＡＰによる放射線撮像が適切に実現されるように放射線源１及び撮像部２の駆動ないし制御のタイミングを設定することをいう。これらのタイミングは、本実施形態では、ユーザにより入力端末７を用いて入力された撮像条件の他、主に撮像部２‐処理部３間の通信状態に依存する。詳細については後述とするが、このスケジューリングでは、例えば、
‐曝射スイッチ５が押された後、所定時間内に撮像部２が撮像開始可能な状態になるか否か、
‐撮像部２が撮像開始可能な状態となった後、どのようなタイミングで放射線源１を駆動制御するか、
‐撮像部２が撮像開始可能な状態となった後、どのようなタイミングで撮像部２を駆動制御するか、
等が考慮される。

ステップＳ１０００（以下、単に「Ｓ１０００」とする。他のステップについても同様とする。）では、撮像部２‐処理部３間の接続が確認されたことに応答して、Ｓ１０１０に進む。これらの接続の確認は、例えば公知の接続検出用センサを用いて、ＬＡＮケーブル等の有線またはＷｉ－Ｆｉ等の無線によるアクセスを検出することで実現可能である。

Ｓ１０１０では、撮像部２‐処理部３間での時刻情報の交換、具体的には図２を参照しながら述べた要求Ａ及び回答Ｂの送受信、を行う。前述のとおり、撮像部２‐処理部３間の通信速度（即ち応答時間）は通信状態によって変動しうるため、要求Ａ及び回答Ｂの送受信は複数回（Ｎ回とする。但しＮ＞２とする。）行われる。

Ｓ１０２０では、Ｓ１０１０の結果に基づいて撮像部２‐処理部３間の通信の際の応答時間の評価を行う。本実施形態では、上記複数回の要求Ａ及び回答Ｂの送受信のそれぞれに要した時間（各要求Ａが送信されてからそれに対応する回答Ｂが受信されるまでの時間）を計測し、それら複数の計測結果の平均値に基づいて応答時間の評価を行う。

上記応答時間の評価と共に、Ｓ１０２０では、Ｓ１０１０の結果に基づいて撮像部２‐処理部３間の同期をとり、即ち、撮像部２の計時部２５の計測値ＣＬ１を補正する。本実施形態では、図２を参照しながら述べたように、上記複数回の要求Ａ及び回答Ｂの送受信のそれぞれについて計測値ＣＬ０‐ＣＬ１間の時刻差を計測し、それら複数の計測結果の平均値を補正値として用いて計測値ＣＬ１を補正する。

その後、Ｓ１０３０では、ユーザにより曝射スイッチ５が押されたことに応じて、Ｓ１０４０に進む。詳細については後述とするが、Ｓ１０４０では、Ｓ１０２０で得られた応答時間の評価結果に基づいてスケジューリングを行い、Ｓ１０５０では、該スケジューリングの結果に基づいて撮像動作を実行する。

図３Ｂは、処理部３との接続が確認された後の撮像部２における上記Ｓ１０１０～Ｓ１０２０に対応する動作を説明するためのフローチャートであり、その内容は主として撮像制御部２４により実行されうる。概要としては、撮像部２は、処理部３との接続が確認された後、撮像部２‐処理部３間の応答時間の評価を行うと共にそれらの同期をとり、また、応答時間の評価を処理部３に送信する。

Ｓ２０００では、処理部３との接続が確認された後、Ｋを含む１以上のパラメータの初期値が設定される。ここでは、Ｋは撮像部２‐処理部３間の応答時間の評価を行うためのパラメータであり、Ｋ＝１が設定されるものとする。尚、他のパラメータとしては、例えば、ユーザにより入力端末７を用いて入力された撮像条件に基づくパラメータ、撮像部２及び／又は処理部３固有のパラメータ、その他の撮像を行うのに必要なパラメータ等が挙げられる。

Ｓ２０１０では、処理部３に対して要求Ａを送信する。要求Ａは、計時部３２の時刻情報（計測値ＣＬ０の情報）を要求することを示すデータ（コマンド、メッセージ等）であり、撮像部２‐処理部３間の通信方式に従うデータ形式で出力される。ここで、本実施形態では、要求Ａとしてのデータには、撮像部２の計時部２５の時刻情報（計測値ＣＬ１の情報）が書き込まれるものとする。即ち、要求Ａは、計時部２５の時刻情報（計測値ＣＬ１の情報）を含んでいるものする。

処理部３は、要求Ａの受信に応答して、撮像部２に回答Ｂを送信する。回答Ｂは、計時部３２の時刻情報（計測値ＣＬ０の情報）を含むデータ（コマンド、メッセージ等）であり、撮像部２‐処理部３間の通信方式に従うデータ形式で出力される。回答Ｂとしてのデータには、要求Ａに対する回答として計時部３２の時刻情報（計測値ＣＬ０の情報）が更に書き込まれるものとする。即ち、回答Ｂは、計時部２５の時刻情報（計測値ＣＬ１の情報）を含むと共に計時部３２の時刻情報（計測値ＣＬ０の情報）を含むものとする。撮像部２は処理部３から回答Ｂを受信し、このステップをＳ２０２０とする。

Ｓ２０３０では、回答Ｂに基づいて、計時部２５－３２間の時刻差（計測値ＣＬ１－ＣＬ０間のずれ量）を計測する。具体的には、先ず、図２を参照しながら述べたように、撮像部２による要求Ａの送信時の時刻（計測値ＣＬ１）と、撮像部２による回答Ｂの受信時の時刻（計測値ＣＬ１）との中間の時刻を取得する。その後、該中間の時刻と、処理部３による回答Ｂの送信時の時刻（計測値ＣＬ０）との差を計測する。ここで、撮像部２による要求Ａの送信時の時刻（計測値ＣＬ１）を示す情報、及び、処理部３による回答Ｂの送信時の時刻（計測値ＣＬ０）は、何れも回答Ｂとしてのデータに書き込まれているため、撮像部２は上記計測を行うことが可能である。その後、Ｓ２０００で設定されたパラメータＫには、１が加算される（Ｋ＝Ｋ＋１）。

尚、他の実施形態として、撮像部２による要求Ａの送信時の時刻（計測値ＣＬ１）を示す情報は、撮像部２内のメモリに一時的に保持されていてもよく、これによってもＳ２０３０の上記計測は実現可能である。

詳細については後述とするが、撮像部２による要求Ａの送信時の時刻（計測値ＣＬ１）と、撮像部２による回答Ｂの受信時の時刻（計測値ＣＬ１）との差分は、撮像部２‐処理部３間の１回分の通信の際の応答時間として計測される。

Ｓ２０４０では、パラメータＫがＫ＜Ｎを満たすか否かを判定し、Ｋ＜Ｎの場合にはＳ２０１０に戻り、そうでない場合（Ｋ≧Ｎの場合）にはＳ２０５０に進む。これにより、Ｓ２０１０～Ｓ２０３０を参照しながら述べた計測はＮ回行われ、即ち、計時部２５－３２間の時刻差（計測値ＣＬ１－ＣＬ０間のずれ量）の計測と、撮像部２‐処理部３間の通信の際の応答時間の計測とは、それぞれＮ回行われることとなる。

Ｓ２０５０では、Ｓ２０１０～Ｓ２０４０で得られたＮ回の計測結果に基づいて、撮像部２‐処理部３間の応答時間の評価を行い、また、計時部２５－３２間の同期がとられる。応答時間の評価は、本実施形態では、撮像部２による要求Ａの送信時の時刻（計測値ＣＬ１）と、撮像部２による回答Ｂの受信時の時刻（計測値ＣＬ１）との差分のＮ回分の平均値に基づいて行われる。また、計時部２５－３２間の同期は、それらの時刻差（計測値ＣＬ１－ＣＬ０間のずれ量）のＮ回分の平均値に基づいて行われ、該平均値に基づいて計時部２５の計測値ＣＬ１が補正される。

Ｓ２０６０では、Ｓ２０５０で得られた応答時間の評価結果を処理部３に送信し、これにより本フローチャートを終了する。この評価結果は、詳細については後述とするが、処理部３が放射線源１及び撮像部２のそれぞれの駆動制御のタイミングを設定する際、即ち、スケジューリングを行うのに用いられる。

図３Ｃは、処理部３との同期が完了した後の撮像部２における上記Ｓ１０３０～Ｓ１０５０に対応する動作を説明するためのフローチャートであり、その内容は主として撮像制御部２４により実行されうる。概要としては、撮像部２は、曝射スイッチ５が押されたことに応じて処理部３から撮像開始要求（「要求Ｃ」とする。）を受け、撮像開始が可能か否かを判定し、その判定結果を回答する（「回答Ｄ」とする。）。該撮像開始が可能な場合、撮像部２は、要求Ｃに従うスケジューリングに基づいて撮像動作を実行する。

Ｓ２２００で要求Ｃを受信したことに応じて、Ｓ２２１０では、所望の撮像モードでの撮像を所望の予定時刻（或いは所定時間内）に開始可能か否かを判定する。要求Ｃは、上記撮像モードおよび予定時刻が書き込まれたデータ（コマンド、メッセージ等）であり、撮像部２‐処理部３間の通信方式に従うデータ形式で出力される。要求Ｃに基づく撮像動作が開始可能な場合にはＳ２２２０に進み、そうでない場合にはＳ２２３０に進む。

ここで、撮像モードの例としては、例えば静止画モード、動画モード、連続撮影モード等が挙げられ、ユーザにより入力端末７を用いて入力された撮像条件に基づいて設定されうる。また、予定時刻は、撮像部２による撮像動作の開始予定時刻を示し、例えばＣＬ０＝ＣＬ１＝Ｔ_Ｘ（Ｔ_Ｘ：任意の時刻）で与えられ、応答時間の評価結果（Ｓ１０２０、Ｓ２０５０参照）及び／又は上記撮像条件に基づいて設定されうる。

Ｓ２２２０では、設定された撮像モードで予定時刻Ｔ_Ｘに撮像動作を開始可能であることを示すデータとして、回答Ｄを処理部３に送信し、その後、Ｓ２２４０に進む。一方、Ｓ２２３０では、上記撮像動作が開始不可であることを示すデータとして、回答Ｄ’を処理部３に送信し、Ｓ２２００に戻る。回答Ｄ及びＤ’は、何れも撮像部２‐処理部３間の通信方式に従うデータ形式（コマンド、メッセージ等）で出力される。

Ｓ２２４０では、要求Ｃに従うスケジューリングに基づいて、撮像動作を実行する。詳細については後述とするが、撮像部２による撮像動作は、準備動作、蓄積動作および読出動作を含む。

図３Ｄは、前述の応答時間の評価結果（Ｓ２０１０～Ｓ２０５０参照）を撮像部２から受け取った後の処理部３の動作を説明するためのフローチャートであり、その内容は主として演算部３１により実行されうる。概要としては、処理部３は、曝射スイッチ５が押されたことに応じて撮像部２に対して要求Ｃ（Ｓ２２００参照）を出力し、撮像部２から回答Ｄを受けた場合には、要求Ｃに従うスケジューリングに基づいて放射線源１に駆動信号を出力して放射線の照射を開始／終了させる。

Ｓ３０００でユーザにより曝射スイッチ５が押されたことに応じて、Ｓ３０１０では、撮像部２に対して要求Ｃを送信する。前述のとおり、要求Ｃは、所望の撮像モードでの撮像を所望の予定時刻Ｔ_Ｘに開始することを要求するデータである。処理部３の観点で換言すると、要求Ｃは、応答時間の評価結果（Ｓ１０２０、Ｓ２０５０参照）及び／又はユーザにより入力された撮像条件に基づくスケジューリングが許容可能か否かを撮像部２に問い合わせるためのデータとも言える。

Ｓ３０２０では、Ｓ３０１０の要求Ｃに対して回答Ｄを受けた場合（撮像開始許可を示すデータを受けた場合）にはＳ３０３０に進み、そうでない場合（回答Ｄ’、即ち撮像開始不可を示すデータを受けた場合）にはＳ３０４０に進む。

Ｓ３０３０では、回答Ｄ（即ち撮像開始許可を示すデータ）を受けたため、要求Ｃは撮像部２に受け入れられたものとして、要求Ｃに従うスケジューリングを行い、放射線源１を駆動するための駆動信号を生成する。

Ｓ３０４０では、回答Ｄ’（即ち撮像開始不可を示すデータ）を受けたため、要求Ｃは撮像部２に受け入れられなかったものとして、例えばディスプレイ６へのエラー出力を行う。このとき、処理部３は、撮像開始不可であること及びそれに付随する情報（例えば撮像条件が変更されるべきこと、撮像部２‐処理部３間の通信状態が改善されるべきこと等）をディスプレイ６に表示させてユーザに通知してもよい。

図４は、図３Ａ～図３Ｄのフローチャートに従う要求Ｃ及び回答Ｄの送受信の態様を説明するための図である。図中には、横軸を時間軸として、同期された計時部３２及び２５の計測値ＣＬ０及びＣＬ１を示すと共に、曝射スイッチ５の状態、放射線源１による放射線照射量、及び、撮像部２の動作状態を示す。

曝射スイッチ５は、ハイレベル（Ｈレベル）の間、曝射スイッチ５が押された状態であることを示し、ローレベル（Ｌレベル）の間、曝射スイッチ５が押されていない状態であることを示すものとする。

また、放射線照射量は、Ｈレベルの間、放射線源１が駆動された状態、即ち放射線が撮像部２に対して照射された状態、であることを示し、Ｌレベルの間、該駆動が抑制された状態、即ち放射線が非照射状態、であることを示す。

また、撮像部２の動作状態としては、本実施形態では主に準備動作、蓄積動作および読出動作が挙げられ、それ以外の期間では撮像部２は休止状態となっているものとする。ここでは詳細な説明を省略するが、準備動作では、センサアレイ２１の各センサＳが駆動部２２により所定周期で駆動されることで初期化され（図１参照）、時間経過に伴って各センサＳに生じうるノイズ成分が除去される。また、蓄積動作では、各センサＳでは、照射された放射線に伴って生じた電荷が蓄積される。また、読出動作では、各センサＳは駆動部２２により駆動され、上記蓄積動作により蓄積された電荷に応じた電気信号がセンサ信号として各センサＳから読出部２３により読み出される。撮像制御部２４は、該読み出されたセンサ信号に基づいて画像データを生成する。

処理部３は、曝射スイッチ５が押されたことに応じて（Ｓ３０００参照）、例えば時刻ＣＬ０（＝ＣＬ１）＝２０１００において、要求Ｃを撮像部２に対して送信する（Ｓ３０１０参照）。一例として、図中の横軸の単位を［ｍｓｅｃ］とする。ここで、処理部３は、要求Ｃにより、予定時刻Ｔ_Ｘ＝２０３００から照射期間５０［ｍｓｅｃ］の放射線照射を１５０［ｍｓｅｃ］周期で繰り返し照射して動画モードで撮像を行う、というスケジューリングが許容可能か否かを撮像部２に問い合わせたものとする。

撮像部２は、時刻ＣＬ１（＝ＣＬ０）＝２０１５０に要求Ｃを受信し（Ｓ２２００参照）、上記要求Ｃに従うスケジューリングが可能か否か判定する（Ｓ２２１０参照）。上記要求Ｃの場合、撮像部２は、準備動作を少なくとも時刻ＣＬ１＝Ｔ_Ｘ（＝２０３００）までに完了させ、この時刻には蓄積動作を開始可能な状態にする必要がある。本例では、撮像部２は、上記要求Ｃに従うスケジューリングが可能と判定し、回答Ｄ（即ち撮像開始許可を示すデータ）を処理部３に送信する（Ｓ２２２０参照）。

処理部３は、時刻ＣＬ０（＝ＣＬ１）＝２０２００に回答Ｄを受信し（Ｓ３０２０参照）、これにより、撮像部２が予定時刻Ｔ_Ｘ＝２０３００から蓄積動作を開始するものと判定することができる。その後、処理部３は、要求Ｃに応じた駆動信号を生成して放射線源制御部４を介して放射線源１に出力し、要求Ｃに従うスケジューリングを実現させる。

撮像部２は、例えば時刻ＣＬ１＝２０２００から準備動作を開始し、時刻ＣＬ１＝Ｔ_Ｘ（＝２０３００）までに準備動作を完了させて蓄積動作を開始する。そして、処理部３は、時刻ＣＬ０＝Ｔ_Ｘ（＝２０３００）に駆動信号を放射線源１に出力して放射線照射を開始させ、時刻ＣＬ０＝２０３５０に該放射線照射を終了させる。その後、撮像部２は、次の放射線照射が開始される時刻ＣＬ１＝２０４５０までに読出動作を完了させ、これにより１枚分の画像データを取得する。

このようにして、放射線照射、蓄積動作および読出動作の一連の動作が１５０［ｍｓｅｃ］周期で繰り返され、それにより得られる複数枚分の画像データに基づいて動画データが生成される。

尚、処理部３から放射線源１への該駆動信号の伝達速度は、撮像部２‐処理部３間の通信速度に比べて早く（応答時間が短く）、本例では該駆動信号の伝達遅延は実質的にないものとする。

前述のとおり、撮像部２‐処理部３間の応答時間は通信状態によって変動しやすい。例えば、撮像部２‐処理部３間の通信が無線通信で実現されている場合、この応答時間は、該通信が有線通信で実現されている場合に比べて変動しやすい（通信速度のばらつき量が大きい）。そのため、無線通信の場合、有線通信に比べて、撮像部２‐処理部３間の通信に比較的大きい遅延、例えば前述の応答時間の評価結果（ＳＳ１０２０、Ｓ２０５０参照）に比べて大きい遅延、が生じることが考えられる。この場合、不測の動作シーケンスが発生し（例えば、放射線源１及び撮像部２の駆動制御の順番が本来のものと逆になってしまい）、いわゆる無効曝射となってしまう可能性がある。尚、このことは有線通信においても外来ノイズ等に起因して同様に生じる可能性がある。

上記無効曝射を防ぐため、処理部３による上記スケジューリングは撮像部２‐処理部３間の通信が有線通信か無線通信かに基づいて調整されてもよく、以下、このことを図５～図６を参照しながら述べる。

図５は、撮像部２‐処理部３間の通信方式に基づくスケジューリングの例を説明するためのフローチャートである。Ｓ４０００では、撮像部２‐処理部３間を接続する通信の種類を判定し、該通信が有線通信の場合にはＳ４０１０に進み、そうでない場合（該通信が無線通信の場合）にはＳ４０２０に進む。

Ｓ４０１０およびＳ４０２０では、放射線源１の駆動のタイミング、具体的には放射線照射の開始のタイミングおよび該照射の終了のタイミング、をシフトさせ、そのシフト量をＳ４０１０（有線通信の場合）およびＳ４０２０（無線通信の場合）間で変更する。本例では、応答時間の評価を行うのに際して取得した複数の計測結果（Ｓ１０１０、Ｓ２０１０～２０４０）に基づく応答時間のばらつき量（標準偏差）をσとして、Ｓ４０１０ではシフト量を２σに設定し、Ｓ４０２０ではシフト量を３σに設定するものとする。

図６は、上記フローチャートに基づくスケジューリング態様を説明するための図を、図４同様に示す。図６から分かるように、本スケジューリング態様によれば、放射線の照射開始時刻は、有線通信の場合には２σ／無線通信の場合には３σだけ、図４の場合の照射開始時刻ＣＬ０＝２０３００より後にシフトされる。また、該放射線の照射終了時刻は、有線通信の場合には２σ／無線通信の場合には３σだけ、図４の場合の照射終了時刻ＣＬ０＝２０３５０より前にシフトされる。即ち、無線通信の場合、放射線源１による放射線の照射開始時刻は、有線通信の場合に比べて遅らせられ、該放射線の照射終了時刻は、有線通信の場合に比べて早められる。結果として、無線通信の場合、放射線源１による放射線の照射時間は、有線通信の場合に比べて短く設定される形となる。

よって、上記スケジューリング態様によれば、撮像部２‐処理部３間の通信の種類に応じて応答時間のばらつき量を考慮し、無効曝射を抑制可能な照射時間を適切に設定することができる。これにより、放射線源１による放射線の照射開始が撮像部２の蓄積動作の開始に先立つことなく、かつ、該放射線の照射終了が撮像部２の蓄積動作の終了に遅れることなく、放射線源１及び撮像部２の駆動制御を適切な順番で実行することができる。

尚、上記シフト量２σ又は３σは、１回分の照射時間（本例では約５０［ｍｓｅｃ］）に比べて充分に小さく、これにより得られる１枚分の画像データへの影響は充分に小さいものとする。

また、比較的高いフレームレートの場合、処理部３によるスケジューリングには時間的な余裕を設けにくくなる。そのため、例えば動画モードでの撮像を比較的高いフレームレートで行う場合、通信速度の点で有利であることは言及するまでもなく上記スケジューリングの点でも有利な有線通信が用いられるとよい。

また、ここでは撮像部２‐処理部３間の通信の種類に基づいてスケジューリングを行う態様を例示したが、他の例として、該通信の種類に関わらず、該通信の応答時間の評価に基づいてシフト量が調整されてもよい。

以上、本実施形態によれば、処理部３は、撮像部２との通信の際の応答時間を評価し、その評価結果に基づいて放射線源１の制御のタイミングを設定する。そのため、本実施形態によれば、撮像部２が撮像可能な状態となる前に放射線源１が駆動されるといった不測の事態を回避可能となり、放射線源１を適切なタイミングで駆動可能となる。よって、本実施形態によれば、放射線撮像を適切に実現可能となる。

以上では幾つかの好適な例を示したが、本発明は、これら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、必要に応じて公知の要素が更に追加され又は削除されてもよい。

また、例えば、上述の実施形態では、撮像部２‐処理部３間の応答時間の評価を行う際、及び、それらの同期（計時部２５－３２間の同期）をとる際、Ｎ回分の計測結果（Ｓ１０１０、Ｓ２０１０～Ｓ２０４０参照）の平均値を用いる態様を例示したが、これに限られない。例えば、他の実施形態として、上記Ｎ回分の計測結果の標準偏差もしくは中央値、又は、それら（平均値を含む。）の組み合わせが用いられてもよい。また、上記Ｎ回分の計測結果の一部が用いられてもよく、全部が用いられる必要はない。例えば、要求Ａの送信から回答Ｂの受信までに要した時間（いわゆるラウンドトリップタイム）の小さい順に上記Ｎ回分の計測結果をソートし、それらのうち、該時間の小さい所定数の評価結果だけが参照されてもよい。また、撮像部２‐処理部３間の同期をとる際、上記所定数の計測結果に基づいて補正値が算出されてもよいし、また、その算出において最小二乗近似法が用いられてもよい。

また、上述の実施形態では、上記同期は、計時部２５の計測値ＣＬ１を計測部３２の計測値ＣＬ０に合わせるように補正し、即ち、計測部３２の計測値ＣＬ０を基準とする形としたが、これらの関係は逆であってもよい。即ち、他の実施形態として、上記同期は、計測部３２の計測値ＣＬ０を計時部２５の計測値ＣＬ１に合うように補正することで実現されてもよい。更に上述の実施形態では、撮像部２‐処理部３間の通信により上記同期をとる態様を例示したが、これに限られず、例えば基地局、公共施設等から共通の時刻情報を受け取ることによって上記同期が実現されてもよい。

また、撮像部２‐処理部３間の要求Ａ及び回答Ｂの送受信については、他の実施形態として、処理部３が撮像部２に要求Ａを送信し且つ撮像部２から回答Ｂを受信する形としてもよい。即ち、撮像部２および処理部３の一方が他方に対して要求Ａを送信し、それを受信した他方が一方に対して回答Ｂを送信することで、上述の評価および同期は何れも実現可能である。また、撮像部２及び処理部３のうち、応答時間の評価を行った一方が、その結果を他方に対して通知することで、撮像部２‐処理部３間で応答時間の評価結果を共有する形としてもよい。

また、撮像部２‐処理部３間が固定的に接続される場合、計時部２５及び３２は個別に設けられる必要はなく、計時部２５及び３２の一方が撮像部２及び処理部３の間で共有されればよい。

また、撮像部２‐処理部３間の通信の際の応答時間が特定されれば、処理部３は、どのようなタイミングで放射線源１及び撮像部２をそれぞれ駆動制御すればよいか決定可能となり、即ち、スケジューリング可能となる。即ち、処理部３は、曝射スイッチ５が押されたタイミングからどれだけの時間が経過した後に、放射線源１による放射線照射を開始／終了させ、かつ、撮像部２を準備動作／蓄積動作／読出動作に遷移させればよいか、決定可能となる。そのため、撮像部２‐処理部３間の同期は必ずしも必須ではない。

また、処理部３から放射線源１への該駆動信号の伝達遅延は実質的にないものとしたが、これが比較的大きくなる場合には放射線源１‐処理部３間の通信の際の応答時間も考慮してスケジューリングが行われればよい。即ち、本明細書で説明された撮像部２‐処理部３間の応答時間の評価は、放射線源１‐処理部３間の応答時間の評価にも適用可能である。

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。

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。

ＡＰ：放射線撮像装置、１：放射線源、２：撮像部、３：処理部。

Claims

放射線を発生する放射線源と、
放射線を検出して撮像を行う撮像部と、
前記撮像部と通信可能に構成された処理部と、
前記処理部及び前記撮像部のそれぞれに対して個別に設けられた計時部と、を備え、
前記処理部は、
前記撮像部との通信の際の応答時間を評価する第１動作と、
前記第１動作で得られた前記応答時間の評価結果に基づいて前記放射線源の制御のタイミングを設定する第２動作と、
を行い、前記第１動作では、前記処理部及び前記撮像部の一方は他方に第１信号を送信し、前記他方は前記一方から前記第１信号を受信したことに応答して前記一方に第２信号を送信し、
前記一方が前記他方に前記第１信号を送信したときの前記一方の前記計時部の計時結果と、
前記一方が前記他方から前記第２信号を受信したときの前記一方の前記計時部の計時結果と、
前記他方が前記一方から前記第１信号を受信して前記一方に前記第２信号を送信したときの前記他方の前記計時部の計時結果と、
に基づいて、前記処理部の前記計時部と前記撮像部の前記計時部との時刻差を前記応答時間として取得する
ことを特徴とする放射線撮像装置。
放射線を発生する放射線源と、
放射線を検出して撮像を行う撮像部と、
前記撮像部と通信可能に構成された処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記撮像部との通信の際の応答時間を評価する第１動作と、
前記第１動作で得られた前記応答時間の評価結果に基づいて前記放射線源の制御のタイミングを設定する第２動作と、
を行い、
前記処理部は、前記第２動作では、
前記撮像部との通信が有線通信によるものか無線通信によるものかに基づいて、前記放射線源による放射線の照射時間を設定し、
前記撮像部との通信が前記無線通信の場合には、前記放射線源による放射線の照射開始時刻を該通信が前記有線通信の場合に比べて遅らせ、前記放射線源による放射線の照射終了時刻を該通信が前記有線通信の場合に比べて早める
ことを特徴とする放射線撮像装置。
前記処理部は、前記第２動作では、前記撮像部との通信が前記無線通信の場合には、前記照射時間を、該通信が前記有線通信の場合に比べて短く設定する
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
前記処理部は、前記第１動作では、前記応答時間の計測を複数回行い、それにより得られた複数の計測結果に基づいて前記応答時間を評価する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
前記処理部は、前記複数の計測結果の平均値、標準偏差および中央値の少なくとも１つに基づいて前記第２動作を行う
ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
前記処理部は、前記放射線源とも通信可能に構成されており、前記第１動作では、前記放射線源との通信の際の応答時間を更に評価する
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
放射線を発生する放射線源と、
放射線を検出して撮像を行う撮像部と、
前記撮像部と通信可能に構成された処理部と、
前記処理部及び前記撮像部のそれぞれに対して個別に設けられた計時部と、を備え、
前記撮像部は、
前記処理部との通信の際の応答時間を評価する第１動作と、
前記第１動作で得られた前記応答時間の評価結果に基づいて前記放射線源の制御のタイミングを設定する第２動作と、
を行い、前記第１動作では、前記処理部及び前記撮像部の一方は他方に第１信号を送信し、前記他方は前記一方から前記第１信号を受信したことに応答して前記一方に第２信号を送信し、
前記一方が前記他方に前記第１信号を送信したときの前記一方の前記計時部の計時結果と、
前記一方が前記他方から前記第２信号を受信したときの前記一方の前記計時部の計時結果と、
前記他方が前記一方から前記第１信号を受信して前記一方に前記第２信号を送信したときの前記他方の前記計時部の計時結果と、
に基づいて、前記処理部の前記計時部と前記撮像部の前記計時部との時刻差を前記応答時間として取得する
ことを特徴とする放射線撮像装置。
放射線を発生する放射線源と、
放射線を検出して撮像を行う撮像部と、
前記撮像部と通信可能に構成された処理部と、を備え、
前記撮像部は、
前記処理部との通信の際の応答時間を評価する第１動作と、
前記第１動作で得られた前記応答時間の評価結果に基づいて前記放射線源の制御のタイミングを設定する第２動作と、
を行い、
前記撮像部は、前記第２動作では、
前記処理部との通信が有線通信によるものか無線通信によるものかに基づいて、前記放射線源による放射線の照射時間を設定し、
前記処理部との通信が前記無線通信の場合には、前記放射線源による放射線の照射開始時刻を該通信が前記有線通信の場合に比べて遅らせ、前記放射線源による放射線の照射終了時刻を該通信が前記有線通信の場合に比べて早める
ことを特徴とする放射線撮像装置。
前記撮像部は、前記第２動作では、前記処理部との通信が前記無線通信の場合には、前記照射時間を、該通信が前記有線通信の場合に比べて短く設定する
ことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。