JP7089372B2 - 放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法、放射線撮影システム、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法、放射線撮影システム、およびプログラムに関する。

従来、放射線発生装置から照射されて被写体を通過した放射線を検出し、検出した放射線の強度分布をデジタル化して放射線画像を生成し、生成した放射線画像に対して画像処理を施して鮮明な放射線画像を得る放射線撮影装置が実用化されている。このような画像処理装置は、一般的に、放射線検出器（受像器）に２次元固体撮像素子を用いる。

固体撮像素子は、入射光に応じた電荷の蓄積、蓄積された電荷の読み出し、およびリセットを繰り返して動作することが一般的である。電子シャッターを備えない撮像素子を用いる場合においては、電荷の読み出しやリセットの最中に光入射があると、放射線画像を損なう恐れがある。特に、医療用の放射線撮影装置において、そのような撮像素子を用いると、不要な被曝という不利益を被写体にもたらす可能性もある。そのため、放射線検出器の撮像素子の動作タイミングと放射線発生装置の放射線の照射タイミングとの同期をとることが望ましい。

特許文献１には、第一の計時手段を有する放射線源制御装置と、第一の計時手段に同期した第二の計時手段を有する放射線撮影装置とが、時刻の同期を行い、リセット終了と曝射開始時刻、蓄積終了と曝射終了のタイミングを合わせることが記載されている。

特開２０１０－０８１９６０号公報

特許文献１では、動画撮影中に、放射線源制御装置と放射線撮影装置は、時刻同期用の通信と画像転送用の通信とを同じネットワークを用いて行う。そのため、時刻同期用の通信と画像転送用の通信とのタイミングが重なることにより、時刻同期用の時間の誤差が大きくなり、放射線源制御装置と、放射線撮影装置との時刻のずれが生じやすい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、放射線源制御装置と放射線撮影装置との時刻のずれを低減させることを目的とする。

上記課題を解決するための一手段として、本発明の放射線撮影装置は以下の構成を有する。すなわち、放射線撮影装置であって、放射線発生装置から照射された放射線を検出して画像データを取得する取得手段と、前記放射線撮影装置における時刻を管理する計時制御手段と、前記放射線発生装置による放射線の照射を制御する照射制御装置により管理される時刻と、前記計時制御手段により管理される時刻との同期をとるために送信される同期制御メッセージを生成する生成手段と、前記画像データと前記同期制御メッセージを送信する送信手段と、を有し、前記送信手段は、動画撮影中に、前記同期制御メッセージを、前記画像データより優先して送信する。

本発明によれば、放射線源制御装置と放射線撮影装置との時刻のずれを低減させることが可能となる。

放射線撮影システム１００の概略構成である。 時刻を同期させる手順を示す図である。 第１の実施形態における通信制御部１１７の構成である。 同期制御メッセージが画像データより優先してネットワークインターフェース１１６に出力される例を示す。 送信バッファ３０３に対する順序テーブルを示す。 第２の実施形態における通信制御部１１７の構成である。 画像データの転送に割りこんで同期制御メッセージの通信が処理される例を示す。 画像転送用バッファ６０３、同期通信用バッファ６０４、およびマルチプレクサ６０５の実装例を示す。 第３の実施形態における画像撮影中以外の計時制御部１０６による時刻同期のフローチャートを示す。 第３の実施形態における画像撮影中の計時制御部１０６による時刻同期のフローチャートを示す。 第３の実施形態による時刻補正処理の流れを示す。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いながら詳細に説明する。ただし、各実施形態に示す構造の詳細は、本文および図中に示す限りではない。なお、放射線は、Ｘ線の他、α線、β線、γ線、及び各種粒子線なども含む。

［放射線撮影システム１００の構成］
図１に、以下に説明するいくつかの実施形態における放射線撮影システム１００の概略構成を示す。放射線撮影システム１００は、放射線撮影装置１０１、放射線発生装置１１０、照射制御装置１２０、およびシステム制御装置１３０を含む。

概略的な動作として、操作者は、操作装置（ＲＩＳ端末１４１等）を介して、システムの動作条件を入力する。入力された動作条件の情報は、システム制御装置１３０を介して、放射線撮影装置１０１や照射制御装置１２０に伝達される。放射線発生装置１１０は、操作者による曝射ボタン１１５の押下に応じて、放射線を照射する。放射線発生装置１１０より放射された放射線は、被検者を透過した後、放射線撮影装置１０１で検出される。放射線撮影装置１０１は、検出した放射線から放射線画像を生成し、システム制御装置１３０に転送する。システム制御装置１３０は、受信した放射線画像をＰＡＣＳ端末１４２やビューワー端末１４３やプリンタ１４４に出力する。

続いて、放射線撮影システム１００の各構成要素について説明する。照射制御装置１２０は、放射線源制御装置として機能する。有線通信部１２１は、システム制御装置１３０から送信された信号を受信したり、放射線撮影装置１０１との間で信号を送受信する。計時制御部１２２は、進行する時刻の情報（時刻情報）を管理および制御する。計時制御部１２２は、（電荷蓄積時間－放射線照射時間）／２／１０以下の調整が可能なように時刻を管理することができる。照射パルス発生部１２３は、計時制御部１２２が管理する時刻情報を基準に、放射線照射のタイミング信号（タイミングパルス）を生成し、放射線発生装置１１０に出力する。

放射線発生装置１１０は、放射線源として機能し、管球、照射や絞り機構を含む。放射線発生装置１１０は、照射制御装置１２０からのタイミングパルスをもとに、パルス状又は連続的に放射線１１１を発生（照射）する。放射線発生装置１１０は、撮像手段、および撮影条件および撮影画像を表示するための表示手段を備えることもできる。

放射線撮影装置１０１は、検出部１０７、撮影制御部１０２、ネットワークインターフェース１１６、および通信制御部１１７を有する。検出部１０７は、２次元固体撮像素子を有し、放射線を電気信号に変換し、放射線画像を取得する。撮影制御部１０２は、駆動制御部１０５、信号制御部１０８、および計時制御部１０６を有する。駆動制御部１０５は、検出部１０７の駆動制御（電荷の蓄積、読出しの制御）を行う。信号制御部１０８は、検出部１０７により取得された放射線画像に対して種々の画像処理を行って画像処理後の放射線画像を生成する。計時制御部１０６は、時刻情報を管理および制御する。ネットワークインターフェース１１６は、無線通信部１０３と有線通信部１０４を有する。信号制御部１０８で生成された放射線画像は、無線通信部１０３および／または有線通信部１０４を介して、システム制御装置１３０へ転送され、検査などの用に供される。通信制御部１１７は、撮影制御部１０２とネットワークインターフェース１１６と接続し、放射線画像の転送と時刻同期のための通信を制御する。

放射線撮影装置１０１、照射制御装置１２０、システム制御装置１３０は、無線あるいはは有線による通信ネットワークを介して互いに接続されている。通信ネットワークには、無線ＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ）１１３、ＨＵＢ１１４が含まれ、通信ネットワークを介して接続されている機器の間では、情報がメッセージの形式で交換される。通信制御部１１７は、有線通信部１０４や無線通信部１０３の接続状態を判定し、例えば、有線接続状態である場合は、有線での通信に自動的に切り替わることが可能となっている。なお、無線と有線の双方を有するシステムを示したが、いずれか一方の通信方式でシステムを構築することも可能である。

これに対し、放射線発生装置１１０と照射制御装置１２０の接続は、通信ネットワークを介さずに、電気的に直接接続されるため、情報はメッセージの形式に変換されることなく、電気信号として直接伝達される。また、照射制御装置１２０と曝射ボタン１１５間も、電気信号が直接伝達される。

放射線撮影システム１００は、ＲＩＳ端末１４１と、ＰＡＣＳ端末１４２と、ビューワー端末１４３と、プリンタ１４４と、ネットワーク等の通信手段１４０を介して接続されている。なお、ＲＩＳは、Radiology Information Systemを示し、ＰＡＣＳは、Picture Archiving and Communication Systemを示す。

ＲＩＳ端末１４１は、放射線撮影システム１００に接続されている操作端末であり、放射線部門内の情報システムを構成する。この情報システムは、例えば、放射線画像、又は、操作者により入力される検査オーダー（検査指示）に付帯される情報（付帯情報）を統括的に管理する情報管理システムである。付帯情報は、検査ＩＤ又は受付番号を含む検査情報を含んでいる。検査情報には、撮影プロトコル情報が含まれる。撮影プロトコルは、撮影時又は画像処理時等に用いられるパラメータ情報又は撮影実施情報、および、センサ種類若しくは撮影姿勢のような撮影環境情報を含んでいる。放射線撮影システム１００は、放射線画像の静止画及び動画の少なくとも一方の撮影に対応しており、特に、動画の撮影のための撮影プロトコルには、例えば、フレームレートや１フレームあたりの放射線パルスの長さなどのパラメータが設定されている。また、検査情報は、検査ＩＤおよび受付番号等の検査オーダーを特定情報や、検査オーダーに従う放射線画像を特定する情報を含んでいる。

操作者は、ＲＩＳ端末１４１を介して検査オーダーを入力することができ、放射線撮影システム１００は、入力された検査オーダーに従って撮影を行うことができる。入力された検査オーダーはＲＩＳ端末１４１によって格納及び管理され得るが、ＲＩＳ端末１４１及び放射線撮影システム１００に接続されたサーバ（不図示）によって格納及び管理されてもよい。なお、入力された検査オーダーは、システム制御装置１３０等、放射線撮影システム１００内で格納及び管理されてもよい。

ＰＡＣＳ端末１４２は、放射線撮影装置１０１により生成された放射線画像の保存および管理を行う。すなわち、ＰＡＣＳ端末１４２は、撮影画像を管理する画像管理システムの一部として機能する。ビューワー端末１４３は、ＰＡＣＳ端末１４２に保存されている放射線画像を表示出力することができる。プリンタ１４４は、ＰＡＣＳ端末１４２に保存されている放射線画像をフィルムなどのメディアに出力することができる。

放射線撮影システム１００の操作者は、撮影を実施したいタイミングで曝射ボタン１１５を押下する。曝射ボタン１１５の押下が発生したことは、電気信号として照射制御装置１２０に伝達される。照射制御装置１２０は、曝射ボタン１１５から伝達された電気信号に応じて、撮影開始を示すメッセージを生成し、通信ネットワークを介して放射線撮影装置１０１に対して当該メッセージを送信する。当該メッセージには、撮影開始（照射開始）の時刻の情報が含まれている。

撮影開始メッセージに対する撮影許可メッセージが放射線撮影装置１０１から照射制御装置１２０に送信されると、撮影開始の時刻が放射線撮影装置１０１と照射制御装置１２０の間で共有される。その後、照射制御装置１２０内の照射パルス発生部１２３は、放射線照射のタイミングパルスを生成する。照射パルス発生部１２３は、計時制御部１２２により管理される時刻情報に基づいて、タイミングパルスを生成する。タイミングパルスは、放射線発生装置１１０に伝達され、放射線発生装置１１０は、タイミングパルスに従って、放射線１１１を照射する。

一方、放射線撮影装置１０１は、撮影開始を示すメッセージを受け取った後、撮影制御部１０２内の駆動制御部１０５は、検出部１０７に対して駆動（電荷読み出し）タイミングを示す駆動制御信号を生成する。駆動制御信号は、検出部１０７に伝達され、検出部１０７は、駆動制御信号に従って動作する。放射線撮影装置１０１内の計時制御部１０６は、時刻情報を管理する。駆動制御部１０５は、計時制御部１０６の時刻情報に基づいて、駆動制御信号を生成する。

放射線撮影システムの１００操作者が撮影を終了するために曝射ボタン１１５の押下をやめると、照射制御装置１２０は、タイミングパルスの生成を停止し、撮影を停止することを示すメッセージを生成する。当該メッセージは、放射線撮影装置１０１との間で交換される。

以上の動作において、放射線画像の取得は、放射線照射のタイミングパルスと重ならないような時刻を選んで実施されることが望ましい。つまり、放射線画像の取得は、放射線照射の時間帯と異なる時間帯に行われることが望ましい。この排他的な時間関係を実現するために、照射制御装置１２０内の計時制御部１２２と放射線撮影装置１０１内の計時制御部１０６のそれぞれにより管理される時刻が、正確に同期される必要がある。しかしながら、計時制御部１２２と計時制御部１０６は、例えば、水晶振動子の特性により、経過時間や温度に応じて、標準時刻からずれてしまう。

図２は、放射線撮影装置１０１内の計時制御部１０６と照射制御装置１２０内の計時制御部１２２のそれぞれが管理する時刻の同期を、ネットワーク上の通信によって確立する手順を示す。説明に当たり、計時制御部１２２が、時刻同期の基準となる時刻サーバーとして動作し、計時制御部１０６が、時刻サーバーに追従して動作する時刻クライアント動作するものとする。また、図２において、横軸は時間軸を示し、時間軸上の数字は、時刻値を示す。

まず、放射線撮影装置１０１の計時制御部１０６が、有線通信部１０４または無線通信部１０３を通じて、サーバーの時刻を問い合わせるメッセージ（問合せメッセージ）を、照射制御装置１２０に送信する。このとき、計時制御部１０６は、問合せメッセージ送信時の時刻を取得する。図２の例では、計時制御部１０６は、時刻値１０２５４を取得する。有線通信部１２１を介して問合せメッセージを受信した照射制御装置１２０内の計時制御部１２２は、ただちにメッセージ（返信メッセージ）を返信する。このとき、計時制御部１２２は、返信メッセージの送信時の時刻を取得し、返信メッセージに含める。図２の例では、計時制御部１２２は、時刻値１０２５４を返信メッセージに含める。

放射線撮影装置１０１内の計時制御部１０６は、照射制御装置１２０からの返信メッセージを受信すると、返信メッセージ受信時の時刻を取得する。図２の例では、計時制御部１０６は、時刻値１０２６０を取得する。問合せメッセージの伝搬時間と、返信メッセージの伝搬時間が同等であると仮定すると、照射制御装置１２０が返信メッセージを返信した時刻は、計時制御部１０６が管理する時刻では、送信の時刻値１０２５４と受信の時刻値１０２６０の中間値、つまり（１０２５４＋１０２６０）／２＝１０２５７であったと推定することができる。

ところで、返信メッセージに含まれている時刻値は１０２５４であるので、照射制御装置１２０が返信メッセージを返信した時刻（推定）との差を取れば、１０２５７－１０２５４＝３となる。すなわち、時刻値で３だけ放射線撮影装置１０１の時刻が進んでいる。このように、計時制御部１０６と計時制御部１２２が管理する時刻の差が補正値として算出され、計時制御部１０６が管理する時刻を補正値で補正することによって、計時制御部１０６と計時制御部１２２が管理する時刻が同期され得る。

なお、図２の例では、ただ１回の問合せに基づいて時刻同期のための補正値を算出しているが、実際には伝搬時間にはゆらぎが発生し得るので、単一の問い合わせにもとづく補正値は真の量からずれたものになり得る。そのため、複数回の問合せを実行して統計的に補正値を算出してもよい。例えば、複数の問合せのなかから、ラウンドトリップタイム（問合せ送信から返信受信までの時間）の少ない順に一定数の時刻差或いは補正値を集めて、平均を取ることが挙げられる。

図２の例では、問合せメッセージの伝搬時間と、返信メッセージの伝搬時間が同等であると仮定した。しかしながら、特に動画撮影中には、撮影により得られた放射線画像と、時刻を同期するためのメッセージとが、放射線撮影装置１０１の有線通信部１０４または無線通信部１０３から混在して出力されるため、時刻を同期させるためのメッセージの遅延が起こり得る。遅延が発生することにより、正確な時刻差が算出できず、計時制御部１２２と計時制御部１０６が管理する時刻が同期されず、結果として、放射線撮影装置１０１の駆動制御と放射線発生装置１１０による放射線照射の時間バランスがずれてしまう可能性がある。

そこで、動画撮影中であっても、計時制御部１２２と計時制御部１０６が管理する時刻を同期させることが可能な構成を、以下の実施形態において説明する。

［第１の実施形態］
上述したとおり、本システムにおいてはさまざまの情報が、ＡＰ１１２やＨＵＢ１１４を介したネットワークを介して伝達される、ここまでに、撮影により得られた放射線画像、撮影の開始と終了を制御するために交換されるメッセージ、時刻を同期させるための問合せメッセージと返信メッセージをすでに挙げている。これ以外にも、事前の設定情報を伝達するコマンド、各装置の異常または正常を報告するメッセージ、なども存在し得る。これらの情報は、放射線撮影装置１０１においては、有線通信部１０４または無線通信部１０３から、混在して送受信され得る。

ネットワークを介して伝達されるこれらの情報は、同一の媒体や手段を通過するものであるが、互いに性質が異なる。例えば、放射線画像は、大量のデータからなり多数のパケットに分割されて伝達され得る。また、１枚の放射線画像を転送し終わってから次の放射線画像を転送するまでには、隙間期間が設けられている。この隙間期間を使い切らない限りにおいては、放射線画像の転送処理が遅延しても問題にならない。一方、時刻を同期させるためのメッセージは、少量のパケットからなっているが、パケットの遅延は、そのまま計時制御部間の時差の推定誤差になるため、なるべく遅延なく送受信されることが好ましい。

そこで、第１実施形態として、時刻同期のための通信を、放射線画像の転送（送信）より優先させる放射線撮影装置１０１を、図３から図５を参照しながら説明する。なお、本実施形態における放射線撮影装置１０１は、放射線画像に関しては、送信処理について説明する。

図３は、本実施形態における放射線撮影装置１０１内の、通信制御部１１７の構成を示す。本実施形態における通信制御部１１７は、画像転送制御部３０１、同期通信制御部３０２、および送信バッファ３０３を有する。また、通信制御部１１７は、図５を用いて後述する順序制御を行うために、点線で示すテーブル管理部３０４を有してもよい。

画像転送制御部３０１は、信号制御部１０８と連係して動作し、同期通信制御部３０２は、計時制御部１０６と連係して動作する。画像転送制御部３０１と同期通信制御部３０２は、それぞれの通信手順に従って、画像データ（放射線画像）と同期制御メッセージ（時刻を同期させるための問合せメッセージと返信メッセージ）とを送信バッファ３０３に格納する。送信バッファ３０３に格納された画像データと同期制御メッセージは、順次取り出され、ネットワークインターフェース１１６に供給される。このとき、送信バッファ３０３は、送信バッファ３０３へ格納された順序によらず、同期制御メッセージを、画像データより優先して出力するように動作する。

続いて、図４を参照して、本実施形態に従った送信順序の調整の一例について説明する。図４は、画像データよりも後に送信バッファ３０３に格納された同期制御メッセージが、画像データより優先してネットワークインターフェース１１６に出力される例を示す。図示されるように、画像データを構成するパケット群の転送が順次行われている間であっても、送信バッファ３０３に同期制御メッセージが格納された場合、当該同期制御メッセージは、遅延なくネットワークインターフェース１１６に出力される。このように、同期制御メッセージが優先され、画像データのパケット群に割りこんでくるため、画像データの転送の進行は遅延する。

次に、図５（ａ）と図５（ｂ）を参照して、送信順序の調整の別の例について説明する。図５（ａ）と図５（ｂ）は、ネットワークインターフェース１１６により参照される、送信バッファ３０３に対する順序テーブル５０１、５０２を示す。これらのテーブルは、送信バッファ３０３内のテーブル管理部３０４により生成および管理される。

順序テーブル５０１（順序テーブル５０２も同様）は、複数の行と列に区切られた形式になっている。順序テーブル５０１の各行には、送信する画像データ／同期制御メッセージを格納する列（以下、データカラムと呼ぶ）と、その行の内容を処理した後に次に処理すべき行番号を指定する列（以下、ｎｅｘｔカラムと呼ぶ）が、少なくとも存在する。図５（ａ）の順序テーブル５０１は、例として８行からなる送信バッファの表を示している。そのうち、行番号１から４には、先行して格納した画像データが格納されている。これらの行のｎｅｘｔカラムについては、行１についてはｎｅｘｔ＝２、行２についてはｎｅｘｔ＝３・・・というように順次連なって処理されるように、画像データの格納時に記入されている。格納済みの最後の画像データ（図の画像データ３）のｎｅｘｔカラムは、後続データが無いことを示すためにＥＮＤマークが記入されている。その他の行については、まだ一度も記入されたことがないか、記入されたデータの送信処理が終わったときに消去されたため、すべての列が空欄にされている。

ネットワークインターフェース１１６は、順序テーブル５０１を参照しながら送信を順次行う。ある行のデータカラムを参照して、その行に対応する画像データを送信したのち、その行のｎｅｘｔカラムを参照して、次に処理すべき行の番号を得る。ｎｅｘｔカラムの参照が終われば、その行は不要になるので、各列は空欄に戻される。その後、ネットワークインターフェース１１６は、次の行の参照を開始する。以下、同様に繰り返し、ネットワークインターフェース１１６は、ｎｅｘｔカラムにＥＮＤマークがあるのを見つけたら、一時停止状態になる。

ネットワークインターフェース１１６が参照および送信動作を続けている間に送信バッファ３０３への画像データの格納により順序テーブルを書き換える手続きは、以下のようになる。すなわち、図５（ａ）を参照して説明すると、まず、テーブル管理部３０４は、順序テーブル５０１の中に空欄の行を探し、その行のデータカラムに追加の送信データ、たとえば画像データの続きを格納する。また、テーブル管理部３０４は、その行のｎｅｘｔカラムに、ＥＮＤマークを記入しておく。次に、テーブル管理部３０４は、今までＥＮＤマークがついていた行について、そのＥＮＤマークを外し、代わりに今回追加記入を実施した行の行番号を記入する。この手続きにより、追加で順序テーブルに登録された画像データは、すでに登録済みの画像データの送信に引き続いて送信されるようになる。

しかし、同期制御メッセージを送信バッファ３０３へ格納する際には、上記の手続きとは一部異なるものとなる。この手続きについて、図５（ａ）と（ｂ）の比較をしながら説明する。まず、テーブル管理部３０４は、順序テーブルの中に空欄の行を探し、その行のデータカラムに同期制御メッセージを格納することは、前述の手続きと同様である。しかし、ｎｅｘｔカラムの調整については、前述の手続きと異なる。

まず、ネットワークインターフェース１１６が、処理を実行中の行番号を得て、同時にその行よりも先に処理を進めないように、通信制御部１１７は、ネットワークインターフェース１１６を一時停止する。図５（ａ）の例では、ネットワークインターフェース１１６が行番号１を処理中であるところを一時停止させたので、その次に処理するはずだった行番号２に対応する画像データはまだネットワークインターフェース１１６から読み取られておらず、今から変更しても正しく処理可能である。そこで、テーブル管理部３０４は、行番号２のｎｅｘｔカラムを変更し、次に処理すべき行番号として、新たに追加した行番号である５を記入する。一方、テーブル管理部３０４は、行番号５のｎｅｘｔカラムについては、既に格納されていた行の処理が再開されるように、もともと行番号２のｎｅｘｔカラムに記入されていた値、この例では行番号３、を記入する。最後に、通信制御部１１７は、一時停止させていたネットワークインターフェース１１６を再開させて、手続きは終了する。この手続きによって調整された結果、図５（ｂ）に示す順序テーブル５０２が得られ、画像データ１と画像データ２の間に割り込む形で、同期制御メッセージが処理されるようになる。このように、同期制御メッセージの追加手続き（図５（ｂ））は、画像データの追加手続き（図５（ａ））と比較して、ｎｅｘｔカラムの調整をＥＮＤマークのあとになるように追加するか、現在処理中の行の近くになるように調整するかが異なる。

なお、上記説明において、同期制御メッセージの送信順序が画像データ１の次（行番号２の次）となるように調整する例を示したが、これは説明の簡単のため、ネットワークインターフェース１１６の一時停止が行単位で停止するという仮定を設けたためである。もし、ネットワークインターフェース１１６の一時停止がより詳細な条件で指定でき、行番号１のｎｅｘｔカラムを読み取る直前で停止可能であれば、画像データ０の次（行番号１の次）になるような調整も可能となる。この場合は、同期制御メッセージの送信遅延がより短縮され得る。

また、一時停止という用語はネットワークインターフェース１１６の完全な停止を要求することを指しておらず、次の行の参照（または、今の行のｎｅｘｔカラムの参照）を阻止できればよい。したがって、ネットワークインターフェース１１６は、一時停止の指示を受けた後であっても、進行中の行のデータの送信は継続して実行してよい。よって、順序テーブルへの記入（登録）手続きが短時間ですめば、ネットワークインターフェース１１６の停止は実質的には行われず、インターフェースの稼働率は下がらない。

以上、図５（ａ）と図５（ｂ）を参照して、表形式で送信順序を調整する手法を説明したが、この手法は、テーブルの参照に対する排他処理やテーブルの各欄の書き換えなど、ある程度の手続きを実行する。そのため、記憶装置上のデータ構造として順序テーブルを保持し、マイクロプロセッサなどからソフトウェア処理によって表をメンテナンスするように実施するのに向いている。しかしながら、論理回路などのハードウェアによって実施してもよいことは言うまでもない。

また、図５（ａ）と図５（ｂ）の説明では、順序テーブルのデータカラムに実際の送信データが格納されるように説明してきたが、実際のテーブルがそのような構造である必要はなく、記憶装置上の別の場所に送信データの実体が格納されて、順序テーブルにはその位置情報のみが記載される方式でもよい。

このように、本実施形態では、同期制御メッセージの通信の発生が、放射線画像の転送期間に重なっても、同期制御メッセージの送信遅延が抑えられるため、放射線撮影装置１０１と照射制御装置１２０との計時制御部間の時刻誤差を減らすことができる。よって、放射線発生装置１１０と放射線撮影装置１０１との同期を、高精度かつ容易に行うことが可能となる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態として、時刻同期のための通信を、放射線画像の転送（送信）より優先させる、第１の実施形態とは別の形態を説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と共通な部分については説明を省略する。第１実施形態と異なる点は、通信制御部１１７の構成である。

図６は、本実施形態における放射線撮影装置１０１内の、通信制御部１１７の構成を示す。本実施形態における通信制御部１１７は、画像転送制御部６０１、同期通信制御部６０２、画像転送用バッファ６０３、同期通信用バッファ６０４、および、選択機構として動作するマルチプレクサ６０５を有する。

画像転送制御部６０１と同期通信制御部６０２はそれぞれ、第１の実施形態で説明した図３の画像転送制御部３０１と同期通信制御部３０２と同様に機能する。画像転送用バッファ６０３は、画像転送制御部６０１と対応して動作し、同期通信用バッファ６０４は、同期通信制御部６０２と対応して動作する。また、画像転送用バッファ６０３と同期通信用バッファ６０４ではそれぞれ、格納されたデータ（画像データ、同期制御メッセージ）は、格納された順序のままに取り出される。

マルチプレクサ６０５は、画像転送用バッファ６０３と同期通信用バッファ６０４からデータを取り出し、ネットワークインターフェース１１６に供給する。このときマルチプレクサ６０５は、一度には、画像転送用バッファ６０３と同期通信用バッファ６０４のいずれか片方のみからデータを取り出す。取り出しの処理は、通信パケットを１単位として実行され、マルチプレクサ６０５は、取り出し処理の間は他方のバッファからの取り出しは行わない。また、取り出しは、同期通信用バッファ６０４からの取り出しが優先されて行われ、同期通信用バッファ６０４が空になったら、画像転送用バッファ６０３からのデータの取り出しが行われる。

このような取り出しの優先度の偏りにより、画像転送用バッファ６０３に多数のパケットデータが格納されている状態でも、同期通信用バッファ６０４にデータが格納されたら、マルチプレクサ６０５は、画像転送用バッファ６０３からの取り出しを停止する。そして、マルチプレクサ６０５は、同期通信用バッファ６０４のデータを先に送信するように、動作する。

続いて、図７を参照して、本実施形態に従った送信順序の一例について説明する。図７は、画像データの転送に割りこんで、同期制御メッセージの通信が処理される例を示す。画像転送制御部６０１が画像データを格納し、同期通信制御部６０２が同期制御メッセージを格納したとする。同期通信用バッファ６０４が空の間は、マルチプレクサ６０５は、画像転送用バッファ６０３から順次データを取り出してネットワークインターフェース１１６に供給して送信させる。しかし、同期通信用バッファ６０４に同期制御メッセージが格納されると、マルチプレクサ６０５は、画像転送用バッファ６０３にまだ画像データがあっても、同期通信用バッファ６０４の同期制御メッセージを先に取り出してネットワークインターフェース１１６に供給して送信させる。同期通信用バッファ６０４が空になれば、画像データの転送の進行が再開する。

図７のように動作する画像転送用バッファ６０３、同期通信用バッファ６０４、およびマルチプレクサ６０５の実装例を図８に示す。図８の構成では、例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ上に、ＤＲＡＭコントローラ８０１、ＤＭＡコントローラ８０４、８０５、メモリバス８０３、マルチプレクサ８０６、ネットワークインターフェース８０７が集積されている。そして、ＤＲＡＭコントローラ８０１によって読み書きされるＤＲＡＭ８０２が、大きな記憶容量として動作する。ＤＭＡコントローラ８０４、８０５は、同期通信用と画像転送用に個別に設けられ、メモリバス８０３を介してＤＲＡＭコントローラ８０１に接続されている。同期通信用と画像転送用の各ＤＭＡコントローラ８０４、８０５は、ＤＲＡＭコントローラ８０１を介してＤＲＡＭ８０２を読み出し、読み出されたデータを時間順のストリームデータに変換し、ストリームバスを介してマルチプレクサ８０６に供給する。マルチプレクサ８０６は、ＤＭＡコントローラ８０４、８０５のそれぞれから受け取ったストリーム信号のうち片側を適宜選択し、同じくストリームバスでネットワークインターフェース８０７に引き渡す。図６に示す画像転送制御部６０１は、ＤＲＡＭ８０２と画像転送用ＤＭＡコントローラ８０５にアクセス可能とし、同期通信制御部６０２は、ＤＲＡＭ８０２と同期通信用ＤＭＡコントローラ８０４にアクセス可能とする。

ここで、ストリームバスとは、一方向に引き渡すデータ信号と、データを引き渡す速度を供給側・受領側双方で調整するためのハンドシェイク信号とを、束ねたものである。データを受領する側がデータの受け取りを停止すると、データを渡す側はデータの供給意思があることを宣言したままで、処理を一時停止する。マルチプレクサ８０６は、一方のストリームを選択して受領している間は、他方のストリームは受領を停止した状態にするため、停止状態のＤＭＡコントローラはマルチプレクサにデータを渡すことができず一時停止状態になり、ＤＲＡＭ８０２の読み取りも停止する。

図８の構成で、画像データの転送に割り込んで時刻同期のための通信が処理される様子を、以下に説明する。まず、画像転送制御部６０１がＤＲＡＭ８０２上の特定領域に多数の画像パケットデータを格納する。このＤＲＡＭ８０２上の領域が、画像転送用バッファ６０３となる。続いて、画像転送制御部６０１は、画像転送用ＤＭＡコントローラ８０５にトリガを与える。画像転送用ＤＭＡコントローラ８０５は、ＤＲＡＭ８０２の読み取りを開始し、ストリームバスにデータの供給意思を宣言してマルチプレクサ８０６に受け取りを要求する。この時点では、マルチプレクサ８０６にデータの供給意思を知らせているのは画像転送用ＤＭＡコントローラ８０５のみであるため、マルチプレクサ８０６は、画像転送用ＤＭＡコントローラ８０５のストリームバスからの信号を受け取りネットワークインターフェース８０７に中継して渡す。

この間に別途、同期通信制御部６０２が同期制御メッセージをＤＲＡＭ８０２の特定領域に格納する。このＤＲＡＭ８０２上の領域が、同期通信用バッファ６０４となる。続いて、同期通信制御部６０２は、同期通信用ＤＭＡコントローラ８０４にトリガを与える。同期通信用ＤＭＡコントローラ８０４は、ＤＲＡＭ８０２の読み取りを開始し、ストリームバスにデータの供給意思を宣言してマルチプレクサ８０６に受け取りを要求する。なお、メモリバス８０３およびＤＲＡＭコントローラ８０１は、読み取りの要求が複数同時に存在しても、適宜時分割的に処理するため、両ＤＭＡコントローラ８０４、８０５からの読み取り要求は略同時に進行可能である。

マルチプレクサ８０６にはこの時点で、画像転送用ＤＭＡコントローラ８０５と同期通信用ＤＭＡコントローラ８０４の双方から、ストリームバスを介してデータの受け取りを要求されることになる。このときマルチプレクサ８０６は、画像転送のストリーム信号の切れ目、具体的にはパケットの単位で、ストリームバスからの信号の受け取りを停止する。かわって、マルチプレクサ８０６は、時刻同期用ストリームバスからの信号を受け取り、ネットワークインターフェース８０７に中継して渡す。これにより、画像データの転送に割り込む形で同期制御メッセージが送信される。画像転送のストリームの受け取りが停止された影響で、画像転送用ＤＭＡコントローラ８０５は、ＤＲＡＭ８０２から読み取ったデータを下流に渡せなくなるので、ＤＲＡＭ８０２の読み取りも一時停止する。

時刻同期通信の通信内容は少量であるため、同期通信用ＤＭＡコントローラ８０４はその処理を速やかに完了して、ストリームバスへの信号出力を停止する。これにより、マルチプレクサ８０６は、画像転送のストリームの受け取りを再開する。ストリームが再開したことで、画像転送用ＤＭＡコントローラ８０５は、ＤＲＡＭ８０２からの後続のデータ読み取りを再開し、画像データの転送が再開する。

以上、図８を参照して優先度付きマルチプレクサで送信順序を調整する実施例を説明したが、構成はこれに限られるものではない。例えば、同期通信用バッファ６０４をＤＲＡＭ８０２上の領域としているが、時刻同期通信の内容は少量であるため、ＡＳＩＣ上のオンチップメモリをバッファにしてもよい。また更に、時刻同期通信のストリーム信号を生成するのにＤＭＡコントローラを用いず、トリガを与えるだけで時刻同期通信のパケットデータを生成する論理回路を設けて、メモリを介さずに直接にストリーム信号を生成してもよい。また、更に、図８ではほとんどの要素を論理回路で構成しているが、実装はこれに限られるものでもない。送信バッファとマルチプレクサを記憶容量とソフトウェア処理にて実現してもよい。

このように、本実施形態では、時刻同期通信の発生が画像の転送期間に重なっても、時刻同期通信の送信遅延が最小の増加に抑えられる。そのため、放射線撮影装置１０１と照射制御装置１２０時計間の同期誤差を減らすことができる。よって、放射線発生装置１１０と放射線撮影装置１０１との同期を、高精度かつ容易に行うことが可能となる。

［第３の実施形態］
第１の実施形態と第２の実施形態では、時刻同期のための通信を画像データの転送に対して優先する手順について説明した。本実施形態では、放射線撮影装置１０１内の計時制御部１０６と照射制御装置１２０内の計時制御部１２２が管理する時刻を同期させるための補正値を予め算出して記憶し、動画撮影中は、記憶した補正値を用いて通信を行うシステムについて説明する。

図９は、本実施形態における画像撮影中以外の計時制御部１０６による時刻同期のフローチャートを示す。本フローは、一定時間間隔（例えば１秒に１回。以下、同期フロー実行間隔）で実行される。Ｓ９０１では、計時制御部１０６は、図２を用いて上記に説明したような同期制御メッセージの通信を繰り返し、計時制御部１０６は、計時制御部１０６と計時制御部１２２との時間差を複数回に渡りに算出する。Ｓ９０２では、計時制御部１０６は、Ｓ９０１で算出した複数の時刻差から、計時制御部１０６が管理する時刻を補正するための補正値を算出する。補正値の算出方法としては、複数の時刻差のうちの最小値や複数の補正値間の平均値などがある。Ｓ９０３では、計時制御部１０６は、Ｓ９０２で算出した補正値を用いて、計時制御部１０６が管理する時刻を補正する。Ｓ９０４では、計時制御部１０６は、Ｓ９０３で補正した補正値と同期フロー実行間隔とを、保存する。

図１０は、本実施形態における画像撮影中の計時制御部１０６による時刻同期のフローチャートを示す。本フローは、図９のＳ９０３で計時制御部１０６が保存した同期フロー実行間隔（例えば１秒に１回）で実行される。Ｓ１００１では、計時制御部１０６は、保存している補正値を取得する。Ｓ１００２では、計時制御部１０６は、Ｓ１００１で取得した補正値を用いて、計時制御部１０６が管理する時刻を補正する。

続いて、本実施形態における時刻補正処理を、図１１を参照して説明する。図１１は、本実施形態における時刻補正処理の流れを示す図である。放射線撮影装置１０１内の計時制御部１０６と、照射制御装置１２０内の計時制御部１２２は、放射線撮影システム１００の起動時を起点として計時動作をしている。撮影が開始される以前は、計時制御部１０６と計時制御部１２２との時刻同期処理が、図２で説明したように実行される。

操作者により曝射ボタン１１５が押下されること（ＯＮ状態）に応じて、照射制御装置１２０内の計時制御部１２２は、現在時刻である時刻値１００５０を取得する。計時制御部１２２は、現在時刻から所定の時間を加算した時刻を、曝射（照射）が開始される照射開始予定時刻として設定する。ここで、当該所定の時間は、例えば、放射線撮影装置１０１と照射制御装置１２０とがメッセージ交換を行う時間と放射線撮影装置１０１が放射線検出の撮影準備動作に移行する時間とに十分余裕のある時間である。また、当該所定の時間は、操作者を不要に待たせて操作感を低下させない程度の時間であることが好適である。また、当該所定の時間は、システム設計時に、あらかじめ算出されて、設定されてもよいし、照射制御装置１２０と放射線撮影装置１０１の通信による事前のネゴシエーションによって、動的に決定されてもよい。図１１の例では、当該所定の時間は、時間値１００とし、照射開始予定時刻１０１５０が算出される。

照射開始予定時刻が算出された後、照射制御装置１２０は、照射開始予定時刻をパラメータとして含めた撮影要求メッセージ（撮影開始を示すメッセージ）１１００を、放射線撮影装置１０１に送信する。なお、照射制御装置１２０は、撮影要求メッセージ１１００に、放射線の照射時間長さ（放射線パルスの長さや照射ウィンドウなど）と照射サイクル（フレームレートなど）に相当する情報（パラメータ）を含めてもよい。また、これらのパラメータが撮影要求メッセージ１１００に含まれることは必須ではなく、上記のように撮影に先立って別の手段であらかじめ設定又は伝達されていてもよい。また、ここに明示していない他のパラメータが、撮影要求メッセージ１１００に含まれて伝達されてもよい。

撮影要求メッセージ１１００を受信した放射線撮影装置１０１内の計時制御部１０６は、当該メッセージを受信した時点での時刻を取得する。計時制御部１０６は、取得した時刻と受信した撮影要求メッセージ１１００に含まれる照射開始予定時刻とを比較し、これから撮影する撮影モードに照らし合わせて、撮影準備動作（又は、放射線検出動作）を照射開始予定時刻に完了できるか否かを判断する。判断の結果、撮影準備動作が完了可能であれば、放射線撮影装置１０１は、照射制御装置１２０に撮影（又は、放射線の照射）を許可する撮影許可メッセージ１１０１を返信する。また、それと共に、放射線撮影装置１０１は、撮影準備動作を計画する。このように、放射線撮影装置１０１は、放射線の照射が開始される照射時刻に関する照射情報を受信すると、駆動制御部１０５は、照射情報（照射開始予告時刻）に基づいて、検出部１０７が照射時刻に放射線を検出可能な状態になるように制御する。また、放射線撮影装置１０１は、検出部１０７が照射時刻に放射線を検出可能な状態になったことを示す撮影許可メッセージ１１０１を、照射制御装置１２０に送信する。

照射制御装置１２０は、照射時刻前（照射開始予告時刻前）の所定の時間までに撮影許可情報を受信した場合、放射線発生装置１１０が放射線を照射するように制御する。例えば、照射制御装置１２０は、計時制御部１２２の示す時刻が照射開始予定時刻に達する前に撮影許可メッセージ１１０１を受信したら、照射開始予定時刻から放射線照射のタイミングパルスの発生を開始する。そして、照射制御装置１２０は、あらかじめ定められた放射線パルスの長さとフレームレートになるように、計時制御部１２２の時刻を基に、放射線の照射動作を計画し、照射パルス発生部１２３が放射線照射のタイミングパルスを生成する。

一方、撮影準備動作を完了した放射線撮影装置１０１では、計時制御部１０６が示す時刻が照射開始予定時刻になったら、駆動制御部１０５は、放射線の照射に備えて検出部１０７の動作を蓄積状態にする。そして、検出部１０７は、蓄積状態から放射線パルスの長さに相当する時間が経過した後（図１１では、計時制御部１０６の示す時刻値が１０１５０に達した後）、検出部１０７を電荷読み出し状態に制御し、放射線画像を取得する。図１１では、検出部１０７に対する駆動（電荷読み出し）タイミングを示す駆動制御信号が記載されている。

その後は、照射制御装置１２０と同様に、放射線撮影装置１０１は、あらかじめ定められたフレームレートになるように、計時制御部１０６の時刻を基に、撮影動作（蓄積動作や読み出し動作など）を計画し、撮影制御部１０２が撮影動作を実行する。放射線撮影装置１０１は、撮影動作を継続している間は、定期的に正常メッセージ１１０２（図１１の破線矢印）を照射制御装置１２０に送信し続ける。照射制御装置１２０は、正常メッセージ１１０２を受信している間、放射線撮影装置１０１が正常に動作を続けているものと判定する。

動画撮影中は、図９に示した時刻同期メッセージ交換による時刻同期を実施しないため、計時制御部１２２と計時制御部１０６で管理する時刻がずれていくことが想定される。図１１では、撮影開始前に、計時制御部１０６と計時制御部１２２が時刻１００００に時刻同期を実施した場合、時刻１０００毎に、図１１で示した時刻同期を実施した例である。計時制御部１０６が示す時刻値が１１０００になった時に、計時制御部１０６で予め算出して保存していた補正値を用いて、自身が管理する時刻を補正する。この例では、時刻同期補正値は「－５」であるため、計時制御部１０６は、時刻値が１１０００から１０９９５となるように、時刻を補正する。この補正を行うことで、計時制御部１０６は、計時制御部１２２と時刻を同期させることができる。

このように、本実施形態によれば、動画出力中などで通信回線が混雑して、時刻同期メッセージ通信による時刻同期のための補正値が正確に算出できない場合においても、事前に取得した補正値をもとに、計時制御部１０６は、自己が管理する時刻を補正する。これにより、計時制御部１０６は、計時制御部１２２と時刻を同期することができ、信号遅延時も正確な放射線照射ができる。

なお、補正値を用いた補正は、動画撮影中（画像出力中）に行うことに限定されない。例えば、時刻誤差が閾値を超えた場合に補正を行ってもよい。時刻誤差の閾値は、動画のデータ転送のネットワーク使用量から、ラウンドトリップタイムのばらつきの範囲が１ｍｓｅｃとすることが好ましい。

また、本実施形態において、画像出力中以外に時刻同期メッセージ通信を行い、時刻同期補正値を算出したが、例えば固定ダークを更新するタイミングで、時刻補正値情報を算出してもよい。温度変動により、放射線撮影装置の時計のズレ顕著な場合は、検出部１０７を駆動する固定ダーク更新中と、動画撮影中が同様な温度になることが想定されるため、固定ダーク更新中の時刻同期補正値をもとに、動画撮影中に放射線撮影装置の時計を補正してもよい。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の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、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ 放射線撮影システム、 １０１ 放射線撮影装置、１２０ 照射制御装置

Claims (9)

1. 放射線撮影装置であって、
   放射線発生装置から照射された放射線を検出して画像データを取得する取得手段と、
   前記放射線撮影装置における時刻を管理する計時制御手段と、
   前記放射線発生装置による放射線の照射を制御する照射制御装置により管理される時刻と、前記計時制御手段により管理される時刻との同期をとるために送信される同期制御メッセージを生成する生成手段と、
   前記画像データと前記同期制御メッセージを送信する送信手段と、を有し、
   前記送信手段は、動画撮影中に、前記同期制御メッセージを、前記画像データより優先して送信することを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記画像データと前記同期制御メッセージを格納して前記送信手段に出力するバッファを更に有し、
   前記バッファは、前記画像データより前記同期制御メッセージを優先して前記送信手段に出力し、
   前記送信手段は、前記バッファから入力された順に前記画像データまたは前記同期制御メッセージを送信することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記バッファに対して、前記送信手段への前記画像データと前記同期制御メッセージの出力の順序を制御する順序制御手段を更に有することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記順序制御手段は、前記バッファに前記画像データが格納されている状態で前記同期制御メッセージが前記バッファに格納された場合に、前記画像データより前記同期制御メッセージを先に前記送信手段へ出力するように前記出力の順序を制御することを特徴とする請求項３に記載の放射線撮影装置。
5. 前記画像データを格納する第１のバッファと、前記同期制御メッセージを格納する第２のバッファと、前記第１のバッファと前記第２のバッファから出力された画像データと同期制御メッセージのいずれかを前記送信手段に選択して出力する選択手段とを更に有し、
   前記選択手段は、前記画像データより前記同期制御メッセージを優先して選択して前記送信手段に出力し、
   前記送信手段は、前記第１のバッファまたは前記第２のバッファから入力された順に前記画像データまたは前記同期制御メッセージを送信することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
6. 前記選択手段は、前記第１のバッファに前記画像データが格納されている状態で前記同期制御メッセージが第２のバッファに格納された場合、前記画像データより前記同期制御メッセージを先に選択して前記送信手段へ出力することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
7. 放射線撮影装置の制御方法であって、
   放射線発生装置から照射された放射線を検出して画像データを取得する取得工程と、
   前記放射線発生装置による放射線の照射を制御する照射制御装置により管理される時刻と、前記放射線撮影装置における時刻との同期をとるために送信される同期制御メッセージを生成する生成工程と、
   前記画像データと前記同期制御メッセージを送信する送信工程と、を有し、
   前記送信工程では、動画撮影中に、前記同期制御メッセージが、前記画像データより優先して送信されることを特徴とする放射線撮影装置の制御方法。
8. コンピュータを、請求項１から６のいずれか１項に記載の放射線撮影装置の各手段として機能させるためのプログラム。
9. 放射線撮影装置と照射制御装置とを有する放射線撮影システムであって、
   前記放射線撮影装置は、
   放射線発生装置から照射された放射線を検出して画像データを取得する取得手段と、
   前記放射線撮影装置における時刻を管理する計時制御手段と、
   前記放射線発生装置による放射線の照射を制御する前記照射制御装置により管理される時刻と、前記計時制御手段により管理される時刻との同期をとるために送信される同期制御メッセージを生成する生成手段と、
   前記画像データと前記同期制御メッセージを送信する送信手段と、を有し、
   前記送信手段は、動画撮影中に、前記同期制御メッセージを、前記画像データより優先して送信することを特徴とする放射線撮影システム。

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