JP7101494B2 - 放射線撮影装置及び放射線撮影システム、ならびにそれらの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮影装置及び放射線撮影システム、ならびにそれらの制御方法に関する。

従来、放射線発生装置から照射され、被写体を透過した放射線から得た放射線画像をデジタル化し、画像処理を施すことで鮮明な放射線画像データを生成する放射線撮影装置、及び放射線撮影システムが製品化されている。

このような放射線撮影装置では、放射線検出器に２次元固体撮像素子が一般的に用いられている。放射線検出器は、照射された放射線を電荷量に変換し、キャパシタに電荷を蓄積し、蓄積された電荷の読出し及びリセット動作を繰り返して動作する。電子シャッターを備えない撮像素子においては、電荷の読出しやリセット動作の際に撮像素子に放射線の照射があると、放射線撮影とは無関係な電荷が放射線画像に重畳され、放射線画像の画質を低下させることになる。そのため、放射線撮影システムでは、放射線撮影装置における放射線検出器の動作タイミングと放射線発生装置の照射タイミングとの間で同期をとることが必要とされる。

特許文献１には、電子カセッテと放射線発生装置を制御するコンソールとがそれぞれ計時部を有し、両計時部に電波時計の機能を持たせて、両計時部の同期を実現する放射線画像撮影システムが記載されている。電波時計の機能では、標準時間を載せた標準電波を受信することで時刻が補正される。

特開２０１０－０８１９６０号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、標準電波という外部から与えられる基準により時刻を同期させるため、例えば、放射線動画の撮影中に時刻のずれ（時刻差）が発生しても、標準電波が受信されなければ発生した時刻差（ずれ）を解消することはできない。また、放射線画像の撮影中に標準電波を受信して時刻ずれを補正した場合、その補正量が大きいと撮影時間（放射線による電荷の蓄積時間）が補正により変化してしまい、放射線画像の画質を低下させる可能性がある。従って、放射線照射のタイミングを得るための時計と放射線撮影のタイミングを得るための時計の同期をより確実に行うとともに、時刻補正による放射線撮影への影響を低減することが求められている。

本発明は、放射線照射のタイミングを得るための時計と放射線撮影のタイミングを得るための時計の同期をより適切に行うことを目的とする。

本発明の一態様による放射線撮影システムは以下の構成を備える。すなわち、
放射線の照射を制御する照射制御装置と放射線撮影を行う放射線撮影装置とが通信可能に接続された放射線撮影システムであって、
前記照射制御装置に内蔵され、照射タイミングのための時刻値を提供する第１の時計と、
前記放射線撮影装置に内蔵され、撮影タイミングのための時刻値を提供する第２の時計と、
前記第１の時計の時刻値と前記第２の時計の時刻値との時刻差を測定する測定手段と、
前記時刻差を解消するように前記第１の時計と前記第２の時計のうちの一方の時計を補正する、補正期間が異なる複数の補正処理を実行可能な補正手段と、
前記放射線撮影装置の動作状態に基づいて、前記補正手段に実行させる補正処理を前記複数の補正処理から選択する選択手段と、を備える。

本発明によれば、放射線照射のタイミングを得るための時計と放射線撮影のタイミングを得るための時計の同期がより適切に行われる。

第１実施形態による放射線撮影システムの構成例を示すブロック図。 撮影の開始を制御するメッセージの通信動作を示すタイミング図。 放射線撮影中と放射線撮影の終了におけるメッセージの通信動作を示すタイミング図。 装置間の時刻情報の差を計測する動作を示すタイミング図。 放射線撮影装置と照射制御装置が有する時計の構成を示すブロック図。 時計の時刻補正を時刻値の変更により行う手法を示す図。 時計の時刻補正を分周回路の分周比の変更により行う手法を示す図。 第１実施形態による時刻補正処理を示すフローチャート。 第１実施形態による、動画撮影中における時刻補正動作を示すタイミング図。 動画撮影中以外における時刻補正動作を示すタイミング図。 第２実施形態による時刻補正処理を示すフローチャート。 第２実施形態による、間欠ダーク補正モードでの動画撮影中における時刻補正動作を示すタイミング図。

以下、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、各実施形態に示す寸法や構造の詳細は、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。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態による放射線撮影システム１００の構成例を示すブロック図である。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、及び放射線発生装置１１０を制御する照射制御装置１２０、システム制御装置１３０を含む。放射線撮影システム１００において、放射線の照射を制御する照射制御装置１２０と放射撮影を行う放射線撮影装置１０１とは、後述のように、通信可能に接続されている。

放射線撮影システム１００において、操作者は、システム制御装置１３０に接続された、不図示の操作装置および表示装置を用いて、撮影に必要な条件を設定することができる。システム制御装置１３０は、設定された条件を含む、放射線を照射するための照射情報を出力する。システム制御装置１３０から出力された照射情報は、照射制御装置１２０により受信され、放射線発生装置１１０における動作設定等に用いられる。照射制御装置１２０は、曝射ボタン１１５の押下に応じて放射線発生装置１１０に放射線を放射させる。放射線発生装置１１０より放射された放射線は、被検者１１２を透過し、放射線撮影装置１０１により撮影される。放射線撮影装置１０１により撮影された放射線画像は、システム制御装置１３０に転送される。システム制御装置１３０は、例えば、転送された放射線画像に対して必要な画像処理等を行い表示装置に出力する。なお、システム制御装置１３０、不図示の表示装置、操作装置は一体構成であってもよい。また、システム制御装置１３０に接続される上述の表示装置、操作装置として、後述のＲＩＳ端末１４１、ビューワー端末１４３が用いられてもよい。

照射制御装置１２０は、有線通信部１２１と照射制御部１２４を備え、照射制御部１２４は時計１２２、照射パルス発生部１２３を備える。照射制御部１２４は、照射制御装置１２０における各種制御を行う。照射制御装置１２０は、有線通信部１２１を介してシステム制御装置１３０と通信接続する。照射制御部１２４は、照射パルス発生部１２３が時計１２２を基準にして生成した、放射線照射のタイミング制御のための信号を放射線発生装置１１０に出力する。曝射ボタン１１５は、例えば、ハンドスイッチ、フットスイッチ、または携帯端末のタッチスクリーンなどで構成される。曝射ボタン１１５は、静止画撮影や透視撮影などの動画撮影の照射タイミング、照射期間の制御に使用される。照射制御装置１２０に内蔵された時計１２２は、放射線撮影装置１０１の駆動タイミングと放射線発生装置１１０からの放射線の照射タイミングとの同期を取るための時刻値を提供する。時計１２２に要求される精度は、放射線撮影装置１０１との同期動作において許容される誤差によって決定される。静止画撮影に比べて同期の高い精度が要求される動画撮影においては、例えば、時計１２２において放射線の照射パルス幅以下の調整を行えることが望ましい。

放射線発生装置１１０は、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からの駆動信号に応じた管電圧、管電流で、パルス状又は連続的に放射線を放射する。また、放射線発生装置１１０は、撮影条件および撮影画像などを表示するための表示部を備えてもよい。放射線発生装置１１０から照射された放射線は、照射タイミングに同期された放射線撮影装置１０１により撮影される。

放射線撮影装置１０１は、放射線を電気信号に変換する画素が二次元状に配列された検出部１０７と撮影制御部１０２を有する。撮影制御部１０２は、放射線撮影装置１０１における各種制御を行う。撮影制御部１０２は、駆動制御部１０５、時計１０６、画像取得制御部１０８、画像処理部１０９を有する。駆動制御部１０５は、検出部１０７の駆動制御を行う。時計１０６は、放射線撮影装置１０１に内蔵され、照射制御装置１２０による放射線照射の駆動タイミングと検出部１０７の駆動タイミングを同期させるために用いられる。すなわち、時計１０６は、撮影制御部１０２による検出部１０７を用いた放射線撮影の撮影タイミングのための時刻値を提供する。画像取得制御部１０８は、検出部１０７から取得された放射線画像データの保存、放射線画像データの転送タイミングの判定、及び放射線画像データの転送制御などに関する処理を行う。画像処理部１０９は、必要に応じて、検出部１０７から取得された画像データに対して各種の画像処理を行う。

後述するように、放射線動画撮影では、照射制御装置１２０による放射線の照射と放射線撮影装置１０１による放射線撮影とが時計１２２と時計１０６を用いて同期動作する。

放射線撮影システム１００において、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、無線或いは有線による通信ネットワークを介して互いに通信可能に接続されている。放射線撮影装置１０１の無線通信部１０３及び／または有線通信部１０４、照射制御装置１２０の有線通信部１２１は、この通信ネットワークに接続される。通信ネットワークには、無線ＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ）１１３、ネットワークスイッチ（ＨＵＢ）１１４が含まれる。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。各装置間の接続状態を判定し、有線接続された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。

また、放射線撮影システム１００において、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。したがって、放射線発生装置１１０と照射制御装置１２０の間では、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。電気的な直接接続は信頼性が高いため、放射線発生装置１１０と照射制御装置１２０の接続に好適である。もちろん、通信ネットワークを用いて放射線発生装置１１０と照射制御装置１２０とを接続することも可能である。

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。ＲＩＳとは放射線科情報システム（Radiology Information System）の略であり、ＰＡＣＳとは画像保存通信システム（Picture Archive and Communication System）の略である。

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、放射線画像又は検査オーダーに付帯される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。操作者は、ＲＩＳ端末１４１を介して検査オーダー（検査指示）を入力することができ、この検査オーダーに従って放射線撮影システム１００による撮影を行うことができる。なお、本実施形態においては、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。また、入力された検査オーダーは放射線撮影システム１００によって格納及び管理されてもよい。

ＰＡＣＳ端末１４２は、放射線撮影システム１００により撮影された撮影画像を保存及び管理する。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。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。

操作者は、ＲＩＳ端末１４１を介して入力された複数の検査情報を含む検査オーダーに基づき、放射線撮影システム１００を用いて放射線画像を撮影する。検査情報は、撮影プロトコル情報を含む。撮影プロトコル情報は、撮影時又は画像処理時等に用いられるパラメータ情報（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む。動画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、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する情報、検査オーダーに従う放射線画像を特定する情報、を含む。

次に、本実施形態の放射線撮影システム１００において、撮影の開始を制御するメッセージを通信するための動作タイミングについて、図２を用いて詳細に説明する。曝射ボタン１１５が押下されると、照射制御装置１２０は放射線撮影装置１０１へ撮影要求２０１のメッセージを送信する。放射線撮影装置１０１は撮影要求２０１のメッセージを受信した時刻（要求受信時刻）に所定の時間を加えて、曝射開始予定時刻を算出する（Ｓ２１１）。ここで加算される所定の時間は、メッセージ交換と放射線撮影装置１０１の準備動作をおこなうのに十分余裕のある時間であり、かつ操作者を不要に待たせて操作感を低下させない程度に短い時間に定めるのが好適である。図２の例は、所定の時間として「３０」が用いられ、要求受信時刻「１０２７０」から開始予定時刻「１０３００」が算出された例である。またこの所定の時間は、システム設計時に人手であらかじめ算出して設定しておいてもよいし、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。

放射線撮影装置１０１は、撮影要求２０１の受信に応じて、上述の曝射開始予定時刻（start@）がパラメータとして含まれている撮影許可２０２のメッセージを送信する。なお図２では撮影許可２０２のメッセージに、放射線パルスの長さ（window=）とフレームレート（cycle=）に相当する情報が含まれている。但し、これらの情報をこのメッセージに含めることは必須ではなく、前述したように撮影に先だってあらかじめ別途の手段で設定されていてもよい。また逆に、ここに明示していないパラメータを、このメッセージに含めて伝達してもよい。

照射制御装置１２０は、受信した撮影許可２０２のメッセージが示す曝射開始予定時刻に従って照射パルス発生部１２３から照射パルスを出力する（Ｓ２１２）。すなわち、照射制御装置１２０は、時計１２２の示す時刻が曝射開始予定時刻に到達するのを待って照射パルスの発生を開始する。上述のように放射線パルスの長さとフレームレート情報がメッセージに含まれている場合は、照射制御装置１２０は、それらの情報に従った曝射を行うように照射パルスを発生する。なお、予め放射線パルスの長さとフレームレートが定められていてもよいことは上述のとおりである。以後、照射制御装置１２０の照射制御部１２４は、定められた放射線パルスの長さとフレームレートで放射線画像を取得できるように、時計１２２の時刻をもとに動作を計画し、照射パルス発生部１２３に照射パルスを発生させる（Ｓ２１４）。

一方、放射線撮影装置１０１は、曝射開始予定時刻に従って、曝射の期間を含むように蓄積の動作を行い、曝射を含まない期間で検出部１０７からの放射線画像の読出しを行う（Ｓ２１３）。すなわち、放射線撮影装置１０１は、撮影許可２０２のメッセージを送信した後、撮影のための準備動作（Ｓ２０３）を行い、時計１０６の示す時刻が曝射開始予定時刻になると、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（Ｓ２０４）。さらに、蓄積状態への移行から放射線パルスの長さだけ時間が経過した後（図２では時計１０６の示す時刻が１０３１０に達した後）に、検出部１０７から放射線画像を読み出す（Ｓ２０５）。以後は、照射制御装置１２０と同様に、放射線撮影装置１０１は定められたフレームレートで画像を取得できるように、時計１０６の時刻をもとに蓄積動作と読み出し動作を計画し、実行する。

前述の通り、照射制御装置１２０が照射パルスを発生するのは、撮影許可２０２のメッセージを受信することを条件としている。通信ネットワーク中においてメッセージの消失や大きな遅延が起こり、放射線撮影システム１００が想定するメッセージの受信が行われなかった場合は、照射制御装置１２０は、放射線の照射を開始しない、もしくは中止する。例えば、照射制御装置１２０が撮影要求２０１を送信してから所定時間内に撮影許可２０２を受け取れなかった場合、照射制御装置１２０における撮影許可２０２のメッセージの到達時刻がメッセージに示されている曝射開始予定時刻を過ぎていた場合、である。なお、放射線撮影装置１０１から送信された撮影許可２０２のメッセージを照射制御装置１２０が受信できないもしくは受信が遅れてしまった場合、放射線撮影装置１０１メッセージが消失したかどうかを知ることはできない。この場合、放射線撮影装置１０１は、放射線画像データの取得を開始し、結果として、照射を受けていない画像が取得されることになる。しかしながら、この動作は被検体に対して余分な放射線照射を行わない動作であり、被検体にとって安全な動作である。

なお、撮影許可２０２のメッセージが曝射開始予定時刻までに照射制御装置１２０に届かない事象は、上記のようなメッセージの消失によってのみ発生するものではない。他にも、例えば、以下の（１）～（３）のような場合が考えられるが、いずれであっても、被検体に対して余分な放射線照射が実行されることは回避される。
（１）撮影要求２０１のメッセージが消失したために放射線撮影装置１０１が撮影許可２０２のメッセージの送信を行っていない場合。
（２）撮影要求２０１のメッセージが遅延した場合。
（３）放射線撮影装置１０１側の理由によって、放射線撮影装置１０１が放射線撮影の実行が不可能であると判断して返信を行わなかった場合。この場合、放射線撮影装置１０１は、撮影許可２０２のメッセージに替わって撮影不可のメッセージを照射制御装置１２０へ返信するのが好ましい。

放射線撮影システム１００では、曝射ボタン１１５が押下されている間、設定されたフレームレートでの放射線画像の撮影（動画撮影）が行われる。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、放射線照射のためのタイミングパルスの生成を停止し、撮影を停止する旨のメッセージを生成し、放射線撮影装置１０１へ送信する。

図３に撮影中と撮影終了時の照射制御装置１２０と放射線撮影装置１０１の間のコマンドのやり取りを示す。撮影中は放射線撮影装置１０１が照射制御装置１２０に健在報告３０１のメッセージを定期的に送信する。照射制御装置１２０は定期的に送られてくる健在報告３０１のメッセージを受信することで、撮影が正常に行われていると判断する。健在報告３０１のメッセージが途切れた場合、照射制御装置１２０は、放射線撮影装置１０１が照射を受ける状況にないと判断して放射線の照射を止め、撮影を中断する。また、曝射ボタン１１５がＯＦＦになった場合、照射制御装置１２０は放射線の照射を止め、放射線撮影装置１０１に停止要求３０２のメッセージを送信する。放射線撮影装置１０１は停止要求３０２のメッセージを受信することにより撮影が終了したと判断する。

図４は、時計１０６と時計１２２の同期を実現するために、時計１０６と時計１２２の時刻値の差（時刻差）を通信ネットワーク上の通信によって測定する手順を示す図である。この処理は、図５により後述する、時計１０６と時計１２２の時刻差を測定する測定部５２１により行われる。図４では、時計１２２が時刻サーバーすなわち時刻の基準となる時計として動作し、時計１０６が時刻クライアントすなわち時刻サーバーに追従して動作する時計として動作している様子である。まず、放射線撮影装置１０１が有線通信部１０４または無線通信部１０３を介して時刻同期送信４０１のメッセージを照射制御装置１２０に送信する。このとき、放射線撮影装置１０１は、時計１０６によって示される送信時の時刻（送信時刻）を記録する。図４の例では、時刻値「１０２５４」が送信時刻として記録される。時刻同期送信４０１のメッセージを受信した照射制御装置１２０は、ただちに時刻同期返信４０２のメッセージを返信する。このとき、照射制御装置１２０は、時刻同期返信４０２のメッセージに、時計１２２によって示される返信時の時刻を返信時刻として含める。図４の例では、時刻値「１０２５３」が含まれる。

放射線撮影装置１０１は、時刻同期返信４０２のメッセージを受信すると、その時刻を時計１０６から、受信時刻として取得する。図４の例では時刻値「１０２６０」が受信時刻として取得される。放射線撮影装置１０１は、照射制御装置１２０が時刻同期返信４０２のメッセージを返信した時点の時計１０６の時刻を推定する。この推定により得られた時刻を推定返信時刻とする。より具体的には、放射線撮影装置１０１は、時刻同期送信４０１と時刻同期返信４０２の両メッセージの伝搬時間が同等であると仮定し、送信時刻と受信時刻の中間値を算出し、これを推定返信時刻とする。

図４の例では、推定返信時刻は、送信時刻「１０２５４」と受信時刻「１０２６０」の中間、つまり（１０２５４＋１０２６０）／２＝１０２５７に決定される。時刻同期返信４０２のメッセージに含まれている返信時刻が「１０２５３」であるので、放射線撮影装置１０１は、返信時刻と推定返信時刻の差を計算し、１０２５７－１０２５３＝４だけ時計１２２と比べて時計１０６の時刻が進んでいると判定する。すなわち、時計１０６に対する時刻同期補正値（以下、補正値あるいは時刻差ともいう）として「－４」（-4@client）が得られることになる。

図４の例ではただ１回の問合せにもとづいて時刻同期補正値を決定しているが、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うる。したがって、上述したような、返信時刻と推定返信時刻とのずれの計測を複数回実行して統計的に補正値を算出するのが好ましい。補正値の算出の一例としては、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５に時計１０６と時計１２２の構成例を示す。時計１０６と時計１２２はそれぞれが、水晶発振器５０１と分周回路５０２と時刻カウンタ５０３とで構成される。分周回路５０２と時刻カウンタ５０３は、プログラマブル可能な回路であるＦＰＧＡ５０４によって実現される。ＦＰＧＡとは、Field-Programmable Gate Arrayである。ＦＰＧＡ５０４の採用により、分周回路５０２の分周比と時刻カウンタ５０３のカウンタ値を変更することが可能となっている。

本実施形態では、上述した補正値に基づいて分周回路５０２の分周比または時刻カウンタ５０３のカウンタ値を変更することで、時計１０６と時計１２２の時刻を同期させる。なお、本実施形態では、時計１０６と時計１２２が同じ構成を有するものとしたが、少なくとも一方の時計（時刻調整の対象となる時計）において、分周比またはカウンタ値の変更が可能であればよい。本実施形態では、少なくとも時計１０６が図５に示す構成を有しており、撮影制御部１０２が補正部５１１と測定部５２１を有しているものとする。なお、ＦＰＧＡ５０４を時計１０６と時計１２２に限定して使用しているが、ＦＰＧＡ５０４が、放射線撮影装置１０１または照射制御装置１２０の他の機能を実現する回路を含むようにしてもよい。

時計１０６，１２２において、水晶発振器５０１は電圧を与えることで一定の周期で振動する水晶を有しており、基準クロックを発生する。分周回路５０２は基準クロックを分周し、放射線撮影システム１００の時刻のカウントに適したクロックを生成する。時刻カウンタ５０３は分周回路５０２の生成するクロックをカウントすることでカウンタ値を出力する。カウンタ値は、時計１０６，１２２が出力する時刻値である。放射線撮影装置１０１は時計１０６の持つ時刻カウンタ５０３のカウンタ値（時刻値）を基準に動作し、照射制御装置１２０は時計１２２の持つ時刻カウンタ５０３のカウンタ値（時刻値）を基準に動作を行う。

測定部５２１は、図４により上述したように、通信ネットワークを介してメッセージ（時刻同期送信４０１）を送信し、対応する応答のメッセージ（時刻同期返信４０２）を通信ネットワークを介して受信する。測定部５２１は、メッセージの送信時刻と受信時刻、および、応答のメッセージに含まれている返信時刻に基づいて時刻差を取得し、補正部５１１に提供する。補正部５１１は、時計１０６，１２２の時刻を補正する。補正部５１１において、選択部５１２は、放射線撮影装置１０１の動作状態に基づいて、補正期間の異なる複数の補正処理（図５では第１の補正処理部５１３と第２の補正処理部５１４）から、実行するべき補正処理を選択する。第１の補正処理部５１３は、時刻カウンタ５０３のカウンタ値（時刻値）を変更することにより、測定部５２１が測定した時刻差（図４に示した時刻同期補正値）を解消する第１の補正処理を行う。第２の補正処理部５１４は、分周回路５０２の分周比（水晶発振器５０１から出力される基準クロックを分周して時刻値のカウントに用いるクロックを生成する際の分周比）を複数のカウントに跨って変更することにより時刻差を解消する第２の補正処理を行う。

次に、時計１０６と時計１２２の時刻値であるカウンタ値を同期させるための、補正値に応じた時刻の変更方法を説明する。本実施形態では、時計１０６を補正することにより時計１０６と時計１２２を同期させる。上述したように、撮影制御部１０２は、補正期間の異なる複数種類の補正処理を実行することが可能であり、本実施形態では、複数の補正処理として第１の補正処理と第２の補正処理を有する。時計１０６の時刻カウンタ５０３のカウンタ値を変更して時計１２２の時刻と一致させる第１の補正処理は、時計１０６の分周回路５０２の分周比を変更して時計１２２のカウンタ値へ近づけていく第２の補正処理よりも補正期間が短い。選択部５１２は、例えば、放射線撮影装置１０１が撮影動作中であるか否かに応じて、時刻補正に用いる補正処理の選択を第１の補正処理と第２の補正処理の間で切り換える。より具体的には、本実施形態では、動画撮影中の場合に第２の補正処理が選択され、他の場合には第１の補正処理が選択される。

図６に時刻カウンタ５０３のカウンタ値の変更により時計１０６を補正する場合（第１の補正処理）のタイミングチャートを示す。第１の補正処理では、時刻カウンタ５０３のカウンタ値の１度の変更により時刻差を解消する。図６では、時計１２２と比べて時計１０６のカウンタ値が「４」だけ進んでいるという情報（図４、補正値＝－４）に従って、照射制御部１２４が時計１０６の時刻カウンタ５０３のカウンタ値を１０２６２－４＝１０２５８へと変更している（Ｓ６０１）。この変更により、時計１０６の時刻カウンタ５０３と時計１２２の時刻カウンタ５０３のカウンタ値が同期する。この補正方法では、補正値をカウンタ値に直接反映させるため短時間での時刻補正が可能となる。なお、１度のカウンタ値の変更で補正を完了するものとしたが、これに限られない。カウンタ値の変更は、第２の補正処理の補正期間よりも十分に短い期間で行われればよく、複数回に分けて行われてもよい。例えば、連続する２つのカウントにおいて、補正値の半分ずつ変更させてもよい。

図７に、分周回路５０２の分周比の変更によりカウンタ値を補正する場合（第２の補正処理）のタイミングチャートを示す。第２の補正処理では、基準クロックを分周して時刻値をカウントするためのクロックを生成する際の分周比を、複数のクロックに跨って変更することにより時刻差を解消する。照射制御部１２４は、分周回路５０２の分周比を変更し、時刻カウンタ５０３に入力されるクロック周期を変更する。図７の例ではクロック周期Ｔ１をＴ１の１．２倍となるＴ２になるように変更時から時刻を２０カウントするまで分周比を変更し、１．２×Ｔ１×２０＝２４カウント分の時間で２０カウントを行う（Ｓ７０１，Ｓ７０２）。こうして、時計１２２と比べて時計１０６のカウンタ値が「４」だけ進んでいる状態（図４に示される状態）が補正される。図７に示される補正方法では時刻が設定する分周比に応じて徐々に補正されるため、時刻補正による時刻の急激な変化を抑えることが可能である。なお、図５に示した構成は一例であり、時計１０６と時計１２２の時刻のカウント速度の変更と時刻値の変更の機能を実現する構成は図示のものに限定されない。

次に、第１実施形態による放射線撮影装置１０１が行う時刻補正処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ８０１～Ｓ８０３は時計１０６と時計１２２との時刻差を測定する処理である。まず、ステップＳ８０１において、放射線撮影装置１０１の測定部５２１は照射制御装置１２０に向けて時刻の問い合わせ（時刻同期送信４０１）を行う。その際、放射線撮影装置１０１は送信時刻となる時計１０６の時刻を保存する。次に、ステップＳ８０２において、測定部５２１は、照射制御装置１２０から、時刻の問い合わせに対応する返信（時刻同期返信４０２）を受信する。その際、測定部５２１は受信時刻となる時計１０６の時刻を保存する。また、時刻同期返信４０２は、照射制御装置１２０が時刻同期返信４０２を送信した時の時計１２２の時刻（返信時刻）を含む。ステップＳ８０３において、測定部５２１は、送信時刻と受信時刻から推定返信時刻を算出し、これを受信した返信時刻と比較して時刻差を算出する。なお、推定返信時刻は、図４により上述したように、（受信時刻－送信時刻）／２を計算することにより得られる。

測定部５２１は、以上のような時刻差の算出（ステップＳ８０１～Ｓ８０３）を、十分な精度の時刻差が得られるように複数回（本例ではｎ回）繰り返す（ステップＳ８０４）。ステップＳ８０５において、測定部５２１は、得られたｎ回の時刻差から、平均時刻差を算出する。

次に、ステップＳ８０６において、放射線撮影装置１０１の補正部５１１における選択部５１２は照射制御装置１２０から送られる撮影要求２０１や停止要求３０２によって、動画撮影中であるか否かを判断する。動画撮影中であると判定された場合は、処理はステップＳ８０７へ進む。ステップＳ８０７において、選択部５１２が第２の補正処理部５１４を選択することにより、補正部５１１は、時計１０６における分周回路５０２の分周比を変更して時計１０６の時計１２２との時刻差を補正する。他方、ステップＳ８０６で動画撮影中ではないと判定された場合、処理はステップＳ８０８へ進む。ステップＳ８０８において、選択部５１２が第１の補正処理部５１３を選択することにより、補正部５１１は時計１０６の時刻カウンタ５０３のカウンタ値を直接変更して時刻補正を行う。時刻補正後、電源がＯＦＦされない場合は、ずれていく時刻を再度補正するためにＳ８０１へと戻る（Ｓ８０９）。尚、図８の例では動画撮影時の処理の流れについて記載したが、静止画撮影においても同様の手法を用いることが可能である。

図９は、分周回路５０２の分周比の変更により時計１０６の時計１２２との間の平均時刻差を補正する第２の補正処理（ステップＳ８０７）を示すタイミング図である。この動作は、上述した第２の補正処理である。図９の例では平均時刻差３αを補正するために、時計１０６の分周回路５０２の分周比を時計１０６における時刻カウントが時計１２２における時刻カウントと比較して遅くなるように調整した様子が示されている。分周比の調整値から平均時刻差３αが補正されるまでの期間を見積もり、補正期間の間、分周比の調整を維持する。補正期間が終了した段階で分周比を調整前へと戻し、時刻補正を終える。図９の例では、時刻カウンタ５０３が２０カウントを行うのに要する通常の時間がＴａであり、分周回路５０２の分周比の調整により２０カウントを行うのに要する時間がＴａ＋αになる。すなわち、１カウントあたりに要する時間を、分周比の調整によりα／２０だけ延ばしている。平均時刻差が３αの場合、補正期間は６０カウントとなり、カウンタ値「１０３１０」より開始した補正期間はカウンタ値「１０３７０」にて終了する。

その結果、図９の例ではもともとの蓄積時間がＴａ－読出時間であり、補正期間の間の蓄積時間がＴａ＋α－読出時間となるため、動画撮影における蓄積時間の変化は＋αとなる。時刻差３αを一度に補正した場合の蓄積時間の変化は＋３αとなるため、蓄積時間の変化をより小さく抑えることが可能である。蓄積時間の変化は検出部１０７の電荷を溜めこむ時間の変化であり、放射線撮影装置１０１の出力する放射線画像の画素値に影響を及ぼす。よって、蓄積時間の変化をより小さい値に抑えることで画素値への影響を抑えながら時刻補正を実行することが可能となる。また、ここでの分周比の調整値と補正期間とは、放射線画像の画素値への影響が診断などへの使用に影響を及ぼさない値であることが望ましい。あらかじめゲインやフレームレートなどのパラメータが定められた複数種類の撮影モードを有する場合、撮影モードに応じて分周比の調整値と補正期間とを変更することも可能である。尚、図９の例では時刻補正の開始を検出部１０７の動作（読み出しの開始）と合わせているが、その限りではない。

図１０は、時計１０６の時刻カウンタ５０３のカウンタ値を直接変更する方法で時刻補正を行う第１の補正処理（ステップＳ８０８）の動作を示すタイミング図である。この動作は上述した第１の補正処理である。図１０に示されるように、カウンタ値を変更することによる時刻補正は、曝射ボタン１１５が解除されている間（動画撮影と動画撮影の合間）において行われる。時計１０６の時刻が１０４１０＋３αの時に時刻補正を行っており、この際に時計１０６の時刻カウンタ５０３を１０４１０に変更することで即座に時刻補正が完了する。この時刻補正により蓄積時間がＴａ＋３αとなるが、撮影を行っていないタイミングであるため、放射線撮影装置１０１の出力する放射線画像に影響を及ぼすことはない。

なお、第１実施形態では、第２の補正処理として、分周回路５０２の分周比の調整により、複数の時刻カウントに跨って時刻を補正する手法を記載したがこれに限られるものではない。例えば、算出した時計１０６と時計１２２の時刻差を複数回に分けて（所定カウント数毎に）カウンタ値を変更することで時刻補正を行うようにしてもよい。例えば、図９の例において、複数回に分けてカウンタ値を変更することにより、時刻差３αを補正するようにしてもよい。例えば、時刻カウンタ５０３が２０カウントするごとに、時刻カウンタ５０３のカウンタ値を時間αに相当する値だけ変更することにより時計１０６のカウンタ値を補正するようにしてもよい。また、図９では、あらかじめ設定された分周比の調整量により、補正期間を決定して時刻補正を行ったが、これに限られるものではない。例えば、補正期間を予め設定しておき、平均補正値と補正期間から分周比の調整量を決定するようにしてもよい。また、動画撮影のフレームレートに応じて分周比の調整量を決定するようにしてもよい。この場合、例えば、１フレーム当たりの時間の変化が所定の割合（例えば、５％）となるように分周比が調整されるようにすればよい。これらの変形例は、所定カウント数毎にカウンタ値を変更することで時刻補正を行う場合にも適用できること言うまでもない。また、例えば、第２の補正処理による補正期間中に動作状態が変化した場合、残りの時刻差を第１の補正処理により補正するようにしてもよい。また、第１実施形態では時計１２２を基準として時計１０６の時刻を補正する構成を説明したが、時計１０６を基準として時計１２２の時刻を補正するようにしてもよい。

以上のように、第１実施形態では、撮影制御部１０２が時計１０６と時計１２２との時刻差を測定し、測定した時刻差を解消するように時計１０６を補正する。撮影制御部１０２は、例えば、図６、図７で説明したような、補正期間の異なる複数種類の補正を実行可能であり、放射線撮影装置１０１の動作状態（例えば、動画撮影中か否か）に基づいて複数の補正処理から選択した補正処理を用いて時計１０６の補正を行う。このため、放射線撮影装置の動作状態に応じた適切な時刻同期を行うことができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、動画撮影中か否かに応じて時刻補正の方法を切り替える構成を説明した。第２実施形態では、さらに動画撮影におけるオフセット補正のモード（以下、ダーク補正モードという）に応じて時刻補正の方法を切り替える構成を説明する。すなわち、第２実施形態では、放射線撮影装置１０１が動画撮影中か否かに加えて、ダーク補正モードが補正処理の選択の条件として用いられる。なお、第２実施形態における放射線撮影システムの構成、時刻補正に係る構成及び補正動作の原理は第１実施形態（図１～図７）と同様である。以下、主に、第１実施形態と異なる部分について説明する。

図１１は、第２実施形態による放射線撮影装置１０１が行う時刻同期処理を示すフローチャートである。ステップＳ８０５～Ｓ８０６、Ｓ８０８の処理は、第１実施形態（図８）と同様である。ステップＳ８０６において動画撮影中であると判定された場合、放射線撮影装置１０１は、ステップＳ１１０１において、選択部５１２がオフセット補正のモードを判定する。第２実施形態の選択部５１２は、オフセット補正のモードの判定結果によって時刻補正の方法を切り替える。

オフセット補正とは、検出部１０７が放射線を照射せずとも発生する電荷を補正するため、放射線照射画像（以下、放射線画像）と放射線非照射画像（以下、ダーク画像）との差分を計算する補正方法である。第２実施形態の放射線撮影装置１０１は、ダーク補正モードとして、固定ダーク補正モードと間欠ダーク補正モードとを有する。固定ダーク補正モードは予めダーク画像を取得・保管しておき、オフセット補正時に保管したダーク画像を読み出して使用する補正モードである。間欠ダーク補正は、放射線画像の撮影の前後等にダーク画像を取得し、補正時に使用する補正モードである。操作者や、放射線撮影システム１００は状況に応じて補正モードを任意に切り替えることが可能である。

Ｓ１１０１において補正モードが固定ダーク補正モードであると判定された場合、ステップＳ８０７において、選択部５１２は、第１実施形態と同様の時刻補正（第２の補正処理）を行う。例えば、時計１０６の分周回路５０２の分周比の調整により、時計１０６の時計１２２との時刻差を補正する。他方、ステップＳ１１０１において補正モードが間欠ダーク補正であると判定された場合、処理はステップＳ１１０２に進む。ステップＳ１１０２において、選択部５１２は、第３の補正処理部（不図示）を選択し、第３の補正処理を実行させる。第３の補正処理では、分周比を放射線画像とダーク画像の取得とで同量の補正量となるように時計１０６の分周回路５０２における分周比を調整し、時刻を補正する。結果、ステップＳ１１０２で選択される補正処理によれば、時刻差を解消するために、放射線画像の撮影時間と、その放射線画像のオフセット補正に用いられるダーク画像の撮影時間とが同じになるように時計１０６が変更される。なお、第１実施形態でも述べたように、分周比の変更に代えて、複数回にわたって時刻カウンタ５０３のカウンタ値を変更するようにしてもよい。

図１２は、間欠ダーク補正モード（本例では、放射線照射画像の後に補正用のダーク画像を取得する）の場合の、補正部５１１による時刻補正の動作を示すタイミング図である。図１２の例では放射線画像とダーク画像とを交互に取得しながら、動画撮影を行う。時刻のずれ３αを放射線照射画像と放射線非照射画像の取得とで同量の補正量となるように、補正期間を定めて時刻補正を行う。その結果、１フレームにおける放射線照射画像と放射線非照射画像の蓄積時間がそれぞれＴａ＋１．５αとなる。したがって、＋１．５αの期間に余分に溜めこんだ電荷をオフセット補正により除去することが可能になる。このため、動画撮影の補正前後のフレームにおいて蓄積時間の違いによる画素値の増減を防ぎながら、短時間での時刻補正が可能となる。

なお、第２実施形態では、使用するダーク画像が放射線画像の撮影の直後に撮影される場合について記載したが、放射線画像の撮影の直前に撮影されたダーク画像を使用する場合にも同様の構成、処理を適用できることは明らかである。また、第２実施形態では放射線画像の撮影とダーク画像の撮影を交互に繰り返す場合について記載したが、ダーク画像の取得タイミングはこれに限定されるものではない。例えば、１つのダーク画像をいくつかの放射線画像に適用する場合、または、いくつかのダーク画像の平均を用いる場合においても同様の手法を用いることが可能である。例えば、１枚の放射線画像に対してｎ枚のダーク画像を取得する場合、または、ｎ枚の放射線画像につき１枚のダーク画像を取得するような場合は、平均時刻差をｎ＋１枚の画像の取得期間に分配するように時刻補正を行えばよい。さらに、第２実施形態では、分周回路５０２の分周比の調整により、複数の時刻カウントに跨って時刻を補正する手法を記載したが、算出した時計１０６と時計１２２の時刻差を複数回に分けてカウンタ値を修正する手法による代用も可能である。

以上のように、上記各実施形態によれば、放射線撮影装置の動作状態に応じて適切な方法で、時刻同期における時刻差を解消することができる。

＜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、１０２：撮影制御部、１０３：無線通信部、１０４：有線通信部、１０５：駆動制御部、１０６，１２２：時計、１０７：検出部、１０８：画像取得制御部、１０９：画像処理部、１１０：放射線発生装置、１２０：照射制御装置、１２１：有線通信部、１２３：照射パルス発生部、１２４：照射制御部

Claims (14)

1. 放射線の照射を制御する照射制御装置と放射線撮影を行う放射線撮影装置とが通信可能に接続された放射線撮影システムであって、
   前記照射制御装置に内蔵され、照射タイミングのための時刻値を提供する第１の時計と、
   前記放射線撮影装置に内蔵され、撮影タイミングのための時刻値を提供する第２の時計と、
   前記第１の時計の時刻値と前記第２の時計の時刻値との時刻差を測定する測定手段と、
   前記時刻差を解消するように前記第１の時計と前記第２の時計のうちの一方の時計を補正する、補正期間が異なる複数の補正処理を実行可能な補正手段と、
   前記放射線撮影装置の動作状態に基づいて、前記補正手段に実行させる補正処理を前記複数の補正処理から選択する選択手段と、を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
2. 前記複数の補正処理は、前記時刻差を解消する第１の補正処理と、前記第１の補正処理よりも長い補正期間で前記時刻差を解消する第２の補正処理と、を含み、
   前記選択手段は、前記放射線撮影装置が撮影動作中である場合に前記第２の補正処理を選択し、他の場合に前記第１の補正処理を選択することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影システム。
3. 前記第１の補正処理は、前記一方の時計の時刻値の１度の変更により前記時刻差を解消することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影システム。
4. 前記第２の補正処理は、前記一方の時計における、基準クロックを分周して時刻値をカウントするためのクロックを生成する際の分周比を複数のクロックに跨って変更することにより前記時刻差を解消することを特徴とする請求項２または３に記載の放射線撮影システム。
5. 前記第２の補正処理は、前記一方の時計の時刻値を複数回に分けて変更することにより前記時刻差を解消することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
6. 前記第２の補正処理の補正期間は、撮影のフレームレートに基づいて設定されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
7. 前記選択手段は、前記放射線撮影装置が撮影動作中である場合に、採用されているダーク補正モードに基づいて前記補正手段に実行させる補正処理を前記複数の補正処理から選択することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影システム。
8. 前記複数の補正処理は、ダーク画像の撮影時間と放射線画像の撮影時間とが同じになるように前記一方の時計を補正する第３の補正処理を含み、
   前記選択手段は、放射線画像の撮影後に補正用のダーク画像を取得する間欠ダーク補正モードが前記ダーク補正モードとして採用されている場合に、前記第３の補正処理を選択することを特徴とする請求項７に記載の放射線撮影システム。
9. 前記測定手段は、複数回の測定の結果を平均して前記時刻差を得ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
10. 前記照射制御装置と前記放射線撮影装置との間で通信を行う通信手段を有し、
    前記測定手段は、前記照射制御装置と前記放射線撮影装置とのいずれか一方から前記通信手段により第１のメッセージを送信した時刻と、前記第１のメッセージに応答する第２のメッセージを前記通信手段を介して受信した時刻と、前記第２のメッセージに含まれている返信時刻とに基づいて時刻差を取得することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
11. 照射制御装置により照射された放射線により放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、
    前記照射制御装置と通信する通信手段と、
    前記放射線撮影のタイミングのための時刻値を提供する時計手段と、
    前記通信手段を介した通信により、前記時計手段の時刻値と前記照射制御装置が備える時計の時刻値との時刻差を測定する測定手段と、
    前記時刻差を解消するように前記時計手段を補正する、補正期間が異なる複数の補正処理を実行可能な補正手段と、
    前記放射線撮影装置の動作状態に基づいて、前記補正手段に実行させる補正処理を前記複数の補正処理から選択する選択手段と、を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
12. 照射タイミングのための時刻値を提供する第１の時計を内蔵し放射線の照射を制御する照射制御装置と、撮影タイミングのための時刻値を提供する第２の時計を内蔵し放射線撮影を行う放射線撮影装置とが通信可能に接続された放射線撮影システムの制御方法であって、
    前記第１の時計の時刻値と前記第２の時計の時刻値との時刻差を測定する測定工程と、
    前記時刻差を解消するように前記第１の時計と前記第２の時計のうちの一方の時計を補正する、補正期間が異なる複数の補正処理を実行可能な補正工程と、
    前記放射線撮影装置の動作状態に基づいて、前記補正工程で実行する補正処理を前記複数の補正処理から選択する選択工程と、を有することを特徴とする放射線撮影システムの制御方法。
13. 照射制御装置と通信する通信手段を有し、放射線撮影のタイミングのための時刻値を提供する時計手段とを備え、前記照射制御装置により照射された放射線により放射線撮影を行う放射線撮影装置の制御方法であって、
    前記通信手段を介した通信により、前記時計手段の時刻値と前記照射制御装置が備える時計の時刻値との時刻差を測定する測定工程と、
    前記時刻差を解消するように前記時計手段を補正する、補正期間が異なる複数の補正処理を実行可能な補正工程と、
    前記放射線撮影装置の動作状態に基づいて、前記補正工程で実行する補正処理を前記複数の補正処理から選択する選択工程と、を有することを特徴とする放射線撮影装置の制御方法。
14. 請求項１３に記載された放射線撮影装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラム。

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