JP7361516B2 - 放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影装置の制御方法、および、プログラム - Google Patents

放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影装置の制御方法、および、プログラム Download PDF

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Description

本発明は、放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影装置の制御方法、および、プログラムに関する。
医療画像診断や非破壊検査において、半導体材料によって構成される平面検出器（フラットパネルディテクタ：ＦＰＤ）を用いた放射線撮影装置が広く使用されている。ＦＰＤにおいて、画素に残留する電荷や暗電流などに起因するオフセット成分が信号に重畳してしまうと、得られる放射線画像の画質が低下してしまう可能性があるため、信号からオフセット成分を取り除くオフセット補正が行われる。特許文献１には、取得した放射線画像の残像を低減するために、撮影モードに応じて、オフセット補正用の補正データを取得する方法を切り替えることが示されている。
特開２０１６－２２４００４号公報
補正データは、放射線を照射せずに撮影した画像データから取得されるため、画像データを読み出す際のトランジスタなどに起因するノイズなど、信号を読み出すためのシステムノイズの影響を受ける。特許文献１には、残像を低減するために、被写体の撮影と補正データの取得とを交互に繰り返すことが示されている。補正データを取得するために１回の撮影で取得した画像データを補正データとする場合、複数の画像データの加算平均などから補正データを取得する場合と比較して、補正データに対するシステムノイズの影響が大きくなりうる。補正データに対するシステムノイズの影響が大きくなった場合、オフセット補正の精度が低下し、得られる放射線画像の画質が低下してしまう可能性がある。
本発明は、放射線画像の画質の低下を抑制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影装置は、放射線画像を取得するための複数の画素と、複数の画素から信号を読み出すための読出部と、を含み、ユーザによって設定される撮影モードに応じた、信号の推定値と、読出部が信号を読み出す際のシステムノイズと、に対応づけられた取得モードで、複数の画素からオフセット補正を行うための補正用画像データを取得する放射線撮影装置であって、取得モードは、放射線が照射されない状態で得られた複数の画像データに基づいて補正用画像データを取得する第１モードと、放射線が照射されない状態で得られた１つの画像データに基づいて補正用画像データを取得する第２モードと、を含み、推定値が、所定の第１閾値以下の場合、第１モードで補正用画像データを取得し、推定値が、第１閾値よりも大きい場合、第２モードで補正用画像データを取得することを特徴とする。
上記手段によって、放射線画像の画質の低下を抑制するのに有利な技術を提供する。
本実施形態に係る放射線撮影装置を用いた放射線撮影システムの構成例を示す図。 図１の放射線撮影装置の撮影モードを説明する図。 図１の放射線撮影装置の撮影モードとオフセット補正の方法との組み合わせの例を示す図。 図１の放射線撮影装置の動作の例を示すフロー図。 図１の放射線撮影装置の動作の例を示すタイミング図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
また、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（ａ）、１（ｂ）、図２（ａ）、２（ｂ）を参照して、第１の実施形態による放射線撮影装置１０２の構成および動作について説明する。図１（ａ）は、本実施形態における放射線撮影装置１０２を用いた放射線撮影システム１００の構成例を示す概略図である。本実施形態において、放射線撮影装置１０２は、主に医療用に使用され、放射線撮影の各種の撮影手技に基づいて放射線画像の撮影を行う。
図１（ａ）に示される構成において、放射線撮影システム１００は、放射線源１０１、放射線撮影装置１０２、管球制御部１０３、撮影モード設定部１０４、システム制御部１０５、モード表示部１０６、画像表示部１０７を含む。放射線源１０１は、被写体Ｈを介して、放射線撮影装置１０２に放射線を照射する。放射線撮影装置１０２は、被写体Ｈを透過して入射する放射線を検出し、放射線画像を取得するための複数の画素を含み、放射線画像データを生成する。
管球制御部１０３は、システム制御部１０５に従って、放射線源１０１から照射される放射線の照射条件を制御する。放射線の照射条件は、放射線源１０１の管電圧、管電流、照射時間、放射線の出力形式などを含む。放射線の出力形式は、静止画像を撮影する際などに用いられるパルス出力、動画像を撮影する際などに用いられる連続出力などを含む。
撮影モード設定部１０４は、撮影手技などに応じて、ユーザ（医師や技師など）が撮影モードを入力するための入力装置でありうる。撮影モードは、上述の照射条件のほか、撮影条件や被写体情報を含む。撮影条件は、放射線画像を撮影する際のフレームレート、放射線画像を撮影する際のビニング数、放射線画像の画像サイズ、放射線を検出する複数の画素から出力される信号を増幅する際のゲイン、関心領域におけるターゲット線量を含む。放射線画像の画像サイズは、放射線撮影装置１０２において、放射線が照射される領域であってもよい。また、撮影条件は、複数の画素から信号を読み出す際に要する時間、画素が放射線の照射によって生成される電荷を蓄積する時間などを含みうる。このように、撮影条件は、放射線画像を取得する際の放射線撮影装置１０２の設定に関する条件である。被写体情報は、被写体Ｈの撮影する部位、被写体の厚さなど、被写体Ｈに関する情報である。ユーザは、撮影モード設定部１０４を用いて、撮影モードのこれらの条件、情報を個別に設定してもよいし、撮影モード設定部１０４のメモリなどに登録されているレシピを選択することによって、撮影モードを設定してもよい。
システム制御部１０５は、撮影モード設定部１０４によって設定された撮影モードに従って、放射線撮影装置１０２および管球制御部１０３を制御する。つまり、システム制御部１０５は、放射線撮影システム１００の全体を制御しているといえる。モード表示部１０６は、ユーザが撮影モード設定部１０４に入力した撮影モードの情報を表示する。画像表示部１０７は、放射線撮影装置１０２によって生成された放射線画像データに基づく放射線画像を表示する。医師は、表示された放射線画像を診断などに用いることができる。
次いで、本実施形態における放射線撮影装置１０２について、図１（ｂ）を用いて説明する。放射線撮影装置１０２は、放射線画像を取得するための複数の画素ＰＩＸを備える画素アレイ２２０を含む。また、放射線撮影装置１０２は、画素アレイ２２０に配された画素ＰＩＸを駆動することによって信号を読み出し、放射線画像データを出力するための読出回路２１０を含む。読出回路２１０は、画素ＰＩＸから出力される信号を増幅する増幅回路や、増幅された信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器などを含みうる。また、本実施形態の放射線撮影装置１０２は、画素ＰＩＸから出力される信号に対してオフセット補正を行うための補正部２００を含む。
画素ＰＩＸは、入射する放射線を電荷に変換する変換素子と、変換素子で生成された電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子とを含みうる。例えば、変換素子は、入射する放射線を光に変換するシンチレータと、変換された光を電荷に変換する光電変換素子と、によって構成されうる。光電変換素子は、ガラス基板などの絶縁性の基板上に配されアモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型フォトダイオードまたはＭＩＳ型フォトダイオードであってもよい。また、変換素子は、上述のような間接型の変換素子に限られるものではなく、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子であってもよい。
放射線画像を撮影する際、画素アレイ２２０は、読出回路２１０の動作によって、入射した放射線の量に応じた信号である画像データを出力する。読出回路２１０によって読み出された画像用データは、補正部２００でオフセット補正がなされ放射線画像データとして放射線撮影装置１０２から出力される。
次に、補正部２００について説明する。補正部２００は、画像データ取得部２０１、補正用画像データ取得部２０２、決定部２０３、処理部２０４を含む。画像データ取得部２０１は、放射線の照射中に、入射する放射線に応じて画素アレイ２２０に配された複数の画素ＰＩＸのそれぞれから出力される画像データを保持する。画素アレイ２２０のそれぞれの画素ＰＩＸから出力される画像データには、オフセット成分が含まれる。オフセット成分には、残留電荷や暗電流電荷に起因する成分や、固定ノイズなどが含まれうる。補正用画像データ取得部２０２は、放射線を照射しない状態で画素アレイ２２０に配された複数の画素ＰＩＸのそれぞれから出力される補正用画像データを保持する。決定部２０３は、オフセット補正を行うために画素アレイ２２０に配された複数の画素ＰＩＸから補正用画像データを取得する取得モードを決定する。処理部２０４は、画像データ取得部２０１に保持されている画像データから補正用画像データ取得部２０２に保持されている補正用画像データを用いてオフセット成分を除去する。処理部２０４でオフセット成分を除去された放射線画像データは、例えば、画像表示部１０７に送信され、放射線画像として表示される。
次いで、撮影モード設定部１０４で設定される条件および情報について図２（ａ）、２（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）は、撮影モードのうち撮影条件のパラメータの一例を示す図である。撮影条件には、上述のように、フレームレート、ビニング数、画素ＰＩＸから出力される信号を増幅する際のゲイン、画像サイズ、ターゲット線量などが含まれている。ここでは、撮影モード設定部１０４のメモリに格納されているレシピから、ユーザが撮影条件などの撮影モードを選択するとして説明する。図２（ａ）において、ゲインおよびターゲット線量は、撮影条件Ｎｏ．３のパラメータを１として、相対的な値を示している。放射線撮影装置１０２は、複数の撮影条件での撮影が可能であり、撮影手技に適した撮影条件を選択して使用される。図２（ｂ）は、撮影モードに応じた撮影条件、被写体情報、照射条件の組み合わせの一例を示す図である。これらの組み合わせに応じて、オフセット補正を行う際のオフセット用画像データを取得する取得モードが決定される。
ここで、オフセット用画像データの取得モードについて説明する。オフセット用画像データの取得は、放射線画像用の画像データの取得とオフセット用画像データの取得とを交互に行われる方法（以下、間欠法と呼ぶ場合がある。）と、放射線画像の撮影前または撮影後に取得する方法（以下、固定法と呼ぶ場合がある。）と、が挙げられる。
固定法は、フレームレートを速くすることが可能となり、動画像の撮影や高速連続撮影に対応出来る。しかしながら、オフセット成分のうち暗電流電荷などに起因する成分は、放射線撮影装置１０２の温度や撮影条件などの影響で変化する。このため、固定法の場合、オフセット補正処理の精度を十分に得られない場合がある。
一方、間欠法は、温度の変化などに追随して補正用画像データを取得できるため、残像など、オフセット成分を効果的に低減することができるが、フレームレートが遅くなってしまう。さらに、残像を低減させるために間欠法を選択しても、放射線の照射に起因するノイズ（以下、量子ノイズと呼ぶ場合がある。）よりも、読出部が画素ＰＩＸから信号を読み出す際のシステムノイズが支配的になる領域では、ＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が劣化してしまう場合がある。ここで、読出部とは、画素アレイ２２０に配されたそれぞれの画素ＰＩＸに含まれるスイッチ素子や読出回路２１０など、画素アレイ２２０に配された画素ＰＩＸから信号を読み出すための経路全体のことを指す。したがって、システムノイズは、読出部である画素アレイ２２０の画素ＰＩＸから読出回路２１０のＡ／Ｄ変換器で信号がデジタルデータに変換されるまでの経路において、発生するノイズでありうる。
固定法では、放射線画像の撮影前や撮影後に放射線を照射せずに取得した複数の画像データを加算平均して補正用画像データとする。これに対し、間欠法では、放射線を照射せずに取得した１つの画像データを補正用画像データとする。このため、補正用画像データに複数の画像データの加算平均を用いる補正処理と１つの画像データを用いる補正処理とでは、後者のシステムノイズが大きくなってしまう。
例えば、照射される放射線の線量が少ない場合、生成される信号の信号値が小さいため、システムノイズが支配的になりうる。つまり、関心領域が低線量になるような撮影モードでは、間欠法の場合、固定法に比べて、ＳＮ比が劣ってしまう。
そこで、本実施形態において、ユーザによって設定される撮影モードに応じた、信号の推定値と、読出部が信号を読み出す際のシステムノイズと、に対応づけられた取得モードで、複数の画素ＰＩＸからオフセット補正を行うための補正用画像データを取得する。図２（ｂ）において、取得モードは、「１」および「０」で表されている。「１」は、放射線が照射されない状態で得られた複数の画像データに基づいて補正用画像データを取得する、上述の固定法による取得モードである。「０」は、放射線が照射されない状態で得られた１つの画像データに基づいて補正用画像データを取得する、上述の間欠法による取得モードである。
決定部２０３は、ユーザによって設定される撮影モードに基づいて、推定される入射線量を取得し、入射線量が予め設定された閾値以下の場合、取得モードを「１」モードに決定する。また、決定部２０３は、入射線量が予め設定された閾値よりも大きい場合、取得モードを「０」モードに決定する。これに従って、放射線撮影装置１０２は、補正用画像データを取得する。取得モードを決定するための閾値は、上述の読出部が画素アレイ２２０に配された複数の画素ＰＩＸから信号を読み出す際のシステムノイズに応じて設定される。また、補正用画像データは、補正用画像データを用いて補正する放射線画像を撮影する前に取得してもよいし、撮影した後に取得してもよい。
これによって、ＳＮ比の劣化を防ぐ必要がある撮影モードの場合、決定部２０３は、取得モードとして「１」モードを選択する。例えば、関心領域が低線量となり画素アレイ２２０に配された画素ＰＩＸから出力される信号の信号値が小さくなるような撮影モードにおいて、放射線による量子ノイズよりも、システムノイズの方が支配的になる。そのため、ＳＮ比を確保するために、補正用画像データを取得するモードとして「１」モードを選択することによって、処理部２０４でオフセット補正処理をする際に精度の高い補正を行うことが可能となる。結果として、良好な画質を備える放射線画像を取得することができる。
決定部２０３は、上述の撮影モードのうち放射線画像を撮影する際のビニング数、画素ＰＩＸから出力される信号を増幅する際のゲイン、関心領域におけるターゲット線量、被写体情報、放射線撮影装置１０２に放射線を照射する放射線源１０１の管電流、管電圧、および、放射線の照射時間のうち少なくとも１つに基づいて、推定される入射線量を取得する。例えば、ビニング数が増えた場合、多くの画素ＰＩＸから出力される信号を加算平均して用いることになるため、システムノイズの影響が小さくなりうる。また、ビニング数やゲインによって、それぞれの画素ＰＩＸから出力される信号から得られる信号値は大きく変化する。例えば、ビニング数またはゲインが２倍になると、得られる信号値も２倍程度になることが予想される。ビニング数とゲインとの組み合わせに応じて、ターゲット線量が変化する可能性がある。また、ターゲット線量が小さい場合、画素ＰＩＸから出力される信号の信号値は小さくなりうる。被写体Ｈの厚さが厚くなると、入射する放射線量が少なくなり、画素ＰＩＸから出力される信号の信号値は小さくなりうる。放射線源１０１の管電流、および、放射線の照射時間から、入射する放射線量が推定されうる。また、放射線源１０１の管電圧によって、放射線が被写体Ｈを透過する透過率が変化する。例えば、管電圧が高い場合、放射線の被写体Ｈを透過する透過率が高くなり、入射する放射線量が増加しうる。これらの１つまたは複数の組み合わせから、決定部２０３は、補正用画像データを取得する取得モードを決定する。
例えば、図２（ｂ）に示される撮影モードＡの撮影条件は、ターゲット線量が少ない条件である。そこで、決定部２０３は、補正用画像データを取得する取得モードを「１」モードに決定する。また、撮影モードＢ、Ｃは、ビニング数、フレームレート、ゲインが同じであるが、画像サイズとターゲット線量とが異なる。ここで、ターゲット線量に着目し、決定部２０３は、ターゲット線量が０．７５の場合、取得モードとして「１」モードを選択し、ターゲット線量が１の場合、取得モードとして「０」モードを選択する。この場合、例えば、上述の閾値は、ターゲット線量において０．８であってもよい。
このように、決定部２０３は、ユーザによって設定される撮影モードに基づいて、画素ＰＩＸから出力される信号の推定値または推定される入射線量から、オフセット補正を行うための補正用画像データを取得する取得モードを決定する。これによって、画素ＰＩＸから出力される信号の信号値が小さくＳ／Ｎ比をとり難い条件においても、オフセット補正の精度が向上し、得られる放射線画像の画質が向上しうる。
本実施形態では、決定部２０３が、ユーザによって設定された撮影モードから推定される入射線量に基づいて取得モードを決定するとして説明したが、例えば、決定部２０３が、撮影モードに応じた取得モードのルックアップテーブルを備えていてもよい。ルックアップテーブルには、撮影モード設定部１０４のメモリに記憶された撮影レシピのそれぞれに対応する取得モードが記録されていてもよい。また、例えば、上述の撮影モードのうちビニング数、ターゲット線量、被写体情報、放射線源１０１の管電流、および、放射線の照射時間のうち少なくとも１つに基づいた取得モードが記録されていてもよい。また、例えば、ユーザが、取得モードを適宜選択してもよい。
また、本実施形態において、放射線撮影装置１０２に配された補正部２００によって、上述のオフセット補正のそれぞれの処理が行われるが、補正部２００の機能は、放射線撮影装置１０２に配されることに限られることはない。例えば、補正部２００の機能が、システム制御部１０５に備えられていてもよい。この場合、放射線撮影装置１０２とシステム制御部１０５の補正部２００の機能とをあわせて、本実施形態の「放射線撮影装置」といえる。システム制御部１０５に補正部２００の機能が備わる場合、放射線撮影装置１０２は、例えば、画素アレイ２２０のそれぞれの画素ＰＩＸから出力される画像データや補正用画像データをデジタルデータに変換してシステム制御部１０５に送信する。システム制御部１０５は、放射線撮影装置１０２から受信した画像データを補正用画像データを用いて補正し、生成された放射線画像データを画像表示部１０７に送信し、画像表示部１０７に放射線画像を表示させてもよい。
第２の実施形態
図３～５を参照して、第２の実施形態による放射線撮影装置１０２の構成および動作について説明する。上述の第１の実施形態では、Ｓ／Ｎ比に着目し、オフセット補正を行うための補正用画像データの取得モードを決定することを説明した。一方、本実施形態において、Ｓ／Ｎ比だけでなく、撮影手技に必要なフレームレートや、放射線の照射によって放射線画像に発生する残像にも着目し、オフセット補正を行うための補正用画像データの取得モードが決定される。放射線撮影装置１０２の構成は、上述の第１の実施形態と同様であってもよいため、ここでは説明を省略し、第１の実施形態とは異なる点を中心に説明する。
図３は、撮影モードに応じた撮影条件、被写体情報、照射条件の組み合わせの一例を示す図である。図３の取得モードにおいて、「１１」は、放射線が照射されない状態で得られた複数の画像データに基づいて補正用画像データを取得する、上述の固定法による取得モードである。「００」は、放射線が照射されない状態で得られた１つの画像データに基づいて補正用画像データを取得する、上述の間欠法による取得モードである。
次に、図４を用いて本実施形態における放射線撮影装置１０２のオフセット補正を行うための動作について説明する。図４は、放射線撮影装置１０２の動作の一例を示すフロー図である。
まず、Ｓ１０１において、ユーザが撮影モード設定部１０４を操作することによって、撮影条件が設定される。撮影条件は、システム制御部１０５を介して放射線撮影装置１０２に送信される。また、撮影条件は、システム制御部１０５および管球制御部１０３を介して放射線源１０１に送信されてもよい。このとき、ユーザが撮影条件を複数のレシピから選択できるように、また、選択した撮影条件を確認できるように、モード表示部１０６に撮影条件が表示されていてもよい。
次いで、Ｓ１０２において、ユーザが撮影モード設定部１０４を操作することによって、被写体情報が設定される。被写体情報は、システム制御部１０５を介して放射線撮影装置１０２に送信される。このとき、ユーザが入力した被写体情報を確認できるように、モード表示部１０６に撮影条件が表示されていてもよい。
次に、Ｓ１０３において、ユーザが撮影モード設定部１０４を操作することによって、照射条件が設定される。照射条件は、システム制御部１０５を介して放射線撮影装置１０２に送信される。また、照射条件は、システム制御部１０５および管球制御部１０３を介して放射線源１０１に送信される。このとき、ユーザが照射条件を複数のレシピから選択できるように、また、選択した照射条件を確認できるように、モード表示部１０６に撮影条件が表示されていてもよい。
ここでは、撮影モードを設定するために、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３において、撮影条件、被写体情報、照射条件の順に設定すると説明したが、これに限られることはない。それぞれの条件および情報を設定する順番は、どのような順番であってもよい。また、例えば、それぞれの情報および条件を含むレシピの中から、ユーザが撮影モードを選択してもよい。また、例えば、ユーザが撮影条件や被写体情報を設定することによって、撮影モード設定部１０４が、自動で適当な照射条件を設定してもよい。
撮影モードが設定されると、決定部２０３は、補正用画像データを取得する取得モードを決定するための動作をＳ１０４から開始する。まず、Ｓ１０４において、決定部２０３は、撮影モードのうちＳ１０１で設定される撮影条件、特にフレームレートに基づいて、オフセット補正を行うための補正用画像データを取得する取得モードとして「００」モードが選択可能か判定する。Ｓ１０４において、決定部２０３は、フレームレートが予め設定された閾値よりも高い場合（Ｓ１０４のＮＯ）、取得モードを「１１」モードに決定する（Ｓ１０８）。つまり、フレームレートが高く、放射線画像の撮影と次の放射線画像の撮影との間の時間が短く、物理的に補正用画像データの取得ができない場合、上述の固定法を用いてオフセット補正を行う。
Ｓ１０４において、決定部２０３が、取得モードとして「００」モードが選択可能であると判定した場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、つまり、フレームレートが予め設定された閾値以下の場合、決定部２０３は、Ｓ１０５に遷移する。Ｓ１０５において、決定部２０３は、ステップＳ１０１～Ｓ１０３で設定された撮影モードに基づいて、得られる放射線画像に残像が目立つ条件かを否かを判定する。このとき、決定部２０３は、撮影条件、被写体情報、照射条件の組み合わせから判定してもよいし、いずれか１つの情報から判断してもよい。
ここで、放射線画像における残像について説明する。放射線画像において、コントラストが高い場合、撮影された部位の境界が目立ち、残像の影響が大きくなりうる。このため、Ｓ１０５において、決定部２０３は、ユーザによって設定される撮影モードから推定される放射線画像のコントラストの情報に基づいて、補正用画像データを取得するための取得モードを決定する。
例えば、決定部２０３は、コントラストの情報に基づくコントラスト対応値が予め設定された閾値よりも高い場合（Ｓ１０５のＹＥＳ）、残像の影響が大きくなるため、取得モードを「００」モードに決定する（Ｓ１０６）。ここで、コントラストの情報は、撮影モードのうち、放射線画像の画像サイズ、放射線撮影装置１０２に放射線を照射する放射線源１０１の管電圧、被写体情報、および、画素アレイ２２０に配された複数の画素ＰＩＸから出力される信号を増幅する際のゲインの情報のうち少なくとも１つを含む。
画像サイズが大きい場合、放射線が被写体Ｈを透過せずに直接、放射線撮影装置１０２に入射する領域が大きくなる可能性がある。この場合、放射線画像のコントラストは、高くなりうる。このため、コントラスト対応値として画像サイズが所定の閾値よりも大きい場合、決定部２０３は、補正用画像データを取得する取得モードを「００」モードに決定する。
放射線源１０１の管電圧が高い場合、放射線の被写体Ｈを透過する透過率が高くなり、コントラストが低下しうる。逆に、放射線源１０１の管電圧が低い場合、透過率が低くなりコントラストが高くなりうる。このため、コントラスト対応値として管電圧の値の逆数が所定の閾値よりも大きい場合、決定部２０３は、補正用画像データを取得する取得モードを「００」モードに決定する。
被写体情報における撮影部位や被写体の厚さに関しても、同様に、コントラストの高低に応じたコントラスト対応値を設定する。つまり、高コントラストな放射線画像が得られる部位は、コントラスト対応値として「１」を設定し、低コントラストの放射線画像が得られる部位は、コントラスト対応値として「０」を設定してもよい。また、被写体の厚さが厚い場合、コントラストは低下しうる。例えば、被写体の厚さが２５ｃｍ以下の場合、コントラスト設定値として「１」を設定し、被写体の厚さが２５ｃｍよりも大きい場合、コントラスト対応値として「０」を設定してもよい。これによって、決定部２０３は、コントラスト対応値が所定の閾値（この場合、０）よりも大きい場合、補正用画像データを取得する取得モードを「００」モードに決定する。
ゲインに関しても、同様に、ゲインによって放射線画像の階調が広くなるとコントラストが高くなりうる。このため、ゲインに応じた適当なコントラスト対応値を設定し、コントラスト対応値として画像サイズが所定の閾値よりも大きい場合、決定部２０３は、補正用画像データを取得する取得モードを「００」モードに決定する。
Ｓ１０４において、決定部２０３が、取得モードとして「００」モードが選択できないと判定した場合（Ｓ１０５のＮＯ）、例えば、上述のコントラスト対応値が予め設定された閾値以下の場合、決定部２０３は、Ｓ１０７に遷移する。
Ｓ１０７において、決定部２０３は、上述の第１の実施形態と同様に、ユーザによって設定される撮影モードに基づいて、推定される入射線量を取得する。これによって、決定部２０３は、画素アレイ２２０に配された画素ＰＩＸから出力される信号の推定値と、読出部が信号を読み出す際のシステムノイズと、に対応づけられた取得モードを決定する。決定部２０３は、ユーザによって設定される撮影モードに基づいて、推定される入射線量を取得し、入射線量が予め設定された閾値以下の場合（Ｓ１０７のＮＯ）、取得モードを「１１」モードに決定する（Ｓ１０８）。また、決定部２０３は、入射線量が予め設定された閾値よりも大きい場合（Ｓ１０７のＹＥＳ）、取得モードを「００」モードに決定する（Ｓ１０８）。
Ｓ１０４～Ｓ１０８において、決定部２０３は、オフセット補正を行うための補正用データを取得する取得モードを決定した後、Ｓ１０９で放射線の照射が開始される。例えば、放射線撮影装置１０２は、決定部２０３が取得モードを決定したことに応じて、システム制御部１０５に曝射許可信号を送信する。曝射許可信号を受信したシステム制御部１０５が、管球制御部１０３を介して放射線源１０１に放射線の照射開始を指示することによって、放射線源１０１からＳ１０３で設定された照射条件に応じた放射線の照射が開始されうる。放射線撮影装置１０２は、Ｓ１０１～Ｓ１０３で設定された撮影モードに応じて、Ｓ１１０において画像データを取得する。
画像データの取得後、Ｓ１１１において、放射線が照射されない状態でオフセット補正を行うための補正用データが、決定部２０３によって決定された取得モードで取得される。動画像の撮影においては、Ｓ１１０とＳ１１１とが繰り返されうる。また、図４に示される構成において、画像データの取得後に補正用画像データを取得するが、画像データの取得前に補正用画像データを取得してもよい。
画像用データおよび補正用画像データを取得した後、Ｓ１１２でオフセット補正が、処理部２０４によって行われる。次いで、Ｓ１１３において、オフセット補正された放射線画像データが放射線撮影装置１０２から出力され、例えば、放射線画像が、画像表示部１０７に表示される。
図４に示される構成において、Ｓ１０７の判定は、Ｓ１０５において、コントラストの情報に基づくコントラスト対応値が予め設定された閾値以下の場合（Ｓ１０５のＮＯ）に実施されるが、これに限られることはない。Ｓ１０５の判定を省略し、Ｓ１０４において、決定部２０３が、取得モードとして「００」モードが選択可能であると判定した場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、Ｓ１０７の判定を行ってもよい。つまり、決定部２０３は、フレームレートと推定される入射線量とを用いて、オフセット補正を行うための補正用データを取得する取得モードを決定してもよい。
次いで、図５を用いて、放射線撮影装置１０２の動作タイミングについて説明する。図５には、図３の撮影モードＢ’、Ｃ’のように、同じフレームレートであるが、補正用画像データを取得する方法が異なる場合のタイミング図が示されている。また、ここでは、動画像の撮影のような連続撮影を行う場合について説明する。
図５の上から１段目は、放射線の照射開始をユーザが要求するための曝射スイッチの状態を示している。ＯＮのときに、ユーザによって曝射スイッチが押下される。上から２段目は、放射線源１０１から放射線が照射されるタイミングを示している。ＯＮのときに、放射線が照射される。上から３段目は、図３の撮影モードＣ’が設定された場合の放射線撮影装置１０２の画素アレイ２２０に配された画素ＰＩＸの動作を示している。上から４段目は、図３の撮影モードＢ’が設定された場合の放射線撮影装置１０２の画素アレイ２２０に配された画素ＰＩＸの動作を示している。ＯＮのときに、画素ＰＩＸから信号が読み出される。つまり、ＯＮのときに、変換素子のスイッチ素子が導通状態になる。
図３の撮影モードＣ’が、ユーザによって撮影モード設定部１０４を用いて設定された場合、上述の図４のフロー図に従い、決定部２０３は、補正用画像データを取得する取得モードを「００」モードに決定する。また、撮影モードＢ’が設定された場合、図４のフローチャートに従い、決定部２０３は、補正用画像データを取得する取得モードを「１１」モードに決定する。
撮影モードＣ’が設定され、ユーザが曝射スイッチを押下することによって、放射線源１０１は、放射線の照射を開始し（Ｓ１０９）、設定された撮影モードに従ったフレームレートで放射線の照射を繰り返す。
Ｓ１１０において、１回目の放射線が照射された後、放射線撮影装置１０２は、１回目の画像データＸ１を取得し、画像データ取得部２０１で保持する。次いで、Ｓ１１１において、２回目の放射線が照射される前に、放射線撮影装置１０２は、１回目の補正用画像データＤ１を取得し、補正用画像データ取得部２０２に保持する。
引き続き、２回目の放射線が照射された後、放射線撮影装置１０２は、２回目の画像データＸ２を取得し、３回目の放射線が照射される前に、２回目の補正用画像データＤ２を取得する。このように、放射線の照射中に生成される画像データの取得、および、補正用画像データの取得が、１フレームの期間において行われる。
ステップＳ１１２において、処理部２０４は、１回目の画像データと１回目の補正用画像データとを用いてオフセット補正の処理を行う。例えば、１回目の画像データから１回目の補正用画像データを減算することによって、オフセット補正処理が行われる。同様に、２回目の画像データと２回目の補正用画像データを用いて、オフセット補正処理が行われる。
次いで、撮影モードＢ’が設定された場合の動作を説明する。Ｓ１０８でオフセット補正を行うための補正用データを取得する取得モードが「１１」モードと決定部２０３によって決定された後、放射線撮影装置１０２は、放射線が照射される前に、無照射画像データＤ１～Ｄ４を取得する。取得した補正用画像データＤ１～Ｄ４は、補正用画像データ取得部２０２に保持されてもよいし、放射線撮影装置１０２に配された他の記憶部に保持されてもよい。無照射画像データは、取得モードが決定する前に、例えば、放射線の照射前に画素アレイ２２０に配された画素ＰＩＸを繰り返しリセットするリセット動作中に取得してもよい。
放射線撮影装置１０２は、無照射画像データＤ１～Ｄ４を用いて、例えば、加算平均することによって補正用画像データＤを生成し、補正用画像データ取得部２０２に保持する。このように、補正用画像データは、複数の画像データから作成される。
次いで、ユーザが曝射スイッチを押下することによって、放射線源１０１は、放射線の照射を開始し（Ｓ１０９）、設定された撮影モードに従ったフレームレートで放射線の照射を繰り返す。
Ｓ１１０において、１回目の放射線が照射された後、放射線撮影装置１０２は、１回目の画像データＸ１を取得し、画像データ取得部２０１に保持する。また、２回目の放射線が照射された後、放射線撮影装置１０２は、２回目の放射線画像データＸ２を取得し、画像データ取得部２０１に保持する。所定のフレームレートで、曝射スイッチが押下されている間、画像データの取得が繰り返される。
Ｓ１１２において、処理部２０４は、１回目の画像データＸ１、２回目の画像データＸ２を、補正用画像データＤを用いてオフセット補正処理を行う。つまり、撮影モードＢ’の場合、それぞれの画像データは、同じ補正用画像データＤを用いて補正され、放射線画像データとして、放射線撮影装置１０２から出力される。
このように、本実施形態において、撮影条件、照射条件、被写体情報を含む撮影モードに応じて、最適なオフセット補正処理を施すことが可能となる。これによって、Ｓ／Ｎ比をとることが難しい条件だけでなく、得られる放射線画像の残像の影響が大きい条件において、オフセット補正の精度が向上し、得られる放射線画像の画質が向上しうる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１０２：放射線撮影装置、２０３：決定部、ＰＩＸ：画素

Claims (6)

  1. 放射線画像を取得するための複数の画素と、
    前記複数の画素から信号を読み出すための読出部と、を含み、
    ユーザによって設定される撮影モードに応じた、前記信号の推定値と、前記読出部が前記信号を読み出す際のシステムノイズと、に対応づけられた取得モードで、前記複数の画素からオフセット補正を行うための補正用画像データを取得する放射線撮影装置であって、
    前記取得モードは、放射線が照射されない状態で得られた複数の画像データに基づいて前記補正用画像データを取得する第１モードと、放射線が照射されない状態で得られた１つの画像データに基づいて前記補正用画像データを取得する第２モードと、を含み、
    前記推定値が、所定の第１閾値以下の場合、前記第１モードで前記補正用画像データを取得し、
    前記推定値が、前記第１閾値よりも大きい場合、前記第２モードで前記補正用画像データを取得することを特徴とする放射線撮影装置。
  2. 前記推定値が、前記撮影モードのうち、放射線画像を撮影する際のビニング数、前記複数の画素から出力される信号を増幅する際のゲイン、関心領域におけるターゲット線量、被写体情報、前記放射線撮影装置に放射線を照射する放射線源の管電流、管電圧、および、放射線の照射時間のうち少なくとも１つに対応づけられてい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. 前記撮影モードに基づく放射線画像を撮影する際のフレームレートが予め設定された閾値よりも高い場合、前記推定値が前記第１閾値よりも大きい場合であっても前記第１モードで前記補正用画像データを取得し、かつ、放射線画像の撮影前または撮影後に前記補正用画像データを取得することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
  4. 前記推定値が前記第１閾値よりも大きく、かつ、前記撮影モードに基づいて推定される放射線画像のコントラストが予め設定された閾値よりも高い場合、前記第２モードで前記補正用画像データを取得し、かつ、放射線画像用の画像データと前記補正用画像データとを交互に取得することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
  5. 前記コントラストの情報が、前記撮影モードのうち、放射線画像の画像サイズ、前記放射線撮影装置に放射線を照射する放射線源の管電圧、被写体情報、および、前記複数の画素から出力される信号を増幅する際のゲインの情報のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮影装置。
  6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮影装置と、
    前記放射線撮影装置に放射線を照射するための放射線源と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
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