WO2018159465A1 - 放射線検出システム、放射線出力装置および放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

本開示は、　放射線検出システム、放射線出力装置並びに放射線検出装置を提供する。　放射線発生部と、放射線の出力を制御する出力制御部とを有する放射線出力装置と、放射線出力装置から出力された放射線を検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器によって検出された放射線検出信号に基づいて、放射線出力装置から放射線が出力されたか否かを認識する認識部とを有する放射線検出装置とを備え、出力制御部が、放射線の出力開始時点から予め設定された波形パターンの放射線を出力させ、認識部が、波形パターンを認識することによって、放射線の出力開始を認識する。

Description

放射線検出システム、放射線出力装置および放射線検出装置

　本開示は、放射線を被写体に向けて出力し、被写体を透過した放射線を検出する放射線検出システム、その放射線検出システムにおける放射線出力装置および放射線検出装置に関するものである。

　従来、Ｘ線管などを備えた放射線出力装置と、放射線出力装置から出力され、患者を透過した放射線を検出するＦＰＤ（Flat Panel Detector）などの放射線画像検出器を備えた放射線検出装置とからなる放射線検出システムが提案されている（たとえば特開２０１６－２５４６５号公報参照）。

　このような放射線検出システムにおいて、放射線画像検出器は、放射線が照射されていない間、漏れ電流によって蓄積された電荷信号を周期的にリセットするように準備動作制御される。そして、放射線の照射開始時には、この準備動作制御から電荷蓄積制御に移行する。電荷蓄積制御においては、患者を透過した放射線の線量に応じた電荷信号が放射線画像検出器の各画素に蓄積される。

　このように放射線の照射開始に応じて放射線画像検出器を準備動作制御から電荷蓄積制御に移行させるためには、放射線出力装置と放射線検出装置との間で同期をとる必要がある。

　放射線出力装置と放射線検出装置との間で同期をとる方法としては、たとえば放射線出力開始を許可する信号または放射線を出力中である信号を、有線または無線を用いて放射線出力装置と放射線検出装置との間でやり取りする方法がある。

　また、放射線画像検出器によって検出された信号に基づいて、放射線の出力開始を認識する方法がある。

　ここで、上述した同期をとる方法のうち後者の方法については、放射線出力装置から出力される放射線の強度が小さい場合、放射線画像検出器によって検出された際、ノイズとの判別が困難であり、放射線の出力開始を認識できないか、または認識するまでに時間がかかるという問題がある。

　特に、近年、病院の患者の病室および患者の自宅などで使用される可搬型の放射線出力装置および放射線検出装置が提案されており、このような可搬型の放射線出力装置は、周囲の被爆量を抑制するため、放射線出力装置から出力される放射線の線量は低線量であることが好ましく、上記のような問題が生じやすい。

　本開示は、上記の問題に鑑み、放射線検出装置において、放射線出力装置からの放射線の出力開始を高精度に検出することができる放射線検出システム、放射線出力装置並びに放射線検出装置を提供することを目的とする。

　本開示の放射線検出システムは、放射線を発生する放射線発生部と、放射線の出力を制御する出力制御部とを有する放射線出力装置と、放射線出力装置から出力された放射線を検出して放射線検出信号を出力する検出部と、検出部によって検出された放射線検出信号に基づいて、放射線出力装置から放射線が出力されたか否かを認識する認識部とを有する放射線検出装置とを備え、放射線出力装置の出力制御部が、放射線の出力開始時点から予め設定された波形パターンの放射線を出力させ、放射線検出装置の認識部が、波形パターンを認識することによって、放射線出力装置から放射線が出力されたことを認識する。

　また、本開示の放射線検出システムにおいて、出力制御部は、複数のパルスを有する波形パターンの放射線を出力させることができる。

　また、本開示の放射線検出システムにおいて、出力制御部は、パルスの幅およびインターバルを制御することができる。

　また、本開示の放射線検出システムにおいて、出力制御部は、波形パターンの放射線を第１の強度で出力させた後、第２の強度で放射線を出力させることができ、第１の強度を、第２の強度よりも大きくすることができる。

　また、本開示の放射線検出システムにおいて、出力制御部は、放射線出力装置から出力された放射線が照射される撮影部位毎または患者毎に第１の強度を変更することができる。

　また、本開示の放射線検出システムにおいて、放射線検出装置は、放射線出力装置から出力され、被写体を透過した放射線を検出する放射線画像検出器を備えることができ、放射線画像検出器は、認識部によって放射線の出力が認識された時点に基づいて、被写体を透過した放射線の検出信号の蓄積を開始することができる。

　また、本開示の放射線検出システムにおいて、放射線検出装置の検出部は、放射線画像検出器の少なくとも一部とすることができる。

　本開示の放射線出力装置は、放射線を発生する放射線発生部と、放射線の出力を制御する出力制御部とを備えた放射線出力装置であって、出力制御部が、放射線を検出する放射線検出装置に放射線の出力開始を認識させるための放射線の波形パターンを予め記憶し、放射線の出力開始時点から波形パターンの放射線を出力させる。

　また、本開示の放射線出力装置において、出力制御部は、複数のパルスを有する波形パターンの放射線を出力させることができる。

　また、本開示の放射線出力装置において、出力制御部は、パルスの幅およびインターバルを制御することができる。

　また、本開示の放射線出力装置において、出力制御部は、波形パターンの放射線を第１の強度で出力させた後、第２の強度で放射線を出力させることができ、第１の強度を、第２の強度よりも大きくすることができる。

　また、本開示の放射線出力装置において、出力制御部は、放射線出力装置から出力された放射線が照射される撮影部位毎または患者毎に第１の強度を変更することができる。

　本開示の放射線検出装置は、放射線出力装置から出力され、被写体を透過した放射線を検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器を制御する検出制御部と、放射線出力装置から放射線が出力されたか否かを認識する認識部とを備え、認識部が、予め設定された波形パターンの放射線が検出されたことを認識することによって、放射線出力装置から放射線が出力されたことを認識し、検出制御部が、認識部によって放射線の出力が認識された時点に基づいて放射線画像検出器を制御することにより、被写体を透過した放射線の照射によって発生した電荷信号の蓄積を開始する。

　また、本開示の放射線検出装置において、認識部は、複数のパルスを有する波形パターンを認識することができる。

　また、本開示の放射線検出装置において、認識部は、パルスの幅およびインターバルを認識することができる。

　また、本開示の放射線検出装置において、認識部は、放射線画像検出器から出力された放射線検出信号に基づいて、波形パターンを認識することができる。

　本開示の放射線検出システム、放射線出力装置並びに放射線検出装置によれば、放射線出力装置が、放射線の出力開始時点から予め設定された波形パターンの放射線を出力し、放射線検出装置が、上記波形パターンを認識することによって、放射線出力装置から放射線が出力されたことを認識するようにした。これにより、放射線検出装置において、放射線出力装置から出力された放射線を検出した放射線検出信号とノイズとの判別を容易に行うことができ、放射線出力装置からの放射線の出力開始を高精度に検出することができる。

本開示の放射線検出システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 本開示の放射線出力装置の一実施形態から出力される放射線の波形パターンの一例を示す図である。 放射線画像検出器の動作制御を説明するための図である。 本開示の放射線検出システムの一実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。 本開示の放射線検出システムのその他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。 本開示の放射線出力装置の一実施形態から出力される放射線の波形パターンのその他の例を示す図である。 撮影部位と放射線の出力開始時の第１の強度とを対応づけたテーブルを示す図である。 患者情報と放射線の出力開始時の第１の強度とを対応づけたテーブルを示す図である。

　以下、本開示の放射線検出システム、放射線出力装置および放射線検出装置の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の放射線検出システムの概略構成を示すブロック図である。

　本実施形態の放射線検出システム１は、図１に示すように、放射線出力装置１０と、放射線検出装置２０とを備えている。放射線出力装置１０は可搬型であることが好ましく、放射線検出装置２０も可搬型のカセッテであることが好ましい。ただし、本開示は、可搬型の放射線検出システムに限らず、立位状態の被写体を撮影する放射線検出システムおよび臥位状態の被写体を撮影する放射線検出システムなど設置型の放射線検出システムにも適用可能である。

　放射線出力装置１０は、患者などの被写体Ｍに向けて放射線を出力するものであり、放射線を発生する放射線発生部１１と、放射線の出力を制御する出力制御部１２と、記憶部１３とを備えている。

　放射線発生部１１は、Ｘ線管などの放射線源を備えたものであり、高圧電圧の印加によって放射線を発生するものである。

　出力制御部１２は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えたもので
あり、放射線出力装置１０からの放射線の出力を制御するものである。具体的には、出力制御部１２は、放射線発生部１１に印可される管電圧および管電流を制御するものであり、管電圧または管電流を制御することによって、放射線発生部１１から出射される放射線の強度および出射時間を制御するものである。

　そして、出力制御部１２は、放射線出力装置１０から放射線の出力が開始されたことを放射線検出装置２０に認識させるため、放射線発生部１１を制御することによって、放射線の出力開始時点から予め設定された波形パターンの放射線を出力させるものである。

　本実施形態の出力制御部１２は、たとえば図２に示すような２つのパルスを有する波形パターンを出力させるものである。より具体的には、出力制御部１２は、波形パターンとして、２ｍｓのパルス幅の放射線を出力した後、１ｍｓのインターバルをあけて１ｍｓのパルス幅の放射線を出力し、その後、１ｍｓのインターバルをあける。そして、その１ｍｓのインターバルの後に、被検体の放射線画像の撮影のための本照射の放射線を出力させる。なお、波形パターンは、図２に示す例に限らず、３つ以上のパルスとしてもよい。

　また、複数のパルスを波形パターンとして出力させる際には、本実施形態のように、異なるパルス幅のパルスを出力させることが好ましい。これにより、後述する認識部による波形パターンの認識の精度を向上させることができる。

　また、出力制御部１２が、波形パターンの変更を受け付けることにより、波形パターンを変更可能としてもよい。たとえば病院毎または診療科毎あるいは技師毎に波形パターンを変更するようにしてもよい。

　なお、本実施形態においては、放射線発生部１１の管電圧または管電流を制御することによって上述した波形パターンの放射線を出力させるようにした。しかし、これに限らず、たとえば絞りまたはシャッターなどを設け、これらを制御することによって上述した波形パターンの放射線の出力を制御するようにしてもよい。

　記憶部１３は、上述した波形パターンの情報を記憶するものである。記憶部１３は、半導体メモリまたはレジスタなどから構成されるものであり、波形パターンのパルス幅およびインターバルの情報を記憶するものである。出力制御部１２は、記憶部１３に記憶された情報に基づいて放射線発生部１１を制御することによって、予め設定された波形パターンの放射線を出力させるものである。

　放射線検出装置２０は、放射線画像検出器２１と、検出制御部２２と、認識部２３とを備えている。

　放射線画像検出器２１は、放射線出力装置１０から出力され、被写体Ｍを透過した放射線を検出し、放射線検出信号を出力するものである。放射線画像検出器２１としては、たとえば、入射した放射線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）およびＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリクス基板を備えたものを用いることができる。なお、放射線画像検出器２１は、これに限らず、入射した放射線を電荷信号に直接変換する、いわゆる直接変換方式の放射線画像検出器を用いるようにしてもよい。なお、本実施形態においては、放射線画像検出器２１が、本開示の検出部に相当するものである。

　検出制御部２２は、たとえばＣＰＵなどを備えたものであり、放射線画像検出器２１の動作を制御するものである。放射線画像検出器２１の動作制御としては、図３に示すように準備動作制御と、電荷蓄積制御と、読取制御とがある。

　放射線画像検出器２１の準備動作制御の期間においては、放射線画像検出器２１に高圧電圧が印可され、放射線を検出可能な状態となる。そして、この準備動作制御の期間において、予め設定された検出周期で、放射線画像検出器２１から放射線検出信号が読み出され、認識部２３に出力される。上述した検出周期は、上述した波形パターンの周期よりも長い周期に設定されている。

　なお、準備動作制御の期間において放射線画像検出器２１から認識部２３に出力される放射線検出信号としては、放射線画像検出器２１における予め設定された１つの画素（検出素子）から出力された信号を用いるようにしてもよいし、一部の複数の画素から出力された信号の加算値、平均値または中央値などを用いるようにしてもよいし、全ての画素から出力された信号の加算値、平均値または中央値などを用いるようにしてもよい。

　認識部２３は、準備動作制御の期間において入力された放射線検出信号に基づいて、上述した波形パターンに応じた放射線検出信号であるか否かを判定し、波形パターンに応じた放射線検出信号であると認識することによって、放射線出力装置１０から放射線が出力されたことを認識するものである。

　そして、放射線出力装置１０から放射線が出力されたことが認識部２３によって認識された場合には、認識部２３から検出制御部２２に対して認識信号が出力される。検出制御部２２は、認識信号が入力された時点から、電荷蓄積制御を開始する。具体的には、検出制御部２２は、放射線画像検出器２１を制御し、被写体Ｍを透過した放射線の照射によって発生した電荷の蓄積を開始させる。この電荷の蓄積は、予め設定された本照射の期間だけ行われる。

　そして、検出制御部２２は、本照射の期間が終了した時点から、読取制御を開始する。具体的には、検出制御部２２は、放射線画像検出器２１を制御し、本照射の期間に蓄積された電荷信号の読み出しを開始する。放射線画像検出器２１から読み出された電荷信号に応じた放射線検出信号は、放射線検出装置２０内に設けられたメモリなどの記憶媒体に記憶される。記憶媒体に記憶された放射線検出信号は、所定の信号処理が施された後、コンソールなどの装置に出力される。

　次に、本実施形態の放射線検出システムの作用について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

　まず、放射線検出装置２０において、検出制御部２２の制御によって、放射線画像検出器２１の準備動作が開始される（Ｓ１０）。

　そして、放射線画像検出器２１に対して所定の位置に被写体Ｍが設置された後、技師などによって放射線曝射指示が入力され、この放射線曝射指示に応じて放射線出力装置１０から放射線の出力が開始される（Ｓ１２）。

　放射線出力装置１０は、放射線の出力開始時点から上述した波形パターンの放射線を出力し、この波形パターンの放射線が放射線検出装置２０の放射線画像検出器２１によって検出される。放射線画像検出器２１から出力された放射線検出信号は、認識部２３に入力され、認識部２３は、上記波形パターンの放射線に応じた放射線検出信号が入力されたか否かを認識し、認識された場合には（Ｓ１４，ＹＥＳ）、その認識信号を検出制御部２２に出力する。

　放射線出力装置１０は、上述した波形パターンの放射線を出力した後、本照射を開始し、一方、放射線検出装置２０の検出制御部２２は、上記認識信号が入力された時点から、放射線画像検出器２１を制御し、電荷蓄積動作を開始する（Ｓ１６）。

　そして、予め設定された本照射の期間だけ放射線が出力された時点において（Ｓ１８，ＹＥＳ）、放射線出力装置１０は放射線の出力を停止し、一方、放射線検出装置２０の検出制御部２２は、放射線画像検出器２１の読取動作を開始する（Ｓ２０）。

　そして、放射線画像検出器２１から出力された放射線検出信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶される（Ｓ２２）。

　上記実施形態の放射線検出システム１によれば、放射線出力装置１０が、放射線の出力開始時点から予め設定された波形パターンの放射線を出力し、放射線検出装置２０が、上記波形パターンを認識することによって、放射線出力装置１０から放射線が出力されたことを認識するようにした。したがって、放射線出力装置１０から出力された放射線を検出した放射線検出信号とノイズとの判別を容易に行うことができ、放射線出力装置１０からの放射線の出力開始を高精度に検出することができる。

　なお、上記実施形態の放射線検出システム１においては、認識部２３が放射線の出力を認識する際、放射線画像検出器２１から出力された放射線検出信号を用いるようにした。しかし、これに限らず、図５に示すように、放射線画像検出器２１とは別に、放射線出力装置１０から出力された放射線を検出する検出部２４を設け、認識部２３が、検出部２４から出力された放射線検出信号を用いて、放射線の出力を認識するようにしてもよい。

　また、上記実施形態のように、放射線出力装置１０から予め設定された波形パターンの放射線を出力させる場合、図６に示すように、その波形パターンの放射線を第１の強度Ｘ１で出力し、その後、第２の強度Ｘ２の放射線を出力し、第１の強度Ｘ１を第２の強度Ｘ２をよりも大きくすることが好ましい。このように第１の強度Ｘ１を第２の強度Ｘ２よりも大きくすることによって、認識部２３における波形パターンの認識精度を向上させることができる。

　また、上述したように波形パターンの放射線を第１の強度Ｘ１で出力させる場合、放射線が照射される撮影部位毎または患者毎に第１の強度Ｘ１を変更するようにしてもよい。具体的には、図７に示すような撮影部位と第１の強度とを対応付けたテーブルを設けたり、図８に示すような患者と第１の強度とを対応付けたテーブルを設けたりし、これらのテーブルを参照して波形パターンの放射線の第１の強度Ｘ１を変更するようにしてもよい。このように第１の強度Ｘ１を変更することによって、患者の被爆量が無駄に増えることを防止することができる。

　日本出願２０１７－０３６３６２の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。

　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (16)

1. 　放射線を発生する放射線発生部と、前記放射線の出力を制御する出力制御部とを有する放射線出力装置と、
   　前記放射線出力装置から出力された放射線を検出して放射線検出信号を出力する検出部と、前記検出部によって検出された放射線検出信号に基づいて、前記放射線出力装置から放射線が出力されたか否かを認識する認識部とを有する放射線検出装置とを備え、
   　前記放射線出力装置の前記出力制御部が、前記放射線の出力開始時点から予め設定された波形パターンの放射線を出力させ、
   　前記放射線検出装置の前記認識部が、前記波形パターンを認識することによって、前記放射線出力装置から放射線が出力されたことを認識する放射線検出システム。
2. 　前記出力制御部が、複数のパルスを有する前記波形パターンの放射線を出力させる請求項１記載の放射線検出システム。
3. 　前記出力制御部が、前記パルスの幅およびインターバルを制御する請求項２記載の放射線検出システム。
4. 　前記出力制御部が、前記波形パターンの放射線を第１の強度で出力させた後、第２の強度で放射線を出力させるものであり、
   　前記第１の強度が、前記第２の強度よりも大きい請求項１から３いずれか１項記載の放射線検出システム。
5. 　前記出力制御部が、前記放射線出力装置から出力された放射線が照射される撮影部位毎または患者毎に前記第１の強度を変更する請求項４記載の放射線検出システム。
6. 　前記放射線検出装置が、前記放射線出力装置から出力され、被写体を透過した放射線を検出する放射線画像検出器を備え、
   　前記放射線画像検出器が、前記認識部によって放射線の出力が認識された時点に基づいて、前記被写体を透過した放射線の検出信号の蓄積を開始する請求項１から５いずれか１項記載の放射線検出システム。
7. 　前記放射線検出装置の前記検出部が、前記放射線画像検出器の少なくとも一部である請求項６記載の放射線検出システム。
8. 　放射線を発生する放射線発生部と、前記放射線の出力を制御する出力制御部とを備えた放射線出力装置であって、
   　前記出力制御部が、前記放射線を検出する放射線検出装置に前記放射線の出力開始を認識させるための放射線の波形パターンを予め記憶し、前記放射線の出力開始時点から前記波形パターンの放射線を出力させる放射線出力装置。
9. 　前記出力制御部が、複数のパルスを有する前記波形パターンの放射線を出力させる請求項８記載の放射線出力装置。
10. 　前記出力制御部が、前記パルスの幅およびインターバルを制御する請求項９記載の放射線出力装置。
11. 　前記出力制御部が、前記波形パターンの放射線を第１の強度で出力させた後、第２の強度で放射線を出力させるものであり、
    　前記第１の強度が、前記第２の強度よりも大きい請求項８から１０いずれか１項記載の放射線出力装置。
12. 　前記出力制御部が、前記放射線出力装置から出力された放射線が照射される撮影部位毎または患者毎に前記第１の強度を変更する請求項１１記載の放射線出力装置。
13. 　放射線出力装置から出力され、被写体を透過した放射線を検出する放射線画像検出器と、
    　前記放射線画像検出器を制御する検出制御部と、
    　前記放射線出力装置から放射線が出力されたか否かを認識する認識部とを備え、
    　前記認識部が、予め設定された波形パターンの放射線が検出されたことを認識することによって、前記放射線出力装置から放射線が出力されたことを認識し、
    　前記検出制御部が、前記認識部によって放射線の出力が認識された時点に基づいて前記放射線画像検出器を制御することにより、前記被写体を透過した放射線の照射によって発生した電荷信号の蓄積を開始する放射線検出装置。
14. 　前記認識部が、複数のパルスを有する前記波形パターンを認識する請求項１３記載の放射線検出装置。
15. 　前記認識部が、前記パルスの幅およびインターバルを認識する請求項１４記載の放射線検出装置。
16. 　前記認識部が、前記放射線画像検出器から出力された放射線検出信号に基づいて、前記波形パターンを認識する請求項１３から１５いずれか１項記載の放射線検出装置。

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