WO2021230114A1

WO2021230114A1 - 放射線撮像システム、撮像制御装置、放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム

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Publication number: WO2021230114A1
Application number: PCT/JP2021/017263
Authority: WO
Inventors: 敏和田村
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2021-11-18
Also published as: US20230049588A1; JP7557282B2; JP2021178119A; EP4129187A1; CN115768354A; EP4129187A4

Abstract

放射線撮像システムは、放射線源から照射された放射線の線量を検出する線量検出画素を含む放射線撮像装置と、放射線撮像装置を制御する撮像制御装置と、を有する。撮像制御装置は、放射線撮像前に、放射線画像の線量指標値を算出するための関心領域における線量検出画素の位置を特定し、線量検出画素の位置に応じた閾値を決定し、放射線撮像装置に、線量検出画素の位置と閾値とを送信する。放射線撮像装置は、撮像制御装置から送信された関心領域における線量検出画素の位置と閾値とを設定し、設定に基づいて撮像を行う。

Description

放射線撮像システム、撮像制御装置、放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム

　本発明は、放射線撮像システム、撮像制御装置、放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラムに関するものである。

　Ｘ線等の放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる放射線撮像装置は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチと光電変換素子等の変換素子とを組み合わせた画素アレイを有するマトリクス基板を有する。

　この放射線撮像装置は、放射線の線量に対して極めて広いダイナミックレンジを有しており、また画像処理による自動濃度補正によって、従来のアナログの放射線撮像に比べ線量不足や線量過多の状態でも安定した濃度の出力が得られるというメリットがある。その一方で、撮影技師が不適切な線量で撮影した場合も、撮影技師はそのことに気づきにくく、特に、線量過多の場合では、患者への被曝量が増加してしまうという課題がある。

　そこで、この課題を解決するためにデジタル放射線画像の撮影線量の目安となる値（以下、線量指標値と呼ぶ）を撮影画像とともに表示することが一般的に行われている。また、線量指標値の算出方法についても様々な方法が提案されている。近年では、ＩＥＣ（国際電気標準会議）により国際規格ＩＥＣ６２４９４－１が発行され、標準化された線量指標値としてＥＩ（Exposure Index）が定義された。また、この国際規格では、目標とすべき線量の値（以下、線量目標値と呼ぶ）として、ＥＩｔ（Target Exposure Index）を定め、線量指標値ＥＩと線量目標値ＥＩｔとのずれ量を表す偏差ＤＩ（Deviation Index）を用いた線量管理の運用方法も与えられている。

　特許文献１では、Ｘ線照射を目標線量で停止させるＡＥＣ機能を有し、線量を検出する検出画素の領域である採光野を、検出画素の画素値に基づきＸ線の照射中に自動的に設定し、採光野の画素値から抽出した代表値Ｖに基づき線量指標値ＥＩを算出する装置が記載されている。

　特許文献２では、放射線画像を複数の解剖学的領域に分割し、複数の解剖学的領域のうちの少なくとも一つの領域を抽出し、抽出された領域における画素値に基づいて、抽出された領域に対する放射線撮像の線量指標値ＥＩを算出することが記載されている。

特開２０１４－１５８５８０号公報特開２０２０－２５７３０号公報

　放射線撮像における線量管理では、線量指標値ＥＩと線量目標値ＥＩｔとのずれ量が小さいことが求められている。

　そこで、本発明は、放射線照射の閾値として設定した線量目標値と実際に撮影した際の線量指標値との偏差を小さくでき、適切な線量管理を行うことが可能な放射線撮像技術を提供することを目的とする。

　本発明の一態様による放射線撮像システムは、放射線源から照射された放射線の線量を検出する線量検出画素を含む放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置を制御する撮像制御装置と、を有する放射線撮像システムであって、
　前記撮像制御装置は、放射線撮像前に、
　放射線画像の線量指標値を算出するための関心領域における前記線量検出画素の位置を特定し、前記線量検出画素の位置に応じた閾値を決定し、前記放射線撮像装置に、前記線量検出画素の位置と前記閾値とを送信し、
　前記放射線撮像装置は、
　前記撮像制御装置から送信された前記関心領域における前記線量検出画素の位置と前記閾値とを設定し、前記設定に基づいて撮像を行うことを特徴とする。

　本発明によれば、放射線照射の閾値として設定した線量目標値と実際に撮影した際の線量指標値との偏差を小さくでき、適切な線量管理を行うことが可能になる。

　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの構成例を示す図。放射線撮像システムのデータ通信例を示す図。放射線撮像装置の外観構成を例示する図。実施形態における放射線撮像システムの機能構成を説明する図。デジタル信号に基づく放射線撮像システムの動作例を示す図実施形態に係る放射線撮像装置の内部構成を例示する図。実施形態に係る放射線撮像装置の内部構成を例示する図。実施形態に係る放射線撮像装置の内部構成を例示する図。実施形態の放射線撮像装置の内部動作を示すタイミングチャート。線量指標値を算出する処理の流れを説明する図。線量指標値の算出方法の照射前調整を説明する図。線量指標値の算出方法の照射中調整を説明する図。事前に定めた採光野と実際に照射される放射線のエリアがずれていた場合の処理を説明する図。

　以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、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はない。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。以下の実施形態及び特許請求の範囲において、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。

　＜放射線撮像システムの構成＞
　以下、図１を用いて本実施形態の放射線撮像システム１０００の構成及び処理を説明する。図１は、本実施形態の放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの構成例を示すブロック図である。放射線撮像システム１０００は、例えば、病院内での放射線画像の撮影時において使用され、システム構成として、放射線撮像装置１００１、撮像制御装置１００２、放射線源１００３、高電圧発生装置１００４、ＬＡＮ１００５（院内ＬＡＮ）及び表示部１００６を含む。

　放射線撮像装置１００１は、操作者の操作スイッチ４６の操作により、図示しない被写体を透過した放射線を検出し画像を形成する。撮像制御装置１００２は、放射線撮像装置１００１に対して、例えば、撮像条件の設定、動作制御の設定などを行い、放射線撮像装置１００１は、撮像制御装置１００２との間で、例えば、画像転送、到達線量の送信、放射線源１００３の照射を制御する自動露出制御信号などの通信を行う。

　撮像制御装置１００２は、撮影条件の設定、動作設定、画像情報などの情報の入力を可能とするための入力デバイスとして、例えば、マウス、キーボードを保持し、出力を可能とするための出力デバイスとして、ディスプレイなどを保持する。また、撮像制御装置１００２は、高電圧発生装置１００４に対して放射線の照射制御などを行う。撮像制御装置１００２は機能構成として、通信を行い媒介する通信制御部１０２１と、動作設定、線量情報通知などを行う制御部１０２２とを有し、放射線撮像装置１００１と高電圧発生装置１００４の状態を監視し、放射線の照射、撮像を制御する。撮像制御装置１００２の別ユニットとして、通信制御部１０２１を配置して、通信制御部１０２１が撮像制御装置１００２の通信を媒介するための回路として動作することも可能である。

　放射線源１００３は、例えば放射線を発生させるために電子を高電圧で加速し、陽極に衝突させるＸ線管とロータを保持している。放射線源１００３より照射された放射線は被写体に照射され、放射線撮像装置１００１は、被写体を透過した放射線を検出し画像を形成する。図１では便宜上、撮像制御装置１００２、高電圧発生装置１００４と、を別々の場所に配置した状態を示しているが、撮像制御装置１００２及び高電圧発生装置１００４を同じユニット内に配置してもよい。また、撮像機能以外の各機能は放射線撮像装置１００１以外のどの部分に配置されていてもよい。

　図２は放射線撮像システムのデータ通信例を示す図である。図２では、撮像制御装置１００２、放射線撮像装置１００１、高電圧発生装置１００４間のデータ通信の例を示している。撮像制御装置１００２と放射線撮像装置１００１との間の通信では撮像条件の設定、動作制御の設定、画像転送、ＡＥＣ閾値、到達線量、自動露出制御信号及び自動露出時情報などの情報が送受信される。放射線撮像装置１００１は、無線通信部、有線通信部の２つの通信部を有しており、放射線撮像装置１００１は、２つの通信部を使用して撮像制御装置１００２の通信制御部１０２１と接続可能である。

　また、撮像制御装置１００２と高電圧発生装置１００４との間の通信には、線量情報、照射制御信号、放射線照射予定エリアに関連する可視光や赤外光による光学画像情報などの情報が送受信される。この光学画像情報は、撮像制御装置１００２と高電圧発生装置１００４との間で、光学的に放射線と同じ焦点や絞りに関する情報を共有することが可能な情報である。

　なお、情報を通信する際の伝達経路として、必ずしも撮像制御装置１００２が仲介する必要はなく、放射線撮像装置１００１と高電圧発生装置１００４と間の通信によりデータを直接的に送受信してもよいし、ＣＡＮ（Controller Area Network）などのデータ転送の規格に基づいた通信により、撮像制御装置１００２、放射線撮像装置１００１、高電圧発生装置１００４の間で情報を共有するようにしてもよい。

　「線量情報」は放射線源１００３から照射された放射線の照射線量であり、「到達線量」とは、放射線源１００３からの照射線量のうち、放射線撮像装置１００１へ到達した線量を示す。

　「ＡＥＣ閾値」は、線量目標値として設定され、到達線量との比較における基準となる閾値情報である。この「ＡＥＣ閾値」は単位面積当たりの線量情報に相当する。「ＡＥＣ閾値」は予め設定された、線量目標値ＥＩｔを反映して設定される。撮像制御装置１００２は、「ＡＥＣ閾値」と放射線撮像装置１００１内部で算出する到達線量とを比較し、このＡＥＣ閾値を到達線量が上回るタイミングで高電圧発生装置１００４へその旨を通知する。撮像制御装置１００２は適切に単位面積当たりの線量情報に変換して、ＡＥＣ閾値と到達線量との比較処理を行う。

　「自動露出制御信号」とは、例えば、放射線の照射を停止するための停止信号（照射停止信号）と放射線の照射を開始するため照射開始信号（非照射停止信号）の２つを含む信号である。

　「自動露出時情報（ＲＯＩ/算出方法）」とは、撮像制御装置１００２から放射線撮像装置１００１へ送信される、自動露出制御の為の関心領域ＲＯＩ（採光野）や算出方法の指示情報であり、放射線撮像装置１００１から実際に自動露出を行った際のＲＯＩ（採光野１０１２）や算出方法に関する実施時の情報が撮像制御装置１００２に送信される。

　また、撮像制御装置１００２は、表示部１００６の表示を制御して、撮像時の「線量情報（線量指標値ＥＩ/偏差ＤＩ）」の表示や、「線量目標値ＥＩｔ」の設定入力表示、もしくは、放射線撮像において設定されている情報を表示するための表示制御を行う。

　放射線撮像装置１００１が通信媒体として有する有線通信部は、情報伝達のための経路であり、例えば所定の取り決めを持つ通信規格、もしくはＲＳ２３２ＣやＵＳＢ、イーサネット（登録商標）、などの規格を用いたケーブル接続により、情報の送受信を可能とする。また、放射線撮像装置１００１が通信媒体として有する無線通信部は同様に情報伝達のための経路であり、例えば通信用ＩＣなどを備える回路基板を含む。無線通信部は、不図示のアンテナと電気的に接続され、無線電波を送受信する。通信用ＩＣなどを備える回路基板はアンテナを介して無線ＬＡＮに基づいたプロトコルの通信処理を行うことが可能である。尚、無線通信における無線通信の周波数帯、規格や方式には特に限定無くＮＦＣ（Near field radio communication）、Bluetooth（登録商標）などの近接無線やＵＷＢ（Ultra Wideband）などの方式を使用してもよい。また、無線通信部は複数の無線通信の方式を有し、適宜選択して通信を行ってもよい。

　放射線撮像装置１００１は、例えば可搬式のカセッテ式のフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ（Flat Panel Detector））として構成することが可能である。図３は可搬型の放射線撮像装置１００１の外観構成を例示的に示す図である。放射線撮像装置１００１は電源投入あるいは遮断のための電源ボタン１００７、電源供給のためのバッテリ部１００８、コネクタ接続部１００９を有する。バッテリ部１００８は取り外し可能に構成されており、バッテリ部１００８のバッテリ本体はバッテリ充電器によって充電可能に構成されている。

　放射線撮像装置１００１は、撮像制御装置１００２とセンサケーブル１０１０を使用して接続可能であり、放射線撮像装置１００１はコネクタ接続部１００９を介してセンサケーブル１０１０を接続する。センサケーブル１０１０にて放射線撮像装置１００１と撮像制御装置１００２が接続されると、両者の接続は有線通信部を使用した通信に切り替わり、図２に示した放射線撮像装置１００１と撮像制御装置１００２との間の情報通信が有線通信によって実行される。また、接続形態によらずに撮像制御装置１００２より通信部をユーザからの操作により切り替え可能であってもよい。

　図４を用いて、本実施形態の放射線撮像システム１０００の機能構成を説明する。高電圧発生装置１００４の放射線発生制御部１０４２には、放射線源１００３からの信号、および操作信号生成部１０４１からの信号が入力される。放射線源１００３からは陽極回転の安定状態を表す信号や温度状態を表す信号が放射線発生制御部１０４２に入力される。操作信号生成部１０４１には操作スイッチ４６が接続されており操作者のスイッチ操作の入力信号が放射線発生制御部１０４２へ入力される。

　また、放射線発生制御部１０４２には、信号選択部１０４３、信号積算判定部１０４４または信号処理部１０４５を介して、放射線撮像装置１００１および撮像制御装置１００２から種々の信号が入力される。放射線撮像装置１００１からは撮影準備状態を表す信号が放射線発生制御部１０４２に入力される。信号選択部１０４３経由で後述する露光制御に関する信号が放射線発生制御部１０４２に入力される。信号選択部１０４３へは、信号積算判定部１０４４からのアナログ信号経路の放射線１１０３の停止信号と信号処理部１０４５からのデジタル通信経路の放射線１１０３の停止信号とが入力され、いずれか先に入力された信号が放射線発生制御部１０４２へ伝達される。

　本実施形態の放射線撮像装置１００１は、線量検出画素（検出部）の検出の結果に対する第１の処理（デジタル信号処理）に基づいて取得した線量情報が閾値を超えた場合に停止信号を出力するデジタル処理部４０１と、デジタル処理部４０１によって第１の処理（デジタル信号処理）が施された信号に対して第２の処理（アナログ変換処理）を施した信号を出力するアナログ処理部４０２（変換処理部）と、を有する。

　デジタル処理部４０１（第１の処理部）は、第１の処理として、線量検出画素の検出結果にデジタル信号処理を施した信号を生成する。デジタル処理部４０１（第１の処理部）は、生成した信号を放射線源１００３との同期制御信号として出力することが可能である。デジタル処理部４０１（第１の処理部）は、生成した信号に基づいて、例えば、放射線撮像装置１００１に対する放射線の照射を検知したり、放射線の照射線量や積算照射量（積算線量）を演算するように構成されている。デジタル処理部４０１（第１の処理部）は、線量検出画素１２１（検出部）による検出の結果に対する第１の処理（デジタル信号処理）に基づいて取得した線量情報が閾値を超えた場合に停止信号（第１停止信号）を出力する。

　アナログ処理部４０２（変換処理部）および信号積算判定部１０４４（積算判定部）は、本実施形態の放射線撮像システム１０００において、第２の処理部を構成する。第２の処理部は、デジタル処理部４０１（第１の処理部）によって第１の処理（デジタル信号処理）が施された信号に対する第２の処理（アナログ変換処理）に基づいて取得した線量情報が閾値を超えた場合に停止信号（第２停止信号）を出力する。

　ここで、アナログ処理部４０２（変換処理部）は、デジタル処理部４０１（第１の処理部）によって第１の処理（デジタル信号処理）が施された信号に対して第２の処理（アナログ変換処理）を施した信号を出力し、信号積算判定部１０４４は、アナログ処理部４０２（変換処理部）から出力された信号を積算処理した線量情報が閾値を超えるか否かを判定する。第２の処理部は、信号積算判定部１０４４（積算判定部）によって線量情報が閾値を超えたと判定された場合に、停止信号（第２停止信号）を出力する。

　放射線発生制御部１０４２は、デジタル処理部４０１（第１の処理部）から出力される第１停止信号、または、アナログ処理部４０２および信号積算判定部１０４４（第２の処理部）から出力される第２停止信号に基づいて、放射線源１００３を制御する。すなわち、放射線発生制御部１０４２は、第１停止信号または第２停止信号に基づいて、放射線の照射を停止するように放射線源１００３を制御する。

　信号選択部１０４３（選択部）へは、信号積算判定部１０４４（積算判定部）から、アナログ信号経路（第２の信号経路）を介して入力される放射線１１０３の停止信号（第２停止信号）と、信号処理部１０４５から、デジタル信号経路（第１の信号経路）を介して入力される放射線１１０３の停止信号（第１停止信号）とが入力される。いずれか先に入力された停止信号が信号選択部１０４３（選択部）により選択され、選択された停止信号が放射線発生制御部１０４２へ伝達される。すなわち、信号選択部１０４３（選択部）は、入力された第１停止信号または第２停止信号を選択する。このとき、信号選択部１０４３（選択部）は、第１停止信号および第２停止信号のうち、いずれか先に信号選択部１０４３（選択部）に入力された信号を選択する。

　放射線発生制御部１０４２は、それぞれの入力の状態を確認しながら放射線の発生の制御を行う。放射線発生制御部１０４２は、入力された露光状態に関する信号に基づいて、放射線源１００３から照射する放射線の照射制御を行う。すなわち、放射線発生制御部１０４２は、信号選択部１０４３（選択部）により選択された信号に基づいて、放射線の照射を停止するように放射線源１００３を制御する。

　また、放射線撮像装置１００１は、撮像制御装置１００２の中継器１０２３、信号発生部１０２４を介して、高電圧発生装置１００４の信号処理部１０４５との間で通信を行うことが可能である。放射線撮像装置１００１からは撮像準備状態を表す信号が、撮像制御装置１００２の中継器１０２３および信号発生部１０２４を介して、信号処理部１０４５に入力される。信号処理部１０４５は、入力された撮像準備状態を表す信号を放射線発生制御部１０４２に入力する。ここで、放射線撮像装置１００１と撮像制御装置１００２との間の通信が無線通信の場合、中継器１０２３はアクセスポイントとして機能し、有線通信の場合、中継器１０２３はスイッチングハブとして機能する。中継器１０２３には、更に通信制御部１０２１が接続されており、通信制御部１０２１の機能はＰＣ（情報処理装置）などのプラットフォーム上で動作するアプリケーションソフトで実現されている。

　本実施形態では、アナログ信号およびデジタル信号による２種類の線量制御のための信号経路を有する。一つの信号経路は、線量制御のためのアナログ信号の信号経路（第２の信号経路）であり、放射線撮像装置１００１の通信部２２７から高電圧発生装置１００４中の信号積算判定部１０４４に接続される。このアナログ信号は、線量制御用センサ１０１１の出力を模擬した出力信号である（線量制御用のアナログ出力信号）。この接続形態は、線量制御用センサ１０１１のアナログ出力信号を処理するための高電圧発生装置１００４の処理回路を使用できるため、高電圧発生装置１００４の処理回路を何ら変更する必要がない接続形態である。尚、線量制御用センサ１０１１とは、イオンチャンバ方式、光ファイバに蛍光体を塗布してイメージインテンシファイアにて検知する方式、薄膜半導体センサを使用する方式などの線量制御用センサである。この信号経路は、後述の通り、線量制御用の回路構成を高電圧発生装置１００４に有する構成となっている。尚、線量制御用センサ１０１１を使用して、放射線撮像装置１００１の代わりに、アナログ信号として出力を併用する形態でも線量制御を冗長に構成することは可能である。

　図４に示すように、線量制御用センサ１０１１には、５つの採光野１０１２が設定されている。尚、採光野１０１２の設定は例示的なものであり、実施形態の趣旨はこの例に限定されるものではない。図４に示す例では、５つのエリアに応じた採光野１０１２は放射線撮像装置１００１の複数の線量検出画素１２１のそれぞれに対応している。操作者は、高電圧発生装置１００４上の図示しないユーザインターフェース（設定部）上で、決められた照射エリアパターンから採光野１０１２を選択することが可能である。操作者の操作入力に基づいて、ユーザインターフェース（設定部）は放射線源の照射エリアを設定する。放射線源の照射エリアが設定されると、放射線撮像装置１００１の制御回路２２５（図６Ａ～図６Ｃ）は、撮像領域１００に配列されている複数の線量検出画素１２１（検出部）の中から、設定された照射エリアに対応する位置に配列されている線量検出画素１２１（検出部）を特定することが可能である。また、撮像制御装置１００２の制御部１０２２（取得部）は、ＬＡＮ１００５を介して、ＨＩＳ(Hospital Information System)/ＲＩＳ(Radiology Information System)などの撮像オーダシステムの情報により被写体の撮像部位の情報を取得することが可能である。制御部１０２２（取得部）によって、被写体の撮像部位の情報が取得されると、放射線撮像装置１００１の制御回路２２５（特定部）は、撮像領域１００に配列されている複数の線量検出画素１２１（検出部）の中から、被写体の撮像部位に対応する位置に配列されている線量検出画素１２１（検出部）を特定することが可能である。

　放射線撮像装置１００１のデジタル処理部４０１（第１の処理部）は、特定された線量検出画素１２１（検出部）の検出結果に基づいて線量情報を取得する。また、放射線撮像装置１００１のアナログ処理部４０２（変換処理部）は、各採光野に対応した位置において、線量制御用センサの出力を模擬したアナログ出力信号（線量制御用のアナログ出力信号（受光線量に応じた信号））を生成し、出力する。

　次に、線量制御のためのデジタル信号経路（第１の信号経路）を説明する。この信号伝達経路は、高電圧発生装置１００４と放射線撮像装置１００１と撮影準備のハンドシェーク信号を伝達する専用デジタル通信経路、もしくは、それ相当の経路を利用する。

　図４および図５を用いて放射線撮像時のハンドシェーク動作を説明する。図５の５ａに示す高電圧発生装置１００４側で照射時間を決めるシーケンスの場合、操作者による操作スイッチ４６の操作により、放射線発生制御部１０４２は、放射線発生のための準備を行う。放射線源１００３の陽極回転速度の安定やその他内部回路の準備が整った時点で、放射線発生制御部１０４２から入力される信号に基づいて、高電圧発生装置１００４の信号処理部１０４５は、撮影準備の要求信号５０１を要求レベルの信号として出力する（図５の５ａ）。

　高電圧発生装置１００４の信号処理部１０４５から出力された撮像準備の要求信号５０１（要求レベル）は、撮像制御装置１００２の信号発生部１０２４を経由して、放射線撮像装置１００１に伝達される。その後、撮像準備が完了した時点で、放射線撮像装置１００１は、撮像準備完了を示す信号を出力し、放射線撮像装置１００１から入力される信号に基づいて、撮像制御装置１００２の信号発生部１０２４は、撮像準備の完了信号５０２を準備完了レベルとした信号を出力する（図５の５ａ）。撮像準備の完了信号５０２（準備完了レベル）は、高電圧発生装置１００４の信号処理部１０４５を介して、放射線発生制御部１０４２へ入力される。ここで、放射線撮像装置１００１から出力される撮像準備完了を示す信号は、放射線の照射を開始するため照射開始信号に対応する。放射線発生制御部１０４２は、その他の信号状態を監視し、準備状態が整っていることを確認の上、放射線１１０３を照射する。ここで、放射線発生制御部１０４２は操作者により設定された放射線照射時間に基づいて放射線照射を停止するように制御することが可能である。放射線１１０３は、放射線発生制御部１０４２の制御（照射停止制御）に基づいて、照射状態から非照射状態になる（図５の５ａ）。

　そして、放射線発生制御部１０４２から入力される信号に基づいて、高電圧発生装置１００４の信号処理部１０４５は、撮像準備の要求信号５０１を非要求レベルに変更して出力する（非要求出力）。すなわち、放射線発生制御部１０４２から入力される信号に基づいて、信号処理部１０４５は、撮像準備の要求信号５０１を非要求レベルとした信号（撮像準備の要求信号５０１（非要求レベル））を出力する。高電圧発生装置１００４の信号処理部１０４５から出力された撮像準備の要求信号５０１（非要求レベル）は、撮像制御装置１００２の信号発生部１０２４を経由して、放射線撮像装置１００１に伝達される。放射線撮像装置１００１は、撮像準備の要求信号５０１（非要求レベル）の信号に呼応して、放射線撮像装置１００１の状態を撮像準備完了の状態から準備非完了の状態へ遷移させる。

　次に、図５の５ｂを用いて、設定された放射線照射時間の経過前に十分な到達線量が検知された場合の動作シーケンスを説明する。放射線１１０３を実際に照射するまでは図５の５ａと同じ動作シーケンスとなる。この後、後述する方法にて放射線撮像装置１００１の内部にて十分な到達線量が検知された場合、放射線撮像装置１００１から出力された信号に基づいて、信号発生部１０２４は、撮像準備の要求信号５０１が要求レベルの状態であっても、撮像準備の完了信号５０２を、準備完了レベルから準備非完了レベルの状態（非完了レベル）へ遷移させた信号を出力する。ここで、放射線撮像装置１００１の内部にて十分な到達線量が検知された場合、放射線撮像装置１００１から出力される信号は、第１の処理（デジタル信号処理）に基づいて取得された線量情報が閾値を超えた場合にデジタル処理部４０１（第１の処理部）から出力される停止信号（第１停止信号）に対応する。図５の５ｂに示す場合では、放射線撮像装置１００１の内部にて十分な到達線量が検知された場合、設定された放射線照射時間の経過前に、準備完了レベルから準備非完了レベルの状態（非完了状態）へ遷移する。撮像準備の完了信号５０２（非完了レベル）が、信号発生部１０２４から高電圧発生装置１００４の信号処理部１０４５に入力される。撮像準備の要求信号５０１が要求レベルの状態であり、かつ、撮像準備の完了信号５０２が非完了レベルの状態である場合、信号処理部１０４５は、信号発生部１０２４からから入力された撮像準備の完了信号５０２（非完了状態）を、デジタル信号経路における放射線１１０３の停止信号として信号選択部１０４３へ出力する。すなわち、デジタル処理部４０１（第１の処理部）から出力される停止信号（第１停止信号）は、撮像制御装置１００２の中継器１０２３および信号発生部１０２４、高電圧発生装置１００４の信号処理部１０４５を介して、信号選択部１０４３へ入力される。

　図５の５ｂの場合、例えば、アナログ信号経路（第２の信号経路）を介した停止信号（第２停止信号）よりも先にデジタル処理部４０１（第１の処理部）から出力された停止信号（第１停止信号）が信号選択部１０４３に入力された場合、信号選択部１０４３へ先に入力された停止信号（第１停止信号）に基づいて、放射線発生制御部１０４２は、撮像準備の完了信号５０２が準備完了から準備非完了の状態へ遷移したことを検知する。すなわち、放射線発生制御部１０４２は、線量情報（積算線量）が所定の線量に到達したことを検知し、放射線１１０３の照射を停止するように放射線源１００３を制御する。

　尚、図５では回路信号形式にて信号を表現しているが、撮像準備の要求信号５０１および撮像準備の完了信号５０２に関して、高電圧発生装置１００４と放射線撮像装置１００１との間の通信はコマンド通信によって実現することも可能である。本実施形態では、照射時のハンドシェーク動作とともに、放射線の線量制御のために使用するため、信号経路は放射線の照射停止を制御するための信号を、例えば、１ｍｓ以下で伝達可能に構成されている。この観点で、信号発生部１０２４に使用するデバイスは、例えば、フォトカプラ、フォトモスリレーなどを使用することが可能である。また、コマンド通信は、例えば、有線による100BaseTX/1000BaseTなどで通信時間や遅延時間を保証できる通信方式を使用することが可能である。信頼性、応答性を確保することにより無線通信を使用した信号経路を構成することも可能である。

　一方で、画質改善に寄与しない多すぎる放射線照射に対する線量抑制だけを意図する場合には、例えば、１ｓ程度の長時間照射時など停止機能が発動すれば良いと仕様を規定する場合、例えば、１００ｍｓ程度の遅延があっても、目的を達成できるので、線量抑制などを意図しない通常の撮影ハンドシェークを行うインターフェースでの機能実現は可能である。

　次に自動露出機能もしくは線量抑制機能の為の放射線量検出に関する動作を説明する。図６Ａ～図６Ｃは実施形態に係る放射線撮像装置の内部構成を例示する図である。

　放射線撮像装置１００１は、複数の行および複数の列を構成するように撮像領域１００に配列された複数の画素を有する。本実施形態では各画素が非晶質シリコンまたは多結晶シリコンの場合の例について説明する。複数の画素は、放射線を検知して検知した放射線に基づいて放射線画像を取得するための複数の撮像画素１０１と、放射線源から照射された放射線の線量を検出する線量検出画素１２１（検出部）とを含む。

　自動露出制御により画像を形成する線量を精度よく制御するためには、撮像画素１０１と線量検出画素１２１とは、放射線に対する入出力関係が明確に分かっていることが極めて重要である。被写体を透過して各人体の場所ごとに変化した放射線の線質のスペクトルを正確に把握することは不可能である。よって、画像を形成するための撮像画素１０１と自動露出制御の為の線量検出画素１２１とが、放射線の線質によって同一放射線に対する出力がずれている場合、撮像画素１０１と線量検出画素１２１との出力のずれを補正できない。よって、正確な自動露出制御ができないことになる。

　このため正確な自動露出制御の為には、放射線対する入出力関係が明確に分かる必要があり、この為の最も分かりやすい方法は、撮像画素１０１と線量検出画素１２１とを全く同じにすることである。ＣＭＯＳで構成された撮像素子などで非破壊読み出しが実施できる撮像素子の場合には、撮像画素１０１と線量検出画素１２１とを全く同じにすることが可能である。すなわち撮像と線量検出の機能が一つの撮像素子で実施可能となっている。本実施形態の非晶質シリコンまたは多結晶シリコンの場合、破壊読出し用の画素の構造であるため、非破壊読み出しは実施できない。次善の対応として、撮像画素１０１と線量検出画素１２１とは別画素ではあるが、その構造を同様にしている。このことにより、撮像画素１０１と線量検出画素１２１との違いを空間的な場所の軽微な違いのみとして線質依存性などの出力特性を同一に揃えることが可能となる。

　撮像画素１０１は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子１０２と、列信号線１０５と第１変換素子１０２との間に配置された第１スイッチ１０３とを含む。線量検出画素１２１は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子１２２と、検知信号線１２５と第２変換素子１２２との間に配置された第２スイッチ１２３とを含む。

　第１変換素子１０２および第２変換素子１２２は、放射線を光に変換するシンチレータおよび光を電気信号に変換する光電変換素子とで構成される。シンチレータは、一般的には、撮像領域１００を覆うようにシート状に形成され、複数の画素によって共有されうる。あるいは、第１変換素子１０２および第２変換素子１２２は、放射線を直接に光に変換する変換素子で構成されうる。

　第１スイッチ１０３および第２スイッチ１２３は、例えば、非晶質シリコンまたは多結晶シリコン（好ましくは多結晶シリコン）などの半導体で活性領域が構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含みうる。

　放射線撮像装置１００１は、複数の列信号線１０５および複数の駆動線１０４を有する。各列信号線１０５は、撮像領域１００における複数の列のうちの１つに対応する。各駆動線１０４は、撮像領域１００における複数の行のうちの１つに対応する。各駆動線１０４は、駆動回路２２１（行選択部）によって駆動される。

　第１変換素子１０２の第１電極は、第１スイッチ１０３の第１主電極に接続され、第１変換素子１０２の第２電極は、バイアス線１０８に接続される。ここで、１つのバイアス線１０８は、列方向に延びていて、列方向に配列された複数の第１変換素子１０２の第２電極に共通に接続される。バイアス線１０８は、電源回路２２６からバイアス電圧Ｖｓを受ける。１つの列を構成する複数の撮像画素１０１の第１スイッチ１０３の第２主電極は、１つの列信号線１０５に接続される。１つの行を構成する複数の撮像画素１０１の第１スイッチ１０３の制御電極は、１つの駆動線１０４に接続される。

　複数の列信号線１０５は、読出し回路２２２に接続される。ここで、読出し回路２２２は、複数の検知部１３２と、マルチプレクサ１３４と、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器）１３６とを含みうる。複数の列信号線１０５のそれぞれは、読出し回路２２２の複数の検知部１３２のうち対応する検知部１３２に接続される。ここで、１つの列信号線１０５は、１つの検知部１３２に対応する。検知部１３２は、例えば、差動増幅器を含む。マルチプレクサ１３４は、複数の検知部１３２を所定の順番で選択し、選択した検知部１３２からの信号をＡＤ変換器１３６に供給する。ＡＤ変換器１３６は、供給された信号をデジタル信号に変換して出力する。

　第２変換素子１２２の第１電極は、第２スイッチ１２３の第１主電極に接続され、第２変換素子１２２の第２電極は、バイアス線１０８に接続される。第２スイッチ１２３の第２主電極は、検知信号線１２５に電気的に接続される。第２スイッチ１２３の制御電極は、駆動線１２４に電気的に接続される。放射線撮像装置１００１は、複数の検知信号線１２５を有しうる。１つの検知信号線１２５には、１または複数の線量検出画素１２１が接続されうる。駆動線１２４は、駆動回路２４１によって駆動される。１つの駆動線１２４には、１または複数の線量検出画素１２１が接続されうる。

　検知信号線１２５は、読出し回路２４２（ＡＥＣセンサ読出し回路）に接続される。ここで、読出し回路２４２は、複数の検知部１４２と、マルチプレクサ１４４と、ＡＤ変換器１４６とを含みうる。複数の検知信号線１２５のそれぞれは、読出し回路２４２の複数の検知部１４２のうち対応する検知部１４２に接続されうる。ここで、１つの検知信号線１２５は、１つの検知部１４２に対応する。検知部１４２は、例えば、差動増幅器を含む。マルチプレクサ１４４は、複数の検知部１４２を所定の順番で選択し、選択した検知部１４２からの信号をＡＤ変換器１４６に供給する。ＡＤ変換器１４６は、供給された信号をデジタル信号に変換して出力する。

　読出し回路２４２のＡＤ変換器１４６の出力は、信号処理部２２４に供給され、信号処理部２２４によって処理される。信号処理部２２４は、読出し回路２４２のＡＤ変換器１４６の出力に基づいて、放射線撮像装置１００１に対する放射線の照射を示す情報を出力する。

　本実施形態の放射線撮像装置１００１の信号処理部２２４は、線量検出画素１２１（検出部）の検出の結果に対する第１の処理（デジタル信号処理）に基づいて取得した線量情報が閾値を超えた場合に停止信号を出力するデジタル処理部４０１と、デジタル処理部４０１によって第１の処理（デジタル信号処理）が施された信号に対して第２の処理（アナログ変換処理）を施した信号を出力するアナログ処理部４０２（変換処理部）と、を有する。

　具体的には、デジタル処理部４０１は、例えば、放射線撮像装置１００１に対する放射線の照射を検知したり、放射線の照射量および／または積算照射量を演算したりする。この用途で使用するため、先の第２変換素子１２２は本来の撮像素子である第１変換素子１０２に対して画素数比で１％以下に構成する。これは、画像形成に寄与しない放射量を既存のＡＥＣ用センサの吸収量未満に抑制する為である。また、第２変換素子１２２は多様な計測に対応するために、第２変換素子１２２の分布は均一もしくは関心領域が集中する中央部、あるいは、照射エリア検知などに使用するために周辺部の密度を上げるなどの分布が有用である。

　アナログ処理部４０２は、デジタル処理部４０１でデジタル信号処理が施された照射線量をアナログ変換して、線量制御用センサ（イオンチャンバ／フォトタイマなど）の出力を模擬したアナログ出力信号を生成する。制御回路２２５は、信号処理部２２４からの情報に基づいて、駆動回路２２１、２４１および読出し回路２２２、２４２を制御する。制御回路２２５は、信号処理部２２４からの情報に基づいて、例えば、露出（撮像画素１０１による照射された放射線に対応する電荷の蓄積）の開始および終了を表しうる信号を生成する。また、放射線撮像装置１００１は、撮像制御装置１００２との通信を担う通信部２２７を有する。通信部２２７は、デジタル信号の信号経路（第１の信号経路）を介して信号を出力するための有線通信部と無線通信部の２つの通信部、および、アナログ信号の信号経路（第２の信号経路）を介して線量制御用センサの出力を模擬したアナログ出力信号（線量制御用のアナログ出力信号）を出力するアナログ出力部を有する。すなわち、通信部２２７は、デジタル処理部４０１（第１の処理部）から出力される信号を、デジタル信号経路（第１の信号経路）を介して出力し、アナログ処理部４０２（変換処理部）から出力される信号を、アナログ信号経路（第２の信号経路）を介して出力する。

　図６Ａでは線量検出画素１２１を１×１画素単位で配置した例を示しており、図６Ｂ及び図６Ｃでは線量検出画素１２１をｍ×１などの一行単位で配置した例を示している。ｍ×1などの一行単位で線量検出画素１２１を配置した場合は、ラインプロファイルをリアルタイムに生成することが可能となり、より高度な画像処理によるリアルタイムの照射線量判定やその判定の為の処理に線量検出画素１２１の検出情報を使用することが可能となる。

　また、図６Ａおよび図６Ｂでは、撮像画素１０１と線量検出画素１２１とを独立の異なる回路構成（読出し回路２２２、読出し回路２４２）で読み出す例を示しており、図６Ｃでは、撮像画素１０１と線量検出画素１２１とを共通の回路構成で読み出す構成を示している。

　図６Ｃでは、読出し回路２２２及び読出し回路２４２の兼用の読出し回路を「２２２Ｃ」と表記し、駆動回路２２１及び駆動回路２４１の兼用の駆動回路を「２２１Ｃ」と表記している。

　また、図６Ｃでは、検知部１３２及び検知部１４２の兼用の検出部を「１３２Ｃ」と表記し、マルチプレクサ１３４及びマルチプレクサ１４４の兼用のマルチプレクサを「１３４Ｃ」と表記し、ＡＤ変換器１３６及びＡＤ変換器１４６の兼用のＡＤ変換器を「１３６Ｃ」と表記している。

　図６Ｃの回路構成では、兼用の駆動回路２２１Ｃ及び読出し回路２２２Ｃにおける制御が若干複雑となるが、線量検出画素１２１の駆動回路２４１や読出し回路２４２などが、撮像画素１０１の駆動回路２２１、読出し回路２２２と共通化されて、回路構成がシンプルとなり部品点数削減により品質面やコスト面で有利である。

　更に、図６Ｃの回路構成では線量検出画素１２１を使用しないような撮影の場合、線量検出画素１２１を撮像画素１０１として使用することも可能である。また、図６Ｃには、ハッチングを付して示した補正画素１５１が設けられている。補正画素１５１は放射線の照射量を補正するために用いられる１つ以上の画素からなり、放射線に対する補正画素１５１の感度は、放射線に対する撮像画素１０１の感度よりも低く設定されている。補正画素１５１も、線量検出画素１２１及び撮像画素１０１と基本的には同じ構造をしているが、外部からの可視光を遮光する膜で第２変換素子１２２が覆われている点で、線量検出画素１２１及び撮像画素１０１と構造が異なる。補正画素１５１の遮光は、例えば、アルミなどの金属層により第２変換素子１２２を覆うことで実現される。

　本実施形態の放射線撮像システム１００１は、放射線源１００３から照射された放射線の線量を検出する線量検出画素１２１を含む放射線撮像装置１００１と、放射線撮像装置１００１を制御する撮像制御装置１００２と、を有する。ここで、撮像制御装置１００２は、放射線撮像前に、放射線画像の線量指標値を算出するための関心領域（採光野１０１２）における線量検出画素の位置を特定し、線量検出画素の位置に応じた閾値を決定し、放射線撮像装置１００１に、線量検出画素の位置と閾値とを送信する。放射線撮像装置１００１の制御回路２２５は、撮像制御装置１００２から送信された関心領域（採光野１０１２）における線量検出画素の位置と閾値とを設定し、設定に基づいて撮像を行う。

　ここで、図６Ｃの線量検出画素１２１の動作例について、図７のタイミングチャートを参照して説明する。この動作は、駆動回路２２１Ｃ及び読出し回路２２２Ｃを制御する制御回路２２５と、信号処理部２２４とが連携することによって実行される。そのため、信号処理部２２４と制御回路２２５との組み合わせを露出決定部と呼んでもよい。

　図７において、「放射線」は、放射線撮像装置１００１に放射線が照射されているか否かを示す。ローの場合（信号がＯＦＦの状態）に放射線は照射されておらず、ハイの場合（信号がＯＮの状態）に放射線が照射されていることを示している。

　「Ｖｇ１」～「Ｖｇｎ」は、駆動回路２２１Ｃから複数の駆動線１０４に供給される駆動信号を示す。「Ｖｇｋ」はｋ行目（ｋ＝１，．．．，駆動線数ｎ）の駆動線１０４に供給される駆動信号を示す。駆動回路２２１Ｃから供給される複数の駆動線のうちの一部は、線量検出画素１２１または補正画素１５１を駆動するための駆動信号を供給する駆動線１２４として機能する。「Ｖｇｋ/Ｖｄｊ」はｋ行目の駆動線、ｊ本目の検出駆動線の駆動線１２４に対応する（ｋ＝１，・・・，駆動線数ｎ、ｊ＝１，・・・，検出駆動線の本数）。例えば、「Ｖｇ２/Ｖｄ１」は２行目の駆動線、１本目の検出駆動線を示す駆動線１２４に供給される駆動信号を示す。

　「線量検知画素信号」は、線量検出画素１２１から読み出された信号の値を示す。「補正画素信号」は、補正画素１５１から読み出された信号の値を示す。「積算照射量」は、放射線撮像装置１００１に照射された放射線の積算値を示す。この積算値の決定方法については後述する。

　時刻ｔ０～ｔ４までの期間を「リセット動作期間」とする。時刻ｔ０で、制御回路２２５は、複数の画素のリセット動作を開始する。リセット動作とは、各画素の変換素子に蓄積した電荷を除去する動作のことであり、具体的には、駆動回路２２１Ｃから、駆動線１０４、１２４に駆動信号を供給することによって各画素のスイッチ素子（第１スイッチ１０３、第２スイッチ１２３）を導通状態にすることである。制御回路２２５は、駆動回路２２１Ｃを制御することによって、１行目の駆動線１０４に接続された各画素をリセットする。続いて、制御回路２２５は、２行目の駆動線１２４に接続された各画素をリセットする。制御回路２２５は、この動作を最後の行の駆動線１０４まで繰り返す。時刻ｔ１において、制御回路２２５は、最後の行の駆動線１０４のリセット動作を終了した後、再び１行目の駆動線１０４からリセット動作を繰り返す。

　時刻ｔ３において、制御回路２２５に対して撮像制御装置１００２から照射開始要求信号が送信されることにより「照射開始要求信号」がアクティブ化される。この時点で、撮像制御装置１００２からの送信情報により撮像条件設定が確定する。また、放射線の最大照射時間や場合によって、照射エリア情報、直接線線量情報、自動露出制御信号、自動露出時情報（ＲＯＩ/算出方法）などが撮像制御装置１００２から放射線撮像装置１００１の制御回路２２５に送信される。制御回路２２５は撮像制御装置１００２から送信された情報を、ＡＥＣ動作の補正情報として利用することが可能である。

　照射開始要求信号の受信に応じて、制御回路２２５は、最後の行までリセット動作を行い、リセット動作を終了する。尚、制御回路２２５は、最後の行までリセット動作を行う前にリセット動作を終了し、次の処理に移行してもよい。例えば、制御回路２２５は、ｋ行目の駆動線１０４（１２４）のリセット動作中に照射開始要求信号を受信した場合に、ｋ＋１行目以降の駆動線１０４（１２４）のリセット動作を行わずに次の処理に移行するように制御することも可能である。この場合には、ｋ＋１行目近傍に段差状の画像アーチファクトが発生し得るが、放射線画像を補正する補正用画像を取得する際の駆動を、同様にｋ＋１行目で終了するなどの駆動の調整、および、放射線画像に対する画像処理などによって段差状の画像アーチファクトを軽減することが可能である。

　時刻ｔ４～ｔ８までを「読出し動作期間」とする。時刻ｔ４で、制御回路２２５は、放射線撮像装置１００１に照射中の放射線の量を測定するための測定動作を開始する。測定動作において、制御回路２２５は、線量検出画素１２１及び補正画素１５１から読み出す読出し動作を繰り返し実行する。複数回の読出し動作のうち、前半の１回以上の読出し動作は補正値を決定するために行われ、後半に繰り返される読出し動作は、各時刻の放射線の量を継続的に測定するために行われる。

　時刻ｔ５において、制御回路２２５は「照射及び読出可能信号」をアクティブ化する。「照射及び読出可能信号」のアクティブ期間の読出し動作は、駆動線１２４（ＡＥＣ駆動線）に対してのみ実行され、それ以外の駆動線１０４に対しては実行されない。具体的に、制御回路２２５は、複数の駆動線１０４、１２４のうち、線量検出画素１２１及び補正画素１５１の少なくとも一方に接続された駆動線１２４（ＡＥＣ駆動線）に対して駆動信号を供給する。制御回路２２５は、複数の駆動線１０４、１２４のうち線量検出画素１２１及び補正画素１５１の何れにも接続されていない駆動線１０４に対しては駆動信号を供給しない。

　また、制御回路２２５は、複数の駆動線１０４、１２４のうち線量検出画素１２１及び補正画素１５１の少なくとも一方に接続された駆動線１２４に同時に駆動信号を供給するように駆動してもよい。それによって、同じ駆動線に接続されている複数の画素からの信号が同時に読出し回路２２２Ｃに読み出される。撮像画素１０１（線量検出画素１２１と補正画素１５１を含む）は列信号線１０５Ｃ（１０５、１２５）に接続されているが制御回路２２５により選択的に読み出されるので、読出し回路２２２Ｃは、ＡＥＣ検知用の信号を画像検出用信号と分離して読み出すことが可能である。

　制御回路２２５は、補正値を決定するために、読出し動作を１回以上の所定の回数行う。信号処理部２２４は、所定の回数の読出し動作によって線量検出画素１２１から読み出された信号に基づく補正値Ｏｄと、この所定の回数の読出し動作によって補正画素１５１から読み出された信号に基づく補正値Ｏｃとを決定する。

　次に、補正値Ｏｄ、Ｏｃの決定について説明する。補正値を決定するためのパラメータは、実際には複数の画素からの出力で構成されており、どの画素をどのように使用するなどに関しては後述する。

　読出し動作における所定の回数が１回であれば、線量検出画素１２１から読み出される信号は画素当たり１つであるので、信号処理部２２４はその信号の値を補正値Ｏｄとする。所定の回数が複数回の場合に、信号処理部２２４は、読み出された複数個の信号の平均値を補正値Ｏｄとする。平均値に代えて他の統計値を用いることも可能であり、補正値（オフセット信号）の値をＯｄと表す。また、補正画素１５１から読み出された信号に基づいて、補正値Ｏｃも同様に補正値（オフセット信号）の値としてＯｃを決定することが可能である。信号処理部２２４は、このようにして決定した補正値Ｏｄ、Ｏｃを記憶部１７２に格納し、後続の処理に使用可能にする。

　オフセット信号の値はセンサの温度環境等で変化してしまうため、本実施形態のように、放射線検出の直前にオフセット信号を取得することで、オフセット信号取得時と放射線検出時のオフセット成分との差を小さくすることができるため、放射線検出時のオフセット成分を精度良く補正することができる。

　逆に「読出し動作期間」（時刻ｔ４～ｔ８）の温度変化などによる変動成分よりも、補正値Ｏｄ、Ｏｃを生成するためのサンプル回数が少ない為にランダムノイズ成分による誤差が大きくなるような場合が生じ得る。このような場合には、例えば、リセット動作期間など時間的に余裕のあるタイミングで、サンプリング回数を十分に確保して熱雑音などのランダムノイズ成分による誤差を抑えられるタイミングで補正値Ｏｄ、Ｏｃを生成することも可能である。

　制御回路２２５に対して撮像制御装置１００２から「照射開始要求信号」が送信されてから、制御回路２２５が、撮像制御装置１００２を経由して高電圧発生装置１００４へ「照射及び読出可能信号」を送信するまでの時間を「曝射ディレイ」と呼ぶ。この場合はｔ４～ｔ５の期間（「曝射ディレイ）期間）にデータ取得が不要となるため、曝射ディレイに相当する期間を短縮しうる。

　１回以上の補正値Ｏｄ、Ｏｃの読出し動作を終了すると、制御回路２２５は、時刻ｔ５で、撮像制御装置１００２を経由して高電圧発生装置１００４へ「照射及び読出可能信号」を送信する。制御回路２２５は、照射及び読出可能信号をアクティブ送信した後に、上述の読出し動作を繰り返とし実行する。信号処理部２２４は、読出し動作ごとに放射線の後述する照射量の積算値として「積算ＤＯＳＥ」を測定し、その積算値が予め設定した「ＡＥＣ閾値」を超えたか否かを判定する。時刻ｔ５において、制御回路２２５が高電圧発生装置１００４へ「照射及び読出可能信号」を送信した後に、時刻ｔ６から放射線の照射が開始される。

　放射線の照射量ＤＯＳＥの決定方法について以下に説明する。直近の読出し動作によって線量検出画素１２１から読み出された信号の値をＳｄと表す。直近の読出し動作によって補正画素１５１から読み出された信号の値をＳｃと表す。信号処理部２２４は、Ｓｄ、Ｓｃ、Ｏｄ及びＯｃを以下の（１）式、（２）式に適用することによって、放射線の照射量ＤＯＳＥを算出する。「ＡＥＣ閾値」は単位面積当たりの線量に相当するため、積算照射量ＤＯＳＥを示す（２）式も同様に単位面積当たりの線量に正規化して比較を行う。放射線撮像装置１００１の制御回路２２５は、撮像制御装置１００２により特定された関心領域（採光野１０１２）における線量検出画素１２１から読み出した信号を、可視光が遮光された補正画素１５１から読み出した信号に基づいて補正し、補正した信号に基づいて放射線の積算線量を算出する。

　単位サンプル毎のＤＯＳＥ＝（Ｓｄ－Ｏｄ）－（Ｓｃ－Ｏｃ）・・・（１）
　積算ＤＯＳＥ　＝　Σ{（Ｓｄ－Ｏｄ）－（Ｓｃ－Ｏｃ）}　　・・・（２）
　図７に示す単位サンプル毎のＤＯＳＥは、上記の（１）式の算出結果例を示すものである。実際には各駆動線１２４（ＡＥＣ駆動線）に駆動信号を供給して線量検出画素１２１を動作させて照射放射線を読み出すごとに更新される離散的な値であるが、図７では連続的に記載している。図７に示す積載ＤＯＳＥは、上記の（２）式の積算ＤＯＳＥの算出結果の例を示すものである。図７に示すように、読み出し毎に積算ＤＯＳＥが更新されて増加して行く傾向を示す。

　信号処理部２２４は、制御回路２２５が、照射及び読出可能信号を送信した後に、線量検出画素１２１から読み出された信号の値Ｓｄと、照射及び読出可能信号を送信する前に線量検出画素１２１から読み出された信号に基づいて決定された補正値Ｏｄとの差分（Ｓｄ－Ｏｄ）を取得する。また、信号処理部２２４は、補正画素１５１から読み出された信号の値Ｓｃと、照射及び読出可能信号を送信する前に補正画素１５１から読み出された信号に基づいて決定された補正値Ｏｃとの差分（Ｓｃ－Ｏｃ）を取得する。そして、信号処理部２２４は、取得した差分（Ｓｄ－Ｏｄ）と差分（Ｓｃ－Ｏｃ）とに基づいて、放射線の照射量ＤＯＳＥ（単位サンプル毎のＤＯＳＥ）及び積算ＤＯＳＥを算出する。

　図７に示すように、遮光されていない線量検出画素１２１から読み出される信号である、「線量検出画素１２１信号（Ｓｄ－Ｏｄ）」は、リセット動作の終了直後（時刻ｔ４の直後）に大きく変化し、時間の経過とともに、例えば１００ｍｓ程度で安定する。そのため、線量検出画素１２１から得られる信号の値Ｓｄ及び補正値Ｏｄだけを用いて放射線の照射量ＤＯＳＥを算出しても、オフセット量を十分に除去できない。線量検出画素１２１から読み出される信号が安定するまで補正値Ｏｄを取得するための読出し動作の開始を遅らせると、照射開始要求信号の送信から実際の放射線の照射開始までの時間（時刻ｔ３～ｔ５までの時間、曝射ディレイ）が長くなる。

　図６Ｃに示す回路構成では、補正画素１５１から読み出された信号の値Ｓｃ及び補正値Ｏｃを更に用いて放射線の照射量ＤＯＳＥを測定する。補正画素１５１は放射線に対する感度が、線量検出画素１２１及び撮像画素１０１における放射線に対する感度に比べて低いため、放射線の照射開始後に補正画素１５１から読み出された信号の値Ｓｃは、線量検出画素１２１から読み出された信号の値Ｓｄのオフセット成分を表すとみなせる。さらに、本実施形態では、放射線の照射開始前に線量検出画素１２１及び補正画素１５１から読み出された信号に基づく補正値Ｏｄ及びＯｃを用いて、放射線の照射量ＤＯＳＥを決定している。それによって、各画素の固有の特性違い（例えば、検出回路のチャネルの差異、各画素寄生抵抗、寄生容量の差異など）を補正することができる。

　図７の時刻ｔ７では、制御回路２２５が予め設定したＡＥＣ閾値に積算ＤＯＳＥが到達している。これを受けて、制御回路２２５は撮像制御装置１００２を経由するなどして、高電圧発生装置１００４へ「閾値到達信号」を送信し、もしくは「照射及び読出可能信号」を非アクティブするなどして、ＡＥＣ閾値に到達したことを表す情報を伝達する。撮像制御装置１００２は、閾値として設定された線量目標値と放射線画像における線量指標値とが等しくなるように放射線源の照射を制御する。ＡＥＣ閾値に積算ＤＯＳＥが到達するタイミングで閾値到達信号を撮像制御装置１００２へ送信することに代えて、制御回路２２５は、積算照射量が閾値に到達する時刻を推定し、この推定時間に閾値到達信号を送信してもよい。ＡＥＣ閾値へ到達したことを報知する閾値到達信号を撮像制御装置１００２を介して受信した高電圧発生装置１００４は、時刻ｔ８で放射線の照射を終了させる。

　尚、精度よく放射線の照射量を積算して、適切な応答時間で放射線の照射を停止させるためには、駆動線１２４（ＡＥＣ駆動線）Ｖｇｋ／Ｖｄｊの読出し周期は、実際の照射時間に対して、例えば、最長でも１０分の１以下など、十分に短い周期を設定すればよい。通常、非結晶シリコンセンサを用いた場合、一行の信号を読み出すためには１０μｓ～５０μｓを要する。このため、広いエリアを読み出すためには複数の駆動線１２４（ＡＥＣ駆動線）Ｖｇｋ／Ｖｄｊを同時に有効にして出力を読み出すなどして、全体の線量検出画素１２１の動作が最適時間に収まるように設定する必要がある。同様に実際の照射時間が特に数ｍｓ以下であるような場合、放射線の照射積算検知からＡＥＣ閾値に到達閾値比較を行ってから「閾値到達信号」を出力するまでの遅延時間は、例えば、１ｍｓ以下に設定することが可能である。また、積算線量の傾きに応じて、予め遅延時間を考慮して、ＡＥＣ閾値を遅延時間分小さく設定して制御を行うことも可能である。

　また、この時、制御回路２２５は、撮像制御装置１００２へ、実際に採用した「自動露出時情報（ＲＯＩ/算出方法）」、到達線量情報などを伝達する。

　時刻ｔ７から放射線が停止するまでの想定遅延時間以上経過した所定時間後の時刻ｔ９からｔ１０まで、駆動回路２２１Ｃは複数の駆動線１０４に対して駆動信号Ｖｇ１～Ｖｇｎを再び供給し、読出し回路２２２Ｃは複数の撮像画素１０１から信号を読出し、読出し回路２２２Ｃにより処理された信号は、信号処理部２２４を介して通信部２２７から撮像制御装置１００２に送信される。撮像制御装置は、放射線撮像装置１００１の通信部２２７から送信された信号に基づい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す。撮像制御装置１００２により生成され、画像処理が施された放射線画像は撮像制御装置１００２を経由して表示部１００６に送信され表示される。

　上述の例で、制御回路２２５は、リセット動作の終了直後に、補正値Ｏｄ及びＯｃを決定するための所定の回数の読出し動作を開始した。これに代えて、制御回路２２５は、リセット動作の終了後、所定の時間（例えば、数ｍｓ～数十ｍｓ）経過してから所定の回数の読出し動作を開始してもよい。これによって、時間変動が特に大きい期間における信号の読み出しを抑制することができる。

　一般的な線量指標値ＥＩの算出に関しては、代表例として線量指標値ＥＩの算出領域を、プロトコルや被写体の撮影姿勢や撮像部位等に応じた画像の違いによって変更しない場合と、線量指標値ＥＩの算出領域を変更する場合との二通りがある。線量指標値ＥＩの算出領域を変更しない場合は固定ＲＯＩにおいて線量指標値ＥＩを算出する方法であり、予め決めた撮像装置の領域（固定ＲＯＩ）で線量指標値ＥＩを算出する。このため、操作者は画像のどのエリアで算出しているかが明確に判別できるメリットがある。一方、固定ＲＯＩではプロトコルの違いが被写体の違いにより、ばらつきが大きいため線量目標値ＥＩｔの設定や偏差ＤＩが管理しづらくなるデメリットがある。

　これに対して、線量指標値ＥＩの算出領域を変更する場合には、まず、制御回路２２５は、撮影毎に線量指標値ＥＩを算出するためのＥＩ値算出領域を特定し、特定したＥＩ値算出領域をＥＩ値算出のためのＲＯＩとして設定し、設定したＲＯＩにおいて代表値を求めることにより線量指標値ＥＩを算出する。

　操作者は撮影時において、どのエリアで線量指標値ＥＩが算出されるかが分かり難いが、算出アルゴリズムを操作者に事前共有する事や、必要に応じて算出後に使用したＲＯＩを表示するなどにより操作者も設定されたＲＯＩを確認することが可能である。さらには、照射エリアを特定した上で線量指標値ＥＩを算出するためプロトコルや被写体の画像の違いによるばらつきが固定ＲＯＩに比べて小さくなり、医療施設では線量目標値ＥＩｔの設定および偏差ＤＩを管理して撮影時の線量管理を精度よく実施することが可能である。

　線量指標値ＥＩの導入目的である適切な照射線量管理の観点からすると被写体の条件（例えば、被写体の撮影姿勢や撮像部位等）によらないで、撮像装置の領域を変化させない固定ＲＯＩにおいて線量指標値ＥＩを算出するよりも、実際の画像の有効エリアを意識して領域（ＲＯＩの設定）を変化させて線量指標値ＥＩを算出できた方が良い。

　図８は線量指標値ＥＩを算出する処理の流れを説明するフローチャートである。図８では、撮影後の画像から線量指標値ＥＩを算出する手順を例示する。まず、ステップＳ８０１（照射エリア外除去）では、撮影画像から放射線を照射していない、明らかに診断画像の関心領域外の領域を線量指標値ＥＩの算出エリアから除外する。処理方法としては、コリメータ情報や管球－ＦＰＤ間距離（ＦＤＤ）情報などに基づいて算出する方法や事前の各撮影部位情報などを利用して画像から照射や領域を抽出する方法や機械学習によるＡＩ判定などの方法を用いることが可能である。

　次に、ステップＳ８０２（直接線相当領域除去）では、グリッドのみの領域を含む直接線領域を特定して関心領域外の領域を線量指標値ＥＩの算出エリアから除外する。処理方法としては、経験に基づいた固定閾値法、モード法、微分ヒストグラム法、ｐタイル法、そして、判別分析法などを使用することが可能である。

　さらに、ステップＳ８０３（金属等不要領域除去）では、関心領域内ではあるが通常の診断画像としては関心領域の線量指標として用いるべきではない低線量領域を線量指標値ＥＩの算出エリアから除外する。処理方法としては領域成長法、ｓｎａｋｅ法などを使用することが可能である。ここまでの処理（Ｓ８０１～Ｓ８０３）により、撮影画像における線量指標値ＥＩの算出エリアを抽出エリアとして決定することができる。

　次に、ステップＳ８０４（抽出エリア代表値算出）では、線量指標値ＥＩの算出エリア（抽出エリア：関心領域）における画素値の平均値、中央値などの代表値を算出する。最後に、ステップＳ８０５（代表値をＥＩ値へ変換）では、ステップＳ８０４で算出した代表値を、例えば、１００＝１μＧｙとなるように変換処理を行って、線量指標値ＥＩを算出する。また、算出した線量指標値ＥＩと線量目標値ＥＩｔとの偏差ＤＩを算出する。算出された偏差ＤＩに基づいて、操作者は、その放射線画像撮影が想定通りの放射線量による撮影が実施されたかを確認することができる。現状、偏差ＤＩを確認はできても、どのように修正して偏差ＤＩを小さくしていくのかは、操作者含む病院施設の試行錯誤により求めていかなくてはならない場合が多い。

　図９は線量指標値の算出方法の照射前調整を説明する図であり、図１０は線量指標値の算出方法の照射中調整を説明する図である。図９及び図１０における調整処理と図８における本実施形態の処理フローの具体的な処理を説明する。なお、本実施形態では線量指標として線量指標値ＥＩを用いているが、線量指標全般に同様の技術が適用可能である。

　撮像制御装置１００２は、放射線撮像前に、放射線源１００３と放射線撮像装置１００１との位置計測情報に基づいて算出された放射線投影領域と、カメラにより取得された放射線投影領域における被写体の光学画像と、過去に撮像された被写体の放射線画像と、のうち少なくともいずれか一つを用いて、関心領域を特定することが可能である。

　図９及び図１０では、操作者が被写体の両膝の放射線画像を取得する場合を例として説明する。操作者は、放射線源１００３と放射線撮像装置１００１の間に配置している図示しないテーブル上に、被写体を整位する。図９の９ａに示す通り表示部１００６には、被写体の放射線画像で撮像されるエリア（放射線投影領域）に対応して、可視光もしくは赤外光のリアルタイムビデオカメラ画像として画像５３１０（光学画像）が表示される。この画像５３１０には放射線撮像装置１００１の二次元的な外形５３０１、放射線投影領域５３０２、および、直接線領域５３０３が表示されている。

　この表示の最も簡便な実現方法としては、放射線源１００３にある図示しないコリメータの一般的な機能である放射線照射エリアを表す表示灯を点灯させた状態でリアルタイム表示するだけでもよい。この場合、外形５３０１はテーブルトップの放射線撮像装置１００１の二次元的な外形形状、あるいはアクリル製などの可視光を透過する材質のテーブル天板の下にある放射線撮像装置１００１の二次元的な外形形状を示す。

　図９の９ｂでは、図９の９ａに加えて、デフォルトの５個所の採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）をオーバレイ表示している。膝の撮影を行う場合、デフォルトの５個所の採光野１０１２は撮影したい膝関節にかかっていないため、適切ではない。このため、例えば、操作者によって、図９の９ｃに示すように、採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）の位置が膝関節の位置に合うように変更指示される。更に、操作者が、図９に向かって左側の膝関節に、金属が挿入されていることを事前に認識している場合、左の膝関節部を撮影時の採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）から除外する指示を行うことも可能である。

　あるいは、図９の９ｄに示すように、図９の９ｃなどの画像の上に過去に撮像した過去画像を半透明に重ね合わせたオーバレイ表示を行うなどして、過去に行った処置部の状況を明示しやすいように表示することも可能である。また、図９の９ｃにおいて、図９の９ｄの金属領域５３０４のような、膝関節に挿入されている金属などの処置部にハッチングや色付けなどの表示制御により金属などの処置部の位置などの状況を分かりやすく表示することも可能である。操作者は、予め認識していた場合と同様に、必要に応じて、左の膝関節部を撮影時の採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）から除外する指示を行い、採光野１０１２の位置が膝関節の位置に合うように変更指示を行う。

　図９に示した膝関節の撮像は例示的なものであり、「照射エリア外除去」（Ｓ８０１）、「直接線相当領域除去」（Ｓ８０２）、「金属等不要領域除去」（Ｓ８０３）の処理を行った上で、線量検出画素１２１の動作領域である採光野１０１２を設定することが可能である。線量指標値ＥＩとして図６で示した線量検出画素１２１近傍の撮像画素１０１と設定した採光野１０１２の領域情報を用いて撮影画像の線量指標値ＥＩを算出することにより、従来よりも精度よく線量管理を実施可能である。

　また、経過観察用の過去画像の参照に関しては、上述の様に、操作者が採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）を決めるための参考用画像として単に表示するよりも、より積極的に採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）を決めるために使用することが可能である。例えば、そもそも参照された過去画像が採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）を本実施形態に記載と同様の手順で決められていた場合、ＤＩＣＯＭヘッダのメーカによる任意領域に記録されている撮影時の情報より対象の過去画像を撮影した際の採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）を読み出して、今回撮影の採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）のデフォルトの推奨採光野として表示してもよい。あるいは、過去画像より今回用いる方法と同様にして直接線領域５３０３や金属領域５３０４を除く処理を行い、線量指標値ＥＩを算出するなどと併せて、適切な採光野１０１２を導出することも可能である。この過程で、今回撮影の適切な採光野１０１２の推奨形状を導出するなどしても良い。また、操作者への推奨採光野を表示する際には、画像５３１０と外形の認識などを予め行ってから、画像５３１０に対して適切な位置と思われる採光野１０１２を表示しても良い。

　ここで、図８のフローチャートに即した採光野の別の決定方法に関して説明する。例えば、放射線撮像装置１００１がテーブル内に配置されている場合等において、放射線源１００３の焦点と放射線撮像装置１００１の中心との距離（ＦＤＤ）、および、位置関係を自動的に計測する。また、放射線源１００３の図示しないコリメータの機能により、コリメータの開度を計測する。これらの計測は、例えば、テーブル及び管球保持機構、もしくは、一般撮影が可能な自動ポジショニング機能搭載の放射線源１００３である管球および放射線撮像装置１００１の保持機構における位置計測情報に基づいて実施することが可能である。撮像制御装置１００２は、計測されたこれらの情報を先の高電圧発生装置１００４などを経由して取得し、この情報を基にして外形５３０１、放射線投影領域５３０２を算出することができる。

　あるいは、外形５３０１、放射線投影領域５３０２に関しては、リアルタイムビデオ画像から画像認識などにより撮像制御装置１００２が情報として保持することも可能である。ここで、先のコリメータからの表示灯の投光系、実際の放射線照射系、さらには、リアルアイムのビデオカメラ撮像光学系とは、光学的に略同一に光軸および焦点および結像点が配置されていることにより、正確な外形５３０１、放射線投影領域５３０２を求めることが可能となる。

　なお、図９で示したような膝関節の撮影などの場合には問題となる可能性は低いが、頭部などの撮影時には可視光を投影し続けることによる被写体の負担が大きくなる可能性がある。このため、近赤外光によるリアルタイム撮像系投光系および受光系および単に熱分布撮像系として赤外光の受光系も可視光光学系に追加して設けておくことが好ましい。

　撮像制御装置１００２は、これらの情報に基づいて、リアルタイムビデオカメラ画像上に、外形５３０１、放射線投影領域５３０２をオーバレイ表示するように表示制御することも可能である。これにより、図８のステップＳ８０１における照射エリア外除去の処理を撮像前に実施可能となる。

　次に、直接線領域５３０３の導出方法に関して説明する。これはリアルタイムビデオ画像から画像抽出により算出することが可能である。精度を良くするためには、図示しない天板、もしくは、放射線撮像装置１００１に、分別しやすい色、特にビデオカメラの感度の高い塗料の使用や、赤外光のリアルタイムビデオカメラを使用することによって、被写体に対して、天板もしくは放射線撮像装置１００１の温度差による分別を行うなどしても良い。また、撮影部位情報や過去画像の情報などを使用して予め直接線が判別されているサンプル画像との類似エリアや領域弁別のための固定閾値法、ｐタイル法の閾値情報を利用して、画像５３１０（光学画像）に対して直接線領域５３０３を抽出することも可能である。撮像制御装置１００２は、後述する図１０の線量検出画素１２１領域に関して、その全体および検知ライン単位で直接線の割合情報を算出して、算出した情報を放射線撮像装置１００１に放射線撮像直前に送付して、ＡＥＣ閾値演算と比較を行うための積算値から、精度よく直接線領域５３０３を除外できるようにすることは有益である。

　撮像制御装置１００２は、放射線画像が撮像される放射線投影領域に対応して、光学画像を表示部１００６に表示させる表示制御を行うことが可能であり、また、撮像制御装置１００２は、光学画像に過去に撮像された被写体の放射線画像を重ね合わせた画像を表示部１００６に表示させる表示制御を更に行うことも可能である。

　撮像制御装置１００２は、これらの情報に基づいて、リアルタイムビデオカメラ画像上に、直接線領域５３０３をオーバレイ表示するように表示制御を行うことも可能である。これにより、図８のステップＳ８０２における直接線相当領域除去の処理を撮像前に実施可能となる。これにより、照射エリア内、かつ、直接線相当領域外の領域が、残された採光野１０１２相当として自動的に導出される。さらに、被写体の撮影部位情報に基づいた採光野テンプレートに基づいて関心領域として採光野１０１２を特定することも可能である。例えば、図９の場合では、「両膝」であることが確定しているため、膝と認識できる部分を中心に、照射エリア内かつ直接線相当領域外の領域の内側から線量指標値ＥＩの算出エリア（抽出エリア）を自動的に選択することが可能である。

　ここで、図９に示すような膝関節に対する放射線撮像を実施する前の金属等不要領域除去の処理は、被写体情報に基づいた情報を放射線撮像装置１００１に伝達後の処理が主となる。ただし、同一被写体の過去画像を元に金属等不要領域除去を実施することは可能である。撮像制御装置１００２は、先の画像５３１０（光学画像）に過去画像を重ね合わせて、画像５３１０（光学画像）から抽出した採光野１０１２相当の領域から金属領域を除外した領域を、線量指標値ＥＩの算出エリア（抽出エリア）における採光野１０１２として、放射線撮像装置１００１へ通知することが可能である。

　図９を用いた説明した手順に関して、撮影部位の変更や撮影に関する相対位置に関する変更は操作スイッチ４６が操作される前の時刻ｔ３までに完了する。操作スイッチ４６が操作されて操作者による放射線照射が指示された以降では、撮像制御装置１００２および高電圧発生装置１００４は撮影部位の変更や撮影に関する相対位置に関する変更を受け付けない。時刻ｔ３以降に、線量指標値ＥＩの算出エリア（抽出エリア）における採光野１０１２が確定され、撮像制御装置１００２は確定した採光野１０１２を放射線撮像装置１００１へ通知する。

　なお、これまでの説明では、採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）を照射エリア内、かつ被写体エリア内の限られた領域に設定する実施形態を示したが、図６や図４を用いて説明した通り、照射エリア内、かつ被写体エリア内の全域を採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）として設定することも可能である。なお、この場合、採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）内の読み出す線量検出画素１２１の行数が増えることによりＡＥＣ閾値に到達した判断を行う周期が長くなる。このため数ｍｓ以内の照射時間を想定している場合などには不向きである。

　次に、図１０を用いて図７中の主に時刻ｔ３～ｔ７の期間の動作について説明する。時刻ｔ３以降に放射線撮像装置１００１へ通知された採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）の情報などに基づいて、制御回路２２５は、撮像領域１００内に分布した線量検出画素１２１の内、ＡＥＣ線量算出に今回用いる線量検出画素１２１を決定する。

　図１０の１０ａに示すように、決定された採光野１０１２に対応する５行の駆動線１２４１～１２４５が選択されている。図１０の１０ｂに示すように、これから撮像される放射線画像に採光野１０１２（ＡＥＣ採光野）および採光野１０１２内で選択された５行の駆動線１２４１～１２４５が重ねて表示される。今回選択されなかったその他の線量検出画素１２１は、ＡＥＣ応答時間を短くするため、および、画像として通常画素として使用する為、放射線の照射期間中は一切駆動されない。

　時刻ｔ５までに対応する５本の線量検出画素１２１の補正のための駆動を完了し、制御回路２２５は照射及び読出可能信号を時刻ｔ５で出力すると同時にＡＥＣ線量の測定のための駆動を開始する。この際、５行の駆動線１２４（ＡＥＣ駆動線）に駆動信号を順次出力して５行として駆動してもよいし、５行の駆動線を同時に選択して１行として駆動してもよい。５行として駆動する場合には読み出しに要する時間は、１行として駆動する場合の読み出しに要する時間に比べて５倍の読出し時間を要するが、空間分解能が上がるため、後述するラインエリア毎の判断を細かく行うことができる。一方で１行として駆動する場合は時間が１／５と高速であり、信号成分が５倍確保できるため短時間応答に優れるが、空間分解能としては、５行として駆動する場合に比べて劣るため、細かいラインエリア処理を入れながら積算する場合には精度が落ちる場合がある。制御回路２２５は、放射線の照射開始時には５行の駆動線をまとめて駆動し、所定時間経過後には、数本ずつまとめて駆動するように、撮影中に駆動する本数を変化させるように駆動を制御することが可能である。

　時刻ｔ６から放射線照射が開始されると駆動線１２４（ＡＥＣ駆動線）それぞれに応じた出力が読出し回路２２２Ｃ（ＡＥＣ読み出し用回路）から出力される。

　図１０の１０ｃ、１０ｅは、駆動線１２４３（ＡＥＣ駆動線）に相当する部分の後処理前の線量に線形な最終画像のライングラフ、およびヒストグラムを示す図である。また、図１０の１０ｄ、１０ｆは、駆動線１２４３（ＡＥＣ駆動線）の一回のサンプリングの出力波形、およびヒストブラムを示す図である。ここで、図１０の１０ｃ、１０ｅにおいて、符号５４１１は画素値の最大値を示し、符号５４１２は積算ＤＯＳＥを算出する際に使用するピクセル値ＰＶの最大値を示し、符号５４１３は最小値に対応する画素値に相当するレベルを示す。そして、図１０の１０ｄ、１０ｆにおいて、符号５４２０は一ライン中の線量検出画素１２１の画素値の最大値を示し、符号５４２１は最終画像で最大値となる符号５４１１に相当する画素値を示し、符号５４２２は積算ＤＯＳＥを算出する際に使用するピクセル値ＰＶの最大値を示し、符号５４２３は最小値に対応する画素値レベルを示す。

　本実施形態で積算ＤＯＳＥを算出する際の対象画素の決定方法には、いくつか手法がある。最も簡便には、先の図９で説明した内容により決定されたとおり、撮像制御装置１００２で決定したエリア内で線量検出画素１２１に相当する画素の出力の全てを積算する方法である。例えば、図１０の１０ａの符号５４０１～５４０２の間、および、符号５４０３～５４０４の間の内における補正後の線量検出画素１２１に相当する画素の出力の全てを積算する方法である。なお、先の図９の説明の通り、符号５４０１～５４０２間の領域には金属が埋め込んであるため、積算対象から除外するようにしても良い。

　更には、図１０の１０ｃなどのように過去画像を参照するなどしてピクセル値ＰＶの最大値５４１２、最小値５４１３を予め決めて、先の指示された領域内の積算対象から除外して積算処理を行っても良い。この場合、最大値５４１２は、被写体と放射線撮像装置１００１との位置のずれなどによって、撮像制御装置１００２の指示とは異なり、意図せず直接線領域５３０３の直接線が混入した場合に、関心領域における放射線の照射量が過少線量でＡＥＣ閾値に到達することを防ぐことができる。また、最小値５４１３は、同様に照射エリア外、もしくは金属領域の影響を抑制し、関心領域における放射線の照射量が過大線量でＡＥＣ閾値に到達することを抑制することができる。なお、除外された線量検出画素１２１分は元から対象外であったとして扱い、積算に使用した線量検出画素１２１のみで正規化して、適切に単位面積当たりの線量に相当するように積算ＤＯＳＥを算出する。

　実際には、図１０の１０ｃから毎回のサンプリングを行い、図１０の１０ｄのピクセル値を定めることは難しい。これは、一回当たりのサンプリング時にどの程度線量が照射されるかが決まっていないためである。よって、直接線領域との比で最大値５４１２や最小値５４１３とを定める。更には、図１０の１０ｃと図１０の１０ｄとでは当然到達している放射線量が異なるため、一回のサンプリングの出力波形における直接線量域のピクセル値５４２０（画素値の最大値：図１０の１０ｄ）と最終画像の直接線領域のピクセル値５４１１（画素値の最大値：図１０の１０ｃ）とが異なる。このため、放射線照射前に一回のサンプリングの出力波形におけるピクセル値ＰＶの最大値５４２２と最小値に対応する画素値レベル５４２３とを決めるには、直接線領域のピクセル値５４２０を照射開始直前の放射線発生装置の設定情報などから撮像制御装置１００２が算出して放射線撮像装置１００１へ通知する必要がある。

　ピクセル値ＰＶの最大値５４２２と最小値に対応する画素値レベル５４２３を求める別の手法として、図１０の１０ｄに示すライングラフ画素毎に積算結果を保持するメモリを用意して、各サンプリング後に更新された加算もしくは加算平均されたライングラフに基づいて積算演算を行う方法がある。この場合、ライングラフのヒストグラム（図１０の１０ｆ）を算出しながら実施する。演算処理が間に合うならばサンプリング周期毎に算出結果を求めても良いし、ライングラフ状の積算結果を保持しているので数ライン周期ごとにヒストグラムを算出してもよい。

　予め撮像制御装置１００２はカメラ画像などから算出した直接線領域の割合が分かるため、ｐタイル法の閾値情報として、直接線領域情報を用いて、図１０の１０ｆのヒストグラムから最大値５４２２を算出することが可能である。また、同様に撮像制御装置１００２は、非照射エリアおよび、過去画像などを参照して金属部分の割合を求めることにより、図１０の１０ｆのヒストグラムから最小値５４２３を算出することが可能である。これらより、照射中にＡＥＣ閾値と比較するために換算すべき線量検出画素１２１のピクセル値の範囲を決めることが可能となる。なおヒストグラムを用いる場合のメリットとして、直接線部のピクセル値の絶対値を把握する必要はなく、直接線部が飽和しても、直接線エリアとそれ以外の比率が分かっていれば、先の最大値５４２２を導出することが可能である。

　次に、撮影照射前の被検体の位置情報、つまり、事前に定めた採光野１０１２と実際に照射される放射線のエリアがずれていた場合の処理に関して図１１を参照して説明する。図１１の１１ａおよび図１１の１１ｂの状態を想定していたはずだが、実際には図１１の１１ｃおよび図１１の１１ｄのように向かって右足が右方向にずれていた場合を考える。位置ずれが生じてしまう原因としては、被写体が動いてしまった場合や、カメラの光軸と放射線の光軸とのずれなどが考えられる。

　図１１の１１ｄの状態のままで単純に採光野１０１２全域を積算してしまうと、採光野１０１２エリア内に直接線領域５３０３が含まれるため、関心領域部の線量が不足したままＡＥＣ閾値に到達してしまう。過少照射による撮影となり、粒状性画質の低下を招き、場合により再撮影などの可能性がある。

　図１０で説明した手法を用いることで、過少照射のままＡＥＣ閾値に到達することを抑制できている。つまり、ビデオカメラ画像などにより直接線の領域を予め求めることにより、最大値５４２２を求めることができれば、想定外に直接線が採光野１０１２領域に入ってきても積算対象の領域から除外することが可能となり、精度をほとんど落とすことなくＡＥＣ閾値との比較が可能である。同様に、ビデオカメラ画像、もしくは、コリメータ情報により照射エリア外の領域との比を予め求めることにより、最小値５４２３相当を求めることができる。これより、予め採光野１０１２を定めなくても照射エリア外の情報がＡＥＣ閾値と積算値との比較演算に影響を及ぼさないようにすることが可能となる。つまり、最大値５４２２～最小値５４２３の間にある線量検出画素１２１の結果のみで積算値を求めて、ＡＥＣ閾値との比較を行えばよい。この方法は特に被写体が照射エリアに対して小さい場合など、被写体の位置が多少動いても、直接線と被写体との比率が大きく変わらない撮像条件に対して有効である。

　以上の様に説明した内容にて閾値到達信号を放射線撮像装置１００１から出力して、放射線照射を適切なタイミングで停止させる。その後、放射線画像を撮像制御装置１００２に転送すると共に、実際のＡＥＣ閾値と比較した積算ＤＯＳＥ値相当を撮像制御装置１００２へ転送する。撮像制御装置１００２は線量指標値ＥＩの算出アルゴリズムで線量指標値ＥＩ取得した放射線画像から再計算して、ＡＥＣ閾値として設定した線量目標値ＥＩｔと、画像から算出した線量指標値ＥＩ、そして、ＡＥＣ閾値を超えた際の積算ＤＯＳＥ値とを比較し、それぞれの差分、特に、線量目標値ＥＩｔと線量指標値ＥＩとその偏差ＤＩを算出する。また、それらの偏差を機械学習するなどして線量目標値ＥＩｔと線量指標値ＥＩとの偏差ＤＩが最小値になるように線量目標値ＥＩｔからＡＥＣ閾値を設定する際の変換係数などを導出し、ＡＥＣ閾値の設定にフィードバックすることも可能である。

　撮像制御装置１００２が、放射線画像の採光野１０１２内の線量目標値ＥＩｔが対応する部分と線量検出画素１２１との対応付けを行うことで偏差ＤＩを小さくすることが可能である。また、撮像制御装置１００２は、関心領域内に、閾値として設定された線量目標値に対応する場所を識別可能に表示部１００６に表示させる表示制御を行うことも可能である。そして、撮像制御装置１００２が、採光野１０１２内の線量目標値ＥＩｔに対応する部分と線量検出画素１２１の場所を識別可能とするハッチングや色付けなどを行う表示制御を行い、表示部１００６に表示することで操作者の使い勝手も向上する。

　（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。

　本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本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。

　本願は、２０２０年５月１５日提出の日本国特許出願特願２０２０－０８６０４６を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

　１００１：放射線撮像装置、１００２：撮像制御装置、１０２１：通信制御部、１０２２：制御部、１００３：放射線源、１１０３：放射線、１００４：高電圧発生装置、１０４２：放射線発生制御部、１０４３：信号選択部、１００：撮像領域、１０１：撮像画素、１０２：第１変換素子、１０３：第１チスイッチ、１０４：駆動線、１０５：信号線（列信号線）、１２１：線量検出画素、１２２：第２変換素子、１２３：第２スイッチ、１２４：駆動線、１２５：検知信号線、１３２：検知部、１４２：検知部、１５１：補正画素、２２１、２２１Ｃ：駆動回路、２２２,２２２Ｃ：読出し回路、２２４：信号処理部、２２５：制御回路、２２６：電源回路、２２７：通信部、２４１：駆動回：２４２：読出し回路、４０１：デジタル処理部、４０２：アナログ処理部、１０１２：採光野

Claims

　放射線源から照射された放射線の線量を検出する線量検出画素を含む放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置を制御する撮像制御装置と、を有する放射線撮像システムであって、
　前記撮像制御装置は、放射線撮像前に、
　放射線画像の線量指標値を算出するための関心領域における前記線量検出画素の位置を特定し、前記線量検出画素の位置に応じた閾値を決定し、前記放射線撮像装置に、前記線量検出画素の位置と前記閾値とを送信し、
　前記放射線撮像装置は、
　前記撮像制御装置から送信された前記関心領域における前記線量検出画素の位置と前記閾値とを設定し、前記設定に基づいて撮像を行う
　ことを特徴とする放射線撮像システム。
　前記撮像制御装置は、放射線撮像前に、
　前記放射線源と前記放射線撮像装置との位置計測情報に基づいて算出された放射線投影領域と、カメラにより取得された前記放射線投影領域における被写体の光学画像と、過去に撮像された前記被写体の放射線画像と、のうち少なくともいずれか一つを用いて、前記関心領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像システム。
　前記撮像制御装置は、更に、前記被写体の撮影部位情報に基づいたテンプレートに基づいて前記関心領域を特定することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
　前記撮像制御装置は、放射線画像が撮像される前記放射線投影領域に対応して、前記光学画像を表示手段に表示させる表示制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
　前記撮像制御装置は、前記光学画像に前記過去に撮像された前記被写体の放射線画像を重ね合わせた画像を前記表示手段に表示させる表示制御を更に行うことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像システム。
　前記撮像制御装置は、前記関心領域内に、前記閾値として設定された線量目標値に対応する場所を識別可能に表示手段に表示させる表示制御を行う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像システム。
　前記撮像制御装置は、前記閾値として設定された線量目標値と前記放射線画像における前記線量指標値とが等しくなるように前記放射線源の照射を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
　前記放射線撮像装置は、
　前記撮像制御装置により特定された前記関心領域における前記線量検出画素から読み出した信号を、可視光が遮光された補正画素から読み出した信号に基づいて補正し、前記補正した信号に基づいて前記放射線の積算線量を算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
　前記放射線撮像装置に到達した前記放射線の積算線量が前記閾値を超えた場合に、前記放射線の照射を停止するように前記放射線源を制御する放射線発生制御手段を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像システム。
　前記放射線撮像装置は前記放射線画像を生成するための撮像画素を含む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像システム。
　放射線源から照射された放射線の線量を検出する線量検出画素を含み、送信された関心領域における前記線量検出画素の位置と閾値とを設定し、前記設定に基づいて撮像を行う放射線撮像装置を制御する撮像制御装置であって、
　前記撮像制御装置は、放射線撮像前に、
　放射線画像の線量指標値を算出するための関心領域における前記線量検出画素の位置を特定し、前記線量検出画素の位置に応じた閾値を決定し、前記放射線撮像装置に、前記線量検出画素の位置と前記閾値とを送信することを特徴とする撮像制御装置。
　前記撮像制御装置は、放射線撮像前に、
　前記放射線源と前記放射線撮像装置との位置計測情報に基づいて算出された放射線投影領域と、カメラにより取得された前記放射線投影領域における被写体の光学画像と、過去に撮像された前記被写体の放射線画像と、のうち少なくともいずれか一つを用いて、前記関心領域を特定することを特徴とする請求項１１に記載の撮像制御装置。
　前記撮像制御装置は、更に、前記被写体の撮影部位情報に基づいたテンプレートに基づいて前記関心領域を特定することを特徴とする請求項１２に記載の撮像制御装置。
　前記撮像制御装置は、放射線画像が撮像される前記放射線投影領域に対応して、前記光学画像を表示手段に表示させる表示制御を行うことを特徴とする請求項１２に記載の撮像制御装置。
　前記撮像制御装置は、前記光学画像に前記過去に撮像された前記被写体の放射線画像を重ね合わせた画像を前記表示手段に表示させる表示制御を更に行うことを特徴とする請求項１４に記載の撮像制御装置。
　前記撮像制御装置は、前記関心領域内に、前記閾値として設定された線量目標値に対応する場所を識別可能に表示手段に表示させる表示制御を行うことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像制御装置。
　前記撮像制御装置は、前記閾値として設定された線量目標値と前記放射線画像における前記線量指標値とが等しくなるように前記放射線源の照射を制御することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像制御装置。
　放射線源から照射された放射線の線量を検出する線量検出画素を含む放射線撮像装置であって、
　撮像制御装置から送信された情報に基づいて、放射線撮像前に放射線撮像装置の設定を行う制御手段を備え、
　前記撮像制御装置は、放射線撮像前に、
　放射線画像の線量指標値を算出するための関心領域における前記線量検出画素の位置を特定し、前記線量検出画素の位置に応じた閾値を決定し、前記放射線撮像装置に、前記線量検出画素の位置と前記閾値とを送信し、
　前記制御手段は、
　前記撮像制御装置から送信された前記関心領域における前記線量検出画素の位置と前記閾値とを設定し、前記設定に基づいて撮像を行うことを特徴とする放射線撮像装置。
　放射線源から照射された放射線の線量を検出する線量検出画素を含む放射線撮像装置の放射線撮像方法であって、
　撮像制御装置から送信された情報に基づいて、放射線撮像前に放射線撮像装置の設定を行う制御工程を有し、
　前記撮像制御装置は、放射線撮像前に、
　放射線画像の線量指標値を算出するための関心領域における前記線量検出画素の位置を特定し、前記線量検出画素の位置に応じた閾値を決定し、前記放射線撮像装置に、前記線量検出画素の位置と前記閾値とを送信し、
　前記制御工程では、
　前記撮像制御装置から送信された前記関心領域における前記線量検出画素の位置と前記閾値とを設定し、前記設定に基づいて撮像を行うことを特徴とする放射線撮像方法。
　コンピュータに、請求項１９に記載の放射線撮像方法の制御工程を実行させるプログラム。