特許 5975733 放射線画像検出装置およびその駆動制御方法、並びに放射線撮影システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5975733

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】放射線画像検出装置およびその駆動制御方法、並びに放射線撮影システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20160809BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/00 320Z

   A61B6/00 300S

   A61B6/00 300W

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-119607(P2012-119607)

(22)【出願日】2012年5月25日

(65)【公開番号】特開2013-244166(P2013-244166A)

(43)【公開日】2013年12月9日

【審査請求日】2014年12月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075281

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 和憲

(72)【発明者】

【氏名】岡田 美広

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０７５５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７２６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５２８９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００ − ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線源から照射された放射線の到達線量に応じた電荷を蓄積する画素が配列された検出パネルと、
前記検出パネルへの到達線量を検出する線量検出センサと、
前記線量検出センサで検出された到達線量と予め設定された照射開始閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されて放射線が前記検出パネルに到達したか否かを判定する照射開始判定部と、
前記照射開始判定部で放射線が前記検出パネルに到達したと判定された時刻Ｔ０からある時刻Ｔ１までの前記線量検出センサの到達線量の検出結果Ｓ１に基づき、放射線の照射開始からの累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻Ｔ２を算出し、算出した時刻Ｔ２に放射線源による放射線の照射が停止されるよう制御する自動露出制御部とを備えることを特徴とする放射線画像検出装置。

【請求項2】

前記自動露出制御部は、累積線量を縦軸、時刻を横軸とするグラフにおいて、累積線量０、時刻Ｔ０の原点と、累積線量Ｓ１、時刻Ｔ１の点を結んだ直線の延長線が目標線量の線と交わる時刻を時刻Ｔ２として求めることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。

【請求項3】

累積線量Ｓ１が予め設定された下限値以下であった場合、時刻Ｔ１から所定時間経過後再度前記線量検出センサで到達線量を検出し、
前記自動露出制御部は、この検出結果に基づき時刻Ｔ２を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。

【請求項4】

画素には、放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を信号線に出力する通常画素と、
短絡線で信号線に直接接続、またはスイッチング素子がなく信号線に直接接続された検出画素とがあり、
前記検出画素を前記線量検出センサとして用い、
信号線に接続され、画素からの電荷を積算してアナログ電圧信号として出力する積分アンプに、時刻Ｔ０に前記検出画素からの電荷の積算を開始させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。

【請求項5】

画素には、放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を信号線に出力する通常画素と、
前記通常画素とは別に駆動するスイッチング素子が設けられた検出画素とがあり、
前記検出画素を前記線量検出センサとして用い、
時刻Ｔ０に前記検出画素のスイッチング素子をオフ状態とし、前記検出画素への電荷蓄積を開始させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。

【請求項6】

時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの期間ΔＴは撮影部位に応じて変更されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。

【請求項7】

前記検出パネルが可搬型の筐体に収納された電子カセッテであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。

【請求項8】

放射線源から照射された放射線の到達線量に応じた電荷を蓄積する画素が配列された検出パネルへの到達線量を線量検出センサで検出し、
前記線量検出センサで検出された到達線量と予め設定された照射開始閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されて放射線が検出パネルに到達したか否かを照射開始判定部で判定し、
前記照射開始判定部で放射線が検出パネルに到達したと判定された時刻Ｔ０からある時刻Ｔ１までの前記線量検出センサの到達線量の検出結果Ｓ１に基づき、放射線の照射開始からの累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻Ｔ２を算出し、算出した時刻Ｔ２に放射線源による放射線の照射が停止されるよう自動露出制御部で制御することを特徴とする放射線画像検出装置の駆動制御方法。

【請求項9】

放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源の動作を制御する線源制御装置と、
前記放射線源から照射された放射線の到達線量に応じた電荷を蓄積する画素が配列された検出パネル、前記検出パネルへの到達線量を検出する線量検出センサ、前記線量検出センサで検出された到達線量と予め設定された照射開始閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されて放射線が前記検出パネルに到達したか否かを判定する照射開始判定部、並びに前記照射開始判定部で放射線が前記検出パネルに到達したと判定された時刻Ｔ０からある時刻Ｔ１までの前記線量検出センサの到達線量の検出結果Ｓ１に基づき、放射線の照射開始からの累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻Ｔ２を算出し、算出した時刻Ｔ２に前記放射線源による放射線の照射が停止されるよう制御する自動露出制御部を有する放射線画像検出装置とを備え、
前記線源制御装置は、前記自動露出制御部で算出した時刻Ｔ２に放射線の照射を停止させることを特徴とする放射線撮影システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線の累積線量が目標線量に達すると予測される時刻を算出し、その時刻となったら放射線の照射を停止させる自動露出制御機能をもつ放射線画像検出装置およびその駆動制御方法、並びに放射線撮影システムに関する。

【背景技術】

【0002】

医療分野において、放射線、例えばＸ線を利用したＸ線撮影システムが知られている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、Ｘ線を受けてＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置とからなる。Ｘ線発生装置は、Ｘ線を被写体に向けて照射するＸ線源、Ｘ線源の駆動を制御する線源制御装置、およびＸ線の照射開始指示を入力するための照射スイッチを有している。Ｘ線撮影装置は、被写体を透過したＸ線を受けてＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置、およびＸ線画像検出装置の駆動を制御するとともにＸ線画像を表示するコンソールを有している。

【0003】

最近、Ｘ線フイルムやイメージングプレート（ＩＰ）に代わり、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を検出パネルとして用いたＸ線画像検出装置が普及している。ＦＰＤには、Ｘ線の到達線量に応じた信号電荷を蓄積する画素がマトリックス状に配列されている。ＦＰＤは、画素毎に信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷をＴＦＴ等のスイッチング素子を介して信号処理回路に読み出し、信号処理回路で電圧信号に変換することでＸ線画像を電気的に検出する。

【0004】

ＦＰＤを扁平な箱型をした筐体に内蔵した電子カセッテ（可搬型のＸ線画像検出装置）も実用化されている。電子カセッテは、専用の撮影台にセットされる他に、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の既存の撮影台に着脱可能に取り付けて使用される。さらには、据え付け型では撮影困難な部位を撮影するためにベッド上に置いたり被写体自身に持たせたりして使用される。また、自宅療養中の高齢者や、事故、災害等による急病人を撮影するため、撮影台の設備がない病院外で使用されることもある。

【0005】

ＦＰＤではＸ線画像へのノイズの影響を最小にするために、Ｘ線の非照射時にも発生する暗電荷や前回の撮影の残留電荷等による画素の不要蓄積電荷を掃き出すリセット動作を定期的に行っている。したがって一般的にＦＰＤを有するＸ線画像検出装置の場合、Ｘ線の照射開始タイミングと、リセット動作を終了して信号電荷の蓄積動作を開始するタイミングとの同期をとる必要があり、例えば線源制御装置とＸ線画像検出装置に相互通信可能なインターフェース（Ｉ／Ｆ）を設け、線源制御装置がＸ線の照射を開始するタイミングを照射開始信号としてＸ線画像検出装置に送り、Ｘ線画像検出装置では照射開始信号をトリガに蓄積動作に移行する処理が行われる。

【0006】

また、ＦＰＤに到達するＸ線の線量を検出する線量検出センサを設けて、線量検出センサで検出した線量の積算値（累積線量）が予め設定した目標線量に達したら、または累積線量が目標線量に達すると予測される時刻を算出してその時刻となったら、Ｘ線源によるＸ線の照射を停止させ、Ｘ線画像検出装置では蓄積動作から読み出し動作に移行させる自動露出制御（ＡＥＣ；Automatic Exposure Control）も行われている。

【0007】

さらに、線源制御装置との間に通信機能がない場合に対応するため、線量検出センサで検出した線量と閾値の比較結果に応じてＸ線の照射開始および／または終了を判定し、照射開始と判定したときには蓄積動作を開始し、照射終了と判定したときには蓄積動作から読み出し動作に移行する機能をもつＸ線画像検出装置もある。

【0008】

特許文献１には、Ｘ線画像検出用の画素と線量検出用の画素をもち、線量検出用の画素の出力に基づきＸ線の照射開始または終了判定、あるいはＡＥＣを行うＸ線画像検出装置が開示されている。線量検出用の画素は、電荷を信号処理回路に出力するためのスイッチング素子が短絡されており、線量検出用の画素で発生した電荷は常に信号処理回路に流入する。あるいは線量検出用の画素は、Ｘ線画像検出用の画素の画像読み出し用のスイッチング素子の走査線とは別の走査線で駆動するスイッチング素子を備え、Ｘ線画像検出用の画素とは独立して電荷を読み出すことが可能な構成である。

【0009】

特許文献２には、画素の一部を線量検出センサとして利用し、その画素の出力を元にＡＥＣを行うＸ線画像検出装置が開示されている。累積線量が目標線量に達したらＸ線の照射を停止させる第一実施形態と、累積線量が目標線量に達すると予測される時刻を算出してその時刻となったらＸ線の照射を停止させる第二実施形態とが記載されている。いずれの場合も線源制御装置からの照射開始信号の受信を契機に、線量検出センサとして利用する画素のスイッチング素子をオン状態としている。

【0010】

特許文献２の第二実施形態では、線量検出センサとして利用する画素の出力をＸ線照射中に二回サンプリングし、これら二点のデータから直線外挿により累積線量が目標線量に達すると予測される時刻を算出している。具体的には図１２に示すように、線源制御装置から照射開始信号を受信した時刻Ｔ０’から所定時間経過した時刻Ｔ１に線量検出センサとして利用する画素の出力Ｓ１をサンプリングし、さらに時刻Ｔ１から所定時間経過した時刻Ｔ２に線量検出センサとして利用する画素の出力Ｓ２をサンプリングする。そして、累積線量Ｓ１、時刻Ｔ１の点と、累積線量Ｓ１＋Ｓ２、時刻Ｔ２の点を結んだ直線Ｌの延長線Ｌ’が目標線量である照射停止閾値の線と交わる時刻Ｔ３を累積線量が目標線量に達すると予測される時刻として求める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２０１２−０５２８９６号公報

【特許文献2】特開２０１０−０７５５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

特許文献２の第二実施形態では、照射開始信号を受けて線量検出センサとして利用する画素のスイッチング素子をオン状態とし、照射開始信号を受けた時刻Ｔ０’から所定時間経過した時刻Ｔ１に線量検出センサとして利用する画素の出力の一回目のサンプリングを行っている。しかし、Ｘ線は照射開始信号を受けたと同時に照射される訳ではなく、照射開始信号を受けた時刻Ｔ０’から実際にＸ線が照射される時刻Ｔ０まではタイムラグがある。このタイムラグはＸ線源の製品毎の仕様や個体差、あるいは撮影条件やＸ線源の経年劣化等に応じて異なる。

【0013】

したがって特許文献２の第二実施形態では、照射開始信号を受けた時刻Ｔ０’から実際にＸ線が照射される時刻Ｔ０の間に一回目のサンプリングを行ってしまうことを避け、Ｘ線の照射中に確実に一回目のサンプリングを行わせるために、照射開始信号を受けた時刻Ｔ０’から一回目のサンプリングを行う時刻Ｔ１までの期間にマージンをもたせる必要がある。さらに直線外挿には少なくとも二点のデータが必要であるため、時刻Ｔ２に二回目のサンプリングを行わなければならないので、累積線量が目標線量に達すると予測される時刻を算出するまでに相応の時間が掛かる。このため累積線量が目標線量に達していて本来Ｘ線の照射を停止させる時刻が過ぎているにも関わらず、サンプリングや累積線量が目標線量に達すると予測される時刻の算出が終わらず、その間被写体が無用な被曝に晒されるおそれがある。

【0014】

また、一回目のサンプリングで得られる出力には、照射開始信号を受けた時刻Ｔ０’から実際にＸ線が照射される時刻Ｔ０までの暗電荷成分も計上されてしまうため、累積線量が目標線量に達すると予測される時刻の算出精度が低くなる。

【0015】

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、自動露出制御に掛かる処理時間を短くすることができる放射線画像検出装置およびその駆動制御方法、並びに放射線撮影システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的を達成するために、本発明の放射線画像検出装置は、放射線源から照射された放射線の到達線量に応じた電荷を蓄積する画素が配列された検出パネルと、検出パネルへの到達線量を検出する線量検出センサと、線量検出センサで検出された到達線量と予め設定された照射開始閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されて放射線が検出パネルに到達したか否かを判定する照射開始判定部と、照射開始判定部で放射線が検出パネルに到達したと判定された時刻Ｔ０からある時刻Ｔ１までの線量検出センサの到達線量の検出結果Ｓ１に基づき、放射線の照射開始からの累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻Ｔ２を算出し、算出した時刻Ｔ２に放射線源による放射線の照射が停止されるよう制御する自動露出制御部とを備えることを特徴とする。

【0017】

自動露出制御部は、累積線量を縦軸、時刻を横軸とするグラフにおいて、累積線量０、時刻Ｔ０の原点と、累積線量Ｓ１、時刻Ｔ１の点を結んだ直線Ｌの延長線Ｌ’が目標線量の線と交わる時刻を時刻Ｔ２として求める。

【0018】

累積線量Ｓ１が予め設定された下限値以下であった場合、時刻Ｔ１から所定時間経過後再度線量検出センサで到達線量を検出する。自動露出制御部は、この検出結果に基づき時刻Ｔ２を算出する。

【0019】

画素には、放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を信号線に出力する通常画素と、短絡線で信号線に直接接続、またはスイッチング素子がなく信号線に直接接続された検出画素とがあり、検出画素を線量検出センサとして用いる。この場合、信号線に接続され、画素からの電荷を積算してアナログ電圧信号として出力する積分アンプに、時刻Ｔ０に検出画素からの電荷の積算を開始させる。

【0020】

検出画素としては、通常画素とは別に駆動するスイッチング素子が設けられたものを用いてもよい。この場合、時刻Ｔ０に検出画素のスイッチング素子をオフ状態とし、検出画素への電荷蓄積を開始させる。

【0021】

時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの期間ΔＴは撮影部位に応じて変更される。

【0022】

検出パネルが可搬型の筐体に収納された電子カセッテであることが好ましい。

【0023】

本発明の放射線画像検出装置の駆動制御方法は、放射線源から照射された放射線の到達線量に応じた電荷を蓄積する画素が配列された検出パネルへの到達線量を線量検出センサで検出し、線量検出センサで検出された到達線量と予め設定された照射開始閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されて放射線が検出パネルに到達したか否かを照射開始判定部で判定し、照射開始判定部で放射線が検出パネルに到達したと判定された時刻Ｔ０からある時刻Ｔ１までの線量検出センサの到達線量の検出結果Ｓ１に基づき、放射線の照射開始からの累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻Ｔ２を算出し、算出した時刻Ｔ２に放射線源による放射線の照射が停止されるよう自動露出制御部で制御することを特徴とする。

【0024】

本発明の放射線撮影システムは、放射線を照射する放射線源と、放射線源の動作を制御する線源制御装置と、放射線源から照射された放射線の到達線量に応じた電荷を蓄積する画素が配列された検出パネル、検出パネルへの到達線量を検出する線量検出センサ、線量検出センサで検出された到達線量と予め設定された照射開始閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されて放射線が検出パネルに到達したか否かを判定する照射開始判定部、並びに照射開始判定部で放射線が検出パネルに到達したと判定された時刻Ｔ０からある時刻Ｔ１までの線量検出センサの到達線量の検出結果Ｓ１に基づき、放射線の照射開始からの累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻Ｔ２を算出し、算出した時刻Ｔ２に放射線源による放射線の照射が停止されるよう制御する自動露出制御部を有する放射線画像検出装置とを備え、線源制御装置は、自動露出制御部で算出した時刻Ｔ２に放射線の照射を停止させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、放射線が検出パネルに到達したと判定された時刻Ｔ０からある時刻Ｔ１までの線量検出センサの到達線量の検出結果Ｓ１に基づき、放射線の照射開始からの累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻Ｔ２を算出するので、自動露出制御に掛かる処理時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。

【図2】線源制御装置の内部構成を示す図である。

【図3】電子カセッテの外観を示す斜視図である。

【図4】電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。

【図5】コンソールで設定される撮影条件を示す図である。

【図6】Ｘ線撮影におけるＦＰＤの動作の推移を示す図である。

【図7】Ｘ線の累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻の算出方法を説明するための図である。

【図8】通常画素とは別に駆動する検出画素を設けたＦＰＤを示す図である。

【図9】図８の例のＸ線撮影におけるＦＰＤの動作の推移を示す図である。

【図10】検出画素をグループ毎に選択的に駆動可能なＦＰＤを示す図である。

【図11】図１０の例で作成した線量マップを示す図である。

【図12】Ｘ線の累積線量が予め設定された目標線量に達すると予測される時刻の従来の算出方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１において、Ｘ線撮影システム２は、Ｘ線を放射するＸ線管を内蔵したＸ線源１０と、Ｘ線源１０の動作を制御する線源制御装置１１と、Ｘ線の照射開始を指示するための照射スイッチ１２と、被写体（患者）を透過したＸ線を検出してＸ線画像を出力する電子カセッテ１３と、電子カセッテ１３の動作制御やＸ線画像の画像処理を担うコンソール１４と、被写体を立位姿勢で撮影するための立位撮影台１５と、臥位姿勢で撮影するための臥位撮影台１６とを有する。Ｘ線源１０、線源制御装置１１、および照射スイッチ１２はＸ線発生装置２ａ、電子カセッテ１３、およびコンソール１４はＸ線撮影装置２ｂをそれぞれ構成する。この他にもＸ線源１０を所望の方向および位置にセットするための線源移動装置（図示せず）等が設けられており、Ｘ線源１０は立位撮影台１５および臥位撮影台１６で共用される。

【0028】

Ｘ線源１０は、Ｘ線を放射するＸ線管と、Ｘ線管が放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）とを有する。Ｘ線管は、熱電子を放出するフィラメントである陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突してＸ線を放射する陽極（ターゲット）とを有している。照射野限定器は、例えば、Ｘ線を遮蔽する４枚の鉛板を四角形の各辺上に配置し、Ｘ線を透過させる四角形の照射開口が中央に形成されたものであり、鉛板の位置を移動することで照射開口の大きさを変化させて、照射野を限定する。

【0029】

図２に示すように、線源制御装置１１は、トランスによって入力電圧を昇圧して高圧の管電圧を発生し、高電圧ケーブルを通じてＸ線源１０に供給する高電圧発生器２０と、Ｘ線源１０が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、単位時間当たりの照射量を決める管電流、およびＸ線の照射時間を制御する制御部２１と、コンソール１４との主要な情報、信号の送受信を媒介する通信Ｉ／Ｆ２２とを備える。

【0030】

制御部２１には照射スイッチ１２とメモリ２３とタッチパネル２４が接続されている。照射スイッチ１２は、放射線技師等のオペレータによって操作される例えば二段階押しのスイッチであり、一段階押しでＸ線源１０のウォームアップを開始させるためのウォームアップ開始信号を発生し、二段階押しでＸ線源１０に照射を開始させるための照射開始信号を発生する。これらの信号は信号ケーブルを通じて制御部２１に入力される。制御部２１は、照射スイッチ１２から照射開始信号を受けたときに高電圧発生器２０からＸ線源１０への電力供給を開始させる。

【0031】

制御部２１が照射開始信号を受けてから実際にＸ線が照射されるまではタイムラグがある（図６の時刻Ｔ０’と時刻Ｔ０参照）。このタイムラグはＸ線源の製品毎に異なる。また、同種のＸ線源であっても個体差によって異なる。さらに撮影条件、Ｘ線源の経年劣化等にも左右される。

【0032】

メモリ２３は、管電圧、管電流、照射時間あるいは管電流照射時間積等の撮影条件を予め数種類格納している。撮影条件はタッチパネル２４を通じてオペレータにより手動で設定される。線源制御装置１１は、設定された撮影条件の管電圧や管電流、照射時間でＸ線を照射しようとする。ＡＥＣはこれに対してＸ線の累積線量が必要十分な目標線量に到達したことを検出すると、線源制御装置１１側で照射しようとしていた照射時間あるいは管電流照射時間積以下であってもＸ線の照射を停止するように機能する。目標線量に達してＡＥＣによる照射停止の判断がされる前にＸ線の照射が終了して線量不足に陥ることを防ぐために、Ｘ線源１０の撮影条件には照射時間または管電流照射時間積の最大値が設定される。なお、設定される照射時間または管電流照射時間積は、撮影部位に応じた値とすることが好ましい。

【0033】

照射信号Ｉ／Ｆ２５は、電子カセッテ１３の検出画素３６ｂ（図４参照）の出力を元にＸ線の照射停止タイミングを規定する場合に電子カセッテ１３と有線または無線接続される。この場合、制御部２１は、照射スイッチ１２からウォームアップ開始信号を受けたときに、照射信号Ｉ／Ｆ２５を介して問い合わせ信号を電子カセッテ１３に送信させる。電子カセッテ１３は問い合わせ信号を受信すると自身が撮影可能な状態かどうかチェックを行い、撮影可能な状態である場合は照射許可信号を送信する。制御部２１は、照射許可信号を照射信号Ｉ／Ｆ２５で受け、さらに照射スイッチ１２から照射開始信号を受けたときに高電圧発生器２０からＸ線源１０への電力供給を開始させる。また、制御部２１は、電子カセッテ１３から発せられる照射停止信号が照射信号Ｉ／Ｆ２５で受信されたときに、高電圧発生器２０からＸ線源１０への電力供給を停止させ、Ｘ線の照射を停止させる。

【0034】

図３において、電子カセッテ１３は、検出パネルであるＦＰＤ３５とこれを収容する可搬型の筐体１３ａとからなる。電子カセッテ１３の筐体１３ａはほぼ矩形状で偏平な形状を有し、平面サイズはフイルムカセッテやＩＰカセッテ（ＣＲカセッテとも呼ばれる）と同様の大きさ（国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠した大きさ）である。このため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の既存の撮影台にも取り付け可能である。

【0035】

電子カセッテ１３はＸ線撮影システム２が設置される撮影室一部屋に複数台、例えば立位撮影台１５、臥位撮影台１６用に二台配備され、二台の電子カセッテ１３のうち使用する電子カセッテ１３が撮影前にコンソール１４で選択される。電子カセッテ１３は、ＦＰＤ３５の撮像面３７（図４参照）がＸ線源１０と対向する姿勢で保持されるよう、立位撮影台１５、臥位撮影台１６のホルダ１５ａ、１６ａに着脱自在にセットされる。電子カセッテ１３は、立位撮影台１５や臥位撮影台１６にセットする他に、被写体が仰臥するベッド上に置いたり被写体自身に持たせたりして単体で使用することもある。

【0036】

コンソール１４は、有線方式や無線方式により電子カセッテ１３と通信可能に接続されており、キーボード等の入力デバイス１４ａを介したオペレータからの入力操作に応じて電子カセッテ１３の動作を制御する。電子カセッテ１３からのＸ線画像はコンソール１４のディスプレイ１４ｂに表示される他、そのデータがコンソール１４内のストレージデバイスやメモリ、あるいはコンソール１４とネットワーク接続された画像蓄積サーバ等のデータストレージに記憶される。

【0037】

コンソール１４は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的等の情報が含まれる検査オーダの入力を受け付けて、検査オーダをディスプレイ１４ｂに表示する。検査オーダは、ＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）等の患者情報や放射線検査に係る検査情報を管理する外部システムから入力されるか、オペレータにより手動入力される。検査オーダには、頭部、胸部、腹部等の撮影部位、正面、側面、斜位、ＰＡ（Ｘ線を被写体の背面から照射）、ＡＰ（Ｘ線を被写体の正面から照射）等の撮影方向が含まれる（本例では撮影部位と撮影方向をまとめて撮影部位という）。オペレータは、検査オーダの内容をディスプレイ１４ｂで確認し、その内容に応じた撮影条件をディスプレイ１４ｂに映された操作画面を通じて入力する。

【0038】

図４において、電子カセッテ１３には、線源制御装置１１およびコンソール１４と有線方式または無線方式で通信するための通信部３０が設けられている。通信部３０は、線源制御装置１１およびコンソール１４と制御部３２の画像データを含む各種情報、信号の送受信を媒介する。また、電子カセッテ１３にはバッテリ（図示せず）が内蔵されている。バッテリは電源回路を通じて電子カセッテ１３の各部に所定の電圧の電力を供給する。バッテリは、薄型の電子カセッテ１３内に収まるよう比較的小型のものが使用され、電子カセッテ１３から外部に取り出して専用のクレードルにセットして充電することも可能である。バッテリを電子カセッテ１３に装着したまま無線給電可能な構成としてもよい。

【0039】

通信部３０は、バッテリの残量不足等で電子カセッテ１３とコンソール１４との無線通信が不可能になった場合にコンソール１４と有線接続される。通信部３０にコンソール１４からのケーブルを接続した場合、コンソール１４との有線通信が可能になる。この際、コンソール１４からの電力を電源回路から電子カセッテ１３の各部に給電してもよい。

【0040】

ＦＰＤ３５は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上にＸ線の到達線量に応じた電荷を蓄積する複数の画素３６を配列してなる撮像面３７を備えている。複数の画素３６は、所定のピッチで二次元にｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）、例えば１０２４行×１０２４列のマトリクス状に配列されている。

【0041】

ＦＰＤ３５は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）を有し、シンチレータによって変換された可視光を画素３６で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、ＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、ガドリウムオキシサルファイド）等からなり、画素３６が配列された撮像面３７の全面と対向するように配置されている。なお、シンチレータとＴＦＴアクティブマトリクス基板は、Ｘ線の入射する側からみてシンチレータ、基板の順に配置されるＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式でもよいし、逆に基板、シンチレータの順に配置されるＩＳＳ（Irradiation Side sampling）方式でもよい。また、シンチレータを用いず、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（アモルファスセレン等）を用いた直接変換型のＦＰＤを用いてもよい。

【0042】

画素３６は、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生する光電変換素子であるフォトダイオード３８、フォトダイオード３８が発生した電荷を蓄積するキャパシタ（図示せず）、およびスイッチング素子であるＴＦＴ３９を備える。

【0043】

フォトダイオード３８は、電荷を発生する半導体層（例えばＰＩＮ型）とその上下に上部電極および下部電極を配した構造を有している。フォトダイオード３８は、下部電極にＴＦＴ３９が接続され、上部電極にはバイアス線が接続されている。バイアス線は画素３６の行数分（ｎ行分）設けられて一本の母線に接続されている。母線はバイアス電源に繋がれている。母線とその子線のバイアス線を通じて、バイアス電源からフォトダイオード３８の上部電極にバイアス電圧が印加される。バイアス電圧の印加により半導体層内に電界が生じ、光電変換により半導体層内で発生した電荷（電子−正孔対）は、一方がプラス、他方がマイナスの極性をもつ上部電極と下部電極に移動し、キャパシタに電荷が蓄積される。

【0044】

ＴＦＴ３９は、ゲート電極が走査線４０に、ソース電極が信号線４１に、ドレイン電極がフォトダイオード３８にそれぞれ接続される。走査線４０と信号線４１は格子状に配線されており、走査線４０は画素３６の行数分（ｎ行分）、信号線４１は画素３６の列数分（ｍ列分）それぞれ設けられている。走査線４０はゲートドライバ４２に接続され、信号線４１は信号処理回路４５に接続される。

【0045】

ゲートドライバ４２は、ＴＦＴ３９を駆動することにより、Ｘ線の到達線量に応じた信号電荷を画素３６に蓄積する蓄積動作と、画素３６から信号電荷を読み出す読み出し（本読み）動作と、リセット（空読み）動作とを行わせる。制御部３２は、ゲートドライバ４２によって実行される上記各動作の開始タイミングを制御する。

【0046】

蓄積動作ではＴＦＴ３９がオフ状態にされ、その間に画素３６に信号電荷が蓄積される。読み出し動作では、ゲートドライバ４２から同じ行のＴＦＴ３９を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを所定の間隔Δｔ（図６参照）で順次発生して、走査線４０を一行ずつ順に活性化し、走査線４０に接続されたＴＦＴ３９を一行分ずつオン状態とする。画素３６のキャパシタに蓄積された電荷は、ＴＦＴ３９がオン状態になると信号線４１に読み出されて、信号処理回路４５に入力される。

【0047】

信号処理回路４５は、積分アンプ４６、ＣＤＳ回路（ＣＤＳ）４７、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４８、およびＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４９等を備える。積分アンプ４６は、各信号線４１に対して個別に接続される。積分アンプ４６は、オペアンプ４６ａとオペアンプ４６ａの入出力端子間に接続されたキャパシタ４６ｂとからなり、信号線４１はオペアンプ４６ａの一方の入力端子に接続される。オペアンプ４６ａのもう一方の入力端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。キャパシタ４６ｂにはリセットスイッチ４６ｃが並列に接続されている。積分アンプ４６は、信号線４１から入力される電荷を積算し、アナログ電圧信号Ｖ１〜Ｖｍに変換して出力する。各列のオペアンプ４６ａの出力端子には、増幅器５０、ＣＤＳ４７を介してＭＵＸ４８が接続される。ＭＵＸ４８の出力側には、Ａ／Ｄ４９が接続される。

【0048】

ＣＤＳ４７はサンプルホールド回路を有し、積分アンプ４６の出力電圧信号に対して相関二重サンプリングを施してノイズを除去するとともに、サンプルホールド回路で積分アンプ４６の出力電圧信号を所定期間保持（サンプルホールド）する。ＭＵＸ４８は、シフトレジスタ（図示せず）からの動作制御信号に基づき、パラレルに接続される各列のＣＤＳ４７から順に一つのＣＤＳ４７を電子スイッチで選択し、選択したＣＤＳ４７から出力される電圧信号Ｖ１〜ＶｍをシリアルにＡ／Ｄ４９に入力する。Ａ／Ｄ４９は、入力された電圧信号Ｖ１〜Ｖｍをデジタル電圧信号に変換して、電子カセッテ１３に内蔵されるメモリ５１、または照射開始判定部５２、ＡＥＣ部５３に出力する。なお、ＭＵＸ４８とＡ／Ｄ４９の間に増幅器を接続してもよい。

【0049】

ＭＵＸ４８によって積分アンプ４６からの一行分の電圧信号Ｖ１〜Ｖｍが読み出されると、制御部３２は、積分アンプ４６に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、リセットスイッチ４６ｃをオンする。これにより、キャパシタ４６ｂに蓄積された一行分の信号電荷が放電されてリセットされる。積分アンプ４６をリセットした後、再度リセットスイッチ４６ｃをオフして所定時間経過後にＣＤＳ４７のサンプルホールド回路の一つをホールドし、積分アンプ４６のｋＴＣノイズ成分をサンプリングする。その後、ゲートドライバ４２から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素３６の信号電荷の読み出しを開始させる。さらにゲートパルスが出力されて所定時間経過後に次の行の画素３６の信号電荷をＣＤＳ４７のもう一つのサンプルホールド回路でホールドする。これらの動作を順次繰り返して全行の画素３６の信号電荷を読み出す。

【0050】

全行の読み出しが完了すると、一画面分のＸ線画像を表す画像データがメモリ５１に記録される。この画像データはメモリ５１から読み出され、制御部３２で各種画像処理を施されたのち通信部３０を通じてコンソール１４に出力される。こうして被写体のＸ線画像が検出される。

【0051】

フォトダイオード３８の半導体層には、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電荷が発生する。この暗電荷はバイアス電圧が印加されているために画素３６のキャパシタに蓄積される。画素３６において発生する暗電荷は、画像データに対してはノイズ成分となるので、これを除去するために所定時間間隔でリセット動作が行われる。リセット動作は、画素３６において発生する暗電荷を、信号線４１を通じて掃き出す動作である。

【0052】

リセット動作は、例えば、一行ずつ画素３６をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式では、信号電荷の読み出し動作と同様、ゲートドライバ４２から走査線４０に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを所定の間隔Δｔで順次発生して、画素３６のＴＦＴ３９を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ３９がオン状態になっている間、画素３６から暗電荷が信号線４１を通じて積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂに流れる。リセット動作では、読み出し動作と異なり、ＭＵＸ４８によるキャパシタ４６ｂに蓄積された電荷の読み出しは行われず、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御部３２からリセットパルスＲＳＴが出力されてリセットスイッチ４６ｃがオンされ、キャパシタ４６ｂに蓄積された電荷が放電されて積分アンプ４６がリセットされる。

【0053】

順次リセット方式に代えて、配列画素の複数行を一グループとしてグループ内で順次リセットを行い、グループ数分の行の暗電荷を同時に掃き出す並列リセット方式や、全行にゲートパルスを入れて全画素の暗電荷を同時に掃き出す全画素リセット方式を用いてもよい。並列リセット方式や全画素リセット方式によりリセット動作を高速化することができる。

【0054】

画素３６には通常画素３６ａと検出画素３６ｂがある。各画素３６ａ、３６ｂはフォトダイオード３８等の基本的な構成は全く同じであるが、検出画素３６ｂはＴＦＴ３９のソース電極とドレイン電極が短絡されている。このため検出画素３６ｂのフォトダイオード３８で発生した電荷は、ＴＦＴ３９のオン／オフに関わらず信号線４１に流れ出す。通常画素３６ａは従来の役割通りＸ線画像を生成するために用いられる。一方検出画素３６ｂは撮像面３７へのＸ線の到達線量を検出するセンサとして機能し、Ｘ線の照射開始判定およびＡＥＣのために用いられる。なお、図では検出画素３６ｂのフォトダイオード３８にハッチングを施し通常画素３６ａと区別している。

【0055】

検出画素３６ｂは、撮像面３７内で局所的に偏ることなく撮像面３７内に満遍なく散らばるよう配置される。検出画素３６ｂは撮像面３７内の画素３６の数ｐｐｍ〜数％程度を占める。検出画素３６ｂは、同じ信号線４１が接続された画素３６の列に複数個設けられ、検出画素３６ｂが設けられた列は、検出画素３６ｂが設けられない列を複数列挟んで設けられる。画素３６が１０２４行×１０２４列のマトリクス配置であった場合、例えば１２８列毎の８本の信号線４１に対して１６個ずつ均等に検出画素３６ｂを配置すれば、検出画素３６ｂの占める割合は約０．０１％（１０ｐｐｍ）となる。検出画素３６ｂの位置はＦＰＤ３５の製造時に既知であり、ＦＰＤ３５は全検出画素３６ｂの位置（座標）を不揮発性のメモリ（図示せず）に予め記憶している。なお、本実施形態とは逆に検出画素３６ｂを局所に集中して配置してもよく、検出画素３６ｂの配置は適宜変更可能である。例えば乳房を撮影対象とするマンモグラフィ装置では胸壁側に集中して検出画素３６ｂを配置するとよい。

【0056】

検出画素３６ｂはＴＦＴ３９のソース電極とドレイン電極が短絡されているので、同じ列にある通常画素３６ａがＴＦＴ３９をオフ状態とされ、信号電荷を蓄積する蓄積動作中であっても検出画素３６ｂで発生した電荷を読み出すことが可能である。このとき検出画素３６ｂが接続された信号線４１上の積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂには、検出画素３６ｂで発生した電荷が流入する。蓄積動作中、積分アンプ４６に蓄積された検出画素３６ｂからの電荷はＡ／Ｄ４９に出力され、Ａ／Ｄ４９でデジタル電圧信号に変換される。

【0057】

制御部３２には、メモリ５１のＸ線画像データに対してオフセット補正、感度補正、および欠陥補正の各種画像処理を施す回路（図示せず）が設けられている。オフセット補正回路は、Ｘ線を照射せずにＦＰＤ３５から取得したオフセット補正画像をＸ線画像から画素単位で差し引くことで、信号処理回路４５の個体差や撮影環境に起因する固定パターンノイズを除去する。

【0058】

感度補正回路はゲイン補正回路とも呼ばれ、各画素３６のフォトダイオード３８の感度のばらつきや信号処理回路４５の出力特性のばらつき等を補正する。感度補正は被写体がいない状態で所定の線量のＸ線を照射して得た画像から上記オフセット補正画像を差し引いた画像を元に生成した感度補正データに基づき行う。感度補正データは、被写体がいない状態で所定の線量のＸ線を照射したときに、オフセット補正後のＸ線画像に乗算することで各画素出力が一律同じになるよう、基準値からのずれを補正する係数を画素毎にもつ。例えば画素Ａの出力が基準の１であるのに対して画素Ｂの出力が０．８であった場合、画素Ｂの係数は１．２５（１／０．８＝１．２５）となる。

【0059】

欠陥補正回路は、出荷時に添付される欠陥画素情報に基づき、欠陥画素の画素値を周囲の正常な画素の画素値で線形補間する。また、Ｘ線の照射開始判定とＡＥＣに用いられる検出画素３６ｂがある列の画素値も同様に補間する。

【0060】

オフセット補正画像、感度補正データは、例えば電子カセッテ１３の出荷時に取得されるか、定期メンテナンス時にメーカのサービスマンが、あるいは病院の始業時間帯にオペレータが取得し、制御部３２の内部メモリに記録されて補正時に読み出される。なお、上記の各種画像処理回路をコンソール１４に設け、各種画像処理をコンソール１４で行ってもよい。

【0061】

照射開始判定部５２およびＡＥＣ部５３は、制御部３２により駆動制御される。照射開始判定部５２およびＡＥＣ部５３は、検出画素３６ｂが接続された信号線４１からのデジタル電圧信号（以下、線量検出信号という）をＡ／Ｄ４９から取得し、取得した線量検出信号に基づいて、Ｘ線源１０から実際にＸ線が照射されてＦＰＤ３５に到達し、これをＦＰＤ３５が感知したか否かを判定する照射開始判定およびＡＥＣをそれぞれ行う。

【0062】

照射開始判定部５２は、線源制御装置１１からの照射開始信号を受けてＦＰＤ３５がリセット動作を繰り返す待機モードから蓄積動作を開始する撮影モードに切り替わったときに線量検出信号のモニタリングを開始する。そして、全検出画素３６ｂ、あるいは特定の列、例えばＸ線が被写体を透過せずに直接照射される素抜け領域にあたるＦＰＤ３５の両端部の複数列からの線量検出信号の平均値、最大値、最頻値、または合計値と、予め設定された照射開始閾値（図６参照）とを比較する。線量検出信号が照射開始閾値を上回った場合、照射開始判定部５２は、Ｘ線源１０から実際にＸ線が照射されてＦＰＤ３５に到達したと判定する。

【0063】

ＡＥＣ部５３は、照射開始判定部５２でＸ線が実際にＦＰＤ３５に到達したと判定したときに線量検出信号のモニタリングを開始する。ＡＥＣ部５３は少なくとも一回線量検出信号をモニタリングし、そのときの全検出画素３６ｂ、あるいは特定の列、例えば診断時に最も注目すべき関心領域にあたる中央の複数列からの線量検出信号の平均値、最大値、最頻値、または合計値に基づき、ＦＰＤ３５へのＸ線の累積線量（到達線量の積算値）が目標線量（照射停止閾値）に達するであろう時刻を直線外挿により予測演算する（図７参照）。ＡＥＣ部５３は予測演算した時刻がセットされるタイマーをもち、予測演算した時刻となったことをタイマーが計時したときに制御部３２を介して通信部３０に照射停止信号を出力する。

【0064】

通信部３０には、照射信号Ｉ／Ｆ５４が設けられている。照射信号Ｉ／Ｆ５４には線源制御装置１１の照射信号Ｉ／Ｆ２５が有線または無線接続される。照射信号Ｉ／Ｆ５４は、問い合わせ信号の受信、問い合わせ信号に対する照射許可信号の送信、照射開始信号の受信の他、ＡＥＣ部５３から出力される照射停止信号の送信を行う。なお、照射停止信号ではなく予測演算した時刻の情報を線源制御装置１１に送信してもよい。

【0065】

図５に示すように、コンソール１４では入力デバイス１４ａにより撮影部位毎に撮影条件を設定可能である。撮影条件には、管電圧、管電流、照射停止閾値、およびＡＥＣ時のサンプリング期間ΔＴ（図６参照）等が記憶されている。照射開始閾値は撮影部位によらず同じ値が設定される。撮影条件の情報はストレージデバイスに格納されており、入力デバイス１４ａで指定された撮影部位に対応する撮影条件がストレージデバイスから読み出されて電子カセッテ１３に提供される。線源制御装置１１の撮影条件は、オペレータがこのコンソール１４の撮影条件を参照して同様の撮影条件を手動設定する。

【0066】

ＡＥＣ時のサンプリング期間ΔＴは、照射開始判定部５２でＸ線が実際にＦＰＤ３５に到達したと判定してから積分アンプ４６に蓄積された検出画素３６ｂからの電荷に基づく線量検出信号を出力するまでの時間である。サンプリング期間ΔＴは、短すぎるとＡＥＣ部５３で直線外挿により予測演算する時刻に信頼性がおけなくなり、長すぎるとその間に累積線量が目標線量に達してしまうおそれがあるため、必要十分な長さの値が設定されている。

【0067】

Ｘ線撮影システム２においてＸ線撮影を行う場合は、まず、被写体を立位撮影台１５の前の所定の位置に立たせるか臥位撮影台１６に仰臥させ、立位または臥位撮影台１５、１６にセットされた二台の電子カセッテ１３のうち、撮影に使用する電子カセッテ１３の高さや水平位置を調節して、被写体の撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ１３の位置および撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１０の高さや水平位置、照射野の大きさを調整する。次いで使用する電子カセッテ１３をコンソール１４で選択し、線源制御装置１１とコンソール１４に撮影条件を設定する。

【0068】

図６において、Ｘ線撮影前の待機モードでは、制御部３２はＦＰＤ３５にリセット動作を繰り返し行わせている。また、照射信号Ｉ／Ｆ２５からの問い合わせ信号を照射信号Ｉ／Ｆ５４で待ち受けている。照射スイッチ１２が一段階押しされて照射信号Ｉ／Ｆ２５から問い合わせ信号が送信され、これが照射信号Ｉ／Ｆ５４で受信されると、状態チェックが行われた後照射信号Ｉ／Ｆ５４から照射許可信号が送信される。

【0069】

程なくして照射スイッチ１２が二段階押しされて照射信号Ｉ／Ｆ２５から照射開始信号が送信され、これが照射信号Ｉ／Ｆ５４で受信されると（時刻Ｔ０’）、ＦＰＤ３５は、リセット動作を終えて蓄積動作を開始し、待機モードから撮影モードに切り替わる。

【0070】

撮影モードではＦＰＤ３５は蓄積動作に移行し、通常画素３６ａで発生した電荷はフォトダイオード３８に蓄積されるが、検出画素３６ｂで発生した電荷はＴＦＴ３９が短絡されているため信号線４１から積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂに流入する。検出画素３６ｂで発生した電荷は、リセット動作および読み出し動作時のゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生間隔Δｔと同じサンプリング期間でＡ／Ｄ４９に出力され、Ａ／Ｄ４９により線量検出信号に変換される。

【0071】

撮影モードへの切り替わりと同時に照射開始判定部５２で線量検出信号のモニタリングが開始される。照射開始信号を受信した時刻Ｔ０’から実際にＸ線が照射されるまではタイムラグがあり、その間の線量検出信号は検出画素３６ｂに発生した暗電荷に基づく極めて低い値となる。実際にＸ線源１０からＸ線が照射されてＦＰＤ３５に到達すると、検出画素３６ｂが感応して発生電荷量が増え、そのときの線量検出信号Ｓ０も高い値となり照射開始閾値を上回る。こうして照射開始判定部５２によりＸ線が実際にＦＰＤ３５に到達したと判定される（時刻Ｔ０）。

【0072】

積分アンプ動作クロックの行に楕円の点線で示すように、照射開始判定部５２でＸ線が実際にＦＰＤ３５に到達したと判定された場合、制御部３２は、積分アンプ４６をリセットした後、直ちに積分アンプ４６に信号線４１から入力される検出画素３６ｂからの電荷の積算を開始させる。制御部３２は、時刻Ｔ０から予め設定されたサンプリング期間ΔＴ経過後の時刻Ｔ１に、積分アンプ４６で積算した電荷をＡ／Ｄ４９に読み出させて線量検出信号Ｓ１に変換させる。

【0073】

図７に示すように、ＡＥＣ部５３では、累積線量０、時刻Ｔ０の原点と累積線量Ｓ１、時刻Ｔ１の点を結んだ直線Ｌの延長線Ｌ’が目標線量である照射停止閾値の線と交わる時刻Ｔ２が求められる。この時刻Ｔ２がＦＰＤ３５への累積線量が目標線量に達するであろう時刻である。なお、ここでは時刻Ｔ０の累積線量を０としたが実際はＳ０であるので、時刻Ｔ２の予測演算により正確を期すため、累積線量Ｓ０、時刻Ｔ０の点と累積線量Ｓ０＋Ｓ１、時刻Ｔ１の点を結んだ直線を外挿して時刻Ｔ２を求めてもよい。

【0074】

時刻Ｔ２に達するとＡＥＣ部５３から照射停止信号が出力される。これにより照射信号Ｉ／Ｆ５４から照射信号Ｉ／Ｆ２５に向けて照射停止信号が送信される。線源制御装置１１では照射停止信号を受けてＸ線源１０によるＸ線の照射が停止される。

【0075】

照射停止信号を送信してから所定時間経過後、制御部３２は、ＦＰＤ３５の動作を蓄積動作から読み出し動作へ移行させる。これにて一回の撮影が終了する。ＦＰＤ３５はリセット動作を行う待機モードに戻る。なお、照射停止信号を送信してから所定時間経過後に蓄積動作から読み出し動作に移行させるのは、Ｘ線の波尾を吸収するためである。

【0076】

制御部３２の各種画像処理回路により、読み出し動作でメモリ５１に出力されたＸ線画像データに対して各種画像処理が行われ、一枚分のＸ線画像が生成される。Ｘ線画像は通信部３０を介してコンソール１４に有線または無線送信され、ディスプレイ１４ｂに表示されて診断に供される。

【0077】

以上説明したように、本発明によれば、照射開始判定部５２で実際にＸ線がＦＰＤ３５に到達したことを判定したときに、ＡＥＣのために積分アンプ４６による検出画素３６ｂの電荷の積算を開始し、これにより得られた線量検出信号に基づいてＡＥＣ部５３で累積線量が目標線量に達するであろう時刻を予測演算するので、ＡＥＣに掛かる処理時間を短くすることができる。

【0078】

直線外挿には少なくとも二点のデータが必要である。この二点のデータを特許文献２記載の従来技術ではＸ線の照射開始からある程度時間が経ってから取得するのに対し、本発明では照射開始時、つまり時刻Ｔ０で累積線量がほぼ０である原点と、時刻Ｔ０からサンプリング期間ΔＴ経過した時刻Ｔ１とそのときの累積線量Ｓ１の点の二点を取得する。また、照射開始信号が発せられてから実際にＸ線が照射されるまでのタイムラグは撮影条件等により変化するため、このタイムラグの幅に対応するため従来技術では照射開始信号が発せられてから一回目のデータサンプリングまでの時間、つまりサンプリング期間ΔＴにマージンをもたせる必要があるが、本発明では実際にＸ線がＦＰＤ３５に到達した時刻Ｔ０が分かるためサンプリング期間ΔＴは必要十分な長さの値とすることができる。したがって直線外挿のための二点のデータを従来技術よりも早く取得することができ、結果としてＡＥＣに掛かる処理時間が短縮化される。

【0079】

直線外挿のための二点のデータの取得が遅くＡＥＣに掛かる処理時間が長引くと、累積線量が目標線量に達していて本来Ｘ線の照射を停止させる時刻が過ぎているにも関わらずＡＥＣの処理が終わらず、その間被写体が無用な被曝に晒されるおそれがあるが、本発明ではこうした事態に陥る可能性は従来技術よりも少なくなる。

【0080】

実際にＸ線がＦＰＤ３５に到達した時刻Ｔ０から検出画素３６ｂからの電荷を積分アンプ４６で積算しはじめるので、暗電荷成分がほとんどない線量検出信号Ｓ１を得ることができる。したがって累積線量が目標線量に達すると予測される時刻Ｔ２の演算結果の信頼性を高めることができる。

【0081】

Ｘ線の照射開始判定およびＡＥＣのための線量検出センサを検出画素３６ｂが兼用するので、各センサを別々に設ける場合よりもコストを低く抑えることができる。

【0082】

上記実施形態では、ＴＦＴ３９のソース電極とドレイン電極が短絡された検出画素３６ｂを例示したが、ＴＦＴ３９自体がなくフォトダイオード３８が直接信号線４１に接続された画素を検出画素としてもよい。または図８に示すＦＰＤ７０のように、ＴＦＴ３９を駆動するための走査線４０およびゲートドライバ４２とは別の走査線７１およびゲートドライバ７２により駆動されるＴＦＴ７３がＴＦＴ３９に加えて接続された画素７４を検出画素としてもよい。

【0083】

走査線７１は検出画素７４がある行に走査線４０と平行に設けられている。各走査線７１はゲートドライバ７２の手前で一本の母線７５に接続され、母線７５はゲートドライバ７２に繋がれている。ゲートドライバ７２から母線７５に対してゲートパルスｇ１を与えると、全ＴＦＴ７３がオン状態となり検出画素７４で発生した電荷が信号線４１を通じて積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂに流れる。ゲートドライバ７２はゲートドライバ４２とは独立して駆動することが可能であり、ＴＦＴ３９がオフ状態で通常画素３６ａが蓄積動作中であっても、検出画素７４で発生した電荷を読み出すことができる。なお、検出画素７４はＴＦＴ３９をなくしてＴＦＴ７３のみとしてもよい。

【0084】

この場合は図９に示すように、照射開始判定時はゲートドライバ７２から母線７５に対してゲートパルスｇ１を与え続けてＴＦＴ７３をオン状態とし、検出画素７４で発生した電荷を、信号線４１を介して積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂに流入させる。そして、上記実施形態と同様、ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生間隔Δｔと同じサンプリング期間で、検出画素７４で発生した電荷を線量検出信号に変換する。

【0085】

線量検出信号が照射開始閾値を上回り、照射開始判定部５２によりＸ線が実際にＦＰＤ３５に到達したと判定されたとき（時刻Ｔ０）、ゲートパルスｇ１の出力を止めて検出画素７４を蓄積動作状態とする。この状態をサンプリング期間ΔＴ経過後の時刻Ｔ１までキープする。時刻Ｔ１となったら再びゲートパルスｇ１を与えてサンプリング期間ΔＴの間に検出画素７４に発生した電荷を積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂに流入させ、これに基づく線量検出信号Ｓ１をＡＥＣ部５３に出力させる。その後の処理は上記実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0086】

なお、全走査線７１を一本の母線７５でまとめて一つのゲートパルスｇ１のみで全検出画素７４からの電荷を読み出し可能としているが、母線７５をなくして、ゲートドライバ４２と同様、各走査線７１にゲートパルスを与える構成としてもよい。あるいは図１０に示すＦＰＤ９０のように、隣接する複数行の走査線７１を母線９１でまとめて一つのグループとし、各グループの母線９１にゲートドライバ９２からゲートパルスを与える構成としてもよい。ここでは撮像面３７を横に八等分した８グループの母線９１にゲートパルスｇ１〜ｇ８を与える構成を例示している。

【0087】

図１０の構成によれば、照射開始判定の際にゲートパルスｇ１のみを与えて上端のグループから選択的に線量検出信号を出力させたり、ＡＥＣの際に例えばゲートパルスｇ４、ｇ５のみを与えて中央のグループから選択的に線量検出信号を出力させる等、用途に応じて線量検出信号を出力させる領域を変更することが可能となる。

【0088】

また、本番のＸ線撮影に先立って低線量のＸ線を被写体に照射するプレ撮影を行い、プレ撮影の結果に基づいてＡＥＣの際に線量検出信号を出力させるグループを決定してもよい。具体的には、プレ撮影後にゲートパルスｇ１〜ｇ８を順次発生させて検出画素７４の電荷を読み出して電圧信号に変換する。そして、例えば撮像面３７を縦横に八等分したブロック９３毎にこの電圧信号の平均値を求め、図１１に示す線量マップ１００を作成する。

【0089】

線量マップ１００はＦＰＤ９０が受けたＸ線の線量の大きさをブロック９３毎に表したものであり、Ｘ線が被写体を透過せずに直接照射される素抜け領域にあたるブロック９３は濃いハッチングで示すように値が大きくなり、比較的被写体の体厚が厚い部分を透過したＸ線が照射される領域にあたるブロック９３は白抜きで示すように値が小さくなる。素抜け領域と被写体の境界や比較的被写体の体厚が薄い領域にあたるブロック９３は薄いハッチングで示すように中間の値をとる。本番のＸ線撮影でＡＥＣを行う際には、この線量マップ１００を参照して、例えば白抜きで示すブロック９３の属するグループから選択的に線量検出信号を出力させる。

【0090】

上記実施形態では、一回の線量検出信号のモニタリングの結果に基づきＡＥＣ部５３で直線外挿により時刻Ｔ２を予測演算しているが、予測演算の確度を高めるために複数回線量検出信号をモニタリングしてもよい。ただし、複数回モニタリングを行うとそれだけ時間が掛かり、ＡＥＣの処理時間を短くすることができるという本発明の効果が薄まるので、二回か三回のモニタリングでとどめておくことが好ましい。

【0091】

あるいは、普段は一回の線量検出信号のモニタリングで済ませておき、線量検出信号が予め設定された下限値以下であった場合のみ二回目のモニタリングを実行してもよい。下限値は、線量検出信号がそれ以下であると時刻Ｔ２の予測演算の確度が許容範囲を超えてしまう値が設定されている。予測演算には一回目と二回目のモニタリングの結果を取り入れてもよいし、一回目は誤検出と判断して破棄し、二回目のモニタリングの結果のみを取り入れてもよい。こうすれば、一回目のモニタリングで得られた線量検出信号が下限値よりも大きい場合はＡＥＣの処理時間が短くなるという効果を発揮し、下限値以下の場合は時刻Ｔ２の予測演算の確度を高めることができる。

【0092】

なお、線量検出センサは画素３６の一部を利用した上記実施形態の検出画素３６ｂや検出画素７４に限らず、画素３６とは別に構成が異なり出力が独立した線量検出センサを設けてもよい。例えば電子カセッテとは別体で従来周知のイオンチャンバ（電離箱）等のセンサを用いた場合も本発明は有効である。

【0093】

また、各画素にバイアス電圧を供給するバイアス線に画素で発生する電荷に基づく電流が流れることを利用して、ある特定の画素に繋がるバイアス線の電流をモニタリングして線量を検出してもよく、全てのＴＦＴをオフ状態にしたときに画素から漏れるリーク電荷に基づき線量を検出してもよい。

【0094】

上記実施形態では、線源制御装置と電子カセッテ間で照射停止信号等を遣り取りする態様を記載しているが、電子カセッテからコンソールを経由して線源制御装置と照射停止信号等を遣り取りしてもよい。

【0095】

上記実施形態では、コンソール１４と電子カセッテ１３が別体である例で説明したが、コンソール１４は独立した装置である必要はなく、電子カセッテ１３にコンソール１４の機能を搭載してもよい。同様に線源制御装置１１とコンソール１４を一体化した装置としてもよい。また、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテに限らず、撮影台に据え付けるタイプのＸ線画像検出装置に適用してもよい。

【0096】

さらに本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。

【符号の説明】

【0097】

２ Ｘ線撮影システム
１０ Ｘ線源
１１ 線源制御装置
１３ 電子カセッテ
１４ コンソール
２１ 制御部
２５、５４ 照射信号Ｉ／Ｆ
３２ 制御部
３５、７０、９０ ＦＰＤ
３６ 画素
３６ａ 通常画素
３６ｂ、７４ 検出画素
３９、７３ ＴＦＴ
４０、７１ 走査線
４１ 信号線
４２、７２、９２ ゲートドライバ
４６ 積分アンプ
５２ 照射開始判定部
５３ ＡＥＣ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】