特許 6243504 放射線撮影装置及びその制御方法、並びに放射線画像検出装置

(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】6243504

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】放射線撮影装置及びその制御方法、並びに放射線画像検出装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/00 320Z

   A61B6/00 300S

   A61B6/00 300W

【請求項の数】22

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2016-211429(P2016-211429)

(22)【出願日】2016年10月28日

(62)【分割の表示】特願2013-525746(P2013-525746)の分割

【原出願日】2012年7月26日

(65)【公開番号】特開2017-18705(P2017-18705A)

(43)【公開日】2017年1月26日

【審査請求日】2016年10月28日

(31)【優先権主張番号】特願2011-163478(P2011-163478)

(32)【優先日】2011年7月26日

(33)【優先権主張国】JP

(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】110001988

【氏名又は名称】特許業務法人小林国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩切 直人

(72)【発明者】

【氏名】西納 直行

(72)【発明者】

【氏名】大田 恭義

(72)【発明者】

【氏名】北野 浩一

(72)【発明者】

【氏名】中津川 晴康

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３９８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２２６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５１２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０１４９０７（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】

動画撮影を行うためにパルス状の放射線を順次発生して放射線のパルス照射を行う放射線発生装置と組み合わせて使用される放射線撮影装置において、
前記放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体の放射線画像を検出する画像検出部と、
前記放射線を検出して、放射線の照射量に応じた検出信号を出力する放射線検出部であり、前記パルス状の放射線の立ち上がりと立ち下りを検出して前記画像検出部の動作の開始タイミングを決定するための検出信号を出力する放射線検出部と、
前記パルス照射する場合に対応したパルス照射対応モードと、前記放射線を一定の強度で連続照射する場合に対応した連続照射対応モードのいずれかの動作モードで前記画像検出部を動作させる制御部と、
前記放射線発生装置に関する情報及び撮影条件を含む外部情報を取得して、取得した前記外部情報に基づいて、前記画像検出部の動作モードを前記パルス照射対応モードに設定可能か否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記パルス照射対応モードに設定可能である場合には、前記画像検出部の動作モードを前記パルス照射対応モードに設定し、前記パルス照射対応モードに設定できない場合には、前記画像検出部の動作モードを前記連続照射対応モードに設定するモード設定部と、
を備えている放射線撮影装置。

【請求項2】

前記外部情報は、前記パルス照射が行われる場合において、順次発生する２つの放射線パルスの立ち上がり部と立ち下がり部の重なり状態を決定する情報である請求項１に記載の放射線撮影装置。

【請求項3】

前記外部情報のうち、前記放射線発生装置に関する情報は、前記放射線発生装置を構成する放射線管の種類であり、
前記撮影条件は、動画撮影時のフレームレート、及び前記放射線管に与えられる管電流または管電圧の少なくとも一方である請求項２に記載の放射線撮影装置。

【請求項4】

前記放射線管は、陰極と陽極とで構成される電極を有し、
前記放射線管の種類は、前記電極の構造に着目した種類、もしくは前記陽極の材料に着目した種類のうちの少なくとも１つである請求項３に記載の放射線撮影装置。

【請求項5】

前記判定部が前記外部情報と照合して、前記パルス照射対応モードの設定可否を判定するための判定テーブルを備えている請求項３または４に記載の放射線撮影装置。

【請求項6】

前記判定テーブルには、前記放射線管の種類、前記管電流または管電圧の少なくとも一方、及びフレームレートの少なくとも３種類の情報の組み合わせ毎に、前記パルス照射対応モードの設定可否の情報が記録されている請求項５に記載の放射線撮影装置。

【請求項7】

前記判定部は、前記外部情報に基づいて前記重なり状態を計算により求めて、前記パルス照射対応モードの設定可否を判定する請求項２に記載の放射線撮影装置。

【請求項8】

前記判定部は、前記パルス照射対応モードの設定可否の判定に必要な前記外部情報を取得できない場合には、前記画像検出部の動作モードを前記連続照射対応モードに設定する請求項５〜７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項9】

前記画像検出部、前記制御部及びこれらを収容する筐体を有する放射線画像検出装置を備えている請求項５〜８のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項10】

前記放射線画像検出装置は、さらに、前記判定部を備えている請求項９に記載の放射線撮影装置。

【請求項11】

請求項５を引用する請求項１０に記載の放射線撮影装置において、
前記放射線画像検出装置は、さらに、前記判定テーブルを有している放射線撮影装置。

【請求項12】

前記放射線画像検出装置は、さらに、前記放射線検出部を有している請求項９〜１１のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項13】

前記放射線画像検出装置とは別体とされた周辺装置を備えており、
前記判定部は、前記周辺装置に設けられている請求項９に記載の放射線撮影装置。

【請求項14】

前記制御部は、前記パルス照射対応モードにおいて、前記放射線検出部が出力する前記検出信号に基づいて放射線パルスの立ち上がりを検出して、前記放射線パルスの立ち上がりを検出したタイミングで、前記信号電荷を蓄積する蓄積動作を開始させる請求項１〜１３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項15】

前記制御部は、前記パルス照射対応モードにおいて、前記放射線検出部が出力する前記検出信号に基づいて放射線パルスの立ち下がりを検出して、前記放射線パルスの立ち下がりを検出したタイミングで、前記信号電荷を蓄積する蓄積動作を終了して、前記信号電荷の読み出し動作を開始する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項16】

前記制御部は、前記パルス照射の放射線の強度の経時変化を表す照射プロファイルが、前記連続照射の場合と等価と見なせる場合、前記連続照射対応モードを設定し、放射線パルスのパルス周期に基づいて、前記信号電荷を蓄積する蓄積動作の時間を設定する請求項１〜１５のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項17】

前記制御部は、前記パルス照射の放射線の強度の経時変化を表す照射プロファイルが、前記連続照射の場合と等価と見なせる場合、前記連続照射対応モードを設定し、任意のタイミングで前記信号電荷を蓄積する蓄積動作を開始させる請求項１〜１５のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項18】

動画撮影に加えて、静止画撮影も可能である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項19】

前記制御部は、静止画撮影において、前記パルス照射対応モードと同様に、前記放射線検出部の検出信号に基づいて、放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して、検出したタイミングに前記信号電荷を蓄積する蓄積動作と前記信号電荷の読み出し動作のタイミングを同期させる請求項１８に記載の放射線撮影装置。

【請求項20】

前記撮像領域は、前記画素の他に、前記画素から前記信号電荷を読み出すための信号線を常時短絡させた少なくとも１つの短絡画素を含み、前記短絡画素は、前記放射線検出部として前記放射線の照射量に応じた信号電荷を前記信号線に常時出力する請求項１〜１９のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項21】

動画撮影を行うためにパルス状の放射線を順次発生して放射線のパルス照射を行う放射線発生装置と組み合わせて使用される放射線画像検出装置において、
前記放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体の放射線画像を検出する画像検出部と、
前記放射線を検出して、放射線の照射量に応じた検出信号を出力する放射線検出部であり、前記パルス状の放射線の立ち上がりと立ち下りを検出して前記画像検出部の動作の開始タイミングを決定するための検出信号を出力する放射線検出部と、
前記パルス照射する場合に対応したパルス照射対応モードと、前記放射線を一定の強度で連続照射する場合に対応した連続照射対応モードのいずれかの動作モードで前記画像検出部を動作させる制御部と、
前記放射線発生装置に関する情報及び撮影条件を含む外部情報を取得して、取得した外部情報に基づいて、前記画像検出部の動作モードを前記パルス照射対応モードに設定可能か否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記パルス照射対応モードに設定可能である場合には、前記画像検出部の動作モードを前記パルス照射対応モードに設定し、前記パルス照射対応モードに設定できない場合には、前記画像検出部の動作モードを前記連続照射対応モードに設定するモード設定部とを、
備えている放射線画像検出装置。

【請求項22】

動画撮影を行うためにパルス状の放射線を順次発生して放射線のパルス照射を行う放射線発生装置と組み合わせて使用される放射線撮影装置であり、前記放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列され、被写体の放射線画像を検出する画像検出部と、前記放射線を検出して放射線の照射量に応じた検出信号を出力する放射線検出部であり、前記パルス状の放射線の立ち上がりと立ち下りを検出して前記画像検出部の動作の開始タイミングを決定するための検出信号を出力する放射線検出部とを有する前記放射線撮影装置の制御方法において、
前記放射線発生装置に関する情報及び撮影条件を含む外部情報を取得するステップと、
前記外部情報に基づいて、前記画像検出部の動作モードを、前記パルス照射する場合に対応したパルス照射対応モードに設定可能か否かを判定するステップと、
前記パルス照射対応モードに設定可能である場合には、前記画像検出部の動作モードを前記パルス照射対応モードに設定し、前記パルス照射対応モードに設定できない場合には、前記画像検出部の動作モードを、前記放射線を一定の強度で連続照射する場合に対応した連続照射対応モードに設定するステップと、
設定した動作モードで前記画像検出部を制御するステップと、
を含むことを特徴とする放射線撮影装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被写体の放射線画像を撮影する放射線撮影装置及びその制御方法と、放射線画像検出装置とに関する。

【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線発生装置と、Ｘ線撮影装置とを備える。Ｘ線発生装置は、Ｘ線を発生するＸ線管を備える。Ｘ線撮影装置は、被写体を透過したＸ線の照射を受けて、被写体の画像情報を表すＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置と、Ｘ線画像検出装置を制御する撮影制御装置やコンソールなどの周辺装置とを備える。Ｘ線発生装置には、Ｘ線の単位時間当たりの線量を決める管電流や、Ｘ線の線質（エネルギースペクトル）を決める菅電圧が撮影条件として与えられる。撮影条件は、被写体となるＸ線検査の被検者の撮影部位や年齢などに応じて撮影毎に決められる。Ｘ線発生装置は、与えられた撮影条件に応じたＸ線をＸ線管から照射させる。

【0003】

Ｘ線画像検出装置としては、従来のＸ線フイルムやイメージングプレート（ＩＰ）の代わりに、Ｘ線画像検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）を利用したものが実用化されている（特許文献１参照）。ＦＰＤは、マトリクスに配列され、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素と、各画素に接続され信号電荷を読み出すための信号線とが配設された撮像領域を有する検出パネルと、各画素が蓄積した信号電荷を電圧信号として読み出して、読み出した電圧信号をデジタルな画像データに変換する信号処理回路とを備えている。これにより、ＦＰＤを用いたＸ線画像検出装置では、撮影後すぐにＸ線画像を観察することができる。

【0004】

検出パネルは、撮像領域内の各画素が、光電変換素子であるフォトダイオードとＴＦＴ（Thin Film Transistor）とから構成され、撮像領域上にはＸ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）が設けられている。ＴＦＴは、フォトダイオードと信号線の電気的な接続をオンオフすることで、画素の動作を切り替えるスイッチング素子である。ＴＦＴがオフされると、フォトダイオードと信号線が非導通状態となり、フォトダイオードに信号電荷が蓄積される蓄積動作が開始される。ＴＦＴがオンされると、フォトダイオードと信号線が導通状態になり、フォトダイオードからＴＦＴ及び信号線を通じて信号電荷を読み出す読み出し動作が開始される。

【0005】

ＦＰＤは、Ｘ線フイルムやＩＰプレートと異なり、Ｘ線の照射タイミングに同期させて蓄積動作や読み出し動作を開始させる同期制御が必要となる。同期制御の方法としては、Ｘ線発生装置とＸ線画像検出装置の間で同期信号を通信する方法や、Ｘ線の強度をＸ線画像検出装置で測定し、測定したＸ線の強度の変動を監視して、Ｘ線の照射開始や照射終了の各タイミングをＸ線画像検出装置において自己検出する方法がある。

【0006】

特許文献１に記載されているように、Ｘ線画像検出装置では、ＦＰＤに蓄積動作と読み出し動作とを所定のフレームレートで交互に繰り返し行わせることにより、透視撮影等の動画撮影を行うことができる。動画撮影を行う場合は、Ｘ線発生装置は、動画撮影中、ほぼ一定のＸ線の強度（単位時間当たりの照射量）でＸ線を連続照射するか、あるいは、特許文献２に記載されているように、所定の周期でＸ線をパルス照射する。

【0007】

パルス照射によって動画撮影が行われる場合には、Ｘ線が断続的に照射されるため、連続照射と比較して、動画撮影中のＸ線の総照射量が減る分、Ｘ線パルスの強度を上げることも可能になるので、被写体の被曝量を抑制しつつ画質を向上させることが可能である。ただし、パルス照射で動画撮影を行う場合には、Ｘ線画像検出装置において、Ｘ線パルスの照射タイミングを検出し、検出した照射タイミングとＦＰＤの蓄積動作を同期させる同期制御が必要になる。同期制御は、Ｘ線画像検出装置において、Ｘ線発生装置からの同期信号を受信する通信方式が一般的であるが、Ｘ線発生装置が通信機能を持たない場合には、通信方式による同期制御を行うことができない。

【0008】

特許文献２に記載のＸ線画像検出装置には、Ｘ線パルスの強度変化を監視して、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出することにより、Ｘ線パルスの照射タイミングを自己検出するパルス検出手段が設けられており、Ｘ線画像検出装置は、パルス検出手段が検出した照射タイミングにＦＰＤの動作を同期させる自己検出方式の同期制御を行っている。こうした自己検出方式の同期制御機能を有するＸ線画像検出装置であれば、Ｘ線発生装置との通信ができない場合でも、パルス照射による動画撮影を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００２−３０１０５３号公報

【特許文献2】特開２００６−１２２６６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、自己検出方式の同期制御には限界があり、Ｘ線パルスの周期や、Ｘ線パルスの尾引の長さなどによっては自己検出方式の同期制御を行えない場合もある。図１２及び図１３は、パルス照射で動画撮影を行う場合における、Ｘ線の強度の経時変化を表す照射プロファイルを示す。図１２に示すように、Ｘ線発生装置は、開始指令を受けると電圧印加が開始されて、電圧印加が開始されると、Ｘ線の強度が立ち上がる。そして、Ｘ線の強度は、管電流に応じたピークまで上昇してほぼ定常な状態を保ち、停止指令を受けると電圧印加が停止されて下降する。これにより１個のＸ線パルスが生成され、これを一定間隔で繰り返すことにより、複数個のＸ線パルスが一定のパルス周期で照射される。１個のＸ線パルスの立ち上がり（照射開始）と立ち下がり（照射終了）は、Ｘ線強度を表す電圧信号と閾値電圧Ｖｔｈを比較して検出される。一般的な２極管からなるＸ線管を使用するＸ線発生装置の場合には、停止指令に対するＸ線管の応答速度が比較的遅いため、停止指令を受けてからＸ線強度が「０」になるまでの時間、すなわちＸ線パルスの波尾の長さＴｓが長くなってしまう。

【0011】

図１２に示すように、パルス周期ＰＰが比較的長い場合（ＰＰ１）は、Ｘ線パルスの波尾が長くても、先に照射されたＸ線パルスの波尾と、次に照射されたＸ線パルスの立ち上がり部分が重なることはない。そのため、連続する２個のＸ線パルスの境界が明瞭であり、２個のパルスの谷間では、Ｘ線強度は閾値電圧Ｖｔｈよりも下降するため、上述のパルス検出手段によって、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりを確実に検出することができる。

【0012】

これに対して、図１３に示すように、パルス周期ＰＰが比較的短い場合（ＰＰ２）は、Ｘ線パルスの波尾が長いと、先に照射されたＸ線パルスの波尾と、その次に照射されたＸ線パルスの立ち上がり部分とが重なってしまい、Ｘ線パルスのピークとＸ線パルス間の谷間が不明瞭になる。図１３において、ハッチングで示す部分は、２つのＸ線パルスが重なっている部分と、その重なりによって生じるＸ線強度の増加分とを示す。図１３の照射プロファイルでは、Ｘ線パルスの重なりによって、Ｘ線強度は閾値電圧Ｖｔｈを上回る状態で推移するので、実質的にＸ線が連続照射されている状態に近くなる。このような場合には、上述したパルス検出手段によっては、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出することができないため、自己検出方式による同期制御を行うことができない。

【0013】

こうした問題の解決策としては、例えば３極管やテトロード管等、Ｘ線パルスの波尾を直ちに減衰させる機能を備えた応答速度が速いＸ線管を備えたＸ線発生装置を用いることで、連続する複数個のＸ線パルスの重なりを無くす方法が考えられる。重なりが無くなれば、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出できるため、自己検出方式による同期制御が可能となる。

【0014】

しかし、応答速度が速いＸ線管を備えるＸ線発生装置は、非常に高価であり、Ｘ線発生装置の交換コストが嵩むという問題がある。しかも、応答速度が速いＸ線管を備えるＸ線発生装置に交換したとしても、動画撮影時のフレームレートが極端に短いと自己検出ができない場合があるなど、すべてのケースにおいて自己検出方式の同期制御が可能になるわけでもない。

【0015】

もう１つの対策としては、順次発生する２つのＸ線パルスの重なり状態をオペレータが計算で求めて、自己検出方式の同期制御が可能かどうかを判断する方法がある。Ｘ線パルスの波尾の長さは、Ｘ線管を抵抗として見たときの容量と、撮影毎に設定される管電流及び管電圧によって変化する。したがって、Ｘ線管の種類と、撮影毎に設定される管電流及び管電圧が分かれば計算によって求めることができる。算出したＸ線パルスの波尾の長さと、動画撮影のフレームレートに応じて設定されるパルス周期が分かれば、順次発生する２つのＸ線パルスの重なり状態を計算で求めることができる。

【0016】

しかし、Ｘ線パルスの重なり状態をオペレータが計算で求める方法は、同じＸ線管を使用する場合でも、撮影毎に変化する管電流及び管電圧に応じて計算を行わなければならないため、オペレータの作業が非常に煩雑となり、現実的ではない。

【0017】

しかも、応答速度が速いＸ線管を使用する方法でも、Ｘ線パルスの重なり状態をオペレータが計算で求める方法でも、自己検出方式の同期制御が不可能な場合には何らかの対処を施す必要がある。

【0018】

こうした問題及びその解決策について、特許文献１及び２のいずれにも明示も示唆もされていない。

【0019】

本発明は、通信ができない放射線発生装置との組み合わせで動画撮影を行う場合であっても、コスト増加及び作業の煩雑化を抑制しつつ、放射線発生装置の照射プロファイルに応じた適切な動作制御が可能な放射線撮影装置及びその制御方法、並びに放射線画像検出装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記目的を達成するために、本発明の放射線撮影装置は、動画撮影を行うためにパルス状の放射線を順次発生して放射線のパルス照射を行う放射線発生装置と組み合わせて使用される放射線撮影装置において、画像検出部、放射線検出部、制御部、及び判定部を備えている。画像検出部は、放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体の放射線画像を検出する。放射線検出部は、放射線を検出して、放射線の照射量に応じた検出信号を出力する。制御部は、放射線検出部が出力する検出信号に基づいて放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して、立ち上がりを検出したタイミングに基づいて前記信号電荷を蓄積する蓄積動作の開始タイミングを決定し、立ち下がりを検出したタイミングに基づいて前記信号電荷の読み出し動作の開始タイミングを決定するパルス照射対応モードと、前記放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出することなく、所定の時間間隔で蓄積動作と読み出し動作とを交互に繰り返す連続照射対応モードのいずれかの動作モードで画像検出部を動作させる。判定部は、放射線発生装置に関する情報及び撮影条件を含む外部情報を取得して、取得した外部情報に基づいて、画像検出部の動作モードをパルス照射対応モードに設定可能か否かを判定する判定部であり、パルス照射対応モードに設定可能である場合には、画像検出部の動作モードをパルス照射対応モードに設定し、パルス照射対応モードに設定できない場合には、画像検出部の動作モードを連続照射対応モードに設定する。

【0021】

外部情報は、パルス照射が行われる場合において、順次発生する２つの放射線パルスの立ち上がり部と立ち下がり部の重なり状態を決定する情報であることが好ましい。

【0022】

外部情報のうち、放射線発生装置に関する情報は、放射線発生装置を構成する放射線管の種類であり、
撮影条件は、動画撮影時のフレームレート、及び放射線管に与えられる管電流または管電圧の少なくとも一方であることが好ましい。

【0023】

判定部が外部情報と照合して、パルス照射対応モードの設定可否を判定するための判定テーブルを備えていることが好ましい。

【0024】

判定テーブルには、放射線管の種類、管電流または管電圧の少なくとも一方、及びフレームレートの少なくとも３種類の情報の組み合わせ毎に、パルス照射対応モードの設定可否の情報が記録されていることが好ましい。

【0025】

判定部は、外部情報に基づいて重なり状態を計算により求めて、パルス照射対応モードの設定可否を判定することが好ましい。

【0026】

判定部は、パルス照射対応モードの設定可否の判定に必要な外部情報を取得できない場合には、画像検出部の動作モードを連続照射対応モードに設定することが好ましい。

【0027】

画像検出部、制御部及びこれらを収容する筐体を有する放射線画像検出装置を備えていることが好ましい。

【0028】

放射線画像検出装置は、さらに、判定部を備えていることが好ましい。

【0029】

放射線画像検出装置は、さらに、判定テーブルを有していることが好ましい。

【0030】

放射線画像検出装置は、さらに、放射線検出部を有していることが好ましい。

【0031】

放射線画像検出装置とは別体とされた周辺装置を備えており、判定部は、周辺装置に設けられていることが好ましい。

【0032】

制御部は、パルス照射対応モードにおいて、放射線パルスの立ち上がりを検出したタイミングで、蓄積動作を開始させることが好ましい。

【0033】

制御部は、パルス照射対応モードにおいて、放射線パルスの立ち下がりを検出たタイミングで、蓄積動作を終了して、読み出し動作を開始することが好ましい。

【0034】

動画撮影に加えて、静止画撮影も可能であることが好ましい。

【0035】

制御部は、静止画撮影において、パルス照射対応モードと同様に、放射線検出部の検出信号に基づいて、放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して、検出したタイミングに信号電荷を蓄積する蓄積動作と信号電荷の読み出し動作のタイミングを同期させることが好ましい。

【0036】

撮像領域は、上述した画素の他に、画素から信号電荷を読み出すための信号線を常時短絡させた少なくとも１つの短絡画素を含み、この短絡画素は、放射線検出部として放射線の照射量に応じた信号電荷を信号線に常時出力することが好ましい。

【0037】

本発明の放射線画像検出装置は、動画撮影を行うためにパルス状の放射線を順次発生して放射線のパルス照射を行う放射線発生装置と組み合わせて使用される放射線画像検出装置であり、画像検出部、放射線検出部、制御部、判定部、及びモード設定部を備えている。画像検出部は、放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体の放射線画像を検出する。放射線検出部は、放射線を検出して、放射線の照射量に応じた検出信号を出力する。制御部は、放射線検出部が出力する検出信号に基づいて放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して、立ち上がりを検出したタイミングに基づいて前記信号電荷を蓄積する蓄積動作の開始タイミングを決定し、立ち下がりを検出したタイミングに基づいて前記信号電荷の読み出し動作の開始タイミングを決定するパルス照射対応モードと、前記放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出することなく、所定の時間間隔で蓄積動作と読み出し動作とを交互に繰り返す連続照射対応モードのいずれかの動作モードで画像検出部を動作させる。判定部は、放射線発生装置に関する情報及び撮影条件を含む外部情報を取得して、取得した外部情報に基づいて、画像検出部の動作モードをパルス照射対応モードに設定可能か否かを判定する。モード設定部は、パルス照射対応モードに設定可能である場合には、画像検出部の動作モードをパルス照射対応モードに設定し、パルス照射対応モードに設定できない場合には、画像検出部の動作モードを連続照射対応モードに設定する。

【0038】

本発明の放射線撮影装置の制御方法は、動画撮影を行うためにパルス状の放射線を順次発生して放射線のパルス照射を行う放射線発生装置と組み合わせて使用される放射線撮影装置であり、放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列され、被写体の放射線画像を検出する画像検出部と、放射線を検出して放射線の照射量に応じた検出信号を出力する放射線検出部とを有する放射線撮影装置の制御方法である。本発明の放射線撮影装置の制御方法は、外部情報取得ステップと、設定可否判定ステップと、モード設定ステップと、及び制御ステップとを含んでいる。外部情報取得ステップは、放射線発生装置に関する情報及び撮影条件を含む外部情報を取得する。設定可否判定ステップは、外部情報に基づいて、画像検出部の動作モードを、放射線検出部が出力する検出信号に基づいて放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して、立ち上がりを検出したタイミングに基づいて前記信号電荷を蓄積する蓄積動作の開始タイミングを決定し、立ち下がりを検出したタイミングに基づいて前記信号電荷の読み出し動作の開始タイミングを決定するパルス照射対応モードに設定可能か否かを判定する。モード設定ステップは、パルス照射対応モードに設定可能である場合には、画像検出部の勤作モードをパルス照射対応モードに設定し、パルス照射対応モードに設定できない場合には、画像検出部の動作モードを、放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出することなく、所定の時間間隔で蓄積動作と読み出し動作とを交互に繰り返す連続照射対応モードに設定する。制御ステップは、設定した動作モードで画像検出部を制御する。

【発明の効果】

【0039】

本発明によれば、通信ができない放射線発生装置との組み合わせで動画撮影を行う場合であっても、コスト増加及び作業の煩雑化を抑制しつつ、放射線発生装置の照射プロファイルに応じた適切な動作制御が可能な放射線撮影装置及びその制御方法と、放射線画像検出装置とを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】Ｘ線撮影システムの概略的構成を示す説明図である。

【図2】Ｘ線画像検出装置の構成を示す外観斜視図である。

【図3】ＦＰＤの構成を示す説明図である。

【図4】判定テーブルの一例を示す説明図である。

【図5】判定テーブルの別の例を示す説明図である。

【図6】モード設定手順を示すフローチャートである。

【図7】ＦＰＤのパルス照射対応モードにおける制御手順を示すフローチャートである。

【図8】Ｘ線パルスに重なりが無い場合の照射プロファイルとＦＰＤの動作内容との説明図である。

【図9】静止画撮影の照射プロファイルとＦＰＤの動作内容との説明図である。

【図10】ＦＰＤの連続照射対応モードにおける制御手順を示すフローチャートである。

【図11】Ｘ線パルスに重なりがある場合の照射プロファイルとＦＰＤの動作内容との説明図である。

【図12】Ｘ線パルスに重なりが無い場合の照射プロファイルの説明図である。

【図13】Ｘ線パルスに重なりがある場合の照射プロファイルの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１において、Ｘ線撮影システム１０は、Ｘ線発生装置１１と、Ｘ線撮影装置１２とを備えている。Ｘ線発生装置１１は、例えば、フイルム用カセッテやＩＰ用カセッテで使用される既存のＸ線発生装置であり、Ｘ線撮影装置１２との通信機能を持たないものである。Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１３と、Ｘ線源１３を制御する線源制御装置１４と、照射スイッチ１５とで構成される。Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射するＸ線管１３ａと、Ｘ線管１３ａ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）１３ｂとを有する。

【0042】

Ｘ線管１３ａは、熱電子を放出するフィラメントからなる陰極と、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１３ｂは、例えば、Ｘ線を遮蔽する４枚の鉛板を有しており、４枚の鉛板によってＸ線を透過させる矩形状の照射開口を形成したものであり、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。４枚の鉛板は２枚１組にされて各組の鉛板はそれぞれ対向配置される。各組を直交する２方向にそれぞれ配置することで、矩形状の照射開口が形成される。

【0043】

線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に対して高電圧を供給する高電圧発生器１４ａと、Ｘ線源１３が照射するＸ線の線質（エネルギースペクトル）を決める管電圧、単位時間当たりの線量を決める管電流、及びＸ線の照射時間を制御する線源制御部１４ｂとを備えている。高電圧発生器１４ａ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１４ｃを通じてＸ線源１３に駆動電力を供給する。管電圧、管電流、Ｘ線の照射時間及び撮影方法等の撮影条件は、線源制御装置１４の操作パネルを通じて放射線技師などのオペレータにより手動で線源制御部１４ｂに設定される。撮影条件の一つである撮影方法とは、例えば、静止画撮影及び動画撮影等の撮影の種類である。なお、撮影条件として動画撮影が設定される場合には、動画撮影のフレームレート（ｆｐｓ）も一緒に設定される。

【0044】

照射スイッチ１５は、線源制御装置１４に信号ケーブルによって接続されている。照射スイッチ１５は、放射線技師によって操作可能な二段階押しのスイッチであり、一段階押しでＸ線源１３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１３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線源制御装置１４に入力される。

【0045】

線源制御部１４ｂは、照射スイッチ１５からの制御信号に基づいて、Ｘ線源１３の動作を制御する。照射スイッチ１５の二段階押しにより発生する照射開始信号を受けると、線源制御部１４ｂは、Ｘ線源１３に対して開始指令を発して電力供給を開始する。これによりＸ線源１３は照射を開始する。線源制御部１４ｂは、静止画撮影時には、電力供給の開始とともに、タイマを作動させてＸ線の照射時間の計測を開始する。そして、撮影条件で設定された照射時間が経過すると、線源制御部１４ｂは、Ｘ線源１３に対して停止指令を発して電力供給を停止する。Ｘ線源１３は、停止指令を受けるとＸ線の照射を停止させる。

【0046】

また、線源制御部１４ｂは、動画撮影時には、例えば、照射スイッチ１５の二段階押しにより発生する照射開始信号を受けると、設定されたパルス周期で、Ｘ線源１３に対して開始指令と停止指令とを交互に発して、Ｘ線源１３に複数個のＸ線パルスを一定のパルス周期で順次照射させる。

【0047】

撮影台２２は、フイルム用カセッテやＩＰ用カセッテが着脱自在に取り付けられるスロットを有し、Ｘ線が入射する入射面がＸ線源１３と対向するように配置されている。なお、撮影台２２として、被検者Ｈを立位姿勢で撮影する立位撮影台を例示しているが、被検者Ｈを臥位姿勢で撮影する臥位撮影台でもよい。

【0048】

Ｘ線撮影装置１２は、Ｘ線画像検出装置２１、撮影制御装置２３、およびコンソール２４から構成される。Ｘ線画像検出装置２１は、ＦＰＤ３６（図３参照）と、ＦＰＤ３６を収容する可搬型の筐体とからなり、Ｘ線源１３から照射されて被検者（被写体）Ｈを透過したＸ線を受けて被検者ＨのＸ線画像を検出する、可搬型の放射線画像検出装置である。Ｘ線画像検出装置２１は、平面形状が略矩形の偏平な筐体を有し、平面サイズはフイルム用カセッテやＩＰ用カセッテと略同様の大きさであるため、撮影台２２にも取り付け可能である。

【0049】

撮影制御装置２３及びコンソール２４は、本発明の周辺装置に相当する。撮影制御装置２３は、有線方式や無線方式によりＸ線画像検出装置２１及びコンソール２４と通信を行なう通信部と、通信部を介してＸ線画像検出装置２１を制御する撮影制御部とを有している。撮影制御装置２３は、Ｘ線画像検出装置２１に撮影条件を送信して、ＦＰＤ３６の信号処理の条件を設定させる。また、撮影制御装置２３は、Ｘ線画像検出装置２１が出力する画像データを受信してコンソール２４に送信する。

【0050】

コンソール２４は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影方法といった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）といった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、放射線技師などのオペレータにより手動入力される。オペレータは、検査オーダの内容をディスプレイで確認し、その内容に応じた撮影条件をコンソール２４の操作画面を通じて入力する。

【0051】

コンソール２４は、撮影制御装置２３に対して撮影条件を送信するとともに、撮影制御装置２３から送信されるＸ線画像のデータに対して、ガンマ補正、周波数処理等の各種画像処理を施す。画像処理済みのＸ線画像はコンソール２４のディスプレイに表示される他、そのデータがコンソール２４内のハードディスクやメモリ、あるいはコンソール２４とネットワーク接続された画像蓄積サーバといったデータストレージデバイスに格納される。

【0052】

また、撮影制御装置２３には、Ｘ線画像検出装置２１と組み合わせて使用するＸ線発生装置１１に関する情報を登録できるようになっている。Ｘ線発生装置１１に関する情報は、例えば、２極管、３極管またはテトロード管などのＸ線管１３ａの種類に関する情報である。Ｘ線管１３ａの種類は、メーカー名、製品名、型番、仕様情報などによって特定される。Ｘ線管１３ａの種類は、例えば、Ｘ線撮影装置１２の設置時やメンテナンス時にサービスマンやオペレータによって登録される。

【0053】

コンソール２４は、撮影制御装置２３に登録されたＸ線管１３ａの種類を読み出して、その中から使用する１つのＸ線管１３ａの種類をオペレータに選択させる選択画面を表示する機能を備えている。オペレータは、選択画面を通じて、Ｘ線画像検出装置２１と組み合わせて使用するＸ線管１３ａの種類を指定することにより、使用するＸ線管１３ａの種類をコンソール２４に入力する。コンソール２４は、入力されたＸ線管１３ａの種類を撮影制御装置２３に送信し、撮影制御装置２１は、Ｘ線画像検出装置２１に対して、撮影条件とともに送信される。

【0054】

Ｘ線管１３ａの種類と、撮影条件に含まれる動画撮影時のフレームレート（ｆｐｓ）と、Ｘ線管１３ａに与えられる管電流や管電圧は、Ｘ線発生装置１１がパルス照射を行う場合のＸ線の照射プロファイルを決定する要因となる外部情報であり、より具体的には、パルス照射において、順次発生する２つのＸ線パルスの重なり状態を決定する外部情報である。これらの外部情報は、後述するように、Ｘ線画像検出装置２１において、動画撮影時の動作モードの設定をするために使用される。

【0055】

図２に示すように、Ｘ線画像検出装置２１は、矩形状の上面が放射線の照射面とされた筐体２５を備えている。筐体２５は、照射面が設けられている天板２６と、天板２６以外を構成する筐体本体２７とからなり、例えば、天板２６はカーボン等から構成され、筐体本体２７は金属や樹脂等から構成されている。これにより、天板２６によるＸ線の吸収を抑制しつつ、筐体本体２７の強度が確保される。

【0056】

筐体２５の上面には、Ｘ線画像検出装置２１の動作状態等を報知する報知部であるインジケータ２８が設けられている。インジケータ２８は、例えば複数の発光部からなり、各発光部の発光状態の組み合わせによって、Ｘ線画像検出装置２１の動作状態やバッテリの残容量等が表示される。動作状態としては、例えば撮影待機状態を表す「レディ状態」や、撮影後の画像データを送信中であることを表す「データ送信中」等がある。インジケータ２８には、ＬＣＤ等の表示装置を用いてもよい。

【0057】

Ｘ線画像検出装置２１の筐体２５内には、照射面に対面するように、Ｘ線画像を検出する画像検出手段であるＦＰＤ３６が配置されている。ＦＰＤ３６は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ２９と、シンチレータ２９によって変換された可視光を光電変換する検出パネル３０とを備えた間接変換型であり、シンチレータ２９のＸ線照射面側に検出パネル３０を配置した「表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling)」となっている。なお、ＦＰＤ３６は、シンチレータ２９と検出パネル３０との配置を逆にした「裏面読取方式(ＰＳＳ：Penetration Side Sampling)」であってもよい。

【0058】

筐体２５の内部には、照射面の短手方向に沿った一端側に、各種電子回路３１、バッテリ３２、通信部３３が配置されている。各種電子回路３１は、ＦＰＤ３６を制御するための電子回路であり、各種電子部品がＸ線の照射によって損傷しないようにＸ線遮蔽性を有する材料によって保護されている。バッテリ３２は、充電可能かつ着脱自在なように筐体２５に組み込まれており、ＦＰＤ３６、各種電子回路３１及び通信部３３に電力を供給する。通信部３３は、有線方式または無線方式により、撮影制御装置２３と通信を行なう。

【0059】

図３において、ＦＰＤ３６は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上にＸ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素３７を配列してなる撮像領域３８を有する検出パネル３０と、画素３７を駆動して信号電荷の読み出しを制御するゲートドライバ３９と、画素３７から読み出された信号電荷をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路４０と、ゲートドライバ３９と信号処理回路４０を制御して、ＦＰＤ３６の動作を制御する制御部４１とを備えている。制御部４１には、有線方式または無線方式によって撮影制御装置２３と通信を行なう通信部３３が接続されている。通信部３３は、コンソール２４から入力されたＸ線管１３ａの種類及び撮影条件を含む外部情報を取得する。複数の画素３７は、所定のピッチで二次元にｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）のマトリクスに配列されている。

【0060】

ＦＰＤ３６は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（図示せず）を有し、シンチレータによって変換された可視光を画素３７で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、画素３７が配列された撮像領域３８の全面と対向するように配置されている。シンチレータは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（ガドリニウムオキシサルファイド）などの蛍光体からなる。なお、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。

【0061】

画素３７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４２、フォトダイオード４２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として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３を備える。

【0062】

フォトダイオード４２は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）などの半導体層（例えばＰＩＮ型）を有し、その上下に上部電極および下部電極が配されている。フォトダイオード４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極にはバイアス線（図示せず）が接続される。

【0063】

バイアス線を通じて、撮像領域３８内の全画素３７に対して、フォトダイオード４２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フォトダイオード４２の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持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。

【0064】

ＴＦＴ４３は、ゲート電極が走査線４７に、ソース電極が信号線４８に、ドレイン電極がフォトダイオード４２にそれぞれ接続される。走査線４７と信号線４８は格子状に配線されている。走査線４７は撮像領域３８内の画素３７の行数分（ｎ行分）設けられ、各走査線４７は各行の複数の画素３７に接続される共通配線である。信号線４８は画素３７の列数分（ｍ列分）設けられ、各信号線４８は各列の複数の画素３７に接続される共通配線である。各走査線４７はゲートドライバ３９に接続され、各信号線４８は信号処理回路４０に接続される。

【0065】

ゲートドライバ３９は、ＴＦＴ４３を駆動することにより、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を画素３７に蓄積する蓄積動作と、画素３７から信号電荷を読み出す読み出し動作と、画素３７に蓄積される電荷をリセットするリセット動作とを行わせる。制御部４１は、ゲートドライバ３９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。

【0066】

蓄積動作ではＴＦＴ４３がオフ状態にされ、その間に画素３７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３９から同じ行のＴＦＴ４３を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、走査線４７を一行ずつ順に活性化し、走査線４７に接続されたＴＦＴ４３を一行分ずつオン状態とする。

【0067】

一行分のＴＦＴ４３がオン状態になると、一行分の画素３７のそれぞれに蓄積された信号電荷が、各信号線４８を通じて信号処理回路４０に入力される。信号処理回路４０において、一行分の信号電荷は電圧に変換されて出力され、各信号電荷に応じた出力電圧が、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍとして読み出される。アナログの電圧信号Ｄ１〜Ｄｍはデジタルデータに変換されて、一行分の各画素の濃度を表すデジタルな画素値である画像データが生成される。画像データは、Ｘ線画像検出装置２１の筐体に内蔵されるメモリ５６に出力される。

【0068】

フォトダイオード４２の半導体層には、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電流が発生する。暗電流に応じた電荷である暗電荷はバイアス電圧が印加されているためにキャパシタに蓄積される。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リセット動作が行われる。リセット動作は、画素３７において発生する暗電荷を、画素３７から信号線４８を通じて掃き出す動作である。

【0069】

リセット動作は、例えば、一行ずつ画素３７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３９から走査線４７に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、画素３７のＴＦＴ４３を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ４３がオン状態になっている間、画素３７から暗電荷が信号線４８を通じて信号処理回路４０に入力される。

【0070】

リセット動作では、読み出し動作と異なり、信号処理回路４０において、暗電荷に応じた出力電圧の読み出しは行われない。リセット動作では、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御部４１から信号処理回路４０にリセットパルスＲＳＴが出力される。信号処理回路４０においてリセットパルスＲＳＴが入力されると、後述する積分アンプ４９のリセットスイッチ４９ａがオンされて、入力された暗電荷がリセットされる。

【0071】

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。

【0072】

信号処理回路４０は、積分アンプ４９、ＭＵＸ５０およびＡ／Ｄ変換器５１等からなる。積分アンプ４９は、各信号線４８に対して個別に接続される。積分アンプ４９は、オペアンプとオペアンプの入出力端子間に接続されたキャパシタとからなり、信号線４８はオペアンプの一方の入力端子に接続される。積分アンプ４９のもう一方の入力端子（図示せず）はグランド（ＧＮＤ）に接続される。積分アンプ４９は、信号線４８から入力される信号電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。

【0073】

各列の積分アンプ４９の出力端子は、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを増幅する増幅器（図示せず）や、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを保持するサンプルホールド部（図示せず）を介して、ＭＵＸ５０に接続されている。ＭＵＸ５０は、パラレルに接続される複数の積分アンプ４９から１つを選択し、選択した積分アンプ４９から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器５１に入力する。Ａ／Ｄ変換器５１は、アナログの電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをそれぞれの信号レベルに応じたデジタルな画素値に変換する。

【0074】

蓄積動作後、信号電荷を読み出す読み出し動作においては、ゲートパルスによってＴＦＴ４３が一行ずつオン状態にされ、一行内の各列の画素３７のキャパシタに蓄積された信号電荷が信号線４８を介して積分アンプ４９に入力される。

【0075】

積分アンプ４９から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが出力されると、制御部４１は、積分アンプ４９に対してリセットパルス（リセット信号）ＲＳＴを出力し、積分アンプ４９のリセットスイッチ４９ａをオンする。これにより、積分アンプ４９に蓄積された一行分の信号電荷がリセットされる。積分アンプ４９がリセットされると、ゲートドライバ３９から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素３７の信号電荷の読み出しを開始させる。これらの動作を順次繰り返して全行の画素３７の信号電荷を読み出す。

【0076】

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５６に記録される。メモリ５６に記録された画像データに対しては、ＦＰＤ３６の個体差や環境に起因して生じる固定パターンノイズであるオフセット成分を除去するオフセット補正や、各画素３７のフォトダイオード４２の感度のばらつきや信号処理回路４０の出力特性のばらつきなどを補正するための感度補正といった画像補正処理が施される。画像データは、メモリ５６から読み出されて撮影制御装置２３に出力され、コンソール２４に送信される。こうして被検者ＨのＸ線画像が検出される。

【0077】

また、ＦＰＤ３６は、Ｘ線発生装置１１との間で同期信号の遣り取りをすることなく、Ｘ線源１３の照射タイミングを自己検出して、検出した照射タイミングにＦＰＤ３６の動作を同期させる自己検出方式の同期制御機能を有している。図３においてハッチングで示すように、ＦＰＤ３６の撮像領域３８内には、Ｘ線の照射開始及び照射終了の各タイミングを検出するための検出素子として短絡画素６２が設けられている。画素３７は、ＴＦＴ４３のオンオフによって信号線４８との電気的な接続のオンオフが切り替えられるのに対して、短絡画素６２は、信号線４８と常時短絡している。

【0078】

短絡画素６２は、構造は画素３７とほぼ同様であり、フォトダイオード４２とＴＦＴ４３とを有しており、フォトダイオード４２はＸ線の照射量に応じた信号電荷を発生する。短絡画素６２において、画素３７との構造上の相違点は、ＴＦＴ４３のソースとドレインが結線により短絡している点であり、短絡画素６２のＴＦＴ４３のスイッチング機能は失われている。これにより、短絡画素６２のフォトダイオード４２が発生する信号電荷が常時信号線４８に流出し、積分アンプ４９に入力される。なお、短絡画素６２のＴＦＴ４３のソースとドレインを結線する代わりに、短絡画素６２についてはＴＦＴ４３そのものを設けずに、フォトダイオード４２と信号線４８を直接接続してもよい。

【0079】

制御部４１は、短絡画素６２の出力に基づいて、Ｘ線源１３からＦＰＤ３６に照射されるＸ線の強度（単位時間当たりの照射量）を測定して、Ｘ線の強度変化を監視する。制御部４１は、ＭＵＸ５０によって、短絡画素６２からの信号電荷が入力される積分アンプ４９を選択して、積分アンプ４９の電圧信号を、短絡画素６２の出力電圧Ｖｏｕｔとして読み出す。制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔを１回読み出すと、積分アンプ４９をリセットする。制御部４１は、照射中のＸ線の強度変化を監視できるように、蓄積動作中において、出力電圧Ｖｏｕｔを読み出す動作をＸ線の照射時間に対して非常に短い間隔で繰り返す。

【0080】

制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔの値をデジタルデータに変換してメモリ５６に記録する。制御部４１は、メモリ５６に記録された出力電圧Ｖｏｕｔの経時変化に基づいて、Ｘ線源１３から照射されるＸ線の強度変化を監視する。制御部４１は、自己検出方式による同期制御を行う場合には、出力電圧Ｖｏｕｔの経時変化に基づいて、Ｘ線の立ち上がりと立ち下がりをそれぞれ検出することにより、Ｘ線の照射開始及び照射終了のタイミングを検出する。静止画撮影の場合には、ＦＰＤ３６は、自己検出方式による同期制御を実行して、照射開始のタイミングに合わせて蓄積動作を開始し、照射終了のタイミングに合わせて蓄積動作を終了して読み出し動作に移行する。

【0081】

ＦＰＤ３６は、動画撮影を行う場合のモードとして、Ｘ線源１３がＸ線をパルス照射する場合に対応したパルス照射対応モードと、Ｘ線源１３がＸ線をほぼ一定の強度で連続照射する場合に対応した連続照射対応モードの２つの動作モードを有している。ＦＰＤ３６は、パルス照射対応モードでは、静止画撮影の場合と同様に、連続的に発生するＸ線パルスの立ち上がりと立ち下がりを自己検出してＸ線の照射開始及び照射終了のタイミングを検出する自己検出方式による同期制御を実行する。Ｘ線源１３によるパルス照射は、一定のパルス周期で行われるが、順次発生するＸ線パルスの立ち上がりや立ち下がりのタイミングに微少なズレが生じてパルス周期に変動が生じる場合もある。自己検出方式による同期制御を行うことで、パルス周期に変動が生じた場合でも、ＦＰＤ３６の動作をＸ線のパルス照射に正確に対応させることができる。

【0082】

連続照射対応モードは、連続的なＸ線照射中において、所定の時間間隔で蓄積動作と読み出し動作とを交互に繰り返すモードである。連続照射の場合には、Ｘ線の強度はほぼ一定であるので、ＦＰＤ３６は、同期を考慮せずに、所定の時間間隔で蓄積動作と読み出し動作とを交互に繰り返せばよい。

【0083】

パルス照射対応モードと連続照射対応モードは、基本的には、Ｘ線源１３がパルス照射をするか連続照射をするかに応じて設定されるが、上述したように、図１２及び図１３に示したようなパルス照射の場合には、Ｘ線の照射プロファイルによって、自己検出方式による同期制御が可能な場合と不可能な場合がある。図１２及び図１３に示す照射プロファイルは、Ｘ線パルスの幅及びＸ線パルスの波尾の長さＴｓが同じで、パルス周期のみが異なっている。図１２に示す照射プロファイルのように、Ｘ線パルスのパルス周期ＰＰが長い場合（ＰＰ１）には、順次発生する２つのＸ線パルスの重なりが無く、２つのＸ線パルスの谷間が明瞭であるため、自己検出方式による同期制御が可能である。

【0084】

一方、図１３に示す照射プロファイルのように、Ｘ線パルスのパルス周期ＰＰが短い場合（ＰＰ２）には、順次発生する２つのＸ線パルスの重なりが生じ、２つのＸ線パルスの谷間が不明瞭な場合には、自己検出方式による同期制御が不可能である。具体的には、照射プロファイルにおいて、２つのＸ線パルスの谷間が、Ｘ線の強度が閾値電圧Ｖｔｈ以下にならない場合には、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出できないため、自己検出方式による同期制御は不可能である。

【0085】

ＦＰＤ３６は、Ｘ線源１３がパルス照射を行う場合において、上述した外部情報に基づいて自己検出方式による同期制御が可能か否かを自動判定して、判定結果に応じてモード設定を行うモード設定機能を有している。ＦＰＤ３６は、自己検出方式による同期制御が可能な場合には、パルス照射対応モードに設定し、自己検出方式による同期制御が不可能な場合には、連続照射対応モードに設定する。図１３に示すような照射プロファイルの場合には、順次発生する２つのＸ線パルスの重なりにより、Ｘ線強度がほぼ一定の状態で照射される連続照射の照射プロファイルに近くなるため、Ｘ線源１３がパルス照射を行う場合であっても、連続照射対応モードで動作させることができる。

【0086】

ＦＰＤ３６において、制御部４１に接続された判定部６４は、撮影制御装置２３から送信された外部情報に基づいて、判定テーブル６５を参照し、パルス照射対応モードが設定可能か否かを判定する。判定部６４は、判定処理の判定結果に基づいて、モード設定を行うモード設定部としても機能する。判定部６４は、パルス照射対応モードが設定可能である場合には、ＦＰＤ３６をパルス照射対応モードに設定し、パルス照射対応モードに設定できない場合には、ＦＰＤ３６を連続照射対応モードに設定する。

【0087】

判定テーブル６５には、例えば、管電流とフレームレートとの組み合わせごとにパルス照射対応モードの設定可否の情報が記録されている。判定テーブル６５は、Ｘ線管１３ａの種類ごとに複数設けられており、外部情報のうちＸ線管１３ａの種類に基づいて、判定部６４により、対応する判定テーブルが選択される。図４は、例えばＸ線管αという２極管の判定テーブル６５の内容を示している。この判定テーブル６５では、管電流はＩ₁からＩ_nに向かって順に高くなり、フレームレートもＦ₁〜Ｆ_nに向かって順に高くなる。また、「Ａ」、「Ｂ」は、パルス照射対応モードの設定可否に関する評価であり、評価「Ａ」は、パルス照射対応モードに設定可能であることを表し、「Ｂ」はパルス照射対応モードに設定できないことを表している。

【0088】

判定テーブル６５の評価「Ａ」、「Ｂ」は、照射終了後のＸ線の照射量が「０」になるまでにかかる時間、すなわちＸ線パルスの波尾の長さと、フレームレート（Ｘ線パルスのパルス周期）とに基づいて評価されている。波尾の長さは、照射終了後のＸ線の照射量の下降状態を表す時定数τから求めることができる。照射終了後のＸ線の照射量は、管電流及び管電圧に応じて求められる時定数τで指数関数的に下降し、照射量が「０」になるには、時定数τの３〜５倍の時間がかかることが知られている。例えば、Ｘ線管１３ａを抵抗Ｒとして見たとき、管電流Ｉと管電圧Ｖとの間で、Ｒ＝Ｖ／Ｉの関係が成り立つ。また、Ｘ線管１３ａの容量をＣ_Tube［ｐＦ］、Ｘ線管１３ａと高電圧発生器１４ａとを接続する高電圧ケーブル１４ｃの容量をＣ_Line［ｐＦ／ｍ］、高電圧ケーブル１４ｃのケーブル長をＬとしたとき、Ｘ線管１３ａと高電圧ケーブル１４ｃとを合わせた容量Ｃは、Ｃ＝Ｃ_Tube＋Ｃ_Line×Ｌにより求められる。よって、時定数τは、τ＝ＲＣ＝Ｖ／Ｉ（Ｃ_Tube＋Ｃ_Line×Ｌ）により求めることができる。

【0089】

時定数τを求めるためのパラメータの具体的な値は、１例として、Ｘ線管１３ａの容量Ｃ_Tubeは５００〜１０００［ｐＦ］であり、高電圧ケーブル１４ｃの容量Ｃ_Lineは１００〜２００［ｐＦ／ｍ］であり、高電圧ケーブル１４ｃのケーブル長Ｌは１０〜２０［ｍ］であり、管電圧Ｖは５０〜１５０［ｋＶ］であり、管電流Ｉは０．５〜２０［ｍＡ］である。こうしたパラメータの値から求められる時定数τの値は、数ｍｓ〜数十ｍｓ程度である。

【0090】

上記のように、Ｘ線の波尾は、Ｘ線管１３ａ及び高電圧ケーブル１４ｃの容量Ｃと、管電流Ｉ及び管電圧Ｖによって変化し、例えば容量Ｃが大きく、または管電流Ｉが小さく、あるいは管電圧Ｖが高くなるほど長くなる。また、Ｘ線パルスのパルス周期ＰＰは、フレームレートが高くなるほど短くなる。したがって、Ｘ線の波尾の長さ及びフレームレートから２個のＸ線パルスの重なり状態を推定することができるので、パルス照射対応モードの設定可否を判定することができる。

【0091】

例えば、図１２に示すように、フレームレートが比較的低く、パルス周期ＰＰが比較的長い場合（ＰＰ１）は、Ｘ線パルスの波尾が長くても、先に照射されたＸ線パルスの波尾と、次に照射されたＸ線パルスの立ち上がり部分が重なることはない。そのため、連続する２個のＸ線パルスの境界が明瞭であり、２個のパルスの谷間では、Ｘ線強度は閾値電圧Ｖｔｈよりも下降するため、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりを確実に検出することができる。判定テーブル６５では、図１２に示すような状態を、パルス照射対応モードに設定が可能な評価「Ａ」としている。

【0092】

上記とは逆に、図１３に示すように、フレームレートが比較的高く、パルス周期ＰＰが比較的短い場合（ＰＰ２）は、Ｘ線パルスの波尾が長いと、先に照射されたＸ線パルスの波尾と、その次に照射されたＸ線パルスの立ち上がり部分とが重なってしまい、Ｘ線パルスのピークとＸ線パルス間の谷間が不明瞭になり、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりを検出することができない。判定テーブル６５では、図１３に示すような状態を、パルス照射対応モードに設定できない評価「Ｂ」としている。

【0093】

図４に示す２極管の判定テーブル６５では、管電流が低いＩ₁のときにＸ線パルスの波尾が比較的長くなるため、フレームレートに関わらず評価は「Ｂ」となる。したがって、判定部６４は、管電流Ｉ₁のときには、ＦＰＤ３６を連続照射対応モードに設定する。また、管電流がＩ₂でフレームレートがＦ₁のときには、評価が「Ａ」であるため、パルス照射対応モードに設定可能であるが、フレームレートがＦ₂以上になると、Ｘ線パルス周期ＰＰが比較的短くなるため、評価は「Ｂ」となる。したがって、判定部６４は、管電流Ｉ₂及びフレームレートＦ₁のときには、ＦＰＤ３６をパルス照射対応モードに設定し、管電流Ｉ₂でフレームレートがＦ₂以上のときには、ＦＰＤ３６を連続照射対応モードに設定する。なお、管電流Ｉ₃〜Ｉ_nについても、管電流Ｉ₁、Ｉ₂と同様に、フレームレートとの関係に基づいてパルス照射対応モードの設定可否が評価されている。

【0094】

また、図５は、例えば３極管のＸ線管βの判定テーブル６８である。３極管のＸ線管βは、２極管のＸ線管αよりも応答速度が速いので、Ｘ線管αよりもパルス照射対応モードに設定可能な範囲が広くなる。そのため、このＸ線管βでは、管電流が低いＩ₁のときでも、フレームレートがＦ₁のときには評価が「Ａ」となり、パルス照射対応モードに設定可能となる。また、管電流がＩ₂のときにも、フレームレートＦ₂まではパルス照射対応モードに設定が可能となる。以下同様に、管電流Ｉ₃〜Ｉ_nについても、管電流Ｉ₁、Ｉ₂と同様に、Ｘ線管αよりもパルス照射対応モードに設定可能な範囲が広くなっている。

【0095】

以上で説明したように、同じＸ線管で、同じパルス周期でパルス照射を行った場合でも、撮影毎に設定される管電流及び管電圧に応じてＸ線パルスの波尾Ｔｓの長さが変化するため、波尾Ｔｓの長さによってＸ線パルスの重なりが有る場合と無い場合が生じる。また、同じパルス周期、管電流及び管電圧でパルス照射を行った場合でも、Ｘ線管の種類によって応答速度が異なるため、Ｘ線パルスの重なりが有る場合と無い場合が生じる。ただし、Ｘ線管の種類と、管電流及びフレームレートの組み合わせによって、Ｘ線パルスの重なり状態には、概ね次のような傾向が生じる。

【0096】

例えば、Ｘ線パルスの波尾が比較的短い高管電流で、かつＸ線パルスのパルス周期が比較的長い低フレームレートのときには、パルス照射対応モードに設定可能となる場合が多くなる。また、Ｘ線パルスの波尾が比較的長い低管電流で、かつＸ線パルスのパルス周期が比較的長い低フレームレートのときには、Ｘ線管１３ａの種類によって判定結果が変化する。すなわち、Ｘ線管１３ａが応答の遅い２極管のときには、パルス照射対応モードに設定できない場合が多くなるが、Ｘ線管１３ａが応答の速い３極管やテトロード管のときには、パルス照射対応モードに設定可能な範囲が２極管よりも広くなる。更に、Ｘ線パルスのパルス周期が比較的短くなる高フレームレートのときには、管電流に関わらずパルス照射対応モードに設定できない場合が多くなる。それは、波尾が比較的長くなる低管電流のときには、図１３に示すように２個のＸ線パルスが重なり合って自己検出ができなくなるからである。また、波尾が比較的短くなる高管電流のときでも、フレームレートが極端に短い場合には自己検出ができない場合がある。

【0097】

なお、外部情報にＸ線管１３ａの種類の情報がない場合には、判定部６４は、パルス照射対応モードの設定可否を判定せずに、ＦＰＤ３６の動作モードを連続照射対応モードに設定する。

【0098】

制御部４１は、ＦＰＤ３６を連続照射対応モードに設定する際に、蓄積動作の時間も一緒に設定する。制御部４１は、フレームレートからパルス周期ＰＰを算出し、このパルス周期ＰＰに基づいて蓄積動作の時間を設定する。パルス周期ＰＰの間に、蓄積動作、読み出し動作、リセット動作の一連の動作が行われることが好ましいので、ＦＰＤ３６は、蓄積動作の時間は、例えば、パルス周期ＰＰから、リセット動作及び読み出し動作に必要な時間を控除した残りの時間を蓄積動作の時間として算出する。

【0099】

以下、上記構成による作用について、図６、図７、図１０のフローチャート、及び図８、図９、図１１のタイミングチャートを参照しながら説明する。Ｘ線撮影システム１０で撮影を行う場合には、まず、Ｘ線画像検出装置２１がセットされた撮影台２２に対して、被検者Ｈの撮影部位とＸ線源１３の照射位置の位置合せが行われる。コンソール２４には、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影方法等の検査オーダと、これに基づいて、管電流や管電圧等の撮影条件が入力される。撮影方法が動画撮影の場合には、フレームレートも一緒に入力される。さらに、コンソール２４には、オペレータによって使用するＸ線管１３ａの種類の情報が入力される。

【0100】

コンソール２４から入力された撮影条件及びＸ線管１３ａの種類に関する情報は、撮影制御装置２３に送信される。撮影制御装置２３は、Ｘ線画像検出装置２１に撮影条件を送信して、ＦＰＤ３６の信号処理の条件を設定させる。また、撮影制御装置２３は、入力されたＸ線管１３ａの種類を送信する。また、コンソール２４に入力された撮影条件に基づいて、オペレータによって、Ｘ線源１３に対しても撮影条件が設定される。

【0101】

Ｘ線画像検出装置２１の判定部６４は、撮影条件に含まれる撮影方法が動画撮影か否かを確認する（Ｓ００１）。判定部６４は、撮影方法が静止画撮影であるときには、ＦＰＤ３６をパルス照射対応モードに設定する（Ｓ００１でＮの場合）。また、判定部６４は、撮影方法が動画撮影であるときには（Ｓ００１でＹの場合）、外部情報のうちＸ線管１３ａの種類を確認する（Ｓ００２）。判定部６４は、Ｘ線管１３ａの種類の情報がない場合には（Ｓ００２でＮの場合）、ＦＰＤ３６を連続照射対応モードに設定する（Ｓ００３）。制御部４１は、ＦＰＤ３６が連続照射対応モードに設定された場合には、フレームレートに基づいてＦＰＤ３６の蓄積時間を設定する（Ｓ００４）。

【0102】

また、判定部６４は、外部情報にＸ線管１３ａの種類の情報がある場合には（Ｓ００２でＹの場合）、Ｘ線管１３ａの種類に応じて対応する判定テーブル６５や６８等を選択し、選択した判定テーブルを参照して、パルス照射対応モードの適否を判定する（Ｓ００５）。判定部６４は、Ｘ線管１３ａの種類と、撮影条件から読み出したフレームレート及び管電流との組み合わせから、設定可否に関する評価情報を読み取り、パルス照射対応モードに設定可能であるときには（Ｓ００６でＹ）、ＦＰＤ３６をパルス照射対応モードに設定する（Ｓ００７）。また、判定部６４は、Ｘ線管１３ａの種類と、フレームレート及び管電流との組み合わせから、パルス照射対応モードに設定できないときには（Ｓ００６でＮ）、ＦＰＤ３６を連続照射対応モードに設定する（Ｓ００３）。この場合、制御部４１は、フレームレートに基づいてＦＰＤ３６の蓄積時間を設定する（Ｓ００４）。

【0103】

パルス照射対応モードでは、ＦＰＤ３６は、図７のフローチャート及び図８のタイミングチャートに示す手順で動画撮影を実行する。ＦＰＤ３６は、撮影準備指示が入力されることにより、停止状態から待機状態に移行してリセット動作が開始される（Ｓ１０１）。リセット動作とともに、短絡画素６２の出力電圧Ｖｏｕｔの監視による、Ｘ線強度の測定を開始する（Ｓ１０２）。

【0104】

照射スイッチ１５の押下によってＸ線源１３に対して照射開始信号が入力されると、図８に示すように、Ｘ線源１３は、開始指令と停止指令の入力に応じてＸ線パルスを発生し、被検者Ｈに向けて複数のＸ線パルスを一定間隔で照射するパルス照射を開始する。制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔと閾値電圧Ｖｔｈを比較して、Ｘ線強度の変化を監視する（Ｓ１０３）。図８に示すように、Ｘ線強度が上昇して、出力電圧Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｖｔｈを超えたときにＸ線の照射が開始されたことを検出する（Ｓ１０４）。制御部４１は、照射開始を検出すると、蓄積動作を開始する（Ｓ１０５）。

【0105】

ＦＰＤ３６は、蓄積動作中も出力電圧Ｖｏｕｔと閾値電圧Ｖｔｈを比較して、Ｘ線の強度変化を監視する（Ｓ１０６）。図８に示すように、Ｘ線パルスのＸ線強度が下降を開始して、ＦＰＤ３６は、出力電圧Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｖｔｈ以下になったときに、照射終了を検出する（Ｓ１０７）。ＦＰＤ３６は、照射終了の検出に同期して蓄積動作を終了させる（Ｓ１０８）。ＦＰＤ３６は、蓄積動作を終了すると読み出し動作を実行する。そして、読み出し動作が終了すると、次の照射開始が検出されるまでの間、リセット動作を実行する（Ｓ１０９）。読み出されたＸ線画像は、メモリ５６に記録される。ＦＰＤ３６は、Ｘ線源１３からのパルス照射が継続している間、上記Ｓ１０３〜Ｓ１０９のステップを繰り返し（Ｓ１１０）、被写体の動画撮影を実行する。１個のＸ線パルス毎に撮影された複数枚の画像は、メモリ５６からコンソール２４に順次送信されて、コンソール２４に表示される。

【0106】

ＦＰＤ３６は、撮影方法が静止画撮影である場合でも、パルス照射対応モードに設定される。しかし、図９に示すように、静止画撮影時にはＸ線は１回しか照射されないので（Ｓ１１０でＮの場合）、撮影動作が繰り返されることなく終了する。

【0107】

一方、連続照射対応モードでは、ＦＰＤ３６は、図１０のフローチャート及び図１１のタイミングチャートに示す手順で動画撮影を実行する。ＦＰＤ３６は、撮影準備指示が入力されることにより、停止状態から待機状態に移行してリセット動作が開始される（Ｓ２０１）。リセット動作とともに、短絡画素６２の出力電圧Ｖｏｕｔの監視による、Ｘ線強度の測定を開始する（Ｓ２０２）。

【0108】

照射スイッチ１５の押下によってＸ線源１３に対して照射開始信号が入力されると、図１１に示すように、Ｘ線源１３は、開始指令と停止指令の入力に応じてＸ線パルスを発生し、被検者Ｈに向けて複数のＸ線パルスを一定間隔で照射するパルス照射を開始する。制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔと閾値電圧Ｖｔｈを比較して、Ｘ線強度の変化を監視する（Ｓ２０３）。図１１に示すように、Ｘ線強度が上昇して、出力電圧Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｖｔｈを超えたときにＸ線の照射が開始されたことを検出する（Ｓ２０３でＹ）。ここまでの動作は、パルス照射対応モードと同様である。

【0109】

連続照射対応モードでは、ＦＰＤ３６は、照射開始を検出すると、図６で説明したモード設定処理において設定された所定時間の蓄積動作を開始する（Ｓ２０４）。ＦＰＤ３６は所定時間が経過後、蓄積動作を終了して、読み出し動作及びリセット動作を実行する（Ｓ２０５）。リセット動作が終了すると、ＦＰＤ３６は、所定時間間隔で、蓄積動作、読み出し動作、リセット動作を繰り返す。ＦＰＤ３６は、Ｘ線源１３からのＸ線のパルス照射が継続している間、上記Ｓ２０４及びＳ２０５のステップを繰り返す（Ｓ２０６）。

【0110】

連続照射対応モードにおいて、蓄積動作の時間は、モード設定処理（図６参照）においてフレームレートから求めたパルス周期ＰＰに基づいて算出された時間であるので、自己検出方式の同期制御が不可能な場合でも、パルス周期ＰＰに同期させたフレームレートで動画撮影を行うことができる。

【0111】

また、本例では、１個目のＸ線パルスの照射開始の検出タイミングに合わせて蓄積動作を開始させ、それ以後、パルス周期ＰＰに合わせて蓄積動作を繰り返しているので、蓄積動作後の読み出し動作やリセット動作のタイミングを、Ｘ線強度が低下する、２つのＸ線パルスの谷間に合わせることができる。

【0112】

以上説明したように、本発明のＸ線画像検出装置２１によれば、パルス照射による動画撮影を行う場合において、外部情報に基づいて適切な動作モードを判定して、自己検出方式の同期制御が可能である場合には、パルス照射対応モードで動作し、自己検出方式の同期制御が不可能である場合には、連続照射対応モードで動作するので、Ｘ線の照射プロファイルに応じた適切な動作制御を行うことができる。

【0113】

従来の特許文献２に記載の装置のように、自己検出方式の同期制御しか行えないＸ線画像検出装置の場合には、Ｘ線源１３の照射プロファイルによっては動画撮影ができない場合がある。そのため、特許文献２に記載のＸ線画像検出装置を使用するためには、Ｘ線パルスの立ち下がりの応答速度が早い高価なＸ線管を使用する必要がある。これに対して、本発明のＸ線画像検出装置２１によれば、外部情報に基づいて、パルス照射対応モードの設定可否の判定を行い、設定が可能な場合には、パルス照射対応モードにより自己検出方式の同期制御を行い、設定が不可能な場合（自己検出方式の同期制御が不可能な場合）には連続照射対応モードで対応するので、高価なＸ線管を使用することなく、一般的なＸ線管を使用して動画撮影を行うことができる。そのため、Ｘ線管の交換費用といったコストの増加も無い。このような柔軟な対応が可能な本発明のＸ線画像検出装置２１は、既存のＸ線発生装置と組み合わせて使用する場合に有用性が高い。

【0114】

また、パルス照射対応モードと連続照射対応モードのモード設定は、外部情報に応じて自動的に行われるため、Ｘ線画像検出装置２１を通信ができないＸ線発生装置１１と組み合わせて使用する場合でも、オペレータによる煩雑な設定作業は不要である。

【0115】

自己検出方式による同期制御が可能か否かは、照射プロファイルにおけるＸ線パルスの重なり状態に応じて決まるが、Ｘ線パルスの重なりの有無は、上述したように、Ｘ線管１３ａの種類や、管電流、管電圧、及びフレームレート等の様々な要因によって決定される。そのため、予め、Ｘ線管１３ａの種類と、管電流及びフレームレートとに基づいて、Ｘ線パルスの重なりの有無を判定した判定テーブルを作成し、これを用いて自己検出方式による同期制御が可能か否かを自動判定することによる本発明の効果は、特に有用性が高い。

【0116】

さらに、Ｘ線パルスの重なりが有っても、重なる部分が少なければ、自己検出方式による同期制御が可能な場合もある。このように、パルス照射において、Ｘ線画像検出装置における自己検出方式の同期制御が可能か否かは、Ｘ線管の性能、パルス周期（それに対応する動画撮影のフレームレート）、Ｘ線パルスの波尾の長さＴｓを決める撮影条件（管電流及び管電圧）といった様々な要因で決定される。本発明は、これらの要因が加味された判定テーブルに基づいてＸ線パルスの重なり状態を調べて、自己検出方式の同期制御が可能か否かを判定するので、オペレータが計算により重なり状態を調べるなどの煩雑な作業を大幅に軽減することが可能となる。

【0117】

また、照射プロファイルにおいて、Ｘ線パルスの谷間のＸ線強度の落ち込みが非常に少ない場合には、Ｘ線源１３がＸ線を一定強度で連続照射する場合の照射プロファイルと等価と見なせる場合もある。その場合には、連続照射対応モードにおいて、蓄積動作の開始タイミングを決定せずに、ＦＰＤ３６が任意のタイミングで蓄積動作を開始してもよい。

【0118】

上記実施形態では、パルス照射対応モードの設定可否の判定に、管電流を用いたが、管電圧を用いてもよいし、管電流と管電圧の両方を用いてもよい。パルス照射対応モードの設定可否の判定に管電流と管電圧を用いれば、判定精度が向上する。

【0119】

上記実施形態では、Ｘ線管１３ａの種類として、２極管、３極管、テトロード管などのＸ線管の電極構造に着目した種類を例に、それぞれの種類毎に判定テーブルを作成した例で説明したが、Ｘ線管１３ａの種類としては、電極構造に着目した種類に加えて又はそれに代えて、Ｘ線管１３ａの構成要素であるターゲット（陽極）の材料に着目した種類を用いてもよい。

【0120】

Ｘ線管１３ａのターゲットの材料としては、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などが用いられるが、ターゲットの材料に応じて、図８や図１１に示した閾値電圧Ｖｔｈの設定値が変わる場合がある。例えば、タングステンの場合は約１５ｋＶに、モリブデンの場合は約５ｋＶというように閾値電圧Ｖｔｈが変更される。このように、ターゲットの材料によって閾値電圧Ｖｔｈが変わると、ほぼ同様な照射プロファイルであっても（２つのＸ線パルスの重なり状態が同じでも）、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりの検出ができる場合と、できない場合が生じて、パルス照射対応モードの設定可否の判定結果も変わる。例えば、図１１に示す照射プロファイルにおいても、閾値電圧Ｖｔｈが、２つのＸ線パルスの谷間におけるＸ線強度の最小値よりも高い場合には、Ｘ線パルスの立ち上がりと立ち下がりの検出が可能となる。

【0121】

このように、閾値電圧Ｖｔｈは、パルス照射対応モードの設定可否の判定結果に影響する。閾値電圧ＶｔｈとＸ線管１３ａのターゲットの材料が１対１で対応している場合には、閾値電圧Ｖｔｈを変更する要因となるＸ線管１３ａのターゲットの材料毎に、判定テーブルを複数個作成し、使用するＸ線管１３ａのターゲットの材料に応じて各判定テーブルを使い分けてもよい。また、Ｘ線管１３ａのターゲットの材料が変化すると、照射プロファイルが変化する場合もある。ターゲットの材料に応じて閾値電圧Ｖｔｈが変更されない場合でも、照射プロファイルが変化すれば、２つのＸ線パルスの重なり状態が変化して、パルス照射対応モードの設定可否の判定結果に影響することも考えられる。このように、ターゲットの材料に着目したＸ線管１３ａの種類は、パルス照射対応モードの設定可否の判定結果に影響する情報であるので、利用することが好ましい。

【0122】

なお、同じＸ線管１３ａを使用する場合でも（Ｘ線管１３ａの種類が同じ場合でも）、閾値電圧Ｖｔｈが変更される場合には、パルス照射対応モードの設定可否の判定結果に影響するので、パルス照射対応モードの設定可否を判定するための外部情報として、Ｘ線管１３ａの種類とは別に、閾値電圧Ｖｔｈを使用してもよい。この場合には、例えば、閾値電圧Ｖｔｈ毎に判定テーブルが複数個作成され、閾値電圧Ｖｔｈ毎に複数個の判定テーブルが使い分けられる。

【0123】

上記実施形態では、Ｘ線発生装置１１に関する情報として、Ｘ線発生装置１１の構成要素の１つであるＸ線管１３ａの種類を例に説明したが、Ｘ線発生装置１１のメーカー名、型番などから、Ｘ線管１３ａの種類が特定できる場合には、Ｘ線管１３ａの種類の代わりに、Ｘ線発生装置１１、Ｘ線源１３、線源制御装置１４のメーカー名、型番、仕様情報などによってＸ線管１３ａの種類を特定できる場合には、その情報を使用してもよい。また、例えば、Ｘ線管１３ａと線源制御装置１４の組み合わせによってＸ線管１３ａの照射プロファイルが決まるような場合には、Ｘ線管１３ａと線源制御装置１４の両方の種類に関する情報を使用してもよい。この場合には、判定テーブルは、Ｘ線管１３ａの種類と線源制御装置１４の種類の組み合わせ毎に用意される。

【0124】

また、パルス照射対応モードの設定可否を判定するための外部情報としては、Ｘ線発生装置に関する情報や撮影条件に加えて、被写体の撮影部位や、体厚、年齢（成人か子供かなど）及び性別のうち少なくとも１つを含む被写体の体格情報を利用してもよい。ＦＰＤ３６には、被写体を透過して被写体によって減衰されたＸ線が照射される。被写体によるＸ線の減衰量は、撮影部位や体格によって変わるため、管電圧Ｖ、管電流Ｉ、動画撮影時のフレームレートなどの撮影条件が同じであっても、撮影部位や体格によってＦＰＤ３６が検出するＸ線の照射プロファイルは変化する。上述のとおり、照射プロファイルが変化すると、パルス照射対応モードの設定可否の判定結果に影響する場合もある。そのため、判定テーブルを撮影部位や体格毎に複数作成し、撮影部位に応じて判定テーブルを使い分けてもよい。

【0125】

このように、パルス照射対応モードの設定可否の判定には、様々な要因が影響するので、上述のＸ線管１３ａの種類、撮影条件、閾値電圧Ｖｔｈ、被写体の撮影部位や体格といった複数種類の外部情報を総合的に考慮して判定テーブルを複数個作成し、それらを使い分けるのが好ましい。

【0126】

なお、判定テーブルを用いる代わりに、外部情報をパラメータとする関係式を予め作成し、判定部が関係式に基づいて演算により判定結果を出力するようにしてもよい。

【0127】

上記実施形態では、Ｘ線画像検出装置２１内に判定部６４を配置したが、Ｘ線画像検出装置２１の周辺装置である撮影制御装置２３、あるいはコンソール２４のいずれかに判定部６４を設けてもよい。また、上記実施形態では、Ｘ線画像検出装置２１と、撮影制御装置２３とを別体で構成しているが、撮影制御装置２３の機能をＸ線画像検出装置２１の制御部４１に組み込む等して、Ｘ線画像検出装置２１と撮影制御装置２３とを一体化している場合には、周辺装置であるコンソール２４に判定部６４を設けてもよい。

【0128】

また、判定部６４と判定テーブル６５は、必ずしも同じ装置に設けられていなくてもよい。例えば、Ｘ線画像検出装置２１、撮影制御装置２３またはコンソール２４のいずれかに判定部６４を設け、判定部６４が設けられているのとは別の装置に判定テーブル６５を設けてもよい。

【0129】

また、判定テーブル６５は、Ｘ線画像検出装置２１、撮影制御装置２３及びコンソール２４に設けられていなくてもよく、例えば、撮影制御装置２３やコンソール２４に通信ネットワークを介して接続されたサーバ等のデータストレージデバイスに設けられていてもよい。この場合には、Ｘ線画像検出装置２１、撮影制御装置２３及びコンソール２４のいずれかに設けられた判定部６４が、通信ネットワークを経由してデータストレージデバイスにアクセスして判定テーブル６５の情報を取得する。

【0130】

上記実施形態では、パルス照射対応モードの設定可否の判定に判定テーブル６５を用いたが、判定テーブルを用いずに、例えば判定部６４で、外部情報に基づいてＸ線パルスの重なり状態を計算により求めて、パルス照射対応モードの設定可否を判定してもよい。Ｘ線パルスの重なり状態は、上述した時定数τから算出したＸ線パルスの波尾の長さと、フレームレートから求められるＸ線パルス周期ＰＰとから求めることができる。これによれば、予め判定テーブルを作成しておく手間を省くことができる。また、判定部６４で計算を行うため、オペレータの作業が煩雑化することもない。

【0131】

なお、上記例では、パルス照射対応モードにおいて、Ｘ線パルスの立ち上がりを検出したタイミングで蓄積動作を開始させ、Ｘ線パルスの立ち下がりを検出したタイミングで読み出し動作を開始させているが、例えば、立ち上がりや立ち下がりを検出して、そのタイミングから所定時間経過した後、蓄積動作や読み出し動作を開始してもよい。つまり、立ち上がりや立ち下がりを検出したタイミングと蓄積動作や読み出し動作の開始タイミングが完全に一致していなくてもよく、立ち上がりや立ち下がりを検出したタイミングに基づいて蓄積動作や読み出し動作の開始タイミングが決定されていればよい。

【0132】

また、Ｘ線強度測定用の放射線検出部の形態は、短絡画素に限らず、各種の形態がある。例えば、画素を構成するフォトダイオードにはバイアス電圧が印加されるが、フォトダイオードで発生する信号電荷の量に応じてバイアス線に流れるバイアス電流も変化する。こうしたバイアス電流を検出して、Ｘ線の強度を測定してもよい。また、画素のＴＦＴをオフした状態でも、フォトダイオードで発生する信号電荷の量に応じて、僅かであるが信号線にリーク電流が流れる。このリーク電流を検出して、Ｘ線の強度を測定してもよい。

【0133】

バイアス電流やリーク電流を検出する方法では、ＦＰＤ３６に配設される、バイアス電流やリーク電流が流れる配線と、配線に流れる電流を検出する電流計が放射線検出部を構成する。バイアス電流やリーク電流を検出する方法であれば、ＦＰＤ３６の撮像領域の構造に大きな改造を加えることなく、ＦＰＤ３６に対して、放射線検出部の機能を追加することができる。リーク電流を検出する方法の場合には、ＦＰＤ３６の画像読み出し用の回路を電流検出部として利用することができる。また、バイアス電流やリーク電流を検出する方法では、照射中に放射線検出を行っても、画像を表す信号電荷の蓄積状態は維持されるので、読み出した画像において画素の欠損（点欠陥や線欠陥）が生じないという利点がある。

【0134】

また、短絡画素を設ける代わりに、ＦＰＤ３６内の複数の画素３７の一部を、放射線検出部を構成する検出素子として兼用できるようにしてもよい。例えば、検出素子と兼用する画素に対しては、画像読み出し用のＴＦＴとは別に、放射線検出用のＴＦＴと検出用の専用配線を設ける。そして、画像読み出し時には画像読み出し用のＴＦＴをオンにして信号線から電荷を読み出し、検出素子として利用する場合には放射線検出用のＴＦＴのゲートをオンにして検出用の専用配線から電荷を読み出すというように２つのＴＦＴを選択的に利用する。もちろん、ＴＦＴをオフにした状態で、ＴＦＴから専用配線にリークするリーク電流を読み出してもよい。あるいは、画素３７の一部を検出素子として利用する場合には、画素３７の構造を、例えば、画像検出用フォトダイオードと検出素子用フォトダイオードのようにフォトダイオードを２つに分割した構造にした上で、各フォトダイオードにＴＦＴを設けて、それぞれを選択的に利用できるようにしてもよい。

【0135】

また、画素３７とは別に、放射線検出部を構成する専用の検出素子を設ける場合には、複数の画素３７の間に配置してもよい。また、検出素子は撮像領域外に設けてもよい。また、放射線検出部として、イオンチャンバなどの周知の放射線検出部を用いてもよい。

【0136】

また、ガラス基板を使用してＴＦＴマトリックス基板を形成したＴＦＴ型のＦＰＤを例に説明したが、半導体基板を使用したＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサを使用したＦＰＤでもよい。このうちＣＭＯＳイメージセンサを使用すると、次のようなメリットがある。ＣＭＯＳイメージセンサの場合、画素に蓄積される信号電荷を読み出し用の信号線に流出させることなく、各画素に設けられたアンプを通じて電圧信号として読み出す、いわゆる非破壊読み出しが可能である。これによれば、蓄積動作中においても、撮像領域内の任意の画素を選択して、その画素から信号電荷を読み出すことによりＸ線の強度測定が可能である。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサを使用する場合には、上記短絡画素のように、Ｘ線の強度測定用の専用の放射線検出部を用いることなく、通常の画素のいずれかを、強度測定用の放射線検出部として兼用させることが可能となる。

【0137】

さらに、本発明に係るＸ線撮影装置は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【0138】

Ｘ線撮影装置は、病院の撮影室に据え置かれるＸ線撮影システムに用いられる他、病室を巡回して撮影が可能な回診車に搭載してもよいし、事故、災害等の緊急医療対応が必要な現場や在宅診療を受ける患者の自宅に持ち運んでＸ線撮影を行うことが可能な可搬型のシステムに適用してもよい。

【0139】

上記例では、Ｘ線画像検出装置と、撮影制御装置を別体で構成した例で説明したが、撮影制御装置の機能をＸ線画像検出装置の制御部に内蔵する等、Ｘ線画像検出装置と撮影制御装置を一体化してもよい。

【0140】

上記実施形態では、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテを例に説明したが、据え置き型のＸ線画像検出装置に本発明を適用してもよい。

【0141】

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】

【0142】

１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線発生装置
１２ Ｘ線撮影装置
１３ Ｘ線源
１３ａ Ｘ線管
１４ 線源制御装置
２１ Ｘ線画像検出装置
２３ 撮影制御装置
２４ コンソール
２８ インジケータ
３６ ＦＰＤ
３７ 画素
６２ 短絡画素
６４ 判定部
６５、６８ 判定テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】