JP2005007086A - Ｘ線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】システム制御部がＸ線撮影装置のバッテリー残量情報を取得し、そのＸ線撮影装置のバッテリー残量情報に応じて、Ｘ線撮影装置及びＸ線発生装置の制御を行うことにより、作業性と信頼性に優れたＸ線撮影システムを提供する。
【解決手段】Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、バッテリーによって駆動し、前記バッテリーの残量検出手段を具備するＸ線撮影装置と、前記Ｘ線発生装置及び前記Ｘ線撮影装置を制御するシステム制御部とを有し、前記Ｘ線撮影装置と前記システム制御部とがワイヤレスで通信される撮影システム。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線像を記録するＸ線撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療診断を目的とするＸ線撮影は、増感紙とＸ線写真フィルムを組み合わせたフィルムスクリーンシステムがよく用いられている。この方法によれば、被写体を透過したＸ線は被写体の内部情報を含み、それが増感紙によってＸ線の強度に比例した可視光に変換され、Ｘ線フィルムを感光させ、Ｘ線画像をフィルム上に形成する。
【０００３】
最近では、従来Ｘ線フィルムで撮影されてきた胸部などの一般撮影領域にもデジタル撮影装置が普及してきて、診断画像の分野でデジタル画像の取得が可能となってきた（特開平１０−１７１０４７号公報）。また、バッテリー駆動する可搬型デジタルＸ線撮影装置も発表されている。
【０００４】
デジタルＸ線撮影装置の断面構造の概略図を図３に示す。撮像部は、図３に示されるように蛍光体５０１と光電変換素子５０２とを組み合わせて構成される。光電変換素子５０２は、光電変換層として、例えば非結晶シリコン（ａ−Ｓｉ膜）が利用されている。これは、大面積のガラス基板のようなセンサ基板に容易に形成することが可能なばかりでなく、スイッチング素子としてのＴＦＴの半導体材料としても用いることが可能である点で好適だからである。
【０００５】
入射されたＸ線は蛍光体５０１で可視光へと変換される。そして、光電変換素子の半導体層で吸収された光によってフォトキャリアが形成され、蓄積される。
【０００６】
図４に光電変換素子の等価回路の一例を示す。１素子は、光検出部６０１と電荷の蓄積及び読み取りを制御するスイッチング薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）６０３とからなり、一般には、ガラス基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いて形成される。光検出部６０１は更に、光ダイオード６０１ａとコンデンサ６０１ｂの並列回路からなり、光電効果による電荷を定電流源６０２として記述している。コンデンサ６０１ｂは光ダイオード６０１ａの寄生容量でも、光ダイオード６０１ａのダイナミックレンジを改善する追加的なコンデンサでもよい。光検出部６０１（光ダイオード６０１ａ）のカソードは共通電極（Ｄ電極）であるバイアス配線Ｌｂを介してバイアス電源６０４に接続する。光検出部６０１（光ダイオード６０１ａ）のアノードは、ゲート電極（Ｇ電極）からスイッチングＴＦＴ６０３を介してコンデンサ６０５及び電荷読出し用プリアンプ６０６に接続する。プリアンプ６０６の入力はまた、リセット用スイッチ６０８及び信号線バイアス電源６０９を介してアースに接続する。
【０００７】
先ず、スイッチングＴＦＴ６０３とリセット用スイッチ６０８を一時的にオンにして、コンデンサ６０１ｂをリセットし、スイッチングＴＦＴ６０３とリセット用スイッチ６０８をオフにする。その後、Ｘ線を発生させて、被検体６１０に曝射する。蛍光体５０１が被検体６１０を透過してくるＸ線像を可視光線像に変換し、光ダイオード６０１ａは、その可視光線像により導通状態になり、コンデンサ６０１ｂの電荷を充電させる。続いてスイッチングＴＦＴ６０３をオンにして、コンデンサ６０１ｂとコンデンサ６０５を接続する。これにより、コンデンサ６０１ｂの充電量の情報がコンデンサ６０５にも伝達される。プリアンプ６０６によりコンデンサ６０５の蓄積電荷による電圧の増幅、もしくは点線で示されたコンデンサ６０７により電荷−電圧変換され、外部に出力される。
【０００８】
次に、図４に示す光電変換素子を２次元に拡張して構成した場合の光電変換動作を説明する。図５は２次元配列の光電変換素子を具備する光検出器アレーの等価回路である。
【０００９】
光検出器アレーは、２０００×２０００〜４０００×４０００程度の画素から構成され、アレー面積は２００ｍｍ×２００ｍｍ〜５００ｍｍ×５００ｍｍ程度である。図５では、光検出器アレーは２０４８×２０４８の画素から構成され、アレー面積は２１５ｍｍ×２１５ｍｍである。よって、１画素のサイズは約１０５×１０５μｍである。横方向に配置した２０４８個の画素を１ブロックとし、２０４８個のブロックを縦方向に配置して、２次元構成としている。
【００１０】
図４で説明したように、１画素は、１つの光検出部６０１とスイッチングＴＦＴ６０３とからなる。光電変換素子ＰＤ（１，１）〜（２０４８，２０４８）は光検出部６０１に対応し、転送用スイッチＳＷ（１，１）〜（２０４８，２０４８）はスイッチングＴＦＴ６０３に対応する。光電変換素子ＰＤ（ｍ，ｎ）のゲート電極（Ｇ電極）は、対応するスイッチＳＷ（ｍ，ｎ）を介してその列に対する共通の列信号線Ｌｃｍに接続する。例えば、第１列の光電変換素子ＰＤ（１，１）〜（２０４８，１）は、第１の列信号線Ｌｃ１に接続する。各光電変換素子ＰＤ（ｍ，ｎ）の共通電極（Ｄ電極）は全て、バイアス配線Ｌｂを介してバイアス電源６０４に接続する。
【００１１】
同じ行のスイッチＳＷ（ｍ，ｎ）の制御端子は、共通の行選択線Ｌｒｎに接続する。例えば、第１行のスイッチＳＷ（１，１）〜（１，２０４８）は、行選択線Ｌｒ１に接続する。行選択線Ｌｒ１〜２０４８は、ゲート駆動回路７０３を介してタイミング制御回路７０４に接続する。ゲート駆動回路７０３は、タイミング制御回路７０４からの制御信号を解読し、どのラインの光電変換素子の信号電荷を読み出すべきかを決定するアドレスデコーダ７１０と、アドレスデコーダ７１０の出力に従って開閉される２０４８個のスイッチ素子から構成される。この構成により、任意のラインＬｒｎに接続するスイッチＳＷ（ｍ，ｎ）に接続する光電変換素子ＰＤ（ｍ，ｎ）の信号電荷を読み出すことができる。ゲート駆動回路７０３は、最も簡単な構成としては、単に液晶ディスプレイなどに用いられているシフトレジスタによって構成してもよい。
【００１２】
列信号線Ｌｃ１〜２０４８は、タイミング制御回路７０４により制御される信号読出し回路７０２に接続する。信号読出し回路７０２で、７０６−１〜２０４８は、それぞれ列信号線Ｌｃ１〜２０４８からの信号電位を増幅するプリアンプ、７０７−１〜２０４８はそれぞれプリアンプ７０６−１〜２０４８の出力をサンプルホールドするサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路、７０８は７０７−１〜２０４８の出力を時間軸上で多重化するアナログ・マルチプレクサ、７０９はマルチプレクサ７０８のアナログ出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換器である。Ａ／Ｄ変換器７０９の出力は通信用フレームメモリ７０５に入力される。
【００１３】
図５に示す光検出器アレーでは、２０４８×２０４８個の画素を列信号線Ｌｃ１〜２０４８により２０４８個の列に分け、１行あたりの２０４８画素の信号電荷を同時に読み出し、各列信号線Ｌｃ１〜２０４８、プリアンプ７０６−１〜２０４８及びＳ／Ｈ回路７０７−１〜２０４８を介してアナログ・マルチプレクサ７０８に転送し、ここで時間軸多重化して、順次、Ａ／Ｄ変換器７０９によりデジタル信号に変換する。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器の出力は通信用フレームメモリ７０５に接続される。フレームメモリはタイミング制御回路７０４に接続されており、タイミング制御回路７０４の制御の元にホストコンピュータへとデータ転送するようになっている。タイミング制御回路７０４は、システム制御器１０６に接続されており、ホストの制御の元に動作する。
【００１５】
ここで、Ｘ撮影システムの構成図を図１に示す。１０４はＸ線室、１０５はＸ線制御室である。Ｘ線室１０４には、Ｘ線を発生するＸ線発生器１１７が置かれる。Ｘ線発生器１１７は、Ｘ線を発生するＸ線管球１１９、撮像制御器１０７により制御されてＸ線管球１１９を駆動する高圧発生源１１８、及びＸ線管球１１９により発生されたＸ線ビームを所望の撮像領域に絞り込むＸ線絞り１２０からなる。
【００１６】
システム制御器１０６は、Ｘ線撮影装置１０１から得た画像データを１１１の内部ＲＡＭに記憶する。記憶された画像データは、オフセット補正やゲイン補正などの適切な処理を施した後、操作者１１６の要求により、ディスプレイ１１５に表示されたり、あるいはハードディスク１０９や外部記憶装置１１０に保存されたりする。
【００１７】
Ｘ線撮影装置１０１はバッテリー１２０を搭載しており、バッテリーにより動作する。また、Ｘ線撮影装置１０１とシステム制御器１０６とは、それぞれにワイヤレス通信用モジュール１２１、１２２を搭載しており、互いにワイヤレス通信を行っている。ワイヤレス通信の方式としては、無線方式あるいは光通信を用いた方式などがある。
【００１８】
なお、Ｘ線撮影装置１０１には、バッテリー１２０の残量を検出し、その検出結果より撮影可能枚数を計算して、表示する機構も設けられている。（特開平１０−３４１５３６号公報に関連記事記載。）またバッテリーの充電は、Ｘ線撮影装置１０１を充電器に装着することによって行われる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線撮影装置は、被検者に対してＸ線が曝射されるという性質上、より優れた操作手順と高い信頼性が求められる。
【００２０】
しかしながら、従来の撮影システムでは、操作者が撮影部に表示される残量表示を見落として撮影を行おうとしてしまった場合、撮影装置は光電変換素子を駆動したり、画像転送する時に多く電気を消費するので、撮影動作の途中でバッテリー残量が無くなり誤曝射してしまうなど（例えば曝射は行われるが画像転送の際にバッテリー残量が無くなって転送不能となってしまう）ケースが生じていた。あるいは一人の被検者に対して連続して複数枚の撮影を行おうとして、必要枚数撮影を終了しないうちにバッテリー残量が無くなってしまうなどのケースが生じていた。
【００２１】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、システム制御部がＸ線撮影装置のバッテリー残量情報を取得し、そのＸ線撮影装置のバッテリー残量情報に応じて、Ｘ線撮影装置及びＸ線発生装置の制御を行うことにより、作業性と信頼性に優れたＸ線撮影システムを提供することを目的としたものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、バッテリーによって駆動し、前記バッテリーの残量検出手段を具備するＸ線撮影装置と、前記Ｘ線発生装置及び前記Ｘ線撮影装置を制御するシステム制御部とを有し、前記Ｘ線撮影装置と前記システム制御部とがワイヤレスで通信される撮影システムにおいて、前記システム制御部が前記Ｘ線撮影装置のバッテリー残量情報を取得し、前記バッテリー残量情報に応じてＸ線撮影装置及びＸ線発生装置の制御を行うことを特徴とするＸ線撮影システムによって達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における第一の実施例の形態について図面を参照にして説明する。
【００２４】
Ｘ線撮影システムの構成は、図１に示したとおりである。
【００２５】
図２はＸ線撮影装置１０１の撮像動作を含むタイミングチャートである。図２を中心にＸ線撮影装置１０１の動作について説明する。
【００２６】
２００は操作者インターフェース１１４に対する撮像要求信号、２０２は実Ｘ線曝射状態、２０３は操作者１１６の指示に基づいた撮像制御器１０７から駆動器１０２への撮影要求信号、２０４はＸ線撮影装置１０１の撮影レディ信号、２０５はＸ線撮影装置の駆動状態（特に光検出器アレーからの電荷読み出し動作）をそれぞれ現している。
【００２７】
操作者１１６の操作者インターフェース１１４に対する撮影準備の要求指示（２００ １ｓｔＳＷ）により、撮像制御器１０７はＸ線発生器１１７を曝射準備状態に遷移させるとともに、Ｘ線撮影装置１０１に対して撮影準備状態へ移行させる指示を出す。指示を受けた駆動器１０２は光検出器アレーにバイアスを印加するとともに、光電変換モードにおいて、空読み後、光検出部６０１に暗電流が徐々に蓄積されてコンデンサ６０１ｂが飽和状態で保持されることを避ける為、（リフレッシュＲおよび）空読みＦｉを所定間隔で繰り返す。空読みＦｉを所定時間間隔Ｔ１で繰り返す駆動を以後「アイドリング駆動」と呼び、アイドリング駆動を行っている撮影装置準備状態の期間を「アイドリング駆動期間」と呼ぶ。このアイドリング駆動期間は、どの程度続くかが実使用上、未定義の為、光検出器アレー（特にＴＦＴ）に負荷のかかる読み出し動作は極力少なくする為にＴ１は通常の撮影動作時よりも長く設定し、通常の読み出し駆動ＦｒよりもＴＦＴのＯＮ時間の短いアイドリング専用空読み駆動Ｆｉを行う。また、リフレッシュＲ動作が必要なセンサの場合には、空読みＦｉ数回に対して１回リフレッシュＲ動作を行うようにする。
【００２８】
次に、操作者１１６から操作者インターフェース１１４に対する撮影要求指示（２００：２ｎｄＳＷ）により、撮像制御器１０７はＸ線発生器１１７とＸ線撮影装置１０１との同期を取りながら撮影動作を制御する。撮影要求指示（２００：２ｎｄＳＷ）に従いＸ線曝射要求信号２０３に示すタイミングでＸ線撮影装置に対し、撮像要求信号をアサートする。駆動器は撮像要求信号に呼応して撮像駆動状態２０５に示すように所定の撮像準備駆動を行う。
【００２９】
Ｘ線撮影装置１０１の撮像準備が整った時点で、駆動器１０２は撮像制御器１０７に対し、Ｘ線撮影装置レディ信号２０４を返し、撮像制御器１０７はこの信号の遷移を元にして、Ｘ線発生要求信号２０２としてＸ線発生器１１７にアサートする。Ｘ線発生器１１７は、Ｘ線発生要求信号２０２が与えられている間、Ｘ線を発生する。所定Ｘ線量を発生したら撮像制御器１０７はＸ線発生要求信号２０２をネゲートするとともにＸ線撮像要求信号２０３をネゲートすることによりＸ線撮影装置１０１へ画像取得タイミングを通知し、このタイミングを元にしてそれまで待機状態だった信号読出し回路７０２の動作を開始させる。信号読み出し回路７０２の制定の為の所定ウェイト時間後、駆動器１０２に基づいてＸ線撮影装置アレーから画像データを読み出して画像処理器１０８に生画像を取得する。転送が完了すると駆動器１０２は読み出し回路７０２を再び待機状態に遷移させる。
【００３０】
引き続きＸ線撮影装置１０１は補正画像取得する。即ち、先の撮像の為の撮像シーケンスと同様のシーケンスを繰り返し、Ｘ線照射の無い暗画像を取得し、画像処理器１０８に補正用画像として転送する。この時、撮像シーケンスは撮影の度にＸ線曝射時間など若干異なる可能性が有るが、それも含めて全く同じ撮影シーケンスを再現して補正画像を取得することにより、より高画質な画像が得られる。
【００３１】
図６は画像処理器１０８であり、画像データの流れを示している。８０１はデータパスを選択するマルチプレクサ、８０２および８０３はそれぞれＸ線画像用および暗画像用フレームメモリ、８０４はオフセット補正回路、８０５はゲイン補正データ用フレームメモリ、８０６はゲイン補正用回路、８０７は欠陥補正回路、８０８はその他の画像処理回路を代表してそれぞれ現している。
【００３２】
図２でＦｒｘｏフレームで取得されたＸ線画像が、マルチプレクサ８０１を経由してＸ線画像用フレームメモリ８０２に記憶され、続いてＦｒｎｏフレームで取得された補正画像が、同様にマルチプレクサ８０１を経由して補正用画像用フレームメモリ８０３に記憶される。暗画像の記憶完了から、オフセット補正回路８０４によりオフセット補正（例えばＦｒｘｏ−Ｆｒｎｏ）が行われ、引き続き予め取得されゲイン補正用フレームメモリに記憶してあるゲイン補正用データＦｇを用いて、ゲイン補正回路８０６がゲイン補正（例えば、（Ｆｒｘｏ−Ｆｒｎｏ）／Ｆｇ）を行う。引き続き欠陥補正回路８０７に転送されたデータは、不感画素や複数パネルで構成されたＸ線撮影装置１０１のつなぎ目部などに違和感を生じないように画像を連続的に補間して、Ｘ線撮影装置１０１に由来するセンサ依存の補正処理を完了する。更に、その他の画像処理回路８０８にて、一般的な画像処理、例えば、階調処理、周波数処理、強調処理などの処理を施した後、表示制御機１１２に処理済データを転送して、モニタ１１５に撮影画像を表示する。
【００３３】
Ｘ線撮影装置１０１内には、バッテリー１２０の残量検知を行い、その結果に基づき撮影可能枚数を計算する機構が設けられているが、そのバッテリー残量または撮影可能枚数の情報は、ワイヤレス通信モジュール１２１を通じて、システム制御器１０６（通信モジュール１２２）に送信される。なお、このバッテリー残量に関する情報は、一定の間隔で常にシステム制御器に送信されている。
【００３４】
システム制御器１０６は、上記で得たバッテリー残量に関する情報に従い、撮影システムの制御を行う。すなわち、バッテリー残量により撮影不可能と判断された場合は、Ｘ線撮影装置１０１を撮影禁止状態へと移行させる。具体的には、撮影禁止状態であることをモニタ１１５を通じて操作者１１６に通知すると共に、操作者１１６の操作者インターフェース１１４に対する撮影準備の要求指示（２００ １ｓｔＳＷ）があっても、撮像制御器１０７はＸ線発生器１１７を曝射準備状態に遷移する動作は行わず、またＸ線撮影装置１０１に対しても撮影準備状態へと移行する指示を出さない。このように、Ｘ線撮影システムを曝射要求を受けつけない状態へと移行する。
【００３５】
その後、撮影装置１０１が充電器にセットされることによりバッテリー１２０が充電され、再びバッテリー残量が撮影可能容量になったことをシステム制御器が検知すれば、Ｘ線撮影システムは再び撮影可能状態へと移行する。すなわち、撮影可能状態であることをモニタ１１５を通じて操作者１１６に通知すると共に、操作者１１６の操作者インターフェース１１４に対する撮影準備の要求指示（２００ １ｓｔＳＷ）があれば、撮像制御器１０７はＸ線発生器１１７を曝射準備状態に遷移させるとともに、Ｘ線撮影装置１０１に対して撮影準備状態へ移行させる指示を出す。
【００３６】
このように、Ｘ線撮影装置１０１のバッテリー残量情報をシステム制御器１０６が把握し、そのバッテリー残量情報に応じて撮影システムの制御を行うことにより、バッテリー残量が不足している場合における誤***を防ぐことが可能となる。
【００３７】
次に本発明における第二の実施例を示す。
【００３８】
Ｘ線撮影システムの構成は図１に示した通りである。
【００３９】
病院内では、複数の撮影をひとまとめにして１つのオーダーを形成する場合が多い。例えば、「胸・腹部検査」という検査では、胸部正面撮影、胸部側面撮影、腹部正面撮影の３撮影が１パッケージとなって１検査と呼ばれている例がある。この撮影オーダー情報は、その検査の対象となる被検者のＩＤ・被検者名・年齢などの情報を伴って電子化され、操作者が入力した撮影オーダーと共に、ネットワークなどを通じてシステム制御器１０６に伝送される。
【００４０】
システム制御器１０６は、得られた撮影オーダーの撮影予定枚数と、Ｘ線撮影装置１０１から得たバッテリー残量に基づく撮影可能枚数情報とを比較し、撮影オーダーの撮影予定枚数が撮影不可能と判断した場合、撮影オーダーを完了することが不可能である旨をモニタ１１５を通じて操作者１１６に通知する。これにより、操作者は事前にオーダーを完了することが不可能であることを認識でき、例えばＸ線撮影装置の充電をするなどの対処を行うことが可能となり、撮影オーダーの実行途中で撮影動作不能になってしまう事態を回避することが可能となる。
【００４１】
なお、撮影オーダーの撮影予定枚数が撮影不可能と判断した場合、第一の実施例で示したように、Ｘ線撮影装置を撮影禁止状態へと移行させる動作をしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、バッテリーによって駆動し、前記バッテリーの残量検出手段を具備するＸ線撮影装置と、前記Ｘ線発生装置及び前記Ｘ線撮影装置を制御するシステム制御部とを有し、前記Ｘ線撮影装置と前記システム制御部とがワイヤレスで通信される撮影システムにおいて、システム制御部がＸ線撮影装置のバッテリー残量情報を取得し、そのＸ線撮影装置のバッテリー残量情報に応じて、Ｘ線撮影システムの制御を行うことにより、作業性と信頼性に優れたＸ線撮影システムを提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮影システムを示した図である。
【図２】本発明の撮影動作におけるタイミングチャートを示した図である。
【図３】電子カセッテの断面図の概略図である。
【図４】光電変換素子の等価回路を示した図である。
【図５】光検出アレーの構成例を示す図である。
【図６】画像処理部の流れを示した図である。
【符号の説明】
１０１ Ｘ線撮影装置
１０４ Ｘ線室
１０５ Ｘ線制御室
１０６ システム制御器
１１６ 操作者
１０７ 撮像制御器
１０８ 画像処理器
１１５ モニタ
１１７ Ｘ線発生器
１１３ センサ切り替え部
７０１ 光検出器アレー
６０１ 光検出部
６０３ スイッチング薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
６０４ バイアス電源
７０３ ゲート駆動回路
７０２ 信号読出し回路
７０４ タイミング制御回路
８０２ Ｘ線画像用フレームメモリ
８０３ 補正用画像用フレームメモリ

Claims (4)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、バッテリーによって駆動し、前記バッテリーの残量検出手段を具備するＸ線撮影装置と、前記Ｘ線発生装置及び前記Ｘ線撮影装置を制御するシステム制御部とを有し、前記Ｘ線撮影装置と前記システム制御部とがワイヤレスで通信される撮影システムにおいて、
   前記システム制御部が前記Ｘ線撮影装置のバッテリー残量情報を取得し、前記バッテリー残量情報に応じて前記Ｘ線撮影装置および前記Ｘ線発生装置の制御を行うことを特徴とするＸ線撮影システム。
2. 前記Ｘ線撮影装置のバッテリー残量情報に応じて制御を行うとは、前記Ｘ線撮影装置を撮影禁止状態にし、前記Ｘ線発生装置にＸ線曝射許可を与えないことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
3. 前記Ｘ線撮影装置のバッテリー残量情報に応じて制御を行うとは、前記Ｘ線撮影装置を再び撮影可能状態にし、前記Ｘ線発生装置にＸ線曝射許可を与えることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影システム。
4. 撮影オーダーと前記Ｘ線撮影装置のバッテリー残量情報とを比較し、前記撮影オーダーが処理不能と判断した際に警告を発する手段を有することを特徴とする請求項１、２または３に記載のＸ線撮影システム。

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