JP2012118312A - 放射線画像検出装置およびその駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力化を達成する。
【解決手段】ＦＰＤ３６には、画素３７にバイアス電圧を印加するバイアス線４４の結線４５の電流を測定する電流計５６が設けられている。制御回路４１は、電流計５６の測定値と閾値の大小関係を比較し、電流計５６の測定値が閾値以上となったときにＸ線源１３からＸ線の照射が開始されたと判定する。制御回路４１は、Ｘ線の照射開始が検出されるまで、電源５２をオフして信号処理回路４０への電力供給を停止し、全てのＴＦＴ４３をオン状態とする。Ｘ線の照射開始が検出されたら、全てのＴＦＴ４３をオフ状態としてＦＰＤ３６を蓄積動作に移行させた後、電源５２をオンして信号処理回路４０への電力供給を開始する。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置およびその駆動制御方法に関する。

放射線撮影システム、例えば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線を被検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、被検体を透過した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撮影制御装置を有している。

Ｘ線画像検出装置には、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）を検出器として用いたものが最近普及している。ＦＰＤには、Ｘ線の入射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信号処理回路で電圧信号に変換することで、被検体の画像情報を表すＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力する。

ＦＰＤを直方体形状の筐体に内蔵した可搬型のＸ線画像検出装置（以下、電子カセッテという）も実用化されている。電子カセッテは、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の撮影台に取り付けて使用される他、据え置き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検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に持ち出して使用されることもある。

従来、照射スイッチの押下によってＸ線源からＸ線が照射されるタイミングと、Ｘ線画像検出装置が信号電荷の蓄積動作を開始するタイミングとを同期させるため、Ｘ線発生装置（線源制御装置）とＸ線撮影装置（撮影制御装置）とは、照射スイッチが発生する操作信号をＸ線の照射開始を示す同期信号として遣り取りしていた。しかし、同期信号の遣り取りのためにＸ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続する必要があり、Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置のメーカが異なり各装置同士の接続インターフェース（ケーブルやコネクタの規格、同期信号の形式等）が適合しない場合は、新たにインターフェースを用意しなければならなかった。

この問題を解決するため、同期信号の遣り取りをせず（Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続せず）にＸ線画像検出装置自らがＸ線の照射開始を検出して、Ｘ線発生装置との同期を取る技術が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１では、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、バイアス線の電流をモニタリングしてＸ線の照射開始を検出している。必要な部材のみに電力を供給し画素に電力を供給しないスリープモードと、画素に電力を供給して撮影が可能な状態とする撮影可能モードとをもち、コンソールからの切り替え信号、または照射スイッチの操作検出信号に応じて、スリープモードから撮影可能モードに切り替えている。

撮影可能モードに切り替えた後は、画素の信号電荷を読み出す読み出し動作をＦＰＤに繰り返し行わせている。そして、Ｘ線の照射開始を検出したフレームから照射終了を検出したフレームの次のフレームのデータを加算したものを最終的に画像データとして出力している。

特開２０１０−１２１９４４号公報

特許文献１のように、コンソールからの切り替え信号に応じてスリープモードから撮影可能モードに切り替え、ＦＰＤに読み出し動作を繰り返し行わせた場合、Ｘ線の照射開始を検出するまでは読み出し動作は無駄になり、その分消費電力が嵩む。特に、電子カセッテにバッテリを搭載して撮影制御装置との通信を無線で行う場合は、消費電力が嵩むとバッテリの交換頻度が高くなり煩わしい。

照射スイッチの操作検出信号に応じてモードを切り替える場合は、操作検出信号を遣り取りするためにＸ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続する必要があり、これを避けるためにＸ線画像検出装置自体でＸ線の照射開始を検出する態様とそもそも矛盾する。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は省電力化を達成することにある。

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を受けて信号電荷を蓄積する複数の画素が配列され、各画素に信号電荷の蓄積動作と読み出し動作を行わせるためのスイッチング素子が設けられた放射線画像検出器と、画素から読み出された信号電荷を電気信号に変換して出力する信号処理回路と、前記放射線画像検出器における電気的な変化に基づき放射線の照射が開始されたか否かを検出する照射検出部と、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されるまで前記信号処理回路への電力供給を停止し、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されたら前記信号処理回路への電力供給を開始する制御部とを備えることを特徴とする。

前記制御部は、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されるまで全てのスイッチング素子をオン状態にし、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されたら全てのスイッチング素子をオフ状態にして前記放射線画像検出器を蓄積動作に移行させた後、前記信号処理回路への電力供給を開始する。

前記照射検出部は、画素にバイアス電圧を印加するためのバイアス線の電流測定値に基づき検出を行う。あるいは、画素から漏れるリーク電荷に基づき検出を行う。

外部装置と情報を遣り取りする通信部を備え、前記制御部は、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されるまで前記通信部への電力供給を停止し、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されたら前記通信部への電力供給を開始する。

各部に電力を供給するバッテリを備え、前記通信部は無線にて外部装置と情報を遣り取りする。

可搬型の筐体に収容された電子カセッテであることが好ましい。

本発明の放射線画像検出装置の駆動制御方法は、放射線画像検出器における電気的な変化に基づき放射線の照射が開始されたか否かを検出し、放射線の照射開始が検出されるまで、放射線画像検出器の画素から読み出された信号電荷を電気信号に変換して出力する信号処理回路への電力供給を停止し、放射線の照射開始が検出されたら信号処理回路への電力供給を開始することを特徴とする。

本発明は、放射線画像検出器における電気的な変化に基づき放射線の照射が開始されたか否かを検出し、放射線の照射開始が検出されるまで信号処理回路への電力供給を停止し、放射線の照射開始が検出されたら信号処理回路への電力供給を開始するので、省電力化を達成することができる。

Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。 ＦＰＤの電気的な構成を示す図である。 電子カセッテの動作手順を示すタイミングチャートである。 電子カセッテの動作手順を示すフローチャートである。 リーク電荷に基づきＸ線の照射開始を検出する場合の回路の例を示す図である。

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とからなる。Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１３と、Ｘ線源１３の駆動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。

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）とからなる。ターゲットは円板形状をしており、回転により円周軌道上で焦点が移動して、熱電子が衝突する焦点の発熱が分散する回転陽極である。照射野限定器１３ｂは、Ｘ線を遮蔽する複数枚の鉛板を井桁状に配置し、Ｘ線を透過させる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。

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と、Ｘ線源１３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とからなる。高電圧発生器は、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１６を通じてＸ線源１３に駆動電力を供給する。本例のＸ線発生装置１１は、Ｘ線撮影装置１２との通信機能を持たないものであり、管電圧、管電流、照射時間といった撮影条件は、線源制御装置１４の操作パネルを通じて放射線技師により手動で設定される。

照射スイッチ１５は、放射線技師によって操作され、線源制御装置１４に信号ケーブル１７で接続されている。照射スイッチ１５は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１７を通じて線源制御装置１４に入力される。

線源制御装置１４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。ウォームアップ開始信号を受けた場合、線源制御装置１４は、ヒータを作動させてフィラメントの予熱を行わせる他、ターゲットの回転を開始させて目標の回転速度に到達させる。ウォームアップに必要な時間は、約２００ｍｓｅｃ〜１５００ｍｓｅｃ程度である。放射線技師は、照射スイッチ１５の一段階押しでウォームアップの開始指示を入力した後、ウォームアップに必要な間をおいて二段階押しして照射開始指示を入力する。

照射開始信号を受けた場合、線源制御装置１４は、Ｘ線源１３への電力供給を開始するとともに、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、Ｘ線の照射を停止させる。Ｘ線の照射時間は、撮影条件に応じて変化するが、静止画撮影の場合には、Ｘ線の最大照射時間が約５００ｍｓｅｃ〜約２ｓ程度の範囲に定められている場合が多く、照射時間はこの最大照射時間を上限として設定される。

Ｘ線撮影装置１２は、電子カセッテ２１、撮影台２２、撮影制御装置２３、およびコンソール２４から構成される。電子カセッテ２１は、ＦＰＤ３６（図２参照）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体Ｈを透過したＸ線を受けてＸ線画像を出力する。電子カセッテ２１は、略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カセッテと略同様の大きさである。

撮影台２２は、電子カセッテ２１が着脱自在に取り付け可能なスロットを有し、Ｘ線が入射する入射面をＸ線源１３と対向する姿勢で電子カセッテ２１を保持する。電子カセッテ２１は、筐体のサイズがフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の大きさであるため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の撮影台にも取り付け可能である。なお、撮影台２２として、被検体Ｈを立位姿勢で撮影する立位撮影台を例示しているが、被検体Ｈを臥位姿勢で撮影する臥位撮影台でもよい。

図２において、電子カセッテ２１にはバッテリ３１、およびアンテナ３２が内蔵されており、撮影制御装置２３との無線通信が可能である。バッテリ３１は、電子カセッテ２１の各部を動作させるための電力を供給する。バッテリ３１は、薄型の電子カセッテ２１内に収まるよう比較的小型のものが使用される。バッテリ３１は、電子カセッテ２１から外部に取り出して充電することが可能である。アンテナ３２は、無線通信のための電波を撮影制御装置２３との間で送受信する。

電子カセッテ２１には、アンテナ３２に加えてソケット３３が設けられている。ソケット３３は撮影制御装置２３と有線接続するために設けられており、ソケット３３には撮影制御装置２３に繋がれた通信ケーブル２５（図１参照）のコネクタが差し込まれる。通信ケーブル２５は、バッテリ３１の残量不足等で電子カセッテ２１と撮影制御装置２３との無線通信が不可能になった場合に使用される。通信ケーブル２５を使用した場合、撮影制御装置２３との有線通信が可能になるとともに撮影制御装置２３から電子カセッテ２１に給電することが可能となる。

通信部３４には、アンテナ３２およびソケット３３が接続されている。通信部３４は、アンテナ３２またはソケット３３と制御回路４１、メモリ５５間の画像データを含む各種情報、信号の送受信を媒介する。

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回路４１とを備えている。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）のマトリクス状に配列されている。

ＦＰＤ３６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。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。

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。

フォトダイオード４２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４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極にはバイアス線４４が接続されており、バイアス線４４は撮像領域３８内の画素３７の行数分（ｎ行分）設けられて結線４５に結束されている。結線４５はバイアス電源４６に繋がれている。結線４５、バイアス線４４を通じて、バイアス電源４６からフォトダイオード４２の上部電極にバイアス電圧Ｖｂが印加される。バイアス電圧Ｖｂ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。

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おり、走査線４７は撮像領域３８内の画素３７の行数分（ｎ行分）、信号線４８は画素３７の列数分（ｍ列分）それぞれ設けられている。走査線４７はゲートドライバ３９に接続され、信号線４８は信号処理回路４０に接続される。

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（本読み）動作と、リセット（空読み）動作と、照射開始検出動作とを行わせる。制御回路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。

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。画素３７のキャパシタに蓄積された電荷は、ＴＦＴ４３がオン状態になると信号線４８に読み出されて、信号処理回路４０に入力される。

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荷が発生する。この暗電荷はバイアス電圧Ｖｂが印加されているためにキャパシタに蓄積される。画素３７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、信号線４８を通じて掃き出す動作である。

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を通じて積分アンプ４９に流れる。リセット動作では、読み出し動作と異なり、マルチプレクサ（ＭＵＸ）５０による積分アンプ４９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、制御回路４１からリセットパルスＲＳＴが出力され、積分アンプ４９がリセットされる。電荷の読み出しが行われない分、リセット動作に掛かる時間は読み出し動作に掛かる時間よりも短くなる。

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。

信号処理回路４０は、積分アンプ４９、ＭＵＸ５０、およびＡ／Ｄ変換器５１等を備え、電源５２から駆動電力が供給される。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から入力される電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。各列の積分アンプ４９の出力端子には、増幅器５３、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）部５４を介してＭＵＸ５０が接続される。ＭＵＸ５０の出力側には、Ａ／Ｄ変換器５１が接続される。

ＭＵＸ５０は、パラレルに接続される複数の積分アンプ４９から順に一つの積分アンプ４９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、入力された電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをデジタルデータに変換して、電子カセッテ２１の筐体に内蔵されるメモリ５５に出力する。なお、ＭＵＸ５０とＡ／Ｄ変換器５１の間に増幅器を接続してもよい。

ＭＵＸ５０によって積分アンプ４９から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが読み出されると、制御回路４１は、積分アンプ４９に対してリセットパルス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。

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５５に記録される。この画像データは、メモリ５５から読み出され、通信部３４を通じて撮影制御装置２３に出力される。こうして被検体ＨのＸ線画像が検出される。

照射開始検出動作では、電源５２をオフ（信号処理回路４０への電力供給を停止）した状態で、ゲートドライバ３９から走査線４４に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを一斉に発生して全てのＴＦＴ４３をオン状態とし、その間に電流計５６で検出されるバイアス電流と閾値の比較結果からＸ線の照射開始を判定する。

電流計５６は結線４５に接続されており、照射開始検出動作時に結線４５を流れるバイアス電流を測定してその結果を制御回路４１に出力する。電流計５６は、例えば結線４５に直列に接続される抵抗と、抵抗の両端子間の電圧を測定する差動アンプとからなり、差動アンプで抵抗の両端子間の電圧を測定することで、結線４５を流れるバイアス電流を電圧値に変換して検出し、これを制御回路４１に出力する。

制御回路４１は、電流計５６から入力される測定値（バイアス電流）と、予め設定された閾値の大小関係を比較する。測定値が閾値を下回っている場合、制御回路４１は、Ｘ線源１３からＸ線が未だ照射されていないと判定してＦＰＤ３６に照射開始検出動作を継続させる。一方、測定値が閾値以上となったとき、制御回路４１は、Ｘ線源１３からＸ線の照射が開始されたと判定する。

画素３７に発生した電荷（電子−正孔対）のうち、キャパシタに蓄積されない方（本例では正孔）はバイアス線４４に流出して結線４５を介してバイアス電源４６に向けて流れる。この電流変化が電流計５６で測定される。

Ｘ線が照射されていない状態では、画素３７には暗電荷のみが発生する。電流計５６の測定値（バイアス電流）も閾値より大幅に低い値となる。一方、Ｘ線が照射されると、これに応じた信号電荷が画素３７に発生する。信号電荷は暗電荷と比べるとはるかに大きいため、バイアス電流も急激に上昇する。そして、Ｘ線が照射された直後に電流計５６の測定値は閾値以上となる。制御回路４１は、このＸ線の照射開始前後におけるバイアス電流の変化を監視して、Ｘ線の照射開始を検出する。

制御回路４１は、電子カセッテ２１の電源投入後、直ちに全てのＴＦＴ４３をオン状態にして照射開始検出動作に移行させる。制御回路４１は、照射開始検出動作中にＸ線の照射開始を検出した場合、ＦＰＤ３６の動作を照射開始検出動作から蓄積動作へ移行させる。制御回路４１は、蓄積動作を開始してからの経過時間をタイマにより計時する。そして、経過時間が撮影条件で設定された時間に達したら、ＦＰＤ３６を蓄積動作から読み出し動作に移行させる。

制御回路４１は、電子カセッテ２１の電源が投入されて照射開始検出動作が行われているときは、電源５２をオフして信号処理回路４０への電力供給を停止させる。そして、Ｘ線の照射開始を検出してＦＰＤ３６を蓄積動作に移行させた後にはじめて、電源５２による信号処理回路４０への電力供給を開始させる。

撮影制御装置２３は、通信ケーブル２５による有線方式、あるいは無線方式により電子カセッテ２１と通信可能に接続されており、電子カセッテ２１を制御する。具体的には、電子カセッテ２１に対して撮影条件を送信して、ＦＰＤ３６の信号処理の条件（増幅器５３のゲイン等）を設定させるとともに、ＦＰＤ３６の前記各動作を間接的に制御し、また、電子カセッテ２１からの画像データをコンソール２４に送信する。

図１において、撮影制御装置２３は、装置を統括的に制御するＣＰＵ２３ａと、電子カセッテ２１と有線方式または無線方式により通信するとともに、コンソール２４と通信ケーブル２６を介して通信する通信部２３ｂと、メモリ２３ｃとを有する。通信部２３ｂ、メモリ２３ｃはＣＰＵ２３ａに接続されている。メモリ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａが実行する制御プログラムが格納される他、電流計５６の測定値と比較される閾値等の各種情報が格納される。

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オフセット補正やゲイン補正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。

コンソール２４は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的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、放射線技師により手動入力される。放射線技師は、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。

以下、上記構成による作用について、図３のタイミングチャート、および図４のフローチャートを参照して説明する。なお、図３と図４のＳ１０等の表記はそれぞれ対応している。

Ｘ線撮影システム１０で撮影を行う場合には、まず、撮影台２２にセットされた電子カセッテ２１の高さを調節して、被検体Ｈの撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ２１の高さおよび撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１３の高さや照射野の大きさを調整する。

次いで、図４のステップ１０（Ｓ１０）に示すように、電子カセッテ２１の電源を投入する。このとき、電源回路からバイアス電圧ＶｂがＦＰＤ３６の画素３７に供給され、ゲートドライバ３９が動作を開始するが、電源５２はオフされて信号処理回路４０は動作を停止している（Ｓ１１）。電子カセッテ２１の電源投入後、ゲートドライバ３９により全てのＴＦＴ４３がオンされてＦＰＤ３６は照射開始検出動作を開始する（Ｓ１１）。続いてコンソール２４から撮影条件を入力し、撮影制御装置２３を介して電子カセッテ２１に撮影条件を設定する。また、線源制御装置１４にも撮影条件を設定する。

以上の撮影準備が完了すると、放射線技師によって照射スイッチ１５が一段階押しされる。これにより線源制御装置１４にウォームアップ開始信号が送信されて、Ｘ線源１３のウォームアップが開始される。所定時間経過後に照射スイッチ１５が二段階押しされて線源制御装置１４に照射開始信号が送信され、Ｘ線の照射が開始される。

ＦＰＤ３６では照射開始検出動作が実行されて、制御回路４１で電流計５６の測定値に基づくＸ線の照射開始を検出している。電流計５６の測定値は制御回路４１に入力されて閾値と大小関係が比較され、以てＸ線の照射が開始したか否かが検出される。

電流計５６の測定値が閾値以上となったことが検出（Ｘ線の照射開始が検出）されると（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御回路４１は、全てのＴＦＴ４３をオフ状態にして蓄積動作に移行させる（Ｓ１３）。また、電源５２をオンして信号処理回路４０に電源を供給させる（Ｓ１４）。

線源制御装置１４は、撮影条件で設定された照射時間が経過するとＸ線の照射を停止する。また、ＦＰＤ３６も撮影条件で設定された照射時間に相当する所定時間経過後（Ｓ１５でＹＥＳ）、蓄積動作を終了して、読み出し動作へ移行する（Ｓ１６）。読み出し動作では、先頭行から順に一行ずつ画素３７に蓄積された信号電荷が読み出され、これが一画面分のＸ線画像データとしてメモリ５５に記録される。この画像データは撮影制御装置２３を介してコンソール２４に送信される。読み出し動作後、ＦＰＤ３６は、Ｓ１１に戻り照射開始検出動作を再開する。

メモリ５５の画像データは撮影制御装置２３を介してコンソール２４に送信される。画像データはコンソール２４でオフセット補正、ゲイン補正等の各種画像処理を施された後、コンソール２４のディスプレイに表示されたりデータストレージデバイスに格納される。

以上説明したように、本発明は、バイアス電流をモニタリングしてＸ線の照射開始を検出し、照射開始検出後、ＦＰＤ３６を蓄積動作に移行させた後、信号処理回路４０への電力供給を開始して読み出し動作を行わせるので、ＦＰＤ３６に無駄な動作をさせることなく撮影を行うことができる。従って省電力化を達成することができる。

省電力化の達成により、電子カセッテ２１に搭載するバッテリ３１をより小型にすることができる。併せて特別なセンサを必要とせず、既存の結線４５に電流計５６を接続するだけでＸ線の照射開始を検出することができるため、電子カセッテ２１の可搬性を向上させることができる。

Ｘ線発生装置１１とＸ線撮影装置１２間を電気的に接続して照射スイッチ１５の操作検出信号を遣り取りする必要がないため、各装置１１、１２のメーカが異なり各装置同士の接続インターフェースが適合しない場合でも対応することができる。

上記実施形態では、照射開始検出動作時は全てのＴＦＴ４３をオン状態にして、電流計５６の測定値（バイアス電流）に基づきＸ線の照射開始を検出しているが、本発明はこれに限定されない。全てのＴＦＴ４３をオフ状態にしたときに画素３７から漏れるリーク電荷に基づき照射開始を検出してもよい。

この場合、図５に示すように、画素３７を構成するフォトダイオード４２に負荷抵抗６１を接続する。電子カセッテ２１の電源投入後、上記実施形態とは異なり全てのＴＦＴ４３をオフ状態にして照射開始検出動作を行い、リーク電荷によるリーク電流を電流計５６で測定する。そして、リーク電流の測定値と閾値を比較して、測定値が閾値以上となったらＸ線の照射開始と検出する。照射開始を検出したら信号処理回路４０への電力供給を開始する。こうすれば、上記実施形態のようにＴＦＴ４３をオン状態からオフ状態に切り替える制御が不要となる。

上記実施形態で信号処理回路４０に対して施した処理を、同様に通信部３４に施してもよい。具体的には、Ｘ線の照射開始を検出するまで通信部３４への電力供給を停止し、照射開始が検出されたら通信部３４への電力供給を開始する。電子カセッテの中には、例えば静止画撮影専用で撮影条件が不変のもの等、撮影前に撮影制御装置２３から撮影条件等の情報を受信する必要がなく、通信部３４への電力供給を停止しても差し支えがないものもある。こうしたタイプの電子カセッテに適用することで、さらなる省電力化を達成することができる。

なお、本発明に係るＸ線撮影システムは、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。

Ｘ線撮影システム１０は病院の撮影室に据え置かれるタイプに限らず、回診車に搭載されるタイプや、Ｘ線源１３、線源制御装置１４、電子カセッテ２１、撮影制御装置２３等を事故、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。

Ｘ線源の中には、陽極が回転しない固定陽極型のものや、予熱が不要な冷陰極型の線源等、ウォームアップが不要なものもある。このため、照射スイッチとしては照射開始信号を発生する機能のみを有するものでもよい。また、ウォームアップが必要なＸ線源の場合でも、照射スイッチから線源制御装置に対して照射開始信号を入力し、線源制御装置が照射開始信号に基づいてウォームアップを開始させ、ウォームアップ終了後、照射を開始させるようにすれば、照射スイッチにウォームアップ開始信号を発生する機能を設ける必要もない。

上記実施形態では、電子カセッテ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電子カセッテの制御回路に内蔵する等、電子カセッテと撮影制御装置を一体化してもよい。また、コンソールで画像処理を行うとしているが、撮影制御装置で行ってもよい。

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。

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。

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
１４ 線源制御装置
２１ 電子カセッテ
２３ 撮影制御装置
２３ａ ＣＰＵ
２４ コンソール
３１ バッテリ
３４ 通信部
３６ ＦＰＤ
３７ 画素
４０ 信号処理回路
４１ 制御回路
４４ バイアス線
４５ 結線
４６ バイアス電源
５２ 電源
５６ 電流計

Claims (8)

1. 放射線源から照射された放射線を受けて信号電荷を蓄積する複数の画素が配列され、各画素に信号電荷の蓄積動作と読み出し動作を行わせるためのスイッチング素子が設けられた放射線画像検出器と、
   画素から読み出された信号電荷を電気信号に変換して出力する信号処理回路と、
   前記放射線画像検出器における電気的な変化に基づき放射線の照射が開始されたか否かを検出する照射検出部と、
   前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されるまで前記信号処理回路への電力供給を停止し、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されたら前記信号処理回路への電力供給を開始する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。
2. 前記制御部は、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されるまで全てのスイッチング素子をオン状態にし、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されたら全てのスイッチング素子をオフ状態にして前記放射線画像検出器を蓄積動作に移行させた後、前記信号処理回路への電力供給を開始す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。
3. 前記照射検出部は、画素にバイアス電圧を印加するためのバイアス線の電流測定値に基づき検出を行う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。
4. 前記照射検出部は、画素から漏れるリーク電荷に基づき検出を行う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。
5. 外部装置と情報を遣り取りする通信部を備え、
   前記制御部は、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されるまで前記通信部への電力供給を停止し、前記照射検出部で放射線の照射開始が検出されたら前記通信部への電力供給を開始することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
6. 各部に電力を供給するバッテリを備え、
   前記通信部は無線にて外部装置と情報を遣り取りすることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像検出装置。
7. 可搬型の筐体に収容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。
8. 放射線画像検出器における電気的な変化に基づき放射線の照射が開始されたか否かを検出し、
   放射線の照射開始が検出されるまで、放射線画像検出器の画素から読み出された信号電荷を電気信号に変換して出力する信号処理回路への電力供給を停止し、
   放射線の照射開始が検出されたら信号処理回路への電力供給を開始することを特徴と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。

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