JP2023125838A - 放射線撮像システム - Google Patents
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Abstract
【課題】イメージホールド機能を有する放射線撮像システムにおいて、放射線の照射終了時に表示される画像の画質の向上に有利な技術を提供する。【解決手段】複数の画素が配された放射線撮像装置と表示部と記憶部と制御部とを含み、放射線の照射が指示されている間に制御部は複数の画素に蓄積動作および読出動作を含む生成動作を繰り返し行わせ複数の画像データを取得し、取得した複数の画像データを記憶部に記憶させ、放射線の照射終了が指示された場合に、制御部は、複数の画像データのうち放射線の照射終了が指示された際の生成動作で取得された第1画像データが所定の基準を満たしているか否かを判定し、基準を満たしている場合、第1画像データに基づく画像を最終画像として表示部に表示させ、基準を満たしていない場合、複数の画像データのうち第1画像データよりも前に記憶部に記憶された第2画像データに基づく画像を最終画像として表示部に表示させる。【選択図】図1
Description
本発明は、放射線撮像システムに関する。
医療画像診断や非破壊検査において、半導体材料によって構成される平面検出器(フラットパネルディテクタ:FPD)を用いた放射線撮像装置が広く使用されている。放射線撮像装置は、動画像を撮像する透視撮影に用いられる。特許文献1には、透視撮影を中断する際に、透視撮影の最終画像をモニタに表示するラストイメージホールド機能を備えるX線撮影装置が示されている。
透視撮影を中断する際に放射線の照射を終了する最終フレームで得られる最終画像は、透視撮影中の他のフレームよりも放射線の照射時間が短くなり、画質が低下する可能性がある。
本発明は、イメージホールド機能を有する放射線撮像システムにおいて、放射線の照射終了時に表示される画像の画質の向上に有利な技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像システムは、複数の画素が行列状に配された放射線撮像装置と、表示部と、記憶部と、制御部と、を含む放射線撮像システムであって、放射線の照射が指示されている間に、前記制御部は、前記複数の画素に蓄積動作および読出動作を含む生成動作を繰り返し行わせることによって複数の画像データを取得し、取得した前記複数の画像データを前記記憶部に記憶させ、放射線の照射終了が指示された場合に、前記制御部は、前記複数の画像データのうち放射線の照射終了が指示された際の前記生成動作で取得された第1画像データが所定の基準を満たしているか否かを判定し、前記基準を満たしている場合、前記第1画像データに基づく画像を最終画像として前記表示部に表示させ、前記基準を満たしていない場合、前記複数の画像データのうち前記第1画像データよりも前に前記記憶部に記憶された第2画像データに基づく画像を前記最終画像として前記表示部に表示させることを特徴とする。
本発明によれば、イメージホールド機能を有する放射線撮像システムにおいて、放射線の照射終了時に表示される画像の画質の向上に有利な技術を提供することができる。
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。
また、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばX線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
図1~11を参照して、本実施形態による放射線撮像システムの構成、および、動作について説明する。図1は、本実施形態の放射線撮像システムSYSの構成例を示すブロック図である。本実施形態の放射線撮像システムSYSは、例えば、医療用として使用されうる。
放射線撮像システムSYSは、放射線撮像装置100、放射線源301、表示部406が接続された制御装置400を含む。放射線撮像装置100は、放射線の入射に応じた放射線画像を取得するための複数の画素が行列状に配された検出部200を含む。放射線源301は、放射線源制御装置300によって制御され、放射線撮像装置100に放射線を照射する。制御装置400は、放射線撮像装置100および放射線源制御装置300を制御する。つまり、制御装置400は、放射線撮像システムSYSの構成全体を制御する制御部として機能しうる。制御装置400は、制御信号を放射線撮像装置100との間で通信し、放射線撮像装置100からの放射線画像データの収集や放射線画像データに基づいた放射線画像の表示を行う。また、制御装置400は、検出部200で放射線画像を取得する際の撮像モードを含む制御信号を生成するための撮像オーダの受付や撮像情報登録が可能な放射線撮像アプリケーション404を含む。
制御装置400は、例えばLAN(Local Area Network)によって構成される病院内ネットワーク600に接続されている。病院内ネットワーク600には、病院情報システム(HIS:Hospital Information System)/放射線情報システム(RIS:Radiology Information System)601が接続されている。制御装置400とHIS/RIS601とは、相互に通信が可能であり、例えば、放射線画像の撮像オーダや、患者情報を含んだ撮像情報、さらに、放射線画像データの病院内でのやりとりを可能にする。
放射線撮像装置100は、検出部200、制御部101、電源部115を含む。検出部は、検出部200に入射する放射線を検出し、検出した放射線の線量に応じた画像データ用を生成する。制御部101は、放射線撮像装置100に配される各構成を制御する。制御部101は、駆動制御部102、画像処理部106、オフセット制御部108、記憶部109、通信部112、タイマ113、照射タイミング制御部114を含む。駆動制御部102は、放射線の照射に応じた放射線画像用の画像データ、および、放射線画像用の画像データを補正するためのオフセット補正用の画像データ(オフセット画像データ111)が得られるように検出部200の動作を制御する。画像処理部106は、検出部200から取得した画像データに対して画像処理を行う。オフセット制御部108は、オフセット画像データ111を更新するタイミングの制御を行う。記憶部109は、取得した画像データ(放射線画像データ110、オフセット画像データ111)を記憶する。記憶部109は、複数の画像データを記憶可能に構成されうる。例えば、記憶部109は、複数の放射線画像データ110を記憶してもよい。この場合、記憶部109は、例えば、複数の放射線画像データ110のうち最も古い放射線画像データを最新の放射線画像データ110で上書きするように、それぞれの放射線画像データ110を記憶してもよい。複数の通信部112は、制御装置400との通信や放射線源制御装置300との通信を制御する。通信部112は、例えば、検出部200で放射線画像を取得する際の撮像モードを含む制御信号を制御装置400から受信する。タイマ113は、撮像時刻や経過時間などを取得する。照射タイミング制御部114は、放射線源制御装置300の放射線源301に対する放射線の照射信号に応じて、検出部200の撮像動作への遷移などの制御を行う。電源部115は、放射線撮像装置100内の各構成に電力を供給する。
制御部101は、例えば、プロセッサを含み、記憶部109に保存されているプログラムなどを読み出し、読み出されたプログラムに基づいて放射線撮像装置100全体の制御を行ってもよい。また、制御部101は、ASIC(特定用途向け集積回路)などの制御信号発生回路を含み放射線撮像装置100の制御を行ってもよい。さらに、プログラムと制御信号発生回路との両方によって放射線撮像装置100全体の制御が実現されてもよい。
駆動制御部102は、撮像準備駆動制御103、放射線画像取得制御104、オフセット画像取得制御105を含む複数の制御モードを切り替えて検出部200を制御する。撮像準備駆動制御103は、検出部200を放射線画像の撮像が可能な状態に準備する制御である。放射線画像取得制御104は、放射線画像データが取得されるように検出部200を駆動する制御である。オフセット画像取得制御105は、オフセット画像データが取得されるように検出部200を駆動する制御である。撮像準備駆動制御103において、駆動制御部102は、検出部200に対して撮像時と同様の電圧を印加しつつ、周期的に電荷の読み出しを行わせ、検出部200に配された各画素に蓄積される暗電荷のリセットを行わせる。この際に画素から読み出された信号は、画像データとしては扱わず、記憶部109に記憶されなくてもよい。放射線画像取得制御104において、駆動制御部102は、検出部200を撮像準備駆動制御103と同様に駆動させ、検出部200に配された画素に放射線の照射に応じた電荷を蓄積させる。次いで、画素に蓄積された電荷を放射線画像データ110として読み出し記憶部109に記憶させる。駆動制御部102が、この放射線画像取得制御104を連続的に実施することによって、動画の撮像が可能である。オフセット画像取得制御105において、駆動制御部102は、撮像準備駆動制御103と同様の駆動を検出部200に行わせ、放射線を照射しない状態で読み出した画像データをオフセット画像データ111として記憶部109に記憶させる。
放射線画像取得制御104によって検出部200から取得された放射線画像データ110は、予めオフセット画像取得制御105によって取得されたオフセット画像データ111を用いてオフセット補正される。オフセット補正の処理は、画像処理部106のオフセット補正部107で行われてもよい。オフセット補正された放射線画像データ110は、通信部112を介して、制御装置400に転送される。ここではオフセット補正の処理のみ説明しているが、画像処理部106は、例えば、欠損画素の補正や検出部200に配されたアンプのゲインばらつきを補正するゲイン補正などの他の補正処理を行ってもよい。また、これら補正処理は、放射線撮像装置100で実施されなくてもよい。例えば、取得した放射線画像データ110およびオフセット画像データ111が、補正などの処理が実施されずに制御装置400に転送され、制御装置400が、これらの補正処理を行ってもよい。また、オフセット補正に使用するオフセット画像データ111は、例えば、複数のオフセット画像データを取得し、平均化などによってノイズ成分の低減処理などを行った画像データを使用してもよい。以下、放射線画像データ110を単に「画像データ」と示す場合がある。
放射線源制御装置300は、放射線源制御装置300を操作するための操作UI302を含む。操作UI302は、キーボードやマウス、曝射スイッチなどを含みうる。操作UI302を用いて、ユーザは、放射線の照射条件の設定や放射線の照射を行ってもよい。放射線源制御装置300と放射線撮像装置100との間は、専用の信号線で情報のやりとりを可能とする。放射線源制御装置300と放射線撮像装置100との間で、例えば、放射線の照射の開始や終了の通知、放射線の照射可能タイミングの通知など同期信号のやりとりが行われてもよい。これによって、放射線撮像装置100と放射線源制御装置300によって制御される放射線源301とが、制御装置400を介さずに放射線画像を撮像可能に構成される。
制御装置400は、撮像制御部402、照射制御部403、通信部401、放射線撮像アプリケーション404、表示部406、操作UI407、電源部405を含み、放射線撮像システムSYSの各構成の制御を行う。撮像制御部402は、放射線撮像アプリケーション404を介したユーザの設定に従って、画像データを取得するタイミングの制御や検出部200で放射線画像を取得する際の撮像モードを含む撮像条件の設定など、放射線撮像装置100の制御を行う。照射制御部403は、放射線撮像アプリケーション404を介したユーザの設定に従って、放射線源制御装置300を制御することによって放射線源301から照射される放射線の照射条件などの制御を行う。通信部401は、放射線撮像装置100、放射線源制御装置300および病院内ネットワーク600との通信を制御する。放射線撮像アプリケーション404は、撮像オーダの受付や撮像情報の登録を行う。表示部406は、放射線撮像装置100で得られた画像データに基づいた放射線画像や撮像を行う際の撮像モードなどの撮像条件の情報を表示する。操作UI407は、放射線撮像アプリケーション404を操作するためのキーボードやマウスなどでありうる。電源部405は、制御装置400内の各構成に電力を供給する。
ここで、制御装置400と放射線撮像装置100との間の通信や、制御装置400と放射線源制御装置300との間の通信は、RS232CやUSB、イーサネットなどの規格を用いたケーブル接続通信であってもよい。また、制御装置400と放射線撮像装置100との間の通信や、制御装置400と放射線源制御装置300との間の通信は、専用信号線を用いた通信であってもよいし、無線通信であってもよい。また、制御装置400と放射線撮像装置100との間の通信や、制御装置400と放射線源制御装置300との間の通信は、有線通信と無線通信との組み合わせであってもよい。
制御装置400と放射線撮像装置100との間の通信において、例えば、放射線撮像装置100から制御装置400に、画像データや放射線撮像装置100の装置状態を示す信号が送信される。また、例えば、制御装置400から放射線撮像装置100に、画像データを取得する際の撮像モードなどの条件設定の信号を含む制御信号が送信される。また、制御装置400と放射線源制御装置300との間の通信において、例えば、放射線の照射条件の設定の信号などが、制御装置400から放射線源制御装置300に送信される。また、例えば、放射線源制御装置300から制御装置400に、放射線源制御装置300の装置状態を示す信号や、放射線を照射した際の実際の照射情報などの信号が送信される。
図2は、放射線撮像装置100の検出部200の構成例を示すブロック図である。検出部200は、放射線の入射に応じた放射線画像を取得するために、複数の行および複数の列を構成するように2次元アレイ状に配列された複数の画素207を含むセンサアレイ204を有する。センサアレイ204に配された画素207は、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)などのスイッチ素子208と、光電変換素子209とを含み、画素207(光電変換素子209)の上には、シンチレータ(不図示)が配されうる。シンチレータは、例えば、センサアレイ204において一体的に形成されうる。画素207がシンチレータと光電変換素子209とを備える場合、検出部200に入射した放射線は、シンチレータによって可視光に変換され、変換された可視光が画素207の光電変換素子209に入射し、光電変換素子209において、可視光に応じた電荷が生成される。このように、画素207として、シンチレータおよび光電変換素子209によって、入射した放射線を電荷に変換する所謂、間接変換型の変換素子が用いられてもよい。また、例えば、シンチレータを設けずに、入射した放射線を直接電荷に変換する所謂、直接変換型の変換素子が、画素207に用いられてもよい。スイッチ素子208のON(導通)状態とOFF(不導通)状態との切替によって、光電変換素子209で生成される電荷の蓄積と電荷の読み出しとが実施され、画像データを取得することができる。
検出部200のセンサアレイ204に配された画素207は、行ごとにドライブ回路201から共通の駆動線211を介してスイッチ素子208がON状態になる電圧を印加されることによってスイッチ素子208がON状態になる。スイッチ素子208がON状態になると、画素207に蓄積された電荷に応じた信号が、それぞれの画素207が接続された信号線210を介してサンプルホールド回路202に転送される。その後、サンプルホールド回路202に保持された画素207から出力された信号は、マルチプレクサ203を介して順次、読み出され、アンプ205によって増幅された後、A/D変換器206によってデジタル値の画像データに変換される。次いで、電荷の読み出しが終了した画素207は、ドライブ回路201から駆動線211を介してスイッチ素子208がOFF状態になる電圧を印加されることによって、電荷を蓄積する状態に戻る。このように、ドライブ回路201が、センサアレイ204上に配された画素207を行ごとに順次、走査を行い、最終的に全ての画素207から出力される信号が、デジタル値に変換される。これによって放射線画像を生成するための画像データを読み出すことができる。これらの検出部200の駆動、読出動作などの制御は、制御部101の駆動制御部102によって実施される。デジタル値に変換された画像データは、上述のように、図1に示される記憶部109に一時的に記憶されてもよい。
次いで、本実施形態における放射線撮像システムSYSの動作について説明する。図3は、本実施形態における放射線撮像システムSYSの動作例を示すタイミング図である。本実施形態において、ユーザの操作に従って、放射線源301から放射線撮像装置100へ連続的に放射線が照射され動画像の撮像(連続透視)が行われる。また、透視撮影を中断または終了する際に、透視撮影の最終画像を表示部406に表示するラストイメージホールド動作が行われる。表示部406に最終画像を表示されるための動作は後述する。図3には、この連続透視における放射線撮像装置100と放射線源301(放射線源制御装置300)との一連の動作が示されている。
「操作UI302入力」は、ユーザが放射線画像の撮像を要求するための信号を示す。図3において、例えば、ユーザが連続透視を開始するための曝射スイッチを押下することによって、「操作UI302入力」はハイレベルに変化する。「検出部200動作」は、検出部200のセンサアレイ204の動作状態を示す。「読出処理」は、放射線撮像装置100内において検出部200から制御部101へ画像データを転送する動作を示す。「記憶部109格納動作」は、制御部101に転送された画像データを記憶部109に記憶する動作を示す。「照射指示」は、照射タイミング制御部114から放射線源制御装置300へ放射線の照射を指示する信号を示す。「放射線源301照射指示」は、「照射指示」に従って放射線源制御装置300が放射線源301に放射線の照射を指示する信号を示す。図3において、「放射線源301照射指示」がハイレベルの間、放射線源301は放射線を照射する。「放射線撮像装置100出力動作」は、放射線撮像装置100から制御装置400に画像データを転送する動作を示す。
次いで、連続透視における、放射線撮像装置100および放射線源301(放射線源制御装置300)の動作について説明する。放射線の照射開始が操作UI302を介してユーザから指示される前に、制御装置400は、放射線撮像装置100に画像データを生成するための生成動作を開始させる。生成動作とは、放射線撮像装置100の検出部200に、1行目から最終行まで少なくとも1行ごとに複数の画素207に蓄積動作500および読出動作510を行わせることによって1つの画像データを生成する動作である。この生成動作を繰り返すことによって、動画像の撮像が可能となる。
放射線の照射開始前から、「検出部200動作」、「読出処理」に示されるように、蓄積動作500と読出動作510とが繰り返される。この動作は、画素207で発生する暗電荷などによる影響を抑制するためのリセット駆動とも呼ばれうる。この際に画素207から読み出された信号は、画像データとしては扱わず、記憶部109に記憶されなくてもよい。
次いで、操作UI302の曝射スイッチが押下されるなど、放射線の照射開始がユーザによって指示されることによって、放射線撮像システムSYSは、連続透視を開始する。センサアレイ204に配された複数の画素207の最終行(図3においてN行目と示される)まで読出動作510が完了すると、照射タイミング制御部114は、放射線源制御装置300に放射線の照射開始を指示する信号を送信する。放射線の照射開始を指示する信号を受けた放射線源制御装置300は、放射線源301に対して放射線の照射を指示し、放射線源301は放射線の照射を開始する。つまり、放射線の照射開始が指示された場合、放射線源301に、生成動作のうち放射線の照射開始が指示された際の生成動作における最終行の読出動作510が完了したことに応じて放射線の照射を開始させる。
放射線の照射中に、放射線撮像装置100は、上述の生成動作を繰り返す。生成動作によって1つのフレームで1つの画像データが生成され、読出動作510によって読み出された画像データは、制御部101に転送され記憶部109に放射線画像データ110として保存される。放射線画像データ110として記憶部109に保存された画像データは、オフセット補正部107によって、事前に記憶部109に記憶されたオフセット画像データ111を用いてオフセット補正処理が実施され、通信部112を介して制御装置400に転送される。制御装置400に転送された画像データに基づいた画像が、表示部406に表示される。これらの動作を繰り返すことによって連続透視が実施される。
図3に示されるように、1フレーム目の画像データを生成する際、蓄積動作500における放射線の照射時間が行ごとに異なってくる。このため、1フレーム目の画像データから生成される画像は、シェーディングが生じうる。一方、2フレーム目からは蓄積動作500における放射線の照射時間は、行ごとに変化しないためシェーディングは抑制されうる。
次に、Nフレーム目において、ユーザが操作UI302の曝射スイッチを戻すことによって、連続透視を中断または終了する場合について説明する。操作UI302の曝射スイッチを戻されたことによって、放射線の照射終了が指示された場合、即座に「照射指示」の信号はローレベルに変化する。「照射指示」がローレベルに変化するのに従って、放射線源制御装置300は、放射線源301に出力する「放射線源301照射指示」をローレベルに変化させる。結果、図3に示されるように、行によって蓄積時間に差が出てしまい、得られる放射線画像にシェーディングが生じてしまう。つまり、Nフレーム目の画像データに基づいて最終画像を表示した場合に、表示画像の画質が低下してしまう場合がある。また、図3に示される動作は、連続的に放射線を照射する連続透視を例に挙げたが、断続的に放射線を照射するパルス透視を行った場合を考える。パルス透視において、何れの行も読出動作510を行っていない期間にのみ、パルス状(断続的)に放射線の照射が行われる。パルス透視において、放射線の照射時に操作UI302のスイッチが戻され、放射線の照射が中断された場合、Nフレームのみ放射線の照射量が少なくなる。この場合、Nフレーム目の画像データに基づいて最終画像を表示すると、放射線の照射量が少ないために全体的に暗くい画像が、最終画像として表示されてしまう。つまり、連続透視においても、パルス透視においても、Nフレーム目の画像データに基づいて最終画像を表示させた場合に、最終画像の画質が低下してしまう可能性がある。
最終画像の画質の低下を抑制するために、本実施形態において、放射線撮像装置100は、図1に示されるように、制御部101に判定処理部116が配されている。判定処理部116は、連続透視におけるシェーディングが生じた画像や、パルス透視における全体的に暗い画像が、最終画像として表示部406に表示されないように、操作UI302のスイッチが戻され、放射線の照射が停止した際に追加の処理を行う。図4には、放射線の照射終了が指示された場合に、制御部101の判定処理部116が実施する連続透視の終了動作の判定フローを示す図が示されている。
本実施形態において、放射線の照射終了が指示された場合に、制御部101の判定処理部116は、放射線の照射終了が指示された際の生成動作で取得されたNフレーム目の画像データが所定の基準を満たしているか否かを判定する。Nフレーム目の画像データが基準を満たしている場合、制御部101は、Nフレーム目の画像データに基づく画像が最終画像として表示部406に表示されるように動作する。例えば、記憶部109に保存されたNフレーム目の放射線画像データ110は、オフセット補正部107によってオフセット補正処理を実施され、通信部112を介して制御装置400に転送される。Nフレーム目の画像データが基準を満たしていない場合、制御部101は、記憶部109に記憶された複数の放射線画像データ110のうちNフレーム目の画像データよりも前に記憶部109に記憶された放射線画像データ110に基づく画像が最終画像として表示部406に表示されるように動作する。例えば、記憶部109に保存されたN-1フレーム目の画像データが、オフセット補正部107によってオフセット補正処理を実施され、通信部112を介して制御装置400に転送される。制御部101は、例えば、Nフレーム目の画像データのうち予め設定された比較領域における画像データと、Nフレーム目の画像データよりも前に記憶部109に記憶された画像データのうち比較領域における画像データと、の相違が、所定の範囲に収まる場合、基準を満たすと判定してもよい。以下に、詳細を説明する。しかしながら、Nフレーム目の画像データの判定基準はこれに限られることはなく、Nフレーム目の画像データから得られる画像のシェーディングや明るさに基づいて基準が設定されてもよい。
まず、制御部101の判定処理部116は、放射線の照射の終了が指示されると、記憶部109に記憶されたNフレーム目の画像データのうち予め設定された比較領域のそれぞれの画素の画素値と、N-1フレーム目の画像データのうち比較領域のそれぞれの画素の画素値と、の合計値の差分(差分の合計値であってもよい)を取得する(S100)。差分が得られると処理はS101に遷移し、制御部101の判定処理部116は、差分が、所定の閾値以下であるか否かの判定を行う。差分が、所定の閾値以下である場合、制御部101の判定処理部116は、Nフレーム目の画像データが基準を満たしていると判定し(S101のYES)、処理は終了する。結果として、制御部101は、Nフレーム目の画像データに基づく画像が最終画像として表示部406に表示されるように動作する。
一方、差分が、所定の閾値を越えた場合、制御部101の判定処理部116は、Nフレーム目の画像データが基準を満たしていないと判定する(S101のNO)。Nフレーム目の画像データにシェーディングが生じた場合やNフレーム目の画像データがN-1フレーム目の画像データと比較して全体的に暗くなっている場合、Nフレーム目の画像データの画素値とN-1フレーム目の画像データの画素値との間の相違が大きくなりうるためである。この場合、処理はS102に遷移する。S102において、制御部101は、Nフレーム目の画像データに基づく画像が最終画像として表示部406に表示されるよう動作する。例えば、記憶部109に保存されたN-1フレーム目の画像データが、オフセット補正部107によってオフセット補正処理を実施され制御装置400に転送される追加送信処理が実施される。
S100において差分を取得する処理において、比較領域に含まれる画素207は、検出部200に配された全ての画素207である必要はない。差分を取得する際に同じ位置に配された画素207であればよく、行単位、列単位、特定位置のブロック(後述の関心領域(ROI))の画素207が、比較領域として用いられる。また、閾値と比較するのは、合計値の差分ではなく、例えば、Nフレーム目の画像データのうち比較領域のそれぞれの画素の画素値の平均値と、N-1フレーム目の画像データのうち比較領域のそれぞれの画素の画素値の平均値と、の差分が、閾値と比較されてもよい。また、例えば、制御部101の判定処理部116は、Nフレーム目の画像データのうち比較領域のそれぞれの画素の画素値と、N-1フレーム目の画像データのうち比較領域のそれぞれの画素の画素値と、の合計値の比率が所定の閾値以下であるか否かを判定してもよい。また、例えば、Nフレーム目の画像データのうち比較領域のそれぞれの画素の画素値の平均値と、N-1フレーム目の画像データのうち比較領域のそれぞれの画素の画素値の平均値と、の比率が、閾値と比較されてもよい。
図5は、S101において、制御部101の判定処理部116がNフレーム目の画像データが基準を満たしていないと判定し、処理がS102に遷移し、追加送信処理を行った場合のタイミング図を示す。Nフレーム目よりも前の処理は、図3に示されるタイミング図と同様である。上述のように、動画像を表示するために放射線撮像装置100は、それぞれの生成動作によって生成された画像データを、順次、表示部406に送信している。図5に示されるタイミング図において、制御部101は、Nフレーム目の画像データを制御装置400に送信する。また、制御部101は、「照射指示」の信号がローレベルであり、Nフレーム目の画像データが記憶部109に記憶された最終収集画像データであることを判断する。つまり、放射線の照射終了が指示されているため、制御部101の判定処理部116は、図4に示されるS101の処理を行う。制御部101の判定処理部116がNフレーム目の画像データが基準を満たしていないと判定すると、制御部101は、制御装置400に追加でN-1フレーム目の画像データを送信し、N-1フレーム目の画像データに基づいた最終画像が、表示部406に表示される。つまり、制御部101は、Nフレーム目の画像データが基準を満たさず、かつ、Nフレーム目の画像データの表示部406への送信が既に開始されている場合、Nフレーム目の画像データが表示部406に送信された後に、記憶部109に記憶された複数の画像データのうちN-1フレーム目の画像データを表示部406に送信してもよい。このように、制御部101は、Nフレーム目の画像データが基準を満たしていない場合、Nフレーム目の画像データに基づかない画像を、最終画像として表示部406に表示させるように動作する。
図5に示される動作では、複数の画素207は、1行目からN行目(最終行)まで、1行ごとに蓄積動作500および読出動作510を行うことが示されているが、これに限られることはない。例えば、2行ごとや3行ごとなど複数行ごとに蓄積動作500および読出動作510が行われてもよい。
図6は、S101において、制御部101の判定処理部116がNフレーム目の画像データが基準を満たしていると判定した場合のタイミング図を示す。検出部200の各行において所定の期間、蓄積動作500が行われた後に、「照射指示」の信号がローレベルになった場合に起こりうる。この場合、S101の処理は行われるが、S102に遷移しないため追加送信処理S103は実施されない。
図3~5に示される動作は、画像データの読出処理と並行して画像データの出力動作が行われる。この場合、図4に示されるように、制御部101の判定処理部116が、Nフレーム目の画像データの画素値とN-1フレーム目の画像データの画素値との相違を比較するS101の処理を実施するタイミングで、既にNフレーム目の画像データの出力動作が開始されている。しかしながら、このような動作に限られることはない。例えば、制御部101は、画像データの読出処理が完了してから、該当フレームの画像データの出力動作を開始するような構成を備えていてもよい。この場合の例を、図7を用いて説明する。
図7は、放射線の照射終了が指示された場合に、制御部101の判定処理部116が実施する連続透視の終了動作の判定フローを示す図である。図7に示されるフローにおいて、ユーザが操作UI302の曝射スイッチを戻すなど放射線の照射終了が指示され、放射線の照射が終了した時点でNフレーム目の画像データの出力動作が開始されていない。このため、制御部101の判定処理部116が、Nフレーム目の画像データが基準を満たしていないと判定した場合(S101のNO)、放射線撮像装置100は、Nフレーム目の画像データを表示部406に送信しなくてもよい(S104)。つまり、図4に示される、S102の追加送信処理を実施する必要がなくなる。また、制御部101の判定処理部116が、Nフレーム目の画像データが基準を満たしていると判定した場合(S101のYES)、放射線撮像装置100は、Nフレーム目の画像データを表示部406に送信する(S103)。
図8は、図7に示される処理を行った場合のタイミング図である。図8に示されるように、記憶部109への画像データの格納動作と、画像データの放射線撮像装置100から制御装置400への出力動作と、が並行して実施されていない。Nフレーム目までの動作は、図5に示される動作と同様である。Nフレーム目の蓄積中にユーザが操作UI302の曝射スイッチを離し、放射線源301への「照射指示」はローレベルに変化する。照射指示がローレベルになるまで放射線が照射されたNフレーム目の画像データが、記憶部109に記憶される。ここで、図7で示されるS101の処理が実施される。このため、制御部101の判定処理部116が、Nフレーム目の画像データが基準を満たしていないと判定した場合(S101のNO)、Nフレーム目を転送することなく透視撮影が終了(中断)する。
放射線撮像装置100において、センサアレイ204のすべての行を用いて撮像が行われない場合がある。ここで、図9(a)、9(b)、10を用いて、センサアレイ204のうち所定の関心領域(ROI)702が、撮像に使用する領域として指定された場合の、連続透視の終了動作について説明する。
まず、図9(a)、9(b)を用いて、センサアレイ204における画像データの読出方向と、ROI702の例について説明する。上述したように、放射線撮像装置100の制御部101は、センサアレイ204に配された複数の画素207を、行単位で読出動作を行うよう制御する。ここでは、図9(a)に示されるように、センサアレイ204の上部(1行目)から下部(N行目)に向かって矢印703に示す方向に画像データの読出動作を行うものとする。
ここで、ROI702は、例えば、撮影モードごとに予め定義される画像の有効領域を示していてもよいし、撮影手技やプロトコルごとに設定されるような、注目領域として個別に定義されてもよい。また、ROI702は、放射線撮像装置100が放射線源301に接続されるコリメータの絞り情報を取得し、この絞り情報から得られる放射線の照射範囲をROI702と定義してもよい。ここでは、図9(a)に示されるように、ROI702が、センサアレイ204の中央部に設定されている場合を例にして説明する。
1行目からN行目までの画素行が、駆動線211に対応する。センサアレイ204のそれぞれの画素207から行ごとに画像データを読み出す読出期間Trdは、図9(b)に示されるように、1行目から(Roi1-1)行目までの関心領域外の画像データの読出期間Tout_uと、ROI702(Roi1行目~RoiM行目)の画像データの読出期間Troiと、(Roi1+1)行目からN行目までの関心領域外の画像データの読出期間Tout_lと、を含む。画像データのうちROI702より外側の領域から出力される画素値は、例えば、放射線画像の生成に使用しないなど、関心領域外の画質は重要視されない。前述の通りセンサアレイ204上に配された画素207を行ごとに順次、走査を行うことから、ROI702内の画像データを取得するには少なくともROIM行目までを走査し画素207から画素値が出力されればよい。
図9(a)、9(b)に示されるようなROI702が設定された場合の、連続透視時の動作タイミングの制御の一例を、図10を用いて説明する。Nフレーム目より前の動作は、図3と同様の動作を行う。
Nフレーム目においてROI702の読出処理が完了した後(RoiM行目の読出動作510完了後)に操作UI302がローレベルになった場合を説明する。この場合、Nフレーム目に生成され、記憶部109に保存される画像データに基づく画像は、RoiM行目からN行目にかけてシェーディングが生じる。しかしながら、前述の通りROI702の指定を行った場合に必要となる画像の領域はRoi1行目からRoiM行目までであるため、関心領域外でシェーディングが生じていても、S101の処理において制御部101の判定処理部116は、Nフレーム目の画像データが所定の基準を満たしている判定する。この場合、S101の処理において、検出部に配された複数の画素207のうち、上述の予め設定された比較領域としてROI702内の画素207が設定されていればよい。
なお、図11の動作では連続透視の動作を示したが、パルス透視の場合、ROI702の指定の有無を問わず、放射線の照射時間が短くなり、全体的に得られる画像が暗くなる。したがって、パルス透視の場合、上述の予め設定された比較領域としてROI702内の画素207が設定されていてもよいし、ROI702外の画素207が設定されていてもよい。しかしながら、ROI702外の画素207において突発的なノイズが発生し、S101の処理において誤判定が生じる可能性がある。そのため、パルス透視の場合であっても、比較領域としてROI702内の画素207が指定されうる。
このように、イメージホールド機能を有する放射線撮像システムSYSにおいて、透視撮影を終了(中断)した際に表示部406に表示される画像の画質の低下を抑制できる。例えば、透視撮影を終了した際に表示部406に表示される画像のシェーディングが抑制される。また、例えば、パルス撮影を終了した際に表示部406に暗い画像が表示されることを抑制できる。これによって、最終画像の画質が向上し、ユーザにとってより使いやすい放射線撮像システムSYSが実現できる。また、記憶部109に記憶された画像データのそれぞれの画素値を比較することによって、ユーザの操作UI302の操作タイミングによらず、画質の低下が抑制された最終画像を表示させることができる。
上述では、Nフレーム目の1つの画像データに基づいた最終画像、または、N-1フレーム目の1つの画像データに基づいた最終画像を表示部406に表示させることを説明した。しかしながら、これに限られることはない。制御部101は、Nフレーム目の画像データが基準を満たしている場合、記憶部109に記憶された複数の画像データのうちNフレーム目の画像データを含む2つ以上の画像データに基づいて生成した最終画像データに応じた画像を、前記最終画像として前記表示部に表示させるように動作してもよい。また、制御部101は、Nフレーム目の画像データが基準を満たしていない場合、記憶部109に記憶された複数の画像データのうちN-1フレーム目の画像データを含み、かつ、Nフレーム目の画像データを含まない2つ以上の画像データに基づいて生成した最終画像データに応じた画像を、最終画像として表示部406に表示させるように動作してもよい。
図11は、最終画像データの生成方法を示す図である。最終画像データは、例えば、図11に示されるように画像処理部106で生成されてもよいし、最終画像データを生成するための構成が、放射線撮像装置100や制御装置400に配されていてもよい。また、図11に示される構成は、最終画像データを生成する構成を模式的に表したものであり、他の構成によって生成されてもよい。
例えば、上述のS101の処理において、Nフレーム目の画像データが、基準を満たしていないと判定された場合を考える。この場合、記憶部109に記憶された画像データのうちN-1フレーム目からN-mフレーム目までの画像データが、重み付けを付加する乗算器801に入力される。図11では、各フレームの画像データの乗算器801への入力の有無をスイッチ800で示している。しかしながら、例えば、記憶部109の所定のアドレス領域に記憶されたN-1フレーム目からN-mフレーム目までの画像データが適宜、読み出されればよい。重み付けられた画像データは、合算器802で合算されて最終画像データ803になる。制御部101の画像処理部106は、2つ以上の画像データを生成動作によって生成された順番に応じて重み付けし、最終画像データ803を生成してもよい。例えば、制御部101の画像処理部106は、2つ以上の画像データのうち、より後に生成された画像データに大きく重み付けしてもよい。しかしながら、これに限られることはなく、制御部101の画像処理部106は、2つ以上の画像データを単純に加算または平均化することによって最終画像データ803を生成してもよい。
また、例えば、上述のS101の処理において、Nフレーム目の画像データが、基準を満たしていると判定された場合を考える。この場合、制御部101の画像処理部106は、記憶部109に記憶された画像データのうちN-1フレーム目からN-m+1フレーム目までの画像データを用いて、上述のように最終画像データ803を生成してもよい。
また、例えば、制御部101の画像処理部106は、S101の処理においてNフレーム目の画像データが基準を満たしている場合と満たしていない場合とで、最終画像データ803を生成する際の2つ以上の画像データに対する重み付けの量を変化させてもよい。例えば、Nフレーム目の画像データが基準を満たしている場合であっても、Nフレーム目の画像データは、わずかにシェーディングが生じている場合や暗くなっている場合が考えられる。そこで、S101の処理においてNフレーム目の画像データが基準を満たしている場合、N-1フレーム目からN-m+1フレーム目までの画像データの重み付けを一定にし、Nフレーム目の画像データの重み付けが、N-1フレーム目からN-m+1フレーム目までの画像データよりも小さくてもよい。一方、この場合、S101の処理においてNフレーム目の画像データが基準を満たしていない場合、それぞれの画像データに対する重み付けが一定であってもよい。
また、例えば、記憶部109に記憶された複数の画像データのうち最終画像データ803の生成に使用される画像データの数が、S101の処理においてNフレーム目の画像データが基準を満たしている場合と満たしていない場合とで、互いに異なっていてもよい。例えば、基準を満たす場合、Nフレーム目からN-mフレーム目までの画像データを用いて最終画像データ803が生成され、基準を満たしていない場合、N-1フレーム目からN-mフレーム目までの画像データを用いて最終画像データ803が生成されてもよい。
最終画像データ803は、記憶部109に記憶されてから制御装置400に転送されてもよいし、直接、制御装置400に転送されてもよい。また、例えば、最終画像データ803は、画像処理部106のオフセット補正部107によって、事前に記憶部109に記憶されたオフセット画像データ111を用いてオフセット補正処理が実施され、通信部112を介して制御装置400に転送されてもよい。以上の動作によって、最終画像データ803に基づいた画像が、表示部406に表示される。
連続透視やパルス透視などの透視撮影は、静止画像の撮像よりも入射する放射線量が少ない場合が多い。2つ以上の画像データに基づいた最終画像データ803を生成することによって、表示部406に表示される最終画像のノイズ成分が抑制され、最終画像の画質が向上しうる。
また、放射線源301が、連続的に放射線を照射する連続透視のモードと、断続的に放射線を照射するパルス透視のモードと、で動作可能に構成されている場合を考える。つまり、放射線撮像システムSYSが、連続透視とパルス透視とを切り替えて透視撮影が可能な場合である。この場合、記憶部109に記憶された複数の画像データのうち最終画像データ803の生成に使用される画像データの数が、放射線源301が連続透視のモードで動作する場合と、パルス透視のモードで動作する場合と、で互いに異なっていてもよい。フレームレートが同じであっても、連続透視とパルス透視とで被写体に入射する放射線量が異なってくる可能性があるためである。
また、上述の閾値など、S101の処理におけるNフレーム目の画像データに対する基準は、放射線源301が連続透視のモードで動作する場合と、パルス透視のモードで動作する場合と、で互いに異なっていてもよい。上述のように、連続透視ではNフレーム目の画像データから得られる画像にはシェーディングが生じうるが、パルス透視ではNフレーム目の途中で放射線の照射が停止しても、放射線が照射される時間は画素行によらず一定になり画像全体が暗くなる。このように、Nフレーム目の画像データを用いた場合の最終画像の画質の低下のメカニズムが異なる。このため、S101の処理におけるNフレーム目の画像データに対する基準は、連続透視とパルス透視とでそれぞれに適した基準になっていてもよい。また、例えば、上述の重み付けが、放射線源301が連続透視のモードで動作する場合と、パルス透視のモードで動作する場合と、で互いに異なっていてもよい。上述のそれぞれの実施形態は、それぞれ組み合わせて適用されうる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、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。
100:放射線撮像装置、109:記憶部、207:画素、406:表示部、SYS:放射線撮像システム
Claims (16)
- 複数の画素が行列状に配された放射線撮像装置と、表示部と、記憶部と、制御部と、を含む放射線撮像システムであって、
放射線の照射が指示されている間に、前記制御部は、前記複数の画素に蓄積動作および読出動作を含む生成動作を繰り返し行わせることによって複数の画像データを取得し、取得した前記複数の画像データを前記記憶部に記憶させ、
放射線の照射終了が指示された場合に、前記制御部は、
前記複数の画像データのうち放射線の照射終了が指示された際の前記生成動作で取得された第1画像データが所定の基準を満たしているか否かを判定し、
前記基準を満たしている場合、前記第1画像データに基づく画像を最終画像として前記表示部に表示させ、前記基準を満たしていない場合、前記複数の画像データのうち前記第1画像データよりも前に前記記憶部に記憶された第2画像データに基づく画像を前記最終画像として前記表示部に表示させることを特徴とする放射線撮像システム。 - 前記制御部は、前記第1画像データのうち予め設定された比較領域における画像データと、前記第2画像データのうち前記比較領域における画像データと、の相違が、所定の範囲に収まる場合、前記基準を満たしていると判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。
- 前記制御部は、前記第1画像データのうち予め設定された比較領域のそれぞれの画素の画素値と、前記第2画像データのうち前記比較領域のそれぞれの画素の画素値と、の合計値または平均値の差分、または、合計値または平均値の比率が所定の閾値以下である場合、前記基準を満たしていると判定することを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮像システム。
- 前記制御部は、前記第1画像データが前記基準を満たしていない場合、前記第1画像データに基づかない画像を、前記最終画像として前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の放射線撮像システム。
- 前記生成動作において、前記複数の画素は、1行目から最終行まで少なくとも1行ごとに前記蓄積動作および前記読出動作を行うことを特徴とする請求項1乃至4の何れか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、それぞれの前記生成動作によって生成された画像データを、順次、前記表示部に送信し、
前記制御部は、前記第1画像データが前記基準を満たさず、かつ、前記第1画像データの前記表示部への送信が既に開始されている場合、前記第1画像データが前記表示部に送信された後に、前記記憶部に記憶された前記複数の画像データのうち前記第2画像データに基づく画像データを前記表示部に送信することを特徴とする請求項1乃至5の何れか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、それぞれの前記生成動作によって生成された画像データを、順次、前記表示部に送信し、
前記放射線撮像装置は、前記第1画像データが前記基準を満たしていない場合、前記第1画像データを前記表示部に送信しないことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の放射線撮像システム。 - 放射線の照射終了が指示された場合、前記制御部は、
前記第1画像データが前記基準を満たしている場合、前記複数の画像データのうち前記第1画像データを含む2つ以上の画像データに基づいて生成した最終画像データに応じた画像を、前記最終画像として前記表示部に表示させ、
前記第1画像データが前記基準を満たしていない場合、前記複数の画像データのうち前記第2画像データを含み、かつ、前記第1画像データを含まない2つ以上の画像データに基づいて生成した最終画像データに応じた画像を、前記最終画像として前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の放射線撮像システム。 - 前記制御部は、前記2つ以上の画像データを前記生成動作によって生成された順番に応じて重み付けし、前記最終画像データを生成す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。
- 前記制御部は、前記2つ以上の画像データのうち、より後に生成された画像データに大きく重み付けすることを特徴とする請求項9に記載の放射線撮像システム。
- 前記制御部は、前記第1画像データが前記基準を満たしている場合と満たしていない場合とで、前記2つ以上の画像データに対する重み付けの量を変化させることを特徴とする請求項9または10に記載の放射線撮像システム。
- 前記制御部は、前記2つ以上の画像データを加算または平均化することによって前記最終画像データを生成す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。
- 前記複数の画像データのうち前記最終画像データの生成に使用される画像データの数が、前記第1画像データが前記基準を満たしている場合と満たしていない場合と、で互いに異なることを特徴とする請求項8乃至12の何れか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放射線を照射する放射線源をさらに含み、
前記放射線源は、連続的に放射線を照射する第1モードと、断続的に放射線を照射する第2モードと、で動作可能に構成されており、
前記複数の画像データのうち前記最終画像データの生成に使用される画像データの数が、前記放射線源が前記第1モードで動作する場合と、前記第2モードで動作する場合と、で互いに異なることを特徴とする請求項8乃至13の何れか1項に記載の放射線撮像システム。 - 前記基準が、前記放射線源が前記第1モードで動作する場合と、前記第2モードで動作する場合と、で互いに異なることを特徴とする請求項14に記載の放射線撮像システム。
- 前記放射線撮像装置に放射線を照射する放射線源をさらに含み、
前記放射線源は、連続的に放射線を照射する第1モードと、断続的に放射線を照射する第2モードと、で動作可能に構成されており、
前記基準が、前記放射線源が前記第1モードで動作する場合と、前記第2モードで動作する場合と、で互いに異なることを特徴とする請求項1乃至13の何れか1項に記載の放射線撮像システム。
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