JP4615288B2 - 放射線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線等の放射線撮影により得られた画像信号を外部の機器に無線で送信可能な通信手段を備えた放射線撮影装置において、主に通信手段の構成に関するものである。

今日、医療診断等を目的とするＸ線等の放射線撮影において、Ｘ線画像検出手段として固体検出器（半導体を主要部とするもの）を用いて、この固体検出器により被写体を透過したＸ線を検出して被写体に関するＸ線画像を表す画像信号を得る放射線撮影装置が各種提案、実用化されている。

この装置に使用される固体検出器としても、種々の方式が提案されている。例えば、Ｘ線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、Ｘ線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光導電層で検出して得た信号電荷を蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の固体検出器、或いは、Ｘ線が照射されることにより光導電層内で発生した信号電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の固体検出器等がある。この方式における固体検出器は、光導電層と電荷収集電極を主要部とするものである。

また、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面からは、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のものや、特許文献１に記載されているような、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のもの等がある。

また本願出願人は、特許文献２等において改良型直接変換方式の固体検出器を提案している。改良型直接変換方式の固体検出器とは、直接変換方式、且つ光読出方式のものであり、記録光（Ｘ線またはＸ線の照射により発生した蛍光等）を受けることにより光導電性を呈する記録用光導電層、潜像電荷と同極性の電荷に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層、読取用の電磁波の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層、をこの順に積層して成るものであり、記録用光導電層と電荷輸送層との界面（蓄電部）に、画像情報を担持する信号電荷（潜像電荷）を蓄積するものである。これら３層の両側には電極（第１の導電層および第２の導電層）が積層される。また、この方式における固体検出器は、記録用光導電層、電荷輸送層および読取用光導電層を主要部とするものである。

上記のような固体検出器からデジタル画像信号を得る場合、一般的には以下のような手順で行われる。先ず固体検出器から内部に蓄積されている潜像電荷を各画素毎に出力させるとともに、この潜像電荷に対応するアナログ信号をチャージアンプ等で各画素毎に検出し、各画素毎に検出したアナログ信号を画素の配列順に複合する。そして、この複合したアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する。
特開２０００−２４４８２４号公報 特開２０００−１０５２９７号公報

ところで、近年では固体検出器を内蔵した放射線撮影装置の中には、放射線撮影により得られたデジタル画像信号を外部の機器に無線で送信可能な通信手段を備えたものが提案されているが、このような通信手段を装置に内蔵してしまうと、無線信号によるノイズがＡＤ変換前の微小なアナログ信号に重畳してしまい、その結果画像信号のＳ/Ｎを著しく低下させてしまう。

もちろん画像信号の生成を行っている際には無線通信を行わないようにすれば上記の問題は解消するが、無線通信では転送速度は限られており画像信号の送信にはかなりの時間が必要とされるため、このような態様とすると撮影の間隔を長くする必要が生じてしまい、撮影のワークフロー上好ましくない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｘ線等の放射線撮影により得られたデジタル画像信号を外部の機器に無線で送信可能な通信手段を備えた放射線撮影装置において、画像信号に対する無線通信ノイズの影響を抑えた放射線撮影装置を提供することを目的とするものである。

本発明による放射線撮影装置は、画像情報を担持する放射線の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表すアナログ信号を出力する固体検出器と、固体検出器から出力されたアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段と、画像信号処理手段から出力されたデジタル画像信号を外部の装置に無線で送信する通信手段とを備えた放射線撮影装置であって、通信手段の通信周波数が、画像信号処理手段のＡＤ変換のサンプリング周波数よりも高いことを特徴とするものである。

ここで「固体検出器」とは、被写体の画像情報を担持する放射線を検出して被写体に関する放射線画像を表す画像信号を出力する検出器であって、入射した放射線を直接または一旦光に変換した後に電荷に変換し、この電荷を外部に出力させることにより、被写体に関する放射線画像を表す画像信号を得ることができるものである。

この固体検出器には種々の方式のものがあり、例えば、放射線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、放射線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光導電層で検出して得た信号電荷を蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の固体検出器、あるいは、放射線が照射されることにより光導電層内で発生した信号電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の固体検出器等、あるいは、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面からは、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のものや、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のもの等、さらには、前記直接変換方式と光読出方式を組み合わせた本願出願人による上記特許文献２において提案している改良型直接変換方式のもの等がある。

また、上記の通信手段の通信方式としては、Bluetooth、HiSWANa（High Speed Wireless Access Network type a）、HiperLAN、ワイヤレス１３９４、ワイヤレスＵＳＢ、無線ＬＡＮ等の既存の種々の通信方式を適用可能である。

本発明による放射線撮影装置は、画像情報を担持する放射線の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表すアナログ信号を出力する固体検出器と、固体検出器から出力されたアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段と、画像信号処理手段から出力されたデジタル画像信号を外部の装置に無線で送信する通信手段とを備えた放射線撮影装置において、通信手段の通信周波数を、画像信号処理手段のＡＤ変換のサンプリング周波数よりも高くすることにより、アナログ信号に無線通信によるノイズが重畳してしまった場合でも、画像信号処理手段においてＡＤ変換のサンプリング周波数よりも高い周波数の信号はＡＤ変換されずに切り捨てられ、実質的に元のアナログ信号のみをＡＤ変換しているのと同等の信号を得られるようになるため、デジタル画像信号に対する影響を少なくすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明によるＸ線（放射線）撮影装置を使用したＸ線（放射線）撮影システムの一例を示す概略図、図２は上記Ｘ線撮影システムの概略構成図、図３は上記Ｘ線撮影装置の概略構成図、図４は上記Ｘ線撮影装置の画像信号処理部の概略構成図である。

このＸ線撮影システムは、固体検出器２０等を内蔵したカセッテ型のＸ線撮影装置１と、Ｘ線撮影装置１に向けてＸ線を照射するためのＸ線源４１を内蔵したＸ線照射装置４０と、Ｘ線撮影装置１に対する撮影制御等を行う撮影制御手段６０とから構成される。

撮影制御手段６０は、撮影者の指示入力に基づいてＸ線撮影装置１に対して撮影制御を行ったり、またＸ線撮影装置１から画像信号を取得したりするものであり、Ｘ線撮影装置１と通信するための通信手段６１を備えている。また、この撮影制御手段６０は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）等のネットワークに接続されている。

図１および図２に示すように、Ｘ線撮影装置１の内部には、撮像デバイスである固体検出器２０と、Ｘ線撮影装置１の各部の動作を制御する制御部３０、固体検出器２０から出力された信号の処理を行う画像信号処理部３２、および２つのフレームバッファー３３、３４等を備えたプリント基板２７と、撮影制御手段６０と通信するための通信手段２８と、各部に電源を供給する電源部３１とが配置されている。

固体検出器２０は、ガラス基板２５上に、ａ−Ｓｉ ＴＦＴからなる第１の導電層２４、Ｘ線の照射を受けることにより電荷を発生して導電性を呈する光導電層２３、第２の導電層２２、絶縁層２１がこの順に積層されたものである。

第１の導電層２４は、各画素毎に対応してＴＦＴが形成されており、各ＴＦＴの出力２４ａはＩＣチップ２６に接続され、ＩＣチップ２６はプリント基板２７上の画像信号処理部３２に接続されている。

画像信号処理部３２は、図４に示すように、第１の導電層２４の各ＴＦＴの出力２４ａ毎に設けられた複数の検出チャネル５０と、この検出チャネル５０の出力を複合するマルチプレクサー５１と、マルチプレクサー５１から出力されたアナログ信号をＡＤ変換するＡＤ変換部５２とから構成される。

各検出チャネル５０は、電荷を検出するチャージアンプ回路５０ａと、チャージアンプ回路５０ａから出力されたアナログ信号を２系統に分割するとともに、これらのアナログ信号を所定の帯域幅に制限するためのローパスフィルター（ＬＰＦ）回路５０ｂと、ローパスフィルター回路５０ｂから出力された２系統のアナログ信号により相関２重サンプリングを行う相関２重サンプリング（ＣＤＳ）回路５０ｃとから構成される。

固体検出器２０は、第１の導電層２４と第２の導電層２２との間に電界を形成している際に、光導電層２３にＸ線が照射されると、光導電層２３内に電荷対が発生し、この電荷対の量に応じた潜像電荷が第１の導電層２４内に蓄積されるものである。蓄積された潜像電荷を読み取る際には、第１の導電層２４のＴＦＴを順次駆動して、各画素に対応した潜像電荷に対応するアナログ信号を出力させ、このアナログ信号を画像信号処理部３２内の検出チャネル５０で各画素毎に検出し、各画素毎に検出したアナログ信号を画素の配列順にマルチプレクサー５１により複合する。そして、この複合したアナログ信号をＡＤ変換部５２によりＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する。生成されたデジタル画像信号は画像信号処理部３２から２つのフレームバッファー３３、３４を経由して通信手段２８へ出力され、通信手段２８により撮影制御手段６０に送信される。

ここで、通信手段２８の無線通信周波数とＡＤ変換部５２のサンプリング周波数との関係について図面を用いて説明する。図６は通信手段２８の無線通信周波数とＡＤ変換部５２のサンプリング周波数との関係を示すグラフである。なお、縦軸はゲイン（ｄＢ）、横軸は周波数（Ｌｏｇ表示）である。

上記ローパスフィルター回路５０ｂのカットオフ周波数ｆｃは、ＡＤ変換の対象となるアナログ信号の最大ゲインに対して高周波側で３ｄＢ低下する周波数に設定されている。また、ＡＤ変換部５２のサンプリング周波数は、ＡＤ変換の対象となるアナログ信号の最大ゲインに対して高周波側で２０ｄＢ低下する周波数に設定されている。

本実施の形態においては、Ｘ線撮影装置１に固体検出器２０とともに内蔵される通信手段２８の通信周波数を、上記のＡＤ変換部５２のサンプリング周波数よりも高くすることにより、アナログ信号に無線通信によるノイズが重畳してしまった場合でも、ＡＤ変換部５２においてＡＤ変換のサンプリング周波数よりも高い周波数の信号はＡＤ変換されずに切り捨てられ、実質的に元のアナログ信号のみをＡＤ変換しているのと同等の信号を得られるようになるため、デジタル画像信号に対する影響を少なくすることができる。

具体的にはＡＤ変換部５２のサンプリング周波数を１００ＭＨｚとした場合、通信手段２８の通信方式を、通信周波数が１００ＭＨｚ以上の規格である無線ＬＡＮ（２．４ＧＨｚもしくは５ＧＨｚ）とすればよい。

なお、Ｘ線撮影装置１（通信手段２８）と撮影制御手段６０（通信手段６１）との間の通信方式は無線ＬＡＮに限定されるものではなく、通信周波数がＡＤ変換部のサンプリング周波数以上のものであれば種々の方式を適用することが可能である。

次いで、上記Ｘ線撮影システムの動作について説明する。図５は主としてＸ線撮影装置の撮影時における動作のタイミングを示すタイミングチャートである。なお、この図中において信号送信もしくは受信と示しているのは、Ｘ線撮影装置の動作について示したものである。また、Ｘ線撮影装置の動作は全て制御部３０により制御されるものである。

まず、撮影者により撮影を行う旨が撮影制御手段６０に入力されると、撮影制御手段６０からＸ線撮影装置１に向けて撮影要求信号が送信される。

Ｘ線撮影装置１は、撮影要求信号を受信すると、撮影制御手段６０に向けて撮影Ready信号を送信し、撮影制御手段６０においてこの撮影Ready信号が受信されると、撮影制御手段６０からＸ線撮影装置１に向けて撮影開始信号が送信される。

Ｘ線撮影装置１は、撮影開始信号を受信すると、固体検出器２０に電圧を印加させる。

この状態で、撮影者によりＸ線照射装置４０の曝射スイッチが押下されると、Ｘ線源４１からＸ線撮影装置１に向けてＸ線が照射される。

Ｘ線撮影装置１にＸ線が照射されると、固体検出器２０内においては、Ｘ線画像情報を担持する潜像電荷が蓄積される。この蓄積された潜像電荷の量は被写体５を透過したＸ線量に略比例するので、この潜像電荷が静電潜像を担持することとなる。

Ｘ線撮影装置１は、所定時間経過後に固体検出器２０に対する電圧の印加を停止させて撮影を終了した後、固体検出器２０から潜像電荷に対応するアナログ信号を出力させ、画像信号処理部３２に対してこのアナログ信号に基づいてデジタル画像信号を生成させる。画像信号処理部３２により生成されるデジタル画像信号は、生成された順に第１のフレームバッファー３３に出力される。

第１のフレームバッファー３３に一枚のＸ線画像を構成する全てのデジタル画像信号が出力された時点で、第１のフレームバッファー３３内に記憶されているデジタル画像信号は第２のフレームバッファー３４に転送されるとともに、固体検出器２０は撮影Ready状態となる。

この後の処理（撮影制御手段６０へのデジタル画像信号の送信）は、次の撮影の処理と同時並列的に行わせることが可能である。撮影Ready状態となった時点で、撮影制御手段６０から撮影要求信号をすでに受信している場合には、撮影制御手段６０に向けて撮影Ready信号を送信して上記の撮影の処理を開始し、撮影制御手段６０から撮影要求信号を受信していない場合には、撮影要求信号を受信するまで待機状態とする。

また、第２のフレームバッファー３４にデジタル画像信号が転送された時点で、撮影制御手段６０に向けて画像転送要求信号を送信し、撮影制御手段６０においてこの画像転送要求信号が受信されると、撮影制御手段６０からＸ線撮影装置１に向けて画像転送Ready信号が送信される。

Ｘ線撮影装置１は、画像転送Ready信号を受信すると、撮影制御手段６０に向けて画像信号を送信した後、一連の処理を終了する。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記に限定されるものではなく、例えば、固体検出器は光読出方式のものであってもよい。また、Ｘ線照射部とカセッテ型のＸ線撮影装置を装填する撮影台とが一体的に設けられた***用画像撮像装置等の種々のＸ線撮影システムに応用することができる。

本発明による放射線撮影装置を使用したＸ線撮影システムの一例を示す概略図 上記Ｘ線撮影システムの概略構成図 上記Ｘ線撮影装置のＸ線量検出器および固体検出器等の概略構成図 上記Ｘ線撮影装置の画像信号処理部の概略構成図 主として上記Ｘ線撮影装置の撮影時における動作のタイミングを示すタイミングチャート 通信手段の無線通信周波数とＡＤ変換部のサンプリング周波数との関係を示すグラフ

符号の説明

１ Ｘ線撮影装置
５ 被写体
２０ 固体検出器
２８ 通信手段
３０ 制御部
３１ 電源部
３２ 画像信号処理部
３３ フレームバッファー１
３４ フレームバッファー２
４０ Ｘ線照射装置
４１ Ｘ線源
６０ 撮影制御手段
６１ 通信手段

Claims (5)

1. 画像情報を担持する放射線の照射を受けて前記画像情報を記録し、記録した前記画像情報を表すアナログ信号を出力する固体検出器と、
   該固体検出器から出力されたアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段と、
   該画像信号処理手段から出力されたデジタル画像信号を、前記画像信号処理手段のＡＤ変換のサンプリング周波数よりも高い通信周波数で、外部の装置に無線で送信する通信手段と、
   前記固体検出器の記録動作および前記画像信号処理手段の処理動作を含む撮影動作を前記通信手段の通信動作と同時並列的に行うように、前記固体検出器、前記画像信号処理手段および前記通信手段を制御する制御手段とを備えてなることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記制御手段が、ある撮影動作時に生成されたデジタル画像信号を次の撮影動作時において送信するように、前記固体検出器、前記画像信号処理手段および前記通信手段を制御するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
3. 前記画像信号処理手段および前記通信手段が、前記固体検出器の検出面に対して同一側に配されていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線撮影装置。
4. 前記画像信号処理手段と前記通信手段との間に第１のフレームバッファおよび第２のフレームバッファを備え、
   一回の撮影動作時において生成されたデジタル画像信号が前記画像信号処理手段から前記第１のフレームバッファに対して全て出力された時点で、前記第１のフレームバッファから前記第２のフレームバッファに対して前記デジタル画像信号が出力されるとともに、前記固体検出器および前記画像信号処理手段は次の撮影動作を実行可能な待機状態となるように、前記制御手段が、前記固体検出器および前記画像信号処理手段を制御するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１記載の放射線撮影装置。
5. 前記制御手段が、前記待機状態となった時点で外部の撮影制御手段から撮影要求信号をすでに受信している場合には、撮影動作を開始するように、前記固体検出器および前記画像信号処理手段を制御するものであることを特徴とする請求項４記載の放射線撮影装置。

Images