JP5587926B2 - 放射線撮影システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線により断層画像を撮影する放射線撮影システムと、その制御方法とに関するものである。

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線を発生するＸ線源を含む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線撮影装置として、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たフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を検出パネルとして用いたＸ線画像検出装置が普及している。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。

Ｘ線撮影システムには、被検体を透過したＸ線の線量を線量検出センサによって検出し、その積算値が予め設定した閾値に達したときにＸ線発生装置によるＸ線の照射を停止させる自動露出制御（ＡＥＣ；Automatic Exposure Control）を行うものがある。また、線量検出センサを複数備えるＸ線撮影システムでは、撮影部位毎に診断時に最も注目すべき部分（関心領域、ＲＯＩともいう）にあたる採光野を設定して、採光野にある線量検出センサからのＸ線量を元にＸ線の照射停止を判定している。

Ｘ線撮影システムには、Ｘ線原を移動させて異なる照射角から被検体にＸ線を照射して複数回の撮影を行い、これらの撮影により得た複数の画像を再構成して所望の断層面を強調した断層画像を生成するトモシンセシス撮影を行なうものがある。トモシンセシス撮影では、Ｘ線の照射角によってＸ線が被検体を透過する距離、すなわち被検体の厚みが変化するため、一定の線量でトモシンセシス撮影を行なうと各画像の採光野の濃度が異なってしまう。そのため、特許文献１、２記載のＸ線撮影システムでは、Ｘ線の照射角に基づいて被検体の厚みの変化を予測し、予測した被検体の厚みに応じた線量のＸ線を照射している。

特表２０００−５０１５５２号公報 特開２００８−２５３５５５号公報

特許文献１、２記載のＸ線撮影システムでは、Ｘ線の照射角に基づいて被検体の厚みの変化を予測しているが、被検体の厚みの変化は撮影部位によって異なり、僅かな照射角の違いで厚みが大きく変化する部位や、ほとんど厚みが変化しない部位も存在する。そのため、Ｘ線の照射角に基づいてＸ線の照射線量を変化させるトモシンセシス撮影は、各画像の採光野の濃度を均一にするという目的において安定性に欠ける。

本発明の目的は、トモシンセシス撮影によって取得される一連の画像の採光野の濃度を一定にすることにある。

本発明の放射線撮影システムは、複数の照射位置で異なる方向から被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、被検体を透過した放射線を受ける複数の画素が配列された検出パネルを有し、放射線源により複数の照射方向から照射された放射線を受けて一連の放射線画像を検出する放射線画像検出装置と、検出パネルの画素が設けられた撮像面に配置され被検体を透過した放射線の線量を検出する複数の線量検出センサと、放射線源の照射位置に応じて被検体を透過した放射線の線量検出に用いられる線量検出センサの採光野を設定する採光野設定手段と、採光野内の線量検出センサで検出された線量に基づいて一連の放射線画像の採光野の濃度を調整する濃度調整手段と、一連の放射線画像から被検体の断層画像を生成する断層画像生成手段とを備えている。

採光野設定手段は、被検体の関心領域の位置及び大きさと、放射線源の移動位置とに基づいて採光野を設定している。この場合、被検体の関心領域の位置及び大きさを設定する関心領域設定手段を備えていることが好ましい。

採光野設定手段は、放射線源の移動方向における関心領域の大きさをＬ_ROI、検出パネルの撮像面に垂直な方向における検出パネルと放射線源との距離をＳＩＤ、検出パネルの撮像面に垂直な方向の関心領域の中心軸に対する放射線源の移動方向の位置情報をＬ_XRAI、検出パネルの撮像面から関心領域との距離をH_ROIとしたときに、放射線源から採光野の放射線源に近い端縁までの距離Ｘ１と、放射線源から採光野の放射線源に遠い端縁までの距離Ｘ２とを下記式（１）、（２）により求めるようにしてもよい。
Ｘ１＝ＳＩＤ／（ＳＩＤ−Ｈ_ROI）×（Ｌ_XRAI−Ｌ_ROI／２）・・・（１）
Ｘ２＝ＳＩＤ／（ＳＩＤ−Ｈ_ROI）×（Ｌ_XRAI＋Ｌ_ROI／２）・・・（２）

別の採光野設定手段は、放射線源から照射された放射線の照射野と、放射線源の移動位置とに基づいて採光野を設定している。この場合、放射線源に照射野領域を設定する照射野限定器を備えていることが好ましい。

採光野設定手段は、検出パネルの撮像面の中心位置に対する放射線源の移動方向における位置情報をＬ１、検出パネルの撮像面に対する放射線の照射角をθ１、照射野限定器の開放角度をθ２としたときに、放射線源から採光野の放射線源に近い端縁までの距離Ｘ１ａと、放射線源から採光野の放射線源に遠い端縁までの距離Ｘ２ａとを下記式（３）、（４）により求めるようにしてもよい。
Ｘ１ａ＝ＳＩＤ・ｔａｎ（θ１−θ２／２）・・・（３）
Ｘ２ａ＝ＳＩＤ・ｔａｎ（θ１＋θ２／２）・・・（４）

更に別の採光野設定手段としては、放射線画像検出手段により検出された一連の放射線画像のうち、最初に検出された放射線画像から被検体の関心領域を特定し、この関心領域に対応した採光野と放射線源の移動位置とに基づいて、２回目以降の放射線画像の検出に用いられる採光野を設定するようにしてもよい。

濃度調整手段は、採光野内の線量検出センサで検出された線量の積算値と予め設定した照射停止閾値とを比較し、積算値が照射停止閾値に達した際に放射線源による放射線の照射を停止させる自動露出制御を行なうことが好ましい。

別の濃度調整手段を用いてもよく、この場合、採光野内の線量検出センサで検出された線量の積算値に基づいて、検出パネルから放射線画像の画像データを読み出す際に画像データのゲインを調節するのが好ましい。濃度調整手段によってゲインを調節する場合には、ゲインが調節された一連の放射線画像にゲインの逆数を掛けて正規化することが好ましい。

本発明の放射線撮影システムの制御方法は、放射線源の照射位置に応じて、検出パネルの画素が設けられた撮像面に配置されている複数の線量検出センサから、被検体を透過した放射線の線量検出に用いられる採光野を設定するステップと、採光野内の線量検出センサで検出された線量に基づいて一連の放射線画像の採光野の濃度を調整するステップと、一連の放射線画像から被検体の断層画像を生成するステップとを備えている。

本発明によれば、トモシンセシス撮影の各回の放射線撮影においてＡＥＣを行なうので、各放射線撮影により取得した一連の放射線画像の採光野の濃度バランスを良くすることができ、高画質な断層画像を取得することができる。また、各放射線撮影のＡＥＣでは、放射線源の照射位置に応じて設定された採光野を用いるので、一連の放射線画像の採光野を適切な濃度で撮影することができる。また、採光野は、放射線源の照射位置に基づいて自動的に設定されるので、簡単かつ迅速に採光野を設定することができる。

Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。 線源制御装置の内部構成と線源制御装置と他の装置との接続関係を示す図である。 電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 電子カセッテのＦＰＤの検出画素の配置を説明するための図である。 電子カセッテのＡＥＣ部および通信部の内部構成を示すブロック図である。 コンソールに設定された撮影条件を示す図である。 コンソールの内部構成を示すブロック図である。 コンソールの機能および情報の流れを示すブロック図である。 Ｘ線源の照射位置とＲＯＩ情報とから求められた採光野を示す図である。 トモシンセシス撮影の処理の流れを示すフローチャートである。 ＡＥＣの処理の流れを示すフローチャートである。 照射野から採光野を設定するようにしたコンソールの機能および情報の流れを示すブロック図である。 Ｘ線源の照射位置と照射野とから求められた採光野を示す図である。 一回目の撮影で取得したＸ線画像から二回目以降の撮影の採光野を設定するコンソールの機能および情報の流れを示すブロック図である。 一回目の撮影で取得したＸ線画像から照射野を特定した状態を示す図である。 読み出し動作時に積分アンプのゲインを設定する場合の構成を示す図である。 ＦＰＤのさらに別の態様を示す図である。

図１において、Ｘ線撮影システム２は、Ｘ線源１０と、Ｘ線源１０に対向して配置され被検体Ｍが載置される撮影台１５と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出してＸ線画像を出力する電子カセッテ１３と、Ｘ線源１０を予め設定された複数の位置に移動させる線源移動機構１６と、Ｘ線源１０が所定の位置（以下、照射位置という）に到達した時点で、Ｘ線源１０から電子カセッテ１３上の被検体Ｍに対してＸ線を照射するように制御する線源制御装置１１と、電子カセッテ１３を制御するとともに電子カセッテ１３から順次送られてくる一連のＸ線画像を再構成して被検体Ｍの断層画像を生成するコンソール１４とを備えている。

Ｘ線撮影システム２は、電子カセッテ１３に対向して配置されたＸ線源１０を複数の位置に移動しながら各照射位置においてＸ線源１０から電子カセッテ１３上の被検体Ｍに対して異なる方向よりＸ線を照射することによって、電子カセッテ１３から複数枚のＸ線画像を取得し、この一連のＸ線画像をコンソール１４により再構成して被検体Ｍの断層画像を取得するトモシンセシス撮影を行なう。図１の例では、電子カセッテ１３を固定した状態で、線源移動機構１６によってＸ線源１０を電子カセッテ１３の検出面と平行なＸ方向の直線軌道に沿って移動させた例を示しているが、Ｘ線源１０と電子カセッテ１３とを被検体Ｍを挟んで互いに反対方向に同期するように相対移動させてもよい。

なお、Ｘ線撮影システム２での撮影は、Ｘ線源１０が予め設定された複数の位置に到達した時点で行われる個々の撮影という概念と、これら個々の撮影全体を１つの撮影として捉える概念が存在する。そこで以下では、個々の撮影を「Ｘ線撮影」と記し、個々の撮影全体を１つの撮影として捉えた撮影を「トモシンセシス撮影」と記す。

Ｘ線源１０は、Ｘ線を放射するＸ線管１７と、Ｘ線管１７が放射するＸ線の照射野を矩形状に限定する照射野限定器（コリメータ）１８とを有する。Ｘ線管１７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１８は、例えば、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、線源制御装置１１の制御の下、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。

トモシンセシス撮影時の線源制御装置１１は、Ｘ線源１０を電子カセッテ１３の撮像面と平行なＸ方向に移動させながらＹ方向の軸を中心に回動させ、移動経路上に設定された複数の照射位置Ｆ１、Ｆ２〜Ｆｎからその照射位置に対応した照射角で被検体Ｍに対してＸ線が照射されるように、線源移動機構１６の駆動を制御する。線源移動機構１６は、天井から懸下されたアームと、アームの先端でＸ線源１０を保持してＹ方向の軸を中心に首振りさせる保持部と、Ｘ線源１０をアームごとＸＹ方向に移動させるレールと、これらの各部を駆動するモータ等の駆動源とからなり、線源制御装置１１の制御の下に自動で、または放射線技師等のオペレータにより手動でＸ線源１０の位置を変えることが可能である。

図２に示すように、線源制御装置１１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、高電圧ケーブルを通じてＸ線源１０に供給する高電圧発生器３０と、Ｘ線源１０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３１と、コンソール１４との主要な情報、信号の送受信を媒介する通信Ｉ／Ｆ３２とを備える。

制御部３１には照射スイッチ１２とメモリ３３とタッチパネル３４が接続されている。照射スイッチ１２は、オペレータによって操作される例えば二段階押しのスイッチであり、一段階押しでＸ線源１０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１０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１１に入力される。制御部３１は、照射スイッチ１２から照射開始信号を受けたときに高電圧発生器３０からＸ線源１０への電力供給を開始させる。

メモリ３３は、管電圧、管電流照射時間積（ｍＡｓ値）といった撮影条件を予め数種類格納している。撮影条件はタッチパネル３４を通じてオペレータにより手動で設定される。線源制御装置１１は、設定された撮影条件の管電圧や管電流照射時間積でＸ線を照射しようとする。ＡＥＣはこれに対して必要十分な線量に到達したことを検出すると、線源制御装置１１側で照射しようとしていた管電流照射時間積（照射時間）以下であってもＸ線の照射を停止するように機能する。なお、目標線量に達してＡＥＣによる照射停止の判断がされる前にＸ線の照射が終了して線量不足に陥ることを防ぐために、Ｘ線源１０の撮影条件には電流照射時間積（照射時間でも可）の最大値が設定される。

照射信号Ｉ／Ｆ３５は、電子カセッテ１３の検出画素６５（図３参照）の出力を元にＸ線の照射停止タイミングを規定する場合に電子カセッテ１３と接続される。この場合、制御部３１は、照射スイッチ１２からウォームアップ開始信号を受けたときに、照射信号Ｉ／Ｆ３５を介して問い合わせ信号を電子カセッテ１３に送信させる。電子カセッテ１３は問い合わせ信号を受信するとリセット処理の完了や蓄積開始処理等の準備処理を行う。そして、電子カセッテ１３から問い合わせ信号の応答である照射許可信号を照射信号Ｉ／Ｆ３５で受け、さらに照射スイッチ１２から照射開始信号を受けたときに高電圧発生器３０からＸ線源１０への電力供給を開始させる。また、制御部３１は、電子カセッテ１３から発せられる照射停止信号を照射信号Ｉ／Ｆ３５で受けたときに、高電圧発生器３０からＸ線源１０への電力供給を停止させ、Ｘ線の照射を停止させる。

電子カセッテ１３は、周知の如くＦＰＤ４０とＦＰＤ４０を収容する可搬型の筐体（図示せず）とからなる。電子カセッテ１３の筐体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（ＣＲカセッテとも呼ばれる）と同様の大きさ（国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠した大きさ）である。このため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の既存の撮影台にも取り付け可能である。

電子カセッテ１３は、ＦＰＤ４０の撮像面４１がＸ線源１０と対向する姿勢で保持されるように撮影台１５に着脱自在にセットされる。電子カセッテ１３は、撮影台１５にセットするのではなく、被検体Ｍが仰臥するベッド上に置いたり被検体Ｍ自身に持たせたりして単体で使用することも可能である。

図３において、電子カセッテ１３にはアンテナ４２、およびバッテリ４３が内蔵されており、コンソール１４との無線通信が可能である。アンテナ４２は、無線通信のための電波をコンソール１４との間で送受信する。バッテリ４３は、電子カセッテ１３の各部を動作させるための電力を供給する。バッテリ４３は、薄型の電子カセッテ１３内に収まるよう比較的小型のものが使用される。また、バッテリ４３は、電子カセッテ１３から外部に取り出して専用のクレードルにセットして充電することも可能である。バッテリ４３を無線給電可能な構成としてもよい。

電子カセッテ１３には、アンテナ４２に加えてソケット４４が設けられている。ソケット４４はコンソール１４と有線接続するために設けられており、バッテリ４３の残量不足等で電子カセッテ１３とコンソール１４との無線通信が不可能になった場合に使用される。ソケット４４にコンソール１４からのケーブルを接続した場合、コンソール１４との有線通信が可能になる。この際、コンソール１４から電子カセッテ１３に給電してもよい。

アンテナ４２およびソケット４４は、通信部４５に設けられている。通信部４５は、アンテナ４２またはソケット４４と制御部４６、メモリ４７間の画像データを含む各種情報、信号（通信が正常に行われているか否かを検査するためのライフチェック信号等）の送受信を媒介する。

ＦＰＤ４０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５０を配列してなる撮像面４１を備えている。複数の画素５０は、所定のピッチで二次元にｉ行（Ｘ方向）×ｊ列（Ｚ方向）のマトリクス状に配列されている。

ＦＰＤ４０はさらに、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体、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５０で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（ガドリウムオキシサルファイド）等からなり、画素５０が配列された撮像面４１の全面と対向するように配置されている。なお、シンチレータとＦＰＤ４０は、Ｘ線の入射する側からみてシンチレータ、ＦＰＤ４０の順に配置されるＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式でもよいし、逆にＦＰＤ４０、シンチレータの順に配置されるＩＳＳ（Irradiation Side sampling）方式でもよい。また、シンチレータを用いず、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５０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５１、フォトダイオード５１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）５２を備える。

フォトダイオード５１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５１は、下部電極にＴＦＴ５２が接続され、上部電極にはバイアス線５３が接続されており、バイアス線５３は撮像面４１内の画素５０の行数分（ｉ行分）設けられて結線５４に結束されている。結線５４はバイアス電源５５に繋がれている。結線５４、バイアス線５３を通じて、バイアス電源５５からフォトダイオード５１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。

ＴＦＴ５２は、ゲート電極が走査線５６に、ソース電極が信号線５７に、ドレイン電極がフォトダイオード５１にそれぞれ接続される。走査線５６と信号線５７は格子状に配線されており、走査線５６は撮像面４１内の画素５０の行数分（ｉ行分）、信号線５７は画素５０の列数分（ｊ列分）それぞれ設けられている。走査線５６はゲートドライバ５８に接続され、信号線５７は信号処理回路５９に接続される。

ゲートドライバ５８は、ＴＦＴ５２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５０に蓄積する蓄積動作と、画素５０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）動作とを行わせる。制御部４６は、ゲートドライバ５８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ＴＦＴ５２がオフ状態にされ、その間に画素５０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５８から同じ行のＴＦＴ５２を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｉを順次発生して、走査線５６を一行ずつ順に活性化し、走査線５６に接続されたＴＦＴ５２を一行分ずつオン状態とする。画素５０のキャパシタに蓄積された電荷は、ＴＦＴ５２がオン状態になると信号線５７に読み出されて、信号処理回路５９に入力される。

フォトダイオード５１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５０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５０において発生する暗電荷を、信号線５７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５０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５８から走査線５６に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｉを順次発生して、画素５０のＴＦＴ５２を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ５２がオン状態になっている間、画素５０から暗電荷が信号線５７を通じて積分アンプ６０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）６１による積分アンプ６０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〜Ｇｉの発生と同期して、制御部４６からリセットパルスＲＳＴが出力され、積分アンプ６０がリセットされる。

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５９は、積分アンプ６０、ＭＵＸ６１、およびＡ／Ｄ変換器６２等を備える。積分アンプ６０は、各信号線５７に対して個別に接続される。積分アンプ６０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５７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６０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６０は、信号線５７から入力される電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｊに変換して出力する。各列の積分アンプ６０の出力端子には、増幅器６３、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）部６４を介してＭＵＸ６１が接続される。ＭＵＸ６１の出力側には、Ａ／Ｄ変換器６２が接続される。

ＭＵＸ６１は、パラレルに接続される複数の積分アンプ６０から順に一つの積分アンプ６０を選択し、選択した積分アンプ６０から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｊをシリアルにＡ／Ｄ変換器６２に入力する。Ａ／Ｄ変換器６２は、入力された電圧信号Ｄ１〜Ｄｊをデジタルデータに変換して、電子カセッテ１３に内蔵されるメモリ４７に出力する。なお、ＭＵＸ６１とＡ／Ｄ変換器６２の間に増幅器を接続してもよい。

ＭＵＸ６１によって積分アンプ６０から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｊが読み出されると、制御部４６は、積分アンプ６０に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、積分アンプ６０のリセットスイッチ６０ａをオンする。これにより、積分アンプ６０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６０がリセットされると、ゲートドライバ５８から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素５０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５０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４７に記録される。この画像データはメモリ４７から読み出され、通信部４５を通じてコンソール１４に出力される。こうして被検体ＭのＸ線画像が検出される。

制御部４６は、線源制御装置１１の制御部３１からの問い合わせ信号を受信したタイミングで、ＦＰＤ４０にリセット動作を行わせて線源制御装置１１に照射許可信号を返信する。そして、照射開始信号を受信したタイミングでＦＰＤ４０の動作をリセット動作から蓄積動作へ移行させる。

ＦＰＤ４０は、上述のようにＴＦＴ５２を介して信号線５７に接続された画素５０の他に、ＴＦＴ５２を介さず信号線５７に短絡して接続された検出画素６５を同じ撮像面４１内に複数備えている。検出画素６５は、被検体Ｍを透過して撮像面４１に入射するＸ線の線量を検出するために利用される画素であり、照射開始検出センサとして機能したり、照射終了検出センサおよびＡＥＣセンサとして機能する。検出画素６５は撮像面４１内の画素５０の数％程度を占める。

図４に示すように、検出画素６５は、撮像面４１内で局所的に偏ることなく撮像面４１内に満遍なく散らばるよう、撮像面４１の中心に関して左右対称な点線で示す波形の軌跡６６に沿って設けられている。検出画素６５は、同じ信号線５７が接続された画素５０の列に一個ずつ設けられ、検出画素６５が設けられた列は、検出画素６５が設けられない列を例えば二〜三列挟んで設けられる。検出画素６５の位置はＦＰＤ４０の製造時に既知であり、ＦＰＤ４０は全検出画素６５の位置（座標）を不揮発性のメモリ（図示せず）に予め記憶している。なお、ここで示した検出画素６５の配置は一例であり、適宜変更可能である。

検出画素６５は信号線５７との間にＴＦＴ５２が設けられておらず、信号線５７に直に接続されているので、検出画素６５で発生した信号電荷は、直ちに信号線５７に読み出される。同列にある通常の画素５０がＴＦＴ５２をオフ状態とされ、信号電荷を蓄積する蓄積動作中であっても同様である。このため検出画素６５が接続された信号線５７上の積分アンプ６０には、検出画素６５で発生した電荷が常に流入する。蓄積動作時、積分アンプ６０に蓄積された検出画素６５からの電荷は、所定のサンプリング周期でＭＵＸ６１を介して電圧値としてＡ／Ｄ変換器６２に出力される。

図３において、ＡＥＣ部６７は、制御部４６により駆動制御される。ＡＥＣ部６７は、検出画素６５が接続された信号線５７からの電圧値（線量検出信号という）をＡ／Ｄ変換器６２を介して取得する。

図５において、ＡＥＣ部６７は、採光野選択回路７５、積分回路７６、比較回路７７、および閾値発生回路７８を有する。採光野選択回路７５は、コンソール１４からの採光野の情報に基づき、撮像面４１内に散らばった複数の検出画素６５のうち、どの検出画素６５の線量検出信号をＡＥＣに用いるかを選択する。積分回路７６は、採光野選択回路７５で選択された検出画素６５からの線量検出信号を積算する。比較回路７７は、Ｘ線の照射開始が検出されたときに積分回路７６からの線量検出信号の積算値のモニタリングを開始する。そして、積算値と閾値発生回路７８から与えられる照射停止閾値とを適宜のタイミングで比較する。積算値が閾値に達したとき、比較回路７７は照射停止信号を出力する。

通信部４５には、上述のアンテナ４２とソケット４４の他に照射信号Ｉ／Ｆ８０が設けられている。照射信号Ｉ／Ｆ８０には線源制御装置１１の照射信号Ｉ／Ｆ３５が接続される。照射信号Ｉ／Ｆ８０は、問い合わせ信号の受信、問い合わせ信号に対する照射許可信号の送信、比較回路７７の出力、すなわち照射停止信号の送信を行う。

コンソール１４は、有線方式や無線方式により電子カセッテ１３と通信可能に接続されており、電子カセッテ１３の動作を制御する。具体的には、電子カセッテ１３に対して撮影条件を送信して、ＦＰＤ４０の信号処理の条件（蓄積される信号電荷に応じた電圧を増幅するアンプのゲイン等）を設定させるとともに、電子カセッテ１３の電源のオンオフ、省電力モードや撮影準備状態へのモード切り替え等の制御を行う。

コンソール１４は、電子カセッテ１３から送信されるＸ線画像データに対してオフセット補正やゲイン補正、欠陥補正等の各種画像処理を施す。欠陥補正では、検出画素６５がある列の画素値を隣り合う検出画素６５がない列の画素値で補間する。また、コンソール１４は、電子カセッテ１３で検出された一連のＸ線画像を再構成して被検体Ｍの所望の断面を示す断層画像を生成する。断層画像は、コンソール１４のディスプレイ８９（図７参照）に表示される他、そのデータがコンソール１４内のストレージデバイス８７やメモリ８６（ともに図７参照）、あるいはコンソール１４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に記憶される。

コンソール１４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８９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、オペレータにより手動入力される。検査オーダには、頭部、胸部、腹部、全脊椎、全下肢等の撮影部位、正面、側面、斜位、ＰＡ（Ｘ線を被検体Ｍの背面から照射）、ＡＰ（Ｘ線を被検体Ｍの正面から照射）等の撮影方向、１枚のＸ線画像を撮影する単純撮影や断層画像を撮影するトモシンセシス撮影等の撮影方法が含まれる。オペレータは、検査オーダの内容をディスプレイ８９で確認し、その内容に応じた撮影条件をディスプレイ８９の操作画面を通じて入力する。

図６に示すように、コンソール１４では撮影部位毎に撮影条件を設定可能である。撮影条件には、例えば管電圧と、検出画素６５の線量検出信号の積算値と比較してＸ線の照射停止を判断するための照射停止閾値等が記憶されている。撮影条件の情報は、ストレージデバイス８７に格納されている。

図７において、コンソール１４を構成するコンピュータは、ＣＰＵ８５、メモリ８６、ストレージデバイス８７、通信Ｉ／Ｆ８８、ディスプレイ８９、および入力デバイス９０を備えている。これらはデータバス９１を介して相互接続されている。

ストレージデバイス８７は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）である。ストレージデバイス８７には、制御プログラムやアプリケーションプログラム（以下、ＡＰという）９２が記憶される。ＡＰ９２は、検査オーダやＸ線画像の表示処理、Ｘ線画像に対する画像処理、撮影条件の設定等、Ｘ線撮影に関する様々な機能をコンソール１４に実行させるためのプログラムである。

メモリ８６は、ＣＰＵ８５が処理を実行するためのワークメモリである。ＣＰＵ８５は、ストレージデバイス８７に記憶された制御プログラムをメモリ８６へロードして、プログラムに従った処理を実行することにより、コンピュータの各部を統括的に制御する。通信Ｉ／Ｆ８８は、ＲＩＳ、ＨＩＳ、画像蓄積サーバ、電子カセッテ１３等の外部装置との無線または有線による伝送制御を行うネットワークインターフェースである。

入力デバイス９０は、キーボードやマウス、あるいはディスプレイ８９と一体となったタッチパネル等である。入力デバイス９０により、撮影条件や、ＦＰＤ４０の撮像面４１に垂直な方向における撮像面４１の位置Ｚ０からＸ線管１７の焦点の位置Ｚ１までの距離（ＳＩＤ；Source Image Distance、図１参照）と、ＲＯＩ情報等が入力される。ＲＯＩ情報とは、トモシンセシス撮影を行なう被検体Ｍの関心領域（ＲＯＩ；Region of interest)の位置、大きさ、撮影台１５からの高さ等の情報である。ＲＯＩの位置及び大きさは、例えば電子カセッテ１３の撮像面の中心位置を基準としたＸＹ座標によって入力される。撮影台１５からのＲＯＩの高さは、具体的な数値が分れば数値でもよいし、予め設定されている数段階の範囲設定値から選択できるようにしてもよい。

図８において、コンソール１４のＣＰＵ８５は、ＡＰ９２を起動してトモシンセシス撮影を選択すると、駆動条件設定部１００、駆動制御部１０１、採光野設定部１０２、カセッテ制御部１０３、画像処理部１０４、再構成部１０５および表示制御部１０６として機能する。

駆動条件設定部１００は、撮影部位及びＲＯＩ情報に基づいて、トモシンセシス撮影時のＸ線源１０の移動範囲、移動範囲内における各照射位置及び照射角、照射野限定器１８の開放角度であるコリメータ角度を設定する。駆動条件設定部１００は、ＲＯＩのサイズに応じてＸ線源１０の移動範囲を設定する。例えば、ＲＯＩのサイズが大きい場合はＸ線源１０の移動範囲を大きくし、ＲＯＩのサイズが小さい場合はＸ線源１０の移動範囲を小さくする。また、駆動条件設定部１００は、撮影部位に応じて断層画像を得るために必要な撮影数を設定し、その撮影数に応じてＸ線源１０の各照射位置及び照射角を設定する。例えば、細密な断層画像が必要な撮影部位では撮影数を多くし、それほど細密な断層画像を必要としない撮影部位では撮影数を少なくする。

図９に示すように、Ｘ線源１０の移動範囲及び照射位置は、電子カセッテ１３の撮像面の中心に対向するＸ線源１０の基準位置Ｆｃを基準としたＸＹ座標によって設定される。また、Ｘ線源１０の照射角は、Ｘ線源１０の照射位置からＺ方向に延ばした基準ラインと、当該照射位置からＲＯＩの中心に延ばした照射ラインとの間の角度が設定される。駆動制御部１０１は、駆動条件設定部１００で設定された各種駆動条件に応じて、線源制御装置１１を介して線源移動機構１６、照射野限定器１８を駆動させる。

採光野設定部１０２は、入力デバイス９０から入力されたＳＩＤ及びＲＯＩ情報と、駆動条件設定部１００で設定されたＸ線源１０の各照射位置とに基づいて、各照射位置における採光野を設定する。例えば、図９に示す照射位置Ｆ１の採光野を設定する場合、採光野設定部１０２は、「ＳＩＤ」、「H_ROI」、「Ｌ_ROI」及び「Ｌ_XRAI」と、次式（１）、（２）とを用いて、採光野のＸ方向の両端までの距離Ｘ１、Ｘ２を算出する。距離Ｘ１、Ｘ２は、各撮影のＸ線源１０の位置を原点としたときの、Ｘ線源１０が首を振っている方向に対するＸ線源１０からの距離である。距離Ｘ１は、Ｘ線源１０から採光野のＸ線源１０に近い端縁までの距離であり、距離Ｘ２は、Ｘ線源１０から採光野のＸ線源１０に遠い端縁までの距離である。この距離Ｘ１、Ｘ２と、Ｘ線源１０と電子カセッテ１３との相対位置情報とから、ＦＰＤ４０の撮像面４１上における採光野の位置が特定される。

「H_ROI」は、ＦＰＤ４０の撮像面４１からＲＯＩまでの高さであり、ＲＯＩ情報として入力された撮影台１５の上面からＲＯＩまでの高さＨ１に、採光野設定部１０２が予め記憶している撮像面４１から撮影台１５の上面までの高さＨ２を加算した値である。「Ｌ_ROI」は、Ｘ線源１０の移動方向であるＸ方向のＲＯＩの大きさであり、ＲＯＩ情報として入力された値が用いられる。「Ｌ_XRAI」は、ＦＰＤ４０の撮像面４１に垂直な方向のＲＯＩの中心軸に対するＸ線源１０の移動方向の位置情報であり、駆動条件設定部１００により設定されたＸ線源１０のＸ方向位置と、ＲＯＩ情報として入力されたＲＯＩの位置と、前述した「Ｌ_ROI」とに基づいて求められる。また、採光野設定部１０２は、同様にしてＸ線源１０の全照射位置の採光野を設定する。なお、採光野のＹ方向座標は、ＲＯＩ情報として入力されたＲＯＩのＹ方向位置及び大きさがそのまま用いられる。
Ｘ１＝ＳＩＤ／（ＳＩＤ−Ｈ_ROI）×（Ｌ_XRAI−Ｌ_ROI／２）・・・（１）
Ｘ２＝ＳＩＤ／（ＳＩＤ−Ｈ_ROI）×（Ｌ_XRAI＋Ｌ_ROI／２）・・・（２）

カセッテ制御部１０３は、採光野設定部１０２で設定された採光野と、照射停止閾値の情報とを電子カセッテ１３に提供する。採光野選択回路７５は、カセッテ制御部１０３から提供される採光野の情報を元に、トモシンセシス撮影における各Ｘ線撮影の採光野を選択する。また、閾値発生回路７８は、カセッテ制御部１０３から提供される照射停止閾値の情報を元に、トモシンセシス撮影における各Ｘ線撮影の照射停止閾値を発生する。

画像処理部１０４は、電子カセッテ１３から入力された一連のＸ線画像のそれぞれに、上述したオフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正等の各種画像処理を行なう。再構成部１０５は、一連のＸ線画像を加算して被検体ＭのＲＯＩの断層画像を作成する。表示制御部１０６は、断層画像や、撮影に必要な操作メニュー等をディスプレイ８９に表示させる。

次に、図１０、図１１のフローチャートを参照しながら、Ｘ線撮影システム２においてトモシンセシス撮影を行う場合の処理手順を説明する。

まず、Ｘ線源１０、撮影台１５を撮影に適切な位置に配置した後、図１０のステップ１０（Ｓ１０）に示すように、ＳＩＤを計測してこの値を入力デバイス９０にてコンソール１４に入力する。続いて被検体Ｍを撮影台１５の上に載置させ、入力デバイス９０を操作して、被検体ＭのＲＯＩの位置、大きさ、高さからなるＲＯＩ情報をコンソール１４に入力する（Ｓ１１）。

ＳＩＤが不変で既に入力されていた場合、またはＸ線源１０、撮影台１５の高さ位置を検出するポテンショメータ等からなる位置センサが設けられ、位置センサの出力に基づきＳＩＤを自動計算可能な場合はＳ１０の手順を省いてもよい。

撮影部位、ＳＩＤの計測値およびＲＯＩ情報は、駆動条件設定部１００に入力される。駆動条件設定部１００では、入力された各種パラメータに基づいてＸ線源１０の移動範囲、照射位置、照射角、コリメータ角度が設定される（Ｓ１２）。これらの情報は駆動制御部１０１等に出力される。

また、ＳＩＤの計測値、ＲＯＩ情報、照射位置は、採光野設定部１０２に入力される。採光野設定部１０２では、入力された各種パラメータに基づいて全照射位置における採光野が設定される（Ｓ１３）。採光野は、カセッテ制御部１０３によって、照射停止閾値とともに電子カセッテ１３に送信される。

次いで、駆動制御部１０１の制御の下、線源移動機構１６が駆動されて、Ｘ線源１０が一回目の照射位置Ｆ１に移動される。また、線源制御装置１１により照射野限定器１８が駆動されて、駆動条件設定部１００で設定されたコリメータ角度となるよう照射野が調整される（Ｓ１４）。

この後、Ｘ線撮影システム２は、照射開始指示の待ち受け状態となる（Ｓ１５）。オペレータにより照射スイッチ１２が操作されて照射開始指示がなされると（Ｓ１５でＹＥＳ）、Ｘ線源１０からＸ線の照射が開始され、これに伴いＦＰＤ４０では電荷の蓄積動作が開始されて一回目の撮影が行われる（Ｓ１６）。

電子カセッテ１３ではＦＰＤ４０の蓄積動作と同時にＡＥＣ部６７で検出画素６５の出力に基づくＡＥＣが行われている。図１１に示すように、採光野選択回路７５は、コンソール１４のカセッテ制御部１０３から与えられた１回目の照射位置Ｆ１の採光野の情報に基づき、Ａ／Ｄ変換器６２から入力される複数の検出画素６５の線量検出信号のうち、採光野に存在する検出画素６５からの線量検出信号を選別し、選別した線量検出信号を積分回路７６に出力する（Ｓ３０）。積分回路７６は検出信号を積算する（Ｓ３１）。

閾値発生回路７８は、カセッテ制御部１０３から与えられた照射停止閾値を発生し、これを比較回路７７に出力する。比較回路７７は、積分回路７６からの検出信号の積算値と閾値発生回路７８からの照射停止閾値とを比較（Ｓ３２）し、積算値が閾値に達したとき（Ｓ３３でＹＥＳ）に照射停止信号を出力する。比較回路７７から出力された照射停止信号は照射信号Ｉ／Ｆ８０を介して線源制御装置１１の照射信号Ｉ／Ｆ３５に向けて送信される（Ｓ３４）。

照射信号Ｉ／Ｆ３５で照射停止信号を受けた場合、線源制御装置１１では、制御部３１により高電圧発生器３０からＸ線源１０への電力供給が停止され、これによりＸ線の照射が停止される。電子カセッテ１３では、ＦＰＤ４０の動作が蓄積動作から読み出し動作に移行し、この読み出し動作により画像データが出力される。

ＦＰＤ４０から出力された画像データは、通信部４５を介してコンソール１４に有線または無線送信されて画像処理部１０４で各種画像処理が施される。一回目の撮影では画像データＩ１が取得される（図１０のＳ１７）。

一回目の撮影後、Ｘ線源１０が二回目の照射位置Ｆ２に移動され（Ｓ１８）、照射位置Ｆ２にて二回目のＸ線撮影が行われる（Ｓ１９）。このとき、ＡＥＣ部６７では、カセッテ制御部１０３から与えられた２回目の照射位置Ｆ２の採光野の情報に基づき、Ａ／Ｄ変換器６２から入力される複数の検出画素６５の線量検出信号のうち、採光野に存在する検出画素６５からの線量検出信号を選別し、１回目のＸ線撮影と同様に、図１１のＳ３０〜Ｓ３４が処理され、画像データＩ２が取得される（図１０のＳ２０）。以下同様にして、３回目からｎ回目の照射位置Ｆ３〜Ｆｎで、各照射位置に応じて設定された採光野を用いたＸ線撮影が行なわれ、画像データＩｎが取得される（Ｓ２１）。

ｎ回目の撮影終了後、再構成部１０５により、各照射位置Ｆ１、Ｆ２〜Ｆｎで得られた画像データＩ１、Ｉ２、・・・、Ｉｎが加算され、被検体ＭのＲＯＩの断層画像が作成される（Ｓ２２）。生成された断層画像のデータは表示制御部１０６によりディスプレイ８９に表示される（Ｓ２３）。

以上説明したように、本実施形態によれば、トモシンセシス撮影の各回のＸ線撮影においてＡＥＣを行なうので、各Ｘ線撮影により取得した一連のＸ線画像の採光野の濃度を一定にすることができ、高画質な断層画像を取得することができる。また、各Ｘ線撮影のＡＥＣでは、Ｘ線源１０の照射位置に応じて設定された採光野を用いるので、被検体ＭのＲＯＩを適切な濃度で撮影することができる。また、採光野は、Ｘ線源１０の照射位置とＲＯＩ情報等に基づいて自動的に設定されるので、簡単かつ迅速に採光野を設定することができる。

本発明は、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。

上記実施形態では、ＲＯＩの位置、大きさ、高さからなるＲＯＩ情報に基づいて各照射位置における採光野を設定したが、照射野限定器１８により規定されるＸ線の照射野に基づいて各照射位置における採光野を設定してもよい。例えば、図１２に示すように、本実施形態のトモシンセシス撮影では、駆動条件設定部１００で設定されたＸ線源１０の各照射位置及び照射角と、コリメータ角度とを採光野設定部１０２に入力する。

図１３に示す照射位置Ｆ１の採光野を設定する場合、採光野設定部１０２は、「ＳＩＤ」、「Ｌ１」、「θ１」及び「θ２」と、次式（３）、（４）とを用いて採光野のＸ方向の両端までの距離Ｘ１ａ、Ｘ２ａを算出する。距離Ｘ１ａ、Ｘ２ａは、各撮影のＸ線源１０の位置を原点としたときの、Ｘ線源１０が首を振っている方向に対するＸ線源１０からの距離である。距離Ｘ１ａは、Ｘ線源１０から採光野のＸ線源１０に近い端縁までの距離であり、距離Ｘ２ａは、Ｘ線源１０から採光野のＸ線源１０に遠い端縁までの距離である。この距離Ｘ１ａ、Ｘ２ａと、Ｘ線源１０と電子カセッテ１３との相対位置情報とから、電子カセッテ１３の撮像面上における採光野の位置が特定される。

「Ｌ１」は、ＦＰＤ４０の撮像面４１の撮像面の中心位置に対するＸ方向の位置情報である。「θ１」は、Ｘ線の照射角度であり、Ｘ線源１０が真下を向いている状態に対する首振り角度として表されている。「θ２」は、照射野限定器１８のコリメータ角度である。「Ｌ１」、「θ１」及び「θ２」は、駆動条件設定部１００により設定された値が用いられる。また、採光野設定部１０２は、同様にしてＸ線源１０の全照射位置の採光野を設定する。なお、採光野のＹ方向座標は、ＳＩＤとコリメータ角度θ２とから幾何学的に算出することができる。
Ｘ１ａ＝ＳＩＤ・ｔａｎ（θ１−θ２／２）・・・（３）
Ｘ２ａ＝ＳＩＤ・ｔａｎ（θ１＋θ２／２）・・・（４）

本実施形態によれば、Ｘ線の照射野内の検出画素６５を用いてＡＥＣを行なうので、各Ｘ線撮影により取得した一連のＸ線画像の採光野の濃度を一定にすることができ、高画質な断層画像を取得することができる。また、採光野は、Ｘ線源１０の照射位置とコリメータ角度に基づいて自動的に設定されるので、簡単かつ迅速に採光野を設定することができる。

上記各実施形態では、Ｘ線源１０の各照射位置ごとに採光野を算出して設定しているが、一回目の撮影により取得したＸ線画像を解析することにより、２回目以降の撮影で用いる採光野を設定してもよい。例えば、図１４に示すように、トモシンセシス撮影が行なわれた際に、一回目の撮影の画像データを電子カセッテ１３から採光野設定部１０２に入力させる。図１５に示すように、採光野設定部１０２では、入力された画像データ１１０を解析して各画素の画素値からＸ線の照射野１１１を特定する。そして採光野設定部１０２は、特定した照射野１１１と駆動条件設定部１００から入力された照射位置及び照射角とに基づいて、２回目以降のＸ線撮影に用いられる採光野を上述してきた実施形態と同様に、「ＳＩＤ」、「H_ROI」、「Ｌ_ROI」及び「Ｌ_XRAI」等を用いて幾何学的に算出して設定する。

本実施形態によれば、一回目の撮影で取得したＸ線画像の解析結果から設定された採光野を用いて二回目以降のＸ線撮影のＡＥＣを行なうので、各Ｘ線撮影により取得した一連のＸ線画像の採光野の濃度が一定になり、高画質な断層画像を取得することができる。また、全ての撮影でＸ線画像を解析して採光野を抽出して撮影を行う場合に比較して、２回目以降の撮影に用いる採光野が計算により設定できるので、簡単かつ迅速に採光野を設定することができる。画像の解析で各撮影での採光野を抽出することに比べれば、線源の位置、ＲＯＩ情報等によって採光野の位置を幾何学的に計算する方が、当然ながら計算式は簡単だからである。

なお、線源移動機構１６によってＸ線源１０を電子カセッテ１３の検出面と平行なＸ方向の直線軌道に沿って移動させた例に限らず、Ｘ線源１０と電子カセッテ１３とを被検体Ｍを挟んで互いに反対方向に同期移動させるようにした場合も各回の撮影での採光野は同様にＸ線源の位置、ＲＯＩ情報及び電子カセッテ１３の位置で計算することができる。この場合、電子カセッテ１３が動くため、採光野の中心位置は各回の撮影で不変となるが、採光野の大きさは各回の撮影で変わってくる。すなわち、例えば図１のＦｃの位置に比べ、Ｘ線源１０に角度をつけたＦ１の位置の方が、電子カセッテ１３上の採光野の中心位置は変わらないがＸ方向の採光野の大きさは大きくなる。

上記実施形態では、トモシンセシス撮影により取得した一連のＸ線画像の採光野の濃度を一定にするためにＡＥＣを用いているが、読み出し動作時の積分アンプのゲイン切り替えによって一連のＸ線画像の採光野の濃度を調整してもよい。この場合は、図１６に示すように、積分アンプ６０に代えてゲイン可変型の積分アンプ１５０を用いる。

図１６において、積分アンプ１５０は、積分アンプ６０と同様にオペアンプ１５０ａとリセットスイッチ１５０ｃとを備える。オペアンプ１５０ａの入出力端子間には、二つのキャパシタ１５０ｂ、１５０ｄが接続され、キャパシタ１５０ｄにはゲイン切替スイッチ１５０ｅが接続されている。ゲイン切替スイッチ１５０ｅがオンのとき、積分アンプからの出力電圧信号ＶはＶ＝ｑ／（Ｃ１＋Ｃ２）、ゲイン切替スイッチ１５０ｅがオフのときはＶ＝ｑ／Ｃ１となる。ただしｑは蓄積電荷、Ｃ１、Ｃ２はそれぞれキャパシタ１５０ｂ、１５０ｄの容量である。このようにゲイン切替スイッチ１５０ｅのオン／オフを切り替えることで、積分アンプ１５０のゲインを変化させることができる。なお、ここではキャパシタを二個接続して二段階でゲインを切り替える例を示すが、キャパシタを二個以上接続して、あるいはキャパシタに容量可変コンデンサを用い、ゲインを二段階以上変化可能に構成することが好ましい。

ゲイン設定部１５１は、ＡＥＣ部６７の代わりにＦＰＤに設けられる。ゲイン設定部１５１は、ＦＰＤが蓄積動作を開始したときに動作し、読み出し動作時のゲイン切替スイッチ１５０ｅの動作を制御する。ゲイン設定部１５１には、信号処理回路５９から定期的に線量検出信号が入力される。ゲイン設定部１５１は、線量検出信号が飽和しないよう、線量検出信号を出力するときは積分アンプ１５０のゲインを最小値に設定する。本例の場合はゲイン切替スイッチ１５０ｅをオンさせる。

ゲイン設定部１５１は、ＡＥＣ部６７と同様に、採光野設定部１０２で設定した採光野に存在する検出画素６５からの線量検出信号の合計値、平均値、最大値、または最頻値を所定回数積算し、その積算値と予め設定された閾値とを比較する。積算値が閾値よりも大きい場合、ゲイン設定部１５１は、読み出し動作時にゲイン切替スイッチ１５０ｅをオンさせる。一方、撮像面４１の採光野にあたる部分への到達累積線量が低く積算値が閾値以下であった場合は、読み出し動作時にゲイン切替スイッチ１５０ｅをオフさせて積分アンプ１５０のゲインを高くする。より具体的には、採光野の出力電圧信号Ｖの最大値および最小値がＡ／Ｄ変換のレンジの最大値および最小値に合うよう積分アンプ１５０のゲインを設定する。

なお、ゲイン設定部１５１は、トモシンセシス撮影によって取得した一連のＸ線画像の採光野の濃度バランスを保ち、再構成時の偽輪郭等のアーチファクトを抑えるため、一例のＸ線画像のそれぞれにゲインの逆数を掛けて正規化するのが好ましい。

Ｘ線の累積線量を低く設定した撮影では電圧信号Ｖの最大値と最小値の幅がＡ／Ｄ変換のレンジに対して狭く、こうした場合に得られるＸ線画像はノイズが目立つ不鮮明なものとなってしまうが、上記のように採光野にあたる部分への到達累積線量が低いときに積分アンプのゲインを高くすれば、ノイズが目立たない良好な画質のＸ線画像を得ることができる。このためＸ線源に設定する照射線量を抑制することができ、結果として患者の被曝線量を少なくすることができるという特段の効果が得られる。また、ＡＥＣの照射停止閾値を低く設定しておいて早めにＸ線の照射を停止させ、足りない分は積分アンプのゲインを高くして補うことも可能であり、こうした場合も患者の被曝線量を低減することができる。

上記実施形態では、画像検出用の画素５０とＡＥＣセンサとして働く検出画素６５が各々独立して存在するため、検出画素６５がある列の画素値を隣り合う検出画素６５がない列の画素値で補間する欠陥補正を行う必要がある。このためＸ線画像の画質低下を招くおそれがある。そこで、ＦＰＤを図１７に示すＦＰＤ１６０のような構成とすることで、欠陥補正を不要とする。

図１７において、ＦＰＤ１６０は、画像検出専用の第一画素１６１と画像検出兼ＡＥＣ用の第二画素１６２とを備えている。第一、第二画素１６１、１６２は、上記実施形態の画素５０と検出画素６５同様、適当な割合でマトリクス状に配列されている。第一、第二画素１６１、１６２は、それぞれ二つのフォトダイオード１６３、１６４を有する。第一画素１６１のフォトダイオード１６３、１６４は並列に接続され、一端がＴＦＴ５２を介して信号線５７に接続されている。一方、第二画素１６２のフォトダイオード１６３は第一画素１６１と同様に一端がＴＦＴ５２を介して信号線５７に接続されているが、フォトダイオード１６４はＴＦＴ５２を介さずに信号線５７に直接接続されている。つまり第二画素１６２のフォトダイオード１６４は上記実施形態の検出画素６５と同じ構成である。

第一画素１６１からは二つのフォトダイオード１６３、１６４で蓄積された電荷が読み出される。一方、第二画素１６２からはフォトダイオード１６３で蓄積された電荷のみが読み出される。第二画素１６２はフォトダイオード１６４がＡＥＣに用いられてＸ線画像の生成に寄与しない分、フォトダイオード１６３、１６４の開口面積が同じ場合は同じ入射線量では第一画素１６１よりも蓄積電荷量が略半分になるが、検出画素６５の場所からは画素値が得られず、欠陥補正を行うしかない上記実施形態と比べれば、Ｘ線画像の画質劣化が抑えられる。フォトダイオード１６３、１６４の開口面積等に基づいて、第二画素１６２の画素値に乗算すると第一画素１６１の画素値相当になる係数等を予め求めておき、第二画素１６２の出力に該係数を乗算して補正すれば、欠陥補正を行わずにＸ線画像を生成することができ、ＦＰＤを構成する画素の一部をＡＥＣ用としたことによるＸ線画像の画質への悪影響を略完全に排除することができる。

上記各実施形態では、電子カセッテ１３と撮影台１５とが別体である例について説明したが、ＦＰＤが組み込まれた撮影台を用いてもよい。また、コンソール１４と電子カセッテ１３が別体である例で説明したが、コンソール１４は独立した装置である必要はなく、電子カセッテ１３にコンソール１４の機能を搭載してもよい。同様に、線源制御装置１１とコンソール１４を一体化した装置としてもよい。また、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテに限らず、撮影台に据え付けるタイプのＸ線画像検出装置に適用してもよい。

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。

２ Ｘ線撮影システム
１０ Ｘ線源
１１ 線源制御装置
１３ 電子カセッテ
１４ コンソール
４０、１６０ ＦＰＤ
５０ 画素
６５ 検出画素
６７ ＡＥＣ部
８５ ＣＰＵ
８９ ディスプレイ
９０ 入力デバイス
１０２ 採光野設定部

Claims (5)

1. 複数の照射位置で異なる方向から被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、
   被検体を透過した放射線を受ける複数の画素が配列された検出パネルを有し、前記放射線源により複数の照射方向から照射された放射線を受けて、一連の放射線画像を検出する放射線画像検出装置と、
   前記検出パネルの前記画素が設けられた撮像面に配置され、被検体を透過した放射線の線量を検出する複数の線量検出センサと、
   前記被検体を透過した放射線の線量検出に用いられる前記線量検出センサの採光野を設定する採光野設定手段であり、前記放射線画像検出装置により検出された一連の放射線画像のうち、最初に検出された放射線画像から前記被検体の関心領域を特定し、前記関心領域に対応した採光野と前記放射線源の移動位置とに基づいて、２回目以降の放射線画像の検出で用いられる採光野を設定する採光野設定手段と、
   前記採光野内の前記線量検出センサで検出された線量に基づいて、前記一連の放射線画像の濃度を調整する濃度調整手段と、
   前記一連の放射線画像から、被検体の断層画像を生成する断層画像生成手段とを備えたことを特徴とする放射線撮影システム。
2. 前記濃度調整手段は、前記採光野内の線量検出センサで検出された線量の積算値と予め設定した照射停止閾値とを比較し、前記積算値が前記照射停止閾値に達した際に前記放射線源による放射線の照射を停止させる自動露出制御を行なうことを特徴とする請求項１記載の放射線撮影システム。
3. 前記濃度調整手段は、前記採光野内の前記線量検出センサで検出された線量の積算値に基づいて、前記検出パネルから前記放射線画像の画像データを読み出す際に、前記画像データのゲインを調節することを特徴とする請求項１または２記載の放射線撮影システム。
4. 前記濃度調整手段は、ゲインが調節された一連の放射線画像にゲインの逆数を掛けて正規化することを特徴とする請求項３記載の放射線撮影システム。
5. 複数の照射位置で異なる方向から被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、被検体を透過した放射線を受ける複数の画素が配列された検出パネルを有し、前記放射線源により複数の照射方向から照射された放射線を受けて、一連の放射線画像を検出する放射線画像検出装置とを備えたＸ線撮影システムの制御方法において、
   前記検出パネルの前記画素が設けられた撮像面に配置されている複数の線量検出センサから、被検体を透過した放射線の線量検出に用いられる採光野を設定するステップであり、前記放射線画像検出装置により検出された一連の放射線画像のうち、最初に検出された放射線画像から前記被検体の関心領域を特定し、前記関心領域に対応した採光野と前記放射線源の移動位置とに基づいて、２回目以降の放射線画像の検出で用いられる採光野を設定するステップと、
   前記採光野内の前記線量検出センサで検出された線量に基づいて、前記一連の放射線画像の濃度を調整するステップと、
   前記一連の放射線画像から、被検体の断層画像を生成するステップとを備えたことを特徴とする放射線撮影システムの制御方法。

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