JP7308694B2 - 放射線撮像装置の制御装置及び制御方法並びに放射線撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置の制御装置及び制御方法並びに放射線撮像システムに関する。

放射線撮像装置で生成された放射線画像は、医療画像診断や保存のために制御装置に送信される。放射線撮像装置が放射線画像を読み出す期間と、放射線画像を送信する期間とが互いに重なると、通信モジュールの動作による電源電圧・グランド電位変動の影響や通信動作に伴う電波や放射ノイズの影響により、放射線画像の画質が低下する。特許文献１は、画像の読み出し期間に重ならないように画像を送信することを提案する。特許文献２は、画像の読み出し期間に通信モジュールの動作を停止させることを提案する。

特開２００６－８７５６６号公報 特開２００６－２４７１０２号公報

画像の読み出し期間と画像の送信期間とを完全に分けようとすると、１枚の画像の読み出し開始から送信開始までの時間が長くなる。そのため、このような方法では、複数の画像を生成し送信する動画像の撮影の場合に、フレームレートが低減してしまう。本発明の１つの側面は、フレームレートの低減を抑制しつつ、画像送信による画質の劣化を抑制するための技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、複数の放射線画像を生成し外部装置に送信するように構成された放射線撮像装置の制御装置であって、前記複数の放射線画像の生成周期と、前記放射線撮像装置が前記複数の放射線画像のうちの１つの放射線画像の関心領域を読み出すのに要する部分読み出し時間と、前記１つの放射線画像の送信に要すると推定される送信時間とを取得する取得手段と、前記生成周期と、前記部分読み出し時間と、前記送信時間とに基づいて、前記放射線撮像装置が前記複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする制御装置が提供される。

上記手段により、フレームレートの低減を抑制しつつ、画像送信による画質の劣化を抑制できる。

本発明の実施形態の放射線撮像システムの構成例を説明するブロック図。 本発明の実施形態の放射線撮像装置の構成例を説明するブロック図。 本発明の実施形態の放射線撮像システムの動作例を説明する模式図。 放射線画像の関心領域を説明する模式図。 本発明の実施形態の放射線画像の読み出し例を説明する模式図。 本発明の実施形態の放射線撮像装置の動作例を説明するタイミング図。 本発明の実施形態の放射線撮像装置の別の動作例を説明するタイミング図。 本発明の実施形態の放射線撮像装置の別の動作例を説明するタイミング図。 本発明の実施形態の制御装置の動作例を説明するフロー図。 本発明の実施形態の放射線撮像装置の別の動作例を説明するタイミング図。 本発明の実施形態の制御装置の別の動作例を説明するフロー図。 本発明の実施形態の放射線撮像装置の別の構成例を説明するブロック図。 本発明の実施形態の放射線画像の別の読み出し例を説明する模式図。 本発明の実施形態の放射線画像の別の読み出し例を説明する模式図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。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。

図１を参照して、一部の実施形態に係る放射線撮像システム１００の構成例について説明する。本明細書において、放射線は、Ｘ線、α線、β線、γ線及び各種粒子線を含む。放射線撮像システム１００は、放射線撮像装置１０１と、照射制御装置１２０と、システム制御装置１３０と、を有する。

放射線撮像装置１０１は、放射線源１１２から放射され被写体１１６を透過した放射線１１５に基づいて被写体１１６の放射線画像を生成する装置である。放射線撮像装置１０１は、例えばフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を用いた放射線撮像装置であってもよい。

放射線撮像装置１０１は、放射線検出部２００と、撮影制御部１０２と、を有する。放射線検出部２００は、照射された放射線に応じた画像データを生成する。撮影制御部１０２は、画像読み出し制御部１０８と、画像処理部１０９と、画像送信制御部１１０と、タイミング決定部１１１と、を有する。画像読み出し制御部１０８は、放射線検出部２００の駆動タイミングや放射線検出部２００からの画像読み出しなどを制御する。画像処理部１０９は、放射線検出部２００から取得したデジタル画像に対して各種処理を行う。例えば、画像処理部１０９は、画像の欠損画素やオフセット成分を補正するための補正処理や、様々なノイズを低減するための処理を含む画像処理を行う。画像送信制御部１１０は、取得した画像の送信を制御する。タイミング決定部１１１は、画像読み出し及び画像送信の実施タイミングを決定する。

放射線撮像装置１０１は、無線通信部１０４および有線通信部１０５を有し、一方または両方の通信部を用いて、コマンド通信、放射線の同期制御通信、および画像データ送信を行う。撮影制御部１０２は、接続端子１２４に有線ケーブルが接続されているかを把握し、有線通信が可能かを判断する。撮影制御部１０２で処理された画像データはシステム制御装置１３０等の外部装置に送信される。外部装置はこれを受信する。放射線撮像装置１０１は、内蔵バッテリ１０７から給電するか、有線ケーブルから給電するかを切り替え可能な電源制御部１０６を有する。電源制御部１０６は、有線接続時に有線ケーブル経由で電源供給を受けることができる。バッテリ１０７は、放射線撮像装置１０１から着脱可能なバッテリとして構成されてもよいし、外部からの電源供給を受けることにより充電可能なバッテリ又はキャパシタとして構成されてもよい。

撮影制御部１０２は、システム制御装置１３０から設定された撮影オーダや撮影モードなどの撮影条件から、放射線検出部２００の動作を決定し、放射線検出部２００を駆動する。また、撮影制御部１０２は、照射制御装置１２０から撮影要求信号を受け取った場合に、照射制御装置１２０と同期をとりながら動画および静止画の撮影を実施する。撮影により取得された画像データは画像処理部１０９で必要な処理を実施された後、記憶部１０３に保存され、及び／又は外部装置（例えば、システム制御装置１３０）に送信される。

システム制御装置１３０は、放射線撮像システム１００全体の動作、撮影プロトコル等の各種撮影条件の取得や設定などの制御や、放射線撮像装置１０１で撮影された画像データの処理及び表示などを行う装置である。システム制御装置１３０は、各種のコンピュータやワークステーションなどで実現されてもよい。システム制御装置１３０に、制御用のメニューや撮影後の画像データなどを表示するためのディスプレイ等の表示装置１３１や、各種入力を行うためのマウスやキーボードなどの入力装置１３２が接続されてもよい。

放射線源１１２は、例えばＸ線などの放射線１１５を発生させるための電子銃と、ロータとなどによって構成されている。放射線制御装置１１４が発生した高電圧によって電子が加速されながらロータに衝突することによってＸ線が発生する。また、コリメータ１１３によって照射範囲を絞ることで、必要な領域のみにＸ線が照射される。また、放射線制御装置１１４に、照射スイッチや透視ペダルのような放射線撮影を要求するためのスイッチや、放射線の照射条件などの設定を行うための操作部が接続されてもよい。

照射制御装置１２０は、放射線撮像装置１０１、システム制御装置１３０および放射線制御装置１１４に接続されるインタフェース装置として構成される。照射制御装置１２０は、放射線撮像装置１０１の画像取得タイミングと、放射線制御装置１１４の放射線照射タイミングとの同期をとる。また、照射制御装置１２０は、システム制御装置１３０とＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などにより接続され、放射線撮像装置１０１によって取得された画像データを、システム制御装置１３０に送信する際の中継装置として機能してもよい。また、照射制御装置１２０は、放射線撮像装置１０１との通信制御を行う有線通信部１２１と、放射線撮像装置への電源供給を可能とする電源１２２と、放射線制御装置１１４への照射要求を出す照射パルス発生部１２３とを有する。

放射線撮像装置１０１と照射制御装置１２０の間の通信は、アクセスポイント（図ではＡＰと表記）１１７を介して無線ＬＡＮによって行われる。これに代えて、放射線撮像装置１０１と照射制御装置１２０との間の通信は、放射線撮像装置１０１か照射制御装置１２０のいずれかがアクセスポイントとなる直接通信であってもよい。または、この通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの別の無線通信方式に従ってもよい。また、放射線撮像装置１０１と照射制御装置１２０とは、接続端子１２４により有線ケーブル接続（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続）を行うことも可能である。

図２を参照して、放射線検出部２００の構成例を説明する。放射線検出部２００は、センサアレイ２０４を有する。センサアレイ２０４は、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から構成される。センサアレイ２０４上の各画素２０７は、例えばＴＦＴのようなスイッチ素子２０８および光電変換素子２０９から構成される。各画素２０７の上に例えばシンチレータが設けられる。放射線検出部２００に入射した放射線はシンチレータで可視光に変換され、この可視光が各画素の光電変換素子２０９に入射する。各光電変換素子２０９において、可視光に応じた電荷が生成される。本実施形態では、上述したシンチレータ及び光電変換素子によって、放射線を電荷に変換する変換素子が構成される。これに代えて、例えばシンチレータを設けずに、放射線を直接電荷に変換する、いわゆる直接変換型の変換素子が構成されてもよい。スイッチ素子２０８のオンとオフとの切り替えにより電荷の蓄積と電荷の読み出しとが切り替わることによって、放射線画像が取得される。

行方向（図２の横方向）に並んだ複数の画素を画素行と呼ぶ。各画素行に対して１つの駆動線２１１が配置されている。スイッチ素子２０８をオンにする電圧が１つの駆動線２１１に印加されると、この駆動線２１１に対応する画素行の各画素２０７のスイッチ素子２０８がオンとなる。これによって、この画素行の各画素２０７の光電変換素子２０９に蓄積された電荷がそれぞれの信号線２１０を通じてサンプルホールド回路２０２に保持される。その後、サンプルホールド回路２０２に保持された電荷は、マルチプレクサ２０３を介して順次読出され、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。また、電荷の読み出しが終了した画素行は、駆動回路２０１により駆動線２１１にスイッチ素子２０８をオフにする電圧が印加される。これによって、この画素行の各画素２０７は電荷の蓄積を開始する。このように、駆動回路２０１がセンサアレイ２０４上の各画素行を順に走査することによって、すべての画素２０７からの電荷がデジタル値に変換される。このようにして、放射線画像データが生成される。駆動回路２０１、サンプルホールド回路２０２及びマルチプレクサ２０３の制御は、撮影制御部１０２内の画像読み出し制御部１０８により行われる。サンプルホールド回路２０２、マルチプレクサ２０３及びアンプ２０５によって、読み出し回路が構成される。

続いて、図３を参照して、撮影時の放射線撮像装置１０１と照射制御装置１２０との同期方法について説明する。同期方法に関して複数の方法を取りうる。以下では、時刻同期を利用して動画撮影を行う場合について説明する。放射線撮像装置１０１と照射制御装置１２０とはそれぞれ内部時計を有しており、これらの内部時計は事前に同期されている。この同期は、ＩＥＥＥ１５８８において示される時刻同期プロトコルによって行われてもよいし、独自の同期メッセージによって行われてもよい。両者の内部時計が同期されているので、図３では、１つの時間軸のみを示す。

時刻ｔ３１で操作者によって撮影要求ボタンが押下されると、照射制御装置１２０は、放射線撮像装置１０１へ有線通信または無線通信によってパケットメッセージとして撮影要求３０１を送信する。放射線撮像装置１０１は撮影要求に応じて、現在の放射線撮像装置１０１の待機状態に基づいて撮影開始予定時刻を決定する。撮影開始予定時刻は、メッセージ交換と放射線撮像装置１０１の準備動作とを行うのに十分余裕のある時間が経過後の時刻であり、かつユーザを不要に待たせて操作感を低下させない程度に近い時刻に定められる。この例で、放射線撮像装置１０１は、撮影開始予定時刻をｔ３３と決定する。

時刻ｔ３２で、放射線撮像装置１０１は、前述の撮影開始予定時刻をパラメータとして含む撮影許可メッセージ３０２を送信する。撮影許可メッセージ３０２は、放射線パルスの長さ（例えば、１０ウィンドウ）及びフレームレート（例えば、３０サイクル）を含んでもよい。これに代えて、放射線パルスの長さ及びフレームレートは事前に設定されていてもよい。さらに、撮影許可メッセージは他のパラメータを含んでもよい。放射線撮像装置１０１は、時刻ｔ３２からｔ３３の間に準備動作を実行する。準備動作が完了すると、放射線撮像装置１０１は、放射線撮像が可能となる。

時刻ｔ３３で、照射制御装置１２０は、放射線照射タイミングパルスの発生を開始する。また、指定された放射線パルスの長さとフレームレート情報に従って照射を繰り返し行うことで、動画撮影が可能となる。一方、時刻ｔ３３で、放射線撮像装置１０１は、電荷の蓄積動作を開始する。その後、放射線パルスの長さに相当する時間の経過後（すなわち、時刻ｔ３４になった後）、放射線撮像装置１０１は、読み出し動作を開始する。この読み出し動作によって、センサアレイ２０４の各画素２０７に蓄積された電荷が読み出され、放射線画像データが生成される。その後、時刻ｔ３５で、次のフレームを生成するための放射線照射が行われる。時刻ｔ３３からｔ３５までの長さは、フレームレートによって定まる。

このように、あらかじめ同期した時刻に基づいて、読み出し動作と放射線照射との同期を行うことによって、フレーム毎の照射タイミングの同期をパケットネットワーク上のメッセージを使用して行う必要が無くなる。それゆえ、メッセージの遅延や消失の影響を受けずに安定したタイミングで動画撮影が可能である。

上記ではパケットネットワークにおける時刻同期を利用した動画撮影を例に挙げたが、同期方法はこれに限定されない。放射線撮像装置１０１と照射制御装置１２０との間のメッセージの遅延や消失の影響を許容できる場合に、放射線撮像装置１０１から照射制御装置１２０に対して放射線照射要求メッセージを通知してもよい。これに代えて、照射制御装置１２０側が主導となり、放射線照射パルスを終えたタイミングで、放射線撮像装置１０１に画像読み出しを行うように同期メッセージを送ってもよい。また、Ｅｔｈｅｒｎｅｔや無線ＬＡＮのようなパケットネットワークによる通信の代わりに、専用の同期信号線を使用して動画撮影動作の同期が行われてもよい。

図４を参照して、放射線撮像システム１００によって生成される放射線画像の一例について説明する。放射線画像４００は、その一部（図４の例では内側部分）に関心領域４０１を含む。放射線画像４００のうち関心領域４０１以外の領域を関心外領域４０２と呼ぶ。関心領域４０１とは、放射線画像４００のうち放射線撮像システム１００のユーザが詳細な観察を行うために設定する領域である。この設定は、動画撮影前に行われてもよいし、動画撮影中に変更されてもよい。関心領域４０１は、撮影手技やプロトコルごとに設定されてもよい。関心領域４０１は、コリメータ１１３の絞り情報に基づいて規定されてもよい。関心領域４０１の設定は、放射線撮像装置１０１の記憶部１０３に格納されてもよい。関心外領域４０２は、関心領域４０１と比較して高画質が要求されないため、照射量が低く設定されてもよい。

図５を参照して、放射線画像の読み出しの詳細について説明する。図５（ａ）に１つの放射線画像の一例を示し、図５（ｂ）にその読み出し期間を示す。図５（ａ）に示されるように、放射線画像５００は、その内側に関心領域５０１を有する。放射線画像５００は、放射線撮像装置１０１によって、矢印５０２の順番に画素行ごとに読み出される。具体的に、時刻ｔ５１において、放射線撮像装置１０１は、“Ｌ＝０”で示される画素行（一番上の行）から放射線画像５００の読み出しを開始する。その後、放射線撮像装置１０１は、読み出し対象の画素行を１行ずつ矢印５０２の方向にシフトする。その後、時刻ｔ５２において、“Ｌ＝Ｒｏｉ０”で示される画素行から関心領域５０１の読み出しが始まる。時刻ｔ５３において、“Ｌ＝Ｒｏｉｍａｘ”で示される画素行で関心領域５０１の読み出しが終わる。最後に、時刻ｔ５４において、放射線撮像装置１０１は、“Ｌ＝Ｌｍａｘ”で示される画素行で放射線画像５００の読み出しを完了する。

読み出し対象の画素行のすべて画素からの電荷信号がノイズの影響を受けにくい状態に変化したことによって、この画素行の読み出しが完了したとみなしてもよい。例えば、読み出し対象の画素行のすべて画素からの電荷信号がＡ／Ｄ変換器２０６によってデジタルデータに変換された時点でこの画素行の読み出しが完了したとみなしてもよい。

放射線撮像装置１０１が１つの放射線画像５００を読み出すのに要する期間（図５の例では、時刻ｔ５１から時刻ｔ５４までの期間）の長さを全体読み出し時間Ｔｒｄと呼ぶ。放射線撮像装置１０１が１つの放射線画像５００の関心領域５０１を読み出すのに要する期間（図５の例では、時刻ｔ５２から時刻ｔ５３までの期間）の長さを部分読み出し時間Ｔｒｏｉと呼ぶ。本明細書において、「期間」とは、時間軸上の特定の範囲のことを指す。全体読み出し時間Ｔｒｄは、１つの放射線画像５００の画素行の数に、駆動回路２０１のクロック周期を乗算することによって算出される。部分読み出し時間Ｔｒｏｉは、１つの放射線画像５００の関心領域５０１の画素行の数に、駆動回路２０１のクロック周期を乗算することによって算出される。

続いて、図６を参照して、複数の放射線画像の読み出し期間と、この複数の放射線画像の送信期間との関係について説明する。放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の生成・送信を連続して行う。例えば、この複数の放射線画像は、動画像を構成する複数のフレームであってもよい。複数の放射線画像の生成周期をＴｃｙｃと呼ぶ。生成周期Ｔｃｙｃは、例えば放射線照射の開始時刻の間隔（例えば、時刻ｔ６１から時刻ｔ６６までの長さ）に一致する。生成周期Ｔｃｙｃは、動画像のフレームレートの逆数でもある。生成周期Ｔｃｙｃは、撮影モードごとに設定される。生成周期Ｔｃｙｃは、放射線撮像装置１０１の記憶部１０３に格納されてもよい。

放射線撮像装置１０１が１つの放射線画像を外部装置（例えば、システム制御装置１３０）に送信するのに要すると推定される送信時間をＴｓｄと呼ぶ。送信時間Ｔｓｄは、放射線画像５００のデータサイズや、放射線撮像装置１０１の通信部の性能や、回線状況（例えば、無線の場合に電波強度）に基づいて推定される。

図６では、送信時間Ｔｓｄが、生成周期Ｔｃｙｃから全体読み出し時間Ｔｒｄを引いた値よりも大きいが、生成周期Ｔｃｙｃから部分読み出し時間Ｔｒｏｉを引いた値よりも小さい場合について説明する。すなわち、Ｔｃｙｃ－Ｔｒｄ＜Ｔｓｄ＜Ｔｃｙｃ－Ｔｒｏｉが成り立つ。この場合に、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように複数の放射線画像を送信できない。しかし、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように複数の放射線画像を送信できる。そこで、関心領域の読み出しに放射線画像の送信によるノイズが発生しないように、放射線撮像装置１０１は、関心領域の読み出しが行われていない期間に放射線画像を送信する。以下、具体的な動作について説明する。

時刻ｔ６１から時刻ｔ６２にかけて、放射線源１１２から放射線が照射され、その間に、放射線撮像装置１０１の各画素２０７は、放射線量に応じた電荷を生成し蓄積する。放射線照射の終了後、時刻ｔ６３から、放射線撮像装置１０１は、放射線画像の読み出しを開始する。時刻ｔ６４で放射線画像の関心領域の読み出しが始まり、時刻ｔ６５で関心領域の読み出しが完了する。関心領域の読み出しが完了すると、放射線撮像装置１０１は、時刻ｔ６３から読み出しが開始された放射線画像の送信を開始する。この放射線画像の送信は、次の放射線画像の関心領域の読み出しが開始される前の時刻ｔ６７に完了する。この例では、放射線画像の送信の前側及び後ろ側が放射線画像の読み出しと重なり、放射線画像の送信の中盤が放射線画像の読み出しと重ならない。放射線画像の送信は、放射線画像の関心領域の読み出しの完了直後に開始されてもよい。これに代えて、放射線画像の送信は、その送信が次の放射線画像の関心領域の読み出しが開始される前に完了する限り、放射線画像の関心領域の読み出しの完了後、時間をおいて開始されてもよい。

画素行ごとに読み出された放射線画像は、あらかじめ放射線を照射しない状態で読み出したオフセット画像を使用して、画像処理部１０９にてオフセット補正が行われてもよい。さらに、放射線画像に対してゲイン補正、欠損補正などの画像処理が行われてもよい。これらの画像処理が行われた後に放射線画像が送信される。

関心外領域が撮影モード上の無効領域であり使用されない場合や、コリメータで絞られる領域のため使用されない場合に、放射線画像の関心領域のみが送信されてもよい。これに代えて、放射線画像全体が送信され、システム制御装置１３０が関心外領域を切り取ってから表示してもよい。

以上のように、放射線撮像装置は、生成周期Ｔｃｙｃと、部分読み出し時間Ｔｒｏｉと、全体読み出し時間Ｔｒｄと、送信時間Ｔｓｄとに基づいて、放射線撮像装置が放射線画像の読み出し期間と送信期間とを調整する。これによって、放射線画像の関心領域の画質の低下を抑制しつつ、フレームレートの向上を実現できる。

図７では、送信時間Ｔｓｄが、生成周期Ｔｃｙｃから全体読み出し時間Ｔｒｄを引いた値よりも小さい場合（すなわち、Ｔｃｙｃ－Ｔｒｄ＞Ｔｓｄ）について説明する。この場合に、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように複数の放射線画像を送信できる。以下、具体的な動作について説明する。

時刻ｔ７１から時刻ｔ７２にかけて、放射線源１１２から放射線が照射され、その間に、放射線撮像装置１０１の各画素２０７は、放射線量に応じた電荷を生成し蓄積する。放射線照射の終了後、時刻ｔ７３から、放射線撮像装置１０１は、放射線画像の読み出しを開始する。時刻ｔ７４で放射線画像の関心領域の読み出しが始まり、時刻ｔ７５で関心領域の読み出しが完了する。その後、時刻ｔ７６で、放射線撮像装置１０１は、放射線画像全体の読み出しを完了する。放射線画像の読み出しが完了すると、放射線撮像装置１０１は、時刻ｔ７３から読み出しが開始された放射線画像の送信を開始する。この放射線画像の送信は、次の放射線画像の読み出しが開始される前の時刻ｔ７７に完了する。放射線画像の送信は、放射線画像の読み出しの完了直後に開始されてもよい。これに代えて、放射線画像の送信は、その送信が次の放射線画像の読み出しが開始される前に完了する限り、放射線画像の読み出しの完了後、時間をおいて開始されてもよい。

図７の例のように複数の放射線画像を送信できる場合であっても、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の関心外領域の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重なるように複数の放射線画像を送信してもよい。

図８は、放射線画像の関心領域が中央にない場合（例えば、放射線画像の下端に接している場合）について説明する。図８の例でも、Ｔｃｙｃ－Ｔｒｄ＜Ｔｓｄ＜Ｔｃｙｃ－Ｔｒｏｉを満たすとする。そこで、放射線撮像装置１０１は、関心領域の読み出しが行われていない期間に放射線画像を送信する。以下、具体的な動作について説明する。

時刻ｔ８１から時刻ｔ８２にかけて、放射線源１１２から放射線が照射され、その間に、放射線撮像装置１０１の各画素２０７は、放射線量に応じた電荷を生成し蓄積する。放射線照射の終了後、時刻ｔ８３から、放射線撮像装置１０１は、放射線画像の読み出しを開始する。時刻ｔ８４で放射線画像の関心領域の読み出しが始まり、時刻ｔ８５で関心領域の読み出しが完了する。関心領域の読み出しの完了とともに、放射線画像の読み出しも完了する。関心領域の読み出しが完了すると、放射線撮像装置１０１は、時刻ｔ８３から読み出しが開始された放射線画像の送信を開始する。この放射線画像の送信は、次の放射線画像の関心領域の読み出しが開始される前の時刻ｔ８６に完了する。この例では、放射線画像の送信の前側が放射線画像の読み出しと重ならず、放射線画像の送信の後側が放射線画像の読み出しと重なる。放射線画像の送信は、放射線画像の関心領域の読み出しの完了直後に開始されてもよい。これに代えて、放射線画像の送信は、その送信が次の放射線画像の関心領域の読み出しが開始される前に完了する限り、放射線画像の関心領域の読み出しの完了後、時間をおいて開始されてもよい。

図９を参照して、複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定するための方法について説明する。この方法は、放射線撮像装置１０１の撮影制御部１０２によって実行されてもよい。この場合に、撮影制御部１０２は、放射線撮像装置１０１の制御装置として機能する。これに代えて、この方法は、放射線撮像装置１０１の外部の装置（例えば、システム制御装置１３０）によって実行されてもよい。この場合に、この外部の装置が放射線撮像装置１０１の制御装置として機能する。この方法は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）のような専用の回路によって実施されてもよいし、メモリに格納されたプログラムを１つ以上のプロセッサが実行することによって実施されてもよい。前者の場合に、この専用の回路が以下の方法の各工程を実行することになる。後者の場合に、プロセッサが以下の方法の各工程を実行することになる。さらに、専用の回路とプロセッサとが協働して以下の方法を実行してもよい。以下の方法は、例えば複数の放射線画像（例えば、動画像）の生成前に実行される。さらに、複数の放射線画像の生成中に反復して繰り返されてもよい。

ステップＳ９０１で、撮影制御部１０２は、複数の放射線画像の生成周期Ｔｃｙｃと、全体読み出し時間Ｔｒｄと、部分読み出し時間Ｔｒｏｉとを取得する。生成周期Ｔｃｙｃは、例えばシステム制御装置１３０に設定された撮影条件に含まれるフレームレートに基づいて算出される。全体読み出し時間Ｔｒｄは、１つの放射線画像５００の画素行の数に、駆動回路２０１のクロック周期を乗算することによって算出される。部分読み出し時間Ｔｒｏｉは、１つの放射線画像５００の関心領域５０１の画素行の数に、駆動回路２０１のクロック周期を乗算することによって算出される。

ステップＳ９０２で、撮影制御部１０２は、１つの放射線画像５００を放射線撮像装置１０１から照射制御装置１２０に送信するのに要すると推定される送信時間Ｔｓｄを取得する。例えば、撮影制御部１０２は、放射線画像５００のデータサイズや、放射線撮像装置１０１の通信部の性能や、回線状況に基づいて送信時間Ｔｓｄを推定する。

ステップＳ９０３で、撮影制御部１０２は、Ｔｃｙｃ－Ｔｒｄ＞Ｔｓｄを満たすかどうかを判定する。撮影制御部１０２は、Ｔｃｙｃ－Ｔｒｄ＞Ｔｓｄを満たす場合に処理をステップＳ９０５に進め、それ以外の場合に処理をステップＳ９０４に進める。この条件を満たす場合に、図７の例で示したように、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように複数の放射線画像を送信できる。そこで、ステップＳ９０５で、撮影制御部１０２は、これらが互いに重ならないように、複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定する。ここで決定される時刻は、絶対的な値（例えば、ｘ時ｘ分ｘ秒）であってもよいし、相対的な値（例えば、各放射線画像の関心領域の読み出し完了後、ｘミリ秒後）であってもよい。以降の時刻の決定についても同様である。

ステップＳ９０４で、撮影制御部１０２は、Ｔｃｙｃ－Ｔｒｏｉ＞Ｔｓｄを満たすかどうかを判定する。撮影制御部１０２は、Ｔｃｙｃ－Ｔｒｏｉ＞Ｔｓｄを満たす場合に処理をステップＳ９０６に進め、それ以外の場合に処理をステップＳ９０７に進める。この条件を満たす場合に、図６の例で示したように、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように複数の放射線画像を送信できる。そこで、ステップＳ９０６で、撮影制御部１０２は、これらが互いに重ならないように、複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定する。Ｔｃｙｃ－Ｔｒｄ≦Ｔｓｄを満たすため、ステップＳ９０６で決定される時刻は、複数の放射線画像のうちの関心領域以外の領域の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重なるように決定される。

一方、ステップＳ９０４の条件を満たさない場合に、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように複数の放射線画像を送信できない。そこで、ステップＳ９０７で、撮影制御部１０２は、放射線画像を生成しないことを決定する。例えば、撮影制御部１０２は、このような撮影を行えないことをユーザに通知してもよいし、このような撮影モードを選択できないようにしてもよい。

図９の方法によって送信開始時刻が決定された後、この時刻に従って、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の生成・送信を開始する。複数の放射線画像の生成・送信を実行中にＴｃｙｃ、Ｔｒｄ、Ｔｒｏｉ及びＴｓｄの何れかが変更された場合に、放射線撮像装置１０１は、新たに決定された送信開始時刻に従って、複数の放射線画像の生成・送信を継続する。なお、これらの時間の変更後の値によっては、ステップＳ９０７が実行され、複数の放射線画像の生成・送信が中止される。

図９の例では、ステップ９０３及びステップ９０４のそれぞれの条件式で等号が成り立つ場合に、いずれも「ＮＯ」の側に処理を進めた。これに代えて、等式が成り立つ場合に、「ＹＥＳ」の側に処理を進めてもよい。さらに、ステップＳ９０３及びステップＳ９０４の判定順序を入れ替えることも可能である。

本実施形態では、複数の放射線画像の生成前に、事前にオフセット補正用の画像（すなわち、オフセット画像）を生成する。これに代えて、放射線画像の読み出した後、次の放射線画像を読み出す前にオフセット画像を読み出してもよい。オフセット画像においても関心領域を設定してもよい。この場合に、上述の方法と同様にして、オフセット画像の関心領域の読み出しと重ならないように、オフセット補正後の放射線画像の送信が行われてもよい。

図９の例では、ステップＳ９０３において、全体読み出し時間Ｔｒｄを用いた判定を行った。これに代えて、全体読み出し時間Ｔｒｄを用いた判定を省略してもよい。これを省略する場合であっても、ステップＳ９０４を実行することによって、放射線画像の送信期間が放射線画像の関心領域の読み出し期間に重ならないようにすることができる。

上記で説明した実施形態によれば、生成周期Ｔｃｙｃと、部分読み出し時間Ｔｒｏｉと、送信時間Ｔｓｄとに基づいて、放射線撮像装置１０２が複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定する。そのため、放射線画像の関心領域の読み出し中に放射線画像の送信が行われない。関心領域が設定されている場合に、放射線画像の画質はその関心領域の画質によって判断されるため、本実施形態によって、放射線画像の画質の低下が抑制される。また、放射線画像全体の読み出しの完了を待つことなく放射線画像の送信を開始するため、フレームレートの低下を抑制できる。

図１０を参照して、上述の実施形態の変形例について説明する。図９の例で、撮影制御部１０２は、複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように複数の放射線画像を送信できない場合に、放射線画像を生成しないことを決定する。しかし、複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間との重なりが小さいならば、放射線画像の画質の低下も軽度であると考えられる。そこで、この変形例で、撮影制御部１０２は、この重なりが小さい場合に、放射線画像を生成する。以下、具体的な動作について説明する。

時刻ｔ１０１から時刻ｔ１０２にかけて、放射線源１１２から放射線が照射され、その間に、放射線撮像装置１０１の各画素２０７は、放射線量に応じた電荷を生成し蓄積する。放射線照射の終了後、時刻ｔ１０３から、放射線撮像装置１０１は、放射線画像の読み出しを開始する。時刻ｔ１０４で放射線画像の関心領域の読み出しが始まる。時刻ｔ１０５で、放射線撮像装置１０１は、時刻ｔ１０３から読み出しが開始された放射線画像の送信を開始する。その後、時刻ｔ１０６で、関心領域の読み出しが完了する。放射線画像の送信は、次の放射線画像の関心領域の読み出しが開始される時刻ｔ１０７に完了する。

１つの放射線画像の送信期間と、複数の放射線画像の読み出し期間とが互いに重なる時間をＴｏｖｒと呼ぶ。重なり時間Ｔｏｖｒは、放射線画像の送信期間の前側にあってもよいし、後ろ側にあってもよいし、両方にあってもよい。どちら側にあるかは、関心領域内の各部分の重要度に基づいて決定されてもよい。重なり時間Ｔｏｖｒが閾値時間Ｔｔｈよりも小さい場合に、放射線撮像装置１０１は、複数の放射線画像の生成を実行する。

図１１を参照して、この変形例において、複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定するための方法について説明する。ステップＳ９０１～Ｓ９０３及びＳ９０５～Ｓ９０７については図９で説明したものと同様であるため説明を省略する。ステップＳ９０４の条件を満たさないと判定された場合に、撮影制御部１０２は、処理をステップＳ１１０１に進める。

ステップＳ１１０１で、撮影制御部１０２は、Ｔｃｙｃ＋Ｔｔｈ－Ｔｒｏｉ＞Ｔｓｄを満たすかどうかを判定する。撮影制御部１０２は、Ｔｃｙｃ＋Ｔｔｈ－Ｔｒｏｉ＞Ｔｓｄを満たす場合に処理をステップＳ１１０２に進め、それ以外の場合に処理をステップＳ９０７に進める。この条件を満たす場合に、図１０の例で示したように、放射線撮像装置１０１は、１つの放射線画像の送信期間と複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間との重なり時間Ｔｏｖｒを閾値時間Ｔｔｈ未満とすることができる。そこで、ステップＳ１１０２で、撮影制御部１０２は、複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間と複数の放射線画像の送信期間とが互いに重なるように、複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定する。それ以外の場合（重なり時間Ｔｏｖｒを閾値時間Ｔｔｈ未満にできない場合）に、ステップＳ９０７で、上記と同様に、撮影制御部１０２は、放射線画像を生成しないことを決定する。

この変形例によれば、通信速度が一時的に低下した場合であっても、関心領域内の画質の劣化を最低限に抑制しつつ、動画像の撮影を継続できる。

図１２を参照して、上述の実施形態の別の変形例について説明する。この変形例を図１０及び図１１を参照して説明した変形例と組み合わせることも可能である。図１２に示す変形例で、放射線検出部２００は、複数（例えば、２つ）の読み出し回路を有する。上述のように、サンプルホールド回路２０２、マルチプレクサ２０３及びアンプ２０５によって読み出し回路が構成される。図面上側の読み出し回路（以下、第１読出し回路）は、センサアレイ２０４のうち上側半分の画素行から電荷を読み出す。図面下側の読み出し回路（以下、第２読出し回路）は、センサアレイ２０４のうち下側半分の画素行から電荷を読み出す。そのため、放射線検出部２００は、複数の画素行から電荷を同時に読み出すことが可能である。それによって、放射線画像の読み取り時間を短縮できる。

図１３を参照して、この変形例における放射線画像の読み出しの詳細について説明する。図１３（ａ）に１つの放射線画像の一例を示し、図１３（ｂ）にその読み出し期間を示す。図１３（ａ）に示されるように、放射線画像１３００は、その中心に関心領域１３０１を有する。放射線画像１３００の上側半分は、第１読み出し回路によって、矢印１３０２の順番に画素行ごとに読み出される。放射線画像１３００の下側半分は、第２読み出し回路によって、矢印１３０３の順番に画素行ごとに読み出される。

具体的に、時刻ｔ１３１において、第１読み出し回路は、“Ｌ＝０”で示される画素行（一番上の行）から放射線画像１３００の読み出しを開始する。第２読み出し回路は、“Ｌ＝Ｌｍａｘ”で示される画素行（一番下の行）から放射線画像１３００の読み出しを開始する。その後、第１読み出し回路は、読み出し対象の画素行を１行ずつ矢印１３０２の方向にシフトし、第２読み出し回路は、読み出し対象の画素行を１行ずつ矢印１３０３の方向にシフトする。その後、時刻ｔ１３２において、“Ｌ＝Ｒｏｉ．０”で示される画素行及び“Ｌ＝Ｒｏｉ．ｍａｘ”で示される画素行から関心領域１３０１の読み出しが始まる。時刻ｔ１３３において、“Ｌ＝Ｒｏｉ．ｎ－１”で示される画素行及び“Ｌ＝Ｒｏｉ．ｎ”で示される画素行で関心領域１３０１の読み出しが終わる。

この場合に、少なくとも一方の読み出し回路が放射線画像を読み出している期間（すなわち、時刻ｔ１３１から時刻ｔ１３３まで）の長さが上述の実施形態の全体読み出し時間Ｔｒｄとなる。また、少なくとも一方の読み出し回路が放射線画像の関心領域を読み出している期間（すなわち、時刻ｔ１３２から時刻ｔ１３３まで）の長さが上述の実施形態の部分読み出し時間Ｔｒｏｉとなる。このＴｒｄ、Ｔｒｏｉを用いて、図９の方法が実行される。図１３に示す変形例では、関心領域の読み出しの完了と共に放射線画像の読み出しが完了するため、上述の図８と同様の動作が行われる。

図１４を参照して、この変形例における別の放射線画像の読み出しの詳細について説明する。図１４（ａ）に１つの放射線画像の一例を示し、図１４（ｂ）にその読み出し期間を示す。図１４（ａ）に示されるように、放射線画像１４００は、その中心からずれた位置に関心領域１４０１を有する。放射線画像１４００の上側半分は、放射線撮像装置１０１の第１読み出し回路によって、矢印１４０２の順番に画素行ごとに読み出される。放射線画像１４００の下側半分は、放射線撮像装置１０１の第２読み出し回路によって、矢印１４０３の順番に画素行ごとに読み出される。

具体的に、時刻ｔ１４１において、第１読み出し回路は、“Ｌ＝０”で示される画素行（一番上の行）から放射線画像１４００の読み出しを開始する。第２読み出し回路は、“Ｌ＝Ｌｍａｘ”で示される画素行（一番下の行）から放射線画像１４００の読み出しを開始する。その後、第１読み出し回路は、読み出し対象の画素行を１行ずつ矢印１４０２の方向にシフトし、第２読み出し回路は、読み出し対象の画素行を１行ずつ矢印１４０３の方向にシフトする。その後、時刻ｔ１４２において、“Ｌ＝Ｒｏｉ．０”で示される画素行から第１読み出し回路による関心領域１４０１の読み出しが始まる。その後、時刻ｔ１４３において、“Ｌ＝Ｒｏｉ．ｍａｘ”で示される画素行から第２読み出し回路による関心領域１４０１の読み出しが始まる。時刻ｔ１４４において、“Ｌ＝Ｒｏｉ．ｎ－１”で示される画素行及び“Ｌ＝Ｒｏｉ．ｎ”で示される画素行で関心領域１４０１の読み出しが終わる。

この場合に、少なくとも一方の読み出し回路が放射線画像を読み出している期間（すなわち、時刻ｔ１４１から時刻ｔ１４４まで）の長さが上述の実施形態の全体読み出し時間Ｔｒｄとなる。また、少なくとも一方の読み出し回路が放射線画像の関心領域を読み出している期間（すなわち、時刻ｔ１４２から時刻ｔ１４４まで）の長さが上述の実施形態の部分読み出し時間Ｔｒｏｉとなる。このＴｒｄ、Ｔｒｏｉを用いて、図９の方法が実行される。図１４に示す変形例では、関心領域の読み出しの完了と共に放射線画像の読み出しが完了するため、上述の図８と同様の動作が行われる。

上述の変形例では、２つの読み出し回路が、センサアレイ２０４の上下に配置され、センサアレイ２０４の上下端からそれぞれ中央に向けて読み出しを行う。これに代えて、２つの読み出し回路が、センサアレイ２０４の中央から上下端に向けて読み出しを行ってもよい。さらに、２つの読み出し回路が異なる画素行から開始して同じ方向に読み出しを行ってもよい。このように２つの読み出し回路の方向を設定することによって、放射線画像中の関心領域の位置に応じた読み出しを実行できる。その結果、関心領域の読み出し期間を短縮できる。

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 放射線撮像システム、１０１ 放射線撮像装置、１０２ 撮影制御部、

Claims (11)

1. 複数の放射線画像を生成し外部装置に送信するように構成された放射線撮像装置の制御装置であって、
   前記複数の放射線画像の生成周期と、前記放射線撮像装置が前記複数の放射線画像のうちの１つの放射線画像の関心領域を読み出すのに要する部分読み出し時間と、前記１つの放射線画像の送信に要すると推定される送信時間とを取得する取得手段と、
   前記生成周期と、前記部分読み出し時間と、前記送信時間とに基づいて、前記放射線撮像装置が前記複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定する決定手段と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 前記決定手段は、前記生成周期から前記部分読み出し時間を引いた値が前記送信時間よりも大きい場合に、前記複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間と前記複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように前記複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記取得手段は、前記放射線撮像装置が１つの放射線画像を読み出すのに要する全体読み出し時間をさらに取得し、
   前記決定手段は、前記生成周期から前記全体読み出し時間を引いた値が前記送信時間よりも大きい場合に、前記複数の放射線画像の読み出し期間と前記複数の放射線画像の送信期間とが互いに重ならないように前記複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記決定手段は、前記生成周期から前記全体読み出し時間を引いた値が前記送信時間よりも小さい場合に、前記複数の放射線画像のうちの関心領域以外の領域の読み出し期間と前記複数の放射線画像の送信期間とが互いに重なるように前記複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記決定手段は、前記生成周期から前記部分読み出し時間を引いた値が前記送信時間よりも小さい場合に、前記複数の放射線画像を生成しないことを決定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の制御装置。
6. 前記決定手段は、前記生成周期から前記部分読み出し時間を引いた値が前記送信時間よりも小さい場合に、前記生成周期に閾値時間を足し前記部分読み出し時間を引いた値が前記送信時間よりも大きいならば、前記複数の放射線画像の関心領域の読み出し期間と前記複数の放射線画像の送信期間とが互いに重なるように前記複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の制御装置。
7. 前記決定手段は、前記生成周期に前記閾値時間を足し前記部分読み出し時間を引いた値が前記送信時間よりも小さいならば、前記複数の放射線画像を生成しないことを決定することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記放射線撮像装置は、互いに異なる画素行を読み出す複数の読み出し回路を備え、
   前記部分読み出し時間は、前記複数の読み出し回路の少なくとも１つが１つの放射線画像の関心領域を読み出す時間であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の制御装置。
9. 前記制御装置は前記放射線撮像装置に含まれることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の制御装置。
10. 放射線撮像装置と、
    請求項１乃至９の何れか１項に記載の制御装置と、
    前記放射線撮像装置から複数の放射線画像を受信する装置と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
11. 複数の放射線画像を生成し外部装置に送信するように構成された放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記複数の放射線画像の生成周期と、前記放射線撮像装置が前記複数の放射線画像のうちの１つの放射線画像の関心領域を読み出すのに要する部分読み出し時間と、前記１つの放射線画像の送信に要すると推定される送信時間とを取得する取得工程と、
    前記生成周期と、前記部分読み出し時間と、前記送信時間とに基づいて、前記放射線撮像装置が前記複数の放射線画像の送信を開始する時刻を決定する決定工程と、
    を備えることを特徴とする制御方法。

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