JP2013066530A - 放射線撮影システムおよび放射線撮影システムの長尺撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粒状性が均質な診断に適した長尺画像を容易に得る。
【解決手段】長尺な撮影範囲をＦＰＤの撮像面が一部オーバーラップするように分けたｎ個（ｎは２以上の自然数）の撮影範囲でｎ回撮影する。線量指標値算出部は、各回の撮影で得たＸ線画像のオーバーラップ領域の線量指標値を算出する。カセッテ制御部は、線量指標値算出手段で算出されたｋ−１回目（ｋ＝２、３、４、・・・、ｎ）の撮影の線量指標値から換算した照射停止閾値をｋ回目の撮影の照射停止閾値として電子カセッテに提供する。電子カセッテのＡＥＣ部は、ｋ−１回目の撮影とｋ回目の撮影のオーバーラップ領域ＯＬ_{ｋ−１、ｋ}に存在する検出画素で検出された線量の積算値が、カセッテ制御部から提供された照射停止閾値に達したら、ｋ回目の撮影のＸ線の照射を停止させる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、放射線撮影システムおよび放射線撮影システムの長尺撮影方法に関する。

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とともにＸ線画像に各種画像処理を施すコンソールを有している。

最近のＸ線撮影システムの分野では、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電子カセッテ（可搬型のＸ線画像検出装置）も実用化されている。電子カセッテは、撮影台に据え付けられて取り外し不可なタイプと違って、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の既存の撮影台や専用の撮影台に着脱可能に取り付けて使用される他、据え付け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。

Ｘ線撮影システムには、被検体を透過したＸ線量を検出するセンサを設けて、センサで検出したＸ線量の積算値が予め設定した閾値に達したら、Ｘ線源による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、Ｘ線撮影には、Ｘ線源とＸ線画像検出装置の位置を一箇所に固定して胸部、腹部等の単一の部位を一枚撮影する場合と、Ｘ線源とＸ線画像検出装置を移動させて、各移動位置で複数枚撮影する場合とがある。後者は長尺撮影と呼ばれ、骨年齢や湾曲度等、主に被検体の骨の具合の観察を目的として行われる。撮影部位としては被検体の首下から腰までの上半身をカバーする全脊椎、腰からつま先までの下半身をカバーする全下肢がある。

長尺撮影では、まず、身長や座高、股下長といった被検体の身体的特徴に応じて、放射線技師等のオペレータが撮影範囲を設定する。この撮影範囲とＸ線画像検出装置（の検出パネルの画素が配列された撮像面）のサイズに基づいて撮影回数を割り出す。さらに各回の撮影のＸ線源とＸ線画像検出装置の位置を、隣接する撮影位置で撮像面が重複するように設定する。そして、各撮影位置にＸ線源とＸ線画像検出装置を移動させつつ複数回撮影を行う。撮影後、隣接する撮影位置での撮像面の重複により生じたオーバーラップ領域を糊代として複数枚のＸ線画像を合成し、一枚の長尺画像を生成する。

長尺撮影では撮影範囲が広範囲にわたり、腰部と脚部等の体厚やＸ線があたらない素抜け領域の面積が極端に異なる部位を連続的に撮影するため、各撮影位置で被検体を透過したＸ線量を最適値に制御することが難しい。また、長尺画像を生成する際には、読影と診断をしやすくするために複数枚のＸ線画像の繋ぎ目（オーバーラップ領域）に滑らかな連続性をもたせ、一枚の画像として不自然にならないようにする必要がある。

そこで特許文献１では、長尺撮影後に個々のＸ線画像のオーバーラップ領域の指標値（画素値の平均値等）を計算し、オーバーラップ領域の表示階調を揃えるように（濃度のばらつきを軽減するように）階調処理を補正している。階調処理の基準となる画像を指定し、指定した画像を元に連鎖的に他の画像の階調処理を補正することで、長尺画像の繋ぎ目の濃度差を目立たなくしている。

また、特許文献２は、カメラで被検体を撮影してその輪郭を抽出し、これを元に長尺撮影の個々の撮影のＡＥＣの採光野を設定している。そして、ＦＰＤの画素をＡＥＣ用のセンサとし、設定された採光野に存在する画素からの信号を元に各撮影位置でのＡＥＣを行っている。

特開２００４−０５７５０６号公報 特開２０１１−１３９７６１号公報

特許文献１に記載の発明は階調処理を補正する必要があり、処理が煩雑化してその分長尺画像の生成に時間が掛かるという問題がある。また、階調処理を補正することで画像の濃度を変えることはできるが、粒状性等の根本的な画質そのものを変えることはできない。このため各撮影のＸ線量が適正でない場合は、濃度は一致するが粒状性が均質でない不自然な長尺画像となってしまうおそれがある。

特許文献２に記載の発明は、採光野の設定のためだけにカメラを設置して、そのうえカメラの画像から被検体の輪郭を抽出しなければならず、装置規模と装置コストの増大化、処理の煩雑化と長時間化は避けられない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、装置規模と装置コストの増大化、処理の煩雑化と長時間化を招くことなく、粒状性が均質な診断に適した長尺画像を容易に得ることができる放射線撮影システムおよび放射線撮影システムの長尺撮影方法を提供することを目的とする。

本発明の放射線撮影システムは、放射線を被検体に向けて照射する放射線源と、被検体を透過した放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を信号線に出力する複数の画素が配列された検出パネルを有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の略全面に採光野を有し、被検体を透過した放射線の線量を検出する線量検出センサとを備え、前記放射線源と前記放射線画像検出装置を相対的に移動させ、被検体の複数の部位を含む長尺な撮影範囲を前記撮像面が一部オーバーラップするように分けたｎ個（ｎは２以上の自然数）の撮影範囲でｎ回撮影し、これにより得られたｎ枚の放射線画像を合成して一枚の長尺画像を生成して表示する放射線撮影システムにおいて、前記長尺な撮影範囲を前記撮像面が一部オーバーラップするように分けたことにより生じる前記放射線画像のオーバーラップ領域の線量指標値を算出する線量指標値算出手段と、前記線量指標値算出手段で算出されたｋ−１回目（ｋ＝２、３、４、・・・、ｎ）の撮影の線量指標値を元にｋ回目の撮影の照射停止閾値を設定する閾値設定手段と、ｋ−１回目の撮影とｋ回目の撮影の前記オーバーラップ領域に存在する前記線量検出センサで検出された線量の積算値が、前記閾値設定手段で設定した照射停止閾値に達したら、ｋ回目の撮影の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手段とを備えることを特徴とする。

前記ｎ個の撮影範囲のうちの一回目に撮影する撮影範囲および前記線量検出センサの採光野と前記自動露出制御手段の照射停止閾値を予め記憶する記憶手段、または前記ｎ個の撮影範囲のうちの一回目に撮影する撮影範囲および前記線量検出センサの採光野と前記自動露出制御手段の照射停止閾値を設定するための操作入力手段を備えることが好ましい。前記自動露出制御手段は、一回目の撮影は前記オーバーラップ領域と前記線量指標値を元に設定された照射停止閾値ではなく、前記記憶手段に記憶された採光野と照射停止閾値、または前記操作入力手段により設定された採光野と照射停止閾値で自動露出制御を行う。なお、記憶手段を備える場合は、一回目に撮影する撮影範囲は腰部を含み、採光野には腰部にあたる領域が記憶される。

前記線量指標値算出手段は、前記オーバーラップ領域の画素値を線量指標値として算出する。

前記線量検出センサは、信号線にスイッチング素子を介さず直接接続された前記画素である。また、前記放射線画像検出装置は、前記検出パネルが可搬型の筐体に収納された電子カセッテである。

本発明の放射線撮影システムの長尺撮影方法は、放射線を被検体に向けて照射する放射線源と、被検体を透過した放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を信号線に出力する複数の画素が配列された検出パネルを有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の略全面に採光野を有し、被検体を透過した放射線の線量を検出する線量検出センサとを備える放射線撮影システムで、前記放射線源と前記放射線画像検出装置を相対的に移動させ、被検体の複数の部位を含む長尺な撮影範囲を前記撮像面が一部オーバーラップするように分けたｎ個（ｎは２以上の自然数）の撮影範囲でｎ回撮影し、これにより得られたｎ枚の放射線画像を合成して一枚の長尺画像を生成して表示する長尺撮影方法であって、前記長尺な撮影範囲を前記撮像面が一部オーバーラップするように分けたことにより生じる前記放射線画像のオーバーラップ領域の線量指標値を算出する線量指標値算出ステップと、前記線量指標値算出ステップで算出されたｋ−１回目（ｋ＝２、３、４、・・・、ｎ）の撮影の線量指標値を元にｋ回目の撮影の照射停止閾値を設定する閾値設定ステップと、ｋ−１回目の撮影とｋ回目の撮影の前記オーバーラップ領域に存在する前記線量検出センサで検出された線量の積算値が、前記閾値設定ステップで設定した照射停止閾値に達したら、ｋ回目の撮影の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ステップとを備えることを特徴とする。

本発明は、長尺撮影の各画像のオーバーラップ領域の線量が同じになるよう自動露出制御を行うので、装置規模と装置コストの増大化、処理の煩雑化と長時間化を招くことなく、粒状性が均質な診断に適した長尺画像を容易に得ることができる。

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の検出画素の配置および採光野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。 （Ａ）は長尺撮影時の各撮影位置を示す図であり、（Ｂ）は各撮影位置で取得される画像データを示す図である。 長尺撮影の各回の撮影の採光野および照射停止閾値を示す図である。 長尺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。 ＦＰＤの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の動作を制御する線源制御装置１１と、Ｘ線の照射開始を指示するための照射スイッチ１２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、電子カセッテ１３の動作制御やＸ線画像の画像処理を担うコンソール１４と、被検体Ｍを立位姿勢で撮影するための立位撮影台１５とを有する。Ｘ線源１０、線源制御装置１１、および照射スイッチ１２はＸ線発生装置、電子カセッテ１３、およびコンソール１４はＸ線撮影装置をそれぞれ構成する。この他にもＸ線源１０を所望の方向および位置にセットするための線源移動機構１６等が設けられている。

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。

線源制御装置１１は、Ｘ線の照射野が電子カセッテ１３のＦＰＤ４０の撮像面４１（ともに図３参照）と略一致するように、照射野限定器１８から出射されるＸ線の角度範囲（以下、コリメータ角度という）を撮影室の床面と垂直なＺ方向と撮像面４１の幅方向であるＸ方向（紙面に垂直な方向）の二方向で調整する。図中の「θ」はＺ方向に関するコリメータ角度を示している。

また、線源制御装置１１は、長尺撮影の際に立位撮影台１５のホルダ１９のＺ方向の上下動に追従してＸ線源１１を上下動させるよう、線源移動機構１６の駆動を制御する。線源移動機構１６は、例えばＸ線源１０を撮影室の天井から懸下保持し、且つＺ方向に伸縮自在なアームと、該アームが取り付けられてアーム毎Ｘ線源１０をＸＹ方向（Ｙ方向は撮影室の床面と平行且つＸ方向に垂直な方向）に移動させるレールと、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、立位撮影台１５のホルダ１９に着脱自在にセットされる。電子カセッテ１３は、立位撮影台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１において、立位撮影台１５は、電子カセッテ１３のＦＰＤ４０の撮像面４１の向きを変えずにホルダ１９をＺ方向に上下動させるホルダ移動機構２０と、被検体Ｍの撮影範囲Ｗを設定するための操作部２１とを備えている。ホルダ移動機構２０によって、コンソール１４の制御の下に自動で、またはオペレータにより手動でホルダ１９の位置を変えることができる。撮影範囲Ｗは、全脊椎撮影を行う場合の撮影範囲の一例であり、被検体Ｍの首から腰までの上半身を略カバーする範囲である。

操作部２１は、ホルダ１９を上下に移動させるための移動ボタン２２と、撮影範囲Ｗの上端位置Ｚ_Ｔを設定するための第一設定ボタン２３と、撮影範囲Ｗの下端位置Ｚ_Ｂを設定するための第二設定ボタン２４とを備えている。

ホルダ１９の側面には、ＦＰＤ４０の撮像面４１の上端位置を示す第一マーク２５と、撮像面４１の下端位置を示す第二マーク２６とが印刷等により形成されている。オペレータは、操作部２１の移動ボタン２２を操作してホルダ１９を上方向に移動させ、所望の位置で第一設定ボタン２３を押下することにより、第一マーク２５に対応する位置を撮影範囲Ｗの上端位置Ｚ_Ｔに設定する。また、移動ボタン２２を操作してホルダ１９を下方向に移動させ、所望の位置で第二設定ボタン２４を押下することにより、第二マーク２６に対応する位置を撮影範囲Ｗの下端位置Ｚ_Ｂに設定する。この操作部２１により設定された撮影範囲Ｗの情報はコンソール１４に送信される。

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（ＡＥＣ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ＡＥＣ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ＡＥＣ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ＡＥＣ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。画像処理済みのＸ線画像はコンソール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）といった撮影方向が含まれる。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、検出画素６５の採光野、および検出画素６５のＡＥＣ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。この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。全脊椎撮影における検出画素６５の採光野ａは、図４に一点鎖線のハッチングで示す下側約３／５の領域、全下肢撮影における採光野ｂは実線のハッチングで示す上側約３／５の領域に設定されており、いずれも一回目の撮影の腰部にあたる部分である。二回目の撮影以降は採光野がオーバーラップ領域１１０（図９参照）となるので一回目の撮影の採光野のみが設定されている。なお、ここでは撮影部位として長尺撮影の全脊椎、全下肢のみを例示しているが、実際には胸部ＡＰ、胸部ＰＡ、頭部、腹部といった他の撮影部位とそれらに対応する撮影条件も記憶されている。

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は、撮影条件を設定する際や、ＦＰＤ４０の撮像面４１の位置Ｙ_０からＸ線管１７の焦点の位置Ｙ_１までの距離（ＳＩＤ；Source Image Distance、図１参照）を入力する際等に操作される。

図８において、コンソール１４のＣＰＵ８５は、ＡＰ９２を起動して長尺撮影を選択すると、駆動条件設定部１００、駆動制御部１０１、カセッテ制御部（閾値設定手段に相当）１０２、線量指標値算出部１０３、画像処理部１０４、および表示制御部１０５として機能する。駆動条件設定部１００は、長尺撮影時のホルダ１９およびＸ線源１０の移動範囲や、その移動範囲内での撮影位置、照射野限定器１８によるコリメータ角度を設定する。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を駆動させたり、ホルダ移動機構２０を駆動させる。画像処理部１０４は、上述のオフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正等の各種画像処理の他、長尺撮影の各撮影位置で得られた画像データを収集して、これらを合成することにより長尺画像データを作成する。表示制御部１０５は、長尺画像データに基づく合成Ｘ線画像（長尺画像）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。

駆動条件設定部１００は、ホルダ１９およびＸ線源１０の移動範囲を設定する移動範囲設定部１０６と、コリメータ角度を設定するコリメータ角度設定部１０７と、上記移動範囲内での撮影位置を設定する撮影位置設定部１０８とから構成されている。

移動範囲設定部１０６は、操作部２１から入力された撮影範囲Ｗの上端および下端位置Ｚ_Ｔ、Ｚ_Ｂをホルダ１９およびＸ線源１０の移動範囲に設定する。全脊椎撮影の場合、ホルダ移動機構２０は、ホルダ１９の第二マーク２６の高さが下端位置Ｚ_Ｂに一致する位置を移動開始位置とし、第一マーク２５の高さが上端位置Ｚ_Ｔに一致する位置を移動終了位置として、ホルダ１９を移動開始位置と移動終了位置の間で移動させる。腰からつま先までを撮影範囲Ｗとする全下肢撮影の場合は、逆に第一マーク２５の高さが上端位置Ｚ_Ｔに一致する位置を移動開始位置、第二マーク２６の高さが下端位置Ｚ_Ｂに一致する位置を移動終了位置とする。従って、全脊椎撮影、全下肢撮影いずれの場合も腰部が最初に撮影する部位となる。線源移動機構１６も同様に、ホルダ１９と連動するようＸ線源１０を移動開始位置と移動終了位置の間で移動させる。

コリメータ角度設定部１０７は、入力デバイス９０を介して入力されるＳＩＤと、ＦＰＤ４０の撮像面４１のサイズ（既知）とに基づいてコリメータ角度を算出する。撮像面４１のＺ方向の長さをＦＯＶ（図９参照）とした場合、Ｚ方向に関するコリメータ角度θは、次式（１）で求められる。Ｘ方向に関するコリメータ角度についても同様に算出可能である。
θ＝２×ｔａｎ^−１｛（ＦＯＶ／２）／ＳＩＤ｝ ・・・式（１）

ホルダ１９とＸ線源１０の移動が連動して行われるため、各撮影位置でのホルダ１９とＸ線源１０の位置関係は変わらない。このため上記式（１）で求めたコリメータ角度θは各撮影位置で共通して適用される。線源制御装置１１は、コリメータ角度θが上記式（１）で求めた値となるように照射野限定器１８を駆動する。

撮影位置設定部１０８は、上端位置Ｚ_Ｔおよび下端位置Ｚ_Ｂの間の距離と、撮像面４１のＺ方向の長さＦＯＶに基づいて、長尺撮影時の各撮影位置を設定する。具体的には、まず、次式（２）
（Ｚ_Ｔ−Ｚ_Ｂ）／ＦＯＶ・・・式（２）
を計算する。そして、隣接する撮影位置で撮像面４１を重複させるため、上式（２）の計算結果が割り切れる場合は商に１を加え、割り切れない場合は小数点以下を切り上げることにより撮影回数ｎを算出する。撮影回数ｎが決まったら、図９（Ａ）に示すように、第二マーク２６の高さが下端位置Ｚ_Ｂに一致する移動開始位置（一回目の撮影位置）Ｐ１と、第一マーク２５の高さが上端位置Ｚ_Ｔに一致する移動終了位置（ｎ回目の撮影位置）Ｐｎとを定め（全脊椎撮影の場合、全下肢撮影の場合はこの逆）、移動開始位置Ｐ１と移動終了位置Ｐｎとの間を、（ｎ−１）の数で等分する位置をその他の撮影位置とする。

例えば、Ｚ_Ｔ−Ｚ_Ｂ＝１００ｃｍ、ＦＯＶ＝２５ｃｍの場合には、（Ｚ_Ｔ−Ｚ_Ｂ）／ＦＯＶ＝４で割り切れるため、撮影回数ｎは４＋１で「５」と算出される。各撮影位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の間隔ｄ＝１８．７５ｃｍとなる。Ｚ_Ｔ−Ｚ_Ｂ＝１００ｃｍ、ＦＯＶ＝３０ｃｍの場合には（Ｚ_Ｔ−Ｚ_Ｂ）／ＦＯＶ＝３．３３・・・で割り切れないため、小数点以下を切り上げて撮影回数ｎは「４」となる。各撮影位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の間隔ｄ≒２３．３ｃｍとなる。

図９（Ｂ）は、各撮影位置Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎで得られる画像データＩ１、Ｉ２、・・・、Ｉｎを示している。撮影位置が隣接する画像データは、隣接する撮影位置での撮像面４１の重複により、オーバーラップ領域１１０が生じる。オーバーラップ領域１１０は、二回目の撮影以降の検出画素６５の採光野となるとともに、画像処理部１０４で長尺画像データを生成する際の糊代となる。このオーバーラップ領域１１０の重複量γは、次式（３）で算出される。
γ＝｛ｎ×ＦＯＶ−（Ｚ_Ｔ−Ｚ_Ｂ）｝／（ｎ−１） ・・・式（３）
前述のＺ_Ｔ−Ｚ_Ｂ＝１００ｃｍ、ＦＯＶ＝２５ｃｍの場合はγ＝（５×２５−１００）／２＝１２．５ｃｍ、Ｚ_Ｔ−Ｚ_Ｂ＝１００ｃｍ、ＦＯＶ＝３０ｃｍの場合はγ＝（４×３０−１００）／３≒６．７ｃｍとなる。

撮影位置設定部１０８は、算出した撮影回数ｎおよび各撮影位置の間隔ｄの情報を駆動制御部１０１に出力する。駆動制御部１０１の制御の下、ホルダ移動機構２０および線源移動機構１６は間隔ｄでホルダ１９およびＸ線源１０をＺ方向に順次撮影位置Ｐ１からＰｎに移動させる。各撮影位置では、撮像面４１の中心からＹ方向に引いた垂線の延長線上にＸ線管１７の焦点が位置する。線源制御装置１１は二回目の撮影以降は各撮影位置にＸ線源１０が移動して停止したときにＸ線が照射されるようＸ線源１０の駆動を制御する。

また、撮影位置設定部１０８は、算出したオーバーラップ領域１１０の重複量γの情報をカセッテ制御部１０２、画像処理部１０４、および線量指標値算出部１０３に出力する。画像処理部１０４は、重複量γの情報に基づき各撮影位置での画像データをオーバーラップ領域１１０で繋ぎ合わせて長尺画像データを生成する。

線量指標値算出部１０３は、各撮影位置で撮影を行う毎に各撮影位置での画像データを画像処理部１０４から受け取る。そして、撮影位置設定部１０８からの重複量γの情報に基づきオーバーラップ領域１１０に相当する画像データの領域を特定する。線量指標値算出部１０３は、特定したオーバーラップ領域１１０に相当する領域の線量指標値を算出する。線量指標値はオーバーラップ領域１１０に入射したＸ線の線量を表すものであれば如何なるものでもよく、オーバーラップ領域１１０に相当する領域の画素値の平均値や、画像データをヒストグラム解析して得られるＳ値、あるいはＥＩ値、ＲＥＸ値等の周知の線量指標値を用いることができる。

線量指標値算出部１０３は、算出した線量指標値をＡＥＣの照射停止閾値に換算し、この換算結果をカセッテ制御部１０２に出力する。線量指標値と照射停止閾値の換算式はストレージデバイス８７に予め記憶されており、線量指標値算出部１０３はストレージデバイス８７から換算式を読み出して線量指標値から照射停止閾値への換算を行う。

カセッテ制御部１０２は、長尺撮影の一回目の撮影では、ストレージデバイス８７に格納された撮影条件にて設定された採光野と照射停止閾値の情報を電子カセッテ１３に提供する。全脊椎撮影の場合は図１０の最下部に示すように採光野ａと照射停止閾値ｔｈ１の情報、全下肢撮影の場合は採光野ｂと照射停止閾値ｔｈ２の情報である。採光野の情報は、具体的には左上の画素５０の座標を原点（０、０）とする、画素５０（検出画素６５も含む）の撮像面４１内における位置と対応する平面座標で表され、採光野が矩形の場合は例えば対角線で結ぶ二点の座標で表す。

二回目の撮影以降、カセッテ制御部１０２は、採光野の情報としてオーバーラップ領域１１０を、照射停止閾値の情報として線量指標値算出部１０３から出力された照射停止閾値を電子カセッテ１３に提供する。つまり、図１０の最上部に示すように、ｋ回目（ｋ＝２、３、４、・・・、ｎ）の撮影では、ｋ−１回目の撮影の撮影範囲とのオーバーラップ領域１１０（ＯＬ_{ｋ−１、ｋ}）が採光野となり、ｋ−１回目の撮影におけるオーバーラップ領域１１０の線量指標値Ｒ_ｋ−１から換算した照射停止閾値ｔｈ_Ｒｋ−１がＡＥＣの照射停止閾値に設定される。従って、ｋ−１回目の撮影とｋ回目の撮影とでは、オーバーラップ領域１１０に入射するＸ線量が同じになるようＡＥＣが行われる。なお、図１０は全脊椎撮影の例であるため一回目の撮影の腰部から上側（首側）に向かって撮影位置が移動する。全下肢撮影の場合はこの逆である。

採光野選択回路７５は、カセッテ制御部１０２から提供される採光野の情報を元に、長尺撮影における各回の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１０２提供される照射停止閾値の情報を元に、長尺撮影における各回の撮影毎に照射停止閾値を変更する。

次に、図１１、図１２のフローチャートを参照しながら、Ｘ線撮影システム２において長尺撮影（全脊椎撮影）を行う場合の処理手順を説明する。

まず、Ｘ線源１０、立位撮影台１５を撮影に適切な位置に配置した後、図１１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を立位撮影台１５の前の所定位置に立たせ、この状態で操作部２１の移動ボタン２２を操作し、所望とする被検体Ｍの撮影範囲Ｗの上端にホルダ１９の第一マーク２５の位置を合わせて第一設定ボタン２３を押下することにより上端位置Ｚ_Ｔを設定し、所望とする被検体Ｍの撮影範囲Ｗの下端に第二マーク２６の位置を合わせて第二設定ボタン２４を押下することにより下端位置Ｚ_Ｂを設定する（Ｓ１１）。

ＳＩＤが不変で既に入力されていた場合、またはＸ線源１０、立位撮影台１５の水平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。

ＳＩＤの計測値、および上端位置Ｚ_Ｔと下端位置Ｚ_Ｂの設定値は、駆動条件設定部１００に入力される。駆動条件設定部１００では、移動範囲設定部１０６、コリメータ角度設定部１０７、および撮影位置設定部１０８の各設定部にて、移動範囲、コリメータ角度θ、撮影回数ｎ、撮影位置Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎとその間隔ｄ、さらにはオーバーラップ領域１１０の重複量γが算出される（Ｓ１２）。これらの情報は駆動制御部１０１等に出力される。

次いで、駆動制御部１０１の制御の下、線源移動機構１６およびホルダ移動機構２０が駆動されて、Ｘ線源１０とホルダ１９とが一回目の撮影位置Ｐ１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、コリメータ角度設定部１０７で算出されたコリメータ角度θとなるよう照射野が調整される（Ｓ１３）。

この後、Ｘ線撮影システム１０は、照射開始指示の待ち受け状態となる（Ｓ１４）。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（Ｓ１４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（Ｓ１５）。

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１２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１０２から与えられた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ＡＥＣ検出信号のうち、採光野（一回目の撮影では採光野ａ）に存在する検出画素６５からのＡＥＣ検出信号を選別し、選別したＡＥＣ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１０２から与えられた照射停止閾値（一回目の撮影では照射停止閾値ｔｈ１）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１１のＳ１６）。画像データＩ１は画像処理部１０４から線量指標値算出部１０３に送られる。線量指標値算出部１０３では、一回目と二回目の撮影のオーバーラップ領域ＯＬ_１、２の線量指標値Ｒ_１が画像データＩ１から算出される。そして、該線量指標値Ｒ_１が照射停止閾値ｔｈ_Ｒ１に換算される（Ｓ１７）。

一回目の撮影後、Ｘ線源１０とホルダ１９とが二回目の撮影位置Ｐ２に移動され（Ｓ１８）、撮影位置Ｐ２にて二回目の撮影が行われる（Ｓ１９）。このとき、ＡＥＣ部６７では、採光野が一回目と二回目の撮影のオーバーラップ領域ＯＬ_１、２、照射停止閾値がｔｈ_Ｒ１に設定されて図１２のＳ３０〜Ｓ３４と同じ処理が行われる。

以下同様にして、ｋ−１回目の撮影で画像データＩｋ−１を取得し（Ｓ２０）、この画像データＩｋ−１のｋ回目の撮影とのオーバーラップ領域ＯＬ_{ｋ−１、ｋ}の線量指標値Ｒ_ｋ−１を線量指標値算出部１０３で算出して、照射停止閾値ｔｈ_Ｒｋ−１に換算する（Ｓ２１）。そして、Ｘ線源１０とホルダ１９とをｋ回目の撮影位置Ｐｋに移動させ（Ｓ２２）、採光野をｋ−１回目とｋ回目の撮影のオーバーラップ領域ＯＬ_{ｋ−１、ｋ}、照射停止閾値をｔｈ_Ｒｋ−１としてｋ回目の撮影を行い（Ｓ２３）、これにより画像データＩｋを取得する（Ｓ２４）。これらの処理は撮影回数がｎになるまで（ｋ＝ｎ、Ｓ２５でＹＥＳ）続けられる。

ｎ回目の撮影終了後、画像処理部１０４により、各撮影位置Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎで得られた画像データＩ１、Ｉ２、・・・、Ｉｎをオーバーラップ領域１１０で繋ぎ合わせて一枚分の長尺画像データとする合成処理が行われる（Ｓ２６）。生成された長尺画像データは表示制御部１０５によりディスプレイ８９に表示される（Ｓ２７）。

以上説明したように、本発明によれば、長尺撮影の各回の撮影におけるオーバーラップ領域１１０の入射線量が同じになるようＡＥＣを行うので、長尺画像の繋ぎ目の粒状性が均質となり、診断しやすい長尺画像を提供することができる。

一回目の撮影では予め記憶された採光野と照射停止閾値でＡＥＣを行うので、一回目の撮影で最適な画質を確保することができる。続く二回目の撮影以降もある程度その状態を引き継ぐので、全体的に画質がよく合成の跡が不自然でない長尺画像を得ることができる。

画像処理としては線量指標値の算出だけで済み、しかも撮影後ではなく撮影の最中に算出するため長尺画像の生成に時間が掛からない。また、採光野は予め記憶されたものかオーバーラップ領域１１０に限られるので、簡単且つ迅速に採光野を選択することができる。

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、予め記憶された採光野と照射停止閾値で一回目に撮影する部位を全脊椎、全下肢撮影ともに腰部としている。その理由としては、腰部は骨盤があるため診断時に最も注目すべき部位となりやすいためである。但し本発明はこれに限定されず、腰部以外の部位を一回目に撮影してもよい。また、一回目に撮影する部位とその採光野および照射停止閾値を、入力デバイス９０等を介してオペレータが設定可能に構成してもよい。例えば全下肢撮影で膝関節症の検査を行う場合は膝を一回目に撮影する部位とし、マウスやタッチペンの範囲指定でディスプレイ８９に表示された人体図の両膝関節の領域を採光野に設定する。

上記実施形態の第一および第二マーク２５、２６に代えて、撮像面４１の上端位置および下端位置に対応するホルダ１９の位置に、Ｙ方向に可視光ビームまたはレーザビームを出射する照準器を設け、ビーム照射位置を目安として撮影範囲Ｗを設定させてもよい。あるいは照準器等を設けずに、撮影範囲Ｗを物差しで実測して入力デバイス９０から実測値を入力させる構成としてもよい。

オーバーラップ領域１１０の重複量γの撮像面４１のＺ方向の長さＦＯＶに対する割合が大きくなると、オーバーラップ領域１１０の部分で被検体Ｍの被曝量が大きくなるため、重複量γに上限を設ける（例えば、ＦＯＶの１０％の長さ）ことが好ましい。そして、上記式（３）を用いて算出した重複量γと所定の上限値を比較して、重複量γが上限値より大きい場合には、重複量γが上限値となるよう各撮影位置Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎを上下方向に均等にずらす。

あるいは重複量γを常に一定の値としてもよい。この場合はｎ回目の撮影で撮像面４１が撮影範囲Ｗからはみ出ることがあるが、その際にはＸ線の照射野を撮影範囲Ｗの上端または下端に限定して対処する。

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１３に示すＦＰＤ１５０のような構成とすることで、欠陥補正を不要とする。

図１３において、ＦＰＤ１５０は、画像検出専用の第一画素１５１と画像検出兼ＡＥＣ用の第二画素１５２とを備えている。第一、第二画素１５１、１５２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１５１、１５２は、それぞれ二つのフォトダイオード１５３、１５４を有する。第一画素１５１のフォトダイオード１５３、１５４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１５２のフォトダイオード１５３は第一画素１５１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１５４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１５２のフォトダイオード１５４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１５１からは二つのフォトダイオード１５３、１５４で蓄積された電荷が読み出される。一方、第二画素１５２からはフォトダイオード１５３で蓄積された電荷のみが読み出される。第二画素１５２はフォトダイオード１５４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１５３、１５４の開口面積が同じ場合は同じ入射線量では第一画素１５１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１５３、１５４の開口面積等に基づいて、第二画素１５２の画素値に乗算すると第一画素１５１の画素値相当になる係数等を予め求めておき、第二画素１５２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。

上記実施形態では、立位姿勢の被検体Ｍに対してホルダ１９を上下方向に移動させる立位撮影の場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、臥位撮影台に横たわる被検体Ｍに対してホルダを水平方向に移動させる臥位撮影にも適用することができる。また、上記実施形態では、ホルダ１９を被検体Ｍの体軸方向に沿って移動させているが、被検体Ｍの体軸方向とは異なる方向に移動させて長尺撮影を行ってもよい。

また、上記実施形態では、電子カセッテ１３を装着したホルダ１９の移動に伴ってＸ線源１０を直線的に移動させる直線移動方式を例示しているが、電子カセッテを装着したホルダの移動に伴ってＸ線の照射方向を変更するようにＸ線源の角度を変更する首振り方式に本発明を適用してもよい。さらに、ホルダ１９とＸ線源１０を各撮影位置で停止させずに移動させたままで撮影を行ってもよい。

電子カセッテ１３の検出画素６５に不具合が発生したり、線源制御装置１１と電子カセッテ１３の間の通信が配線断等で撮影中に途絶えたりすると、照射停止信号が正しく送受信されず、ＡＥＣが効かなくなる場合も考えられる。特に線源制御装置１１側は撮影条件として電流照射時間積の最大値が設定されるため、ＡＥＣが効かなくなると患者への被曝量が上限値以上になってしまうおそれもある。そこで、電子カセッテ１３にテストモードを設け、設置直後や一日の撮影前にコンソール１４がもつ全撮影条件にてテスト撮影を行わせる。そして、電子カセッテ１３が照射停止信号を線源制御装置１１に送信してからも検出画素６５でＸ線の検出を続行し、所定時間内にＸ線の照射停止が検出された場合は正常にＡＥＣが行われていると判断し、検出されなかった場合は何らかの故障が発生したと判断してコンソール１４のディスプレイ８９に警告メッセージを表示する。

また、線源制御装置１１と電子カセッテ１３の照射信号Ｉ／Ｆ３５、８０を有線と無線の両方で接続可能な構成とした場合、電波強度等のモニタリングの結果、無線による通信が不安定な状態であると判断したときに有線に切り替えるよう警告表示をしてもよい。

上記実施形態では、ＡＥＣセンサとしてＴＦＴ５２を介さず信号線５７に短絡して接続された検出画素６５を用いているが、各画素５０にバイアス電圧Ｖｂを供給するバイアス線５３に画素５０で発生する電荷に基づく電流が流れることを利用して、ある特定の画素５０に繋がるバイアス線５３の電流をモニタリングして線量を検出してもよく、全てのＴＦＴ５２をオフ状態にしたときに画素５０から漏れるリーク電荷に基づき線量を検出してもよい。さらに画素５０とは別に構成が異なり出力が独立したＡＥＣ用の検出画素を撮像面４１と同一平面に設けてもよい。

上記実施形態では、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
３５ 照射信号Ｉ／Ｆ
４０、１５０ ＦＰＤ
５０ 画素
６５ 検出画素
６７ ＡＥＣ部
８０ 照射信号Ｉ／Ｆ
８５ ＣＰＵ
８９ ディスプレイ
９０ 入力デバイス
１０２ カセッテ制御部
１０３ 線量指標値算出部
１５１、１５２ 第一、第二画素

Claims (8)

1. 放射線を被検体に向けて照射する放射線源と、
   被検体を透過した放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を信号線に出力する複数の画素が配列された検出パネルを有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の略全面に採光野を有し、被検体を透過した放射線の線量を検出する線量検出センサとを備え、
   前記放射線源と前記放射線画像検出装置を相対的に移動させ、被検体の複数の部位を含む長尺な撮影範囲を前記撮像面が一部オーバーラップするように分けたｎ個（ｎは２以上の自然数）の撮影範囲でｎ回撮影し、これにより得られたｎ枚の放射線画像を合成して一枚の長尺画像を生成して表示する放射線撮影システムにおいて、
   前記長尺な撮影範囲を前記撮像面が一部オーバーラップするように分けたことにより生じる前記放射線画像のオーバーラップ領域の線量指標値を算出する線量指標値算出手段と、
   前記線量指標値算出手段で算出されたｋ−１回目（ｋ＝２、３、４、・・・、ｎ）の撮影の線量指標値を元にｋ回目の撮影の照射停止閾値を設定する閾値設定手段と、
   ｋ−１回目の撮影とｋ回目の撮影の前記オーバーラップ領域に存在する前記線量検出センサで検出された線量の積算値が、前記閾値設定手段で設定した照射停止閾値に達したら、ｋ回目の撮影の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手段とを備えることを特徴とする放射線撮影システム。
2. 前記ｎ個の撮影範囲のうちの一回目に撮影する撮影範囲および前記線量検出センサの採光野と前記自動露出制御手段の照射停止閾値を予め記憶する記憶手段を備え、
   前記自動露出制御手段は、一回目の撮影は前記オーバーラップ領域と前記線量指標値を元に設定された照射停止閾値ではなく、前記記憶手段に記憶された採光野と照射停止閾値で自動露出制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影システム。
3. 一回目の撮影範囲は腰部を含み、採光野には腰部にあたる領域が記憶されることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影システム。
4. 前記ｎ個の撮影範囲のうちの一回目に撮影する撮影範囲および前記線量検出センサの採光野と前記自動露出制御手段の照射停止閾値を設定するための操作入力手段を備え、
   前記自動露出制御手段は、一回目の撮影は前記オーバーラップ領域と前記線量指標値を元に設定された照射停止閾値ではなく、前記操作入力手段により設定された採光野と照射停止閾値で自動露出制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線撮影システム。
5. 前記線量指標値算出手段は、前記オーバーラップ領域の画素値を線量指標値として算出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撮影システム。
6. 前記線量検出センサは、信号線にスイッチング素子を介さず直接接続された前記画素であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の放射線撮影システム。
7. 前記放射線画像検出装置は、前記検出パネルが可搬型の筐体に収納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撮影システム。
8. 放射線を被検体に向けて照射する放射線源と、
   被検体を透過した放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を信号線に出力する複数の画素が配列された検出パネルを有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の略全面に採光野を有し、被検体を透過した放射線の線量を検出する線量検出センサとを備える放射線撮影システムで、
   前記放射線源と前記放射線画像検出装置を相対的に移動させ、被検体の複数の部位を含む長尺な撮影範囲を前記撮像面が一部オーバーラップするように分けたｎ個（ｎは２以上の自然数）の撮影範囲でｎ回撮影し、これにより得られたｎ枚の放射線画像を合成して一枚の長尺画像を生成して表示する長尺撮影方法であって、
   前記長尺な撮影範囲を前記撮像面が一部オーバーラップするように分けたことにより生じる前記放射線画像のオーバーラップ領域の線量指標値を算出する線量指標値算出ステップと、
   前記線量指標値算出ステップで算出されたｋ−１回目（ｋ＝２、３、４、・・・、ｎ）の撮影の線量指標値を元にｋ回目の撮影の照射停止閾値を設定する閾値設定ステップと、
   ｋ−１回目の撮影とｋ回目の撮影の前記オーバーラップ領域に存在する前記線量検出センサで検出された線量の積算値が、前記閾値設定ステップで設定した照射停止閾値に達したら、ｋ回目の撮影の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ステップとを備えることを特徴とする放射線撮影システムの長尺撮影方法。

Images