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JP2018149047A - 放射線画像撮影システム - Google Patents

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Abstract

【課題】放射線画像撮影装置の制御モードを内部同期モードから外部同期モードに切り替えた後、直ぐに動画撮影を開始することが可能な放射線画像撮影システムを提供する。
【解決手段】放射線画像撮影装置1は、制御ユニット60から外部同期信号soutが送信されてくると、制御モードを、装置内で発信する内部同期信号sinに従って処理を行う内部同期モードから、外部同期信号soutを基準として処理を行う外部同期モードに切り替えるとともに、制御モードの切り替え後は外部同期信号soutを受信したタイミングから所定時間ΔTだけ遅延させたタイミングで画像データDの読み出し処理ROを開始し、制御ユニット60は、放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信すべきタイミングから前記所定時間ΔTだけ遅延させたタイミングでジェネレーター53に照射要求信号sreを送信する。
【選択図】図3

Description

本発明は、放射線画像撮影システムに係り、被写体である患者に放射線を複数回照射して動画撮影を行うことが可能な放射線画像撮影システムに関する。
複数の放射線検出素子が二次元状(マトリクス状)に配列され、被写体を透過した放射線を、各放射線検出素子で(すなわち画素ごとに)その強度に応じて画像データに変換して検出する放射線画像撮影装置(flat panel detectorや半導体イメージセンサー等ともいう。)は、従来、被写体を介して放射線を1回だけ照射して放射線画像撮影を行う、いわゆる単純撮影用に開発されてきた。
しかし、放射線画像撮影装置は、各放射線検出素子から読み出した画像データを装置内の記憶手段に保存したり外部に転送したりすることができる。そのため、近年、放射線画像撮影装置に放射線を複数回照射して被写体である患者の撮影部位の動画撮影を行う技術が開発されている。
動画撮影としては、例えば、撮影部位として被写体である患者の胸部に放射線を複数回照射して各フレーム画像を撮影する動態撮影が挙げられる。動態撮影では、例えば図13に示すように、患者の肺野Rの各時間T(T=t〜t)における各フレーム画像を得ることができ、これらを解析することで、肺野Rの最大吸気位や最大呼気位、呼気期、吸気期等を割り出すことができる。また、動態撮影のような動画撮影で得られた各フレーム画像をさらに解析する等して、診断に応用する試みがなされるようになってきている(例えば特許文献1等参照)。
このような動画撮影を行う場合、1つの方法として、放射線画像撮影装置で、制御手段からゲートドライバー等の各機能部にパルス状の同期信号(なお、放射線画像撮影装置内で生成する同期信号という意味で、以下、内部同期信号という。)を発信し、その内部同期信号をトリガーとして各機能部をその内部同期信号に同期させて動作させることで、各機能部が同期しながら例えば各放射線検出素子からの画像データDの読み出し処理等の処理を行うように構成することが可能である。そして、この内部同期信号を発信するごとに画像データDの読み出し処理を行うように構成することで、複数枚のフレーム画像が撮影される。
また、放射線画像撮影装置に放射線を照射する放射線照射装置側では、放射線照射装置のジェネレーターでパルス状の照射信号を発生させ、あるいは外部の制御ユニットから放射線照射装置のジェネレーターにパルス状の照射要求信号を送信し、ジェネレーターはこの照射信号や照射要求信号に従って放射線照射装置から放射線を繰り返し照射させるように構成することが可能である。
その際、例えば、放射線画像撮影装置で画像データDの読み出し処理を行っている最中に放射線照射装置から放射線が照射されてしまうと、読み出している画像データDが異常な値になったり、次のフレームで読み出される画像データDが異常な値になる等の問題が発生する。そして、このような問題が生じて再撮影が必要になる場合には、被写体である患者の被曝線量が不必要に増大するという問題も生じ得る。
そのため、上記のように構成する場合、例えば図14に示すように、放射線画像撮影装置での内部同期信号sinの周期τinと、放射線照射装置のジェネレーターで発信する照射信号sxの周期τxとが同じ周期τになるように設定する。あるいは、放射線画像撮影装置での内部同期信号sinの周期τinと、制御ユニットからジェネレーターに送信する照射要求信号sreの周期τre(この照射要求信号sreに従ってジェネレーターから放射線照射装置に照射信号sxが発行される。)とが同じ周期τになるように設定する。そして、ジェネレーターで照射信号sxを発信したり制御ユニットからジェネレーターに照射要求信号sreを送信するタイミングを、放射線画像撮影装置で内部同期信号sinを発信するタイミングから所定の時間差Δτだけずらして発信したり送信したりすることで、例えば後述する図9に示すように、放射線画像撮影装置の状態S1が電荷蓄積状態Iである間に放射線照射装置から放射線が照射されるようにする。
なお、図中の斜線は、放射線が照射される期間を表す。また、電荷蓄積状態Iとは、あるフレームの画像データDの読み出し処理ROと次のフレームの画像データDの読み出し処理ROの間の状態であり、放射線の照射により発生した電荷を各放射線検出素子内に蓄積させることができる状態である。そのため、放射線画像撮影装置の状態S1がこの電荷蓄積状態Iである間に放射線照射装置から放射線画像撮影装置に放射線が照射されるように、上記の所定の時間差Δτを調整する必要がある。
また、図14に示した例では、放射線画像撮影装置では内部同期信号sinの立下りに同期して画像データDの読み出し処理ROが開始されて所定の時間をかけて画像データDの読み出し処理ROが行われ、放射線照射装置では照射信号sxや照射要求信号sreの立上りに同期して放射線の照射が開始され、設定された照射時間だけ放射線が照射される場合が示されている。
そして、上記のように構成することで、放射線画像撮影装置で画像データDの読み出し処理ROを行っている最中に放射線照射装置から放射線が照射されてしまったり、そのために再撮影が必要になり被写体である患者の被曝線量が不必要に増大してしまうといった上記のような問題が生じることを防止することが可能となる。
特許第6034786号公報
しかしながら、上記のように、撮影開始前に、放射線照射装置のジェネレーターで照射信号sxを発信したり制御ユニットからジェネレーターに照射要求信号sreを送信するタイミングを、図14に示したように放射線画像撮影装置で内部同期信号sinを発信するタイミングから所定の時間差Δτだけ遅らせて発信したり送信するように調整したとしても、放射線画像撮影装置と制御ユニットにて別々のタイマで時間をカウントすることになるため、タイマ精度の小さなずれが蓄積、影響して、動画撮影が進行するうちに、内部同期信号sinと照射要求信号sre等との時間差が当初の時間差Δτから徐々にずれていく。すなわち時間差Δτが徐々に大きくなっていったり徐々に小さくなっていったりする。
そのため、結局、放射線画像撮影装置で画像データDの読み出し処理ROを行っている最中に放射線照射装置から放射線が照射されてしまう状態になってしまう可能性がある。そこで、このような事態が生じることを回避するために、例えば、放射線画像撮影装置では内部同期信号sinを発信しないように構成し、放射線画像撮影装置の動作と放射線照射装置のジェネレーターの動作を制御ユニットで制御するように構成することが可能である。
具体的には、例えば、制御ユニットから放射線画像撮影装置にパルス状の同期信号(上記の内部同期信号sinと区別するために、以下、外部同期信号soutという。)を送信する。そして、放射線画像撮影装置では、内部同期信号sinを発信せず、制御ユニットから送信されてきた外部同期信号soutに同期して画像データDの読み出し処理ROを行うように構成する。また、制御ユニットから放射線照射装置のジェネレーターに照射要求信号sreを送信するように構成し、ジェネレーターは照射要求信号sreが送信されてくるとそれに従って放射線照射装置から放射線を照射させるように構成することが可能である。
このように構成すれば、いずれも制御ユニットが同期制御を実行することになり、制御ユニットが送信する外部同期信号soutの周期τoutと照射要求信号sreと周期τreは、動画撮影の間ずっと所定の周期τ(図14参照)に一致させることが可能となる。そのため、制御ユニットで、一旦、放射線照射装置のジェネレーターに照射要求信号sreを送信するタイミングを、放射線画像撮影装置に外部同期信号soutを送信するタイミングから所定の時間差Δτだけずらすように適切に調整すれば、その後、両方の信号sout、sreの送信タイミングが上記の所定の時間差Δτだけずれる状態が維持される。
そのため、上記のように、動画撮影が進行するうちに内部同期信号soutと照射要求信号sreの時間間隔Tが所定の時間差Δτから徐々にずれてしまい、最終的に放射線画像撮影装置で画像データDの読み出し処理ROを行っている最中に放射線照射装置から放射線が照射されてしまうような事態が生じることを的確に防止することが可能となる。
しかし、このように構成する場合も、以下のような問題が生じ得る。すなわち、動画撮影ではフレーム画像を複数枚撮影するが、その間に放射線画像撮影置の読み出しIC等の温度が上昇していき、読み出される画像データDに対する温度の影響がフレーム画像ごとに変化していく。そのため、各フレーム画像の画質が時間的に変化していく場合がある。そして、このように各フレーム画像に温度変化の影響が現れると、動画を再生した場合に動画が見づらいものになる場合が少なくない。
そこで、例えば、撮影中の放射線画像撮影装置の内部温度がほぼ一定になるようにするために、撮影前に予め読み出しIC等の温度を上昇させておく放射線検出素子のウォームアップリセット(通常の放射線検出素子のリセット処理とは異なり、読み出しICにも通電した状態で放射線検出素子のリセット処理を行い、読み出しIC等の各機能部をウォームアップさせる処理)が行われる場合がある。
そして、放射線画像撮影装置でウォームアップリセット等の前処理を行わせるためには同期信号が必要になるが、上記のように構成すると、これらの前処理の段階から、放射線画像撮影装置と制御ユニットとを接続して、制御ユニットから放射線画像撮影装置に外部同期信号soutを送信することが必要になる。
すなわち、放射線技師等の撮影者は、動画撮影を行う際に、それに先立って、放射線画像撮影装置の電源を投入するだけでなく、予め放射線画像撮影装置と制御ユニットとをケーブルで接続する等の動作を行うことが必要になるが、通常、撮影者は、放射線画像撮影装置の電源を投入すれば放射線画像撮影装置が自動的に前処理を行うという従来からの手順に慣れ親しんでいる場合が多い。そのため、上記のように、動画撮影を行う際に、放射線画像撮影装置の電源を投入するとともに放射線画像撮影装置にケーブルを接続する等の新たな手順が加わると、撮影者が煩わしさや操作性の悪さを感じてしまう可能性がある。
また、撮影者が撮影前に放射線画像撮影装置にケーブルを接続し忘れた場合、動画撮影のためにまさに放射線照射装置からの放射線の照射を開始するとした時点で放射線画像撮影装置にケーブルを接続すると、その時点から放射線画像撮影装置での前処理が開始される。そのため、撮影者は、放射線画像撮影装置が前処理を終了して撮影可能な状態になるまで撮影開始を待たなければならなくなるといった事態も生じ得る。
そこで、以上の問題を解消するために、以下のように構成することが可能である。すなわち、従来通り、放射線画像撮影装置は電源がオンされると自動的に内部同期信号sinを生成してウォームアップリセット等の前処理を開始する。そして、撮影者が放射線画像撮影装置にケーブルを接続して制御ユニットから外部同期信号soutが送信されてくると、放射線画像撮影装置は、内部同期信号sinの発信を停止し、外部同期信号soutに従って動作するように制御モードを切り替えるように構成することも考えられる。
なお、以下、放射線画像撮影装置が、内部同期信号sinに従って動作する制御モードを内部同期モードといい、制御ユニットから送信されてくる外部同期信号soutに従って動作する制御モードを外部同期モードという。
しかし、このように構成すると、放射線画像撮影装置で発信する内部同期信号sinと制御ユニットから送信する外部同期信号soutの間で同期をとることができない。そのため、上記のように制御モードが内部同期モードから外部同期モードに切り替わる時点で、通常、放射線画像撮影装置における画像データDの読み出し処理ROの周期が、切り替え直前の内部同期信号sinの周期τin(あるいは切り替え後の外部同期信号soutの周期τout)とは異なる周期τになる。
すなわち、例えば図15(A)、(B)に示すように、制御モードが切り替わる直前の内部同期信号sinと切り替え直後の外部同期信号soutとの間の時間間隔τが、それまで内部同期信号sinの周期τin(あるいは切り替え後の外部同期信号soutの周期τout)よりも長くなったり(図15(A)参照)短くなったりする(図15(B)参照)。
なお、図15(A)、(B)では、制御ユニットから放射線照射装置のジェネレーターへの照射要求信号sreの図示が省略されている。さらに、図15(A)では、画像データDの読み出し処理RO中に外部同期信号sout(図中の破線の外部同期信号参照)を受信した場合には、その時点で行っている読み出し処理ROを続行し、その次に送信されてくる外部同期信号soutから同期制御が行われるように構成されている場合が示されている。
前述したように、放射線画像撮影装置では、内部同期信号sinや外部同期信号soutをトリガーとしてフレームごとの画像データDの読み出し処理ROが行われる。そのため、それまで内部同期信号sinの周期τinで読み出し処理が行われていた場合(内部同期モード。図14参照)は、フレームごとの画像データDの読み出し処理の間の電荷蓄積状態Iの継続時間は一定であったが、上記のように制御モードが切り替わる直前の内部同期信号sinと切り替え直後の外部同期信号soutとの時間間隔τが、それまでの内部同期信号sinの周期τinよりも長くなったり短くなったりすると、制御モードの切り替え時点での電荷蓄積状態Iの継続時間が、それまで一定であった継続時間よりも長くなったり(図15(A)中にAで示される電荷蓄積状態I参照)、短くなったりする(図15(B)中にBで示される電荷蓄積状態I参照)。
そして、その後、制御モードが外部同期モードになり、制御ユニットから放射線画像撮影装置に同じ一定の周期τoutで外部同期信号soutが送信されるため、電荷蓄積状態Iの継続時間が一定の状態に戻る。しかし、上記のように、制御モードの切り替えの際に、一旦、電荷蓄積状態I(図15(A)のAや図15(B)のB参照)の継続時間が長くなったり短くなったりして乱れてしまうと、その影響が消えるまでに数フレームから数十フレームかかる場合がある。
そのため、上記のように構成しても、撮影者は、放射線画像撮影装置と制御ユニットを接続した後(すなわち制御モードを切り替えた後)、ある程度の時間(すなわち数フレームから数十フレーム分の時間)が経過しないと動画撮影を開始することができない。そのため、上記のように構成した場合も、結局、放射線画像撮影装置が安定して撮影可能な状態になるまで撮影開始を待たなければならなくなり、操作性の悪さが感じられてしまう可能性がある。
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、放射線画像撮影装置を用いて動画撮影を行う放射線画像撮影システムにおいて、放射線画像撮影装置の制御モードを内部同期モードから外部同期モードに切り替えた後、直ぐに動画撮影を開始することが可能な放射線画像撮影システムを提供することを目的とする。
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影システムは、
二次元状に配列された複数の放射線検出素子からの画像データの読み出し処理を行う放射線画像撮影装置と、
ジェネレーターの制御に従って放射線源から被写体を介して前記放射線画像撮影装置に放射線を照射する放射線照射装置と、
を備え、被写体に放射線を複数回照射して動画撮影を行う放射線画像撮影システムにおいて、
前記放射線画像撮影装置に外部同期信号を送信し、前記放射線照射装置のジェネレーターに照射要求信号を送信して、前記放射線画像撮影装置と前記放射線照射装置との同期制御を行う制御ユニットを備え、
前記放射線画像撮影装置は、
制御モードを、装置内で発信する内部同期信号に従って処理を行う内部同期モードと、前記制御ユニットから送信される前記外部同期信号を基準として処理を行う外部同期モードとの間で切り替え可能に構成されており、
前記制御ユニットから送信されてくる前記外部同期信号を受信すると、前記制御モードを前記内部同期モードから前記外部同期モードに切り替えるとともに、
前記制御モードの切り替え後は前記外部同期信号を受信したタイミングから所定時間遅延させたタイミングで前記画像データの読み出し処理を開始し、
前記制御ユニットは、前記放射線照射装置のジェネレーターに前記照射要求信号を送信すべきタイミングから所定時間遅延させたタイミングで前記ジェネレーターに前記照射要求信号を送信することを特徴とする。
本発明のような方式の放射線画像撮影システムによれば、放射線画像撮影装置を用いて動画撮影を行う放射線画像撮影システムにおいて、放射線画像撮影装置の制御モードを内部同期モードから外部同期モードに切り替えた後、直ぐに動画撮影を開始することが可能となる。
放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。 放射線画像撮影装置が電荷蓄積状態への移行と画像データの読み出し処理を行う際に各走査線にオン電圧を印加するタイミングを表すタイミングチャートである。 本実施形態に係る放射線画像撮影システムの構成を表す図である。 (A)曝射スイッチの一例を表す図であり、(B)ボタンを半押しした状態、(C)ボタンを全押しした状態を表す図である。 撮影前に放射線検出素子のウォームアップリセットを行う際に各走査線にオン電圧を印加するタイミングを表すタイミングチャートである。 本実施形態で放射線画像撮影装置の制御モードが切り替わる前後で内部同期信号や外部同期信号、新たな同期信号が発信されるタイミング等を表すタイミングチャートである。 仮に放射線画像撮影装置が外部同期信号に従って動作する場合に制御ユニットから外部同期信号や照射要求信号を送信するタイミング等を表すタイミングチャートである。 本実施形態において放射線画像撮影装置で新たな同期信号を発信するタイミングと制御ユニットから外部同期信号と照射要求信号とを送信するタイミングの関係等を表すタイミングチャートである。 本実施形態では放射線画像撮影装置が電荷蓄積状態である間に放射線照射装置から放射線が的確に照射されることを表すタイミングチャートである。 (A)〜(C)移動平均でオフセットデータを算出する場合に対象となる所定の複数回のフレームの範囲をシフトさせて移動平均を算出することを説明する図である。 読み出した1フレーム分の画像データの中から所定の割合で画像データを抽出する仕方の一例を説明する図である。 トモシンセシス撮影で被写体に対して放射線照射装置の位置や放射線画像撮影装置の位置等を変えながら複数枚の画像を撮影することを説明する図である。 患者の胸部の動態撮影で撮影される各フレーム画像の例を表す図である。 放射線画像撮影装置での内部同期信号やその周期や放射線照射装置のジェネレーターで発信する照射信号等やその周期、送信するタイミングの関係等を表すタイミングチャートである。 制御モードが切り替わる時点で電荷蓄積状態の継続時間が(A)長くなったり(B)短くなったりすること等を説明するタイミングチャートである。
以下、本発明に係る放射線画像撮影システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。
[放射線画像撮影装置について]
まず、本実施形態に係る放射線画像撮影システムで用いられる放射線画像撮影装置の構成について簡単に説明する。なお、以下では、後述する図3に示すように、放射線画像撮影装置1が可搬型(カセッテ型等ともいう。)に構成されている場合について説明するが、例えば、放射線画像撮影装置1と撮影台のカセッテホルダー(図3の41参照)とが一体的に形成された専用機型の放射線画像撮影装置として構成することも可能である。
図1は、放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。図1に示すように、放射線画像撮影装置1では、図示しないセンサー基板上に複数の放射線検出素子7が二次元状(マトリクス状)で、かつ矩形状に配列されている。なお、以下、放射線検出素子7を画素という場合がある。そして、各放射線検出素子7は、図示しない被写体を透過した放射線が照射されると、その線量に応じた電荷を発生させるようになっている。また、各放射線検出素子7には、バイアス線9や結線10を介してバイアス電源14から逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
また、走査駆動手段15では、電源回路15aから配線15cを介して供給されたオン電圧とオフ電圧がゲートドライバー15bで切り替えられて走査線5の各ラインL1〜Lxに印加されるようになっている。そして、各放射線検出素子7には、スイッチ素子としてTFT(Thin Film Transistor)8が接続されており、TFT8は走査線5を介してオフ電圧が印加されるとオフ状態になり、放射線検出素子7と信号線6との導通を遮断して、放射線検出素子7内で発生した電荷を放射線検出素子7内に蓄積させる。また、TFT8は、走査線5を介してオン電圧が印加されるとオン状態になって、放射線検出素子7内に蓄積された電荷を信号線6に放出させるようになっている。
読み出しIC16内には複数の読み出し回路17が設けられており、各信号線6は、それぞれ読み出し回路17に接続されている。そして、各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理ROの際、ゲートドライバー15bからオン電圧が印加された走査線5に接続されている各TFT8がオン状態になると、放射線検出素子7から電荷がTFT8を介して信号線6に放出されて読み出し回路17に流れ込む。そして、読み出し回路17の増幅回路18では流れ込んだ電荷の量に応じた電圧値が出力される。
そして、相関二重サンプリング回路(図1では「CDS」と記載されている。)19は、増幅回路18から出力された電圧値をアナログ値の画像データDとして読み出して下流側に出力し、出力された画像データDはアナログマルチプレクサー21を介してA/D変換器20に順次送信され、A/D変換器20でデジタル値の画像データDに順次変換されて記憶手段23に順次保存される。そして、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加させることで、各放射線検出素子7からそれぞれ画像データDを読み出すように構成されている。
制御手段22は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、FPGA(Field Programmable Gate Array)等で構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。
制御手段22には、SRAM(Static RAM)やSDRAM(Synchronous DRAM)、NAND型フラッシュメモリー等で構成される記憶手段23が接続されており、また、アンテナ29やコネクター27を介して外部と無線方式や有線方式で通信を行う通信部30が接続されている。また、制御手段22には、前述した走査駆動手段15や読み出し回路17、記憶手段23、バイアス電源14等が接続されている。なお、図1では、放射線画像撮影装置1が内蔵電源24を有している場合が示されているが、外部から電力の供給を受けるように構成することも可能である。
[放射線画像撮影装置における処理について]
本実施形態では、放射線画像撮影装置1は、動画撮影の際、前述した電荷蓄積状態Iへの移行と画像データDの読み出し処理ROとを交互に行うようになっている。
具体的には、放射線画像撮影装置1は、図2に示すように、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して全てのTFT8をオフ状態にして各放射線検出素子7内に電荷を蓄積させる電荷蓄積状態Iに移行させ、所定時間(いわゆる蓄積時間)電荷蓄積状態Iを継続させる。前述したように、放射線画像撮影装置1がこの電荷蓄積状態Iにある間に、放射線照射装置から放射線が照射される。
そして、その後、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して各TFT8を順次オン状態にして、前述したように各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理ROを行って1フレーム分の画像データD(すなわち1枚のフレーム画像に対応する画像データD)を読み出す。そして、放射線画像撮影装置1は、再度、全てのTFT8をオフ状態にして電荷蓄積状態Iに移行させる。
このようにして、放射線画像撮影装置1は、電荷蓄積状態Iへの移行と画像データDの読み出し処理ROとを交互に繰り返して行うようになっている。なお、前述したように、放射線画像撮影装置1は、内部同期信号sinに従って(すなわち図14に示したように内部同期信号sinの立下りに同期して)画像データDの読み出し処理RO等の処理を開始するが、その点については制御モードの切り替え等とともに後で説明する。
[放射線画像撮影システムについて]
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影システム100について説明する。なお、以下では、動態撮影等の動画撮影が立位で行われる場合について説明するが、動画撮影が臥位で行われる場合についても同様に説明され、本発明は、動画撮影が臥位で行われる場合にも適用される。放射線画像撮影システム100は、図3に示すように、放射線画像撮影装置1と、放射線照射装置50と、制御ユニット60と、画像処理装置70とを備えている。
放射線画像撮影装置1は、撮影台40のカセッテホルダー41に装填されており、カセッテホルダー41を支柱42に沿って上下方向に移動させることで上下方向の位置合わせを行うことができるようになっている。なお、放射線画像撮影装置1とカセッテホルダー41とを一体的に形成した専用機型(据え付け型や固定型等ともいう。)としてもよいことは前述した通りである。
放射線照射装置50は、図示しない回転陽極等で構成された放射線源51や、放射線源51から照射された放射線Xに対して照射野を絞る等の処理を行うコリメーター52、放射線源51から放射線源Xを照射させたり放射線Xの線量を調整したりするためのジェネレーター53等を備えている。そして、ジェネレーター53は、管電圧や管電流、照射時間(あるいはmAs値)等が設定されると、それらに応じた線量(すなわち線量率及び照射時間)の放射線Xを放射線源51から照射させる等して放射線源51からの放射線Xの照射を制御するようになっている。
なお、放射線照射装置50のジェネレーター53は、後述する制御ユニット60から照射要求信号sreが送信されてくるごとに、照射要求信号sreに従って放射線源51から被写体を介して放射線画像撮影装置1に放射線Xを照射させるように制御する。この点についても後で説明する。また、ジェネレーター53に対する管電圧等の設定を、後述するコンソール70等の他のコンピューター上の操作で行うように構成することも可能である。
画像処理装置70は、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等で構成される表示部71を備えたコンピューターで構成されているが、専用の装置として構成することも可能である。そして、画像処理装置70は、後述するように、放射線画像撮影装置1から画像データDや後述するオフセットデータO、後述する真の画像データD(後述する式(2)参照)等が転送されてくると、それらに基づいて動画撮影された各フレーム画像を生成して表示部71上に表示させるようになっている。
本実施形態では、生成した各フレーム画像に対して画像処理装置70上でさらに画像補正等を行うこともできるようになっている。また、本実施形態では、画像処理装置70は、放射線技師等の撮影者の操作に応じて放射線画像撮影装置1や放射線照射装置50のジェネレーター53、制御ユニット60に信号を送信する等して動画撮影を行うように制御するコンソールとしても機能するようになっている。なお、以下、画像処理装置70がコンソールとして機能する場合にはコンソール70と表して説明する。また、画像処理装置70とコンソールとを別体の装置として構成することも可能である。
制御ユニット60は、本実施形態では専用装置として構成されているが、汎用コンピューター等で構成することも可能である。そして、本実施形態では、制御ユニット60は、放射線画像撮影装置1に外部同期信号soutを送信し、放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信して、放射線画像撮影装置1と放射線照射装置50との同期制御を行うようになっている。この点については後で詳しく説明する。
本実施形態に係る放射線画像撮影システム100では、さらに、撮影者が操作して動画撮影を開始させるための曝射スイッチ80が設けられている。撮影者が被曝しないようにするために、曝射スイッチ80は、画像処理装置(コンソール)70等とともに、撮影室外(例えば前室等)に配置されている。また、放射線照射装置50が備える曝射スイッチをこの曝射スイッチ80として用いるように構成することも可能であり、あるいは図3に示すように、曝射スイッチ80を制御ユニット60に取り付けるように構成することも可能である。
そして、本実施形態では、放射線照射装置50は、例えば図4(A)に示すような構造をしている。そして、撮影者は、図4(B)に示すように第1スイッチSW1を押下した後(いわゆる半押し。以下、SW1操作という。)、図4(C)に示すように第1スイッチSW1とともに第2スイッチSW2を押下することができるようになっている(いわゆる全押し。以下、SW2操作という。)。
なお、曝射スイッチ80は、必ずしも上記のように2段の操作を要するように構成されているとは限らない。そのため、以下では、曝射スイッチ80が上記のような2段の操作を行うタイプである場合について説明するが、それ以外の場合も含めて、SW1操作は、放射線照射装置50の放射線源51の回転陽極を回転させる等して放射線源51を起動させるタイミング等を表し、SW2操作は、後述するように制御ユニット60に放射線照射装置50のジェネレーター53への照射要求信号sreの送信を開始させるトリガー(きっかけ)となるタイミング等を表すものとする。
[放射線画像撮影システムにおける具体的な処理について]
以下、本実施形態に係る放射線画像撮影システム100における具体的な処理について説明する。
[動画撮影が開始される前の前処理等について]
本実施形態では、撮影者は、放射線照射装置50のジェネレーター53を直接操作したりコンソール70上で操作する等して、ジェネレーター53に対して管電圧や管電流、照射時間(或いはmAs値)等を設定する。また、撮影者が、動画撮影に使用する放射線画像撮影装置1の電源を投入すると、放射線画像撮影装置1は所定の初期動作を行うとともに、放射線画像撮影装置1の制御手段22(図1参照)は、走査駆動手段15や読み出しIC16等の所定の機能部に、所定の周期τinのパルス状の内部同期信号sinの発信を開始する。なお、放射線画像撮影装置1は、撮影者の操作に従ってコンソール70から撮影開始信号が送信されてきた時点で内部同期信号sinの発信を開始するように構成することも可能である。
このように、本実施形態では、電源投入直後の放射線画像撮影装置1の制御モードは、装置内で発信する内部同期信号sinに従って処理を行う内部同期モードに設定される。なお、後述するように、後に制御ユニット60から放射線画像撮影装置1に外部制御信号soutが送信されるようになるが、この時点では、まだ外部制御信号soutは制御ユニット60からは送信されない。また、放射線画像撮影装置1で発信される内部同期信号sinと制御ユニット60が発信する外部同期信号soutは、それらの周期τin、τoutが同じ周期になるように予め設定される。
放射線画像撮影装置1では、制御手段22から内部同期信号sinが発信されると、それに従って(すなわち内部同期信号sinの立下りに同期して)放射線検出素子7のウォームアップリセットが開始される。すなわち、本実施形態では、放射線画像撮影装置1は、電源が投入されると、自動的にウォームアップリセット等の前処理を行うようになっている。すなわち、本実施形態では、撮影者は、放射線画像撮影装置1に前処理を行わせるために、電源の投入以外(あるいはそれとコンソール70からの撮影開始信号の送信以外)に、例えば放射線画像撮影装置1と制御ユニット60とを接続する等の操作を必要としない。
なお、ウォームアップリセットとは、前述したように、撮影前に予め読み出しIC16等の温度を上昇させておくための前処理であり、通常の放射線検出素子7のリセット処理とは異なり、読み出しIC16にも通電した状態で放射線検出素子7のリセット処理を行う。
また、この場合、図5に示すように、放射線画像撮影装置1は、図2に示した動画撮影時の画像データDの読み出し処理ROと同じ処理シーケンスで放射線検出素子7のウォームアップリセットWRを行う。すなわち、画像データDの読み出し処理ROと同じタイミングで走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して放射線検出素子7のウォームアップリセットWRを行う。なお、ウォームアップリセットWRの際、読み出しIC16に通電するが、読み出しIC16では読み出し動作は行わない。
本実施形態では、上記のように、内部同期信号sinと外部同期信号soutが同じ周期で発信され、放射線検出素子7のウォームアップリセットWR(図5参照)と画像データDの読み出し処理RO(図2参照)が同じ処理シーケンスで行われる。そのため、図2に示した画像データDの読み出し処理ROの場合と同様に、動画撮影の開始前の放射線検出素子7のウォームアップリセットWRの場合にも、ウォームアップリセットWRが終了すると電荷蓄積状態Iに移行する状態になる(図5参照)。そして、この動画撮影の開始前の電荷蓄積状態I(図5参照)の継続時間は、動画撮影が開始された後の画像データDの読み出し処理ROの場合の電荷蓄積状態I(図2参照)の継続時間と同じ時間になる。
なお、放射線画像撮影装置1で上記のように放射線検出素子7のウォームアップリセットWRを行い、放射線画像撮影装置1内の温度が所定の温度に達した時点で放射線画像撮影装置1からコンソール70に信号を送信し、コンソール70の表示部71上に表示する等して、動画撮影を行うことができる状態になったことを撮影者に報知するように構成することも可能である。
[放射線画像撮影装置における制御モードの切り替え時の処理等について]
次に、動画撮影を開始させるために、撮影者が曝射スイッチ80に対してSW1操作(半押し。図4(B)参照)を行うと、放射線照射装置50のジェネレーター53は、回転陽極の回転を開始させる等して放射線源51を起動させる。
一方、本実施形態では、曝射スイッチ80に対するSW1操作が行われると、それをトリガーとして(正確には後述するように放射線画像撮影装置1から送信されてくるアンロック信号をトリガーとして)、制御ユニット60から放射線画像撮影装置1への外部同期信号sout(周期はτout)の送信が開始されるようになっている。なお、この時点では、制御ユニット60は、放射線照射装置50のジェネレーター53にはまだ照射要求信号sreを送信しないため、放射線源51からの放射線の照射は開始されない。
また、放射線画像撮影装置1は、制御ユニット60から送信されてくる外部同期信号soutを受信すると、制御モードをこれまでの内部同期モードから外部同期モード(すなわち制御ユニット60から送信される外部同期信号soutを基準として画像データDの読み出し処理RO等の処理を行うモード)に切り替える。
ただし、前述したように放射線画像撮影装置1で発信されていた内部同期信号sinと制御ユニット60が発信する外部同期信号soutは周期τin、τoutが同じであるが、それらの間で同期がとられていない。そのため、従来の場合(図15(A)、(B)参照)のように、放射線画像撮影装置1の制御モードを、内部同期信号sinに従って放射線検出素子7のウォームアップリセットWR等の処理を行う内部同期モードから、単に外部同期信号soutに従って画像データDの読み出し処理RO等を行うモードに切り替えると、制御モードの切り替え時点での電荷蓄積状態Iの継続時間が、それまでの継続時間よりも長くなったり(図15(A)中のA参照)短くなったりする(図15(B)中のB参照)。
そのため、電荷蓄積状態Iの継続時間が長くなったり短くなったりした影響が消えるまで、数フレームから数十フレーム分、撮影開始を待たなければならなくなる等の前述した問題が発生してしまう。
そこで、本実施形態では、このような問題が発生することを防止するため、放射線画像撮影装置1は、上記のように制御ユニット60から外部同期信号soutが送信されてくると制御モードを外部同期モードに切り替えるが、その際、制御モードの切り替え後は、外部同期信号soutを受信したタイミングではなく(すなわち外部同期信号soutに同期するのではなく)、外部同期信号soutを受信したタイミングから所定時間だけ遅延させたタイミングで画像データDの読み出し処理RO等の処理を開始するようになっている。
そのため、本実施形態では、内部同期モードは、従来通り、装置内で発信する内部同期信号sinに従って(すなわち内部同期信号sinに同期して)処理を行うモードと表されるのに対し、外部同期モードは、制御ユニット60から送信される外部同期信号soutに従って(すなわち外部同期信号soutに同期して)画像データDの読み出し処理RO等を行うモードではなく、制御ユニット60から送信される外部同期信号soutを基準として画像データDの読み出し処理RO等の処理を行うモード(すなわち外部同期信号soutから所定時間だけ遅延させたタイミングに同期して画像データDの読み出し処理RO等の処理を行うモード)と表される。
以下、具体的に説明する。上記のように、本実施形態においても放射線画像撮影装置1が発信する内部同期信号sinと制御ユニット60が発信する外部同期信号soutは同期がとられていないため、放射線画像撮影装置1で、外部同期信号soutに従って画像データDの読み出し処理RO等の処理を行うように構成すると図15(A)、(B)に示したような状態になる。
そこで、本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、制御モードを内部同期モードから外部同期モードに切り替える際、内部同期信号sinの発信を停止するとともに、図6に示すように、制御モードが切り替わる直前の内部同期信号sinと切り替え直後の外部同期信号soutとの位相差Δtを割り出す。なお、位相差Δtの単位は時間(ミリ秒又はμ秒)である。また、図6中のSW1は、曝射スイッチ80に対してSW1操作が行われたタイミングを表す。
また、制御モードの切り替え後も内部同期信号sinを発信し続けるように構成してもよいが、その場合、制御モードを切り替えた後は、放射線画像撮影装置1での処理は、内部同期信号sinには従わず、後述する新たな同期信号sinに従って行われるように構成される。
そして、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、下記式(1)に従って、上記のようにして割り出した位相差Δtを、それまで発信していた内部同期信号sinの周期τinから減算して差分ΔTを算出する。
ΔT=τin−Δt …(1)
そして、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、この差分ΔTを上記の所定時間とする。そして、制御モードの外部同期モードへの切り替え後は、図6に示すように、外部同期信号soutを受信するごとに、外部同期信号soutの立下りのタイミングから所定時間すなわち上記の差分ΔTだけ遅延したタイミングで信号が立下るように新たに同期信号sinを発信する。そして、走査駆動手段15等の各機能部は、この新たな同期信号sinの立下りのタイミングで画像データDの読み出し処理RO等の処理を開始するようになっている。
このように、本実施形態では、走査駆動手段15等の機能部は、制御モードの外部同期モードへの切り替え後は、受信した外部同期信号soutに従って処理を行うのではなく、制御手段22が発信する新たな同期信号sinに従って処理を行うようになっている。
このように構成すれば、まず、放射線画像撮影装置1において制御モードが内部同期モードから外部同期モードに切り替わる時点における、制御モードが切り替わる直前の内部同期信号sinと切り替え直後の外部同期信号soutとの間の時間間隔が、それまで内部同期信号sinの周期τinと同じになる。そのため、図15(A)、(B)に示した従来の場合とは異なり、本実施形態では、図6に示すように、制御モードの切り替え時点での電荷蓄積状態I(図中のC参照)の継続時間が、それまでの電荷蓄積状態Iの継続時間と同じになる。
そのため、本実施形態では、電荷蓄積状態Iの継続時間が長くなったり短くなったりした影響が消えるまで、数フレームから数十フレーム分、撮影開始を待たなければならなくなる等の前述した問題が発生することはなく、撮影者は、上記のように曝射スイッチ80に対してSW1操作(半押し)を行ってから通常の操作と同様に約1秒後にSW2操作(全押し)を行うことで動画撮影を行うことができる。すなわちSW1操作を行った後、撮影開始を待たされることなく直ぐに(約1秒後に)SW2操作を行って動画撮影を開始させることが可能となる。
また、制御モードの外部同期モードへの切り替え後は、走査駆動手段15等の機能部は、放射線画像撮影装置1が外部同期信号soutを受信するごとに制御手段22が発信する新たな同期信号sinに従って画像データOの読み出し処理RO等の処理を開始するため、制御モードの切り替え後は、外部同期信号soutを受信したタイミングから所定時間(差分ΔT)だけ遅延させたタイミングで画像データDの読み出し処理ROが開始されるようになる。
そして、上記のように、本実施形態では、放射線画像撮影装置1で発信される内部同期信号sinの周期τinと制御ユニット60が発信する外部同期信号soutの周期τoutが同じ周期になるように予め設定されているため、制御モードの切り替え後も、電荷蓄積状態Iの継続時間は変わらずに一定の時間になる。そのため、この点でも、撮影者は、動画撮影を開始する際に数フレームから数十フレーム分待つ必要がなく、直ぐに曝射スイッチ80に対してSW2操作を行って動画撮影を開始させることが可能となる。
このように、放射線画像撮影装置1側では、走査駆動手段15等の機能部は、制御モードの切り替え前は内部同期信号sinに従い、制御モードの切り替え後は外部同期信号soutから所定時間(差分ΔT)だけ遅延させた新たな同期信号sinに従って処理を開始するため、制御モードの切り替え前後で、処理が一定の周期τin(切り替え後は周期τout)で行われるようになる。
[制御ユニットでの外部同期信号と照射要求信号との時間差の設定等について]
一方、制御ユニット60は、これより後に、撮影者が曝射スイッチ80に対してSW2操作を行った際に、放射線照射装置50のジェネレーター53への照射要求信号sreの送信を開始し、所定の周期τreで繰り返し照射要求信号sreを送信する。そして、ジェネレーター53は制御ユニット60からの照射要求信号sreを受信するごとに放射線源51から放射線を照射させるようになっている。
そして、本実施形態では、制御ユニット60は、放射線照射装置50のジェネレーター53に送信する照射要求信号sreの周期τreが放射線画像撮影装置1に送信する外部同期信号soutの周期τoutと同じ周期になるように調整されている。そして、図7に示すように、仮に放射線画像撮影装置1が外部同期信号soutに従って動作する場合に、放射線画像撮影装置1が電荷蓄積状態Iである間に放射線照射装置50から放射線が照射されるように(すなわち画像データDの読み出し処理ROを行っている最中に放射線が照射されないようにするために)、制御ユニット60は、放射線画像撮影装置1に外部同期信号soutを送信するタイミングから所定の時間差Δτだけ遅延させて放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信するように構成されている。
しかし、本実施形態では、上記のように(図6参照)、放射線画像撮影装置1は、制御モードの切り替え後は、制御ユニット60から送信される外部同期信号soutには従わず、外部同期信号soutから所定時間(差分ΔT)だけ遅延させた新たな同期信号sinに従って処理を行うように制御の仕方が変更されている。
そのため、制御ユニット60も、放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信するタイミングを上記の所定時間(差分ΔT)だけ遅延させて送信しないと、放射線画像撮影装置1で画像データDの読み出し処理ROを行っている最中に放射線照射装置50から放射線が照射される状態になってしまう可能性が生じる。しかし、制御ユニット60には、放射線画像撮影装置1で所定時間(差分ΔT)がどれだけの時間に設定されたかは分からない。
そこで、本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、制御モードが外部同期モードに切り替わった時点で、上記のように式(1)に従って所定時間である差分ΔTを算出すると、制御ユニット60に算出した差分ΔT(すなわち所定時間)の情報を送信するようになっている。
そして、制御ユニット60は、後で行われるSW2操作に基づいて、放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信する際に、図8に示すように、照射要求信号sreを送信すべき本来のタイミング(図中の破線の照射要求信号sre参照。すなわち図7に示したように放射線画像撮影装置1に外部同期信号soutを送信してから通常の時間差Δτだけ遅延させたタイミング)ではなく、そのタイミングからさらに所定時間(すなわち差分ΔT)だけ遅延させたタイミング(すなわち外部同期信号soutから時間差Δτ+ΔTのタイミング)で放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信するようになっている。
このように構成することで、図9に示すように、放射線照射装置50の放射線源51から放射線画像撮影装置1が電荷蓄積状態Iである間に放射線が照射されるようになる。そのため、放射線画像撮影装置1で画像データDの読み出し処理ROを行っている最中に放射線が照射されてしまうことを的確に防止して、動画撮影を的確に行うことが可能となる。なお、図9では、放射線が照射される期間が斜線で示されている。また、図中のデータ転送については後で説明する。
なお、上記のように、制御ユニット60から放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信する処理が開始されるのは、図8に示したように、あくまで放撮影者により曝射スイッチ80に対するSW2操作が行われてからであり(図中のSW2参照)、それまでは制御ユニット60は照射要求信号sreのジェネレーター53への送信を開始しない。制御ユニット60は、放射線画像撮影装置1への外部同期信号soutの送信を開始した時点(すなわち放射線画像撮影装置1の制御モードの切り替え時点)では、放射線画像撮影装置1から送信されてきた所定時間すなわち差分ΔTに基づいて新たな時間差Δτ+ΔTを算出して設定する処理を行う。
[放射線画像撮影装置でのオフセットデータの読み出し処理等について]
ところで、本実施形態では、放射線画像撮影装置1は、撮影者が曝射スイッチ80に対してSW1操作を行った後(すなわち放射線画像撮影装置1の制御モードが外部同期モードに切り替わった後)、SW2操作が行われて放射線照射装置50からの放射線の照射が開始されるまでの間(すなわち図6に示した制御モードの切り替え以降、図8に示したSW2操作までの間)に、放射線照射装置50から放射線が照射されない状態で画像データDの読み出し処理ROを行ってオフセットデータOを読み出すようになっている。
放射線画像撮影装置1の放射線検出素子7内では、放射線検出素子7自体の熱(温度)に起因する熱励起により暗電流(暗電荷等ともいう。)が常時発生しており、動画撮影の際の画像データDの読み出し処理ROで読み出される画像データDにはこの暗電流によるオフセット分が重畳されている。そして、下記式(2)に従って、読み出された画像データDからオフセットデータOを放射線検出素子7ごとに減算することで、暗電流によるオフセット分を含まない、放射線の照射により放射線検出素子7内で発生した電荷にのみ起因する真の画像データDを算出することができる。
=D−O …(2)
そして、この暗電流によるオフセット分すなわちオフセットデータOは、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されない状態で、画像データDの読み出し処理ROと同じ処理シーケンスで読み出し処理を行うことで読み出すことができる。一方、上記のように、放射線画像撮影装置1の制御モードが外部同期モードに切り替わってからSW2操作が行われて放射線照射装置50からの放射線の照射が開始されるまでの間は、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されない状態で、後の動画撮影時の画像データDの読み出し処理ROと同じ処理シーケンスで読み出し処理が行われる(図6参照)。そのため、この期間に読み出されるデータをオフセットデータOとして利用することができる。
上記のように構成すれば、放射線画像撮影装置1を用いて動画撮影を行うための一連の動作の中でオフセットデータOを自動的にかつ的確に読み出すことが可能となる。そのため、撮影者が例えば動画撮影の前や後に改めてオフセットデータOを読み出すための操作や処理を行う必要がなくなり、放射線画像撮影システム100が撮影者にとって使い勝手がよいものとなる。
なお、上記の期間のあるフレームでの1回の読み出し処理で読み出されたデータをオフセットデータOとするように構成することも可能であるが、上記の期間中の複数回のフレームでそれぞれオフセットデータo(最終的にオフセットデータOとされる値と区別するために、以下、オフセットデータoと表す。)を読み出し、放射線検出素子7ごとに、複数フレーム分のオフセットデータoの平均値(中間値や最頻値等の統計値であってもよい。以下同じ。)を算出して改めて放射線検出素子7ごとのオフセットデータOとするように構成することも可能である。
また、上記のように、オフセットデータOを複数フレーム分のオフセットデータoの平均値として算出する場合、例えば、撮影者により曝射スイッチ80に対するSW1操作(半押し)が行われ放射線画像撮影装置1の制御モードが外部同期モードに切り替えられた直後の複数回のフレームでの読み出し処理で読み出されたオフセットデータoの平均値を算出するように構成することが可能である。
一方、オフセットデータOを読み出す複数回のフレームをシフトさせながらオフセットデータOの移動平均を算出して、それをオフセットデータOとして用いるように構成することも可能である。具体的には、例えば図10(A)に示すように、撮影者が曝射スイッチ80に対してSW1操作を行った後(図中のSW1参照)、最初の所定の複数回のフレームでの読み出し処理ROで読み出されたオフセットデータOの平均値を算出し、その平均値をオフセットデータOとしてRAMに保存する。
そして、図10(B)に示すように、撮影者により曝射スイッチSW2操作が行われずに次の読み出し処理ROが行われた場合には、今回読み出し処理ROを行ったフレームが含まれるように、オフセットデータOを算出する対象となる所定の複数回のフレームの範囲rをシフトさせてオフセットデータoの平均値(すなわち移動平均)を算出し、その平均値をオフセットデータOとしてRAMに上書き保存して更新する。
このようにして、SW2操作が行われない状態で読み出し処理ROが行われるたびに、オフセットデータOを算出する対象となる所定の複数回のフレームの範囲rをシフトさせていき、オフセットデータoの移動平均を算出してオフセットデータOを更新していく。なお、図10(A)、(B)や以下の図10(C)では、電荷蓄積状態Iの記載が省略されている。また、移動平均を算出する対象のフレーム(すなわち上記の範囲rのフレーム)が5回分のフレームである場合が示されているが、フレーム数は5回より多くてもよく少なくてもよい。
そして、図10(C)に示すように、撮影者によりSW2操作(全押し)が行われた場合には、その直前に行われた読み出し処理ROを含む所定の複数回のフレームで読み出されたオフセットデータoの平均値として算出されたオフセットデータO(すなわちSW2操作前にRAMに上書きして最後に更新したオフセットデータO)をオフセットデータOとして用いるように構成することが可能である。
例えば、撮影者が曝射スイッチ80に対してSW1操作(半押し)を行った後、SW2操作(全押し)を行うまでの時間が長くなったような場合には、動画撮影開始よりもだいぶ前に読み出されたオフセットデータoに基づいて算出されたオフセットデータOを用いるよりも、動画撮影の開始直前に読み出されたオフセットデータoに基づいて算出されたオフセットデータOを用いる方が、動画撮影が行われる条件により近い条件で取得されたオフセットデータOとなり好ましい。そして、上記のようにオフセットデータOを移動平均として算出するように構成すれば、動画撮影の開始直前に読み出されたオフセットデータoに基づいてオフセットデータOを算出することが可能となり好ましい。
[曝射スイッチのSW2操作が行われた際の処理等について]
次に、撮影者により曝射スイッチ80に対してSW2操作が行われると、以下のようにして放射線照射装置50の放射線源51から被写体を介して放射線画像撮影装置1に放射線を複数回照射して動画撮影が行われる。
撮影者により曝射スイッチ80に対してSW2操作が行われると、制御ユニット60は、放射線画像撮影装置1に照射開始信号を送信する。そして、放射線画像撮影装置1は、その時点で行っている読み出し処理ROが終了した時点で電荷蓄積状態Iに移行するとともに、制御ユニット60にアンロック信号(インターロック解除信号等ともいう。)を送信する。
放射線画像撮影装置1は、アンロック信号を送信した後も継続して、図6に示したように、制御ユニット60から周期τoutで送信されてくる外部同期信号soutを基準として(すなわち外部同期信号soutから上記の差分ΔTだけ遅延させたタイミングに同期して)画像データDの読み出し処理RO等の処理を行うと電荷蓄積状態Iに移行することを繰り返す。
また、制御ユニット60は、放射線画像撮影装置1からアンロック信号が送信されてくると、図8に示したようにして放射線照射装置50のジェネレーター53への照射要求信号sreの送信を開始する。すなわち、前述したように(図8参照)、照射要求信号sreを送信すべき本来のタイミング(図中の破線の照射要求信号sre参照)ではなく、そのタイミングからさらに所定時間(すなわち差分ΔT)だけ遅延させたタイミングで放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信するようにして周期τre(周期τoutに等しい。)ごとに照射要求信号sreをジェネレーター53に送信する。
そして、放射線照射装置50のジェネレーター53は、制御ユニット60から照射要求信号sreが送信されてくるごとに放射線源51から被写体を介して放射線画像撮影装置1に放射線Xを照射させる(図3参照)。そのため、図9に示したように、放射線画像撮影装置1が電荷蓄積状態Iである間に的確に放射線が照射される状態になる。
[データの転送について]
放射線画像撮影装置1でフレームごとに読み出された画像データDについては、例えば放射線画像撮影装置1の記憶手段23(図1参照)に保存しておき、動画撮影の終了後に、オフセットデータOとともに放射線画像撮影装置1から画像処理装置70に転送するように構成することが可能である。この場合、画像処理装置70では、上記式(2)に従って、各フレームの画像データDからオフセットデータOを減算して放射線検出素子7ごとに真の画像データDをそれぞれ算出し、算出した真の画像データDに画像処理を施すことで各フレーム画像を生成するように構成される。
また、例えば図9に示すように、放射線画像撮影装置1で画像データDの読み出し処理ROを行うごとに(すなわちフレームごとに)、画像データDを画像処理装置70に転送するように構成することも可能である。この場合、動画撮影が開始される前にオフセットデータOを画像処理装置70に転送しておけば、フレームごとに画像データDが転送されてくると、画像処理装置70で即座に上記式(2)に従った減算処理を行って真の画像データDをそれぞれ算出し、算出した真の画像データDに画像処理を施して各フレーム画像をリアルタイムで(すなわち動画撮影と並行して)生成して表示部71上に表示させることが可能となる。
さらに、図9に示したように放射線画像撮影装置1で画像データDの読み出し処理ROを行うごとにデータを画像処理装置70に転送する際に、上記のように画像データDを転送する代わりに、放射線画像撮影装置1で上記式(2)に従って減算処理を行って真の画像データDを算出し、算出した真の画像データDを画像処理装置70に転送するように構成することも可能である。
このように構成すれば、放射線画像撮影装置1から画像処理装置70にオフセットデータOを転送する必要がなくなる。また、画像処理装置70で上記式(2)に従った減算処理を行う必要がなくないため、その分だけより速やかに各フレーム画像を生成することが可能となり、画像処理装置70の表示部71上にリアルタイムで各フレーム画像を表示させることが可能となる。
[動画撮影の終了について]
そして、本実施形態では、撮影者による曝射スイッチ80に対するSW2操作が終了した時点(具体的には撮影者が曝射スイッチ80の全押しを解除した時点)で、放射線照射装置50のジェネレーター53が放射線源51からの放射線の照射を停止させることで、動画撮影が終了するようになっている。
なお、例えば、予め設定した回数(指定フレーム数)だけ放射線を照射した時点で動画撮影を終了したり、予め設定した全照射時間が経過した時点で動画撮影を終了するように構成してもよく、動画撮影を終了させる仕方は適宜決められる。
[効果]
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム100によれば、制御ユニット60が、放射線画像撮影装置1に外部同期信号soutを送信し、放射線照射装置50のジェネレーター53に照射要求信号sreを送信して、両者の同期制御を行いながら動画撮影が行われるように制御する。
そのため、従来のように動画撮影を行っているうちに放射線画像撮影装置1での画像データDの読み出し処理ROのタイミングと放射線照射装置50からの放射線の照射のタイミングが次第にずれていき、放射線画像撮影装置1で画像データDの読み出し処理ROを行っている最中に放射線が照射される状態になってしまうような事態が生じることを的確に防止して、動画撮影を的確に行うことが可能となる。
また、放射線画像撮影装置1の制御モードを内部同期モードから外部同期モードに切り替えた後は、放射線画像撮影装置1での処理を、制御ユニット60から送信される外部同期信号soutに従って行うのではなく、外部同期信号soutを受信したタイミングから所定時間遅延させたタイミングで(すなわち外部同期信号soutから所定時間(すなわち上記の差分ΔT)だけ遅延させて発信する新たな同期信号sinに従って)行わせるように構成した。
そのため、放射線画像撮影装置1において制御モードが内部同期モードから外部同期モードに切り替わっても、放射線画像撮影装置1内では、同じ周期τin(=τout)で読み出し処理ROが開始されるようになるため、電荷蓄積状態I(図中のC参照)の継続時間が制御モードの切り替え前後で同じ時間になる。そのため、電荷蓄積状態Iの継続時間が長くなったり短くなったりした影響が消えるまで動画撮影の開始を数フレームから数十フレーム分待たなければならなくなる等の問題が発生することなく、撮影者は、放射線画像撮影装置1の制御モードを内部同期モードから外部同期モードに切り替えた後、直ぐに動画撮影を開始することが可能となる。
また、本実施形態では、上記のように、放射線画像撮影装置1は、制御モードが外部同期モードに切り替えられるまでは、放射線画像撮影装置1内で発信される内部同期信号sinに従って処理が行われる。そのため、撮影者は、放射線画像撮影装置1でウォームアップリセット等の前処理を行わせるために放射線画像撮影装置1を制御ユニット60に接続する等の操作や処理を行う必要がなく、通常通り、放射線画像撮影装置1の電源を投入するだけで放射線画像撮影装置1にウォームアップリセット等の前処理を行わせることが可能となる。
なお、前述したフレームごとのデータDの転送(図9参照)について、上記では、画像データDやオフセットデータO、あるいは真の画像データDを転送する場合について説明したが、例えば図11に示すように、読み出した1フレーム分の画像データDの中から所定の割合(図11の場合は走査線4本に1本の割合)で画像データDを抽出し、抽出した画像データD(あるいはそれに対応する真の画像データD)を画像処理装置70に転送するように構成することも可能である。
また、1フレーム分の画像データDの中から所定の割合で画像データDを抽出して転送する代わりに、例えば所定フレームごとに1フレーム分の画像データDを抽出して(すなわち例えば3フレームに1フレームの割合で1フレーム分の画像データDを抽出して)転送するように構成することも可能である。
上記のように構成すれば、フレームごとに(あるいは所定フレームごとに1フレームの割合で)放射線画像撮影装置1から画像処理装置70に転送するデータ量が少なくなる分だけ転送に要する時間が短くなり、放射線画像撮影装置1からデータを転送してから画像処理装置70の表示部71上にフレーム画像が表示されるまでの時間を短縮することが可能となる。そのため、各フレーム画像をリアルタイムで表示部71上に表示させることが可能となる。
一方、本実施形態では、動画撮影として、例えば図13に示したような患者の胸部の動態撮影を行う場合について説明したが、本実施形態に係る放射線画像撮影システム100は、被写体に放射線を複数回照射して動画撮影を行う放射線画像撮影システムであるため、このような動態撮影を行う放射線画像撮影システムにのみ適用されるのではなく、例えば図12に示すようなトモシンセシス撮影にも適用することができる。トモシンセシス撮影では、図12に示すように、被写体Hに対して、放射線照射装置50の放射線源51の照射位置y51や照射角度や、放射線画像撮影装置1の位置y等を変えながら、複数枚の放射線画像(フレーム画像)が撮影される。
また、被写体に放射線を複数回照射して撮影を行うという点から見れば、例えば、デュアルエナジーサブトラクション(dual energy subtraction)法を用いた撮影では、図3に示したように被写体Hを起立させた状態や図12に示したように被写体Hを横臥させた状態で、被写体Hに対して、エネルギーEを変えて放射線Xを通常1回ずつ(計2回)照射する。
本実施形態に係る放射線画像撮影システム100は、このようなトモシンセシス撮影やデュアルエナジーサブトラクション法を用いた撮影にも適用することが可能であり、被写体に放射線を複数回照射して撮影を行うものであれば、どのような撮影にも適用することが可能である。
なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
1 放射線画像撮影装置
7 放射線検出素子
16 読み出しIC
50 放射線照射装置
51 放射線源
53 ジェネレーター
60 制御ユニット
70 画像処理装置
100 放射線画像撮影システム
D 画像データ
真の画像データ(減算した値)
H 被写体
O オフセットデータ
RO 画像データの読み出し処理
sin 内部同期信号
sout 外部同期信号
sre 照射要求信号
X 放射線
ΔT 差分(所定時間)
Δt 位相差
τin 内部同期信号の周期

Claims (6)

  1. 二次元状に配列された複数の放射線検出素子からの画像データの読み出し処理を行う放射線画像撮影装置と、
    ジェネレーターの制御に従って放射線源から被写体を介して前記放射線画像撮影装置に放射線を照射する放射線照射装置と、
    を備え、被写体に放射線を複数回照射して動画撮影を行う放射線画像撮影システムにおいて、
    前記放射線画像撮影装置に外部同期信号を送信し、前記放射線照射装置のジェネレーターに照射要求信号を送信して、前記放射線画像撮影装置と前記放射線照射装置との同期制御を行う制御ユニットを備え、
    前記放射線画像撮影装置は、
    制御モードを、装置内で発信する内部同期信号に従って処理を行う内部同期モードと、前記制御ユニットから送信される前記外部同期信号を基準として処理を行う外部同期モードとの間で切り替え可能に構成されており、
    前記制御ユニットから送信されてくる前記外部同期信号を受信すると、前記制御モードを前記内部同期モードから前記外部同期モードに切り替えるとともに、
    前記制御モードの切り替え後は前記外部同期信号を受信したタイミングから所定時間遅延させたタイミングで前記画像データの読み出し処理を開始し、
    前記制御ユニットは、前記放射線照射装置のジェネレーターに前記照射要求信号を送信すべきタイミングから所定時間遅延させたタイミングで前記ジェネレーターに前記照射要求信号を送信することを特徴とする放射線画像撮影システム。
  2. 前記所定時間は、前記内部同期信号の周期から、前記制御モードが切り替わる直前の前記内部同期信号と切り替え直後の前記外部同期信号との位相差を減算した差分として算出されることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影システム。
  3. 前記所定時間は、前記放射線画像撮影装置で算出されて、前記制御ユニットに送信されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の放射線画像撮影システム。
  4. 前記放射線画像撮影装置は、前記制御モードを前記内部同期モードから前記外部同期モードに切り替えるまで、前記内部同期信号に従って、前記画像データの読み出し処理に用いられる読み出しICに通電した状態で前記放射線検出素子のリセット処理を行うウォームアップリセットを行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の放射線画像撮影システム。
  5. 前記放射線画像撮影装置は、前記制御モードを前記外部同期モードに切り替えた後、前記放射線照射装置からの放射線の照射が開始されるまでの間に、放射線が照射されない状態で前記読み出し処理を行ってオフセットデータを読み出すことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の放射線画像撮影システム。
  6. 前記放射線画像撮影装置は、動画撮影が開始されると、前記画像データの読み出し処理を行うごとに、前記読み出し処理で読み出した前記画像データから前記放射線検出素子ごとに前記オフセットデータを減算した値を画像処理装置に転送することを特徴とする請求項5に記載の放射線画像撮影システム。
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