WO2013125113A1 - 放射線画像撮影制御装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影制御プログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a radiographic imaging control device, a radiographic imaging system, a radiographic imaging device control method, and a radiographic imaging control program.
- radiation detectors such as FPD (Flat Panel Detector) that can arrange radiation sensitive layers on TFT (Thin Film Transistor) active matrix substrates and convert radiation dose into digital data (electrical signals) (referred to as “electronic cassettes”)
- FPD Fluor Deposition Detector
- TFT Thin Film Transistor
- electrospray cassettes a radiation image capturing apparatus that captures a radiation image represented by the amount of irradiated radiation using this radiation detector has been put into practical use.
- signal processing is performed by accumulating and reading out charges corresponding to the radiation dose.
- an apparatus for performing this signal processing for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-207570 is provided. Proposed.
- signal charges output from individual pixel units of the radiation detection panel are integrated by an integrating circuit unit, amplified by an amplifying unit, and paralleled in series by an S / H unit and a MUX.
- a bias current supply unit for supplying a bias current is connected to the integration circuit unit, amplification unit, S / H unit, MUX, and amplifier.
- the bias current control unit increases the bias current supplied to each circuit after the MUX, while decreasing the bias current supplied to each circuit before the S / H unit.
- the present invention has been made in consideration of the above facts, and aims to shorten the shooting time.
- a radiographic imaging control apparatus includes a sensor unit that generates a charge corresponding to irradiated radiation and a switching element for reading out the charge generated by the sensor unit.
- a radiation detector in which a plurality of pixels are arranged, and a reset means provided corresponding to each pixel of the radiation detector, for resetting the charge remaining in the integrating capacitor, and from the corresponding pixel to the switching element
- An amplifying means for amplifying the electric signal based on the electric charge read out by a predetermined amplification factor, and a bias current supplied to the amplifying means during at least a part of the resetting by the reset means according to a predetermined condition
- a control means for controlling to change.
- a plurality of pixels configured to include a sensor unit and a switching element are arranged, and a charge corresponding to the irradiated radiation is generated in the sensor unit. The charge is read by the switching element.
- the amplifying means is provided corresponding to each pixel of the radiation detector, and is provided with a reset means for resetting the charge remaining in the integrating capacitor, and an electric signal based on the charge read from the corresponding pixel is amplified in advance. Amplified at a rate.
- the control means is controlled to change the bias current supplied to the amplifying means during at least a part of the period when the resetting is performed by the reset means according to a predetermined condition.
- the time for resetting the charge by the resetting means is controlled by increasing the bias current supplied to the amplifying means. Therefore, the reset time can be shortened. As a result, the imaging time can be shortened, so that the radiation dose of the subject can be reduced and the burden on the subject can be reduced.
- the control means may be controlled to further change the reset time by the reset means in accordance with the change of the bias current, or may be controlled to increase the bias current. It is also possible to control to increase the bias current when performing moving image shooting compared to when performing still image shooting, and when performing moving image shooting, than when performing still image shooting.
- the bias current may be increased and the reset time may be shortened.
- the radiographic image capturing control apparatus of the present invention further includes a communication unit that performs wired communication during moving image shooting and wireless communication during still image shooting, and the control unit is configured to respond to a communication status of the communication unit.
- the bias current may be controlled to change.
- the present invention may be a radiographic imaging system including the radiographic imaging control device according to any one of the above aspects and radiation irradiating means for irradiating the radiation detector via a subject.
- the method for controlling a radiographic imaging apparatus of the present invention includes (a) a sensor unit that generates charges according to irradiated radiation and a switching element for reading out the charges generated by the sensor units.
- a reset means for resetting the charge remaining in the integration capacitor is provided corresponding to each pixel of the radiation detector in which a plurality of pixels are arranged, and the charge read by the switching element from the corresponding pixel is provided.
- the electric charge remaining before photographing is reset by the resetting means in the amplifying means for amplifying the electric signal at a predetermined amplification factor, and (b) resetting by the resetting means in (a) is performed according to a predetermined condition. Control is performed so as to change the bias current supplied to the amplifying means in at least a part of the period.
- a reset unit provided corresponding to each pixel of the radiation detector and resetting the charge remaining in the integrating capacitor is provided and correspondingly provided.
- the electric charge generated in the sensor unit is reset before photographing by the resetting means in the amplifying means for amplifying the electric signal based on the electric charge read from the pixel at a predetermined amplification factor.
- control is performed so that the bias current supplied to the amplifying means is changed during at least a part of the period during which resetting by the resetting means in (a) is performed according to a predetermined condition.
- the resetting means resets the charge by controlling to increase the bias current supplied to the amplifying means. Since the time can be shortened, the reset time can be shortened. As a result, the imaging time can be shortened, so that the radiation dose of the subject can be reduced and the burden on the subject can be reduced.
- the reset time by the reset means may be further changed in accordance with the change in the bias current, or the bias current may be controlled to increase.
- the bias current when shooting a movie, the bias current may be controlled to be larger than when shooting a still image, or when shooting a movie than when shooting a still image.
- the bias current may be increased and the reset time may be shortened, or the communication status of the communication unit that performs wired communication during moving image shooting and wireless communication during still image shooting may be used. Accordingly, the bias current may be controlled to change.
- the radiographic image capturing control program of the present invention includes (a) a pixel that includes a sensor unit that generates a charge corresponding to irradiated radiation and a switching element for reading out the charge generated by the sensor unit. Is provided corresponding to each pixel of the radiation detector arranged in plural, and is provided with reset means for resetting the charge remaining in the integrating capacitor, and an electric signal by the charge read out from the corresponding pixel by the switching element
- the resetting means in the amplifying means for amplifying the signal at a predetermined amplification rate is reset by the resetting means, and (b) at least one resetting by the resetting means in (a) according to a predetermined condition. Control to change the bias current supplied to the amplification means during the period of To be executed by the Yuta.
- reset means provided for each pixel of the radiation detector and resetting the charge remaining in the integrating capacitor are provided, and from the corresponding pixel.
- the electric charge generated in the sensor unit is reset before photographing by the resetting means in the amplifying means for amplifying the electric signal by the read electric charge at a predetermined amplification factor.
- control is performed so that the bias current supplied to the amplifying means is changed during at least a part of the period during which resetting by the resetting means in (a) is performed according to a predetermined condition.
- the resetting means resets the charge by controlling to increase the bias current supplied to the amplifying means. Since the time can be shortened, the reset time can be shortened. As a result, the imaging time can be shortened, so that the radiation dose of the subject can be reduced and the burden on the subject can be reduced.
- the reset time by the reset means may be further changed in accordance with the change in the bias current, or the bias current may be controlled to increase.
- the bias current when shooting a movie, the bias current may be controlled to be larger than when shooting a still image, or when shooting a movie than when shooting a still image.
- the bias current may be increased and the reset time may be shortened, or the communication status of the communication unit that performs wired communication during moving image shooting and wireless communication during still image shooting may be used. Accordingly, the bias current may be controlled to change.
- the reset time can be shortened by controlling the bias current supplied to the amplifying means to be changed when performing the reset according to a predetermined condition. It has an excellent effect that the photographing time can be shortened and the burden on the subject can be reduced.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a radiation information system (hereinafter referred to as “RIS” (Radiology Information System)) 10 according to the present embodiment.
- the RIS 10 can shoot moving images in addition to still images.
- the definition of a moving image means that still images are displayed one after another at a high speed and recognized as a moving image.
- the still image is shot, converted into an electric signal, transmitted, and the still image is reproduced from the electric signal. This process is repeated at high speed.
- the RIS 10 is a system for managing information such as medical appointments and diagnosis records in the radiology department, and is a part of a hospital information system (hereinafter referred to as “HIS” (Hospital Information System)).
- HIS Hospital Information System
- the RIS 10 includes a plurality of radiographic imaging systems installed individually in a plurality of imaging request terminal devices (hereinafter referred to as “terminal devices”) 12, a RIS server 14, and a radiographic room (or operating room) in a hospital.
- terminal devices hereinafter referred to as “terminal devices”
- RIS server a radiographic room (or operating room) in a hospital.
- imaging system which are connected to an in-hospital network 18 composed of a wired or wireless LAN (Local Area Network) or the like.
- the hospital network 18 is connected to an HIS server that manages the entire HIS.
- the imaging system 16 may be single or three or more facilities. In FIG. 1, the imaging system 16 is installed for each imaging room, but two or more imaging systems 16 are arranged in a single imaging room. May be.
- the terminal device 12 is used by doctors and radiographers to input and view diagnostic information and facility reservations, and radiographic image capturing requests and imaging reservations are performed via the terminal device 12.
- Each terminal device 12 includes a personal computer having a display device, and is capable of mutual communication via the RIS server 14 and the hospital network 18.
- the RIS server 14 receives an imaging request from each terminal device 12 and manages a radiographic imaging schedule in the imaging system 16, and includes a database 14A.
- the database 14A was photographed in the past as attribute information (name, gender, date of birth, age, blood type, weight, patient ID (Identification), etc.), medical history, medical history of the patient as the subject.
- Information related to the patient such as a radiographic image, information related to the electronic cassette 20 used in the imaging system 16, such as an identification number (ID information), model, size, sensitivity, start date of use, number of times of use, etc.
- ID information an identification number
- model e.g., model, size, sensitivity, start date of use, number of times of use, etc.
- an environment in which a radiographic image is taken using the electronic cassette 20 that is, an environment in which the electronic cassette 20 is used (for example, a radiographic room or an operating room).
- medical-related data managed by medical institutions is stored almost permanently, and when necessary, a system (sometimes referred to as a “medical cloud”) that instantly retrieves data from the required location can be used outside the hospital. You may make it acquire the past personal information etc. of a patient (subject) from a server.
- a system sometimes referred to as a “medical cloud”
- the imaging system 16 captures a radiographic image by an operation of a doctor or a radiographer according to an instruction from the RIS server 14.
- the imaging system 16 is a radiation generator that irradiates a subject with radiation X having a dose according to irradiation conditions from a radiation irradiation source 22A that emits radiation X under the control of a radiation irradiation control unit 22 (see FIG. 4). 24 and a radiation detector 26 (see FIG. 3A) that generates radiation by absorbing the radiation X that has passed through the region to be imaged of the subject and generates image information indicating a radiation image based on the amount of the generated charge.
- a built-in electronic cassette 20, a cradle 28 for charging a battery built in the electronic cassette 20, and a console 30 for controlling the electronic cassette 20 and the radiation generator 24 are provided.
- the console 30 acquires various types of information included in the database 14A from the RIS server 14 and stores them in an HDD 88 (see FIG. 6) described later, and uses the information as necessary to use the electronic cassette 20 and the radiation generator 24. Control.
- FIG. 2 shows an example of the arrangement state of each device in the radiation imaging room 32 of the imaging system 16 according to the present embodiment.
- the radiation imaging room 32 there are a standing table 34 used when performing radiography in a standing position and a prone table 36 used when performing radiation imaging in a lying position.
- the space in front of the standing table 34 is set as the imaging position of the subject 38 when performing radiography in the standing position, and the upper space of the prone table 36 is used in performing radiography in the prone position. This is the imaging position of the subject 40.
- the standing table 34 is provided with a holding unit 42 that holds the electronic cassette 20, and the electronic cassette 20 is held by the holding unit 42 when a radiographic image is taken in the standing position.
- a holding unit 44 that holds the electronic cassette 20 is provided in the lying position table 36, and the electronic cassette 20 is held by the holding unit 44 when a radiographic image is taken in the lying position.
- the radiation irradiation source 22A is arranged around a horizontal axis in order to enable radiation imaging in a standing position and in a supine position by radiation from a single radiation irradiation source 22A.
- a support movement mechanism 46 that can be rotated in the direction of arrow A in FIG. 2, can move in the vertical direction (in the direction of arrow B in FIG. 2), and can move in the horizontal direction (in the direction of arrow C in FIG. 2). Is provided.
- a drive source that moves (including rotation) in the directions of arrows A to C in FIG.
- the cradle 28 is formed with an accommodating portion 28A capable of accommodating the electronic cassette 20.
- the built-in battery is charged in a state of being accommodated in the accommodating portion 28A of the cradle 28.
- the electronic cassette 20 is taken out of the cradle 28 by a radiographer or the like, and the photographing posture is established. If it is in the upright position, it is held in the holding part 42 of the standing table 34, and if it is in the upright position, it is held in the holding part 44 of the standing table 36.
- various types of information are transmitted and received by radio communication between the radiation generator 24 and the console 30 and between the electronic cassette 20 and the console 30 (details will be described later). .
- the electronic cassette 20 is not used only in the state of being held by the holding portion 42 of the standing base 34 or the holding portion 44 of the prone position base 36. When photographing, it can be used in a state where it is not held by the holding unit.
- the electronic cassette 20 includes a radiation detector described later.
- the built-in radiation detector is an indirect conversion method that converts radiation into light with a scintillator and then converts it into charges with a photoelectric conversion element such as a photodiode, and a direct conversion method that converts radiation into charges with a semiconductor layer such as amorphous selenium. Either may be used.
- the direct conversion type radiation detector is configured by laminating a photoelectric conversion layer that absorbs radiation X and converts it into charges on a TFT active matrix substrate.
- the photoelectric conversion layer is made of amorphous a-Se (amorphous selenium) containing, for example, selenium as a main component (for example, a content rate of 50% or more), and when irradiated with radiation X, charges corresponding to the amount of irradiated radiation. By generating a certain amount of charge (electron-hole pairs) internally, the irradiated radiation X is converted into a charge.
- An indirect conversion type radiation detector indirectly uses a phosphor material and a photoelectric conversion element (photodiode) instead of the radiation-to-charge conversion material that directly converts the radiation X such as amorphous selenium into an electric charge. It may be converted into an electric charge.
- GOS gadolinium oxysulfide
- CsI cesium iodide
- FIG. 3A is a schematic cross-sectional view schematically showing the configuration of the four pixel portions of the radiation detector 26 provided in the electronic cassette 20, and FIG. 3B is a diagram showing the electrical configuration of the pixel portion of the radiation detector 26. It is.
- a signal output unit 52, a sensor unit 54 (TFT substrate 74), and a scintillator 56 are sequentially laminated on an insulating substrate 50, and the signal output unit 52,
- the sensor unit 54 constitutes a pixel group of the TFT substrate 74. That is, the plurality of pixels are arranged in a matrix on the substrate 50, and the signal output unit 52 and the sensor unit 54 in each pixel are configured to overlap each other.
- An insulating film 53 is interposed between the signal output unit 52 and the sensor unit 54.
- the scintillator 56 is formed on the sensor unit 54 via a transparent insulating film 58, and forms a phosphor that emits light by converting radiation incident from above (opposite side of the substrate 50) or below into light. It is what. Providing such a scintillator 56 absorbs radiation transmitted through the subject and emits light.
- the wavelength range of light emitted by the scintillator 56 is preferably in the visible light range (wavelength 360 nm to 830 nm), and in order to enable monochrome imaging by the radiation detector 26, the wavelength range of green is included. Is more preferable.
- the phosphor used in the scintillator 56 preferably contains cesium iodide (CsI) when imaging using X-rays as radiation, and has an emission spectrum at 420 nm to 700 nm when irradiated with X-rays. It is particularly preferable to use (Tl) (cesium iodide with thallium added). Note that the emission peak wavelength of CsI (Tl) in the visible light region is 565 nm.
- CsI cesium iodide
- Tl cesium iodide with thallium added
- ISS Irradiation Side Sampling
- PSS Penetration Side Sampling
- the sensor unit 54 includes an upper electrode 60, a lower electrode 62, and a photoelectric conversion film 64 disposed between the upper and lower electrodes.
- the photoelectric conversion film 64 absorbs light emitted from the scintillator 56 and generates electric charges. It is composed of an organic photoelectric conversion material.
- the upper electrode 60 is preferably made of a conductive material that is transparent at least with respect to the emission wavelength of the scintillator 56 because light generated by the scintillator 56 needs to be incident on the photoelectric conversion film 64. It is preferable to use a transparent conductive oxide (TCO) having a high light transmittance and a low resistance value. Although a metal thin film such as Au can be used as the upper electrode 60, the TCO is preferable because it tends to increase the resistance when it is desired to obtain a transmittance of 90% or more.
- TCO transparent conductive oxide
- the upper electrode 60 may have a single configuration common to all pixels, or may be divided for each pixel.
- the photoelectric conversion film 64 includes an organic photoelectric conversion material, absorbs light emitted from the scintillator 56, and generates electric charge according to the absorbed light.
- the photoelectric conversion film 64 including the organic photoelectric conversion material has a sharp absorption spectrum in the visible region, and electromagnetic waves other than light emitted by the scintillator 56 are hardly absorbed by the photoelectric conversion film 64, and X-rays are obtained.
- the noise generated by the radiation such as being absorbed by the photoelectric conversion film 64 can be effectively suppressed.
- the organic photoelectric conversion material of the photoelectric conversion film 64 is preferably such that its absorption peak wavelength is closer to the emission peak wavelength of the scintillator 56 in order to absorb light emitted by the scintillator 56 most efficiently.
- the absorption peak wavelength of the organic photoelectric conversion material matches the emission peak wavelength of the scintillator 56, but if the difference between the two is small, the light emitted from the scintillator 56 can be sufficiently absorbed.
- the difference between the absorption peak wavelength of the organic photoelectric conversion material and the emission peak wavelength with respect to the radiation of the scintillator 56 is preferably within 10 nm, and more preferably within 5 nm.
- the organic photoelectric conversion material examples include quinacridone organic compounds and phthalocyanine organic compounds.
- quinacridone organic compounds since the absorption peak wavelength in the visible region of quinacridone is 560 nm, if quinacridone is used as the organic photoelectric conversion material and CsI (Tl) is used as the material of the scintillator 56, the difference in peak wavelength can be made within 5 nm. Thus, the amount of charge generated in the photoelectric conversion film 64 can be substantially maximized.
- the photoelectric conversion film 64 including an organic photoelectric conversion material is described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the photoelectric conversion film 64 may be a material that absorbs light and generates charges. For example, other materials such as amorphous silicon may be applied. When the photoelectric conversion film 64 is composed of amorphous silicon, it can be configured to absorb light emitted from the scintillator over a wide wavelength range.
- the sensor unit 54 of each pixel only needs to include at least the lower electrode 62, the photoelectric conversion film 64, and the upper electrode 60, but in order to suppress an increase in dark current, the electron blocking film 66 and the hole blocking film 68 It is preferable to provide at least one, and it is more preferable to provide both.
- the electron blocking film 66 can be provided between the lower electrode 62 and the photoelectric conversion film 64.
- a bias voltage is applied between the lower electrode 62 and the upper electrode 60, electrons are transferred from the lower electrode 62 to the photoelectric conversion film 64. It is possible to suppress the dark current from increasing due to the injection of.
- An electron donating organic material can be used for the electron blocking film 66.
- the hole blocking film 68 can be provided between the photoelectric conversion film 64 and the upper electrode 60. When a bias voltage is applied between the lower electrode 62 and the upper electrode 60, the hole blocking film 68 is transferred from the upper electrode 60 to the photoelectric conversion film 64. It is possible to suppress the increase in dark current due to the injection of holes.
- An electron-accepting organic material can be used for the hole blocking film 68.
- the signal output unit 52 corresponds to the lower electrode 62, a capacitor 70 that accumulates the electric charge transferred to the lower electrode 62, and a field effect thin film transistor (Thin) that converts the electric charge accumulated in the capacitor 70 into an electric signal and outputs it.
- Film-Transistor (hereinafter sometimes simply referred to as a thin film transistor) 72 is formed.
- the region in which the capacitor 70 and the thin film transistor 72 are formed has a portion that overlaps the lower electrode 62 in plan view. With this configuration, the signal output unit 52 and the sensor unit 54 in each pixel are thick. There will be overlap in the vertical direction. In order to minimize the plane area of the radiation detector 26 (pixel), it is desirable that the region where the capacitor 70 and the thin film transistor 72 are formed is completely covered with the lower electrode 62.
- the signal output unit 52 in the pixels arranged in a matrix is extended in a certain direction (row direction), and a plurality of gate wirings for turning on and off the thin film transistors 72 of the individual pixels.
- G and a plurality of data lines D are provided to read accumulated charges from the capacitor 70 through the thin film transistor 72 that is turned on and extends in a direction orthogonal to the gate line G.
- Individual gate lines G are connected to a gate line driver 71, and individual data lines D are connected to a signal processing unit 73.
- the thin film transistors 72 of the individual pixel units are sequentially turned on in units of rows by a signal supplied from the gate line driver 71 via the gate wiring G.
- the electric charge accumulated in the capacitor 70 of the pixel portion in which the thin film transistor 72 is turned on is transmitted through the data wiring D as an analog electric signal and input to the signal processing portion 73. Therefore, the electric charges accumulated in the capacitors 70 of the individual pixel portions are sequentially read out in units of rows.
- the gate line driver 71 sequentially outputs an on signal to each gate line G one line at a time in one image reading operation, and reads out the electric charge accumulated in the capacitor 70 of each pixel unit line by line.
- an ON signal is sequentially output from the gate line driver 71 to each gate wiring G by a plurality of lines (for example, two lines or four lines) in one image readout operation, and each pixel is formed by a plurality of lines. It is possible to read out the charge accumulated in the capacitor 70 of the unit (by combining and reading out the charges of the pixels read out simultaneously) in the binning readout method, and sequentially read out the image into the readout method and the binning readout method. Can be switched.
- the sequential scanning method and the gate wiring G are divided into odd and even rows for each row, and an ON signal is output to the odd or even gate wiring G for each image reading operation.
- the image reading method may be switched between an interlaced scanning method (interlaced scanning method) in which charges accumulated in each pixel portion are alternately read for each line.
- the signal processing unit 73 and the gate line driver 71 are connected to a cassette control unit 69, and the gate control unit 69 controls the gate line driver 71 and the signal processing unit 73.
- the cassette control unit 69 is composed of a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, HDD, fresh memory, and the like.
- each pixel in the radiation detector 26 is not limited to the matrix arrangement arranged in rows and columns, and other arrangements such as a staggered arrangement may be applied.
- the pixel shape may be a rectangular pixel shape or a polygonal shape such as a honeycomb shape.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the signal processing unit 73 of the radiation detector 26 according to the present embodiment
- FIG. 5 focuses on one pixel portion of the radiation detector 26 according to the present embodiment. It is a figure which shows an equivalent circuit.
- the electric charge photoelectrically converted by the scintillator 56 is read and output to the signal processing unit 73 when the thin film transistor 72 is turned on.
- the signal processing unit 73 includes a charge amplifier 75, a sample hold circuit 76, a multiplexer 77, an A / D converter 78, and a bias current control unit 81, as shown in FIG.
- the electric charge read out by the thin film transistor 72 is integrated by the charge amplifier 75, amplified by a predetermined amplification factor, held by the sample hold circuit, and output to the A / D converter 78 via the multiplexer 77. .
- An analog signal is converted into a digital signal by the A / D converter 78 so that image processing can be performed.
- the predetermined amplification factor is determined based on, for example, a frame rate registered via an operation menu displayed on the display 80, which will be described later, a technique, a region to be imaged, and the like. As an example, when the frame rate is high, the amplification factor is increased.
- the source of the thin film transistor 72 is connected to the data line D, and the data line D is connected to the charge amplifier 75.
- the drain of the thin film transistor 72 is connected to the capacitor 70, and the gate of the thin film transistor 72 is connected to the gate wiring G.
- the charge amplifier 75 may be provided corresponding to each pixel (thin film transistor 72), may be provided in each column (data wiring D), or may be provided in a predetermined group (for example, 3 ⁇ It may be provided for every three pixels, etc., or may be provided for every predetermined column group (for example, a plurality of data lines D).
- the charge signal transmitted through each data line D is integrated by the charge amplifier 75 and held in the sample and hold circuit 76.
- the charge amplifier 75 is provided with a reset switch 79. While the reset switch 79 is turned off, the charge is read out and the charge signal is held in the sample hold circuit 76. When the reading of the charge is completed, the reset switch 79 is turned on to release the charge remaining in the integrating capacitor C1 of the charge amplifier 75 and reset it. The reset by the reset switch 79 corresponds to reset means.
- the charge signal held in the sample and hold circuit 76 is converted into an analog voltage, and sequentially (serially) input to the multiplexer 77, and converted into digital image information by the A / D converter 78.
- the bias current control unit 81 controls a bias current supplied to the charge amplifier 75.
- control is performed such that the bias current supplied to the charge amplifier 75 is changed when resetting by a reset switch is performed according to a predetermined condition. More specifically, when moving image shooting is performed, the reset time of the charge amplifier 75 can be shortened by increasing the bias current as compared with the case of still image shooting, and the cassette control unit 69 charges as the bias current increases.
- the reset switch 79 is controlled so as to shorten the reset time of the amplifier 75.
- the increase in the bias current may be only during the reset period of the charge amplifier 75, or the bias current during moving image shooting may be increased. In other words, the bias current may be changed during at least a part of the reset period.
- the predetermined condition may be, for example, a frame rate, a technique, an imaging target region, etc. registered in the operation menu immediately after imaging, such as an imaging target region and radiation dose immediately before imaging. For example, when a still image diagnosis with a large radiation dose is performed immediately before imaging, the bias current supplied to the charge amplifier 75 is increased. On the other hand, when the frame rate registered in the operation menu is high immediately after shooting, the bias supplied to the charge amplifier 75 may be lowered.
- the cassette control unit 69 controls on / off of the thin film transistor 72 and on / off of the reset switch 79 of the charge amplifier 75.
- FIG. 6 is a control block diagram of the imaging system 16 according to the present embodiment.
- the console 30 is configured as a server computer, and includes a display 80 that displays an operation menu, a captured radiographic image, and the like, and a plurality of keys, and an operation panel on which various information and operation instructions are input. 82.
- the console 30 includes a CPU 84 that controls the operation of the entire apparatus, a ROM 86 that stores various programs including a control program in advance, a RAM 87 that temporarily stores various data, and various data.
- An HDD (Hard Disk Drive) 88 that stores and holds, a display driver 92 that controls display of various types of information on the display 80, and an operation input detector 90 that detects an operation state of the operation panel 82 are provided. .
- the console 30 transmits and receives various information such as irradiation conditions to be described later between the image processing device 23 and the radiation generation device 24 by wireless communication, and also various information such as image data with the electronic cassette 20.
- various information such as irradiation conditions to be described later between the image processing device 23 and the radiation generation device 24 by wireless communication, and also various information such as image data with the electronic cassette 20.
- I / F for example, a wireless communication unit
- I / O 94 are provided with an I / O 94.
- the CPU 84, ROM 86, RAM 87, HDD 88, display driver 92, operation input detection unit 90, I / O 94, and wireless communication unit 96 are connected to each other via a bus 98 such as a system bus or a control bus. Therefore, the CPU 84 can access the ROM 86, RAM 87, and HDD 88, controls display of various information on the display 80 via the display driver 92, and the radiation generator 24 via the wireless communication unit 96. Control of transmission and reception of various types of information with the electronic cassette 20 can be performed. Further, the CPU 84 can grasp the operation state of the user with respect to the operation panel 82 via the operation input detection unit 90.
- the image processing device 23 includes an I / F (for example, a wireless communication unit) 100 that transmits and receives various types of information such as irradiation conditions to and from the console 30, and the electronic cassette 20 and the radiation generation device 24 based on the irradiation conditions. And an image processing control unit 102 for controlling. Further, the radiation generator 24 includes a radiation irradiation control unit 22 that controls radiation irradiation from the radiation irradiation source 22A.
- I / F for example, a wireless communication unit
- the radiation generator 24 includes a radiation irradiation control unit 22 that controls radiation irradiation from the radiation irradiation source 22A.
- the image processing control unit 102 includes a system control unit 104, a panel control unit 106, and an image processing control unit 108, and exchanges information with each other via a bus 110.
- the panel control unit 106 receives information from the electronic cassette 20 wirelessly or by wire, and the image processing control unit 108 performs image processing.
- the reception of information from the electronic cassette 20 may be, for example, wired communication in order to secure a communication speed in the case of moving image shooting, and wireless communication in the case of still image shooting.
- FIG. 7 is a diagram showing an output waveform accompanying charge reading of the charge amplifier 75.
- the charge accumulated in the capacitor 70 is read by turning on and off the thin film transistor 72. However, before the charge is read, the charge remaining in the integrating capacitor C1 of the charge amplifier 75 by the previous reading is read. In order to reset, the reset operation of the charge amplifier 75 is performed.
- the reset operation by the charge amplifier 75 is performed by turning on and off the reset switch 79 by the cassette control unit 69.
- the reset switch 79 When the reset switch 79 is turned on by the cassette control unit 69, the output OP of the charge amplifier 75 is reset during the reset time trst as shown by the output voltage in FIG. At this time, charges are released with a time constant depending on the response characteristics of the charge amplifier 75, and the discharge of the charges is saturated at some point. Therefore, although the reset switch 79 is turned off, the charge CDS1 is superimposed when the reset switch 79 is turned off.
- the gate of the thin film transistor 72 (TFT gate) is turned on to read out the charge, and after the gate on time tgon elapses, the gate is turned off to complete the reading of the charge.
- Feedthrough noise is superimposed by turning the gate on and off, but is integrated by the charge amplifier 75, so that the feedthrough overlap is canceled out and the charge CDS2 is obtained.
- charge CDS2 ⁇ charge CDS1 actual output, the actual output is calculated by the sample and hold circuit.
- the charge CDS1 is not constant but random, and if the reset period is short, the charge cannot be released and the CDS1 becomes large. However, the entire image is shifted to the charge CDS1 and the charge is small. There is no real harm under the conditions.
- the charge release time can be advanced by ⁇ t time.
- the bias current control unit 81 when moving image shooting is performed, performs control so as to increase the bias current as compared with still image shooting.
- the cassette control unit 69 controls the reset switch 79 of the charge amplifier 75 so as to shorten the reset time, thereby shortening the photographing time.
- FIG. 8A is a diagram showing amplifier reset by the reset switch 79, reference sampling of the sample and hold circuit 76, signal sampling of the sample and hold circuit 76, and on / off timing of the gate of the thin film transistor 72 in the data read period
- FIG. 8C is a diagram in which the amplifier reset time is shortened.
- the amplifier reset time of still image shooting and was T 1 shown in FIG. 8B as defined time predetermined, in the case of movie shooting, by an increase in the bias current, as shown in FIG. 8C
- the on-time of the reset switch 79 can be shortened to T 2 ( ⁇ T 1 ) to shorten the amplifier reset time.
- the readout time is shortened and the photographing time is shortened.
- the amount of shortening of the amplifier reset time is determined in advance by experiments, etc., but at this time, the amount of shortening of the reset time that can be shortened is determined by the amount of increase in the bias current.
- the amount of reset time reduction is determined according to the amount.
- the reset time can be expected to be greatly shortened by increasing the amount of increase in the bias current, the power consumption will increase, and if the amount of increase in the bias current is small, the amount of reduction in the reset time will be small and the shooting time will be shortened. Since the effect is reduced, it may be determined depending on whether power consumption or shooting time is given priority.
- FIG. 9 is a flowchart showing the radiographic imaging preparation control routine.
- step 200 it is determined whether or not a shooting instruction has been issued. If the determination is negative, the routine ends. If the determination is affirmative, the routine proceeds to step 202.
- step 202 an initial information input screen is displayed on the display 80, and the process proceeds to step 204. That is, the display driver 92 is controlled to display a predetermined initial information input screen on the display 80.
- step 204 it is determined whether or not predetermined information has been input.
- the process waits until the determination is affirmed, and the process proceeds to step 206.
- the initial information input screen for example, the name of the subject who is going to take a radiographic image, the part to be imaged, the posture at the time of imaging, and the irradiation condition of the radiation X at the time of imaging (in this embodiment, the radiation X is irradiated)
- Message for prompting the input of the tube voltage and tube current) and an input area for such information are displayed.
- the photographer When the initial information input screen is displayed on the display 80, the photographer displays the name of the subject to be imaged, the region to be imaged, the posture at the time of imaging, and the irradiation conditions in the corresponding input areas on the operation panel 82. Enter through.
- the radiographer enters the radiography room 32 together with the subject.
- the radio cassette 22A is supported while holding the electronic cassette 20 in the holding unit 44 of the corresponding prone position table 36.
- the subject is positioned (positioned) at a predetermined imaging position.
- the subject and the electronic cassette 20 are ready to capture the imaging target site.
- the radiation source 22A are positioned (positioned).
- step 204 is affirmed and the routine proceeds to step 206.
- step 204 is an infinite loop, but it may be forcibly terminated by operating a cancel button provided on the operation panel 82.
- step 206 information input on the initial information input screen (hereinafter referred to as “initial information”) is transmitted to the electronic cassette 20 via the wireless communication unit 96, and then the process proceeds to the next step 208.
- the irradiation conditions included in the initial information are set by transmitting the irradiation conditions to the radiation generator 24 via the wireless communication unit 96.
- the image processing control unit 102 of the radiation generator 24 prepares for irradiation under the received irradiation conditions.
- step 210 the start of ABC control is instructed, and then the process proceeds to step 212, where the instruction information instructing the start of radiation irradiation is transmitted to the radiation generator 24 via the wireless communication unit 96. Ends.
- FIG. 10 is a flowchart showing a radiation irradiation control routine.
- step 300 it is determined whether or not there has been an irradiation start instruction. If a negative determination is made, this routine ends. If an affirmative determination is made, the routine proceeds to step 302.
- step 302 the steady-state radiation dose (initial value) XN is read, and the process proceeds to step 304.
- step 304 irradiation is started with the read steady-state radiation dose, and the process proceeds to step 306. That is, irradiation from the radiation irradiation source 22 ⁇ / b> A is started by applying a tube voltage and a tube current corresponding to the irradiation upper limit received from the console 30 to the radiation generator 24. The radiation X emitted from the radiation source 22A passes through the subject and reaches the electronic cassette 20.
- step 306 the currently stored radiation dose correction information is read, and the process proceeds to step 308.
- This radiation dose correction information is generated by ABC control and is stored as a correction coefficient ⁇ X.
- step 308 correction processing based on ABC control is executed, and the process proceeds to step 310. That is, based on the gradation signal (QL value) obtained from the electronic cassette 20, an average value of the QL values of the region of interest image is calculated, and the average value of the QL values is compared with a predetermined threshold value. The radiation dose is feedback controlled so as to converge to the threshold value.
- QL value the gradation signal
- step 310 it is determined whether or not an instruction to end shooting is given. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 312. If the determination is negative, the process returns to step 306 and the above-described processing is repeated.
- step 312 the irradiation is terminated, and the radiographic image capturing control is terminated.
- FIG. 11 is a flowchart showing an image processing control routine.
- step 400 gradation information for one frame is sequentially captured, and the process proceeds to step 402. That is, the gradation signal generated by the TFT substrate 74 of the electronic cassette 20 is sequentially taken into the image processing control unit 102 under the control of the panel control unit 106. Before the gradation signal is captured by the image processing control unit 102, the gradation signal is sequentially captured in the cassette control unit 69 by a gradation signal capturing process described later, and the gradation signal captured by the cassette control unit 69 is sequentially displayed on the panel. The image is sent to the image processing control unit 102 under the control of the control unit 106.
- step 402 a still image is generated, and the process proceeds to step 403. That is, a still image is generated when a grayscale signal for one frame is captured.
- step 403 it is determined whether or not moving image shooting is performed. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 404. If the determination is negative, the image processing control is terminated as it is.
- step 404 the moving image editing process is performed, and the process proceeds to step 406.
- moving image editing is performed by combining still images for each frame generated in step 402.
- step 406 image display processing is performed, and the process proceeds to step 408.
- the display driver 92 displays the moving image generated by the moving image editing process on the display 80 by sending it to the display driver 92.
- step 408 the region of interest is set, and the process proceeds to step 409.
- the region of interest is set by, for example, pattern matching or detecting a region with a large amount of movement, but the region of interest may be set by a user operation.
- step 410 the gradation signal of the set region of interest is extracted, and the process proceeds to step 412.
- step 412 the average QL value of the gradation signal of the region of interest is calculated and the process proceeds to step 414.
- step 414 the pre-stored reference QL value is read and the process proceeds to step 416.
- step 416 the calculated average QL value is compared with the read reference QL value to determine whether correction is possible or not, and the process proceeds to step 418.
- the determination as to whether correction is possible may be an on / off determination in which a predetermined amount of correction is performed if the difference is greater than or equal to a predetermined value in the comparison result, and no correction is performed if the difference is less than a predetermined value.
- it may be a solution of a calculation using a predetermined calculation formula (for example, a calculation formula based on PID control or the like).
- step 418 radiation dose correction information ⁇ X is generated based on the comparison / correction determination result in step 416, and the process proceeds to step 420.
- step 420 the generated correction information ⁇ X is stored, and the image processing control is terminated.
- FIG. 12 is a flowchart showing the gradation signal fetch processing routine.
- step 500 it is first determined in step 500 whether or not it is moving image shooting. In this determination, for example, it is determined whether or not moving image shooting is instructed by the operation panel 82. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 502. If the determination is negative, the process proceeds to step 506. In the case where the transmission of information from the electronic cassette 20 to the panel control unit 106 is wired communication in the case of moving image shooting and wireless communication in the case of still image shooting, the determination is whether or not the communication is wired communication. You may make it determine.
- step 502 the bias current control unit 81 sets the bias current of the charge amplifier 75 to a value increased from a predetermined value, and the process proceeds to step 504.
- step 504 the amplifier reset time of the charge amplifier 75 is set to a value shorter than a predetermined specified value, and the process proceeds to step 510. Note that the amount of shortening of the amplifier reset time is determined in advance through experiments or the like.
- step 506 the bias current of the charge amplifier 75 is set to a predetermined specified value by the bias current control unit 81, and the process proceeds to step 508.
- step 508 the amplifier reset time of the charge amplifier 75 is set to a predetermined specified value, and the process proceeds to step 510.
- step 510 gradation signals for one frame are sequentially read, and the process proceeds to step 512. That is, in the case of a still image, as shown in FIG. 8B, an amplifier reset time of a predetermined value is set. In the case of shooting a moving image, as shown in FIG. The grayscale signal is sequentially read out with the reset time being shorter than the specified value. Thus, in the case of moving image shooting, the shooting time is shortened, and the burden on the subject can be reduced.
- step 512 it is determined whether or not the photographing is finished. If the determination is negative, the process returns to step 500 and the above-described processing is repeated. When the determination is affirmed, the series of processing ends.
- moving image shooting is performed by using the fact that the reset time can be shortened by increasing the bias current of the charge amplifier 75 compared to still image shooting.
- the photographing time corresponding to the shortening of the amplifier reset time can be shortened.
- the radiation dose exposed to the subject can be reduced, and the burden on the subject can be reduced.
- the bias current of the charge amplifier 75 is increased compared to the still image shooting in the case of moving image shooting to shorten the reset time.
- the condition for increasing the bias current is limited to this.
- the reset time may be shortened by increasing the bias current according to other conditions. For example, when it is desired to shorten the readout time even when the power consumption is increased for a still image (when priority is given to shortening the photographing time over the power consumption), the reset time may be shortened by increasing the bias current. .
- the increase in the bias current of the charge amplifier 75 and the reduction in the reset time are performed together to shorten the photographing time.
- only the increase in the bias current may be performed.
- the residual charge can be reliably released by increasing the bias current, in addition to shortening the reset time to shorten the photographing time, a fine image may be obtained with the reset time as it is. .
- each flowchart in the above embodiment may be stored and distributed as various programs in various storage media.
- (Modification 1) (A) In each pixel of the radiation detector in which a plurality of pixels configured to include a sensor unit that generates charges according to the irradiated radiation and a switching element for reading out the charges generated by the sensor unit are arranged In the amplifying means for amplifying an electric signal by the charge read out from the corresponding pixel by the switching element and provided with a reset means for resetting the charge remaining in the integrating capacitor provided correspondingly Reset the remaining charge before shooting by the reset means, (B) Control to change the bias current supplied to the amplifying means during at least a part of the period when the resetting by the resetting means in (a) is performed according to a predetermined condition.
- (Modification 2) (B) is the computer-readable storage medium according to the modified example 1, which performs control so as to further change the reset time by the reset means in accordance with the change of the bias current.
- (Modification 3) (B) is the computer-readable storage medium according to the first modification that controls the bias current to increase.
- (Modification 4) (B) is the computer-readable storage medium according to the third modification, in which the bias current is controlled to be increased when moving image shooting is performed compared to when still image shooting is performed.
- Modification 5 (B) is a computer-readable storage medium according to a third modification that controls the bias current to be increased and the reset time to be shortened when moving image shooting is performed compared to when still image shooting is performed.
- Modification 6) (B) is any one of Modifications 1 to 5 in which wired communication is performed during moving image shooting and control is performed so as to change the bias current according to the communication status of a communication unit that performs wireless communication during still image shooting.
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Description
本発明は、放射線画像撮影制御装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影制御プログラムに関する。
近年、TFT(Thin Film Transistor)アクティブマトリクス基板上に放射線感応層を配置し、放射線量をデジタルデータ(電気信号)に変換できるFPD(Flat Panel Detector)等の放射線検出器(「電子カセッテ」等という場合がある)が実用化されており、この放射線検出器を用いて、照射された放射線量により表わされる放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置が実用化されている。
このような放射線検出器では、放射線量に対応する電荷を蓄積して読み出して信号処理を行うが、この信号処理を行う装置の一例として、例えば、特開2009-207570号公報に記載の技術が提案されている。
特開2009-207570号公報に記載の技術では、放射線検出パネルの個々の画素部から出力された信号電荷を積分回路部で積分して増幅部で増幅し、S/H部及びMUXで並列直列変換し、増幅器で増幅してA/D変換部でデジタルデータへ変換する構成において、積分回路部、増幅部、S/H部、MUX、増幅器にはバイアス電流を供給するバイアス電流供給部を接続し、バイアス電流制御部が、動作モードが高速モードであればMUX以降の各回路に供給するバイアス電流を増加させる一方、S/H部以前の各回路に供給するバイアス電流を減少させ、動作モードが低ノイズモードであればS/H部以前の各回路に供給するバイアス電流を増加させる一方、MUX以降の各回路に供給するバイアス電流を減少させることが提案されている。これにより、発熱量を抑制しつつ、高速出力動作や低ノイズ動作を可能としている。
高速モード(高フレームレート)を実現しようとすると、サンプル間のリセット時間も要因として大きい。しかしながら、特開2009-207570号公報の技術では、積分回路部のリセット時間の短縮になんら貢献しない。
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、撮影時間を短縮することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の放射線画像撮影制御装置は、照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された複数の画素が配列された放射線検出器と、前記放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段と、予め定めた条件に応じて、前記リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する制御手段と、を備えている。
本発明の放射線画像撮影制御装置によれば、放射線検出器では、センサ部及びスイッチング素子を含んで構成された複数の画素が配列されており、照射された放射線に応じた電荷がセンサ部で発生され、当該電荷がスイッチング素子により読み出される。
増幅手段では、放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から読み出された電荷による電気信号が予め定めた増幅率で増幅される。
そして、制御手段では、予め定めた条件に応じて、リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御される。例えば、制御手段が、動画撮影の場合や、消費電力よりも撮影速度を優先する場合には、増幅手段へ供給するバイアス電流を増加させるように制御することにより、リセット手段によって電荷をリセットする時間を短縮することが可能となるので、リセット時間の短縮が可能となる。これによって、撮影時間が短縮可能となるので、被験者の放射線の照射量が低減され、被験者への負担を軽減することが可能となる。
なお、制御手段は、前記バイアス電流の変化に伴って、前記リセット手段によるリセット時間を更に変化させるように制御するようにしてもよいし、前記バイアス電流を増加させるように制御するようにしてもよいし、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させるように制御するようにしてもよいし、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させかつ前記リセット時間を短縮するように制御するようにしてもよい。
また、本発明の放射線画像撮影制御装置は、動画撮影時は有線通信を行うと共に、静止画撮影時は無線通信を行う通信手段を更に備え、前記制御手段が、前記通信手段の通信状況に応じて前記バイアス電流を変化させるように制御するようにしてもよい。
さらに、本発明は、上記いずれかの態様の放射線画像撮影制御装置と、被検体を介して前記放射線検出器に放射線を照射する放射線照射手段と、を備えた放射線画像撮影システムとしてもよい。
一方、本発明の放射線画像撮影装置の制御方法は、(a)照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段における前記リセット手段によって撮影前に残存した電荷をリセットし、(b)予め定めた条件に応じて、(a)における前記リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に前記増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する。
本発明の放射線画像撮影装置の制御方法によれば、(a)では、放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段におけるリセット手段によって撮影前にセンサ部で発生された電荷をリセットする。
また、(b)では、予め定めた条件に応じて、(a)におけるリセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する。例えば、(b)で、動画撮影の場合や、消費電力よりも撮影速度を優先する場合には、増幅手段へ供給するバイアス電流を増加させるように制御することにより、リセット手段によって電荷をリセットする時間を短縮することが可能となるので、リセット時間の短縮が可能となる。これによって、撮影時間が短縮可能となるので、被験者の放射線の照射量が低減され、被験者への負担を軽減することが可能となる。
なお、(b)は、前記バイアス電流の変化に伴って、前記リセット手段によるリセット時間を更に変化させるように制御するようにしてもよいし、前記バイアス電流を増加させるように制御するようにしてもよいし、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させるように制御するようにしてもよいし、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させかつ前記リセット時間を短縮するように制御するようにしてもよいし、動画撮影時は有線通信を行うと共に、静止画撮影時は無線通信を行う通信手段の通信状況に応じて前記バイアス電流を変化させるように制御するようにしてもよい。
一方、本発明の放射線画像撮影制御プログラムは、(a)照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段における前記リセット手段によって撮影前に残存した電荷をリセットし、(b)予め定めた条件に応じて、(a)における前記リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に前記増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する、処理をコンピュータに実行させる。
本発明の放射線画像撮影制御プログラムによれば、(a)では、放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段におけるリセット手段によって撮影前にセンサ部で発生された電荷をリセットする。
また、(b)では、予め定めた条件に応じて、(a)におけるリセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する。例えば、(b)で、動画撮影の場合や、消費電力よりも撮影速度を優先する場合には、増幅手段へ供給するバイアス電流を増加させるように制御することにより、リセット手段によって電荷をリセットする時間を短縮することが可能となるので、リセット時間の短縮が可能となる。これによって、撮影時間が短縮可能となるので、被験者の放射線の照射量が低減され、被験者への負担を軽減することが可能となる。
なお、(b)は、前記バイアス電流の変化に伴って、前記リセット手段によるリセット時間を更に変化させるように制御するようにしてもよいし、前記バイアス電流を増加させるように制御するようにしてもよいし、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させるように制御するようにしてもよいし、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させかつ前記リセット時間を短縮するように制御するようにしてもよいし、動画撮影時は有線通信を行うと共に、静止画撮影時は無線通信を行う通信手段の通信状況に応じて前記バイアス電流を変化させるように制御するようにしてもよい。
以上説明した如く本発明では、予め定めた条件に応じて、リセットを行う際に増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御することにより、リセット時間を短縮することが可能となるので、撮影時間を短縮して被験者への負担を軽減することが可能となる、という優れた効果を有する。
図1は、本実施の形態に係る放射線情報システム(以下、「RIS」(Radiology Information System)という。)10の概略構成図である。このRIS10は、静止画に加え、動画を撮影することが可能である。なお、動画の定義は、静止画を高速に次々と表示して、動画として認知させることを言い、静止画を撮影し、電気信号に変換し、伝送して当該電気信号から静止画を再生する、というプロセスを高速に繰り返すものである。従って、前記「高速」の度合いによって、予め定められた時間内に同一領域(一部又は全部)を複数回撮影し、かつ連続的に再生する、「コマ送り」も動画に包含されるものとする。
RIS10は、放射線科部門内における、診療予約、診断記録等の情報管理を行うためのシステムであり、病院情報システム(以下、「HIS」(Hospital Information System)という。)の一部である。
RIS10は、複数台の撮影依頼端末装置(以下、「端末装置」という。)12、RISサーバー14、および病院内の放射線撮影室(あるいは手術室)の個々に設置された複数の放射線画像撮影システム(以下、「撮影システム」という。)16を有しており、これらが有線や無線のLAN(Local Area Network)等から成る病院内ネットワーク18に各々接続されて構成されている。なお、病院内ネットワーク18には、HIS全体を管理するHISサーバーが接続されている。また、撮影システム16は、単一、或いは3以上の設備であってもよく、図1では、撮影室毎に設置しているが、単一の撮影室に2台以上の撮影システム16を配置してもよい。
端末装置12は、医師や放射線技師が、診断情報や施設予約の入力、閲覧等を行うためのものであり、放射線画像の撮影依頼や撮影予約は、この端末装置12を介して行われる。各端末装置12は、表示装置を有するパーソナル・コンピュータを含んで構成され、RISサーバー14と病院内ネットワーク18を介して相互通信が可能とされている。
一方、RISサーバー14は、各端末装置12からの撮影依頼を受け付け、撮影システム16における放射線画像の撮影スケジュールを管理するものであり、データベース14Aを含んで構成されている。
データベース14Aは、被検体としての患者(被検者)の属性情報(氏名、性別、生年月日、年齢、血液型、体重、患者ID(Identification)等)、病歴、受診歴、過去に撮影した放射線画像等の患者に関する情報、撮影システム16で用いられる、後述する電子カセッテ20の識別番号(ID情報)、型式、サイズ、感度、使用開始年月日、使用回数等の電子カセッテ20に関する情報、および電子カセッテ20を用いて放射線画像を撮影する環境、すなわち、電子カセッテ20を使用する環境(一例として、放射線撮影室や手術室等)を示す環境情報を含んで構成されている。
なお、医療機関が管理する医療関連データをほぼ永久に保管し、必要なときに、必要な場所から瞬時に取り出すシステム(「医療クラウド」等と言う場合がある)を利用して、病院外のサーバーから、患者(被検者)の過去の個人情報等を入手するようにしてもよい。
撮影システム16は、RISサーバー14からの指示に応じて医師や放射線技師の操作により放射線画像の撮影を行う。撮影システム16は、放射線照射制御ユニット22(図4参照)の制御により放射線Xを照射する放射線照射源22Aから、照射条件に従った線量とされた放射線Xを被検者に照射する放射線発生装置24と、被検者の撮影対象部位を透過した放射線Xを吸収して電荷を発生し、発生した電荷量に基づいて放射線画像を示す画像情報を生成する放射線検出器26(図3A参照)を内蔵する電子カセッテ20と、電子カセッテ20に内蔵されているバッテリを充電するクレードル28と、電子カセッテ20および放射線発生装置24を制御するコンソール30と、を備えている。
コンソール30は、RISサーバー14からデータベース14Aに含まれる各種情報を取得して後述するHDD88(図6参照。)に記憶し、必要に応じて当該情報を用いて、電子カセッテ20および放射線発生装置24の制御を行う。
図2には、本実施の形態に係る撮影システム16の放射線撮影室32における各装置の配置状態の一例が示されている。
図2に示される如く、放射線撮影室32には、立位での放射線撮影を行う際に用いられる立位台34と、臥位での放射線撮影を行う際に用いられる臥位台36とが設置されており、立位台34の前方空間は立位での放射線撮影を行う際の被検者38の撮影位置とされ、臥位台36の上方空間は臥位での放射線撮影を行う際の被検者40の撮影位置とされている。
立位台34には電子カセッテ20を保持する保持部42が設けられており、立位での放射線画像の撮影を行う際には、電子カセッテ20が保持部42に保持される。同様に、臥位台36には電子カセッテ20を保持する保持部44が設けられており、臥位での放射線画像の撮影を行う際には、電子カセッテ20が保持部44に保持される。
また、放射線撮影室32には、単一の放射線照射源22Aからの放射線によって立位での放射線撮影も臥位での放射線撮影も可能とするために、放射線照射源22Aを、水平な軸回り(図2の矢印A方向)に回動可能で、鉛直方向(図2の矢印B方向)に移動可能で、さらに水平方向(図2の矢印C方向)に移動可能に支持する支持移動機構46が設けられている。この図2の矢印A~C方向へ移動(回動を含む)させる駆動源は、支持移動機構46に内蔵されている。
一方、クレードル28には、電子カセッテ20を収納可能な収容部28Aが形成されている。
電子カセッテ20は、未使用時にはクレードル28の収容部28Aに収納された状態で内蔵されているバッテリに充電が行われ、放射線画像の撮影時には放射線技師等によってクレードル28から取り出され、撮影姿勢が立位であれば立位台34の保持部42に保持され、撮影姿勢が臥位であれば臥位台36の保持部44に保持される。
ここで、本実施の形態に係る撮影システム16では、放射線発生装置24とコンソール30との間、および電子カセッテ20とコンソール30との間で、無線通信によって各種情報の送受信を行う(詳細後述)。
なお、電子カセッテ20は、立位台34の保持部42や臥位台36の保持部44で保持された状態のみで使用されるものではなく、その可搬性から、腕部,脚部等を撮影する際には、保持部に保持されていない状態で使用することもできる。
また、電子カセッテ20には後述する放射線検出器が内蔵される。内蔵された放射線検出器は、放射線をシンチレータで光に変換した後にフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換方式、放射線をアモルファスセレン等の半導体層で電荷に変換する直接変換方式の何れでもよい。直接変換方式の放射線検出器は、TFTアクティブマトリクス基板上に、放射線Xを吸収し、電荷に変換する光電変換層が積層されて構成されている。光電変換層は例えばセレンを主成分(例えば含有率50%以上)とする非晶質のa-Se(アモルファスセレン)からなり、放射線Xが照射されると、照射された放射線量に応じた電荷量の電荷(電子-正孔の対)を内部で発生することで、照射された放射線Xを電荷へ変換する。間接変換方式の放射線検出器は、アモルファスセレンのような放射線Xを直接的に電荷に変換する放射線-電荷変換材料の代わりに、蛍光体材料と光電変換素子(フォトダイオード)を用いて間接的に電荷に変換してもよい。蛍光体材料としては、テルビウム賦活酸硫化ガドリニウム(Gd2O2S:Tb)(略称GOS)やタリウム賦活ヨウ化セシウム(CsI:Tl)がよく知られている。この場合、蛍光体材料によって放射線X-光変換を行い、光電変換素子のフォトダイオードによって光-電荷変換を行う。本実施の形態に係る電子カセッテ20は、間接変換方式の放射線検出器を内蔵するものとして説明する。
図3Aは、電子カセッテ20に装備される放射線検出器26の4画素部分の構成を概略的に示す断面模式図であり、図3Bは、放射線検出器26の画素部の電気的構成を示す図である。
図3Aに示される如く、放射線検出器26は、絶縁性の基板50上に、信号出力部52、センサ部54(TFT基板74)、およびシンチレータ56が順次積層しており、信号出力部52、センサ部54によりTFT基板74の画素群が構成されている。すなわち、複数の画素は、基板50上にマトリクス状に配列されており、各画素における信号出力部52とセンサ部54とが重なりを有するように構成されている。なお、信号出力部52とセンサ部54との間には、絶縁膜53が介在されている。
シンチレータ56は、センサ部54上に透明絶縁膜58を介して形成されており、上方(基板50の反対側)または下方から入射してくる放射線を光に変換して発光する蛍光体を成膜したものである。このようなシンチレータ56を設けることで、被写体を透過した放射線を吸収して発光することになる。
シンチレータ56が発する光の波長域は、可視光域(波長360nm~830nm)であることが好ましく、この放射線検出器26によってモノクロ撮像を可能とするためには、緑色の波長域を含んでいることがより好ましい。
シンチレータ56に用いる蛍光体としては、詳細には、放射線としてX線を用いて撮像する場合、ヨウ化セシウム(CsI)を含むものが好ましく、X線照射時の発光スペクトルが420nm~700nmにあるCsI(Tl)(タリウムが添加されたヨウ化セシウム)を用いることが特に好ましい。なお、CsI(Tl)の可視光域における発光ピーク波長は565nmである。
なお、本実施の形態では、シンチレータ56の放射線照射面側にTFT基板74が配置された方式の「表面読取方式(ISS:Irradiation Side Sampling)」を適用した例を示すが、シンチレータの放射線入射側とは反対側にTFT基板を配置する「裏面読取方式(PSS:Penetration Side Sampling)」を適用するようにしてもよい。シンチレータは放射線入射側がより強く発光するので、シンチレータの放射線入射側にTFT基板を配置する表面読取方式(ISS)は、シンチレータの放射線入射側とは反対側にTFT基板を配置する裏面読取方式(PSS)」よりもTFT基板とシンチレータの発光位置とが接近することから、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高く、また、TFT基板の受光量が増大することで、結果として放射線画像の感度が向上する。
センサ部54は、上部電極60、下部電極62、および当該上下の電極間に配置された光電変換膜64を有し、光電変換膜64は、シンチレータ56が発する光を吸収して電荷が発生する有機光電変換材料により構成されている。
上部電極60は、シンチレータ56により生じた光を光電変換膜64に入射させる必要があるため、少なくともシンチレータ56の発光波長に対して透明な導電性材料で構成することが好ましく、詳細には、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物(TCO:Transparent Conducting Oxide)を用いることが好ましい。なお、上部電極60としてAuなどの金属薄膜を用いることもできるが、透過率を90%以上得ようとすると抵抗値が増大し易いため、TCOの方が好ましい。例えば、ITO、IZO、AZO、FTO、SnO2、TiO2、ZnO2等を好ましく用いることができ、プロセス簡易性、低抵抗性、透明性の観点からはITOが最も好ましい。なお、上部電極60は、全画素で共通の一枚構成としてもよく、画素毎に分割してもよい。
光電変換膜64は、有機光電変換材料を含み、シンチレータ56から発せられた光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。このように有機光電変換材料を含む光電変換膜64であれば、可視域にシャープな吸収スペクトルを持ち、シンチレータ56による発光以外の電磁波が光電変換膜64に吸収されることがほとんどなく、X線等の放射線が光電変換膜64で吸収されることによって発生するノイズを効果的に抑制することができる。
光電変換膜64の有機光電変換材料は、シンチレータ56で発光した光を最も効率よく吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ56の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ56の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ56から発された光を十分に吸収することが可能である。詳細には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ56の放射線に対する発光ピーク波長との差が、10nm以内であることが好ましく、5nm以内であることがより好ましい。
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物およびフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は560nmであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ56の材料としてCsI(Tl)を用いれば、上記ピーク波長の差を5nm以内にすることが可能となり、光電変換膜64で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。なお、本実施の形態では、有機光電変換材料を含む光電変換膜64を一例として説明するが、これに限るものではなく、光電変換膜64は、光を吸収して電荷を発生する材料であればよく、例えば、アモルファスシリコンなどの他の材料を適用するようにしてもよい。光電変換膜64をアモルファスシリコンで構成した場合には、シンチレータから放出された光を広い波長域に亘って吸収するように構成することができる。
各画素のセンサ部54は、少なくとも下部電極62、光電変換膜64、および上部電極60を含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜66および正孔ブロッキング膜68の少なくともいずれかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
電子ブロッキング膜66は、下部電極62と光電変換膜64との間に設けることができ、下部電極62と上部電極60間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極62から光電変換膜64に電子が注入されて暗電流が増加してしまうのを抑制することができる。電子ブロッキング膜66には、電子供与性有機材料を用いることができる。
正孔ブロッキング膜68は、光電変換膜64と上部電極60との間に設けることができ、下部電極62と上部電極60間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極60から光電変換膜64に正孔が注入されて暗電流が増加してしまうのを抑制することができる。正孔ブロッキング膜68には、電子受容性有機材料を用いることができる。
信号出力部52は、下部電極62に対応して、下部電極62に移動した電荷を蓄積するコンデンサ70と、コンデンサ70に蓄積された電荷を電気信号に変換して出力する電界効果型薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、単に薄膜トランジスタという場合がある。)72が形成されている。コンデンサ70および薄膜トランジスタ72の形成された領域は、平面視において下部電極62と重なる部分を有しており、このような構成とすることで、各画素における信号出力部52とセンサ部54とが厚さ方向で重なりを有することとなる。なお、放射線検出器26(画素)の平面積を最小にするために、コンデンサ70および薄膜トランジスタ72の形成された領域が下部電極62によって完全に覆われていることが望ましい。
マトリクス状に配列された画素における信号出力部52は、図3Bに示すように、一定方向(行方向)に延設され、個々の画素の薄膜トランジスタ72をオン・オフさせるための複数本のゲート配線Gと、ゲート配線Gと直交する方向に延設され、オンされた薄膜トランジスタ72を介してコンデンサ70から蓄積電荷を読み出すための複数本のデータ配線Dが設けられている。個々のゲート配線Gはゲート線ドライバ71に接続されており、個々のデータ配線Dは信号処理部73に接続されている。個々の画素部のコンデンサ70に電荷が蓄積されると、個々の画素部の薄膜トランジスタ72は、ゲート線ドライバ71からゲート配線Gを介して供給される信号により行単位で順にオンされる。薄膜トランジスタ72がオンされた画素部のコンデンサ70に蓄積された電荷は、アナログの電気信号としてデータ配線Dを伝送されて信号処理部73に入力される。従って、個々の画素部のコンデンサ70に蓄積されている電荷は行単位で順に読み出される。
また、ゲート線ドライバ71は、1回の画像の読み出し動作で1ラインずつ順に各ゲート配線Gにオン信号を出力して1ラインずつ各画素部のコンデンサ70に蓄積された電荷を読み出す順次走査方式(プログレッシブ走査方式)に加え、1回の画像の読み出し動作でゲート線ドライバ71から複数ライン(例えば、2ラインや4ライン)ずつ順に各ゲート配線Gにオン信号を出力して複数ラインずつ各画素部のコンデンサ70に蓄積された電荷を読み出す(同時に読み出した画素の電荷を合成して読み出す)ビニング読出方式での読み出しが可能とされており、順次読出方式とビニング読出方式とに画像の読出方式が切り替え可能とされている。
なお、順次走査方式と、ゲート配線Gを1行毎に奇数行目と偶数行目に分けて、画像の読み出し動作毎に、奇数行目又は偶数行目のゲート配線Gにオン信号を出力して1ライン毎に交互に各画素部に蓄積された電荷を読み出す飛越走査方式(インターレース走査方式)とで画像の読出方式が切り替え可能としてもよい。
また、信号処理部73及びゲート線ドライバ71は、カセッテ制御部69が接続されており、カセッテ制御部69によってゲート線ドライバ71及び信号処理部73が制御される。なお、カセッテ制御部69は、CPU、ROM、RAM、HDDやフレッシュメモリ等を含むマイクロコンピュータで構成されている。
また、放射線検出器26における各画素の配列は行と列に配置したマトリクス配列に限るものではなく、例えば、千鳥配列等の他の配列を適用するようにしてもよい。また、画素の形状は、矩形形状の画素を適用するようにしてもよいし、ハニカム形状等の多角形の形状を適用するようにしてもよい。
図4は、本実施の形態に係る放射線検出器26の信号処理部73の概略構成を示すブロック図であり、図5は、本実施の形態に係る放射線検出器26の1画素部分に注目した等価回路を示す図である。
図4に示すように、シンチレータ56によって光電変換された電荷は、薄膜トランジスタ72がオンされることにより読み出されて信号処理部73へ出力される。
信号処理部73は、図4に示すように、チャージアンプ75、サンプルホールド回路76、マルチプレクサ77、A/D変換器78、及びバイアス電流制御部81を備えている。
薄膜トランジスタ72によって読み出された電荷は、チャージアンプ75によって積分されると共に予め定めた増幅率で増幅されて、サンプルホールド回路によって保持され、マルチプレクサ77を介してA/D変換器78に出力される。そして、A/D変換器78によってアナログ信号がデジタル信号に変換されて画像処理が可能とされるようになっている。
上記予め定めた増幅率は、たとえば、後述するディスプレイ80に表示される操作メニューを介して登録されるフレームレート、術式、撮影対象部位などにもとづいて決定される。一例として、フレームレートが高い場合には、増幅率を高くする、などである。
上記予め定めた増幅率は、たとえば、後述するディスプレイ80に表示される操作メニューを介して登録されるフレームレート、術式、撮影対象部位などにもとづいて決定される。一例として、フレームレートが高い場合には、増幅率を高くする、などである。
さらに詳細には、図5に示すように、薄膜トランジスタ72のソースは、データ配線Dに接続されており、このデータ配線Dは、チャージアンプ75に接続されている。また、薄膜トランジスタ72のドレインはコンデンサ70に接続され、薄膜トランジスタ72のゲートはゲート配線Gに接続されている。なお、チャージアンプ75は、画素(薄膜トランジスタ72)毎に対応して設けるようにしてもよいし、各列(データ配線D)に設けるようにしてもよいし、予め定めたグループ(例えば、3×3画素等)毎に設けるようにしてもよいし、予め定めた列グループ(例えば、複数のデータ配線D)毎に設けるようにしてもよい。
個々のデータ配線Dを伝送された電荷信号はチャージアンプ75によって積分処理されて、サンプルホールド回路76に保持される。チャージアンプ75には、リセットスイッチ79が設けられており、リセットスイッチ79がオフされている間、電荷の読み出しが行われてサンプルホールド回路76で電荷信号が保持される。また、電荷の読み出しが終了すると、リセットスイッチ79をオンすることでチャージアンプ75の積分コンデンサC1に残存した電荷を放出してリセットする。リセットスイッチ79によるリセットはリセット手段に対応している。
サンプルホールド回路76に保持された電荷信号はアナログ電圧に変換されてマルチプレクサ77に順に(シリアル)入力され、A/D変換器78によってデジタルの画像情報に変換される。
また、バイアス電流制御部81は、チャージアンプ75へ供給するバイアス電流を制御する。本実施の形態では、予め定めた条件に応じてリセットスイッチによるリセットを行う際にチャージアンプ75に供給するバイアス電流を変化させるように制御する。詳細には、動画撮影を行う場合には静止画撮影の場合よりもバイアス電流を増加させることにより、チャージアンプ75のリセット時間を短縮可能とし、バイアス電流の増加に伴ってカセッテ制御部69がチャージアンプ75のリセット時間を短縮するようにリセットスイッチ79を制御する。なお、バイアス電流の増加は、チャージアンプ75のリセット期間のみとしてもよいし、動画撮影中のバイアス電流を増加するようにしてもよい。すなわち、リセットを行う少なくとも一部の期間にバイアス電流を変化させるようにすればよい。
上記予め定めた条件とは、たとえば、撮影直前の撮影対象部位、放射線量など、撮影直後に操作メニューに登録されているフレームレート、術式、撮影対象部位などであってよい。たとえば、撮影直前に放射線量が大きい静止画診断を行った場合には、チャージアンプ75に供給するバイアス電流を増加する。一方、撮影直後に操作メニューに登録されているフレームレートが高い場合にはチャージアンプ75に供給するバイアスを低くしてもよい。
上記予め定めた条件とは、たとえば、撮影直前の撮影対象部位、放射線量など、撮影直後に操作メニューに登録されているフレームレート、術式、撮影対象部位などであってよい。たとえば、撮影直前に放射線量が大きい静止画診断を行った場合には、チャージアンプ75に供給するバイアス電流を増加する。一方、撮影直後に操作メニューに登録されているフレームレートが高い場合にはチャージアンプ75に供給するバイアスを低くしてもよい。
なお、薄膜トランジスタ72のオン・オフや、チャージアンプ75のリセットスイッチ79のオン・オフは、カセッテ制御部69によって制御される。
図6は、本実施の形態に係る撮影システム16の制御ブロック図である。
コンソール30は、サーバー・コンピュータとして構成されており、操作メニューや撮影された放射線画像等を表示するディスプレイ80と、複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される操作パネル82と、を備えている。
また、本実施の形態に係るコンソール30は、装置全体の動作を司るCPU84と、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたROM86と、各種データを一時的に記憶するRAM87と、各種データを記憶して保持するHDD(ハードディスク・ドライブ)88と、ディスプレイ80への各種情報の表示を制御するディスプレイドライバ92と、操作パネル82に対する操作状態を検出する操作入力検出部90と、を備えている。
また、コンソール30は、無線通信により、画像処理装置23及び放射線発生装置24との間で後述する照射条件等の各種情報の送受信を行うと共に、電子カセッテ20との間で画像データ等の各種情報の送受信を行うI/F(例えば、無線通信部)96及びI/O94を備えている。
CPU84、ROM86、RAM87、HDD88、ディスプレイドライバ92、操作入力検出部90、I/O94、無線通信部96は、システムバスやコントロールバス等のバス98を介して相互に接続されている。従って、CPU84は、ROM86、RAM87、HDD88へのアクセスを行うことができると共に、ディスプレイドライバ92を介したディスプレイ80への各種情報の表示の制御、および無線通信部96を介した放射線発生装置24および電子カセッテ20との各種情報の送受信の制御を各々行うことができる。また、CPU84は、操作入力検出部90を介して操作パネル82に対するユーザの操作状態を把握することができる。
一方、画像処理装置23は、コンソール30との間で照射条件等の各種情報を送受信するI/F(例えば無線通信部)100と、照射条件に基づいて、電子カセッテ20及び放射線発生装置24を制御する画像処理制御ユニット102と、を備えている。また、放射線発生装置24は、放射線照射源22Aからの放射線照射を制御する放射線照射制御ユニット22を備えている。
画像処理制御ユニット102は、システム制御部104、パネル制御部106、画像処理制御部108を備え、相互にバス110によって情報をやりとりしている。パネル制御部106では、前記電子カセッテ20からの情報を、無線又は有線により受け付け、画像処理制御部108で画像処理が施される。なお、電子カセッテ20からの情報の受け付けは、例えば、動画撮影の場合は通信速度を確保するために有線通信とし、静止画撮影の場合には無線通信としてもよい。
一方、システム制御部104は、コンソール30から照射条件には管電圧、管電流等の情報を受信し、受信した照射条件に基づいて放射線照射制御ユニット22の放射線照射源22Aから放射線Xを照射させる制御を行う。
ここで、上述のように構成された放射線検出器26において、シンチレータ56によって光電変換されてコンデンサ70に蓄電された電荷の読み出しについて説明する。図7はチャージアンプ75の電荷の読み出しに伴う出力波形を示す図である。
放射線検出器26では、薄膜トランジスタ72をオン・オフすることで、コンデンサ70に蓄積された電荷が読み出されるが、電荷の読み出しの前に前回の読み出しによってチャージアンプ75の積分コンデンサC1に残存した電荷をリセットするために、チャージアンプ75のリセット動作が行われる。
チャージアンプ75によるリセット動作は、カセッテ制御部69によってリセットスイッチ79をオン・オフすることによって行われる。カセッテ制御部69によってリセットスイッチ79がオンされると、図7の出力電圧で示すように、チャージアンプ75の出力OPは、リセット時間trstの間に電荷が放出されてリセットが行われる。このとき、チャージアンプ75の応答特性に依存した時定数を持って電荷が放出されて、あるところで電荷の放出が飽和状態となる。そこで、リセットスイッチ79をオフするが、リセットスイッチ79のオフによって電荷CDS1が重畳されてしまう。
そして、薄膜トランジスタ72のゲート(TFTゲート)がオンされて電荷の読み出しが行われて、ゲートオン時間tgon経過後にゲートがオフされて電荷の読み出しが終了する。ゲートのオン・オフによってフィードスルーノイズが重畳されるが、チャージアンプ75によって積分されるので、フィードスルー重畳分は相殺されて、電荷CDS2が得られる。ここで、電荷CDS2-電荷CDS1=実出力となるので、サンプルホールド回路によって実出力が算出される。
なお、電荷CDS1は、一定ではなくランダム性で、リセット期間が短いと電荷を放出しきれずにCDS1が大きくなってしまうが、全体が電荷CDS1分上にシフトされるだけで、電荷が少ない撮影などの条件では実害がない。
ところで、チャージアンプ75のリセットを行う場合には、上述のように時定数を持って電荷が放出されるが、バイアス電流を増加させることによって、図7の点線で示すように、この時定数の特性が変化して電荷の放出時間を早めることができる。図7の例ではΔt時間分電荷の放出時間を早めることができる。
そこで、本実施の形態では、上述したように、動画撮影を行う場合には、バイアス電流制御部81が静止画撮影時よりもバイアス電流を増加するように制御するようになっている。また、これに加えてカセッテ制御部69がリセット時間を短縮するようにチャージアンプ75のリセットスイッチ79を制御することにより撮影時間を短縮するようにしている。
図8Aは、データ読み出し期間におけるリセットスイッチ79によるアンプリセット、サンプルホールド回路76の基準サンプリング、サンプルホールド回路76の信号サンプリング、及び薄膜トランジスタ72のゲートのオンオフタイミングを示す図であり、図8Bは1ライン分のデータ読み出し期間を拡大した図であり、図8Cはアンプリセット時間を短縮した図である。
本実施の形態では、静止画撮影のアンプリセット時間が、予め定めた規定時間として図8Bに示すT1であったとすると、動画撮影の場合には、バイアス電流の増加によって、図8Cに示すように、リセットスイッチ79のオン時間をT2(<T1)に短縮してアンプリセット時間を短くすることができる。これによって、読み出し時間が短縮されて撮影時間の短縮につながる。なお、アンプリセット時間の短縮量は実験等によって予め定めるが、このときバイアス電流の増加量によって短縮可能なリセット時間の短縮量が決まるので、バイアス電流の増加量を予め定めて、バイアス電流の増加量に応じてリセット時間の短縮量を定める。なお、バイアス電流の増加量を多くすることにより、リセット時間の大幅短縮が見込めるが、消費電力が増加してしまい、バイアス電流の増加量が少ないと、リセット時間の短縮量も少なく撮影時間の短縮効果が少なくなってしまうので、消費電力と撮影時間のどちらを優先するかに応じて定めるようにしてもよい。
続いて、本実施の形態の作用を図9~図12のフローチャートに従い説明する。
図9は、放射線画像撮影準備制御ルーチンを示すフローチャートである。
ステップ200では、撮影指示があったか否かが判断され、該判定が否定された場合にはこのルーチンは終了し、肯定された場合にはステップ202へ移行する。
ステップ202では、初期情報入力画面がディスプレイ80に表示されてステップ204へ移行する。すなわち、予め定められた初期情報入力画面をディスプレイ80により表示させるようにディスプレイドライバ92を制御する。
ステップ204では、所定情報が入力されたか否かが判定され、該判定が肯定されるまで待機してステップ206へ移行する。初期情報入力画面では、例えば、これから放射線画像の撮影を行う被検者の氏名、撮影対象部位、撮影時の姿勢、および撮影時の放射線Xの照射条件(本実施の形態では、放射線Xを照射する際の管電圧および管電流)の入力を促すメッセージと、これらの情報の入力領域が表示される。
初期情報入力画面がディスプレイ80に表示されると、撮影者は、撮影対象とする被検者の氏名、撮影対象部位、撮影時の姿勢、および照射条件を、各々対応する入力領域に操作パネル82を介して入力する。
撮影者は、被検者と共に放射線撮影室32に入室し、例えば、臥位である場合は、対応する臥位台36の保持部44に電子カセッテ20を保持させると共に放射線照射源22Aを対応する位置に位置決めした後、被検者を所定の撮影位置に位置(ポジショニング)させる。なお、撮影対象部位が腕部、脚部等の電子カセッテ20を保持部に保持させない状態で放射線画像の撮影を行う場合は、当該撮影対象部位を撮影可能な状態に被検者、電子カセッテ20、および放射線照射源22Aを位置決め(ポジショニング)させる。
その後、撮影者は、放射線撮影室32を退室し、例えば、初期情報入力画面の下端近傍に表示されている終了ボタンを、操作パネル82を介して指定する。撮影者によって終了ボタンが指定されると、前記ステップ204が肯定されてステップ206へ移行する。なお、図9のフローチャートでは、ステップ204を無限ループとしたが、操作パネル82上に設けたキャンセルボタンの操作によって、強制終了させるようにしてもよい。
ステップ206では、上記初期情報入力画面において入力された情報(以下、「初期情報」という。)を電子カセッテ20に無線通信部96を介して送信した後、次のステップ208へ移行して、前記初期情報に含まれる照射条件を放射線発生装置24へ無線通信部96を介して送信することにより当該照射条件を設定する。これに応じて放射線発生装置24の画像処理制御ユニット102は、受信した照射条件での照射準備を行う。
次のステップ210では、ABC制御の起動を指示し、次いで、ステップ212へ移行して、放射線の照射開始を指示する指示情報を放射線発生装置24へ無線通信部96を介して送信し、このルーチンは終了する。
次に、図10のフローチャートに従い、放射線照射制御の流れを説明する。図10は、放射線照射制御ルーチンを示すフローチャートである。
ステップ300では、照射開始指示があった否かが判断され、否定判定された場合はこのルーチンは終了し、肯定判定された場合はステップ302へ移行する。
ステップ302では、定常時放射線量(初期値)XNが読み出されて、ステップ304へ移行する。
ステップ304では、読み出された定常時放射線量で照射が開始されてステップ306へ移行する。すなわち、コンソール30から受信した照射上限に応じた管電圧及び管電流を放射線発生装置24に印加することにより、放射線照射源22Aからの照射を開始する。放射線照射源22Aから射出された放射線Xは、被検者を透過した後に電子カセッテ20に到達する。
ステップ306では、現在格納されている放射線量補正情報が読み出されてステップ308へ移行する。この放射線量補正情報は、ABC制御によって生成されるものであり、補正係数ΔXとして格納されている。
次のステップ308では、ABC制御に基づく補正処理が実行されてステップ310へ移行する。すなわち、電子カセッテ20から得た階調信号(QL値)に基づいて、関心領域画像のQL値の平均値を演算し、このQL値の平均値が予め定めたしきい値と比較され、しきい値に収束するように、放射線量にフィードバック制御される。
ステップ310では、撮影終了の指示があったか否かが判断され、該判定が肯定された場合には、ステップ312へ移行し、否定された場合にはステップ306に戻って上述の処理が繰り返される。
そして、ステップ312では、照射を終了し、放射線画像撮影制御を終了する。
続いて、図11のフローチャートに従い、画像処理制御の流れを説明する。図11は、画像処理制御ルーチンを示すフローチャートである。
上述のように放射線画像撮影制御が行われるとステップ400では、1フレーム分の階調情報が順次取り込まれてステップ402へ移行する。すなわち、電子カセッテ20のTFT基板74によって生成された階調信号がパネル制御部106の制御によって画像処理制御ユニット102に順次取り込まれる。なお、階調信号を画像処理制御ユニット102に取り込む前に、後述する階調信号取込処理によってカセッテ制御部69に階調信号を順次取り込み、カセッテ制御部69によって取り込んだ階調信号が順次パネル制御部106の制御によって画像処理制御ユニット102へ送出される。
ステップ402では、静止画が生成されてステップ403へ移行する。すなわち、1フレーム分の階調信号を取り込んだところで静止画像を生成する。
ステップ403では、動画撮影か否かが判定され、該判定が肯定された場合にはステップ404へ移行し、否定された場合にはそのまま画像処理制御を終了する。
ステップ404では、動画編集処理が行われてステップ406へ移行する。動画編集処理は、ステップ402で生成された1フレーム毎の静止画像を組み合わせて動画編集が行われる。
ステップ406では、画像表示処理が行われてステップ408へ移行する。画像表示処理では、動画編集処理によって生成された動画像をディスプレイドライバ92へ送出することにより、ディスプレイドライバ92によってディスプレイ80への表示が行われる。
ステップ408では、関心領域設定が行われてステップ409へ移行する。関心領域の設定は、例えば、パターンマッチングや、移動量が大きい領域の検出などを行うことにより、関心領域を設定するが、ユーザの操作によって関心領域の設定を行うようにしてもよい。
ステップ410では、設定された関心領域の階調信号が抽出されてステップ412へ移行する。
ステップ412では、関心領域の階調信号の平均QL値が演算されてステップ414へ移行し、ステップ414では、予め格納された基準QL値が読み出されてステップ416へ移行する。
ステップ416では、演算された平均QL値と、読み出された基準QL値とが比較されて、補正の可否が判定されてステップ418へ移行する。例えば、補正の可否の判定は、比較の結果において、差が所定以上であれば予め定めた量の補正を行い、差が所定未満であれば補正しないといったオン/オフ判定であってもよいし、差に基づいて、予め定めた演算式(例えば、PID制御等に基づく演算式)による演算の解であってもよい。
ステップ418では、ステップ416の比較・補正可否判定結果に基づいて、放射線量の補正情報ΔXが生成されて、ステップ420へ移行する。
そして、ステップ420では、生成した補正情報ΔXが格納されて、画像処理制御を終了する。
次に、図12のフローチャートに従い、上述の階調信号を順次取り込む際にカセッテ制御部69で行われる階調信号取込処理の流れを説明する。図12は、階調信号取込処理ルーチンを示すフローチャートである。
階調信号を取り込む際には、まずステップ500において動画撮影であるか否か判定される。該判定は、例えば、操作パネル82によって動画撮影が指示されたか否かを判定し、該判定が肯定された場合にはステップ502へ移行し、否定された場合にはステップ506へ移行する。なお、電子カセッテ20からパネル制御部106への情報の送信を、動画撮影の場合は有線通信、静止画撮影の場合は無線通信とする場合は、当該判定は、有線通信であるか否かを判定するようにしてもよい。
ステップ502では、チャージアンプ75のバイアス電流が予め定めた規定値より増加した値にバイアス電流制御部81によって設定されてステップ504へ移行する。
ステップ504では、チャージアンプ75のアンプリセット時間が予め定めた規定値より短縮した値に設定されてステップ510へ移行する。なお、アンプリセット時間の短縮量については、例えば、実験等によって予め定めるものとする。
一方、ステップ506では、チャージアンプ75のバイアス電流が予め定めた規定値にバイアス電流制御部81によって設定されてステップ508へ移行する。
ステップ508では、チャージアンプ75のアンプリセット時間が予め定めた規定値に設定されてステップ510へ移行する。
ステップ510では、1フレーム分の階調信号が順次読み込まれてステップ512へ移行する。すなわち、静止画の場合には、図8Bに示すように、規定値のアンプリセット時間とされ、動画の撮影の場合には、図8Cに示すように、1ライン毎のリセットスイッチ79オンのアンプリセット時間が規定値よりも短縮されて階調信号が順次読み出される。これによって動画撮影の場合には、撮影時間が短縮され、被験者の負担も軽減することができる。
そして、ステップ512では、撮影終了か否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ500に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところで一連の処理を終了する。
このように、本実施の形態では、動画撮影の場合には、チャージアンプ75のバイアス電流を静止画撮影に比べて増加させることにより、リセット時間を短縮することができることを利用して、動画撮影の場合にはチャージアンプ75のバイアス電流を増加させると共にリセット時間を短縮して、撮影によってコンデンサ70に蓄積された電荷を読み出すことにより、アンプリセット時間の短縮分の撮影時間を短縮することができる。
また、撮影時間が短縮されることによって、被験者に曝射される放射線量も低減され、被験者の負担も軽減することができる。
なお、上記の実施の形態では、動画撮影の場合にチャージアンプ75のバイアス電流を静止画撮影に比べて増加させてリセット時間を短縮するようにしたが、バイアス電流を増加させる条件はこれに限るものではなく、他の条件に応じてバイアス電流を増加させてリセット時間を短縮するようにしてもよい。例えば、静止画でも消費電力を増加させてでも読み出し時間を短縮したい場合(消費電力よりも撮影時間短縮を優先する場合)には、バイアス電流を増加させてリセット時間を短縮させるようにしてもよい。
また、上記の実施の形態では、チャージアンプ75のバイアス電流の増加とリセット時間の短縮を共に行って撮影時間を短縮するようにしたが、バイアス電流の増加のみを行ってもよい。例えば、バイアス電流を増加することにより残存電荷を確実に放出することができるので、リセット時間を短縮して撮影時間を短縮する以外に、リセット時間をそのままとして精細な画像を得るようにしてもよい。
また、上記の実施の形態における各フローチャートで示した処理は、プログラムとして各種記憶媒体に記憶して流通するようにしてもよい。
(変形例1)
(a)照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段における前記リセット手段によって撮影前に残存した電荷をリセットし、
(b)予め定めた条件に応じて、(a)における前記リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に前記増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する、
処理をコンピュータに実行させるための放射線画像撮影制御プログラムを記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(変形例2)
(b)は、前記バイアス電流の変化に伴って、前記リセット手段によるリセット時間を更に変化させるように制御する変形例1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
(変形例3)
(b)は、前記バイアス電流を増加させるように制御する変形例1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
(変形例4)
(b)は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させるように制御する変形例3に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
(変形例5)
(b)は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させかつ前記リセット時間を短縮するように制御する変形例3に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
(変形例6)
(b)は、動画撮影時は有線通信を行うと共に、静止画撮影時は無線通信を行う通信手段の通信状況に応じて前記バイアス電流を変化させるように制御する変形例1~5の何れかに記載のコンピュータ可読記憶媒体。
なお、日本国特許出願2012-036717号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
(変形例1)
(a)照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段における前記リセット手段によって撮影前に残存した電荷をリセットし、
(b)予め定めた条件に応じて、(a)における前記リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に前記増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する、
処理をコンピュータに実行させるための放射線画像撮影制御プログラムを記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(変形例2)
(b)は、前記バイアス電流の変化に伴って、前記リセット手段によるリセット時間を更に変化させるように制御する変形例1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
(変形例3)
(b)は、前記バイアス電流を増加させるように制御する変形例1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
(変形例4)
(b)は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させるように制御する変形例3に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
(変形例5)
(b)は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させかつ前記リセット時間を短縮するように制御する変形例3に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
(変形例6)
(b)は、動画撮影時は有線通信を行うと共に、静止画撮影時は無線通信を行う通信手段の通信状況に応じて前記バイアス電流を変化させるように制御する変形例1~5の何れかに記載のコンピュータ可読記憶媒体。
なお、日本国特許出願2012-036717号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (19)
- 照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された複数の画素が配列された放射線検出器と、
前記放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段と、
予め定めた条件に応じて、前記リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する制御手段と、
を備えた放射線画像撮影制御装置。 - 前記制御手段は、前記バイアス電流の変化に伴って、前記リセット手段によるリセット時間を更に変化させるように制御する請求項1に記載の放射線画像撮影制御装置。
- 前記制御手段は、前記バイアス電流を増加させるように制御する請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記制御手段は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させるように制御する請求項1に記載の放射線画像撮影制御装置。
- 前記制御手段は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させかつ前記リセット時間を短縮するように制御する請求項2に記載の放射線画像撮影制御装置。
- 動画撮影時は有線通信を行うと共に、静止画撮影時は無線通信を行う通信手段を更に備え、前記制御手段が、前記通信手段の通信状況に応じて前記バイアス電流を変化させるように制御する請求項1~5の何れか1項に記載の放射線画像撮影制御装置。
- 請求項1~6の何れか1項に記載の放射線画像撮影制御装置と、
被検体を介して前記放射線検出器に放射線を照射する放射線照射手段と、
を備えた放射線画像撮影システム。 - (a)照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段における前記リセット手段によって撮影前に残存した電荷をリセットし、
(b)予め定めた条件に応じて、(a)における前記リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に前記増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する、
放射線画像撮影装置の制御方法。 - (b)は、前記バイアス電流の変化に伴って、前記リセット手段によるリセット時間を更に変化させるように制御する請求項8に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
- (b)は、前記バイアス電流を増加させるように制御する請求項8に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
- (b)は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させるように制御する請求項8に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
- (b)は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させかつ前記リセット時間を短縮するように制御する請求項8に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
- (b)は、動画撮影時は有線通信を行うと共に、静止画撮影時は無線通信を行う通信手段の通信状況に応じて前記バイアス電流を変化させるように制御する請求項8~12の何れか1項に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
- (a)照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器の各画素に対応して設けられ、積分コンデンサに残存した電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段における前記リセット手段によって撮影前に残存した電荷をリセットし、
(b)予め定めた条件に応じて、(a)における前記リセット手段によるリセットを行う少なくとも一部の期間に前記増幅手段へ供給するバイアス電流を変化させるように制御する、
処理をコンピュータに実行させるための放射線画像撮影制御プログラム。 - (b)は、前記バイアス電流の変化に伴って、前記リセット手段によるリセット時間を更に変化させるように制御する請求項14に記載の放射線画像撮影制御プログラム。
- (b)は、前記バイアス電流を増加させるように制御する請求項14に記載の放射線画像撮影制御プログラム。
- (b)は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させるように制御する請求項16に記載の放射線画像撮影制御プログラム。
- (b)は、動画撮影を行う場合に、静止画撮影を行う場合よりも前記バイアス電流を増加させかつ前記リセット時間を短縮するように制御する請求項16に記載の放射線画像撮影制御プログラム。
- (b)は、動画撮影時は有線通信を行うと共に、静止画撮影時は無線通信を行う通信手段の通信状況に応じて前記バイアス電流を変化させるように制御する請求項14~18の何れか1項に記載の放射線画像撮影制御プログラム。
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