(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線検出手段までに到達する放射線のロスがなく、簡易な構造の放射線撮像装置を提供する。【解決手段】Ｘ線診断装置に用いられているフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３は、スイッチング素子３２のＯＮ／ＯＦＦの切り換え駆動を制御するゲートドライバ３５と、スイッチング素子３２で変換された電荷信号の読み出しを制御するマルチプレクサ３７とを備える。ゲートドライバ３５およびマルチプレクサ３７とスイッチング素子３２との間にそれぞれ流れる各電流を、第１、第２電流検出センサ４０，４１が検出することに基づいてＸ線の照射の停止を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を透過した放射線を電荷情報に変換することで放射線を検出する複数の検出素子を２次元状に配列して構成された放射線検出手段と、前記検出素子のスイッチングのＯＮ／ＯＦＦの切り換え駆動を制御するスイッチ駆動回路と、検出素子で変換された電荷情報の読み出しを制御する読み出し回路とを備え、検出された放射線に基づいて画像処理を行うことで、被検体の撮像を行う放射線撮像装置であって、放射線の照射を操作する操作手段と、前記スイッチ駆動回路および読み出し回路の少なくともいずれか一方と検出素子との間に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出された電流が、予め設定された所定値の電流を超えたときに前記操作手段を操作して放射線の照射の停止を制御する制御手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記検出素子は、被検体を透過した放射線を直接的に電荷情報に変換することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記検出素子は、被検体を透過した放射線を光に変換するシンチレータと、変換された光を電荷情報に変換する光電変換手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医療分野や、非破壊検査，ＲＩ（Radio isotope）検査，および光学検査などの工業分野や、原子力分野などに用いられる放射線撮像装置に係り、特に、放射線の照射を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を例に採ると、放射線撮像装置において画像処理は、フラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）などに代表される放射線検出手段で検出された放射線に基づいて行われる。上述したＦＰＤは、感応膜が基板上に積層されて構成されており、その感応膜に入射した放射線を検出して、検出された放射線を電荷に変換して、２次元アレイ状に配置されたキャパシタに電荷を蓄積する。蓄積された電荷はスイッチング素子をＯＮすることで読み出されて、電気信号として画像処理部に送り込まれて画像処理が行われる。
【０００３】
Ｘ線を被検体に照射して撮像を行う際には、被検体へのＸ線の照射量を適切に行う必要がある。例えば、被検体へのＸ線量の照射量が少なすぎると、得られる画像が良好なものでなくなり、逆に良好な画像を得るためにＸ線をある程度強く照射すると、被検体へのＸ線量の照射量が多すぎて適切な照射量とならない。そこで、適切なＸ線の照射量を予め設定して、その設定された所定値をＸ線の照射量が超えるとＸ線の照射の停止を行う（例えば、特許文献１−３参照）。
【０００４】
特許文献１の場合には、Ｘ線露光量検出画素を設定するとともに、Ｘ線の照射の停止のための所定値を設定して、その設定されたＸ線露光量検出画素について、電気信号が上述した設定値を超えるとＸ線の照射の停止を行う。
【０００５】
特許文献２の場合には、検出器の前あるいは後に露光制御用センサを配設し、露光制御用センサから検出された露光量（電気信号）が所定値を超えるとＸ線の照射の停止を行う。
【０００６】
特許文献３の場合には、Ｘ線を電荷・電気信号といった電荷情報に変換する感応膜（半導体層）について、その感応膜に高電圧を印加するバイアス電極（共通電極）に流れる電流を電気信号として取り出す。この電気信号が所定値を超えるとＸ線の照射の停止を行う。
【特許文献１】特開平７−２０１４９０号公報（第４−８頁、図１−９）
【特許文献２】特開２０００−３７３７２号公報（第４−６頁、図１，５，８，９）
【特許文献３】特開平１１−１９０７７４号公報（第２，３頁、図２，６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの特許文献１〜３のうち、特許文献２の場合には、検出器の前に露光制御用センサを配設したときには、検出器に到達する前に露光制御用センサでＸ線が低減（ロス）して画像が劣化するという問題がある。また、特許文献３の場合には、数ｋVレベルの高電圧をバイアス電圧としてバイアス電極に印加するので、バイアス電流に流れる電流を検出する検出手段が高電圧でも動作可能にする、あるいは電気的絶縁を施すなどの構成が必要であり、複雑になってしまう。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放射線検出手段までに到達する放射線のロスがなく、簡易な構造の放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被検体を透過した放射線を電荷情報に変換することで放射線を検出する複数の検出素子を２次元状に配列して構成された放射線検出手段と、前記検出素子のスイッチングのＯＮ／ＯＦＦの切り換え駆動を制御するスイッチ駆動回路と、検出素子で変換された電荷情報の読み出しを制御する読み出し回路とを備え、検出された放射線に基づいて画像処理を行うことで、被検体の撮像を行う放射線撮像装置であって、放射線の照射を操作する操作手段と、前記スイッチ駆動回路および読み出し回路の少なくともいずれか一方と検出素子との間に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出された電流が、予め設定された所定値の電流を超えたときに前記操作手段を操作して放射線の照射の停止を制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、放射線検出手段で検出された放射線に基づいて画像処理を行うことで、被検体の撮像を行う。この放射線検出手段は、複数の検出素子を２次元状に配列して構成されており、各検出素子は、被検体を透過した放射線を電荷情報に変換することで放射線を検出する。スイッチ駆動回路は、検出素子のスイッチングのＯＮ／ＯＦＦの切り換え駆動を制御するとともに、読み出し回路は、検出素子で変換された電荷情報の読み出しを制御する。これらスイッチ駆動回路および読み出し回路の少なくともいずれか一方と検出素子との間に流れる電流を、電流検出手段が検出して、予め設定された所定値の電流を検出された電流が超えたときに、制御手段は操作手段を操作して放射線の照射の停止を制御する。このように、スイッチ駆動回路および読み出し回路の少なくともいずれか一方と検出素子との間に流れる電流を、電流検出手段が検出することに基づいて放射線の照射の停止を制御するので、放射線検出手段の前段に検出する構成が必要でなく、放射線検出手段までに到達する放射線のロスがない。また、回路と検出素子との間に流れる電流を検出するので、装置に複雑な構成を必要とせずに簡易な構造の放射線撮像装置を実現することができる。
【００１１】
上述した発明の一例は、検出素子は、被検体を透過した放射線を直接的に電荷情報に変換することである（請求項２に記載の発明）。また、発明の他の一例は、検出素子は、被検体を透過した放射線を光に変換するシンチレータと、変換された光を電荷情報に変換する光電変換手段とを備えることである（請求項３に記載の発明）。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る放射線撮像装置によれば、スイッチ駆動回路および読み出し回路の少なくともいずれか一方と検出素子との間に流れる電流を、電流検出手段が検出することに基づいて放射線の照射の停止を制御するので、放射線検出手段までに到達する放射線のロスがなく、簡易な構造の放射線撮像装置を実現することができる。
【実施例】
【００１３】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線診断装置のブロック図であり、図２は、Ｘ線診断装置に用いられている側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路であり、図３は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。本実施例では、放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）を例に採るとともに、放射線撮像装置としてＸ線診断装置を例に採って説明する。
【００１４】
本実施例に係るＸ線診断装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ３とを備えている。ＦＰＤ３は、放射線検出手段に相当する。
【００１５】
Ｘ線診断装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部４や、ＦＰＤ３の走査を制御する他に後述するＸ線の照射の停止を制御するＦＰＤ制御部５や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。ＦＰＤ制御部５は、この発明における制御手段に相当し、高電圧発生部６は、この発明における操作手段に相当する。
【００１６】
天板制御部４は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降および水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。ＦＰＤ制御部５は、ＦＰＤ３を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御などを行う。ＦＰＤ制御部５によるＸ線の照射の停止の制御については後述する。高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与え、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御や、Ｘ線管３側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御などを行う。なお、Ｘ線管２やＦＰＤ３の走査の際には、Ｘ線管２から照射されたＸ線をＦＰＤ３が検出できるようにＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに対向しながらそれぞれの移動を行う。また、高電圧発生部６からの管電圧や管電流の値によってＸ線の照射量が変化する。したがって、高電圧発生部６は、Ｘ線の照射量を操作する。
【００１７】
コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。また、天板制御部４やＦＰＤ制御部５やＸ線管制御部７も、ＣＰＵなどで構成されている。Ｘ線診断装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいて画像処理部９で画像処理を行うことで被検体Ｍの撮像を行う。
【００１８】
ＦＰＤ３は、図２に示すように、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図２、図３に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子３２が多数個（例えば、1024個×1024個）形成されており、キャリア収集電極３３ごとにスイッチング素子３２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。スイッチング素子３２は、この発明における検出素子に相当する。
【００１９】
図２に示すようにキャリア収集電極３３の上にはＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、図２、図３に示すようにキャリア収集電極３３は、スイッチング素子３２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ３５からは複数本のゲートバスライン３６が接続されているとともに、各ゲートバスライン３６はスイッチング素子３２のゲートＧに接続されている。一方、図３に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ３７には増幅器３８を介して複数本のデータバスライン３９が接続されているとともに、図２、図３に示すように各データバスライン３９はスイッチング素子３２のドレインＤに接続されている。
【００２０】
図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン３６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子３２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極３３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体３４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子３２のソースＳとドレインＤとを介してデータバスライン３９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン３９に読み出された電荷信号を増幅器３８で増幅して、マルチプレクサ３７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器８でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。電荷信号およびＡ／Ｄ変換器８でディジタル化されたＸ線検出信号は、この発明における電荷情報に相当する。
【００２１】
このように、ゲートドライバ３５は、スイッチング素子３２のＯＮ／ＯＦＦの切り換え駆動を制御し、マルチプレクサ３７は、スイッチング素子３２で検出された電荷信号の読み出しを制御する。ゲートドライバ３５は、この発明におけるスイッチ駆動回路に相当し、マルチプレクサ３７は、この発明における読み出し回路に相当する。
【００２２】
このゲートドライバ３５とスイッチング素子３２との間にゲートバスライン３６に流れる電流を検出する第１電流検出センサ４０を配設するとともに、マルチプレクサ３７とスイッチング素子３２との間にデータバスライン３９に流れる電流を検出する第２電流検出センサ４１を配設する。増幅器３８よりも前段に第２電流検出センサ４１を配設するのがより好ましい。本実施例では、ループ状の導線で形成されたループセンサで第１、第２電流検出センサ４０，４１をそれぞれ構成している。各電流検出センサ４０，４１については、ループセンサに限定されず、例えばオペアンプなどのように通常において用いられている電流検出手段であればよい。第１、第２電流検出センサ４０，４１は、この発明における電流検出手段に相当する。
【００２３】
各電流検出センサ４０，４１から検出された電流値をＦＰＤ制御部５に送り込む。この電流値は、Ｘ線の照射量に応じて変化し、Ｘ線の照射量が増えると電流値も大きくなり、逆にＸ線の照射量が減ると電流値も小さくなる。そこで、Ｘ線の照射の停止のために適切なＸ線の照射量に応じた電流値を所定値として予め設定し、例えばメモリ部１１に予め記憶する。具体的には、良好な画像を得て、かつ過大とならない程度でのＸ線の照射量を予め設定する。管電流あるいは管電圧の値を逐次に変えて得られたＸ線の照射量と、そのときに検出された電流値とを対応づける。そして、設定されたＸ線の照射量と、その照射量に対応した電流値を所定値として設定すればよい。もちろん、Ｘ線の照射量と検出された電流値とを近似曲線で対応づけて、近似曲線のプログラムにＸ線の照射量を代入して電流の所定値を設定してもよい。
【００２４】
もし、Ｘ線の照射量が設定された所定値を超えたときには高電圧発生部６を操作してＸ線の照射の停止を制御する。具体的には、高電圧発生部６で管電流あるいは管電圧を操作して、Ｘ線管２から照射されるＸ線を停止する。なお、高電圧発生部６を操作する以外に、Ｘ線管２の後段に遮蔽する遮蔽部材（図示省略）を設けて、通常時にはＸ線管２から遮蔽部材が退避した状態で設定し、Ｘ線の照射量が設定された所定値を超えたときには遮蔽部材を操作してＸ線の照射を続けた状態で遮蔽部材がＸ線の照射を遮蔽することで、Ｘ線の照射の停止を制御してもよい。また、高電圧発生部６の管電流や管電圧以外の要素、例えばＸ線管１のターゲットや集束レンズ（いずれも図示省略）などの位置を操作することで、Ｘ線の照射量を操作して、Ｘ線の照射の停止を制御してもよい。
【００２５】
なお、各撮像のたびに電流を蓄積して、蓄積されて得られた電流が所定値を超えたときにＸ線の照射の停止を制御してもよいし、各撮像ごとに検出される電流が所定値を超えたときにＸ線の照射の停止を制御してもよい。また、第１電流検出センサ４０で検出された電流が所定値を超え、かつ第２電流検出センサ４１で検出された電流が所定値を超えたときのみＸ線の照射の停止を制御してもよいし、第１、第２電流検出センサ４０，４１の少なくともいずれか一方で検出された電流が所定値を超えればＸ線の照射の停止を制御してもよい。
【００２６】
以上のように構成された本実施例装置によれば、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３で検出されたＸ線に基づいて画像処理部９が画像処理を行うことで、被検体Ｍの撮像を行う。このＦＰＤ３は、複数のスイッチング素子３２を２次元状（２次元アレイ状）に配列して構成されており、各スイッチング素子３２は、被検体Ｍを透過したＸ線を電荷信号に変換することでＸ線を検出する。ゲートドライバ３５は、スイッチング素子３２のＯＮ／ＯＦＦの切り換え駆動を制御するとともに、マルチプレクサ３７は、スイッチング素子３２で変換された電荷信号の読み出しを制御する。これらゲートドライバ３５およびマルチプレクサ３７とスイッチング素子３２との間にそれぞれ流れる各電流を、第１、第２電流検出センサ４０，４１が検出して、予め設定された所定値の電流を検出された電流が超えたときに、ＦＰＤ制御部５は高電圧発生部６を操作してＸ線の照射の停止を制御する。このように、ゲートドライバ３５およびマルチプレクサ３７とスイッチング素子３２との間にそれぞれ流れる各電流を、電流検出センサ４０，４１が検出することに基づいてＸ線の照射の停止を制御するので、ＦＰＤ３の前段に検出する構成が必要でなく、ＦＰＤ３までに到達するＸ線のロスがない。また、ゲートドライバ３５およびマルチプレクサ３７の各回路とスイッチング素子３２との間にそれぞれ流れる各電流を検出するので、装置に複雑な構成を必要とせずに簡易な構造の本実施例装置を実現することができる。
【００２７】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００２８】
（１）上述した実施例では、上述した実施例では、図１に示すようなＸ線診断装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線診断装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。
【００２９】
（２）上述した実施例では、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３を例に採って説明したが、Ｘ線を電荷情報（電荷信号やＸ線検出信号など）に変換することでＸ線を検出する複数の検出素子を２次元状に配列して構成されたＸ線検出器であれば、この発明は適用することができる。
【００３０】
（３）上述した実施例では、Ｘ線を検出するＸ線検出器を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するγ線検出器に例示されるように、放射線を検出する放射線検出器であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線を検出して撮像を行う装置であれば特に限定されない。
【００３１】
（４）上述した実施例では、ＦＰＤ３は、放射線（実施例ではＸ線）感応型の半導体を備え、入射した放射線を放射線感応型の半導体で直接的に電荷信号に変換する直接変換型の検出器であったが、放射線感応型の替わりに光感応型の半導体を備えるとともにシンチレータを備え、入射した放射線をシンチレータで光に変換し、変換された光を光感応型の半導体で電荷信号に変換する間接変換型の検出器であってもよい。光感応型の半導体は、この発明における光電変換手段に相当する。
【００３２】
（５）上述した実施例では、この発明における制御手段として、ＦＰＤ制御部５が制御の機能を果たしたが、統括制御するコントローラ１０が、この発明における制御手段を兼用してもよい。
【００３３】
（６）上述した実施例では、ＦＰＤ３の内部に、ゲートドライバ３５に代表されるスイッチ駆動回路およびマルチプレクサ３７に代表される読み出し回路を備えたが、スイッチ駆動回路および読み出し回路、あるいはスイッチ駆動回路または読み出し回路のいずれか一方をＦＰＤ３の外部に備えてもよい。同様に、第１、第２電流検出センサ４０，４１に代表される電流検出手段をＦＰＤ３の外部に備えてもよい。
【００３４】
（７）上述した実施例では、ゲートドライバ３５とスイッチング素子３２との間にゲートバスライン３６に流れる電流を検出する第１電流検出センサ４０を配設するとともに、マルチプレクサ３７とスイッチング素子３２との間にデータバスライン３９に流れる電流を検出する第２電流検出センサ４１を配設したが、第１電流検出センサ４０または第２電流検出センサ４１のいずれか一方のみを配設してもよい。すなわち、スイッチ駆動回路（ゲートドライバ３５）および読み出し回路（マルチプレクサ３７）の少なくともいずれか一方と検出素子（スイッチング素子３２）との間に流れる電流を検出する電流検出手段（電流検出センサ）であれば、各センサの配設の態様については特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例に係るＸ線診断装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線診断装置に用いられている側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。
【図３】平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。
【符号の説明】
【００３６】
３  …  フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
５  …  ＦＰＤ制御部
６  …  高電圧発生部
３２  …  スイッチング素子
３５  …  ゲートドライバ
３７  …  マルチプレクサ
４０  …  第１電流検出センサ
４１  …  第２電流検出センサ
Ｍ  …  被検体
【図１】
2006153616.tif 000003
【図２】
2006153616.tif 000004
【図３】
2006153616.tif 000005