(57)【要約】【課題】放射線照射装置と、放射線画像撮影装置と、これらにそれぞれ同期信号を送信する同期制御部と、を備える放射線画像撮影システムにおいて、同期信号にノイズが混入してしまっても、放射線照射装置と放射線画像撮影装置との同期に影響しないようにする。【解決手段】放射線画像撮影システム１は、同期信号に混入したノイズを検出するノイズ検出部５と、ノイズ検出部５の検出結果に応じて同期信号を補正する信号補正部６と、を有し、ノイズ検出部５は、同期制御部８から送信されてきた同期信号のパルスのパルス幅を、動態動画のフレームレートｆ及び同期信号のパルスのデューティー比Ｄに基づいて予め設定された最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎと比較し、前記最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎより小さいものをノイズと判定する。【選択図】図１
2018099287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状の放射線を所定周期で複数回照射することが可能な放射線照射装置と、
前記放射線照射装置から放射線を受けるごとに動態動画を構成する一のフレーム画像を撮影することが可能な放射線画像撮影装置と、
前記放射線照射装置と前記放射線画像撮影装置とに、これらが同期して動作するためのパルス状の同期信号をそれぞれ送信する同期制御部と、を含む放射線画像撮影システムであって、
前記同期信号に混入したノイズを検出するノイズ検出部と、
前記ノイズ検出部の検出結果に応じて前記同期信号を補正する信号補正部と、を有し、
前記ノイズ検出部は、
前記同期制御部から送信されてきた同期信号のパルスのパルス幅を、動態動画のフレームレート及び同期信号のパルスのデューティー比に基づいて予め設定された最小パルス幅と比較し、前記最小パルス幅より小さいものをノイズと判定することを特徴とする放射線画像撮影システム。
【請求項２】
前記ノイズ検出部は、前記フレームレートと前記デューティー比の少なくとも一方が設定されるのに応じて前記最小パルス幅を更新可能であ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。
【請求項３】
前記ノイズ検出部は、前記同期制御部から前記放射線画像撮影装置へ送信される同期信号に混入したノイズを検出し、
前記信号補正部は、前記ノイズ検出部の検出結果に応じて前記放射線画像撮影装置へ送信される同期信号を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線画像撮影システム。
【請求項４】
前記予め設定された最小パルス幅は、前記フレームレート及び前記デューティー比に基づいて設定され前記放射線画像撮影装置へ送信される同期信号の通常のパルス幅の１０分の１に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影システム。
【請求項５】
前記信号補正部は、ノイズではないと判定されたパルスについて、前記ノイズ検出部を通ることにより生じた前記パルスの立ち上がりの位相差の分だけ、当該パルスのパルス幅を短くする補正を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の放射線画像撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体となる患者に放射線を複数回照射して動態画像等の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。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のフレーム画像で構成される動態画像の撮影を行うことが可能な放射線画像撮影システムが知られている。
放射線画像撮影システムは、患者（被写体）へ放射線を照射する放射線照射装置や、患者を介して放射線照射装置から照射された放射線の強弱を電気信号に変換し画像データとして読み出す放射線画像撮影装置、放射線照射装置や放射線画像撮影装置と接続されこれらと通信したり放射線画像撮影装置が読み出した複数の画像データを動態画像として表示したりすることが可能なコンソール等で構成されている。
【０００３】
動態動画の撮影には、放射線の照射の仕方が異なる２種類の撮影方式ある。具体的には、放射線を照射し続けながら、画像データの読み出しを所定周期で繰り返す連続照射方式と、パルス状の放射線を所定周期で複数回照射するとともに、放射線の照射と同期して画像データの読み出しを繰り返すパルス照射方式である。このうち、パルス照射方式は、放射線照射装置と放射線画像撮影装置との同期をとる必要があるものの、患者の被曝量を抑えることができるという利点を有している。
放射線照射装置と放射線画像撮影装置との同期の取り方としては、例えば特許文献１に記載されているように、コンソール等の同期制御部から、パルス状の同期信号を、放射線照射装置と放射線画像撮影装置とにそれぞれ同周期で送信することによって行うのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６４３１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、放射線画像撮影装置は、撮影者（放射線技師等）の被曝を防ぐため、撮影者が入る前室（操作室ともいう。）とは隔てられた撮影室内に配置されるのが一般的である。このため、同期制御部と放射線画像撮影装置とはケーブルで接続されることになる。また、撮影室内には、前室内のコンソールや放射線照射装置のジェネレーターと撮影室内の放射線画像撮影装置やその周辺機器とを接続するための各種ケーブルが同期信号用のケーブルと並行して多数配設される。こうしたケーブルからは電磁波が出ることがあり、その電磁波が同期信号用のケーブルに影響を及ぼすことがあるため、同期信号には、同期制御部から放射線画像撮影装置へ送信される間にノイズが混入し易い。
同期信号にノイズが混入すると、放射線画像撮影装置がノイズに起因するパルスを同期信号と誤認し、放射線照射装置との同期を乱してしまう。すると、動態画像として利用可能なフレーム画像を得ることができずに再撮影を行うこととなり、結果的に患者の被曝量が過度に増大してしまう事態になる可能性がある。
【０００６】
一方、同期信号を送信するためのケーブルだけを他のケーブルから離間させたり、同期信号を送信するためのケーブルに金属テープ等の遮蔽材を巻いたりすることでノイズを抑える対策も考えられる。しかし、これらの対策では、放射線画像撮影装置が同期信号と誤認しない程度にまでノイズを抑えられない場合がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、放射線照射装置と、放射線画像撮影装置と、これらにそれぞれ同期信号を送信する同期制御部と、を備える放射線画像撮影システムにおいて、同期信号にノイズが混入してしまっても、放射線照射装置と放射線画像撮影装置との同期に影響しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、
パルス状の放射線を所定周期で複数回照射することが可能な放射線照射装置と、
前記放射線照射装置から放射線を受けるごとに動態動画を構成する一のフレーム画像を撮影することが可能な放射線画像撮影装置と、
前記放射線照射装置と前記放射線画像撮影装置とに、これらが同期して動作するためのパルス状の同期信号をそれぞれ送信する同期制御部と、を含む放射線画像撮影システムであって、
前記同期信号に混入したノイズを検出するノイズ検出部と、
前記ノイズ検出部の検出結果に応じて前記同期信号を補正する信号補正部と、を有し、
前記ノイズ検出部は、
前記同期制御部から送信されてきた同期信号のパルスのパルス幅を、動態動画のフレームレート及び同期信号のパルスのデューティー比に基づいて予め設定された最小パルス幅と比較し、前記最小パルス幅より小さいものをノイズと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、同期信号にノイズが混入してしまっても、放射線照射装置と放射線画像撮影装置との同期に影響しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る放射線画像撮影システムの全体構成図である。
【図２】図１の放射線画像撮影システムを構成する同期制御部による同期信号の送信タイミングを表すタイミングチャートである。
【図３】図１の放射線画像撮影システムを構成する信号補正部６を通る前後（補正される前後）の同期信号の送信タイミングを表すタイミングチャートある。
【図４】同実施形態の変形例に係る放射線画像撮影システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１実施形態に係る放射線画像撮影システムについて、図面を参照して説明する。ただし、本発明は、図面に例示したものに限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１の全体構成図である。なお、図１のＲは撮影室を、Ｘは放射線をそれぞれ表している。
本実施形態の放射線画像撮影システム１は、図１に示すように、放射線照射装置２や、コリメーター部３、放射線画像撮影装置４、ノイズ検出部５、信号補正部６、コンソール７、同期制御部８等を備えている。
同期制御部８は、放射線照射装置２やコンソール７とケーブル（有線）又は無線で接続されるとともに、放射線画像撮影装置４とノイズ検出部５及び信号補正部６を介してケーブルで接続されている。
【００１３】
放射線照射装置２は、放射線源２１と、ジェネレーター２２と、を備えている。
放射線源２１は、放射線Ｘを生成するためのもので、撮影室Ｒ内に配置されている。放射線源２１は、図示しない回転陽極や、回転陽極に電子ビームを照射する図示しないフィラメント等を備えている。
ジェネレーター２２は、設定された管電圧や管電流、照射時間（ｍＡｓ値）等に応じた線量の放射線Ｘを放射線源２１から照射させるためのもので、撮影室Ｒの外側（前室等）に配置されている。ジェネレーター２２の詳細な動作については後述する。
なお、図１には、放射線照射装置２として、放射線源２１とジェネレーター２２を別々に分け、撮影室Ｒの壁を通り抜けるケーブル等で接続したものを示したが、放射線源２１が撮影室Ｒ内に配置されさえすれば、これらは一体になっていてもよい。
【００１４】
コリメーター部３は、放射線源２１の放射線Ｘの照射方向側に、放射線源２１からの放射線Ｘを通すことが可能に設けられている。
コリメーター部３は、コンソール７からの制御信号に基づいて放射線照射装置２から照射される放射線Ｘの照射野を矩形状に絞ることが可能な図示しないコリメーターと、コンソール７からの制御信号に基づいて放射線Ｘの光路上に配置する図示しない放射線フィルターを切り替えることによって放射線画像撮影装置４へと照射する放射線Ｘの線量を調節する図示しない線量調節部と、を備えている。
【００１５】
放射線画像撮影装置４は、図示を省略するが、放射線Ｘを受けることで線量に応じた電荷を蓄積する複数の放射線検出素子が二次元状（マトリクス状）に配列された基板や、各放射線検出素子に蓄積された電荷を画像データとして読み出す読み出し回路、外部装置と通信するための通信部等を備え、撮影室Ｒ内に配置されている。
通信部は、読み出した画像データを、コンソール７へ転送するようになっている。
【００１６】
なお、放射線画像撮影装置４は、シンチレーター等を内蔵し、照射された放射線Ｘをシンチレーターで可視光等の他の波長の光に変換して放射線検出素子で画像データを得るいわゆる間接型のものであってもよいし、シンチレーター等を介さずに放射線Ｘを放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型のものであってもよい。
また、可搬型（カセッテ型等ともいう。）の放射線画像撮影装置４を、図示しない撮影台のカセッテホルダーに装填する等してもよく、あるいは、放射線画像撮影装置４と撮影台とを一体化した専用機型の放射線画像撮影装置を用いることも可能である。
なお、放射線画像撮影装置４が装填される、あるいは放射線画像撮影装置と一体となる撮影台は、立位撮影用のものでも、臥位撮影用のものでもよい。
【００１７】
ノイズ検出部５は、撮影室Ｒ内であって同期制御部８と放射線画像撮影装置４との間に介在し、同期制御部８から送信されてきた撮影装置用同期信号に混入するノイズを検出するものである。なお、ノイズ検出部５の具体的な動作については後述する。
信号補正部６は、撮影室Ｒ内であって同期制御部８と放射線画像撮影装置４との間にノイズ検出部５とともに介在し、ノイズ検出部５の検出結果に応じて撮影装置用同期信号を補正するものである。なお、信号補正部６の具体的な動作についても後述する。
以下、信号補正部６に入力される前の撮影装置用同期信号を補正前撮影装置用同期信号と称し、信号補正部６から出力された後の撮影装置用同期信号を補正後撮影装置用同期信号と称することがある。
【００１８】
なお、ノイズ検出部５と信号補正部６は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ及びこれらを互いに接続するバス等を有する基板である制御回路等を備えた専用のノイズ検出装置、信号補正装置として構成されていてもよい。また、上記とは異なり、ノイズ検出部５と信号補正部６は、放射線画像撮影装置４と一体となっていても良い。
【００１９】
コンソール７は、コンピューター又は専用の制御装置として構成されており、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ及びこれらを互いに接続するバス等を有する基板を内蔵した制御部やマウスやキーボード等の入力手段、表示部等を備えており、撮影室Ｒの外側に配置されている。
また、コンソール７は、撮影者による入力手段の操作に基づいて、各種撮影条件を設定することが可能となっている。
また、コンソール７は、放射線画像撮影装置４から転送されてきた画像データを受信すると、当該画像データに対して所定の画像処理を施すことにより複数の放射線画像（動態画像を構成する各フレーム画像）を生成し、表示部に表示するようになっている。
【００２０】
同期制御部８は、コンピューター又は専用の制御装置として構成されており、コンソール７から動態画像の撮影を指示する制御信号を受信すると、放射線照射装置２及び放射線画像撮影装置４にそれぞれパルス状の同期信号を送信することにより、放射線照射装置２と放射線画像撮影装置４との同期をとるようになっている。
【００２１】
図２は同期制御部８が放射線照射装置２及び放射線画像撮影装置４へ送信する同期信号の送信タイミングを表すタイミングチャートであり、図３は信号補正部６を通る前後（補正される前後）の同期信号の送信タイミングを表すタイミングチャートある。
同期制御部８が送信する同期信号には、放射線画像撮影装置４へ送信される撮影装置用同期信号と、放射線照射装置２へ送信される照射装置用同期信号の２種類がある。撮影装置用同期信号及び照射装置用同期信号は、図２に示すように、同一周期で立ち上がり及び立ち下がりを繰り返すようになっている。
【００２２】
補正前撮影装置用同期信号のパルスの立ち上がりから立ち下がりまでの時間（以下、パルス幅Ｔｄｈ）は、以下の式のように規定される。
Ｔｄｈ＝（１／ｆ）×Ｄ
ｆ：動態画像のフレームレート（単位時間当たりに撮影するフレーム画像の数）
Ｄ：撮影装置用同期信号のパルスのデューティー比
上記フレームレートｆとデューティー比Ｄのいずれか一方又は両方は、同期制御部８で設定可能となっている。このため、撮影装置用同期信号のパルス幅Ｔｄｈは、フレームレートｆとデューティー比Ｄの少なくとも一方の設定に応じて更新可能な値ということになる。
なお、これらの値の設定をコンソール７で行えるようにしてもよい。
【００２３】
放射線画像撮影装置４は、同期制御部８から撮影装置用同期信号のパルスを受信するごとに、電荷の蓄積と画像データの読み出し処理を行う。具体的には、図２に示したように、撮影装置用同期信号のパルスの立ち下がりのタイミングまでは放射線検出素子内に電荷を蓄積させ（図中の「蓄積」参照）、撮影装置用同期信号のパルスの立ち下がりと同時に画像データの読み出しや転送（以下読出転送）を開始する。そして、読出転送の開始から、（１／ｆ）−Ｔｄｈを超えない時間で（すなわち、次のパルスの立ち上がり前に）読出転送を終了させ、再び電荷の蓄積を開始する。
なお、画像データの転送は、読み出しと並行して行うようにしてもよいし、読出しを終えた後に行うようにしてもよい。
【００２４】
放射線照射装置２のジェネレーター２２は、同期制御部８から照射装置用同期信号のパルスを受信するごとに曝射を行う。具体的には、照射装置用同期信号のパルスの立ち上がりと同時に、設定された管電圧等に応じた線量のパルス状の放射線Ｘを、放射線源２１から患者を介して放射線画像撮影装置４へ照射し始め、ジェネレーター２２に設定された曝射時間（照射装置用同期信号のパルス幅を超えない時間）だけ照射し続ける。
【００２５】
なお、上述したように、放射線画像撮影装置４は、撮影装置用同期信号のパルスの立ち下がりに同期して画像データの読み出し等を開始する。また、放射線照射装置２のジェネレーター２２は、照射装置用同期信号のパルスの立ち上がりに同期して放射線Ｘの照射を開始させる。このため、本実施形態では、同期制御部８が、撮影装置用同期信号のパルスの立ち下がりを、対応する照射装置用同期信号のパルスの立ち上がりよりも当該照射装置用同期信号のパルス幅よりも長い時間遅らせるようにしている。こうすることで、放射線照射装置２が放射線Ｘを照射する間は、放射線画像撮影装置４が必ず電荷の蓄積を行うことになるため、放射線照射装置２からの放射線Ｘの取りこぼしを防ぐことができる。
【００２６】
ノイズ検出部５は、同期制御部８から送信されてきた補正前撮影装置用同期信号の各パルスのパルス幅（パルスの立ち上がりの開始から立ち下がるまでの時間）を測定し、測定されたパルス幅と予め設定されている最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎ（ただし、Ｔｄｈｍｉｎ＜Ｔｄｈ）との大小を比較する。
そして、ノイズ検出部５は、測定されたパルス幅が最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎ以上の場合は、対象のパルスを通常の撮影装置用同期信号のパルスであると判断し、測定されたパルス幅が最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎ未満の場合は、対象のパルスをノイズであると判断する。
【００２７】
本実施形態においては、基準となる最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎを、補正前撮影装置用同期信号の通常のパルス幅Ｔｄｈの１０分の１（０．１Ｔｄｈ）に設定している。
上述したように、補正前撮影装置用同期信号のパルス幅Ｔｄｈは、フレームレートｆ及びデューティー比Ｄによって規定される値であるため、パルス幅Ｔｄｈに基づいて規定される最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎも、フレームレートｆ及びデューティー比Ｄによって規定される値（すなわち、フレームレートｆとデューティー比Ｄの少なくとも一方の設定に応じて更新可能な値）ということになる。
【００２８】
放射線画像撮影システム１が作動すると、撮影室Ｒ内の放射線画像撮影装置４やその周辺機器と、撮影室Ｒの外側にある各種装置とを接続するケーブルから発生する電磁波の影響等により、撮影室Ｒ内の放射線画像撮影装置４へ送信される補正前撮影装置用同期信号にノイズが混入することがある。具体的には、例えば図３に示すように、補正前撮影装置用同期信号の通常のパルス（パルス幅Ｔｄｈ１）とパルスとの間に、立ち上がり時間の短いパルスＮ（パルス幅Ｔｄｈ２）が発生する。しかし、こうしたノイズに起因するパルスＮは、最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎよりもパルス幅が短いものが多いため、最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎを上述したように設定することで、大部分のノイズを検出することができる。
【００２９】
信号補正部６は、同期制御部８から送信されてきた補正前撮影装置用同期信号を補正、すなわちノイズ検出部５がノイズと判断したパルスＮをカットし、補正後撮影装置用同期信号として放射線画像撮影装置４へ送信する。
なお、信号補正部６は、ノイズ検出部５と一体的に構成してもよい。
【００３０】
ところで、信号補正部６から出力される補正後撮影装置用同期信号は、図３に示すように、補正される前のものに比べ立ち上がりの位相が後にずれる。これは、ノイズ検出部５が、パルスの長さを測定し始めてから少なくともＴｄｈｍｉｎ経過して初めてノイズか否かの判断が可能となるため、信号補正部６の動作がその分だけ遅くなるからである。
このため、信号補正部６は、ノイズではないと判定されたパルスについて、補正前撮影装置用同期信号のパルスの立ち上がりとノイズ検出部５を通った直後の撮影装置用同期信号のパルスの立ち上がりとの位相差の分だけパルス幅を短くする補正を行ってから補正後撮影装置用同期信号として出力するようにしている。こうすることで、パルスの立ち下がりの位相が補正前と補正後とでずれないので、撮影装置用同期信号の補正が原因で読出転送のタイミングがずれてしまうのを防ぐことができる。
【００３１】
このように構成された本実施形態の放射線画像撮影システム１は、撮影室Ｒ内に配設された各種ケーブルからの電磁波の影響等で補正前撮影装置用同期信号にノイズが混入してしまっても、撮影装置用同期信号が放射線画像撮影装置４に到達する前に補正前撮影装置用同期信号の補正（すなわち、ノイズに起因するパルスＮのカット）が行われるため、放射線照射装置２と放射線画像撮影装置４との同期に影響しないようにすることができる。
【００３２】
また、本実施形態の放射線画像撮影システム１は、フレームレートとデューティー比の少なくとも一方が設定されるごとに、ノイズ検出部５が最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎを更新可能となっている。通常、一の動態画像の撮影ごとに、フレームレートやデューティー比が新たに設定し直されるが、本実施形態のようにすることで、最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎを撮影ごとに最適な値にすることができ、より効果的にノイズの検出を行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態の放射線画像撮影システム１は、ノイズ検出部５が補正前撮影装置用同期信号に混入したノイズを検出し、それに応じて信号補正部６が補正前撮影装置用同期信号を補正（すなわち、補正前撮影装置用同期信号のパルスＮをカット）するようになっている。放射線画像撮影装置４は、撮影室Ｒ内に配置されるため、同期制御部８と接続するためのケーブルが、同期制御部８と放射線照射装置２とを接続するケーブルよりも長くなることが多い。また、撮影室Ｒ内には、電源ケーブル等の電磁波を発生させ易いケーブルが撮影装置用同期信号を送信するためのケーブルと並行して配設される。すなわち、撮影装置用同期信号は、照射装置用同期信号に比べノイズが混入し易い環境に晒される。しかし、本実施形態のようにノイズの発生し易い側にだけ対策を施すことで、必要最小限のコストで同期の乱れを防ぐことができる。
【００３４】
なお、図４に示したように、ノイズ検出部５及び信号補正部６を、放射線画像撮影装置４と一体に設けるようにしてもよい。こうすることで、信号補正部６と放射線画像撮影装置４との間に補正後撮影装置用同期信号を伝えるためのケーブルが不要となるため、信号補正部６と放射線画像撮影装置４との間で、補正後撮影装置用同期信号にノイズが混入してしまう事態を防ぐことができる。その結果、放射線照射装置２と放射線画像撮影装置４との同期に対するノイズの影響をより一層小さくすることができる。
【００３５】
以上、本発明を実施形態に即して説明してきたが、本発明が上記の各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。
例えば、最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎは、補正後撮影装置用同期信号の生成が可能な範囲で（最小パルス幅Ｔｄｈｍｉｎを長くし過ぎると、ノイズか否かの判定に時間がかかり、撮影装置用同期信号の補正が間に合わなくなってしまうため。）、撮影室Ｒの環境（発生することが多いノイズの質（パルス幅））に応じた変更が可能である。
また、同期制御部８は、コンソール７の制御部と一体に構成してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  放射線画像撮影システム
２  放射線照射装置
２１  放射線源
２２  ジェネレーター
３  コリメーター部
４  放射線画像撮影装置
５  ノイズ検出部
６  信号補正部
７  コンソール
８  同期制御部
Ｒ  撮影室
Ｘ  放射線
【図１】
2018099287.tif 000003
【図２】
2018099287.tif 000004
【図３】
2018099287.tif 000005
【図４】
2018099287.tif 000006