(57)【要約】【課題】駆動タイミング設定用のＸ線検出手段を、センサ手段の撮影領域外に設けることにより、シンプルな筐体構造を持ち、後方錯乱の影響を受けない良好な画像を取得できるようにする。【解決手段】Ｘ線を照射する照射手段１１７と、二次元平面画像を得るために前記被検体からのＸ線像を検出し取得するセンサ手段１０１と、前記Ｘ線撮影装置の撮影を制御する制御手段１０７を有し、前記駆動タイミング設定用のＸ線検出器を、前記センサの撮影領域外に設けることによって、シンプルな筐体構造を持ち、後方散乱の影響を受けない良好な画像を取得できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を用いて被検体の撮影を行うＸ線撮影装置であって、
前記Ｘ線を照射する照射手段と、
二次元平面画像を得るために前記被検体からのＸ線像を検出し取得するセンサ手段と、
前記Ｘ線撮影装置の撮影を制御する制御手段と、
前記センサ手段の駆動タイミング設定用のＸ線検出手段とを有し、
前記駆動タイミング設定用のＸ線検出手段は、前記センサ手段の撮影領域外に設けられることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記駆動タイミング設定用のＸ線検出手段は、前記センサ手段の撮影部筐体内部且つセンサ撮影領域外に設けられることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記駆動タイミング設定用のＸ線検出手段は、必要に応じて前記センサ手段の撮影部筐体に外部から装着可能であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記駆動タイミング設定用のＸ線検出手段は、前記センサ手段と前記制御手段とを中継するユニットに装着可能であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記センサ手段のＸ線像取得のための電荷蓄積時間が固定時間であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記センサ手段を有する撮影部はカセッテ構造であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線像を記録するＸ線撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療診断を目的とするＸ線撮影は、増感紙とＸ線写真フィルムを組み合わせたフィルムスクリーンシステムがよく用いられている。この方法によれば、被写体を透過したＸ線は被写体の内部情報を含み、それが増感紙によってＸ線の強度に比例した可視光に変換され、Ｘ線フィルムを感光させ、Ｘ線画像をフィルム上に形成する。
【０００３】
最近では、従来Ｘ線フィルムで撮影されてきた胸部などの一般撮影領域にもデジタル撮影装置が普及してきて、診断画像の分野でデジタル画像の取得が可能となってきた。
【０００４】
すでに、高分解能のデジタルＸ線検出器が提案されており、これは各次元に３０００〜４０００個のフォトダイオードなどに代表される検出素子を用いた２次元アレーで構成される。各素子は検出器に投射されるＸ線像の画素輝度に対応する電気信号を作成する。各検出素子からの信号は個別に読み出されてデジタル化され、その後で画像処理、記憶および表示される。
【０００５】
デジタルＸ線撮影装置の断面構造の概略図を図２に示す。撮影部は、図２に示されるように蛍光体５０１と光電変換素子５０２とを組み合わせて構成される。光電変換素子５０２は、光電変換層として、例えば非結晶シリコン（ａ−Ｓｉ膜）が利用されている。
【０００６】
これは、大面積のガラス基板のようなセンサ基板に容易に形成することが可能なばかりでなく、スイッチング素子としてのＴＦＴの半導体材料としても用いることが可能である点で好適だからである。入射されたＸ線は蛍光体５０１で可視光へと変換される。そして、光電変換素子の半導体層で吸収された光によってフォトキャリアが形成され、蓄積される。
【０００７】
デジタルＸ線撮影装置には、撮影駆動タイミングの設定用に、画像取得用とは別のＸ線検出手段が設けられている。これは、Ｘ線発生器に対して曝射要求をしてから実際にＸ線が曝射されるまでの時間（プリディレイ時間）や、Ｘ線曝射要求を終了してから実際にＸ線が曝射終了されるまでの時間（ポストディレイ時間）を測定するのに用いられる。
【０００８】
これらの時間は、Ｘ線撮影装置のシステム構成や各Ｘ線発生装置によってばらつくので、各システム設置時に測定して、駆動タイミングを設定する必要がある。
【０００９】
プリディレイ時間は、デジタルＸ線撮影装置が移動式のグリッドを有している時に設定する必要がある。移動式グリッドは、Ｘ線画像取得中、等速直線運動をしていることが要求されるので、プリディレイ時間の設定値により、グリッドの移動動作を開始するタイミングを調整する。
【００１０】
ポストディレイ時間は、センサ画素間のクロストークを軽減させ、良好なＸ線画像を得るために設定する必要がある。実際のＸ線曝射が終了してから一定時間経過の後、センサからの画像読み出しを開始することにより、センサ画素間のクロストークが軽減された良好なＸ線画像を取得できることが提案されている（特開２００２−５５１６４）。このポストディレイ時間の設定値により、Ｘ線曝射要求信号の終了から画像読み出しを開始するタイミングを調整する。
【００１１】
撮影駆動タイミング調整用のＸ線検出器は、撮影部中心付近のセンサ前面あるいは背面に配置されている。これは、毎撮影時にＸ線曝射の様子を検出するＸ線モニタとしての機能を兼ね備えるためである。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−５５１６４号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮影部中心付近にＸ線検出器を配置することにより、撮影部の筐体構造が複雑になり、コストアップの要因となっていた。また、後方散乱線による影響で、Ｘ線検出器およびそれを取り付けるための機構がＸ線画像に写り込むなどの不具合を起こしていた。
【００１４】
ところで、従来は、良好な画質を得るためには、センサの電荷蓄積時間を最小限にする必要があり、毎撮影時にＸ線曝射の終了を検知する必要があった。しかし最近では、ある程度の電荷蓄積時間を設けても低ノイズで良好な画像を得ることができるセンサが開発されており、特に固定電荷蓄積時間駆動を採用しているＸ線撮影装置においては、毎撮影時にＸ線曝射の終了を検知することが必須ではなくなっている。
【００１５】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、前記駆動タイミング設定用のＸ線検出器を、前記センサの撮影領域外に設けることによって、シンプルな筐体構造を持ち、後方散乱の影響を受けない良好な画像を取得できるＸ線撮影装置を提供することを目的としたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的下において、第一の発明は、Ｘ線を用いて被検体の撮影を行うＸ線撮影装置であって、Ｘ線を照射する照射手段と、二次元平面画像を得るために前記被検体からのＸ線像を検出し取得するセンサ手段と、前記Ｘ線撮影装置の撮影を制御する制御手段を有し、前記センサ手段の駆動タイミング設定用のＸ線検出手段を有し、前記駆動タイミング設定用のＸ線検出手段は、前記センサ手段の撮影領域外に設けられることを特徴とするＸ線撮影装置によって達成される。
【００１７】
第二の発明は、上記第一の発明において、前記駆動タイミング設定用のＸ線検出手段は、前記センサ手段の撮影部筐体内部且つセンサ撮影領域外に設けられることを特徴とする。
【００１８】
第三の発明は、上記第一の発明において、前記駆動タイミング設定用のＸ線検出手段は、必要に応じて前記撮影部筐体に装着可能であることを特徴とする。
【００１９】
第四の発明は、上記第一の発明において、前記駆動タイミング設定用のＸ線検出手段は、センサ手段と制御手段とを中継するユニットに装着可能であることを特徴とする。
【００２０】
第五の発明は、上記第一から第四の発明において、前記センサ手段のＸ線像取得のための電荷蓄積時間が固定時間であることを特徴とする。
【００２１】
第六の発明は、上記第一から第五の発明において、前記センサ手段を有する撮影部はカセッテ構造であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照にして説明する。
【００２３】
Ｘ撮影システムの構成図を図１に示す。１０４はＸ線室、１０５はＸ線制御室である。Ｘ線室１０４には、Ｘ線を発生するＸ線発生器１１７が置かれる。Ｘ線発生器１１７は、Ｘ線を発生するＸ線管球１１９、撮影制御器１０７により制御されてＸ線管球１１９を駆動する高圧発生源１１８、及びＸ線管球１１９により発生されたＸ線ビームを所望の撮影領域に絞り込むＸ線絞り１２０からなる。
【００２４】
システム制御器１０６は、Ｘ線撮影装置１０１から得た画像データを１１１の内部ＲＡＭに記憶する。記憶された画像データは、オフセット補正やゲイン補正などの適切な処理を施した後、操作者１１６の要求により、ディスプレイ１１５に表示されたり、あるいはハードディスク１０９や外部記憶装置１１０に保存されたりする。
【００２５】
Ｘ線撮影装置１０１は、中継ユニット１０３を介してシステム制御器１０６に接続されている。Ｘ線撮影装置には、撮影して得られた画像信号を一時保存するための通信用フレームメモリが搭載されている。
【００２６】
Ｘ線撮影装置の電源は、中継ユニット１０３内に存在するＡＣＤＣ電源から供給される。中継ユニットが備える他の機能の例としては、Ｘ線撮影装置とホストコンピュータ１０６の間のデータ通信において、データ形式の変換を行ったり（例えば、電気信号→光信号変換、シリアル→パラレル変換など）、あるいは電気絶縁を行ったりすることが挙げられる。
【００２７】
図３は二次元配列の光電変換素子を具備する光検出器アレーの等価回路である。光検出器アレー３１５は、２０００×２０００〜４０００×４０００程度の画素から構成され、アレー面積は２００ｍｍ×２００ｍｍ〜５００ｍｍ×５００ｍｍ程度である。
【００２８】
図３では、光検出器アレー３１５は２０４８×２０４８の画素から構成され、アレー面積は２１５ｍｍ×２１５ｍｍである。よって、１画素のサイズは約１０５×１０５μｍである。横方向に配置した２０４８個の画素を１ブロックとし、２０４８個のブロックを縦方向に配置して、二次元構成としている。
【００２９】
図３に示す光検出器アレー３１５では、２０４８×２０４８個の画素を列信号線Ｌｃ１〜２０４８により２０４８個の列に分け、１行あたりの２０４８画素の信号電荷を同時に読み出し、各列信号線Ｌｃ１〜２０４８、プリアンプ３０６−１〜２０４８及びＳ／Ｈ回路３０８−１〜２０４８を介してアナログ・マルチプレクサ３１０に転送し、ここで時間軸多重化して、順次、Ａ／Ｄ変換器３１２によりディジタル信号に変換する。
【００３０】
図４にＸ線撮影装置の構造を示す。光検出アレー３１５は、Ｘ線撮影装置の中心付近に配置されている。そして、Ｘ線撮影装置筐体内の空いているスペースに、ゲート駆動回路３０３、信号読み出し回路３０４、タイミング制御回路３１３および通信用フレームメモリ３０４、電源３１５などがそれぞれ配置される。
【００３１】
光検出アレー３１５の検出領域外のスペースには、駆動タイミング調整用のＸ線検出器４０１が配置される。このＸ線検出器は、Ｘ線を可視光に変換する蛍光体と、その可視光を検出する可視光センサで構成される。
【００３２】
可視光センサとしては、アモルファスシリコンセンサやフォトトランジスタ、フォトダイオードなどが候補となるが、その選択には暗電流特性や光応答特性が重要な要素となってくる。この駆動タイミング調整の詳細については後述する。
【００３３】
図７にＸ線撮影が行われてから、画像を得るまでのタイミングチャートを示す。なお、本実施の形態では、センサの電荷蓄積時間が固定である固定蓄積撮影について述べる。
【００３４】
７００は操作者インターフェース１１４に対する撮影要求信号、７０２は実Ｘ線曝射状態、７０３はＸ線発生装置に対するＸ線曝射要求信号、７０４は操作者１１６の指示に基づいた撮影制御器１０７から駆動器３１３への撮影要求信号、７０５はＸ線撮影装置１０１の撮影レディ信号、７０６はグリッドの駆動信号、７０７はＸ線撮影装置１０１内のパワー制御信号、７０８はＸ線撮影装置の駆動状態（特に光検出器アレー３１５からの電荷読み出し動作）をそれぞれ現している。
【００３５】
操作者１１６の操作者インターフェース１１４に対す撮影準備の要求指示（７００  １ｓｔＳＷ）により、撮影制御器１０７はＸ線発生器１１７を撮影レディ状態に遷移させるとともに、Ｘ線撮影装置１０１に対して撮影準備状態へ移行させる指示を出す。
【００３６】
指示を受けた駆動器３１３は光検出器アレー３１５にバイアスを印加するとともに、（リフレッシュおよび）空読みＦｉを繰り返す。要求指示は、例えば、Ｘ線発生装置への曝射要求ＳＷの１ｓｔスイッチ（通常は管球のロータアップなどが開始される。）や、Ｘ線撮影装置１０１が撮影準備の為に所定時間（数秒以上）を要する場合などは、Ｘ線撮影装置１０１の準備を開始する為の指示である。
【００３７】
この場合、操作者１１６が、Ｘ線撮影装置１０１に対して意識的に撮影準備の要求指示を出さなくても良い。即ち、操作者インターフェース１１４に対して、患者情報、撮影情報などが入力されたことをもって、撮影制御機１０７は撮影装置準備の要求指示と解釈して、Ｘ線撮影装置１０１を撮影装置準備状態へ移行させても良い。
【００３８】
撮影装置準備状態では、光電変換モードにおいて、空読み後、光検出部に暗電流が徐々に蓄積されてコンデンサが飽和状態で保持されることを避ける為、（リフレッシュＲおよび）空読みＦｉを所定間隔で繰り返す。
【００３９】
次に、操作者１１６から操作者インターフェース１１４に対する撮影要求指示（７０１：２ｎｄＳＷ）により、撮影制御器１０７はＸ線発生器１１７とＸ線撮影装置１０１との同期を取りながら撮影動作を制御する。撮影要求指示（７００：２ｎｄＳＷ）に従いＸ線曝射要求信号７０３に示すタイミングでＸ線撮影装置に対し、撮影要求信号をアサートする。駆動器は撮影要求信号に呼応して撮影駆動状態７０８に示すように所定の撮影準備シーケンス駆動を行う。
【００４０】
具体的には、リフレッシュが必要な場合はリフレッシュを行い、そして、撮影シーケンスの為の専用空読みＦｐを所定回数および電荷蓄積状態専用空読みＦｐｆを行って電荷蓄積状態（撮影ウィンドウ：Ｔ４）に遷移する。その際、撮影シーケンスの為の空読みＦｐの回数および時間間隔Ｔ２は、撮影制御機１０７から撮影要求に先んじて予め設定された値に基づいて行う。
【００４１】
曝射要求から撮影準備完了までの期間（Ｔ３）は所用時間が短いことが実使用上要求されるので、そのために撮影準備シーケンス専用空読みＦｐを行う。さらに、アイドリング駆動のいかなる状態からも曝射要求が発生した場合は、即時撮影準備シーケンス駆動に入ることにより曝射要求から撮影準備完了までの期間（Ｔ３）を短くすることにより、操作性の向上を図る。
【００４２】
Ｘ線撮影装置１０１の撮影準備が整った時点で、駆動器３１３は撮影制御器１０７に対し、Ｘ線撮影装置レディ信号７０５を返し、撮影制御器１０７はこの信号の遷移を元にして、Ｘ線曝射要求信号７０３をアサートする。Ｘ線発生器１１７は、Ｘ線曝射要求信号７０３がアサートされている間、Ｘ線を曝射する。
【００４３】
駆動器３１３は検出器アレーの撮影準備を行うのと同期して、グリッドを移動させ始める。これは実Ｘ線曝射７０２に同期してグリッドを最適な移動状態で撮影を行うためである。この場合、駆動器３１３は撮影制御器１０７により設定された、最適グリッド移動開始タイミングで動作する必要がある。
【００４４】
所定Ｘ線量を発生したら撮影制御器１０７はＸ線曝射要求信号７０３をネゲートする。このタイミングを元にして駆動器３１３は直ちにグリッドを静止する。Ｘ線撮影装置は、一定の時間（Ｔ４）経過後、それまで待機状態だった信号読出し回路の動作を開始する。
【００４５】
通常、Ｔ４は、Ｘ線が実際に曝射されている時間に比べ長いが、撮影によっては、Ｔ４とほぼ同じかそれ以上の場合もある。このような時、撮影制御器は、Ｘ線曝射要求信号をネゲートし、Ｘ線曝射を終了させる。そして、信号読み出し回路の制定の為の所定ウェイト時間後、駆動器３１３に基づいてＸ線検出器アレー３１５から画像データを読み出して画像処理器１０８に生画像を転送する。転送が完了すると駆動器３１３は読み出し回路を再び待機状態に遷移させる。
【００４６】
引き続きＸ線撮影装置１０１は補正画像を取得する。即ち、先の撮影の為の撮影シーケンスを繰り返し、Ｘ線照射の無い暗画像を取得し、画像処理器１０８に補正用暗画像を転送する。この時、撮影シーケンスは撮影の度にＸ線曝射時間など若干異なる可能性が有るが、それも含めて全く同じ撮影シーケンスを再現して暗画像を取得することにより、より高画質な画像が得られる。ただし、グリッドの動作はこの限りでなく、暗画像取得時には静止させておく。暗画像取得後、グリッドの初期化動作を行う。
【００４７】
実際のシステムでは、Ｘ線撮影装置レディー信号７０５をアサートしてから、実際にＸ線曝射が開始されるまでの時間（プリディレイ時間：Ｔｐｒｅ）、またＸ線曝射要求信号７０３をネゲートしてから、実際にＸ線曝射が終了するまでの時間（ポストディレイ時間：Ｔｐｏｓｔ）が存在し、これらの値は、各システム構成や各Ｘ線発生装置によってバラツキがある。
【００４８】
上記のプリディレイ及びポストディレイ時間は、前述のように、移動グリッドの動作開始タイミングを正しく制御する目的や、画像読み出しのタイミングを制御しクロストークの少ない良好な画像を得るために、正しく設定する必要がある。
【００４９】
このために、システム設置時に、駆動タイミング調整用のＸ線検出器４０１を用いて、プリディレイ及びポストディレイ時間の測定が行われる。駆動タイミング調整用のＸ線検出器４０１の出力は、増幅用のアンプなどを通じて撮影制御器１０７上のマイコンのＡＤポートに入力されており、このマイコンの働きにより、それぞれの時間測定が行われる。
【００５０】
実際には、Ｘ線検出器４０１に対して、Ｘ線検出器が十分出力を得られるような曝射条件で１０回程度連続してＸ線撮影を行い、Ｘ線撮影装置レディー信号アサートのタイミング及びＸ線曝射要求終了のタイミングと、Ｘ線検出器４０１がＸ線を検出するタイミング（＝Ｘ線実曝射タイミング）の時間差を測定し、それぞれの平均値から各時間を算出する。
【００５１】
本発明では、駆動タイミング調整用のＸ線検出器４０１は、前述のように光検出器アレー３１５の検出領域外に配置されている。毎撮影時にＸ線曝射状態をモニタしたい場合などは、光検出器アレー３１５の前面あるいは背面にＸ線検出器４０１が配置され、システム設置時にその検出器を用いて駆動タイミング用の測定が行われる場合もある。
【００５２】
しかし、光検出器アレーの前面あるいは背面に配置する場合、その配置のために筐体機構が複雑になり、スペースも必要となってくる。これは、撮影装置の筐体の厚さを薄くしたい場合に大きな弊害となり、また機構が複雑になることによりコストアップの要因にもなっていた。
【００５３】
加えて、Ｘ線透過率の違うものが光検出器アレーの検出領域内に配置されるため、Ｘ線後方散乱の影響により、画像に写り込むという不具合の原因にもなっていた。
【００５４】
本実施の形態のように、特に固定電荷蓄積時間駆動を採用しているＸ線撮影装置においては、毎撮影時にＸ線曝射の終了を検知することは必要なくなっている。また、Ｘ線発生装置によっては、曝射終了時Ｘ線発生器レディー信号７０１をネゲートするものもあり、このようなシステムにおいても、Ｘ線検出器によってＸ線曝射の終了を検知することは必要なくなっている。
【００５５】
駆動タイミング調整の目的においては、光検出器アレーの前面あるいは背面にＸ線検出器が配置している必要はなく、上記のように光検出器の検出領域外に配置することにより、筐体構造がシンプルになり、後方散乱の影響もない良好な画像を提供できる。
【００５６】
次に、本発明の別の実施例を示す。
図５に示すように、Ｘ線撮影装置１０１に、外部からＸ線検出器が接続できる機構を設けておき、必要に応じてＸ線検出器を接続できる構成としておく。前述のように、プリディレイおよびポストディレイは、システム設置時に測定すれば良く、その目的においては、Ｘ線撮影装置筐体内に位置する必要はない。
【００５７】
また、一般的にＸ線検出器を構成する蛍光体やアモルファスシリコンセンサは高価であるため、このように工具的扱いにすることにより、Ｘ線撮影装置自体のコストダウンを実現できる。また、撮影装置の軽量化の目的においても有利である。
【００５８】
次に、本発明の別の実施例を示す。
同じく図５に示すように、Ｘ線撮影装置１０１とシＳステム制御器１０６との間に位置する中継ユニット１０３に、外部からＸ線検出器が接続できる機構を設けておき、必要に応じてＸ線検出器を接続できる構成としておく。
【００５９】
この中継ユニット１０３は、通常Ｘ線撮影室内に存在するので、これにＸ線検出器を接続することにより、撮影室内で簡単にタイミング測定を行うことができる。この場合も、プリディレイおよびポストディレイの時間の測定はマイコンにより行われるが、マイコンには、Ｘ線検出しきい値を越えているかどうかのＨｉｇｔ／Ｌｏｗ信号を返せばよい。
【００６０】
Ｘ線撮影装置１０１は、操作性や安全性の意味からも、密閉構造になっていることが求められるが、本実施例によれば、前述の効果を維持したまま、更に撮影部の密閉構造も実現できる。
【００６１】
なお、Ｘ線撮影装置は、電子カセッテの構造をしていてもよい。電子カセッテとは、例えば図６に示すように薄型の筐体構造をしており、可搬型のＸ線撮影装置を指す。この場合、撮影装置の筐体を薄くする目的や軽量化、密閉性保持の目的において、本発明は特に有効である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、Ｘ線を照射する照射手段と、二次元平面画像を得るために前記被検体からのＸ線像を検出し取得するセンサ手段と、前記Ｘ線撮影装置の撮影を制御する制御手段を有し、前記駆動タイミング設定用のＸ線検出器を、前記センサの撮影領域外に設けることによって、シンプルな筐体構造を持ち、後方散乱の影響を受けない良好な画像を取得できるＸ線撮影装置を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線撮影システムの概要図である。
【図２】第１の光検出部等価回路図である。
【図３】光検出器アレー構成例を示した図である。
【図４】本発明の撮影装置の構成図である。
【図５】本発明のＸ線撮影システムの別の実施の形態を示す図である。
【図６】電子カセッテの外観例を示した図である。
【図７】本発明の実施例のＸ線撮影システムタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０１  Ｘ線撮影装置
１０３  中継ユニット
１０４  Ｘ線室
１０５  Ｘ線制御室
１０６  システム制御器
１０７  撮像制御器
１０８  画像処理器
１１５  モニタ
１１６  操作者
１１７  Ｘ線発生器
３０３  ゲート駆動回路
３０４  信号読出し回路
３１３  タイミング制御回路
３１５  光検出器アレー
４０１  Ｘ線検出器
【図１】
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【図２】
2004166728.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004166728.tif 000008
【図７】
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