放射線画像撮影装置および方法
【課題】被検体への被曝量を増大させることなく、簡易な放射線検出器の構成により、放射線量を自動制御できるようにする。
【解決手段】放射線検出器１４の画素５０からはＴＦＴスイッチ５２をオンとすることにより電荷が読み出される。画素５０のうちＴＦＴスイッチ５２を短絡させた、短絡画素５０Ａを所定間隔にて放射線検出器１４の全面に亘ってに設ける。撮影時の放射線量を短絡画素５０Ａからの出力信号に基づいて制御する。
【解決手段】放射線検出器１４の画素５０からはＴＦＴスイッチ５２をオンとすることにより電荷が読み出される。画素５０のうちＴＦＴスイッチ５２を短絡させた、短絡画素５０Ａを所定間隔にて放射線検出器１４の全面に亘ってに設ける。撮影時の放射線量を短絡画素５０Ａからの出力信号に基づいて制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる複数の撮影方向から被検体を撮影して複数の放射線画像を取得する放射線画像撮影装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線画像撮影装置において、患部をより詳しく観察するために、放射線源を移動させて異なる角度から被検体に放射線を照射して撮影を行い、これにより取得した複数の撮影画像を加算して所望の断層面を強調した画像を得ることができるトモシンセシス撮影が提案されている。トモシンセシス撮影では、撮影装置の特性や必要な断層画像に応じて、放射線源を放射線検出器と平行に移動させたり、円や楕円の弧を描くように移動させて、異なる照射角となる複数の線源位置から被検体に放射線を照射することにより複数の撮影画像を取得し、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の逆投影法等を用いてこれらの撮影画像を再構成して断層画像を生成する。
【０００３】
一方、放射線画像を取得する場合、被検体に照射される放射線量を最小にしながらも良好な画像品質を確保する必要がある。したがって、被検体における関心領域の適切な放射線画像を取得するためには、関心領域に所望の量の放射線が照射されるように照射制御条件を設定する必要がある。そこで、被検体を透過した放射線量の検出結果に基づいて、放射線源から被検体に照射される放射線量を制御する自動露出制御（ＡＥＣ、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムを備える放射線画像撮影装置が提案されている。とくに、放射線検出器にＡＥＣを行うための複数のＡＥＣセンサを配設し、放射線が被検体を透過する位置範囲内にあるＡＥＣセンサのみを選択的に用いるようにすれば、より好適なＡＥＣが実現できる。
【０００４】
ところで、上述したトモシンセシス撮影を行う場合、被検体内のある部位についての放射線検出器への投影位置は、撮影画像を取得した放射線源の位置に応じて異なるものとなる。ここで、上述したＡＥＣセンサは放射線検出器上において多くとも５カ所の位置に配置されているのみであるため、ある位置のＡＥＣセンサに入射する放射線は、放射線源の位置が変わると被検体の異なる部位を透過したものとなる。例えば、ある線源位置での撮影時には、ある位置のＡＥＣセンサには被検体内の骨部を透過した放射線が照射され、別の線源位置での撮影時には、その位置のＡＥＣセンサには被検体内の内蔵等の軟部を透過した放射線が照射されることが生じる。
【０００５】
ここで、骨部と軟部とでは放射線の透過率が異なるため、トモシンセシス撮影時にＡＥＣセンサを用いて、線源位置に拘わらず同一線量となるように放射線を照射しようとした場合、骨部を透過した放射線がＡＥＣセンサに照射される場合と、軟部を透過した放射線がＡＥＣセンサに照射される場合とで、放射線の照射時間が異なるものとなる。このように放射線の照射時間が異なると、複数の撮影画像のそれぞれの画像の全体の濃度が異なるものとなるため、再構成を行った場合に、高画質の断層画像を取得できなくなってしまう。
【０００６】
ここで、患者に大きな負担をかけずに組織片を採取する方法として、中が空洞の組織採取用の針（以下、生検針と称する）を患者に刺し、針の空洞に埋め込まれた組織を採取するバイオプシを行うための装置において、生検針の存在によるＡＥＣセンサの放射線量の精度低下を防止するために、あらかじめ被検体に低線量の放射線を照射して撮影を行うプレ撮影を行うことにより放射線画像を取得し、この放射線画像を利用して実際の撮影時の放射線量を制御する手法が提案されている（特許文献１参照）。また、特許文献１には、放射線検出器の画像読み出し方式がＴＦＴ方式である場合には、放射線検出器を構成する画素の一部をＡＥＣセンサとして代用する手法も提案されている。特許文献１に記載されたように放射線検出器を構成する画素の一部をＡＥＣセンサとして代用すれば、ＡＥＣセンサの数を実質的に多くすることができるため、線源位置に応じてＡＥＣセンサとして使用する画素を選択すれば、線源位置に拘わらず、被検体に照射される放射線量が同一となるように露出制御を行うことができる。
【０００７】
また、放射線検出器を構成する画素を流れる電流量を検出し、電流量の検出結果を用いて放射線の照射時間を制御する手法も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載された手法は、放射線検出器に電流量を検出する検出手段を設け、この検出手段を用いて放射線の照射により画素を流れる電流量を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２７９５１６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１に記載された手法をトモシンセシス撮影を行う場合にも適用することにより、線源位置に拘わらず、撮影毎に被検体に照射される放射線量が同一となるように自動露出制御を行うことができる。しかしながら、特許文献１に記載された手法は、プレ撮影を行うことにより実際の撮影時の放射線量を制御するものであるため、撮影回数が多くなり、その結果、被検体である患者への被曝量が多くなる。一方、特許文献２に記載された放射線検出器を使用すれば、プレ撮影を行うことなく、放射線の照射量を検出することができる。しかしながら、特許文献２に記載された放射線検出器は、通常の放射線検出器には不要な電流量の検出手段を設ける必要があるため、回路規模が大きくなるとともに、製造コストも大きくなってしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、被検体への被曝量を増大させることなく、簡易な放射線検出器の構成により、放射線量を自動制御できる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】
【００１１】
本発明による放射線画像撮影装置は、被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線の照射を受けて電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する蓄積部、および該蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素、前記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線、並びに前記蓄積部に蓄積された電荷を画像信号として読み出すための多数のデータ線を備えた放射線検出器であって、前記ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被検体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれに対応して、前記複数の短絡画素のうちの、前記放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定する短絡画素設定手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれにおいて、前記検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、前記放射線源から出射される前記放射線の線量を制御する線量制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
「放射線源を検出手段に対して相対的に移動させる」とは、検出手段を固定して放射線源のみを移動させる場合、および検出手段と放射線源との双方を同期させて移動する場合の両方を含む。また、移動は、直線に沿った移動および円弧に沿った移動のいずれであってもよい。
【００１３】
「短絡画素を放射線検出器の全体に亘って複数配置する」とは、例えば所定画素間隔にて短絡画素を配置したり、ランダムに短絡画素を配置することにより実現することができる。
【００１４】
「ＴＦＴスイッチが短絡されてなる」とは、ＴＦＴスイッチの両端部が電気的に接続されて、実質的にＴＦＴスイッチが常時オンとされていることを意味する。
【００１５】
なお、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記複数の撮影画像から断層画像を再構成する再構成手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１６】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記短絡画素設定手段を、前記複数の線源位置、前記被検体と前記複数の線源位置との距離、および前記被検体と前記放射線検出器との距離に応じて、前記検出用短絡画素の位置を設定する手段としてもよい。
【００１７】
本発明による放射線画像撮影方法は、被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線の照射を受けて電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する蓄積部、および該蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素、前記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線、並びに前記蓄積部に蓄積された電荷を画像信号として読み出すための多数のデータ線を備えた放射線検出器であって、前記ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被検体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれに対応して、前記複数の短絡画素のうちの、前記放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定する短絡画素設定手段とを備えた放射線画像撮影装置における放射線画像撮影方法であって、
前記複数の線源位置のそれぞれにおいて、前記検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、前記放射線源から出射される前記放射線の線量を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器を使用し、複数の短絡画素について、複数の線源位置のそれぞれに対応して放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定し、複数の線源位置のそれぞれにおいて、検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、放射線源から出射される放射線の線量を制御するようにしたものである。このため、放射線の線量を自動制御するに際し、特許文献１に記載された手法のようにプレ撮影を行う必要がなくなることから、撮影回数を少なくすることができ、これにより、被検体へ照射される放射線を低減することができる。また、放射線検出器における短絡画素は、ＴＦＴスイッチが短絡されてなるものであるため、特別な検出手段を設けることなく、短絡画素の電荷を電気信号として検出することができる。このため、放射線検出器の回路規模の大型化およびコストの増大を防止しつつ、複数の線源位置における被検体への放射線量を同一にすることができ、その結果、複数の撮影画像の画質を均一なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による放射線画像撮影装置の概略図
【図２】放射線検出器の回路構成ブロック図
【図３】放射線検出器における短絡画素の配置を示す概略図
【図４】被検体内の所定位置に含まれる部位の投影位置が、放射線源の位置に応じてどのように移動するかを示す図
【図５】投影位置の算出を説明するための図
【図６】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による放射線画像撮影装置の概略図である。図１に示すように、本実施形態による放射線画像撮影装置１０は、トモシンセシス撮影を行うためのものであり、放射線源１２およびフラットパネル放射線検出器（以下、単に放射線検出器とする）１４を備える。放射線源１２は移動機構１６により直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において、撮影台天板４上の被検体２に放射線を照射する。本実施形態においては直線軌道に沿って矢印Ａ方向に放射線源１２を往復移動させるものとする。なお、被検体２への放射線照射量は後述する制御部により所定量となるように制御される。また、移動機構１６は後述する制御部により制御されて放射線源１２を移動する。
【００２１】
また、放射線源１２にはコリメータ（照射野絞り）６が接続されており、被検体２に照射される放射線の範囲（照射範囲）を操作者が設定できるようになっている。なお、コリメータ６を用いて照射範囲を設定する際には、放射線に代えて可視光がコリメータ６を介して被検体２に照射される。なお、可視光はコリメータ６に設けられた照射野ランプ（不図示）から発せられる。これにより、操作者は被検体２に照射された可視光の範囲をコリメータ６を用いて調整することにより、放射線の照射範囲を設定することができる。
【００２２】
放射線検出器１４は、被検体２を透過した放射線を検出するために、被検体２を載置する撮影台天板４を間に挟んで放射線源１２と対向するように配置されている。放射線検出器１４は、移動機構１８により必要に応じて直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において被検体２を透過した放射線を検出する。なお、本実施形態においては直線軌道に沿って矢印Ｂ方向に放射線検出器１４を往復移動させるものとする。
【００２３】
図２は放射線検出器１４の回路構成ブロック図である。放射線検出器１４は、放射線を感知して電荷を発生させるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の物質からなる光電変換層５１を行列状の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（以下ＴＦＴスイッチとする）５２のアレイの上に配置した構造を有し、光電変換層５１において発生した電荷を蓄積容量５３に蓄積した後、各行毎にＴＦＴスイッチ５２を順次オンにして、蓄積容量５３に蓄積した電荷を画像信号として読み出す。図２では、光電変換層５１および蓄積容量５３からなる画素１つの画素５０と１つのＴＦＴスイッチ５２との接続関係のみを示し、その他の画素５０の構成については省略している。
【００２４】
放射線検出器１４の各画素５０に接続されるＴＦＴスイッチ５２には、行方向に平行に延びるゲート線５４と、列方向に平行に延びる信号線５６とが接続されている。各ゲート線５４は、ライン走査駆動部５８に接続され、各信号線５６は、マルチプレクサ６６に接続されている。ゲート線５４には、行方向に配列されたＴＦＴスイッチ５２をオンオフ制御する制御信号Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆがライン走査駆動部５８から供給される。この場合、ライン走査駆動部５８は、ゲート線５４を切り替える複数のスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の１つを選択する選択信号を出力するアドレスデコーダ６０とを備えている。アドレスデコーダ６０には、後述する画像取得部２０からアドレス信号が供給される。
【００２５】
また、信号線５６には、列方向に配列されたＴＦＴスイッチ５２を介して各画素５０の蓄積容量５３に保持されている電荷が流出する。この電荷は、増幅器６２によって増幅される。増幅器６２には、サンプルホールド回路６４を介してマルチプレクサ６６が接続される。マルチプレクサ６６は、信号線５６を切り替える複数のスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ２の１つを選択する選択信号を出力するアドレスデコーダ６８とを備えている。アドレスデコーダ６８には、画像取得部２０からアドレス信号が供給される。マルチプレクサ６６には、Ａ／Ｄ変換器７０が接続され、Ａ／Ｄ変換器７０によってデジタル信号に変換された画像信号が画像取得部２０に出力される。
【００２６】
なお、図２においては放射線検出器１４としてＴＦＴ方式を採用した場合について例示しているが、光読み出し方式の放射線検出器１４であってもよい。具体的には、光読み出し方式の放射線検出器１４は、上述したアモルファスセレンのような放射線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する。蛍光体材料としては、ガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）が公知である。この場合、蛍光材料によって放射線−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。
【００２７】
ここで、本実施形態による放射線検出器１４は、ＴＦＴスイッチ５２を短絡させた短絡画素５０Ａが設けられている。短絡画素５０Ａは、ＴＦＴスイッチ５２の両端が電気的に接続されることにより、ＴＦＴスイッチ５２が短絡されているため、ライン走査駆動部５８からの制御信号Ｖｏｎがなくても、常時電荷を信号線５６に流出する。本実施形態においては、短絡画素５０Ａを自動露出制御（以下ＡＥＣとする）のために使用する。ＡＥＣについては後述する。
【００２８】
図３は放射線検出器における短絡画素の配置を示す概略図である。なお、図３においては、放射線検出器１４の画素の配置のみを簡易に示している。また、図３においては短絡画素５０Ａにのみ斜線を付与している。図３に示すように短絡画素５０Ａは、行方向および列方向の双方向に例えば５画素毎の所定間隔にて、放射線検出器１４の全面に亘って配置されている。なお、短絡画素５０Ａの間隔はこれに限定されるものではなく、１０画素毎、２０画素毎、１００画素毎等、任意の間隔としてもよいものである。また、放射線検出器１４上の全面に亘ってランダムに短絡画素５０Ａを配置してもよい。
【００２９】
また、放射線画像撮影装置１０は、画像取得部２０および再構成部２２を備える。画像取得部２０は、放射線源１２の移動による複数の線源位置（すなわち被検体２に放射線を照射する位置）において被検体２に放射線を照射し、被検体２を透過した放射線を放射線検出器１４により検出して、複数の線源位置のそれぞれにおける複数の撮影画像を取得する。
【００３０】
再構成部２２は、画像取得部２０が取得した複数の撮影画像を再構成することにより、被検体２の所望の断面を示す断層画像を生成する。本実施形態においては、再構成部２２は、シフト加算法、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の逆投影法等を用いてこれらの撮影画像を再構成して断層画像を生成するものとする。
【００３１】
また、放射線画像撮影装置１０は、操作部２４、表示部２６および記憶部２８を備える。操作部２４はキーボード、マウスあるいはタッチパネル方式の入力装置からなり、操作者による放射線画像撮影装置１０の操作を受け付ける。また、トモシンセシス撮影を行うために必要な、撮影条件等の各種情報の入力および情報の修正の指示も受け付ける。本実施形態においては、操作者が操作部２４から入力した情報にしたがって、放射線画像撮影装置１０の各部が動作する。表示部２６は液晶モニタ等の表示装置であり、画像取得部２０が取得した撮影画像および再構成部２２が再構成した断層画像の他、操作に必要なメッセージ等を表示する。なお、表示部２６は音声を出力するスピーカを内蔵するものであってもよい。記憶部２８は、放射線画像撮影装置１０を動作させるために必要な撮影条件を設定する各種パラメータ等を記憶している。なお、各種パラメータは、撮影部位に応じた標準値が記憶部２８に記憶されており、必要に応じて操作者が操作部２４から指示を行うことにより修正される。
【００３２】
撮影条件を設定するためのパラメータとしては、基準面、断層角度、線源距離、ショット数、ショット間隔、並びに放射線源１２の管電圧および管電流等が挙げられる。なお、これらのパラメータのうち、ショット数、ショット間隔、並びに放射線源１２の管電圧および管電流等は、これらがそのまま撮影条件となりうるものである。
【００３３】
基準面は、断層画像を取得する範囲を定める面であり、例えば撮影台天板４の天板面、放射線検出器１４の検出面あるいは被検体２における任意の断層面等を用いることができる。断層角度は、基準面上の基準点から放射線源１２の移動範囲を定める２つの端部を臨む角度である。なお、基準点としては放射線検出器１４の重心を通る垂線と基準面との交点を用いることができる。ここで、放射線検出器１４の検出面と放射線源１２の移動経路とは平行となっているため、放射線源１２の移動経路上における放射線検出器１４の検出面に最も近い距離を線源距離とする。
【００３４】
ショット数は、断層角度の範囲内において放射線源１２が端から端まで移動する間の撮影回数である。ショット間隔は、各ショットの時間間隔である。
【００３５】
また、放射線画像撮影装置１０は、放射線制御部３０を備える。放射線制御部３０は、撮影条件を設定するパラメータにしたがって、放射線源１２から放射線を照射するタイミングと、放射線源１２における放射線発生条件（すなわち管電流、管電圧等）とを制御するものである。ここで、放射線検出器１４に放射線を照射すると、短絡画素５０Ａから常時電荷が流出するため、短絡画素５０Ａから流出する電荷に基づく電気信号（以下短絡画素信号とする）は、放射線検出器１４に照射される放射線量に対応するものとなる。このため、放射線制御部３０は、画像取得部２０が取得した短絡画素信号を用いてＡＥＣを行う。具体的には、放射線制御部３０は、各線源位置において、放射線の照射を開始してから短絡画素信号を検出し、短絡画素信号の累積値が、上記放射線発生条件から定められる放射線量に対応する値となったときに放射線の照射を停止するように、放射線源１２を制御する。
【００３６】
また、放射線画像撮影装置１０は演算部３２を備える。演算部３２は、放射線源１２の移動範囲、各撮影における放射線源１２の位置（以下線源位置とする）、撮影時間および線源走行速度等の撮影条件を記憶部２８に記憶されたパラメータにしたがって算出する。また、演算部３２は、ＡＥＣを行う際に、放射線検出器１４に含まれる短絡画素５０Ａのうちのいずれの短絡画素５０ＡをＡＥＣに使用するかを設定する。
【００３７】
図４は被検体内の所定位置に含まれる部位の投影位置が放射線源の位置に応じて、放射線検出器上をどのように移動するかを示す図である。図４に示すように、放射線源１２がその移動範囲の最初の線源位置Ｓ１にある場合、被検体２の所定位置Ｐ１の投影位置は放射線検出器１４の右方の位置Ｐｔ１となる。放射線源１２がその移動範囲の中央の線源位置Ｓｃにある場合、所定位置Ｐ１の投影位置は、放射線検出器１４の中央に位置Ｐｔｃとなる。放射線源１２がその移動範囲の最後の線源位置Ｓｎにある場合、所定位置Ｐ１の投影位置は、放射線検出器１４の左方に位置Ｐｔｎとなる。このように、放射線源１２の位置が変更されると、被検体２における所定位置Ｐ１は、放射線検出器１４上の異なる位置に投影されることとなる。なお、投影位置は、放射線源１２の移動方向に移動し、移動方向に直交する方向には移動しない。
【００３８】
演算部３２は、各線源位置と被検体２における所定位置Ｐ１との位置関係に基づいて、所定位置Ｐ１の放射線検出器１４における投影位置を算出する。図５は投影位置の算出を説明するための図である。なお、図５および以降の説明において、放射線源１２が移動する方向をｘ方向、これに直交する方向をｙ方向、紙面の上下方向をｚ方向とする。また、図３においては放射線検出器１４の重心を通る垂線と放射線源１２の移動範囲との交点を基準位置Ｏ１、所定位置Ｐ１の放射線検出器１４上への投影位置をＰｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）とする。
【００３９】
ここで、放射線検出器１４の検出面から撮影台天板４の天板面までの距離、ｉ番目の線源位置Ｓｉの座標位置および線源距離は既知であり、記憶部２８に記憶されている。また、撮影台天板４の天板面から所定位置Ｐ１を通る面Ｂ０までの高さは、計測することにより取得することができる。したがって、放射線検出器１４の検出面から面Ｂ０までの距離ｚａおよび面Ｂ０から放射線源１２の移動範囲までの距離ｚｂを算出でき、さらに基準位置Ｏ１と線源位置Ｓｉとの間の距離ＳＬを算出することができる。よって、放射線検出器１４の検出面の重心から投影位置Ｐｔｉまでのｘ方向の距離ｄｉは下記の式（１）により算出できる。なお、投影位置Ｐｔｉのｙ方向の位置は、所定位置Ｐ１の計測値と、放射線検出器１４のｙ方向の位置関係とに基づいて算出できる。
【００４０】
ｄｉ＝ＳＬ×ｚａ／ｚｂ （１）
放射線制御部３０は、放射線源１２の各線源位置に対応する所定位置Ｐ１の投影位置Ｐｔｉに基づいて、放射線検出器１４における複数の短絡画素５０Ａから、ＡＥＣに使用するＡＥＣ短絡画素５０Ｂを選択する。具体的には、各線源位置毎に投影位置Ｐｔｉ近傍の短絡画素５０ＡをＡＥＣ短絡画素５０Ｂとして選択する。例えば図４に示すように線源位置がＳ１の場合には、放射線検出器１４の位置Ｐｔ１近傍の短絡画素５０Ａを、線源位置がＳｃの場合には、位置Ｐｔｃ近傍の短絡画素５０Ａを、線源位置がＳｎの場合には位置Ｐｔｎ近傍の短絡画素５０ＡをＡＥＣ短絡画素５０Ｂとして選択する。なお、ＡＥＣ短絡画素５０Ｂは１つのみであってもよく、複数であってもよい。
【００４１】
このようにＡＥＣ短絡画素５０Ｂを選択するのは、被検体２における共通する部位を透過した放射線に基づいてＡＥＣを行うことにより、線源位置に拘わらず被検体２に照射される放射線量がほぼ同一となり、取得される撮影画像の濃度をほぼ同一のものとすることができるからである。
【００４２】
また、放射線画像撮影装置１０は、断層画像および複数の撮影画像を記録する記録制御部３４を備える。なお、記録制御部３４は、例えばハードディスクおよび半導体メモリ等からなる記録媒体３６に断層画像および複数の撮影画像を記録する。
【００４３】
さらに、放射線画像撮影装置１０は、放射線画像撮影装置１０の各部を制御するための制御部３８を備える。制御部３８は、操作部２４からの指示に応じて放射線画像撮影装置１０の各部を制御する。
【００４４】
次いで本実施形態において行われる処理について説明する。図６は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、放射線源１２のみを移動し、放射線検出器１４は移動させないでトモシンセシス撮影を行うものとして説明する。また、ＡＥＣ短絡画素５０Ｂは、演算部３２によりあらかじめ設定され、その位置は記憶部２８に記憶されているものとする。操作者による処理開始の指示を操作部２４が受け付けることにより制御部３８が処理を開始し、移動機構１６が放射線源１２を初期位置に移動し（ステップＳＴ１）、放射線制御部３０が放射線源１２から被検体２に向けて放射線を照射する（ステップＳＴ２）。この際、放射線制御部３０は、ＡＥＣ短絡画素５０Ｂからの短絡画素信号に基づいて、放射線発生条件から定められた所定線量の放射線が被検体２に照射されたか否かの監視を開始する（ステップＳＴ３）。
【００４５】
ステップＳＴ３が肯定されると、放射線制御部３０は放射線源１２からの放射線の照射を停止し（ステップＳＴ４）、画像取得部２０が放射線検出器１４から画像信号を読み出して、現在の線源位置Ｓｉにおける撮影画像を取得する（ステップＳＴ５）。
【００４６】
そして、制御部３８がすべての線源位置における撮影画像を取得したか否かを判定し（ステップＳＴ６）、ステップＳＴ６が否定されると線源位置を次の線源位置に移動し（ステップＳＴ７）、ステップＳＴ２に戻り、ステップＳＴ２以降の処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳＴ６が肯定されると、再構成部２２が複数の撮影画像を再構成して、断層画像を生成する（ステップＳＴ８）。そして、記録制御部３４が、複数の撮影画像および断層画像を記録媒体３６に記録し（ステップＳＴ９）、処理を終了する。
【００４８】
このように、本実施形態においては、ＴＦＴスイッチ５２が短絡されてなる短絡画素５０Ａをその全面に亘って複数配置した放射線検出器１４を使用し、複数の短絡画素５０Ａについて、複数の線源位置のそれぞれに対応して放射線の線量を検出するためのＡＥＣ短絡画素５０Ｂの位置を設定し、複数の線源位置のそれぞれにおいて、ＡＥＣ短絡画素５０Ｂから読み出された短絡画素信号に基づいて、放射線源１２からの放射線量を制御するようにしたものである。このため、放射線の線量を自動制御するに際し、特許文献１に記載された手法のようにプレ撮影を行う必要がなくなることから、撮影回数を少なくすることができ、これにより、被検体２へ照射される放射線を低減することができる。また、放射線検出器１４における短絡画素５０Ａは、ＴＦＴスイッチ５２が短絡されてなるものであるため、特別な検出手段を設けることなく、電荷を電気信号として検出することができる。したがって、放射線検出器１４の回路規模の大型化およびコストの増大を防止しつつ、複数の線源位置における被検体２への放射線量を同一にすることができ、その結果、複数の撮影画像の画質を均一なものとすることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態においては、放射線源１２のみを移動させているが、放射線源１２と放射線検出器１４とを同期させて移動させるようにしてもよい。この場合においても、複数の線源位置および放射線検出器１４の幾何学的な位置関係に応じて、放射線検出器１４におけるＡＥＣ短絡画素５０Ｂを設定すればよい。
【００５０】
また、上記実施形態においては、被検体を臥位にて撮影台に載置してトモシンセシス撮影を行っているが、立位の撮影台を用いてトモシンセシス撮影を行う場合にも本発明を適用できることはもちろんである。
【００５１】
また、上記実施形態においては、本発明による放射線画像撮影装置をトモシンセシス撮影を行うものとしているが、複数の線源位置から被検体に放射線を照射して撮影画像を取得する装置であれば、例えばステレオ画像を取得するためのステレオ撮影装置にも本願発明を適用することができることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５２】
２ 被検体
４ 撮影台天板
６ コリメータ
１０ 放射線画像撮影装置
１２ 放射線源
１４ 放射線検出器
１６，１８ 移動機構
２０ 画像取得部
２２ 再構成部
２４ 操作部
２６ 表示部
２８ 記憶部
３０ 放射線制御部
３２ 演算部
３４ 記録制御部
３６ 記録媒体
３８ 制御部
５０ 画素
５０Ａ 短絡画素
５２ ＴＦＴスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる複数の撮影方向から被検体を撮影して複数の放射線画像を取得する放射線画像撮影装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線画像撮影装置において、患部をより詳しく観察するために、放射線源を移動させて異なる角度から被検体に放射線を照射して撮影を行い、これにより取得した複数の撮影画像を加算して所望の断層面を強調した画像を得ることができるトモシンセシス撮影が提案されている。トモシンセシス撮影では、撮影装置の特性や必要な断層画像に応じて、放射線源を放射線検出器と平行に移動させたり、円や楕円の弧を描くように移動させて、異なる照射角となる複数の線源位置から被検体に放射線を照射することにより複数の撮影画像を取得し、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の逆投影法等を用いてこれらの撮影画像を再構成して断層画像を生成する。
【０００３】
一方、放射線画像を取得する場合、被検体に照射される放射線量を最小にしながらも良好な画像品質を確保する必要がある。したがって、被検体における関心領域の適切な放射線画像を取得するためには、関心領域に所望の量の放射線が照射されるように照射制御条件を設定する必要がある。そこで、被検体を透過した放射線量の検出結果に基づいて、放射線源から被検体に照射される放射線量を制御する自動露出制御（ＡＥＣ、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムを備える放射線画像撮影装置が提案されている。とくに、放射線検出器にＡＥＣを行うための複数のＡＥＣセンサを配設し、放射線が被検体を透過する位置範囲内にあるＡＥＣセンサのみを選択的に用いるようにすれば、より好適なＡＥＣが実現できる。
【０００４】
ところで、上述したトモシンセシス撮影を行う場合、被検体内のある部位についての放射線検出器への投影位置は、撮影画像を取得した放射線源の位置に応じて異なるものとなる。ここで、上述したＡＥＣセンサは放射線検出器上において多くとも５カ所の位置に配置されているのみであるため、ある位置のＡＥＣセンサに入射する放射線は、放射線源の位置が変わると被検体の異なる部位を透過したものとなる。例えば、ある線源位置での撮影時には、ある位置のＡＥＣセンサには被検体内の骨部を透過した放射線が照射され、別の線源位置での撮影時には、その位置のＡＥＣセンサには被検体内の内蔵等の軟部を透過した放射線が照射されることが生じる。
【０００５】
ここで、骨部と軟部とでは放射線の透過率が異なるため、トモシンセシス撮影時にＡＥＣセンサを用いて、線源位置に拘わらず同一線量となるように放射線を照射しようとした場合、骨部を透過した放射線がＡＥＣセンサに照射される場合と、軟部を透過した放射線がＡＥＣセンサに照射される場合とで、放射線の照射時間が異なるものとなる。このように放射線の照射時間が異なると、複数の撮影画像のそれぞれの画像の全体の濃度が異なるものとなるため、再構成を行った場合に、高画質の断層画像を取得できなくなってしまう。
【０００６】
ここで、患者に大きな負担をかけずに組織片を採取する方法として、中が空洞の組織採取用の針（以下、生検針と称する）を患者に刺し、針の空洞に埋め込まれた組織を採取するバイオプシを行うための装置において、生検針の存在によるＡＥＣセンサの放射線量の精度低下を防止するために、あらかじめ被検体に低線量の放射線を照射して撮影を行うプレ撮影を行うことにより放射線画像を取得し、この放射線画像を利用して実際の撮影時の放射線量を制御する手法が提案されている（特許文献１参照）。また、特許文献１には、放射線検出器の画像読み出し方式がＴＦＴ方式である場合には、放射線検出器を構成する画素の一部をＡＥＣセンサとして代用する手法も提案されている。特許文献１に記載されたように放射線検出器を構成する画素の一部をＡＥＣセンサとして代用すれば、ＡＥＣセンサの数を実質的に多くすることができるため、線源位置に応じてＡＥＣセンサとして使用する画素を選択すれば、線源位置に拘わらず、被検体に照射される放射線量が同一となるように露出制御を行うことができる。
【０００７】
また、放射線検出器を構成する画素を流れる電流量を検出し、電流量の検出結果を用いて放射線の照射時間を制御する手法も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載された手法は、放射線検出器に電流量を検出する検出手段を設け、この検出手段を用いて放射線の照射により画素を流れる電流量を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２７９５１６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１に記載された手法をトモシンセシス撮影を行う場合にも適用することにより、線源位置に拘わらず、撮影毎に被検体に照射される放射線量が同一となるように自動露出制御を行うことができる。しかしながら、特許文献１に記載された手法は、プレ撮影を行うことにより実際の撮影時の放射線量を制御するものであるため、撮影回数が多くなり、その結果、被検体である患者への被曝量が多くなる。一方、特許文献２に記載された放射線検出器を使用すれば、プレ撮影を行うことなく、放射線の照射量を検出することができる。しかしながら、特許文献２に記載された放射線検出器は、通常の放射線検出器には不要な電流量の検出手段を設ける必要があるため、回路規模が大きくなるとともに、製造コストも大きくなってしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、被検体への被曝量を増大させることなく、簡易な放射線検出器の構成により、放射線量を自動制御できる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】
【００１１】
本発明による放射線画像撮影装置は、被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線の照射を受けて電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する蓄積部、および該蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素、前記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線、並びに前記蓄積部に蓄積された電荷を画像信号として読み出すための多数のデータ線を備えた放射線検出器であって、前記ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被検体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれに対応して、前記複数の短絡画素のうちの、前記放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定する短絡画素設定手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれにおいて、前記検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、前記放射線源から出射される前記放射線の線量を制御する線量制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
「放射線源を検出手段に対して相対的に移動させる」とは、検出手段を固定して放射線源のみを移動させる場合、および検出手段と放射線源との双方を同期させて移動する場合の両方を含む。また、移動は、直線に沿った移動および円弧に沿った移動のいずれであってもよい。
【００１３】
「短絡画素を放射線検出器の全体に亘って複数配置する」とは、例えば所定画素間隔にて短絡画素を配置したり、ランダムに短絡画素を配置することにより実現することができる。
【００１４】
「ＴＦＴスイッチが短絡されてなる」とは、ＴＦＴスイッチの両端部が電気的に接続されて、実質的にＴＦＴスイッチが常時オンとされていることを意味する。
【００１５】
なお、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記複数の撮影画像から断層画像を再構成する再構成手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１６】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記短絡画素設定手段を、前記複数の線源位置、前記被検体と前記複数の線源位置との距離、および前記被検体と前記放射線検出器との距離に応じて、前記検出用短絡画素の位置を設定する手段としてもよい。
【００１７】
本発明による放射線画像撮影方法は、被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線の照射を受けて電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する蓄積部、および該蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素、前記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線、並びに前記蓄積部に蓄積された電荷を画像信号として読み出すための多数のデータ線を備えた放射線検出器であって、前記ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被検体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれに対応して、前記複数の短絡画素のうちの、前記放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定する短絡画素設定手段とを備えた放射線画像撮影装置における放射線画像撮影方法であって、
前記複数の線源位置のそれぞれにおいて、前記検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、前記放射線源から出射される前記放射線の線量を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器を使用し、複数の短絡画素について、複数の線源位置のそれぞれに対応して放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定し、複数の線源位置のそれぞれにおいて、検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、放射線源から出射される放射線の線量を制御するようにしたものである。このため、放射線の線量を自動制御するに際し、特許文献１に記載された手法のようにプレ撮影を行う必要がなくなることから、撮影回数を少なくすることができ、これにより、被検体へ照射される放射線を低減することができる。また、放射線検出器における短絡画素は、ＴＦＴスイッチが短絡されてなるものであるため、特別な検出手段を設けることなく、短絡画素の電荷を電気信号として検出することができる。このため、放射線検出器の回路規模の大型化およびコストの増大を防止しつつ、複数の線源位置における被検体への放射線量を同一にすることができ、その結果、複数の撮影画像の画質を均一なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による放射線画像撮影装置の概略図
【図２】放射線検出器の回路構成ブロック図
【図３】放射線検出器における短絡画素の配置を示す概略図
【図４】被検体内の所定位置に含まれる部位の投影位置が、放射線源の位置に応じてどのように移動するかを示す図
【図５】投影位置の算出を説明するための図
【図６】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による放射線画像撮影装置の概略図である。図１に示すように、本実施形態による放射線画像撮影装置１０は、トモシンセシス撮影を行うためのものであり、放射線源１２およびフラットパネル放射線検出器（以下、単に放射線検出器とする）１４を備える。放射線源１２は移動機構１６により直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において、撮影台天板４上の被検体２に放射線を照射する。本実施形態においては直線軌道に沿って矢印Ａ方向に放射線源１２を往復移動させるものとする。なお、被検体２への放射線照射量は後述する制御部により所定量となるように制御される。また、移動機構１６は後述する制御部により制御されて放射線源１２を移動する。
【００２１】
また、放射線源１２にはコリメータ（照射野絞り）６が接続されており、被検体２に照射される放射線の範囲（照射範囲）を操作者が設定できるようになっている。なお、コリメータ６を用いて照射範囲を設定する際には、放射線に代えて可視光がコリメータ６を介して被検体２に照射される。なお、可視光はコリメータ６に設けられた照射野ランプ（不図示）から発せられる。これにより、操作者は被検体２に照射された可視光の範囲をコリメータ６を用いて調整することにより、放射線の照射範囲を設定することができる。
【００２２】
放射線検出器１４は、被検体２を透過した放射線を検出するために、被検体２を載置する撮影台天板４を間に挟んで放射線源１２と対向するように配置されている。放射線検出器１４は、移動機構１８により必要に応じて直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において被検体２を透過した放射線を検出する。なお、本実施形態においては直線軌道に沿って矢印Ｂ方向に放射線検出器１４を往復移動させるものとする。
【００２３】
図２は放射線検出器１４の回路構成ブロック図である。放射線検出器１４は、放射線を感知して電荷を発生させるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の物質からなる光電変換層５１を行列状の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（以下ＴＦＴスイッチとする）５２のアレイの上に配置した構造を有し、光電変換層５１において発生した電荷を蓄積容量５３に蓄積した後、各行毎にＴＦＴスイッチ５２を順次オンにして、蓄積容量５３に蓄積した電荷を画像信号として読み出す。図２では、光電変換層５１および蓄積容量５３からなる画素１つの画素５０と１つのＴＦＴスイッチ５２との接続関係のみを示し、その他の画素５０の構成については省略している。
【００２４】
放射線検出器１４の各画素５０に接続されるＴＦＴスイッチ５２には、行方向に平行に延びるゲート線５４と、列方向に平行に延びる信号線５６とが接続されている。各ゲート線５４は、ライン走査駆動部５８に接続され、各信号線５６は、マルチプレクサ６６に接続されている。ゲート線５４には、行方向に配列されたＴＦＴスイッチ５２をオンオフ制御する制御信号Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆがライン走査駆動部５８から供給される。この場合、ライン走査駆動部５８は、ゲート線５４を切り替える複数のスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の１つを選択する選択信号を出力するアドレスデコーダ６０とを備えている。アドレスデコーダ６０には、後述する画像取得部２０からアドレス信号が供給される。
【００２５】
また、信号線５６には、列方向に配列されたＴＦＴスイッチ５２を介して各画素５０の蓄積容量５３に保持されている電荷が流出する。この電荷は、増幅器６２によって増幅される。増幅器６２には、サンプルホールド回路６４を介してマルチプレクサ６６が接続される。マルチプレクサ６６は、信号線５６を切り替える複数のスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ２の１つを選択する選択信号を出力するアドレスデコーダ６８とを備えている。アドレスデコーダ６８には、画像取得部２０からアドレス信号が供給される。マルチプレクサ６６には、Ａ／Ｄ変換器７０が接続され、Ａ／Ｄ変換器７０によってデジタル信号に変換された画像信号が画像取得部２０に出力される。
【００２６】
なお、図２においては放射線検出器１４としてＴＦＴ方式を採用した場合について例示しているが、光読み出し方式の放射線検出器１４であってもよい。具体的には、光読み出し方式の放射線検出器１４は、上述したアモルファスセレンのような放射線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する。蛍光体材料としては、ガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）が公知である。この場合、蛍光材料によって放射線−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。
【００２７】
ここで、本実施形態による放射線検出器１４は、ＴＦＴスイッチ５２を短絡させた短絡画素５０Ａが設けられている。短絡画素５０Ａは、ＴＦＴスイッチ５２の両端が電気的に接続されることにより、ＴＦＴスイッチ５２が短絡されているため、ライン走査駆動部５８からの制御信号Ｖｏｎがなくても、常時電荷を信号線５６に流出する。本実施形態においては、短絡画素５０Ａを自動露出制御（以下ＡＥＣとする）のために使用する。ＡＥＣについては後述する。
【００２８】
図３は放射線検出器における短絡画素の配置を示す概略図である。なお、図３においては、放射線検出器１４の画素の配置のみを簡易に示している。また、図３においては短絡画素５０Ａにのみ斜線を付与している。図３に示すように短絡画素５０Ａは、行方向および列方向の双方向に例えば５画素毎の所定間隔にて、放射線検出器１４の全面に亘って配置されている。なお、短絡画素５０Ａの間隔はこれに限定されるものではなく、１０画素毎、２０画素毎、１００画素毎等、任意の間隔としてもよいものである。また、放射線検出器１４上の全面に亘ってランダムに短絡画素５０Ａを配置してもよい。
【００２９】
また、放射線画像撮影装置１０は、画像取得部２０および再構成部２２を備える。画像取得部２０は、放射線源１２の移動による複数の線源位置（すなわち被検体２に放射線を照射する位置）において被検体２に放射線を照射し、被検体２を透過した放射線を放射線検出器１４により検出して、複数の線源位置のそれぞれにおける複数の撮影画像を取得する。
【００３０】
再構成部２２は、画像取得部２０が取得した複数の撮影画像を再構成することにより、被検体２の所望の断面を示す断層画像を生成する。本実施形態においては、再構成部２２は、シフト加算法、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の逆投影法等を用いてこれらの撮影画像を再構成して断層画像を生成するものとする。
【００３１】
また、放射線画像撮影装置１０は、操作部２４、表示部２６および記憶部２８を備える。操作部２４はキーボード、マウスあるいはタッチパネル方式の入力装置からなり、操作者による放射線画像撮影装置１０の操作を受け付ける。また、トモシンセシス撮影を行うために必要な、撮影条件等の各種情報の入力および情報の修正の指示も受け付ける。本実施形態においては、操作者が操作部２４から入力した情報にしたがって、放射線画像撮影装置１０の各部が動作する。表示部２６は液晶モニタ等の表示装置であり、画像取得部２０が取得した撮影画像および再構成部２２が再構成した断層画像の他、操作に必要なメッセージ等を表示する。なお、表示部２６は音声を出力するスピーカを内蔵するものであってもよい。記憶部２８は、放射線画像撮影装置１０を動作させるために必要な撮影条件を設定する各種パラメータ等を記憶している。なお、各種パラメータは、撮影部位に応じた標準値が記憶部２８に記憶されており、必要に応じて操作者が操作部２４から指示を行うことにより修正される。
【００３２】
撮影条件を設定するためのパラメータとしては、基準面、断層角度、線源距離、ショット数、ショット間隔、並びに放射線源１２の管電圧および管電流等が挙げられる。なお、これらのパラメータのうち、ショット数、ショット間隔、並びに放射線源１２の管電圧および管電流等は、これらがそのまま撮影条件となりうるものである。
【００３３】
基準面は、断層画像を取得する範囲を定める面であり、例えば撮影台天板４の天板面、放射線検出器１４の検出面あるいは被検体２における任意の断層面等を用いることができる。断層角度は、基準面上の基準点から放射線源１２の移動範囲を定める２つの端部を臨む角度である。なお、基準点としては放射線検出器１４の重心を通る垂線と基準面との交点を用いることができる。ここで、放射線検出器１４の検出面と放射線源１２の移動経路とは平行となっているため、放射線源１２の移動経路上における放射線検出器１４の検出面に最も近い距離を線源距離とする。
【００３４】
ショット数は、断層角度の範囲内において放射線源１２が端から端まで移動する間の撮影回数である。ショット間隔は、各ショットの時間間隔である。
【００３５】
また、放射線画像撮影装置１０は、放射線制御部３０を備える。放射線制御部３０は、撮影条件を設定するパラメータにしたがって、放射線源１２から放射線を照射するタイミングと、放射線源１２における放射線発生条件（すなわち管電流、管電圧等）とを制御するものである。ここで、放射線検出器１４に放射線を照射すると、短絡画素５０Ａから常時電荷が流出するため、短絡画素５０Ａから流出する電荷に基づく電気信号（以下短絡画素信号とする）は、放射線検出器１４に照射される放射線量に対応するものとなる。このため、放射線制御部３０は、画像取得部２０が取得した短絡画素信号を用いてＡＥＣを行う。具体的には、放射線制御部３０は、各線源位置において、放射線の照射を開始してから短絡画素信号を検出し、短絡画素信号の累積値が、上記放射線発生条件から定められる放射線量に対応する値となったときに放射線の照射を停止するように、放射線源１２を制御する。
【００３６】
また、放射線画像撮影装置１０は演算部３２を備える。演算部３２は、放射線源１２の移動範囲、各撮影における放射線源１２の位置（以下線源位置とする）、撮影時間および線源走行速度等の撮影条件を記憶部２８に記憶されたパラメータにしたがって算出する。また、演算部３２は、ＡＥＣを行う際に、放射線検出器１４に含まれる短絡画素５０Ａのうちのいずれの短絡画素５０ＡをＡＥＣに使用するかを設定する。
【００３７】
図４は被検体内の所定位置に含まれる部位の投影位置が放射線源の位置に応じて、放射線検出器上をどのように移動するかを示す図である。図４に示すように、放射線源１２がその移動範囲の最初の線源位置Ｓ１にある場合、被検体２の所定位置Ｐ１の投影位置は放射線検出器１４の右方の位置Ｐｔ１となる。放射線源１２がその移動範囲の中央の線源位置Ｓｃにある場合、所定位置Ｐ１の投影位置は、放射線検出器１４の中央に位置Ｐｔｃとなる。放射線源１２がその移動範囲の最後の線源位置Ｓｎにある場合、所定位置Ｐ１の投影位置は、放射線検出器１４の左方に位置Ｐｔｎとなる。このように、放射線源１２の位置が変更されると、被検体２における所定位置Ｐ１は、放射線検出器１４上の異なる位置に投影されることとなる。なお、投影位置は、放射線源１２の移動方向に移動し、移動方向に直交する方向には移動しない。
【００３８】
演算部３２は、各線源位置と被検体２における所定位置Ｐ１との位置関係に基づいて、所定位置Ｐ１の放射線検出器１４における投影位置を算出する。図５は投影位置の算出を説明するための図である。なお、図５および以降の説明において、放射線源１２が移動する方向をｘ方向、これに直交する方向をｙ方向、紙面の上下方向をｚ方向とする。また、図３においては放射線検出器１４の重心を通る垂線と放射線源１２の移動範囲との交点を基準位置Ｏ１、所定位置Ｐ１の放射線検出器１４上への投影位置をＰｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）とする。
【００３９】
ここで、放射線検出器１４の検出面から撮影台天板４の天板面までの距離、ｉ番目の線源位置Ｓｉの座標位置および線源距離は既知であり、記憶部２８に記憶されている。また、撮影台天板４の天板面から所定位置Ｐ１を通る面Ｂ０までの高さは、計測することにより取得することができる。したがって、放射線検出器１４の検出面から面Ｂ０までの距離ｚａおよび面Ｂ０から放射線源１２の移動範囲までの距離ｚｂを算出でき、さらに基準位置Ｏ１と線源位置Ｓｉとの間の距離ＳＬを算出することができる。よって、放射線検出器１４の検出面の重心から投影位置Ｐｔｉまでのｘ方向の距離ｄｉは下記の式（１）により算出できる。なお、投影位置Ｐｔｉのｙ方向の位置は、所定位置Ｐ１の計測値と、放射線検出器１４のｙ方向の位置関係とに基づいて算出できる。
【００４０】
ｄｉ＝ＳＬ×ｚａ／ｚｂ （１）
放射線制御部３０は、放射線源１２の各線源位置に対応する所定位置Ｐ１の投影位置Ｐｔｉに基づいて、放射線検出器１４における複数の短絡画素５０Ａから、ＡＥＣに使用するＡＥＣ短絡画素５０Ｂを選択する。具体的には、各線源位置毎に投影位置Ｐｔｉ近傍の短絡画素５０ＡをＡＥＣ短絡画素５０Ｂとして選択する。例えば図４に示すように線源位置がＳ１の場合には、放射線検出器１４の位置Ｐｔ１近傍の短絡画素５０Ａを、線源位置がＳｃの場合には、位置Ｐｔｃ近傍の短絡画素５０Ａを、線源位置がＳｎの場合には位置Ｐｔｎ近傍の短絡画素５０ＡをＡＥＣ短絡画素５０Ｂとして選択する。なお、ＡＥＣ短絡画素５０Ｂは１つのみであってもよく、複数であってもよい。
【００４１】
このようにＡＥＣ短絡画素５０Ｂを選択するのは、被検体２における共通する部位を透過した放射線に基づいてＡＥＣを行うことにより、線源位置に拘わらず被検体２に照射される放射線量がほぼ同一となり、取得される撮影画像の濃度をほぼ同一のものとすることができるからである。
【００４２】
また、放射線画像撮影装置１０は、断層画像および複数の撮影画像を記録する記録制御部３４を備える。なお、記録制御部３４は、例えばハードディスクおよび半導体メモリ等からなる記録媒体３６に断層画像および複数の撮影画像を記録する。
【００４３】
さらに、放射線画像撮影装置１０は、放射線画像撮影装置１０の各部を制御するための制御部３８を備える。制御部３８は、操作部２４からの指示に応じて放射線画像撮影装置１０の各部を制御する。
【００４４】
次いで本実施形態において行われる処理について説明する。図６は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、放射線源１２のみを移動し、放射線検出器１４は移動させないでトモシンセシス撮影を行うものとして説明する。また、ＡＥＣ短絡画素５０Ｂは、演算部３２によりあらかじめ設定され、その位置は記憶部２８に記憶されているものとする。操作者による処理開始の指示を操作部２４が受け付けることにより制御部３８が処理を開始し、移動機構１６が放射線源１２を初期位置に移動し（ステップＳＴ１）、放射線制御部３０が放射線源１２から被検体２に向けて放射線を照射する（ステップＳＴ２）。この際、放射線制御部３０は、ＡＥＣ短絡画素５０Ｂからの短絡画素信号に基づいて、放射線発生条件から定められた所定線量の放射線が被検体２に照射されたか否かの監視を開始する（ステップＳＴ３）。
【００４５】
ステップＳＴ３が肯定されると、放射線制御部３０は放射線源１２からの放射線の照射を停止し（ステップＳＴ４）、画像取得部２０が放射線検出器１４から画像信号を読み出して、現在の線源位置Ｓｉにおける撮影画像を取得する（ステップＳＴ５）。
【００４６】
そして、制御部３８がすべての線源位置における撮影画像を取得したか否かを判定し（ステップＳＴ６）、ステップＳＴ６が否定されると線源位置を次の線源位置に移動し（ステップＳＴ７）、ステップＳＴ２に戻り、ステップＳＴ２以降の処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳＴ６が肯定されると、再構成部２２が複数の撮影画像を再構成して、断層画像を生成する（ステップＳＴ８）。そして、記録制御部３４が、複数の撮影画像および断層画像を記録媒体３６に記録し（ステップＳＴ９）、処理を終了する。
【００４８】
このように、本実施形態においては、ＴＦＴスイッチ５２が短絡されてなる短絡画素５０Ａをその全面に亘って複数配置した放射線検出器１４を使用し、複数の短絡画素５０Ａについて、複数の線源位置のそれぞれに対応して放射線の線量を検出するためのＡＥＣ短絡画素５０Ｂの位置を設定し、複数の線源位置のそれぞれにおいて、ＡＥＣ短絡画素５０Ｂから読み出された短絡画素信号に基づいて、放射線源１２からの放射線量を制御するようにしたものである。このため、放射線の線量を自動制御するに際し、特許文献１に記載された手法のようにプレ撮影を行う必要がなくなることから、撮影回数を少なくすることができ、これにより、被検体２へ照射される放射線を低減することができる。また、放射線検出器１４における短絡画素５０Ａは、ＴＦＴスイッチ５２が短絡されてなるものであるため、特別な検出手段を設けることなく、電荷を電気信号として検出することができる。したがって、放射線検出器１４の回路規模の大型化およびコストの増大を防止しつつ、複数の線源位置における被検体２への放射線量を同一にすることができ、その結果、複数の撮影画像の画質を均一なものとすることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態においては、放射線源１２のみを移動させているが、放射線源１２と放射線検出器１４とを同期させて移動させるようにしてもよい。この場合においても、複数の線源位置および放射線検出器１４の幾何学的な位置関係に応じて、放射線検出器１４におけるＡＥＣ短絡画素５０Ｂを設定すればよい。
【００５０】
また、上記実施形態においては、被検体を臥位にて撮影台に載置してトモシンセシス撮影を行っているが、立位の撮影台を用いてトモシンセシス撮影を行う場合にも本発明を適用できることはもちろんである。
【００５１】
また、上記実施形態においては、本発明による放射線画像撮影装置をトモシンセシス撮影を行うものとしているが、複数の線源位置から被検体に放射線を照射して撮影画像を取得する装置であれば、例えばステレオ画像を取得するためのステレオ撮影装置にも本願発明を適用することができることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５２】
２ 被検体
４ 撮影台天板
６ コリメータ
１０ 放射線画像撮影装置
１２ 放射線源
１４ 放射線検出器
１６，１８ 移動機構
２０ 画像取得部
２２ 再構成部
２４ 操作部
２６ 表示部
２８ 記憶部
３０ 放射線制御部
３２ 演算部
３４ 記録制御部
３６ 記録媒体
３８ 制御部
５０ 画素
５０Ａ 短絡画素
５２ ＴＦＴスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線の照射を受けて電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する蓄積部、および該蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素、前記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線、並びに前記蓄積部に蓄積された電荷を画像信号として読み出すための多数のデータ線を備えた放射線検出器であって、前記ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被検体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれに対応して、前記複数の短絡画素のうちの、前記放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定する短絡画素設定手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれにおいて、前記検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、前記放射線源から出射される前記放射線の線量を制御する線量制御手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記複数の撮影画像から断層画像を再構成する再構成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記短絡画素設定手段は、前記複数の線源位置、前記被検体と前記複数の線源位置との距離、および前記被検体と前記放射線検出器との距離に応じて、前記検出用短絡画素の位置を設定する手段であることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線の照射を受けて電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する蓄積部、および該蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素、前記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線、並びに前記蓄積部に蓄積された電荷を画像信号として読み出すための多数のデータ線を備えた放射線検出器であって、前記ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被検体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれに対応して、前記複数の短絡画素のうちの、前記放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定する短絡画素設定手段とを備えた放射線画像撮影装置における放射線画像撮影方法であって、
前記複数の線源位置のそれぞれにおいて、前記検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、前記放射線源から出射される前記放射線の線量を制御することを特徴とする放射線画像撮影方法。
【請求項１】
被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線の照射を受けて電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する蓄積部、および該蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素、前記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線、並びに前記蓄積部に蓄積された電荷を画像信号として読み出すための多数のデータ線を備えた放射線検出器であって、前記ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被検体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれに対応して、前記複数の短絡画素のうちの、前記放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定する短絡画素設定手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれにおいて、前記検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、前記放射線源から出射される前記放射線の線量を制御する線量制御手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記複数の撮影画像から断層画像を再構成する再構成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記短絡画素設定手段は、前記複数の線源位置、前記被検体と前記複数の線源位置との距離、および前記被検体と前記放射線検出器との距離に応じて、前記検出用短絡画素の位置を設定する手段であることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線の照射を受けて電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する蓄積部、および該蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素、前記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線、並びに前記蓄積部に蓄積された電荷を画像信号として読み出すための多数のデータ線を備えた放射線検出器であって、前記ＴＦＴスイッチが短絡されてなる短絡画素が全面に亘って複数配置されてなる放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被検体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の線源位置のそれぞれに対応して、前記複数の短絡画素のうちの、前記放射線の線量を検出するための検出用短絡画素の位置を設定する短絡画素設定手段とを備えた放射線画像撮影装置における放射線画像撮影方法であって、
前記複数の線源位置のそれぞれにおいて、前記検出用短絡画素から読み出された電気信号に基づいて、前記放射線源から出射される前記放射線の線量を制御することを特徴とする放射線画像撮影方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２５４（Ｐ２０１３−２５４Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２７６９（Ｐ２０１１−１３２７６９）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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