放射線画像撮影装置及びその制御方法
【課題】放射線検出部の使用寿命を延ばし、ランニングコストを低減する。
【解決手段】Ｘ線画像撮影システム１０のシステムコントローラ１３は、欠陥領域検出部３７、及び判定部３８として機能する。欠陥領域検出部３７は、Ｘ線検出部２０の欠陥画素に対応する欠陥領域４１を検出する。判定部３８は、欠陥領域４１の面積及び個数と所定の閾値を比較する。判定部３８の比較結果に応じて、Ｘ線検出部２０に印加するバイアス電圧が設定される。閾値以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が閾値以上の個数であった場合、バイアス電圧が１０ｋＶから９ｋＶに下げられる。
【解決手段】Ｘ線画像撮影システム１０のシステムコントローラ１３は、欠陥領域検出部３７、及び判定部３８として機能する。欠陥領域検出部３７は、Ｘ線検出部２０の欠陥画素に対応する欠陥領域４１を検出する。判定部３８は、欠陥領域４１の面積及び個数と所定の閾値を比較する。判定部３８の比較結果に応じて、Ｘ線検出部２０に印加するバイアス電圧が設定される。閾値以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が閾値以上の個数であった場合、バイアス電圧が１０ｋＶから９ｋＶに下げられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体を透過した放射線を放射線検出器で検出して放射線画像を得る放射線画像撮影装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療診断や工業用検査等の分野で、放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が各種提案、実用化されている。放射線画像撮影装置は、被検体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することにより被検体に関する放射線画像を記録する放射線検出器を有する。近年、放射線検出器として、被検体を透過した放射線をリアルタイムで電気信号に変換するＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）が普及しつつある。
【０００３】
ＦＰＤ等の放射線検出器は、放射線を電荷に変換する放射線変換層、及び放射線変換層で変換された電荷を読み出すＴＦＴアレイ等の読み出し回路からなる。放射線検出器は、バイアス電源から印加されるバイアス電圧によって駆動し、放射線を変換した電荷を放射線変換層で蓄積し、蓄積した電荷を読み出し回路から撮像信号として出力する（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ＦＰＤには、放射線を直接電気信号に変換する直接変換方式と、放射線を一端可視光に変換し、それを電気信号に変換する間接変換方式とがある。直接変換方式の放射線変換層の材料としては、アモルファスセレンが一般的に使用される。
【０００５】
放射線変換層には、製造工程上の問題から、あるいは使用環境の温度によって、入射された放射線に応じた電荷を正常に出力しない欠陥画素が発生する場合がある。欠陥画素がある部分は、画像化が適正に行われないため、放射線画像の画質劣化、ひいては誤診の原因となる。そこで、従来の放射線画像撮影装置では、欠陥画素に対応する放射線画像の領域（以下、欠陥領域という）の位置や面積を検出し、欠陥領域の画素値を周囲の画素値から補完していた（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６７７８１号公報
【特許文献２】特開２００８−２４５０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
直接変換方式のＦＰＤの放射線変換層として使用されるアモルファスセレンは、経時的に欠陥画素が拡大、及びその個数が増加することが知られている。欠陥画素が拡大すると画像処理では補完ができなくなり、また、欠陥画素の個数が増大すると補完をしても画質劣化は否めないため、欠陥画素の面積及びその個数が限界まで達した場合は、ＦＰＤを新しいものと交換しなくてはならない。
【０００８】
ＦＰＤは高価であるため、なるべく長く、何度も繰り返して使用することが要望されているが、従来は、欠陥画素の成長抑制に関する対策を何ら講じていないため、ＦＰＤの交換時期が早まり、結果としてランニングコストの増大を招いていた。
【０００９】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、放射線検出部の使用寿命を延ばし、ランニングコストを低減することが可能な放射線画像撮影装置及びその制御方法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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の放射線画像撮影装置は、曝射された放射線に応じた電荷を画素毎に出力する変換層を有する放射線検出部と、前記放射線検出部にバイアス電圧を印加して駆動させる電圧印加手段と、前記電圧印加手段によるバイアス電圧を切り替える切替手段と、前記変換層の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、制御手段とからなることを特徴とする。
【００１１】
前記制御手段は、前記欠陥画素検出手段で検出された欠陥画素の面積及び個数と所定の閾値を比較し、閾値以上の面積を有する欠陥画素が一つでもあった場合、又は欠陥画素が閾値以上の個数となった場合、前記バイアス電圧を下げるように前記切替手段を作動させる。
【００１２】
前記閾値は複数個用意されている。前記制御手段は、前記欠陥画素の面積が閾値以上となる毎に、又は前記欠陥画素が閾値以上の個数となる毎に、複数段階で前記バイアス電圧を下げるように前記切替手段を作動させる。なお、前記閾値は一つでもよい。
【００１３】
前記バイアス電圧を下げたときに、前記放射線検出部で得られる放射線画像に感度補正処理を施す感度補正手段を備えることが好ましい。
【００１４】
前記放射線検出部に異なる前記バイアス電圧を印加する複数の撮影メニューが選択可能に設定されていることが好ましい。この場合、前記撮影メニュー毎に、下げるバイアス電圧が設定されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記撮影メニュー毎に、前記バイアス電圧の下限値が設定されており、前記バイアス電圧を下げたときに下限値を下回り、実行不可能になる前記撮影メニューを選択したときに、警告を表示する、又は実行不可能になる前記撮影メニューを選択不可とすることが好ましい。
【００１６】
前記変換層は、アモルファスセレンからなることが好ましい。
【００１７】
本発明の放射線画像撮影装置の制御方法は、放射線検出部の変換層の欠陥画素を検出するステップと、検出された欠陥画素の面積及び個数と所定の閾値を比較するステップと、閾値以上の面積を有する欠陥画素が一つでもあった場合、又は欠陥画素が閾値以上の個数となった場合、前記放射線検出部に印加するバイアス電圧を下げるステップとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、欠陥画素の状態が放射線検出部の使用限界に至る前に、バイアス電圧を下げるので、放射線検出部の使用寿命が延びる。従って、ランニングコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】Ｘ線画像撮影システムの構成を示す概略図である。
【図２】電源ユニットの構成の一例を示す説明図である。
【図３】欠陥領域を示す説明図である。
【図４】欠陥領域の状態と各部の動作状態の関係を示す図である。
【図５】Ｘ線画像撮影システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】Ｘ線画像撮影システムの撮影手順を示すフローチャートである。
【図７】実行不可能な撮影メニューの扱いの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、Ｘ線画像撮影システム１０は、被検体ＨにＸ線を照射して、被検体Ｈの体内の様子を撮影する立位式のシステムであり、Ｘ線源１１、Ｘ線画像撮影装置１２、システムコントローラ１３、コンソール装置１４等から構成されている。
【００２１】
Ｘ線源１１は、陰極のフィラメントからタングステンやモリブデン等のターゲットに電子を加速して入射させることによりＸ線を発生させる。Ｘ線源１１から照射されるＸ線の線質や線量は、陰極に流す電流（管電流）や加速電圧（管電圧）を調節することにより、撮影する被検体Ｈや被検体Ｈの撮影部位に応じて適宜調節される。
【００２２】
コンソール装置１４は、一般的なパーソナルコンピュータであり、内蔵したネットワーク回路によって、システムコントローラ１３の通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３４に接続している。コンソール装置１４には、Ｘ線源１１、システムコントローラ１３及びＦＰＤ１８を操作するためのＸ線画像撮影システム用操作プログラムがインストールされている。
【００２３】
Ｘ線画像撮影装置１２は、床に据え付けられた支柱部１７と、この支柱部１７に上下動できるように取り付けられたＦＰＤ１８等から構成されている。ＦＰＤ１８は、入射したＸ線を可視光に変換せずに、直接的に電荷に変換する直接変換型フラットパネルディテクタである。ＦＰＤ１８は、Ｘ線源１１に対面するＸ線入射面１９ａが設けられた筐体１９と、筐体１９内に組み込まれたＸ線検出部２０と、Ｘ線検出部２０を駆動させる電源ユニット２１と、切替スイッチ２２と、増幅器２３と、Ａ／Ｄ変換器２４とを備えている。Ｘ線入射面１９ａには、撮影時に被検体Ｈの胸等の撮影部位が接触される。
【００２４】
Ｘ線検出部２０は、その撮像面２０ａをＸ線入射面１９ａに向けて配置されている。Ｘ線検出部２０は、被検体Ｈの胸部全体をカバーする程度の面積を持つ。Ｘ線検出部２０は、Ｘ線を電荷に変換する変換層としての光導電膜２５と、光導電膜２５の撮像面２０ａ側に積層され、Ｘ線に対して透過性を有するバイアス電極層２６と、光導電膜２５の撮像面２０ａと反対側に積層され、光導電膜２５で変換された電荷を画素毎に読み出して出力するＴＦＴ基板２７とを備える。
【００２５】
光導電膜２５は、アモルファスセレン等からなり、Ｘ線の入射により、Ｘ線の線質や線量に応じた電荷を発生する。なお、光導電膜の材料としては、アモルファスセレンの他、ＰｂＯ、ＰｂＩ２、ＨｇＩ２、ＢｉＩ３、Ｃｄ（Ｚｎ）Ｔｅ等を使用することができる。
【００２６】
ＴＦＴ基板２７には、ＴＦＴアレイが形成され、撮像面２０ａ側の面に画素電極（図示せず）が設けられている。バイアス電極層２６と画素電極との間には、電源ユニット２１からバイアス電圧が印加される。バイアス電圧によって光導電膜２５内に電界が生じ、光導電膜２５内で発生した電荷が画素電極に収集される。画素電極は、収集した電荷を蓄積するコンデンサ上部の電極を構成する。画素電極はＴＦＴに接続されており、コンデンサに蓄積された電荷はＴＦＴを介して読み出される。ＴＦＴで読み出された電荷は、増幅器２３によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器２４によってデジタルな撮像信号に変換されてシステムコントローラ１３に出力される。
【００２７】
電源ユニット２１は、切替スイッチ２２に接続されている。切替スイッチ２２の切り替えに応じてＸ線検出部２０に印加するバイアス電圧が変更、又はバイアス電圧の印加が停止（オフ）される。
【００２８】
図２に示すように、電源ユニット２１は、それぞれ単独の通常電源２８、低電圧電源２９、及びアース３０が並列に設けられている。切替スイッチ２２は、システムコントローラ１３からの入力により切り替えられるスイッチ素子で、出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃに通常電源２８、低電圧電源２９、及びアース３０の一端がそれぞれ接続されている。
【００２９】
通常電源２８及び低電圧電源２９は、他端がバイアス電極層２６に接続される。本実施形態では、通常電源２８が１０ｋＶ、低電圧電源２９が９ｋＶのバイアス電圧をそれぞれ供給可能であり、切替スイッチ２２の入力端子２２ｄが出力端子２２ａ〜２２ｃとそれぞれ接続することで、１０ｋＶ（通常電圧）、９ｋＶ（低電圧）のバイアス電圧がＸ線検出部２０に印加、又はオフのいずれかに切り替えられる。以下では、通常、低電圧のバイアス電圧がＸ線検出部２０に印加される状態をそれぞれ通常モード、低電圧モードと称する。なお、電源ユニット２１の構成としては、これに限るものではなく、例えば１つの電源を分圧抵抗で分圧した出力側を切替スイッチに接続して、通常、低電圧のバイアス電圧、又はオフのいずれかに切り替えてもよい。
【００３０】
システムコントローラ１３は、キーボードやマウス、モニタ等を備えたコンソール装置１４からの入力を受けて、Ｘ線画像撮影システム１０の動作を統括的に制御する。システムコントローラ１３は、ＣＰＵ３１（制御手段）、画像処理部３２、メモリ３３、通信Ｉ／Ｆ３４、感度補正部３５、ストレージデバイス３６等から構成される。
【００３１】
画像処理部３２には、Ａ／Ｄ変換器２４から撮像信号が入力される。画像処理部３２は、入力された撮像信号に、階調変換、ガンマ補正等の各種画像処理を施し、放射線画像を生成する。また、画像処理部３２は、ＦＰＤ１８の欠陥画素に対応する放射線画像の領域（以下、欠陥領域という）に対して、その周囲の画素の画素値を用いて画素値を生成する、補完処理を施す。画像処理部３２で生成された放射線画像は、ＨＤＤ等で構成されたストレージデバイス３６に記憶される。
【００３２】
ＣＰＵ３１は、データバス３９を介してシステムコントローラ１３の各部と制御信号やデータ等を送受信し、各種演算処理を行うことにより、システムコントローラ１３の各部を統括的に制御する。ＣＰＵ３１は、ストレージデバイス３６に記憶された制御プログラムをメモリ３３にロードして実行することで、欠陥領域検出部３７、判定部３８として機能する。
【００３３】
Ｘ線画像撮影システム１０では、光導電膜２５の欠陥画素の状態を調べるため、例えば毎日の始業時等に、被検体Ｈがいない状態でＸ線を曝射せずに撮影を行い、これにより得られた図３に示す放射線画像（いわゆる暗画像）４０を欠陥領域検出部３７で解析する。欠陥画素はＸ線に感応しないため、欠陥画素に対応する放射線画像４０の画素値は、正常な画素の画素値よりも異常に低く、あるいは高くなる。欠陥領域検出部３７は、この画素値の相違に着目して、例えばある基準値に満たない画素値を欠陥画素によるものと判断し、これが所定個数集まった領域を欠陥領域４１として検出する。なお、放射線画像４０を取得する際に、Ｘ線を曝射してもよい。
【００３４】
判定部３８は、欠陥領域検出部３７で検出された欠陥領域４１の面積及び個数を所定の閾値と比較して、以下の判定を行う。全ての欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｓ１よりも小さい面積である場合、及び欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１よりも少ない個数である場合、判定部３８は、通常モードを選択する指令を切替スイッチ２２に出力する。切替スイッチ２２は出力端子２２ａを選択して、１０ｋＶのバイアス電圧を電源ユニット２１からＸ線検出部２０に印加させる。
【００３５】
一方、第１の閾値Ｔｓ１以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１以上の個数となった場合、判定部３８は、通常モードから低電圧モードに切り替える指令を切替スイッチ２２に出力する。さらに、第２の閾値Ｔｓ２（＞Ｔｓ１）以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第２の閾値Ｔｎ２（＞Ｔｎ１）以上の個数となった場合、判定部３８は、使用不可（オフ）の指令を切替スイッチ２２に出力する。なお、図３の符号４２ａ、４２ｂは、面積の第１、第２の閾値Ｔｓ１、Ｔｓ２をそれぞれ例示する矩形である。
【００３６】
面積の第２の閾値Ｔｓ２は、画像処理部３２で補完をすることが不可能となる欠陥領域４１の面積の限界値である。また、個数の第２の閾値Ｔｎ２は、補完による画質劣化が看過できないレベルに達する欠陥領域４１の個数の限界値である。第１の閾値Ｔｓ１、Ｔｎ１は、補完及び画質劣化が限界となる手前に設定された値であり、このまま放置すれば早晩限界に近付くことを示唆する値である。
【００３７】
ＣＰＵ３１は、判定部３８の判定結果に基づいて切替スイッチ２２へ指令を発するとともに、判定結果と判定日時をストレージデバイス３６に記憶する。また、判定部３８による判定で低電圧モードとする判定結果が出たとき、ＣＰＵ３１は、感度補正指示を感度補正部３５へ送る。さらにまた、判定部３８による判定で使用不可の判定結果が出たとき、ＣＰＵ３１は、バイアス電圧をオフにするように切替スイッチ２２へ指令を送るとともに、欠陥領域４１の面積拡大又は個数増加により、ＦＰＤ１８が使用不可となったことを示す旨の警告を、コンソール装置１４のモニタに表示させる。
【００３８】
低電圧モードでは、光導電膜２５の感度が通常モードよりも劣るため、低電圧モードで得られた放射線画像は通常モードと比べて画質が劣化する。こうした画質劣化を是正するため、感度補正部３５は、ＣＰＵ３１からの感度補正指示を受けて感度補正データをストレージデバイス３６から読み出し、これに基づいて放射線画像に感度補正処理を施す。これにより、低電圧モードでは感度補正処理を施した放射線画像が、通常モードでは画像処理部３２から出力されたままの放射線画像がコンソール装置１４のモニタにそれぞれ表示される。
【００３９】
感度補正部３５は、ストレージデバイス３６に記憶された感度補正データに従って感度補正処理を実行する。感度補正データは、例えば、撮像信号の出力レベルの低電圧時と通常電圧時の差、あるいは両者の比率である。感度補正部３５は、低電圧モードで得られた放射線画像に差分を加えたり、放射線画像に比率を乗じたりする等して感度を補正する。なお、感度補正の方法としては、上記の感度補正部３５による方法に代えて、あるいは加えて、Ｘ線源１１の管電流を上げて撮影する方法を採用してもよい。
【００４０】
以上の説明をまとめると、図４に示す如くである。すなわち、全ての欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｓ１よりも小さい面積である場合、又は欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１よりも少ない個数である場合は、Ｘ線画像撮影システム１０は通常モードで稼動される。切替スイッチ２２は出力端子２２ａを選択、バイアス電圧は１０ｋＶである。感度補正部３５はこの場合駆動しない。
【００４１】
第１の閾値Ｔｓ１以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１以上の個数となった場合は、低電圧モードで稼動される。切替スイッチ２２は出力端子２２ｂを選択、バイアス電圧は９ｋＶである。この場合は感度補正部３５によって放射線画像に感度補正が施される。
【００４２】
第２の閾値Ｔｓ２以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第２の閾値Ｔｎ２以上の個数となった場合は、使用不可となる。切替スイッチ２２は出力端子２２ｃを選択、バイアス電圧は０（オフ）である。また、ＦＰＤ１８が使用不可となったことを示す旨の警告がコンソール装置１４のモニタに表示される。
【００４３】
上記実施形態の作用について、図５及び図６のフローチャートに沿って説明する。まず、オペレータがコンソール装置１４を操作してＸ線画像撮影システム１０の電源がオンされると、ＣＰＵ３１は、ストレージデバイス３６に記憶された判定部３８による前回の判定結果・判定日時を読み出し（Ｓ１０）、読み出した判定日時と内蔵のカレンダーとを比較して、当日に判定部３８による判定処理が済んでいるか否かを確認する（Ｓ１１）。当日に判定部３８による判定処理が済んでいない場合（Ｓ１１でＮＯ）、欠陥領域４１の検出、判定部３８による判定処理に進む。他方、当日既に判定部３８による判定が行われていた場合（Ｓ１１でＹＥＳ）は、Ｘ線撮影（Ｓ２４）に進む。
【００４４】
当日に判定処理が済んでいない場合（Ｓ１１でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、通常のバイアス電圧を印加するように切替スイッチ２２へ指令を送る（Ｓ１２）。そして、バイアス電圧の印加によって駆動したＸ線検出部２０によって、暗画像の撮影が行われる（Ｓ１３）。Ｘ線検出部２０から出力された撮像信号は画像処理部３２で画像処理され、これにより欠陥領域４１の状態を検出するための放射線画像４０が生成される（Ｓ１４）。画像処理部３２で生成された放射線画像４０を元に、欠陥領域検出部３７で欠陥領域４１が検出される（Ｓ１５）。
【００４５】
判定部３８は、欠陥領域検出部３７で検出された欠陥領域４１の面積及び個数と第１の閾値Ｔｓ１、Ｔｎ１とを比較して判定を行う（Ｓ１６）。全ての欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｓ１よりも小さい面積、及び第１の閾値Ｔｎ１よりも欠陥領域４１の個数が少なかった場合（Ｓ１６でＹＥＳ）は、通常モードが選択される（Ｓ１７）。ＣＰＵ３１はこの判定結果に基づき、出力端子２２ａを選択する指令を切替スイッチ２２へ送る。
【００４６】
一方、第１の閾値Ｔｓ１以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１以上の個数であった場合（Ｓ１６でＮＯ）は、Ｓ１８の判定に進む。
【００４７】
Ｓ１８において、今度は欠陥領域４１の面積及び個数と第２の閾値Ｔｓ２、Ｔｎ２の大小が比較される。第２の閾値Ｔｓ２以上の面積を有する欠陥領域４１がない場合、又は欠陥領域４１が第２の閾値Ｔｎ２よりも少ない個数であった場合（Ｓ１８でＮＯ）は、低電圧モードが選択される（Ｓ１９）。ＣＰＵ３１はこの判定結果に基づき、出力端子２２ｂを選択する指令を切替スイッチ２２へ、感度補正指示を感度補正部３５に送る（Ｓ２０）。
【００４８】
第２の閾値Ｔｓ２以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第２の閾値Ｔｎ２以上の個数であった場合（Ｓ１８でＹＥＳ）は、使用不可と判定される（Ｓ２１）。ＣＰＵ３１は、出力端子２２ｃを選択する指令を切替スイッチ２２へ送るとともに、ＦＰＤ１８が使用不可となったことを示す旨の警告をコンソール装置１４のモニタに表示させる（Ｓ２２）。この場合、オペレータはコンソール装置１４の表示でＦＰＤ１８が使用不可になったことを認識して、新品のＦＰＤ１８に交換する等の処置を実行する。以上の判定処理を行った後、判定結果及び判定日時がストレージデバイス３６に記憶される（Ｓ２３）。
【００４９】
Ｘ線撮影（Ｓ２４）では、先ず図６に示すように、オペレータが被検体Ｈに関するデータ等の撮影条件をコンソール装置１４から入力する（Ｓ３０）。その後、Ｘ線入射面１９ａに被検体Ｈの撮影部位を接触させる。そして、ＣＰＵ３１は、Ｘ線源１１を駆動して被検体ＨにＸ線を曝射させるとともに、判定部３８の判定結果に基づき、通常モード、低電圧モードのいずれかのバイアス電圧をＸ線検出部２０に印加させる（Ｓ３１）。こうしてＸ線検出部２０で被検体Ｈを撮像した撮像信号が取得され（Ｓ３２）、画像処理部３２で放射線画像が生成される（Ｓ３３）。なお、このとき、判定部３８の判定結果に応じて、欠陥領域４１の画素値を補完する処理が画像処理部３２で実行される。
【００５０】
ここで、通常モードであった場合（Ｓ３４でＮＯ）は、放射線画像は感度補正部３５に送られず、そのままコンソール装置１４へ出力され（Ｓ３５）、コンソール装置１４のモニタに表示される（Ｓ３６）。一方、低電圧モードであった場合（Ｓ３４でＹＥＳ）は、感度補正部３５によって放射線画像に感度補正処理が施された後（Ｓ３７）、Ｓ３５、Ｓ３６の処理が実行される。
【００５１】
以上説明したように、ＦＰＤ１８が使用不可となる状態になる前に、通常よりも低いバイアス電圧で駆動するので、ＦＰＤ１８の使用寿命を延ばすことができる。また、低電圧モードのときは、画素電極に収集される電荷の量が少なくなり、撮像信号の出力レベルが低下するが、感度補正部３５で感度を増加させる感度補正を放射線画像に施しているので、撮像信号の出力レベル低下に起因する放射線画像の画質劣化を抑えることができる。
【００５２】
上記実施形態では、欠陥領域４１の判定で通常電圧、低電圧のいずれかにバイアス電圧が切り替わるようにしているが、本発明はこれに限らず、ＦＰＤ１８が使用限界に至る第２の閾値よりも低い閾値を複数用意し、欠陥領域４１の面積や個数が閾値を超えるごとに段階的にバイアス電圧を下げてもよい。例えば通常モードのバイアス電圧を１０ｋＶ、第２の閾値の直前で設定される最低のバイアス電圧を５ｋＶとし、欠陥領域の面積や個数が閾値を超えるごとに、１０、９、８、７、６、５ｋＶと１ｋＶ刻みでバイアス電圧を下げる。こうすれば、一度にバイアス電圧を下げるよりも、欠陥画素の成長を効果的に抑制することができ、さらなるＦＰＤ１８の延命措置に寄与することができる。
【００５３】
上記実施形態では、通常モードでバイアス電圧が１０ｋＶで一定である場合を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、複数の撮影メニューを有し、それぞれの撮影メニューに応じてバイアス電圧が設定されている放射線撮影装置にも適用することができる。
【００５４】
この場合、複数の撮影メニューでそれぞれ、異なるバイアス電圧をＸ線検出部２０に印加し、さらに通常電圧、低電圧をそれぞれ設定する。例えば表１に示すように、通常モードでは、メニューＡ、メニューＢがそれぞれ１０ｋＶ、８ｋＶのバイアス電圧に設定されており、欠陥領域４１の判定に応じて低電圧モードとなったときは、メニューＡ、メニューＢがそれぞれ９ｋＶ、７．２ｋＶ（通常モードの一割減）のバイアス電圧に変更される。こうした構成を実現するために、例えば１つの電源を分圧抵抗で１０、９、８、７．２、０ｋＶに分圧して、撮影メニュー及びモードに相当するバイアス電圧をＸ線検出部２０に印加する。なお、いう迄もないが、この場合に設定される低電圧は、各撮影メニューで許容されるバイアス電圧の下限値（これよりも下げると適正な放射線画像が得られなくなるバイアス電圧）と同じかそれ以上に設定される。
【００５５】
【表１】
【００５６】
また、撮影メニューに応じて低電圧を設定するのではなく、上記実施形態のように撮影メニューに関係なく一つの低電圧を設定してもよい。この場合、通常モードのバイアス電圧が、設定された低電圧よりも低い撮影メニューは、判定部３８の判定結果に関わらず通常モードのバイアス電圧で撮影を行う。逆に通常モードのバイアス電圧が低電圧よりも高い撮影メニューは、低電圧で撮影を行う。例えば表２に示すように、通常モードでは、メニューＡ、Ｂ、Ｃがそれぞれ１０ｋＶ、８ｋＶ、５ｋＶのバイアス電圧で、低電圧が７ｋＶに設定されていた場合は、メニューＡ、メニューＢは低電圧モードで７ｋＶのバイアス電圧に設定し、メニューＣは通常モードのバイアス電圧５ｋＶが常時適用される。
【００５７】
【表２】
【００５８】
さらには、撮影メニューに応じて低電圧を設定するとともに、撮影メニュー毎に複数の閾値を用意して、二段階以上バイアス電圧を下げてもよい。
【００５９】
複数の撮影メニューを有する場合、低電圧の設定の仕方によっては、許容されるバイアス電圧の下限値よりも、設定された低電圧のほうが小さくなり、その低電圧では実行不可能な撮影メニューが出現する可能性がある。例えばバイアス電圧を１０〜５ｋＶの間で１ｋＶ毎に下げる設定で、バイアス電圧の下限値が７ｋＶの撮影メニューがあった場合、バイアス電圧が６ｋＶに下げられた時点でその撮影メニューは実行不可能となる。
【００６０】
この場合は、例えば図７（Ａ）に示すように、実行不可能な撮影メニューを選択したときに、コンソール装置１４のモニタに警告ウィンドウ５０を表示したり、（Ｂ）に示すように、ラジオボタン５１で撮影メニューを選択するメニュー選択ウィンドウ５２内で、実行不可能な撮影メニュー（ここではメニューＢ）自体を選択できなくしたりする。こうすれば、実行不可能な撮影メニューを選択して不適正な放射線画像を取得することが防止される。
【００６１】
あるいは、（Ｃ）に示すように、実行不可能な撮影メニューの選択を許可して撮影は行わせるが、撮影前に適正な放射線画像が得られないおそれがある旨の警告ウィンドウ５３を表示してもよい。不適正な放射線画像を取得する可能性は高くなるが、放射線画像の質はある程度目を瞑って、取り敢えず撮影を行いたい場合に適応することができる。
【００６２】
なお、複数の撮影メニューを有し、撮影メニューに応じてバイアス電圧が設定される例としては、例えば静止画像を取得するためのメニューや、リアルタイムで画像を取得するためのメニューを有する場合、あるいは、撮影部位が胸部、頭部のように異なる場合、さらにまた、撮影対象が骨、臓器、血管等のように異なる場合に個別のメニューを有する場合が挙げられる。こうした異なる撮影条件では、Ｘ線源１１の管電流や管電圧も設定変更されるため、これに応じてバイアス電圧も設定される。
【００６３】
上記実施形態は、被写体が起立した状態で撮影を行う立位式のＸ線画像撮影装置を例に説明したが、診察台に横たわった状態で撮影を行う臥位式の放射線画像撮影装置や、乳ガンの検診に用いるマンモグラフィ等にも適用可能である。
【００６４】
以上、本発明に係るＸ線画像撮影システムについて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６５】
１０ Ｘ線画像撮影システム
１２ Ｘ線画像撮影装置
１３ システムコントローラ
１８ ＦＰＤ
２０ Ｘ線検出部
２１ 電源ユニット
２２ 切替スイッチ
３１ ＣＰＵ
３２ 画像処理部
３５ 感度補正部
３７ 欠陥領域検出部
３８ 判定部
４１ 欠陥領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体を透過した放射線を放射線検出器で検出して放射線画像を得る放射線画像撮影装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療診断や工業用検査等の分野で、放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が各種提案、実用化されている。放射線画像撮影装置は、被検体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することにより被検体に関する放射線画像を記録する放射線検出器を有する。近年、放射線検出器として、被検体を透過した放射線をリアルタイムで電気信号に変換するＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）が普及しつつある。
【０００３】
ＦＰＤ等の放射線検出器は、放射線を電荷に変換する放射線変換層、及び放射線変換層で変換された電荷を読み出すＴＦＴアレイ等の読み出し回路からなる。放射線検出器は、バイアス電源から印加されるバイアス電圧によって駆動し、放射線を変換した電荷を放射線変換層で蓄積し、蓄積した電荷を読み出し回路から撮像信号として出力する（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ＦＰＤには、放射線を直接電気信号に変換する直接変換方式と、放射線を一端可視光に変換し、それを電気信号に変換する間接変換方式とがある。直接変換方式の放射線変換層の材料としては、アモルファスセレンが一般的に使用される。
【０００５】
放射線変換層には、製造工程上の問題から、あるいは使用環境の温度によって、入射された放射線に応じた電荷を正常に出力しない欠陥画素が発生する場合がある。欠陥画素がある部分は、画像化が適正に行われないため、放射線画像の画質劣化、ひいては誤診の原因となる。そこで、従来の放射線画像撮影装置では、欠陥画素に対応する放射線画像の領域（以下、欠陥領域という）の位置や面積を検出し、欠陥領域の画素値を周囲の画素値から補完していた（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６７７８１号公報
【特許文献２】特開２００８−２４５０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
直接変換方式のＦＰＤの放射線変換層として使用されるアモルファスセレンは、経時的に欠陥画素が拡大、及びその個数が増加することが知られている。欠陥画素が拡大すると画像処理では補完ができなくなり、また、欠陥画素の個数が増大すると補完をしても画質劣化は否めないため、欠陥画素の面積及びその個数が限界まで達した場合は、ＦＰＤを新しいものと交換しなくてはならない。
【０００８】
ＦＰＤは高価であるため、なるべく長く、何度も繰り返して使用することが要望されているが、従来は、欠陥画素の成長抑制に関する対策を何ら講じていないため、ＦＰＤの交換時期が早まり、結果としてランニングコストの増大を招いていた。
【０００９】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、放射線検出部の使用寿命を延ばし、ランニングコストを低減することが可能な放射線画像撮影装置及びその制御方法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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の放射線画像撮影装置は、曝射された放射線に応じた電荷を画素毎に出力する変換層を有する放射線検出部と、前記放射線検出部にバイアス電圧を印加して駆動させる電圧印加手段と、前記電圧印加手段によるバイアス電圧を切り替える切替手段と、前記変換層の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、制御手段とからなることを特徴とする。
【００１１】
前記制御手段は、前記欠陥画素検出手段で検出された欠陥画素の面積及び個数と所定の閾値を比較し、閾値以上の面積を有する欠陥画素が一つでもあった場合、又は欠陥画素が閾値以上の個数となった場合、前記バイアス電圧を下げるように前記切替手段を作動させる。
【００１２】
前記閾値は複数個用意されている。前記制御手段は、前記欠陥画素の面積が閾値以上となる毎に、又は前記欠陥画素が閾値以上の個数となる毎に、複数段階で前記バイアス電圧を下げるように前記切替手段を作動させる。なお、前記閾値は一つでもよい。
【００１３】
前記バイアス電圧を下げたときに、前記放射線検出部で得られる放射線画像に感度補正処理を施す感度補正手段を備えることが好ましい。
【００１４】
前記放射線検出部に異なる前記バイアス電圧を印加する複数の撮影メニューが選択可能に設定されていることが好ましい。この場合、前記撮影メニュー毎に、下げるバイアス電圧が設定されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記撮影メニュー毎に、前記バイアス電圧の下限値が設定されており、前記バイアス電圧を下げたときに下限値を下回り、実行不可能になる前記撮影メニューを選択したときに、警告を表示する、又は実行不可能になる前記撮影メニューを選択不可とすることが好ましい。
【００１６】
前記変換層は、アモルファスセレンからなることが好ましい。
【００１７】
本発明の放射線画像撮影装置の制御方法は、放射線検出部の変換層の欠陥画素を検出するステップと、検出された欠陥画素の面積及び個数と所定の閾値を比較するステップと、閾値以上の面積を有する欠陥画素が一つでもあった場合、又は欠陥画素が閾値以上の個数となった場合、前記放射線検出部に印加するバイアス電圧を下げるステップとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、欠陥画素の状態が放射線検出部の使用限界に至る前に、バイアス電圧を下げるので、放射線検出部の使用寿命が延びる。従って、ランニングコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】Ｘ線画像撮影システムの構成を示す概略図である。
【図２】電源ユニットの構成の一例を示す説明図である。
【図３】欠陥領域を示す説明図である。
【図４】欠陥領域の状態と各部の動作状態の関係を示す図である。
【図５】Ｘ線画像撮影システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】Ｘ線画像撮影システムの撮影手順を示すフローチャートである。
【図７】実行不可能な撮影メニューの扱いの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、Ｘ線画像撮影システム１０は、被検体ＨにＸ線を照射して、被検体Ｈの体内の様子を撮影する立位式のシステムであり、Ｘ線源１１、Ｘ線画像撮影装置１２、システムコントローラ１３、コンソール装置１４等から構成されている。
【００２１】
Ｘ線源１１は、陰極のフィラメントからタングステンやモリブデン等のターゲットに電子を加速して入射させることによりＸ線を発生させる。Ｘ線源１１から照射されるＸ線の線質や線量は、陰極に流す電流（管電流）や加速電圧（管電圧）を調節することにより、撮影する被検体Ｈや被検体Ｈの撮影部位に応じて適宜調節される。
【００２２】
コンソール装置１４は、一般的なパーソナルコンピュータであり、内蔵したネットワーク回路によって、システムコントローラ１３の通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３４に接続している。コンソール装置１４には、Ｘ線源１１、システムコントローラ１３及びＦＰＤ１８を操作するためのＸ線画像撮影システム用操作プログラムがインストールされている。
【００２３】
Ｘ線画像撮影装置１２は、床に据え付けられた支柱部１７と、この支柱部１７に上下動できるように取り付けられたＦＰＤ１８等から構成されている。ＦＰＤ１８は、入射したＸ線を可視光に変換せずに、直接的に電荷に変換する直接変換型フラットパネルディテクタである。ＦＰＤ１８は、Ｘ線源１１に対面するＸ線入射面１９ａが設けられた筐体１９と、筐体１９内に組み込まれたＸ線検出部２０と、Ｘ線検出部２０を駆動させる電源ユニット２１と、切替スイッチ２２と、増幅器２３と、Ａ／Ｄ変換器２４とを備えている。Ｘ線入射面１９ａには、撮影時に被検体Ｈの胸等の撮影部位が接触される。
【００２４】
Ｘ線検出部２０は、その撮像面２０ａをＸ線入射面１９ａに向けて配置されている。Ｘ線検出部２０は、被検体Ｈの胸部全体をカバーする程度の面積を持つ。Ｘ線検出部２０は、Ｘ線を電荷に変換する変換層としての光導電膜２５と、光導電膜２５の撮像面２０ａ側に積層され、Ｘ線に対して透過性を有するバイアス電極層２６と、光導電膜２５の撮像面２０ａと反対側に積層され、光導電膜２５で変換された電荷を画素毎に読み出して出力するＴＦＴ基板２７とを備える。
【００２５】
光導電膜２５は、アモルファスセレン等からなり、Ｘ線の入射により、Ｘ線の線質や線量に応じた電荷を発生する。なお、光導電膜の材料としては、アモルファスセレンの他、ＰｂＯ、ＰｂＩ２、ＨｇＩ２、ＢｉＩ３、Ｃｄ（Ｚｎ）Ｔｅ等を使用することができる。
【００２６】
ＴＦＴ基板２７には、ＴＦＴアレイが形成され、撮像面２０ａ側の面に画素電極（図示せず）が設けられている。バイアス電極層２６と画素電極との間には、電源ユニット２１からバイアス電圧が印加される。バイアス電圧によって光導電膜２５内に電界が生じ、光導電膜２５内で発生した電荷が画素電極に収集される。画素電極は、収集した電荷を蓄積するコンデンサ上部の電極を構成する。画素電極はＴＦＴに接続されており、コンデンサに蓄積された電荷はＴＦＴを介して読み出される。ＴＦＴで読み出された電荷は、増幅器２３によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器２４によってデジタルな撮像信号に変換されてシステムコントローラ１３に出力される。
【００２７】
電源ユニット２１は、切替スイッチ２２に接続されている。切替スイッチ２２の切り替えに応じてＸ線検出部２０に印加するバイアス電圧が変更、又はバイアス電圧の印加が停止（オフ）される。
【００２８】
図２に示すように、電源ユニット２１は、それぞれ単独の通常電源２８、低電圧電源２９、及びアース３０が並列に設けられている。切替スイッチ２２は、システムコントローラ１３からの入力により切り替えられるスイッチ素子で、出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃに通常電源２８、低電圧電源２９、及びアース３０の一端がそれぞれ接続されている。
【００２９】
通常電源２８及び低電圧電源２９は、他端がバイアス電極層２６に接続される。本実施形態では、通常電源２８が１０ｋＶ、低電圧電源２９が９ｋＶのバイアス電圧をそれぞれ供給可能であり、切替スイッチ２２の入力端子２２ｄが出力端子２２ａ〜２２ｃとそれぞれ接続することで、１０ｋＶ（通常電圧）、９ｋＶ（低電圧）のバイアス電圧がＸ線検出部２０に印加、又はオフのいずれかに切り替えられる。以下では、通常、低電圧のバイアス電圧がＸ線検出部２０に印加される状態をそれぞれ通常モード、低電圧モードと称する。なお、電源ユニット２１の構成としては、これに限るものではなく、例えば１つの電源を分圧抵抗で分圧した出力側を切替スイッチに接続して、通常、低電圧のバイアス電圧、又はオフのいずれかに切り替えてもよい。
【００３０】
システムコントローラ１３は、キーボードやマウス、モニタ等を備えたコンソール装置１４からの入力を受けて、Ｘ線画像撮影システム１０の動作を統括的に制御する。システムコントローラ１３は、ＣＰＵ３１（制御手段）、画像処理部３２、メモリ３３、通信Ｉ／Ｆ３４、感度補正部３５、ストレージデバイス３６等から構成される。
【００３１】
画像処理部３２には、Ａ／Ｄ変換器２４から撮像信号が入力される。画像処理部３２は、入力された撮像信号に、階調変換、ガンマ補正等の各種画像処理を施し、放射線画像を生成する。また、画像処理部３２は、ＦＰＤ１８の欠陥画素に対応する放射線画像の領域（以下、欠陥領域という）に対して、その周囲の画素の画素値を用いて画素値を生成する、補完処理を施す。画像処理部３２で生成された放射線画像は、ＨＤＤ等で構成されたストレージデバイス３６に記憶される。
【００３２】
ＣＰＵ３１は、データバス３９を介してシステムコントローラ１３の各部と制御信号やデータ等を送受信し、各種演算処理を行うことにより、システムコントローラ１３の各部を統括的に制御する。ＣＰＵ３１は、ストレージデバイス３６に記憶された制御プログラムをメモリ３３にロードして実行することで、欠陥領域検出部３７、判定部３８として機能する。
【００３３】
Ｘ線画像撮影システム１０では、光導電膜２５の欠陥画素の状態を調べるため、例えば毎日の始業時等に、被検体Ｈがいない状態でＸ線を曝射せずに撮影を行い、これにより得られた図３に示す放射線画像（いわゆる暗画像）４０を欠陥領域検出部３７で解析する。欠陥画素はＸ線に感応しないため、欠陥画素に対応する放射線画像４０の画素値は、正常な画素の画素値よりも異常に低く、あるいは高くなる。欠陥領域検出部３７は、この画素値の相違に着目して、例えばある基準値に満たない画素値を欠陥画素によるものと判断し、これが所定個数集まった領域を欠陥領域４１として検出する。なお、放射線画像４０を取得する際に、Ｘ線を曝射してもよい。
【００３４】
判定部３８は、欠陥領域検出部３７で検出された欠陥領域４１の面積及び個数を所定の閾値と比較して、以下の判定を行う。全ての欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｓ１よりも小さい面積である場合、及び欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１よりも少ない個数である場合、判定部３８は、通常モードを選択する指令を切替スイッチ２２に出力する。切替スイッチ２２は出力端子２２ａを選択して、１０ｋＶのバイアス電圧を電源ユニット２１からＸ線検出部２０に印加させる。
【００３５】
一方、第１の閾値Ｔｓ１以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１以上の個数となった場合、判定部３８は、通常モードから低電圧モードに切り替える指令を切替スイッチ２２に出力する。さらに、第２の閾値Ｔｓ２（＞Ｔｓ１）以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第２の閾値Ｔｎ２（＞Ｔｎ１）以上の個数となった場合、判定部３８は、使用不可（オフ）の指令を切替スイッチ２２に出力する。なお、図３の符号４２ａ、４２ｂは、面積の第１、第２の閾値Ｔｓ１、Ｔｓ２をそれぞれ例示する矩形である。
【００３６】
面積の第２の閾値Ｔｓ２は、画像処理部３２で補完をすることが不可能となる欠陥領域４１の面積の限界値である。また、個数の第２の閾値Ｔｎ２は、補完による画質劣化が看過できないレベルに達する欠陥領域４１の個数の限界値である。第１の閾値Ｔｓ１、Ｔｎ１は、補完及び画質劣化が限界となる手前に設定された値であり、このまま放置すれば早晩限界に近付くことを示唆する値である。
【００３７】
ＣＰＵ３１は、判定部３８の判定結果に基づいて切替スイッチ２２へ指令を発するとともに、判定結果と判定日時をストレージデバイス３６に記憶する。また、判定部３８による判定で低電圧モードとする判定結果が出たとき、ＣＰＵ３１は、感度補正指示を感度補正部３５へ送る。さらにまた、判定部３８による判定で使用不可の判定結果が出たとき、ＣＰＵ３１は、バイアス電圧をオフにするように切替スイッチ２２へ指令を送るとともに、欠陥領域４１の面積拡大又は個数増加により、ＦＰＤ１８が使用不可となったことを示す旨の警告を、コンソール装置１４のモニタに表示させる。
【００３８】
低電圧モードでは、光導電膜２５の感度が通常モードよりも劣るため、低電圧モードで得られた放射線画像は通常モードと比べて画質が劣化する。こうした画質劣化を是正するため、感度補正部３５は、ＣＰＵ３１からの感度補正指示を受けて感度補正データをストレージデバイス３６から読み出し、これに基づいて放射線画像に感度補正処理を施す。これにより、低電圧モードでは感度補正処理を施した放射線画像が、通常モードでは画像処理部３２から出力されたままの放射線画像がコンソール装置１４のモニタにそれぞれ表示される。
【００３９】
感度補正部３５は、ストレージデバイス３６に記憶された感度補正データに従って感度補正処理を実行する。感度補正データは、例えば、撮像信号の出力レベルの低電圧時と通常電圧時の差、あるいは両者の比率である。感度補正部３５は、低電圧モードで得られた放射線画像に差分を加えたり、放射線画像に比率を乗じたりする等して感度を補正する。なお、感度補正の方法としては、上記の感度補正部３５による方法に代えて、あるいは加えて、Ｘ線源１１の管電流を上げて撮影する方法を採用してもよい。
【００４０】
以上の説明をまとめると、図４に示す如くである。すなわち、全ての欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｓ１よりも小さい面積である場合、又は欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１よりも少ない個数である場合は、Ｘ線画像撮影システム１０は通常モードで稼動される。切替スイッチ２２は出力端子２２ａを選択、バイアス電圧は１０ｋＶである。感度補正部３５はこの場合駆動しない。
【００４１】
第１の閾値Ｔｓ１以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１以上の個数となった場合は、低電圧モードで稼動される。切替スイッチ２２は出力端子２２ｂを選択、バイアス電圧は９ｋＶである。この場合は感度補正部３５によって放射線画像に感度補正が施される。
【００４２】
第２の閾値Ｔｓ２以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第２の閾値Ｔｎ２以上の個数となった場合は、使用不可となる。切替スイッチ２２は出力端子２２ｃを選択、バイアス電圧は０（オフ）である。また、ＦＰＤ１８が使用不可となったことを示す旨の警告がコンソール装置１４のモニタに表示される。
【００４３】
上記実施形態の作用について、図５及び図６のフローチャートに沿って説明する。まず、オペレータがコンソール装置１４を操作してＸ線画像撮影システム１０の電源がオンされると、ＣＰＵ３１は、ストレージデバイス３６に記憶された判定部３８による前回の判定結果・判定日時を読み出し（Ｓ１０）、読み出した判定日時と内蔵のカレンダーとを比較して、当日に判定部３８による判定処理が済んでいるか否かを確認する（Ｓ１１）。当日に判定部３８による判定処理が済んでいない場合（Ｓ１１でＮＯ）、欠陥領域４１の検出、判定部３８による判定処理に進む。他方、当日既に判定部３８による判定が行われていた場合（Ｓ１１でＹＥＳ）は、Ｘ線撮影（Ｓ２４）に進む。
【００４４】
当日に判定処理が済んでいない場合（Ｓ１１でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、通常のバイアス電圧を印加するように切替スイッチ２２へ指令を送る（Ｓ１２）。そして、バイアス電圧の印加によって駆動したＸ線検出部２０によって、暗画像の撮影が行われる（Ｓ１３）。Ｘ線検出部２０から出力された撮像信号は画像処理部３２で画像処理され、これにより欠陥領域４１の状態を検出するための放射線画像４０が生成される（Ｓ１４）。画像処理部３２で生成された放射線画像４０を元に、欠陥領域検出部３７で欠陥領域４１が検出される（Ｓ１５）。
【００４５】
判定部３８は、欠陥領域検出部３７で検出された欠陥領域４１の面積及び個数と第１の閾値Ｔｓ１、Ｔｎ１とを比較して判定を行う（Ｓ１６）。全ての欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｓ１よりも小さい面積、及び第１の閾値Ｔｎ１よりも欠陥領域４１の個数が少なかった場合（Ｓ１６でＹＥＳ）は、通常モードが選択される（Ｓ１７）。ＣＰＵ３１はこの判定結果に基づき、出力端子２２ａを選択する指令を切替スイッチ２２へ送る。
【００４６】
一方、第１の閾値Ｔｓ１以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第１の閾値Ｔｎ１以上の個数であった場合（Ｓ１６でＮＯ）は、Ｓ１８の判定に進む。
【００４７】
Ｓ１８において、今度は欠陥領域４１の面積及び個数と第２の閾値Ｔｓ２、Ｔｎ２の大小が比較される。第２の閾値Ｔｓ２以上の面積を有する欠陥領域４１がない場合、又は欠陥領域４１が第２の閾値Ｔｎ２よりも少ない個数であった場合（Ｓ１８でＮＯ）は、低電圧モードが選択される（Ｓ１９）。ＣＰＵ３１はこの判定結果に基づき、出力端子２２ｂを選択する指令を切替スイッチ２２へ、感度補正指示を感度補正部３５に送る（Ｓ２０）。
【００４８】
第２の閾値Ｔｓ２以上の面積を有する欠陥領域４１が一つでもあった場合、又は欠陥領域４１が第２の閾値Ｔｎ２以上の個数であった場合（Ｓ１８でＹＥＳ）は、使用不可と判定される（Ｓ２１）。ＣＰＵ３１は、出力端子２２ｃを選択する指令を切替スイッチ２２へ送るとともに、ＦＰＤ１８が使用不可となったことを示す旨の警告をコンソール装置１４のモニタに表示させる（Ｓ２２）。この場合、オペレータはコンソール装置１４の表示でＦＰＤ１８が使用不可になったことを認識して、新品のＦＰＤ１８に交換する等の処置を実行する。以上の判定処理を行った後、判定結果及び判定日時がストレージデバイス３６に記憶される（Ｓ２３）。
【００４９】
Ｘ線撮影（Ｓ２４）では、先ず図６に示すように、オペレータが被検体Ｈに関するデータ等の撮影条件をコンソール装置１４から入力する（Ｓ３０）。その後、Ｘ線入射面１９ａに被検体Ｈの撮影部位を接触させる。そして、ＣＰＵ３１は、Ｘ線源１１を駆動して被検体ＨにＸ線を曝射させるとともに、判定部３８の判定結果に基づき、通常モード、低電圧モードのいずれかのバイアス電圧をＸ線検出部２０に印加させる（Ｓ３１）。こうしてＸ線検出部２０で被検体Ｈを撮像した撮像信号が取得され（Ｓ３２）、画像処理部３２で放射線画像が生成される（Ｓ３３）。なお、このとき、判定部３８の判定結果に応じて、欠陥領域４１の画素値を補完する処理が画像処理部３２で実行される。
【００５０】
ここで、通常モードであった場合（Ｓ３４でＮＯ）は、放射線画像は感度補正部３５に送られず、そのままコンソール装置１４へ出力され（Ｓ３５）、コンソール装置１４のモニタに表示される（Ｓ３６）。一方、低電圧モードであった場合（Ｓ３４でＹＥＳ）は、感度補正部３５によって放射線画像に感度補正処理が施された後（Ｓ３７）、Ｓ３５、Ｓ３６の処理が実行される。
【００５１】
以上説明したように、ＦＰＤ１８が使用不可となる状態になる前に、通常よりも低いバイアス電圧で駆動するので、ＦＰＤ１８の使用寿命を延ばすことができる。また、低電圧モードのときは、画素電極に収集される電荷の量が少なくなり、撮像信号の出力レベルが低下するが、感度補正部３５で感度を増加させる感度補正を放射線画像に施しているので、撮像信号の出力レベル低下に起因する放射線画像の画質劣化を抑えることができる。
【００５２】
上記実施形態では、欠陥領域４１の判定で通常電圧、低電圧のいずれかにバイアス電圧が切り替わるようにしているが、本発明はこれに限らず、ＦＰＤ１８が使用限界に至る第２の閾値よりも低い閾値を複数用意し、欠陥領域４１の面積や個数が閾値を超えるごとに段階的にバイアス電圧を下げてもよい。例えば通常モードのバイアス電圧を１０ｋＶ、第２の閾値の直前で設定される最低のバイアス電圧を５ｋＶとし、欠陥領域の面積や個数が閾値を超えるごとに、１０、９、８、７、６、５ｋＶと１ｋＶ刻みでバイアス電圧を下げる。こうすれば、一度にバイアス電圧を下げるよりも、欠陥画素の成長を効果的に抑制することができ、さらなるＦＰＤ１８の延命措置に寄与することができる。
【００５３】
上記実施形態では、通常モードでバイアス電圧が１０ｋＶで一定である場合を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、複数の撮影メニューを有し、それぞれの撮影メニューに応じてバイアス電圧が設定されている放射線撮影装置にも適用することができる。
【００５４】
この場合、複数の撮影メニューでそれぞれ、異なるバイアス電圧をＸ線検出部２０に印加し、さらに通常電圧、低電圧をそれぞれ設定する。例えば表１に示すように、通常モードでは、メニューＡ、メニューＢがそれぞれ１０ｋＶ、８ｋＶのバイアス電圧に設定されており、欠陥領域４１の判定に応じて低電圧モードとなったときは、メニューＡ、メニューＢがそれぞれ９ｋＶ、７．２ｋＶ（通常モードの一割減）のバイアス電圧に変更される。こうした構成を実現するために、例えば１つの電源を分圧抵抗で１０、９、８、７．２、０ｋＶに分圧して、撮影メニュー及びモードに相当するバイアス電圧をＸ線検出部２０に印加する。なお、いう迄もないが、この場合に設定される低電圧は、各撮影メニューで許容されるバイアス電圧の下限値（これよりも下げると適正な放射線画像が得られなくなるバイアス電圧）と同じかそれ以上に設定される。
【００５５】
【表１】
【００５６】
また、撮影メニューに応じて低電圧を設定するのではなく、上記実施形態のように撮影メニューに関係なく一つの低電圧を設定してもよい。この場合、通常モードのバイアス電圧が、設定された低電圧よりも低い撮影メニューは、判定部３８の判定結果に関わらず通常モードのバイアス電圧で撮影を行う。逆に通常モードのバイアス電圧が低電圧よりも高い撮影メニューは、低電圧で撮影を行う。例えば表２に示すように、通常モードでは、メニューＡ、Ｂ、Ｃがそれぞれ１０ｋＶ、８ｋＶ、５ｋＶのバイアス電圧で、低電圧が７ｋＶに設定されていた場合は、メニューＡ、メニューＢは低電圧モードで７ｋＶのバイアス電圧に設定し、メニューＣは通常モードのバイアス電圧５ｋＶが常時適用される。
【００５７】
【表２】
【００５８】
さらには、撮影メニューに応じて低電圧を設定するとともに、撮影メニュー毎に複数の閾値を用意して、二段階以上バイアス電圧を下げてもよい。
【００５９】
複数の撮影メニューを有する場合、低電圧の設定の仕方によっては、許容されるバイアス電圧の下限値よりも、設定された低電圧のほうが小さくなり、その低電圧では実行不可能な撮影メニューが出現する可能性がある。例えばバイアス電圧を１０〜５ｋＶの間で１ｋＶ毎に下げる設定で、バイアス電圧の下限値が７ｋＶの撮影メニューがあった場合、バイアス電圧が６ｋＶに下げられた時点でその撮影メニューは実行不可能となる。
【００６０】
この場合は、例えば図７（Ａ）に示すように、実行不可能な撮影メニューを選択したときに、コンソール装置１４のモニタに警告ウィンドウ５０を表示したり、（Ｂ）に示すように、ラジオボタン５１で撮影メニューを選択するメニュー選択ウィンドウ５２内で、実行不可能な撮影メニュー（ここではメニューＢ）自体を選択できなくしたりする。こうすれば、実行不可能な撮影メニューを選択して不適正な放射線画像を取得することが防止される。
【００６１】
あるいは、（Ｃ）に示すように、実行不可能な撮影メニューの選択を許可して撮影は行わせるが、撮影前に適正な放射線画像が得られないおそれがある旨の警告ウィンドウ５３を表示してもよい。不適正な放射線画像を取得する可能性は高くなるが、放射線画像の質はある程度目を瞑って、取り敢えず撮影を行いたい場合に適応することができる。
【００６２】
なお、複数の撮影メニューを有し、撮影メニューに応じてバイアス電圧が設定される例としては、例えば静止画像を取得するためのメニューや、リアルタイムで画像を取得するためのメニューを有する場合、あるいは、撮影部位が胸部、頭部のように異なる場合、さらにまた、撮影対象が骨、臓器、血管等のように異なる場合に個別のメニューを有する場合が挙げられる。こうした異なる撮影条件では、Ｘ線源１１の管電流や管電圧も設定変更されるため、これに応じてバイアス電圧も設定される。
【００６３】
上記実施形態は、被写体が起立した状態で撮影を行う立位式のＸ線画像撮影装置を例に説明したが、診察台に横たわった状態で撮影を行う臥位式の放射線画像撮影装置や、乳ガンの検診に用いるマンモグラフィ等にも適用可能である。
【００６４】
以上、本発明に係るＸ線画像撮影システムについて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６５】
１０ Ｘ線画像撮影システム
１２ Ｘ線画像撮影装置
１３ システムコントローラ
１８ ＦＰＤ
２０ Ｘ線検出部
２１ 電源ユニット
２２ 切替スイッチ
３１ ＣＰＵ
３２ 画像処理部
３５ 感度補正部
３７ 欠陥領域検出部
３８ 判定部
４１ 欠陥領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝射された放射線に応じた電荷を画素毎に出力する変換層を有する放射線検出部と、
前記放射線検出部にバイアス電圧を印加して駆動させる電圧印加手段と、
前記電圧印加手段によるバイアス電圧を切り替える切替手段と、
前記変換層の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、
前記欠陥画素検出手段で検出された欠陥画素の面積及び個数と所定の閾値を比較し、閾値以上の面積を有する欠陥画素が一つでもあった場合、又は欠陥画素が閾値以上の個数となった場合、前記バイアス電圧を下げるように前記切替手段を作動させる制御手段とからなることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記閾値は複数個用意されており、
前記制御手段は、前記欠陥画素の面積が閾値以上となる毎に、又は前記欠陥画素が閾値以上の個数となる毎に、複数段階で前記バイアス電圧を下げるように前記切替手段を作動させる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】
前記バイアス電圧を下げたときに、前記放射線検出部で得られる放射線画像に感度補正処理を施す感度補正手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記放射線検出部に異なる前記バイアス電圧を印加する複数の撮影メニューが選択可能に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記撮影メニュー毎に、下げるバイアス電圧が設定されていることを特徴とする請求項４記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記撮影メニュー毎に、前記バイアス電圧の下限値が設定されており、
前記バイアス電圧を下げたときに下限値を下回り、実行不可能になる前記撮影メニューを選択したときに、警告を表示する、又は実行不可能になる前記撮影メニューを選択不可とすることを特徴とする請求項４又は５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記変換層は、アモルファスセレンからなることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
放射線検出部の変換層の欠陥画素を検出するステップと、
検出された欠陥画素の面積及び個数と所定の閾値を比較するステップと、
閾値以上の面積を有する欠陥画素が一つでもあった場合、又は欠陥画素が閾値以上の個数となった場合、前記放射線検出部に印加するバイアス電圧を下げるステップとを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置の制御方法。
【請求項１】
曝射された放射線に応じた電荷を画素毎に出力する変換層を有する放射線検出部と、
前記放射線検出部にバイアス電圧を印加して駆動させる電圧印加手段と、
前記電圧印加手段によるバイアス電圧を切り替える切替手段と、
前記変換層の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、
前記欠陥画素検出手段で検出された欠陥画素の面積及び個数と所定の閾値を比較し、閾値以上の面積を有する欠陥画素が一つでもあった場合、又は欠陥画素が閾値以上の個数となった場合、前記バイアス電圧を下げるように前記切替手段を作動させる制御手段とからなることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記閾値は複数個用意されており、
前記制御手段は、前記欠陥画素の面積が閾値以上となる毎に、又は前記欠陥画素が閾値以上の個数となる毎に、複数段階で前記バイアス電圧を下げるように前記切替手段を作動させる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】
前記バイアス電圧を下げたときに、前記放射線検出部で得られる放射線画像に感度補正処理を施す感度補正手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記放射線検出部に異なる前記バイアス電圧を印加する複数の撮影メニューが選択可能に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記撮影メニュー毎に、下げるバイアス電圧が設定されていることを特徴とする請求項４記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記撮影メニュー毎に、前記バイアス電圧の下限値が設定されており、
前記バイアス電圧を下げたときに下限値を下回り、実行不可能になる前記撮影メニューを選択したときに、警告を表示する、又は実行不可能になる前記撮影メニューを選択不可とすることを特徴とする請求項４又は５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記変換層は、アモルファスセレンからなることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
放射線検出部の変換層の欠陥画素を検出するステップと、
検出された欠陥画素の面積及び個数と所定の閾値を比較するステップと、
閾値以上の面積を有する欠陥画素が一つでもあった場合、又は欠陥画素が閾値以上の個数となった場合、前記放射線検出部に印加するバイアス電圧を下げるステップとを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２３３６１９（Ｐ２０１０−２３３６１９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８２１７４（Ｐ２００９−８２１７４）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【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２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【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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