放射線画像撮影装置
【課題】被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性の低減を実現する。
【解決手段】患者の血管にカテーテル(ガイドワイヤ)を挿入するＩＶＲでの放射線動画像の撮影・表示において、当初は被曝量低減を優先した通常時の曝射条件を設定し(200)、動画像の範囲内に心臓や肺等の脈動臓器が入ってきた場合(214が肯定)には、放射線照射時間ｔを通常時よりも長くした曝射条件を設定する(228)か、放射線照射周期Ｔを通常時よりも短くした曝射条件を設定する(234)ことで、動画像上での脈動臓器の動きの不連続性を低減させる。
【解決手段】患者の血管にカテーテル(ガイドワイヤ)を挿入するＩＶＲでの放射線動画像の撮影・表示において、当初は被曝量低減を優先した通常時の曝射条件を設定し(200)、動画像の範囲内に心臓や肺等の脈動臓器が入ってきた場合(214が肯定)には、放射線照射時間ｔを通常時よりも長くした曝射条件を設定する(228)か、放射線照射周期Ｔを通常時よりも短くした曝射条件を設定する(234)ことで、動画像上での脈動臓器の動きの不連続性を低減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線画像撮影装置に係り、特に、放射線を断続照射すると共に放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出し、検出結果を動画像として表示させる放射線画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、先端に様々な器具を取り付けたカテーテルを患者の体内に挿入し、モニタに表示される放射線動画像により患者の体内の状態をリアルタイムで観察しながら、カテーテルの先端を病変部にまで到達させ、カテーテルを体外で操作して治療を行うＩＶＲ(Interventional Radiology)が急速に普及してきているが、このＩＶＲを始めとして、医療の現場で放射線動画像の撮影・表示を行う機会は増加している。
【０００３】
放射線動画像の撮影に関し、特許文献１には、放射線画像中のエッジ部分にボケが生じることを防止するために、連続するフレーム間の被写体映像を比較してフレーム間における被写体の動きの大きさを検出し、検出した被写体の動きの大きさに応じてＸ線管の１フレーム当たりの曝射時間を減少させる技術が開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、検査対象部位毎の撮影条件を記憶部に予め記憶しておき、指定された検査対象部位に応じた撮影条件を記憶部から読み出して撮影装置に設定し、設定した撮影条件で撮影装置による検査対象部位の動態撮影を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５８６６５号公報
【特許文献２】特開２００９−５０５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、放射線動画像の撮影・表示では、撮影している間、被写体に継続的に放射線が照射されるため、被写体の放射線被曝量が増大し易いという課題がある。一方、被写体の放射線被曝量を抑制するために、被写体への放射線照射周期を長くすることで、モニタに表示される放射線画像の更新時間間隔を長くしたとすると、例えばＩＶＲを行う際の放射線動画像の撮影等のように、撮影中に撮影範囲が変化する撮影において、被写体の臓器のうち心臓や肺等のように動きの速い臓器が撮影範囲内に入っている間、動画像上での前記動きの速い臓器の動きが所謂コマ送りのような不連続な(滑らかさの乏しい)動きになることで、動画像の視認性が低下するという問題が生ずる。
【０００７】
これに対して特許文献１に記載の技術は、被写体の動きが大きくなるに従って１フレーム当たりの曝射時間を減少させるものであり、曝射時間を減少させることに伴い、エッジ部分のボケは低減されるものの、動画像上での被写体の動きの不連続性については逆に悪化する。そして特許文献１に記載の技術は、被写体の放射線被曝量の低減について考慮されておらず、被写体の放射線被曝量を低減することと、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減することを両立するための具体的な構成については何ら開示されていない。
【０００８】
また特許文献２に記載の技術は、検査対象部位毎に予め記憶した撮影条件を用いて動画像の撮影を行うものであり、被写体の放射線被曝量の低減について考慮されておらず、被写体の放射線被曝量を低減することと、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減することを両立するための具体的な構成について何ら開示されていない。
【０００９】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減できる放射線画像撮影装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る放射線画像撮影装置は、放射線を断続的に照射する照射手段と、前記照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段による放射線の検出結果を動画像として表示手段に表示させる表示制御手段と、前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かを判定する判定手段と、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在している場合に、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在していない場合よりも、前記照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御、又は、前記照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行う撮影制御手段と、を含んで構成されている。
【００１１】
請求項１記載の発明では、照射手段によって放射線が断続的に照射され、放射線検出手段により、照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線が検出され、放射線検出手段による放射線の検出結果が、表示制御手段により動画像として表示手段に表示される。また判定手段は、放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かを判定し、撮影制御手段は、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御、又は、照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行う。
【００１２】
これにより、撮影制御手段が、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御を行ったとすると、放射線が照射されている期間における前記物体の動きの量が増大することで、動画像中のエッジ部分のボケは増大する可能性はあるものの、放射線が照射されていない期間が短くなり、当該期間における前記物体の動きの量が減少することで、動画像上での動きの速い物体の動きの不連続性が低減される。
【００１３】
また、撮影制御手段が、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行ったとすると、放射線検出手段による放射線検出の周期(時間間隔)が短くなり、これに伴い、放射線検出の１周期における前記物体の動きの量が減少することで、動画像上での動きの速い物体の動きの不連続性が低減される。従って、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、撮影制御手段が上記第１制御又は第２制御を行うことで、動画像上での動きの速い物体の動きの不連続性を低減することができる。
【００１４】
一方、請求項１記載の発明において、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合には、照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間が第１制御よりも短くされるか、又は、照射手段による放射線の断続照射の時間間隔が第２制御よりも長くされるので、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かに拘わらず第１制御又は第２制御を常に行う場合と比較して、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない期間における被写体の放射線被曝量が低減される。従って請求項１記載の発明によれば、被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減することができる。
【００１５】
なお、請求項１記載の発明において、第１制御は、照射手段によって照射される放射線の線量を低下させることで、単位時間当りの被写体の放射線被曝量を低下させた場合の動画像の画質劣化の度合いが小さい、という利点を有している。これを考慮すると、請求項１記載の発明において、例えば請求項２に記載したように、被写体の放射線累積被曝量を演算する演算手段を設け、撮影制御手段を、演算手段によって演算された被写体の放射線累積被曝量が所定値を越えた場合に、第１制御を行うと共に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段によって照射される放射線の線量が低下するように制御するよう構成することが好ましい。これにより、照射手段によって照射される放射線の線量低下に伴う動画像の画質劣化を抑制しつつ、被写体の放射線累積被曝量も抑制することができる。
【００１６】
また、第１制御及び第２制御は、共に、動画像上での動きの速い物体の動きの不連続性が低減された動画像が得られるものの、第１制御は、前述のように、照射手段によって照射される放射線の線量を低下させた場合の動画像の画質劣化の度合いが小さいという利点を有する一方、動画像中のエッジ部分のボケについては第２制御によって得られる動画像よりも大きいという欠点を有しており、第２制御は、動画像中のエッジ部分のボケが小さく、第１制御よりも高画質の動画像が得られるという利点を有している一方で、被写体の放射線被曝量が大きくなり易いという欠点を有している。
【００１７】
上記のように、第１制御と第２制御が異なる特性を有していることを考慮すると、請求項１又は請求項２記載の発明において、例えば請求項３に記載したように、第１制御を行うか第２制御を行うかを選択するための選択手段を設け、撮影制御手段を、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、第１制御及び第２制御のうち選択手段を介して予め選択された制御を行うように構成することが好ましい。これにより、動画像の撮影目的や撮影部位、被写体の放射線累積被曝量等の諸条件に応じて、第１制御を行うか第２制御を行うかを任意に選択することが可能となる。
【００１８】
また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の発明において、撮影制御手段は、例えば請求項４に記載したように、第１制御を行う場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段によって照射される放射線の線量が少なくなるように制御するよう構成してもよい。これにより、撮影制御手段によって第１制御が行われる場合、照射手段によって照射される放射線の線量低下に伴う動画像の画質劣化が抑制され、かつ、被写体の放射線被曝量も抑制されるので、第１制御を、第２制御よりも被写体の放射線被曝量が抑制される撮影モードとして用いることも可能となる。
【００１９】
また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の発明において、例えば請求項５に記載したように、放射線の線量を設定するための設定手段を設け、撮影制御手段を、設定手段を介して設定された放射線の線量に応じて、照射手段によって照射される放射線の線量を変化させるように構成してもよい。これにより、動画像の撮影目的や撮影部位、被写体の放射線累積被曝量等の諸条件に応じて、照射手段によって照射される放射線の線量を任意に設定することが可能となる。
【００２０】
また、請求項１〜請求項５の何れかに記載の発明において、本発明に係る放射線画像撮影装置による放射線動画像の撮影・表示と並行して、被写体の体内に挿通部材を挿入して病変部の治療が行われる場合には、例えば請求項６に記載したように、照射手段及び放射線検出手段を被写体と相対的に移動させる移動手段を設け、撮影制御手段を、被写体の体内に挿入された挿通部材の先端部に相当する画像部が動画像中の所定領域内に位置するように、挿通部材の先端部の位置変化に応じて、移動手段により、照射手段及び放射線検出手段と被写体とを相対的に移動させるように構成することが好ましい。これにより、挿通部材の先端部の位置変化に応じて、照射手段及び放射線検出手段と被写体とを相対的に移動させる操作を術者(治療者)が行う必要が無くなり、術者の負担が軽減される。
【００２１】
また、請求項１〜請求項６の何れかに記載の発明において、判定手段が放射線検出範囲内に存在しているか否かを判定する物体(動きの速度が所定値以上の物体)としては、例えば、被写体の臓器のうち動きの速さが所定値以上の臓器を適用することができ、放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体としての動きの速度が所定値以上の臓器が存在しているか否かを判定することは、例えば請求項７に記載したように、判定手段を、放射線検出手段による放射線の検出結果を表す単一フレームの画像を順に取得すると共に、連続する複数フレームの画像に基づいて、前記画像を複数のブロックに分割したときの個々のブロック毎に動きベクトルを演算し、演算した動きベクトルの大きさが各々所定値以上でかつ隣り合う複数個のブロックから成る動き有りブロック群が存在しているか否かを探索し、前記動き有りブロック群が抽出された場合には、過去所定数以内のフレームの画像からも対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていたか否かを判定し、前記対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていた場合には、今回抽出された前記動き有りブロック群を動きの速度が所定値以上の臓器に対応するブロック群と判定する処理を繰り返すように構成することによって実現することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明に係る放射線画像撮影装置は、放射線を断続的に照射する照射手段と、前記照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段による放射線の検出結果を動画像として表示手段に表示させる表示制御手段と、被写体の臓器のうち動きの速度が所定値以上の臓器が前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に存在している場合に、前記動きの速度が所定値以上の臓器の前記動画像上での動きの不連続性が低下するように、前記照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間、又は、前記照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を変更する撮影制御手段と、を含んで構成されている。
【００２３】
請求項８記載の発明では、請求項１記載の発明と同様に、照射手段によって放射線が断続的に照射され、放射線検出手段により、照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線が検出され、放射線検出手段による放射線の検出結果が、表示制御手段により動画像として表示手段に表示される。そして撮影制御手段は、被写体の臓器のうち動きの速度が所定値以上の臓器が放射線検出手段による放射線検出範囲内に存在している場合に、動きの速度が所定値以上の臓器の動画像上での動きの不連続性が低下するように、照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間、又は、照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を変更するので、請求項１記載の発明と同様に、被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減することができる。
【００２４】
また、請求項１〜請求項８の何れかに記載の発明において、放射線検出手段としては、例えば請求項９に記載したように、放射線変換層とスイッチング層を含んだ構成を適用することができる。なお、スイッチング層を構成する基板は放射線が透過する材料から構成されていてもよい。放射線検出手段が放射線変換層とスイッチング層を含む構成の場合、放射線変換層側から放射線が照射されるように放射線検出手段を配置して撮影を行うことが一般的であるが、上記のようにスイッチング層を構成する基板を放射線が透過する材料から構成すれば、スイッチング層側から放射線が照射されるように放射線検出手段を配置して撮影を行うことも可能となる。
【００２５】
また、請求項１〜請求項９の何れかに記載の発明において、放射線検出手段としては、例えば請求項１０に記載したように、放射線画像撮影装置に対して着脱自在な可搬型の放射線画像検出装置を適用することができる。
【００２６】
また、請求項１〜請求項１０の何れかに記載の発明において、放射線検出手段は、例えば請求項１１に記載したように、照射された放射線を吸収して発光する発光部と、前記発光部から放出された光を画像として検出する光検出手段と、を備え、発光部が光検出手段よりも放射線到来方向下流側に配置されていることが好ましい。この構成では、発光部及び光検出手段のうちの発光部側から放射線が入射される場合と比較して、発光部のうち光検出手段により近い部分が主発光領域となり、光検出手段による受光量が増大するので、放射線画像撮影装置における放射線の検出感度を向上させることができる。
【００２７】
また、請求項１１記載の発明において、例えば請求項１２に記載したように、発光部はＣｓＩを含む材料から成り、柱状結晶構造部が形成されていることが好ましい。これにより、発光部が放射線を吸収することで発生した光は、発光部に形成された柱状結晶構造部において、柱状結晶の間隙に案内されて光検出手段側へ射出されることで、光検出手段側へ射出される光の拡散が抑制されるので、放射線検出手段の光検出手段によって検出される画像の鮮鋭度の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明は、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かを判定し、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御、又は、放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行うようにしたので、被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】放射線画像撮影システムが設置された手術室の様子を示す斜視図である。
【図２】電子カセッテの内部構成を一部破断して示す斜視図である。
【図３】放射線照射装置の要部構成を示す斜視図である。
【図４】載置台、支持部材及びその周辺の構成を示す断面図である。
【図５】載置台の内部構成を示す断面図である。
【図６】放射線照射装置の周辺の構成を示す断面図である。
【図７】放射線画像撮影システムの構成を示すブロック図である。
【図８】放射線検出器の１画素に相当する部分の等価回路を示す回路図である。
【図９】放射線動画像撮影・表示処理の内容を示すフローチャートである。
【図１０】(Ａ)は通常の撮影時、(Ｂ),(Ｃ)は脈動臓器撮影時の曝射条件等の一例を各々示す線図である。
【図１１】脈動臓器探索処理の内容を示すフローチャートである。
【図１２】脈動臓器探索処理を説明するためのイメージ図である。
【図１３】電子カセッテに内蔵された放射線検出器の構成の他の例を模式的に示した断面図である。
【図１４】図１３に示す放射線検出器におけるシンチレータの結晶構成の一例を模式的に示す概略図である。
【図１５】放射線検出器のシンチレータとして使用可能なＣｓＩの特性を概略的に示す線図である。
【図１６】電子カセッテに内蔵された放射線検出器の構成の他の例を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には本実施形態に係る放射線画像撮影システム１０が示されている。放射線画像撮影システム１０は、術者１２や放射線技師が放射線画像の撮影を行うためのものであり、患者(被写体)１４が横たわるためのベッド１６と、予め設定された撮影条件に応じた放射線量の放射線Ｘを患者１４へ照射すると共にベッド１６の長手方向に沿って移動可能とされた放射線照射装置１８と、患者１４を透過した放射線Ｘを検出して放射線画像情報を生成・記憶する可搬型撮影装置(以下、「電子カセッテ」という)２０と、ベッド１６の幅方向一端部側に設けられ電子カセッテ２０を支持しかつベッド１６の長手方向に沿って移動可能とされた支持部材２２と、ベッド１６の患者１４が載置される側で電子カセッテ２０を片持ち支持する支持部材２２と、放射線照射装置１８、電子カセッテ２０、第１移動装置５０(後述)及び第２移動装置７８(後述)の動作を制御するコンソール２４と、を含んで構成されている。
【００３１】
支持部材２２に支持される電子カセッテ２０は本発明に係る放射線検出手段(より詳しくは請求項９,１０に記載の放射線検出手段)の一例であり、図２に示すように、放射線Ｘを透過させる材料から成る略矩形平板状の筐体３０を備えている。電子カセッテ２０は、手術室等で使用される際に血液やその他の雑菌が付着する可能性がある。このため、筐体３０は高い防水性・密閉性を有する構造とされている。これにより、必要に応じて殺菌洗浄することで、同一の電子カセッテ２０を繰り返し使用することが可能となる。
【００３２】
筐体３０の内部には、放射線Ｘが照射される筐体３０の照射面３２側から、放射線Ｘの散乱線を除去するグリッド３４、放射線検出器３６、及び、放射線Ｘのバック散乱線を吸収する鉛板３８が順に配設されている。放射線検出器３６は放射線Ｘが照射される略矩形状の照射面３６Ａを備え、患者１４を透過して照射面３６Ａに照射された放射線Ｘの放射線量を検出し、当該放射線量に応じた放射線画像を表す放射線画像情報を出力する。なお、放射線検出器３６の詳細は後述する。
【００３３】
また、筐体３０内の一端側には、マイクロコンピュータを含む電子回路及び充電可能な二次電池を収容するケース４０が配置されている。放射線検出器３６及び電子回路は、ケース４０に収容された二次電池から供給される電力によって作動する。ここで、ケース４０内部に収容された各種回路が放射線Ｘの照射に伴って損傷することを回避するため、ケース４０の照射面３２側には鉛板等の放射線を遮蔽する遮蔽部材を配設しておくことが望ましい。また、電子カセッテ２０の筐体３０の側面のうちケース４０に対応する位置には、通信ケーブルを接続するための接続端子２０Ａが設けられている。
【００３４】
放射線照射装置１８は本発明に係る照射手段の一例であり、図３に示すように、放射線Ｘを射出する放射線源４２と、放射線源４２の放射線Ｘ射出側に配置され、４枚のスリット板４４Ａ,４４Ｂ,４４Ｃ,４４Ｄを含んで構成された絞り部４４と、を備えている。各スリット板４４Ａ〜４４Ｄは、鉛やタングステン等の放射線Ｘを遮蔽する材料から成り、先端部から後端部に亘って厚さが徐々に厚くされた平面視矩形状の板状に整形されて構成されており、絞り部４４は、スリット板４４Ａとスリット板４４Ｂとの先端部同士が対向し、かつスリット板４４Ｃとスリット板４４Ｄとの先端部同士が対向すると共に、各スリット板４４Ａ〜４４Ｄの先端部により平面視矩形状の開口領域５１が形成されるように各スリット板４４Ａ〜４４Ｄが配置されて構成されている。
【００３５】
スリット板４４Ａ及びスリット板４４Ｂは図３ｘ方向に移動可能とされ、スリット板４４Ｃ及びスリット板４４Ｄは図３ｘ方向と直交する図３ｙ方向に移動可能とされている。なお、各スリット板４４Ａ〜４４Ｄの可動範囲は、対向配置されているスリット板同士の先端部が接触する位置(開口領域５１が全閉となる全閉状態)から、開口領域５１が平面視矩形状を保ちかつ最大面積となる位置(全開状態)迄の範囲とされている。また、スリット板４４Ａは、モータ１６０(図７参照)の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達されることで移動し、スリット板４４Ｂはモータ１６２(図７参照)の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達されることで移動し、スリット板４４Ｃはモータ１６４(図７参照)の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達されることで移動し、スリット板４４Ｄはモータ１６６(図７参照)の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達されることで移動する。
【００３６】
また放射線照射装置１８は、鉛やタングステン等の放射線Ｘを遮蔽する材料から成り、放射線源４２及び絞り部４４を収容する収容箱５３(図１参照)を備えている。図１に示すように、収容箱５１には、放射線源４２から射出され絞り部４４を通過した放射線Ｘを電子カセッテ２０へ向けて照射するための開口部５３Ａが形成されている。
【００３７】
ここで、開口部５２Ａは、絞り部４４の各スリット板４４Ａ〜４４Ｄが全開状態のときに開口領域５１を通過する放射線Ｘの直接線と、各スリット板４４Ａ〜４４Ｄの厚さに応じた透過線量でスリット板４４Ａ〜４４Ｄを透過した放射線Ｘ(以下「透過線」という)との双方が射出できる大きさとされている。また、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１０では、絞り部４４の各スリット板４４Ａ〜４４Ｄが全開状態の場合に、電子カセッテ２０における照射面３２の全面に放射線Ｘが照射されるように、電子カセッテ２０及び放射線照射装置１８が予め位置決めされている。
【００３８】
一方、図１に示すベッド１６は、放射線Ｘを透過させる材料から成り患者１４が横たわるための略矩形平板状の載置台１６Ａと、載置台１６Ａの四隅に設けられ載置台１６Ａを支持する脚部１６Ｂと、から構成されている。載置台１６Ａの上面のうち載置台１６Ａの幅方向一端部側には、載置台１６Ａの長手方向に沿って長溝４８が形成されている。図４に示すように、載置台１６Ａの内部のうち長溝４８に対応する位置には、長溝４８を介して外部と連通する収容室５２が形成されており、この収容室５２内には、支持部材２２の一部(後述する基部５４)と、支持部材２２を長溝４８に沿って移動させる第１移動装置５０が収容されている。
【００３９】
支持部材２２は、収容室５２内に収容された基部５４、当該基部５４の上面に取付けられ長溝４８を介して載置台１６Ａ上へ突出しているフレーム５６、及び、基端部がＬ字状に屈曲されたフレーム５８を備えている。フレーム５６の突出部分のうちの先端部付近には、突出方向に沿って互いに異なる位置に複数の孔６０が各々穿設されており、フレーム５８は、複数の孔６０の何れか１つに挿通されたボルト６２がフレーム５８の基端部にねじ込まれることで、フレーム５６に締結固定されている。また、フレーム５８の先端部には電子カセッテ２０の筐体３０がボルトによって締結固定されている。従って、電子カセッテ２０の高さ位置は、ボルト６２を挿通する孔６０を変更することで調整可能とされている。
【００４０】
支持部材２２の基部５４には、載置台１６Ａの幅方向へ突出する一対のフランジ５４Ａが設けられており、収容室５２内の両側壁には一対の長溝５２Ａが形成されている。一対の長溝５２Ａは載置台１６Ａの長手方向に沿って延設されており、一対のフランジ５４Ａが嵌め込まれている。これにより、支持部材２２(及び電子カセッテ２０)は、フランジ５４Ａが長溝５２Ａの内壁面と接触することで、図１,４に示す姿勢を維持したまま、載置台１６Ａの長手方向に沿って摺動移動可能とされている。
【００４１】
また、収容室５２内のうち基部５４の下方には第１移動装置５０が配設されている。第１移動装置５０は、基部５４の下面５４Ｂに固定されたモータ６６と、同じく基部５４の下面５４Ｂに固定されコンソール２４からの指示に従いモータ６６を駆動する駆動装置６８と、モータ６６の駆動力を伝達するギアユニット６４と、収容室５２の底面に配置され載置台１６Ａの長手方向に沿って延設されたラックギア６９と、から構成されている。図５にも示すように、ギアユニット６４は、モータ６６の回転軸に取付けられた駆動ギア６４Ａと、駆動ギア６４Ａ及びラックギア６９と噛合するピニオンギア６４Ｂと、を備えている。これにより、駆動装置６８によってモータ６６が駆動されると、支持部材２２(及び電子カセッテ２０)は、モータ６６の回転軸の回転方向に応じて図１の矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向へ摺動移動される。
【００４２】
また、載置台１６Ａの下方には、直方体状で載置台１６Ａの長手方向に沿って延設された収容体７４と、載置台１６Ａ上の患者１４へ放射線Ｘが照射される向きで支持部材７０に支持された放射線照射装置１８と、が配置されている。収容体７４の上面には、載置台１６Ａの長手方向に沿って長溝７６が形成されている。図６に示すように、収容体７４の内部には長溝７６を介して外部と連通する収容室８０が形成されている。支持部材７０は、収容室８０内に収容された基部７２と、当該基部７２の上面に取付けられ長溝７６を介して載置台１６Ａ側へ突出するフレーム７３を備えており、フレーム７３の先端には放射線照射装置１８が固定されている。なお収容体７４は、放射線照射装置１８からの放射線Ｘの照射範囲のうち載置台１６Ａの幅方向に沿った中心位置が、長手方向に沿って、支持部材２２に支持されている電子カセッテ２０のうち載置台１６Ａの幅方向に沿った中心位置とほぼ一致するように、載置台１６Ａの幅方向に沿った位置が調整されている。
【００４３】
支持部材７０の基部７２には、載置台１６Ａの幅方向へ突出する一対のフランジ７２Ａが設けられており、収容室８０内の両側壁には一対の長溝８０Ａが形成されている。一対の長溝８０Ａは載置台１６Ａの長手方向に沿って延設されており、一対のフランジ７２Ａが嵌め込まれている。これにより、支持部材７０(及び放射線照射装置１８)は、フランジ７２Ａが長溝８０Ａの内壁面と接触することで、図１,６に示す姿勢を維持したまま、載置台１６Ａの長手方向に沿って摺動移動可能とされている。
【００４４】
また、収容室８０内のうち基部７２の下方には第２移動装置７８が配設されている。第１移動装置７８は、基部７２の下面７２Ｂに固定されたモータ８４と、同じく基部７２の下面７２Ｂに固定されコンソール２４からの指示に従いモータ８４を駆動する駆動装置８６と、モータ８４の駆動力を伝達するギアユニット８２と、収容室８０の底面に配置され載置台１６Ａの長手方向に沿って延設されたラックギア８５と、から構成されている。ギアユニット８２は、モータ８４の回転軸に取付けられた駆動ギア８２Ａと、駆動ギア８２Ａ及びラックギア８５と噛合するピニオンギア８２Ｂと、を備えている。これにより、駆動装置８６によってモータ８４が駆動されると、支持部材７０(及び放射線照射装置１８)は、モータ８４の回転軸の回転方向に応じて図１の矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向へ摺動移動される。
【００４５】
次に図７を参照し、放射線画像撮影システム１０の電気系の構成を説明する。放射線照射装置１８にはコンソール２４と通信を行うための接続端子１８Ａが設けられている。またコンソール２４には、放射線照射装置１８と通信を行うための接続端子２４Ａ、電子カセッテ２０と通信を行うための接続端子２４Ｂ、第１移動装置５０と無線通信を行うためのアンテナ２４Ｃ及び第２移動装置７８と無線通信を行うためのアンテナ２４Ｄが設けられている。
【００４６】
放射線照射装置１８は、一端が接続端子１８Ａに接続された通信ケーブル９０の他端が接続端子２４Ａに接続されていることで、コンソール２４と接続されている。電子カセッテ２０は、放射線画像の撮影時に、接続端子２０Ａに通信ケーブル９２の一端が接続され、当該通信ケーブル９２の他端が接続端子２４Ｂに接続されることでコンソール２４と接続される。なお、本実施形態では、電子カセッテ２０とコンソール２４との間のデータ転送の高速化を図るために、通信ケーブル９２として光通信ケーブルを用いており、電子カセッテ２０とコンソール２４との間で光通信によるデータ転送が行われる。
【００４７】
電子カセッテ２０に内蔵された放射線検出器３６は、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)アクティブマトリクス基板９４上に、放射線Ｘを吸収して電荷に変換する光電変換層が積層されて構成されている。光電変換層は例えばセレンを主成分(例えば含有率５０％以上)とする非晶質のａ−Ｓｅ(アモルファスセレン)から成り、放射線Ｘが照射されると、照射された放射線量に応じた電荷量の電荷(電子−正孔の対)を内部で発生することで、照射された放射線Ｘを電荷へ変換する。なお、放射線検出器３６は、アモルファスセレンのような放射線Ｘ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構成であってもよい。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)が知られている。この場合、蛍光体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−電荷変換が行われる。
【００４８】
また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板９４上には、光電変換層で発生された電荷を蓄積する蓄積容量９６と、蓄積容量９６に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴ９８とを備えた画素部１００(図７では個々の画素部１００に対応する光電変換層を光電変換部１０２として模式的に示している)がマトリクス状に多数個配置されており、電子カセッテ２０への放射線Ｘの照射に伴って光電変換層で発生された電荷は、個々の画素部１００の蓄積容量９６に蓄積される。これにより、電子カセッテ２０に照射された放射線Ｘに担持されていた放射線画像情報は電荷情報へ変換されて放射線検出器３６に保持される。
【００４９】
また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板９４には、一定方向(行方向)に延設され、個々の画素部１００のＴＦＴ９８をオンオフさせるための複数本のゲート配線１０４と、ゲート配線１０４と直交する方向(列方向)に延設され、オンされたＴＦＴ９８を介して蓄積容量９６から蓄積電荷を読み出すための複数本のデータ配線１０６が設けられている。個々のゲート配線１０４はゲート線ドライバ１０８に接続されており、個々のデータ配線１０６は信号処理部１１０に接続されている。個々の画素部１００の蓄積容量９６に電荷が蓄積されると、個々の画素部１００のＴＦＴ９８は、ゲート線ドライバ１０８からゲート配線１０４を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、ＴＦＴ９８がオンされた画素部１００の蓄積容量９６に蓄積されている電荷は、電荷信号としてデータ配線１０６を伝送されて信号処理部１１０に入力される。従って、個々の画素部１００の蓄積容量９６に蓄積されている電荷は行単位で順に読み出される。
【００５０】
図８に示すように、ＴＦＴ９８のソースはデータ配線１０６に接続され、データ配線１０６は信号処理部１１０に接続されている。また、ＴＦＴ９８のドレインは蓄積容量９６及び光電変換部１０２に接続され、ＴＦＴ９８のゲートはゲート配線１０４に接続されている。信号処理部１１０は、個々のデータ配線１０６毎にサンプルホールド回路１１２を備えている。個々のデータ配線１０６を伝送された電荷信号はサンプルホールド回路１１２に保持される。サンプルホールド回路１１２はオペアンプ１１２Ａとコンデンサ１１２Ｂを含んで構成され、電荷信号をアナログ電圧に変換する。また、サンプルホールド回路１１２にはコンデンサ１１２Ｂの両電極をショートさせることで、コンデンサ１１２Ｂに蓄積された電荷を放電させるリセット回路として作用するスイッチ１１２Ｃが設けられている。
【００５１】
サンプルホールド回路１１２の出力側にはマルチプレクサ１１４、Ａ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換器１１６が順に接続されており、個々のサンプルホールド回路に保持された電荷信号はアナログ電圧に変換されてマルチプレクサ１１４に順に(シリアルに)入力され、Ａ／Ｄ変換器１１６によってデジタルの放射線画像情報へ変換される。
【００５２】
図７に示すように、信号処理部１１０にはラインメモリ１１８が接続されており、信号処理部１１０のＡ／Ｄ変換器１１６から出力された放射線画像情報はラインメモリ１１８に順に記憶される。ラインメモリ１１８は放射線画像を表す放射線画像情報を所定ライン分記憶可能な記憶容量を有しており、１ラインずつ電荷の読み出しが行われる毎に、読み出された１ライン分の放射線画像情報がラインメモリ１１８に順次記憶される。
【００５３】
ラインメモリ１１８は電子カセッテ２０全体の動作を制御するカセッテ制御部１２０と接続されている。カセッテ制御部１２０はマイクロコンピュータから成り、光通信制御部１２２が接続されている。光通信制御部１２２は接続端子２０Ａに接続されており、接続端子２０Ａを介して接続された外部機器(例えばコンソール２４)との間での各種情報の伝送を制御する。従って、カセッテ制御部１２０は、光通信制御部１２２を介して外部機器との間で各種情報の送受信が可能とされている。
【００５４】
また、電子カセッテ２０はカセッテ制御部１２０及び電源部１２６を備えており、上述した各種回路や各素子（ゲート線ドライバ１０８、信号処理部１１０、ラインメモリ１１８、光通信制御部１２２やカセッテ制御部１２０として機能するマイクロコンピュータ）は、電源部１２６から供給された電力によって作動する。電源部１２６は、電子カセッテ２０の可搬性を損なわないように、バッテリ(充電可能な二次電池)を内蔵しており、充電されたバッテリから各種回路や素子へ電力を供給する。
【００５５】
一方、コンソール２４は、例えばサーバ・コンピュータ等から成り、操作メニューや撮影された放射線画像等を表示するためのディスプレイ１３６と、複数のキーを含んで構成され各種の情報や操作指示が入力される操作パネル１４０と、を備えている。
【００５６】
またコンソール２４には、装置全体の動作を司るＣＰＵ１２８、制御プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ１３０、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１３２、各種データを記憶すると共に後述する放射線動画像撮影・表示処理を行うための放射線動画像撮影・表示プログラムを含む各種のアプリケーション・プログラムがイントールされたＨＤＤ(Hard Disk Drive)１３４、ディスプレイ１３６への各種情報の表示を制御するディスプレイドライバ１３８、操作パネル１４０に対する操作状態を検出する操作入力検出部１４２、接続端子２４Ａに接続され接続端子２４Ａ及び通信ケーブル９０を介して放射線照射装置１８との間で曝射条件や放射線照射装置１８の状態情報等の各種情報の送受信を行う通信インタフェース(Ｉ／Ｆ)部１４４、接続端子２４Ｂに接続され接続端子２４Ｂ及び通信ケーブル９２を介して電子カセッテ２０との間で画像情報等の各種情報の送受信を行う光通信制御部１４６、アンテナ２４Ｃに接続され第１移動装置５０との間で無線通信を行う無線通信制御部１４８、及び、アンテナ２４Ｄに接続され第２移動装置７８との間で無線通信を行う無線通信制御部１５０が設けられており、これらはシステムバスを介して相互に接続されている。
【００５７】
また放射線照射装置１８は、放射線照射装置１８全体の動作を制御する照射装置制御部１５６を備えている。照射装置制御部１５６はマイクロコンピュータから成り、通信Ｉ／Ｆ部１５４が接続されている。通信Ｉ／Ｆ部１５４は接続端子１８Ａに接続されており、接続端子１８Ａ及び通信ケーブル９０を介して接続されたコンソール２４との間での各種情報の伝送を制御する。従って、照射装置制御部１５６は、通信Ｉ／Ｆ部１５４を介してコンソール２４との間での各種情報の送受信が可能とされている。また、照射装置制御部１５６には放射線源４２が接続されており、照射装置制御部１５６は、通信Ｉ／Ｆ部１５４を介してコンソール２４から受信した曝射条件に基づいて放射線源４２を制御する。
【００５８】
また、放射線照射装置１８は、スリット板４４Ａを移動させるための駆動力を発生するモータ１６０、スリット板４４Ｂを移動させるための駆動力を発生するモータ１６２、スリット板４４Ｃを移動させるための駆動力を発生するモータ１６４、及び、スリット板４４Ｄを移動させるための駆動力を発生するモータ１６６を各々備えており、モータ１６０の駆動制御を行うモータドライバ１６８、モータ１６２の駆動制御を行うモータドライバ１７０、モータ１６４の駆動制御を行うモータドライバ１７２、及び、モータ１６６の駆動制御を行うモータドライバ１７４も各々備えている。
【００５９】
モータ１６０はモータドライバ１６８を介して照射装置制御部１５６に接続され、モータ１６２はモータドライバ１７０を介して照射装置制御部１５６に接続され、モータ１６４はモータドライバ１７２を介して照射装置制御部１５６に接続され、モータ１６６はモータドライバ１７４を介して照射装置制御部１５６に接続されている。従って、モータ１６０,１６２,１６４,１６６の駆動は、コンソール２４からの指示に応じて、照射装置制御部１５６によって制御される。
【００６０】
また、第１移動装置５０は、モータ６６及び駆動装置６８の他に、コンソール２４と無線通信を行うためのアンテナ５０Ａを備えている。駆動装置６８は、第１移動装置５０全体の動作を制御するコントローラ６８Ａと、モータ６６の駆動を制御するモータドライバ６８Ｂと、アンテナ５０Ａに接続されアンテナ５０Ａを介してコンソール２４との間で無線通信を行う無線通信制御部６８Ｃと、コントローラ６８Ａ、モータドライバ６８Ｂ、無線通信制御部６８Ｃ及びモータ６６に電力を供給する電源部６８Ｄと、を備えている。
【００６１】
コントローラ６８Ａはマイクロコンピュータから成り、モータドライバ６８Ｂ及び無線通信制御部６８Ｃが接続されている。コントローラ６８Ａは、コンソール２４からの指示に従い、モータドライバ６８Ｂを介してモータ６６の駆動を制御すると共に、モータ６６の駆動状態を把握し、当該駆動状態を示す情報を無線通信制御部６８Ｃを介してコンソール２４に送信する。
【００６２】
また、第２移動装置７８は、モータ８４及び駆動装置８６の他に、コンソール２４と無線通信を行うためのアンテナ７８Ａを備えている。駆動装置８６は、第２移動装置７８全体の動作を制御するコントローラ８６Ａと、モータ８４の駆動を制御するモータドライバ８６Ｂと、アンテナ７８Ａに接続されアンテナ７８Ａを介してコンソール２４との間で無線通信を行う無線通信制御部８６Ｃと、コントローラ８６Ａ、モータドライバ８６Ｂ、無線通信制御部８６Ｃ及びモータ８４に電力を供給する電源部８６Ｄと、を備えている。
【００６３】
コントローラ８６Ａはマイクロコンピュータから成り、モータドライバ８６Ｂ及び無線通信制御部８６Ｃが接続されている。コントローラ８６Ａは、コンソール２４からの指示に従い、モータドライバ８６Ｂを介してモータ８４の駆動を制御すると共に、モータ８４の駆動状態を把握し、当該駆動状態を示す情報を無線通信制御部８６Ｃを介してコンソール２４に送信する。
【００６４】
次に本実施形態の作用として、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１０を利用しながら、ベッド１６に横たわっている患者(被写体)１４の血管にカテーテルを挿入するＩＶＲを実施する場合に、術者１２からの指示を契機としてコンソール２４で行われる放射線動画像撮影・表示処理について、図９を参照して説明する。なお、この放射線動画像撮影・表示処理は、ＨＤＤ１３４にインストールされている放射線動画像撮影・表示プログラムがＣＰＵ１２８によって実行されることで実現される。また、放射線動画像撮影・表示処理の実行が開始される際には、患者(被写体)１４の体のうちカテーテル(詳しくはカテーテルを先導するガイドワイヤ：請求項６に記載の挿通部材の一例)の挿入口やその周辺が撮影範囲内に入るように、患者(被写体)１４の体に対する放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０の相対位置が術者１２によって予め調整される。
【００６５】
放射線動画像撮影・表示処理では、まずステップ２００において、ＩＶＲ実施中に放射線画像撮影システム１０が患者(被写体)１４の動画像を撮影するための、放射線照射装置１８による放射線の曝射条件として、通常の動画像撮影での曝射条件として予め定められた条件を設定する。患者(被写体)１４の動画像を撮影する場合、放射線照射装置１８は、図１０に示すように患者(被写体)１４に対して断続的に放射線を照射する。このため、動画像撮影における曝射条件には放射線照射周期Ｔ、放射線照射線量Ｗ及び放射線照射時間ｔの各項目が含まれており、ステップ２００では、上記各項目について通常の動画像撮影用として予め定められた値を各々設定する(照射周期Ｔ←Ｔ1、照射線量Ｗ←Ｗ1、照射時間ｔ←ｔ1：図１０(Ａ)も参照)。
【００６６】
なお、本実施形態において、通常の動画像撮影での曝射条件は、撮影される動画像の画質よりも患者(被写体)１４の放射線被曝量の低減が優先されるように各項目の値が定められており、具体的には、後述する照射時間増大モードでの動画像撮影と比較して照射時間ｔが短くされ、後述する高レートモードでの動画像撮影と比較して、照射周期Ｔが長くされている。
【００６７】
ステップ２０２では脈動臓器撮影フラグに０を設定し、次のステップ２０４では放射線の曝射条件として放射線照射周期Ｔ、放射線照射線量Ｗ及び放射線照射時間ｔの現在の設定値(この場合はステップ２００で設定した値)を放射線照射装置１８へ通知し、通知した曝射条件での放射線射出(照射)を指示する。これにより、放射線照射装置１８では、放射線源４２による放射線の曝射が、コンソール２４から通知された曝射条件に従い照射装置制御部１５６によって制御され、放射線源４２からは、例として図１０(Ａ)に示すように、照射周期Ｔ1で、照射線量Ｗ1の放射線が照射時間ｔ1だけ射出され、放射線源４２から射出され絞り部４４を透過した放射線が患者(被写体)１４に照射される。
【００６８】
次のステップ２０６では放射線照射１周期内の放射線の照射が終了したか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ２０６を繰り返す。ステップ２０６の判定が肯定されるとステップ２０８へ移行し、電子カセッテ２０に対してＴＦＴアクティブマトリクス基板９４上の個々の画素部１００の蓄積容量９６に蓄積された電荷の読み出しを指示し、この電荷読み出しによって得られた放射線画像のデータ(放射線動画像の１フレームに相当する画像のデータ)を電子カセッテ２０から受信することで取得し、取得したデータをＨＤＤ１３４に記憶させると共に、当該データが表す放射線動画像の１フレームに相当する画像をディスプレイ１３６に表示させる。なお、このステップ２０８は表示制御手段に相当する処理の一例である。
【００６９】
ステップ２１０では、ステップ２０８で電子カセッテ２０から取得したデータが表す放射線画像(放射線動画像の１フレームに相当する画像)に基づき、当該画像上におけるカテーテルのガイドワイヤの先端部の位置を検出する。カテーテルのガイドワイヤは放射線の吸収率が人体の各部と大きく相違しているので、放射線画像上において、カテーテルのガイドワイヤに相当する画像部は、他の画像部と明確に濃度が相違している。従って、放射線画像上におけるカテーテルのガイドワイヤの先端部の位置は、例えばカテーテルのガイドワイヤに相当する画像部とその他の画像部を弁別可能な閾値により放射線画像を二値化し、二値化後の放射線画像上でカテーテルのガイドワイヤに相当する画像部を細線化し、細線化によって得られた曲線の端部の位置をガイドワイヤの先端部の位置と認識する等の画像処理を行うことで検出することができる。
【００７０】
次のステップ２１２では脈動臓器探索処理を行う。この脈動臓器探索処理は、ステップ２０８でデータを取得した放射線画像の中に、患者(被写体)１４の臓器のうち動きの速さが所定値以上の脈動臓器(例えば心臓や肺等)に相当する画像部が存在しているか否かを探索・判定し、判定結果として「脈動臓器有り」又は「脈動臓器無し」を出力する処理であり、詳細は後述する。なお、ステップ２１２は本発明に係る判定手段の一例である。次のステップ２１４では、ステップ２１２の脈動臓器探索処理の判定結果が「脈動臓器有り」であったか否か判定する。判定が否定された場合はステップ２１６へ移行し、脈動臓器撮影フラグが１か否か判定する。
【００７１】
この判定が否定された場合はステップ２３８へ移行し、患者(被写体)１４の体のうち放射線画像撮影システム１０が撮影する範囲の移動が必要か否か判定する。この判定は、例えば先のステップ２１０で検出したカテーテルのガイドワイヤの先端部の位置が、放射線画像上の所定範囲(例えば放射線画像の中心から所定距離以内の範囲、或いは放射線画像のうち外縁から所定距離以内の範囲を除外して残った範囲)から逸脱しているか否かを判断することで行うことができる。
【００７２】
この判定が否定された場合はステップ２４２へ移行するが、ステップ２３８の判定が肯定された場合はステップ２４０へ移行し、ステップ２１０で位置を検出したカテーテルのガイドワイヤの先端部を、放射線画像上の所定範囲内に位置させるための放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０の移動方向及び移動量を演算し、演算した移動方向及び移動量を第１移動装置５０及び第２移動装置７８へ通知することで、放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０を演算した移動方向へ演算した移動量だけ移動させる。これにより、ＩＶＲの進行に伴いカテーテルのガイドワイヤの先端部の位置が患者(被写体)１４の血管内を移動していくのに追随して、患者(被写体)１４の体のうち放射線画像撮影システム１０が撮影する範囲が移動していくことになる。なお、上述したステップ２３８,２４０は請求項６に記載の撮影制御手段による処理の一例である。
【００７３】
次のステップ２４２では、ＩＶＲの終了に伴い放射線画像撮影システム１０による動画像の撮影終了が術者１２から指示されたか否か判定する。この判定が否定された場合はステップ２０４に戻り、ステップ２０４〜ステップ２１６、ステップ２３８〜ステップ２４２を繰り返す。これにより、通常の動画像撮影の曝射条件での放射線照射装置１８による患者(被写体)１４への放射線の照射、電子カセッテ２０による放射線の検出、及び、電子カセッテ２０からの放射線画像データの取得が繰り返され、通常の動画像撮影の曝射条件で撮影された放射線動画像がディスプレイ１３６に表示される。このように、放射線動画像中に脈動臓器に相当する画像部が存在していない間は、通常の動画像撮影での曝射条件(照射時間ｔが短くかつ照射周期Ｔが長い曝射条件)に従って患者(被写体)１４へ放射線が照射され、動画像の撮影・表示が行われるので、患者(被写体)１４の放射線被曝量は低く抑制される。
【００７４】
ところで、ＩＶＲが進行し、患者(被写体)１４の体のうち放射線画像撮影システム１０による放射線画像の撮影範囲が移動していくと、患者(被写体)１４の脈動臓器が放射線画像撮影システム１０による放射線画像の撮影範囲内に入ることがあるが、この場合、ディスプレイ１３６に表示する放射線動画像上での脈動臓器の動きが所謂コマ送りのような不連続な(滑らかさの乏しい)動きになることで、放射線動画像の視認性が低下するという問題が生ずる。これに対し、本実施形態に係る放射線動画像撮影・表示処理(図９)では、脈動臓器が放射線画像の撮影範囲内に入ると、ステップ２１２の脈動臓器探索処理の判定結果が「脈動臓器有り」となることで、ステップ２１４の判定が肯定されてステップ２２２へ移行し、ステップ２２２以降で放射線照射装置１８による放射線の曝射条件を脈動臓器撮影用の曝射条件に切り替える処理が行われる。
【００７５】
すなわち、まずステップ２２２では、放射線動画像撮影・表示処理を開始してからの患者(被写体)１４の放射線累積被曝量を演算する。放射線照射１周期当りの放射線被曝量は、その周期での照射線量Ｗと照射時間ｔから算出できるので、放射線動画像撮影・表示処理を開始してからの患者(被写体)１４の放射線累積被曝量は、放射線照射の各周期での放射線被曝量を各々算出し、それらを全て加算することで求めることができる。また、放射線累積被曝量を一旦演算した後は、以後の各周期での放射線被曝量を順次加算していくことで、放射線動画像撮影・表示処理を行っている途中の各時点での放射線累積被曝量を求めることができる。なお、ステップ２２２は請求項２に記載の演算手段の一例である。
【００７６】
ところで、本実施形態では、放射線画像の撮影範囲内に脈動臓器が入っている場合(脈動臓器撮影時)の撮影モードとして、放射線の曝射条件が互いに異なる２種類の撮影モード(照射時間増大モードと高レートモード)が設けられている。照射時間増大モードは、動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減されるように、通常の動画像撮影での曝射条件よりも照射時間ｔが長くされた曝射条件で動画像撮影を行うモードであり、本発明に係る第１制御の一例である。また高レートモードは、動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減されるように、通常の動画像撮影での曝射条件よりも照射周期Ｔが短くされた曝射条件で動画像撮影を行うモードであり、本発明に係る第２制御の一例である。
【００７７】
照射時間増大モード及び高レートモードは、共に、動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減された動画像が得られるものの、照射時間増大モードは、照射線量Ｗを低下させた場合の動画像の画質劣化の度合いが小さいという利点を有する一方、動画像中のエッジ部分のボケについては高レートモードによって得られる動画像よりも大きいという欠点を有しており、高レートモードは、動画像中のエッジ部分のボケが小さく、照射時間増大モードよりも高画質の動画像が得られるという利点を有している一方で、患者(被写体)１４の放射線被曝量が大きくなり易いという欠点を有している。
【００７８】
このため、本実施形態では、放射線画像の撮影範囲内に脈動臓器が入っている場合(脈動臓器撮影時)の撮影モードとして、照射時間増大モード及び高レートモードの何れを適用するかを術者１２が選択可能とされていると共に、脈動臓器撮影時の照射線量Ｗについても術者１２が設定可能とされており、術者１２は、動画像の撮影目的や撮影部位(に応じた脈動臓器撮影時の動画像に対する要求画質)、患者(被写体)１４の放射線被曝量等の諸条件を勘案し、脈動臓器撮影時の撮影モードとして照射時間増大モード及び高レートモードの何れかを操作パネル１４０を介して予め選択すると共に、脈動臓器撮影時の照射線量Ｗを操作パネル１４０を介して予め設定する。上記操作が行われる場合の操作パネル１４０は、請求項３に記載の選択手段及び請求項５に記載の設定手段に対応している。なお、脈動臓器撮影時の撮影モード及び照射線量Ｗは放射線動画像撮影・表示処理の途中で変更することも可能である。
【００７９】
次のステップ２２４以降の処理は本発明に係る撮影制御手段による処理の一例であり、まずステップ２２４では、ステップ２２２で演算した放射線累積被曝量が所定値以上か否か判定する。判定が否定された場合はステップ２３０へ移行し、照射線量Ｗとして予め設定された値(術者１２によって照射線量Ｗが予め設定されていた場合はその値を、術者１２による設定が無ければデフォルトとして予め設定されていた値)を設定する。なお、ステップ２３０は請求項４に記載の撮影制御手段による処理の一例である。次のステップ２３２では、脈動臓器撮影時の撮影モードとして設定されているモードが照射時間増大モード及び高レートモードの何れであるかを判定し、判定結果に応じて分岐する。なお、ステップ２３２は請求項３に記載の撮影制御手段による処理の一例である。
【００８０】
脈動臓器撮影時の撮影モードとして照射時間増大モードが設定されていた場合は、ステップ２３２からステップ２２８へ移行し、照射周期Ｔ及び照射時間ｔについて、脈動臓器撮影時の照射時間増大モードとして予め定められた値を各々設定する(照射周期Ｔ←Ｔ1、照射時間ｔ←ｔ2：図１０(Ｂ)も参照)。そして、次のステップ２３６で脈動臓器撮影フラグに１を設定し、ステップ２３８へ移行する。前述のように、照射時間増大モードの曝射条件は、通常の動画像撮影における曝射条件よりも照射時間ｔが長くされており(ｔ2＞ｔ1)、これにより、図１０(Ｂ)を図１０(Ａ)と比較しても明らかなように、患者(被写体)１４に放射線が照射されない期間(放射線画像として画像化されない期間)が短くなり、当該期間における脈動臓器の動きの量が減少することで、放射線動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減されることになる。また、放射線画像として画像化されない期間が短くなることで、脈動臓器に重要な一瞬の動き変化があった場合にも、当該動き変化が画像化される可能性が高くなるので、放射線動画像の視認者(例えば術者１２)が脈動臓器の重要な一瞬の動き変化を見逃す可能性を低減することができる。
【００８１】
なお、照射時間増大モードでの照射周期Ｔについては、上記のように通常の動画像撮影における照射周期Ｔ(＝Ｔ1)と同じにすることに代えて、患者(被写体)１４に放射線が照射されない期間が通常の動画像撮影よりも短くなる範囲内で、照射時間ｔと共に値を変更してもよい。
【００８２】
また、脈動臓器撮影時の撮影モードとして高レートモードが設定されていた場合は、ステップ２３２からステップ２３４へ移行し、照射周期Ｔ及び照射時間ｔについて、脈動臓器撮影時の高レートモードとして予め定められた値を各々設定する(照射周期Ｔ←Ｔ2、照射時間ｔ←ｔ3：図１０(Ｃ)も参照)。そして、ステップ２３６で脈動臓器撮影フラグに１を設定してステップ２３８へ移行する。前述のように、高レートモードの曝射条件は、通常の動画像撮影における曝射条件よりも照射周期Ｔが短くされており(Ｔ2＜Ｔ1)、これにより、放射線照射の１周期の間の脈動臓器の動きの量が減少することで、放射線動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減されることになる。また、照射周期Ｔを短くすることで、放射線動画像の単位時間当りのフレーム数は増大するものの、これに伴い、放射線動画像の視認者(例えば術者１２)が脈動臓器の重要な一瞬の動き変化を見逃す可能性を低減することができる。
【００８３】
なお、図１０(Ｃ)では高レートモードでの照射時間ｔ(＝ｔ3)を通常の動画像撮影における照射時間ｔ(＝ｔ1)と同長さとして示しているが、高レートモードでの照射周期Ｔ(＝Ｔ2)に応じて、通常の動画像撮影における照射時間ｔ(＝ｔ1)と異なる値としてもよいことは言うまでもない。
【００８４】
このように、放射線画像の撮影範囲内に脈動臓器が入っている間、通常の動画像撮影における曝射条件よりも照射時間ｔが長くされた照射時間増大モード、又は、通常の動画像撮影における曝射条件よりも照射周期Ｔが短くされた高レートモードで動画像撮影が行われることで、放射線動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減され、放射線動画像の視認性が向上するので、術者１２の疲労軽減等の効果が得られる。また、脈動臓器撮影時の撮影モードとして、互いに異なる特徴を有する照射時間増大モードと高レートモードの何れかを選択可能としているので、動画像の撮影目的や撮影部位(に応じた脈動臓器撮影時の動画像に対する要求画質)、患者(被写体)１４の放射線被曝量等の諸条件に応じて、より適切な撮影モードを選択することができる。
【００８５】
また、例えばＩＶＲの長時間化等の理由で、放射線動画像撮影・表示処理を開始してからの患者(被写体)１４の放射線累積被曝量が所定値以上となった場合には、ステップ２２４の判定が肯定されてステップ２２６へ移行し、照射線量Ｗとして予め設定された値Ｗ2を設定した後にステップ２２８へ移行する。この場合、照射周期Ｔ＝Ｔ1、照射時間ｔ＝ｔ2、照射線量Ｗ＝Ｗ2の曝射条件で、照射時間増大モードにより脈動臓器を含む撮影範囲の動画像撮影が行われることになる。なお、ステップ２２４の判定が肯定された場合にステップ２２６.２２８の処理を行うことは、請求項２に記載の撮影制御手段による処理の一例である。
【００８６】
上記の照射線量Ｗ2は、照射時間増大モードが照射線量Ｗを低下させた場合の動画像の画質劣化の度合いが小さいという利点を有していることに基づき、照射時間増大モードで動画像の撮影を行った場合に、一定の画質の動画像が得られる照射線量の最小値又は当該最小値に近い値に設定されている。従って、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量が所定値に達した以降は、脈動臓器撮影時の撮影モードとして高レートモードが設定されていたとしても、放射線画像の撮影範囲内に脈動臓器が入っている間、照射線量Ｗが抑制された(Ｗ＝Ｗ2)照射時間増大モードによって動画像の撮影が行われ、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量が過大となることを抑制しつつ、放射線動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減された動画像の撮影が行われることになる。
【００８７】
また、放射線画像の撮影範囲の更なる移動に伴い、脈動臓器が放射線画像の撮影範囲から外れた場合には、ステップ２１２の脈動臓器探索処理の判定結果が「脈動臓器無し」となることでステップ２１４の判定が否定されるが、この場合は脈動臓器撮影フラグが１となっていることで、ステップ２１６の判定が肯定されてステップ２１８へ移行し、先に説明したステップ２００と同様に、放射線の曝射条件として、通常の動画像撮影での曝射条件を設定する(照射周期Ｔ←Ｔ1、照射線量Ｗ←Ｗ1、照射時間ｔ←ｔ1)。また、ステップ２２０では脈動臓器撮影フラグを０に戻し、ステップ２３８へ移行する。
【００８８】
これにより、通常の動画像撮影での曝射条件に従い、放射線の照射、動画像の撮影・表示を行う状態に戻り、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量が過大となることが抑制されることになる。そしてＩＶＲが終了し、放射線画像撮影システム１０による動画像の撮影終了が術者１２から指示されると、ステップ２４２の判定が肯定されて放射線動画像撮影・表示処理を終了する。
【００８９】
続いて、放射線動画像撮影・表示処理(図９)のステップ２１２で行われる脈動臓器探索処理の詳細について、図１１を参照して説明する。なお、以下で説明する脈動臓器探索処理は請求項８に記載の判定手段による処理の一例である。図１１に示す脈動臓器探索処理では、まずステップ２５０において、処理対象の放射線画像(放射線動画像撮影・表示処理(図９)の直前のステップ２０８でデータを取得した最新の放射線画像)を複数のブロックに分割する。次のステップ２５２では、前周期にデータを取得した放射線画像のデータをＨＤＤ１３４から読み出す。またステップ２５４では、先のステップ２５０で処理対象の放射線画像を分割することで得られた複数のブロックの中から、以降の処理(ステップ２５６,２５８の処理)を未実施のブロックを処理対象のブロックとして選択する。
【００９０】
次のステップ２５６では、処理対象の放射線画像上での処理対象のブロックの位置を基準として、先のステップ２５２で読み出した前周期の放射線画像上に探索範囲を設定し、前周期の放射線画像上に設定した探索範囲内で参照ブロックを移動させながら、処理対象ブロックと参照ブロックとの誤差を演算することを繰り返すことで、処理対象のブロックとの誤差が最小となる参照ブロックを前周期の放射線画像上の探索範囲内で探索する。そして、処理対象のブロックとの誤差が最小の参照ブロックが前周期の放射線画像上の探索範囲内から抽出されると、次のステップ２５８において、処理対象のブロックと抽出された参照ブロックとのずれ量及びずれの方向を動きベクトルとして求め、求めた動きベクトルを処理対象のブロックに属性情報として付加する。
【００９１】
次のステップ２６０では、処理対象の放射線画像を分割することで得られた全てのブロックに対してステップ２５６,２５８の処理を行ったか否か判定する。判定が否定された場合はステップ２５４に戻り、ステップ２６０の判定が肯定される迄、ステップ２５４〜ステップ２６０を繰り返す。これにより、例として図１２(Ｂ)に示すように、処理対象の放射線画像を構成する全てのブロックについて、前周期の放射線画像からの動きベクトルが各々算出・設定されることになる。なお、図１２(Ｂ)に示す例では、動きベクトルの大きさが所定値未満のブロックについては動きベクトルの図示を省略している。
【００９２】
ところで、図１２(Ｂ)は、例として図１２(Ａ)に示すように、脈動臓器である心臓及び肺の一部を含む撮影範囲を撮影することで得られた放射線画像に対し、複数のブロックへの分割及び動きベクトルの算出を行った結果の一例を示しているが、図１２(Ｂ)に斜線で示すように、複数のブロックのうち脈動臓器に対応するブロックは、動きベクトルの大きさが何れも所定値以上でかつ互いに隣り合っている。これに基づき、次のステップ２６２では、動きベクトルの大きさが所定値以上でかつ隣り合う複数のブロックから成るブロック群(以下、このブロック群を「動き有りブロック群」という)が存在しているか否かを探索する。そしてステップ２６４では、ステップ２６２の探索によって動き有りブロック群が抽出されたか否か判定する。
【００９３】
ステップ２６４の判定が否定された場合はステップ２７６へ移行し、フラグが０か否か判定する。なお、このフラグは放射線動画像撮影・表示処理(図９)の実行が開始される際に０に初期設定される。ステップ２７６の判定が肯定された場合は、処理対象の放射線画像中に脈動臓器に対応する画像部は存在しないと判断できるので、ステップ２８６へ移行し「脈動臓器無し」の判定結果を出力して脈動臓器探索処理を終了する。
【００９４】
また、ステップ２６２の探索で動き有りブロック群が抽出された場合、抽出された動き有りブロック群は、脈動臓器に対応するブロック群の可能性があるものの、例えば患者(被写体)１４が体を動かした等により一時的に抽出された可能性も否定できない。このため、動き有りブロック群が抽出された場合はステップ２６４の判定が肯定されてステップ２６６へ移行し、ステップ２６２の探索で抽出された動き有りブロック群の情報を、処理対象の放射線画像のフレームを識別するフレーム識別情報と対応付けてＲＡＭ１３２等に記憶させる。
【００９５】
次のステップ２６８では、ＲＡＭ１３２等に記憶されている動き有りブロック群の情報に基づいて、過去Ｎ周期以内の少なくとも１つの放射線画像において、今回抽出された動き有りブロック群に対応するブロック群も、過去の処理で動き有りブロック群として抽出されていたか否か判定する。なお、上記判定は、今回抽出された動き有りブロック群が脈動臓器に対応するブロック群か否かを判定するものであるが、判定の対象を「過去Ｎ周期以内の少なくとも１つの放射線画像」としているのは、心臓や肺等の脈動臓器は膨張期と収縮期の間にごく短時間ではあるものの静止している期間があるためである。
【００９６】
ステップ２６８の判定が否定された場合、今回抽出された動き有りブロック群は患者(被写体)１４が体を動かした等により一時的に抽出されたものである可能性が高いと判断できるので、前述のステップ２７６へ移行する。一方、ステップ２６８の判定が肯定された場合、今回抽出された動き有りブロック群は、過去Ｎ周期以内にも対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていることから、脈動臓器に対応するブロック群である可能性が非常に高いと判断できる。このため、ステップ２７０へ移行して「脈動臓器有り」の判定結果を出力する。そしてステップ２７２でフラグに１を設定し、ステップ２７４で変数ｍに０を代入して脈動臓器探索処理を終了する。
【００９７】
また、上記のステップ２７２でフラグに一旦０が設定されると、ステップ２６４又はステップ２６８の判定が否定された場合に、ステップ２７６の判定が否定されてステップ２７８へ移行し、変数ｍを１だけインクリメントする。次のステップ２８０では変数ｍが閾値Ｍ以上となったか否か判定する。この判定が否定された場合はステップ２８２へ移行し、「脈動臓器有り」の判定結果を出力して脈動臓器探索処理を終了する。
【００９８】
これにより、ステップ２６４又はステップ２６８の判定が否定されることがＭ周期連続する迄の間は、「脈動臓器有り」の判定結果が出力されると共に、変数ｍが閾値Ｍに達する前にステップ２６８の判定が肯定された場合は変数ｍの値が０に戻ることになる。このように、本実施形態に係る脈動臓器探索処理では、出力する判定結果の切り替えにヒステリシス性を持たせているので、脈動臓器探索処理の判定結果が頻繁に切り替わることで、放射線の曝射条件が頻繁に切り替わることが防止される。また、ステップ２６４又はステップ２６８の判定が否定されることがＭ周期連続すると、ステップ２８０の判定が肯定されてステップ２８４でフラグを０に戻し、出力する判定結果をステップ２８６で「脈動臓器有り」に切り替えて脈動臓器探索処理を終了する。
【００９９】
次に、電子カセッテ２０に内蔵された放射線検出器の他の構成について、図１３を参照して説明する。図１３に示す放射線検出器３００は、照射された放射線を光へ一旦変換した後に電荷へ変換する間接変換方式により放射線を検出する構成であり、放射線の到来方向に沿って光検出部(ＴＦＴアクティブマトリクス基板)３０６、シンチレータ３０２が順に配置されて構成されている。なお、放射線検出器３００は請求項１１に記載の放射線検出手段の一例であり、光検出部３０６は請求項１１に記載の光検出手段、シンチレータ３０２は請求項１１に記載の発光部の一例である。
【０１００】
放射線検出器３００のシンチレータ３０２は、患者(被写体)１４の体を透過して筐体３０の照射面３２に照射され、筐体３０の天板及び光検出器(ＴＦＴ基板)３０６を透過して照射された放射線Ｘを吸収して光を放出する。シンチレータ３０２の発光波長域は可視光域(波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ)であることが好ましく、放射線検出器３００によってモノクロの放射線画像の撮影を可能とするためには、緑色の波長域を含んでいることがより好ましい。一般に、シンチレータに適用する蛍光体としては、例えばＣｓＩ(Ｔｌ)(タリウムを添加したヨウ化セシウム）や、ＣｓＩ(Ｎａ)(ナトリウム賦活ヨウ化セシウム)、ＧＯＳ(Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ)等の材料を用いることができるが、放射線としてＸ線を用いて撮影を行う場合はヨウ化セシウム(ＣｓＩ)を含むものが好ましく、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４２０ｎｍ〜６００ｎｍにあるＣｓＩ(Ｔｌ)を用いることが特に好ましい。なお、ＣｓＩ(Ｔｌ)の可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
【０１０１】
また、本実施形態では、例として図１４に示すように、シンチレータ３０２を、放射線入射／光射出側(光検出部３０６側)に柱状結晶３０２Ａから成る柱状結晶領域が形成され、シンチレータ３０２の放射線入射側と反対側に非柱状結晶３０２Ｂから成る非柱状結晶領域が形成された構成としており、シンチレータ３０２としてＣｓＩを含む材料を用い、当該材料を蒸着基板３０４に蒸着させることで、柱状結晶領域及び非柱状結晶領域が形成されたシンチレータ３０２を得ている。なお、蒸着基板３０４としては耐熱性の高い材料が望ましく、例えば低コストという観点からアルミニウムが好適である。なお、本実施形態に係るシンチレータ３０２は、柱状結晶３０２Ａの平均径が柱状結晶３０２Ａの長手方向に沿っておよそ均一とされている。このように、シンチレータ３０２は、より詳しくは請求項１２に記載の発光部の一例である。
【０１０２】
上記のように、シンチレータ３０２を柱状結晶領域及び非柱状結晶領域が形成された構成にすると共に、高効率の発光が得られる柱状結晶３０２Ａから成る柱状結晶領域を光検出部３０６側に配置することで、シンチレータ３０２で発生された光は柱状結晶３０２Ａ内を進行して光検出部３０６へ射出され、光検出部３０６側へ射出される光の拡散が抑制されることで、電子カセッテ２０によって検出される放射線画像の鮮鋭度の低下が抑制される。また、シンチレータ３０２の深部(非柱状結晶領域)に到達した光も、非柱状結晶３０２Ｂによって光検出部３０６側へ反射されることで、光検出部３０６に入射される光の光量(シンチレータ３０２で発光された光の検出効率)が向上する。
【０１０３】
なお、シンチレータ３０２の放射線入射側に位置する柱状結晶領域の厚みをｔ1とし、シンチレータ３０２の蒸着基板３０４側に位置する非柱状結晶領域の厚みをｔ2としたときに、ｔ1とｔ2が下記の関係式を満たすことが好ましい。
【０１０４】
0.01≦(ｔ2／ｔ1)≦0.25
柱状結晶領域の厚みｔ1と非柱状結晶領域の厚みｔ2とが上記関係式を満たすことで、発光効率が高く光の拡散を防止する領域(柱状結晶領域)と、光を反射する領域(非柱状結晶領域)と、のシンチレータ３０２の厚み方向に沿った比率が好適な範囲となり、シンチレータ３０２の発光効率、シンチレータ３０２で発光された光の検出効率、及び、放射線画像の解像度が向上する。非柱状結晶領域の厚みｔ2が厚過ぎると発光効率の低い領域が増え、電子カセッテ２０の感度の低下に繋がることから、(ｔ2／ｔ1)は0.02以上かつ0.1以下の範囲であることがより好ましい。
【０１０５】
なお、シンチレータ３０２は柱状結晶領域と非柱状結晶領域が連続的に形成された構成であるが、例えば上記の非柱状結晶領域に代えてアルミニウム等から成る光反射層が設けられ、柱状結晶領域のみが形成された構成であってもよいし、他の構成であってもよい。
【０１０６】
また、放射線検出器３００の光検出部３０６は、シンチレータ３０２の光射出側から射出された光を検出するものであり、図１３に示すように、フォトダイオード(ＰＤ：PhotoDiode)等から成る光電変換部３０８、ＴＦＴ３１０及び蓄積容量３１２を備えた画素部３１４が、図７に示す放射線検出器３６のＴＦＴアクティブマトリクス基板９４と同様に、平板状で平面視における外形形状が矩形状とされた絶縁性基板３１６上にマトリクス状に複数形成されたＴＦＴアクティブマトリクス基板(以下、「ＴＦＴ基板」という)で構成されている。
【０１０７】
なお、本実施形態では、シンチレータ３０２の放射線照射面側に光検出器(ＴＦＴ基板)３０６が配置されているが、発光部(シンチレータ３０２)と光検出手段(光検出部３０６)とをこのような位置関係で配置する方式は「表面読取方式(ISS：Irradiation Side Sampling)」と称する(請求項１１記載の発明に相当する構成)。シンチレータは放射線入射側がより強く発光するので、シンチレータの放射線入射側に光検出手段(光検出部３０６)を配置する表面読取方式(ISS)は、シンチレータの放射線入射側と反対側に光検出手段(光検出部３０６)を配置する「裏面読取方式(PSS：Penetration Side Sampling)」よりも光検出手段とシンチレータの発光位置とが接近することから、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高く、また光検出手段(光検出部３０６)の受光量が増大することで、結果として放射線画像撮影装置(電子カセッテ)の感度が向上する。
【０１０８】
光電変換部３０８は、下部電極３０８Ａと上部電極３０８Ｂとの間に、シンチレータ３０２から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する光電変換膜３０８Ｃが配置されて構成されている。なお、下部電極３０８Ａは、シンチレータ３０２から放出された光を光電変換膜３０８Ｃに入射させる必要があるため、少なくともシンチレータ３０２の発光波長の光に対する光透過率の高い導電性材料で構成することが好ましく、具体的には、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物（TCO;Transparent Conducting Oxide）を用いることが好ましい。なお、下部電極３０８ＡとしてＡｕなどの金属薄膜を用いることもできるが、９０％以上の光透過率を得ようとすると抵抗値が増大し易くなるため、ＴＣＯの方が好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２等を用いることが好ましく、プロセス簡易性、低抵抗性、透明性の観点からＩＴＯが最も好ましい。なお、下部電極３０８Ａは、全画素部共通の一枚構成としてもよいし、画素部毎に分割してもよい。
【０１０９】
また、光電変換膜３０８Ｃはシンチレータ３０２から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。光電変換膜３０８Ｃを構成する材料は光を吸収して電荷を発生する材料であればよく、例えば、アモルファスシリコンや有機光電変換材料等を用いることができる。光電変換膜３０８Ｃをアモルファスシリコンで構成した場合、シンチレータ３０２から放出された光を広い波長域に亘って吸収するように構成することができる。但し、アモルファスシリコンから成る光電変換膜３０８Ｃの形成には蒸着を行う必要があり、絶縁性基板３１６が合成樹脂製である場合、絶縁性基板３１６の耐熱性が不足する可能性がある。
【０１１０】
一方、光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料を含む材料で構成した場合は、主に可視光域で高い吸収を示す吸収スペクトルが得られ、光電変換膜３０８Ｃによるシンチレータ３０２から放出された光以外の電磁波の吸収が殆ど無くなるので、Ｘ線やγ線等の放射線が光電変換膜３０８Ｃで吸収されることで発生するノイズを抑制できる。また、有機光電変換材料から成る光電変換膜３０８Ｃは、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを用いて有機光電変換材料を被形成体上に付着させることで形成させることができ、被形成体に対して耐熱性は要求されない。このため、放射線検出器３００では光電変換部３０８の光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料で構成している。
【０１１１】
光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料で構成した場合、光電変換膜３０８Ｃで放射線が殆ど吸収されないので、放射線が透過するように光検出部３０６が配置される表面読取方式(ISS)において、光検出部３０６を透過することによる放射線の減衰を抑制することができ、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。従って、光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料で構成することは、特に表面読取方式(ISS)に好適である。
【０１１２】
光電変換膜３０８Ｃを構成する有機光電変換材料は、シンチレータ３０２から放出された光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ３０２の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ３０２の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ３０２から放出された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ３０２の放射線に対する発光ピーク波長との差が１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
【０１１３】
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ３０２の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換膜３０８Ｃで発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。
【０１１４】
放射線画像撮影装置に適用可能な光電変換膜３０８Ｃについて具体的に説明する。放射線画像撮影装置における電磁波吸収／光電変換部位は、電極３０８Ａ,３０８Ｂと、該電極３０８Ａ,３０８Ｂに挟まれた光電変換膜３０８Ｃを含む有機層である。この有機層は、より具体的には、電磁波を吸収する部位、光電変換部位、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子ブロッキング部位、正孔ブロッキング部位、結晶化防止部位、電極、及び、層間接触改良部位等を積み重ねるか、若しくは混合することで形成することができる。
【０１１５】
上記有機層は、有機ｐ型化合物または有機ｎ型化合物を含有することが好ましい。有機ｐ型半導体(化合物)は、主に正孔輸送性有機化合物に代表されるドナー性有機半導体(化合物)であり、電子を供与しやすい性質を有する有機化合物である。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物である。従って、ドナー性有機化合物としては、電子供与性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。有機ｎ型半導体(化合物)は、主に電子輸送性有機化合物に代表されるアクセプター性有機半導体(化合物)であり、電子を受容し易い性質を有する有機化合物である。更に詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物である。従って、アクセプター性有機化合物は、電子受容性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。
【０１１６】
有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体として適用可能な材料や、光電変換膜３０８Ｃの構成については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。なお、光電変換膜３０８Ｃは、更にフラーレン又はカーボンナノチューブを含有していてもよい。
【０１１７】
また、光電変換部３０８は、少なくとも電極対３０８Ａ,３０８Ｂと光電変換膜３０８Ｃを含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜及び正孔ブロッキング膜の少なくとも何れかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
【０１１８】
電子ブロッキング膜は、上部電極３０８Ｂと光電変換膜３０８Ｃとの間に設けることができ、上部電極３０８Ｂと下部電極３０８Ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極３０８Ｂから光電変換膜３０８Ｃに電子が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。電子ブロッキング膜には電子供与性有機材料を用いることができる。実際に電子ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜３０８Ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より1.3ｅＶ以上電子親和力(Ｅａ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜３０８Ｃの材料のイオン化ポテンシャル(Ｉｐ)と同等のＩｐ、若しくはそれより小さいＩｐを有するものが好ましい。この電子供与性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【０１１９】
電子ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部３０８の光電変換効率の低下を防ぐため、10ｎｍ以上200ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは30ｎｍ以上150ｎｍ以下、特に好ましくは50ｎｍ以上100ｎｍ以下である。
【０１２０】
正孔ブロッキング膜は、光電変換膜３０８Ｃと下部電極３０８Ａとの間に設けることができ、上部電極３０８Ｂと下部電極３０８Ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極３０８Ａから光電変換膜３０８Ｃに正孔が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。正孔ブロッキング膜には電子受容性有機材料を用いることができる。実際に正孔ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜３０８Ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より1.3ｅＶ以上イオン化ポテンシャル(Ｉｐ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜３０８Ｃの材料の電子親和力(Ｅａ)と同等のＥａ、若しくはそれより大きいＥａを有するものが好ましい。この電子受容性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【０１２１】
正孔ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部３０８の光電変換効率の低下を防ぐため、10ｎｍ以上200ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは30ｎｍ以上150ｎｍ以下、特に好ましくは50ｎｍ以上100ｎｍ以下である。
【０１２２】
なお、光電変換膜３０８Ｃで発生した電荷のうち、正孔が下部電極３０８Ａに移動し、電子が上部電極３０８Ｂに移動するようにバイアス電圧を設定する場合には、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜の位置を逆にすれば良い。また、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜は両方設けることは必須ではなく、何れかを設けておけば、或る程度の暗電流抑制効果を得ることができる。
【０１２３】
ＴＦＴ３１０は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び活性層(チャネル層)が積層され、更に活性層上にソース電極とドレイン電極が所定の間隔を隔てて形成されている。活性層は、例えばアモルファスシリコンや非晶質酸化物、有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかにより形成することができるが、活性層を形成可能な材料はこれらに限定されるものではない。
【０１２４】
活性層を形成可能な非晶質酸化物としては、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｏ系)が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系)がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物が特に好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ３(ＺｎＯ)ｍ(ｍは６未満の自然数)で表される非晶質酸化物が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ４がより好ましい。なお、活性層を形成可能な非晶質酸化物はこれらに限定されるものではない。
【０１２５】
また、活性層を形成可能な有機半導体材料としては、例えば、フタロシアニン化合物や、ペンタセン、バナジルフタロシアニン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フタロシアニン化合物の構成については、特開２００９−２１２３８９号公報で詳細に説明されているため、説明を省略する。
【０１２６】
ＴＦＴ３１０の活性層を非晶質酸化物や有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかによって形成すれば、Ｘ線等の放射線を吸収せず、或いは吸収したとしても極めて微量に留まるため、画像信号へのノイズの重畳を効果的に抑制することができる。
【０１２７】
また、活性層をカーボンナノチューブで形成した場合、ＴＦＴ３１０のスイッチング速度を高速化することができ、また、ＴＦＴ３１０における可視光域の光の吸収度合いを低下させることができる。なお、活性層をカーボンナノチューブで形成する場合、活性層にごく微量の金属性不純物が混入しただけでＴＦＴ３１０の性能が著しく低下するため、遠心分離等により非常に純度の高いカーボンナノチューブを分離・抽出して活性層の形成に用いる必要がある。
【０１２８】
なお、有機光電変換材料で形成した膜及び有機半導体材料で形成した膜は何れも十分な可撓性を有しているので、有機光電変換材料で形成した光電変換膜３０８Ｃと、活性層を有機半導体材料で形成したＴＦＴ３１０と、を組み合わせた構成であれば、患者(被写体)１４の体の重みが荷重として加わることのある光検出部３０６の高剛性化は必ずしも必要ではなくなる。このため、放射線検出器３００ではＴＦＴ３１０の活性層を有機半導体材料で形成している。
【０１２９】
また、絶縁性基板３１６は光透過性を有し且つ放射線の吸収が少ないものであればよい。ここで、ＴＦＴ３１０の活性層を構成する非晶質酸化物や、光電変換部３０８の光電変換膜３０８Ｃを構成する有機光電変換材料は、いずれも低温での成膜が可能である。従って、絶縁性基板３１６としては、半導体基板、石英基板、及びガラス基板等の耐熱性の高い基板に限定されず、合成樹脂製の可撓性基板、アラミド、バイオナノファイバを用いることもできる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の可撓性基板を用いることができる。このような合成樹脂製の可撓性基板を用いれば、軽量化を図ることもでき、例えば持ち運び等に有利となる。なお、絶縁性基板３１６には、絶縁性を確保するための絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するためのアンダーコート層等を設けてもよい。
【０１３０】
なお、アラミドは２００度以上の高温プロセスを適用できるため、透明電極材料を高温硬化させて低抵抗化でき、また、ハンダのリフロー工程を含むドライバＩＣの自動実装にも対応できる。また、アラミドはＩＴＯ（indium tin oxide）やガラス基板と熱膨張係数が近いため、製造後の反りが少なく、割れにくい。また、アラミドは、ガラス基板等と比べて基板を薄型化できる。なお、超薄型ガラス基板とアラミドを積層して絶縁性基板３１６を形成してもよい。
【０１３１】
また、バイオナノファイバは、バクテリア(酢酸菌、Acetobacter Xylinum)が産出するセルロースミクロフィブリル束（バクテリアセルロース）と透明樹脂とを複合したものである。セルロースミクロフィブリル束は、幅５０ｎｍと可視光波長に対して１／１０のサイズで、かつ、高強度、高弾性、低熱膨である。バクテリアセルロースにアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂を含浸・硬化させることで、繊維を６０〜７０％も含有しながら、波長５００ｎｍで約９０％の光透過率を示すバイオナノファイバが得られる。バイオナノファイバは、シリコン結晶に匹敵する低い熱膨張係数（３−７ｐｐｍ）を有し、鋼鉄並の強度(４６０ＭＰa)、高弾性(３０ＧＰａ)で、かつフレキシブルであることから、ガラス基板等と比べて絶縁性基板３１６を薄型化できる。
【０１３２】
絶縁性基板３１６としてガラス基板を用いた場合、光検出器(ＴＦＴ基板)３０６全体としての厚みは、例えば0.7mm程度になるが、放射線検出器３００では、電子カセッテ２０の薄型化も考慮し、絶縁性基板３１６として、光透過性を有する合成樹脂から成る薄型の基板を用いている。これにより、光検出器(ＴＦＴ基板)３０６全体としての厚みを、例えば0.1mm程度に薄型化できると共に、光検出器(ＴＦＴ基板)３０６に可撓性をもたせることができる。また、光検出器(ＴＦＴ基板)３０６に可撓性をもたせることで、放射線検出部３００の耐衝撃性が向上し、電子カセッテ２０の筐体３０に衝撃が加わった場合にも放射線検出部３００が破損し難くなる。また、プラスチック樹脂や、アラミド、バイオナノファイバ等は何れも放射線の吸収が少なく、絶縁性基板３１６をこれらの材料で形成した場合、絶縁性基板３１６による放射線の吸収量も少なくなるため、表面読取方式(ISS)により光検出部３０６を放射線が透過する構成であっても、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。
【０１３３】
なお、電子カセッテ２０の絶縁性基板３１６として合成樹脂製の基板を用いることは必須ではなく、電子カセッテ２０の厚さは増大するものの、ガラス基板等の他の材料から成る基板を絶縁性基板３１６として用いるようにしてもよい。
【０１３４】
前述のように、放射線検出器３００は、放射線の到来方向に沿って光検出部３０６、シンチレータ３０２が順に配置された表面読取方式(ISS)とし、かつ、シンチレータ３０２を、ＣｓＩを含む材料から成り光検出部３０６側に柱状結晶領域が形成された構成とすることで、シンチレータ３０２から光検出部３０６に入射される光の光量の増大及び拡散の抑制を実現しており、更に、光検出部３０６の光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料で構成し、ＴＦＴ３１０の活性層を有機半導体材料で形成し、絶縁性基板３１６として合成樹脂製の基板を用いることで、光検出部３０６を透過してシンチレータ３０２に照射される放射線の光検出部３０６における吸収を抑制しているので、放射線検出感度の向上及び撮影する放射線画像の高画質化を実現できる。
【０１３５】
そして、上記構成の放射線検出器３００を内蔵した電子カセッテ２０は放射線動画像の撮影に特に好適である。すなわち、放射線動画像の撮影は、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量の抑制が課題であり、画質に対する要求レベルは比較的低い。これに対し、上記構成の放射線検出器３００は放射線検出感度が高く、かつ高画質な放射線画像を撮影できるので、放射線動画像の撮影に際して放射線の照射線量を大幅に低下させたとしても、撮影される放射線画像の画質が問題となるレベル迄低下することはなく、放射線の照射線量を大幅に低下させることで、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量を大幅に抑制することが可能となる。
【０１３６】
なお、ＣｓＩは、例えば温度変化１℃当り約0.3％程度の変化率で感度が変化するという特性を有している(図１５(Ａ)も参照)。このため、電子カセッテ２０に内蔵する放射線検出器として、上記の放射線検出器３００のようにＣｓＩから成るシンチレータを含む構成の放射線検出器を用いた場合、温度上昇に伴って放射線検出感度の低下が生ずる。特に放射線動画像を撮影する際は温度変化が大きいために放射線検出感度の変化も大きくなり、これに伴い、撮影期間内の初期に撮影された画像と撮影期間内の終期に撮影された画像との濃度差が大きくなることで、放射線動画像の視認性が悪化する等の不都合が生ずる可能性もある。
【０１３７】
これを考慮すると、例えばシンチレータの温度を検出する温度センサを設け、温度センサによって検出された温度が予め設定された閾値以上になった場合には、撮影モードを照射時間増大モードに設定する等により、本発明に係る第１制御を行うように構成することが好ましい。本発明に係る第１制御は本発明に係る第２制御よりも放射線の断続照射の時間間隔が長く、電子カセッテ２０に内蔵された電子回路からの発熱量が小さくなるので、シンチレータを構成するＣｓＩの温度上昇を抑制することができ、ＣｓＩの温度上昇に伴って放射線検出感度が低下することを抑制することができる。なお、シンチレータの温度の検出は、シンチレータ自体の温度を直接検出することに限られるものではなく、例えば電子カセッテ２０の筐体３０内の温度を検出することで、シンチレータの温度を間接的に検出する構成を採用することも可能である。
【０１３８】
また、ＣｓＩは、放射線累積被曝量の増大に伴って感度が徐々に低下するという特性も有している(図１５(Ｂ)も参照)。なお、放射線累積被曝量の増大に伴う感度の低下は一時的な現象であり、放射線を照射しない状態を数時間程度継続すれば回復するものの、電子カセッテ２０に内蔵する放射線検出器として、上記の放射線検出器３００のようにＣｓＩから成るシンチレータを含む構成の放射線検出器を用いた場合、ＣｓＩの感度が大幅に低下した状態になってしまうと、放射線画像の撮影に支障が生ずる可能性もある。
【０１３９】
これを考慮すると、放射線累積被曝量を監視し、放射線累積被曝量が予め設定した閾値以上になった場合には、撮影モードを照射時間増大モードに設定する等により、本発明に係る第１制御を行うように構成することが好ましい。本発明に係る第１制御は本発明に係る第２制御よりも放射線被曝量を低減できるので、電子カセッテ２０の使用可能時間を長時間化することができる。
【０１４０】
また、放射線検出器の更に別の構成を図１６に示す。図１３に示した放射線検出器３００は、シンチレータ３０２から射出された光を単一の光検出部３０６で検出する構成であるが、図１６に示す放射線検出器３１８は、光検出部３０６に加えて、シンチレータ３０２から射出された光を検出する光検出部３２０が、光検出部３０６を挟んでシンチレータ３０２の反対側に設けられている。光検出部３２０は、配線がパターニングされた配線層３２２、絶縁層３２４が順に形成され、その上層に、シンチレータ３０２から射出され光検出部３０６を透過した光を検出するセンサ部３２６が複数形成され、更に当該センサ部３２６の上層に保護層３２８が形成されて構成されている。なお、光検出部３２０の厚みは例えば0.05mm程度である。
【０１４１】
センサ部３２６は、上部電極３３０Ａ及び下部電極３３０Ｂを備え、上部電極３３０Ａと下部電極３３０Ｂとの間に、シンチレータ３０２からの光を吸収して電荷を発生する光電変換膜３３０Ｃが配置されて構成されている。センサ部３２６(光電変換膜３３０Ｃ)としては、アモルファスシリコンを用いたＰＩＮ型、ＭＩＳ型フォトダイオードを適用することも可能であるが、放射線検出器３１８では、光電変換部３０８の光電変換膜３０８Ｃと同様に、光電変換膜３３０Ｃを有機光電変換材料で構成している。これにより、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを用いて有機光電変換材料を被形成体上に付着させることで光電変換膜３３０Ｃを形成させることが可能となり、絶縁性基板３１６として、光透過性を有する合成樹脂製で薄型の基板を用いることが可能となる。
【０１４２】
センサ部３２６による放射線量の検出結果は、電極３３０Ａ,３３０Ｂと接続された図示しない信号処理部を介して読み出され、例えば電子カセッテ２０への放射線の照射開始／終了タイミングの検知や、電子カセッテ２０への放射線照射量の積算値の検知等に用いられる。なお、放射線画像の検出(撮影)は光検出部３０６によって行われるので、光検出部３２０のセンサ部３２６は、光検出部３０６の画素部３１４よりも配置ピッチが大きく(配置密度が低く)されており、単一のセンサ部３２６の受光領域は、光検出部３０６の画素部３１４の数個〜数百個分のサイズでよい。
【０１４３】
なお、上記では放射線動画像の撮影範囲内に脈動臓器が存在しているか否かに応じて、放射線照射時間ｔ又は放射線照射周期Ｔを２段階に変化させる態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば放射線動画像中の脈動臓器に対応する画像部の面積率が増大するに従って、放射線照射時間ｔを連続的に長くするか、又は、放射線照射時間ｔが長くなるように、３段階以上の放射線照射時間ｔの値のうちの何れかの値へ切り替えてもよい。また、放射線照射周期Ｔについても、例えば放射線動画像中の脈動臓器に対応する画像部の面積率が増大するに従って、放射線照射周期Ｔを連続的に短くするか、又は、放射線照射周期Ｔが短くなるように、３段階以上の放射線照射周期Ｔの値のうちの何れかの値へ切り替えてもよい。
【０１４４】
また、上記では脈動臓器探索処理(図１１)において、放射線の曝射条件(放射線照射周期Ｔ、放射線照射時間ｔ及び放射線照射線量Ｗ)に拘わらず、一定の処理で脈動臓器の有無を判定する態様を説明したが、これに限定されるものではなく、放射線の曝射条件に応じて、例えば前周期の放射線画像に対して設定する探索範囲の広さ、動きベクトルの大きさに対する閾値、動き有りブロック群の判定対象とするブロックの数に対する閾値、ステップ２６８の判定における周期の数Ｎの値、及び、ステップ２８０の判定で変数ｍと比較する閾値Ｍの値の少なくとも１つを変更するようにしてもよい。また、図１１に示した脈動臓器探索処理は一例であり、放射線動画像の撮影範囲内に脈動臓器が存在しているか否かを別の処理によって判定することも本発明の権利範囲に含まれる。
【０１４５】
また、上記ではコンソール２４のディスプレイ１３６に動画像を表示させる態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子カセッテ２０にディスプレイを設け、コンソール２４のディスプレイ１３６に代えて電子カセッテ２０にディスプレイに動画像を表示させるようにしてもよい。
【０１４６】
更に、上記では請求項６に記載の移動手段として、電子カセッテ２０を移動させる第１移動装置５０及び放射線照射装置１８を移動させる第２移動装置７８を例に説明したが、移動手段はベッド１６の一部(例えば載置台１６Ａのみ)又は全体を移動させることで、患者(被写体)１４を移動させる構成であってもよい。また、第１移動装置５０及び第２移動装置７８は、放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０と患者(被写体)１４とを載置台１６Ａの長手方向にのみ相対的に移動させる(１軸移動を行う)構成であるが、請求項６に記載の移動手段は上記に限られるものではなく、放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０と患者(被写体)１４とを載置台１６Ａの幅方向にも相対移動可能な(２軸移動を行う)構成であってもよい。
【０１４７】
また、上記ではＩＶＲを実施する際の放射線動画像の撮影に本発明を適用した態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、医療現場におけるＩＶＲの実施以外の場面での放射線動画像の撮影にも適用可能である。
【０１４８】
また、上記では請求項２,６,８に記載の被写体として人間(患者１４)を例に説明したが、これに限定されるものではなく、上記の被写体は、人間以外の生物であっても非生物であってもよく、動きの速度が所定値以上の物体(この物体も臓器に限らない)が撮影範囲内に入る可能性の有る任意の被写体の放射線動画像の撮影に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４９】
１０ 放射線画像撮影システム
１８ 放射線照射装置
２０ 電子カセッテ
２４ コンソール
１３６ ディスプレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線画像撮影装置に係り、特に、放射線を断続照射すると共に放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出し、検出結果を動画像として表示させる放射線画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、先端に様々な器具を取り付けたカテーテルを患者の体内に挿入し、モニタに表示される放射線動画像により患者の体内の状態をリアルタイムで観察しながら、カテーテルの先端を病変部にまで到達させ、カテーテルを体外で操作して治療を行うＩＶＲ(Interventional Radiology)が急速に普及してきているが、このＩＶＲを始めとして、医療の現場で放射線動画像の撮影・表示を行う機会は増加している。
【０００３】
放射線動画像の撮影に関し、特許文献１には、放射線画像中のエッジ部分にボケが生じることを防止するために、連続するフレーム間の被写体映像を比較してフレーム間における被写体の動きの大きさを検出し、検出した被写体の動きの大きさに応じてＸ線管の１フレーム当たりの曝射時間を減少させる技術が開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、検査対象部位毎の撮影条件を記憶部に予め記憶しておき、指定された検査対象部位に応じた撮影条件を記憶部から読み出して撮影装置に設定し、設定した撮影条件で撮影装置による検査対象部位の動態撮影を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５８６６５号公報
【特許文献２】特開２００９−５０５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、放射線動画像の撮影・表示では、撮影している間、被写体に継続的に放射線が照射されるため、被写体の放射線被曝量が増大し易いという課題がある。一方、被写体の放射線被曝量を抑制するために、被写体への放射線照射周期を長くすることで、モニタに表示される放射線画像の更新時間間隔を長くしたとすると、例えばＩＶＲを行う際の放射線動画像の撮影等のように、撮影中に撮影範囲が変化する撮影において、被写体の臓器のうち心臓や肺等のように動きの速い臓器が撮影範囲内に入っている間、動画像上での前記動きの速い臓器の動きが所謂コマ送りのような不連続な(滑らかさの乏しい)動きになることで、動画像の視認性が低下するという問題が生ずる。
【０００７】
これに対して特許文献１に記載の技術は、被写体の動きが大きくなるに従って１フレーム当たりの曝射時間を減少させるものであり、曝射時間を減少させることに伴い、エッジ部分のボケは低減されるものの、動画像上での被写体の動きの不連続性については逆に悪化する。そして特許文献１に記載の技術は、被写体の放射線被曝量の低減について考慮されておらず、被写体の放射線被曝量を低減することと、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減することを両立するための具体的な構成については何ら開示されていない。
【０００８】
また特許文献２に記載の技術は、検査対象部位毎に予め記憶した撮影条件を用いて動画像の撮影を行うものであり、被写体の放射線被曝量の低減について考慮されておらず、被写体の放射線被曝量を低減することと、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減することを両立するための具体的な構成について何ら開示されていない。
【０００９】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減できる放射線画像撮影装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る放射線画像撮影装置は、放射線を断続的に照射する照射手段と、前記照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段による放射線の検出結果を動画像として表示手段に表示させる表示制御手段と、前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かを判定する判定手段と、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在している場合に、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在していない場合よりも、前記照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御、又は、前記照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行う撮影制御手段と、を含んで構成されている。
【００１１】
請求項１記載の発明では、照射手段によって放射線が断続的に照射され、放射線検出手段により、照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線が検出され、放射線検出手段による放射線の検出結果が、表示制御手段により動画像として表示手段に表示される。また判定手段は、放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かを判定し、撮影制御手段は、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御、又は、照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行う。
【００１２】
これにより、撮影制御手段が、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御を行ったとすると、放射線が照射されている期間における前記物体の動きの量が増大することで、動画像中のエッジ部分のボケは増大する可能性はあるものの、放射線が照射されていない期間が短くなり、当該期間における前記物体の動きの量が減少することで、動画像上での動きの速い物体の動きの不連続性が低減される。
【００１３】
また、撮影制御手段が、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行ったとすると、放射線検出手段による放射線検出の周期(時間間隔)が短くなり、これに伴い、放射線検出の１周期における前記物体の動きの量が減少することで、動画像上での動きの速い物体の動きの不連続性が低減される。従って、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、撮影制御手段が上記第１制御又は第２制御を行うことで、動画像上での動きの速い物体の動きの不連続性を低減することができる。
【００１４】
一方、請求項１記載の発明において、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合には、照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間が第１制御よりも短くされるか、又は、照射手段による放射線の断続照射の時間間隔が第２制御よりも長くされるので、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かに拘わらず第１制御又は第２制御を常に行う場合と比較して、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない期間における被写体の放射線被曝量が低減される。従って請求項１記載の発明によれば、被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減することができる。
【００１５】
なお、請求項１記載の発明において、第１制御は、照射手段によって照射される放射線の線量を低下させることで、単位時間当りの被写体の放射線被曝量を低下させた場合の動画像の画質劣化の度合いが小さい、という利点を有している。これを考慮すると、請求項１記載の発明において、例えば請求項２に記載したように、被写体の放射線累積被曝量を演算する演算手段を設け、撮影制御手段を、演算手段によって演算された被写体の放射線累積被曝量が所定値を越えた場合に、第１制御を行うと共に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段によって照射される放射線の線量が低下するように制御するよう構成することが好ましい。これにより、照射手段によって照射される放射線の線量低下に伴う動画像の画質劣化を抑制しつつ、被写体の放射線累積被曝量も抑制することができる。
【００１６】
また、第１制御及び第２制御は、共に、動画像上での動きの速い物体の動きの不連続性が低減された動画像が得られるものの、第１制御は、前述のように、照射手段によって照射される放射線の線量を低下させた場合の動画像の画質劣化の度合いが小さいという利点を有する一方、動画像中のエッジ部分のボケについては第２制御によって得られる動画像よりも大きいという欠点を有しており、第２制御は、動画像中のエッジ部分のボケが小さく、第１制御よりも高画質の動画像が得られるという利点を有している一方で、被写体の放射線被曝量が大きくなり易いという欠点を有している。
【００１７】
上記のように、第１制御と第２制御が異なる特性を有していることを考慮すると、請求項１又は請求項２記載の発明において、例えば請求項３に記載したように、第１制御を行うか第２制御を行うかを選択するための選択手段を設け、撮影制御手段を、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、第１制御及び第２制御のうち選択手段を介して予め選択された制御を行うように構成することが好ましい。これにより、動画像の撮影目的や撮影部位、被写体の放射線累積被曝量等の諸条件に応じて、第１制御を行うか第２制御を行うかを任意に選択することが可能となる。
【００１８】
また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の発明において、撮影制御手段は、例えば請求項４に記載したように、第１制御を行う場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、照射手段によって照射される放射線の線量が少なくなるように制御するよう構成してもよい。これにより、撮影制御手段によって第１制御が行われる場合、照射手段によって照射される放射線の線量低下に伴う動画像の画質劣化が抑制され、かつ、被写体の放射線被曝量も抑制されるので、第１制御を、第２制御よりも被写体の放射線被曝量が抑制される撮影モードとして用いることも可能となる。
【００１９】
また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の発明において、例えば請求項５に記載したように、放射線の線量を設定するための設定手段を設け、撮影制御手段を、設定手段を介して設定された放射線の線量に応じて、照射手段によって照射される放射線の線量を変化させるように構成してもよい。これにより、動画像の撮影目的や撮影部位、被写体の放射線累積被曝量等の諸条件に応じて、照射手段によって照射される放射線の線量を任意に設定することが可能となる。
【００２０】
また、請求項１〜請求項５の何れかに記載の発明において、本発明に係る放射線画像撮影装置による放射線動画像の撮影・表示と並行して、被写体の体内に挿通部材を挿入して病変部の治療が行われる場合には、例えば請求項６に記載したように、照射手段及び放射線検出手段を被写体と相対的に移動させる移動手段を設け、撮影制御手段を、被写体の体内に挿入された挿通部材の先端部に相当する画像部が動画像中の所定領域内に位置するように、挿通部材の先端部の位置変化に応じて、移動手段により、照射手段及び放射線検出手段と被写体とを相対的に移動させるように構成することが好ましい。これにより、挿通部材の先端部の位置変化に応じて、照射手段及び放射線検出手段と被写体とを相対的に移動させる操作を術者(治療者)が行う必要が無くなり、術者の負担が軽減される。
【００２１】
また、請求項１〜請求項６の何れかに記載の発明において、判定手段が放射線検出範囲内に存在しているか否かを判定する物体(動きの速度が所定値以上の物体)としては、例えば、被写体の臓器のうち動きの速さが所定値以上の臓器を適用することができ、放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体としての動きの速度が所定値以上の臓器が存在しているか否かを判定することは、例えば請求項７に記載したように、判定手段を、放射線検出手段による放射線の検出結果を表す単一フレームの画像を順に取得すると共に、連続する複数フレームの画像に基づいて、前記画像を複数のブロックに分割したときの個々のブロック毎に動きベクトルを演算し、演算した動きベクトルの大きさが各々所定値以上でかつ隣り合う複数個のブロックから成る動き有りブロック群が存在しているか否かを探索し、前記動き有りブロック群が抽出された場合には、過去所定数以内のフレームの画像からも対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていたか否かを判定し、前記対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていた場合には、今回抽出された前記動き有りブロック群を動きの速度が所定値以上の臓器に対応するブロック群と判定する処理を繰り返すように構成することによって実現することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明に係る放射線画像撮影装置は、放射線を断続的に照射する照射手段と、前記照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段による放射線の検出結果を動画像として表示手段に表示させる表示制御手段と、被写体の臓器のうち動きの速度が所定値以上の臓器が前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に存在している場合に、前記動きの速度が所定値以上の臓器の前記動画像上での動きの不連続性が低下するように、前記照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間、又は、前記照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を変更する撮影制御手段と、を含んで構成されている。
【００２３】
請求項８記載の発明では、請求項１記載の発明と同様に、照射手段によって放射線が断続的に照射され、放射線検出手段により、照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線が検出され、放射線検出手段による放射線の検出結果が、表示制御手段により動画像として表示手段に表示される。そして撮影制御手段は、被写体の臓器のうち動きの速度が所定値以上の臓器が放射線検出手段による放射線検出範囲内に存在している場合に、動きの速度が所定値以上の臓器の動画像上での動きの不連続性が低下するように、照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間、又は、照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を変更するので、請求項１記載の発明と同様に、被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減することができる。
【００２４】
また、請求項１〜請求項８の何れかに記載の発明において、放射線検出手段としては、例えば請求項９に記載したように、放射線変換層とスイッチング層を含んだ構成を適用することができる。なお、スイッチング層を構成する基板は放射線が透過する材料から構成されていてもよい。放射線検出手段が放射線変換層とスイッチング層を含む構成の場合、放射線変換層側から放射線が照射されるように放射線検出手段を配置して撮影を行うことが一般的であるが、上記のようにスイッチング層を構成する基板を放射線が透過する材料から構成すれば、スイッチング層側から放射線が照射されるように放射線検出手段を配置して撮影を行うことも可能となる。
【００２５】
また、請求項１〜請求項９の何れかに記載の発明において、放射線検出手段としては、例えば請求項１０に記載したように、放射線画像撮影装置に対して着脱自在な可搬型の放射線画像検出装置を適用することができる。
【００２６】
また、請求項１〜請求項１０の何れかに記載の発明において、放射線検出手段は、例えば請求項１１に記載したように、照射された放射線を吸収して発光する発光部と、前記発光部から放出された光を画像として検出する光検出手段と、を備え、発光部が光検出手段よりも放射線到来方向下流側に配置されていることが好ましい。この構成では、発光部及び光検出手段のうちの発光部側から放射線が入射される場合と比較して、発光部のうち光検出手段により近い部分が主発光領域となり、光検出手段による受光量が増大するので、放射線画像撮影装置における放射線の検出感度を向上させることができる。
【００２７】
また、請求項１１記載の発明において、例えば請求項１２に記載したように、発光部はＣｓＩを含む材料から成り、柱状結晶構造部が形成されていることが好ましい。これにより、発光部が放射線を吸収することで発生した光は、発光部に形成された柱状結晶構造部において、柱状結晶の間隙に案内されて光検出手段側へ射出されることで、光検出手段側へ射出される光の拡散が抑制されるので、放射線検出手段の光検出手段によって検出される画像の鮮鋭度の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明は、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かを判定し、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在している場合に、放射線検出範囲内に動きの速度が所定値以上の物体が存在していない場合よりも、放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御、又は、放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行うようにしたので、被写体の放射線被曝量を抑制しつつ、放射線検出範囲内に動きの速い物体が存在している場合に、動画像上での前記物体の動きの不連続性を低減できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】放射線画像撮影システムが設置された手術室の様子を示す斜視図である。
【図２】電子カセッテの内部構成を一部破断して示す斜視図である。
【図３】放射線照射装置の要部構成を示す斜視図である。
【図４】載置台、支持部材及びその周辺の構成を示す断面図である。
【図５】載置台の内部構成を示す断面図である。
【図６】放射線照射装置の周辺の構成を示す断面図である。
【図７】放射線画像撮影システムの構成を示すブロック図である。
【図８】放射線検出器の１画素に相当する部分の等価回路を示す回路図である。
【図９】放射線動画像撮影・表示処理の内容を示すフローチャートである。
【図１０】(Ａ)は通常の撮影時、(Ｂ),(Ｃ)は脈動臓器撮影時の曝射条件等の一例を各々示す線図である。
【図１１】脈動臓器探索処理の内容を示すフローチャートである。
【図１２】脈動臓器探索処理を説明するためのイメージ図である。
【図１３】電子カセッテに内蔵された放射線検出器の構成の他の例を模式的に示した断面図である。
【図１４】図１３に示す放射線検出器におけるシンチレータの結晶構成の一例を模式的に示す概略図である。
【図１５】放射線検出器のシンチレータとして使用可能なＣｓＩの特性を概略的に示す線図である。
【図１６】電子カセッテに内蔵された放射線検出器の構成の他の例を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には本実施形態に係る放射線画像撮影システム１０が示されている。放射線画像撮影システム１０は、術者１２や放射線技師が放射線画像の撮影を行うためのものであり、患者(被写体)１４が横たわるためのベッド１６と、予め設定された撮影条件に応じた放射線量の放射線Ｘを患者１４へ照射すると共にベッド１６の長手方向に沿って移動可能とされた放射線照射装置１８と、患者１４を透過した放射線Ｘを検出して放射線画像情報を生成・記憶する可搬型撮影装置(以下、「電子カセッテ」という)２０と、ベッド１６の幅方向一端部側に設けられ電子カセッテ２０を支持しかつベッド１６の長手方向に沿って移動可能とされた支持部材２２と、ベッド１６の患者１４が載置される側で電子カセッテ２０を片持ち支持する支持部材２２と、放射線照射装置１８、電子カセッテ２０、第１移動装置５０(後述)及び第２移動装置７８(後述)の動作を制御するコンソール２４と、を含んで構成されている。
【００３１】
支持部材２２に支持される電子カセッテ２０は本発明に係る放射線検出手段(より詳しくは請求項９,１０に記載の放射線検出手段)の一例であり、図２に示すように、放射線Ｘを透過させる材料から成る略矩形平板状の筐体３０を備えている。電子カセッテ２０は、手術室等で使用される際に血液やその他の雑菌が付着する可能性がある。このため、筐体３０は高い防水性・密閉性を有する構造とされている。これにより、必要に応じて殺菌洗浄することで、同一の電子カセッテ２０を繰り返し使用することが可能となる。
【００３２】
筐体３０の内部には、放射線Ｘが照射される筐体３０の照射面３２側から、放射線Ｘの散乱線を除去するグリッド３４、放射線検出器３６、及び、放射線Ｘのバック散乱線を吸収する鉛板３８が順に配設されている。放射線検出器３６は放射線Ｘが照射される略矩形状の照射面３６Ａを備え、患者１４を透過して照射面３６Ａに照射された放射線Ｘの放射線量を検出し、当該放射線量に応じた放射線画像を表す放射線画像情報を出力する。なお、放射線検出器３６の詳細は後述する。
【００３３】
また、筐体３０内の一端側には、マイクロコンピュータを含む電子回路及び充電可能な二次電池を収容するケース４０が配置されている。放射線検出器３６及び電子回路は、ケース４０に収容された二次電池から供給される電力によって作動する。ここで、ケース４０内部に収容された各種回路が放射線Ｘの照射に伴って損傷することを回避するため、ケース４０の照射面３２側には鉛板等の放射線を遮蔽する遮蔽部材を配設しておくことが望ましい。また、電子カセッテ２０の筐体３０の側面のうちケース４０に対応する位置には、通信ケーブルを接続するための接続端子２０Ａが設けられている。
【００３４】
放射線照射装置１８は本発明に係る照射手段の一例であり、図３に示すように、放射線Ｘを射出する放射線源４２と、放射線源４２の放射線Ｘ射出側に配置され、４枚のスリット板４４Ａ,４４Ｂ,４４Ｃ,４４Ｄを含んで構成された絞り部４４と、を備えている。各スリット板４４Ａ〜４４Ｄは、鉛やタングステン等の放射線Ｘを遮蔽する材料から成り、先端部から後端部に亘って厚さが徐々に厚くされた平面視矩形状の板状に整形されて構成されており、絞り部４４は、スリット板４４Ａとスリット板４４Ｂとの先端部同士が対向し、かつスリット板４４Ｃとスリット板４４Ｄとの先端部同士が対向すると共に、各スリット板４４Ａ〜４４Ｄの先端部により平面視矩形状の開口領域５１が形成されるように各スリット板４４Ａ〜４４Ｄが配置されて構成されている。
【００３５】
スリット板４４Ａ及びスリット板４４Ｂは図３ｘ方向に移動可能とされ、スリット板４４Ｃ及びスリット板４４Ｄは図３ｘ方向と直交する図３ｙ方向に移動可能とされている。なお、各スリット板４４Ａ〜４４Ｄの可動範囲は、対向配置されているスリット板同士の先端部が接触する位置(開口領域５１が全閉となる全閉状態)から、開口領域５１が平面視矩形状を保ちかつ最大面積となる位置(全開状態)迄の範囲とされている。また、スリット板４４Ａは、モータ１６０(図７参照)の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達されることで移動し、スリット板４４Ｂはモータ１６２(図７参照)の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達されることで移動し、スリット板４４Ｃはモータ１６４(図７参照)の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達されることで移動し、スリット板４４Ｄはモータ１６６(図７参照)の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達されることで移動する。
【００３６】
また放射線照射装置１８は、鉛やタングステン等の放射線Ｘを遮蔽する材料から成り、放射線源４２及び絞り部４４を収容する収容箱５３(図１参照)を備えている。図１に示すように、収容箱５１には、放射線源４２から射出され絞り部４４を通過した放射線Ｘを電子カセッテ２０へ向けて照射するための開口部５３Ａが形成されている。
【００３７】
ここで、開口部５２Ａは、絞り部４４の各スリット板４４Ａ〜４４Ｄが全開状態のときに開口領域５１を通過する放射線Ｘの直接線と、各スリット板４４Ａ〜４４Ｄの厚さに応じた透過線量でスリット板４４Ａ〜４４Ｄを透過した放射線Ｘ(以下「透過線」という)との双方が射出できる大きさとされている。また、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１０では、絞り部４４の各スリット板４４Ａ〜４４Ｄが全開状態の場合に、電子カセッテ２０における照射面３２の全面に放射線Ｘが照射されるように、電子カセッテ２０及び放射線照射装置１８が予め位置決めされている。
【００３８】
一方、図１に示すベッド１６は、放射線Ｘを透過させる材料から成り患者１４が横たわるための略矩形平板状の載置台１６Ａと、載置台１６Ａの四隅に設けられ載置台１６Ａを支持する脚部１６Ｂと、から構成されている。載置台１６Ａの上面のうち載置台１６Ａの幅方向一端部側には、載置台１６Ａの長手方向に沿って長溝４８が形成されている。図４に示すように、載置台１６Ａの内部のうち長溝４８に対応する位置には、長溝４８を介して外部と連通する収容室５２が形成されており、この収容室５２内には、支持部材２２の一部(後述する基部５４)と、支持部材２２を長溝４８に沿って移動させる第１移動装置５０が収容されている。
【００３９】
支持部材２２は、収容室５２内に収容された基部５４、当該基部５４の上面に取付けられ長溝４８を介して載置台１６Ａ上へ突出しているフレーム５６、及び、基端部がＬ字状に屈曲されたフレーム５８を備えている。フレーム５６の突出部分のうちの先端部付近には、突出方向に沿って互いに異なる位置に複数の孔６０が各々穿設されており、フレーム５８は、複数の孔６０の何れか１つに挿通されたボルト６２がフレーム５８の基端部にねじ込まれることで、フレーム５６に締結固定されている。また、フレーム５８の先端部には電子カセッテ２０の筐体３０がボルトによって締結固定されている。従って、電子カセッテ２０の高さ位置は、ボルト６２を挿通する孔６０を変更することで調整可能とされている。
【００４０】
支持部材２２の基部５４には、載置台１６Ａの幅方向へ突出する一対のフランジ５４Ａが設けられており、収容室５２内の両側壁には一対の長溝５２Ａが形成されている。一対の長溝５２Ａは載置台１６Ａの長手方向に沿って延設されており、一対のフランジ５４Ａが嵌め込まれている。これにより、支持部材２２(及び電子カセッテ２０)は、フランジ５４Ａが長溝５２Ａの内壁面と接触することで、図１,４に示す姿勢を維持したまま、載置台１６Ａの長手方向に沿って摺動移動可能とされている。
【００４１】
また、収容室５２内のうち基部５４の下方には第１移動装置５０が配設されている。第１移動装置５０は、基部５４の下面５４Ｂに固定されたモータ６６と、同じく基部５４の下面５４Ｂに固定されコンソール２４からの指示に従いモータ６６を駆動する駆動装置６８と、モータ６６の駆動力を伝達するギアユニット６４と、収容室５２の底面に配置され載置台１６Ａの長手方向に沿って延設されたラックギア６９と、から構成されている。図５にも示すように、ギアユニット６４は、モータ６６の回転軸に取付けられた駆動ギア６４Ａと、駆動ギア６４Ａ及びラックギア６９と噛合するピニオンギア６４Ｂと、を備えている。これにより、駆動装置６８によってモータ６６が駆動されると、支持部材２２(及び電子カセッテ２０)は、モータ６６の回転軸の回転方向に応じて図１の矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向へ摺動移動される。
【００４２】
また、載置台１６Ａの下方には、直方体状で載置台１６Ａの長手方向に沿って延設された収容体７４と、載置台１６Ａ上の患者１４へ放射線Ｘが照射される向きで支持部材７０に支持された放射線照射装置１８と、が配置されている。収容体７４の上面には、載置台１６Ａの長手方向に沿って長溝７６が形成されている。図６に示すように、収容体７４の内部には長溝７６を介して外部と連通する収容室８０が形成されている。支持部材７０は、収容室８０内に収容された基部７２と、当該基部７２の上面に取付けられ長溝７６を介して載置台１６Ａ側へ突出するフレーム７３を備えており、フレーム７３の先端には放射線照射装置１８が固定されている。なお収容体７４は、放射線照射装置１８からの放射線Ｘの照射範囲のうち載置台１６Ａの幅方向に沿った中心位置が、長手方向に沿って、支持部材２２に支持されている電子カセッテ２０のうち載置台１６Ａの幅方向に沿った中心位置とほぼ一致するように、載置台１６Ａの幅方向に沿った位置が調整されている。
【００４３】
支持部材７０の基部７２には、載置台１６Ａの幅方向へ突出する一対のフランジ７２Ａが設けられており、収容室８０内の両側壁には一対の長溝８０Ａが形成されている。一対の長溝８０Ａは載置台１６Ａの長手方向に沿って延設されており、一対のフランジ７２Ａが嵌め込まれている。これにより、支持部材７０(及び放射線照射装置１８)は、フランジ７２Ａが長溝８０Ａの内壁面と接触することで、図１,６に示す姿勢を維持したまま、載置台１６Ａの長手方向に沿って摺動移動可能とされている。
【００４４】
また、収容室８０内のうち基部７２の下方には第２移動装置７８が配設されている。第１移動装置７８は、基部７２の下面７２Ｂに固定されたモータ８４と、同じく基部７２の下面７２Ｂに固定されコンソール２４からの指示に従いモータ８４を駆動する駆動装置８６と、モータ８４の駆動力を伝達するギアユニット８２と、収容室８０の底面に配置され載置台１６Ａの長手方向に沿って延設されたラックギア８５と、から構成されている。ギアユニット８２は、モータ８４の回転軸に取付けられた駆動ギア８２Ａと、駆動ギア８２Ａ及びラックギア８５と噛合するピニオンギア８２Ｂと、を備えている。これにより、駆動装置８６によってモータ８４が駆動されると、支持部材７０(及び放射線照射装置１８)は、モータ８４の回転軸の回転方向に応じて図１の矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向へ摺動移動される。
【００４５】
次に図７を参照し、放射線画像撮影システム１０の電気系の構成を説明する。放射線照射装置１８にはコンソール２４と通信を行うための接続端子１８Ａが設けられている。またコンソール２４には、放射線照射装置１８と通信を行うための接続端子２４Ａ、電子カセッテ２０と通信を行うための接続端子２４Ｂ、第１移動装置５０と無線通信を行うためのアンテナ２４Ｃ及び第２移動装置７８と無線通信を行うためのアンテナ２４Ｄが設けられている。
【００４６】
放射線照射装置１８は、一端が接続端子１８Ａに接続された通信ケーブル９０の他端が接続端子２４Ａに接続されていることで、コンソール２４と接続されている。電子カセッテ２０は、放射線画像の撮影時に、接続端子２０Ａに通信ケーブル９２の一端が接続され、当該通信ケーブル９２の他端が接続端子２４Ｂに接続されることでコンソール２４と接続される。なお、本実施形態では、電子カセッテ２０とコンソール２４との間のデータ転送の高速化を図るために、通信ケーブル９２として光通信ケーブルを用いており、電子カセッテ２０とコンソール２４との間で光通信によるデータ転送が行われる。
【００４７】
電子カセッテ２０に内蔵された放射線検出器３６は、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)アクティブマトリクス基板９４上に、放射線Ｘを吸収して電荷に変換する光電変換層が積層されて構成されている。光電変換層は例えばセレンを主成分(例えば含有率５０％以上)とする非晶質のａ−Ｓｅ(アモルファスセレン)から成り、放射線Ｘが照射されると、照射された放射線量に応じた電荷量の電荷(電子−正孔の対)を内部で発生することで、照射された放射線Ｘを電荷へ変換する。なお、放射線検出器３６は、アモルファスセレンのような放射線Ｘ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構成であってもよい。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)が知られている。この場合、蛍光体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−電荷変換が行われる。
【００４８】
また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板９４上には、光電変換層で発生された電荷を蓄積する蓄積容量９６と、蓄積容量９６に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴ９８とを備えた画素部１００(図７では個々の画素部１００に対応する光電変換層を光電変換部１０２として模式的に示している)がマトリクス状に多数個配置されており、電子カセッテ２０への放射線Ｘの照射に伴って光電変換層で発生された電荷は、個々の画素部１００の蓄積容量９６に蓄積される。これにより、電子カセッテ２０に照射された放射線Ｘに担持されていた放射線画像情報は電荷情報へ変換されて放射線検出器３６に保持される。
【００４９】
また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板９４には、一定方向(行方向)に延設され、個々の画素部１００のＴＦＴ９８をオンオフさせるための複数本のゲート配線１０４と、ゲート配線１０４と直交する方向(列方向)に延設され、オンされたＴＦＴ９８を介して蓄積容量９６から蓄積電荷を読み出すための複数本のデータ配線１０６が設けられている。個々のゲート配線１０４はゲート線ドライバ１０８に接続されており、個々のデータ配線１０６は信号処理部１１０に接続されている。個々の画素部１００の蓄積容量９６に電荷が蓄積されると、個々の画素部１００のＴＦＴ９８は、ゲート線ドライバ１０８からゲート配線１０４を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、ＴＦＴ９８がオンされた画素部１００の蓄積容量９６に蓄積されている電荷は、電荷信号としてデータ配線１０６を伝送されて信号処理部１１０に入力される。従って、個々の画素部１００の蓄積容量９６に蓄積されている電荷は行単位で順に読み出される。
【００５０】
図８に示すように、ＴＦＴ９８のソースはデータ配線１０６に接続され、データ配線１０６は信号処理部１１０に接続されている。また、ＴＦＴ９８のドレインは蓄積容量９６及び光電変換部１０２に接続され、ＴＦＴ９８のゲートはゲート配線１０４に接続されている。信号処理部１１０は、個々のデータ配線１０６毎にサンプルホールド回路１１２を備えている。個々のデータ配線１０６を伝送された電荷信号はサンプルホールド回路１１２に保持される。サンプルホールド回路１１２はオペアンプ１１２Ａとコンデンサ１１２Ｂを含んで構成され、電荷信号をアナログ電圧に変換する。また、サンプルホールド回路１１２にはコンデンサ１１２Ｂの両電極をショートさせることで、コンデンサ１１２Ｂに蓄積された電荷を放電させるリセット回路として作用するスイッチ１１２Ｃが設けられている。
【００５１】
サンプルホールド回路１１２の出力側にはマルチプレクサ１１４、Ａ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換器１１６が順に接続されており、個々のサンプルホールド回路に保持された電荷信号はアナログ電圧に変換されてマルチプレクサ１１４に順に(シリアルに)入力され、Ａ／Ｄ変換器１１６によってデジタルの放射線画像情報へ変換される。
【００５２】
図７に示すように、信号処理部１１０にはラインメモリ１１８が接続されており、信号処理部１１０のＡ／Ｄ変換器１１６から出力された放射線画像情報はラインメモリ１１８に順に記憶される。ラインメモリ１１８は放射線画像を表す放射線画像情報を所定ライン分記憶可能な記憶容量を有しており、１ラインずつ電荷の読み出しが行われる毎に、読み出された１ライン分の放射線画像情報がラインメモリ１１８に順次記憶される。
【００５３】
ラインメモリ１１８は電子カセッテ２０全体の動作を制御するカセッテ制御部１２０と接続されている。カセッテ制御部１２０はマイクロコンピュータから成り、光通信制御部１２２が接続されている。光通信制御部１２２は接続端子２０Ａに接続されており、接続端子２０Ａを介して接続された外部機器(例えばコンソール２４)との間での各種情報の伝送を制御する。従って、カセッテ制御部１２０は、光通信制御部１２２を介して外部機器との間で各種情報の送受信が可能とされている。
【００５４】
また、電子カセッテ２０はカセッテ制御部１２０及び電源部１２６を備えており、上述した各種回路や各素子（ゲート線ドライバ１０８、信号処理部１１０、ラインメモリ１１８、光通信制御部１２２やカセッテ制御部１２０として機能するマイクロコンピュータ）は、電源部１２６から供給された電力によって作動する。電源部１２６は、電子カセッテ２０の可搬性を損なわないように、バッテリ(充電可能な二次電池)を内蔵しており、充電されたバッテリから各種回路や素子へ電力を供給する。
【００５５】
一方、コンソール２４は、例えばサーバ・コンピュータ等から成り、操作メニューや撮影された放射線画像等を表示するためのディスプレイ１３６と、複数のキーを含んで構成され各種の情報や操作指示が入力される操作パネル１４０と、を備えている。
【００５６】
またコンソール２４には、装置全体の動作を司るＣＰＵ１２８、制御プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ１３０、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１３２、各種データを記憶すると共に後述する放射線動画像撮影・表示処理を行うための放射線動画像撮影・表示プログラムを含む各種のアプリケーション・プログラムがイントールされたＨＤＤ(Hard Disk Drive)１３４、ディスプレイ１３６への各種情報の表示を制御するディスプレイドライバ１３８、操作パネル１４０に対する操作状態を検出する操作入力検出部１４２、接続端子２４Ａに接続され接続端子２４Ａ及び通信ケーブル９０を介して放射線照射装置１８との間で曝射条件や放射線照射装置１８の状態情報等の各種情報の送受信を行う通信インタフェース(Ｉ／Ｆ)部１４４、接続端子２４Ｂに接続され接続端子２４Ｂ及び通信ケーブル９２を介して電子カセッテ２０との間で画像情報等の各種情報の送受信を行う光通信制御部１４６、アンテナ２４Ｃに接続され第１移動装置５０との間で無線通信を行う無線通信制御部１４８、及び、アンテナ２４Ｄに接続され第２移動装置７８との間で無線通信を行う無線通信制御部１５０が設けられており、これらはシステムバスを介して相互に接続されている。
【００５７】
また放射線照射装置１８は、放射線照射装置１８全体の動作を制御する照射装置制御部１５６を備えている。照射装置制御部１５６はマイクロコンピュータから成り、通信Ｉ／Ｆ部１５４が接続されている。通信Ｉ／Ｆ部１５４は接続端子１８Ａに接続されており、接続端子１８Ａ及び通信ケーブル９０を介して接続されたコンソール２４との間での各種情報の伝送を制御する。従って、照射装置制御部１５６は、通信Ｉ／Ｆ部１５４を介してコンソール２４との間での各種情報の送受信が可能とされている。また、照射装置制御部１５６には放射線源４２が接続されており、照射装置制御部１５６は、通信Ｉ／Ｆ部１５４を介してコンソール２４から受信した曝射条件に基づいて放射線源４２を制御する。
【００５８】
また、放射線照射装置１８は、スリット板４４Ａを移動させるための駆動力を発生するモータ１６０、スリット板４４Ｂを移動させるための駆動力を発生するモータ１６２、スリット板４４Ｃを移動させるための駆動力を発生するモータ１６４、及び、スリット板４４Ｄを移動させるための駆動力を発生するモータ１６６を各々備えており、モータ１６０の駆動制御を行うモータドライバ１６８、モータ１６２の駆動制御を行うモータドライバ１７０、モータ１６４の駆動制御を行うモータドライバ１７２、及び、モータ１６６の駆動制御を行うモータドライバ１７４も各々備えている。
【００５９】
モータ１６０はモータドライバ１６８を介して照射装置制御部１５６に接続され、モータ１６２はモータドライバ１７０を介して照射装置制御部１５６に接続され、モータ１６４はモータドライバ１７２を介して照射装置制御部１５６に接続され、モータ１６６はモータドライバ１７４を介して照射装置制御部１５６に接続されている。従って、モータ１６０,１６２,１６４,１６６の駆動は、コンソール２４からの指示に応じて、照射装置制御部１５６によって制御される。
【００６０】
また、第１移動装置５０は、モータ６６及び駆動装置６８の他に、コンソール２４と無線通信を行うためのアンテナ５０Ａを備えている。駆動装置６８は、第１移動装置５０全体の動作を制御するコントローラ６８Ａと、モータ６６の駆動を制御するモータドライバ６８Ｂと、アンテナ５０Ａに接続されアンテナ５０Ａを介してコンソール２４との間で無線通信を行う無線通信制御部６８Ｃと、コントローラ６８Ａ、モータドライバ６８Ｂ、無線通信制御部６８Ｃ及びモータ６６に電力を供給する電源部６８Ｄと、を備えている。
【００６１】
コントローラ６８Ａはマイクロコンピュータから成り、モータドライバ６８Ｂ及び無線通信制御部６８Ｃが接続されている。コントローラ６８Ａは、コンソール２４からの指示に従い、モータドライバ６８Ｂを介してモータ６６の駆動を制御すると共に、モータ６６の駆動状態を把握し、当該駆動状態を示す情報を無線通信制御部６８Ｃを介してコンソール２４に送信する。
【００６２】
また、第２移動装置７８は、モータ８４及び駆動装置８６の他に、コンソール２４と無線通信を行うためのアンテナ７８Ａを備えている。駆動装置８６は、第２移動装置７８全体の動作を制御するコントローラ８６Ａと、モータ８４の駆動を制御するモータドライバ８６Ｂと、アンテナ７８Ａに接続されアンテナ７８Ａを介してコンソール２４との間で無線通信を行う無線通信制御部８６Ｃと、コントローラ８６Ａ、モータドライバ８６Ｂ、無線通信制御部８６Ｃ及びモータ８４に電力を供給する電源部８６Ｄと、を備えている。
【００６３】
コントローラ８６Ａはマイクロコンピュータから成り、モータドライバ８６Ｂ及び無線通信制御部８６Ｃが接続されている。コントローラ８６Ａは、コンソール２４からの指示に従い、モータドライバ８６Ｂを介してモータ８４の駆動を制御すると共に、モータ８４の駆動状態を把握し、当該駆動状態を示す情報を無線通信制御部８６Ｃを介してコンソール２４に送信する。
【００６４】
次に本実施形態の作用として、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１０を利用しながら、ベッド１６に横たわっている患者(被写体)１４の血管にカテーテルを挿入するＩＶＲを実施する場合に、術者１２からの指示を契機としてコンソール２４で行われる放射線動画像撮影・表示処理について、図９を参照して説明する。なお、この放射線動画像撮影・表示処理は、ＨＤＤ１３４にインストールされている放射線動画像撮影・表示プログラムがＣＰＵ１２８によって実行されることで実現される。また、放射線動画像撮影・表示処理の実行が開始される際には、患者(被写体)１４の体のうちカテーテル(詳しくはカテーテルを先導するガイドワイヤ：請求項６に記載の挿通部材の一例)の挿入口やその周辺が撮影範囲内に入るように、患者(被写体)１４の体に対する放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０の相対位置が術者１２によって予め調整される。
【００６５】
放射線動画像撮影・表示処理では、まずステップ２００において、ＩＶＲ実施中に放射線画像撮影システム１０が患者(被写体)１４の動画像を撮影するための、放射線照射装置１８による放射線の曝射条件として、通常の動画像撮影での曝射条件として予め定められた条件を設定する。患者(被写体)１４の動画像を撮影する場合、放射線照射装置１８は、図１０に示すように患者(被写体)１４に対して断続的に放射線を照射する。このため、動画像撮影における曝射条件には放射線照射周期Ｔ、放射線照射線量Ｗ及び放射線照射時間ｔの各項目が含まれており、ステップ２００では、上記各項目について通常の動画像撮影用として予め定められた値を各々設定する(照射周期Ｔ←Ｔ1、照射線量Ｗ←Ｗ1、照射時間ｔ←ｔ1：図１０(Ａ)も参照)。
【００６６】
なお、本実施形態において、通常の動画像撮影での曝射条件は、撮影される動画像の画質よりも患者(被写体)１４の放射線被曝量の低減が優先されるように各項目の値が定められており、具体的には、後述する照射時間増大モードでの動画像撮影と比較して照射時間ｔが短くされ、後述する高レートモードでの動画像撮影と比較して、照射周期Ｔが長くされている。
【００６７】
ステップ２０２では脈動臓器撮影フラグに０を設定し、次のステップ２０４では放射線の曝射条件として放射線照射周期Ｔ、放射線照射線量Ｗ及び放射線照射時間ｔの現在の設定値(この場合はステップ２００で設定した値)を放射線照射装置１８へ通知し、通知した曝射条件での放射線射出(照射)を指示する。これにより、放射線照射装置１８では、放射線源４２による放射線の曝射が、コンソール２４から通知された曝射条件に従い照射装置制御部１５６によって制御され、放射線源４２からは、例として図１０(Ａ)に示すように、照射周期Ｔ1で、照射線量Ｗ1の放射線が照射時間ｔ1だけ射出され、放射線源４２から射出され絞り部４４を透過した放射線が患者(被写体)１４に照射される。
【００６８】
次のステップ２０６では放射線照射１周期内の放射線の照射が終了したか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ２０６を繰り返す。ステップ２０６の判定が肯定されるとステップ２０８へ移行し、電子カセッテ２０に対してＴＦＴアクティブマトリクス基板９４上の個々の画素部１００の蓄積容量９６に蓄積された電荷の読み出しを指示し、この電荷読み出しによって得られた放射線画像のデータ(放射線動画像の１フレームに相当する画像のデータ)を電子カセッテ２０から受信することで取得し、取得したデータをＨＤＤ１３４に記憶させると共に、当該データが表す放射線動画像の１フレームに相当する画像をディスプレイ１３６に表示させる。なお、このステップ２０８は表示制御手段に相当する処理の一例である。
【００６９】
ステップ２１０では、ステップ２０８で電子カセッテ２０から取得したデータが表す放射線画像(放射線動画像の１フレームに相当する画像)に基づき、当該画像上におけるカテーテルのガイドワイヤの先端部の位置を検出する。カテーテルのガイドワイヤは放射線の吸収率が人体の各部と大きく相違しているので、放射線画像上において、カテーテルのガイドワイヤに相当する画像部は、他の画像部と明確に濃度が相違している。従って、放射線画像上におけるカテーテルのガイドワイヤの先端部の位置は、例えばカテーテルのガイドワイヤに相当する画像部とその他の画像部を弁別可能な閾値により放射線画像を二値化し、二値化後の放射線画像上でカテーテルのガイドワイヤに相当する画像部を細線化し、細線化によって得られた曲線の端部の位置をガイドワイヤの先端部の位置と認識する等の画像処理を行うことで検出することができる。
【００７０】
次のステップ２１２では脈動臓器探索処理を行う。この脈動臓器探索処理は、ステップ２０８でデータを取得した放射線画像の中に、患者(被写体)１４の臓器のうち動きの速さが所定値以上の脈動臓器(例えば心臓や肺等)に相当する画像部が存在しているか否かを探索・判定し、判定結果として「脈動臓器有り」又は「脈動臓器無し」を出力する処理であり、詳細は後述する。なお、ステップ２１２は本発明に係る判定手段の一例である。次のステップ２１４では、ステップ２１２の脈動臓器探索処理の判定結果が「脈動臓器有り」であったか否か判定する。判定が否定された場合はステップ２１６へ移行し、脈動臓器撮影フラグが１か否か判定する。
【００７１】
この判定が否定された場合はステップ２３８へ移行し、患者(被写体)１４の体のうち放射線画像撮影システム１０が撮影する範囲の移動が必要か否か判定する。この判定は、例えば先のステップ２１０で検出したカテーテルのガイドワイヤの先端部の位置が、放射線画像上の所定範囲(例えば放射線画像の中心から所定距離以内の範囲、或いは放射線画像のうち外縁から所定距離以内の範囲を除外して残った範囲)から逸脱しているか否かを判断することで行うことができる。
【００７２】
この判定が否定された場合はステップ２４２へ移行するが、ステップ２３８の判定が肯定された場合はステップ２４０へ移行し、ステップ２１０で位置を検出したカテーテルのガイドワイヤの先端部を、放射線画像上の所定範囲内に位置させるための放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０の移動方向及び移動量を演算し、演算した移動方向及び移動量を第１移動装置５０及び第２移動装置７８へ通知することで、放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０を演算した移動方向へ演算した移動量だけ移動させる。これにより、ＩＶＲの進行に伴いカテーテルのガイドワイヤの先端部の位置が患者(被写体)１４の血管内を移動していくのに追随して、患者(被写体)１４の体のうち放射線画像撮影システム１０が撮影する範囲が移動していくことになる。なお、上述したステップ２３８,２４０は請求項６に記載の撮影制御手段による処理の一例である。
【００７３】
次のステップ２４２では、ＩＶＲの終了に伴い放射線画像撮影システム１０による動画像の撮影終了が術者１２から指示されたか否か判定する。この判定が否定された場合はステップ２０４に戻り、ステップ２０４〜ステップ２１６、ステップ２３８〜ステップ２４２を繰り返す。これにより、通常の動画像撮影の曝射条件での放射線照射装置１８による患者(被写体)１４への放射線の照射、電子カセッテ２０による放射線の検出、及び、電子カセッテ２０からの放射線画像データの取得が繰り返され、通常の動画像撮影の曝射条件で撮影された放射線動画像がディスプレイ１３６に表示される。このように、放射線動画像中に脈動臓器に相当する画像部が存在していない間は、通常の動画像撮影での曝射条件(照射時間ｔが短くかつ照射周期Ｔが長い曝射条件)に従って患者(被写体)１４へ放射線が照射され、動画像の撮影・表示が行われるので、患者(被写体)１４の放射線被曝量は低く抑制される。
【００７４】
ところで、ＩＶＲが進行し、患者(被写体)１４の体のうち放射線画像撮影システム１０による放射線画像の撮影範囲が移動していくと、患者(被写体)１４の脈動臓器が放射線画像撮影システム１０による放射線画像の撮影範囲内に入ることがあるが、この場合、ディスプレイ１３６に表示する放射線動画像上での脈動臓器の動きが所謂コマ送りのような不連続な(滑らかさの乏しい)動きになることで、放射線動画像の視認性が低下するという問題が生ずる。これに対し、本実施形態に係る放射線動画像撮影・表示処理(図９)では、脈動臓器が放射線画像の撮影範囲内に入ると、ステップ２１２の脈動臓器探索処理の判定結果が「脈動臓器有り」となることで、ステップ２１４の判定が肯定されてステップ２２２へ移行し、ステップ２２２以降で放射線照射装置１８による放射線の曝射条件を脈動臓器撮影用の曝射条件に切り替える処理が行われる。
【００７５】
すなわち、まずステップ２２２では、放射線動画像撮影・表示処理を開始してからの患者(被写体)１４の放射線累積被曝量を演算する。放射線照射１周期当りの放射線被曝量は、その周期での照射線量Ｗと照射時間ｔから算出できるので、放射線動画像撮影・表示処理を開始してからの患者(被写体)１４の放射線累積被曝量は、放射線照射の各周期での放射線被曝量を各々算出し、それらを全て加算することで求めることができる。また、放射線累積被曝量を一旦演算した後は、以後の各周期での放射線被曝量を順次加算していくことで、放射線動画像撮影・表示処理を行っている途中の各時点での放射線累積被曝量を求めることができる。なお、ステップ２２２は請求項２に記載の演算手段の一例である。
【００７６】
ところで、本実施形態では、放射線画像の撮影範囲内に脈動臓器が入っている場合(脈動臓器撮影時)の撮影モードとして、放射線の曝射条件が互いに異なる２種類の撮影モード(照射時間増大モードと高レートモード)が設けられている。照射時間増大モードは、動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減されるように、通常の動画像撮影での曝射条件よりも照射時間ｔが長くされた曝射条件で動画像撮影を行うモードであり、本発明に係る第１制御の一例である。また高レートモードは、動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減されるように、通常の動画像撮影での曝射条件よりも照射周期Ｔが短くされた曝射条件で動画像撮影を行うモードであり、本発明に係る第２制御の一例である。
【００７７】
照射時間増大モード及び高レートモードは、共に、動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減された動画像が得られるものの、照射時間増大モードは、照射線量Ｗを低下させた場合の動画像の画質劣化の度合いが小さいという利点を有する一方、動画像中のエッジ部分のボケについては高レートモードによって得られる動画像よりも大きいという欠点を有しており、高レートモードは、動画像中のエッジ部分のボケが小さく、照射時間増大モードよりも高画質の動画像が得られるという利点を有している一方で、患者(被写体)１４の放射線被曝量が大きくなり易いという欠点を有している。
【００７８】
このため、本実施形態では、放射線画像の撮影範囲内に脈動臓器が入っている場合(脈動臓器撮影時)の撮影モードとして、照射時間増大モード及び高レートモードの何れを適用するかを術者１２が選択可能とされていると共に、脈動臓器撮影時の照射線量Ｗについても術者１２が設定可能とされており、術者１２は、動画像の撮影目的や撮影部位(に応じた脈動臓器撮影時の動画像に対する要求画質)、患者(被写体)１４の放射線被曝量等の諸条件を勘案し、脈動臓器撮影時の撮影モードとして照射時間増大モード及び高レートモードの何れかを操作パネル１４０を介して予め選択すると共に、脈動臓器撮影時の照射線量Ｗを操作パネル１４０を介して予め設定する。上記操作が行われる場合の操作パネル１４０は、請求項３に記載の選択手段及び請求項５に記載の設定手段に対応している。なお、脈動臓器撮影時の撮影モード及び照射線量Ｗは放射線動画像撮影・表示処理の途中で変更することも可能である。
【００７９】
次のステップ２２４以降の処理は本発明に係る撮影制御手段による処理の一例であり、まずステップ２２４では、ステップ２２２で演算した放射線累積被曝量が所定値以上か否か判定する。判定が否定された場合はステップ２３０へ移行し、照射線量Ｗとして予め設定された値(術者１２によって照射線量Ｗが予め設定されていた場合はその値を、術者１２による設定が無ければデフォルトとして予め設定されていた値)を設定する。なお、ステップ２３０は請求項４に記載の撮影制御手段による処理の一例である。次のステップ２３２では、脈動臓器撮影時の撮影モードとして設定されているモードが照射時間増大モード及び高レートモードの何れであるかを判定し、判定結果に応じて分岐する。なお、ステップ２３２は請求項３に記載の撮影制御手段による処理の一例である。
【００８０】
脈動臓器撮影時の撮影モードとして照射時間増大モードが設定されていた場合は、ステップ２３２からステップ２２８へ移行し、照射周期Ｔ及び照射時間ｔについて、脈動臓器撮影時の照射時間増大モードとして予め定められた値を各々設定する(照射周期Ｔ←Ｔ1、照射時間ｔ←ｔ2：図１０(Ｂ)も参照)。そして、次のステップ２３６で脈動臓器撮影フラグに１を設定し、ステップ２３８へ移行する。前述のように、照射時間増大モードの曝射条件は、通常の動画像撮影における曝射条件よりも照射時間ｔが長くされており(ｔ2＞ｔ1)、これにより、図１０(Ｂ)を図１０(Ａ)と比較しても明らかなように、患者(被写体)１４に放射線が照射されない期間(放射線画像として画像化されない期間)が短くなり、当該期間における脈動臓器の動きの量が減少することで、放射線動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減されることになる。また、放射線画像として画像化されない期間が短くなることで、脈動臓器に重要な一瞬の動き変化があった場合にも、当該動き変化が画像化される可能性が高くなるので、放射線動画像の視認者(例えば術者１２)が脈動臓器の重要な一瞬の動き変化を見逃す可能性を低減することができる。
【００８１】
なお、照射時間増大モードでの照射周期Ｔについては、上記のように通常の動画像撮影における照射周期Ｔ(＝Ｔ1)と同じにすることに代えて、患者(被写体)１４に放射線が照射されない期間が通常の動画像撮影よりも短くなる範囲内で、照射時間ｔと共に値を変更してもよい。
【００８２】
また、脈動臓器撮影時の撮影モードとして高レートモードが設定されていた場合は、ステップ２３２からステップ２３４へ移行し、照射周期Ｔ及び照射時間ｔについて、脈動臓器撮影時の高レートモードとして予め定められた値を各々設定する(照射周期Ｔ←Ｔ2、照射時間ｔ←ｔ3：図１０(Ｃ)も参照)。そして、ステップ２３６で脈動臓器撮影フラグに１を設定してステップ２３８へ移行する。前述のように、高レートモードの曝射条件は、通常の動画像撮影における曝射条件よりも照射周期Ｔが短くされており(Ｔ2＜Ｔ1)、これにより、放射線照射の１周期の間の脈動臓器の動きの量が減少することで、放射線動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減されることになる。また、照射周期Ｔを短くすることで、放射線動画像の単位時間当りのフレーム数は増大するものの、これに伴い、放射線動画像の視認者(例えば術者１２)が脈動臓器の重要な一瞬の動き変化を見逃す可能性を低減することができる。
【００８３】
なお、図１０(Ｃ)では高レートモードでの照射時間ｔ(＝ｔ3)を通常の動画像撮影における照射時間ｔ(＝ｔ1)と同長さとして示しているが、高レートモードでの照射周期Ｔ(＝Ｔ2)に応じて、通常の動画像撮影における照射時間ｔ(＝ｔ1)と異なる値としてもよいことは言うまでもない。
【００８４】
このように、放射線画像の撮影範囲内に脈動臓器が入っている間、通常の動画像撮影における曝射条件よりも照射時間ｔが長くされた照射時間増大モード、又は、通常の動画像撮影における曝射条件よりも照射周期Ｔが短くされた高レートモードで動画像撮影が行われることで、放射線動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減され、放射線動画像の視認性が向上するので、術者１２の疲労軽減等の効果が得られる。また、脈動臓器撮影時の撮影モードとして、互いに異なる特徴を有する照射時間増大モードと高レートモードの何れかを選択可能としているので、動画像の撮影目的や撮影部位(に応じた脈動臓器撮影時の動画像に対する要求画質)、患者(被写体)１４の放射線被曝量等の諸条件に応じて、より適切な撮影モードを選択することができる。
【００８５】
また、例えばＩＶＲの長時間化等の理由で、放射線動画像撮影・表示処理を開始してからの患者(被写体)１４の放射線累積被曝量が所定値以上となった場合には、ステップ２２４の判定が肯定されてステップ２２６へ移行し、照射線量Ｗとして予め設定された値Ｗ2を設定した後にステップ２２８へ移行する。この場合、照射周期Ｔ＝Ｔ1、照射時間ｔ＝ｔ2、照射線量Ｗ＝Ｗ2の曝射条件で、照射時間増大モードにより脈動臓器を含む撮影範囲の動画像撮影が行われることになる。なお、ステップ２２４の判定が肯定された場合にステップ２２６.２２８の処理を行うことは、請求項２に記載の撮影制御手段による処理の一例である。
【００８６】
上記の照射線量Ｗ2は、照射時間増大モードが照射線量Ｗを低下させた場合の動画像の画質劣化の度合いが小さいという利点を有していることに基づき、照射時間増大モードで動画像の撮影を行った場合に、一定の画質の動画像が得られる照射線量の最小値又は当該最小値に近い値に設定されている。従って、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量が所定値に達した以降は、脈動臓器撮影時の撮影モードとして高レートモードが設定されていたとしても、放射線画像の撮影範囲内に脈動臓器が入っている間、照射線量Ｗが抑制された(Ｗ＝Ｗ2)照射時間増大モードによって動画像の撮影が行われ、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量が過大となることを抑制しつつ、放射線動画像上での脈動臓器の動きの不連続性が低減された動画像の撮影が行われることになる。
【００８７】
また、放射線画像の撮影範囲の更なる移動に伴い、脈動臓器が放射線画像の撮影範囲から外れた場合には、ステップ２１２の脈動臓器探索処理の判定結果が「脈動臓器無し」となることでステップ２１４の判定が否定されるが、この場合は脈動臓器撮影フラグが１となっていることで、ステップ２１６の判定が肯定されてステップ２１８へ移行し、先に説明したステップ２００と同様に、放射線の曝射条件として、通常の動画像撮影での曝射条件を設定する(照射周期Ｔ←Ｔ1、照射線量Ｗ←Ｗ1、照射時間ｔ←ｔ1)。また、ステップ２２０では脈動臓器撮影フラグを０に戻し、ステップ２３８へ移行する。
【００８８】
これにより、通常の動画像撮影での曝射条件に従い、放射線の照射、動画像の撮影・表示を行う状態に戻り、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量が過大となることが抑制されることになる。そしてＩＶＲが終了し、放射線画像撮影システム１０による動画像の撮影終了が術者１２から指示されると、ステップ２４２の判定が肯定されて放射線動画像撮影・表示処理を終了する。
【００８９】
続いて、放射線動画像撮影・表示処理(図９)のステップ２１２で行われる脈動臓器探索処理の詳細について、図１１を参照して説明する。なお、以下で説明する脈動臓器探索処理は請求項８に記載の判定手段による処理の一例である。図１１に示す脈動臓器探索処理では、まずステップ２５０において、処理対象の放射線画像(放射線動画像撮影・表示処理(図９)の直前のステップ２０８でデータを取得した最新の放射線画像)を複数のブロックに分割する。次のステップ２５２では、前周期にデータを取得した放射線画像のデータをＨＤＤ１３４から読み出す。またステップ２５４では、先のステップ２５０で処理対象の放射線画像を分割することで得られた複数のブロックの中から、以降の処理(ステップ２５６,２５８の処理)を未実施のブロックを処理対象のブロックとして選択する。
【００９０】
次のステップ２５６では、処理対象の放射線画像上での処理対象のブロックの位置を基準として、先のステップ２５２で読み出した前周期の放射線画像上に探索範囲を設定し、前周期の放射線画像上に設定した探索範囲内で参照ブロックを移動させながら、処理対象ブロックと参照ブロックとの誤差を演算することを繰り返すことで、処理対象のブロックとの誤差が最小となる参照ブロックを前周期の放射線画像上の探索範囲内で探索する。そして、処理対象のブロックとの誤差が最小の参照ブロックが前周期の放射線画像上の探索範囲内から抽出されると、次のステップ２５８において、処理対象のブロックと抽出された参照ブロックとのずれ量及びずれの方向を動きベクトルとして求め、求めた動きベクトルを処理対象のブロックに属性情報として付加する。
【００９１】
次のステップ２６０では、処理対象の放射線画像を分割することで得られた全てのブロックに対してステップ２５６,２５８の処理を行ったか否か判定する。判定が否定された場合はステップ２５４に戻り、ステップ２６０の判定が肯定される迄、ステップ２５４〜ステップ２６０を繰り返す。これにより、例として図１２(Ｂ)に示すように、処理対象の放射線画像を構成する全てのブロックについて、前周期の放射線画像からの動きベクトルが各々算出・設定されることになる。なお、図１２(Ｂ)に示す例では、動きベクトルの大きさが所定値未満のブロックについては動きベクトルの図示を省略している。
【００９２】
ところで、図１２(Ｂ)は、例として図１２(Ａ)に示すように、脈動臓器である心臓及び肺の一部を含む撮影範囲を撮影することで得られた放射線画像に対し、複数のブロックへの分割及び動きベクトルの算出を行った結果の一例を示しているが、図１２(Ｂ)に斜線で示すように、複数のブロックのうち脈動臓器に対応するブロックは、動きベクトルの大きさが何れも所定値以上でかつ互いに隣り合っている。これに基づき、次のステップ２６２では、動きベクトルの大きさが所定値以上でかつ隣り合う複数のブロックから成るブロック群(以下、このブロック群を「動き有りブロック群」という)が存在しているか否かを探索する。そしてステップ２６４では、ステップ２６２の探索によって動き有りブロック群が抽出されたか否か判定する。
【００９３】
ステップ２６４の判定が否定された場合はステップ２７６へ移行し、フラグが０か否か判定する。なお、このフラグは放射線動画像撮影・表示処理(図９)の実行が開始される際に０に初期設定される。ステップ２７６の判定が肯定された場合は、処理対象の放射線画像中に脈動臓器に対応する画像部は存在しないと判断できるので、ステップ２８６へ移行し「脈動臓器無し」の判定結果を出力して脈動臓器探索処理を終了する。
【００９４】
また、ステップ２６２の探索で動き有りブロック群が抽出された場合、抽出された動き有りブロック群は、脈動臓器に対応するブロック群の可能性があるものの、例えば患者(被写体)１４が体を動かした等により一時的に抽出された可能性も否定できない。このため、動き有りブロック群が抽出された場合はステップ２６４の判定が肯定されてステップ２６６へ移行し、ステップ２６２の探索で抽出された動き有りブロック群の情報を、処理対象の放射線画像のフレームを識別するフレーム識別情報と対応付けてＲＡＭ１３２等に記憶させる。
【００９５】
次のステップ２６８では、ＲＡＭ１３２等に記憶されている動き有りブロック群の情報に基づいて、過去Ｎ周期以内の少なくとも１つの放射線画像において、今回抽出された動き有りブロック群に対応するブロック群も、過去の処理で動き有りブロック群として抽出されていたか否か判定する。なお、上記判定は、今回抽出された動き有りブロック群が脈動臓器に対応するブロック群か否かを判定するものであるが、判定の対象を「過去Ｎ周期以内の少なくとも１つの放射線画像」としているのは、心臓や肺等の脈動臓器は膨張期と収縮期の間にごく短時間ではあるものの静止している期間があるためである。
【００９６】
ステップ２６８の判定が否定された場合、今回抽出された動き有りブロック群は患者(被写体)１４が体を動かした等により一時的に抽出されたものである可能性が高いと判断できるので、前述のステップ２７６へ移行する。一方、ステップ２６８の判定が肯定された場合、今回抽出された動き有りブロック群は、過去Ｎ周期以内にも対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていることから、脈動臓器に対応するブロック群である可能性が非常に高いと判断できる。このため、ステップ２７０へ移行して「脈動臓器有り」の判定結果を出力する。そしてステップ２７２でフラグに１を設定し、ステップ２７４で変数ｍに０を代入して脈動臓器探索処理を終了する。
【００９７】
また、上記のステップ２７２でフラグに一旦０が設定されると、ステップ２６４又はステップ２６８の判定が否定された場合に、ステップ２７６の判定が否定されてステップ２７８へ移行し、変数ｍを１だけインクリメントする。次のステップ２８０では変数ｍが閾値Ｍ以上となったか否か判定する。この判定が否定された場合はステップ２８２へ移行し、「脈動臓器有り」の判定結果を出力して脈動臓器探索処理を終了する。
【００９８】
これにより、ステップ２６４又はステップ２６８の判定が否定されることがＭ周期連続する迄の間は、「脈動臓器有り」の判定結果が出力されると共に、変数ｍが閾値Ｍに達する前にステップ２６８の判定が肯定された場合は変数ｍの値が０に戻ることになる。このように、本実施形態に係る脈動臓器探索処理では、出力する判定結果の切り替えにヒステリシス性を持たせているので、脈動臓器探索処理の判定結果が頻繁に切り替わることで、放射線の曝射条件が頻繁に切り替わることが防止される。また、ステップ２６４又はステップ２６８の判定が否定されることがＭ周期連続すると、ステップ２８０の判定が肯定されてステップ２８４でフラグを０に戻し、出力する判定結果をステップ２８６で「脈動臓器有り」に切り替えて脈動臓器探索処理を終了する。
【００９９】
次に、電子カセッテ２０に内蔵された放射線検出器の他の構成について、図１３を参照して説明する。図１３に示す放射線検出器３００は、照射された放射線を光へ一旦変換した後に電荷へ変換する間接変換方式により放射線を検出する構成であり、放射線の到来方向に沿って光検出部(ＴＦＴアクティブマトリクス基板)３０６、シンチレータ３０２が順に配置されて構成されている。なお、放射線検出器３００は請求項１１に記載の放射線検出手段の一例であり、光検出部３０６は請求項１１に記載の光検出手段、シンチレータ３０２は請求項１１に記載の発光部の一例である。
【０１００】
放射線検出器３００のシンチレータ３０２は、患者(被写体)１４の体を透過して筐体３０の照射面３２に照射され、筐体３０の天板及び光検出器(ＴＦＴ基板)３０６を透過して照射された放射線Ｘを吸収して光を放出する。シンチレータ３０２の発光波長域は可視光域(波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ)であることが好ましく、放射線検出器３００によってモノクロの放射線画像の撮影を可能とするためには、緑色の波長域を含んでいることがより好ましい。一般に、シンチレータに適用する蛍光体としては、例えばＣｓＩ(Ｔｌ)(タリウムを添加したヨウ化セシウム）や、ＣｓＩ(Ｎａ)(ナトリウム賦活ヨウ化セシウム)、ＧＯＳ(Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ)等の材料を用いることができるが、放射線としてＸ線を用いて撮影を行う場合はヨウ化セシウム(ＣｓＩ)を含むものが好ましく、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４２０ｎｍ〜６００ｎｍにあるＣｓＩ(Ｔｌ)を用いることが特に好ましい。なお、ＣｓＩ(Ｔｌ)の可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
【０１０１】
また、本実施形態では、例として図１４に示すように、シンチレータ３０２を、放射線入射／光射出側(光検出部３０６側)に柱状結晶３０２Ａから成る柱状結晶領域が形成され、シンチレータ３０２の放射線入射側と反対側に非柱状結晶３０２Ｂから成る非柱状結晶領域が形成された構成としており、シンチレータ３０２としてＣｓＩを含む材料を用い、当該材料を蒸着基板３０４に蒸着させることで、柱状結晶領域及び非柱状結晶領域が形成されたシンチレータ３０２を得ている。なお、蒸着基板３０４としては耐熱性の高い材料が望ましく、例えば低コストという観点からアルミニウムが好適である。なお、本実施形態に係るシンチレータ３０２は、柱状結晶３０２Ａの平均径が柱状結晶３０２Ａの長手方向に沿っておよそ均一とされている。このように、シンチレータ３０２は、より詳しくは請求項１２に記載の発光部の一例である。
【０１０２】
上記のように、シンチレータ３０２を柱状結晶領域及び非柱状結晶領域が形成された構成にすると共に、高効率の発光が得られる柱状結晶３０２Ａから成る柱状結晶領域を光検出部３０６側に配置することで、シンチレータ３０２で発生された光は柱状結晶３０２Ａ内を進行して光検出部３０６へ射出され、光検出部３０６側へ射出される光の拡散が抑制されることで、電子カセッテ２０によって検出される放射線画像の鮮鋭度の低下が抑制される。また、シンチレータ３０２の深部(非柱状結晶領域)に到達した光も、非柱状結晶３０２Ｂによって光検出部３０６側へ反射されることで、光検出部３０６に入射される光の光量(シンチレータ３０２で発光された光の検出効率)が向上する。
【０１０３】
なお、シンチレータ３０２の放射線入射側に位置する柱状結晶領域の厚みをｔ1とし、シンチレータ３０２の蒸着基板３０４側に位置する非柱状結晶領域の厚みをｔ2としたときに、ｔ1とｔ2が下記の関係式を満たすことが好ましい。
【０１０４】
0.01≦(ｔ2／ｔ1)≦0.25
柱状結晶領域の厚みｔ1と非柱状結晶領域の厚みｔ2とが上記関係式を満たすことで、発光効率が高く光の拡散を防止する領域(柱状結晶領域)と、光を反射する領域(非柱状結晶領域)と、のシンチレータ３０２の厚み方向に沿った比率が好適な範囲となり、シンチレータ３０２の発光効率、シンチレータ３０２で発光された光の検出効率、及び、放射線画像の解像度が向上する。非柱状結晶領域の厚みｔ2が厚過ぎると発光効率の低い領域が増え、電子カセッテ２０の感度の低下に繋がることから、(ｔ2／ｔ1)は0.02以上かつ0.1以下の範囲であることがより好ましい。
【０１０５】
なお、シンチレータ３０２は柱状結晶領域と非柱状結晶領域が連続的に形成された構成であるが、例えば上記の非柱状結晶領域に代えてアルミニウム等から成る光反射層が設けられ、柱状結晶領域のみが形成された構成であってもよいし、他の構成であってもよい。
【０１０６】
また、放射線検出器３００の光検出部３０６は、シンチレータ３０２の光射出側から射出された光を検出するものであり、図１３に示すように、フォトダイオード(ＰＤ：PhotoDiode)等から成る光電変換部３０８、ＴＦＴ３１０及び蓄積容量３１２を備えた画素部３１４が、図７に示す放射線検出器３６のＴＦＴアクティブマトリクス基板９４と同様に、平板状で平面視における外形形状が矩形状とされた絶縁性基板３１６上にマトリクス状に複数形成されたＴＦＴアクティブマトリクス基板(以下、「ＴＦＴ基板」という)で構成されている。
【０１０７】
なお、本実施形態では、シンチレータ３０２の放射線照射面側に光検出器(ＴＦＴ基板)３０６が配置されているが、発光部(シンチレータ３０２)と光検出手段(光検出部３０６)とをこのような位置関係で配置する方式は「表面読取方式(ISS：Irradiation Side Sampling)」と称する(請求項１１記載の発明に相当する構成)。シンチレータは放射線入射側がより強く発光するので、シンチレータの放射線入射側に光検出手段(光検出部３０６)を配置する表面読取方式(ISS)は、シンチレータの放射線入射側と反対側に光検出手段(光検出部３０６)を配置する「裏面読取方式(PSS：Penetration Side Sampling)」よりも光検出手段とシンチレータの発光位置とが接近することから、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高く、また光検出手段(光検出部３０６)の受光量が増大することで、結果として放射線画像撮影装置(電子カセッテ)の感度が向上する。
【０１０８】
光電変換部３０８は、下部電極３０８Ａと上部電極３０８Ｂとの間に、シンチレータ３０２から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する光電変換膜３０８Ｃが配置されて構成されている。なお、下部電極３０８Ａは、シンチレータ３０２から放出された光を光電変換膜３０８Ｃに入射させる必要があるため、少なくともシンチレータ３０２の発光波長の光に対する光透過率の高い導電性材料で構成することが好ましく、具体的には、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物（TCO;Transparent Conducting Oxide）を用いることが好ましい。なお、下部電極３０８ＡとしてＡｕなどの金属薄膜を用いることもできるが、９０％以上の光透過率を得ようとすると抵抗値が増大し易くなるため、ＴＣＯの方が好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２等を用いることが好ましく、プロセス簡易性、低抵抗性、透明性の観点からＩＴＯが最も好ましい。なお、下部電極３０８Ａは、全画素部共通の一枚構成としてもよいし、画素部毎に分割してもよい。
【０１０９】
また、光電変換膜３０８Ｃはシンチレータ３０２から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。光電変換膜３０８Ｃを構成する材料は光を吸収して電荷を発生する材料であればよく、例えば、アモルファスシリコンや有機光電変換材料等を用いることができる。光電変換膜３０８Ｃをアモルファスシリコンで構成した場合、シンチレータ３０２から放出された光を広い波長域に亘って吸収するように構成することができる。但し、アモルファスシリコンから成る光電変換膜３０８Ｃの形成には蒸着を行う必要があり、絶縁性基板３１６が合成樹脂製である場合、絶縁性基板３１６の耐熱性が不足する可能性がある。
【０１１０】
一方、光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料を含む材料で構成した場合は、主に可視光域で高い吸収を示す吸収スペクトルが得られ、光電変換膜３０８Ｃによるシンチレータ３０２から放出された光以外の電磁波の吸収が殆ど無くなるので、Ｘ線やγ線等の放射線が光電変換膜３０８Ｃで吸収されることで発生するノイズを抑制できる。また、有機光電変換材料から成る光電変換膜３０８Ｃは、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを用いて有機光電変換材料を被形成体上に付着させることで形成させることができ、被形成体に対して耐熱性は要求されない。このため、放射線検出器３００では光電変換部３０８の光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料で構成している。
【０１１１】
光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料で構成した場合、光電変換膜３０８Ｃで放射線が殆ど吸収されないので、放射線が透過するように光検出部３０６が配置される表面読取方式(ISS)において、光検出部３０６を透過することによる放射線の減衰を抑制することができ、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。従って、光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料で構成することは、特に表面読取方式(ISS)に好適である。
【０１１２】
光電変換膜３０８Ｃを構成する有機光電変換材料は、シンチレータ３０２から放出された光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ３０２の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ３０２の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ３０２から放出された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ３０２の放射線に対する発光ピーク波長との差が１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
【０１１３】
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ３０２の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換膜３０８Ｃで発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。
【０１１４】
放射線画像撮影装置に適用可能な光電変換膜３０８Ｃについて具体的に説明する。放射線画像撮影装置における電磁波吸収／光電変換部位は、電極３０８Ａ,３０８Ｂと、該電極３０８Ａ,３０８Ｂに挟まれた光電変換膜３０８Ｃを含む有機層である。この有機層は、より具体的には、電磁波を吸収する部位、光電変換部位、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子ブロッキング部位、正孔ブロッキング部位、結晶化防止部位、電極、及び、層間接触改良部位等を積み重ねるか、若しくは混合することで形成することができる。
【０１１５】
上記有機層は、有機ｐ型化合物または有機ｎ型化合物を含有することが好ましい。有機ｐ型半導体(化合物)は、主に正孔輸送性有機化合物に代表されるドナー性有機半導体(化合物)であり、電子を供与しやすい性質を有する有機化合物である。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物である。従って、ドナー性有機化合物としては、電子供与性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。有機ｎ型半導体(化合物)は、主に電子輸送性有機化合物に代表されるアクセプター性有機半導体(化合物)であり、電子を受容し易い性質を有する有機化合物である。更に詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物である。従って、アクセプター性有機化合物は、電子受容性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。
【０１１６】
有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体として適用可能な材料や、光電変換膜３０８Ｃの構成については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。なお、光電変換膜３０８Ｃは、更にフラーレン又はカーボンナノチューブを含有していてもよい。
【０１１７】
また、光電変換部３０８は、少なくとも電極対３０８Ａ,３０８Ｂと光電変換膜３０８Ｃを含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜及び正孔ブロッキング膜の少なくとも何れかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
【０１１８】
電子ブロッキング膜は、上部電極３０８Ｂと光電変換膜３０８Ｃとの間に設けることができ、上部電極３０８Ｂと下部電極３０８Ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極３０８Ｂから光電変換膜３０８Ｃに電子が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。電子ブロッキング膜には電子供与性有機材料を用いることができる。実際に電子ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜３０８Ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より1.3ｅＶ以上電子親和力(Ｅａ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜３０８Ｃの材料のイオン化ポテンシャル(Ｉｐ)と同等のＩｐ、若しくはそれより小さいＩｐを有するものが好ましい。この電子供与性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【０１１９】
電子ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部３０８の光電変換効率の低下を防ぐため、10ｎｍ以上200ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは30ｎｍ以上150ｎｍ以下、特に好ましくは50ｎｍ以上100ｎｍ以下である。
【０１２０】
正孔ブロッキング膜は、光電変換膜３０８Ｃと下部電極３０８Ａとの間に設けることができ、上部電極３０８Ｂと下部電極３０８Ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極３０８Ａから光電変換膜３０８Ｃに正孔が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。正孔ブロッキング膜には電子受容性有機材料を用いることができる。実際に正孔ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜３０８Ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より1.3ｅＶ以上イオン化ポテンシャル(Ｉｐ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜３０８Ｃの材料の電子親和力(Ｅａ)と同等のＥａ、若しくはそれより大きいＥａを有するものが好ましい。この電子受容性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【０１２１】
正孔ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部３０８の光電変換効率の低下を防ぐため、10ｎｍ以上200ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは30ｎｍ以上150ｎｍ以下、特に好ましくは50ｎｍ以上100ｎｍ以下である。
【０１２２】
なお、光電変換膜３０８Ｃで発生した電荷のうち、正孔が下部電極３０８Ａに移動し、電子が上部電極３０８Ｂに移動するようにバイアス電圧を設定する場合には、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜の位置を逆にすれば良い。また、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜は両方設けることは必須ではなく、何れかを設けておけば、或る程度の暗電流抑制効果を得ることができる。
【０１２３】
ＴＦＴ３１０は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び活性層(チャネル層)が積層され、更に活性層上にソース電極とドレイン電極が所定の間隔を隔てて形成されている。活性層は、例えばアモルファスシリコンや非晶質酸化物、有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかにより形成することができるが、活性層を形成可能な材料はこれらに限定されるものではない。
【０１２４】
活性層を形成可能な非晶質酸化物としては、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｏ系)が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系)がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物が特に好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ３(ＺｎＯ)ｍ(ｍは６未満の自然数)で表される非晶質酸化物が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ４がより好ましい。なお、活性層を形成可能な非晶質酸化物はこれらに限定されるものではない。
【０１２５】
また、活性層を形成可能な有機半導体材料としては、例えば、フタロシアニン化合物や、ペンタセン、バナジルフタロシアニン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フタロシアニン化合物の構成については、特開２００９−２１２３８９号公報で詳細に説明されているため、説明を省略する。
【０１２６】
ＴＦＴ３１０の活性層を非晶質酸化物や有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかによって形成すれば、Ｘ線等の放射線を吸収せず、或いは吸収したとしても極めて微量に留まるため、画像信号へのノイズの重畳を効果的に抑制することができる。
【０１２７】
また、活性層をカーボンナノチューブで形成した場合、ＴＦＴ３１０のスイッチング速度を高速化することができ、また、ＴＦＴ３１０における可視光域の光の吸収度合いを低下させることができる。なお、活性層をカーボンナノチューブで形成する場合、活性層にごく微量の金属性不純物が混入しただけでＴＦＴ３１０の性能が著しく低下するため、遠心分離等により非常に純度の高いカーボンナノチューブを分離・抽出して活性層の形成に用いる必要がある。
【０１２８】
なお、有機光電変換材料で形成した膜及び有機半導体材料で形成した膜は何れも十分な可撓性を有しているので、有機光電変換材料で形成した光電変換膜３０８Ｃと、活性層を有機半導体材料で形成したＴＦＴ３１０と、を組み合わせた構成であれば、患者(被写体)１４の体の重みが荷重として加わることのある光検出部３０６の高剛性化は必ずしも必要ではなくなる。このため、放射線検出器３００ではＴＦＴ３１０の活性層を有機半導体材料で形成している。
【０１２９】
また、絶縁性基板３１６は光透過性を有し且つ放射線の吸収が少ないものであればよい。ここで、ＴＦＴ３１０の活性層を構成する非晶質酸化物や、光電変換部３０８の光電変換膜３０８Ｃを構成する有機光電変換材料は、いずれも低温での成膜が可能である。従って、絶縁性基板３１６としては、半導体基板、石英基板、及びガラス基板等の耐熱性の高い基板に限定されず、合成樹脂製の可撓性基板、アラミド、バイオナノファイバを用いることもできる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の可撓性基板を用いることができる。このような合成樹脂製の可撓性基板を用いれば、軽量化を図ることもでき、例えば持ち運び等に有利となる。なお、絶縁性基板３１６には、絶縁性を確保するための絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するためのアンダーコート層等を設けてもよい。
【０１３０】
なお、アラミドは２００度以上の高温プロセスを適用できるため、透明電極材料を高温硬化させて低抵抗化でき、また、ハンダのリフロー工程を含むドライバＩＣの自動実装にも対応できる。また、アラミドはＩＴＯ（indium tin oxide）やガラス基板と熱膨張係数が近いため、製造後の反りが少なく、割れにくい。また、アラミドは、ガラス基板等と比べて基板を薄型化できる。なお、超薄型ガラス基板とアラミドを積層して絶縁性基板３１６を形成してもよい。
【０１３１】
また、バイオナノファイバは、バクテリア(酢酸菌、Acetobacter Xylinum)が産出するセルロースミクロフィブリル束（バクテリアセルロース）と透明樹脂とを複合したものである。セルロースミクロフィブリル束は、幅５０ｎｍと可視光波長に対して１／１０のサイズで、かつ、高強度、高弾性、低熱膨である。バクテリアセルロースにアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂を含浸・硬化させることで、繊維を６０〜７０％も含有しながら、波長５００ｎｍで約９０％の光透過率を示すバイオナノファイバが得られる。バイオナノファイバは、シリコン結晶に匹敵する低い熱膨張係数（３−７ｐｐｍ）を有し、鋼鉄並の強度(４６０ＭＰa)、高弾性(３０ＧＰａ)で、かつフレキシブルであることから、ガラス基板等と比べて絶縁性基板３１６を薄型化できる。
【０１３２】
絶縁性基板３１６としてガラス基板を用いた場合、光検出器(ＴＦＴ基板)３０６全体としての厚みは、例えば0.7mm程度になるが、放射線検出器３００では、電子カセッテ２０の薄型化も考慮し、絶縁性基板３１６として、光透過性を有する合成樹脂から成る薄型の基板を用いている。これにより、光検出器(ＴＦＴ基板)３０６全体としての厚みを、例えば0.1mm程度に薄型化できると共に、光検出器(ＴＦＴ基板)３０６に可撓性をもたせることができる。また、光検出器(ＴＦＴ基板)３０６に可撓性をもたせることで、放射線検出部３００の耐衝撃性が向上し、電子カセッテ２０の筐体３０に衝撃が加わった場合にも放射線検出部３００が破損し難くなる。また、プラスチック樹脂や、アラミド、バイオナノファイバ等は何れも放射線の吸収が少なく、絶縁性基板３１６をこれらの材料で形成した場合、絶縁性基板３１６による放射線の吸収量も少なくなるため、表面読取方式(ISS)により光検出部３０６を放射線が透過する構成であっても、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。
【０１３３】
なお、電子カセッテ２０の絶縁性基板３１６として合成樹脂製の基板を用いることは必須ではなく、電子カセッテ２０の厚さは増大するものの、ガラス基板等の他の材料から成る基板を絶縁性基板３１６として用いるようにしてもよい。
【０１３４】
前述のように、放射線検出器３００は、放射線の到来方向に沿って光検出部３０６、シンチレータ３０２が順に配置された表面読取方式(ISS)とし、かつ、シンチレータ３０２を、ＣｓＩを含む材料から成り光検出部３０６側に柱状結晶領域が形成された構成とすることで、シンチレータ３０２から光検出部３０６に入射される光の光量の増大及び拡散の抑制を実現しており、更に、光検出部３０６の光電変換膜３０８Ｃを有機光電変換材料で構成し、ＴＦＴ３１０の活性層を有機半導体材料で形成し、絶縁性基板３１６として合成樹脂製の基板を用いることで、光検出部３０６を透過してシンチレータ３０２に照射される放射線の光検出部３０６における吸収を抑制しているので、放射線検出感度の向上及び撮影する放射線画像の高画質化を実現できる。
【０１３５】
そして、上記構成の放射線検出器３００を内蔵した電子カセッテ２０は放射線動画像の撮影に特に好適である。すなわち、放射線動画像の撮影は、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量の抑制が課題であり、画質に対する要求レベルは比較的低い。これに対し、上記構成の放射線検出器３００は放射線検出感度が高く、かつ高画質な放射線画像を撮影できるので、放射線動画像の撮影に際して放射線の照射線量を大幅に低下させたとしても、撮影される放射線画像の画質が問題となるレベル迄低下することはなく、放射線の照射線量を大幅に低下させることで、患者(被写体)１４の放射線累積被曝量を大幅に抑制することが可能となる。
【０１３６】
なお、ＣｓＩは、例えば温度変化１℃当り約0.3％程度の変化率で感度が変化するという特性を有している(図１５(Ａ)も参照)。このため、電子カセッテ２０に内蔵する放射線検出器として、上記の放射線検出器３００のようにＣｓＩから成るシンチレータを含む構成の放射線検出器を用いた場合、温度上昇に伴って放射線検出感度の低下が生ずる。特に放射線動画像を撮影する際は温度変化が大きいために放射線検出感度の変化も大きくなり、これに伴い、撮影期間内の初期に撮影された画像と撮影期間内の終期に撮影された画像との濃度差が大きくなることで、放射線動画像の視認性が悪化する等の不都合が生ずる可能性もある。
【０１３７】
これを考慮すると、例えばシンチレータの温度を検出する温度センサを設け、温度センサによって検出された温度が予め設定された閾値以上になった場合には、撮影モードを照射時間増大モードに設定する等により、本発明に係る第１制御を行うように構成することが好ましい。本発明に係る第１制御は本発明に係る第２制御よりも放射線の断続照射の時間間隔が長く、電子カセッテ２０に内蔵された電子回路からの発熱量が小さくなるので、シンチレータを構成するＣｓＩの温度上昇を抑制することができ、ＣｓＩの温度上昇に伴って放射線検出感度が低下することを抑制することができる。なお、シンチレータの温度の検出は、シンチレータ自体の温度を直接検出することに限られるものではなく、例えば電子カセッテ２０の筐体３０内の温度を検出することで、シンチレータの温度を間接的に検出する構成を採用することも可能である。
【０１３８】
また、ＣｓＩは、放射線累積被曝量の増大に伴って感度が徐々に低下するという特性も有している(図１５(Ｂ)も参照)。なお、放射線累積被曝量の増大に伴う感度の低下は一時的な現象であり、放射線を照射しない状態を数時間程度継続すれば回復するものの、電子カセッテ２０に内蔵する放射線検出器として、上記の放射線検出器３００のようにＣｓＩから成るシンチレータを含む構成の放射線検出器を用いた場合、ＣｓＩの感度が大幅に低下した状態になってしまうと、放射線画像の撮影に支障が生ずる可能性もある。
【０１３９】
これを考慮すると、放射線累積被曝量を監視し、放射線累積被曝量が予め設定した閾値以上になった場合には、撮影モードを照射時間増大モードに設定する等により、本発明に係る第１制御を行うように構成することが好ましい。本発明に係る第１制御は本発明に係る第２制御よりも放射線被曝量を低減できるので、電子カセッテ２０の使用可能時間を長時間化することができる。
【０１４０】
また、放射線検出器の更に別の構成を図１６に示す。図１３に示した放射線検出器３００は、シンチレータ３０２から射出された光を単一の光検出部３０６で検出する構成であるが、図１６に示す放射線検出器３１８は、光検出部３０６に加えて、シンチレータ３０２から射出された光を検出する光検出部３２０が、光検出部３０６を挟んでシンチレータ３０２の反対側に設けられている。光検出部３２０は、配線がパターニングされた配線層３２２、絶縁層３２４が順に形成され、その上層に、シンチレータ３０２から射出され光検出部３０６を透過した光を検出するセンサ部３２６が複数形成され、更に当該センサ部３２６の上層に保護層３２８が形成されて構成されている。なお、光検出部３２０の厚みは例えば0.05mm程度である。
【０１４１】
センサ部３２６は、上部電極３３０Ａ及び下部電極３３０Ｂを備え、上部電極３３０Ａと下部電極３３０Ｂとの間に、シンチレータ３０２からの光を吸収して電荷を発生する光電変換膜３３０Ｃが配置されて構成されている。センサ部３２６(光電変換膜３３０Ｃ)としては、アモルファスシリコンを用いたＰＩＮ型、ＭＩＳ型フォトダイオードを適用することも可能であるが、放射線検出器３１８では、光電変換部３０８の光電変換膜３０８Ｃと同様に、光電変換膜３３０Ｃを有機光電変換材料で構成している。これにより、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを用いて有機光電変換材料を被形成体上に付着させることで光電変換膜３３０Ｃを形成させることが可能となり、絶縁性基板３１６として、光透過性を有する合成樹脂製で薄型の基板を用いることが可能となる。
【０１４２】
センサ部３２６による放射線量の検出結果は、電極３３０Ａ,３３０Ｂと接続された図示しない信号処理部を介して読み出され、例えば電子カセッテ２０への放射線の照射開始／終了タイミングの検知や、電子カセッテ２０への放射線照射量の積算値の検知等に用いられる。なお、放射線画像の検出(撮影)は光検出部３０６によって行われるので、光検出部３２０のセンサ部３２６は、光検出部３０６の画素部３１４よりも配置ピッチが大きく(配置密度が低く)されており、単一のセンサ部３２６の受光領域は、光検出部３０６の画素部３１４の数個〜数百個分のサイズでよい。
【０１４３】
なお、上記では放射線動画像の撮影範囲内に脈動臓器が存在しているか否かに応じて、放射線照射時間ｔ又は放射線照射周期Ｔを２段階に変化させる態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば放射線動画像中の脈動臓器に対応する画像部の面積率が増大するに従って、放射線照射時間ｔを連続的に長くするか、又は、放射線照射時間ｔが長くなるように、３段階以上の放射線照射時間ｔの値のうちの何れかの値へ切り替えてもよい。また、放射線照射周期Ｔについても、例えば放射線動画像中の脈動臓器に対応する画像部の面積率が増大するに従って、放射線照射周期Ｔを連続的に短くするか、又は、放射線照射周期Ｔが短くなるように、３段階以上の放射線照射周期Ｔの値のうちの何れかの値へ切り替えてもよい。
【０１４４】
また、上記では脈動臓器探索処理(図１１)において、放射線の曝射条件(放射線照射周期Ｔ、放射線照射時間ｔ及び放射線照射線量Ｗ)に拘わらず、一定の処理で脈動臓器の有無を判定する態様を説明したが、これに限定されるものではなく、放射線の曝射条件に応じて、例えば前周期の放射線画像に対して設定する探索範囲の広さ、動きベクトルの大きさに対する閾値、動き有りブロック群の判定対象とするブロックの数に対する閾値、ステップ２６８の判定における周期の数Ｎの値、及び、ステップ２８０の判定で変数ｍと比較する閾値Ｍの値の少なくとも１つを変更するようにしてもよい。また、図１１に示した脈動臓器探索処理は一例であり、放射線動画像の撮影範囲内に脈動臓器が存在しているか否かを別の処理によって判定することも本発明の権利範囲に含まれる。
【０１４５】
また、上記ではコンソール２４のディスプレイ１３６に動画像を表示させる態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子カセッテ２０にディスプレイを設け、コンソール２４のディスプレイ１３６に代えて電子カセッテ２０にディスプレイに動画像を表示させるようにしてもよい。
【０１４６】
更に、上記では請求項６に記載の移動手段として、電子カセッテ２０を移動させる第１移動装置５０及び放射線照射装置１８を移動させる第２移動装置７８を例に説明したが、移動手段はベッド１６の一部(例えば載置台１６Ａのみ)又は全体を移動させることで、患者(被写体)１４を移動させる構成であってもよい。また、第１移動装置５０及び第２移動装置７８は、放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０と患者(被写体)１４とを載置台１６Ａの長手方向にのみ相対的に移動させる(１軸移動を行う)構成であるが、請求項６に記載の移動手段は上記に限られるものではなく、放射線照射装置１８及び電子カセッテ２０と患者(被写体)１４とを載置台１６Ａの幅方向にも相対移動可能な(２軸移動を行う)構成であってもよい。
【０１４７】
また、上記ではＩＶＲを実施する際の放射線動画像の撮影に本発明を適用した態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、医療現場におけるＩＶＲの実施以外の場面での放射線動画像の撮影にも適用可能である。
【０１４８】
また、上記では請求項２,６,８に記載の被写体として人間(患者１４)を例に説明したが、これに限定されるものではなく、上記の被写体は、人間以外の生物であっても非生物であってもよく、動きの速度が所定値以上の物体(この物体も臓器に限らない)が撮影範囲内に入る可能性の有る任意の被写体の放射線動画像の撮影に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４９】
１０ 放射線画像撮影システム
１８ 放射線照射装置
２０ 電子カセッテ
２４ コンソール
１３６ ディスプレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を断続的に照射する照射手段と、
前記照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線検出手段による放射線の検出結果を動画像として表示手段に表示させる表示制御手段と、
前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かを判定する判定手段と、
前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在している場合に、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在していない場合よりも、前記照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御、又は、前記照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行う撮影制御手段と、
を含む放射線画像撮影装置。
【請求項２】
被写体の放射線累積被曝量を演算する演算手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、前記演算手段によって演算された被写体の放射線累積被曝量が所定値を越えた場合に、前記第１制御を行うと共に、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在していない場合よりも、前記照射手段によって照射される放射線の線量が低下するように制御する請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記第１制御を行うか前記第２制御を行うかを選択するための選択手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在している場合に、前記第１制御及び前記第２制御のうち前記選択手段を介して予め選択された制御を行う請求項１又は請求項２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記撮影制御手段は、前記第１制御を行う場合に、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在していない場合よりも、前記照射手段によって照射される放射線の線量が少なくなるように制御する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
放射線の線量を設定するための設定手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、前記設定手段を介して設定された放射線の線量に応じて、前記照射手段によって照射される放射線の線量を変化させる請求項１〜請求項３の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記照射手段及び前記放射線検出手段を前記被写体と相対的に移動させる移動手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、被写体の体内に挿入された挿通部材の先端部に相当する画像部が前記動画像中の所定領域内に位置するように、前記挿通部材の先端部の位置変化に応じて、前記移動手段により、前記照射手段及び前記放射線検出手段と前記被写体とを相対的に移動させる請求項１〜請求項５の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記放射線検出手段による放射線の検出結果を表す単一フレームの画像を順に取得すると共に、連続する複数フレームの画像に基づいて、前記画像を複数のブロックに分割したときの個々のブロック毎に動きベクトルを演算し、演算した動きベクトルの大きさが各々所定値以上でかつ隣り合う複数個のブロックから成る動き有りブロック群が存在しているか否かを探索し、前記動き有りブロック群が抽出された場合には、過去所定数以内のフレームの画像からも対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていたか否かを判定し、前記対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていた場合には、今回抽出された前記動き有りブロック群を動きの速度が所定値以上の臓器に対応するブロック群と判定する処理を繰り返すことで、前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体としての動きの速度が所定値以上の臓器が存在しているか否かを判定する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
放射線を断続的に照射する照射手段と、
前記照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線検出手段による放射線の検出結果を動画像として表示手段に表示させる表示制御手段と、
被写体の臓器のうち動きの速度が所定値以上の臓器が前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に存在している場合に、前記動きの速度が所定値以上の臓器の前記動画像上での動きの不連続性が低下するように、前記照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間、又は、前記照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を変更する撮影制御手段と、
を含む放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記放射線検出手段は放射線変換層とスイッチング層を含んで構成されている請求項１〜請求項８の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１０】
前記放射線検出手段は、前記放射線画像撮影装置に対して着脱自在な可搬型の放射線画像検出装置である請求項１〜請求項９の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
前記放射線検出手段は、照射された放射線を吸収して発光する発光部と、前記発光部から放出された光を画像として検出する光検出手段と、を備え、前記発光部が前記光検出手段よりも放射線到来方向下流側に配置されている請求項１〜請求項１０の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１２】
前記発光部はＣｓＩを含む材料から成り、柱状結晶構造部が形成されている請求項１１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１】
放射線を断続的に照射する照射手段と、
前記照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線検出手段による放射線の検出結果を動画像として表示手段に表示させる表示制御手段と、
前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体が存在しているか否かを判定する判定手段と、
前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在している場合に、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在していない場合よりも、前記照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間を長くする第１制御、又は、前記照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を短くする第２制御を行う撮影制御手段と、
を含む放射線画像撮影装置。
【請求項２】
被写体の放射線累積被曝量を演算する演算手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、前記演算手段によって演算された被写体の放射線累積被曝量が所定値を越えた場合に、前記第１制御を行うと共に、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在していない場合よりも、前記照射手段によって照射される放射線の線量が低下するように制御する請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記第１制御を行うか前記第２制御を行うかを選択するための選択手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在している場合に、前記第１制御及び前記第２制御のうち前記選択手段を介して予め選択された制御を行う請求項１又は請求項２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記撮影制御手段は、前記第１制御を行う場合に、前記放射線検出範囲内に動きの速度が前記所定値以上の物体が存在していない場合よりも、前記照射手段によって照射される放射線の線量が少なくなるように制御する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
放射線の線量を設定するための設定手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、前記設定手段を介して設定された放射線の線量に応じて、前記照射手段によって照射される放射線の線量を変化させる請求項１〜請求項３の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記照射手段及び前記放射線検出手段を前記被写体と相対的に移動させる移動手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、被写体の体内に挿入された挿通部材の先端部に相当する画像部が前記動画像中の所定領域内に位置するように、前記挿通部材の先端部の位置変化に応じて、前記移動手段により、前記照射手段及び前記放射線検出手段と前記被写体とを相対的に移動させる請求項１〜請求項５の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記放射線検出手段による放射線の検出結果を表す単一フレームの画像を順に取得すると共に、連続する複数フレームの画像に基づいて、前記画像を複数のブロックに分割したときの個々のブロック毎に動きベクトルを演算し、演算した動きベクトルの大きさが各々所定値以上でかつ隣り合う複数個のブロックから成る動き有りブロック群が存在しているか否かを探索し、前記動き有りブロック群が抽出された場合には、過去所定数以内のフレームの画像からも対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていたか否かを判定し、前記対応するブロック群が動き有りブロック群として抽出されていた場合には、今回抽出された前記動き有りブロック群を動きの速度が所定値以上の臓器に対応するブロック群と判定する処理を繰り返すことで、前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に、動きの速度が所定値以上の物体としての動きの速度が所定値以上の臓器が存在しているか否かを判定する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
放射線を断続的に照射する照射手段と、
前記照射手段による放射線の断続照射と同期したタイミングで放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線検出手段による放射線の検出結果を動画像として表示手段に表示させる表示制御手段と、
被写体の臓器のうち動きの速度が所定値以上の臓器が前記放射線検出手段による放射線検出範囲内に存在している場合に、前記動きの速度が所定値以上の臓器の前記動画像上での動きの不連続性が低下するように、前記照射手段による放射線の断続照射における１周期当りの放射線の照射時間、又は、前記照射手段による放射線の断続照射の時間間隔を変更する撮影制御手段と、
を含む放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記放射線検出手段は放射線変換層とスイッチング層を含んで構成されている請求項１〜請求項８の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１０】
前記放射線検出手段は、前記放射線画像撮影装置に対して着脱自在な可搬型の放射線画像検出装置である請求項１〜請求項９の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
前記放射線検出手段は、照射された放射線を吸収して発光する発光部と、前記発光部から放出された光を画像として検出する光検出手段と、を備え、前記発光部が前記光検出手段よりも放射線到来方向下流側に配置されている請求項１〜請求項１０の何れか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１２】
前記発光部はＣｓＩを含む材料から成り、柱状結晶構造部が形成されている請求項１１記載の放射線画像撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１９４２１４（Ｐ２０１１−１９４２１４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３９３１（Ｐ２０１０−２６３９３１）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【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２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【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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