本発明を実施の形態に基づいて説明する� ��、本発明は該実施の形態に限られない。

 図1は、実施形態に係るX線画像撮影シス� �ムの概略構成図である。

 X線画像撮影システムは、X線発生装置3、� ��ントローラ4、FPD6、撮影台11、無線アクセス ポイント5を備えている。PSは電源であり、例 えば100Vの交流の商用電源である。7はコンソ� ��ルであり制御部及び表示部を備えており、� ��ントローラ4との通信により、受信したX線� �像データを表示したり、被検者の情報や撮� �部位などの情報からなる撮影オーダを送信� �たりする。撮影室100の内部に設けられた無� �アクセスポイント5では、FPD6と無線通信を行 う。

 [X線発生装置3]
 X線発生装置3は、商用電源等の外部の電源PS からの電源を供給する外部電源供給ライン30� ��フィラメント32、フィラメント32に高圧を印 加する高圧電源31、回転陽極33、操作部34、操 作ボタン35からなる。

 外部電源供給ライン30には後述の電流検� �部42が取り付けられる。回転陽極33はロータ� ��るいはターゲットとも称されるものであり� ��重金属からなり、不図示の駆動モータによ� ��所定の回転数で回転される。フィラメント3 2に高圧電源31により高電圧、例えば20kv~150kv� �印加することにより電子線を発生させ、電� �線を加速して回転陽極33に衝突させることに よりX線を発生させる。

 操作部34ではX線の照射範囲、照射するX線 量等の設定を行う、操作ボタン35を操作者が� ��し下げることにより、撮影台11上の被検者12 に対してX線の照射が開始される。操作者が� �作ボタンを押し下げたことにより発生した� �号により回転陽極33の回転が始まり、所定の 回転数に到達し定常回転となった後に、フィ ラメント32に高電圧を印加してX線の照射を開 始する。なお操作ボタンを2段回押しできる� �うにして1回目の半押しでは回転陽極33の回� �を開始し、続く2回目の全押しによりフィラ� ��ント32に高電圧を印加してX線の照射を開始� ��るようにしてもよい。

 [コントローラ4]
 図2は、コントローラ4の要部構成を示すブ� �ック図である。コントローラ4は、図2に示す ように、制御部40、電流検出部42、RAM(Random Ac cess Memory)45、ROM(Read Only Memory)46、表示部47、 入力操作部48、通信部49、記憶部44等を備えて 構成されており、各部はバス41により接続さ� ��ている。

 制御部40は、CPU(Central Processing Unit)等か� �構成され、ROM46に格納される所定のプログラ ムを読み出してRAM45の作業領域に展開し、当� ��プログラムに従って各種処理を実行するよ� ��に構成されている。

 表示部47は、例えば、LCD(Liquid Crystal Displ ay)を備えて構成され、コンソール7から受信� �た前述の撮影オーダ情報その他の各種の情� �を表示するものである。

 入力操作部48は、前記表示部47の表示画面 を覆う透明なシートパネルに、指又は専用の スタイラスペンで触れることにより入力され る位置情報を入力信号として制御部40に出力� ��る、いわゆる、タッチパネルにより構成さ� ��ている。

 通信部49では、無線アクセスポイント5を� ��由してFPD6と通信を行ったり、コンソール7� �通信を行ったりする。記憶部44には、通信部 49を経由して取得した放射線画像データが保� ��される。

 電流検出部42は、外部の電源PSからX線発� �装置3への電源供給を行う外部電源供給ライ� ��30、を流れる交流電流によって発生する磁� �を検出することにより、X線発生装置3へ流れ る電流を測定する。

 また、このような方式で電流を検出して� ��るので測定対象の外部電源供給ライン30に� �して、電線の被覆をはがす等の改造を行わ� �に、その電流を測定することが可能となっ� �いる。

 更に、電流検出部42では1~1000μsecのサンプ リング周期で電流の検出を行っている。これ は測定される電流の変化がパルス状に所定の 周期で発生するために、当該パルス状の電流 変化を検出するためである。

 [X線画像検出装置6]
 X線画像検出装置6(以下、単にFPD6という)は� �X線発生装置3からの照射放射線量に対する検 査対象(患者)の放射線透過率分布に従った放� ��線量を検出することにより、放射線画像デ� ��タを取得するものである。カセッテにフラ� ��トパネルディテクタ(Flat Panel Detector:FPD)と� ��呼ばれる撮像パネルが収容されてなる可搬� ��のカセッテFPD装置である。

 以下、図3及び図4を用いて、FPD6の構造に� ��いて説明する。図3は、FPD6の斜視図である� �図3に示すように、FPD6は、内部を保護する筐 体61を備えており、カセッテとして可搬可能� ��構成されている。

 筐体61の内部には、照射された放射線を� �気信号に変換する撮像パネル62が層を成して 形成されている。この撮像パネル62における� ��射線の照射面側には、入射された放射線の� ��度に応じて発光を行う発光層64が設けられ� �いる。

 発光層64は、一般にシンチレータ層と呼� �れるものであり、例えば、蛍光体を主たる� �分とし、入射した放射線に基づいて、波長� �300nmから800nmの電磁波、すなわち、可視光線� ��中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波(光 )を出力する。

 この発光層の放射線が照射される側の面� ��反対側の面には、発光層から出力された電� ��波(光)を電気エネルギーに変換して蓄積し� �蓄積された電気エネルギーに基づく画像信� �の出力を行う光電変換部がマトリクス状に� �列された撮像パネル62が形成されている。な お、1つの光電変換部から出力される信号が� �放射線画像データを構成する最小単位とな� �1画素に相当する信号となる。

 ここで、撮像パネル62の回路構成につい� �説明する。図4は、光電変換部を2次元に配列 した撮像パネル62及びその周辺の回路構成を� ��す模式図である。

 そして当該撮像パネル62が「画像検出部� �として機能し、FPD6の制御部60及び前述のコ� �トローラ4の制御部40が協働することにより� �制御手段」として機能する。

 図4に示すとおり撮像パネル62は光を電気� ��号に変換する複数の受光素子(以下検出素子 と称す)620が2次元配置されており、1つの検出 素子620は放射線画像の1画素に対応する。こ� �らの画素は例えば200~400dpi(dots per inch)の密� �で、被検体の撮影領域の大きさに渡って配� �されている。

 また、受光素子620間には走査線(横ライン )623と信号線(縦ライン)624とが配設されており 、同図では両者が直交する様に格子状に配設 されている。ここで、走査線623と信号線624と で囲まれた1つの区画を1画素とすると、撮像� ��ネル62の画素数は、例えば、一方向にm個、� ��う一方向にn個配置してなる場合にはm×n個� �画素数より構成されている。そして、撮像� �ネル62には、m×n個の画素数分に対応するフ� �トダイオード621-(1,1)~621-(m,n)とスイッチング� ��子であるトランジスタ622-(1,1)~622-(m,n)が配置 され、画素間には、走査線623-1~623-m及び信号� ��624-1~624-nが直交する様に配設されることに� �る。

 例えば、1つ目の受光素子内では、フォト ダイオード621-(1,1)にシリコン積層構造あるい は有機半導体で構成されたスイッチング素子 であるトランジスタ622-(1,1)が接続する。トラ ンジスタ622-(1,1)は、例えば、電界効果トラン ジスタが使用される。トランジスタ622-(1,1)の ドレイン電極あるいはソース電極が検出素子 620-(1,1)に接続されるとともに、ゲート電極は 走査線623-1と接続される。ドレイン電極が検� ��素子620-(1,1)と接続する時はソース電極が信� ��線624-1と接続し、ソース電極が検出素子620-( 1,1)に接続する時はドレイン電極が信号線624-1 と接続する。また、他の画素における検出素 子620、フォトダイオード621及びトランジスタ 622も同様に走査線623や信号線624と接続する。

 また、撮像パネル62は、図3に示す様に信� ��線624-1~624-nにドレイン電極を接続した初期� �トランジスタ632-1~632-nを設けるものもあり、 この初期化トランジスタ632-1~632-nではソース� ��極を接地し、ゲート電極をリセット線631に� ��続する。

 撮像パネル62では、これらの回路を介し� �放射線画像をデジタルの画像信号に変換す� �。すなわち、図3の制御部60が、走査線623-1~62 3-m各々に、走査駆動回路609を介して読出信号 RSを供給して画像走査を行い、走査線毎のデ� ��タル画像信号を取り込み、放射線画像をデ� ��タルの画像信号に変換する。このことにつ� ��て、以下詳述する。

 撮像パネル62の走査線623-1~623-mとリセット 線631は、図4に示す様に走査駆動回路609と接� �する。走査駆動回路609から走査線623-1~623-mの うち、任意の走査線623-p(pは1~mのいずれかの� �)に読出信号RSが供給されると、この走査線62 3-pに接続したトランジスタ622-(p,1)~622-(p,n)が� �ンの状態になり、フォトダイオード621-(p,1)~6 21-(p,n)に蓄積した電荷を信号線624-1~624-n上に� �力する。

 信号線624-1~624-nは、信号選択回路608の信� �変換器671-1~671-nに接続し、信号変換器671-1~671 -nでは信号線624-1~624-n上に出力された電荷量� �応じた電圧信号SV-1~SV-nを出力し、信号変換� �671-1~671-nで出力した電圧信号SV-1~SV-nをレジス タ672に供給する。

 レジスタ672は、信号変換器671より供給さ� ��た電圧信号を順次選択し、選択された電圧� ��号は、アナログ/デジタル(A/D)変換器273によ� ��、12ビット乃至14ビットの1つのデジタル画� �信号に変換され、このデジタル画像信号は� �御部に供給されて、放射線画像を画素単位� �デジタル画像信号に変換する。

 また、撮像パネル62の初期化を行う場合� �、最初に、走査駆動回路609からリセット信� �RTがリセット線631に供給されて初期化トラン ジスタ632-1~632-nをオンの状態にした後、走査� ��623-1~623-mに読出信号RSを供給してトランジス タ622-(1,1)~622-(m,n)をオンの状態にする。そし� �、フォトダイオード621-(1,1)~621-(m,n)に蓄えら� ��ていた電荷を初期化トランジスタ632-1~632-n� �介して放出することにより撮像パネル62の初 期化を行う。

 ここで、「電荷掃き出し状態」、「電荷� ��み出し状態」、「電荷蓄積状態」の各状態� ��ついて説明する。「電荷掃き出し状態」と� ��前述の初期化を所定の間隔で連続して実行� ��ている状態のことであり、「電荷読み出し� ��態」とは、各フォトダイオード621に蓄積し� ��電荷を順次信号線に出力して、レジスタ672� ��介してデジタル画像信号に変換する状態の� ��とであり、「電荷蓄積状態」とは、これら� ��期化あるいは読み出しをせずに放射線の照� ��にともない変換された電荷を各フォトダイ� ��ード621に蓄積しつづける状態、いわゆる露� ��を行っている状態のことをいう。なおこれ� ��の状態の変更制御は、制御部60により実行� �れる。

 図3の説明に戻る。FPD6は、その他として� �線通信部65、記憶部66、電源部63、接続端子69 などを備えている。

 無線通信部65は、撮影室100の内部に設置� �れている無線アクセスポイント5を経由する� ��とにより無線通信を行う。無線通信方式は� ��IEEE802.11規格に準拠した無線LAN方式を用いる が、これに限られずUWB(UltraWideBand)、Bluetooth等 の他の電波方式あるいは、赤外線通信等の光 学方式のものを用いてもよい。当該無線アク セスポイント5及び無線通信部65が「無線通信 部」として機能する。

 記憶部66は、不揮発性メモリやフラッシ� �メモリなどの書き換え可能なメモリ等から� �り、撮像パネル62から出力された数枚~数十� �程度の放射線画像データを記憶することが� �能である。この記憶部66は内蔵型のメモリで もよいし、メモリカード等の着脱可能なメモ リでもよい。

 電源部63は、FPD6を構成する複数の駆動部( 制御部60、撮像パネル62、記憶部66など)に電� �を供給する。この電源部63は、例えば予備電 池と充電自在な充電池とで構成されている。

 電源部63では制御部60の指示により、待機 モードと、当該待機モードよりも消費電力が 少ない撮影モードとの切換に応じた供給電力 の切換えが可能である。「待機モード」とは 、撮像パネル62等の無線通信に必要な部位以� ��への電力供給の遮断を行い消費電力を少な� ��することにより電源部63の電池寿命の延命� �図るモードのことであり、「撮影モード」� �は待機モードよりも消費電力が大きく、画� �データの即時取得が可能な状態となるよう� �撮像パネル62等に電力供給を行うモードのこ とである。

 接続端子69は、不図示のクレードル端子� �接続するための端子であり、クレードル端� �と接続することにより電源部63への充電を行 ったり、コンソール7と各種情報の送受信を� �ったりする。

 [動作フロー]
 ここで実施形態に係るX線画像撮影システム の動作フローについて、図5及び図6に基づい� ��説明する。図5(a)は、FPD6の状態遷移図であ� �、図5(b)は撮影モード時におけるFPD6の撮像パ ネル62の状態遷移図を表したものである。図5 の状態遷移は主に制御部60により制御する。

 図5(a)においてFPD6は電源ONに伴い、まずは 前述の待機モードS1に移行する。待機モードS 1では制御部60が準備信号(後述の撮影準備信� �)を受信することにより、撮像パネル62等へ� �通電を開始して、撮影が可能な状態な撮影� �ードS2に移行させる。撮影モードS2では制御� ��60がX線発生装置からの照射停止に伴う曝射� ��了信号を受信することにより撮影モードS2� �ら画像転送モードS3に移行させる。

 画像転送モードS3では、制御部60が撮影を 行ったX線画像データの送信終了に伴い、FPD6� ��再び消費電力の少ない待機モードS1に移行� �せる。なお準備信号及び曝射終了信号につ� �ては後述する。

 図5(b)は図5(a)における撮影モードS2におけ る撮像パネル62の状態遷移を表したものであ� ��。撮像パネル62は、撮影モードS1に移行して 通電開始がなされた初期状態においては電荷 掃き出し状態S21にある。制御部60は電荷掃き� ��し状態S21においては、一度、又は所定の間� ��で撮像パネル62の初期化を繰り返し行わせ� �。そして準備信号を受信してから所定時間� �過後に撮像パネル62を電荷掃き出し状態S21か ら電荷蓄積状態S22に移行させる。

 制御部60は電荷蓄積状態S22において曝射� �了信号の受信にともない電荷蓄積状態S22か� �電荷読み出し状態S23に移行させフォトダイ� �ード621に蓄積した電荷をデジタル画像信号� �変換する。制御部60は電荷の読み出しの終了 にともない再び、電荷掃き出し状態S21に移行 させる。以上までがFPD6の状態遷移の動作フ� �ーである。

 [第1の実施形態]
 次に図6に基づいて第1の実施形態に係るX線� ��像撮影システム全体の制御フローについて� ��明する。同図に示す制御フローはコントロ� ��ラ4の制御部40と、FPD6の制御部60とが協働す� ��ことにより行われる制御フローである。

 ステップS11では、制御部40が電流検出部42 の検出値が所定の電流値I1を超えたと判断し� ��場合(ステップS11のYes)には、続くステップS1 2で撮影準備信号を通信部49から無線アクセス ポイント5、無線通信部65を経由してFPD6に送� �する。所定の電流値I1は、X線発生装置3の回� ��陽極の停止状態から回転状態への変化を検� ��するための閾値である。以下、どのように� ��て当該所定の電流値I1の設定を行ったかに� �いて説明する。

 [電流検出部42の検出値]
 図6に示した制御フローを行う前に予めX線� �生装置3の各構成要素の作動状態と、電流検� ��部42の検出値と、の対応付けを行う必要が� �る。図7は、X線発生装置3の各作動状態にお� �る電流検出部42の出力波形の例である。横軸 は時間の経過を示しており、縦軸は電流値で ある。同図に示す(1)、(2)、(3)はそれぞれ
(1)回転陽極33停止状態
(2)回転陽極33の回転状態
(3)回転陽極33の回転及びフィラメント32への� �電状態
を示している。同図に示すように状態(1)乃至 (3)でそれぞれの電流値が大きく異なるので、 明確に区別可能である。そして状態(1)と状態 (2)における電流の実行値の中間の実行値を第 1の所定の電流値I1に設定し、同様に状態(2)と 状態(3)における電流の実行値の中間の実行値 を第2の所定の電流値I2に設定している。

 次にサンプリング周期について説明する� ��図8は、図7の出力波形の一部の拡大図であ� �。図7における状態2における出力波形を拡大 したものである。同図に示すように電流検出 部42で検出される出力波形は、電流の変化が� ��ルス状に所定の周期で発生している。当該� ��ルス波形は1波が数msec程度であり、これを� �出するためには少なくとも1msecよりも短いサ ンプリング周期で電流の検出を行う必要があ り、より好ましくは1~1000μsecのサンプリング� ��期である。

 図6の説明に戻る。コントローラ4から撮� �準備信号を受信したFPD6の制御部60は、FPD6を� ��機モードから撮影モードへ移行させる(ステ ップS31)。撮像パネル62は撮影モードの初期状 態として電荷掃き出し状態にセットされ(ス� �ップS32)、所定時間が経過(ステップS33のYes)� �たところで電荷蓄積状態にセットされる(ス� ��ップS34)。なお当該所定時間としては例えば 、回転陽極33の回転開始から回転安定して定� ��回転となるまでの時間に相当する時間とし� ��1secに設定することができる。

 そして電荷蓄積状態においては、X線発生 装置3からX線の放射(以下、曝射という)が行� �れ、被検者12を通過して撮像パネル62に到達� ��たX線の放射線量に対応する電荷がフォトダ イオードに蓄積される。

 一方、コントローラ4の制御部40では、電� ��検出部42の検出値が所定の電流値I2を上回っ たことにより曝射が開始したことを検出(ス� �ップS13のYes)した後に、検出値が再び電流値I 2を下回った(ステップS14のYes)こと検出して曝 射が終了したと判断する。続くステップS15で はFPD6に対して曝射終了信号を送信する。

 FPD6の制御部60では、曝射終了信号を受信� ��ることにより曝射が終了したと判断して、� ��像パネル62を電荷蓄積状態から電荷読み出� �状態に移行させる(ステップS35)。そして読み 出したデジタル画像信号からX線画像データ� �生成し、静止したX線画像データをステップS 36で、コントローラ4に対して送信する。FPD6� �の撮影は終了したので、制御部60はFPD6を待� �モードに移行させて(ステップS37)終了する。

 一方、X線画像データを受信したコントロ ーラ4の制御部40では、受信したX線画像デー� �を記憶部44に記憶させ(ステップS16)、必要に� ��じてコンソール7にX線画像データを送信し� �(ステップS17)終了する。

 本実施形態によれば、X線発生装置を改造 しなくても、X線照射のタイミングを正確に� �ることにより撮影を安定して行うことが可� �で、更にバッテリの消費電力を少なくする� �機モードを実現可能なX線画像撮影システム� ��得ることが可能となる。

 [第2の実施形態]
 次に、図9、図10に基づいて第2の実施形態に 係るX線画像撮影システム全体の制御フロー� �ついて説明する。ここで制御フローの説明� �前に、第2の実施形態の目的、効果について� ��明する。

 前述の様に操作ボタン35が2段押しできる( 又は2回押しできる)構成の場合には、(1)半押� ��:操作者による操作ボタン35への1段目(1回目) の半押しで回転陽極33の回転が開始され、(2)� ��押し:その後の操作ボタン35への2段目(2回目) の全押しによりX線の照射が開始される。こ� �ような場合に、(1)半押しの後に続いて(2)全� �しが所定時間行われなかった場合に、回転� �極33の回転を一旦停止させるように制御する X線発生装置3がある。

 回転陽極33の回転を一旦停止させるよう� �制御する場合には、これを駆動する駆動モ� �タへ流れる電流はゼロに近くなる。つまり� �流検出部42が検出する電流値Iは、一時的に� �1の所定の電流値I1を下回ることになる。た� �し、駆動モータへ電流を流さなくても回転� �極33は惰性によりしばらくは回転し続ける。 このような場合に操作者が、再び(1)半押し(2) 全押しを素早く行った場合には、回転陽極33� ��(惰性回転から)定常回転に達する時間は短� �て済むために、駆動モータへ電流を流し始� �てから短時間でX線の照射が開始される可能� ��がある。つまり、図6においてステップS33で 所定時間の経過を待っていた場合には、電荷 蓄積状態にセットする前に、X線の照射が開� �され、正常に撮影を行うことができなくな� �虞がある。第2の実施形態は、以下に説明す� ��制御フローを行うことにより、このような� ��合であってもX線照射のタイミングを正確に 知ることにより撮影を安定して行うことが可 能となるものである。

 制御フローの説明を行う。図9は、コント ローラ4が行う制御フローであり、図10はFPD6� �行う制御フローである。コントローラ4の制� ��部40と、FPD6の制御部60とが協働することに� �り行われる制御フローである。なお、図6に� ��した制御フローと同様の制御に関しては同� ��号を付すことにより説明を省略する。また� ��2の実施形態における制御フローにおいて電 流値I1、電流値I2の設定は図7で説明したもの� ��同一である。

 図9のステップS11で、制御部40が電流検出� ��42の検出値が所定の電流値I1を超えたと判断 した場合(ステップS11のYes)には、続くステッ� ��S12で第1の「撮影準備信号1」を通信部49から 無線アクセスポイント5、無線通信部65を経由 してFPD6に送信する(丸符号10)。

 ステップS130では、電流検出部42の検出値� ��(1)電流I2を超えたことを検知して「曝射開� �」と判断した場合には、ステップS14~S17の制� ��フローを実行する。これらの制御フローは� ��6と同一であり説明は省略する。

 一方で、ステップS130で、電流検出部42の� ��出値が(2)電流I1を下回ったことを検知した� �合には、制御部40は回転陽極33の回転が停止� ��るように制御されたと判断する。その後の� ��テップS131で制御部40が、電流検出部42の検� �値が(2)電流I1を上回り、再び回転陽極33の回� ��が開始された判断した場合には、続くステ� ��プS132で、第2の「撮影準備信号2」をFPD6に送 信する(丸符号20)。

 図10の説明を行う。同図のステップS30に� �いて制御部60が、コントローラ4から発信さ� �た「撮影準備信号1」を受信したと判断した� ��合には、ステップS31、S32を実行した後、ス� ��ップS330で所定時間t1が経過するのを待って� ��ら、ステップS34を実行する。

 続くステップS345で制御部60が、コントロ� ��ラ4から発信された「撮影準備信号2」を受� �したと判断した場合には、ステップS320にお� ��て撮像パネル62を撮影モードの初期状態と� �て電荷掃き出し状態にセットする。その後� �S331で所定時間t2が経過するのを待ってから� �テップS340で撮像パネル62を電荷蓄積状態に� �ットする。

 ここで、所定時間t1と所定時間t2について 説明する。所定時間t1は回転陽極33が停止状� �から定常回転となるまでの時間に相当する� �定値を設定する。所定時間t2は、所定時間t1� ��りも短い時間を設定しており、回転陽極が� ��性回転している状態から定常回転となるま� ��の時間に相当する所定値を設定する。例え� ��、所定時間t1としては1sec、所定時間t2とし� �は0.1~0.5secを設定することができる。

 一方で、ステップS345で、「曝射終了信号 」を受信した場合には、ステップS35移行の制 御フローを実行して終了する。

 本実施形態によればX線照射のタイミング を正確に知ることにより撮影を安定して行う ことが可能となる。