JP2005027913A

JP2005027913A - Ｘ線撮像装置

Info

Publication number: JP2005027913A
Application number: JP2003271621A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Miura; 嘉章三浦; Yusuke Miura; 裕介三浦; Keiichi Goto; 敬一後藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】ＦＰＤの読み出しスキャンの終了前にパルス状Ｘ線が照射されてしまう不都合を回避するとともに、つぎに開始されるＦＰＤの読み出しスキャンまでの間、可能な限り長いＸ線パルス幅を確保する。
【解決手段】撮影ユニット３３から受光ユニット３２に、ＦＰＤ２２の読み出しスキャンを開始させるフレーム同期信号およびそれをマスクするブランキング信号を送るとともに、受光ユニット３２における読み出しスキャンの状況を表わす読み出し信号を撮影ユニット３３が受け、読み出しスキャンの終了を表わす読み出し信号の立ち下がりに応じてＸ線照射信号をＸ線制御器３４に与え、Ｘ線高電圧電源３５を通じて、Ｘ線管２１からのパルス状Ｘ線照射を立ち上げる。
【選択図】図１

Description

この発明は、Ｘ線による透視や撮影を行うＸ線撮像装置に関し、とくに、Ｘ線受像装置としてＦＰＤ（フラットパネルＸ線ディテクタ）を用いたＸ線撮像装置に関する。

従来、Ｘ線撮像装置のＸ線受像装置としてはイメージインテンシファイアとＴＶカメラとを組み合わせたものを用いるのが普通であったが、近年、下記特許文献１に示されるように、小型・軽量かつ大受像面が可能なＦＰＤが用いられるようになってきている。このＦＰＤは、入射Ｘ線強度に対応する電気信号を直接生じる小さな半導体検出エレメント（画素に対応）が多数フラットパネル上に２次元マトリクス配列されているもので、これらマトリクス状の各エレメントを順次スキャンして信号を読み出すことにより画像信号の得るというものである。大別して、入射Ｘ線を光に変換する変換膜とその光を電気信号に変換する光電変換素子とからなるタイプと、入射Ｘ線を直接電気信号に変換するＸ線−電気変換素子からなるタイプとがある。いずれにしても、Ｘ線入射量に応じて蓄積した電荷をＴＦＴスイッチを介して読み出すようにしており、各素子ごとのＴＦＴスイッチを順次オンにして蓄積電荷を読み出すスキャンを行う必要がある。蓄積電荷は読み出しが終わったときクリアされる。
特開２００１−２９３３７号公報

一方、Ｘ線血管造影の分野では、被曝Ｘ線量の低減のためにＸ線をパルス状に照射して画像を得る手法が主流となっている。その際、画質を向上させるためにはＸ線の照射パルス幅をできるだけ大きくとってＸ線量を確保する必要がある。

しかしながら、従来のＦＰＤを用いたＸ線撮像装置では、ＦＰＤの信号読み出しスキャンが終了したかどうかが分からないため、種々の問題が生じる。まず、ＦＰＤの信号読み出しスキャンが終了したことが分からないことから、その読み出しスキャン終了のタイミングに応じてただちにＸ線照射を開始することができず、そのため十分なパルス幅を確保して画質を向上させることが難しい。また、信号読み出しスキャンが終了しないうちにＸ線照射を開始してしまうこともあり得、その場合には電荷のクリアが間に合わずに正しい画像信号が得られない。逆に、Ｘ線照射が終了しないうちに信号読み出しスキャンを開始してしまうと、Ｘ線照射が終了した時点の信号読み出し位置に帯状のアーティファクトが発生してしまう。

この発明は、ＦＰＤの信号読み出しスキャンの状況をとらえてＸ線照射制御を行い、それによってＸ線の照射パルス幅を大きくすることができるようにし、撮像したＸ線画像の画質を向上させることができるように改善したＸ線撮像装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、この発明によるＸ線撮像装置においては、Ｘ線を発生するＸ線管と、該Ｘ線管に対向配置されているＦＰＤと、該ＦＰＤの読み出しスキャンを行い画像データを出力する受光ユニットと、上記Ｘ線管に高電圧を与える高電圧電源と、上記Ｘ線管からパルス状のＸ線が照射されるよう上記高電圧電源を制御するＸ線制御器と、上記受光ユニットに読み出しスキャン開始信号を与えるとともに上記受光ユニットから読み出し状況を示す信号を受けて、この読み出し状況を示す信号に応じてＸ線照射信号を上記Ｘ線制御器に与えてパルス状のＸ線照射を開始させる撮影ユニットとが備えられることが特徴となっている。

撮影ユニットは、Ｘ線照射とＦＰＤの読み出しとを制御するもので、これからＸ線照射信号をＸ線制御器に与えることにより、Ｘ線照射を開始させ、また、これからの読み出しスキャン開始信号を受光ユニットに与えて、受光ユニットの読み出しスキャンを開始させる。受光ユニットは、読み出しスキャンの結果得られる画像データを出力するとともに、読み出しスキャンの状況を示す信号を出力し、これを撮影ユニットに送っている。そのため、撮影ユニットと受光ユニットとの間では双方向通信が行われ、読み出しスキャン開始信号に応じて開始された読み出しスキャンの状況を、撮影ユニットの側で把握できるようになり、読み出しスキャンが終了した時点を捉えてＸ線照射信号を発生し、読み出しスキャンの終了に合わせてＸ線照射を開始させることができる。その結果、ＦＰＤにおける読み出しスキャンが終了しないうちにＸ線照射が開始されて不都合が生じることが回避され、また、ＦＰＤにおける読み出しスキャンが終了したとき直ちにＸ線照射を開始することができるので、可能な限り最長のＸ線パルス幅を確保して、高画質のＸ線画像を得ることができる。

この発明のＸ線撮像装置によれば、Ｘ線照射とＦＰＤの読み出しスキャンのタイミングを制御することによって撮影の全体を制御する撮影ユニットと、ＦＰＤの読み出しスキャンを行う受光ユニットとの間で双方向通信を行い、ＦＰＤの読み出しスキャンの終了を確実に捉えてつぎのパルス状Ｘ線を立ち上げることができ、ＦＰＤの読み出しスキャンの終了前にＸ線が照射されてしまう不都合を回避することができるとともに、つぎに開始されるＦＰＤの読み出しスキャンまでの間、可能な限り長いＸ線パルス幅を確保することができて画質を良好に保つことができる。

つぎに、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の実施の形態における信号系統を示す。この図１において、Ｘ線管２１とＦＰＤ２２とが被検者１０を挟んで対向配置されている。Ｘ線管２１にＸ線高電圧電源３５から高電圧が与えられることにより、このＸ線管２１から被検者１０に向けてＸ線が照射され、その被検者１０を透過したＸ線がＦＰＤ２２に入射し、ＦＰＤ２２の各検出エレメントにおいて入射Ｘ線量に応じた電荷の蓄積がなされる。

受光ユニット３２は、ＦＰＤ２２の各検出エレメントの蓄積電荷を順次読み出すスキャンを行い、画像データを出力する回路である。この読み出しスキャンは、撮影ユニット３３からの読み出しスキャン開始信号に応じて開始されるようになっている。出力された画像データは撮影ユニット３３を介して画像モニター装置３１に送られ、被検者１０のＸ線透過像が表示される。

Ｘ線管２１に高電圧を与えるＸ線高電圧電源３５は、Ｘ線制御器３４によってその電圧やパルス幅などが制御されている。撮影ユニット３３からのＸ線照射信号がこのＸ線制御器３４に与えられることにより、このＸ線制御器は３４が高電圧パルスを立ち上げ、Ｘ線管２１からパルス状のＸ線が立ち上がるよう、Ｘ線高電圧電源３５を制御する。

したがって、撮影ユニット３３は、Ｘ線制御器３４にＸ線照射信号を与えてパルス状Ｘ線の立ち上げタイミングを制御するとともに、受光ユニット３２に読み出しスキャン開始信号を与えてＦＰＤ２２の受光ユニット３２により読み出しスキャンのタイミングを規定することにより、このＸ線撮影全体の制御を行っていることになる。

さらに、受光ユニット３２は読み出しスキャンの状況を表わす読み出し信号を撮影ユニット３３に送るようにしている。また、ここでは、撮影ユニット３３は、画像モニター装置３１のフレーム同期信号を読み出しスキャン開始信号として受光ユニット３２に送るとともに、このフレーム同期信号のブランキング信号をも送り、ブランキング信号が送られている期間中はフレーム同期信号をマスクし、読み出しスキャン開始信号として機能しないようにしている。

このような信号系統を持つＸ線撮像装置は、たとえば、図２に示すようなＣアーム形Ｘ線装置として構成される。Ｃ型アーム２５の両端にそれぞれＸ線管２１とＦＰＤ２２とが取り付けられ、このＣ型アーム２５は保持装置２６によって保持され、この保持装置２６はスタンド２７に取り付けられている。このスタンド２７にはキャスターが取り付けられて手術室などの床上で移動可能とされているが、ストッパによって床上の所望の位置で固定されるようになっている。

Ｃ型アーム２５は、保持装置２６によって、スタンド２７に対して、矢印で示すように種々の方向および位置に移動可能とされている。これによって、被検者１０に対して、あらゆる方向・位置からのＸ線透視やＸ線撮影ができる。スタンド２７内には、上記のＸ線高電圧電源３５や信号系統などが納められている。画像モニター装置３１は、このスタンド２７とは別の筐体に搭載されている。

画像モニター装置３１のフレーム同期信号がたとえば１／３０秒ごとに図３の（ａ）に示すように生じているとする。このフレームレートに応じて、パルス状Ｘ線照射および画像データ出力を行う場合、撮影ユニット３３からはブランキング信号は図３の（ｂ）に示すようにＨｉｇｈのままとしておく（ブランキング信号が出されない状態としておく）。このとき、受光ユニット３２に送られるフレーム同期信号がＦＰＤ２２の読み出しスキャン開始信号として働き、フレーム同期信号のタイミングで読み出しスキャンが開始される。

受光ユニット３２からの読み出し信号はこの読み出しスキャンの状況を表わしており、図３の（ｃ）に示すように読み出しスキャンの開始とともに立ち上がり、その終了とともに立ち下がる。そのため、この読み出しスキャンが終了すると、読み出し信号が立ち下がるため、この立ち下りにより撮影ユニット３３はＦＰＤ２２の読み出しスキャンが終了したことを認識できる。そこで、撮影ユニット３３は、この立ち下がりのタイミングで直ちにＸ線照射信号を立ち上げ、Ｘ線制御器３４およびＸ線高電圧電源３５を通じてＸ線管２１よりパルス状のＸ線を立ち上げることができる。

このようにＦＰＤ２２の読み出しスキャンの実際の終了を確実に捉えて、直ちにパルス状のＸ線を立ち上げることができるため、読み出しスキャンの終了前にＸ線が照射されてしまう不都合を回避することができるとともに、つぎのフレーム同期信号によって開始されるＦＰＤ２２の読み出しスキャンまでの間、可能な限り長いＸ線パルス幅を確保することができて画質を良好に保つことができる。

図４はフレーム同期信号の１／２のレートでパルス状Ｘ線照射および画像データ出力を行う場合を示しており、この場合、図４の（ｂ）に示すように、ブランキング信号がフレーム同期信号の１つおきにＬｏｗになってフレーム同期信号を２個に１個の割合でマスクする。ブランキング信号がＬｏｗになっていずマスクされないタイミングのフレーム同期信号のみが読み出しスキャン開始信号として働くことになり、この１個おきのフレーム同期信号によってＦＰＤ２２の読み出しスキャンが開始される。

このときも、この読み出しスキャンの状況を表わす読み出し信号が図４の（ｃ）のように、上記マスクされないフレーム同期信号に応じて立ち上がる。この読み出し信号は読み出しスキャンが終了すれば立ち下がり、この読み出し信号が受光ユニット３２から撮影ユニット３３に送られているため、撮影ユニット３３はこの立ち下がりを捉えて直ちにＸ線照射信号を立ち上げ、Ｘ線制御器３４およびＸ線高電圧電源３５を通じてＸ線管２１よりパルス状のＸ線を立ち上げることができる。

このようにどのようなレートで画像を取得する場合でも、ＦＰＤ２２の読み出しスキャンの終了前にＸ線が照射されてしまう不都合を回避することができるとともに、つぎに開始されるＦＰＤ２２の読み出しスキャンまでの間、可能な限り長いＸ線パルス幅を確保することができて画質を良好に保つことができる。

なお、上記はひとつの例に関するものであって、具体的な構成などは上記に限定されない。たとえばＣアーム形Ｘ線装置は、上記のような床置式のほか天井走行式のものなどが考えられ、またＣアーム形Ｘ線装置以外のＦＰＤを用いたＸ線撮像装置にも適用可能である。

この発明の実施の形態の信号系を示すブロック図。同実施形態を外観を示す概略正面図。同実施形態における各信号波形を示すタイムチャート。異なるレートでの同信号波形を示すタイムチャート。

符号の説明

１０被検者
２１Ｘ線管
２２ＦＰＤ
２５Ｃ型アーム
２６保持装置
２７スタンド
３１画像モニター装置
３２受光ユニット
３３撮影ユニット
３４Ｘ線制御器
３５Ｘ線高電圧電源

Claims

Ｘ線を発生するＸ線管と、該Ｘ線管に対向配置されているＦＰＤと、該ＦＰＤの読み出しスキャンを行い画像データを出力する受光ユニットと、上記Ｘ線管に高電圧を与える高電圧電源と、上記Ｘ線管からパルス状のＸ線が照射されるよう上記高電圧電源を制御するＸ線制御器と、上記受光ユニットに読み出しスキャン開始信号を与えるとともに上記受光ユニットから読み出し状況を示す信号を受けて、この読み出し状況を示す信号に応じてＸ線照射信号を上記Ｘ線制御器に与えてパルス状のＸ線照射を開始させる撮影ユニットとを備えることを特徴とするＸ線撮像装置。