JP2020103753A - 放射線撮像装置、放射線撮像システムおよび放射線撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の関心領域の画質を低下させることなく、関心領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定することができるようにすることである。【解決手段】放射線撮像装置は、複数のセンサを用いて放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、被写体の関心領域における画像データと、被写体の非関心領域における画像データと、非関心領域に相当する領域のセンサから読み出した信号とを基に、関心領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定する判定手段を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システムおよび放射線撮像装置の制御方法に関する。

医療放射線撮影分野において、被検者に対して放射線を照射し、被写体を透過した放射線を放射線検出器でデジタル画像信号として取得し、さまざまな画像処理を施した後に診断用画像として出力する放射線撮像装置が広く利用されている。ここで、放射線検出器に到達する放射線が少ないとデジタル画像信号に含まれるノイズ成分の比率が多くなり、反対に多過ぎると放射線検出器の各センサの飽和によりアーチファクトが生じる。いずれにしても、診断用画像の画質が低下するため、適切な診断用画像を得るためには、放射線検出器に対する放射線の到達量が適正範囲内である必要がある。そこで、放射線検出器に対する放射線の到達量を制御するために、自動露出制御機能（以下、ＡＥＣ機能）を有する装置を用いて、放射線の到達量が基準値に達した場合には、放射線の照射を終了させるよう制御することが行われている。ＡＥＣ機能を使用するには、採光野と呼ばれる放射線の到達量を計測する領域を放射線照射前に指定する必要があり、撮影プロトコル（例えば、胸部・正面など）ごとにその座標を予め定めて保持しておくのが一般的である。

近年では、放射線撮像装置の構成簡素化、低価格化、利便性向上などを目的として、前述のようなＡＥＣ機能を放射線検出器に内蔵させた装置および方法が知られている。特許文献１には、採光野に対応するセンサアレイ上の座標（位置）を指定し、放射線の照射が開始された後、指定座標のセンサの信号値をモニタすることによってＡＥＣを行う方法が開示されている。

また、放射線の照射が開始された後、指定座標のセンサの信号値をモニタする具体的な方法として、特許文献２には、放射線照射中にモニタ対象の制御線（いわゆる主走査ライン）を定期的に活性化させ、センサの信号値を取得する方法が開示されている。

特開２００５−０００３６９号公報 特開２０１７−１９２４４４号公報

特許文献２では、モニタ対象の制御線上のセンサは、モニタ信号の読み出しによって、信号成分の多くが失われ、デジタル画像信号を取得する際に補正または補完する必要が生じる。ＡＥＣ機能の採光野は、被写体の関心領域に設定するのが一般的であるため、特許文献２では、デジタル画像信号の補正または補完により、関心領域の画質低下が生じる課題がある。

本発明の目的は、被写体の関心領域の画質を低下させることなく、関心領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定することができるようにすることである。

本発明の放射線撮像装置は、複数のセンサを用いて放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、被写体の関心領域における画像データと、被写体の非関心領域における画像データと、前記非関心領域に相当する領域のセンサから読み出した信号とを基に、前記関心領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定する判定手段を有する。

本発明によれば、被写体の関心領域の画質を低下させることなく、関心領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定することができる。

放射線撮像システムの構成例を説明するための図である。 撮像部の一部の構成例を説明するための図である。 読出部の一部の構成例を説明するための図である。 処理部の構成例を説明するための図である。 ＡＥＣの設定例を説明するための図である。 設定部の動作の例を説明するためのフローチャートである。 放射線撮像システムの動作例を示すタイミングチャートである。 処理部の構成例を説明するための図である。 領域決定部の動作例を説明するためのフローチャートである。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る放射線撮像システム１００の構成例を示す図である。放射線撮像システム１００は、放射線源１０１と、放射線撮像装置１０２とを有する。放射線撮像装置１０２は、撮像部１０３と、演算部１０４と、端末１０５と、表示部１０６と、放射線制御部１０７と、曝射スイッチ１０８とを有する。

撮像部１０３は、センサアレイ１０９と、駆動部１１０と、読出部１１１と、処理部１１２と、制御部１１３と、電圧供給部１１４とを有する。センサアレイ１０９は、図２に示すように、行列状に配列された複数のセンサＳ１１〜Ｓ３３を有し、放射線に応じた画像信号を生成する。以下、センサＳ１１〜Ｓ３３を特に区別しない場合には、単にセンサＳと表現する。駆動部１１０は、複数のセンサＳを行単位で駆動する。読出部１１１は、各列のセンサＳのうちの駆動部１１０により駆動されたものから、信号（センサ信号）を読み出す。処理部１１２は、その読み出されたセンサ信号を処理する。制御部１１３は、クロック信号等の基準信号を用いて、撮像部１０３内のユニットを同期制御する。電圧供給部１１４は、撮像部１０３内のユニットに、これらの各々を適切に動作させるための電源電圧を供給する。

演算部１０４は、撮像部１０３からのセンサ信号に基づいて画像データを形成し、付随的に必要な画像処理を行い、表示部（ディスプレイ）１０６にその画像データを出力して放射線画像を表示させる。また、ユーザは、端末１０５を介して、撮影情報を演算部１０４に入力することができる。ここで、撮影情報は、被写体（患者等の被検者）における検査対象の部位、被写体の個人情報、ターゲットとなる放射線量、その他放射線撮影に必要な情報である。演算部１０４は、その入力された撮影情報に基づいて、撮像部１０３および放射線制御部１０７を制御し、放射線撮影により得られた画像データを管理する。

なお、演算部１０４は、放射線撮像装置１０２の各動作を実現するためのプログラムまたはソフトウェアが格納されたパーソナルコンピュータでもよいが、集積回路（例えばＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等）を備える演算装置でもよい。

放射線制御部１０７は、例えば演算部１０４から放射線照射が可能であることを示す照射開始許可信号を入力している間に、ユーザにより曝射スイッチ１０８が押された場合に、放射線源１０１を駆動する。放射線源１０１は、放射線発生装置であり、放射線撮像装置１０２の撮像部１０３のセンサアレイ１０９に対して放射線を照射する。ここで、放射線は、例えばＸ線であるが、α線、β線等の電磁波でもよい。照射された放射線は、不図示の被写体を通過して、撮像部１０３に入射し、センサアレイ１０９の各センサＳで検知される。放射線撮像装置１０２は、複数のセンサＳを用いて放射線撮像を行う。

放射線撮像システム１００は、上記の構成に限られるものでなく、目的等に応じて、構成の一部を変更または削除してもよいし、他のユニットを追加してもよい。同様に、あるユニットの一部の機能を、他のユニットが有するように構成されてもよいし、いくつかのユニットが一体になるように構成されてもよい。例えば、ここでは、処理部１１２と演算部１０４とが個別に配された構成を例示したが、これらは単一のユニットで実現されてもよい。また、撮像部１０３と演算部１０４との間、演算部１０４と放射線制御部１０７との間等での信号の入出力を行うための通信手段は、ＬＡＮ等の有線によって実現されてもよいし、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線によって実現されてもよい。

図２は、図１の撮像部１０３のセンサアレイ１０９と駆動部１１０と読出部１１１の構成例を示す図である。

センサアレイ１０９は、例えば、３行×３列で配列された複数のセンサＳ１１〜Ｓ３３を有する。なお、ｉおよびｊを１〜３の整数として、センサＳｉｊは、第ｉ行第ｊ列に位置することを示し、例えば、センサＳ１１は、第１行第１列に位置することを示し、センサＳ２３は、第２行第３列に位置することを示す。ここでは、説明を容易にするため、３行×３列の構成を例示したが、実際には、この数よりも多く、例えば１７インチのセンサパネルの例では、約２８００行×約２８００列である。

複数のセンサＳは、それぞれ、放射線を検知するための検知素子２０５と、検知素子２０５と列信号線ＬＣとを接続するトランジスタ２０４とを有し、放射線に応じた画像信号を生成する。列信号線ＬＣは、図２中では区別のため、第１列〜第３列に対応するものをそれぞれＬＣ１〜ＬＣ３とする。以下、列信号線ＬＣ１〜ＬＣ３を特に区別しない場合には、単に列信号線ＬＣと表現する。センサＳが、放射線を光に変換し、その光を光電変換する構成（いわゆる間接変換型）の場合、センサアレイ１０９の上にはシンチレータが配される。この場合、検知素子２０５には、ＰＩＮセンサ、ＭＩＳセンサ等の光電変換素子が用いられ、トランジスタ２０４には、薄膜トランジスタ等が用いられる。他の例では、センサＳは、放射線を直接的に電気信号に変換する構成（いわゆる直接変換型）でもよい。

駆動部１１０は、行毎に配された複数の制御線ＶＧ１〜ＶＧ３を用いて、各センサＳのトランジスタ２０４を制御することにより、センサＳを行単位で駆動する。複数のセンサＳは、行単位で信号が読み出される。例えば、駆動部１１０は、第１行の各センサＳに制御線ＶＧ１を介して活性化信号を供給し、第１行の各センサＳを駆動する。これにより、例えば、センサＳ１１、Ｓ１２およびＳ１３のセンサ信号は、それぞれ、列信号線ＬＣ１、ＬＣ２およびＬＣ３を介して、読出部１１１により読み出される。

読出部１１１は、各列に対応する複数のユニット２０１と、マルチプレクサ２０２と、出力部２０３とを有する。各ユニット２０１は、詳細は後述するが、例えば、対応するセンサＳからのセンサ信号を増幅した後にサンプリングする。マルチプレクサ２０２は、そのサンプリングされたセンサ信号を列ごとに順に出力部２０３に転送する。出力部２０３は、例えば、バッファ回路、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）等を含み、各センサ信号をデジタル信号として処理部１１２に出力する。

図３は、図２の読出部１１１内のユニット２０１の構成例を示す図である。ユニット２０１は、信号増幅部３０１と、ノイズ除去部３０２と、サンプリング部３０３と、サンプリング部３０４とを有する。信号増幅部３０１は、スイッチ素子３０５〜３０７と、入力容量３０８と、帰還容量３０９，３１０と、差動増幅器３１１とを有する。入力容量３０８は、差動増幅器３１１の反転入力端子（図３中で「−」で示される入力端子）と列信号線ＬＣとの間に配される。差動増幅器３１１の非反転入力端子（図中で「＋」で示される入力端子）は、基準電圧ＶＲＥＦのノードに接続される。

スイッチ素子３０５は、差動増幅器３１１の反転入力端子と出力端子との間の第１のフィードバック経路に配される。スイッチ素子３０６および帰還容量３０９は、直列に接続され、第１のフィードバック経路と並列な経路である第２のフィードバック経路に配される。また、スイッチ素子３０７および帰還容量３１０は、直列に接続され、第１および第２のフィードバック経路と並列な経路である第３のフィードバック経路に配される。スイッチ素子３０６および３０７を制御することにより、信号増幅部３０１の信号増幅率を変更することが可能である。スイッチ素子３０５がオン状態になると、信号増幅部３０１はリセット（初期化）される。スイッチ素子３０５がオフ状態の下で、スイッチ素子３０６および／または３０７がオン状態になると、信号増幅部３０１は、スイッチ素子３０６および３０７の状態に応じた信号増幅率で、列信号線ＬＣのセンサ信号を増幅する。

ノイズ除去部３０２は、信号増幅部３０１からの信号のうちの高周波のノイズ成分を除去するためのローパスフィルタである。ノイズ除去部３０２には、抵抗素子等が用いられる。

サンプリング部３０３および３０４は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）を行うためのサンプリング回路である。具体的には、サンプリング部３０３は、サンプリングスイッチ３１２およびサンプリング容量３１３を有し、スイッチ素子３０５によりリセットされた信号増幅部３０１からのＮ信号をサンプリングする。サンプリング部３０４は、サンプリングスイッチ３１４およびサンプリング容量３１５を有し、スイッチ素子３０３のリセット解除状態で、信号増幅部３０１により増幅されたＳ信号をサンプリングする。マルチプレクサ２０２は、これらのＮ信号およびＳ信号をそれぞれ出力部２０３に転送し、出力部２０３は、これらのＮ信号とＳ信号との差を信号成分としてアナログデジタル変換（ＡＤ変換）する。

図４は、図１の処理部１１２の構成例を示す図である。処理部１１２は、メモリ４０１と、処理部４０２と、処理部４０３とを有する。詳細は後述するが、放射線撮像システム１００は、動作モードとして、読出動作モードおよび蓄積動作／ＡＥＣモードを有する。処理部１１２は、これらの動作モードにおいて、出力部２０３から入力したデジタル信号を、メモリ４０１に格納する。

読出動作モードでは、放射線画像を形成するためのセンサ信号（デジタル信号）がセンサＳ１１〜Ｓ３３から読出部１１１により読み出され、メモリ４０１に格納される。そして、処理部４０２は、メモリ４０１からセンサ信号を読み出し、そのセンサ信号に対して信号処理（例えば補正処理）を行い、その信号処理が為されたセンサ信号の群を演算部１０４に出力する。

蓄積動作／ＡＥＣモードでは、放射線撮像システム１００は、放射線の照射が開始された後かつ読出動作モードにより各センサＳからセンサ信号を読み出す前に、放射線の照射量が基準値に達した場合に、放射線の照射を終了させる。これにより、放射線撮像システム１００は、放射線の照射量が適切な範囲内になるように制御することができる。このモードでは、ＡＥＣを行うためのモニタ用の信号として、センサＳ１１〜Ｓ３３の一部からセンサ信号（デジタル信号）が読み出され、メモリ４０１に一時的に格納される。なお、他のセンサＳでは、照射された放射線に応じた電荷が蓄積される。以下では、説明の容易化のため、ＡＥＣを行うために読み出されたモニタ用の信号を単にモニタ信号と表現する。処理部４０３は、メモリ４０１からモニタ信号を読み出し、そのモニタ信号に対して、ＡＥＣを行うための処理を行う。この観点では、処理部４０３またはそれを含む処理部１１２は、放射線撮影においてＡＥＣを行うための撮影制御部と表現できる。

処理部４０３は、補正部４０４と、判定部４０５と、設定部４０６と、参照画像データ群４０７とを有する。詳細は後述するが、設定部４０６は、参照画像データ群４０７から選択された１フレーム分の画像データについて、ユーザにより端末１０５を介して入力された情報に基づいて、ＡＥＣを行うのに必要なパラメータを設定する。

なお、本実施形態では、参照画像の画像データが参照画像データ群４０７から選択される構成を例示したが、その選択の方法はこの例に限られない。例えば、参照画像の画像データは、データの属性情報（ＩＤ等）に基づいて、設定部４０６によって適切なものが選択（或いは抽出）されてもよいし、ユーザによる端末１０５の操作によって直接的に選択（或いは入力）されてもよい。

補正部４０４は、設定部４０６により設定されたパラメータを用いて、メモリ４０１に格納されたモニタ信号を補正する。判定部４０５は、その補正されたモニタ信号の信号値が基準値に達したか否かを判定し、その判定結果に基づいて、放射線の照射を終了させるための信号を出力する。このことを、以下、図５および図６を参照しながら詳細に述べる。

図５は、図４の参照画像データ群４０７から選択された画像データに基づく放射線画像（以下、参照画像という。）を示す図である。参照画像は、放射線撮影に必要な情報を、ユーザが参照画像を参照しながら端末１０５により入力することができるように、例えば表示部１０６に表示される。参照画像は、例えば、被写体（人体の胸部正面像）ＯＢ１の画像である。

ユーザは、参照画像における被写体ＯＢ１の関心領域内に、画質または到達線量を安定化するための基準点Ｐ１аを選択（指定）する。例えば、基準点Ｐ１аは、左右いずれかの肺野上部を指すが、撮影対象の部位や撮影の目的に応じて、それ以外の場所を選択してもよい。

ユーザは、基準点Ｐ１аを選択した後、被写体ＯＢ１の非関心領域であり、かつ同一の制御線（いわゆる主走査ライン）上に関心領域を含まない位置に参照点Ｐ１ｂを選択する。制御線の方向は、撮像部１０３の設計に依存して一意に定まる。例えば、制御線が水平方向である撮像部１０３の場合、ユーザは、被写体ＯＢ１の関心領域である肺野を含まない高さ（行）である腹部領域の一部を参照点Ｐ１ｂとして選択する。参照点Ｐ１ｂは、これに限定されるものではなく、非関心領域であり、かつ同一の制御線上に関心領域を含まない位置であれば、他の部分でもよい。

図６は、設定部４０６の制御方法を示すフローチャートであり、参照画像を用いてユーザが選択した基準点Ｐ１аおよび参照点Ｐ１ｂから、補正用のパラメータを設定する処理を示す。

まず、ステップＳ６０１では、設定部４０６は、基準点Ｐ１аおよび参照点Ｐ１ｂをそれぞれ包絡する局所的な領域として基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂ（図５参照）を決定する。基準領域Ｒ１ａは、図５の参照画像内の被写体ＯＢ１の関心領域内の領域である。参照領域Ｒ１ｂは、図５の参照画像内の被写体ＯＢ１の非関心領域内の領域である。例えば、設定部４０６は、基準点Ｐ１аおよび参照点Ｐ１ｂのそれぞれを中心とする半径１５ｍｍの円形領域を基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂとして決定する。基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂは、これに限定されるものではなく、他の形状、他の大きさでもよい。

次に、ステップＳ６０２では、設定部４０６は、基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂのそれぞれの画像データの代表値である基準代表値Ｖ１аおよび参照代表値Ｖ１ｂを算出する。例えば、設定部４０６は、基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂ内のそれぞれの画像データ値の平均値を基準代表値Ｖ１аおよび参照代表値Ｖ１ｂとして算出する。基準代表値Ｖ１аおよび参照代表値Ｖ１ｂは、これに限定されず、他の算出方法や統計値（例えば中央値など）を用いてもよい。

次に、ステップＳ６０３では、設定部４０６は、補正用パラメータとして、基準代表値Ｖ１аおよび参照代表値Ｖ１ｂの比を算出する。次に、ステップＳ６０４では、設定部４０６は、その補正パラメータを補正部４０４に設定する。

ユーザは、図５の参照画像を参照して上述の基準点Ｐ１аおよび参照点Ｐ１ｂを選択した後、被写体ＯＢ２についての放射線撮影を行う。詳細は後述するが、被写体ＯＢ２は、被写体ＯＢ１と同一人でもよいが、被写体ＯＢ１とは異なる人であってもよい。

ここで、被写体ＯＢ２について放射線撮影を行う際、被写体ＯＢ２の基準領域であって、被写体ＯＢ１の基準領域Ｒ１аに相当する基準領域Ｒ２аを採光野に設定し、採光野内のセンサＳからモニタ信号を読み出してＡＥＣを行うことが考えられる。しかしながら、基準領域Ｒ２аは、被写体ＯＢ２の関心領域内に存在するため、ＡＥＣ機能を内蔵した撮像部１０３を用いると、前述した通り、採光野内のセンサＳを含む制御線は、その信号値が低下または欠損し、関心領域の一部に画質低下が生じてしまう。

そこで、撮像部１０３は、被写体ＯＢ２の参照領域であって、被写体ＯＢ１の参照領域Ｒ１ｂに相当する参照領域Ｒ２ｂを採光野に設定し、採光野内のセンサＳからモニタ信号を読み出してＡＥＣを行う。参照領域Ｒ２ｂは、被写体ＯＢ１の参照領域Ｒ１ｂと同様に、被写体ＯＢ２の関心領域外に存在するため、ある程度の画質低下を許容することができる。

複数のセンサＳには、被写体ＯＢ２を介して、放射線が照射される。撮像部１０３は、複数のセンサＳのうちの参照領域Ｒ１ｂに相当する参照領域Ｒ２ｂのセンサＳからモニタ信号を読み出す。補正部４０４は、設定部４０６により設定された補正パラメータを基に、参照領域Ｒ２ｂに対応するセンサＳから読み出したモニタ信号を補正する。前述の通り、この補正パラメータは、被写体ＯＢ１の画像である参照画像に基づいて設定されたパラメータであり、基準代表値Ｖ１аと参照代表値Ｖ１ｂとの比である。補正部４０４は、この補正パラメータを用いてモニタ信号を補正することにより、基準領域Ｒ２ａに対応するセンサＳの信号値を推定し、基準領域Ｒ２ａに照射された放射線量（基準領域Ｒ２ａを通過した放射線量）を推定する。基準領域Ｒ２ａは、複数のセンサＳのうちの基準領域Ｒ１ａに相当する領域である。基準領域Ｒ２ａのセンサＳと参照領域Ｒ２ｂのセンサＳは、相互に異なる行のセンサである。基準領域Ｒ２ａに対応するセンサＳからのモニタ信号の推定値は、基準領域Ｒ２ａに対する放射線の推定照射量に相当し、参照領域Ｒ２ｂに対応するセンサＳからのモニタ信号と、基準代表値Ｖ１аと、参照代表値Ｖ１ｂとに基づいて算出される。

判定部４０５は、補正部４０４により補正されたモニタ信号の信号値（即ち、基準領域Ｒ２ａに対応するセンサＳの信号の推定値）に基づいて、放射線の照射を終了させるか否かを判定する。具体的には、判定部４０５は、補正値４０４により補正されたモニタ信号の信号値を累積加算し、基準領域Ｒ２ａに対応するセンサＳの信号の推定値の累積加算値を求める。なお、累積加算は、判定部４０５の代わりに、補正部４０４または他の計算部が行なってもよい。判定部４０５は、基準領域Ｒ２ａに対応するセンサＳの信号の推定値の累積加算値が基準値に達したか否かを判定することにより、基準領域Ｒ２ａに対応するセンサＳに照射された放射線が基準値に達したか否かを判定する。判定部４０５は、その累積加算値が基準値に達したと判定した場合に、放射線の照射を終了させるための信号を出力する。判定部４０５は、被写体の関心領域における画像データと、被写体の非関心領域における画像データと、非関心領域に相当する領域のセンサＳから読み出した信号を基に、関心領域に相当する領域のセンサＳに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定する。このようにして、ＡＥＣが実現される。

撮像部１０３が、参照領域Ｒ２ｂに対応するセンサＳからのモニタ信号を、上記の補正パラメータを用いて補正し、その補正されたモニタ信号の信号値の累積加算値が基準値に達したか否かに基づいてＡＥＣを行う例を示した。しかしながら、ＡＥＣは、この例に限定されるものではない。例えば、撮像部１０３は、補正パラメータに基づいて上記の基準値とは異なる目標値を設定し、参照領域Ｒ２ｂに対応するセンサＳからのモニタ信号の累積加算値が目標値に達したか否かに基づいてＡＥＣを実現してもよい。即ち、撮像部１０３は、補正パラメータを用いて上記の目標値を補正し、この場合、補正部４０４は、参照領域Ｒ２ｂに対応するセンサＳからのモニタ信号に対しては補正処理を行わない。判定部４０５は、領域Ｒ２ｂのセンサＳから読み出した信号の累積加算値が目標値に達したか否かを判定することにより、基準領域Ｒ２ａのセンサＳに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定する。目標値は、補正パラメータ（基準領域Ｒ１ａの画像データの代表値と参照領域Ｒ１ｂの画像データの代表値との比）に基づく値である。

撮像部１０３は、上記の累積加算値が目標値に達したか否かに基づいてＡＥＣを実現することができる。その際、撮像部１０３は、途中の演算結果に基づいて放射線の照射が終了されるべきタイミングを予測し、その予測の結果に基づいてＡＥＣを行ってもよい。即ち、ＡＥＣを実現するための演算処理は、必ずしも累積加算値が目標値に達するまで実行される必要はない。

補正部４０４による上記の補正の精度をよくするため、被写体ＯＢ２と被写体ＯＢ１とは同一人であることが好ましいが、被写体ＯＢ２が例えば新規の患者等の場合には、被写体ＯＢ２の関連性または類似性の高い他の被写体の参照画像が用いられればよい。ある例では、参照画像の被写体ＯＢ１は、被写体ＯＢ２の身長の±１０％の範囲内の身長の被写体である。他の例では、参照画像の被写体ＯＢ１は、被写体ＯＢ２の体重の±１０％の範囲内の体重の被写体である。さらに他の例では、参照画像の被写体ＯＢ１は、被写体ＯＢ２の年齢の±１０％の範囲内の年齢の被写体である。また、さらに他の例では、参照画像の被写体ＯＢ１は、被写体ＯＢ２の性別と同一の性別の被写体である。ここでは、関連性または類似性の判断基準として、身長、体重、年齢および性別を例示したが、体脂肪率、ＢＭＩ（体格指数）等が参照されてもよいし、これらの条件の２以上の組み合わせによって判断されてもよい。

上記のＡＥＣのための処理は、処理部１１２内の処理部４０３によって行われるが、前述の通り、処理部１１２の機能の一部は、演算部１０４によって実現されてもよく、上記のＡＥＣのための処理についても演算部１０４によって実現されてもよい。即ち、上記のＡＥＣのための処理は、撮像部１０３に接続される外部装置によって実現されてもよい。ここで、外部装置は、具体的には、信号処理または情報処理を行うためのプロセッサを有する処理装置であり、信号処理装置または情報処理装置等と表現されてもよい。

図７は、放射線撮像システム１００の制御方法の例を説明するためのタイミングチャートである。図７には、横軸を時間軸として、曝射スイッチ１０８の状態、放射線源１０１を駆動するための放射線源駆動信号、放射線源１０１からの放射線量（強度）、動作モード、電源電圧の状態、および、各信号を示している。

曝射スイッチ１０８の状態では、ローレベル（Ｌレベル）は、曝射スイッチ１０８が押されていないことを示し、ハイレベル（Ｈレベル）は、曝射スイッチ１０８が押されたことを示す。放射線源駆動信号がＨレベルになると、放射線源１０１が駆動される。放射線量は、上記の放射線源駆動信号がＨレベルになったことに応じて、実際に放射線源１０１が発生する放射線の強度（単位時間当たりの照射量）を示す。動作モードは、放射線撮像システム１００の動作モードであり、前述の読出動作モードおよび蓄積動作／ＡＥＣモードの他、放射線撮像システム１００に電源電圧を供給してから放射線撮影を開始することが可能な状態になるまでの準備動作モードを含む。

信号ＲＳＴは、図３のスイッチ素子３０５の制御信号であり、信号ＲＳＴがＨレベルになると、スイッチ素子３０５がオン状態になり、信号増幅部３０１はリセットされる。信号ＣＤＳ１は、図３のスイッチ素子３１２の制御信号であり、信号ＣＤＳ１がＨレベルになると、スイッチ素子３１２がオン状態になり、サンプリング部３０３でサンプリングが実行される。信号ＣＤＳ２は、図３のスイッチ素子３１４の制御信号であり、信号ＣＤＳ２がＨレベルになると、スイッチ素子３１４がオン状態になり、サンプリング部３０４でサンプリングが実行される。信号ＶＧ１〜ＶＧ３は、図２の制御線ＶＧ１〜ＶＧ３の信号に相当し、分かりやすくするため、制御線ＶＧ１〜ＶＧ３と同一の符号を用いた。例えば、信号ＶＧ２がＨレベルになると、第２行の各センサＳが駆動される。信号ＣＬＫは、出力部２０３のＡＤＣでのＡＤ変換に用いられるクロック信号である。信号ＡＤＣＯＵＴは、上記のＡＤ変換で得られるデジタル信号を示す。

時刻ｔ０から時刻ｔ２までの準備動作モードでは、撮像部１０３は、Ｈレベルパルスの信号ＲＳＴを所定周期で供給しながら、信号ＶＧ１〜ＶＧ３を順に活性化させ、第１行〜第３行のセンサＳを順にリセットする。ここでは、第１行〜第３行のセンサＳを１回ずつリセットする例を示すが、実際には複数回のリセットが行われる（例えば１０秒程度）。全てのセンサＳが十分にリセットされた場合、放射線の照射を開始することが可能になったことがユーザに対して通知され、ユーザは、その通知に基づいて曝射スイッチ１０８を押す。ユーザが曝射スイッチ１０８を押した時刻を時刻ｔ１とする。

時刻ｔ２では、放射線制御部１０７は、第３行のセンサＳのリセットが終了したことに応答して、動作モードを蓄積動作／ＡＥＣモードにシフトし、放射線源駆動信号をＨレベルにする。撮像部１０３は、これに応答して、信号ＣＤＳ１およびＣＤＳ２を交互に活性化させ、その間に信号ＶＧ２を活性化させ、第２行のセンサＳ２１〜Ｓ２３から前述のモニタ信号を読み出す。第２行のセンサＳ２１〜Ｓ２３は、参照領域Ｒ２ｂに対応するセンサＳを含む行のセンサＳである。モニタ信号は、図２の出力部２０３でＡＤ変換され、図４のメモリ４０１に格納され、その後、処理部４０３によりＡＥＣを行うための処理が行われる。なお、時刻ｔ２〜ｔ５の蓄積動作／ＡＥＣモードにおいて、第１行および第３行のセンサＳ１１〜Ｓ１３およびＳ３１〜Ｓ３３は、放射線に応じた電荷を蓄積する。

時刻ｔ３では、放射線源１０１は、時刻ｔ２で放射線源駆動信号がＨレベルになったことに応答して、放射線量を増加させる。したがって、時刻ｔ２〜ｔ３の間に読み出されたモニタ信号の信号値は、実質的に０である。

時刻ｔ４では、処理部４０３は、放射線の照射量が基準値に達したものと判定し、放射線の照射を終了させるための信号を出力する。すると、放射線制御部１０７は、放射線源駆動信号をＬレベルにする。具体的には、補正部４０４は、参照領域Ｒ２ｂに対応するセンサＳ２１〜Ｓ２３からのモニタ信号を、補正パラメータを用いて補正する。判定部４０５が、その補正されたモニタ信号の信号値の累積加算値が基準値に達したと判定すると、放射線制御部１０７は、放射線源駆動信号をＬレベルにする。すなわち、処理部４０３が、被検体ＯＢ２の基準領域Ｒ２ａに対応するセンサＳの信号値の推定値を累積加算して得られた値が、基準値に達したと判定すると、放射線制御部１０７は、放射線源駆動信号をＬレベルにする。放射線源１０１は、それに伴って、放射線の照射を終了する。

時刻ｔ５では、撮像部１０３は、動作モードを読出動作モードにシフトし、全てのセンサＳから順にセンサ信号（画像信号）を読み出す。具体的には、撮像部１０３は、Ｈレベルパルスの信号ＲＳＴを所定周期で供給しながら、信号ＣＤＳ１およびＣＤＳ２を交互に活性化させ、その間に信号ＶＧ１〜ＶＧ３を順に活性化させ、第１行〜第３行のセンサＳから順にセンサ信号を読み出す。このようにして読み出されたセンサ信号は、前述の通り、メモリ４０１に格納され、処理部４０２により所定の信号処理が行われた後、演算部１０４に出力される。このとき、第２行のセンサＳのセンサ信号は、時刻ｔ２〜ｔ４のＡＥＣ用のモニタ信号の読み出しによって、信号成分の多くが失われている。そのため、処理部４０２または演算部１０４は、参照領域Ｒ２ｂの第２行のセンサＳから読み出されたセンサ信号に対して、隣接するセンサＳのセンサ信号に基づいて補正または補完するとよい。

以上のように、設定部４０６は、参照画像を参照して、被写体ＯＢ１の関心領域内に基準点Ｐ１аを選択し、基準代表値Ｖ１аを取得する。また、設定部４０６は、被写体ＯＢ１の非関心領域であり、かつ同一の制御線上に関心領域を含まない位置に参照点Ｐ１ｂを選択し、参照代表値Ｖ１ｂを取得する。被写体ＯＢ２の放射線撮影では、処理部４０３は、基準代表値Ｖ１аと参照代表値Ｖ１ｂの比である補正用パラメータと、参照領域Ｒ２ｂに対応するセンサＳのモニタ信号とに基づいて、ＡＥＣを行う。即ち、処理部４０３は、基準領域Ｒ２ａに対して適切な量の放射線が照射されたか否かを判断する。

ＡＥＣ機能を内蔵した撮像部１０３では、採光野の画質低下が生じる。そこで、撮像部１０３は、被写体の関心領域の一部である基準領域を採光野に指定することなく、被写体の非関心領域の一部である参照領域を採光野に指定する。そして、撮像部１０３は、参照領域に対応するセンサＳからのモニタ信号を補正することにより、基準領域に対応するセンサＳからのモニタ信号を推定し、ＡＥＣを行う。これにより、撮像部１０３は、関心領域の一部である基準領域の画質を低下させることなく、基準領域に目標範囲内の量の放射線が照射されるように、適切にＡＥＣを行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る図１の処理部１１２の構成例を示す図である。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。図８の処理部１１２は、図４の処理部１１２に対して、領域決定部８０１を追加したものである。領域決定部８０１は、処理部４０３内に設けられる。領域決定部８０１は、参照画像データ群４０７から選択された１フレーム分の画像データと撮影対象部位に関する情報に基づいて、図５の基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂを、ユーザの操作を介さず自動的に決定する。

図９は、領域決定部８０１の制御方法を示すフローチャートである。まず、ステップＳ９０１では、領域決定部８０１は、撮影オーダを管理する外部装置（一般にＨＩＳやＲＩＳ等と呼ばれる）から撮影対象部位に関する情報を取得する。

次に、ステップＳ９０２では、領域決定部８０１は、取得した撮影対象部位に関する情報に基づいて、参照画像データ群４０７から選択された１フレーム分の画像データ（参照画像）を解析し、撮影対象部位の領域を特定する。例えば、画像データの解析方法は、人体の解剖学的構造の形状、位置、大きさに基づく知識ベースのアルゴリズムを用いる。画像データの解析方法は、これに限定されるものではなく、例えば、画像のヒストグラムを解析する方法、または、機械学習による方法を利用することができる。

次に、ステップＳ９０３では、領域決定部８０１は、特定した撮影対象部位の領域の重心を中心とする半径１５ｍｍの円形領域を基準領域Ｒ１аとして決定する。ここで、基準領域Ｒ１аの形状や大きさに制限がないことは、第１の実施形態と同様である。

次に、ステップＳ９０４では、領域決定部８０１は、ステップＳ９０２で特定した撮影対象部位の領域外であり、かつ同一の制御線上に撮影対象部位の領域を含まない位置を中心とする半径１５ｍｍの円形領域を参照領域Ｒ１ｂとして決定する。領域決定部８０１は、参照画像内に多数の参照領域Ｒ１ｂ候補が存在する場合は、基準領域Ｒ１аと幾何的に最も離れた領域を参照領域Ｒ１ｂとする。ここで、参照領域Ｒ１ｂの形状や大きさと決定方法には、制限がない。

次に、設定部４０６は、図６のステップＳ６０２〜Ｓ６０４と同様に、基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂに基づいて、ＡＥＣの補正パラメータを設定する。ステップＳ６０２〜Ｓ６０４の処理は、第１の実施形態の処理と同様である。

なお、上記では、ユーザの操作を介さずＡＥＣの補正パラメータを設定する例を示した。例えば、処理部４０３は、領域決定部８０１が決定した基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂを、初期設定としてユーザに提示し、ユーザの判断により、それを変更または変更せずに使用し、ＡＥＣの補正パラメータを設定してもよい。

また、処理部４０３は、過去に基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂの決定またはＡＥＣの補正パラメータの設定をしたことがある参照画像については、その基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂまたはＡＥＣの補正パラメータを記憶しておいてもよい。その場合、処理部４０３は、新たに参照画像として選択された際には、記憶してある前回の基準領域Ｒ１аおよび参照領域Ｒ１ｂまたはＡＥＣの補正パラメータを利用、または初期設定としてユーザに提示してもよい。

第１および第２の実施形態では、複数のセンサＳのいずれもが撮像用センサとしての機能（即ち、画素として機能）と、上記のモニタ信号を読み出すためのＡＥＣ用センサとしての機能とを兼ねる構成を例示した。なお、撮像部１０３は、複数のセンサＳの大部分が撮像用センサとして機能が固定され、かつ、残りの一部のセンサＳがＡＥＣ用センサとして機能が固定された構成にしてもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、いくつかの実施態様を例示したが、本発明はこれらの例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その一部が変更されてもよい。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。

１０１：放射線撮像システム、１０２：放射線撮像装置、１０４：演算部、１１２：処理部、４０４：補正部、４０５：判定部、４０６：設定部、Ｓ１１〜Ｓ３３：センサ

Claims (15)

1. 複数のセンサを用いて放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、
   被写体の関心領域における画像データと、被写体の非関心領域における画像データと、前記非関心領域に相当する領域のセンサから読み出した信号とを基に、前記関心領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記判定手段は、参照画像内の被写体の関心領域内の基準領域の画像データと、前記参照画像内の被写体の非関心領域内の参照領域の画像データと、前記参照領域に相当する領域のセンサから読み出した信号とを基に、前記基準領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記基準領域の画像データと、前記参照領域の画像データとを基に、前記参照領域に相当する領域のセンサから読み出した信号を補正することにより、前記基準領域に相当する領域のセンサの信号を推定する第１の補正手段をさらに有し、
   前記判定手段は、前記推定された前記基準領域に相当する領域のセンサの信号の累積加算値が基準値に達したか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記第１の補正手段は、前記基準領域の画像データの代表値と、前記参照領域の画像データの代表値との比を基に、前記参照領域に相当する領域のセンサから読み出した信号を補正することを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記判定手段は、前記参照領域に相当する領域のセンサから読み出した信号の累積加算値が、前記基準領域の画像データと前記参照領域の画像データとに基づく目標値に達したか否かを判定することにより、前記基準領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
6. 前記判定手段は、前記参照領域に相当する領域のセンサから読み出した信号の累積加算値が、前記基準領域の画像データの代表値と前記参照領域の画像データの代表値との比に基づく目標値に達したか否かを判定することにより、前記基準領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定することを特徴とする請求項２または５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記参照画像を解析し、前記基準領域と前記参照領域を決定する領域決定手段をさらに有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記複数のセンサは、行列状に配列され、行単位で信号が読み出され、
   前記基準領域に相当する領域のセンサと、前記参照領域に相当する領域のセンサとは、相互に異なる行のセンサであることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記複数のセンサには、前記参照画像の被写体と同一の被写体を介して、放射線が照射されることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記参照画像は、第１の被写体の画像であり、
    前記複数のセンサには、第２の被写体を介して、放射線が照射され、
    前記第１の被写体は、
    前記第２の被写体の身長の±１０％の範囲内の身長であること、
    前記第２の被写体の体重の±１０％の範囲内の体重であること、
    前記第２の被写体の年齢の±１０％の範囲内の年齢であること、および、
    前記第２の被写体の性別と同一の性別であること、
    のうちの少なくとも１つを満たすことを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 前記判定手段は、前記基準領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したと判定した場合には、放射線の照射を終了させるための信号を出力することを特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 前記複数のセンサは、前記判定手段が放射線の照射を終了させるための信号を出力した後、画像信号が読み出されることを特徴とする請求項１１に記載の放射線撮像装置。
13. 前記複数のセンサから読み出された画像信号のうちの前記参照領域に相当する領域のセンサから読み出された信号を補正する第２の補正手段をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置に放射線を照射する放射線発生装置と
    を有することを特徴とする放射線撮像システム。
15. 複数のセンサを用いて放射線撮像を行う放射線撮像装置の制御方法であって、
    被写体の関心領域における画像データと、被写体の非関心領域における画像データと、前記非関心領域に相当する領域のセンサから読み出した信号とを基に、前記関心領域に相当する領域のセンサに照射された放射線量が基準値に達したか否かを判定する判定ステップを有することを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。

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