JP5350079B2

JP5350079B2 - Ｘ線撮影装置及びその制御方法

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Publication number: JP5350079B2
Application number: JP2009129063A
Authority: JP
Inventors: 裕之松野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-05-28
Also published as: JP2010273858A

Description

本発明は、撮影準備時間を最適化するＸ線撮影装置及びその制御方法に関するものである。

近年の医用診断を目的としたＸ線撮影装置には、Ｘ線の強度に比例した電気信号に変換するＦＰＤ（平面検出器Flat Panel Detector）を採用したデジタルＸ線撮影装置が使用されている。特に、ＦＰＤでは撮影直後に画像を確認できるので、フィルムの現像処理を待たずに、撮影直後に失敗したか否かが直ちに判断でき、撮影オーダの実行が迅速に行えるようになっている。つまり、ユーザであるＸ線技師にとって、時間当りの撮影効率を向上させることができる。

しかし、一般にＦＰＤはアナログフィルムと比較し、システムノイズを補正するために、特許文献１のように電源投入後から撮影まで、画質の安定に所定の時間を必要とする。

また、ＦＰＤは蛍光体と光電変換素子及びスイッチＴＦＴで構成されており、通電時間に反比例してＦＰＤの感度が低下することが知られている。そこで、ＦＰＤを常時撮影可能なバイアス印加状態にして放置しておくことも画質にとって良くない。加えて、消費電力を削減するために、所定時間が経過するとバイアス印加状態をタイムアウトする制御を行っている。

このようなバイアス印加制御を行うため、ＦＰＤと制御コントローラとは信号ラインと電源ラインを備えたケーブルによって接続している。しかし、アナログフィルムと比較し、ケーブルは撮影前の取り回しの利便性が悪く、例えば集中治療室の患者を検査する際に、他の装置や点滴のチューブと干渉して邪魔になることがある。

そこで特許文献２のように、ＦＰＤを接続するケーブルをコネクタ部で外した状態で患者の整位を行うことや、分離した状態でＸ線照射することが求められ、この分離操作をデタッチ操作と呼んでいる。一方で、このデタッチ操作に対して、コネクタを再接続して通常の状態に復帰する操作をアタッチ操作と呼んでいる。

特開平１０−１０４７６６号公報特開２０００−２５４１１５号公報

前述したＦＰＤのケーブルを着脱可能にしたシステム構成において、ケーブルを外すとＦＰＤに電源を供給できなくなる。即ち、ケーブルを再接続後に、画像ノイズが安定して撮影可能になるまで、例えば少なくとも１０秒の待ち時間が必要となる。そのため、予備的にＦＰＤにバイアス印加をしておかないと、撮影したい場合に、直ちに使用可能にすることができず、使い勝手が損われるという問題がある。

本発明の目的は、接続状態を変更でき、Ｘ線撮像センサによる撮影が可能となるまでの時間を短縮することで、ユーザの利便性を向上させると共に、システムの消費電力の低減を図ることができるＸ線撮影装置及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線像をデジタル画像としてＦＰＤから成るＸ線撮像センサにより撮影するＸ線撮影装置であって、前記Ｘ線撮像センサの接続状態を検知する手段と、Ｘ線撮影の制御パラメータを記憶する記憶手段と、前記制御パラメータを変更するコマンド通信手段と、前記Ｘ線撮像センサへのバイアス印加のタイムアウト時間を計測する計測手段と、検査進行状態を検知する検知手段と、制御コマンドを送信する送信手段とを備えたことを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明に係るＸ線撮影装置の制御方法は、Ｘ線像をデジタル画像としてＦＰＤから成るＸ線撮像センサにより撮影するＸ線撮影装置において、撮影条件の入力により前記Ｘ線撮像センサに対するバイアス印加のタイムアウト時間を設定するステップと、前記バイアス印加の時間を計測するステップと、前記Ｘ線撮像センサのバイアス印加を停止させるステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係るＸ線撮影装置及びその制御方法によれば、Ｘ線撮像センサを接続した場合に、検査の進行程度に応じて制御コマンドを出力し、撮影可能になるまでの待ち時間を制御することができ、更には省電力制御も可能になる。

Ｘ線画像撮影システムのブロック回路構成図である。Ｘ線撮影制御部のブロック回路構成図である。検査画面の説明図である。撮影画面の説明図である。撮影画面の説明図である。撮影画面の説明図である。コマンド通信制御の動作フローチャート図である。接続割り込み制御の動作フローチャート図である。タイムアウト時間の記憶例の説明図である。接続変更を指示する表示画面の説明図である。接続変更を指示する表示画面の説明図である。温度制御の動作フローチャート図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１はＸ線画像撮影システムのブロック回路構成図であり、本実施例のＸ線撮影装置１は、主としてＸ線管球２、Ｘ線発生制御部３、Ｘ線撮影ユニット４、Ｘ線撮影制御部５から構成されている。Ｘ線管球２の前方には被検者Ｓを介して、Ｘ線撮像センサとしてのＦＰＤを含むＸ線撮影ユニット４が配置されており、Ｘ線撮影ユニット４のデジタル画像の出力はコネクタ６、制御線７を介してＸ線撮影制御部５に接続されている。

また、Ｘ線撮影制御部５の出力は、Ｘ線発生制御部３を介してＸ線管球２に接続され、更にＸ線撮影制御部５はＬＡＮ８を介して移動型のモバイルＸ線撮影装置９、ビューア１０と接続されている。更に、Ｘ線撮影制御部５はＬＡＮ８を介して外部のＲＩＳ（Radiology Information System）１１、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）１２とも接続されている。ここで、ＲＩＳ１１とは医師からの撮影指示を放射線科で進行管理するシステムであり、ＰＡＣＳ１２とは医療において使われ、医療用画像データをネットワークで信号の送受信を行うためのシステムである。

制御線７は信号ラインと電源供給ラインで構成され、信号ラインは制御パラメータの送信、撮影タイミング制御及び撮影画像の転送に使用される。制御線７はコネクタ６によって着脱可能に構成され、患者の姿勢の整位をする際にＸ線撮影ユニット４をＸ線撮影制御部５と一時的に外して再接続することや、移動型のモバイルＸ線撮影装置９と接続することも可能である。

本実施例１では、ＲＩＳ１１から入力された撮影プロトコルに従い、Ｘ線発生制御部３の指令によりＸ線管球２からＸ線を発生し、Ｘ線撮影ユニット４によりＸ線撮影を行う。撮影プロトコルとはＸ線撮影の単位であり、例えば胸部、上腕、下肢、頭部、頚椎、腰部等の撮影部位や、撮影方向、姿勢、角度、管電圧、管電流、照射時間、管球距離等のＸ線撮影条件等の撮影条件が定められている。

撮影が終了した画像及び付帯情報は、Ｘ線撮影制御部５からＰＡＣＳ１２に出力され、医師はＸ線画像を画像ビューア１０で観察して診断することができる。ユーザであるＸ線技師は、例えばＸ線撮影室の空き状態によって、Ｘ線撮影装置１やモバイルＸ線撮影装置９のうちの最適なＸ線撮影装置を使用することが可能である。

図２はＸ線撮影制御部５の詳細なブロック回路構成図を示している。ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２２、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）２３、ディスプレイ２４、マウス２５、キーボード２６が接続されている。

ＣＰＵ２１はＲＡＭ２２に格納された命令を実行することで、装置の制御や撮影画像の画像処理などを行う。また、ＣＰＵ２１はディスプレイ２４上に表示した画面に対する入力を行い、その結果をディスプレイ２４上に反映させる。制御プログラムはＨＤＤ２３に記憶されており、ＨＤＤ２３にはＸ線撮影装置のプログラム起動に必要なＯＳ（オペレーティングシステム）や、プログラムの実行に必要なデータベースも格納し、ＲＡＭ２２の命令はＯＳ上で動作する。ディスプレイ２４は画像、アイコン、文字等の要素を表示し、Ｘ線技師はマウス２５、キーボード２６を用いて、ディスプレイ２４に表示した撮影画面を基にＸ線撮影装置１の操作を行う。

図３はＸ線検査を実施するために、ＲＩＳ１１から受信した検査オーダをディスプレイ２４に表示した検査画面３０を示している。メッセージ領域３１にＸ線技師がなすべき操作を案内するメッセージを表示し、リスト３２に患者情報を表示し、選択した患者について、医師から指定された撮影すべき部位を示す撮影プロトコル表示部３３に表示する。

ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムでは、この検査画面３０でＸ線技師がＸ線撮影ユニット４のＦＰＤに対しデタッチ操作又はアタッチ操作しても、画面上に表示されることはない。Ｘ線技師が画面上の検査開始をするため、「次へ」ボタン３４を押すと、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムは、Ｘ線検査を実行する画面に遷移する。

図４はディスプレイ２４に表示したＸ線検査の撮影画面４０を示し、Ｘ線撮影を実行するため、ＦＰＤの状態がデタッチ状態であるかアタッチ状態であるかを状態表示部４１に表示する。撮影プロトコル表示部４２には選択中の撮影プロトコルを、これから撮影するプロトコルであることを示すために緑色のボタンと共に表示する。メッセージ表示部４３には、ＦＰＤのノイズが減少し撮影可能状態の場合に、制御プログラムにより「ＲＥＡＤＹ」を表示すると共に、背景色を緑色に変化させ、撮影可能であることを表示する。

図５に示す撮影画面４０は、図４の撮影可能状態において、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムが、Ｘ線技師がＦＰＤの制御線７を外したことを、デタッチ状態として状態検知した例を示している。制御プログラムはＦＰＤのデタッチを検知した状態表示部４１に×印を上書きし、ＯＦＦ状態であることを表示する。更に、メッセージ表示部４３を「ＦＰＤの接続状態を確認してください」の表示に変更し、このとき撮影プロトコル表示部４２は選択中の表示を維持する。

図６は図５の状態から、制御線７を接続しＦＰＤのアタッチ状態を検知した撮影画面４０を示している。選択しているＦＰＤがアタッチ操作されたことを検知すると、ＦＰＤの状態表示部４１をＯＮとすると共に、撮影プロトコル表示部４２の表示に応じた制御コマンドをＦＰＤに送信し、Ｘ線撮影待ちに遷移させる。暗電流ノイズを除去するために、所定時間、スイッチＴＦＴのリフレッシュ駆動を行い、Ｘ線撮影可能になるまでメッセージ表示部４３には、「しばらくお待ちください」と表示される。

例えば本実施例の場合には、通電開始から１０秒を経過し、ＦＰＤの暗電流ノイズが減少したことを検出すると、図４の撮影可能状態に復帰させる。撮影画面４０上の表示を見て、Ｘ線技師はＸ線照射スイッチを押してＸ線を被検者Ｓに照射し、被検者ＳのＸ線像を撮影する。

ＦＰＤを駆動する制御プログラムは、制御コマンドにより受信したタイムアウト時間を通電開始から計測し、Ｘ線撮影が実行されなければ省電力化のためにＦＰＤへのバイアス印加の通電を停止し、バイアス印加を解除する。このタイムアウト処理は、Ｘ線撮影制御部５が実行するプログラムで時間計測し、通電停止のコマンドをＦＰＤに送信しても実現可能である。

図７はＦＰＤの状態通知を受信したときの動作フローチャート図である。先ず、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムが、ＦＰＤから状態通知イベントを受信するとステップＳ１００に進み処理を開始する。ステップＳ１０１でＣＰＵ２１はＦＰＤのステータス状態コードＩ＝０〜３を受信する。次に、ステップＳ１０２で現在のバイアス印加のタイムアウト時間をメモリから読み込む。なお、図７で説明するＳＬＥＥＰ状態等は次の表１のような状態を示している。

表１
ＣＰＵバイアス印加状態
ＳＬＥＥＰＯＮＯＦＦコネクタ接続直後。省電力状態
ＩＤＬＥＯＮＯＮ撮影駆動準備中（一時的な遷移）
ＲＥＡＤＹＯＮＯＮ撮影可能
ＯＦＦＯＦＦＯＦＦ電源ＯＦＦコネクタ非接続

ステップＳ１０３では、通知されたステータス状態コードＩにより分岐し、Ｉ＝１の場合にはステップＳ１０４に進み、システム状態をＳＬＥＥＰ状態とし、ＦＰＤにバイアス印加する制御コマンドを送信する。また、ステータス状態コードがＩ＝２の場合はステップＳ１０５に進み、システム状態をＩＤＬＥにする。Ｉ＝３の場合はステップＳ１０６に進み、システム状態を撮影可能なＲＥＡＤＹ状態とし、Ｉ＝０の場合はステップＳ１０７に進みＯＦＦ状態とする。

次に、ステップＳ１０８に進んでバイアス印加の制御コマンドを送信し、続いてステップＳ１０９に進んでシステム状態を遷移し、ステップＳ１１０に進みステータス処理を終了する。

図８はＦＰＤに対するアタッチ操作を検知したときの割り込み処理（Interrupt Sub Routine）を示し、図７のステップＳ１０２のバイアス印加のタイムアウト時間を、システム状態に応じて変化させる。ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムがアタッチ操作による再接続を検知すると、ステップＳ２００の接続検知割り込み処理を行う。次にステップＳ２０１に進み、多重の割り込み処理を実行しないように割り込み禁止とする。

続いて、ステップＳ２０２に進み、ＦＰＤがアタッチ状態かどうかを判定する。アタッチ状態である場合はステップＳ２０３に進み、検査中かどうかを判定する。ステップＳ２０３で患者情報が入力されてない場合の状態Ｎ＝１と判断されるとステップＳ２０４に進み、バイアス印加のタイムアウト時間をメモリＮ１から読み込み、例えばタイムアウト時間を０に設定する。

このステップＳ２０４について、図７に戻って説明すると、ステップＳ１０２のタイムアウト時間を制御プログラムにより０に設定するので、ステップＳ１０７で通信させるコマンドは、バイアス印加を省略することを指示できる。つまり、図８の制御がない場合は、システム状態に依存せずにＦＰＤにバイアス印加する。しかし、撮影準備のためではなく、単にＦＰＤを再接続する場合には制御コマンドを出力する必要がないのに、バイアス印加し感度を低下させてしまう結果になる。

ステップＳ２０５では、制御コマンドを受信した場合と同じイベントをＦＰＤから発生させ、その後にステップＳ２０６に進んで割り込みを許可して、ステップＳ２０７に進み、割り込み処理を終了する。

図９はＨＤＤ２３に記憶したタイムアウト時間(分)を示し、列８００はシステム状態に対応し、列８０１は検査未実施の場合のバイアス印加のタイムアウト時間を示している。検査が開始されている場合は、列８０２を参照しタイムアウト時間を読み出す。

また、ステップＳ２０２でアタッチ状態でない場合はステップＳ２０８に進み、デタッチ操作を実行してステップＳ２０５に進む。

更に、ステップＳ２０３で検査が開始されていない場合に、特に患者情報が入力され、かつ撮影プロトコルが未入力の場合の状態Ｎ＝２と判断されるとステップＳ２０９に進む。この場合に、バイアス印加のタイムアウト時間をメモリＮ２から読み込み、例えば２分に設定する。これにより、優先度が直ちに撮影が始まるシステム状態として動作を設定できる。

同様に、ステップＳ２０３で患者情報が入力され、かつ撮影プロトコルが入力されている場合の状態Ｎ＝３と判断されるとステップＳ２１０に進み、バイアス印加のタイムアウト時間をメモリＮ３から読み込み、例えば１０分に設定する。これにより、患者の撮影実行中にＦＰＤのバイアス印加をタイムアウトさせ難いシステム状態を設定できる。

そこで本実施例では、ＦＰＤの接続を検知した場合に、撮影可能状態になるまでの待ち時間を短縮するために、検査進行状態に応じてＦＰＤにバイアス印加するかどうか、更にはそのタイムアウト時間を決定することが可能となる。

実施例２においては、図１の制御線７の部分をケーブルによって接続しない構成、即ち信号ラインの代りに無線ＬＡＮによるワイヤレス通信で構成している。同時に、電源ラインの代りにバッテリをＦＰＤに搭載することで、ＦＰＤとＸ線撮影制御部５とを論理的に接続可能となる。

実施例１では、コネクタ６によって一旦、ＦＰＤを含むＸ線撮影ユニット４がＸ線撮影制御部５の制御下から離脱させることや、再接続したときに検知ができる。しかし、ワイヤレス通信の場合に、コネクタ６によるデタッチ操作及びアタッチ操作の代りに、信号強度に応じて接続先を自動切換えすると、接続先の誤りを生ずる虞れがあるため、Ｘ線技師がＸ線撮影装置１に明示的に指示する必要がある。

例えば、検査中に制御線７を一旦外して被検者Ｓの姿勢の整位を行い、再度制御線７を接続する一時的なデタッチ操作及びアタッチ操作は、物理的な接続がないので不要になる。しかし、モバイルＸ線撮影装置９にＦＰＤを持つＸ線撮影ユニット４を共有して使用する場合には、Ｘ線撮影制御部５に解放指示をする必要がある。

何故なら、モバイルＸ線撮影装置９はＸ線撮影制御部５との論理的な接続を継続しているため、制御コマンドを受け取ることはできない。仮に、別の接続要求を自動的に検知して接続を解放すると、解放すべきでない場合にも誤検知により論理的な接続を失う可能性がある。従って、撮影時にＸ線撮影装置１とＸ線撮影装置９の間で同期がとれなくなるという問題がある。

そこで、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムは、論理的な接続を解除するために、Ｘ線技師は図６においてＦＰＤの状態を示す状態表示部４１を押す。これにより、図１０の表示画面５０に遷移し、接続対象を走査し、ＦＰＤ名称、無線ＬＡＮの信号強度、既存の論理接続の有無、暗号方式を図１０の表５１に表示する。

図１０の接続確認の表示画面５０を表示した後に、Ｘ線技師によって指示ボタン５２で「解放」が選択されると、プログラムされた論理的な接続を解除する制御コマンドをＦＰＤに送信する。更に、接続状態を表示するため、非選択状態として指示ボタン５２を図５に示す状態表示部４１のように×印を上書き表示する。Ｘ線技師が指示ボタン５２を操作せずに、「ＯＫ」ボタン５３を選択すると、ＣＰＵ２１は論理接続を維持したまま元の画面に戻す。

ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムが、前述の論理的な接続が解放されていることを確認すると、ＣＰＵ２１は表５１のコネクションを「なし」と表示する。対象とするＦＰＤを表示画面５０上で選択し、選択されたＦＰＤと接続を確立させる場合には、指示ボタン５２で「接続」を選択する。

更に、ＦＰＤ上にワイヤレス接続変更ボタンを付加し、Ｘ線技師が指示ボタン５２を押して接続変更した状態で、モバイルＸ線撮影装置９の画面でＦＰＤの選択を行うことができる。このとき、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムは、ワイヤレス移動体を走査して受信したＦＰＤの情報を、図１１に示すように表示する。

このように、ワイヤレス通信構成の場合でも、接続変更時にコマンドを通信することで論理的な接続を形成する。そして、ＦＰＤを撮影可能にさせる条件として、同様に検査の入力に応じてコマンド通信内容を変化させて実行する。

実施例３においては、図１においてＸ線撮影ユニット４に設けたスイッチＴＦＴの内部温度を取得するため、ＦＰＤに図示しない温度センサが付加されている。図１２は図８のステップＳ２０２において、アタッチ状態を検出したときのフローチャート図を示している。

ＦＰＤは内部温度に依存して画質が変動する特性があるため、バイアス印加の直後の温度では、非線形の補正データによる補正を行わないと、エラーを起こす虞れがある。

これに対して、実施例３では電源投入後のＦＰＤの温度を取得し、線形データで補正可能な定常温度に加速遷移させることで、画質を安定させる制御を行う。また、使用頻度が増加し、内部温度の冷却が必要になる場合には、電圧印加時間を減少させる制御が必要となる。

ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムは、ステップＳ３０１で現在の温度情報Ｔを取得し、ステップＳ３０２で予め設定した上限値ＴＨの閾値と比較する。温度が上限値ＴＨよりも高い場合にはステップＳ３０３に進み、冷却シーケンスを実行する。この冷却シーケンスでは、ＦＰＤのバイアス印加を停止し、冷却ファンの回転数を上げると同時に、バイアス印加のタイムアウト時間Ｎを短縮する。タイムアウト時間Ｎの短縮方法は、図９に示した表を冷却用のテーブルに変更することで行い、続いてステップＳ３０４で終了する。

また、低温環境で電源投入直後のような場合に、ステップＳ３０２の判定でステップＳ３０５に進み、予め設定した下限値ＴＬよりも低いとステップＳ３０６に進み、ＦＰＤの温度を上昇させるために加熱シーケンスを実行する。加熱シーケンスでは、例えば強制的にバイアス印加し、タイムアウト時間Ｎを通常状態よりも長く設定することで、ＦＰＤの内部温度を上昇させる。

例えば実施例２では、Ｘ線検査が開始してないときはバイアス印加を停止させたが、本実施例３ではタイムアウト時間Ｎ１を５分に変更することで、温度が低く安定してないときは加速が可能になる。この制御により、早期にＦＰＤを既定の温度に上げて、補正後の画質を安定させる効果を得る。

ＦＰＤの温度が定常状態と判定し、ステップＳ３０５を抜けると、温度制御を実行せずにステップＳ３０４に進み、本サブルーチンを抜ける。つまり、温度が定常状態になった場合には図８の制御を実行するので、タイムアウト時間Ｎ１を０に設定し、不要な電力消費を回避するように制御する。

以上説明したように、実施例３ではＦＰＤの温度に応じて制御パラメータを決定することで、制御コマンドを最適化できる。

１Ｘ線撮影装置
２Ｘ線管球
３Ｘ線発生制御部
４Ｘ線撮影ユニット
６コネクタ
７制御線
９モバイルＸ線撮影装置
１０ビューア
１１ＲＩＳ
１２ＰＡＣＳ
２１ＣＰＵ
２２ＲＡＭ
２３ＨＤＤ
２４ディスプレイ
２５マウス
２６キーボード
３０検査画面
４０撮影画面
５０表示画面

Claims

Ｘ線像をデジタル画像として撮像するＸ線撮像センサを有するＸ線撮影装置であって、
前記Ｘ線撮像センサへのバイアス印加を停止するタイムアウト時間を計測する計測手段と、
検査進行状態を検知する検知手段と、
前記検査進行状態を検知する検知手段により検査中でないと検知すると前記タイムアウト時間が経過する前にかかわらず前記バイアス印加を行わない制御をする制御手段と、
備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記Ｘ線撮像センサの接続状態を検知する手段と、
前記制御手段は、前記タイムアウト時間を設定する設定手段と、を更に備え、前記Ｘ線撮像センサの接続を検知するとバイアス印加し、前記タイムアウト時にバイアス印加を停止することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
前記タイムアウト時間の設定は、患者情報又は撮影条件が入力されたかどうかにより行うことを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
前記Ｘ線撮像センサの内部温度を取得する取得手段と、
前記内部温度と閾値との比較により、前記設定手段は前記バイアス印加のタイムアウト時間を設定することを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
Ｘ線像をデジタル画像として撮像するＸ線撮像センサを有するＸ線撮影装置において、
撮影条件の入力により前記Ｘ線撮像センサに対するバイアス印加のタイムアウト時間を設定するステップと、
前記バイアス印加の時間を計測するステップと、
前記検査進行状態を検知する検知手段により検査中でないと検知すると前記タイムアウト時間が経過する前にかかわらず前記バイアス印加を行わない制御をする制御ステップと、
備えたことを特徴とするＸ線撮影方法。