JP6071985B2

JP6071985B2 - 放射線撮像システム

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Publication number: JP6071985B2
Application number: JP2014246342A
Authority: JP
Inventors: 小林　健介; 健介小林; 須和　英智; 須和　　英智; 正隆鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2034-12-04
Also published as: JP2016106794A

Description

本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される放射線撮像システムに関するものである。

近年、例えば医療分野では被験者の躯体の歪みや異常を把握するため脊髄や下肢の全体や全身を撮影するといった、観察領域の尺が長い撮影（以下長尺撮影と称する）に対する要望がある。特に、一度の放射線照射で長尺撮影が行える放射線撮像システムは、観察領域を複数の区画に分けて複数回放射線照射を行うことで長尺撮影を行う放射線撮像システムに比べて、被験者の体動排除や被曝量低減の観点からより望ましい。

特許文献１には、複数枚の放射線撮像装置を並べて撮影することで、一度の放射線曝射でも継ぎ目に画像欠落がない長尺撮影が行える放射線撮像システムが開示されている。特許文献１では、放射線の照射方向から見て、第２の放射線撮像装置とそれより放射線照射側に配置された第１の放射線撮像装置とが重なる重ね部では、第１の放射線撮像装置の制御基板が第２の放射線撮像装置の画素アレイに重ならないようにそれぞれ配置する。重ね部に照射された放射線は、第１の放射線撮像装置の画素アレイにより画像情報が得られる。両方の放射線撮像装置からの画像を合成することで、継ぎ目に画像欠落がない長尺画像を得ることができる。

特開２０１２−０４０１４０号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、各放射線撮像装置の筐体による画像への影響についての言及はなく、第１の放射線撮像装置の筐体が第２の放射線撮像装置から得られる画像にアーチファクトを発生させる恐れがある。そこで、本発明は、第１の放射線撮像装置の筐体に起因して第２の放射線撮像装置から得られる画像に発生し得るアーチファクトを抑制するのに有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の放射線撮像システムは、各々が、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有して照射された放射線を画像信号に変換する放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを内包する筐体と、を有する複数の放射線撮像装置を、夫々の放射線検出パネルにおける有効画素領域の一部が放射線照射側から見て空間的に重なるように配置して、前記複数の放射線撮像装置からの夫々の画像信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像システムにおいて、複数の放射線撮像装置は、第１の放射線撮像装置と第２の放射線撮像装置を含み、前記第１の放射線撮像装置の筐体の外形の厚さであって、前記第２の放射線撮像装置の放射線検出パネルの有効画素領域に空間的に重なる領域の外形の厚さが、該筐体の端部に向かって薄くなることを特徴とする。

本発明により、第１の放射線撮像装置の筐体に起因して第２の放射線撮像装置から得られる画像に発生し得るアーチファクトを抑制することが可能となる。

放射線撮像システムを説明するための概略断面図放射線撮像システムを説明するための概略断面図第１の実施形態に係る放射線撮像装置の断面模式図第１の実施形態に係る放射線撮像装置の断面模式図第１の実施形態に係る放射線撮像装置の断面模式図第１の実施形態に係る放射線撮像装置の断面模式図第２の実施形態に係る放射線撮像装置の断面模式図及び平面模式図第２の実施形態に係る放射線撮像装置の平面模式図

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。ただし、各実施形態に示す寸法や構造の詳細は、本文および図中に示す限りではない。なお、本明細書では、Ｘ線だけでなく、α線、β線、γ線、粒子線、宇宙線なども、放射線に含まれるものとする。

まず、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて本発明に係る放射線撮像システムを説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ放射線撮像システムの例を説明するための概略断面図である。

上記各図における放射線撮像システムにおける放射線撮像装置セットＳは、第１の放射線撮像装置Ｄ１と第２の放射線撮像装置Ｄ２と第３の放射線撮像装置Ｄ３とを含む。第１の放射線撮像装置Ｄ１は、第２の放射線撮像装置Ｄ２よりも放射線発生装置Ｒ側、すなわち、放射線照射側に配置されている。また、第１の放射線撮像装置Ｄ１は、その一部が放射線照射側から見て第２の放射線撮像装置Ｄ２の一部と空間的に重なるように、配置されている。ここで、空間的に重なるとは、物理的に接して重なっていてもよく、また、物理的に接することなく空間を介して重なっていてもよい。また、図１（ａ）に示す例では、第３の放射線撮像装置Ｄ３は、第１の放射線撮像装置Ｄ１よりも放射線発生装置Ｒと反対側、すなわち、放射線照射側とは反対側に配置されている。そして、第１の放射線撮像装置Ｄ１は、その一部が放射線照射側から見て第３の放射線撮像装置Ｄ３の一部と空間的に重なるように、配置されている。一方、図１（ｂ）に示す例では、第３の放射線撮像装置Ｄ３は、第２の放射線撮像装置Ｄ２よりも放射線発生装置Ｒ側、すなわち、放射線照射側に配置されている。そして、第３の放射線撮像装置Ｄ３は、その一部が放射線照射側から見て第２の放射線撮像装置Ｄ２の一部と空間的に重なるように、配置されている。図１（ａ）及び図１（ｂ）の構成では、放射線撮像装置セットＳ全体の厚さが抑制される。また、特に図１（ｂ）の構成では、放射線照射側に空間的に一部重なる他の放射線撮像装置が存在するものが第２の放射線撮像装置Ｄ２のみとなり、空間的に重なることによる影響を受ける放射線撮像装置の数が低減できる。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す例では、第３の放射線撮像装置Ｄ３は、第２の放射線撮像装置Ｄ２よりも放射線発生装置Ｒと反対側、すなわち、放射線照射側とは反対側に配置されている。そして、第２の放射線撮像装置Ｄ２は、その一部が放射線照射側から見て第３の放射線撮像装置Ｄ３の一部と空間的に重なるように、配置されている。被験者Ｍは、放射線撮像装置セットＳの前に置かれた踏み台上に立つことで放射線撮像装置セットＳおよび放射線発生装置Ｒに対し位置決めされる。放射線発生装置Ｒから放射線撮像装置セットに向け照射された放射線Ｘは、被験者Ｍを透過して各放射線撮像装置Ｄ１〜Ｄ３に到達し、それぞれで画像信号に変換されることで捕捉される。各放射線撮像装置Ｄ１〜Ｄ３で得られた画像信号は不図示の画像処理装置で合成処理され、被験者Ｍの放射線画像が取得される。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、放射線撮像装置セットＳの筐体の厚みを抑制するために各放射線撮像装置Ｄ１〜Ｄ３が放射線撮像装置セットＳの筐体に対して傾斜して設けられているが、本願発明はこれに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。図３（ａ）は、図１（ａ）等の丸枠部分を拡大した、第１の実施形態に係る一例を示す断面模式図であり、図３（ｂ）は、図１（ａ）等の丸枠部分を拡大した、第１の実施形態に係る他の例を示す断面模式図である。

図２（ａ）に示すように、複数の放射線撮像装置Ｄ１及びＤ２はそれぞれ、放射線検出パネル２、フレキシブル回路基板８及び／又はプリント回路基板５に搭載された集積回路ＩＣ、及び、筐体１を含む。放射線検出パネル２は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を含む画素アレイを有して照射された放射線を画像信号に変換する。フレキシブル回路基板８及び／又はプリント回路基板５に搭載された集積回路ＩＣは、放射線検出パネル２に電気的に接続されている。筐体１は、少なくとも放射線検出パネル２及び集積回路ＩＣを内包する。

このような放射線撮像セットＳの複数の放射線撮像装置のうちの少なくとも１つの放射線撮像装置の筐体は、他の放射線撮像装置と空間的に重なっている一部に相当する領域の放射線透過率が、その領域とは異なる領域の放射線透過率に比べて高くされている。より具体的には、放射線撮像セットＳの複数の放射線撮像装置のうちの第２の放射線撮像装置Ｄ２よりも放射線照射側に配置された第１の放射線撮像装置Ｄ１の筐体は、以下の構成を備える。その筐体は、放射線照射側から見て第２の放射線撮像装置Ｄ２に空間的に重なる第１の領域の放射線透過率が、第１の放射線撮像装置Ｄ１の集積回路ＩＣと対向する第２の領域放射線透過率に比べて高くなるように、第１の領域の厚さが第１の領域以外の領域の最大の厚さに比べて薄くされている。より具体的には、第１の領域の外形の厚さが第２の領域の外形の厚さに比べて薄くされている。このような構成により、第２の放射線撮像装置Ｄ２と空間的に重なる第１の放射線撮像装置Ｄ１の筐体での放射線吸収が抑制される。それにより、第２の放射線撮像装置Ｄ２で得られる画像信号のうち、第１の領域と空間的に重なる画素から得られる信号の低下が抑制され、第１の放射線撮像装置の筐体に起因して第２の放射線撮像装置から得られる画像に発生し得るアーチファクトが抑制される。

以下に、第１の実施形態に係る各放射線撮像装置の具体例について、説明する。各放射線撮像装置Ｄ１〜Ｄ３には、放射線照射側から、放射線検出パネル２、粘着材３、基台４、プリント回路基板５の順に積層された結合体が筐体１に内包される。放射線検出パネル２が粘着材３によって基台４に結合されることにより、放射線検出パネル２は基台４によって支持される。プリント回路基板５は、基台４を挟んで放射線検出パネル２とは反対側に配置される。

筐体１は、放射線照射側から見て第２の放射線撮像装置Ｄ２に空間的に重なる第１の放射線撮像装置Ｄ１の第１の領域の外形の厚さが第１の領域以外の領域の最大の外形の厚さに比べて薄くされている。より具体的には、第１の領域の厚さが第１の放射線撮像装置Ｄ１の集積回路ＩＣと対向する第２の領域の外形の厚さに比べて薄くされている。特に、第１の領域における第１の放射線撮像装置Ｄ１の筐体の外形の厚さが、第１の領域において端部に向かって薄くなるように構成されることが好ましい。図３（ａ）に示す例では、第１の放射線撮像装置Ｄ１の第１の領域において、筐体１の放射線照射側の表面と側面とを接続する稜線部に面取りが施され、筐体１の側面と平行な方向から傾斜した傾斜領域（ＳｌａｎｔｅｄＡｒｅａ）を有している。これにより、第１の領域における筐体１の外形の厚さが、第２の領域及び画素アレイと対向する第３の領域（ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＡｒｅａ）における筐体１の外形の厚さに比べて薄くなる。また、傾斜領域を有することにより、筐体１の第１の領域における側面の高さが傾斜領域を有しない場合の側面の高さに比べて低くなり放射線透過率が高くなる。また、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に比べて傾斜領域を広くすると、筐体１の第１の領域における側面の高さがより低くなり、より放射線透過率が高くなり、更に、第１の領域の幅がより広くなる。また、傾斜領域が筐体１の放射線照射側から見た辺部のうち第１の領域が含まれる辺部のみならず、第１の領域が含まれない他の辺部にも設けられてもよい。放射線検出パネル２は、放射線を捕捉可能な画素アレイと、該画素アレイの外周に辺縁部を有する。第２の放射線撮像装置Ｄ２は、その画素アレイが第１の放射線撮像装置Ｄ１の画素アレイと一部重なるように配置され、どのラインにおいても各放射線撮像装置Ｄ１、Ｄ２のいずれかの画素アレイが確実に画像情報を取得するように構成される。結合された放射線画像は、第１の放射線撮像装置Ｄ１の画像信号と、第２の放射線撮像装置Ｄ２の画像信号のうちの第１の放射線撮像装置Ｄ１で得られていない領域の画像信号とを合成して作成される。ここで、第１の放射線撮像装置Ｄ１の画素アレイ端から筺体の端部までのエリアは、第１の放射線撮像装置Ｄ１の構造物が第２の放射線撮像装置Ｄ２に写り込んでしまい、結合された放射線画像にアーチファクトが生じ得る。そこで、本実施形態においては、放射線照射側から見て第２の放射線撮像装置Ｄ２に空間的に重なる第１の放射線撮像装置Ｄ１の第１の領域の外形の厚さが第１の領域以外の領域の外形の最大の厚さに比べて薄くされている。これにより、当該箇所の外形の厚さが他の外形の厚さと同じである場合と比較して、当該領域における筺体による放射線吸収による放射線の減衰を抑制できる。放射線画像の出力低下が少なければ、たとえば事前に取得してある放射線画像の出力低下量の情報と合わせることで、当該領域の画像を補正処理して、画質を向上させることが可能である。

また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１の放射線撮像装置Ｄ１の第１の領域において、筐体１の放射線照射側とは反対側の表面と側面とを接続する稜線部に面取りが施され、筐体１の側面が傾斜した傾斜領域を有していてもよい。また、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）に比べて傾斜領域を広くすると、筐体１の第１の領域における側面の高さがより低くなり、より放射線透過率が高くなり、更に、第１の領域の幅がより広くなる。また、図４（ｃ）に示すように、傾斜領域が平面でなく曲面であってもよく、また曲面と平面の組み合わせであってもよい。このことは、図３（ａ）及び図３（ｂ）で示した、放射線照射側に傾斜領域が設けられる形態にも適用され得る。

また、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１の放射線撮像装置Ｄ１の第１の領域において、傾斜領域が、放射線照射側から見て第１の放射線撮像装置Ｄ１の基台４の一部と空間的に重なる領域まで設けられていてもよい。そのような場合、図５（ａ）に示すように、傾斜領域にあわせて、基台４の側面が傾斜されていることが望ましい。また、図５（ｂ）に示すように、第１の放射線撮像装置Ｄ１の第１の領域において、筐体１の側面全体が傾斜領域にされていてもよい。更に、図５（ｃ）に示すように、第１の放射線撮像装置Ｄ１の第１の領域において、筐体１の側面全体が曲面の傾斜領域とされていてもよい。

また、図６に示すように、筐体１の放射線照射側の表面と側面とを接続する稜線部に面取りが施されて傾斜領域を有し、と筐体１の放射線照射側とは反対側の表面と側面とを接続する稜線部とに面取りが施され傾斜領域を有していてもよい。このような構成は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す放射線撮像装置セットＳに用いられる放射線撮像装置に適用されることが望ましい。

（第２の実施形態）
次に、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて、第２の実施形態を説明する。図７（ａ）は、図１の丸枠部分を拡大した断面模式図であり、図７（ｂ）は第２の実施形態に係る第１の放射線撮像装置Ｄ１の平面模式図である。なお、第１の実施形態と同じ構成には同じ符号を付与して詳細な説明は省略する。

第２の実施形態では、以下の構成を備える点で第１の実施形態と相違する。筐体１は、放射線照射側から見て第２の放射線撮像装置Ｄ２に空間的に重なる第１の領域の放射線透過率が、その領域とは異なる領域の放射線透過率に比べて高くに比べて高くなるように、第１部材１３と第２部材６とを含む。このような構成により、第２の放射線撮像装置Ｄ２と空間的に重なる第１の放射線撮像装置Ｄ１の筐体での放射線吸収が抑制される。それにより、第２の放射線撮像装置Ｄ２で得られる画像信号のうち、第１の領域と空間的に重なる画素から得られる信号の低下が抑制され、第１の放射線撮像装置の筐体に起因して第２の放射線撮像装置から得られる画像に発生し得るアーチファクトが抑制される。

第１部材１３は、第２部材６に比べて放射線透過率の高い部材からなる。第１の領域を構成する第１部材１３は、放射線入射方向からの放射線透過性がアルミ当量５ｍｍ以下の材料が好ましく使用され、たとえばＣＦＲＰが用いられる。なお、第１部材１３のうち画素アレイと対向する領域にあっては、第１の領域における放射線透過性よりも高いことが望ましい。一方、第２の領域を構成する第２部材６は、第１部材１３より剛性が高く且つ放射線透過率の低い材料が好ましく、アルミニウムやマグネシウムといった金属材料が用いられる。第１部材１３と第２部材６との結合は、第１の領域の外側でネジ７を用いて行うことで、ネジ７が結合された放射線画像に写り込むことの無い構成とする。

図７（ｂ）に示すように、筐体１は、略方形を有し、４辺のうちの１辺を第１部材１３で構成するが、残りの３辺およびすべての角部は第２部材６で構成する。このような構成とすることで、角部からの落下強度や、装置全体の剛性の確保が可能となる。また、第１部材１３としてＣＦＲＰを用いる場合は、賦形性が悪いために箱形状に形成することが困難であり、その点でも１辺だけをＣＦＲＰとすることは利点がある。筺体１には、放射線撮像装置の電源スイッチ１０、放射線撮像装置の状態を表示するＬＥＤ等の表示部１１、集積回路ＩＣへの電源供給基台信号送受信を行うケーブル１２と接続される接続部９が備えられている。これらは、第１の放射線撮像装置Ｄ１においては、第２の放射線撮像装置Ｄ２と空間的に重なる第１の領域を除く領域に配置される。本実施形態では、第２部材６に設けることで、結合された放射線画像にこれらの構造物が写り込むことを無いような構成となる。放射線検出パネル２には、プリント回路基板５と電気的に接続されたフレキシブル回路基板８が、互いに直交する２辺に電気的に接続される。第１の放射線撮像装置Ｄ１のフレキシブル回路基板８は、第２の放射線撮像装置Ｄ２と空間的に重なる第１の領域を除く領域に配置されることで、結合された放射線画像にフレキシブル回路基板８が写り込むことが無いような構成となる。また、上記のように筐体のうち第１の領域を除く領域は、設置時の向きの誤りを防ぐために外部から視認可能になっていることが好ましい。

また、図８に示すように、略矩形の筐体の４辺のうち、第１領域を含む３辺が第１部材１３からなり、残りの１辺が第２部材６からなるように構成してもよい。その場合、第２部材６からなる筐体の１辺に、フレキシブル回路基板８（不図示）、電源スイッチ１０、表示部１１、接続部９が設けられている。このような構成であれば、筐体１が放射線照射側から見て略長方形の形状を有する場合、短辺及び長辺のいずれも第１部材１３で構成される。この構成になり、より縦長の領域で結合された放射線画像を得たい場合には、短辺を第１の領域として重ねあわせ、より横長の結合された放射線画像を得たい場合には、長辺を第１の領域として重ねあわせることができる。これにより、第２の実施形態は、第１の実施形態に比べて撮影の自由度が向上する。

Ｍ被験者
Ｒ放射線発生装置
Ｓ放射線撮像装置セット
Ｄ１第１の放射線撮像装置
Ｄ２第２の放射線撮像装置
Ｄ３第３の放射線撮像装置
１筐体
２放射線検出パネル
５プリント回路基板
８フレキシブル回路基板

Claims

２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有して照射された放射線を画像信号に変換する放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを内包する筐体と、を有する複数の放射線撮像装置を、夫々の放射線検出パネルにおける有効画素領域の一部が放射線照射側から見て空間的に重なるように配置して、前記複数の放射線撮像装置からの夫々の画像信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像システムにおいて、
前記複数の放射線撮像装置は、第１の放射線撮像装置と第２の放射線撮像装置を含み、
前記第１の放射線撮像装置の筐体の外形の厚さであって、前記第２の放射線撮像装置の放射線検出パネルの有効画素領域に空間的に重なる領域の外形の厚さが、該筐体の端部に向かって薄くなることを特徴とする放射線撮像システム。
前記複数の放射線撮像装置は、第３の放射線撮像装置を更に含み、
前記第１の放射線撮像装置と前記第３の放射線撮像装置の放射線検出パネルにおける有効画素領域の一部が、前記第２の放射線撮像装置の放射線検出パネルにおける有効画素領域の一部が前記放射線照射側から見て空間的に重なるように、且つ、重力方向と反対側から前記第１の放射線撮像装置、前記第２の放射線撮像装置、前記第３の放射線撮像装置の順に配置されることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像システム。
前記複数の放射線撮像装置は夫々、前記放射線検出パネルの背面に配置され、且つ、前記放射線検出パネルに電気的に接続された集積回路を更に有し、
前記複数の放射線撮像装置の夫々の筐体は、前記集積回路を更に内包し、
前記第１の放射線撮像装置の筐体は、前記第２の放射線撮像装置の放射線検出パネルの有効画素領域に前記放射線照射側から見て空間的に重なる第１の領域と、前記第１の放射線撮像装置の集積回路と対向する第２の領域とを備え、
前記第１の領域における筐体の外形の厚さが、該筐体の端部に向かって薄くなることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
前記第１の放射線撮像装置の筐体は、前記第１の領域を構成する第１部材と、前記第１部材より放射線透過率の低い第２部材と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像システム。
前記第１の放射線撮像装置の筐体は、前記放射線照射側から見て略矩形に構成され、前記略矩形の４辺のうち少なくとも１辺は前記第１部材を含んで構成され、前記４辺のうちの前記第１部材を含む辺を除く少なくとも１辺は前記第２部材を含んで構成されることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像システム。
前記第１の放射線撮像装置の筐体は、前記第１の領域において、前記第１の放射線撮像装置の筐体の側面と平行な方向に対して傾斜した傾斜領域を有することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
前記傾斜領域は、曲面を含むことを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像システム。
２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有して照射された放射線を画像信号に変換する放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを内包する筐体と、を有する複数の放射線撮像装置を、夫々の放射線検出パネルにおける有効画素領域の一部が放射線照射側から見て空間的に重なるように配置して、前記複数の放射線撮像装置からの夫々の画像信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像システムで用いられる放射線撮像装置において、
前記放射線撮像装置の筐体の外形の厚さであって、該放射線撮像装置とは異なる他の放射線撮像装置の放射線検出パネルの有効画素領域に空間的に重なる領域の外形の厚さが、該筐体の端部に向かって薄くなることを特徴とする放射線撮像装置。