JP6071986B2

JP6071986B2 - 放射線撮像システム

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Publication number: JP6071986B2
Application number: JP2014246343A
Authority: JP
Inventors: 元気多川
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: JP2016106795A

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

本発明の放射線撮像システムは、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、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は、放射線照射側から見て前記第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放射線透過率が該空間的に重なる領域とは異なる領域の放射線透過率に比べて高い部分を含むことを特徴とする。

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第１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断面模式図及び平面模式図第３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３の実施形態に係る放射線撮像装置セットの拡大模式図第４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

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は、放射線撮像システムを説明するための概略断面図である。

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。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を透過して第１の放射線撮像装置Ｄ１及び第２の放射線撮像装置Ｄ２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、Ｄ２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。

（第１の実施形態）
次に、図２（ａ）及び図２（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２（ａ）は、図１の丸枠部分を拡大した断面模式図及びその領域での画像信号を示す概念図であり、図２（ｂ）は第１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。

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、第１部材１及び第２部材６を含む筐体を含む。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。第１部材１及び第２部材６を含む筐体は、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おけ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の領域の放射線透過率に比べて高くなるように、第１部材１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。

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、Ｄ２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。また、各放放射線撮像装置Ｄ１、Ｄ２の筺体は、第１部材１と第２部材６とを含む。第１部材１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１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１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、筐体のうち集積回路ＩＣと対向する第２の領域を構成する第２部材６は、第１部材１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。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、第１部材１が側壁部、および、背面部まで回り込んで、第２の放射線撮像装置Ｄ２に写り込む部分である第１の領域を構成する。これにより、当該箇所に第２部材６を用いた場合と比較して、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。第１部材１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２（ｂ）に示すように、本実施形態の筐体は、略方形を有し、４辺のうちの１辺を第１部材１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１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。

（第２の実施形態）
次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて、第２の実施形態を説明する。図３（ａ）は、図１の丸枠部分を拡大した断面模式図及びその領域での画像信号を示す概念図であり、図３（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１の実施形態では、第１の領域における筐体の側壁においては、第１部材１で構成されているが、筐体の外形の厚み分だけ第１部材１で放射線が吸収され、第１の領域の側壁を除く他の領域に比べて、側壁の部分だけ放射線の吸収量が著しく高くなってしまう。そこで、第２の実施形態では、図３（ａ）に示すように、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の領域とは別の例えば第２の領域における第１の放射線撮像装置の筐体Ｄの外形の厚さに比べて薄くなるように、構成されている。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。このように構成すると、第１の実施形態に比べて、第１部材１で構成される側壁の高さが小さくなり、筐体の側壁による放射線吸収に起因する放射線画像のアーチファクトが更に抑制され得る。

また、図３（ｂ）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１からなり、残りの１辺が第２部材６からなる。そして、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１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。

（第３の実施形態）
次に、図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図５を用いて、第３の実施形態を説明する。図４（ａ）は第３の実施形態に係る第１の放射線撮像装置Ｄ１の平面模式図であり、図４（ｂ）は、図１の丸枠部分を拡大した断面模式図及びその領域での画像信号を示す概念図である。図５は、放射線撮像装置セットＳ内に放射線撮像装置を設置する設置部を説明する概念図である。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３の実施形態では、筺体が、略矩形の４辺のうちの１辺に開口を有する第３部材１６と、第３部材１６の開口を閉じることができる蓋部１４と、蓋部１４が開閉可能に第３部材１６と接合する接合部１５とを更に含む。放射線撮像装置を単体で使用する際には、蓋部１４が閉じた形態で利用される。一方、放射線撮像装置の一部を重ねて結合された放射線画像を取得する長尺撮影を行う際には、蓋部１４が開き筺体の１辺が開口している形態で利用され、筐体内の結合体が筺体外部に一部現れるように移動することができる。結合体に含まれる放射線検出パネル２の画素は、放射線を可視光に変換する蛍光体と、可視光を電気信号に変換する光電変換素子と、を含む構成が用いられ得る。そのため、放射線検出パネル２に光が当たると所望の放射線画像を得ることが出来ないので、蓋部１４が開いた状態で放射線検出パネル２を遮光するための遮光部１７が設けられる。この遮光部１７は、実質的に筐体の一部を構成し、その放射線吸収率は第３部材１６よりも低い材料を用いて構成されている。そして、蓋部１４が開いた状態では、放射線検出パネル２及び遮光部１７が、第２の放射線撮像装置Ｄ２と空間的に重なる位置に移動し得る。すなわち、放射線検出パネル２及び遮光部１７が筐体の第１の領域となり、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が抑制される。

また、図５に示すように、蓋部１４の端部には係止部１８が設けられており、第３部材１６に設けられた引掛け部１９にて閉じた状態で固定されている。一方、放射線撮像装置セットＳに設けられた設置部２１には、ロック解除部２０が設けられている。放射線撮像装置を放射線撮像装置セットＳの設置部２１に設置すると、ロック解除部２０によって係止部１８が押し上げられる。これにより、蓋部１４の固定が解除され、蓋部１４が図４（ｂ）に示すような開いた状態となる。このような構成により、長尺撮影を行うために放射線撮像装置を放射線撮像装置セットＳに設置した時には、長尺撮影のための形態に移行することが容易となる。

（第４の実施形態）
次に、図６を用いて第４の実施形態について説明する。図６は、図１の丸枠部分を拡大した断面模式図及びその領域での画像信号を示す概念図である。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。

複数の放射線撮像装置を収容する放射線撮像装置セットＳの収容筐体には、被験者Ｍによる荷重から、収容されている放射線撮像装置や散乱線除去グリッド（不図示）を保護する保護板２２が設けられている。この保護板２２には、アクリルやポリカーボネードといった材料が用いられ得る。本実施形態では、この保護板２２によって、放射線画像のアーチファクトが抑制されるように、保護板２２の厚さに分布を持たせている。具体的には、第１領域に対応する領域での保護板２２と第１の放射線撮像装置Ｄ１の筺体と放射線検出パネル２の辺縁部の３層の合算した放射線透過率が、第１領域以外の領域の保護板２２分の放射線透過率と略同等となるようにする。これにより、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が更に抑制される。

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
１第１部材
２放射線検出パネル
５プリント回路基板
６第２部材
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は、放射線照射側から見て前記第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放射線透過率が該空間的に重なる領域とは異なる領域の放射線透過率に比べて高い部分を含む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、前記放射線照射側から見て前記第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の領域の放射線透過率が、前記第２の領域の放射線透過率に比べて高い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の放射線撮像装置は、電源スイッチを更に有し、前記電源スイッチは前記第２部材を含む辺に設けら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の放射線撮像装置は、前記第１の放射線撮像装置の状態を表示する表示部を更に有し、前記表示部は前記第２部材を含む辺に設けられることを特徴とする請求項４または５に記載の放射線撮像システム。
前記第１の放射線撮像装置は、前記集積回路への電源供給及び／又は信号の送受信を行うためのケーブルと接続される接続部を更に有し、前記接続部は前記第２部材を含む辺に設けられることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
前記第１部材は、放射線透過性がアルミ当量５ｍｍ以下の材料からなることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項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と電気的に接続されたフレキシブル回路基板と、前記フレキシブル回路基板と電気的に接続されたプリント回路基板と、前記放射線検出パネルを支持する基台と、を更に含み、前記プリント回路基板は前記基台を挟んで前記放射線検出パネルと反対側に配置され、前記集積回路は前記プリント回路基板及び／又はフレキシブル回路基板に配置されていることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項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は、放射線照射側から見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放射線透過率が該空間的に重なる領域とは異なる領域の放射線透過率に比べて高い部分を含むことを特徴とする放射線撮像装置。