JP6780291B2 - Ｘ線画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線画像撮影装置に係り、Ｘ線の照射開始を検知可能なＸ線画像撮影装置に関する。

照射されたＸ線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型のＸ線画像撮影装置や、照射されたＸ線をシンチレーター等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギーに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号（すなわち画像データ）に変換するいわゆる間接型のＸ線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型のＸ線画像撮影装置における検出素子や、間接型のＸ線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせてＸ線検出素子という。

このタイプのＸ線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られており、従来は支持台等と一体的に形成された、いわゆる専用機型（固定型等ともいう。）として構成されていたが、近年、Ｘ線検出素子等を筐体内に収納し、持ち運び可能とした可搬型（カセッテ型等ともいう。）のＸ線画像撮影装置が開発され、実用化されている。

このようなＸ線画像撮影装置では、例えば後述する図２や図３等に示すように、通常、複数のＸ線検出素子７が二次元状（マトリクス状）に配列され、各Ｘ線検出素子７にそれぞれ薄膜トランジスター（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）８で形成されたスイッチ素子が接続されて構成される。そして、通常、Ｘ線画像撮影は、Ｘ線発生装置からＸ線画像撮影装置に対して、被写体である患者の胸部正面等の所定の撮影部位を介した状態でＸ線が照射されて行われる。

その際、Ｘ線画像撮影装置の走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して全てのＴＦＴ８をオフ状態とした状態（すなわち後述する電荷蓄積状態）でＸ線を照射することで、Ｘ線の照射により各Ｘ線検出素子７内で発生した電荷が、各Ｘ線検出素子７内に的確に蓄積されて撮影が行われる。

そのため、例えば従来の専用機型のＸ線画像撮影装置等では、Ｘ線発生装置との間で信号をやり取りするなど連携して、Ｘ線画像撮影装置が走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して電荷蓄積状態になったことを確認したうえで、Ｘ線発生装置からＸ線を照射させるように構成される場合が多かった。

しかし、例えば、Ｘ線画像撮影装置とＸ線発生装置との製造元が異なっているような場合には、両者の間で信号のやり取り等を行うことができない場合も少なくない。そのため、このようにＸ線画像撮影装置とＸ線発生装置との間で連携がとれない場合には、Ｘ線画像撮影装置が自らＸ線が照射されたことを検知しなければならなくなる。そこで、近年、Ｘ線が照射されたことを自ら検知するように構成されたＸ線画像撮影装置が種々開発されている。

例えば、特許文献１には、Ｘ線画像撮影装置の制御手段は、Ｘ線検出素子から読み出されたデータに基づいてＸ線の照射開始を検知する第１の検知方式と、Ｘ線センサーの出力値に基づいてＸ線の照射開始を検知する第２の検知方式のいずれかまたは両方の方式によってＸ線の照射開始を検知した場合に電荷蓄積状態に移行させるＸ線画像撮影装置が記載されている。

また、特許文献２には、Ｘ線画像撮影装置内に隣接する２つの検知部を設け、一方の検知部による検知能力を他方の検知部による検知能力よりも低く設定するようにして、一方の検知部が飽和してしまった場合でも、他方の検知部でＸ線の照射終了を検知するようにしてＸ線の照射開始と照射終了とを検知することが可能なＸ線画像撮影装置が記載されている。

特開２０１５−６２０１２号公報 特開２０１４−４９９８２号公報

ところで、例えば被写体が乳幼児であるような場合には、被写体の動きが激しいため、比較的高い線量率（すなわち単位時間あたりの線量）のＸ線を照射して短時間で撮影が行われる。また、病室や患者の自宅等にＸ線発生装置を持ち込んで撮影を行うような場合、通常、Ｘ線発生装置のパワーが弱いため、比較的低い線量率のＸ線を長い時間照射するようにして撮影が行われる場合が多い。

このような場合、上記の特許文献１に記載されたＸ線画像撮影装置では、必ずしも的確にＸ線の照射開始を検知することができない場合がある。その点、上記の特許文献２に記載されたＸ線画像撮影装置では、上記のように照射されるＸ線の線量率が高い場合にはいずれかの検知部でＸ線の照射開始を検知することができ、照射されるＸ線の線量率が低い場合には検知能力が高い検知部でＸ線の照射開始を検知することが可能となる。そのため、Ｘ線の照射開始を的確に検知することが可能となる。

しかし、上記の特許文献２に記載されたＸ線画像撮影装置では、隣接する２つの検知部でＸ線の照射開始を検知しているため、例えば照射されるＸ線の照射野が狭められ、２つの検知部にＸ線が照射されなくなると、Ｘ線の照射開始を検知できなくなってしまう。

また、例えばラジオアイソトープ（radioisotope）を用いたＲＩ検査が行われた後の患者のＸ線撮影を行うような場合、上記のいずれのＸ線画像撮影装置でも、Ｘ線発生装置からＸ線が照射されていないにもかかわらず、患者の体内のＲＩから放射されるγ線を検知してしまい、Ｘ線の照射開始の誤検知が生じる可能性がある。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、照射されるＸ線の線量率が高い場合や低い場合、或いはＲＩ検査後の患者を撮影する場合でも、誤検知の発生を抑制して、Ｘ線の照射開始を的確に検知することが可能なＸ線画像撮影装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明のＸ線画像撮影装置は、
複数の走査線および複数の信号線と、
二次元状に配列された複数のＸ線検出素子と、
前記走査線を介してオフ電圧が印加されると前記Ｘ線検出素子内に電荷を蓄積させ、オン電圧が印加されると前記Ｘ線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ素子と、
前記各走査線に印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替える走査駆動手段と、
前記Ｘ線検出素子から放出された前記電荷を画像データとして読み出す読み出し回路と、
Ｘ線の照射開始を検知する制御手段と、
Ｘ線センサーと、
を備え、
前記制御手段は、Ｘ線の照射により装置内を流れる電流の量が増加することに基づいてＸ線の照射開始を検知する第１の検知方式と、前記Ｘ線センサーの出力に基づいてＸ線の照射開始を検知する第２の検知方式とによりＸ線の照射開始を検知し、かつ、前記第１の検知方式と前記第２の検知方式のいずれかの方式によりＸ線の照射開始を検知した場合には、前記スイッチ素子をオフ状態として前記Ｘ線検出素子内に電荷が蓄積される状態に移行させるように構成されており、
第２の検知方式では、第１の検知方式よりも応答性が遅く、検知可能なＸ線の線量率のダイナミックレンジが狭く、かつ、より低い線量率のＸ線を含む放射線を検知することができるように検知閾値が設定されており、
前記制御手段は、第２の検知方式では、前記Ｘ線センサーの出力に対し、一定のマスク時間を設定し、かつ一定時間内に所定の回数、前記Ｘ線センサーの出力を計数したときに、照射開始と判断することを特徴とする。

本発明のような方式のＸ線画像撮影装置によれば、照射されるＸ線の線量率が高い場合や低い場合、或いはＲＩ検査後の患者を撮影する場合でも、誤検知の発生を抑制して、Ｘ線の照射開始を的確に検知することが可能となる。

本実施形態に係るＸ線画像撮影装置の外観を表す斜視図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 基板の構成を示す平面図である。 Ｘ線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。 （Ａ）電流検出手段の構成の一例を表す図であり、（Ｂ）電流検出手段から出力される電流の積分値の時間的推移等を表す図である。 Ｘ線センサーのアナログ値の電圧値の時間的推移（下段）およびそれに対応して出力されるパルス信号（上段）の例等を表す図である。 （Ａ）マスク時間等を説明する図であり、（Ｂ）マスク時間が設定されている場合のパルス信号Ｐが出力された回数のカウントの仕方等を説明する図である。 Ｘ線センサーを複数設けた場合のＸ線画像撮影装置の例を表す図である。 Ｘ線画像撮影装置に衝撃等が加わった場合、およびＸ線が照射された場合に電流検出手段から出力される電流の積分値の時間的推移等を表す図である。 （Ａ）ＲＩ検査後の患者の体内から放射されるγ線、（Ｂ）Ｘ線発生装置から照射されるＸ線に応じて、Ｘ線センサーからパルス信号が出力されるタイミングの例を表す図である。 所定時間を長くするとＸ線センサーから出力されるパルス信号の回数のばらつきが小さくなること等を表す図である。

以下、本発明に係るＸ線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下では、Ｘ線画像撮影装置として、シンチレーター等を備え、放射されたＸ線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型のＸ線画像撮影装置について説明するが、本発明は、シンチレーター等を介さずにＸ線を検出素子で直接検出する、いわゆる直接型のＸ線画像撮影装置に対しても適用することができる。

［Ｘ線画像撮影装置の構成］
図１は、本実施形態に係るＸ線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。なお、以下では、Ｘ線画像撮影装置１における上下方向については、Ｘ線画像撮影装置１を図２の状態に配置した場合に基づいて説明する。

図１に示すように、Ｘ線画像撮影装置１の筐体２の一方の側面には、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクター３９、インジケーター４０等が配置されている。また、図示を省略するが、筐体２の反対側の側面には、外部と無線方式で通信を行うためのアンテナ４１（後述する図４参照）が設けられている。

図２に示すように、筐体２の内部には、基台３１が配設されており、基台３１の上面側には、図示しない鉛の薄板等を介して基板４が配置されている。基板４の上面には前述したＸ線検出素子７等が設けられているが、この点については後で説明する。そして、基板４の上方には、シンチレーター基板３４に形成されたシンチレーター３と基板４のＸ線検出素子７等とが対向する状態でシンチレーター３やシンチレーター基板３４が配置されている。

基台３１の下面側には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３や内蔵電源２４等が取り付けられている。また、基台３１の下面側には、Ｘ線センサー２５が取り付けられている。本実施形態では、このようにしてセンサーパネルＳＰが形成されている。また、本実施形態では、センサーパネルＳＰと筐体２の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材３５が設けられている。

図３に示すように、基板４の上面（すなわちシンチレーター３に対向する面）４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。また、複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各領域ｒには、Ｘ線検出素子７がそれぞれ設けられている。本実施形態では、このように、各Ｘ線検出素子７が二次元状（マトリクス状）に配列されている。

また、本実施形態では、複数のバイアス線９が各信号線６に平行に配設されており、各バイアス線９は結線１０に接続されている。そして、基板４の周縁部に、複数の入出力端子１１が設けられており、各入出力端子１１はそれぞれ各走査線５や各信号線６、結線１０と接続されている。そして、図示を省略するが、各入出力端子１１は、後述する読み出しＩＣ１６等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板と接続され、フレキシブル回路基板が基板４の裏面側に引き回されて前述したＰＣＢ基板３３等に接続されるようになっている。

ここで、Ｘ線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図４は本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１の等価回路を表すブロック図である。各Ｘ線検出素子７では、図示しない被写体を介して照射されたＸ線の線量（或いはシンチレーター３で変換された電磁波の光量）に応じた電荷が各Ｘ線検出素子７内でそれぞれ発生するようになっている。なお、以下では、Ｘ線検出素子７がフォトダイオードで構成されている場合について説明するが、Ｘ線検出素子７を例えばフォトトランジスターやＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を用いることも可能である。

そして、各Ｘ線検出素子７の一方の電極７ａには、バイアス線９が接続されており、バイアス線９や結線１０を介してバイアス電源１４から各Ｘ線検出素子７に逆バイアス電圧が印加されるようになっている。また、各Ｘ線検出素子７の他方の電極７ｂには、スイッチ素子としてＴＦＴ８が接続されており、ＴＦＴ８は信号線６に接続されている。

また、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５から走査線５を介してオン電圧が印加されるとオン状態となり、Ｘ線検出素子７内に蓄積されている電荷を信号線６に放出させる。また、走査線５を介してオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、Ｘ線検出素子７から信号線６への電荷の放出を停止して、Ｘ線検出素子７内に電荷を蓄積させるようになっている。

各走査線５は、それぞれ走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂに接続されている。走査駆動手段１５では、配線１５ｃを介して電源回路１５ａからゲートドライバー１５ｂにオン電圧とオフ電圧が供給されるようになっており、ゲートドライバー１５ｂで走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるようになっている。

また、各信号線６は、それぞれ読み出しＩＣ１６内に内蔵された各読み出し回路１７に接続されている。本実施形態では、読み出し回路１７は、積分回路１８と相関二重サンプリング回路１９等で構成されている。読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサー２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図４では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。

撮影時に、スイッチ素子である各ＴＦＴ８がオフ状態とされた状態で図示しないＸ線照射装置からＸ線画像撮影装置１にＸ線が照射されると、Ｘ線の照射により各Ｘ線検出素子７内で発生した電荷がＸ線検出素子７内に蓄積される。そして、各Ｘ線検出素子７からの画像データｄの読み出し処理の際には、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧が順次印加されて、各Ｘ線検出素子７内から信号線６に電荷がそれぞれ放出される。

そして、その電荷が、各読み出し回路１７の積分回路１８に流れ込んで蓄積され、蓄積された電荷量に応じた電圧値が出力される。相関二重サンプリング回路１９は、各Ｘ線検出素子７から電荷が流れ込む前と後にそれぞれ積分回路１８から出力された出力値の差分をアナログ値の画像データｄとして出力する。

そして、出力された各画像データｄがアナログマルチプレクサー２１を介してＡ／Ｄ変換器２０に順次送信され、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値の画像データｄに順次変換されて記憶手段２３に出力されて順次保存される。このようにして画像データｄの読み出し処理が行われるようになっている。

制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。

制御手段２２には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリー等で構成される記憶手段２３や、リチウムイオンキャパシター等で構成される内蔵電源２４、Ｘ線センサー２５等が接続されている。また、制御手段２２には、前述したアンテナ４１やコネクター３９を介して外部と無線方式や有線方式で通信を行うための通信部４２が接続されている。

なお、例えばＸ線センサー２５と制御手段２２とを結ぶ配線でノイズを拾ったりしないように配線をシールドしたり、或いはＸ線センサー２５にＸ線が到達し易いようにするために、基台３１（図２参照）のＸ線センサー２５に対応する部分には鉛の薄板を設けないようにする等の処理が適宜行われる。

一方、制御手段２２は、後述する第１の検知方式と第２の検知方式に基づいてＸ線の照射開始を検知するようになっている。そして、第１の検知方式と第２の検知方式のいずれかの方式により、または両方の方式によりＸ線の照射開始を検知した場合には、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して、各ＴＦＴ８をオフ状態として、Ｘ線の照射によりＸ線検出素子７内で発生する電荷を各Ｘ線検出素子７内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。

そして、制御手段２２は、電荷蓄積状態に移行してから所定時間が経過すると、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させ、各読み出し回路１７に読み出し動作をさせて、前述したようにして各Ｘ線検出素子７からの画像データｄの読み出し処理を行わせるようになっている。

［Ｘ線の照射開始を検知する検知方式について］
本実施形態では、制御手段２２は、Ｘ線の照射開始を検知する検知方式として２つの検知方式を有している。

［第１の検知方式］
制御手段２２は、第１の検知方式として、Ｘ線の照射によりＸ線画像撮影装置１内を流れる電流が増加することに基づいてＸ線の照射開始を検知するように構成されている。そして、本実施形態では、図４に示すように、バイアス線９の結線１０に、結線１０中を流れる電流Ｉを検出する電流検出手段４３を有しており、電流検出手段４３が検出した電流Ｉ（本実施形態では後述する電流Ｉの積分量ΣＩ）に基づいてＸ線の照射開始を検知するようになっている。

電流検出手段４３は、例えば図５（Ａ）に示すように積分回路として構成することが可能である。すなわち、電流検出手段４３は、例えばオペアンプ４３ａとコンデンサー４３ｂとスイッチ４３ｃ等で構成されており、オペアンプ４３ａの反転入力端子と出力端子間がコンデンサー４３ｂとスイッチ４３ｃとで接続されている。

そして、オペアンプ４３ａの非反転入力端子は前述したバイアス電源１４と接続されており、オペアンプ４３ａの反転入力端子にはバイアス線９や結線１０が接続されている。本実施形態では、このようにして、電流検出手段４３のオペアンプ４３ａを介してバイアス電源１４からバイアス線９や結線１０に逆バイアス電圧が印加されるようになっている。

また、本実施形態では、このような構成の電流検出手段４３にバイアス線９や結線１０を流れる電流Ｉがコンデンサー４３ｂに流れ込むことで、コンデンサー４３ｂに電荷が蓄積していき、コンデンサー４３ｂの電極間の電位差に応じた電圧値（すなわち電流Ｉの積分値ΣＩに対応する電圧値）が出力される。そして、本実施形態では電流検出手段４３から出力される電圧値が負の値であるため、それを正の値に反転させたり、出力された電圧値をデジタル値に変換する等の処理が行われた後、制御手段２２に出力されるようになっている。

なお、このように、電流検出手段４３から出力されるのは電圧値であるが、説明を簡単にするために、以下では、電流検出手段４３で検出された電流Ｉの積分値ΣＩが出力されるものとして説明する。また、電流検出手段４３で検出される対象は、本実施形態のように電流Ｉの積分値ΣＩである必要はなく、バイアス線９や結線１０を流れる電流Ｉそのものの値であってもよい。

また、電流Ｉがコンデンサー４３ｂに流れ込み続けると飽和してしまうため、本実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、所定時間ごとにスイッチ４３ｃがオンされてリセット処理（図５（Ｂ）中のＲ参照）が行われるように構成される。その際、Ｘ線画像撮影装置１にＸ線が照射されていない場合でも、各Ｘ線検出素子７内で暗電荷（暗電流等ともいう。）が発生しており、バイアス線９の結線１０中に値は小さいが電流Ｉが流れている。そのため、図５（Ｂ）に示すように、電流検出手段４３から出力される電流Ｉの積分値ΣＩは少しずつ増加してはリセットされる状態が繰り返される。

そして、Ｘ線画像撮影装置１にＸ線が照射されると、Ｘ線検出素子７内で、暗電荷とはケタ違いの量の電荷が発生してＸ線検出素子７の２つの電極７ａ、７ｂ間の電位が変化する。そのため、図５（Ｂ）に示すように、それを補うためにバイアス線９や結線１０を流れる電流Ｉが格段に増加する。

そこで、本実施形態では、電流検出手段４３で検出される電流Ｉの積分値ΣＩに検知閾値ΣＩthを設定しておき、制御手段２２は、電流検出手段４３が検出した電流Ｉの積分値ΣＩが検知閾値ΣＩthを越えた時点で、Ｘ線の照射開始を検知するようになっている。なお、この検知方式については、例えば特開２００９−２１９５３８号公報等に詳述されているため、詳しくはそちらを参照されたい。

なお、以下では、上記のように構成されている場合について説明するが、第１の検知方式は、上記の場合に限定されない。すなわち、本実施形態のように、バイアス線９や結線１０を流れる電流以外にも、例えば、走査線５や信号線６等を流れる電流も、Ｘ線の照射が開始されると増加するため、それに基づいてＸ線の照射開始を検知するように構成することができる。このように、第１の検知方式は、Ｘ線の照射によりＸ線画像撮影装置１内を流れる電流の量が増加することに基づいてＸ線の照射開始を検知するものであればよく、本実施形態の場合に限定されない。

また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線画像撮影装置１にＸ線が照射されていない状態でも各Ｘ線検出素子７内で暗電荷が発生しており、電流検出手段４３で検出される電流Ｉには、暗電荷に起因するオフセット分ｏが重畳されている。そのため、例えば、Ｘ線画像撮影装置１にＸ線が照射されていない時点で結線１０中を流れる電流Ｉの積分値ΣＩを電流検出手段４３で検出して暗電荷に起因するオフセット分ｏの積分値Σｏとして保存しておく。

実際には、図５（Ｂ）に示したリセットと次のリセットとの間の電流Ｉの積分値ΣＩの時間的推移をオフセット分ｏの積分値Σｏの時間的推移として保存しておく。オフセット分ｏの積分値Σｏの時間的推移を複数回検出して、それらの平均をオフセット分ｏの積分値Σｏの時間的推移とするように構成することも可能である。そして、Ｘ線の照射開始の検知処理を行う際に、電流検出手段４３で検出された電流Ｉの積分値ΣＩから上記のオフセット分ｏの積分値Σｏを減算した値に基づいて処理を行うように構成することも可能である。

さらに、電流検出手段４３が検出した電流Ｉの積分値ΣＩや電流Ｉ自体の値等に対してローパスフィルター処理を行って高周波ノイズを除去することで、例えば、Ｘ線画像撮影装置１の近くに電磁波を発する機器等があった場合にその電磁波によりＸ線画像撮影装置１がＸ線の照射開始を誤検知してしまったり、Ｘ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わった際にその衝撃や振動によりＸ線の照射開始を誤検知してしまうことを防止することが可能となる。なお、この場合、ローパスフィルターの時定数は適宜調整される。

［第２の検知方式］
制御手段２２は、第２の検知方式として、Ｘ線センサー２５の出力に基づいてＸ線の照射開始を検知するようになっている。本実施形態では、Ｘ線センサー２５として、フォトンカウンティングセンサーが用いられている。本実施形態では、Ｘ線センサー２５は、図６に示すように、Ｘ線が照射されると発生するアナログ値の電圧値Ｖａが変動し、電圧値Ｖａが正の設定値Ｖth＋を上回った場合や負の設定値Ｖth−を下回った場合に、パルス信号Ｐを出力するようになっている。

なお、Ｘ線発生装置から照射されたＸ線がＸ線センサー２５に入射した場合には、例えば図６にＢやＣで示すように、Ｘ線センサー２５にＸ線の１つの光子（photon）が入射するごとに１つのパルス信号Ｐが出力される。しかし、Ｘ線センサー２５に例えばエネルギーが大きい自然放射線等の放射線が入射すると、発生する電圧値Ｖａが大きく波打ち、Ｘ線センサー２５に１つの光子が入射したにもかかわらず、例えば図６にＡで示すようにパルス信号Ｐが複数回出力される場合がある。

そして、このような場合、Ｘ線センサー２５から出力されるパルス信号Ｐだけを見ていると、Ｘ線発生装置から高い線量率のＸ線が照射されてパルス信号Ｐが複数出力されているのか、或いはエネルギーが大きい自然放射線等の放射線が入射してパルス信号Ｐが複数出力されているのかの判別がつかない。そして、エネルギーが大きい自然放射線等の放射線が入射してパルス信号Ｐが複数出力されているのに、Ｘ線発生装置からＸ線が照射されていると誤検知されかねない。

そのため、本実施形態では、制御手段２２は、このような誤検知が生じることを防止するために、Ｘ線センサー２５からパルス信号Ｐが出力された場合には、パルス信号Ｐが出力されてから所定のマスク時間Δｔｍが経過するまでの間は、少なくともＸ線センサー２５からパルス信号Ｐが出力されたか否かの判断を行わないように構成されている。

すなわち、図７（Ａ）に示すように、制御手段２２は、Ｘ線センサー２５からパルス信号Ｐが出力されてから所定のマスク時間Δｔｍが経過するまでの間は、Ｘ線センサー２５からパルス信号Ｐが出力されてもそれをいわば無視する。そのため、制御手段２２は、Ｘ線センサー２５が最初のパルス信号Ｐを出力した後、マスク時間Δｔｍ内にパルス信号Ｐを何回出力したとしても、Ｘ線センサー２５からのパルス信号Ｐの出力を１回としてカウントする。

そのため、例えば図７（Ｂ）に示すように、Ｘ線センサー２５がパルス信号Ｐを出力したとしても、２回目のパルス信号Ｐに続く３回目のパルス信号Ｐはマスク時間Δｔｍ内に出力されているため、制御手段２２はこれをカウントしないようになっている。

また、本実施形態では、制御手段２２は、例えば図７（Ｂ）に示すように、このようなマスク時間Δｔｍによる制約が存在する条件の下で、上記のように、Ｘ線センサー２５からパルス信号Ｐが出力されてから所定時間ΔＴ内に所定の回数Ｎのパルス信号Ｐが出力された時点で、Ｘ線発生装置からのＸ線の照射が開始されたと判断するように構成されている。

そのため、例えば所定の回数Ｎが３に設定されている場合、図７（Ｂ）に示したように、所定時間ΔＴ内にパルス信号Ｐが３回出力された場合には、制御手段２２は、３回目のパルス信号Ｐが出力された時点でＸ線の照射が開始されたと判断する。

また、例えばＸ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わってＸ線センサー２５からパルス信号Ｐが短期間に複数回出力されても、図７（Ａ）に示したように、制御手段２２は、パルス信号Ｐの出力を１回としてカウントする。そして、Ｘ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わらなくなれば、Ｘ線センサー２５からはパルス信号Ｐは出力されない。

そのため、このようにＸ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わったような場合には、最初にパルス信号Ｐが出力されてから所定時間ΔＴ内に所定の回数Ｎのパルス信号Ｐが出力されないため、制御手段２２は、Ｘ線の照射が開始されたとは判断しない。そのため、本実施形態では、第２の検知方式によってＸ線の照射開始を検知する場合でも、Ｘ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わった場合にＸ線の照射開始が誤検知されることはない。

なお、図２や図４では、Ｘ線画像撮影装置１にＸ線センサー２５を１つだけ設ける場合を示したが、例えば図８に示すように複数設けることも可能である。すなわち、Ｘ線センサー２５を、基台３１の下面側の中央の位置だけでなく、中央の位置以外の位置にも配置するように構成することが可能である。なお、図８では、Ｘ線センサー２５を２個設ける場合を示したが、３個以上設けてもよい。

このように構成すれば、Ｘ線がＸ線画像撮影装置１に対して照射野が絞られて照射された場合でも、複数のＸ線センサー２５のうちのいずれかでＸ線を感知することが可能となり、第２の検知方式を用いてＸ線の照射開始をより的確に検知することが可能となる。なお、本実施形態では、Ｘ線センサー２５が設けられていない位置にＸ線の照射野が絞られた場合でも、第１の検知方式を用いてＸ線の照射開始を検知することができる。

［本実施形態に係る検知方式の特徴］
本実施形態に係る第１の検知方式では、Ｘ線画像撮影装置１に強いＸ線すなわち線量率が高いＸ線が照射された場合には、図５（Ｂ）に示したように、電流検出手段４３で検出される電流Ｉの積分値ΣＩの増加率が非常に大きくなり、速やかに検知閾値ΣＩthを越える。そのため、線量率が高いＸ線の照射が開始されると、それを速やかに（すなわち応答性良く）検知することができる。

また、例えばＸ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わった場合にも、図９にＤで示すように、電流検出手段４３で検出される電流Ｉの積分値ΣＩの量が一時的に増えるだけであり、電流Ｉの積分値ΣＩは検知閾値ΣＩthを越えない。そのため、本実施形態では、Ｘ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わってもＸ線の照射開始として誤検知されることはない。それに対し、Ｘ線画像撮影装置１にＸ線が照射された場合には、図９にＥで示すように、電流検出手段４３で検出される電流Ｉの積分値ΣＩの量が急激に増えて検知閾値ΣＩthを越えるため、本実施形態では、Ｘ線画像撮影装置１に対するＸ線の照射が開始された場合には、それを的確に検知する。

逆の言い方をすれば、本実施形態では、このように衝撃や振動をＸ線の照射開始と誤検知しないようにするために、検知閾値ΣＩthが比較的高い値に設定されている。そのため、本実施形態では、Ｘ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わった場合にはＸ線の照射開始を誤検知せず、Ｘ線画像撮影装置１に対するＸ線の照射が開始された場合にはＸ線の照射開始を的確に検知するようになっている。

また、電流検出手段４３が検出する電流Ｉの積分値ΣＩの値のダイナミックレンジ（すなわち図９における縦軸方向のレンジ）が狭いと、すなわち検知可能なＸ線の線量率のダイナミックレンジが狭いと、電流Ｉの積分値ΣＩが飽和し易くなり、上記のように、衝撃や振動による電流Ｉの積分値ΣＩの増加とＸ線の照射による電流Ｉの積分値ΣＩの増加とを切り分ける検知閾値ΣＩthをうまく設定することができなくなる。そのため、本実施形態では、電流検出手段４３が検出可能な電流Ｉの積分値ΣＩの値のダイナミックレンジ（すなわち検知可能なＸ線の線量率のダイナミックレンジ）をできるだけ広くとるように構成されている。

一方、本実施形態では、上記のように、第２の検知方式では、Ｘ線センサー２５からパルス信号ＰがＮ回（ただし所定時間ΔＴ内）出力された時点で初めてＸ線の照射開始が検知される。そのため、第２の検知方式では、Ｘ線の照射開始を即座に検知することができる第１の検知方式よりも応答性が遅くなるように構成されている。

しかし、Ｘ線発生装置から照射されたＸ線の線量率が低い場合、第１の検知方式では、電流検出手段４３で検出される電流Ｉの積分値ΣＩの増加量が少なく、リセット（図９等のＲ参照）の間に増加した電流Ｉの積分値ΣＩが検知閾値ΣＩthに到達しないと、Ｘ線が照射されていることを検知することができない場合があるが、第２の検知方式では、そのような場合でも、図７（Ｂ）に示したように所定時間ΔＴ内にＸ線センサー２５からパルス信号Ｐが所定回数Ｎ以上出力されれば、Ｘ線の照射開始を確実に検知することができる。

そのため、本実施形態では、制御手段２２は、Ｘ線発生装置から高い線量率のＸ線が照射された場合には第１の検知方式を用いて照射開始を検知し、Ｘ線発生装置から低い線量率のＸ線が照射された場合には第２の検知方式を用いて照射開始を検知するようになっている。

そして、第２の検知方式では、このように低い線量率のＸ線の照射が開始された場合にはそれを的確に検知するようにするため、上記の第１の検知方式ほど検知可能なＸ線の線量率のダイナミックレンジは広くなくてよいが低い線量率のＸ線に対応するようにダイナミックレンジが調整される。また、検知閾値（この場合は所定時間ΔＴや所定回数Ｎ）がより低い線量率のＸ線を検知することができるように適切に設定される。

なお、前述したＲＩ（radioisotope）検査後の患者のＸ線撮影を行うような場合、患者の体内からある程度の頻度でγ線が放射されるため、それを第２の検知方式で検知してしまうとＸ線の照射開始の誤検知が生じる可能性がある。そこで、ＲＩ検査後の患者からγ線が放射される頻度（すなわちＸ線センサー２５から出力されるパルス信号Ｐ（ＲＩ）の頻度）と、Ｘ線発生装置から低い線量率のＸ線が照射された場合にＸ線センサー２５にＸ線の光子が到達する頻度（すなわちＸ線センサー２５から出力されるパルス信号Ｐ（Ｘ）の頻度）を比べると、通常、患者から放射されるγ線の頻度（図１０（Ａ）参照）よりも、低い線量率のＸ線が照射された場合（図１０（Ｂ）参照）の方が頻度が高い。

そのため、第２の検知方式における検知閾値である所定時間ΔＴや所定回数Ｎを適切に設定することで、低い線量率のＸ線が照射された場合には照射開始を的確に検知することが可能となり、また、ＲＩ検査後の患者の体内から照射されるγ線により、Ｘ線が照射されていないにもかかわらずＸ線の照射開始を誤検知してしまう可能性を非常に低くすることが可能となる。

すなわち、本実施形態に係る第２の検知方式では、上記のように第１の検知方式よりも応答性が遅くなるが、時間（上記の所定時間ΔＴ）をある程度かけて、低い線量率のＸ線が照射されたのか、ＲＩ検査後の患者の体内から照射されたγ線であるかを的確に判別する。

そして、このように所定時間ΔＴをある程度長くして判別することで、図１１に示すように、上記の所定時間ΔＴが短い場合に比べて、Ｘ線センサー２５から出力されるパルス信号Ｐ（ＲＩ）の回数ｎやパルス信号Ｐ（Ｘ）の回数ｎのばらつき（誤差）が小さくなり、上記の所定回数Ｎを適切に設定することで、ＲＩ検査後の患者の体内から照射されたγ線の場合（Ｐ（ＲＩ）参照）と、低い線量率のＸ線が照射された場合（Ｐ（Ｘ）参照）とを的確に切り分けて判別することが可能となる。

本実施形態では、このようにして、第２の検知方式における検知閾値である所定時間ΔＴをある程度長く設定し、所定回数Ｎを適切に設定することで、低い線量率のＸ線が照射された場合には照射開始を的確に検知するとともに、ＲＩ検査後の患者の体内から照射されるγ線による誤検知の発生を可能な限り低減させるようになっている。

［作用］
次に、本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１の作用について説明する。

本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１では、例えば被写体が乳幼児であり被写体の動きが激しいため、Ｘ線発生装置からＸ線画像撮影装置１に比較的高い線量率のＸ線が短時間照射された場合、図５（Ｂ）等に示したように、電流検出手段４３で検出される、バイアス線９や結線１０を流れる電流Ｉの積分値ΣＩが速やかに増加して検知閾値ΣＩthを越える。そのため、Ｘ線画像撮影装置１に高い線量率のＸ線が短時間照射された場合には、制御手段２２は、第１の検知方式に基づいてＸ線の照射開始を的確に検知することが可能となる。

また、例えばＸ線発生装置のパワーが弱く、Ｘ線発生装置からＸ線画像撮影装置１に比較的低い線量率のＸ線が長時間照射された場合、第１の検知方式では、リセット間に電流Ｉの積分値ΣＩが検知閾値ΣＩthに達しない場合があり得る。しかし、そのような場合でも、第２の検知方式では、図７（Ｂ）に示したように、所定時間ΔＴ内に所定の回数Ｎのパルス信号Ｐが出力された時点でＸ線の照射が開始されたと判断される。そのため、Ｘ線画像撮影装置１に低い線量率のＸ線が長時間照射された場合には、制御手段２２は、第２の検知方式に基づいてＸ線の照射開始を的確に検知することが可能となる。

さらに、例えばＲＩ検査後の患者の体内からある程度の頻度でγ線が放射される場合（図１０（Ａ）参照）、第１の検知方式では、γ線によりＸ線検出素子７内で電荷が発生して、バイアス線９や結線１０を流れる電流Ｉが多少増加したとしても、電流検出手段４３で検出される電流Ｉの積分値ΣＩがリセット間に検知閾値ΣＩthを越えることはない。

そのため、制御手段２２は、患者の体内からある程度の頻度でγ線が放射される場合であっても、Ｘ線発生装置からＸ線が照射されない限り、第１の検知方式に基づいてＸ線の照射開始を誤検知することはない。

また、例えばＲＩ検査後の患者の体内からある程度の頻度でγ線が放射される場合、第２の検知方式における検知閾値である所定時間ΔＴや所定回数Ｎが適切に設定されていれば、制御手段２２は、そのような場合であっても、Ｘ線発生装置からＸ線が照射されない限り、第２の検知方式に基づいてＸ線の照射開始を誤検知することはない。

一方、Ｘ線発生装置からＸ線の照射が開始されて第１の検知方式或いは第２の検知方式における上記の条件が満たされた場合には、制御手段２２は、上記のようにしてＸ線の照射が開始されたことを的確に検知する。

このように、本実施形態では、ＲＩ検査後の患者の撮影を行う場合、制御手段２２は、患者の体内からγ線が放射されても、それによってＸ線の照射開始を誤検知することはなく、また、Ｘ線発生装置からＸ線の照射が開始された場合には、それを的確に検知して、撮影を適切に行うことが可能となる。

また、本実施形態では、前述したように、第１の検知方式の場合も第２の検知方式の場合も、いずれもＸ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わった場合には、制御手段２２は、それに基づいてＸ線の照射が開始されたとは判断しない。そのため、本実施形態では、Ｘ線画像撮影装置１に衝撃や振動が加わっても、それによってＸ線の照射開始の誤検知が生じることが的確に防止される。

さらに、本実施形態では、上記のように、Ｘ線センサー２５にエネルギーが大きい自然放射線等の放射線が入射しても、それによってＸ線の照射開始の誤検知が生じることが的確に防止される。

［効果］
以上のように、本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１によれば、Ｘ線画像撮影装置１に照射されるＸ線の線量率が高い場合でも低い場合でも、或いはＲＩ検査後の患者を撮影する場合でも、制御手段２２は、Ｘ線の照射開始の誤検知の発生を的確に抑制して、Ｘ線の照射開始を的確に検知することが可能となる。

そのため、例えば被写体が乳幼児であり被写体の動きが激しいため、照射するＸ線の線量率を高くして短時間照射する場合でも、或いはＸ線発生装置のパワーが弱く比較的低い線量率のＸ線しか照射できないため長い時間照射する場合でも、Ｘ線の照射開始の誤検知を的確に抑制して、Ｘ線の照射が開始された場合にはそれを的確に検知することが可能となる。

また、ＲＩ検査後の、体内からγ線を放射する患者のＸ線撮影を行うような場合でも、Ｘ線の照射開始の誤検知を的確に抑制して、Ｘ線の照射が開始された場合にはそれを的確に検知することが可能となる。

［変形例］
なお、上記の実施形態では、制御手段２２は、Ｘ線画像撮影装置１に照射されるＸ線の線量率が高い場合には第１の検知方式を用い、照射されるＸ線の線量率が低い場合には第２の検知方式を用いてＸ線の照射開始を検知する場合について説明した。なお、この場合、照射されるＸ線の線量率が高くもなく低くもなく中間の線量率である場合には、第１の検知方式と第２の検知方式のいずれの方式でも検知可能である。

しかし、このように、第１の検知方式で線量率が比較的低い場合（すなわち上記の中間の線量率の場合）でもＸ線の照射開始を検知しようとすると、上記の検知閾値ΣＩthを相対的に小さい値にせざるを得なくなるが、そうすると、ＲＩ検査後の患者の体内から放射されるγ線のために増加した電流Ｉの積分値ΣＩが検知閾値ΣＩthを越え易くなり、このような場合にＸ線の照射開始の誤検知が生じる可能性が生じ得る。

そこで、本実施形態では、第２の検知方式における検知閾値である所定時間ΔＴや所定回数Ｎを１種類（以下、所定時間ΔＴａ、所定回数Ｎａという。）だけ設定する場合について説明したが、それとは別の所定時間ΔＴｂ或いは所定回数Ｎｂを設け（すなわち複数種類の検知閾値を設け）、Ｘ線の線量率が多少高い場合（すなわち上記の中間の線量率の場合）をカバーするように構成することが可能である。

この場合、前述したＸ線の線量率が低い場合に比べて、上記の中間の線量率の場合にはＸ線の線量率がやや高いため、単位時間あたりにＸ線センサー２５から出力されるパルス信号Ｐが増加する。そのため、上記の所定回数Ｎを変えず、所定時間ΔＴｂを所定時間ΔＴａより短くなるように設定してもよい。また、上記の所定時間ΔＴを変えず、所定回数Ｎｂを所定回数Ｎａより増やすように設定してもよい。さらに、所定時間ΔＴｂを所定時間ΔＴａよりも短くし、かつ所定回数Ｎｂを所定回数Ｎａよりも増やすように設定することも可能である。

また、Ｘ線センサー２５に設定されている設定値（すなわち前述した正の設定値Ｖth＋や負の設定値Ｖth−）を複数種類設けるように構成しても、第２の検知方式で、前述したＸ線の線量率が低い場合よりもＸ線の線量率が多少高い上記の中間の線量率の場合もカバーして、そのような線量率のＸ線が照射された場合でも、第２の検知方式を用いてＸ線の照射開始を的確に検知することが可能となる。

そして、上記のように構成すれば、第１の検知方式における検知閾値ΣＩthを小さい値にする必要はなくなるため、第１の検知方式で誤検知が生じる可能性をより低減することが可能となるとともに、第２の検知方式で検知できるＸ線の線量率の範囲を上記の中間の線量率の領域にも拡大して、Ｘ線の照射開始を的確に検知することが可能となる。なお、その際、前述したマスク時間Δｔｍ等が適宜調整されることは言うまでもない。

なお、Ｘ線センサー２５は、前述したX線を検出してパルス信号として出力する方式（パルス出力方式）に限定されず、Ｘ線により発生する電荷信号を積分するなどして、連続的な出力信号として取り出す方式（連続出力方式）でもよい。この場合は、連続出力方式の出力信号に対して、第１の検知方式よりも遅い時定数を持つローパスフィルターを適用した後に、第1の検知方式より低い線量率を検知することができる検知閾値で検知判定することで、パルス出力方式のもの同様の効果を得ることができる。

また、連続出力方式の出力信号に対して、複数のローパスフィルターと検知閾値の組み合わせをもつことで、第２の検知方式で検知できる線量率範囲を拡大することも可能である。

なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。

１ Ｘ線画像撮影装置
５ 走査線
６ 信号線
７ Ｘ線検出素子
８ ＴＦＴ（スイッチ素子）
９ バイアス線
１０ 結線
１５ 走査駆動手段
１７ 読み出し回路
２２ 制御手段
２５ Ｘ線センサー
ｄ 画像データ
Ｉ 電流
Ｎ 所定回数（検知閾値）
Ｎａ、Ｎｂ 所定回数（複数種類の検知閾値）
Ｐ パルス信号（Ｘ線センサーの出力）
Ｖａ 電圧値
Ｖth＋、Ｖth− 設定値
ΔＴ 所定時間（検知閾値）
ΔＴａ、ΔＴｂ 所定時間（複数種類の検知閾値）
ΣＩ 電流の積分値（電流）
ΣＩth 検知閾値

Claims (5)

1. 複数の走査線および複数の信号線と、
   二次元状に配列された複数のＸ線検出素子と、
   前記走査線を介してオフ電圧が印加されると前記Ｘ線検出素子内に電荷を蓄積させ、オン電圧が印加されると前記Ｘ線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ素子と、
   前記各走査線に印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替える走査駆動手段と、
   前記Ｘ線検出素子から放出された前記電荷を画像データとして読み出す読み出し回路と、
   Ｘ線の照射開始を検知する制御手段と、
   Ｘ線センサーと、
   を備え、
   前記制御手段は、Ｘ線の照射により装置内を流れる電流の量が増加することに基づいてＸ線の照射開始を検知する第１の検知方式と、前記Ｘ線センサーの出力に基づいてＸ線の照射開始を検知する第２の検知方式とによりＸ線の照射開始を検知し、かつ、前記第１の検知方式と前記第２の検知方式のいずれかの方式によりＸ線の照射開始を検知した場合には、前記スイッチ素子をオフ状態として前記Ｘ線検出素子内に電荷が蓄積される状態に移行させるように構成されており、
   第２の検知方式では、第１の検知方式よりも応答性が遅く、検知可能なＸ線の線量率のダイナミックレンジが狭く、かつ、より低い線量率のＸ線を含む放射線を検知することができるように検知閾値が設定されており、
   前記制御手段は、第２の検知方式では、前記Ｘ線センサーの出力に対し、一定のマスク時間を設定し、かつ一定時間内に所定の回数、前記Ｘ線センサーの出力を計数したときに、照射開始と判断することを特徴とするＸ線画像撮影装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の検知方式においては、前記走査線を流れる電流、前記信号線を流れる電流、または前記Ｘ線検出素子に逆バイアス電圧を印加するバイアス線または結線を流れる電流に基づいてＸ線の照射開始を検知することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
3. 前記Ｘ線センサーは、複数個設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線画像撮影装置。
4. 前記第２の検知方式における前記検知閾値として、複数種類の検知閾値が設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＸ線画像撮影装置。
5. 前記Ｘ線センサーは、Ｘ線の照射により発生した電圧値が所定の設定値を越えた場合にパルス信号を出力するように構成されており、
   前記設定値として、複数種類の設定値が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＸ線画像撮影装置。

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