放射线成像系统及其操作方法，以及放射线图像检测装置制造方法

放射线成像系统及其操作方法，以及放射线图像检测装置制造方法
【专利摘要】受体野选择电路（75）包括照射野指定单元（120）、被摄体区域指定单元（121）以及受体野区域指定单元（123）。照射野指定单元（120）基于照射野限定器（17）的准直器角度和X射线源和电子暗盒（13）之间的位置关系，指定摄像面（47）中的照射野。被摄体区域指定单元（121）由第一预期接收剂量计算单元（122）计算的直接曝光区域的第一预测接收剂量与照射野中的检测像素（65）的剂量检测信号的比较结果，指定被摄体区域。受体野区域指定单元（123）由用于诊断最关心的感兴趣区域中的受体野区域的第二预测接收剂量与照射野和被摄体区域中的检测像素（65）的剂量检测信号的比较结果，指定受体野区域。将指定为受体野区域的检测像素（65）的剂量检测信号用于AEC。因此能简便和快速地设定AEC受体野。
【专利说明】放射线成像系统及其操作方法，以及放射线图像检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及放射线成像系统及其操作方法，以及放射线图像检测装置。
【背景技术】
[0002]在医疗领域，已知将X射线用作一种放射线的X射线成像系统。X射线成像系统由用于生成X射线的X射线生成装置和接收X射线并且拍摄X射线图像的X射线成像装置组成。X射线生成装置包括用于向被摄体发射X射线发的X射线源、用于控制X射线源的操作的放射线源控制装置、以及用于输入X射线的发射开始指令的发射开关。X射线成像装置包括在接收透过被摄体的X射线时检测X射线图像的X射线图像检测设备，以及控制X射线图像检测装置的操作以及将各种图像处理应用于X射线图像的控制台。
[0003]近年来，在X射线成像系统的领域中，将平板检测器(FPD)用作检测面板来代替X射线胶片或成像板(IP)的X射线图像检测装置变得普遍。Fro具有像素矩阵，各个像素用于根据入射在其上的X射线量，累积信号电荷。FPD在逐个像素的基础上累积信号电荷。FPD在其信号处理电路处，将所累积的信号电荷转换成电压信号，由此检测表示被摄体的图像信息的X射线图像以及将X射线图像输出为数字图像数据。
[0004]由容纳在长方体壳体中的FPD组成的电子暗盒(便携式X射线图像检测装置)已投入实际使用。与不可拆卸型相比，在被可拆卸地装载到可与胶片暗盒和IP暗盒共用的现有成像台或为电子暗盒设计的专用成像台中的同时，使用该电子暗盒。此外，在被放在床上或由被摄体本人持有的同时使用该电子暗盒，以便拍摄难以通过不可拆卸型拍摄的身体部位的图像。电子暗盒有时被从医院带到没有成像台的场所，用在高龄患者的床边射线照相或受伤患者、自然灾害受害者等等的紧急射线照相。
[0005]同时，为了通过降`低被摄体的放射线曝光来获得适当图像质量的放射线图像的目的，X射线成像系统有时执行自动曝光控制(AEC)，其中，在暴露于(照射)X射线期间，测量X射线剂量的积分值(累积剂量)，以及一旦累积剂量达到目标值，则停止从X射线源发射X射线。由作为X射线的发射时间(以秒为单位)和用于限制每单位时间由X射线源施加的X射线剂量的管电流(以mA为单位)的乘积的、管电流-发射时间积(mAs值)，确定由X射线源施加的X射线剂量。尽管根据被摄体的待成像的身体部位(胸部或头部)、性别、年龄等等，包括发射时间和管电流的成像条件具有近似推荐值，但X射线透射率随个体差异，诸如被摄体的体格而改变。因此，执行自动曝光控制，以便获得更适当的图像质量。
[0006]在执行自动曝光控制时，X射线成像系统配备有用于检测透过被摄体的X射线剂量的剂量检测传感器。如果提供多个剂量检测传感器，根据待成像的身体部位，设定对应于作为在诊断中最值得注意的区域(也称为感兴趣区域或R0I)的测量区域。基于由设置在测量区域中的剂量检测传感器检测的X射线剂量，判定停止X射线发射的时间。
[0007]根据专利文献1，基于预曝光中的多个剂量检测传感器(AEC传感器)的输出，提取设置在对应于乳腺(为测量区域)的位置中的剂量检测传感器，以便将所提取的剂量检测传感器用作实际曝光中的传感器。使用剂量检测传感器的输出的平均值，确定乳腺的位置。[0008]专利文献2公开了在AEC中使用像素的信号线(数据线)的放射线成像系统。通过程序自动地选择对应于测量区域的像素的信号线。
[0009]根据专利文献3，由放射线图像的像素值的直方图分析，识别非照射野、直接曝光区域(直接照射野)和测量区域(被摄体的照射野)。通过与测量区域中的像素的代表值进行比较，选择对应于测量区域的剂量检测传感器(成像传感器)。
[0010]根据专利文献4，在使用CMOS图像传感器的放射线图像读取装置中，基于CMOS图像传感器的所有像素中、具有最高信号值(直接曝光区域中)的像素的信号，判定停止X射线发射。
[0011]现在技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本专利特开公开N0.2008-264519
[0014]专利文献2:日本专利特开公开N0.2000-139890
[0015]专利文献3:日本专利特开公开N0.09-055298
[0016]专利文献4:日本专利特开公开N0.2005-143802

【发明内容】

[0017]在设定测量区域中，要求如在专利文献I中所述的预曝光或在专利文献3中所述的直方图分析使得处理复杂并且增加处理时间。同时还存在预曝光或射线照相造成患者的不必要曝光的问题。
[0018]在专利文献2中，自动地选择对应于测量区域的像素的数据线，但专利文献2未描述如何选择数据线。专利文献4针对判断X射线发射的结束，以及不适合于用于判断何时停止X射线发射的AEC。
[0019]考虑到上述问题，本发明的目的是提供能简便和快速地设定AEC测量区域的一种放射线成像系统及其操作方法，以及放射线图像检测装置。
[0020]根据本发明的放射线成像系统包括:用于向被摄体发射放射线的放射线源，以及具有形成有用于成像被摄体的放射线图像的成像面的检测面板的放射线图像检测装置。成像面具有多个像素的阵列，各个像素用于根据从放射线源发射的放射线的接收剂量，累积电荷。放射线成像系统包括多个剂量检测传感器、预期接收剂量获得单元、区域确定单元和自动曝光控制单元。多个剂量检测传感器设置在成像面中，用于检测接收剂量。预期接收剂量获得单元获得预期施加到成像面的一部分的预期接收剂量。区域确定单元基于在预期接收剂量和由剂量检测传感器检测的接收剂量之间的比较结果，从成像面中，确定测量区域。测量区域用于执行使放射线源停止发射放射线来控制放射线图像的曝光的自动曝光控制。自动曝光控制单元基于在由位于测量区域中的剂量检测传感器检测的接收剂量的积分值和预定发射停止阈值之间的比较结果，执行自动曝光控制。
[0021]预期接收剂量获得单元优选基于在放射线源和放射线图像检测装置的成像面之间的距离、以及施加到放射线源的管电压和管电流，计算将放射线直接施加到成像面、而不透过被摄体的直接曝光区域的第一预期接收剂量。区域确定单元优选通过在第一预期接收剂量和由剂量检测 传感器检测的接收剂量之间的比较结果，确定直接曝光区域，以及基于所确定的直接曝光区域确定通过被摄体施加放射线的被摄体区域。[0022]预期接收剂量获得单元优选通过使用NDD法的面积剂量公式，计算第一预期接收剂量。
[0023]测量区域优选是设置在作为进行诊断时最受关注的感兴趣区域处的区域。放射线成像系统优选包括:操作输入单元，用于指定待成像的身体部位；以及存储器单元，用于存储在身体部位的基础上、预期将由测量区域接收的第二预期接收剂量。预期接收剂量获得单元优选根据由操作输入单元输入的身体部位，从存储器单元获得第二预期接收剂量。区域确定单元优选由在第二预期接收剂量与由剂量检测传感器检测的接收剂量之间的比较结果，确定测量区域。
[0024]放射线图像检测装置优选包括增益可变放大器和增益设置单元。增益可变放大器在用于从检测面板读出放射线图像的读出操作中，放大对应于来自像素的电荷的模拟电压信号。增益设置单元基于在自动曝光控制中、由位于测量区域中的剂量检测传感器检测的接收剂量，设置在读出操作期间的放大器的增益。
[0025]区域确定单元可以通过将预期接收剂量与由包含在成像面被划分的块中的多个剂量检测传感器检测的接收剂量的代表性进行比较，执行区域确定。
[0026]测量区域优选是设置在进行诊断时最受关注的感兴趣区域处的区域。放射线成像系统优选包括用于设置测量区域的候选区域的候选区域设置单元。区域确定单元优选从候选区域中确定测量区域。
[0027]放射线源优选设有用于在成像面中限定由放射线照射的照射野的照射野限定器。放射线成像系统优选包括用于基于照射野限定器的准直器角度和在放射线源与放射线图像检测装置之间的位 置关系，确定成像面中的照射野的照射野确定单元。
[0028]优选照射野确定单元确定照射野，然后，区域确定单元确定照射野中的被摄体区域，随后确定被摄体区域中的测量区域。
[0029]测量区域优选是设置在进行诊断时最关注的感兴趣区域处的区域。放射线成像系统优选包括用于设置测量区域的候选区域的候选区域确定单元。照射野确定单元优选从候选区域中确定照射野。
[0030]在紧接放射线源开始发射放射线后、接收剂量正在增加的期间，区域确定单元可以执行区域确定。否则，在放射线源开始发射放射线之后、接收剂量达到一定值后，区域确定单元可以执行区域确定。
[0031]一旦积分值已经达到发射停止阈值，自动曝光控制单元优选使放射线源停止发射放射线。自动曝光控制单元可以计算积分值达到发射停止阈值所需的预期时间，以及在所计算的时间流逝后，使放射线源停止发射放射线。
[0032]在根据本发明的放射线成像系统的操作方法中，放射线成像系统包括自动曝光控制单元，用于执行自动曝光控制，其基于在由剂量检测传感器检测的接收剂量的积分值和预定发射停止阈值之间的比较结果，停止从放射线源发射放射线，以便控制放射线图像的曝光。操作方法包括预期接收剂量获得步骤、区域确定步骤和自动曝光控制步骤。在预期接收剂量获得步骤中，获得预期施加到成像面的一部分的预期接收剂量。在区域确定步骤中，基于在预期接收剂量和由剂量检测传感器检测的接收剂量之间的比较结果，从成像面中，确定用于执行自动曝光控制的测量区域。在自动曝光控制步骤中，通过使用位于测量区域中的剂量检测传感器，执行自动曝光控制。[0033]根据本发明的放射线图像检测装置包括检测面板、多个剂量检测传感器、预期接收剂量获得单元、区域确定单元和自动曝光控制单元。检测面板形成有用于成像被摄体的放射线图像的成像面。成像面具有多个像素的阵列，各个像素用于根据从放射线源发射的放射线的接收剂量，累积电荷。剂量检测传感器设置在成像面中，用于检测接收剂量。预期接收剂量获得单元获得预期施加到成像面的一部分的预期接收剂量。区域确定单元基于在预期接收剂量和由剂量检测传感器检测的接收剂量之间的比较结果，从成像面中，确定测量区域。测量区域用于执行使放射线源停止发射放射线来控制放射线图像的曝光的自动曝光控制。基于在由位于测量区域中的剂量检测传感器检测的接收剂量的积分值和预定发射停止阈值之间的比较结果，执行自动曝光控制。
[0034]本发明的效果
[0035]根据本发明，获得预期将由成像面的一部分接收的预期接收剂量，以及由在预期接收剂量和由剂量检测传感器检测的接收剂量之间的比较结果，确定用于执行自动曝光控制的测量区域。因此，可以提供能简便和快速地设置AEC测量区域的放射线成像系统、放射线成像系统的操作方法、和放射线图像检测装置。【专利附图】

【附图说明】
[0036]图1是示出X射线成像系统的结构的示意图；
[0037]图2是示出放射线源控制装置的内部结构以及放射线源控制装置与其他装置之间的连接关系的图；
[0038]图3是示出电子暗盒的内部结构的框图；
[0039]图4是说明检测像素的配置的图；
[0040]图5是示出电子暗盒的AEC单元和通信器的内部结构的框图；
[0041]图6是在控制台中设定的成像条件的图表；
[0042]图7是示出控制台的内部结构的框图；
[0043]图8是示出控制台的功能和信息流的框图；
[0044]图9是示出测量区域选择电路的内部结构的框图；
[0045]图10是用于说明确定各个区域的时序的图；
[0046]图11是X射线成像操作的流程图；
[0047]图12是AEC操作的流程图；
[0048]图13是示出能执行长尺度成像的X射线成像系统的结构的示意图；
[0049]图14是示出在长尺度成像中设置成像区域的状态的图；
[0050]图15是示出在长尺度成像中、控制台的功能和信息流的框图；
[0051]图16 (A)是示出长尺度成像中各个曝光位置的图，以及(B)是示出在各个曝光位置获得的图像数据的图；
[0052]图17是长尺度成像操作的流程图；
[0053]图18是另一实施例的FPD的图；
[0054]图19是又一实施例的FPD的图；
[0055]图20是示出在计算出X射线累积剂量达到目标值的预期时间后，使检测像素转变成累积操作的状态的说明图；以及[0056]图21是在读出操作期间设定积分放大器的增益的情况下的结构的图。
【具体实施方式】
[0057][第一实施例]
[0058]在图1中，X射线成像系统2由X射线源10、用于控制X射线源10的操作的放射线源控制装置11、用于指示X射线发射开始的发射开关12、用于检测透过被摄体M的X射线并且输出X射线图像的电子暗盒13、用于控制电子暗盒13的操作并且将图像处理应用于X射线图像的控制台14、以及用于成像立位的被摄体M的立位成像台15构成。X射线源
10、放射线源控制装置11和发射开关12组成X射线生成装置。电子暗盒13和控制台14组成X射线成像装置。此外，提供用于成像卧位的被摄体M的卧位成像台、用于将X射线源10设置在所需方向和位置的放射线源移动机构等等。
[0059]X射线源10具有用于放射X射线的X射线管16和用于将从X射线管16放射的X射线的照射野限制成矩形形状的照射野限定器(准直器)17。X射线管16具有由用于发射热电子的灯丝组成的阴极，以及通过从阴极发射的热电子的撞击来放射X射线的阳极(靶)。照射野限定器17由例如用于阻挡X射线的四个铅板组成。四个铅板设置在矩形的各边上，使得在中间形成矩形照射开口，以便X射线通过。在放射线源控制装置11的控制下，移动铅板的位置改变限制照射野的照射开口的大小。
[0060]放射线源控制装置11调整在两个方向，即垂直于检查室的地面的Z方向和作为电子暗盒13的FPD45的成像面47的宽度方向的X方向(垂直于该图)(见图3)上，从照射野限定器17放射的X射线的角度范围(在下文中，称为准直器角度)，使得X射线的照射野几乎与成像面47重合。在图中，“ θζ”表示相对于Z方向的准直器角度。
[0061]在图2中，放射线源控制装置11设有:高电压发生器30，通过使用变压器来倍增输入电压以生成高管电压，以及通过高压电缆为X射线源10提供高管电压；控制器31，控制用于确定从X射线源10发射的X射线的能谱的管电压、用于确定每单位时间的发射量的管电流、以及X射线的发射时间；以及经由其将主要信息和信号传输到控制台14和从控制台14接收主要信息和信号的通信I/F32。
[0062]发射开关12、存储器33和触摸面板34连接到控制器31。发射开关12是将由操作员操作的两步按压开关。在发射开关12的第一步按压后，发出预热开始信号来开始预热X射线源10。在第二步按压后，发出发射开始信号来使X射线源10开始发射X射线。将这些信号通过信号电缆输入到放射线源控制装置11。在从发射开关12接收发射开始信号后，高电压发生器30开始向X射线源10提供电力。
[0063]存储器33预先存储多种成像条件，各个成像条件包括管电压、管电流和作为管电流和发射时间的乘积的管电流-发射时间积(mAs值)。由操作员通过触摸面板34手动地设置成像条件。
[0064]根据待成像的身体部位，近似地确定用于获得良好图像质量的X射线图像所需的放射线剂量。然而，X射线透射率根据被摄体的体格而改变，因此，即使施加相同量的X射线，由电子暗盒13的FPD45接收的放射线剂量随被摄体的体格而改变。为此，X射线成像系统2执行AEC，使得电子暗盒13能获得适当的放射线剂量，与被摄体的体格变化无关。
[0065]放射线源控制装置11通过设定的成像条件的管电压和管电流-发射时间积，开始发射X射线。AEC具有甚至在达到放射线源控制装置11中设定的管电流-发射时间积前，在检测到所接收的放射线剂量达到适当值时，停止X射线发射的功能。注意，在X射线源10中设定的成像条件具有相对于放射线剂量的适当值具有余量的值，以便防止放射线剂量不足，换句话说，防止如下情形:在所接收的放射线剂量达到适当值AEC判定发射停止之前，终止X射线发射。注意，待设定的管电流-发射时间积的值优选依据待成像的身体部位。代替管电流-发射时间积，可以独立地设定管电流和发射时间。
[0066]发射信号I/F35是通信地连接到电子暗盒13的连接I/F，用于执行用于使放射线源控制装置11和电子暗盒13的操作时序同步的同步控制。在从发射开关12接收到预热开始信号后，控制器31将询问是否许可开始X射线发射的发射开始请求信号通过发射信号I/F35传送到电子暗盒13。然后，响应发射开始请求信号，控制器31通过发射信号I/F35，从电子暗盒13接收表示电子暗盒13准备好接收X射线发射的发射许可信号。此外，电子暗盒13具有AEC功能，以及输出发射停止信号来使X射线源10停止发射X射线。控制器31通过发射信号I/F35接收发射停止信号。
[0067]当发射信号I/F35接收发射许可信号以及控制器31从发射开关12接收发射开始信号时，控制器31开始从高电压发生器30到X射线源10的电力供给。一旦发射信号I/F35已经从电子暗盒13接收到发射停止信号，控制器31停止从高电压发生器30到X射线源10的电力供给，以及停止X射线发射。
[0068]电子暗盒13由FPD45和用于容纳FPD45的便携式壳体(未示出)组成。电子暗盒13的壳体以近似矩形和平坦形状，并且平面中具有与胶片暗盒和IP暗盒(也称为CR暗盒)相同的大小(与国际标准IS04090:2001兼容的大小)。因此，电子暗盒13可附接到为胶片暗盒和IP暗盒而设计的现有成像台。
[0069]在安装有X射线 成像系统2的检查室中，提供多个电子暗盒13，例如，提供2个电子暗盒13，一个用于立位成像台15，以及另一个用于卧位成像台。电子暗盒13在使得FPD45的成像面47与X射线源10相对的位置处，可拆卸地装载到立位成像台15的支架18中，更具体地说，成像面47的中心设置在沿Y方向(平行于检查室的地面并且垂直于X方向的方向)，从X射线管16的焦点延伸的法线的延长线上。在被放在被摄体所躺的床上或由被摄体本人保持的状态下，能单独地使用电子暗盒13，而不装载到立位成像台15或卧位成像台。
[0070]控制台14通过有线或无线方法，通信地连接到电子暗盒13，以及响应操作员通过输入设备19诸如键盘的输入操作，控制电子暗盒13的操作。更具体地说，控制台14控制电子暗盒13的加电和断电、到待机模式或成像模式的模式切换等等。
[0071]控制台14将各种图像处理，诸如偏移校正、增益校正和缺陷校正应用于从电子暗盒13传送的X射线图像数据。在缺陷校正中，具有检测像素65的列的像素值利用不具有检测像素65的相邻列的像素值内插而成。注意，替代地，电子暗盒13可以执行上述各种图像处理。
[0072]在控制台14的显示器20上显示经受图像处理后的X射线图像，以及将其数据存储到控制台14的存储器101或存储设备102或数据存储器，诸如通过网络连接到控制台14的图像存储服务器。
[0073]控制台14接收包括有关患者的性别和年龄的信息、待成像的身体部位、以及检查目的的检查命令的输入，以及在显示器20上显示检查命令。从例如HIS (医院信息系统)或管理与射线照相有关的患者数据和检查数据的RIS (射线照相信息系统)的外部系统输入或由操作员手动地输入检查命令。检查命令包括待成像的身体部位，例如头部、胸部、腹部等等，以及成像方向，例如正面、侧面、斜向、PA (从背部方向施加X射线)和AP (从正面方向施加X射线)。操作员确认显示器20上的检查命令的内容，以及将对应于内容的成像条件输入到在显示器20上显示的操作屏。参考输入到控制台14的成像条件，将相同的成像条件输入到放射线源控制装置U。
[0074]在图3中，电子暗盒13包含用于通过有线或无线方法与控制台14通信的通信器40，以及电池41。通信器40作为控制台14和控制器42之间的、包括图像数据的各种信息和信号的传输和接收的媒介。电池41提供电力来操作电子暗盒13的各个部分。电池41相对小型，使得容纳在薄型电子暗盒13中。电池41能从电子暗盒13取出并设置在用于充电的专用充电器中。电池41可以是能无线充电的。
[0075]在由于弱呼入信号强度等等而禁用在电子暗盒13和控制台14之间的无线通信的情况下，通信器40通过电缆连接到控制台14。将电缆从控制台14连接到通信器40，建立与控制台14的有线通信。可以使用集成通信电缆和电源电缆的复合电缆来向电子暗盒13供电和从控制台14或工业电源对电池41充电。
[0076]作为用于检测X射线图像的检测面板的FPD45具有TFT有源矩阵基板。在该基板中，排列各自用于根据所接收的X射线剂量累积电荷的多个像素46来形成成像面47。将多个像素46以预定间距排列成具有η行(X方向)和m列(Y方向)的二维矩阵。“η”和“m”是2或以上的整数。FPD45的像素数是例如约2000乘以约2000。
[0077]FPD45是间接转换型，具有用于将X射线转换成可见光的闪烁体(荧光体)。像素46执行由闪烁体转换的可见光的光电转换。闪烁体由Cs1:Tl (铊激活的碘化铯)、GOS(Gd202S:Tb，硫氧化钆)等等制成，以及与具有像素46的矩阵的整个成像面47相对。注意，可以从X射线入射侧以此顺序`设置闪烁体和基板的PSS (穿透侧采样)法、或与PSS法相反以此顺序设置基板和闪烁体的ISS (照射侧采样)法，设置闪烁体和TFT有源矩阵基板。替代的，可以使用具有用于将X射线直接转换成电荷而不使用闪烁体的、另一直接转换型的FPD。
[0078]像素46由作为用于在可见光入射后产生电荷(电子空穴对)的光电转换元件的光电二极管48、用于累积由光电二极管48产生的电荷的电容器(未示出)、以及作为开关元件的薄膜晶体管(TFT) 49组成。
[0079]光电二极管48由用于产生电荷的半导体层(例如PIN型)以及位于半导体层的上下的上部电极和下部电极组成。光电二极管48的下部电极连接到TFT49。光电二极管48的上部电极连接到偏压线。存在与成像面48中的像素46的行数(η行)相同数量的偏压线。所有偏压线均耦接到总线。总线连接到偏压电源。将偏压从偏压电源通过总线和偏压线施加到光电二极管48的上部电极。由于施加偏压在半导体层中产生电场，通过光电转换在半导体层中产生的电荷(电子空穴对)被吸引到上下部电极，其中一方具有正极性以及另一方具有负极性。因此，电荷累积在电容器中。
[0080]TFT49的栅极连接到扫描线50。TFT49的源极连接到信号线51。TFT49的漏极连接到光电二极管48。扫描线50和信号线51被布线成格子状。扫描线50的数量与成像面47中的像素46的行数(η行)一致。信号线51的数量与像素46的列数(m列)一致。扫描线50连接到栅极驱动器52，以及信号线51连接到信号处理电路55。
[0081]栅极驱动器52驱动TFT49来执行用于根据所接收的X射线剂量将信号电荷累积在像素46中的累积操作、用于从像素46读出信号电荷的读出操作(实际读取操作)、以及复位操作(空闲读出操作)。控制器42控制由栅极驱动器52执行的上述操作的各个的开始定时。
[0082]在累积操作中，在断开TFT49的同时，将信号电荷累积在像素46中。在读出操作中，栅极驱动器52顺序地发出门脉冲Gl至Gn，其各个一次驱动相同行的TFT49。因此。逐个激活扫描线50，以及在逐行的基础上，接通连接到被激活的扫描线50的TFT49。在接通TFT49后，将在像素46的电容器中累积的电荷读出到信号线51并输入到信号处理电路55。
[0083]信号处理电路55包括积分放大器56、⑶S电路(⑶Ss) 57、多路复用器(MUX) 58、Α/D转换器(A/D)59等等。积分放大器56逐个地连接到各个信号线51。积分放大器56由运算放大器56a和连接在运算放大器56a的输入和输出端子之间的电容器56b组成。信号线51连接到运算放大器56a的输入端子中的一个。运算放大器56a的另一输入端子连接到地(GND)。复位开关56c与电容器56b并联连接。积分放大器56通过积分,将从信号线51输入的电荷转换成模拟电压信号Vl至Vm的各个，以及输出电压信号Vl至Vm的各个。各列的运算放大器56a的输出端子通过另一放大器60和⑶S57连接到MUX58。MUX58的输出连接到A/D59。
[0084]⑶S57具有采样保持电路。⑶S57通过相关双采样来移除积分放大器56的输出电压信号的噪声，以及在其采样保持电路处将积分放大器56的输出电压信号保持(采样保持)预定时间段。MUX58基于来自移位寄存器(未示出)的操作控制信号，顺序地选择并联连接的CDS57中的一个，以及将 从⑶S57输出的电压信号Vl至Vm串联地输入到Α/D转换器59。注意，可以在MUX58和Α/D转换器59之间连接另一放大器。
[0085]Α/D转换器59将所输入的一行的模拟电压信号Vl至Vm转换成数字值，以及将数字值输出到电子暗盒13的存储器61。对存储器61，与成像面47中的各个像素46的坐标(具有行数和列数的地址)关联地，将一行的数字值记录为表示一行的X射线图像的图像数据。由此，完成一行的读出操作。
[0086]在MUX58从积分放大器56读出一行的电压信号Vl至Vm后,控制器42将复位脉冲RST输出到积分放大器56来接通复位开关56c。由此,复位在电容器56b中累积的一行的信号电荷。在复位积分放大器56后，再次断开复位开关56c。在预定时间流逝后，CDS57的采样保持电路中的一个保持来采样积分放大器56的kTC噪声分量。在此之后，栅极驱动器52输出下一行的门脉冲来开始从下一行的像素46读出信号电荷。通过顺序地重复该操作，从每一行的像素46读出信号电荷。
[0087]在完成从每一行读出后，将表示一帧的X射线图像的图像数据记录到存储器61。从存储器61读出该图像数据并且通过通信器40输出到控制台14。从而，检测被摄体的X射线图像。
[0088]在光电二极管48的半导体层中出现暗电荷，与是否存在X射线的入射无关。由于施加偏压，将暗电荷累积在像素46的电容器中。出现在像素46中的暗电荷变为图像数据的噪声分量，因此，执行复位操作来消除暗电荷。复位操作是通过信号线51对出现在像素46中的暗电荷进行放电的操作。[0089]复位操作采用顺序复位法，例如，通过该方法，在逐行基础上，复位像素46。在顺序复位法中，关于信号电荷的读出操作，栅极驱动器52将门脉冲Gl至Gn顺序地发出到扫描线50来在逐行基础上接通像素46的TFT49。当接通TFT49时，暗电荷通过信号线51，从像素46流入积分放大器56的电容器56b。在复位操作中，与读出操作相比，MUX61不读出在电容器56b中累积的电荷。与发出门脉冲Gl至Gn的各个同步，控制器42输出复位脉冲RST来接通复位开关56c。由此,放电在电容器56b中累积的电荷，以及复位积分放大器56。
[0090]代替顺序复位法，可以使用并行复位法，其中，将像素的多行分组到一起，以及在各组中执行顺序复位，使得对来自组数量的行的暗电荷进行同时放电，或可以采用所有像素复位法，其中，将门脉冲输入到每一行，一次对来自每一像素的暗电荷进行放电。并行复位法和所有像素复位法允许加快复位操作。
[0091]FPD45在同一成像面47中，除如上所述各个通过TFT49连接到信号线51的通常像素46外，还具有多个检测像素45，各个检测像素45连接到信号线51，而没有TFT49的介入。检测像素65是用于检测由成像面47接收的X射线剂量的像素，并且充当AEC传感器(剂量检测传感器)。一旦所接收的X射线剂量的积分值已经达到预定值，则检测像素65用于输出发射停止信号。检测像素65在成像面47中，占像素46的约若干ppm(百万分之几)至百分之几的级别。
[0092]如图4所示，沿如由虚线所示、相对于成像面47的中心水平对称的波形线66，设置检测像素65，使得均匀地而不是局部地分布在成像面47中。在与单一信号线51相连的像素46的列中，一个检测像素65。以不具有检测像素65的两到三列的间隔，排列具有检测像素65的列。在制造FPD45时，已知检测像素65的位置，以及FPD45具有预先存储成像面47中的每一检测像素65的位置(坐标)的非易失存储器(未示出)。注意，与本实施例相反，可以以局部的方式，设置检测像素65。可任意地改变检测像素65的位置。例如，在用于成像胸部的乳房X线照相术装置的情况下，优选以局部的方式，将检测像素65设置在胸壁侧上。
[0093]由于检测像素23直接连接到信号线51，而没有TFT49的介入，因此，在检测像素65中产生的信号电荷立即流入信号线51。即使当断开同一列的通常像素46的TFT49以及同一列的通常像素46处于累积操作中也同样成立。由此，在检测像素65中产生的电荷总是流入与检测像素65相连的信号线51中的积分放大器56的电容器56b。在累积操作期间，在检测像素65中产生并且累积在积分放大器56中的电荷以预定采样周期被输出到A/D转换器59。Α/D转换器59将模拟电压信号转换成数字值(在下文中，称为剂量检测信号)。将剂量检测信号输出到存储器61。存储器61与成像面49中的坐标关联地存储剂量检测信号。FPD45以预定采样速率，多次重复该剂量检测操作。
[0094]控制器42控制AEC单元62的操作。AEC单元62从存储器61读出以预定采样速率多次获得的剂量检测信号，以及基于所读出的剂量检测信号执行AEC。由一次采样获得的剂量检测信号是由成像面47接收的X射线剂量的瞬时值。AEC单元62通过在逐个坐标基础上将通过若干次采样获得的剂量检测信号顺序地相加，计算由成像面47接收的X射线剂量的积分值。
[0095]在图5中，AEC单元62具有测量区域选择电路75、积分电路76、比较电路77和阈值生成电路78。测量区域选择电路75从 成像面47中，选择对应于诊断时最值得注意的感兴趣区域的测量区域。具体地说，通过选择位于被选测量区域中的检测像素65，执行测量区域的选择。
[0096]将用于诊断肺状况的胸部射线照相的情形用作例子，感兴趣区域是右和左肺野。在胸部射线照相中，有必要使被摄体的胸部与成像面47相对，以及除胸部外，部分手臂和腹部也与成像面47相对。成像面47不仅包括与被摄体相对的被摄体区域，而且还包括X射线直接入射而不透过被摄体的直接曝光区域。测量区域选择电路执行两步区域确定处理，即，首先确定成像面47中除直接曝光区域外的被摄体区域，然后从所确定的被摄体区域中确定作为感兴趣区域的测量区域。
[0097]由于直接曝光区域是直接入射X射线而不透过被摄体的区域，通过使用成像条件(管电压和管电流)等等的计算，能获得直接曝光区域的接收剂量的预期值(第一预期接收剂量)，与成像被摄体的哪一身体部位无关。测量区域选择电路75基于在从成像面47中的检测像素65输出的剂量检测信号与第一预期接收剂量之间的比较，确定直接曝光区域。除所确定的直接曝光区域外的区域被确定作为被摄体区域。
[0098]在胸部射线照相中，测量区域选择电路75将所确定的被摄体区域中，对应于感兴趣区域的右左肺野确定为测量区域。在成像面47中，能粗略地已知与左右肺野相对的区域的位置和大小，但由患者的体格而定，肺野的位置和大小不同。例如，人体的位置和大小在成年人和儿童之间或者在男性和女性之间是不同的，因此，肺野的位置和大小也不同。在成年男性中，根据他的身体的高度和宽度，肺野的位置和大小不同。由此，如果相对于成年男性的肺野的位置和大小确定测量区域，例如，在患者是具有比成年男性小的肺野的儿童的情况下，肺野以外的区域包括在测量区域中。这防碍施加到肺野的适当X射线剂量的测量。
[0099]因此，通过模拟，预先获得作为感兴趣的区域的、测量区域的预期接收剂量(第二预期接收剂量)。测量区域选择电路75基于第二预期接收剂量，从成像面47中，选择作为感兴趣区域的测量区域。第二预期接收剂量是预期将由感兴趣区域接收的放射线剂量。在感兴趣区域是肺野的情况下，`例如，第二预期接收剂量是预期由肺野接收的放射线剂量。胸腔具有右左肺野之间的纵隔、纵隔下的心脏、和肺野下的横隔膜。在肺野和肺野周围的其他部位之间，X射线吸收率不同，因此，即使施加相同的放射线剂量，所接收的剂量在肺野和其他部位之间也是不同的。测量区域选择电路75通过在肺野的第二预期接收剂量和检测像素65的剂量检测信号之间的比较，确定成像面47中对应于肺野的区域，以及将该区域确定作为测量区域。
[0100]例如，基于正常体型成年男性的体格，通过实验和模拟预先计算第二预期接收剂量。当然，身体厚度对肺野的X射线吸收率有影响。因此，在检测像素65的剂量检测信号在以第二预期接收剂量为中心的预定范围内的情况下，如果不与第二预期接收剂量一致，测量区域选择电路75将具有检测像素65的区域判定为肺野。即使身体厚度较标准厚或薄，或患者不是成年男性而是成年女性、儿童等等的情况下，也便于确定肺野。
[0101]在测量区域选择电路75执行测量区域选择处理的持续时间中，第二预期接收剂量是将与由检测像素65检测的剂量检测信号相比的值。由此，第二预期接收剂量是在该持续时间内设定的发射时间中预期接收的值。例如，如果用于执行测量区域选择处理的持续时间为IOmsec,在模拟中，设定IOmsec或更小的发射时间，以及记录在该发射时间内预期接收的放射线剂量的值。更具体地说，通过模拟，计算可与通过几次或几十次采样获得的剂量检测信号相比的值。
[0102]积分电路76积分测量区域的代表值，诸如来自由测量区域选择电路75选择的检测像素65的剂量检测信号的平均值、最大值、最频值、或合计值。在开始X射线发射后，比较电路77开始监测来自积分电路76的剂量检测信号的积分值。在适当时刻，比较电路77将积分值与通过阈值生成电路78提供的发射停止阈值进行比较。一旦积分值达到阈值，比较电路77输出发射停止信号。
[0103]通信器40具有发射信号I/F80。放射线源控制装置11的发射信号I/F35连接到发射信号I/F80。发射信号I/F80执行发射开始请求信号的接收、响应于发射开始请求信号的发射许可信号的传输、以及比较电路77的输出即发射停止信号的传输。
[0104]如图6所示，控制台14设置有成像条件，包括对应于待成像的身体部位(脸部或头部)的管电流和管电压、对应于成像条件的第二预期接收剂量和发射停止阈值等等。如上所述，第二预期接收剂量是将由执行测量区域选择处理的测量区域选择电路75参考的信息。由阈值生成电路78读出发射停止阈值。发射停止阈值是将与测量区域中的检测像素65的剂量检测信号的积分值相比的信息，由此，AEC单元62判断X射线发射的停止。这些信息存储在存储装置102中。
[0105]注意，图6仅示出了作为图6中待成像的身体部位的例子的胸部和头部，但实际上，还记录其他身体部位的成像条件，诸如腹部、腿、在长尺度成像中覆盖从胸腔延伸到腰部的上体的全脊柱，以及在长尺度成像中覆盖从腰部延伸到脚趾的下体的下肢，以及身体部位的第二预期接收剂量和发射停止阈值。关于第二预期接收剂量，例如，设定一个代表性，但可以根据被摄体M的体格(身体厚度)，诸如瘦、标准和胖，存储多种值。输入被摄体M的体格(身体厚度)，以及根据所输入的体格(身体厚度)，改变第二预期阈值。相对于各个身体部位，设置一种感兴 趣区域，使得肺野是胸部中感兴趣的区域，但在各个身体部位中，可以设置多种感兴趣区域。在这种情况下，第二预期接收剂量和发射停止阈值可以根据区域不同而改变。
[0106]在图7中，构成控制台14的计算机，除如上所述的输入装置19和显示器20外，具备CPU100、存储器101、存储装置102和通信I/F103。这些部件经数据总线104互连。
[0107]存储装置102是例如HDD(硬盘装置)。存储装置102存储控制程序和应用程序(在下文中，称为AP) 105。AP105是使控制台14执行与X射线成像相关的各种功能(包括检查命令和X射线图像的显示处理、待施加到X射线图像的图像处理、成像条件的设置等等)的程序。
[0108]存储器101是用于由CPU100执行处理的工作存储器。CPU100将存储装置102中存储的控制程序加载到存储器101中，运行该程序来实现计算机的各个部件的集中控制。通信I/F103是用于执行与外部装置，诸如RIS、HIS、图像存储服务器和电子暗盒13，的无线或有线传输控制的网络接口。输入装置19包括键盘和鼠标、与显示器20集成的触摸板等等。在设置成像条件中、在输入从FPD45的成像面47的位置Ytl到X射线管16的焦点的位置1的距离SID (放射线源图像距离，见图1)、以及作为成像面47中待施加X射线的区域的X和Z方向(见图1)中的成像区域的宽度Xp和Zp (见图14)中，操作输入装置19。
[0109]在图8中，运行AP105使得控制台14的CPU100充当准直器角度设置单元110、驱动控制单元111、暗盒控制单元112、图像处理单元113和显示控制单元114。准直器角度设置单元110设置照射野限定器17的准直器角度。驱动控制单元111根据在准直器角度设置单元110中设定的条件，通过放射线源控制装置11驱动照射野限定器17。图像处理单元113应用各种图像处理，包括如上所述的偏移校正、增益校正、缺陷校正等等，以产生图像数据。显示控制单元114在显示器20上，显示基于图像数据的X射线图像、在进行曝光中所需的操作菜单等等。
[0110]准直器角度设置单元110基于从输入装置19输入的SID和X和Z方向中的成像区域的宽度Xp和Zp，计算准直器角度。由下述公式(1-1)计算X方向中的准直器角度θχ。能由下述公式(1-2)计算Z方向中的准直器角度θζ:
[0111]θ χ = 2Xtan_1{(Xp/2)/SID}…公式(1-1)
[0112]θ ζ = 2Xtan_1{(ZP/2)/SID} …公式(1-2)
[0113]放射线源控制装置11使用由准直器角度设置单元110计算的准直器角度
θ z，驱动照射野限定器17。缺省地以X和Z方向中的成像面47的宽度，设置成像区域的宽度Xp和ZP。在待成像的身体部位的大小小于成像面47，例如由于被摄体M瘦，身体的横向宽度窄的情况下，由操作员适当地改变成像区域的宽度Xp和ZP。
[0114]暗盒控制单元112从存储装置102读出有关对应于所设定的身体部位的第二预期接收剂量和发射停止阈值的信息(图6的E1、E2、TH1和TH2)，并且为电子暗盒13提供该信息。测量区域选择电路75基于由暗盒控制单元112提供的第二预期接收剂量，确定位于对应于感兴趣区域的测量区域中的检测像素65。阈值生成电路78将由暗盒控制单元112提供的有关发射停止阈值的信息设置作为将与该成像操作中的剂量检测信号的积分值比较的信息。
[0115]在图9中，测量区域选择电路75设有照射野确定单元120、被摄体区域确定单元121、第一预期接收剂量计算单元122和测量区域确定单元123。照射野确定单元120基于成像区域的设定宽度Xp和ZP，确定对应于该成像区域的成像面47中的照射野。然后，照射野确定单元12，读出从检测像素65输出并且在检测像素65的逐个坐标的基础上记录到存储器61的剂量检测信号，以及从所有剂量检测信号中，拾取从位于照射野中的检测像素65输出的剂量检测信号。换句话说，照射野确定单元120从测量区域的候选中，排除位于非照射野(不施加X射线的区域)中的检测像素65的剂量检测信号。注意，假定将成像区域的宽度设定成缺省Xp和ZP，将整个成像面47设置为照射野。在这种情况下，照射野确定单元120不操作。
[0116]注意，可以通过将剂量检测信号与为此设定的阈值进行比较，确定照射野。在这种情况下，不施加X射线的非照射野的剂量检测信号几乎为0，因此，将阈值设置成近似O的值(参见图10的ΤΗ0)。将输出阈值或更小的剂量检测信号的区域确定作为非照射野，而将其他区域确定作为照射野。
[0117]被摄体区域确定单元121从位于照射野中的检测像素65输出的所有剂量检测信号中，拾取位于通过被摄体M施加X射线的被摄体区域中的检测像素65的剂量检测信号。换句话说，被摄体区域确定单元121从测量区域的候选中，排除位于直接施加X射线而不透过被摄体M的直接曝光区域中的检测像素65的剂量检测信号。
[0118]第一预期接收剂量计算单元122由放射线剂量和参数，包括SID、成像条件(管电压和管电流)等等的关系公式，计算那种情况下将由直接曝光区域接收的X射线剂量的预期值(第一预期接收剂量)。正如第二预期接收剂量，第一预期接收剂量是将在测量区域选择电路75执行测量区域选择处理的持续时间中，与由检测像素65检测的剂量检测信号相比的值。由此，第一预期接收剂量是将在该持续时间内预期接收的值。例如，计算可与通过几次或几十次采样获得的剂量检测信号相比的值。将所计算的第一预期接收剂量输出到被摄体区域确定单元121。通过暗盒控制单元112，获得用于确定照射野和计算第一预期接收剂量所需的各个参数。
[0119]为计算第一预期接收剂量，例如，使用由NDD法(数值剂量确定法)的面积剂量公式。由下述公式计算面积剂量D:
[0120]D = TXC_kVXC_FilXmAsX (1/SID)2XBSFXAREA …公式(2)
[0121]其中，T表示根据高电压发生器30的整流法(反相器、单相或三相)确定的常数，C_kV表示管电压校正系数，C_Fil表示与在X射线源10中提供的各种滤波器的厚度有关的管电压校正系数，mAs表示管电流-发射时间积，BSF表示反向散射校正系数，以及AREA表示成像面47中的X射线的照射野。将上述T、C_kV等等以数据表格式存储在存储装置102中。暗盒控制单元112从存储装置102读出对应于X射线源10和高电压发生器30的规格的值，以及将这些值提供给第一预期接收剂量计算单元122。
[0122]被摄体区域确定单元121将来自第一预期接收剂量计算单元122的第一预期接收剂量与位于照射野中的检测像素65的剂量检测信号进行比较。确定输出第一预期接收剂量或更大的剂量检测信号的检测像素65位于直接曝光区域中，以及将其他检测像素65确定为位于被摄体区域中。否则，可以将其剂量检测信号在以第一预期接收剂量为中心的预定范围(第一预期接收剂量土 α )内的检测像素65确定为位于直接曝光区域中。由此，照射野确定单元120 和被摄体区域确定单元121从用于测量区域的候选，排除位于非照射野和直接曝光区域中的检测像素65的剂量检测信号。
[0123]测量区域确定单元123通过暗盒控制单元112，获得有关第二预期接收剂量的信息。测量区域确定单元123将所获得的第二预期接收剂量与位于照射野和被摄体区域中的检测像素65的剂量检测信号比较。测量区域确定单元123将其剂量检测信号在以第二预期接收剂量为中心的预定范围(第二预期接收剂量土 α )内的检测像素65确定为作为感兴趣区域的测量区域中的检测像素65。在进行曝光期间(在FPD45的累积操作期间)，在由剂量检测操作输出的剂量检测信号上，实时地执行照射野、被摄体区域和测量区域的确定(从用于测量区域的候选排除非照射野和直接曝光区域)。测量区域选择电路75将由确定单元120、121和123确定为位于测量区域中的检测像素65的剂量检测信号最终输出到积分电路W。
[0124]注意，图9示出在胸部射线照相中，照射野确定单元120排除位于成像面47的两端的非照射野中的检测像素65的剂量检测信号，以及被摄体区域确定单元121排除位于被摄体M的手臂和腹部之间的直接曝光区域中的检测像素65的剂量检测信号，以及测量区域确定单元123最终确定位于作为测量区域的右左肺野中的检测像素65。
[0125]只要在预定采样周期从检测像素65发送剂量检测信号时，则测量区域选择电路75的确定单元120、121和123确定上述野和区域的各个。否则，在最初发送的剂量检测信号上执行如上所述的确定，此后继承最初的确定结果。
[0126]具体地说，如图10所示，测量区域选择电路75的确定单元120、121和123能在开始X射线发射以及所接收的剂量正在增加的期间Ta和X射线源10的操作变得稳定以及所接收的剂量保持在对应于所设定的管电流的一定值的期间Tb的任何一个中，确定照射野、被摄体区域和测量区域。在任一期间Ta、Tb中，所接收的剂量的变化方式在区域间不同，因此，可以没有任何问题地在任一期间中确定各个区域。
[0127]在所接收的剂量正在增加的周期Ta中确定各个区域的情况下，剂量检测信号易受噪声影响，因为它的值相对小。然而，能几乎与开始X射线发射同时，完成各个区域的确定，因此，平滑地执行AEC。
[0128]在所接收的剂量保持在一定值的期间Tb中确定各个区域的情况下，临时保存在前一采样中获得的剂量检测信号，并且与新获得的剂量检测信号进行比较。当前一和新的剂量检测信号彼此相等时，判定所接收的剂量处于一定值，以及开始各个区域的确定。尽管这种情形需要等待时间，直到所接收的剂量达到一定值为止，剂量检测信号在期间Tb比在期间Ta中更稳定并且具有更好的S/N，因此，可以增加各个区域的确定结果的可靠性。
[0129]注意，当然，在期间Ta中确定各个区域的情形和在期间Tb中确定各个区域的情形之间，将用于确定非照射野的阈值ΤΗ0、第一预期接收剂量THl和第二预期接收剂量TH2的各个设置在不同值。在期间Ta中设定的值，如由双点划线所示，小于如由单点划线所示的、在期间Tb中设定的值。
[0130]接着，将参考图11和12的流程图，描述使用X射线成像系统2的X射线成像的处理过程。在将X射线源10和立位成像台15设置在适当位置中后，如图11的步骤IO(SlO)所示，测量SID并从输入装置19输入到控制台14。然后，被摄体M站在立位成像台15前的预定位置，以及设置成像区域的宽度Xp和Zp (Sll)0
[0131]在SID不变并且预先输入的情形、根据待成像的身体部位确定SID并且在存储装置102中存储的成像条件预先具有每个身体部位的SID的值的情形，或提供用于检测X射线源10和立位成像台15的水平`位置的位置传感器并且基于位置传感器的输出自动地计算SID的情形下，可以省略步骤S10。
[0132]将SID的测量值以及成像区域的宽度Xp和Zp输入到准直器角度设置单元110。准直器角度设置单元110计算准直器角度0)(和ez(S12)。有关所计算的准直器角度
θ ζ的信息被输出到驱动控制单元111。
[0133]然后，在放射线源控制装置11和控制台14中设置成像条件。在设置了成像条件后，将有关用于确定照射野和计算第一预期接收剂量所需的各种参数(成像区域的宽度Xp和Zp、准直器角度0){和θζ、SID、管电压、管电流等等)、对应于待成像的设定身体部位的第二预期接收剂量、和发射停止阈值的信息，通过暗盒控制单元112，传送到电子暗盒13(S13)。
[0134]接着，在驱动控制单元111的控制下，放射线源控制装置11驱动照射野限定器17，使得根据由准直器角度设置单元Iio计算的准直器角度θζ，调整照射野(S14)。
[0135]在此之后，使X射线成像系统2处于等待发射开始指令的待机状态(S15)。当操作员按压发射开关12并且发出发射开始指令时(S15为是)，Χ射线源10开始发射X射线。伴随之，FPD45开始电荷的累积操作来进行曝光(S16)。
[0136]与FPD45的累积操作并行地，电子暗盒13基于检测像素65的输出，在其AEC单元62执行AEC。如图12所示，测量区域选择电路75的照射野确定单元120从由Α/D转换器59输入的多个检测像素65的剂量检测信号中，选择成像面47中的位于X射线的照射野中的检测像素65的剂量检测信号(S30)。
[0137]然后，第一预期接收剂量计算单元122计算第一预期接收剂量，即，将由直接曝光区域接收的X射线剂量(S31)。被摄体区域确定单元121将所计算的第一预期接收剂量与位于照射野中的检测像素65的剂量检测信号进行比较(S32)。确定其剂量检测信号为第一预期接收剂量或更大的检测像素65位于直接曝光区域中，而确定其他检测像素65位于被摄体区域中(S33)。注意，可以在开始曝光前，例如，当设置包括计算所需的参数的成像条件时，执行第一预期接收剂量的计算。
[0138]然后，测量区域确定单元123将第二预期接收剂量与位于照射野和被摄体区域中的检测像素65的剂量检测信号进行比较(S34)。由此，确定位于作为感兴趣的区域的测量区域中的检测像素65 (S35)。从确定位于测量区域中的检测像素65输出的剂量检测信号被输出到积分电路76’以及积分电路76对信号进行积分(S36)。[0139]阈值生成电路78生成由暗盒控制单元112提供的发射停止阈值，以及将发射停止阈值输出到比较电路77。比较电路77将由积分电路76计算的剂量检测信号的积分值与发射停止阈值进行比较(S37)。一旦积分值已经达到阈值(S38为是)，输出发射停止信号。将从比较电路77输出的发射停止信号从发射信号I/F80传送到放射线源控制装置11的发射信号 I/F35 (S39)。
[0140]在由放射线源控制装置11的发射信号I/F35接收发射停止信号后，控制器31停止从高电压发生器30向X射线源10供电，由此，停止X射线发射。在电子暗盒13中，FPD45从累积操作转变到读出操作。在读出操作中，输出图像数据(图11的S17)。
[0141]将从FPD45输出的图像数据通过通信器40，有线或无线地传送到控制台14。图像处理单元113将各种图像处理应用于图像数据。显示控制单元114在显示器20上显示所处理的图像数据(图11的S18)。
[0142]如上所述，根据本发明，测量区域选择电路75的确定单元120、121和123分别确定照射野、被摄体区域和测量区域，以及选择确定位于测量区域中的检测像素65的剂量检测信号。因此，可以在进行曝光期间实时地确定测量区域，以及消除为了设置测量区域预先进行另一曝光或执行图像处理诸如直方图分析的需要。能使用简单计算和比较，简便和快速地确定各个区域。能够在开始X射线发射并且所接收的剂量正在增加的期间Ta中，完成各个区域的确定。
[0143]如果被确定位于测量区域中的检测像素65包括实际位于非照射野或直接曝光区域中的检测像素65，无法适当地执行AEC。然而，照射野确定单元120和被摄体区域确定单元121可靠地排除位于非照射野或直接曝光区域中的检测像素65，增加AEC的可靠性。
[0144]与直接从整个成像面47确定测量区域的情形相比，经照射野、被摄体区域和测量区域的步骤逐步地缩小测量区域的候选，增加检测像素65的确定结果的适当性。进一步提高AEC的可靠性。
[0145]第二实施例
[0146]注意，除如在第一实施例中所述，使用固定在某一位置中的X射线源和电子暗盒成像一个身体部位诸如胸部或腹部外，如在本实施例中所述，可以将本发明应用于长尺度成像。注意，用相同的参考数字表示具有与第一实施例的部件相同的结构和功能的部件，以及将省略其详细描述。
[0147]在图13中，X射线成像系统130具有实现长尺度成像的结构。放射线源控制装置11控制放射线源移动机构131的操作，使得在长尺度成像中，通过跟随立位成像台15的支架18的垂直移动，转动X射线源10。放射线源移动机构131包括可在Z方向中伸缩以及从天花板悬吊X射线源10，并且具有在Z方向中转动X射线源10的功能的臂、附接到臂并且使X射线源10在XY方向中与臂一起移动的导轨，以及驱动源，诸如电动机。X射线源10的位置能在放射线源控制装置11的控制下自动地改变，或由操作员诸如射线照相技工手动地改变。在长尺度成像中，移动X射线源10，使得X射线源10的高度对应于Z方向中的被摄体M的成像区域的中心Z。。
[0148]立位成像台15设有在不改变电子暗盒13的FPD45的成像面47的方向的情况下、允许支架18在Z方向中垂直移动的支架移动机构132。支架移动机构132能在控制台14的控制下自动地改变或由操作员手动地改变支架的位置(高度)。
[0149]X射线源10具有激光源133。当设置被摄体M的成像区域时，接通激光源133。激光源133在X射线源10前，发射分别平行于X和Z方向的两种线性激光束。
[0150]操作者使被摄体M站在立位成像台15前的预定位置处，以及操作放射线源控制装置11的触摸板34来接通激光源133。然后，如图14 (A)和(B)所示，通过放射线源移动机构131的操作，将X射线源10的高度设置在平行于X方向的线性激光束与期望成像区域的上端Zt重合的位置，以便设置Z方向中的成像区域的高度Zp。在此之后，在Z方向中向下转动X射线源10，使得平行于X方向的线性激光束与期望成像区域的下端Zb重合。关于X方向中的成像区域的宽度Xp，以相同的方式，当发射平行于Z方向的线性激光束时，水平地转动X射线源10，使得线性激光束施加到期望位置。然而，X方向中的右和左转动角度相对于它们的中心彼此相等 。此时，包含在放射线源移动机构131中的电位计检测Z方向中的X射线源10的高度(=ZT)和转动角度(^和Φζ。只要在操作触摸板34时，将电位计的检测结果从放射线源控制装置11传送到控制台14。注意，图13的ΖΡ、ΖΤ和Zb表示在成像全脊椎的情况下，Z方向中的成像区域的例子，以及几乎覆盖从被摄体M的胸腔延伸到腰部(骨盆)的上半身。
[0151]在上述例子中，在使X射线源10的高度与期望成像区域的顶端Zt齐平后，在Z方向中向下转动X射线源10来设置下端Zb。然而，可以先设置下端Zb，然后，在Z方向中向上转动X射线源10来设置上端Ζτ。同时，如图14 (C)所示，可以在Z方向中向上和向下转动设置在任意高度的X射线源10，来设置上端Zt和下端ΖΒ。可以基于X射线源10的高度和转动角度小\和Φ" ζ，设置成像区域。
[0152]在图15中，当执行ΑΡ105并且选择长尺度成像时，除第一实施例的驱动控制单元
111、暗盒控制单元112等等外，还在控制台14的CPU100中构造驱动条件设置单元135。驱动条件设置单元135不仅设置照射野限定器17的准直器角度，而且设置长尺度成像中支架18的移动范围、X射线源10的转动角度范围，以及移动范围内的曝光位置。根据由驱动条件设置单元135设定的各种驱动条件，驱动控制单元111经放射线源控制装置11驱动放射线源移动机构131和照射野限定器17，并且驱动支架移动机构132。如上所述，在将各种图像处理，诸如偏移校正、增益校正和缺陷校正应用于图像数据后，图像处理单元113收集在各个曝光位置中获得的图像数据以及通过合成产生长尺度图像数据。显示控制单元114基于长尺度图像数据，在显示器20上显示合成的X射线图像(长尺度图像)。
[0153]除第一实施例的准直器角度设置单元110外，驱动条件设置单元135包括用于设置支架的移动范围和X射线源10的转动角度范围的成像区域设置单元136，以及用于设置上述转动范围内的曝光位置的曝光位置设置单元137。
[0154]成像区域设置单元136基于通过输入装置19输入的SID和使用从放射线源控制装置11输入的、设置利用激光源133的成像区域的电位计的检测结果(上端Zt和转动角度Φχ& Φζ)，计算成像区域的宽度Xp和高度ΖΡ。更具体地说，计算下述公式(3-1)和(3-2)(参见图14):
[0155]Xp = 2XSIDXtan(<jix/2) …公式(3-1)
[0156]Zp = SIDX tan Φz …公式(3-2)
[0157]从计算结果，获得Z方向中的成像区域的下端Zb和中心Zc。成像区域设置单元136在长尺度成像中，将Z方向中的成像区域的下端Zt和下端Zb设置作为支架18的移动范围，以及将中心Z。设置作为X射线源10的位置。在全脊椎成像的情况下，支架移动机构132在设定在下端Zb的移动开始位置和设定在上端Zt的移动结束位置之间移动支架18。在下肢成像的情况下，将上端Zt设置作为移动开始位置，以及将下端Zb设置作为移动结束位置。由此，在全脊椎成像和下肢成像的任何一个中，首先成像腰部。
[0158]在Z方向中将X射线源10设置在成像区域的中心Zc的情况下，成像区域设置单元136由下述公式(4)计算X射线源10的转动角度范围Φζ (见图13):
[0159]Φζ = 2 X tarf1 {(ΖΡ/2)/SID}… 公式(4)
[0160]放射线源移动机构131将Z方向中的X射线源10的转动角度Φζ改变到上述转动角度范围φζ，因此，X射线源10的转动与支架18的垂直移动同步。
[0161]准直器角度设置单元110基于SID、Z方向中的FPD45的成像面47的长度FOV(视野)(见图16)，以及成像区域的宽度XP，计算长尺度成像中的准直器角度。如在第一实施例的情况下，由公式(1-1)计算X方向中的准直器角度θχ。由下述公式(1-2)’，计算Z方向中的准直器角度θζ:
[0162]Θ z = 2 X tan-1 {(F0V/2) /SID} …公式(1-2)，
[0163]准直器角度9){在各个曝光位置中是共用的。另一方面，准直器角度θζ是在X射线源10和成像面47的Z方向的中心的高度与中心Ζ。重合的情况下的角度，因此根据Z方向中的成像面47的中心的高度和中心Zc之间的偏差进行了校正。在长尺度成像中，放射线源控制装置11驱动照射野限定器17，使得准直器角度0)(与02分别与上述公式(1-1)和(1-2)’获得的值或校正值一致。
[0164]曝光位置设置单元137基于成像区域的高度Zp和Z方向中的成像面47的长度F0V，设置长尺度成像中的各个曝光位置。具体地说，首先计算下述公式(5):
[0165]Zp/FOV …公式(5)
[0166]为了重叠相邻曝光位置之间的成像面47，在上述公式(5)的计算结果为整数的情况下，使商加I。 在计算结果不为整数的情况下，上舍入计算结果的小数点部分来计算进行曝光的次数η。在确定曝光次数η后，如图16 (A)所示，(在全脊椎成像的情况下，与下肢成像的情形相反)确定成像面47的下端与下端Zb重合的移动开始位置(第一曝光位置)Ρ1，以及成像面47的上端与上端Zt重合的移动结束位置(第η曝光位置)Ρη。使移动开始位置Pl和移动结束位置Pn之间的距离被数(n-1)等分，并且将所获得的位置指定作为其他曝光位置。
[0167]例如，在Zp=IOOcm和F0V=25cm的情况下，ZP/F0V=4为整数，因此，根据4+1，计算曝光次数为“5”。曝光位置PU P2、P3、P4和P5中，相邻两个曝光位置之间的距离d=18.75。在Zp=IOOcm和F0V=30cm的情况下，ZP/F0V=3.33…，不是整数。上舍入小数部分，曝光次数计算为“4”。在曝光位置P1、P2、P3和P4中相邻两个曝光位置之间的距离d ^ 23.3cm。
[0168]图16(B)示出在各个曝光位置P1，P2，…，Pn中获得的图像数据Il至In。由于相邻曝光位置之间的成像面47的重叠，在相邻曝光位置的图像数据之间，存在重叠区域138。该重叠区域138便于由图像处理单元113产生长尺度图像数据，而不削减图像数据。由下述公式(6)计算重叠区域138的重叠量Y:
[0169]y = {η X FOV-ZpI/(η-1) …公式(6)
[0170]在Zp=IOOcm 和 F0V=25cm 的情况下，Y = (5X 25-100)/2=12.5cm。在 Zp=IOOcm 和F0V=30cm 的情况下，Y = (4 X 30-100)/3 ^ 6.7cm。
[0171]曝光位置设置单元137将有关移动开始位置、移动结束位置、所计算的曝光次数η、和相邻曝光位置之间的距离d的信息输出到驱动控制单元111。在驱动控制单元111的控制下，支架移动机构132以距离d，从曝光位置Pl到曝光位置Pn，在Z方向中顺序地移动支架18。放射线源控制装置11控制放射线源移动机构131的操作，以便X射线源10以转动角度Φζ转动，使得X射线的照射野与各个曝光位置的成像区域重合。放射线源控制装置11控制X射线源10的操 作，使得在移动支架18并停在各个曝光位置、并且按期望转动角度Φζ转动X射线源10后，发射X射线。
[0172]曝光位置设置单元137将有关重叠区域138的所计算的重叠量Y的信息输出到图像处理单元113。基于有关重叠量Y的信息，图像处理单元113将在重叠区域138处的各个曝光位置获得的图像数据接合来产生长尺度图像数据。
[0173]在这种情况下，AEC单元具有与第一实施例的AEC单元62几乎相同的结构。然而，照射野确定单元120确定除准直器角度θ ζ以及SID外，由曝光位置和X射线源10的转动角度Φζ确定的、成像面47中的X射线的照射野。注意，在第一实施例中，相对于待成像的每个身体部位，存储对应于感兴趣的区域的一种第二预期接收剂量。然而，可以将感兴趣的区域分成小部分，使得全脊椎的身体部位分成腰部和脊椎两部分，或将下肢的身体部位分成腰部、膝部和踝部三部分，以及可以存在不同部分的第二预期接收剂量。在这种情况下，在全脊椎成像中，暗盒控制单元112在首次曝光时，提供腰部的第二预期接收剂量，以及在第二或后续曝光时，提供脊椎的第二预期接收剂量。在下肢成像的情况下，暗盒控制单元112在首次曝光时，提供腰部的第二预期接收剂量，在第二次曝光时，提供膝部的第二预期接收剂量，以及在用于电子暗盒13的第三曝光时，提供踝部的第二预期接收剂量。
[0174]接着，将参考图17的流程图，描述使用X射线成像系统130的长尺度成像(全脊椎成像)的处理过程。与第一实施例相同的步骤用相同的参考数字表示，以及将省略其详细描述。
[0175]在SlO输入SID后，被摄体M站在立位成像台15前的预定位置。在这种状态下，接通激光源133。放射线源移动机构131调整X射线源10的高度以及在Z方向或X方向中转动X射线源10，来设置成像区域(S40)。将SID的测量值，以及由电位计检测的X射线源10的高度(上端Ζτ)和转动角度(^和Φζ输入到驱动条件设置单元135。驱动条件设置单元135使用成像区域设置单元136、准直器角度设置单元110和曝光位置设置单元137，计算移动范围、准直器角度Θ、曝光次数η、曝光位置P1，P2，...，Pn及其间的距离、重叠区域138的重叠量Y等等(S41)。将该信息输出到驱动控制单元111等等。
[0176]当设置驱动条件和在放射线源控制装置11和控制台14中设置成像条件时，通过暗盒控制单元112，将有关，包括除如在第一实施例中所述的成像区域的宽度Xp和ΖΡ、准直器角度θζ、SID、管电压和管电流外的X射线源10的转动角度Φζ的各种参数、第二预期接收剂量、发射停止阈值等等的信息传送到电子暗盒13 (S42)。
[0177]然后，在驱动控制单元111的控制下，驱动放射线源移动机构131和支架移动机构132。使X射线源10移动到中心Ζ。并且转动第一曝光的转动角度，同时，使支架18移动到第一曝光位置Ρ1。放射线源控制装置11驱动照射野限定器17，以便照射野具有由准直器角度设置单元110计算的准直器角度9){和θζ (S43)。
[0178]当操作员按压发射开关12以及发出发射开始指令时(S15为是)，Χ射线源10开始发射X射线。伴随之，FPD45开始电荷的累积操作来进行首次曝光(S44)。首次曝光捕捉图像数据Il (S45)。此时的AEC单元的操作与图12所示的第一实施例的操作相同。
[0179]类似地，当支架18移动到第k曝光位置Pk (k=2, 3，4，…，η)时，通过调整照射野，使X射线源10转动期望转动角度Φζ (S46)。通过设置由测量区域选择电路75确定的测量区域，进行第k次曝光(S47)，由此获得图像数据Ik (S48)。重复上述步骤，直到曝光次数达到η为止(k=n, S49为是)。
[0180]在完成第η次曝光后，图像处理单元113执行在重叠区域138接合在各个曝光位置Ρ1，Ρ2，…，Pn获得的图像数据II，12，…，In来产生单一长尺度图像数据的合成步骤(S50)。显示控制单元114在显示器20上显示所产生的长尺度图像数据(S51)。
[0181]该实施例能获得与第一实施例相同的效果。本发明优选应用于必须连续和快速地进行多次曝光，使得防止由于被摄体M的身体移动而导致的合成图像的位移的长尺度成像，因为本发明允许在进行曝光期间实时地确定测量区域，并且消除了为设置测量区域预先进行另一曝光或执行诸如直方图分析的图像处理的需要。
[0182]在第二实施例中，在全脊椎成像和下肢成像中，均在首次曝光时成像腰部。这是因为具有骨盆的腰部在进行诊断时倾向于最值得注意。然而，本发明不限于此，可以首先成像除腰部外的部位。例如，在检查膝关节病的情况下，可以将膝部指定作为待在首次曝光时成像的部位。
[0183]作为设置成像区域的方法，可以使用除上述方法外的方法。例如，代替激光源133，可以提供将矩形可见光通过照射野限定器17施加到被摄体M的可见光源。在这种情况下，调整准直器角度θζ，使得用矩形可见光照射的区域与期望成像区域重合，以及基于具有所调整的准直器角度02和SID的几何公式，计算成像区域的大小。否则，代替X射线源10，支架18可以具有诸如激光源133的瞄准器。代替提供瞄准器等等，由标尺测量成像区域的大小，以及可以从输入装置19输入测量值。
[0184]重叠量Y与Z方向中的成像面47的长度FOV的比值的增加导致重叠区域138处的被摄体M的放射线暴露的增加，因此优选设置有关重叠量Y的上限(例如，10%的FOV的长度)。将由上述公式(6)计算的重叠量Y与预定上限值进行比较，在重叠量Y大于上限值的情况下，在垂直方向中均等地滑动曝光位置P1，P2，…，Pn，以便重叠量Y达到上限值。
[0185]重叠量Y可以总是一定的。在这种情况下，成像面47可以在第η次曝光时延伸到成像区域外。在这种情况下，根据成像区域的上端或下端，可以使X射线的照射野小。
[0186]第二实施例将使用在相对于站立被摄体M在垂直方向中移动支架18的立位成像台的情形描述为例子，但本发明不限于此。本发明可应用于相对于躺在成像床上的被摄体M支架移向水平方向的成像。在第二实施例中，沿被摄体M的身体轴，移动支架18，但在长尺度成像中，可以在不同于被摄体M的身体轴的方向中移动支架18。
[0187]第二实施例采用用来改变X射线源的角度的转动方法，使得根据加载有电子暗盒13的支架18的移动，改变X射线发射方向。然而，可以将本发明应用于根据加载有电子暗盒的支架的移动，线性地移动X射线源10的线性移动方法。此外，可以在移动支架18和X射线源10的同时，进行曝光，而不将它们停留在各个曝光位置。
[0188]除如在第一实施例中所述使用固定在一个位置中的X射线源和电子暗盒成像单一身体部位诸如胸部或腹部的常规成像，以及根据第二实施例的长尺度成像外，本发明还可应用于执行AEC的任何类型的X射线成像，包括使用位于不同位置的两个X射线源执行X射线成像以便获得具有视差的两个图像并且基于两个图像实现X射线图像的立体成像的立体成像、将X射线从移动X射线源施加到处于不同角度的被摄体并且对所捕捉的图像相加来获得具有强调期望的断层面的断层图像的断层合成成像。
[0189]当被摄体区域确定单元121将第一预期接收剂量的瞬时值和位于照射野中的检测像素65的剂量检测信号进行比较时，或当测量区域确定单元123将第二预期接收剂量的瞬时值与位于照射野和被摄体区域中的检测像素65的剂量检测信号进行比较时，可以不逐个地比较剂量检测信 号来确定被摄体区域或测量区域。相反，成像面47可以划分成多块，以及可以将包含在各个块中的多个检测像素65的剂量检测信号的代表值与第一或第二预期接收剂量进行比较，来确定各个块是否包括在被摄体区域或测量区域中。块是例如均等地划分成像面所成的区域。每一块具有彼此相邻的多个检测像素65。在逐块的基础上，计算包含在该块中的多个检测像素65的剂量检测信号的平均值，以及将平均值与作为该块的代表值的第一或第二预期接收剂量进行比较。与逐个比较剂量检测信号的情形相比，这减少了比较的次数，因此便于节省处理时间。注意，可以使用最大值、最频值或总计值，代替平均值，作为各个块的多个剂量检测信号的代表值。在使用总计值的情况下，设置根据包含在一个块中的剂量检测信号的数量的、第一或第二预期接收剂量的校正值来与总计值进行比较。
[0190]测量区域的候选可以在待成像的每一身体部位中预先设定，或可以由操作员设定。候选区域是假定具有测量区域的区域。在上述实施例中，在胸部射线照相的情况下，候选区域是作为感兴趣的区域，假定具有肺野的区域。由于解剖结构，例如，被摄体的肺野的位置几乎是固定的，尽管个体间存在变化，但能估算包括测量区域的近似区域。将这种区域设定成候选区域。
[0191]在身体部位基础上设定候选区域的情况下，例如，通过控制台14的输入装置19和显示器20，设置候选区域，并且与身体部位关联地记录到存储装置102。在指定待在各个成像操作中成像的身体部位时，为电子暗盒13的测量区域选择电路75，提供候选区域。代替将候选区域预先记录到存储装置102，在各个成像操作中可以由操作员的判断来设置候选区域。在这种情况下，在控制台14的显示器20上显示成像面47的示意图，以及操作员通过输入装置19指定示意图的一部分来设置候选区域。为测量区域选择电路75提供所设定的候选区域。因此，控制台14由候选区域设置单元组成。
[0192]在设置候选区域的情况下，测量区域选择电路75确定在候选区域内的照射野、被摄体区域和测量区域。否则，由于可想到候选区域不包括非照射野和直接曝光区域，通过跳过确定照射野和被摄体区域，仅执行测量区域的确定。
[0193]在电子暗盒13的检测像素65故障或由于导线断开等等导致放射线源控制装置11和电子暗盒13之间的通信故障的情况下，不能适当地传输发射停止信号以及AEC不能工作。尤其是，在放射线源控制装置11中设置管电流-发射时间积的最大值作为成像条件，由此，AEC的故障导致患者承受上限或以上的过多放射线暴露。为此，电子暗盒13具有紧接在安装后或一天开始时根据在控制台14中准备的每一曝光条件执行测试成像的测试模式。即使在电子暗盒13向放射线源控制装置11发出发射停止信号后，检测像素65继续检测X射线。在预定时间内检测到X射线发射停止的情况下，判定AEC正常工作。如果不是，则判定任一故障发生，以及在显示器20上显示告警消息。
[0194]在可用有线和无线方法连接放射线源控制装置11和电子暗盒13的发射信号I/F35和80的情况下，如果根据监视无线电场强度等等的结果，判定无线通信不稳定，可以显示建议切换到有线方法的告警。
[0195]在上述实施例的每一个中，直接连接到信号线51而没有TFT49的介入的检测像素65用作AEC传感器。然而，如图18的FPD140中所示，可以将检测像素141连接到由不同于驱动通常像素46的那些的栅极驱动器142和扫描线143驱动的TFT144，由此，能与通常像素46无关地读出累积的电荷。
[0196]在上述实施例的`每一个中，存在彼此独立的、用于图像检测的像素46和充当AEC传感器的检测像素65。因此，要求用于利用不具有检测像素的相邻列的像素值来内插具有检测像素65的列的像素值的缺陷校正。这会导致X射线图像的图像质量的恶化。因此，具有图19的结构的FPD150消除了基于相邻像素的像素值的缺陷校正的需要。
[0197]在图19中，FDP150包括专用于图像检测的第一像素151和用在图像检测和AEC两者中的第二像素152。第一和第二像素151和152以适当比率排列成矩阵，如上述实施例的像素46和检测像素65。第一和第二像素151和152的每一个具有两个光电二极管153和154。在第一像素151中，光电二极管153和154并联连接，以及一端通过TFT49连接到信号线51。在第二像素152中，另一方面,与第一像素151 —样,光电二极管153的一端通过TFT49连接到信号线51，而光电二极管154直接连接到信号线51，而没有TFT49的介入。换句话说，第二像素152的光电二极管154具有与上述实施例的检测像素65相同的结构。
[0198]从第一像素151，读出在两个光电二极管153和154中累积的电荷。从第二像素152，另一方面，读出仅在光电二极管153中累积的电荷。在将相同的X射线剂量施加到相同开口大小的光电二极管153和154的情况下，由于第二像素152的光电二极管154用于AEC并且不用于产生X射线图像，因此，第二像素152的累积电荷量约为第一像素151的累积电荷量的一半。然而，与不从检测像素65的位置获得像素值的上述实施例相比，可以防止X射线图像的图像质量的恶化。并且，通过将第二像素152的输出乘以基于光电二极管153和154的开口大小预先计算的系数，并且通过乘法将第二像素152的像素值校正到对应于第一像素151的像素值的值，能进一步防止图像质量的恶化。由此，可以降低通过将FPD的像素的一部分用于AEC引起的、对X射线图像的图像质量的不利影响。
[0199]并且，通过利用流过向各个像素46提供偏压的偏压线的电流与在像素46中产生的电荷成比例的事实，可以监视流过连接到特定像素46的偏压线的电流来检测X射线剂量。在另一情况下，可以基于在断开所有TFT49的状态下从像素46泄漏的漏电荷，检测X射线剂量。此外，除像素46外，可以与成像面47共面地提供具有不同结构并且独立输出的用于AEC的另一检测传感器。
[0200]通过AEC单元62，将剂量检测信号的积分值与阈值进行比较，可以计算X射线的累积剂量达到目标值的预期时间。在这种情况下，在预期时间流逝后，将发射停止信号传送到放射线源控制装置11，或将预期时间传送到放射线源控制装置11。在预期时间流逝后，控制器42将FPD45的操作从累积操作转变到读出操作。
[0201]在使用能独立于通常像素46、从检测像素141读出累积电荷的图18的FPD140的情况下，当计算X射线的累积剂量达到目标值的预期时间时，周期性地接通TFT144直到向AEC单元62提供剂量检测信号时为止的测量区域的检测像素141可以切换到累积操作。可以将在该累积操作中在检测像素141中累积的电荷用于产生X射线图像。
[0202]在这种情况下，然而，如图20的阴影所示，在读出操作中从测量区域的检测像素141输出的电压信号中，仅反映在计算了预期时间并且转变到累积操作后的时间Td期间产生的电荷。在从确定每一区域直到计算预期时间为止的持续时间中产生的累积电荷用于AEC，不反映在X射线图像中。因此，检测像素141的值比通常像素46的值小阴影的量。因此，将从测量区域的检测像素141输出的电压信号乘以比率Tc/Td以进行校正。其中，Td表示测量区域的检测像素141的累积操作时间，即，从计算了预期时间并转变到累积操作直到停止X射线发射并开 始读出操作为止的时间。Tc表示用于确定每一区域直到开始读出操作的时间。注意，位于除测量区域外的区域中的其他检测像素141紧接在确定每一区域后，转变到累积操作。因此，不仅除测量区域外的区域的检测像素141，而且测量区域的检测像素141也用来产生X射线图像，以及最小化由于提供检测像素141而引起的图像质量的恶化。
[0203]注意，与上述实施例的每一个相比，一些X射线成像系统不具有放射线源控制装置11和电子暗盒13之间的通信功能。在这种情况下，提供发射开始和/或停止检测单元，代替AEC单元62来基于剂量检测信号，检测X射线发射的开始和/或停止。在检测X射线发射的开始中，当在控制台14中设置成像条件时，FPD45从复位操作转变到累积操作以及检测单元开始检测剂量检测信号。将剂量检测信号的积分值与发射开始阈值进行比较。当积分值已经达到发射开始阈值时，判定X射线发射已经开始。FPD45在判定发射开始后，继续累积操作，以及连续地监视剂量检测信号。当积分值达到低于发射停止阈值时，判定X射线发射已经停止，以及使FPD45从累积操作转变到读出操作。
[0204]如从上述说明看出，发射开始和/或停止检测单元的基本结构与AEC单元62的结构相同，即使仅将与剂量检测信号的积分值进行比较的阈值不同。然而，发射开始和/或停止检测单元不具有测量区域确定单元123。发射开始和/或停止检测单元将通过被摄体区域确定单元121确定位于直接曝光区域中的检测像素65的剂量检测信号，用于判断X射线发射的开始和/或停止。直接曝光区域接收比被摄体区域所接收更多的X射线剂量，以及每单位时间的所接收的剂量的变化在直接曝光区域中也比在被摄体区域中更大。因此，可以短时间内获得具有适合于判断X射线发射的开始和/或停止的S/N的剂量检测信号。因此，执行精确和快速判断。
[0205]注意，代替使用被摄体区域确定单元121确定直接曝光区域，可以将剂量检测信号的最大值用于判断X射线发射的开始和/或停止。不检测直接曝光区域等等便于缩短用于判断所需的时间。
[0206]除将剂量检测信号用于检测X射线发射的开始和/或停止以及AEC外，可以基于剂量检测信号，改变读出操作期间的积分放大器的增益。在这种情况下，如图21所示，使用增益可调积分放大器160，代替积分放大器56。
[0207]在图21中，积分放大器160具有运算放大器160a和复位开关160c，恰如积分放大器56。两个电容器160b和160d连接在运算放大器160a的输入和输出端子之间。增益变换开关160e连接到电容器160d。当接通增益变换开关160e时，来自积分放大器的输出电压信号为V=q/(C1+C2)。当断开增益变换开关160e时，V=q/Cl。其中，q表示累积电荷。Cl和C2分别表示电容器160b和160d的电容。通过接通和断开增益变换开关160e，改变积分放大器160的增益。注意，上文描述了通过连接两个电容器分两阶段改变增益的例子，但增益优选能通过连接两个或以上电容器或使用可变电容器，分两个或更多阶段改变。
[0208]除AEC单元或发射开始和/或结束检测单元外，在FPD中还提供增益设置单元161。当Fro开始累积操作时，启动增益设置单元161，以控制读出操作期间的增益变换开关160e的操作。将剂量检测信号从信号处理电路55周期性地输入到增益设置单元161。在输出剂量检测信号中，将积分放大器160的增益设置在其最小值，以便防止剂量检测信号的饱和。在该例子中，接通增益变换开关160e。
[0209]正如AEC单元62，增益设置单元161以预定次数对来自位于由测量区域确定单元123确定的测量区域中的检测像`素65的剂量检测信号的总计值、平均值、最大值或最频值进行积分。将该积分值与预定阈值进行比较。在积分值大于阈值的情况下，增益设置单元161在读出操作中接通增益变换开关160e。另一方面，当假定为成像面47的测量区域的部位的累积接收剂量低以及积分值是阈值或更小时，在读出操作期间，断开增益变换开关160e来增加积分放大器160的增益。更具体地说，设置积分放大器160的增益，使得测量区域的输出电压信号V的最大和最小值与Α/D转换范围的最大和最小值一致。
[0210]在将累积X射线剂量设置在低的情况下，电压信号V的最大和最小值之间的宽度窄于Α/D转换范围。在这种情况下获得的X射线图像是具有显著噪声的模糊图像。然而，将积分放大器的增益设置在高水平，当假定为测量区域的部分的累积接收剂量低时，允许获得具有不显著噪声的高图像质量的X射线图像。因此，可以降低在X射线源中设定的X射线剂量的水平。结果是，获得显著的效果，即，降低患者的放射线暴露。并且，通过将AEC的发射停止阈值设置在低水平，能有意地早停止X射线发射，以及可以将积分放大器的增益设置在高水平来弥补不足。在这种情况下，也能降低患者的放射线暴露。
[0211]注意，在上述例子中改变积分放大器160的增益。然而，除积分放大器外，还可以提供增益可变放大器，因此，可以执行增益的改变。
[0212]在上述实施例的每一个中，控制台14和电子暗盒13是分离的，但控制台14不一定独立于电子暗盒13。电子暗盒13可以具有控制台14的功能。以这种方式，放射线源控制装置11和控制台14可以集成为一个单元。代替作为便携式X射线图像检测装置的电子暗盒或附加地，本发明可以应用于台安装型X射线图像检测装置。
[0213]本发明可应用于使用另一种放射线诸如Y射线代替X射线的成像系统。
[0214]参考数字的描述
[0215]2，130 X射线成像系统
[0216]10 X射线源
[0217]11放射线源控制装置
[0218]13电子暗盒
[0219]14控制台
[0220]19输入装置
[0221]20 显示器
[0222]35发射信号I/F
[0223]42控制器
[0224]45，140，150 FPD
[0225]46 像素
[0226]62 AEC 单元
[0227]65，141检测像素
[0228]75测量区域选择电路
[0229]80发射信号I/F
[0230]100 CPU
[0231]102存储装置
[0232]112暗盒控制单元
[0233]120照射野确定单元
[0234]121被摄体区域确定单元
[0235]122第一预期接收剂量计算单元
[0236]123测量区域确定单元
[0237]151,152第一和第二像素
[0238]160积分放大器
[0239]161增益设置单元
【权利要求】
1.一种放射线成像系统，包括用于向被摄体发射放射线的放射线源，以及具有形成有用于成像所述被摄体的放射线图像的成像面的检测面板的放射线图像检测装置，所述成像面具有多个像素的阵列，各个像素用于根据从所述放射线源发射的所述放射线的接收剂量来累积电荷，所述放射线成像系统的特征在于包括: 设置在所述成像面中的多个剂量检测传感器，用于检测所述接收剂量； 预期接收剂量获得单元，用于获得预期施加到所述成像面的一部分的预期接收剂量；区域确定单元，用于基于所述预期接收剂量和由所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量之间的比较结果，从所述成像面中，确定测量区域，所述测量区域用于执行使所述放射线源停止发射所述放射线来控制所述放射线图像的曝光的自动曝光控制；以及 自动曝光控制单元，用于基于由位于所述测量区域中的所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量的积分值和预定发射停止阈值之间的比较结果，执行所述自动曝光控制。
2.根据权利要求1所述的放射线成像系统，其特征在于: 所述预期接收剂量获得单元基于所述放射线源和所述放射线图像检测装置的所述成像面之间的距离以及施加到所述放射线源的管电压和管电流，计算将所述放射线直接施加到所述成像面而不透过所述被摄体的直接曝光区域的第一预期接收剂量；以及 所述区域确定单元通过所述第一预期接收剂量和由所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量之间的比较结果，确定所述直接曝光区域，以及基于所确定的直接曝光区域，确定通过所述被摄体施加所述放射线的被摄体区域。
3.根据权利要求2所述的放射线成像系统，其特征在于:所述预期接收剂量获得单元通过使用利用NDD法的面积剂量公式，计算所述第一预期接收剂量。
4.根据权利要求1至3中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于:` 所述测量区域是设置在作为进行诊断时最受关注的感兴趣区域处的区域； 所述放射线成像系统包括: 操作输入单元，用于指定待成像的身体部位；以及 存储器单元，用于为各个成像部位存储预期将由所述测量区域接收的第二预期接收剂量; 所述预期接收剂量获得单元根据由所述操作输入单元输入的所述身体部位，从所述存储器单元获得所述第二预期接收剂量；以及 所述区域确定单元由所述第二预期接收剂量与由所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量之间的比较结果，确定所述测量区域。
5.根据权利要求4所述的放射线成像系统，其特征在于，所述放射线图像检测装置包括: 增益可变放大器，用于在从所述检测面板读出所述放射线图像的读出操作中，放大对应于来自所述像素的电荷的模拟电压信号；以及 增益设置单元，用于基于在所述自动曝光控制中由位于所述测量区域中的所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量，设置在所述读出操作期间的所述放大器的增益。
6.根据权利要求1至5中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于:所述区域确定单元通过将所述预期接收剂量与由包含在所述成像面被划分的块中的多个所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量的代表值进行比较，执行区域确定。
7.根据权利要求1至6中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于: 所述测量区域是设置在进行诊断时最受关注的感兴趣区域处的区域； 所述放射线成像系统包括用于设置所述测量区域的候选区域的候选区域设置单元；以及 所述区域确定单元从所述候选区域中确定所述测量区域。
8.根据权利要求1至7中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于: 所述放射线源具有照射野限定器，所述照射野限定器用于在所述成像面内限定由所述放射线照射的照射野；以及 所述放射线成像系统包括照射野确定单元，所述照射野确定单元用于基于所述照射野限定器的准直器角度和在所述放射线源与所述放射线图像检测装置之间的位置关系，确定所述成像面中的所述照射野。
9.根据权利要求8所述的放射线成像系统，其特征在于:所述照射野确定单元确定所述照射野，然后，所述区域确定单元确定所述照射野中的所述被摄体区域，接着确定所述被摄体区域中的所述测量区域。
10.根据权利要求8或9所述的放射线成像系统，其特征在于: 所述测量区域是设置在进行诊断时最关注的感兴趣区域处的区域； 所述放射线成像系统包括用于设置所述测量区域的候选区域的候选区域设置单元；以·及 所述照射野确定单元从所述候选区域中确定所述照射野。
11.根据权利要求1至10中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于:紧接在所述放射线源开始发射所述放射线后以及在当所述接收剂量正在增加的期间，所述区域确定单元执行区域确定。
12.根据权利要求1至10中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于:在所述放射线源开始发射所述放射线之后、所述接收剂量达到一定值时，所述区域确定单元执行区域确定。
13.根据权利要求1至12中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于:所述积分值一达到所述发射停止阈值，所述自动曝光控制单元使所述放射线源停止发射所述放射线。
14.根据权利要求1至12中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于:所述自动曝光控制单元计算所述积分值达到所述发射停止阈值所需的预期时间，以及在所计算的时间流逝后，使所述放射线源停止发射所述放射线。
15.根据权利要求1至14中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于，所述像素包括: 通常像素，用于通过接收所述放射线累积信号电荷，以及响应开关元件的操作输出所述信号电荷；以及 检测像素，没有所述开关元件的介入而直接连接到信号线， 所述检测像素被用作所述剂量检测传感器。
16.根据权利要求1至14中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于，所述像素包括: 通常像素，用于通过接收所述放射线累积信号电荷，以及响应开关元件的操作输出所述信号电荷；以及 具有独立于所述通常像素被驱动的开关元件的检测像素， 所述检测像素被用作所述剂量检测传感器。
17.根据权利要求1至16中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于，执行长尺度成像，其中，相对地移动所述放射线源和所述放射线图像检测装置来实现包含所述被摄体的多个部位的长尺度成像区域被划分的多个划分成像区域的各个的曝光，以及合成对应于所述划分成像区域的多个划分图像来产生一个长尺度图像。
18.根据权利要求1至17中的一个所述的放射线成像系统，其特征在于，所述放射线图像检测装置是具有容纳在便携式壳体中的所述检测面板的电子暗盒。
19.一种放射线成像系统的操作方法，所述放射线成像系统包括: 放射线源，用于向被摄体发射放射线； 放射线图像检测装置，具有形成有用于成像所述被摄体的放射线图像的成像面的检测面板，所述成像面具有多个像素的阵列，各个像素用于根据从所述放射线源发射的所述放射线的接收剂量，累积电荷； 设置在所述成像面中的多个剂量检测传感器，用于检测所述接收剂量；以及用于执行自动曝光控制的自动曝光控制单元，所述自动曝光控制用于基于在由所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量的积分值和预定发射停止阈值之间的比较结果，停止从所述放射线源发射所述 放射线，以便控制所述放射线图像的曝光； 所述操作方法的特征在于，包括: 预期接收剂量获得步骤，用于获得预期施加到所述成像面的一部分的预期接收剂量；区域确定步骤，用于基于在所述预期接收剂量和由所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量之间的比较结果，从所述成像面中，确定用于执行所述自动曝光控制的测量区域；以及 自动曝光控制步骤，用于通过使用位于所述测量区域中的所述剂量检测传感器，执行所述自动曝光控制。
20.一种放射线图像检测装置，其特征在于，包括: 形成有用于成像被摄体的放射线图像的成像面的检测面板，所述成像面具有多个像素的阵列，各个像素用于根据从放射线源发射的放射线的接收剂量累积电荷； 设置在所述成像面中的多个剂量检测传感器，用于检测所述接收剂量； 预期接收剂量获得单元，用于获得预期施加到所述成像面的一部分的预期接收剂量；区域确定单元，用于基于在所述预期接收剂量和由所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量之间的比较结果，从所述成像面中，确定测量区域，所述测量区域用于执行使所述放射线源停止发射所述放射线来控制所述放射线图像的曝光的自动曝光控制；以及 自动曝光控制单元，用于基于在由位于所述测量区域中的所述剂量检测传感器检测的所述接收剂量的积分值和预定发射停止阈值之间的比较结果，执行所述自动曝光控制。
【文档编号】G03B42/04GK103826538SQ201280047373
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2011年9月27日
【发明者】北川祐介, 田岛崇史, 渡边敬太, 神谷毅 申请人:富士胶片株式会社