CN1532628A - 放射线摄影装置 - Google Patents

Abstract

一种放射线摄影装置，具有：光电转换元件，用于将对象物的放射线图像变换成图像信号；以及屏蔽构件，用于屏蔽上述光电转换元件以使其不受由透过了上述光电转换元件的放射线在上述放射线摄影装置产生的散射线的影响，其包含多个放射线透射率和放射线散射概率的至少一者不同的区域。

Description

放射线摄影装置

技术领域

本发明涉及具有包含多个光电转换元件的摄像单元的放射线摄影装置。

背景技术

对被拍摄物照射放射线，检测透过了被拍摄物的放射线的强度分布，得到被拍摄物的放射线图像的方法，一般广泛应用于工业用的非破坏性检查和医疗诊断的场合。用于得到被拍摄物的放射线图像的一般方法的具体例，是这样一种方法，即，组合用放射线激发荧光的所谓“荧光板”(或增光屏)和银盐胶片，用荧光板将透过了被拍摄物的放射线变换成可见光，借助于该可见光在银盐胶片上形成潜像后，对该银盐胶片进行化学处理，得到可视图像。用该方法得到的放射线图像是模拟照片，可以用于诊断、检查等。

另一方面，最近正在开发作为图像接收单元，使用将由微小的光电转换元件、开关元件等构成的像素排列配置成网格状而构成的2维阵列传感器，取得数字图像的技术。使用了该技术的摄影装置可以即时地显示所取得的图像数据，可以称之为直接型X射线数字摄影装置。与模拟摄影技术比较，放射线数字摄影装置的优点是，无胶片化，有效利用由图像处理所取得的信息，容易进行数据库化等。

图5是使用了上述2维阵列传感器的X射线摄影系统的概要图。

对被拍摄物P照射由X射线发生装置的X射线管球12产生的X射线，透过了被拍摄物P的X射线图像到达被配置在被拍摄物P和台13之间的X射线摄影装置壳体100内的2维阵列传感器14。2维阵列传感器14具有使X射线图像可见光化的荧光板，用荧光板进行了可见光化的X射线图像，借助于对可见光具有灵敏度的、呈网格状排列配置的光电转换元件，被变换成电信号。被变换成电信号的图像信息，由未图示的AD变换电路进行数字化，由图像处理单元15进行处理并成为数字图像。根据该图像数据，在监视器16上显示出图像。又，可以将数字图像数据保存在现有的数字存储设备17中。

图6是表示上述X射线摄影装置的内部构造的概略剖面图。

在X射线摄影装置的壳体100内，构成：使X射线可见光化的荧光板8、将可见光变换成电信号的呈网格状排列配置的光电转换元件18、由X射线入射一侧观看从背面支持荧光板8和光电转换元件18的玻璃板19、进而支持玻璃板19的底座7、通过带状电缆20接收来自光电转换元件18的电信号并进行AD变换等的电路板1。又，在玻璃板19与底座7之间，构成X射线屏蔽构件21。进而在电路板1上，安装有放大来自光电转换元件18的电信号的放大器、控制光电转换元件18的驱动的IC等的元件3、22、保护层5。保护层5是基于保护因X射线照射容易劣化的元件22的目的而配置的。

在这种X射线摄影装置中，X射线未被荧光板8全部吸收，透过玻璃板19(以下称为“透射X射线”。)而到达下层的各构成要素。在各要素也透过X射线，但是一部分作为二次X射线(也称为“散射线”。)返回到荧光板8。散射线被荧光板8进行可见光化时，成为使被拍摄物的X射线图像的对比度下降的主要原因。为了屏蔽这种散射线，构成有X射线屏蔽构件21，一般广泛地使用X射线透射率低的铅(Pb)作为它的材料。

由物质散射产生的散射线和透过物质的透射X射线的发生概率，取决于物质的构造，还取决于被照射的X射线的线质。

图7是表示各构成要素的X射线的照射状态的概要图。为了简略说明，设下述的X射线为单能线质。

如果未被荧光板8和光电转换元件18吸收而透过的每单位面积的透射X射线量为S、玻璃板19的散射的概率为Gs，则玻璃板19的每单位面积的散射线量X1能够表示为：

X1＝S·Gs                        (1)

同样地，如果X射线屏蔽构件21、底座7、电路板1、元件3和保护层5的散射概率分别为Ps、Us、As、Bs、Cs，则在X射线屏蔽构件21、底座7、电路板1、元件3和保护层5的散射线量X2、X3、Xa、Xb、Xc表示为：

X2＝Sg·Ps

X3＝Sp·Us

Xa＝Su·As                           (2)

Xb＝Su·Bs

Xc＝Su·Cs

其中，Sg、Sp、Su分别为透过玻璃板19、X射线屏蔽构件21、底座7的透射X射线量。这里，如果玻璃板19的透射率为Gt，则透过玻璃板19的透射X射线量Sg表示为：

Sg＝S·Gt                            (3)

同样地，如果X射线屏蔽构件21和底座7的透射率分别为Pt、Ut，则分别透过了X射线屏蔽构件21、底座7的透射X射线量Sp、Su表示为：

Sp＝Sg·pt

Sg＝Sp·Ut                           (4)

因此，如果将公式(3)和(4)的各式代入公式(2)的各式，则得到下述：

X2＝S·Gt·Ps

X3＝S·Gt·Pt·Us

Xa＝S·Gt·Pt·Ut·As                (5)

Xb＝S·Gt·Pt·Ut·Bs

Xc＝S·Gt·Pt·Ut·Cs

返回到荧光板8的散射线量，表示为来自各层的散射线量的总和。如果从电路板1的位置A返回到荧光板8的每单位面积的散射线量为Ra，则

Ra＝X1+Gt·X2+Gt·Pt·X3+Gt·Pt·Ut·Xa        (6)

因此，

Ra＝S·Gs+S·Gt²·Ps+S·Gt²·Pt²·Us+S·Gt²·Pt²·Ut²·As

                                    (7)

同样地，如果从元件3的某位置B、保护层5的某位置C返回到荧光板8的每单位面积的散射线量分别为Rb、Rc，则

Rb＝S·Gs+S·Gt²·Ps+S·Gt²·Pt²·Us+S·Gt²·Pt²·Ut²·Bs

Rc＝S·Gs+S·Gt²·Ps+S·Gt²·Pt²·Us+S·Gt²·Pt²·Ut²·Cs

                                    (8)

这样，要使在比底座7更下层的构成要素中生成的散射线返回到荧光板8，必须使其透过底座7、X射线屏蔽构件21和玻璃板19。

如果X射线屏蔽构件21的透射率Pt足够地低，则散射线在返回时被吸收而几乎不到达荧光板8，因此，在X射线像中，能够将来自下层的散射线量(后方散射线量)抑制到可以忽略的水平。相反地，如果X射线屏蔽构件21的透射率Pt未足够地低，则来自电路板1、元件3、保护层5的散射线量的差异(公式(7)(8)的最后项的影响)变得较显著，Ra、Rb、Rc的差作为图像图案出现在X射线图像中。作为X射线屏蔽构件21的材料，一般使用X射线透射率低的铅(Pb)。但是，铅与其它金属相比，其刚度较低，处理也困难，所以必须有支持铅的构件，从而使构造复杂化。又，在图7的构成中，因为必须有与2维阵列传感器相同程度的尺寸的X射线屏蔽构件，所以在X射线屏蔽构件中使用密度较高的铅时，装置的重量变得很大。特别是，在具有比现有的胶片暗盒更要增加重量的倾向的、内含2维阵列传感器的可搬运型(手提式)的X射线摄影装置(也称为电子暗盒或暗盒型放射线摄影装置)中，重量越大则手提搬运越不方便，不仅如此，而且对被拍摄物的设置作业也变得困难。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的是减少放射线摄影装置的重量，并且减少后方散射线的影响。

为了达到上述目的，本发明的放射线摄影装置，具有：摄像单元，用于将对象物的放射线图像变换成图像信号；以及屏蔽构件，用于屏蔽上述摄像单元以使其不受由透过了上述摄像单元的放射线在上述放射线摄影装置产生的散射线的影响，其包含放射线透射率和放射线散射概率的至少一者不同的多个区域。

本发明的其它特征和优点，将在下述参照附图的说明中得以明确。此外，在附图中，对相同或同样的构成附加相同的参照标号。

附图说明

附图包含在说明书中，构成说明书的一部分，表示本发明的实施方式，与其描述一起说明本发明的原理。

图1是表示本发明的第1实施方式的X射线摄影装置的构成的概略剖面图。

图2是表示图1的各构成要素中的X射线的照射状态的概要图。

图3是表示本发明的第2实施方式的X射线摄影装置的构成的概略剖面图。

图4是表示图3的各构成要素中的X射线的照射状态的概要图。

图5是表示现有的X射线摄影系统的概要的图。

图6是表示现有的X射线摄影装置的构成的概略剖面图。

图7是表示图6的各构成要素中的X射线的照射状态的概要图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。不过，在本实施方式中例示的构成部件的尺寸、材料、形状、它们的相对配置等，要根据应用本发明的装置的构成和各种条件进行适当的变更，本发明并不限于这些例示。

<第1实施方式>

图1是表示本发明的第1实施方式中的X射线摄影装置的构成的概略剖面图。此外，对与前面说明的图5-7相同的构成要素附加相同的标号，并省略对它们的说明。

与图6的不同点是，代替X射线屏蔽构件21，根据不同区域使用不同的材料构成X射线屏蔽构件。在图1所示的例子中，在与电路板1对应的区域，构成X射线屏蔽构件2，在与元件3对应的区域，构成X射线屏蔽构件4，在与保护层5对应的区域，构成X射线屏蔽构件6，根据各要素的配置，使X射线屏蔽构件的材料不同。各X射线屏蔽构件2、4、6，对材料进行选择，以使得来自下层的散射线量(后方散射线量)大致均匀。

图2是用于粗略估计在与图1的各要素对应的各区域中产生的后方散射线量的说明图。为了使说明简略化，设下述的X射线为单能线质。此外，对与前面说明的图1相同的构成部分，附加相同的标号。

如果各X射线屏蔽构件2、4、6的散射概率分别为Fs、Ms、Ws，则各X射线屏蔽构件2、4、6的每单位面积的散射线量Xd、Xe、Xf为，

Xd＝Sg·Fs

Xe＝Sg·Ms                        (9)

Xf＝Sg·Ws

因此，如果将上述公式(3)代入公式(9)，则

Xd＝S·Gt·Fs

Xe＝S·Gt·Ms                     (10)

Xf＝S·Gt·Ws

又，如果各X射线屏蔽构件2、4、6的透射率分别Mt、Ft、Wt，则透过各X射线屏蔽构件的透射X射线量Sd、Se、Sf为，

Sd＝Sg·Ft

Se＝Sg·Mt                        (11)

Sf＝Sg·Wt

因此，如果将上述公式(3)代入公式(11)时，则

Sd＝S·Gt·Ft

Se＝S·Gt·Mt                            (12)

Sf＝S·Gt·Wt

进而，来自被配置了各X射线屏蔽构件2、4、6的区域A、B、C的底座7的散射线量Xud、Xue、Xuf为

Xud＝Sd·Us

Xue＝Se·Us                              (13)

Xuf＝Sf·Us

因此，如果将公式(12)代入公式(13)，则

Xud＝S·Gt·Ft·Us

Xue＝S·Gt·Mt·Us                       (14)

Xuf＝S·Gt·Wt·Us

进而，在被配置了各X射线屏蔽构件2、4、6的各区域的底座7的透射X射线量Sud、Sue、Suf为

Xud＝Sd·Ut

Xue＝Se·Ut                              (15)

Xuf＝Sf·Ut

因此，如果将公式(12)代入公式(15)时，则

Sud＝S·Gt·Ft·Ut

Sue＝S·Gt·Mt·Ut                      (16)

Suf＝S·Gt·Wt·Ut

又，在电路板1、元件3和保护层5的散射线量Xa、Xb、Xc为

Xa＝Sud·As

Xb＝Sue·Bs                             (17)

Xc＝Suf·Cs

因此，如果将公式(16)代入公式(17)时，则

Xa＝S·Gt·Ft·Ut·As

Xb＝S·Gt·Mt·Ut·Bs                        (18)

Xc＝S·Gt·Wt·Ut·Cs

返回到荧光板8的各区域的X射线量(后方散射线量)Rd、Re、Rf为

Rd＝X1+Gt·Xd+Gt·Ft·Xud+Gt·Ft·Ut·Xa

Re＝X1+Gt·Xe+Gt·Ft·Xue+Gt·Ft·Ut·Xb     (19)

Rf＝X1+Gt·Xf+Gt·Ft·Xuf+Gt·Ft·Ut·Xc

因此，如果将公式(1)、(10)、(14)、(18)代入公式(19)，则

Rd＝S·Gs+S·Gt²·Fs+S·Gt²·Ft²·Us+S·Gt²·Ft²·Ut²·As

Re＝S·Gs+S·Gt²·Ms+S·Gt²·Mt²·Us+S·Gt²·Mt²·Ut²·Bs

Rf＝S·Gs+S·Gt²·Ws+S·Gt²·Wt²·Us+S·Gt²·Wt²·Ut²·Cs

                                             (20)

在由2维阵列传感器14取得的放射线图像中，为了减少由后方散射线引起的对比度的差，优选Rd、Re、Rf的值大致相等。所以，选定各X射线屏蔽构件的材料，使得以各X射线屏蔽构件2、4、6的散射概率Fs、Ms、Ws和透射率Ft、Mt、Wt为变量，Rd、Re、Rf的值大致相等即可。这样一来，能够得到包含放射线透射率和放射线散射概率中的至少一者不同的多个区域的屏蔽构件。这里，选择该多个区域的放射线透射率和放射线散射概率中的至少一者，以使得透过该多个区域并入射到摄像单元的散射线量大致均匀。又，该摄像单元是将放射线变换成图像信号的构成要素，在本实施方式的情形中，包含荧光板8和光电转换元件18地构成。

作为X射线屏蔽构件的材料，例如，有钼(Mo)、钨(W)、钢(Fe)。单能线质的X射线透射率，以W、Mo、Fe的顺序变高。假定下层的各构成要素的散射概率以保护层、元件、电路板的顺序降低，则为了缩小则各区域的散射线量的差，例如，优选的是，选择Fe作为X射线屏蔽构件2的材料，Mo作为X射线屏蔽构件4的材料，W作为X射线屏蔽构件6的材料。不过，用于X射线屏蔽构件的材料，因为取决于来自下层的散射线量，所以优选根据下层的构造进行选择，材料不限于上述3种。

对每一个区域根据散射线量配置上述不同材料的X射线屏蔽构件，由此，能够在散射线量小的区域使用X射线透射率比较高的X射线屏蔽构件。因为当X射线透射率高时密度相对地降低，所以能够抑制重量。又，在散射线量少到不对图像的读影造成影响的情况下，也可以不在该区域配置X射线屏蔽构件。在第1实施方式中，根据电路板1上的构成变更了X射线屏蔽构件的材料，但是，例如，也可以根据底座等的构造和形状、其它构成要素的配置等，来选择X射线屏蔽构件的材料。总之，在归因于电子部件(electroniccomponent)和机械构造体等，而使得荧光板上的后方散射线量根据场所的不同而不同时，可以应用本实施方式的发明。

根据上述本第1实施方式，用根据下层的构成要素而材料不同的多个部件来置换与现有的放射线图像传感器(放射线图像检测器)的图像检测有效区域的整个面大致对应地配置的均匀材料的X射线屏蔽构件，由此，能够一面抑制来自下层的散射线的影响，一面相对地减少装置的重量。特别是在电子暗盒中，因为重量减少对操作性具有大的影响，所以很有效果。又，因为可以在X射线屏蔽构件中使用比铅(Pb)容易安装的钼(Mo)、钨(W)、钢材(Fe)等，所以可以更有效的进行安装。

<第2实施方式>

图3是表示本发明的第2实施方式的X射线摄影装置的构成的概略剖面图。此外，对与前面说明的图1相同的构成要素，附加相同的标号，并省略对它们的说明。

与图1的不同点是，用根据区域而厚度不同的X射线屏蔽构件来构成。在与电路板1对应的区域A，构成最薄的X射线屏蔽构件9，在与元件3对应的区域B，构成中间厚度的X射线屏蔽构件10，在与保护层5对应的区域C，构成最厚的X射线屏蔽构件11，根据各要素的配置，使X射线屏蔽构件的厚度不同。选择各X射线屏蔽构件9、10、11的各自的厚度，使得来自下层的散射线量大致均匀。

图4是用于大致估计在与图3的各要素对应的各区域产生的后方散射线量的说明图。为了使说明简略化，使下述的X射线为单能线质。此外，对与前面说明的图3相同的部分，附加相同的标号。

返回到荧光板8的散射线量、与厚度不同的各X射线屏蔽构件9、10、11的散射概率和透射率的关系式，与上述材料不同的各X射线屏蔽构件2、4、6的关系式等同。

因此，如果厚度不同的各X射线屏蔽构件9、10、11的散射概率分别为αs、βs、γs，各X射线屏蔽构件9、10、11的每单位面积的散射线量分别为Xh、Xi、Xj，各X射线屏蔽构件9、10、11的透射率分别为αt、βt、γt，与被配置了各X射线屏蔽构件9、10、11的位置对应的区域A、区域B、区域C的底座7的散射线量分别为Xuh、Xui、Xuj，在区域A、区域B、区域C的底座7的透射X射线量分别为Suh、Sui、Suj，则在电路板1、元件3和保护层5的散射线量Xa、Xb、Xc，分别将公式(7)的Sud、Sue、Suf置换成Suh、Sui、Suj，

Xa＝Suh·As

Xb＝Sui·Bs                            (21)

Xc＝Suj·Cs

因此，

Xa＝S·Gt·αt·Ut·As

Xb＝S·Gt·βt·Ut·Bs                 (22)

Xc＝S·Gt·γt·Ut·Cs

返回到荧光板8的各层的散射线量Rh、Ri、Rj为，

Rh＝X1+Gt·Xh+Gt·αt·Xuh+Gt·αt·Ut·Xa

Ri＝X1+Gt·Xi+Gt·βt·Xui+Gt·βt·Ut·Xb    (23)

Rj＝X1+Gt·Xj+Gt·γt·Xuj+Gt·γt·Ut·Xc

因此，

Rh＝S·Gs+S·Gt²·αs+S·Gt²·αt²·Us+S·Gt²·αt²·Ut²·As

Ri＝S·Gs+S·Gt²·βs+S·Gt²·βt²·Us+S·Gt²·βt²·Ut²·Bs

Rj＝S·Gs+S·Gt²·γs+S·Gt²·γt²·Us+S·Gt²·γt²·Ut²·Cs

                                                    (24)

与上述第1实施方式相同地，在由2维阵列传感器14取得的放射线图像中，为了减少由后方散射线引起的对比度的差，优选Rh、Ri、Rj的值大致相等。所以，选定各X射线屏蔽构件的厚度，以使得各X射线屏蔽构件9、10、11的散射概率αs、βs、γs和透射率αt、βt、γt为变量，Rh、Ri、Rj的值大致相等，如此即可。这样一来，能够得到包含放射线透射率和放射线散射概率中的至少一者不同的多个区域的屏蔽构件。这里，选择该多个区域的放射线透射率和放射线散射概率中的至少一者，以使得透过该多个区域并入射到摄像单元的散射线的量大致均匀。又，该摄像单元是将放射线变换成图像信号的构成要素，在本实施方式中，包含荧光板8和光电转换元件18地构成。

单能线质的X射线透射率，以厚度(厚)、厚度(中)、厚度(薄)的顺序变高。如果假定下层各构成要素的散射概率以保护层、元件、电路板的顺序降低，为了缩小在各区域的散射线量的差，优选的是，X射线屏蔽构件9最薄，X射线屏蔽构件10为中间厚度，X射线屏蔽构件11最厚。图3和图4表示根据该假定的构成。又，作为X射线屏蔽构件的材料，如上所述，与铅(Pb)相比，使用钼(Mo)、钨(W)或钢材(Fe)，更容易安装和处理。不过，X射线屏蔽构件的厚度，因为取决于来自下层的散射线量和X射线屏蔽构件的材料，所以根据它们进行选择。

如上所述，通过配置在每个区域厚度不同的X射线屏蔽构件，能够在散射线量小的区域中使用比较薄的X射线屏蔽构件，所以能够抑制X射线屏蔽构件的总重量。又，在散射线量较少而不对图像的读影造成影响的情况下，也可以不在该区域配置X射线屏蔽构件。进而，如果组合第1实施方式中说明的、使用材料不同的多个X射线屏蔽构件的方法，则进一步增加能够用于减少对比度差的方法，所以是有效的。在本第2实施方式中，根据电路板上的构成，变更X射线屏蔽构件的厚度。但是，例如，也可以根据底座等的构造和形状、其它构成要素的配置等，选择X射线屏蔽构件的厚度。总之，在归因于电子部件和机械构造体等，而使得荧光板上的后方散射线量根据场所的不同而不同时，可以应用本实施方式的发明。

根据上述本第2实施方式，用根据下层的构成要素而材料不同的多个部件来置换与现有的放射线图像传感器(放射线图像检测器)的图像检测有效区域的整个面大致对应地配置的均匀材料的X射线屏蔽构件，由此，能够一面抑制来自下层的散射线的影响，一面相对地减少装置的重量。特别是在电子暗盒中，因为重量减少对操作性具有大的影响，所以很有效果。

本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，能够作出各种不同的变更和变形。所以，本发明由所附的权利要求进行定义，除此以外，不受特定的实施方式的限制。

Claims (7)

1.一种放射线摄影装置，其特征在于，具有：

摄像单元，用于将对象物的放射线图像变换成图像信号；以及

屏蔽构件，用于屏蔽上述摄像单元以使其不受由透过了上述摄像单元的放射线在上述放射线摄影装置产生的散射线的影响，其包含放射线透射率和放射线散射概率的至少一者不同的多个区域。

2.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于：

选择上述多个区域的上述放射线透射率和上述放射线散射概率中的至少一者，使得透过上述多个区域并入射到上述摄像单元的上述散射线的量均匀。

3.根据权利要求1或2所述的放射线摄影装置，其特征在于：

上述多个区域的材料不同。

4.根据权利要求3所述的放射线摄影装置，其特征在于：

上述材料包括钼(Mo)、钨(W)、钢材(Fe)中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于：

上述多个区域的厚度不同。

6.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于：

作为产生上述散射线的构成要素，包括电子部件和机械构造体中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于：

上述放射线摄影装置是暗盒型的。

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