JP2002257939A - 2次元放射線検出器とその製造方法、及びその補正方法 - Google Patents

2次元放射線検出器とその製造方法、及びその補正方法

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JP2002257939A
JP2002257939A JP2001061747A JP2001061747A JP2002257939A JP 2002257939 A JP2002257939 A JP 2002257939A JP 2001061747 A JP2001061747 A JP 2001061747A JP 2001061747 A JP2001061747 A JP 2001061747A JP 2002257939 A JP2002257939 A JP 2002257939A
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寛道 戸波
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】モアレ縞の発生を抑制し、かつ透過X線の吸収
が少ない2次元放射線検出器を提供する。 【解決手段】グリッド111は、ディテクタ112面上
の画素の列の整数倍の間隔で複数のX線遮蔽材1を有す
るとともに、これら複数のX線遮蔽材1は、それぞれの
平坦面が、このX線遮蔽材1のディテクタ112側端と
X線源の焦点Fとを結ぶ直線に沿うように傾斜して配列
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、医療用の放射線
撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】放射線画像を撮影する装置として、増感
紙とフィルムを密着させた構造を持つ増感紙-フィルム
方式が知られている。この方式は、被写体を透過したX
線が増感紙によってエネルギーの低い光に変換され、こ
の光によって感光されたフィルムを現像処理することに
より、被写体の持つX線吸収特性をフィルム上に可視化
する方法である。しかしながら、この方法は画像情報を
電気信号として得ることができない。フィルム上に担持
された被写体の画像情報を電気信号として取り出すため
には、フィルムデジタイザ等によってフィルムを別途デ
ジタイズする必要があり大変手間がかかるという欠点が
ある。またフィルムのラチチュードが狭いため撮影の失
敗でアンダー露光、オーバー露光になる危険性が高いと
いう欠点を有する。
【0003】ところで、被写体を透過したX線画像情報
を直接デジタル信号として取り出すことのできる撮影装
置としてCR(Computed Radiography)が良く知られてい
る。この装置では、被写体を透過したX線のエネルギー
が輝尽性蛍光体に一旦蓄積されこれをレーザ光で励起す
ることにより蓄積されたX線エネルギーに比例した輝尽
発光を出力させ、この輝尽発光をフォトマルチプライヤ
ー等の光電変換素子で電気信号として取り出すことがで
きる。この方法は輝尽発光を読み出すのに時間がかかる
という欠点がある。また、レーザ光を走査するための機
構が必要となり装置が高価となる他、機械部分の動作不
良を招きやすいという欠点を有する。
【0004】そこで近年フラットパネルディテクタ(F
PD)と呼ばれる固体撮像素子が注目を浴びている。こ
の方法はX線エネルギーを直接電荷に変換し、この電荷
をTFT等読み出し素子によって電気信号として読み出
す直接方式FPDと、X線エネルギーをシンチレータ等
で光に変換し、この変換された光電変換素子で電荷に変
換し、この電荷をTFT等読み出し素子によって電気信
号として読み出す間接方式FPDが知られている。何れ
の方式も、ディテクタ面上に集光された被写体情報は読
み出し素子のピッチ(以後ディテクタピッチと呼ぶ)に
従って空間的にサンプリングされた情報として読み出さ
れる。
【0005】図7に示すように被写体101にX線10
2を曝射した場合、一部のX線103は被写体101に
吸収されるが、残りのX線は透過X線104として被写
体101に吸収されることなくディテクタ112ヘ到達
する。一方、被写体101を透過する透過X線104の
他に散乱線105とよばれるノイズ成分が被写体101
より放出される。散乱線105は、透過X線104によ
り運ばれてくる被写体101の画像情報のSN比やコン
トラストを低下させるため通常グリッド111を使用す
ることによって散乱線成分をできるだけ除去する方法が
取られている。
【0006】グリッド111は、X線遮蔽材108を中
間物質109を挟んでストライプ状に一定間隔で並べた
構造をしている。散乱線105のうち多くの散乱線10
6がX線遮蔽材108に吸収されてしまうためディテク
タ112まで到達することができない。従ってごくわず
かの散乱線107のみがディテクタ112へ到達するこ
とができる。多くの散乱線106がディテクタ112へ
到達しないため得られる画像情報のSN比とコントラス
トは格段に向上する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、グリッドに
は、移動グリッドと固定グリッドの2種類がある。移動
グリッドとは、X線の曝射に同期させてグリッドをグリ
ッド縞の方向と垂直方向に移動させることにより画像中
にグリッドの固定パターンを結像させないようにする方
法であるが、移動機構が複雑化したり部品点数が増加す
るとともにグリッドとX線源の焦点が定まらず、移動す
るグリッドの位置によっては、カットオフとなり検出効
率が低下するという問題点を有していた。
【0008】また、固定グリッドとは、ディテクタに対
してグリッドを固定した形で撮影を行なう方法でグリッ
ドを用いた撮影方法の中でグリッドを使用するとディテ
クタへ到達する被写体情報の中にグリッド縞の固定パタ
ーンが含まれることになり、グリッド縞の固定パターン
を含んだ画像をデジタル化する際、ディテクタピッチで
定まるサンプリング周波数とグリッド周波数の関係に応
じてモアレ縞と呼ばれる実存しない縞模様となって現れ
ることがある。このモアレ縞が被写体の画像情報に対す
るノイズとなり、医師の診断を著しく妨げる。このよう
なモアレ縞を避けるためにはサンプリング周波数の整数
倍の周波数を持つグリッドを使用することが考えられる
が、従来の技術では製造誤差が必ず生じてしまい、これ
がモアレ縞の原因となっていた。
【0009】また、グリッド111は、X線遮蔽材10
8を中間物質109を挟んでストライプ状に一定間隔で
並べた構造をしているため、厳密には透過X線104は
中間物質109と被覆材110で吸収された後にディテ
クタ112に到達している。そのため管電圧が比較的小
さく、線量の少ない透視モードにおけるリアルタイム撮
像時には中間物質109と被覆材110での吸収により
X線量が不足し画質が低下するという問題もあった。
【0010】さらに、図7に示すようにグリッド111
とディテクタ112との間にホトタイマ用X線検出器1
13が挟まれて撮影が行なわれる場合がある。このホト
タイマ用X線検出器113は被写体の観察部位に応じた
適切なX線露光量を検出するものであり、通常、シンチ
レータと光ガイドとフォトマルチプライヤーを組み合わ
せたものや電離気体を利用したものがある。いずれの場
合においても、ホトタイマ用X線検出器113全体を覆
っているカバー材(図示しない)が存在し、そのため線
量の少ない透視モードにおけるリアルタイム撮像時には
ホトタイマ用X線検出器113全体を覆っているカバー
材での吸収によってもX線量が不足し画質が低下すると
いう問題があった。
【0011】本発明は、上記した問題点を伴うことな
く、良好な検出画像を得ることができる2次元放射線検
出器の提供等を目的とする
【0012】
【課題を解決するための手段】第1発明の2次元放射線
検出器は、放射線発生手段によって発生された放射線が
被写体を透過することによって得られる被写体情報を、
グリッドを介して2次元状に配置されたディテクタによ
って電気信号として取得する2次元放射線検出器におい
て、前記グリッドは、ディテクタ面上の画素の列の整数
倍の間隔で複数のX線遮蔽材を有するとともに、これら
複数のX線遮蔽材は、それぞれの平坦面が、該X線遮蔽
材のディテクタ側端と前記放射線発生手段の焦点とを結
ぶ直線に沿うように傾斜して配列されたことを特徴とす
る。
【0013】また、第2発明の2次元放射線検出器は、
請求項1に記載された2次元放射線検出器において、前
記グリッドは、そのX線遮蔽材に電極の役割させるため
に高電圧ラインと信号ラインとを接続するとともに、前
記X線遮蔽材間には、電離気体を充填して入射X線量に
応じた信号を前記信号ラインから検出できるよう構成し
たことを特徴とする。
【0014】また、第3発明の2次元放射線検出器の製
造方法は、請求項1に記載された2次元放射線検出器の
製造方法であって、前記グリッドは、前記複数のX線遮
蔽板のそれぞれの平坦面が、該X線遮蔽材のディテクタ
側端と前記放射線発生手段の焦点とを結ぶ直線に沿うよ
うに傾斜して配列されるよう、所定の複数の溝が形成さ
れた1対の溝プレートからなる分解可能な組立治具に、
前記X線遮蔽板の両側端部をそれぞれ、X線透過部分に
相当する厚みを有したゲージに重ねて挿入し、前記X線
遮蔽板の上下端部にそれぞれ一体の被膜材を接着した
後、組立治具を分解しゲージを抜き取ることを特徴とす
る。
【0015】また、第4発明の2次元放射線検出器にお
ける補正方法は、請求項1に記載された2次元放射線検
出器における補正方法であって、予め前記グリッドと前
記ディテクタとを組み合わせた状態で感度補正を行な
い、その感度補正に基づいて検出画像の補正を行なうこ
とを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の2次元放射線検出
器の一実施の形態を詳細に説明する。図8は放射線撮影
装置の概略構成を示す図である。この実施の形態の放射
線撮影装置に備えられる制御回路209は、この実施の
形態内の全ての装置、回路を制御している。X線発生制
御装置201でX線発生命令が出されると、X線源20
2により被写体101へ向けてX線が放射される。ま
た、X線発生制御装置201のX線発生命令は制御回路
209へ入力され、X線の発生に同期してその他の回路
が制御される。
【0017】被写体101を透過したX線はグリッド1
11を透過することで散乱線分を低減させる。グリッド
111によって散乱線が低減された被写体101の画像
情報はディテクタ112によって電気信号として検出さ
れる。ディテクタ112は、直接方式FPDと間接方式
FPDの何れの方式でも良い。
【0018】図1は、本発明の第1の実施形態に係る2
次元放射線検出器のグリッド111とディテクタ112
の断面を示す図である。グリッド111では、X線遮蔽
材1が複数配列されており、これら複数のX線遮蔽材
は、ディテクタ112面上の各画素の配列の整数倍に一
致するピッチで配置されるとともに、それぞれの平坦面
が、このX線遮蔽材のディテクタ側端と前記放射線発生
手段の焦点とを結ぶ直線に沿うように傾斜して配列され
ている。そして、X線遮蔽材1はその上下端面を被覆材
2と被覆材3に接着されて支えられており、さらに被覆
材2と被覆材3の辺縁部の間は支持棒4及び支持棒5で
支えられている。
【0019】このような2次元放射線検出器のグリッド
では、図1に示すように被写体101にX線102を曝
射した場合、一部のX線103は被写体101に吸収さ
れるが、残りのX線は透過X線104として被写体10
1に吸収されることなくディテクタ112ヘ到達する。
一方、被写体101を透過する透過X線104の他に散
乱線105とよばれるノイズ成分が被写体101より放
出される。しかしながら、散乱線105のうち多くの散
乱線106がX線遮蔽材1に吸収されてしまうためディ
テクタ112まで到達することができない。よって、デ
ィテクタ112へ到達してしまう散乱線107の量が極
めて少なくなるので、得られる画像情報のSN比とコン
トラストを格段に向上させることができる。
【0020】次に、本発明の第2の実施形態として、こ
のような2次元放射線検出器のグリッドの製造方法を説
明する。まず、図2に示すように、X線透過部分に相当
する厚みを持ったゲージ11が、後に挿入される複数の
X線遮蔽材1のそれぞれの平坦面が、X線遮蔽材のディ
テクタ側端とX線源の焦点Fとを結ぶ直線に沿うように
傾斜するよう、かつディテクタ112面上の各画素の配
列の整数倍に一致するピッチで配置されるように嵌挿で
きる多数の溝を有するベース12上に設置された溝プレ
ート13及び溝プレート14に対して、ゲージ11を溝
15に沿って縦方向に全数挿入したのち、挿入されたゲ
ージ11とゲージ11の間の空間にゲージ11よりも高
さの高いX線遮蔽材1を全数挿入する。
【0021】さらに、支持棒4及び支持棒5を側面に2
ヵ所位置決めピンなどを用いてベース12上に配置す
る。そして図3に示すようにX線遮蔽材1の上端面と支
持棒4及び支持棒5の上端面に対して保持具16に保持
された被覆材2を接着剤6により一体的に接着する。こ
のとき保持具16は位置決めピンなどを用いて溝プレー
ト13及び溝プレート14に位置決め固定される。そし
て接着剤6の硬化が完了したら、図4に示すように天地
を逆にしてベース12を取り外し、ゲージを全数接着剤
6側にスライドさせる。その状態で、接着されていない
側のX線遮蔽材1の上端面と支持棒4及び支持棒5の上
端面に対して保持具17に保持された被覆材3を接着剤
7により一体的に接着する。このとき保持具17は位置
決めピンなどを用いて溝プレート13及び溝プレート1
4に位置決め固定される。そして接着剤7の硬化が完了
したら、図5に示すように適宜、保持具17、溝プレー
ト14等を分解して取り去ったのち、X線遮蔽材1とX
線遮蔽材1の間の空間に嵌挿されているゲージ11を一
本ずつ引き抜いていく。最後にグリッドはすべての組立
てジグ類から分離されることにより完成する。
【0022】なお、X線遮蔽材1はモリブデン、タング
ステン、鉛、モリブデンを主成分とする合金、タングス
テンを主成分とする合金、鉛を主成分とする合金等、原
子番号が大きくX線吸収の大きい材料を選択する必要が
あり、通常0.02〜0.05mmの厚さである。一
方、被覆材2及び被覆材3を透過したX線がディテクタ
に入射することになるため、被覆材2及び被覆材3はX
線吸収が小さく、かつ寸法精度を保つために温度変化に
対して安定な熱膨張係数が小さく、強度の優れた材料を
選択する必要がある。これらの条件を満足するために被
覆材2及び被覆材3にはいわゆるCFRP(Carbon fibe
r reinforced plastics) 等を選択するのが望ましい。
【0023】以上のようにX線遮蔽材1は精度のよい組
立てジグ類によって製作されることにより、容易に精度
良く製作でき、モアレ縞の発生を抑制し、かつ透過X線
の吸収が少ない2次元放射線検出器を提供することがで
きる。
【0024】次に、本発明の第3実施形態は、第1実施
形態にて説明したグリッド111において、X線遮蔽材
1を電極の役割させてX線透過入射X線量に応じた信号
を取得できるようにしたホトタイマ用X線検出器の役割
を兼ねたグリッド構造に関するものである。図6は、図
1において示したグリッド111に対して、ホトタイマ
用X線検出器として機能させるための接続を施したもの
である。X線遮蔽材1に対して高電圧ライン21と信号
ライン22の接続をして電極としての働きを持たせ、X
線透過部分に電離気体23を充填し、封じ材(図示しな
い)にて封じする。このように構成されたものでは、撮
影の際瞬時に入射X線量に応じた信号を検出し制御回路
209からX線発生制御装置201へ観察部位に応じた
適切なX線露光量となるように命令を出すことができ
る。すなわち、ホトタイマ用X線検出器の役割を兼ねる
ことができるため、通常のホトタイマ用X線検出器を使
用する場合と比較して、ホトタイマ用X線検出器全体を
覆っているカバー材での吸収による画質低下を防ぐこと
ができる。さらに、部品点数の削減の効果によりコスト
ダウンにも寄与することができる。
【0025】次に、本発明の第4の実施形態は第1の実
施形態にて説明したグリッド111において、グリッド
111とディテクタ112を組み合わせて撮影する際の
感度補正に関するものである。グリッド111はX線遮
蔽材1が複数配列されており、これら複数のX線遮蔽材
は、ディテクタ112面上の各画素の配列の整数倍に一
致するピッチで配置されるとともに、それぞれの平坦面
が、このX線遮蔽材のディテクタ側端と前記放射線発生
手段の焦点とを結ぶ直線に沿うように傾斜して配列され
ているが、ピッチが2倍以上の場合、各画素に対してX
線遮蔽材1が入るものと入らないものが存在し感度ムラ
が生じてしまう。そこで、予めグリッド111とディテ
クタ112とを組み合わせた状態で感度補正を行なって
おき、その補正に基づいて検出画像の補正を行なうこと
で、感度ムラを抑制することができる。
【0026】
【発明の効果】上記したように、第1発明の2次元放射
線検出器では、モアレ縞の発生を抑制し、かつ感度ムラ
を防ぐことができ、鮮明な画像情報を提供することがで
き、画像診断等を向上させる。第2発明の2次元放射線
検出器では、透過X線の吸収が少なくなり、より鮮明な
画像情報を提供することが可能となる。第3発明の2次
元放射線検出器の製造方法では、第1発明の2次元放射
線検出器のX線遮蔽板の平坦面を所定の角度に容易に傾
斜させることができ、第1発明の2次元放射線検出器に
おけるモアレ縞発生の抑制かつ感度ムラの防止に寄与す
るとともに、このような2次元放射線検出器を簡単にし
かも再現性良く製造することが可能となる。また、第4
発明の2次元放射線検出器における補正方法は、X線遮
蔽板の配列ピッチにより、ディテクタの各画素に対して
X線遮蔽材が重なるものとそうでないものが存在するこ
とに起因して生じていた感度ムラを抑制することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二次元放射線検出器におけるグリッド
の断面図。
【図2】本発明の二次元放射線検出器におけるグリッド
の外観図。
【図3】本発明の二次元放射線検出器におけるグリッド
の組立を示す断面図(1)。
【図4】本発明の二次元放射線検出器におけるグリッド
の組立を示す断面図(2)。
【図5】本発明の二次元放射線検出器におけるグリッド
の組立を示す断面図(3)。
【図6】本発明の二次元放射線検出器におけるグリッド
の一実施形態を示す外観図。
【図7】従来の二次元放射線検出器におけるグリッドの
断面図。
【図8】二次元放射線検出器の全体の外観図。
【符号の説明】
1 X線遮蔽材 2、3 被覆材 4、5 支持棒 101 被写体 102、103 X線 104 透過X線 105、106、107 散乱線 111 グリッド 112 ディテクタ F X線源の焦点

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射線発生手段によって発生された放射
    線が被写体を透過することによって得られる被写体情報
    を、グリッドを介して2次元状に配置されたディテクタ
    によって電気信号として取得する2次元放射線検出器に
    おいて、前記グリッドは、ディテクタ面上の画素の列の
    整数倍の間隔で複数のX線遮蔽材を有するとともに、こ
    れら複数のX線遮蔽材は、それぞれの平坦面が、該X線
    遮蔽材のディテクタ側端と前記放射線発生手段の焦点と
    を結ぶ直線に沿うように傾斜して配列されたことを特徴
    とする2次元放射線検出器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された2次元放射線検出
    器において、前記グリッドは、そのX線遮蔽材に電極の
    役割させるために高電圧ラインと信号ラインとを接続す
    るとともに、前記X線遮蔽材間には、電離気体を充填し
    て入射X線量に応じた信号を前記信号ラインから検出で
    きるよう構成したことを特徴とする2次元放射線検出
    器。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載された2次元放射線検出
    器の製造方法であって、前記グリッドは、前記複数のX
    線遮蔽板のそれぞれの平坦面が、該X線遮蔽材のディテ
    クタ側端と前記放射線発生手段の焦点とを結ぶ直線に沿
    うように傾斜して配列されるよう、所定の複数の溝が形
    成された1対の溝プレートからなる分解可能な組立治具
    に、前記X線遮蔽板の両側端部をそれぞれ、X線透過部
    分に相当する厚みを有したゲージに重ねて挿入し、前記
    X線遮蔽板の上下端部にそれぞれ一体の被覆材を接着し
    た後、組立治具を分解しゲージを抜き取ることを特徴と
    する2次元放射線検出器の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載された2次元放射線検出
    器における補正方法であって、予め前記グリッドと前記
    ディテクタとを組み合わせた状態で感度補正を行ない、
    その感度補正に基づいて検出画像の補正を行なうことを
    特徴とする2次元放射線検出器における補正方法。
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