JP2005124868A - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線画像検出手段として固体検出器を用いたＸ線撮影装置において、固体検出器による画像の検出に悪影響を及ぼすことなく、照射Ｘ線量の制御に供するためのＸ線量の検出精度を向上させる。
【解決手段】 画像情報を担持するＸ線の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する固体検出器２０と、照射されたＸ線量を検出するＸ線量検出器１０とを備えてなるＸ線撮影装置において、Ｘ線量検出器１０を、Ｘ線の照射源と固体検出器２０との間に配することにより、固体検出器２０の影響を受けることなく精確にＸ線量の測定を行うことができるようにする。また、Ｘ線量検出器１０を、光導電層１３を備えたものとし、蛍光板、採光野、導光板、遮光板等からなる従来のＸ線量検出器に比べて薄型化し、固体検出器２０により検出される画像の解像度の低下を防止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は被写体を透過したＸ線を検出することによって、被写体のＸ線画像を得るＸ線撮影装置に関するものである。

今日、医療診断等を目的とするＸ線撮影において、Ｘ線画像検出手段として固体検出器（半導体を主要部とするもの）を用いて、この固体検出器により被写体を透過したＸ線を検出して被写体に関するＸ線画像を表す画像信号を得るＸ線画像撮影装置が各種提案、実用化されている。

この装置に使用される固体検出器としても、種々の方式が提案されている。例えば、Ｘ線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、Ｘ線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光導電層で検出して得た信号電荷を蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の固体検出器、或いは、Ｘ線が照射されることにより光導電層内で発生した信号電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の固体検出器等がある。この方式における固体検出器は、光導電層と電荷収集電極を主要部とするものである。

また、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面からは、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のものや、特許文献１に記載されているような、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のもの等がある。

また本願出願人は、特許文献２等において改良型直接変換方式の固体検出器を提案している。改良型直接変換方式の固体検出器とは、直接変換方式、且つ光読出方式のものであり、記録光（Ｘ線またはＸ線の照射により発生した蛍光等）を受けることにより光導電性を呈する記録用光導電層、潜像電荷と同極性の電荷に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層、読取用の電磁波の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層、をこの順に積層して成るものであり、記録用光導電層と電荷輸送層との界面（蓄電部）に、画像情報を担持する信号電荷（潜像電荷）を蓄積するものである。これら３層の両側には電極（第１の導電体層および第２の導電体層）が積層される。また、この方式における固体検出器は、記録用光導電層、電荷輸送層および読取用光導電層を主要部とするものである。

また、上記の固体検出器を用いた装置以外にも、医療用Ｘ線撮影においてはイメージングプレートやフィルム等、種々のＸ線画像検出手段が用いられているが、いずれの場合にしても、Ｘ線撮影を行うに際して、最適な画像を得るためには、Ｘ線画像検出手段に照射されるＸ線の量を適正に制御する必要があるため、特許文献３、４、５において、Ｘ線画像検出手段に照射されたＸ線量を検出し、検出したＸ線量をＸ線照射量の制御に供する装置が提案されている。
特開２０００−２４４８２４号公報 特開２０００−１０５２９７号公報 特開２００１−３０５２３２号公報 特開昭５８−２２３１４５号公報 特開昭６０−１９８０９７号公報

しかしながら、上記特許文献３に記載されているＸ線撮影装置においては、Ｘ線画像検出手段として固体検出器が用いられ、この固体検出器の後面にＸ線量を検出するＸ線量検出器を配置した態様が記載されているが、このように固体検出器の後面にＸ線量検出器を配置してしまうと、固体検出器内で大部分のＸ線が吸収されるため、固体検出器を透過するＸ線量が少なくなり、また、放射線源から照射されるＸ線は広いエネルギースペクトルを有するが、固体検出器内においてはエネルギーの低い成分が多く吸収されるためにスペクトルバランスが崩れてしまうため、Ｘ線量の検出精度が低いという問題がある。

また、上記特許文献４においては、Ｘ線画像検出手段としてイメージングプレートが用いられ、このイメージングプレートの前面にＸ線量検出器を配置した態様が記載されているが、どのようなＸ線量検出器を用いるかについては記載されていない。

また、上記特許文献５においては、Ｘ線画像検出手段としてフィルムが用いられ、このフィルムを収容したフィルムカセッテの前面にＸ線量検出器を配置した態様が記載されているが、このＸ線量検出器は、蛍光板、採光野、導光板、遮光板等から構成されており、構造が複雑で薄型化に限界があるため、被写体とＸ線画像検出用のフィルムとの間隔を短くすることができず、画像の解像度が低下するという問題がある。

すなわち、Ｘ線画像検出手段として固体検出器を用いたＸ線撮影装置において、固体検出器による画像の検出に悪影響を及ぼすことなく、照射するＸ線量の制御に供すべく装置に照射されたＸ線量の検出を精度良く行うことが可能な装置は、これまで開示がなされていなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｘ線画像検出手段として固体検出器を用いたＸ線撮影装置において、固体検出器による画像の検出に悪影響を及ぼすことなく、照射Ｘ線量の制御に供するためのＸ線量の検出精度を向上させることを目的とするものである。

本発明によるＸ線撮影装置は、画像情報を担持するＸ線の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する固体検出器と、Ｘ線の照射源と固体検出器との間に配され、照射されたＸ線量を検出するＸ線量検出器とを備えてなり、Ｘ線量検出器が、Ｘ線の照射を受けることにより光導電性を呈する光導電層を備えたものであることを特徴とするものである。

本発明において「固体検出器」とは、被写体の画像情報を担持するＸ線を検出して被写体に関するＸ線画像を表す画像信号を出力する検出器であって、入射したＸ線を直接または一旦光に変換した後に電荷に変換し、この電荷を外部に出力させることにより、被写体に関するＸ線画像を表す画像信号を得ることができるものである。

この固体検出器には種々の方式のものがあり、例えば、Ｘ線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、Ｘ線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光導電層で検出して得た信号電荷を蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の固体検出器、あるいは、放射線が照射されることにより光導電層内で発生した信号電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の固体検出器等、あるいは、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面からは、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のものや、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のもの等、さらには、前記直接変換方式と光読出方式を組み合わせた本願出願人による上記特許文献２において提案している改良型直接変換方式のもの等がある。

本発明によるＸ線撮影装置において、Ｘ線量検出器は、樹脂、カーボン、アルミニウム酸化物のいずれかを主成分とする基板上に形成されたものとしてもよいし、固体検出器と一体的に形成されたものとしてもよい。

また、Ｘ線量検出器は、Ｘ線量検出器のＸ線入射面上の異なる複数の領域に入射したＸ線量を互いに独立して検出可能なものであることが好ましい。

また、Ｘ線量検出器は、光導電層の前面および後面に各々導電層を備え、これらの導電層のうち少なくとも一方の導電層は、光導電層の面上に互いに分離して形成された複数の導電層部分からなるものとすることが好ましい。なお、「光導電層の前面および後面」とは、光導電層のＸ線入射面と、その反対側の面を意味する。

また、固体検出器をＸ線の照射を受けることにより光導電性を呈する光導電層を備えたものとした場合、固体検出器の光導電層のＸ線吸収スペクトルは、Ｘ線量検出器の光導電層のＸ線吸収スペクトルと略等しいことが好ましい。

また、Ｘ線量検出器および固体検出器は、フィルムカセッテサイズの筐体に収容されていてもよい。

本発明によるＸ線撮影装置は、画像情報を担持するＸ線の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する固体検出器と、照射されたＸ線量を検出するＸ線量検出器とを備えてなるＸ線撮影装置において、Ｘ線量検出器を、Ｘ線の照射源と固体検出器との間に配することにより、固体検出器の影響を受けることなく精確にＸ線量の測定を行うことができ、また、Ｘ線の照射を受けることにより光導電性を呈する光導電層を備えたものとしたので、蛍光板、採光野、導光板、遮光板等からなる従来のＸ線量検出器に比べて薄型化できるため、固体検出器により検出される画像の解像度の低下を防止することができる。

また、Ｘ線量検出器を、ガラス基板よりもＸ線吸収率の低い、樹脂、カーボン、アルミニウム酸化物のいずれかを主成分とする基板上に形成することにより、固体検出器によるＸ線画像の検出に対する悪影響を少なくすることができるため、固体検出器により検出される画像の画質を向上させることができる。さらに、Ｘ線量検出器を、固体検出器と一体的に形成することにより、装置を薄型化することができ、またＸ線量検出器と固体検出器との間に基板が不要となるため、固体検出器により検出される画像の画質をさらに向上させることができる。

また、Ｘ線量検出器を、Ｘ線量検出器のＸ線入射面上の異なる複数の領域に入射したＸ線量を互いに独立して検出可能なものとすることにより、画像内の特定の部位毎にＸ線量を検出することができるため、照射するＸ線量の制御をより緻密に行わせることが可能となる。

また、Ｘ線量検出器を、光導電層の前面および後面に各々導電層を備え、これらの導電層のうち少なくとも一方の導電層を、光導電層の面上に互いに分離して形成された複数の導電層部分からなるものとすることにより、複数の領域に入射したＸ線量を互いに独立して検出可能なＸ線量検出器を容易に製作することが可能となる。

また、固体検出器を、Ｘ線の照射を受けることにより光導電性を呈する光導電層を備えたものとした場合、固体検出器の光導電層のＸ線吸収スペクトルを、Ｘ線量検出器の光導電層のＸ線吸収スペクトルと略等しくすることにより、固体検出器によるＸ線画像の検出に対する悪影響を少なくすることができるため、固体検出器により検出される画像の画質を向上させることができる。

また、Ｘ線量検出器および固体検出器を、フィルムカセッテサイズの筐体に収容することにより、フィルムカセッテに対応した既存の装置に容易に適用させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明によるＸ線撮影装置を備えた乳房用画像撮像装置の一例を示す概略図、図２は上記乳房用画像撮像装置のフィルムカセッテ内部の概略図、図３は上記乳房用画像撮像装置のフィルムカセッテ内部における電源の接続態様を示す概略図、図４は上記乳房用画像撮像装置のＸ線量検出器の導電層部分の概略図、図５は上記乳房用画像撮像装置の積分回路および比較回路の構成図である。

この乳房用画像撮像装置１は、内部にＸ線源２を収納するＸ線源収納部３と、Ｘ線撮影装置としてのフィルムカセッテ８を保持する撮影台４とが対向するようアーム５によって連結され、このアーム５が基台６に取り付けられて構成されているものである。

さらに、アーム５には、上から被検者の乳房９を押さえつけて保持する圧迫板７と、後述の制御手段５０の指示に基づいて自動的に圧迫板７を移動させる圧迫板移動手段６０とが取り付けられている。圧迫板移動手段６０は、図示しないリニアモータにより構成され、圧迫板７を、乳房９を撮影台４上に保持されたフィルムカセッテ８に押圧する位置と押圧を解除する位置との間で平行往復移動させる。

フィルムカセッテ８の内部には、フィルムカセッテ８に照射されたＸ線量を検出するＸ線量検出器１０と、撮像デバイスである固体検出器２０と、散乱線を除去するムービンググリッド３０と、ムービンググリッド３０を駆動するグリッド駆動手段３１と、Ｘ線量検出器１０、固体検出器２０、ムービンググリッド３０およびグリッド駆動手段３１等に電気を供給する電源４０とが配置されている。

Ｘ線量検出器１０は、樹脂基板１５上に、第１の導電層１４、Ｘ線の照射を受けることにより電荷を発生して導電性を呈する光導電層１３、第２の導電層１２、絶縁層１１がこの順に積層されたものである。

第１の導電層１４は、図４に示すように、乳房９を透過したＸ線量を、複数の位置で互いに独立して検出可能なように、互いに分離して形成された複数の導電層部分１４ａからなるものであり、各導電層部分１４ａはＩＣチップ１６に接続されている。上記のように複数の導電層部分１４ａを互いに分離して形成することにより、例えば、乳房の形状に対応して最も関心のある領域におけるＸ線量を制御することができる。蛍光板、採光野、導光板、遮光板等を用いる場合は、これらのセットを複数用意する必要があるためコストが高く、また厚さを要するが、本発明によれば低コスト化、薄型化を実現できる。さらにＩＣチップ１６は積分回路１７に接続されており、積分回路１７は比較回路１８に接続されている。

このＸ線量検出器１０は、第１の導電層１４の各導電層部分１４ａと第２の導電層１２との間に電界を形成している際に、光導電層１３にＸ線が照射されると、光導電層１３内に電荷対が発生し、この電荷対の量に応じた電流が各導電層部分１４ａと第２の導電層１２との間に流れるものであり、これをＩＣチップ１６で電圧に変換する。

積分回路１７は、図５に示すように、各導電層部分１４ａと第２の導電層１２との間に流れた電流を電圧に変換して積分し、比較回路１８では、積分回路１７により積分された電圧が所定値を超えると、その旨を示す情報を出力することにより、フィルムカセッテ８に照射されたＸ線量が所定値を超えたことを判断することができる。最適なＸ線量は、撮影する乳房の厚さ、Ｘ線源の管電圧、Ｘ線源のターゲット材質および線源フィルタ等により変わる。そこで、比較回路に入力する基準値（所定値）を、上記撮影条件に応じて好適な値に変更することが好ましい。

なお、フィルムカセッテ８に照射されたＸ線量が所定値を超えたことを判断する際には、複数の導電層部分１４ａのうちいずれか１つの導電層部分１４ａと第２の導電層１２との間に流れた電流を基にしてもよいし、複数の各導電層部分１４ａと第２の導電層１２との間に流れた電流の合計を基にしてもよい。

固体検出器２０は、ガラス基板２５上に、ａ−Ｓｉ ＴＦＴからなる第１の導電層２４、Ｘ線の照射を受けることにより電荷を発生して導電性を呈する光導電層２３、第２の導電層２２、絶縁層２１がこの順に積層されたものである。

第１の導電層２４は、各画素毎に対応してＴＦＴが形成されており、各ＴＦＴの出力はＩＣチップ２６に接続され、ＩＣチップ２６は不図示のＡ／Ｄ変換部やメモリ等を備えたプリント基板２７に接続されている。

この固体検出器２０は、第１の導電層２４と第２の導電層２２との間に電界を形成している際に、光導電層２３にＸ線が照射されると、光導電層２３内に電荷対が発生し、この電荷対の量に応じた潜像電荷が第１の導電層２４内に蓄積されるものである。蓄積された潜像電荷を読み取る際には、第１の導電層２４のＴＦＴを順次駆動して、各画素に対応した潜像電荷を読み取ることにより、この潜像電荷が担持する静電潜像を読み取ることができる。

上記のＸ線量検出器１０は、固体検出器２０上に積層されており、フィルムカセッテ８が撮影台４に保持されている際に、Ｘ線源２と固体検出器２０との間になるように構成されている。そのため、Ｘ線量検出器１０は、Ｘ線源２から照射されたＸ線を、固体検出器２０を介することなく、直接検出できるため、固体検出器２０の影響を受けることなく精確にＸ線量の測定を行うことができる。また、Ｘ線の照射を受けることにより光導電性を呈する光導電層１３を備えたものとしたので、蛍光板、採光野、導光板、遮光板等からなる従来のＸ線量検出器に比べて薄型化できるため、固体検出器２０により検出される画像の解像度の低下を防止することができる。さらに、Ｘ線量検出器１０を、ガラス基板よりもＸ線吸収率の低い樹脂基板１５上に形成しているので、固体検出器２０によるＸ線画像の検出に対する悪影響を少なくすることができるため、固体検出器２０により検出される画像の画質を向上させることができる。

また、図３に示すように、Ｘ線量検出器１０および固体検出器２０は同一の電源４０から電気を供給されている。

ここで、上記Ｘ線量検出器１０および固体検出器２０に用いる光導電層１３および光導電層２３について説明する。図７は各Ｘ線エネルギーピークにおけるスペクトルとＸ線エネルギーとの関係を示すグラフ、図８は各素材におけるＸ線吸収係数とＸ線エネルギーとの関係を示すグラフである。

図７に示すように、一般にＸ線源から照射されるＸ線のスペクトルは、Ｘ線エネルギー毎に均一ではない。また、図８に示すように、光導電層を構成する材料によっても、Ｘ線エネルギー毎のＸ線吸収係数は異なる。

そのため、Ｘ線量検出器１０の光導電層１３と固体検出器２０の光導電層２３とを異なる材料で構成した場合、Ｘ線量検出器１０を透過して固体検出器２０で検出されるＸ線のスペクトルが、Ｘ線量検出器１０内で大幅に変化する虞があり、このような変化を生じると、固体検出器によるＸ線画像の検出に悪影響を及ぼす虞がある。

そのため、本実施の形態においては、Ｘ線量検出器１０の光導電層１３と固体検出器２０の光導電層２３とを、いずれもａ−Ｓｅで構成することにより、固体検出器２０によるＸ線画像の検出に対する悪影響を少なくすることができるため、固体検出器２０により検出される画像の画質を向上させることができる。

乳房用画像撮像装置１は、Ｘ線源２、圧迫板移動手段６０、およびグリッド駆動手段３１等を制御する制御手段５０を備える。フィルムカセッテ８は、撮影台４に設けられたコネクタ３６と係合するコネクタ３５を備えており、グリッド駆動手段３１および比較回路１８は、フィルムカセッテ８が撮影台４に保持されている際に、上記コネクタ３５、３６を介して制御手段５０に接続される。

次いで、このように構成される乳房用画像撮像装置１の動作について説明する。図６は撮影から読取までの間における各動作のタイミングチャートである。

撮影時には、撮影者の手動による指示に基づいて、制御手段５０は、圧迫板移動手段６０を駆動して圧迫板７を乳房９を押圧する位置へ移動させ、フィルムカセッテ８上に乳房９を固定させる。

次に、撮影者により不図示の二段式の曝射スイッチの一段目が押下されると、制御手段５０は、グリッド駆動手段３１にムービンググリッド３０を駆動させるとともに、積分回路１７のリセットを解除する。

その後、撮影者により曝射スイッチの二段目が押下されると、制御手段５０は、Ｘ線源２よりＸ線を乳房９に照射させる。乳房９を透過したＸ線、すなわち乳房９のＸ線画像情報を担持するＸ線をフィルムカセッテ８に照射すると、Ｘ線量検出器１０の各導電層部分１４ａにおいてＸ線が検出され、検出されたＸ線量に対応した電圧が積分回路１７により積分される。また、固体検出器２０内においては、Ｘ線画像情報を担持する潜像電荷が蓄積される。この蓄積された潜像電荷の量は被写体を透過したＸ線量に略比例するので、この潜像電荷が静電潜像を担持することとなる。

積分回路１７の出力、すなわちフィルムカセッテ８に照射されたＸ線量が所定値を超えると、比較回路１８からその旨を示す情報が制御手段５０に送信され、制御手段５０は、この情報を受信するとＸ線源２を停止させる。

撮影者による曝射スイッチの一段目の押下が解除されると、制御手段５０は、グリッド駆動手段３１にムービンググリッド３０を停止させるとともに、積分回路１７をリセットし、その後、固体検出器２０から潜像電荷の読取りを行う。

潜像電荷の読取終了後、制御手段５０は、圧迫板移動手段６０を駆動して圧迫板７を乳房９の押圧を解除する位置へ移動させ、処理を終了する。

これは、固体検出器２０から潜像電荷を読み取る際に、固体検出器２０に振動が加わると、潜像電荷にノイズが重畳されてしまうためであり、上記のような態様とすることにより、この問題を解消することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記に限定されるものではなく、例えば、固体検出器２０は光読出方式のものであってもよい。また、図９に示すように、Ｘ線量検出器１０を樹脂基板１５上に形成するのではなく、固体検出器２０上に直接形成しても良い。

また、乳房用画像撮像装置だけでなく、一般用画像撮像装置にも用いることができる。

本発明によるＸ線撮影装置を備えた乳房用画像撮像装置の一例を示す概略図 上記乳房用画像撮像装置のフィルムカセッテ内部の概略図 上記乳房用画像撮像装置のフィルムカセッテ内部における電源の接続態様を示す概略図 上記乳房用画像撮像装置のＸ線量検出器の導電層部分の概略図 上記乳房用画像撮像装置の積分回路および比較回路の構成図 上記乳房用画像撮像装置の撮影から読取までの間における各動作のタイミングチャート 各Ｘ線エネルギーピークにおけるスペクトルとＸ線エネルギーとの関係を示すグラフ 各素材におけるＸ線吸収係数とＸ線エネルギーとの関係を示すグラフ Ｘ線量検出器の形成の他の態様を示す図

符号の説明

１ 乳房用画像撮像装置
２ 放射線源
３ 放射線源収納部
４ 撮影台
５ アーム
６ 基台
７ 圧迫板
８ フィルムカセッテ
９ 乳房
１０ Ｘ線量検出器
２０ 固体検出器
３０ ムービンググリッド
３１ グリッド駆動手段
３５、３６ コネクタ
４０ 電源
５０ 制御手段
６０ 移動手段

Claims (7)

1. 画像情報を担持するＸ線の照射を受けて前記画像情報を記録し、記録した前記画像情報を表す画像信号を出力する固体検出器と、
   前記Ｘ線の照射源と前記固体検出器との間に配され、照射されたＸ線量を検出するＸ線量検出器とを備えてなり、
   該Ｘ線量検出器が、Ｘ線の照射を受けることにより光導電性を呈する光導電層を備えたものであることを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記Ｘ線量検出器が、樹脂、カーボン、アルミニウム酸化物のいずれかを主成分とする基板上に形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
3. 前記固体検出器と前記Ｘ線量検出器とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
4. 前記Ｘ線量検出器が、該Ｘ線量検出器のＸ線入射面上の異なる複数の領域に入射したＸ線量を互いに独立して検出可能なものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のＸ線撮影装置。
5. 前記Ｘ線量検出器が、前記光導電層の前面および後面に各々導電層を備え、
   該導電層のうち少なくとも一方の導電層は、前記光導電層の面上に互いに分離して形成された複数の導電層部分からなるものであることを特徴とする請求項４記載のＸ線撮影装置。
6. 前記固体検出器が、Ｘ線の照射を受けることにより光導電性を呈する光導電層を備え、
   前記固体検出器の前記光導電層のＸ線吸収スペクトルが、前記Ｘ線量検出器の前記光導電層のＸ線吸収スペクトルと略等しいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のＸ線撮影装置。
7. 前記Ｘ線量検出器および前記固体検出器が、フィルムカセッテサイズの筐体に収容されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のＸ線撮影装置。

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