JP2006084627A - 放射線画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄積性蛍光体シートから発せられた輝尽発光光を光電子増倍管によって光電的に検出して放射線画像の読取りを行う放射線画像読取装置において、光電子増倍管における使用による感度劣化を適切に検出する。
【解決手段】 所定の光量の基準光を発する基準光源６０を設け、この基準光源６０から発せられた基準光を光電子増倍管２７によって光電的に検出して検出信号を取得し、感度測定手段４１により、上記検出信号と予め設定された上記所定の光量に応じた大きさの基準信号との関係に基づいて光電子増倍管２７の感度を測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光電子倍増管を用いて放射線画像の読取りを行う放射線画像読取装置に関するものである。

従来、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）の照射を受けてその放射線エネルギの一部を蓄積し、その後可視光等の励起光の照射により蓄積された放射線エネルギに応じた光量の輝尽発光光を発する蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、人体等の被写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体シートに撮影記録し、その蓄積性蛍光体シートを光ビーム等の励起光で走査して輝尽発光光を発生させ、得られた輝尽発光光を光電子増倍管（フォトマルチプライヤ、以下ＰＭＴとする）等の読取手段により光電的に読取って画像信号を得、この画像信号に基づいて被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射線記録読取システムが提案されている。

ここで、上記のような放射線画像記録読取システムにおいて使用されるＰＭＴは、印加される高圧電圧の大きさによってその感度（入射光量に対する出力信号の大きさ）が定まるが、同一タイプのＰＭＴであっても一つずつ特性が異なり、所望の感度を得るために必要な高圧電圧の大きさはＰＭＴによってそれぞれ異なる。したがって、装置の出荷時において、その装置毎に所望の感度が得られるように適切な高圧電圧の大きさが設定されていた（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平３−１３２６４４号公報 特開２００１−１００３４０号公報 特公平７−３１３７３号公報

しかしながら、最近になって、ＰＭＴは、使用により感度が劣化することが明らかになってきた。特に、上記のような放射線画像記録読取システムに用いられるＰＭＴには、大きなアノード電流が流れるため、著しくＰＭＴの感度が劣化することが分かってきた。図１０に、蓄積性蛍光体シートに照射された放射線の累積線量、つまりＰＭＴに流れるアノード電流の累積加算値とＰＭＴとの感度との関係を示す。図１０に示すように、ＰＭＴの感度は、放射線の累積線量の増加に対し１０分の１程度にまで劣化してしまうことが実験により分かった。

したがって、たとえ出荷時においてＰＭＴへの印加電圧を適切に設定したとしても、使用により感度が劣化してしまうため、特に蓄積性蛍光体シートに照射される放射線の線量が小さい部分から発せられる小さい光量の輝尽発光光については、適切に検出することができなくなってしまう。そして、上記のようなＰＭＴの感度劣化は、再生される画像を見ただけでは、ＰＭＴの感度の劣化なのか、元々そのような画像なのか区別を付けることが困難であり、適切な画像診断を行うことができなくなってしまう虞がある。

また、ＰＭＴの感度劣化はＰＭＴに流れるアノード電流の累積値に依存すると考えられるので、ＰＭＴの使用時間や放射線画像の読取回数などだけを用いてＰＭＴの感度劣化の程度を適切に検出することはできない（たとえば、特許文献３参照）。

本発明は、上記事情に鑑み、上記のようなＰＭＴにおける使用による感度劣化を適切に検出することができる放射線画像読取装置を提供することを目的とするものである。

本発明の放射線画像読取装置は、放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シートへの励起光の照射により蓄積性蛍光体シートから発せられた輝尽発光光を光電子増倍管によって光電的に検出して放射線画像の読取りを行う放射線画像読取装置において、所定の光量の基準光を発する基準光源と、基準光源から発せられた基準光を光電子増倍管によって光電的に検出して検出信号を取得し、その取得された検出信号と予め設定された所定の光量に応じた大きさの基準信号との関係に基づいて光電子増倍管の感度を測定する感度測定手段とを備えたことを特徴とする。

また、上記放射線画像読取装置においては、感度が所定の範囲内でない場合に警告を行う警告手段をさらに備えるようにすることができる。

また、上記検出信号の大きさが基準信号の大きさに近づくように光電子増倍管に印加される電圧を制御する電圧補正手段をさらに備えるようにすることができる。

また、基準光源を青色ＬＥＤとすることができる。

また、基準光の光量を検出する光量検出手段と、基準光の光量が一定量に維持されるように光量検出手段により検出された光量に基づいて基準光源を駆動制御するフィードバック制御回路とをさらに備えたものとすることができる。

また、基準光源から発せられた基準光の光量を減衰する減衰手段を有するものとし、光電子増倍管を、減衰手段により減衰された基準光を検出するものとし、光量検出手段を、減衰手段を透過する前の基準光を検出するものとすることができる。

また、基準光源から発せられた基準光を第１の部分光と第２の部分光に分光する分光手段を有するものとし、分光手段を、第１の部分光の光量よりも第２の部分光の光量の方が大きくなるように分光するものとし、光電子増倍管を、第１の部分光を検出するものとし、光量検出手段を、第２の部分光を検出するものとすることができる。

また、光電子増倍管の受光面に入射される励起光をカットする励起光カットフィルタを有するものとし、励起光カットフィルタを輝尽発光光の波長領域以外の波長領域の光を透過するものとするとともに、基準光源を上記輝尽発光光の波長領域以外の波長領域の光を基準光として発するものとすることができる。

また、輝尽発光光を光電子増倍管の受光面まで導光する導光手段と、導光手段と光電子増倍管の受光面とを接合する、基準光を透過する接着剤により形成された接合部とを有するものとし、基準光源を接合部の内部に設けるようにすることができる。

また、輝尽発光光を光電子増倍管の受光面まで導光する導光手段と、導光手段と光電子増倍管の受光面とを接合する、基準光を透過する接着剤により形成された接合部と、接合部に一方の端面が接続された導光部材と、導光部材の他方の端面が接続され、密閉されてなる筐体とを有するものとし、基準光源を上記筐体内に設けるようにするとともに、基準光源から発せられた基準光を導光部材の他方の端面から入射するようにすることができる。

ここで、上記「基準信号」とは、実質的に感度劣化を生じていない状態の光電子増倍管により基準光を検出した信号のことをいい、たとえば、未使用の光電子増倍管を使用して基準光を検出するようにしてもよいし、使用済みのものでも感度劣化を生じていないもの、または感度劣化を生じていてもその感度劣化の程度が感度測定に対して許容範囲内である光電子増倍管を使用するようにしてもよい。

また、上記「所定の光量に応じた大きさの基準信号」とは、たとえば、基準光から発せられた基準光そのものを光電子増倍管により検出して検出信号を取得るようにする場合には、上記所定の光量の大きさを表す信号のことをいい、また、基準光から発せられた基準光を所定の減衰率で減衰した基準光を光電子増倍管により検出して検出信号を取得るようにする場合には、上記所定の光量を上記所定の減衰率で減衰した大きさを表す信号のことをいう。

また、上記「導光手段と光電子増倍管の受光面とを接合する」とは、導光手段における輝尽発光光の射出面と光電子増倍管の受光面をと直接接合することだけでなく、励起光カットフィルタなどの部材を介して導光手段における射出面と光電子増倍管の受光面とを接合することも含むものとする。

また、上記「導光部材」としては、たとえば、光ファイバを利用することができるが、これに限らず、その他アクリル材料などで形成された部材を利用するようにしてもよい。

本発明の放射線画像読取装置によれば、所定の光量の基準光を発する基準光源を設け、その基準光源から発せられた基準光を光電子増倍管によって光電的に検出して検出信号を取得し、その取得された検出信号と予め設定された所定の光量に応じた大きさの基準信号との関係に基づいて光電子増倍管の感度を測定するようにしたので、たとえば、定期的に光電子増倍管の感度を測定するようにすれば、光電子増倍管の使用による感度劣化を適切に検出することができる。

また、上記放射線画像読取装置において、感度が所定の範囲内でない場合に警告を行うようにした場合には、より明確に光電子増倍管の感度劣化を知ることができる。

また、上記検出信号の大きさが基準信号の大きさに近づくように光電子増倍管に印加される電圧を制御するようにした場合には、光電子増倍管の感度劣化が生じていたとしても、画像診断に適切な放射線画像を再生することができる。

また、基準光源を青色ＬＥＤとした場合には、基準光源の点灯から光量安定までの時間を短くすることができる。

また、基準光の光量を検出し、基準光の光量が一定量に維持されるように上記検出された光量に基づいて基準光源を駆動制御するフィードバック制御回路を設けるようにした場合には、経時変化の少ない安定した光量の基準光を得ることができ、光電子増倍管の感度をより適切に測定することができる。

また、光電子増倍管の受光面に入射される励起光をカットする励起光カットフィルタを、輝尽発光光の波長領域以外の波長領域の光を透過するものとするとともに、基準光源を、上記輝尽発光光の波長領域以外の波長領域の光を基準光として発するものとした場合には、基準光源の選択の余地が広がり、より安価な基準光源を利用することができる。

また、輝尽発光光を光電子増倍管の受光面まで導光する導光手段と光電子増倍管の受光面とを接合する接合部を、基準光を透過する接着剤により形成し、基準光源をその接合部の内部に設けるようにした場合には、基準光源にホコリや汚れなどが付着するのを防止することができ、安定した光量の基準光を光電子増倍管により検出するようにすることができる。

また、上記と同様に接合部を形成し、その接合部に導光部材の一方の端面を接続するとともに、他方の端面を密閉されてなる筐体に接続し、その密閉された筐体内に設けられた基準光源から発せられた基準光を導光部材の他方の端面から入射するようにした場合にも、上記と同様に、基準光源にホコリや汚れなどが付着するのを防止することができ、安定した光量の基準光を光電子増倍管により検出するようにすることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の放射線画像読取装置の一実施形態について説明する。図１に本放射線画像読取装置の概略構成図を示す。

本放射線画像読取装置２０においては、まず、図１に示すように、被写体を透過したＸ線の照射によりＸ線画像が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート１４が放射線画像読取装置２０の所定位置にセットされる。そして、この所定位置にセットされた蓄積性蛍光体シート１４は、図示しない搬送手段により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）される。一方、レーザ光源２１から発せられた励起光Ｌはモータ２３により駆動され矢印方向に高速回転する回転多面鏡２２によって反射偏向され、集束レンズ２４を透過した後、ミラー２５により光路を変えられて蓄積性蛍光体シート１４に入射し、蓄積性蛍光体シート１４を副走査の方向と略垂直な矢印Ｘ方向に主走査される。蓄積性蛍光体シート１４の励起光Ｌが照射された箇所からは、蓄積性蛍光体シート１４に蓄積記録されているＸ線画像に応じた光量の輝尽発光光Ｍが発散され、この輝尽発光光Ｍは光ガイド２６によって導光され、ＰＭＴ２７によって光電的に検出される。光ガイド２６はアクリル板等の導光性材料を成形して作られたものであり、直線状をなす入射端面２６ａが蓄積性蛍光体シート１４上の主走査線に沿って延びるように配され、円環状に形成された出射端面２６ｂに励起光カットフィルタ３１を介してＰＭＴ２７の受光面が結合されている。入射端面２６ａから光ガイド２６内に入射した輝尽発光光Ｍは、光ガイド２６の内部を全反射を繰り返して進み、射出端面２６ｂから射出して励起光Ｌをカットする励起光カットフィルタ３１を透過してＰＭＴ２７に受光され、Ｘ線画像を表す輝尽発光光ＭがＰＭＴ２７によってアナログ画像信号Ｓ０に変換される。

そして、ＰＭＴ２７から出力されたアナログ画像信号Ｓ０は対数増幅器２８で対数的に増幅され、Ａ／Ｄ変換器２９でデジタル画像信号Ｓ１に変換される。そして、デジタル画像信号Ｓ１は制御手段４０に入力された後、不図示の画像処理装置において所定の画像処理が施され、その後画像出力装置において可視像として再生される。なお、上記のような放射線画像読取装置２０の動作は制御手段４０からの制御信号に基づいて制御される。

ここで、本放射線画像読取装置２０には、所定の光量の基準光を発する基準光源６０が設けられており、上記のような放射線画像の読取りとは別にＰＭＴ２７の感度の測定が行われる。なお、ＰＭＴ２７の感度の測定は、装置のユーザーからの指示信号に基づいて行うようにしてもよいし、定期的に自動的に行うようにしてもよいし、装置の起動時において毎回行うようにしてもよい。また、ユーザーからの指示信号は、装置自体において入力できるようにしてもよいし、ネットワークなどを介して装置に接続されたコンピュータなどの入力装置から入力できるようにしてもよい。

そして、ＰＭＴ２７の感度の測定を行う際には、制御手段４０からの制御信号に基づいて基準光源６０が駆動され、基準光源６０から所定の光量の基準光が発せられる。そして、基準光源６０から発せられた基準光は、光ガイド２６の入射端面２６ａから入射し、光ガイド２６により導光されて射出端面２６ｂから射出し、励起光Ｌをカットする励起光カットフィルタ３１を透過してＰＭＴ２７に受光され、ＰＭＴ２７によって光電変換されて検出される。そして、ＰＭＴ２７により検出されたアナログ検出信号Ｓ２は対数増幅器２８で対数的に増幅され、Ａ／Ｄ変換器２９でデジタル検出信号Ｓ３に変換された後、制御手段４０に設けられた感度測定手段４１に入力される。

感度測定手段４１には、上記所定の光量に応じた大きさの基準信号が予め設定されている。ここで、基準信号とは、実質的に感度劣化を生じていない状態のＰＭＴ２７により基準光を検出し、上記と同様にして取得されたデジタル信号であり、上記デジタル検出信号Ｓ３の取得前に予め感度測定手段４１に設定されたものである。たとえば、未使用のＰＭＴ２７を使用して基準光を検出するようにしてもよいし、使用済みのものでも感度劣化を生じていないもの、または感度劣化を生じていてもその感度劣化の程度が感度測定に対して許容範囲内であるＰＭＴ２７を使用するようにしてもよい。

そして、感度測定手段４１は、上記のようにして取得されたデジタル検出信号Ｓ３と基準信号との関係に基づいてＰＭＴ２７の感度を測定する。デジタル検出信号Ｓ３と基準信号との関係に基づいてＰＭＴ２７の感度を測定するとは、たとえば、基準信号に対するデジタル検出信号Ｓ３の比率を算出するようにすればよいが、その他既知の感度の演算方法で算出するようにしてもよい。

そして、本放射線画像読取装置２０には、図１に示すように警告手段５０が設けられており、上記のようにして測定されたＰＭＴ２７の感度が所定の範囲内でない場合には、感度測定手段４１からそのことを示す信号が警告手段５０に出力される。そして、警告手段５０は、上記信号を受け取ると、たとえば、ＰＭＴ２７を交換することを促すようなメッセージを表示したり、もしくは、警告ランプなどを点灯させたりする。なお、上記のようにＰＭＴ２７の感度について下限だけでなく上限も設けるようにしたのは、ＰＭＴ２７の感度劣化は、一旦感度が上昇した後に急激に生じる場合があるからである。

上記放射線画像読取装置によれば、所定の光量の基準光を発する基準光源６０を設け、その基準光源６０から発せられた基準光をＰＭＴ２７によって光電的に検出して検出信号を取得し、その取得された検出信号と予め設定された所定の光量に応じた大きさの基準信号との関係に基づいてＰＭＴ２７の感度を測定するようにしたので、たとえば、定期的にＰＭＴ２７の感度を測定するようにすれば、ＰＭＴ２７の使用による感度劣化を適切に検出することができる。

また、上記実施形態の放射線画像読取装置２０においては、上記のように測定された感度に基づいて、感度劣化分を補うように高圧電源３０の出力電圧を制御することによりＰＭＴ２７の感度を補正するようにしてもよい。

なお、上記基準光源６０としては、たとえば、ＬＥＤまたはＬＤを用いることが望ましい。そして、蓄積性蛍光体シート１４が青色の波長の輝尽発光光を発するものである場合には、青色ＬＥＤを用いることができる。また、青色ＬＥＤに限らず、励起光カットフィルタが１％以上の透過率を有する波長領域の光を発するものであれば、その他の波長領域の基準光を発する基準光源を用いるようにしてもよく、たとえば、赤外領域の波長（たとえば、８００ｎｍ以上）の基準光を発する基準光源を用いることができる。赤外領域の波長の基準光を発する基準光源としては、たとえば、非常に安価な赤外ＬＥＤを利用することができる。

また、たとえば、図２に示すように、光ガイド２６とＰＭＴ２７の受光面とを励起光カットフィルタ３１を介して接合する接合部７０を、基準光を透過する接着剤により形成し、この接合部７０内に基準光源６０を設けるようにしてもよい。上記のように接合部７０内に基準光源６０を密閉することにより、基準光源６０にホコリや汚れなどが付着するのを防止することができ、安定した光量の基準光をＰＭＴ２７により検出するようにすることができる。なお、上記接着剤としては、たとえば、シリコン系の接着剤を用いるようにすればよい。

また、上記と同様に接合部７０を形成し、図３に示すように、その接合部７０内に一方の端面５４ａが位置するように光ファイバ５４を接続し、その光ファイバ５４の他方の端面５４ｂを密閉されてなる筐体８０に接続するようにしてもよい。そして、その筐体８０内に設けられた基準光源６０から発せられた基準光を光ファイバ５４の他方の端面５４ｂから入射し、光ファイバ５４により導光し、光ファイバ５４の端面５４ａから射出させてＰＭＴ２７により検出するようにしてもよい。

また、図３に示すように、筐体８０内に、さらに基準光の光量を検出するフォトダイオード５２と、基準光源６０から発せられる基準光の光量が一定量に維持されるようにフォトダイオード５２により検出された光量に基づいて基準光源６０を駆動制御するフィードバック制御回路を設けるようにしてもよい。なお、筐体８０内には、図３に示すように、ダイクロイックミラー５１が設けられており、このダイクロイックミラー５１により反射された反射光がフォトダイオード５２により検出されるとともに、ダイクロイックミラー５１を透過した透過光がファイバ５４の端面５４ｂに入射するように構成されている。ここで、上記反射光の光量は上記透過光の光量よりも十分に大きい光量とすることが望ましく、たとえば、ダイクロイックミラー５１の基準光の透過率は１％程度であることが望ましい。上記のように反射光の光を上記透過光の光量よりも十分に大きい光量とすることにより、フィードバック制御回路による光量の制御をより安定したものとすることができる。なお、ダイクロイックミラー５１と光ファイバ５４の端５４ｂとの間に、ダイクロイックミラー５１を透過した基準光の光量を減衰させるフィルタなどをさらに設けるようにしてもよい。

また、上記放射線画像読取装置においては、ＰＭＴ２７の感度劣化に応じてＰＭＴ２７に印加される電圧の大きさを補正するようにしたが、蓄積性蛍光体シート１４の感度劣化も考慮してＰＭＴ２７に印加される電圧の大きさを補正するようにしてもよい。具体的には、たとえば、蓄積性蛍光体シート１４にバーコードやＩＣチップなどを設け、このバーコードやＩＣチップなどに、たとえば、放射線画像の記録回数や読取り回数などといった蓄積性蛍光体シート１４の感度劣化の程度を示す情報を記憶しておくとともに、この感度劣化を補うような電圧値を制御手段４０に予め設定しておき、上記のような情報に基づいてＰＭＴ２７の感度劣化に応じた電圧値を求めて加算するようにすればよい。

本発明の放射線画像読取装置の一実施形態の概略構成図 本発明の放射線画像読取装置のその他の実施形態の一部拡大図 本発明の放射線顔図読取装置のその他の実施形態の一部拡大図 光電子増倍管の感度劣化を示すグラフ

符号の説明

２０ 放射線画像読取装置
２１ レーザ光源
２２ 回転多面鏡
２３ モータ
２４ 集束レンズ
２５ ミラー
２６ 光ガイド
２７ 光電子増倍管
２８ 対数増幅器
２９ Ａ/Ｄ変換器
３１ 励起光カットフィルタ
５１ ダイクロイックミラー
５２ フォトダイオード
５４ 光ファイバ
８０ 筐体

Claims (10)

1. 放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シートへの励起光の照射により前記蓄積性蛍光体シートから発せられた輝尽発光光を光電子増倍管によって光電的に検出して前記放射線画像の読取りを行う放射線画像読取装置において、
   所定の光量の基準光を発する基準光源と、
   該基準光源から発せられた前記基準光を前記光電子増倍管によって光電的に検出して検出信号を取得し、該取得された検出信号と予め設定された前記所定の光量に応じた大きさの基準信号との関係に基づいて前記光電子増倍管の感度を測定する感度測定手段とを備えたことを特徴とする放射線画像読取装置。
2. 前記感度が所定の範囲内でない場合に警告を行う警告手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の放射線画像読取装置。
3. 前記検出信号の大きさが前記基準信号の大きさに近づくように前記光電子増倍管に印加される電圧を制御する電圧補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像読取装置。
4. 前記基準光源が青色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の放射線画像読取装置。
5. 前記基準光の光量を検出する光量検出手段と、前記基準光の光量が一定量に維持されるように前記光量検出手段により検出された光量に基づいて前記基準光源を駆動制御するフィードバック制御回路とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の放射線画像読取装置。
6. 前記基準光源から発せられた基準光の光量を減衰する減衰手段を有し、
   前記光電子増倍管が、前記減衰手段により減衰された基準光を検出するものであり、
   前記光量検出手段が、前記減衰手段を透過する前の基準光を検出するものであることを特徴とする請求項５記載の放射線画像読取装置。
7. 前記基準光源から発せられた基準光を第１の部分光と第２の部分光に分光する分光手段を有し、
   該分光手段が、第１の部分光の光量よりも第２の部分光の光量の方が大きくなるように分光するものであり、
   前記光電子増倍管が、前記第１の部分光を検出するものであり、
   前記光量検出手段が、前記第２の部分光を検出するものであることを特徴とする請求項５記載の放射線画像読取装置。
8. 前記光電子増倍管の受光面に入射される前記励起光をカットする励起光カットフィルタを有し、
   前記励起光カットフィルタが前記輝尽発光光の波長領域以外の波長領域の光を透過するものであるとともに、前記基準光源が前記輝尽発光光の波長領域以外の波長領域の光を前記基準光として発するものであることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の放射線画像読取装置。
9. 前記輝尽発光光を前記光電子増倍管の受光面まで導光する導光手段と、
   該導光手段と前記光電子増倍管の受光面とを接合する、前記基準光を透過する接着剤により形成された接合部とを有し、
   前記基準光源が前記接合部の内部に設けられていることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の放射線画像読取装置。
10. 前記輝尽発光光を前記光電子増倍管の受光面まで導光する導光手段と、
    該導光手段と前記光電子増倍管の受光面とを接合する、前記基準光を透過する接着剤により形成された接合部と、
    該接合部に一方の端面が接続された導光部材と、
    該導光部材の他方の端面が接続され、密閉されてなる筐体とを有し、
    前記基準光源が前記筐体内に設けられているとともに、前記基準光源から発せられた基準光が前記導光部材の他方の端面から入射されることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の放射線画像読取装置。

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