JP2010158392A - 放射線発生装置および放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２ショットエネサブにおける体動アーチファクトを低減させる。
【解決手段】互いに異なる原子番号を有する複数種類のターゲット１６,１７が配置されたターゲット部材１５ｂに対し、複数の電子源１５ａから電子線を射出し、各電子源１５ａから射出された電子線を偏向部１５ｅによって偏向して選択的に複数種類のターゲット１６,１７に衝突させて各ターゲットからそれぞれ異なるスペクトルの放射線を射出させることによって、互いに異なるスペクトルを有する放射線の照射の切替時間を短縮させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、放射線発生装置およびその放射線発生装置を用いた放射線画像撮影装置に関するものである。

従来、Ｘ線の吸収特性は人体組織およびその正常によって異なり、さらに照射するＸ線のエネルギーによってもこの吸収特性が異なることを利用して、特定の組織をＸ線画像から削除あるいは強調して画像診断に利用する技術が広く知られている。

その中でも、２つの異なるエネルギースペクトルを有するＸ線を被写体に順次照射して２つの放射線画像を取得し、各放射線画像に重み付けをして差分する２ショットエネルギーサブトラクション（以下、「２ショットエネサブ」という）は、近年普及してきたフラットパネルディテクタを用いた放射線画像撮影装置の一機能として提案されている（たとえば、特許文献１から特許文献３参照）。

しかしながら、２ショットエネサブは時間的に異なる瞬間のＸ線画像を取得せざるを得ないため、心臓のように静止が不可能な部位や呼吸停止が困難な被験者、特に幼児などでは、被写体の動きによるアーチファクト（体動アーチファクト）が起こり、これにより診断画質が著しく低下するといった問題がある。

特開平１１−０４１５２０号公報 特開昭６１−０９５３３８号公報 特開２００２−２４３８６０号公報

この問題に対し、２ショット間の間隔を短くするための工夫、たとえば、Ｘ線エネルギーを高速に切り替える方法や放射線画像検出器の読出し時間を短縮する方法が提案されている。さらに２ショット間の体動によってずれたＸ線画像を変形と位置合わせによって合わせる画像処理による工夫や、心拍に同期して撮影することで体動の影響を抑制するといった撮影方法により工夫が研究されているがまだ十分ではない。

本発明は、上記の事情に鑑み、上記のような２ショットエネサブにおける体動アーチファクトを低減することができる放射線発生装置および放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の放射線発生装置は、電子線を射出する複数の電子源と、互いに異なる原子番号を有する複数種類のターゲットが配置され、電子源から射出された電子線が衝突することにより複数種類のターゲットからそれぞれ異なるスペクトルの放射線を射出するターゲット部材と、各電子源から射出された電子線を偏向させて複数種類のターゲットにそれぞれ選択的に照射する偏向部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第２の放射線発生装置は、電子線を射出する複数の電子源と、互いに異なる原子番号を有する複数種類のターゲットがそれぞれ各電子源に対応して配置され、各電子源から射出された電子線が各電子源に対応するターゲットに衝突することにより各ターゲットからそれぞれ異なるスペクトルの放射線を射出するターゲット部材と、各電子源から射出された電子線の各電子源に対応するターゲットへの照射を選択的に制御することによって各ターゲットから異なるスペクトルの放射線が異なるタイミングで射出されるように制御する電子線照射制御部とを備えたことを特徴とする。

また、上記本発明の第２の放射線発生装置においては、電子線照射制御部を、各電子源と各電子源に対応する各ターゲットとの間に設けられ、電子線の通過を制限するゲート電極への印加電圧を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御するものとすることができる。

また、電子線照射制御部を、各電子源と各電子源に対応するターゲットとの間に設けられた引出電極と各電子源と間の電位差を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御するものとすることができる。

本発明の放射線画像撮影装置は、上記本発明の第１または第２の放射線発生装置と、放射線発生装置から射出された放射線の照射を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出器とを備えたことを特徴とする。

また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、放射線画像検出器を、放射線発生装置から射出された異なるスペクトルの放射線の照射を受けて、各スペクトルの放射線に対応する放射線画像をそれぞれ検出するものとし、その各スペクトルの放射線に対応する放射線画像に基づいてエネルギーサブトラクション画像を取得するエネルギーサブトラクション画像取得部を設けることができる。

また、放射線画像検出器を、異なるスペクトルの放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部と、異なるスペクトルの放射線の照射によってセンサ部においてそれぞれ発生した電荷を各スペクトルの放射線の照射毎に蓄積する複数の電荷蓄積部と、センサ部に対して複数の電荷蓄積部を切り替えて接続する第１の切替部と、各電荷蓄積部に蓄積された電荷が読み出される信号配線に対して複数の電荷蓄積部を切り替えて接続する第２の切替部とを備えたものとすることができる。

本発明の第１の放射線発生装置によれば、互いに異なる原子番号を有する複数種類のターゲットが配置されたターゲット部材に対し、複数の電子源から電子線を射出し、各電子源から射出された電子線を偏向部によって偏向して選択的に複数種類のターゲットに衝突させて各ターゲットからそれぞれ異なるスペクトルの放射線を射出させるようにしたので、互いに異なるスペクトルを有する放射線の照射の切替時間を短縮することができ、２ショットエネサブにおける体動アーチファクトを低減することができる。

本発明の第２の放射線発生装置によれば、複数の電子源を設け、互いに異なる原子番号を有する複数種類のターゲットがそれぞれ各電子源に対応して配置されたターゲット部材に対し、各電子源から射出された電子線を選択的に各ターゲットに照射し、各ターゲットから異なるスペクトルの放射線が異なるタイミングで射出されるようにしたので、上記第１の放射線発生装置と同様に、互いに異なるスペクトルの放射線の照射の切替時間を短縮することができ、２ショットエネサブにおける体動アーチファクトを低減することができる。

また、上記本発明の第２の放射線発生装置において、各電子源と各電子源に対応する各ターゲットとの間に設けられ、電子線の通過を制限するゲート電極への印加電圧を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御するようにしたり、また、各電子源と各電子源に対応するターゲットとの間に設けられた引出電極と各電子源と間の電位差を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御したりした場合には、より簡易な構成と制御で放射線の切替えを行うことができる。

また、上記本発明の第１または第２の放射線発生装置を備えた放射線画像撮影装置において、放射線画像検出器として、異なるスペクトルの放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部と、異なるスペクトルの放射線の照射によってセンサ部においてそれぞれ発生した電荷を各スペクトルの放射線の照射毎に蓄積する複数の電荷蓄積部と、センサ部に対して複数の電荷蓄積部を切り替えて接続する第１の切替部と、各電荷蓄積部に蓄積された電荷が読み出される信号配線に対して複数の電荷蓄積部を切り替えて接続する第２の切替部とを備えたものを用いるようにした場合には、後述するように、たとえば、２回目の放射線の照射の間に、その前に検出された１回目の放射線の照射に基づく放射線画像の読出しを行うことができるので、１回目の放射線に基づく放射線画像の読出しの時間を確保する必要がなく、１回目の放射線の照射と２回目の放射線の照射とを間隔をおくことなく連続して行うことができ、２ショットエネサブにおける体動アーチファクトをより低減することができる。

本発明の放射線画像撮影装置の第１および第２の実施形態の概略構成図 図１に示す放射線画像撮影装置の上面図 本発明の放射線発生装置の第１の実施形態の概略構成を示す図 （Ａ）本発明の放射線発生装置の第１の実施形態のターゲット部材の一部の構成を示す図、（Ｂ）、（Ｃ）その他の実施形態のターゲット部材の一部の構成を示す図 本発明の放射線発生装置の第２の実施形態の概略構成を示す図 本発明の放射線発生装置の第２の実施形態の変形例を示す概略構成図 本発明の放射線画像撮影装置の第１および第２の実施形態において用いられる放射線画像検出器の一例の概略構成を示す図 図７に示す放射線画像検出器の画素の概略構成を示す模式図

以下、図面を参照して本発明の放射線発生装置の第１の実施形態を用いた放射線画像撮影装置について説明する。図１に本放射線画像線撮影装置の概略構成を示す。図２に図１に示す放射線画像撮影装置の上面図（Ｘ−Ｒ断面図）を示す。図２の紙面厚さ方向が図１のＹ方向である。

放射線画像撮影装置は、図１に示すように、放射線を被写体１０に向かって照射する放射線照射部１と、被写体１０を透過した放射線が照射され、被写体１０の放射線画像を検出する放射線画像検出器２と、放射線画像検出器２により検出された放射線画像に基づいてエネルギーサブトラクション画像を取得するエネルギーサブトラクション画像取得部３とを備えている。

放射線照射部１は、図１に示すように、放射線を射出する多数の放射線発生装置１ａが２次元状に平面に沿って配列されたものである。そして、各放射線発生装置１ａから射出された放射線は、被写体を透過した後、放射線画像検出器２により検出されるが、各放射線発生装置１ａは、各放射線発生装置１ａから射出されて被写体を透過した放射線が、被写体の投影像の一部分を形成するように分散配置されている。つまり、各放射線発生装置１ａから射出された放射線により形成される被写体の部分的な投影像の結合により被写体の全体の投影像が形成される。

図３に、各放射線発生装置１ａの概略構成を示す。放射線発生装置１ａは、図３に示すように、電子線を射出する多数の電子源１５ａと、その各電子源１５ａから射出された電子線の衝突により放射線を射出するターゲット部材１５ｂと、各電子源１５ａとターゲット部材１５ｂとの間に設けられ、各電子源１５ａから電子線を射出させるとともにターゲット部材１５ｂに向かって電子を加速させる引出電極１５ｃと、各電子源１５ａから射出された電子線を集束させる電子レンズ１５ｄと、各電子源１５ａから射出された電子線をＸ方向について２方向に選択的に偏向する偏向器１５ｅとを備えている。

電子源１５ａは、たとえば、カーボンナノチューブなどにより形成され、陰極として構成されている。電子源１５ａは、１つの放射線発生装置１ａ内にＸ方向について１次元状に配列してもよいし、Ｘ−Ｙ方向について２次元状に配列してもよい。

ターゲット部材１５ｂは陽極として構成され、図３に示すように、第１のターゲット１６と第２のターゲット１７とがＸ方向について交互に配置されている。第１のターゲット１６と第２のターゲット１７とは、電子線の衝突によってそれぞれ互いに異なるスペクトルを有する放射線を射出するものである。第１のターゲット１６および第２のターゲット１７の材料としては、たとえば、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｈなど医療用Ｘ線管のターゲットとして用いられるあらゆる元素を利用することができる。

そして、ターゲット部材１５ｂにおける第１のターゲット１６と第２のターゲット１７とはこれらの１組が１つの電子源１５ａに対応するように配置され、図３に示すように、各電子源１５ａから射出され、偏向器１５ｅによって一方の方向に偏向された電子線が第１のターゲット１６に照射され、他方の方向に偏向された電子線が第２のターゲット１７に照射されるように配置されている。

図４（Ａ）にターゲット部材１５ｂの一部のＸ−Ｙ平面図を示す。図４（Ａ）における斜線無し部分が第１のターゲット１６を表し、斜線部分が第２のターゲット１７を表している。本実施形態のターゲット部材１５ｂは、上述したように第１のターゲット１６と第２のターゲット１７とがＸ方向について交互に配置されているとともに、Ｙ方向についても交互に配置されている。そして、図４（Ａ）に示すように、第１のターゲット１６と第２のターゲット１７とが千鳥格子状に配置されている。

また、本実施形態においては、図４（Ａ）に示すように、第１のターゲット１６と第２のターゲット１７とを千鳥格子状に配置してターゲット部材１５ｂを構成するようにしたが、これに限らず、たとえば、図４（Ｂ）に示すように、第１のターゲット１６をＸ方向に並べた行と第２のターゲット１７とＸ方向に並べた行とをＹ方向に交互に配列するようにしてもよい。なお、ターゲット部材１５ｂを図４（Ｂ）に示すように構成する場合には、放射線発生装置１ａにおける偏向器１５ｅは、電子源１５ａから射出された電子線をＹ方向について２方向に選択的に偏向するものとなる。

なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）における１つの格子は、１２５μｍ〜２５０μｍ四方程度の大きさである。

そして、引出電極１５ｃとターゲット部材１５ｂとの間には、高電圧を印加する高電圧源（図示省略）が設けられており、この高電圧源によって引出電極１５ｃからターゲット部材１５ｂに向かって電子が加速させるように電位差を形成するための電圧が印加される。

そして、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間には、電子源１５ａから引出電極１５ｃに向かって電子を引き出すための電位差を与えるための電圧源（図示省略）が設けられており、この電圧源によって電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間に電位差を形成するための電圧が印加される。

そして、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間に電圧が印加されるとともに、引出電極１５ｃとターゲット部材１５ｂとの間に高電圧が印加されることによって、電子源１５ａからターゲット部材１５ｂに向かって電子線が射出される。

電子レンズ１５ｄは、所定の電圧が印加されることよって電界を形成するものであり、この電界によって電子源１５ａから出力された電子線を集束するものである。

そして、放射線発生装置１ａは、複数の電子源１５ａと、ターゲット部材１５ｂと、各電子源１５ａに対応して設けられた引出電極１５ｃ、電子レンズ１５ｄおよび偏向器１５ｅとを、重金属などから形成される真空の筐体内に配置したものである。

そして、放射線照射部１の多数の放射線発生装置１ａは、互いに隣接する放射線発生装置１ａから射出された放射線の被写体１０の位置における照射範囲が隙間なく重なるように放射線を射出するものである。

放射線画像検出器２は、放射線発生装置１ａの第１のターゲット１６および第２のターゲット１７からそれぞれ射出された異なるスペクトルの放射線の照射を受けて、各スペクトルの放射線に対応する放射線画像をそれぞれ検出するものである。放射線画像検出器２としては、直接変換型および間接変換型のフラットパネル検出器，イメージングプレート，増感スクリーンとフィルムの組合せ，など従来の放射線画像撮影装置に使われているものを利用することができる。具体的な構成については、従来のものと同様なので詳細な説明は省略する。

エネルギーサブトラクション画像取得部３は、放射線発生装置１ａの第１のターゲット１６から射出された放射線に対応する第１の放射線画像と、第２のターゲット１７から射出された放射線に対応する第２の放射線画像とに基づいてエネルギーサブトラクション画像を取得するものである。

次に、本実施形態の放射線画像撮影装置の作用について説明する。

まず、図１に示すように、放射線照射部１と放射線画像検出器２との間に、被写体１０が配置される。次に、放射線照射部１の各放射線発生装置１ａにおいて、電子源１５ａとターゲット部材１５ｂとの間に高電圧が印加されるとともに、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間に高電圧が印加され、これにより各電子源１５ａから電子線が射出される。そして、各電子源１５ａから射出された電子線は電子レンズ１５ｄにより集束され、偏向器１５ｅにより偏向されてターゲット部材１５ｂに衝突する。

ここで、このとき各偏向器１５ｅは、各電子源１５ａから射出された電子線がターゲット部材１５ｂの第１のターゲット１６に照射されるように偏向する。その結果、まず、ターゲット部材１５ｂの第１のターゲット１６から第１の放射線が射出される。そして、その第１の放射線は被写体１０を透過した後、放射線画像検出器２に照射される。

そして、放射線画像検出器２は第１の放射線に基づく第１の放射線画像を検出し、その第１の放射線画像がエネルギーサブトラクション画像取得部３に入力される。

そして、次に、各放射線発生装置１ａの各偏向器１５ｅの偏向の方向が切り替えられ、各偏向器１５ｅは、各電子源１５ａから射出された電子線がターゲット部材１５ｂの第２のターゲット１７に照射されるように偏向する。その結果、ターゲット部材１５ｂの第１のターゲット１７から第２の放射線が射出される。そして、その第２の放射線は被写体１０を透過した後、放射線画像検出器２に照射される。

そして、放射線画像検出器２は第２の放射線に基づく第２の放射線画像を検出し、その第２の放射線画像がエネルギーサブトラクション画像取得部３に入力される。

そして、エネルギーサブトラクション画像取得部３は、入力された第１の放射線画像と第２の放射線画像とに基づいてエネルギーサブトラクション画像を生成して取得する。なお、エネルギーサブトラクション画像の生成方法については従来と同様であるので説明を省略する。

また、上記第１の実施形態の放射線発生装置１ａにおいて、電子線１５ａから射出された電子線が第１のターゲット１６に照射される際の電子源１５ａおよび引出電極１５ｃの電位と、電子線１５ａから射出された電子線が第２のターゲット１７に照射される際の電子源１５ａおよび引出電極１５ｃの電位とが異なる電位となるように制御するようにしてもよい。

ここで、エネルギーサブトラクション撮影では、２つの放射線のスペクトルのギャップが大きい方がよい。具体的には、各ターゲットに対して、Ｋ吸収端よりも高いエネルギーの電子線を入射することが有効である。したがって、たとえば、第１のターゲット１６としてＷを用い、第２のターゲット１７の材料としてＲｈを用いた場合には、第１のターゲット１６と引出電極１５ｃとの電位差を約７０ｋｅＶ、第２のターゲット１７と引出電極１５ｃとの電位差を約２３ｋｅＶとすることが望ましい。なお、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間の電位差は維持したままであることが望ましい。上記のように電子源１５ａおよび引出電極１５ｃの電位を変化させることにより電子の加速度を変化させることができ、これにより放射線のスペクトルを変化させることができるので、よりコントラストが強調された放射線画像を取得することができる。

次に、本発明の放射線発生装置の第２の実施形態を用いた放射線画像撮影装置について説明する。

本発明の第２の実施形態を用いた放射線画像撮影装置は、本発明の第１の実施形態を用いた放射線画像撮影装置とは放射線発生装置の構成が異なる。その他の構成については同様であるので、以下、放射線発生装置の構成のみについて説明する。

本発明の第２の実施形態の放射線発生装置５は、図５に示すように、上述した第１のターゲット１６と第２のターゲット１７がそれぞれ各電子源１５ａに対応して１対１で配置し、各電子源１５ａから射出された電子線が各電子源１５ａに対応する第１のターゲット１６または第２のターゲット１７に衝突するように構成されたものである。

そして、各電子源１５ａから射出された電子線の第１のターゲット１６への照射と第２のターゲット１７への照射とを選択的に制御することによって第１のターゲット１６から第１の放射線を、第２のターゲット１７から第２の放射線をそれぞれ異なるタイミングで射出させるようにしたものである。

具体的には、図５に示すように、各電子源１５ａと各第１のターゲット１６との間、および各電子源１５ａと各第２のターゲット１７との間にそれぞれゲート電極１５ｆを設け、このゲート電極１５ｆに負電圧を印加し、その負電圧の強度を制御することによって各電子源１５ａから射出された電子線の各第１のターゲット１６および各第２のターゲット１７への照射を制御する。より具体的には、電子線照射制御部１８が、引出電極１５ｃおよびターゲット部材１５ｂに対する相対的な電位差を制御して各電子源１５ａから射出された電子線の透過・遮蔽を制御することによって、第１のターゲット１６への電子線の照射と第２のターゲット１７への電子線の照射を選択的に切り替え、第１のターゲット１６から第１の放射線を、第２のターゲット１７から第２の放射線をそれぞれ異なるタイミングで射出させる。

また、放射線発生装置５におけるターゲット部材１５ｂの構成としては、たとえば、第１の実施形態と同様に、たとえば、図４（Ａ）に示すような構成のものを利用することができる。また、Ｘ方向に並んだ電子源１５ａの行毎に、電子線の透過・遮蔽を制御するようにした場合には、図４（Ｂ）に示すような構成のターゲット部材１５ｂを用いることができる。

また、図４（Ｂ）に示すように、第１のターゲット１６の行と第２のターゲット１７の行とを１行ずつＹ方向に交互に配列してもよいし、図４（Ｃ）に示すように複数行（たとえば、２行）ずつＹ方向に交互に配列するようにしてもよい。

ただし、図４（Ｃ）のようにターゲット部材１５ｂを構成した場合、図４（Ａ）および図４（Ｂ）のようにターゲット部材１５ｂを構成した場合と比較すると実効焦点サイズが半分となり、第１のターゲット１６から放射線を射出させた場合の焦点位置と第２のターゲット１７から放射線を射出させた場合の焦点位置とが大きくずれることになる。エネルギーサブトラクション撮影の場合、実効的な焦点サイズの大きさよりも、焦点位置がずれて像面の位置がずれることの方が好ましくないので、ターゲット部材１５ｂは、図４（Ａ）や図４（Ｂ）の構成を採用した方がより好ましい。

その他の構成および作用については、上記第１の実施形態を用いた放射線画像撮影装置と同様である。

また、上記第２の実施形態の放射線発生装置５においては、電子線のターゲット部材１５ｂへの照射を制御するためにゲート電極１５ｆを設けるようにしたが、図６に示す放射線発生装置６のように、ゲート電極１５ｆを設けることなく、電子線照射制御部１９によって各電子源１５ａと各電子源１５ａに設けられた引出電極１５ｃとの間に印加される電圧を選択的に切り替えることによって電子源１５ａから射出される電子線を制御するようにしてもよい。具体的には、電子線照射制御部１９は、各電子源１５ａと各電子源１５ａに設けられた引出電極１５ｃとの間に印加される電圧を制御して各電子源１５ａからの電子線の射出を制御することによって、第１のターゲット１６への電子線の照射と第２のターゲット１７への電子線の照射を選択的に切り替え、第１のターゲット１６から第１の放射線を、第２のターゲット１７から第２の放射線をそれぞれ異なるタイミングで射出させる。

また、上記第２の実施形態の放射線発生装置５および放射線発生装置６において、第１のターゲット１６に対応する電子源１５ａおよび引出電極１５ｃの電子線射出の際の電位と、第２のターゲット１７に対応する電子源１５ａおよび引出電極１５ｃの電子線射出の際の電位とが異なる電位となるように制御するようにしてもよい。具体的には、たとえば、第１のターゲット１６としてＷを用い、第２のターゲット１７の材料としてＲｈを用いた場合には、第１のターゲット１６と引出電極１５ｃとの電位差を約７０ｋｅＶ、第２のターゲット１７と引出電極１５ｃとの電位差を約２３ｋｅＶとすることが望ましい。なお、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間の電位差は維持したままであることが望ましい。上記のように電子源１５ａおよび引出電極１５ｃの電位を変化させることにより電子の加速度を変化させることができ、これにより放射線のスペクトルを変化させることができるので、よりコントラストが強調された放射線画像を取得することができる。

また、上記第１および第２の実施形態の放射線発生装置における電子源１５ａとしては、たとえば、フォトリソグラフィなどのデバイスプロセスによって基板にカーボンナノチューブなどの電極材料をパターニングすることによって形成するようにしてもよい。そして、スピント型、カーボンナノチューブ型、表面伝導型の電子源を用いることができる。

また、上述したようなエネルギーサブトラクション画像を取得する放射線画像撮影装置に対して、より適した放射線画像検出器２０の構成について以下に説明する。

放射線画像検出器２０は、図７に示すように、複数の走査配線２６がＹ方向に並列に設けられ、その走査配線２６に交差して複数の信号配線２８がＸ方向に並列に設けられており、走査配線２６と信号配線２８の交差部に対応して画素３０が２次元状に複数設けられている。

図８には、放射線画像検出器２０に設けられた１つの画素の詳細な構成の一例が示されている。

画素８０は、図８に示すように、放射線発生装置から射出される放射線に対して感度を有し、照射された放射線の線量に応じた電荷を発生するセンサ部Ｓｅと、センサ部Ｓｅで発生した電荷を蓄積するための第１の電荷蓄積部Ｃｓ１および第２の電荷蓄積部Ｃｓ２と、センサ部Ｓｅと第１および第２の電荷蓄積部Ｃｓ１,Ｃｓ２とに接続され、センサ部Ｓｅと第１の電荷蓄積部Ｃｓ１または第２の電荷蓄積部Ｃｓ２とを選択的に切り替えて接続し、通電状態又は非通電状態に切り替えるためのスイッチＳＷ１と、第１および第２の電荷蓄積部Ｃｓ１,Ｃｓ２に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴ（Thin film transistor）型のスイッチＲＳＷと、スイッチＲＳＷと第１の電荷蓄積部Ｃｓ１または第２の電荷蓄積部Ｃｓ２とを選択的に切り替えて接続するＳＷ２とを備えている。

センサ部Ｓｅは、放射線を吸収し、電荷に変換する光電変換層が積層されて構成され
ている。この光電変換層は例えばセレンを主成分（例えば含有率５０％以上）とする非晶
質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）から成り、放射線が照射されると、照射された放射線の線量に応じた電荷量の電荷（電子−正孔の対）を内部で発生することで、照射された放射線を電荷へ変換する。なお、センサ部Ｓｅは、アモルファスセレンのような放射線を直接的に電荷に変換する放射線-電荷変換材料の代わりに、蛍光体材料と光電変換素子（フォトダイオード）を用いて間接的に電荷に変換しても良い。蛍光体材料としては、ガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）が良く知られている。この場合、蛍光材料によって放射線−光変換を行い、光電変換素子のフォトダイオードによって光−電荷変換を行なう。

第１の電荷蓄積部Ｃｓ１には、上述した第１の放射線の照射によってセンサ部Ｓｅにおいて発生した電荷が蓄積される。また、第２の電荷蓄積部Ｃｓ２には、上述した第２の放射線の照射によってセンサ部Ｓｅにおいて発生した電荷が蓄積される。

スイッチＲＳＷのソースは、信号配線２８に接続されており、スイッチＲＳＷのドレイ
ンはスイッチＳＷ２に接続され、スイッチＲＳＷのゲートは走査配線２６に接続されている。

信号配線２８には、その信号配線２８に接続されたスイッチＲＳＷがＯＮされることに
より第１の電荷蓄積部Ｃｓ１または第２の電荷蓄積部Ｃｓ２に蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。

また、図７に示すように、各信号配線２８には、各信号配線２８に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路４０が接続されており、各走査配線２６には、各走査配線２６にスイッチＲＳＷをＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御回路４２が接続されている。また、図示省略したが、スイッチＳＷ１をＯＮ／ＯＦＦさせるための切替指示信号が出力される複数のＳＷ１用の切替指示配線と、スイッチＳＷ２をＯＮ／ＯＦＦさせるための切替指示信号が出力される複数のＳＷ２用の切替指示配線とが各走査配線２６と並列に設けられており、スキャン信号制御回路４２がその制切替指示配線にスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２をＯＮ／ＯＦＦさせるための切替指示信号を出力する。

信号検出回路４０は、各信号配線２８毎に設けられた、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。信号検出回路４０では、各信号配線２８より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、各センサ部Ｓｅに蓄積された電荷量が
画像を構成する画素信号として検出される。

次に、放射線画像検出器２０の動作について説明する。

まず、上述した放射線発生装置から第１の放射線が照射されている間には、センサ部Ｓｅと第１の電荷蓄積部Ｃｓ１とがスイッチＳＷ１により接続され、第１の放射線の照射によってセンサ部Ｓｅにおいて発生した電荷は第１の電荷蓄積部Ｃｓ１に蓄積される。なお、このときスイッチＳＷ２は第２の電荷蓄積部Ｃｓ２とスイッチＲＳＷとを接続している。

そして、次に、放射線発生装置から射出される放射線が第１の放射線から第２の放射線に切り替えられると、センサ部Ｓｅと第２の電荷蓄積部Ｃｓ２とがスイッチＳＷ１により接続され、第２の放射線の照射によってセンサ部Ｓｅにおいて発生した電荷は第２の電荷蓄積部Ｃｓ２に蓄積される。そして、この第２の放射線が照射されている間、スイッチＳＷ２が第１の電荷蓄積部Ｃｓ１とスイッチＲＳＷとを接続するよう切り替えられるとともに、各走査配線２６にスイッチＲＳＷをＯＮするための制御信号が順次出力され、その制御信号に応じてスイッチＲＳＷがＯＮされることによって第１の電荷蓄積部Ｃｓ１に蓄積された電荷に応じた電気信号が信号配線２８に流れ出し、信号検出回路４０によって画素信号として検出される。すなわち、第２の放射線が照射されている間に、第１の放射線に基づく第１の放射線画像が検出される。

そして、次に、第２の放射線の照射が終了すると、スイッチＳＷ２が第２の電荷蓄積部Ｃｓ２とスイッチＲＳＷとを接続するよう切り替えられるとともに、各走査配線２６にスイッチＲＳＷをＯＮするための制御信号が順次出力され、その制御信号に応じてスイッチＲＳＷがＯＮされることによって第２の電荷蓄積部Ｃｓ２に蓄積された電荷に応じた電気信号が信号配線２８に流れ出し、信号検出回路４０によって画素信号として検出される。すなわち、第２の放射線に基づく第２の放射線画像が検出される。

そして、上記のようにして信号検出回路４０によって検出された第１の放射線画像と第２の放射線画像とがエネルギーサブトラクション画像取得部３に出力される。

上記のような放射線画像検出器２０を用いることにより第２の放射線の照射の間に、その前に検出された第１の放射線画像の読出しを行うことができるので、第１の放射線画像の読出しの時間を確保する必要がなく、第１の放射線の照射と第２の放射線の照射とを間隔をおくことなく連続して行うことができる。

ここで、上記実施形態の説明において取得される２つの放射線画像を用いて骨塩定量を測定する場合について説明する。

骨粗鬆症等の骨系疾患において、骨密度の診断に用いられる代表的な骨塩定量方法の一つにＤＸＡ法（Dual X-ray Absorptiometry）がある。このＤＸＡ法は、人体に入射し透過する放射線線が、人体を構成する物質（たとえば骨）に依存する質量減弱係数μ（ｃｍ^２／ｇ）とその密度ρ(ｇ／ｃｍ^３)および厚さｔ(ｃｍ)によって特徴づけされる減弱を受けることを利用し、２種類のエネルギーの放射線で撮影して得られた放射線画像のピクセル値から、骨密度(ｇ／ｃｍ^２)を算出するものである。以下に算出方法を説明する。

入射放射線をＩｏｕｔ、透過放射線をＩｉｎとするとＩｉｎは（１）式のように表される。

Ｉｏｕｔ＝Ｉｉｎ×ｅｘｐ（−μ×ρ×t)・・・（１）
（１）式は、μ、ρ、tを人体を構成する個々の物質に分離して拡張することが可能である。簡単のため、骨と軟部組織の２種類に分離すると、（１）式は（２）式のようになる。

Ｉｏｕｔ＝Ｉｉｎ×ｅｘｐ（−μｂ×ρｂ×ｔｂ)×ｅｘｐ（−μｓ×ρｓ×ｔｓ)・・・（２）
ただし、下付文字「ｂ」が付されたμｂ、ρｂ、ｔｂは骨部に対応し、下付文字「ｓ」が
付されたμｓ、ρｓ、ｔｓは軟部に対応する。

ここで、２種類のエネルギーの放射線線（高エネルギー・低エネルギー）に対して(２)
式を表現しなおすと、質量減弱係数μがエネルギーに依存する定数であることを考慮し
て、それぞれ(３)式、(４)式のようになる。

Ｉｏｕｔ（Ｈ）＝Ｉｉｎ（Ｈ）×ｅｘｐ（−μｂ（Ｈ）×ρｂ×ｔｂ)
×ｅｘｐ（−μｓ(Ｈ)×ρｓ×ｔｓ)・・・(３)
Ｉｏｕｔ（Ｌ）＝Iｉｎ（Ｌ）×ｅｘｐ（−μｂ（Ｌ）×ρｂ×ｔｂ)
×ｅｘｐ(−μｓ(Ｌ)×ρｓ×ｔｓ) ・・・(４)
ただし、添え字「（Ｈ）」は高エネルギーに対応させた定数であることを示し、
「（Ｌ）」は低エネルギーに対応させた定数であることを示す。

この(３)式、(４)式を連立して、（５）式のように骨密度ＢＭＤ（≡ρｓ×ｔｓ,Bone
Mineral Density）[ｇ／ｃｍ^２]を算出することができる。

なお、上記実施形態の放射線発生装置においては、ターゲットとして２種類のものを利用するようにしたが、２種類に限らず３種類以上のターゲットからターゲット部材１５ｂを構成するようにし、電子線を切り替えて各ターゲットにそれぞれ照射し、３種類以上の放射線画像を取得するようにしてもよい。

１ 放射線照射部
１ａ 放射線発生装置
２ 放射線画像検出器
３ エネルギーサブトラクション画像取得部
５ 放射線発生装置
６ 放射線発生装置
１０ 被写体
１５ａ 電子源
１５ｂ ターゲット部材
１５ｃ 引出電極
１５ｄ 電子レンズ
１５ｅ 偏向器
１５ｆ ゲート電極
１６ 第１のターゲット
１７ 第２のターゲット
１８ 電子線照射制御部
２０ 放射線画像検出器

Claims (7)

1. 電子線を射出する複数の電子源と、
   互いに異なる原子番号を有する複数種類のターゲットが配置され、前記電子源から射出された電子線が衝突することにより前記複数種類のターゲットからそれぞれ異なるスペクトルの放射線を射出するターゲット部材と、
   前記各電子源から射出された電子線を偏向させて前記複数種類のターゲットにそれぞれ選択的に照射する偏向部とを備えたことを特徴とする放射線発生装置。
2. 電子線を射出する複数の電子源と、
   互いに異なる原子番号を有する複数種類のターゲットがそれぞれ前記各電子源に対応して配置され、前記各電子源から射出された電子線が該各電子源に対応するターゲットに衝突することにより前記各ターゲットからそれぞれ異なるスペクトルの放射線を射出するターゲット部材と、
   前記各電子源から射出された電子線の該各電子源に対応するターゲットへの照射を選択的に制御することによって前記各ターゲットから前記異なるスペクトルの放射線が異なるタイミングで射出されるように制御する電子線照射制御部とを備えたことを特徴とする放射線発生装置。
3. 前記電子線照射制御部が、前記各電子源と該各電子源に対応する各ターゲットとの間に設けられ、前記電子線の通過を制限するゲート電極への印加電圧を切り替えることによって前記電子線のターゲットへの照射を制御するものであることを特徴とする請求項２記載の放射線発生装置。
4. 前記電子線照射制御部が、前記各電子源と該各電子源に対応するターゲットとの間に設けられた引出電極と前記各電子源と間の電位差を切り替えることによって前記電子線のターゲットへの照射を制御するものであることを特徴とする請求項２記載の放射線発生装置。
5. 請求項１から４いずれか１項記載の放射線発生装置と、該放射線発生装置から射出された放射線の照射を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出器とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
6. 前記放射線画像検出器が、前記放射線発生装置から射出された前記異なるスペクトルの放射線の照射を受けて、該各スペクトルの放射線に対応する放射線画像をそれぞれ検出するものであり、
   前記各スペクトルの放射線に対応する放射線画像に基づいてエネルギーサブトラクション画像を取得するエネルギーサブトラクション画像取得部を備えたことを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影装置。
7. 前記放射線画像検出器が、前記異なるスペクトルの放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部と、前記異なるスペクトルの放射線の照射によって前記センサ部においてそれぞれ発生した電荷を各スペクトルの放射線の照射毎に蓄積する複数の電荷蓄積部と、前記センサ部に対して前記複数の電荷蓄積部を切り替えて接続する第１の切替部と、前記各電荷蓄積部に蓄積された電荷が読み出される信号配線に対して前記複数の電荷蓄積部を切り替えて接続する第２の切替部とを備えたことを特徴とする請求項５または６記載の放射線画像撮影装置。

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