JP2014173903A - 線量計 - Google Patents
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Abstract
【課題】放射線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、その画像撮影または透視中に放射線の線量をリアルタイムに測定することができるとともに、環境面での安全性を有する線量計を提供する。
【解決手段】少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体１２０を有する放射線検出部１００と、放射線検出部１００の蛍光体１２０が放射線を受けて発した光を伝送する光ファイバー２００と、光ファイバー２００で伝送された光を検出する光検出部３１０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体１２０を有する放射線検出部１００と、放射線検出部１００の蛍光体１２０が放射線を受けて発した光を伝送する光ファイバー２００と、光ファイバー２００で伝送された光を検出する光検出部３１０と、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、Ｘ線などの放射線の線量を測定する線量計に関するものである。
従来、放射線の検出部にカドミウム（Ｃｄ）シンチレータを用い、検出部で発生した光を光ファイバーで伝送して検出する線量計が知られている（非特許文献１参照）。この線量計は、検出部や光ファイバーがＸ線に対して良好な透過性を示すため、例えばＸ線画像を撮影または透視しながらＸ線画像への影響を抑えつつ人体の皮膚面の吸収線量をリアルタイムに測定できる。そのため、特に医用画像診断の分野で広く普及していた。
しかしながら、上記従来の線量計は、検出部に用いられているシンチレータがカドミウム（Ｃｄ）を含むため、環境面で問題がある。
本発明は以上の背景の下でなされたものであり、その目的は、放射線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、その画像撮影または透視中に放射線の線量をリアルタイムに測定することができるとともに、環境面での安全性を有する線量計を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、放射線の線量を測定する線量計であって、少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体を有する放射線検出部と、前記放射線検出部の蛍光体が放射線を受けて発した光を伝送する光ファイバーと、前記光ファイバーで伝送された光を検出する光検出部と、を備えたことを特徴とするものである。
請求項１の線量計では、放射線検出部が放射線を受けると、その放射線検出部が有する蛍光体が光を発する。放射線検出部が発した光は、光ファイバーに入射されて伝送される。この光ファイバーで伝送された光は光検出部で検出される。この光検出部の検出結果により、放射線の線量を測定することができる。
ここで、上記放射線検出部が放射線を受けて発した光は、光ファイバーにより放射線検出部から離れた位置にある光検出部に伝送することができるため、その放射線が光検出部によって遮られることがない。更に、上記少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体は放射線に対して良好な透過性を示し、また、光ファイバーについても、通常の金属からなるケーブルや導線とは異なり、放射線に対して良好な透過性を示す。従って、放射線を用いて画像を撮影または透視する場合、その撮影または透視される画像への影響を抑えることができる。従って、放射線を用いて撮影される画像への影響を抑えつつ、その画像撮影または透視中に放射線の線量をリアルタイムに測定することができる。
しかも、上記放射線検出部の蛍光体は、少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体であり、カドミウム（Ｃｄ）を含まない。従って、環境面での安全性を有する線量計を提供することができる。
また、請求項２の発明は、請求項１の線量計において、前記放射線は、管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下のＸ線発生装置から発したＸ線であり、前記蛍光体は、前記Ｘ線を受けたとき、６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲に輝線スペクトルを有する赤色領域の光を発することを特徴とするものである。
請求項２の線量計では、上記所定範囲の管電圧を有するＸ線発生装置から発した医用画像診断用として好適なエネルギー及び線種のＸ線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、そのＸ線の画像撮影または透視中にＸ線の線量をリアルタイムに測定することができる。また、蛍光体が前記Ｘ線を受けたときに発する光は、容易に入手可能な光ファイバーの伝送波長範囲に対応する６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲に輝線スペクトルを有する。従って、測定対象のＸ線の線量に対する感度及び精度の向上を図ることができる、安価な線量計を提供することができる。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の線量計において、前記光ファイバーの光入射端部の端面は、該光ファイバーの光軸に対して傾いた斜面であり、前記放射線検出部の蛍光体は、その蛍光体から発した光が前記光ファイバーの斜面に対向している周面から入射して該斜面に到達するように該周面に対向させて配置したことを特徴とするものである。
請求項３の線量計では、放射線検出部の蛍光体から発した光は、光ファイバーの斜面に対向している周面から入射するとき、その周面での屈折により光ファイバーの光軸周辺のコアに向かうように集光される。このように集光されながら光ファイバーの内部を通過した光は、光ファイバーの内部側から斜面に到達し、その斜面で反射され光出射端部に向うように光軸周辺のコアを伝送される。このように光ファイバーの周面から光を入射させ内部から斜面で反射させることにより、光ファイバーの光入射端部の端面に光を外部から直接入射させる場合に比して、蛍光体から発した光を光ファイバーのコアに効率的に導いて伝送させることができる。従って、測定対象の照射線の線量に対する感度及び精度を更に向上させることができる。
また、請求項４の発明は、請求項３の線量計において、前記光ファイバーの光入射端部の斜面は、鏡面仕上げされ、前記光に対する反射率を高める光反射塗装が施されていることを特徴とするものである。
請求項４の線量計では、光ファイバーの斜面が鏡面仕上げされているため、斜面での光の散乱を低減できる。更に、その斜面には光の反射率を高める光反射塗装が施されているため、上記光ファイバーの周面から入射して内部を通過した光が斜面で反射するときの反射率を高めることができる。従って、蛍光体から発した光を光ファイバーのコアに更に効率的に導いて伝送させることができ、測定対象の放射線の線量に対する感度及び精度を更に向上させることができる。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の線量計において、前記光ファイバーは、フッ素樹脂製の光ファイバーであることを特徴とするものである。
請求項５の線量計では、フッ素樹脂製の光ファイバーを用いることにより、Ｘ線に対して良好な透過性を有するとともに、前記少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体から発した赤色光を低い伝送損失で伝送することができる。
請求項１の線量計では、放射線検出部が放射線を受けると、その放射線検出部が有する蛍光体が光を発する。放射線検出部が発した光は、光ファイバーに入射されて伝送される。この光ファイバーで伝送された光は光検出部で検出される。この光検出部の検出結果により、放射線の線量を測定することができる。
ここで、上記放射線検出部が放射線を受けて発した光は、光ファイバーにより放射線検出部から離れた位置にある光検出部に伝送することができるため、その放射線が光検出部によって遮られることがない。更に、上記少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体は放射線に対して良好な透過性を示し、また、光ファイバーについても、通常の金属からなるケーブルや導線とは異なり、放射線に対して良好な透過性を示す。従って、放射線を用いて画像を撮影または透視する場合、その撮影または透視される画像への影響を抑えることができる。従って、放射線を用いて撮影される画像への影響を抑えつつ、その画像撮影または透視中に放射線の線量をリアルタイムに測定することができる。
しかも、上記放射線検出部の蛍光体は、少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体であり、カドミウム（Ｃｄ）を含まない。従って、環境面での安全性を有する線量計を提供することができる。
また、請求項２の発明は、請求項１の線量計において、前記放射線は、管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下のＸ線発生装置から発したＸ線であり、前記蛍光体は、前記Ｘ線を受けたとき、６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲に輝線スペクトルを有する赤色領域の光を発することを特徴とするものである。
請求項２の線量計では、上記所定範囲の管電圧を有するＸ線発生装置から発した医用画像診断用として好適なエネルギー及び線種のＸ線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、そのＸ線の画像撮影または透視中にＸ線の線量をリアルタイムに測定することができる。また、蛍光体が前記Ｘ線を受けたときに発する光は、容易に入手可能な光ファイバーの伝送波長範囲に対応する６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲に輝線スペクトルを有する。従って、測定対象のＸ線の線量に対する感度及び精度の向上を図ることができる、安価な線量計を提供することができる。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の線量計において、前記光ファイバーの光入射端部の端面は、該光ファイバーの光軸に対して傾いた斜面であり、前記放射線検出部の蛍光体は、その蛍光体から発した光が前記光ファイバーの斜面に対向している周面から入射して該斜面に到達するように該周面に対向させて配置したことを特徴とするものである。
請求項３の線量計では、放射線検出部の蛍光体から発した光は、光ファイバーの斜面に対向している周面から入射するとき、その周面での屈折により光ファイバーの光軸周辺のコアに向かうように集光される。このように集光されながら光ファイバーの内部を通過した光は、光ファイバーの内部側から斜面に到達し、その斜面で反射され光出射端部に向うように光軸周辺のコアを伝送される。このように光ファイバーの周面から光を入射させ内部から斜面で反射させることにより、光ファイバーの光入射端部の端面に光を外部から直接入射させる場合に比して、蛍光体から発した光を光ファイバーのコアに効率的に導いて伝送させることができる。従って、測定対象の照射線の線量に対する感度及び精度を更に向上させることができる。
また、請求項４の発明は、請求項３の線量計において、前記光ファイバーの光入射端部の斜面は、鏡面仕上げされ、前記光に対する反射率を高める光反射塗装が施されていることを特徴とするものである。
請求項４の線量計では、光ファイバーの斜面が鏡面仕上げされているため、斜面での光の散乱を低減できる。更に、その斜面には光の反射率を高める光反射塗装が施されているため、上記光ファイバーの周面から入射して内部を通過した光が斜面で反射するときの反射率を高めることができる。従って、蛍光体から発した光を光ファイバーのコアに更に効率的に導いて伝送させることができ、測定対象の放射線の線量に対する感度及び精度を更に向上させることができる。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の線量計において、前記光ファイバーは、フッ素樹脂製の光ファイバーであることを特徴とするものである。
請求項５の線量計では、フッ素樹脂製の光ファイバーを用いることにより、Ｘ線に対して良好な透過性を有するとともに、前記少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体から発した赤色光を低い伝送損失で伝送することができる。
本発明によれば、放射線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、その画像撮影または透視中に放射線の線量をリアルタイムに測定することができるとともに、環境面での安全性を有する線量計を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明をＸ線の線量を測定する線量計に適用した例について説明するが、本発明は、Ｘ線以外の放射線の線量を測定する線量計にも適用することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る線量計の全体構成の一構成例を示す概略構成図である。図１において、本実施形態の線量計１０は、放射線検出部としてのＸ線検出部１００と、光伝送体としての光ファイバー２００と、本体装置３００と、光検出部３１０とを備える。Ｘ線検出部１００及び光ファイバー２００は一体的に構成され、１組のＸ線検出プローブ５０となる。Ｘ線検出プローブ５０は複数組備えてもよい。
Ｘ線検出部１００は、放射線としてのＸ線を受けて光を発する蛍光体を有する。
光ファイバー２００は、Ｘ線検出部１００の蛍光体から発した光が入射される光入射端部２０１と、その光入射端部２０１から入射して伝送した光が出射する光出射端部２０２とを有する。光ファイバー２００を用いることにより、Ｘ線検出部１００の蛍光体がＸ線を受けて発した光を、Ｘ線検出部１００から離れた位置にある光検出部３１０に伝送することができるため、そのＸ線が光検出部３１０によって遮られることがない。
光ファイバー２００は、Ｘ線検出部１００の蛍光体から発した光が入射される光入射端部２０１と、その光入射端部２０１から入射して伝送した光が出射する光出射端部２０２とを有する。光ファイバー２００を用いることにより、Ｘ線検出部１００の蛍光体がＸ線を受けて発した光を、Ｘ線検出部１００から離れた位置にある光検出部３１０に伝送することができるため、そのＸ線が光検出部３１０によって遮られることがない。
また、光検出部３１０は、光ファイバー２００の光出射端部２０２から出射した光を検出する。光検出部３１０は、光ファイバー２００の光出射端部２０２が着脱可能に接続される光ファイバー接続部３１１と、ケーブル３１５の一方の端部が着脱可能に接続されるケーブル接続部３１２とを有する。ケーブル３１５のもう一方の端部は、本体装置３００のケーブル接続部３０１に着脱可能に接続される。ケーブル３１５は、光検出部３１０で検出した信号を本体装置３００に伝送する機能を有する。光検出部３１０としては、例えば、光電子倍増管（ＰＭＴ）、フォトダイオード等を用いることができる。なお、光検出部３１０に必要な電力は、光検出部３１０内にバッテリを組み、そのバッテリーから供給してもよいし、ケーブル３１５を介して本体装置３００側から供給してもよい。
また、光検出部３１０は、複数組のＸ線検出プローブ５０を着脱可能に接続できるように構成してもよい。図１の例では、光ファイバー接続部３１１の個数が１個の場合について示しているが、複数個のＸ線検出プローブ５０を同時に装着できるように、複数個（例えば、２個又は３個以上）の光ファイバー接続部３１１を設けてもよい。また、本体装置３００は、複数の光検出部３１０を接続できるように複数個のケーブル接続部３０１を設けてもよい。
図２は、本発明の実施形態に係る線量計の全体構成の他の構成例を示す概略構成図である。図２の線量計１０は、本体装置３００内に光検出部３１０が組み込まれている構成例である。この構成例の場合、光ファイバー２００の光出射端部２０２は、本体装置３００に設けられた光ファイバー接続部３１１に着脱可能に接続される。また、図２の例では、光ファイバー接続部３１１の個数が１個の場合について示しているが、複数個のＸ線検出プローブ５０を同時に装着できるように、複数個（例えば、２個又は３個以上）の光ファイバー接続部３１１を設けてもよい。また、複数個の光ファイバー接続部を設ける場合、光検出部３１０は、複数個の光ファイバー接続部それぞれに対応させて複数個設けてもよい。また、複数個の光ファイバー接続部からの光を切り替えて受光できるように単一の光検出部３１０を共用してもよい。
図３は、本実施形態の線量計１０におけるＸ線検出部１００の一構成例を示す説明図である。
Ｘ線検出部１００は、例えばプラスチック材からなるベース部材１１０と、そのベース部材１１０上に層状又は板状に設けられた蛍光体シート１４０とを備えている。蛍光体シート１４０は例えば２層構造であり、蛍光体１２０と、その蛍光体１２０を支持する支持体１３０とを有している。
Ｘ線検出部１００は、例えばプラスチック材からなるベース部材１１０と、そのベース部材１１０上に層状又は板状に設けられた蛍光体シート１４０とを備えている。蛍光体シート１４０は例えば２層構造であり、蛍光体１２０と、その蛍光体１２０を支持する支持体１３０とを有している。
支持体１３０としては、例えばアクリルやポリエチレンなどのプラスチック材からなる薄板形状のものを用いることができる。支持体１３０の厚さは、例えば０．０５〜１．０［ｍｍ］の範囲であり、好ましくは０．１〜０．５［ｍｍ］の範囲である。なお、支持体１３０の材料及び厚さについては、Ｘ線を用いた撮影または透視される画像への影響を小さくできる程度にＸ線に対して透過性を有するものであれば、上記例示のものに限定されるものではない。
支持体１３０の厚さ方向と直交する表面（図中上面）上に塗布されて乾燥した層状の蛍光体１２０の単位面積当たりの質量は、例えば２０〜４００［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲であり、好ましくは１００〜３００［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲である。また、蛍光体１２０の厚さは、例えば０．５〜１．５［ｍｍ］の範囲であり、好ましくは０．８〜０．９［ｍｍ］の範囲である。なお、蛍光体１２０の量及び厚さについては、Ｘ線を用いた撮影または透視に必要な十分な蛍光が得られ、かつ、Ｘ線を用いた撮影または透視される画像への影響を小さくできる程度にＸ線に対して透過性を有するものであれば、上記例示のものに限定されるものではない。
上記蛍光体シート１４０の作製方法にはいくつかの方法があるが、例えば次のような方法で作製することができる。まず、粉末状の蛍光体に、有機合成樹脂を有機溶剤等に溶解させた結合剤を加え、蛍光体を結合剤中に懸濁させた塗料様の塗工液を調整する。この塗工液を、支持体１３０の上に所定の塗工質量になるように塗工して乾燥させることにより、上記所定の単位面積当たりの質量の蛍光体１２０を有する蛍光体シート１４０を得ることができる。上記塗工液の塗工には、塗装で用いられるハケや吹き付けによる方法の他、印刷等で用いられる種々のコータと呼ばれる塗工器具や塗工機械，印刷機械を用いてもよい。また、塗工した膜の乾燥は、常温による乾燥の他に加熱乾燥させてもよい。また、蛍光体シート１４０は、上記例示した方法以外の方法で作製してもよい。
また、上記構成の蛍光体シート１４０は、例えば支持体１３０側がベース部材１１０に接するように接着剤でベース部材１１０上に固定される。また、ベース部材１１０の蛍光体シート１４０とは反対側の面（図中の下面）には、人体の皮膚面などに容易に取り付けられるように粘着剤の層を設けておいてもよい。また、蛍光体シート１４０が設けられたベース部材１１０の厚さ方向と直交する面方向の形状は、例えば１辺が数［ｍｍ］〜数十［ｍｍ］程度の四角形でもよいし、直径が数［ｍｍ］〜数十［ｍｍ］程度の円形状であってもよい。また、それらの表面は平面形状であってもよいし曲面形状であってもよい。
また、光ファイバー２００の光入射端部２０１は、ベース部材１１０上に設けられた蛍光体シート１４０上に例えば接着剤で固定される。また、図３中の一点鎖線に示すように、蛍光体シート１４０と光ファイバー２００の光入射端部２０１の全体を覆って遮光する遮光カバー部１５０が形成されている。遮光カバー部１５０は、ベース部材１１０上に設けられた蛍光体シート１４０と光ファイバー２００の光入射端部２０１とを保護する機能や、蛍光体シート１４０と光ファイバー２００の光入射端部２０１との位置関係のずれをより確実に防止する機能も有する。遮光カバー部１５０は、例えば、上記固定用の接着剤で形成することができる。また、遮光カバー部１５０は、光ファイバー２００の光入射端部２０１を接着剤で固定した後、蛍光体シート１４０と光ファイバー２００の光入射端部２０１の全体を覆うように、上記接着剤とは別の樹脂を用いて形成してもよい。
蛍光体１２０は、少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体であり、放射線としてのＸ線を受けて光を発する。本実施形態では、蛍光体１２０として、特性改善のための少量のＳｍを更に添加したＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍからなる蛍光体を用いた。なお、蛍光体１２０としては、Ｓｍの添加がないＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕからなる蛍光体を用いてもよい。
上記所定材料からなる蛍光体１２０は、例えばターゲットがタングステン又はモリブデンなどであって管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下のＸ線発生装置から発したＸ線を受けたとき、６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲に輝線スペクトルを有する赤色領域の光を発する。６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲は、容易に入手可能な光ファイバーの伝送波長範囲に対応している。また、上記所定材料からなる蛍光体１２０は、カドミウム（Ｃｄ）を含まないので、環境面での安全性を有するＸ線検出部１００を有する線量計を構成することができる。
また、上記少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体１２０は、Ｘ線に対して良好な透過性を示す。例えば、前述のターゲットがタングステン又はモリブデンなどであって管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下のＸ線発生装置から発したＸ線を受ける場合、そのＸ線に対する蛍光体１２０の吸光度Ａは１．３以下である。このように吸光度Ａが１．３以下であれば、Ｘ線の撮影画像や透過画像に蛍光体１２０の像が映らないか、又は、蛍光体１２０の像が映ったとしてもＸ線の撮影画像や透過画像を用いた診断および治療に影響を与えない。なお、蛍光体１２０に入射するＸ線の強度をＩ０とし、蛍光体１２０を通過したＸ線の強度をＩとすると、吸光度Ａは次式（１）で定義される。
Ａ＝−ｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ０） ・・・（１）
Ａ＝−ｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ０） ・・・（１）
また、上記少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体１２０は、Ｘ線が照射されたときの損傷（放射線損傷）による輝度の低下が小さい。例えば、本実施形態の蛍光体１２０に対して、累積の吸収線量が２［Ｇｙ］になるように上記Ｘ線発生装置からのＸ線を照射したところ、照射後の蛍光体１２０からの光の輝度の低下は、照射前の輝度の１０％以内であった。
図４は、本実施形態の線量計１０における光ファイバー２００の光入射端部２０１の一構成例を示す拡大図である。
本実施形態の光ファイバー２００は、光軸（中心軸）周辺を構成するコア２１０と、そのコア２１０を囲むように設けられたクラッド２２０とを有するステップインデックス型の光ファイバーである。クラッド２２０の外側の表面（周面）は、被覆２３０で保護されている。光ファイバー２００のコア２１０とクラッド２２０との境界では、屈折率がステップ状に変化しており、コア２１０はクラッド２２０よりも高い屈折率を有している。光ファイバー２００の光入射端部２０１から入射した光は、主にコア２１０の中を通り、光出射端部２０２に向かって伝送される。なお、光ファイバー２００としては、コアからクラッドにかけて屈折率が連続的に変化するように形成されたグレーデッドインデックス型の光ファイバーを用いてもよい。
本実施形態の光ファイバー２００は、光軸（中心軸）周辺を構成するコア２１０と、そのコア２１０を囲むように設けられたクラッド２２０とを有するステップインデックス型の光ファイバーである。クラッド２２０の外側の表面（周面）は、被覆２３０で保護されている。光ファイバー２００のコア２１０とクラッド２２０との境界では、屈折率がステップ状に変化しており、コア２１０はクラッド２２０よりも高い屈折率を有している。光ファイバー２００の光入射端部２０１から入射した光は、主にコア２１０の中を通り、光出射端部２０２に向かって伝送される。なお、光ファイバー２００としては、コアからクラッドにかけて屈折率が連続的に変化するように形成されたグレーデッドインデックス型の光ファイバーを用いてもよい。
光ファイバー２００の材質は、Ｘ線に対して良好な透過性を有するとともに、蛍光体１２０から発した６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲の赤色光を低い伝送損失で伝送可能なものが好ましい。このような光ファイバーとしては、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂からなる光ファイバー、フッ素樹脂からなる光ファイバーが挙げられる。このような材質の光ファイバー２００についても、通常の金属からなるケーブルや導線とは異なり、上記Ｘ線に対して良好な透過性を示す。特に、フッ素樹脂からなる光ファイバーは、蛍光体１２０から発した赤色光の６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲に吸収ピークを有しないため、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂製の光ファイバーに比して、蛍光体１２０から発した赤色光をより低い伝送損失で伝送することができ、好適である。
また、光ファイバー２００の光入射端部２０１の端面は、光ファイバー２００の光軸Ｌａに垂直な仮想面Ｓに対して所定の角度θだけ傾いた斜面２０１ａになっている。斜面２０１ａの傾斜角θは、例えば３０度〜６０度の範囲内の角度であり、より好ましくは４０度〜５０度の範囲内の角度である。図示の例の傾斜角θは略４５度である。また、光ファイバー２００の斜面２０１ａは、蛍光体１２０から発した光の散乱を低減するため、鏡面仕上げされている。また、蛍光体１２０から発した光に対する反射率を高める光反射塗装（例えば銀色塗装）が施されている。
また、光ファイバー２００の光入射端部２０１では、被覆２３０が除去され、クラッド２２０の周面２０１ｂが露出している。Ｘ線検出部１００の蛍光体１２０は、その蛍光体１２０から発した光Ｌが光ファイバー２００の斜面２０１ａに対向しているクラッド２２０の周面２０１ｂから入射して斜面２０１ａに到達するように、周面２０１ｂに対向させて配置されている。このように光ファイバー２００の周面２０１ｂから光Ｌを入射させ内部側から斜面２０１ａで反射させることにより、光ファイバー２００に対する光Ｌの入射効率が高くなる。このように図４の構成で光ファイバー２００に対する光Ｌの入射効率が高くなる点は、本発明者らによる実験及び検討によって得られたものである。図３の構成で光ファイバー２００に対する光Ｌの入射効率が高くなるメカニズムについては明確ではないが、例えば次の図５で示すような光の入射経路における集光機能も関係しているものと思われる。
図５（ａ）及び（ｂ）は、Ｘ線検出部１００の蛍光体１２０から発した光が光ファイバー２００内に導かれる様子の一例を示す説明図である。図５（ａ）は、光ファイバー２００の光軸に直交する方向から（図４の手前側から）見た光入射端部２０１の側面図である。図５（ｂ）は、光ファイバー２００の光軸方向から（図４の右側から）見た光入射端部２０１の正面図である。
図５（ａ）及び（ｂ）において、測定対象のＸ線は図中上方又は下方から入射してＸ線検出部１００の蛍光体１２０を通過する。Ｘ線検出部１００の蛍光体１２０から発した光Ｌは、光ファイバー２００の斜面２０１ａに対向している周面２０１ｂから入射するとき、その周面２０１ｂでの屈折により、光ファイバー２００の光軸Ｌａ周辺のコア２１０に向かうように集光される。このように集光されながら光ファイバー２００の内部を通過した光Ｌは、光ファイバー２００の内部側から斜面２０１ａに到達し、その斜面２０１ａで反射され光出射端部２０２に向うように光軸周辺のコア２１０を伝送される。このように光ファイバー２００の周面２０１ｂから光Ｌを入射させ内部側から斜面２０１ａで反射させることにより、光ファイバー２００の光入射面の端面に光を外部から直接入射させる場合に比して、光Ｌの入射効率が高くなり、蛍光体１２０から発した光Ｌを光ファイバー２００のコア２１０に効率的に導いて伝送させることができる。従って、測定対象のＸ線の線量に対する感度及び精度を更に向上させることができる。
なお、本実施形態では、前述のとおり蛍光体１２０から発した光Ｌを光ファイバー２００の周面２０１ｂ側から入射させているが、蛍光体１２０から発した光Ｌを光ファイバー２００に入射させる構成は、本実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、光ファイバー２００の露出した斜面２０１ａに接触又は近接させるように蛍光体１２０を配置し、蛍光体１２０から発した光を斜面２０１ａに直接入射させるようにしてもよい。また、本実施形態のような蛍光体１２０からの光を光ファイバー２００の周面２０１ｂ側から入射させる構成と、蛍光体１２０からの光を斜面２０１ａに直接入射させる構成とを組み合わせてもよい。
図６は、本実施形態の線量計の本体装置３００の一例を示す概略構成図である。図６は、線量計の全体構成が前述の図１の構成の場合の本体装置３００の構成例を示している。本体装置３００は、光検出部３１０との間のケーブル３１５が接続されるケーブル接続部３０１を有している。なお、線量計の全体構成が前述の図２の構成の場合は、本体装置３００は、前述のＸ線検出プローブ５０を構成する光ファイバー２００の光出射端部２０２が接続される光ファイバー接続部３１１と、光ファイバー２００の光出射端部２０２から出射した光を検出する光検出部３１０とを備える。
本体装置３００は、制御手段や演算手段として機能する制御部３２０、測定結果を出力する出力手段としての表示部３３０等も備えている。制御部３２０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなどを有するマイクロコンピュータで構成され、光検出部３１０や表示部３３０等の各部に接続されている。
制御部３２０は、所定のプログラムが実行されることにより、各部を制御したり、光検出部３１０の出力信号に基づいてＸ線の各種線量（例えば、吸収線量［Ｇｙ］、線量当量［Ｓｖ］、照射線量［Ｃ／ｋｇ］）の値や、単位時間当たりの線量である線量率［Ｇｙ／ｈ］の値を算出したりする。また、制御部３２０には、上記各種線量や線量率を算出するための校正データや各種係数やパラメータの値が記憶されている。ここで、校正データは、光検出部３１０の出力信号の値を上記各種線量や線量率の値に換算するときに用いる換算テーブル又は換算式のデータであり、使用開始前に実行される校正によって取得される。
ここで、複数個のＸ線検出プローブ５０を用いる場合であって各Ｘ線検出プローブ５０の特性が互いに異なる場合は、Ｘ線検出プローブ５０毎に取得された複数種類の校正データが予め記憶される。この場合は、制御部３２０は、光検出部３１０又は本体装置３００に接続されたＸ線検出プローブを識別し、対応する校正データを用いて上記各種線量や線量率を算出する。更に、本体装置３００に複数の光検出部３１０を接続したり本体装置３００に複数の光検出部３１０を設けたりした場合であって、各光検出部３１０の特性が互いに異なる場合は、光検出部３１０毎に取得された複数種類の校正データ、又は、Ｘ線検出プローブ５０及び光検出部３１０の組み合わせ毎に取得された複数種類の校正データが予め記憶される。なお、以上の校正データは使用開始後に変化する可能性があるので、使用開始後に定期的に取得及び更新を実行するようにしてもよい。
表示部３３０は、例えば液晶ディスプレイなどで構成され、制御部３２０で算出した線量や線量率の値をリアルタイムに表示したり、線量や線量率の変化を時間軸のグラフとしてリアルタイムに表示したりすることができる。
図７は、本実施形態の線量計１０を用いて、医用画像診断用のＸ線画像撮影または透視中にＸ線の皮膚被曝線量をリアルタイムに測定している様子を示す説明図である。図７の例は、ＩＶＲ（Interventional Radiology）と呼ばれる治療法でＸ線画像をリアルタイムに見ながら患者を治療している例である。ここで、ＩＶＲとは、一般的には「放射線診断技術の治療的応用」を意味し、「血管内治療」、「血管内手術」、「低侵襲治療」、「画像支援治療」等とほぼ同義語として使われる場合もある。ＩＶＲは、本実施形態のようなＸ線撮影または透視画像やＣＴ等の患部を含む画像を見ながら体内に細い管（カテーテルや針）を入れて病気を治す治療法であり、血管ＩＶＲや非血管ＩＶＲ等の種類がある。このようなＩＶＲでは、Ｘ線を照射しながら行われるので、患者の皮膚被曝障害を防止するため、患者皮膚面（特に被曝障害が発生する可能性が高いＸ線入射側の皮膚面）における被曝線量を正確に把握して管理する必要がある。
そこで、図７の例では、本実施形態の線量計１０のＸ線検出部１００を、患者のＸ線画像を撮影または透視している箇所の皮膚表面に貼り付け、その箇所の皮膚被曝線量をリアルタイムに測定して表示したり記録したりする。
図７において、前述の管電圧が印加されたＸ線管を有するＸ線発生装置（Ｘ線源）４１０から発生した所定の線種及び線量のＸ線４１５は、カテーテルテーブル４２０上の患者の人体５００の所定部位に照射される。人体を通過したＸ線４１５は、Ｘ線イメージインテンシファイア４３１を有するＸ線透視および撮影装置４３０でリアルタイムに撮影または透視される。ここで、Ｘ線イメージインテンシファイア４３１は、入力蛍光面に受けた２次元的なＸ線画像を可視光像に変換し出力する装置である。なお、Ｘ線イメージインテンシファイア４３１の代わりに、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を用いてもよい。Ｘ線透視および撮影装置４３０で撮影または透視された画像を、画像表示装置４４０にリアルタイムに表示され、患者の治療に用いられる。このようなＸ線画像の撮影または透視を伴うＩＶＲにおける患者の皮膚被曝線量を測定するために、本実施形態の線量計１０のＸ線検出部１００を、Ｘ線画像を撮影または透視している患者の図中下側の皮膚に貼り付けている。
以上、本実施形態によれば、Ｘ線検出部１００がＸ線を受けると、そのＸ線検出部１００が有する蛍光体１２０が光を発し、そのＸ線検出部１００の蛍光体１２０が発した光は、光ファイバー２００の光入射端部２０１から入射して伝送され、光出射端部２０２から出射する。この光ファイバー２００の光出射端部２０２から出射した光を光検出部３１０で検出する。この光検出部３１０の検出結果により、Ｘ線の線量を測定することができる。
ここで、上記Ｘ線検出部１００の蛍光体１２０がＸ線を受けて発した光は、光ファイバー２００によりＸ線検出部１００から離れた位置にある光検出部３１０に伝送することができる。従って、Ｘ線の画像の撮影または透視中にＸ線の線量を測定する場合、画像撮影または透視用のＸ線の通過領域に光検出部３１０を配置する必要がなく、画像撮影または透視用のＸ線が光検出部３１０によって遮られることがない。更に、上記少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体１２０はＸ線に対して良好な透過性を示し、また、光ファイバー２００についても、通常の金属からなるケーブルや導線とは異なり、Ｘ線に対して良好な透過性を示す。従って、Ｘ線を用いて画像を撮影または透視する場合、その撮影または透視される画像への影響を抑えることができる。従って、Ｘ線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、その画像撮影または透視中にＸ線の線量をリアルタイムに測定することができる。
しかも、上記Ｘ線検出部１００の蛍光体１２０を構成する少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体は、カドミウム（Ｃｄ）を含まない。従って、環境面での安全性を有する線量計を提供することができる。
特に、本実施形態の線量計１０は、所定範囲の管電圧を有するＸ線発生装置から発した医用画像診断用として好適なエネルギー及び線種のＸ線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、そのＸ線の画像撮影または透視中にＸ線の線量をリアルタイムに測定することができる。従って、本実施形態の線量計１０は、血管造影時や血管系及び非血管系のＩＶＲ時における皮膚被曝線量のリアルタイム測定などの医用画像診断に用いられる安全なリアルタイム線量計として、好適である。また、本実施形態の線量計１０は、消化管の造影時や整形外科における非血管系の検査・治療時における皮膚被曝線量のリアルタイム測定に用いられる安全なリアルタイム線量計としても、好適である。
さらに、本実施形態の線量計１０は、ＩＶＲ術者などの医療スタッフの被曝線量を測定する線量計としても使用できる。
ここで、上記Ｘ線検出部１００の蛍光体１２０がＸ線を受けて発した光は、光ファイバー２００によりＸ線検出部１００から離れた位置にある光検出部３１０に伝送することができる。従って、Ｘ線の画像の撮影または透視中にＸ線の線量を測定する場合、画像撮影または透視用のＸ線の通過領域に光検出部３１０を配置する必要がなく、画像撮影または透視用のＸ線が光検出部３１０によって遮られることがない。更に、上記少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体１２０はＸ線に対して良好な透過性を示し、また、光ファイバー２００についても、通常の金属からなるケーブルや導線とは異なり、Ｘ線に対して良好な透過性を示す。従って、Ｘ線を用いて画像を撮影または透視する場合、その撮影または透視される画像への影響を抑えることができる。従って、Ｘ線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、その画像撮影または透視中にＸ線の線量をリアルタイムに測定することができる。
しかも、上記Ｘ線検出部１００の蛍光体１２０を構成する少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体は、カドミウム（Ｃｄ）を含まない。従って、環境面での安全性を有する線量計を提供することができる。
特に、本実施形態の線量計１０は、所定範囲の管電圧を有するＸ線発生装置から発した医用画像診断用として好適なエネルギー及び線種のＸ線を用いて撮影または透視される画像への影響を抑えつつ、そのＸ線の画像撮影または透視中にＸ線の線量をリアルタイムに測定することができる。従って、本実施形態の線量計１０は、血管造影時や血管系及び非血管系のＩＶＲ時における皮膚被曝線量のリアルタイム測定などの医用画像診断に用いられる安全なリアルタイム線量計として、好適である。また、本実施形態の線量計１０は、消化管の造影時や整形外科における非血管系の検査・治療時における皮膚被曝線量のリアルタイム測定に用いられる安全なリアルタイム線量計としても、好適である。
さらに、本実施形態の線量計１０は、ＩＶＲ術者などの医療スタッフの被曝線量を測定する線量計としても使用できる。
１０ 線量計
５０ Ｘ線検出プローブ
１００ Ｘ線検出部
１１０ ベース部材
１２０ 蛍光体
１３０ 支持体
１４０ 蛍光体シート
１５０ 遮光カバー部
２００ 光ファイバー
２０１ 光入射端部
２０２ 光出射端部
２１０ コア
２２０ クラッド
２３０ 被覆
３００ 本体装置
３０１ ケーブル接続部
３１０ 光検出部
３１１ 光ファイバー接続部
３１２ ケーブル接続部
３１５ ケーブル
３２０ 制御部
３３０ 表示部
４１０ Ｘ線発生装置（Ｘ線源）
４１５ Ｘ線
４２０ カテーテルテーブル
４３０ Ｘ線透視および撮影装置
４３１ Ｘ線イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）、または、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）
４４０ 画像表示装置
５００ 人体（患者）
Ｌ 光
５０ Ｘ線検出プローブ
１００ Ｘ線検出部
１１０ ベース部材
１２０ 蛍光体
１３０ 支持体
１４０ 蛍光体シート
１５０ 遮光カバー部
２００ 光ファイバー
２０１ 光入射端部
２０２ 光出射端部
２１０ コア
２２０ クラッド
２３０ 被覆
３００ 本体装置
３０１ ケーブル接続部
３１０ 光検出部
３１１ 光ファイバー接続部
３１２ ケーブル接続部
３１５ ケーブル
３２０ 制御部
３３０ 表示部
４１０ Ｘ線発生装置（Ｘ線源）
４１５ Ｘ線
４２０ カテーテルテーブル
４３０ Ｘ線透視および撮影装置
４３１ Ｘ線イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）、または、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）
４４０ 画像表示装置
５００ 人体（患者）
Ｌ 光
Hwang E, Gaxiola E, Vlietstra RE, et al. : Real-time measurement of skin radiation during cardiac catheterization. Cathet Cardiovasc Diagn, 43 (4), pp. 367-370 (1998).
Claims (5)
- 放射線の線量を測定する線量計であって、
少なくともＥｕを付活剤とするＹ２Ｏ２Ｓを母体とした蛍光体を有する放射線検出部と、
前記放射線検出部の蛍光体が放射線を受けて発した光を伝送する光ファイバーと、
前記光ファイバーで伝送された光を検出する光検出部と、
を備えたことを特徴とする線量計。 - 請求項１の線量計において、
前記放射線は、管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下のＸ線発生装置から発したＸ線であり、
前記蛍光体は、前記Ｘ線を受けたとき、６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長範囲に輝線スペクトルを有する赤色領域の光を発することを特徴とする線量計。 - 請求項１又は２の線量計において、
前記光ファイバーの光入射端部の端面は、該光ファイバーの光軸に対して傾いた斜面であり、
前記放射線検出部の蛍光体は、その蛍光体から発した光が前記光ファイバーの斜面に対向している周面から入射して該斜面に到達するように該周面に対向させて配置したことを特徴とする線量計。 - 請求項３の線量計において、
前記光ファイバーの光入射端部の斜面は、鏡面仕上げされ、前記光に対する反射率を高める光反射塗装が施されていることを特徴とする線量計。 - 請求項１、２、３又は４の線量計において、
前記光ファイバーは、フッ素樹脂製の光ファイバーであることを特徴とする線量計。
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