JP6672621B2 - Radiation image conversion screen and radiation detection device - Google Patents

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  • Measurement Of Radiation (AREA)
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Description

本発明は、放射線像変換スクリーン及び放射線検出装置に関する。   The present invention relates to a radiation image conversion screen and a radiation detection device.

X線透過撮影による画像診断やX線CT(Computed Tomography)撮影による画像診断は、被検体内部の癌や潰瘍等の病変を発見することができることから、有効な診断方法として利用されている。   Image diagnosis by X-ray transmission imaging and image diagnosis by X-ray CT (Computed Tomography) imaging are used as effective diagnostic methods because they can detect lesions such as cancer and ulcers inside a subject.

これらの画像診断では、被検体を透過したX線の線量(または被検体で吸収されたX線の線量)が測定され、その線量の増減を画像に表すことによってX線画像が生成されている。生体を構成する元素は、水素、窒素、酸素、カルシウム等の比較的軽い元素であり、これらのX線の吸収係数は小さい。そのため、生体を被検体とした場合に鮮明なX線画像を生成するには、被検体に照射するX線の量を多くする必要があり、被検体の被曝が問題となる。   In these image diagnoses, an X-ray image is generated by measuring the dose of X-rays transmitted through the subject (or the dose of X-rays absorbed by the subject) and expressing an increase or decrease in the dose in an image. . The elements constituting the living body are relatively light elements such as hydrogen, nitrogen, oxygen, calcium and the like, and their X-ray absorption coefficients are small. Therefore, in order to generate a clear X-ray image when a living body is used as a subject, it is necessary to increase the amount of X-rays applied to the subject, and exposure of the subject becomes a problem.

特に、癌組織をX線CT撮影する場合、癌組織のX線吸収量と正常組織のX線吸収量とが殆ど同じである為、X線の吸収量の多寡で、癌組織と正常組織とを識別することは困難である。その為、癌組織を識別する場合には、ヨウ素造影剤を人体に注入してX線CT撮影を行う。これは、癌組織が、正常組織に比べて血管が多いことを利用したものである。注入されたヨウ素造影剤は、血管が多い癌組織に滞留する割合が正常組織に比べて大きくなる。この為、X線の吸収量が大きい組織が、癌組織として識別されうる。   In particular, when an X-ray CT image of a cancer tissue is taken, the X-ray absorption amount of the cancer tissue and the X-ray absorption amount of the normal tissue are almost the same. Is difficult to identify. Therefore, when identifying a cancer tissue, an iodine contrast agent is injected into a human body and X-ray CT imaging is performed. This is based on the fact that cancer tissues have more blood vessels than normal tissues. The ratio of the injected iodine contrast agent staying in the cancer tissue having many blood vessels becomes larger than that in the normal tissue. Therefore, a tissue having a large X-ray absorption amount can be identified as a cancer tissue.

しかしながら、上記のX線の吸収量の差を大きくして識別する方法であっても、例えば、血管に付着するカルシウムとの識別が難しい場合がある。   However, even in the above-described method in which the difference in the amount of X-ray absorption is increased, it may be difficult to identify, for example, calcium attached to blood vessels.

これを解決する為に、通常は、X線管電圧を変えて、2回X線の照射をして、CT測定を行う。しかしながら、この方法では被検体の被曝量が問題となる。   In order to solve this, usually, X-ray irradiation is performed twice while changing the X-ray tube voltage to perform CT measurement. However, in this method, the amount of exposure of the subject becomes a problem.

これは、X線を直接電気信号に変換する放射線検出器(直接方式)、又はX線をシンチレータ層で光に変換し、その光を電気信号に変換する放射線検出器(間接方式)のいずれを用いた場合でも問題となる。   This is either a radiation detector that converts X-rays directly into electric signals (direct method) or a radiation detector that converts X-rays into light with a scintillator layer and converts the light into electric signals (indirect method). Even when used, there is a problem.

このような問題を解決する為に、例えば、特許文献1は、直接方式において、4つの要素検出器をX線入射方向に一列に並べ、要素検出器のX線入射側から2番目と3番目の間にX線吸収体を設置し、3番目の要素検出器の応答関数を変化させることで、エネルギー情報を取得する方法を開示している。   In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 discloses that in a direct method, four element detectors are arranged in a line in the X-ray incident direction, and the second and third elements from the X-ray incident side of the element detectors are arranged. Discloses a method of obtaining energy information by installing an X-ray absorber between them and changing the response function of a third element detector.

しかし、特許文献1の方法では、例えば、後方に設置される要素検出器からの電流出力が低下して雑音の影響を受けやすくなったり、後方散乱X線が前方の要素検出器に入射したりして、エネルギー情報を精度よく取得することが困難になる場合があった。   However, in the method of Patent Document 1, for example, the current output from an element detector installed at the rear is reduced to be easily affected by noise, or backscattered X-rays are incident on a front element detector. As a result, it may be difficult to accurately obtain energy information.

また、第3世代CTで用いるファンビームX線やコーンビームX線に対応するためには、奥行き方向に複数の要素検出器を持つ検出器群を2次元アレイ状に並べる必要があり、困難が伴う。また、要素検出器の寸法を例えば1mm角以下にして奥行き方向に並べることは困難であり、CT用検出器として空間分解能が不十分となる。   In addition, in order to cope with fan beam X-rays and cone beam X-rays used in the third generation CT, it is necessary to arrange a detector group having a plurality of element detectors in a depth direction in a two-dimensional array. Accompany. In addition, it is difficult to arrange the element detectors in the depth direction with, for example, 1 mm square or less, and the spatial resolution as a CT detector is insufficient.

このような問題を解決するため、非特許文献1は、フラットパネル検出器などの2次元検出器のX線入射側に2種類の吸収体を直交配置し、4種の異なるエネルギースペクトルを有するX線が2次元検出器に入射するようにして、X線のエネルギー情報を精度よく取得する手法を提案している。   In order to solve such a problem, Non-Patent Document 1 discloses that two types of absorbers are orthogonally arranged on the X-ray incident side of a two-dimensional detector such as a flat panel detector and X-rays having four different energy spectra. A technique has been proposed in which X-ray energy information is acquired with high accuracy by making a line incident on a two-dimensional detector.

特開2013−57554号公報JP 2013-57554 A

研究会「放射線検出器とその応用」(第28回)要旨論文集、高エネルギー加速器研究機構 放射線科学センター、平成26年1月28日、第13−14頁Workshop "Radiation detectors and their applications" (28th) Abstracts, High Energy Accelerator Research Organization Radiation Science Center, January 28, 2014, pp. 13-14

しかし、非特許文献1に記載の手法では、2次元検出器の1つの画素(ピクセル)の寸法より、2種類の吸収体を用いて定義された領域の寸法の方が大きいことが前提となるため、2次元検出器の高い空間分解能を有効に利用することができなかった。   However, in the method described in Non-Patent Document 1, it is assumed that the size of a region defined by using two types of absorbers is larger than the size of one pixel (pixel) of the two-dimensional detector. Therefore, the high spatial resolution of the two-dimensional detector cannot be effectively used.

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、X線のエネルギー情報を精度よく取得すると共に、CT画像の空間分解能を向上させることができる放射線像変換スクリーン及び放射線検出装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and provides a radiation image conversion screen and a radiation detection device capable of accurately acquiring X-ray energy information and improving the spatial resolution of a CT image. The task is to

本発明者は鋭意検討を行った結果、放射線検出装置又は放射線像変換スクリーンにおいて、2種類以上の放射線吸収フィルタを放射線入射側に1次元周期的に配置することで、上記課題を解決しうることを見出して、本発明に到達した。   As a result of intensive studies, the present inventor can solve the above-described problem by arranging two or more types of radiation absorption filters one-dimensionally and periodically on the radiation incident side in a radiation detection device or a radiation image conversion screen. And arrived at the present invention.

即ち、本発明の第一の要旨は、放射線エネルギーを電荷に変換する複数の放射線検出器が縦横に配置された放射線検出器アレイを有する放射線検出装置において、放射線入射側に、2種以上の放射線吸収フィルタが、1次元周期的に配置されることを特徴とする放射線検出装置に関するものである。   That is, a first gist of the present invention is to provide a radiation detection apparatus having a radiation detector array in which a plurality of radiation detectors for converting radiation energy into electric charges are arranged vertically and horizontally, and two or more radiation detectors are provided on a radiation incident side. The present invention relates to a radiation detection device in which absorption filters are arranged one-dimensionally and periodically.

また、本発明の第二の要旨は、蛍光体を含む層を有する放射線像変換スクリーンであって、該蛍光体を含む層上に、2種以上の放射線吸収フィルタが、1次元周期的に配置されることを特徴とする放射線像変換スクリーンに関するものである。   A second gist of the present invention is a radiation image conversion screen having a layer containing a phosphor, wherein two or more radiation absorbing filters are arranged one-dimensionally and periodically on the layer containing the phosphor. And a radiation image conversion screen.

本発明によれば、X線のエネルギー情報を精度よく取得すると共に、得られるCT画像の空間分解能を向上させる放射線像変換スクリーン及び放射線検出装置を提供することが可能となる。また、X線(CT)用に使用できる蛍光体は限られているので、エネルギー弁別の範囲が限定される可能性があるのに対して、フィルタを用いる方式はフィルタとして使用できる物質の選択の幅(種類、価格、厚さ、K吸収端等)が格段に広く、装置の設計の自由度やエネルギー弁別の範囲が広範囲かつ高精度となる。   According to the present invention, it is possible to provide a radiation image conversion screen and a radiation detection device that acquire X-ray energy information with high accuracy and improve the spatial resolution of an obtained CT image. Also, since the phosphors that can be used for X-ray (CT) are limited, the range of energy discrimination may be limited. On the other hand, the method of using a filter involves selection of a substance that can be used as a filter. The width (type, price, thickness, K absorption edge, etc.) is extremely wide, and the degree of freedom in device design and the range of energy discrimination are wide and high precision.

本発明の実施形態に係るX線検査装置の概略構成図である。It is a schematic structure figure of an X-ray inspection device concerning an embodiment of the present invention. X線検出装置をX線入射側からみた正面図である。It is the front view which looked at the X-ray detection apparatus from the X-ray incidence side. X線検出装置の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the X-ray detection device. X線検出装置の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of the X-ray detection device. 別の実施形態に係るX線検出装置をX線入射側からみた正面図である。It is the front view which looked at the X-ray detection device concerning another embodiment from the X-ray incidence side. 別の実施形態に係るX線検出装置の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the X-ray detection device concerning another embodiment. さらに別の実施形態に係るX線検出装置をX線入射側からみた正面図である。It is the front view which looked at the X-ray detector concerning yet another embodiment from the X-ray incidence side. さらに別の実施形態に係るX線検出装置の分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view of an X-ray detection device according to still another embodiment. 実験で使用したX線検出装置の概略図である。It is the schematic of the X-ray detection apparatus used in the experiment. 実験体系を示す図である。It is a figure showing an experimental system. 被検体横方向の信号量のプロファイル図である。FIG. 5 is a profile diagram of a signal amount in a lateral direction of a subject. (a)は実験例による吸収体を用いた場合、(b)は比較例による吸収体を用いた場合の、エネルギー範囲E2のX線数を用いて再構成したCT画像を示す図である。(A) is a diagram showing a CT image reconstructed using the number of X-rays in the energy range E2 when the absorber according to the experimental example is used, and (b) is a case using the absorber according to the comparative example. 比較例による放射線吸収フィルタを示す図である。It is a figure showing a radiation absorption filter by a comparative example. 図12(a)及び(b)のエネルギー分解CT画像のCT値プロファイル、及び計算で求めたCT値プロファイルを示すグラフである。13 is a graph showing CT value profiles of the energy-resolved CT images of FIGS. 12A and 12B and CT value profiles obtained by calculation.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態に係るX線検査装置の概略構成図であり、図2はX線検出装置の正面図、図3はX線検出装置の分解斜視図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the X-ray detection apparatus, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the X-ray detection apparatus.

図1に示すように、X線検査装置1は、X線を被検体Sに向けて照射するX線管2、被検体Sを透過したX線を検出するX線検出装置3、X線検出装置からの出力電流を測定する電流測定装置6、演算装置7、及び画像化装置8を備え、エネルギー分解CT測定を行うものである。   As shown in FIG. 1, an X-ray inspection apparatus 1 includes an X-ray tube 2 that irradiates X-rays toward a subject S, an X-ray detection device 3 that detects X-rays transmitted through the subject S, and an X-ray detector. The apparatus includes a current measuring device 6, an arithmetic device 7, and an imaging device 8 for measuring an output current from the device, and performs energy-resolved CT measurement.

X線管2から照射されるX線としては、特に限定されないが、例えば120kVpに加速した電子をタングステンターゲットに衝突させ、放出された白色X線が好適である。X線管2から被検体Sに向けてX線が照射されると、被検体Sを透過したX線がX線検出装置3に入射する。   X-rays emitted from the X-ray tube 2 are not particularly limited, but white X-rays emitted by, for example, colliding electrons accelerated to 120 kVp with a tungsten target and emitting are preferable. When X-rays are emitted from the X-ray tube 2 toward the subject S, the X-rays transmitted through the subject S enter the X-ray detection device 3.

X線検出装置3は、入射したX線から付与されたエネルギーによって電荷を発生する多数の放射線検出器(X線検出器)50が縦横に配置された放射線検出器アレイ5を備え、放射線検出器アレイ5よりも放射線入射側には、2種以上の放射線吸収フィルタが、1次元周期的に配置される。   The X-ray detection device 3 includes a radiation detector array 5 in which a number of radiation detectors (X-ray detectors) 50 that generate electric charges by energy given from incident X-rays are arranged vertically and horizontally. On the radiation incident side of the array 5, two or more types of radiation absorbing filters are arranged one-dimensionally and periodically.

例えば、放射線吸収フィルタは、図2及び図3に示すように、水平方向(図2の左右方向)に沿って配置された複数の吸収体4A及び吸収体4Bを備える。すなわち、ストライプ状の2種類の吸収体4Aと吸収体4Bとが平行に配置される。吸収体4Aと吸収体4Bは放射線吸収率が異なるものである。吸収体4A及び吸収体4Bの短手方向の幅は、放射線検出器50の幅よりも大きい。吸収体4A及び吸収体4Bの長手方向の長さは、放射線検出器アレイ5の水平方向の長さよりも大きい。吸収体4Aの長手方向の長さと吸収体4Bの長手方向の長さとは同じでもよいし、異なっていてもよい。   For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the radiation absorption filter includes a plurality of absorbers 4A and 4B arranged along a horizontal direction (the left-right direction in FIG. 2). That is, two types of striped absorbers 4A and 4B are arranged in parallel. The absorber 4A and the absorber 4B have different radiation absorptivity. The width in the short direction of the absorber 4A and the absorber 4B is larger than the width of the radiation detector 50. The longitudinal length of the absorber 4A and the absorber 4B is larger than the horizontal length of the radiation detector array 5. The longitudinal length of the absorber 4A and the longitudinal length of the absorber 4B may be the same or different.

吸収体4A及び吸収体4Bはそれぞれ間隔を空けて複数配置されている。吸収体4A及び吸収体4Bの配置間隔は、放射線検出器50の幅より大きい。吸収体4A及び吸収体4Bは、例えば図示しない枠体に囲まれて固定される。   A plurality of absorbers 4A and absorbers 4B are arranged at intervals. The arrangement interval between the absorber 4A and the absorber 4B is larger than the width of the radiation detector 50. The absorber 4A and the absorber 4B are fixed, for example, surrounded by a frame (not shown).

図2及び図3に示す例では、吸収体4A及び吸収体4Bの短手方向の幅Wが等しくなっている。また、吸収体4A及び吸収体4Bはそれぞれ鉛直方向(水平方向に対して垂直な図中上下方向)に間隔Wを空けて配置される。吸収体4Aは、吸収体4BよりもX線入射側に配置される。また、吸収体4Aと吸収体4Bとは、鉛直方向にW/2だけずらして配置される。   In the example shown in FIGS. 2 and 3, the width W in the short direction of the absorber 4A and the absorber 4B is equal. The absorber 4A and the absorber 4B are arranged at intervals W in the vertical direction (the vertical direction in the figure perpendicular to the horizontal direction). The absorber 4A is arranged on the X-ray incident side of the absorber 4B. Further, the absorber 4A and the absorber 4B are arranged to be shifted by W / 2 in the vertical direction.

これにより、放射線吸収フィルタは、吸収体4A及び吸収体4Bのどちらも無い領域R1、吸収体4Aのみの領域R2、吸収体4Bのみの領域R3、吸収体4A及び吸収体4Bが重なった領域R4を有し、これら4つの領域R1〜R4はそれぞれ放射線吸収率が異なったものとなる。放射線吸収フィルタは、放射線吸収率の異なる領域R1〜R4が1次元周期的に配置される。   Thus, the radiation absorbing filter has a region R1 having neither the absorber 4A nor the absorber 4B, a region R2 having only the absorber 4A, a region R3 having only the absorber 4B, and a region R4 having the absorber 4A and the absorber 4B overlapping. These four regions R1 to R4 have different radiation absorptances. In the radiation absorption filter, regions R1 to R4 having different radiation absorptances are arranged one-dimensionally and periodically.

吸収体4A及び吸収体4Bには、原子番号13のAlから原子番号83のBiまでの元素を含む材料が利用可能である。アルミニウムよりも原子番号が小さい元素からなる材料を用いることも考えられるが、その場合には吸収体の厚さが大きくなり、実際的ではない。また、原子番号43のTc、原子番号61のPm、及び原子番号84以上の元素を含む材料からなる場合は、放射性の同位元素を有するため、本発明で用いる吸収体としては不向きである。   As the absorber 4A and the absorber 4B, a material containing an element from Al having an atomic number of 13 to Bi having an atomic number of 83 can be used. It is conceivable to use a material made of an element having an atomic number smaller than that of aluminum, but in that case, the thickness of the absorber increases, which is not practical. Further, when a material containing Tc having an atomic number of 43, Pm having an atomic number of 61, and an element having an atomic number of 84 or more has a radioactive isotope, it is not suitable as an absorber used in the present invention.

被検体S中のヨウ素造影剤を測定する場合に、吸収体4A又は吸収体4Bの材料として、典型的には錫を用いるが、錫に限られるものではなく、アルミニウム、鉄、ヨウ素、タンタルなどを用いることもできる。例えば吸収体4A又は吸収体4Bとして錫を用いる場合、典型的には錫箔(金属箔)を用いるのがよいが、金属箔に限らず、酸化物などの粉末をアクリル樹脂製の薄い容器に充填したもの、又はアクリル樹脂を用いて硬化したものなども使用可能である。   When measuring the iodine contrast agent in the subject S, tin is typically used as a material of the absorber 4A or the absorber 4B, but is not limited to tin, and may be aluminum, iron, iodine, tantalum, or the like. Can also be used. For example, when tin is used as the absorber 4A or the absorber 4B, it is typically preferable to use a tin foil (metal foil), but not limited to the metal foil, and a powder of an oxide or the like is filled in a thin container made of an acrylic resin. It is also possible to use a cured product or a product cured using an acrylic resin.

その他、例えば被検体S中のバリウム造影剤を測定する場合には、吸収体4A又は吸収体4Bとしてアルミニウム、錫、銀などが好適である。被検体S中の金造影剤を測定する場合には、吸収体4A又は吸収体4Bとしてアルミニウム、金、タンタル、タングステンなどが好適である。   In addition, for example, when measuring a barium contrast agent in the subject S, aluminum, tin, silver, or the like is preferable as the absorber 4A or the absorber 4B. When measuring the gold contrast agent in the subject S, aluminum, gold, tantalum, tungsten, or the like is preferable as the absorber 4A or the absorber 4B.

図4は、X線検出装置3を放射線入射側から見た場合の部分拡大図であり、説明のため、放射線検出器50の境界を示している。吸収体4A及び吸収体4Bを、鉛直方向の位置をずらして水平方向に平行に配置することで、図4に示すように、放射線検出器50は、吸収体4A及び吸収体4Bのどちらも無い領域に対応する検出器α、吸収体4Aのみの領域に対応する検出器β、吸収体4Bのみの領域に対応する検出器γ、吸収体4A及び吸収体4Bの重なった領域に対応する検出器δを有するものとなる。検出器α、β、γ、δは、入射X線エネルギースペクトルが四様に異なるため、応答関数が異なる4種の検出器となる。   FIG. 4 is a partially enlarged view of the X-ray detection device 3 when viewed from the radiation incident side, and shows boundaries of the radiation detector 50 for explanation. By arranging the absorber 4A and the absorber 4B in parallel in the horizontal direction by shifting the position in the vertical direction, as shown in FIG. 4, the radiation detector 50 has neither the absorber 4A nor the absorber 4B. Detector α corresponding to the region, detector β corresponding to the region of only absorber 4A, detector γ corresponding to the region of only absorber 4B, detector corresponding to the overlapped region of absorber 4A and absorber 4B δ. The detectors α, β, γ, and δ have four different incident X-ray energy spectra, and thus are four types of detectors having different response functions.

放射線検出器アレイ5は、例えばSi又はCdTeあるいはCdZnTeを母材とする直接変換方式のフラットパネル検出器(Flat Panel Detector)からなり、X線を直接電荷(電流)として取得する。放射線検出器50(検出器α、β、γ、δ)はX線管2から等距離に配置され、それぞれ放射線吸収率の異なるフィルタを通過したX線が入射する。又は、放射線検出器アレイ5は、アモルファスセレン半導体などからなるX線変換層を有する放射線検出器(検出器α、β、γ、δ)から構成され、X線変換層に入射したX線が電子と正孔に変換され、正孔が蓄積キャパシタを充電する。蓄積キャパシタに溜まった検出電荷は、アモルファスシリコン等からなる薄膜トランジスタスイッチをオンすることで、画素(各検出器)に対応して読み出される。   The radiation detector array 5 is composed of a direct conversion flat panel detector (Flat Panel Detector) using Si, CdTe or CdZnTe as a base material, and acquires X-rays as direct charges (current). The radiation detectors 50 (detectors α, β, γ, and δ) are arranged at the same distance from the X-ray tube 2, and X-rays having passed through filters having different radiation absorptivity are incident thereon. Alternatively, the radiation detector array 5 includes a radiation detector (detectors α, β, γ, and δ) having an X-ray conversion layer made of an amorphous selenium semiconductor or the like, and the X-rays incident on the X-ray conversion layer are electrons. And the holes charge the storage capacitor. The detected charges stored in the storage capacitor are read out corresponding to the pixel (each detector) by turning on a thin film transistor switch made of amorphous silicon or the like.

電流測定装置6は、放射線検出器50から出力された電荷を増幅して測定し、測定結果を演算装置7に出力する。演算装置7は、4種の放射線検出器50(検出器α、β、γ、δ)で検出された電流値と応答関数とを用いて、アンフォールディング法により、検出器α、β、γ、δに対応する4画素毎のX線エネルギー分布を求める。各検出器の応答関数は、既知の厚さを持つ物質を被検体Sとして使用し、X線を照射して測定を行い、予め求めておく。また、決定論的方法を用いて計算により応答関数を求めてもよい。決定論的方法では、物質の質量減弱係数、密度、厚さにより、物質通過後のX線強度を以下の式(1)のように計算する。   The current measuring device 6 amplifies and measures the electric charge output from the radiation detector 50, and outputs the measurement result to the arithmetic device 7. The arithmetic unit 7 uses the current values detected by the four types of radiation detectors 50 (detectors α, β, γ, and δ) and the response function, and performs the unfolding method to detect the detectors α, β, γ, An X-ray energy distribution for every four pixels corresponding to δ is obtained. The response function of each detector is obtained in advance by using a substance having a known thickness as the subject S, irradiating it with X-rays, and measuring. Further, the response function may be obtained by calculation using a deterministic method. In the deterministic method, the X-ray intensity after passing through a substance is calculated as in the following equation (1) based on the mass attenuation coefficient, density, and thickness of the substance.

Figure 0006672621
Figure 0006672621

ここで、Y(E)はX線管2の出口においてエネルギーEを持つX線の数、Y(E)は放射線検出器50に入射するエネルギーEを持つX線の数、μ(E)/ρ、ρ、tはそれぞれ物質iの質量減弱係数、密度、厚さである。 Here, Y 0 (E) is the number of X-rays having energy E at the exit of the X-ray tube 2, Y (E) is the number of X-rays having energy E incident on the radiation detector 50, and μ i (E ) / Ρ i , ρ i , and t i are the mass attenuation coefficient, density, and thickness of the substance i, respectively.

演算装置7は、放射線検出器アレイ5における設定エネルギー範囲毎のX線強度分布を求める。エネルギー範囲は、例えば表1のように設定する。また、同じ測定に対し、エネルギー範囲を設定しなおして解析することも可能である。X線管2及びX線検出装置3は対向して配置され、被検体Sに様々な方向からX線を照射する。演算装置7は、各方向(回転角度)における放射線検出器アレイ5のエネルギー範囲毎のX線強度分布を求める。画像化装置8は、演算装置7の演算結果を用いて、エネルギー範囲毎のCT画像を構築(再構成)する。   The arithmetic unit 7 obtains an X-ray intensity distribution in the radiation detector array 5 for each set energy range. The energy range is set, for example, as shown in Table 1. It is also possible to set the energy range again for the same measurement and analyze the same. The X-ray tube 2 and the X-ray detection device 3 are arranged to face each other, and irradiate the subject S with X-rays from various directions. The arithmetic unit 7 obtains an X-ray intensity distribution for each energy range of the radiation detector array 5 in each direction (rotation angle). The imaging device 8 constructs (reconstructs) a CT image for each energy range using the calculation result of the calculation device 7.

Figure 0006672621
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このように、本実施形態によれば、X線管2から見て同じ距離にある平面上に位置するように放射線検出器50を2次元的に配置する。そのため、放射線検出器をX線入射方向に一列に並べた場合のように、後方に設置される検出器からの測定電流値が雑音電流値と同程度に低下したり、また後方散乱X線が前方の検出器に入射したりするといった現象は生じず、X線のエネルギー情報を精度よく取得することができる。特に、決定論的方法で求めた応答関数を用いてX線のエネルギー情報を演算する際に、演算結果の精度を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the radiation detectors 50 are two-dimensionally arranged so as to be located on a plane at the same distance from the X-ray tube 2. Therefore, as in the case where the radiation detectors are arranged in a line in the X-ray incident direction, the measured current value from the detector installed at the rear is reduced to the same level as the noise current value, and the backscattered X-ray is reduced. A phenomenon such as incidence on a front detector does not occur, and X-ray energy information can be acquired with high accuracy. In particular, when calculating energy information of X-rays using a response function obtained by a deterministic method, the accuracy of the calculation result can be improved.

また、放射線検出器アレイ5にフラットパネル検出器を用いることで、多数の放射線検出器50と電流読み出し回路とを一体構成することができる。また、放射線検出器アレイ5の放射線入射面側に、2種類の吸収体4A、4Bを平行に配置することで、3種(吸収体の無い部分を含めれば4種)の異なる放射線吸収率を有する放射線吸収フィルタを容易に設けることができる。このような構成の放射線吸収フィルタは、吸収体4A、4Bの幅や配置間隔を容易に変えることができ、吸収体4A、4Bによる減弱を考慮して好適な幅、配置間隔にすることができる。   Further, by using a flat panel detector for the radiation detector array 5, a large number of radiation detectors 50 and a current readout circuit can be integrally configured. Also, by disposing two types of absorbers 4A and 4B in parallel on the radiation incident surface side of the radiation detector array 5, three types of radiation absorption rates (four types if including no absorber) are obtained. It is possible to easily provide a radiation absorbing filter having the same. In the radiation absorbing filter having such a configuration, the width and the arrangement interval of the absorbers 4A and 4B can be easily changed, and the width and the arrangement interval can be set to be suitable in consideration of attenuation by the absorbers 4A and 4B. .

また、吸収体4A、4Bを互いに位置をずらして平行に配置することで、CT画像の水平方向の空間分解能は、放射線検出器アレイ5が本来保有する高い空間分解能を維持することができる。   Further, by arranging the absorbers 4A and 4B in parallel at different positions, the spatial resolution in the horizontal direction of the CT image can maintain the high spatial resolution originally possessed by the radiation detector array 5.

一方、CT画像の垂直方向の空間分解能は、放射線検出器アレイ5が本来保有する空間分解能より粗くなる。しかし、人体用CTにおいては、体軸方向に移動して人体をスキャンする。この作用により、体軸方向の空間分解能は、吸収体4A、4Bの組み合わせの長さよりも小さくすることができる。   On the other hand, the vertical spatial resolution of the CT image is coarser than the spatial resolution originally held by the radiation detector array 5. However, in the CT for the human body, the human body is scanned while moving in the body axis direction. By this operation, the spatial resolution in the body axis direction can be made smaller than the length of the combination of the absorbers 4A and 4B.

さらに、人体の周囲をらせん状に回転するヘリカルスキャンに対応するため、吸収体全体にある角度を持たせて、放射線検出器50の手前に設置することも可能である。   Furthermore, in order to cope with a helical scan that rotates in a spiral around the human body, it is possible to provide the absorber with a certain angle and to install the absorber in front of the radiation detector 50.

上記実施形態では、放射線検出器アレイ5にフラットパネル検出器を用いる例について説明したが、フラットパネル検出器のように設定時間ごとに電荷量を読み出す検出器に限定されず、X線照射中の付与エネルギーを蓄積する検出器を用いても実現することができる。例えば、イメージングプレート、熱ルミネッセンスプレート、ガラス線量計などが利用できる。ただし、これらの検出器は、X線照射後、レーザを照射したり、温度を上げたりして、蓄積されたエネルギー量に比例する出力を読み出す必要があるので、CT測定ではなく、2方向からの透過撮影により簡便に被検体内部の物質分布を測定する方法に使用することが好ましい。   In the above-described embodiment, an example in which a flat panel detector is used for the radiation detector array 5 has been described. However, the present invention is not limited to a detector that reads out the amount of electric charge at every set time like a flat panel detector. It can also be realized using a detector that stores the applied energy. For example, an imaging plate, a thermoluminescence plate, a glass dosimeter and the like can be used. However, these detectors need to irradiate laser or raise the temperature after X-ray irradiation to read out the output in proportion to the amount of stored energy. It is preferable to use the method for simply measuring the substance distribution inside the subject by transmission imaging.

図5及び図6に示すように、吸収体4Bの幅を吸収体4Aの幅Wの2倍にしてもよい。吸収体4Bは、鉛直方向に間隔2Wを空けて配置される。吸収体4Aは、吸収体4Bに重なるものと重ならないものとが交互になるように配置される。このような構成によっても、吸収体4A及び吸収体4Bのどちらも無い領域R1、吸収体4Aのみの領域R2、吸収体4Bのみの領域R3、吸収体4A及び吸収体4Bが重なった領域R4のように、放射線吸収率の異なる領域R1〜R4を1次元周期的に設けることができる。   As shown in FIGS. 5 and 6, the width of the absorber 4B may be twice the width W of the absorber 4A. The absorber 4B is arranged at an interval of 2W in the vertical direction. The absorbers 4A are arranged so that those that overlap the absorber 4B and those that do not overlap are alternately arranged. Even with such a configuration, the region R1 having neither the absorber 4A nor the absorber 4B, the region R2 having only the absorber 4A, the region R3 having only the absorber 4B, and the region R4 having the absorber 4A and the absorber 4B overlapped. As described above, the regions R1 to R4 having different radiation absorptivity can be provided one-dimensionally and periodically.

図7及び図8に示すように、放射線吸収率の異なる4種の吸収体4A〜4Dを垂直方向に並べて配置してもよい。吸収体4A〜4Dはそれぞれ同じサイズであり、鉛直方向に順に配置される。このような構成によっても、放射線吸収率の異なる4つの領域を1次元周期的に設けることができる。   As shown in FIGS. 7 and 8, four types of absorbers 4A to 4D having different radiation absorptances may be arranged in the vertical direction. The absorbers 4A to 4D have the same size, and are arranged in order in the vertical direction. Even with such a configuration, four regions having different radiation absorptivity can be provided one-dimensionally and periodically.

図7及び図8に示す構成において、吸収体4A〜4Dのうちのいずれか1つを省略してもよい。すなわち、吸収体4A〜4Dのいずれか1つを空気としてもよい。このような構成によっても、放射線吸収率の異なる4つの領域を1次元周期的に設けることができる。   7 and 8, any one of the absorbers 4A to 4D may be omitted. That is, any one of the absorbers 4A to 4D may be air. Even with such a configuration, four regions having different radiation absorptivity can be provided one-dimensionally and periodically.

<間接変換方式>
放射線検出器アレイ5は、直接変換方式でなく間接変換方式(シンチレータ方式)のフラットパネル検出器を用いてもよい。この場合、X線検出装置3は、薄膜トランジスタスイッチや光電変換素子が形成された基板と、基板上に形成された放射線像変換スクリーンとを備える。放射線像変換スクリーンは、蛍光体含有層(シンチレータ層)を備え、蛍光体含有層上には、2種以上の放射線吸収フィルタが、1次元周期的に配置される。放射線吸収フィルタには、図2及び図3に示すようなものを用いることができる。また、放射線吸収フィルタの役割をシンチレータに負わせることも可能であり、この場合、シンチレータの形状は、図2及び図3のようなものとなる。
<Indirect conversion method>
The radiation detector array 5 may use an indirect conversion type (scintillator type) flat panel detector instead of the direct conversion type. In this case, the X-ray detection device 3 includes a substrate on which a thin film transistor switch and a photoelectric conversion element are formed, and a radiation image conversion screen formed on the substrate. The radiation image conversion screen includes a phosphor-containing layer (scintillator layer), and two or more radiation absorption filters are arranged one-dimensionally and periodically on the phosphor-containing layer. As the radiation absorbing filter, those shown in FIGS. 2 and 3 can be used. Further, it is also possible to assign the role of the radiation absorption filter to the scintillator, and in this case, the shape of the scintillator is as shown in FIGS.

[基板]
X線検出装置に用いられる基板は、放射線透過性を有する基板であれば特に制限はなく、公知の材料、例えば、各種のガラス、高分子材料、金属等を用いることができる。
[substrate]
The substrate used for the X-ray detection device is not particularly limited as long as it is a substrate having radiation transparency, and a known material, for example, various kinds of glass, polymer material, metal, or the like can be used.

例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラスなどのガラスからなる板ガラス;サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミックからなるセラミック基板;シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素などの半導体からなる半導体基板;セルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム、炭素繊維強化樹脂シート等の高分子フィルム(プラスチックフィルム);アルミニウムシート、鉄シート、銅シート等の金属シート;金属酸化物の被覆層を有する金属シートやアモルファスカーボン基板などを用いることができる。   For example, plate glass made of glass such as quartz, borosilicate glass, and chemically strengthened glass; ceramic substrate made of ceramic such as sapphire, silicon nitride, and silicon carbide; semiconductor made of silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphide, gallium nitrogen, and the like Semiconductor substrate consisting of; cellulose acetate film, polyester film, polyethylene terephthalate film, polyamide film, polyimide film, triacetate film, polycarbonate film, carbon fiber reinforced resin sheet, etc .; polymer film (plastic film); aluminum sheet, iron sheet, copper A metal sheet such as a sheet; a metal sheet having a metal oxide coating layer, an amorphous carbon substrate, or the like can be used.

放射線像変換スクリーンの持ち運びの利便性の点で放射線像変換スクリーンの軽量化が進められていることから、基板の厚みは2.0mm以下であることが好ましく、さらに好ましくは1.0mm以下である。   Since the weight of the radiation image conversion screen is being reduced in view of the convenience of carrying the radiation image conversion screen, the thickness of the substrate is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less. .

また、基板が高反射率であると、蛍光体によって発光した可視光を光電変換素子の方向に反射することによって放射線像変換スクリーンのフラットパネルディテクタの感度を高くすることができ好ましい。反射率を高くするために、上述のガラスや高分子フィルム中に顔料やセラミックス粉末を分散させた基板を用いることが可能であるし、基板と蛍光体層との間に、反射率の高いセラミックスや金属膜などの緩衝層を有していてもよい。   Further, when the substrate has a high reflectance, the sensitivity of the flat panel detector of the radiation image conversion screen can be increased by reflecting the visible light emitted by the phosphor toward the photoelectric conversion element, which is preferable. In order to increase the reflectance, it is possible to use a substrate in which a pigment or ceramic powder is dispersed in the above-mentioned glass or polymer film, and a ceramic having a high reflectance is provided between the substrate and the phosphor layer. And a buffer layer such as a metal film.

[シンチレータ層]
本発明におけるシンチレータ層は、蛍光体含有層に対応する。尚、本発明における蛍光体とは、X線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、波長が300nmから800nmの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波(光)を発光する物質をいう。
[Scintillator layer]
The scintillator layer in the present invention corresponds to the phosphor-containing layer. Note that the phosphor in the present invention refers to an electromagnetic wave having a wavelength of 300 nm to 800 nm, that is, an electromagnetic wave having a wavelength ranging from 300 nm to 800 nm, that is, an electromagnetic wave ranging from ultraviolet light to infrared light (light). ).

シンチレータ層に含まれる蛍光体の種類は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、X線から可視光への変換効率が高く、また発光された可視光を吸収しにくいものが好ましい。   The type of the phosphor contained in the scintillator layer is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but those having high conversion efficiency from X-rays to visible light and hardly absorbing the emitted visible light are preferable. .

例えば、特開2000−162394号公報や特開2003−82347号公報に記載の如く、酸硫化ガドリニウム蛍光体(GdS)に、テルビウム(Tb)、ジルプロシウム(Dy)、セリウム(Ce)などの賦活物質を含有するものを用いることができる。 For example, as described in JP-A-2000-162394 and JP 2003-82347, the gadolinium oxysulfide phosphor (Gd 2 O 2 S), terbium (Tb), Jirupuroshiumu (Dy), cerium (Ce) And the like containing an activator such as

また、特開2006−38870号公報に記載の如く、CsIや、CsIとヨウ化ナトリウム(NaI)を任意のモル比で混合したものや、特開2001−59899号公報に記載の如く、CsIにインジウム(In)、タリウム(Tl)、リチウム(Li)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、ナトリウム(Na)などの賦活物質を含有するCsIを用いてもよい。   Further, as described in JP-A-2006-38870, CsI, a mixture of CsI and sodium iodide (NaI) at an arbitrary molar ratio, or a mixture of CsI and CsI as described in JP-A-2001-59899. CsI containing an activator such as indium (In), thallium (Tl), lithium (Li), potassium (K), rubidium (Rb), and sodium (Na) may be used.

上記した蛍光体は、1種を単独で用いてもよく、異なる2種以上を併用してもよい。
また、シンチレータ層に含まれる蛍光体は、柱状結晶、単結晶、焼結体、であってもよい。
One of the above phosphors may be used alone, or two or more different phosphors may be used in combination.
Further, the phosphor contained in the scintillator layer may be a columnar crystal, a single crystal, or a sintered body.

(蛍光体の充填率)
シンチレータ層における蛍光体の充填率が、通常40%以上、好ましくは50%以上、更に好ましくは60%以上、また通常100%以下である。この範囲内であると、入射するX線を効率的に可視光に変換できる点で好ましい。
(Phosphor filling rate)
The filling rate of the phosphor in the scintillator layer is usually 40% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and usually 100% or less. It is preferable if it is within this range since the incident X-rays can be efficiently converted into visible light.

尚、充填率の測定方法は、下記の通り行う。
シンチレータ層形成前の基板の重さ(W)と、シンチレータ層を形成した後の重さ(W)を測定する。形成された蛍光体を含む層の膜厚及び面積と、測定した膜の重さ(W−W)から、単位体積当りの重さを算出する。
The method for measuring the filling rate is as follows.
The weight (W 0 ) of the substrate before forming the scintillator layer and the weight (W 1 ) after forming the scintillator layer are measured. The weight per unit volume is calculated from the thickness and area of the formed layer containing the phosphor and the measured weight of the film (W 1 −W 0 ).

一方、蛍光体と媒質の重さの比より、層中に含有される蛍光体の単位体積当りの重さを算出する。算出された蛍光体の単位体積当りの含有量と、蛍光体の比重から、蛍光体の充填率(体積%)を算出することが可能となる。   On the other hand, the weight per unit volume of the phosphor contained in the layer is calculated from the weight ratio between the phosphor and the medium. From the calculated content per unit volume of the phosphor and the specific gravity of the phosphor, it is possible to calculate the filling rate (volume%) of the phosphor.

[シンチレータ層の形成方法]
シンチレータの形成方法としては、真空蒸着法により層を形成する方法や湿式成膜法、焼結法などが挙げられる。以下、蛍光体含有組成物を用いる湿式成膜法の形成方法について詳説するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、以下は、湿式成膜法における場合を説明する。
[Method of forming scintillator layer]
Examples of the method for forming the scintillator include a method of forming a layer by a vacuum evaporation method, a wet film formation method, and a sintering method. Hereinafter, a method for forming a wet film-forming method using the phosphor-containing composition will be described in detail, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, the case of the wet film forming method will be described.

本発明におけるシンチレータ層の形成方法は、塗布工程、乾燥工程を含む。尚、乾燥工程後に、後処理工程(洗浄及び再度乾燥などを行う工程)を任意に含んでいてもよい。   The method for forming a scintillator layer in the present invention includes a coating step and a drying step. After the drying step, a post-treatment step (a step of performing washing and drying again) may optionally be included.

(塗布工程)
本発明における塗布工程では、蛍光体含有組成物を用いる。本発明における蛍光体含有組成物は、形状は粉末であってもスラリー状のものであってもよい。
(Coating process)
In the coating step of the present invention, a phosphor-containing composition is used. The phosphor-containing composition of the present invention may be in the form of a powder or a slurry.

湿式成膜法で形成する場合、前記蛍光体と必要に応じてその他の媒質、例えば、バインダー樹脂、分散剤、可塑剤、光重合性開始剤/熱重合開始剤等を含む組成物を用いる。また、必要に応じて、組成物の粘度を調整する為に、有機溶剤などを含んでいてもよい。   When the film is formed by a wet film forming method, a composition containing the phosphor and, if necessary, other media, for example, a binder resin, a dispersant, a plasticizer, a photopolymerization initiator / a thermal polymerization initiator, or the like is used. Further, if necessary, an organic solvent or the like may be contained in order to adjust the viscosity of the composition.

上記の蛍光体含有組成物に含有されていてもよいバインダー樹脂としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、硝化綿の外に酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、線状ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニリデン・塩化ビニルコポリマー、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー、ポリアルキル−(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、セルロースアセテートブチレート、ポリビニルアルコール、ゼラチン、デキストリン等のポリサッカライド、アラビアゴムなどが挙げられる。   The binder resin that may be contained in the phosphor-containing composition is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.For example, besides nitrified cotton, cellulose acetate, ethyl cellulose, polyvinyl butyral, and linear Polysaccharides such as polyester, polyvinyl acetate, vinylidene chloride-vinyl chloride copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyalkyl- (meth) acrylate, polycarbonate, polyurethane, cellulose acetate butyrate, polyvinyl alcohol, gelatin, dextrin, and gum arabic And the like.

また、分散剤としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、フタル酸、ステアリン酸などが挙げられる。更に、可塑剤としては、リン酸トリフェニル、フタル酸ジエチルなどが挙げられる。これら材料は、1種を単独で用いてもよく、異なる2種以上を併用してもよい。   The dispersant is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and examples thereof include phthalic acid and stearic acid. Further, examples of the plasticizer include triphenyl phosphate and diethyl phthalate. One of these materials may be used alone, or two or more different materials may be used in combination.

蛍光体含有組成物に含有されていてもよい有機溶剤としては、上記蛍光体及び媒質を溶解又は分散できるものであれば特に制限はないが、例えば、エタノール、メチルエチルエーテル、酢酸ブチル、酢酸エチル、エチルエーテル、キシレンなどが挙げられる。有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、異なる2種以上を併用してもよい。   The organic solvent that may be contained in the phosphor-containing composition is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the phosphor and the medium, for example, ethanol, methyl ethyl ether, butyl acetate, and ethyl acetate. , Ethyl ether, xylene and the like. As the organic solvent, one type may be used alone, or two or more different types may be used in combination.

上記の様に調整した組成物(又は塗布液)を用いて塗膜を形成する。塗膜の形成方法としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく公知の技術が適用可能であるが、例えば、ダイコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スピンコーター法などが挙げられる。   A coating film is formed using the composition (or coating solution) adjusted as described above. The method for forming the coating film is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and known techniques can be applied. Examples thereof include a die coating method, a screen printing method, an inkjet method, and a spin coater method.

塗膜を形成した後、光硬化性組成物(又は塗布液)の場合は、必要に応じて加熱乾燥工程を経て、紫外線照射装置などを用いて塗膜を硬化させる方法が挙げられる。また、熱硬化性組成物(又は塗布液)の場合、ホットプレートや温風乾燥機等を使って硬化させる方法が挙げられる。   In the case of a photocurable composition (or a coating liquid) after forming a coating film, a method of curing the coating film by using a UV irradiation device or the like through a heating and drying step, if necessary, may be mentioned. In the case of a thermosetting composition (or a coating solution), a method of curing using a hot plate, a hot air drier, or the like may be used.

シンチレータ層は、異なる2種以上の膜を重畳して複数の膜で、層を形成していてもよい。異なる2種以上の層とは、例えば、蛍光体の平均粒径や粒度分布、又は含有される媒質などが異なるものが挙げられる。   The scintillator layer may be formed of a plurality of films by overlapping two or more different films. The two or more different layers include, for example, those having different average particle sizes and particle size distributions of the phosphors, and different media contained.

[保護層]
上記シンチレータ層を形成後、更にシンチレータ層の上に保護層を形成していてもよい。保護層を形成する材料は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、(A)ウレタン(メタ)アクリレート、(B)単官能(メタ)アクリレート、(C)多官能(メタ)アクリレートを含有する放射線硬化性組成物の硬化物等や、粘着層を有するPET等のフィルムがある。前述の放射線硬化性組成物中には、必要に応じて適宜上記以外の材料が含有されていてもよい。
[Protective layer]
After the formation of the scintillator layer, a protective layer may be further formed on the scintillator layer. The material for forming the protective layer is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, (A) urethane (meth) acrylate, (B) monofunctional (meth) acrylate, (C) polyfunctional (meth) A) A cured product of a radiation-curable composition containing an acrylate, and a film such as PET having an adhesive layer. The above-mentioned radiation-curable composition may optionally contain materials other than those described above.

以下に、本発明の実施例に代わる実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらになんら制限されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to experimental examples that replace the examples of the present invention. The present invention is not limited to these.

2種類の吸収体を平行に配置した放射線吸収フィルタを有するX線検出装置を用いて、エネルギー分解CT測定の実験を行った。X線検出装置は、図9に示すように、フラットパネル検出器の表面に、幅1mm、厚さ100μmの錫吸収体、及び幅2mm、厚さ100μmのジルコニウム吸収体を平行に配置した。ジルコニウム吸収体は2mm間隔で配置し、錫吸収体は1mm間隔で配置した。各領域の測定値を放射線検出器の検出器番号1ch(どちらの吸収体も無い領域に対応する検出器α)、2ch(ジルコニウム吸収体のみの領域に対応する検出器β)、3ch(錫吸収体のみの領域に対応する検出器γ)、4ch(ジルコニウム吸収体及び錫吸収体の重なった領域に対応する検出器δ)で測定したものとみなす。フラットパネル検出器は50mm×50mmであり、ピクセルサイズは48μm×48μmであった。   An experiment of energy-resolved CT measurement was performed using an X-ray detector having a radiation absorption filter in which two types of absorbers were arranged in parallel. As shown in FIG. 9, in the X-ray detector, a tin absorber having a width of 1 mm and a thickness of 100 μm and a zirconium absorber having a width of 2 mm and a thickness of 100 μm were arranged in parallel on the surface of a flat panel detector. The zirconium absorbers were arranged at 2 mm intervals, and the tin absorbers were arranged at 1 mm intervals. The measured value of each area is used as the detector number of the radiation detector, 1ch (detector α corresponding to the area without either absorber), 2ch (detector β corresponding to the area only with the zirconium absorber), 3ch (tin absorption) It is considered that the measurement was performed using a detector γ corresponding to the body-only region and 4ch (a detector δ corresponding to the region where the zirconium absorber and the tin absorber overlapped). The flat panel detector was 50 mm × 50 mm and the pixel size was 48 μm × 48 μm.

図10は実験体系を示す図である。X線管には厚さ2mmのアルミニウムフィルタを装着し、管電圧を120kV、管電流を3.0mAとした。アクリルファントムは円柱形状であり、直径30mmで中心に直径5mmのヨウ素領域を設けた。ヨウ素はX線透過距離5mm当り30μmの濃度とした。   FIG. 10 is a diagram showing an experimental system. The X-ray tube was equipped with an aluminum filter having a thickness of 2 mm, the tube voltage was set to 120 kV, and the tube current was set to 3.0 mA. The acrylic phantom was cylindrical and provided with an iodine region having a diameter of 30 mm and a diameter of 5 mm at the center. The concentration of iodine was 30 μm per 5 mm of X-ray transmission distance.

まず、アクリル厚さを12〜42mmで10mm間隔、ヨウ素厚さを0μm、15μm、30μm、45μm、60μmと変化させて、全ての組み合わせについて通過したX線に対するフラットパネル検出器の信号量を測定し、応答関数を求めた。   First, the acrylic thickness was changed from 12 to 42 mm at 10 mm intervals, the iodine thickness was changed from 0 μm, 15 μm, 30 μm, 45 μm, and 60 μm, and the signal amount of the flat panel detector with respect to the X-rays passed for all combinations was measured. And the response function was determined.

次に、図10に示す配置で円柱アクリルファントムを透過したX線による発光量を測定した。   Next, the amount of light emitted by X-rays transmitted through the cylindrical acrylic phantom in the arrangement shown in FIG. 10 was measured.

円柱アクリルファントムの直径に沿った出力プロファイルを図11に示す。この出力プロファイルについて以下の表2のエネルギー範囲を設定して、アンフォールディングにより各エネルギー範囲にあるX線数を求めた。   The output profile along the diameter of the cylindrical acrylic phantom is shown in FIG. The energy ranges in Table 2 below were set for this output profile, and the number of X-rays in each energy range was determined by unfolding.

Figure 0006672621
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計算を行う上で、10度回転及びX線数分布の測定を17回繰り返し、計18回測定を行い回転測定を行うが、今回の被検体であるアクリルファントム及びヨウ素領域は、共に円柱状であるため、10度回転しても、実質同一のデータが得られるものと仮定して、1度の測定結果を、18個の測定データとみなして、以下解析を行った。   In performing the calculation, the rotation of 10 degrees and the measurement of the X-ray number distribution are repeated 17 times, and the rotation measurement is performed by performing the measurement 18 times in total. The acrylic phantom and the iodine region, which are the subject, are both cylindrical. Therefore, assuming that substantially the same data can be obtained even when rotated by 10 degrees, the following analysis was performed by regarding one measurement result as 18 pieces of measurement data.

フィルタ逆投影法により、エネルギー範囲E2のX線数を用いて再構成したCT画像を図12(a)に示す。エネルギー範囲E2は、ヨウ素のK吸収端の上のエネルギー範囲であり、ヨウ素によるX線の減弱に敏感であった。   FIG. 12A shows a CT image reconstructed by the filter back projection method using the number of X-rays in the energy range E2. Energy range E2 is the energy range above the K-absorption edge of iodine and was sensitive to iodine attenuation of X-rays.

[比較例]
上記実験例において、放射線吸収フィルタを、図13に示すように、幅1mm、厚さ100μmの錫吸収体及びジルコニウム吸収体を格子状に配置したものとした以外は、実験例と同様にしてCT画像を再構成した。CT画像を図12(b)に示す。
[Comparative example]
In the above-mentioned experimental example, as shown in FIG. 13, the CT was carried out in the same manner as in the experimental example, except that a tin absorber and a zirconium absorber having a width of 1 mm and a thickness of 100 μm were arranged in a lattice as shown in FIG. Images were reconstructed. The CT image is shown in FIG.

この比較例では、吸収体の幅が1mmであり、1つの画素の寸法が2mm角となるため、画像が荒くなった。これに対し、実験例による画像では、フラットパネル検出器の画素の空間分解能が得られるため、滑らかな画像となることが確認できた。   In this comparative example, since the width of the absorber was 1 mm and the size of one pixel was 2 mm square, the image was rough. On the other hand, in the image according to the experimental example, since the spatial resolution of the pixel of the flat panel detector was obtained, it was confirmed that the image was smooth.

図14に、図12(a)及び(b)のCT画像のファントムの直径に沿ったCT値プロファイルを示す。また、計算で求めたCT値プロファイルもあわせて示す。CT値は医療分野で一般的なHounsfieldユニットではなく、そのもととなる線減弱係数で示した。   FIG. 14 shows a CT value profile along the diameter of the phantom in the CT images of FIGS. 12A and 12B. In addition, a CT value profile obtained by calculation is also shown. The CT value is not a Hounsfield unit that is common in the medical field, but is represented by its linear attenuation coefficient.

図14のCT値プロファイルでは、比較例による放射線吸収フィルタを用いた場合、CT値の凹凸がみられた。一方、本発明による実験例の放射線吸収フィルタを用いた場合、CT値の変化が滑らかであり、アクリル部分からヨウ素部分への移行の境界が明瞭であった。   In the CT value profile of FIG. 14, when the radiation absorption filter according to the comparative example was used, irregularities in the CT value were observed. On the other hand, when the radiation absorption filter of the experimental example according to the present invention was used, the change in the CT value was smooth, and the transition from the acrylic portion to the iodine portion was clear.

1 X線検査装置
2 X線管
3 X線検出装置
4A〜4D 吸収体
5 放射線検出器アレイ
6 電流測定装置
7 演算装置
8 画像化装置
50 放射線検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray inspection apparatus 2 X-ray tube 3 X-ray detectors 4A to 4D Absorber 5 Radiation detector array 6 Current measuring device 7 Computing device 8 Imaging device 50 Radiation detector

Claims (6)

放射線エネルギーを電荷に変換する複数の放射線検出器が縦横に配置された放射線検出器アレイを有する放射線検出装置において、
放射線入射側に、2種以上の放射線吸収フィルタが、1次元周期的に配置され、且つ重なった領域を有することを特徴とする、放射線検出装置。
In a radiation detection device having a radiation detector array in which a plurality of radiation detectors that convert radiation energy into electric charges are arranged vertically and horizontally,
The radiation incidence side, two or more radiation absorbing filter is disposed one-dimensionally periodic, characterized Rukoto which have a and overlapping areas, the radiation detecting apparatus.
ストライプ状の前記2種以上の放射線吸収フィルタが平行に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の放射線検出装置。   The radiation detecting apparatus according to claim 1, wherein the two or more radiation absorbing filters in a stripe shape are arranged in parallel. 蛍光体を含む層を有する放射線像変換スクリーンであって、
該蛍光体を含む層上に、2種以上の放射線吸収フィルタが、1次元周期的に配置され、且つ重なった領域を有し、放射線吸収率が異なる領域を3以上含むことを特徴とする、放射線像変換スクリーン。
A radiation image conversion screen having a layer containing a phosphor,
On the layer containing the phosphor, two or more types of radiation absorbing filters are arranged one-dimensionally and periodically, have overlapping regions , and include three or more regions having different radiation absorptivity. Radiation image conversion screen.
前記放射線吸収フィルタが、ストライプ状に配置されていることを特徴とする、請求項3に記載の放射線像変換スクリーン。   The radiation image conversion screen according to claim 3, wherein the radiation absorption filters are arranged in a stripe shape. ストライプ状の前記2種以上の放射線吸収フィルタが平行に配置されることを特徴とする、請求項3又は4に記載の放射線像変換スクリーン。   The radiation image conversion screen according to claim 3, wherein the two or more radiation absorbing filters in a stripe shape are arranged in parallel. 請求項3〜5のいずれか一項に記載の放射線像変換スクリーンと光電変換器とを備えることを特徴とする、放射線検出装置。   A radiation detection apparatus comprising: the radiation image conversion screen according to claim 3; and a photoelectric converter.
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