JP6914142B2

JP6914142B2 - 放射線検出装置及び線量計

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Publication number: JP6914142B2
Application number: JP2017151013A
Authority: JP
Inventors: 公悦佐藤; 松田　安司; 安司松田; 佳行桑本; 勉伊与木; 栄一内嶋; 浩一千田
Original assignee: TORECK CO., LTD.
Current assignee: TORECK CO., LTD.
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-08-03
Also published as: JP2019028034A

Description

本発明は、Ｘ線などの放射線の線量を測定する線量計及びその線量計に用いる放射線検出装置に関するものである。

従来、放射線を受けて光を発する蛍光体と、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、を備える放射線検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、蛍光体としてのシンチレータを光ファイバーの光軸に垂直な光入射面に設け、シンチレータが放射線を受けて発した光を、光ファイバーを介して光検出部としての光電子倍増管に伝送するものが開示されている。また、特許文献２には、光ファイバー先端部の光軸に平行な外周面の一箇所に平面状の蛍光体を設け、蛍光体が放射線を受けて発した光を、光ファイバーを介して光検出部に伝送するものが開示されている。これらの放射線検出装置によれば、放射線治療中の線量を測定することができるとされている。

上記蛍光体が放射線を受けて発した光を光ファイバーで伝送する放射線検出装置において、放射線検出感度の向上を図りつつ、放射線検出感度が放射線の入射方向によって変化する入射方向依存性を低減したいという課題がある。

本発明に係る放射線検出装置は、放射線を受けて光を発する蛍光体と、前記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、を備える放射線検出装置であって、前記蛍光体からの光が入射される前記光ファイバーの光入射端部は、前記光ファイバーの光軸に対して傾斜し前記光軸を中心とした周方向の全体にわたって形成された外周面を含む光入射面を有し、前記蛍光体は、前記光ファイバーの光入射端部における前記光入射面の全体を覆うように設けられている。

本発明によれば、放射線検出感度の向上を図りつつ、放射線検出感度の入射方向依存性を低減することができる。

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。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。本実施形態の線量計におけるＸ線検出部の一構成例を示す側面図。（ａ）は本実施形態の線量計における光ファイバーの光入射端部の蛍光体取り付け前の一構成例を示す側面図。（ｂ）は同光ファイバーの光入射端部の蛍光体取り付け後の一構成例を示す側面図。（ｃ）は同光ファイバーの光入射端部の蛍光体取り付け後の他の構成例を示す側面図。（ａ）は本実施形態の光ファイバーの光入射端部における光入射面の一例を示す側面図。（ｂ）は同光入射端部の光入射面の正面図。（ｃ）は比較対象の半球面の側面図。光入射端部の円錐面の円錐角と側方投影面積及び表面積との関係を示すグラフ。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本実施形態の光ファイバーの光入射端部における蛍光体がＸ線を受けたときに発生する光がコアに導かれる様子を示す説明図。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態の光ファイバーの光軸を中心として光入射端部にＸ線が入射するときの入射角βの説明図及び各入射角βにおける相対検出感度の測定結果を示す説明図。（ｃ）は比較例のＸ線検出部における入射角βにおける相対検出感度の測定結果を示す説明図。（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の光ファイバーにおける光入射端部の加工工程の一例を示す説明図。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本実施形態の線量計における光ファイバーの光入射端部の他の構成例を示す側面図。本実施形態の線量計における光ファイバーの光入射端部の更に他の構成例を示す側面図。本実施形態の線量計の本体装置の一例を示す概略構成図。本実施形態の線量計を用いて、医用画像診断のＸ線画像撮影または透視中にＸ線の線量をリアルタイム測定している様子を示す説明図。

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（センサ部）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線検出装置としての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、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光電子倍増管（ＰＭＴ）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内にバッテリーを組み、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の一構成例を示す側面図である。Ｘ線検出部１００における光入射端部２０１には、光ファイバー２００の光軸（中心軸）Ｃに対して傾斜した傾斜面である円錐面２０３ａを含み光軸Ｃを中心とした周方向の全体にわたって形成された光入射面２０３を有する。光入射面２０３は、円錐面２０３ａに隣接する円柱面２０３ｂも含む。Ｘ線を受けて光を発する蛍光体１２０は、光ファイバー２００の光入射端部２０１における光入射面２０３の全体を覆うように均一に設けられている。ここで、円錐面２０３ａ及び円柱面２０３ｂそれぞれにおける蛍光体１２０の厚さは同じにしてもよいし、互いに異ならせてもよい。また、図３の例において、円柱面２０３ｂにおけるクラッドは剥離して除去してもよい。

本実施形態の光ファイバー２００は、光軸Ｃ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シングルコアの光ファイバーである。クラッド２２０の外側の表面（周面）は、遮光性を有する被覆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や、複数のコアを有するマルチコア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。

蛍光体１２０は、例えば光入射端部２０１の光入射面２０３（２０３ａ，２０３ｂ）上に塗布され乾燥されることにより層状に形成される。蛍光体１２０の厚さは、例えば０．３〜１．０［ｍｍ］程度であり、０．４〜０．６［ｍｍ］程度が望ましい。なお、蛍光体１２０の厚さについては、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。

光入射端部２０１の光入射面２０３上に層状の蛍光体１２０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、光入射端部２０１の光入射面２０３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からなる蛍光体１２０を形成することができる。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、塗工液に浸漬する方法を用いてもよい。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１２０は、上記例示した方法以外の方法で作製してもよい。

本実施形態のＸ線検出部１００では、蛍光体１２０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樹脂製の遮光カバー部１５０が形成されている。遮光カバー部１５０は、蛍光体１２０と光ファイバー２００の光入射端部２０１とを保護する機能も有する。

蛍光体１２０は、少なくともＥｕを付活剤とするＹ_２Ｏ_２Ｓ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Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：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Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕからなる蛍光体や、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ_３、ＹＶＯ_４：Ｅｕなど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２０ｋＶ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。Ｘ線発生装置の管電圧は４０ｋＶ以上且つ１２０ｋＶ以下であってもよい。

上記少なくともＥｕを付活剤とするＹ_２Ｏ_２Ｓ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（ａ）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の蛍光体取り付け前の一構成例を示す側面図である。また、図４（ｂ）は光ファイバー２００の光入射端部２０１の蛍光体取り付け後の一構成例を示す側面図であり、図４（ｃ）は光ファイバー２００の光入射端部２０１の蛍光体取り付け後の他の構成例を示す側面図である。なお、図４は、遮光カバー部１５０を取り外した状態を示している。

図４（ａ）において、光ファイバー２００は外径Ｄｃ（半径：ｒ）の光伝送路形成部分（コア２１０及びクラッド２２０）と、外径Ｄｆ及び内径Ｄｃの被覆２３０とを有する。光ファイバー２００の光入射端部２０１の光軸Ｃに対して傾斜した曲面状の光入射面２０３は、光軸Ｃを中心とした周方向の全体にわたって形成された円錐角（頂角）θの円錐面２０３ａと、直径Ｄｃ及び長さＬｃの円柱面２０３ｂとを含む。また、図４（ｂ）に示すように、蛍光体１２０は、光入射端部２０１における円錐面及び円柱面からなる光入射面２０３の全体を所定の厚さで覆うように設けられる。図４（ｃ）に示すように、蛍光体１２０は先端側表面が半球面状になるように設けてもよい。

図５（ａ）は本実施形態の光ファイバー２００の光入射端部２０１における光入射面２０３の側面図であり、図５（ｂ）はその光入射端部２０１の光入射面２０３の正面図である。図５（ｃ）は比較対象の半球面２０４の側面図である。本実施形態のＸ線検出部１００において、検出感度の入射方向依存性をより確実に低減するため、図５（ａ）の光入射端部２０１を側面からみたときの光入射面２０３の投影面積Ｓｐａ（＝｛ｒ^２／ｔａｎ（θ／２）｝＋２ｒ×Ｌｃ）と、図５（ｂ）の光入射端部２０１を正面からみたときの光入射面２０３の投影面積Ｓｐｂ（＝πｒ^２）とが等しくなるように、光入射面２０３を形成してもよい。例えば、図５（ａ）の円柱面２０３ｂの長さＬｃは、上記２つの投影面積Ｓｐａ、Ｓｐｂ（＝πｒ^２）が互いに等しくなるように設定してもよく、より具体的には約０．７５ｒに設定してもよい。

更に、円錐面２０３ａの頂角（円錐角）θは、図５（ａ）の光入射端部２０１を側面からみたときの光入射面２０３の円錐面２０３ａの側方投影面積Ｓｐａ’（＝｛ｒ^２／ｔａｎ（θ／２）｝）と、図５（ｃ）の半球面２０４を側面からみたときの側方投影面積Ｓｐｃ（＝πｒ^２／２）とが互いに等しくなるように又は互いに近い面積になるように設定してもよい。

図６は、光入射端部２０１の円錐面２０３ａの円錐角θ［ｄｅｇ．］と側方投影面積（Ｓｐａ’）６０１及び表面積６０２との関係を示すグラフである。図中の破線６１１，６１２はそれぞれ、円錐面２０３ａの円形の底面と同じ半径ｒの半球面２０４（図５（ｃ）参照）の側方投影面積６１１及び表面積６１２である。図６の結果から、円錐角θが６０度のときに、光入射面２０３の円錐面２０３ａの側方投影面積Ｓｐａ’と半球面２０４の側方投影面積Ｓｐｃとがほぼ等しくなり、円錐角θの実用範囲は４０度以上９０度以下の範囲であると推定される。ここで、円錐角θが６０度のときは円柱面の長さ（高さ）Ｌｃはコア２１０の半径程度にし、円錐角θが９０度のときは円柱面の長さ（高さ）Ｌｃはコア２１０の直径程度にしてもよい。

図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本実施形態の光ファイバー２００の光入射端部２０１における蛍光体１２０が同一強度のＸ線を受けたときに発生する光Ｌがコア２１０内に導かれる様子を示す説明図である。蛍光体１２０の標示エリア中の濃淡はＸ線を受けて蛍光体１２０が発する光の強度を示し、濃度が濃いエリアほど強い光が発生していることを示している。また、蛍光体１２０からの矢印Ｌの太さは、Ｘ線を受けて蛍光体１２０が発する光がコア２１０内に導かれる光量を示し、太い矢印ほど高い光量の光がコア２１０内に導かれていることを示している。図７に示すように、本実施形態の光ファイバー２００の光入射端部２０１では、図中の上下左右の各方向から同一強度のＸ線が入射した場合、そのＸ線の入射方向によらず、ほぼ同じ光量の光Ｌがコア２１０内に導かれることによりＸ線検出感度がほぼ一定になる。

図８（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態の光ファイバー２００の光軸Ｃを中心として光入射端部２０１にＸ線が入射するときの入射角βの説明図及び各入射角βにおける相対検出感度の測定結果８０１を示す説明図である。また、図８（ｃ）は、比較例のＸ線検出部（例えば特許文献２のＸ線検出部）における入射角βにおける相対検出感度の測定結果８０３を示す説明図である。ここで、図８（ｂ）及び（ｃ）における本実施形態の測定結果８０１は、コアの直径が１．０ｍｍ、円錐面２０３ａの円錐角θが６０度、円柱面２０３ｂの長さＬｃが０．３ｍｍの場合の結果である。

図８（ｂ）の測定結果８０１に示すように、光ファイバー２００の光軸Ｃを中心とした任意の方向からＸ線検出部１００にＸ線が入射する場合、ほぼ一定の相対検出感度が得られる。

一方、光ファイバー２００の光入射端部２０１の周方向の一箇所のみ（図８（ａ）の下方のみ）に蛍光体を配置した比較例では、図８（ｃ）の測定結果８０３に示すようにＸ線が入射する方向によって相対検出感度が大きく変化してしまう。

以上のように、本実施形態のＸ線検出プローブ（Ｘ線検出装置）５０によれば、Ｘ線検出感度がＸ線の入射方向によって変化する入射方向依存性を低減することができる。

図９（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の光ファイバー２００における光入射端部２０１の加工工程の一例を示す説明図である。光入射端部２０１の光入射面２０３を形成する部分は、光ファイバー２００とは別の部材で形成して光ファイバー２００に接着して形成してもよいし、接着部での光の損失を回避するために光ファイバー２００の端部を加工して形成してもよい。例えば図９（ａ）の光ファイバー２００の端部の角を所定の角度で研磨する。これにより、図９（ｂ）に示すように光伝送路形成部分（コア２１０及びクラッド２２０）の部分に光入射面２０３の一部になる円錐面２０３ａを形成するとともに、被覆２３０の部分に円錐台面２０５を形成する。次に、被覆２３０の円錐台面２０５の先端側を所定の長さだけ除去することにより、図９（ｃ）に示すように光入射面２０３の一部になる円柱面２０３ｂを形成する。

図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１はそれぞれ、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の更に他の構成例を示す側面図である。
図１０（ａ）の例は、光ファイバー２００の光入射端部２０１において前述の円錐面２０３ａに代えて、半球面２０３ｃを設けた例である。
図１０（ｂ）の例は、光ファイバー２００の光入射端部２０１において前述の円柱面２０３ｂを設けずに円錐面２０３ａのみで光入射面２０３を構成した例である。
図１０（ｃ）の例は、光ファイバー２００の光入射端部２０１において前述の円錐面２０３ａに代えて、頂点部分を切り欠いた円錐台面２０３ｄを設けた例である。
図１１の例は、光ファイバー２００の光入射端部２０１において前述の円錐面２０３ａに代えて、光ファイバー２００の端面に透明材料（例えばコアと同じプラスチック材）からなる球状部材（透明球）２０７を設け、その球状部材２０７の球面状の外周面に蛍光体１２０を設けた例である。

また、光ファイバー２００の光入射端部２０１において、前述の円錐面２０３ａに代えて角錐面を設けてもよい。例えば、三角錐面、四角錐面、・・・六角錐面、・・・八角錐面などを設けてもよい。また、これらの角錐面についても、頂点部分を切り欠いた角錐台面としてもよい。

なお、上記実施形態では、光ファイバー２００の光入射端部２０１におけるコア２１０及びクラッド２２０が露出している部分に蛍光体１２０を設けているが、コア２１０が露出している部分のみに蛍光体１２０を設けてもよい。

図１２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１２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。更に、本体装置３００をＰＣなどの外部装置に接続することにより外部装置に線量や線量率などの測定値を表示することも可能である。

図１３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１３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１３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１３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近傍に配置している。

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。

更に、本実施形態によれば、光ファイバー２００の光入射端部２０１に対してＸ線が任意の方向から入射する場合、そのＸ線の入射方向にかかわらず、Ｘ線は光入射面２０３を覆っている蛍光体１２０から入射し、そのＸ線を受けた蛍光体１２０が発した光は、その内側の光入射面２０３から光ファイバー２００内に入ることになる。従って、強度が一定のＸ線が入射するとき、そのＸ線の入射方向にかかわらず、蛍光体１２０がＸ線を受けて発する光量及び光ファイバー２００内に入る光量をほぼ一定にすることができ、Ｘ線の検出感度の入射方向依存性を低減することができる。
更に、このようにＸ線の検出感度の入射方向依存性を低減できるため、Ｘ線発生装置からのＸ線とは異なる方向からＸ線の散乱線が入射してくる場合でも、その散乱線の影響を含めた線量を精度よく測定できる。また、上記光入射端部２０１を含むＸ線検出部１００の設置の自由度が高まるため、線量計１０の取扱が簡便になる。
また、光ファイバー２００の光入射端部２０１における光入射面２０３及び蛍光体１２０を光軸Ｃの周りに同心円状に設けることができることによりＸ線検出部１００の小型化を図ることができるとともに、Ｘ線検出部１００の全体を誘電体で構成できるため、医療現場や実験設備などでの電磁環境下における局所的な線量測定への応用にも適する。

特に、本実施形態によれば、光ファイバー２００の光入射面２０３が円錐面２０３ａ又は円錐台面２０３ｄを含む構成により、光入射面２０３の周方向の面が連続した曲面になるため、光軸Ｃを中心としたＸ線の入射方向についての入射方向依存性をより低減することができる。
また、本実施形態によれば、光ファイバー２００の光入射面２０３が、コア２１０が露出するコア露出面を有し、蛍光体１２０がコア露出面に接するように設けられる構成により、蛍光体１２０から発した光がコア２１０内に入るときの損失を低減し入射効率を高めることができるので、放射線検出感度の向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、光ファイバー２００の光入射端部２０１が光ファイバー２００の端部を加工して成形されていることにより、光入射端部２０１を別部材で設ける場合に比して、蛍光体１２０から発した光がコア２１０内に入るときの損失を低減し入射効率を高めることができるので、放射線検出感度の向上を図ることができる。

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、画像撮影または透視用のＸ線を遮るおそれがある蛍光体１２０からコア２１０内に入る光量を高めながら蛍光体１２０のサイズを低減し、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（例えばＩＶＲ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。
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
５０Ｘ線検出プローブ
１００Ｘ線検出部
１２０蛍光体
１５０遮光カバー部（センサケース）
２００光ファイバー
２０１光入射端部
２０２光出射端部
２０３光入射面
２０３ａ円錐面
２０３ｂ円柱面
２０３ｃ半球面
２０３ｄ円錐台面
２０５円錐台
２０７球状部材（透明球）
２０７ａ球面
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
４１０Ｘ線発生装置（Ｘ線源）
４１５Ｘ線
４２０カテーテルテーブル
４３０Ｘ線透視および撮影装置
４３１Ｘ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）
Ｃ光軸
Ｌ光

特開２０１６−０９５１３４号公報特開２０１４−１７３９０３号公報

Claims

放射線を受けて光を発する蛍光体と、前記蛍光体が放射線を受けて発した光を伝送するコア及びクラッドを有する光ファイバーと、を備える放射線検出装置であって、
前記蛍光体からの光が入射される前記光ファイバーの光入射端部は、前記光ファイバーの光軸に対して傾斜した傾斜面を含み前記光軸を中心とした周方向の全体にわたって形成された光入射面を有し、
前記光ファイバーの光入射面は、前記光ファイバーの端部のクラッドを除去して露出させたコアの端部を加工して成形された先端側が細い円錐面又は円錐台面からなる先端コア露出面を含み、
前記蛍光体は、前記光ファイバーの光入射端部における前記先端コア露出面を含む光入射面の全体を所定の厚さで覆うように層状に形成されている、ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１の放射線検出装置において、
前記先端コア露出面の円錐角θは、４０度以上９０度以下の範囲である、ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１又は２の放射線検出装置において、
前蛍光体の厚さは０．３〜１．０［ｍｍ］である、ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１乃至３のいずれかの放射線検出装置において、
前記蛍光体は、該蛍光体を含む塗工液を前記光ファイバーの光入射端部の全体に塗布することにより層状に形成されている、ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１乃至４のいずれかの放射線検出装置において、
前蛍光体は、少なくともＥｕを付活剤とするＹ _２Ｏ _２Ｓを母体とした蛍光体である、ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１乃至５のいずれかの放射線検出装置において、
前記蛍光体が層状に設けられた前記光入射面の全体を覆って遮光する樹脂製の遮光カバー部を備え、
前記光ファイバーは、前記クラッドの外周面を覆う遮光性の被覆を有する、ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１乃至６のいずれかの放射線検出装置において、
前記光ファイバーは、樹脂からなる光ファイバーである、ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１乃至７のいずれかの放射線検出装置において、
前記光ファイバーの光入射面は、前記光ファイバーの前記先端コア露出面に隣接する部分のクラッドを除去して前記コアの外周面を露出させた円柱面状の露出外周面を含み、
前記蛍光体は、前記光ファイバーの光入射端部における前記先端コア露出面及び前記露出外周面を含む光入射面の全体を所定の厚さで覆うように層状に形成されている、ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１乃至８のいずれかの放射線検出装置において、
前記放射線はＸ線であることを特徴とする放射線検出装置。
放射線の線量を測定する線量計であって、
請求項１乃至９のいずれかの放射線検出装置と、
前記放射線検出装置における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、
を備えることを特徴とする線量計。