JPH04213091A - 放射線量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被照射体を透過した放
射線量を検出しつつ被照射体に照射される放射線量を適
正レベルに絞り制御する放射線撮像装置等に使用される
放射線量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線撮像装置は、一般にＸ線管が用い
られる放射線源と、被照射体を通過した前記放射線源か
らの放射線量を検知して放射線投影像を撮像記録する例
えば、放射線に感応するスクリーン／フィルム，輝尽性
蛍光体プレート，蛍光表示面，電子像増強管等の撮像記
録装置とから構成される。

【０００３】ところで、一般的な放射線検査、例えば胸
部検査においては、通常の患者は非常に大きな解剖学的
厚みの変動を有し、このために非常に大きなＸ線の減衰
変動を示す。即ち、解剖学的な諸部分は、Ｘ線の透過率
に大きな差異を有する。このため、ダイナミックレンジ
が狭いスクリーン／フィルムを用いた撮影では、検査結
果を示すスクリーン／フィルムのダイナミックレンジの
狭さのために、全体的画像の一部分のみ適当な露光がな
されて、殆どの部分は露光過度又は露光不足となる。

【０００４】一方、輝尽性蛍光体を用いたシステムでは
、輝尽性蛍光体が比較的高いダイナミックレンジを有す
るが、可視化のために用いるＣＲＴが一般的に輝尽性蛍
光体よりもダイナミックレンジが狭いために、この狭い
ダイナミックレンジに制限されて、同様に露光の不適が
発生することがあった。従って、例えば前述のような胸
部検査のためのＸ線撮影では、肺のようにＸ線を透過し
易い部分と、背骨や腹部などのようなＸ線を透過し難い
部分とを、同時に観察し易い状態に表示させることが容
易ではなかった。

【０００５】このため、例えば放射線源の前方に設けた
コリメータに形成したファンビーム形成用のスリットに
、その長手方向に分割される領域毎に開口面積を可変制
御するシャッタ部材を出入り可能に支持し、スリットを
通過して得られるファンビームをその長手方向に直角な
方向に走査動作させて被照射体を走査しつつ該物体の背
後に設けられた撮像面にて撮像記録する一方、撮像面に
おける各部の放射線量を検出するディテクタ　（放射線
量検出装置）　を設け、該ディテクタからの検出信号に
基づいて被照射体が適切な露出量を得るように前記シャ
ッタ部材による絞り量を制御する構成としたものがある
（特開昭６２−１２９０３４号公報等参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ディテ
クタにおいては、ファンビームが走査されることによっ
て照射される全域にわたって、独立したＸ線検出素子を
必要な領域毎に夫々の領域に対応させて設けると膨大な
数が必要となってコストが高くつきすぎる。このため、
ファンビームの長手方向に複数分割される領域毎に独立
したＸ線検出素子を列設したもの　（以下ライン型ディ
テクタという）　を、各素子にファンビームが照射され
るようにファンビームの走査に同期して移動させつつ、
各素子から出力される放射線量検出信号を順次読み取っ
て細分された照射領域毎の放射線量を検出するようにし
たものが、一般に使用されている。

【０００７】しかしながら、かかる従来のライン型ディ
テクタでは、ファンビームの走査に同期して高速（４０
ｃｍ／秒以上）で移動させる駆動機構が必要であり、装
置が複雑化すると共にコスト高につくという難点があっ
た。 この点に鑑み、ファンビームの走査方向に延びる薄い直
方体容器内に同方向に延びる一対の電極を対向して装着
すると共に、アルゴン等の不活性ガスを密封し、該容器
をファンビームの長手方向に多数本列設した構成のディ
テクタ　（以下イオンチャンバ型ディテクタという）　
が開発されている。

【０００８】尚、現実的には、前記イオンチャンバ型デ
ィテクタは、薄い直方体容器の対向する２面の中、１面
に共通電極、他面にファンビームの走査方向に延びる多
数本のストライプ状電極が設けられ、両電極の間にアル
ゴン等の不活性ガスを密封した構造のものが用いられる
。このものでは、各容器毎に高電圧を掛けた状態で、Ｘ
線を透過させると密封ガスが電離されて放射線量に応じ
た量の電荷が放出されるので、該電荷量に応じて電極に
流れる電流を放射線量として検出するようにしている。 この場合、ファンビームの走査に同期した、ディテクタ
の駆動手段が不要となり、また、ガスによるＸ線の吸収
量が小さいという利点がある。

【０００９】しかしながら、該イオンチャンバ型ディテ
クタは、狭い間隙で対向する電極間に高電圧を印加する
必要があるため、電気的な耐久性に劣ること、多数個の
Ｘ線検出素子をスイッチング回路により切換動作させて
順次出力される信号を共通のアンプを介して取り出す際
に、スイッチング切換時に発生するノイズが微弱である
信号電流に与える影響が大きいこと、容器をガス漏れな
く密封することが難しいこと等の問題がある。

【００１０】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、固定して用いられるため駆動機構を要
さず、耐久性も確保され、ノイズ等の影響も殆ど受ける
ことなく信頼性に優れた放射線量検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明に係る放
射線量検出装置は、放射線ビームを透過させる材料から
なる短冊状の透明シートに、放射線ビームを受けて放射
線量に応じた光量の光を発光する蛍光体を層状に結合又
は混入させ、該透明シートを、長手方向の辺を持つ面相
互を近接対向させて多数本列設し、各透明シートの少な
くとも一方の端面に、直接又は光伝達手段を介して光量
検出手段を装着してなり、各透明シートを透過する放射
線ビームの放射線量を、前記蛍光体から放射線ビームを
受けて発光し、透明シート内面を反射しつつ光量検出手
段に到る光の光量の検出を介して検出する構成とした。

【００１２】

【作用】本発明に係る放射線量検出装置は、放射線源か
ら照射され被照射体の各部を透過する放射線の放射線量
の検出に使用される。放射線源から被照射体に向けて照
射された放射線ビームは被照射体を透過後、放射線量検
出装置の透明シートを透過する。

【００１３】ここで、各透明シートを透過する放射線ビ
ームを受けて蛍光体から発光する光が透明シート内面を
反射しつつ光量検出手段に到り、該光量検出手段により
検出される光量により、当該透明シートを透過する放射
線ビームの放射線量、つまり該当する被照射体部分を透
過した放射線量が検出される。このようにして検出され
た被照射体各部の透過放射線量に基づいて、放射線照射
量を適正レベルに調整すべく、コリメータにより絞り制
御したり、撮影画像の画像処理が行われる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。本発明に
係る放射線量検出装置を備えた放射線撮像装置の一実施
例の構成を示す図１において、放射線源としてのＸ線管
１の前方位置に、水平方向を長手方向として開口された
スリット２を有する放射線遮断材からなる第１コリメー
タ３が設けられている。

【００１５】この第１コリメータ３は、制御ユニット７
によって制御される図示しないアクチュエータにより図
で上下方向に平行移動し、この平行移動に伴ってスリッ
ト２で形成される放射線のファンビームＦＢがその長手
方向に対する直角な方向に走査動作するようにしてある
。尚、前記アクチュエータとしては、ステッピングモー
タや電磁石などを用いれば良い。

【００１６】前記第１コリメータ３のスリット２には、
該スリット２の開口面積をその長手方向に複数分割され
る領域毎に可変制御することにより、スリット２の通過
線量を長手方向の複数個所で可変調整する放射線量調整
手段としてのモジュレータ８が設けられている。該モジ
ュレータ８により絞り制御されたスリット３を通過して
形成されるファンビームＦＢの走査位置には、被照射体
としての人体４が位置され、この人体４の背後には、人
体４を透過したファンビームＦＢを通過させる水平方向
に長い長方形状の開口１０を有する第２コリメータ１１
と、該開口１０を通過したファンビームＦＢから人体４
各部の透過Ｘ線量を検出する本発明に係る放射線量検出
装置５と、該放射線量検出装置５を透過したＸ線を撮像
記録するフィルムカセット６とがこの順に設けられてい
る。

【００１７】第２コリメータ１１は、前記制御ユニット
７で制御される図示しないアクチュエータにより第１コ
リメータ３の上下方向の移動に伴ってやはり図で上下方
向に移動し、人体４を透過したファンビームＦＢが前記
開口１０及び前記放射線量検出装置５を通過して撮像手
段としてのフィルムカセット６に到達するように構成さ
れている。第２コリメータは必ずしも必要としないが、
人体４による散乱Ｘ線を除去し、コントラスト分解能を
向上させる効果がある。

【００１８】フィルムカセット６は、フロントスクリー
ン，Ｘ線フィルム，バックスクリーンから構成されてお
り、露光された放射線によって人体４の放射線像を撮像
記録するものである。図２及び図３は、前記放射線量検
出装置５の詳細な構成を示す。図において、ファンビー
ムＦＢの長手方向と直角な方向、即ち、本実施例では垂
直方向に長い短冊状の透明シート５１が、長辺を持つ面
相互を近接対向させてファンビームＦＢの長手方向に多
数本列設される。該透明シート５１は、蛍光体からの発
光光に対する透過率つまり透明度が高い材料が好ましく
、例えばアクリル，ポリエチレンテレフタレート，ガラ
ス等が用いられる。また、透明シート５１の厚さは、蛍
光体からの発光光を効率よく伝達されればよく、その目
的からは、０．１ｍｍ　〜１０ｍｍ程度の範囲であれば
よい。あまり厚過ぎるとＸ線の吸収が多くなり、フィル
ムカセット６に到達するＸ線量が減少するので好ましく
ない。

【００１９】前記各透明シート５１の背面に、一枚の蛍
光体シート５２が接着して結合される　（製造上は、各
透明シート５１を前記のように近接配置させながら、背
面を蛍光体シート５２に接着して形成する）　。ここで
、透明シート５１と蛍光体シート５２とは、透明シート
５１の屈折率または蛍光体シート５２に保護層がある場
合は保護層の屈折率、保護層がない場合は蛍光体の屈折
率と略等しいか、好ましくは両方の中間の屈折率を有す
る透明接着剤で接着するのがよい。

【００２０】また、前記各透明シート５１の下端面には
夫々光量検出手段としてのフォトダイオード５３が近接
して取り付けられる。光量検出手段としては、フォトダ
イオード５３の他、フォトマル等の光電変換器を用いて
もよい。接着剤により接着する場合に使用される接着剤
は透明シート５１と略等しい屈折率を有するものを使用
するのが好ましい。尚、透明シート５１及びフォトダイ
オード５３の取付数は、１０〜５００　個の範囲が好ま
しく、実用的には３０〜２００　個が特に好ましいが、
前記モジュレータ８によりＸ線照射量の調整を行う空間
周波数成分が制限されるので通常は数十個程度で十分で
あり、その場合、透明シート５１の列設方向の短辺は１
ｃｍ程度となる。透明シート５１の数は、フォトダイオ
ード５３からの信号を平均化処理等により必要とされる
数に縮減させてもよい。

【００２１】そして、人体４を透過したファンビームＦ
Ｂが各透明シート５１を通って蛍光体シート５２に当た
ると、蛍光体シート５２は当該透明シート５１内を透過
するＸ線量に応じた光量の光を発光する。該発光光は当
該透明シート５１内を内表面　（空気との境界面）　で
略全反射しつつ端部方向に伝達され、透明シート５１の
下端面に装着されたフォトダイオード５３の受光面に達
し、該フォトダイオード５３の駆動時に光電変換によっ
て受光量に応じた電流が出力される。該受光量は前述し
たように透過Ｘ線量に応じているから、該透過Ｘ線量に
応じた電流が検出信号として出力されることになる。各
フォトダイオード５３の出力は、前記制御ユニット７に
入力される。制御ユニット７は、内蔵のスイッチング回
路により、フォトダイオード５３を列設方向の一端側　
（例えば図２で左側）　から他端側に順に切換駆動　（
右端の次は左端に戻る）　させ、これにより各照射領域
の透過Ｘ線量を順次検出し、該Ｘ線量検出信号に応じて
、前記モジュレータ８を駆動制御する。但し、スイッチ
ングは必ずしも必要ではなく、各モジュレータと対応す
る透明シートは一対一で接続されていてもよい。

【００２２】モジュレータ８は、図４に示すように、放
射線吸収物質からなる複数の板状のシャッタ部材９を備
えて構成されている。前記各シャッタ部材９は、第１コ
リメータ３のＸ線管１側の端面に略沿ってスリット２の
巾方向に移動可能に支持されており、かかるシャッタ部
材９をスリット２の長手方向に隙間なく隣接させてある
。前記各シャッタ部材９は、それぞれ基端部にアクチュ
エータを備えており、このアクチュエータによって前記
移動方向に相互に独立して進退自在に駆動されるように
なっている。

【００２３】従って、シャッタ部材９を選択的にスリッ
ト２の開口を覆う方向に移動させることで、スリット２
の開口面積を長手方向で変化させてスリット２長手方向
での通過線量を制御することができるものであり、前記
放射線量検出装置５に設けられるフォトダイオード５３
と略同じ数のシャッタ部材９で構成してあれば、フォト
ダイオード５３による検出線量に応じて人体４に照射さ
れる放射線量を制御することができるものである。

【００２４】尚、前記モジュレータ８を構成するシャッ
タ部材９は、上記のようにスリット２の巾方向に直線的
に移動させる構成の他、シャッタ部材９を揺動させたり
、また、回転させたりして、スリット２の開口面積をス
リット２の長手方向でそれぞれに変化させるよう構成す
ることもできる。このようにして、モジュレータ８をフ
ィードバック制御することにより、人体４の部位に応じ
て照射Ｘ線量が適正レベルに調整され、フィルムカセッ
ト６に解剖学的厚みに応じた露出調整がなされ被照射体
　（人体）　の全域にわたって鮮明なＸ線画像が記録さ
れる。

【００２５】そして、本発明に係る放射線量検出装置５
によれば、透明シート５１の反射による導光性を利用し
てファンビームＦＢの透過位置からフォトダイオード５
３とが離れていても、放射線量を検出することができる
ため、駆動機構が不要となる。また、イオンチャンバ型
ディテクタのように高電圧を印加したりすることもない
ので、耐久性に優れ、スイッチング切換時のノイズの影
響も避けられ、密封処理を施したりするような必要もな
く簡易な構成であるため、製造コストも引き下げられる
。

【００２６】また、本実施例では隣接する透明シート５
１相互を近接させて空気層を介在させることにより、透
明シート５１内表面で良好に反射できるように構成した
が、内表面からの光の漏れにより隣接する透明シート５
１へ入光されて検出誤差を生じることを、より確実に防
止する構成として、例えば、図５に示すように各透明シ
ート５１の隣接する対向面を夫々光吸収性の高い色（例
えば黒色）に塗るようにするとよい。その場合は塗布層
５４を介して透明シート５１を突き合わせてもよい。

【００２７】あるいは、図６に示すように隣接する透明
シート５１に接合する蛍光体から発光される光の色（波
長）を蛍光体の種類等によって変え　（図示５２ａ，５
２ｂ）　、自己の蛍光体から発光された色の光のみを通
し、隣接する透明シート５１から漏れて入光した色の異
なる光の透過を阻止するフィルタ５５を介してフォトダ
イオード５３に入光させるようにしてよい。この場合、
隣接する透明シート５１間でのクロストーク　（相互影
響）　が防止され、特に好ましい。

【００２８】また、図７に示すように隣接する透明シー
ト５１の対向面を反射率の高い部材（例えばアルミニウ
ム）　５６で被覆してもよい。この方式は、光の漏れ自
体を抑制すると共に、フォトダイオード５３への導光効
率を高める効果があり、この効果のためには蛍光体シー
ト５２と接着される背面を除く少なくとも１面に高反射
率部材５６を被覆するだけでも効果がある。また、蛍光
体シート５２の裏面（透明シート５１接着側と反対側の
面）に高反射率部材５６を被覆するのであれば、発光し
た光は外部に発散されることなく透明シート５１内に反
射されるので導光効率を大きく高めることができる。尚
、高反射率部材５６の被覆方法は真空蒸着等が好ましい
。

【００２９】また、蛍光体シート５２は透明シート５１
の前面　（入射側）　或いは中間に挟んで取り付けても
よく、隣接する透明シート５１の間隙が十分小さい場合
には、透明シート５１毎に切り離して設けてもよい。更
に、蛍光体をシート　（層）　状ではなく、透明シート
５１内に略均一な密度で分布するように練り込んで設け
ても、同等以上の機能を有する。

【００３０】また、図８に示すように透明シート５１の
端面に光伝達手段としての光ファイバ５７の一端を接合
し、該光ファイバ５７の他端にフォトダイオード５３を
接続する構成としてもよい。また、フォトダイオード５
３の受光面積が透明シート５１の断面積に比較して小さ
い場合は、図９に示すように透明シート５１の端部をテ
ーパ状に先細りとして端面の面積を小さくした上でフォ
トダイオード５３を接合すればよい。

【００３１】さらに、蛍光は透明シート５１の両端に進
行するため、フォトダイオード５３等の光量検出手段を
透明シート５１の両端に　（直接又は光伝達手段を介し
て）　設けて、双方で検出される光量を合計した値を検
出値としてもよい。尚、ファンビームＦＢの照射位置つ
まり発光位置から光量検出部に到るまでに透明シート５
１内で、光の減衰があり、その距離に応じて検出精度が
ばらつくことになる。そこで、照射体のない状態でファ
ンビームＦＢを走査させて、照射位置毎の検出値のばら
つきを検出しておき、該ばらつきに応じて設定された補
正を掛けるようにすれば、照射位置による精度のばらつ
きを解消できる。特に光量検出手段を透明シート５１の
一端側だけに設ける場合は、ばらつきが大きくなるので
前記補正が有効である。

【００３２】尚、上記実施例では、いずれも放射線ビー
ムとしてファンビームを形成するようにしたが、ペンシ
ルビームを用いた場合でも同様な効果が得られることは
明らかである。また、放射線量検出装置をフィルムカセ
ット等の記録媒体の後方に位置させる方式もあり、この
場合には記録媒体へのＸ線照射量の放射線量検出装置に
よる減衰を防止できる。但し、逆に放射線量検出装置へ
のＸ線照射量は記録媒体により減衰されているため検出
精度は低下する。本発明をこの方式に適用できることは
勿論であり、前記実施例に適用した場合には放射線量検
出装置５がフィルムカセット６の後方に位置することに
なる。

【００３３】放射線量検出装置５によるＸ線吸収量は、
該放射線量検出装置５が前記記録媒体の前方　（Ｘ線管
側）　に位置する場合には少ないほど好ましいが、あま
り少な過ぎると放射線量検出装置５の精度が低下する。 よって前記放射線量検出装置５は、Ｘ線吸収量が放射線
検出装置５に入射するＸ線の４０〜１％更に好ましくは
１５〜２％の範囲となるように設計される。

【００３４】放射線量検出装置５が前記記録媒体の後方
に位置する場合には、Ｘ線吸収量ができるだけ多くなる
ように設計する方が放射線量検出装置の精度が向上して
好ましい。図１０は、記録媒体及び処理方式の異なる放
射線撮像装置に適用した実施例を示す。図１に示した装
置と共通の構成要素については同一符号を付し説明を省
略する。

【００３５】即ち、本発明に係るディテクタ５の後方　
（又は前述したように前方でもよい）　には、記録媒体
として放射線変換パネル１２が設置される。前記放射線
変換パネル１２は、輝尽性蛍光体層を有しておりこの蛍
光体にＸ線，電子線，紫外線等の励起光が照射されると
そのエネルギーの一部が照射量に応じて蓄積される。こ
れにより、放射線変換パネル１２は人体４及び放射線量
検出装置５を透過したエネルギーに比例した潜像を蓄積
する。

【００３６】尚、放射線変換パネルとしては輝尽線蛍光
体を用いたものに限らず、シンチレータやフォトダイオ
ード等からなる素子を用いてもよい。前記放射線変換パ
ネル１２には輝尽性励起光源１３から可視光や赤外線等
の輝尽励光が走査方式で照射される。この輝尽励光によ
って発光した光は、フィルタ１４を介して光電変換器１
５に入力され、光電変換器１４は発光強度に比例する電
気信号に変換して画像読取装置１６に出力する。

【００３７】画像読取装置１６は、入力された電気信号
をデジタル画像データに変換して、画像処理装置１７に
出力する。画像処理装置１７は、前記デジタル画像デー
タをメモリに記憶させると共に、ＣＲＴ表示やフィルム
出力のためのデータ入出力制御を行い、又、人体４の撮
影条件の設定や階調処理等の画像処理を行うようになっ
ている。

【００３８】ここで、放射線変換パネル１２は撮影と読
取と消去とを繰り返して使用でき、また記録しうる放射
線領域が極めて広く撮影条件の違いを画像処理によって
修正回復できるようになっている。また、デジタル画像
データをホストコンピュータに送信する通信処理やデジ
タル画像データをフィルムに記録して、その現像によっ
てハードコピーとして再生画像を確保できるようになっ
ている。

【００３９】かかる記録及び処理方式の放射線撮像装置
においても本発明に係る放射線量検出装置５により人体
４の透過線量を検出しつつモジュレータ８を絞り制御し
て放射線照射量を適正レベルに調整できる。また、前記
実施例では画像読取装置１６で画像信号の全データを読
み取った後、階調処理条件を決定して階調処理を行うも
のを示したが、Ｘ線照射後画像信号データを適当な間隔
で間引いて読み取る先読みを行い該先読みされた信号値
に基づいて階調処理条件を決定し、しかる後に全ての画
像信号データを読み取る本読みを行い、該本読みされた
信号値に基づいて決定された階調処理条件に従って階調
処理するような方式としたものもあり、かかる方式のも
のにも本発明に係る放射線量検出装置を適用できる。そ
して、かかる先読み方式の場合には、先読みを記録媒体
からの画像信号データによって読み取る代わりに、放射
線量検出装置からの検出値によって行うこともでき、撮
像と同時に先読みを行えるため処理時間を短縮できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、放
射線ビームの透過によって蛍光体により発光した光を透
明シートの導光性を利用して端部に設けられた光量検出
手段に導いて、光量の検出から放射線量を検出すること
ができるため、駆動機構が不要となる。また、イオンチ
ャンバ型ディテクタのように本体に高電圧を印加したり
、密封処理を施したりするような必要もなく、耐久性に
優れ、ノイズの影響も避けられる等種々の利点を備える
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる放射線量検出装置
を備えた放射線撮像装置の全体構成を示すシステム概略
図。

【図２】前記放射線量検出装置の構成を示す斜視図。

【図３】同上の放射線量検出装置の一部拡大平面図。

【図４】同上の放射線撮像装置に使用されるモジュレー
タを示す部分拡大斜視図。

【図５】放射線量検出装置の第１の変形態様例を示す一
部正面図。

【図６】放射線量検出装置の第２の変形態様例を示す一
部斜視図。

【図７】放射線量検出装置の第３の変形態様例を示す一
部平面図。

【図８】放射線量検出装置の第４の変形態様例を示す一
部斜視図。

【図９】放射線量検出装置の第５の変形態様例を示す一
部斜視図。

【図１０】本発明の第２実施例にかかる放射線量検出装
置を備えた放射線撮像装置の全体構成を示すシステム概
略図。

【符号の説明】

５　　放射線量検出装置 ５１　　透明シート ５２　　蛍光体シート ５３　　フォトダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線ビームを透過させる材料からなる短
   冊状の透明シートに、放射線ビームを受けて放射線量に
   応じた光量の光を発光する蛍光体を層状に結合又は混入
   させ、該透明シートを、長手方向の辺を持つ面相互を近
   接対向させて多数本列設し、各透明シートの少なくとも
   一方の端面に、直接又は光伝達手段を介して光量検出手
   段を装着してなり、各透明シートを透過する放射線ビー
   ムの放射線量を、前記蛍光体から放射線ビームを受けて
   発光し、透明シート内面を反射しつつ光量検出手段に到
   る光の光量の検出を介して検出するようにしたことを特
   徴とする放射線量検出装置。