JPH08610A

JPH08610A - 医療用ｘ線画像検出装置

Info

Publication number: JPH08610A
Application number: JP6164806A
Authority: JP
Inventors: Masanari Kawashima; 眞生川嶋; Takao Makino; 高雄牧野
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-09

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｘ線画像を可視光画像にして波長変換するシ
ンチレータ部と前記シンチレータ部で得られた可視光の
画像情報を回体撮像素子へ伝送する導光部を１つの構成
要素（光ファイバー群）に統合化し、装置の小型化、薄
型化、及び固体撮像素子のＸ線に対する耐久性を向上さ
せた医療用Ｘ線画像検出装置を提供する。【構成】医療用Ｘ線画像の検出装置において、前記装
置が、(1) Ｘ線を可視光に波長変換する蛍光体物質とＸ
線を吸収するＸ線吸収物質を溶融一体化して調製した前
記可視光に対して透明な光ファイバーから成る光ファイ
バー群、及び、(2) 前記光ファイバー群に接続する固体
撮像素子、とから構成されることを特徴とする医療用Ｘ
線画素検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用のＸ線画像検出
装置、例えば歯牙撮影用に口腔内に装入されて使用され
る歯科用Ｘ線画像検出装置に関する。更に詳しくは、本
発明は、Ｘ線画像を可視光画像に変換するシンチレータ
部と、前記シンチレータ部で得られた可視光の画像情報
を固体撮像素子へ伝送する導光部とを、一つの構成要素
に統合化することにより、装置の小型化、薄型化とＸ線
に対する耐久性を向上させた医療用Ｘ線画像検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の医療用Ｘ線画像検出装置、例え
ば歯科用Ｘ線画像検出装置においては、古典的なＸ線感
光フィルムを使用したものからシンチレータとＣＣＤ素
子などの固体撮像素子を用いるとともにモニターディス
プレー上に診断対象物の歯牙画像を表示する新しいシス
テムへ転換している。前記した新しいシステムでの歯科
治療は、次のようにして行なわれるものである。診断部
位の歯牙部を透過したＸ線を口腔内歯牙の背後に装入さ
れた小型のＸ線画像検出素子（センサ）に入射させる。
前記素子（センサ）においては、まずシンチレータ部で
Ｘ線画像（Ｘ線が診断部位を透過するとき、その組成の
Ｘ線吸収度に対応したＸ線画像情報が得られるが、以
下、これをＸ線画像という。）を波長変換して可視光画
像（前記Ｘ線画像を可視光の波長領域に波長変換して可
視光画像情報が得られるが、以下これを可視光画像とい
う。）とし、該可視光画像を光ファイバー（光学繊維）
を介してＣＣＤ素子などの固体撮像素子の撮像面に投影
する。次いで前記固体撮像素子から入手される電気信号
情報をデジタル信号に変換するとともに画像処理技術を
適用しながらモニターディスプレー上に診断部位の歯牙
画像を再生し、歯科治療を行なうものである。

【０００３】この種のＸ線画像検出装置の構造として
は、図４〜図５に示されるものがある。図示されるよう
に、従来のＸ線画像検出装置は、・Ｘ線を可視光に波長変換するシンチレータ部（１'
）、・前記シンチレータ部で発光した光を固体撮像素子部へ
伝送する光ファイバーから成る導光部（２' ）、及び・前記導光部（２' ）から受光し、可視光画像のベース
となる電気信号情報を入取するＣＣＤなどの固体撮像素
子部（３' ）、という三つの構成要素から構成されるものである。

【０００４】前記図４に示されるセンサは、導光部を構
成する光ファイバーとして、漸次、縮径したもの（円錐
状光ファイバー）を使用している（特開昭５８−２１５
８０号、特公平４−２５０１２号）。なお、前記図４に
示される構成要素の配置・配設関係のもとで、ＣＣＤ上
でモアレ効果の小さい画像情報が入手されるとされてい
る。また、前記図５は、各光ファイバーとしてコア部に
放射線遮蔽用ガラスを使用したものを使用し、かつ光透
過軸を所定の角度変位させることにより、Ｘ線をコア部
に導き、ここでシンチレータ部で波長変位されなかった
Ｘ線を吸収させるようにしたものである（特開昭６３−
３１１１９３号）。

【０００５】しかしながら、前記した従来のシンチレー
タ部（１' ）、導光部（２' ）、及びＣＣＤ固体撮像素
子（３' ）と各要素に機能を分担させたセンサにおいて
は、次のような欠点がある。・前記図４に示されるセンサにおいては、例えばシンチ
レータ部（１' ）でＸ線画像から変換された可視光画像
の画像情報を導光部（２' ）を介してＣＣＤ固体撮像素
子（３' ）へ伝送するとき、導光部（２' ）の円錐形状
が不均一のため（これは製造上、避けることが出来ない
ものである）、画像に歪みが生じる。・特に図４の形式のものにおいては、シンチレータ部
（１' ）で可視光に波長変換されなかったＸ線がＣＣＤ
固体撮像素子（３' ）に入射するため、ＣＣＤ素子のＸ
線損傷が大きく耐性を大きく損ねる。また、図５のもの
においても、Ｘ線は、コア部で一部が吸収されるものの
コア部とクラッド部を透過するため、Ｘ線損傷に対する
耐久性は十分なものとはいえない。・図４〜図５に示される三つの構成要素による機能分化
型のセンサにおいては、それぞれの機能部（構成要素）
の接合部において光の散乱、吸収が発生し易く、画質が
劣化する。更に、各構成要素においては、製造上の制約
などによりその大きさや厚味に限界があり、口腔内で使
用するという応用面との関連から極力、小型化、薄型化
したいという強いニーズに答えることが出来ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の医療用Ｘ線画像検出装置の問題点を解消しよう
とするものである。本発明者らは、前記した従来技術の
欠点を解消すべく鋭意検討した結果、従来のシンチレー
タ部、（可視光画像情報を伝送する）導光部、（可視光
画像のベースとなる電気信号情報を入手する）ＣＣＤな
どの固体撮像素子部、という三機能分離型に代えて、シ
ンチレータ部と導光部を一体化した場合、前記一体化に
よりセンサ全体の厚みを薄型化できるなど多くの優れた
効果を得ることが出来ることを見い出した。本発明は前
記知見をベースに完成されたものであり、本発明により
耐久性（耐Ｘ線損傷性）や画質特性に優れ、かつ薄型化
が図られた歯科用Ｘ線画像検出装置が提供される。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は、(1) Ｘ線を可視光に波長変換する蛍光体物質と
Ｘ線を吸収するＸ線吸収物質を溶融一体化して調製した
前記可視光に対して透明な光ファイバーから成る光ファ
イバー群、及び、(2) 前記光ファイバー群に接続する固
体撮像素子、とから構成されることを特徴とする医療用
Ｘ線画素検出装置に関するものである。

【０００８】以下、本発明の技術的構成及び実施態様を
図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明は図示の
ものに限定されないことはいうまでもないことである。

【０００９】本発明の医療用Ｘ線画像検出装置（セン
サ）（Ａ）は、図１に示されるものである。図示される
ように、本発明のセンサ（Ａ）は、主たる構成要素とし
て・Ｘ線を可視光に変換する蛍光体物質とＸ線吸収物質を
光ファイバー調製時にファイバー成分と共に一体的に溶
解し、これらの二つの機能（可視光への波長変換機能と
Ｘ線吸収機能）を有するとともに可視光の伝送効率に優
れた（別言すれば可視光に対して透明な）光ファイバー
群（１）、及び、・前記光ファイバー群（１）に接続するＣＣＤなどの固
体撮像素子（２）、からなるものである。なお、図１において、（３）はセ
ンサの機密保持などの目的でセンサの外周部に配設され
た外装部材、（４）は前記固体撮像素子（２）で発生さ
れる可視光画像のベースとなる画像信号（電気信号）を
取出すための電気信号引出線（リード）線である。

【００１０】図１に示される本発明の医療用Ｘ線画像検
出装置（センサ）と前記図４〜図５で示した従来のもの
との間にみられる大きな相違点は、光ファイバー群
（１）に導光機能のほかにシンチレータ機能とＣＣＤや
人体に対するＸ線照射量を低減化させるためにＸ線吸収
機能を付与し、従来の機能分化を統合化している点であ
る。前記した点の意義は大きく、光ファイバー群に諸機
能を集約させることにより、ファイバー長としてより短
いものが使用できるためセンサの小型化、薄型化が図ら
れる。例えば前記機能の統合化により、従来製品の１２
mmから６mm以下に薄型化することが出来る。

【００１１】本発明において、画質の劣化を極力、押え
るために光ファイバーとして等外径（同一径）を用いる
ことが好ましい。即ち、光ファイバー群（１）の断面積
と略等しい断面積を有するＣＣＤなどの固体撮像素子
（２）を組み合わせることにより、画像の歪みがなく画
質劣化が小さい画像を固体撮像素子（２）に接続された
モニターディスプレーなどで再生させることが出来る。
前記光ファイバー群（１）は、当業界において公知の無
機系または有機系の充実型ファイバーで構成される。あ
るいは中空型ファイバーで構成してもよい。

【００１２】本発明において、前記光ファイバー群
（１）に溶融一体化されるＸ線を可視光に変換する蛍光
体物質及びＸ線吸収物質としては、当業界において公知
のものを使用することができる。前記した蛍光体物質と
しては、・ＣａＷＯ₄、ＺｎＷＯ₄、ＣｄＷＯ₄、Ｂｉ₄Ｇｅ₃
Ｏ₁₂、・ＮａＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｄＳ：Ａｌ、・ＣｄＳ：Ｃｕ、ＣｄＳ：Ａｇ、ＣｄＳ：Ａｌ、ＣｄＷ
Ｏ₄：Ｐｂ、・ＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｌ、ＺｎＣｄＢ：Ａｇ、・Ｅｕ、Ｐｒ、Ｔｂの少なくとも１種で活性化したＹ₂
Ｏ₂Ｓ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ、Ｌｕ₂Ｏ₂Ｓ、
ＬａＯＢｒ、ＢａＦｃｌ、ＢａＦＢｒ、などがある。また、前記したＸ線吸収物質としては、酸
化鉛、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウムな
ど、ガラスの主成分であるケイ素よりも高原子番号元素
の化合物があげられる。

【００１３】例えば、光ファイバー群（１）を構成する
ファイバーが無機系ガラスである場合、その製造上の観
点（成分の溶融処理など）から、蛍光体物質として酸化
イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化
ルテチウム、酸化イッテルビウムなどが、またＸ線吸収
物質として酸化鉛、酸化バリウム、酸化セリウムなどの
ケイ素よりも高原子番号元素の化合物が使用される。な
お、酸化セリウムなどはＸ線吸収能のほかにＸ線による
機能部材の着色に対しても優れた防止能を有する。前記
蛍光体物質は一般に３０重量％まで、また前記Ｘ線吸収
物質としての酸化鉛及び／又は酸化バリウムは５〜４０
重量％、酸化セリウムは１〜２重量％、配合される。一
方、光ファイバー群（１）を構成するファイバーが有機
系ガラスである場合、例えば前記蛍光体物質としてＺｎ
Ｓ系の蛍光体物質が２０重量％まで、またＸ線吸収物質
の前駆体としてメタクリル酸鉛などの有機酸鉛が５〜４
０重量％、配合される。

【００１４】本発明において、いうまでもないことであ
るが、前記光ファイバー群（１）は無機系ガラスまたは
有機系ガラスで構成されるものである。例えば、無機系
光ファイバーは、ＰｂＯ、Ｙ₂Ｏ₃を所定量になるよう
に添加し、溶融一体化したロッドをコア材とし、次いで
コア材より屈折率の小さな石英系ガラスの管の中に入
れ、加熱延伸してファイバー化したものである。また、
有機系ファイバーは、メタクリル酸エステル系樹脂など
を使用して調製されたものである。より具体的には、メ
タクリル酸鉛やアクリル酸鉛、ＺｎＳ微粉末などを所定
量溶解して重合させ、重合生成物を溶融線引きしてファ
イバー化したものである。本発明において、前記光ファ
イバーの構造は特に制約を受けない。例えば、充実型の
もの、即ち光の屈折率の大きいコア部と、前記コア部よ
り屈折率の小さいクラッド材で構成されるクラッド型フ
ァイバーが使用される。

【００１５】本発明の光ファイバー群を構成する各ファ
イバーは、前記したように可視光の伝送機能はもとよ
り、シンチレータ機能とＸ線吸収機能を有するものであ
る。即ち、各光ファイバー内において、入射Ｘ線はシン
チレータ機能を発現させるための蛍光体物質と相互作用
し、蛍光（可視光）を発生する。そして、各光ファイバ
ーは前記可視光を減衰させることなく固体撮像素子へ伝
送するが、その際、固体撮像素子のＸ線損傷を防止する
ために入射Ｘ線のうち蛍光体物質と相互作用を行なわな
い不要のＸ線をＸ線吸収物質で吸収するものである。そ
して、本発明においては、前記可視光を減衰させること
なく固体撮像素子へ伝送するという要求と、前記不要の
Ｘ線を効率よく吸収するという要求を両立させるため
に、Ｘ線吸収物質を光ファイバーの構成成分と一体化溶
融し、光に対して透明な状態のものにしている（別言す
れば高い光伝送効率の維持を図っている）点に大きな特
徴点を有する。

【００１６】ＣＣＤなどの固体撮像素子から取り出され
た信号は、前置増巾回路を経てケーブルにより外部へ引
き出され、信号処理がなされる。この種の前置増巾回路
は、一般にガラスエポキシ基板上に組立てられ、ＣＣＤ
と接続する方式が採用されているが、この方式は検出装
置の厚みを厚くしたり、あるいは検出装置の断面積を大
きくしたりする欠点を有するものである。本発明におい
て、前記した前置増巾回路は、ＣＣＤを構成するセラミ
ック基板の裏面に印刷回路技術を適用することにより製
作してもよく、これにより検出装置の厚みの増大及び断
面積の増大を防ぐことが出来る。

【００１７】図１に示される本発明の医療用（特に歯科
用）Ｘ線画像検出装置（センサ）において、外装部材
（３）は、以下の観点を考慮し、モールド成形などによ
り構成されるものである。・口腔内において使用されることから、口の中に容易に
出し入れ出来るようにし、かつ取扱い時の衝撃、屈曲に
対して十分な機能的強度を有することが必要である。・口腔内での使用及び水中での洗浄、消毒などの観点か
ら、抗菌性や防水性や機密性に優れていることが必要で
ある。・ＣＣＤなどの固体撮像素子に対する電気絶縁性や電磁
波遮蔽性を確保することが好ましい。

【００１８】前記外装部材（３）は、前記した観点か
ら、例えば抗菌性の観点からＡｇ，Ｃｕ，Ｚｎ等の金属
イオンを付与したゼオライトやリン酸塩の粉体を消毒用
アルコールの払拭に耐えるフッ素樹脂、シリコーン樹
脂、ポリエーテルイミド、ポリカーボネートなどに混合
したものを成形することにより構成される。また、外部
光の通過による画質劣化を防止するために外装部材
（３）を黒色化したり、更には前記電磁波遮蔽性を向上
させるために外装部材（３）の内側にＡｌやＣｕの薄膜
を貼り付けるかまたはこれら金属の蒸着膜を形成するこ
とは有効である。後者の手段により外部からの電磁ノイ
ズを確実に低減させることが出来る。

【００１９】図２は、図１に示される前記本発明の医療
用Ｘ線画像検出装置（センサ）において、光ファイバー
群（１）と固体撮像素子（２）の配設構造の第一実施態
様を示すものである。図示されるように、光ファイバー
群（１）は、等外径（同一外径）光ファイバー（無機系
ガラス）を多数本、束ねたもので構成される。図示され
る態様において、固体撮像素子（２）の表面積は、等外
径光ファイバーを用いた光ファイバー群（１）の断面積
と略等しいため、画像情報（Ｘ線画像がシンチレータ機
能物質である蛍光体物質により波長変換された可視光画
像の画像情報）に歪みがなく、画質の優れた画像がモニ
ターディスプレーなどで再生される。

【００２０】図３は、本発明の医療用Ｘ線画像検出装置
（センサ）において、光ファイバー群（１）と固体撮像
素子（２）の配置構造の第二実施態様を示すものであ
る。図示されるように、光ファイバー群（１）は、等断
面柱状に分割された多数の網目状柱状体（有機系ガラ
ス）からなり、かつＸ線の入射方向に対して所望の角度
（θ）に傾斜して配置される。いうまでもないことであ
るが、各柱状体（光ファイバー）は蛍光体物質とＸ線吸
収物質が溶融一体化されているものである。

【００２１】前記光ファイバー群（１）をＸ線の入射方
向に対して所望の角度（θ）に傾斜させて配置するの
は、Ｘ線をほぼ完全に吸収するためである。前記した所
望の角度（θ）としては、入射Ｘ線が光ファイバーを２
〜４本横切り、その間のＸ線吸収物質でほとんどが吸収
されるものと考えられるので、１５〜２５度の角度を採
用すればよい。いうまでもないことであるが、固体撮像
素子、例えばＣＣＤ素子は数ＫｅＶの波長変換されなか
ったＸ線によりＸ線損傷を起こすこと、更には前記エネ
ルギー以下の軟Ｘ線（これは、Ｘ線が歯牙などの被写体
中を透過する際に散乱されて発生する低エネルギーの散
乱Ｘ線である。）に感応しＣＣＤ素子で撮像した画像の
画質を劣化させることからみて、固体撮像素子に入射し
ようとするＸ線をほぼ完全に吸収することは重要なこと
である。従って、光ファイバー群（１）を所望の角度
（θ）に傾斜させない場合、即ち光ファイバー群（１）
をＸ線の入射方向と同じ方向に配列させた場合、波長変
換されなかったＸ線や軟Ｘ線は光ファイバー内を直進
し、前記欠点を発生させることになる。

【００２２】本発明の医療用Ｘ線画像検出装置（セン
サ）は、局所的な歯牙のＸ線画像を検出するように構成
してもよいが、これに限定されない。このほか、例え
ば、歯科用パノラマＸ線画像の撮影用センサとして構成
してもよい。この場合、歯科用パノラマＸ線用フィルム
（約１５０mm×３００mm）の前面側にあけられる撮影用
スリット開口部（約８mm×１５０mm）の大きさ程度に装
置全体を細長い形状のものにする必要があることはいう
までもないことである。

【００２３】

【発明の効果】本発明の医療用Ｘ線画像検出装置（セン
サ）は、従来のシンチレータ機能部、導光部（光伝送
部）、及びＣＣＤなどの固体撮像素子部という三機能分
離型を光ファイバー群と固体撮像素子部にという二つの
構成部材に統合化し、機器の小型化、薄型化、高性能化
を図ったものである。本発明の医療用Ｘ線画像検出装置
は、以下に示すような優れた効果を発揮するものであ
る。 (i) 従来の三機能分離型のものにおいては、それぞれの
機能部の接合部において光が散乱や吸収され易く画質が
劣化してしまうこと、またそれぞれの部材の製造上の制
約などによりコンパクト化、薄型化に限界があるが、本
発明においてはこれら欠点が解消される。 (ii) 光ファイバー群を構成する各光ファイバーは、蛍
光体物質及びＸ線吸収物質が光ファイバーの構成成分と
溶融一体化され、かつこれら物質を光に対して透過（透
明）になるように溶融一体化されたもので構成されてい
るため、光の伝送効率が高く、かつＣＣＤなどの固体撮
像素子のＸ線損傷が低減され、更には人体に対する不要
のＸ線照射が低減されるなど、優れた効果を奏する。 (iii) 前記(ii)と関連して光ファイバーの長さを短くす
ることが出来るため、装置（センサ）全体の小型化、薄
肉化などが達成され、特に歯科用にあっては口腔内への
挿入が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の医療用Ｘ線画像検出装置の断面図で
ある。

【図２】本発明の医療用Ｘ線画像検出装置の光ファイ
バー群と固体撮像素子の配設構造の第一実施態様を示す
斜視図である。

【図３】本発明の医療用Ｘ線画像検出装置の光ファイ
バー群と固体撮像素子の配設構造の第二実施態様を示す
斜視図である。

【図４】従来技術のＸ線画像検出装置における各構成
要素の配設構造を説明するための断面図である。

【図５】従来技術のＸ線画像検出装置における各構成
要素の他の配設構造を説明するための断面図である。

【符号の説明】

Ａ ……… 医療用Ｘ線画像検出装置１ ……… 光ファイバー群２ ……… 固体撮像素子３ ……… 外装部材４ ……… 画像信号引出線１' ……… シンチレータ部２' ……… 導光部３' ……… 固体撮像素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】医療用Ｘ線画像の検出装置において、前
記装置が、 (1) Ｘ線を可視光に波長変換する蛍光体物質とＸ線を吸
収するＸ線吸収物質を溶解一体化して調製した前記可視
光に対して透明な光ファイバーから成る光ファイバー
群、及び、 (2) 前記光ファイバー群に接続する固体撮像素子、とか
ら構成されることを特徴とする医療用Ｘ線画像検出装
置。
【請求項２】光ファイバー群が、等外径ファイバーで
構成されたものである請求項１に記載の医療用Ｘ線画像
検出装置。
【請求項３】光ファイバー群が、無機系または有機系
の充実型ファイバーで構成されたものである請求項１に
記載の医療用Ｘ線画像検出装置。
【請求項４】光ファイバー群を構成するファイバー
が、無機ガラス系ファイバーであり、 (i) 酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ルテシ
ウム、酸化イッテルビウムから選ばれた蛍光体物質、及
び(ii) 酸化鉛、酸化バリウム、酸化セリウムから選ば
れたＸ線吸収物質、を溶融一体化しているものである請
求項１に記載の医療用Ｘ線画像検出装置。
【請求項５】光ファイバー群を構成するファイバー
が、有機ガラス系ファイバーであり、 (i) 硫化亜鉛系蛍光体物質、及び、 (ii) 有機酸鉛系Ｘ線吸収物質、を溶融一体化している
ものである請求項１に記載の医療用Ｘ線画像検出装置。
【請求項６】固体撮像素子が、ＣＣＤであり、かつ光
ファイバー群の断面積と略同一の断面積を有するもので
構成されたものである請求項１に記載の医療用Ｘ線画像
検出装置。
【請求項７】前置増巾回路が、ＣＣＤを構成する基板
の裏面に配設されたものである請求項６に記載の医療用
Ｘ線画像検出装置。