JPS58189574A - 二次元配列放射線検出器および放射線撮影装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、放射線撮影装置の技術分野に属する０ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来の放射ｉｆ撮影装置の一つである放射線診断装置た
とえばＸ＠フィルム診断装置は、Ｘ線管より、被検体に
Ｘ繰ｔｒＩＦＪｔ、、被検体を透過したＸ１１にエリフ
ィルムを感光させ、フィルムにＸ線透過像を形成するの
であるが、フィルムを使用するためにＸ線透過像の濃度
分解能が低いので、Ｘ線フィルム診断袈１１ｍ［よるＸ
線透過像でｔゴ、放別線吸収率の近似する組織間の微細
な差あるいは健康な組織と病変部との微細な差ｔｉｔ別
することが困難である。また、従来のＸ＠フィルム診断
Ｗｃ皺では、フィルムのダイナミックレンジが狭いので
、Ｘ線吸収率が部位に↓９大きく相違する被検体を透過
するＸ４１の透過情報全てｔ−［Ｋフィルムに写し込む
ことができない。つまり、Ｘ＠透過率の大きい部位にり
いては殆んど白抜き状態となってＸ線透視像がフィルム
に写し込まｎるし、また、Ｘｌ１Ｉ透過率の小さい部位
については殆んど態化状態となってＸ線透視像がフィル
ムに写し込まｎるので、−回のＸ線撮影ではＸ線透過率
の大きく相違する被検体にりいての診断容易なＸ４ｉ透
過像を得ることができない０また、フィルムＫＸ４１透
過ａｔ−形成するので、自侭強調、輪郭抽出、サブトラ
クション等の画像処理を行なうことができず、診断に有
用なｍａｔ得ることができない。

また、従来のＸ＠テレビ診断装置は、Ｘ４１を元に変換
する蛍光面、元を電子に変換する充電面、電子を加速す
るグリッドおよび加速し良電子′を元に変換する蛍光体
等を有するイメージインテン７フアイア（以下、Ｉ−１
と称する。　）と、１．１の出力蛍光像を撮像してビデ
オ信号全出力する撮像管と、ビデオ信号にＬすＣＫｒモ
ニタに画像を表示する＃ｉ儂表示装置と【少なくとも具
備し、被検体を透過したＸ４Ｉ透過像を表示装置のｃｍ
モニタに可視像として表示するものである。しかしなが
ら、Ｘ４１透過像を電気信号に変換するまで、Ｘ線→光
→電子→元→電気信号とその変換過程が多過ぎて電気信
号のシＷ比が悪くなり、ま次、感度が低下する。さらに
、撮像管の特性は一般に良好ではなく、たとえばダイナ
ミックレンジが狭い、シＷ比が悪い、空間分解能が低い
等を理由に、Ｘ綴テレビ装置ＫＬり得らｎる画像たとえ
ばＣＥ七二タ上の可視１１Ｋ”基づく癌等の早期発見あ
るいは細い血管の閉本、狭窄等の診断が、困難になる。

さらに１放射線診断裂直の一つである核医学診断装置た
とえばガンマカメラは、蛍光体と光電増倍管とを有する
検出器でガンマ４１ｔ−検出して、たとえば断層像を得
るのであるが、充電増倍管の物理的大きさのために空間
分解能に制限があり、空間的に小さい一検体の病変等を
弁別することができない０ 〔発明の目的〕 この発明は前記事情に鑑みてなさｆ′したものであり、
被検体工すの放射線情ＩＩＩを広いダイナミックレンジ
で、高い濃度分解能で、かつ、高い空間分解能で検出す
ることのできる二次元配列放射線検出器お工び前記二次
元配列放射線検出器ｔｉ載して、被検体↓９の放射線情
報を診断の容易な自侭として得ることのできる放射線撮
影装置ｆｔ提供することを目的とするものであるＯ 〔発明の概要〕 前記目的を達成する次めのこの発明の概要は、放射４Ｉ
倉尤に変換する蛍光体と、蛍光体が発するｙｔ、に工９
電子を放出する光電体と、光電体から放出’；　ｎ−ｆ
Ｆ−電子を加速増倍する、二次元に配夕ｑさｎた複数個
のマイクロチャネルプレートド、前ｔｆｆｉマイクロチ
ャネルグレートで加速増倍した電子倉入力して電気信号
を出力する多数のコレクタとｔ具備することを％像とす
るものであり、また、放射ｉ１を発生する放射線発生器
、放射、Ｗｔ−元に変換する蛍光体と、蛍光体が発する
ｆｔ、に＝９電子を放出する充電体と、光電体から放出
さｎｆｔ電子を加速増倍する、二次元に配列さｎた複数
個のマイクロチャネルプレートと、前記マイクロチャネ
ルグレートで加速増倍し几電子を入力して電気信号倉出
力する多数のコレクタとを具備する二次元配列放射線検
出器、二次元配列放射線検出器から出力される電気信号
ｔ−ルの変換して画像データを収集するデータ収集器、
ｉｉｊｇＩデータを記憶する記憶装置、記憶輪直門の画
像データｔａみ出し、画像処理する画像処理装置、ｌｊ
Ｉｇｌデータに基づき可視像を表示する１Ｔｉ１４ａ表
示装置お工び前記各装置【制御するコントロシいコンノ
ールを具備すること′Ｊｋ％倣とするものである。

〔発明の実施例〕

この発明の一実施例について、図ＩｆＩｔ参照しながら
、説明をする。

この出願に係る第１の発明の一実施例である二次元配列
放射線検出器は、ＷＪ１図ないし幕６図に示す工うｋし
て、構成さｎている。

すなわち、６で示すのは二次元配列放射線検出器であり
、検出素子を罵個二次元配列して、被写体を透過する放
射ａｔ各検出素子に１り検出し、電気信号に変換する工
うＫ１１ｌ成さｎている。し次がって、二次元配列さｎ
た各検出素子が１画素に対応し、各検出素子の開口面に
入射する放射線経路についての検出値が各ｌ１ｉｉ累の
＃Ｉｆ値となる。さらにに次元配列放射線検出器６につ
いて詳述する。第１図において、９で示すのは放射巌人
剰窓であり、放射線透過率が高く、かつ、二次元放射線
検出器６の内部ｔＸ空にしても大気圧に耐え得る物質た
とえにアルミニウム、チタン等で形成さｎ、筒状＠器１
０の放射線照射野の開口部に密嵌さｎている。なお、筒
状容器１０は、非導電性であり、かつ、容器内部ｔＸ空
にしても大気圧に十分に耐え得る物質たとえばガラス；
セラミックス等で構成さｎている０１１で示すのは蛍光
体であり、この蛍光体１１は、たとえば（？ｚ　Ｉ　ｅ
　Ｚｎ５ｔ　（？ａｉ！’０３　＊Ｎａ１等で板状に形
成さｆｌ、、前記筒状容器１０の内周糊面に形成さｔ′
Ｌ次支持部１２に保持、固定さｎており、入射する放射
ｉＩｔ元に変換する。１６で示すのは充電体であり、こ
の充電体１３Ｆｉ、たとえば５ｈＣｐ　、　ＢｉＡｙＣ
ｚ等で板状に形成さｎｓＭ記筒状写器１０の内８１＃面
に形成さｔ′した支持部１４に保持、固定さｎると共に
、この充電体１６をカンードとするための導電線１５が
接続さｎており、前記蛍光体１１で発する尤により電子
を放出する。

なお、前記導電！！１５は、筒状容器１０外に引き出さ
ｎて、後述する電気回路１６に接続さｒしる０１７で示
すのはマイクロチャネルプレートであり、ｗ４２図に示
す工うに、セラミックスあるいはガラス等で形成さｎた
チューブであり、そのチューブの内周面には、チューブ
の一１１ｆｔ！開口部から人力する一次電子により二次
電子を放出することに工り入カー次電子を増幅する二次
電子面１７．ｆがたとえば５ｂＣｚ　、　Ａ！ｉｈＩｇ
　、　ＣｗＪＪ−等で形成さｎている。さらＫ。

マイクロチャネルプレート１７ｔ−ｔ、第２図に示すよ
うに、そのｆ４端を一対の電＆板１８．１９に工り保持
され、第３図（Ａ（ロ）Ｋ示す工うに、ａｘｅ個たとえ
ば９Ｘ９個のマｌ−ＩＪクス状に配列さｎている。そし
て、前記一対の電極板１８．１９Ｆｉ、筒状容器１０の
内周糊面に形成する支持部材２０゜２１に保持さｎると
共に、そｎ−ｔ″扛導電［１１２２・２３に介して高電
圧印加装置Ｉ（電源）２４に接続さｎている。２５で示
すのはコレクタであり、前記の１９に配列さｎたマイク
ロチャネルプレート１７の下端開口部に対応して配直さ
ｎており、マイクロチャネルグレート１７から出力さｎ
る電子ｔ−収集する０２６で示すのは底面板であり、前
記筒状容器１０の下方開口部に密嵌さｎると共に非導電
体で形成さｎ１前記複数のコレクタ２５を固定し、かつ
、各コレクタ２５間の電気的な分！１１に行なりもので
あるｏ２７で示すのは信号線であり、各コレクタ２５Ｌ
り出力さｎる電気信号を電気回路１６に、入力するもの
である。なお、配クリさｔ′した各コレクタ２５に接続
さｎ比信号−をそのまま引き出すと房状となってハンダ
付は等による接続が困難となるので、第２図に示すエリ
な信号線分離器２８たとえばプリント配線基板を用いて
信号線２７に分離するのが好ましい。電気回路１６は、
充電体１５に電圧を印加すると共に、各コレクタ２５に
集まつ良電子を電気信号として取り出せるように電圧を
印加し、取り出さ′ｎた電気信号をデータ収集器に出力
−する工うに構成さｎている。なお、以上構成の二次元
配列放射４ｉｉｌ検出器３１７’：は真空にしておくの
が好ましい。

次に、この出願に係るＷ４２の発明すなわち第１の発明
である二次元配列放射４！！検出器を利用した放射１１
撮影Ｗ＆直の一実施例について、第４図を参照しながら
、説明をする。

すなわち、１で示すのは放射線発生器であり、放射線強
度の調整および被写体またとえば患者への放射−照射野
のｖ４整ｔすることができる機構を備え、所定の放射線
強度、放射線照射野をもって被写体２に放射４Ｉたとえ
ばＸ４＃倉陽射することができるエリに構成さ几ている
。６で示すのは、前に詳述した構成を有する二次元配列
放射線検出器であり、被検体２ｔ−介して、放射線発生
器１と対向する１５に配置さｎている。４で示す。ｉｉ
データ収集器であり、前記放射線検出器３中の各検出素
子Ｌ９出力さｎる電気信号を所定時間積分し、こｒｔを
定電流放電させる二重積分等の手法によりデータとして
収集し、ディジタル変換して出方するｊ５ＫＩｌ成され
ている。したがって、このデータ収集器４により、放射
４Ｉ検出器３で検出さｎた被写体２の透過放射線量子数
に相当するアナログ信号がディジタル信号に変換さｎる
ことになる０５で示すのは透過情報記憶ｔｉ：ｌｉであ
り、多数のフレームメモリを有し、前記データ収集器４
にＬｔ）出力されるディジタル信号を放射１ｍｌ透過情
報としてフレームメモリに記憶し、また、後述のｆＩｋ
Ｊ像処理装置で処理さｒｔ次画像倉記憶するように構成
されている。６で示すのはｌｉｌｉＩｇｌ処理装置であ
り、透過情報記ＩＪｉ装ＷＩＬ５に記憶さｎている放射
線透過情報である一枚また＃ｉ複数枚の画像を絖み出し
、こｎＫＳ＃度変換、加算、減算、輪郭抽出、強調等の
画像処理を行ない、処理後の１ｉｉｌ像データｔｉ！！
過情報記憶＆＆５に出力し記憶させるように構成さｎて
いる。７で示すのは画像表示装置であり、前記透過情報
記憶装置ｉ１５に記憶さｆている画像データｌｉ−Ｄ／
Ａ変換し、ＣＲＩ′モニタに画像を可視像として表示す
るように構成さｎている。また、８で示すの＃′１ＣＰ
Ｕ全１ＣＰＵヲントロール・コンソールであシ、前記放
射線発生器１について放射線の曝射タイミング、強度、
照射野等全制御し、前記データ収集器についてデータ収
集タイミング等を制御し、−像処理装置１１６について
はｔｉｉｉｒ像処理の方法、そのタイミング等を制御し
、画像表示装ｗＬ７については画像表示のタイミング等
を制御する工すに構成さ扛ている。

次に、以上構成の二次元配列数！ＦＪ線検出器とこれを
使用する放射線診断ｇ＆直の作用について説明する。

先ス、コントロール−コンソール８により放射線照射条
件、画像収集条件、−像処理方法、画像表示方法等が選
択さＬると、内蔵するＣｐＵにあらかじめ記憶さｎてい
るテーブルから条件設定パラメータが絖ミ出さｎ、コン
トロール・コンソール８から放射線発生器１、データ収
集器４、ｌ！ｉＩｇＩ！処理＊ｒｘ６、ｒｌｉ像表示装
置７に条件設定パラメータを送り、前記各装置ｔセット
する。放射線スタート信号ヲコントロール・コンソール
８から放射線発生器１に入力すると、放射線発生器１は
、放射１ｌｉｌｔ発生し、被写体２に放射＠１＠射する
。被写体２を透過した放射４１は、被写体２の各部位毎
に放射線透過率に応じた放射線強度、エネルギ分布ｆ　
ハラメータとする被検体透過情報【含んでいる。

透過放射Ｉｉは、二次元配列放射線検出器６中の蛍光体
１１に入射し、被検体透過情報を含む尤に変換さｎる。

二次元配列放射線検出器６においては、変換さｎた前記
光が充電体１６にＬす元量に応じた電子に変換さｎ、充
電体１３からマイクロチャネルグレート１７に向って放
出さｎる０マイクロチヤネルグレート１７に入力する電
子は対向配置さｎた電極板１８，１９と高電圧印加装置
１１２４とで加速さｎ、二次電子面１７ＡＫｚｐ多段に
増倍さ扛、増倍さｎた電子はコレクタ２５に到達し、収
集される。そして、各コレクタ２５に収集さ扛た電子が
電気信号に変換さｎて、各コレクタ２５毎にデータ収集
器４に出力さｎる０この場合、各コレクタ２５あるいは
各マイクロチャネルグレート１７は各画素に対応してお
り、各コレクタ２５工り出力さｎる電気信号は放射線透
過情報として各画素の＃１１ｔＬに対応している。デー
タ収集器４に入力した各電気信号はルω変換さＣた後、
透過情報記憶装置５内の７レームメモリに画像毎に画像
データとして記憶さｎる。透過情報記憶装＊５の爾俸デ
ータは、１１１ｇ１処１１１＆［６に順次に読み田さ扛
、１１１ｆ変換等のｍｓ処理がなさｎ１画像処理後の画
像データが透過情報記憶装置１５に出力さｎ１記憶さｎ
る０次いで、ｌｊｇＩＩ処理前の画像データあるいは＃
＊処！彼の画像データが、透過情報記憶装置５から貌み
出さｎＳＤ／Ａ変換後、コントロール・コンソール８か
らの制御信号に工り可視像として画像表示装置７のａσ
モニタに画像が表示さｎる。

なお、画像表示装ａ７は、２つの表示モード１に有して
おり、検査結果【直ちに判定することができる１９に、
ｌｊ像収集条件に応じて画像を即時に表示することがで
きるし、また、検査終了後に十分な時間をかけて読影す
ることができる工うに、幽ａｔ検査彼に表示することも
できる。

以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定さｎるものではなく、この発明の
要旨の範囲内で適宜に変形して夾施することができるの
はいうまでもない。

前記第２の発明の実施例は放射線診断装置であったが、
同様の構成を有する限り、工業用の放射線検査装置であ
っても工い〇 〔発明の効果〕 この発明によると次のような効果を奏することができる
。

■被写体を透過する放射線量子数を１放射線→光→電気
信号の順に変換しているので、ノイズの発生が少なく、
全体の処理時間ｔｆｆｌ縮することができ、表示ｉ！！
置に静止ＩｍｇＩのみならず動画像をも表示することが
できる。すなわち、時間分解能、即時性が高い。また、
電気信号にニジに像処理ができるので、観察者の目の特
性でＦｉ＆ｉ１織できない病変部位【、目の特性に合わ
せｆｃＩｉ＊として表示することができ、診断、検査を
容易に行なりことができる。

■二次元配列放射線検出器にマイクロチャネルプレート
を使用しているので、検出素子あたりの放射線入射面積
を小さくすることができ、シ九がって高い空間分解能を
実現することができる。

■また、マイクロチャネルプレートは広いダイナミック
レンジを有しているので高いｌＩ［分解能でｓｅｔ表示
することができる。したがって、放＃１１１＃断俟置の
場合、早期癌あるいは細い血管の挾窄、閉塞等の微細で
、かつ、背景とわずかな濃寂差しかない病巣を容易Ｋ１
１ｉ像に表示することができる。したがって、この発明
は、医学上、臨床上、非常に有益な診断ｆｉ！置を提供
することができる０ 検出器を示す縦断面図、第２図は前記実施例におけるマ
イクロチャネルプレートを示す斜視図、第３図Ｇ４（ハ
）そｎぞｎは前記実施例における電極板に配列したマイ
クロチャネルプレート【示す上面図、下面図、おＬびｗ
４４図はこの発明の一実施ｆｉｔを示４・・・データ収
集器、　５・・・記憶ｉ！ＩＩＣ透過情報記憶装置Ｉ）
、　　６・・・画儂処理装置、　７・・・−儂表示ａｌ
ｌ、８・・・コントロール・コンソール、１１・・・蛍
光体、　　１６・・・光電体、　　１７・・・マイクロ
チャネルグレート、　２５・・・コレクタＯ代理人　弁
理士　則　近　憲　佑（ほか１名）４５３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線を党に変換する蛍光体と、蛍光体が発する
   尤にエリ電子を放出する充電体と、充電体から放出さｔ
   ″した電子を加速増倍する、二次元に配列さｎた複数個
   のマイクロチャネルプレートと、前記マイクロチャネル
   プレートで加速増倍した電子を入力して電気信号を出力
   する多数のコレクタとｔ具備することｔ−特倣とする二
   次元配列放射線検出器。
2. （２）放射線音発生する放射線発生器、放射＠を尤Ｋｆ
   換する蛍光体と、蛍光体が発する元に工り電子を放出す
   る充電体と、充電体から放出さｎた電子を加速増倍する
   、二次元に配列さｔ″した複数個のマイクロチャネルプ
   レートと、前記マイクロチャネルプレートで加速増倍し
   た電子を人力して電気信号全出力する多数のコレクタと
   を具備する二次元配列放射線検出器、二次元配列放射線
   検出器から出力さｎる電気信号を４’Ｄ変換して画像デ
   ータ【収集するデータ収集器、画像データを記憶する記
   憶Ｖｅ１１．記憶装置内の画像データを読み出し、Ｉｍ
   俸処理する画像処理装置、画像データに基づき可視曹を
   表示するｍｓ表示装置お工び前記各装置を制御するコン
   トロール・コンノールを具備することｔ特徴とする放射
   ４！！撮影装置。