JPS6011836A - 放射線像変換装置 - 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、例えば放射線を用いて医療診断を行なう場
合に使用して好適な放射線像変換装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、放射線画像を得るために増感紙と銀塩フィルムを
用いる直接撮影法や、Ｘ線イメージインテンシファイア
を用いてその出力面光像を１００ミリや３５ミリの銀塩
フィルムに撮影する間接撮影法等が用いられていた。

又、最近ではコダック社、富士フィルム社等よシ蓄積性
螢光面に放射線潜像を形成せしめ、しかる後、レーデ光
線を機械的に走査して、集光装置、フォトマルチプライ
ヤを用いて電気信号に変換して、これをテレビモニタや
フィルムに再生して診断を行なう方法が提案されている
（　ＵＳＰ　３，８５９，５２７号明細書、特開昭５５
−１５０２５号公報、映像情報１９８２年４月号）。

ところが上記直接撮影法では、地球規模における銀資源
の枯渇等の問題が提起されておシ、又、間接撮影法にお
いては、Ｘ線イメージインテンシファイアのＸ線入射面
形状が曲面でアシ、且つ有効面が四角形や長方形にでき
ないという問題−一あった。

これに対し富±フィルム社の蓄積形（又は揮尽性ともい
う）螢光面に放射線潜像を形成せしめレーデ光線で読取
る方式は、患者の被曝線量が少なく、Ｘａ入射面は平面
で、有効面は四角形でも長方形でも任意にできるという
長所がおるが、他方それなシの欠点もある。

今、第１図乃至第３図にょシ、上記富士フィルム社の方
式について説明する（映像情報、１９８２年４月号第４
０９頁参照）。第１図においてＸ線管１よシ放出された
Ｘ線２は、人体３を透過後、イメージングプレート４に
到達し、Ｘ線の潜像を形成する。このイメージングプレ
ート４は、第３図に示すように支持体３１上に蓄積性螢
光体のノ・ロダン化物結晶を高充填に塗布したもので、
全体が暗室に納められて撮影が行なわれる。そして、Ｘ
線潜像が記録されたイメージンググレート４は、第２図
に示すように暗室中で）（ｅ−Ｎｏレーザ（波長６３３
０Ｘ）２３を振動ミラー２４によシ１次元的に走査され
る。

すると、イメージングプレート４から青色の螢光が放出
されるので、この光を光ファイバ２５によシ一点に集め
、フォトマルチプライヤ２６によシミ気信号２７として
時系列的に取出される。イメージングプレート４のもう
一方の走査は、送シ台２１のローラー２２を一定速度で
回転することによシ行なわれる。

このようにして読取られた電気信号は、高速画像処理機
６、コンピュータ７、磁気メモリー８で処理されて、適
当なフィルム１０に高精密画像記録機９で記録され、自
動現像機１１で処理されて診断用Ｘ線写真１２が得られ
る。

イメージングプレート４の記録、読取り、消去のプロセ
スは第３図に示されている。同図（、）拡未使用のイメ
ージングプレートで、同図６）はＸ線像が記録された状
態を表わしている。そして、Ｘ線量子３４が蓄積性螢光
面３２に入射すると、結晶内にそのエネルギーが一担蓄
積され、３３は未蓄積、３４は蓄積された状態を示して
いる。次に同図（ｃ）に示すように、６３３０Ｘのレー
デ光３６を照射すると、蓄積性螢光面３２に蓄積された
Ｘ線エネルギーが青色光の螢光３７として取出される。

読取シの終ったイメージンググレート４は全面に再度光
３８を当てることにより、Ｘ線潜像は完全に消去され、
同図（、）のように（、）と全く同じ未使用状態に戻る
。

ところが上記のような従来の方式においては、撮影即読
取シができないという重大な欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明の目的は５、撮影即読取シができ、且つ放射線
像変換部は平面で角形有効面がとれる放射線像変換装置
を提供することである。

〔発明の概要〕

この発明は、放射線及び可視から赤外波長領域の光めい
ずれか又は両方を透過する１つ又は２つの窓を有し、こ
の窓の少なくとも１つが上記放射線の入射方向に対して
ほぼ垂直に形成されている真空容器と、上記窓の外側又
は内側のいずれか１箇所に上記放射線の入射方向に対し
てほぼ垂直に配設された放射線エネルギー蓄積性螢光板
と、上記真空容器の内面に形成され上記蓄積性螢光板の
発光で励起されて光電子を放出する光電面と、との光電
面から発する光電子を捕捉するように真空容器内に配設
され捕捉光電子量に応じた電気信号に変換する光電子検
出素子とを具備し、蓄積とほぼ同時に読出すことが可能
であシ、又、適当な時間放射線像を蓄積してから読出す
こともできる放射線像変換装置である。

〔発明の実施例〕

この発明の放射線像変換装置は第４図に示すように構成
され、真空容器互Ｊは入射窓５２、側壁５４及び出力窓
５５からなっている。凹面状の入射窓５２と平坦表出力
窓５５とは所定間隔をおいて対向配設されておシ、放射
線例えばＸ線及び可視から赤外波長領域の光のいずれか
又は両方を透過し、放射線像例えばＸ線像５１の入射方
向に対してほぼ垂直に形成されている。

上記出力窓５５の内側には、−放射線エネルギー蓄積性
螢光板亙二が上記Ｘ線５１の入射方向に対してほぼ垂直
に配設されている。この蓄積性螢光板ぜは拡大して示ず
店第５図のようになシ、可視から赤外光を透過する薄い
ガラス基板６４上に蓄積性螢光体６３を設けている、こ
の蓄積性螢光体６３の種類については後述する。

更に、上記入射窓５２の内面には、上記蓄積性螢光板−
Ｌｌの発光で励起されて光電子を放出する光電面５３が
形成されている。この光電面５３から発する光電子を捕
捉するように、上記真空容器５０内には側壁５４の近く
に例えば２次電子増倍素子のような光電子検出素子５６
が配設されている。この光電子検出素子５６は捕捉光電
子量に応じた電気信号に変換するもので、真空容器録外
の電源７１の」−側に接続されておシ、この電源７ノの
一側は側壁５４に接続されている。尚、真空容器−［１
の出力窓側の外側には、例えばレーザ光のような細い光
ビームを発光させるＨｅ−Ｎｅレーザ装置の如き光束供
給装置６０、レンズ７２、振動ミラー５８及びフラッシ
ュ発光ランプ６１が所定位置に配設されている。

又、第５図に示した蓄積性螢光板５７の表面（光電面５
３側）に、第６図に示すように色選択フィルター膜６５
を形成してもよい。この色選択フ（イルター膜６５は、
蓄積性螢光板Ｌ）の発光光６２を透過し読取ｐのだめの
ビーム光５９を透過させない分光透過特性を有するフィ
ルター膜であシ、読取シ光が信号として捕獲されないこ
とを目的としている。

上記の場合、蓄積性螢光体互１を構成する蓄積性螢光体
６３は多くはハロダン化物が用いられ、結合剤を混合さ
せて厚さ２００〜１０００μｍ程度に塗布される。ハロ
ゲン化物としては、（Ｂａｏ、ｓｓＭｇａ、１ｓＣａｏ
、１ｓ）ＦＢｒ／Ｅｕ　（１０）、ＢａＦＣＡ／Ｅｕ　
（１０）、ＢａＦＣ６／　Ｃａ　（１０）、ＢａＦＢｒ
／Ｅｕ（８Ｘ１０　）、 （Ｂａｏ、９、Ｍｇｏ、１）ＦＢｒ／Ｅｕ（１０）、＝
３　゛ （Ｂａｏ、７、Ｃａｏ、３）　ＦＢｒ／Ｅｕ　（３Ｘ１
０　）、ＢａＦＢ２／　Ｃｏ　（１０）、Ｔｂ（１０）
あるいは（ＢａＦＢｒＯ，１１３、Ｌｉ１３ｒ０．０１
、ｈｔＢｒ５　ｏ、ｏｌ）／Ｅｕ（５刈０　）等数多く
知られ、例えばＢａＦＣ４／　Ｅｕ　（１０−’）は第
７図で示したように発光スペクトル６６のピーク波長は
３８００Ｘで残光も数１００μｓｅｃと短かい。

又、上記蓄積性螢光体６３は５０００Ｘよシも波長の長
い光によって蓄積された放射線像強度に比例した発光を
生じさせる。そして、５ｏｏ。

Ｘよシも長波長領域で細い光ビームが得られる手段とし
てＨｅ　−Ｎｅガスレーザ発振器が安価で容易に得られ
る。Ｈａ　−Ｎｅガスレーザの波長６８は、６３３０Ｘ
でこの発明の目的を十分達成することができる。

又、この発明では読取シビームで読出された蓄積性螢光
板νからの発光光６２を光電面５３にて光電子に変換す
るのであるが、との光電面５３は例えば５ｂ−ＣＩｌ、
　５ｂ−Ｃｓ−に等の材料からなシ、分光感度特性６７
は４０００Ｘ附近にピーク感度を有し５０００１以上で
は殆ど感度が無く、上記Ｈｅ−Ｎｏガスレーデの発振光
６８に対しては殆ど光電子を放出させない。従って、読
取シ光が出力電気信号に混入することはない。

しかしながら光電面５３として例えばＳｂ　−Ｃｓ　−
に−Ｎａ等を用いると、赤色波長に対しての感度を有す
るため、上記色選択フィルター膜６５を用いることによ
って読取シ光を遮断する方法が用いられる。

色選択フィルター膜６５は、青色の無機着色材例、ｔ　
ハコパルドブルー、セルリアンブルー、酸化クロム、Ｔ
ｉＯ２−ＺｎＯ−Ｃｏｏ　−ＮｉＯ系顔料等がある。又
、ガラス基板６４と色選択フィルター膜６５を１つで兼
ねる場合、保谷硝子社製のＢ−３７０色ガラスフィルタ
ーを用いても良い。

又、入射窓５２はホウケイ酸ガラスあるいはヘリリウム
、アルミニウム、チタニウム、Ｎｉ。

Ｃｒ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ１Ｔ’ａＸＷ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ａ
ｇ。

Ａｕもしくはそれらを主成分とする合金板のうちから選
択された少なくとも一種の薄板で形成されている。

さて、上記のようなこの発明の放射線像変換装置におい
て、動作時には、入射された放射線像例えばＸ線像５１
が入射窓５２、真空容器側壁５４及び可視から赤外光を
透過する出力窓５５から々る真空容器ＬＡ内に配設され
た蓄積性螢光板−５７に蓄積される。その後、任意の時
間経過後、例えばレーデ光のような細い光ビームを発光
させるＨｅ　−Ｎｅレーザ装置の如き光束供給装置６０
から送られた読取シ用光ビーム５９を振動ミラー５８に
て上記蓄積性螢光板との表面を走査すると、走査された
光ビーム５９に照射された蓄積性螢光板５７の一部分か
ら、蓄積された放射線像強度に比例した強さの発光光６
２を放出する。放出された発光光６２は入射窓５２の内
面に形成された光電面５３にて捕獲され、入射された発
光光６２の強度に比例した光電子を放出する。

一点で放射された発光光６２はほぼラン・り−トの法則
に従って広い角度で放射されるが、捕獲するための光電
面５３が広い面積拠形成されているた゛め、非常に効率
よく光電子に変換される。放出された光電子は真空容器
■内面の側壁５４に形成され、光電面５３よシ高い電位
からなる光電子検出素子５６にて捕獲され、捕獲された
光電子量に比例した強さの電気信号を出力する。つまシ
、入射された放射線像５１が蓄積性螢光板５７に蓄積さ
れ、読出しを目的とした走査された光ビーム５９によっ
て蓄積性螢光板５７に蓄積された放射線像が順次読出さ
れ、光電面５３によって電気信号に変換される。そして
、蓄積された放射線像を例えば走査線数５２５本で１／
３０秒に１回のスピードで一画醋出せば、現在の標準テ
レビ方式を用いたテレビにて放射線像を連続的に見るこ
とが可能となる。

又、入射した放射線像をデジタル画像処理する目的であ
れば、この発明の放射線像変換装置の電気信号出力の信
号対雑音比は、入射された放射線像の量子数に依存する
量子ノイズに左右される。つｔｂ量子ノイズが信号対雑
音比の低下を生じさせる。そこで、この発明の放射線像
変換装置では、一定の時間入射Ｘ線像を蓄積性螢光板−
５７にて蓄積させ、量子数を増加させてから読出すこと
によって量子ノイズを減少させ、信号対雑音比の優れた
電気信号を得ることが可能となる。そして信号対雑音比
の優れた電気信号は、デジタル信号に多段階に高い確率
で変換される。従って、放射線像の微少な変化は正確に
デジタル信号に変換される。つまシ僅かな濃度差を有す
る放射線像を識別することができる。

又、十分蓄積させて読出す場合、読取多速度に高速を必
要としないため、走査線数を増加させ、高解像を有する
画像を得ることが可能となる。

従来のＸ線イメージインテンシファイアと蓄積性撮像管
を用いたＸ線ＴＶシステムは、番積性撮像管が高い信号
光で数μＡの信号電流で飽和してしまうため、広いダイ
ナミックレンジが得られないが、この発明の放射線像変
換装置は薄い光導電膜を用いていないため、雑音レベル
に対して４桁以上の信号を得ても飽和しない。従って、
従来のＸｍＴｖシステムでは得られない広いダイナミッ
クレンジを有する画像が得られる。又、蓄積性！光板亙
Ｊを形成する蓄積性螢光体６３が蓄積された放射線像を
読取シ光によって完全に読取れないで微小エネルギーを
蓄積させている場合、蓄積性螢光板上ノに対向した位置
に設けられたフラッジ−発光ランプ６１によって、残存
エネルギーを消去させる。この残存エネルギーは熱的に
消去することも可能である。

〔発明の変形例〕

第８図乃至第１４図は、この発明の各種変星。

例を示したもので、上記実施例と同様効果が得られる。

第８図の場合は、蓄積性螢光板互ノが真空容器の一部を
構成するオプティカル・ファイバープレート６６からな
る出方窓内面に形成されている。この場合は、真空容器
の出力側外部がら読取シ用光ビーム５９をオプティカル
・ファイバー７’レート６６に照射し、オプティカル・
ファイバーグレート６６のライトガイド効果によって光
ビーム５９が蓄積螢光面に到達する。そして蓄積像を発
光さぜ、光電面５３にて光電子に変換され、光電子検出
素子５６によって光電子が捕獲され、電気信号として放
射線像５１が取出される。又、放出されなかった残存蓄
積エネルギーは、真空容器内に設けられた７ラツシ一発
光ランプ６１によって放射される。

第９図の場合は、蓄積性螢光板とが真空容器の一部を構
成する放射線入射窓５２の内面に形成されている。この
実施例は、蓄積性螢光板すの両側から異った情を読み出
すことが可能である。

第１０図の場合は、光電面５３から放出された光電子の
数が少ないとき、光電子検出素子５６の前段に２次電子
増倍面６７を設けることによって、光電子を増倍させよ
シ大きな信号電流を得ることを可能にした装置である。

第１１図の場合は、第９図に示した変形例における読取
シ用光ビーム５９をＸＩｆｉｌ入射窓５２の前方向から
入射させたものであシ、この変形例に用いたＸ線入射窓
材はＸ線だけではなく、可視から赤外光をも透過し々く
てはならない。

例えばホウケイ酸ガラスを用いるとよい。

第１２図の場合は、蓄積性螢光板５７が出力窓５５の外
側に形成されている。従って、読取シ用光ビーム５９が
出力窓５５で散乱されて画質が低下するのを防ぐことが
可能である。

第１３図の場合は、蓄積性螢光板５７がＸ線入射窓５２
の外側前面に形成されている。この場合、上記Ｘ線入射
窓６２は可視から赤外光を透過すればよく、Ｘ線を透過
させる必要はない。

そしてこの変形例では、Ｘ線入射窓５２での前方Ｘ線散
乱の影響を受けることなく、又、読取シ用光ビーム５９
は透過するガラス又はセラミック等を必要としないため
、光の散乱の影響がなくなシ、高画質を得ることが可能
となる。又蓄積性螢光板とにＸ線が直接入射させられる
為低エネルギーＸ線での使用も可能となる。又数種の蓄
積性螢光板を交互に使用することも可能である。

第１４図の場合は、読出し月光ビＬム５９をレーザ光等
を用いないで、フライングスポットスキャナー６９を用
いたものである。このフライングスポットスキャナー６
９はオプティカル・ファイバーグレート６８によって蓄
積性螢光板５７と光学的に結合されている。そして、フ
ライングスポットスキャナー６９に用いられた螢光体７
０は、発光スペクトルが長波長であるものを用いる。例
えばＺｎＯ／　Ｚｎ　、　（Ｚｎ　、　Ｃｄ　）　Ｓ／
Ａｇｓ　Ｎｉ、ｃａ　２０２８　／　’ｒｂ　１Ｌａ２
ｏ□Ｓ／　’ｒｂ　％　（ＹＸＧｄ　）０２Ｓ　／Ｔｂ
　％Ｙ３Ａｔ５０１□／ＣＬ等があシ、Ｙ３Ａｔ５０１
□７ｃｔの発光スペクトルのピーク波長は５３００Ｘで
残光も数１００ｎｓｅｃである。これは読取光として十
廻吏用できる。

第１５図の場合は、Ｘａ像５１の入射方向に対し、入射
窓５２が傾斜した三角形状の真空容器である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、次のような優れた効果が得られる。

■　撮影即読取シができる。

■　放射線像変換部は平面で且つ角形有効面がとれる。

■　蓄積性螢光板は高感度であるので、患者への放射線
被曝線量が少なくて済む。

■　蓄積時間の選択が可能であるため、量子ノイズを低
減させることが可能である。

■　この発明の装置は単純な構造であるため、製造が容
易で且つ安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来から用いられている放射線像撮影装置を示
すブロックダイアダラム、第２図は第１図の装置で用い
る画像読取機の構造を示す斜視図、第３図は第１図の装
置におけるイメージング・グレートへのＸ線像の記録と
読み出しの原理を示す動作説明図、第４図はこの発明の
一実施例に係る放射線像変換装置を示す断面図、第５図
は第４図の装置で用いる蓄積性螢光板を拡大して示す断
面図、第６図は同じく変形例を示す断面図、第７図は第
４図の装置における蓄積性螢光体と光電面の相対発光輝
度、相対感度を示す特性曲線図、第８図乃至第１５図は
この発明の変形例を示す断面図である。 ５０・・・真空容器、５ノ・・・Ｘ線像（放射線像）、
５２・・・入射窓、５３・・・光電面、５４・・・側壁
、５５・・・出力窓、５６・・・光電子検出素子、Ｅ・
・・蓄積性螢光板、５８・・・振動ミラー、５９・・・
読取シ用光ビーム、６０・・・光束供給装置、６１・・
・フラッジ−発光ランプ、６３・・・蓄積性螢光体、６
４・・・ガラス基板、６５・・・色選択フィルター膜。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 」 第２図 一９１ニ 第３図 第４図 らム 第５図　第６図 第７図 第８図 第１２図 第１４図 ＄　１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）放射線及び可視から赤外波長領域の光のいずれか又
   は両方を透過する１つ又は２つの窓を有し、この窓の少
   なくとも１つが上記放射線の入射方向に対向して形成さ
   れている真空容器と、 上記窓の外側又は内側のいずれか１箇所に上記放射線の
   入射方向に対向して配設された放射線エネルギー蓄積性
   螢光板と、 上記真空容器の内面に形成され上記蓄積性螢光板の発光
   で励起されて光電子を放出する光電面と、 との光電面から発する光電子を捕捉するように真空容器
   内に配設され捕捉光電子量に応じた電気信号に変換する
   光電子検出素子と、を具備し、放射稗像を電気信号に変
   換することを特徴とした放射線像変換装置。 Ｃ２）上記蓄積性螢光板が放、射線を透過する窓の内側
   に形成されている特許請求の範囲第１項記載の放射線像
   変換装置。 （３）上記蓄積性螢光板が上記可視から赤外光を透過す
   る窓の内側に形成されている特許請求の範囲第１項記載
   の放射線変換装置。 （４）上記蓄積性螢光板が上記可視から赤外光を透過す
   る窓の外側に形成されている特許請求の範囲第１項記載
   の放射線像変換装置。 （５）上記蓄積性螢光板が上記放射線及び可視から赤外
   光を透過する窓の外側に形成されている特許請求の範囲
   第１項記載の放射線像変換装置。 （６）上記真空容器の外側に、上記蓄積性螢光板に蓄積
   された放射線像を読み取るための走査可能な光束供給装
   置を備えた特許請求の範囲第１項記載の放射線像変換装
   置。 （７）上記蓄積性螢光板はノ・ロダン化物の結晶からな
   シ、螢光のスにクトルの最大値が蓄積された放射線像を
   読み取るための走査可能な光束のスペクトルよシも波長
   が短い特許請求の範囲第１項記載の放射線像変換装置。 （８）上記蓄積性螢光板に蓄積された放射線像を読み取
   るための走査可能な光束のスペクトルが、５０００Ｘよ
   シも長波長領域にある特許請求の範囲第１項記載の放射
   線像変換装置。 （９）上記光電子検出素子が２次電子増倍素子からなる
   特許請求の範囲第１項記載の放射線像変換装置。 ００）上記放射線を透過する窓がホウケイ酸ガラスあ鴨
   いはベリリウム、アルミニウム、チタニウム、ＮｌＸＣ
   ｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ１　ＰｄｓＡｇ、　Ｔａ、　
   Ａｕもしくはそれらを主成分とする合金金属板のうちか
   ら選択された少なくとも一種の板で形成されている特許
   請求の範囲第１項記載の放射線像変換装置。 α力　上記蓄積性螢光板と上記光電面との間に色選択光
   学フィルター膜を介在させている特許請求の範囲第１項
   記載の放射線像変換装置。 （６）上記色選択光学フィルター膜は、蓄積性螢光板の
   螢光を殆ど全て通し、読み取シ光を殆ど通さない特性を
   有している特許請求の範囲第１１項記載の放射線像変換
   装置。 α葎　上記色選択光学フィルター膜は、読取光の発光ス
   ペクトルの短波長側の強度５チ以上のスペクトルを切る
   特性を有している特許請求の範囲第１２項記載の放射線
   像変換装置。 α→　上記光電面が、上記蓄積性螢光板と対向する位置
   に配設されている特許請求の範囲第１項記載の放射線像
   変換装置。 （ト）上記蓄積性螢光板が光透過性基板の一面に形成さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の放射線像変換装置
   。 ａ・　上記可視から赤外光を透過する窓がオノティカル
   ・ファイバープレートからなる特許請求の範囲第１項記
   載の放射線像変換装置。 （ロ）上記蓄積性螢光板が上記オノテイカル・ファイバ
   ーグレートの内側に形成されている特許請求の範囲第１
   ６項記載の放射線像変換装置。 α樽　上記光電面の分光感度が読取光の発光スペクトル
   と殆ど一致しない特許請求の範囲第１項記載の放射線像
   変換装置。 （至）上記光電面の分光感度が、読取光の発光スペクト
   ルの短波長側の強度５チ以上のスペクトルを切る特性を
   有している特許請求の範囲第１８項記載の放射線像変換
   装置。 翰　上記蓄積性螢光板で蓄積された放射線像を読取るだ
   めの走査面の反対側に金属光反射層を形成した特許請求
   の範囲第２項及び第５項記載の放射線像変換装置。 ｅｌ　ゝ上記光束供給装置がレーデ装置である特許請求
   の範囲第６項記載の放射線像変換装置。 （２）上記レーザ装置がＨｅ　−Ｎｏレーデ装置である
   特許請求の範囲第２１項記載の放射線像変換装置。 に）上記光束供給装置がフライング・スポットスキャン
   装置である特許請求の範囲第６項記載の放射線像変換装
   置。 （ハ）上記蓄積性螢光板に蓄積された放射線像を消去す
   るだめの７ラツシユ発光ランプを設けた特許請求の範囲
   第１項記載の放射線像変換装置。 （ハ）上記フラッジ−発光ランプが５０００１よシも長
   波長領域の発光スペクトルを有している特許請求の範囲
   第２４項記載の放射線像変換装置。