JP3848107B2 - 放射線画像撮影装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可搬性を有するデジタル式の放射線画像撮影装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、対象物に放射線を照射し、対象物を透過した放射線の強度分布を検出して、対象物の放射線画像を得る装置が、工業用の非破壊検査や医療診断の場で広く一般に利用されている。このような撮影の一般的な方法としては、X線に対するフィルム/スクリーン法が挙げられる.これは感光性フィルムと、X線に対して感度を有している蛍光体を組合わせて撮影する方法である。X線を照射すると発光する希土類の蛍光体をシート状にし感光性フィルムの両面に密着して保持し、被写体を透過したX線を蛍光体で可視光に変換し、感光性フィルムで光を捉える。そして、フィルム上に形成された潜像を化学的処理で現像することで、可視化することができる。
【0003】
一方、近年のデジタル技術の進歩により、放射線画像を電気信号に変換し、この電気信号を画像処理した後に、可視画像としてCRT等に再生することにより高画質の放射線画像を得る方式が求められてきている。このような放射線画像を電気信号に変換する方法としては、放射線の透過画像を一旦蛍光体中に潜像として蓄積して、後にレーザー光等の励起光を照射することで潜像を光電的に読み出し、可視像として出力する放射線画像記録再生システムが、特開昭55−12429号公報、同56−11395号公報などで提案されている。
【0004】
また、近年の半導体プロセス技術の進歩に伴い、半導体センサを使用して同様に放射線画像を撮影する装置が開発されている。これらのシステムは、従来の感光性フィルムを用いる放射線写真システムと比較して、極めて広いダイナミックレンジを有しており、放射線の露光量の変動に影響されない放射線画像を得ることができる実利的な利点を有している。同時に、従来の感光性フィルム方式と異なり、化学的処理を要さず即時的に出力画像を得ることができる利点もある。
【0005】
図4はこのような放射線画像撮影装置のシステムを示す概念図である。X線画像撮影装置1はX線検出センサ2を内蔵し、X線発生装置3によって発せられたX線を被写体Sに照射し、被写体Sを透過したX線を二次元の格子状に配列した光電変換素子によって検出する。この検出手段から出力される画像信号を画像処理手段4でディジタル画像処理し、モニタ5に被写体SのX線画像を表示する。
【0006】
従来から、この種の撮像装置は放射線室に設置され利用されている。しかし、近年ではより迅速かつ広範囲な部位の撮影を可能にするため、可搬型の撮影装置(電子カセッテ)が求められている。電子カセッテを使用した撮影は定置式の撮影とは異なり、撮影の部位によって患者に対しての置き方が変わり、患者がカセッテの上に直接載ったりすることもある。例えば、四肢撮影の場合に、カセッテを水平に設置し、患者がカセッテの上面に横たわったり立ったりして対向側からX線を照射する。従って、電子カセッテは耐荷重性を考慮した強度とすることが要求される。
【0007】
更に、上述のような電子カセッテは定置式の場合と異なり、操作者はカセッテの搬送や、カセッテの設置状態を変更したりする操作を行うが、その際に誤って落としたりぶつけたりすることも想定される。そのような不測の場合でも、少なくとも内部のX線検出器が正常に機能するように保護することも必要である。従って、電子カセッテは耐衝撃性的な強度も考慮されなければならない。
【0008】
このような問題を解決するために、図5に示すような従来例の撮影部が考案されている。即ち、X線撮影などに用いるこの電子カセッテは、主に検出パネル11、支持台12、電気回路部13、フレキシブルケーブル14、筐体15、緩衝材16等から構成される。X線を検出する検出パネル11は強度的に支持する基台12に固定されている。検出パネル11からフレキシブルケーブル14を介して接続された電気回路部13が、基台12の裏面側に固定される。
【0009】
検出パネル11から得られた検出信号は、電気回路部13によって処理され、撮影部外の画像処理装置へと伝送される。撮影部のX線入射面側においては、筐体15と検出パネル11との間に緩衝材16が配置されている。この緩衝材16は上部から物がぶつかった際の衝撃を吸収し、また荷重がかかった際の応力を緩和するためのものである。緩衝材16は衝撃吸収性を有し、かつX線透過性が比較的良いことから発泡材が多く用いられている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このようなデジタル画像撮影装置は、各画素毎の出力差を補正するために、基準撮影条件下で画像を撮影し、感度補正用の基準画像を作成する。この基準画像に基づいて、各画素毎の感度補正係数を設定することで、撮影部に依存しない良好な画像を得ることができる。
【0011】
従来例のカセッテにおいては、検出パネルの前面に緩衝材を配置したが、この場合のキャリブレーション画像には緩衝材の発泡形状が透過率の影響で写り込んでくる。通常では、X線発生用の管球と撮影部の位置関係がキャリブレーション時と撮影時で同一であれば、発泡像は或る程度相殺されて画像に与える違和感は少ない。
【0012】
しかし、カセッテ撮影の際は様々な部位への使用が考えられるが、撮影手法として撮影部に対して入射させるX線に傾きを持たせることがある。図6に示すように、緩衝材16中の或る発泡Fに対しての透過像を考えた場合に、矢印Aのように鉛直に入射された場合と、矢印Bのように斜入された場合では、撮影部に到達されるX線の経路が変わるため、図中では実線と破線のように、1つの発泡像に対する画像は平面的に位置がずれてしまう。そのため、キャリブレーション画像で補正を加えると、各画素に適切な補正が成り立たず、粒状性が目立つ画像になってしまう。
【0013】
本発明の目的は、上述の課題を解決するために、耐衝撃性能と画質との双方を満足する放射線画像撮影装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る放射線画像撮影装置は、放射線発生手段から発した放射線を被写体に照射し、被写体を透過した放射線分布をセンサで検出する放射線画像撮影装置において、被写体を透過した放射線を検出する光電変換素子を配置した検出面を有する放射線検出パネルと、該検出パネルを支持する基台と、電気信号を処理する電子部品を実装した電気回路基板と、これらを内包する筐体とを有し、該筐体の放射線入射側の内壁と前記放射線検出パネルとの間に発泡材から成る緩衝材を配置し、該緩衝材は放射線透過分布が前記検出パネルの解像周波数よりも高い周波数帯域に分布するような発泡構造を有することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明を図1〜図3に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は放射線画像撮影装置の形態の側方断面図を示している。筐体本体21はX線透過性の筐体蓋22により密閉されており、筐体本体21内においては、基台23が支持部24を介して固定されており、基台23上に検出パネル25が載置され、検出パネル25と筐体蓋22間には微細な構造を持つシリコン又はウレタン系の発砲材から成る緩衝材26が介在されている。
【0016】
X線像検出パネル25は基本的に、蛍光板27と光電変換素子28と基板29により構成されている。基板29は半導体素子との化学作用のないこと、半導体プロセスの温度に耐えること、寸法安定性などの必要性からガラス板が多く用いられる。このようなガラス基板29上に、光電変換素子28が半導体プロセスにより二次元配列的に形成される。蛍光板27は金属化合物の蛍光体を樹脂板に塗布したものが用いられ、基板29と接着によって一体化されている。
【0017】
基台23の裏側には回路基板30が取り付けられており、この回路基板30は光電変換された電気信号を処理する電子部品31を搭載し、電子部品32を搭載したフレキシブル回路基板33によって光電変換素子28と接続されている。回路基板30は片面実装の基板であり、非実装面側において絶縁シート34を介して、基台23に対して密着して固定されている。
【0018】
フレキシブル回路基板33は光電変換素子28からの電気信号を読み出すための信号線及び制御線が配線されており、基板29の外周に対して複数配置されている。各フレキシブル回路基板33は基台23の側方を通り、基台23の回路基板30まで引き回されている。フレキシブル回路基板33においても電子部品32が実装された領域は、絶縁材35を介して基台23に固定されている。
【0019】
筐体蓋22と検出パネル25との間に配置された緩衝材26は、操作者が誤って上部から物をぶつけたりした際の衝撃を吸収したり、被検者が乗って荷重がかかった際に、検出パネル25に局所的に過大な応力が加わらないように緩和させる機能を有する。また、緩衝材26は破線のように検出パネル25の有効画素に対してX線が45°傾いて入射された場合でも、緩衝材26は入射経路中に均一に存在するような大きさを持っている。
【0020】
従来例と大きく異なるのは緩衝材26の発泡の分布度であり、図2は緩衝材26にX線を照射し透過してきたX線に対する空間的な分布特性を示し、横軸は空間周波数、縦軸は透過画像に対する分布出力を表している。実線は本実施の形態の緩衝材26における特性であり、発泡像による影響は周波数帯F1〜F2に対して或るピークを中心に確率的に現れている。これに対して、従来例においては破線に示すような部分に分布している。
【0021】
Fsはセンサの画素ピッチに依存する解像可能なナイキスト周波数を表し、画素ピッチをpとするとFs=1/2pで表現される。本実施の形態では従来例と異なり、発泡像による周波数帯F1〜F2はナイキスト周波数Fsより高域にあるので、可視画像としては発泡による構造的な像は見えず、大きな違和感を与えることはない。
【0022】
緩衝材26については、更に粒状性を改善し良好な画質を求めたり、将来において画素ピッチを狭めて解像度を向上させたセンサを開発してゆく場合に、発泡像による周波数帯はより高域にシフトさせる必要がある。
【0023】
しかし、このような発泡の細密化には限界があるため、別な解決手法も求められてくる。そのためには、緩衝材は発泡材のように形状的な構造を持たず、単一な素材である必要がある。しかも、図3に示すように少なくともナイキスト周波数Fs以下には、特異な周波数分布を持たないことが必須である。
【0024】
一方で、緩衝材は当初の目的である緩衝性能と、X線透過率を満足させなければならない。透過率を抑えるには厚みを薄くし、素材の弾性率を高めることが適切である。実験的には、反発係数が30%以下であれば、適切な透過率を満足させる厚み以内で、撮影部として適切な緩衝性能や荷重条件を満足することができる。このような要件を満足させる材質としては、シリコンゲル等が挙げられる。
【0025】
このような緩衝材の選定により、発泡材に比べてより画質を向上でき、解像力の高いセンサへの適用も可能である。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る放射線画像撮影装置は、特に撮影部自体を大きくしたり堅牢にしたりという手段を用いずに、衝撃や荷重で検出パネルが破損する事故から防ぐ緩衝性能を満足できるので、電子カセッテとして望まれる軽量・薄型化の実現が容易である。一方、従来例のような斜入撮影による画質の劣化を回避することが可能になるので、フィルムを使ったカセッテ撮影と同様に様々な撮影形態に適用することができ有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の内部側方断面図である。
【図2】第1の実施の形態における緩衝材の特性図である。
【図3】第2の実施の形態における緩衝材の特性図である。
【図4】放射線撮影装置の概念図である。
【図5】従来の電子カセッテの側方断面図である。
【図6】従来の緩衝材の説明図である。
【符号の説明】
21 筐体本体
22 筐体蓋
23 基台
25 X線検出パネル
26 緩衝部材
30 回路基板
33 フレキシブル回路基板
Claims (3)
- 放射線発生手段から発した放射線を被写体に照射し、被写体を透過した放射線分布をセンサで検出する放射線画像撮影装置において、被写体を透過した放射線を検出する光電変換素子を配置した検出面を有する放射線検出パネルと、該検出パネルを支持する基台と、電気信号を処理する電子部品を実装した電気回路基板と、これらを内包する筐体とを有し、該筐体の放射線入射側の内壁と前記放射線検出パネルとの間に発泡材から成る緩衝材を配置し、該緩衝材は放射線透過分布が前記検出パネルの解像周波数よりも高い周波数帯域に分布するような発泡構造を有することを特徴とする放射線画像撮影装置。
- 前記緩衝材はシリコン系、ウレタン系の発泡材としたことを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記緩衝材は前記検出パネルに対して入射する放射線が45°傾いた経路を覆うような大きさであることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線画像撮影装置。
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