JP5597291B2 - グリッド、撮影装置及び放射線画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、グリッド、撮影装置及び放射線画像撮影装置に関する。

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分野において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、放射線を利用したフィルム／スクリーン法が挙げられる。これは感光性フィルムと放射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。

放射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たものを、感光性フィルムの両面に密着させて保持し、被写体を透過した放射線を蛍光体で可視光に変換する。そして、この可視光を感光性フィルムで捉えることにより、フィルム上に形成された潜像を化学処理を施すことにより現像し、可視化することができる。

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、得られた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普及している。このような方法としては、放射線の透過画像を一旦、蛍光体中に潜像として蓄積した後に、レーザー光等の励起光を照射することにより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提案されている。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すると、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難い放射線画像を得ることができる。同時に、従来の感光性フィルム方式とは異なり化学処理が不要で、即時的に出力画像を得ることができる利点を有している。

図７は上述した半導体センサを用いた放射線画像撮影システムの構成図を示し、撮影台１０６に取付けられた放射線画像撮影装置１０３には、複数の光電変換素子を二次元状に配置した検出面を有する固体撮像素子１０４が内蔵されている。

放射線発生装置１０１から出射された放射線は被写体１０２に照射され、被写体１０２を透過した放射線は、固体撮像素子１０４により画像化され、蛍光体を介して可視光に変換される。この固体撮像素子１０４から出力された電気信号は、制御部１０７において読み出され、デジタル画像処理されてモニタ１０８に被写体１０２の放射線画像として表示される。

撮影部１０３内部には散乱Ｘ線除去用グリッド（以下グリッド）１０５が配置されている。これはＸ線照射により、被写体（例えば人体）１０２の内部で発生する散乱Ｘ線を除去するためのもので、Ｘ線像のコントラストを改善する目的で用いられる。グリッド１０５はＸ線管球１０１とフィルムなどの検出器の間に配置して撮影を行う。これらは非特許文献１として規定されているものであるが以下に簡単に説明する。

図８は前記グリッドの概略断面図である。図中左のＡ方向からＸ線が照射される。Ｘ線の吸収率の大きい物質からなる箔２０１と、Ｘ線吸収率が小さい中間物質２０２が交互に積層されて形成されている。一般的には吸収率の大きい箔２０１には鉛が用いられ、Ｘ線吸収率の小さい中間物質２０２にはアルミニウム、紙、木、合成樹脂、炭素繊維強化樹脂などが用いられる。これらの積層体は外周を２００で示されるアルミや、炭素繊維強化樹脂等で覆われカバーされる。

箔は、２０１ａに代表されるＸ線の光源直下の中心部分はカバーに対して垂直で、２０１ｂのように周辺にいくにしたがって光源の方向に傾く集束グリッドとする場合が多い。集束グリッドを利用する場合、グリッドと光源の距離、中心をあわせて撮影する必要がある。一方箔が傾いていないグリッドもあり、これは平行グリッドと呼ばれる。箔の密度や幾何学的な形状により透過するＸ線を減弱させる特性が異なり、撮影に合わせて最適な仕様のグリッドが選択される。特に前述の固体撮像素子１０４は画素サイズとグリッド箔の間隔が周波数的に干渉しないような関係に選択されるのが一般的である。

この種の撮像装置は、放射線室に設置され利用されてきた。しかし、近年、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（電子カセッテとも言う）も提供されている。

このような電子カセッテに要求されるのは、薄型で軽量であることと、機械的強度である。カセッテ撮影は被験者がカセッテ上に乗ったりすることがあり、また可搬型であるがゆえに落下や衝突等の衝撃が加わる可能性がある。従って従来の据え置き型の撮影部に比べ機械的強度に対する耐性を大きく向上させる必要がある。

一方、カセッテは様々な部位への使用が考えられるので、撮影する部位によってグリッドは容易に着脱できる構成が望ましい。そのため、特許文献１にあるような撮影部の外部に装着可能なグリッドが考案されている。グリッドの機械的強度を確保するために金属のフレーム部品に取付けたものである。

上述のような撮影部の外部に装着されるグリッドは、次のような特徴を有したものが提供されている。特徴の１つ目はグリッド本体を機械的な強度面で保護するために金属のフレーム部材が取付けられている。２つ目は撮影部の画素配列とグリッド格子の相対角度に関するものである。

フィルム撮影とは異なり、デジタル画像撮影の長所として、グリッドの箔が画像に写りこんだ縞を画像処理で低減することができる。そのため、相対角度が画像処理の演算許容以内に収まっていることが望ましい。そこで、撮影部とグリッドは相対角度が許容範囲内に収まるようにフレーム部材に側壁を設けて撮影部に対して位置規制して取付けられる。更には、誤って落下させて操作者を痛めたり、運搬中にぶつけて破損しないように側壁に緩衝材を取付けたりするものもある。

このような可搬型のＸ線撮影装置１１１において、図９のようにテーブル１１４上で頭部１１０の側面撮影をする場合を考える。この場合、グリッド取付け用フレーム１１３の外形から撮影部１１１の有効撮影領域１１２までの距離Ｌが大きく、被験者に対するオフセット分を何らか補正するような道具が必要になり、撮影に際して煩わしい作業が伴ってしまう。

また、軽量化の要求に対して撮影部が重点的に取組まれてきたが、実使用上はグリッドを含めた軽量化が必要である。

ＪＩＳ Ｚ ４９１０ 散乱Ｘ線除去用グリッド

特開２００４−１７７２５１号公報

本発明は、上記問題を鑑みて、要求される相対角度規制や機械的強度確保、衝撃保護の機能実現に対して、相反していた有効撮影領域までの距離や、質量に関して改善を図ったグリッドユニット及び、該グリッドを有する撮影装置を提供することにある。

上記課題を解決するための発明は、被写体を透過した放射線分布を撮影する可搬型の撮影装置の外側に着脱可能に取り付けられる散乱線抑制用のグリッドであって、
前記放射線が入射する面側に配置されるグリッド本体を前記撮影装置に対して固定するための取付け部材を有するフレーム部材を備え、
前記取付け部材は、第１辺及び該第１辺に対向する第２辺に備えられ、前記第１辺と前記第２辺とを結ぶ第３辺及び該第３辺に対向する第４辺には備えられておらず、前記第１辺及び前記第２辺の一方に前記撮影装置を挟み込むような断面が略コの字状の折り曲げ部を備え、前記第１辺及び前記第２辺の他方に前記撮影装置の側面に係止する係止部を備え、
前記フレーム部材は、前記第３辺及び前記第４辺に、前記グリッド本体の端部を覆う機構を有し、
前記機構は、撮影装置に向かって折り曲げられた形状であることを特徴とする。

本発明によれば、有効撮影領域までの距離が短くなり側面での撮影制約が軽減するとともに、軽量化により操作性を向上できる。

第１の実施形態の放射線画像撮影部の正面図。 第１の実施形態の撮影部にグリッド部を装着した際の正面図。 第１の実施形態の撮影部にグリッド部を装着した状態のＡ−Ａ側面断面図。 第１の実施形態の撮影部にグリッド部を装着した状態のＢ−Ｂ側面断面図。 第２の実施形態の撮影部にグリッド部を装着した際の正面図。 第３の実施形態の撮影部にグリッド部を装着した際の正面図。 従来の放射線画像撮影システムの構成図。 グリッドの説明図。 頭部の側面撮影の設置状態を説明する図。

発明の実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１乃至図４は本発明の第１の実施形態のＸ線像撮影装置である。図１は撮影部単体でのＸ線入射面方向からみた正面図であり、図２は撮影部にグリッド部を装着した正面図図である。図２において、１は撮影部、１０は散乱放射線除去用グリッド部である。図３は図２中のＡ−Ａ位置での側面断面図、図４は図２中のＢ−Ｂ位置での側面断面図を示している。

図１は放射線画像撮影部１の単体でのＸ線入射面側から見た正面図である。Ｘ線を受像して放射線分布を検出するＸ線検出部は四角形状であり、Ｘ線入斜面側には受像領域を覆うようにＸ線透過性の高い材料から成る筐体蓋２ｂが配置され、筐体本体２ａと組み合わされて矩形形状（略四角形）の密閉型の筐体２が形成される。

このような放射線画像撮影部１はカセッテとして単独として使用されるか、又は種々の架台と組み合わされて使用される。使用状態を変える際の運搬中の要件としては軽量であること、誤って衝突させたり、落下させたりしても機能を保つような機械的強度が必要となる。またカセッテとして撮影に使用する際は被験者の下に置いても苦痛を伴わないように薄型化すること、被験者が直接乗っても十分な機械的強度が必要である。

そのため、筐体本体２ａには軽量化のためにアルミニウムやマグネシウムといった材料が採用されている。また、前述した運搬中の事故防止として、可搬するための把手や緩衝用機能を備える。撮影部１は把手として筐体の一部に貫通した穴９が形成されており、運搬時に安定して把持できるようになっている。一方、Ｘ線照射面側から見て側面周囲には緩衝用の部材８が配置されている。

把手を把持して携帯した際に、把手が形成された一辺（把手近傍の辺）以外の三辺に対して衝突させたり、落下させたりしやすいため、図示のように緩衝用部材８が配置されている。緩衝用部材８はゴムやエラストーマといった衝撃吸収材から形成されており、筐体１に対する衝撃を和らげる一方、被験者や操作者に対しての防御の目的も有する。

このような撮影部１に対して、Ｘ線照射により、被写体（例えば人体）の内部で発生する散乱Ｘ線を除去しＸ線像のコントラストを改善するための、散乱線抑制用グリッドが着脱可能に組み合わされて使用される。グリッドは撮影する部位によってＸ線遮蔽特性の異なるものが用いられるため、グリッド部は図２に示すように撮影部に対して容易に着脱できるように筐体２の外側から着脱できる構成としている。

図３に示す側面断面図に基づけば、筐体２内には、支持部３を介して金属製の基台４が固定されており、この基台４上には、基板５ａ、光電変換素子５ｂ、蛍光板５ｃが積層されたＸ線像検出パネル５が配置されている。基板５ａ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、寸法安定性等の必要性からガラス板が多く用いられる。

このような基板５ａ上に、光電変換素子５ｂが半導体プロセスにより二次元配列的に形成され、蛍光板５ｃ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、接着によって一体化されている。また、光電変換素子５ｂはその側面に接続したフレキシブル回路基板６を介して、基台４の裏面に配され光電変換された電気信号を処理する電子部品を搭載した回路基板７に接続されている。この回路基板７は図示しない外部の制御部に接続され、電源供給や信号転送等が行われる。

このような放射線画像撮影部１はＸ線を照射するＸ線管球と組合わせることによりＸ線画像撮影が可能になる。上方に位置するＸ線管球から放射されたＸ線が被写体を透過し、この放射線画像撮影部１に入射すると、Ｘ線検出パネル５の蛍光板５ｃが発光し、その光を二次元配列された光電変換素子５ｂで電気的な信号に変換し、デジタル画像を得ることができる。更に、このデジタル画像は外部の制御部に転送され、図示しないモニタにより即時的に観察することができる。

グリッド部１０はグリッド本体１１と金属製のフレーム１２とから構成される。前述しているようにグリッド１１はＸ線遮蔽体とＸ線吸収の少ない中間物質との層構成になっているため、機械的強度は弱い。従ってＸ線透過用の開口部１２ａが形成されている金属製のフレーム１２を補強枠として取付ける。グリッド本体１１は撮影部１の入射面側の表面に密着されて保持される。

図３に示したフレーム１２は把手有する辺に平行な方向のフレーム断面であり、両脇は１２ｂのようにグリッドの厚み分折り曲げられた形状に形成している。このような形状にすることで、図中Ｅのような単なる平面形状に比べ、フレーム端部のエッジが被験者に当りにくくなるとともに、グリッドを保護するためのフレーム部材１２の機械的強度を増すことができる。また、従来のように側面をすべて覆うようなフレームに比べると大幅な軽量化が実現できる。

更に、折曲げ部１２ｂ先端は撮影部側面の緩衝部材８よりも外側にはみ出さないように形成されている。このような形状にすることで、側方から衝撃が加わるような状況でも、初めに外側に配置されている撮影部１の緩衝用部材８で衝撃が受け止められ、直接的にグリッドフレーム１２に加わる衝撃が減少する。またグリッド部１０を装着しても、最外形から有効撮影領域までの距離は変わらず、同じような位置決めが可能となり、被験者に対するオフセット分を新たに補正するような道具は不要である。

グリッド部１０を撮影部１へ装着する手段に関して、図４に基づいて説明する。フレーム部材１２は略コの字状に折り曲げられ、折り曲げ部１２ｃ、１２ｄにより把手を有する辺とその対向する辺を挟む形で形成されている。撮影部２にはフレームの折り曲げ部１２ｅが係止されるように段差部２ｃが形成されている。段差部２ｃの側面壁２ｄによりフレーム部材１２は横方向（図垂直方向）への移動を規制されて取付けられる。

一方、把手側の辺にも段差が設けられており、フレーム部材１２の折り曲げ部１２ｃに設けられたスライド部材１３のフック１３ｄが係止するように構成されている。スライド部材１３は折り曲げ部１２ｃに設けられたガイド溝１２ｆに対してガイド部材１３ｃがスライド可能に取付けられ、簡単な操作でグリッド部１０を撮影部１に対して着脱自在に取り付けることができる。

このような係止機構により撮影部１にグリッド部１０を装着した状態でも安全に持ち運びできる。フレーム部材１２の折り曲げ部１２ｄとスライド部材１３により撮影部１を挟む形になっているため、撮影部１に対するグリッド部１０の相対角度が所定角度以内になるように回転規制されている。

［第２の実施形態］
図５は本発明の第２の実施形態のＸ線像撮影装置であり、第１の実施形態の変形例である。第１の実施形態では、把手を形成した辺と直交する二辺において撮影部の側面に設けられた緩衝用部材を露出させるようにグリッド部のフレームを形成し、把手形成辺とその対向する辺においてはグリッド部が最外形となっていた。撮影領域が長方形状の場合、撮影部位に適した姿勢として縦横の使い分けが必要であり、長辺側を底辺とする撮影の場合は最外形から有効撮影領域までの距離が増大するため、望ましくなかった。

その対応として本実施形態では、緩衝用部材が一部切り欠かれ、２２、２３、２４のパーツに分割される。各パーツ間の隙間には、グリッド３１を装着するためのフレーム部材３２に設けられた係止用の折り曲げ部３２ａ、３２ｂを配置する。このような構成により、把手２９の形成されている辺以外は撮影部２１の緩衝用部材２２、２３、２４がそれぞれ最外形となり前述した第１の実施形態の効果を三辺に対して有することが可能になる。また、緩衝部材の各パーツ間の隙間に対して折り曲げ部３２ａ、３２ｂの幅をガタが少なくなるように設定することで、グリッド３１の撮影部２１に対しうる相対位置精度を所定の範囲に管理することができる。

［第３の実施形態］
図６は本発明の第３の実施形態に対応するＸ線像撮影装置であり、第２の実施形態の変形例である。

第２の実施形態では三辺において撮影部の外形が最外形となっているが、本実施形態では把手側の辺も含んで四辺とも撮影部の外形が最外形にするようなグリッド部の構成にしたものである。撮影部４１の側面全周に渡って緩衝用部材４２、４３を配置する。把手を把持しての運搬中の衝撃だけではなく、撮影台から不用意に落下させた場合にも衝撃の軽減効果を持つことができる。グリッド部５０は把手用に形成された貫通穴４９と係止する係止部５３を有し、折り曲げ部５２ａ、ｂと係止部５３とにより撮影部４１を狭持することで装着する。

このようにグリッドフレーム５２は、入射面側から見て完全に撮影部４１外形より突出することがないため、グリッド部５０が取り付けられた状態でも側面方向からの衝撃に対しては撮影部単独の場合と同じ効果を維持できる。

以上の説明では、本発明の好ましい実施形態について述べたが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１、２１、４１：撮影部、２：筐体、４：基台、５：Ｘ線検出部、８、２２、２３、２４、４２、４３：緩衝用部材、９、２９、４９：把手用穴、１０、３０、５０：グリッド部、１１、３１、５１：グリッド本体、１２、３２、５２：フレーム部、１３：スライド部材

Claims (4)

1. 被写体を透過した放射線分布を撮影する可搬型の撮影装置の外側に着脱可能に取り付けられる散乱線抑制用のグリッドであって、
   前記放射線が入射する面側に配置されるグリッド本体を前記撮影装置に対して固定するための取付け部材を有するフレーム部材を備え、
   前記取付け部材は、第１辺及び該第１辺に対向する第２辺に備えられ、前記第１辺と前記第２辺とを結ぶ第３辺及び該第３辺に対向する第４辺には備えられておらず、前記第１辺及び前記第２辺の一方に前記撮影装置を挟み込むような断面が略コの字状の折り曲げ部を備え、前記第１辺及び前記第２辺の他方に前記撮影装置の側面に係止する係止部を備え、
   前記フレーム部材は、前記第３辺及び前記第４辺に、前記グリッド本体の端部を覆う機構を有し、
   前記機構は、撮影装置に向かって折り曲げられた形状であることを特徴とするグリッド。
2. 前記フレーム部材は、前記第３辺及び前記第４辺が前記撮影装置の外形よりも突出しないように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のグリッド。
3. 被写体を透過した放射線分布を撮影する可搬型の撮影装置であって、
   グリッド本体を固定するための取付け部材を有するフレーム部材を備え、前記取付け部材は、第１辺及び該第１辺に対向する第２辺に備えられ、前記第１辺と前記第２辺とを結ぶ第３辺及び該第３辺に対向する第４辺には備えられておらず、前記第１辺及び前記第２辺の一方に断面が略コの字状の折り曲げ部を備え、前記第１辺及び前記第２辺の他方に係止部を備え、前記フレーム部材は前記第３辺及び前記第４辺に、前記グリッド本体の端部を覆う機構を有し、前記機構は、撮影装置に向かって折り曲げられた形状である散乱線抑制用のグリッドが、着脱可能に外側に取り付けられ得る筐体を有し、
   前記筐体は、前記第３辺及び前記第４辺と対向する辺には設けられておらず、且つ、前記折り曲げ部と前記係止部が前記撮影装置の側面に係止されるように設けられた、段差を有することを特徴とする撮影装置。
4. 散乱線抑制用のグリッドと、該グリッドが着脱可能に外側に取り付けられ得る、被写体を透過した放射線分布を撮影する可搬型の撮影装置と、を有する放射線画像撮影装置であって、
   前記グリッドは、前記放射線が入射する面側に配置されるグリッド本体を前記撮影装置に対して固定するための取付け部材を有するフレーム部材を備え、前記取付け部材が、第１辺及び該第１辺に対向する第２辺に備えられ、前記第１辺と前記第２辺とを結ぶ第３辺及び該第３辺に対向する第４辺には備えられておらず、前記第１辺及び前記第２辺の一方に前記撮影装置を挟み込むような断面が略コの字状の折り曲げ部と前記第１辺及び前記第２辺の他方に前記撮影装置の側面に係止する係止部とを備え、前記フレーム部材は前記第３辺及び前記第４辺に前記グリッド本体の端部を覆う機構を有し、前記機構は撮影装置に向かって折り曲げられた形状であり、
   前記撮影装置は、前記第３辺及び前記第４辺と対向する辺には設けられておらず、且つ、前記折り曲げ部と前記係止部が前記撮影装置の側面に係止されるように、段差が設けられた筐体を有することを特徴とする放射線画像撮影装置。

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