JP2669798B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、被検体にＸ線を曝射し
て得られたＸ線像を撮影するＸ線診断装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】Ｘ線自動露出装置は、Ｘ線診断装置にお
いて、被検体（被写体）を透過したＸ線を検出し、Ｘ線
量に対応する信号を伝達することにより、Ｘ線写真が適
性濃度になるのに必要なＸ線量が曝射されたとき自動的
にＸ線曝射を停止することにより、Ｘ線曝射時間を制御
する装置である。 【０００３】従来、このようなＸ線自動露出装置に用い
られるＸ線検出器は、Ｘ線信号を光信号に変換する増感
紙を使用すると共に、この光信号の伝達手段としてアク
リル樹脂板を使用していた。 【０００４】しかしながら、アクリル樹脂板は光透過度
があまり良くなく、アクリル樹脂板の端面における光の
乱反射を利用して光伝達を行うため、光伝達効率が悪
い。従って、光検出器、例えば光電子増倍管（以下、フ
ォトマルと称する。）を前記アクリル樹脂板に近接して
配置する必要があるため、検出器全体としては厚く大き
くなり、この検出器をＸ線診断装置に組込む際に大きな
障害となっていた。また、Ｘ線から変換された光信号
は、通常、光検出器間での距離が長いほど減衰すること
から、Ｘ線検出器の検出野として均一な検出効率を得る
ためには、種々の工夫が要請されていた。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、Ｘ線診断装置に組込む際の機
械的制約を受けることが少なく、しかも検出野全域で均
一な検出効率を達成することのできるＸ線検出器を提供
することを目的とするものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る発明は、Ｘ線を被検体に向
けて曝射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を光
に変換する変換手段と、複数箇所設定された採光野から
それぞれ光を導出する導光手段と、前記導光手段により
導出された光をそれぞれ検出する検出手段と、前記検出
手段の検出結果に重み付けをする重み付け手段と、前記
重み付け手段により重み付けされた値を積分する積分手
段と、前記積分手段の積分値が所定値を越えた時に前記
Ｘ線管からのＸ線曝射を停止するＸ線管制御手段とを備
えたことを特徴とするものである。 【０００７】 【作用】Ｘ線管は被検体にＸ線を曝射し、このとき被検
体を透過したＸ線は変換手段により光に変換される。変
換手段の発した光は、所定領域毎に導出され、検出手段
によりそれぞれ検出される。検出手段の検出結果は、重
み付け手段により重み付けされた後、積分手段により積
分される。Ｘ線管制御手段は、この積分結果が所定値を
越えた時にＸ線の曝射を停止するようにＸ線管を制御す
る。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。 【０００９】図１はＸ線検出器が組込まれているＸ線自
動露出装置のブロック図、図２はＸ線検出器の概略説明
図、図３は図２図示Ｙ−Ｙ断面図である。 【００１０】図１において、前記Ｘ線自動検出装置は、
Ｘ線を発生するＸ線管１と、このＸ線管１に高電圧を供
給する高電圧発生装置３と、この高電圧発生装置３を制
御するＸ線制御装置４と、Ｘ線管１より曝射されて被検
体２を透過したＸ線を検出し、光信号に変換する例えば
３つの検出野９からなる検出野部８と、この光信号を電
気信号に変換する光検出器７と、前記検出野部８より光
検出器７へ光を伝達するプラスチックファイバー群１２
と、各検出野９毎に検出感度ボリュームの調整によって
電気信号を独立に可変増幅する前置増幅器６と、この増
幅された電気信号を受けて信号の規格化を行い、規格化
されたＸ線信号に基づき適性濃度に対応するＸ線量が曝
射された時点でＸ線曝射停止信号を出力する露出制御装
置５とから構成されている。尚、１０で示すものはＸ線
フィルムである。 【００１１】図２に示すように、前記検出野９は基板上
の３ヶ所に配置され、そのそれぞれに光ファイバーの一
例であるプラスチックファイバー群１２が接続されてい
る。このプラスチックファイバー群１２の出力端にはコ
ネクタ部７ａが設けられ、このコネクタ部７ａと対向し
て配置されてプラスチックファイバー群１２の出力端か
らの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管７ｃが設
けられている。また、コネクタ部７ａと光電子増倍管７
ｃとの間には、各検出野９毎に独立して開閉可能なシャ
ッター７ｂが設けられている。尚、コネクタ部７ａ、シ
ャッター７ｂ及び光電子増倍管７ｃで前記光検出器７を
構成している。 【００１２】図３に示すように、前記各検出野９は本体
１１内に収納され、被検体２を透過したＸ線信号を光信
号に変換する増感紙１５、増感紙１５が発光した光信号
を反射させる光反射層１６、前記プラスチックファイバ
ー群１２を保持するＸ線透過率の良好な素材よりなる前
記基板１７から構成されている。 【００１３】次に、一つの検出野９におけるプラスチッ
クファイバー群１２の入射端面の配列の一例を図４に示
す。同図に示すように、１本のプラスチックファイバー
１２Ａの入射端面１２Ｂが、一辺をａとして頂角２θ0
（２θ0 はプラスチックファイバー１２Ａの受光角）の
扇状を採光面とするようにして、プラスチックファイバ
ー群２１の角入射端面の採光野面で検出野９内をほぼ埋
め尽くすように配置されている。 【００１４】以上のように構成された装置の作用につい
て説明する。Ｘ線管１よりＸ線が曝射されると、このＸ
線は被検体２を透過してＸ線検出野部９に入射される。
検出野部９では先ず増感紙１５によってＸ線を光信号に
変換し、この光信号及び光反射層１６で反射された光信
号はともにプラスチックファイバー群１２の各ファイバ
ー１２Ａの入射端面１２Ｂより入射することになる。そ
して、プラスチックファイバー群１２の出力端側に設け
られたコネクタ部７ａより前記光信号が出射されること
になる。尚、この様な光信号の伝送は、各検出野９毎に
行われる。また、本実施例では検出器本体１１の厚さを
従来と同等以上に薄くでき、且つ、光検出器７への光伝
送をするために、Ｘ線吸収が少なく然も光透過率が従来
の光伝送手段として用いられていたアクリル樹脂板に比
較して良好であるプラスチックファイバー１２を使用し
たので、Ｘ線検出器本体１１から光検出器７をかなり離
して配置できることになる。従って、従来のように光検
出器の大きさによってＸ線検出器をＸ線診断装置に組込
む際の機械的制約が少なくなり、Ｘ線診断装置への取付
において大変に有利となる。 【００１５】また、光伝送路としてプラスチックファイ
バー群１２を利用したために光検出効率が良好となり、
制御回路系に対するＳ／Ｎが向上し、結果的にＸ線自動
露出装置としての性能が良くなる。 【００１６】各検出野９を介して伝送された光信号は、
光シャッター部７ｂが開のときに光電子増倍管７ｃで電
気信号に変換され、各検出野９毎に各々別々の前置増幅
器６によって増幅されることになる。この結果、各検出
野９毎のＸ線検出効率を自在に変えることができる。そ
して、この各検出野９毎にＸ線検出効率の異なるＸ線検
出電気信号を露出制御装置５に入力する。ここで、検出
信号の規格化を行い、適性濃度に対応するＸ線量が曝射
されたことに相当する値に前記検出信号の積分量が達し
た時点でＸ線曝射停止信号が出力される。この信号を入
力するＸ線制御装置４は、Ｘ線管１からのＸ線曝射を停
止制御することになる。このように、複数の検出野に重
み付けをし、それらの検出信号を規格化した値に基づき
Ｘ線曝射を停止制御することで、例えば左右の肺のＸ線
撮影の際のＸ線写真濃度のバラツキを低減することがで
きる。また、前置増幅器６の検出感度を診断内容に応じ
て調整することができるので、良好なＸ線像を得ること
ができる。 【００１７】ここで、Ｘ線検出電気信号の規格化の一例
を以下に示す。 【００１８】例えば、適性濃度Ｄ＝１．０に対応するＸ
線量が曝射されたことに相当するＸ線検出電気信号の総
積分量をＡとする。この時、各検出野（この場合、図２
に図示したように３個の検出野を考える。）ごとのＸ線
検出電気信号を前置増幅器６の調整ボリュームによっ
て、同じ積分量ａとなるように調整する。ただしこの時
被検体２は均一なアクリル製のファントム等を用いる。
よってＡ＝３ａなる関係が成立する。この場合、各検出
野９のＸ線検出効率は同等となる。 【００１９】次に各検出野９のＸ線検出効率を変える必
要が生じ、例えば１つの検出野のＸ線検出効率は２倍、
２つ目の検出野のそれは半分、３つ目の検出のそれは３
倍とする場合は、各検出野毎の前置増幅器６の検出感度
ボリュームを各々２倍、半分、３倍に設定する。よっ
て、各前置増幅器６より出力される各検出野９毎のＸ線
検出電気信号は各々２ａ、（１／２）ａ，３ａとなりＸ
線自動露出制御装置５に入力されるＸ線検出電気信号の
総和は ２ａ＋（１／２）ａ＋３ａ＝（１１／２）ａ となる。最初に３ａ（＝Ａ）にて濃度１．０となる様調
整済であるので、このままＸ線検出効率の異なった各前
置増幅器６から入力されてくるＸ線検出電気信号を使用
することはできない。そこで、信号の規格化を行う。先
ず、濃度１．０に対応する総積分量３ａを（１１／２）
ａで除して規格化定数６／１１を求める。この定数を各
前置増幅器６からのＸ線検出電気信号に掛けて、各々、 ２ａ×（６／１１）＝（１２／１１）ａ， （１／２）ａ×（６／１１）＝（３／１１）ａ， ３ａ×（６／１１）＝（１８／１１）ａ としてこの信号を最適濃度Ｄ＝１．０に対応するＸ線量
が曝射されたことに相当するＸ線検出電気信号との積分
量として利用する。規格化されたＸ線検出電気信号の総
和は （１２／１１）ａ＋（３／１１）ａ＋（１８／１１）ａ ＝（３３／１１）ａ＝３ａ（＝Ａ） となり、又、この各検出の毎のＸ線検出効率も （１２／１１）ａ：（３／１１）ａ：（１８／１１）ａ ＝２：１／２：３ と各前置増幅器６において検出感度ボリュームにより設
定した、各検出器の検出効率の比は保持される。 【００２０】更に１つ目の検出野８を光シャッター１４
により遮光し使用しない場合について以下にに示す。 【００２１】２つ目の検出野のＸ線検出効率を半分、３
つ目の検出野効率のそれは３倍とする場合について考え
ると、各前置増幅器６より出力される各検出野９毎のＸ
線検出電気信号は各々、（１／２）ａ，３ａとなりＸ線
自動露出制御装置５に入力されるＸ線検出電気信号の総
和は、（１／２）ａ＋３ａ＝（７／２）ａとなる。 【００２２】そこで、信号の規格化を行い濃度Ｄ＝１．
０に対応する総積分量３ａを（７／２）ａで除して規格
化定数６／７を求める。この定数を各前置増幅器６から
のＸ線検出電気信号に掛けて各々、（１／２）ａ×（６
／７）＝（３／７）ａ，３ａ×（６／７）＝（１８／
７）ａが求まる。規格化されたＸ線検出電気信号の総和
は（３／７）ａ＋（１８／７）ａ＝（２１／７）ａ＝３
ａ（＝Ａ）となり、又、この各検出野毎のＸ線検出効率
の比も、（３／７）ａ：（１８／７）ａ＝（１／２）：
３と、各前置増幅器６において検出感度ボリュームによ
り設定した通りとなっている。この様に、各検出野９の
出力を選択的に露出制御装置５に入力することにより、
検出野９の切り替えを行うことができる。 【００２３】次に、各検出野９の領域内で均一な検出効
率でＸ線量を検出する作用について、図５、図６を参照
して説明する。図５は一本のプラスチックファイバー１
２Ａの入力端部の断面拡大図である。このプラスチック
ファイバー１２Ａでの光伝送は、基本的には増感紙１５
から最大入射角度θ₀ （受光角の半分）以下の入射角度
をもって光信号がプラスチックファイバー１２Ａのコア
部１８に入り、臨界角θ₁ 以上の角度でコア部１８とク
ラッド１９との境界面に於いて全反射を繰り返し乍ら伝
送されていく。プラスチックファイバー１２Ａの入力端
部１２Ｂから距離ｘ_d （Ｘ _d＝クラッド１９の厚み／ta
n θ₀ ）までの微小近傍は、クラッド１９の厚みに起因
する採光不能部分である。 【００２４】増感紙１５からの光信号は、プラスチック
ファイバー１２Ａの入力端面からの距離の２乗に反比例
して減衰するので、プラスチックファイバー１２Ａの近
傍の光しか採光できない。 【００２５】図５のプラスチックファイバー１２Ａの入
力端部へ入射する増感紙１５からの光量を、プラスチッ
クファイバー１２の入射端部から検出野内の増感紙まで
の距離ｘを関数として概略求める。プラスチックファイ
バー１２の入力端部を原点０として入力端面に平行で、
増感紙面に沿った方向をｙ軸とし、入力端面に垂直で、
増感紙面に沿った方向をｘ軸としたｘ−ｙ座標を考え
る。増感紙面上点（ｘ、ｙ）での微小面積ｄｘｄｙに於
ける単位面積当りの発光強度Ａの光が座標軸０のプラス
チックファイバー入力端部に与える照射光強度Ｐは、 【００２６】 【数１】 で表される。 【００２７】増感紙面上のｘ軸上ｘ₀ の距離までを検出
野内とし、プラスチックファイバー入力端部に於ける受
光角を２θ₀ とすると、ｙ＝ｘ₀ と、ｘ軸でθ₀ づつに
振り分けられたｙ＝tan θ₀ ・ｘとｙ＝−tan θ₀ ・ｘ
の３本の直線で囲まれた増感紙面上の光がプラスチック
ファイバ−１２の入力端部に入射することになる。 【００２８】プラスチックファイバー１２の単位面積当
りの入射光量Ｑは、 【００２９】 【数２】 ここで、ｙ1 ＝ｘtan θ₀ である。従って、 【００３０】 【数３】 と表される。 【００３１】ところで、ｘ_d は数１０μｍ程度の微小な
値であり、１本のプラスチックファイバー１２Ａへ入射
する光は、入力端部１２Ｂの極く近傍から反射される光
に限られてしまう。従って、本出願人が先に提出した技
術（特願昭５９−８０２２７）では増感紙１５の中央か
らの光を集光することは困難である。 【００３２】そこで、本実施例装置では図４に示すよう
に一本のプラスチックファイバー１２Ａの入射端面１２
Ｂが、一辺をａ（ａは極く短い距離である。）として頂
角２θ₀ （２θ₀ は前述した受光角）の扇形の微小採光
面を持ち、プラスチックファイバー群１２の各入射端面
１２Ｂの採光面によって検出野９内の全域で検出効率を
均一化することができる。尚、前記距離ａと検出野９内
に配置するファイバー本数とは、検出野面積と検出感度
から決定されるものである。 【００３３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可
能である。 【００３４】例えば、検出野９の形状、数は前記実施例
に示すものに限らず、撮影部位、目的に応じて適宜設定
することができる。また、光検出器７に用いられる光電
子増倍管の替りに半導体フォトセンサーを用いてもよ
い。上述した実施例では、シャッター７ｂにより光電子
増倍管７ｃ入力される光を遮断することにより検出野の
選択を行ったが、増幅器６の出力をスイッチを用いて選
択的に露出制御手段５に入力するような構成としても良
い。 【００３５】 【発明の効果】本発明によれば、検出野それぞれの出力
に重み付けを行って、この重み付けされた値に基づきＸ
線露出制御を行うので、濃度のバラツキの少ない良好な
Ｘ線画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のＸ線自動露出装置のブロック図。 【図２】本発明のＸ線検出器の概略構成図。 【図３】図２のＹ−Ｙ断面図。 【図４】本発明の検出野状での光ファイバー入射端部の
配列図。 【図５】本発明の光ファイバー入射端部の拡大断面図。 【図６】光ファイバー入射端部への入射光量を概算する
ための説明図。 【符号の説明】 ７ 光検出器 ９ 検出野 １２ 光ファイバー群 １２Ｂ 入射端部 １５ 増感紙 １６ 反射部材

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．Ｘ線を被検体に向けて曝射するＸ線管と、前記被検
   体を透過したＸ線を光に変換する変換手段と、複数箇所
   設定された採光野からそれぞれ光を導出する導光手段
   と、前記導光手段により導出された光をそれぞれ検出す
   る検出手段と、前記検出手段の検出結果に重み付けをす
   る重み付け手段と、前記重み付け手段により重み付けさ
   れた値を積分する積分手段と、前記積分手段の積分値が
   所定値を越えた時に前記Ｘ線管からのＸ線曝射を停止す
   るＸ線管制御手段とを備えることを特徴とするＸ線診断
   装置。 ２．前記導光手段は、光ファイバーを用いたものである
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。