(57)【要約】【課題】  安全に取り扱うことができるとともに、造影剤の吸収し易いエネルギー帯において単色性の良い疑似単色Ｘ線を透過することが可能なＸ線フィルタを提供する。【解決手段】  Ｘ線フィルタは、３５ｋｅＶ以上４７ｋｅＶ以下のＸ線エネルギー範囲内にＫ吸収端を有する複数種類の元素のうち、少なくとも２種類の元素を組成として含むガラス部材を備えている。また、ガラス部材は、これらの元素を組成として含んでいる。刺激性・有害性があり、金属板にした場合は大気中での安定性に問題のある、３５ｋｅＶ以上４７ｋｅＶ以下のＸ線エネルギー範囲内にＫ吸収端を有する複数種類の元素がガラス部材内に組成として含まれることによって、Ｘ線フィルタを安全に取り扱うことができるとともに、造影剤の吸収し易いエネルギー帯において単色性の良い疑似単色Ｘ線を透過することが可能となる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続Ｘ線のうち特定のエネルギー帯のＸ線を選択的に透過するＸ線フィルターであって、
３５ｋｅＶ以上４７ｋｅＶ以下のＸ線エネルギー範囲内にＫ吸収端を有する複数種類の元素を組成として含むガラス部材を備えることを特徴とするＸ線フィルタ。
【請求項２】
前記ガラス部材が、Ｂ２Ｏ３を１０％以上３０％以下、ＺｒＯ２を２％以上１０％以下、ＢａＯを１．５％以上１５％以下、Ｌａ２Ｏ３を４５％以上８４％以下（いずれも質量百分率とする）で含んでいることを特徴とする請求項１に記載のＸ線フィルタ。
【請求項３】
前記ガラス部材が、Ｂ２Ｏ３を２０％以上３５％以下、ＢａＯを１．５％以上５％以下（いずれも質量百分率とする）で含むとともに、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、及びＳｍＯ２のうち少なくとも一種類の元素の酸化物を含み、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、及びＳｍＯ２の質量百分率の合計が５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線フィルタ。
【請求項４】
前記ガラス部材の表面を覆う有機膜をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の波長範囲のＸ線を得るためのＸ線フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療用のＸ線装置などにおいては、Ｘ線源において発生した連続Ｘ線にＸ線フィルタを通過させることにより、ヨードなどの造影剤に吸収され易いエネルギー帯に強度を有する疑似単色Ｘ線を生成する場合がある。図５は、このようなＸ線フィルタを透過した疑似単色Ｘ線の強度分布の一例を示すグラフである。なお、図５は、Ｘ線フィルタとしてＣｅを用いた例である。
【０００３】
図５を参照すると、疑似単色Ｘ線の強度分布は、使用する元素のＫ吸収端（図中Ｂ）を境に大きく変化することがわかる。すなわち、Ｘ線フィルタのＸ線透過率は、Ｘ線エネルギーが大きくなるに従って増大し、Ｋ吸収端を境に急激に減少する。従って、疑似単色Ｘ線の強度分布は、Ｋ吸収端値の近傍であり且つＫ吸収端値よりも小さいエネルギー帯においてピークとなる。例えばヨード（Ｉ）が造影剤である場合には、ＩのＫ吸収端が約３３ｋｅＶ（図中Ａ）なので、Ｋ吸収端が３３ｋｅＶよりも少しだけ大きい元素（例えばＣｅ、Ｂａ等）をＸ線フィルタに用いることにより、ヨードが吸収し易いエネルギー帯において強度を有する疑似単色Ｘ線を得ることができる。
【０００４】
このようなＸ線フィルタの例としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。このＸ線フィルタは、２種類以上の元素を含む材料を用い、該２種類以上の元素のＫ吸収端に５〜１０ｋｅＶの差を設けている。これにより、Ｘ線検出器において生じる特性Ｘ線のエスケープに起因するＸ線エネルギーの変化に対し、Ｋ吸収端を挟む２つのＸ線エネルギー帯それぞれのＸ線強度を好適に分離して測定することを可能としている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２９６２０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｋ吸収端がＩよりも少しだけ大きい元素（例えばＣｅ等）は、刺激性・有害性を有するために、Ｘ線フィルタ表面に露出しているとＸ線フィルタの取り扱いが難しくなる。また、これらの元素は酸化し易いため大気中での安定性にも問題があり、板や箔の状態では反りが生じたり、亀裂が生じ易い等の問題がある。
【０００７】
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、安全に取り扱うことができるとともに、造影剤の吸収し易いエネルギー帯において単色性の良い疑似単色Ｘ線を透過可能なＸ線フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明によるＸ線フィルタは、連続Ｘ線のうち特定のエネルギー帯のＸ線を選択的に透過するＸ線フィルターであって、３５ｋｅＶ以上４７ｋｅＶ以下のＸ線エネルギー範囲内にＫ吸収端を有する複数種類の元素を組成として含むガラス部材を備えることを特徴とする。このＸ線フィルタによれば、ガラス部材が複数の元素を組成として含むことにより、安全に取り扱うことができるとともに、造影剤の吸収し易いエネルギー帯において単色性の良い疑似単色Ｘ線を透過することが可能となる。なお、本発明において、「組成として含む」とは、混入や拡散とは異なり、ガラス材料の一部となってガラスを構成していることを意味する。
【０００９】
また、Ｘ線フィルタは、ガラス部材が、Ｂ２Ｏ３を１０％以上３０％以下、ＺｒＯ２を２％以上１０％以下、ＢａＯを１．５％以上１５％以下、Ｌａ２Ｏ３を４５％以上８４％以下（いずれも質量百分率とする）で含んでいることを特徴としてもよい。これによって、複数種類の元素を含んでガラス化することができるとともに、造影剤が吸収し易いエネルギー帯において単色性がよい。また、造影剤のＫ吸収端より低いエネルギー帯における強度が小さく抑えられた疑似単色Ｘ線を得ることができるので、Ｘ線画像のコントラストを向上させることができる。
【００１０】
また、Ｘ線フィルタは、ガラス部材が、Ｂ２Ｏ３を２０％以上３５％以下、ＢａＯを１．５％以上５％以下（いずれも質量百分率とする）で含むとともに、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、及びＳｍＯ２のうち少なくとも一種類の元素の酸化物を含み、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、及びＳｍＯ２の質量百分率の合計が５０％以上であることを特徴としてもよい。これによって、複数種類の元素を含んでガラス化することができるとともに、造影剤が吸収し易いエネルギー帯において単色性がよい。また、造影剤が吸収し易いエネルギー帯において、多くのＸ線量子数を得ることができるために、単色化に伴うＸ線量子数の減少による、透過画像のＳ／Ｎ比の悪化を抑制することができる。
【００１１】
また、Ｘ線フィルタは、ガラス部材の表面を覆う有機膜をさらに備えることを特徴としてもよい。これにより、ガラス部材を保護することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるＸ線フィルタによれば、安全に取り扱うことができるとともに、造影剤の吸収し易いエネルギー帯において単色性の良い疑似単色Ｘ線を透過することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるＸ線フィルタの実施の形態及び実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明によるＸ線フィルタを用いたＸ線装置の実施形態を示す図である。本実施形態におけるこのＸ線装置は、例えば被検体の血管内に注入されたヨード（Ｉ）に所定エネルギー帯のＸ線が吸収されることを利用して、血管の形状を撮像するために使用することができる。
【００１５】
まず、図１を参照すると、Ｘ線装置２は、Ｘ線発生装置３、Ｘ線フィルタ１、Ｘ線絞り６、及びＸ線検出装置５を備えている。Ｘ線発生装置３は、連続Ｘ線Ｒ１を発生するための装置である。Ｘ線発生装置３は、広いエネルギー帯にわたって連続した強度を有する連続Ｘ線Ｒ１を発生する。Ｘ線フィルタ１は、連続Ｘ線Ｒ１から所定エネルギーのＸ線のみを選択的に透過し、疑似単色Ｘ線を生成するためのフィルタである。Ｘ線絞り６は、Ｘ線フィルタ１を透過した疑似単色Ｘ線が被検体４の検査対象部分にのみ照射されるように、疑似単色Ｘ線の照射範囲を絞るための装置である。Ｘ線絞り６は、Ｘ線発生装置３のＸ線出射口付近に取り付けられる。疑似単色Ｘ線は、Ｘ線絞り６を通過することによって所望の照射範囲に絞られた疑似単色Ｘ線Ｒ２となる。また、Ｘ線絞り６には、Ｘ線照射範囲を示すための可視光Ｌ１を発生する照射野表示機能を有しているのが好ましい。その際、Ｘ線絞り６によって可視光Ｌ１も疑似単色Ｘ線と同様に絞られるので、可視光Ｌ１は疑似単色Ｘ線Ｒ２の照射範囲を適切に示すこととなる。
【００１６】
本実施形態においては、造影剤としてヨードを用いているので、Ｘ線フィルタ１は、Ｉに吸収され易いエネルギー帯に強度を有する疑似単色Ｘ線を生成する。Ｘ線フィルタ１は、Ｘ線発生装置３とＸ線絞り６との間に取り付けられてもよいし、Ｘ線フィルタ１に可視光Ｌ１に対しての十分な透過性がある場合には、Ｘ線フィルタ１とＸ線発生装置３との間にＸ線絞り６が位置するように取り付けられてもよい。Ｘ線フィルタ１は、板状のガラス部材からなり、３５ｋｅＶ以上４７ｋｅＶ以下のエネルギー範囲内にＫ吸収端を有する複数種類の元素を組成として含んでいる。換言すれば、上記複数種類の元素とは、原子番号が５６〜６２の範囲内にあるＢａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、及びＳｍのうち少なくとも２種類である。これらの元素及びＩのＫ吸収端を表１に示す。Ｘ線フィルタ１を製造する際に、原子番号が５６〜６２の元素のうち少なくとも２種類の元素の酸化物をガラス材料として混ぜることにより、ガラス部材の構成材料の一部として含ませることができる。
【表１】
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【００１７】
なお、上記表１の原子番号が５６〜６２の範囲内にある元素は刺激性・有害性があり、大気中での安定性に問題があるものが多いが、本実施形態のＸ線フィルタ１はこれらの元素をガラス組成として含んでいるので、安全に取り扱うことができる。
【００１８】
また、本実施形態のＸ線フィルタ１は、ガラス部材の表面にパリレン（登録商標）膜といった有機膜を備えることが好ましい。これによって、ガラス部材を湿気などから保護することができる。
【００１９】
Ｘ線検出装置５は、被検体４を通過した疑似単色Ｘ線Ｒ３を検出してＸ線画像を生成するための装置である。Ｘ線検出装置５は、被検体４に含まれるヨードに吸収されなかった疑似単色Ｘ線Ｒ３を検出する。従って、Ｘ線検出装置５では、被検体４においてヨードが存在する箇所を示すＸ線画像が得られる。
【００２０】
続いて、上記した実施形態のＸ線フィルタ１に関する実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施例では、主にガラス部材の好適な組成について検討する。すなわち、疑似単色Ｘ線を生成する際には、Ｘ線画像においてヨードが存在する部分と他の部分とのコントラストが明瞭になるように、ヨードが吸収し易いエネルギー帯において単色性のよい疑似単色Ｘ線を生成することが望ましい。例えば、従来のＸ線装置では撮像できない直径１００μｍ程度の微小血管のような小さな部位であっても、ヨードが存在する部分と他の部分とのコントラストがより明瞭になれば、濃度分解能が向上し、撮像可能となる。また、低エネルギーのＸ線は、人体にとっても有害であり、これを効率よく遮断することが望まれている。一方、連続Ｘ線を単色化すると、Ｘ線量子数自体は減少するため、Ｘ線源のエネルギーが低い場合には、透過画像のＳ／Ｎ比が悪くなる場合がある。そのため、造影剤が吸収し易いエネルギー帯において多くのＸ線量子数を得られるような、単色性のよい疑似単色Ｘ線を生成することが望ましい。以下の実施例では、疑似単色Ｘ線においてこのような強度分布を実現するためのガラス部材の組成について述べる。
【実施例１】
【００２１】
表２は、本実施例における比較例（組成１）、及び実施例（組成２〜４）に係るＸ線フィルタのガラス部材の組成を示す表である。なお、表２における各数値は、ガラス部材の材料全体の質量に占める割合（質量百分率）を示している。
【表２】
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【００２２】
また、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、及び図３（ｂ）は、表２に示した組成１〜４を有するガラス部材を透過して生成された疑似単色Ｘ線の強度分布を示すグラフである。但し、これらの図に示される強度分布は、Ｘ線フィルタのＸ線透過率を示すものではなく、７０ｋＶの制動Ｘ線プロファイルを近似した上でＸ線フィルタを透過することにより得られる強度分布である。また、グラフの横軸はエネルギー（単位ｋｅＶ）である。グラフの縦軸はＸ線の相対的な強度を示しており、単位は任意である。また、これらの強度分布におけるガラス部材の厚さは、それぞれ３ｍｍである。
【００２３】
まず、比較例である組成１について言及する。表２を参照すると、組成１では、原子番号５６〜６２の元素のうちＣｅのみを含んでいる。このように、原子番号５６〜６２の元素のうち１つの元素のみを含むような組成であっても、図２（ａ）に示すように疑似単色Ｘ線を生成することが可能である。しかしながら、ＣｅのＫ吸収端は４０．４４ｋｅＶでありヨードのＫ吸収端（３３ｋｅＶ、図中Ａ）から離れているため、ヨードのＫ吸収端における疑似単色Ｘ線の強度は、ピークと比べてかなり減少している。従って、この組成１によるＸ線フィルタでは、ヨードがＸ線を吸収し易いエネルギー帯における疑似単色Ｘ線の単色性がよくない。
【００２４】
これに対し、組成２では、原子番号５６〜６２の元素のうちＢａ及びＣｅを含んでいる。このように、原子番号５６〜６２の元素のうち、Ｉに原子番号がより近い元素を含ませることによって、図２（ｂ）に示すように、疑似単色Ｘ線のピークをヨードのＫ吸収端付近まで拡大することができる。しかも、ヨードのＫ吸収端よりも低いエネルギー帯においては、Ｉに原子番号がより近い元素を加えても疑似単色Ｘ線の強度がほとんど増加しない。従って、組成２では、組成１と比較して、ヨードがＸ線を吸収し易いエネルギー帯において単色性のよい疑似単色Ｘ線を生成することができる。また、低いエネルギー帯での疑似単色Ｘ線の強度を抑えることができる。従って、本実施例によるＸ線フィルタによれば、Ｘ線検出装置におけるＸ線画像のコントラストを向上させることができる。
【００２５】
また、表２を参照すると、組成３では、原子番号５６〜６２の元素のうちＢａ、Ｃｅ、及びＮｄを含んでいる。このように、原子番号５６〜６２の元素のうち、Ｉから原子番号がより遠い元素を含ませることによって、図３（ａ）に示すように、高エネルギー側へ疑似単色Ｘ線の強度分布のピークを広げることができる。従って、ヨードがＸ線を吸収し易いエネルギー帯に合わせて疑似単色Ｘ線の強度分布を容易に調整することができる。
【００２６】
また、表２を参照すると、組成４では、原子番号５６〜６２の元素のうちＢａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＮｄを含んでおり、Ｎｄの組成比が最も大きくなっている。このように、原子番号５６〜６２の元素のうちできるだけ多種類の元素を含み、且つ最も大きな原子番号の元素を最も多く含むことによって、図３（ｂ）に示すように、ヨードがＸ線を吸収し易いエネルギー帯において疑似単色Ｘ線のピークを平坦にすることができる。
【実施例２】
【００２７】
表３は、本実施例における組成５〜１４に係るＸ線フィルタのガラス部材の組成、及びガラス化可能性を示す表である。なお、表３における各数値は、ガラス部材の材料全体の質量に占める割合（質量百分率）である。また、ガラス化可能性のうち、「適」はガラス化に適しており、「可」はガラス化可能であり、「不可」はガラス化できないことをそれぞれ示している。表４に示すように、本実施例では、原子番号５６〜６２の元素のうち比較的原子番号の大きなＬａを最も多く含んだ構成となっている。
【表３】
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【００２８】
表３を参照すると、ガラス部材の組成において、Ｂ２Ｏ３が１０％以上３０％以下、ＺｒＯ２が２％以上１０％以下、ＢａＯが１．５％以上１５％以下、Ｌａ２Ｏ３が４５％以上８４％以下である場合に、ガラス化可能であることがわかる。
【００２９】
また、図４（ａ）は、表３に示した組成５〜８を有するガラス部材の線吸収係数を示すグラフである。図４（ａ）において、グラフＧ５〜Ｇ８はそれぞれ組成５〜８に対応する線吸収係数グラフである。なお、図４（ａ）における図中ＡはヨードのＫ吸収端を示す。図４（ａ）を参照すると、組成５〜８において、ヨードが吸収し易いエネルギー帯のＸ線を単色性良く透過していることがわかる。また、組成５から組成８へ近づくに従い、ＩのＫ吸収端（図中Ａ）よりも低いエネルギー帯における線吸収係数が大きくなっている。従って、組成５から組成８に近づくほど、ヨードが吸収し易いエネルギー帯において単色性がよく、ヨードのＫ吸収端より低いエネルギー帯での強度が小さく抑えられた疑似単色Ｘ線を得ることができる。これによって、Ｘ線画像のコントラストを向上させることができる。
【実施例３】
【００３０】
表４は、本実施例における組成１５〜２５に係るＸ線フィルタのガラス部材の組成、及びガラス化可能性を示す表である。なお、表４における各数値は、ガラス部材の材料全体の質量に占める割合（質量百分率）を示している。表４に示すように、本実施例では、原子番号５６〜６２の元素のうち最も多く含まれる元素を比較的原子番号の大きなＳｍ、Ｎｄ、及びＰｒのいずれかとし、それぞれの組成の線吸収係数並びにガラス化可能性を検討した。
【表４】
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【００３１】
表４を参照すると、ガラス部材の組成において、Ｂ２Ｏ３が２０％以上３５％以下、ＢａＯが１．５％以上５％以下で含まれるとともに、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、及びＳｍＯ２のうち少なくとも一種類以上の元素の酸化物が含まれており、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、及びＳｍＯ２の質量百分率の合計が全ガラス材料の５０％以上である場合に、ガラス化可能であることがわかる。
【００３２】
また、図４（ｂ）は、表４に示した組成１６〜１８を有するガラス部材の線吸収係数を示すグラフである。図４（ｂ）において、グラフＧ１６〜Ｇ１８はそれぞれ組成１６〜１８に対応する線吸収係数グラフである。なお、図４（ｂ）における図中ＡはヨードのＫ吸収端を示す。図４（ｂ）を参照すると、組成１６〜１８において、ヨードが吸収し易いエネルギー帯のＸ線を単色性良く透過していることがわかる。また、組成１８から組成１６へ近づくに従い、ヨードが吸収し易いエネルギー帯における透過エネルギー範囲が広くなり、より多くのＸ線量子数を得られるようになっている。従って、含まれる割合が最も大きな元素の原子番号が大きいほど、ヨードが吸収し易いエネルギー帯においてより単色性がよく、ヨードが吸収し易いエネルギー帯において多くのＸ線量子数を得られる疑似単色Ｘ線を得ることができる。これによって、単色化によるＸ線量子数の減少に起因した透過画像のＳ／Ｎ比の悪化を抑制することができる。
【００３３】
なお、本発明のＸ線フィルタは、上記説明した形状に限らず、コアガラス部分とコアガラス部分の周囲を覆うクラッドガラス部分とを有するガラスファイバが複数束ねられて融着されることにより形成されたものでも良い。その場合、コアガラス部分に３５ｋｅＶ以上４７ｋｅＶ以下のＸ線エネルギー範囲内にＫ吸収端を有する複数種類の元素を含有し、ガラスファイバの長手方向が、連続Ｘ線の入射方向と交差していることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明によるＸ線フィルタを用いたＸ線装置の実施形態を示す図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ組成１及び組成２を有するＸ線フィルタによって生成された疑似単色Ｘ線の強度分布を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ組成３及び組成４を有するＸ線フィルタによって生成された疑似単色Ｘ線の強度分布を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）は、組成５〜８を有するガラス部材の線吸収係数を示すグラフである。図４（ｂ）は、組成１６〜１８を有するガラス部材の線吸収係数を示すグラフである。
【図５】図５は、従来のＸ線フィルタを透過した疑似単色Ｘ線の強度分布の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１…Ｘ線フィルタ、２…Ｘ線装置、３…Ｘ線発生装置、４…被検体、５…Ｘ線検出装置、６…Ｘ線絞り、Ｒ１…連続Ｘ線、Ｒ２、Ｒ３…疑似単色Ｘ線、Ｌ１…可視光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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