(57)【要約】 【課題】  Ｘ線自動露出検出器のチャンバが置かれた温度、気圧の環境に影響することなく安定してＸ線撮像ができるＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置を提供する。【解決手段】  ＦＰＤの前面に配置されたＸ線自動露出検出器１０は、Ａｌ板４３ａ、４３ｂの内側に、絶縁物４２ａ、４２ｂとその上に電極４１ａ、４１ｂが、同じ厚さのスペーサ４４、４６を挟んで対向して設けられ、電離箱４０の内部の電離空間４８にＸｅガスが一定圧力で封入・密閉される。その電離箱４０の外周はスペーサ４５ａ、４７ａ、４５ｂ、４７ｂを介して外箱５０で全周囲が覆われ、その間の空間は真空ポンプで排気され真空空間４９ａ、４９ｂが形成される。電極４１ａと電極４１ｂ間に直流の電圧が印加されて、外部からの入射Ｘ線によって内部のＸｅガスが電離し、電気信号として外部に取出され、Ｘ線自動露出制御装置によって最適なＸ線撮影条件で撮像が行われる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線に感応し入射線量に対応した電荷信号を出力する放射線センサアレイを有するフラットパネルディテクタと、その前面に設けられ入射したＸ線強度に比例して電気信号を出力するＸ線自動露出用検出器を備え、Ｘ線撮像条件を制御できるようにしたＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置において、前記Ｘ線自動露出検出器の周辺部に真空層を設けたことを特徴とするＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を搭載したＸ線診断装置に係わり、特に、Ｘ線条件を自動設定するＸ線自動露出制御機構を備えたＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線写真撮影における自動露出制御装置はほとんどの間接撮影に用いられ、胸部、腹部等の直接撮影にも広く利用されている。この自動露出制御装置は、撮影時間を自動制御することにより、フィルム濃度を一定に保つように作動するもので、被写体を透過したＸ線量を電気信号に変換し、この電気量が一定値に達した時、Ｘ線を遮断し希望するフィルム濃度を得ようとするものである。
近年、単純Ｘ線撮影装置に使用されていたＸ線フィルムやイメージングプレートに代わり、半導体のＸ線面センサを用いたフラットパネルディテクタ（以下、ＦＰＤと呼ぶ）が用いられている。このＦＰＤは、通常、Ｘ線を光に変換するＸ線変換膜と、その直下に行列状に配置されたフォトダイオードアレイと、各フォトダイオードアレイに接続されたＴＦＴスイッチによって構成され、Ｘ線照射後、各ＴＦＴスイッチを順次ＯＮすることで、各画素に蓄積された信号電荷を読み出しＸ線画像を形成するタイプのものと、放射線に感応し入射線量に対応した電荷信号を直接出力する変換層からなる放射線センサアレイを有し、その直下に行列状に配置され電極にＴＦＴスイッチが接続され、照射時に各ＴＦＴスイッチを順次ＯＮすることで、各画素に蓄積された信号電荷を読み出しＸ線画像を形成するタイプの２種類のものがある。ここでは後者のタイプのものについて説明する。
【０００３】
図６に、Ｘ線自動露出制御装置１４とＦＰＤ１２を使用したＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置を示す。Ｘ線高電圧装置１９で、撮影条件である管電圧、管電流が設定された後、Ｘ線管２０からＸ線が放射され、絞り２１で有効視野に絞られて、被写体１１を透過し、Ｘ線自動露出用検出器１００に入射するとともに、Ｘ線自動露出用検出器１００を透過してＦＰＤ１２に入る。Ｘ線自動露出用検出器１００ではＸ線量を電流に変換し、Ｘ線自動露出制御装置１４に入力する。信号電流は、Ｘ線自動露出用検出器１００に入射したＸ線強度に比例するので、露光量は信号電流を積分した値に比例する。信号電流が積分回路１５で積分され、その積分値が濃度設定回路１６の設定値と比較器１７で比較され、一致すればＸ線遮断信号発生器１８でＸ線遮断信号を発生し、Ｘ線高電圧装置１９に送られＸ線の曝射が停止される。一般撮影用自動露出制御（ホタイマ制御）ではＦＰＤ１２の前面にＸ線自動露出用検出器１００が置かれる（例えば、特許文献１参照。）。
そして、ＦＰＤ１２で撮像された蓄積電荷は、ゲートドライバ回路２によって読出され、増幅回路３で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換されて、ＴＶ回路２７を介して撮像されたＸ線像がモニタ２８に表示される。
【０００４】
図７に、Ｘ線自動露出用検出器１００の構造を示す。図６に示す被写体１１を透過してきたＸ線の検出機構としてのＸ線自動露出用検出器１００は、従来では蛍光採光型、電離箱型、半導体型などがある。電離箱型の検出方式では、Ｘ線を検出するのに、Ｘ線の電離作用を利用した方式で、電離箱４０の周囲のフレームと、Ｘ線の入力側と出力側にＡｌ板４３ａ、４３ｂを用いたチャンバの内部に、Ｘ線入力側のＡｌ板４３ａの内側に絶縁物４２ａを、Ｘ線出力側のＡｌ板４３ｂの内側に絶縁物４２ｂを設け、その表面にそれぞれ電極４１ａ、４１ｂを設けている。両電極４１ａ、４１ｂを平行に対向させ、電極４１ａ、４１ｂ近傍にスペーサ４４、４６が装着され、両電極４１ａ、４１ｂ間の距離を精度良くした構造で、内部の電離空間４８にＸｅなどの電離用ガスが封入されている。そして、両電極４１ａ、４１ｂ間に直流の電圧が印加されている。Ｘ線がこの電離箱４０の電離空間４８に入射すると、Ｘ線のエネルギーを十分吸収した気体原子は、最外殻の電子が、原子核の引力圏外まで飛び出した状態となり、原子は正に帯電する。そして電子及び正に帯電した原子は、各々電極４１ａ、４１ｂに捕獲され、外部に電流として取り出される。
【特許文献１】特開平１０−３２７３１７号公報  （第１１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置は以上のように構成されているが、従来のＸ線診断装置にはイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）とＣＣＤカメラからなる撮像系を用いたものがあり、Ｉ．Ｉ．使用の場合、Ｉ．Ｉ．の映像系で得られた光信号からＸ線の露出制御を行っていたが、Ｉ．Ｉ．映像系がＦＰＤに取替わり、ＦＰＤが搭載されたＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置においては、光信号を一部取り出すことができないので、別途、Ｘ線自動露出用検出器１００が用いられている。Ｘ線自動露出用検出器１００は、外表面がＡｌ板４３ａ、４３ｂからなり内部の絶縁物４２ａ、４２ｂ上にスペーサ４４、４６を介して電極４１ａ、４１ｂが設けられ、内部にＸｅガス等が封入された電離空間４８を有するＸｅチャンバを構成しているので、透視撮影など撮影に長い時間を要する場合に、ＦＰＤの温度が上昇し、ＦＰＤの前近傍に配置されたＸ線自動露出用検出器１００の特性が周囲の環境（気圧、温度など）によって経時変化を生じるというＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置特有の問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線自動露出検出器のチャンバが置かれた温度、気圧の環境に影響することなく安定してＸ線撮像ができるＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置は、放射線に感応し入射線量に対応した電荷信号を出力する放射線センサアレイを有するフラットパネルディテクタと、その前面に設けられ入射したＸ線強度に比例して電気信号を出力するＸ線自動露出用検出器を備え、Ｘ線撮像条件を制御できるようにしたＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置において、前記Ｘ線自動露出検出器の周辺部に真空層を設けたものである。
【０００７】
本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置は上記のように構成されており、Ｘ線像を直接的又は間接的に電気信号に変換するＦＰＤの前面に、入射したＸ線強度に比例して電気信号を出力する電離箱の周辺部を真空層にしたＸ線自動露出検出器を設ける。周辺部を真空層にすることで外部からの影響を受けないようにし、電離箱内のＸｅガスによる電離特性を安定させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置は上記のように構成されており、ＦＰＤの前面に配置されたＸ線自動露出検出器が、周囲を真空層で隔絶しているので、長時間による透視撮影によるＦＰＤの温度上昇が、特に、Ｘｅガスなどが封入された電離箱型のＸ線自動露出検出器であっても、Ｘｅガスの電離状態が外部温度の影響を受けることがなくなり、また、気圧などの影響を受けることもなく、電離箱内の電極間距離も変化しないので、検出信号が変動することなく一定して安定し、常に被写体に最適なＸ線条件で撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本ＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置は、ＦＰＤを搭載しＸ線自動露出検出器が置かれた環境の温度、気圧に影響されずに、安定してＸ線撮影条件を出せるＸ線診断装置を実現した。
【実施例】
【００１０】
本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置の１実施例を、図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明装置のＸ線自動露出用検出器１０の構造を示し、図２は本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置の構成を説明する図である。
本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置は、真空空間４９ａ、４９ｂで囲まれた電離箱４０からなるＸ線自動露出用検出器１０と、Ｘ線自動露出用検出器１０からの信号電流を受けてＸ線管２０に印加されるＸ線高電圧装置１９からのＸ線条件を自動制御するＸ線自動露出制御装置１４と、Ｘ線自動露出用検出器１０の後方に配置され被写体１１の透過Ｘ線像を受像するＦＰＤ１２と、ＦＰＤ１２の電荷信号を読出走査するゲートドライバ回路２、出力された信号を増幅する増幅回路３、その信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２６、ＴＶ信号に出力するＴＶ回路２７と、ＴＶ回路２７からのＸ線画像信号を表示するモニタ２８とから構成される。
【００１１】
本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置と従来の装置と異なるところは、従来装置の図７に示すＸ線自動露出用検出器１００は、絶縁物４２ａ、４２ｂ上に設けられた電極４１ａ、４１ｂが、外装ケースを兼ねるＡｌ板４３ａ、４３ｂ上に形成され、内部の電離空間４８にＸｅガスが封入された電離箱４０で構成されており、周囲の環境温度がＡｌ板４３ａ、４３ｂに、直接、伝導、輻射、対流によって伝達される。そのため電離箱４０の温度が変動してＸｅガスの電離確率が変動する。また、Ａｌ板４３ａ、４３ｂ間にはスペーサ４４、４６が挿入され電極４１ａ、４１ｂ間が一定に保たれているが、環境の気圧などが変動すると電極４１ａ、４１ｂ間距離が変化して、印加された一定の直流電圧に対して電離確率が変化する。これに対し、本装置のＸ線自動露出用検出器１０は、電離箱４０の外側にスペーサ４５ａ、４７ａ、４５ｂ、４７ｂを介して真空空間４９ａ、４９ｂを設け、外箱５０を形成している。真空空間４９ａ、４９ｂによって電離箱４０は、環境の温度、気圧の変化を受けることがない。Ｘ線自動露出用検出器１０からの検出信号が変動することなく一定して安定し、常に被写体１１に最適なＸ線条件で撮像することができる。
【００１２】
次に、本ＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置の構成各部について説明する。
Ｘ線自動露出用検出器１０は、真空空間４９ａ、４９ｂで囲まれた電離箱４０からなり、Ａｌ板４３ａ、４３ｂの内側に、絶縁物４２ａ、４２ｂとその上に電極４１ａ、４１ｂが、同じ厚さのスペーサ４４、４６を挟んで対向して設けられ、電離箱４０の内部の電離空間４８にＸｅガスが一定圧力で封入・密閉される。そして、その電離箱４０の外周はスペーサ４５ａ、４７ａ、４５ｂ、４７ｂを介して外箱５０で全周囲が覆われ、電離箱４０と外箱５０の間の空間は真空ポンプで排気され真空空間４９ａが形成される。電極４１ａと電極４１ｂ間に直流の電圧が印加される。そして、外部からの入射Ｘ線によって内部のＸｅガスが電離し、電気信号として外部に取出され、Ｘ線自動露出制御装置１４によって最適なＸ線撮影条件で撮影が行われる。
【００１３】
外箱５０は、検出器の機械的な強度を保つために周囲に設けられたもので、例えば、Ａｌ合金板材などが用いられ、スペーサ４５ａ、４７ａ、４５ｂ、４７ｂはエポキシ樹脂材などが用いられる。
Ａｌ板４３ａ、４３ｂは、アルミニュウム材が使われ、スペーサ４４、４６およびフレームの外周の面に固着され、フレームの補強の役割を果たしている。
絶縁物４２ａ、４２ｂは、電極４１ａ、４１ｂとＡｌ板４３ａ、４３ｂ（接地電位）間を電気的に絶縁し、電極４１ａ、４１ｂに直流電圧が印加されても安定して動作することができるように電極４１ａ、４１ｂのサイズよりも大きくＡｌ板４３ａ、４３ｂ上に設けられている。
【００１４】
電極４１ａ、４１ｂは、薄いアルミニュームまたはカーボン等のＸ線透過性の良い、導電性物質で出来ている。その形状は、採光野（Ｘ線を検出する領域）と同じ形状をしており、Ｘ線照射により電離した電荷が収集される。図２に示すＸ線撮影システムにおいて、被写体１１の構造は複雑で千差万別であり、撮影目的に応じた採光野（検出部）の位置と形状がＸ線撮影像濃度を左右する。この被写体１１の構造の複雑さにマッチングさせるために、本発明のＸ線自動露出用検出器１０が有効である。すなわち一つのフレームの中に複数個に分割された電極４１ａ、４１ｂを備える電離空間４８を設け、撮影部位に応じて選択できるＸ線自動露出用検出器１０とＸ線自動露出制御装置１４を組合せることもできる。
【００１５】
Ｘ線自動露出制御装置１４は、図２に示すように、ＦＰＤ１２と組み合わされて使用される。Ｘ線高電圧装置１９で、撮影条件である管電圧、管電流が設定された後、Ｘ線管２０からＸ線が放射され、絞り２１で有効視野に絞られて、被写体１１を透過し、Ｘ線自動露出用検出器１０に入射するとともに、Ｘ線自動露出用検出器１０を透過してＦＰＤ１２に入る。Ｘ線自動露出用検出器１０ではＸ線量を信号電流に変換し、Ｘ線自動露出制御装置１４に入力する。信号電流は、Ｘ線自動露出用検出器１０に入射したＸ線強度に比例するので、露光量は信号電流を積分した値に比例する。そして、信号電流が積分回路１５で積分され、その積分値が濃度設定回路１６の設定値と比較器１７で比較され、一致すればＸ線遮断信号発生器１８でＸ線遮断信号を発生し、Ｘ線高電圧装置１９に送られＸ線の曝射が停止される。一般撮影用自動露出制御（ホタイマ制御）ではＦＰＤ１２の前面にＸ線自動露出用検出器１０が置かれる。
【００１６】
ＦＰＤ１２は、放射線に感応し入射線量に対応した電荷信号を直接出力するＸ線変換層からなる放射線センサアレイを有し、その直下に行列状に配置され電極にＴＦＴスイッチが接続され、照射時に各ＴＦＴスイッチを順次ＯＮすることで、各画素に蓄積された信号電荷を読み出しＸ線画像を形成するタイプのものである。
【００１７】
図３に、Ｘ線変換層３０を有する図２に示すＦＰＤ１２の構造を示す。このＦＰＤ１２は、Ｘ線変換層３０にバイアス電圧が上部電極２２から供給され、Ｘ線変換層３０の直下に、アクティブマトリックス基板４に行列状に配置された画素電極７に、ＴＦＴ８のスイッチ素子が接続され、照射時に各ＴＦＴ８のスイッチ素子を、図２にも示すゲートドライバ回路２でＦＰＣ２４ａを介して順次ＯＮすることにより、各画素の蓄積容量９に蓄積された信号電荷が、増幅器回路３にＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：柔軟性がある絶縁基板を用いたプリント配線板）２４を介して読出される。そして、増幅回路３から図２に示すＡ／Ｄ変換器２６を介して、ＴＶ回路２７に入力される。ＴＶ回路２７で信号処理が行なわれモニタ２８にＸ線画像が表示される。
【００１８】
図４に、図２のＦＰＤ１２の動作を説明するための回路図を示す。アクティブマトリックス基板４上に各画素１が縦横に規則正しく配列されており、制御回路２３からの信号でゲートドライバ回路２が駆動され、ゲート線５を介して行方向から各画素１の画素電極７に接続されたＴＦＴ８のゲート電極にパルス信号がＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…と順次に送られ、一方、制御回路２３からの信号で増幅回路３が駆動され、読出信号線６を介して列方向から、各画素１の映像電荷信号がＴＦＴ８のドレイン電極からＲ１、Ｒ２、Ｒ３、…と順次に読出される。
【００１９】
図５に、画素１の断面構成を示す。画素１は、ガラス基板上にＸＹマトリックス状の電極配線に接続されたゲート線端子５ａ、読出信号線端子６ａと薄膜トランジスタのＴＦＴ８と蓄積容量９などが形成された図４に示すアクティブマトリックス基板４と、その上部に略全面に形成されたＸ線変換層３０、下部の画素電極７、上部の上部電極２２によって構成されている。
【００２０】
Ｘ線変換層３０は、Ｘ線の照射強度に応じて良好な光導電特性を有し、電荷信号を発生する。例えば、蒸着により大面積成膜が容易で、厚み３００〜６００μｍに成膜された非晶質（アモルファス）セレニウム（ａ−Ｓｅ）などが用いられる。そのＸ線入射側の面にはＸ線変換層３０の上部電極２２が形成され、Ｘ線入射側とは反対の側には各画素１に対応する位置に画素電極７が形成されている。
蓄積容量９は、画素電極７と接地間に接続されている。そして、バイアス印加部からＸ線変換層３０にバイアス電圧が印加され、Ｘ線照射強度に応じてＸ線変換層３０で発生した電荷が、蓄積容量９のコンデンサに蓄積される。
トランジスタスイッチ、例えば、信号読出しスイッチ機能を有するＴＦＴ８が、各画素１毎に２次元に配列され、ゲート線端子５ａからのスイッチパルスにより、蓄積容量９の電荷信号が読出信号線端子６ａを介して増幅回路３に読出される。
【００２１】
本ＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置の動作について、図２を参照しながら説明する。
術者は、被写体１１の撮影検出部位を決め、例えば、腹部の撮影であれば、制御器で腹部のＸ線条件を設定すると、最適な撮影濃度が濃度設定回路１６で設定される。次に、被写体１１をＦＰＤ１２の前面に位置させ、ＦＰＤ１２の高さを調整する。そして、術者は離れた場所から撮影スイッチを操作して、Ｘ線管２０から絞り２１を介してＸ線を放射させる。被写体１１を透過したＸ線はＸ線自動露出用検出器１０に入射するとともに、Ｘ線自動露出用検出器１０を透過してＦＰＤ１２に入る。Ｘ線自動露出用検出器１０ではＸ線量が信号電流に変換され、Ｘ線自動露出制御装置１４に入力される。信号電流は、Ｘ線自動露出用検出器１０に入射したＸ線強度に比例するので、露光量は信号電流を積分した値に比例する。そして、信号電流が積分回路１５で積分され、その積分値が濃度設定回路１６の設定値と比較器１７で比較され、一致すればＸ線遮断信号発生器１８でＸ線遮断信号を発生し、Ｘ線高電圧装置１９に送られＸ線の曝射が停止される。同時に、ＦＰＤ１２の各画素に入射Ｘ線強度に比例した電荷が蓄積される。ゲートドライバ回路２からのゲート信号により各画素の電荷信号が増幅回路３に読み取られ、画像信号がＡ／Ｄ変換器２６に送られ、ＴＶ回路２７で信号処理され、モニタ２８にＸ線画像が最適な画質で表示される。
【００２２】
上記の実施例では、放射線に感応し入射線量に対応した電荷信号を直接出力するＸ線変換層３０からなるＦＰＤ１２について説明したが、Ｘ線を光に変換するＸ線変換膜とその直下に行列状に配置されたフォトダイオードアレイからなるＦＰＤ１２についても同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、ＦＰＤを搭載したＸ線診断装置に係わり、特に、Ｘ線条件を自動設定するＸ線自動露出制御機構を備えたＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置に関する。
また、本発明に用いられるＸ線自動露出用検出器１０は、ＦＰＤを使用しないＸ線フィルムやイメージングプレートなどの単純Ｘ線撮影装置と組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置の１実施例を示した説明図である。
【図２】本発明のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置のシステム系統を示した説明図である。
【図３】ＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置のＦＰＤの構造を説明するための図である。
【図４】ＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置のＦＰＤの動作を説明するための図である。
【図５】ＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置のＦＰＤの１画素の構成を説明するための図である。
【図６】従来のＦＰＤ搭載Ｘ線診断装置のシステム系統を示した説明図である。
【図７】従来のＸ線自動露出用検出器の構造を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  画素
２  ゲートドライバ回路
３  増幅回路
４  アクティブマトリックス基板
５  ゲート線
５ａ  ゲート線端子
６  読出信号線
６ａ  読出信号線端子
７  画素電極
８  ＴＦＴ
９  蓄積容量
１０、１００  Ｘ線自動露出用検出器
１１  被写体
１２  ＦＰＤ
１４  Ｘ線自動露出制御装置
１５  積分回路
１６  濃度設定回路
１７  比較器
１８  Ｘ線遮断信号発生器
１９  Ｘ線高電圧装置
２０  Ｘ線管
２１  絞り
２２  上部電極
２３  制御回路
２４  ＦＰＣ
２４ａ  ＦＰＣ
２６  Ａ／Ｄ変換器
２７  ＴＶ回路
２８  モニタ
３０  Ｘ線変換層
４０  電離箱
４１ａ、４１ｂ  電極
４２ａ、４２ｂ  絶縁物
４３ａ、４３ｂ  Ａｌ板
４４、４５ａ、４５ｂ、４６、４７ａ、４７ｂ  スペーサ
４８  電離空間
４９ａ、４９ｂ  真空空間
５０  外箱
【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】
2005348843.tif 000007
【図６】
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【図７】
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