(57)【要約】【課題】放射線検出装置において、２つの放射線撮像パネルを用い、１回の放射線の照射でエネルギサブトラクション画像を取得するために有利な技術を提供する。【解決手段】筐体と、筐体の中に重ねて配された第１の放射線撮像パネル及び第２の放射線撮像パネルと、第１の放射線撮像パネルと第２の放射線撮像パネルとの間に配された放射線吸収部と、を含む放射線検出装置であって、放射線吸収部は、Ｋ吸収端のエネルギが４０ｋｅＶ以上かつ６０ｋｅＶ以下に存在する吸収部材を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体の中に重ねて配された第１の放射線撮像パネル及び第２の放射線撮像パネルと、
前記第１の放射線撮像パネルと前記第２の放射線撮像パネルとの間に配された放射線吸収部と、を含む放射線検出装置であって、
前記放射線吸収部は、Ｋ吸収端のエネルギが４０ｋｅＶ以上かつ６０ｋｅＶ以下に存在する吸収部材を含むことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記吸収部材が、前記第１の放射線撮像パネル及び前記第２の放射線撮像パネルに対して、前記第１の放射線撮像パネル及び前記第２の放射線撮像パネルが感知可能な光を発しないことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記吸収部材が、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、及び、ツリウムのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記吸収部材が、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、及び、ツリウムのうち少なくとも１つを含む粒子が添加された樹脂を含むこと特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記吸収部材が、ガドリニウムを含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記吸収部材が、酸化ガドリニウムを含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記吸収部材が、１００μｍ以上かつ１０００μｍ以下の膜厚を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記第１の放射線撮像パネル及び前記第２の放射線撮像パネルが、シンチレータと、前記シンチレータで放射線から変換された光を検出するための検出部と、を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項９】
前記第１の放射線撮像パネル及び前記第２の放射線撮像パネルに含まれる前記検出部が、前記放射線吸収部を介して互いに隣接して配されることを特徴とする請求項８に記載の放射線検出装置。
【請求項１０】
前記放射線検出装置は、前記第１の放射線撮像パネルが前記第２の放射線撮像パネルよりも放射線の入射する側に配され、
前記第１の放射線撮像パネルは、前記シンチレータのうち第１のシンチレータを有し、
前記第２の放射線撮像パネルは、前記シンチレータのうち第２のシンチレータを有し、
前記第１のシンチレータの放射線の吸収率が、前記第２のシンチレータの放射線の吸収率以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載の放射線検出装置。
【請求項１１】
前記第１のシンチレータは、
タリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）を含み、
前記第１の放射線撮像パネルに配された前記検出部と前記第１のシンチレータとの界面から、前記界面と交差する方向に成長した柱状結晶構造を有し、
前記界面に対する正射影において、前記第１のシンチレータの柱状結晶と柱状結晶同士の間の空隙との面積に対する前記柱状結晶の占める面積の割合を充填率としたとき、
前記第１のシンチレータの膜厚［μｍ］×前記充填率［％］≦８０００［μｍ・％］
であることを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出装置。
【請求項１２】
前記放射線吸収部が、可視光を遮光する遮光部材を更に含み、
前記遮光部材が、前記第１の放射線撮像パネルと前記吸収部材との間と、前記第２の放射線撮像パネルと前記吸収部材との間と、の少なくとも何れかに配されることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理部と、を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置及び放射線撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療画像診断や非破壊検査に放射線検出装置が広く利用されている。この放射線検出装置を用いて、被写体に対してエネルギ成分が異なる放射線の放射線画像を複数取得し、取得した放射線画像の差分から、特定の被写体部分を分離又は強調したエネルギサブトラクション画像を取得する方法が知られている。特許文献１〜３には、エネルギサブトラクション画像を取得するために、２つの放射線撮像パネルを用いて、被写体に対して１回の放射線照射（ワンショット法）で２つの異なるエネルギ成分の放射線の放射線画像を記録する放射線検出装置が提案されている。特許文献１には、２組の放射線撮像パネルの間に放射線の低エネルギ成分を吸収するための銅板を配することが示されている。特許文献２、３には、放射線の吸収特性が互いに異なる材料を用いた放射線撮像パネルを用いることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２０８０００号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９１８２号公報
【特許文献３】特開２０００−２９８１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される銅板では、放射線の高エネルギ成分と低エネルギ成分との分離が不十分な可能性があり、得られるエネルギサブトラクション画像の画質が低下する可能性がある。特許文献２、３では、２種類の放射線撮像パネルを用いるため、放射線検出装置を構成する部材が増え、放射線検出装置の製造コストが増加する可能性がある。
【０００５】
本発明は、放射線検出装置において、２つの放射線撮像パネルを用い、１回の放射線の照射でエネルギサブトラクション画像を取得するために有利な技術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】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線検出装置は、筐体と、筐体の中に重ねて配された第１の放射線撮像パネル及び第２の放射線撮像パネルと、第１の放射線撮像パネルと第２の放射線撮像パネルとの間に配された放射線吸収部と、を含む放射線検出装置であって、放射線吸収部は、Ｋ吸収端のエネルギが４０ｋｅＶ以上かつ６０ｋｅＶ以下に存在する吸収部材を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段によって、放射線検出装置において、２つの放射線撮像パネルを用い、１回の放射線の照射でエネルギサブトラクション画像を取得するために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る放射線検出装置の構成例を示す断面図。
【図２】ランタノイドの各元素のＫ吸収端のエネルギを示す図。
【図３】Ｘ線の線質（ＲＱＡ３、５、７、９）を示す図。
【図４】図１の放射線検出装置の変形例を示す図。
【図５】シンチレータの膜厚と、実効エネルギ及び線量比の関係を示す図。
【図６】本発明の実施形態に係る放射線検出装置の実施例及び比較例を示す断面図。
【図７】本発明の放射線検出装置の放射線吸収部の放射線透過率を示す図。
【図８】本発明の放射線検出装置を用いた撮像画像を示す図。
【図９】本発明の放射線検出装置の実施例及び比較例の評価結果を示す図。
【図１０】本発明に係る放射線検出装置を用いた放射線撮像システムの構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る放射線検出装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
【００１０】
＜実施形態＞
図１〜５を参照して、本発明の実施形態による放射線検出装置の構造について説明する。図１は、本発明の実施形態における放射線検出装置１００の構成例を示す断面図である。図１（ａ）に示される放射線検出装置１００は、１つの筐体１０４の中に放射線を検出するための放射線撮像パネル１０１及び放射線撮像パネル１０２と、放射線撮像パネル１０１と放射線撮像パネル１０２との間に配された放射線吸収部１０３とを含む。放射線検出装置１００は、２つの放射線撮像パネル１０１、１０２を備えることによって、被写体に対して１回の放射線の照射（ワンショット法）でエネルギサブトラクション画像の取得が可能な構成を有する。このため、筐体１０４の放射線１０５を照射するための入射面１０６に対する正射影において、放射線撮像パネル１０１、１０２は互いに重なるように配される。また、本実施形態の各図に示す構成において、２つの放射線撮像パネル１０１、１０２のうち、放射線撮像パネル１０１の方が、放射線撮像パネル１０２よりも入射面１０６に近い放射線の入射する側に配される。
【００１１】
放射線撮像パネル１０１、１０２は、互いに同じ構成を有する撮像パネルを用いてもよい。特許文献２、３には、放射線の吸収特性の互いに異なる材料を用いた撮像パネルを用いる構成が示されている。この場合、放射線検出装置に用いる材料や、部品の種類が増え、製造コストが増加する可能性がある。互いに同じ構成を有する放射線撮像パネル１０１、１０２を用いることによって、製造コストを抑制できる可能性がある。
【００１２】
放射線撮像パネル１０１、１０２が、図１（ａ）に示すように、入射した放射線を直接、電気信号に変換する変換素子を用いた直接型の撮像パネルであってもよい。この場合、変換素子にはアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）などの材料が用いられうる。
【００１３】
また、放射線撮像パネル１０１、１０２が、図１（ｂ）に示すように、放射線を光に変換するシンチレータ１１１、１１２と、シンチレータ１１１、１１２で変換された光を検出する検出部１２１、１２２とを含む間接型の撮像パネルであってもよい。図１（ｂ）に示す構成では、放射線撮像パネル１０１において、シンチレータ１１１によって放射線から変換された光を検出部１２１が検出する。同様に、放射線撮像パネル１０２において、シンチレータ１１２によって放射線から変換された光を検出部１２２が検出する。
【００１４】
放射線撮像パネル１０１、１０２が間接型の撮像パネルの場合、シンチレータ１１１で変換された光が検出部１２２で検出されないように、また、シンチレータ１１２で検出された光が検出部１２１で検出されないようにする部材が配されてもよい。例えば、放射線撮像パネル１０１、１０２が、シンチレータ１１１、１１２で変換された光を遮光するアルミニウムなどの金属や黒色の樹脂などで構成された部材によって覆われていてもよい。また例えば、放射線吸収部１０３が、シンチレータ１１１及びシンチレータ１１２で変換された光が検出部１２２及び検出部１２１で検出されることを抑制してもよい。シンチレータ１１１及びシンチレータ１１２で変換された光が検出部１２２及び検出部１２１され難くなることで、検出部１２１、１２２で得られる画質の劣化が抑制されうる。
【００１５】
検出部１２１、１２２は、シンチレータ１１１、１１２によって放射線１０５から変換された光に感度を有する銀塩感光フィルムであってもよい。また、検出部１２１、１２２は、基板にシンチレータ１１１、１１２で変換された光を電気信号に変換するための光電変換素子を含む複数の画素がアレイ状に配された画素アレイを備えるセンサパネルであってもよい。センサパネルには、例えば、ガラスやプラスチックなどの基板上に、シリコンなどの半導体を用いて形成された、ｐｎ、ｐｉｎ、ＭＩＳ型などの光電変換素子と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチ素子とを含む複数の画素が配される。また例えば、半導体基板に画素アレイが形成されたセンサパネルを検出部１２１、１２２に用いてもよい。センサパネルを検出部１２１、１２２として用いる場合、基板上に形成された画素アレイの上にシンチレータ１１１、１１２が配されうる。
【００１６】
放射線撮像パネル１０１、１０２が間接型の撮像パネルの場合、シンチレータ１１１、１１２と検出部１２１、１２２との構成は、図１（ｂ）に示すように、シンチレータ１１１、１１２が互いに放射線吸収部１０３を介して互いに向かい合うだけに限られない。例えば、図１（ｃ）のように、放射線撮像パネル１０１、１０２ともに、入射面１０６の側からシンチレータ１１１、１１２と検出部１２１、１２２との順に並んでいてもよい。この場合、例えば、検出部１２１及び検出部１２２ともにセンサパネルであってもよいし、検出部１２１がセンサパネル、検出部１２２が銀塩感光フィルムであってもよい。
【００１７】
また例えば、図１（ｄ）に示すように、それぞれの放射線撮像パネル１０１、１０２に含まれる検出部１２１、１２２が、互いに放射線吸収部１０３を介して互いに隣接し、向かい合うように配されてもよい。この場合、検出部１２１、１２２ともに、センサパネルが用いられてもよい。放射線撮像パネル１０１、放射線吸収部１０３を透過した放射線１０５は、放射線撮像パネル１０２のシンチレータ１１２で光に変換される。図１（ｄ）に示す構成では、シンチレータ１１２での放射線１０５から光への変換が、シンチレータ１１２のうち検出部１２２に近い範囲で行われうる。このため、シンチレータで放射線から変換され検出部１２２によって検出される光が、シンチレータ１１２内での散乱の影響を受け難くなり、得られる画像の空間分解能を向上させうる。
【００１８】
次に、放射線吸収部１０３について説明する。放射線吸収部１０３は、放射線撮像パネル１０１と放射線撮像パネル１０２とで異なるエネルギ成分の放射線画像を取得するために、入射し放射線撮像パネル１０１を通過した放射線１０５の低エネルギ成分を吸収するための吸収部材を含む。このため、放射線撮像パネル１０２には、放射線検出装置１００に入射した放射線１０５のうち高エネルギの成分が入射しやすくなる。結果として、エネルギ成分が異なる複数の放射線画像の差分から得られるエネルギサブトラクション画像の、特定の被写体部分を分離又は強調する能力が向上しうる。
【００１９】
本実施形態において、放射線吸収部１０３の吸収部材に、Ｋ吸収端のエネルギが４０ｋｅＶ以上かつ６０ｋｅＶ以下に存在する部材を用いる。図２にランタノイドの各元素のＫ吸収端のエネルギを示す。ランタノイドの各元素は、３８．９２ｅＶから６３．３１ｋｅＶの間にＫ吸収端のエネルギを有する。このランタノイドの中から、吸収部材は、Ｋ吸収端のエネルギが４０ｋｅＶ以上かつ６０ｋｅＶ以下に存在するランタノイドを適宜選択して用いてもよい。具体的には、吸収部材は、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、及び、ツリウムのうち少なくとも１つを含んでいてもよい。吸収部材は、これらランタノイドの板状又は箔状の部材であってもよい。また例えば、吸収部材は、ランタノイドの化合物の板状又は箔状の部材であってもよい。ランタノイドの化合物とは、例えばランタノイドの酸化物や窒化物、酸窒化物などであってもよい。また例えば、吸収部材は、ランタノイドを含む（ランタノイドやランタノイドの化合物）粒子が添加された樹脂であってもよい。また例えば、吸収部材は、ランタノイドとランタノイド以外の金属との合金であってもよい。吸収部材は、ランタノイド又はランタノイドの化合物の充填率が５０％以上の部材であってよい。充填率とは、部材中でランタノイド又はランタノイドの化合物が占める割合をいう。
【００２０】
放射線吸収部１０３の吸収部材は、放射線を吸収する目的を十分に達成するために、入射面１０６と交差する方向に、１００μｍ以上の膜厚があるとよい。しかしながら、放射線の画像を取得するための高エネルギ成分の放射線を放射線撮像パネル１０２に透過するために、１０００μｍ以下の膜厚であるとよい。また、より放射線を放射線撮像パネル１０２に透過するために、３００μｍ以下であってもよい。
【００２１】
吸収部材は、１００μｍ以上と比較的、厚い膜厚を必要とするため、真空蒸着法やスパッタ法を用いて吸収部材を形成することは難しい場合がある。そこで、上述の通り吸収部材にランタノイドの板や箔を用いてもよい。また例えば、ランタノイドやランタノイドの化合物の粒子を樹脂などに混ぜ込んだペーストを調合し、このペーストを基台上にスクリーン印刷法などを用いて厚膜形成した樹脂のシートを吸収部材として用いてもよい。この場合、基台と吸収部材とで放射線吸収部１０３を構成してもよい。基台は、樹脂フィルムやガラスなど特に制限はないが、薄い部材を用いるとよい。また、図１（ｃ）、（ｄ）に示す構成では、放射線吸収部１０３は独立した部分として示されているが、例えば図１（ｃ）に示す構成において、検出部１２１に用いられるセンサパネルの基板が、ランタノイドを含んでいてもよい。また、図１（ｄ）に示す構成において、検出部１２１、１２２に用いられるセンサパネルの基板が、ランタノイドを含んでいてもよい。検出部１２１、１２２として用いられるセンサパネルの基板が、ランタノイドを含むことによって、放射線吸収部１０３として機能してもよい。
【００２２】
次いで、放射線吸収部１０３の吸収部材にランタノイドを用いる本実施形態の効果について説明する。放射線を電荷に変換する光電変換素子とＴＦＴなどのスイッチ素子とを含む画素が配されたセンサパネルを評価する方法としてＩＥＣ６２２２０−１がある。この評価方法では、一般撮影領域での放射線であるＸ線の線質として、ＩＥＣ６１２６７で規定されたＲＱＡ３、５、７、９を使用することが提唱されている。ＲＱＡ３、５、７、９のエネルギスペクトルを図３（ａ）に、実効エネルギを図３（ｂ）にそれぞれ示す。図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、ＲＱＡ３、５、７、９の実効エネルギは３８ｋｅＶから７５ｋｅＶ程度である。このことから、４０ｋｅＶから６０ｋｅＶ程度にＫ吸収端を有するランタノイドを含む吸収部材を放射線吸収部１０３に用いた場合、一般撮影領域において、きわめて有効に放射線のエネルギを分離することが可能となる。これによって、放射線の低エネルギ成分と高エネルギ成分とを分離し、取得されるエネルギサブトラクション画像の画質を向上することが可能となる。
【００２３】
ここで、放射線吸収部１０３に用いる吸収部材は、放射線撮像パネル１０１、１０２に対して、放射線撮像パネル１０１、１０２が感度を有する（感知可能な）光を発しないとよい。すなわち、放射線吸収部１０３に用いる吸収部材は、放射線を吸収する際にラジオルミネッセンスを呈しないとよい。例えば、吸収部材が可視光を発しないとよい。また例えば、吸収部材が、シンチレータ１１１、１１２のように放射線を可視光に変換しないとよい。換言すると、吸収部材は、シンチレータ１１１、１１２に用いられる部材とは異なる組成の部材が用いられうる。また、吸収部材が放射線を吸収する際にラジオルミネッセンスを呈し可視光を発する場合、図４に示すように、放射線吸収部１０３が、吸収部材から放射線撮像パネル１０１、１０２への可視光を遮光するための遮光部材４０１を含んでいてもよい。遮光部材４０１は、例えば検出部１２１、１２２と吸収部材との間のうち少なくとも一方に配されうる。また例えば、遮光部材４０１は、検出部１２１、１２２と吸収部材との間のそれぞれ配されてもよい。また例えば、遮光部材４０１は、吸収部材の全体を覆うように配されていてもよい。遮光部材４０１には、例えばアルミニウムなどの金属膜が用いられてもよいし、黒色の樹脂が用いられてもよい。また例えば、センサパネルを用いた検出部１２１、１２２の基板が、遮光部材４０１の機能を有していてもよい。
【００２４】
次に、放射線撮像パネル１０１、１０２に含まれるシンチレータ１１１、１１２について説明する。エネルギサブトラクション画像を取得する際、上述のように、適切なエネルギを吸収する放射線吸収部１０３を用いて、入射する放射線１０５の低エネルギ成分と高エネルギ成分とを分離することが必要である。更に、図１（ｂ）〜（ｄ）に示す、放射線撮像パネル１０１、１０２において、シンチレータ１１１、１１２を用いる場合、シンチレータ１１１、１１２での放射線の吸収量についても考慮する必要がある。具体的には、シンチレータ１１１で可能な限り低エネルギ成分を吸収し、シンチレータ１１１で吸収できなかった低エネルギ成分を放射線吸収部１０３で吸収する。更に、シンチレータ１１２で、可能な限り高エネルギ成分を吸収し光に変換して検出部１２２で検出することが必要となる。シンチレータ１１１において、必要以上に放射線１０５を吸収した場合、シンチレータ１１２に到達する放射線１０５の線量が減少してしまい、信号ノイズ比（ＳＮＲ）が悪化する可能性がある。
【００２５】
このため、シンチレータ１１１の放射線の吸収率が、シンチレータ１１２の放射線の吸収率以下であるとよい。シンチレータ１１１、１１２は、互いに異なる材料を用いてもよいし、同じ材料を用いてもよい。例えば、同じ材料を用いてシンチレータ１１１、１１２を形成した場合、シンチレータ１１１の膜厚×充填率×密度とシンチレータ１１２の膜厚×充填率×密度とが同じ、又は、シンチレータ１１２の膜厚×充填率×密度の方が大きくなるとよい。シンチレータ１１１、１１２の膜厚とは、シンチレータ１１１、１１２の入射面１０６と交差する方向の厚さのことを言う。また、シンチレータ１１１、１１２の充填率とは、例えばテルビウム活性化酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）のように粒子状の材料が樹脂に添加されているシンチレータの場合、樹脂に対するシンチレータ粒子の占める割合をいう。また、タリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）のように検出部１２１、１２２とシンチレータ１１１、１１２との界面から界面と交差する方向に成長する柱状結晶構造のシンチレータの場合の充填率は、次のように定義する。この場合、充填率は、検出部１２１、１２２とシンチレータ１１１、１１２との界面に対する正射影において、シンチレータ１１１、１１２の柱状結晶と柱状結晶同士の間の空隙との合計の面積に対する柱状結晶の占める面積の割合をいう。また、シンチレータ１１１、１１２の密度とは、シンチレータ１１１、１１２の単位体積当たりの重量をいう。
【００２６】
図１（ｄ）に示す構成を有する放射線検出装置１００において、シンチレータ１１１、１１２の膜厚を変化させた場合、それぞれの放射線撮像パネル１０１、１０２に入射する放射線１０５の実効エネルギ差を図５（ａ）に、線量比を図５（ｂ）にそれぞれ示す。ここで、シンチレータ１１１、１１２には、同じ充填率及び密度を有するＣｓＩ：Ｔｌを用い、それぞれ膜厚を１００μｍから６００μｍまで変化させた場合の結果を示す。
【００２７】
図５（ａ）から、シンチレータ１１１及びシンチレータ１１２の両方の膜厚が厚い場合、実効エネルギ差が大きくなることが分かる。一方で、図５（ｂ）に示されるように、シンチレータ１１１の膜厚が厚くなるに従い、放射線撮像パネル１０２のシンチレータ１１２に入射する放射線１０５の線量が低下してしまうことが分かる。このことから、シンチレータ１１１、１１２に同じ材料を用いた場合、シンチレータ１１１の膜厚×充填率×密度≦シンチレータ１１２の膜厚×充填率×密度となるとよい。結果として、シンチレータ１１１の放射線の吸収率が、シンチレータ１１２の放射線の吸収率以下となればよい。
【００２８】
シンチレータ１１１、１１２として、柱状結晶構造のＣｓＩ：Ｔｌを用いた場合、１００μｍの膜厚で、８０％程度の充填率のＣｓＩ：Ｔｌが形成できれば、得られる画像の空間分解能が確保されうる。そこで、放射線１０５の入射する側の放射線撮像パネル１０１に配されるシンチレータ１１１は、ＣｓＩ：Ｔｌを用いた場合、
膜厚［μｍ］×充填率［％］≦８０００［μｍ・％］
の式を満たしていてもよい。また、このとき、シンチレータ１１２は、ＣｓＩ：Ｔｌを用いた場合、
膜厚［μｍ］×充填率［％］≧８０００［μｍ・％］
の式を満たしていてもよい。
【００２９】
＜実施例＞
図６〜９を用いて、本実施形態の実施例を説明する。まず、上述の本実施形態に対する比較構造として第１比較例と第２比較例との２つの比較例を説明する。
【００３０】
第１比較例
第１比較例として、図６（ｂ）に示す放射線検出装置６００ａを作製した。まず、検出部１２１、１２２として用いるセンサパネルを形成するために、５５０ｍｍ×４４５ｍｍ×ｔ０．７ｍｍの無アルカリガラスの基板の上に、アモルファスシリコンを用いた半導体層を形成した。次いで、半導体層に光を電気信号に変換するための光電変換素子とＴＦＴとで構成される画素などを含む画素アレイを、真空成膜やフォトエッチングプロセスなどを繰り返すことによって形成した。画素アレイは、２８１６×３４１６の画素から構成されている。画素アレイに配された画素のうち、外周部に配された各８画素は検出部１２１、１２２の作成時、ドライエッチングなどのプロセスマージンを確保するために形成される所謂ダミー画素である。これらダミー画素は、有効画素領域の外周部に約１．２ｍｍの幅で形成した。その後、画素アレイを保護する目的で、窒化シリコン層及びポリイミド樹脂層を形成し、検出部１２１、１２２を得た。
【００３１】
次いで、検出部１２１、１２２に形成された配線部などを保護するためのマスキング処理を実施した後、蒸着チャンバ中に検出部１２１、１２２を設置した。チャンバ内を１０−５Ｐａまで減圧後、検出部１２１、１２２を回転させながら、検出部１２１、１２２の表面が１８０℃となるようにランプ加熱を行い、シンチレータ１１１、１１２を形成するためにＣｓＩの蒸着を行った。この際、発光中心となるＴｌも同時に蒸着した。このようにして、検出部１２１、１２２の上に、膜厚４００μｍ、Ｔｌ濃度１ｍｏｌ％のシンチレータ１１１、１１２を形成した。
【００３２】
シンチレータ１１１、１１２の形成後、シンチレータ１１１、１１２の形成された検出部１２１、１２２を蒸着チャンバから取り出した。次いで、シンチレータ１１１、１１２の防湿保護と反射率確保のために、シンチレータ１１１、１１２を覆うようにロールラミネーターにて５０μｍのＡｌシート６０１を接着した。Ａｌシート６０１には、接着目的で、２５μｍ厚のアクリル系粘着剤がコーティングされている。更に、周辺からの湿気混入を防ぐために、Ａｌシート６０１の周辺部を入念に加圧接着した。その後、気泡を抜くための加圧脱泡処理を行い、しかるべき電気実装と緩衝材の接着、および電気回路の接続、機構部分への実装などを行い、放射線撮像パネル１０１、１０２を得た。
【００３３】
次いで、放射線撮像パネル１０２のＡｌシート６０１の形成された側に、１０μｍ厚のアクリル粘着シート６０２を転写し、離形フィルムを剥離した後、外形基準で位置出しを行い、放射線撮像パネル１０１の検出部１２１の側に貼り付けを行った。以上の工程を用いて、２つの放射線撮像パネル１０１、１０２を積層し、１ショットでエネルギサブトラクションが可能な放射線検出装置６００ａを得た。
【００３４】
この放射線検出装置６００ａに、管電圧１５０ｋＶ、管電流２００ｍＡ、固定ろ過１．９ｍｍ厚Ａｌ、付加フィルター無しの条件で、ＳＩＤ（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｉｍａｇｅ  ｒｅｃｅｐｔｏｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）１３０ｃｍの位置から放射線を爆射した。放射線の曝射によって、放射線撮像パネル１０１、１０２のそれぞれで放射線画像を取得した。
【００３５】
放射線撮像パネル１０１のＡｌシート６０１上にＭＴＦチャートを載せ、空間周波数２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの測定を行ったところ、放射線撮像パネル１０１のＭＴＦは０．３５０、放射線撮像パネル１０２のＭＴＦは０．３２０であった。
【００３６】
また、放射線撮像パネル１０１のＡｌシート６０１上に、２０ｍｍ厚のアクリル板、２ｍｍ厚のＡｌ板、６ｍｍ厚のＡｌ板を載せ画像を取得した。得られた画像から２０ｍｍ厚アクリル板、２ｍｍ厚のＡｌ板、６ｍｍ厚のＡｌ板の置かれた部分について、それぞれ放射線の低エネルギ成分、高エネルギ成分における質量減率係数比μ１／μ２を下記に従い算出した。
【００３７】
入射放射線強度をＩ０、透過放射線強度をＩとすれば、
Ｉ／Ｉ０＝ｅｘｐ（−μｔｄ）・・・（１）
で表される。ここでμは質量減率係数、ｔ［ｃｍ］は透過物質の厚み、ｄ［ｇ／ｃｍ３］は透過物質の密度である。次いで、放射線の低エネルギ成分を撮像する放射線撮像パネル１０１の被写体無しでの感度値をＩ１０、被写体透過後の感度値をＩ１とする。また、放射線の高エネルギ成分を撮像する放射線撮像パネル１０２の被写体無しでの感度値をＩ２０ 、被写体透過後の感度値をＩ２とすると、
（Ｉ１／Ｉ１０）／（Ｉ２／Ｉ２０）
＝ｅｘｐ（−μ１ｔｄ）／ｅｘｐ（−μ２ｔｄ）
＝ｅｘｐ（μ１／μ２）
∴ｌｏｇ（Ｉ１／Ｉ１０）／（Ｉ２／Ｉ２０）
＝μ１／μ２・・・（２）
となる。式（２）で与えられるμ１／μ２は、物性値であるため、材料の厚みによらない。即ち２０ｍｍ厚アクリル板と、２ｍｍ厚Ａｌ板及び６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２の比が大きいほど材料識別能は高い。また、２ｍｍ厚Ａｌ板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２の比が小さいほど材料識別能は高い。
【００３８】
本比較例の放射線検出装置６００ａにおいて、２０ｍｍ厚アクリル板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は１．７０、２ｍｍ厚Ａｌ板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は１．３８であった。
【００３９】
また、放射線スペクトルをＥＭＦジャパン株式会社製ＥＭＦ１２３−０で測定した。このスペクトルと構成材料の質量減率係数から、放射線撮像パネル１０１に入射する放射線と、放射線撮像パネル１０２に入射する放射線の実効エネルギ差ΔＥ、及び、線量比を計算した。本比較例の放射線検出装置６００ａにおいて、実効エネルギ差ΔＥは１７ｋｅＶ、線量比は１８％であった。
【００４０】
第２比較例
第２比較例として、図６（ｃ）に示す放射線検出装置６００ｂを作製した。まず、第１比較例と同様の方法で、放射線撮像パネル１０１、１０２を得た。次いで、放射線撮像パネル１０２の検出部１２２の側に、１０μｍのアクリル粘着シート６０２を転写し、離形フィルムを剥離したのち外形基準で位置出しを行い、放射線撮像パネル１０１の検出部１２１の側に貼り付けを行った。以上の工程を用いて、２つの放射線撮像パネル１０１、１０２を積層し、１ショットでエネルギサブトラクションが可能な放射線検出装置６００ｂを得た。
【００４１】
作製した放射線検出装置６００ｂに対して、第１比較例と同様の条件にて放射線の曝射を行い、放射線撮像パネル１０１、１０２のそれぞれで放射線画像を取得した。
【００４２】
放射線撮像パネル１０１のＡｌシート６０１上にＭＴＦチャートを載せ、空間周波数２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの測定を行ったところ、放射線撮像パネル１０１のＭＴＦは０．３５０、放射線撮像パネル１０２のＭＴＦは０．３４０であった。
【００４３】
また、本比較例の放射線検出装置６００ｂにおいて、２０ｍｍ厚アクリル板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は１．７８、２ｍｍ厚Ａｌ板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は１．３３であった。
【００４４】
また、本比較例の放射線検出装置６００ｂにおいて、放射線撮像パネル１０１に対する放射線撮像パネル１０２の実効エネルギ差ΔＥは１９．５ｋｅＶ、線量比は１５％であった。
【００４５】
放射線撮像パネル１０２のＭＴＦが向上したのは、第１比較例と比較して、シンチレータ１１２に放射線が入射する前に、放射線が検出部１２１だけでなく検出部１２２を透過する。このため、放射線がシンチレータ１１１に入射した際に発生する低エネルギのコンプトン散乱線や２次放射線が、検出部１２１だけでなく検出部１２１、１２２両方の基板に吸収されるためと考えられる。また、材料識別能が向上したのも、同様に低エネルギ成分のコンプトン散乱線や２次放射線の影響が抑制されたためと考えられる。
【００４６】
次いで本実施形態の実施例として第１実施例〜第３実施例の３つの実施例を説明する。
【００４７】
第１実施例
第１実施例として、図６（ａ）に示す放射線検出装置１００を作製した。まず、上述の第１比較例、第２比較例と同様の方法で、放射線撮像パネル１０１、１０２を得た。また、ランタノイドを用いた吸収部材を含む放射線吸収部１０３を形成した。本実施形態において、吸収部材に、ランタノイドのうちガドリニウムの化合物である酸化ガドリニウムの粒子が添加された樹脂を用いた。
【００４８】
放射線吸収部１０３の形成において、まず、酸化ガドリニウムの塗工ペーストを準備した。具体的には、日本イットリウム株式会社製の酸化ガドリニウム粉末２ｋｇを、日本香料薬品株式会社製のターピネオール１ｋｇに添加し、分散、撹拌した。次いで、酸化ガドリニウムの添加された分散液を１５０℃に加熱しつつ、酸化ガドリニウムの粒子に対する体積比が２．５％となるよう溶剤系ポリビニルブチラール粉末を添加して溶解させ、完全な溶解を確認した後に室温まで自然冷却した。冷却後、２５℃、０．３ｒｐｍにおける回転粘度が５０Ｐａ・ｓとなるようにブチルカルビトールを添加し、スリットコータ用の酸化ガドリニウムの塗工ペーストを得た。得られた塗工用ペーストを用いて、１００μｍ厚のＰＥＮフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製テオネックスＱ５１）を基板としてスリットコータ上にセットし、スリットコートによる塗工を行った。塗工後の基板を、ＩＲ乾燥機に投入し１１０℃、４５分間乾燥させ、室温まで冷却させた後、乾燥機から取り出し、ＰＥＮフィルムの基板上に酸化ガドリニウムを用いた吸収部材を含む放射線吸収部１０３を得た。
【００４９】
この酸化ガドリニウムを用いた放射線吸収部１０３の吸収部材の膜厚を、株式会社キーエンス製ＬＴ−９０３０レーザー変位計を用いて測定したところ、吸収部材の膜厚は２００μｍ、吸収部材中に含まれる酸化ガドリニウムの膜充填率は７１．４％であった。図７に酸化ガドリニムを用いた吸収部材を含む放射線吸収部１０３の放射線透過率を示す。図７から、酸化ガドリニウムを用いた吸収部材を含む放射線吸収部１０３を用いることによって、入射した放射線のうち４５ｋｅＶ以下の低エネルギ成分を、ほぼ除去できることがわかる。
【００５０】
放射線吸収部１０３の形成後、放射線吸収部１０３の両面に１０μｍのアクリル粘着シート６０２を転写し、表面の離形フィルムを剥離し、放射線撮像パネル１０１の検出部１２１の側に貼り付けた。更に、裏面の離形フィルムを剥離し、放射線撮像パネル１０２の検出部１２２の側に貼り付けた。以上の工程を用いて、２つの放射線撮像パネル１０１、１０２を積層し、２つの放射線撮像パネル１０１、１０２の間に放射線吸収部１０３を備えた、１ショットでエネルギサブトラクションが可能な放射線検出装置１００を得た。
【００５１】
本実施例では、放射線吸収部１０３にランタノイドの粒子の添加された樹脂の吸収部材を用いたが、上述のように、板（箔）状に形成したランタノイドを放射線撮像パネル１０１、１０２の間に配してもよい。例えば、１５０μｍのランタノイドの箔を放射線撮像パネル１０１、１０２の間に放射線吸収部１０３として挿入してもよい。
【００５２】
作製した放射線検出装置１００に対して、第１比較例、第２の比較例と同様の条件にて放射線の曝射を行い、放射線撮像パネル１０１、１０２のそれぞれで放射線画像を取得した。
【００５３】
放射線撮像パネル１０１のＡｌシート６０１上にＭＴＦチャートを載せ、空間周波数２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの測定を行ったところ、放射線撮像パネル１０１のＭＴＦは０．３５０、放射線撮像パネル１０２のＭＴＦは０．３３０であった。
【００５４】
また、本実施例の放射線検出装置１００において、２０ｍｍ厚アクリル板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は２．００、２ｍｍ厚Ａｌ板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は１．１７であった。
【００５５】
図８（ａ）に本実施例で作成した放射線検出装置１００の放射線撮像パネル１０１で撮像した透過画像、図８（ｂ）に放射線撮像パネル１０１、１０２で撮像した画像から得たμ１／μ２画像をそれぞれ示す。通常の透過画像と同様の図８（ａ）では、２０ｍｍ厚アクリル板８０３と６ｍｍ厚Ａｌ板８０２とのコントラストが近い。一方、２ｍｍ厚Ａｌ板８０１と６ｍｍ厚Ａｌ板８０２とで、コントラストに明らかに差があることがわかる。これに対し、図８（ｂ）に示すμ１／μ２画像では、２０ｍｍ厚アクリル板８０３と６ｍｍ厚Ａｌ板８０２とで、コントラストが大きく異なっており、また、２ｍｍ厚Ａｌ板８０１と６ｍｍ厚Ａｌ板８０２とで、コントラストが近いことがわかる。この画像から、放射線検出装置１００によって取得されたμ１／μ２画像において、厚みによらず材料の識別ができることを示している。
【００５６】
また、本実施例の放射線検出装置１００において、放射線撮像パネル１０１に対する放射線撮像パネル１０２の実効エネルギ差ΔＥは４１．５ｋｅＶ、線量比は３．５％であった。
【００５７】
本実施例において、放射線撮像パネル１０１、１０２との間にランタノイドを含む吸収部材を用いた放射線吸収部１０３を配することによって、第１比較例、第２比較例と比較して、材料識別能が大きく向上することが分かった。また、放射線吸収部１０３を配することによってＭＴＦが劣化することもなかった。実効エネルギ差ΔＥは、放射線吸収部１０３が存在するため第１比較例、第２の比較例よりも大きくなる。また、本実施例において、第１比較例、第２の比較例と同様に、ともに４００μｍの膜厚のシンチレータ１１１、１１２を用いた。このため、シンチレータ１１１に対するシンチレータ１１２の線量比が第１比較例、第２の比較例よりも低下している。
【００５８】
第２実施例
第２実施例として、シンチレータ１１１の膜厚が２００μｍ、シンチレータ１１２の膜厚が６００μｍであることを除き、第１実施例と同様の構成を有する放射線検出装置１００を作製した。
【００５９】
作製した放射線検出装置１００に対して、上述の各比較例及び実施例と同様の条件にて放射線の曝射を行い、放射線撮像パネル１０１、１０２のそれぞれで放射線画像を取得した。
【００６０】
放射線撮像パネル１０１のＡｌシート６０１上にＭＴＦチャートを載せ、空間周波数２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの測定を行ったところ、放射線撮像パネル１０１のＭＴＦは０．３６０、放射線撮像パネル１０２のＭＴＦは０．３３０であった。
【００６１】
また、本実施例の放射線検出装置１００において、２０ｍｍ厚アクリル板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は２．２０、２ｍｍ厚Ａｌ板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は１．０５であった。
【００６２】
また、本実施例の放射線検出装置１００において、放射線撮像パネル１０１に対する放射線撮像パネル１０２の実効エネルギ差ΔＥは４１．０ｋｅＶ、線量比は８．５％であった。
【００６３】
本実施例において、放射線の入射する側にある放射線撮像パネル１０１のシンチレータ１１１の膜厚を薄くすることによって、放射線撮像パネル１０２に到達する線量が増加した。また、放射線撮像パネル１０１を透過した放射線を検出する放射線撮像パネル１０２のシンチレータ１１２の膜厚を厚くすることによって、検出される線量が増加し、信号ノイズ比の悪化が抑制される。これによって、第１実施例と比較して、材料識別能が向上した。また、シンチレータ１１１の膜厚を薄くすることによって、シンチレータ１１１中での光の拡散が抑制され、第１実施例よりも放射線撮像パネル１０１のＭＴＦが向上した。また、シンチレータ１１１の膜厚が薄いため、第１実施例よりも実効エネルギ差が小さくなり、線量比が向上した。
【００６４】
第３実施例
第３実施例として、シンチレータ１１１の膜厚が１００μｍ、シンチレータ１１２の膜厚が６００μｍであることを除き、第１実施例、第２実施例と同様の構成を有する放射線検出装置１００を作製した。
【００６５】
作製した放射線検出装置１００に対して、上述の各比較例及び実施例と同様の条件にて放射線の曝射を行い、放射線撮像パネル１０１、１０２のそれぞれで放射線画像を取得した。
【００６６】
放射線撮像パネル１０１のＡｌシート６０１上にＭＴＦチャートを載せ、空間周波数２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの測定を行ったところ、放射線撮像パネル１０１のＭＴＦは０．３６５、放射線撮像パネル１０２のＭＴＦは０．３４０であった。
【００６７】
また、本実施例の放射線検出装置１００において、２０ｍｍ厚アクリル板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は２．２５、２ｍｍ厚Ａｌ板と６ｍｍ厚Ａｌ板とのμ１／μ２比は１．００であった。
【００６８】
また、本実施例の放射線検出装置１００において、放射線撮像パネル１０１に対する放射線撮像パネル１０２の実効エネルギ差ΔＥは４０．０ｋｅＶ、線量比は１５．８％であった。
【００６９】
本実施例において、放射線の入射する側にある放射線撮像パネル１０１のシンチレータ１１１の膜厚を、第２実施例よりも更に薄くすることによって材料識別能が向上した。また、シンチレータ１１１の膜厚を薄くすることによって、シンチレータ１１１中での光の拡散が抑制され、第１実施例及び第２実施例よりも放射線撮像パネル１０１のＭＴＦが向上した。また、シンチレータ１１１の膜厚が薄いため、第１実施例及び第２実施例よりも実効エネルギ差が小さくなり、線量比が向上した。図９に、各実施例及び各比較例の評価結果を示す。
【００７０】
１回の放射線の照射でエネルギサブトラクション画像を取得するための放射線検出装置１００において、２つの撮像パネルの間にランタノイドを含む放射線吸収部１０３を配することによって、放射線の高エネルギ成分と低エネルギ成分とを分離する。これによって、得られるエネルギサブトラクション画像の材料識別能が向上することが分かった。また、放射線を吸収し、光に変換するシンチレータの厚さを適宜選択することによって、更に材料識別能が向上することが分かった。
【００７１】
以上、本発明に係る実施形態、実施例を示したが、本発明はこれらの実施形態、実施例に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態、実施例は適宜変更、組み合わせが可能である。
【００７２】
＜放射線撮像システム＞
以下、図１０を参照しながら本発明の放射線検出装置１００が組み込まれた放射線撮像システム１０００を例示的に説明する。放射線撮像システム１０００は、例えば、放射線検出装置１００と、イメージプロセッサなどを含む信号処理部１００３と、ディプレイなどを含む表示部１００４と、放射線を発生させるための放射線源１００１とを含む。放射線源１００１から発せられた放射線（例えばＸ線）は、被験者１００２を透過し、被験者１００２の体内の情報を含む放射線が、本実施形態の放射線検出装置１００によって検出される。これによって得られた放射線画像を用いて、例えば、信号処理部１００３は、所定の信号処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、表示部１００４に表示される。
【符号の説明】
【００７３】
１００：放射線検出装置、１０１、１０２：撮像パネル、１０３：放射線吸収部、１０４：筐体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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