JP2006346290A - Radiographic image photographing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、放射線画像撮影装置に関するものであり、特に小焦点放射線源を用いて拡大撮影を行って位相コントラスト放射線画像を得て断層画像または3次元画像を生成する放射線画像撮影装置に関するものである。 The present invention relates to a radiographic imaging apparatus, and more particularly to a radiographic imaging apparatus that obtains a phase-contrast radiographic image by performing enlarged imaging using a small-focus radiation source to generate a tomographic image or a three-dimensional image. .
例えばX線CT装置により、従来の単純X線写真では得られない輪切り画像(断層画像)が得られ、画像診断に画期的な展開が見られた。とくに厚い骨で囲まれた脳の輪切り画像は、交通事故などでの頭部損傷の診断技術を飛躍的に向上せしめた。 For example, an X-ray CT apparatus has obtained a circular slice image (tomographic image) that cannot be obtained with a conventional simple X-ray photograph, and has seen a breakthrough in image diagnosis. The brain sliced image surrounded by thick bones has greatly improved the diagnostic technology for head injury caused by traffic accidents.
X線CT画像の画質向上については、近年においてはシンクロトロン放射光X線から単色X線を取り出し、その単色X線を用いたX線CTの研究が幾つか報告されている。ここでの基本的な重要な技術は、単色X線を用いることにより、位相コントラスト放射線画像が得られることであり、これにより鮮明なX線CT画像を得る試みがなされている(特許文献1)。 In recent years, regarding X-ray CT image quality improvement, several studies on X-ray CT using monochromatic X-rays extracted from synchrotron radiation X-rays have been reported. The fundamental important technique here is that a phase-contrast radiation image can be obtained by using monochromatic X-rays, and an attempt has been made to obtain a clear X-ray CT image (Patent Document 1). .
また、X線CT装置は、放射線管から放射されたX線が放射口のコリメータによって扇状のX線ビームに絞られるとともに、被検体を中心にして、放射線管とこれに対向して配置された円弧状のコリメータと検出器が回転して、被検体を透過したX線情報を検出器が捉え、その信号をコンピュータで処理して被検体の断層画像を得るものである。この検出器として、近年、半導体単結晶または多結晶を用いた放射線画像検出器が提案されている。その放射線画像検出器は、X線等の放射線が照射されることで電荷(電子‐正孔)を発生する半導体材料からなるX線変換層が用いられ、暗抵抗が高く、X線照射に対してダイナミックレンジが広く、S/Nのよい、良好な光導電特性を示すものである。例えば、Cdte単結晶やCdZnTe単結晶などが提案されている(特許文献2)。
ところで、照射された放射線が被写体を透過する際のエッジ効果による位相コントラスト放射線画像を得る撮影は、非常に高鮮鋭な画像を得るための撮影方法であるが、小焦点の放射線管を使用するので放射線の出力が通常のCT用の放射線管よりも弱く、現状の小焦点の放射線管を利用する限り位相コントラスト放射線画像を得る撮影では同じ照射線量で撮影するためには撮影時間が長くなる傾向にある。特に、X線CT装置などはもともと撮影時間が長く、さらなる長時間撮影は患者の動きによる画像のボケが生じやすく、長時間じっとするという点で患者負担も大きくなってしまう。 By the way, imaging to obtain a phase contrast radiation image by the edge effect when irradiated radiation passes through the subject is an imaging method for obtaining a very high-definition image, but uses a small-focus radiation tube. The radiation output is weaker than that of a normal CT radiation tube, and as long as the current small-focus radiation tube is used, in order to obtain a phase-contrast radiation image, the imaging time tends to be longer in order to obtain the same irradiation dose. is there. In particular, an X-ray CT apparatus or the like originally has a long imaging time, and further imaging for a long time tends to cause blurring of an image due to the movement of the patient, which increases the burden on the patient.
一方、小焦点の放射線管を用いて従来と同程度の撮影時間で撮影を行うと、照射線量が少なくなるため、従来の検出器を用いると撮影画像の画質が低減し、診断に支障を来す可能性が生じてしまう。また、位相コントラスト放射線画像を得る撮影は拡大撮影になるので、そもそも検出器への到達放射線量が少なくなり、高感度検出器の必要性が高いのが実情である。 On the other hand, if a radiograph with a small focal point is used and imaging is performed with a radiographing time similar to the conventional one, the irradiation dose is reduced. Therefore, the use of a conventional detector reduces the image quality of the captured image and hinders diagnosis. The possibility that it will occur will arise. In addition, since the imaging for obtaining the phase contrast radiation image is an enlargement imaging, the amount of radiation reaching the detector is reduced in the first place, and the necessity of a high sensitivity detector is high.
この発明では、断層画像または3次元画像でも画質の低下を抑えて被曝線量の低減、長撮影時間による患者の動きによる画像のボケの低減、長時間撮影による患者の負担低減が可能な放射線画像撮影装置を提供するものである。 In the present invention, radiographic imaging capable of reducing exposure dose by suppressing deterioration of image quality even in a tomographic image or a three-dimensional image, reducing blurring of an image due to patient movement due to a long imaging time, and reducing a burden on the patient due to long imaging. A device is provided.
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention is configured as follows.
請求項1に記載の発明は、照射された放射線が被写体を透過する際のエッジ効果による位相コントラスト放射線画像を得る放射線画像検出器を備え、前記放射線画像検出器は、放射線検出素子が1次元または2次元のイメージセンサであり断層画像または3次元画像を生成する放射線画像撮影装置において、前記放射線画像検出器は対向する両面に電極を有し、前記両面の電極の間に放射線を電荷に変換する放射線変換層を有し、前記放射線変換層がCdTe単結晶またはCdZnTe単結晶からなることを特徴とする放射線画像撮影装置である。 The invention according to claim 1 includes a radiation image detector that obtains a phase-contrast radiation image by an edge effect when irradiated radiation passes through a subject, and the radiation image detector has a one-dimensional radiation detection element or In a radiographic imaging apparatus that is a two-dimensional image sensor and generates a tomographic image or a three-dimensional image, the radiographic image detector has electrodes on both sides facing each other, and converts radiation into charges between the electrodes on both sides. A radiographic imaging apparatus comprising a radiation conversion layer, wherein the radiation conversion layer is made of a CdTe single crystal or a CdZnTe single crystal.
この請求項1に記載の発明では、位相コントラスト放射線画像を得て断層画像または3次元画像を生成する際に良好な画像が得られる。また、放射線画像検出器のCdTe単結晶またはCdZnTe単結晶は放射線を直接電荷に変換して画像化する方法なので鮮鋭度の低下が小さく、放射線情報を鮮明にする位相コントラスト効果を忠実に画像化し、非常に鮮明な画像を得ることができる。また、位相コントラスト撮影でグリッドを使用せず、エアギャップ法(被写体と検出器の距離を長くとる)で散乱線を除去するので、装置が煩雑、大型になり制御が難しいという問題点がなくなる。またグリッドでの直接X線(1次X線)の吸収により放射線が低減し画像のSNが低下してしまうことがなく、位相コントラスト撮影による断層画像または3次元画像でも、画質の低下を抑えて被曝線量低減、長撮影時間による患者の動きによる画像のボケの低減、長時間撮影による患者の負担低減が可能である。 In the first aspect of the present invention, a good image can be obtained when a tomographic image or a three-dimensional image is generated by obtaining a phase contrast radiation image. In addition, the CdTe single crystal or CdZnTe single crystal of the radiological image detector is a method of imaging by directly converting radiation into electric charges, so there is little reduction in sharpness, and the phase contrast effect that makes the radiation information clear is faithfully imaged, A very clear image can be obtained. Further, since the scattered radiation is removed by the air gap method (takes a longer distance between the subject and the detector) without using a grid in phase contrast imaging, the problem that the apparatus becomes complicated and large in size and difficult to control is eliminated. In addition, radiation does not decrease due to the absorption of direct X-rays (primary X-rays) in the grid, and the SN of the image does not decrease. Even in tomographic images or three-dimensional images obtained by phase contrast imaging, deterioration in image quality is suppressed. It is possible to reduce exposure dose, reduce image blur due to patient movement due to long imaging time, and reduce patient burden due to long imaging time.
請求項2に記載の発明は、前記放射線検出素子からの出力信号を読み出す読出回路がCMOSであることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置である。 The invention according to claim 2 is the radiographic imaging apparatus according to claim 1, wherein a readout circuit for reading out an output signal from the radiation detection element is a CMOS.
この請求項2に記載の発明では、放射線変換層であるCdTe単結晶またはCdZnTe単結による高感度化に加え、読出回路に画素像幅が可能であるCMOSを用いることにより、さらに高感度化、画質向上が可能で、かつ撮影時間も短縮が可能である。また、読取回路の微細化が可能となり高分解能な画像を出力することが可能であり、さらに軽量でコンパクトな構成にすることが可能になる。 In the invention according to claim 2, in addition to the high sensitivity by the CdTe single crystal or CdZnTe single connection which is the radiation conversion layer, the use of CMOS capable of pixel image width in the readout circuit further increases the sensitivity. The image quality can be improved and the shooting time can be shortened. In addition, the reading circuit can be miniaturized and an image with high resolution can be output, and a lighter and more compact configuration can be achieved.
請求項3に記載の発明は、前記放射線を照射する放射線管の焦点径をDとし、前記放射線管から前記被写体の中心までの距離をR1とし、前記被写体の中心から前記放射線画像検出器までの距離をR2とするとき、0.25m≦R1≦1.5m、0.25m≦R2≦1.5m、10μm≦D≦300μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像撮影装置である。 In the invention according to claim 3, the focal diameter of the radiation tube for irradiating the radiation is D, the distance from the radiation tube to the center of the subject is R1, and the distance from the center of the subject to the radiation image detector is 3. The radiographic imaging apparatus according to claim 1, wherein when the distance is R2, 0.25 m ≦ R1 ≦ 1.5 m, 0.25 m ≦ R2 ≦ 1.5 m, and 10 μm ≦ D ≦ 300 μm. is there.
この請求項3に記載の発明では、放射線管の焦点径を、放射線管から前記被写体の中心までの距離、被写体の中心から放射線画像検出器までの距離を規定することで、位相コントラスト放射線画像を得ることができ断層画像または3次元画像を生成する際に良好な画像が得られる。 In the invention according to claim 3, the focal diameter of the radiation tube is defined by a distance from the radiation tube to the center of the subject, and a distance from the center of the subject to the radiation image detector. A good image can be obtained when generating a tomographic image or a three-dimensional image.
以下、この発明の放射線画像撮影装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the radiation image capturing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments.
この発明の放射線画像撮影装置として位相コントラスト放射線画像が得られるX線CT装置に適用した実施の形態を詳細に説明する。 An embodiment in which the present invention is applied to an X-ray CT apparatus capable of obtaining a phase-contrast radiation image will be described in detail.
[位相コントラスト放射線画像]
まず、位相コントラストについて説明を行う。図1で模式的に示すように、放射線としてのX線は電磁波の一種であり、波の性質をもっている。以下、放射線をX線ともいい、X線が好ましい態様である。
[Phase contrast radiation image]
First, phase contrast will be described. As schematically shown in FIG. 1, X-rays as radiation are a kind of electromagnetic waves and have wave properties. Hereinafter, radiation is also referred to as X-ray, and X-ray is a preferred embodiment.
可視光線と同様に、X線が屈折率の異なる物体である被写体3を透過すると、その界面で屈折を起こす。屈折率の異なる界面部分の放射線画像検出器4上のX線透過画像では、X線の屈折によってX線強度が低下する部分と、そしてその屈折したX線が空間を直進してきたX線と重なりあってX線強度が上昇する部分とが生ずる。すなわちここで得られる陰画画像では、屈折率の異なる界面を境にしてX線強度が低下する部分が白く抜け、X線強度が上昇する部分がより黒くなる結果、いわゆるエッジ強調画像が得られる。これは位相コントラストと呼ばれる現象である。X線の波長は非常に短く、その屈折率は小さいので、従来の一般に行われているX線画像撮影ではこの位相コントラストは見過ごされてきた。 Similar to visible light, when X-rays pass through the subject 3 which is an object having a different refractive index, refraction occurs at the interface. In the X-ray transmission image on the radiation image detector 4 at the interface portion having a different refractive index, the X-ray intensity is reduced by the refraction of X-rays, and the refracted X-rays overlap with the X-rays traveling straight through the space. Thus, there is a portion where the X-ray intensity increases. That is, in the negative image obtained here, a portion where the X-ray intensity decreases at an interface having different refractive indexes is whitened and a portion where the X-ray intensity increases is blackened, so that a so-called edge-enhanced image is obtained. This is a phenomenon called phase contrast. Since the wavelength of X-ray is very short and its refractive index is small, this phase contrast has been overlooked in conventional X-ray imaging.
従来のX線画像では位相コントラストによる画像(位相コントラスト放射線画像)は十分に活用されておらず、むしろX線の吸収差による吸収コントラストのみのX線画像(吸収コントラスト放射線画像)が用いられていた。 In conventional X-ray images, images based on phase contrast (phase contrast radiation images) are not fully utilized, but rather X-ray images (absorption contrast radiation images) with only absorption contrast due to X-ray absorption differences have been used. .
この発明においては、この位相コントラストによって鮮鋭性のよい高画質のX線CT画像を撮影するX線CT装置を提供するものである。ここで位相コントラスト放射線画像は、筑波市の高エネルギー研究所や兵庫県のSPring−8などのようなシンクロトロンX線ビームを用いる方法がよく知られている。シンクロトロンは設備が大き過ぎて一般の医療施設で広く使用するこができないことは自明である。また、特表平11−502620号公報記載の方法には、X線焦点サイズが非常に小さく、さらに点焦点とみなせるような距離だけX線源とフィルムを離して撮影することで、位相コントラスト放射線画像を撮影することが報告されている。しかし、この方法ではX線が微弱になりすぎて人体のX線像撮影は不可能である。 In the present invention, an X-ray CT apparatus for photographing a high-quality X-ray CT image with good sharpness by this phase contrast is provided. Here, a method using a synchrotron X-ray beam such as the High Energy Laboratory in Tsukuba City or SPring-8 in Hyogo Prefecture is well known for the phase contrast radiation image. It is obvious that synchrotrons are too large to be used widely in general medical facilities. Further, according to the method described in JP-A-11-502620, the X-ray focal spot size is very small, and the X-ray source and the film are separated from each other by a distance that can be regarded as a point focal point. It has been reported to take images. However, with this method, the X-ray becomes too weak and it is impossible to take an X-ray image of the human body.
X線位相コントラスト放射線画像を得るには、原理的に図2に示すように、被写体3から放射線画像検出器4までの距離R2は一定の距離を離さなければならない。また、X線CTに用いる放射線管1は、一定のX線強度を得るために、放射線管の焦点径は微小焦点ではなく、50μm以上の値を取らざるを得ない。ここで、焦点径とは、放射線管からX線が放射される窓口の大きさで、一般に正方形をしており、その一辺の長さを言う。このような場合、この焦点径による幾何学的不鋭であるボケが生ずることとなる。ボケの大きさBは、B=a×(R2/R1)で現わせる。シンクロトロンから得られる放射光X線は平行線に近いため、すなわち焦点が無限遠である(R1→∞)と等価であって、ボケの大きさBは0となり、このようなボケの問題はない。また、マイクロフォーカスX線源を用いるときはa→0であり、自動的にB→0であって、この場合もボケによる影響を考慮する必要はない。 In order to obtain an X-ray phase contrast radiation image, in principle, the distance R2 from the subject 3 to the radiation image detector 4 must be a certain distance as shown in FIG. In addition, the radiation tube 1 used for X-ray CT has to take a value of 50 μm or more instead of a focal point of the radiation tube in order to obtain a constant X-ray intensity. Here, the focal diameter is the size of the window where X-rays are emitted from the radiation tube, and generally has a square shape and the length of one side thereof. In such a case, a blur which is geometrically sharp due to the focal diameter is generated. The size B of blur is expressed by B = a × (R2 / R1). Since synchrotron X-rays obtained from the synchrotron are close to parallel lines, that is, equivalent to a focal point of infinity (R1 → ∞), the blur size B is 0, and the problem of such blur is Absent. Further, when using a microfocus X-ray source, a → 0, and automatically B → 0. In this case, it is not necessary to consider the influence of blur.
ここでX線CTの撮影では、図3に示すように、被験者(被写体3)を中心に放射線管1と放射線画像検出器4が配置され、そして放射線管1と放射線画像検出器4が同期して被験者(被写体3)の回りを回転して画像が撮影される。効果的に位相コントラスト放射線画像を得るには、放射線管の焦点径及び回転半径長が一定領域でなければならない。 Here, in X-ray CT imaging, as shown in FIG. 3, the radiation tube 1 and the radiation image detector 4 are arranged around the subject (subject 3), and the radiation tube 1 and the radiation image detector 4 are synchronized. Thus, an image is taken by rotating around the subject (subject 3). In order to obtain a phase contrast radiographic image effectively, the focal diameter and the rotation radius length of the radiation tube must be in a constant region.
X線CTは上述のように放射線管1と放射線画像検出器4とが同時に被験者(被写体3)の回りを回転する。この場合、回転半径はおのずから制限される。すなわち、被験者(被写体3)にぶつからない最も小さい半径は0.5m程度である。逆に回転半径が大きくなるとX線CT装置自体が大きくなり、最も大きい半径は2m程度である。 In the X-ray CT, the radiation tube 1 and the radiation image detector 4 are simultaneously rotated around the subject (subject 3) as described above. In this case, the turning radius is naturally limited. That is, the smallest radius that does not hit the subject (subject 3) is about 0.5 m. On the contrary, when the rotation radius is increased, the X-ray CT apparatus itself is increased, and the largest radius is about 2 m.
なお、ここで言う放射線管の焦点径はJISZ4702に定められるようにピンホールカメラあるいはテストチャートを用いて測定することができる。この実施の形態例では、放射線管からコーンビームX線を照射し、これを平面状の放射線画像検出器で検出することで、撮影時間が短く、かつ、位相コントラストによって高画質のX線CT画像が得られるようになる。 In addition, the focal diameter of a radiation tube said here can be measured using a pinhole camera or a test chart as defined in JISZ4702. In this embodiment, cone beam X-rays are emitted from a radiation tube, and this is detected by a planar radiation image detector, so that the imaging time is short and the X-ray CT image has high image quality due to phase contrast. Can be obtained.
また、位相コントラスト放射線画像を得るには、放射線を照射する放射線管の焦点径をDとし、放射線管から前記被写体の中心までの距離をR1とし、被写体の中心から放射線画像検出器までの距離をR2とするとき、0.25m≦R1≦1.5m、0.25m≦R2≦1.5m、10μm≦D≦300μmであることが好ましく、位相コントラスト放射線画像を得て断層画像または3次元画像を生成する際に良好な画像が得られる。 In order to obtain a phase contrast radiographic image, the focal diameter of the radiation tube that irradiates the radiation is D, the distance from the radiation tube to the center of the subject is R1, and the distance from the center of the subject to the radiation image detector is R2 is preferably 0.25 m ≦ R1 ≦ 1.5 m, 0.25 m ≦ R2 ≦ 1.5 m, and 10 μm ≦ D ≦ 300 μm. When a phase contrast radiation image is obtained and a tomographic image or a three-dimensional image is generated. A good image is obtained.
さらに、0.5m≦R1≦1mが好ましい。R1は長い方が位相コントラスト効果が大きくて、画像が鮮明になる(上記のシンクロトロンのような焦点径の幾何学的不鋭が小さくなる)。一方、R1が長すぎなると装置が大きくなり使い勝手が悪くなる。また、0.5m≦R2≦1mが好ましい。X線の屈折は被写体位置で生じて放射線画像検出器に向けて徐々に大きくなるので、R2が長い方が位相コントラスト効果を大きくでき、画像が鮮明になる。一方、R2が長すぎると装置が大きくなり使い勝手が悪くなり、また焦点径Dによる幾何学的不鋭が大きくなり画像がぼけてしまう。また、50μm≦D≦200μm、さらに70μm≦D≦120μmであることが好ましい。焦点径Dが大きい方がX線出力が大きくなるが(単位時間の照射X線量が多くなるが)、大きすぎると幾何学的不鋭による画像がぼけてしまう。一方焦点径Dが小さい方が幾何学的不鋭が小さく画像が鮮明になるが、小さすぎるとX線出力が小さく実用的なX線撮影ができなくなる。それぞれの0.5m≦R1≦1m、0.5m≦R2≦1m、50μm≦D≦200μm、さらに70μm≦D≦120μmは、装置や撮影に応じて任意に選択して設定することができる。
[放射線画像検出器]
(放射線検出素子)
放射線画像検出器4は、放射線検出素子が1次元または2次元のイメージセンサであり、この実施の形態を、図4に示す。図4は直接変換型X線イメージセンサの原理図である。イメージセンサの基本構成は、X線を電荷に変換する放射線変換層7、放射線変換層7からの電気信号を電荷として蓄積する蓄積容量(コンデンサ)12、および蓄積容量12の電荷蓄積・電圧の出力信号を読み出す読出回路13、放射線変換層7にバイアス電圧Vを印加するためのバイアス電極8とピクセル電極11からなる。バイアス電極8が正電位、ピクセル電極11が負電位となるようにバイアス電圧Vが印加される。なお、印加する電位の正負は、放射線変換層7の材料によって変わる。
Furthermore, 0.5m ≦ R1 ≦ 1m is preferable. The longer R1, the greater the phase contrast effect and the clearer the image (the smaller the geometrical unsharpness of the focal spot diameter as in the synchrotron described above). On the other hand, if R1 is too long, the apparatus becomes larger and the usability becomes worse. Further, 0.5 m ≦ R 2 ≦ 1 m is preferable. Since X-ray refraction occurs at the subject position and gradually increases toward the radiation image detector, the longer R2, the greater the phase contrast effect, and the clearer the image. On the other hand, if R2 is too long, the apparatus becomes large and the usability becomes poor, and the geometrical insensitivity due to the focal diameter D becomes large and the image is blurred. Further, it is preferable that 50 μm ≦ D ≦ 200 μm, and more preferably 70 μm ≦ D ≦ 120 μm. Although the X-ray output increases as the focal diameter D is larger (although the irradiation X-ray dose per unit time increases), if it is too large, the image due to geometrical sharpness will be blurred. On the other hand, the smaller the focal diameter D, the smaller the geometrical insensitivity and the clearer the image becomes. However, when the focal diameter D is too small, the X-ray output is small and practical X-ray imaging cannot be performed. Each of 0.5 m ≦ R 1 ≦ 1 m, 0.5 m ≦ R 2 ≦ 1 m, 50 μm ≦ D ≦ 200 μm, and 70 μm ≦ D ≦ 120 μm can be arbitrarily selected and set according to the apparatus and photographing.
[Radiation image detector]
(Radiation detection element)
The radiation image detector 4 is a one-dimensional or two-dimensional image sensor with a radiation detection element, and this embodiment is shown in FIG. FIG. 4 is a principle diagram of a direct conversion X-ray image sensor. The basic configuration of the image sensor is a radiation conversion layer 7 that converts X-rays into electric charges, a storage capacitor (capacitor) 12 that stores electric signals from the radiation conversion layer 7 as electric charges, and charge storage / voltage output of the storage capacitors 12. A readout circuit 13 for reading out signals, a bias electrode 8 for applying a bias voltage V to the radiation conversion layer 7, and a pixel electrode 11 are included. A bias voltage V is applied so that the bias electrode 8 has a positive potential and the pixel electrode 11 has a negative potential. The sign of the applied potential varies depending on the material of the radiation conversion layer 7.
ピクセル電極11、放射線変換層7、バイアス電極8が積層され、この一次元または二次元に配列されたアレイのピクセル電極11側のほぼ全面を覆うように、蓄積容量12および読出回路13が積層されている。X線の中で、人体等の被検体で吸収されず透過したX線が放射線変換層7に入射する。直接変換方式では、放射線変換層7内に入射したX線量に応じた電荷(正孔−電子対)が励起される。 The pixel electrode 11, the radiation conversion layer 7, and the bias electrode 8 are laminated, and the storage capacitor 12 and the readout circuit 13 are laminated so as to cover almost the entire surface on the pixel electrode 11 side of this one-dimensional or two-dimensional array. ing. Among the X-rays, X-rays that are transmitted without being absorbed by a subject such as a human body enter the radiation conversion layer 7. In the direct conversion method, charges (hole-electron pairs) corresponding to the X-ray dose incident on the radiation conversion layer 7 are excited.
放射線変換層7には全面に形成されたバイアス電極8とセルごとに形成されたピクセル電極11とによりバイアス電圧Vが印加される。発生したキャリヤは、放射線変換層7に印加されているバイアスの極性に従い電子はバイアス電極8へ、正孔はピクセル電極11に移動し、電荷としてアレイ内の蓄積容量(Cs)12に蓄積される。放射線画像検出器4の電極は、信号取り出し側の電極、すなわちピクセル電極11は画素ごとに分離し、反対側(通常X線の入射する方向)の電極、すなわちバイアス電極8は共通電極(一枚の電極)であることが好ましい。 A bias voltage V is applied to the radiation conversion layer 7 by a bias electrode 8 formed on the entire surface and a pixel electrode 11 formed for each cell. The generated carriers move according to the polarity of the bias applied to the radiation conversion layer 7, electrons move to the bias electrode 8, holes move to the pixel electrode 11, and are stored as charges in the storage capacitor (Cs) 12 in the array. . The electrode of the radiation image detector 4 is an electrode on the signal extraction side, that is, the pixel electrode 11 is separated for each pixel, and the electrode on the opposite side (usually the direction in which X-rays are incident), that is, the bias electrode 8 is a common electrode (one sheet). Electrode).
この発明では、放射線変換層7がCdTe単結晶またはCdZnTe単結晶からなり、この構造を、以下に説明する。図5に示すように、放射線検出素子は、放射線変換層7がCdTe或いはCdZnTe半導体基板で構成され、この2つの面に複数のバイアス電極8、ピクセル電極11が形成されている。電極の形成されている部分以外の部分はアルミニウム、窒素、酸素からなる絶縁体皮膜14で覆われており、半導体基板の表面が直接出ていない。 In the present invention, the radiation conversion layer 7 is made of a CdTe single crystal or CdZnTe single crystal, and this structure will be described below. As shown in FIG. 5, in the radiation detection element, the radiation conversion layer 7 is composed of a CdTe or CdZnTe semiconductor substrate, and a plurality of bias electrodes 8 and pixel electrodes 11 are formed on these two surfaces. The portions other than the portions where the electrodes are formed are covered with an insulator film 14 made of aluminum, nitrogen, and oxygen, and the surface of the semiconductor substrate does not come out directly.
絶縁体皮膜14は、図6に示すように、ピクセル電極11の上に重なっていて、バンプ材料が接触する部分だけ、穴が開けてある構造ならさらに好ましい。バンプ材料がピクセル電極11と絶縁体皮膜14の間から半導体基板の表面にしみ込むのを防ぐことができる。逆に、図7に示すように、ピクセル電極11はその中心で半導体基板の表面と接触しており、周辺部が絶縁体皮膜14の上に重なっているのも好ましい。ピクセル電極11の形状は、円状、長方形、正方形、角が丸くなった長方形などがあり、このような場合、ピクセル電極11は、図8に示すように、行・列に並んでいるのが普通である。 As shown in FIG. 6, it is more preferable that the insulator film 14 has a structure in which a hole is formed only on a portion where the bump material is in contact with the pixel electrode 11 as shown in FIG. It is possible to prevent the bump material from penetrating the surface of the semiconductor substrate from between the pixel electrode 11 and the insulator film 14. On the contrary, as shown in FIG. 7, it is preferable that the pixel electrode 11 is in contact with the surface of the semiconductor substrate at the center, and the peripheral portion overlaps the insulator film 14. The shape of the pixel electrode 11 includes a circle, a rectangle, a square, a rectangle with rounded corners, and the like. In such a case, the pixel electrodes 11 are arranged in rows and columns as shown in FIG. It is normal.
以下に、CdTe放射線検出素子の製造過程の一例を説明する。 Below, an example of the manufacturing process of a CdTe radiation detection element is demonstrated.
図9に示すように、まず、CdTe基板の裏面にバイアス電極8としてInを真空蒸着で形成した(図9(a))。次に、反対側の表面に、フォトレジスト20を塗布し(図9(b))、ピクセル電極パターンが描かれているフォトマスクを通して、フォトレジストを露光し、さらに現像して、フォトレジストのピクセル電極形成部に開口部20aを開けた(図9(c))。これを塩化白金酸水溶液に入れて、無電解メッキ法で白金電極21を形成したあと、さらに蒸着装置で金薄膜22を蒸着した(図9(d))。そのあと、アセトン溶液で洗浄することによって、フォトレジストを洗浄し、CdTe基板の表面にピクセル電極11を形成した(図9(e))。 As shown in FIG. 9, first, In was formed as a bias electrode 8 on the back surface of the CdTe substrate by vacuum deposition (FIG. 9A). Next, a photoresist 20 is applied to the opposite surface (FIG. 9B), the photoresist is exposed through a photomask on which a pixel electrode pattern is drawn, and further developed to form a pixel of the photoresist. An opening 20a was opened in the electrode forming portion (FIG. 9 (c)). This was put in a chloroplatinic acid aqueous solution, and after forming a platinum electrode 21 by an electroless plating method, a gold thin film 22 was further deposited by a vapor deposition apparatus (FIG. 9 (d)). Thereafter, the photoresist was washed by washing with an acetone solution to form a pixel electrode 11 on the surface of the CdTe substrate (FIG. 9E).
次にこれを、誘導結合高周波プラズマ支援マグネトロンスパッタ装置で、非晶質酸化窒化アルミニウム薄膜からなる絶縁体皮膜14を形成した(図9(f))。ターゲットにはアルミニウムを用い、酸素10%混合窒素ガスを反応ガスとしてスパッタ装置に導入した。プラズマ発生のためにアルゴンも導入した。成膜圧力は0.1Paであった。100nmの膜厚に成膜後、これを取り出した。この上にフォトレジスト20を再び塗布し(図9(g))、電極開口部パターンのついたマスクで露光後現像して、フォトレジストに電極開口部20bの穴を開けた(図9(h))。さらに、水酸化ナトリウム水溶液で、非晶質酸化窒化アルミニウム薄膜をエッチングして、電極上部の一部を露出させた(図9(i))。その後、フォトレジストをアセトンで溶解洗浄して、放射線検出素子とした(図9(j))。 Next, an insulating film 14 made of an amorphous aluminum oxynitride thin film was formed using an inductively coupled high-frequency plasma assisted magnetron sputtering apparatus (FIG. 9 (f)). Aluminum was used as a target, and a 10% oxygen mixed nitrogen gas was introduced into the sputtering apparatus as a reaction gas. Argon was also introduced for plasma generation. The film forming pressure was 0.1 Pa. This was taken out after forming into a film thickness of 100 nm. Photoresist 20 was applied again thereon (FIG. 9G), developed after exposure with a mask having an electrode opening pattern, and a hole of electrode opening 20b was formed in the photoresist (FIG. 9H )). Further, the amorphous aluminum oxynitride thin film was etched with an aqueous solution of sodium hydroxide to expose a part of the upper part of the electrode (FIG. 9 (i)). Thereafter, the photoresist was dissolved and washed with acetone to obtain a radiation detection element (FIG. 9 (j)).
これを、蓄積容量12および読出回路13を構成する読み出し集積回路とフリップチップボンディングし、放射線画像検出器4を構成した。放射線画像検出器4とX線源の間に物体を置き、X線を照射して画像をコンピュータに写したところ、欠陥の無い良好な画像が得られた。 This was flip-chip bonded to the readout integrated circuit constituting the storage capacitor 12 and readout circuit 13 to constitute the radiation image detector 4. When an object was placed between the radiation image detector 4 and the X-ray source, X-rays were irradiated and the image was copied to a computer, a good image free from defects was obtained.
図10および図11は放射線画像検出器4を構成する単位画像検出器31を示す側面図および正面図である。単位画像検出器31は、放射線検出素子32がピクセル単位で読出回路13に対しフリップチップボンド方式により接続されている。なお、この半導体放射線検出素子32と読出回路13とは図示のように互いに接合されて、例えば縦が115mm、横が45mmの四角形の単位画像検出器31とされる。読出回路13は信号引き出しパッド36を一辺側に有し、放射線検出素子32に対してその信号引き出しパッド36部分がはみ出すように、フリップチップボンド法により直接接合されている。なお、1次元検出器として用いる場合には、単位画像検出器の大きさは25mm×10mm程度の大きさでよい。 10 and 11 are a side view and a front view showing the unit image detector 31 constituting the radiation image detector 4. FIG. In the unit image detector 31, the radiation detection element 32 is connected to the readout circuit 13 in a pixel unit by a flip chip bonding method. The semiconductor radiation detection element 32 and the readout circuit 13 are joined to each other as shown in the figure to form a rectangular unit image detector 31 having a length of 115 mm and a width of 45 mm, for example. The readout circuit 13 has a signal extraction pad 36 on one side, and is directly bonded to the radiation detection element 32 by a flip chip bonding method so that the signal extraction pad 36 portion protrudes. When used as a one-dimensional detector, the size of the unit image detector may be about 25 mm × 10 mm.
そして、この単位画像検出器31の二つが、信号引き出しパッド36側とは反対側の辺で相互に隙間なく衝き合わせられるとともに、衝き合わされた二つの単位画像検出器31を一組として、これらの複数組を、信号引き出しパッド36が設けられていない側面に順次衝き合わせて、図12および図13に示すように四角形の基板37上に並設することで、放射線画像検出器が構成されている。 Then, the two unit image detectors 31 collide with each other on the side opposite to the signal drawing pad 36 side without any gap, and the unit image detectors 31 that are confronted with each other as a set, A radiographic image detector is configured by sequentially colliding a plurality of sets with a side surface on which the signal extraction pad 36 is not provided and arranging them in parallel on a rectangular substrate 37 as shown in FIGS. .
図12および図13は、縦2枚、横5枚の計10枚の単位画像検出器31を並べて基板37上にワイヤボンディング接続し、有効視野が230mm×225mmの放射線画像検出器4とした場合を示す。そして、各単位画像検出器31からの信号は基板37を経由して外部の画像構成部および画像表示部へ順次供給される。なお、単位画像検出器31の衝き合わせ数や、複数の単位画像検出器31からなる放射線画像検出器4の組付け数を増減することで、任意の大きさの放射線画像検出器4を構成できる。 FIGS. 12 and 13 show a case in which 10 unit image detectors 31 in total, 2 in the vertical direction and 5 in the horizontal direction, are arranged on the substrate 37 and wire-bonded to form a radiation image detector 4 having an effective field of view of 230 mm × 225 mm. Indicates. The signals from the unit image detectors 31 are sequentially supplied to an external image configuration unit and an image display unit via the substrate 37. In addition, the radiation image detector 4 of arbitrary magnitude | size can be comprised by increasing / decreasing the number of collisions of the unit image detector 31 and the assembly | attachment number of the radiation image detector 4 which consists of several unit image detectors 31. .
放射線画像検出器4は、エリアセンサでもラインセンサでもよい。エリアセンサの方が同時間内に画像情報を多くとれ、このとれる情報量が同じならば短時間(照射線量小)に撮影を行うことができる。一方、ラインセンサは装置をコンパクトにでき、しかも1次元方向に長い検出器を作製可能なので、全体の撮像面積を大きくとることが可能である。 The radiation image detector 4 may be an area sensor or a line sensor. The area sensor can acquire more image information within the same time, and if the amount of information that can be obtained is the same, it is possible to perform imaging in a short time (small irradiation dose). On the other hand, the line sensor can make the apparatus compact and can produce a detector that is long in the one-dimensional direction, so that the entire imaging area can be increased.
放射線画像検出器4の画素サイズは、50μm以上200μm以下、さらに80μm以上160μm以下が好ましく、画素サイズが小さくなるとフィルファクターが小さくなり画像のSNが悪くなる。一方、画素サイズが大きすぎると情報量が少なくかつなめらかさにかける画像になるので診断画像としての支障をきたす。放射線画像検出器4の大きさ、すなわち撮像サイズは、10×10cm以上が好ましく、20cm×20cm以上が望ましい。ある程度の大きさがないと、診断に支障をきたす。現在の利用から45cm×45cm程度でよく、30cm×30cm程度あれば診断には十分である。
(読出回路)
次に、読み出し集積回路の好適な実施形態について詳細に説明する。図14は読み出し集積回路の読出回路13をCMOSで構成した構成図である。読出回路13は、CMOS130がマトリックス状に形成された電極110(n1列のCMOS130で構成されるCMOSアレイ131がn2行配列されている。)及び各CMOSアレイ131に対応するA/D変換器121がn2行配列された信号処理部120を備えている。
前記電極110は、前記放射線検出素子32の各素子の各画素と1対1にボンディング接続され、各画素の信号として読み取られる。
The pixel size of the radiation image detector 4 is preferably 50 μm or more and 200 μm or less, more preferably 80 μm or more and 160 μm or less. When the pixel size is reduced, the fill factor is reduced and the SN of the image is deteriorated. On the other hand, if the pixel size is too large, the amount of information is small and the image is smoothed, which causes a problem as a diagnostic image. The size of the radiation image detector 4, that is, the imaging size is preferably 10 × 10 cm or more, and more preferably 20 cm × 20 cm or more. If it is not large enough, it will interfere with the diagnosis. From the current use, it may be about 45 cm × 45 cm, and about 30 cm × 30 cm is sufficient for diagnosis.
(Read circuit)
Next, a preferred embodiment of the readout integrated circuit will be described in detail. FIG. 14 is a configuration diagram in which the readout circuit 13 of the readout integrated circuit is composed of CMOS. The readout circuit 13 includes an electrode 110 having a CMOS 130 formed in a matrix (a CMOS array 131 composed of n1 columns of CMOS 1330 is arranged in n2 rows) and an A / D converter 121 corresponding to each CMOS array 131. Includes a signal processing unit 120 arranged in n2 rows.
The electrode 110 is bonded to each pixel of each element of the radiation detecting element 32 in a one-to-one bonding manner, and is read as a signal of each pixel.
各A/D変換器121は、増幅部13及びA/D変換部14により構成されており、CMOS130の出力を増幅させた上12〜16ビット(4096〜65536階調)のデジタルデータに変換し、読み出された電荷情報はディジタル画像信号に変換されて順次出力される。 Each A / D converter 121 includes an amplifying unit 13 and an A / D converting unit 14, and amplifies the output of the CMOS 13O and converts it into digital data of 12 to 16 bits (4096 to 65536 gradations). The read charge information is converted into a digital image signal and sequentially output.
この発明では、出力信号を読み出す読出回路13がCMOS(complementary metal-oxide semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)であることが好ましく、このCMOSにより画素増幅が可能であり(E.Oba,K.Mabuchi, Y.Iida. N.Nakamura,and H.Mimura:A 1/4 Inch 330 K Square Pixel Progressive Scan CMOS Active Pixel Image Sensor, ISSCC Dig. of Tech. Papers, pp. 180-181 (1997) J.E.D Fuwitz, P.B.Denyer, D.J. Baxter and G. Townsend :An 800k-Pixel Color CMOS For Consumer Still Camera, SPIE Vol.3019,pp. 115-124(1997)参照)、それによりさらに高感度化、画質向上が可能であり、かつ撮影時間の短縮が可能である。また、放射線画像検出器4のCdTe単結晶またはCdZnTe単結晶に加え、CMOSの増幅で、さらなる高感度検出器が得られる。また、読取回路の微細化が可能となり高分解能な画像を出力することが可能で、さらに軽量でコンパクトな構成にすることが可能になる。
[撮影装置の形態]
この放射線画像撮影装置は、CT専用装置でもよく、またCアームによる撮影装置でもよい。図15はCアームによる撮影装置の構成例を示す図である。
In the present invention, the readout circuit 13 for reading out an output signal is preferably a CMOS (complementary metal-oxide semiconductor), and pixel amplification is possible with this CMOS (E.Oba, K. Mabuchi). , Y.Iida.N.Nakamura, and H.Mimura: A 1/4 Inch 330 K Square Pixel Progressive Scan CMOS Active Pixel Image Sensor, ISSCC Dig. Of Tech. Papers, pp. 180-181 (1997) JED Fuwitz, PBDenyer, DJ Baxter and G. Townsend: An 800k-Pixel Color CMOS For Consumer Still Camera, SPIE Vol. 3019, pp. 115-124 (1997)). In addition, the shooting time can be shortened. Further, in addition to the CdTe single crystal or CdZnTe single crystal of the radiation image detector 4, a further high sensitivity detector can be obtained by CMOS amplification. In addition, the reading circuit can be miniaturized and a high-resolution image can be output, and a lighter and more compact configuration can be achieved.
[Photographing device configuration]
This radiographic imaging device may be a CT dedicated device or a C-arm imaging device. FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus using a C-arm.
放射線画像撮影装置は、検出器上下動駆動部301、検出器前後左右動駆動部302、放射線画像検出器4、Cアーム前後動上下動駆動部311、Cアーム回転駆動部339、アーム315、Cアームスライド回転駆動部316、本体317、X線絞り部324、Cアーム325、放射線管1などを有している。 The radiographic imaging device includes a detector vertical motion drive unit 301, a detector longitudinal motion drive unit 302, a radiation image detector 4, a C arm longitudinal motion vertical motion drive unit 311, a C arm rotation drive unit 339, an arm 315, C An arm slide rotation drive unit 316, a main body 317, an X-ray diaphragm unit 324, a C arm 325, the radiation tube 1, and the like are included.
検出器上下動駆動部301は、検出器前後左右動駆動部302、検出器306全体を上下動させる。検出器上下動駆動部301に伸縮可能な機構を設けた複数の太さの異なる筒を使用することで、放射線画像検出器4をコンパクトに上下動させることができる。 The detector vertical movement drive unit 301 moves the detector front / rear left / right movement drive unit 302 and the entire detector 306 up and down. The radiation image detector 4 can be moved up and down in a compact manner by using a plurality of cylinders with different thicknesses provided with a mechanism that can be expanded and contracted in the detector vertical movement drive unit 301.
検出器前後左右動駆動部302により、放射線画像検出器4が保持され、放射線画像検出器4をX線束の中心と直交する面内において自由に移動させることが可能である。Cアーム325の両端には、検出器上下動機構301と放射線管1が固定されている。Cアーム325のスライド回転により、回転中心を関心診断領域に一致させたまま、X線の照射角度を自由に調節できる。このCアームによる撮影装置は、断層撮影のほかに単純X線撮影も可能であるので好ましく、CT装置と一般X線撮影装置間を移動して撮影する必要がなくなる。
(3次元画の生成)
前記実施の形態は、X線CTの撮影により断層画像を生成する放射線画像撮影装置について説明したが、以下3次元画像を生成する放射線画像撮影装置について説明する。X線CTの撮影では、放射線管1と放射線画像検出器4は、被写体の周りを1回転(360度)するCT方式としても良いし、360度以下の回転でトモシンセシスとして画像を再構成しても良い。情報量としてはCT方式が多く、診断上有用と考えられるが、装置をコンパクトにすることと撮影時間を短くできることではトモシンセシス方式が便利である。
The radiation image detector 4 is held by the detector back-and-forth left-right motion drive unit 302, and the radiation image detector 4 can be freely moved in a plane orthogonal to the center of the X-ray bundle. The detector vertical movement mechanism 301 and the radiation tube 1 are fixed to both ends of the C arm 325. The slide angle of the C arm 325 allows the X-ray irradiation angle to be freely adjusted while keeping the center of rotation coincident with the region of interest diagnosis. This C-arm imaging apparatus is preferable because it can perform simple X-ray imaging in addition to tomography, and it is not necessary to move between the CT apparatus and the general X-ray imaging apparatus.
(Generation of 3D images)
In the above embodiment, the radiographic imaging apparatus that generates a tomographic image by X-ray CT imaging has been described. Hereinafter, the radiographic imaging apparatus that generates a three-dimensional image will be described. In X-ray CT imaging, the radiation tube 1 and the radiation image detector 4 may be a CT system that rotates once around the subject (360 degrees), or reconstructs an image as tomosynthesis with a rotation of 360 degrees or less. Also good. The CT method is a large amount of information and is considered useful for diagnosis, but the tomosynthesis method is convenient because the device is compact and the imaging time can be shortened.
このトモシンセシス方式を適用したトモシンセシス・システムを図16に示す。図16は、被検体202の3次元画像を形成するために使用されるトモシンセシス・システム201の正面像を模式的に表している。図17はこのシステム201の側面像を、また、図18はシステム201の上面像を表している。 A tomosynthesis system to which this tomosynthesis system is applied is shown in FIG. FIG. 16 schematically shows a front image of the tomosynthesis system 201 used to form a three-dimensional image of the subject 202. FIG. 17 shows a side view of the system 201, and FIG. 18 shows a top view of the system 201.
システム201はX線源211を含んでいる。X線源211はハウジング内部に配置した放射線管を備えることが好ましい。図16に示すX線源211は1つの面内の円弧状経路に沿って回転することができる。X線源211が回転軸212の周りで円弧状経路204に沿って回転するのに加えて、X線源211は、半径方向205に移動すること、及び方向206で回転面から出るように移動することもできる。回転軸212は放射線検出器4の上側で様々な高さとすることができるが、放射線検出器4の表面の高さに近いことが好ましい。このX線源は、セクタ内の複数の位置から(すなわち、セクタ内の経路に沿った全部ではないが幾つかの位置から)X線ビーム203を被検体202に照射する。 The system 201 includes an X-ray source 211. The X-ray source 211 preferably includes a radiation tube disposed inside the housing. The X-ray source 211 shown in FIG. 16 can rotate along an arcuate path in one plane. In addition to the X-ray source 211 rotating about the rotation axis 212 along the arcuate path 204, the X-ray source 211 moves in the radial direction 205 and moves out of the plane of rotation in the direction 206. You can also The rotary shaft 212 can have various heights above the radiation detector 4, but is preferably close to the height of the surface of the radiation detector 4. The X-ray source irradiates the subject 2020 with an X-ray beam 203 from a plurality of positions in the sector (that is, from some, but not all, positions along the path in the sector).
放射線画像検出器4は被検体202を透過したX線203を検出するようにX線源211を基準として位置決めしている。システム201はさらに、セクタ内のX線源211のスキャンから放射線画像検出器4によって検出したX線203に基づいて撮像対象の画像を作成する。
[画像の出力形態]
得られた画像はCRTや液晶画像表示装置上に表示される。さらに、銀塩フィルムや昇華型やインクジェットプリンターなどでハードコピー画像として描かれて、それをシヤウカステン上で観察される。この画像はモノクロ画像表示でも疑似カラーを用いたカラー画像でも差し支えない。
The radiographic image detector 4 is positioned with reference to the X-ray source 211 so as to detect the X-ray 203 transmitted through the subject 202. The system 201 further creates an image to be imaged based on the X-ray 203 detected by the radiation image detector 4 from the scan of the X-ray source 211 in the sector.
[Image output format]
The obtained image is displayed on a CRT or a liquid crystal image display device. Furthermore, it is drawn as a hard copy image by a silver salt film, a sublimation type, an ink jet printer, or the like, and is observed on Syaukasten. This image may be a monochrome image display or a color image using pseudo color.
また、得られた画像信号は一時的もしくは永久保存を目的として画像保存することができる。このとき、光磁気ディスクやDVDなどを用いることができる。また回線を用いて画像信号を離れた場所に送信して、その場所で画像表示されて画像診断が行われることは好ましい態様である。 The obtained image signal can be stored for the purpose of temporary or permanent storage. At this time, a magneto-optical disk or a DVD can be used. In addition, it is a preferable aspect that an image signal is transmitted to a remote place using a line and an image is displayed at the place to perform image diagnosis.
なお、この発明は位相コントラストを用いて鮮鋭な画像を得ることができるため、脳内の細かい血管を撮影対象にする場合にも適している。この場合、造影剤が従来よりも少なくて済むため、断層撮影の際の被写体への安全性が高まるといった副次的な効果も得られる。 In addition, since this invention can obtain a sharp image using phase contrast, it is suitable also when the fine blood vessel in a brain is made into imaging | photography object. In this case, since the amount of contrast agent is smaller than that in the conventional case, a secondary effect is obtained in that the safety of the subject at the time of tomography is increased.
また、この発明の装置から得られた画像データから、断層画像、3次元画像、透過画像を再生成することができる。再生成した画像は、モニター、プリンターに出力することができるが、3次元表示や多数の画像を効率よく切り替えられる点などから、モニターで出力することが好ましい。さらに、静止画像でも利用できる。 In addition, a tomographic image, a three-dimensional image, and a transmission image can be regenerated from the image data obtained from the apparatus of the present invention. The regenerated image can be output to a monitor or a printer, but it is preferable to output it on a monitor from the viewpoint that three-dimensional display and a large number of images can be switched efficiently. It can also be used with still images.
このように、この発明では、位相コントラスト放射線画像を得て断層画像または3次元画像を生成する際に良好な画像が得られる。また、放射線画像検出器4のCdTe単結晶またはCdZnTe単結晶は放射線を直接電荷に変換して画像化する方法なので鮮鋭度の低下が小さく、放射線情報を鮮明にする位相コントラスト効果を忠実に画像化し、非常に鮮明な画像を得ることができる。また、位相コントラスト撮影でグリッドを使用せず、エアギャップ法(被写体と検出器の距離を長くとる)で散乱線を除去するので、装置が煩雑、大型になり制御が難しいという問題点がなくなる。またグリッドでの直接X線(1次X線)の吸収により放射線が低減し画像のSNが低下してしまうことがなく、位相コントラスト撮影による断層画像または3次元画像でも、画質の低下を抑えて被曝線量低減、長撮影時間による患者の動きによる画像のボケの低減、長時間撮影による患者の負担低減が可能である。 Thus, in the present invention, a good image can be obtained when a phase contrast radiation image is obtained and a tomographic image or a three-dimensional image is generated. In addition, the CdTe single crystal or CdZnTe single crystal of the radiation image detector 4 is a method of imaging by directly converting radiation into electric charges, so there is little reduction in sharpness, and the phase contrast effect that makes radiation information clearer is faithfully imaged. A very clear image can be obtained. Further, since the scattered radiation is removed by the air gap method (takes a longer distance between the subject and the detector) without using a grid in phase contrast imaging, the problem that the apparatus becomes complicated and large in size and difficult to control is eliminated. In addition, radiation does not decrease due to the absorption of direct X-rays (primary X-rays) in the grid, and the SN of the image does not decrease. Even in tomographic images or three-dimensional images obtained by phase contrast imaging, deterioration in image quality is suppressed. It is possible to reduce exposure dose, reduce image blur due to patient movement due to long imaging time, and reduce patient burden due to long imaging time.
この発明は、特に小焦点放射線源を用いて拡大撮影を行って位相コントラスト放射線画像を得て断層画像または3次元画像を生成する放射線画像撮影装置に適用でき、断層画像または3次元画像でも画質の低下を抑えて被曝線量の低減、長撮影時間による患者の動きによる画像のボケの低減、長時間撮影による患者の負担低減が可能である。 The present invention can be applied to a radiographic imaging apparatus that generates a tomographic image or a three-dimensional image by obtaining a phase-contrast radiation image by performing magnified imaging using a small focal radiation source. It is possible to reduce the exposure dose by suppressing the decrease, to reduce the blur of the image due to the movement of the patient due to the long imaging time, and to reduce the burden on the patient due to the long imaging time.
3 被写体
4 放射線画像検出器
7 放射線変換層
8 バイアス電極
11 ピクセル電極
3 Subject
4 Radiation image detector
7 Radiation conversion layer
8 Bias electrode
11 pixel electrodes
Claims (3)
前記放射線画像検出器は、放射線検出素子が1次元または2次元のイメージセンサであり断層画像または3次元画像を生成する放射線画像撮影装置において、
前記放射線画像検出器は対向する両面に電極を有し、
前記両面の電極の間に放射線を電荷に変換する放射線変換層を有し、
前記放射線変換層がCdTe単結晶またはCdZnTe単結晶からなることを特徴とする放射線画像撮影装置。 A radiation image detector that obtains a phase-contrast radiation image due to an edge effect when irradiated radiation passes through the subject;
The radiological image detector is a radiographic imaging device in which a radiation detection element is a one-dimensional or two-dimensional image sensor and generates a tomographic image or a three-dimensional image.
The radiation image detector has electrodes on both sides facing each other,
A radiation conversion layer for converting radiation into electric charge between the electrodes on both sides;
The radiation image capturing apparatus, wherein the radiation conversion layer is made of a CdTe single crystal or a CdZnTe single crystal.
前記放射線管から前記被写体の中心までの距離をR1とし、
前記被写体の中心から前記放射線画像検出器までの距離をR2とするとき、
0.25m≦R1≦1.5m、0.25m≦R2≦1.5m、10μm≦D≦300μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像撮影装置。
The focal diameter of the radiation tube for irradiating the radiation is D,
The distance from the radiation tube to the center of the subject is R1,
When the distance from the center of the subject to the radiation image detector is R2,
3. The radiographic imaging apparatus according to claim 1, wherein 0.25 m ≦ R 1 ≦ 1.5 m, 0.25 m ≦ R 2 ≦ 1.5 m, and 10 μm ≦ D ≦ 300 μm.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008156223A1 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Tokyo University Of Science Educational Foundation Administrative Organization | Tomosynthesis image acquiring method and tomosynthesis image acquiring device |
| JP2013513414A (en) * | 2009-12-10 | 2013-04-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Phase contrast imaging apparatus and method having movable x-ray detector elements |
| US8487266B2 (en) | 2010-01-14 | 2013-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | X-ray detector and method for manufacturing the same |
| JP2018534087A (en) * | 2015-08-31 | 2018-11-22 | ジーレイ スイッツァーランド エスアー | Photon counting cone beam CT apparatus with monolithic CMOS integrated pixel detector |
-
2005
- 2005-06-17 JP JP2005178371A patent/JP2006346290A/en active Pending
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