X線映像装置

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○X線TV装置{イメージインテンシファイアを用いたもの}

・X線TV装置の構成

 (67am7)
①イメージインテンシフアイア(I.I.)
人体透過X線を明るい可視像に変換

②タンデムレンズ
:I.I.の出力像を忠実にTVカメラに入力する光学レンズ

③撮像管・固体撮像素子(CCD)
:I.I.の可視光(像)電気信号に変換

④映像回路
:電気信号から電子ビームを走査するための映像信号を作成

⑤TVモニタ
:映像信号により電子ビームを走査して動画像を表示

・I.I.の構造

 (66.13、64.15、61.91)
 
 電圧を切り替えることによって入力視野小さくすることにより、出力像を拡大表示できる
 集東電極=フォーカス電極、陽極≒加速電極など、問題ごとに言い方が変化する
・内部:高真空
・入力窓:硼珪酸ガラス,アルミニウム,チタニウム

・入力蛍光面
CsIの微細柱状構造(厚み400μm)(方向への光散乱防止)
 蛍光体にはCsI:Naを用いる

・出力蛍光面
硫化亜鉛系(Zn、Cd)S:Ag

・入力蛍光面・出力蛍光面が厚いと
→ 高感度になりX線- 光変換効率が向上する
→ 光の拡散によるボケ増加で、空間分解能が低下

・I.I.の基本動作

 (66.15、60.19)
 X線により入力蛍光面に蛍光像を形成、隣接する光電面から蛍光像強度に比例した光電子が放出され、集東電極・陽極により25 ~ 30kVで加速・集束され、出力蛍光面に衝突・発光し、明るい蛍光像を形成する
 X線像をリアルタイム可視光に変換する

 出力蛍光面輝度∝陽極電圧/(像の拡大率)2
  → 出力輝度は視野が小さいほど暗い

入力視野が大きい
 → 縮小率が大きくなり輝度(出力像サイズは固定のため)
   解像度は悪い

入力視野が小さい
 → 縮小率も小さくなり輝度
   同じ輝度を得るには被曝が増える

*入力視野は陽極電圧(集束電極)への印加電圧によって制御し、入力視野によってコントラストは変化しない
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・I.I.の性能を表す指標:特性

 (68am8、62.14、61.13)
 *上の7つは性能試験項目でもある
(1)変換係数Gx
  Gx= 出力像中心の輝度[cd/m2]/入射野中心での空気カーマ率[μGy/s]
  大きいほど感度

(2)コントラスト比Cr
  Cr= 鉛円板がないときの中心輝度/入射面中央部に鉛円板があるときの中心輝度

(3)解像度
  X線用解像力チャートでの見分けうる限界の本数[Lp/cm]
  中心部で優れ、周辺部で大きく低下する

(4)量子検出効率DQE
  入射X線のS/N(信号対雑音)比とI.I.出力像のS/N比のエネルギー比

(5)空間分解能
  入力視野が小さいほど解像力は高くなり、中心部が高く、周辺部が低い

(6)画像歪み  
  中心部と周辺部の拡大率の違い
  入射面視野に比例(5 ~ 10%)
  入力面の視野が大きいほど像の歪みは大きくなる

(7)入射面視野寸法

(8)輝度分布および輝度不均一度
  中心部に対する周辺部の輝度比(60 ~ 90%)

・撮像装置(撮像管・CCDカメラ)

 (68pm8、65.13)
 撮像管:電子ビームの走査により可視像を電気信号に変換する電子管

 固体撮像素子(CCDカメラ):入射光のエネルギーに比例した電荷を蓄積する電荷結合素子

比較項目  CCD 撮像管
空間分解能 高い  低い
ダイナミックレンジ  広い 狭い
残像・焼き付き 少ない あり
機械的強度 強い 弱い(ガラス製)
歪み、磁界の影響 なし あり
消費電力  少ない  多い
経年変化  半永久的 劣化あり
その他  ハレーションに強い  
出画時間  早い  遅い

○X線透視装置の種類

 (68pm9)
・オーバーチューブ型(管球が上、検出器が下)
 患者の被ばくが少ない、手技が行いやすく、汎用性が高い
 術者の被ばく(主に患者からの散乱線)が多い任意の方向からの撮影には限界が多い

・アンダーチューブ型(検出器が上、管球が下)
 検出器が近いと手技が行いにくいことがある(遠ざけると画質が低下する)
 術者の被ばくが少ない

○DF(≒DSA)装置

・心血管用・脳血管用X線診断装置 

(69pm88、67am9、70am48)
 構成:X線管- I.I.保持装置 → Cアーム、Lアーム、Uアーム、Ωアームなど
1、バイプレーン装置 (71am90、65pm75)
 交互の高速X線照射による同時2方向撮影機構
 I.I.ブランキングで散乱線影響防止
 利点:「造影剤の使用量低減
    「左室造影像から駆出率の評価が可能
    「検査時間の短縮
    「同位相の画像収集可能
    「検査精度向上

2、X線発生装置
:テトロード制御方式、インバータ式、被ばく低減を目的としたパルス透視

3、シネ撮影装置
:I.I.の出力像を 35mmシネカメラを用いてシネ撮影
 左室造影では30~90f/s
 冠動脈造影では30~60f/s

4、DSA装置
:時間差分法によって造影された血管を高コントラストに描出する

・補償フィルタ

 (69pm88)
 X線吸収の差が大きい部位ではハレーション防止のため補償フィルタやボーラス等を使用する

・サブトラクション処理

 (61.20)
1)時間差分法
 連続的にマスク像とコントラスト像を収集・処理して表示する
 2枚の画像間に時間的な隔たりがあり、マスク像とライブ像がずれた状態で差分されモーションアーチファクト(ミスレジストレーション)が生じる
 → リマスキング処理が有効

2)エネルギー差分法
 異なったエネルギーで撮影した画像間でサブトラクションを行う

・画像処理 (66.15)
1)アーチファクト補正処理
 リマスキング:体動などのずれに対しその後の像をマスク像として処理する

2)画像加算
 ノイズ低減のため時間フィルタにより画像を改善

 リカーシブルフィルタ処理
 :前の画像に遡り、次第に小さい値をかけて加算し、ノイズを低減する

・増感紙・フィルム系との比較

 (61.20)
コントラスト分解能:DSA>増感紙・フィルムシステム
空間分解能:増感紙・フィルムシステム>DSA
使用する造影剤の濃度:増感紙・フィルムシステム>DSA

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