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診断用X線装置
(診断用 X 線システム)
この装置は，体内を透過したx線の陰影像を画像化するもので，長い歴史を持っている。
CT, MR，核医学，超音波などの診断システムと共に画像診断のジャンルを形成しているが，その中で 最も画像の形態学的信頼性が高く，また，高空間分解能を有しており，主要かつ基本的なモダリティとして位置付げられている.
基本原理
X線は高速に加速された電子がターゲットとなる物質に衝突し，そのエネルギーを失うときに 電予とそのターゲット物質の原子核との相互作用で放射される波長の極めて短い電磁波のことを言
い，物質を透過する性質を有する。
X線を物質に照射すると，そのエネルギーを物質内で減衰さ せて透過していく。
X線の減衰はその物質の密度とその厚みに対応して決まる。この透過したX 線を映像化して，その濃淡から透過した物質 (臓器) の形態を調べ正常・異常を判別して診断に用 いる。
X線画像を得る手段として，短時間に強いX線を照射して静止画像を得る「撮影」と，弱 いX線を連続的に照射して動画像を得る「透視」があり，どちらかあるいは両者を併用すること で，診断に最適な画像を得ることができる。
X線の発生にはX線管が使用され，透過したX線の 映像化手段には，画像蛍光板/X線フィルム組合せによる静止画像あるいはX線蛍光増倍管/TV システムによる動画像化技術が使用されてきたが， 近年，これら映像化手段のデジタル化が急速に 進んでいる。
| X線装置 | |||
| X線発生装置 | X線源装置 | X線管装置 | |
| 照射野限定器 | |||
| フラグ付X線高電圧ケーブル | |||
| X線高電圧装置 | 高電圧発生装置 | ||
| X線制御装置 | |||
| X線機械装置 | 透視撮影台 | ||
| X線撮影台 | |||
| 保持装置 | |||
| X線映像装置 | X線イメージインテンシファイア装置 | ||
| X線間接撮影用ミラーカメラ装置 | |||
| X線テレビジョン装置 | |||
X線画像処理装置 (デジタル撮影装置) |
デジタル撮影(DR)装置 | ||
| デジタル透視CDF)装置 | |||
| その他関連機器 | |||
診断用X線装置の多くは各単位機器の組み合わせで構成されており，JIS の分類に基づいております。
診断用X線装置の基本構成
X線高電圧発生装置
X線高電圧装置はx線管装置に電力を供給してx線を発生させる基本的な役割を担うユニット で，最高I5万ポルトまでの高電圧を供給する高電圧発生装置とこれを制御するX線制御器で構成
ぎれている。
a・高電圧発生装置 大別して変圧器方式とコンデンサ方式があるが診断用x線装置は変圧器方式が多く使用されて いる。
循環器診断装置の発達に伴って高電圧出力の低脈動率化，大出力化の要求が強く，これに対 蚕して単相全波整流方式から3相全波整流方式 (6ピーク整流，12ピーク整流)が普及したが，最
遍は大電力半導体の進歩も著しく，高速大容量スイッチソク素子を用いたインバータ方式が主流に 哀ってきている。
インバータ方式は単相，3相全波整流方式と比較して大幅に小形化することができ又，高速スイ ラチングが行えるため短時間領域でのX線遮断特性が大幅に向上するなど，高精度の制御が行える。
コンデンサ方式は，集団検診用X線装置 (自動車搭載型等)に使用されてきたが最近はインバ ータ方式に変わりつつある。
高電圧発生装置の種類
イ・単相全波整流方式
ロ. 3相全波整流方式 (6ピーク整流，12ピーク整流)
ハ・高圧テトロード制御方式
二・インバータ方式
ホ・コンデンサ方式
b. X 線制御装置, X線透視，及びx線撮影のX線露出条件を最適化するため，x線管電圧，X線管電流，及びX 謀曝射時間を制御する。
半導体素子の発達，コンピュータ技術の応用により制御精度の向上が計ら れると共に，自動制御方式の採用が盛んである。
下記の各制御部で基本的な3 条件を制御して透視・撮影条件の最適化を行う。
イ・X線管電圧制御部
口・X線管電流制御部
ハ・X線ばく射時間制御部
X線管装置
X線管は電予を供給する陰極 (力ソード) と，加速された電子を衝突させる陽極 (ターゲット) を対向して封じ込めた真空管である。
電子を高速に加速するには，陰極と陽極の間に高電厚を印加する。
医用に用いられるX線管装置の種類は診断用と治療用に大別される医用に用いられるX線管装置の種類は診断用と治療用に大別されるが現在治療用X線管装置による治療はおこなわれていない。
診断用X線管装置は診断目的の多様化に伴い，陽極構造は 回転陽極形・固定陽極形，陰極構造は単焦点形，多重焦点形，格予制御形など多くの種類が使用さ
れている。
現在使用されている診断用X線管装置の多くは回転陽極形で，これは固定陽極形に比べ小焦点 で大線量が得られ，診断上有利な鮮明な画像が得られるからである。
一体形X線発生装置
高電圧発生部とＸ線管で構成されるx線発生部が一体構造になった装置で，X線の出力は小さいが，小型軽量で専用の電源設備を必要としない特長を有する。
外科用X線透視撮影装置，移動または携帯形の一般撮影装置，あるいは歯科用X線装置に用いられる。
X線可動絞り
調整する X 線ビーム制限器であり，
被検者・術者双方のX 線被ばく線量低減は勿論のこと透視・撮影の画像の画質向上，及び操作性向上に重要な役割を果たす機器である。
X 線可動絞りの種類は下記のように多岐にわたる。
a. X線照射野の種類 4角形，多角形，丸形
b・操作方法 手動式，電動式，電動サ一ボ式
X線機械装置
X線機械装置は被検者を位置決めL, X線の透過方向を定める役割を担っている・大別して，
透視と撮影の両方に対応した X 線透視撮影台と撮影だけに対応したX 線撮影台およびX 線管装置，X 線映像装置等を保持し必要な位置決めをおこなう保持装置に分げられる。
a・X線透視撮影台
消化器系診断をはじめ多目的X 線診断に使用される中心的装置である。
例えば，消化器系診断を行う場合，被検者を乗せて造影剤の流れをコントロールしながら速射撮
影する機能を有する。
b・X線撮影台 (直接撮影台)
X線診断撮影の多くがＸ線撮影台で行われており，代表的なものとして，リーダー撮影台，ブッキー撮影台があり，古くから使用されている装置である。
近年は診断目的に沿ったカセッテレス方式の採用など省力化された各種撮影台が普及している。
またX線平面検出器 (FPD) あるいはイメージングプレート(IP)を用いたデジタルラジオグラフィによるフィルムレス化を目的とし
た専用撮影台も普及し始めている。
X線撮影台の種類
イ・撮影寝台 (天板水平式，天板昇降式，起倒式等)
口・立位撮影台 (リーダー撮影台，ブッキー撮影台等)
ハ・特殊撮影台 (断層撮影台，循環器用力テーテルテーブル，治療計画用X線撮影台等)
c・保持装置
Ｘ線管装置，X 線映像装置を使用目的に応じて安全に保持するためのもので，種類が多い。
ィ・X線管保持装置
壁掛け式・床上式・天井床式・天井式などで内容によって選択する。
ロ・X 線映像系保持装置
ハ・対向形保持装置(一体形保持装置)
X線管装置，映像装置が任意の位置で常に対向して保持されている構造の保持装置で，
アー ム形状からC アー ムと呼ばれ，床上式・天井式がある。
循環器系診断用システムに使 用される。
X線映像装置
X線映像装置は，人体を透過したx線を捉えて静止画像あるいは動画像として映像化する機能を担っている。
a ・静止画像観察
静止画はX 線増感紙とX線フィルムの組合せが一般的である。
一方近年フィルムレス技術として後述のcR あるいはx 線平面検出器(フラトパネルディテクタ：FPD) によるデジタル技術によるフィルムレス化が進んできている。
b・動画像観察
動画像の観察には，X線像を可視光に変換するX線蛍光増倍装置 (イメージインテンシファイア： I・I)とX線TV装置および光学像を記録するI・Iスポットカメラ，あるいはミラーカメラ等の
関連装置で構成するシステムが用いられてきた。
近年では，X 線平面検出器(FPD) の実用化が進み，FPD と画像処理システムの組合せに置換わってきている。
主要な構成機器は次のとおりである
a. X 線検出器(1.1またはFPD)
b・X線TV装置または画像処理装置
C・映像記録装置
（I・I力メラ，ミラーカメラ，ビデオメモり，DVR等)
d・映像観察装置(CRTモニタ，液晶モニタ)
X線関連機器
関連機器は、主要ユニットとともにX線透視撮影時に用いられるもので，それぞれ重要な機能を担っている。
a・散乱X線除去用グリッド
正式には，散乱x線除去用グリッドと言う。Ｘ線が被写体を通過する時に，被写体の中の様々な物質により乱反射したX線が発生する。
これを散乱線と言う。この散乱線がフィルムに到達すると，本来感光してはいげない部分が感光してしまい，濃度差のないぼやげた写真となる。グリッドは,この散乱線をフィルムに到達する前に除去するフィルタの役目をする。
その構造は，X線吸収の大きいはく片（鉛はく）と、X線吸収の小さな透過物質を交互に，かつ正確に配列させたもので，受像部の前に置いて使用される。
乱線除去による写真改善がはかれる一方，一次線吸収による感
の幾何学的なパラメータに依存している・
①グリッド密度:ICmあたりの鉛はくの数
②グリッド比:鉛はくの高さとその間隔との比
b・医用放射線フィルムカセッテ (X線カセッテ)
X線力セッテはX線写真フィルムと医用X線増感紙とを一体化して使用するケースである。
その役割は非常に重要で，カセッテの良否によってx 線診断効果及び診断X線装置の特性が左右される。
c・ X線フィルム
d・増感紙
デジタルX線システム
デジタルX線システムはx線画像信号を電気信号として捉え、デジタル的に画像処理し，静止像または動画像を表示させるための装置 (システム)である。
デジタル化されたx線画像は診断
目的に応じてさまざまな処理を加えることで，より診断能に優れた画像として表示することができる。
（1）デジタルⅩ線システムの特徴
デジタルラジオグラフィのメリットとして主なものを挙げると，
a・即時性に優れており，ほぼリアルタイムに撮影像を観察できる。
b・画像処理をおこなうことにより情報量の多い画像観察が可能である。
c・小形の記録メディアに大量の画像データ記録が可能であり，データの劣化の心配もない。
d・暗室内のフィルム操作，現像機のメンテナンス，現像用薬品や環境維持，フィルム保管等の問題を解決できる。
e・PACS (画像管理システム)や院内外の画像ネットワークへの接続が可能である。
デメリットとしては，フィルムに比べ空間分解能が劣る，画像観察に多くの装置が必要，高額になり易いなどがある。
(2) デジタルX線装置の種類
デジタルX線システムは現在明確な定義づげと用語の使用が定まっていないが，撮影用と透視用に大別され，JISではこれらを区別するために，前者をデジタルラジオグラフィ(DR)
装置，
後者はデジタルフルオログラフィイ(DF)装置と定義している。
そしてこれらを総称して，X線画像処理装置としている。
a・デジタル撮影装置 (DR装置)
現在，デジタル撮影システムには2つの方法があり，X線平面検出器 (FPD)で直接画像デー タを収集する方式と，
X線フィルムに代わりイメージングプレート(IP)に撮影されたX線画像を処理装置で読み出して表示するコンピューテッドラジオグラフィイ(CR)システムである。
診断目的別システム
一般撮影システム
このシステムは構成が比較的簡単であるにもかかわらず，その診断対象は広くまた使用頻度も高い。
Ⅹ謀診断システムの中で最も基本的であり，重要な役割を担っている。
近年，X線フィルム撮影系に代わり，X線平面検出器 (FPD)あるいはイメージングプレート(IP)を検出器に用いたデジタルシステムが導入され機能が高度化されてきた。
消化器系診断用システム
消化器系系診断用システムは，消化器系疾患に対する診断を中心に広く用いられている。
対象となる臓器は，食道，胃，小腸，大腸など消ィ比管と総称される中腔性臓器及び肝臓胆のう胆道系，すい藏など消化せんの機能をもつ外分泌せん臓器である。
消化管の検査には，硫酸バリュウム製剤などの陽性造影剤と，空気，炭酸ガスなどの陰性造影剤を用いた造影検査が行われる。
胃の疾患に対する診断技術は，バリュムと空気を同時に胃の中に入れて撮影する二重造影法の普及により著しく進歩し機器も発展を経てきた。
近年，消化管診断に内視鏡検査も普及してきているが，X線診断は概観診断と共に，大きさを正確に，
特に陥凹性病変では変形を十分にとらえることができる特長が
あり，現在でも広く利用されている。
胆のう，肝臓，すい臓を含めた領域の検査は，内視鏡や直接
穿刺針を併用する検査が可能となるなど，肝胆すい系X線診断技術も進歩してきている。
X線透視撮影台は消化器系診断を行う場合，被検者を乗せて造影剤の流れをコントロールしながら体位変換と位置決めを行うために，起倒，スライド，ローリングなどを行う。
構造的に分類すると，近接操作式と遠隔操作式の2種類があるが，近年は遠隔操作式が主流になっている。
更に分類すると，X線管装置をテーブルの上方に配したオーバーテーブルチューブ形と下方に配したアンダーテーブルチューブ形があり，前者は被検者の周囲が広く解放されていて，体位変換などが容易に行え，診断能率が良く多目的診断にも適し，
後者は被検者と速写撮影装置との密着度が良いなど，それぞれ特徴がある。
従来のシステムは透視撮影台に多数枚のX線フィルムを収納した速射撮影装置を搭載していたが，近年デジタルx線システムと組み合わせてフィルム撮影法では困難であった即時画像表示，
即時診断さらにはPACSとの連携による総合画像診断が可能になってきた。
また，最近の消化器診断にはデジタル画像処理装置と組み合わせて，血管系を除く循環器系の診断・治療 (非観血的IVR)にも使用される多目的システムが普及してきた。
循環器用X線診断装置
循環器系診断用システム
a・概要
循環器X 線診断法とは血管に挿入したヵテーテルより造影剤を注入して血管内部をX 線撮影するものである。
循環器疾患に対しは超音波，CT, MRIおよび核医学などの診断法
があるが，X 線診断法は末梢までの血管の走行や血管内部の状態を直接的に観察できるので最終確定診断として施行される。
血管撮影は，カテーテルを血管内に挿入してヨード系造影剤を注入する血管造影撮影方法が行われている。
経皮的にカテーテルを挿入する方法が開発されてから，カテーテル，ガイドワイヤなど器具の開発及び造影剤の改良により，
血管分枝にヵテーテル先端を進めを選択的血管造影法が実施されるようになった。
また，その技術は診断的な目的だげでなくヵテーテル治療にも応用されてきた。
これはインタベンショナルラジオロジイ (IVR)という臨床手法で，従来外科手術に よらなげれば治療できなかった疾患を，カテーテル法の手技を用いて患者の負担を軽くして治療する画期的なものである。
このため機器も高度な性能と操作性が要求されている。
循環器用X線診断装置のシステム構成は，X線発生装置及びX線機械装置のほか，X線映像装置・デジタル画像処理装置・画像記録装置・自動造影剤注入装置など多枝にわたっている。
これらの装置は相互に連係し機能して検査を総合的に行う。
循環器x線診断システムはその機能から，心臓血管撮影システムと頭腹部血管撮影システムに分類される。
b・心臓血管撮影システム
循環器系では最も動きが激しい心臓および冠動脈血管の造影を目的とするシステムで，早い繰り返しのX 線照射と映像取り込みが要求される。
基本構成とその機能は次のとおりである:
イ・高電圧発生装置:80kw以上の安定した高速繰り返しパルスを出力を必要とする。近年はインバータ方式が使用されている。
ロ・X線管装置:大電流・大出力でかつ長時間の使用に耐えるようターゲットの熱容量が大きく，冷却率の高いX線管が使用される
ハ・X線管-映像系保持装置:検査者自身が冠動脈の末梢までトレースするため，深い角度付げと軽くてスムースな動きが必要である。 映像装置は9インチまでの拡大モードつき1.1または小型のFPD
が使用される。
ニ・カテーテル寝台:カテーテルを挿入しながら透視ができる構造で，天板はX線に対して 低扱収で，また非常時の心臓マッサージにも耐える応力強度を必要とするため炭素繊維
強化プラスチック (CFRP)素材が使用される。
ホ・デジタル画像処理システム:以前は映像取り込みにシネカメラとvTRが使用されていたが，現在はデジタル透視装置 (DF装置)に置き換わっている。
DF装置には映像を収集と同時に再生するデジタルアンギオ (DA) 撮影，および透視像と造影像を重ねて表示してヵテーテルを進めるガイド手法 (ガイドマッピング)
機能が必須で，さらに画像データから血管の狭窄率，心機能パラメータの即時計算処理機能が搭載される。
画像収集系の性能として，毎秒30-60フレームと早い収集機能が要求されるため，画像マトリックスは最大512x512程度である。
へ・造影剤注入装置 (インジェクタ)，ポリグラフ (心電図や心圧波形を表示し常時モニタするもの)，除細動器 (使用頻度は低いが心室細動時に備えて常備する)。
頭腹部血管撮影システム
カテーテルを頭部，腹部，下肢などの目的部位まで挿入して透視撮影を行う。大容量のX線（特に腹部血管)と高精細なx 綜画像が要求されるシステムである。
基本構成とその機能は次のとおりである：
イ，高電圧発生装置:腹部の厚い部位を観察できるよう，1000 kw 以上の大出力装置が使用されている。
ロ・X線管装置:大電流・大出力でかつ細かい血管を観察するため微小焦点のX線管が要求される。
ハ・X線管一映像系保持装置:心臓血管ほど深い角度付けは要求されないが，全身を透視観察できるよう広い走行領域を有する。
頭部撮影の場合，同時に2方向の撮影をすることにより造影剤の低減をはかるパイプレーン撮影も要求される。
映像装置はi6インチまでの大視野のI・IまたはFPD が使用される。
ニ・カテーテル寝台:全身が透視できること，特に下肢血管撮影の場合造影剤の流れに従って撮影位置を移動するステッピング浸影の廣佳が必要である。
ホ・デジタル画像処理システム:以前はフィルムチェンジャによる撮影が主流であったが，現在はデジタル透視装置 (DF装置)に置換わっている。
デジタルシステムの基本機能として，造影剤注入前の画像 (マスク壕)と注入後の画像 (コントラスト像)との減算処理により血管像のみを抽出する技浅であるデジタルサブトラクショソアンギオグラフィ(DSA)
撮影機能を有する。
心血管システムに比べ，収集レートは最大毎秒7.5フレーム
程度と低いが画像マトリックスはl024xl024以上の高精細な解像力が要求される。
へ・造影剤注入装置 (インジェクタ)
乳房用X線診断装置(マンモグラフィ装置)
X線による検診では，軟部組織で高い減弱をしめす低工ネルギーx線を効果的に利用して行わる。その目的は触診や視診で発見できないような早期乳癌の微細病変を容易に描出することである。
その際患者被ばくを極カ少なくすることである。50kV以下の低エネルギーX線を発生でき る互諜発生装置，乳房の撮影位置付げ機構を備えた撮影台，受像装置及び関連機器により構成さ
れる。
外科用X線透視撮影装置 (移動形Cアーム装置)
外科手術，整復，救急室などで，患者を動かせない場合に，装置各部の自在な動きによって必要なポジショニングができるように設計されている透視，撮影用x線システムである。近年，小形
の画像処理装置が開発され手術中リアルタイムでディジタルサブトラクションアンギオグラフィが可能となり本システムの応用拡大が計られている。
移動形X線撮影装置 (回診用X線装置)
機械的安全佳をふまえ，多岐な機能佳，及び回診用としての移動性を具備し，簡単な操作ですべての症例を適格に把握するx線装置として，幅広く使用されている。
X線高電圧発生装置の種類で分類され，次の3種類が代表的である
a・一体形x線発生装置方式回診用x線装置
b・コンデツサ式回診用x線装置
c・高周波イソバータ式回診用X線装置
泌尿器科用X線診断装置(泌尿器・産婦人科診断用システム)
一般にこのシステムは，泌尿器・生殖器系の疾患に対し，内視鏡検査などの一般検査とX線写 真による診断が単独，又は併せて用いられ必要な場合外科的手術のための治療台としても使用され
る。
対象となる器官は，腎臓，尿管，膀胱，尿道などの全尿路系と，生殖器におげる精嚢，子宮，卵管などである。
歯科用X線装置
(本装置の取扱については第7分類の医療機器修理業責任技術者認定が必要である)
歯牙及びその周辺組織の撮影を主な目的とする・X線発生装置としての基本的な構成は一般医療用Ⅹ線装置と同じであるが容量が小さいのが特徴である。
大別して次の3種類があり，診断目的によって使い分げられる。
a・口内法撮影用X線装置(デンタル撮影装置)
b・全顎総覧X線撮影装置 (パノラマ撮影装置)
c・頭部規格X線撮影装置 (セファロ撮影装置)
X線骨密度測定装置 (骨塩量測定装置)
骨粗暴症の診断には骨塩量の減少の有無が重要な要素となる・骨中に含まれるカルシウムを主体とするミネラル成分を非侵入襲的に定量測定して骨密度を測定する装置である。検出する方法とし
て，白色x線をフィルタなどをもちいて単色化し，その透過率から生体中の骨塩量を求める次の二つの方法がある。
a. SEXA)法 (Single Energy X-ray Absorptometry) X線単一光子扱収法
b. DEXA法 (Dual Energy X-ray Absorptomety) X線二重光予吸収法
DEXA法は，骨および歌部組織の扱収係数がそれぞれエネルギに依存する性質を利用して，2 種のエネルギーのx線を交互あるいは同時に人体に照射して骨の厚みおよび重量
(骨塩量)を計
算する方法で，現在最も一般的である。
DEXA法の概念図
細いX線ビームを人体側面の多方向から照射し，走査して透過信号をコンピューターで処理し て，人体の輪切り断層像を撮影するという，全く新しい方式(CT)が実用化したのは1971年であ
る。CTの出現は当時の放射線診断の分野に大きなインパクトを与えた。
人体の輪切り，脳障害の即時診断など臨床面に画期的進歩をもたらしたばかりでなく医療機器技術への本格的なコンピータ導入の原動カとなった。
1980年代から90年代を通した20年間は，半導体技術の進歩によるプロセッサの高速化・メモりの大容量化，X線捕捉率の良い固体検出器が出現し，さらに，スリップリング技術，被ばく低減
技術等の向上により，高速らせん状スキャン(ヘリ力ルスキャン，スパイラルスキャン)を可能にし飛躍的な進歩をとげた。
主な医用画像と感光材料
| 医用画像 | 感光エネルギー | 記録材料 | |||||||||
| 直接撮影X線写真 | 蛍光 X線 |
X線フィルム(直接撮影用) X線フィルム (ノンスクリーン)(デジタル) |
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| 間接撮影X線写真 | 蛍光板 蛍光(I I管) |
X線フィルム(間接撮影用) | |||||||||
| X線CT写真 | レーザー光 CRT | イメージングフィルム | |||||||||
| ＤＦ(ＤＲ) | レーザー光 CRT | イメージングフィルム | |||||||||
| ＲＩ | レーザー光 CRT | イメージングフィルム | |||||||||
| ＣＲ | レーザー光 CRT | イメージングフィルム | |||||||||
| オートラジオグラフィー | 放射線 | X線フィルム イメージングフィルム |
|||||||||
| ＭＲＩ | レーザー光 CRT | イメージングフィルム | |||||||||
| 超音波画像 | レーザー光 CRT | イメージングフィルム サーマルフィルム |
