X線TV装置（イメージインテンシファイア方式）
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■ 概要
本装置は、
イメージインテンシファイア（I.I.）を用いて
人体透過X線を可視光像へ変換し、
それをテレビカメラで電気信号に変換して
リアルタイム表示する方式のX線TV装置である。
※フラットパネル検出器（FPD）方式とは構造が異なる。
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■ 特徴
I.I.方式では、
X線 → 可視光 → 電気信号
という二段階変換を行う。
FPD方式は直接または間接変換で
X線 → 電気信号へ変換するため原理が異なる。
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■ I.I.方式の位置づけ
従来型のX線TV装置で広く用いられてきた方式。
現在はFPD方式が主流になりつつあるが、
国家試験ではI.I.方式の出題もある。
■ 基本構成
信号の流れで覚える。
X線
→ 光
→ 電気信号
→ 映像信号
→ 画像表示
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① イメージインテンシファイア（I.I.）
人体透過後のX線を入力し、
明るい可視像に変換する装置。
暗いX線像を大幅に増幅して明視可能にする。
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② タンデムレンズ
I.I.の出力像を
TVカメラへ効率よく伝達する光学系。
像の歪みや光量損失を抑えながら
忠実に入力する役割を持つ。
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③ 撮像管・固体撮像素子（CCD）
I.I.から出た可視光像を
電気信号へ変換する。
現在はCCDなどの固体撮像素子が主流。
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④ 映像回路
撮像素子から得た電気信号を処理し、
走査用の映像信号を生成する。
電子ビーム走査の制御を行う。
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⑤ TVモニタ
映像信号により電子ビームを走査し、
動画像として表示する。
リアルタイム観察が可能。
イメージインテンシファイア（I.I.）の構造
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■ 概要
イメージインテンシファイア（I.I.）は、
透過X線を可視光像へ変換し、電子増幅によって明るい像として出力する装置である。
入力視野を電圧切替で縮小すると、出力像は拡大表示される（電子拡大）。
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■ 内部構造
I.I.内部は高真空に保たれている。
電子を効率よく加速・集束させるためである。
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① 入力窓
材料：
・硼珪酸ガラス
・アルミニウム
・チタニウム
X線を透過させつつ、内部真空を維持する役割をもつ。
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② 入力蛍光面
CsI : Na
（ヨウ化セシウム：ナトリウム活性型蛍光体）
特徴：
・微細柱状結晶構造
・厚さ：約400 μm
柱状構造により横方向への光散乱を抑制し、
空間分解能を維持しながら高感度を実現する。
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③ 光電面
入力蛍光面で発生した光を電子へ変換する。
（光電効果）
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④ 集束電極（フォーカス電極）
電子を収束させる電極。
問題では
「集束電極」「フォーカス電極」と表記が変わることがある。
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⑤ 陽極（加速電極）
電子を加速する電極。
問題では
「陽極」「加速電極」と呼び方が変わる。
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⑥ 出力蛍光面
ZnS系（Zn, Cd）S : Ag
（硫化亜鉛・硫化カドミウム：銀活性型蛍光体）
加速電子が衝突し、明るい可視光像を生成する。
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■ 蛍光面の厚さと特性
蛍光面が厚いと：
・X線吸収効率向上
・光量増加
→ 感度向上
しかし、
・光拡散増加
→ 空間分解能低下
感度と分解能はトレードオフ関係にある。
イメージインテンシファイア（I.I.）の基本動作
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■ 基本動作
① 透過X線が入力蛍光面に入射
② 入力蛍光面で蛍光像を形成
③ 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る
④ 集束電極（フォーカス電極）および陽極（加速電極）により、約25～30 kVで電子を加速・集束
⑤ 電子が出力蛍光面に衝突
⑥ 明るい可視光像を形成
つまり、
X線像をリアルタイムに可視光像へ変換・増幅する装置である。
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■ 出力輝度の関係
出力蛍光面の輝度は、
陽極電圧に比例し、
像の拡大率の二乗に反比例する。
出力輝度 ∝ 陽極電圧 ÷（拡大率）²
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■ 入力視野と輝度の関係
I.I.では入力視野を切り替えることができる。
入力視野は、
集束電極（フォーカス電極）への印加電圧によって制御される。
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● 入力視野が大きい場合
・縮小率が大きい
（入力像が大きく、出力像は一定）
→ 輝度が高い
ただし、
・空間分解能は低下する
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● 入力視野が小さい場合（電子拡大）
・縮小率が小さい
→ 出力輝度は低下する
同じ輝度を得るためには
X線量を増やす必要がある。
→ 患者被曝は増加する。
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■ 重要ポイント整理
・出力輝度 ∝ 陽極電圧 ÷（拡大率）²
・視野が小さいほど暗くなる
・電子拡大では被曝が増える
・入力視野の変更でコントラストは基本的に変化しない
イメージインテンシファイア（I.I.）の性能指標
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🔵 A：明るさ系（光の強さを評価）
① 変換係数 Gx
Gx ＝ 出力像中心輝度［cd/m²］
÷ 入射面中心の空気カーマ率［μGy/s］
I.I.の感度を示す指標。
値が大きいほど高感度（明るい）。
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② 輝度分布
中心部に対する周辺部の輝度比で評価する。
一般に 60～90％。
周辺部は暗くなりやすい。
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🟢 B：画質系（見え方を評価）
③ コントラスト比 Cr
Cr ＝ 鉛円板なしの中心輝度
÷ 鉛円板ありの中心輝度
散乱線や内部反射の影響を評価。
値が大きいほどコントラスト良好。
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④ 解像度
X線解像力チャートで識別できる限界本数
［Lp/cm］で表す。
中心部で高く、周辺部で低下する。
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⑤ 空間分解能
細部識別能力を示す指標。
入力視野が小さいほど向上する。
中心部が高く、周辺部が低い。
※解像度とほぼ同義だが、概念的整理で分けられる。
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🟡 C：物理効率・幾何特性
⑥ DQE（量子検出効率）
DQE ＝ 出力像のS/N²
÷ 入射X線のS/N²
入射情報をどれだけ効率よく保持できるかを示す。
値が高いほど効率良好。
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⑦ 画像歪み
中心部と周辺部で拡大率が異なる現象。
入射面視野が大きいほど増加。
一般に 5～10％程度。
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⑧ 入射面視野寸法
I.I.が受け入れる入力視野の大きさ。
電子拡大の基準となる。
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■ 最終整理
🔵 明るさ
→ Gx(変換係数)・輝度分布
🟢 見え方
→ コントラスト比・解像度・空間分解能
🟡 効率と幾何
→ DQE（量子検出効率）・歪み・視野寸法
CCDと撮像管の比較
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① 空間分解能
CCD：高い
撮像管：低い
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② ダイナミックレンジ
CCD：広い
撮像管：狭い
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③ 残像・焼き付き
CCD：少ない
撮像管：あり
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④ 機械的強度
CCD：強い
撮像管：弱い（ガラス製）
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⑤ 磁界の影響・歪み
CCD：ほとんどなし
撮像管：あり
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⑥ 消費電力
CCD：少ない
撮像管：多い
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⑦ 経年変化
CCD：ほぼ安定（半永久的）
撮像管：劣化あり
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⑧ 出画時間
CCD：速い
撮像管：遅い
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■ 国家試験的まとめ
CCDは
✔ 高分解能
✔ 広ダイナミックレンジ
✔ 低消費電力
✔ 磁界の影響なし
撮像管は
✔ 焼き付きあり
✔ 劣化あり
✔ 磁界影響あり
→ ほぼ全項目でCCDが優れる。
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