診療放射線技師国家試験対策



〜放射線機器工学〜


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〜整流器〜

単相全波整流(グレッツ回路)・・4個  コンデンサ回路・・2個

三相6ピーク整流回路・・6個  三相12ピーク整流回路・・12個

倍電圧整流回路(グライナッヘル結線・電圧2倍)・・4個

半波整流回路・・1〜2個


ターゲットから放出されるX線強度は陰極側より陽極側が弱い
○ 焦点外X線の発生は固定陽極管より回転陽極管で多い。
ーゲット角度を小さくすれば短時間許容負荷が大きくなる。
乳房撮影用X線管の電極間距離は一般撮影用より短い
○ 変動係数(C)はX線出力の再現性を表す係数である。
○ 散乱X線除去用グリッドの露出倍数は入射全X線強度と透過全X線強度との比である。
空間電荷補償回路は管電圧が変化しても管電流を一定に保つ回路である
実焦点は実効焦点より大きい。
○ 焦点の電子密度が均等でないために正焦点と副焦点とが生じる。
○ ヒートユニットXはX線入力を表す特別の単位である。
○ 自動露出制御で、カセッテ後面検出法はカセッテの自己吸収の影響が大きい。
○ 応答時間特性は被写体厚の薄いところで影響が大きい
○ 被写体厚特性は長時間撮影領域で良くなる。
○ 管電圧特性はX線検出方法に大きく影響する。
○ 検出器は被写体透過後のエックス線を検出する。
○ イメージングプレート(I・P)を複数枚使い、管電圧を変えたり金属フィルターを変えてX線撮影する方法でエネルギーサブトラクションを行える。
○ 高電圧整流用のシリコン整流器は整流管に比べて内部抵抗が小さい。
三相12ピーク整流回路の管電圧脈動率の理論値は3.4%である。
ターゲット角度は実焦点面と基準軸(焦点の中心に通る利用X線ビームの中心軸)とがなす角度である。
○ フィラメントに加わる電圧とフィラメント電流との関係をフィラメント特性とよぶ。
○ ブルーミング値とか"実効焦点"特性を表すものである。
○ フォトタイマのX線制御は管電圧時間積で制御する。
○ 自動露出機構の応答時間特性には主回路開閉器の応答に左右される。
CCDカメラは撮像管と比較して低残像性、地磁場の影響は受けない。焼き付けがなく、機械的振動に強く長寿命、低電圧を変化させる。
共振形インバータ方式の管電圧制御はインバータ周波数を変化させ、出力電圧を制御する。
方形波形インバータ方式の管電圧制御は直流電圧可変回路を用いる。
○ 変圧器形の管電流制御はX線管フィラメント加熱変圧器を用いる。
○ インバータ方式の管電圧制御はインバータ制御を用いた高周波加熱方式が用いられる。
○ 空間強度分布はターゲット角度で異なる。
○ 発生する熱量は管電圧、管電流及び負荷時間の積に比例する。
管電流は電極間距離の2乗に反比例する。
○ X線強度は管電圧の2乗に比例する。
○ 最大許容入力は実焦点面積に比例する。
○ 長時間許容負荷は陽極全体の温度により制御される。
○ 短時間許容負荷は焦点面の温度により制限される。

○ スポット撮影は短時間と長時間との混合負荷である。
○ 負荷曲線は連続負荷の陽極の熱容量蓄積を示す。
○ イメージングプレートに記録された画像情報をレーザービームで読み取る。
○ 画像処理によりコントラストが調整できる。
○ X線露出線量の多少の過不足は濃度補正できる。
○ 撮影後のイメージングプレートは光を当てて画像を消去できる。
○ 画像を標本化により画素と呼ばれる小さな面(点)の集まりに分割し、その点における濃淡の値も離散的な整数値で表現(標本化)した画像をディジタル画像という。
○ X線管は高電圧、小電流、大焦点では、飽和領域で、低電圧、大電流、小焦点では空間電荷領域で動作する傾向にある。
○ 小焦点であるほど電極溝幅は狭くなる。
○ 回転陽極X線管の短時間許容負荷を大きくする手段
→管電圧脈動率を小さくする。 →焦点面積を大きくする。
→陽極の回転速度を大きくする。 →ターゲット角度を小さくする。
→焦点軌道直径を大きくする。
○ 二極管では電圧の増加に伴い電流の3/2乗に比例して増加(空間電荷領域)するが、放出される熱電子が全て電流になると、それ以上電圧を増加しても電流は増加しない。(飽和領域)
○ テトロ−ド(高耐電圧、大電流制御用4極管)は三相12ピーク整流高電圧発生装置の高電圧側での管電圧制御に使用される。
○ 三相12ピーク整流高電圧発生装置では、2組の2次巻線YΔ結線が高電圧整流器を介し接続されている。
○ 多層断層撮影ではX線は増感紙を透過するごとに減衰するので、後ろの増感紙を高感度にしなければならない。
○ フィルムチェンジャーは連続直接撮影に用いる。
○ 定電圧型X線高電圧装置の出力管電圧の脈動率は4%以下である。
○ X線高電圧ケーブルは高電圧発生装置とX線管装置を連結する。
○ 最大管電流はX線管の許容負荷で決まる。
○ クロスオーバーはフロント増感紙がフィルム背面乳剤をバック増感紙がフィルム前面乳剤を感光させる現象で鮮鋭度が低下する。
○ CaWO4(タングステン酸カルシウム)増感紙の発光スペクトルは4200A付近にピークのある青色である。
○ ロングカウンタはBF3比例管で低速中性子の検出に利用される。
○ ガスフローカウンタは電離気体を電極間に流し、その圧力を一定に保ちながら放射線を測定する計数管。
○ オボイドアプリケータは、密封小線源を用いた子宮頚癌の腔内照射に用いた。
○ コンデンサ式X線装置では電源インピーダンスが大きいと充電時間は長い。
○ Q=C(V1−V2) Q:電荷量(管電流×時間) C:容量 V1:放電開始管電圧 V2:放電停止電圧
○ 輝尽蛍光体は無機結晶で貴金属ハロゲン化物である。BrF・X(X=Cl,Br,I):Eu)が使用される。
○ X線強度はQ=kizV2で表される。k:定数 i:X線管電流 z:物質の原子番号  V:X線管電圧
○ 高電圧整流用のシリコン整流器は整流管に比べて内部抵抗が小さく、電圧降下が少ない。
○ イメージオルシコンはイメージング形撮像管と呼ばれ、ターゲットの前に光を電子に変換するイメージ部が付いている。
○ 現在、無機シンチレータとして用いられているものに下記のものがある。
@ NaI(Tl)ACaF2(Eu)BCsI(Na)CCsI(Tl)
DBi4Ge3O12ECdWO4FLiI(Eu)GMFHUFICed
JSrF2KBaF2
○ JISによれば短時間最大定格を通電したときの電源電圧の降下率は10%以内とする。
○ 同一電流を消費する場合、電源電圧が高いほど電圧降下は少なくなる。
○ 変圧器容量(kVA)の大きなものほど内部抵抗が小さい。
○ 二方向シネ撮影では散乱線の影響を減らすためI.I.ブランキングが利用される。
○ 露出条件は光学系に組み込まれた自動絞りにより決められる。
○ X線管の負荷は混合負荷となるため大容量X線管が必要になる。
○ 冠状動脈撮影では肺野からのハレーションを除く機構と技術とが重要である。
○ ブラウン管は電子銃、偏向部と蛍光面から構成される。オシロスコープ等の測定用ブラウン管には周波数特性に優れる静電偏向が、受像用ブラウン管には大きな偏向角が得られる電磁偏向が使用される。
○ 後段加速方式とは電子ビームを偏向した後でさらに加速する方式で偏向感度を下げずに高い輝度が得られる。
○ グライナッヘル結線はコンデンサと整流器を組み合わせて、高圧変圧器を組み合わせて、高電圧変圧器2次側発生電圧(波高値)の約2倍の電圧がX線管に印加される回路である。高電圧変圧器2次巻線は片側接地となり、中性点は接地しない。深部治療用X線装置などに使用された。
○ 光電子増倍管の光電面はアルカリ金属を主成分とする化合物半導体でできていて、入射窓材質として、ほう硅酸ガラスがおもに用いられている。ヘッドオン形とサイドオン形とがある。
○ TV受像用ブラウン管など偏向角が大きいブラウン管では一般に電磁偏向が用いられる。
○ 静電偏向は電磁偏向に比べ周波数特性、直線性などがよいのでオシロスコープなどの測定用ブラウン管に使用される。
○ グリッド構造の表示@名称A種類及び外形寸法B製造業者名または略号C製造番号及び製造年月日またはその略号Dグリッド密度Eグリッド比F中心線G集束距離HX線管側I中間物質材料名又は略号
○ 増感紙には蛍光物質がプラスチック等の薄板に均等に塗布されている。
○ 増感紙を用いるとコントラストは高くなるが、防護服や内部での光の散乱、反射のため鮮鋭度が低下する。
○ 経静脈性DSAでは、造影剤の注入量と注入速度が血管内の造影剤濃度に影響を与えるので鮮鋭度に影響する。なお、経静脈性DSAの場合、血管内濃度は主に注入量できまる。
○ 一般にコントラストは線量の平方根に比例して改善される。
○ イメージングプレートのフェ−ディングは捕獲された電子が熱的に解放されることによって起きる。したがって、X線照射後の経過時間が長く、保管温度が高いほどフェ−ディングは大きい。
○ X線可動絞りは被験者のX線被曝を最小限に抑え、照射範囲を必要最小限にする機構である。散乱X線量を減少させコントラストを改善し、焦点外X線を遮断する。
○ ストレンゲージは応力によって金属線の電気抵抗が変わるので利用した変位や圧力などの測定センサー
○ サーミスタは温度による抵抗の変化を利用する半導体センサーである。
○ 検出器であるシンチレータの出力光はライトガイド(ライトパイプ)を通して複数個の光電子増倍管に入射する。
○ コリメータは検出器のγ線入射側に取り付けられる。
○ 光電子増倍管の出力信号をXY位置回路で位置信号に、また加算回路でエネルギー信号にしてシングルチャンネル波高分析器でエネルギーを選別した後、ブラウン管上にスポットとして再現するようになっている。
○ 計数率200〜300kcpsまで計数できるので、形態イメージングに適している。
○ シンチレーションカメラの総合感度はコリメータの効率と検出器の検出効率の積によって定まる。


〜インバータ式X線装置〜

○ 電源と同期させてX線遮断をおこなう必要がない。
○ X線制御回路のフィードバック応答は速い。
○ 装置の定格出力は電源インピーダンスの影響を受ける。
○ パワートランジスタはスイッチング素子に使用される。
○ X線出力は単相電源で三相並みの出力を得られる。
○ 方形波インバータの管電圧制御は直流電圧可変回路で行う。
○ インバータの方式には方形波形と共振形とがある。
○ 装置の定格出力は電源容量の影響を受ける。
○ 管電圧のリプル百分率は高周波になるほど小さくできる。
○ インバータ周波数を高くすることで高電圧変圧器を小型化できる。
○ 交流を高周波に変換する回路をもつ。
○ フィードバック制御により管電圧の精度が向上している。
○ 電源は単相、三相ともに使用できる。
○ 共振型電圧調整は周波数を変えて行う。
○ 方形波型の出力電圧調整はパルス幅を変えて行う。
○ 変圧器の誘起起電力はk・f・B・A・n(V)で表される。k:定数 f:周波数 B:磁束密度 A:鉄心断面積 n:巻線の巻き数
○ 高周波化には高電圧に対する絶縁、鉄損の増大による制約がある。
○ 管電圧、管電流のフィードバック制御が容易で高精度の制御が可能である。
○ 高周波化により管電圧の立ち上がり特性が向上する。
○ インバータ装置の管電圧脈動率はインバータの周波数、ケーブルの容量、負荷条件等によって変化する。
○ 変圧器の鉄心にはアモルファスを用いている。

〜イメージインテンシファイア(I.I.)〜

○ 入力窓にはアルミ二ウムが用いられている。
○ 出力像径を一定にし有効な入力面の寸法を変える可変視野型がある。
○ 入力面の蛍光体を柱状結晶構造にしたものがある。

○ 解像度は中心部と周辺部とで異なる。
○ 被写体を透過したX線により入力蛍光面で蛍光像が得られる。
○ 入力蛍光面に接した光電面で蛍光像の強度に比例した光電子が放出される。
○ 光電子により出力蛍光面に明るい蛍光像が得られる。
○ X線像をリアルタイムに可視光に変換する。
○ 視野の切り替えは電極電圧の制御で行う。
○ 像のひずみは入力面視野寸法で変わる。

○ 出力蛍光体を厚くすれば空間分解能は低下する。
○ I.I.の特性、性質を表す指標としての主要な事項は@変換計数A解像度B変調度伝達関数C量子検出効率Dコントラスト比E輝度分布F像歪みG入射面視野寸法
○ 出力蛍光面の輝度は(陽極電圧)×(入射蛍光面と出力蛍光面の面積の比)に比例する。
○ 入力面の蛍光体にはCsI(Na)が用いられる。
○ 可変視野管は集束電極を変化して視野を制御する。
○ 変換係数は入射X線量に対する出力輝度の比で求められる。
○ 入射視野が大きいほど解像力は低くなる。
○ 輝度増幅は、像の縮小と電子加速により行われ、縮小率をM(M<1)、加速電圧をVとすると、輝度増幅率は(1/M)2Vに比例する。

〜グリッド〜

グリッド集束距離(f0):グリッド箔の面の延長が集束する線とグリッド入射面までの距離

使用距離限界(f1、f2):X線管をグリッドの中心線上におき診断に有効なX線像が得られる焦点と集束グリッドの入射面間距離をいい、その下限値をf1、上限値をf2とする。具体的には中心部の1次X線の透過率に対する周辺部の1次X線透過率の比が0.6に相当する距離を意味する。

グリッド比(r):R=h/D

グリッド密度(N):グリッドの中心部における1cm中に存在する箔の本数

露出倍数(B):全X線透過率(1/Tt)ただし、Ttは指定された幾何学的条件のもとで、X線束中にグリッドを置いたときと置かなかったときの線量率の比である。したがって、グリッド使用時に照射線量をB倍すれば同一写真濃度が得られる。

選択度(Σ):1次X線透過率と散乱X線透過率の比 Σ=Tp/Ts

コントラスト改善度(K):1次X線透過率と全X線透過率の比 K=Tp/Tt

ただし、グリッドの有無による1次X線の強さIp' Ip、散乱線の強さIs' Is、全X線の強さIt' Itとするとき

Tp=Ip'/Ip  Ts=Is'/Is  Tt=It'/It

〜MRI〜

○ スライス厚は傾斜磁場の勾配で決まる。
○ 傾斜磁場コイルはX、Y、Z方向の3組からなる。
○ 超伝導磁石は永久電流によって安定な磁場が得られる。
○ シミング(Shimning)により均一磁場が確保される。
○ 静磁場コイルのみ常時一定の磁場強度維持のため大電流を流し続ける必要があり、液体ヘリウム等の冷媒で超伝導状態に保つ必要がある。
○ 他の条件が同じ場合、静磁場が強いほどSN比が大きい。
○ 傾斜磁場が強いほどスライス厚を薄くできる。
○ スピンエコー法では2回のRFパルス信号がエコー信号を発生させる。
○ RFパルス印加後、傾斜磁場を反転するとエコー信号が発生する。
○ MRIの性能評価試験において日常点検項目は、SN比、均一性、スライス厚、空間分解能、幾何学的歪みとある。
○ 骨のアーチファクトがない画像が得られる。任意の断層像が得られる。軟部組織のコントラスト分解能が優れる。血管の検出能が優れる。
○ ラーモア周波数ω=γB0(ただし、γ:磁気回転比、B0:静磁場強度とする)
○ 傾斜磁場はパルス電流によって発生する。
○ 傾斜磁場と選択励起パルスによって断面が決められる。
○ スライス厚は厚くなると信号量が多くなるのでS/Nは増大する。
○ 液体ヘリウムは超伝導を保つための冷却に用いる。
○ 検査中に連続音がする原因は傾斜磁場コイルの導線が電磁力を受けるためである。
○ MRIの信号強度は基本的に水素密度に依存するので、空気、緻密骨、靭帯等水分の少ないものは低信号となる。
○ 脂肪はT1強調像で高信号、水はT2強調像で高信号となる。
○ 表面コイルを用いると分解能がよくなる。

〜超音波〜

○超音波画像診断装置の探触子(プローブ)は超音波を生体内へ送信し、かつ生体内からの反射波の受信も行う。
○ 周波数が高いほど距離分解能が向上する。
○ 周波数が低いほど透過性が増す。
○ 分解能を上げるためにビームの焦点化が行われる。
○ ドプラ法によって反射体の速度が測定できる。

〜CT〜

○ CT画像ノイズレベルにはX線量D、画像のサイズW、即ち再構成マトリックス数、スライス厚等が重要な係わりをもつ。また、再構成関数はノイズフィルタとしての役割も担う意味で係わる。
○ Rotate/Rotate方式(第3世代)では扇状X線が用いられる。検出器とX線管が一体になって回転する。連続X線が用いられる。
○ リング状アーチファクトは第3世代の装置に特異的に出現するアーチファクトである。
○ ステイショナリ−/ローテート方式(第4世代)では検出器の内側をX線管が回転し、一度で多くの情報が得られ、かつ短時間スキャンができる。
○ Nutate/Rotate方式(第4世代の変形)では検出器の外側をX線管が回転する。
○ μtを組織線源弱係数、μwを水の線源弱係数、Kを定数とするときCT値はK・(μt−μw)/μwで表される。
○ 熱容量の大きいX線管を必要とする。
○ 検出器には固体シンチレータやXe電離箱などが用いられる。
○ X線写真に比べてコントラスト分解能が優れている。
○ 患者の体動はアーチファクトが多く用いられる。
○ 医用X線CT装置に用いられるX線管電圧(波高値)は120kV〜140kVである。
○ 画像の濃淡はCT値に対応している。
○ らせんCTではテーブルを連続して移動させながらスキャンを行う。
○ X線管の焦点の大きさは画質に影響する。
○ X線ビームは連続放射線方式またはパルス方式を用いる。
○ 画像再構成で画質を求める関数をフィルタ関数という。
○ 水や空気のファントムを用いて画像およびCT値を補正することをキャリブレーションという。
○ パーシャルボリューム効果はCT値を不正確にする。
○ CT値の濃淡は人体組織のX線吸収係数を示す。
○ X線の線質が人体の組織を透過するに従い軟線部分が少なくなり線質が硬くなる現象をビームハ−ドニング効果(線質効果)という。
○ 吸収値がスライス幅における異なった組織の重なる割合に応じた値になることをパーシャルボリューム効果(部分体積効果)という。

〜ガンマカメラ〜

○ シンチレータが破損の場合には亀裂に沿って帯状の欠損像が生ずる。
○ コリメータの破損は鉛穴等の間隔のツブレに原因するので欠損像。
○ ホトピークの設定ミスは均一性が著しく悪くなる。
○ エネルギー幅の設定はカウント数に影響する。
○ 総合分解能の測定は線状線源を使用して鉛スリットファント−ムによるFWHMの測定または鉛バーファントムで測定する。
○ 感度と総合分解能の関係は反比例の関係にある。
○ ファンビームコリメータはカメラの回転軸に直角な方向に焦点をもつ。
○ 単一結晶形ガンマカメラの性能評価には均一性、空間分解能、直線性、エネルギー分解能、計数率特性、複数ウィンドウの像のずれ等が挙げられる。
○ アンガ−形シンチカメラは大きい単一平板状単一結晶NaI(Tl)シンチレータを用いる。ベンダー形シンチカメラ(オートフルオロスコープ)には多数の小型のNaI(Tl)シンチレータをモザイク(マトリックス)状に並べる。
○ 重積効果とは、X線束の進行方向にX線吸収差の大きい、複数の器官や組織が重なるとき生じる。画像はそれら固有の形を示すか、または大きな陰影を示すものに遮蔽され陰影は淡くなる。
○ 孔径に比例して感度は上昇するが、解像力は反対に低下する。
○ PETは陽電子が消滅する際に発生する2個のγ線を計測する。主としてBGOと光電子増倍管が検出に使われる。陽電子核種はサイクロトロンで作られる。
○ NaI(Tl)結晶は潮解性があるので、シートを施して使用する。
○ 360度回転で検出面を身体に近接することで画像形成によい。
○ 画像再構成はフィルタ関数を投影データに重畳積分し、逆投影する方法が用いられる。
○ 半値幅はγ線源をシンチレータ面に垂直に照射し、線又は点応答関数から求められる。
○ 感度不均一性は面積源を投影し、コンピュ−タ表示又はフィルム撮影で確認できる。
○ エネルギー分解能は、点線源を一定距離に置いて測定する。
○ SPECTでは検出器の回転半径を小さくするほど解像力は上昇する。

〜治療〜

○ リニアックでは高周波電界により電子を加速する。
○ リニアックの偏向磁石は電子ビームをマグネットによって偏向する。
○ マイクロトロンでは電子が円軌道で周回する。
○ サイクロトロンではディー(D)電極に加えられた高周波電界で荷電粒子を加速する。
○ リニアックの加速管の長さは進行波形に比べて定在波形が短い。
○ マイクロ波発振管にはマグネトロン又はクライストロンが用いられる。
○ 電子の加速はマイクロ波電界により直線的に加速する。
○ 加速管は純度の高い銅で作られる。
○ 出力線量はパルス数を変えて調整する。
○ ベータトロンのX線の電子線との切り替えは軌道を変えて行う。リニアックよりエネルギー変更は容易である。電子の回転半径は一定である。電子線の照射時にはスキャッタリングフォイルを用いる。
○ シンクロトロンで重粒子線治療が行われる。
○ ベータトロンはリニアックよりX線照射時の線量率は低い。
○ リモートアフターローディング装置の線源は遠隔操作でアプリケータに送られる。線源位置の確認は模擬線源で行う。タンデムアプリケータは1本使用する。線源格納容器は治療室に設置する。線源の送り出しはエリアモニタで確認する。
○ タンデムおよびオボイドアプリケータは密封小線源治療器具。
○ 同一加速エネルギーならば、加速管の長さは進行波型より定在波型の方が短い。
○ 加速管内は10−6〜10−7トールの高真空度に保たれていなければならない。
○ リニアックの出力エネルギーは連続的に変えることはできない。
○ リニアックの加速管は導電性のよい金属管を用い、純度の高い銅を使われることが多い。
○ SPECTでは検出器の回転半径を小さくするほど解像力は上昇する。
○ 直線加速装置は高周波電界により電子を加速する。
○ コッククロフト型加速器は倍加電圧回路により電子または重荷電粒子を加速する。
○ バンデグラフ型加速装置は絶縁ベルトを利用して電子または重荷電粒子を加速する。
○ サイクロトロンはディーに高周波を加えて重荷電粒子を加速する。
○ ベータトロン:電子銃・電磁石(磁極・ヨーク)・ドーナッツ管・白銀ターゲット・スキャッタリングフォイル・シールド・ツーブス
○ リニアック:マイクロ波発振管(クライストロン・マグネトロン)・イオンポンプ・電子銃・加速管・導波管・ターゲット・ベンディング(偏向)・マグネット・フラットニングフィルタ・スキャッタリングフォイル