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X線イメージインテンシファイア（XRII）は、従来の蛍光スクリーンよりも高強度でX線を可視光に変換するイメージインテンシファイアです。このようなインテンシファイアは、X線イメージングシステム（透視装置など）で使用され、低強度のX線を扱いやすい明るさの可視光出力に変換します。この装置は、吸収率/散乱率の低い入力ウィンドウ（通常はアルミニウム）、入力蛍光スクリーン、光電陰極、電子光学系、出力蛍光スクリーン、および出力ウィンドウで構成されています。これらの部品はすべて、ガラスまたは最近では金属/セラミック製の容器内に高真空環境で取り付けられています。増強効果により、蛍光スクリーン単体では画像が暗いため、観察者は画像化対象物の構造をより容易に見ることができます。XRIIは、X線量子を可視光に変換する効率が高いため、より低い吸収線量で済みます。この装置は、1948年に初めて導入されました。[ 1 ]
イメージインテンシファイアの全体的な機能は、入射したX線光子を、視認可能な画像を提供するのに十分な強度の光光子に変換することです。これはいくつかの段階を経て行われます。入力窓は凸型で、X線の散乱を最小限に抑えるためにアルミニウムでできています。窓の 厚さは1mmです。X線がアルミニウム窓を通過すると、入力蛍光体に当たり、そこでX線が光子に変換されます。入力蛍光体の厚さは300～450マイクロメートルの範囲で、X線の吸収効率と空間分解能の妥協点となります。入力蛍光体が厚いほど吸収効率は高くなりますが、空間分解能は低下し、その逆もまた然りです。一般的には、亜鉛カドミウム硫化物と比較して原子番号と質量減衰係数が高いため変換効率が高いナトリウム活性化ヨウ化セシウムが使用されます。入力蛍光体は小さなチューブに配置され、光子が散乱せずにチューブを通過できるようにすることで、空間分解能が向上します。[ 2 ]光子は光電陰極によって電子 に変換されます。光電陰極はアンチモンセシウムでできており、入力蛍光体から生成される光子と一致するように設計されているため、光電子の生成効率が最大化されます。光電陰極の厚さは20 nmで、吸収効率は10～15%です。[ 2 ]
陽極と光電陰極の間に生じる電位差（25～35キロボルト）によってこれらの光電子が加速され、電子レンズによってビームが出力窓のサイズまで集束されます。出力窓は通常、銀活性化亜鉛カドミウム硫化物でできており、入射電子を可視光光子に変換します。[ 2 ]入力および出力蛍光体では光子の数が数千倍に増幅されるため、全体として大きな輝度ゲインが得られます。このゲインにより、イメージインテンシファイアはX線に対して非常に高感度になり、透視検査に比較的低線量を使用できます。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
X線画像増強装置は1950年代初頭に利用可能になり、顕微鏡を通して観察された。[ 7 ]
1960年代にテレビシステムが採用されるまで、出力の観察は鏡や光学システムを介して行われていました。[ 8 ]さらに、出力は通常の放射線撮影と同様に、X線管からのパルス出力を使用して100mmカットフィルムカメラを備えたシステムでキャプチャすることができました。違いは、フィルムスクリーンカセットではなくIIがフィルムに記録する画像を提供していたことです。
入力スクリーンのサイズは 15～57 cm で、23 cm、33 cm、40 cm が最も一般的です。各イメージインテンシファイアでは、内部電子光学系に印加される電圧を使用して実際の視野サイズを変更し、拡大と縮小表示サイズを実現できます。たとえば、 心臓アプリケーションで一般的に使用される 23 cm は、23、17、13 cm のフォーマットに設定できます。出力スクリーンのサイズは固定されているため、出力は入力画像を「拡大」しているように見えます。アナログビデオ信号による高速デジタル化は 1970 年代半ばに実現し、低線量高速スイッチング X 線管を利用したパルス透視法は 1980 年代半ばに開発されました。1990 年代後半には、イメージインテンシファイアは透視装置のフラットパネル検出器 (FPD) に置き換えられ始め、イメージインテンシファイアと競合するようになりました。[ 9 ]
「Cアーム」移動式透視装置は、口語的にはイメージインテンシファイア（またはII）と呼ばれることが多いが、[ 10 ]厳密に言えばイメージインテンシファイアは装置の一部（すなわち検出器）にすぎない。
透視検査は、イメージインテンシファイアを備えたX線装置を使用し、医学の多くの分野で応用されています。透視検査では、ライブ画像を見ることができるため、画像誘導手術が可能になります。一般的な用途としては、整形外科、消化器科、心臓病学などがあります。[ 11 ]あまり一般的ではない用途としては、歯科などがあります。[ 12 ]
イメージインテンシファイアを含むシステムは、専用のスクリーニングルームに固定された機器として、または手術室で使用するための移動式機器として使用できます。移動式透視装置は一般的に、可動式 C アーム上のX 線発生器とイメージ検出器 (II) と、画像の保存と操作に使用される別のワークステーション ユニットの 2 つのユニットで構成されています。[ 13 ]患者は通常、放射線透過性のベッドの上で、2 つのアームの間に配置されます。固定式システムでは、天井のガントリーに C アームが取り付けられ、別の制御エリアがあります。C アームとして配置されたほとんどのシステムでは、イメージインテンシファイアを患者の上または下に配置できます (それぞれ X 線管が下または上になります) が、一部の室内固定式システムでは向きが固定されている場合があります。[ 14 ]放射線防護の観点からは、オペレーターや作業員への散乱放射線の量を減らすことができるため、寝台 (X 線管) の下での操作が望ましいです。[ 15 ] [ 16 ]より小型の「ミニ」モバイルCアームも利用可能で、主に四肢の画像化、例えば小規模な手の外科手術に使用されます。[ 17 ]
フラットディテクタはイメージインテンシファイアの代替となるものです。この技術の利点としては、X線が常にパルス状であるため患者の被ばく線量が少なくなり、画質が向上すること、また時間の経過による画質の劣化がないことが挙げられます。FPDはII/TVシステムよりも高価ですが、特に小児患者を扱う場合、物理的なサイズと患者にとってのアクセスのしやすさの顕著な変化は、その価値に見合うものです。[ 9 ]