JPH01118756A - 散乱ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＸ線撮影装置に係り、特に散乱Ｘ線を検出する
ことにより、従来コントラスト差が小さく識別が国運で
あった組織を、高コントラスト像として描出するに好適
な散乱Ｘ線撮影装置に関する。

［従来の技術〕 従来の装置は、ラデイオロジイ第１４８巻、第１号（１
９８３）、第２５９頁から第２６４頁（Ｒａｄｉｏｒｏ
ｇｙ、　ｖｏｌ、１４８．　Ｎｃｌ（１９８３）　、　
ｐｐ２５９−２６４）に記載のように、Ｘ線源からのＸ
線を被写体に照射し、透過するＸ線を二次元又は−次元
センサで検出することにより画像情報を得ていた。被写
体での散乱Ｘ線は、画像上でのボケ要因となるため、グ
リッドやスリットで除去し。

非散乱成分のみを使って画像を得ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、被写体を透過するＸ線のみを検出す
るため、得られる画像のコントラスト（Ｃ）は、第４図
ａのような被写体に対しては、組ｆｉｌ、２のＸ線吸収
係数差（Δμ）と対象物の大きさ（ｄ）の積で与えられ
る。したがって、Δμ又はｄのどちらか一方が小さくな
ると対象物の識別が困難となる。識別限界となるコント
ラストと対象物の大きさの関係は、コントラストデイテ
ールダイアグラム（Ｃｏｎｔｒａｓｔ　Ｄｅｔａｉｌ　
Ｄｉａｇｒａｎ＋　：ＣＤＤ））　　曲線で与えられ、
Ｘ線フィルム／増感紙をＸ線検出系とした場合第４図す
で与えられる。

（コーエン他；メディカルフィジックス第８巻。

３号、ｐｐ３５８−３６７） ここで、５ＩＩ１ｍの対象物を考えるとコントラスト差
で約１．５％が識別限界となり、吸収係数差では約０．
０３　”／Ｃａｌ　が限界となる。第１表に種々の材料
のＸ線吸収係数差を示すが、これより、上記条件下では
筋肉と脂肪相識の識別が困難であることがわかる。

本発明の目的は、散乱Ｘ線を使うことにより、従来コン
トラスト差が低くて識別が困難であった組織を高コント
ラストで描出することにより、病変を早期の段階で発見
できるＸ線診断装置を提供することにある。

第１表　各種物質のＸ線吸収係数 〔作用〕 水、筋肉、脂肪、骨、鍵、脳白質、脳灰白質。

水、アクリル、ポリカーボネイト、ポリスチレン。

ポリエチレン及びナイロンからのコヒーレント散乱Ｘ線
の散乱微分断面積（パーディング他；ジャーナル・オブ
・オプティカル・ソサイアデイ・オブ・アメリカ、第４
巻、５号、９３３−９４４゜１９８７年）を第５図ａ　
＝　ｆに示す、コヒーレントな散乱Ｘ線は各物質の構造
を反映し、持定の散乱角において最大の散乱確率を持つ
。なお、図中横軸ＸはＸ線の波数ベクトルの変化で、次
式で与えられる。

Ｘ＝−ｓｉｎ（θ／２）　　。

λ だだし、θは散乱角で先はＸ線の波長を意味する。これ
より、小角散乱の場合はＸは散乱角に近似的に比例する
ことがわかる。ここで、散乱角を脂肪のピーク位置に合
せると散乱確率は脂肪と筋肉で約２：１となりコントラ
ストは透過Ｘ線の場合と異なり、対象物の大きさに依存
せず、２：１のコントラスト差が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。第
１図ａは全体構成を示す。Ｘ線管１１から発生したＸ線
は遮蔽体１２，１３によりペンシルビームとなる。遮蔽
体１２．１３は部分的にＸ線を通過させる構造を持ち、
詳細は後述する。さらに、その素材は、Ｘ線を完全に遮
蔽しなければならないため、一般に鉛、タングステン、
ウラン。

などの重金属が使用される０本実施例では経済性を考慮
して鉛を使用する。次に、ペンシルビームＸ線は被写体
１４に照射され、その一部は被写体で吸収され、また、
一部は散乱される場合もある。

残りの成分は被写体と相互作用しないため、そのまま進
む。

ここで、散乱成分は干渉性のあるトムソン散乱と干渉性
のないコンプトン散乱があり、コンプトン散乱は、物質
の構造を反映しない、一方トムソン散乱は物質の構造を
反映し、ビーム進行方向に各物質特有の散乱角を持った
散乱ピークを持つので、持定の散乱角の散乱線のみをＸ
線検出器１６に通過させる鉛の遮蔽体１８．１９を配置
する。

なお、上述したように、鉛以外の重金属材料の使用も可
能である６ また、本実施例の場合、遮蔽板１８．１９で散乱角を規
定したが、ペンシルビームを使用するため、Ｘ線検出器
開口で散乱角を規定することも可能である。そのため、
遮蔽板１８．１９は、必ずしも必要ではない。

次に二次元画像を得る方法について述べる。制御装置１
７でＸ線ペンシルビームを図面垂直方向に走査し、かつ
被写体１４が乗る台１５を矢印方向に走査することによ
り二次元画像情報を逐次情報として得る。

次にペンシルビームを作るＸ線遮蔽体１２゜１３の構造
の１例を図面を用いて説明する。第１図すはＸ線遮蔽体
をＸ線が入射する方向から見た図である。１２は、鉛板
２枚からなるスリットである。１３は円形鉛板の１部を
Ｘ線が通過するようにしたもので、制御回路１７により
一方向に回転する構造となる。二つのＸ線遮蔽板１２．
１３スリツトの共通部分のみＸ線が通過し、ペンシルビ
ームが得られる。さらに円形遮蔽板１３を回転すること
により、Ｘ線ビームの走査が行なわれる。

なお、スリット幅が画像の空間分解能を規定するため、
狭いほど良い、しかし、狭くするとＸ線ビーム強度が低
下するため、計測時間が長くなったり、大容量のＸ線管
球が必要となり、実用的と言えなくなる０本実施例では
、その妥協点として０　、５〜２　ｍ、好ましくは１．
０ｍとした。

次に、Ｘ線検出器１６の構造の一例を第１図Ｃを用いて
説明する。遮蔽体１８．１９で被写体からの散乱Ｘ線の
散乱角を規定する。散乱Ｘ線はＸ線の強度情報を光強度
に変換するシンチレータ２０．２２．で検出する。さら
に、非散乱線も同様にシンチレータ２１で検出し、従来
の非散乱線画像も得られる。使用するシンチレータ２０
゜２１．２２は、一般にＴＱ又はＮａ付活のＮ　ａ　Ｉ
　。

ＣｓＩ等のアルカリハライド系蛍光体、ＢａＦＣ１！：
Ｅｕ”＋などの希土類元素付活アルカリ土類金属フルオ
ロハライド蛍光体、ＣａＷＯａ、ＧｄｚＯｚＳ（Ｐｒ、
Ｃｅ、Ｆ）などの無機シンチレータが使用される０本実
施例では、Ｘ線に対する阻止能と発光効率を考慮し、Ｇ
ｄｚＯｚＳ（Ｐ　ｒ、Ｃｓ、Ｆ）を使用する。

Ｘ線がシンチレータ２０，２１．２２に入射することに
より発生する蛍光は透光性の高いライトガイド２３，２
４．２５で光検出器２６，２７゜２８で光電変換される
。散乱Ｘ線情報は２系統得られるため加算回路２８で加
算される。散乱線及び非散乱線の情報は、以後従来の情
報収集装置及び画像処理装置で処理され、散乱線画像、
非散乱線画像の二面像を得る。本構成におけるライトガ
イド２３，２４．２５はオプティカルファイバや導光性
シート材の熱加工により得られる。ここでは、光伝達効
率の高いアクリルシートを使用した。

さらに、光検出器２６，２７．２８は、光電子増倍管、
フォトダイオードなどから選択される。ここでは、大口
径でかつ増幅作用のある光電子増倍管を使用する。Ｘ線
検出器１６の別の例を第１図ｄに示す。シンチレータ２
０，２１．２２からの蛍光は非晶質光導電材料からなる
長尺の光検出器２９．３０．３１で検出され電気信号に
変換される。散乱線情報を与える光検出器２９．３１の
出力は加算回路２８で加算され単一の散乱線情報とする
。

次に、本発明の他の実施例の全体構成を第２図ａに示す
、Ｘ線管１１から発生したＸ線は遮蔽体２０１によりフ
ァン・ビームとなる。ファンビームＸ線は被写体１４と
相互作用し一部は吸収され一部は散乱される。散乱線、
非散乱線は各々−次元ラインセンサーから成る。Ｘ線検
出器２０２で検出される。さらに散乱角をより厳密に規
定するためにスリット状の遮蔽体１８．１９をＸ繰出器
２０２近傍に配置しても良い。二次元画像は、ファンビ
ームＸ線を被写体１４に対し体軸方向に走査することに
より得られる。すなわち、被写体１４が乗る台１５をフ
ァンビームに対して垂直方向に制御回路１７で移動する
ことにより得られる。

また、Ｘ線管１１に対する負荷を軽減するため、制御回
路１７により、パルスＸ線を発生する。

ｘ１！検出器２０２の一例を第２図すを用いて説明する
。散乱線及び非散乱線は一次元のアレイセンサー２０３
，２０４，２０５で検出される。Ｘ方向でｍ番目のＸ線
センサー（２０３−ｍ、２０４−ｍ、２０５−ｍ）はそ
れぞれ位置情報を持ち、このうち２０３−ｍと２０５−
ｍは散乱Ｘ線を検出し、２０４−　ｍは非散乱Ｘ線を検
出する。

２０３−ｍと２０５−ｍは、同一位置での散乱線情報を
持つので、加算回路２０６−ｍで加算を行い、場所ｍで
の散乱線情報Ｉｓｍを得る。各センサ位置での散乱情報
（Ｉｓ）と非散乱線情報（Ｉｐ）は、以後従来の情報収
集装置及び画像処理装置で処理され、散乱線画像、非散
乱線画像の二画像を得る。ここで、各Ｘ線センサーは、
シンチレータを光検出器を組み合せたものや、ＳｉｔＨ
ｇＩｚ＋Ｃｄ　Ｔ　ｅ　、　Ｇ　ａ　Ａ　ｓなどの半導
体からなる半導体検出器が使用できる。

次に本発明の別の実施例の全体構成を第３図ａに示す。

Ｘｍ管１１から発生したＸ線は遮蔽体３０１によって複
数のファンビームになる。各ファンビームｘｉは被写体
１４と相互作用し、一部は吸収され、一部は散乱される
。散乱線、非散乱線は各々実時間計が可能で二次元のＸ
線検出器３０２で検出される。さ己に散乱角を規定する
ため、Ｘ線検出器３０２の近傍にスリット状遮蔽体３０
３〜３１４を配置する。二次元の画像は被写体１４の乗
っている台１５をファンビームＸ線に対して垂直方向に
制御回路１７で走査することにより得られる。ここで、
実時間計測が可能な二次元Ｘ線センサー３０２としては
Ｘ線イメージインテンシファイアを使用する。

得られる画像は第３図すのように非散乱線情報の左右に
散乱線の情報が得られる。散乱成分を加算することによ
り、ある走査位置での散乱線情報と非散乱線情報の相方
が得られる。さらに走査は少くともファンビームＸ線の
間だけ行えば良い。

また、Ｘ線管球１１に対する負荷を軽減するため、制御
回路１７によりパルスＸ線を発生する。

本発明では、Ｘ線源としてＸ線管球を用いたが他の光源
、例えばＳＯＲ（シンクロトロン　オービタル　ラジェ
ーション：　５ｙｎｃｒｏｔｒｏｎ　０ｒｂｉｔａｌＲ
ａｄｉａｔｉｏｎ　）光や放射性同位元素の使用も可能
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、散乱Ｘ線を検出することにより、従来
コントラスト差が小さく識別が困難であった組織を高コ
ントラスト像として描出できる。

さらに、従来方式の画像も同時に撮ることが可能である
ため、散乱線画像の低Ｓ／Ｎという欠点を補うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の一実施例の概略側断面図、第１図す
は本実施例のペンシルビームＸ線を作るＸ線遮蔽体を示
す平面図、第１図Ｃは本実施例でのＸ線検出器の構造を
示す斜視図、第１図ｄは本実施例での別のＸ線検出器の
構造を示す斜視図、第２図ａは本発明の別の実施例の概
略側断面図、第２図すは本実施例のＸ線検出器の構造を
示す斜視図、第３図ａは本発明の別の実施例の概略側断
面図、第３図すは非散乱線と散乱線の存在位置を示す説
明図、第４図ａは対象物のコントラスト評価のための組
織のモデル図、第４図すはＣＯＤ曲線図、第５図ａ　”
　ｆは各材料のコヒーレントＸ線に対する散乱微分断面
積を示す図である。 １１・・・Ｘ線管、１２，１３，２０１，３０１・・・
Ｘ百　１　図 （７１Ｌ） ＣＣ） （ｆ） 第　２　図 （α） （しシ ネ３図 （ｔ２．ン （ｂ） ４Ｌ置 竿　４　図 （ａ、） Ｔす喝ｐグ勿ｄ！イ盃　（憑４フシ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｘ線を発生するＸ線源、該Ｘ線の一部を除去する遮
   蔽体、該遮蔽体の間隙を通してＸ線を透過させた後、被
   験体に照射した時発生するコヒーレント散乱Ｘ線と被験
   体と相互作用をせずに透過して来るＸ線のそれぞれを検
   出するＸ線検出器、かつ／または、該Ｘ線検出器の近傍
   に配置され持定の角度の散乱線のみを通過する遮蔽体、
   及び該Ｘ線源、各遮蔽体、Ｘ線検出器を被験体に対し、
   相対的に移動する機構を設けたことを特徴とする散乱Ｘ
   線撮影装置。