JP2008073115A

JP2008073115A - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP2008073115A
Application number: JP2006253393A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yoshizawa; 辰也吉澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】デュアルエナジーサブトラクション法による撮影では同一撮影位置について管電圧を変えて撮影される２枚の画像の時間間隔をできるだけ短くするために、２回の撮影はフィラメント電流値を変えずに行われるが、低管電圧撮影側の撮影は許容値よりかなり小さい管電流でしか行われないため撮影時間が長くなり、動きのある部位については運動のボケにより画質が低下した画像しか得られない。
【解決手段】３極Ｘ線管１１を用いて、フィラメント電流を低管電圧撮影時に許容最大電流を流す電流値に設定し、高管電圧撮影時にはグリッド電圧制御部１０によりグリッド９に負の電圧を印加して、高管電圧に対する許容最大電流以下になるように制御し、低管電圧撮影時にはグリッド９に印加する電圧を０にして低管電圧に対する許容最大電流を流すようにする。
【選択図】図１

Description

デュアルエナジーサブトラクション方式を用いたＸ線撮影に使用されるＸ線撮影装置に関する。

Ｘ線撮影法の一つであるデジタルサブトラクション法の中に、同一撮影位置で管電圧を変えて線質の異なるＸ線による２枚の画像を撮影し、それぞれの画像の濃度値に適当な係数を掛けて対応する画素ごとに引算を行うことにより、撮影画像の中から例えばＸ線吸収の大きい骨等を消去した画像や、逆にＸ線吸収の小さい軟組織等を消去した画像を得るデュアルエナジーサブトラクション法と呼ばれるものがある。この方法による撮影について図３〜図５を用いて説明する。図５はこの方法による撮影に通常用いられるＸ線撮影装置の構成例を示す図であり、図３および図４はいずれもこの方法による撮影の動作のタイミングを示す図であり、いずれも（ａ）が管電圧印加のタイミングを、（ｂ）がその結果流れる管電流のタイミングを示している。

デュアルエナジーサブトラクション法による撮影では、上述したように同一撮影位置について管電圧を変えて２枚の画像を撮影する。そのために図５において操作者（図示しない）が操作パネル８から２種類の管電圧、ここでは１４０ＫＶと６０ＫＶ、を入力すると、例えばマイクロコンピュータ等により構成されるＸ線制御部７はあらかじめ記憶しているＸ線管１の定格表からそれぞれの管電圧に対して許容される最大管電流値（ここでは仮に２００ｍＡおよび６３０ｍＡとする）を読み出し、さらにあらかじめ記憶しているＸ線管１の陰極２のフィラメント２Ａのエミッション特性表から、それぞれの管電圧に対して前記管電流を流すために必要なフィラメント電流値（ここでは仮に４．２Ａおよび４．９Ａとする）を読み出して別途記憶しておく。

以下図３に示すタイムチャートに従って撮影動作を説明する。操作者が被検者（図示しない）をＸ線管１に対向配置されたＸ線受光部（図示しない）の前に配置して、操作パネル８に付随するハンドスイッチ（図示しない）を操作すると、Ｘ線制御部７は事前に記憶しておいた１４０ＫＶに対するフィラメント電流値４．２Ａを陰極２のフィラメント２Ａに流すようにフィラメント加熱制御部５に指示する。この電流によりフィラメント２Ａが加熱され、その温度が安定するまでの時間が経過すると、Ｘ線制御部７は管電圧制御部４を経由してＸ線管１の陽極３と陰極２の間に１４０ＫＶの電圧を印加する。これによりＸ線管１から被検者にＸ線が照射され、透過したＸ線がＸ線受光部に入射する。そして例えばＸ線受光部の前面等に配置された自動露出用検出器（図示しない）からの出力を受ける自動露出制御部６により、画像が適正濃度に達したとき、ここでは管電圧印加開始からｔｈ秒後に、Ｘ線制御部７に信号が送られ、Ｘ線制御部７は管電圧の印加を停止する。

その後Ｘ線制御部７は６０ＫＶに対するフィラメント電流値４．９Ａを陰極２のフィラメント２Ａに流すようにフィラメント加熱制御部５に指示する。これによりそれまで４．２Ａで加熱されていたフィラメント２Ａは４．９Ａで加熱されるが、フィラメントの熱慣性のためその温度が安定するまでには通常秒オーダーの時間が必要であり、そのためＸ線制御部７は６０ＫＶの管電圧による２回目の撮影を、あらかじめ設定された、この時間より長い時間であるｔｄ秒経過後に行う。すなわちＸ線制御部７はフィラメント加熱制御部５を経由してフィラメント２Ａに流す電流を４．２Ａから４．９Ａに切り替えてｔｄ秒経過後に管電圧制御部４を経由してＸ線管１の陽極３と陰極２の間に６０ＫＶの電圧を印加する。今回の撮影についても画像が適正濃度に達したとき、すなわち管電圧印加後ｔｌ秒後に、自動露出制御部６からＸ線制御部７に信号が送られ、Ｘ線制御部７は管電圧の印加を停止する。以上のような動作により、管電圧を変えて線質の異なるＸ線による２枚の画像を撮影することができるが、２回の撮影の間には上述のようにフィラメントの熱慣性に起因する秒オーダーの待ち時間ｔｄ秒が必要である。そのため動きのある部位を撮影すると２枚の画像にずれが生じ、以後の画像処理で引算を行うとアーチファクトが発生するという不都合がある。

そのため現実的には図４のタイムチャートに示すように２回の撮影の間隔を極力短くする方法が用いられている。具体的には１回目の撮影は上述の方法とまったく同じであるが、２回目の撮影はフィラメント電流値が１回目と同じ４．２Ａのままで行われる。この結果フィラメントの熱慣性に起因する秒オーダーの待ち時間ｔｄ秒が不要となり、極めて短い時間ｔｄ１秒後に２回目の撮影を行うことができる。ただし２回目の撮影については、本来なら管電圧６０ＫＶに対して許容される最大管電流値である６３０ｍＡを流すためにフィラメント電流値を４．９Ａにすべきところを４．２Ａのままにしているため管電流はたとえば１３０ｍＡしか流ない。その結果２回目の画像が適正濃度に達するのに要する時間は、管電圧６０ＫＶ、管電流６３０ｍＡで撮影した場合のｔｌ秒に比べて数倍長いｔｌ１秒になる。

なお上述のようにデュアルエナジーサブトラクション法においては２回の撮影の間隔を極力短くすることが望ましいので、その間のフィラメント電流値の切換により生じる待ち時間を短くする方法について述べたが、類似の問題に対する考え方として、たとえば特許文献１に示すように消化管の診断等において、透視から撮影に切り替えるときのフィラメント電流値の変更により生じる待ち時間を短縮する方法等が考案されている。
特開平５−３１４９３５号公報

背景技術の項において、デュアルエナジーサブトラクション法による撮影で同一撮影位置について管電圧を変えて撮影される２枚の画像の時間間隔をできるだけ短くするために、２回の撮影をフィラメント電流値を変えずに行った結果、低管電圧撮影時の撮影時間が長くなることについて述べたが、この結果動きのある部位については運動のボケにより画質が低下した画像しか得られず、当然２枚の画像の引算を行って得られる画像についても画質が低下することになる。本発明は管電圧を変えて撮影される２枚の画像の撮影間隔をできるだけ短くするとともに、２回の撮影のいずれについてもできるだけ短時間で撮影することができるＸ線撮影装置を提供するためのものである。

請求項１記載の発明は上記の目的を達成するために、異なる管電圧による２回の撮影で得られるＸ線画像を減算処理するＸ線撮影装置において、陽極と陰極に加えてグリッドを有する３極Ｘ線管と、グリッド電圧を前記グリッドに印加することにより前記３極Ｘ線管の管電流値を制御するグリッド電圧制御手段と、前記陰極を構成するフィラメントに前記２回の撮影のいずれにおいても前記異なる管電圧のうちの低管電圧に対する前記３極Ｘ線管の許容最大管電流を与える電流値以下の電流を供給するフィラメント加熱手段と、高管電圧による撮影時には管電流が前記高管電圧に対する許容最大管電流値以下になる電圧になるように前記グリッド電圧制御手段を制御する制御手段を備えたＸ線撮影装置を提供する。

請求項２記載の発明は上記の目的を達成するために、異なる管電圧による２回の撮影で得られるＸ線画像を減算処理するデュアルエナジーサブトラクション方式のＸ線撮影を行うＸ線撮影装置において、陽極と陰極に加えてグリッドを有する３極Ｘ線管と、前記３極Ｘ線管の前記グリッドが前記陰極に対して負または同電位になるグリッド電圧を印加することにより前記３極Ｘ線管の管電流値を制御するグリッド電圧制御手段と、前記陰極を構成するフィラメントに前記２回の撮影のいずれにおいても前記異なる管電圧のうちの低管電圧に対する前記３極Ｘ線管の許容最大管電流を与える電流値以下の電流を供給するフィラメント加熱手段と、前記グリッド電圧制御手段により、高管電圧による撮影時には管電流が前記高管電圧に対する許容最大管電流値以下になる負電圧を前記グリッドに印加し、前記低管電圧による撮影時には前記グリッドが前記陰極と同電位になるように制御する制御手段を備えたＸ線撮影装置を提供する。

本発明によりデュアルエナジーサブトラクション法による撮影で同一撮影位置について管電圧を変えて２枚の画像の撮影を行うとき、フィラメント電流値を切り替えてもそのことに起因する撮影の待ち時間をなくすことができるので、動きのある部位を撮影しても２枚の画像に位置ずれが生じることがなく、また低管電圧撮影時の画像に運動のボケによる画質の低下が生じることもなくなるので、２枚の画像の引算を行って得られるサブトラクション画像についても、２枚の画像の位置ずれによるアーチファクトの発生および低管電圧撮影時の画像の運動のボケによる画質の低下をなくすことができる。

本発明の実施例について図１および図２を用いて説明する。図１は本発明によるＸ線撮影装置の構成例を示すブロック図であり、図２は撮影の動作を示すタイムチャートである。そして図２において（ａ）は管電圧印加のタイミングを、（ｂ）はその結果管電流が流れるタイミングを示している。本発明においては図１に示すようにＸ線管１１は陽極３と陰極２のほかにグリッド９を備えた３極管として構成されており、陰極２とグリッド９の間にグリッド電圧制御部１０から負の電圧を印加することにより、陽極３と陰極２の間を流れる管電流値を制御することができる。そしてグリッド９が陰極２と同電位のときＸ線管１１は通常の２極管と同じ動作をする。

操作者（図示しない）が操作パネル８から２種類の管電圧、ここでは１４０ＫＶと６０ＫＶ、を入力すると、例えばマイクロコンピュータ等により構成されるＸ線制御部７はあらかじめ記憶しているＸ線管１１の定格表から低い方の管電圧である６０ＫＶに対して許容される最大管電流値（ここでは仮に６３０ｍＡとする）を読み出し、さらにあらかじめ記憶しているＸ線管１１のエミッション特性表から、グリッド電圧が０Ｖのとき管電圧６０ＫＶに対して管電流６３０ｍＡを流すために必要なフィラメント電流値（ここでは仮に４．９Ａとする）を読み出して別途記憶しておく。さらにＸ線制御部７はＸ線管１１の定格表から高い方の管電圧である１４０ＫＶに対して許容される最大管電流値（ここでは仮に２００ｍＡとする）を読み出し、同じくあらかじめ記憶しているＸ線管１１のグリッド特性表から、管電圧が１４０ＫＶでフィラメント電流が４．９Ａのとき管電流が２００ｍＡになるグリッド電圧（ここでは仮に−３００Ｖとする）を読み出して別途記憶しておく。

操作者が被検者（図示しない）をＸ線管１１に対向配置されたＸ線受光部（図示しない）の前に配置して、操作パネル８に付随するハンドスイッチ（図示しない）を操作すると、Ｘ線制御部７は事前に記憶しておいた６０ＫＶに対して許容される最大管電流値６３０ｍＡを流すために必要なフィラメント電流値４．９Ａを陰極２のフィラメント２Ａに流すようにフィラメント加熱制御部５に指示するとともに、同じく事前に記憶しておいた管電圧が１４０ＫＶでフィラメント電流が４．９Ａのとき管電流が２００ｍＡになるグリッド電圧である−３００Ｖをグリッド９に印加するようにグリッド電圧制御部１０に指示する。

これにより４．９Ａの電流でフィラメント２Ａが加熱され、その温度が安定するまでの時間が経過すると、Ｘ線制御部７は管電圧制御部４を経由してＸ線管１１の陽極３と陰極２の間に１４０ＫＶの電圧を印加する。これによりＸ線管１１に２００ｍＡの管電流が流れて被検者にＸ線が照射され、被検者を透過したＸ線がＸ線受光部に入射する。そして例えばＸ線受光部の前面等に配置された自動露出用検出器（図示しない）からの出力を受けて動作する自動露出制御部６により、画像が適正濃度に達したとき、すなわち管電圧印加開始からｔｈ秒後に、Ｘ線制御部７に信号が送られＸ線制御部７は管電圧の印加を停止する。その後Ｘ線制御部７はフィラメント電流値を変更することなく、Ｘ線管１１のグリッド電圧を０Ｖに切り替えるようグリッド電圧制御部１０に指示する。この切り替えに要する時間は極めて短いので、Ｘ線制御部７は１４０ＫＶの管電圧の印加を停止してからｔｄ１秒後に、６０ＫＶの管電圧を印加して６３０ｍＡの管電流を流し２回目の撮影を開始することができる。そして画像が適正濃度に達したとき、すなわち管電圧印加開始からｔｌ秒後に、自動露出制御部６からＸ線制御部７に信号が送られＸ線制御部７は管電圧の印加を停止する。

この結果１回目と２回目の撮影の間隔ｔｄ１秒は図３に示すｔｄ秒に比べて極めて短くなるので、被写体の動きによる２枚の画像の位置ずれを無視しうる程度に小さくできるとともに、２枚の画像のどちらもＸ線管１１の定格的に許容される最大管電流により最短時間、すなわち１回目がｔｈ秒、２回目がｔｌ秒で撮影されるので、動きのある部位についても運動のボケによる画質の低下を極めて小さくすることができる。このため２枚の画像の引算を行って得られるサブトラクション画像についても、２枚の画像の位置ずれによるアーチファクトの発生および低管電圧撮影時の画像の運動のボケによる画質の低下をなくすことができる。

上記の実施例では低管電圧による撮影時の撮影時間を最短にするために、２回の撮影のいずれにおいても、フィラメントに低管電圧に対する３極Ｘ線管の許容最大管電流を与える電流を流すようにしたが、フィラメント電流については必ずしもこの電流値にこだわるものではなく、これより小さくても類似の効果を得られる電流範囲が存在する。

上記の実施例では高管電圧による撮影時の撮影時間を最短にするために、高管電圧による撮影時にはグリッドに管電流が前記高管電圧に対する許容最大管電流値になる負電圧を印加したが、グリッドに印加する電圧については必ずしもこの電圧にこだわるものではなく、これより絶対値的に小さい負電圧であっても類似の効果を得られる電圧範囲が存在する。

上記の実施例では同一撮影位置についての２回の撮影を、はじめに高い管電圧により行い、その後低い管電圧によって行ったが、この順番は逆でもよい。

上記の実施例では静止画としてのサブトラクション像を得るために、二つの異なる管電圧による撮影を１回づつ行う例について説明したが、これを１対の撮影として複数回繰り返し行うことにより得られる複数対の画像から、動画としてのサブトラクション像を得る場合にも本発明は有効である。

本発明のＸ線撮影装置の構成例を示すブロック図である。本発明の実施例を示すタイムチャートである。従来のＸ線撮影装置の動作を示すタイムチャートである。従来のＸ線撮影装置の動作を示すタイムチャートである。従来のＸ線撮影装置の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１：Ｘ線管
２：陰極
２Ａ：フィラメント
３：陽極
４：管電圧制御部
５：フィラメント加熱制御部
６：自動露出制御部
７：Ｘ線制御部
８：操作パネル
９：グリッド
１０：グリッド電圧制御部
１１：Ｘ線管

Claims

異なる管電圧による２回の撮影で得られるＸ線画像を減算処理するＸ線撮影装置において、陽極と陰極に加えてグリッドを有する３極Ｘ線管と、グリッド電圧を前記グリッドに印加することにより前記３極Ｘ線管の管電流値を制御するグリッド電圧制御手段と、前記陰極を構成するフィラメントに前記２回の撮影のいずれにおいても前記異なる管電圧のうちの低管電圧に対する前記３極Ｘ線管の許容最大管電流を与える電流値以下の電流を供給するフィラメント加熱手段と、高管電圧による撮影時には管電流が前記高管電圧に対する許容最大管電流値以下になる電圧になるように前記グリッド電圧制御手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
異なる管電圧による２回の撮影で得られるＸ線画像を減算処理するデュアルエナジーサブトラクション方式のＸ線撮影を行うＸ線撮影装置において、陽極と陰極に加えてグリッドを有する３極Ｘ線管と、前記３極Ｘ線管の前記グリッドが前記陰極に対して負または同電位になるグリッド電圧を印加することにより前記３極Ｘ線管の管電流値を制御するグリッド電圧制御手段と、前記陰極を構成するフィラメントに前記２回の撮影のいずれにおいても前記異なる管電圧のうちの低管電圧に対する前記３極Ｘ線管の許容最大管電流を与える電流値以下の電流を供給するフィラメント加熱手段と、前記グリッド電圧制御手段により、高管電圧による撮影時には管電流が前記高管電圧に対する許容最大管電流値以下になる負電圧を前記グリッドに印加し、前記低管電圧による撮影時には前記グリッドが前記陰極と同電位になるように制御する制御手段を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。