JP3319452B2

JP3319452B2 - 微小病変のｘ線撮影システム

Info

Publication number: JP3319452B2
Application number: JP31441299A
Authority: JP
Inventors: 浩一森; 正海安藤; 一行兵藤; 小威張; 弘杉山
Original assignee: IBARAKI PREFECTURAL GOVERNMENT
Current assignee: IBARAKI PREFECTURAL GOVERNMENT
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2002-09-03
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: JP2001128960A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線の回折、屈折、
散乱、透過、並びに偏光効果等を伴う物理学的過程を利
用して、各種材料の表面構造や内部構造、ヒトや動物の
微小病変をＸ線により撮影するシステムに関するもので
ある。特に、板状のシリコン単結晶（以下シリコン単結
晶板という）からなるＸ線光学系を用いて患部の大きさ
に合わせた照射野を高輝度Ｘ線を利用して作成し、この
Ｘ線を人体、動物等の患部に照射して微小病変の撮影を
可能にした微小病変のＸ線撮影システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】撮影に利用するＸ線は、高さと位相に関
する情報を持つ波動の性質を有する。従来の医療用Ｘ線
管装置によるＸ線撮影画像は、被写体透過後のＸ線波動
における強度の変化（高さの変化）（組織間のＸ線吸収
差）を像として描画するものである。この方法は、Ｘ線
吸収差の少ない組織から成る被写体に対して、高い画像
コントラスト（写真濃度の黒白の差）を得ることが難し
く、診断能の低い、もしくは診断能のほとんど無いＸ線
画像しか得られなかった。Ｘ線吸収差の小さい被写体
は、Ｘ線位相の変化を利用して描画すると画像コントラ
ストが非常に高くなることが知られている。

【０００３】例えば、特表平１１−５０２６２０号公報
には、屈折率変化を示す対象物の境界のイメージを得る
方法が提案されている。この方法は、境界に高い横方向
空間干渉性および該屈折率変化を横切る伝播成分を有す
る透過性放射線を照射し、画面上で、境界が対応する強
度変化によってイメージ上に表示されるように境界によ
り屈折された放射線の少なくとも一部を受光して、イメ
ージを形成する技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線撮影法は、
Ｘ線吸収差の非常に小さな被写体の描画ができないこと
にあった。例えば、骨の微小骨折や人体の軟部組織中の
腫瘍や血管等は従来法の単純撮影による描画は困難であ
り、観血的に行う以外に病変の診断を行うことはできな
い。従来法では複数のスリットや多重シャッターを用い
て照射面のサイズを調整していたので、スリットやシャ
ツターで削除されたＸ線は画像形成に寄与しない。つま
り、Ｘ線の利用効率が悪く、より短時間での撮影実施に
は不向きであるなどの問題があった。

【０００５】本発明の目的は、Ｘ線光学系により被写体
に合わせてＸ線照射野サイズを設定し、Ｘ線のパワーを
効率よく撮影に用いることで、より短い撮影時間で微小
病変をはじめ、Ｘ線吸収差の少ない組織を高画像コント
ラストで描画し、患者に適切な診断、治療方針の決定、
並びに病後管理を行えるようにした微小病変等のＸ線撮
影システムを提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、被写体に合わせてＸ
線照射野サイズを設定し、Ｘ線のパワーを効率よく撮影
に用いることで短時間撮影を行い被写体の動きによるぼ
けの影響が少ない画像を得るためのＸ線撮影システムの
Ｘ線光学装置を提供することにある。

【０００７】請求項１の発明は、人体または馬体の組織
における数μｍ〜数１０μｍ程度の変化として現れる病
変のＸ線撮影システムであって、放射光Ｘ線源と、１ま
たは複数のシリコン単結晶板により構成され、放射光Ｘ
線源からのＸ線を非対称に反射させ、Ｘ線の空間干渉性
を保持、ないしは増強するとともに、Ｘ線の均一照射野
を確保するＸ線光学装置と、該Ｘ線光学装置で確保され
た均一照射野のＸ線を人体または馬体の撮影部位に照射
する撮影部と、Ｘ線を照射された撮影部位を画像記録媒
体に記録する画像記録部と、画像記録部側に設けられ、
人体または馬体の撮影部位を固定する被写体固定部と画
像記録媒体間の距離を調整する手段とを備えていること
を特徴とする。

【０００８】請求項１の発明によれば、人体または馬体
の組織おける数μｍ〜数１０μｍ程度の変化として現れ
る微小な病変部位（骨表面や内部のキズなど）に平行性
の高いＸ線を照射し、上記病変部によって起こるＸ線の
回折等の効果を利用して撮影することで、微小病変をＸ
線位相差像として描出できる。また、撮影部位を安定し
た***で固定することにより、被写体の動きによる画像
ぼけを軽減し、短時間撮影の実施が可能となる。さら
に、位相差画像のコントラストは撮影部位のＸ線照射位
置と画像記録媒体との距離により変化する為、前記距離
を調整することにより高画像コントラストが得られると
共に、人体または馬体を動かさないため、不安感から生
じる体動の防止に役立つ。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、人体または馬体の撮影部位に対して異なる入射角度
でＸ線照射を行うＸ線照射位置変更手段を備えているこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明によれば、微小病変部位を
複数の異なる角度で撮影することにより微小病変の位
置、大きさ、形などの特定がし易くなる。

【００１１】請求項３の発明は、１または複数枚のシリ
コン単結晶板により構成され、Ｘ線の空間干渉性を保
持、ないしは増強するとともに、Ｘ線の均一照射野を確
保する為のＸ線撮影システムのＸ線光学装置であって、
複数枚のシリコン単結晶板により構成する場合はシリコ
ン単結晶板における入射面を直交させて配置し、それぞ
れのシリコン単結晶板に対し、その原子面の法線方向を
軸とする回転操作によりＸ線照射野のサイズを調整する
ことを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明によれば、シリコン単結晶
におけるＸ線のブラッグ反射により、Ｘ線の進行方向が
変わる。シリコン単結晶板を複数組み合わせることで、
いろいろな角度で飛来するＸ線を作ることができる。ま
た、特定方向におけるＸ線の長さを非対称度に応じて連
続的に変更することで、Ｘ線照射野の縦方向と横方向の
それぞれのサイズを独立調整することができる。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、横幅サイズを調整するシリコン単結晶板と縦幅サイ
ズを調整するシリコン単結晶板とをそれぞれ複数枚で構
成し、Ｘ線の入射光軸と出射光軸が一直線となるよう前
記各シリコン単結晶板が配置されていることを特徴とす
る。

【００１４】請求項４の発明によれば、Ｘ線光学系の調
整において、Ｘ線光軸が一定であれば、装置全体の設置
調整が非常に簡単になる。Ｘ線の出射位置が正確に予測
できればより正確な撮影が実施できる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【発明の実施の態様】本発明の実施例について図面を参
照しながら説明する。先ず、本発明の原理を説明する。
本発明は被写体透過後のＸ線における波動の位相変化を
発生・顕在化させる為のＸ線機器システム工学と画像ぼ
けの少ない短時間撮影を実施する為のＸ線撮影技術工学
を応用した技術であり、放射光Ｘ線の高い空間干渉性と
十分なＸ線強度を利用するものである。本発明の撮影方
法における画像コントラストは、Ｘ線の回折に伴うＸ線
位相の変化に起因する。つまりＸ線波動の位相の変化が
大きい程画像コントラストが高くなる。ゆえに、このよ
うな部位を線画像として描写する能力が高くなる特徴を
有する。

【００１９】実際の撮影においては、放射光Ｘ線の空間
干渉性をより高めるため、数枚のシリコン単結晶板をＸ
線経路に配置し、その表面でブラッグ反射した単色Ｘ線
を利用した。得られた単色Ｘ線を被写体に照射し、高分
解能Ｘ線フィルムやＸ線ＴＶ等の受像器で撮影する。位
相の変化に起因する画像のコントラストは、被写体とＸ
線フィルム等の距離により変化する。通常、被写体と画
像記録媒体との間の距離が数１０ｃｍ〜数ｍの範囲に高
画像コントラストを得る撮影位置がある。

【００２０】上記原理を微小骨折の撮影に応用した放射
光Ｘ線撮影システムについて説明する。図１は人体の手
部撮影に用いる微小病変のＸ線撮影システムの模式図で
ある。図２は撮影部の他の実施形態を示す側面図、図３
は撮影部の他の実施形態を示す上面図である。微小病変
のＸ線撮影システムは、Ｘ線源１、Ｘ線光学素子２によ
りＸ線の均一照射野を作成するＸ線光学系３、撮影部
４、画像記録部５から構成されている。Ｘ線源１は、高
輝度且つ高空間干渉性を有する放射線（矢印実線）を発
生する。好ましくは、空間コヒーレンス長（λ／△θ）
が10μｍ、ないしはそれより長い放射線を用いる。ここ
で、λはＸ線の波長、△θはその波長を持つＸ線の空間
発散角である。ここで、放射線とは、例えば偏向電磁石
や挿入光源から得られる放射光Ｘ線やこれをシリコン単
結晶に当てることで得られるＸ線であり、そのエネルギ
ーは３ｋｅＶ〜２００ｋｅＶである。空間干渉性の高い
Ｘ線は、微小病変部でＸ線回折を起こし、画像記録媒体
としてフィルム５０上に微細干渉画像５１を記録する作
用を持っている。

【００２１】Ｘ線光学系３は、Ｘ線の性質を保持ないし
増強すると共に、被写体の大きさに合わせて均一強度の
Ｘ線照射野を作成する機能を有する。特に、放射光Ｘ線
を複数枚のシリコン単結晶板で反射させることにより空
間干渉性の高いＸ線光子を十分な量フィルムに与えるこ
とができるので、被写体４０の動きによる画像ぼけの少
ない、短時間撮影が実施可能となる。Ｘ線光学系３は、
後述する図１１に示す各種構成を用いることができる。

【００２２】本例では、入射光軸と出射光軸が同一軸と
なる複数のシリコン結晶板の組み合わせたＸ線光学系を
用いている。図６は放射光Ｘ線を８枚のシリコン単結晶
板で反射させるＸ線光学系の上面から見た模式図、図７
は図６のＸ線光学系を側面から見た模式図である。前４
枚の結晶（Ｘ線源側）ａ〜ｄは横（縦）方向のサイズを
調整し、後４枚の結晶ｅ〜ｈは縦（横）方向のサイズが
調整可能である。各結晶ａ〜ｈは、原子面に対して回転
可能に構成されている。即ち、結晶ａ〜ｈを図示の如
く、原子面の法線方向を軸とする回転操作によりＸ線照
射野サイズの縦と横、それぞれ任意に調整できる。

【００２３】図８はシリコン単結晶板の原子面に対して
ある角度でＸ線を入射させたとき出射されるＸ線を示す
図、図９はＸ線が対称反射の場合を示す図、図１０はＸ
線が非対称反射の場合を示す図である。

【００２４】（１）対称反射について図９において、結晶の表面とブラッグ面が平行（α＝
０）のときは、入射Ｘ線の幅Ｄ_ｉｎと出射Ｘ線の幅Ｄ
_ｏｕｔは、同じとなる。

【００２５】Ｄ_ｉｎ＝Ｄ_ｏｕｔシリコン単結晶板による対称反射は、Ｘ線束の単色化
（エネルギーの決定）、Ｘ線進行方向の調整に役立つも
のである。

【００２６】（２）非対称反射について結晶の表面とブラッグ面が角度αをなすときは、入射Ｘ
線の幅（サイズ）Ｄ_ｉｎと出射Ｘ線の幅（サイズ）Ｄ
_ｏｕｔは異なる。ここで、結晶の非対称度をｂと定義
し、ｂ＝ｓｉｎ（θ_０−α）／ｓｉｎ（θ_０＋α）とお
くと、Ｄ_ｏｕｔ＝（１／ｂ）×Ｄ_ｉｎ（ｂ＞０）となる。

【００２７】図１０において、従来からの横方向Ａと縦
方向Ｂの操作に加え、軸周りＣの回転を加えることによ
り照射野サイズの拡大や縮小ができる。一辺の拡大率Ｍ
は、１／ｂ≦Ｍ≦ｂの範囲で任意に選べる。

【００２８】シリコン単結晶板による非対称反射は、照
射面積（照射野）の拡大縮小（サイズの調整）、Ｘ線束
の単色化（Ｘ線エネルギーの決定／被曝線量の軽減）、
空間的干渉性の向上、Ｘ線進行方向の調整に役立つもの
である。

【００２９】本発明のＸ線光学系は、次の特徴を持って
いる。基準となる照射面積に対して、照射面積を連続
的に変更できる。結晶の非対象度を図１０に示すよう
に、ｂとすれば、その拡大率Ｍは、１／ｂ≦Ｍ≦ｂから
任意に選べる。放射線の進行方向（光軸）が８枚結晶
の前後で変わらない。照射面一辺のサイズが縦横それ
ぞれについて、拡大率を自由に設定可能である。Ｘ線
の波長を連続的に変化できるので、自由にＸ線波長（又
はエネルギー）の選択ができる。

【００３０】Ｘ線光学系の他の実施形態について説明す
る。図１１（Ａ）は結晶を用いずにＸ線スリットのみで
構成した例、図１１（Ｂ）は１枚で横方向サイズを調整
する結晶で構成した例、図１１（Ｃ）は２枚で横方向サ
イズを調整する結晶で構成した例、図１１（Ｄ）は１枚
で縦方向サイズを調整する結晶と１つの横方向サイズを
調整する結晶で構成した例、図１１（Ｅ）は２枚で横方
向サイズを調整する結晶と１枚で縦方向サイズを調整す
る結晶で構成した例、図１１（Ｆ）は２枚で縦方向サイ
ズを調整する結晶と２枚で横方向サイズを調整する結晶
で構成した例を示す。図１１（Ｂ）〜（Ｆ）のＸ線の放
射軸上に図６の８枚組のＸ線光学系を配置することで光
軸の位置を維持しかつ縦横のサイズの独立調整が可能と
なる。

【００３１】図１における撮影部４は、撮影台４１、患
者が座る椅子４２、被写体４０の手部を固定し、Ｘ線を
透過して照射するアクリル板等のＸ線吸収効果の小さい
材質からなる被写体固定部４３から構成されている。ア
クリル板の場合は厚さ数ｍｍ程度でよい。図１に示す例
では、被写体固定部４３が撮影台４１に支持する被写体
固定部支持体４４によって支持されており、図２の例で
はＸ線源からの散乱Ｘ線を遮蔽する部屋の仕切り壁６側
に固定されている。被写体固定部４３は、スリット７に
対向配置される。スリット７は、Ｘ線照射野の外周にほ
ぼ一致させるよう配置される。Ｘ線はスリット７を通し
て放射され、被写体固定部４３を透過し人体の手部４０
に照射される。被写体固定部４３の後方にはＸ線の照射
線上に画像記録部５が設置される。

【００３２】図２中の破線のＸ線（斜め上方へ放射）の
利用については、患者の状態、疾患の種類、状態によ
り、検査部位（手、足、体患部等）にＸ線を斜め入射す
る方がより診断に適した画像が得られる場合に用いる。
このような斜め入射機能を付属させることによりシステ
ムの汎用性が高められる。

【００３３】被写体固定部４３は、図１に示すように撮
影台４１に固定された被写体固定部支持体４４に取付け
る構造、或いは図２に示すようにＸ線源を格納し、又撮
影部との区分を図る部屋の仕切壁６に固定された被写体
固定部支持体４４に取付ける構造により実施される。図
５において、被写体固定部４３は、被写体固定部支持体
４４にフレーム４５を傾倒機構部４９に取り付け、この
フレーム４５に被写体固定部４６を取着する。フレーム
４５には被写体の下部を支える支え部材４７と被写体を
固定するためのＸ線吸収の少ない材質によるベルト４８
等が設けられている。固定された被写体の疾患部位に合
わせてフレーム４５を任意角に傾倒させる。被写体４０
をベルト４８等で固定することにより、被写体４０の動
きによる画像ぼけを軽減すると共に、短時間撮影であっ
ても、その準備から終了までの間、苦痛の少ない楽な体
位で被験者の整位（ポジショニング）がとれる。

【００３４】図２に示す撮影台４１は、人体を倒伏させ
て足部の撮影を可能にする為、身長にほぼ等しい長さの
寝台４１０により構成されており、その寝台４１０をほ
ぼ１／３で２分割し、ヒンジ４１１にて９０度回転可能
に構成されている。患者を座らせて手部４０等を撮影す
るとき図示の実線で示すように椅子にセットし、または
患者を倒伏させて足部等を撮影する場合には図示の破線
で示すように寝台４１０にセットする。

【００３５】手部や足部の疾患部位に対してＸ線の照射
位置を変える為に撮影台４１の高さと方向の位置調整が
可能な構造になっている。図２において、回転テーブル
８２は、床面と同レベルになる載置面を有し、昇降機構
部８０と回転機構部９０とによって撮影台４１の高さと
向きの調整が行われる。昇降機構部８０は、例えば図示
の如くリンク機構８１によって回転テーブル８２を支
え、このリンク機構８１を駆動部（図示せず）によって
矢印方向に上下動（Ｙ方向）させ、撮影台４１の高さを
調節する。また、回転機構部９０は、回転テーブル８２
を水平方向に回転自在に支持し、電動部９１と回転テー
ブル駆動軸９２との間を伝動ベルト９３により連結し、
回転テーブル８２を任意の方向に回転させ撮影台４１の
向きをＸ線放射方向に対して調整する。レール４１２
は、寝台４１０をＸ方向に移動する目的で用いる。

【００３６】画像記録部５は、Ｘ線フィルム等の画像記
録媒体５０に画像を記録する機能を有し、画像記録媒体
５０と被写体固定部４３との間の距離（Ｚ方向）を調整
する記録媒体移動手段５２が設けられている。画像記録
媒体５０と被写体固定部４３の距離は、0.3〜4ｍの範囲
を調整可能になっている。

【００３７】記録媒体移動手段５２は、地上走行装置や
天井走行装置によって構成される。地上走行装置は、図
１に示すように設置台５３の上にレール５４を敷き、こ
のレール５４上を動く走行部５５に画像記録媒体５０を
取付ける。また、天井走行装置は、図４に示すように天
井５６にレール５７を固定し、この天井レール５７に吊
り下げられて動く走行部５８に画像記録媒体５０を取付
ける。画像記録媒体５０は、伸縮式アームで上下し、ヒ
ンジ部５８Ｂで水平より４５゜まで傾く。又、天井走行
装置は、被写体４０と画像記録媒体５０の距離を小さく
する（0.3〜１ｍ程）場合やＸ線斜入射撮影時に用い
る。地上走行装置や天井走行装置は、手動又は動力によ
るもので構成される。

【００３８】本実施例の作用を説明する。Ｘ線源１が高
輝度且つ高空間干渉性を有する放射線を発生し、Ｘ線光
学系にて被写体の大きさに合わせたＸ線照射野を持つＸ
線を生成する。撮影条件（撮影時間、Ｘ線エネルギー
等）は、撮影部位により異なる。画像記録媒体５０と被
写体固定部４３との距離をＸ線の干渉度に合わせて設定
する。手足４０の撮影部位を被写体固定部４３に当接さ
せ、好ましくはしっかりと固定した後、Ｘ線を照射して
画像記録媒体５０に記録撮影する。ここで、Ｘ線の干渉
度と前記距離との関係は、Ｘ線の干渉度が比較的高いと
きは２〜４ｍぐらいが適し、低いときは0.3〜2ｍぐらい
が適する。ただし、同時にフィルム等に記録されるＸ線
吸収効果による画像も診断情報を含むのでこれが失われ
ない程の距離に定める。

【００３９】微小骨折像は、骨試料と画像記録媒体の距
離により大きく依存する。図１２は被写体とフィルム間
の距離Ｚ＝0.7ｍにおける撮影画像（白矢印部分が骨折
部位を示す）である。図１３は撮影画像の微小骨折部位
をスケッチした図である。本例は乾燥人骨に対して、衝
撃を与えて人為的に微小骨折を作ったものである。尚、
図中の符号Ｈは骨上で圧力（外力）のかかった点（打撃
点）、ＡはＨから生じた縦方向の微小骨折像、ＢはＨか
ら生じた横方向の微小骨折像を示す。

【００４０】図１２に示す画像は印画紙に焼き付けてい
るので、原フィルムとは白黒濃度が反転している。この
画像には試料のＸ線吸収差に起因するコントラストとＸ
線位相の変化に起因するコントラストによる画像情報が
含まれている。被写体とフィルムが近いＺ＝0.1ｍにお
ける画像は、主にＸ線吸収効果により生じており、この
位置で撮影した画像では亀裂（微小骨折）を捉えること
ができなかった。図１４は同じ試料をＸ線焦点サイズ0.
1ｍｍの医療用Ｘ線管で撮影したＸ線吸収効果による画
像を示す。管電圧は４５kV、露光量は約1000ｍＡ・ｓで
ある。Ｘ線増感紙は用いていない。ここでも微小骨折像
は捉えることができなかった。

【００４１】図１２と図１４の画像を比較すると、放射
光Ｘ線を用いた位相の変化に起因する画像（図１２）に
のみ微小骨折（矢印部分）が写っていることが分かる。
微小骨折のようにＸ線吸収差の小さな部位はＸ線位相の
変化に基づくコントラストでなければ描写できない。Ｘ
線管に比べて単色で干渉性の高い放射光Ｘ線の方が、位
相コントラストの描写には有利である。

【００４２】骨表面を金属顕微鏡で観察した結果、微小
骨折の発生様式（走行状態）には、少なくとも２種類あ
ることが確認できた。これを骨断面を模式的に描いた図
で説明する。図１５は、：亀裂幅が数μｍ〜数１０μ
ｍ程度の開口構造型の微小骨折である。また、図１６
は、：明瞭な開口部を示さない、骨組織の変位による
界面ずれ構造型の微小骨折である。

【００４３】において生じた位相コントラストは、図
１５に示したＸ線に対して半透明な単スリット（位相物
質のスリット）模型で説明できる。この表式における画
像コントラストはフレネル積分関数で表され、試料とＸ
線フィルムの距離の違いにおける画像コントラストの変
化を説明することができる。生ずるＸ線位相差φは、 φ＝２π（△ｎ）Ｌ／λ で表される。上式において、△ｎは、該単スリットの開
口部と非開口部の屈折率の差、Ｌはスリットの厚さ、λ
はＸ線の波長である。ここに、△ｎ〜0.4×10^-6、λ=4.
1×10^-11ｍ、Ｌ〜５０μｍとすれば、計算による位相差
は、およそπ（ｒad）である。微小骨折像の線幅は約２
０μｍである。計算による像の全線幅Ｗ〜２dで与えら
れる。ここに、全線幅Ｗとは、バッググランド濃度を除
く位相コントラストのみにおける１／１０値幅、つまり
位相コントラストのみを考慮したときの最大強度に対し
て１／１０の強度を与える線プロファイル（図１７）上
の２点間の距離を指す。ｄは、該単スリットの開口幅で
ある。線の形（プロファイル）は、ｄ=7.5μｍとした場
合の計算結果との一致が良い。Ｘ線フィルムの分解能が
約５μｍであることを考慮すると、開口幅とＸ線フィル
ム分解能のたたみこみから生じる実測の線幅についても
合理性がある。において生じた位相コントラストは、
図１６に示したＸ線に対して半透明な片スリット模型で
説明できる。

【００４４】放射光Ｘ線による位相差画像の骨微細構造
（骨梁）描写は、Ｘ線管による撮像に比べてはるかに優
れている。これは、Ｘ線の屈折による辺縁部の強調現象
（エッジ効果）である。図１４に示すように、エッジ効
果は焦点サイズが0.1mmのＸ線管では顕著に現れない。
微小骨折部の描写能力は、干渉性の高い放射光Ｘ線に比
べずっと低い。骨折撮影の臨床試験に進むに当たり、照
射野サイズとして１５ｃｍ×２０ｃｍ程度が必要であ
る。これについては非対称反射結晶を利用した照射野拡
大の技術を用いれば良い。放射光Ｘ線は、Ｘ線出力が大
きく、短時間撮影に向いている。つまり、被写体の動き
に起因する画像ブレを抑制するのに役立つ。これは微小
骨折のような小さな被写体の撮影には非常に有利な条件
である。

【００４５】次に動物の足部の微小骨折を撮影する微小
病変のＸ線撮影システムについて説明する。尚、本実施
例は馬で代表される四肢動物の足部撮影に応用した微小
病変のＸ線撮影システムである。図１８は動物用の微小
病変のＸ線撮影システムの概念を示す全体斜視図、図１
９は撮影部の側面図、図２０は撮影台の駆動部を含む撮
影装置の正面図である。

【００４６】撮影台１００は、回転可能に軸支された回
転テーブル１０１を備えており、回転テーブル１０１は
モータ１０２の駆動力を変速部１０３により変速し軸１
０４に伝えられ回転する。動物１０８を誘導するＵ字形
の柵１１２が垂直に設けられている。柵１１２は、天井
１１３に設置された回転機構１１４により必要に応じて
回転軸１１４Ａを中心に回転させることができる。

【００４７】設置台１０５には、Ｘ−Ｚレール１０６が
配備されており、このＸ−Ｚレール１０６は撮影台１０
０を挟んでＸ線放射部１１０とは反対側に設置され、Ｘ
線の照射方向に敷設されたＸレール１０６Ａと、Ｘレー
ル１０６Ａ上を移動可能でＸ線の照射方向に直交する方
向に敷設されたＺレール１０６Ｂから構成されている。
画像記録媒体１０７は、Ｚレール１０６Ｂ上を走行す
る。画像記録媒体１０７と撮影台１００との間に、画像
記録媒体１０７を除く上部を動物から見えないように遮
蔽する遮蔽体１１１が配置されている。これは、動物の
恐怖心をあおらないための措置である。

【００４８】本実施例の作用を説明する。動物１０８を
撮影台１００に載せ、足部の撮影部位に正しくＸ線が照
射されるよう回転テーブル１０１を回転させて動物１０
８の向きを調節する。撮影部位に画像記録媒体１０７を
移動させてセットし、Ｘ線を照射して撮影する。

【００４９】本発明の実施例には、次の効果が期待され
る。即ち、平行性（干渉性）の高い（強い）Ｘ線を用いることで
短時間撮影が可能となり、骨を始めとして、その表面や
内部に生じた微小なキズ等の疾患における診断に役立
つ。非侵襲的手法により得られる診断画像として、従来法
では描画できない微小病変等の像を高い画像コントラス
トで描画できるので、患者により適切な診断、治療方針
の決定、並びに病後管理を行えるようになると共に、人
や動物を対象にした、Ｘ線撮影装置の開発に寄与でき
る。

【００５０】本発明の応用としては、位相画像法におけ
る造影検査法への実施ができる。物質元素の違い（原子
番号の違い）から生じる位相の変化を画像にすることが
できる。血管内、体内に適切な薬品を注入することで、
位相の変化に起因するコントラストをより高めることが
できる。薬品の併用により微少病変やＸ線吸収差の少な
い組織の画像コントラストを強調することで、より多く
の診断情報を提供する造影検査法を実施できる。

【００５１】

【発明の効果】本発明のＸ線撮影システムによれば、人
体または馬体の骨のキズ（例えば、微小骨折などの微細
な割れ目）など、数μｍ〜数１０μｍ程度の変化として
現れる組織の微小な病変部位に平行性の高いＸ線を照射
すると上記病変部位によるＸ線の回折等の効果により画
像が形成され、微小病変をＸ線位相差像として描出でき
る。また、競技選手や事故の被害者等の打撲症等、大小
の骨折を伴う恐れのある疾患において、より適切な診
断、治療方針の決定、並びに疾患管理指導ができる。ま
た、骨質の変化に対しても感度が高いことから、骨粗鬆
症の早期診断法として撮影法が実施できる。また、癌病
変における石灰化病巣も位相被写体であり、病巣の新し
い検出法としての応用撮影が実施できる。更に、馬体の
四肢撮影に適用すれば、運動中の大骨折に至る前、微小
骨折のうちに病巣を発見できる。特に、競争馬等の健康
管理において有益となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る微小病変のＸ線撮影システムの実
施形態を示す模式図である。

【図２】本発明に係る微小病変のＸ線撮影システムにお
ける撮影部の他の実施形態を示す側面図である。

【図３】図２の上面図である。

【図４】本発明に係る微小病変のＸ線撮影システムにお
ける画像記録部の他の実施形態を示す側面図である

【図５】本発明に係る微小病変のＸ線撮影システムにお
ける被写体固定部の斜視図である。

【図６】本発明に係る微小病変のＸ線撮影システムに用
いられるＸ線光学系の上面から見た模式図である。

【図７】図６のＸ線光学系を側面から見た模式図であ
る。

【図８】非対称型シリコン単結晶板の原子面に対してあ
る角度でＸ線を入射させたとき出射されるＸ線を示す図
である。

【図９】Ｘ線が対称反射の場合を示す図である。

【図１０】Ｘ線が非対称反射の場合を示す図である。

【図１１】本発明に係る微小病変のＸ線撮影システムに
用いられるＸ線光学系の他の実施形態を示す説明図であ
る。

【図１２】本発明に係る微小病変のＸ線撮影システムに
よる撮影画像の一例を示す図である。

【図１３】図１２に示す撮影画像の微小骨折部位をスケ
ッチした図である。

【図１４】図１２における被写体と同じものを医療用Ｘ
線管により撮影した画像を示す図である。

【図１５】亀裂幅が数μｍ〜数１０μｍ程度の開口構造
型の微小骨折のモデル図である。

【図１６】明瞭な開口部を示さない、骨組織の変位によ
る界面構造型の微小骨折のモデル図である。

【図１７】微小骨折像の線幅の線プロファイルを示す図
である。

【図１８】本発明に係る動物用の微小病変のＸ線撮影シ
ステムの概念を示す全体斜視図である。

【図１９】本発明に係る動物用の微小病変のＸ線撮影シ
ステムにおける撮影部の側面図である。

【図２０】本発明に係る動物用の微小病変のＸ線撮影シ
ステムにおける撮影台の駆動部を含む撮影装置の正面図
である。

【符号の簡単な説明】

１Ｘ線源２シリコン単結晶板（Ｘ線光学素子）３Ｘ線光学系４撮影部５画像記録部７Ｘ線スリット４０被写体４１撮影台４３被写体固定部４７回転テーブル５０画像記録媒体５１撮影画像５２記録媒体移動手段８０昇降装置９０回転装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者張小威茨城県つくば市吾妻４−202−301 (72)発明者杉山弘茨城県つくば市吾妻２−807−309 (56)参考文献特開平10−248833（ＪＰ，Ａ) 特開2000−356603（ＪＰ，Ａ) 特開平10−248834（ＪＰ，Ａ) 特開平９−187455（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−302829（ＪＰ，Ａ) 特表平11−502620（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 6/00 - 6/14 G01N 23/00 - 23/18 G03B 42/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】人体または馬体の組織における数μｍ〜
数１０μｍ程度の変化として現れる病変のＸ線撮影シス
テムであって、放射光Ｘ線源と、１または複数のシリコン単結晶板により構成され、前記
放射光Ｘ線源からのＸ線を非対称に反射させ、前記Ｘ線
の空間干渉性を保持、ないしは増強するとともに、Ｘ線
の均一照射野を確保するＸ線光学装置と、該Ｘ線光学装置で確保された均一照射野のＸ線を人体ま
たは馬体の撮影部位に照射する撮影部と、Ｘ線を照射された撮影部位を画像記録媒体に記録する画
像記録部と、前記画像記録部側に設けられ、人体または馬体の撮影部
位を固定する被写体固定部と画像記録媒体間の距離を調
整する手段と、を備えていることを特徴とするＸ線撮影システム。
【請求項２】人体または馬体の撮影部位に対して異な
る入射角度でＸ線照射を行うＸ線照射位置変更手段を備
えていることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影シス
テム。
【請求項３】１または複数枚のシリコン単結晶板によ
り構成され、Ｘ線の空間干渉性を保持、ないしは増強す
るとともに、Ｘ線の均一照射野を確保する為のＸ線撮影
システムのＸ線光学装置であって、前記複数枚のシリコン単結晶板により構成する場合はシ
リコン単結晶板における入射面を直交させて配置し、そ
れぞれのシリコン単結晶板に対し、その原子面の法線方
向を軸とする回転操作によりＸ線照射野のサイズを調整
することを特徴とするＸ線撮影システムのＸ線光学装
置。
【請求項４】横幅サイズを調整するシリコン単結晶板
と縦幅サイズを調整するシリコン単結晶板とをそれぞれ
複数枚で構成し、Ｘ線の入射光軸と出射光軸が一直線と
なるよう前記各シリコン単結晶板が配置されていること
を特徴とする請求項３記載のＸ線撮影システムのＸ線光
学装置。