JP3703856B2 - 高解像度リアルタイムx線画像装置 - Google Patents
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Description
この発明は、例えばがんの放射線治療を行う際、患部の位置決めを行うため、人体を透過したX線透過画像をリアルタイムに、かつ、高精度で画像計測する高解像度リアルタイムX線画像装置に関するものである。
背景技術
図13は例えば「放射線治療用ポータブルイメージングシステム Theraview」に示された従来のリアルタイムX線画像装置を示す構成図であり、図において、1−2は人体を透過して入射したX線により発光する蛍光板、2−4は蛍光板1−2によるX線透過画像を計測するCCDカメラ(画像計測装置)、3−1は蛍光板1−2によるX線透過画像をTVカメラ2−4まで光伝送するミラー(画像伝送装置)3−1である。
次に従来装置の動作について説明する。蛍光板1−2は人体を透過して入射したX線の透過線量に応じた強度で発光する。蛍光板1−2に現れた発光分布はミラー3−1によりCCDカメラ2−4に伝送され、CCDカメラ2−4により撮像されて画像データとして検出される。
従来のリアルタイムX線画像装置は以上のように構成されているので、リアルタイムX線透過画像の分解能を上げようとすると、蛍光板を薄くすることが必要でありまた幾ら薄くしても光は横方向に拡散するため画像が不鮮明になるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、リアルタイムX線透過画像を高解像度にできるとともに、リアルタイムX線透過画像の解像度が画像計測装置の解像度で決まる程、高解像度にできるリアルタイムX線画像装置を得ることを目的とする。
発明の開示
1 X線が透過すると光を発するシンチレーションファイバブロックと、このシンチレーションファイバブロックが発する光を画像として計測する画像計測手段と、前記シンチレーションファイバブロックから画像を前記画像計測手段に伝達する画像伝達手段と、前記画像計測手段の出力を処理して測定対象のX線透過画像信号を出力する画像処理手段とを備え、前記画像計測手段は、シンチレーションファイバブロックの光透過面に対して水平−垂直方向に移動しながらシンチレーションファイバブロックの各異なる位置で発する光を画像として計測し、画像データを逐次取得するものである。
2 X線が透過すると光を発するシンチレーションファイバブロックと、このシンチレーションファイバブロックが発する光を画像として計測する画像計測手段と、前記シンチレーションファイバブロックから画像を前記画像計測手段に伝達する画像伝達手段と、前記画像計測手段の出力を処理して測定対象のX線透過画像信号を出力する画像処理手段とを備え、前記画像伝達手段として、複数のオプティカルファイバを結束したバンドルファイバを用いて、バンドルファイバの終端を斜めに切断し、画像計測手段はその切断面をX線の照射軸に対して垂直な方向より視野に入れたものである。
3 シンチレーションファイバブロックの背面と画像伝達手段との間に可視光を透過する放射線遮蔽体を置いたものである。
4 シンチレーションファイバブロックをX線、電子線、粒子線などのビーム軸に垂直に配置することによりビームの断面強度分布を測定するものである。
【図面の簡単な説明】
図1はこの発明の実施の形態1に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の構成図であり、図2はこの発明の実施の形態2を示す構成図であり、図3はこの発明の実施の形態3を示す構成図であり、図4はこの発明の実施の形態4を示す構成図であり、図5はこの発明の実施の形態5に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の縦断面図であり、図6はこの発明の実施の形態6に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の縦断面図であり、図7はこの発明の実施の形態7に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の縦断面図であり、図8はこの発明の実施の形態8に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の縦断面図であり、図9はこの発明の実施の形態9に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の縦断面図であり、図10はこの発明の実施の形態10に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の構成図であり、図11はこの発明の実施の形態11に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の縦断面図であり、図12はこの発明の実施の形態12に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の縦断面図であり、図13は従来の高解像度リアルタイムX線画像装置を示す構成図である。
発明を実施にするための最良の形態
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。図1は本実施の形態に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の構成図である。図において、1は画像の測定対象Oから透過してくるX線の強度に従って発光するシンチレーションファイバブロックであり、このシンチレーションファイバブロック1は複数の光ファイバスコープを束にして、その輪切り断面をハニカム構造にして板状にしたものである。
2はこのシンチレーションファイバブロック1の発光強度分布をX線透過画像として撮像するための、例えばズームレンズ付きのCCDカメラである画像計測装置、3はシンチレーションファイバブロック1の画像を光学的に画像計測装置2に導くためのミラー等の画像伝達装置、4は画像計測装置2より出力された画像信号を処理し画像出力する画像処理装置である。
次に本実施の形態の動作について説明する。シンチレーションファイバブロック1の上部に人体などの測定対象Oを設置し、図示しない放射線照射装置は測定対象Oに対して透過能力の高いX線、その他の放射線を照射する。シンチレーションファイバブロック1は透過X線の強度に応じて発光し、その光によるX線透過画像は画像伝送装置3を通じて光学的に画像計測装置2に導かれる。
尚、シンチレーションファイバブロック1は光りの透過方向に複数の光ファイバスコープを束状に結束した後に所定の幅で切断してハニカム構造にしたため、X線透過画像を形成する光は各光ファイバスコープを透過し、横方向への拡散がないためX線透過画像が不鮮明になることはない。
画像計測装置2は、画像伝送装置3により導かれたX線透過画像を撮像すると共に、画像を構成する各画素の輝度を計測して輝度信号を画像処理装置4に送る。画像処理装置4は送られてきた輝度信号をもとに測定対象Oの画像を再生して図示しないモニタ上に映像化する。
実施の形態2.
なお、実施の形態1は1台の画像計測装置2によりシンチレーションファイバブロック1の発光によるX線透過画像の輝度を計測する場合について述べた。本実施の形態は、より解像度を高めるために画像伝達装置3に透過された画像を複数ブロックに分割し、各ブロック毎にX線透過画像を撮像すると共に輝度計測する複数の画像計測装置を設け、これらの画像計測装置毎の計測信号を合成した後に画像処理する。
図2は本実施の形態に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の構成図である。尚、図中、図1と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、2−1,2−2,2−3は複数の画像計測装置であり、これら画像計測装置2−1,2−2,2−3は画像伝達装置3に透過された画像を各ブロック単位で撮像することで、シンチレーションファイバブロック1の各異なる位置の画像を撮像すると共に輝度を計測する。4−1は画像計測装置2−1,2−2,2−3からの各輝度信号を合成して画像処理装置4−2に出力する画像合成ユニットである。
次に本実施の形態の動作について説明する。
単一の画像計測装置2でX線透過画像の全体を撮像し、それを拡大して再生画像を得ようと場合に解像度の関係から不鮮明な画像になることは避けられない。
そこで本実施の形態では、シンチレーションファイバブロック1を透過して画像伝達装置3に映し出されるX線透過画像を予め決められた複数ブロック単位に各画像計測装置2−1,2−2,2−3でそれぞれ撮像する共に輝度を計測する。この結果、シンチレーションファイバブロック1の異なる位置の画像をそれぞれ撮像すると共に輝度を計測することになる。計測された各画像計測装置2−1,2−2,2−3毎の輝度信号は画像合成ユニット4−1で合成されて画像処理装置4−2に送られて測定対象の画像をモニタに再生する。この結果、X線透過画像の空間分解能を上げて高精細のX線透過画像を得ることができる。
実施の形態3.
なお、上記実施の形態1では、一台の画像計測装置2を固定したままでシンチレーションファイバブロック1の発光によるX線透過画像を撮像して輝度計測する場合について述べた。しかし、高精細のX線透過画像を簡易な構成による画像計測装置で得るため、画像計測装置を画像伝達装置3の光入射面に対して縦−横(X−Y)方向に移動させてX線透過画像を走査する。
図3は本実施の形態に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の構成図である。尚、図中、図1と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、2Aは本実施の形態に係る画像計測装置であり、この画像計測装置2Aは図示しないX−Y軸駆動装置によりX−Y方向に移動し、画像伝達装置3の光入射面に映し出されたX線透過画像を走査する。
この様な構成により、画像計測装置2Aは駆動装置6によりX−Y方向に移動しながら画像伝達装置3に映し出されたX線透過画像を走査して逐次的に画像を撮像すると共に、輝度を計測するようにしたので、X線透過画像の空間分解能を上げて高精細の画像を得ることができる。
実施の形態4.
なお、上記実施の形態1では、シンチレーションファイバブロック1の発光を画像伝送装置3により光反射で画像計測装置2に導く場合について述べたが、本実施の形態に係る高解像度リアルタイムX線画像装置は、図4に構成を示すように、画像伝送装置としてシンチレーションファイバブロックの下方にミラー3−1を設けシンチレーションファイバブロック1を透過したX線透過画像を約90度方向に曲げ、その90度方向に画像計測装置2Aを配置するようにする。その結果、画像計測装置2にはX線その他の放射線によるノイズが入ることを防ぐことができ、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態5.
なお、上記実施の形態1では、シンチレーションファイバブロック1の発光を画像伝送装置3によって光反射で画像計測装置2に導く場合について述べた。本実施の形態は図5に示すように、画像伝送装置としてシンチレーションファイバブロック1の下方に複数のファイバースコープを結束した直線状のバンドルファイバ3−2を接続し、その終端の下方に画像計測装置2Aを配置するようにした。
その結果、バンドルファイバ3−2はシンチレーションファイバブロック1からのX線透過画像を長い距離伝送することができるため、X線その他の放射線によるノイズが画像計測装置2に入ることを防ぐことができ、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態6.
なお、上記実施の形態5では、直線状のバンドルファイバ3−2によりシンチレーションファイバブロック1のX線透過画像を伝送する場合について述べたが、図6に示すように画像伝送装置として任意の方向に折り曲げ自由な可撓性のフレキシブルなバンドルファイバ3−3をシンチレーションファイバブロック1に接続する。
この結果、画像計測装置2はX線透過画像を任意の位置でに計測することができるようになり、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態7.
なお、上記実施の形態5では、バンドルファイバ3−2によりシンチレーションファイバブロック1のX線透過画像を伝送する場合について述べたが、図7に示すように、シンチレーションファイバブロック1の下方に設置された直線状のハンドルファイバ3−4の端面を斜めに切断し、その斜面をハンドルファイバ3−4に対して直角方向に設置した画像計測装置2の視野に入るようにする。その結果、画像計測装置2はX線透過画像をバンドルファイバ3−4の側面から計測することができるため、X線その他の放射線のノイズが画像計測装置2に入ることを防ぐことができると共に、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態8.
なお、上記実施の形態5では、バンドルファイバ3−2によりシンチレーションファイバブロック1のX線透過画像を伝送する場合について述べたが、図8に示すように、バンドルファイバ3−5の両端面をそれぞれ反対方向に斜めにカットし、一方の端面をシンチレーションファイバブロック1の下方に設置し、他方の端面を画像計測装置2の視野に置く。この結果、バンドルファイバ3−5の設置角度を調整して端面を画像計測装置2の視野に合わすことができる。
また、画像計測装置2はX線透過画像をバンドルファイバ3−5の側面から計測することができるため、X線その他の放射線によるノイズが画像計測装置2に入ることを防ぐことができ、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態9.
なお、上記各実施の形態1〜8では、画像を伝送した場合に、画像信号へのノイズの原因となるX線その他の放射線の遮蔽を行わずに画像計測装置2をX線その他の放射線によるノイズから守ることについて述べた。だが、図9に示すように,測定対象物を透過したX線が入射するシンチレーションファイバブロック1の入射面に放射線遮蔽体5を設けることで、X線その他の放射線によるノイズが画像計測装置2に入ることを防ぐことができ、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態10.
なお、上記実施の形態2では、シンチレーションファイバブロック1のX線透過画像を画像伝送装置3により空間を通して光学的に画像計測装置2に導いて画像計測する場合について述べた。
本実施の形態は、シンチレーションファイバブロック1と画像計測装置を構成する画像計測素子(CCD)との間を光ファイバで直接結び、この光ファイバによりX線透過画像をシンチレーションファイバブロック1より画像計測素子に伝送する。
図10は本実施の形態に係る高解像度リアルタイムX線画像装置の構成図である。図において、1Aは本実施の形態に係るシンチレーションファイバブロックであり、このシンチレーションファイバブロック1Aは画像計測素子6の数に対応した本数単位でシンチレーションファイバをブロック分けしている。3−6はテーパ状のファイバー・オプティック・プレート(以下、オプティック・プレートと記載する)であり、このオプティック・プレートの先端はテーパ状に形成され、その先端でブロック分けされたシンチレーションファイバよりX線透過画像を取り込み先端に繋がるイメージシールドを通して対応する画像計測素子6に伝送する。4−3は各画像計測素子6で計測された輝度信号を合成して画像処理装置4−4に送る画像合成ユニットである。
次に本実施の形態の動作について説明する。
X線透過画像は、シンチレーションファイバブロック1Aよりオプティックプレート3−6を通して対応する画像計測素子6に伝送される。この伝送されたX線透過画像は各画像計測素子6で撮像されると共に輝度が計測される。これら輝度信号は画像合成ユニット4−3に合成された後に画像処理装置4−4に送られてX線透過画像を処理し、モニタ装置に出力する。
この結果、X線透過画像の空間分解能を上げて、高精細の画像を得ることができる。
実施の形態11.
なお、上記実施の形態10では、シンチレーションファイバブロック1のX線透過画像をオプティックプレート3−6により画像計測素子に導いて画像計測する場合について述べた。本実施の形態は図11に示すように、シンチレーションファイバブロック1とオプティックプレート3−7の間に可視光を透過させる放射線遮蔽体5を設け、シンチレーションファイバブロック1に入射するX線、電子線を遮蔽するようにした。この結果、画像計測素子6をシンチレーションファイバブロック1の直下に設置することができるため装置全体をコンパクト化することができる。
実施の形態12.
なお、上記実施の形態10では、シンチレーションファイバブロック1のX線透過画像をオプテイックプレート3−7により画像計測素子6に導いて輝度計測する場合について述べた。本実施の形態は図12に示すように、テーパ状のファイバオプティックプレート3−7を可視光を透過させる放射線遮蔽の機能を持った材料で作成して、シンチレーションファイバブロック1に入射するX線、電子線を遮蔽するようにした。
この結果、画像計測素子6をシンチレーションファイバブロック1の直下に設置することができるため装置全体をコンパクト化することができる。
また、上記各実施の形態では医療用に利用される高解像度リアルタイムX線画像装置の場合について説明したが、プリント基板のはんだ付けの不良検知に用いる高解像度リアルタイムX線画像装置、またはシンチレーションファイバブロックをX線、電子線、粒子線などのビーム軸に垂直に配置することによりビームの断面強度分布を測定する高解像度リアルタイムX線画像装置であってもよく、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
産業上の利用可能性
リアルタイムX線透過画像を高解像度にできるとともに、X線透過画像の解像度が画像計測装置の解像度で決まる程、高解像度のリアルタイムX線画像装置を得る。
Claims (4)
- X線が透過すると光を発するシンチレーションファイバブロックと、このシンチレーションファイバブロックが発する光を画像として計測する画像計測手段と、前記シンチレーションファイバブロックから画像を前記画像計測手段に伝達する画像伝達手段と、前記画像計測手段の出力を処理して測定対象のX線透過画像信号を出力する画像処理手段とを備え、
前記画像計測手段は、シンチレーションファイバブロックの光透過面に対して水平−垂直方向に移動しながらシンチレーションファイバブロックの各異なる位置で発する光を画像として計測し、画像データを逐次取得する
ことを特徴とする高解像度リアルタイムX線画像装置。 - X線が透過すると光を発するシンチレーションファイバブロックと、このシンチレーションファイバブロックが発する光を画像として計測する画像計測手段と、前記シンチレーションファイバブロックから画像を前記画像計測手段に伝達する画像伝達手段と、前記画像計測手段の出力を処理して測定対象のX線透過画像信号を出力する画像処理手段とを備え、
前記画像伝達手段として、複数のオプティカルファイバを結束したバンドルファイバを用いて、
バンドルファイバの終端を斜めに切断し、画像計測手段はその切断面をX線の照射軸に対して垂直な方向より視野に入れた
ことを特徴とする高解像度リアルタイムX線画像装置。 - シンチレーションファイバブロックの背面と画像伝達手段との間に可視光を透過する放射線遮蔽体を置いたことを特徴とする特許請求の範囲第1または2項に記載する高解像度リアルタイムX線画像装置。
- シンチレーションファイバブロックをX線、電子線、粒子線などのビーム軸に垂直に配置することによりビームの断面強度分布を測定することを特徴とする特許請求の範囲第1または2項に記載する高解像度リアルタイムX線画像装置。
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