JPH0515519A

JPH0515519A - Ｘ線撮像方法

Info

Publication number: JPH0515519A
Application number: JP3222535A
Authority: JP
Inventors: Yukio Fujisaki; 雪雄藤崎
Original assignee: X RAIDO KK
Current assignee: X RAIDO KK
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 1993-01-26
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JP2853065B2

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｘ線撮影において撮影対象の患者、延いては
医師や操作者への被曝線量を最小限にし、且つ高分解能
の撮像を実現する。【構成】Ｘ線撮像方法はＸ線源からＸ線を撮像対象に
対して、Ｘ線の実効エネルギがその変動を±１０％以内
に収められるフイルタを通過させた上照射せしめ、且つ
Ｘ線を撮像対象に通過させた後撮像手段によつて撮像す
るように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＸ線撮像方法、特に被曝
線量を大巾に低減でき、且つ高分解能を得る透過型のＸ
線撮像方法に関する。

【０００２】この種のＸ線撮像方法は医療診断分野に採
用さて、体内患部を早期に診断し得、有用である。

【０００３】

【従来の技術】一般に体内患部の医療診断においては透
過型のＸ線撮像方法が多用されている。即ちＸ線管球か
らＸ線を放射せしめ、対象体に透過させた後、イメージ
・インテンシフアイア（以下“Ｉ．Ｉ．”という）カメ
ラにより直接的に撮像するか、あるいはＸ線フイルムに
より撮影する構成がとられる。

【０００４】この場合概して適切なＸ線画像を得ようと
すればＸ線の照射線量が増大する上、多様の角度からの
多数のＸ線画像を撮像する必要があつて、医療現場で従
事する医師等が多量の被曝線量を余儀なくされる問題が
ある。１９８９年１２月の米国科学アカデミーの発表に
よれば被曝線量と放射線障害との関係は比例的であり、
特に低レベル放射線を相対的に短時間、何回も照射され
ると放射線障害（例えば胃ガン等）の罹病率が３〜４倍
に及ぶことが明らかにされている。Ｘ線ＣＴ法などは患
部のリアルタイムな診断に大きな効果を挙げているが、
Ｘ線の照射線量は撮像時間に応じて増大する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方Ｘ線撮像方法にお
いては例えば骨の撮像時に骨の厚さとＸ線フイルム上の
骨像の黒化度とが比例しない、いわゆるビームハードニ
ング現象を来す問題もある。換言すればＸ線は連続した
エネルギスペクトル分布を示すが、この分布パターンが
一方に傾斜するため正確な撮像を行うには問題がある。
上記のＸ線ＣＴ法ではこのビームハードニング現象を、
コンピユータによつて複雑な補正を一時的に行い解決し
ているが、設備が大巾にコスト高になる問題がある。

【０００６】Ｘ線のビームハードニング現象を克服する
構成としては本件発明者による米国特許第４，７２７，
５６１号並びに米国特願第２９９，５３８号が提案され
る。これらの場合同一Ｘ線管からのＸ線を一方のセンサ
において測定対象を通過させることなく受光し、他方の
センサにおいて測定対象の厚さに伴う線吸収係数の変化
のないフイルタ並びに測定対象を通過したＸ線を受光し
た後、両者の強度の比を求めることによりビームハード
ニング現象の影響を有効に回避して測定対象の高精度の
解析を実現する構成がとられている。

【０００７】本発明は上述の先行発明におけるビームハ
ードニング現象の回避構成を基礎とし、効果的なＸ線撮
像方法を創作することを企図する。

【０００８】しかして本発明の目的はＸ線の照射線量が
大巾に減じられて患者、医師あるいは操作者等への被曝
線量を低減し放射線障害を最小限に制えると共に、ビー
ムハードニング現象を有効に回避し、高分解能の撮像を
可能にしたＸ線撮像方法を提供するにある。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】本発明によればこの目
的はＸ線管からＸ線を放射し、Ｘ線管から放射されたＸ
線をフイルタに通過させ、フイルタを通過したＸ線を撮
像対象に通過させた後撮像装置によつて撮像させてなる
Ｘ線撮像方法において、Ｘ線管から放射されたＸ線の実
効エネルギの変動をフイルタにおいて±１０％以内に収
めることを特徴とすることにより、達成される。

【００１０】

【作用】上述のように構成された本発明においてはＸ線
の実効エネルギの変動を±１０％以内に抑制して撮像対
象に照射するから、ビームハードニング現象を効果的に
回避して良好な解像度を得る上、特に照射線量を顕著に
低減する作用が実現される。

【００１１】

【実施例】図１を参照するに本発明によるＸ線撮像方法
に採用されるシステム１０が示されており、システム１
０にはＸ線管球のようなＸ線源１１が含まれる。Ｘ線源
１１からは例えば１Å以下の硬Ｘ線ビームが照射可能に
設けられ、Ｘ線源の下方には回転フイルタデイスク１２
が配設される。回転フイルタデイスク１２には円周方向
に相互に離間させて多数のフイルタ部材１３、１３ａ、
１３ｂ、……１３ｎが配列され、回転駆動装置１４によ
り適宜の角度回転されたとき、多数のフイルタ部材１
３、１３ａ、１３ｂ、……１３ｎの一がＸ線源１１の直
下に配置される。またフイルタ部材１３、１３ａ、１３
ｂ、……１３ｎ相互はＸ線源１１への各種の印加電圧、
換言すればＸ線源１１からの各種のＸ線スペクトル分布
に相応するに異ならしめられており、放射されるＸ線の
実効エネルギの変動を±１０％以内に収めるように設定
される。

【００１２】Ｘ線源１１並びに回転フイルタデイスク１
２の回転駆動装置１４は夫々Ｘ線制御装置１５並びにフ
イルタ制御装置１６の各々により制御可能に設けられ、
フイルタ制御装置１６はＸ線制御装置１５と連係されて
いて、Ｘ線の実効エネルギに相応したフイルタ部材が割
出され得る。回転フイルタデイスク１２を通過したＸ線
は撮像用のテーブル１７に乗せられた撮像対象ＯＪに照
射され、このときフイルムカセツト１８内のＸ線フイル
ムに撮像対象ＯＪが撮影される。

【００１３】一方必要ならばフイルムカセツト１８を除
去して撮像対象ＯＪを通過したＸ線をＩ．Ｉ．カメラ１
９に付与することもでき、この場合Ｉ．Ｉ．カメラ１９
にはカメラ制御装置２０が連係されていて好適な制御を
受けると共に、Ｉ．Ｉ．カメラ１９において撮像したＸ
線画像を、カメラ制御装置２０を介し画像処理装置２１
に送り、更にこの画像処理装置２１と連係するＣＲＴ２
２にて透視画像として出力する。

【００１４】しかして上述のシステム１０においてはＸ
線制御装置１５によりＸ線の照射エネルギを調整しつゝ
Ｘ線源１１からＸ線を照射する。次に照射されたＸ線を
回転フイルタデイスク１２を作動して割出したフイルタ
部材１３、１３ａ、１３ｂ、……１３ｎの一に通過さ
せ、Ｘ線の実効エネルギの変動を±１０％以内に収め
る。このとき回転フイルタデイスク１２の作動はＸ線制
御装置１５からＸ線源１１への出力に相応させてフイル
タ制御装置１６により回転駆動装置１４を駆動せしめ遂
行する。フイルタ部材を通過したＸ線は撮像対象に照射
させ、フイルムカセツト１８内のＸ線フイルムにおいて
いわゆる直接撮影法による撮像を得るか、あるいはＩ．
Ｉ．カメラ１９、カメラ制御装置２０並びに画像処理装
置２１を経、ＣＲＴ２２において透視画像を得る。

【００１５】実験例１本発明によるＸ線撮像方法を採用し、撮像対象としてＡ
ｌ板を用いて、Ａｌ板の積層厚を徐々に０ｍｍ〜１０．
０ｍｍまで５段階に変化させ、純ゲルマニウム半導体検
出器及び波高分析器によりＸ線スペクトル分布を計測し
た。この結果図２に示す如く実効エネルギ分布に傾斜を
生ぜず、エネルギ分布の中心値を結ぶ破線Ｐ１が実質的
に垂直になつた。従つて本Ｘ線撮像方法によればビーム
ハードニング現象の影響を実質的に回避でき、分解能を
向上し得ることが判明した。尚本実験例においてＸ線源
１１の管電圧を１２０ｋＶ、管電流を５０μＡにして実
施した。

【００１６】比較例１回転フイルタデイスクを割愛した点を除き実験例１と同
一の撮像方法を採用し、撮像対象としてＡｌ板を用い、
Ａｌ積層板厚を徐々に０ｍｍ〜２．０ｍｍまで４段階に
変化させて純ゲルマニウム半導体検出器及び波高分析器
によりＸ線スペクトル分布を計測した。この結果図３ａ
に示す如く実効エネルギ分布に傾斜を生じた。即ち実効
エネルギの中心値を結ぶ破線直線Ｐ２がビームハードニ
ング現象の影響を受けて傾斜し、実効エネルギの変動巾
が±２２％程度に達して、分解能が低下した。

【００１７】比較例２回転フイルタデイスクを割愛した点を除き実験例１と同
一の撮像方法を採用し、且つ撮像対象としてＡｇ板を用
いると共に、Ａｇ板の積層厚を徐々に０ｍｍ〜０．２ｍ
ｍまで５段階に変化させ、純ゲルマニウム半導体検出器
及び波高分析器によりＸ線スペクトル分布を計測した。
この結果図３ｂに示す如くビームハードニング現象の影
響を強く受けて図３ａに示すＡｌの場合より実効エネル
ギの中心値を結ぶ破線直線Ｐ３が大きく傾斜し、実効エ
ネルギの変動巾が±３１％程度に達して、分解能が更に
低下することが判明した。

【００１８】上述の比較例１、２から明らかなように撮
像対象の原子番号が大きい程、ビームハードニング現象
を受けるものと考えられる。従つて撮像対象の持つ原子
番号の一をもパラメータとして勘案し、ビームハードニ
ング現象を回避する、即ちＸ線の実効エネルギ分布にお
いて実効エネルギの中心値を結ぶ直線に傾斜を生じない
よう回転フイルタデイスク上のフイルタ部材を選定して
割出回転させれば、撮像対象を問わず良好な画像を得る
ことができる。これにより比較例１、２の場合図７に示
す如く撮像対象ないしは原子番号によつて実効エネルギ
は変動したが、本発明による実験例１によれば図６に示
すように撮像対象ないしは原子番号にかかわらず、実効
エネルギの変動は実質的に抑制され、定性定量の判別が
可能になつた。

【００１９】一方本発明による撮像方法においても電源
電圧、電流、室温、湿度などの条件の変化により実効エ
ネルギが変動するものの、実効エネルギが１００ｋｅＶ
以下のときは±１０ｋｅＶ以内の変動に収め、且つ１０
０ｋｅＶを越えるときはその±１０％以内の変動に収め
れば実効エネルギの定常化を図ることができる。換言す
れば図２に破線Ｐ１で示すような実効エネルギの中心値
を結ぶ直線の傾斜が有効に抑えられ、実効エネルギの変
動が±１０％以内、更に好適には±０％に近付くように
Ｘ線照射直後のＸ線をフイルタリングすることになる。

【００２０】実験例２本発明によるＸ線撮像方法を採用し、撮像対象としてＡ
ｌ板を用い、これを徐々に積層して最上層のＡｌ板の周
辺縁の像が残ると共に中央部の像が見えなくなるまでの
黒化度をＩ．Ｉ．カメラを通し、ＣＲＴでモニタした。
これにより撮像対象としてのＡｌ板の見える最小厚を測
定した。且つまた撮像対象としてのＡｌ板の上面に径が
０．６ｍｍの銅線リングを置き、徐々にＡｌ板を積層し
ていき、頂部に位置させた銅線リングの像が見えなくな
るまでの黒化度をＩ．Ｉ．カメラを通しＣＲＴでモニタ
した。これにより撮像対象としてのＡｌ板の見える最大
厚を測定した。尚本実施例においてはＸ線源の管電圧を
８０ｋＶ、管電流を１ｍＡにして実施した。

【００２１】比較例３回転フイルタデイスクの使用を割愛した点を除き実験例
２と同一の撮像方法を採用し、且つ実験例２と同様にし
てＡｌ板の最小厚並びに最大厚を測定した。

【００２２】これらの実験例２並びに比較例３における
Ａｌ板の厚さと黒化度との関係を図４に示した。また図
４に基づいてＡｌ板の見える範囲（焦点深度）とＡｌ板
の厚さ勾配を図５に示した。これらの結果本発明による
実験例２での照射線量Ｒ１は５４ｍＲ／分になり、比較
例における照射線量Ｒ２の２，０２０ｍＲ／分に比べ
て、２．７％｛（Ｒ１／Ｒ２）ｘ１００｝に激減した。
且つまた実験例２において最上層のＡｌ板中央が見えな
くなるまでのＡｌ板の最小厚Ｔ１は２．４ｃｍであり、
比較例３における最上層のＡｌ板の中央が見えなくなる
までのＡｌ板の最小厚Ｔ２は４．０ｃｍとなつて本発明
による場合照射線量が１／３７に激減したにもかゝわら
ず６０％｛（Ｔ１／Ｔ２）ｘ１００｝程度にとどまつ
た。一方実験例において頂部に位置する銅線リングの像
が見えなくなるまでのＡｌ板の最大厚Ｔ３は７．４ｃｍ
であり、比較例３において頂部に位置する銅線リングの
像が見えなくなるまでのＡｌ板の最大厚Ｔ４は８．６ｃ
ｍとなつて本発明による場合８６％｛（Ｔ３／Ｔ４）ｘ
１００｝程度にとどまつた。従つて本実験例２による場
合Ｘ線透過に際しＡｌ板の見える範囲Ｚ１は５．０ｃｍ
（Ｔ３−Ｔ１）となるが、比較例３による場合その見え
る範囲Ｚ２は４．６ｃｍ（Ｔ４−Ｔ２）となつて、本実
験例２によれば比較例３に比べ１０９％｛（Ｚ１／Ｚ
２）ｘ１００｝、見える範囲が広がることが判明した。

【００２３】実験例３〜７更に表１の如く撮像対象並びに管電圧を変化させ実験例
２と同様にして照射線量並びに撮像対象の像の見える範
囲を測定した。この場合Ｘ線源の管電圧に応じてフイル
タ部材も表１のように適宜変えた。

【００２４】

【表１】

【００２５】比較例４〜８更に表１の如く撮像対象並びに管電圧を変化させて比較
例３と同様にして照射線量並びに撮像対象の像の見える
範囲を測定した。

【００２６】これらの実験例３〜７並びに比較例４〜８
の結果から明らかな如く、本発明によるＸ線撮像方法に
よる場合照射線量を１／８〜１／２５にまで激減し得、
延いては操作者の被曝線量を最小限にできる上、満足で
きる解像力が維持され得、医療診断分野に採用して極め
て有用であり、且つ撮像対象に対する分解能が顕著に向
上され、見える範囲も広くし得ると共に、高品質のＸ線
画像を提供できることが判明した。

【００２７】更に本発明によるＸ線撮像方法でＸ線撮影
を行う場合、通常の撮像条件での管電圧を１０〜２０％
増大させても、照射線量の大巾な低減を図りつゝ、市販
のＸ線フイルムによつて極めて高品質のＸ線画像を得る
ことができる。

【００２８】実験例８、９表２の如く通常の撮影条件での管電圧を各々２０％増加
して、市販のＸ線フイルムによりＸ線画像を得た。同表
２に夫々の実験例の照射線量を通常の撮影条件での照射
線量と対比して示してある。

【００２９】

【表２】

【００３０】実験例１０管電圧を通常の撮影条件での管電圧に対し１０％並びに
２０％増加して、実験例８、９と同様にＸ線画像を得
た。表２にその照射線量を通常の撮影条件での照射線量
と対比して示してある。

【００３１】比較例９、１０並びに１１回転フイルタデイスクの使用を割愛した点を除き、上記
実験例８、９並びに１０と同様にＸ線画像を得た。表２
にそれらの照射線量を示してある。

【００３２】尚実験例８〜１０並びに比較例９〜１１に
おいて管電流は須らく１００ｍＡであつた。また表２に
おいて実験例８〜１０の照射線量比を、各比較例を１０
０として表してある。

【００３３】これらの実験例８〜１０並びに比較例９〜
１１の結果から明らかなように、管電圧を１０％あるい
は２０％に増大したにも拘わらず、照射線量は１／４〜
１／１１に激減した。

【００３４】総じて本発明においては特に実効エネルギ
の中心値を結ぶ線が垂直線に近付けば近付く程、概して
低エネルギ側、即ち図２で５０ｋｅＶ以下がカツトさ
れ、周知構成に比べ低エネルギレベルの照射線量をカツ
トでき、低エネルギのＸ線照射によつて引起こされると
考えられている放射線障害の罹病率を低減でき、人体障
害を効果的に抑止できることが理解されよう。

【００３５】

【発明の効果】上述の本発明によるＸ線撮像方法によれ
ば高分解能をもつて撮像を実現し、正確な医療診断等に
充分に寄与し得る上、特に照射線量を顕著に低減するこ
とにより、患者、医師あるいは操作者等への被曝線量を
大巾に低下させて放射線障害の発生を有効に抑止できる
等々の効果を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＸ線撮像方法の全体構成を示す説
明図である。

【図２】図１に表した撮像方法による場合のＸ線スペク
トル分布図である。

【図３】ａおよびｂは夫々図２に対照して示す本発明に
よらない撮像方法でのＸ線スペクトル分布図である。

【図４】本発明による場合とよらない場合とを対照して
Ｘ線の焦点深度と撮像対象の厚さとの関係を示す模式図
である。

【図５】本発明による場合とよらない場合とを対照して
Ｘ線の焦点深度と撮像対象の勾配との関係を示す模式図
である。

【図６】本発明のＸ線撮像方法における撮像対象の厚さ
と実効エネルギとの関係を示すグラフである。

【図７】本発明によらないＸ線撮像方法における撮像対
象の厚さと実効エネルギの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０システム１１Ｘ線源１２回転フイルタデイスク１３ａ…１３ｎフイルタ部材１４回転駆動部材１５Ｘ線制御装置１６フイルタ制御装置１７テーブル

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年７月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源からＸ線を放射し、Ｘ線源から放
射されたＸ線をフイルタに通過させ、フイルタを通過し
たＸ線を撮像対象に照射させた後撮像手段により撮像す
るＸ線撮像方法において、Ｘ線源から放射されたＸ線の
実効エネルギの変動を、フイルタにおいて±１０％以内
に収めることを特徴とする方法。
【請求項２】医療用システムを採用してなる請求項１
のＸ線撮像方法。
【請求項３】撮像手段にはＩ．Ｉ．カメラ、画像処理
装置並びにＣＲＴが含まれたものを用いてなる請求項１
のＸ線撮像方法。
【請求項４】撮像手段にはフイルムカセツトが含まれ
たものを用いてなる請求項１のＸ線撮像方法。
【請求項５】フイルタに通過することにより実行エネ
ルギの低エネルギレベルをカツトしてなる請求項１のＸ
線撮像方法。