JPH1033518A

JPH1033518A - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JPH1033518A
Application number: JP8197583A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamakawa; 勉山河
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、エネルギースペクトラムを収
集可能なＸ線診断装置を提供することにある。【解決手段】本発明によるＸ線診断装置は、単色Ｘ線を
発生する単色Ｘ線発生弦２と、被検体を透過した透過Ｘ
線を直接的に電気信号に変換する半導体セルアレイ４
と、半導体セルアレイ４の出力に基づいて、複数の半導
体セルのセル毎に又はセル群毎にエネルギースペクトラ
ムを収集する波高分析器６及びエネルギースペクトラム
収集部７とを具備する。

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線を使って被検
体の内部構造を画像化するＸ線診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線診断装置では、透過Ｘ線像は
イメージインテンシファイアーで光学的像に変換され、
そしてこの光学的像は光学的カメラで撮像される。この
ため、透過Ｘ線に含まれている散乱線を効果的に除去す
ることは不可能であった。

【０００３】また、Ｘ線診断の分野では、エネルギーの
異なる複数種類の単色Ｘ線を使って、対応するエネルギ
ーが相違する複数種類の画像を生成し、これらの比較検
討することもなされている。

【０００４】しかし、エネルギーの異なる複数種類の単
色Ｘ線を同時に発生させ、エネルギー毎に画像を分離す
ることはできなかったので、複数種類の単色Ｘ線を１種
類ずつ順番に発生させ、その都度、撮影を繰り返すとい
う手間が必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エネ
ルギースペクトラムを収集可能なＸ線診断装置を提供す
ることにある。また、エネルギースペクトラムを解析し
て、例えば散乱線補正等の従来不可能であった様々な有
益な処理を実現できるＸ線診断装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるＸ線診断装
置は、単色Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、前記被検体
を透過した透過Ｘ線を直接的に電気信号に変換する複数
の半導体セルと、前記半導体セルの出力に基づいて、前
記複数の半導体セルのセル毎に又はセル群毎にエネルギ
ースペクトラムを収集する手段とを具備する。

【０００７】（作用）本発明によれば、複数の半導体セ
ルで透過Ｘ線を検出するので、複数の半導体セルのセル
毎に又はセル群毎にエネルギースペクトラムを収集する
ことができる。したがって、エネルギースペクトラムを
解析することにより、散乱線補正等従来不可能であった
様々な有益な処理を実現することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よるＸ線診断装置の好ましい実施形態を説明する。図１
に、本実施形態によるＸ線診断装置の構成を示す。架台
１は、単色Ｘ線発生源２と、撮像ユニット３とを有す
る。単色Ｘ線発生源２と、撮像ユニット３とは、図２に
示すように、被検体Ｐを挟んで対向した状態で配置され
る。

【０００９】単色Ｘ線発生源２は、図３に示すエネルギ
ースペクトラムで表されるエネルギーバンド（分散幅）
ＥＢの極めて狭い単色Ｘ線（Ｘ線フォトン群）を、平行
な指向角をもって平面波として発生するように構成され
ている。

【００１０】撮像ユニット３は、図４に示すように、有
効面積が２０μｍ〜２００μｍという非常に微小な複数
（ここではＮ個として説明する）のＣｄＺｎＴｅ等の半
導体セルが、２次元的に配列された半導体セルアレイ４
を有する。半導体セル各々は、自己の有効面積内に入射
したＸ線、ここでは被検体を透過した透過Ｘ線を、その
エネルギーに応じた電気信号に直接的に変換する。

【００１１】このような半導体セルアレイ４でＸ線像を
直接的に撮像するＸ線撮影技法は、Ｘ線像をイメージイ
ンテンシファイアで光学像に変換してからＴＶカメラで
撮像する従来のＸ線撮影技法と同等の空間分解能が得ら
れる。

【００１２】また、撮像ユニット３は、Ｎ個の半導体セ
ル各々の出力を個別に増幅する等の前処理を行うための
信号前処理回路５を有する。なお、Ｎ個の半導体セル
を、近隣の例えばｎ個の半導体セルからなるＭ（＝Ｎ／
ｎ）つのグループ（セル群）に分割し、各グループ毎に
半導体セルの出力をまとめて前処理を行うようにしても
よいが、ここでは、複数の半導体セル各々の出力を個別
に取り扱うものとして説明する。

【００１３】波高分析器６は、複数の半導体セル各々の
出力を個別に入力するために、半導体セル数と同じＮ個
の入力端子を有する。また、波高分析器６は、入力端子
各々に対してそれぞれＣ個づつ、合計でＮ×Ｃ個の出力
端子を有している。Ｃは、医療用Ｘ線の数百ｋｅＶ以下
のエネルギー軸を、例えば５ｋｅＶの所定幅で複数のエ
ネルギーウインドウに分割した分割数に一致する。

【００１４】波高分析器６は、撮像ユニット３の出力信
号の微視的な波高値に対応するエネルギーウインドウを
弁別し、その弁別されたエネルギーウインドウ及び半導
体セルに対応する出力端子にパルスを１つ発生する。こ
の弁別作業は、Ｘ線のばく射期間中、非常に高い時間分
解能（非常に短い周期）で繰り返される。

【００１５】エネルギースペクトラム収集部７は、波高
分析器６のＮ×Ｃ個の出力端子各々について個別にパル
ス数を計数することにより、Ｎ個の半導体セルのセル毎
（又はグループ毎）にエネルギースペクトラムを収集す
る。エネルギースペクトラムは、横軸をエネルギー軸、
縦軸を頻度（フォトン個数に相当する）としたエネルギ
ー分布として定義される。

【００１６】エネルギースペクトラム解析部８は、散乱
線補正のため、また中心エネルギーの異なる複数種類の
単色Ｘ線を同時に発生させ、各エネルギーの成分を分離
するため、その他有益な結果を得るために、エネルギー
スペクトラム収集部７でセル毎に収集されたエネルギー
スペクトラムを個別に解析する。

【００１７】画像生成部９は、エネルギースペクトラム
の解析結果を画像データに変換する。この画像データが
表示ユニット１０に送られ、表示される。図５に、図２
に示した単色Ｘ線の被検体透過後のエネルギースペクト
ラムを示している。被検体内で散乱を起こしたＸ線フォ
トンはエネルギーが低い側にエネルギーシフトを起こす
（斜線部分）。この散乱成分は、現在核医学診断の分野
で実用されているような様々なエネルギースペクトラム
解析方法により、除去することができる。この散乱成分
除去のためのエネルギースペクトラム解析方法として
は、例えば、透過前のエネルギーバンドＥＢ内の頻度合
計を計算する方法や、メインウインドウ（おそらくはＥ
Ｂに一致される）の両側にサブウインドウを設置し、サ
ブウインドウ各々の頻度合計に基づいてメインウインド
ウに混入する散乱成分を推定し、この推定値をメインウ
インドウの頻度合計から減算するといういわゆるＴＥＷ
(Triple Energy Window)法が一例としてあげられる。

【００１８】このようなエネルギースペクトラムを使っ
て散乱線補正をすることにより、散乱線の混入が少ない
定量的でコントラストの高い画像データを得ることがで
きる。

【００１９】この散乱線補正は、単色Ｘ線発生源２から
図６に示されたエネルギースペクトラムとして表される
中心エネルギーの異なる例えば２種類の単色Ｘ線を同時
に発生させる場合でも、セル毎に収集された透過後のエ
ネルギースペクトラム（図７参照）を解析して個別に行
うことができる。

【００２０】さらに、単色Ｘ線発生源２から中心エネル
ギーの異なる例えば２種類の単色Ｘ線を同時に発生させ
る場合、従来では、各エネルギー成分を分離して、各エ
ネルギー毎に画像データを生成することができなかっ
た。このため、２種類の単色Ｘ線を同時に発生させるこ
とはできず、２種類の単色Ｘ線を時間的に別けて発生さ
せ、別々に撮像することが行なわれていた。しかし、本
実施形態では、エネルギースペクトラムから各エネルギ
ー成分を分離して、各エネルギー毎に画像データを生成
することができるので、２種類の単色Ｘ線を同時に発生
させて、１回の撮像で済むようになる。

【００２１】さらに、２種類の単色Ｘ線を同時に発生さ
せ、同時に撮像して、エネルギースペクトラムから分離
した各エネルギー成分どうしを、加算したり、差分をと
ったり、その他従来に無かった様々な表現で画像を得る
ことができる。

【００２２】また、例えば、図８に示すように、造影血
管と肋骨とはコントラストが近く両者の見極めが難しか
った。このため、従来では造影剤前の画像と造影剤後の
画像とを差分して、肋骨を含む血管以外の部分を落と
し、血管だけを抽出することがなされていたが、両画像
の撮像時刻の間に十分長いインターバルが空き、このた
め差分画像に呼吸移動等の体動による差分し切れない残
留部分が残るという不具合があった。

【００２３】しかし、本実施形態では、エネルギーの異
なる２種類の単色Ｘ線を同時に発生させる。一方の単色
Ｘ線のエネルギーは、肋骨と造影剤投与後の血管との分
離が困難な画像（肋骨像＋造影血管像）を描出するよう
に設定され、他方の単色Ｘ線のエネルギーは、吸収体Ｋ
エッジ端の効果を利用して肋骨の画像（肋骨像）のみを
描出するように設定される。これら２種類の画像各々に
適当な係数をかけて差分することにより、血管のみを極
めてクリアに描出（抽出）することが可能になる。また
この特徴を利用し、造影剤の投与量を更に減らしたりす
ることも可能になる。

【００２４】このように本実施形態では、Ｘ線診断にお
いて、従来不可能であったエネルギースペクトラムを画
素毎（半導体セル毎又はグループ毎）に収集すること
を、可能ならしめる。これによりエネルギースペクトラ
ムを使って散乱線補正等様々な有益な処理が可能にな
る。本発明は、上述した実施形態に限定されることな
く、種々変形して実施可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、複数の半導体セルで透
過Ｘ線を検出するので、複数の半導体セルのセル毎に又
はセル群毎にエネルギースペクトラムを収集することが
できる。したがって、エネルギースペクトラムを解析す
ることにより、散乱線補正等従来不可能であった様々な
有益な処理を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施形態によるＸ線診断装置
の構成を示すブロック図。

【図２】図１の単色Ｘ線発生源から発生される単色Ｘ線
のエネルギースペクトラムを示す図。

【図３】図１の単色Ｘ線発生源と撮像ユニットの配置
図。

【図４】図１の撮像ユニットの構造図。

【図５】図２のエネルギースペクトラムに対応する透過
Ｘ線のエネルギースペクトラムを示す図。

【図６】図１の単色Ｘ線発生源から発生されるエネルギ
ーの異なる２種類の単色Ｘ線のエネルギースペクトラム
を示す図。

【図７】図６のエネルギースペクトラムに対応する透過
Ｘ線のエネルギースペクトラムを示す図。

【図８】図１のエネルギースペクトラム解析部による様
々な解析処理の説明補足図。

【符号の説明】

１…架台、２…単色Ｘ線発生源、３…撮像ユニット、４…半導体セルアレイ、５…信号前処理回路、６…波高分析器、７…エネルギースペクトラム収集部、８…エネルギースペクトラム解析部、９…画像生成部、１０…表示ユニット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単色Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、前記被検体を透過した透過Ｘ線を直接的に電気信号に変
換する複数の半導体セルと、前記半導体セルの出力に基づいて、前記複数の半導体セ
ルのセル毎に又はセル群毎にエネルギースペクトラムを
収集する手段とを具備したことを特徴とするＸ線診断装
置。
【請求項２】前記半導体セルはＣｄＺｎＴｅであるこ
とを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項３】前記半導体セルは２０μｍ〜２００μｍ
の有効面積を有することを特徴とする請求項１記載のＸ
線診断装置。
【請求項４】前記エネルギースペクトラムを解析する
解析手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載
のＸ線診断装置。
【請求項５】前記解析手段は、前記エネルギースペク
トラムから散乱線を除去することを特徴とする請求項４
記載のＸ線診断装置。
【請求項６】前記Ｘ線発生手段はエネルギーの異なる
２種類の単色Ｘ線を同時に発生し、前記解析手段は、エネルギースペクトラムから前記２種
類のエネルギー各々に対応する成分を分離することを特
徴とする請求項５記載のＸ線診断装置。
【請求項７】前記解析手段は、前記分離した成分に対
して加算と差分の少なくとも一方を行うことを特徴とす
る請求項６記載のＸ線診断装置。