JPH01309578A - 放射線像受像装置 - Google Patents

放射線像受像装置

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JPH01309578A
JPH01309578A JP63140742A JP14074288A JPH01309578A JP H01309578 A JPH01309578 A JP H01309578A JP 63140742 A JP63140742 A JP 63140742A JP 14074288 A JP14074288 A JP 14074288A JP H01309578 A JPH01309578 A JP H01309578A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば医療分野において人体組織等の観察等
に用いられる、X線等の放射線を利用して対象物の像を
得るための装置に関する。
〈従来の技術〉 放射線を利用して対象物の像を得る技術で、最も広く利
用されているものは医療用のX線写真である。その概略
の原理は、X線管焦点から放射され直進するX線が、被
検体の目的部分を透過する過程において、透過部分の密
度1元素組成、厚さの違い等によってその一部が光電効
果やコンプトン効果等の物理的相互作用による吸収、散
乱という滅弱作用を受け、その結果、透過後のX線の分
布に強度差が生し、これを写真濃度の濃淡分布としてフ
ィルム上に再現するものである。
また、このような濃淡分布をフィルム上に表現する以外
に、イメージインテンシファイア、イメージングプレー
1〜、半導体撮像素子等を用いて、CRT上に表現する
技術もある。
〈発明が解決しようとする課題〉 上述した各技術を用いて、診断の目的に沿ったX線像を
得るためには、その対象あるいは部位に応じてX線の撮
影条件を定めなげればならない。
ところが、X線管から発生ずるX線が単色でな(連続分
布を持っていることや、対象物組成が極めて複雑である
こと等から、管電圧、管電流、撮影時間、撮影距離、散
乱線グリッドの使用可否等。
諸因子を最適な条件に組み合わせることは実際には非常
に困難であって、経験と、複数回の撮影が必要不可欠で
あった。
なお、特開昭60−80746Mによって提案されてい
る放射線受像方法は、X線の濃度分布情報だけでなく、
エネルギ情報をも有効に利用しようという観点から、被
検体透過X線の各パルス波高ごとの濃度分布を得ること
を特徴とするものであるが、各波高ごとの特徴をそれぞ
れ合わせ持ったような、より診断の目的に適った画像を
得ようとする配慮はない。また、この方法によれば、注
目するパルス波高以外のパルスに関する情報は実質的に
除外してしまうことになり、弁別される波高グループの
数が増すに従って、その各々の情報量は減少し、画質は
低下する。従って、この方法を用いて各波高ごとに良質
な画像を得るためには、結局、撮影時間の増倍が必要と
なり、それに伴う被曝量の増加が問題となる。
本発明の目的は、粗い撮影条件下、つまり最適とはいえ
ない撮影条件下においても、あるいは撮影時間を長くす
ることなく、可及的に測定目的に沿った放射線像を、撮
影後に自由に修正しつつ得ることのできる放射線受像装
置を提供することにある。
く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第1図、第2図を参照しつつ説明すると、本発明は、1
次元もしくは2次元の放射線検出素子アレイAを形成す
る各放射線検出素子Sに対し、1個のパルス増幅器1と
、そのパルス増幅器1の出力パルスをそれぞれ人力して
そのパルス波高値が任意に設定し得る複数の波高範囲の
いずれにあるかを弁別するための複数の波高弁別回路2
a。
2 b−、、その各波高弁別回路2a、  2b−の出
力をそれぞれ計数する複数の計数回路3a、3bと、そ
の各計数回路3a、3b−の出力にそれぞれ任意に設定
し得る重みを付ける複数の重みイ」け回路4a、4b−
と、その各重み付け回路4a。
4b−の出力を足し合わせる加算回路5を設け、各放射
線検出素子S −Sに対応する各加算回路5゜5−の出
力をそれぞれ画素濃淡信号として用いるよう構成したこ
とによって特徴づけられる。
く作用〉 放射線検出素子Sに入射した放射線は、波高弁別回路2
a、2b−によゲて、そのエネルギの大きさに応じて複
数のグループに弁別される。各計数回路3a、3b−の
出力ば、従って、その素子Sに入射した放射線のエネル
ギグループ別の線量を表わすことになる。この計数回路
3a、3b−の出力に所定の重み付けをしたうえでこれ
らを加算すると、その加算結果は、上記の重み(=t 
LJに基−5= づいて特定のエネルギグループの線量力91周され、あ
るいは除去された大きさを持った値をとる。
以上のような演算を全ての放射線検出素子S −8につ
いて行い、これを各素子S −−Sに対応する画素の濃
度信号として画像を形成すれば、透過放射線の空間分布
に、エネルギ情報を任意の重みを付けて重畳させた画像
が得られる。
〈実施例〉 本発明の実施例を、以下図面に基づいて説明する。
第1図は本発明実施例の信号処理回路の構成を1個の放
射線検出素子Sについて示すブロック図で、第2図は本
発明実施例の全体構成を示す概念図である。
この例では、放射線源としてX線管10を用い、放射線
検出素子SとしてCdTe、Hg1z等の高原子番号の
化合物半導体を用いた場合を示している。
第2図に示すように、X線管10には、コントローラ1
1により、設定値どうりの電圧、電流が設定時間だけ高
圧電源12から供給され、設定条件どうりのX線が被写
体13に向けて照射される。
被写体13の後方には、X線検出素子S −Sが2次元
平面上に並べられたX線検出素子アレイAと、その各素
子S−Sにそれぞれ対応する信号処理回路群を備えた回
路部14が配置されている。この回路部14は、後述す
るように被写体13の透過情報を含んだX線分布を電気
パルスの濃度分布に変換し、表示部15において各検出
素子S−Sをそれぞれ画素とする画像として表現する構
成となっている。
さて、第1図に示すように各検出素子S −=Sにはそ
れぞれ1個のパルス増幅回路1と、複数の波高弁別回路
2a、  2b−と、それと同数のパルス計数回路3a
、3b−および重み付け回路4a。
4b−と、更に1個の加算回路5が接続されている。
各波高弁別回路2a、2b  −の波高弁別レヘルは、
各検出素子S −Sの信号処理回路に共通の弁別レベル
設定器6によって、それぞれ任意に設定し得るよう構成
されている。
また、各重み付け回路4a、4b−の重み係数は、同じ
く各検出素子S −Sの信号処理回路に共通の重み係数
設定回路7によって、それぞれ任意に設定し得るよう構
成されている 各半導体放射線検出素子S −−−Sには、それぞれ、
バイアス用電源16により逆バイアスが印加され、これ
によって半導体中に生じる空乏層に入射したX線は、種
々の物理的過程を通してそのエネルギに応した波高の電
気パルスを発生する。
検出素子Sからの電気パルスは、パルス増幅回路1にて
増幅・整形され、その波高値が次段の波高弁別回路群2
a、2b−−一においてあらかじめ設定された弁別レベ
ルと比較され、パルス計数回路群3a、3bのうち、波
高値に見合ったいずれかに入力し、その計数値を1つ増
加させる。すなわち、被写体13を透過して検出素子S
に入射したX線の個数は、そのエネルギにより複数のグ
ループに分けられてグループ別に計数される。
そして、各グループ別の計数値は、次段の重み付け回路
群4a、4b−によって、それぞれの設定通りの重みが
付けられた後、加算回路5によって合計される。
以上の回路が各検出素子S −8ごとに設げられており
、各力l算回路5の出力が表示部15での画素濃度値と
して出力されるよう構成されている。
次に、本発明実施例を用いて人体を被写体とした場合を
例にとって、作用および使用法について説明する。
一般に、乳房等の軟弱組織では、筋肉、骨等に比べてX
線の滅弱係数が小さいため、比較的低い管電圧(60K
V以下)にて撮影が行なわれる。
この場合、X線減弱の殆んどが光電効果に起因するもの
であり、散乱の影響は無視できると考えて差し支えない
。しかし、例えば第3図に管電圧90KVのときの放射
X線スペクトルの例を示すように、X線管10から発生
するXWAのエネルギ分布は単色ではなく、管電圧に伴
って変化する、比較的広い広がりを持っている。このこ
とが、前記したように診断の目的に沿った最適な管電圧
を設定するのが困難となる所以である。
さて、第4図(alおよび(blは、それぞれ同じX線
を軟部組織に照射したときの、低密度部分および高密度
部分における透過スペクトルを示すグラフである。この
第4図(a)と(b)を比較すると明らかなように、低
エネルギのX線はど物質による減弱の度合いが大きいた
めに、低密度部分と高密度部分との透過X線の計数差は
、低エネルギ側でより大きくなる。
そこで、このような軟部組織を観察する場合には、弁別
レヘル設定器6により、全ての検出素子S Sの処理回
路において1つの波高弁別回路2aの弁別レベルを第4
図に示す八からBに、もう1つの波高弁別回路2bの弁
別レヘルをB以上に設定して撮影する。ここで、Aはノ
イズレヘルよりやや大きい値、Bは照射するX線のスペ
クトルのピーク値近傍である。これにより、パルス計数
回路3aは低密度部分でnaL+高密度部分でnoを、
また、パルス計数回路3bは低密度部分でn、い高密度
部分でn、□をカウントすることになる。このとき、通
常、XVAスペクトルの形がほぼ左右対称に近いから、
前述した原理により、 (naL  nap) > (ny−ny+) −−−
−−−(1)となる。
下の数値である。
これにより、加算回路5の出力は、対応する検出素子S
に低密度部分を透過したX線が入射し゛ことなる。つま
り、この検出素子Sについての画素濃度信号は低密度部
分ならn′1.高密度部分ならn’l+となるわけであ
るが、その濃度差n’1.−11は、 n’ 1.−II = n’ L  n  にとなる。
ちなみに、重みを付けない場合(a=b)、換言すれば
パルス計数回路3aと3bの出力を直接加算回路5に入
力した場合の濃度差nL−11は、nt−o−(nal
−naH) + (nb+、  nbH) −−−−−
−451となるが、このnL−IIに比較してn′、−
□は、次の(6)式で示される△nだけ増加する。
△n’−n’1.−IInL−1+ このことは、軟部組織の場合には(1)式が成立するた
め、a>bとすることで、最大(a=2.b=oとき)
、(naL  nao)   (nbt  nbH)の
コントラストの増大が望めることを証明している。
次に、これとは反対に、胸部、腹部、大腿部等のように
厚い部分や、骨、臓器等の高密度な部分が含まれている
場合には、通常、比較的高い管電圧(60KV以上)に
て撮影を行う必要がある。
このような場合、比較的高いエネルギのX線が発生し、
コンプトン効果の影響を無視できなくなってくる。散乱
を受けたX線はそのエネルギの一部を物質中の電子に渡
すため、最初に持っていたエネルギよりも低いエネルギ
を持って検出素子SSに入射する。しかし、あまりエネ
ルギが低くなりすぎたものは、物質内部で吸収されて検
出素子S−8には到達しないため、そのスペクトルは見
かけ上第5図に示すようになる。
このような部分を観察する場合には、波高弁別回路2a
の弁別レヘルを第5図に示すAからB、波高弁別回路2
bの弁別レヘルを同じくBからC1更に波高弁別回路2
Cの弁別レベルをC以上に設定に設定して撮影する。こ
こで、Aはノイズレヘルよりもやや大きい値、Bばコン
プトン散乱の影響が現われてくるエネルギ付近、Cは照
射するX線のスペクトルのピーク値近傍の値である。
=13− これにより、パルス計数回路3a、3bおよび3cばそ
れぞれ第5図に示すようにN、、NbおよびN。をカウ
ントすることになる。
そして画像表示に当っては、減弱の差の大きい八からB
の領域の計数値Naに、軟部組織の場合と同様、最も大
きい重みを付け、また、散乱の影響が最も大きいBから
Cの領域の計数値N、には最も小さな重みを付ける。こ
れにより加算回路5からは、散乱の影響が低減され、か
つ、組織の密度差に基づく吸収の違いが強調された下記
の(7)式に示す重み付き画素濃度N′が出力される。
このように、高い管電圧の場合でも、散乱線の影響が少
なく、コントラストの良い画像が得られる。
以上の本発明実施例において、重み係数は、各波高弁別
レベルを設定した状態での単純撮影後、得られた画像を
見ながら設定することが可能であり、容易に診断目的に
合致した画像を得ることができる。
なお、本発明は、検出素子の種類や配置方法に関しては
種々の変形が可能である。
すなわち、検出素子としては、エネルギの計測が可能な
ものであればよく、例えばシンチレータ。
MWPC等に置換することができる。
また、配置方法としては、第2図に示したような面状の
配置以外の2次元配置として、例えば第6図に示すよう
に、素子Sと回路部61を基板62上に実装したちの相
互にずらせて集合させ、全体として素子S −−−Sを
階段状に配置する方法を採用することができる。あるい
は、第7図に示すように、素子S−3を直線または弧状
に配置していわゆる1次元アレイ71を形成し、この1
次元アレイ71を、X線管72と被写体73の間に介在
させたスリット74と連動させて、素子s −8の配列
方向と直向する方向に一定間陪ずっ動がし、その都度一
定時間づつ測定・データ伝送を繰り返すことにより、2
次元画像を得る方法をも採用することができる。
更に、本発明の受像装置の思想は、X線CT等にも応用
し得ることは勿論であるし、あるいはX線以外のγ線等
に対しζも有効であることは言うまでもない。
〈発明の効果・〉 以上説明したように、本発明によれば、透過放射線の空
間分布に、エネルギ情報を任意の重みを付けて重畳させ
た画像を得ることができ、最適な撮影条件でない条件下
で単純撮影した後に、注目組織部分のコントラスト強調
や散乱線の除去等、必要に応じて任意に修正することが
でき、放射線画像による診断の飛躍的な向上をはかるこ
とができる。また、このことは同時に、被検体の被曝線
量の低減にもつながり、この点の効果も大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の信号処理回路の構成を1個の放
射線検出素子Sについて示すブロック図、第2図はその
全体構成を示す概念図である。 第3図は放射xvAスペクトルの例を示すグラフ、第4
図は軟部Mi織における密度の相違による透過スペクト
ルの差を示すグラフ、 第5図はコンプトン効果の影響がある場合の透過スペク
トルを示すグラフである。 第6図および第7図はそれぞれ本発明の他の実施例の説
明図である。 1・・・・・・パルス増幅回路 2a、2b・・波高弁別回路 3a、3b・・パルス計数回路 4a、4b・・重み付け回路 5・・・・・・加算回路 6・・・・・・弁別レヘル設定器 7・・・・・・重み係数設定器 10・・・・・X線管 13・・・・・被写体 14・・・・・回路部 15・・・・・表示部 A・・・・・・X線検出素子アレイ S・・・・・・X線検出素子 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入射放射線のエネルギ計測が可能な放射線検出素子を複
    数個1次元もしくは2次元状に配列してなる検出素子ア
    レイに、線源からの被写体の透過情報を含んだ放射線束
    を入射させて、被写体の放射線像を得る装置において、
    上記放射線検出素子のそれぞれに対し、1個のパルス増
    幅器と、そのパルス増幅器の出力パルスをそれぞれ入力
    して、そのパルス波高値が任意に設定し得る複数の波高
    範囲のいずれにあるかを弁別するための複数の波高弁別
    回路と、その各波高弁別回路の出力をそれぞれ計数する
    複数の計数回路と、その各計数回路の出力にそれぞれ任
    意に設定し得る重みを付ける複数の重み付け回路と、そ
    の各重み付け回路の出力を足し合わせる加算回路を設け
    、上記各放射線検出素子に対応する各加算回路の出力を
    それぞれ画素濃淡信号として、用いるよう構成されてい
    ることを特徴とする、放射線像受像装置。
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