JPH04200536A - 分光型ｘ線画像撮影装置 - Google Patents

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、造影剤を用いたｘｇ撮影に係り、特に撮影方
式としてエネルギーサブトラクション法を用いるのに好
適な撮影装置に関する。

〔従来の技術〕

エネルギーサブトラクション法とは、造影剤構成元素と
生体構成元素とのＸ線吸収係数のエネルギー依存性の違
いを利用するものであり、これによりエネルギー成分の
異なるｘｇ両画像撮影し。

これらの画像間で演算処理することにより、造影剤のみ
の画像を得る方法である。

造影剤を用いてエネルギーサブトラクション法により撮
影する場合は、次の２つの技術課題がある。（ａ）エネ
ルギー成分の異なる一組の画像撮影時間は、生体の動き
が無視できる短時間で行なう。（ｂ）照射するＸ線は造
影剤構成元素の吸収端エネルギー前後の近接した２つの
モノクロＸ線を用いる。ここで（ａ）は、生体の動きに
原因するモーションアーチファクトやボケを生じさせな
いためであり、（ｂ）は、エネルギーサブトラクション
法において、造影剤以外の組織を消去し造影剤のみの画
像を得るための要点である。

従来の装置として、特開昭６３−９５０３３号公報に記
載の装置がある。この従来装置は被写体に照射するＸ線
としてエネルギーバンド幅が造影剤構成元素の吸収端エ
ネルギーの前後にまたがる準モノクロＸ線を用いる。ま
た検出器としては、造影剤構成元素の吸収端の上下のエ
ネルギー変化に対して敏感で吸収端前後のエネルギー成
分のＸ線を個別に感知できる検出器を用いる。このよう
な構成の装置により、造影剤構成元素の吸収端エネルギ
ーに近接した、吸収端エネルギー前後のエネルギー成分
のｘｍによる画像を同時に撮影することができる。そし
て、これらの画像間で演算処理することにより、造影剤
が入った部分以外の生体組織による画像成分を完全に消
去することができ、目的とする造影剤のみの画像を高コ
ントラストで得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、検出器がシンチレータと２次元フォト
ダイオードアレイ、またはシンチレータとＸ線撮影用フ
ィルムにより構成されている。しかしながら、医療診断
用の大面積２次元フォトダイオードアレイの製造は、多
くの技術課題があるため雛しく実用性が低い。また、フ
ィルムに関しては、現在広く医療診断に用いているもの
をそのまま使用でき、フィルムレーダーによりディジタ
ルデータ化して各種の画像処理を施すことができ、実用
的ではあるが、フィルムの現像処理が必要なことや、高
速連続撮影が不可能であるという問題がある。

本発明の目的は、特に心臓病などの診断に必要な高速連
続撮影が可能で、実用性の高い装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためには、シンチレータと光検出器
により構成されている画像検出器において、光検出器と
してＴＶカメラを用いれば良い。

ＴＶカメラの出力信号は容易にディジタル信号化するこ
とができ、医療診断に必要な各種の画像処理が可能であ
る。また、ＴＶカメラを用いるため、高速連続撮影が容
易に可能となる。２組のシンチレータとゴ■カメラの一
方を高エネルギー用検出器として用い、他方を低エネル
ギー用検出器として用いることにより島速連続撮影可能
な感知型検出器を構成することができる。

〔作用〕

準モノクロＸ線を得る方法としては、高エネルギー電子
蓄積リングから得られる高強度で広帯域の放射光（シン
クロトロンラジエイション）を分光器により準モノクロ
Ｘ線に分光することにより得られる。またＸ線管を用い
る方法としては、フィルターを用いることにより得られ
る。

造影剤構成元素の吸収端エネルギーに対して敏感なエネ
ルギー感知型検出器としては、吸収端エネルギーより高
い゛エネルギー成分を感知する部分と、低いエネルギー
成分を感知する部分より構成する。

検出器に入射するＸ線の内で吸収端エネルギーよりも高
いエネルギー成分のＸ線を高エネルギー感知部でまず検
出する。ここで高エネルギー感知部のｘｍエネルギーを
吸収する部分は造影剤構成元素と同じ元素か原子番号が
より大きい元素を主成分とするものであり、これらの元
素の吸収端エネルギーは造影剤構成元素と同じか少し高
いエネルギーに位置しており、このため造影剤構成元素
の吸収端エネルギーよりも高いエネルギー成分のＸ線を
選択的に強く吸収する。

次に、低エネルギー感知部において、高エネルギー感知
部により吸収されなかった造影剤構成元素の吸収端エネ
ルギーより低いエネルギー成分のＸ線を吸収し、低エネ
ルギー成分を感知する。

高エネルギー感知部および低エネルギー感知部では、お
のおののシンチレータにより、ｘｍ像から可視光像に変
換され、高エネルギー像および低エネルギー像の可視光
像となる。これらの可視光像は、おのおの個別のＴＶカ
メラにより撮影され電気信号に変換される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。

高エネルギー電子蓄積リングから数比される放射光１は
、高エネルギー電子が磁場により電子軌道を曲げられた
とき、軌道の接線方向に放出されるものである。放射光
１は指向性が強く、電子軌道偏向面上に広く、この面と
垂直な方向に狭い断面強度分布を持つ偏平なファンビー
ムとして放出される。この放射光１を分光器３により分
光する。

ここで分光器３として非対称反射型分光器を用いること
により、分光後のＸ線のエネルギーバンド幅が通常の対
称反射型分光器よりも広い準モノクロＸ線２が得られ、
さらに非対称反射の結果ビーム断面を第２図において上
下方向に拡大することができ２次元像撮影が可能な錐状
ビームとなる６分光器３の放射光１に対する角度を特定
の値に設定し準モノクロＸ線２のエネルギーバンドの中
心を造影剤構成元素の吸収端エネルギーに一致させ、被
写体６に照射する。被写体６を通過したＸ線は、エネル
ギー感知型検出器において、まず吸収端エネルギーより
高いエネルギーのｘｍによる画像を高エネルギー用検出
器４により検出し、次に、より低いエネルギーのＸ線に
よる画像を低エネルギー用検出器５により分離して検出
する。これらの画像データは、データ記録再生処理装Ｗ
７により処理されて、造影剤のみのサブトラクション像
となる。

次に、分光器３およびエネルギー感知型検出器の構成に
ついて説明する。

第３図において分光器３は非対称反射型分光器であり、
シリコンやゲルマニウムや石英などの結晶を用いており
、構造は、結晶表面に対しＸ線の回折に寄与する結晶格
子面８が角度θ２の傾きを持つように加工されている。

ここで、放射光１は結晶格子面８に対し角度θ１で入射
し、ブラックの条件を満たすエネルギーのＸ線のみが０
１の角度で回折する。このため、結晶表面では、結晶表
面に対しθニー０２の角度で入射した放射光ｌが結晶表
面に対しθ１＋０２の角度に回折することによりビーム
の幅が拡大されたＸ線２を得ることができる。さらに非
対称反射の場合は回折したＸ線のエネルギーバンド幅が
、対称反射（θ２＝０）の場合よりも広い準モノクロＸ
線２となり、造影剤構成元素の吸収端エネルギー前後の
近接したエネルギー領域にまたがる。

第１図を用いてエネルギー感知型検出器の基本動作につ
いて説明する。

被写体を通過した準モノクロＸ線２は、まず高エネルギ
ー用検出器４に入射する。この検出器は、高エネルギー
用シンチレータ１０−１とＥ’Ｖカメラ１１−１より構
成されている。高エネルギー用シンチレータ１０−１は
、材料の主成分が造影剤構成元素と同じか、これよりも
原子番号の大きな元素より成っている。例えば、造影剤
がヨウ素の場合はシンチレータとしてヨウ化セシウムや
ヨウ化ナトリウムなどのヨウ素化合物を用い、造影剤が
バリウムの場合は各種のハロゲン化バリウムなどのバリ
ウム化合物が用いられる。これらの化合物は造影剤構成
元素の吸収端エネルギーよりも高いエネルギー成分のＸ
線を選択的に強く吸収する。

吸収されたＸ線のエネルギーはシンチレータにより蛍光
に変換され、これをＴＶカメラ１１−１が検出すること
によりＸ線画像が得られる。次に、造影剤構成元素の吸
収端エネルギーよりも低いエネルギー成分のＸ線は大部
分高エネルギー用検出器４を透過し低エネルギー用検出
器５に入射する。

この検出器は、低エネルギー用シンチレータ１０−２と
ＴＶカメラ１１−２より構成されている。

低エネルギー用シンチレータ１０−２は、高エネルギー
用検出器４を透過したＸ線を吸収するのみであるので、
特に材料に対する限定はない。吸収されたＸ線エネルギ
ーはシンチレータにより蛍光に変換され、これをＴＶカ
メラ１１−２で検出することによりＸ線画像が得られる
。

次に、第１図において装置構成の詳細を説明する。なお
、図において、検出器４および５の手前側の側板、検出
器４の準モノクロＸ＠２の入射部、および検出器４と５
の仕切りの一部は省略しである０図において、１３は平
面ミラー、１４は平面ミラーにより反射されたシンチレ
ータ１０の上の像を、１５で示すイメージインテンシフ
ァイヤの入力面に結像する集光レンズである。１６はリ
レーレンズであり、イメージインテンシファイヤ１５に
より輝度増幅された像をＴＶカメラ１１の撮像面に結像
する。ＴＶカメラ１１で撮影された画像は、電気信号に
変換されて、データ記録再生処理装置７に記録される。

撮影においては、被写体を透過した準モノクロＸ線２が
、まず高エネルギー用検出器４に入射し、ミラー１３−
１を透過し、準モノクロＸ線の内で造影剤構成元素の吸
収端エネルギーより高いエネルギー成分のみがシンチレ
ータ１０−１に吸収され、高エネルギー可視光像を出力
する。準モノクロＸ線の内で吸収端エネルギーより低い
エネルギー成分は、シンチレータ１０−１を透過し、低
エネルギー用検出器５に入射する。そして、シンチレー
タ１ｏ−２に吸収され、低エネルギー可視光像を出力す
る。各々の可視光像は、それぞれ検出器内でミラー１３
．集光レンズ１４、イメージインテンシファイヤ１５、
およびリレーレンズ１６を経て、ＴＶカメラ１１−１と
１１−２に検出される。

ＴＶ左カメラしては、撮像管型および固体撮像素子型の
いずれでも用いることができる。また、リレーレンズの
代わりに、イメージインテンシファイヤの出力面と、Ｔ
Ｖ左カメラ撮像面とをファイバープレートにて直結すれ
ば、光学系が単純になり、実用性が高まる。高感度のＴ
Ｖ左カメラ用いれば、イメージインテンシファイヤとリ
レーレンズは不用となり、集光レンズ＆己よりシンチレ
ータ上の像を直接に撮像面上に結像でき、より実用性の
高い装置となる。高感度ＴＶ左カメラしては、光電変換
膜にアバランシェ増幅効果を利用した撮像管や固体撮像
素子を用いる。

次に、シンチレータの構造について説明する。

本発明でシンチレータは、２次元のＸ線像を可視光像に
変換する蛍光板として用いている。蛍光板の製作方法と
しては、蒸着法や、結晶から研摩により薄板にする方法
がある。また、粉末シンチレータを用いた場合は、直接
に塗布する方法や、スピナーによる薄板の形成法がある
。液体シンチレータを用いた場合は、ガラス板などで挟
んで密閉する方法がある。

シンクロトン放射光を分光したＸ線源としては、別方式
として分光器に多層膜分光器を用いる。多層膜分光器は
、エネルギーバンド幅を自由に調節することができ、分
光後の準モノクロＸ線の強度を増すことができる。また
、多層膜を曲面上に形成することにより、Ｘ線ビームの
断面積を拡大でき、２次元のｘｍ画像撮影が容易となる
。

準モノクロＸ線のエネルギーバンド幅に関しては、特定
元素の吸収端エネルギーでのＸ線吸収率の変化を利用す
るため、バンド幅が４０　Ｋ　ｅ　Ｖ以下でなければな
らない。さらに、造影剤以外の生体組織の画像成分強度
を小さくシ、造影剤の画像強度を増すためには、バンド
幅が１０ＫｅＶ以下である必要がある。また、生体組織
の画像成分をほぼ完全に消去し、造影剤のみの画像を得
るためには、バンド幅が５　Ｋ　ｅ　Ｖ以下とすること
が望ましい。

本発明の実施例の分光型撮影以外の応用としては、第３
図においてＸ線像を検知する蛍光板が２板並置されてい
ることを利用して、多断層撮影を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、造影剤構成元素の吸収端エネルギー前
後の、吸収端エネルギーに近接したエネルギー成分によ
る一組の画像を同時に撮影することができる。このため
、生体の動きによるモーションアーチファクトやボケの
ない、また、造影剤以外の生体組織をほぼ完全に消去し
た造影剤のみのエネルギーサブトラクション法による画
像を得ることができるという効果がある。

また５本発明によれば、特定元素の選択的画像化が可能
であり、医学診断のみならず広く工業的な応用が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置の外観斜視図、第２図
は本発明の一実施例の装置の全体構成を示すモデル図、
第３図は結晶分光器の結晶部分の構第　１　困 ／／−１／／−２ １０：／シそ−し一夕 ｌノ　ＴＶカメラ ／、！５　イメージインチシフ了イヤ ／６　りし−レンスー 第　３　口 ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、造影剤を用いてＸ線撮影を行なう撮影装置において
   、被写体に照射するＸ線として、造影剤構成元素の吸収
   端エネルギーの前後にまたがるエネルギーバンド幅を持
   つＸ線を出すＸ線源と、造影剤構成元素の吸収端エネル
   ギーに対して高いエネルギー成分を検知するＸ線検出器
   と、前記検出器を透過した、造影剤構成元素の吸収端エ
   ネルギーに対して低いエネルギー成分を検知するＸ線検
   出器とにより構成されており、Ｘ線検出器がシンチレー
   タとＴＶカメラにより構成されることを特徴とする分光
   型Ｘ線画像撮影装置。 ２、シンチレータとＴＶカメラより成る前記Ｘ線検出器
   を２組用いてエネルギー感知型Ｘ線検出器を構成するこ
   とを特徴とする分光型Ｘ線画像撮影装置。 ３、シンチレータによりＸ線像を可視光像に変換し、可
   視光像を光学レンズでＴＶカメラの撮像面に結像するこ
   とを特徴とする分光型Ｘ線画像撮影装置。 ４、シンチレータにより変換された前記可視光像をイメ
   ージインテンシファイヤにて輝度増幅することを特徴と
   する分光型Ｘ線画像撮影装置。 ５、シンチレータにより変換された前記可視光像を光学
   レンズでイメージインテンシファイヤの入力面に結像し
   、イメージインテンシファイヤの出力像を光学レンズで
   ＴＶカメラの撮像面に結像することを特徴とする分光型
   Ｘ線画像撮影装置。 ６、イメージインテンシファイヤの出力面とＴＶカメラ
   の撮像面をファイバープレートで光学的に結合したこと
   を特徴とする分光型Ｘ線画像撮影装置。 ７、シンクロトロン放射光を、曲面型多層膜分光器で分
   光することを特徴とする分光型Ｘ線画像撮影装置。 ８、Ｘ線のエネルギーバンド幅が４０ＫｅＶ以下であり
   、好ましくは１０ＫｅＶであり、理想的には５ＫｅＶ以
   下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに
   記載の分光型Ｘ線画像撮影装置。