JPH0580906B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は帰還制御されフラツクスが均等化
（flux equalized）されたＸ線像を発生する装置
であつて、主として医学用ラジオグラフイに適用
されるものに関する。

従来技術 Ｘ線映像システム（imaging system）の動的
応答領域（dynamic response range）は、往々
にして像映されるべき対象物のＸ線減衰領域（Ｘ
−rayattenuation range）より小さい。この状況
は従来のＸ線ラジオグラフイシステムでしばしば
遭遇する。従来システムは、Ｘ線像を得るための
検出器−記録器として使用されるフイルムスクリ
ーンカセツトと、幅広で空間的に均一なビームを
有するＸ線源からなる。このシステムは約90年前
のＸ線発見以来普及している。医学用Ｘ線フイル
ムは、典型的な場合非常に高いコントラスト強調
係数（contrast ennhancement factor）を有す
る。この係数はしばしばコントラスト勾配若しく
はガンマと呼ばれ、非常に狭い寛容度
（latitude）（すなわち露光範囲）を示す結果とな
る。この高コントラスト強調係数は、Ｘ線フイル
ムにとつて必要な特徴である。その理由は、もし
もコントラスト強調係数が低ければ、典型的な検
出すべき解剖学的対象物が非常に低いＸ線コント
ラストを有する結果、それらのＸ線フイルム上の
像は医師が診るには稀薄すぎるからである。

大抵のＸ線検査、例えば胸部検査においては、
典型的な患者は、非常に大きな解剖学的厚み変動
を有しており、これにより非常に大きなＸ線減衰
変動を示す。すなわち解剖学的諸部分は非常にＸ
線に対して不透明であるが、他の部分はＸ線に対
し非常に透明である。その結果、これらの検査を
示すＸ線フイルムはＸ線フイルムの露光範囲の狭
さのために、全体的な画像の一部分にのみ適当な
露光がなされて、ほとんどの部分は露光過度又は
露光不足となる。露光過度又は露光不足領域の双
方に対するコントラスト強調係数は、適当な露光
のされた領域の係数よりはるかに低い。それゆ
え、Ｘ線フイルムの露光過剰及び露光不足領域に
おいてはＸ線情報の著しい損失（及び診断価値の
低下）がある。

例えば典型的なPA胸部フイルムにおいては、
通常、肺視野（lung field）が最適に露光される
ようにされ、縦隔膜下及び横隔膜下の領域は露光
不足にされる。露光不足領域に位置した腫よう及
び他の異常を検出する確率は、露光が最適にされ
る肺視野における検出確率より著しく低い。この
Ｘ線フイルムの一様でない露光性は、患者の大き
な厚み変動に主として起因し、従来のＸ線ラジオ
グラフイシステムの主要な欠点である。Ｘ線フイ
ルムの像の質及び診断価値は、もしも患者におけ
るこうした厚み変動によつて起こされる一様でな
い露光の効果が低減されれば、著しく改善され
る。

ペントン他（SPIEプロシーテイング、第233巻
176−182ページ（1980））、プレヴエス他（(A)ラジ
オロジー誌、第142巻、765−768ページ（1982）、
及び(B)ダイアグノスチツク イメージング誌、
1985年10月号、85−96ページ）その他は、胸部フ
イルムにおける小結節の検出が、一様でない露光
を減少できるある種の補償装置によつて著しく改
良できることを示した。これらの補償手段は、Ｘ
線フイルムにおけるフラツクスが多少とも均等化
されるようにＸ線フラツクスを空間的に変調する
ことをすべて含んでいる。この方法はしばしばフ
ラツクス均等化法（flux equalization method）
と呼ばれる。

あらゆる種類の患者に対してフラツクス均等化
を与えるためには、フラツクス均等化に帰還制御
が追加されなければならない。フラツクス均等化
はある程度の空間的減衰情報が、検査中の特定の
患者について得られた後に、与えられる。ここで
重要なこととして帰還制御されたフラツクス均等
化過程の遂行において、露光時間の延長に起因す
る患者の動きによる像ボケ、補償不整合による誤
記録に因る偽情報（artifacts）、患者被爆の増大、
Ｘ線管ターゲツトにかかる過大負荷、散乱Ｘ線の
増大、及び使用者若しくは患者にとつての不便、
等の新たな問題を発生してはならない、と言うこ
とを指摘しておく。

帰還制御されたフラツクス均等化の先行技術は
多々ある。Ｘ線マスクを使用する先行技術の例と
しては米国特許第3755672号（エドホルム他）、及
び米国特許第4497062号（ミストレツタ他）があ
る。光学的マスクを使用する先行技術の例として
は米国特許第4322619号（ネルソン他）がある。
Ｘ線走査ペンシルビームを発生するためのラスタ
Ｘ線ターゲツトを使用する先行技術には米国特許
第2837657号（グレイグ他）がある。Ｘ線走査ビ
ームを発生するため機械的に運動する走査開口を
使用する先行技術の例としてはプレウエス他（メ
ジカル フイジツクス誌、第10巻、655−663ペー
ジ（1983）がある。走査フアンビームを使用する
先行技術の例には米国特許第4433430号（フレツ
ツエル）及びプレウエス他（ラジオグラフイ誌、
142巻、765−768ページ（1982）がある。

本発明に最も関連した先行技術は、Ｘ線フアン
ビームを使用する帰還制御されたフラツクス均等
化Ｘ線ラシオグラフイシステムである。この先行
技術の例は、上記のごとく米国特許第4433430号
及びプレウエス他による記事（ラジオロジー誌、
第142巻、765−768ページ（1982））が該当する。

Ｘ線の走査ペンシルビームを使用するシステム
よりもこれらのシステムが優れる利点は、(a)Ｘ線
のさらに効果的な使用を通して、発熱負荷（heat
loading）が10ないし20倍低下し、Ｘ線管の寿命
が増大すること（なぜならば発熱負荷は走査開口
（scanning aperture）の面積に対する、映像視野
（imaged field）の面積の比に比例し、走査フア
ンビームに使用される開口は走査ペンシルビーム
に使用される開口よりも普通10ないし20倍大きい
からである）、(b)映像過程を完了するのに必要な
時間がより短いために、患者の動きの問題がより
小さいこと、(c)走査ペンシルビームシステムは重
複する走査線間の間隔及びＸ線スポツト（照射
点）の大きさ及びプロフイルを正確に制御しなけ
ればならないため、走査上の偽情報（scanninng
artifacts）が少ないこと、(d)発熱が低いことによ
りＸ線管の冷却時間が短い結果、患者処理率が高
く、検査間の持ち時間がより短いこと、である。

走査フアンビームシステムはまた、Ｘ線若しく
は光学的マスクを使用するシステムよりも多くの
利点を有する。それらの利点とは、(a)Ｘ線若しく
は光学マスクを作製し、またその後に整合
（registration）するのに急ぐ必要がないこと、(b)
患者の減衰情報（attenuation information）を
得る過程と最終的な映像過程との間の時間遅延が
はるかに小さいために、患者不整合の問題がはる
かに小さいこと、(c)散乱Ｘ線の減少がはるかに小
さいことである。

発明が解決しようとする課題 しかし、フアンビームシステムの主な欠点はフ
レツツエル及びプレウエスにより指摘されたとこ
ろによれば、フラツクス均等化は走査方向にのみ
適用され、走査と直交する方向には適用されない
ことである。すなわち帰還信号はＸ線源若しくは
作動周期（duty cycle）を制御するのに使用さ
れ、フアンビーム全体にわたる一様なＸ線強度を
与えるようにされる。この一次元復帰制御フラツ
クス均等化法は像全体に対する補償を与えること
はできず、また走査上の偽情報を与えやすい。実
際、プレウエス他は上記記事において走査ペンビ
ームシステムはこの欠点を克服する唯一の方法で
あると結論している。フレツツエルにより示唆さ
れたシステムは２個のフアンビームを有する。１
個のフアンビームは患者減衰情報を得るための監
視用ビームとして使用され、第２のフアンビーム
は映像に使用される。しかし、同一のＸ線源が両
方のフアンビームに使用され、かつ線源強度変調
が監視用フアンビームにも影響するので、システ
ムの復帰制御がいかに適切に機能するのかは明確
でない。また、フレツツエルのシステムは各像映
ビームが異なる変調を必要とするので、１個より
多い像映ビームを支持することができないことも
明白である。

課題を解決するための手段 Ｘ線フアンビーム型の復帰制御されたフラツク
ス均等化像映法に関する上記及び他の問題は、走
査Ｘ線フアンビームフラツクス均等化システムで
ある本発明によつて、克服できる。本発明は、フ
アンビームについて（走査方向と直交する方向
に）患者減衰を補償することの必要性に応じて、
フアンビームについて複数地点にてＸ線強度が変
調できるようにされた動的帰還制御されたフラツ
クス変調列装置と連動する。本発明にかかるＸ線
走査装置は、Ｘ線フアンビームを発生し、かつフ
アンビームで対象物を走査するためのＸ線源と、
フアンビームを横断する多数の地点にて対象物を
通過したＸ線フラツクスを検出し、かつ多数の地
点にて検出されたフラツクスを表す電気信号を出
力するように、対象物の反対側にフアンビームに
対応して配置された検出器列を含む検出器と、フ
アンビームを横断する多数の地点にて、フアンビ
ームの質を変化させずにフラツクス量を変調する
ためのＸ線フラツクス変調器と、フアンビームを
横断する多数の地点にて、フアンビームのフラツ
クスを変調するように検出器列の出力信号に基づ
いて変調器を制御し、検出器列により検出された
フアンビームのフラツクスがフアンビームの全長
に渡つて実質的に均等となるようにする帰還回路
とを含む。

本発明の好ましい実施例では、フアンビームを
横断する複数地点にて、露光中に走査方向に移動
可能なシヤツタでフアンビームの局所的幅を変調
することにより、フラツクス変調が達成される。
すなわちフアンビームの幅は、患者減衰が非常に
高い「厚い」患者領域に対しては非常に幅が広
く、フアンビームの幅は患者減衰が非常に低い
「薄い」患者領域に対しては非常に狭い。

フラツクス変調のこの方法は、二つの独特の利
点を有する。その第一の利点は、Ｘ線スペクトル
が「薄い」患者領域に対して実質上変化しないこ
とである。これはエドホルム他及びミストレツタ
他の場合と異なる。彼らのＸ線マスクは、「厚い」
患者領域には薄い吸収体が使用され、「薄い」患
者領域には厚い吸収体が使用されるように患者減
衰を補償するＸ線吸収体で作製される。このよう
にしてＸ線スペクトルの軟成分が、増強像コント
ラストを与えるために軟成分が最も必要とされる
「厚い」患者領域から優先的に除去される（すな
わちＸ線ビームが硬化される）。第二の利点は、
「薄い」患者領域に対する効果的な露光時間が、
より狭くされたフアンビーム幅によつて非常に短
くされることである。それゆえ、患者の動きが最
も面倒な問題となる「薄い」患者領域における患
者の動きの問題が低減される。クレイグ他及びプ
レウエス他の操作ペンシルビーム装置では局所的
ビーム幅変調はできない。その理由はペンシルビ
ーム開口の寸法は一定に保たれなければならない
からである。したがつて、この利点により、「薄
い」患者領域においてペンシルビーム装置より10
ないし20倍短い露光時間にて本フアンビーム装置
を作動することが可能となる。

本発明は上に議論した他の帰還制御式フラツク
ス均等化システムに比しても、フアンビーム帰還
制御式フラツクス均等化システムのすべての利点
を保持している。走査ペンシルビームシステムよ
りもＸ線の利用度に関してさらに効果的であると
同時により速い実時間システムであり、また走査
上の偽情報を受けにくい。それゆえ、この発明は
患者の動きの問題に左右されにくく、またＸ線管
に対する加熱負荷が少なくてすむ。さらに、本発
明はエドホルム他及びミストレツタ他のＸ線マス
クシステムよりもはるかに良い散乱Ｘ線除去がで
きる。

本発明の別の実施例では、Ｘ線の利用がさらに
改善されると共にＸ線管に対する加熱負荷がさら
に低減されるように、数本の平行な走査フアンビ
ームが使用される。この実施例の設計変更では、
第一の走査フアンビームが監視用先行
（precursor）ビームとして使用され、その追行
（trailing）フアンビームはフラツクス均等化像映
フアンビームである。この監視用フアンビームは
低い被爆率でＸ線減衰データを集めるときのみ使
用される。追行像映フアンビームは、監視用フア
ンビームにより集められたデータに基づいて帰還
コンピユータから変調信号を得る。監視用フアン
ビーム及び像映フアンビームは構造上同一で、相
互に空間的に整合され、フアンビーム間には短い
露光時間遅延があるので、不整合の問題及び患者
の動きの問題は取るに足らない。この方法ではま
た、監視用ビームがフラツクス変調器を必要とせ
ず、またすべての追行像映ビームが検出器列を必
要としないから、より少ない成分を使用するの
で、従つて、製造費が少なくて済む。

従つて、本発明は、Ｘ線ラジオグラフイシステ
ムにおいて、Ｘ線像記録装置に対する、実質的に
実時間帰還制御されたフラツクス均等化を与える
ことを目的とする。

本発明の他の目的は、Ｘ線ラジオグラフイシス
テムにおいて、実質的にＸ線スペクトルを変えず
にフラツクス均等化を与えることである。

本発明の別の目的は、Ｘ線ラジオグラフイシス
テムにおいて、患者の「より薄い」領域により短
い露光時間のフラツクス均等化を与えることであ
る。

本発明の他の目的は、Ｘ線ラジオグラフイシス
テムにおいて、患者から散乱されるＸ線をより多
く除去したフラツクス均等化を与えることであ
る。

本発明のさらに別の目的は、Ｘ線ラジオグラフ
イシステムにおいて、Ｘ線管に対する加熱負荷が
最小限に増加したフラツクス均等化を与えること
である。

本発明のさらに別の目的は、Ｘ線ラジオグラフ
イシステムにおいて、患者の動きの問題、走査上
の偽情報、及び患者の不便を低減したフラツクス
均等化を与えることである。

実施例 本発明のこれらの特徴及び利点は、添付の図面
と併せて以下の明細書を精読すればさらに明確と
なろう。各図面では同様の構造部には同様の文字
を用いている。

ここでさらに第１図、第２図、及び第３図を参
照すると、Ｘ線源１０は幅広Ｘ線ビーム５を発生
し、このビームは、Ｘ線ビーム５を患者１８に照
射する幅広のフアンビーム７に変換するための水
平のスロツト形状の開口１４の第一コリメータ１
２に衝突する。患者の後方には開口１４に整合さ
れた。対応する水平スロツト形状の開口２２付き
第２コリメータ２０がある。このコリメータ２０
は実質的に患者から散乱されたＸ線１９が像映パ
ネル２４に到達するのを遮断する。開口２２に整
合されて、特定の用途に応じてＸ線検出器又は写
真光学的（photo−optic）検出器のいずれでもよ
い個別的検出器２８の列２６がある。検出器列２
６及びコリメータ２０の間には像映手段であるＸ
線像映パネル２４が配置されている。このパネル
はＸ線フイルム・カセツト又は記憶燐カセツト
（storage phosphor cassette）又はゼロツクスカ
セツト又は他のパネル形状の像映記録装置で良
く、その場合は検出器２８及びＸ線検出器であ
り、あるいはフイルム又はテレビジヨンカメラそ
の他の像ピツクアツプ装置に光学的に結合された
Ｘ線像強調装置でよい。後者の場合は検出器は写
真光学的検出器でよい。

コリメータ１２，２０は検出器列２６と同様
に、破線３２により示されるように共に駆動装置
３４に機械的に結合される。これら３個の素子を
別の符号化された駆動器で同期駆動することも同
様に可能である。そのような走査装置は当業者に
良く知られているので、ここにはさらに詳述しな
い。

列２６の検出器２８の出力はループ帰還回路３
０に印加される。この帰還回路の出力が第１コリ
メータ１２の開口上に配置されたフラツクス変調
器１６を制御する。この帰還制御回路３０は検出
器２８からの出力信号に応答して、フラツクス変
調器１６によつて、開口を通過するＸ線フラツク
スを自動的に低減する。その結果Ｘ線ビームに沿
つて検出器２８の入力端におけるＸ線フラツクス
レベルを実質的に均等にかつ一定に維持する。し
かも、このフラツクス制御は、コリメータ１２，
２０及び検出器列２６は患者１８の体を走査する
際、連続的に変化する動的過程である。

「均等化フラツクスレベル」という用語が、患
者から出るＸ線フラツクスはどこの点でも均等で
あることを意味する、と解してはならないことを
了解されたい。さもないと、医師にはなんの診断
情報も利用できない。この用語は、各検出器（若
しくは一群の検出器）によつて捜索される領域に
対応した領域を有する一連の仮想的な「窓」の平
均的フラツクスがフアンビームにわたり均等であ
るということである。そのような各仮想的窓内
で、Ｘ線フラツクスはＸ線像情報に応じて変化す
る。

第６図は、本発明の１実施例に係るフラツクス
変調器の一部が例示されている。第２図に見られ
るように、フラツクス変調１６は線源１０から来
るＸ線ビーム５にわたつて配列された一群の個別
セル１７から成り立つている。各セル１７は好ま
しくは、列２６の１個以上の検出器２８に当たる
Ｘ線ビームの一部に相対応する。特定のセル１７
の対応の検出器２８に当たるＸ線フラツクスの量
を制御するためには、フアンビームが患者上を走
査する際にフアンビームの局所的幅を減少するこ
とにより、Ｘ線ビーム５の断面積を減少する必要
がある。

このため、第６図に示すように、各セルはＸ線
ビーム５の断面積を限定すべく開口１４の入力端
を横断的に運動するシヤツタ３６を含む。このシ
ヤツタ３６は、Ｘ線に不透明な材料、つまりＸ線
不透明な材料である鉛又はタングステンその他の
金属等で作られ、帰還回路３０からデジタル又は
アナログ形式の制御信号を受信するサーボ電動機
により作動される。各セル１７には、対応の検出
器２８の出力信号に対応する帰還回路３０の制御
の下で作動する、それ自身独立なシヤツタ３６と
サーボ電動機３８が与えられていることを了解さ
れたい。

特定の検出器２８に到達するＸ線フラツクスが
予定の標準値を超えて増大すると、検出器の出力
は大きさを増し、その増大が回路３０を通して、
その特定の検出器２８と整合された対応のフラツ
クス変調セル１７のサーボ電動機３８に帰還され
る。検出器出力信号のこの増大は、シヤツタ素子
３６の対応の再配置を起こすように変換されて、
Ｘ線ビーム中の特定位置の開口１４を狭める。従
つてこれにより、Ｘ線フラツクスの量は、対応の
検出器２８の出力が所望のフラツクスレベルを表
わす予定の基準レベルに達するまで減少する。

別な方法として、サーボ電動機３８は走査周波
数よりも高い周波数でビーム５の通路にシヤツタ
３６を侵入させ又はそこから退却させて、所望の
期間または回数だけビームを通過させることがで
きる（走査周波数とは、像視野を覆う開口数を全
走査時間で除したものである）。これにより実際、
ビームの作動周期を制御し、従つて患者及び対応
の検出機２８の双方により受信される正味のフラ
ツクス量が制御されることとなる。この場合、ビ
ームが作動する作動周期又は期間は、所望のフラ
ツクスレベルが検出されるまで上記のように対応
の検出器出力の制御下にある。すなわち、検出器
の出力の増加は、対応の検出器２８の出力が予定
の基準レベルに等しくなるまでセル１７のビーム
作動期間若しくは作動周期を増大する。

ここでさらに第７図を参照すると、別の形式の
変調器のセルが示されている。このシステムでは
Ｘ線ビーム５の通路中に配置されるシヤツタブレ
ード３６の代わりに、各シヤツタブレードに代わ
る複数のフインガ４０が開口１４にまたがつて個
別に置換的に挿入されている。これらフインガ
は、コンピユータ印字器に使用されるドツトマト
リツクスプリントヘツドに類似の電気機械装置４
２から突出する。各フインガは第６図を参照して
上述したように、対応の検出器２８の出力信号に
応答して帰還回路３０によりデジタル又はアナロ
グで個別に呼び出しできる。

使用された特定の機構４２に応じて、フインガ
４０の位置に離散的に制御でき、また他の実施例
ではフインガはビームの通路中への挿入、又は通
路からの除去のいずれもできる。第１の方式で
は、全数のフインガの、ビーム中への侵入の程度
がフラツクス変調セルの開口の実行幅を、従つて
フラツクスのレベルを、決定する。第２の設計変
更例では、ビーム中に挿入されるフインガ数に対
する開放間隔数の比がフラツクスレベルを決定す
る。さらに第３の設計変更例では、フインガがビ
ーム中に挿入され又は除去される期間が、帰還回
路３０により制御される。再び、ビーム内におけ
るフインガの作動周期が、第６図の単一シヤツタ
に関して上述したようにフラツクスレベルを決定
する。

フインガ４０はＸ線不透過な材料で作られる。
従つて、フインガに当たるＸ線ビームのいかなる
部分も効果的に遮断され、フインガに当たらない
Ｘ線ビームは通過して患者及び検出器列２６に当
たる。上述したすべてのフラツクス変調方式の顕
著な特徴は、開口を通過するＸ線ビームの部分に
ついて、Ｘ線スペクトルに変化が生じないことで
ある。従つて、一般的には肺領域のような患者の
より透明な領域における低密度組織の検出を強調
するのに必要である低エネルギーＸ線は、低減も
されず除去もされず、その結果この装置の診断効
率に寄与するのである。

第４図に示す実施例では、Ｘ線の利用度を改良
すると共に、Ｘ線の加熱負荷を減少させるために
複数のＸ線フアンビームが使用される。本実施例
の各フアンビームは、第１図、第２図、及び第３
図に示しかつ上述した単一フアンビームと実質的
に同一に構成され、かつ作動する。第４図に示す
ように各フアンビーム７は、コリメータ１２，２
０内の自身の対応のスロツト１４ａ，２２ａと、
フラツクス変調列１７ａ、検出器列２６ａ、及び
帰還制御回路３０を有する。

第４図の場合は、３個のＸ線フアンビームが図
示されているが、この像の走査は異なつた二方法
で達成できる。一つの方法は、３個すべてのフア
ンビームで一旦全像視野を、そのＸ線管が単一フ
アンビームシステムで必要とされる場合の３分の
１だけ作動するように、走査するものである。も
う一つの方法は、像視野の３分の１だけフアンビ
ームを離隔することにより、像視野の３分の１だ
け走査するように各フアンビームを使用すること
である。この方法では、全走査時間は、単一フア
ンビームシステムの全走査時間に比べて係数３だ
け低減される。これら両方の走査法は、約係数３
だけＸ線管加熱負荷を低減できる。この係数は使
用したフアンビームの数に等しい。

ここでさらに第５図を参照すると、別の実施例
が示されている。この実施例では、Ｘ線の利用度
を改良するために再び複数のフアンビームが使用
されているが、第１フアンビーム（又は走査方向
の先頭フアンビーム）が低被曝時のＸ線減衰情報
を集める目的だけのために監視用先行ビームとし
て使用されるべく、設計変更されている。第５図
に示すように、コリメータ内の対応の水平スロツ
ト開口１４ａ，１４ｂにより確定される複数の像
映フアンビーム７ａ，７ｂが、フラツクス変調器
列１７ａ，１７ｂによつて独立に変調される。こ
れら像映フアンビームはさらに像映パネル２４上
に当たる前に、コリメータ２０内の水平スロツト
開口２２ａ，２２ｂを通して収束される。

さらにコリメータ１２内の狭い水平スロツト開
口１４ｃにより確定される低強度Ｘ線監視用フア
ンビーム４４は、検出器列２６と共に使用されて
患者のＸ線減衰を測定する。この検出器列２６は
コリメータ２０内の水平スロツト開口２２ｃの直
後、かつ像映パネル２４の前方に配置される第５
図に示すこの装置は次の例外点を除き、他のすべ
ての点で、第４図に示したものと実質的に同一に
構成され、かつ作動する。

コリメータ１２，２０は同期的に作動されて患
者１８の全長にわたり、監視用ビーム４４を走査
する。しかし、このＸ線像映ビームは変調器列１
７ａ，１７ｂによつて強度変調されるのみなら
ず、それぞれ、患者１８の上半分及び下半分のみ
を走査するように通電される。かくして、作動
上、コリメータ１２，２０は患者１８の頭部頂点
から監視用ビーム４４が出発するように（又はこ
のビームが場合によつては底部から頭部に、又は
側部から側部へと走査できるように）配置され
る。この監視用ビームを検出することにより明ら
かにされるフラツクスレベル情報は検出器列２６
により集められて、開口２２ｃの走査位置に関連
させて帰還制御コンピユータ３０内に記録され
る。

開口１４ａ，２２ａ間に引かれた線が患者１８
の再上部とちようど交差する地点（又は患者１８
の他の部分で像映走査の開始される地点）にコリ
メータ１２，２０が達するとき、フラツクス変調
器列１７ａ，１７ｂが共に開かれ、Ｘ線像ビーム
７ａ，７ｂが患者１８を走査する。しかし、ビー
ム７ａ，７ｂを横切るフラツクス変調セルが正し
い量のＸ線フラツクスのみを通過させるべく制御
され、かつスクリーン２４において均等のＸ線フ
ラツクス密度が得られるように、フラツクス変調
器列１７ａ，１７ｂが帰還コンピユータ３０の制
御の下に作動される。コンピユータ３０は、Ｘ線
ビーム７ａ，７ｂが患者を走査する際、Ｘ線ビー
ム７ａ，７ｂの当たる対応の検出器列２６の出力
信号に対する記憶バンク（memory bank）を走
査する。これらの信号は次いで、像ビーム７ａ，
７ｂが監視ビーム４４により予め走査された患者
の体の同じ点上を走査するときにフラツクス変調
器１７ａ，１７ｂを制御するのに使用される。

Ｘ線ビーム７ｂが患者１８の底部に達したとき
にコリメータ１２，２０による走査は停止する。
開口１４ａ，１４ｂ，１４ｃと開口２２ａ，２２
ｂ，２２ｃ間の間隔は、患者１８を走査するとき
に走査ビーム７ａ，７ｂの重複がないように、選
択される。明らかに、他の実施例では、ビーム７
ａ，７ｂについて上述したと同様に、２個以上の
走査ビームが利用できる。

この方法は第４図に関して述べた実施例より構
成部分が少なく、従つて製作費において廉価であ
る、その理由は、監視用ビームはフラツクス変調
器を必要とせず、またすべての追行像映ビームが
検出器列を必要としないからである。監視用フア
ンビームが像映作業を行わなくてよいという事実
は、便利なことに検出器列２６を像映パネル２４
の前方に配置することを可能ならしめる。検出器
列の配置のこの改良は、付加的な製作費の節約に
加えて、像映パネルの設計にさらに大きな自由度
を与える。監視用フアンビーム及び像映フアンビ
ームは構成が同一であり、相互に空間的に整合さ
れており、監視用ビームと像フアンビームとの間
には短い露光時間遅延があり、不整合の問題及び
患者の動きの問題が取るに足らない。

上記の実施例に述べたフアンビームの幾何学的
配置及びフラツクス変調器についてのさらに詳細
な考察を以下に述べる。適度のＸ線利用効率のみ
ならず良好の散乱Ｘ線除去を得るためには、標準
的胸部Ｘ線検査用の場合、像映面（像映パネル２
４の面）におけるフアンビームの寸法が幅(W)10mm
ないし40mmで、長さ、(G)を432mmとすべきである。
フアンビームのこの幅はＸ線利用効率に比例し、
像映走査を行うに要するＸ線管加熱負荷に反比例
するが、フアンビームのこの幅は散乱Ｘ線除去能
力に反比例する。

フアンビーム変調器は、変調器におけるフアン
ビーム幅（又は変調過程期間中シヤツタプレード
が受け持たなければならない距離）が小さくなる
ように、Ｘ線源に近接して配置すべきである。し
かし、もしも変調器がＸ線源に対し余り近くに配
置されると、Ｘ線源（焦点）が有限寸法であるこ
とによるＸ線陰影（penumbra）が像影面にて大
きくなり過ぎ、また均等化過程が使用するには余
りにも大きくなり過ぎる（空間的周波数が低すぎ
る）こととなる。上記の理由のため、フラツクス
変調器及び像映パネル間の距離(D)の、フラツクス
変調器及びＸ線源点（焦点）間の距離(d)に対する
比は、５ないし25の範囲であるべきである。すな
わち、 Ｄ／ｄ＝５ないし25 大きさ1.0mmの実用的なＸ線焦点(f)の場合、本
フラツクス変調器にこの範囲の配置をあたえたと
きの像映面における対応のＸ線陰影寸法(p)は５な
いし25mmである。すなわち、 ｐ＝ｆ（Ｄ／ｄ） 22mmの幅(W)を有したフアンビームの場合、フラ
ツクス変調器におけるフアンビーム幅(w)の範囲は
3.67ないし0.85mmであり、これがシヤツタブレー
ドの担当しなければならない距離である。すなわ
ち、 ｗ＝Ｗ／（１＋Ｄ／ｄ） 走査偽情報源を最小にするためには、シヤツタ
ブレードの幅(a)は、投影面上のそのＸ線の影が焦
点寸法に起因するＸ線陰影の寸法の２倍内にある
ように、十分小さくされるべきである。

すなわち、 近似値Ｓ＝ｆ・｛（Ｄ／ｄ）／（Ｄ／ｄ＋１）｝ フラツクス変調器におけるフアンビームの長さ
(g)は ｇ＝Ｇ／（１＋（Ｄ／ｄ）） なので、フラツクス変調器内のシヤツタブレード
の数(N)は、ｇ／ｓに過ぎない。すなわち 近似値Ｎ＝ｗ／（ｆ・Ｄ／ｄ） Ｗ＝432mm、ｆ＝1.0mmで、Ｄ／ｄ＝10ないし20
の場合は、フラツクス変調器内のシヤツタブレー
ドの数は40ないし20の範囲である。約Ｄ／ｄ＝20
あたりでは、フラツクス変調器におけるフアンビ
ーム幅及びシヤツタブレード幅は共に寸法約1.0
mmで、シヤツタブレードはしたがつてＸ線ビーム
にとつて正方形に見える断面を有する。20より小
さいＤ／ｄでは、フアンビーム幅はシヤツタブレ
ード幅より大きい。

シヤツタブレード３６はＸ線フアンビームに対
して垂直な正方形もしくは長方形の断面を持ちう
るが、フアンビームの平面内における断面は、発
散的フアンビーム形状によりよく適合するために
不等辺四辺形としてよい。

フラツクス変調器シヤツタブレード３６内に使
用されるＸ線吸収材及びくさび型シヤツタ８０
は、多数の材料群から選択できる。例えば、材料
は一つ以上の次の元素を含む金属または合金又は
化合物でもよい。元素とは、Pb、Bi、Ta、Ｗ、
Mo、Ed、Fe、Ni、Cu、CO、Ba、Ce、及び稀
土類元素である。

走査検出器２６の列の各検出器素子２８はＸ線
検出器ダイオードでよく、またそれは例えば、シ
リコンダイオード光検出器又は光像倍管に接続さ
れた、稀土類強調スクリーン又はCsIスクリーン
又はBGOクリスタル又はCdWO₄クリスタル等の
シンチレータで作られてもよい。この検出器列は
また、自己検査シリコンダイオード又はテレビジ
ヨンカメラに接触接続された又はレンズ若しくは
光フアイバ管束で光学的に接続されたシンチレー
タスクリーンでもよい。像強調器もまた、増幅信
号を与えるために検出器の一部として使用でき
る。

上記実施例の検出器列２６は、フアンビームに
結合され、フアンビームと歩みを合わせて運動さ
れる。しかし、フイルム−スクリーンカセツトの
ような平面的像映パネルの場合におけるように、
ある種の幾何学配置では、これら検出器列はフア
ンビームの平面に垂直に指向された細帯形状の検
出器素子からなる静的バンクで置換される。すな
わち、各検出器素子２８は像視野の全幅に等しい
長さを有した長い細帯形状の検出器で作られ、全
走査期間中、その対応のフラツクス変調器素子１
７に整合される。これら検出器細帯は、エドホル
ム他（米国特許第3755672号、第10列、行51、及
び第９図を参照）により開示された長い検出器と
形状及び動作が非常に類似する。

フラツクス均等化情報が与えられる像記録器２
４は単純なＸ線フイルム又はＸ線フイルム−スク
リーンカセツトでよい。それはまた、自動的フイ
ルム交換器、又は像強調フイルム又は増強調テレ
ビジヨンシステムでもよい。それはまた、後に回
復される滞在的Ｘ線像を記録することのできる特
別の像映カセツトでよい。

上述したように、すべての実施例では帰還制御
回路３０は患者を通過した検出Ｘ線通過信号に基
づいてフラツクス変調器に対する信号を導出す
る。フラツクス変調器のＸ線通過量と像視野の任
意点における患者のＸ線通過量との積は一定でな
ければならない。すなわち変調器１７の任意の一
つの素子の通過量は、その対応の点における患者
の通過量に反比例して変わる結果、検出器２８の
対応の素子により受信された合成信号はすべての
他の検出器素子から得られる信号と本質的に同じ
である。

本発明のシステム作動についてのさらに詳細な
考察を以下に述べる。胸部Ｘ線用の在来のラジオ
グラフイシステムは、代表的な場合、中速度フイ
ルムカセツト、10：１グリツド、光タイマ、及び
125Kvp−400ｍＡで作動する。線源−検出器間距
離72インチの３位相12パルスのＸ線発生器で構成
される。平均的患者の場合、代表的露光時間は
PA視（PA view）に対して約10ミリ秒で、横断
方向に対して約30ミリである。

単一のフアンビームのみと結合されたシステム
でも、本発明は類似の露光時間をもち、より良好
な散乱Ｘ線除去をできる帰還制御フラツクス均等
化フイルムを与えることができる。本システムの
パラメータは次の通りである。像映画におけるフ
アンビームの寸法は幅25mm、長さ432mmである。
Ｄ／ｄは約15ないし20である。全走査時間は約１
秒である。本システムは中速度フイルム−スクリ
ーンカセツト、線源−検出器距離72インチ、グリ
ツドなしで作動される。発生器はPA視には
125Kvp、150ｍＡで、また横断視に450ｍＡで作
動される。多重フアンビームを用いる場合は、本
システムはさらに適合性が増し、加熱負荷が減少
する。

ガンマが３より大きく、より高いコントラスト
増強係数を有するＸ線フイルムを本発明のシステ
ムの均等化フイルムとして使用することにより、
診断価値の一層の改善が得られる。すでに大きな
領域が露光過剰であるか又は露光不足である在来
のラジオグラフイシステムでは、より高いコント
ラスト強調フイルムが使用できない。

このシステムの走査が任意の方向若しくは方角
で遂行出来ることは明白である。しかし製作の用
意のためには、走査の方向は患者１８の背骨に平
行すべきである。しかし散乱Ｘ線除去のために
は、走査方向の患者の背骨に垂直とすべきであ
る。本フラツクス均等化発明はほとんどの医学的
ラジオグラフイ検査に対してと同様に工業的ラジ
オグラフイに検査に適用できることも明白であ
る。

ここに使用した用語及び表現は説明のために使
用されたものであり、限定のためではなく、これ
ら用語及び表現の使用において図示し若しくは説
明した特徴及びその部分と等化のものを排除する
意図ではない。特許請求の範囲内で種々の設計変
更が可能であることを了解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係るＸ線走
査装置を示す概略透視図である。第２図は全体と
して第１図の２−２線に沿う略断面図である。第
３図は全体として第１図の３−３線に沿う概略断
面図である。第４図は本発明の第２実施例に係る
Ｘ線走査装置の概略鉛直断面図である。第５図は
本発明の第３実施例に係るＸ線走査装置の概略鉛
直断面図である。第６図は本発明の第１実施例に
係るフラツクス変調器の一部拡大鉛直断面図であ
る。第７図は本発明の他の実施例のフラツクス変
調器の一部を断面で示した拡大透視図である。 ５……Ｘ線ビーム、７……フアンビーム、１０
……Ｘ線源、１２，２０……コリメータ、１４，
２２……開口、１６，１７……検出器、１８……
患者、２４……Ｘ線像映ネル、２６……検出器
列、２８……検出器、３０……帰還回路、３４，
３６……駆動器、３６……シヤツタ、４０……フ
インガ、４２……電気機器、４４……監視用ビー
ム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ線フアンビームを発生し、かつ該フアンビ
   ームで対象物を走査するためのＸ線源と、 前記フアンビームを横断する多数の地点にて、
   前記対象物を通過したＸ線フラツクスを検出し、
   かつ前記多数の地点にて検出された該フラツクス
   を表す電気信号を出力するよう、前記対象物の反
   対側に前記フアンビームに対応して配置された検
   出器列を含む検出手段と、 前記フアンビームを横断する前記多数の地点に
   対応して、Ｘ線を実質的に透過しないシヤツタ部
   材によつて前記Ｘ線フアンビームの断面積を選択
   的に変更することによつて、前記フアンビームの
   質を該フアンビームのいかなる部分も変化させず
   にフラツクス量を変調するためのＸ線フラツクス
   変調器と、 前記フアンビームを横断する前記多数の地点に
   て、前記フアンビームのフラツクスを変調するよ
   うに前記検出器列の出力信号に基づいて前記変調
   器を制御し、前記検出器列により検出された前記
   フアンビームのフラツクスが該フアンビームにま
   たがつて実質的に均等となるようにする帰還回路
   とを含むＸ線走査装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のＸ線走査装置に
   おいて、前記対象物を通過した前記Ｘ線フアンビ
   ームを視覚的に認識可能な像にする像映手段をさ
   らに含むＸ線走査装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のＸ線走査装置に
   おいて、前記像映手段が前記対象物と前記検出器
   列との間に配置されているＸ線走査装置。 ４ 特許請求の範囲第２項記載のＸ線走査装置に
   おいて、前記検出器列が前記対象物と前記像映手
   段との間に配置されているＸ線走査装置。 ５ 特許請求の範囲第２項、第３項、又は第４項
   記載のＸ線走査装置において、前記Ｘ線源と前記
   フラツクス変調器との間の距離をｄとし、前記フ
   ラツクス変調器と前記像映手段との間の距離をＤ
   とすると、距離ｄに対する距離Ｄの比率、つま
   り、Ｄ／ｄが５から25までの範囲にあるＸ線走査
   装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載のＸ線走査装置に
   おいて、前記Ｄ／ｄが15から20の範囲にあるＸ線
   走査装置。 ７ 特許請求の範囲第１項記載のＸ線走査装置に
   おいて、前記Ｘ線フラツクス変調器が、前記検出
   器列からの出力信号に応答して前記Ｘ線フアンビ
   ームの通路中に選択的に伸縮できるＸ線不透過な
   複数の棒の束を含むＸ線走査装置。 ８ 特許請求の範囲第７項記載のＸ線走査装置に
   おいて、前記検出手段に衝突するＸ線フアンビー
   ムを分離的に様々な面積で覆つて前記Ｘ線フアン
   ビームのフラツクスを調整するように前記棒の束
   の各棒が配置されており、該各棒の位置が前記検
   出手段の出力信号によつて制御されるＸ線走査装
   置。 ９ 特許請求の範囲第８項記載のＸ線走査装置に
   おいて、前記棒に対応する前記検出手段の出力信
   号の大きさにより制御される速さで、前記棒が振
   動的に前記ビーム中に出入りするＸ線走査装置。 １０ 特許請求の範囲第８項記載のＸ線走査装置
   において、前記棒に対応する前記検出手段の出力
   信号の大きさにより制御される長さに、前記棒が
   前記ビーム中に伸長するＸ線走査装置。 １１ 特許請求の範囲第１項記載のＸ線走査装置
   において、前散乱コリメータ及び後散乱コリメー
   タ、並びに該両コリメータと前記検出器列とを連
   動させてかつ整合させて前記対象物を掃引する装
   置をさらに含むＸ線走査装置。 １２ 特許請求の範囲第１項記載のＸ線走査装置
   において、前記フラツクス変調器が前記Ｘ線源と
   前記対象物との間に配置されたＸ線走査装置。 １３ 特許請求の範囲第１項記載のＸ線走査装置
   において、Ｘ線ビームをフアンビームにするコリ
   メータをさらに有し、前記フラツクス変調器が該
   コリメータと前記対象物との間に設けられていて
   前記フアンビームを対象物に衝突する変調された
   ビームにするＸ線走査装置。 １４ 特許請求の範囲第１項記載のＸ線走査装置
   において、前記変調ビームが前記対象物を通過し
   た後に、前記帰還回路が該変調ビームを受け取つ
   て該変調ビームに対する前記対象物の局部の応答
   に関する測定値を発生し、該測定値が、前記走査
   方向及び該走査方向の横切る方向の両方向に応じ
   て変化するＸ線走査装置。 １５ 特許請求の範囲第１項記載のＸ線走査装置
   において、前記フラツクス変調器が約20から40の
   素子からなり、該素子が前記フアンビーム内の各
   扇形領域に対応して前記横方向に沿つて配置され
   ており、各素子が前記コリメータに関して移動自
   在であつて前記フアンビームの対応する扇形領域
   の断面方向の一部を遮り、前記変調ビームによつ
   て前記対象物が走査されている間該遮られた部分
   が前記測定値に応じて変化し、さらに前記素子
   が、前記扇形領域における前記Ｘ線を遮る部分に
   よつて実質的に全体としてＸ線が前記対象物に到
   達するのを妨げるＸ線走査装置。 １６ 特許請求の範囲第１項記載のＸ線走査装置
   において、前記検出手段の各検出器列がフアンビ
   ームの走査方向に延びた帯状の検出手段であるＸ
   線走査装置。 １７ 特許請求の範囲第１５項記載のＸ線走査装
   置において、前記検出手段が前記コリメータと関
   連する各素子の移動を制御するために用いられる
   測定値を生成するＸ線走査装置。 １８ 特許請求の範囲第１７項記載のＸ線走査装
   置において、前記対象物に関して前記コリメータ
   とともに前記変調器を走査する装置を備えるＸ線
   走査装置。 １９ Ｘ線フアンビームを発生し、かつ該フアン
   ビームで対象物を走査するためのＸ線源と、 前記フアンビームを横断する多数の地点にて、
   前記対象物を通過したＸ線フラツクスを検出し、
   かつ前記多数の地点にて検出された該フラツクス
   を表す電気信号を出力するよう、前記対象物の反
   対側に前記フアンビームに対応して配置された検
   出器列を含む検出手段と、 前記フアンビームを横断する前記多数の地点に
   て、前記フアンビームの質を変化させずにフラツ
   クス量を変調するためのＸ線フラツクス変調器
   と、 前記フアンビームを横断する前記多数の地点に
   て、前記フアンビームのフラツクスを変調するよ
   うに前記検出器列の出力信号に基づいて前記変調
   器を制御し、前記検出器列により検出された前記
   フアンビームのフラツクスが該フアンビームにま
   たがつて実質的に均等となるようにする帰還回路
   とを含むＸ線走査装置であつて、 像映手段を有するとともに、前記フラツクス変
   調器が走査方向を横切る方向にシヤツタ列を備え
   ており、走査時に該シヤツタ列が選択的に各ビー
   ムの一部を遮るＸ線操作装置において、前記シヤ
   ツタ列の数の近似値Ｎが以下の関数を有するＸ線
   走査装置： 近似値Ｎ＝ｗ／（ｆ・Ｄ／ｄ） ここで、ｗは前記フラツクス変調器におけるフ
   アンビームの幅、ｆは前記Ｘ線源の大きさ、Ｄは
   前記フラツクス変調器と前記像映手段との間の距
   離、及びｄは前記Ｘ線源と前記フラツクス変調器
   との間の距離を示す。 ２０ 特許請求の範囲第１９項記載のＸ線走査装
   置において、前記シヤツタの数が少なくとも20で
   あるＸ線走査装置。 ２１ 特許請求の範囲第２０項記載のＸ線走査装
   置において、前記シヤツタの数が20乃至40の範囲
   にあるＸ線走査装置。 ２２ Ｘ線フアンビームを横断する多数の地点に
   て、対象物を通過したＸ線フラツクスを検出し、
   かつ前記多数の地点にて検出された該フラツクス
   を表す電気信号を出力するよう、前記対象物の反
   対側に前記フアンビームに対応して配置された検
   出器列を含む検出手段と、 前記フアンビームを横断する前記多数の地点に
   て、前記フアンビームの質を変化させずにフラツ
   クス量を変調するためのＸ線フラツクス変調器
   と、 前記フアンビームを横断する前記多数の地点に
   て、前記フアンビームのフラツクスを変調するよ
   うに前記検出器列の出力信号に基づいて前記変調
   器を制御し、前記検出器列により検出された前記
   フアンビームのフラツクスが該フアンビームにま
   たがつて実質的に均等になるようにする帰還回路
   とを含むＸ線フラツクスの制御装置であつて、 前記フラツクス変調器が前記フアンビームを横
   断する方向にシヤツタ列を備えており、該シヤツ
   タ列が選択的に前記フアンビームの一部を遮るＸ
   線フラツクスの制御装置。 ２３ 特許請求の範囲第２２項記載のＸ線フラツ
   クスの制御装置において、前記対象物を通過した
   前記Ｘ線フアンビームを視覚的に認識可能な像に
   する像映手段をさらに含むＸ線フラツクスの制御
   装置。