JPH0640077B2 - 放射線受像方法 - Google Patents
放射線受像方法Info
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- JPH0640077B2 JPH0640077B2 JP58189197A JP18919783A JPH0640077B2 JP H0640077 B2 JPH0640077 B2 JP H0640077B2 JP 58189197 A JP58189197 A JP 58189197A JP 18919783 A JP18919783 A JP 18919783A JP H0640077 B2 JPH0640077 B2 JP H0640077B2
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- A61B6/482—Diagnostic techniques involving multiple energy imaging
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、医療分野および工業分野における、放射線を
利用した放射線受像方法に関するものである。
利用した放射線受像方法に関するものである。
（従来例の構成とその問題点） 従来の放射線受像方法の新しい方式として、放射線に感
応する小型半導体素子をアレイ状に並べ、各素子より出
力される放射線量子のパルス数を画素濃度とし、このア
レイを走査して２次元画像を得る方式が開発され、非常
に高感度でかつ高解像な放射線画像を得られるようにな
った（特願昭57−204053，特願昭57−210761）。しか
し、従来例においては、放射線の量子数のみを検知する
ものであったために、異種の放射線や異種のエネルギの
放射線も同一のものとして検知してしまうことになり、
被検体の複雑な物質の組成や密度の放射線像を得るに
は、かなり複雑な操作が必要であるという欠点があっ
た。
応する小型半導体素子をアレイ状に並べ、各素子より出
力される放射線量子のパルス数を画素濃度とし、このア
レイを走査して２次元画像を得る方式が開発され、非常
に高感度でかつ高解像な放射線画像を得られるようにな
った（特願昭57−204053，特願昭57−210761）。しか
し、従来例においては、放射線の量子数のみを検知する
ものであったために、異種の放射線や異種のエネルギの
放射線も同一のものとして検知してしまうことになり、
被検体の複雑な物質の組成や密度の放射線像を得るに
は、かなり複雑な操作が必要であるという欠点があっ
た。
（発明の目的） 本発明は上記のような欠点を除去したもので、被検体を
透過した放射線の線種とエネルギとその放射線の量の情
報から、被写体の物質分布および密度分布の検知をリア
ルタイムに行なうことを可能とした、全く新しい放射線
受像方法を提供するものである。
透過した放射線の線種とエネルギとその放射線の量の情
報から、被写体の物質分布および密度分布の検知をリア
ルタイムに行なうことを可能とした、全く新しい放射線
受像方法を提供するものである。
（発明の構成） 本発明の放射線受像方法は、放射線に感応する小型素子
を、直線または曲線弧状に構成した放射線感応素子アレ
イに、放射線源から被検体を透過してその被検体の透過
像を含む放射線を照射して、前記放射線源と放射線感応
素子アレイとを被検体に対して相対的に移動させて、放
射線画像を検知する方法において、前記の各小型素子を
半導体検出器によって構成し、前記各小型素子毎に１個
のパルス増幅器とこのパルス増幅器より出力されるパル
スの波高を任意の複数のグループに弁別するための波高
弁別器と、各パルス波高グループ毎のパルス数を計数す
るため複数のパルス計数回路を並列に接続し、前記各小
型素子より出力される放射線量子パルスをパルス波高グ
ループ別に弁別計数し、そのパルス計数値を放射線画像
における画素濃度とし、前記各小型素子に同時に前記放
射線を照射して一定時間の前記パルス計数を行ないデー
タをメモリに送り、前記放射線感応素子アレイを断続的
あるいは連続的に隣りの位置に送り、次に前記と同様に
一定時間のパルス計数、データ伝送、素子アレイの移動
を次々に繰返して、前記各パルス波高に対する二次元画
像の濃度信号を得る構成を有するものである。
を、直線または曲線弧状に構成した放射線感応素子アレ
イに、放射線源から被検体を透過してその被検体の透過
像を含む放射線を照射して、前記放射線源と放射線感応
素子アレイとを被検体に対して相対的に移動させて、放
射線画像を検知する方法において、前記の各小型素子を
半導体検出器によって構成し、前記各小型素子毎に１個
のパルス増幅器とこのパルス増幅器より出力されるパル
スの波高を任意の複数のグループに弁別するための波高
弁別器と、各パルス波高グループ毎のパルス数を計数す
るため複数のパルス計数回路を並列に接続し、前記各小
型素子より出力される放射線量子パルスをパルス波高グ
ループ別に弁別計数し、そのパルス計数値を放射線画像
における画素濃度とし、前記各小型素子に同時に前記放
射線を照射して一定時間の前記パルス計数を行ないデー
タをメモリに送り、前記放射線感応素子アレイを断続的
あるいは連続的に隣りの位置に送り、次に前記と同様に
一定時間のパルス計数、データ伝送、素子アレイの移動
を次々に繰返して、前記各パルス波高に対する二次元画
像の濃度信号を得る構成を有するものである。
（実施例の説明） 第１図(a)は本発明に係る放射線受像方法を原理的に示
す説明図であり、１は放射線発生源、２は被検体、３は
放射線感応素子アレイ、４は回路部である。
す説明図であり、１は放射線発生源、２は被検体、３は
放射線感応素子アレイ、４は回路部である。
放射線発生源１から送出される放射線はスリットにより
扇状に照射され、これが被検体２を通して線状の放射線
感応素子アレイ３で検出される。この放射線発生源１と
放射線感応素子アレイとは上方から下方へ一定速度で降
下されて放射線像を検知する。
扇状に照射され、これが被検体２を通して線状の放射線
感応素子アレイ３で検出される。この放射線発生源１と
放射線感応素子アレイとは上方から下方へ一定速度で降
下されて放射線像を検知する。
第１図(b)は第１図(a)に示した放射線感応素子アレイ３
と回路部４の詳細を示す回路構成図であり、５は半導体
検出器素子、６は半導体検出器素子５に印加電圧を供給
する電源、７は前記半導体検出器素子５にそれぞれ１個
ずつ並列に接続されたパルス増幅器でFET入力の高イン
ピーダンス回路を構成しており、８はパルス増幅器７に
接続された波高弁別器で、複数の比較器８aにより構成
され、９は基準電圧発生器で、各比較器８aに対して各
波高に対応した基準電圧信号を供給し、10は波高弁別器
毎に接続されたパルスカウンタおよびメモリ回路、11は
カウントデータを高速伝送するためのデータ伝送部、12
はデータ伝送部11を制御する出力制御部である。
と回路部４の詳細を示す回路構成図であり、５は半導体
検出器素子、６は半導体検出器素子５に印加電圧を供給
する電源、７は前記半導体検出器素子５にそれぞれ１個
ずつ並列に接続されたパルス増幅器でFET入力の高イン
ピーダンス回路を構成しており、８はパルス増幅器７に
接続された波高弁別器で、複数の比較器８aにより構成
され、９は基準電圧発生器で、各比較器８aに対して各
波高に対応した基準電圧信号を供給し、10は波高弁別器
毎に接続されたパルスカウンタおよびメモリ回路、11は
カウントデータを高速伝送するためのデータ伝送部、12
はデータ伝送部11を制御する出力制御部である。
このような構成によれば、半導体検出器素子５の半導体
の空乏層に入射した放射線量子を個々のパルスとして検
知することにより、放射線像を非常に高感度に検知出
来、また、原子番号が大きく、密度の大きな半導体材料
を使うことにより、検出層を薄く形成出来るため、高速
で高解像度の放射線検知が可能となった。
の空乏層に入射した放射線量子を個々のパルスとして検
知することにより、放射線像を非常に高感度に検知出
来、また、原子番号が大きく、密度の大きな半導体材料
を使うことにより、検出層を薄く形成出来るため、高速
で高解像度の放射線検知が可能となった。
放射線受像の原理は、均一な照射野に被検体を配置し、
被検体による放射線の遮蔽に基づく照射野の均一性のず
れを検出して像を得ようとするものである。被検体によ
る放射線の遮蔽は主として被検体の吸収による。この吸
収は放射線と被検体を構成する物質とで決定されるた
め、放射線と吸収の度合が検知出来れば、被検体の構成
物質と量とを同定することが出来る。本発明は半導体を
用いた放射線感応素子アレイにより、被検体を透過する
前後の放射線の出力パルスを検知し、このデータの計算
処理により、被検体の放射線像を得ようとするものであ
る。
被検体による放射線の遮蔽に基づく照射野の均一性のず
れを検出して像を得ようとするものである。被検体によ
る放射線の遮蔽は主として被検体の吸収による。この吸
収は放射線と被検体を構成する物質とで決定されるた
め、放射線と吸収の度合が検知出来れば、被検体の構成
物質と量とを同定することが出来る。本発明は半導体を
用いた放射線感応素子アレイにより、被検体を透過する
前後の放射線の出力パルスを検知し、このデータの計算
処理により、被検体の放射線像を得ようとするものであ
る。
第２図は単一エネルギのＸ線照射による場合にパルス増
幅器から得られるスペクトル分布を示すもので、(a)は
被検体を透過していない場合、(b)は被検体透過後の場
合を示している。
幅器から得られるスペクトル分布を示すもので、(a)は
被検体を透過していない場合、(b)は被検体透過後の場
合を示している。
いずれも第１図の半導体検出器素子５の１素子のパルス
増幅器７より得られたパルス波高スペクトル分布を示し
たもので、被検体を透過していない場合は第２図(a)の
ように、パルス波高値HAをピークとして高さＩAの幅の
あるピークを形成する。
増幅器７より得られたパルス波高スペクトル分布を示し
たもので、被検体を透過していない場合は第２図(a)の
ように、パルス波高値HAをピークとして高さＩAの幅の
あるピークを形成する。
一方、被検体を透過した場合は第２図(b)のように、波
高値HAをピークとして幅のあるピークを形成する点は同
じであるが、ピークの高さＯAは被検体を透過していな
い場合よりも減少する。
高値HAをピークとして幅のあるピークを形成する点は同
じであるが、ピークの高さＯAは被検体を透過していな
い場合よりも減少する。
ＩAとＯAの関係は μn：被写体を構成する物質の線吸収係数〔cm-1〕 ｘn：μnの実効厚さ〔cm〕 となる。
実際の測定に当っては、回路系のドリフト等の問題を考
慮してピークの裾の最低波高値Ａ以上の全カウント数を
積分したピークHAの積分値ＴAI，ＴA0の値が使われる。
ＴAIとＴA0の関係は となる。波高値Ａ以下のパルス出力には各種ノイズが含
有されており、画像情報を悪化させる大きな原因となっ
ていたが、波高弁別器の採用でこれらの問題が解決され
た。
慮してピークの裾の最低波高値Ａ以上の全カウント数を
積分したピークHAの積分値ＴAI，ＴA0の値が使われる。
ＴAIとＴA0の関係は となる。波高値Ａ以下のパルス出力には各種ノイズが含
有されており、画像情報を悪化させる大きな原因となっ
ていたが、波高弁別器の採用でこれらの問題が解決され
た。
被検体抗生物質の解析を行なう場合、第２図の方法で
は、複数種のエネルギのＸ線を別々に照射する必要があ
る。
は、複数種のエネルギのＸ線を別々に照射する必要があ
る。
第３図は異なるエネルギを持つ複数のＸ線を同時に照射
する場合のパルス増幅器から得られるスペクトル分布を
示したものである。
する場合のパルス増幅器から得られるスペクトル分布を
示したものである。
この例は第３図(a)および(b)のような異なるエネルギを
持つ２つのＸ線を同時に照射すると、被検体透過後に第
３図(c)のようなエネルギスペクトルが得られることを
示している。これを複数のディスクリミネータを並列に
接続することにより、パルス波高値ＡからＢ，ＢからＣ
について同時に積分することが出来、一度の照射で多く
の情報が得られることになり、走査の高速化がはかれ
る。第３図については２つのエネルギについて述べた
が、ピークの分離が可能なだけエネルギのサンプル数は
増加出来る。
持つ２つのＸ線を同時に照射すると、被検体透過後に第
３図(c)のようなエネルギスペクトルが得られることを
示している。これを複数のディスクリミネータを並列に
接続することにより、パルス波高値ＡからＢ，ＢからＣ
について同時に積分することが出来、一度の照射で多く
の情報が得られることになり、走査の高速化がはかれ
る。第３図については２つのエネルギについて述べた
が、ピークの分離が可能なだけエネルギのサンプル数は
増加出来る。
第４図は代表的な被検体物質の質量吸収係数(cm2/g)を
表わす特性図であり、Ｘ線診断域で使用されるエネルギ
である30KeV〜150KeVの領域では、筋肉、骨、カルシウ
ム（Ca）および造影剤として使われる沃素(I)とは大き
な差が見られ、本発明の有用性が説明される。
表わす特性図であり、Ｘ線診断域で使用されるエネルギ
である30KeV〜150KeVの領域では、筋肉、骨、カルシウ
ム（Ca）および造影剤として使われる沃素(I)とは大き
な差が見られ、本発明の有用性が説明される。
第５図は半導体検出器材料の実効原子番号の差に対する
Ｘ線の光電吸収とコンプトン吸収とをＸ線のエネルギに
ついて示したものである。本発明では、主としてＸ線の
光電吸収によるパルス出力ピークを測定している。コン
プトン吸収によるパルス出力は、一般に単一スペクトル
を形成せず、光電ピークのノイズとなる。このことよ
り、本発明では、一般的な診断領域から非破壊検査領域
まで、光電吸収がコンプトン吸収より大きい材料である
ものとして実効原子番号ＺがＺ＞30のものを半導体材料
として使用する。
Ｘ線の光電吸収とコンプトン吸収とをＸ線のエネルギに
ついて示したものである。本発明では、主としてＸ線の
光電吸収によるパルス出力ピークを測定している。コン
プトン吸収によるパルス出力は、一般に単一スペクトル
を形成せず、光電ピークのノイズとなる。このことよ
り、本発明では、一般的な診断領域から非破壊検査領域
まで、光電吸収がコンプトン吸収より大きい材料である
ものとして実効原子番号ＺがＺ＞30のものを半導体材料
として使用する。
本発明の放射線源としては、Ｘ線源として出力エネルギ
を可変出来るＸ線管とフィルタを組合わせたもの、更
に、特性Ｘ線ビームを使用するもの、241AmやIr等RI（R
adio Isotope）を使用するものなどが考えられる。ま
た、Ｘ線のような原子番号による依存性のない電子線を
併用すると、被検体の密度分布や厚さ測定を高精度に行
なえる。また、半導体検出器材料として、例えばCdTeの
ような中性子に高感度な材料を使用することにより、中
性子線を使ったラジグラフィにも応用される。
を可変出来るＸ線管とフィルタを組合わせたもの、更
に、特性Ｘ線ビームを使用するもの、241AmやIr等RI（R
adio Isotope）を使用するものなどが考えられる。ま
た、Ｘ線のような原子番号による依存性のない電子線を
併用すると、被検体の密度分布や厚さ測定を高精度に行
なえる。また、半導体検出器材料として、例えばCdTeの
ような中性子に高感度な材料を使用することにより、中
性子線を使ったラジグラフィにも応用される。
なお、放射線源としてはＸ線，γ線，β線，中性子線，
中間子線のいずれか１種又は複数種の放射線を含むもの
でよいことはもちろんであり、また半導体検出器をマト
リックス状に配置することも可能である。
中間子線のいずれか１種又は複数種の放射線を含むもの
でよいことはもちろんであり、また半導体検出器をマト
リックス状に配置することも可能である。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明は従来の放射線受方法では
見られなかった次の効果を有している。即ち、本発明
は、パルス検出法を基本としているため、高感度、高解
像であるだけでなく、パルス波高検知により、被検体の
構成物質の情報など、放射線画像としてのより高度な画
像情報を高速かつ容易に得ることが出来るため放射線画
像の飛躍的な向上をはかることができ例えば40KeVと150
KeVのＸ線では筋肉と骨との吸収差は40KeVでは約２倍で
あるが、150KeVでは同等である。これを処理し、全体像
から骨格のみをとり出したり、筋肉のみをとり出したり
することが１回の照射で可能となり、また、骨、筋肉の
定量的評価も可能となるなど診断における効果は非常に
大きい。
見られなかった次の効果を有している。即ち、本発明
は、パルス検出法を基本としているため、高感度、高解
像であるだけでなく、パルス波高検知により、被検体の
構成物質の情報など、放射線画像としてのより高度な画
像情報を高速かつ容易に得ることが出来るため放射線画
像の飛躍的な向上をはかることができ例えば40KeVと150
KeVのＸ線では筋肉と骨との吸収差は40KeVでは約２倍で
あるが、150KeVでは同等である。これを処理し、全体像
から骨格のみをとり出したり、筋肉のみをとり出したり
することが１回の照射で可能となり、また、骨、筋肉の
定量的評価も可能となるなど診断における効果は非常に
大きい。
従来、このようなサブトラクション法が種々検討されて
いるが、本発明のように高速でかつ高解像度な処理が可
能なものは開発されていない。
いるが、本発明のように高速でかつ高解像度な処理が可
能なものは開発されていない。
なお、本方法はコンピュータトモグラフィーへの応用に
より、被検体のより定量的な情報を得る手段となり、高
精度な画像とひいては、被検体の被曝線量の低減に寄与
する利点もある。
より、被検体のより定量的な情報を得る手段となり、高
精度な画像とひいては、被検体の被曝線量の低減に寄与
する利点もある。
第１図(a)は本発明に係る放射線受像方法を原理的に示
す説明図、第１図(b)は第１図(a)に示した放射線感応素
子アレイと回路の詳細を示す回路構成図、第２図は単一
エネルギのＸ線照射により得られるスペクトル分布を示
す図、第３図は異なるエネルギを持つ複数のＸ線を同時
に照射して得られるスペクトル分布を示す図、第４図は
代表的な被検体物質の質量吸収係数を表わす特性図、第
５図は半導体検出器材料の差に対するＸ線の光電吸収と
コンプトン吸収の差を示す図である。 １……放射線発生源、２……被検体、３……放射線感応
素子アレイ、４……回路部、５……半導体検出器素子、
６……電源、７……パルス増幅器、８……波高弁別器、
９……基準電圧発生器、10……パルスカウンタおよびメ
モリ回路、11……データ伝送部、12……出力制御部。
す説明図、第１図(b)は第１図(a)に示した放射線感応素
子アレイと回路の詳細を示す回路構成図、第２図は単一
エネルギのＸ線照射により得られるスペクトル分布を示
す図、第３図は異なるエネルギを持つ複数のＸ線を同時
に照射して得られるスペクトル分布を示す図、第４図は
代表的な被検体物質の質量吸収係数を表わす特性図、第
５図は半導体検出器材料の差に対するＸ線の光電吸収と
コンプトン吸収の差を示す図である。 １……放射線発生源、２……被検体、３……放射線感応
素子アレイ、４……回路部、５……半導体検出器素子、
６……電源、７……パルス増幅器、８……波高弁別器、
９……基準電圧発生器、10……パルスカウンタおよびメ
モリ回路、11……データ伝送部、12……出力制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 忠興 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 筒井 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−101989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−91338（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】放射線に感応する小型素子を、直線または
曲線弧状に構成した放射線感応素子アレイに、放射線源
から被検体を透過してその被検体の透過像を含む放射線
を照射し、前記放射線源と前記放射線感応素子アレイと
を被検体に対して相対的に移動せしめて、放射線画像を
検知する方法において、前記各小型素子を、実効原子番
号(Ｚ)がＺ≧30の半導体材料を使用し、かつ吸収した放
射線量子を個々の電気パルスに変換して検知する半導体
検出器によって構成し、前記各小型素子毎に１個のパル
ス増幅器と、このパルス増幅器より出力されるパルスの
波高を任意の複数のグループに弁別するための波高弁別
器と、各パルス波高グループ毎のパルス数を計数するた
めの複数のパルス計数回路を各パルス波高毎に並列に接
続し、前記各小型素子より出力される放射線量子パルス
をパルス波高グループ別に弁別計数し、そのパルス計数
値を放射線画像における画素濃度とし、前記各小型素子
に同時に前記放射線を照射して一定時間のパルス計数を
行ないデータをメモリに送り、前記放射線感応素子アレ
イを断続的あるいは連続的に隣りの位置に送り、次に前
記と同様に一定時間のパルス計数、データ伝送、放射線
感応素子アレイの移動を次々に繰返して、前記各パルス
波高に対する二次元画像の濃度信号を得ることを特徴と
する放射線受像方法。 - 【請求項２】パルス波高における各パルス計数値を、放
射線源からの放射線が被検体の透過像を含まない場合と
含む場合について計数し、各パルス波高における減衰量
より、被検体を構成する物質の元素分布像や密度分布像
を再構成することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載の放射線受像方法。 - 【請求項３】放射線源が、Ｘ線，γ線，β線，中性子
線，中間子線のいずれか１種又は複数種の放射線を含む
放射線源であり、また、前記放射線の有するエネルギ
が、単一、複数種の単一、又は広帯域のエネルギ分布を
有する放射線であることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項または第(2)項記載の放射線受像方法。 - 【請求項４】放射線が単一種または複数種の放射線であ
り、かつ単一種または複数種のエネルギ分布を有する放
射線が、連続的または断続的に、さらに複数種の放射線
にあっては、各種の放射線、各種のエネルギの放射線が
同時に、または各々周期的に繰返して被検体に照射され
ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項または第(2)
項記載の放射線受像方法。 - 【請求項５】放射線が、Ｘ線，γ線，β線，中性子線，
中間子線のいずれか１種又は複数種であり、単一、複数
種の単一、又は広帯域のエネルギ分布を有する放射線
を、同時にまたは周期的に単一または複数のエネルギ帯
域のグループに分離することを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項または第(2)項記載の放射線受像方法。 - 【請求項６】放射線に感応する小型素子よりなる半導体
検出器をマトリックス状に配置したことを特徴とする特
許請求の範囲第(1)項または第(2)項記載の放射線受像方
法。
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