JPH08117213A

JPH08117213A - Ｘ線撮像装置

Info

Publication number: JPH08117213A
Application number: JP6265760A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Takemoto; 隆之竹本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1996-05-14
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: JP3353499B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型でかつ小熱容量のＸ線管装置を用いた場
合であっても、濃淡の少ない良好なＸ線画像が得られ、
しかも、迅速にＸ線撮像が可能なＸ線撮像装置を提供す
る。【構成】Ｘ線管装置１から発生し、被写体２を透過し
たＸ線は、多数の検出素子で構成された検出部３で検出
され、各素子毎のディジタルデータとして第２の記憶素
子マトリックス６に記憶される。補正手段９は、予め被
写体２が存在しない状態でＸ線を照射し、その各素子毎
の検出データを記憶した第１の記憶素子マトリックスか
ら、対応するデータを読み出して、第二の記憶素子マト
リックス６に記憶した検出データを正規化する。そし
て、すべての記憶データの正規化が終了すると、表示回
路７は、補正手段９の指示に基づき、正規化された第二
の記憶素子マトリックス６のデータを読み出し、表示装
置８にＸ線画像として表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体のＸ線画像を得
るＸ線撮像装置、特にＸ線の強度分布を補正し優れた濃
度均一性を持つＸ線画像を提供するＸ線診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】Ｘ線を被写体に照射し、その透過Ｘ線を直
接Ｘ線フィルムに照射してＸ線像を得るＸ線撮像装置が
長年用いられてきたが、最近では、ＣＲ（コンピューテ
ッド・ラジオロジー）と呼ばれるディジタルＸ線画像シ
ステムが開発されている。

【０００３】図３は、かかるディジタルＸ線画像システ
ムの一例を示す概略図であり、Ｘ線管装置１１から照射
され被写体１２を透過したＸ線は、検出素子をマトリッ
クス状に配列した検出部１３で検出され、それぞれの素
子毎の検出データがディジタルデータとして記憶素子マ
トリックス１５に記憶される。そして、一旦記憶された
素子毎の検出データは、表示回路１７に読み出され、表
示装置１８にＸ線画像として表示される。

【０００４】また、蛍光輝尽性のフィルムを用いて一旦
Ｘ線量をフィルムに記憶させた後、レーザー光により二
次元マトリクスデータとしてディジタル信号で読み出す
ものや、イメージインテンシファイアの画像をＣＣＤ素
子で読み出すもの、あるいは、半導体センサーを用い
て、半導体内のＸ線による電離信号を読み出したり、Ｘ
線フォトンを個々に計数するよう構成されたディジタル
Ｘ線画像システムも存在する。

【０００５】図４ａは、かかるＸ線撮像装置に用いられ
るＸ線管装置１１の全体概略図である。同図において、
陽極１１ｄや陰極１１ｅはガラスや金属製の真空バルブ
１１ｂで覆われ真空状態に保持されている。真空バルブ
１１ｂは陽極１１ｄで発生する熱を吸収するために絶縁
油１１ｃに浸されているため、陽極１１ｄより発生した
Ｘ線は、その間に介在するガラスや油によって減弱さ
れ、その強度に差が生じる。

【０００６】また、図４ｂに示されるように、Ｘ線は、
陰極１１ｅから放出した熱電子ｅ^-が陽極１１ｄに衝突
することによって発生するのであるが、Ｘ線の強度分布
は、図４ｃに示されるように、一般に実焦点と呼ばれて
いる電子流の陽極上での分布と、それを取り出す見かけ
上の焦点に依存し、陽極１１ｅの形状とＸ線を取り出す
方向で決まる。このため、図４ｂにおいて、Ｘ線強度は
θ方向に従って減少する分布を示し、同図φで示したタ
ーゲットの角度より大きいθ（θ＞φ）ではＸ線は発生
しない。

【０００７】かかる場合、Ｘ線の強度差は撮像画像の濃
淡として現れ、特に画像の端部では中心部に比べて非常
に濃度の薄いコントラスト比の悪い画像となり、正確な
診断ができない。このため、従来のＸ線撮像装置では、
Ｘ線管装置１１と検出部１３との距離を十分とることに
よって、かかるＸ線の強度分布差による撮像画像への影
響を軽減していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、陽極１
１ｄに衝突する電子のエネルギーのうちＸ線に変換され
る割合は非常に小さく概ね１％程度であり、さらに、発
生するＸ線は四方に拡散するため、実際にＸ線画像を得
るために寄与するＸ線の割合はさらに小さいものとな
る。このため、Ｘ線管装置１１と検出部１３との距離を
十分とる場合には、相当強いＸ線を発生させなければな
らないが、かかる場合、投入パワーの大部分が熱に変わ
るため、Ｘ線撮像を行うにはＸ線管装置を十分冷却でき
る機能が必要となり、装置全体が大型化するという問題
があった。

【０００９】また、小熱容量のＸ線管装置を用いると、
その冷却時間が非常に長くなり、撮像に多大な時間を要
するため、迅速な撮像を行うにはある程度大きい熱容量
のＸ線管装置を用いざるを得なかった。

【００１０】そこで、本発明は、かかる課題を解決する
ために創案されたものであって、小型でかつ小熱容量の
Ｘ線管装置を用いた場合であっても、濃淡の少ない良好
なＸ線画像が得られ、しかも、迅速にＸ線撮像が可能な
Ｘ線撮像装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるＸ線撮像
装置は、Ｘ線を発生するＸ線管装置と、複数の検出素子
より構成され、照射されたＸ線を各素子ごとのデータと
して出力するＸ線検出手段と、被写体が存在しない状態
で照射されたＸ線の前記各素子毎のデータを記憶する記
憶素子マトリックスと、被写体を透過したＸ線の各素子
毎のデータを前記記憶素子マトリックスに記憶された対
応するデータで正規化する補正手段と、前記正規化され
たデータをＸ線画像として表示する表示手段と、を備え
たことを特徴とする。

【００１２】

【作用】Ｘ線管装置１から発生し、被写体２を透過した
Ｘ線は、多数の検出素子で構成された検出部３で検出さ
れ、各素子毎のディジタルデータとして第２の記憶素子
マトリックス６に記憶される。補正手段９は、予め被写
体２が存在しない状態でＸ線を照射し、その各素子毎の
検出データを記憶した第１の記憶素子マトリックスか
ら、対応するデータを読み出して、第二の記憶素子マト
リックス６に記憶した検出データを正規化する。そし
て、すべての記憶データの正規化が終了すると、表示回
路７は、補正手段９の指示に基づき、正規化された第二
の記憶素子マトリックス６のデータを読み出し、表示装
置８にＸ線画像として表示させる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図１及び図２を基づいて説
明する。図１は本発明にかかるＸ線撮像装置の概要図で
あり、１はＸ線管装置で、上述した図４の構成を有し、
Ｘ線を発生する。２はＸ線の撮像対象となる被写体であ
る。

【００１４】３は多数の検出素子を２次元状に配列した
検出部で、各素子毎にＸ線の検出データをディジタル信
号４として出力するよう構成されている。

【００１５】５は第１の記憶素子マトリックスで、予め
被写体２が存在しない状態でＸ線を照射したときに、検
出部３の各検出素子毎に得られた検出データが記憶され
ている。６は第２の記憶素子マトリックスで、被写体２
のＸ線透過データが一時的に記憶される。

【００１６】７は表示回路で、第２の記憶素子マトリッ
クス６に記憶された被写体２のＸ線透過データを読み出
し、ＣＲＴ等により構成される表示装置８に被写体２の
Ｘ線画像を表示させる。

【００１７】９は補正手段で、第２の記憶素子マトリッ
クス６に記憶された被写体２のＸ線透過データを第１の
記憶素子マトリックスに記憶されたデータを用いて正規
化すると共に、表示回路７に正規化されたデータの読み
出し指示を与える。

【００１８】次に、本発明の作用を補正手段９の動作を
示す図２のフローチャートに基づいて説明する。まず、
被写体２のＸ線撮像を行う前に、予め被写体２が存在し
ない状態でＸ線を照射し、検出部３の各素子毎に得られ
た検出データＡ（ｉ，ｊ）を第１の記憶素子マトリック
ス５に記憶させる。この際、補正手段９は、この検出デ
ータＡ（ｉ，ｊ）の中から最大値ＭＡＸ｛Ａ｝を特定し
て記憶する。そして、被写体２のＸ線撮像を行い、検出
部３で検出された各素子毎の撮像データＢ（ｉ，ｊ）を
第２の記憶素子マトリックス５に記憶させる。

【００１９】この状態で、補正手段９は、第２の記憶素
子マトリックス６に記憶された各素子毎の一の撮像デー
タＢ（ｉ，ｊ）と、第１の記憶素子マトリックス５に記
憶された対応する素子についての検出データＡ（ｉ，
ｊ）を読み出す（Ｓ１，Ｓ２）。

【００２０】そして、下記の演算処理を施すことによっ
て、撮像データＢ（ｉ，ｊ）を検出データＡ（ｉ，ｊ）
で正規化する（Ｓ３）。

【００２１】Ｃ（ｉ，ｊ）＝Ｂ（ｉ，ｊ）×Ｍａｘ｛Ａ｝／Ａ（ｉ，ｊ）演算処理が終わると補正手段９は、正規化されたデータ
Ｃ（ｉ，ｊ）を第２の記憶素子マトリックス６の対応す
る記憶素子に記憶する（Ｓ４）。

【００２２】そして、上述したＳ１〜Ｓ４の動作を繰り
返し（Ｓ５）、全マトリックスについて処理が終了する
と、補正手段９は、表示回路７に正規化されたデータの
表示指示を与えて処理を終了する（Ｓ６）。表示回路７
は、この指示を受け取ると第２の記憶素子マトリックス
６から正規化されたデータＣ（ｉ，ｊ）を順次読み出
し、表示装置８にＸ線画像を表示させる。

【００２３】なお、上述した実施例では、第２の記憶素
子マトリックス６の記憶データＡ（ｉ，ｊ）のすべてを
正規化したのち、Ｘ線像の表示を行ったが、Ｘ線撮像デ
ータＢ（ｉ，ｊ）及びそれを正規化したデータＣ（ｉ，
ｊ）は各素子ごとに独立であるから、正規化したデータ
Ｃ（ｉ，ｊ）を第２の記憶素子マトリックス６に再書き
込みすることなく、表示回路７に直接出力するよう構成
してもよい。また、予め、Ｍａｘ｛Ａ｝／Ａ（ｉ，ｊ）
の演算処理を施し、これを第１の記憶素子マトリックス
に記憶しておけば、正規化の処理時間が短縮される。

【００２４】また、第１の記憶素子マトリックス５に記
憶された検出データＡ（ｉ，ｊ）は被写体２が存在しな
い状態で撮像されたデータであるため、相隣り合うデー
タＡ（ｉ，ｊ）とＡ（ｉ＋１，ｊ）の値に大きな差は生
じないと考えられる。このため、複数素子、例えば、Ｂ
（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ＋１，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ＋１）、Ｂ
（ｉ＋１，ｊ＋１）の２×２の素子を、一つのデータ、
例えば対応する素子Ａ（ｉ，ｊ）、Ａ（ｉ＋１，ｊ）、
Ａ（ｉ，ｊ＋１）、Ａ（ｉ＋１，ｊ＋１）のいずれか一
つ、あるいは、これらの平均値で正規化するようにすれ
ば、第１の記憶素子マトリックス５のメモリサイズを４
分の１にすることができる。

【００２５】さらに、検出データＡ（ｉ，ｊ）それぞれ
の差分を第１の記憶素子マトリックス５に記憶するよう
構成すれば、一素子当たりのビット数を減らすことがで
きるためメモリ容量が削減される。

【００２６】以上の通り、本発明によれば、Ｘ線管装置
と検出部間の距離を十分短くすることにより、照射され
るＸ線強度にバラツキが生じても、濃淡のない正確なＸ
線像が得られる。このため、Ｘ線利用率の向上が図るこ
とができ、その分Ｘ線管装置に発生する熱量も減少させ
ることができるため、装置全体を小型化できると共に、
小熱容量のＸ線管装置を用いた場合であっても、冷却時
間が短くなり迅速なＸ線撮像が可能となる。

【００２７】なお、ここでの検出部３は、例えば、蛍光
輝尽性のフィルムを用いたもの、すなわち、入射したＸ
線量に応じて準安定状態となる物質でフィルムを形成
し、レーザー光の２次元的走査によりそれを読み出すも
ので、別途設けた光ファイバなどで信号を取り出す検出
器であってもよい。但し、これから出力される信号はア
ナログ信号であるのでＡ／Ｄ変換器を通しレーザー光の
走査周期とＡ／Ｄ変換器とを同期させることで各々の画
素をディジタル化するよう構成される。

【００２８】また、Ｘ線イメージインテンシファイアも
検出器として使用できる。Ｘ線イメージインテンシファ
イアはＸ線を光に変換するシンチレータを用いこの光を
光電膜により電子に変換し加速電圧を印加することで電
子のエネルギーを強め出力蛍光面を強力に発光させる検
出器である。この出力蛍光面を撮像管やＣＣＤ素子で取
り込みその信号をＡ／Ｄ変換すれば、ディジタル画像を
得ることができる。

【００２９】さらに、光電膜に生成される電子をＴＦＴ
素子やＭＩＭ素子、ＭＩＳ素子などの能動型素子をマト
リックス状に設けて、その電荷量を読み出す方法も考え
られる。

【００３０】また、半導体センサーマトリックスを用い
て、半導体の空乏層内でＸ線によって電離される電離信
号をアナログ的に読み出し、Ａ／Ｄ変換器を用いてディ
ジタル化する検出器や、また、Ａ／Ｄ変換器を使わずに
電離信号をパルス的に個々計数することで直接ディジタ
ル信号で取り出す検出器が考えられる。前者には例えば
Ｓｉ、ＧａＡｓなど一般の半導体材料が使用できるし、
後者にはＨｇＩ₂ やｄＴｅを用いたものが好ましい。

【００３１】第１及び第２の記憶素子マトリックス５，
６は一般のいわゆるＩＣメモリがもっとも経済的かつコ
ンパクトであるため好ましい。また、医療用画像で必要
とされる画素数（検出素子の数に対応）は最低でも５１
２×５１２マトリックスで、一般のＸ線フィルムと同等
程度の分解能を得るには２０４８×２０４８マトリック
ス以上の画素数が必要であり、それらの１画素のビット
数は１２ビット以上好ましくは最低でも１６ビットが必
要である。これは１枚のＸ線画像に要求されるダイナミ
ックレンジが１０進数で３桁以上であること、撮影にお
けるＸ線量の変化すなわちＸ線管電流・電圧による線量
変化が１桁あること、被写体の厚さによる変化が１桁以
上あることからこれらを満足するには５桁以上のダイナ
ミックレンジが必要である。１６ビットの分解能は、２
の１６乗＝６５５３６の分解能であるから５桁を超える
ダイナミックレンジを満足している。

【００３２】

【発明の効果】本発明にかかるＸ線撮像装置によれば、
Ｘ線管装置から発生するＸ線の強度分布を正規化して画
像化するため、濃度均一性に優れた画像を得ることがで
きる。また、これに伴い、Ｘ線管装置と検出部の距離を
短くしても濃度均一性に優れた良好な画像を得ることが
できるため、結果的にＸ線の利用率を向上させることが
できる。従って、Ｘ線管装置の負担が軽減されると共
に、その発熱量を抑制でき装置の小型化及びその冷却時
間の短縮により診断に要する時間の短縮も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるＸ線撮像装置の概略図である。

【図２】本発明にかかる補正手段の動作を示すフローチ
ャートである。

【図３】従来のＸ線撮像装置の概略図である。

【図４】Ｘ線管装置の概略図である。

【符号の説明】

１・・・Ｘ線管装置２・・・被写体３・・・検出部５・・・第１の記憶素子マトリックス６・・・第２の記憶素子マトリックス７・・・表示回路８・・・表示装置９・・・補正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を発生するＸ線管装置と、複数の検出素子より構成され、照射されたＸ線を各素子
ごとのデータとして出力するＸ線検出手段と、被写体が存在しない状態で照射されたＸ線の前記各素子
毎のデータを記憶する記憶素子マトリックスと、被写体を透過したＸ線の各素子毎のデータを前記記憶素
子マトリックスに記憶された対応するデータで正規化す
る補正手段と、前記正規化されたデータをＸ線画像として表示する表示
手段と、を備えたことを特徴とするＸ線撮像装置。