JPS5923205B2 - 透過性輻射線による対象体検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ５ この発明はＸ線のような透過性輻射線によつて対象
体を検査するための対象体検査装置に関するものである
。

英国特許第１２８３９１５号明細書には、被検査体の平
面状横断部または仮想の輪切り部分の小”０ さい要素
における吸収または透過の映像が再構成されうるように
して透過性放射線により前記輪切り部分を検査するため
の装置が記載されている。

前記特許明細書に記載されている装置の幾つかの実施例
においては、Ｘ線が扇形状の軌跡の形で与’５ えられ
なけれはならない。この場合には、一群の検知器が設け
られて放射線源からそれらの検知器までの狭い通路内を
移行する放射線を検知するようになされる。さらに、放
射線源と検知器は前記軌跡の平面に対して直交する軸線
のまわりで回転ｒｏしうるようになされているので、各
ビームの一連の角度位置に対して各検知器から一連の出
力が得られうるようになされている。かくして各検知器
は多数のビームに沿つての放射線に対する被検査体の透
過の表示を与える。これらの一連の出力信■５ 号を利
用して映像再構成が実施される。Ｘ線が扇状の軌跡をな
して与えられる場合には、前記出力信号のうちの１つを
発生するために、比較的短い時間間隔で十分な入力が各
検知器によつて測定されうるように放射線源から大きい
放射線出力を得ることが望ましい。このような所望の大
きい放射線出力を得るためには、回転アノード型クーリ
ツジ管（ＲＯｔａｔｉｎｇａｎＯｄｅＣＯＯｌｉｄｇｅ
ｔｕｂｅ）を用いることができる。このような管におい
ては、回転アノードは陰極からの電子流によつてＸ線が
発生される傾斜エツジを有している。放射線の必要な軌
跡はＸ線をコリメートすることによつて発生される。こ
の場合、放射線がコリメートされうる多数の方向がある
が、陰極が近接しているがためにコリメーシヨンに不適
当な方向も多数ある。コリメーシヨンによつて発生され
る軌跡上のＸ線の確立分布が一般的に均一でなく、アノ
ードの回転にともなつて変化しうるが、正確な映像再構
成のためには各ビームの放射線密度が既知であることが
要求されるので問題が生じる。この発明の目的はそのよ
うな問題を軽減することである。この発明によれは、こ
の目的を達成するため、有限の厚さを有し略扇形状に分
布する各種の方向に輻射線を放出し一定方向の対象体を
透過させるべく配置された輻射線源と、各種の方向から
対象体に輻射線を透過させるべく前記分布面内で対象体
に対して前記輻射線源を移動させるようにした装置と、
前記分布面内にある対象体を透過した輻射線を検知しこ
の輻射線の強度に関連した出力信号を形成する検出器と
、この検出器の出力信号に基づいて対象体の断面におけ
る輻射線の吸収の変化を得るようにした処理装置を有す
る装置において、前記扇形状の輻射線分布領域の各方向
における輻射線の硬度の変化を補償するための装置を具
えるようにする。

さらに、放射線を発生するための前記手段は、管の動作
とともに放射線が放出される斜角状の周辺縁をアノード
が有しておりかつ前記コリメート手段が前記表面に対し
て正接関係にあるあいだはほぼ正接関係にあるかまたは
平均軸線がそのような関係にある放射線の軌跡を発生す
るようになされた回転アノード管を含んでいることが好
ましい。

以下図面に示す実施例につきこの発明をさらに詳細に説
明しよう。第１図に概略的に示されている装置は、放射
線に対する人体の平面状断面部分における要素領域の吸
収または透過の映像が再構成されうるようにして前記断
面部分を検査することを意図されたものである。

この装置は検査されるべき人体の部分が挿入されうる開
口を有する患者位置決め部材１を具備している。部材１
は装置のフレーム（図示せず）に関して固定されている
。患者のための椅子またはテーブルが前記フレームに対
して固定された関係でもつて設けられる。Ｘ線源２は部
材１のまわりで回転するようになされた走査用環状体３
に固定されており、その環状体３を患者の検査時に一定
の速度で回転させるためにその環状体３の周囲リング５
を駆動する電動機４が設けられている。Ｘ線源２にはコ
リメータ６が設けられており、コリメータ６は、部材１
の開口を閉塞するのに十分な角度弦を有する薄い平面状
の扇形軌跡７に放射線源２からの放射線をコリメートす
る。この軌跡は図面に垂直な方向の寸法が薄いから患者
の薄い断面部分すなわち仮想輪切り部分だけがＸ線の軌
跡によつて横切られる。それぞれ１個のコリメータ９を
有する一連の検知器８は部材１の開口を横切つた後に放
射線を受取るようになされており、コリメータ９は実質
的に各検知器が軌跡の長手方向に延長している狭いビー
ムからのみ放射線を受取るようになされている。従つて
、各検知器８は横方向に離間された複数のビーム通路に
沿つた放射線の透過を表わす出力信号を発生する。環状
体３が回転するにつれて、種々の検知器８から一連の出
力信号が得られ、環状体３の異なる角度位置に対応して
、検知器８から複数のグループの信号が得られる。これ
らの信号は補償回路１０を通じて映像再構成回路１１に
送られ、そこでは検査中の前記仮想輪切り部分の可変透
過または吸収を表わす映像が発生される。再構成回路１
１の動作は例えは前述した英国特許第１２８３９１５号
明細書に記載されているように任意適当な形態でありう
るから説明する必要はないであろう。前記特許明細書に
は反復法が記載されているが、コンポリユーシヨン（Ｃ
ＯｎｖＯｌｕｔｉＯｎ）または他の論理処理を含む方法
も同様に用いられうる。再構成の精度は、検知器８に衝
突する特定のビームが受ける吸収の測定精度に実質的な
程度依存する。これがために、各ビームが放射線源２か
ら出る点におけるそれら各ビームの強度を正確に知る必
要がある。しかし、回転アノード型クーリツジ管から得
られるように放射線の軌跡が大面積に及ぶ場合（軌跡７
）には、その軌跡内で密度分布が実質的に変化すること
がある。この難点を軽減するために、複数の検知器１２
（図面には３つ示されている）をちようどコリメータ６
の開口部に設置し、この検知器１２が軌跡７の１つの主
表面近傍で放射線をさえぎるようにする。検知器１２は
軌跡７の幅方向の一定間隔をもつた位置における放射線
の強度をモニターする。検知器１２によつて対応するモ
ニター信号が得られ、そしてそれらの信号は、コリメー
タ９によつて決定される軌跡の各ビームに対する補正係
数を発生する計算回路１３に与えられる。

３つの検知器１２は、軌跡７の幅方向における放射線の
強度分布の法則が実質的に放物線法則に従うものとして
示されており、この場合には、その法則を決定するには
３つの検知器で十分である。

しかしながら、検知器１２の数は所要の精度に応じて変
更されうる。計算回路１３で得られた補正係数は所要の
態様で種々の検知器９からの出力信号を補正するために
補償回路１０に与えられる。補償回路１０は映像再構成
回路１１とは分離して示されているが、その映像再構成
回路１１の都合のよい位置に包含されうるものである。
放射線源１は回転アノード型クーリツジ管であるが、こ
の管は各ビームの放射線強度が正確な映像再構成のため
に十分大きくなるように使用される。

第２図に示されているように、回転アノード管は、本質
的には、例えはパイレツクス・ガラスで形成された外被
管２０によつて画定され高真空に脱気された容器と、陰
極２１と、前記容器内に取付けられた回転可能なアノー
ド２２とよりなつている。水ジヤケツト２３はアノード
２２のためのヒートシンクである。アノード２２は、電
子ビームに対して角度をもつたターゲツト表面を与える
ように斜角状の周囲縁を有しており、この発明の１つの
特徴によれは、電子ビームは放射状に配置されたスリツ
ト２５（第４図参照）の態様でそのターゲツト表面に入
射する。前記ターゲツト表面に対する電子ビーム２４の
衝突に応答して、第３図における破線２６から集められ
うる特徴を有する確率分布関数に従つて、Ｘ線が前記タ
ーゲツト表面から実質的にすべての方向に放出される。
これはスリツト２５において縁２８に正接する平面に対
する関数を示す。従来はコリメータ・を付設するための
窓を設けられた鉛の容器（図示せず）で管１を包囲し、
その場合、窓を、第３図において２７で示されている方
向、即ち確率分布関数２６が最大値をとる方向における
ビームに沿つて放射されたＸ線を受取るように位置づけ
るのが普通であつた。しかしながら、関数２７の値はそ
の最大値の両側で急速に低下するから、確率関数をペン
シル・ビームの横断面寸法に亘つて実質的に一定に維持
するために、前記窓の寸法を薄いペンシル・ビームだけ
を通過させるように限定する必要があつた。しかしなが
ら、この発明の重要な特徴によれは、窓とコリメータ６
は、横断面形状が実質的に長方形でありかつ平面が実質
的に扇形であつて軌跡７を形成するＸ線を受取るように
位置づけられる。

軌跡７の中心線は電子ビーム２４の中心線に対して実質
的に直交関係にある。換言すれは、軌跡７はアノード２
２の正接表面２８に対して実質的に正接して延長してい
るが、電子ビーム２４はそれに対して実質的に放射方向
に延長している。軌跡７の幅を横切る方向において、確
率分布関数２６は広い最大値を示すので、電子ビーム２
４の対応する寸法に比較して拡大された寸法を有するに
もかかわらず、軌跡７の幅を横切る方向には制限された
確率変化が生ずるにすぎない。軌跡７の幅を横切る方向
の関数２６の変化は前述のように複数の放射線検知器１
２によつてモニターされるのであるが、この場合、検知
器１２は前記鉛容器内において前記幅を横切る方向に配
列されかつ前記容器の窓の上面または下面から若干偏倚
された平面内に点在せしめて配置されているから、検知
器１２は前記窓を通過する放射線に影響を及ぼすことは
ない。

従つて、検知器１２は軌跡７の上方または下方主表面近
傍で放射線をさえぎる。かくして、軌跡７の幅を横切る
方向における放射線の放出の変化が補償されうる。アノ
ード２２は回転するから、それの異なる部分が異なる放
出特性を呈することができ、従つて、それがアノード２
２の回転に対する放出特性の詳細な相関関係を得るのに
有益である。

このことは、検知器１２とアノード２２を回転するため
に用いられる駆動回路（図示せず）とから得られる情報
を利用してなされうる。しかしながら、アノードの各回
転に対する基準点を確立するためには、アノード２２の
ターゲツト表面に対する電子ビームの入射は、第４図に
おいて２５ａで示されているように前記ターゲツト表面
の内径の内方に延長せしめられたスリツト２５（第３図
）のそれに調節される。ターゲツト表面の内周面のちよ
うど内側には螢光材料のスポツト２９が設けられており
、アノード２２の回転ごとに電子ビームがそのスポツト
を１回たたき、そのスポツトに螢光を生ぜしめ、適当な
光検知器（図示せず）によつて検知されうる光出力信号
を発生せしめる。コリメータの好ましい構成が第５図に
示されている。

この場合、コリメータは、それの構成は明らかであろう
から示されていないが、スリツト２５に対して実質的に
直交関係にある放射線の軌跡、即ち電子ビーム２４が衝
突するアノード上の狭い条帯を選択するようになされて
いる。このような構成にすれは、条帯２５上のスリツト
が検査されるべき仮想輪切り部分の深さを決定する。こ
の構成は軌跡７の幅方向の分布の均一性を改善するとと
もに、その軌跡の深さ方向に放射線のより均一な密度分
布を与えるという利点を有している。第５図における軌
跡７の場合のように放出表面に対して直交関係にある平
面内の実質的な角度的拡がりに亘つてアノードからＸ線
が発生される場合には、ビームは、アノードの表面から
輻射線が出る角度に従つて硬度が変化する傾向がある。
第５図の例においては、これは角度に応じて選択的に吸
収する吸収ウエツジ２９によつて補償される。そのウエ
ツジは、Ｘ線の硬度を角度と実質的に無関係にし、被検
査体に対して実質的に均一な吸収特性を有するような形
状となされている。以上この発明の特定の実施例につい
て説明したが、この発明はそれらに限定されるものでは
なく、この発明の範囲内で種々の変形変更の可能である
ことは当業者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例による透過性放射線により物
体を検査するための装置を示す概略構成図、第２図は第
１図に示されたような装置においてＸ線源として用いら
れうる回転アノード型クーリツジ管の一例を示す概略横
断面図、第３図は回転アノードと、それに重畳せしめて
Ｘ線に対する確率分布関数とを示す拡大正両立面図、第
４図は第２図と類似の図であつて、回転アノードによつ
て放出されたＸ線がこの発明の一例に従つてコリメート
される方向を示す図、第５図はこの発明の他の例に従つ
て放射線がコリメートされる他の好ましい方向を示す図
である。 １・・・・・・患者位置決め部材、２・・・・・・Ｘ線
源、ａ・・・・・・走査環状体、４・・・・・・電動機
、６・・・・・・コリメータ、７・・・・・・扇形軌跡
、８・・・・・・検知器、９・・・・・・コリメータ、
１０・・・・・・補償回路、１１・・・・・・映像再構
成回路、１２・・・・・・検知器、１３・・・・・・計
算回路、２０・・・・・・外被管、２１・・・・・・陰
極、２２・・・・・・回転アノード、２３・・・・・・
水ジヤケツト、２４・・・・・・電子ビーム、２５・・
・・・・スリツト、２６・・・・・・確率分布関数。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有限の厚さを有し略扇形状に分布する各種の方向に
   輻射線を放出し一定方向の対象体を透過させるべく配置
   された輻射線源と、各種の方向から対象体に輻射線を透
   過させるべく前記分布面内で対象体に対して前記輻射線
   源を移動させるようにした装置と、前記分布面内にある
   対象体を透過した輻射線を検知しこの輻射線の強度に関
   連した出力信号を形成する検出器と、この検出器の出力
   信号に基づいて対象体の断面における輻射線の吸収の変
   化を得るようにした処理装置とを有する装置において、
   前記扇形状の輻射線分布領域の各方向における輻射線の
   硬度の変化を補償するための装置を具えて成る透過性輻
   射線による対象体検査装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記輻
   射線の硬度の変化を補償するための装置は輻射線の通路
   に配置された輻射線吸収体であり、この吸収体を通過し
   た後の輻射線の硬度は前記分布中の方向に実質上依存し
   ないようにして成る透過性輻射線による対象体検査装置
   。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、前記吸
   収体は、前記分布平面内において、前記輻射線源に関し
   て放射状方向に連続的に変化する吸収行程長を有するよ
   うにして成る透過性輻射線による対象体検査装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、前記吸
   収体は楔形であるようにして成る透過性輻射線による対
   象体検査装置。