JP2000245731A

JP2000245731A - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP2000245731A
Application number: JP11056314A
Authority: JP
Inventors: Masataka Ueki; 雅敬植木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】撮影した画像の画質を向上させたＸ線撮影装
置を提供すること。【解決手段】電子ビームを発生する陰極１２および電
子ビームの衝突により所定方向の放射軸を含む所定の範
囲にＸ線を放出するターゲット面１３ａが形成された陽
極１３を有するＸ線管１１と、Ｘ線を遮蔽する遮蔽材料
１６ａとＸ線を透過する透過材料１６ｂが交互に配列さ
れ、Ｘ線管１１と被写体１７との間に配置されるグリッ
ド１６とを具備したＸ線撮影装置において、放射軸に対
する遮蔽材料１６ａの配列の向きが一様になっていな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マンモグラフィー
撮影などにおいて、画質を向上させたＸ線撮影装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線撮影装置について、マンモグ
ラフィー撮影を例にとり図７を参照して説明する。符号
７０はＸ線管装置で、Ｘ線管装置７０はＸ線管７１など
から構成されている。また、Ｘ線管７１は、電子ビーム
を発生する陰極７２や、陰極７２と対向する傘状の回転
陽極７３などから構成されている。陰極７２から放出さ
れた電子ｅは、陰極７２と回転陽極７３間の高圧電界で
加速される。そして、電子ｅの入射方向に対して傾斜す
る回転陽極７３のターゲット面７３ａに衝突する。この
とき、制動輻射でターゲット面７３ａからＸ線７４が放
出する。放出したＸ線７４は所定方向の放射軸Ｚを中心
にある範囲の広がりをもって出力する。

【０００３】Ｘ線管７１から出力されたＸ線７４は絞り
７５で絞られ、焦点外Ｘ線や余分な散乱Ｘ線が除去され
る。焦点外Ｘ線などが除去されたＸ線７４は絞り７５の
開口７５ａを通り、被写体７６を透過する。被写体７６
を透過したＸ線７４は、被写体７６で発生した散乱Ｘ線
がグリッド７７で除去され、被写体７６のＸ線像をフィ
ルム７８に感光させる。

【０００４】上記した構成のＸ線撮影装置は、散乱Ｘ線
を除去するために、被写体７６とフィルム７８との間に
グリッド７７が配置されている。グリッド７７は、Ｘ線
を遮蔽する物質たとえば薄い鉛箔７７ａと、Ｘ線透過率
の高い物質７７ｂとを交互に積み重ねた構造をしてい
る。グリッド７７は、被写体７６を撮影する場合、たと
えば矢印Ｙ方向に一定速度で移動する構成になってい
る。そして、被写体７６内で発生し、放射軸Ｚから大き
く離れた方向に飛んでくる散乱Ｘ線を、鉛箔７７ａで遮
蔽し、除去する。

【０００５】グリッド７７の鉛箔７７ａは、Ｘ線の放射
軸Ｚに対して平行、あるいは、場所により傾斜した向き
に配列され、Ｘ線をできるだけ遮らない配置、いわゆる
カットオフとならない幾何学的配置にされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線撮影装置には、傘
型ターゲットなどを有する回転陽極型Ｘ線管が多く用い
られる、回転陽極型Ｘ線管は、陽極側すなわちターゲッ
ト面の接線方向に近い側に放出するＸ線は、線質が硬
く、また、いわゆるヒール効果で線量が減少する特性が
ある。

【０００７】ところで、マンモグラフィー用のＸ線撮影
の場合、通常、Ｘ線管の陽極側に被写体の乳頭部が位置
し、陰極側に胸壁部が位置する。このため、乳頭部を照
射するＸ線の方が胸壁部に比べて線質が硬く、また、線
量が少なくなる。その結果、被写体を透過するＸ線の線
質や線量が一様でなくなり、画質が低下する。

【０００８】また、回転陽極型Ｘ線管のターゲット面が
傾斜しているため、乳頭部側から見た場合と胸壁部側か
ら見た場合とで、焦点の長さ方向の寸法が相違する。こ
のため、乳頭部と胸壁部とで画像のコントラストが変化
し画質が低下する。

【０００９】本発明は、上記した欠点を解決し、撮影し
た画像の画質を向上させたＸ線撮影装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子ビームを
発生する陰極および前記電子ビームの衝突により所定方
向の放射軸を含む所定の範囲にＸ線を放出するターゲッ
ト面が形成された陽極を有するＸ線管と、前記Ｘ線を遮
蔽する遮蔽材料と前記Ｘ線を透過する透過材料が交互に
配列され、前記Ｘ線管と被写体との間に配置されるグリ
ッドとを具備したＸ線撮影装置において、前記放射軸に
対する前記遮蔽材料の配列の向きが一様でないことを特
徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態について、マ
ンモグラフィー撮影を例にとり図１の概略構成図を参照
して説明する。図１の（ａ）〜（ｃ）は、撮影時におけ
る機器の位置関係を時系列的に示している。符号１０は
Ｘ線管装置で、Ｘ線管装置１０はＸ線管１１などから構
成されている。また、Ｘ線管１１は、電子ビームを発生
する陰極１２や、陰極１２と対向する傘状の回転陽極１
３などから構成されている。

【００１２】陰極１２で発生した電子ｅは、陰極１２と
回転陽極１３間の高圧電界で加速される。そして、電子
ｅの入射方向に対して傾斜する回転陽極１３のターゲッ
ト面１３ａに焦点Ｉを形成し衝突する。このとき、制動
輻射によってターゲット面１３ａからＸ線１４ａが放出
する。Ｘ線１４ａは、Ｘ線管の管軸ｍに対し横方向に位
置するいわゆる放射軸Ｚ方向を中心に、ある範囲の広が
りをもって出力する。Ｘ線管１１から出力したＸ線１４
ａは絞り１５で絞られ、焦点外Ｘ線や余分な散乱Ｘ線が
除去される。絞り１５で絞られたＸ線１４ａは、絞り１
５の開口１５ａを通り、グリッド１６に入射する。そし
て、グリッド１６において散乱Ｘ線などが除去される。
グリッド１６を通過したＸ線１４ｂは被写体１７を透過
し、被写体１７のＸ線像をフィルム１８に感光させる。

【００１３】グリッド１６は、Ｘ線を遮蔽する物質たと
えば薄い鉛箔１６ａと、Ｘ線を透過する物質１６ｂとを
交互に積み重ねた構造をしている。なお、グリッド１６
の鉛箔１６ａは、放射軸Ｚに対する角度が一様でなく、
場所によって異なる向きに配列されている。

【００１４】たとえば、グリッド１６の中央領域Ａは、
中心部分が放射軸Ｘに対し平行で、その右側はやや右下
がりに傾いて配列され、その左側はやや左下がりに傾い
て配列されている。所定領域Ａの一方の側、たとえば図
の右側領域Ｂは右下がりに傾斜している。また、他方の
側、たとえば所定領域Ａの図の左側領域Ｃは、右側領域
Ｂとは逆に左下がりに傾斜している。中央領域Ａや右側
領域Ｂ、左側領域Ｃでは、中央領域Ａの中心部分から離
れるにしたがって、Ｘ線の放射軸Ｚに対する傾斜が徐々
に大きくなっている。

【００１５】上記した構成のグリッド１６は、放射軸Ｚ
から大きく離れた方向に飛んでくる散乱Ｘ線を、鉛箔１
６ａで遮蔽し除去する。

【００１６】被写体１７を撮影する場合、グリッド１６
をＸ線管装置１０に対し固定した配置にすると、鉛箔１
６ａの影になる部分が生じ、フィルム１８に到達するＸ
線の量が変動し縞模様を発生する。このため、被写体１
７を撮影する場合は、Ｘ線による曝射を開始すると同時
に、図の（ａ）〜（ｃ）で示すように、たとえば矢印Ｙ
方向にグリッド１６を一定速度で移動させる。

【００１７】上記したように、鉛箔１６ａの向きは、Ｘ
線の放射軸Ｚに対し一様になっていない。このため、鉛
箔１６ａの向きによって、Ｘ線が透過する量が変化す
る。すなわち、鉛箔１６ａの向きがＸ線の放射方向に対
し平行に近い部分でＸ線が多く透過し、傾きが大きい部
分では透過するＸ線が少なくなる。

【００１８】たとえば、図１（ａ）では、ターゲット面
１３ａの焦点Ｉの直下にグリッド１６の右側領域Ｂが位
置している。この場合、ターゲット面１３ａから陰極１
２側方向に放出されたＸ線が、主として、グリッド１６
の右側領域Ｂにおける右側部分を通過する。そして、Ｘ
線は被写体１７の右側部分のＸ線像をフィルム１８に感
光させる。

【００１９】図２（ｂ）では、ターゲット面１３ａの焦
点Ｉの直下にグリッド１６の中央領域Ａが位置してい
る。この場合、ターゲット面１３ａから陽極１３側と陰
極１２側の中間方向に放出されたＸ線が、主として、中
央領域Ａの中心部分を通過する。そして、Ｘ線は被写体
１７の中央部分のＸ線像をフィルム１８に感光させる。

【００２０】図２（ｃ）では、ターゲット面１３ａの焦
点Ｉの直下にグリッド１６の左側領域Ｃが位置してい
る。この場合、ターゲット面１３ａから陽極１３側方向
に放出されたＸ線が、主として、左側領域Ｃの左側部分
を通過する。そして、Ｘ線は被写体１７の左側部分のＸ
線像をフィルム１８に感光させる。

【００２１】したがって、図１（ａ）〜（ｃ）では、グ
リッド１６を透過し、フィルム１８に画像を作るＸ線束
は、たとえばハッチングＰ、Ｑ、Ｒのように変化する。
なお、ハッチングＰ、Ｑ、Ｒは１つの例であり、Ｘ線束
は、グリッド１６の配置や、鉛箔１６ａの向きなどによ
って変化する。

【００２２】上記した構成によれば、図の（ａ）の状態
では、陰極１２側に放出されるＸ線、すなわち、線質が
柔らかく、少ない線量のＸ線が被写体１７を透過しフィ
ルム１８上に画像を生成する。（ｂ）の状態では、陰極
１２側と陽極１３側の中間部分に放出されるＸ線が被写
体１７を透過しフィルム１８上に画像を生成する。
（ｃ）の状態では、陽極１３側に放出されるＸ線、すな
わち、線質が硬く、少ない線量のＸ線が被写体１７を透
過しフィルム１８上に画像を生成する。

【００２３】したがって、グリッド１６の移動に伴い、
グリッド１６を透過するＸ線は、陰極１２側に放出され
るＸ線から陽極１３側に放出されるＸ線へと徐々に変化
し、Ｘ線の線質や線量が変化する。そのため、グリッド
１６の移動に合わせて、Ｘ線管の陰極１２と陽極１３間
に印加する管電圧や、Ｘ線管に流れる管電流を変化さ
せ、いわゆるヒール効果による画像コントラストの劣化
を補正し、良好な画像が得られるようにしている。

【００２４】たとえば、図（ａ）の状態では、管電圧を
上げ、管電流を下げている。また、図（ｃ）の状態で
は、図（ａ）の状態に比べ、管電圧を下げ、管電流を上
げている。

【００２５】上記したグリッドの移動量（ｘ）と、管電
圧（管電圧）および管電流（管電流）の変化との関係を
示すと図２のようになる。図２の横軸はグリッドの移動
量を示し、縦軸は管電圧および管電流を示している。曲
線Ｅp が管電圧（ｋＶ）、曲線Ｉp （ｍＡ）が管電流を
示している。

【００２６】上記した構成によれば、たとえばマンモグ
ラフィー用の撮影の場合、胸壁側から乳頭側まで、被写
体全体を透過するＸ線の線質や線量が均一化し、一様な
コントラストの良好な画像が得られる。

【００２７】次に、本発明の他の実施形態について図３
を参照して説明する。図３では、図１に対応する部分に
は同一の符号を付し、重複する説明は一部省略する。こ
の実施形態の場合、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管の焦点Ｉ
を中心にグリッドに対して、陰極側および陽極側が上下
する方向に回転する構造になっている。

【００２８】図３（ａ）は、図１（ａ）と同様、焦点Ｉ
からグリッド１６に垂直に下ろした垂線３１が、グリッ
ド１６の右側領域Ｂと交差している。そして、Ｘ線管装
置１０は、焦点Ｉを中心に回転し、陰極側１０ａが上方
を向き、陽極側１０ｂが下方を向いている。

【００２９】この状態では、Ｘ線管（図示せず）が傾斜
し、たとえば、ターゲット面から陽極側と陰極側の中間
方向に放出されたＸ線が、グリッド１６の右側領域Ｂの
鉛箔１６ａ（図１）と平行関係に近くなり、Ｘ線は、主
に、グリッド１６の右側領域Ｂを通過する。

【００３０】図３（ｂ）は、図１（ｂ）と同様、焦点Ｉ
からグリッド１６に垂直に下ろした垂線３１が、グリッ
ド１６の中央領域Ａと交差している。そして、Ｘ線管の
管軸ｍはグリッド１６とほぼ平行になっている。

【００３１】この状態では、Ｘ線管のターゲット面から
陽極側と陰極側の中間方向に放出されたＸ線が、主に、
グリッド１６の中央領域Ａを透過する。

【００３２】図３（ｃ）は、図１（ｃ）と同様、焦点Ｉ
からグリッド１６に垂直に下ろした垂線３１が、グリッ
ド１６の領域Ｃと交差している。そして、Ｘ線管装置１
０は、焦点Ｉを中心に回転し、陰極側１０ａが下方を向
いている。

【００３３】この状態では、Ｘ線管が傾斜し、たとえ
ば、ターゲット面から陽極側と陰極側の中間方向に放出
されたＸ線が、グリッド１６の左側領域Ｃの鉛箔１６ａ
と平行関係に近くなり、Ｘ線は、主に、グリッド１６の
左側領域Ｂを透過する。

【００３４】上記した構成によれば、グリッド１６の移
動に合わせて、Ｘ線管装置１１の管軸ｍを回転させてい
る。この回転によって、たとえば、ターゲット面から陰
極側と陽極側の中間部分に放出されるＸ線がグリッド１
６を通過し、被写体全体を照射する。

【００３５】たとえば、マンモグラフィー撮影に用いら
れているＸ線管は、通常、ターゲット面の横方向からＸ
線を取出す構造になっている。この構造の場合、被写体
の陽極側から見た場合と、被写体の陰極側から見た場合
とで、みかけ上の焦点の長さ方向の寸法が変化する。そ
のため、長さ方向の分解能が陽極側と陰極側とで変化
し、画質を低下させる。

【００３６】上記した本発明の構成によれば、被写体全
体にわたって、ターゲット面から陰極側と陽極側の中間
部分に放出されるＸ線がグリッドを通過する。したがっ
て、焦点の長さ方向の分解能の変化が小さくなる。その
結果、長さ方向の実効焦点寸法が陽極側から陰極側まで
一定に保たれ、たとえば胸壁側におけるコントラストの
低下が防止される。

【００３７】なお、Ｘ線管装置の管軸ｍを焦点Ｉを中心
に回転させる場合、必要な照射野は、Ｘ線の放射軸に対
する鉛箔の傾斜角度で調整できる。したがって、Ｘ線管
自身の照射野はあまり問題にならない。そのため、照射
野が狭いという特性があるものの、最大定格を大きくと
れるターゲット角度の小さいＸ線管を使用できる。

【００３８】上記したようにグリッドを移動する場合、
その移動速度が遅いと、Ｘ線像に縞模様が発生すること
がある。このため、グリッドの移動にはある程度の速度
が要求される。また、グリッドの移動速度を早くする
と、グリッドの移動範囲が広くなる。このような場合、
Ｘ線管装置の管軸ｍをたとえば被写体にほぼ平行方向に
配置し、グリッドの移動方向も被写体にほぼ平行方向に
すれば、グリッドの移動範囲を確保できる。

【００３９】上記した実施形態では、Ｘ線管装置の管軸
ｍを回転させ、長さ方向の実効焦点寸法を陽極側から陰
極側まで一定にしている。この構成に代えて、電子ビー
ムを発生するフィラメントの近傍にバイアス電極を配置
して、バイアス電極に印加する電圧を調整する構成にす
ることもできる。また、フィラメントに抵抗を接続し、
フィラメントに流れる電流を利用してフィラメントに印
加する電圧を変化させる構成、あるいは、フィラメント
に可変抵抗を接続し、フィラメントに印加する電圧を変
化させる構成にすることもできる。

【００４０】次に、本発明のもう１つの他の実施形態に
ついて図４を参照して説明する。図４は、図１に対応す
る部分には同一の符号を付し、重複する説明は一部省略
する。この実施形態の場合、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管
の焦点Ｉを中心に被写体１７に対して、陰極側１０ａお
よび陽極側１０ｂが上下する方向に回転する構造になっ
ている。

【００４１】Ｘ線管装置１０の近くに絞り１５が配置さ
れている。そして、Ｘ線管装置１０の管軸ｍが傾く方向
に合わせて、絞り１５が例えば矢印方向に移動する。こ
のとき、Ｘ線管装置１０からＸ線が出力される方向すな
わち放射軸Ｚと、絞り１５の開口１５ａとが、常に、一
致するように絞り１５を移動させる。

【００４２】この場合、絞り１５の開口１５ａは、照射
野の全体をカバーできる大きさの丸または四角の形状で
なく、図６に示すように、管軸方向では照射野全体の一
部だけをカバーする形状、たとえば１つの方向で長く、
これと直交する方向で狭いスリット状にしている。な
お、開口１５ａの長い方の１つの方向では、被写体１７
の幅全体をＸ線が透過する寸法に設定されている。

【００４３】上記した構成において、図４（ａ）〜
（ｃ）に示すように、Ｘ線管装置１０を焦点Ｉを中心に
回転させ、同時に、絞り１５を移動させる。このとき、
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、スリット状の開口１
５ａに合わせて、扇状に広がるＸ線ビーム４１が被写体
１７全体を管軸方向に順に透過し、フィルム上にＸ線像
を形成する。

【００４４】この場合も、Ｘ線の線質や線量は被写体全
体で一定となり、良好な画像が得られる。

【００４５】上記した実施形態では、絞りの開口の形状
をスリット状にしている。しかし、スリット状以外の任
意の形状にすることができる。

【００４６】また、上記した実施形態では、Ｘ線の放射
軸をＸ線が放出される範囲の中央部分として説明してい
る。しかし、Ｘ線の放射軸は、Ｘ線が放出される範囲内
であれば任意の方向に選ぶことができる。

【００４７】上記した構成によれば、医用Ｘ線撮影装置
など、制動輻射型のＸ線を発生するＸ線管を使用したＸ
線撮影装置において、被写体より見たターゲット面の角
度が、被写体の撮影部分によって変化しない。このた
め、Ｘ線の線質や線量などのエネルギー特性が均一化す
る。また、実効焦点寸法の変化もなくなり、良好なＸ線
撮影が可能となる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、撮影した画像の画質を
向上させたＸ線撮影装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための概略構成図
である。

【図２】本発明の実施形態を説明するための図で、Ｘ線
管装置に印加する管電圧およびＸ線管装置に流す管電流
を説明するための図である。

【図３】本発明の他の実施形態を説明するための概略構
成図である。

【図４】本発明の他の実施形態を説明するための概略構
成図である。

【図５】図４の他の実施形態において、被写体に照射さ
れるＸ線の模様を説明するための図である。

【図６】本発明の他の実施形態で使用される絞りの例を
説明するための概略構成図である。

【図７】従来例を説明するための概略構成図である。

【符号の説明】

１０…Ｘ線管装置１１…Ｘ線管１２…陰極１３…陽極１３ａ…ターゲット面１４ａ、１４ｂ…Ｘ線１５…絞り１６…グリッド１７…被写体１８…フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｇ 1/34 Ｈ０５Ｇ 1/34 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを発生する陰極および前記電
子ビームの衝突により所定方向の放射軸を含む所定範囲
にＸ線を放出するターゲット面が形成された陽極を有す
るＸ線管と、前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽材料と前記Ｘ線を
透過する透過材料が交互に配列され、前記Ｘ線管と被写
体との間に配置されるグリッドとを具備したＸ線撮影装
置において、前記放射軸に対する前記遮蔽材料の配列の
向きが一様でないことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】グリッドを構成する遮蔽材料が配列され
る向きは、前記グリッドの所定部分では放射軸に一致
し、前記所定部分の両側は前記放射軸に対する傾きが逆
になっている請求項１記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】グリッドを移動する移動装置と、前記グ
リッドの移動に対応して、Ｘ線管に印加する管電圧およ
びＸ線管に流れる管電流を制御する制御装置とを設けた
請求項１または請求項２記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】制御装置は、グリッドが、ターゲット面
から陰極側に放出されたＸ線を通過する状態の場合に、
グリッドが、ターゲット面から陽極側に放出されたＸ線
を通過する状態の場合よりも、管電圧が大きく、かつ、
管電流が少なくなるように制御する請求項３記載のＸ線
撮影装置。
【請求項５】グリッドを移動する移動装置と、陰極の
近くに位置し、前記グリッドの移動に対応して印加され
るバイアス電圧が変化するバイアス電極とを設けた請求
項１記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】グリッドを移動する移動装置と、陰極の
フィラメントに接続されたバイアス抵抗とを設けた請求
項１記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】Ｘ線管のターゲット面に形成される電子
ビームの焦点位置を中心にして、陰極側および陽極側が
グリッドに対し上下する方向にＸ線管を回転させる回転
機構と、グリッドを移動する移動装置とを設けた請求項
１記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】電子ビームを発生する陰極および前記電
子ビームの衝突により所定方向の放射軸を含む所定範囲
にＸ線を放出するターゲット面が形成された陽極を有す
るＸ線管と、このＸ線管のターゲット面に形成される電
子ビームの焦点位置を中心にして、陰極側および陽極側
が被写体に対し上下する方向にＸ線管を回転させる回転
機構と、前記Ｘ線が通過する開口を有し、前記Ｘ線管か
らＸ線が出力される所定範囲に含まれる放射軸と前記開
口とが一致するように移動する絞りとを具備したＸ線撮
影装置。
【請求項９】開口が、１つの方向で長く、これと直交
する方向で狭いスリット状である請求項８記載のＸ線撮
影装置。
【請求項１０】開口の１つの方向の長さが、被写体の
一方向の幅全体をＸ線が照射できる長さである請求項９
記載のＸ線撮影装置。