JP2001008925A - Ｘ線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査対象に照射されるＸ線量を低減したＸ線
撮像装置を提供する。 【解決手段】前記Ｘ線出力手段から出力されたＸ線のう
ち、前記検査対象に含まれる元素の少なくとも一つの元
素のＫ吸収端付近の波長成分のみを透過させるフィルタ
を、Ｘ線出力手段と検査対象との間に配置することによ
り、検査対象に照射されるＸ線量の低減を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療診断等に用い
られるＸ線撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、医療診断等に用いられるＸ線
撮像装置が知られている。Ｘ線撮像装置は、検査対象を
破壊しないでその内部構造を見ることができ、特に医療
分野で広く利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｘ線撮像装置
では、検査対象に放射エネルギーの大きいＸ線を照射す
るため、検査対象への影響は少なくない。例えば、検査
対象が人体である場合、Ｘ線によって細胞組織の分子の
状態や配列が変化し、ＤＮＡ分子の損傷や染色体の破壊
が引き起こされる。そして、最悪の場合には、癌や白血
病といった重大な障害をもたらすこともあり得る。

【０００４】従って、検査対象に照射するＸ線量を低減
させることはＸ線撮像装置を構成する上での普遍的な課
題である。

【０００５】そこで、本発明は、照射Ｘ線量を低減した
Ｘ線撮像装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のＸ線撮像装置
は、検査対象に照射されるＸ線を出力するＸ線出力手段
と、Ｘ線出力手段と検査対象との間に配置され、Ｘ線出
力手段から出力されたＸ線のうち、検査対象に含まれる
元素の少なくとも一つの元素のＫ吸収端付近の波長成分
のみを透過させるフィルタと、フィルタと検査対象との
間に配置され、フィルタを透過したＸ線を略平行にする
Ｘ線平行化手段と、検査対象を透過したＸ線を検出する
検出手段とを備えることを特徴とする。このように、検
査対象に照射するＸ線を、検査対象を検査する上で着目
すべき元素に吸収されやすい特定波長のＸ線に限定する
ことによって、検査対象に照射するＸ線量を低減するこ
とができる。

【０００７】本発明のＸ線撮像装置において、検査対象
はフィルタを透過したＸ線が進行する領域とは異なる領
域に配置され、フィルタを透過したＸ線を検査対象に導
くＸ線誘導手段を更に備えることを特徴としても良い。
このように、検査対象を出力Ｘ線の進行方向と異なる領
域に配置することにより、Ｘ線発生手段から出力された
Ｘ線が直接に検査対象に照射されることを防止できる。

【０００８】本発明のＸ線撮像装置は、フィルタを透過
したＸ線の検査対象におけるＸ線量とＸ線照射領域を補
正する補正手段を更に備えることを特徴としても良い。
このように、補正手段を備えることにより、Ｘ線像の均
一化を図ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態を図を用
いて説明する。各図において同一の要素には同一の符号
を付し重複する説明は省略する。

【００１０】図１は、第１実施形態のＸ線撮像装置の構
成を示す構成図である。Ｘ線撮像装置は、Ｘ線出力手段
であるＸ線管１と、Ｘ線管１のＸ線出力側に配置された
フィルタ２と、フィルタ２を透過したＸ線を平行化する
コリメータ３と、コリメータ３からの平行Ｘ線を、検査
対象４を介して検出するＸ線テレビカメラ５と、検出し
たＸ線を画像処理する画像処理器６と、処理された画像
を出力するモニタ７とから構成されている。Ｘ線管１の
出力部には、図示しないＸ線の低エネルギー成分を除去
するＡｌやＣｕといった濾過液が付加されるのが一般的
である。また、Ｘ線テレビカメラ５と検査対象４との間
に、散乱線除去用コリメータ８が配置されている。

【００１１】フィルタ２について図２を用いて説明す
る。なお、以下の説明において、検査対象４に含まれる
元素のうち、検査対象４を検査する上で着目する元素を
検査元素という。検査元素は、検査対象に多く含まれる
元素でも良いし、検査対象にバリウムなどを摂取させ
て、これを検査元素としても良い。図２は、フィルタ２
と検査元素のそれぞれにＸ線が照射されたときのＸ線減
弱係数を示す図、図３は、検査元素のＸ線減弱係数とフ
ィルタ２を透過した擬似単色Ｘ線のエネルギー分布を示
す図、図４は、検査元素のＸ線減弱係数とコリメータ３
を透過した擬似単色Ｘ線のエネルギー分布を示す図であ
る。なお、図２中の（ａ）は検査元素、（ｂ）はフィル
タ２の減弱係数を示す。減弱係数とは、あるエネルギー
のＸ線が物質に照射されたときに、Ｘ線がその物質によ
ってどの程度吸収されるかを示すものである。図２に示
される通り、Ｘ線のエネルギーが大きくなるに従い減弱
係数は小さくなるが、あるエネルギーで突然減弱係数が
大きくなる。このＸ線エネルギーは物質に固有の値であ
り、その物質のＫ殻電子を励起させるエネルギーと同等
のエネルギーで、Ｋ吸収端と呼ばれる。

【００１２】第１実施形態で用いられるフィルタ２は、
図２に示されるように検査元素のＫ吸収端より、少し大
きいＫ吸収端を有する元素、すなわち検査元素より少し
大きい原子番号の元素から構成される。

【００１３】次に、第１実施形態のＸ線撮像装置の動作
について説明する。Ｘ線管１から出力されたＸ線は、フ
ィルタ２によって特定の波長成分を残して吸収され、擬
似的な単色Ｘ線（以下、これを「擬似単色Ｘ線」とい
う）となる。Ｘ線管１から出力されるＸ線は連続Ｘ線で
あり、様々な波長成分、すなわち様々なエネルギーを有
するＸ線が含まれている。この連続Ｘ線のうち、Ｋ吸収
端より若干小さいエネルギーを有するＸ線と、Ｋ吸収端
より相当量大きいエネルギーを有するＸ線がフィルタ２
を透過し、透過したＸ線は図３の実線で示すようなエネ
ルギー分布を有する。

【００１４】この擬似単色Ｘ線はコリメータ３に入射さ
れ、コリメータ３によって平行化されて検査対象４に照
射される。この過程において、フィルタ２を透過したＸ
線のうち、エネルギーの大きい成分は、斜入射反射が可
能となる臨界角が小さいので、コリメータ３を形成する
毛細管内で透過・吸収されることとなり、コリメータ３
内を伝達しない。従って、検査対象４に照射されるＸ線
は、図４の実線で示すようなエネルギー分布を有する。

【００１５】検査対象４を透過した透過Ｘ線は、散乱線
除去用コリメータ８で散乱線が除去され、Ｘ線テレビカ
メラ５で検出される。検出された透過Ｘ線は画像処理器
６によって画像処理され、モニタ７に検査対象４のＸ線
像が白黒のコントラストとして表示される。

【００１６】このように、本実施形態のＸ線撮像装置で
は、照射されるＸ線はフィルタ２のＫ吸収端付近にピー
クを有する波長成分のＸ線のみとなり、検査対象４に照
射されるＸ線の低減を図ることができる。

【００１７】また、本実施形態のＸ線撮像装置では、検
査元素のＫ吸収端より少し大きいＫ吸収端を有するフィ
ルタ２を用いている。これにより、Ｘ線減弱率の高いＫ
吸収端付近の波長成分を有するＸ線が検査対象４に照射
され（図４参照）、撮像されるＸ線像のコントラストの
向上を図れる。すなわち、検査元素の存在する場所で
は、Ｋ吸収端付近の波長を有する照射Ｘ線の大部分が吸
収されるので、検査元素の有無によるコントラストが出
やすくなり、より微細な検査対象の観察が可能となる。

【００１８】さらに、本実施形態のＸ線撮像装置におい
ては、Ｘ線がコリメータ３により平行にされて、検査対
象に照射されるため、撮像されるＸ線像の解像度が向上
される。

【００１９】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図５は、第２実施形態のＸ線撮像装置を示す図で
ある。第２実施形態のＸ線撮像装置は、第１実施形態の
Ｘ線撮像装置において、検査対象４とＸ線テレビカメラ
５をＸ線管１からの出力Ｘ線の進行する領域とは異なる
領域に配置し、フィルタ２を透過した擬似単色Ｘ線を平
行化すると共に、検出対象４に擬似単色Ｘ線を誘導する
コリメータ１０を用いている点が特徴である。コリメー
タ１０は、擬似単色Ｘ線がコリメータ１０を形成する毛
細管内で全反射できる程度の曲率を有しており、擬似単
色Ｘ線を検査対象へと誘導している。

【００２０】このように検査対象４を出力Ｘ線が進行す
る領域と異なる領域に配置することにより、コリメータ
１０の毛細管を透過、直進する高エネルギー成分のＸ線
（図５参照）や、コリメータ１０に入射されないＸ線
が、直接に検査対象４に照射されることを防止すること
ができ、単色の均一性が向上すると共にＸ線の照射量を
さらに低減できる。

【００２１】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。第３実施形態のＸ線撮像装置は、第１実施形態の
Ｘ線撮像装置において、フィルタ２の後方（コリメータ
３のある側）にフィルタ９を更に配置した点が特徴であ
る。図６は、フィルタ２とフィルタ９を示す部分図であ
る。フィルタ９は、円を４分割した扇形をしたフィルタ
が対角に２つ配置されて構成され、図示しない回転機構
により回転可能に支持されている。フィルタ９は、検査
元素と同一、又は小さい原子番号の元素で構成される。
具体的な例を挙げれば、検査元素がＩである場合には、
フィルタ２にはＣｓやＢａ、フィルタ９には、ＩやＴｅ
の金属やその化合物の箔膜、板、あるいはそれらを含む
水溶液等を用いることが考えられる。

【００２２】第３実施形態のＸ線撮像装置の動作につい
て説明する。Ｘ線管１から出力されたＸ線にフィルタを
して特定の波長成分を持つ擬似単色Ｘ線による像をＸ線
テレビカメラ５で検出する動作については、第１、第２
実施形態のＸ線撮像装置と同様である。

【００２３】第３実施形態のＸ線撮像装置では、Ｘ線テ
レビカメラ５に同期させて、フィルタ９を回転させ、フ
ィルタ２を透過した擬似単色Ｘ線によるＸ線像と、フィ
ルタ２及びフィルタ９を透過した擬似単色Ｘ線によるＸ
線像の両方をＸ線テレビカメラ５で検出し、取得した２
つのＸ線像を画像処理器６で演算処理をすることによ
り、図７に示すようなエネルギーを有する擬似単色Ｘ線
によるＸ線像と同等の像を算出することができる。図７
に示す擬似単色Ｘ線は検査元素のＫ吸収端にほぼ沿っ
た、上記実施形態より狭い波長成分を有するものであ
り、非常にコントラストの明確なＸ線像を得ることがで
きる。

【００２４】なお、フィルタ９は、第３実施形態のよう
に扇形に限定されるものではなく、Ｘ線テレビカメラ５
との同期をとることができれば、半円や３分の１円等で
も良い。さらに、フィルタ９を新たに設けなくとも、図
８に示すように、フィルタ２の一部を検査元素と同一、
又は小さい原子番号の元素で構成するような変形も考え
られ、これをテレビカメラ５と同期して回転させても良
い。

【００２５】次に、本発明の第４実施形態のＸ線撮像装
置について説明する。図９は、第４実施形態のＸ線撮像
装置を示す部分図である。第４実施形態のＸ線撮像装置
は、第１実施形態のＸ線撮像装置において、コリメータ
３を囲むウォルターミラー１１を更に備えている点が特
徴である。このウォルターミラー１１は、Ｘ線の進行方
向に対して平行に移動可能とされている。また、ウォル
ターミラー１１は、回転楕円面と回転双曲面とからな
り、その焦点が充分遠方となるように構成されている。

【００２６】このため、フィルタ２を透過したＸ線のう
ち、コリメータ３の外側に放射状に広がったＸ線は、ウ
ォルターミラー１１によってコリメータ３とほぼ平行に
される（充分遠方の焦点に収束され）ので、ウォルター
ミラー１１を移動させることで周辺のＸ線量を補正する
ことができ、撮像されるＸ線像の均一化を図れる。

【００２７】次に、本発明の第５実施形態のＸ線撮像装
置について説明する。図１０は、第５実施形態のＸ線撮
像装置を示す部分図である。第５実施形態のＸ線撮像装
置は、第４実施形態のＸ線撮像装置のウォルターミラー
１１に代えて金属板１２を備え、更に、コリメータ３の
周りをとり囲む新たなコリメータ１３を備えている点が
特徴である。図１１は、この金属板１２によって発生す
る蛍光Ｘ線のエネルギーを示す図であるが、図１１に示
すように、この金属板１２は、検査元素のＫ吸収端より
少し大きいエネルギーを有する蛍光Ｘ線を発生させる元
素で構成される。

【００２８】このため、フィルタ２を透過したＸ線のう
ち、コリメータ３の外側に放射状に広がったＸ線が金属
板１２に入射することにより発生する蛍光Ｘ線の波長成
分は、フィルタ２を透過した擬似単色Ｘ線の波長成分と
ほぼ同様である。この蛍光Ｘ線がコリメータ１３で平行
化されることにより、周辺のＸ線量を補正すると共に、
撮像されるＸ線像の均一化を図ることができる。

【００２９】以上、本発明の実施形態について詳細に説
明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるもの
ではない。

【００３０】例えば、第４実施形態において、Ｘ線補正
手段は回転放物面と回転双曲面で構成して平行光を得て
も良く、また必ずしもウォルターミラーでなくても、図
１２に示すような断続的に角度を変えて構成されるミラ
ーであっても良い。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、検査対象を検査するの
に好適な特定波長成分を有する擬似単色Ｘ線のみを照射
することにより、検査対象へ照射されるＸ線量の低減を
図ることができる。

【００３２】また、特定波長成分を、検査元素のＫ吸収
端付近に設定することによって、コントラストの高いＸ
線像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のＸ線撮像装置の構成を示す構成
図である。

【図２】フィルタ２と検査元素のＸ線減弱係数を示す図
である。

【図３】検査元素のＸ線減弱係数とフィルタ２を透過し
た擬似単色Ｘ線のエネルギー分布を示す図である。

【図４】検査元素のＸ線減弱係数とコリメータ３を透過
した擬似単色Ｘ線のエネルギー分布を示す図である。

【図５】第２実施形態のＸ線撮像装置を示す図である。

【図６】フィルタ２とフィルタ９を示す部分図である。

【図７】検査元素のＸ線減弱係数を示す図である。

【図８】フィルタ２の変形例を示す図である。

【図９】第４実施形態のＸ線撮像装置を示す部分図であ
る。

【図１０】第５実施形態のＸ線撮像装置を示す部分図で
ある。

【図１１】金属板によって発生する蛍光Ｘ線のエネルギ
ーを示す図である。

【図１２】断続的に角度を変えたミラーを示す図であ
る。

【符号の説明】

１・・・Ｘ線管、２・・・フィルタ、３・・・コリメー
タ、４・・・検査対象、５・・・Ｘ線テレビカメラ、６
・・・画像処理器、７・・・モニタ、８・・・散乱線除
去用コリメータ、９・・・フィルタ、１０・・・コリメ
ータ、１１・・・ウォルターミラー、１２・・・金属
板、１３・・・コリメータ、１４・・・断続的に角度を
変えたミラー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象に照射されるＸ線を出力するＸ
   線出力手段と、 前記Ｘ線出力手段と前記検査対象との間に配置され、前
   記Ｘ線出力手段から出力されたＸ線のうち、前記検査対
   象に含まれる元素の少なくとも一つの元素のＫ吸収端付
   近の波長成分のみを透過させるフィルタと、 前記フィルタと前記検査対象との間に配置され、前記フ
   ィルタを透過した前記Ｘ線を略平行にするＸ線平行化手
   段と、 前記検査対象を透過した前記Ｘ線を検出する検出手段
   と、 を備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
2. 【請求項２】 前記検査対象は前記フィルタを透過した
   前記Ｘ線が進行する領域とは異なる領域に配置され、 前記フィルタを透過した前記Ｘ線を前記検査対象に導く
   Ｘ線誘導手段を更に備えることを特徴とする請求項１記
   載のＸ線撮像装置。
3. 【請求項３】 前記フィルタを透過した前記Ｘ線の前記
   検査対象におけるＸ線量とＸ線照射領域を補正する補正
   手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線
   撮像装置。