JP2001128960A - X-ray photographing system for small lesion - Google Patents

X-ray photographing system for small lesion

Info

Publication number
JP2001128960A
JP2001128960A JP31441299A JP31441299A JP2001128960A JP 2001128960 A JP2001128960 A JP 2001128960A JP 31441299 A JP31441299 A JP 31441299A JP 31441299 A JP31441299 A JP 31441299A JP 2001128960 A JP2001128960 A JP 2001128960A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
imaging
single crystal
silicon single
rays
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP31441299A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3319452B2 (en
Inventor
Koichi Mori
浩一 森
Masami Ando
正海 安藤
Kazuyuki Hyodo
一行 兵藤
Shoi Cho
小威 張
Hiroshi Sugiyama
弘 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibaraki Prefecture
High Energy Accelerator Research Organization
Original Assignee
Ibaraki Prefecture
High Energy Accelerator Research Organization
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibaraki Prefecture, High Energy Accelerator Research Organization filed Critical Ibaraki Prefecture
Priority to JP31441299A priority Critical patent/JP3319452B2/en
Publication of JP2001128960A publication Critical patent/JP2001128960A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3319452B2 publication Critical patent/JP3319452B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To give suitable diagnosis and aftercare to a patient by setting an- X-ray radiation field according to an object, efficiently using power of an X-ray for photographing, and plotting a small lesion part with a high image contrast. SOLUTION: This X-ray photographing system comprises an X-ray source 1, an X-ray optical system 3 formed by one or plural silicon monocrystal plates 2, a photographing part 4 and an image recording part 5. The X-ray source 1 generates radiation with high luminance and high spatial interference, and an X-ray radiation field according to the size of an object 40 is formed by the X-ray optical system 3. The distance between an image recording medium 50 and an object fixing part 43 such as an acrylic plate is set according to the interference degree of an X-ray. After the photographing region of the object abuts on the object fixing part to be fixed, an X-ray is radiated for photographing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はX線の回折、屈折、
散乱、透過、並びに偏光効果等を伴う物理学的過程を利
用して、各種材料の表面構造や内部構造、ヒトや動物の
微小病変をX線により撮影するシステムに関するもので
ある。特に、板状のシリコン単結晶(以下シリコン単結
晶板という)からなるX線光学系を用いて患部の大きさ
に合わせた照射野を高輝度X線を利用して作成し、この
X線を人体、動物等の患部に照射して微小病変の撮影を
可能にした微小病変のX線撮影システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to X-ray diffraction, refraction,
The present invention relates to a system for X-ray imaging of the surface structure and internal structure of various materials, and microscopic lesions of humans and animals by utilizing physical processes involving scattering, transmission, polarization effects, and the like. In particular, an X-ray optical system composed of a plate-like silicon single crystal (hereinafter, referred to as a silicon single crystal plate) is used to create an irradiation field according to the size of the affected part using high-brightness X-rays. The present invention relates to a micro-lesion X-ray imaging system that irradiates a diseased part of a human body, an animal, or the like to enable imaging of a micro-lesion.

【0002】[0002]

【従来の技術】撮影に利用するX線は、高さと位相に関
する情報を持つ波動の性質を有する。従来の医療用X線
管装置によるX線撮影画像は、被写体透過後のX線波動
における強度の変化(高さの変化)(組織間のX線吸収
差)を像として描画するものである。この方法は、X線
吸収差の少ない組織から成る被写体に対して、高い画像
コントラスト(写真濃度の黒白の差)を得ることが難し
く、診断能の低い、もしくは診断能のほとんど無いX線
画像しか得られなかった。X線吸収差の小さい被写体
は、X線位相の変化を利用して描画すると画像コントラ
ストが非常に高くなることが知られている。
2. Description of the Related Art X-rays used for radiography have the property of a wave having information on height and phase. An X-ray radiographic image obtained by a conventional medical X-ray tube apparatus draws, as an image, a change in intensity (a change in height) in an X-ray wave after transmission through a subject (a difference in X-ray absorption between tissues). According to this method, it is difficult to obtain high image contrast (black-and-white difference in photographic density) for a subject composed of a tissue having a small X-ray absorption difference, and only an X-ray image with low diagnostic ability or almost no diagnostic ability is obtained. Could not be obtained. It is known that a subject having a small X-ray absorption difference has a very high image contrast when rendered using a change in the X-ray phase.

【0003】例えば、特表平11−502620号公報
には、屈折率変化を示す対象物の境界のイメージを得る
方法が提案されている。この方法は、境界に高い横方向
空間干渉性および該屈折率変化を横切る伝播成分を有す
る透過性放射線を照射し、画面上で、境界が対応する強
度変化によってイメージ上に表示されるように境界によ
り屈折された放射線の少なくとも一部を受光して、イメ
ージを形成する技術である。
For example, Japanese Patent Application Publication No. 11-502620 proposes a method for obtaining an image of a boundary of an object showing a change in refractive index. The method includes irradiating the boundary with penetrating radiation having high lateral spatial coherence and a propagating component across the refractive index change, such that on a screen, the boundary is displayed on an image by a corresponding intensity change. This is a technique for receiving at least a part of the radiation refracted by and forming an image.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のX線撮影法は、
X線吸収差の非常に小さな被写体の描画ができないこと
にあった。例えば、骨の微小骨折や人体の軟部組織中の
腫瘍や血管等は従来法の単純撮影による描画は困難であ
り、観血的に行う以外に病変の診断を行うことはできな
い。従来法では複数のスリットや多重シャッターを用い
て照射面のサイズを調整していたので、スリットやシャ
ツターで削除されたX線は画像形成に寄与しない。つま
り、X線の利用効率が悪く、より短時間での撮影実施に
は不向きであるなどの問題があった。
The conventional X-ray imaging method is as follows.
It is impossible to draw a subject having a very small X-ray absorption difference. For example, it is difficult to draw a microfracture of a bone, a tumor or a blood vessel in a soft tissue of a human body by simple imaging in a conventional method, and it is not possible to diagnose a lesion other than performing an invasive operation. In the conventional method, the size of the irradiation surface is adjusted using a plurality of slits or multiple shutters, so that the X-rays deleted by the slits or the shutter do not contribute to image formation. That is, there is a problem that the use efficiency of X-rays is poor, and it is not suitable for performing imaging in a shorter time.

【0005】本発明の目的は、X線光学系により被写体
に合わせてX線照射野サイズを設定し、X線のパワーを
効率よく撮影に用いることで、より短い撮影時間で微小
病変をはじめ、X線吸収差の少ない組織を高画像コント
ラストで描画し、患者に適切な診断、治療方針の決定、
並びに病後管理を行えるようにした微小病変等のX線撮
影システムを提供することにある。
[0005] An object of the present invention is to set an X-ray irradiation field size according to an object by an X-ray optical system and efficiently use X-ray power for imaging, thereby starting small lesions in a shorter imaging time, Draws tissue with low X-ray absorption difference with high image contrast, and diagnoses patients appropriately, decides treatment strategy,
Another object of the present invention is to provide an X-ray imaging system for a small lesion or the like, which can perform post-morbid management.

【0006】本発明の他の目的は、被写体に合わせてX
線照射野サイズを設定し、X線のパワーを効率よく撮影
に用いることで短時間撮影を行い被写体の動きによるぼ
けの影響が少ない画像を得るためのX線撮影システムの
X線光学装置を提供することにある。
[0006] Another object of the present invention is to provide an image processing apparatus that adjusts X according to a subject.
Provided is an X-ray optical device of an X-ray imaging system for setting an X-ray irradiation field size and efficiently using X-ray power for imaging to obtain an image in which imaging is performed in a short time and an effect of blurring due to movement of a subject is small. Is to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る微
小病変のX線撮影システムは、高輝度且つ高空間干渉性
を持つ放射光X線源と、X線の性質を保持ないし増強す
ると共に、X線強度の均一な照射野を確保するX線光学
系と、該X線光学系で確保された照射野のX線を人体、
動物等の撮影部位に照射する撮影部と、X線を照射され
た撮影部位を画像記録媒体に記録する画像記録部とを備
えた構成にある。請求項1の発明によれば、平行性の高
いX線を骨表面や内部のキズなど微小病変部位等に照射
し、例えば微少な割れ目などの微小病変部によって起こ
るX線の回折等の効果を利用して撮影することで、微小
病変等をX線位相変化に起因する画像として描出でき
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an X-ray imaging system for micro-lesions, which has a radiation X-ray source having high brightness and high spatial coherence, and maintains or enhances the properties of X-rays. At the same time, an X-ray optical system for securing an irradiation field with a uniform X-ray intensity, and an X-ray of the irradiation field secured by the X-ray optical system,
The imaging device includes an imaging unit that irradiates an imaging region such as an animal and an image recording unit that records the imaging region irradiated with X-rays on an image recording medium. According to the first aspect of the present invention, X-rays with high parallelism are radiated to a micro-lesion site such as a bone surface or an internal flaw, and an effect such as X-ray diffraction caused by a micro-lesion portion such as a minute crack is obtained. By taking advantage of this, it is possible to depict a small lesion or the like as an image caused by a change in the X-ray phase.

【0008】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、人体、動物等の撮影部位を固定する被写体固定部と
画像記録媒体間の距離を調整する手段を備えていること
を特徴とする。請求項2の発明によれば、撮影部位を安
定した体位で固定することにより、被写体の動きによる
画像ぼけを軽減し、短時間撮影を実施する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, there is provided a means for adjusting a distance between an image recording medium and a subject fixing portion for fixing a photographing part such as a human body or an animal. . According to the second aspect of the present invention, by fixing the imaging part in a stable posture, image blur due to the movement of the subject is reduced, and short-time imaging is performed.

【0009】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、距離調整手段が画像記録部側に設けられていること
を特徴とする。請求項3の発明によれば、位相変化に起
因する画像のコントラストは撮影部位のX線照射位置と
画像記録媒体との距離により変化する為、前記距離を適
切な位置に調整することにより高画像コントラストが得
られる。また、人体、動物等を動かさないため、不安感
から生じる体動の防止に役立つ。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the distance adjusting means is provided on the image recording section side. According to the third aspect of the present invention, since the contrast of the image caused by the phase change changes depending on the distance between the X-ray irradiation position of the imaging region and the image recording medium, a high image can be obtained by adjusting the distance to an appropriate position. Contrast is obtained. In addition, since the human body, animals, and the like are not moved, it is useful for preventing body movement caused by anxiety.

【0010】請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれ
かの発明において、人体、動物等の撮影部位に対して異
なる入射角度でX線照射を行うX線照射方向変更手段を
備えていることを特徴とする。請求項4の発明によれ
ば、微小病変部位等を複数の異なる角度で撮影すること
により微小病変等の位置、大きさ、形などの特定がし易
くなる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, there is provided an X-ray irradiating direction changing means for irradiating an X-ray at a different incident angle to an imaging part such as a human body or an animal. It is characterized by being. According to the fourth aspect of the present invention, it is easy to specify the position, size, shape, and the like of the micro-lesion or the like by imaging the micro-lesion site or the like at a plurality of different angles.

【0011】請求項5の発明に係るX線撮影システムの
X線光学装置は、1または複数枚のシリコン単結晶板に
より構成され、X線の性質を保持ないし増強すると共
に、X線の均一照射野を確保することを特徴とする。請
求項5の発明によれば、シリコン単結晶におけるX線の
ブラッグ反射により、X線の進行方向が変わる。シリコ
ン単結晶板を複数組み合わせることで、いろいろな角度
で飛来するX線を作ることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, an X-ray optical apparatus for an X-ray imaging system comprises one or more silicon single crystal plates to maintain or enhance the properties of X-rays and to uniformly irradiate X-rays. It is characterized by securing a field. According to the invention of claim 5, the traveling direction of the X-ray changes due to the Bragg reflection of the X-ray in the silicon single crystal. By combining a plurality of silicon single crystal plates, X-rays flying at various angles can be produced.

【0012】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、X線の性質の保持はシリコン単結晶の結晶表面に対
しX線の入射角と出射角が等しい対称反射させることを
特徴とする。請求項6の発明によれば、対称反射のシリ
コン単結晶におけるX線のブラッグ反射により、特定の
エネルギーのX線のみが反射される。つまり、ブラッグ
条件の下でX線のエネルギーを自由に設定できる。X線
エネルギーの単色性の向上により高コントラストのX線
位相変化に起因する画像が得られる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the property of X-rays is retained by symmetrically reflecting the X-rays at the same incidence angle and the same emission angle with respect to the crystal surface of the silicon single crystal. . According to the sixth aspect of the present invention, only X-rays of specific energy are reflected by Bragg reflection of X-rays in a symmetrically-reflective silicon single crystal. That is, the X-ray energy can be set freely under the Bragg condition. By improving the monochromaticity of the X-ray energy, an image resulting from a high-contrast X-ray phase change can be obtained.

【0013】請求項7の発明は、請求項5の発明におい
て、X線の性質の増強はシリコン単結晶の結晶表面に対
しX線の入射角(視入射角:θ−α)と出射角(視出
射角:θ+α)が異なる非対称反射させることを特徴
とする。αは結晶表面とブラッグ面のなす角である。請
求項7の発明によれば、非対称反射型シリコン単結晶で
は原子面に対して垂直な軸に対して回転操作を与えるこ
とで、非対称度を連続的に変化させることができる。特
定方向におけるX線の幅を回転に伴う非対称度の変化に
応じて連続的に変更できるので、X線照射野サイズの調
整に役立つ。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the property of the X-ray is enhanced by the X-ray incident angle (visible incident angle: θ 0 -α) and the emission angle with respect to the crystal surface of the silicon single crystal. (A visual emission angle: θ 0 + α) is characterized by asymmetrical reflection. α is the angle between the crystal surface and the Bragg plane. According to the seventh aspect of the present invention, the degree of asymmetry can be continuously changed by giving a rotation operation to an axis perpendicular to the atomic plane in the asymmetric reflection type silicon single crystal. Since the width of the X-ray in a specific direction can be continuously changed according to the change in the degree of asymmetry accompanying rotation, it is useful for adjusting the size of the X-ray irradiation field.

【0014】請求項8の発明は、請求項5の発明におい
て、複数枚のシリコン単結晶板にてX線光学系を構成す
る場合はシリコン単結晶板における入射面を直交させて
配置し、それぞれのシリコン単結晶板に対し、その原子
面の法線方向を軸とする回転操作によりX線照射野のサ
イズを調整することを特徴とする。請求項8の発明によ
れば、特定方向におけるX線の幅を非対称度に応じて連
続的に変更することで、X線照射野の縦方向と横方向の
それぞれのサイズを独立調整することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the fifth aspect, when an X-ray optical system is constituted by a plurality of silicon single crystal plates, the incidence planes of the silicon single crystal plates are arranged orthogonal to each other. The size of the X-ray irradiation field is adjusted by rotating the silicon single crystal plate with respect to the normal direction of the atomic plane as an axis. According to the invention of claim 8, the size of the X-ray irradiation field in the vertical direction and the horizontal direction can be independently adjusted by continuously changing the width of the X-ray in the specific direction according to the degree of asymmetry. it can.

【0015】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、横幅サイズを調整するシリコン単結晶板と縦幅サイ
ズを調整するシリコン単結晶板とをそれぞれ複数枚で構
成し、X線の入射光軸と出射光軸が一直線となるよう前
記各シリコン単結晶板が配置されていることを特徴とす
る。請求項9の発明によれば、X線光学系の調整におい
て、X線光軸が一定であれば、装置全体の設置調整が非
常に簡単になる。X線の出射位置が正確に予測できれば
より正確な撮影が実施できる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the eighth aspect, a silicon single crystal plate for adjusting the horizontal width size and a silicon single crystal plate for adjusting the vertical width size are each composed of a plurality of sheets, and X-ray incidence is performed. The silicon single crystal plates are arranged such that an optical axis and an emission optical axis are aligned with each other. According to the ninth aspect of the present invention, when adjusting the X-ray optical system, if the X-ray optical axis is constant, the installation adjustment of the entire apparatus becomes very simple. If the X-ray emission position can be accurately predicted, more accurate imaging can be performed.

【0016】請求項10の発明は、請求項1の発明にお
いて、X線光学系が請求項5〜9のいずれかに記載のX
線光学装置により構成されていることを特徴とする。
According to a tenth aspect, in the first aspect, the X-ray optical system is the X-ray optical system according to any one of the fifth to ninth aspects.
It is characterized by being constituted by a line optical device.

【0017】請求項10の発明によれば、被写体の大き
さ(厚さ)に応じてX線エネルギーを変更したり、X線
の干渉性を調整したり、また撮影に用いるX線照射野サ
イズを被写体の大きさに合わせて変更したりすることに
より画質の向上と被曝線量の軽減効果が大きくなる。
According to the tenth aspect of the present invention, the X-ray energy can be changed according to the size (thickness) of the subject, the coherence of X-rays can be adjusted, and the size of the X-ray irradiation field used for imaging can be improved. Is changed according to the size of the subject, thereby improving the image quality and reducing the exposure dose.

【0018】[0018]

【発明の実施の態様】本発明の実施例について図面を参
照しながら説明する。先ず、本発明の原理を説明する。
本発明は被写体透過後のX線における波動の位相変化を
発生・顕在化させる為のX線機器システム工学と画像ぼ
けの少ない短時間撮影を実施する為のX線撮影技術工学
を応用した技術であり、放射光X線の高い空間干渉性と
十分なX線強度を利用するものである。本発明の撮影方
法における画像コントラストは、X線の回折に伴うX線
位相の変化に起因する。つまりX線波動の位相の変化が
大きい程画像コントラストが高くなる。ゆえに、このよ
うな部位を線画像として描写する能力が高くなる特徴を
有する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the principle of the present invention will be described.
The present invention is a technology that applies X-ray equipment system engineering for generating and manifesting a phase change of a wave in an X-ray after transmission through a subject and X-ray imaging technology engineering for performing short-time imaging with less image blur. It utilizes the high spatial coherence of synchrotron radiation X-rays and a sufficient X-ray intensity. The image contrast in the imaging method of the present invention is caused by a change in X-ray phase due to X-ray diffraction. That is, the larger the change in the phase of the X-ray wave, the higher the image contrast. Therefore, it has a feature that the ability to describe such a part as a line image is enhanced.

【0019】実際の撮影においては、放射光X線の空間
干渉性をより高めるため、数枚のシリコン単結晶板をX
線経路に配置し、その表面でブラッグ反射した単色X線
を利用した。得られた単色X線を被写体に照射し、高分
解能X線フィルムやX線TV等の受像器で撮影する。位
相の変化に起因する画像のコントラストは、被写体とX
線フィルム等の距離により変化する。通常、被写体と画
像記録媒体との間の距離が数10cm〜数mの範囲に高
画像コントラストを得る撮影位置がある。
In actual photographing, several silicon single crystal plates are placed on the X-ray plate in order to further enhance the spatial coherence of the emitted X-rays.
Monochromatic X-rays placed in a line path and Bragg-reflected on the surface were used. The subject is irradiated with the obtained monochromatic X-rays, and photographed with a high-resolution X-ray film or an image receiver such as an X-ray TV. The contrast of the image due to the phase change is
It changes depending on the distance of the line film or the like. Usually, there is a shooting position where a high image contrast is obtained in a range where the distance between the subject and the image recording medium is several tens cm to several meters.

【0020】上記原理を微小骨折の撮影に応用した放射
光X線撮影システムについて説明する。図1は人体の手
部撮影に用いる微小病変のX線撮影システムの模式図で
ある。図2は撮影部の他の実施形態を示す側面図、図3
は撮影部の他の実施形態を示す上面図である。微小病変
のX線撮影システムは、X線源1、X線光学素子2によ
りX線の均一照射野を作成するX線光学系3、撮影部
4、画像記録部5から構成されている。X線源1は、高
輝度且つ高空間干渉性を有する放射線(矢印実線)を発
生する。好ましくは、空間コヒーレンス長(λ/△θ)
が10μm、ないしはそれより長い放射線を用いる。ここ
で、λはX線の波長、△θはその波長を持つX線の空間
発散角である。ここで、放射線とは、例えば偏向電磁石
や挿入光源から得られる放射光X線やこれをシリコン単
結晶に当てることで得られるX線であり、そのエネルギ
ーは3keV〜200keVである。空間干渉性の高い
X線は、微小病変部でX線回折を起こし、画像記録媒体
としてフィルム50上に微細干渉画像51を記録する作
用を持っている。
A synchrotron radiation X-ray imaging system in which the above principle is applied to imaging of a microfracture will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of an X-ray imaging system for a small lesion used for imaging a hand of a human body. FIG. 2 is a side view showing another embodiment of the photographing unit, and FIG.
FIG. 9 is a top view showing another embodiment of the photographing unit. The X-ray imaging system for micro-lesions is composed of an X-ray source 1, an X-ray optical system 2, an X-ray optical system 3 for creating a uniform X-ray irradiation field, an imaging unit 4, and an image recording unit 5. The X-ray source 1 generates radiation (solid arrow) having high brightness and high spatial coherence. Preferably, the spatial coherence length (λ / △ θ)
Use radiation of 10 μm or longer. Here, λ is the wavelength of the X-ray, and △ θ is the spatial divergence angle of the X-ray having that wavelength. Here, the radiation is, for example, radiation X-rays obtained from a bending electromagnet or an insertion light source or X-rays obtained by applying the radiation to a silicon single crystal, and has an energy of 3 keV to 200 keV. X-rays having high spatial coherence cause an X-ray diffraction at a minute lesion, and have an effect of recording a fine interference image 51 on a film 50 as an image recording medium.

【0021】X線光学系3は、X線の性質を保持ないし
増強すると共に、被写体の大きさに合わせて均一強度の
X線照射野を作成する機能を有する。特に、放射光X線
を複数枚のシリコン単結晶板で反射させることにより空
間干渉性の高いX線光子を十分な量フィルムに与えるこ
とができるので、被写体40の動きによる画像ぼけの少
ない、短時間撮影が実施可能となる。X線光学系3は、
後述する図11に示す各種構成を用いることができる。
The X-ray optical system 3 has a function of maintaining or enhancing the properties of X-rays and creating an X-ray irradiation field having a uniform intensity according to the size of a subject. In particular, since a sufficient amount of X-ray photons having high spatial coherence can be given to the film by reflecting the synchrotron radiation X-rays on a plurality of silicon single crystal plates, the image blur due to the movement of the subject 40 can be reduced. Time shooting can be performed. The X-ray optical system 3
Various configurations shown in FIG. 11 described below can be used.

【0022】本例では、入射光軸と出射光軸が同一軸と
なる複数のシリコン結晶板の組み合わせたX線光学系を
用いている。図6は放射光X線を8枚のシリコン単結晶
板で反射させるX線光学系の上面から見た模式図、図7
は図6のX線光学系を側面から見た模式図である。前4
枚の結晶(X線源側)a〜dは横(縦)方向のサイズを
調整し、後4枚の結晶e〜hは縦(横)方向のサイズが
調整可能である。各結晶a〜hは、原子面に対して回転
可能に構成されている。即ち、結晶a〜hを図示の如
く、原子面の法線方向を軸とする回転操作によりX線照
射野サイズの縦と横、それぞれ任意に調整できる。
In this embodiment, an X-ray optical system is used in which a plurality of silicon crystal plates in which the incident optical axis and the output optical axis are the same axis are combined. FIG. 6 is a schematic view of the X-ray optical system for reflecting the synchrotron radiation X-rays with eight silicon single crystal plates as viewed from above, and FIG.
FIG. 7 is a schematic view of the X-ray optical system of FIG. 6 as viewed from the side. Previous 4
The size of the crystals (X-ray source side) a to d can be adjusted in the horizontal (vertical) direction, and the size of the last four crystals e to h can be adjusted in the vertical (horizontal) direction. Each of the crystals a to h is configured to be rotatable with respect to the atomic plane. That is, as shown in the drawing, the size of the X-ray irradiation field can be arbitrarily adjusted vertically and horizontally by rotating the crystals a to h around the normal direction of the atomic plane as an axis.

【0023】図8はシリコン単結晶板の原子面に対して
ある角度でX線を入射させたとき出射されるX線を示す
図、図9はX線が対称反射の場合を示す図、図10はX
線が非対称反射の場合を示す図である。
FIG. 8 is a view showing X-rays emitted when X-rays are incident at a certain angle with respect to the atomic plane of the silicon single crystal plate, and FIG. 9 is a view showing the case where the X-rays are symmetrically reflected. 10 is X
It is a figure showing the case where a line is asymmetrical reflection.

【0024】(1)対称反射について 図9において、結晶の表面とブラッグ面が平行(α=
0)のときは、入射X線の幅Dinと出射X線の幅D
outは、同じとなる。
(1) Symmetrical reflection In FIG. 9, the crystal surface and the Bragg plane are parallel (α =
If 0), the width D of the width D in the incident X-ray emission X-ray
out is the same.

【0025】Din=Dout シリコン単結晶板による対称反射は、X線束の単色化
(エネルギーの決定)、X線進行方向の調整に役立つも
のである。
Din= Dout  Symmetric reflection by silicon single crystal plate makes X-ray flux monochromatic
(Determination of energy), useful for adjusting the X-ray traveling direction
It is.

【0026】(2)非対称反射について 結晶の表面とブラッグ面が角度αをなすときは、入射X
線の幅(サイズ)Dinと出射X線の幅(サイズ)D
outは異なる。ここで、結晶の非対称度をbと定義
し、b=sin(θ−α)/sin(θ+α)とお
くと、 Dout=(1/b)×Din (b>0) となる。
(2) Asymmetrical reflection When the surface of the crystal and the Bragg plane form an angle α, the incident X
Line width (size) D in and output X-ray width (size) D
out is different. Here, the asymmetry of the crystals is defined as b, b = sin (θ 0 -α) / sin (θ 0 + α) and putting, D out = (1 / b ) × D in the (b> 0) Become.

【0027】図10において、従来からの横方向Aと縦
方向Bの操作に加え、軸周りCの回転を加えることによ
り照射野サイズの拡大や縮小ができる。一辺の拡大率M
は、1/b≦M≦bの範囲で任意に選べる。
In FIG. 10, the size of the irradiation field can be increased or reduced by rotating the rotation about the axis C in addition to the conventional operation in the horizontal direction A and the vertical direction B. Enlargement ratio M on one side
Can be arbitrarily selected within a range of 1 / b ≦ M ≦ b.

【0028】シリコン単結晶板による非対称反射は、照
射面積(照射野)の拡大縮小(サイズの調整)、X線束
の単色化(X線エネルギーの決定/被曝線量の軽減)、
空間的干渉性の向上、X線進行方向の調整に役立つもの
である。
The asymmetrical reflection by the silicon single crystal plate causes enlargement / reduction of an irradiation area (irradiation field) (adjustment of size), monochromaticization of X-ray flux (determination of X-ray energy / reduction of exposure dose),
It is useful for improving spatial coherence and adjusting the X-ray traveling direction.

【0029】本発明のX線光学系は、次の特徴を持って
いる。基準となる照射面積に対して、照射面積を連続
的に変更できる。結晶の非対象度を図10に示すよう
に、bとすれば、その拡大率Mは、1/b≦M≦bから
任意に選べる。放射線の進行方向(光軸)が8枚結晶
の前後で変わらない。照射面一辺のサイズが縦横それ
ぞれについて、拡大率を自由に設定可能である。X線
の波長を連続的に変化できるので、自由にX線波長(又
はエネルギー)の選択ができる。
The X-ray optical system according to the present invention has the following features. The irradiation area can be continuously changed with respect to the reference irradiation area. As shown in FIG. 10, if the degree of asymmetry of the crystal is b, the magnification M can be arbitrarily selected from 1 / b ≦ M ≦ b. The traveling direction (optical axis) of the radiation does not change before and after the eight crystals. The enlargement ratio can be freely set for each size of one side of the irradiation surface in the vertical and horizontal directions. Since the X-ray wavelength can be continuously changed, the X-ray wavelength (or energy) can be freely selected.

【0030】X線光学系の他の実施形態について説明す
る。図11(A)は結晶を用いずにX線スリットのみで
構成した例、図11(B)は1枚で横方向サイズを調整
する結晶で構成した例、図11(C)は2枚で横方向サ
イズを調整する結晶で構成した例、図11(D)は1枚
で縦方向サイズを調整する結晶と1つの横方向サイズを
調整する結晶で構成した例、図11(E)は2枚で横方
向サイズを調整する結晶と1枚で縦方向サイズを調整す
る結晶で構成した例、図11(F)は2枚で縦方向サイ
ズを調整する結晶と2枚で横方向サイズを調整する結晶
で構成した例を示す。図11(B)〜(F)のX線の放
射軸上に図6の8枚組のX線光学系を配置することで光
軸の位置を維持しかつ縦横のサイズの独立調整が可能と
なる。
Next, another embodiment of the X-ray optical system will be described. 11A shows an example in which only an X-ray slit is used without using a crystal, FIG. 11B shows an example in which one crystal is used to adjust the lateral size, and FIG. 11C shows two examples. FIG. 11D shows an example in which one crystal is used to adjust the vertical size, and FIG. 11E shows an example in which one crystal is used to adjust the horizontal size. FIG. 11 (F) shows an example in which one crystal is used to adjust the horizontal size and one crystal is used to adjust the vertical size. FIG. 11 (F) shows two crystals used to adjust the vertical size and two crystals used to adjust the horizontal size. An example is shown in which a crystal is formed. By disposing the eight-piece X-ray optical system of FIG. 6 on the X-ray radiation axis of FIGS. 11B to 11F, the position of the optical axis can be maintained and the vertical and horizontal sizes can be independently adjusted. Become.

【0031】図1における撮影部4は、撮影台41、患
者が座る椅子42、被写体40の手部を固定し、X線を
透過して照射するアクリル板等のX線吸収効果の小さい
材質からなる被写体固定部43から構成されている。ア
クリル板の場合は厚さ数mm程度でよい。図1に示す例
では、被写体固定部43が撮影台41に支持する被写体
固定部支持体44によって支持されており、図2の例で
はX線源からの散乱X線を遮蔽する部屋の仕切り壁6側
に固定されている。被写体固定部43は、スリット7に
対向配置される。スリット7は、X線照射野の外周にほ
ぼ一致させるよう配置される。X線はスリット7を通し
て放射され、被写体固定部43を透過し人体の手部40
に照射される。被写体固定部43の後方にはX線の照射
線上に画像記録部5が設置される。
The imaging unit 4 shown in FIG. 1 is made of a material having a small X-ray absorption effect, such as an acrylic board or the like, which fixes the imaging table 41, the chair 42 on which the patient sits, and the hand of the subject 40, and transmits and radiates X-rays. The object fixing section 43 is composed of In the case of an acrylic plate, the thickness may be about several mm. In the example illustrated in FIG. 1, the subject fixing unit 43 is supported by a subject fixing unit support 44 supported on the imaging table 41, and in the example of FIG. 2, a partition wall of a room that blocks scattered X-rays from an X-ray source 6 side. The subject fixing section 43 is arranged to face the slit 7. The slit 7 is arranged so as to substantially coincide with the outer periphery of the X-ray irradiation field. X-rays are radiated through the slit 7, pass through the subject fixing portion 43, and pass through the hand 40 of the human body.
Is irradiated. The image recording unit 5 is provided behind the subject fixing unit 43 on the X-ray irradiation line.

【0032】図2中の破線のX線(斜め上方へ放射)の
利用については、患者の状態、疾患の種類、状態によ
り、検査部位(手、足、体患部等)にX線を斜め入射す
る方がより診断に適した画像が得られる場合に用いる。
このような斜め入射機能を付属させることによりシステ
ムの汎用性が高められる。
As for the use of the broken X-ray (radiated obliquely upward) in FIG. 2, the X-ray is obliquely incident on the examination site (hand, foot, affected body, etc.) depending on the condition of the patient, the type of the disease, and the condition. This method is used when an image more suitable for diagnosis is obtained.
By adding such an oblique incidence function, the versatility of the system can be enhanced.

【0033】被写体固定部43は、図1に示すように撮
影台41に固定された被写体固定部支持体44に取付け
る構造、或いは図2に示すようにX線源を格納し、又撮
影部との区分を図る部屋の仕切壁6に固定された被写体
固定部支持体44に取付ける構造により実施される。図
5において、被写体固定部43は、被写体固定部支持体
44にフレーム45を傾倒機構部49に取り付け、この
フレーム45に被写体固定部46を取着する。フレーム
45には被写体の下部を支える支え部材47と被写体を
固定するためのX線吸収の少ない材質によるベルト48
等が設けられている。固定された被写体の疾患部位に合
わせてフレーム45を任意角に傾倒させる。被写体40
をベルト48等で固定することにより、被写体40の動
きによる画像ぼけを軽減すると共に、短時間撮影であっ
ても、その準備から終了までの間、苦痛の少ない楽な体
位で被験者の整位(ポジショニング)がとれる。
The subject fixing section 43 has a structure to be attached to a subject fixing section support 44 fixed to the imaging table 41 as shown in FIG. 1, or stores an X-ray source as shown in FIG. This is implemented by a structure that is attached to the subject fixing portion support 44 fixed to the partition wall 6 of the room where the division is made. In FIG. 5, the subject fixing unit 43 mounts a frame 45 on a subject fixing unit support body 44 to a tilting mechanism unit 49, and attaches a subject fixing unit 46 to the frame 45. The frame 45 includes a support member 47 for supporting the lower part of the subject and a belt 48 made of a material having low X-ray absorption for fixing the subject.
Etc. are provided. The frame 45 is tilted at an arbitrary angle in accordance with the fixed diseased part of the subject. Subject 40
Is fixed by the belt 48 or the like, so that the image blur due to the movement of the subject 40 can be reduced, and even if the photographing is performed for a short time, the subject can be positioned in a comfortable position with little pain from the preparation to the end. Positioning).

【0034】図2に示す撮影台41は、人体を倒伏させ
て足部の撮影を可能にする為、身長にほぼ等しい長さの
寝台410により構成されており、その寝台410をほ
ぼ1/3で2分割し、ヒンジ411にて90度回転可能
に構成されている。患者を座らせて手部40等を撮影す
るとき図示の実線で示すように椅子にセットし、または
患者を倒伏させて足部等を撮影する場合には図示の破線
で示すように寝台410にセットする。
The photographing table 41 shown in FIG. 2 is constituted by a bed 410 having a length substantially equal to the height so as to allow the human body to fall down and photograph a foot. , And is configured to be rotatable by 90 degrees at the hinge 411. When photographing the hand 40 and the like while the patient is sitting down, the patient is set on a chair as shown by the solid line in the drawing, or when the patient is laid down and the foot and the like are photographed, the patient is placed on the bed 410 as shown by the broken line in the drawing. set.

【0035】手部や足部の疾患部位に対してX線の照射
位置を変える為に撮影台41の高さと方向の位置調整が
可能な構造になっている。図2において、回転テーブル
82は、床面と同レベルになる載置面を有し、昇降機構
部80と回転機構部90とによって撮影台41の高さと
向きの調整が行われる。昇降機構部80は、例えば図示
の如くリンク機構81によって回転テーブル82を支
え、このリンク機構81を駆動部(図示せず)によって
矢印方向に上下動(Y方向)させ、撮影台41の高さを
調節する。また、回転機構部90は、回転テーブル82
を水平方向に回転自在に支持し、電動部91と回転テー
ブル駆動軸92との間を伝動ベルト93により連結し、
回転テーブル82を任意の方向に回転させ撮影台41の
向きをX線放射方向に対して調整する。レール412
は、寝台410をX方向に移動する目的で用いる。
In order to change the irradiation position of X-rays on a diseased part of the hand or foot, the height and direction of the imaging table 41 can be adjusted. In FIG. 2, the rotary table 82 has a mounting surface that is at the same level as the floor surface, and the height and direction of the imaging table 41 are adjusted by the lifting mechanism 80 and the rotation mechanism 90. The lifting mechanism 80 supports a rotary table 82 by a link mechanism 81, for example, as shown in the figure, and moves the link mechanism 81 up and down (Y direction) in the direction of the arrow by a drive unit (not shown). Adjust In addition, the rotating mechanism 90 includes a rotating table 82.
Is rotatably supported in the horizontal direction, and the electric unit 91 and the rotary table drive shaft 92 are connected by a transmission belt 93,
The rotation table 82 is rotated in an arbitrary direction to adjust the direction of the imaging table 41 with respect to the X-ray emission direction. Rail 412
Is used for moving the bed 410 in the X direction.

【0036】画像記録部5は、X線フィルム等の画像記
録媒体50に画像を記録する機能を有し、画像記録媒体
50と被写体固定部43との間の距離(Z方向)を調整
する記録媒体移動手段52が設けられている。画像記録
媒体50と被写体固定部43の距離は、0.3〜4mの範囲
を調整可能になっている。
The image recording section 5 has a function of recording an image on an image recording medium 50 such as an X-ray film, and adjusts the distance (Z direction) between the image recording medium 50 and the subject fixing section 43. A medium moving means 52 is provided. The distance between the image recording medium 50 and the subject fixing unit 43 can be adjusted within a range of 0.3 to 4 m.

【0037】記録媒体移動手段52は、地上走行装置や
天井走行装置によって構成される。地上走行装置は、図
1に示すように設置台53の上にレール54を敷き、こ
のレール54上を動く走行部55に画像記録媒体50を
取付ける。また、天井走行装置は、図4に示すように天
井56にレール57を固定し、この天井レール57に吊
り下げられて動く走行部58に画像記録媒体50を取付
ける。画像記録媒体50は、伸縮式アームで上下し、ヒ
ンジ部58Bで水平より45゜まで傾く。又、天井走行
装置は、被写体40と画像記録媒体50の距離を小さく
する(0.3〜1m程)場合やX線斜入射撮影時に用い
る。地上走行装置や天井走行装置は、手動又は動力によ
るもので構成される。
The recording medium moving means 52 is constituted by a ground traveling device or an overhead traveling device. As shown in FIG. 1, the ground traveling device lays a rail 54 on an installation table 53, and attaches an image recording medium 50 to a traveling unit 55 that moves on the rail 54. In the ceiling traveling device, a rail 57 is fixed to a ceiling 56 as shown in FIG. 4, and the image recording medium 50 is mounted on a traveling unit 58 suspended and moved by the ceiling rail 57. The image recording medium 50 is moved up and down by the telescopic arm, and is inclined by 45 ° from the horizontal at the hinge portion 58B. The overhead traveling device is used when the distance between the subject 40 and the image recording medium 50 is reduced (about 0.3 to 1 m) or when X-ray oblique incidence imaging is performed. The ground traveling device and the overhead traveling device are manually or powered.

【0038】本実施例の作用を説明する。X線源1が高
輝度且つ高空間干渉性を有する放射線を発生し、X線光
学系にて被写体の大きさに合わせたX線照射野を持つX
線を生成する。撮影条件(撮影時間、X線エネルギー
等)は、撮影部位により異なる。画像記録媒体50と被
写体固定部43との距離をX線の干渉度に合わせて設定
する。手足40の撮影部位を被写体固定部43に当接さ
せ、好ましくはしっかりと固定した後、X線を照射して
画像記録媒体50に記録撮影する。ここで、X線の干渉
度と前記距離との関係は、X線の干渉度が比較的高いと
きは2〜4mぐらいが適し、低いときは0.3〜2mぐらい
が適する。ただし、同時にフィルム等に記録されるX線
吸収効果による画像も診断情報を含むのでこれが失われ
ない程の距離に定める。
The operation of this embodiment will be described. An X-ray source 1 generates radiation having high luminance and high spatial coherence, and an X-ray having an X-ray irradiation field matched to the size of a subject by an X-ray optical system.
Generate a line. Imaging conditions (imaging time, X-ray energy, etc.) differ depending on the imaging site. The distance between the image recording medium 50 and the subject fixing unit 43 is set in accordance with the degree of X-ray interference. After the imaging part of the limb 40 is brought into contact with the subject fixing part 43, and preferably fixed firmly, X-rays are irradiated to record and shoot on the image recording medium 50. Here, the relationship between the X-ray interference and the distance is preferably about 2 to 4 m when the X-ray interference is relatively high, and about 0.3 to 2 m when the X-ray interference is low. However, since an image due to the X-ray absorption effect recorded on a film or the like at the same time also includes diagnostic information, the distance is set so that this is not lost.

【0039】微小骨折像は、骨試料と画像記録媒体の距
離により大きく依存する。図12は被写体とフィルム間
の距離Z=0.7mにおける撮影画像(白矢印部分が骨折
部位を示す)である。図13は撮影画像の微小骨折部位
をスケッチした図である。本例は乾燥人骨に対して、衝
撃を与えて人為的に微小骨折を作ったものである。尚、
図中の符号Hは骨上で圧力(外力)のかかった点(打撃
点)、AはHから生じた縦方向の微小骨折像、BはHか
ら生じた横方向の微小骨折像を示す。
The microfracture image greatly depends on the distance between the bone sample and the image recording medium. FIG. 12 is a photographed image (a white arrow indicates a fracture site) at a distance Z = 0.7 m between the subject and the film. FIG. 13 is a diagram in which a microfracture site in a captured image is sketched. In this example, a microfracture was artificially created by applying an impact to a dried human bone. still,
In the figure, reference symbol H denotes a point on the bone where pressure (external force) is applied (hitting point), A denotes a vertical microfracture image generated from H, and B denotes a horizontal microfracture image generated from H.

【0040】図12に示す画像は印画紙に焼き付けてい
るので、原フィルムとは白黒濃度が反転している。この
画像には試料のX線吸収差に起因するコントラストとX
線位相の変化に起因するコントラストによる画像情報が
含まれている。被写体とフィルムが近いZ=0.1mにお
ける画像は、主にX線吸収効果により生じており、この
位置で撮影した画像では亀裂(微小骨折)を捉えること
ができなかった。図14は同じ試料をX線焦点サイズ0.
1mmの医療用X線管で撮影したX線吸収効果による画
像を示す。管電圧は45kV、露光量は約1000mA・sで
ある。X線増感紙は用いていない。ここでも微小骨折像
は捉えることができなかった。
Since the image shown in FIG. 12 is printed on photographic paper, the black and white density of the original film is inverted. This image shows the contrast caused by the X-ray absorption difference of the sample and the X-ray absorption.
Image information based on contrast caused by a change in line phase is included. The image at Z = 0.1 m near the subject and the film is mainly generated by the X-ray absorption effect, and a crack (microfracture) cannot be captured in the image taken at this position. FIG. 14 shows the same sample with an X-ray focal size of 0.
3 shows an image obtained by an X-ray absorption effect taken with a 1 mm medical X-ray tube. The tube voltage is 45 kV and the exposure amount is about 1000 mA · s. No X-ray intensifying screen was used. Again, no microfracture images could be captured.

【0041】図12と図14の画像を比較すると、放射
光X線を用いた位相の変化に起因する画像(図12)に
のみ微小骨折(矢印部分)が写っていることが分かる。
微小骨折のようにX線吸収差の小さな部位はX線位相の
変化に基づくコントラストでなければ描写できない。X
線管に比べて単色で干渉性の高い放射光X線の方が、位
相コントラストの描写には有利である。
Comparing the images of FIG. 12 and FIG. 14, it can be seen that microfractures (arrows) are shown only in the image (FIG. 12) resulting from the phase change using synchrotron radiation X-rays.
A portion having a small X-ray absorption difference, such as a microfracture, cannot be described unless the contrast is based on a change in the X-ray phase. X
Synchrotron radiation X-rays that are monochromatic and have high coherence compared to a tube are more advantageous for describing phase contrast.

【0042】骨表面を金属顕微鏡で観察した結果、微小
骨折の発生様式(走行状態)には、少なくとも2種類あ
ることが確認できた。これを骨断面を模式的に描いた図
で説明する。図15は、:亀裂幅が数μm〜数10μ
m程度の開口構造型の微小骨折である。また、図16
は、:明瞭な開口部を示さない、骨組織の変位による
界面ずれ構造型の微小骨折である。
As a result of observing the bone surface with a metallurgical microscope, it was confirmed that there were at least two types of microfracture generation modes (running conditions). This will be described with reference to a diagram schematically illustrating a bone cross section. FIG. 15 shows that the crack width is several μm to several tens μ.
This is a microfracture having an opening structure of about m. FIG.
Is: a microfracture of the interface misalignment type due to the displacement of the bone tissue without showing a clear opening.

【0043】において生じた位相コントラストは、図
15に示したX線に対して半透明な単スリット(位相物
質のスリット)模型で説明できる。この表式における画
像コントラストはフレネル積分関数で表され、試料とX
線フィルムの距離の違いにおける画像コントラストの変
化を説明することができる。生ずるX線位相差φは、 φ=2π(△n)L/λ で表される。上式において、△nは、該単スリットの開
口部と非開口部の屈折率の差、Lはスリットの厚さ、λ
はX線の波長である。ここに、△n〜0.4×10-6、λ=4.
1×10-11m、L〜50μmとすれば、計算による位相差
は、およそπ(rad)である。微小骨折像の線幅は約2
0μmである。計算による像の全線幅W〜2dで与えら
れる。ここに、全線幅Wとは、バッググランド濃度を除
く位相コントラストのみにおける1/10値幅、つまり
位相コントラストのみを考慮したときの最大強度に対し
て1/10の強度を与える線プロファイル(図17)上
の2点間の距離を指す。dは、該単スリットの開口幅で
ある。線の形(プロファイル)は、d=7.5μmとした場
合の計算結果との一致が良い。X線フィルムの分解能が
約5μmであることを考慮すると、開口幅とX線フィル
ム分解能のたたみこみから生じる実測の線幅についても
合理性がある。において生じた位相コントラストは、
図16に示したX線に対して半透明な片スリット模型で
説明できる。
The phase contrast generated in the above can be explained by a single-slit (slit of phase material) model translucent to X-rays shown in FIG. The image contrast in this expression is expressed by a Fresnel integration function, and the sample and X
The change in image contrast due to the difference in the distance of the line film can be explained. The resulting X-ray phase difference φ is represented by φ = 2π (△ n) L / λ. In the above equation, Δn is the difference between the refractive index of the opening and the non-opening of the single slit, L is the thickness of the slit, λ
Is the wavelength of the X-ray. Where △ n ~ 0.4 × 10 -6 , λ = 4.
If 1 × 10 −11 m and L to 50 μm, the calculated phase difference is approximately π (rad). The line width of the microfracture image is about 2
0 μm. It is given by the total line width W〜2d of the calculated image. Here, the total line width W is a 1/10 value width only in the phase contrast excluding the background density, that is, a line profile that gives 1/10 of the maximum intensity when only the phase contrast is considered (FIG. 17). Refers to the distance between the above two points. d is the opening width of the single slit. The shape of the line (profile) agrees well with the calculation result when d = 7.5 μm. Considering that the resolution of the X-ray film is about 5 μm, there is a reasonable ratio between the aperture width and the actually measured line width resulting from convolution of the X-ray film resolution. The phase contrast produced at is
This can be explained by a semi-slit model that is translucent to the X-ray shown in FIG.

【0044】放射光X線による位相差画像の骨微細構造
(骨梁)描写は、X線管による撮像に比べてはるかに優
れている。これは、X線の屈折による辺縁部の強調現象
(エッジ効果)である。図14に示すように、エッジ効
果は焦点サイズが0.1mmのX線管では顕著に現れない。
微小骨折部の描写能力は、干渉性の高い放射光X線に比
べずっと低い。骨折撮影の臨床試験に進むに当たり、照
射野サイズとして15cm×20cm程度が必要であ
る。これについては非対称反射結晶を利用した照射野拡
大の技術を用いれば良い。放射光X線は、X線出力が大
きく、短時間撮影に向いている。つまり、被写体の動き
に起因する画像ブレを抑制するのに役立つ。これは微小
骨折のような小さな被写体の撮影には非常に有利な条件
である。
The depiction of bone microstructure (trabecular bone) in a phase contrast image using synchrotron radiation X-rays is far superior to imaging using an X-ray tube. This is an edge enhancement phenomenon (edge effect) due to X-ray refraction. As shown in FIG. 14, the edge effect does not appear remarkably in an X-ray tube having a focal size of 0.1 mm.
The delineation ability of the microfracture is much lower than that of highly coherent synchrotron radiation X-rays. In order to proceed to the clinical test of fracture imaging, an irradiation field size of about 15 cm × 20 cm is required. In this case, a technique for expanding the irradiation field using an asymmetric reflection crystal may be used. Synchrotron X-rays have a large X-ray output and are suitable for short-time imaging. That is, it is useful for suppressing image blur caused by the movement of the subject. This is a very advantageous condition for photographing a small subject such as a small fracture.

【0045】次に動物の足部の微小骨折を撮影する微小
病変のX線撮影システムについて説明する。尚、本実施
例は馬で代表される四肢動物の足部撮影に応用した微小
病変のX線撮影システムである。図18は動物用の微小
病変のX線撮影システムの概念を示す全体斜視図、図1
9は撮影部の側面図、図20は撮影台の駆動部を含む撮
影装置の正面図である。
Next, an X-ray imaging system for micro-lesions for imaging micro-fractures in the foot of an animal will be described. The present embodiment is an X-ray imaging system for micro-lesions applied to foot imaging of quadrupeds represented by horses. FIG. 18 is an overall perspective view showing the concept of an X-ray imaging system for animal microscopic lesions.
9 is a side view of the photographing unit, and FIG. 20 is a front view of the photographing apparatus including the driving unit of the photographing table.

【0046】撮影台100は、回転可能に軸支された回
転テーブル101を備えており、回転テーブル101は
モータ102の駆動力を変速部103により変速し軸1
04に伝えられ回転する。動物108を誘導するU字形
の柵112が垂直に設けられている。柵112は、天井
113に設置された回転機構114により必要に応じて
回転軸114Aを中心に回転させることができる。
The imaging table 100 has a rotatable table 101 which is rotatably supported by a shaft.
It is transmitted to 04 and rotates. A U-shaped fence 112 for guiding the animal 108 is provided vertically. The fence 112 can be rotated about a rotation shaft 114A as needed by a rotation mechanism 114 installed on a ceiling 113.

【0047】設置台105には、X−Zレール106が
配備されており、このX−Zレール106は撮影台10
0を挟んでX線放射部110とは反対側に設置され、X
線の照射方向に敷設されたXレール106Aと、Xレー
ル106A上を移動可能でX線の照射方向に直交する方
向に敷設されたZレール106Bから構成されている。
画像記録媒体107は、Zレール106B上を走行す
る。画像記録媒体107と撮影台100との間に、画像
記録媒体107を除く上部を動物から見えないように遮
蔽する遮蔽体111が配置されている。これは、動物の
恐怖心をあおらないための措置である。
An XZ rail 106 is provided on the mounting table 105, and the XZ rail 106 is
0 and the X-ray radiating section 110
It comprises an X-rail 106A laid in the X-ray irradiation direction and a Z-rail 106B movably on the X-rail 106A and laid in a direction perpendicular to the X-ray irradiation direction.
The image recording medium 107 runs on the Z rail 106B. Between the image recording medium 107 and the imaging stand 100, a shielding body 111 for shielding the upper part except the image recording medium 107 so as to be invisible to an animal is arranged. This is a measure to keep the animal from fear.

【0048】本実施例の作用を説明する。動物108を
撮影台100に載せ、足部の撮影部位に正しくX線が照
射されるよう回転テーブル101を回転させて動物10
8の向きを調節する。撮影部位に画像記録媒体107を
移動させてセットし、X線を照射して撮影する。
The operation of this embodiment will be described. The animal 108 is placed on the imaging table 100, and the rotating table 101 is rotated so that the X-ray is correctly irradiated on the imaging region of the foot.
Adjust the orientation of 8. The image recording medium 107 is moved and set to an imaging region, and X-rays are irradiated to perform imaging.

【0049】本発明の実施例には、次の効果が期待され
る。即ち、 平行性(干渉性)の高い(強い)X線を用いることで
短時間撮影が可能となり、骨を始めとして、その表面や
内部に生じた微小なキズ等の疾患における診断に役立
つ。 非侵襲的手法により得られる診断画像として、従来法
では描画できない微小病変等の像を高い画像コントラス
トで描画できるので、患者により適切な診断、治療方針
の決定、並びに病後管理を行えるようになると共に、人
や動物を対象にした、X線撮影装置の開発に寄与でき
る。
The following effects are expected from the embodiment of the present invention. That is, by using X-rays having high parallelism (interference) (strong), imaging can be performed in a short time, which is useful for diagnosis of diseases such as bones and minute scratches generated on the surface or inside thereof. As a diagnostic image obtained by a non-invasive method, an image of a small lesion or the like that cannot be drawn by the conventional method can be drawn with high image contrast, so that a more appropriate diagnosis, treatment policy determination, and post-morbid management can be performed for the patient. And contribute to the development of an X-ray imaging apparatus for humans and animals.

【0050】本発明の応用としては、位相画像法におけ
る造影検査法への実施ができる。物質元素の違い(原子
番号の違い)から生じる位相の変化を画像にすることが
できる。血管内、体内に適切な薬品を注入することで、
位相の変化に起因するコントラストをより高めることが
できる。薬品の併用により微少病変やX線吸収差の少な
い組織の画像コントラストを強調することで、より多く
の診断情報を提供する造影検査法を実施できる。
As an application of the present invention, the present invention can be applied to a contrast inspection method in a phase image method. An image can be formed of a change in phase caused by a difference between substance elements (difference in atomic number). By injecting appropriate drugs into blood vessels and the body,
The contrast resulting from the phase change can be further increased. A contrast examination method that provides more diagnostic information can be performed by enhancing the image contrast of a microscopic lesion or a tissue having a small X-ray absorption difference by using a combination of drugs.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の微小病変のX線撮影システムに
よれば、平行性の高いX線を骨のキズ(例えば、微小骨
折などの微細な割れ目)などに照射すると割れ目等、位
相の変化を生じる部位によるX線の回折等の効果により
画像が形成され、微小病変等をX線位相の変化に画像と
して描出できる。また、競技選手や事故の被害者等の打
撲症等、大小の骨折を伴う恐れのある疾患において、よ
り適切な診断、治療方針の決定、並びに疾患管理指導が
できる。また、骨質の変化に対しても感度が高いことか
ら、骨粗鬆症の早期診断法として撮影法が実施できる。
また、癌病変における石灰化病巣も位相被写体であり、
病巣の新しい検出法としての応用撮影が実施できる。更
に、動物の四肢撮影に適用すれば、運動中の大骨折に至
る前、微小骨折のうちに病巣を発見できる。特に、競争
馬等の健康管理において有益となる。また、本発明のX
線光学装置によれば、上記以外の利用形態として、各種
分野における金属、非金属、半導体、高分子等の材料の
評価に用いることができる。
According to the X-ray imaging system for micro-lesions of the present invention, when a highly parallel X-ray is applied to a wound of a bone (for example, a fine crack such as a micro-fracture), a phase change such as a crack occurs. An image is formed by the effect of X-ray diffraction or the like due to the portion where the X-ray is generated, and a minute lesion or the like can be depicted as an image in a change in X-ray phase. In addition, for diseases that may involve large or small fractures such as bruises of athletes and accident victims, more appropriate diagnosis, treatment policy determination, and disease management guidance can be performed. In addition, the imaging method can be implemented as an early diagnosis method for osteoporosis because the sensitivity is high for changes in bone quality.
Calcified lesions in cancer lesions are also phase subjects,
Applicable imaging can be implemented as a new method for detecting lesions. Furthermore, when applied to limb imaging of animals, lesions can be found in microfractures before large fractures during exercise. In particular, it is useful in health management of racing horses and the like. In addition, X of the present invention
According to the line optical device, as a utilization form other than the above, it can be used for evaluating materials such as metals, nonmetals, semiconductors, and polymers in various fields.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る微小病変のX線撮影システムの実
施形態を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an X-ray imaging system for a small lesion according to the present invention.

【図2】本発明に係る微小病変のX線撮影システムにお
ける撮影部の他の実施形態を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing another embodiment of the imaging unit in the micro lesion X-ray imaging system according to the present invention.

【図3】図2の上面図である。FIG. 3 is a top view of FIG. 2;

【図4】本発明に係る微小病変のX線撮影システムにお
ける画像記録部の他の実施形態を示す側面図である
FIG. 4 is a side view showing another embodiment of the image recording unit in the micro lesion X-ray imaging system according to the present invention.

【図5】本発明に係る微小病変のX線撮影システムにお
ける被写体固定部の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a subject fixing unit in the micro lesion X-ray imaging system according to the present invention.

【図6】本発明に係る微小病変のX線撮影システムに用
いられるX線光学系の上面から見た模式図である。
FIG. 6 is a schematic view of the X-ray optical system used in the X-ray imaging system for micro-lesions according to the present invention, as viewed from above.

【図7】図6のX線光学系を側面から見た模式図であ
る。
FIG. 7 is a schematic diagram of the X-ray optical system of FIG. 6 as viewed from a side.

【図8】非対称型シリコン単結晶板の原子面に対してあ
る角度でX線を入射させたとき出射されるX線を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing X-rays emitted when X-rays are incident at a certain angle with respect to the atomic plane of an asymmetric silicon single crystal plate.

【図9】X線が対称反射の場合を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a case where X-rays are symmetrically reflected.

【図10】X線が非対称反射の場合を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a case where X-rays are asymmetrically reflected.

【図11】本発明に係る微小病変のX線撮影システムに
用いられるX線光学系の他の実施形態を示す説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory view showing another embodiment of the X-ray optical system used in the X-ray imaging system for micro-lesions according to the present invention.

【図12】本発明に係る微小病変のX線撮影システムに
よる撮影画像の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of an image captured by the X-ray imaging system for a micro lesion according to the present invention.

【図13】図12に示す撮影画像の微小骨折部位をスケ
ッチした図である。
FIG. 13 is a diagram in which a microfracture site of the photographed image shown in FIG. 12 is sketched.

【図14】図12における被写体と同じものを医療用X
線管により撮影した画像を示す図である。
14 shows the same object as the subject in FIG.
It is a figure showing the picture picturized by the tube.

【図15】亀裂幅が数μm〜数10μm程度の開口構造
型の微小骨折のモデル図である。
FIG. 15 is a model diagram of a microfracture of an open structure type having a crack width of several μm to several tens μm.

【図16】明瞭な開口部を示さない、骨組織の変位によ
る界面構造型の微小骨折のモデル図である。
FIG. 16 is a model diagram of an interface-structure-type microfracture due to displacement of bone tissue without showing a clear opening.

【図17】微小骨折像の線幅の線プロファイルを示す図
である。
FIG. 17 is a diagram showing a line profile of a line width of a microfracture image.

【図18】本発明に係る動物用の微小病変のX線撮影シ
ステムの概念を示す全体斜視図である。
FIG. 18 is an overall perspective view showing the concept of an X-ray imaging system for microscopic lesions for animals according to the present invention.

【図19】本発明に係る動物用の微小病変のX線撮影シ
ステムにおける撮影部の側面図である。
FIG. 19 is a side view of the imaging unit in the X-ray imaging system for microscopic lesions for animals according to the present invention.

【図20】本発明に係る動物用の微小病変のX線撮影シ
ステムにおける撮影台の駆動部を含む撮影装置の正面図
である。
FIG. 20 is a front view of an imaging apparatus including a driving unit of the imaging table in the X-ray imaging system for microscopic lesions for animals according to the present invention.

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

1 X線源 2 シリコン単結晶板(X線光学素子) 3 X線光学系 4 撮影部 5 画像記録部 7 X線スリット 40 被写体 41 撮影台 43 被写体固定部 47 回転テーブル 50 画像記録媒体 51 撮影画像 52 記録媒体移動手段 80 昇降装置 90 回転装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 X-ray source 2 silicon single crystal plate (X-ray optical element) 3 X-ray optical system 4 imaging unit 5 image recording unit 7 X-ray slit 40 subject 41 imaging table 43 subject fixing unit 47 rotation table 50 image recording medium 51 captured image 52 recording medium moving means 80 elevating device 90 rotating device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兵藤 一行 茨城県つくば市並木2−205−205 (72)発明者 張 小威 茨城県つくば市吾妻4−202−301 (72)発明者 杉山 弘 茨城県つくば市吾妻2−807−309 Fターム(参考) 2H013 AA21 AA30 4C093 AA30 CA04 DA10 EA20 EB02 EB04 EC29 EC34 ED06 ED07 FA16 FA43  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazuyuki Hyodo 2-205-205 Namiki, Tsukuba, Ibaraki (72) Inventor Koi Zhang 4-202-301, Azuma, Tsukuba, Ibaraki (72) Inventor Hiroshi Sugiyama Ibaraki 2-807-309, Azuma, Tsukuba-shi, F F-term (reference) 2H013 AA21 AA30 4C093 AA30 CA04 DA10 EA20 EB02 EB04 EC29 EC34 ED06 ED07 FA16 FA43

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高輝度且つ高空間干渉性を持つ放射光X
線源と、 前記X線の性質を保持ないし増強すると共に、X線強度
が均一な照射野を確保するX線光学系と、 該X線光学系で確保された照射野のX線を人体、動物等
の撮影部位に照射する撮影部と、 X線を照射された撮影部位を画像記録媒体に記録する画
像記録部と、を備えた微小病変のX線撮影システム。
1. Radiation light X having high brightness and high spatial coherence
A source, an X-ray optical system that maintains or enhances the properties of the X-rays, and secures an irradiation field with a uniform X-ray intensity; and X-rays of the irradiation field secured by the X-ray optical system, An X-ray imaging system for a microscopic lesion, comprising: an imaging unit that irradiates an imaging region such as an animal; and an image recording unit that records the imaging region irradiated with X-rays on an image recording medium.
【請求項2】 人体、動物等の撮影部位を固定する被写
体固定部と画像記録媒体間の距離を調整する手段を備え
ていることを特徴とする請求項1記載の微小病変のX線
撮影システム。
2. An X-ray imaging system for a microscopic lesion according to claim 1, further comprising means for adjusting a distance between a subject fixing portion for fixing an imaging part such as a human body and an animal and an image recording medium. .
【請求項3】 前記距離調整手段が画像記録部側に設け
られていることを特徴とする請求項2記載の微小病変の
X線撮影システム。
3. The X-ray imaging system according to claim 2, wherein the distance adjusting means is provided on an image recording unit side.
【請求項4】 人体、動物等の撮影部位に対して異なる
入射角度でX線照射を行うX線照射方向変更手段を備え
ていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
の微小病変のX線撮影システム。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising an X-ray irradiation direction changing means for performing X-ray irradiation at different incident angles on an imaging part such as a human body or an animal. X-ray imaging system for micro-lesions.
【請求項5】 1または複数枚のシリコン単結晶板によ
り構成され、X線の性質を保持ないし増強すると共に、
X線強度が均一な照射野を確保することを特徴とするX
線撮影システムのX線光学装置。
5. It is constituted by one or a plurality of silicon single crystal plates, while maintaining or enhancing the properties of X-rays,
X is characterized by securing an irradiation field with uniform X-ray intensity.
X-ray optical device of X-ray imaging system.
【請求項6】 X線の性質の保持はシリコン単結晶の結
晶表面に対しX線の入射角と出射角が等しい対称反射さ
せることを特徴とする請求項5記載のX線撮影システム
のX線光学装置。
6. The X-ray system according to claim 5, wherein the property of the X-ray is maintained symmetrically by reflecting the X-ray at the same incident angle and the same outgoing angle with respect to the crystal surface of the silicon single crystal. Optical device.
【請求項7】 X線の性質の増強はシリコン単結晶の結
晶表面に対しX線の入射角と出射角が異なる非対称反射
させることを特徴とする請求項5記載のX線撮影システ
ムのX線光学装置。
7. The X-ray imaging system according to claim 5, wherein the enhancement of the property of the X-ray is performed such that the X-ray is asymmetrically reflected on the crystal surface of the silicon single crystal at different incidence angles and emission angles. Optical device.
【請求項8】 複数枚のシリコン単結晶板にてX線光学
系を構成する場合はシリコン単結晶板における入射面を
直交させて配置し、それぞれのシリコン単結晶板に対
し、その原子面の法線方向を軸とする回転操作によりX
線照射野のサイズを調整することを特徴とする請求項5
記載のX線撮影システムのX線光学装置。
8. When an X-ray optical system is constituted by a plurality of silicon single crystal plates, the incidence planes of the silicon single crystal plates are arranged orthogonal to each other, and the atomic plane of each silicon single crystal plate is X by rotation operation around the normal direction
The size of the radiation field is adjusted.
An X-ray optical device of the X-ray imaging system according to Claim.
【請求項9】 横幅サイズを調整するシリコン単結晶板
と縦幅サイズを調整するシリコン単結晶板とをそれぞれ
複数枚で構成し、X線の入射光軸と出射光軸が一直線と
なるよう前記各シリコン単結晶板が配置されていること
を特徴とする請求項8記載のX線撮影システムのX線光
学装置。
9. A single crystal silicon plate for adjusting the horizontal width size and a silicon single crystal plate for adjusting the vertical width size are each composed of a plurality of sheets, and the X-ray incident optical axis and the X-ray output optical axis are aligned. 9. The X-ray optical apparatus according to claim 8, wherein each silicon single crystal plate is arranged.
【請求項10】 請求項5〜9のいずれかに記載のX線
光学装置によりX線光学系が構成されていることを特徴
とする請求項1記載の微小病変のX線撮影システム。
10. An X-ray imaging system for a small lesion according to claim 1, wherein an X-ray optical system is constituted by the X-ray optical device according to any one of claims 5 to 9.
JP31441299A 1999-11-04 1999-11-04 X-ray imaging system for micro-lesions Expired - Fee Related JP3319452B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31441299A JP3319452B2 (en) 1999-11-04 1999-11-04 X-ray imaging system for micro-lesions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31441299A JP3319452B2 (en) 1999-11-04 1999-11-04 X-ray imaging system for micro-lesions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001128960A true JP2001128960A (en) 2001-05-15
JP3319452B2 JP3319452B2 (en) 2002-09-03

Family

ID=18053042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31441299A Expired - Fee Related JP3319452B2 (en) 1999-11-04 1999-11-04 X-ray imaging system for micro-lesions

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3319452B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008023312A (en) * 2006-06-23 2008-02-07 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Radiological imaging equipment
JP2012112914A (en) * 2010-11-29 2012-06-14 Hitachi Ltd X-ray imaging apparatus and x-ray imaging method
CN113842155A (en) * 2021-10-29 2021-12-28 深圳市巨星网络技术有限公司 Pet medical treatment X ray rotating camera

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008023312A (en) * 2006-06-23 2008-02-07 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Radiological imaging equipment
JP2012112914A (en) * 2010-11-29 2012-06-14 Hitachi Ltd X-ray imaging apparatus and x-ray imaging method
CN113842155A (en) * 2021-10-29 2021-12-28 深圳市巨星网络技术有限公司 Pet medical treatment X ray rotating camera

Also Published As

Publication number Publication date
JP3319452B2 (en) 2002-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Romans Computed Tomography for Technologists: A comprehensive text
US7286636B2 (en) Flat panel detector based slot scanning configuration
KR0138803B1 (en) Ccd imaging system for stereotactic mammographic biopsy apparatus
JP2013511318A (en) Tomographic composite mammography with expanded field of view
JP2012115576A (en) Radiological image detection apparatus, radiographic apparatus and radiographic system
JP2010158257A (en) Device and system for picking up radiation image
JP3861572B2 (en) X-ray imaging device
JP2017205138A (en) Radiographic apparatus
JP3319452B2 (en) X-ray imaging system for micro-lesions
Sorenson et al. Investigations of moving-slit radiography
Umkehrer et al. Optimization of in vivo murine X-ray dark-field computed tomography
Mori et al. Application of synchrotron X-ray imaging to phase objects in orthopedics
JP2001311701A (en) Roentgenogram radiographing method and its radiographing device
JP2000237177A (en) X-ray three-dimensional image photographing method and device
Rudin et al. Improved contrast in special procedures using a rotating aperture wheel (RAW) device.
KR20170085756A (en) MRCT diagnostic device combined with MRI and CT
JP2007268033A (en) Radiography system and radiography method
US20080031401A1 (en) Method and apparatus for displaying a region to be examined of an examination object
Stearns Computed radiography in perspective
JP2788198B2 (en) Multi-laser light scanning biopsy diagnosis and treatment device
Aggarwal Textbook of Radiology And Imaging, Volume 1-E-Book
Aps Ultrasonic Imaging in Comparison to Other Imaging Modalities
Hylands 10 CHAPTER Ultrasonography
JP2820987B2 (en) Dental X-ray equipment
RU2284148C1 (en) Method for producing x-ray pictures in performing x-ray examination

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees