JP2001513202A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｘ線画像から画像信号を得るＸ線検出器を含むＸ線検査装置。このＸ線検出器は、本質的に長細いＸ線感応表面を有する。このＸ線検出器のＸ線感応表面は特に、検査されるべき対象物の該当部分に対応する。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｘ線検査装置 技術分野 本発明は、Ｘ線検査装置に関する。 背景技術 この種のＸ線検査装置（Ｘ線診断装置）は、ヨーロッパ特許出願ＥＰ ０ ６５ ５ ８６１（本出願人整理番号ＰＨＮ １４．６６６）から知られている。 この知られているＸ線検査装置は、Ｘ線イメージ増倍管やテレビジョンカメラ を含むイメージ増倍管撮像チェーンにより、連続的なＸ線画像を撮像するのに用 いられている。このＸ線イメージ増倍管は、Ｘ線感応変換層を具備する入力スク リーンを含んでいる。このＸ線イメージ増倍管は、略円形のＸ線感応表面を有し ている。したがって、そのＸ線感応表面を、例えば手足のような検査されるべき 当該患者の部分の殆どを単一のＸ線画像で画像化することができるほどに大きく することが全く可能であるとは言えない。かかる既知のＸ線検査装置においては 、例えば放射線的に検査されるべき患者の如き対象物のうちの個々の部分がＸ線 ビームによって照射され、当該患者の関連部分の連続的な一連のＸ線画像は、Ｘ 線イメージ増倍管の入力スクリーン上に形成され、これらＸ線画像は、Ｘ線イメ ージ増倍管の出力窓（ウインドウ）上における連続的な光学画像に変換され、テ レビジョンカメラがその連続的光学画像から電気的ビデオ信号を得ることになる 。画像処理ユニットは、この電気的ビデオ信号から、合成画像を表す画像信号を 形成する。かかる合成画像は、単一の画像において当該患者の個々の部分を同時 に示すものである。 発明の開示 本発明の目的は、上記既知のＸ線検査装置と比較して低量のＸ線放射線量を活 用しつつ、検査されるべき対象物の大部分についてのＸ線画像を形成することの できるＸ線検査装置を提供することである。 この目的は、本発明によるＸ線検査装置によって達成される。すなわち、本発 明は、当該Ｘ線検出器が本質的に長手状のＸ線感応表面を有するよう、すなわち 当該読出回路がＸ線検出器の選択された部分を読み出すよう構成されることを特 徴としている。好ましくは、読み出されるＸ線検出器又は当該選択部分が、５／ ８より小、又はさらに小さい１／２若しくは２／３より小さい長さに対する幅の 比を持つのが良い。このような長さ対幅の値は、末梢血管撮影のＸ線検査に本発 明によるＸ線検出器が効果的に使用されるように、患者の脚の形状に正確に対応 するものと思われる。 かかるＸ線検査装置は、Ｘ線ビームにより例えば検査されるべき患者の如き対 象物を照射するＸ線源を含む。Ｘ線画像は、当該患者内のＸ線の吸収における局 部的な差によりＸ線感応表面上に形成される。このような長手のＸ線検出器は、 Ｘ線画像が検出されるべきその患者のかなりの部分につき生成されることを可能 とする。しかもこれは、個々の副画像を形成するようにＸ線源及びＸ線検出器を 共にかつ当該患者に対して変位させる必要がないのである。唯１回のＸ線照射だ けで済むので、必要なＸ線放射線量は、既知のＸ線検査装置におけるものよりも 充分に小さい。さらに、本発明によるＸ線検査装置の構成は、既知のＸ線検査装 置の複雑さに比べて簡単である。特に、検査されるべき領域のほぼ全体が、低コ ントラストの微細部でも適切に視認可能とするような態様、例えば当該患者の脚 の導管系のほぼ全体がＸ線画像において再生されるような態様で再生される高品 位の診断用画像に複数副画像を併合するために、複雑な画像処理動作を行う必要 がなくなるのは確実である。 実際、多くの放射線的な検査においては、用いられるＸ線画像の該当部分は本 来的な長手形状を呈することが判明している。したがって、本発明によるＸ線検 査装置は、そのＸ線感応表面の形状が慣例的なＸ線検査装置におけるよりもＸ線 画像の関連部分に対してより良く対応する、という利点を奏する。したがって、 本来的にＸ線検出器全体を利用しているにも拘わらず、唯１度のＸ線暴露によっ て、検査されるべき患者の一部分のＸ線画像を形成することができる。Ｘ線検出 器の表面は、検査されるべき患者の一部分の表面よりもそれほど大きくする必要 はない。 また、個別のＸ線検出器モジュールの組み合わせにより、所望のＸ線感応表面 を有するＸ線検出器を実現することも可能である。このようなＸ線検出モジュー ルは、標準的な寸法を持つように製造するのが好ましい。 略細長いＸ線感応表面を有するＸ線検出器は、例えば画像センサマトリクスで ある。このような画像センサマトリクスは、例えばマトリクス状に配置されたＸ 線感応センサ素子群を含む。個々のセンサ素子は、スイッチング素子によって読 出線に接続される。個々のスイッチング素子は、制御線に接続される。入射する Ｘ線は、当該センサ素子において、電荷に変換される。センサ素子は、例えば、 Ｘ線を電荷に変換する材料、例えばアモルファスシリコン水和物（amorphous hy drated silicon，α−Ｓｉ：Ｈ）又はセレニウム（Ｓｅ）又は酸化鉛（ＰｂＯ） のようなＸ線感応光伝導体により作られる。この種のＸ線検出器は、ヨーロッパ 特許出願ＥＰ ０ ４４４ ７２０号及びＥＰ ０ ４４０ ２８２号から知られてい る。かかるセンサ素子は、これに代えて、フォトダイオード又はフォトトランジ スタのような赤外線感応、紫外線感応又は光感応素子として構成されうるし、そ して当該画像センサマトリクスも、入射Ｘ線を当該センサ素子が感応する放射線 に変換する変換層が設けられる。 略長細い表面を有するＸ線検出器はまた、Ｘ線画像から光学画像を得る本質的 に平坦な変換スクリーンと、その光学画像から画像信号を得る１つ以上の画像セ ンサを備えた撮像システムとが設けられるＸ線検出器とすることもできる。 かかる変換スクリーンは、ドープされたヨウ化セシウム（ＣｓＩ）のようなシ ンチレーション材料の本質的に平坦な層が設けられる。この変換スクリーンにお いては、ほとんど歪みなくＸ線画像が形成される。変換スクリーンは、Ｘ線画像 を赤外線若しくは紫外線又は可視光の放射線画像に変換する。副画像信号は、１ つ以上の画像センサにより個々の放射線画像から得られる。画像処理ユニットは 、合成画像に係る１の画像信号を形成するように、このような副画像信号を処理 する。画像処理ユニットは、定められた設定に従って動作する。これは、その画 像センサが、変換スクリーンに対する知られた位置を占めるとともに、内部増幅 の如き個々の画像センサの設定（環境）がその画像の撮像動作中に変化しないか ら である。この種のＸ線検出器自体は、ヨーロッパ特許出願ＥＰ ０ ５８３ ８４ ４から既知である。 本発明のこれらの態様及びその他の態様は、従属請求項において定義される実 施例に基づいて説明される。 Ｘ線検出器が患者テーブルに一体化される場合、本発明によるＸ線検査装置は 既知の装置よりも少ないスペースで済むことになる。Ｘ線検出器が患者テーブル の中に収納される形態は、Ｘ線検出器の保護に適しており、もって容易に損傷を 受けることがなくなる。さらに、Ｘ線検出器が患者テーブルの中に収納される場 合は、当該Ｘ線検出器を掃除したり殺菌又は消毒する必要がなくなる。さらに、 Ｘ線検出器とは独立してＸ線源を吊すことができるので、Ｘ線画像の構成中に患 者が配置される検査スペースへの接近し易さに関しての制約が殆どないのである 。特に、Ｘ線検出器が患者テーブルの長さの大部分に亘って延在し、Ｘ線源がＸ 線検出器から別個に移動自在となっている場合は、ディジタル断層部合成（digi tal tomosynthesis）を行い、当該Ｘ線検出器は検査されるべき患者の縦断面の 画像を形成することができる。このような断層部合成技術自体は、Erich Kreste lによる書籍“Bildgebende Systeme fur die medizinische Diagnostik"（第２ 版，１９８８年）、特に“Tomosynthese"の章（７．２．６）から知られている 。Ｘ線源は、患者テーブルに対して独立して変位可能なようにそれ自身のサスペ ンションと接続されるのが好ましい。このようなＸ線源のサスペンションは、か かるＸ線検査装置が設置される検査室の天井に接続されるのが好ましい。したが って、このＸ線源は、患者テーブルに亘って移動可能となり、その移動の間にお いてＸ線画像の構成中に当該患者が配置される検査スペースへの接近は、そのＸ 線源のサスペンションにより全く又は殆ど妨害されないのである。 患者を支持する患者テーブルの表面は、Ｘ線検出器とＸ線源との間に位置付け られる。患者とＸ線検出器とは、患者を支持する患者テーブルの当該表面の両側 に配されるので、動作時において、Ｘ線検出器は、検査されるべき患者から幾ら かの距離だけ離れて位置づけられる。Ｘ線検出器と患者との間の距離によって、 Ｘ線画像についての散乱されたＸ線の外乱作用を低減することが確実となる。か かる散乱Ｘ線の外乱作用は、患者とＸ線検出器との間の距離が５ないし３０ｃｍ の範囲に入っている場合に良好に低減される。患者とＸ線検出器との間の距離が １０ないし１５ｃｍの範囲に入っている場合には、極めて良好な結果が得られる 。Ｘ線検出器を患者テーブルの中に組み込むと、Ｘ線検出器と患者との間の距離 が、散乱されたＸ線によるＸ線画像における乱れを低減するのに充分となること がある。この距離によって散乱Ｘ線の外乱作用が低減されるのは、Ｘ線検出器に より多大な量の散乱Ｘ線が通過するとともにＸ線検出器と患者との間の距離が大 きいほどその散乱Ｘ線強度の空間的変動が少なくなるからである。Ｘ線検出器と 患者との間の距離は、Ｘ線源が有限の大きさを持ちかつ点源であることにより画 像が不鮮明となることを避けるために、過度に長くするべきではない。この低減 化は、耐散乱グリッドがもはや不必要なほどに、或いは必要に応じて極めて緩い 許容誤差を満足する耐散乱グリッドの使用がなされるほどに、広範囲に亘るもの である。もしも耐散乱グリッドが使用されない場合は、高い診断品質のＸ線画像 を形成するのに必要なＸ線放射線量は、耐散乱グリッドを使用する場合に比べて 少なくなる。さらに、耐散乱グリッドが用いられない場合は、Ｘ線画像における 乱れを導くことができない。 Ｘ線源及びＸ線検出器は、互いに独立して移動可能であるのが好ましい。この Ｘ線検出器は、個別の検出部を有している。例えば、Ｘ線検出器が画像センサマ トリクスである場合には、センサ素子は検出素子を構成し、或いは撮像装置の光 感応素子は検出素子を担う。読み出されるべく選択されたＸ線検出器の部分が小 さいほど、読み出しにかかる時間は少なくて済むことになる。したがつて、全て の検出素子を読み出す必要がない場合には、Ｘ線検出器によりＸ線画像から画像 信号を得るのに必要な時間を削減することができる。このような状況は、検出素 子が画像情報を全て含んでいないとき又は画像情報が一部の検出素子だけに関連 している場合に起こるものである。 Ｘ線検査装置は、Ｘ線ビームを空間的に制限するコリメータを含み、Ｘ線検出 器には、その制限されたＸ線ビームが到達するＸ線検出器の一部を読み出すよう 構成された読出回路が設けられるのが好ましい。このコリメータによって、画像 化されるべき検査対象の患者の概ね一部だけをＸ線に露出させることが確実とな る。このために、かかるコリメータは、所望の断面を有する限定されたＸ線ビー ムを形成するようにＸ線が通過しずらくかつそのＸ線ビーム内に配されることの 可能なコリメータ素子を含んでいる。このコリメータ素子は、当該コリメータを 通過するＸ線ビームが空間において制限されるようにＸ線の一部を遮る。したが って、Ｘ線画像は、Ｘ線が到達することのできるＸ線検出器の部分にのみ形成さ れるのである。この関連部分のみが読み出される場合は、Ｘ線画像が形成される ことのないＸ線検出器の一部に係る不要な読出動作について時間を無駄にするこ とがない。かかるＸ線検出器の選択される部分を読み出す技術的方法はまた、Ｘ 線検出器の形状には無関係に効果的に使用されるものである。特に、長手状では ないＸ線感応表面を有するＸ線検出器も、有用な画像情報を含むＸ線検出器の部 分に関してのみ読み出されるのが好ましい。 Ｘ線検出器のＸ線感応表面の寸法は、放射線的に画像化されるべき対象物の一 部に本質的に一致するのが好ましい。かかる放射線的に画像化されるべき部分は 、Ｘ線によりＸ画像において再生される。例えば患者の脚の導管系のような、検 査されるべき対象の一部のＸ線画像は、Ｘ線検出器のＸ線感応表面と正確に当て はまる。故に、単一のステップで所望の画像がＸ線検出器上に形成され、もって 個別の副画像を併合させる必要がなくなるのである。単一のステップで所望の画 像が形成されるので、副画像の併合により生じる画像の歪みが回避されることに なる。さらに、Ｘ線検出器のほぼ全体を有効活用するので、Ｘ線画像を形成する のに使用されないＸ線検出器のいずれの部分も殆どないのである。 以下、本発明のこれらの態様及びその他の態様は、後続する実施例に基づいて 、また次の添付図面を参照して詳述する。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明が使用されているＸ線検査装置の概略的な側面図である。 第２図は、本発明によるＸ線検査装置のＸ線検出器の実施例を概略的に示して いる。 第３図は、第２図のＸ線検出器の電子回路図を示している。 第４図は、本発明によるＸ線検査装置のＸ線検出器１の他の実施例を概略的に 示している。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、本発明が用いられているＸ線検査装置を概略的に示している。この Ｘ線検査装置は、Ｘ線検出器１を含み、このＸ線検出器は、患者テーブル２０に 統合又は一体化されている。Ｘ線検査装置はまた、Ｘ線源２を含んでおり、この Ｘ線源２は、サスペンション（懸架装置）２３により支持部２２に調整可能なよ うに接続されている。患者テーブル２０は、高さ調整可能な台脚（ピラー）２１ に載置されている。患者４に対するＸ線源２の高さは、支持部２２上のＸ線源２ の位置及び／又は台脚２１の高さを調整することにより調節が可能である。サス ペンション２３は、患者の長手方向を横切る方向にＸ線源２を変位させることが 可能である。支持部２２は、Ｘ線検査装置が設置される検査室の天井２５に取り 付けられたレールから吊り下げられている。支持部２２は、患者テーブルの長手 方向においてレール２４に沿い変位可能である。 患者４は、当該患者の一部のＸ線画像を形成するために、Ｘ線源２からのＸ線 ビーム２８によって照射される。Ｘ線源２は、上記Ｘ線ビームを空間的に制限す るためのリード（先頭）コリメータ部（素子）２９を具備するコリメータを含む 。このコリメータ部２９は、Ｘ線ビーム（の中心放射線）を横切るように変位可 能である。Ｘ線画像は、当該患者内でのＸ線吸収における局部的較差のために、 このＸ線検出器のＸ線感応表面１１上に形成される。Ｘ線検出器１は、電子ディ ジタルＸ線検出器である。このＸ線検出器１は、入射するＸ線を、当該Ｘ線画像 の輝度値に対応する電荷に変換する。このＸ線検出器１は、例えば電子ビデオ信 号の如き画像信号を画像処理ユニット２６に供給する読出回路１７を含む。この 画像処理ユニット２６は、誤ったＸ線源及び外乱につき少なくとも部分的に画像 信号を訂正するように構成される。画像処理ユニット２６により形成された処理 済画像信号は、Ｘ線画像に含まれる画像情報を表示するために、モニタ２７に供 給される。 第２図は、本発明によるＸ線検査装置のＸ線検出器１の一実施例を、画像セン サマトリクスの断面図の形態で概略的に示したものである。電極構造物は、薄膜 技術により、ガラス基板１２上に設けられる。この電極構造物は、薄膜トランジ スタ１４を介して読出線１５と結合されるコレクタ電極１３を含む。かかる薄膜 トランジスタのゲート電極は、断面図では視認できないアドレッシング線１９と 接続されている。ここで挙げている例は、２つのコレクタ電極しか示していない が、実際の画像センサマトリクスは、多数、例えば４００本もの読出線及び６０ ０本ものアドレス線並びに薄膜トランジスタを伴う４００×６００個のコレクタ 電極を含む。この電極構造物は、セレニウム（Ｓｅ）又は酸化鉛（ＰｂＯ）のよ うな光伝導性材料のＸ線感応層１８で覆われている。このＸ線感応層の電極構造 物から離れている側においては、共通の対向電極１６が設けられている。動作中 は、Ｘ線感応層１８の間に電圧が印加される。入射するＸ線は、Ｘ線感応層にお ける電荷キャリアを発生させるが、このキャリアは、コレクタ電極に集められ、 その後に上記読出線を介して読み出されることになる。Ｘ線感応層１８は、平坦 であり、特に、Ｘ線が入射する平坦な表面１１を有している。したがって、Ｘ線 画像において幾何学的歪みが生じにくい。読出動作は、アドレス線１９により導 かれた信号により薄膜トランジスタ１４をスイッチングすることにより制御され る。読出ユニット１７は、読み出された電荷（これは当該Ｘ線画像の輝度値を表 す）を画像信号に変換する。この種の画像センサマトリクス自体は、ヨーロッパ 特許出願ＥＰ ０ ４４４ ７２０及びＥＰ ０ ４４０ ２８２から知られている。 第３図は、第２図のＸ線検出器の電子回路の図を示している。説明を簡明にす るために、第３図は、２×３個のセンサ素子だけを有する画像センサマトリクス を示している。但し、実際は、４００×６００個又はそれよりも遥かに多くのセ ンサ素子を有する画像センサマトリクスが用いられる。かかるセンサ素子の各々 には、並列にキャパシタンスと接続されるフォトダイオード４１が設けられる。 このキャパシタンスは、実際には、フォトダイオード４１の自己容量により形成 されるものである。このキャパシタンスは、関連のコレクタ電極１３及びその対 向電極１６により毎回形成される。列毎に、コレクタ電極１３は、薄膜ＭＯＳト ランジスタ１４を介して読出線１５に接続される。薄膜トランジスタの各々は、 行毎に、そのゲートコンタクトを介して、アドレス線１９に接続される。薄膜ト ランジスタ１４は、行ドライバ４０により行毎にスイッチングされる。上記キャ パシタンスから読み出される電荷は、集積読出増幅器４２に列毎に供給される。 この集積読出増幅器は、個々の列の電荷を電圧に変換し、この電圧がマルチプレ クサ選択回路１７に供給される。このマルチプレクサ選択回路は、読み出される 画像センサマトリクスの部分、特に列を選択する。マルチプレクサ選択回路は、 読み出される列の集積読出増幅器を活性化する。マルチプレクサ選択回路はまた 、集積読出増幅器からの電圧に基づいて、Ｘ線画像を示す電子ビデオ信号を得る ための読出回路をも担う。 第４図は、本発明によるＸ線検査装置のＸ線検出器１の他の実施例を概略的に 示している。第２図のＸ線検出器は、基板３１上に設けられたシンチレーション 層３２を含む変換スクリーン３７を含んでいる。基板３１は、例えばＸ線を伝送 するのに適した薄いアルミニウム箔であり、シンチレーション層３２は、例えば タリウム又はソジウム（ナトリウム）がドープされたヨウ化セシウム（ＣｓＩ： Ｔ，ＣｓＩ：Ｎａ）である。このシンチレーション層は、入射したＸ線を、例え ば赤又は緑の光の如き低エネルギー放射線に変換する。このシンチレーション層 は、Ｘ線２８が入射する平坦な表面１１を持つので、当該Ｘ線画像における幾何 学的な歪みを生じ難い。低エネルギー放射線すなわち緑又は赤の光は、当該変換 スクリーン３７の上記Ｘ線源から離れている側において当該変換スクリーン３７ から発する。したがって変換スクリーン３７は、Ｘ線画像を光学画像に変換する 。シンチレーション層３２は、概ね当該シンチレーション層を横切って延びる列 形状のヨウ化セシウム結晶を含むのが好ましい。このような結晶は、低エネルギ ー放射線がシンチレーション層の面においてほとんど散乱されないように当該シ ンチレーション層に対して略垂直にその低エネルギー放射線を導く光伝導性チャ ネル（通路）として振る舞う。これにより、Ｘ線検出器１の高空間分解能が得ら れる。Ｘ線検出器１はまた、テレビジョンカメラのような撮像装置３４を複数有 する撮像システム３０をも含んでいる。各テレビジョンカメラは、カメラレンズ ３５及び画像センサ３６を含む。各カメラレンズ３５は、変換スクリーン３７上 の光学画像の一部を該当する画像センサ３６上へと映像化する。このような画像 センサは、例えば、電荷結合半導体センサ（ＣＣＤ）である。個々のテレビジョ ンカメラは、当該変換スクリーンの光学画像の一部の輝度値を表す小分割（副） 画像信号を供給する。この小分割画像信号は、バス３８を介して合成ユニット３ ３ に供給される。この合成ユニットは、それら小分割画像信号から、当該変換スク リーンの光学画像を表す１つの画像信号を得る。概して言えば、変換スクリーン は、Ｘ線画像を光学画像に変換し、撮像システムは、この光学画像から画像信号 を得る。この種のＸ線検出器自体は、ヨーロッパ特許出願ＥＰ ０ ５８３ ８４ ４から既知である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 読出回路を含みＸ線画像から画像信号を得るＸ線検出器を有するＸ線検 査装置において、 前記読出回路は、前記Ｘ線検出器の選択された部分を読み出すよう構成されて いる、 ことを特徴とするＸ線検査装置。 ２． 請求項１に記載のＸ線検査装置において、 前記Ｘ線検出器の当該選択部分は、５／８よりも小、好ましくは１／２よりも 小又は２／５よりも小なる長さに対する幅の比を持つことを特徴とするＸ線検査 装置。 ３． 請求項１に記載のＸ線検査装置において、 Ｘ線ビームを空間的に制限するためのＸ線コリメータを有し、 前記読出回路は、その制限されたＸ線ビームが到達した前記Ｘ線検出器の部分 を読み出すように構成されている、 ことを特徴とするＸ線検査装置。 ４． 請求項１に記載のＸ線検査装置において、その読み出される部分は、放 射線的に画像化されるべき対象物の部分に本質的に対応することを特徴とするＸ 線検査装置。 ５． Ｘ線画像から画像信号を得るＸ線検出器を有するＸ線検査装置において 、 前記Ｘ線検出器は、略長手形状を呈し、このＸ線検出器は、５／８よりも小、 好ましくは１／２よりも小又は２／５よりも小なる長さに対する幅の比を持つこ とを特徴とするＸ線検査装置。 ６． 請求項１又は５に記載のＸ線検査装置において、 検査されるべき対象物を搬送する対象物搬送機器を有し、 前記Ｘ線検出器及び前記対象物搬送機器は、離間距離だけ離隔され、 当該離間距離は、当該Ｘ線画像に関しての散乱されるＸ線の外乱作用を充分に 低減させる、 ことを特徴とするＸ線検査装置。 ７． 請求項６に記載のＸ線検査装置において、 患者用テーブルがさらに設けられ、 前記Ｘ線検出器は、前記患者用テーブルの中又は下に収納される、 ことを特徴とするＸ線検査装置。