JP2001517316A - フィルタを有するｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｘ線検査装置（１）はＸ線源（２）と、Ｘ線検出器（５）と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置されたＸ線フィルタ（６）とを含む。該Ｘ線フィルタ（６）は、それぞれのフィルタ要素内のＸ線吸収液体（１４）の量を制御することにより調節可能であるＸ線吸収率を有する複数のフィルタ要素（７）を含み、それぞれのフィルタ要素は第一の端によりＸ線吸収液体と連通し、それぞれのフィルタ要素は第二の端によりＸ線透過液体（１２）と連通する。Ｘ線フィルタは好ましくはそれぞれの行ダクト（１１）及び列ダクト（１３）の液圧のそれぞれの制御をするために圧力制御システムを設けられる。それぞれのフィルタ要素は好ましくはＸ線吸収液体とＸ線透過液体を分離するピストンを設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 フィルタを有するＸ線検査装置 本発明は − Ｘ線源と、 − Ｘ線検出器と、 − Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置されたＸ線フィルタとを含み、 − 該Ｘ線フィルタは、 − それぞれのフィルタ要素内のＸ線吸収液体の量を制御することにより調節 可能であるＸ線吸収率を有する複数のフィルタ要素を含み、 − それぞれのフィルタ要素は第一の端によりＸ線吸収液体と連通するＸ線検 査装置に関する。 この種のＸ線検査装置はフランス国特許出願ＦＲ２５９９８８６から知られて いる。 知られているＸ線検査装置は輝度値の両極端の間の差であるＸ線画像のダイナ ミックレンジを制限するＸ線フィルタからなる。Ｘ線画像はＸ線源とＸ線検出器 との間で例えば検査される患者である対象を配置することにより、及びＸ線源に より出射されたＸ線により該対象を照射することによりＸ線検出器上に形成され る。予防しない場合には、Ｘ線画像の大きなダイナミックレンジが生ずる。一方 で、例えば肺の組織のような対象のある部分で、Ｘ線透過性が高く、他方で、例 えば骨のような対象の他の部分ではＸ線はほとんど透過しない。故に、更なる予 防策がなされない場合には大きなダイナミックレンジを有するＸ線画像が発生し 、他方で例えばＸ線画像の医学的に問題となる情報がずっと小さなダイナミック レンジでの輝度の変化に汚染される。何故ならば、そのようなＸ線画像の描出の 適切に見ることが可能な低コントラストの詳細を形成することが容 易でなくなるからであり、そのようなＸ線画像は診断をなすために非常に適切で あるというわけではない。Ｘ線画像がビデオカメラによりピックアップされた光 画像に画像増倍器ピックアップ連鎖を用いて変換されるときに、光画像のダイナ ミックレンジは電子画像信号を乱すことなしにビデオカメラにより取り扱いうる 輝度値の範囲よりはるかに大きい。 Ｘ線画像のダイナミックレンジを制限するために、知られているＸ線検査装置 は平行な毛細管の束を設けられたフィルタ要素を有するＸ線フィルタを含み、そ れらの各々はバルブを介して毛細管の内壁を適切に濡らすＸ線吸収液体を含むリ ザーバに接続される。毛細管の一つをＸ線吸収液体で満たすために、問題の毛細 管のバルブが開かれた後に毛細管は毛細管現象によりＸ線吸収液体で満たされる 。そのような充填された毛細管はその長手方向に概略平行に充填された毛細管を 通過するＸ線に対して高いＸ線吸収を有する。バルブは毛細管のＸ線吸収液体の 量が対象フィルタ要素の低吸収率の部分を通過するＸ線ビームの一部分が高Ｘ線 吸収率に調整され、対象の高い吸収率の部分を通過する、又は鉛のシャッターに より遮られるＸ線ビームの部分のフィルタ要素は低いＸ線吸収率に調整される。 知られているＸ線検査装置のフィルタの調整の変更のためにまず、充填された毛 細管を空にする必要がある。故に磁界を印加することにより毛細管の外に排出さ れる常磁性Ｘ線吸収液体が使用される。全ての毛細管が空にされた後に、Ｘ線フ ィルタが磁界を不作動にするよう、及びこれらの間を高Ｘ線吸収率に調整するた めに、新たなフィルタ調整用のＸ線吸収液体で見られるよう毛細管のバルブを実 質的に開くことによりあらためて調整される。従って、例えば一秒のような短時 間に、知られたＸ線装置の調整を変更することはうまくできない。故に、知られ たＸ線装置は連続したＸ線画像の形成の間でフィルタの調整を変更する間に高画 像レートで連続Ｘ線画像を形成するために適切ではない。 毛細管内のＸ線吸収液体の量を制御するためにバルブが開かれている間の時間 が正確に制御される必要があるが、例えば慣性や遊びを示すバルブの機械的な駆 動は毛細管内のＸ線吸収液体の量の正確で迅速な制御を妨げる。 本発明の目的は、知られているフィルタより迅速に調整可能なＸ線フィルタを 含むＸ線検査装置を提供することである。 この目的はそれぞれのフィルタ要素は第二の端によりＸ線透過液体と連通する ことを特徴とする本発明のＸ線検査装置により達成される。 それぞれのフィルタ要素は部分的にＸ線吸収液体で充填され、その残りはＸ線 透過液体で満たされる。本明細書の文脈では、Ｘ線透吸収体は例えば鉛塩溶液の ようなかなりＸ線吸収率を有する液体を意味する。本明細書の文脈ではＸ線透過 液体は例えば油のような全く、又はほとんどＸ線を吸収しない液体を意味する。 それぞれのフィルタ要素のＸ線吸収液体の量は例えば、Ｘ線吸収及びＸ線透過液 体の圧力に基づき、流体圧力的に制御される。非常に少ない可動部品しか要求さ れない故に、Ｘ線フィルタの調整を変更するために非常に短時間しか要求されな い。液圧に基づくＸ線吸収液体の量の制御はまた知られたＸ線フィルタと比較し て、より早い応答時間を提供する。 本発明のこれら及び他の特徴は従属請求項に規定される実施例を参照して詳細 に説明される。 フィルタ要素は好ましくはマトリックスに配置される。それぞれのフィルタ要 素はそれぞれ列ダクト及び行ダクトの交差で配置される。行ダクト及び列ダクト は行方向及び列方向の液体ダクトである。 行及び列方向は通常相互に実質的に直交するよう延在する異なる方向である。行 及び列という用語はＸ線フィルタの動作に影響することなく相互交換可能である ことは明らかである。問題の列ダクトと問題の行ダクトの液圧との間の差に基づ き、問題のフィルタ要素が 満たされたか否か、又は問題のフィルタ要素のＸ線吸収は液圧に基づいて調整さ れるために多少のＸ線吸収液体で満たされる。それへの所定の適切な液圧を印加 するために、与えられた列ダクト及び与えられた行ダクトを選択することにより 、問題の行ダクト及び列ダクトの交差でフィルタ要素が選択され、そのなかのＸ 線吸収液体の量が制御される。 更にまた両端で圧力制御システムに行及び／又は列ダクトを接続することが好 ましい。従って、ダクトでの若干の圧力低下の発生するだけで、フィルタ要素が 迅速かつ正確に所望のＸ線吸収率に簡単に調整される。行及び列のダクトが相互 に概略６０°の角度をなすことが好ましい。フィルタ要素は稠密に詰まった六角 形のパターンを形成する。表面領域のユニット毎に多数のフィルタ要素からなる フィルタは円形の断面を有する円箇形フィルタにより実現される。 行及び／又は列ダクトの圧力は圧力制御システムにより制御されるバルブを用 いて相互に独立に制御され、この場合に隣接するフィルタ要素のような各々の間 の相互の影響はほとんど存在しない。Ｘ線フィルタにより短距離にわたる変動を 有するＸ線吸収の空間分布を形成することが非常に良好に可能となり、これはＸ 線フィルタが高空間解像度を有することを意味する。 多数のバルブがフィルタ要素の数の平方根に近い量だけ必要とされる。斯くし て、例えば高空間解像度を達成するために、極めて大量のフィルタ要素が用いら れた場合でも、必要とされるバルブの数はなお適切な範囲である。例えば数万の フィルタ要素からなるＸ線フィルタは数百のバルブのみを必要とする。 好ましくは、Ｘ線吸収液体はピストンによりそれぞれのフィルタ要素でＸ線透 過液体から分離される。ピストンはＸ線透過液体とＸ線吸収液体との混合を防ぐ 。故に、これらの液体の親和性は極めて小さくなくても良い。更にまた、そのよ うなピストンはフィルタ要素が液体の一つで完全に満たされたときに問題のフィ ルタ要素を行 ダクトから又は列ダクトから隔離する。ピストンとフィルタ要素の壁との間の摩 擦の故に、Ｘ線フィルタの調整は維持され、液圧を連続的に印加する必要はない 。Ｘ線フィルタの設計のために、液圧はピストンと壁との間の摩擦を克服すると いう事実が考慮される。 好ましくはコーティング層はＸ線フィルタの問題のフィルタ要素の壁に向いた システムの部分に特に設けられる。コーティング層の使用の結果として、壁とピ ストンの間の液漏れを防ぐことが達成される。特に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃ ）及びポリイミドがそのようなコーティング層を形成するために適切な材料であ る。 高空間解像度は好ましくは約５ｍｍより小さな断面を有するフィルタ要素であ る小さなフィルタ要素により達成される。 混合しない又はほとんど混合しないＸ線吸収液体とＸ線透過液体を用いること により、２つの液体の混合は自然に回避され、それによりピストンのシール作用 に関して付与されるべき要求はより緩和される。ピストンをなくすることさえも 可能となる。 本発明のこれらの及び他の特徴は以下に図面を参照して実施例による詳細な説 明により明らかとなる。 図１は本発明によるＸ線検査装置１の概略を示す。 図２は本発明によるＸ線検査装置のＸ線フィルタの概略を示す。 図１は本発明によるＸ線検査装置１の概略を示す。Ｘ線源２は対象４を照射す るためにＸ線ビーム３を出射する。例えば放射線的に検査される患者のような、 対象４のＸ線吸収の差の結果としてＸ線画像がＸ線源と対向するＸ線検出器５の Ｘ線検知面１５上に形成される。高電圧電源ユニット５１は高電圧をＸ線源２に 供給する。本実施例のＸ線検出器５は画像増倍器ピックアップ連鎖であり、これ はＸ線画像を出射窓１７上で光画像に変換するＸ線画像増倍器１６を含み、また 光画像をピックアップするビデオカメラ１８を含む。 入射スクリーン１９は入射Ｘ線を電子光システム２０により出射窓 上に画像化される電子ビームに変換するＸ線画像増倍器のＸ線感応面として動作 する。入射電子は出射窓１７の蛍光層２２上の光画像を発生する。ビデオカメラ １８は例えばレンズ系又は光ファイバー結合のような光結合２２によりＸ線画像 増倍器１６に結合される。ビデオカメラ１８は光画像から電子画像信号を得、該 画像信号はＸ線画像の画像情報を視覚化するためにモニタ２３に印加される。電 子画像信号はまた更なる処理のために画像処理ユニット２４に印加される。 Ｘ線源２と対象４との間で、Ｘ線ビームの局部的な減衰用のＸ線フィルタ６が 配置される。Ｘ線フィルタ６のそれぞれのフィルタ要素７のＸ線吸収率は調整ユ ニット５０により調整される。調整ユニット５０は高電圧電源ユニット５１に結 合され、それによりＸ線フィルタ６がＸ線源により出射されたＸ線ビーム３の強 度に基づいて調整される。 図２は本発明によるＸ線検査装置のＸ線フィルタの概略を示す。Ｘ線フィルタ はＸ線透過液体１２で満たされた概略平行な行ダクト１１のシステムを含む。Ｘ 線フィルタはまたＸ線吸収液体１４で満たされた概略平行な列ダクト１３のシス テムを含む。行ダクトは示された例では列ダクトに概略直交する。適切なＸ線吸 収液体は例えば脱ミネラル水中の硝酸鉛、ジチオネート（ｄｉｔｈｉｏｎａｔｅ ）鉛又は過塩素酸鉛のような鉛塩の溶液、液体水銀である。適切なＸ線透過液体 は例えば水とほとんど混合しない油である。毛細管の形のフィルタ要素７はフィ ルタ要素が行ダクト１１に端３０により接続され、列ダクト１３の他の端３１に より接続される度毎に行ダクト１１と列ダクト１３との間に設けられる。より詳 細には、それぞれの毛細管は第一のバルブ３２により、問題の行ダクト１１を介 して第一のポンプ４１に接続され、第二のバルブ３３により、問題の列ダクト１ ３を介して第二のポンプ４２に接続される。毛細管のそれぞれはＸ線透過液体か ら分離するようＸ線吸収液体を保持す るピストン３４を設けられる。毛細管は約１ｍｍの寸法を有する断面を有する。 例が図２に示されるピストンは小さなボールにより形成されるが、ほかのもので もピストンとして用いうる。ピストンは問題の毛細管に正確に適合され、それに より毛細管の壁とピストンの間でのＸ線透過液体、Ｘ線吸収液体の漏洩が回避さ れる。ピストンは例えばガラス、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、二酸化シリコ ン（ＳｉＯ₂）のような無機酸化物、又はポリカーボネートのようなポリマーで ある。 液体に対する適切なシーリング及び／又は適切な摩擦の程度を達成するために ピストンに例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）又はポリイミドの層をコーティ ングすることが好ましい。行ダクト１１及び列ダクトは圧力制御システム４０に 接続される。圧力制御システムは第一のポンプ４１、これを介して第一のポンプ ４１がそれぞれの行ダクト１１に接続される行バルブ３２、これを介して第二の ポンプ４３がそれぞれの列ダクト１３に接続される列バルブ３３を含む。好まし くは電子的に制御可能な行及び列バルブが用いられる。ポンプ４１、４２及び列 及び行バルブ３１、３２は制御ユニット４３により制御される。この目的のため に制御ユニット４３はバス接続４４、４５を介して行及び列バルブの制御入力に 接続される。更にまた、制御ユニットはポンプ４１、４２の制御入力に接続され る。しかしながら、２つの別のポンプの代わりに、単一のポンプを用いることが 可能であるが、この場合には制御ユニット４３は行バルブ３２は、列ダクト１３ が加圧されたときのみ閉鎖され、列バルブ３３は、行ダクト１１が加圧されたと きのみ閉鎖される。それぞれの行及び列のダクトのＸ線吸収液体及びＸ線透過液 体がポンプ、制御ユニット４３、行及び列バルブにより加圧される。毛細管内の Ｘ線吸収液体は問題の毛細管が接続された行及び列ダクトの液圧に基づいて調整 される。ポンプ４１、４２及び制御ユニット４３は調整ユニット５０の一部分を 形成する。時間の小さな部分のみがＸ線 フィルタを調整するためにバルブを開き、ピストンを液圧の影響下で変位するた めに要求される。Ｘ線フィルタは液圧に依存して４０から５０ｍｓ又は１０ｍｓ 以内でも調整可能である。Ｘ線フィルタの調整は図２に示されている例では行ダ クト１１であるＸ線透過液体を含むダクトの全てのバルブを開くことにより容易 に取り消すことが可能である。 毛細管はＸ線ビームに概略平行に延在する。５モルの鉛塩溶液及び概略５から ６ｍｍの長さを有する毛細管を用いることにより、Ｘ線ビームの１００倍の減衰 が達成され、それぞれの毛細管のＸ線吸収は２０倍変更可能である。 円筒形ピストンもまたボール型の代わりに使用可能である。そのような円筒形 ピストンは毛細管の壁に関してしばしば若干より摩擦を有する。この摩擦の故に 、ピストンは液圧が加わるまでそのそれぞれの位置にとどまる。 行及び列ダクトは化学的なエッチングによりガラス、水晶、シリコン又はポリ マーの板で比較的簡単に形成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォッキンク，ランベルトゥス ヘー イ ェー オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン プロフ・ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． − Ｘ線源と、 − Ｘ線検出器と、 − Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置されたＸ線フィルタとを含み、 − 該Ｘ線フィルタは、 − それぞれのフィルタ要素内のＸ線吸収液体の量を制御することにより調節 可能であるＸ線吸収率を有する複数のフィルタ要素を含み、 − それぞれのフィルタ要素は第一の端によりＸ線吸収液体と連通するＸ線検 査装置であって、 − それぞれのフィルタ要素は第二の端によりＸ線透過液体と連通することを特 徴とするＸ線検査装置。 ２． − フィルタ要素はマトリックス構成の行及び列に配置され、 − フィルタ要素は第一の端でＸ線吸収液体を含む行ダクトと行毎に連通し、 − フィルタ要素は第二の端でＸ線透過液体を含む列ダクトと列毎に連通し、 − それぞれの行ダクト及びそれぞれの列ダクトで独立に液圧を調整する圧力制 御システムを設けられた ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置。 ３． − それぞれの行ダクト及びそれぞれの列ダクトはそれぞれバルブを設けられ、 − 圧力制御システムはバルブを制御するために配置される ことを特徴とする請求項２記載のＸ線検査装置。 ４． − それぞれのフィルタ要素はＸ線吸収液体をＸ線透過液体から分離するために ピストンを設けられる ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置。 ５． − ピストンはコーティング層を設けられる ことを特徴とする請求項４記載のＸ線検査装置。 ６． − それぞれのフィルタ要素は５ｍｍより小さな径の断面を有する円筒により形 成される ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置。 ７． − Ｘ線吸収液体及びＸ線透過液体はほとんど混和しない ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置。