JP2003208997A - X線照射制御のための方法及び装置 - Google Patents
X線照射制御のための方法及び装置Info
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Abstract
るべき対象に当てられる放射線量率(入力線量率)が選
択可能な最大の値に制限されうるX線照射制御のための
方法及び装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、放射線源(1)による対象の
照射中、特にX線照射中に、対象に当てられる放射線
(入力線量率)を制限する方法及び装置に係る。所定の
最大の入力線量率を超過する検査されるべき対象上の入
力線量率を生じさせる制御曲線の対の値は、計算された
係数によって補正される。その結果、最大の入力線量率
を超過する危険性を与えることなしに、その長さ全体が
所望の管パラメータ(管電圧、管電流、又は負荷)を調
整することによって使用されうる。
Description
象の照射中、特にX線照射中に対象に当てられる放射線
(入力線量率)を制限する方法及び装置に関する。本発
明はまた、入力線量率を制限する方法又は装置を使用し
つつX線照射制御を行う方法及び装置に関する。本発明
はまた、上述の方法を実行するX線発生器、並びに、上
述の装置を含む対応するX線設備又はX線システムに関
する。
X線を発生するX線管を具備した1以上のX線源と、本
線に接続される部分を含みX線管の動作に必要な高電圧
を供給する電圧供給部(高圧発生器)を具備したX線発
生器とを含む。X線源及び高電圧を発生する構成要素が
一体となった構造的なユニットを形成するよう組み合わ
される場合、このようなユニットはシングル・タンク発
生器とも称される。
度、コントラスト、信号対雑音比、及び鮮鋭度)を達成
するために、当該の領域に入射するX線の強度が特に重
要である。概して、画質は、X線線量が大きくなるほど
良くなる。一方で、明らかに、患者は過度に高い線量率
に曝されないことが確実とされるべきである。これに関
する最大の値は、国ごとに公式な規則及び条例によって
定められている。
的には、X線管に印加される電流及び電流の調整、X線
管と対象の間の距離(SSD、即ち、源−皮膚間距
離)、及びX線管と対象の間のビーム路中に配置されう
る任意のフィルタに依存する。
射装置によって制御されるか、検査中にユーザによって
変更されうるため、患者が曝される定められた最大線量
率を超過しないことを確実とするための特別な手段が講
じられねばならない。
はX線源と画像捕捉装置の間の距離の変化によって当該
の対象が幾何学的に拡大された場合に対象上の放射線量
が一定に保たれたときの信号対雑音比に関する問題を解
決するための放射線イメージングシステムにおける照射
制御のための方法及び装置を開示している。特許文献1
の方法及び装置では、入力線量は、適当な等しい線量が
対象面において一定に保たれるよう上記の2つの距離に
依存して変更される。
動作させるためにユーザによって選択される制御曲線と
は無関係に、また、例えば、対象と放射線源の間の距
離、放射線核エネルギー収量(radiation yield)、ビ
ーム路中に配置されたフィルタといった照射条件とは無
関係に、検査されるべき対象に当てられる(X線)放射
線量率(入力線量率)が選択可能な最大の値に制限され
うる方法及び装置を提供することを目的とする。
は無関係に、即ち、自動照射装置が使用されている場合
に、選択可能な入力線量率を超過しないX線照射制御の
ための方法及び装置を提供することを目的とする。
係に選択可能な最大入力線量率が超過されることがな
く、透視法、並びに、連続的な照射(個々の画像)に使
用されうるX線照射制御のための方法及び装置を提供す
ることを目的とする。
を実行する装置を含むX線発生器を提供することを目的
とする。
よれば、放射線源、特にX線源による対象の照射中に対
象に当てられる放射線(入力線量率)を制限する方法で
あって、放射線源は、放射線源の少なくとも1つの第1
の動作パラメータを放射線源の第2の動作パラメータに
関連付ける複数の値の対によって形成される制御曲線に
よって制御され、制御曲線は、入射線量率が照射中にど
の値の対に対しても超過されないよう照射条件に依存し
て補正される方法によって達成される。
を実行するための装置であって、少なくとも1つの制御
曲線及び少なくとも1つの核エネルギー収量曲線のため
の第1の記憶装置と、補正された制御曲線を計算するプ
ログラム可能な算術ユニットと、補正された制御値を格
納する第2の記憶装置とを含む装置によって達成され
る。
線量率を超過する危険性を生ずることなく、所望の管の
パラメータ(管電圧、管電流、又は負荷)の調整、及
び、画質の最適化のためにその長さ全体が使用されうる
補正された制御曲線が利用可能であることである。
関連する。
について記載し、請求項4及び請求項5は望ましい照射
条件及びかかる条件を考慮する方法について記載してい
る。
利点については、図面を参照として、例として与えられ
る望ましい実施例について図面を参照として説明する以
下の説明から明らかとなろう。図1は、本発明によるX
線システムを示すブロック図である。システムは、検査
されるべき対象8(患者)へX線を当てるX線管1の形
のX線源を含む。X線管の焦点と対象の入射面との間の
距離(SSD、即ち、源−皮膚間距離)は、距離測定装
置11によって測定される。所定の検査のためには、X
線源1と検査されるべき対象8の間にフィルタ2が配置
されうる。使用されているフィルタの種類は、フィルタ
センサ装置21によって検出される。
は、カメラ4によって対応する画像信号へ変換されるよ
う、例えば2次電子増倍管(イメージインテンシファイ
ア)といった検出器3によって検出される。画像信号
は、続いて、線量率センサ9を有するビームスプリッタ
を介して導かれ、それにより対象の後ろ側の線量率が測
定され、対応する線量率信号(10)が発生される。画
像信号は、続いてビデオ増幅器5において処理され、そ
の後、モニタ6上で表示される。
装置70と、X線発生器の一部として形成されるか別個
のユニットとされ制御装置70によって制御されるX線
管1用の電圧供給ユニット80とを含むX線発生器7が
設けられる。
て形成される距離信号と、フィルタセンサ装置21によ
って形成されるフィルタ信号と、線量率センサ9によっ
て形成される線量率信号(10)とを受信する。
て様々な調整又は選択を行いうる。これらの活動は、本
質的には、当該の検査のための適当な制御曲線の選択
(71)、検査中に超過されてはならない検査されるべ
き対象上の最大の線量率(入力線量率)の調整(7
2)、自動照射装置がそれに基づいて照射の制御を行う
管電圧及び/又は管電流の初期値の調整(73)、並び
に、連続した照射(個々に照射された静的な画像)の場
合は管電圧のためのパルス繰返し周波数の調整(74)
である。
のための複数の制御曲線のための第1の記憶装置75を
含む。制御曲線は、X線管の第1の動作パラメータをX
線管の第2の動作パラメータに関連付ける、例えば管電
圧を管電流又は負荷に関連付ける複数の値の対によって
形成される。
よう検査の種類の関数としてシステムのユーザによって
選択されうる異なる制御プロファイルを実施する。
は第2の動作パラメータを、それによって達成されえ管
電流及びX線管からの距離に対して正規化される線量率
に関連付ける複数の値の対によって形成される複数の核
エネルギー収量曲線を記憶するために用いられる。
種類の関数として、また、印加される信号(特にフィル
タ信号)及び行われる調整の関数として適当な核エネル
ギー収量曲線を選択し、ユーザによって選択された制御
曲線を算術的に補正する算術ユニット76と、補正され
た制御値を格納する第2の記憶装置77とを含む。
サ9によって発生される線量率信号(10)に依存し
て、最適照射に適した第1の動作パラメータの値を決定
する。第1の動作パラメータの値に関連付けられる第2
の動作パラメータの値は、補正された制御値に基づいて
決定される。この対の値は、電圧供給ユニット80に印
加される。
1に接続され、受信された対の値に従って、X線管1の
動作に必要な電圧及び電流を発生し、連続する照射の場
合は時間的な適当な変化を示す(例えば方形波パルス形
状)。
されるべき対象8は、互いに対して検査されるべき領域
のイメージングに最適な位置に移動されねばならない。
め、線量率は検査されるべき対象の入射の領域において
増加又は減少される。X線ビームに対して垂直方向の相
対的な動きの場合、ビームは一般的に検査されるべき対
象の異なる吸収性質を有する領域を横切る。両方の動き
の方向により、このように、イメージインテンシファイ
ア3の線量率の変化、及び、モニタ6上に表示された画
像の輝度の変化が生ずる。
るため、線量率が減少したときは、X線管1に印加され
る電圧及び/又は電流は、自動照射装置によって比例し
て自動的又は手動で増加される。しかしながら、その場
合、線量率を過剰に増加させれば形成される画像中の細
部に過剰な照射が生じうることを考慮に入れねばならな
い。また、もちろん健康についての理由により、患者に
対する放射線負荷を出来る限り小さく保つ必要があり、
患者に対する所定の最大の入力線量率を超えてはならな
い。
又はビーム路に異なるフィルタが挿入されたときは、入
力線量率がかなり増加する可能性があるため、注意が必
要である。
のどこでも、最大入力線量率を超過しないようにするこ
とが考えられる。これについては、例を参照して以下詳
述する。
70は透視法のための複数の第1の制御曲線を格納し、
それにより様々な管電圧Uが夫々対応する管電流Iと関
連付けられる。更に、制御装置は、一連の照射のための
複数の第2の制御曲線を格納し、それにより対応する負
荷値Qは夫々異なる管電圧Uに関連付けられる。図2
は、例として第1の制御曲線(I)のうちの一つを示
し、図3は第2の制御曲線(II)のうちの一つを示す。
される核エネルギー収量曲線(III)は、夫々がX線管
に印加される管電圧Uと、ビーム路に即ち1メートルに
正規化したX線管からの距離に挿入される可能性のある
フィルタを考慮に入れつつ、電流のmA当たりに得られ
る線量率Y(核エネルギー収量)との関係を示す。各X
線照射は、このようにフィルタ及び使用されるX線管に
関連付けられる核エネルギー収量曲線に基づく。
上のパラメータ(特に、X線管と検査されるべき対象の
間の距離、管電圧、管電流、管の種類、フィルタの種
類、パルスレート)が変化した場合に対象に当てられる
X線の所定の最大線量率を超過しないよう、制御曲線
は、この最大入力線量率を考慮にいれつつ補正される。
曲線(I)の補正と連続した照射のための第2の制御曲
線(II)の補正は区別されるべきである。
第1の制御曲線は、まず、図2の表現中の曲線の右上の
端、即ち、管電圧の最高値と、この電圧値に関連付けら
れる管電流の値を決定するために、まず算術的に解析さ
れる。例えば、図2の例では、最大電圧150kVに対
して9mAの電流が得られる。
に従って選択される核エネルギー収量曲線に基づいて、
この最大電圧に対する核エネルギー収量が決定される。
図4に示す例では、最大電圧150kVに対して約9
6.4μGy/mAsの核エネルギー収量が得られる。
の距離において生ずる最大線量率は、この核エネルギー
収量と決定された最大電流とを乗算することによって得
られる。上述の例では、この最大線量率は約867.6
μGy/sとなる。
大線量率は、この値にX線管と検査されるべき対象の間
の実際の距離の逆二乗を乗算することによって決定され
る。この例では、距離測定装置11によって決定される
0.8mの距離に対して、約1355.63μG/sの
値が得られる。
(例えば600μGy/s)と比較される。この最大値
を計算された値によって割り算することにより、換算係
数(本例では約0.4426)が得られ、これと最も高
い管電圧に関連付けられる電流値(本例では9mA)と
が乗算される。これにより、最大管電圧に対して換算さ
れた電流値(本例では約3.9834mA)、従って、
換算された最大電力約597.51Wが得られる。
圧)は、増加する電圧の方向の情報の(最後の)対の値
であり、従って補正された制御曲線の端であると定義さ
れる。制御曲線の変化は、計算され換算された最大電
力、従って所定の最大の入力線量率がどの位置でも超過
されないようこの上側の端に基づいて補正される。
の換算された電流値に関連付けられその積が夫々換算さ
れた最大電力以下の電力を生じさせる、新しい(上側)
曲線セグメント(2)を定義することによって達成され
る。新しい曲線セグメント(2)は、このように元の制
御曲線の方向にこの曲線に交わるまで延び、これらの2
つの曲線の交点(この場合は102.5kV)の上に位
置する元の制御曲線の部分(1)を置き換える。補正さ
れた制御曲線は、このように、元の変化に対応する第1
の下側のセグメントと、新しい第2の上側のセグメント
(2)とから構成される。
は、上側の対の値から開始して、管電圧と関連する電流
値の積が元の曲線の方向に換算され、より低い値におい
てのみ交点に達するようなものでありうる。
って実行されるプログラムの形式で実施される。プログ
ラムの実行については、図5のフローチャートを参照し
て説明する。
101において、フィルタ2及び/又はX線管1が以前
に実行された曲線補正よりも後に変更されているか否か
調べられる。変更されていれば、第2の段階102にお
いて、この新しい管/フィルタの組合せに関連付けられ
る核エネルギー収量曲線が選択され、第7の段階107
へ進む。
ないと判定されれば、第3の段階103において、制御
曲線が最後の補正よりも後に変更されているか否か調べ
られる。変更されていれば、第7の段階107へ進む。
変更されていなければ、第4の段階104において、X
線管と検査されるべき対象8の間の距離が最後の補正の
後に変更されているか否か調べられる。変更されていれ
ば、第7の段階107へ進み、変更されていなければ、
第5の段階105において、選択された最大入力線量率
が最後の補正の後に変更されているか否か調べられる。
変更されていれば、第7の段階107へ進み、変更され
ていなければ、方法は第9の段階109によって終了す
る。
1の制御曲線が、検査されるべき対象上の選択される最
大入力線量が超過されうるか値の対を含むか否か調べら
れる。含む場合、第8の段階108において制御曲線
は、第2の記憶装置77に記憶されるべく補正される。
第7の段階107における判定結果が否定的な場合と同
様に、プログラムは第9の段階109において終了す
る。
は、上述のように、第1の制御装置の補正に関連して実
行される。
化されたモードで動作する連続照射について補正するた
めに、入力線量率の所定の最大値(例えば800μGy
/s)は一秒当たりの照射間隔の数(即ち、パルス繰返
し周波数、例えば2/s)で割り算されねばならない。
このようにして、単一のパルス(1照射間隔)に対する
最大線量値が得られ、これに基づき更なる説明が行わ
れ、その値は本例では400μGyである。
の解析は、最大管電圧に対して得られる負荷を決定する
ことから始まる。図3に示す曲線は、最大電圧130k
Vに対して約5.17mAsの負荷を生じさせる。
用されるフィルタに従って選択される核エネルギー収量
曲線に基づいて決定される。図4に示す例では、最大電
圧130kVに対して約67μGy/mAsの核エネル
ギー収量が得られる。
管電圧に対して生ずる最大線量は、この核エネルギー収
量を決定された最大負荷によって乗算することによって
得られる。この線量は本例では約346.4μGyとな
る。
大線量は、この値に、X線管と検査されるべき対象の間
の実際の距離の逆二乗を乗算することによって決定され
る。距離測定装置11によって測定される距離が0.8
mの場合、本例では約541.25μGyの値が得られ
る。
れた最大の線量の値(本例では400μGy)と比較さ
れる。この最大値を計算された値によって割り算するこ
とにより換算係数(本例では約0.74)が得られ、制
御曲線によって計算された負荷値(本例では約5.17
mAs)は、この換算係数によって乗算される。これに
より130kVの最大管電圧に対する換算された負荷値
(本例では約3.827mAs)が得られ、約495.
51Wsの換算された最大エネルギーが得られる。
圧)は、増加する電圧方向の上側の(最後の)対、従っ
て補正された制御曲線の端として定義される。制御曲線
の変化は、この上側の端に基づいて、即ち計算された換
算された最大エネルギー、従って所与のパルス繰返し周
波数に対する所定の最大の入力線量率がどの位置でも超
過されないよう補正される。
その積が最大エネルギー以下のエネルギーを生じさせる
換算された負荷値と関連付けられる新しい(上側)曲線
セグメント(2)を定義することによって達成される。
新しい曲線セグメントは、元の制御曲線の方向にこの曲
線と交わるまで延び、これらの2つの曲線の交点(本例
では約81.2kV)より上に位置する元の制御曲線の
部分(1)を置き換える。補正された制御曲線は、この
ように、元の変化に対応する第1の下側のセグメントと
新しい第2の上側のセグメント(2)とから構成され
る。
対の値から始まって、管電圧と関連する負荷値の積が元
の曲線の方向に換算され、低い電圧値においてのみ交点
に達するようにされうる。
って実行されるプログラムの形で実施される。
階を示す図である。プログラムの実行は、第5の段階1
05の後に最後の補正の後にパルス繰返し周波数が変更
されているか否かを調べる第6の段階106が挿入され
ている点で図5に示すプログラムとは異なる。この場
合、段階101乃至105における判定結果が肯定的で
ある場合のように、第7の段階107へ進み、第7の段
階107において、図3に示す第2の制御曲線が選択さ
れた最大入力線量が超過されうる対の値を含むか否か判
定される。この判定結果が肯定的であれば、第8の段階
において制御曲線が補正され、補正された制御曲線は第
2の記憶装置77に格納される。
び第8の段階108は、第2の制御曲線の補正に関連し
て実行される。
メント(2)が決定されないが、第1の下側のセグメン
トのみが使用されるよう補正されてもよい。これは、補
正された制御曲線が、最大の所定の入力線量率が得られ
る対の値が位置する点までは元の制御曲線に従って変化
することを意味する。しかしながら、本発明の格別な利
点のうちの1つは、幾つかの例外を除き、これが必要で
ない点である。
御曲線が使用されうる。
3中のx軸及びy軸に夫々プロットされる第1及び第2
の動作パラメータが入れ替えられた制御曲線を使用する
ものである。
動作するとき、第1の動作パラメータを管電圧又は感電
流のパルス幅の形に変えることも可能である。すると、
最大入力線量率は、超過されてはならない最大パルス幅
に対応する。
ータが調整され、制御曲線が一方又は両方の他の動作パ
ラメータの上述の計算によって補正される、3つの動作
パラメータを用いた3次元制御曲線を定義するものであ
る。これらのパラメータは、例えば、パルス繰返し周波
数、並びに、管電圧及び管電流でありうる。
の動作パラメータの実際的に任意の組合せに拡張され
え、これらのパラメータはまず管電圧、管電流、パルス
化されたモードではこれらの変数のパルス幅、及び、こ
れらの変数のパルス繰返し周波数である。X線管と検査
されるべき対象の間の距離の変化と、異なる放射線吸収
率を有するフィルタの交換もまたこの点で可能である。
の露出のためにも使用されうる。
ある。
される電圧の関数として示す図である。
である。
である。
Claims (10)
- 【請求項1】 放射線源、特にX線源による対象の照射
中に対象に当てられる放射線(入力線量率)を制限する
方法であって、 放射線源は、放射線源の少なくとも1つの第1の動作パ
ラメータを放射線源の第2の動作パラメータに関連付け
る複数の値の対によって形成される制御曲線によって制
御され、制御曲線は、入射線量率が照射中にどの値の対
に対しても超過されないよう照射条件に依存して補正さ
れる、方法。 - 【請求項2】 第1の動作パラメータはX線管電圧であ
り、第2の動作パラメータはX線管電流である、請求項
1記載の方法。 - 【請求項3】 第1の動作パラメータはX線管電圧であ
り、第2の動作パラメータはX線管電流と照射時間の積
である、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 照射条件は、対象と放射線源の間の距
離、その放射線核エネルギー収量、並びに、ビーム路中
に配置されるフィルタによって定義される、請求項1記
載の方法。 - 【請求項5】 照射条件は動作パラメータのうちの1つ
がX線の正規化された量に関連付けられる複数の値の対
からなる核エネルギー収量曲線の形で定義される、請求
項1記載の方法。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のうちいずれか一項記載
の方法を実行するための装置であって、 少なくとも1つの制御曲線及び少なくとも1つの核エネ
ルギー収量曲線のための第1の記憶装置と、請求項1乃
至5のうちいずれか一項記載の補正された制御曲線を計
算するプログラム可能な算術ユニットと、補正された制
御値を格納する第2の記憶装置とを含む装置。 - 【請求項7】 請求項1乃至5のうちいずれか一項記載
の方法を用いてX線照射を制御する方法。 - 【請求項8】 請求項6記載の装置と、対象に当てられ
た測定された線量率と補正された制御曲線に基づいてX
線管のための電圧供給ユニットを制御する信号が発生さ
れる自動照射制御装置とを含む、X線照射制御のための
装置。 - 【請求項9】 X線管用の電圧供給ユニット、並びに、
請求項8に記載の装置を含む、X線発生器。 - 【請求項10】 請求項9記載のX線発生器を含むX線
システム。
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