JP2004532702A - 医療検査用ｘ線装置及びその画像の質を改善する方法 - Google Patents

Abstract

本発明はＸ線ビーム４を検査される対象物２に向けて放射するＸ線源３を有する医療検査のためのＸ線装置１０に関する。Ｘ線検出器５が対象物を通過したＸ線を受けるために設けられ、対象物の画像を形成するための画像処理手段６に接続されている。散乱線の影響を除くためにＸ線コリメータ手段９がＸ線源と対象物との間に配置される。Ｘ線コリメータ手段は、ビームを細くするための孔を少なくとも１つ持つ横断移動可能な要素９を有する。本発明は、また、以下のステップによるＸ線装置による画像の質を改善する方法に関する：ａ）Ｘ線コリメータ手段９により形成される少なくとも１つの手段によりビームを細くし；ｂ）対象物を細いビームに曝すために該領域をビームを通して動かし；ｃ）各ピクセルの検出器５により受けられる最も高い強度値に基づいて対象物の画像を形成する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査される対象にＸ線ビームを放射するＸ線源と、対象物を通過したＸ線を受けるＸ線検出器と、対象物の画像を生成するためのＸ線検出器に接続された画像処理手段と、Ｘ線ビームをコリメートするための対象物とＸ線源との間に配置されたＸ線コリメータを有する医療検査用Ｘ線装置に関する。
【０００２】
本発明は、また、そのようなＸ線装置の画像の質を改善する方法に関する。
【０００３】
この分野で知られているこのようなＸ線装置においては、画像の品質は散乱放射線の影響を受ける。この散乱放射線は、１次即ちフォーカル放射線が低密度の材料と反応するときに生じる。通常、対象物は人体で、この場合、水と骨が低密度の材料の例となる。散乱放射線は特定の方向を持たず、得られる画像には有害とならない。それは、“フォグ”を引き起こし、画像のコントラストを低下させる。
【０００４】
これまでの画像の質を改善するＸ線装置及びその方法は米国特許第5 878 108 号に記載されている。上述の問題は対象物の背後とX線検出器の前に対散乱グリッドを配置することにより処理されている。更に、その後、記録された画像は数学的画像処理方法を使用して散乱放射線の影響を補正している。
【０００５】
すでに知られている画像の質を改善するＸ線装置及びその方法は、検出された画像情報がフォグにより分散され、重要な画像情報が失われるという欠点を持っている。後に行われる補正は最終的に得られる画像に必然的なエラーを生じる。
【０００６】
本発明の目的は、前述に従うＸ線装置と異なる方法で散乱放射線の影響を減ずることにより画像の質を改善する方法を提供することにある。
【０００７】
そこで、本発明によるX線装置は、Ｘ線コリメータ手段が、少なくとも１つのビームを細くするための領域と、その領域を、対象物を細くされたビームに曝すためにビームを通して移動させる手段を有し、画像処理手段が各ピクセルの検出器が受けられる最も高い強度値に基づいて対象物の画像を形成するようにされていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の方法は、以下のステップにより上述の問題を解決する：
ａ）Ｘ線コリメータ手段により形成された少なくとも１つの領域によりビームを細くし；
ｂ）、対象物を細くされたビームに対して曝すため前記領域をビームを通して移動させ；
ｃ）各ピクセルの検出器により受けられた最も高い強度の値に基づいて画像を形成する。
【０００９】
ビームを細くすることにより、検出器に到達する散乱放射線が効果的に減少する。このようにして、問題が生じる位置において処理される。その領域がビームを通して移動されるため、それが検査される対象物の（部分）全体をカバーすることができる。１次Ｘ線は、通常、対象物を通過した後は散乱Ｘ線より高い強度を有するため、１次Ｘ線からの情報のみが有効的に検出され処理される。従って、後の複雑な数学的処理を必要とすることなく、画像の質は顕著に改善される。
【００１０】
第１の好ましい実施例においては、その領域はビームを通して横断可能とされる。Ｘ線装置の全体の制御に同期したその領域の横断的な移動はきわめて容易で比較的低コストに実現できる。
【００１１】
本発明のＸ線装置の具体的な実施例においては、前記領域はスリットの形状をしている。スリットの形状それ自体はビーム絞りとしては良く知られている。スリット有する好適な対象物は全てのサイズで入手可能であり、使用目的に応じて容易に製造可能である。
【００１２】
Ｘ線装置の第２の好ましい実施例においては、前記領域はビームを通して回転可能である。Ｘ線装置の全体の制御に同期した前記領域の回転運動も、また、きわめて容易で比較的低コストで実現できる。
【００１３】
回転できる領域は、半径方向の移動の速度が異なっても、細められたビームが領域の全体の長さにわたり有効的に同じ幅を持つことを保証するようにすることが好ましい。
【００１４】
回転運動は、Ｘ線コリメータ手段が孔を有する回転可能なディスクからなるＸ線装置により優雅に実現できる。
【００１５】
本発明は、添付図面により更に説明され、ここで：
図１Ａは本発明によるＸ線装置の第１の好ましい実施例を示す概略図であり；
図１Ｂは第１の好ましい実施例のＸ線コリメータ手段の機能を示す概略図であり、
図２Ａは本発明によるＸ線装置の第２の好ましい実施例を示す概略図であり；
図２Ｂは第２の好ましい実施例のＸ線コリメータ手段の機能を示す概略図である。
全ての図において、同じ要素は同じ参照符号が付されている。
【００１６】
図１は通常は患者である対象物２の医学的検査のためのＸ線装置１を示す。Ｘ線装置１はＸ線ビーム４を対象物２に向けて放射するＸ線源３を有する。Ｘ線検出器５が対象物を通過するＸ線４を受けるために設けられている。対象物２内の局所的なＸ線の吸収の差により、Ｘ線検出器５のＸ線感知面上にＸ線画像が形成される。Ｘ線画像に基づいて電子画像を形成するため、画像処理手段６がＸ線検出器５に接続される。電子画像は、例えば、表示スクリーン７上に表示及び／又は後の使用のために記憶される。制御手段８がＸ線装置１の異なる要素を同期させる。この種のＸ線装置はこの分野では周知である。
Ｘ線装置１において、Ｘ線コリメータ手段９が、Ｘ線４をコリメートするためにＸ線源と対象物２との間に設けられている。本発明によれば、Ｘ線コリメータ手段９はビーム４を細くするための少なくとも１つの領域１１を有する。示された実施例においては、この領域は要素９の孔１１により形成される。要素９は、図１に示されるように如何なる形状でもよい。
【００１７】
孔１１は４で示されるように、Ｘ線の一部のみを通過させる。Ｘ線４は対象物２を通過し、１次即ちフォーカルビームを形成するＸ線４ａと散乱ビーム４ｂとなる。Ｘ線４ａは対象物２についての関連情報を有し、Ｘ線４ｂは不必要なもので得られる画像に対して有害にもなるものである。全てにＸ線は検出器５により検出され画像処理手段６に送られる。画像処理手段は、各ピクセルの検出器により受けられた最も高い強度の値に基づいて対象物画像が形成されるように設けられる。好ましくは、各ピクセルについてすでに記憶された値と各ピクセルの新しい強度値とを比較し、新しい値が前の値より高いときのみ記憶することにより実現される。これが可能な検出器はこの分野ではすでに知られており、電子回路又はソフトウエア環境において、“トップ ディテクタ”として参照されている。
【００１８】
図１ＢはＸ線コリメータ手段９の機能の概略を示す。孔１１を有するプレート形要素９がビーム４を通して移動できるようにされている。この示された実施例では、移動は横断的で、説明の便宜上、矢印Ａの方向によってのみ示される。横断は検出器の形状及び／又は方向に合致すれば、あらゆる方向で行うことができる。
【００１９】
プレート形コリメータ９は全てのＸ線を効果的に遮蔽する材料で造られるのが好ましい。孔１１を通るＸ線のみが対象物２に到達する。孔１１をビームを通して移動することにより、対象物２（又はその関連部分）はＸ線に部片毎に曝される。このようにして動的に対象物をスキャンするための細いビームが形成される。コリメータ手段９の移動は制御手段８の制御の下に行われる。この移動を実現するための多くの方法は当業者にとって明らかであろう。このケースの孔１１はスリット形状である。しかしながら、ビームの断面の全てを孔により必ずカバーするように制御装置が設けられていれば、矩形又は円形のような他の適当な形状も使用できる。
【００２０】
反散乱グリッドがＸ線検出器の前に設けられている場合には、孔の方向はグリッドの線に対して直交するのが好ましいことに留意すべきである。
【００２１】
図２Ａは本発明のＸ線装置の第２の好ましい実施例の概略図である。Ｘ線装置１０はＸ線コリメータ手段の実施例が複数の孔１２を有する回転可能なディスクである点でＸ線装置１と異なっている。
【００２２】
図２ＢはこれらのＸ線コリメータ手段１９の機能の概略説明図である。
【００２３】
ディスク１９は、例えば矢印Ｂの方向又は他の方向にビーム４を通して回転する。ディスク１９の回転は制御手段８の制御の下に行われる。この動きを実現するための多くの方法は当業者に明らかであろう。
【００２４】
このケースの孔１２は扇形の形状を有している。しかしながら、他の適当な形状、スリット形状、矩形或いは円形でも使用することができる。孔の数は変えることができる。他の実施例においては、ディスクはディスクの直径を横切って延びる１つの孔とすることができる。好ましくはディスクの直径はビームの直径の略２倍とするのが好ましい。好ましくは、制御手段はビームの断面の全てを孔により必ずカバーするようにして設けられる。
【００２５】
ディスク１９は、好ましくは、Ｘ線の全てを効果的にブロックする材料で造られる。孔１２を通るＸ線のみが対象物２に到達する。孔１２をビームを通して動かすことにより、対象物（又は関連する部分）は部片ごとにＸ線に曝される。再び、このように、細いビームが対象物を動的にスキャンするために形成される。
【００２６】
通常、この領域は検出器の入口で測定されるとき、５ｃｍの幅を持つ。望ましい２００ミリセカンドの照射時間が与えられると、これは９インチの画像増幅装置に対して略１秒の記録時間で毎秒２５ｃｍの速度の移動となる。望ましい照射時間は画像検出器のＸ線感度と１次ビームの強度に依存する。
【００２７】
上述のものに代えて、Ｘ線コリメータ装置はいわゆる‘ダイナミック ビーム アテニュータ’（ＤＢＡ）により形成することができる。即ち、このＤＢＡはＸ線吸収流体で充填された細管からなるＸ線フィルターである。細管内のＸ線吸収流体のＸ線吸収のレベルはその管によるＸ線の吸収の測定値を確定する。そのレベルは電子的力を作用させる選択された細管の数により制御される。ＤＢＡはここに参照として組み入れられる、本出願人と同じ出願人による米国特許第5,666,396号により詳細に説明されている。
【００２８】
各細管又は細管のグループは分けて制御されるため、当業者は、ＤＢＡにおいて、対象物を細いビームに照射するためにその領域をビームを通して動かすため少なくとも１つの領域を形成することができるであろう。したがって、前記領域が機械要素の孔のようにＸ線に対して横断するとき、ＤＢＡは、Ｘ線コリメータ装置として機能する。それに代えてＤＢＡは前記領域がＸ線コリメータ／通過するＸ線をフィルタリングするフィルタの組合せとして機能させることもできる。既に述べた実施例で組み合わせて使用しなければならない追加的なフィルタはもはや余分なものとなった。
【００２９】
本発明は、画像の質を改善するため、下記のステップを実行することにより上述の装置の使用を明らかにするものであることを留意すべきである。
【００３０】
ａ）Ｘ線コリメータ手段を使用して形成された少なくとも１つの領域によりビームを細め；
ｂ）対象物を細いビームに曝すために前記領域をビームを通して移動させ、
ｃ）各ピクセルの検出器により受けられる最も高い強度値に基づいて対象物の画像を形成する。
【００３１】
本発明は、もちろん、上述の或いは上述の記載と図面を参照とした添付クレームの範囲内に入るものである実施例に示されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本発明によるＸ線装置の第１の好ましい実施例を示す概略図である。
【図１Ｂ】第１の好ましい実施例のＸ線コリメータ手段の機能を示す概略図である。
【図２Ａ】本発明によるＸ線装置の第２の好ましい実施例を示す概略図である。
【図２Ｂ】第２の好ましい実施例のＸ線コリメータ手段の機能を示す概略図である。

Claims (7)

1. 検査される対象物に向けてＸ線ビームを放射するＸ線源と、対象物を通過したＸ線を受けるＸ線検出器と、前記対象物の画像を形成するため前記Ｘ線検出器に接続される画像処理手段と、Ｘ線源と対象物の間に配置されＸ線ビームをコリメートするＸ線のコリメータ手段とを有し、前記Ｘ線コリメータ手段は、ビームを細くするための少なくとも１つの領域と、前記対象物を前記細いビームに曝すため前記領域を動かす手段とを有し、前記画像処理手段は各ピクセルのための検出器により受けられる最大の強度の値に基づいて画像を形成するようにされたことを特徴とする医療検査のためのＸ線装置。
2. 前記領域はビームを横断することができる請求項１によるＸ線装置。
3. 前記領域はスリット形状である請求項１又は２によるＸ線装置。
4. 前記領域はビームを通して回転可能である請求項１によるＸ線装置。
5. 前記領域は扇形の形状である請求項４によるＸ線装置。
6. 前記Ｘ線コリメータ手段は少なくとも１つの孔を持つ回転可能のディスクである請求項４又は５によるＸ線装置。
7. 検査される対象物に向けてＸ線ビームを放射するＸ線源と、対象物を通過したＸ線を受けるＸ線検出器と、前記対象物の画像を形成するため前記Ｘ線検出器に接続される画像処理手段と、Ｘ線源と対象物の間に配置されＸ線ビームをコリメートするＸ線のコリメータ手段とを有するＸ線装置の画像の質を改善する方法であって、
   ａ）Ｘ線コリメータ手段により形成される少なくとも１つの領域によりビームを細くし；
   ｂ）前記対象物を細くしたビームに曝すため前記領域をビームを通して移動し；
   ｃ）各ピクセルのための検出器により受けられる最大強度の値に基づいて前記対象物の画像を形成する、
   ステップを有するＸ線装置の画像を改善する方法。