JP2005270551A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 Ｃ型アーム５の一端側にはＸ線管支持部１３を介してＸ線管６を支持しているとともに、他端側にはＦＰＤ支持部１５を介してフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ７）を支持している。Ｘ線管６がｘ軸心周りに回転するようにＸ線管支持部１３を構成するとともに、ＦＰＤ７がｙ軸心周りに回転するようにＦＰＤ支持部１５を構成している。Ｘ線管６およびＦＰＤ７がこのように回転することで、Ｘ線管６から照射されたＸ線とＦＰＤ７とのなす角度が変更される。散乱するＸ線（散乱Ｘ線）が直交してＦＰＤ７に入射するようにＸ線管支持部１３とＦＰＤ支持部１５によって角度を変更することでＦＰＤ７は散乱Ｘ線を積極的に検出する。その結果、軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、医療分野や、非破壊検査，ＲＩ（Radio isotope）検査，および光学検査などの工業分野や、原子力分野などに用いられる放射線撮像装置に係り、特に、放射線を検出する技術に関する。

従来、放射線撮像装置では、Ｘ線を例に採ると、照射源であるＸ線管と放射線検出手段であるＸ線検出器とが対向配置され、Ｘ線管から照射されたＸ線は直交してＸ線検出器に入射する。Ｘ線管および放射線検出手段が被検体の周りに回転する場合には、Ｘ線が直交してＸ線検出器に入射するようにそれぞれの対向配置を維持する（例えば、特許文献１参照）。なお、散乱するＸ線を除去するためにＸ線グリッドが用いられる。Ｘ線グリッドは、鉛（Ｐｂ）とアルミニウム（Ａｌ）とを交互に並設して構成されており、散乱したＸ線は鉛によって遮られる。Ｘ線グリッドはＸ線検出器のＸ線照射側（検出側）に隣接して配設される。
特開平９−２１５６８２号公報（第３頁、図２）

しかしながら、従来の装置の場合には、次のような問題がある。すなわち、従来の装置では、Ｘ線が直交してＸ線検出器に入射し、散乱したＸ線はＸ線グリッドによってカットされる。したがって、骨組織のように硬度（すなわち密度）の高い部位を撮像する場合にはコントラストがついて良質な画像を得ることができるが、軟組織のように硬度の低い部位を撮像する場合にはコントラストがつきにくく良質な画像を得ることができない。造影剤を用いてサブトラクションを行うことで軟組織に関する画像を得ることも考えられるが、造影剤の投与で手間がかかったり、被検体が人体の場合には造影剤に対する人体への影響を考慮しなければならない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。

発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。

すなわち、散乱するＸ線を除去する発想を変えて、散乱するＸ線を積極的に検出することに着目してみた。してみれば、散乱するＸ線によって、軟組織のような硬度の低い部位を撮像しても良質な画像を得ることが可能になる。

このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。

すなわち、請求項1に記載の発明は、照射源から照射されて被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段を備え、検出された放射線に基づいて被検体の撮像を行う放射線撮像装置であって、照射源から照射された放射線と放射線検出手段とのなす角度を変更する角度可変手段を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、角度可変手段を備えることで、照射源から照射された放射線と放射線検出手段とのなす角度を変更することが可能になる。これにより、散乱する放射線が直交して放射線検出手段に入射するように角度を変更すれば、放射線検出手段は散乱する放射線を積極的に検出することができる。その結果、軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる。

なお、通常の放射線が直交して放射線検出手段に入射するように角度を変更すれば、従来のような骨組織のような硬度の高い部位を撮像することもできる。

上述した発明の一例は、角度可変手段は、放射線検出手段を動かすことで放射線と放射線検出手段とのなす角度を変更すること（請求項２に記載の発明）である。上述した発明の他の一例は、角度可変手段は、照射源を動かすことで放射線と放射線検出手段とのなす角度を変更すること（請求項３に記載の発明）である。

前者の発明のように放射線検出手段を動かす場合には、微細な角度調整が可能となり、後者の発明のように照射源を動かす場合には、大きな角度調整が可能となる。

また、請求項４に記載の発明は、照射源から照射されて被検体を透過して検出された放射線に基づいて被検体の撮像を行う放射線撮像装置であって、照射源から照射された放射線を検出せずに、散乱する放射線を検出する散乱放射線検出手段を備え、散乱放射線検出手段で検出された散乱する放射線に基づいて被検体の撮像を行うことを特徴とするものである。

〔作用・効果〕請求項４に記載の発明によれば、照射源から照射された放射線を検出せずに、散乱する放射線を検出する散乱放射線検出手段を備え、散乱放射線検出手段で検出された散乱する放射線に基づいて被検体の撮像を行うことで、軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる。

上述した発明において、散乱放射線検出手段の一例は、照射源から照射されて被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、その放射線検出手段の放射線照射側に配設された放射線遮蔽物とである（請求項５に記載の発明）。照射源から照射されて被検体を透過した放射線は放射線遮蔽物に遮蔽されて、放射線検出手段はその放射線を検出しない。一方、散乱放射線は放射線遮蔽物に遮蔽されずに、放射線検出手段はその散乱放射線を検出する。

この発明に係る放射線撮像装置によれば、照射源から照射された放射線と放射線検出手段とのなす角度を変更する角度可変手段、あるいは照射源から照射された放射線を検出せずに、散乱する放射線を検出する散乱放射線検出手段を備えることで、軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

図１は、実施例に係るＸ線診断装置の概略構成を示した正面図であり、図２は、その装置における動作態様の一例を示した正面図であり、図３は、その右側面図である。本実施例では、放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）を例に採るとともに、放射線撮像装置としてＸ線診断装置を例に採って説明する。また、図３や後述する図５では、図示の便宜上、被検体については右側面で図示していないことに留意されたい。

本実施例に係るＸ線診断装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、被検体Ｍの撮像を行う撮像系本体２とを備えている。天板１は昇降および水平移動可能に構成されている。撮像系本体２は、床面（図中のｘｙ平面）に設置された基台部３と、基台部３に支持されたＣ型アーム支持部４と、Ｃ型アーム支持部４に支持されたＣ型アーム５と、Ｃ型アーム５の一端に支持されたＸ線管６と、他端に支持されたＦＰＤ７とを備えている。Ｘ線管６はこの発明における照射源に相当し、ＦＰＤ７はこの発明における放射線検出手段に相当する。

基台部３には基台部用のモータ８を内蔵しており、モータ８の駆動によって床面に対して基台部３が鉛直軸（図中のｚ軸）心周りに回転する。同じく、基台部３にはＣ型アーム支持部用のモータ９を内蔵しており、モータ9の駆動によって基台部３に対してＣ型アーム支持部４が被検体Ｍの体軸（図中のｙ軸）心周りに回転する。

Ｃ型アーム５はレール形状で形成されている。このレールの溝部に嵌合した２つのベアリング１０をＣ型アーム支持部４に内蔵している。この他、Ｃ型アーム支持部４には、Ｃ型アーム５の外周面に沿って付設されたベルト１１や、ベルト１１の一部を巻き取るＣ型アーム５用のモータ１２を内蔵している。モータ１２の駆動によってベルト１１が周回し、それに伴ってベアリング１０に対してＣ型アーム５が摺動する。この摺動によりＣ型アーム５が、体軸に対して水平面で直交する軸（図中のｘ軸）心周りに回転する。

Ｃ型アーム５の一端側にはＸ線管支持部１３を介してＸ線管６を支持している。Ｘ線管６のＸ線照射側にはＸ線の照視野を制御するコリメータ１４を配設している。Ｘ線管支持部１３は、上述したＣ型アーム支持部４とＣ型アーム５との両機能を備えた構成となっている。すなわち、Ｘ線管支持部１３は、Ｃ型アーム支持部４と同様の第１支持部１３Ａと、Ｃ型アーム５と同様の第２支持部１３Ｂとから構成されている。第１支持部１３Ａには、第２支持部１３Ｂの溝部に嵌合した２つのベアリングと、第２支持部１３Ｂの外周面に沿って付設されたベルトと、ベルトの一部を巻き取るＸ線管用のモータとを内蔵している。モータの駆動によってベルトが周回し、それに伴ってベアリングに対して第２支持部１３Ｂが摺動する。この摺動により第２支持部１３Ｂの内周面に沿って付設されたＸ線管６がコリメータ１４とともに、ｘ軸心周りに回転する。Ｘ線管支持部１３によってＸ線管６およびコリメータ１４がｘ軸心周りに回転することで、Ｘ線管６から照射されたＸ線とＦＰＤ７とのなす角度が変更される。したがって、Ｘ線管支持部１３は、この発明における角度可変手段に相当する。

Ｃ型アーム５の他端側にはＦＰＤ支持部１５を介してＦＰＤ７を支持している。ＦＰＤ７の検出側（Ｘ線照射側）に隣接してＸ線グリッド１６を配設している。Ｘ線グリッド１６は、散乱するＸ線（以下、適宜「散乱Ｘ線」という）を除去するが、本実施例では散乱Ｘ線を積極的に検出する場合には散乱Ｘ線以外の通常のＸ線を除去する。ＦＰＤ支持部１５にはＦＰＤ用のモータ１５ａを内蔵しており、モータ１５ａの駆動によってＦＰＤ支持部１５に対してＦＰＤ７およびＸ線グリッド１６がｙ軸心周りに回転する。ＦＰＤ支持部１５によってＦＰＤ７およびＸ線グリッド１６がｙ軸心周りに回転することで、Ｘ線管６から照射されたＸ線とＦＰＤ７とのなす角度が変更される。したがって、ＦＰＤ支持部１５も、この発明における角度可変手段に相当する。このように本実施例では、この発明における角度可変手段は、Ｘ線管支持部１３とＦＰＤ支持部１５との２つで構成される。また、Ｘ線グリッド１６は、この発明における放射線遮蔽物に相当する。

かかる構成を備えた本実施例装置において、それぞれの撮像では、図２および図３のような態様をとる。骨組織のような硬度の高い部位を撮像する場合には図２（ａ）、図３（ａ）に示す態様をとり、軟組織のような硬度の低い部位を撮像する場合には図２（ｂ）、図３（ｂ）に示す態様をとる。以下に詳しく説明する。なお、図２および図３では被検体ＭやＸ線管６やＦＰＤ７やコリメータ１４やＸ線グリッド１６のみ図示し、天板１や基台部３や各支持部４，１３，１５やＣ型アーム５等については図示を省略している。

骨組織のような硬度の高い部位を撮像する場合には、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、通常のＸ線Ａが直交してＦＰＤ７に入射するようにＸ線管支持部１３とＦＰＤ支持部１５によって角度を変更する。このとき、Ｘ線グリッド１６は散乱Ｘ線Ｓを除去して通常のＸ線Ａのみを通す。したがって、ＦＰＤ７は通常のＸ線Ａを検出する。その結果、従来のような骨組織のような硬度の高い部位を撮像することができる。

軟組織のような硬度の低い部位を撮像する場合には、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、散乱Ｘ線Ｓが直交してＦＰＤ７に入射するようにＸ線管支持部１３とＦＰＤ支持部１５によって角度を変更する。このとき、Ｘ線グリッド１６は通常のＸ線Ａを除去して散乱Ｘ線Ｓのみを通す。したがって、ＦＰＤ７およびＸ線グリッド１６は、Ｘ線管６から照射された通常のＸ線Ａを検出せずに散乱Ｘ線Ｓを積極的に検出する。このように、ＦＰＤ７およびＸ線グリッド１６は、この発明における散乱放射線検出手段にも相当する。そして、ＦＰＤ７で検出された散乱Ｘ線Ｓに基づいて被検体Ｍの撮像を行うことで、軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる。

例えば、Ｘ線管支持部１３によってＸ線管６をｘ軸心周りに回転させて、図２（ｂ）に示す方向の散乱Ｘ線Ｓを検出する場合には、図２（ａ）に示す通常のＸ線Ａと同方向であるので、ＦＰＤ７を動かさない。もちろん、図２（ｂ）に示す方向以外の散乱Ｘ線を検出する場合には、ＦＰＤ支持部１５によってＦＰＤ７をｙ軸心周りに回転させる。

また例えば、Ｘ線管６を動かさずに、図３（ｂ）に示す方向の散乱Ｘ線を検出する場合には、ＦＰＤ支持部１５によってＦＰＤ７をｙ軸心周りに回転させる。もちろん、図３（ｂ）に示す方向以外の通常のＸ線Ａを照射する場合には、Ｘ線管支持部１３によってＸ線管６をｘ軸心周りに回転させる。

以上のように構成された本実施例装置によれば、Ｘ線管支持部１３およびＦＰＤ支持部１５に代表される角度可変手段を備えることで、Ｘ線管６から照射されたＸ線とＦＰＤ７とのなす角度を変更することが可能になる。これにより、散乱Ｘ線が直交してＦＰＤ７に入射するように角度を変更すれば、ＦＰＤ７は散乱Ｘ線を積極的に検出することができる。その結果、軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる。なお、通常のＸ線が直交してＦＰＤ７に入射するように角度を変更すれば、従来のような骨組織のような硬度の高い部位を撮像することもできる。

なお、言い換えれば、本実施例装置は、Ｘ線管６から照射されたＸ線を検出せずに、散乱Ｘ線を検出するＦＰＤ７およびＸ線グリッド１６を備えている。Ｘ線グリッド１６はＦＰＤ７のＸ線照射側に隣接して配設されている。したがって、Ｘ線管６から照射された通常のＸ線はＸ線グリッド１６に遮蔽されて、ＦＰＤ７はそのＸ線を検出しない。一方、散乱Ｘ線はＸ線グリッド１６に遮蔽されずに、ＦＰＤ７はその散乱Ｘ線を検出する。このような機構を備えることで、軟組織のような硬度の低い部位を撮像することができる。

本実施例では、Ｘ線管支持部１３は、Ｘ線管６を動かすことでＸ線管６から照射されたＸ線とＦＰＤ７とのなす角度を変更するとともに、ＦＰＤ支持部１５は、ＦＰＤ７を動かすことでＸ線管６から照射されたＸ線とＦＰＤ７とのなす角度を変更している。ＦＰＤ７を動かす場合には、微細な角度調整が可能となり、Ｘ線管６を動かす場合には、大きな角度調整が可能となる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、図１に示すようなＸ線診断装置を例に採って説明したが、この発明は、例えば図４に示すようなＸ線診断装置にも適用してもよい。図４の場合には、Ｘ線管６およびＦＰＤ７は被検体Ｍの体軸方向や体軸心周りに回転する。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。

（２）上述した実施例では、放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３を例に採って説明したが、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）に例示されるように、Ｘ線を検出する手段であれば、この発明は適用することができる。

（３）上述した実施例では、Ｘ線を検出するＸ線検出器を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するγ線検出器に例示されるように、放射線を検出する放射線検出器であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線を検出して撮像を行う装置であれば特に限定されない。

（４）上述した実施例では、Ｘ線管６を動かすことでＸ線管６から照射されたＸ線とＦＰＤ７とのなす角度を変更するとともに、ＦＰＤ支持部１５は、ＦＰＤ７を動かすことでＸ線管６から照射されたＸ線とＦＰＤ７とのなす角度を変更していたが、Ｘ線管６またはＦＰＤ７のいずれか一方を固定して、他方のみを動かすことで上述した角度を変更してもよい。また、軟組織のみ撮像し、一方向の散乱Ｘ線のみを常に検出するのであれば、ＦＰＤ７およびＸ線グリッド１６などに代表される散乱放射線検出手段やＸ線管６などに代表される照射源を必ずしも動かす必要はない。

（５）上述した実施例では、Ｘ線管支持部１３によってＸ線管６はｘ軸心周りに回転し、ＦＰＤ支持部１５によってＦＰＤ７はｙ軸心周りに回転したが、Ｘ線管６がｙ軸心周りに回転し、ＦＰＤ７がｘ軸心周りに回転してもよい。また、Ｘ線管６およびＦＰＤ７がともにｘ軸心周りに回転してもよいし、ｙ軸心周りに回転してもよい。

（６）上述した実施例では、ｘ軸心回りまたはｙ軸心周りに回転することでＸ線管６やＦＰＤ７を動かしたが、例えば図５に示すように、通常のＸ線Ａが斜め方向にＦＰＤ７に入射するようにＦＰＤ７を配設し、ＦＰＤ７が鉛直軸（ｚ軸）心周りに回転することでＦＰＤ７を動かしてもよい。図５（ａ）に示す態様からｚ軸心周りに１８０°半回転させると図５（ｂ）に示す態様となる。半回転する前は、図５（ａ）に示す方向の散乱Ｘ線Ｓを検出することができ、半回転した後は、図５（ｂ）に示す方向の散乱Ｘ線Ｓを検出することができる。

また、図６に示すように、Ｘ線管６から照射した通常のＸ線Ａが斜め方向にＦＰＤ３に入射するようにＸ線管６を配設し、Ｘ線管６がｚ軸心周りに回転することでＸ線管６を動かしてもよい。図６（ａ）に示す態様からｚ軸心周りに１８０°半回転させると図６（ｂ）に示す態様となる。

（７）上述した実施例では、Ｘ線管６はｘ軸心周りに回転、ＦＰＤ７はｙ軸心周りに回転というように、Ｘ線管６やＦＰＤ７はそれぞれ１軸のみ回転可能であったが、２軸以上の回転を組み合わせてもよい。

（８）上述した実施例では、通常のＸ線を検出する場合には散乱Ｘ線を除去し、散乱Ｘ線を積極的に検出する場合には散乱Ｘ線以外の通常のＸ線を除去するＸ線グリッド１６を備えたが、Ｘ線グリッド１６を必ずしも備える必要はない。ただ、通常のＸ線を検出する場合には散乱Ｘ線による影響や、散乱Ｘ線を積極的に検出する場合には散乱Ｘ線以外の通常のＸ線や別の散乱Ｘ線による影響を鑑みると、Ｘ線グリッド１６を備えるのがより好ましい。

（９）上述した実施例では、この発明における散乱放射線検出手段は、ＦＰＤ７およびＸ線グリッド１６であったが、それに限定されない。照射源であるＸ線管６と放射線検出手段であるＦＰＤ７との焦点距離が長くなれば、散乱Ｘ線が到達しなくなる『グレーデル効果』を利用することも考えられる。すなわち、散乱Ｘ線が直交してＦＰＤ７に入射する角度にＦＰＤ７を傾斜させ、グレーデル効果によって通常のＸ線が到達しなくなるようにすることで通常のＸ線を検出しないように構成することも考えられる。この場合にはＸ線グリッド１６が不要になるので、散乱放射線検出手段はＦＰＤ７のみとなる。

また、散乱Ｘ線による散乱パターンは被検体に応じて変化するので、被検体の伝達関数がわかればフィルタで散乱放射線検出手段を構成することも考えられる。

（１０）Ｘ線グリッドの構成は、鉛（Ｐｂ）などに代表される放射線吸収体において、例えば、各放射線吸収体が照射源の焦点に集束する方向に並設された集束グリッドや、各放射線吸収体が互いに平行であって放射線の検出面に対して垂直に並設された平行グリッドなど特に限定されない。

実施例に係るＸ線診断装置の概略構成を示した正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施例装置における動作態様の一例を示した正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図２の右側面図である。 変形例に係るＸ線診断装置の概略構成を示した正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、さらなる変形例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の動作態様の一例を示した右側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、さらなる変形例に係るＸ線管の動作態様の一例を示した正面図である。

符号の説明

６ … Ｘ線管
７ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
１３ … Ｘ線管支持部
１５ … ＦＰＤ支持部
１６ … Ｘ線グリッド
Ｍ … 被検体

Claims (5)

1. 照射源から照射されて被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段を備え、検出された放射線に基づいて被検体の撮像を行う放射線撮像装置であって、照射源から照射された放射線と放射線検出手段とのなす角度を変更する角度可変手段を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 請求項1に記載の放射線撮像装置において、前記角度可変手段は、前記放射線検出手段を動かすことで放射線と放射線検出手段とのなす角度を変更することを特徴とする放射線撮像装置。
3. 請求項1に記載の放射線撮像装置において、前記角度可変手段は、前記照射源を動かすことで放射線と放射線検出手段とのなす角度を変更することを特徴とする放射線撮像装置。
4. 照射源から照射されて被検体を透過して検出された放射線に基づいて被検体の撮像を行う放射線撮像装置であって、照射源から照射された放射線を検出せずに、散乱する放射線を検出する散乱放射線検出手段を備え、散乱放射線検出手段で検出された散乱する放射線に基づいて被検体の撮像を行うことを特徴とする放射線撮像装置。
5. 請求項４に記載の放射線撮像装置において、前記散乱放射線検出手段は、前記照射源から照射されて被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、その放射線検出手段の放射線照射側に配設された放射線遮蔽物とであることを特徴とする放射線撮像装置。
   

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