JP2008122101A - Image measuring method and device - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、画像測定方法及び画像測定装置に関し、特に医療用として好適に用いることが可能な画像測定方法及び画像測定装置に関する。 The present invention relates to an image measurement method and an image measurement device, and more particularly to an image measurement method and an image measurement device that can be suitably used for medical purposes.
従来、医療用のX線撮影においては、所定のX線管球が用いられ、このX線管球から発せられるX線を被写体に照射するとともに、前記被写体を透過したX線をフィルムなどの所定の検出部において撮像あるいは検出し、その撮像あるいは検出した映像を解析することにより医療用に供していた。 Conventionally, in medical X-ray imaging, a predetermined X-ray tube is used. The subject is irradiated with X-rays emitted from the X-ray tube, and the X-ray transmitted through the subject is applied to a predetermined film or the like. In this case, the image is detected or detected by the detection unit, and the captured or detected video is analyzed and used for medical purposes.
例えば、従来のX線管においては、実効焦点1mm×1mmから出たX線が広がって40cm×40cmまで拡大して被写体に照射されるとすると、そのX線の輝度は(1mm×1mm)/(400mm×400mm)の割合だけ弱くなる。すなわち、被写体に照射されるX線の輝度は、出射直後の輝度に比較して少なくとも6.25×10−6まで減衰してしまう。 For example, in a conventional X-ray tube, if X-rays emitted from an effective focal point of 1 mm × 1 mm are spread and expanded to 40 cm × 40 cm and irradiated on a subject, the luminance of the X-ray is (1 mm × 1 mm) / It becomes weak by a ratio of (400 mm × 400 mm). That is, the luminance of the X-rays irradiated to the subject is attenuated to at least 6.25 × 10 −6 as compared with the luminance immediately after emission.
また、従来のX線管を医療用などに用いる場合においては、不要な成分をフィルターによりカットして使用する場合が大部分であった。しかし、この方法では目的とする波長成分を有効に取り出すには不十分であった。 In addition, when a conventional X-ray tube is used for medical purposes or the like, most of the cases where unnecessary components are cut with a filter. However, this method is not sufficient for effectively extracting the target wavelength component.
一方、医療現場では、被写体の高速かつ高分解能3次元CTの開発が望まれている。すなわち、分解能が上がれば初期癌などの初期症状の発見が進み、治癒率が格段に上がるためである。被写体を高分解能で撮像するためには、波長幅が小さく平行性の良い高出力かつ高輝度X線を短時間露光する必要がある。しかしながら、従来のX線管球においては、被写体に照射される段階でのX線輝度は格段に減少してしまうとともに、平行性の高いX線を得ることができなかった。 On the other hand, in the medical field, development of high-speed and high-resolution 3D CT of a subject is desired. That is, if the resolution increases, the discovery of early symptoms such as early cancer progresses, and the cure rate increases dramatically. In order to image a subject with high resolution, it is necessary to expose a high-power and high-intensity X-ray with a short wavelength width and good parallelism for a short time. However, in the conventional X-ray tube, the X-ray luminance at the stage of irradiating the subject is remarkably reduced, and X-rays with high parallelism cannot be obtained.
また、従来のX線管球を用いたCT装置では、被写体の画像を得ようとすると、前記X線管球を前記被写体の周りに数十回回転させなければならず、測定が長時間化してしまうという問題があった。 In addition, in a conventional CT apparatus using an X-ray tube, when an image of a subject is to be obtained, the X-ray tube must be rotated around the subject several tens of times, which increases the measurement time. There was a problem that.
このように、従来のX線管球を特に医療用として使用するには、目的とする被写体の画像を高分解能かつ短時間で得ることができないという問題があった。 As described above, in order to use the conventional X-ray tube particularly for medical purposes, there is a problem that an image of a target subject cannot be obtained in a high resolution and in a short time.
本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、広範囲な医療用途などに対して適用することが可能な、高出力かつ高輝度で平行性に優れたX線を利用して、高解像度かつ短時間で目的とする被写体のX線画像を得ることが可能な画像測定方法及び画像測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the above-mentioned background, and can be applied to a wide range of medical uses and the like, utilizing X-rays with high output, high brightness, and excellent parallelism. An object of the present invention is to provide an image measuring method and an image measuring apparatus capable of obtaining an X-ray image of a target subject with high resolution and in a short time.
上記目的を達成すべく、本発明は、
ターゲットの表面に所定のエネルギー線源からエネルギー線を照射し、被写体の最大長に相当するような大きさを有するように前記ターゲットからX線を発生させる工程と、
前記X線を分光器に入射させ、前記X線から波長及び波長幅を選択するとともに、平行光となった平行X線を生成する工程と、
前記平行X線を前記被写体の周りに相対的に回転させながら照射し、前記被写体より得たX線画像を検知する工程と、
を具えることを特徴とする、画像測定方法に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
Irradiating the surface of the target with energy rays from a predetermined energy ray source and generating X-rays from the target so as to have a size corresponding to the maximum length of the subject;
Making the X-ray incident on a spectrometer, selecting a wavelength and a wavelength width from the X-ray, and generating parallel X-rays that have become parallel light;
Irradiating the parallel X-rays while rotating around the subject, and detecting an X-ray image obtained from the subject;
It is related with the image measuring method characterized by comprising.
また、本発明は、
エネルギー線照射によりX線を発生させるためのターゲットと、
前記X線が、被写体の最大長に相当するような大きさを有するように前記ターゲットからX線を発生させるためのエネルギー線を生成するエネルギー線源と、
前記X線を入射させ、前記X線から波長及び波長幅を選択するとともに、平行光となった平行X線を生成するための分光器と、
前記平行X線を前記被写体の周りに相対的な回転運動を生ぜしめるための回転駆動系と、
前記平行X線を前記被写体に照射して得たX線画像を検知するための検知器と、
を具えることを特徴とする、画像測定装置に関する。
The present invention also provides:
A target for generating X-rays by energy beam irradiation;
An energy ray source for generating energy rays for generating X-rays from the target so that the X-rays have a size corresponding to the maximum length of a subject;
A spectrometer for making the X-ray incident, selecting a wavelength and a wavelength width from the X-ray, and generating parallel X-rays that have become parallel light;
A rotational drive system for generating a relative rotational movement of the parallel X-rays around the subject;
A detector for detecting an X-ray image obtained by irradiating the subject with the parallel X-ray;
It is related with the image measuring device characterized by comprising.
本発明においては、従来のようなX線管球に代えてX線発生のための特殊なターゲットを用い、このターゲットに対してエネルギー線を照射するようにしている。したがって、前記ターゲットに対する前記エネルギー線の照射強度及び照射面積を適宜制御することにより、従来のX線管球では実現できなかったような高出力かつ高輝度であって、被写体の大きさ(X線入射側の長さ)とほぼ同等、あるいはそれ以上の大きさを有するようなX線を生成することができる。 In the present invention, a special target for generating X-rays is used in place of the conventional X-ray tube, and the target is irradiated with energy rays. Therefore, by appropriately controlling the irradiation intensity and the irradiation area of the energy beam with respect to the target, it has a high output and high luminance that cannot be realized with a conventional X-ray tube, and the size of the subject (X-rays). X-rays having a size substantially equal to or larger than the length on the incident side can be generated.
また、本発明においては、前記ターゲットから発生したX線を分光器に入射させ、前記X線から平行であって所定の波長範囲にあるX線成分のみを取り出すようにしている。したがって、このように被写体よりも大きくかつ高出力、高輝度の平行X線を使用していることに起因して、前記平行X線を前記被写体の周りに相対的に、半回転以下で回転させれば、前記被写体の全体画像を得ることができる。したがって、前記被写体のX線画像、具体的には3次元のX線CT画像用データを高精度かつ短時間に得ることができる。なお、前記相対的な回転は、等速で実施しても良いし、必要に応じて任意に速度を変化させるようにすることもできる。 In the present invention, X-rays generated from the target are incident on a spectroscope, and only X-ray components that are parallel to the X-ray and within a predetermined wavelength range are extracted. Therefore, due to the use of parallel X-rays that are larger than the subject and have high output and high brightness, the parallel X-rays are rotated around the subject relatively less than half a turn. Then, the whole image of the subject can be obtained. Accordingly, X-ray images of the subject, specifically, three-dimensional X-ray CT image data can be obtained with high accuracy and in a short time. The relative rotation may be performed at a constant speed, or the speed can be arbitrarily changed as necessary.
実際、従来の3次元CT装置では測定データをもとに計算機で3次元画像を得る。この時、画像データが全て同じ倍率(実際には倍率1)になるようにするため、3次元CT装置などに用いられているX線管などでは、正方形に近いスリットを通過させることによって平行X線を得るものであるので、前記平行X線においては、本来的にコンマ数ミリメータの大きさを有する断面積まで絞り込んだX線ビームとして使用する。したがって、本来的に小さいX線輝度がさらにその効率を下げてしまう結果となる。 In fact, a conventional three-dimensional CT apparatus obtains a three-dimensional image with a computer based on measurement data. At this time, in order to make all the image data have the same magnification (actually magnification 1), in an X-ray tube used in a three-dimensional CT apparatus or the like, the parallel X In order to obtain a line, the parallel X-ray is used as an X-ray beam that is essentially narrowed down to a cross-sectional area having a size of several commas. Therefore, inherently small X-ray luminance results in a further reduction in efficiency.
なお、ここで、前記X線ビームの大きさとは、前記X線の大きさを特徴づけるようなものを言い、例えば前記X線の断面積が矩形状の場合は、その一辺の長さを言う。 Here, the size of the X-ray beam means a characteristic characterizing the size of the X-ray. For example, when the cross-sectional area of the X-ray is rectangular, it means the length of one side thereof. .
例えば上述したように、前記平行X線の効率は1mm×1mmのコリメーターを通さないで40cm×40cmの透過写真を撮る場合に比較して1/(400×400)=6.25×10-6にまで減少してしまう。また、前記平行X線の断面積が極めて限定されてしまうため及びデジタルデータから3次元画像を計算により求めるため、前記平行X線を前記被写体に対して数十回スキャンさせる必要が生じる。この結果、前記被写体全体のX線画像を得ようとすると、1回の測定に数十秒オーダの時間を要することになる。 For example, as described above, the efficiency of the parallel X-ray is 1 / (400 × 400) = 6.25 × 10 −6 as compared with the case where a 40 cm × 40 cm transmission photograph is taken without passing through a 1 mm × 1 mm collimator. It will decrease to. In addition, since the cross-sectional area of the parallel X-ray is extremely limited and a three-dimensional image is obtained by calculation from digital data, it is necessary to scan the subject with the parallel X-ray several tens of times. As a result, when an X-ray image of the entire subject is to be obtained, a time of several tens of seconds is required for one measurement.
一方、スキャンの高速化に伴い現状では1秒間に3回転する装置も出来ており、回転中心から200mmの位地で1mm×1mmの面積をX線ビームが走査する時間は僅か0.26ミリ秒にすぎない。即ち画素当たりミリ秒以下の露光のため、露光不足になりやすく、良質な画像、即ち低ノイズで解像度が良い3次元CT画像が得にくい。結果として、従来の方法では、分解能を上げるためにはX線ビームを細くする必要があり、その結果更に測定時間が長時間化する。そのため、高解像度の3次元X線CT画像が事実上得られないなどの問題が生じる。 On the other hand, along with the increase in scanning speed, a device that can rotate three times per second is now available, and the time required for the X-ray beam to scan an area of 1 mm x 1 mm at a distance of 200 mm from the center of rotation is only 0.26 milliseconds. Absent. In other words, since exposure is less than millisecond per pixel, exposure is likely to be insufficient, and it is difficult to obtain a high-quality image, that is, a three-dimensional CT image with low noise and good resolution. As a result, in the conventional method, it is necessary to narrow the X-ray beam in order to increase the resolution, and as a result, the measurement time becomes longer. Therefore, there arises a problem that a high-resolution three-dimensional X-ray CT image is practically not obtained.
これに対して本発明では、被写体の最大長に相当するような大きさであって、高輝度の平行X線を用いているので、前記被写体のX線画像を得るに際して、前記平行X線を前記被写体に対して、相対的に半回転以下で回転させて照射するようにすれば、目的とするX線画像を得ることができる。したがって、前記被写体の高分解能X線画像を、上記高速スキャンの方法を用いた場合には、極短時間、コンマ秒のオーダで得ることができる。結果として、本発明の方法及び装置では、被写体の大きさや形状に依存することなく、前記被写体に対し、短時間の測定で、高解像度のX線画像を得ることができる。 On the other hand, in the present invention, since the parallel X-rays having a size corresponding to the maximum length of the subject and having high luminance are used, the parallel X-rays are obtained when obtaining the X-ray image of the subject. A target X-ray image can be obtained by irradiating the subject with a relatively half rotation or less. Therefore, a high-resolution X-ray image of the subject can be obtained on the order of a very short time and a comma second when the high-speed scanning method is used. As a result, in the method and apparatus of the present invention, a high-resolution X-ray image can be obtained for a subject in a short time without depending on the size and shape of the subject.
なお、本発明の一態様においては、前記ターゲットに照射すべき前記エネルギー線の幅に略等しい間隔を持つ、1つのスリットを通過させることによって、前記X線を簡易に平行X線とすることができる。この場合、前記X線が、目的とする幅方向の分解能に合致した大きさの実効焦点を有するように前記エネルギー線の幅及びスリット間隔を選ぶことが好ましい。 In one aspect of the present invention, the X-rays can be easily converted into parallel X-rays by passing through one slit having an interval substantially equal to the width of the energy rays to be irradiated to the target. it can. In this case, it is preferable to select the width of the energy beam and the slit interval so that the X-ray has an effective focal point having a size matching the target resolution in the width direction.
また、前記分光器は結晶板を含むようにすることができる。この場合、前記結晶板を2以上組み合わせて用い、前記結晶板の内少なくとも一つは、X線表面反射型結晶板として機能するようにすることができる。また、前記結晶板の内少なくとも一つは、X線透過型結晶板として機能するようにすることができる。これによって、目的とする平行X線を簡易に得ることができる。さらに、これら結晶板の組み合わせ方法を適宜に設定することにより、平行のみならず単色のX線を得ることができる。 The spectroscope may include a crystal plate. In this case, two or more crystal plates may be used in combination, and at least one of the crystal plates may function as an X-ray surface reflection type crystal plate. In addition, at least one of the crystal plates can function as an X-ray transmission type crystal plate. Thereby, the target parallel X-ray can be easily obtained. Furthermore, by appropriately setting the combination method of these crystal plates, not only parallel but also monochromatic X-rays can be obtained.
また、上述した複数の結晶板の総てをX線表面反射型結晶板とすることもできるし、その総てをX線透過型結晶板とすることもできる。さらに、これらの結晶板を組み合わせて用いることができる。 Further, all of the plurality of crystal plates described above can be X-ray surface reflection type crystal plates, or all of them can be X-ray transmission type crystal plates. Furthermore, these crystal plates can be used in combination.
前記結晶板は、例えば本発明のように細長いX線を用いる場合は、上述したシリコン、ゲルマニウム、リチウムフルオライド(LiF)に加えて、グラファイト、水晶などから構成することもできる。これによって、ターゲットから発生したX線を入射させることによって、上述したような平行X線を簡易に形成することができる。 For example, when the elongated X-ray is used as in the present invention, the crystal plate can be made of graphite, quartz, etc. in addition to the above-described silicon, germanium, and lithium fluoride (LiF). Accordingly, the parallel X-rays as described above can be easily formed by making the X-rays generated from the target incident.
さらに、上記結晶板はX線用多層膜反射板を含むようにすることができる。このような多層膜反射板は、2種以上の物質を周期的に層状に重ねた膜として構成することができ、X線の回折現象を利用して単色或いは一定幅のX線を取り出しうる多層膜を意味する。この場合、前記多層膜反射板の周期により取り出される波長と反射角の関係が決まる。また、層の数や周期を微少量変化させることによって反射X線幅を変えることが出来る。本態様によれば、ターゲットから発生したX線を入射させることによって、上述したような平行X線を簡易に形成することができる。 Furthermore, the crystal plate can include an X-ray multilayer reflector. Such a multilayer reflector can be configured as a film in which two or more kinds of substances are periodically stacked in layers, and can take out monochromatic or constant width X-rays using the X-ray diffraction phenomenon. Means a membrane. In this case, the relationship between the extracted wavelength and the reflection angle is determined by the period of the multilayer reflector. Also, the reflected X-ray width can be changed by changing the number of layers and the period by a small amount. According to this aspect, the parallel X-rays as described above can be easily formed by causing the X-rays generated from the target to enter.
また、以下に詳述するように、ターゲットは固定型とすることもできるし、回転式対陰極とすることもできる。後者の場合、エネルギー線を前記ターゲットに対し、ターゲット照射部の少なくとも一部を融解させるような強度で照射することができる。したがって、より高強度のX線を得ることができるようになる。 Further, as will be described in detail below, the target can be a fixed type or a rotary counter cathode. In the latter case, the energy beam can be irradiated to the target with such an intensity that at least a part of the target irradiation part is melted. Therefore, higher-intensity X-rays can be obtained.
また、本発明の一態様においては、前記ターゲットは複数のターゲットであり、これら複数のターゲットに対してエネルギー線を照射し、前記被写体の前記入射側全体の長さに相当するような大きさを有するような複数のX線を発生させ、これら複数のX線を前記被写体の周りに相対的に回転させながら、前記被写体よりX線画像を生成し、検知するようにすることができる。この場合、前記平行X線の、前記被写体の周りに対する相対的な回転角度をさらに低減させることができ、より短時間で前記被写体のX線画像を得ることができる。 Further, in one aspect of the present invention, the target is a plurality of targets, and the plurality of targets are irradiated with energy rays and have a size corresponding to the entire length of the incident side of the subject. A plurality of X-rays can be generated, and an X-ray image can be generated and detected from the subject while rotating the plurality of X-rays relatively around the subject. In this case, the relative rotation angle of the parallel X-rays with respect to the periphery of the subject can be further reduced, and an X-ray image of the subject can be obtained in a shorter time.
以上説明したように、本発明によれば、広範囲な医療用途などに対して適用することが可能な、高出力かつ高輝度で平行性に優れたX線を利用して、高解像度かつ短時間で目的とする被写体のX線画像を得ることが可能な画像測定方法及び画像測定装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, high-resolution, short-time use of X-rays that can be applied to a wide range of medical uses, etc., has high output, high brightness, and excellent parallelism. Thus, it is possible to provide an image measurement method and an image measurement apparatus capable of obtaining an X-ray image of a target subject.
以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, other features and advantages of the present invention will be described based on the best mode for carrying out the invention.
図1は、本発明の画像測定装置における平行X線発生装置の一例を示す構成図である。図1から明らかなように、本例においては、前記平行X線発生装置は、X線発生装置本体10と、分光器30とから構成されている。なお、X線発生装置本体10は、実行焦点が長い直線状のターゲットから白色X線が生成されるように構成された、平板状の固定式ターゲットを用いた場合のX線発生装置である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a parallel X-ray generator in the image measuring apparatus of the present invention. As is apparent from FIG. 1, in the present example, the parallel X-ray generator is composed of an X-ray generator
図1に示すX線発生装置本体10においては、真空容器11内に、対陰極12が配置されているとともに、これと対向するようにして陰極13が設けられている。陰極13はウエーネルト14の内側にセラミックなどの絶縁体で固定され、通常陰極とウエーネルトには電位差が与えられ、ウエーネルトが電子線用のレンズとして機能している。
In the X-ray generator
対陰極12と陰極13との間にはアパチャーグリッド15及び陽極16が設けられている。アパチャーグリッド15は陰極に対し条件により異なるが概ね±7kV変化でき、負電位の時は電子を遮断し、正電位の時は陰極の空間電荷を中和し、多量の電子を効果的に引き出すのに用いられる。陽極16は陰極13から発せられた電子線20を加速するため及びその後の電位差をなくし高温になったターゲット(対陰極12)の影響を減らすために設けられているものであって、本例においては必要に応じて省略することができる。また、真空容器11にはX線取り出し窓17が設けられており、対陰極12から発生したX線21を外部に取り出させるように構成されている。
An
なお、通常グリッドは効率を良くするため網目状のものが多いが、それでは電子線束に編み目状の濃淡が出来、更にグリッドに過剰な電流が流れるため、敢えて円筒形のグリッドを用いる、即ち電子線20は円筒の中を通るため陰が出来ない。このようなグリッドをアパチュアーグリッドという。 In general, grids are often mesh-like to improve efficiency. However, since a grid-like shading is produced in the electron beam bundle and an excessive current flows through the grid, a cylindrical grid is used. Since 20 passes through the cylinder, it cannot be shaded. Such a grid is called an aperture grid.
なお、本例においては、対陰極12及び真空容器11即ちX線取り出し窓17以外を全て絶縁性オイルで冷却するようにしている。しかしながら、対陰極が図1のように直接外部に出ていると大気圧のため、ターゲットに歪みが生じる場合があるその様な場合、対陰極12を真空内に固定して大気圧が掛からないようにして対陰極12にパイプを取り付け、所定の冷媒を循環させて冷却するようにすることもできる。
In this example, all of the parts other than the
また、真空容器11の外方の、X線取り出し窓17の近傍には、分光器30が設けられている。分光器30は、第1の結晶板31及び第2の結晶板32が所定の角度2αをなすようにして配置されている。さらに、分光器30内の、第1の結晶板31及び第2の結晶板32の間には、第1のスリット41が設けられ、第2の結晶板32の外方には第2のスリット42が設けられている。
A
図1に示す装置においては、陰極13から発生した電子線20をグリッド15で電流を制御し、陽極16で加速して対陰極12の表面に所定の形状(長方形)に照射し、白色かつ非平行X線21を生成させる。次いで、X線21をX線取り出し窓17から外部に取り出し、第1の結晶板31で反射させ、続いて第1のスリット41を通ることによって紙面に平行なX線22とする。第1のスリット41は、対陰極12に照射すべき電子線20の幅に略等しい間隔を持つように構成する。この場合、X線22が、目的とする幅方向の分解能に合致した大きさの実効焦点を有するように電子線20の幅及びスリット41の間隔を選ぶことが好ましい。
In the apparatus shown in FIG. 1, the
具体的には、X線21が第1の結晶板31に入射することによって、X線21はブラッグ回折(2dsinα= nλ)を受け、続いて第1のスリット41を通過し、平行X線22及び23となって反射される。第1結晶板と第2結晶板とが同じ素材で且つ同じ反射面を使用し、かつ図1に示されているように、両結晶板が2αの角度に設定されている場合、第一結晶で反射された平行X線22は、第1の結晶板31の入射角度及び反射角度αと等しい角度で第2の結晶板32に入射するので、第2の結晶板32でも同様に反射し、その後は直進して被写体に届くようになる。一方、平行X線22と波長の異なる平行X線23は、第1の結晶板31において入射角度及び反射角度がβとなるのに対し、第2の結晶板32における入射角度は異なる角度γとなる。したがって、第2の結晶板32で平行X線23は反射しなくなる。
Specifically, when the
なお、第1のスリット41のエッジに当たったX線は散乱され迷光となるがこの迷光は第2の結晶板32及び第2のスリット42によってカットされる。
The X-rays hitting the edge of the
結果として、図1に示す分光器30では平行X線22のみが生成されるようになる。このことは、その波長に於けるその他の平行X線は生成されないことを意味し、したがって、図1に示す分光器30では単色の平行X線22のみが生成され、被写体に照射される直前の断面形状はほぼ直線状になる。
As a result, only the
また、図1に関する例では、第1の結晶板31及び第2の結晶板32の2つの結晶板を用い、いずれの結晶板においてもX線の反射を行わせ、X線表面反射型結晶板として機能させている。これらの結晶板は、シリコン、リチウムフルオライド(LiF)、グラファイト、ゲルマニウム及び水晶からなる群より選ばれる材料から構成することができる。
Further, in the example relating to FIG. 1, two crystal plates, a
図2は、本発明の画像測定装置における平行X線発生装置の他の例を示す構成図である。図2に示す平行X線発生装置においては、図1と同様のX線発生装置本体10を用い、分光器の構成のみを替えている。
FIG. 2 is a block diagram showing another example of the parallel X-ray generator in the image measuring apparatus of the present invention. In the parallel X-ray generator shown in FIG. 2, the same X-ray generator
図2に示すX線発生装置においても、分光器50は2枚の結晶板51及び52によって構成しているが、本例では、結晶板51及び52はX線反射型ではなく、X線透過型(ラウエ型)として構成している。そして、第1の結晶板51と第2の結晶板52との間に、第1のスリット41を設け、第2の結晶板52の後方に第2のスリット42を設けている。なお、本例においても、同種の結晶板を用いている場合には第1の結晶板51の反射面と第2の結晶板52の反射面とは角度2αをなすようにして配置している。異種の結晶板を用いている場合は各々の反射角度の和に等しい角度に配置する。
In the X-ray generator shown in FIG. 2 as well, the
図2に示す例では、図1に示す例と同様にして、対陰極12に所定の形状(長方形)の電子線を照射して発生した白色かつ非平行X線21を、X線取り出し窓17を介して外部に取り出した後、第1の結晶板51の反射面に対して角度αで入射させる。この際、X線21はブラックの回折式2dsinα= nλに従って回折し、第1の結晶板51内を透過する。この際、特に明示していないが、異なる波長λ’のX線が角度βで入射した際に上記ブラックの回折式を満足すれば、同じく第1の結晶板51を透過することができる。したがって、第1の結晶板51を透過したのみでは、X線21は未だ白色かつ非平行なX線のままである。
In the example shown in FIG. 2, as in the example shown in FIG. 1, white and
なお、実効焦点が極めて細長い長方形からX線21が生成されているので、第1のスリット41通過後は波長λのX線は紙面に平行な面に沿った平行成分を有するようになるが、その他第1のスリット41で散乱された非平行成分も残存する。また、波長λ’のX線は波長λのX線とは異なる方向に回折するので、これらは互いに平行とはならない。なお、第1のスリット41に対して要求される特性は、図1に関する場合と同じである。
Note that, since the
次いで、第1の結晶板51を透過したX線22は第2の結晶板52に角度αで入射し、同じくブラックの回折式2dsinα= nλに従って回折し、第2の結晶板52内を透過する。一方、波長λ’のX線は第2の結晶板52に対するブラッグの回折式を満足しないので、第2の結晶板52内を通過することがない。したがって、X線発生装置本体10から生成したX線21は、第2の結晶板52を通過した後に、単色かつ平行なX線22となる。
Next, the
第1のスリット41で散乱された非平行成分は第2の結晶板52と第2のスリット42で除かれる。
The non-parallel component scattered by the
また、本例においては、第1の結晶板51及び第2の結晶板52は、シリコン、ゲルマニウム及びリチウムフルオライド(LiF)などの等軸晶系の結晶板から構成することができるが、その他の材料からなる結晶板を用いることもできる。
In this example, the
図3は、本発明の画像測定装置における平行X線発生装置のその他の例を示す構成図である。図3に示す平行X線発生装置においては、図1と同様のX線発生装置本体10を用い、分光器の構成のみを代えている。なお、本例では、特徴を明確化するために、分光器の構成のみを示すようにしている。
FIG. 3 is a block diagram showing another example of the parallel X-ray generator in the image measuring apparatus of the present invention. In the parallel X-ray generator shown in FIG. 3, the X-ray generator
図1に示すX線発生装置では、分光器30は2枚の反射型結晶板31及び32によって構成されていたが、本例のX線発生装置では、分光器70は2枚のX線非対称カット結晶板71及び72から構成されている。非対称カット結晶板とは、結晶の外形面としての反射表面とX線を反射する反射面が平行ではなく、傾斜した結晶表面を有するものである。これによって、生成するX線の断面積(傾斜方向の長さ)を変更でき、前記X線の断面積を拡大したり、縮小したりすることができる。
この場合の拡大率Mは、M ={sin(α+ε)/sin(α−ε)}である。ここでαは反射角、εは非対称カット角である。
In the X-ray generator shown in FIG. 1, the
The enlargement factor M in this case is M = {sin (α + ε) / sin (α−ε)}. Here, α is a reflection angle and ε is an asymmetric cut angle.
なお、本例では、第1の結晶板71及び第2の結晶板72は、結晶の外形面としての反射表面とX線を反射する反射面を数度、例えば約ε=6度(非対称角6度)の角度で傾斜させている。また、第1の結晶板71の反射面及び第2の結晶板72の反射面は紙面に垂直であるとともに、互いに2αの角度をなすようにして配置されている。
In the present example, the
本例に示す分光器70では、X線発生装置本体10から生成したX線21は第1の結晶板71において、断面積(長軸方向のみ)が拡大された状態で反射される。その後、反射X線は第2の結晶板72において、断面積(長軸方向のみ)が更に拡大された状態で反射される。このとき、第1の結晶板71の反射面と第2の結晶板72の反射面とは、上記図1に関する例と同様に、所定の角度で入射したX線のみがブラッグ回折条件を満足し、単色の平行X線22が得られるようになる。したがって、本例においては、X線発生装置本体10から生成したX線に比し、断面積が拡大された単色の平行X線を得ることができる。
In the spectroscope 70 shown in this example, the
具体例を示すと、反射型結晶板としてSiを用い、反射面に(440)を選ぶと面間隔は0.64Åである。波長として沃素(造影剤)の吸収端であるλ=0.3738Åを選ぶと反射角はブラッグの式によりα=11.226Åである。従って拡大率Mは3.25となる。即ち、第1の結晶板71により長軸方向に3.25倍拡大され、次いで第2の結晶板72により更に3.25倍拡大される。結果として10.56倍に拡大される。従って、ターゲットから出射されるX線の実効焦点の長軸方向の長さが4cmの場合、約40cmの被写体に照射可能なX線を得る。
As a specific example, when Si is used as the reflective crystal plate and (440) is selected as the reflective surface, the surface interval is 0.64 mm. When λ = 0.3738Å which is the absorption edge of iodine (contrast agent) is selected as the wavelength, the reflection angle is α = 11226Å according to the Bragg equation. Therefore, the enlargement ratio M is 3.25. That is, the
なお、本例においても、第1のスリット41で散乱された非平行成分は第2の結晶板52及び第2のスリット42で除かれることになる。
Also in this example, the non-parallel component scattered by the
図4は、本発明の画像測定装置における平行X線発生装置の他の例を示す構成図であり、図5は図4の一部拡大図である。なお、本例において、分光器は上述した図1〜3と同じ構成のものを用いることができるので、図4及び5においては、平行X線発生装置の内、X線発生装置の構造のみを示している。 FIG. 4 is a block diagram showing another example of the parallel X-ray generator in the image measuring apparatus of the present invention, and FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. In this example, since the spectrometer having the same configuration as that shown in FIGS. 1 to 3 can be used, only the structure of the X-ray generator in the parallel X-ray generator is shown in FIGS. Show.
図4及び5に示すX線発生装置においては、回転式対陰極81が収納される対陰極室82と、電子線源83が収納される電子線源室84と、回転式対陰極81を回転駆動する駆動モータ85が設けられた回転駆動部86とが、互いに隣接するとともに気密構造部材82a、84a及び86aによって隔離されて形成されている。また、対陰極室82と電子線源室84とを仕切る隔壁部82bには、電子線源83から出射される電子線100を通過させるに必要な大きさの貫通孔82cが設けられている。さらに、対陰極室82及び電子線源室84の各々には図示しない真空排気装置が接続される真空排気口82d及び84dが設けられている。
In the X-ray generator shown in FIGS. 4 and 5, the
なお、貫通穴82cが加速電極(陽極)としての作用を担うため、それ以降の電子線は電場勾配の無い空間を通る。従って、ターゲット91aが融点以上に加熱されても放電の起こる危険性は激減する。
Since the through
なお、図においては、電子線100は線状に描かれているが、電子線源83としては、広照射面積の2極管式又は3極管式などを用いることができ、これらから発せられる電子線100は比較的広い照射面積を有する。したがって、電子線100は実際には所定の幅を有するものであるが、ここでは簡略化して線状に記載しているものである。したがって、貫通孔82cもこのような電子線100を通過させるように、所定の大きさを有していることが必要となる。
In the drawing, the
回転式対陰極81は、従来式医療用バルブの様に放射熱伝達により放熱する簡易型ではこの部分が高熱となるためMo(モリブデン)やW(タングステン)等が用いられるが、図4では放熱効率の良い冷媒による方式を例に取っている。この場合はこの部分が高温になることはないのでステンレスなどからなる筒状部91と、この筒状部91の筒の一方の開口部を塞ぐように形成された円板状部92と、筒状部91及び円板状部92の共通の中心軸をその中心軸とする回転軸部93とが連続して一体に形成され、かつ内部は冷却水を流すことができるように空洞に形成されており、筒状部91の筒の内壁表面91aを電子線照射部とするものである。
The rotary anti-cathode 81 uses Mo (molybdenum), W (tungsten), or the like in a simple type that radiates heat by radiant heat transfer like a conventional medical valve. The method using an efficient refrigerant is taken as an example. In this case, since this portion does not reach a high temperature, a
電子線照射部の金属は目的により選ばれる、例えば理化学実験用にはCr(クローム)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Ag(銀)、Mo(モリブデン)が用いられ、医療用として多く用いられる金属はMo(モリブデン)やW(タングステン)である。 The metal of the electron beam irradiation part is selected depending on the purpose. For example, for physics and chemistry experiments, Cr (chrome), Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), Cu (copper), Ag (silver), Mo ( Molybdenum) is used, and metals often used for medical purposes are Mo (molybdenum) and W (tungsten).
回転対陰極81の回転軸部93は、回転駆動部86内に設けられた1対の軸受け部材93a、93bによって回転自在に支持されている。また、回転軸部93の外周部には上記駆動モータ85の回転子85aが取付けられ、この回転子85aを回転駆動する固定子85bが上記回転駆動部86内において気密構造部材86aに取付けられている。
The rotating
回転軸部93の円板状部92寄りの根元部には、回転軸部93と気密構造部材86aとの間を気密に保持して対陰極室82の真空を維持する回転軸シール部材93cが設けられている。
A rotating
さらに、回転式対陰極81の内部には、電子線照射部91aの内壁面に冷却水を流通させるための固定隔壁部材94が挿入設定されている。この固定隔壁部材94は、回転軸部93の内部においては筒状をなしており、円板状部92に至ってその筒の端部を円板状に拡げ、筒状部91の内部の右端部内壁の手前で延長されている。
Further, a fixed
すなわち、この固定隔壁94は、回転式対陰極81の内部の空洞部分をいわば二重管構造に仕切っている。この二重管の外側管部94aは冷却水の導入口96に連通されている。なお、冷却水の導入口96から導入された冷却水は軸受け部材93bや駆動モータ85が設けられた収納スペース内に洩れ出ないようにしつつ二重管の外側管部94a内に導入されるようになっている。
That is, the fixed
したがって、冷却水導入口96から導入された冷却水は、二重管の外側管部94aを進行し、上記筒状部91の内部の右端部内壁で折り返して二重管の内側管部94bに進行して電子線照射部91aの内壁面を冷却した後、内側管部94b内をさらに進行して冷却水の排出口97を通じて外部に排出される。
Accordingly, the cooling water introduced from the cooling
回転式対陰極81の電子線照射部91aの近傍の気密構造部材82aには、電子線照射部91aに電子線100が照射されたときに発生するX線110を外部に取り出すためのX線窓101が形成されている。このX線窓101にはべリリウム膜、アルミニウム膜、等のX線透過性の材料からなるX線透過膜102が形成されており、対陰極室82の真空を維持しながらX線を取り出せるようになっている。
An X-ray window for taking out the
取り出されたX線110は、上述したような分光器30,50又は70などを経て平行化され、単色化される。
The extracted
次に、図4及び5に示すX線発生装置を用いたX線発生方法について説明する。上述の構成において、冷却水導入口96から冷却水を導入し、騒動モータ85によって回転式対陰極81を高速回転させ、電子線源83から回転式対陰極81の電子線照射部91aに電子線100を照射し、X線110を発生させる。この際、電子線100の強度は電子線照射部91aの少なくとも一部(表面から数μm)あるいは可成りの部分(表面から数百μm)が融解するような強度とする。但し、回転式対陰極81が貫通しない程度とする必要がある。
Next, an X-ray generation method using the X-ray generator shown in FIGS. 4 and 5 will be described. In the above-described configuration, the cooling water is introduced from the cooling
電子線照射部91aの少なくとも一部が融解するような強度の電子線100を照射することにより、回転式対陰極81の電子線照射部91aから高輝度のX線を発生させることができるようになる。
By irradiating the
また、従来の方式では熱応力により電子線照射部に凹凸が出来、これにX線が吸収されX線の取り出し効率が下がるため、電子照射部の温度をあまり上げることは出来なかったが、電子線照射部91aの表面から数十〜数百μm融解するような強度の電子線100を照射することにより、電子線照射部91aが回転式対陰極81の回転に伴って逐次融解し、是に強力な遠心力(5,000G〜10,000G)が作用して逐次平坦化処理がなされることになり、電子線照射部位91aの表面は電子線100照射中において常に平坦な状態を保持するようになる。したがって、X線発生部位である91aの荒れに起因したX線の吸収などが生じることがない。この結果、高輝度のX線110を長時間安定的に生成することができるようになる。
Further, in the conventional method, the electron beam irradiation part is uneven due to thermal stress, and the X-ray is absorbed and the extraction efficiency of the X-ray is lowered. Therefore, the temperature of the electron irradiation part could not be raised so much. By irradiating the
なお、本例においては、電子線照射部91aの融解に伴って、その表面荒れを表面平均粗さで1μm以下、さらには100nm以下にまですることができる。すなわち、電子線照射部91aの表面を長時間に亘って極めて平坦に維持することができる。一方、従来の方法では、例えば回転式対陰極の表面荒れは表面平均粗さで2〜10μm程度である。したがって、本発明では、このようにX線発生部位91aの表面荒れの相違に基づいて、高輝度のX線を安定的に生成することができることが分かる。
In this example, with the melting of the electron
また、本例では、電子線照射部91aは回転式対陰極81の筒状部91の内壁面に設定しているので、この場合、筒状部91の前記内壁面において融解が生じることになる。したがって、電子線照射部91aは回転式対陰極81の回転に伴う遠心力に抗して存在するようになり、外方への飛散を効果的に抑制することができる。
In this example, since the electron
なお、本例においては、回転式対陰極81の筒状部91に対して特に変形加工を加えることなく、すなわち、筒状部91の側壁が回転軸線(中心軸)に平行となる状態のままで、前記内壁面を電子線照射部91aとしている。しかしながら、電子線照射部91aの表面をその断面の表面輪郭線が回転軸線に対して、コンマ数度ないし十数度傾斜するようにすることもできる。
In this example, the
具体的には、筒状部91の前記側壁を前記回転軸線に向けて内側にコンマ数度ないし数十度の角度で傾斜するようにすることができる。この場合、電子線照射部91aは筒状部91の内壁面上において遠心力に抗してより安定的に存在することができるようになる。したがって、電子線照射部91aの融解による外方への飛散をさらに効果的に抑制することができるようになる。
Specifically, the side wall of the
一方、筒状部91の前記側壁を前記中心軸から外方へ向けて傾斜させるようにすることもできる。この場合、電子線照射部91aの外方への飛散を抑制した状態で、回転式対陰極81から発生したX線の取り出しを容易にすることができる。
On the other hand, the side wall of the
さらに、電子線照射部91aの部分を断面がV字溝状又はU字構状に形成すれば、電子照射部91aの融解による外方への飛散を効果的に防止できる。この場合には、V字状又はU字状の溝巾やその傾斜角度もしくは溝深さ等は、X線取り出しが可能な寸法にすることは勿論である。さらには、上記溝形状を、前記表面部分が融解して液状になった場合に遠心力の作用によって形成される液状部の表面形状と同一の表面形状に予め形成しておけば、電子線照射部91aの電子線照射による表面変形を軽減することが可能になる。
Furthermore, if the cross section of the electron
また、電子線照射部91aの部分だけを、発生させるX線の種類で決まるターゲット物質で構成し、その周囲をより高融点の物質及び/又は熱伝導度のより高い物質で構成すれば、回転式対陰極81全体の冷却効率の向上が図れるとともに、回転式対陰極81全体の変形を防止することができるようになり、高輝度のX線を長時間安定的に発生させるようにすることができる。
Further, if only the electron
さらに、回転対陰極81、特に電子線が照射される筒状部91aをターゲット材と、このターゲット材の裏面に設けた高融点及び/又は高熱伝導度の物質との2重構造とし、電子線100を前記ターゲット材に照射してX線110を発生させるとともに、前記物質の裏面側に前記ターゲット材に対する冷媒を流すように構成することによって、前記物質の高融点の効果による高耐熱性の効果及び/又は高熱伝導性の効果による高冷却性の効果とによって、回転対陰極81の筒状部91が前記電子線照射によって貫通するのを抑制し、前記冷媒の漏洩を効果的に抑制することができるようになる。
Furthermore, the
なお、前記冷媒としては、冷却水、不凍液や冷却オイルなどの液体状のものを用いることができる。 In addition, as said refrigerant | coolant, liquid things, such as cooling water, antifreeze, and cooling oil, can be used.
また、本発明においては、電子線照射部91aの表面から例えば数ミクロン〜数百μmの深さを融解させるようにしているので、対陰極室82内において、電子線照射部91aを構成する金属の蒸気圧が上昇し、X線透過膜102が汚染される場合がある。これを防止するために、対陰極室82内のX線透過膜102の前面(真空内)に交換可能なX線透過性の保護膜を設けることが望ましい。この保護膜としては、例えば、反跳電子に耐えられるNi膜、BN膜、Al膜、マイラー膜等の長尺状の保護膜をロールに巻いた供給ロールと、この供給ロールの保護膜を巻き取る巻取ロールとをX線窓101の内側に設け、供給ロールと巻取ロールとの間に張られた保護膜がX線透過膜102の前面に配置されるようにすればよい。なお、前記保護膜の厚さは、前記反跳電子のエネルギーやX線の吸収などを考慮して適宜に設定する。
Further, in the present invention, a depth of, for example, several microns to several hundreds of μm is melted from the surface of the electron
なお、上述したいずれの具体例においても、エネルギー線として電子線を用いているが、その他のエネルギー線、例えばレーザ光線やイオンなどのエネルギー線を適宜に用いるようにすることができる。 In any of the specific examples described above, an electron beam is used as an energy beam, but other energy beams, for example, an energy beam such as a laser beam or ions can be used as appropriate.
また、ターゲットの表面からの蒸発速度を低減するために、例えば前記ターゲット表面に被膜を設けるようにすることもできる。このような被膜としては、電子線の吸収が少ない、即ち原子番号の小さな物質で、高温でも蒸気圧が低く且つターゲット金属に溶解しない物質から構成することが好ましい。 Further, in order to reduce the evaporation rate from the surface of the target, for example, a film can be provided on the target surface. Such a coating is preferably composed of a substance that absorbs less electron beam, that is, a substance having a small atomic number, has a low vapor pressure even at a high temperature, and does not dissolve in the target metal.
具体的には、前記被膜は前記ターゲット表面に例えば蒸着などの方法で形成する。なお、前記被膜は、BN、カーボン膜、グラファイト、ダイヤモンド、DLC、Be、アルミナ等からなる群から選ばれる材料から構成することができる。この皮膜は強力な電子線及びターゲット金属との膨張率の差等により容易にひびが入るが、強力な遠心力によりターゲット金属に押しつけられるため、容易には系外に飛び散ることはなく、皮膜としての効果を長時間持続させることが出来る。 Specifically, the coating film is formed on the target surface by a method such as vapor deposition. The coating film can be made of a material selected from the group consisting of BN, carbon film, graphite, diamond, DLC, Be, alumina and the like. This film is easily cracked due to the difference in expansion coefficient with a strong electron beam and the target metal, but it is pressed against the target metal by a strong centrifugal force, so it does not easily scatter out of the system. Can last for a long time.
従来、医療用X線発生装置には封入管が多く使われ、この場合の冷却は放射熱伝達によっているので、水冷式に比べてその冷却効率は格段に劣る。一方、図4及び5に示すような方式では、ターゲットを直接水冷しているとともに、電子線照射部91aを溶解するようにしているので、従来の封入管の方式に比べて放熱面の温度を少なくとも500K高温にすることができる。一方、放射熱は絶対温度の4乗に比例するので、例えば従来では電子線照射によって例えばその照射部の温度を1000Kまでしか上がられなかったものが、本方式では1500K程度まで上げることができるようになる。これによって、放熱効果は約5倍、即ち(1500/1000)4=5.06向上し、本方式のX線発生装置は封入管を作製する際にも極めて有効な手段となる。
Conventionally, a sealed tube is often used in a medical X-ray generator. In this case, since cooling is performed by radiant heat transfer, the cooling efficiency is much lower than that of the water-cooled type. On the other hand, in the method as shown in FIGS. 4 and 5, since the target is directly water-cooled and the electron
次に、本発明の画像測定装置について説明する。図6は、本発明の画像測定装置を、被写体に対して配置した場合の概略構成を示す平面図である。本例では、被写体Sの周囲において、1組の画像測定装置を配置した場合について示している。 Next, the image measuring apparatus of the present invention will be described. FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration when the image measuring apparatus of the present invention is arranged with respect to a subject. In this example, a case where a set of image measuring devices is arranged around the subject S is shown.
図6において、参照数字200は画像測定装置を示しており、参照数字211及び212は、それぞれ分光器を含む平行X線発生装置及び被写体SからのX線画像を検知するための検知器である。
In FIG. 6,
本発明においては、図示しない回転手段を用いて画像測定装置200を被写体Sの周りに回転できるように構成している。そして、半回転の間に、被写体Sに対して、上述したような断面が直線状の単色の平行X線を照射し、それによって得た画像を検知することにより、上記半回転の間に、被写体Sの種々の方位からの画像を得ることができる。勿論1回転することもできる。その結果、3次元X線CT画像を得ることができるようになる。
In the present invention, the
換言すれば、被写体Sの周りに画像測定装置200を半転させるのみで、被写体SのX線画像を得ることができる。なお、この際、単色の高輝度平行X線を用いているので、本装置のX線に見合う高分解能の検出器を用いれば、得られるX線画像の分解能も高くなる。
In other words, the X-ray image of the subject S can be obtained simply by rotating the
なお、このような半回転の回転で被写体Sの画像が得られる理由は、本願では使用するX線の平行性が高いので、画像測定装置200を被写体Sの周りに0から180度まで回転させた場合(半回転)のデータと、180度から360度まで回転させた場合(半回転)のデータは同じになる。したがって、0から180度までの半回転を実施するのみで被写体SのX線画像を得ることができる
The reason why the image of the subject S can be obtained by such a half rotation is that the parallelism of the X-rays used in this application is high, and therefore the
なお、上記例では、被写体Sに対して画像測定装置200を回転するようにしているが、本発明においては、被写体Sと画像測定装置200とが相対的に回転しさえすれば良く、したがって、画像測定装置200の代わりに被写体Sを回転するようにすることができる。但し、被写体Sが人体や動物などの場合、それらを高速で回転させると被写体Sに対して多大な負担を強いることになるので、このような場合は、上述したように画像測定装置200を回転させる方が好ましい。また、上記相対的な回転は、等速で実施しても良いし、必要に応じて速度を変化させるようにすることもできる。
In the above example, the
また、本発明では、画像測定装置200を複数個取り付けることにより測定速度を上げることが出来る。図7は、本発明の画像測定装置を、被写体に対して配置した場合の概略構成を示す平面図である。本例では、被写体Sの周囲において、4組の画像測定装置を等角度間隔(45度間隔)に配置した場合について示している。
In the present invention, the measurement speed can be increased by attaching a plurality of
図7において、参照数字200A、200B、200C及び200Dは画像測定装置を示しており、参照数字211、221、231及び241は分光器を含む平行X線発生装置であり、212、222、232、及び242は被写体SからのX線画像を検知するための検知器である。
In FIG. 7,
図7は撮影開始時の配置である。4組の画像測定装置が同時に測定を開始し、200Aが200Bの位置に達したときは、200Bは200Cの位置に、200Cは200Dの位置に、更に200Dは200Aの位置に達し、それぞれ45度分の画像を撮影する。従って全体として半周の画像がえられる。即ちこの場合各々の画像測定装置は45度分を測定すれば良いので、測定時間は図6の場合に比べて1/4になる。 FIG. 7 shows the arrangement at the start of photographing. When four sets of image measuring devices start measurement simultaneously and 200A reaches the 200B position, 200B reaches the 200C position, 200C reaches the 200D position, 200D reaches the 200A position, and 45 degrees respectively. Take an image of the minute. Therefore, a half-round image is obtained as a whole. That is, in this case, each image measuring device only needs to measure 45 degrees, so that the measurement time is ¼ compared to the case of FIG.
図示はしていないが、1周(360度)測定する場合は画像測定装置の数は奇数台でなければならない。例えば3組の画像測定装置を置く場合は120度間隔で配置する。偶数台、例えば2台配置した場合を図6で説明すると、2台は互いに180度回転した位置に配置することになり、その結果分光器を含むX線発生装置211と検出器である212が同じ場所を閉めることになり、配置することが物理的に不可能になるため偶数台を配置することは出来ない。
Although not shown, the number of image measuring devices must be an odd number when measuring one round (360 degrees). For example, when three sets of image measuring devices are placed, they are arranged at intervals of 120 degrees. The case where an even number, for example, two units are arranged will be described with reference to FIG. 6. The two units are arranged at positions rotated 180 degrees with respect to each other. As a result, an
図8は図7の1次元検出器をイメージングプレート(IP)を代表とする大型2次元検出器を用いた例である。撮影後IP読み取り装置に運ばれてデジタル化される。図7は半回転用の撮影装置で、211,221,231及び241は分光器を含む平行X線発生装置である。相対する位置に配置されたスリット251〜254は目的とするX線のみを通すためのスリットであり、このスリット以外は全てX線遮蔽材によりIPに不要なX線の照射を防止する。また、撮影時回転運動に伴う遠心力のバランスを取るための重り261〜264などを必要とすることは従来のCT装置と同じく必要である。
FIG. 8 shows an example in which the one-dimensional detector of FIG. 7 is a large two-dimensional detector represented by an imaging plate (IP). After shooting, it is carried to an IP reader and digitized. FIG. 7 is a half-rotation imaging apparatus, and 211, 221, 231 and 241 are parallel X-ray generators including a spectroscope. The
また、IPは撮影時には固定された円筒形ドラム250に固定されている必要がある。しかるに撮影終了間際には241が251に接近し、撮影終了時点には241が251の場所に来る。なお、IPを固定するドラム250の半径は241に接触しないよう充分大きな半径を持たせる必要がある。
The IP needs to be fixed to a fixed
本発明の画像測定方法及び画像測定装置は、特に限定されるものではないが、人体を含む種々の生物のCT撮影に対して用いることができる。このような場合、本発明によれば、極めて短時間の平行X線照射で目的とする高分解能のX線画像を得ることができる。 The image measurement method and the image measurement apparatus of the present invention are not particularly limited, but can be used for CT imaging of various organisms including the human body. In such a case, according to the present invention, a target high-resolution X-ray image can be obtained by parallel X-ray irradiation for an extremely short time.
また、本発明の画像測定方法及び画像測定装置では単色の平行X線を発生させることができるため、その平行X線の波長を造影剤の吸収端の高エネルギー側に合わせることにより、大きな吸収を得ることができ、前記造影剤の量を大幅に削減すること或いは/更に被曝量を少なくすることができる。したがって、人体を含む種々の生物に対してCT撮影を行う場合に、生物への負担を軽減することができる。さらに、短時間撮影が可能であるため、生物の呼吸停止時間を大幅に削減したり、前記呼吸に伴うノイズの発生を大幅に低減したりすることができる。 In addition, since the image measurement method and image measurement apparatus of the present invention can generate monochromatic parallel X-rays, large absorption can be achieved by adjusting the wavelength of the parallel X-rays to the high energy side of the absorption edge of the contrast agent. And the amount of the contrast agent can be greatly reduced or / or the exposure dose can be further reduced. Therefore, when performing CT imaging on various organisms including the human body, the burden on the organism can be reduced. Furthermore, since imaging can be performed for a short time, it is possible to significantly reduce the respiratory stop time of living organisms and to greatly reduce the generation of noise associated with the breathing.
なお、当然のことながら、本発明の画像測定方法及び画像測定装置は、医療や生命科学の分野のみならず、非破壊検査などの種々の分野において用いることができる。 Of course, the image measurement method and the image measurement apparatus of the present invention can be used not only in the medical and life science fields but also in various fields such as non-destructive inspection.
また、本発明の画像測定装置における検知器は、汎用のものから構成することができる。 Moreover, the detector in the image measuring device of the present invention can be constructed from a general purpose one.
以上、本発明について具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。 The present invention has been described in detail with specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.
10 X線発生装置本体
11 真空容器
12 対陰極
13 陰極
14 ウエーネルト
15 グリッド
16 陽極
17 X線取り出し窓
20 電子線
21 (白色かつ非平行)X線
22 平行X線
30 分光器
31 第1の(X線表面反射型)結晶板
32 第2の(X線表面反射型)結晶板
41 第1のスリット
42 第2のスリット
50 分光器
51 第1の(X線透過型)結晶板
52 第2の(X線透過型)結晶板
61 単色の平行X線
70 分光器
71 第1の(X線表面反射型)非対称カット結晶板
72 第2の(X線表面反射型)非対称カット結晶板
81 回転式対陰極
82 対陰極室
83 電子線源
84 電子線源室
85 駆動モータ
86 回転駆動部
91 筒状部
91a 電子線照射部
100 電子線
110 X線
200 画像測定装置
211 平行X線発生装置
212 検知器
200A、200B、200C、200D 画像測定装置
211、221、231、241 分光器を含むX線発生装置
212、222、232、242 検知器
250 イメージングプレート(IP)
251、252、253、254 スリット
261、262、263、264 おもり
DESCRIPTION OF
70
251 252 253 254
Claims (35)
前記X線を分光器に入射させ、前記X線から波長及び波長幅を選択するとともに、平行光となった平行X線を生成する工程と、
前記平行X線を前記被写体の周りに相対的に回転させながら照射し、前記被写体より得たX線画像を検知する工程と、
を具えることを特徴とする、画像測定方法。 Irradiating the surface of the target with energy rays from a predetermined energy ray source and generating X-rays from the target so as to have a size corresponding to the maximum length of the subject;
Making the X-ray incident on a spectrometer, selecting a wavelength and a wavelength width from the X-ray, and generating parallel X-rays that have become parallel light;
Irradiating the parallel X-rays while rotating around the subject, and detecting an X-ray image obtained from the subject;
An image measurement method comprising the steps of:
前記X線が、被写体の最大長に相当するような大きさを有するように前記ターゲットからX線を発生させるためのエネルギー線を生成するエネルギー線源と、
前記X線を入射させ、前記X線から波長及び波長幅を選択するとともに、平行光となった平行X線を生成するための分光器と、
前記平行X線を前記被写体の周りに相対的な回転運動を生ぜしめるための回転駆動系と、
前記平行X線を前記被写体に照射して得たX線画像を検知するための検知器と、
を具えることを特徴とする、画像測定装置。 A target for generating X-rays by energy beam irradiation;
An energy ray source for generating energy rays for generating X-rays from the target so that the X-rays have a size corresponding to the maximum length of a subject;
A spectrometer for making the X-ray incident, selecting a wavelength and a wavelength width from the X-ray, and generating parallel X-rays that have become parallel light;
A rotational drive system for generating a relative rotational movement of the parallel X-rays around the subject;
A detector for detecting an X-ray image obtained by irradiating the subject with the parallel X-ray;
An image measuring device comprising:
か一に記載の画像測定装置。 26. The image measuring apparatus according to claim 21, wherein the crystal plate includes an X-ray multilayer reflector.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090511 |
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A02 | Decision of refusal |
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