JP2008541963A - X-ray apparatus for displaying an image of an object to be examined and use of the X-ray apparatus - Google Patents

X-ray apparatus for displaying an image of an object to be examined and use of the X-ray apparatus Download PDF

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Abstract

少なくとも1つのX線造影化学元素を含有する被検対象物を、該被検対象物を透過するX線ビームと該被検対象物から放射されるX線ビームとによって画像形成するX線装置であって、a.実質的に多色のX線ビームを送出する少なくとも1つのX線ビーム源、b.前記被検対象物を透過したX線ビームの第1の強度値を検出する第1の検出器、または第1の検出ユニット、c.前記被検対象物から放射されたX線ビームの第2の強度値を検出する第2の検出器、または第2の検出ユニット、d.透過したX線ビームの第1強度値と、放射されたX線ビームの第2強度値とを、画素毎に相互に相関させる少なくとも1つの相関ユニット、e.前記第1の強度値と前記第2の強度値との相関によって得られた画素信号から被検対象物を表示するための少なくとも1つの出力ユニット、を有するX線装置、およびその使用法が記載されている。有利には透過画像と放射画像は同時に記録される。この方法はまた、例えば陽電子放射トモグラフ(PET)、単光子放射コンピュータトモグラフ(SPECT)からの別の放射線画像と組み合わせることもできる。  An X-ray apparatus that forms an image of a test object containing at least one X-ray contrast chemical element with an X-ray beam transmitted through the test object and an X-ray beam emitted from the test object A. At least one x-ray beam source delivering a substantially multicolor x-ray beam; b. A first detector for detecting a first intensity value of an X-ray beam transmitted through the test object, or a first detection unit; c. A second detector for detecting a second intensity value of the X-ray beam emitted from the test object, or a second detection unit; d. At least one correlation unit for correlating the first intensity value of the transmitted X-ray beam and the second intensity value of the emitted X-ray beam for each pixel; e. An X-ray apparatus having at least one output unit for displaying a test object from a pixel signal obtained by correlation between the first intensity value and the second intensity value, and a method for using the X-ray apparatus are described. Has been. The transmission image and the radiation image are preferably recorded simultaneously. This method can also be combined with another radiographic image, for example from a positron emission tomograph (PET), single photon emission computed tomograph (SPECT).

Description

本発明は、少なくとも1つX線造影化学成分を含む被検対象物をX線ビームによって画像表示するためのX線装置、このX線装置の使用法、および被検対象物、例えばほ乳類、とりわけヒトでのX線画像形成造影法に関する。   The present invention relates to an X-ray apparatus for displaying an image of a test object containing at least one X-ray contrast chemical component by means of an X-ray beam, a method of using the X-ray apparatus, and a test object such as a mammal, in particular The present invention relates to a human X-ray imaging contrast method.

X線ビームによる医学診断は、病気の診断、例えば早期発見、X線画像検査、腫瘍、血管性疾病、および人体の病跡変化の性質と位置の特定のために高度に開発された分野である。この技術は非常に有能であり、高い使用可能性を有している。   Medical diagnosis with X-ray beams is a highly developed field for disease diagnosis, such as early detection, X-ray imaging, tumors, vascular disease, and identifying the nature and location of human pathological changes. . This technology is very capable and has a high potential for use.

X線ビームを形成するためのX線管は、例えばW−、Mo−ないしはRh−回転アノードと、Al−、Cu−、Ti−、Mo−およびRf−フィルタを有する。適切なフィルタリングによってブレーキビームの一部が取り出しろ波され、もっとも有利な場合には特徴的ビームがX線管から出射される。   An X-ray tube for forming an X-ray beam has, for example, a W-, Mo- or Rh-rotary anode and Al-, Cu-, Ti-, Mo- and Rf-filters. With appropriate filtering, a part of the brake beam is extracted and filtered, and in the most advantageous case the characteristic beam is emitted from the x-ray tube.

検出器として従来のX線フィルム、メモリシート、またはデジタルフラットベッド形検出器が使用される。コンピュータトモグラフでは、1つまたは複数の検出器列が使用される。複数の検出器を並列に接続することもできる。X線ビームを電気信号の直接変換するために、半導体検出器が使用される。この半導体検出器は、カドミウム−テルル化物(CT)、カドミウム−亜鉛−テルル化物(CZT)、アモルファスセレン、アモルファスシリコン、または結晶シリコンからなる(M.J.Yaffe,J.A.Rowlands,"X−Ray Detectors for Digital Radiography",Med.Biol.,42(1)(1997)1−39)。   A conventional X-ray film, a memory sheet, or a digital flatbed detector is used as the detector. In computer tomographs, one or more detector rows are used. A plurality of detectors can be connected in parallel. A semiconductor detector is used to directly convert the X-ray beam into an electrical signal. This semiconductor detector consists of cadmium-telluride (CT), cadmium-zinc-telluride (CZT), amorphous selenium, amorphous silicon, or crystalline silicon (MJ Yaffe, JA Rowlands, "X -Ray Detectors for Digital Radiography ", Med. Biol., 42 (1) (1997) 1-39).

この種の検出器の構造に対する例はUS 5,434,417 Aに記載されている。検出器のエネルギー感度を上昇するために、この検出器は複数の層から形成される。種々異なるエネルギーを備えるX線ビームがこの検出器に種々異なる深度で浸透し、それぞれの層で光電作用によって電気信号を形成する。この電気信号は層およびX線フォトンのエネルギーに従い識別可能であり、電流パルスとして直接的に読み出すことができる。   An example for the construction of this type of detector is described in US 5,434,417 A. In order to increase the energy sensitivity of the detector, the detector is formed from a plurality of layers. X-ray beams with different energies penetrate the detector at different depths and form electrical signals by photoelectric action in each layer. This electrical signal can be distinguished according to the energy of the layer and the X-ray photons and can be read directly as a current pulse.

コンピュータトモグラフ(CT)はすでに長い間、ルーチンの方法として臨床現場で使用されている。CTにより身体の断層画像を得ることができ、この断層画像により従来の投影X線画像よりも良好な空間的解像度が達成される。CTの濃度解像度は従来のX線技術の濃度解像度よりも格段に高いが、多数の病的変化を確実に識別するためには造影剤が必要である。この造影剤は形態学的情報の品質を改善する。ここでは造影剤により、一方では身体内での機能的経過(排泄、血流、浸透性)が表示され、他方では形態がコントラストの影(組織が異なると造影剤濃度が異なる)によって強調される。   Computer tomographs (CT) have long been used in clinical practice as a routine method. A tomographic image of the body can be obtained by CT, and this tomographic image achieves a better spatial resolution than conventional projection X-ray images. The density resolution of CT is much higher than that of conventional X-ray technology, but contrast agents are required to reliably identify a number of pathological changes. This contrast agent improves the quality of the morphological information. Here, the contrast agent shows on the one hand the functional course (excretion, blood flow, permeability) in the body, and on the other hand the form is emphasized by contrast shadows (differences in contrast agent concentration for different tissues) .

多くの場合、従来のX線技術を使用することができない。なぜなら被検組織のコントラストが十分でなかったからである。この目的のために、蓄積された組織において高いX線画像濃度を形成するX線造影剤が開発された。典型的にはヨウ素、臭素、原子番号34,42,44〜52、54〜60,62〜79,82および83の元素、並びに原子番号56〜60,62〜79,82および83の元素のキレートが造影元素として提案される。ヨウ素化合物として例えばメグルミン−Na−またはリジン−ジアトリゾエート、イオタラム酸塩、イオキシタラム酸塩、イオプロミド、イオヘキソール、イオメプロール、イオパミドール、イオベルソール、イオペンタール、イオトロラン、イオデキサノール、およびイオシラン(INN)が使用される(EP0885616A1)。   In many cases, conventional X-ray techniques cannot be used. This is because the contrast of the test tissue was not sufficient. To this end, X-ray contrast agents have been developed that form high X-ray image densities in the accumulated tissue. Typically iodine, bromine, elements of atomic numbers 34, 42, 44 to 52, 54 to 60, 62 to 79, 82 and 83, and chelates of elements of atomic numbers 56 to 60, 62 to 79, 82 and 83 Are proposed as contrast elements. Examples of iodine compounds are meglumine-Na- or lysine-diatrizoate, iotaramate, ioxitalamate, iopromide, iohexol, iomeprol, iopamidol, ioversol, iopental, iotrolane, iodexanol and iodosilane (INN) (EP0885616A1).

若干の場合、X線造影剤を適用したにもかかわらず、十分な組織コントラストが達成されないことがある。さらなるコントラストの上昇を達成するために、デジタル減算血管撮影法(DSA)が導入された。ここでは造影剤投与前後の撮影が(対数的に)相互に減算される。マモグラフィで適用する減算方法がEP0885616A1に開示されている:そこでは投影マモグラフィに対して、まずプレコントラストマモグラフィを記録し、次に患者に一般的な尿路造影X線造影剤を迅速にi.v.で注入し、注入の約30秒から1分後にポストコントラストマモグラフィを記録する。2つの画像から得られたデータは相互に相関され、有利には相互に減算される。   In some cases, sufficient tissue contrast may not be achieved despite the application of an X-ray contrast agent. Digital subtraction angiography (DSA) has been introduced to achieve further contrast enhancement. Here, radiographs before and after contrast agent administration are subtracted (logarithmically). A subtraction method applied in mammography is disclosed in EP 0 856 616 A1: for projection mammography, first a pre-contrast mammography is recorded, followed by a rapid i. v. And post-contrast mammography is recorded approximately 30 seconds to 1 minute after injection. The data obtained from the two images are correlated with each other and preferably subtracted from each other.

CT分野での新規の開発は励起側に関するものであり、例えばCTでのシンクロトロンビームの使用である(F.A.Dilmanian,"Computed Tomography with Monochromatic X−Rays",Am.J.Physiol.Imaging,314(1992)175−193)。良好なX線画像が例えば「Kエッジ減算CT」により得られる(F.A.Dilmanian、上記刊行物179頁)。ここでは原子のK電子の結合エネルギーにおける吸収係数の大きな上昇が利用される。ヨウ素元素は、33.17keVのエネルギーのKエッジを有する。残念ながらこの方法は、例えばDESY社の大きなメモリリングで使用可能なシンクロトロンビームを用いてのみ機能する。なぜならこのビームだけがこの方法に対して有利な単色性と強度を有するからである。従来のX線管は単色ビームを送出せず、連続スペクトルを送出する。従って従来のX線管はこの種の差分測定には適さない。   New developments in the CT field relate to the excitation side, for example the use of synchrotron beams in CT (FA Dilmanian, “Computed Tomography with Monochromatic X-Rays”, Am. J. Physiol. Imaging. 314 (1992) 175-193). A good X-ray image is obtained, for example, by “K-edge subtraction CT” (FA Dilmanian, supra, page 179). Here, a large increase in the absorption coefficient in the binding energy of atomic K electrons is used. Iodine has a K edge with an energy of 33.17 keV. Unfortunately, this method only works with synchrotron beams that can be used, for example, in the large memory ring of DESY. This is because only this beam has advantageous monochromaticity and intensity for this method. Conventional X-ray tubes do not send a monochromatic beam, but send a continuous spectrum. Therefore, the conventional X-ray tube is not suitable for this kind of difference measurement.

択一的手段がDE10118792A1に記載されている:ここでは投影マモグラフィを記録するために、異なる材料からなる2つのX線アノードを備えるX線ビーム源を使用する方法が提案される。マモグラフィを記録するために、患者にはまずX線造影剤が投与される。次に最初の投影画像が、2つのX線アノードの一方を使用して記録され、その後に他方のX線アノードを使用して第2の投影画像が記録される。第1の画像の各個々の画素を第2の画像の相応する各個々の画素と重畳することにより、相関画像が作成される。2つのX線アノードの特徴的ビームはX線造影剤の吸収スペクトルに整合されている。第1のX線アノードの放射エネルギーはX線造影剤のコントラスト形成元素の吸収エネルギーより僅かに小さく、第2のX線アノードの放射エネルギーはコントラスト形成元素の吸収エネルギーより僅かに大きい。この方法の欠点は、1つのX線アノードだけを備える従来のX線管をバイアノード管と交換しなければならないことである。   An alternative means is described in DE 101 187 792 A1: Here a method is proposed in which an X-ray beam source with two X-ray anodes of different materials is used to record projection mammography. To record a mammography, the patient is first administered an X-ray contrast agent. The first projection image is then recorded using one of the two x-ray anodes, followed by the second projection image using the other x-ray anode. A correlation image is created by superimposing each individual pixel of the first image with a corresponding individual pixel of the second image. The characteristic beams of the two X-ray anodes are matched to the absorption spectrum of the X-ray contrast agent. The radiant energy of the first X-ray anode is slightly less than the absorbed energy of the contrast-forming element of the X-ray contrast agent, and the radiant energy of the second X-ray anode is slightly larger than the absorbed energy of the contrast-forming element. The disadvantage of this method is that a conventional X-ray tube with only one X-ray anode must be replaced with a bi-anode tube.

透過X線グラフィの他に放射X線グラフィも記載されている:
例えばWO2004/041060 A2には、ヒトの前立腺における化学元素の非侵襲性インビボ検出のための装置が記載されている。
この装置は、ゾンデと、化学元素をビーム放射のために励起することのできる照射システムと、前記ゾンデ内のビーム検出器と、信号記録処理および表示装置を有する。前記ビーム検出器は放射されたビームを結像することができ、前記信号記録処理および表示装置により前立腺内の種々異なる個所における化学元素の量を、検出されたビームの結像に相応して再現することができる。検出されるビームは実質的に蛍光ビームである。前立腺の検査の場合には、有利には亜鉛の組織内での分布が検出される。
In addition to transmission x-rays, radiation x-rays are also described:
For example, WO 2004/041060 A2 describes a device for non-invasive in vivo detection of chemical elements in the human prostate.
The apparatus comprises a sonde, an irradiation system capable of exciting chemical elements for beam radiation, a beam detector within the sonde, and a signal recording processing and display device. The beam detector can image the emitted beam, and the signal recording and display device reproduces the amount of chemical elements at different locations in the prostate corresponding to the detected beam imaging. can do. The detected beam is substantially a fluorescent beam. In the case of examination of the prostate, advantageously the distribution of zinc in the tissue is detected.

さらにDE3608965 A1には、被検領域の層内の種々の化学元素成分を、ガンマビームまたはX線ビームにより検出する方法が記載されている。ここではコンプトン散乱ビームおよびレイリー散乱ビームが別個に検出される。測定値から検出された差分散乱係数の経過が、個々の画素に含まれる種々の化学元素の成分によって影響を受ける。従ってこの経過から、この化学元素の成分を検出することができる。このために被検領域が多数の方向から一次ビームにより照射され、この被検領域から種々異なる角度で発生したビームが検出器構成体によって被検領域外の種々異なる位置で検出される。
そして得られた測定値から種々異なるパルス伝達率に対して層の各画素毎に差分散乱係数が検出される。
Furthermore, DE 3608965 A1 describes a method of detecting various chemical element components in the layer of the region to be examined by means of a gamma beam or an X-ray beam. Here, the Compton scattered beam and the Rayleigh scattered beam are detected separately. The course of the differential scattering coefficient detected from the measured values is affected by the components of various chemical elements contained in each pixel. Therefore, the component of this chemical element can be detected from this process. For this purpose, the region to be examined is irradiated with the primary beam from a number of directions, and beams generated at different angles from this region to be detected are detected at different positions outside the region to be examined by the detector arrangement.
Then, a differential scattering coefficient is detected for each pixel of the layer with respect to various pulse transmission rates from the obtained measurement values.

さらにQuanwen Yu et al.,"Preliminary Experiment of Fluorescent X−Ray Computed Tomography to Detect Dual Agents for Biological Study"in:J.Synchrotron Rad.(2001),8 1030−1034では、X線蛍光法を生物医学的研究において非常に濃度の低い非放射性物質の検出のために利用することが提案されている。この方法によって、蛍光Kaラインを使用することによりただ1回の検査で多重作用物質を同時に検出することのできる画像が得られ、例えば脳内の血流と脳細胞の濃度を量的に検出することができる。前記の研究ではこの方法によって作成された画像が、X線透過トモグラフにより得られた画像と比較された。   In addition, Quanwen Yu et al. , "Preliminary Exploration of Fluorescent X-Ray Computed Tomography to Detect Dual Agents for Biological Study" in: J. Synchrotron Rad. (2001), 8 1030-1034, proposes the use of X-ray fluorescence for the detection of very low concentrations of non-radioactive substances in biomedical research. By this method, the fluorescence Ka line can be used to obtain an image capable of simultaneously detecting multiple agents in a single examination, for example, quantitatively detecting the blood flow in the brain and the concentration of brain cells. be able to. In the previous study, images produced by this method were compared with images obtained by X-ray transmission tomography.

前記の刊行物に記載されたX線蛍光法ないしはX線散乱法には、結像の際の困難性から被検対象物の詳細を表示するのができないという欠点がある。解像度の粗い表示しかできないため、細かな詳細を画像表示することができない。   The X-ray fluorescence method or the X-ray scattering method described in the above publication has a drawback that the details of the test object cannot be displayed due to the difficulty in imaging. Since only the display with a coarse resolution can be performed, it is not possible to display fine details on the image.

従って本発明の基礎とする課題は、前記の欠点を回避し、種々のX線造影化学元素によって記録を行うことのできる装置および方法を提供することである。さらにX線画像をより簡単かつ快適に記録することができるようにし、しかもコストの上昇が発生しないようにする。この技術は広い分野で使用できるようにする。被検対象物における比較的小さな障害も高位置分解能を以て、できるだけ小さな線量で可視化できるようにする。運動アーチファクトも回避する。   The problem underlying the present invention is therefore to provide an apparatus and a method which can avoid the above-mentioned drawbacks and which can be recorded with various X-ray contrast chemical elements. Furthermore, it is possible to record an X-ray image more easily and comfortably, and to prevent an increase in cost. This technology can be used in a wide range of fields. A relatively small obstacle in the object to be examined can be visualized with as little dose as possible with high position resolution. Avoid motion artifacts.

この課題は、少なくとも1つのX線造影化学元素を含む被検対象物をXビームによって画像表示するための請求項1記載のX線装置、このX線装置の請求項11記載の使用法、および請求項25記載の画像形成X線コントラスト法によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。   The subject is an X-ray device according to claim 1 for displaying an image of an object to be examined containing at least one X-ray contrast chemical element by means of an X-beam, the use of claim 11 of this X-ray device, and The image forming X-ray contrast method according to claim 25 solves the problem. Advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

以下の本発明の説明および特許請求の範囲で概念「放射」および「放射する」とは、一方ではX線蛍光、すなわち電磁ビームによって照射された物質が励振してビームを放射することであり、他方では有利にはレイリー散乱であると理解されたい。後者の場合、ビームは被照射物質からのパルス伝達がなくても再び放射され、このときに照射によってこの物質の原子のカプセル電子には励起状態でも、蛍光の場合のような励振は生じない。   In the following description of the invention and in the claims, the concepts “radiation” and “radiate” are, on the one hand, X-ray fluorescence, ie the substance irradiated by an electromagnetic beam is excited to emit a beam, On the other hand, it should be understood that it is advantageously Rayleigh scattering. In the latter case, the beam is re-emitted even if there is no pulse transmission from the irradiated material, and at this time, the excited electrons are not generated in the capsule electrons of the atoms of this material, as in the case of fluorescence.

X線装置による画像形成のために、被検対象物を透過し、これにより放射されたX線ビームが使用される。このために本発明のX線装置は以下の構成を有する:
a.実質的に多色のX線ビームを送出する少なくとも1つのX線ビーム源、
b.被検対象物を透過したX線ビームの第1の強度値を検出する第1の検出器、または並列に接続されたおよび/または配置された複数の検出器からなる検出ユニット、
c.被検対象物から放射されたX線ビームの第2の強度値を検出する第2の検出器、または第2の検出ユニット、
d.透過したX線ビームの第1の強度値と、放射されたX線ビームの第2の強度値とを、画素毎に相互に相関させる少なくとも1つの相関ユニット、
e.前記第1の強度値と前記第2の強度値との相関によって得られた画素信号から被検対象物を表示するための少なくとも1つの出力ユニット。
In order to form an image by the X-ray apparatus, an X-ray beam transmitted through the object to be examined and radiated thereby is used. For this purpose, the X-ray apparatus according to the invention has the following configuration:
a. At least one x-ray beam source for delivering a substantially multicolor x-ray beam;
b. A first detector for detecting a first intensity value of an X-ray beam transmitted through a test object, or a detection unit comprising a plurality of detectors connected and / or arranged in parallel;
c. A second detector for detecting a second intensity value of the X-ray beam emitted from the object to be examined, or a second detection unit;
d. At least one correlation unit for correlating the first intensity value of the transmitted X-ray beam and the second intensity value of the emitted X-ray beam for each pixel;
e. At least one output unit for displaying a test object from a pixel signal obtained by correlation between the first intensity value and the second intensity value;

この透過X線ビームと放射X線ビームとは同時に、または順次検出することができる。   The transmitted X-ray beam and the emitted X-ray beam can be detected simultaneously or sequentially.

このX線装置は有利には、少なくとも1つのX線造影化学元素を含む被検対象物をX線ビームによって画像表示するために使用される。X線造影化学元素は有利には、X線造影剤によって被検対象物に導入される。このために被検対象物、例えばヒトまたは動物に投与される。   This X-ray device is advantageously used to image an object to be examined containing at least one X-ray contrast chemical element with an X-ray beam. The X-ray contrast chemical element is advantageously introduced into the test object by means of an X-ray contrast agent. For this purpose, it is administered to a test subject, for example a human or an animal.

もちろん被検対象物に存在する低次数の造影化学元素は、X線蛍光に僅かな収量しか有していない。そのためこの元素を利用して画像形成するのは有効でないように思われる。さらにこの場合、X線蛍光光子のエネルギーは小さく、身体組織におけるその到達距離も小さい。とりわけ、輝線28.6と32.3keVのヨウ素元素(Z=53)から、十分な程度で被検対象物から去り、対象物の外部に配置された検出器により記録することのできる蛍光ラインが得られる。化学元素の次数が低い場合には、第2の検出器を被検領域(ROI:関心領域)にできるだけ接近して配置する。   Of course, low-order contrast chemical elements present in the test object have only a small yield in X-ray fluorescence. Therefore, it seems that it is not effective to form an image using this element. Furthermore, in this case, the energy of the X-ray fluorescence photon is small and the reach distance in the body tissue is also small. In particular, there is a fluorescent line that can be recorded from a bright line 28.6 and an element of iodine of 32.3 keV (Z = 53) by a detector that leaves the object to a sufficient extent and is arranged outside the object. can get. When the order of the chemical element is low, the second detector is arranged as close as possible to the region to be examined (ROI: region of interest).

このX線装置は本発明のX線コントラスト法を実施するために使用される。この方法は次の方法ステップを有する:
a.少なくとも1つのX線造影化学元素を有利には投与する、
b.被検対象物を、実質的に多色のX線ビームにより照射する、
c.被検対象物を透過したX線ビームの第1の強度値を検出する、
d.被検対象物から放射されたX線ビームの第2の強度値を検出する、
e.透過したX線ビームの第1強度値を画素毎に、放射されたX線ビームの第2の強度値と相関させる、
f.第1の強度値と第2の強度値との相関によって得られた画素信号から被検対象物を表示する。
This X-ray apparatus is used to implement the X-ray contrast method of the present invention. This method has the following method steps:
a. Advantageously administering at least one radiographic chemical element;
b. Irradiating a test object with a substantially multicolored X-ray beam;
c. Detecting a first intensity value of the X-ray beam transmitted through the test object;
d. Detecting a second intensity value of the X-ray beam emitted from the test object;
e. Correlating the first intensity value of the transmitted X-ray beam for each pixel with the second intensity value of the emitted X-ray beam;
f. The test object is displayed from the pixel signal obtained by the correlation between the first intensity value and the second intensity value.

X線透過トモグラフ(TXCT)だけにより、またはX線蛍光法だけにより実施され、検出される公知の方法とは異なり、ここでは透過と放射が同時に、または順次測定され、両者の技術が本発明により相互に組み合わされる。
ここではそれぞれ得られた画像が適切な相関法によって重畳される。このようにして両者の技術のそれぞれの利点が利用される。
Unlike known methods, which are performed and detected only by X-ray transmission tomography (TXCT) or only by X-ray fluorescence, here transmission and radiation are measured simultaneously or sequentially, both techniques according to the invention Combined with each other.
Here, the obtained images are superimposed by an appropriate correlation method. In this way, the respective advantages of both technologies are utilized.

X線透過トモグラフは達成可能な時間的および位置的分解能が高いという利点を提供する。従って基本的に、被検身体内の非常に小さい障害または他の詳細を解明することができる。しかし得られるコントラストは、この詳細を可視化するにはしばしば十分でない。このことはとりわけ軟組織内の障害の検査に当てはまる。さらに所定の身体領域をTXCT法により検査することは骨格組織によっても妨害を受ける。   X-ray transmission tomographs offer the advantage of high achievable temporal and positional resolution. Thus, basically, very small obstacles or other details within the subject body can be elucidated. However, the contrast obtained is often not sufficient to visualize this detail. This is especially true for examination of disorders in soft tissue. Furthermore, examination of a predetermined body region by the TXCT method is also disturbed by skeletal tissue.

他方ではX線蛍光トモグラフは非常にコントラストの豊富な表示を行うという利点を提供する。なぜなら、所定の化学元素だけが適切に励起されると電磁ビームを放射し、対象領域(ROI)にあるこの元素は非常に感度の良い測定ゾンデとして適するからである。しかしFXCT法には空間的解像度が低いという欠点があり、そのため小さな障害を表示することができない。   On the other hand, X-ray fluorescence tomographs offer the advantage of providing a very contrast-rich display. This is because when only a given chemical element is properly excited, it emits an electromagnetic beam and this element in the region of interest (ROI) is suitable as a very sensitive measurement sonde. However, the FXCT method has a drawback that the spatial resolution is low, so that a small obstacle cannot be displayed.

透過X線ビームの強度値を放射X線ビームの強度値と画素毎に相関させ、この相関により得られた画素信号から被検対象物を表示することによって初めて、被検領域(ROI)を十分なコントラストで詳細に画像表示することができる。確かにコントラスト形成画像部分の解像度は低い。しかしそれぞれの値を相互に相関することによってこの欠点は十分に解消される。なぜなら所要の詳細な情報をTXCTによって測定されたビームの強度値から得られるからである。   Only by correlating the intensity value of the transmitted X-ray beam with the intensity value of the radiated X-ray beam for each pixel and displaying the object to be inspected from the pixel signal obtained by this correlation, the area to be inspected (ROI) is sufficient The image can be displayed in detail with a good contrast. Certainly, the resolution of the contrast formed image portion is low. However, by correlating each value with each other, this drawback is fully eliminated. This is because the required detailed information can be obtained from the intensity value of the beam measured by TXCT.

本発明はとりわけヒトの検査に使用することができる。本発明は空洞部、血管および血流を表示するためにラジオグラフを形成する。例えば食道−胃−腸−経路の表示、気管支造影法、胆嚢造影法、血管および関節造影法、脳血管造影法、血流測定、マモグラフ、およびリンパ管造影法に使用できる。本発明の主要な適用技術は、コンピュータトモグラフ(MS−CT、μCT)およびそれらの融合モデル(PET−CT(陽電子放射トモグラフ)、SPECT(単光子放射コンピュータトモグラフ)、ソノグラフ、および他の光学的画像形成方法)である。基本的に本発明は非生物材料の検査、例えば材料検査の領域にも使用することができる。   The invention can be used inter alia for human testing. The present invention forms a radiograph to display cavities, blood vessels and blood flow. For example, it can be used for esophageal-stomach-intestinal-pathway display, bronchiography, gallbladder imaging, angiography and arteriography, cerebral angiography, blood flow measurement, mammography, and lymphangiography. The main application techniques of the present invention are computer tomographs (MS-CT, μCT) and their fusion models (PET-CT (Positron Emission Tomograph), SPECT (Single Photon Emission Computer Tomograph), Sonograph, and other optical images. Forming method). In principle, the invention can also be used in the area of non-biological material inspection, for example material inspection.

検査を実行するために透過ビームが第1の検出器によって記録される。この第1の検出器は、被検対象物によって減衰されるX線管のビーム路中に配置されている。放射ビームは第2の検出器によって測定される。この第2の検出器は前記ビーム路の外に配置されており、有利にはこのビーム路に対して約90°の角度を有する。しかしこの第2の検出器は基本的にX線ビームに対して他の任意の角度位置に配置することもできる。例えばX線ビーム源から発するビームに対して45°または135°の角度で、この検出器が被検対象物を通過するビームを検出することがないように配置することができる。X線管が12時の位置にあれば、通常のコンピュータトモグラフに一連の検出器が対向する6時の位置に装備される。有利には第2の検出器は3時の位置および/または9時の位置に配置することができる。この第2の検出器によって、X線蛍光もX線散乱(ライリー散乱、コプトン散乱)も記録することができる。   In order to perform the inspection, the transmitted beam is recorded by the first detector. The first detector is disposed in the beam path of the X-ray tube that is attenuated by the test object. The radiation beam is measured by a second detector. This second detector is arranged outside the beam path and preferably has an angle of about 90 ° to the beam path. However, the second detector can basically be arranged at any other angular position with respect to the X-ray beam. For example, the detector may be arranged at an angle of 45 ° or 135 ° with respect to the beam emitted from the X-ray beam source so that the detector does not detect the beam passing through the object to be examined. If the X-ray tube is at the 12 o'clock position, a series of detectors are mounted at the 6 o'clock position opposite a normal computer tomograph. Advantageously, the second detector can be arranged at the 3 o'clock position and / or at the 9 o'clock position. With this second detector, both X-ray fluorescence and X-ray scattering (Riley scattering, Copton scattering) can be recorded.

放射X線ビームを利用した第2の検出器による選択的画像検出のために、放射X線ビームをそのエネルギーに関して分解して測定することができる。所定の放射性化学元素が被検対象物に存在している場合、この造影化学元素から発し、第2の検出器により記録されたX線ビームを他の放射X線ビーム、例えば散乱ビーム(コプトン散乱、ライリー散乱)および他の化学元素から発する蛍光ビームから区別すると有利である。これにより所定の対象領域(ROI)を人の身体の所定の器官に造影化学元素を投与することで選択的に可視化することができ、これにより可視化された組織に周辺の組織に対して特に大きなコントラストを付けることができる。骨格組織により惹起された構造もこの形式の画像表示では組織の表示に対して後方へ引っ込み、従って骨格は画像表示を実質的に妨げない。   For selective image detection by a second detector utilizing a radiation x-ray beam, the radiation x-ray beam can be resolved and measured with respect to its energy. When a predetermined radioactive chemical element is present in the test object, the X-ray beam emitted from this contrast chemical element and recorded by the second detector is converted into another radiated X-ray beam, such as a scattered beam (Copton scattering). , Riley scattering) and fluorescent beams emanating from other chemical elements are advantageous. As a result, a predetermined target region (ROI) can be selectively visualized by administering a contrast chemical element to a predetermined organ of a human body, and thus the visualized tissue is particularly large relative to surrounding tissues. Contrast can be added. The structure caused by the skeletal structure also retracts backward with respect to the display of the tissue in this type of image display, so that the skeleton does not substantially interfere with the image display.

放射ビームを検出し、特徴付けるために有利にはエネルギー分散検出器を使用する。しかしこのために簡単な検出器を使用し、放射の特徴付けをX線光学的モジュール(フィルタコンビネーション、モノクロメータ)により保証することもできる。   An energy dispersive detector is preferably used to detect and characterize the radiation beam. However, a simple detector can be used for this purpose, and the characterization of the radiation can be ensured by an X-ray optical module (filter combination, monochromator).

さらにこの原理は同じように、第1の検出器による透過X線ビームの強度値の測定にも適用できる。この場合も、被検対象物(ROI)における造影化学元素が投与された領域の選択的表示が達成される。   Furthermore, this principle can be similarly applied to the measurement of the intensity value of the transmitted X-ray beam by the first detector. Also in this case, selective display of the region to which the contrast chemical element is administered in the test object (ROI) is achieved.

従って本発明により例えばヒトの軟組織も十分なコントラストで表示することができる。検出器により記録される透過X線ビームおよび放射X線ビームのエネルギーまたはエネルギーインターバルを、造影化学物元素の種類に整合することによって、従来の方法に対して効果的なコントラスト上昇を達成することができる。   Therefore, for example, human soft tissue can be displayed with sufficient contrast according to the present invention. By matching the energy or energy interval of the transmitted and emitted X-ray beams recorded by the detector to the type of contrast chemical element, an effective contrast increase over conventional methods can be achieved. it can.

X線ビームを形成するために、連続スペクトルを備える、通常の市販されているX線管を使用することができる。このX線管は例えばMoアノード、Wアノード、またはRhアノードを有する。被検対象物に含まれる造影化学元素の種類に応じて、例えば100keV以上の領域で連続ビームを放射する電圧が印加される。   To form an X-ray beam, a normal commercially available X-ray tube with a continuous spectrum can be used. This X-ray tube has, for example, a Mo anode, a W anode, or a Rh anode. Depending on the type of contrast chemical element contained in the test object, a voltage that radiates a continuous beam in an area of, for example, 100 keV or higher is applied.

基本的にX線ビーム源は放射ビームのフィルタリングなしで駆動することができ、スペクトル領域全体の多色ビームが被検対象物に照射される。しかし被検対象物のビーム負荷を低減するために、エネルギー的に検出には必要のない、または有利ではないX線ビームを多色X線ビーム源のスペクトルから取り出しろ波することもできる。このために20keV(ソフトビーム)の領域にあるエネルギーを取り出しろ波するAlフィルタまたはCuフィルタが使用される。従って連続スペクトルとは、≧0keV、有利には≧15keV領域のX線放射、特に有利には≧17keV、特別に有利には≧20keV、例えば100keV≧領域のX線放射であると理解すべきであり、この限界内のスペクトル領域を他のものに対して強調または排除するものではない。放射スペクトルの上限は、X線アノードに印加される電圧によって決められる。ビームの低エネルギー領域は有利には、人体に対して線量的に関連のあるビームを除去するために取り出しろ波される。   Basically, the X-ray beam source can be driven without filtering of the radiation beam, and the object to be examined is irradiated with a polychromatic beam in the entire spectral region. However, in order to reduce the beam load on the object to be examined, an X-ray beam that is not energetically necessary or unfavorable for detection can be extracted from the spectrum of the polychromatic X-ray beam source and filtered. For this purpose, an Al filter or a Cu filter that extracts and filters energy in the region of 20 keV (soft beam) is used. Thus, a continuous spectrum should be understood as X-ray emission in the range ≧ 0 keV, preferably ≧ 15 keV, particularly preferably ≧ 17 keV, particularly preferably ≧ 20 keV, for example 100 keV ≧ region X-ray emission. There is no emphasis or exclusion of spectral regions within this limit relative to others. The upper limit of the emission spectrum is determined by the voltage applied to the X-ray anode. The low energy region of the beam is advantageously extracted and filtered to remove a dose related beam for the human body.

通常、被検対象物は多色X線ビームと適切な検出器によって検査される。オプションとしてエネルギー分散型の検出器を使用することができ、これにより照射される光子のエネルギーが検出される。
エネルギー分散型検出器および検出ユニットとして基本的に2つの構成がある:
a.明細書冒頭に述べたCd(Zn)Te−検出器の形態のエネルギー分散型検出器。このような一連の検出器により、放射されるX線ビームのX線スペクトルを画素毎に測定することができる。
b.単純なX線検出器を使用する。検出器前方には選別器が配置される。この選別器は最も簡単な場合、適切なコンビネーションフィルタからなる。しかしエネルギー選択のために、例えば投与された造影剤のX線蛍光に調整されたモノクロメータを使用することができる。
c.しかし検出器を造影剤に適合することも技術的にまったく可能である。従ってGd(Zn)Te検出器またはDy(Zn)Te検出器を使用することができる。
Usually, the test object is inspected with a polychromatic X-ray beam and a suitable detector. Optionally, an energy dispersive detector can be used to detect the energy of the irradiated photons.
There are basically two configurations for energy dispersive detectors and detection units:
a. An energy dispersive detector in the form of a Cd (Zn) Te-detector as described at the beginning of the specification. With such a series of detectors, the X-ray spectrum of the emitted X-ray beam can be measured for each pixel.
b. A simple X-ray detector is used. A sorter is disposed in front of the detector. In the simplest case, this sorter consists of a suitable combination filter. However, for energy selection, for example, a monochromator tuned to the X-ray fluorescence of the administered contrast agent can be used.
c. However, it is technically possible to adapt the detector to the contrast agent. Thus, Gd (Zn) Te detectors or Dy (Zn) Te detectors can be used.

多くの場合、検出器は、最小のコンプトン散乱が測定されるように位置決めされる。   In many cases, the detector is positioned such that minimal Compton scattering is measured.

被検対象物から放射されたX線ビームの強度値並びにエネルギー値を検出するために、検出された光子が少なくとも2つの異なるエネルギー領域に分割される。これらのエネルギー領域は例えばKα放射ラインとKβ放射ラインを含む。元素特異性を高めるために場合により、コンプトン補正を実施することができる。しかし下の実施例に示すように、このことは常に必要ではない。   In order to detect the intensity value and energy value of the X-ray beam emitted from the test object, the detected photons are divided into at least two different energy regions. These energy regions include, for example, Kα radiation lines and Kβ radiation lines. Compton correction can optionally be performed to increase element specificity. However, as shown in the examples below, this is not always necessary.

固有のX線コントラストを無視すれば、被検対象物、例えばヒトに本発明の方法を実施するためにX線造影剤を投与することができる。X線造影剤は例えば腸内投与または腸管外投与することができ、とりわけi.v.、i.m.または皮下注射または点滴により投与することができる。引き続きX線記録が作成される。選択されたスペクトル領域それ自体に高い減衰係数を有する造影剤が適する。吸収元素が選択されたスペクトル領域に吸収スペクトルのKエッジを有する造影剤も同様に適する。この種のX線像得剤は、原子番号35または35以上の造影化学元素、ここでは臭素含有造影剤、原子番号47またはそれ以上の造影化学元素、ここではヨウ素含有造影剤、原子番号57またはそれ以上の造影化学元素、ここではランタニド含有造影剤、とりわけガドリニウム含有造影剤、または原子番号83の造影化学元素、ここではビスマス含有造影剤である。従って、原子番号35(臭素)から83(ビスマス)までの造影化学元素を含むX線造影剤が適する。とりわけ原子番号53(ヨウ素)から83(ビスマス)の造影化学元素を有する造影剤が適する。同様に、原子番号57または57以上の造影化学元素(ランタニド)−83(ビスマス)の造影化学元素を有するX線造影剤が適し、特に有利には原子番号57−70(ランタニド:La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,EU,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb)の造影化学元素を有する造影剤が適する。   If the inherent X-ray contrast is neglected, an X-ray contrast agent can be administered to a test subject, eg, a human, to perform the method of the present invention. X-ray contrast agents can be administered, for example, enterally or parenterally, i. v. I. m. Or it can be administered by subcutaneous injection or infusion. Subsequently, an X-ray record is created. A contrast agent having a high attenuation coefficient in the selected spectral region itself is suitable. Contrast agents having a K-edge of the absorption spectrum in the spectral region where the absorbing element is selected are likewise suitable. This type of X-ray imaging agent is an imaging chemical element having an atomic number of 35 or 35, here a bromine containing contrast agent, an imaging chemical element having an atomic number of 47 or more, here an iodine containing contrast agent, an atomic number 57 or Further contrast chemical elements, here lanthanide-containing contrast agents, especially gadolinium-containing contrast agents, or atomic number 83 contrast chemical elements, here bismuth-containing contrast agents. Therefore, an X-ray contrast agent containing a contrast chemical element having an atomic number of 35 (bromine) to 83 (bismuth) is suitable. In particular, a contrast agent having a contrast chemical element having an atomic number of 53 (iodine) to 83 (bismuth) is suitable. Similarly, X-ray contrast agents having an imaging chemical element of contrasting chemical element (lanthanide) -83 (bismuth) with atomic number 57 or 57 or more are suitable, particularly preferably atomic number 57-70 (lanthanide: La, Ce, Contrast agents having contrast chemical elements of Pr, Nd, Pm, Sm, EU, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb) are suitable.

適切なヨウ素を含有するX線造影剤は芳香族トリヨード含有の化合物、例えばアミドトリゾ酸、イオヘキソール、イオパミドール、ヨーパン酸、ヨーパジン酸、イオプロミド、イオプロン酸、イオピドン、イオタラミン酸、イオペンタール、イオベルソール、イオキサグラート、イオトロラン、イオジクサノール、イオトロキシ酸、イオキサグリン酸およびイオキタラミン酸およびイオンジメノール(INN)である。ヨウ素含有X線造影剤に対する商品名は、Urografin(TM)(Schering社),Gastrografin(TM)(Schering社),Biliscopin(TM)(Schering社),Ultravist(TM)(Schering社)およびIsovist(TM)(Schering社)である。   Suitable iodine-containing X-ray contrast agents include aromatic triiodo-containing compounds such as amidotrizoic acid, iohexol, iopamidol, iopanoic acid, iopazic acid, iopromide, ioproic acid, iopidone, iotalamic acid, iopental, ioversol, ioxagrate, Iotrolane, iodixanol, iotroxic acid, oxaglic acid and ioquitaramic acid and ionic dimenol (INN). Trade names for iodine-containing X-ray contrast agents are Urografin (TM) (Schering), Gastrografin (TM) (Schering), Biscopin (TM) (Schering), Ultravist (TM) (Schering) and Isovist (TM). ) (Schering).

同様にX線造影剤として金属合成物も適する。   Similarly, metal compounds are also suitable as X-ray contrast agents.

X線造影剤は腸内投与または腸管外投与することができる。有利には腸管外投与の場合は、静脈注射(i.v.)適用が選択される。有利な投与量は、ヨウ素含有非イオン造影剤の場合、0.75gl/kg体重の投与量である。これは約6mモルl/kg体重に相当する。この投与量はさらに有利には1.5gl/kg体重(約12mモル/kg体重に相当)および例外的に2gl(約16mモルlに相当)または5gl/kg体重(約39mモルl/kg体重に相当)まで高めることができる。ランタニド合成物の場合、有利な投与量は0.1mモル/kg体重である。さらに有利には0.3mモル/kg体重または1mモル/kg体重までの投与量も適する。   X-ray contrast agents can be administered enterally or parenterally. Advantageously, for parenteral administration, intravenous (iv) application is selected. An advantageous dose is a dose of 0.75 g / kg body weight in the case of iodine-containing non-ionic contrast agents. This corresponds to approximately 6 mmol / kg body weight. This dose is more advantageously 1.5 g / kg body weight (corresponding to about 12 mmol / kg body weight) and exceptionally 2 gl (corresponding to about 16 mmol / kg) or 5 g / kg body weight (about 39 mmol / kg body weight). Equivalent to). In the case of lanthanide compounds, an advantageous dosage is 0.1 mmol / kg body weight. More advantageously, dosages up to 0.3 mmol / kg body weight or 1 mmol / kg body weight are also suitable.

ガドリニウムの放射ラインは43.0および48.7keVである。すなわち28.6および32.3keVであるヨウ素の放射ラインよりはるか上方にある。金属合成物は、ガドリニウム原子の代わりに例えば他の全てのランタニド、例えばランタン、ジスプロシウムまたはイッテルビウムを含有することができる。   Gadolinium radiation lines are 43.0 and 48.7 keV. That is, far above the iodine emission lines of 28.6 and 32.3 keV. The metal composition can contain, for example, all other lanthanides, such as lanthanum, dysprosium or ytterbium, instead of gadolinium atoms.

デジタル検出器はすでに数年前から種々の製造業者から提供されている(例えばThe BBI Newsletter、1999年2月34頁、H.G.Chotas,J.T.Dobbins,C.E.Ravin著、"Principles of Digital Radiography with Large−Area,Electronically Readable Detectors:A Review of the Basics"Radiol.,210(1999)595−599)。このデジタル検出器はしばしば、アモルファスシリコンまたは他の半導体材料からなる。本発明のX線装置では、以下の検出器が適する。すなわち、蛍光体プレート(例えばFuji Chemical Industries社、Konica社による)、アモルファスシリコン(例えばGE Medical社、Philips Medical社、Siemens Medical社による)、セレン(例えばPhilips Medical社、Toshiba社による)、ガドリニウムチオ硫酸塩(例えばKodak社による)、カドミウムテルル化物(CT)またはカドミウム−亜鉛−テルル化物(CZT)半導体、イットリウムオキシオルトシリケート、ルテチウムオキシオルトシリケート、ナトリウムヨウ化物またはビスマスゲルマニウム酸塩を備える検出器である。特に良好な結果は、いわゆるC(Z)T検出器、すなわちカドミウム−(亜鉛)−テルル化物(C(Z)T)半導体からなる検出器により達成される。   Digital detectors have already been provided by various manufacturers for several years (for example, The BBI Newsletter, February 34, 1999, by HG Chotas, JT Dobbins, CE Ravin, "Principles of Digital Radiation with Large-Area, Electronically Readable Detectors: A Review of the Basics" Radiol., 210 (1999) 595-599). This digital detector is often made of amorphous silicon or other semiconductor material. The following detectors are suitable for the X-ray apparatus of the present invention. That is, a phosphor plate (for example, Fuji Chemical Industries, Konica), amorphous silicon (for example, GE Medical, Philips Medical, Siemens Medical), selenium (for example, Philips Medical, Toshiga Sulfurium, Toshiga Sulfurium) A detector comprising a salt (eg by Kodak), cadmium telluride (CT) or cadmium-zinc-telluride (CZT) semiconductor, yttrium oxyorthosilicate, lutetium oxyorthosilicate, sodium iodide or bismuth germanate . Particularly good results are achieved with so-called C (Z) T detectors, ie detectors composed of cadmium- (zinc) -telluride (C (Z) T) semiconductors.

半導体からなるエネルギー分散型検出器の構造はUS5434417Aに詳細に記載されている。この場合、セグメント化された半導体ストライプが設けられており、これらの半導体ストライプが端面側からX線ビームにより照射される。ビームは半導体材料に、これが半導体材料と交互作用するまで浸透する。浸透深さは、X線光子のエネルギーに依存する。X線光子のエネルギーが比較的に大きければ、エネルギーが比較的に小さい場合よりもビームは検出器材料と交互作用するまで比較的に深く浸透し、光電効果によって電流パルスを形成する。この電流パルスは、検出器の個々のセグメントから取り付けられた電気接点により導出することができる。電流パルスは前置増幅器により処理される。   The structure of an energy dispersive detector made of a semiconductor is described in detail in US Pat. No. 5,434,417A. In this case, segmented semiconductor stripes are provided, and these semiconductor stripes are irradiated with an X-ray beam from the end face side. The beam penetrates the semiconductor material until it interacts with the semiconductor material. The penetration depth depends on the energy of the X-ray photons. If the energy of the X-ray photons is relatively large, the beam will penetrate relatively deeply until it interacts with the detector material and forms a current pulse due to the photoelectric effect, rather than when the energy is relatively small. This current pulse can be derived by electrical contacts attached from individual segments of the detector. The current pulse is processed by a preamplifier.

一方で検出器はフラットベッド形検出器として構成することができる。この実施形態では、全ての画素が同時に検出され、評価のために相関ユニットに供給される。この検出器はこの場合、個々の検出器の偏平な構成体からなり、有利にはこの種のセンサを行および列で有するマトリクスである。   On the other hand, the detector can be configured as a flatbed detector. In this embodiment, all pixels are detected simultaneously and supplied to the correlation unit for evaluation. This detector is in this case a flat structure of the individual detectors, preferably a matrix with such sensors in rows and columns.

さらに放射されたX線ビームを検出し、場合により放射画像を記録するために用いる検出器ユニットを設けることもできる。このためにこの検出器ユニットはエネルギー選択のためのX線光学的モジュールにより構成されている。   It is also possible to provide a detector unit used to detect the emitted X-ray beam and optionally record a radiation image. For this purpose, the detector unit is constituted by an X-ray optical module for energy selection.

フラットベッド形検出器の代わりに、ライン検出器または個々の画素を記録するのに適する複数の検出器からなるマトリクスを使用することもできる。後者の検出器の場合、X線ビームは被検対象物から同時にX線光導体を介して導かれる多数のこの種の光導体がフラットベッド形検出器に組み合わされている。   Instead of a flatbed detector, a line detector or a matrix of detectors suitable for recording individual pixels can also be used. In the case of the latter detector, the X-ray beam is combined with a flat-bed detector by a number of such light guides which are simultaneously guided from the object to be examined via the X-ray light guide.

さらに検出器は、個々の画素を記録するように構成することができ、全ての画素を記録するために走行することができる。この実施形態で検出器は、測定中にエネルギーに依存する強度だけを個々の画素で検出する。次に個々の画素の強度が、例えばライン毎に検出され、さらなる処理のために相関ユニットに供給される。   Further, the detector can be configured to record individual pixels and can be run to record all pixels. In this embodiment, the detector detects only the intensity depending on the energy at the individual pixels during the measurement. The intensity of the individual pixels is then detected, for example line by line, and supplied to the correlation unit for further processing.

さらに検出器は、それぞれ1つの画素を記録するように構成された検出器センサのアレイを有することもでき、全ての画素を記録するために走行することができる。検出器センサのアレイとは本発明によれば、検出器センサのライン、または検出器センサのマトリクス状構成体である。この実施形態で、検出器は個々の画素の強度値をライン毎に、または場合によりブロックごとに検出する。全ての強度値を記録するために、検出器は測定中に有利にはアレイの主軸に対して垂直に走行される。測定中に検出された強度値は相関ユニットに供給される。   In addition, the detector can have an array of detector sensors each configured to record one pixel and can be run to record all pixels. An array of detector sensors, according to the present invention, is a line of detector sensors or a matrix of detector sensors. In this embodiment, the detector detects individual pixel intensity values line by line, or possibly block by block. In order to record all intensity values, the detector is preferably run perpendicular to the main axis of the array during the measurement. The intensity value detected during the measurement is supplied to the correlation unit.

被検対象物にある造影化学元素の分布を画像表示するために、それぞれの空間エレメントから放射されたビーム強度がそれぞれ同じ重みで検出される。さらにこの目的のために、それぞれの空間エレメントをX線ビーム源からそれぞれ同じビーム強度で照射することも有利である。しかし実際には、この前提は近似的なものでしかないことが立証されている。なぜなら一方で、照射されたX線ビームは、このビームが被検対象物内で進む距離に応じて種々異なる程度の吸収によって減衰されるからであり、他方で、被検対象物内の空間エレメントから放射されたビームは被検対象物内を検出器まで進む種々異なる距離に応じて固有吸収により減衰されるからである。   In order to display an image of the distribution of contrast chemical elements in the test object, the beam intensities emitted from the respective spatial elements are detected with the same weight. For this purpose, it is also advantageous to irradiate each spatial element from the X-ray beam source with the same beam intensity. In practice, however, this assumption has only been approximate. This is because, on the one hand, the irradiated X-ray beam is attenuated by different degrees of absorption depending on the distance that this beam travels in the test object, and on the other hand, the spatial elements in the test object. This is because the beam radiated from is attenuated by intrinsic absorption according to different distances traveling to the detector in the test object.

この問題は、すべての放射分光学的方法で発生する。この問題を解決するために第2の強度値がまず、照射されたX線ビームの吸収および/または被検対象物内で放射されたX線ビームの固有吸収を考慮して補正され、第1の強度値と第2の強度値はこの補正の後に初めて画素毎に相互に相関される。この種の補正は数値的方法によって実施することができる。この補正では、被検対象物の幾何学的配置構成と、少なくとも近似的な、位置に依存するX線密度が考慮される。位置に依存するX線密度を検出するために、第1の強度値から形成された画像を利用することができる。位置に依存する吸収および固有吸収を検出するために、第1近似では、この測定から得られた位置に依存するX線密度を基礎とすることができる。なぜなら照射されたX線ビームの吸収係数は放射されたビームの吸収係数に類似するからである。   This problem occurs with all emission spectroscopic methods. In order to solve this problem, the second intensity value is first corrected in consideration of the absorption of the irradiated X-ray beam and / or the intrinsic absorption of the X-ray beam emitted in the object to be examined. And the second intensity value are correlated with each other for each pixel only after this correction. This type of correction can be performed by numerical methods. This correction takes into account the geometry of the object to be examined and at least an approximate, position-dependent X-ray density. In order to detect the position dependent X-ray density, an image formed from the first intensity value can be used. In order to detect position-dependent absorption and intrinsic absorption, the first approximation can be based on the position-dependent X-ray density obtained from this measurement. This is because the absorption coefficient of the irradiated X-ray beam is similar to the absorption coefficient of the emitted beam.

放射されたビームの固有吸収があるので、第2の検出器の位置および角度を被検領域(ROI)に対して相対的に測定中に、例えば円セグメント軌道上を移動させ、観察角および位置により吸収が異なる被検対象物内の構造的不均質性を補償することができる。画像表示はこの場合、固有吸収を補正した後、平均によって得られることになる。   Due to the intrinsic absorption of the emitted beam, the position and angle of the second detector are measured relative to the region of interest (ROI), eg, moved on a circular segment trajectory, and the observation angle and position Can compensate for structural inhomogeneities in test objects having different absorptions. In this case, the image display is obtained by averaging after correcting the intrinsic absorption.

前置増幅器から発した信号は次に少なくとも1つの相関ユニットに供給される。この相関ユニットにより、被検対象物の画素を透過したX線ビームの強度が、同じ画素から放射されたX線ビーム(X線散乱およびX線蛍光)の画像と相関される。相関ユニットは相応にプログラミングされたデータ処理装置とすることができる。   The signal originating from the preamplifier is then fed to at least one correlation unit. By this correlation unit, the intensity of the X-ray beam transmitted through the pixel of the test object is correlated with the image of the X-ray beam (X-ray scattering and X-ray fluorescence) emitted from the same pixel. The correlation unit can be a correspondingly programmed data processing device.

2つの方式(透過画像と放射画像)の光子の強度値を相関させるため、2つの強度値が画素毎に相互に相関される。有利には相互に減算または順次割り算される。このためにコンパレータまたは割り算素子を、画素毎の相関を形成するために使用することができる。もちろん他の数学的演算を、1つの画素の透過X線ビームと放射Xビームの強度値を相関させるために実行することもできる。   In order to correlate the photon intensity values of the two methods (transmission image and radiation image), the two intensity values are correlated with each other for each pixel. They are preferably subtracted or sequentially divided from each other. For this purpose, a comparator or a dividing element can be used to form a correlation for each pixel. Of course, other mathematical operations can be performed to correlate the intensity values of the transmitted and emitted X-ray beams of one pixel.

測定された画素の強度値を処理するために有利には次のような装置が設けられており、これらの装置はデータ処理装置に実現することができる。   In order to process the intensity values of the measured pixels, the following devices are preferably provided, which can be realized in a data processing device.

d1.第1の記憶ユニット。この第1の記憶ユニットにより、透過X線ビームの第1の強度値を画素毎に記憶することができる。   d1. First storage unit. With this first storage unit, the first intensity value of the transmitted X-ray beam can be stored for each pixel.

d2.第2の記憶ユニット。この第2の記憶ユニットにより、放射X線ビームの第2の強度値を画素毎に記憶することができる(例えばエレメントI、Gd、Ybにより)。   d2. Second storage unit. With this second storage unit, the second intensity value of the emitted X-ray beam can be stored for each pixel (for example by elements I, Gd, Yb).

d3.計算ユニット。この計算ユニットは、発生した2つの画像データセットを適切に相関させ、透過データセットの情報と、X線放射、有利にはX線蛍光のデータから画像データセットを形成ないしは計算する。   d3. Calculation unit. This calculation unit appropriately correlates the two generated image data sets and forms or calculates an image data set from the information of the transmission data set and the X-ray emission, preferably X-ray fluorescence data.

このことにより、透過と放射でのすべての画素の強度値を相互に相関させることができる。ここで放射画像は特徴的な放射ラインを用いて、使用された造影剤に整合される。X線造影剤(例えばUltravist(TM)またはGadovist(TM))の混合物、またはヨウ素とランタニド(例えばGdまたはDy)を含有する物質が使用される場合、それぞれ特徴的な放射ラインを放射画像形成のために利用することができる。測定されたデータセットは引き続き画素毎に相互に相関され、画像表示に利用される。または択一的にそれぞれの強度値は画素毎に相互に相関され、得られたデータが引き続き画像表示に使用される。このために得られたデータは画素毎に出力ユニットに引き渡される。この出力ユニットはたとえばモニタ(CRT表示器またはLCD表示器)またはプロッタを含む。   This makes it possible to correlate the intensity values of all pixels in transmission and radiation. Here, the radiation image is matched to the contrast agent used using characteristic radiation lines. If a mixture of X-ray contrast agents (eg Ultravist ™ or Gadovist ™), or substances containing iodine and lanthanides (eg Gd or Dy) are used, the characteristic radiation lines will each be Can be used for. The measured data set is subsequently correlated with each other for each pixel and used for image display. Alternatively, the intensity values are correlated with each other for each pixel, and the obtained data is subsequently used for image display. Data obtained for this purpose is transferred to the output unit for each pixel. This output unit includes, for example, a monitor (CRT display or LCD display) or a plotter.

本発明を詳細に説明するために以下の図面と実施例を用いる。本発明の作用の直接的印象を提供するために、測定されたX線スペクトルを励起ビームの吸収および固有吸収に従って補正することはすべての場合において無視する。
図1は、コンピュータトモグラフでの被検構成体の写真である。
図2は、画像ないしは被検体構造を形成するための構成体の概略図である。
図3は、第1のファントム測定を発生するための被検構成体の概略図である。
図4は、図3のファントムを水(図4a)、Ultravist(TM)(図4b)、Gadovist(TM)(図4c)で満たした場合の放射スペクトルを示す線図である。
図5は、図3のファントムを水(図5a)、Ultravist(TM)(図5b)、Gadovist(TM)(図5c)で満たした場合の放射スペクトルを示す線図であり、それぞれ5cmの厚さのPMMAディスクが検出器とファントムとの間に配置されている。
図6は、放射の強度を図3のファントムの位置/シフトに依存して示す線図であり、KαラインおよびKβラインがエネルギーバンドとして選択されている(ヨウ素:図6a、ガドリニウム:図6b、ヨウ素とガドリニウムの混合物:図6c)。
図7は、Gd、ヨウ素/Gd混合物、ヨウ素、空気、および水が満たされたファントムのCT断層画像(透過画像)を示す図である。
The following drawings and examples are used to describe the present invention in detail. In order to provide a direct impression of the operation of the present invention, correcting the measured X-ray spectrum according to the absorption and intrinsic absorption of the excitation beam is ignored in all cases.
FIG. 1 is a photograph of a test structure on a computer tomograph.
FIG. 2 is a schematic diagram of a structure for forming an image or a subject structure.
FIG. 3 is a schematic diagram of a structure under test for generating a first phantom measurement.
FIG. 4 is a diagram showing a radiation spectrum when the phantom of FIG. 3 is filled with water (FIG. 4a), Ultravist (TM) (FIG. 4b), and Gadovist (TM) (FIG. 4c).
FIG. 5 is a diagram showing a radiation spectrum when the phantom of FIG. 3 is filled with water (FIG. 5a), Ultravist (TM) (FIG. 5b), and Gadovist (TM) (FIG. 5c), each having a thickness of 5 cm. The PMMA disk is arranged between the detector and the phantom.
Figure 6 is a diagram showing the dependence of the intensity of the radiation to the position / shift of the phantom in FIG. 3, K alpha line and K beta lines is selected as the energy band (iodine: Figure 6a, gadolinium: Figure 6b, a mixture of iodine and gadolinium: FIG. 6c).
FIG. 7 is a diagram showing a CT tomographic image (transmission image) of a phantom filled with Gd, iodine / Gd mixture, iodine, air, and water.

図1には、コンピュータトモグラフでの、ゴムボール1である被検構成体の写真であり、このコンピュータトモグラフは架台2に固定されている。ゴムボールはコンピュータトモグラフの中央に配置されている。種々の実験でゴムボールには空気、水、並びに種々の造影剤溶液が充填された。ゴムボールはCT管(ゴムボールの上方にあるが図示されていない)とライン検出器(ゴムボールの下に見えるテーブルの下方にあるが図示されていない)との間に配置されている。   FIG. 1 is a photograph of a test component that is a rubber ball 1 in a computer tomograph, and this computer tomograph is fixed to a gantry 2. The rubber ball is placed in the center of the computer tomograph. In various experiments, rubber balls were filled with air, water, and various contrast agent solutions. The rubber ball is placed between the CT tube (above the rubber ball but not shown) and the line detector (below the table visible under the rubber ball but not shown).

CT管、ゴムボールおよび検出器の間の接続線に対して90°の角度で、X線蛍光を検出するための測定カメラ3が配置されている。この被検構造体により、造影剤の充填された組織、腫瘍などが被検対象物としてシミュレートされ、コンピュータトモグラフで検査される。このために対象物は層ごとに走査され、スペクトルが測定された。   A measurement camera 3 for detecting X-ray fluorescence is arranged at an angle of 90 ° with respect to the connecting line between the CT tube, rubber ball and detector. With this test structure, a tissue, a tumor, or the like filled with a contrast medium is simulated as a test object, and is examined by a computer tomograph. For this purpose, the object was scanned layer by layer and the spectrum was measured.

この実験に使用された被検構造体は図2に詳細が示されている。そこに示された概略図はボール1を示し、ボールはファントムとしてガントリー4のアイソセンタに配置されている。CT管5は12時の位置に配置されており、そこに固定されている。測定室3は検出器6と鉛管7からなり、X線円錐ビームに対して90°の角度にある。X線円錐ビームはCT管から発してファントム(ボール)に配向されている(z方向、矢印参照)。   Details of the test structure used in this experiment are shown in FIG. The schematic shown there shows a ball 1 which is arranged as a phantom at the isocenter of the gantry 4. The CT tube 5 is disposed at the 12 o'clock position and is fixed thereto. The measurement chamber 3 comprises a detector 6 and a lead tube 7 and is at an angle of 90 ° with respect to the X-ray cone beam. The X-ray cone beam emanates from the CT tube and is directed to the phantom (ball) (see z direction, arrow).

X線ビームを検出するためにCZT検出器6(Amptek Inc.社、米国)が使用される。このCZT検出器は3mm×3mm×2mmの大きさのカドミウム−亜鉛−テルル化物−結晶と、100/400μmのピンホールを有する。蛍光検出器により記録されたデータは検出器から増幅器8を介してマルチチャネルアナライザ9に供給され、引き続きExcel(TM)(マイクロソフト)グラフィックテーブルに供給される。そしてデータはPC10に記憶される。従って信号強度SI=SI(E)はデジタル形式で、エネルギーEの関数として使用される。   A CZT detector 6 (Amptek Inc., USA) is used to detect the X-ray beam. This CZT detector has a cadmium-zinc-telluride-crystal with a size of 3 mm × 3 mm × 2 mm and a pinhole of 100/400 μm. The data recorded by the fluorescence detector is supplied from the detector to the multi-channel analyzer 9 via the amplifier 8 and subsequently supplied to the Excel (TM) (Microsoft) graphic table. The data is stored in the PC 10. The signal strength SI = SI (E) is therefore used in digital form as a function of energy E.

図3には、第1のファントム測定を発生するための被検構成体の概略が示されている。蛍光測定のための測定室3の一部が図の左側に示されており、ボール1は図の中央に示されている。図3で垂直に延在する個々の断面が上方から照射されるX線ビームにより形成される。これらの断面から蛍光が測定室に達する。破線は、画像断面の上方にあるCT管のそれぞれの位置を示す。水平の目盛りはファンビームのシフトを表し、従ってボールのそれぞれ応答した断面(励起された層)を指示する。   FIG. 3 shows a schematic of the test structure for generating the first phantom measurement. A part of the measurement chamber 3 for fluorescence measurement is shown on the left side of the figure, and the ball 1 is shown in the center of the figure. In FIG. 3, individual sections extending vertically are formed by X-ray beams irradiated from above. Fluorescence reaches the measurement chamber from these cross sections. Dashed lines indicate the respective positions of the CT tube above the image section. The horizontal scale represents the fan beam shift and thus indicates the respective responding cross-section (excited layer) of the ball.

「ゼロ測定」は+45mmで、すなわち励起ビームの外で実行された。   The “zero measurement” was performed at +45 mm, ie outside the excitation beam.

スペクトルの各記録後に、測定構造体全体が10mmさらにガントリー方向(z方向)に走行され、新たなスペクトルが記録される。従い層ごとに種々異なるスペクトルが、ビームにおけるボールのそれぞれの位置に依存し、ないしはボールの幾何学的形状に相応して得られる。   After each recording of the spectrum, the entire measurement structure is run 10 mm further in the gantry direction (z direction) and a new spectrum is recorded. Accordingly, different spectra for each layer are obtained depending on the respective position of the ball in the beam or corresponding to the ball geometry.

従ってこの測定構造体により、X線蛍光をファントムのトポロジーに依存して測定することができる。z=−60mmで検出器に最も近い層が、z=0mmで検出器からもっとも離れた層が透過照射された(従いz=−60mmで放射の固有吸収が最小であり、z=0mmで最大である。幾何形状が球形であるので、透過照射の吸収作用も造影剤濃度が比較的に高い場合に顕著である)。   Therefore, with this measurement structure, X-ray fluorescence can be measured depending on the topology of the phantom. The layer closest to the detector at z = −60 mm and the layer furthest away from the detector at z = 0 mm were transmitted through (so z = −60 mm has the lowest intrinsic absorption of radiation, and z = 0 mm has the maximum Since the geometric shape is spherical, the absorption effect of transmitted radiation is also significant when the contrast agent concentration is relatively high).

例1
第1の測定で、水の充填されたボールをボールの各位置毎に80sの間、80kV、50mAのビームにより図3に相応して測定した(パラメータ:検出器:XR−100.CZT(ピンホール0.1mm)、ボール−検出器間隔:10.0cm、ボール−CT管間隔32.0cm)。
Example 1
In the first measurement, a ball filled with water was measured with a beam of 80 kV, 50 mA for 80 s for each position of the ball according to FIG. 3 (parameter: detector: XR-100.CZT (pin Hole 0.1 mm), ball-detector spacing: 10.0 cm, ball-CT tube spacing 32.0 cm).

図4aには、ファントム内の水の散乱スペクトルが種々異なる位置に対して示されている。   In FIG. 4a, the scattering spectrum of water in the phantom is shown for different positions.

第2の測定で、水に50mmol/lヨウ素の溶解液(Ultravist(TM))の充填されたボールを各位置毎に80sの間、80kV、50mAの条件で測定した(パラメータ:検出器:XR−100.CZT(ピンホール0.1mm))。   In the second measurement, a ball filled with a 50 mmol / l iodine solution (Ultravist (TM)) in water was measured for 80 s at each position under conditions of 80 kV and 50 mA (parameter: detector: XR). -100. CZT (pinhole 0.1 mm)).

種々異なる位置で得られた放射スペクトルは図4bに示されている。ヨウ素のKαラインとKβライン(28.6および32.3keV)が顕著に識別される。図面から、測定されたX線蛍光の強度とファントムの幾何形状との依存性が顕著である。ファントムのビーム透過される層が大きくなれば、測定される強度も大きくなる。   The emission spectra obtained at different positions are shown in FIG. 4b. The iodine Kα and Kβ lines (28.6 and 32.3 keV) are markedly distinguished. From the figure, the dependence of the measured X-ray fluorescence intensity on the phantom geometry is significant. The larger the layer through which the phantom beam is transmitted, the greater the measured intensity.

第3の測定で、水に50mmol/lガドリニウムの溶解液(Ultravist(TM))の充填されたボールを各位置毎に80sの間、80kV、50mAの条件で測定した(パラメータ:検出器:XR−100.CZT(ピンホール0.1mm))。   In the third measurement, a ball filled with a 50 mmol / l gadolinium solution (Ultravist (TM)) in water was measured at 80 kV and 50 mA for 80 s at each position (parameter: detector: XR -100. CZT (pinhole 0.1 mm)).

種々異なる位置で得られた放射スペクトルは図4cに示されている。ガドリニウムのKαラインとKβライン(43.0および48.7keV)が顕著に識別される。測定された放射ビームの強度はとりわけKラインの領域において、ビーム野にあるボールの幾何形状に依存していることが分かる。   The emission spectra obtained at different positions are shown in FIG. 4c. Gadolinium Kα and Kβ lines (43.0 and 48.7 keV) are markedly distinguished. It can be seen that the intensity of the measured radiation beam depends on the geometry of the ball in the beam field, especially in the K-line region.

例2
この実験の個々の測定ではそれぞれ5cm厚のPMMAディスクがフィルタとして検出器とファントムとの間に配置され、周囲の組織によるX線蛍光ビームの固有吸収をシミュレートした。
Example 2
In each measurement of this experiment, each 5 cm thick PMMA disk was placed as a filter between the detector and the phantom to simulate the intrinsic absorption of the X-ray fluorescence beam by the surrounding tissue.

図5aには、ファントム内の水の散乱スペクトルが種々異なる位置に対して示されている。   In FIG. 5a, the scattering spectrum of water in the phantom is shown for different positions.

第2の測定で、水に50mmol/lヨウ素の溶解液(Ultravist(TM))の充填されたボールを各位置毎に80sの間、80kV、50mAの条件で測定した(パラメータ:検出器:XR−100.CZT(ピンホール0.1mm))。   In the second measurement, a ball filled with a 50 mmol / l iodine solution (Ultravist (TM)) in water was measured for 80 s at each position under conditions of 80 kV and 50 mA (parameter: detector: XR). -100. CZT (pinhole 0.1 mm)).

種々異なる位置で得られた放射スペクトルは図5bに示されている。PMMAディスクにより蛍光ビームの強度が減衰している。強度は、ディスクの厚さが厚いほど弱くなることが検証された。しかしボールの層が最大(中央)であってもKラインを測定することができる。   The emission spectra obtained at different positions are shown in FIG. 5b. The intensity of the fluorescent beam is attenuated by the PMMA disk. It has been verified that the strength decreases as the thickness of the disk increases. However, the K-line can be measured even when the ball layer is maximum (center).

第3の測定で、水に50mmol/lガドリニウムの溶解液(Ultravist(TM))の充填されたボールを各位置毎に80sの間、80kV、50mAの条件で測定した(パラメータ:検出器:XR−100.CZT(ピンホール0.1mm))。   In the third measurement, a ball filled with a 50 mmol / l gadolinium solution (Ultravist (TM)) in water was measured at 80 kV and 50 mA for 80 s at each position (parameter: detector: XR -100. CZT (pinhole 0.1 mm)).

種々異なる位置で得られた放射スペクトルは図5cに示されている。ここでも挿入されたPMMAディスクにより蛍光ビームが減衰している。ガドリニウムのKαラインとKβラインは43.0keVないし48.7keVにあるから、5cm厚のPMMAディスクが存在する場合、以前のヨウ素放射の場合よりも格段に強い蛍光ビームを測定することができた。従ってこの場合でも、ボールの層が最大(中央)であってもKラインを測定することができた。   The emission spectra obtained at different positions are shown in FIG. 5c. Again, the fluorescent beam is attenuated by the inserted PMMA disk. Since the Gadolinium Kα and Kβ lines are between 43.0 keV and 48.7 keV, when a 5 cm thick PMMA disk is present, it was possible to measure a much stronger fluorescent beam than in the case of the previous iodine emission. Therefore, even in this case, the K line could be measured even when the ball layer was the maximum (center).

例3
別の実験で、蛍光の強度値がX線ビームに対するボールの位置に依存して検出され、記録された。
Example 3
In another experiment, fluorescence intensity values were detected and recorded depending on the position of the ball relative to the x-ray beam.

第1の測定で、水に50mmol/lヨウ素の溶解液(Ultravist(TM))の充填されたボールを各位置毎に80sの間、80kV、50mAの条件で測定した。   In the first measurement, balls filled with a 50 mmol / l iodine solution (Ultravist (TM)) in water were measured at 80 kV and 50 mA for 80 s at each position.

図6aには、蛍光ビームの強度がファントムの位置/シフトに依存して、ヨウ素での28.6keVであるKαラインと、ヨウ素での32,3keVであるKβラインに相当するエネルギーバンドが選択されてプロットされている。ボールの形状によって惹起された放射強度のプロフィールがこの図面から分かる。   In FIG. 6a, depending on the position / shift of the fluorescence beam, energy bands corresponding to the Kα line at 28.6 keV with iodine and the Kβ line at 32,3 keV with iodine are selected. Are plotted. The profile of the radiation intensity caused by the shape of the ball can be seen from this drawing.

第2の測定で、水に50mmol/lガドリニウムの溶解液(Gadovist(TM))の充填されたボールを各位置毎に80sの間、80kV、50mAの条件で測定した。   In the second measurement, a ball filled with a 50 mmol / l gadolinium solution (Gadovist (TM)) in water was measured for 80 s at each position under the conditions of 80 kV and 50 mA.

図6bには、蛍光ビームの強度がファントムの位置/シフトに依存して、ガドリニウムでの43.0keVであるKαラインと、ガドリニウムでの48.7keVであるKβラインに相当するエネルギーバンドが選択されてプロットされている。ボールの形状によって惹起された放射強度のプロフィールがこの図面から同様に分かる。   In FIG. 6b, depending on the position / shift of the fluorescence beam, energy bands corresponding to the Kα line at 43.0 keV with gadolinium and the Kβ line at 48.7 keV with gadolinium are selected. Are plotted. The profile of the radiation intensity caused by the shape of the ball can likewise be seen from this drawing.

第3の測定で、水に25mmol/lヨウ素の溶解液(Ultravist(TM))と25mmol/lガドリニウムの溶解液(Gadovist(TM))の充填されたボールを各位置毎に80sの間、80kV、50mAの条件で測定した。   In the third measurement, a ball filled with a solution of 25 mmol / l iodine (Ultravist (TM)) and a solution of 25 mmol / l Gadolinium (Gadovist (TM)) in water was placed at 80 kV for 80 s at each position. , And measured at 50 mA.

図6cには、蛍光ビームの強度がファントムの位置/シフトに依存して、ヨウ素での28.6keVであるKαラインと、ヨウ素での32,3keVであるKβライン、ガドリニウムの43.0keVであるKαライン、およびガドリニウムでの48.7keVであるKβラインに相当するエネルギーバンドが選択されてプロットされている。図6cから分かるように、ボールプロフィールは、信号強度を位置の関数として直接プロットした場合には不満足な程度にしか描写されない。このことは励起側の吸収と放射側の固有吸収によるものであり、画像にエラーを生じさせる。造影剤濃度が低く、一次ビームの吸収とX線蛍光の固有吸収との補正が不十分であると、ボールは一次元で画像表示される。   In FIG. 6c, depending on the position / shift of the phantom, the intensity of the fluorescent beam is 28.6 keV for Kα line with iodine, Kβ line with 32,3 keV for iodine, and 43.0 keV for gadolinium. The energy band corresponding to the Kα line and the Kβ line of 48.7 keV with gadolinium has been selected and plotted. As can be seen from FIG. 6c, the ball profile is depicted only to an unsatisfactory extent when the signal strength is plotted directly as a function of position. This is due to absorption on the excitation side and intrinsic absorption on the radiation side, and causes an error in the image. If the contrast agent concentration is low and the correction of the absorption of the primary beam and the intrinsic absorption of X-ray fluorescence is insufficient, the ball is displayed in a one-dimensional image.

例4
図7は、X線蛍光の先行の例について記録されたCT断層画像を示す。左上から右下へ、ガドリニウム、ガドリニウムとヨウ素の混合物、ヨウ素、純粋な水、および空気の充填されたボールが示されている。空気の充填されたボールでは明らかにX線減衰が最も小さく、次が水の充填されたボールである。50mmol/lの造影元素を備えるボールを使用する場合には、X線減衰が水の場合よりも顕著であり、量的評価がハウンスフィールド単位(HU)の検出により可能である。しかしX線蛍光画像を加えることにより初めて、ボールの元素固有の充填について述べることができる。
Example 4
FIG. 7 shows CT tomographic images recorded for the previous example of X-ray fluorescence. From upper left to lower right, gadolinium, a mixture of gadolinium and iodine, iodine, pure water, and air filled balls are shown. The ball filled with air clearly has the lowest X-ray attenuation, followed by the ball filled with water. When using a ball with a contrast element of 50 mmol / l, X-ray attenuation is more pronounced than with water, and quantitative evaluation is possible by detection of Hounsfield units (HU). However, only by adding an X-ray fluorescence image can the intrinsic filling of the ball be described.

図1は、コンピュータトモグラフでの被検構成体の写真である。FIG. 1 is a photograph of a test structure on a computer tomograph. 図2は、画像ないしは被検体構造を形成するための構成体の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a structure for forming an image or a subject structure. 図3は、第1のファントム測定を発生するための被検構成体の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a structure under test for generating a first phantom measurement. 図4は、図3のファントムを水(図4a)、Ultravist(TM)(図4b)、Gadovist(TM)(図4c)で満たした場合の放射スペクトルを示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a radiation spectrum when the phantom of FIG. 3 is filled with water (FIG. 4a), Ultravist (TM) (FIG. 4b), and Gadovist (TM) (FIG. 4c). 図5は、図3のファントムを水(図5a)、Ultravist(TM)(図5b)、Gadovist(TM)(図5c)で満たした場合の放射スペクトルを示す線図であり、それぞれ5cmの厚さのPMMAディスクが検出器とファントムとの間に配置されている。FIG. 5 is a diagram showing a radiation spectrum when the phantom of FIG. 3 is filled with water (FIG. 5a), Ultravist (TM) (FIG. 5b), and Gadovist (TM) (FIG. 5c), each having a thickness of 5 cm. The PMMA disk is arranged between the detector and the phantom. 図6は、放射の強度を図3のファントムの位置/シフトに依存して示す線図であり、KαラインおよびKβラインがエネルギーバンドとして選択されている(ヨウ素:図6a、ガドリニウム:図6b、ヨウ素とガドリニウムの混合物:図6c)。Figure 6 is a diagram showing the dependence of the intensity of the radiation to the position / shift of the phantom in FIG. 3, K alpha line and K beta lines is selected as the energy band (iodine: Figure 6a, gadolinium: Figure 6b, a mixture of iodine and gadolinium: FIG. 6c). 図7は、Gd、ヨウ素/Gd混合物、ヨウ素、空気、および水が満たされたファントムのCT断層画像(透過画像)を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a CT tomographic image (transmission image) of a phantom filled with Gd, iodine / Gd mixture, iodine, air, and water.

Claims (37)

少なくとも1つのX線造影化学元素を含有する被検対象物を、該被検対象物を透過するX線ビームと該被検対象物から放射されるX線ビームとによって画像形成するX線装置であって、
a.実質的に多色のX線ビームを送出する少なくとも1つのX線ビーム源、
b.前記被検対象物を透過したX線ビームの第1の強度値を検出する第1の検出器、または第1の検出ユニット、
c.前記被検対象物から放射されたX線ビームの第2の強度値を検出する第2の検出器、または第2の検出ユニット、
d.透過したX線ビームの第1強度値と、放射されたX線ビームの第2強度値とを、画素毎に相互に相関させる少なくとも1つの相関ユニット、
e.前記第1の強度値と前記第2の強度値との相関によって得られた画素信号から被検対象物を表示するための少なくとも1つの出力ユニット、
を有するX線装置。
An X-ray apparatus that forms an image of a test object containing at least one X-ray contrast chemical element with an X-ray beam transmitted through the test object and an X-ray beam emitted from the test object There,
a. At least one x-ray beam source for delivering a substantially multicolor x-ray beam;
b. A first detector for detecting a first intensity value of an X-ray beam transmitted through the test object, or a first detection unit;
c. A second detector for detecting a second intensity value of the X-ray beam emitted from the test object, or a second detection unit;
d. At least one correlation unit that correlates, for each pixel, a first intensity value of the transmitted X-ray beam and a second intensity value of the emitted X-ray beam;
e. At least one output unit for displaying a test object from a pixel signal obtained by the correlation between the first intensity value and the second intensity value;
An X-ray apparatus having
請求項1記載のX線装置において、
前記相関ユニットは次の装置を有する:
d1.透過X線ビームの第1の強度値を画素毎に記憶する第1の記憶ユニット、
d2.放射X線ビームの第2の強度値を画素毎に記憶する第2の記憶ユニット、
d3.透過したX線ビームの第1の強度値と、放射されたX線ビームの第2の強度値とを画素毎に相互に相関させる計算ユニット、
ことを特徴とするX線装置。
The X-ray apparatus according to claim 1,
The correlation unit comprises the following devices:
d1. A first storage unit for storing a first intensity value of the transmitted X-ray beam for each pixel;
d2. A second storage unit for storing a second intensity value of the emitted X-ray beam for each pixel;
d3. A calculation unit for correlating the first intensity value of the transmitted X-ray beam and the second intensity value of the emitted X-ray beam for each pixel;
An X-ray apparatus characterized by that.
請求項1または2記載のX線装置において、
前記第2の強度値は、放射されたX線ビームのエネルギーに依存して分解して検出される、ことを特徴とするX線装置。
The X-ray apparatus according to claim 1 or 2,
The X-ray apparatus according to claim 1, wherein the second intensity value is detected by being decomposed depending on the energy of the emitted X-ray beam.
請求項1から3までのいずれか一項記載のX線装置において、
前記第2の検出器または第2の検出ユニットにより、被検対象物に含有される造影化学元素から放射されるX線ビームは別の放射X線ビームからそれらのエネルギーに基づいて弁別される、ことを特徴とするX線装置。
The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The second detector or the second detection unit discriminates an X-ray beam emitted from a contrast chemical element contained in a test object based on their energy from another emitted X-ray beam. An X-ray apparatus characterized by that.
請求項1から4までのいずれか一項記載のX線装置において、
第1の強度値と第2の強度値は、前記被検対象物に照射されたX線ビームの吸収および/または前記被検対象物で放射されたX線ビームの固有吸収を考慮した先行の補正後に、画素毎に相互に相関される、ことを特徴とするX線装置。
The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The first intensity value and the second intensity value are determined in advance by taking into account the absorption of the X-ray beam irradiated on the test object and / or the intrinsic absorption of the X-ray beam emitted from the test object. An X-ray apparatus characterized in that each pixel is correlated with each other after correction.
請求項1から5までのいずれか一項記載のX線装置において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器はフラットベッド形検出器である、ことを特徴とするX線装置。
The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The X-ray apparatus according to claim 1, wherein the first detector and / or the second detector is a flatbed detector.
請求項1から5までのいずれか一項記載のX線装置において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器は、個々の画素を記録するように構成されており、全ての画素を記録するために走行する、ことを特徴とするX線装置。
The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The X-ray apparatus according to claim 1, wherein the first detector and / or the second detector are configured to record individual pixels and travel to record all pixels.
請求項1から5までのいずれか一項記載のX線装置において、
放射されたX線ビームを検出するために、X線光学的モジュールによりエネルギー選択性に構成された検出ユニットが設けられている、ことを特徴とするX線装置。
The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 5,
An X-ray apparatus comprising a detection unit configured to be energy selective by an X-ray optical module for detecting the emitted X-ray beam.
請求項1から5までのいずれか一項記載のX線装置において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器は、それぞれ1つの画素を記録するように構成された検出器センサのアレイを有し、全ての画素を記録するために走行する、ことを特徴とするX線装置。
The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The first detector and / or the second detector each have an array of detector sensors configured to record one pixel and run to record all pixels; A featured X-ray apparatus.
請求項1から9までのいずれか一項記載のX線装置であって、別の放射線画像形成方法、例えば陽電子放射トモグラフ(PET)、単光子放射コンピュータトモグラフ(SPECT)およびソノグラフ、並びに光学的画像形成方法との組合わせで放射線学的診断を行うX線装置。   10. An X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein another radiation imaging method, for example a positron emission tomograph (PET), a single photon emission computer tomograph (SPECT) and a sonograph, and an optical image An X-ray device that performs radiological diagnosis in combination with a forming method. 請求項1から10までのいずれか一項記載のX線装置の使用法であって、少なくとも1つのX線造影化学元素を含有する被検対象物を、該被検対象物を透過するX線ビームと該被検対象物から放射されるX線ビームとによって画像形成するために使用する使用法。   The use of the X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein an X-ray transmitting through the test object contains at least one X-ray contrast chemical element. A method of use for imaging with a beam and an x-ray beam emitted from the object to be examined. 請求項11記載のX線装置の使用法において、
以下の方法ステップを実行する:
a.前記被検対象物を、実質的に多色のX線ビームにより照射するステップ、
b.前記被検対象物を透過したX線ビームの第1の強度値を検出するステップ、
c.前記被検対象物から放射されたX線ビームの第2の強度値を検出するステップ、
d.透過したX線ビームの前記第1の強度値を画素毎に、放射されたX線ビームの前記第2の強度値と相関させるステップ、
e.前記第1の強度値と前記第2の強度値との相関によって得られた画素信号から前記被検対象物を表示するステップ:
ことを特徴とする、X線装置の使用法。
Use of the X-ray device according to claim 11,
Perform the following method steps:
a. Irradiating the test object with a substantially multicolored X-ray beam;
b. Detecting a first intensity value of an X-ray beam transmitted through the test object;
c. Detecting a second intensity value of the X-ray beam emitted from the test object;
d. Correlating the first intensity value of the transmitted X-ray beam with the second intensity value of the emitted X-ray beam for each pixel;
e. Displaying the test object from a pixel signal obtained by correlation between the first intensity value and the second intensity value:
The use of the X-ray apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項11または12記載のX線装置の使用法において、
前記第2の強度値は、放射されたX線ビームのエネルギーに依存して分解して検出される、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to claim 11 or 12,
Usage, wherein the second intensity value is resolved and detected depending on the energy of the emitted X-ray beam.
請求項11から13までのいずれか一項記載のX線装置の使用法において、
前記被検対象物に含有される造影化学元素から放射されるX線ビームは、他の放射X線ビームからそれらのエネルギーに基づいて弁別される、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to any one of claims 11 to 13,
X-ray beam radiated | emitted from the contrast chemical element contained in the said test object is discriminated based on those energy from another radiation | emission X-ray beam.
請求項11から14までのいずれか一項記載のX線装置の使用法において、
前記第1の強度値と前記第2の強度値は、前記被検対象物に照射されたX線ビームの吸収および/または前記被検対象物で放射されたX線ビームの固有吸収を考慮した先行の補正後に、画素毎に相互に相関される、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to any one of claims 11 to 14,
The first intensity value and the second intensity value take into account the absorption of the X-ray beam irradiated on the test object and / or the intrinsic absorption of the X-ray beam emitted from the test object. Usage, characterized in that after a prior correction, each pixel is correlated with each other.
請求項11から15までのいずれか一項記載のX線装置の使用法において、
第1の検出器および第2の検出器、または第1の検出ユニットまたは第2の検出ユニットが設けられている、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to any one of claims 11 to 15,
Use, characterized in that a first detector and a second detector or a first detection unit or a second detection unit are provided.
請求項16項記載のX線装置の使用法において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器はフラットベッド形検出器である、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to claim 16,
Usage, wherein the first detector and / or the second detector is a flatbed detector.
請求項16項記載のX線装置の使用法において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器は、個々の画素を記録するように構成されており、全ての画素を記録するために走行する、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to claim 16,
Usage, wherein the first detector and / or the second detector are configured to record individual pixels and run to record all pixels.
請求項16項記載のX線装置の使用法において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器は、それぞれ1つの画素を記録するように構成された検出器センサのアレイを有し、全ての画素を記録するために走行する、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to claim 16,
The first detector and / or the second detector each have an array of detector sensors configured to record one pixel and run to record all pixels; Characteristic usage.
請求項16項記載のX線装置の使用法において、
放射されたX線ビームを検出するために、X線光学的モジュールによりエネルギー選択性に構成された検出ユニットが設けられている、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to claim 16,
Use, characterized in that a detection unit configured to be energy selective by an X-ray optical module is provided for detecting the emitted X-ray beam.
請求項11から20までのいずれか一項記載のX線装置の使用法において、
前記造影化学元素は、臭素、ヨウ素、ランタニド、およびビスマスを含む群から選択される、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to any one of claims 11 to 20,
The use wherein the contrast chemical element is selected from the group comprising bromine, iodine, lanthanide, and bismuth.
請求項11から21までのいずれか一項記載のX線装置の使用法において、
前記造影化学元素は経腸または腸管外で投与される、ことを特徴とする使用法。
Use of the X-ray device according to any one of claims 11 to 21,
The method according to claim 1, wherein the contrast chemical element is administered enterally or outside the intestinal tract.
請求項11から22までのいずれか一項記載のX線装置の使用法であって、少なくとも1つのX線造影化学元素を含有する被検対象物の被検領域を、元素固有に画像表示または量表示するために使用する使用法。   23. Use of the X-ray apparatus according to any one of claims 11 to 22, wherein the test region of the test object containing at least one X-ray contrast chemical element is displayed as an image unique to the element. Usage used to display quantity. 請求項11から23までのいずれか一項記載のX線装置の使用法であって、別の放射線画像形成方法、例えば陽電子放射トモグラフ(PET)、単光子放射コンピュータトモグラフ(SPECT)およびソノグラフ、並びに光学的画像形成方法との組合わせで放射線学的診断に使用するX線装置の使用法。   24. Use of the X-ray device according to any one of claims 11 to 23, wherein another radiation imaging method, for example positron emission tomography (PET), single photon emission computer tomography (SPECT) and sonograph, and Use of an X-ray device used for radiological diagnosis in combination with an optical imaging method. 被検対象物を透過するX線ビームと、該被検対象物から放射されるX線ビームとによって前記被検対象物のX線造影画像を形成する方法であって、以下の方法ステップを有する:
a.前記被検対象物を、実質的に多色のX線ビームにより照射するステップ、
b.前記被検対象物を透過したX線ビームの第1の強度値を検出するステップ、
c.前記被検対象物から放射されたX線ビームの第2の強度値を検出するステップ、
d.透過したX線ビームの前記第1の強度値を画素毎に、放射されたX線ビームの前記第2の強度値と相関させるステップ、
e.前記第1の強度値と前記第2の強度値との相関によって得られた画素信号から前記被検対象物を表示するステップ:
ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
A method for forming an X-ray contrast image of an object to be inspected by an X-ray beam transmitted through the object to be inspected and an X-ray beam emitted from the object to be inspected, comprising the following method steps: :
a. Irradiating the test object with a substantially multicolored X-ray beam;
b. Detecting a first intensity value of an X-ray beam transmitted through the test object;
c. Detecting a second intensity value of the X-ray beam emitted from the test object;
d. Correlating the first intensity value of the transmitted X-ray beam with the second intensity value of the emitted X-ray beam for each pixel;
e. Displaying the test object from a pixel signal obtained by correlation between the first intensity value and the second intensity value:
An X-ray contrast image forming method.
請求項25記載のX線造影画像形成方法において、
前記被検対象物に、前記方法ステップa)からe)を実施する前に少なくとも1つのX線造影化学元素を投与する、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast image forming method according to claim 25,
An X-ray contrast imaging method, characterized in that at least one X-ray contrast chemical element is administered to the subject before performing the method steps a) to e).
請求項25または26記載のX線造影画像形成方法において、
前記第2の強度値は、放射されたX線ビームのエネルギーに依存して分解して検出される、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast image forming method according to claim 25 or 26,
The method of forming an X-ray contrast image, wherein the second intensity value is decomposed and detected depending on the energy of the emitted X-ray beam.
請求項25から26までのいずれか一項記載のX線造影画像形成方法において、
前記被検対象物に含有される造影化学元素から放射されるX線ビームは、他の放射X線ビームからそれらのエネルギーに基づいて弁別される、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast imaging method according to any one of claims 25 to 26,
An X-ray contrast imaging method, wherein an X-ray beam emitted from a contrast chemical element contained in the test object is discriminated based on their energy from another emitted X-ray beam.
請求項25から28までのいずれか一項記載のX線造影画像形成方法において、
前記第1の強度値と前記第2の強度値は、前記被検対象物に照射されたX線ビームの吸収および/または前記被検対象物で放射されたX線ビームの固有吸収を考慮した先行の補正後に、画素毎に相互に相関される、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast imaging method according to any one of claims 25 to 28,
The first intensity value and the second intensity value take into account the absorption of the X-ray beam irradiated on the test object and / or the intrinsic absorption of the X-ray beam emitted from the test object. An X-ray contrast image forming method, characterized in that the pixels are correlated with each other after the preceding correction.
請求項25から29までのいずれか一項記載のX線造影画像形成方法において、
第1の検出器および第2の検出器、または第1の検出ユニットまたは第2の検出ユニットが設けられている、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast imaging method according to any one of claims 25 to 29,
An X-ray contrast imaging method, comprising: a first detector and a second detector, or a first detection unit or a second detection unit.
請求項30記載のX線造影画像形成方法において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器はフラットベッド形検出器である、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast image forming method according to claim 30,
The X-ray contrast imaging method, wherein the first detector and / or the second detector is a flatbed detector.
請求項30記載のX線造影画像形成方法において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器は、個々の画素を記録するように構成されており、全ての画素を記録するために走行する、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast image forming method according to claim 30,
X-ray contrast imaging, wherein the first detector and / or the second detector are configured to record individual pixels and travel to record all pixels Method.
請求項30記載のX線造影画像形成方法において、
前記第1の検出器および/または第2の検出器は、それぞれ1つの画素を記録するように構成された検出器センサのアレイを有し、全ての画素を記録するために走行する、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast image forming method according to claim 30,
The first detector and / or the second detector each have an array of detector sensors configured to record one pixel and run to record all pixels; A characteristic X-ray contrast image forming method.
請求項30記載のX線造影画像形成方法において、
放射されたX線ビームを検出するために、X線光学的モジュールによりエネルギー選択性に構成された検出ユニットが設けられている、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast image forming method according to claim 30,
A method for forming an X-ray contrast image, wherein a detection unit configured to be energy selective by an X-ray optical module is provided for detecting an emitted X-ray beam.
請求項25から34までのいずれか一項記載のX線造影画像形成方法において、
前記造影化学元素は、臭素、ヨウ素、ランタニド、およびビスマスを含む群から選択される、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast imaging method according to any one of claims 25 to 34,
The method for forming an X-ray contrast image, wherein the contrast chemical element is selected from the group including bromine, iodine, lanthanide, and bismuth.
請求項25から35までのいずれか一項記載のX線造影画像形成方法において、
前記造影化学元素は経腸または腸管外で投与される、ことを特徴とするX線造影画像形成方法。
The X-ray contrast image forming method according to any one of claims 25 to 35,
A method for forming an X-ray contrast image, wherein the contrast chemical element is administered enterally or outside the intestine.
請求項25から36までのいずれか一項記載のX線造影画像形成方法であって、別の放射線画像形成方法、例えば陽電子放射トモグラフ(PET)、単光子放射コンピュータトモグラフ(SPECT)およびソノグラフ、並びに光学的画像形成方法との組合わせで放射線学的診断を行うX線造影画像形成方法。   37. An x-ray contrast imaging method according to any one of claims 25 to 36, wherein another radiographic imaging method, for example a positron emission tomograph (PET), a single photon emission computer tomograph (SPECT) and a sonograph, and An X-ray contrast imaging method for performing radiological diagnosis in combination with an optical imaging method.
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