JP2009131564A

JP2009131564A - Ｘ線測定装置

Info

Publication number: JP2009131564A
Application number: JP2007312033A
Authority: JP
Inventors: Takanori Miyamoto; 高敬宮本
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: JP4980862B2

Abstract

【課題】被検体の体格に応じた適切なＸ線測定を実現する。
【解決手段】ＤＸＡ法においては、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の二種類のエネルギーのＸ線１１が利用される。制御部２０は、被検体３０の体格に応じて、Ｘ線発生器１０が交互に繰り返し発生する高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の発生時間の比率を制御する。制御部２０は、Ｘ線発生器１０内に設けられたＸ線発生管に対して、例えば管電圧を変化させて高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を交互に発生させ、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の発生時間の比率（管電圧デューティー比）を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線測定装置に関し、特に高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を利用するＸ線測定装置に関する。

ＤＸＡ法（Dual X-ray Absorptiometry：二重Ｘ線吸収法）を用いた骨密度測定装置などのＸ線測定装置においては、被検体に対するＸ線ビームのスキャンに伴って、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とが一定周期で交互に照射される（特許文献１，２参照）。

一般に、体の厚い被検体の場合には、通常の体格の被検体の場合に比べて、低エネルギーＸ線に関する検出値（カウント値）が大幅に減少する。例えば、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とを交互に繰り返し発生する測定時間を増加させることにより、低エネルギーＸ線に関する検出値を増加させることができる。しかし、単に測定時間を増加させてしまうのみでは、被検体に対する被曝量や被検体の拘束時間やＸ線管の発熱などの面において好ましくない。

特開２００６−２７１４３７号公報特開２００２−３３０９５４号公報

上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、被検体の体格を考慮したＸ線測定について研究開発を重ねてきた。

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、被検体の体格に応じた適切なＸ線測定を実現することにある。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様のＸ線測定装置は、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とを交互に繰り返し発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部から発生して被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記高エネルギーＸ線を介して得られるＸ線の検出結果と前記低エネルギーＸ線を介して得られるＸ線の検出結果とに基づいて、前記被検体内の骨に関する測定量を算出する測定量演算部と、前記被検体の体格に応じて、前記Ｘ線発生部が交互に繰り返し発生する高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の発生時間の比率を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

上記態様によれば、被検体の体格に応じて高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の発生時間の比率が制御され、被検体の体格に応じた適切なＸ線測定が実現される。例えば、単に測定時間を増加させてしまう場合に比べて、被検体に対する被曝量や拘束時間を低減させ、Ｘ線管の発熱を小さくすることができる。

望ましい態様において、前記制御部は、Ｘ線が透過し易い体格の被検体を対象とした測定に比べてＸ線が透過し難い体格の被検体を対象とした測定において、前記低エネルギーＸ線の発生時間の比率を増加させて前記高エネルギーＸ線の発生時間の比率を減少させることを特徴とする。

望ましい態様において、前記制御部は、前記被検体に対するＸ線の走査速度を制御して前記Ｘ線発生部が高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とを交互に繰り返し発生する測定時間を調整することを特徴とする。

望ましい態様において、前記制御部は、前記被検体に対する事前測定によって得られる骨を透過したＸ線の検出値に応じて、前記発生時間の比率と前記測定時間とを決定することを特徴とする。

望ましい態様において、前記測定量演算部は、前記測定量として、腰椎から得られる骨密度を算出することを特徴とする。

本発明により、被検体の体格に応じた適切なＸ線測定を実現することができる。例えば、本発明の好適な態様では、被検体の体格に応じて高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の発生時間の比率が制御されるため、単に測定時間を増加させてしまう場合に比べて、被検体に対する被曝量や拘束時間を低減させ、Ｘ線管の発熱を小さくすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。図１には、本発明に係るＸ線測定装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す機能ブロック図である。

Ｘ線発生器１０は、被検体３０に対してＸ線１１を発生する。Ｘ線発生器１０は、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とを交互に繰り返し発生する。例えば、Ｘ線発生器１０内に設けられたＸ線発生管への印加電圧（管電圧）の切り替えによりＸ線１１のエネルギーの切り替えが行われる。Ｘ線１１は、扇状に広がるファンビームが好適であるが、ペンシルビームであってもよい。

Ｘ線検出器１２は、単一のＸ線センサあるいは複数のＸ線センサなどによって構成され、Ｘ線発生器１０から発生して被検体３０を透過したＸ線１１を検出する。Ｘ線検出器１２によって検出されたＸ線の検出信号は、信号処理部１４へ出力される。

信号処理部１４は、Ｘ線の検出信号に対して、被検体３０内の骨の密度（骨密度、骨塩量）を算出するための信号処理を実行する。そして、骨密度演算部１６は、信号処理部１４による信号処理結果に基づいて被検体３０内の骨密度を算出する。骨密度の算出結果は表示部１８に表示される。

なお、骨密度の算出までを信号処理部１４において実行するようにしてもよい。また、信号処理部１４において被検体３０内の骨の画像データを形成し、その画像データに対応した画像を表示部１８に表示させてもよい。

本実施形態においては、ＤＸＡ法（Dual X-ray Absorptiometry：二重Ｘ線吸収法）を用いて骨密度が測定される。ＤＸＡ法においては、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の二種類のエネルギーのＸ線１１が利用される。制御部２０は、被検体３０の体格に応じて、Ｘ線発生器１０が交互に繰り返し発生する高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の発生時間の比率を制御する。制御部２０は、Ｘ線発生器１０内に設けられたＸ線発生管に対して、例えば管電流を一定に保って管電圧のみを変化させて、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を交互に発生させる。例えば、高エネルギーＸ線の場合には管電圧が１００ｋＶに設定され、低エネルギーＸ線の場合には管電圧が５０ｋＶに設定される。

図２は、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の発生時間の比率（管電圧デューティー比）を説明するための図であり、Ｘ線発生器１０（図１）内に設けられたＸ線発生管への印加電圧（管電圧）の波形を示している。

図２（Ａ）は、低エネルギーＸ線に対応した管電圧の期間ＴＬと、高エネルギーＸ線に対応した管電圧の期間ＴＨの比率である管電圧デューティー比（ＴＬ：ＴＨ）を１：１とした場合の波形である。つまり、低エネルギーＸ線の期間ＴＬと高エネルギーＸ線の期間ＴＨを等しくして、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とを交互に繰り返し発生させる場合の波形である。

これに対し、図２（Ｂ）は、高エネルギーＸ線に対応した管電圧の期間ＴＨに比べて、低エネルギーＸ線に対応した管電圧の期間ＴＬを大きくした場合の波形である。例えば、ＴＬとＴＨの比率である管電圧デューティー比（ＴＬ：ＴＨ）を１．７：０．３とした場合の波形である。

一般に、被検体の体格に応じて、被検体を透過するＸ線の検出値（Ｘ線のカウント数）が変化する。特に、体が厚く筋肉量も多い被検体の場合には、通常の体格の被検体の場合に比べて、低エネルギーＸ線に関するカウント値が大幅に減少する。そこで、本実施形態においては、体が厚く筋肉量も多いなど、Ｘ線が透過し難い体格の被検体を測定対象とする場合に、図２（Ｂ）に示すように、高エネルギーＸ線に対応した管電圧の期間ＴＨに比べて、低エネルギーＸ線に対応した管電圧の期間ＴＬを大きくして、低エネルギーＸ線に関するカウント値を高めるようにしている。

図３は、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線のカウント数を説明するための図であり、体が厚い被検体を測定対象としてＸ線を検出した結果を示している。図３の各グラフは、横軸をエネルギーとして縦軸にＸ線のカウント数を示している。そして、図３の各グラフには、被検体を透過する前の波形（斜線無しの波形）と、被検体を透過した後の波形（斜線有りの波形）が示されている。

図３（Ａ）は、管電圧デューティー比（ＴＬ：ＴＨ）を１：１とした場合、つまり図２（Ａ）の波形に対応したＸ線の照射によって得られる結果が示されている。高エネルギーＸ線（ＨＩＧＨエネルギー）に比べて、低エネルギーＸ線（ＬＯＷエネルギー）の場合において、透過前のカウント数に対して透過後のカウント数が大幅に減少している。

例えば、Ｘ線を発生する測定時間を増加させることにより、低エネルギーＸ線に関する検出値（カウント数）を増加させることができる。しかし、管電圧デューティー比を１：１としたままで、単に測定時間を増加させてしまうと、高エネルギーＸ線の発生時間も単純に増加してしまい、被検体に対する被曝量や被検体の拘束時間やＸ線管の発熱などの面において好ましくない。

そこで、本実施形態においては、体が厚い被検体を測定対象とする場合に、高エネルギーＸ線に対応した管電圧の期間ＴＨに比べて、低エネルギーＸ線に対応した管電圧の期間ＴＬが大きく設定される。

図３（Ｂ）は、期間ＴＬを増加させて期間ＴＨを減少させた場合、つまり図２（Ｂ）の波形に対応したＸ線の照射によって得られる結果が示されている。低エネルギーＸ線（ＬＯＷエネルギー）の場合に、透過前のカウント数に対して透過後のカウント数が大幅に減少することは図３（Ａ）の場合と同じであるが、図３（Ａ）の場合に比べて、図３（Ｂ）においては、低エネルギーＸ線の期間ＴＬを増加させたことにより、低エネルギーＸ線の透過前のカウント数が増加し、それに伴い、低エネルギーＸ線の透過後のカウント数も増加している。

一方、図３（Ｂ）においては、図３（Ａ）の場合に比べて、高エネルギーＸ線の期間ＴＨを減少させたことにより、高エネルギーＸ線の透過前後のカウント数が減少している。このように、期間ＴＬを増加させて期間ＴＨを減少させた図３（Ｂ）の場合においては、高エネルギーＸ線のカウント数を増加させずに、低エネルギーＸ線に関するカウント数を増加させることができる。そのため、本実施形態においては、単に測定時間を増加させてしまう場合に比べて、被検体に対する被曝量や拘束時間を低減させ、Ｘ線管の発熱を小さくすることができる。

なお、管電圧デューティー比（ＴＬ：ＴＨ）の制御に加えて、Ｘ線を発生する測定時間を調整してもよい。例えば、体が厚い被検体に対する高エネルギーＸ線のカウント数が、通常の体格の被検体に対する高エネルギーＸ線のカウント数とほぼ同じになるように、測定時間が調整される。例えば、被検体に対するＸ線のスキャンスピードを調整することにより、Ｘ線が被検体に照射される時間、つまり測定時間が調整される。

以上のように、本実施形態においては、被検体の体格に応じて管電圧デューティー比などが調整される。被検体の体格は、例えば検査者が目視によって確認する。あるいは、被検体に対してプリスキャンを行い、プリスキャンの結果に基づいて装置が被検体の体格を判定してもよい。

図４は、被検体３０に対するプリスキャンを説明するための図である。図４に示すように、例えば、被検体３０内の骨（例えば腰椎）３２と軟部組織（例えば脂肪）３４を通る一本のスキャンライン４０に沿ってＸ線をスキャン（走査）させ、被検体３０を透過したＸ線のカウント数（高エネルギーＸ線のカウント数と低エネルギーＸ線のカウント数）を計測する。

ちなみに、Ｘ線が扇状に広がるファンビームの場合、通常の計測においてはファンビームの面が図４のスキャンライン４０に対して垂直に交わるように配置される。これに対し、プリスキャンにおいては、通常の計測時からファンビームの面が９０度回転され、スキャンライン４０を含む面内においてファンビームが形成され、スキャンライン４０に沿ってファンビームがスキャンされる。

図５は、スキャンライン４０（図４）に沿って得られるＸ線のカウント数を説明するための図である。図５には、横軸をスキャンライン上の位置、縦軸をＸ線カウント数としたグラフが示されている。例えば、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々について、図５のような計測結果が得られる。なお、図５に示すグラフの横軸は、図４のスキャンライン４０に対応している。そのため、図５に示すグラフの横軸に沿って、原点側から順に、空気の位置におけるＸ線のカウント数、軟部組織の位置におけるＸ線のカウント数、骨の位置におけるＸ線のカウント数、軟部組織の位置におけるＸ線のカウント数、空気の位置におけるＸ線のカウント数の順に、カウント数の曲線が得られている。

被検体内の骨と軟部組織を通るスキャンラインに沿ってＸ線をスキャンさせた場合には、図５に示すように、骨の位置におけるＸ線のカウント数が少なくなる。特に皮質骨部、つまり骨と軟部組織との境界部分においてＸ線のカウント数が最小となる。

そこで、本実施形態においては、スキャンラインに沿って得られるカウント数のうちの最小値Cminに基づいて、被検体の体格を判定して管電圧デューティー比などを決定する。例えば、最小値Cminが第一の閾値よりも大きい場合には体厚の薄い被検体であると判断し、最小値Cminが第二の閾値以上で第一の閾値以下の場合には普通の体厚の被検体であると判断し、最小値Cminが第二の閾値よりも小さい場合には体厚の厚い被検体であると判断する。

そして、例えば、予め装置に記憶された図６に示すようなテーブルに従って、体厚の「薄い」「普通」「厚い」の判定結果に応じて、管電圧デューティー比や測定時間を決定する。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

本発明に係るＸ線測定装置の全体構成を示す機能ブロック図である。管電圧デューティー比を説明するための図である。高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線のカウント数を示す図である。被検体に対するプリスキャンを説明するための図である。スキャンラインに沿って得られるＸ線のカウント数を示す図である。体格に応じた管電圧デューティー比のテーブルを示す図である。

符号の説明

１０Ｘ線発生器、１２Ｘ線検出器、１６骨密度演算部、２０制御部。

Claims

高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とを交互に繰り返し発生するＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部から発生して被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記高エネルギーＸ線を介して得られるＸ線の検出結果と前記低エネルギーＸ線を介して得られるＸ線の検出結果とに基づいて、前記被検体内の骨に関する測定量を算出する測定量演算部と、
前記被検体の体格に応じて、前記Ｘ線発生部が交互に繰り返し発生する高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の発生時間の比率を制御する制御部と、
を有する、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
請求項１に記載のＸ線測定装置において、
前記制御部は、Ｘ線が透過し易い体格の被検体を対象とした測定に比べてＸ線が透過し難い体格の被検体を対象とした測定において、前記低エネルギーＸ線の発生時間の比率を増加させて前記高エネルギーＸ線の発生時間の比率を減少させる、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
請求項２に記載のＸ線測定装置において、
前記制御部は、前記被検体に対するＸ線の走査速度を制御して前記Ｘ線発生部が高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とを交互に繰り返し発生する測定時間を調整する、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
請求項３に記載のＸ線測定装置において、
前記制御部は、前記被検体に対する事前測定によって得られる骨を透過したＸ線の検出値に応じて、前記発生時間の比率と前記測定時間とを決定する、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載のＸ線測定装置において、
前記測定量演算部は、前記測定量として、腰椎から得られる骨密度を算出する、
ことを特徴とするＸ線測定装置。