JP2016526171A - Ｘ線撮像装置及びｘ線検出器におけるｘ線線量パラメータを測定するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、Ｘ線の線量パラメータを測定するための装置（２０５、２０５１、２０５２、２０５３、２０５４、２０５５、３０５、４０５）に関する。この装置は、Ｘ線の線量を検出するための検出器（３０５１、３０５２）を含む。この装置は、対象（２０６）に照射するための主要放射線部を有する放射線形成部を発生させるように構成されたＸ線源（２０１）に隣接する位置に配置されるように構成され、位置が、再生される画像との干渉が低減されまたは排除されるように選択される。

Description

本発明は、一般にＸ線装置において線量測定を提供することに関し、特に、Ｘ線線量検出装置、Ｘ線撮像システム及びＸ線撮像システムにおけるＸ線線量を測定するための方法に関する。

Ｘ線撮像、例えば医療用Ｘ線撮像において、放射線レベルを制御することが必要である。従って、Ｘ線線量が、例えば電離箱を提供することによって測定される。電離箱は、対象、例えば患者と検出器／Ｘ線源との間の追加的なユニットとして提供されうる。しかし、電離箱が別個の構成要素として提供されるために、Ｘ線撮像システムの配置は貴重な空間を消費する。さらに、電離箱は動かされ、露出手順は電離箱なしに実施されうる。

図１は、先行技術に従う簡略化されたＸ線源収容部１００の概略図である。Ｘ線源収容部１００は、Ｘ線１０２を発生させるＸ線管１０１を含む。Ｘ線１０２は、コリメータ１０３及び、この場合は面積線量計（ＤＡＰ計）１０４を通過する。

ＤＡＰ計は、通常、大面積の透過電離箱及び関連する電子機器である。使用時には、電離箱はビーム中心軸に対して垂直に、Ｘ線ビームの面積全体を完全に遮る位置に配置される。ＤＡＰは、Ｘ線照射野の大きさの情報と組み合わせて、電離箱の位置からＸ線ビームの下流の任意の距離において、Ｘ線ビームによって発生する平均線量を決定するのに使用可能である。

ＤＡＰは、Ｘ線ビームに渡る線量の積分として定義される。そのため、ＤＡＰは、アノードヒール効果などの照射野の不均一性の効果及び、半透明ビーム均一化シャッター（肺シャッター）の使用を含む。入射ビームが、完全に患者に限定されると仮定すると、記録される値は本質的に、患者によって吸収されるＸ線エネルギーの上限を提供し得る（すなわち、透過も散乱もない）。確率論的なリスクを推計するＤＡＰの能力は、患者内の線量分布情報の不足のために低下する。リスクにさらされるすべての組織に関して平均重み因子を仮定するのが最善であるかもしれない。これは、ある場合にはリスクの過大推定または過少推定になる可能性がある。

そのため、必要とする構造上の空間を最小にし、再生される画像と干渉しない配置を必要とする、Ｘ線撮像における線量測定を提供する必要がある。本発明の解決手段は、他の全線量及び線質のうち、複数のＸ線パラメータを測定することを提供する。

これらの理由のために、このパラメータを測定するための検出器を含むＸ線パラメータ測定装置は、対象照射のための主要放射線位置を有する放射線形成部を生成するように構成されたＸ線源に隣接した位置に配置されるように構成される。位置は、再生された画像との干渉が低減され、または排除されるように選択される。１つの実施形態において、検出器は、散乱された放射線を測定するように構成される。他の実施形態では、検出器は直接放射を測定するように構成される。１つの実施形態において、検出器は、Ｘ線源の筐体上に配置され、筐体内に提供されたアパーチャを通して、散乱された放射線を検出するように構成される。検出器は、第２の実施形態によれば、Ｘ線が現れる線源の筐体の開口部に配置され、撮像野内、すなわち検査される対象を照射する放射線形成部内で、少なくとも部分的に、または全体に位置する。検出器はまた、放射線が撮像野、すなわち検査される対象を照射する放射線形成部内に少なくとも部分的にまたは全体的に位置するコリメータアパーチャーを離れる方向に対応する位置において、線源の筐体内部に配置されてもよい。４番目に、検出器は、筐体の内側であって、線源とコリメータとの間に配置される。第５の実施形態において、検出器は、コリメータの内部または表面上に配置される。

本発明のＸ線パラメータ測定装置は、散乱されたＸ線の線量、全線量、線量率、ピークキロボルト（ｋＶｐ）、半値層（ＨＶＬ）、総ろ過、露出時間、パルス、パルス速度及びパルスあたり線量を含む１つまたはいくつかの放射線学的パラメータを測定するように構成されてもよい。

１つの実施形態において、検出器は、複数の積層されたダイオード層を収容する筐体を含み、各ダイオード層は互いに距離を開けて配置され、各ダイオード層間に放射線フィルターを有して提供され、各ダイオード層は、パラメータに対応する信号を発生させるための処理ユニットに接続される。検出器は、１つの層内に１つまたは複数のダイオードを収容する筐体を含んでもよい。さらに、１つの実施形態において、検出器はＲＦ接続部を含む。

本発明はまた、複数の積層されたダイオード層と、各ダイオード層間の放射線フィルター層と、各ダイオード層または各ダイオード層内のダイオードに接続された処理ユニットと、を含むＸ線検出器に関する。Ｘ線検出器はさらに、放射線遮蔽材料の筐体を含んでもよい。処理ユニットは、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）に具現されてもよい。

本発明はまた、放射線学的情報を取り扱うためのコンピュータネットワークに関し、ネットワークはＸ線試験装置と、データ収集器と、データベースと、を含み、Ｘ線検査装置は、Ｘ線パラメータを測定するための検出器を含むＸ線パラメータ測定装置を有して提供され、この装置は対象を放射線照射するための主要な放射線部分を有する放射線形成部を発生させるように構成されたＸ線源に隣接した位置に配置されるように構成される。位置は、再生される画像との干渉が低減されまたは排除されるように選択される。データベースは、中央アプリケーションおよびローカルにインストールされたＤＩＣＯＭまたはＭＷＬ、ＲＤＳＲ、ＭＰＰＳ、ＤＩＣＯＭＯＣＲデータ収集器からなるものであってもよい。

添付された図面の参照がなされ、同じ参照符号の表示を有する要素は全体を通して類似する要素を表しうる。

先行技術に従う例示的なＸ線源を概略的に示す。 本発明に従う例示的なＸ線源を概略的に示す。 図２ａのＸ線源の拡大された部分を概略的に示す。 本発明の１つの実施形態に従う例示的な検出器の切断図である。 本発明を組み込む放射線検査目的のための概略的な通信システムである。

図２ａは、簡略化されたＸ線源筐体２００の概略図である。Ｘ線源筐体２００は、Ｘ線管２０１を含み、Ｘ線管２０１は、特定の形成部（放射線像）を有するＸ線２０２を発生する。Ｘ線２０２は、コリメータ２０３を通過し、コリメータ２０３は、検査される対象２０６に照射する前にビームを細くする。

本発明によれば、少なくとも１つのＸ線測定検出器２０５は、Ｘ線源筐体２００に隣接して、管２０１と検査される対象（例えば患者）２０６との間に配置される。

線源筐体は、筐体２０７を含む。検出器２０５は、筐体上の管に隣接して、直線によって示されるような第１の位置、または点線で示されるようにビームが筐体を出る位置に搭載されうる。このように、管が対象の照射のために主要な放射線部分を有する放射線形成部を発生させるとき、検出器は主要な放射線部分の外側であるが、放射線形成部（放射線像）の内部に配置される。

図２ｂは、検出器（黒い四角形）が提供されうる複数の異なる位置を示す。

検出器２０５１は、筐体２０７に配置され、散乱された放射線２０２１を検出するように構成される。この場合、放射線を通過させるためにアパーチャが筐体に提供される。

検出器２０５２は、Ｘ線が放出される筐体２０７の開口部に配置される。検出器は、少なくとも部分的にまたは全体的に、撮像野、すなわち検査される対象を照射する放射線形成部内に配置されうる。しかし、開口部の縁の部分における位置に起因して、再生される画像への影響が無視可能になり、またはほとんどなくなることとなる。

検出器２０５３は、筐体２０７内であって、コリメータ２０３のアパーチャの真下に配置される。しかし、本実施形態では、検出器は少なくとも部分的に、または全体的に撮像野、すなわち検査される対象を照射することとなる放射線形成部内に配置されてもよい。しかし、ビーム形成部の縁の部分における位置に起因して、再生される画像への影響が無視可能になり、またはほとんどなくなることとなる。

検出器２０５４は、筐体２０７内であって、管とコリメータ２０７との間に配置される。この場合、コリメータを通過する前の主要なビームが測定され、再生される画像は全く影響を受けないこととなる。

検出器２０５５は、コリメータ２０３の内部または表面に配置される。この場合、コリメータを通過する前の主要なビームが測定され、再生される画像は全く影響を受けない。

線源２０１に隣接した空間または主要なＸ線ビーム２０２が見える小さな部分に検出器２０５を配置する結果、検出器は対象２０６を照射する放射線に影響を及ぼさず、または非常に小さい（無視できる）影響しか有さず、再生される画像を劣化させないこととなる。

Ｘ線測定検出器２０５（以下に詳述される）は、放射線学的パラメータ、主に散乱されたＸ線の線量を測定するように構成されたセンサを含む。センサはまた、線量率、ピークキロボルト（ｋＶｐ）、半値層（ＨＶＬ）、総ろ過、露出時間、パルス、パルス率及びパルスあたり線量などの他の放射線学的パラメータを測定することもできる。

検出器の出力は、信号を処理するためのコンピュータユニット２０８に提供されてもよい。

検出器２０５は、線源筐体上に分離して組み立てられてもよく、または内部に組み込まれてもよい。

図３は、本発明の１つの実施形態に従う１つの例示的な検出器３０５の断面図である。検出器は、筐体３０５３内部に収容されたセンサ部３０５１及び電子部品３０５２を含む。

例えばスズまたはその他の適切なＸ線遮蔽材料からなる筐体３０５３は、放射線を通過させることができる開口端（窓）３０５３１を有する。しかし、開口端は、遮光要素３０５３２を有して提供される。筐体は、底部３０５３３及び上部３０５３４を含む。

センサ部３０５１は、複数の積層された固体（シリコン）ダイオード３０５１１（この場合４行）を含む。各行内のダイオードは、導体３０５１２に接続されるキャリア（ＰＣＢ）（符号を付されていない）上に配置される。

例えば銅またはその他の適切な材料からなるフィルタリング層３０５１３は、それぞれダイオード及びキャリアを含む行の間に配置される。行は、例えば各行に対して枠部として配置された、（各側方における）離隔要素３０５１４を使用して距離を開けられる。フィルター層は、各ダイオード行間のフィルターとして働き、側方からの放射線を遮蔽するが、放射線が筐体の開口端３０５３１を通過してくることを許容する。

電子部品３０５２は、信号処理ユニット３０５２１（例えば、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）として具現される）を含む。各行は、チャネルとしての導体３０５１２によって、処理ユニットの入力に接続される。信号処理ユニットの出力は、ケーブル３０５２２を通して外部処理要素（図示されない）に接続されうる。ケーブル３０５２２の代わりに、またはケーブル３０５２２と組み合わせて、電子部品はまた、処理されたデータを受信部に送信するためのＲＦ送信部／受信部３０５２３を有して提供されてもよい。電子部品は、回路基板に搭載された電源または外部電源を有して提供されてもよい。

行内のダイオードの数および層の数は、用途に依存する。検出器は、例えば、センサが上述のようにコリメータと共に組み込まれる用途に関して、ただ１つだけのダイオードを含んでもよい。しかし、好適な実施形態は、少なくとも３つまたはそれ以上の層を含む。

前述のように、センサは積層されたダイオードを含み、各ダイオード層は、同一の線源放射によって照射される。各ダイオード層間のフィルター層は、線源放射線のエネルギー量を変化させ、すなわち各ダイオード層は、共通の線源放射を有するがスペクトルの異なる放射線によって照射される。各ダイオード層は、放射線強度及びエネルギーに依存する電流を発生させる。ダイオード電流は、可変増幅を有する増幅器（例えばトランスインピーダンスアンプ）及び可変増幅を有するフォローイング増幅器（例えば電圧増幅器）に接続される。次いで、各ダイオード層についてのダイオード固有の電圧が、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）に伝送され、さらに、線源放射に関して線量、ｋＶｐ、総ろ過、線量率、露出時間、ＨＶＬなどの１つまたは複数を計算するために信号を処理する処理ユニットに接続される。

図４は、ネットワーク４００の概略図を示しており、これは本発明の検出器及び測定教示を組み込んでもよい。この実施形態に従うネットワークは、前述のような少なくとも１つの検出器４０５を有して提供される、Ｘ線機器、ＣＴ、放射線学的機器などのＸ線検査装置４０１を含む。検査装置４０１及び検出器４０５は、ＲＩＳ／ＰＡＣＳ４０６及び／またはデータ収集器４０７に接続されてもよい。データ収集機４０７からの情報は、コンピュータネットワーク内のデータベース４０８に提供されてもよい。

データベースは、クラウド系アプリケーションおよびローカルにインストールされたＤＩＣＯＭまたは類似の（ＭＷＬ、ＲＤＳＲ、ＭＰＰＳ、ＤＩＣＯＭＯＣＲ）データ収集器からなるものであってよい。

作業者４９０１、ＲＳＯ外科医４０９２または放射線科医４０９３などの使用者は、例えばウェブブラウザを通して、検査装置または検出器の情報フォームにアクセスしうる。これにより、作業の流れにおける全ての人が、問題を引き起こし得るソフトウェアのインストールなしに、解決手段に容易にアクセスすることが可能になる。

データ収集器は、検査する場所においてインストールされうるソフトウェアの解決手段であってもよい。データ収集器は、Ｘ線機器及びまたはＲＩＳ／ＰＡＣＳシステムに、ＤＩＣＯＭネットワークを用いて接続する。

本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的のために提示されたものである。前述の説明は網羅的なものであると意図されるものではなく、本発明の実施形態を、開示された正確な形態に限定することを意図されるものでもなく、改良及び変形は、前述の教示に照らして可能であり、または本発明の様々な実施形態の実施から得られうる。本明細書で議論された実施形態は、本発明の様々な実施形態の原理及び性質を説明し、当業者が様々な実施形態で、予定される特定の使用に適した様々な改良をして本発明を利用できる、実際の応用例を説明するために、選択され、説明されたものであった。本明細書で説明された実施形態の特徴は、方法、装置、モジュール、システム及びコンピュータプログラム製品の全ての可能な組み合わせで組み合わせられうる。

「含む」という用語は、列挙された以外の要素または段階の存在を排除するものではなく、要素の前置詞である「１つの」との用語は、そのような要素の複数の存在を排除しないことに注意すべきである。さらに、あらゆる参照符号は、特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明はハードウェアおよびソフトウェアの両方によって少なくとも部分的に実装されてもよく、いくつかの「手段」、「ユニット」または「デバイス」は、ハードウェアの同一の項目によって表されうることに注意すべきである。

本発明の様々な実施形態のソフトウェアおよびウェブ上の実装形態は、様々なデータベース検索段階または処理、相関段階または処理、比較段階または処理及び決定段階または処理を完了するためのルール依存ロジックまたはその他のロジックで、標準プログラム技術を用いて達成可能である。本明細書及び以下の特許請求の範囲で使用されるような「構成要素」及び「モジュール」との用語は、１つまたはそれ以上の行のソフトウェアコード及び／またはハードウェア実装及び／または手動入力を受け取るための装置を使用する実装形態を包含することを意図されることに注意すべきである。

本明細書で説明される本発明の様々な実施形態は、方法の段階または処理の一般的な内容において説明され、これはネットワーク環境におけるコンピュータによって実行されるプログラムコードのようなコンピュータが実行可能な命令を含む、コンピュータ可読媒体内に実現された、コンピュータプログラム製品によって１つの実施形態内に実装されてもよい。コンピュータ可読媒体は、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などを含むがそれに限定されない、可読及び非可読保存デバイスを含んでもよい。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行し、または特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造等を含んでもよい。コンピュータが実行可能な命令、関連するデータ構造及びプログラムモジュールは、本明細書に開示された方法の段階を実行するためのプログラムコードの例を示している。そのような実行可能な命令または関連するデータ構造の特定の順列は、そのような段階または処理において説明された機能を実装するための対応する動作の例を示している。

２００ Ｘ線源筐体
２０１ Ｘ線管
２０２ Ｘ線
２０２１ 放射線
２０３ コリメータ
２０５ Ｘ線測定検出器
２０５１ 検出器
２０５２ 検出器
２０５３ 検出器
２０５４ 検出器
２０５５ 検出器
２０６ 対象
２０７ 筐体
２０８ コンピュータユニット
３０５ 検出器
３０５１ センサ部
３０５１１ ダイオード
３０５１２ 導体
３０５１３ フィルタリング層
３０５１４ 離隔要素
３０５２電子部品
３０５２１ 信号処理ユニット
３０５２２ ケーブル
３０５２３ ＲＦ送信部／受信部
３０５３ 筐体
３０５３１ 開口端
３０５３２ 遮光要素
３０５３３ 底部
３０５３４ 上部
４００ ネットワーク
４０１ Ｘ線検査装置
４０５ 検出器
４０６ ＲＩＳ／ＰＡＣＳ
４０７ データ収集器
４０８ データベース
４９０１ 作業者
４９０２ ＲＳＯ外科医
４９０３ 放射線科医

Claims (17)

1. Ｘ線の線量パラメータを測定するための装置（２０５、２０５１、２０５２、２０５３、２０５４、２０５５、３０５、４０５）であって、前記Ｘ線の線量を検出するための検出器（３０５１、３０５２）を含み、前記装置が、対象（２０６）に照射するための主要放射線部を有する放射線形成部を発生させるように構成されたＸ線源（２０１）に隣接する位置に配置されるように構成され、前記位置が、再生される画像との干渉が低減されまたは排除されるように選択されたことを特徴とする、装置。
2. 前記検出器（３０５１、３０５２）が、散乱された放射線を測定するように構成された、請求項１に記載の装置。
3. 前記検出器（３０５１、３０５２）が、直接的な放射線を測定するように構成された、請求項１に記載の装置。
4. 前記検出器（３０５１、３０５２）が、前記Ｘ線源の筐体に配置され、前記筐体に提供されたアパーチャを通して、散乱された放射線を検出するように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記検出器が、Ｘ線が放出される線源の筐体の開口部に配置され、撮像野、すなわち検査される対象に照射する放射線形成部内に、少なくとも部分的にまたは全体的に配置された、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記線源の筐体内であって、放射線が、撮像野、すなわち検査する対象に照射する放射線形成部内に少なくとも部分的にまたは全体的に配置されたコリメータアパーチャを離れる方向に対応する位置に、前記検出器が配置された、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記検出器が、筐体内であって、前記線源とコリメータとの間に配置された、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記検出器が、コリメータの内部または表面上に配置された、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
9. 散乱されたＸ線の線量、全線量、線量率、ピークキロボルト（ｋＶｐ）、半値層（ＨＶＬ）、総ろ過、露出時間、パルス、パルス率及びパルスあたり線量を含む、１つまたはいくつかの放射線学的パラメータを測定するように構成された、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記検出器が、複数の積層されたダイオード層（３０５１１）を収容する筐体を含み、各ダイオード層が互いに距離を開けて配置され、各ダイオード層間に放射線フィルターを有して提供され、各ダイオード層が、前記パラメータに対応する信号を発生させるための処理ユニットに接続された、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. １つの層内の１つまたは複数のダイオードを収容する筐体を含む検出器を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記検出器がＲＦ通信部を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 複数の積層されたダイオード層（３０５１１）と、
    各ダイオード層（３０５１１）間の放射線フィルター層（３０５１３）と、
    各ダイオード層または各ダイオード層内のダイオードに接続された処理ユニット（３０５２１）と、を含むことを特徴とする、Ｘ線検出器（３０５）。
14. 放射線遮蔽材料からなる筐体をさらに含む、請求項１３に記載のＸ線検出器。
15. 前記処理ユニットが、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）に具現された、請求項１３または１４に記載のＸ線検出器。
16. 放射線学的情報を取り扱うためのコンピュータネットワーク（４００）であって、前記ネットワークが、Ｘ線検査装置（４０１）と、データ収集器（４０７）と、データベース（４０８）と、を含み、前記Ｘ線検査装置が、Ｘ線パラメータを測定するための検出器を含むＸ線パラメータ測定装置（４０５）を有して提供され、前記装置が、対象に照射するための主要な放射線部分を有する放射線形成部を発生させるように構成されたＸ線源に隣接した位置に配置されるように構成され、前記位置が、再生される画像との干渉が低減されまたは排除されるように選択されたことを特徴とする、コンピュータネットワーク（４００）。
17. 前記データベースが、中央アプリケーションおよびローカルにインストールされたＤＩＣＯＭまたはＭＷＬ、ＲＤＳＲ、ＭＰＰＳ，ＤＩＣＯＭＯＣＲデータ収集器からなる、請求項１６に記載のコンピュータネットワーク。

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