JP3703856B2 - 高解像度リアルタイムｘ線画像装置 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、例えばがんの放射線治療を行う際、患部の位置決めを行うため、人体を透過したＸ線透過画像をリアルタイムに、かつ、高精度で画像計測する高解像度リアルタイムＸ線画像装置に関するものである。
背景技術
図１３は例えば「放射線治療用ポータブルイメージングシステム Ｔｈｅｒａｖｉｅｗ」に示された従来のリアルタイムＸ線画像装置を示す構成図であり、図において、１−２は人体を透過して入射したＸ線により発光する蛍光板、２−４は蛍光板１−２によるＸ線透過画像を計測するＣＣＤカメラ（画像計測装置）、３−１は蛍光板１−２によるＸ線透過画像をＴＶカメラ２−４まで光伝送するミラー（画像伝送装置）３−１である。
次に従来装置の動作について説明する。蛍光板１−２は人体を透過して入射したＸ線の透過線量に応じた強度で発光する。蛍光板１−２に現れた発光分布はミラー３−１によりＣＣＤカメラ２−４に伝送され、ＣＣＤカメラ２−４により撮像されて画像データとして検出される。
従来のリアルタイムＸ線画像装置は以上のように構成されているので、リアルタイムＸ線透過画像の分解能を上げようとすると、蛍光板を薄くすることが必要でありまた幾ら薄くしても光は横方向に拡散するため画像が不鮮明になるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、リアルタイムＸ線透過画像を高解像度にできるとともに、リアルタイムＸ線透過画像の解像度が画像計測装置の解像度で決まる程、高解像度にできるリアルタイムＸ線画像装置を得ることを目的とする。
発明の開示
１ Ｘ線が透過すると光を発するシンチレーションファイバブロックと、このシンチレーションファイバブロックが発する光を画像として計測する画像計測手段と、前記シンチレーションファイバブロックから画像を前記画像計測手段に伝達する画像伝達手段と、前記画像計測手段の出力を処理して測定対象のＸ線透過画像信号を出力する画像処理手段とを備え、前記画像計測手段は、シンチレーションファイバブロックの光透過面に対して水平−垂直方向に移動しながらシンチレーションファイバブロックの各異なる位置で発する光を画像として計測し、画像データを逐次取得するものである。
２ Ｘ線が透過すると光を発するシンチレーションファイバブロックと、このシンチレーションファイバブロックが発する光を画像として計測する画像計測手段と、前記シンチレーションファイバブロックから画像を前記画像計測手段に伝達する画像伝達手段と、前記画像計測手段の出力を処理して測定対象のＸ線透過画像信号を出力する画像処理手段とを備え、前記画像伝達手段として、複数のオプティカルファイバを結束したバンドルファイバを用いて、バンドルファイバの終端を斜めに切断し、画像計測手段はその切断面をＸ線の照射軸に対して垂直な方向より視野に入れたものである。
３ シンチレーションファイバブロックの背面と画像伝達手段との間に可視光を透過する放射線遮蔽体を置いたものである。
４ シンチレーションファイバブロックをＸ線、電子線、粒子線などのビーム軸に垂直に配置することによりビームの断面強度分布を測定するものである。
【図面の簡単な説明】
図１はこの発明の実施の形態１に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の構成図であり、図２はこの発明の実施の形態２を示す構成図であり、図３はこの発明の実施の形態３を示す構成図であり、図４はこの発明の実施の形態４を示す構成図であり、図５はこの発明の実施の形態５に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の縦断面図であり、図６はこの発明の実施の形態６に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の縦断面図であり、図７はこの発明の実施の形態７に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の縦断面図であり、図８はこの発明の実施の形態８に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の縦断面図であり、図９はこの発明の実施の形態９に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の縦断面図であり、図１０はこの発明の実施の形態１０に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の構成図であり、図１１はこの発明の実施の形態１１に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の縦断面図であり、図１２はこの発明の実施の形態１２に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の縦断面図であり、図１３は従来の高解像度リアルタイムＸ線画像装置を示す構成図である。
発明を実施にするための最良の形態
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の構成図である。図において、１は画像の測定対象Ｏから透過してくるＸ線の強度に従って発光するシンチレーションファイバブロックであり、このシンチレーションファイバブロック１は複数の光ファイバスコープを束にして、その輪切り断面をハニカム構造にして板状にしたものである。
２はこのシンチレーションファイバブロック１の発光強度分布をＸ線透過画像として撮像するための、例えばズームレンズ付きのＣＣＤカメラである画像計測装置、３はシンチレーションファイバブロック１の画像を光学的に画像計測装置２に導くためのミラー等の画像伝達装置、４は画像計測装置２より出力された画像信号を処理し画像出力する画像処理装置である。
次に本実施の形態の動作について説明する。シンチレーションファイバブロック１の上部に人体などの測定対象Ｏを設置し、図示しない放射線照射装置は測定対象Ｏに対して透過能力の高いＸ線、その他の放射線を照射する。シンチレーションファイバブロック１は透過Ｘ線の強度に応じて発光し、その光によるＸ線透過画像は画像伝送装置３を通じて光学的に画像計測装置２に導かれる。
尚、シンチレーションファイバブロック１は光りの透過方向に複数の光ファイバスコープを束状に結束した後に所定の幅で切断してハニカム構造にしたため、Ｘ線透過画像を形成する光は各光ファイバスコープを透過し、横方向への拡散がないためＸ線透過画像が不鮮明になることはない。
画像計測装置２は、画像伝送装置３により導かれたＸ線透過画像を撮像すると共に、画像を構成する各画素の輝度を計測して輝度信号を画像処理装置４に送る。画像処理装置４は送られてきた輝度信号をもとに測定対象Ｏの画像を再生して図示しないモニタ上に映像化する。
実施の形態２．
なお、実施の形態１は１台の画像計測装置２によりシンチレーションファイバブロック１の発光によるＸ線透過画像の輝度を計測する場合について述べた。本実施の形態は、より解像度を高めるために画像伝達装置３に透過された画像を複数ブロックに分割し、各ブロック毎にＸ線透過画像を撮像すると共に輝度計測する複数の画像計測装置を設け、これらの画像計測装置毎の計測信号を合成した後に画像処理する。
図２は本実施の形態に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の構成図である。尚、図中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、２−１，２−２，２−３は複数の画像計測装置であり、これら画像計測装置２−１，２−２，２−３は画像伝達装置３に透過された画像を各ブロック単位で撮像することで、シンチレーションファイバブロック１の各異なる位置の画像を撮像すると共に輝度を計測する。４−１は画像計測装置２−１，２−２，２−３からの各輝度信号を合成して画像処理装置４−２に出力する画像合成ユニットである。
次に本実施の形態の動作について説明する。
単一の画像計測装置２でＸ線透過画像の全体を撮像し、それを拡大して再生画像を得ようと場合に解像度の関係から不鮮明な画像になることは避けられない。
そこで本実施の形態では、シンチレーションファイバブロック１を透過して画像伝達装置３に映し出されるＸ線透過画像を予め決められた複数ブロック単位に各画像計測装置２−１，２−２，２−３でそれぞれ撮像する共に輝度を計測する。この結果、シンチレーションファイバブロック１の異なる位置の画像をそれぞれ撮像すると共に輝度を計測することになる。計測された各画像計測装置２−１，２−２，２−３毎の輝度信号は画像合成ユニット４−１で合成されて画像処理装置４−２に送られて測定対象の画像をモニタに再生する。この結果、Ｘ線透過画像の空間分解能を上げて高精細のＸ線透過画像を得ることができる。
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１では、一台の画像計測装置２を固定したままでシンチレーションファイバブロック１の発光によるＸ線透過画像を撮像して輝度計測する場合について述べた。しかし、高精細のＸ線透過画像を簡易な構成による画像計測装置で得るため、画像計測装置を画像伝達装置３の光入射面に対して縦−横（Ｘ−Ｙ）方向に移動させてＸ線透過画像を走査する。
図３は本実施の形態に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の構成図である。尚、図中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、２Ａは本実施の形態に係る画像計測装置であり、この画像計測装置２Ａは図示しないＸ−Ｙ軸駆動装置によりＸ−Ｙ方向に移動し、画像伝達装置３の光入射面に映し出されたＸ線透過画像を走査する。
この様な構成により、画像計測装置２Ａは駆動装置６によりＸ−Ｙ方向に移動しながら画像伝達装置３に映し出されたＸ線透過画像を走査して逐次的に画像を撮像すると共に、輝度を計測するようにしたので、Ｘ線透過画像の空間分解能を上げて高精細の画像を得ることができる。
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１では、シンチレーションファイバブロック１の発光を画像伝送装置３により光反射で画像計測装置２に導く場合について述べたが、本実施の形態に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置は、図４に構成を示すように、画像伝送装置としてシンチレーションファイバブロックの下方にミラー３−１を設けシンチレーションファイバブロック１を透過したＸ線透過画像を約９０度方向に曲げ、その９０度方向に画像計測装置２Ａを配置するようにする。その結果、画像計測装置２にはＸ線その他の放射線によるノイズが入ることを防ぐことができ、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１では、シンチレーションファイバブロック１の発光を画像伝送装置３によって光反射で画像計測装置２に導く場合について述べた。本実施の形態は図５に示すように、画像伝送装置としてシンチレーションファイバブロック１の下方に複数のファイバースコープを結束した直線状のバンドルファイバ３−２を接続し、その終端の下方に画像計測装置２Ａを配置するようにした。
その結果、バンドルファイバ３−２はシンチレーションファイバブロック１からのＸ線透過画像を長い距離伝送することができるため、Ｘ線その他の放射線によるノイズが画像計測装置２に入ることを防ぐことができ、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態６．
なお、上記実施の形態５では、直線状のバンドルファイバ３−２によりシンチレーションファイバブロック１のＸ線透過画像を伝送する場合について述べたが、図６に示すように画像伝送装置として任意の方向に折り曲げ自由な可撓性のフレキシブルなバンドルファイバ３−３をシンチレーションファイバブロック１に接続する。
この結果、画像計測装置２はＸ線透過画像を任意の位置でに計測することができるようになり、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態７．
なお、上記実施の形態５では、バンドルファイバ３−２によりシンチレーションファイバブロック１のＸ線透過画像を伝送する場合について述べたが、図７に示すように、シンチレーションファイバブロック１の下方に設置された直線状のハンドルファイバ３−４の端面を斜めに切断し、その斜面をハンドルファイバ３−４に対して直角方向に設置した画像計測装置２の視野に入るようにする。その結果、画像計測装置２はＸ線透過画像をバンドルファイバ３−４の側面から計測することができるため、Ｘ線その他の放射線のノイズが画像計測装置２に入ることを防ぐことができると共に、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態８．
なお、上記実施の形態５では、バンドルファイバ３−２によりシンチレーションファイバブロック１のＸ線透過画像を伝送する場合について述べたが、図８に示すように、バンドルファイバ３−５の両端面をそれぞれ反対方向に斜めにカットし、一方の端面をシンチレーションファイバブロック１の下方に設置し、他方の端面を画像計測装置２の視野に置く。この結果、バンドルファイバ３−５の設置角度を調整して端面を画像計測装置２の視野に合わすことができる。
また、画像計測装置２はＸ線透過画像をバンドルファイバ３−５の側面から計測することができるため、Ｘ線その他の放射線によるノイズが画像計測装置２に入ることを防ぐことができ、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態９．
なお、上記各実施の形態１〜８では、画像を伝送した場合に、画像信号へのノイズの原因となるＸ線その他の放射線の遮蔽を行わずに画像計測装置２をＸ線その他の放射線によるノイズから守ることについて述べた。だが、図９に示すように，測定対象物を透過したＸ線が入射するシンチレーションファイバブロック１の入射面に放射線遮蔽体５を設けることで、Ｘ線その他の放射線によるノイズが画像計測装置２に入ることを防ぐことができ、鮮明な画像出力を得ることができる。
実施の形態１０．
なお、上記実施の形態２では、シンチレーションファイバブロック１のＸ線透過画像を画像伝送装置３により空間を通して光学的に画像計測装置２に導いて画像計測する場合について述べた。
本実施の形態は、シンチレーションファイバブロック１と画像計測装置を構成する画像計測素子（ＣＣＤ）との間を光ファイバで直接結び、この光ファイバによりＸ線透過画像をシンチレーションファイバブロック１より画像計測素子に伝送する。
図１０は本実施の形態に係る高解像度リアルタイムＸ線画像装置の構成図である。図において、１Ａは本実施の形態に係るシンチレーションファイバブロックであり、このシンチレーションファイバブロック１Ａは画像計測素子６の数に対応した本数単位でシンチレーションファイバをブロック分けしている。３−６はテーパ状のファイバー・オプティック・プレート（以下、オプティック・プレートと記載する）であり、このオプティック・プレートの先端はテーパ状に形成され、その先端でブロック分けされたシンチレーションファイバよりＸ線透過画像を取り込み先端に繋がるイメージシールドを通して対応する画像計測素子６に伝送する。４−３は各画像計測素子６で計測された輝度信号を合成して画像処理装置４−４に送る画像合成ユニットである。
次に本実施の形態の動作について説明する。
Ｘ線透過画像は、シンチレーションファイバブロック１Ａよりオプティックプレート３−６を通して対応する画像計測素子６に伝送される。この伝送されたＸ線透過画像は各画像計測素子６で撮像されると共に輝度が計測される。これら輝度信号は画像合成ユニット４−３に合成された後に画像処理装置４−４に送られてＸ線透過画像を処理し、モニタ装置に出力する。
この結果、Ｘ線透過画像の空間分解能を上げて、高精細の画像を得ることができる。
実施の形態１１．
なお、上記実施の形態１０では、シンチレーションファイバブロック１のＸ線透過画像をオプティックプレート３−６により画像計測素子に導いて画像計測する場合について述べた。本実施の形態は図１１に示すように、シンチレーションファイバブロック１とオプティックプレート３−７の間に可視光を透過させる放射線遮蔽体５を設け、シンチレーションファイバブロック１に入射するＸ線、電子線を遮蔽するようにした。この結果、画像計測素子６をシンチレーションファイバブロック１の直下に設置することができるため装置全体をコンパクト化することができる。
実施の形態１２．
なお、上記実施の形態１０では、シンチレーションファイバブロック１のＸ線透過画像をオプテイックプレート３−７により画像計測素子６に導いて輝度計測する場合について述べた。本実施の形態は図１２に示すように、テーパ状のファイバオプティックプレート３−７を可視光を透過させる放射線遮蔽の機能を持った材料で作成して、シンチレーションファイバブロック１に入射するＸ線、電子線を遮蔽するようにした。
この結果、画像計測素子６をシンチレーションファイバブロック１の直下に設置することができるため装置全体をコンパクト化することができる。
また、上記各実施の形態では医療用に利用される高解像度リアルタイムＸ線画像装置の場合について説明したが、プリント基板のはんだ付けの不良検知に用いる高解像度リアルタイムＸ線画像装置、またはシンチレーションファイバブロックをＸ線、電子線、粒子線などのビーム軸に垂直に配置することによりビームの断面強度分布を測定する高解像度リアルタイムＸ線画像装置であってもよく、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
産業上の利用可能性
リアルタイムＸ線透過画像を高解像度にできるとともに、Ｘ線透過画像の解像度が画像計測装置の解像度で決まる程、高解像度のリアルタイムＸ線画像装置を得る。

Claims (4)

1. Ｘ線が透過すると光を発するシンチレーションファイバブロックと、このシンチレーションファイバブロックが発する光を画像として計測する画像計測手段と、前記シンチレーションファイバブロックから画像を前記画像計測手段に伝達する画像伝達手段と、前記画像計測手段の出力を処理して測定対象のＸ線透過画像信号を出力する画像処理手段とを備え、
   前記画像計測手段は、シンチレーションファイバブロックの光透過面に対して水平−垂直方向に移動しながらシンチレーションファイバブロックの各異なる位置で発する光を画像として計測し、画像データを逐次取得する
   ことを特徴とする高解像度リアルタイムＸ線画像装置。
2. Ｘ線が透過すると光を発するシンチレーションファイバブロックと、このシンチレーションファイバブロックが発する光を画像として計測する画像計測手段と、前記シンチレーションファイバブロックから画像を前記画像計測手段に伝達する画像伝達手段と、前記画像計測手段の出力を処理して測定対象のＸ線透過画像信号を出力する画像処理手段とを備え、
   前記画像伝達手段として、複数のオプティカルファイバを結束したバンドルファイバを用いて、
   バンドルファイバの終端を斜めに切断し、画像計測手段はその切断面をＸ線の照射軸に対して垂直な方向より視野に入れた
   ことを特徴とする高解像度リアルタイムＸ線画像装置。
3. シンチレーションファイバブロックの背面と画像伝達手段との間に可視光を透過する放射線遮蔽体を置いたことを特徴とする特許請求の範囲第１または２項に記載する高解像度リアルタイムＸ線画像装置。
4. シンチレーションファイバブロックをＸ線、電子線、粒子線などのビーム軸に垂直に配置することによりビームの断面強度分布を測定することを特徴とする特許請求の範囲第１または２項に記載する高解像度リアルタイムＸ線画像装置。

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