JP3861572B2

JP3861572B2 - Ｘ線画像撮影装置

Info

Publication number: JP3861572B2
Application number: JP2000214098A
Authority: JP
Inventors: 凡本田; 哲石坂; 弘大原
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP2001091479A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療及び非破壊検査等に適用可能なＸ線画像撮影方法及びその撮影装置に関するもので、とくに被写体の境界のコントラストを高く描写する撮影方法及びその撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線画像はＸ線源から放射されたＸ線が被写体を透過し、そのときに被写体を構成する物質の原子量の大きさによってＸ線透過量に差が生ずることから、その透過Ｘ線量の２次元的分布を検出することで形成される。
【０００３】
ところで、Ｘ線は電磁波であるゆえに波の性質を有することから、被写体を透過するときに位相のずれによる回折や屈折を生じ、これを画像として検出することもできる。従来はこうした性質を利用するＸ線画像の形成は一般に行われていなかったが、近年この性質を利用した被写体コントラストの高いＸ線画像を撮影する方法が提案されている。ここで得られるＸ線画像は、位相コントラストＸ線画像と呼ばれている。この画像では、とくに被写体の境界部分のコントラストが高められることからＸ線画像の検出性が向上するので、Ｘ線を用いる医用分野や、工業用の非破壊検査分野などへの応用が期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
位相コントラストＸ線画像を得る方法及び装置が既にいくつか提案されている。しかし以下に述べるように、これらの技術は画像を実際に得る現場での実用性が十分であるとは言えない。
【０００５】
例えば特開平１０−２４８８３３号公報においては、シンクロトン放射光Ｘ線を用いてマッハツエンダ型干渉計を応用した干渉法の位相コントラストＸ線撮影装置が提案されている。また”ＭｅｄｉｃａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＳｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎＲａｄｉａｔｉｏｎ”（Ｍ．ＡｎｄｏａｎｄＣ．Ｕｙａｍａｅｄｓ．，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−ＶｅｒｌａｇＴｏｋｙｏ，１９９８）にシンクロトロン放射光Ｘ線を用いた位相コントラストＸ線画像を医用へ適用する研究が多く記載されている。
【０００６】
これらの方法はシンクロトロン放射光Ｘ線発生装置を用いて行われる。この装置は「平行光の空間的コヒーレントな強い単色Ｘ線」を得ることができる。なおＸ線が「空間コヒーレント」もしくは「横モードの空間コヒーレント」であるとは、Ｘ線が波としての干渉性を有することを意味する。
【０００７】
ここでシンクロトロン”放射線Ｘ線発生装置”は、例えば兵庫県赤穂郡に近年建設された「ＳＰｒｉｎｇ−８」、あるいは栃木県筑波市の高エネルギー加速器研究機構物理構造科学研究所に設置されているものである。これらは個々の民間医療施設には巨大すぎる設備であり、そして莫大な建設費がかかることから、多くの医療、その他の検査のための民間施設において実用性はほとんどない。
【０００８】
またＷｉｌｋｉｎｓはマイクロフォーカスＸ線源を用いて魚などの小動物の位相コントラストＸ線画像が得られる方法を、科学雑誌”Ｎａｔｕｒｅ，ｖｏｌ．７７，２９６２（ｌ９９６）”に報告し、さらに特許公報ＷＯ９６／３１０９８にそのＸ線画像の撮影方法を記載している。この公報において、Ｗｉｌｋｉｎｓは高い横モード空間干渉性のＸ線を得るために、Ｘ線源が点光源とみなせるだけの焦点サイズ、すなわち２０μｍ以下の焦点サイズのＸ線源を用い、且つ被写体とＸ線検知器との距離が０．３ｍ以上であるＸ線画像の撮影装置及びその装置を用いた撮影方法を記載している。
【０００９】
上述の科学雑誌においては２０μｍの焦点サイズのマイクロフォーカスＸ線源を用い、魚などの小動物を被写体とした実験結果を報告しているが、Ｗｉｌｋｉｎｓが報告した方法では、Ｘ線管のＸ線焦点サイズが小さいために少ない照射Ｘ線量しか得られず、魚のＸ線画像撮影においてでさえ銀塩フィルムでＸ線画像を得るために、２時間程の撮影時間が必要であることが報告されている。このことから、この方法は人体などを撮影する医療の臨床現場あるいは、物体の検査に広く適用するには、やはりかなり困難である。また、Ｘ線焦点サイズを大きくすると、焦点サイズによる半影が生じ、画像の鮮鋭性が低下する、つまりボケ画像を生じてしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、前記の実情に鑑みてなされたもので、医療や非破壊検査等の現場で実用性に欠けた従来の位相コントラストＸ線画像形成の方法及びその装置に対して、広く実用可能な位相コントラストＸ線画像を得ることができるＸ線画像撮影方法及びその撮影装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下のように構成することにより前記課題を解決し、且つ目的を達成した。
【００１２】
すなわち、請求項１に記載の発明は、『焦点サイズ（Ｄμｍ）が５０μｍ以上５００μｍ以下であり、輝線スペクトルのＸ線のエネルギーが、１０ｋｅＶ以上６０ｋｅＶ以下であり、かつ非干渉性のＸ線を発生するＸ線管と、
被写体位置を固定する固定手段と、
被写体を透過したＸ線画像を検出するＸ線検出器とを有し、
前記固定手段は、前記Ｘ線管から前記固定手段により固定された被写体までの距離Ｒ１（ｍ）を
１０＞Ｒ１≧（Ｄ−７）／２００（ｍ）
の式の範囲に、且つ前記固定手段により固定された被写体からＸ線検出器までの距離Ｒ２が０．１５ｍ以上に設定可能に構成されたことを特徴とするＸ線画像撮影装置。』である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、『前記Ｘ線管の陽極に、モリブデンもしくはロジウムを有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。』である。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、『前記Ｘ線検出器に、画像コントラストが１．５以上で３．６以下であるスクリーン／フィルムシステムを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線画像撮影装置。』である。
【００１７】
本発明におけるＸ線画像撮影方法及びその撮影装置は、概念的に図１のように示される。
【００１８】
すなわち構成要素は、Ｘ線管１、被写体２の位置を決め、これを固定する固定手段４、Ｘ線検出器３を有し、Ｘ線管１と固定された際の被写体２との距離をＲ１、被写体２とＸ線検出器３との距離をＲ２と表す。なお、固定手段４は図１では被写体に対してＸ線検出器３側に設けているが、Ｘ線管１側に設けてもよい。
【００１９】
本発明によれば、巨大施設のシンクロトロンや、Ｘ線量が微弱なマイクロフォーカスＸ線源を用いることなく、通常医療施設等で使用されるＸ線管を用いてコントラストの高い画像を得ることができる。ここで用いられるＸ線管は回転陽極Ｘ線管とすることが好ましい。この回転陽極Ｘ線管においては、陰極から放射される電子線が陽極に衝突することでＸ線が発生する。これは自然光のようにインコヒーレント（非干渉性）であり、また平行光Ｘ線でもなく発散光である。電子線が陽極の固定した場所に当り続けると、熱の発生で陽極が傷むので、通常用いられるＸ線管では陽極を回転して陽極の寿命の低下を防いでいる。電子線を陽極の一定の大きさの面に衝突させ、発生したＸ線はその一定の大きさ陽極の平面から被写体に向けて放射される。この平面をＸ線照射方向から見た部分のことを焦点（フォーカス）と呼ぶ。この焦点サイズをＤとする。本発明の焦点サイズは、放射線源の強度分布の半値幅から測定することができる。焦点は、種々の形があるが正方形の場合、その一辺の長さ、長方形や多角形の場合、短辺の長さ、円形の場合はその直径を焦点サイズＤとする。
【００２０】
Ｘ線検出器は、Ｘ線エネルギーを他のエネルギーに変換して画像情報として取り出すものであり、例としては、スクリーン（増感紙）／フィルムを用いるもの、後述する輝尽光性蛍光体を用いたシステム、Ｘ線蛍光体とＣＣＤあるいはＣＭＯＳとを組み合わせたシステム、Ｘ線蛍光体とあるいはＸ線光導電体とＴＦＴを組み合わせたシステムなどがある。本発明において、焦点サイズが３０μｍ以上のＸ線管を用いることが好ましい。
【００２１】
Ｘ線画像の撮影においては、図３に示すようにＸ線の屈折に起因するエッジ強調（屈折コントラスト強調）画像を得ることができる。図３の下部の模式的に描くように、Ｘ線が物体を通過するときに屈折して物体の境界内側のＸ線密度が疎になり、さらに物体の外側は物体を通過しないＸ線と重なることからＸ線密度が上昇する。このようにして被写体境界部分であるエッジが画像として強調される。これは物体と空気とのＸ線に対する屈折率の差から生じる現象である。これがエッジ強調画像である。
【００２２】
さらに図３で原理的に示す空気と被写体との境界でのエッジ強調のみならず、物体内においても屈折率の異なる部分の境界部分も同様な効果が得られる。本発明での被写体境界部分とはＸ線の屈折率の異なる物質との境界部分と表現することができる。
【００２３】
一方で、図７に示すように、焦点サイズＤに起因した半影、いいかえると画像のボケが生じる。この半影により画像の鮮鋭性が低下する。本発明は、この鮮鋭性の低下を向上させるものであり、そのために上記Ｘ線の屈折に起因する屈折コントラスト強調を用いるものである。半影とは、図７に示すように焦点サイズの大きさに起因して被写体上の１点がＸ線検出器上で大きさを持った像（例ではＢ）として検出される現象であり、いわゆるボケのことである。したがって、出射されるＸ線が平行であるシンクロトンや点焦点と見なせるマイクロフォーカスＸ線源に対し、有限の大きさのある焦点サイズのＸ線管を用いる場合は半影の影響が問題となるのである。
【００２４】
本発明は、大型の装置を必要とするシンクロトロン放射光や、点光源と見なせるまでＸ線焦点サイズの小さなＸ線光源を用いることなく、エッジ強調の効果を得るものである。
【００２５】
また、鋭意研究の結果、実用範囲の感度領域及び装置サイズでこのエッジ強調画像を得るものとして、Ｘ線焦点サイズＤが３０μｍより大きいとき、Ｘ線管１から被写体２までの距離がＲ１≧（Ｄ−７）／２００（ｍ）の式を満足する領域であり、かつ被写体２とＸ線検出器３との距離Ｒ２が０．１５ｍ以上であることが好ましいことがわかった。
【００２６】
Ｒ１≧（Ｄ−７）／２００（ｍ）の式で示す距離よりＲ１が小さいときにはエッジ強調画像を得られることが難しく、もしくは認識しにくくなる。また、Ｒ１は大きくなるにつれ、Ｘ線の強度が弱くなること、さらに広い空間を要することより１０ｍ未満とすることが好ましい。
【００２７】
ここで、Ｘ線画像の鮮鋭性を劣化させる被写体からのＸ線散乱線を除去する目的のために、Ｘ線グリッドを使用することが従来から行われている。しかしながらＸ線グリッドはＸ線検出器３に到達するＸ線を減少させてしまう。したがってＸ線量を有効に使うためにできるだけＸ線グリッドは用いないことが好ましい。
【００２８】
本発明においては、被写体からＸ線検出器３までの距離Ｒ２と０．１５ｍ以上離す構成とすることにより散乱線の除去を行うことや、さらにエッジ強調を認識しやすくしている。
【００２９】
本発明において、Ｒ２を０．１５ｍ以上とすれば、拡大率＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１の拡大撮影となる。ここでＲ１については、その起点はＸ線管１の焦点の位置であり、通常の市販のＸ線管１にはその場所が明示されている。また終点は被写体位置を固定する固定手段４により固定された被写体２の中心線である。Ｒ２については起点は被写体２の中心線であり、終点はＸ線検出器３のＸ線を受ける平面の最上面である。表１にＲ１≧（Ｄ−７）／２００（ｍ）の式から得られる焦点サイズに対応するＲ１の下限値を示す。
【００３０】
【表１】

撮影時間を短縮するためにはできるだけ単位時間当りのＸ線量が多い方が好ましく、焦点サイズはできるだけ大きいことが好ましい。一方、表１に示すように焦点サイズＤを大きくすると、エッジ強調Ｘ線画像を得るためにはＲ１を大きくとる必要がある。
【００３１】
一般の医療もしくは検査用の施設の空間的な余裕には限度がある。従って本発明ではＲ１が５ｍ以下であることがより好ましい。また、エッジ強調性をより強く得るために、Ｒ１が０．７ｍ以上であることがより好ましい。ここでＲ２を０．１５ｍ以上の距離をとるとき、撮影されるＸ線画像はいわゆる拡大撮影となる。このとき拡大率は（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１であり、とくにＸ線源と被写体との距離Ｒ１が小さいときには拡大率が大きくなる。スクリーン／フィルムをＸ線検出器として用いるＸ線像の撮影の場合には、Ｒ１及びＲ２に対応した拡大率の画像が得られ、目的に応じてこの拡大率を任意に設定することができる。
【００３２】
本発明において用いるＸ線は実質的に輝線スペクトルとすることが好ましい。ここで言う「Ｘ線が実質的に輝線スペクトル」とは、輝線スペクトルと連続スペクトルを含むＸ線出力スペクトルにおいて連続スペクトルの最大光子数が輝線スペクトルの最大光子数の５０％以下であることを意味する（図２）。Ｘ線の屈折率はＸ線のエネルギーによって変化する。Ｘ線エネルギーが高くなるとＸ線の屈折率は低下する（図３の左半分）。したがってＸ線のエネルギー分布が広い場合においては屈折率の幅も広がるために、屈折コントラストが低下する。一方、輝線スペクトルを用いればＸ線エネルギー幅が小さいので、より鮮明なエッジ強調画像を得ることができる（図３）。ここでＸ線検出器に到達するＸ線量を多くする手段として、Ｘ線源からＸ線検出器までの距離を小さくすることも可能であるが、焦点サイズＤを大きくすることもできる。しかしながら表１に示すように、Ｒ１は逆に大きくとらねばならない。したがって医療施設で建物の空間的な制限があるとき、焦点サイズをできるだけ小さくすればＲ１を小さくすることができる。
【００３３】
したがって焦点サイズＤは、１０００μｍ以下とすることが好ましい。さらには、Ｘ線管１の焦点サイズＤを５０μｍ以上で５００μｍ以下の範囲とするのがより好ましい。
【００３４】
一般的に医用画像診断のためのＸ線画像撮影に用いられるＸ線エネルギーの範囲は１０ｋｅＶから１５０ｋｅＶの範囲である。非破壊検査においては２００ｋｅＶの高いエネルギーのＸ線が用いられる。ここでＸ線エネルギーが大きい場合には、その屈折率が小さくなる。したがって鮮明なエッジ強調画像を得るには、Ｒ１，Ｒ２を大きくとる必要がある。しかしながら限られた空間の一般の医療施設で撮影を行う場合、用いるＸ線のエネルギーが低い方が好ましい。一方、Ｘ線のエネルギーが低すぎると、Ｘ線の本来の特性である物体の透過性が失われてしまう。従って実用性の観点から、請求項３及び１２の発明に記載されているように、輝線スペクトルのＸ線エネルギーは１０ｋｅＶから６０ｋｅＶの範囲であることが好ましい。
【００３５】
請求項２に記載の発明は『Ｘ線管の陽極にモリブデンもしくはロジウムを有することを特徴とするＸ線画像撮影装置。』である。Ｘ線管の陽極がモリブデンであるとき、１７ｋｅＶ付近に強い輝線スペクトル発光を持ち、またロジウムの場合は２０ｋｅＶ付近に強い輝線スペクトル発光をもつ。この領域のＸ線エネルギーは丁度人体の肉部などのいわゆる軟部組織の描写に優れており、より好ましい。
【００３６】
Ｘ線検出器１としてタングステン酸カルシウムやガドリニウムオキシサルファイドなどの蛍光体からなる増感紙と、ポリエステルフィルム支持体の片面もしくは両面にハロゲン化銀粒子を含む乳剤層を塗布した銀塩フィルムからなる、スクリーン／フィルムシステムを用いることがより好ましい。
また、画像コントラストＧが、１．５以上４．０以下であるスクリーン／フィルムシステムを用いることが好ましい。
【００３７】
本発明では、請求項３に記載されているように、画像コントラストはＧが１．５以上３．６以下であるスクリーン／フィルムシステムを用いることがより好ましく、システムのコントラストＧが１．５付近の低い領域でも、撮影許容度（ラチチュード）が広く、且つ鮮鋭性の良い画像が得られる。ここで、特性曲線とは、フィルムに照射された光量と、現像して得られた画像濃度の関係を、横軸に露光量の対数を、縦軸に写真濃度をとって描いた曲線のことを言う。また、カブリとは、露光を受けなかった部分を現像して得られた濃度である。
【００３８】
またＧが３．６付近のシステムにおいては、画像の粒状性を劣化させることなく、さらに鮮鋭性の高い画像が得られる。なお本発明でいうＧは露光現象後に得られた特性曲線上の「カブリ＋０．２５」と「カブリ＋２．０」を結んだ直線の勾配として定義する。
【００３９】
本発明においては被写体などのＸ線の屈折率の異なる界面のコントラストを上げることができる。したがってスクリーン／フィルムシステムのコントラストを上げることなく、画像コントラストのついたＸ線画像を得ることができる。すなわちＧが２．０以上で３．０以下である、比較的コントラストの低いスクリーン／フィルムシステムを用いることがより好ましい。
【００４０】
このようにコントラストのやや低い領域のスクリーン／フィルムシステムを用いても、本発明によれば十分に高い画像コントラストが得られ、且つ画像の粒状が荒れない。さらに例えば乳房Ｘ線撮影では、ラチチュードが広がるために乳房辺縁が細部まで描写され、且つ鮮鋭性が高くなるために乳房中の石灰化の検出性のよい乳房Ｘ線写真が得られる。
【００４１】
スクリーン／フィルムシステムのＧに影響する主要因は、フィルム及びその現像処理の二つがあげられる。フィルムの場合は乳剤層を構成するハロゲン化銀粒子の組成また粒径やその分布、かぶり抑制剤などの添加剤、さらに塗布されるハロゲン化銀粒子の量などである。また分光増感色素の種類や量によっても影響される。本発明で使用されるハロゲン化銀写真感光材料については、例えば“改訂写真工学の基礎 −銀塩写真編−”（日本写真学会編コロナ社１９９８年）に概説されている。また現像処理については現像処理温度や処理時間を変えることで、Ｇを変化することができるが、原則的にはフィルムメーカの指定現像処理条件で処理することが好ましい。
【００４２】
近年Ｘ線画像検出器において従来のスクリーン／フィルムシステムに変わっていわゆるディジタルＸ線画像撮影システムが出現している。例えば輝尽性蛍光体を用いるコンピューテッドラジオグラフィ（ＣＲ）やＸ線蛍光体とＣＣＤあるいはＣＭＯＳとを組み合わせたシステム、さらにＸ線蛍光体あるいはＸ線光導電体とＴＦＴを組み合わせた平面型Ｘ線画像検出器などである。本発明においては、このようなＸ線画像検出器も用いることができる。
【００４３】
これらのディジタルＸ線画像撮影システムにおいては、２次元平面を分割してＸ線画像情報を読み取る。この読み取る最小面積の四角形の辺の長さ、あるいは円形の直径が画素サイズとよばれている。例えば、ＣＲにおいては輝尽発光を読み取る時のピッチに相当し、ＣＣＤやＣＭＯＳの最小読取径、またＦＰＤにおいてはシリコン光ダイオードの読取り径やＸ線導電層での発生電荷を収集する最小画素サイズにあたる。
【００４４】
ここでエッジ強調される濃度上昇部あるいは濃度低下部は、銀塩フィルムを用いた画像での実測値は数μｍオーダであった。したがってＣＣＤやＣＭＯＳについては最小画素サイズが数μｍ以下であることが好ましい。また逆に２００μｍより大きいと読取画像自体の鮮鋭性が劣化してしまう。
【００４５】
本発明では、請求項４に記載されているように、Ｘ線像検出のために画素サイズが２００μｍ以下であり、かつ１μｍより大きいデジタルＸ線検出器を用いることが好ましい。
【００４６】
本発明において、Ｘ線像検出のために輝尽性蛍光体を用いる場合、画像信号の読取は、通常、レーザ露光スキャンにより行う。その最小画素サイズは、レーザースポット径と同等であることが好ましい。この径は、１μｍ以上であることが望ましいが、最小画素サイズが小さいと、読取速度が低下するので、２０μｍ以上であることが好ましい。また２００μｍより大きいと、読取画像自体の鮮鋭性が劣化する傾向がみられるので、２００μｍ以下が好ましい。また、平面型Ｘ線画像検出器を用いる場合にも、最小画素サイズが１μｍ以上であることが望ましく、好ましくは、２０μｍ以上であり、２００μｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
本発明においてディジタルＸ線検出器を使用するとき、その観察するための出力画像の大きさは自由に決めることができる。本発明においてはＸ線検出器上にはＲ２，Ｒ１に対応する拡大率で画像が投影されるが、デジタルＸ線画像検出器を使用すると、観察するときに画像を縮小して実寸で表示することが可能である。
【００４８】
本発明は、請求項５に記載されているように、『得られた画像データから強調された被写体境界部分を検出し、境界部分の幅又は画像コントラストをさらに強調することを特徴とする』Ｘ線画像撮影装置である。
【００４９】
このＸ線像撮影装置を図４及び図５に示す。図４はＸ線像撮影装置の概略構成図、図５は信号強度とフーリエ変換した空間周波数との関係を示す図である。
【００５０】
このＸ線像撮影装置は、デジタルＸ線画像検出器１０、画像処理手段１１、ＣＲＴ画像表示装置１２、画像プリンタ１３及び画像記憶装置１４から構成することができる。デジタルＸ線画像検出器１０から得られたデジタルＸ線画像の画像処理を画像処理手段１１により行なう。
【００５１】
この画像処理手段１１による画像処理は、例えば画素マスクにより屈折コントラスト特有のエッジ部分を検出し、その部分のコントラストを拡大することや、あるいは図５に示すように、予測される屈折コントラストのパターンをフーリエ変換してその周波数成分をエッジ強調計算値として求めておき、全画像の周波数処理において、屈折コントラストに対応する周波数成分を強調することによって達成される。このように画像処理されたデジタルＸ線画像は、ＣＲＴ画像表示装置１２及び画像プリンタ１３に出力され、また画像記憶装置１４に記憶され、あるいは病院内のＬＡＮなどに送られる。
【００５２】
本発明は医療用に適用することが好ましい。すなわち本発明は、請求項６に記載されているように、『人体もしくは人体から摘出した検体用であることを特徴とする』Ｘ線画像撮影装置である。
【００５３】
さらに本発明は、請求項７に記載されているように、『人間の乳房用もしくは人間の乳房から摘出された検体用であることを特徴とする』Ｘ線撮影装置である。
【００５４】
従来のマンモグラフィ撮影ではモリブデン陽極をもつ管球を用い、拡大倍率が１〜２倍の範囲で撮影が行われる。そして焦点サイズは好ましくは１００μｍ乃至６００μｍであり、管球からＸ線検出器までの距離は好ましくは０．３ｍ以上で、拡大撮影でもせいぜい０．６ｍを越えない程度である。これらの従来の撮影条件では、本発明での撮影条件を十分にみたすことができず、本発明の被写体の境界コントラスト強調画像を得ることができない。
【００５５】
従来の乳房Ｘ線画像の撮影方法はＸ線源が患者の上部にあり、Ｘ線検出器は乳房の下部に設置する。このような撮影装置であるとＸ線源から被写体までの距離を置くことに制限が生ずる。したがって本発明では、被写体の人体を横たえて中空に支えた乳房を、水平方向に発射したＸ線で撮影することがより好ましい。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、実施例に基づきさらに具体的に説明する。
［実施例１］
東芝製回転陽極Ｘ線管ロータノードＤＲＸ−Ｂ１１４６Ｂ−Ｍｏを用い、管電圧２８ｋＶｐ設定の焦点サイズ１００μｍで０．０３ｍｍモリブデンフィルタを通して、輝線Ｘ線を得た。約１７ｋｅＶに輝線スペクトルが得られ、このとき連続スペクトル光子数の最大値は、図２に示すように輝線スペクトルの光子数の最大値の７％であった。
【００５７】
Ｘ線の進行方向が地面と平行となるようにＸ線管を水平に設置し、Ｒ１の距離をおいて被写体をおき、さらにそこからＲ２の距離をおいてＸ線検出器を設置した。
【００５８】
コニカ製マンモ用フィルムＣＭＨ及びＭ−２００片面増感紙とを組み合わせてＸ線検出器とした。Ｘ線照射撮影後に、自動現像機ＳＲＸ−５０２で３４℃の９０秒処理を行った。予め距離法で測定したこのスクリーン／フイルムシステムのコントラストはＧ＝３．２０であった。
【００５９】
中に気泡の入っている直径１ｃｍの円筒樹脂と、やはり樹脂製の直径１ｃｍの円錐状ピペットの先端を被写体としてＸ線像の撮影をおこなった。本発明の撮影条件はＲ１＝１ｍでＲ２＝０．５ｍ、１０ｍＡで０．５秒の撮影を行い、１．５倍拡大のＸ線像が得られた（図６（ａ））。図６（ａ）は物件提出書で提出した本発明写真を模して図面にしたものである。Ｒ１＝０．６ｍでＲ２＝０の時の比較画像を図６（ｂ）に示す。この比較画像を示す図６（ｂ）は物件提出書で提出した比較例写真を模して図面にしたものであり、本発明写真と比較し易くするために倍率を同じにした。
【００６０】
図６（ａ）の図面（写真１）では円筒樹脂中の気泡の辺縁が白く見とめられ、そして三角錐のピペット先端については円曲の内側の辺縁が白く強調されている。エッジが白く強調されるか黒く強調されるかは、２つの物質の屈折率がどちらが大きいかによって決まる。本発明によれば、白、黒のいずれの場合のエッジ強調も得られる。
［実施例２］
実施例１において撮影距離Ｒ１及びＲ２を変化させてエッジ強調性について目視で確認した。
【００６１】
フィルムはコニカ製ＣＭＨを用い、増感紙はコニカ製Ｍ１００を用いた。撮影後の現像処理はコニカ製ＳＲＸ−５０２で、３４℃で行った。撮影後に、現像処理した後に、蛍光灯のライトボックス（シャウカステン）に試料をかけて裸眼で判定した。その結果を表２に示す。
【００６２】
エッジ強調が極めて明瞭の場合を５、明瞭である場合４、エッジ強調がすぐ認識できる場合３、エッジ強調画像が極めて弱く認められる場合２、エッジ強調が認められない場合を１とした。なお、Ｒ１＝０．５ｍ，Ｒ２＝０．５の距離で焦点サイズを６００μｍにしたところ、エッジ強調は認められなかった（この場合Ｒ１≧（Ｄ−７）／２００（ｍ）の式からＲ１は３ｍ以上必要）。
【００６３】
【表２】

前記Ｒ１≧（Ｄ−７）／２００（ｍ）の式によると焦点サイズ１００μｍのときＲ１≧０．４７ｍである。表２よりＲ１≧（Ｄ−７）／２００（ｍ）の式を満たす本発明の実施例は、高い評価となっていることがわかる。
［実施例３］
実施例１に準じてＸ線像撮影を行った。その結果を表３に示す。被写体はＲＭＩ社製ＡＣＲ規格１５６型マンモグラフィック・ファントムを用いた。Ｘ線検出器はスクリーン／フィルムシステムを用い、フィルムはコニカ社製のＣＭＨを使用した。スクリーンはコニカ社製Ｍ１００、発光量の多いＭ２００、そして更に発光量の多いＳＲＯ５００のバック用の蛍光増感紙を適宜用いた。
【００６４】
この実施例で用いたファントムは、約４．５ｃｍ厚に圧縮した人体の乳房を想定しており、繊維組織を模したナイロンファイバ６態、微小石灰群を模した酸化アルミニウムスペック５態、そして腫瘍を模したナイロン繊維６態が封入されている。それぞれ観察できる数を合計して得点数とする。実用的にはファイバー４点、スペック３点そして腫瘍３点で合計１０点最低点数であり、１６点満点となる。尚、画像のバック濃度は約１．３に揃えた。
【００６５】
【表３】

本発明では比較に対して検出性が向上した。照射線量とは被写体がどれだけの量のＸ線が照射されたかを示す値である。１Ｒ（レントゲン）とは空気１ｃｍ³中（０℃、１気圧）に２．１×１０⁹個のイオン対を形成する線量である。なお、照射線量は患者の被曝から１０００ｍＲを越えないことが好ましい。発光量の多い増感紙を用いてシステム感度を上げることにより、実用領域で検出性の向上が認められる。
［実施例４］
実施例２においてＧ＝２．７のコニカ製フィルムＮｅｗＣＭを用いて同様の実験を行った。この場合、実施例２と同様のエッジ強調の結果が得られ、さらに画像の粒状性の改善が認められた。
［実施例５］
実施例２と同様の実験を行った。ここではＸ線検出器はスクリーン／フィルムシステムを用いず、その代わりにコニカで試作した輝尽光性蛍光体と塗布したプレートを用いた。Ｘ線照射後のプレートは８７．５μｍピッチでレーザーを照射して画像情報を読み取った。読み取った画像信号はコニカ製レーザイメージャＬｉ７を用いて銀塩フィルムに焼き付け、ＳＲＸ−５０２で現像処理を行った。焼き込んだ画像の大きさは、全て実寸大にして観察した。そこで得られた評価結果を表４に示す。
【００６６】
評価基準は実施例２と同様であるが、基準の中間的な微妙な具合は、例えば２〜３と表した。さらに、得られた画像のエッジ部分を図５に示すように強調処理したところ評価で括弧内に示すランクが得られ、改良の効果が見られた。ここでの画像処理は予め計算で得られたエッジ強調成分を、フーリエ変換した画像信号を重ねてエッジを強調させるものである。
【００６７】
【表４】

以上、実施例１〜５では、焦点サイズＤ＝１００μｍの例を示したが、Ｄは３０μｍ以上であれば、１００μｍ以外でも効果を有する。
【００６８】
【発明の効果】
前記したように、本発明のＸ線画像撮影方法及びその撮影装置では、医療や検査等の現場での実用性に欠けた従来の位相コントラストＸ線画像に対して、広く実用可能な位相コントラストＸ線画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線画像撮影装置の概念図である。
【図２】輝線スペクトルを説明する図である。
【図３】高エネルギーＸ線からエッジ強調画像を得ることを示す図である。
【図４】Ｘ線像撮影装置の概略構成図である。
【図５】信号強度とフーリエ変換した空間周波数との関係を示す図である。
【図６】実施例で得たＸ線像の写真を模した図である。
【図７】Ｘ線源の焦点サイズに起因する半影を示す図である。
【符号の説明】
１Ｘ線管
２被写体
３Ｘ線検出器

Claims

焦点サイズ（Ｄμｍ）が５０μｍ以上５００μｍ以下であり、輝線スペクトルのＸ線のエネルギーが、１０ｋｅＶ以上６０ｋｅＶ以下であり、かつ非干渉性のＸ線を発生するＸ線管と、
被写体位置を固定する固定手段と、
被写体を透過したＸ線画像を検出するＸ線検出器とを有し、
前記固定手段は、前記Ｘ線管から前記固定手段により固定された被写体までの距離Ｒ１（ｍ）を
１０＞Ｒ１≧（Ｄ−７）／２００（ｍ）
の式の範囲に、且つ前記固定手段により固定された被写体からＸ線検出器までの距離Ｒ２が０．１５ｍ以上に設定可能に構成されたことを特徴とするＸ線画像撮影装置。
前記Ｘ線管の陽極に、モリブデンもしくはロジウムを有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
前記Ｘ線検出器に、画像コントラストが１．５以上で３．６以下であるスクリーン／フィルムシステムを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線画像撮影装置。
Ｘ線像検出のために画素サイズが１μｍより大きく２００μｍ以下のデジタルＸ線検出器を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＸ線画像撮影装置。
得られた画像データから強調された被写体境界部分を検出し、境界部分の幅又は画像コントラストをさらに強調する画像処理手段を有することを特徴とする請求項４に記載のＸ線画像撮影装置。
人体用もしくは人体から摘出した検体用であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＸ線画像撮影装置。
人間の乳房用もしくは人間の乳房から摘出された検体用であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のＸ線画像撮影装置。