JP4267091B2 - １次ダイヤフラム装置を含むｘ線装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ビームを放出するX線源と、Ｘ線を検出しＸ線像を形成するＸ線像変換器と、Ｘ線ビームを制限するため放射線源と被検査対象との間に設けられている一次ダイヤフラム装置と、Ｘ線量率を測定する少なくとも一つの測定場を備えた検出器を含む自動露光制御用の制御回路とからなるＸ線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の種類のＸ線装置は、ドイツ国特許出願第30 06 774号により公知である。その制御回路は、２個のメモリ値を基準値に重ね合わせる加算器を含み、第１のメモリ値は、電極電圧に対するＸ線像変換器として使用されるＸ線像増倍器の変換率の依存性を具体化し、第２のメモリ値は、像フォーマットを決定する一次ダイヤフラム装置の開口に対するＸ線像増倍器のバックグラウンド（残存輝度）の依存性を具体化する。Ｘ線像増倍器によって歪められた自動露光制御のための測定値は、かくして補正される。
【０００３】
Ｘ線像内の診断的な関心のある領域は、所定の平均濃度を有する。検出器の測定場は、この関心のある領域と位置合わせされ、露光中に既に印加されたＸ線量は、Ｘ線量率の測定によりこの測定場内で連続的に測定される。平均濃度に対応した所定のＸ線量に達したとき、自動露光制御はＸ線のスイッチを切る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線ビームによって通過された領域の寸法を医学的要求条件に適合させ、必要に応じて、散乱された放射線のコントラスト劣化の影響を低減するため、Ｘ線ビームを制限する一次ダイヤフラム装置がX線源と、被検査対象、例えば、患者との間に設けられる。しかし、制限が非常に広い場合、即ち、ダイヤフラムの開口が非常に小さくされている場合、測定場の部品は一次ダイヤフラム装置のシャッターによって覆われるので、それらの部品が露光されることはなくなり、通常の露光制御システムが利用されたとき、過剰露光されたＸ線像が得られる。その理由は、測定場の領域がシャッターで覆われて露光されない場合でも、検出器が平均化によって全測定場内の線量を測定するからである。従って、広い制限の場合に、全測定場に亘って平均された線量は測定場の露光領域で得られた線量よりも少ない。通常の自動露光制御システムは、所定のＸ線量に達するまで、Ｘ線量を増加する。このため、殆どの場合に重要な像情報が失われた過剰露光されたＸ線像が生じ、患者に対する線量が増加する。
【０００５】
従って、本発明の目的は、改良された画質を有するＸ線像を生成する上記の種類のＸ線装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の種類のＸ線装置を用いる場合、上記目的は、制御回路に影響を与え、測定場の露光領域の寸法に依存した補正値を決定し、測定場の一部が露光されていない場合でもＸ線量が実質的に同じに保たれるように制御回路に影響を与える手段を設けることにより達成される。
【０００７】
かくして、一次ダイヤフラム装置の開口の値は限界値よりも下がるので、制御において測定場の非露光部分が直接考慮に入れられる。その場合、重要な像情報が失われる過剰露光されたＸ線像の形成を防止するため、補正値による介入が制御回路で直接行われる。制御は、小形一次ダイヤフラム開口（及び、完全に露光された測定場）の場合に、Ｘ線量が実質的に一定に保たれるように行われる。この制御は、一次ダイヤフラム開口が小さい時にＸ線量が実質的に増加される一般的な制御と比べて対照的である。かくして、本発明はビーム制限が厳しい場合に放射線量の増加を防止する。
【０００８】
本発明によるＸ線装置の一実施例における制御回路は、実際の線量値と、基準線量値とを決定し、前記実際の線量値と前記基準線量値とを比較することによってX線源を制御する制御信号を決定する手段を含む。本発明によれば、制御回路は、一次ダイヤフラム開口が小さいため測定場が部分的に覆われている場合に、前記基準線量値が所与の線量標準基準値及び／又は測定場内で検出器によって検出された実際の線量値から減少されるように、補正値による影響を受ける。基準線量値は、メモリに格納され、予め決定され、又は、Ｘ線装置の異なるセッティング、例えば、X線源とＸ線像変換器との間の距離、及び、Ｘ線像変換器の倍率に依存して選択若しくは決定してもよい。計算された制御信号は、管電流、管電圧及び／又は露光時間を動かすことにより、X線源又はＸ線発生器を制御する役目を果たす。
【０００９】
本発明によるＸ線装置の他の一実施例において補正値を決定する手段は、測定場の総表面積に対する測定場の露光領域の表面積の割合を形成することにより補正値を決定する演算ユニットを含み、制御回路は、一定の線量標準基準値を補正値で乗算することにより基準線量値を決定する乗算ユニットを含む。これにより、補正値及び基準線量値を決定する簡単な解決手段が構成され、高速露光制御が可能になる。
【００１０】
補正値が一定の限界値を超えないことを保証するため、本発明によるＸ線装置の他の一実施例において補正値を決定する手段は、補正値を所定の最小値と最大値１とに制限する制限器ユニットを含む。制限器ユニットは、ある種の境界の場合に制御の不正確な動作を防止するように機能する。一次ダイヤフラム開口が非常に小さく、例えば、測定場の中の２０％未満の非常に小さい部分だけが露光されるときに、例えば、０．２０に達する最小値が適用される。補正値の最大値は１に達するべきであり、一次ダイヤフラム開口が非常に大きく、測定場全体が露光されるときに適用される。
【００１１】
本発明の他の一実施例における補正値を決定する手段は、一次ダイヤフラム装置の開口の値を決定するセンサを含む。その結果として、この測定値は、例えば、基準線量値を決定するため制御回路に直接適用してもよい。
本発明の他の一実施例における補正値を決定する装置は、X線源とＸ線像変換器との間の距離を決定するセンサを含む。
【００１２】
本発明によるＸ線装置の好ましい一実施例は、パルス型蛍光透視のため構成され、補正値を決定する手段は、補正値が各蛍光透視パルス毎に決定されるように構成されている。本発明によるＸ線装置は、特に簡単かつ高速な制御システムを含んでいるので、特にパルス型蛍光透視に適している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１には、Ｘ線発生器２により給電されるＸ線管１が示されている。Ｘ線管１の放射線出口開口部の前面に、放射するＸ線を制限し、Ｘ線ビームの開口角を決定し得る一次ダイヤフラム３が設けられている。更にビーム路には、被検査対象４が配置され、その次に、光学装置６及びテレビジョンカメラ７と組み合わされて一つのユニットを形成するＸ線像増倍器５が置かれる。Ｘ線像の表示用のモニタ８はテレビジョンカメラ７に接続されている。
【００１４】
自動露光制御のため、Ｘ線発生器２に供給される制御信号Ｓを発生させ、管電流、管電圧及び／又はＸ線のスイッチオン時間を制御するため機能する制御回路１０が設けられている。制御回路１０は、例えば、ビームスプリッタ又は部分的に透明なミラーを用いて、Ｘ線増倍器５の出口スクリーン上に形成された像の光線の一部分が光学装置６から結合されている光センサ９を有する。光センサ９は、分離された光学像の輝度値を光信号に変換する。光センサ９の固定領域は、露光制御用の線量が画像の輝度を用いて間接的に測定される測定場として作用する。このため、平均画像輝度は、測定場全体に関する積分により測定され、実際の線量値Ｄiは出力値として決定される。この実際の線量値Ｄiは、比較ユニット１１において基準線量値Ｄsと比較され、そのため、例えば、実際の線量値Ｄi及び基準線量値Ｄsの二つの値は一方が他方から減算される。基準線量値Ｄsは、Ｘ線像が測定場の領域で平均濃度値に到達し、Ｘ線像が実現可能な最高画質を有することを保証するために、露光の値が取るべき値に関する情報を含む。比較ユニット１１における比較は、基準線量値Ｄsに達していない場合にＸ線量を更に増加させるための情報を含み、それ以外の場合にＸ線を切るための情報を含む制御信号Ｓを発生させる。
【００１５】
上記実施例において、基準線量値Ｄsは、本発明に従って、乗算ユニット１２において線量標準基準値Ｄs0を補正値Ｋで乗ずることによって計算される。線量標準基準値Ｄs0は、異なる画像増倍器フォーマットと、ユーザにより選択された線量レベルと、異なる検査モードと、異なるパルスレート（パルス型蛍光透視の場合）とに対して線量標準基準値Ｄs0が格納されたメモリユニット１３によって供給される。
【００１６】
補正値Ｋの計算には多数の因子が含まれる。センサ１５は、一次ダイヤフラム装置３の開口の値を判定し、X線源１とＸ線像像倍器５との間の距離はセンサ１７を用いて判定される。これらの値は、算術ユニット１６に供給される。算術ユニット１６は、光センサ９の測定場の寸法と関係し、並びに、Ｘ線像倍器５に関する測定場の相対位置に関係した情報を格納する。
【００１７】
上記値に基づいて、算術ユニット１６は、露光され、かつ、一次ダイヤフラム装置３のシャッターにより覆われていない測定場の表面の部分の寸法を決定する。測定場の露光され（覆われていない）部分とは、Ｘ線が選択された測定場の露光領域と関連したＸ線像像倍器５の入口スクリーンの領域に入射し、画像輝度がそこで生成されることを意味する。同様に、測定場の露光されていない（覆われた）領域とは、一次ダイヤフラム装置３の開口が非常に小さいことに起因してＸ線像像倍器の入口スクリーンの関連した領域に入射するＸ線が無く、画像輝度が生成されないと言うことを意味する。測定場の露光領域の寸法は、測定場の位置及び寸法、並びに、一次ダイヤフラム装置３の開口の値に依存して変化する。
【００１８】
この点について図２を参照して説明する。環状光センサの表面は参照番号３０で示されている。破線で囲まれた領域３１は、図示された例では、光センサ３の全画像表面積の約５０％に達する測定場を形成する。一次ダイヤフラム装置３の開口が小さいため、一次ダイヤフラムシャッターによって覆われた表面積は参照番号３２で示されている。かくして、表面積３２は露光されない。露光は、測定場３１の表面積の中の（陰影付き）一部分３３だけで生じ、この部分３３で平均化により測定されたＸ線量が露光制御を左右するべきである。
【００１９】
算術ユニット１６は、測定場の全表面３１に対する覆われていない表面３３の割合から補正値Ｋを計算し、これにより、図２に示された例の場合に約０．７５のＫの値が得られる。しかし、測定場の覆われていない表面３３の寸法は直接測定することができないので、算術ユニットに供給された一次ダイヤフラム開口の値、並びに、X線源とＸ線像変換器との間の距離が、覆われていない表面積３３の準間接計算のため使用される。
【００２０】
次に、制限ユニット１４は、数学的な観点から、Ｋに対して最小値よりも小さい値が得られた場合に補正値Ｋを最小値に制限し、又は、全測定場３１が露光された場合に値Ｋを値１に設定する。最小値と値１との間にあるＫの値はそのまま残される。
次に、乗算ユニット１２において、補正値Ｋは線量標準基準値Ｄs0により乗算され、基準線量値Ｄsを生ずる。線量標準基準値Ｄs0は、測定場３１が部分的に覆われている場合に減少させられる。制御信号Ｓは、通常の露光制御のように、未だ平均濃度値が達していないのでＸ線量を増加すべきであるという情報を不当に格納することが防止され、平均濃度値が測定場の露光領域で達成されたとき、Ｘ線は既に切られている。かくして、本発明は、Ｘ線像の過剰露光、従って、重要な像情報の損失を防止する。また、本発明によれば、患者は最適ではない制御のために不必要に高い線量に晒されることがないという利点が得られる。
【００２１】
【実施例】
本発明によるＸ線装置は、測定場が部分的に覆われている場合に、線量標準基準値を削減する代わりに、実際の線量値が補正値を用いて適切に増加されるように構成することが可能である。
放射線の一部を分離し、露光を測定するビームスプリッタ及び光センサの代わりに、例えば、被検査対象４とＸ線像像倍器５との間に設けられた電離箱、又は、半導体放射線受信器のような他の公知のセンサを利用することが可能である。Ｘ線像像倍器、光学装置及びテレビジョンカメラの代わりに、一般的なフィルムカセットをＸ線像変換器として使用してもよい。
【００２２】
また、特殊Ｘ線装置には測定場の寸法を変化させる手段が設けられる。本発明を実施するため、このようなＸ線装置には、瞬時的な測定場の寸法に関する情報を算術ユニット１６に供給する手段、例えば、測定場センサが設けられる。一方、X線源とＸ線像変換器との間の距離が変化し得ないＸ線装置、例えば、Ｃ字形アームが備え付けられたＸ線装置の場合には、センサ１７を無しで済ますことが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の用途は、特殊なＸ線装置又は動作モードに限定されない。しかし、本発明による制御は、非常に高速かつ簡単であり、従って、制御信号Ｓを各蛍光透視パルス毎に決定することができるので、特に、本発明はパルス型蛍光透視に使用することにより効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるＸ線装置のブロック図である。
【図２】 補正値の計算を説明するための検出器面を表わす図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線管
２ Ｘ線発生器
３ 一次ダイヤフラム
４ 被検査対象
５ Ｘ線像増倍器
６ 光学装置
７ テレビジョンカメラ
８ モニタ
９ 光センサ
１０ 制御回路
１１ 比較ユニット
１２ 乗算ユニット
１３ メモリユニット
１４ 制限ユニット
１５，１７ センサ
１６ 算術ユニット

Claims (7)

1. Ｘ線ビームを放出するＸ線源と、
   Ｘ線を検出し、Ｘ線像を形成するＸ線像変換器と、
   前記Ｘ線ビーム及びビーム広がり角を制限するため、前記Ｘ線源と被検査対象との間に設けられている一次ダイヤフラム装置と、
   Ｘ線量率を測定する少なくとも一つの測定場を備えた検出器を含む自動露光制御用の制御回路と、
   からなるＸ線装置であって、
   X線によって露光されている領域である前記測定場の露光領域の寸法に依存し、かつ前記制御回路に影響を与える補正値を決定する手段、及び、
   前記補正値を用いることによって、前記測定場の一部が露光されていない場合でも、蛍光透視中における前記露光領域でのＸ線量が実質的に同じに保たれるように、前記制御回路に影響を与える手段、
   が設けられることを特徴とするＸ線装置。
2. 前記制御回路は、実際の線量値と、基準線量値とを決定し、前記線量実際値と前記線量基準値とを比較することによって前記Ｘ線源を制御する制御信号を決定する手段を含むことを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
3. 前記補正値を決定する手段は、前記測定場の総表面積に対する前記測定場の露光領域の表面積の割合を形成することにより前記補正値を決定する演算ユニットを含み、
   前記制御回路は、所与の線量標準基準値を前記補正値で乗算することにより前記線量基準値を決定する乗算ユニットを更に有することを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線装置。
4. 前記補正値を決定する手段は、前記補正値を所定の最小値と最大値１とに制限する制限器ユニットを更に有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のＸ線装置。
5. 前記補正値を決定する手段は、前記露光領域の表面積の計算に用いられる前記一次ダイヤフラム装置の開口値、を決定するセンサを更に有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のＸ線装置。
6. 前記補正値を決定する手段は、前記露光領域の表面積の計算に用いられる前記Ｘ線源と前記Ｘ線像変換器との間の距離、を決定するセンサを更に有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のＸ線装置。
7. パルス型蛍光透視用に構成されたＸ線装置であって、
   前記補正値を決定する手段が、補正値が各蛍光透視パルス毎に決定されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項記載のＸ線装置。

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