JP4311281B2

JP4311281B2 - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP4311281B2
Application number: JP2004170907A
Authority: JP
Inventors: 嘉章三浦
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2024-06-09
Also published as: JP2005348854A

Description

この発明は、Ｘ線ビーム照射用のＸ線管と透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器がＸ線撮影対象である被検体を挟んで対向配置されていて、Ｘ線管のターゲットから被検体へ向けてＸ線ビームが照射されるのに伴って２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面に被検体の透過Ｘ線像が投影されるＸ線撮影装置に係り、Ｘ線管のターゲットにより局所的にＸ線が遮られることにより起こる照射Ｘ線強度分布の不均一を緩和するための技術に関する。

近年、病院等の医療機関で診断・治療に用いられているＸ線撮影装置は、図６に示すように、Ｘ線ビーム照射用のＸ線管６１と、透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器６２が被検体Ｍを挟んで対向配置されていて、Ｘ線管６１のターゲットから被検体Ｍへ向けてＸ線ビームｘａが照射されるのに伴って２次元Ｘ線検出器６２のＸ線検出面に被検体Ｍの透過Ｘ線像が投影される。被検体Ｍの透過Ｘ線像が投影されると２次元Ｘ線検出器６２から出力されるＸ線検出信号にしたがって２次元Ｘ線検出器６２の後段で被検体Ｍの透過Ｘ線像に対応したＸ線画像が取得される（例えば特許文献１を参照。）。
特開２００１−９５７９０号公報（３頁〜６頁，図１）

しかしながら、従来のＸ線撮影装置は、２次元Ｘ線検出器６２のＸ線検出面における照射Ｘ線強度分布が均一でないという問題がある。２次元Ｘ線検出器６２のＸ線検出面における照射Ｘ線強度分布が均一でない場合には、被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出する際に照射Ｘ線強度分布の不均一に起因する検出むらが生じてしまう。

即ち、Ｘ線管６１は、図７に示すように、加速された電子ビームｅａがターゲット６１Ａに衝突するのに伴ってターゲット６１ＡからＸ線ビームｘａが放射されるのであるが、Ｘ線はターゲット６１Ａによって局所的に遮られる。これは、いわゆるターゲット６１Ａのヒール効果によるＸ線遮蔽現象であり、このようにＸ線管６１のターゲット６１Ａによって局所的にＸ線が遮られると、Ｘ線ビームｘａのうち、図８に斜線を施して示す領域Ｓはターゲット６１ＡでＸ線が遮られる分だけ弱められ、２次元Ｘ線検出器６２のＸ線検出面６２Ａの照射Ｘ線強度分布が不均一となる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線管のターゲットによって局所的にＸ線が遮られることにより２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面において生じる照射Ｘ線強度分布の不均一を緩和することができるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、請求項１に記載の発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線ビーム照射用のＸ線管と透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器がＸ線撮影対象である被検体を挟んで対向配置されていて、Ｘ線管のターゲットから被検体へ向けてＸ線ビームが照射されるのに伴って２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面に被検体の透過Ｘ線像が投影されるＸ線撮影装置において、前記２次元Ｘ線検出器は、方形のＸ線検出面を有するフラットパネル型Ｘ線検出器であり、前記Ｘ線管は、前記２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面の対角線と平行な向きに配置して、前記Ｘ線管のターゲットにより局所的にＸ線が遮られる位置が、前記２次元Ｘ線検出器の方形のＸ線検出面の角にくる配置となっており、さらに、前記Ｘ線管は、局所的にＸ線が遮られる位置のある方向へＸ線ビーム全体が振られるように、２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面に対して傾斜していることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｘ線管が傾斜させられていることによって、Ｘ線管のターゲットで局所的にＸ線が遮られる位置ではＸ線ビームが２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面上を外寄りに移行する振れ方でＸ線ビーム全体が振られる。このようにＸ線管を傾斜させることによりＸ線ビーム全体が振られるのに伴ってＸ線管のターゲットで局所的にＸ線が遮られてＸ線強度が低下しているＸ線強度低下領域も２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面上を外寄りへ移行すると同時に、外寄りへ移行したＸ線強度低下領域と入れ代わりにＸ線管のターゲットでＸ線が遮られない為に実質的にＸ線強度の低下のないＸ線強度非低下領域が移ってくる。

したがって、Ｘ線管を２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面に対して傾けることにより、２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面では、照射Ｘ線強度分布の不均一を引き起こすＸ線強度低下領域（ターゲットが陰を落とす領域）の割合が減少する。その結果、２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面での照射Ｘ線強度分布の不均一は緩和される。

また、Ｘ線管から照射されるＸ線ビームにおけるＸ線管のターゲットで局所的にＸ線が遮られる位置が、フラットパネル型Ｘ線検出器の方形のＸ線検出面の角となるので、２次元Ｘ線検出器の方形のＸ線検出面のうち利用頻度の高い内寄り領域における照射Ｘ線強度分布の不均一が優先的に緩和される。

この発明のＸ線撮影装置によれば、Ｘ線管を２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面に対して傾けることにより、Ｘ線管のターゲットによって局所的にＸ線が遮られることにより２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面において生じる照射Ｘ線強度分布の不均一を緩和することができる。

この発明のＸ線撮影装置の実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。図１は実施例に係る医用のＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図、図２は実施例の装置に用いられているフラットパネル型Ｘ線検出器のＸ線検出面におけるＸ線検出素子の配列状況を模式的に示す平面図である。

実施例のＸ線透視撮影装置は、図１に示すように、Ｘ線ビーム照射用のＸ線管１と透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器であるフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記）２がＸ線撮影対象である被検体Ｍを挟んで対向配置されている。そして、天板３に載置された被検体Ｍへ向けてＸ線管１のターゲット１ＡからＸ線ビームＸＡが照射されるのに伴ってＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに被検体Ｍの透過Ｘ線像が投影されると、ＦＰＤ２からＸ線検出信号が出力されると共に、ＦＰＤ２の後段では、ＦＰＤ２から出力されるＸ線検出信号にしたがって検出信号処理部４がＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに投影された被検体Ｍの透過Ｘ線像に対応するＸ線透視画像を取得すると共に、必要に応じて取得されたＸ線透視画像を表示用モニタ５が画面に映し出す。

実施例の装置の場合、Ｘ線管１とＦＰＤ２はＣ型アーム６の一端と他端にそれぞれ取り付けられて保持されていて、Ｃ型アーム６を支える支持基台７に配設されたＣ型アーム移動機構８が、前段に配備されている撮像系移動制御部９の制御にしたがって、Ｃ型アーム６が、矢印ＲＡで示すように、アーム長手方向へアームの曲がりに沿ってＣ型アーム６が移動するスライド移動、ないし、矢印ＲＢで示すように、Ｃ型アーム６を水平に横切る水平軸ｒａを回転中心としてＣ型アーム６が回転する水平周回回転をＣ型アーム６に行なわせて撮影方向を変化させられる構成とされている。

また、実施例の装置は、天板３を天板長手方向や天板短手方向（天板幅方向）に移動させる天板移動機構１０を天板３の傍らに備えているのに加え、天板移動機構１０を制御する天板移動制御部１１を前段に備えていて、天板移動制御部１１の制御にしたがって天板移動機構１０が天板３を天板長手方向や天板短手方向に移動させて、被検体ＭをＸ線撮影に適当な位置にセットする。

一方、Ｘ線ビーム照射用のＸ線管１は、図３に示すように、フィラメント１Ｂから放出される電子ビームＥＡが周側面に衝突するのに伴ってＸ線を放射するターゲット１Ａが回転する回転陽極タイプである。ターゲット１Ａは全体が円板状に整形されているのに加えて、電子ビームＥＡが衝突する周側面が全周にわたって斜め（傾斜面）に整形されていて、電子ビームＥＡと直交する面に対して、ターゲット１Ａの表面が角度（ターゲット角度）θだけ傾いている状態で組み立てられている。Ｘ線照射時には、電子ビームＥＡの衝突に伴ってターゲット１ＡからＸ線ビームＸＡが被検体Ｍに照射されることになる。Ｘ線撮影が行なわれる際は、Ｘ線管１は、前段に配備されているＸ線照射制御部１２の制御にしたがって、Ｘ線撮影条件に即したＸ線ビームＸＡが被検体Ｍに照射される。
う。

他方、Ｘ線像検出用のＦＰＤ２の場合、図２に示すように、正方形のＸ線検出面２Ａを有しており、Ｘ線検出面２Ａには多数のＸ線検出素子２ａが、Ｘ線透視画像の画素配列に対応する配列で縦横に配置されていて、Ｘ線検出素子２ａによってＸ線検出面２Ａに投影された被検体Ｍの透過Ｘ線像が検出される。このＦＰＤ２は軽量・薄型のＸ線検出器であるので、イメージインテンシファイアを用いる場合に比べると、ＦＰＤ２まわりの構成の簡素化が図れる。

そして、実施例の装置では、図１や図３に示すように、Ｘ線管１がＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに対して傾き角度αだけ傾斜させられていて、図５に示すように、Ｘ線管１のターゲット１Ａにより局所的にＸ線が遮られる位置ではＸ線ビームＸＡがＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａ上を外寄りに移行する振れ方でＸ線ビームＸＡ全体が振られている構成とされている。すなわち、Ｘ線ビームＸＡには、Ｘ線管１のターゲット１Ａにより局所的にＸ線が遮られるというＸ線管１のターゲット１Ａのヒール効果によるＸ線の遮蔽現象によりＸ線強度が低下している（図５の斜線領域）Ｘ線強度低下領域Ｓが生じるのであるが、Ｘ線管１がＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに対して傾き角度αだけ傾斜させられてＸ線ビームＸＡ全体が振られていて、Ｘ線強度低下領域ＸＬはＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａ上を外寄りに移行させられているのである。

換言すれば、Ｘ線強度低下領域ＳはＸ線管１のターゲット１Ａが陰を落としている領域なのであるが、Ｘ線管１がＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに対して傾き角度αだけ傾斜させられることにより、Ｘ線管１のターゲット１Ａが陰を落としている領域がＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａ上を外寄りに移動していることになる。このようにＸ線管１をＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに対して傾き角度αだけ傾斜させることにより、Ｘ線ビームＸＡ全体が振られるのに伴ってＸ線強度低下領域ＸＬがＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａ上を外寄りへ移行すると同時に、外寄りへ移行したＸ線強度低下領域ＸＬと入れ代わりにＸ線管１のターゲット１ＡでＸ線が遮られない為に実質的にＸ線強度の低下のないＸ線強度非低下領域が新たに移ってくる。

一方、Ｘ線管１をＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに対して傾き角度αだけ傾斜させられることによりＸ線ビームＸＡ全体が振られるのに伴って、Ｘ線管１のターゲット１Ａで局所的にＸ線が遮られる位置の反対側の方では、Ｘ線ビームＸＡがＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａ上を逆に内寄りに移行することになるが、Ｘ線管１のターゲット１Ａで局所的にＸ線が遮られる位置の反対側の方は、元々、Ｘ線管１のターゲット１ＡがＸ線が遮らない為に実質的にＸ線強度の低下のない（換言すればＸ線管のターゲットが陰を事実上落とさない）Ｘ線強度非低下領域が広めであるので、内寄りへ移行したＸ線強度非低下領域と入れ代わりに移ってくるのは、照射Ｘ線強度分布の不均一を引き起こすＸ線強度低下領域ＸＬではなくて、照射Ｘ線強度分布の不均一を起こさないＸ線強度非低下領域である。

なお、Ｘ線管１のターゲット１Ａで局所的にＸ線が遮られる位置の反対側の方において、Ｘ線強度非低下領域の広さが不足する場合には、例えば、ターゲット１Ａに対する電子ビームＥＡの当て方を調節することでＸ線強度非低下領域を引き延ばして必要な広さを確保することも可能である。

したがって、Ｘ線管１をＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに対して傾き角度αだけ傾斜させられることにより、ＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａでは、照射Ｘ線強度分布の不均一を引き起こすＸ線強度低下領域の割合が減少する。よって、実施例の装置によれば、Ｘ線管１のターゲット１Ａによって局所的にＸ線が遮られることによりＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａにおいて生じる照射Ｘ線強度分布の不均一が緩和される。

ＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに対してＸ線管１が傾いている傾き角度αは、特に限定されないが、通常、０°＜α≦６°が好ましい。

また、実施例の装置の場合、Ｘ線管１が、図４に示すように、ターゲット１Ａの回転軸１ＣがＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａの対角線と平行な向きに配置されていて、Ｘ線管１のターゲット１Ａにより局所的にＸ線が遮られる位置が、ＦＰＤ２の正方形のＸ線検出面２Ａの角にくる配置となっている。Ｘ線管１を傾けることにより、Ｘ線強度低下領域ＳがＸ線検出面２Ａの角部から外れて、Ｘ線検出面２Ａ内で均一なＸ線強度分布が得られる。

なお、操作部１３はＸ線撮影の撮影条件の設定や、Ｘ線撮影の実行に必要な指令・データの入力を行なう入力機器である。また、主制御部１４は、コンピュータ（ＣＰＵ）と動作プログラムを中心に構成されていて、操作部１３等による各種の指令入力、あるいは、Ｘ線撮影の進行状況などに応じて適当な命令信号やデータを必要な処へ適時に送出し、装置全体を常に適切に動作させる統括制御機能を果たす。

この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。

（１）実施例の装置においては、ＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａに対してＸ線管１を傾ける傾き角度αは固定であったが、傾き角度αを変えられる構成とした他は、実施例と同じ構成の装置を変形例として挙げることができる。

（２）実施例の装置の場合、２次元Ｘ線検出器がＦＰＤであったが、この発明のＸ線撮影装置は、２次元Ｘ線検出器としてイメージインテンシファイアあるいはＸ線フィルムを装填したフィルムカセッテを用いるようにしてもよい。

（３）実施例の装置は、支持基台７が床設置型であったが、床設置型の支持基台７の代わりに、天井吊設型や床走行式の支持基台を用いた他は、実施例の装置と同様の構成のＸ線透視撮影装置を、それぞれ、変形例として挙げられる。

（４）実施例の装置は、Ｘ線管１が被検体Ｍの上方に配置され、ＦＰＤ２が被検体Ｍの下方に配置されていたが、この発明のＸ線撮影装置の場合、逆にＸ線管１が被検体Ｍの下方に配置され、ＦＰＤ２が被検体Ｍの上方に配置されていてもよい。

（５）実施例の装置は、医用の装置であったが、この発明の装置は、医用に限らず、例えば工業用の装置などにも適用することができる。

実施例のＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。実施例の装置が装備しているＦＰＤのＸ線検出面でのＸ線検出素子配列状況を模式的に示す平面図である。実施例の装置におけるＦＰＤのＸ線検出面に対するＸ線管の傾斜状況の一例を示す模式図である。実施例の装置におけるＦＰＤのＸ線検出面に対するＸ線管の配置状況を上方からみて示す平面図である。ＦＰＤのＸ線検出面に対するＸ線管の傾斜に伴うＸ線検出面上でのＸ線ビーム全体の振れ方を示す模式図である。従来のＸ線撮影装置の撮影台の要部構成を示す正面図である。従来装置のＸ線管の要部構成を示す模式図である。従来装置のおけるＦＰＤのＸ線検出面に対するＸ線ビームの照射状況を示す模式図である。

符号の説明

１ … Ｘ線管
１Ａ … ターゲット
２ … ＦＰＤ（２次元Ｘ線検出器）
２Ａ … Ｘ線検出面
Ｍ … 被検体
ＸＡ … Ｘ線ビーム
α … 傾き角度
θ … ターゲット角度

Claims

Ｘ線ビーム照射用のＸ線管と透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器がＸ線撮影対象である被検体を挟んで対向配置されていて、Ｘ線管のターゲットから被検体へ向けてＸ線ビームが照射されるのに伴って２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面に被検体の透過Ｘ線像が投影されるＸ線撮影装置において、
前記２次元Ｘ線検出器は、方形のＸ線検出面を有するフラットパネル型Ｘ線検出器であり、
前記Ｘ線管は、前記２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面の対角線と平行な向きに配置して、前記Ｘ線管のターゲットにより局所的にＸ線が遮られる位置が、前記２次元Ｘ線検出器の方形のＸ線検出面の角にくる配置となっており、
さらに、前記Ｘ線管は、局所的にＸ線が遮られる位置のある方向へＸ線ビーム全体が振られるように、２次元Ｘ線検出器のＸ線検出面に対して傾斜していることを特徴とするＸ線撮影装置。