JP5632652B2

JP5632652B2 - Ｘ線骨密度測定装置

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Publication number: JP5632652B2
Application number: JP2010118478A
Authority: JP
Inventors: 宮本　高敬; 高敬宮本
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: JP2011244889A

Description

本発明は、エネルギーの異なるＸ線を順に切り替えて照射して測定を行うＸ線骨密度測定装置に関する。

ＤＸＡ法（Dual X-ray Absorptiometry：二重Ｘ線吸収法）を用いた骨密度測定装置においては、生体に対するＸ線ビームのスキャンに伴って、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とが一定周期で交互に照射される。Ｘ線のエネルギーは、Ｘ線発生器（Ｘ線管）の電圧を切り換えることによって可変できる（管電圧切換方式）。ここで、エネルギーの異なるＸ線ごとにそのスペクトラムや強度を調整するためにフィルタユニットが利用される。具体的には、高エネルギーＸ線の照射時と低エネルギーＸ線の照射時に、Ｘ線ビームの経路上に１又は複数のフィルタ部材が挿入される。

上記の管電圧切換方式において、電圧の遷移期間はＸ線エネルギーが不安定となるため、一般にその期間は測定から除外される。例えば、検出ゲート信号がハイ（高い）の期間（各エネルギーのＸ線が安定して照射できる期間）だけＸ線検出が行われ、検出ゲート信号がロー（低い）の期間においてはＸ線の照射は行うもののＸ線の検出は行わないように制御している。

特許文献１には、検出ゲート信号がローの期間に発せられるＸ線を遮蔽する部材をフィルタユニットに設けることで、被検者の測定に用いられないＸ線による被曝を低減する技術が開示されている。

さて、Ｘ線を発生させるＸ線管は発熱が大きいので、冷却についての配慮が必要である。

Ｘ線骨密度測定装置ではないが、Ｘ線を用いたＣＴ装置における冷却機構が、特許文献２及び３に示されている。これら冷却機構では、ＣＴ装置が備える回転部材にフィンを設け、回転部材の回転に応じてそのフィンにより気流を発生させ、その気流により冷却を図っている。

特開２００６−２７１４３７号公報特開２００３−２６００４８号公報特開平０９−０５６７１０号公報

本発明は、Ｘ線骨密度測定装置において、高エネルギーＸ線ビームと低エネルギーＸ線ビームとの間の移行期間における測定に用いられない不安定なＸ線ビームの遮蔽と、Ｘ線発生器の冷却と、を簡易な構造で両立させることを目的とする。

本発明に係るＸ線骨密度測定装置は、高エネルギーＸ線ビームと低エネルギーＸ線ビームとを交互に繰り返し発生するＸ線発生器と、前記Ｘ線発生器から発生されたＸ線ビームが照射される位置に設けられたＸ線検出器と、前記Ｘ線ビームの経路上に被検体を、あらかじめ定められた測定位置に位置決めする位置決め部材と、前記Ｘ線発生装置と前記測定位置との間に設けられ、回転面に沿って前記高エネルギーＸ線ビーム用と前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部がそれぞれ形成された回転フィルタ部材と、前記Ｘ線発生器から発生される前記高エネルギーＸ線ビームと前記低エネルギーＸ線ビームとに対して、それぞれ対応する前記高エネルギーＸ線ビーム用と前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部が作用するよう、前記Ｘ線発生器から発生される前記高エネルギーＸ線ビームと前記低エネルギーＸ線ビームの繰り返し周期に合わせて前記回転フィルタ部材を回転させるフィルタ回転機構と、を備え、前記回転フィルタ部材の前記高エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部と前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部との間に、前記回転フィルタ部材の前記回転面の外に突出した突出部が設けられ、前記突出部が前記高エネルギーＸ線ビームの照射期間と前記低エネルギーＸ線ビームの照射期間の間の各移行期間において、前記Ｘ線発生器から発せられるＸ線を遮蔽すると共に、前記回転フィルタ部材の回転に伴って回転する前記突出部によって引き起こされる気流により前記Ｘ線発生器を冷却するように構成したものである。

１つの態様では、前記回転フィルタ部材に、前記突出部の他に、前記Ｘ線発生器を冷却するための気流を引き起こすためのフィン部材を設ける。

更に別の態様では、前記回転フィルタ部材は、回転中心軸が前記Ｘ線ビームと交差するように設けられた回転する円筒形状のドラムであって、前記高エネルギーＸ線ビーム用と前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部及び前記突出部とが円周方向に並べられたフィルタドラム、を有することを特徴とする。

更なる態様では、前記フィルタドラムの前記高エネルギーＸ線ビーム用又は前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部は、前記フィルタドラムに形成された開口部分であり、前記フィルタドラムの円筒形状の少なくとも一方の内側端面に、該円筒形状の内側に向けて突出した補助フィンを更に備える。

回転フィルタ部材の回転面から突出した突出部により、高エネルギーＸ線ビームと低エネルギーＸ線ビームとの間の移行期間における測定に用いられない不安定なＸ線ビームの遮蔽効果とＸ線発生器の冷却効果の両方を得ることができる。

本発明に係る骨密度測定装置の好適な実施形態を示す斜視図である。図１に示した骨密度測定装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示した実施形態におけるフィルタプレートの一例を示す図である。図１及び図２に示した装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。フィルタプレートの他の例を示す図である。図５のフィルタプレートの断面を示す図である。図５のフィルタプレートの補助フィンの形状を説明するための図である。図５のフィルタプレートの組み立て構造を説明するための図である。従来のフィルタドラムを備えるフィルタユニットを示す図である。従来のフィルタドラムの外観を示す図である。実施形態のフィルタドラムの外観を示す図である。実施形態のフィルタドラムを備えたフィルタユニットを示す図である。実施形態に係るフィルタドラムの作用を説明するための図である。実施形態のフィルタドラムに補助フィンを設けた例を示す図である。図１４の構成において、補助フィンの部分を取り出して示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る骨密度測定装置の好適な実施形態が示されており、図１はその斜視図である。図１に示す骨密度測定装置は、人体における特に前腕部の骨密度を測定する装置であるが、本発明は他の部位を測定する場合においても適用することができる。

載置台１０上には被検者の前腕部が載置される。棒状部材１２が握られた状態において前腕部が載置台１０上に位置決めされ、その状態でＸ線ビーム２０が走査される。Ｘ線ビーム２０は図１に示す例においてペンシルビームであるが、いわゆる扇状に広がるファンビームであってもよい。あるいはそれ以外のビーム形態を有していてもよい。

測定ユニット１４は、Ｘ線発生器１６とＸ線検出器１８とによって構成され、その測定ユニット１４は搬送機構によって搬送される。ファンビーム形状をもったＸ線ビーム２０が用いられる場合、測定ユニット１４は被検体の長手方向に一次元走査され、一方、ペンシルビーム形状をもったＸ線ビーム２０が用いられる場合、測定ユニット１４はジグザグスキャンされる。いずれにおいても、二次元の測定領域にわたって骨密度の測定が行われる。

図１に示す例では、Ｘ線発生器１６は、装置本体内に設けられており、一方、Ｘ線検出器１８は載置台１０の上方に設けられる測定ヘッド１７内に収容されている。具体的には、搬送フレーム２４の下端部にＸ線発生器１６が搭載されており、搬送フレーム２４の上端部に測定ヘッド１７が設けられている。上記のように、測定ヘッド１７内にＸ線検出器１８が収容されている。搬送フレーム２４は上述したようにＸ線ビーム２０を走査するために機械的に搬送される。そのための機構については図示省略されている。なお、載置台１０の上方にＸ線発生器を設け、一方、載置台１０の下方にＸ線検出器を設けるようにしてもよい。

Ｘ線発生器１６と載置台１０との間にはフィルタユニット２２が設けられている。このフィルタユニット２２の構造については後に図３などを用いて詳述するが、フィルタユニット２２は図１に示す例において回転するフィルタプレートを有している。なお、後に示す図１１〜図１５に記載された別の実施形態においては、フィルタユニットとして、回転するフィルタプレートに代えて回転するフィルタドラムが用いられる。いずれにしても、Ｘ線ビームの経路上に適切なフィルタ部材を選択的に挿入することにより、適切な骨密度測定を行い得る。その場合において、フィルタユニットにより不要な被曝を効果的に低減し、また散乱Ｘ線などを効果的に低減することが可能となる。

図２には、図１に示した骨密度測定装置の全体構成がブロック図として示されている。被検体３０を間に挟んでその下方にはＸ線発生器１６が設けられ、被検体３０の上方にはＸ線検出器１８が設けられている。被検体３０は図１に示した例では前腕部であるが、被検体３０は胴部あるいは脚部などであってもよい。

Ｘ線発生器１６に対して、電源３２が接続されており、電源３２による印加電圧は制御部３４によって制御される。すなわち、Ｘ線発生器１６は高エネルギーＸ線を発生する機能と低エネルギーＸ線を発生する機能とを有しており、エネルギーの切替えはＸ線発生器１６内に設けられたＸ線発生管への印加電圧の切替えにより行われている。つまり、電源３２による印加電圧を高低切り替えることによりＸ線のエネルギーを高低切り替えることができる。

Ｘ線検出器１８は単一のＸ線センサあるいは複数のＸ線センサなどによって構成される。Ｘ線の検出信号は信号処理部４６に入力され、その信号処理部４６において骨密度を演算するための信号処理が実行される。ちなみに、骨密度の演算を信号処理部４６で行わせるようにしてもよいし、制御部３４において行わせるようにしてもよい。本実施形態においては、上述したＤＸＡ法にしたがって骨密度の演算が行われている。その演算結果は表示部５０に表示される。制御部３４には入力部４８が接続されており、その入力部４８を利用してユーザーは動作条件の設定などを行うことができる。制御部３４は図２に示される各構成の動作制御を行っており、特に後に図４を用いて説明するゲート信号を発生する機能を有し、そのゲート信号に同期して各構成の動作を制御している。搬送機構３６は制御部３４によってその動作が制御されるものであり、搬送機構３６は図１に示した測定ユニットの搬送を行う。

フィルタユニット２２は、図２に示す構成例において、フィルタプレート５２と、フィルタ駆動部４４と、第１フィルタ部材４５とを有している。ここで、第１フィルタ部材４５は、例えばアルミニウムなどによって構成され、Ｘ線ビームの経路上に固定的に設けられ、常にその作用が発揮されるものである。すなわち、第１フィルタ部材４５は、高エネルギーＸ線及び低エネルギーＸ線の両方に対するエネルギースペクトルの調整あるいはエネルギーレベルの調整のために設けられている。

フィルタプレート５２は、図３に示すように、斜め方向の２つの象限（例えば第１及び第３象限）を切り欠いた円板形状を呈している。この切り欠き円板は真鍮や銅などの材質で形成されており、この切り欠き円板のうちの円板の残っている部分をフィルタ部分５４、切り欠いた部分を開口部分５６と呼ぶこととする。すなわち、図示例では、フィルタプレート５２の円周方向に沿って、フィルタ部分５４と開口部分５６とが交互に並んでいる。ここで、フィルタ部分５４は高エネルギーＸ線に対応したフィルタとして機能し、例えば真鍮などによって構成される。一方、開口部分５６に存在する空気は、低エネルギーＸ線に対応したフィルタとみなすことができる。すなわち、高エネルギーＸ線の照射時においてはフィルタ部分５４がＸ線ビームの経路上に挿入され、一方、低エネルギーＸ線の照射時においては開口部分５６がＸ線のビーム経路上に挿入される。なお、フィルタ部分５４の外縁に設けられた突起部５４Ａは回転角度などを検出するためのマーカーである。

図では、フィルタプレート５２の４分の１ずつがそれぞれフィルタ部分５４及び開口部分５６となっているが、これは一例に過ぎず、Ｘ線エネルギーの高低の切り替え周期やフィルタプレート５２の回転速度などに応じて、例えば６分の１ずつなどといった別の分割の仕方を採用してもよい。

図示例では、フィルタ部分５４と開口部分５６との境目に、遮蔽部材５５が設けられている。遮蔽部材５５は、例えば真鍮又は鉛又は銅などの部材によって構成される。遮蔽部材はＸ線の減弱度合いが大きい部材で構成されるのが望ましく、タングステンなどの材質を用いてもよい。図示例では、遮蔽部材５５は、フィルタプレート５２の中心のハブ５８から円周まで延びている。したがって、下方からこのフィルタプレート５２の半径部分を通って上方に向かって照射されるＸ線ビームの経路上にこの遮蔽部材が位置するときには、遮蔽部材は、上方に向かうＸ線ビームを、円板の中心から円周までの半径範囲全体にわたって均等に遮蔽する。

また、遮蔽部材５５は板状の部材であり、その板の面はフィルタプレート５２の回転面、すなわち円板の面に対して垂直である。別の観点からいえば、この例では、遮蔽部材５５は、フィルタプレート５２の回転面から上下にそれぞれ垂直に突出している。この例では、遮蔽部材はフィルタ部分５４よりも上下方向についての厚みが大きいので、フィルタ部分５４と同じ真鍮、或いは真鍮よりもＸ線の減弱度合いが弱い部材を用いても、所望の遮蔽（減弱）作用を得ることができる。

このように、遮蔽部材５５は、フィルタ部分５４と開口部分５６との境界に設けられているので、高エネルギーＸ線の照射期間と低エネルギーＸ線の照射期間との間の移行期間においてＸ線を遮蔽する機能を発揮する。すなわち、この移行期間は、Ｘ線発生器１６の管電圧の不安定さなどから、Ｘ線が照射されてはいても、その検出結果は測定処理には適さないので、この間のＸ線を遮蔽部材５５で遮蔽するのである。

なお、Ｘ線ビームの幅（ペンシルビームの場合はビーム直径、ファンビームの場合はファンの厚み）が遮蔽部材５５の板圧より大きい場合は、そのＸ線ビームのうち遮蔽部材５５により遮られない部分は上方に抜けて被検体に照射されることになるが、このような場合でもある程度の被爆低減効果は得られる。

遮蔽部材５５の円周方向の厚みは、高エネルギーＸ線の照射期間と低エネルギーＸ線の照射期間との間の移行期間（図４に示すｔ２）の間のＸ線ビームについての所望の遮蔽性能と、高低各エネルギーのＸ線ビームの照射期間における所望の照射量とを両立するように定める。すなわち、遮蔽部材５５の円周方向の厚みを厚くしすぎると照射期間において所望の照射量が得られないので、そのようなことのない範囲で、厚みを決定する。

フィルタ駆動部４４は、フィルタプレート５２における回転軸を駆動し、フィルタプレート５２を一定速度で回転させるものである。その動作は制御部３４によって制御される。フィルタプレート５２における中心からシフトした位置にＸ線ビームが透過することになる。

符号３８はシャッタとしての遮蔽部材を示しており、そのシャッタ３８は鉛やタングステンなどの部材によって構成される。シャッタ駆動部４６はシャッタ３８を進退駆動するものであり、骨密度測定の開始前又は開始後においてはシャッタ３８がＸ線ビームの経路上に挿入される。また、骨密度測定にあたって例えばジグザグスキャンが行われる場合における加速期間及び減速期間などの期間においてシャッタ３８がＸ線ビームの経路上に挿入される。これによって、被検体３０における不要な被曝を防止することができる。更に、本実施形態においては、Ｘ線エネルギーの切替えを行う移行期間においても不要な被曝を低減するために遮蔽部材５５の挿入が行われており、これについては図４を用いて説明する。

図４には、上述した骨密度測定装置の動作例が示されている。（ａ）にはＸ線発生器１６（Ｘ線管）に印加される電圧の波形が示されている。ここで、Ｌは低電圧を示し、Ｈは高電圧を示している。（ｂ）には図２に示した制御部３４によって発生されるゲート信号が示されている。ここで、ゲート信号がＨ（ハイ）レベルである期間ｔ１はＸ線照射期間（高エネルギーＸ線照射期間及び低エネルギーＸ線照射期間）を示しており、ゲート信号がＬ（ロー）レベルであるｔ２はそれらの間に間欠的に存在する非測定期間を示している。例えば、ｔ１は１６ｍｓであり、ｔ２は４ｍｓである（但し、これはあくまで一例に過ぎない）。（ａ）及び（ｂ）の比較から分かるように、期間ｔ１内では電圧はほぼ一定で安定している。一方、期間ｔ２内では電圧が急激に遷移しており、すなわち低電圧から高電圧に移行し、あるいは高電圧から低電圧に移行している。それらの期間においては電圧が不安定である。

（ｃ）には、フィルタプレート５２の回転によるフィルタ切り替えの時間変化が示されている。ここで、Ａは図３に示したフィルタ部分５４に相当するフィルタ作用を示しており、Ｃは図４に示した開口部分５６に相当するフィルタ作用を示しており、Ｂは遮蔽部材５５による遮蔽作用を示している。第１フィルタ部材４５と回転するフィルタプレート５２とを併用する図２の仕組みでは、例えば、Ａは第１フィルタ部材４５とフィルタ部分５４とによる遮蔽作用であり、Ｃは第１フィルタ部材４５のみによる遮蔽作用であり、Ｂは第１フィルタ部材４５と遮蔽部材５５とによる遮蔽作用である。つまり、図１及び図２に示した構成例では第１フィルタ部材４５が常時挿入されており、常時その作用が働いている。

このように（ｃ）に示すように、フィルタプレート５２は、制御部３４による回転制御により、一定の回転速度で、ゲート信号（及びＸ線管の電圧波形）に同期して回転する。すなわち、フィルタプレート５２の回転とゲート信号とは、ゲート信号がＨレベルの期間には、Ｘ線ビームの経路上にはフィルタ部分５４又は開口部分５６が存在し、Ｌレベルの期間には遮蔽部材５５が存在するような形で同期している。

（ｃ）に示す方式によれば、移行期間ｔ２においてはＢで示されるように遮蔽部材５５がＸ線ビームの経路上に挿入され、その期間内においてのＸ線照射が遮断又は大きく低減されることになり、上述のように不要な被曝を防止又は低減でき、あるいは散乱Ｘ線などの問題を防止できるという利点がある。期間ｔ２は短時間ではあるが、それが繰り返し周期的に発生することになるため、そこにおいて僅かな被曝が全体として積算してみると一定の被曝量になることが見込まれる。そのような被曝量を解消できるという点で、本実施形態に係る構成は極めて実用的価値の高いものと認められる。なお、上述した各部材の具体例はいずれも一例であって、上記同様の作用が得られる限りにおいて各種の部材を用いることができる。その場合においては、単一の部材のみならず、複数の部材を結合させて所望のフィルタ部材を構成するようにしてもよい。

したがって、本実施形態によれば、図２に示したシャッタの利用と相俟って、骨密度測定の一連の工程における被曝量を極力低減できるという利点がある。

また、本実施形態では、遮蔽部材５５がフィルタプレート５２の回転面からその回転面の外側に垂直に突出している。その回転面に対して垂直な遮蔽部材５５の面の面積はフィルタ部分５４の厚み方向の断面積よりはるかに大きい。このため、フィルタプレート５２がゲート信号に同期して高速に回転すると、その回転に伴って遮蔽部材５５が空気を動かすことで、大きな気流が引き起こされる。このように、回転面から面外に突出した遮蔽部材５５により引き起こされる気流は、そのような突出のない遮蔽板やフィルタを用いる特許文献１のフィルタプレート（同文献の図４参照）が回転時に引き起こす気流に比べてはるかに大きい。本実施形態では、このようにして遮蔽部材５５が引き起こす気流により、発熱の大きいＸ線発生器１６の冷却効果を高めることができる。フィルタプレート５２は例えば毎秒数十回の高速回転を行うので、遮蔽部材５５によりかなり強い気流が生成され、これによりＸ線発生器１６が冷却される。

このように、この実施形態によれば、フィルタプレート５２の回転面から面外に突出した遮蔽部材５５により、非測定期間における被爆の防止又は低減と、Ｘ線発生器１６の冷却性能向上との２つの効果を得ることができる。

なお、図３に示した構成例において、フィルタ部分５４と開口部分５６の形状はＸ線ビームの形状などに応じて適宜定めることができる。例えばそれらの形状が円弧状などであってもよい。

また、以上の例では、遮蔽部材５５は、フィルタプレート５２の面に対して垂直に突出していたが、これは必須のことではなく、フィルタプレート５２の面に対して斜めに突出する構成としてもよい。斜めにする場合、Ｘ線ビームのビーム方向に対する遮蔽部材５５の厚みが垂直の場合よりも小さくなるが、十分なＸ線遮蔽（又は減弱）効果のある材質を用いれば、このような斜めの構成でも、非測定期間における所望の遮蔽（又は減弱）効果を得ることができる。また、遮蔽部材５５は、フィルタプレート５２の面に対して上下の両方向に突出している必要はない。例えば、フィルタプレート５２の面の下側、すなわちＸ線発生器１６に近い側にのみ突出したものであってもよい。

次に、図５〜図８を用いてフィルタプレートの変形例を説明する。

図５には、この変形例におけるフィルタプレート１５２の斜視図を、図６にはこのフィルタプレート１５２を当該プレートがなす円の直径に沿って破断した状態の斜視図を、それぞれ示す。

図３のフィルタプレート５２では、真鍮等のフィルタ部分５４の円板を切り欠いて形成した開口部分５６（すなわちその部分に存在する空気）を低エネルギーＸ線のためのフィルタとして用いていた。これに対し、図５のフィルタプレート１５２では、そのような開口部分５６の代わりに、Ｘ線ビームの減衰が少ない材料（ポリカーボネイド等）からなる第１フィルタ部分１５６を備える。一方、第２フィルタ部分１５４は、高エネルギーＸ線の調整用のフィルタであり、図３の例と同様真鍮等の材料で形成される。また、第１フィルタ部分１５６は、材料を第２フィルタ部分１５４と同一とし、厚さを第２フィルタ部分１５４よりも薄く形成するようにしてもよい。第１フィルタ部分１５６及び第２フィルタ部分１５４は、上面形状が、図５の例ではそれぞれ１象限（円の４分の１）の扇形をなしている。これら第１フィルタ部分１５６と第２フィルタ部分１５４とは、円周方向に交互に配列されている。図示例では第１フィルタ部分１５６と第２フィルタ部分１５４とが２つずつ存在するが、１ずつであってもよいし、３つずつであってもよいし、それ以上であってもよい。低エネルギーＸ線の照射期間は第１フィルタ部分１５６が、高エネルギーＸ線の照射期間は第２フィルタ部分１５４が、それぞれＸ線発生器１６から発せられるＸ線ビームの経路上に位置するよう、フィルタプレート１５２の軸１５９周りの回転がゲート信号等に同期して制御される。

この例では、第１フィルタ部分１５６と第２フィルタ部分１５４との各境界線上に、軸１５９（及びその周りを囲むハブ１５８）から円周まで延びる遮蔽部材１５５が設けられている。遮蔽部材１５５は、図３の遮蔽部材５５と同様のものである。すなわち、この例でも、遮蔽部材１５５は、フィルタプレート１５２の回転面から上下にそれぞれ垂直に突出し、高低各エネルギーのＸ線の移行期間（図４のｔ２）におけるＸ線ビームの遮蔽（減弱）効果と、回転により生じた気流によるＸ線発生器１６の冷却効果とを奏する。

また、この例では、第１フィルタ部分１５６及び第２フィルタ部分１５４の円周近傍に、補助フィン１５７が設けられている。この補助フィン１５７は、遮蔽部材１５５と同様、フィルタプレート１５２の回転面から上下に突出しており、フィルタプレート１５２の回転に伴って回転すると、遮蔽部材１５５同様、気流を生じさせる。すなわち、補助フィン１５７により、遮蔽部材１５５だけの場合よりも、発生する気流が増大し、冷却効果が増大する。補助フィン１５７は、Ｘ線ビームを遮蔽する必要はないので、材質は特に限定されない。

この例の、図７に示すように、Ｘ線発生器１６から発せられたファン（扇）形状のＸ線ビーム１７０を遮らないように、補助フィン１５７の上側かつフィルタプレート１５２中心軸側の肩部がＸ線ビーム１７０のファン形状に合わせて斜めに切り欠かれている。なお、この例では、ハブ１５８も、同様にＸ線ビーム１７０を遮らないように上外側が斜めに切り欠かれている。

この変形例のフィルタプレート１５２は、例えば、図８に示すように、第１フィルタ部分１５６の材質の円板に対して、遮蔽部材１５５及び補助フィン１５７を設け、その上に真鍮等の材質からなる２つの第２フィルタ部分１５４を対角方向に嵌め込むことで形成してもよい。

以上、円板状のフィルタプレート５２，１５２を用いる例を示したが、フィルタは円板状に限るものではなく、例えばドラム状のものを用いてもよい。以下、ドラム状のフィルタを用いる構成について、従来例と本実施形態の構成例を説明する。

図９に、フィルタドラム８０を備える従来のフィルタユニット７０の一例を示す。符号７２はＸ線発生器を示しており、Ｘ線発生器７２はＸ線発生管、コリメータなどを有している。またその出射端には第１フィルタ部材としてのアルミニウム板などが設けられている。

フィルタドラム８０はフレーム７４によって回転自在に支持されている。具体的には、フレーム７４の一方端７４Ａはフィルタドラム８０の軸７８の一方端を軸支し、その一方、フレーム７４の他方端には駆動部７６が取付けられ、その駆動部７６によって軸７８の他方端が軸支されている。駆動部７６の駆動により軸７８が回転し、これに伴ってフィルタドラム８０が回転する。フィルタドラム８０は、その円周方向に沿って、フィルタ部分８４と開口部分８６が交互に２つずつ並んでいる。個々のフィルタ部分８４及び開口部分８６は、フィルタドラム８０の円筒状側面のうち、円周方向に沿ってほぼ４分の１ずつを占める。２つのフィルタ部分８４は、フィルタドラム８０の円筒の中心軸を挟んで対応している。開口部分８６も同様である。図９に示す例では、Ｘ線ビーム８２がファンビーム形状を有し、そのＸ線ビーム８２が、下方及び上方に位置決めされたフィルタ部分８４を通過している。ファンビーム形状のファン面（扇形の面）は、フィルタドラム８０の軸方向に対して平行である。フィルタ部分８４は、上下２つで高エネルギーＸ線用の所望のフィルタ作用をなすような材質（例えば真鍮）及び厚みが定められている。駆動部７６は、図４に例示したゲート信号に同期して、高エネルギーＸ線の照射期間にフィルタ部分８４がＸ線ビーム８２の経路に位置するよう、フィルタドラム８０の回転を制御している。

図示のように、ファンビーム形状をもったＸ線ビーム８２が用いられる場合、その広がり方向はフィルタドラム８０の回転軸とが一致している。これより、フィルタドラム８０の回転によってもファンビームの横方向の各位置におけるフィルタ作用はほぼ同一となるため、フィルタ作用の位置的な不安定性を解消できるという利点がある。ちなみに、フィルタドラム８０はその内部が中空とされており、その端部においてのみ軸が存在している。フィルタドラムを二重円筒型の構造とすることも可能である。

図９は、従来のフィルタユニット７０全体を示したが、そのうちフィルタドラム８０のみを取り出したものを図１０に示す。図９及び図１０に示すフィルタユニット７０のフィルタドラム８０は、フィルタ部分８４と開口部分８６とが回転面（すなわち円筒面）に沿って隣接しており、その間にはＸ線遮蔽部材は存在しない。

これに対し、実施形態のフィルタドラム１８０は、図１１に示すように、フィルタドラム１８０の回転面に沿って隣り合うフィルタ部分８４と開口部分８６との間に、遮蔽部材８８を備えている。遮蔽部材８８のフィルタドラム１８０の軸方向の長さは、開口部分８６の長さと同等であり、フィルタドラム１８０の回転面の最高位置における、ファン状に広がるＸ線ビーム８２の上記軸方向についての幅以上となっている。これにより、遮蔽部材８８は、ファン状に広がるＸ線ビーム８２を、上記軸方向に沿って全幅に渡って均等に遮蔽する。

また、遮蔽部材８８は板状の部材であり、その板の面はフィルタドラム１８０の回転面、すなわち円筒面に対して垂直である。別の観点からいえば、この例では、遮蔽部材８８は、フィルタドラム１８０の回転面から半径方向について外側及び内側に向かって、それぞれ垂直に突出している。この例では、遮蔽部材８８はフィルタ部分８４よりも半径方向についての厚みが大きく、また、フィルタドラム１８０の回転軸を挟んで２つの遮蔽部材８８で同時にＸ線ビーム８２を遮蔽するようになっている。したがって、遮蔽部材８８には、フィルタ部分８４と同じ材質（例えば真鍮）、或いはその材質よりもＸ線の減弱度合いが弱い部材を用いても、所望の遮蔽（減弱）作用を得ることができる。

このように、遮蔽部材８８は、フィルタドラム１８０の回転方向に沿って、フィルタ部分８４と開口部分８６との境界に設けられているので、高エネルギーＸ線の照射期間と低エネルギーＸ線の照射期間との間の移行期間においてＸ線を遮蔽する機能を発揮する。

図１２に、このようなフィルタドラム１８０を備えたフィルタユニット７０Ａの斜視図を示す。この例は、フィルタドラム１８０の回転位置が、向かい合う２つの開口部分８６が上下に並ぶ位置にある場合の例である。この例では、Ｘ線発生器１６から発せられたＸ線ビーム８２は、上下に位置する開口部分８６を通って、上方の被検体に向けて照射される。

図１３には、回転するフィルタドラム１８０の模式的な断面図が示されている。（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、フィルタドラム１８０は円周方向に沿って２つのフィルタ部分８４及び２つの開口部分８６を有している。フィルタ部分８４の材質は、図３のフィルタ部分５４と同材質でよい。

（Ａ）に示されるように、高エネルギーＸ線の照射時には、下方にあるＸ線発生器１６から上方に向けて照射されるＸ線ビーム（図では破線でその経路を示す）は、その時点ではフィルタドラム１８０の上下に位置するフィルタ部分８４を通過して被検体に照射される。次に、（Ｂ）に示されるように、上述した管電圧の切替期間すなわち移行期間（すなわち図４の期間ｔ２）においては、Ｘ線ビームの経路は、下方と上方とにそれぞれ位置決めされる２つの遮蔽部材８８により遮られる。このように、移行期間においては、２つの遮蔽部材８８によりＸ線の遮蔽・減弱作用が発揮される。この場合、Ｘ線ビーム経路上に２つの遮蔽部材８８が配置されることになるので、遮蔽効果を高めることができる。しかしながら、一方のみによって十分な遮蔽効果が得られるのであれば、それらの一方にのみ遮蔽部材を設けるように構成すればよい。そして、（Ｃ）に示されるように、低エネルギーＸ線の照射時においては、Ｘ線ビームは、上下に並んだ開口部分８６を通過して被検体に照射される。このときは、開口部分８６にある空気が、低エネルギーＸ線に対するフィルタとして作用する。

いずれにしても、フィルタドラム１８０が一定速度で回転するのに従って、上述したような各フィルタ作用が順次得られることになり、特に移行期間においてＸ線の十分な遮蔽を行うことが可能であるので、被検体に対する被曝を効果的に低減することが可能となる。なお、遮蔽部材８８の回転方向の厚みは、高エネルギーＸ線の照射期間と低エネルギーＸ線の照射期間との間の移行期間（図４に示すｔ２）の間のＸ線ビームについての所望の遮蔽性能と、高低各エネルギーのＸ線ビームの照射期間における所望の照射量とを両立するように定めればよい。

また、この実施形態では、遮蔽部材８８がフィルタドラム１８０の回転面からその回転面の外側に垂直に突出している。その回転面に対して垂直な遮蔽部材８８の面の面積はフィルタ部分８４の厚み方向の断面積よりはるかに大きい。このため、フィルタドラム１８０がゲート信号に同期して高速に回転すると、遮蔽部材８８の回転により、大きな気流が引き起こされる。このように、回転面から面外に突出した遮蔽部材８８により引き起こされる気流は、そのような突出のない遮蔽板やフィルタを用いる特許文献１のフィルタドラム（同文献の図６〜図８参照）が回転時に引き起こす気流に比べてはるかに大きい。本実施形態では、このようにして遮蔽部材８８が引き起こす気流により、発熱の大きいＸ線発生器１６の冷却効果を高めることができる。

このように、この実施形態によれば、フィルタドラム１８０の回転面から面外に突出した遮蔽部材８８により、非測定期間（移行期間）における被爆の防止又は低減と、Ｘ線発生器１６の冷却性能向上との２つの効果を得ることができる。

また、図１４に示すように、フィルタドラム１８０の円筒形状の一方又は両方の端面部材８１の、円筒の内側の面に、補助フィン９０を設けてもよい。補助フィン９０を備えた端面部材８１を図１５に示す。図１５に示すように、補助フィン９０は、端面部材８１のフィルタドラム１８０の内側の面から垂直に突出しており、その突出高さは、フィルタドラム１８０の回転軸の位置で最も高くなっており、端面部材８１の円周に近づくほど低くなっている。この傾斜は、図７の例の補助フィン１５７の上側肩部の斜め切り欠きと同様、Ｘ線ビーム８２を遮らないようにするためのものである。

フィルタドラム１８０の回転に応じて、この補助フィン９０が引き起こす気流が、開口部分８６を通してフィルタドラム１８０の外側に出て、Ｘ線発生器１６の冷却に寄与する。

なお、補助フィン９０をフィルタドラム１８０の外側に設けると、フィルタユニット７０Ａ全体の大型化を招くのに対し、図１４の例は、補助フィン９０をフィルタドラム１８０の内部に設けているので、図９に例示した従来のフィルタドラム８０を用いるフィルタユニット７０と同等のサイズで済む。

図では、４枚の補助フィン９０が、フィルタドラム１８０の回転軸の方向に見た時に十字形を呈するように配列されているが、これに限らずもっと少数又は多数の補助フィンを設けてもよい。

以上の例では、遮蔽部材８８は、フィルタドラム１８０の円筒面に対して垂直に突出していたが、これは必須のことではなく、円筒面に対して斜めに突出する構成としてもよい。斜めにする場合、Ｘ線ビームのビーム方向に対する遮蔽部材８８の厚みが垂直の場合よりも小さくなるが、十分なＸ線遮蔽（又は減弱）効果のある材質を用いれば、このような斜めの構成でも、非測定期間における所望の遮蔽（又は減弱）効果を得ることができる。また、遮蔽部材８８は、フィルタドラム１８０の円筒面に対して内側及び外側の両方向に突出している必要はない。例えば、フィルタドラム１８０の外側にのみ突出したものであってもよい。

なお、図１１〜図１５に示す実施形態によれば、フィルタドラム８０を利用するためフィルタユニットの設置ボリュームを小さくすることができるという利点もある。

１０載置台、１４測定ユニット、１６Ｘ線発生器、１８Ｘ線検出器、２０Ｘ線ビーム、２２フィルタユニット、５２フィルタプレート、５５，８８遮蔽部材、１８０フィルタドラム。

Claims

高エネルギーＸ線ビームと低エネルギーＸ線ビームとを交互に繰り返し発生するＸ線発生器と、
前記Ｘ線発生器から発生されたＸ線ビームが照射される位置に設けられたＸ線検出器と、
前記Ｘ線ビームの経路上に被検体を、あらかじめ定められた測定位置に位置決めする位置決め部材と、
前記Ｘ線発生装置と前記測定位置との間に設けられ、回転面に沿って前記高エネルギーＸ線ビーム用と前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部がそれぞれ形成された回転フィルタ部材と、
前記Ｘ線発生器から発生される前記高エネルギーＸ線ビームと前記低エネルギーＸ線ビームとに対して、それぞれ対応する前記高エネルギーＸ線ビーム用と前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部が作用するよう、前記Ｘ線発生器から発生される前記高エネルギーＸ線ビームと前記低エネルギーＸ線ビームの繰り返し周期に合わせて前記回転フィルタ部材を回転させるフィルタ回転機構と、
を備え、
前記回転フィルタ部材の前記高エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部と前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部との間に、前記回転フィルタ部材の前記回転面の外に突出した突出部が設けられ、前記突出部が前記高エネルギーＸ線ビームの照射期間と前記低エネルギーＸ線ビームの照射期間の間の各移行期間において、前記Ｘ線発生器から発せられるＸ線を遮蔽すると共に、前記回転フィルタ部材の回転に伴って回転する前記突出部によって引き起こされる気流により前記Ｘ線発生器を冷却するように構成したＸ線骨密度測定装置。
請求項１に記載のＸ線骨密度測定装置であって、前記回転フィルタ部材に、前記突出部の他に、前記Ｘ線発生器を冷却するための気流を引き起こすためのフィン部材を設けたことを特徴とするＸ線骨密度測定装置。
請求項１又は２に記載のＸ線骨密度測定装置であって、前記回転フィルタ部材は、回転中心軸が前記Ｘ線ビームと交差するように設けられた回転する円筒形状のドラムであって、前記高エネルギーＸ線ビーム用と前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部及び前記突出部とが円周方向に並べられたフィルタドラム、を有することを特徴とするＸ線骨密度測定装置。
請求項３に記載のＸ線骨密度測定装置であって、
前記フィルタドラムの前記高エネルギーＸ線ビーム用又は前記低エネルギーＸ線ビーム用のＸ線フィルタ部は、前記フィルタドラムに形成された開口部分であり、
前記フィルタドラムの円筒形状の少なくとも一方の内側端面に、該円筒形状の内側に向けて突出した補助フィンを更に備えることを特徴とするＸ線骨密度測定装置。