JPH01190337A - X-ray energy difference imaging apparatus - Google Patents

X-ray energy difference imaging apparatus

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JPH01190337A
JPH01190337A JP63010648A JP1064888A JPH01190337A JP H01190337 A JPH01190337 A JP H01190337A JP 63010648 A JP63010648 A JP 63010648A JP 1064888 A JP1064888 A JP 1064888A JP H01190337 A JPH01190337 A JP H01190337A
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JP
Japan
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ray
image
rays
monochromatic
energy
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Application number
JP63010648A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Umetani
梅谷 啓二
Takeshi Ueda
健 植田
Yoshio Suzuki
芳生 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain two images by monochromatic X-rays different in energy within a short time without moving an object, by providing a function as an X-ray shutter to two crystal type spectroscopes by changing the relation between the angles of X-ray diffraction of two crystal type spectroscopes. CONSTITUTION:Two crystal type spectroscopes are used to set spectral diffraction crystals 21, 22 by crystal fine adjustment mechanisms 23, 24 so that the crystal lattice surfaces of said crystals satisfy a Bragg condition not only between continuous X-rays 26 and monochromatic X-rays 27 but also between monochromatic X-rays 27 and monochromatic X-rays by objective monochromatic X-ray energy and an object 13 is irradiated with monochromatic X-rays of about iodine absorption terminal energy and, in the same way, said lattice surfaces are set so as not to satisfy the above mentioned Bragg condition and the irradiation of the object with monochromatic X-rays is prevented and a function as an X-ray shutter is provided to two crystal type spectroscopes. Then, corresponding to the difference between the energies of monochromatic X-rays incident to X-rays II14, the position of a plane mirror is changed over between plane mirrors 4-1, 4-2 by a drive mechanism 12 and two images by monochromatic X-rays are brought to an accumulation state on the photoelectric surface of a imaging tube as charge distribution.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エネルギー差分法により血管造影を行う装置
に係り、特に、心臓病診断に有効な網状動脈造影に好適
なエネルギー差分像撮影装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an apparatus for performing angiography using an energy difference method, and particularly to an energy difference imaging apparatus suitable for reticular arteriography, which is effective in diagnosing heart disease. .

〔従来の技術〕 心筋梗塞に代表される虚血性心疾患の診断のためには、
ld状動脈の狭窄の部位及びその程度を画像化する技術
はきわめて重要であり、低侵聾な静脈注入造影法の開発
が望まれている。完状動脈の静脈注入造影のためには、
希薄なヨウ素造影剤を高感度で検出できること、及び、
短時間で画像撮影を行い拍動による画像のぼけを排除す
ることが必要となる。
[Prior art] In order to diagnose ischemic heart disease represented by myocardial infarction,
Techniques for imaging the site and degree of stenosis of the LD artery are extremely important, and the development of a less invasive intravenous injection contrast method is desired. For intravenous injection imaging of a complete artery,
The ability to detect dilute iodine contrast agents with high sensitivity, and
It is necessary to take images in a short period of time to eliminate image blurring due to pulsation.

従来の装置は、特開昭60−249040号に記載のよ
うに、異なるエネルギーのファンビーム状の単色X線を
、被写体の異なる部位に同時に照射し、それぞれのX線
画像を1なるX線検出器で撮影するという装置であった
。そして、この装置は、ファンビーム状X線を用いてお
り、被写体中の目的部位全体を撮影するために、被写体
を移動することにより走査するものである。
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-249040, conventional equipment simultaneously irradiates fan beam-shaped monochromatic X-rays with different energies to different parts of the subject, and converts each X-ray image into a single X-ray detection system. It was a device that took pictures with a device. This apparatus uses fan-beam X-rays, and scans by moving the subject in order to image the entire target region within the subject.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術は、エネルギーの異なる単色X線画像2枚
を撮影する場合、2画像撮影時間間隔が、2種類のファ
ンビーム状X線の被写体走査方向の位置の差と、被写体
走査速度で決まる。ファンビーム状X線間の位置の差は
有限な値を持っており、このため、心臓の拍動が無視で
きる時間間隔で2画像撮像をするためには、被写体を非
常に高速で動かさなくてはいけないという問題点を、上
記従来技術は持っている。
In the above-mentioned conventional technology, when two monochromatic X-ray images with different energies are taken, the time interval between the two images is determined by the difference in the position of the two types of fan beam X-rays in the object scanning direction and the object scanning speed. The difference in position between fan-beam X-rays has a finite value, so in order to capture two images at a time interval where the heart beat can be ignored, the subject must be moved at a very high speed. The above-mentioned conventional technology has the problem that it cannot be used.

本発明の目的は、被写体を動かすことなく、心臓の拍動
が無視できる短時間で、エネルギーの異なる単色X線に
よる2画像を撮影する装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an apparatus that can take two images using monochromatic X-rays with different energies in a short time when the heartbeat can be ignored without moving the subject.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、被写体中の目的部位全体を照射可能な錐状
単色X線ビームと、検出器としてX線イメージインテン
シフアイヤ(以下、X線IIと略記)とTVカメラを用
いて、順次的に、X線エネルギーの異なる単色X線画像
を高速で撮像することにより達成される。
The above purpose is achieved by sequentially using a cone-shaped monochromatic X-ray beam that can irradiate the entire target area of the subject, an X-ray image intensifier (hereinafter abbreviated as X-ray II) and a TV camera as detectors. , is achieved by capturing monochromatic X-ray images with different X-ray energies at high speed.

〔作用〕[Effect]

高速順次撮像方法について、第6図に示すタイムチャー
トをもとに説明する。図において、(1)はTVカメラ
の垂直同期信号を表わす。(2)は分光器による単色X
線のエネルギー切換えを表わし、この場合、造影剤中の
ヨウ素に吸収端エネルギーより高いエネルギーと低いエ
ネルギーとの間の切換えである。(3)は分光器として
2結晶型分光器を用い、2結晶間でのX線回折条件を調
整することにより、xiラシャターとしての機能を持た
せたときの動作を表わす。(4)はX線IIの出力像を
TVカメラに結像する光学系中の平面鏡の位置を表わす
。ここで、平面鏡位置Aのときは、第3図のように、撮
像管の撮像面中の電子ビーム走査面7の中で、X線II
の出力像を結像面8−1に結像する。また、平面鏡位置
Bのときは、第5図のように、X線IIの出力像を結像
面8−2に結像するものであり平面鏡位置Cのときは、
結像面8−1及び8−2以外の位置に、X線IIの出力
像を結像するものである。(5)は電子ビーム走査によ
る画像読出しを表わし、第3図及び第5図において、電
子ビーム走査面7の中で、結像面8−1及び8−2の領
域のみを同時に読み出すものである。
The high-speed sequential imaging method will be explained based on the time chart shown in FIG. In the figure, (1) represents the vertical synchronization signal of the TV camera. (2) is a monochromatic X obtained by a spectrometer
represents the energy switching of a line, in this case the switching between energy above and below the absorption edge energy of iodine in the contrast agent. (3) shows the operation when a two-crystal type spectrometer is used as the spectrometer, and by adjusting the X-ray diffraction conditions between the two crystals, it is given the function of an xi ray shutter. (4) represents the position of the plane mirror in the optical system that forms the output image of X-ray II on the TV camera. Here, when the plane mirror is at position A, as shown in FIG. 3, the X-ray II
The output image is formed on the imaging plane 8-1. In addition, when the plane mirror is at position B, the output image of X-ray II is focused on the imaging plane 8-2, as shown in FIG. 5, and when it is at the plane mirror position C,
The output image of X-ray II is formed at a position other than the imaging planes 8-1 and 8-2. (5) represents image readout by electron beam scanning, and in FIGS. 3 and 5, only the image forming planes 8-1 and 8-2 of the electron beam scanning plane 7 are read out simultaneously. .

第6図のタイムチャートにおいて1時間t1がらt2の
間は、単色X線エネルギーが吸収端エネルギーより低い
状態で、X線シャッターを開き、被写体にX線を照射す
る。このX線像は、X線工Iで検出し、平面鏡位置Aに
より、第3図の撮像管の撮像面中の結像面に8−1に結
像する。次に、時間t2からt3の間は、X線シャッタ
ーを閉じX線照射を停止して、分光器により単色X線エ
ネルギーが吸収端エネルギーより高い状態とする。そし
て、平面鏡位置は、位置Cとして、結像箱8−1及び8
−2上に、X!IIの出力像が結像しない状態とする。
In the time chart of FIG. 6, from one hour t1 to t2, the X-ray shutter is opened and the subject is irradiated with X-rays in a state where the monochromatic X-ray energy is lower than the absorption edge energy. This X-ray image is detected by the X-ray technician I, and is focused at 8-1 on the imaging plane in the imaging plane of the image pickup tube in FIG. 3 by the plane mirror position A. Next, between time t2 and t3, the X-ray shutter is closed, X-ray irradiation is stopped, and the monochromatic X-ray energy is brought into a state higher than the absorption edge energy by the spectrometer. The plane mirror positions are set as position C, and imaging boxes 8-1 and 8
-2 on top, X! It is assumed that the output image of II is not formed.

時間t3からt4の間は、単色X線エネルギーが吸収端
エネルギーより高い状態で、X線シャッターを開き、被
写体にX線を照射する。
Between time t3 and t4, the X-ray shutter is opened and the subject is irradiated with X-rays while the monochromatic X-ray energy is higher than the absorption edge energy.

このxm像は、X線IIで検出し、平面鏡位置Bにより
、第5図の撮像管の撮像面中の8−2に結像する。時間
t5からt9の間は、電子ビーム走査により、撮像面中
の結像面8−1及び8−2の画像を読み出す。
This xm image is detected by X-ray II, and is focused at 8-2 in the imaging plane of the imaging tube in FIG. 5 by the plane mirror position B. Between times t5 and t9, images on the imaging planes 8-1 and 8-2 in the imaging plane are read out by electron beam scanning.

このようにして、(ta  tl)の時間間隔て2画像
撮影ができる。さらに、時間t1からt7までを1周期
(1フレームに対応)として、2工ネルギー画像撮影を
1単位とした連続撮影ができる。
In this way, two images can be captured at a time interval of (ta tl). Further, continuous imaging can be performed in which two energy images are taken as one unit, with time t1 to t7 being one cycle (corresponding to one frame).

2結晶分光器を用いて、2結晶間でX線回折角度関係を
変えれば、回折X線としての単位X線が放出されたり、
放出されなかったりしてxaシャッターとしてはたらく
、しかし、分光用結晶からの散乱X線に関しては、常に
一定の割合で放出されている。この性能を利用し、回折
X線が放出される状態(X線シャッターが開)での撮像
画像から、回折X線が放出されない状態(X線シャッタ
ーが閉)での撮影画像を引くことにより、純粋に回折X
線のみにより画像を得ることができる。
By using a two-crystal spectrometer and changing the X-ray diffraction angle relationship between the two crystals, unit X-rays as diffracted X-rays can be emitted.
However, the X-rays scattered from the crystal for spectroscopy are always emitted at a constant rate. Utilizing this performance, by subtracting the captured image when diffracted X-rays are not emitted (X-ray shutter closed) from the captured image when diffracted X-rays are emitted (X-ray shutter open), Purely diffraction
An image can be obtained only by lines.

次に、撮像画像からX1IIの残像の影響を除く画像処
理方法について説明する。X線IIは、X線IIのX線
入力蛍光面、及び出力蛍光面に用いられている蛍光体の
性質により、第9図に示す残光特性を持つ。図において
は、時間○でX線エエへのX線入力を停止した後の残光
強度を示している。この残光のため、毎回の撮影画像中
に残像として、前回以前の撮影画像が混入している。こ
の残像の除去は、次のように行う。
Next, an image processing method for removing the influence of the X1II afterimage from the captured image will be described. X-ray II has the afterglow characteristic shown in FIG. 9 due to the properties of the phosphors used in the X-ray input phosphor screen and the output phosphor screen of X-ray II. The figure shows the afterglow intensity after the X-ray input to the X-ray controller was stopped at time ○. Because of this afterglow, images taken before the previous time are mixed in as afterimages in each shot image. This afterimage is removed as follows.

まず以下において、連続撮影により得られる各画像信号
に含まれる各画像撮影時の画像成分と、各画像撮影時よ
り以前の残像成分の割合を説明する。説明に使う記号は
、次のように定義する。
First, the ratio of image components at each image capturing time included in each image signal obtained by continuous imaging and afterimage components from before each image capturing time will be explained below. The symbols used in the explanation are defined as follows.

Syl:n画像目撮影時の信号成分 へm:各画像撮影時よりm画像前の画像の残像強度 このとき各画像信号に含まれる各画像撮影時の画像成分
強度と残像成分強度は次のように表わせる。
Syl: To the signal component at the time of capturing the nth image m: Afterimage intensity of the image m images before each image capture At this time, the image component intensity and afterimage component intensity at the time of each image capture included in each image signal are as follows. It can be expressed as

る。Ru.

ここでArnは、第9図に示すX線IIの残光特性を測
定することにより得られ、図中に示すように、撮影時間
間隔をtとすると、時間mXtにおける残光強度がAm
に等しい。
Here, Arn is obtained by measuring the afterglow characteristics of X-ray II shown in FIG. 9, and as shown in the figure, when the imaging time interval is t, the afterglow intensity at time mXt is Am
be equivalent to.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。本実
施例は、被写体13に造影剤を注入し血管造影を行うた
めのものである。撮影は、造影剤中のヨウ素のに吸収端
エネルギーより高いエネルギーの単色X線と、低いエネ
ルギーの単色X線で、2画像を撮像する。そして、ミれ
らの画像間で差分を取り、血管像のみを描出するエネル
ギー差分像撮影装置である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This embodiment is for performing angiography by injecting a contrast medium into a subject 13. Two images are taken using monochromatic X-rays with energy higher than the absorption edge energy of iodine in the contrast agent and monochromatic X-rays with lower energy. This is an energy difference imaging device that takes the difference between these images and depicts only a blood vessel image.

図において、25はX線源であり、電子蓄積すングなど
のシンクロトロン放射光発生装置である。
In the figure, 25 is an X-ray source, which is a synchrotron radiation generating device such as an electron storage device.

26は、シンクロトロン放射光としての連続X線である
26 is a continuous X-ray as synchrotron radiation light.

連続X線を単色X線とする分光器は、分光用結晶21と
22、及び、これらを動かす結晶微動機構23と24か
ら成る、2結晶型分光器を用いる。
A spectrometer that converts continuous X-rays into monochromatic X-rays uses a two-crystal type spectrometer consisting of spectroscopic crystals 21 and 22 and crystal fine movement mechanisms 23 and 24 that move them.

ここで、シンクロトロン放射光はファンビーム状X線で
あり、被写体に対して十分なX線照射領域を確保するに
は、ビーム拡大を行い錐状ビームと用いる。図において
、分光用結晶21の、結晶表面は結晶格子面29と非平
行なある面となるように切り出されている。入射X線で
ある連続X線26の内で、入射X線と結晶格子面29と
成す角θにより、ブラック条件を満たすエネルギーの単
色X線27のみが回折し、結晶格子面とθの角度で出射
される。このように、結晶格子面に対し、入射X線の視
射角と出射X線の視射角は等しい。
Here, the synchrotron radiation light is a fan-beam X-ray, and in order to ensure a sufficient X-ray irradiation area for the subject, the beam is expanded and used as a cone-shaped beam. In the figure, the crystal surface of the spectroscopic crystal 21 is cut out to be a plane non-parallel to the crystal lattice plane 29. Of the continuous X-rays 26 that are incident X-rays, only the monochromatic X-rays 27 with energy satisfying the Black condition are diffracted due to the angle θ formed between the incident X-rays and the crystal lattice plane 29, and at the angle θ with the crystal lattice plane. It is emitted. In this way, the glancing angle of the incident X-ray and the glancing angle of the outgoing X-ray with respect to the crystal lattice plane are equal.

しかし、分光用結晶の表面は結晶格子面と非平行である
ため、第7図に示す幾何学的関係より、入射X線である
連続X線26は、上下方向に拡大され、出射X線である
単色X線27として反射される。さらに、分光用結晶2
2として21と同じものを用いれば、拡大率は自乗とな
り、被写体に対して十分なX線照射領域を確保できる。
However, since the surface of the spectroscopic crystal is non-parallel to the crystal lattice plane, the continuous X-rays 26, which are incident X-rays, are expanded in the vertical direction due to the geometrical relationship shown in FIG. It is reflected as a certain monochromatic X-ray 27. Furthermore, spectroscopic crystal 2
If the same thing as 21 is used as 2, the magnification will be squared, and a sufficient X-ray irradiation area can be secured for the subject.

2結晶型分光器を用いて、ヨウ素に吸収端エネルギー前
後の単色X線を発生させるには、結晶微動機構23及び
24により、分光用結晶21及び22の結晶格子面が、
連続X線26と単色X線27、及び単色X線27と単色
X線28の間で、目的とする単色X線エネルギーでブラ
ッグ条件を満たすように設定すれば良い。このように、
結晶微動機構23及び24を駆動することにより、被写
体13にヨウ素吸収端エネルギー前後の単色X線を照射
することができる。
In order to generate monochromatic X-rays around the absorption edge energy of iodine using a two-crystal type spectrometer, the crystal lattice planes of the spectroscopic crystals 21 and 22 are adjusted by the crystal fine movement mechanisms 23 and 24 to
Settings may be made between the continuous X-rays 26 and the monochromatic X-rays 27, and between the monochromatic X-rays 27 and the monochromatic X-rays 28 so that the desired monochromatic X-ray energy satisfies the Bragg condition. in this way,
By driving the crystal fine movement mechanisms 23 and 24, the subject 13 can be irradiated with monochromatic X-rays around the iodine absorption edge energy.

また、2結晶型分光器を用いて、X線シャッターとして
の機能を持たすには、結晶微動機構23及び24により
、分光用結晶21及び22の結晶格子面が、連続X線2
6と単色X線27、及び単色X線27と単像X線28の
間で、目的とする単色X線エネルギーでブラック条件を
満たさないように設定すれば良い。この結果、被写体に
は単色X線が照射されなくなり、2結晶分光器がX線シ
ャッターとしての機能を有するようになる。
In addition, in order to have a function as an X-ray shutter using a two-crystal type spectrometer, the crystal lattice planes of the spectroscopic crystals 21 and 22 are adjusted to the continuous
6 and monochromatic X-rays 27, and between monochromatic X-rays 27 and single-image X-rays 28, settings may be made so that the target monochromatic X-ray energy does not satisfy the black condition. As a result, the object is no longer irradiated with monochromatic X-rays, and the two-crystal spectrometer functions as an X-ray shutter.

ここで、結晶微動機構23及び24において、結晶を駆
動するためにピエゾ素子を用いれば、高速エネルギー切
換え、及び、高速X線シャッターとしての動作が可能と
なる。
Here, if a piezo element is used to drive the crystal in the crystal fine movement mechanisms 23 and 24, high-speed energy switching and operation as a high-speed X-ray shutter become possible.

次に、検出器系について説明する。検出器系は、X線l
114、光学系10、TVカメラ11により構成されて
いる。X線像はX線IIにより可視光に変換され、X1
1IAIIより出力される。ここで、X線IIに入射す
るヨウ素吸収端エネルギー前後の単色X線による2X線
画像に対応して、X線工■出力像は、TVカメラの撮像
面上に異なる位置に、2画像として順次的に光学系によ
り結像するものである。以下に、1台のTVカメラによ
る、2画像撮影方式について説明する。
Next, the detector system will be explained. The detector system is
114, an optical system 10, and a TV camera 11. The X-ray image is converted into visible light by X-ray II,
Output from 1IAII. Here, corresponding to the two X-ray images of monochromatic X-rays before and after the iodine absorption edge energy incident on the X-ray II, the output images of the X-ray technician are sequentially placed as two images at different positions on the imaging surface of the TV camera. The image is formed using an optical system. A two-image photographing method using one TV camera will be described below.

第2図において、X線II出力像1から放出される可視
光線2は、光学系の中の1次レンズ3により平行光とな
る。この平行光は、1次レンズの光軸9に対して、θ1
の角度を持つ平面鏡4−1により反射され、2次レンズ
5により集光され、第3図に示すTVカメラの撮像面上
の電子ビーム走査面7の中の結像面8−1に、像6−1
として結像する。そして、次の別の単色X線エネルギー
に対応するX線画像撮影においては、第4図に示すよう
に、平面鏡を光軸9に対してθ2の角度を持たされた平
面鏡4−2により、X線II出力像から放出した可視光
線を反射し、2次レンズ5により集光して、第5図に示
すTVカメラ撮像面上の電子ビーム走査面7の中の結像
面8−2に、像6−2として結像する。このようにして
、X線エエに入射する単色X線のエネルギーの違いに応
じて、第1図に示す光学系10の中で、平面鏡の位置を
平面鏡4−1との間で、平面鏡駆動機構12により切換
えることにより、ヨウ素のに吸収端エネルギー前後の単
色X線による2画像を、撮像管の光電面に電荷分布とし
て蓄積状態とすることができる。そして、画像読出しに
おいて、撮像管の電子ビーム走査により、同時に2画像
を読出すことができる。さらに、平面鏡の位置切換を行
うために光学系の平面鏡駆動機構としてピエゾ素子を用
いれば、高速2画像撮影が可能となる。また、平面鏡駆
動機構により、XmII出力像を、第3図の結像面8−
1及び第5図の結像面8−2以外の位置に結像する状態
とすることにより、高速光シカツタ−としての機能を平
面鏡駆動機構が持つ。
In FIG. 2, visible light rays 2 emitted from an X-ray II output image 1 are converted into parallel light by a primary lens 3 in the optical system. This parallel light is θ1 with respect to the optical axis 9 of the primary lens.
It is reflected by a plane mirror 4-1 having an angle of 6-1
imaged as. Then, in the next X-ray image capturing corresponding to another monochromatic X-ray energy, as shown in FIG. The visible light emitted from the line II output image is reflected and condensed by the secondary lens 5 onto the imaging plane 8-2 in the electron beam scanning plane 7 on the TV camera imaging plane shown in FIG. The image is formed as image 6-2. In this way, the position of the plane mirror is adjusted between the plane mirror 4-1 and the plane mirror drive mechanism in the optical system 10 shown in FIG. By switching by 12, two images of monochromatic X-rays before and after the absorption edge energy of iodine can be stored as a charge distribution on the photocathode of the image pickup tube. In image readout, two images can be read out simultaneously by scanning the electron beam of the image pickup tube. Furthermore, if a piezo element is used as the plane mirror drive mechanism of the optical system to switch the position of the plane mirror, high-speed two-image photography becomes possible. In addition, the plane mirror drive mechanism moves the XmII output image to the imaging plane 8-
1 and 5, the plane mirror drive mechanism has a function as a high-speed optical shutter.

本実施例に示す装置は、第1図に示すシーケンスコント
ローラー30により、TVカメラの垂直同期信号に従っ
て駆動し、ヨウ素吸収端エネルギー前後の単色X線によ
る2画像撮影を行うものであり、次に、その駆動シーケ
ンスを第6図により説明する。図において、(1)はT
Vカメラの垂直同期信号であり、時間t1からt7が1
フレームである。(2)は、分光器による単色X線エネ
ルギー切換えを表わし、第1図に示す結晶微動機構23
及び24を駆動して、ヨウ素に吸収端エネルギーより高
いエネルギーを発生している状態、または、低いエネル
ギーを発生している状態を表わす。(3)は、X線シャ
ッターの動作状態を表わし、開のとき、2結晶分光器の
2結晶間で、特定の単色X線エネルギーに対してX線回
折条件を満たす状態となり、単色X線が出射される。ま
た、閉のときは、2結晶間で、X線回折条件を満たさな
い状態であり、X線が出射されないことを表わす。(4
)は、平面鏡位置、つまり、X線II出力像の撮像管で
の結像位置を表わす。平面鏡位置Aは、第3図の電子ビ
ーム走査面の中で、X線■I出力像を結像面8−1に結
像する状態であり、位置Bは、第5図で結像面8−2に
結像する状態を表わす。位置Cは、X線II出力像が結
像面8−1及び8−2以外の位置に結像する状態であり
、TVカメラに画像が入力しない光シャッターを閉じた
状態に相当することを表わす。(5)は、電子ビーム走
査による撮像管からの画像読出しを表わし、電子ビーム
走査面の中で、結像面8−1及び8−2の部分の画像情
報のみを読み出すものである タイムチャートにおいて、時間t1からt2の間は、単
色X線エネルギーがヨウ素に吸収端エネルギーより低い
状態で、X線シャッターを開き、被写体にX線照射をす
る。このX線像は、X線IIで検出し、平面鏡位置Aに
より、撮像管の結像面8−1に結像し、光電膜上に電荷
分布として蓄積する。時間t2からt3の間は、分光器
によるエネルギー切換えを行う。この間、X線シャッタ
ーは閉じ、また、平面鏡位置Cとして、XIIIの残光
がTVカメラに入力しないように、光シャッターを閉じ
た状態とする。時間t3からt4の間は、単色X線エル
ギーがヨウ素に吸収端エネルギーより高い状態で、X線
シャッターを開き、被写体にX線照射する。このX線像
は、X線IIで検出し、平面鏡位置Bにより、撮像管の
結像面8−2に結像し、光電膜上に電荷分布として蓄積
する。この結果、時間t5では、電子ビーム走査面の中
で結像面8−1及び8−2に、ヨウ素に吸収端エネルギ
ー前後の2画像が電荷分布として蓄積された状態となる
。ここで、撮像管の電子ビーム走査は、第3図に示す電
子ビーム走査面上を、水平方向に1走査線ずつ順次的に
上から下に向かって走査するものであり1時間t5まで
は、電子ビーム走査が結像面8−1及び8−2までは達
していない。
The apparatus shown in this embodiment is driven by the sequence controller 30 shown in FIG. 1 in accordance with the vertical synchronization signal of the TV camera, and takes two images using monochromatic X-rays before and after the iodine absorption edge energy. The driving sequence will be explained with reference to FIG. In the figure, (1) is T
V camera vertical synchronization signal, time t1 to t7 is 1
It is a frame. (2) represents monochromatic X-ray energy switching by a spectrometer, and the crystal microtremor mechanism 23 shown in FIG.
and 24 are driven to represent a state in which energy higher than the absorption edge energy is generated in iodine, or a state in which energy lower than the absorption edge energy is generated. (3) represents the operating state of the X-ray shutter; when it is open, the X-ray diffraction conditions are satisfied for a specific monochromatic X-ray energy between the two crystals of the two-crystal spectrometer, and monochromatic X-rays are It is emitted. Further, when it is closed, it means that the X-ray diffraction conditions are not satisfied between the two crystals, and no X-rays are emitted. (4
) represents the plane mirror position, that is, the imaging position of the X-ray II output image on the imaging tube. The plane mirror position A is a state in which the X-ray ■I output image is focused on the imaging plane 8-1 in the electron beam scanning plane in FIG. -2 represents the state where the image is formed. Position C is a state in which the X-ray II output image is formed at a position other than the imaging planes 8-1 and 8-2, and corresponds to a state in which the optical shutter is closed so that no image is input to the TV camera. . (5) represents image reading from the image pickup tube by electron beam scanning, and is a time chart in which only the image information of the imaging planes 8-1 and 8-2 in the electron beam scanning plane is read out. , between times t1 and t2, the X-ray shutter is opened and the subject is irradiated with X-rays in a state where the monochromatic X-ray energy is lower than the absorption edge energy of iodine. This X-ray image is detected by X-ray II, focused on the imaging plane 8-1 of the image pickup tube by the plane mirror position A, and accumulated as a charge distribution on the photoelectric film. Between time t2 and t3, energy switching is performed by the spectrometer. During this time, the X-ray shutter is closed, and the optical shutter is kept closed at the plane mirror position C so that the afterglow of XIII does not enter the TV camera. Between time t3 and t4, the X-ray shutter is opened and the subject is irradiated with X-rays in a state where the monochromatic X-ray energy is higher than the absorption edge energy of iodine. This X-ray image is detected by X-ray II, focused on the imaging plane 8-2 of the imaging tube by the plane mirror position B, and accumulated as a charge distribution on the photoelectric film. As a result, at time t5, two images before and after the absorption edge energy of iodine are accumulated as a charge distribution on the imaging planes 8-1 and 8-2 in the electron beam scanning plane. Here, the electron beam scanning of the image pickup tube is to sequentially scan the electron beam scanning surface shown in FIG. 3 from top to bottom in the horizontal direction one scanning line at a time, and up to 1 hour t5, The electron beam scan does not reach the imaging planes 8-1 and 8-2.

時間t5からt6の間は、結像面8−1及び8−2上を
、電子ビーム走査し光電膜上に蓄積されている2画像を
同時に読出し、画像データとして画像記録処理装置31
に記録する。
Between time t5 and t6, the image forming planes 8-1 and 8-2 are scanned by the electron beam, and the two images accumulated on the photoelectric film are simultaneously read out and sent to the image recording processing device 3 as image data.
to be recorded.

以上の結果として、ヨウ素に吸収端エネルギー前後の単
色X線による2画像を(t3 tl)の時間間隔で撮影
することができる。この、(t4−11)は、1フレー
ムの時間(tフーt1)に比べて、174以下の時間で
あり、例えば、1フレームを33.3ミリ秒とすると、
8ミリ秒程度の時間間隔で2画像撮像ができる。また、
1フレームを1同期として、2画像撮影を1単位とした
連続撮影が可能である。
As a result of the above, two images of monochromatic X-rays before and after the absorption edge energy of iodine can be taken at a time interval of (t3 tl). This (t4-11) is 174 or less time compared to the time of one frame (tfut1). For example, if one frame is 33.3 milliseconds,
Two images can be captured at a time interval of about 8 milliseconds. Also,
Continuous photography is possible with one frame being one synchronization and two images being photographed as one unit.

ここで得られた2画像は、2結晶分光器から生じる散乱
X線による画像成分を含んでいる。この成分を除去し、
純粋に単色X線のみによる画像を得る方式を以下に説明
する。このためには、2結晶分光器において、分光用結
晶21及び22の結晶格子面が、連続X線26と単色X
線27、及び単体X線27と単色X線28の間で、特定
の単色X線エネルギーに対して、ブラック条件を満たさ
ないような設定とし、この状態で画像撮影をする。
The two images obtained here include image components due to scattered X-rays generated from the two-crystal spectrometer. remove this component,
A method of obtaining an image using purely monochromatic X-rays will be described below. For this purpose, in the two-crystal spectrometer, the crystal lattice planes of the spectroscopic crystals 21 and 22 must be aligned with the continuous X-ray 26 and the monochromatic
Settings are made such that the black condition is not satisfied for a specific monochromatic X-ray energy between the line 27 and the single X-ray 27 and the monochromatic X-ray 28, and an image is taken in this state.

この画像は、分光結晶による散乱X線のみによるもので
あり、画像記録処理装置にこの画像を入力し、前記の単
色X線による2画像から、この画像を引くことにより、
純粋に単色X線のみによる2画像が得られる。
This image is created only by X-rays scattered by the spectroscopic crystal, and by inputting this image into an image recording processing device and subtracting it from the two images created by monochromatic X-rays,
Two images are obtained using purely monochromatic X-rays.

上記の処理を受けた2画像に対して、次に、画像記録処
理装置において、別の画像処理を行う。
The two images subjected to the above processing are then subjected to another image processing in the image recording processing device.

まず、残光の影響を除く処理を行うが、この場合は2画
像連続撮影であり、時間t3からt4の間に撮影した画
像(高エネルギー画像)より、時間t1からt2の間に
撮影した画像(低エネルギー画像)のX線IIの残像に
よる残像成分を除けば良い。第8図に、画像記録処理装
置における。残像除去処理部分の構成を示す。図におい
て、33は1画像を記録する画像メモリ、34は2画像
間の処理において、おのおの対応する画素ごとに引算を
行う引算器、35は画像メモリの画素全体に一定の係数
を掛ける掛算器、36は一定の係数を保持する係数保持
用レジスタである。
First, processing is performed to remove the influence of afterglow, but in this case two images are taken consecutively, and the image taken between time t1 and t2 is better than the image taken between time t3 and t4 (high energy image). It is sufficient to remove the afterimage component due to the afterimage of X-ray II (low energy image). FIG. 8 shows an image recording processing apparatus. The configuration of the afterimage removal processing section is shown. In the figure, 33 is an image memory that records one image, 34 is a subtracter that performs subtraction for each corresponding pixel in processing between two images, and 35 is a multiplier that multiplies all pixels of the image memory by a certain coefficient. 36 is a coefficient holding register that holds constant coefficients.

係数保持用レジスタに保持する係数は、以下の方法で得
る。第9図に、X線IIの残光特性を示す。横軸におい
て、時間0ミリ秒で入射X線を止めた場合、出力される
可視光像の強度(縦軸は、X線照射中の強度を1として
規格化)は、図のように減衰する。本実施例において、
2画像の撮像時間間隔は(ta−t□)であり、これが
図中のm−tに対応し、この時間における残光強度An
が、高エネルギー画像に混入している低エネルギー画像
の残像成分である。このため、係数保持用レジスタに保
持する係数値は、時間(ta  tl)に対応するm−
tにおける、X線照射中の強度を1として規格化した残
光強度の相対値Amであり、このAmを測定して係数保
持用レジスタに入れる。
The coefficients held in the coefficient holding register are obtained by the following method. FIG. 9 shows the afterglow characteristics of X-ray II. On the horizontal axis, if the incident X-ray is stopped at a time of 0 milliseconds, the intensity of the output visible light image (the vertical axis is normalized with the intensity during X-ray irradiation as 1) will attenuate as shown in the figure. . In this example,
The imaging time interval between the two images is (ta-t□), which corresponds to m-t in the figure, and the afterglow intensity An at this time is
is the afterimage component of the low energy image mixed in the high energy image. Therefore, the coefficient value held in the coefficient holding register is m- corresponding to the time (ta tl).
This is the relative value Am of the afterglow intensity at time t, which is normalized by setting the intensity during X-ray irradiation to 1, and this Am is measured and stored in a coefficient holding register.

画像処理プロセスとしては、まず低エネルギー画像の画
像データを画像メモリに記録する。次に、この画像デー
タの全画素に掛算器により、係数保持用レジスタの係数
Amを掛け、この結果を、入力した高エネルギー画像の
画像データより画像ごとに対蓬して、引算器により引く
ことにより、高エネルギー画像より低エネルギー画像の
残像を除くことができる。
In the image processing process, first, image data of a low energy image is recorded in an image memory. Next, all pixels of this image data are multiplied by the coefficient Am of the coefficient holding register using a multiplier, and this result is compared with the image data of the input high energy image for each image and subtracted using a subtracter. By doing so, it is possible to remove the afterimage of the low energy image more than that of the high energy image.

残像除去処理を行った後、残像の影響のない高エネルギ
ー画像と低エネルギー画像間で差分を取ることにより、
目的とするエネルギー差分像が得られる。
After performing afterimage removal processing, by taking the difference between a high energy image and a low energy image that are not affected by afterimages,
The desired energy difference image is obtained.

ここで、ヨウ素に吸収端エネルギー前後の単色X線エネ
ルギーは、互いに近接している。このた 4め造影剤以
外の生体組織のX線吸収率は、これら2エネルギーでほ
とんど変化しないため、生体組織のコントラストは、高
エネルギー画像と低エネルギー画像で、はとんど同じで
ある。しかし、造影剤に関しては、ヨウ素に吸収端エネ
ルギーを挾んでいるため、コントラストは2画像で大き
く異なる。この結果、ネエルギー差分像においては、生
体組織の画像成分が消去され、血管像のみの高コントラ
スト画像が得られる。また、撮影時間間隔(t3 tl
)を、生体組織の動きが無視できる短時間に設定でき、
生体組織の動きにより、エネルギー差分像中に偽像が生
じることはない。
Here, the monochromatic X-ray energies before and after the absorption edge energy of iodine are close to each other. For this reason, the X-ray absorption rate of living tissue other than the contrast agent hardly changes between these two energies, so the contrast of living tissue is almost the same between high-energy images and low-energy images. However, regarding the contrast agent, since the absorption edge energy is sandwiched between the iodine and the contrast agent, the contrast differs greatly between the two images. As a result, in the energy difference image, the image components of the living tissue are erased, and a high-contrast image containing only the blood vessel image is obtained. In addition, the shooting time interval (t3 tl
) can be set to a short time that the movement of living tissue can be ignored.
No artifacts occur in the energy difference image due to movement of the living tissue.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、X線IIの残像の影響を受けず、生体
の動きが無視できる短時間で複数枚の画像撮像が可能で
あり、X線IIの残像によるコントラストの低下や、生
体の動きの結果生じる偽像のない、高コントラストのエ
ネルギー差分画像を得ることができるという効果がある
According to the present invention, it is possible to capture multiple images in a short time without being affected by the afterimage of X-ray II and the movement of the living body is negligible, and it is possible to take a plurality of images in a short period of time without being affected by the afterimage of X-ray II. This has the advantage that it is possible to obtain a high-contrast energy difference image without artifacts that occur as a result of .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、X線像撮影装置において、X線源と、X線エネルギ
ーを変更する手段と、X線シャッターと、X線イメージ
インテンシフアイヤと、TVカメラと、X線イメージイ
ンテンシフアイヤの出力像をTVカメラの撮像面に結像
する光学系により構成されており、X線エネルギーを変
更する手段として2結晶型分光器を用いることにより、
2結晶間のX線回折角度関係を変えて、X線シャッター
としての機能を持たせ、かつX線イメージインテンシフ
アイヤの出力像をTVカメラの撮像面上の異なる位置に
順次的に結像することにより、TVカメラが同時に複数
枚の画像を撮像可能とする光学系を有することを特徴と
するX線エネルギー差分像撮影装置。 2、前記光学系は光学レンズと平面鏡を含み、該平面鏡
による可視光線の反射角度を変えることにより、前記T
Vカメラの撮像面上への結像位置を変えることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載のX線エネルギー差分
像撮影装置。 3、前記光学系は、光学レンズと平面開を含み、該平面
鏡による可視光線の反射角度を変えることにより、X線
イメージインテンシフアイヤの出力像を、TVカメラの
撮像面上の画像検出領域以外の位置に結像することによ
り、光シャッターとしての機能を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載のX線エネルギー差分像
撮影装置。 4、TVカメラの画像信号を読み出し、画像信号の記録
及び処理を行う画像処理装置をさらに有し、該画像処理
装置は、前記TVカメラより読み出された画像信号から
X線イメージインテンシフアイヤの残像による前回及び
前回以前の撮影画像の残留成分に対応した画像信号を減
じて、今回の撮像による画像のみを算出する機能を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のX線
エネルギー差分像撮影装置。 5、前記X線源として高エネルギー電子蓄積リングより
放出される特許請求の範囲第1項に記載のシンクロトロ
ン放射光を用いることを特徴とするX線エネルギー差分
像撮影装置。 6、前記X線エネルギーを変更する手段として2結晶型
分光器を用い、2結晶間のX線回折角度関係を変えて回
折X線による画像と散乱X線のみによる画像とを撮影し
、かつ両画像間で差分を取ることにより散乱X線の影響
のない画像のみを算出する演算手段をさらに有すること
を特徴とする特許請求の範囲第1図の記載のX線エネル
ギー差分像撮影装置。
[Claims] 1. An X-ray image capturing apparatus, which includes an X-ray source, a means for changing X-ray energy, an X-ray shutter, an X-ray image intensifier, a TV camera, and an X-ray image intensifier. It consists of an optical system that focuses the output image of the shifter on the imaging surface of the TV camera, and by using a two-crystal spectrometer as a means to change the X-ray energy,
By changing the X-ray diffraction angle relationship between the two crystals, it functions as an X-ray shutter, and the output images of the X-ray image intensifier are sequentially focused on different positions on the imaging surface of the TV camera. An X-ray energy difference imaging device characterized by having an optical system that allows a TV camera to simultaneously capture a plurality of images. 2. The optical system includes an optical lens and a plane mirror, and by changing the reflection angle of visible light by the plane mirror, the T
The X-ray energy differential imaging device according to claim 1, characterized in that the imaging position on the imaging surface of the V camera is changed. 3. The optical system includes an optical lens and a plane aperture, and by changing the angle of reflection of visible light by the plane mirror, the output image of the X-ray image intensifier is adjusted to a region other than the image detection area on the imaging surface of the TV camera. The X-ray energy difference imaging device according to claim 1, having a function as an optical shutter by forming an image at the position. 4. It further has an image processing device that reads out the image signal of the TV camera, records and processes the image signal, and the image processing device extracts the image signal of the X-ray image intensifier from the image signal read out from the TV camera. The X-ray according to claim 1, characterized in that it has a function of subtracting image signals corresponding to residual components of the previous and previous captured images due to afterimages and calculating only the image captured this time. Energy difference imaging device. 5. An X-ray energy differential imaging apparatus characterized in that the synchrotron radiation light according to claim 1, which is emitted from a high-energy electron storage ring, is used as the X-ray source. 6. A two-crystal spectrometer is used as a means for changing the X-ray energy, and the relationship between the X-ray diffraction angles between the two crystals is changed to take images of diffracted X-rays and only scattered X-rays, and both 1. The X-ray energy difference imaging apparatus according to claim 1, further comprising calculation means for calculating only images free from the influence of scattered X-rays by taking a difference between images.
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