JPH0126019B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小直径の透過性一次放射ビームを被検
体内に照射し、発生した散乱放射線を絞り装置で
制限すると共に複数個の検出素子を具える検出素
子アレーにより測定し、斯る後に一次ビームに沿
う被検体内の密度分布を測定値から再現して被検
体を検査する放射線検査方法並びに該方法を実施
する装置に関するものである。斯る方法はドイツ
国特許公開第2713581号明細書により既知である。
この既知の方法では絞り装置は一次放射ビームの
方向に対し略々直角に延在するスリツト状の絞り
開口を有し、このスリツト状絞り開口を通して一
次ビーム上の１点と検出素子アレーの１つの検出
素子とが直線的に対面するようになつている。斯
くして、各検出素子は一次ビームの通路に沿つた
異なる部分からの散乱放射線を測定し、その値は
物体の特定部分の密度の測定値となる。

このように散乱放射線を利用して密度分布を測
定しているが、検出素子アレーで測定される測定
結果は散乱放射線により不正確なものにもなる。
これは、一次ビームに沿つて物体内で発生した散
乱放射線の１部分が更に物体内で１回以上散乱さ
れ、このように複数回繰り返えし散乱された放射
線（以後、斯る放射線を一次ビームにより直接発
生された単（一回）散乱放射線に対し多重散乱放
射線という）が、その散乱原点から直接検出素子
アレーに入射する単散乱放射線とは異なる検出素
子に入射するためである。

この多重散乱放射線は、検出素子アレーの前
に、放射線吸収材料（例えば鉛）から成る多数の
薄板を一次ビームを含む多数の共線平面内に配置
することにより減少させることができることは既
知である（以後これらの薄板をコリメータ板とい
う）。このようにすれば、上述の平面から外れて
伝播する散乱放射線は大部分除去されるが、上述
の面内を伝播する多重散乱放射線は除去されな
い。

本発明の目的は多重散乱放射線を測定し、これ
に応じて密度分布を補正することにより多重散乱
放射線の影響を除去することにある。

本発明では、この目的を達成するために、上述
の方法において検出アレーの少くともいくつかを
単散乱放射線から少くとも時々遮蔽し、遮蔽時に
これら検出素子により測定された値を用いて単散
乱放射線を含む測定中に発生された値を補正する
ことを特徴とする。

このためには、常規測定値は単散乱放射線によ
り生ずる成分と多重散乱放射線により生ずる成分
の合成により生じ、その多重散乱放射線により生
ずる成分の強度の局部的分布は単散乱放射線の強
度の局部的分布よりも変動が少ないものとする。
この場合少くともいくつかの検出素子を単散乱放
射線から少くとも時々遮蔽すると、これら検出素
子は多重散乱放射線のみを検出し、次いでこれら
検出素子により測定された値（補正値）を単散乱
放射線と不所望な多重散乱放射線の合成を測定し
て得られる値から減算することにより補正された
測定値が得られる。

本発明方法を実施する装置においては、一次放
射ビームを発生する少くとも１個の放射源と；一
次ビームに沿つて物体内で発生された散乱放射線
を測定する検出素子アレーと；該検出素子アレー
と一次ビームとの間に配置され、長さ方向が一次
ビームに対し直角に延在するスリツト状開口を有
する絞り装置と；該絞り装置と前記検出素子アレ
ーとの間に配置され且つ一次ビームを含む多数の
共線平面内に略々配置された放射線吸収材料製の
多数のコリメータ板とを具える放射線検査装置に
おいて、一次ビームと、前記絞り装置、検出素子
アレー及びコリメータ板とを前記コリメータ板の
配置面が一次ビームの外側で互に交わるように相
対的に移動させる装置を設けたことを特徴とす
る。

本発明装置の一例では、この相対移動を検出素
子アレー並びに絞り装置及びコリメータ板の位置
をスリツト状絞り開口の長さ方向に移動させる駆
動機構により達成する。こうして検出素子アレー
並びに絞り装置及びコリメータ板を側方に移動さ
せると、この場合には多重散乱放射線のみを検出
素子アレーにより測定することができる。このよ
うにして検出された補正値は、直接測定の値を補
正するためにその値から減ずる前に、上述の移動
により生ずる平均多重散乱強度の変化を相殺する
係数を乗ずる必要がある。この係数は人体模型か
ら得られた測定データから算定することができ
る。

本発明装置の第２の例では、一次ビームと、絞
り装置、検出素子アレー及びコリメータ板との相
対移動を達成するために、放射源の前に少くとも
２個の互に離間した一次ビームを形成する少くと
も２個の開口を有する固定絞りを配置し、更にこ
の絞りの前に、駆動機構に連結され且つ回転軸に
対し円弧状の少くとも２個の開口が設けられてい
る回転吸収円板を配置する。この回転吸収円板の
これら開口は回転軸を中心に互い違いに配置する
と共に回転軸からそれぞれ異なる距離に配置して
各開口が固定絞りにより形成された複数個のビー
ムの１つを通すようにする。

このようにしても一次ビームと絞り装置との相
対移動が達成される。

この例においては、前記コリメータ板を含む平
面の交線に対応する一次ビームを通す吸収円板の
開口を他の開口よりも長く形成するのが好適であ
る。このようにすると、多重散乱放射線の検出中
に患者に照射される照射線量が低減する。

以上述べた構成では、コリメータ板を必要とす
る。本発明の他の例では、このコリメータ板を省
略することができ、この場合検出素子アレーの構
成を簡単化できると共にその感度を高めることが
できる。本例装置は、絞り開口と一次ビームの通
路に沿つた物体の散乱点とを含むそれぞれの平面
内に少くとも２個の検出素子を設けて各別の対応
する信号を発生するようにし、これら検出素子の
一方を吸収素子により単散乱放射線から遮蔽する
構成とする。この構成では非遮蔽検出素子から単
散乱放射線により発生される測定値が、単散乱放
射線から遮蔽された検出素子から多重散乱放射線
により発生される測定値が同時に得られる。

以下図面につき本発明を詳細に説明する。

第１図には被検体１がテーブル２上に載置され
た状態が示されている。被検体１には、その両側
にあるＸ線源４ａ，４ｂにより発生され絞り装置
（図示せず）で制限された透過性放射線の一次ビ
ーム３が照射される。この制限された一次ビーム
の太さによつて装置の解像度が決まり、その断面
積を小さくする程解像度が良くなる。

Ｘ線源４ａ及び４ｂ内に含まれているＸ線管に
供給する電圧は約350KVである。このように２
個の放射源を用いると、患者への放射密度が小さ
くできると共に、吸収による一次ビームの減衰を
コンプトン散乱による減衰と比較して小さくでき
る。

一次ビーム３の進路に沿つて被検体内の各部で
発生された散乱放射線は被検体の上方に配置され
た絞り装置６のスリツト状開口７（可調整とする
のが好適）を経て検出素子アレーＤに到達する。
検出素子アレーＤは複数個の検出素子d₁，d₂，d₃
等から成り、これら素子は一次ビームに平行な直
線に沿つて互に隣接して配列される。第１図に示
すように、測定表面として作用するこれら検出素
子の表面は矩形を有し、その縦方向は一次ビーム
に対し直角方向に延在する。絞り装置６のスリツ
ト状開口７も矩形であるが、その縦横の寸法は検
出素子の縦横の寸法より、一次ビームから開口ま
での距離と検出素子までの距離との比の割合で小
さくする。この絞り装置６のスリツト状開口７に
よつて、一次ビーム３の進路に沿つた１つの位置
と検出素子群Ｄ内の１つの素子とが直接対応し、
所定の点において一次ビームにより発生された散
乱放射ローブは１個もしくは２個の隣接検出素子
に特定された特定の通路に沿つて検出器アレーＤ
に入射する。このように、各検出素子は一次ビー
ムの通路上の特定の点又は部分から出る散乱放射
線を“見る”ことになり、一次ビームの進路上の
各点又は各部が異なる検出素子に対応することに
なる。

被検体１と一次ビーム３との相対位置をシフト
させることにより、人体の異なる部分を照射し、
その密度分布を検出素子アレーにより検出するこ
とができる。種々の相対位置に対しこの処理を繰
り返えせば、被検体の任意の所望の部分全域に亘
つて密度分布を検出することができ、その検査部
分は必ずしも平面にする必要はない。

同一の構成の絞り装置及び検出素子アレーをテ
ーブル２の下方に配置することができる。各検出
素子は絞りスリツトを通り一次ビームと交差する
面内に位置させて上側の検出素子アレーＤの対応
する検出素子と同一の被検体部分からの散乱放射
線を検出するようにする。

第２図はテーブル２上の被検体１と、その上方
に配置された絞り装置６及び検出素子アレーＤの
一次ビーム３に垂直な断面図を示す。この図にお
いて各検出素子及びスリツトの縦方向は水平方向
である。絞り装置６の内部には検出素子アレーの
前面にコリメータとして作用する多数の互いに離
間した放射線吸収材料の薄板２０を配置する。こ
れらコリメータ板は、一次ビーム３を含む共線平
面であつて各検出素子及びスリツトの縦方向に対
し直角に延在する多数の平面内に位置させる。こ
の結果、単（一回）散乱放射線は実際上減衰され
ずに検出素子アレーに到達するが多重（複数回）
散乱放射線はそれが一次ビームを含む平面内を伝
播しない場合にはコリメータ板２０に衝突して吸
収される。

第３図は、絞り装置６を検出素子アレー及びコ
リメータ板２０と共に固定レール１０に沿つてモ
ータ駆動装置１８により移動させることができる
ことを示す。レール１０はスリツト状開口７の縦
方向と平行に、従つて一次ビーム３の方向に対し
直角に延在する。更に、図には絞り装置６は左方
に移動されていて、コリメータ板２０を含む平面
が最早一次ビーム３において互に交わらず、投射
面に垂直な軸３ａにおいて互に交わる状態を示し
てあり、点３と３ａと間の距離が第２図の位置に
対する移動量を示す。図から明らかなように、一
次ビーム３から発する単散乱放射線（図には一例
としてビーム１２のみを示す）はコリメータ板２
０の１つの板で吸収されて検出素子アレーＤに到
達し得ない。これに対し、多重散乱放射線（図に
は一例としてビーム１４のみを示す）は、各コリ
メータ板の面に沿つた方向に伝播する限り、コリ
メータ板間の通路を経て検出素子アレーＤに到達
し得る。多重散乱放射線の強度は空間的に比較的
僅かに相違するだけであるから、この位置で検出
素子により測定される多重散乱放射線は、コリメ
ータ板２０を第２図に示すように一次ビーム３に
指向させたときにその検出素子が測定する多重散
乱放射線成分に略々一致する。第３の処理として
絞り装置を反対（右）方向に移動させて、各コリ
メータ板２０を含む平面が一次ビーム３の右方の
軸線で交わるようにし、この位置と第３図に示す
位置の両位置において検出される多重散乱放射線
に基づいて補正値を決定するのが好適である。

第４図はこのようにして得られた値を処理する
装置を示す。検出素子アレーの一検出素子で測定
された値を必要に応じアナログ−デジタル変換し
た後にリード線２０とマルチプレクサ２１を経て
３個の中間メモリ２２，２３，２４の１つに供給
する。マルチプレクサ２１を制御装置（図示せ
ず）により制御してコリメータ板の面が一次ビー
ムと交わる位置での第１測定値をメモリ２２に、
この位置から側方にずれた他の２つの位置でのメ
モリ２３及び２４にそれぞれ記憶する。メモリ２
３及び２４内の値は加算装置２５で加算し、乗算
装置２６において係数Ｇを乗算する。この係数
は、単散乱放射線と一緒に多重散乱成分の強度を
検出するとき（第２図に示す位置）と、多重散乱
放射線のみの強度を検出するときの総合感度の差
（これは例えば多重散乱放射線のみを検出すると
きは一次ビームの強度を弱めることにより起る）
を相殺するように、また必要に応じそれぞれの場
合における検出素子の照射時間の差を補償するよ
うに選定する。これがため、乗算装置２６の出力
信号は第１位置（第２図における多重散乱放射線
の強度の測定値となる。この信号を減算装置２７
においてメモリ２２内に蓄積されている全散乱放
射線（単散乱放射線＋多重散乱放射線）の測定値
である信号から引算する。これがため、減算装置
２７の出力端子には当該検出素子により測定され
た単散乱放射線のみを表わす信号が得られ、この
信号は計算及び記憶装置２８に供給される。

素子２０及び２７に相当する素子を他の検出素
子に対し設けることもできる。しかし、コリメー
タ板が一次ビームの外側で交わる位置での数個の
検出素子の出力信号を加算し、多重散乱放射線の
空間的積分値を生じさせ、この値を第２図に示す
位置で測定された全散乱放射線（単散乱＋多重散
乱放射線）を表わす信号から引算することもでき
る。当然のことながら、この場合には異なる重み
係数を選択しなければならない。また、多重散乱
放射線は空間的に比較的僅かに相違するだけであ
るという事実から、いくつかの検出素子のみ、例
えば４番目毎の検出素子のみを多重散乱放射線の
検出に用い、これら素子の出力信号を隣接する各
検出素子から得られる値の補正に用いることもで
きる。更にまた、中間メモリがマルチプレクサ動
作で各検出素子に接続される場合には全ての検出
素子に対し１個の加算装置２５、１個の乗算装置
２６及び１個の減算回路２７を用いることができ
る。この場合には減算回路２７から補正された値
が順次に発生する。

計算及び記憶装置２８において行なわれる斯く
補正された値からの密度分布の再現は比較的簡単
である。それは、ドイツ国特許公開第2713581号
に既に説明されているように各値が１つの特定の
点の密度を表わすからである。計算及び記憶装置
２８に例えば陰極線管を具える表示装置２９を接
続して密度分布を可視表示する。

多重散乱放射線を検出するために必要とされ
る、一次ビームと絞り装置（検出素子アレー及び
積層板と一緒）との相対シフトは、絞り装置を固
定して一次ビームをシフトさせることにより達成
することもできる。このためには、２個のＸ線源
４ａ及び４ｂ（第１図）により発生されるＸ線ビ
ームを第５及び第６図に示すような装置により検
査部分に供給する必要がある。ここで第５図はこ
の装置の一次ビームに直角の面における断面図を
示し、第６図はこの装置の一次ビームと同一面に
おける断面図を示す。

比較的大きな断面積を有する一次放射ビーム３
０（第６図）を、一直線に互に隣接する３個の平
行開口５１，５２及び５３を有する固定コリメー
タ絞り５に入射させる。一次ビームはこれら開口
で３本の一次ビーム３，３ｃ及び３ｂに分割され
る（第６図）。これら３本の一次ビームは、モー
タ（図示せず）で駆動され、これら一次ビームと
平行且つこれらビームの軸線と同一面内にある軸
線１６を中心に回転する吸収円板１５に入射す
る。吸収円板１５は３個の円弧開口１５１，１５
２及び１５３を有し、これら開口は回転軸を中心
に互い違いに配置されると共に回転軸から異なる
距離に配置されて吸収円板１５が時針方向に回転
すると、先ず開口１５１が開口５１の前に来て、
一次ビーム３を通し、次に開口１５３が開口５３
の前に来て一次ビーム３ｂを通し、最后に開口１
５２が開口５２の前に来て一次ビーム３ｃを通す
ように構成されている。第３図と同一の構成の絞
り、コリメータ板及び検出素子アレー組立体をコ
リメータ板の面が一次ビーム３において交わるよ
うに配置固定するものとすると、先ず開口１５１
が通路５１の前にある間、全散乱放射線（単散乱
＋多重散乱放射線）が検出素子アレーで測定さ
れ、次いで開口１５３又は１５２が通路５３又は
５２の前にある間、多重散乱放射線のみが測定さ
れる。第１図に示すように２個のＸ線源を用いる
場合は、検査部分の両側において吸収円板を同期
して回転させて対応する一次ビームが順次に選択
されるようにする必要がある。

第５図に示すように、開口１５１は開口１５２
及び１５３より著しく長くして、一定回転速度に
おいて一次ビーム３が一次ビーム３ｃ及び３ｂよ
り、開口１５１の円弧長と開口１５２及び１５３
の円弧長との比の割合で長時間人体に照射される
ようにしてある。このため全散乱放射線の検出時
に一層多数のフオトンを検出でき、これにより測
定精度が増大する。

第７図は、コリメータ板を用いて多重散乱放射
線の大部分を遮蔽する必要のない構成例を示す。
絞り装置６は第１図の装置と正確に同一の構成、
即ち縦方向が一次ビーム３に対し直角にされたス
リツト状開口７を有するものとする。本例でも検
出素子アレーは各別の細条状検出素子で構成する
が、本例ではこれら素子をその長さ方向において
３個の部分に分割し（例えば第１図の素子D₁は
図のように３個の部分d₁₁，d₁₂，d₁₃に分割する）、
それらの出力信号を別々に処理する。スリツト状
開口７内に吸収素子１７を配置し、これにより検
出素子アレーの１部分、好適には中心部（d₁₂及
び他の検出素子細条の対応する部分）を一次ビー
ムにおいて発生された単散乱放射線に対し遮蔽す
るが、その両側の２部分（d₁₁，d₁₃及び他の検出
素子細条の対応する部分）には一次ビームにおい
て発生された単散乱放射線が直接入射し得るよう
にする。この合、各検出素子の両側の２部分は全
散乱放射線（単散乱＋多重散乱放射線）を測定す
るが、中心部は例えば点１３′で散乱され破線１
４′に沿つてスリツト７内吸収素子１７の横に通
つて検出素子アレーの中心部（d₁₂等）に入射す
る多重散乱放射線のみを測定する。

検出素子d₁₁及びd₁₃から得られた値を互に加算
し、斯る後に中心検出素子d₁₂から得られた値
（検出素子d₁₁，d₁₃とd₁₂との実行検出面積の差に
対する適当な重み付けを行なう）を得られた加算
値から引算する。

第７図の構成は前述の構成と比較して機械的な
移動を必要としない利点があるが、多数の検出素
子を必要とする。

以上、本発明をドイツ国特許公開第2713581号
及び第2757320号により既知の装置と関連して説
明したが、本発明は他の装置、例えばドイツ国特
許公開第2655230号に開示されている装置ととも
に用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する放射線検査装置
の一例の斜視図、第２図は一次ビームに垂直な面
における第１図の装置の断面図、第３図は第１図
の装置の絞り装置の位置を移動させた後の状態を
示す図、第４図は本発明方法により生ずる信号を
処理する装置のブロツク構成図、第５図は一次ビ
ームを絞り装置に対し相対的に移動させる装置の
一次ビームと垂直な面における断面図、第６図は
同装置の一次ビームを含む面における断面図、第
７図は本発明方法を実施する装置の他の例の斜視
図である。 １……被検体、２……テーブル、３……一次ビ
ーム、４ａ，４ｂ……Ｘ線源、６……絞り装置、
７……スリツト状開口、Ｄ……検出素子アレー、
d₁，d₂，d₃……検出素子、２０……コリメータ
板、１８……駆動装置、１０……レール、２１…
…マルチプレクサ、２２，２３，２４……中間メ
モリ、２５……加算装置、２６……乗算装置、２
７……減算装置、２８……計算及び記憶装置、２
９……表示装置、５……固定絞り、５１，５２，
５３……開口、１５……回転円板、１６……回転
軸、１５１，１５２，１５３……円弧状開口、３
０，３，３ｃ，３ｂ……一次ビーム、１７……吸
収素子、d₁₁，d₁₂，d₁₃……検出素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一次放射ビーム３を発生する少なくとも１個
   の放射源４ａ，４ｂと；該一次ビームに沿つて物
   体内で発生した散乱放射線を測定する検出素子ア
   レーＤと；該検出素子アレーと一次ビームとの間
   に配置され、その長さ方向が一次ビームに対し直
   角に延在するスリツト状開口７を有する絞り装置
   ６と；該絞り装置と前記検出素子アレーとの間に
   配置され且つ一次ビームを含む多数の共線平面内
   に略々配置された放射線吸収材料製の多数の互い
   に離間したコリメータ板２０とを具え、前記検出
   素子アレーが物体内で発生した単散乱放射線と多
   重散乱放射線の両方を測定する放射線検査装置に
   おいて、 前記一次ビーム３と、前記絞り装置６、検出素
   子アレーＤ及びコリメータ板２０とを、検出時間
   の一部分中に、前記コリメータ板を含む平面が一
   次ビーム３の外側で交わるように相対的に移動さ
   せ、前記検出素子アレーが物体内で発生した多重
   散乱放射線のみを測定するようにする移動手段１
   ８，５，１５と、 前記多重散乱放射線のみを表す前記検出素子ア
   レーからの出力信号を単散乱放射線と多重散乱放
   射線の両方を表す出力信号から差し引いて単散乱
   放射線のみを表わす信号を発生する手段と を設けたことを特徴とする放射線検査装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、前記
   移動手段は前記検出素子アレーＤと絞り装置６と
   コリメータ板２０とを一緒に前記スリツト状開口
   ７の長さ方向に移動させる駆動機構１８を具えて
   いることを特徴とする放射線検査装置。 ３ 特許請求の範囲１記載の装置において、前記
   移動手段は前記放射源と物体との間にあつて、互
   いに離間した複数個の一次ビームを形成する少な
   くとも２個の開口５１…５３を有する固定絞り５
   と、該固定絞りと物体との間に配置された回転吸
   収円板１５と、該円板をその回転軸１６を中心に
   回転させる手段とを具え、前記円板にはその回転
   軸１６と同心状に複数個の円弧状開口１５１…１
   ５３を設け、これら開口はそれぞれ前記絞り５に
   より形成された複数個のビーム３，３ｂ，３ｃの
   １つのみを通すよう前記回転軸１６を中心に互い
   違いに且つ回転軸１６からそれぞれ異なる距離に
   配置してあることを特徴とする放射線検査装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、
   前記円弧状開口の１つ１５１を前記コリメータ板
   を含む平面が交わる位置にある一次ビームを通す
   ように位置させ、この開口の円弧長を他の開口の
   円弧長より長くしてあることを特徴とする放射線
   検査装置。