JPH0218086B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は例えば医療診断等に好適なＸ線撮影
装置に関する。

〔発明の技術的背景及び問題点〕

今日実用になつているＸ線撮影装置によるＸ線
撮影においては、被写体内から発生する散乱Ｘ線
により再生画像の分解能やコントラストが損われ
る場合が少なくない。一方近来、高速、短時間の
撮影が可能な装置の開発が強く望まれており、こ
の場合はとくに放射Ｘ線量を増す必要があるが、
一般的にはそれに伴なつて散乱Ｘ線が増加し、画
像のＳ／Ｎ比が低下してしまう。そこで、特開昭
53−7190号公報に開示されるようにＸ線発生器を
電子ビーム走査形としてＸ線焦点を移動し、この
Ｘ線発生器と被写体との間にピンホール又は１個
のＸ線透過用スリツトをもつＸ線遮蔽板を配置
し、その後方にＸ線像検出器を置いてＸ線像を再
生するＸ線撮影装置が提案されている。しかしな
お同公報に開示されている装置では、実質的に単
一のピンホール又はスリツトを透過するＸ線ビー
ムで撮影するため、Ｘ線発生器の利用効率が低
く、したがつてまた撮影速度を速めることが困難
である。さらにまたＸ線検出器が不連続性のもの
であるため、高い分解能を得ることが困難である
という、いくつかの改善すべき問題点がある。さ
らにまた米国特許第4179100号明細書には、スリ
ツト板の１個のスリツトを通過したＸ線ビームを
被写体を通したうえ蛍光板あるいはＸ線イメージ
インテンシフアイア（以下、Ｘ線IIと記す）のよ
うなシンチレータで検出して画像を再生する装置
が開示されている。しかしこれもやはり単一のＸ
線ビームにより撮影する構成であるためＸ線の利
用効率が低く、且つ被写体、スリツト板、あるい
はＸ線発生器そのものを機械的に移動させるもの
であるため、やはり高速、短時間の撮影は困難で
ある。また被写体内で発生する散乱Ｘ線やＸ線II
内でのベーリンググレア即ち散乱光の回り込みや
不所望な浮遊電子放出などによるノイズがあり、
充分満足な分解能およびコントラスト特性を得る
ことは難しいものと考えられる。

〔発明の目的〕 この発明は以上のような問題点を解決し、Ｘ線
の利用効率を高めてＸ線発生器への負担を軽減
し、且つ高速、短時間撮影が可能であつて、しか
も被写体内の散乱Ｘ線等によるノイズを制御して
すぐれた分解能、Ｓ／Ｎ比およびコントラスト特
性を得ることができるＸ線撮影装置を提供するも
のである。

〔発明の概要〕

この発明は、Ｘ線焦点が移動される如く構成さ
れたＸ線発生器と、このＸ線発生器に対して所定
間隔を置いて配置されＸ線焦点の移動方向と直角
方向に細長い複数個のＸ線透過用スリツトを有す
るスリツト板と、このスリツト板の各スリツトを
透過しその後方に置かれる被写体により変調され
たＸ線ビームによるＸ線像を電気信号に変換する
Ｘ線像検出器と、このＸ線像検出器で得られる電
気信号の中から、移動するＸ線焦点の各位置から
スリツトをＸ線検出器上に幾可学的に投影した位
置に対応する電気信号をとり出す信号処理装置
と、この信号処理装置を経た画像信号を被写体の
Ｘ線像に対応する画像に再生して表示又は記録す
るＸ線像再生装置とを備え、スリツト板の第１の
スリツトを通過したＸ線ビームがＸ線焦点の移動
によりＸ線検出器上に走査されてできる第１のＸ
線画像領域と、第１スリツトに隣り合う２のスリ
ツトを通過したＸ線ビームが同様にＸ線焦点の移
動によりＸ線検出器上に走査されてできる第２の
Ｘ線画像領域とが、互いに一部重なるように構成
されてなるＸ線撮影装置である。

これによつて分解能、コントラスト特性のすぐ
れたＸ線画像を高速で得ることができる。そして
複数個のスリツトを通るＸ線ビームのすべてを撮
影に利用するため、Ｘ線発生器からの放射Ｘ線の
利用効率が高く、それだけ発生器への負荷を軽減
できる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を説明する。なお同一
部分は同一符号であらわす。

この発明の好ましい実施例のＸ線撮影装置は、
第１図および第２図に示すようにＸ線発生器２１
と、これから所定間隔を置いて配設され互いに平
行に複数個の細長いＸ線透過用スリツト２２，２
２…をもつコリメータすなわちスリツト板２３
と、被写体２４の後方に配設されたＸ線像検出器
２５と、このＸ線像検出器２５で得られる電気信
号を処理するとともに表示装置２６もしくは図示
しない記録装置に再生画像の信号を送る信号処理
装置２７とを備えている。

Ｘ線発生器２１は、例えば真空容器内に円筒状
陽極ターゲツト２８が設けられ駆動モータにより
回転可能になつており、他方に電子銃２９が内蔵
されこれから発生する電子ビームを電磁偏向コイ
ルにより円筒状陽極ターゲツト２８上にその軸に
平行に偏向走査しうるように構成されている。円
筒状陽極ターゲツト上を矢印の如く移動するＸ線
焦点ＦからのＸ線ビームをＸ線遮蔽材からなるス
リツト板２３の各スリツト２２を通し、その後方
に生じる複数の扇状Ｘ線ビームを被写体２４に照
射するようになされている。そして偏向走査され
る電子ビームにより定まるＸ線焦点Ｆの位置の情
報を常に信号処理装置２７に電気信号で与えるよ
うになつている。スリツト板２３は、鉛のような
重金属の薄板でつくられ、複数個の細長いスリツ
ト２２が形成され、その長手方向はＸ線焦点Ｆの
移動方向と直交する方向に配置されている。なお
スリツト２２にアルミニウム（Al）やベリリウ
ム（Be）のようなＸ線透過率の高い金属を充填
した構造にしてもよい。Ｘ線像検出器２５は、被
写体の撮影部位を充分カバーできる大きさのＸ線
シンチレータをもち、同図に符号Ａで示すように
各スリツト２２を通過した各瞬間ごとのＸ線ビー
ムによるＸ線像を受け、このＸ線像に対応する電
気信号を得る。Ｘ線像検出器２５としては、例え
ばＸ線蛍光増倍管（Ｘ線II）と光導電形撮像ター
ゲツトをもつ撮像管とを組み合わせた構成や、あ
るいは多数の微小Ｘ線検出素子を配列した平板状
シンチレータなどを採用しうる。

次に各部の寸法例を示すと、Ｘ線発生器２１の
Ｘ線焦点の短径が0.4mm、長径が2.5mmの楕円形
で、スリツト板方向からみた実効Ｘ線焦点Ｆは略
0.4mm円形となるように電子ビームを陽極ターゲ
ツト２８上に斜めに当てるようにする。そして焦
点Ｆの移動距離Ｌ０は約４mm、この焦点位置から
スリツト板２３までの距離Ｌ１は１ｍ（メート
ル）とする。スリツト板２３は厚さ２mmの鉛板を
使用し、各スリツト２２はそのスリツト幅Ｇが
0.2mm、ピツチ間隔Ｐが２mmで互いに平行に100個
形成されている。このスリツト板２３からＸ線像
検出装置２５のＸ線検出面までの距離Ｌ２は同じ
く１ｍ（メートル）である。Ｘ線検出面は一辺の
長さが約50cmの正方形である。そして検出装置に
近い方の領域Ｑに被写体２４が置かれるように構
成されている。

さて、次に撮影および画像信号の処理について
述べる。

第２図ａにおいて、いまＸ線焦点Ｆが図の陽極
ターゲツト上の上端にある瞬間について考える
と、スリツト板２３の全面にむけて放射されたＸ
線は、そのうちの各スリツト２２を通り抜けた扇
状Ｘ線ビーム（X0）が被写体２４を通り、この
被写体により変調されて検出装置に入射する。な
お同図には簡単化して４個のスリツトを通り抜け
たＸ線ビームの投影線のみを示している。検出装
置２５で得られるこの時のＸ線像信号は第３図ａ
に示すようになる。同図は検出面上の垂直方向の
各位置における画像信号強度を示し、垂直位置を
時間軸として示している。その位置ｙ１における
信号Ａ１は第２図ａに示すＸ線ビームｙ１の位置
でのＸ線像信号である。同様に垂直方向の位置ｙ
２，ｙ３，…に対応するＸ線像の信号が得られ
る。そしてそれらの中間領域での信号Ｎは被写体
内で生じる散乱Ｘ線や、Ｘ線II内で起るベーリン
グクレア即ち散乱光の回り込み或いは不所望な浮
遊電子等によるボケ成分、及び所定の大きさを持
つＸ線焦点による半影成分によるものである。そ
こで、このようなＸ線像信号の中から、主Ｘ線ビ
ームに対応する位置ｙ１，ｙ２，…の信号のみを
取り出して他の中間領域の成分Ｎを除去し、第３
図ｂに示す画像信号Ｂ１を得る。この信号処理
は、Ｘ線発生器のＸ線焦点位置を示す信号と、そ
の位置から発するＸ線ビームが当る検出面上の位
置を示す信号とを対応させて、それに対応する位
置の像信号のみを取り出せばよく、これは既知の
技術で容易にできる。前述の例の如くＸ線IIと撮
像管とを組み合わせた検出装置であれば、上記の
如くあるＸ線焦点位置におけるＸ線像を撮像管の
撮像ターゲツト上に蓄積させ、読取り電子ビーム
により撮像ターゲツトの全面を少なくとも１回
（１フレーム）、水平、垂直偏向走査して出力信号
を得て、その中から上記の如く主Ｘ線ビームの位
置ｙ１，ｙ２，…にのみ対応する像信号だけを取
り出し、他を除去すればよい。これによつて被写
体で発生する散乱線やベーリンググレアなどによ
るボケを相当除去することができ、分解能、Ｓ／
Ｎ比及びコントラスト特性のよい画像を得ること
ができる。

次にＸ線焦点Ｆを少し移動すると、その時の検
出器で得られるＸ線像信号Ａ２はそれに応じて第
３図ｃに示すように所定位置ずれて現われる。同
様にその位置に対応する画像信号Ｂ２のみを第３
図ｄに示すようにとりだす。このようにしてＸ線
焦点Ｆを順次下端まで移動させてその都度画像信
号を得る。そしてこれを信号処理装置２７内で記
憶、演算処理して被写体全体のＸ線像を画像表示
装置２６に再現する。

なお第２図ａにはＸ線焦点Ｆが陽極ターゲツト
上の下端にある時のＸ線ビームの投影線を点線
Xnであらわしている。Ｘ線焦点Ｆを移動距離Ｌ
０を完全に移動させると、スリツト板のあるスリ
ツト２２ａを通つたＸ線ビームで投影される画像
領域は第２図ｂに斜線で示す領域Yaに相当する
部分だけ得られる。また隣りのスリツト２２ｂに
よる画像領域は同じくYbに、さらにその隣りの
スリツト２２ｃによる画像領域は同じくYcにそ
れぞれ示すところとなり、それらの一部は互いに
重なり合うことになる。この重複部分の信号処理
は、いずれか一方のスリツトを通つたＸ線ビーム
による信号のみを採用してもよいし、両方の信号
を合成して平均値を採つてもよい。このように一
部が重複するように各部の寸法を定めることによ
り、被写体２４を置く領域Ｑのすべての部分のＸ
線ビームが照射することになり、精度の高い画像
を得ることができる。

なお、あらかじめ被写体のない状態で１回（１
フレーム）撮像し、Ｘ線焦点とそれに対応する信
号の位置関係、信号レベルの基準設定をし、この
情報を処理装置内に記憶させておけば、正確な信
号処理ができる。また、Ｘ線焦点Ｆの移動は、連
続的に移動させてもよいし、あるいはわずかの距
離づつステツプ的に移動させてもよい。

ところで、Ｘ線焦点の移動距離を小さくすれば
それにともなつて１回の撮影時間を短縮でき、ま
たスリツト板のスリツト数を多くすればそれにと
もなつてＸ線焦点の移動距離Ｌ０を縮小できる。
またＸ線焦点からスリツト板までの距離Ｌ１とス
リツト板から検出面までの距離Ｌ２との比（Ｌ
１／Ｌ２）を小さくすれば、それにともなつて同
様にＸ線焦点の移動距離Ｌ０を縮少できる。一
方、各スリツトのピツチ間隔Ｐを小さくすれば、
被写体内の散乱Ｘ線によるノイズ成分の混入が多
くなり、好ましくない。また各スリツトのビツチ
間隔ＰとＸ線焦点移動距離Ｌ０との比（Ｐ／Ｌ
０）が大きいと、被写体の全面をＸ線ビームで完
全に照射しきるための被写体設置可能領域Ｑがせ
ばまることになる。これらの条件を考慮して、各
部の寸法関係を適当に設定する。なお、この場合
のＸ線発生器の入力すなわち陽極ターゲツトへの
入力電力は、電圧が120kV、ビーム電流が500ｍ
Ａで、およそ60kWにとどめることができ、比較
的熱容量の小さい陽極ターゲツトでこの撮影装置
を実現できる。そして１画面の撮影に要する時間
はおよそ30ミリ秒以下にすることが可能である。

また、Ｘ線像再生装置である画像表示装置２６
は、水平走査線数が例えば1000本のテレビ画面と
して、十分な解像度を得ることができる。上記の
如く100個のスリツトをもつスリツト板を使用し、
Ｘ線焦点移動にともなう各スリツト投影Ｘ線像Ａ
を、隣り合う主Ｘ線ビーム位置間、例えばｙ１か
らｙ２間に10本のＸ線像Ａを形成するように撮像
すれば、１画面を1000本の水平走査線で画面再構
成でき、情報量の多い高品位の撮像ができる。

第４図に示す実施例は、スリツト板２３の各ス
リツト２２，２２…を、その断面形状がどの部伏
でもおよそＸ線焦点位置を向くように中央部に比
べて両端に近いほど傾斜を強くし構成したもので
ある。また第５図に示す実施例は、スリツトの幅
寸法Ｇを、中央部に比べて両端部になるほど大き
く分布させて、実質的にＸ線の通る幅を均一化し
たものである。さらに第６図に示す実施例は、陽
極ターゲツト２８からスリツト板２３までの距離
Ｌ１をほぼ半径に等しい円弧状に曲げて形成し、
各スリツトをすべて放射方向に向けて構成したも
のである。これによつて全面にわたる均一なＸ線
強度を得ることができ、画像再現精度を高めるこ
とができる。

第７図にＸ線発生器２１の実施例を示す。陽極
ターゲツト上に当てる電子ビームの単位面積当り
の電子密度はなるべく小さくする方がターゲツト
の熱容量を小さくできて有利である。一方、一般
に電子銃から発生する電子ビームの断面形状は円
形にする方が電気的集束レンズを構成するうえで
望ましい。そこでこの実施例では円形又はほぼ円
形の断面形状の電子ビームｅを電子銃２９から発
生させ、その下流に陽極ターゲツト２８の軸に平
行な方向Ｙに焦点を偏向移動させる第１の静電偏
向電極３１を設け、これに偏向電源３２から例え
ば周波数ｆ１の鋸歯状波の偏向電力を与えるよう
にしている。そしてその下流に上記偏向移動方向
Ｙと直角方向Ｘ偏向走査するため第２の静電偏向
電極３３を設け、これに例えば周波数ｆ２の鋸歯
状波あるいは正弦波の偏向電力を電源３４から与
えるように構成している。

ここで、各偏向電極に与える偏向電力の周波数
は、ｆ１を例えば30Hz、ｆ２を例えば3kHzとい
うようにｆ１に比べてｆ２を十分高い周波数とす
る。これによつて第８図に示すように、円形の電
子ビームｅが、（Ｘ）方向にｆ２で高速で偏向走
査されながら、それより十分遅い速度で連続的又
はステツプ的に（Ｙ）方向に偏向移動させられ、
Ｘ線撮影に使用される。したがつて、撮影におけ
るある瞬間での陽極ターゲツト上での電子ビーム
ｅの形状は実質的に第９図に示すように（Ｘ）方
向すなわちスリツト板の各スリツトの長手方向と
同じ方向に細長いビーム焦点形状Ｅと等価にな
り、それが撮影にともなう焦点移動方向Ｙに移動
させられることになる。そしてＸ線（X0）の取
り出し方向からみたＸ線焦点Ｆの形状が円形に近
くなるようにターゲツト面に対し斜方向にＸ線を
取り出して撮影するようにすれば、Ｘ線像のボケ
を抑制できる。このためこの実施例のＸ線発生器
によれば、陽極ターゲツトの単位時間、単位面積
当りの電子ビーム密度を低減でき、それだけター
ゲツトへの負荷を軽減できる。しかも（Ｘ）方向
の偏向走査はせいぜい３〜５mmの距離で十分であ
るため、あまり大きな偏向電力は必要とせず、実
用性が高い。なおこれら偏向装置は、静電偏向に
限らず、電磁偏向でもよく、あるいはそれらの組
み合わせであつてもよい。

〔発明の効果〕

以上の構成を有する本発明の装置は、Ｘ線遮蔽
材からなるスリツト板として複数個のスリツトを
形成したものを使用し、これを通過した複数の扇
状Ｘ線ビームを被写体に当てて各瞬間のＸ線像を
得るとともに、このＸ線ビームを移動させて被写
体全体のＸ線像を撮影するため、Ｘ線発生器のＸ
線利用効率が比較的高く、それだけ陽極ターゲツ
トの負担を軽減でき、またＸ線焦点の移動距離を
比較的小さくできる。したがつて高速撮影が可能
であり、しかも散乱線の影響を抑制でき、分解
能、Ｓ／Ｎ比及びコントラスト特性のよいＸ線像
を得ることができる。またＸ線発生器の構成を比
較的簡略にすることができ、実用性にすぐれてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、
第２図ａはその各部の位置関係を示す概略図、第
２図ｂはＸ線検出面上の垂直方向の画像領域関係
を示す図、第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄはＸ線像信号お
よび画像信号を示す特性図、第４図は本発明の他
の実施例におけるスリツト板を示す要部縦断面
図、第５図および第６図は各々他の実施例のスリ
ツト板を示す縦断面図、第７図はＸ線発生器の他
の実施例を示す概略図、第８図はその電子ビーム
偏向走査を示す図、第９図は同じく電子ビーム焦
点形状を示す図である。 ２１……Ｘ線発生器、２８……陽極ターゲツ
ト、２９……電子銃、Ｆ……Ｘ線焦点、２３……
スリツト板、２２……スリツト、２４……被写
体、２５……Ｘ線像検出装置、２７……信号処理
装置、２６……画像表示装置、３１，３３……第
１、第２偏向電極、Ｅ……電子ビーム焦点形状。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ線焦点が移動される如く構成されたＸ線発
   生器と、 このＸ線発生器に対して所定間隔を置いて配置
   され上記Ｘ線焦点の移動方向と直角方向に細長い
   複数個のＸ線透過用スリツトを有するスリツト板
   と、 このスリツト板の各スリツトを透過しその後方
   に置かれる被写体により変調されたＸ線ビームに
   よるＸ線像を電気信号に変換するＸ線像検出器
   と、 このＸ線像検出器で得られる電気信号の中か
   ら、上記移動するＸ線焦点の各位置から上記スリ
   ツトをＸ線検出器上に幾何学的に投影した位置に
   対応する電気信号をとり出す信号処理装置と、 この信号処理装置を経た画像信号を被写体のＸ
   線像に対応する画像に再生して表示又は記録する
   Ｘ線像再生装置とを具備し、 上記スリツト板の第１のスリツトを通過したＸ
   線ビームが上記Ｘ線焦点の移動により上記Ｘ線検
   出器上に走査されてできる第１のＸ線画像領域
   と、前記第１のスリツトに隣り合う２のスリツト
   を通過したＸ線ビームが同様に上記Ｘ線焦点の移
   動によりＸ線検出器上に走査されてできる第２の
   Ｘ線画像領域とが、互いに一部重なるように構成
   されてなることを特徴とするＸ線撮影装置。 ２ Ｘ線検出器は、Ｘ線イメージインテンシフア
   イア及びその出力画像を電気信号に変換する撮像
   装置を備えてなる特許請求の範囲第１項記載のＸ
   線撮影装置。 ３ Ｘ線発生器は、支持軸により円筒状陽極ター
   ゲツトが真空容器内に回転可能に支持されてお
   り、電子銃から発生される電子ビームの上記陽極
   ターゲツト上に当るビーム焦点形状が、実質的に
   スリツト板の各スリツトの長手方向と同じ方向に
   長い形状を有し、且つ陽極ターゲツトの軸に平行
   な方向に偏向移動される構成を有する特許請求の
   範囲第１項記載のＸ線撮影装置。 ４ Ｘ線発生器は、支持軸により円筒状陽極ター
   ゲツトが真空容器内に回転可能に支持されてお
   り、電子銃から発生され上記陽極ターゲツト上に
   当るビームを、上記陽極ターゲツト軸に平行な方
   向の偏向移動速度よりも速い速度でスリツト板の
   各スリツトの長手方向と同じ方向に、くり返し偏
   向走査する偏向走査装置を有してなる特許請求の
   範囲第１項記載のＸ線撮影装置。