JPH0369533B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線撮像システムに関するものであ
る。本発明の主応用は導入した造影剤の分離した
像を得ることに係る。

近年、沃素化造影剤の非浸略的導入を用いて血
管の像を得ることに大きな関心が寄せられてい
る。これは外科的処置を用いて動脈内にカテーテ
ルを挿入する危険で、痛く且つ高価な方法を避け
るものである。現在これを遂行する最も一般的な
方法はデイジタルラジオグラフイとして知られて
いる。この方法では、Ｘ線テレビジヨン像を造影
剤導入の前後に発生させ、デイジタル的に記憶
し、減算して沃素だけの像を得るようにしてい
る。このシステムに伴なう問題は明らかに運動で
ある。記憶した２つの像に間に何等かの運動があ
ると、減算された像に重大なアーテイフアクトを
生じ、また沃素化血管の所望像をゆがめたり或は
消滅させたりするようになる。患者が安静にして
いたとしても、軟かい組織構造はえん（嚥）下、
呼吸運動、心臓の運動、及びぜん（蠕）動のよう
な多くの無意識な運動を行なつている。このシス
テムに関しては、1979年８月の医学的撮像におけ
る現在及び未来開発に関するSPIE会議の議事録
、Vol.205の73乃至76ページに所載のT.Ovitt等
の論文「静脈内アンジオグラフイのためのデイジ
タルビデオ減算システムの開発」に述べられてい
る。

この運動の問題はA.Macovskiの米国特許
3848130号に開示されているシステムによつて排
除することができる。この特許では、種々の材料
の像がＸ線エネルギスペクトルの異なる領域で測
定することによつて作られる。これらの測定は所
望の材料の像を得るように処理される。このよう
にすると一時的な減算を必要とせずに、導入後に
沃素を撮像することができる。しかし、多くの場
合、全ての所望スペクトル測定を行なうことは困
難であるか、或は不便である。例えば、骨及び軟
組織の両者から沃素を分離するには３つの異なる
エネルギスペクトルで測定する必要がある。必要
なエネルギ切替の遂行が困難であることが多い。
また全ての所望エネルギスペクトルを効率的に発
生させるのが困難であることも多い。例えば、沃
素Ｋ端以下の極めて低いエネルギスペクトルが必
要であれば、Ｘ線管の効率は極めて低くなつてし
まう。従つてこの選択性材料撮像システムをより
少ないスペクトル測定によつて使用することが好
都合であることが解つている。もし２つのスペク
トル測定を行なうのであれば、更に限定された材
料セツトを分離することができる。例えば、前記
米国特許3843130号に開示されているように、診
断用Ｘ線スペクトルの下側及び上側領域において
２つの測定を行なうと、軟組織を打消して沃素と
骨の像を得るように処理することが可能である。
同様に、これらと同じ２つの測定を混合して、骨
を打消し、沃素及び軟組織の像を得ることもでき
る。この型のシステムは、1981年１月の像解析技
術及び応用に関するSPSE会議の議事録の150〜
154ページに所載のR.E.Alvarez等の論文「Ｘ線
撮像におけるエネルギ情報」に記述されている。
しかし、２つのスペクトル測定を用いるこのシス
テムでは、沃素化血管の分離した像に組織が干渉
してしまう。

好ましい処理システムがR.E.Alvarez及びA.
Macovskiの米国特許4029963号に記載されてい
る。この特許では２つのスペクトル測定は非線形
処理システムに送られて２つのエネルギに関係の
ない成分、即ちコンプトン散乱成分及び光電成分
が求められる。これらは主として、それぞれ各材
料の密度及び原子番号を表わしている。処理され
たこれら２つのデータセツトを用いると、２つの
成分の線形の重みを付けた和を用いることによつ
て、どの材料も打消すことができる。このプロセ
スは前記R.E.Alvarezの論文中に記述されてい
る。

本発明の目的は、導入した造影材料の分離した
像を得るための方法及び装置を提供することであ
る。

本発明の別の目的は、沃素化造影剤の時間的に
減算した像に生ずる運動アーテイフアクトを除去
することである。

本発明の別の目的は、沃素化造影剤のデユアル
エネルギ像に生ずる望ましくない組織成分を除去
することである。

要約すれば、本発明によれば投影測定を異なる
Ｘ線エネルギスペクトルで行なう。これらの測定
は、軟組織成分を打消した像データが得られるよ
うに処理される。この型の像データは造影剤の導
入の前と後の後方に得られる。２組の像データは
減算され合つて、軟組織を含まない分離された造
影剤像が得られる。

以下に添附図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

本発明の広い面を理解するには、第１図を参照
すると良い。第１図では身体１０のある領域内の
血管１１の像を得ようとする場合を示すものであ
る。従来技術では、注射器２を用いて沃素化造影
剤２６を静脈内に注入する前と後の像を作り、減
算していた。これらの像は、２つの像の間に発生
する無意識的な軟組織の運動に起因する運動アー
テイフアクトによつてゆがむことが多い。

本発明では、造影剤２６を導入する前にＸ線源
１２を用いて２つのＸ線源エネルギスペクトルに
おける像を求める。これはエネルギの源を順次に
変えることによつて遂行する。スイツチ３はＸ線
源１２のアノード電圧を高及び低電圧に切替える
のに用いられる。これらの電圧はそれぞれ約130
及び80KVとすることができる。或は、Ｘ線フイ
ルタを挿入することによつて源エネルギを変えて
もよい。アクチベータ６を用いてＸ線源の前にフ
イルタ４或はフイルタ５を挿入することができ
る。フイルタ４は、例えばＫ端を有するガドリニ
ウム・フイルタ材料を用いて低目のエネルギスペ
クトルを作るものであり、フイルタ５は、例えば
ビームを硬化させる銅フイルタ材料を用いて高目
のエネルギ源を作る。最適のスペクトルを得るに
は、電圧切替及びフイルタ交換の両者を用いて、
約40〜70KeVの低エネルギスペクトルと約70〜
120KeVの高エネルギスペクトルを作る。

各源スペクトルは、身体１０のある領域を通し
てイメージインテンシフアイア１３上に順次投射
される。得られた光像はレンズ１４を用いてテレ
ビジヨンカメラ１５上に結像される。次に、各エ
ネルギスペクトルに対応する投影測定を記憶シス
テム１７及び１８内に記憶させる。この際、例え
ば高目のエネルギ像はメモリ１７内に、また低目
のエネルギ像はメモリ１８内に記憶させるのであ
る。記憶システム即ちメモリ１７，１８は一般に
デイジタル記憶システムである。従つてテレビジ
ヨンカメラ１５の出力にはアナログ・デイジタル
コンバータ（図示せず）を挿入すべきであり、コ
ンバータの出力をスイツチ１６に供給するのであ
る。このスイツチ１６は、高エネルギ源が用いら
れている場合にはデイジタル信号をメモリ１７
に、また低エネルギ源が用いられている場合には
メモリ１８に供給する。

前述の米国特許3848130号によれば、各エネル
ギスペクトルにおいて記憶させた測定を処理して
選択的に材料を撮像することができる。２つの測
定を用いれば、限定されたクラスの材料を選択す
ることができる。本例ではプロセツサ１９によつ
て軟組織成分を完全に打消すので、処理されたデ
ータセツトは主として骨の情報を含むことにな
る。軟組織の内消しは、それがえん下、呼吸、心
臓鼓動、血管の脈動、ぜん動等のような無意識運
動の源を表わすので、行なわれるのである。患者
に静脈注入中安静を保つように依頼すれば、患者
は普通は骨構造を安定に保持することが確実であ
る。従つて骨運動は問題とはならない。

プロセツサ１９からのこの第１の処理済データ
セツトはスイツチ２５によつて、例えばデイジタ
ルメモリ２０に記憶される。普通は沃素化材料で
ある造影剤２６を注射器２を用いて静脈内に注入
してから、撮像すべき血管１１に沃素が到達する
までに若干の時間がかかる。撮像すべき血管１１
とは、例えば大動脈或は頸動脈であつてよい。今
度は沃素化造影剤が存在する中で２つの源エネル
ギを用いてデユアルエネルギ撮像プロセス全部を
繰返す。プロセツサ１９は再び２組の測定を処理
し、軟組織運動がアーテイフアクトの原因となり
得ないように軟組織を完全に打消した処理済デー
タセツトを発生する。この第２のデータセツトは
骨及び沃素の両像情報を含んでいる。この第２の
データセツトはスイツチ２５によつてデイジタル
メモリ２１内に記憶される。

記憶システム２０及び２１は、沃素化造影剤像
情報を有していない、及び有している骨像を含ん
でいる。混合回路２２は単なる減算動作を行なう
ものでよく、２１内のデータセツトから２０内の
データセツトを差引いて沃素化造影剤の分離した
血管像２４を表示モニタ２３に表示させる。両デ
ータセツトの骨像は同一であるから、両者の差は
沃素だけとなる。この最終減算を行なう前にエネ
ルギ情報を用いて軟組織を打消してあるので、こ
のようにして得られた像は軟組織運動には無関係
である。

プロセツサ１９の好ましいシステムが前述の米
国特許4029963号及び前述のR.E.Alvarezの論文
に記載されている。本例では、２つのエネルギス
ペクトルにおいて測定したデータを非線形関数を
用いて処理し、エネルギには無関係の２つのデー
タセツトを求めている。これらのデータセツトは
コンプトン散乱及び光電成分であつてもよいし、
或は検定材料（アルミニウム及びプラスチツク）
のような２つの特定材料成分であつてもよい。こ
れらのエネルギには無関係の２つの成分の線形の
重みを付けた和を用いて、例えばどのような材料
を打消すのに用いることができる。第１図のシス
テムでは適切な重みを用いて軟組織を打消してい
る。

プロセツサ１９で用いている非線形関数に関し
て述べれば、参照した材料における測定の対数を
誘導する。これらの対数を非線形多項式の導入し
て２つの所望の主成分の線積分を求める。例え
ば、もし異なるエネルギにおける単エネルギＸ線
を用いるものとすれば、所望の線積分を得るため
には対数プラス線形処理のみを必要とする。非線
形多項式はビーム硬化に起因する非直線性を補正
する。

第１図のシステムでは、エネルギ測定は順次に
行なわれる。これらは迅速に行なわれるが、２つ
の測定の間に運動を生ずる可能性がある。第２図
では、これらの測定はエネルギ感知検出器３０を
用いて同時に行なわれる。源１２は診断用エネル
ギスペクトルを含むありふれた広エネルギＸ線源
である。放出された放射は身体１０を通つて検出
器アレー３０に投影される。

アレー３０の各素子は前部及び後部からなつて
いる。米国特許4029963号に記載されているよう
に、低目のエネルギのＸ線は主として検出器の前
部に相互作用し、高目のエネルギのＸ線は主とし
て検出器の後部に相互作用する。検出器材料は沃
化ナトリウムのようなシンチレータでよく、この
場合光検出器を用いて前、後部における光出力を
測定する。或は検出器材料はキセノンのような高
圧ガスでもよく、この場合には分離した電線を用
いて前、後部における電荷を個々に収集させる。
解りやすくするために、３本の電線によつて、前
半分からの低エネルギ測定信号を、後半分からの
高エネルギ測定信号をそれぞれ収集するように示
してある。前部検出器素子３１，３２及び３３
は、第１図のシステムと同様にデイジタルメモリ
１８に低エネルギ測定を記憶させる。同様に後部
検出器素子３４，３５及び３６はそれらの高エネ
ルギ測定をデイジタルメモリ１７に記憶させる。
明瞭化のために接続は図示してないが、前部検出
器３７，３８及び３９はメモリ１８に接続され、
後部検出器４０，４１及び４２はメモリ１７に接
続されている。これらの測定は第１図のシステム
と全く同じようにしてプロセツサ１９において処
理される。またシステムの残余の部分も全く同一
であるので説明は省略する。しかし第２図では、
エネルギ選択性検出器を用いて高及び低エネルギ
測定信号を同時に誘導する。前述のように、これ
らの測定は造影剤の注入の前及び後の両方に行な
われる。

アレー３０は像全体を含む二次元アレーであつ
てよい。しかし経済的な理由から単一の線アレー
を用いることが好ましい。この線アレーは、身体
１０に対する像面に沿つて走査され、完全な像測
定セツトが得られる。或は、市販のGEスカウト
ビユー（Scoutview）システムで行なつているよ
うに、検出器を静止させて患者を走査させてもよ
い。

１つの線走査アレーを用いるのであれば、検出
すべき線に放射を制限するように源１２と身体１
０との間にビームコリメータを設けることが有効
である。これは線量を減少させるだけではなく、
受信する散乱放射を最小にする。しかし、このシ
ステムが散乱の効果に対して固有の不感性を有し
ていることに注目されたい。造影剤注入の前及び
後に得たデータが減算されるために殆んどの散乱
成分は打消されてしまう。従つて、単一の線コリ
メータは有していないが全体積を同時に撮像する
第１図のシステムも散乱効果に対しては高い不感
性を有している。

上述の実施例では造影剤の導入の前後に２つの
エネルギ測定を行なつている。本発明は考えとし
て遥かに広い面を有していることは明白である。
造影剤導入の前後の期間中に運動を呈するかも知
れない多くの材料を打消したい場合が多い。従つ
て米国特許3848130号に記載されているように、
複数のエネルギ測定を用いて造影剤導入の前後の
所要の選択性を与えるようにする。血管撮像のた
めの例として沃素化造影剤を用いたが、バリウ
ム、キセノン、タンタル等を含む多くの他のもの
を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は源のエネルギに順次変化を用いた本発
明の実施例のブロツクダイヤグラムであり、そし
て第２図はエネルギ選択性検出システムを用いた
本発明の実施例のブロツクダイヤグラムである。 ２……注射器、３……切替スイツチ、４，５…
…Ｘ線フイルタ、６……アクチベータ、１０……
身体、１１……血管、１２……Ｘ線源、１３……
イメージインテンシフアイア、１４……レンズ、
１５……テレビジヨンカメラ、１６，２５……ス
イツチ、１７，１８，２０，２１……デイジタル
メモリ、１９……プロセツサ、２２……混合回
路、２３……表示モニタ、２４……血管像、３０
……検出器アレー、３１，３２，３３，３７，３
８，３９……前部検出器素子、３４，３５，３
６，４０，４１，４２……後部検出器素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 身体に造影剤を投与する前に身体に２つのエ
   ネルギースペクトルのＸ線エネルギーを透過さ
   せ、そして身体に造影剤を投与した後に身体に２
   つのエネルギースペクトルのＸ線エネルギーを透
   過させる手段、 身体に造影剤を投与する前に身体の領域を透過
   した上記の２つのエネルギースペクトルのＸ線の
   透過を測定し、そして身体に造影剤を投与した後
   に身体の領域を透過した上記の２つのエネルギー
   スペクトルのＸ線の透過を測定する手段、 身体に造影剤を投与する前の上記の２つのエネ
   ルギースペクトルのＸ線透過測定を処理して身体
   の領域の軟組織を除去した第１のデータセツトを
   つくり、そして身体に造影剤を投与した後の上記
   の２つのエネルギースペクトルのＸ線透過測定を
   処理して身体の領域の軟組織を除去した第２のデ
   ータセツトをつくるコンピユータ、 上記の第１と第２のデータセツトを減算処理し
   て投与した造影剤の像情報をつくる手段、及び その像情報を表示する手段 を備えたことを特徴とする身体に投与した造影剤
   の投影像をつくる装置。 ２ ２つのＸ線エネルギースペクトルは40−
   70Kevの低エネルギースペクトルと、70−
   120Kevの高エネルギースペクトルとである請求
   項１に記載の身体に投与した造影剤の投影像をつ
   くる装置。