JPH04138783A - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、デュアルエネルギーサブトラクション撮影
を行うＸ線断層撮影装置に関する。

Ｂ、従来技術 人体の軟部組織（筋肉等）や骨部のみを抽出した断層像
を得る場合、デュアルエネルギーサブトラフシラン法と
呼ばれる撮影方法がある。

これは、χ線陽射用のＸ線管と、透過Ｘ線像を記録する
Ｘ線フィルムとを対向させたまま、被検体の体軸方向に
沿って互いに反対方向に移動さ廿、移動過程でＸ線を曝
射してＸ線フィルム上に透過Ｘ線像を記録していく、記
録されたｘＩＩ像のうち、移動中心部位を透過したＸ線
像は移動中、常にＸ線フィルムの同じ位置に記録される
ため、その部位は鮮明な画像となり、移動中心よりも上
下方向（体軸方向に垂直な方向）に位置する部位を透過
したＸ線像は移動中、Ｘ線フィルムの異なった位置に記
録されるためボケた像となる。つまり、あたかも移動中
心部位のみが選択的に抽出されたような断層像が得られ
る。これは、単純撮影法と呼ばれる断層撮影法である。

さて、このような単純撮影法を用いてのデュアルエネル
ギーサブトラクション撮影では、まず、Ｘ線管の管電圧
値を高圧値（例えば、１２０　［ｋν１）に設定して１
枚目の断層像を撮影し、次に、管電圧値を低圧値（例え
ば、６０［ｋν］）に設定して２枚目の断層像を撮影す
る。撮影後、これら２枚のＸ線フィルムに記録されたＸ
線断層像を画像読み取り装置等でデジタル化してコンビ
エータによる画像処理装置に人力し、デュアルエネルギ
ーサブトラクション処理（重み付け差分処理）を実行す
る。

すなわち、高圧で撮影された断層像（高圧断層像）と、
低圧で撮影された断層像（低圧断層像）とでは、Ｘ線照
射量の違いから濃度に差が生じ、また、軟部組織と骨部
とではＸｗＡ吸収率の連いによるコントラストが生じる
。したがって、高圧断層像の例えば軟部＆ｌｌ＠の濃度
値と、低圧断層像の軟部組織の濃度値とが等しくなるよ
うに、高圧断層像全体に、ある係数を乗算（重み付け）
した後、高圧断層像と低圧断層像とを差分処理すれば、
軟部組織は消去され、骨部のみが抽出された断層像が得
られる。前記の重み付けを骨部に対して行えば、逆に軟
部組織のみが抽出された断層像が得られる。

また、上記Ｘ線フィルムの代わりに、イメージングプレ
ートを上下２枚重ねにし、その間に銅板を挟んだものを
用いてのデュアルエネルギーサブトラクシぢン撮影法も
実施されている。

これによると、被検体を透過したＸ線のうち低エネルギ
ーＸ線による画像は１枚目のイメージングプレートに記
録されるとともに、銅板を透過した高エネルギーＸ線に
よる画像は２枚目のイメージングプレートに記録される
。低エネルギーＸ線と高エネルギーＸＩとでは軟部組織
と骨部とで吸収率が異なるので、上下のイメージングプ
レートには＆ｌ１１＠に応じた画像濃度差が生じる。こ
の濃度差を上述の管電圧値の高／低圧差と等価と考えて
、デュアルエネルギーサブトラクション処理を施すもの
で、各イメージングプレートに記録されたＸ線像をレー
ザ光を用いた画像読み取り装置（ＩＰスキャナ）で走査
してデジタル化し、画像処理装置に入力したあと、上述
と同様なデュアルエネルギーサブトラクシジン処理を行
って、軟部組織あるいは骨部のみが抽出された画像を得
るものである。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 上述した従来例のうち、Ｘ線フィルムを用いた方法では
、最初に高圧断層像を撮影し、次に低圧断層像を撮影す
るため、両撮影を行うにあたって時間間隔が生しる。こ
の時間間隔内に被検体の呼吸等による体動が生じると、
両撮影画像に記録されるＸ線像に位置ズレが起き、デュ
アルエネルギーサブトラクション処理において、正確な
差分画像を得ることができないという欠点がある。

これに対し、２枚のイメージングプレートを用いてデユ
アＪレエネルギーサフ゛トラクンゴン１最影ヲ行う方法
では、１回の撮影で濃度の異なる２枚の画像を得るから
、２回にわたる撮影を行う必要がなく、被検体の体動プ
レによる不都合は生しないが、２枚の画像はＸ線管の管
電圧値を高／低に切り換えて得られたものではないので
、１枚目のイメージングプレートに高エネルギーＸ線の
影響による画像があられれたり、銅板を通過したいくら
かの低エネルギーＸ線の影響が２枚目のイメージングプ
レートにあられれたりすることがある。そのため、デュ
アルエネルギー撮影のそれに比べ、両画像の濃度差は顕
著なものにはならない。

したがって、両画像をデュアルエネルギーサブトラクシ
ジン処理した際にも、軟部＆［ｌ織あるいは骨部の抽出
能が低下し、十分なデュアルエネルギーサブトラクショ
ン処理効果を得ることができないという欠点がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、１回の断層撮影でデュアルエネルギー撮影を行う
ことができるＸ線断層撮影装置を提供することを目的と
している。

０８課題を解決するための手段 この発明は上記目的を達成するにあたり、次のような構
成を備える。

すなわち、被検体に向けてＸ線を曝射するＸＭ管と、透
過Ｘ線像を可視光像に変換するＸ線イメージインテンシ
ファイヤおよび前記可視光像を撮像して映像信号を生成
するＸ線テレビカメラとを被検体の体軸方間に沿って互
いに反対方間に移動させ、移動過程で撮影した透視像を
加算し、移動中心にある部位の断層像を撮影するＸ線断
層撮影装！であって、１回の断層撮影中、前記Ｘ線テレ
ビカメラの垂直同期信号に同期して、前記Ｘ線管の管電
圧値を高電圧値と低電圧値とに交互に切り換えるＸ線制
御部と、前記管電圧値が高圧値のときに得られたＸ線像
（高圧像）と低電圧値のときに得られたＸ線像（低圧像
）とをそれぞれ格納する画像メモリと、各高圧像と各低
圧像とをそれぞれ別個に加算して高圧断層像および低圧
断層像を得る加算手段と、前記高圧断層像と低圧断層像
とを重み付け減算処理してデュアルエネルギーサブトラ
クシジン像を得る減算手段と、前記デュアルエネルギー
サブトラクシジン像を出力する出力手段とを備えたこと
を特徴としている。

８１作用 この発明によれば、Ｘ線制御部が、１回の断層撮影中に
、Ｘ線管の管電圧値を高圧値と低圧値とに交互に切り換
えてＸ線撮影を行うので、画像メモリにはそれぞれの管
電圧値による画像（高圧像低圧像）が格納される。

高圧像および低圧像は、それぞれ加算手段によって加算
され、Ｘ線管とｘｌテレビカメラの移動中心に相当する
部位のみが鮮明な像（断層像）が得られる。

その高圧および低圧断層像は、減算手段で差分処理され
、デュアルエネルギーサブトラクション像が抽出される
。

Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、Ｘ線断層邊影装宜の概略構成を示したブロッ
ク図である。

この装置は、被検体Ｍの目的とする層のみをＸ線像とす
る、いわゆる、単純撮影法を可能とする装置である。

被検体Ｍが仰臥するヘッド１の上下位置に、Ｘ線を曝射
するＸｗＡ管２と、透過ＸｖＡを検出するＸ線イメージ
インテンシファイア３とが対同状態で配されている。Ｘ
線管２は支持アーム４によって回動自在に、Ｘ線イメー
ジインテンシファイア３は移動機構５によって水平動自
在に構成されており、これらは、対向姿勢を保ったまま
、被検体Ｍの体軸に沿ってそれぞれ反対方間に移動する
ようになっている。

この場合、ヘッドｌは固定され、したがって、被検体Ｍ
の位置も固定された状態にある。

その状態下で、ＸＮｓ管２とＸ線イメージインテンシフ
ァイア３とを移動させながらのＸ線撮影を行うと、移動
中心の水平面Ａ（裁断面Ａ）に位置する部位を透過した
Ｘ線像は、常にＸ線イメージインテンシファイア３上の
同じ位置に入射するが、裁断面Ａより離れた位置にある
部位はズした位置に入射しボケ像となる。このため、裁
断面Ａ上の部位のみが鮮明に写り、撮影目標部位だけが
抽出されたような可視光像がＸ線イメージインテンシフ
ァイア３から出力される。

ＸＮｓイメージインテンシファイア３の出力光像は、Ｘ
１ｌＴＶカメラ６で映像信号に変換され、以下に説明す
る画像処理系に送られる。

図中、符号７しよ映像信号をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器、８はＸ線ＴＶカメラ６の出力信号から垂直
同期信号を取り出す垂直同期信号分離回路、９はデジタ
ル画像データを記憶する画像メモリで、複数枚のフレー
ムメモリで構成されている。

符号ＳＷは、画像メモリ９内の画像データの出力光を切
り換えるスイッチ、Ｋ＋、Ｋｇは複数枚の画像データの
加算処理を行う加算器である。

符号１０は加算器に、、に、で加算された各画像データ
の重み付け差分処理（デュアルエネルギーサブトラクシ
ョン処理）を行う減算器、１１はプーアルエネルギーサ
ブトラクシタン処理後の画像ラータを一時記憶する表示
用メモリ、１２は表示用ノモリ１１内の画像データをア
ナログ信号に変換すイＤ／Ａ変換器、Ｉ５はサブトラク
ション像を表示するモニタデイスプレィである。

符号１３は前記画像メモリ９の読み出し制御おＪび、ス
イ・ンチＳＷの切り換え制御、Ｘ線管２とＸ線イメージ
インテンシファイア３との移動制ｉｔ行うとともに、垂
直同期信号分離回路８で取りルされた垂直同期信号に同
期したパルス信号を出えするコントローラ、１４はＸ線
管２へＸ線曝射用Ｃ高電圧を供給するＸ線制御部で、コ
ントローラ１；からのパルス信号に応して、その供給電
圧を高／低に切り換えるように構成されている。

このＸ線制御部１４は、例えば、第２図の簡略図に示す
ように、高電圧変圧器２０からの出力交流電圧を昇圧・
整流して直流高電圧を発生する高電圧発生袋Ｎ２１と、
高電圧変圧器２０の出力電圧を高〆低に切り換えるスイ
ッチング回路２２とを備えたもので、スイッチング回路
２２は、コントローラ１３からのパルス信号によってス
イッチング動作を行い、これに応じて高電圧発生装置２
１から、高／低の直流高電圧がＸ線管２に供給されるよ
うになっている。

なお、Ｘ線制御部１４の構成はこの例に限らず、種々の
形態のものがあるが、それぞれのものについても同様に
してスイッチング回路２２を備えることは可能である。

次に、上述したＸ線断層撮影装置の動作について、第３
図の波形図も参照しながら説明する。

垂直同期信号分離回路８は、Ｘ線ＴＶカメラ６の出力信
号から、垂直同期信号ＳＬ　　（第３図（２Ｌ）参照）
を取り出して、コントローラ１３に出力する。

コントローラ１３は、その垂直同期信号Ｓ１に同期した
パルス信号をＸ線陽射開始信号としてＸ線制御部１４に
出力すると同時に、Ｘ線管２とＸ線イメージインテンシ
ファイア３の移動を開始する。

Ｘ線制御部１４内のスイッチング回路２２は、与えられ
たパルス信号に応じて、高電圧発生装置２１への供給電
圧を高圧値（例えば、１２０　［ｋν１）と、低圧（Ｉ
［（例えば、６０１ｋｖｌ　）　とに交互に切りえる。

これにより、Ｘ線管２には、第３図（ｂ）の波形図に示
すような高／低に交互に切り換わる電圧が印加される。

一方、Ｘ線管２は支持アーム４の回動により、第１図中
符号０の位置から、Ｏ′の位置に向かって移動を開始し
、Ｘ線イメージインテンシファイア３はＸ線管２と対向
姿勢を保持したまま水平移動を開始する。

したがって、Ｘ線管２とＸ線イメージインテンシファイ
ア３が裁断面Ａを中心に移動する間、Ｘ線管２からは、
Ｘ１ｌｉＴ　Ｖカメラ６の垂［同期信号に同期したパル
ス間隔で、高電圧Ｘ線と低電圧Ｘ線とが交互に曝射され
、１回の断層撮影（Ｘ線管２が０点から０１点に向かっ
て１回移動する間）で高圧撮影と低圧撮影とが同時に行
われる。

被検体Ｍを交互に透過した高電圧Ｘ線像と低電圧Ｘ線像
は、Ｘ線イメージインテンシファイア３によって可視光
像に変換され、ＸＩ！Ｔ　Ｖカメラ６で撮像された後、
アナログ映像信号（第３図（Ｃ）参照）となって、Ａ／
Ｄ変換器７に送られる。

Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換された各画像デー
タは次々と画像メモリ９の各フレームメモリ内に書き込
まれる。

ここで、画像メモリ９を構成している各フレームメモリ
に通し番号を付け、例えば、ＮＱＩＯフレームメモリに
高電圧Ｘ線像が書き込まれると、阻２のフレームメモリ
には低電圧Ｘ線像が、磁３のフレームメモリには高電圧
Ｘ線像が、尚４のフレームメモリには低電圧Ｘ線像が、
・・・・・・というように、交互に高電圧Ｘ線像と低電
圧Ｘ線像が記憶される。

１回の断層撮影終了後（あるいは、撮影中）、コントロ
ーラ１３は画像メモリ９に対して、１フレームずつの画
像データの読み出しを開始するとともに、読み出し毎に
スイッチＳＷを交互に切り換える。

これにより、フレームメモリのＨｌｌｌ、　Ｎ１１３．
・・・の高電圧Ｘ線像は例えば加算器に１に、フレーム
メモリのＮｌ１２．　Ｎ１１４．・・・の低電圧Ｘ線像
は例えば加算器に２に、というように交互にそれぞれ出
力される。

加算器に、は、与えれた複数枚の高電圧Ｘ線像の各々対
応する同一画素の画像データ同士を加算する。加算され
た画像のうち、裁断面Ａ以外の部位の像はボケ像となり
、裁断面Ａの部位は鮮明な像となる。すなわち、前述の
単純撮影法による像と等価な断層像が得られる。

加算器に２で加算された複数枚の低電圧Ｘ線像も同様で
、裁断面Ａの部位だけが鮮明な断層像となり、あたかも
目標部位だけが抽出されたような断層像が得られる。

加算器ＫＩで得られた高電圧Ｘ線による断層像（以下、
高圧断層像という）と、加算器に２で得られた低電圧Ｘ
線による断層像（以下、低圧断層像という）は重み付け
減算器１０に出力される。

この重み付け減算器１０は、従来と同様にしてデュアル
エネルギーサブトラクシジン処理を行う。

すなわち、高圧断層像の例えば軟部組織の濃度値と、低
圧断層像の軟部組織の濃度値とが等しくなるように、高
圧断層像全体に、ある係数を乗算（重み付け）し、かつ
、重み付けされた高圧断層像と低圧断層像との同一画素
の画像データの差分を算出する。

この差分処理により、軟部組織は消去され、骨部のみが
抽出された断層像が得られる。前記の重み付けを骨部に
対して行えば、逆に軟部組織のみが抽出された断層像が
得られる。

このデュアルエネルギーサブトラクション像は、表示用
メモリ１１に一時蓄えられた後、Ｄ／Ａ変換器１２でア
ナログの映像信号に変換されてモニタデイスプレィ１５
に表示される。

なお、上述した実施例では説明しなかったが、加算器に
、、に、による加算処理の際に、画像をシフト操作する
ことで、任意の断層像を得ることができる。

つまり、画像中心からＸ線系（Ｘ線管１、Ｘ線イメージ
インテンシファイア２など）の移動方向に沿って左右等
間隔にズした位１にある画像データ同士を互いに加算す
るように各画像をシフトすれば、移動中心面から上下位
置にある部位の鮮明な断層像が得られる。任意の断層面
を選択する場合には、画像中心からのズレ位置を任意に
選択することによって行う。

Ｇ１発明の効果 以上の説明から明かなように、この発明のＸ線断層撮影
装置によると、１回の断層撮影中にＸ線管の管電圧を高
・低に切り換えて、高圧断層像と低圧断層像を収集する
から、得られた高圧断層像と低圧断層像との間でデュア
ルサブトラクション処理を行うことにより、１回の断層
撮影で軟部組織あるいは骨部のみが抽出された画像を得
ることができる。

したがって、従来のＸ線フィルムを用いた撮影のように
被検体の体動による画像のプレがなく、また、デュアル
エネルギー撮影であるからイメージングプレートを用い
た撮影に比べ軟部組織あるいは骨部の抽出能が同上し、
高品質なデュアルサブトラクション像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例に係り、第１
図はＸ線断層撮影装置の概略構成を示したブロック図、
第２図はＸ線管電圧の切り換え構成例を示した図、第３
図は第１図における各部の波形図である。 ２・・・Ｘ線管 ３・・・Ｘ線イメージインテンンファイヤ６・・・Ｘ＆
ＩＴＶカメラ　　８・・・Ａ／Ｄ変換器９・・・画像メ
モリ　　　　１０・・・重み付け減算器１３・・・コン
トローラ　　　１４・・・χ線制御部１５・・・モニタ
デイスプレィ 特許出願人　株式会社　島津製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に向けてＸ線を曝射するＸ線管と、透過Ｘ
   線像を可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファ
   イヤおよび前記可視光像を撮像して映像信号を生成する
   Ｘ線テレビカメラとを被検体の体軸方向に沿って互いに
   反対方向に移動させ、移動過程で撮影した透視像を加算
   し、移動中心にある部位の断層像を撮影するＸ線断層撮
   影装置であって、１回の断層撮影中、前記Ｘ線テレビカ
   メラの垂直同期信号に同期して、前記Ｘ線管の管電圧値
   を高電圧値と低電圧値とに交互に切り換えるＸ線制御部
   と、前記管電圧値が高圧値のときに得られたＸ線像（高
   圧像）と低電圧値のときに得られたＸ線像（低圧像）と
   をそれぞれ格納する画像メモリと、各高圧像と各低圧像
   とをそれぞれ別個に加算して高圧断層像および低圧断層
   像を得る加算手段と、前記高圧断層像と低圧断層像とを
   重み付け減算処理してデュアルエネルギーサブトラクシ
   ョン像を得る減算手段と、前記デュアルエネルギーサブ
   トラクション像を出力する出力手段とを備えたことを特
   徴とするＸ線断層撮影装置。