JPH04184897A - X線撮影装置 - Google Patents

X線撮影装置

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JPH04184897A
JPH04184897A JP2308906A JP30890690A JPH04184897A JP H04184897 A JPH04184897 A JP H04184897A JP 2308906 A JP2308906 A JP 2308906A JP 30890690 A JP30890690 A JP 30890690A JP H04184897 A JPH04184897 A JP H04184897A
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洋一 小野寺
Fumitaka Takahashi
文隆 高橋
Mitsuru Ikeda
満 池田
Koichi Koike
功一 小池
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/64Circuit arrangements for X-ray apparatus incorporating image intensifiers

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はX線を使って撮影する分野、特に医用X線画像
診断装置の分野に関する。
〔従来の技術〕
最近の医用X線画像診断装置の分野では、X線画像情報
を一旦電気信号に変換し、その後、A/D変換、ディジ
タル画像処理を行い、CRTデイスプレィに表示、ある
いはフィルムにプリントし診断するディジタルラジオグ
ラフィ(DR)装置が多方面で利用されている。
特にX線蛍光増倍管(以下、X線IIと略称する)、光
学レンズ系を具備した分配器、及びTVカメラより成る
XIIITVカメラ装置をX線画像の入力装置として利
用したDR装置、すなわち実時間DR装置が注目されて
いる。
この種の装置としては、例えば特開昭55−5862号
に示すように血管への造影剤(ヨウ素に代表されるX線
吸収係数の大きな元素を含んだ薬剤)注入前後に取り込
まれた画像間の差演算を行い、コントラスト分解能に優
れた血管像を描出するディジタルフルオキグラフィ(D
F)装置がある。このDFlj置に用いられているXI
IIは第4図に最大入力視野の直径は殆どの場合9イン
チから16インチ、その出力像の直径は201mから3
51、両者の比は9倍を越えている。
また、上記のDF装置に用いられているTVカメラの走
査線数は殆ど525本から1250本であり、1画像当
りの画素数は256X256画素から1024X102
4画素である。
一方、DR¥ilでは用いられていないが特殊なX線I
Iとしては、胸部を主対象とするX線像の直接観察用に
最大入力視野の直径57C11、出力像の直径100■
1両者の比5.7倍のものが発表された。さらに、これ
に類似した目的のための最大入力視野9インチ、出力像
の直径もほぼ最大入力視野と同じ205■である特殊な
X線IIも発表されている。これらは、第4図中でA、
及びBの点となる。
しかしながらこれら特殊なX線IIでは、TVカメラを
使ったX線撮影装置としての効果が余りなく、殆ど利用
されていない、これは、X線IIを使用することにより
、ある程度の解像度を確保しながら高感度で即時撮影が
可能で、かつ操作性に優れたX線撮影装置の提供が可能
となるが、上記の特殊なXI!IIではその実現が困難
なためである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記、従来のDF装置では、X@II装置の出力部分で
像の大きさがしぼられているため、TVカメラの動作を
種々工夫しても装置の解像度に限界があることが判明し
た。一方、DR装置、DF装置の大きさ、中でも撮像部
の奥行きは自ずと適切な限界がある。つまり、被検体を
様々な姿勢として撮像できることが好ましいため、撮像
部、及び被検体を搭載するベツドは回転、左右の傾き、
あるいは平行移動などが可能な機構部に取りつけられる
。このような機構部に取り付は可能とするためにも、さ
らに被検体が横たえられた時のベツドの高さを操作上無
理のない高さにおさめるためにも、撮像部の奥行きは自
ずと限界がある。上述した特殊なX線IIなとのように
非常に大きなX線IIを、もしDR装置に採用すれば、
X線IIの8力面の像をTVカメラの撮像面に再結像す
る光学系が長大なものとなり、上述のDR装置としての
限界を満足できない。
そこで、本発明の目的は、十分な解像度が得られ、しか
もDR1lt置の操作性を損うことのない撮像部の大き
さの制約をも満足するDR装置を提供するにある。
また、さらにX線像の記録手段であるシネフィルム、あ
るいはlooaw前後のロールフィルムと、高解像度化
を図ったTVカメラを切換えながら撮影する複数の記録
手段も可能とした。DR装置を提供する。
〔課題を解決するための手段〕
X線IIを使ったX線撮影装置の解像度を改善するため
には、X線IIを高解像度とする必要がある。そのため
本発明では、Xl1IIの出力蛍光面の出力像の直径を
60■を中心として50aから90閣とし、出力蛍光面
の解像度を改善することによりX線II全体の解像度を
改善する。
また、X線IIでは入力蛍光面での像を出力蛍光面に縮
小しながら結像するため、両者の比が解像度に大きく影
響し、ある値まではこの比が小さい稈屑像度が向上する
。そこで、本発明ではX線IIの口径を表わす寸法とほ
ぼ等しい最大入力視野の直径を実時間DR用のX@I工
として、その効果が大きい寸法、すなわち12インチか
ら16インチを中心に10インチから18インチとし、
該直径と出力像の直径の比、いわゆる縮小率Mを5倍か
ら7倍を中心に4倍から8倍の範囲に制限する。
分配器に装備される光学系はX線IIの出力像を見込む
第1の光学レンズ系と、該光学レンズ系からの出力像を
TVカメラやフィルム、等の記録手段に結像する第2の
光学レンズ系より成るタンデムレンズ系が一般的である
また、必要な場合には両レンズ系の闇に回転ミラーによ
る光路の切換え、あるいはハーフミラ−による光情報の
分配、等による2つ以上の記録手段への何らかの光学像
の分配手段が設けられる場合も多い。
これらの光学系において、XJ!IIの出力像が大きく
なると、周辺の光量を確保する必要から第1光学レンズ
系の口径が大となり、上記の光学像の分配手段も大とな
る。そのため両レンズ間の距離が長くなり、分配器の寸
法が大となる。
この分配器と、上述の解像度が改善されたX線IIを接
続すると奥行きが長くなり、従来からあるX線撮影装置
の移動機構部、特にXIi管被管体検体び入力装置を搭
載し移動する機構部に装着することが困難となる。そこ
で、本発明では第1光学レンズ系で反射ミラーを使用し
、その部分での光路を直角以上に曲げ、第1光学レンズ
系と第2光学レンズ系の間の必要な光路長は確保しなが
ら、上記の奥行きの制限を実現する。
つまり、タンデムレンズ系を装着した分配器の奥行き方
向の寸法を制限し、XI!IIと分配器を接続した場合
の両者の合計の奥行き方向の寸法を700腸から800
−に制限し、従来から存在しているX!TVカメラ装置
を用いているX線撮影装置の機構部を大きく変更するこ
となく装着可能とする。
この分配器において、上述の光学像の分配手段と、複数
の第2光学レンズ系と、この複数の光学レンズ系に対応
する複数の記録手段を設けることにより、時分割、ある
いは同時に異なったあるいは同種の複数の記録手段での
撮影を実現する。
この場合、複数の記録手段のうち少なくとも1つの記録
手段として、撮像素子を使ったTVカメラを使用する装
置では実時間撮影、あるいは実時間撮影と表示を実現す
る。
実時間DR装置で利用するX線カメラ装置として上述の
XwAI工と分配器(この場合は必ずしも光学像の分配
手段や、第2光学レンズ系の複数化を図る必要はない。
)を用い、TVカメラの走査線数を2100本から45
00本の範囲で最適化し、その出力をA/D変換器で量
子化することにより、取込んだ画像の1画像当りの画素
数を少なくとも2000x2000画素以上とする実時
間DR装置を実現する。
〔作用〕
最大入力視野の直径が10インチ〜18インチの範囲内
出力像の直径が50〜9o−の範囲内で。
かつ両者の比が4倍から8倍であるXl、IIを用いた
DR@置では、まずX線IIの出方面での解像解が従来
の35■〜50m5+の出力像直径のX線IIに比べて
飛躍的に向上するため、装置全体の解像度を向上できる
。一方、入力像の直径と出力像の直径の比を小さくすれ
ば上記解像度の点では有利となるが、出力像の輝度の点
では不利となる。
4倍〜8倍という比のX線エエを用いれば、必要な輝度
を確保しながらDR装置としての視野に対応した十分な
大きさの出力像とすることができる。
さらに上記の50閣〜90■程度、とくに60±2閣程
度の出力像を記録するための記録部分は、十分にコンパ
クトに構成でき、上記XIjlIIと合計した撮像部の
奥行を700−〜800−に収めることができる。
X線IIの出力像拡大にともない、光学レンズ系が大き
くなり、この光学レンズ系を装着している分配器も太き
なる。そのためX線IIと分配器を接続した場合の奥行
き方向の寸法が長くなり従来のX線撮影装置の移動機構
部に取付は困難となる。一方、ベツドテーブルの高さは
被検体を病室等から運搬する移動用テーブルからの移し
換えが容易なことや、医師がベットサイドでベツドテー
ブル上の被検体の診察が容易なこと、などから特殊な場
合を除いて700■から800−に制限さ入力装置の奥
行き方向の寸法&’700■から800−に制限されて
いることにより、従来のX線撮影装置の移動機構部に容
易に取付けることができ、かつ上記のようにベツドテー
ブルの下部での撮像も可能とする。
また、分配器に内蔵されている第1光学レンズ系の内部
で光路を直角以上に曲げる手段を採用するので、複数記
録手段を備える場合にも上記制限を十分にクリアする撮
像部とすることができる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す実時間DR装置のブロ
ック構成図である。X線管2が発生するX線は被検体3
に照射される。このX線々量はX線発生制御部1で制御
される。X線蛍光増倍管(X線II)4は該被検体3を
通過したX線情報を光学像に変換する。この光学像は2
組の光学レンズ、すなわちX線IIの出力像を見込む第
1の光学レンズ系と、該光学レンズ系からの出力像をT
Vカメラ6の撮像素子、例えば撮像管上に結像する第2
の光学レンズ系よりなるタンデムレンズ系を内蔵する分
配器5により6のTVカメラ上に結像される。
また、分配器5にはTVカメラ6への入射光量を調整す
る光学絞り19、及びその光量を計測する光量計測器2
0が付設されている。
TVカメラ6はフレームレート、及び走査線数、もしく
は走査方法が異なる4つの走査モードを有している。そ
のうち第1のモードではフレームレートが30フレ一ム
/秒、1フレーム当り走査線数1081本で2対1のイ
ンターレース方式が採用される。この第1の走査モード
では、DR装置全体としては、低線量のX線の連続照射
によって得る像を実時でモニタするための透視モードが
実行される。この時、信号通路選択用スイッチ21は接
点下を選択する。これによりTVカメラからのビデオ信
号はA/D変換器15に供給され、更にリカーシブフィ
ルタ16、D/A変換器17を介して透視用のデイスプ
レィ18に供給される。
リカーシブフィルタ16はデイスプレィ18の画像のチ
ラッキを防止するため適切な残像特性を達成するために
挿入されている。システムを簡略化するためにはスイッ
チ21の下側のビデオ信号を直接、デイスプレィ18に
供給する構成としても良い。
一方、第2、第3、第4の走査モードはいずれも透視モ
ードより多いX線線量のもとで得る画像の取込みを行い
、診断に用いることの出来る撮影像を得るための撮影モ
ードである。
これらのモードではスイッチ21は接点Rを選択する。
これによりTVカメラのビデオ信号は、A/D変換器7
にてディジタル信号に変換され、更にデータ補正、変換
部8を介して画像制御部9に送られる。データ補正・変
換部8は撮像素子のガンマ特性の補正や、リニアデータ
を対数データに変換するデータ変換をテーブルルックア
ップ方式により実現する。
画像制御部9は統合制御部13がらの指令に従い、画像
信号の表示、もしくは記憶のための必要な制御を行う、
これにより、表示部10による画像の表示、もしくは記
憶部11による画像の記憶が行なわれる。
監視制御卓14には上記した透視モードと撮影モードの
いずれが一方を指定するためのスイッチ、及び撮影モー
ドの中の第2から第4の走査モードのいずれかを選択す
るためのスイッチ、データ補正やデータ変換の条件を指
定するスイッチ、記憶部llへの画像の格納を指示する
ためのスイッチX線線々を指定するスイッチなど1種々
の制御用スイッチが備えられる。統合制御部13では、
これらのスイッチの選択に従い、各部に指令を発する。
各走査モードの詳細とTVカメラ6の制御について述べ
る。
表mm、に示す通り、第1のモード、つまりデイスプレ
ィ18に透視像を表示する透視モードでは1フレーム当
りの走査線数は1081本、フレームレートは30フレ
一ム/秒、2フィールド/1フレームのインターレース
方式のビーム走査が行われる。A/D変換器17にてサ
ンプリングされる1画面の画素数は960X1024で
ある。
第2から第4の各モードは撮影モードであり、全てノン
インターレース方式のビーム走査がなされる。
TVカメラの有効走査エリアは全て同一であり、例えば
撮像素子としてリングタイプの1インチサチコンを利用
する場合は15X15■から16X16m、ビンリード
タイプの1インチサチコンを利用する場合は12.5 
X 12.5mmから13×13■の各走査領域であり
、その有効走査エリアは上記走査領域の内接円で、その
直径はそれぞれ15■、16m、12.5■、13麿と
なる。
また、走査線数はそれぞれ525.1050.2100
本であり、フレームレートはそれぞれ60フレ一ム/秒
、15フレ一ム/秒、3.75フレ一ム/秒である。
すなわち、第2のモードは時間分解能を優先させたモー
ドであり、512X512の画素を持つ。
第4のモードは空間分解能を優先させたモードであり、
2048X2048の画素を持つ、第3のモードは両者
の中間のモードであり、1024X1024の画素を持
つ。
また、更に空間分解能を向上させたい場合は1インチサ
チコンに替えて2インチサチコンを利用する。その走査
領域は30X30■から32X32■、有効走査エリア
は上記走査領域の内接円で、直径30■から32−とな
る、この場合走査線数は4200本、フレームレートは
1.87フレ一ム/秒が有効となり、4096X409
6の画素を持つ。
第2図は実施例におけるX、1ilI4、分配器5゜及
びTVカメラ6の構成、外観図である。X線lI21は
直径12インチ、310m+の入力視野で収集したX線
情報を光電子増倍しながら24の直径60±2閣の出力
蛍光像、すなわち光学像に変換する。この光学像は分配
器22に内蔵されているタンデムレンズ系、すなわち焦
点距離200■、Fナンバー1.5の1次レンズ系と焦
点距離50閣、Fナンバー0.65の2次レンズにより
直径15mでTVカメラ23上に結像される。この場合
1次レンズ系に内蔵されている反射ミラー221はXl
1IIの出力像の光路を直角に曲げ、X1flIIと分
配器を結合した時の奥行き方向の寸法を短縮している。
また、この実施例で示した直径380■はX線IIのケ
ースを含めた外形寸法であり、必ずしもこの寸法に規定
する必要はない。また、25はX線IIと分配器の1体
観を出すためのカバーであり、必ずしも必要ではない。
第3図は第2図の構成の外形寸法を示したものである。
(a)はxg像の記録手段として、第1、第2図で示し
たTVカメラだけを用いた場合、(b)は記録手段とし
て、(a)のTVカメラと100−のロールフィルムを
装着したスポットカメラの両手段を用いた場合を示す。
この(b)の場合にはタンデムレンズ系を構成する1次
レンズと2次レンズの間に回転ミラーを設け、X線II
の出力像をTVカメラ上、あるいはスポットカメラ上に
適宜結像させる。また、2次レンズはTVカメラ用は(
a)の場合と同様で、焦点距離50―、Fナンバー0.
65、スポットカメラ用はその結像サイズが直径85〜
100鵬の範囲であるが90■の場合が多く、焦点距離
300■、Fナンバー4.5である。また、スポットカ
メラ、あるいはTVカメラに変えてシネカメラを用いる
場合は結像サイズが直径20〜27■の範囲であるが2
5.5■の場合が多く、焦点距離85mm、Fナンバ2
を用いても良い。
以上の場合、X線IIと分配器を結合した状態でのX線
の透過方向の寸法は705−であり、従来のX線撮影装
置での該寸法700〜800mの範囲に収める。
第4図は本発明、及び実施例で示したXIIIIの構成
の特徴を示したもので、横軸にインチ単位で示した最大
入力視野の直径を、継軸に該入力視野の直径と出力像の
直径との比、すなわち縮小率をとり、構造に基づく各種
X線IIの分布を示す。
従来のX線IIのうち医用分野で多用されているものは
黒丸印で第4図中に示され、最大入力視野の直径(以下
、入力面寸法と略記)が9インチから16インチであり
、その出力像の直径(以下、出力面寸法と略記)は20
mmから35mである。
また縮小率は9から14の範囲に分布している。
また、現在では殆ど用いられていない特殊なX線IIと
しては、入力面寸法23インチ、出力面寸法100■、
縮小率約5.7のもの、入力面寸法9インチ、出力面寸
法205■、縮小率約1のものがある。これらは第4図
中で、A、Bで示す。
また、製品ではないが試作品の例としてはC,V。
Bates、 Jr、が文献“Real Time R
adiologicImage : Medical 
and Industrial Applicatio
ns”Garrett/Brancher、edeto
rs、ASTM 5pecialTechnical 
 Publication  716.America
n  5ocietyfor Testing and
 Materials、で示した入力面寸法210m(
約9インチ)、出力面寸法70閣、縮小率3のX線II
がある。これは第4図中でCに示した。
以上のうちAのものは入力面寸法が23インチと大きす
ぎるために操作性が悪くなり、XIIIIを利用したX
線撮影装置の有利さを発揮することが困難となる。特に
前述の移動機構部の搭載は困難である。
Bのものは縮小率が1のため、縮小率による高感度化の
達成が困難である。そのため、内部でカスケード増倍を
行ない、高感度化を達成しているが、逆に、そのため縮
小率減少による高解像度化の効果が小さくなっている。
また、出力面寸法上に結像する場合は光学レンズ系が大
きなり実用性が失われるだけでなく、集光効率の低下も
きたし、全体としての感度が低下する。
Cの9インチX線IIの場合、縮小率が3と小さくなる
ため感度の低下をきたし、X線IIの有利さが損なわれ
る。
本発明ではX線IIの操作性、高感度化、高解像度、等
の観点から入力面寸法は10インチから18インチ、出
力面寸法は50■から90■、縮小率は4から8の範囲
とした。第4図ではハツチで示す範囲りである。また、
第2図の実施例におけるX線lI21は入力面寸法が1
2インチ、310■、出力面寸法が60膿のため縮小率
は約5.2となり、第4図では2型光Eで示した。
第5図は実施例におけるX線lI21が12インチモー
ドで使用した場合の解像度特性である。
(a)の本発明でのX線IIの特性は(b)の従来のX
線IIの特性に比較し、5%のMTFの値での空間周波
数が4.50 p/鵬と従来の3.3flpl閣に比し
約1.3倍改善している。
〔発明の効果〕
以上述べたごとく、本発明によれば10インチから18
インチのX線蛍光増倍管(XIIII)の高解像度化が
達成でき、このX線IIを使ったX線撮影装置は即時性
に優れ、かつ高解像度のX線撮影装置となる。
また、X線IIと分配器を結合した場合、あるいはこれ
らにTVカメラ、スポットカメラ、シネフィルム、等の
記録手段も合わせ結合した場合の奥行き方向の寸法を7
00−から800wmに制限することにより、従来から
存在し、移動機構部を有する。例えばX線透視撮影台付
きのようなX線撮影装置への装着が可能となり、操作性
に優れたX線撮影装置の実現が可能となる。
また、X線像の記録手段として撮像素子、例えばTVカ
メラを用い、量子化後、各種のディジタ画像処理を行な
い表示する実時間DR装置のTVカメラを2100本走
査から4200本走査化することにより、X線フィルム
を使ったX線撮影装置と同程度の解像度を有する実時間
DR装置の実現が可能となる。
以上述べたごとく、本発明によれば、従来のX線撮影装
置、あるいはX@TVカメラ装置を用いたDR装置が達
成していた高感度で、操作性の良さに加え、撮影装置で
最も大切な高解像度化も達成することが8来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の高解像度実時間DR装置の構
成図、第2図は実施例のX線蛍光増倍管、分配器、TV
カメラより成る高解像度型のX線TVカメラ装置の部分
の概略断面図、第3図は実施例の高解像度型のX線TV
カメラ及びスポットカメラの外形寸法図、第4図はX線
蛍光増倍管の構造の特徴に基づく分布図、第5図は本発
明に基づく12インチX線蛍光増倍管の解像度特性図で
ある。 21・・・12インチX線蛍光増倍管、22・・・焦点
距離200■、Fナンバ1.5の1次レンズ、焦点距離
5o■、Fナンバ0.65の2次レンズを内蔵した分配
器、23・・・2100本走査のTVカ′I73 図 Cリ        Cb) I〜う・手(1し乙に力半Eチデ→jヂL/ムカ4mJ
L44ジめ テ 区 fi−F聞 周壇LRロIF/−〜コ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被写体を透過したX線情報を光学像に変換するX線
    蛍光増倍管と、該光学像の記録手段を有するX線撮影装
    置において、該X線蛍光増倍管の最大入力視野の直径が
    10インチから18インチ、出力像の直径が50mmか
    ら90mm、最大入力視野の直径と出力像の直径の比が
    4倍から8倍であることを特徴とするX線撮影装置。 2、請求項1に記載のX線蛍光増倍管と、該光学像の記
    録手段と、両者間を光学的に結合する光学手段を備えた
    分配器を有し、X線の透過方向のX線蛍光増倍管と分配
    器の各々の方法の和が700mmから800mmの範囲
    に制限されたことを特徴とするX線撮影装置。 3、請求項1に記載のX線蛍光増倍管と、該光学像の記
    録手段と、両者間を光学的に結合する光学手段を有し、
    該記録手段として該光学像を電気信号に変換する撮像素
    子を用いることを特徴とするX線撮影装置。 4、請求項3に記載のX線撮影装置において、前記撮像
    素子からの出力をアナログ−ディジタル変換器で量子化
    する手段と、その手段からの出力を一時記憶する手段と
    、1画像当りの画素数が2000×2000画素から4
    100× 4100画素の範囲の取込み手段を有することを特徴と
    するX線撮影装置。 5、請求項1に記載のX線蛍光増倍管において、前記X
    線蛍光増倍管の最大入力視野の直径が12インチから1
    6インチ、出力像の直径が60±2mmであることを特
    徴とするX線撮影装置。
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