JPH0478940B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、扇形の放射線ビームを発生させるた
めのスリツト（細長い空〓）状のコリメータを具
える放射線源と、映像輝度増強管、テレビジヨン
撮像管、及びストリツプ（細長い条片）状のシン
チレータの出口側の面の像から少なくともほぼ矩
形の像を形成するための非球面光学系を含む放射
線検出システムと、被検体搭載部と、検査中の被
検体を放射線源の発する扇形の放射線ビームで走
査するための走査機構とを有して成る放射線医学
装置に関する。 〔従来の技術〕 この種の放射線医学装置は、米国特許第
4236080号から既知である。茲に記述された装置
は、扇形ビームで動作する結像システムにより生
成される線形像を、テレビ撮像管のターゲツトの
矩形の部分に広げる機能を具えている。連続的に
生起する各層の像に対して、新しい矩形ターゲツ
ト像が生成される。この測定方法は時間の掛かる
ものではあるが、この装置は実際に被検体に対し
て比較的僅かな放射線量で動作する。 〔発明が解決しようとする課題〕 この低い線量を特に医学への応用に対して維持
するためには、検出システム全体で発生するノイ
ズを低く抑えて、検出された放射線中に存在する
ノイズは映像中に存在するノイズが主であるよう
にすることが望ましいのであつて、そうすること
により、患者に加わる線量が最少になるという状
態に到達する。更に又、線源に高負荷を必要とせ
ずに被検体の全被曝を比較的短い時間以内に留め
得ることも望ましいのである。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は以上の望ましい要求条件を満足させる
ことを目的とし、上述の放射線医学装置におい
て、走査機構は、線源からの放射線の発生点の周
りに扇形の放射線ビームの扇の方向を横断する方
向の振動性の運動を、検出システムに起こさせる
ことを特徴とする。 本発明の装置中の放射線源・検出システムは、
線源からの放射線の発生点の周りで回転可能であ
るように配置し、該発生点の周りでビームの扇の
方向に関しこれを横断する方向の振動性の運動を
させて、それにより、例えば40×35cm²の範囲を走
査させるようにする。こうして、医学的観点から
関心のあるすべての対象、例えば内蔵諸器官等
が、一回の測定過程で画像化できる。 英国特許第1380186号の記載のように、蛍光素
材として沃化セシウムCsIを含む層を用いること
により、またこれがクラツクの形で層の不連続性
を形成する過程を経ることにより、画像エレメン
ト間の漏話が大きく影響されることは可能であ
る。光学的に分離された約30本のラインを縦方向
に展示するシンチレータを形成するために、これ
によく適応する方法が採用できる。 もう１つの好適な実施例では、例えば持続時間
が各５ミリ秒のパルスを毎秒４パルスの頻度で出
すよう放射線源を制御することができ、それによ
つて、例えば毎秒４cmの並進移動＜translatory
displacement＞をさせ、例えば各30ラインの40
画像を得るのに40パルスで、35×40cm²の領域を走
査することができる。 別の実施例では、テレビ撮像管は、検出器の出
口の像の長手方向を横切る向きに、例えば1250ラ
インの飛び越し走査無しで１フイールドを走査す
るのに適合しているので、検出システムの信号処
理速度は例えば磁気デイスク・メモリの速度に対
応するようになる。 また別の好適実施例では、シンチレータと輝度
増強器とは共に、例えば英国特許出願第2006518
号に記載の14インチ（35.56cmｓ）管のようなＸ
線像輝度増強管で置き換えられる。 この実施例では、Ｘ線輝度増強管と撮像管との
間に光学エレメントを置いて、これを用いてＸ線
輝度増強管の入口の面を横断して移動するストリ
ツプ状の像が、撮像管のターゲツトの固定位置に
投影されるようにすることができる。 更にまた別の好適実施例では、装置が例えば検
出器の縦方向に平行な線に沿つて位置する放射線
源の場所を複数個持つており、それにより断層像
の合成＜tomosynthesis＞を測定信号上で実行す
ることができ、その結果、種々の異なる截断面の
像が英国特許第1332280号に記載の方法に従つて
形成される。 また別の好適実施例は、幾つかの、例えば２つ
の、異なる波長の放射線を測定するのに適合し、
それにより、例えば差分像を形成することがで
き、或いは所与の分子の密度に関し又は電子密度
に関し識別することができ、また、診断と放射線
療法とを直接結び付けることもできる。 〔実施例〕 以下、図面により本発明の好適実施例を詳細に
説明する。 図面に示す放射線医学装置はＸ線源２を有し、
その陽極は４、陰極は６である。陰極により放射
された電子ビーム８は陽極上に入射し、この場合
には回転陽極として構成された陽極のターゲツ
ト・スポツト１０に入射し、そこでＸ線ビーム１
２を発生し、該Ｘ線ビーム１２は適切な近似の範
囲で標的スポツト１０を発生点としている。次い
でビーム１２は、この場合２枚のダイアフラムを
重ねたものとして示されているコリメータ１４を
通過する。該コリメータは、被検体搭載部１８上
に配置された患者２０を照射するために、扇形且
つ平坦なビーム１６を形成する。 伝達された放射線を検出するために上記装置は
検出システム６６を有し、この検出システムは蛍
光素材のストリツプ（シンチレータ）２２と、非
球面光学レンズ系２４と、映像輝度増強器２６
と、テレビ撮像管２８とを具える。レンズ系２４
は原理的に円筒形レンズであつて、シンチレータ
２２の出口面３０の像から少なくとも近似的には
方形の像を、映像輝度増強器の入口スクリーン３
２に形成する。映像輝度増強器は、その入口側の
画像の輝度を増幅した像を、出口スクリーン３４
上に形成する。この画像は、レンズ光学系又はフ
アイバ光板を用いて、テレビ撮像管２８の入口側
のスクリーン３６に転送される。このテレビ撮像
管としては、解像度が約2000本のラインに及び画
像を形成するのに適したN.V.Philips社の市販製
品“frog's head plumbicon”（45QX）が好適で
ある。 信号処理のために上記装置は、ビデオ増幅器４
０と、アナログ−デイジタル変換器４２と、例え
ばPhilips社製の“P854”のような中央処理用コ
ンピユータ４４とを有する。中央処理用コンピユ
ータに更に接続されているのは： 情報を記憶するのに好適とされるデイジタル光
学記録系４６、 信号変換器４８と表示用のモニタ５０、 磁気デイスク記録系５２、 信号変換器５４と高解像度モニタ５６、 画像のハードコピイを作成する装置５８ である。 Ｘ線源を付活化する発電機６２を制御するセン
サ６０が、患者の後側のビーム経路内に配置され
る。Ｙ線源２と検出システム６６とを相互に幾何
学的に固定することが、例えば機構的に結合させ
る結合部＜coupling＞６４によつて、走査中維持
されることは保証されている。代替案としてこの
機能は、電子回路により実行することもできる。
位置を変更するためのアツセンブリ＜
displacement assembly＞が、発電機６２に結合
して走査の動作とＸ線源の付活化との同期を保証
する。コリメータ１４は扇形Ｘ線ビーム１６を形
成し、この扇形ビームの横幅＜transverse
dimensions＞は、検出器の有効＜active＞入射面
２３に対応する。この入射面は例えば長さが35−
40cmで幅が１cmのものである。 蛍光素材としては、沃化セシウムCsIを用いる
ことができるが、これは吸湿性があるので、周り
の雰囲気からは遮蔽しなければならない。好適な
実施例では、蛍光素材のストリツプは光学的に相
互に孤立したエレメントで作られる。これらのエ
レメントを形成する適切な方法というのは、英国
特許第1380186号に開示されており、例えば基板
上に設けられた蛍光素材（発光体層）の中に、亀
裂＜cracks＞の形で不連続性を生成する過程で
ある。この蛍光素材を載せた基板は、入口側２３
に置いてもよく、又は出口側３０に置いてもよ
い。前者の場合には、Ｘ線に対し適切に透明なも
のでなければならず、例えば形を整合させた薄い
チタン箔を用いることができれば極めて適切であ
る。蛍光素材を載せた基板を出口側の面に置くと
きは、シンチレーシヨン光に対し適切に透明なも
のでなければならず、例えば石英ガラスで作れば
よい。この蛍光素材を載せた基板を更に伸長して
シンチレータ全体の筐体を形成し、それにより雰
囲気の悪化に対する遮蔽を保証することができ
る。亀裂形成の過程により種々のシンチレータ・
エレメントが柱状に分割され、例えばその大きさ
は層の平面で測つて最大でも0.25mmに等しいもの
とする。漏話＜cross−talk＞を減らすために、
亀裂形成の過程で形成された空〓は、シンチレー
シヨン光を強力に反射又は吸収する物質で充填し
てもよい。シンチレーシヨン光のビームは映像輝
度増強器２６の入射面３２上に結像する。 レンズ系２４は入射スクリーン３２上に方形像
を形成する。この例えば約８cm×８cmの方形像
は、シンチレータの例えば35cm×１cmのような横
長の出射面３０の像である。例えば４インチ
（4″）の映像輝度増強器が用いられるときには、
非球面光学レンズ系の機能は、円筒状の凹面鏡の
形をした光学的偏向系によつて実現できる。映像
輝度増強器が入射像から輝度増幅された出射像を
形成するやり方は既知であつて、該出射像はテレ
ビ撮像管２８の入射スクリーン３６上に投影され
る。この画像は、テレビでは普通に行われる飛び
越し走査＜interlace＞をすることなく、例えば
ライン数1250本で走査される。このためには撮像
管は高解像度のものでなければならない。こうし
て復元されたビデオ信号がビデオ増幅器４０に与
えられる。シンチレータと、非球面光学レンズ系
と、映像輝度増強器と、撮像管とで形成されるシ
ステムは、例えば光密閉型の筐体３５内に収納さ
れる。この筐体はＸ線源及び検出器のシステムと
同じ位置変更を行い、一つのユニツトとして患者
の走査を行う。この位置変更に対しては、Ｘ線ビ
ームの発生点１０と一致するようにピボツトが選
定される。 この走査方法によつて、結合部６４を具えたＸ
線源及び検出器のシステムは、この図の平面内に
おいて傾斜点１０の周囲で傾斜を変える。この場
合、患者の隣接する断面領域は相互に完全に平行
ではないが、それらがその都度走査される。Ｘ線
源と検出器が共に同一方向の変位をする一走査中
に相互に平行な断面の像が形成される。そこでＸ
線源は、例えば継続時間が各５ミリ秒のパルスを
毎秒４パルス発する。各パルスは撮像管で捕捉さ
れ、記録される。そうすると、撮像管の入射スク
リーン上の検出器像の縦方向の大きさは、撮像管
の電子ビームのライン走査方向に関し、これを横
断する方向に延長される。撮像管のスクリーンは
パルス中に消去される。この走査中に検出器は、
例えば毎秒４cmの速度で全体の距離40cmに亙つて
位置を変更する、換言すればその間に40パルスが
あり、従つて40の断面照射がある。従つて各露光
ごとに、35×40cm²のフイールドが1250×1200の画
素に分割され、記録される。但し茲で、1250とい
うのはライン走査におけるライン数であり、1200
というのは、30の経路が40回走査されるのであ
る。 シンチレータ素材が映像輝度増強器に組み込ま
れてＸ線像輝度増強管を形成する好適実施例で
は、非球面光学レンズ系がこの管と撮像管との間
に位置する。そうすると、Ｘ線像輝度増強管中の
画像の大きさはかなり小さくなるので、非球面光
学系はその構造が更に簡単になるか、又は高い光
学的性質を持つことができるようになる。 この場合には米国特許第US4213055号に記載の
14″管を好適とするＸ線輝度増強管の出口側に配
置された、例えば回転可能な鏡又はプリズムのよ
うな光学的エレメントを用いて、該Ｘ線輝度増強
管の入口スクリーンを横切つて移動するストリツ
プ状の画像の出口側画像を、撮像管の入口スクリ
ーン上の所望の位置、例えば固定位置に、連続的
に投影することができる。Ｘ線源のパルス持続時
間内でのビームの移動によつて起こるであろうと
ころの運動による不鮮明さ＜motional
unsharpness＞は、こうして光学的エレメントを
用いての出口側の画像の状況に応じた反対向きの
動きによつて低減できる。この補償がなされる時
には、Ｘ線源のパルス持続時間が更に長くなり、
それによつてＸ線源の陽極の過度の局所的加熱に
よるビームの強さの制限が除かれる。この実施例
に好適な光学的エレメントは米国特許第4236080
号（特開昭第54−114303号がこれに相当）に記載
されているので、茲には詳述しない。 もし放射線源が、例えば患者の体内に入れられ
た放射性トレーサーによつて患者自身によつて形
成されている場合は、スリツト状のコリメータ
は、患者とシンチレータとの間に配置される。そ
の場合は、シンチレータが測定されるべき放射線
の性質に適合され、それは通常、比較的硬い放射
線を適切に吸収することを保証するためにかなり
厚いものとなろう。 放射線源の負荷が許容できる範囲にあるために
は、測定速度と形成される画像品質との間に好適
な妥協点が、各放射線パルスの持続時間中に動作
し読み取られるところの別々に読み取り可能な経
路の数を選択することにより、見出される筈であ
る。撮像管のダイナミツク・レンジの制限は、タ
ーゲツト上に経路パターンのほぼ方形の像を形成
することにより常に補償され、もしそれでもなお
不十分なときは、撮像管内で緩慢な走査モードを
用いることにより補償される。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による放射線医学装置の概略図で
ある。 ２……Ｘ線源、４……陽極（アノード）、６…
…陰極（カソード）、８……陰極から放射される
電子ビーム、１０……放射線発出点、１２……Ｘ
線ビーム、１４……コリメータ、１６……扇形、
平坦なビーム、１８……被検体搭載部、２０……
患者（被検体）、２２……蛍光素材のストリツプ
（シンチレータ）、２３……シンチレータの入口側
の面（検出器の入射面）、２４……非球面レンズ
系、２６……映像輝度増強器、２８……テレビ撮
像管、３０……シンチレータの出口側の面、３２
……映像輝度増強器の入口側のスクリーン、３４
……映像輝度増強器の出口側のスクリーン、３５
……光密閉型の筐体、３６……テレビ撮像管の入
口側のスクリーン、４０……ビデオ増幅器、４２
……アナログ−デイジタル変換器、４４……中央
処理用コンピユータ、４６……デイジタル光学記
録系、４８，５４……信号変換器、５０……表示
用モニタ、５６……高解像度モニタ、５８……ハ
ードコピイ作成器、６０……センサ、６２……発
電機、６４……結合機構部、６６……検出システ
ム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 扇形の放射線ビーム１６を発生させるための
   スリツト状のコリメータ１４を具える放射線源２
   と、 映像輝度増強管２６、テレビジヨン撮像管２
   ８、及びストリツプ状のシンチレータの出口側の
   面３０の像から少なくともほぼ方形の像を形成す
   るための非球面光学系２４を含む放射線検出シス
   テム６６と、 被検体搭載部１８と、 検査中の被検体２０を、放射線源の発する扇形
   の放射線ビームで走査するための走査機構３５と を有して成る放射線医学装置において、 走査機構２，６４，３５は、線源からの放射線
   の発生点１０の周りに扇形の放射線ビームの扇の
   方向を横断する方向の振動性の運動を、検出シス
   テムに起こさせることを特徴とする放射線医学装
   置。 ２ 映像輝度増強管２６の入口側のスクリーン３
   ２の背後には、放射線ビームの走査方向と一致す
   る方向の像の動力学的運動のため、光学的エレメ
   ントが配置されて成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の放射線医学装置。 ３ 放射線源はＸ線管によつて形成され、該Ｘ線
   管は線源にパルス動作をさせるための発電機６２
   を具えて成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の放射線医学装置。 ４ 線源の放射線発生点は、蛍光素材のストリツ
   プ２２の縦方向に平行な線に沿つて位置する数個
   の場所の間で切り換えることができることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の放射線医学
   装置。 ５ Ｘ線管用の発電機は種々の異なる波長のＸ線
   を発生させるのに適するものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項又は第４項に記載の放
   射線医学装置。