JPH0545259B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は一般にビーム均等化を用いた走査形放
射線写真法に関するものであり、更に詳しくは電
子的走査を含むかまたは可変検出器チヤネル・サ
イズを含む静止均等化検出器に関するものであ
る。

走査形放射線写真法またはスリツト放射線写真
法は放射線撮影像に於けるＸ線散乱を低減するた
めの手法として多年にわたつて知られている。公
知の走査形放射線写真システムでは、１個または
複数のコリメータまたはスリツトを取り付けた可
動Ｘ線源によつて、移動Ｘ線ビームが作られる。
そのかわりに、Ｘ線源を静止型とし、コリメータ
を可動にすることにより移動Ｘ線ビームを作るこ
とができる。公知の走査形Ｘ線システムには、２
次元ラスタ走査の形式で対象物可動ペンシル・ビ
ームで走査するもの、一方向に対象物を扇形ビー
ムで走査するものがある。この２つの方法のいず
れかによつて作られる放射線写真は医学用に使用
されている。

被撮影物体中にはＸ線を大きく減衰する物質と
Ｘ線をあまり減衰しない物質の両方が含まれるこ
とがしばしばある。このような物体のＸ線像の一
部分が露出過剰で他の一部分が露出不足となるこ
とを避けるため、部分毎のＸ線照射線量のダイナ
ミツク均等化が用いられてきた。その結果、フイ
ルムまたは他の像検出器のダイナミツク・レンジ
内に入るように像のダイナミツク・レンジが圧縮
される。

走査均等化は通常、別個の（すなわち像検出器
とは別の）均等化検出器を用いて行なわれ、均等
化検出器は被撮影物体の背後でＸ線ビームと共に
走査されることが多い。均等化検出器の出力は、
通常、Ｘ線源と物体の各部分との間に導入される
減衰量を変えることによつて、物体の各部分に対
するＸ線照射線量を制御する。そのかわりに、ペ
ンシル・ビーム走査法の場合と同様にＸ線照射時
間またはＸ線強度を変えてもよい。したがつて、
像検出器はそのダイナミツク・レンジ内に入るよ
うに制御された照射線量を受ける。

扇形ビームを走査する従来技術の１例が米国特
許第4715056号に記載されている。この放射線写
真システムではＸ線管に対して相対的に移動する
スリツト絞りを用いる。画像を作るためのＸ線検
出器またはシンチレータが、扇形ビームの走査に
つれて移動し、被撮影物体を通過した後のＸ線を
受ける。シンチレータからの光は像を記録するフ
イルムの上に投射される。均等化の制御のための
付加的な光検出器が像検出器（たとえばシンチレ
ータ）とともに走査して、扇形ビームのスロツト
に沿つた複数の像区間に対する像強度を検知す
る。均等化検出器からの信号がスリツト絞り中の
対応する可変減衰区間を制御する。

上記米国特許第4715056号によれば、均等化の
ために使用される光検出装置はシンチレータのハ
ウジング上の一連の光感知素子または一連のレン
ズおよび光電子増倍管で構成することができる。
この代りの一例では１つのCCDマトリクスを用
いることにより、デイジタル化された像を得て、
均等化の制御を行うことができる。もう１つのか
わりの例では、面積の大きな静止シンチレーシヨ
ン・スクリーンがこのスクリーンの前面に配置さ
れた垂直配列の帯状の光導電体で構成される均等
化検出器とともに使用される。

上記の従来技術の構成では、診断用に於ける走
査均等化放射線写真システムの有用性、効率およ
びコスト効率を制約する重大な欠点がある。可動
均等化検出器は可動Ｘ線管／絞り組合せ体と検出
器との間の機械的リンク機構を必要とする。散乱
された放射線に対する感度を小さくするため、従
来技術では物体と像検出器との間に配置する走査
スロツトが必要であり、この走査スロツトは扇形
ビームを制御するスリツト機構に機械的に結合す
るか又はサーボ結合しなければならなかつた。こ
のような機械的リング機構は破損しやすく、患者
とフイルム・カセツトの位置ぎめを妨げる。
CCDマトリクスの使用は高価であり、フイルム
を使用するシステムに容易に適用できない。大き
なシンチレーシヨン・スクリーンと帯状の光導電
体を用いたものは、帯状光導電体がスクリーンに
密接して配置されていない場合、扇形ビームに対
して横向きの散乱による信号劣化を受けやすい。
従来技術のすべての構成は固定サイズの均等化検
出器チヤネルをそなえているので、Ｘ線源−像間
距離（SID）が変化して、スリツト絞りの各可変
減衰区間によつてカバーされる像領域が変化する
ようなシステムを適切に制御することはできな
い。

したがつて、本発明の主要な目的は上記の欠点
のない走査均等化を行うことである。

本発明のもう１つの目的は散乱による信号劣化
を避ける静止検出器を用いた走査均等化方法と装
置を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的はＸ線源−像間距
離の変化に適合できる静止検出器を用いた走査均
等化方法と装置を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は既存のシステム
に対する変更を最小限にとどめて既存の放射線写
真システムを走査均等化を行なえるように変換
し、かつＸ線受容器に可動の機械部品を導入する
ことを避けることである。

発明の要約 本発明の上記の目的および他の目的は第１室
壁、第１室壁から間隔をあけて配置されて第１室
壁との間に電離領域を画成する第２の室壁、およ
び上記電離領域の中に収容されたガスを含む、走
査Ｘ線均等化を制御するためのＸ線検出器により
達成される。第１室壁にはガスと接触し、かつ第
１の方向に伸びる複数の平行電極が含まれてい
る。複数の平行電極は検出器内に複数の活性ゾー
ンを画成し、各電極は電離領域内に進入したＸ線
により発生されたイオンを収集するために電位源
にそれぞれ接続される。第２室壁にはガスと接触
し、かつ第１の方向に対して垂直な第２の方向に
伸びる少なくとも１つの電極が含まれている。こ
の少なくとも１つの電極は電位源に接続されて、
少なくとも１つの活性ゾーンの中の電域領域の両
端間に電位差を発生する。

１つの好ましい実施態様では、第１室壁上の各
電極が別々の増幅器に接続されている。増幅器出
力は制御可能にグループ分けされて、可変サイズ
の活性ゾーンを形成する。このようにして、Ｘ線
源−像間距離（SID）の変化に応じて、均等化検
出器の中のチヤネルのサイズと数を変えることが
できる。Ｘ線源−像間距離の変化によつて、スリ
ツト絞り中の各可変減衰区間によつて制御される
像領域のサイズも変る。

もう１つの好ましい実施態様では、ガスに接触
し、かつ第２の方向に伸びる第２の複数の平行電
極が第２の室壁に含まれる。この第２の複数の電
極の各々は制御された状態で電位源に接続され
て、扇形ビームとともに第１の方向に電子的走査
を行なう。これにより、散乱放射線に対する感度
が低下する。これは、Ｘ線を感知する検出器の領
域が走査Ｘ線ビームと直接一致している領域だけ
になるからである。

動作について説明すると、均等化検出器は放射
線写真撮影する対象物とＸ線像を記録するための
写真フイルムとの間に配置される。第１の複数の
電極は収集電極として作用し、Ｘ線扇形ビームの
進行方向に平行に配置される。収集電極回路網
が、スリツト絞りの個々の減衰素子を制御するた
めに使用されるＸ線強度信号を発生する。各減衰
素子に対応する電極からの信号が一連の信号加算
器で加算される。電極信号は、像−Ｘ線源間距離
に応じて制御されるスイツチ回路網を介して加算
器に結合される。

本発明の新規性のある特徴は特許請求の範囲に
記載されているが、発明自体の構成と動作方法、
ならびに本発明の上記以外の目的および利点は添
付の図面を参照した以下の説明により明らかとな
ろう。

好ましい実施例の詳細な説明 図面に於いて第１図は本発明による代表的な走
査形放射線写真システムを一部はブロツク図で示
したものである。このような放射線写真装置１０
では、医療を受ける患者２４のような選択された
領域の照射のために走査される対象物全体に面積
が対応する適当なサイズの水平Ｘ線ビーム１４を
発生する通常の回転可能なＸ線管１２を用いる。
放出されたＸ線扇形ビームは更にコリメータ１６
で変調されて、移動Ｘ線扇形ビーム２０を生じ、
これを用いて患者を照射する。このような移動Ｘ
線扇形ビームは静止した患者２４および検出装置
に対する回転Ｘ線管およびコリメータ１６に設け
られたスロツト開口またはスリツト２１の動きに
よつて得られる。薄い扇形ビーム２０は瞬時に患
者２４のスライスを切り出す。Ｘ線の伝搬方法に
垂直なスライス内の方向をここでは「スライス方
向」と呼ぶ。ペンシル・ビームを用いるシステム
では各ラスタ走査線が別々のスライスに対応する
のに対して、扇形ビームを用いるシステムではス
ライスが連続的に進む。

複数の可動の機械的減衰素子２２はスロツト開
口を変調する。各減衰素子は走査中のその移動
が、患者の異なる身体部位に対して照射されるＸ
線の強度をほぼ均等化するように制御される。図
示例ではこのように制御されたＸ線扇形ビームの
移動がほぼ垂直方向に進むものとして描いてある
が、今述べている協同動作する構造部品を適当に
配置し直して反対または異なる進行方向にし得る
ことは当業者には明らかであろう。

移動扇形ビームのＸ線は患者２４を通過して、
平らな平面状のハウジング部材として構成された
静止検出装置２６で処理される。図示するように
検出装置２６はたとえばバツキー（Bucky）グリ
ツド２８、均等化検出器３０、螢光スクリーン３
２、および像記録手段３４を含む。像記録手段は
典型的には写真フイルムまたはフイルム・ホルダ
もしくはカセツトで構成される。

電源装置３６が均等化検出器３０に接続されて
いる。破線で示すように、電源装置３６はＸ線管
１２および／またはコリメータ１６の位置に関す
る情報を受ける。これにより後で更に詳しく述べ
るように、電源装置３６はＸ線扇形ビーム１４の
現在位置に従つて均等化検出器３０を選択的に付
勢する。

均等化検出器３０からの電気出力信号が制御回
路４０に与えられる。制御回路４０は均等化検出
器３０から受信した信号を均等化するように可変
減衰素子２２に印加される制御信号を発生する。
制御回路は当業者には知られている構成をそなえ
た型式の帰還制御回路で構成される。

バツキーグリツド２８、シンチレーシヨン螢光
スクリーン３２、およびＸ線フイルムまたはフイ
ルム・カセツトのような像記録手段３４は当業者
には周知であり、これらについての詳細な説明は
省略する。

均等化検出器３０は、一対の並置された室壁を
有し、その間にガスを収容したイオン検出室を含
む。各室壁上の電極がガスに接触し、付勢された
ときガスの両端間に電圧を設定して電離領域を作
る。室を通過するＸ線はその強度に比例してガス
を電離する。電極はイオンを収集し、この結果、
電極電流はＸ線強度に比例する。このようなイオ
ン検出室は、Ｘ線ビーム２０がイオン検出室によ
つて殆んど減衰しないので、患者２４と像記録手
段３４との間に置くことができる。像記録手段３
４より前に均等化検出器３０を置けるので、均等
化を行なわない既存の放射線写真装置に対して走
査均等化が行なえるように本発明を容易に適用で
きる。

第２図はイオン検出室の第１室壁５０および第
２室壁５２を含む均等化検出器の一実施例の立面
図である。５１のガス５１は空気のようなＸ線に
よつて電離できる任意のガスである。室壁５０上
の電極グリツド回路網は、ガス５１に接触し、か
つＸ線扇形ビームの走査の進行方向に平行な方向
に伸びるように配置された複数の導体または電極
５４で構成される。室壁５２上にはシート電極５
６がガス５１と接触し、かつ上記電極グリツド回
路網とほぼ同じ広がりを持つように配置される。

シート電極５６は高電圧源＋HVに結合されて
いる。減衰素子の均等化チヤネルにそれぞれ対応
する各群の電極５４を直接相互接続することによ
り、複数の電極５４は複数の活性ゾーン５７，５
８および５９にグループ分けされる。図面を簡単
化するために３つの活性ゾーンしか示してない
が、普通は３つより多い活性ゾーンがある。各活
性ゾーン内の電極５４は信号増幅器（図示しな
い）の入力に設けられるようなアースまたは仮想
アースに結合される。このようにして、各活性ゾ
ーンの電離領域の両端間に電位差が設けられて、
電極５４は各ゾーンを通過するＸ線に比例してイ
オンを収集する。それぞれの活性ゾーン内のすべ
ての電極５４の総電流は減衰素子の制御回路入力
に対する出力信号を発生する。

各活性ゾーンのサイズは第２図に示すように固
定とするか、または第３図の実施例のように可変
として、個々の各電極５４からの電離電流信号を
別々に収集するようにしてもよい。可変の場合、
活性ゾーンの実効サイズおよび位置を変えるよう
に信号が選択的に加算される。このような特徴に
より本発明をＸ線源−像間距離（SID）が可変の
撮影システムで使うことができる。第３図に示す
ように、電極５４の個々の出力信号はそれぞれの
増幅器７０の仮想アース入力にそれぞれ与えられ
る。増幅器７０は電子作動スイツチ７４によつて
定められた通り各収集電極の増幅された信号を複
数の電子加算素子７２の１つに供給する。各加算
素子７２から送出される加算信号は上記の制御回
路４０によつて処理される。スイツチ７４の設定
によつて電極５４が活性ゾーンにグループ分けさ
れる。各活性ゾーンは１つの減衰素子２２によつ
て変調された照射線量を測定する。各電極５４
は、用いている特定のＸ線源−像間距離によつて
定められる１つの加算素子７２にスイツチ７４に
よつて接続される。電源装置３６（第１図）から
増幅器７０、加算素子７２およびスイツチ７４に
電力が供給されることが好ましい。

均等化検出器３０のもう１つの実施例が第４図
に示されている。この場合、第１室壁５０上の電
極５４の相互接続は第２図または第３図に示した
ものでよい。しかしこの実施例では、第２室壁５
２に、ガス５１と接触し、かつ扇形ビームの進行
方向に垂直な方向に伸びるように配置された複数
の導体または電極６２よりなる電極グリツド回路
網が設けられている。各電極６２はそれぞれの高
電圧ドライバ６５を介してマルチプレクサ６４に
接続されている。

この構成の目的は散乱放射線の影響を小さくす
るために均等化検出器の電子的走査を行うことで
ある。動作において、走査中一度に一部の電極６
２のみが付勢され、これにより通過するＸ線によ
る電離を感知する検出器の領域が制限される。マ
ルチプレクサ６４は（図示しない）装置によつて
電子的に制御され、この装置はまた現在扇形ビー
ムと直接一致している電極６２だけが付勢される
ように走査扇形ビームの位置を制御する。

第５図には、既存のものに適用されるイオン検
出室手段を用いた静止検出装置の一例の側面図が
示してある。このような追加装置は通常の手動お
よび自動のフイルム・チエンジヤに容易に適合で
きる。たとえば、非走査均等化システムの多くの
既存の手動および自動のフイルム・チエンジヤに
存在する自動露出制御イオン検出室の代りとなる
ように追加装置を作ることができる。図示する静
止検出装置９０では、バツキーグリツド手段９６
とともに本発明による均等化検出器９４を含むハ
ウジング部材９２を用いている。静止検出装置は
このように、記録されるフイルム像に対して均等
化を行なうために既存の走査形放射線写真装置の
改造に適している。これにより、図示したハウジ
ング部材は、この型式の既存の放射線写真装置に
一般に用いられる通常の写真フイルム・カセツト
９８に結合するか、または写真フイルム・カセツ
ト９８で物理的に支持することができ、放射線撮
影像を記録する前に移動Ｘ線ビーム１００を大き
く減衰させることはない。ここに図示した通常の
フイルム・カセツトでは、通常の螢光スクリーン
部材１０４と動作上関連するフイルム部材１０２
を用いている。記録されたフイルム像のコントラ
スト均等化は再び、使用している特定のイオン検
出室手段によつて同時に検出されている対象物か
ら出てくるＸ線とともに進行する。

走査形放射線写真法における均等化検出を改善
するための広範囲に有用な手段が提供されたこと
は上記の説明から明らかである。しかし、本発明
の趣旨と範囲から逸脱することなく上記特定の実
施例に種々の変更を加え得ることは上記の説明か
ら明らかであろう。たとえば、ペンシル状移動Ｘ
線ビームも用いることができると考えられる。更
に、以上開示した基本的なダイナミツク関係が協
同動作するＸ線走査手段と静止検出装置との間に
維持されている限り、この改良走査形放射線写真
システムの上記の開示された特定の例と異なる物
理的構成が可能である。

本発明の好ましい実施例を図示し説明してきた
が、このような実施例は例示のためのものに過ぎ
ない。本発明の趣旨を逸脱することなく、当業者
は多数の変形、変更および置き換えを考え付き得
る。したがつて、本発明の趣旨と範囲に合致する
このような変形はすべて特許請求の範囲に包含さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は走査均等化放射線写真システムのブロ
ツク線図である。第２図は本発明による均等化検
出器を示す立面図である。第３図は均等化検出器
に対する制御回路の概略ブロツク線図である。第
４図は本発明の均等化検出器のもう１つの実施例
の立面図である。第５図は本発明の追加検出構成
の断面図である。 ［主な符号の説明］、１４……水平Ｘ線ビーム、
１６……コリメータ、２１……スリツト、２２…
…可動の機械的減衰素子、３０……均等化検出
器、５０……第１室壁、５１……ガス、５２……
第２室壁、５４……第１の電極、５６……第２の
シート電極、５７，５８，５９……活性ゾーン、
６２……第２の電極、７０……増幅器、７２……
電子加算素子、７４……電子作動スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ線ビーム発生源、物体を通つて伸びる複数
   のスライスにわたつてＸ線ビームを走査するため
   にＸ線ビームを第１の方向に選択的に動かす手
   段、および上記の走査されたＸ線ビームを受けて
   物体の像を記録する手段を含むシステムに用いら
   れるＸ線照射均等化装置において、 上記Ｘ線ビームのうちの複数の個別部分の各々
   を選択的に減衰する減衰手段、 上記Ｘ線ビームの各個別部分の強度を検出する
   検出手段であつて、上記の走査されたＸ線ビーム
   の動きが当該検出手段と上記像記録手段とに対し
   て同じになるように上記物体と上記像記録手段と
   の間に支持されて、Ｘ線に応答する手段を有し、
   この手段が、第１の室壁、該第１の室壁から間隔
   をあけて配置されて該第１の室壁との間に電離領
   域を画成する第２の室壁、および該電離領域内に
   入れられたガスを有し、上記第１の室壁には上記
   ガスに接触し且つ上記第１の方向に対して垂直な
   方向に伸びる複数の平行な第１の電極が設けら
   れ、上記第２の室壁には上記ガスに接触し且つ上
   記第１の方向に伸びる少なくとも１つの第２の電
   極が設けられている検出手段、 上記複数の平行な第１の電極と上記第２の電極
   とに結合されていて、上記電離領域の両端間に電
   位差を生じさせる手段、ならびに 上記Ｘ線ビームの各個別部分の強度を所定の範
   囲内に保つ制御手段であつて、それぞれ入力信号
   の和を表わす出力信号を発生して、該出力信号を
   上記減衰手段の対応する１つを制御するように結
   合する複数の加算手段、および上記複数の第１の
   電極のうちの選ばれた数の第１の電極の各々を上
   記加算手段の各々に結合して、上記複数の第１の
   電極を上記Ｘ線ビームの複数の部分に対応する複
   数の活性ゾーンに制御可能にグループ分けし、ま
   た上記Ｘ線ビーム発生源と上記像記録手段との間
   の距離の変化に対応して上記第１の電極の上記選
   ばれた数を変更して上記活性ゾーンを変えるスイ
   ツチ手段を有する制御手段、を含むことを特徴と
   するＸ線照射均等化装置。 ２ 上記検出手段には、特定の時間にＸ線を感知
   する検出手段の領域を、上記の走査されたＸ線ビ
   ームが該特定の時間に横切る領域に制限する調節
   可能な手段が設けられている請求項１項記載のＸ
   線照射均等化装置。 ３ 上記検出器が、上記物体と静止した像記録手
   段との間に取り付けられた静止した放射線検出器
   で構成される請求項１項記載のＸ線照射均等化装
   置。 ４ 上記第２の室壁には、上記ガスに接触し且つ
   上記第１の方向に伸びる複数の平行な第２の電極
   が支持されており、更に、特定の時間に上記第２
   の電極のうちの一部分のみを付勢して、該特定の
   時間にＸ線を感知する上記検出手段の領域を上記
   付勢された第２の電極に対応する領域に制限する
   手段が設けられている請求項１項記載のＸ線照射
   均等化装置。 ５ 上記減衰手段が、上記Ｘ線ビームの各個別部
   分に１つずつ対応する複数の制御可能な可変減衰
   素子をそなえたスリツト絞りで構成されている請
   求項１項記載のＸ線照射均等化装置。 ６ 上記第２の室壁には、上記電離領域全体に隣
   接して上記第１および第２の両方向に伸びるシー
   ト電極よりなる単一の第２の電極が設けられてい
   る請求項１項記載のＸ線照射均等化装置。 ７ 上記像記録手段が写真フイルムを有する請求
   項１項記載のＸ線照射均等化装置。 ８ 上記像記録手段がさらに蛍光スクリーンを有
   している請求項７項記載のＸ線照射均等化装置。