JPH06277205A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 複雑な駆動回路を用いることなく、高信頼性
かつ高分解能で被写体内部を撮像するＸ線診断装置を提
供する。 【構成】 固定アーム１の上部アーム部分にはフラット
Ｘ線源２、キャピラリープレート３ａが固定され、下部
アーム部分にはキャピラリープレート３ｂ、シンチレー
タ６、光電子増倍管７が固定され、支持部分には移動台
１３が固定されている。また、Ｘ線４が集束する焦点で
ある検出点５付近には、被写体１０内部の被照射部位１
１が配置されるように、この被写体１０を上面に設置し
たステージ１２が配置されている。これら固定アーム
１、ステージ１２、移動台１３には、それぞれを上下、
左右、前後方向に移動させる駆動モータ１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、それぞれの移動距離を計測する移動距離セ
ンサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが近接されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過Ｘ線を利用するＸ
線診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のＸ線断層撮影装置におけ
る構成を示す概略断面図である。このＸ線断層撮影装置
では、高熱状態にあるフィラメント３０から発生された
電子は加速管３１により加速され、収束レンズ３２によ
り電子線となり、駆動回路５０により駆動されたコイル
３３によりターゲット３５上を円軌道に沿って走査され
る。そのため、ターゲット３５から発生したＸ線はステ
ージ４０上に設置された試料３９を透過し、光電変換膜
４１上に結像される。このＸ線像に対応して光電変換膜
４１から発生した光電子は、駆動回路５０によりコイル
３３の電子線走査に同期して駆動されたコイル４２によ
り走査され、電子レンズ４３により蛍光板４５上に結像
される。この光電子像に対応して蛍光板４５で変換され
た光学像は、レンズ４６を介してＴＶカメラ４７により
検出され、モニタ４８で観察される。この結果、Ｘ線走
査により形成される焦点面上の像が試料４０内部の断層
像として得られるが、非焦点面上の像はぼかされた状態
として得られる。

【０００３】なお、ターゲット３５で発生する熱は、冷
却棒３６を介してタンク３７中の冷却液３８に発散され
る。また、上記の電子照射系および光電子結像系は、そ
れぞれバルブ３４、４４を介して真空ポンプ４９により
真空の雰囲気中に保持されている。

【０００４】この種の技術については、特開平３−１８
６７１０号公報などに開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＸ線断層撮
影装置によれば、電子照射系および光電子結像系におい
て、電子線および光電子線を走査するコイル等の偏向系
が用いられている。しかしながら、電子線および光電子
線を同期して走査したり、試料中のＸ線照射位置を変化
するためには、偏向系を複雑に操作することができる駆
動回路を必要となるという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて
なされたものであり、複雑な駆動回路を用いることな
く、従来よりも容易かつ安価に透過Ｘ線を利用して、高
信頼性かつ高分解能で被写体内部を撮像することができ
るＸ線診断装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、出射面からＸ線を放出するＸ線源と、
第１の中空細管の中心軸に対する延長線が所定の一点に
集束するように該第１の中空細管を多数結束して形成さ
れて出射面上に設置された第１のキャピラリープレート
と、第２の中空細管の中心軸に対する延長線が所定の一
点に集束するように該第２の中空細管を多数結束して形
成されて第１のキャピラリープレートに対向設置された
第２のキャピラリープレートと、入射面上に第２のキャ
ピラリープレートが設置されたＸ線検出器とを備え、所
定の一点が内部に位置するように被写体を配置して該被
写体内部のＸ線透過量をＸ線検出器の出力から計測し、
該被写体内部の画像を形成することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、第１のキャピラリープレート
は第１の中空細管を多数結束して、第１の中空細管の中
心軸に対する延長線が所定の一点に集束するように形成
され、Ｘ線源の出射面上に設置されている。そのため、
Ｘ線源の出射面から放出されたＸ線は、第１の中空細管
の内側を通過して当該所定の一点に集束する所定の放出
角度分布を有するものに限り、第１のキャピラリープレ
ートを透過する。この結果、Ｘ線は当該所定の一点を内
部に包含するように配置された被写体に入射し、当該所
定の一点に集束した後、発散しつつ被写体から出射され
る。

【０００９】また、第２のキャピラリープレートは第２
の中空細管を多数結束して、第２の中空細管の中心軸に
対する延長線が当該所定の一点に集束するように形成さ
れ、Ｘ線検出器の入射面上に第１のキャピラリープレー
トに対向設置されている。そのため、当該所定の一点を
通過したＸ線は、第１の中空細管の内側を通過して第２
のキャピラリープレートを透過する。この結果、Ｘ線は
Ｘ線検出器に入射して検出され、当該所定の一点に対応
する被写体内部の部位におけるＸ線透過量が計測され
る。

【００１０】従って、以上の操作を被写体内部の異なる
部位に対して繰り返すことにより、被写体内部の画像を
形成することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る実施例の構成および作用
について、図１ないし図４を参照して説明する。なお、
図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明
のものと必ずしも一致していない。

【００１２】図１は、本発明の三次元Ｘ線診断装置に係
る一実施例の構成を示す説明である。本発明の三次元Ｘ
線診断装置における固定アーム１は、直立した支柱部分
と、この支柱部分の上部および下部から左右方向に伸び
た上部アーム部分および下部アーム部分とから形成され
ている。この固定アーム１の上部アーム部分には、出力
窓からＸ線４を放出するフラットＸ線源２と、このフラ
ットＸ線源２の出力窓に設置されたキャピラリープレー
ト（テーパーコリメータ）３ａとが固定されている。ま
た、固定アーム１の下部アーム部分には、キャピラリー
プレート３ａに対向配置されたキャピラリープレート
（テーパーコリメータ）３ｂと、このキャピラリープレ
ート３ｂを入射面上に設置し、入射したＸ線に対応して
発生した可視光を出射するシンチレータ６と、このシン
チレータ６を入射面上に設置し、入射した可視光に対応
して発生した光電子を増幅してアナログ信号として出力
する大口径の光電子増倍管（ＰＭＴ）７とが固定されて
いる。また、固定アーム１の支持部分には、支持部分、
上部アーム部分および下部アーム部分に対して垂直に前
後方向に伸びた移動台１３が固定されている。さらに、
Ｘ線４が集束する焦点である検出点５付近には、被写体
１０内部の被照射部位１１が配置されるように、この被
写体１０を上面に設置したステージ１２が配置されてい
る。

【００１３】固定アーム１には、図示しない制御回路の
出力に基づいて駆動され、固定アーム１を上下方向に移
動させる駆動モータ１４ａと、この固定アーム１が移動
した距離を計測し、デジタル信号として出力する移動距
離センサ１５ａとが近接されている。また、ステージ１
２には、図示しない制御回路の出力に基づいて駆動さ
れ、ステージ１２を左右方向に移動させる駆動モータ１
４ｂと、このステージ１２が移動した距離を計測し、デ
ジタル信号として出力する移動距離センサ１５ｂとが近
接されている。さらに、移動台１３には、図示しない制
御回路の出力に基づいて駆動され、移動台１３を前後方
向に移動させる駆動モータ１４ｃと、この移動台１３が
移動した距離を計測し、デジタル信号として出力する移
動距離センサ１５ｃとが近接されている。

【００１４】この三次元Ｘ線診断装置の測定系は、光電
子増倍管７からのアナログ信号をＡＤ変換して出力する
ＡＤ変換器１６と、移動距離センサ１５ａ、１５ｂ、１
５ｃからのデジタル信号に対応するアドレスにＡＤ変換
器１６からのデジタル信号を格納するＸＹＺメモリ１７
と、このＸＹＺメモリ１７から任意のアドレスに格納さ
れている情報を随時読み出して合成し、Ｘ線透過量を計
測するコントローラ１８と、このコントローラ１８から
の出力に基づいてＸＹ断層像を画像化して表示するＸＹ
断層モニタ１９とから構成されている。

【００１５】図２は、図１に示す実施例に用いられるフ
ラットＸ線源の構成を示す概略断面図である。フラット
Ｘ線源２は、円筒形の真空管２０と、Ｗから形成されて
図示しない電源により加熱されるフィラメント２１と、
このフィラメント２１を内部に配設されて熱電子２３を
発生する陰極２２と、この熱電子２３を管径方向にフラ
ットに発散する電子レンズ２４と、この熱電子２３を加
速する加速電極２５と、Ａｕの蒸着膜で形成されて熱電
子２３の衝突によりフラットＸ線２８を発生するターゲ
ット陽極と、Ｂｅから形成されてフラットＸ線２８を真
空管２０の外部に高効率で通過し、真空管２０の内部を
真空に保持する出力窓２７とから構成されている。

【００１６】なお、陰極２２は接地され、ターゲット陽
極２６は所望のＸ線エネルギーに対応する数万Ｖの電圧
が印加されている。また、電子レンズ２４および加速電
極２５には、それぞれ数百Ｖ、数千Ｖ程度の電圧が印加
されている。さらに、被写体１０に対して適切な波長を
有するフラットＸ線２８を得るために、これらの印加電
圧は可変であることが望ましい。

【００１７】図３は、図１に示す実施例に用いられるキ
ャピラリプレートの構成を示す斜視図である。キャピラ
リープレート３ａ、３ｂは、高鉛ガラスからなる中空細
管を多数個、平行かつハニカム状に結束し、加熱して融
着させて形成され、さらに、部分的に溶融しつつ引き伸
ばし、中途部分を切断して形成されたテーパーキャピラ
リープレートである。各中空細管は、その中心軸に対す
る延長線が所定の一点で集束するように配置されてい
る。これらキャピラリープレート３ａ、３ｂの底面に図
示した格子点は、拡大して図示しているように、それぞ
れ中空細管であることを示す。

【００１８】図４は、図１に示す実施例に用いられるキ
ャピラリプレートの配置を示す概略断面図である。これ
らキャピラリープレート３ａ、３ｂは相互に対向設置さ
れ、相互の中空細管は検出点５に対して空間的にほぼ点
対称に配置されている。そのため、それぞれの中心軸に
対する延長線は検出点５に集束している。そのため、キ
ャピラリープレート３ａを透過して出射されたＸ線４ａ
は、検出点５に集束するように被写体１０の被照射部位
１１を通過し、キャピラリープレート３ｂに入射して透
過する。

【００１９】次に、上記実施例の作用を説明する。ま
ず、図示しない制御回路からの出力にを基づいて駆動モ
ータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが駆動され、これらに伴っ
て固定アーム１、ステージ１２、移動台１３が移動し、
被写体１０内部の被照射部位１１における所定の一点が
検出点５に配置される。これら固定アーム１、ステージ
１２、移動台１３が移動した距離は移動距離センサ１５
ａ、１５ｂ、１５ｃにより計測され、これらの出力であ
るデジタル信号に基づいて被照射部位１１における検出
点５の位置に対応するＸＹＺメモリ１７のアドレスが選
択される。

【００２０】次に、図示しない電源からフィラメント２
１に電流を流すと、陰極２２は加熱されて熱電子２３を
発生する。陰極２２とターゲット陽極２６との間には強
い電界が発生しているので、熱電子２３はターゲット陽
極２６に向かって加速され、電子レンズ２４により管径
方向にフラットに発散され、さらに加速電極２５により
加速されてターゲット陽極２６に衝突する。そのため、
ターゲット陽極２６から熱電子２３のエネルギーに対応
してＸ線２８が発生し、出力窓２７を通過して真空管２
０の外部に放出される。この結果、このＸ線２８は熱電
子２３の加速電圧に依存した波長を有し、ターゲット陽
極２６に対して様々な放出角度を有して出射される。

【００２１】次に、出力窓２７上にキャピラリープレー
ト３ａが設置されているため、フラットＸ線２８はキャ
ピラリープレート３ａの内部に配置された中空細管の内
側を通過する所定の角度分布で放出されたものに限り、
Ｘ線４ａとしてキャピラリープレート３ａを透過する。
そのため、Ｘ線４ａは被写体１０内部の被照射部位１１
に入射し、被照射部位１１の構成に対応した相互作用を
受けつつ検出点５において集束した後、発散しつつＸ線
４ｂとして被写体１０から出射される。この検出点５を
通過したＸ線４ｂは、キャピラリープレート３ｂの内部
に配置された中空細管の内側を通過する進行方向を有す
るものに限り、キャピラリープレート３ｂを透過する。

【００２２】次に、Ｘ線４ｂはシンチレータ６に入射
し、これに対応して発生した可視光が出射される。この
可視光は光電子増倍管７に入射し、これに対応して発生
した光電子が増幅されてアナログ信号として出力され
る。このアナログ信号はＡＤ変換器１６によりＡＤ変換
して出力され、ＸＹＺメモリ１７により被照射部位１１
における検出点５の位置に対応して選択されているアド
レスに格納される。

【００２３】続いて、被写体１０内部の被照射部位１１
における異なる一点が検出点５に配置されるように、図
示しない制御回路の出力に基づいて固定アーム１、ステ
ージ１２、移動台１３を移動し、以上の操作を繰り返
す。そのため、ＸＹＺメモリ１７の各アドレスには、被
照射部位１１の各位置に対応する情報が配列格納される
ことになる。これらの情報はコントローラ１８によりＸ
ＹＺメモリ１７から随時読み出されて合成され、被照射
部位１１のＸ線透過量が計測される。そのため、コント
ローラ１８からの出力に基づいて、ＸＹ断層像がＸＹ断
層モニタ１９により画像化されて表示される。

【００２４】なお、キャピラリープレート３ａ、３ｂの
径を小さくすることにより、空間分解能が１００μｍ²
以下である高分解能の画像が得られる。

【００２５】本発明は上記実施例に限られるものではな
く、種々の変形が可能である。

【００２６】例えば、上記実施例では、ターゲット電極
をＡｕの蒸着膜で形成しているが、重元素であって高融
点を有する材質を用いることができ、例えば、Ｗ等の蒸
着膜を用いても同様な作用効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、第１のキャピラリープレートは第１の中空細管を
多数結束して、第１の中空細管の中心軸に対する延長線
が所定の一点に集束するように形成され、Ｘ線源の出射
面上に設置されている。一方、第２のキャピラリープレ
ートは第２の中空細管を多数結束して、第２の中空細管
の中心軸に対する延長線が当該所定の一点に集束するよ
うに形成され、Ｘ線検出器の入射面上に第１のキャピラ
リープレートに対向設置されている。そのため、Ｘ線源
の出射面から放出されたＸ線は、当該所定の一点を内部
に包含するように配置された被写体を透過し、Ｘ線検出
器に入射して検出される。

【００２８】この結果、当該所定の一点に対応する被写
体内部の部位におけるＸ線透過量が計測され、これを被
写体内部の異なる部位に対して繰り返すことにより、被
写体内部の画像を形成することができる。また、第１お
よび第２のキャピラリープレートの設置により、被照射
Ｘ線以外の散乱Ｘ線等によるバックグランドノイズが除
去されるので、信頼性の高い画像が得られる。さらに、
小さいＸ線照射量で分解能の高い画像が得られるので、
被写体の微小な撮影部位に適している。例えば、生体内
部の癌細胞に対しても、Ｘ線照射量を抑えて生体に与え
る悪影響を小さくすることができる。

【００２９】従って、複雑な駆動回路を用いることな
く、従来よりも容易かつ安価に透過Ｘ線に利用して高信
頼性かつ高分解能で被写体内部を撮像することができる
という顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の三次元Ｘ線診断装置に係る一実施例の
構成を示す説明図である。

【図２】図１に示す実施例に用いられるフラットＸ線源
の構成を示す概略断面図である。

【図３】図１に示す実施例に用いられるキャピラリプレ
ートの構成を示す斜視図である。

【図４】図１に示す実施例に用いられるキャピラリプレ
ートの配置を示す概略断面図である。

【図５】従来のＸ線断層撮影装置における構成を示す概
略断面図である。

【符号の説明】

１…固定アーム、２…フラットＸ線源、３…キャピラリ
ープレート、４…Ｘ線、５…検出点、６…シンチレー
タ、７…光検出器、１０…被写体、１１…被照射部位、
１２…ステージ、１３…移動台、１４…駆動モータ、１
５…移動距離センサ、１６…ＡＤ変換器、１７…ＸＹＺ
メモリ、１８…コントローラ、１９…ＸＹ断層モニタ、
２０…真空管、２１，３０…フィラメント、２２…陰
極、２３…熱電子、２４，３３…電子レンズ、２５…加
速電極、２６，３５…ターゲット陽極、２７…出力窓、
２８…フラットＸ線、３１…加速管、３２…収束レン
ズ、３３，４２…コイル、３４，４４…バルブ、３６…
冷却棒、３７…タンク、３８…冷却液、３９…試料、４
０…ステージ、４１…光電変換膜、４５…蛍光板、４６
…レンズ、４７…ＴＶカメラ、４８…モニタ、４９…真
空ポンプ、５０…駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出射面からＸ線を放出するＸ線源と、第
   １の中空細管の中心軸に対する延長線が所定の一点に集
   束するように該第１の中空細管を多数結束して形成され
   て前記出射面上に設置された第１のキャピラリープレー
   トと、第２の中空細管の中心軸に対する延長線が前記所
   定の一点に集束するように該第２の中空細管を多数結束
   して形成されて前記第１のキャピラリープレートに対向
   設置された第２のキャピラリープレートと、入射面上に
   前記第２のキャピラリープレートが設置されたＸ線検出
   器とを備え、前記所定の一点が内部に位置するように被
   写体を配置して該被写体内部のＸ線透過量を前記Ｘ線検
   出器の出力から計測し、該被写体内部の画像を形成する
   ことを特徴とするＸ線診断装置。