JPH07209778A - Ｘ線撮像における散乱照射線補正のために部分的に透過性である物体で遮蔽する方法 - Google Patents

Ｘ線撮像における散乱照射線補正のために部分的に透過性である物体で遮蔽する方法

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JPH07209778A
JPH07209778A JP6333346A JP33334694A JPH07209778A JP H07209778 A JPH07209778 A JP H07209778A JP 6333346 A JP6333346 A JP 6333346A JP 33334694 A JP33334694 A JP 33334694A JP H07209778 A JPH07209778 A JP H07209778A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 撮像される対象物の１回だけの投射により、
対象物の任意の位置における一次放射線分布に関する情
報を失うことなく、高度の精度で画像における散乱放射
線成分の計算をして対象物の画像の補正を可能にする。 【構成】 Ｘ線源１と撮像される対象物３との間に位置
決めされた、部分的に透過性である物体７の下側で検出
された信号を、部分的に透過性である物体の影部の境界
近くの画像における信号と比較して、その物体の位置に
おける放射散乱信号が計算２４される。多色照射源の場
合、二つの既知の材料での較正２１により、放射散乱の
正確な計算ができる。部分的に透過性である物体は、対
象物と照射源との間の幾つかの位置に位置決めされ、ま
た補間手法の手段により、対象とする各位置における放
射散乱を計算できる。放射散乱画像は、対象物の原画像
から差し引かれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放射線散乱のためにＸ
線撮像システムを補正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線撮像システムにおいて、検出された
放射線の総光束は、撮像される減衰対象物の構成部分と
相互作用しない光子だけではなく、放射線散乱からも構
成される。具体的には、エリア検出器を使用するシステ
ムの場合、放射線散乱量は非常に大きいことがある。エ
ネルギー選択撮像のような大クラスの適用装置の場合、
この放射線は、エラーの主要な源となることがあり、満
足する結果を得るために補正しなければならない。
【０００３】放射線散乱のためにＸ線撮像システムを補
正する良好な方法を探そうとして、多くの研究がなされ
ている。
【０００４】グリッドまたは空気間隙の使用は、放射線
散乱を減少するが、無くすことはできない。吸光光度解
析（ＤＸＡ）用などの多くの適用装置の場合、その使用
は十分ではない。
【０００５】散乱を表す幾つかの解析モデルは、それら
の一部は点像分布関数を使用しているが、従来の最新技
術で提案されている。それらはパラメータを必要とし、
そのパラメータの値は、求めるのが難しく、大部分は実
験的に見いだすのが難しい。これらのモデルは、一部の
適用装置において満足する精度を提供しない。
【０００６】従来の最新技術において、一部の研究者
（ Molloi SY ，Mistretta CA 、定量二重エネルギー
蛍光板透視法における散乱グレア補正、 Med. Phys. １
９８８；１５：２８９−２９７）は、一定の画素内の検
出されたグレーレベルと散乱の部分成分との間の仮説関
係を与える、特定用途用の補正表を使用している。その
表は、大部分の用途の場合、精度が不十分である概略の
予測値である。
【０００７】従来の最新技術において（ Wagner FC ，
Macovski A ，Nishimura D、二重エネルギーＸ線投射
撮像：散乱された放射線の補正用の二つのサンプリング
構成、 Med. Phys. １９８８；１５：７３２−７４
８）、一つの方法が時々使用され、その方法において
は、対象物に対して２回のＸ線照射が実施され、すなわ
ち１回の照射は、対象物上方に置かれる小形鉛円板の配
列から成る、円板サンプラーで実施され、他の１回は円
板サンプラー無しで実施される。各円板の影部において
は、散乱された放射線だけが検出され、この影部におけ
る画素値の平均は、放射線散乱の値を示す。放射線散乱
のサンプル値を通して低周波数面を調整させることによ
り、全体画像における放射線散乱の予測値が得られる。
散乱を補正した画像は、第２の画像から散乱面を差し引
いて得られる。この方法の欠点は、対象物を２回投射し
なければならない点である。医療用途において、このこ
とは、患者（対象物）が、多量の放射線量を受け、かつ
２回の投射間で移動していることがあることを意味す
る。円板サンプラーと検出器を迅速に切り換えようとす
るならば、システムは機械的に複雑になる。円板サンプ
ラーでのＸ線照射だけが実施される、鉛製ビーム停止部
材を使用した、この方法の他の実施方法は、対象物につ
いての全ての情報が、放射線停止部材の下で失われると
いう欠点を有する。これは、重大な欠点となることがあ
る。
【０００８】従来の最新技術において、文献（Shaw C
、一次画像信号と散乱画像信号とを同時に得る新規な
手法、 SPIE Vol. １６５１ Medical Imaging VI：
Instrumentation （１９９２），p.２２２−２３３）に
最近提案された、散乱放射線を補正する他の方法は、一
次変複調（ＰＭＤ）手法である。一次Ｘ線分布は、同一
の材料と厚さの２個のフィルタを対象物のＸ線管と検出
器側とに置いて、変調および復調される。この変複調プ
ロセスにより、画像の選定された領域における散乱信号
が減少する。それは、全体の一次信号分布を変えないま
まの状態にする。散乱放射線の信号減少は、測定され
て、選定された領域における散乱放射線信号の予測に使
用できる。ＰＭＤ手法は、それにより一次信号と散乱信
号を同時に得ることができるが、二つの主な欠点を有す
る。すなわち、一つは散乱放射線の減少が、位置、散乱
形状および患者などにどのように関係しているか不明で
ある点と、他の一つは、変調器と復調器を整合すること
は実際上不可能である点である。したがって、それらの
結果は、概略の予測値に基づいており、精度が減少す
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の方法の欠点を克服することにある。
【００１０】本発明の別の目的は、撮像される対象物の
１回だけの投射により、対象物の任意の位置における一
次放射線分布に関する情報を失うことなく、高度の精度
で画像における散乱放射線成分の計算を可能にするこ
と、およびこの放射線散乱についての対象物の画像の補
正を可能にすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の段階から構成される、対象物の散乱を補正した放射
線写真画像を生成する方法により達成される。すなわ
ち、その方法は、 1) 前記対象物を、放射線源と前記対象物との間に置か
れた遮蔽物体と共に前記放射線源により放射される放射
線量に暴露して放射線画像を生成する段階と、前記遮蔽
物体は、照射に対して部分的に透過性である、既知の物
質と既知の厚さを有する幾つかの物体から成るものであ
り、 2) 前記放射線画像をエリア検出器の手段により検出す
る段階と、 3) 検出された放射線画像を電気信号表示に変換する段
階と、 4) 前記放射線画像内の前記物体の幾つかの位置におい
て、散乱された放射線量に比例する信号を得る段階と、 5) 得られた散乱信号値間の補間により、前記対象物の
画像の各位置において、画像に存在する散乱量を表す散
乱画像を構成する段階と、 6) 前記の原画像から前記散乱画像を差し引いて、散乱
を補正した放射線写真像表示を生成する段階と、および 7) 前記の散乱を補正した放射線写真像表示を出力装置
へ送って、散乱を補正した可視画像を生成する段階とか
ら構成される。
【００１２】本発明に従って散乱を補正した放射線画像
を生成する方法の第２の実施例は、多色照射線を放射す
る照射源の手段により対象物の暴露をする場合に特に有
利である。
【００１３】この方法は、 1) 前記対象物を、照射に対して部分的に透過性であ
る、既知の物質と既知の厚さを有する幾つかの物体から
成りかつ放射線源と前記対象物との間に置かれた遮蔽物
体と共に、前記放射線源により放射される放射線量に暴
露して放射線画像を生成する段階と、 2) 前記放射線画像をエリア検出器の手段により検出す
る段階と、 3) 検出された放射線画像を電気信号表示に変換する段
階と、 4) 異なる基礎材料の厚さを組合わせて、前記放射線源
のスペクトルの減衰を表す較正データを生成する段階
と、 5) 前記物体の幾つかの位置について、前記物体による
一次照射光子の付加減衰に基づいて散乱値を推定する段
階と、 6) 較正データから、推定された散乱値に対応する物体
材料の厚さを求める段階と、 7) この厚さの値が、物体の実際の厚さに等しいなら
ば、推定された散乱値は実際の散乱値に等しく、そうで
ない場合は、段階（５）から（６）までが繰り返される
ものであり、 8) 前記幾つかの位置において、実際の散乱値間の補間
により、散乱画像を生成する段階と、 9) 前記の放射線画像から散乱画像を差し引いて、散乱
を補正した画像表示を生成する段階と、および 10) 前記の散乱を補正した画像表示を出力装置へ送っ
て、散乱を補正した可視画像を生成する段階とから構成
される。
【００１４】基礎材料は、人体における有機物質の減衰
特性を、そのような基礎材料の組合わせにより生じる減
衰から控除できるような特性を有する材料である。
【００１５】一次光子は、非散乱で透過される放射線の
光子である。
【００１６】特定の実施例において、前記対象物と前記
遮蔽物の組合わせの放射線画像は、光刺激性蛍光面から
成るエリア検出器の手段により検出され、そこにおいて
前記放射線画像は、照射を刺激する手段で前記蛍光面を
走査することにより、読み出され、さらに刺激で放出さ
れる光を検出し、検出された光を電気信号に変換するこ
とにより電気信号表示に変換される。
【００１７】部分的に透過性である物体の手段とは、照
射源（例えばＸ線源) により放射される照射に対して部
分的に透過性である材料の物体を一般に意味するので、
部分的に透過性である物体が、撮像される対象物と共
に、照射に暴露されると、一次放射線信号が減少する
が、撮像される対象物の情報は、物体の位置において失
われない。
【００１８】下記において、用語「部分的に透過性であ
る遮蔽物体」は、既知の材料と既知の厚さを有する複数
の部分的に透過性である物体から成る遮蔽物体を指す
（Ｘ線源から前記の部分的に透過性である物体を通して
検出器まで真っ直ぐ投射されるＸ線により分かるよう
に) 。
【００１９】部分的に透過性である物体の部位は小さい
ので、前記の部分的に透過性である物体の直ぐ近隣部の
下側およびその内側の散乱された放射線量は同一である
と推定できる。
【００２０】散乱を補正した画像を生成するのに使用さ
れる出力装置は、レーザプリンタまたは感熱プリンタの
ようなハードコピー装置でもよく、また代わりに、モニ
ターのようなソフトコピーを生成する装置でもよい。
【００２１】本発明の方法は、以下の着想に基づいてい
る。すなわち本発明の特徴は、既知の材料と既知の厚さ
を有し、かつＸ線源と撮像される対象物との間の撮像シ
ステムに置かれる部分的に透過性である物体を使用し
て、画像の特定の位置における散乱した放射線を計算す
ることにある。その部分的に透過性である物体の部位
（または帯片が使用されるならば、物体の幅) は小さい
ので、画像において、前記の部分的に透過性である物体
の直ぐ近隣部の下側と内側とにおける散乱された放射線
量は同一と想定される（帯片が物体として使用される場
合、帯片（この帯片はその幅と比べて長い) と直角をな
す直ぐ近隣部の下側と内側とにおける散乱された放射線
量は同一と想定される) 。部分的に透過性である物体の
影部の内側とその直ぐ近隣部の内側とにおける信号を測
定することにより、部分的に透過性である物体の位置に
おける放射線散乱成分を計算できる。
【００２２】物体の下側の放射線強度信号は、前記物体
の側部の信号と比較して付加的に減衰される。単色照射
源の場合、部分的に透過性である物体の厚さ、前記物体
の材料の種類およびその照射源の光子エネルギーは既知
であるので、その付加減衰係数は既知である。本発明に
従うＸ線撮像システムの一実施例の場合、その物体の位
置における対象物の画像の放射線散乱成分は、ついで前
記物体の下側と周りで検出された両方の信号から信号Ｑ
を差し引いて得られる。信号Ｑを差し引いた後に、部分
的に透過性である物体の下側の信号を、信号Ｑを差し引
いた後に、前記物体の周りの信号で除したものが、前記
付加減衰係数に等しいならば、信号Ｑは、前記物体の位
置における画像の実際の放射線散乱成分である。
【００２３】多色照射源の場合に前記付加減衰係数は、
ビーム硬化の結果、対象物の画像の異なる位置において
異なることがある。光子エネルギーの場合にスペクトル
はあまり広くないので、付加減衰係数に対するビーム硬
化の影響をある程度まで無視でき、また画像の一定位置
における付加減衰係数を、前記位置において検出された
強度に基づいて予測できる。
【００２４】本発明に従うＸ線撮像システムの特定の実
施例において、その実施例は、従来のＸ線源（多色Ｘ放
射線を有する) を使用する医療用途に特に有用であり、
またその用途に限定されないが、既知の基礎材料で計算
を実施して、対象物の画像における放射線散乱成分を正
確に計算できる。この計算は、画像が、二つの基礎材料
の厚さの組合わせ１組から成ることを意味する。この画
像は、同一の環境（すなわち、同一のＸ線源とＸ線源の
パラメータ（スペクトル) 、同一の形式の検出器) の下
で、対象物の画像として撮像される。
【００２５】下記は、従来の最新技術から知られている
（Alvarez R., Macovski A、コンピュータ化したＸ線ト
モグラフィにおけるエネルギー選定再構成、Phys. Med.
Biology, １９７６, Vol.２１, No５, ７３３−７４
４）。すなわち、人体における全ての有機物質のよう
に、一定グループの材料の場合、および診断放射線学に
使用される光子エネルギーの範囲の場合、材料の各厚さ
組合わせのＸ線減衰特性は、二つの選定された基礎材料
の二つの相当厚さの組合わせにより表すことができる。
【００２６】我々の場合にそれは、画像の各画素におい
て、撮像される対象物は、減衰特性に関する限り、前記
基本材料の相当厚さの組合わせにより表すことができる
ことを意味する。
【００２７】前記グループに属する部分的に透過性であ
る物体のために、ある種類の材料を選定するならば、前
記物質は、前記基礎材料の相当厚さの２層の組合わせに
分解できる。
【００２８】この計算のデータに基づいて、対象物の画
像内の前記物体の位置における放射線散乱信号の予測に
応じて、かつ前記物体の位置の下側と側部の前記画像内
のものである全信号（＝一次放射線信号＋放射線散乱信
号）に応じて、前記物体の厚さを計算できる。
【００２９】実際の放射線散乱信号は、計算された物体
厚さが前記物体の実際の厚さに等しくなる場合の信号で
ある。
【００３０】放射線散乱の周波数が空間的に限定される
ので、部分的に透過性である物体の量を限定する必要が
ある。それが必要な場合、下側で信号が非常に変わる物
体を考慮することができない。選定された物体の位置に
おいて画像内の放射線散乱信号を計算した後、放射線散
乱面は、補間により得られて、前記画像から差し引かれ
る。
【００３１】部分的に透過性である物体により、一次放
射信号は余分に減少するが、撮像される対象物について
の情報は、物体の位置において失われない。
【００３２】
【実施例】本発明に従うシステムおよび／または方法の
二つの基本的で好ましい実施例を、単色または準単色Ｘ
線の場合、および多色Ｘ線の場合について一般的に説明
する。図１は多色Ｘ線の場合を示し、また図１０は単色
Ｘ線の場合を示す。多色放射線の場合から説明を始め
る。
【００３３】図１は、本発明に従うＸ線撮像システムお
よび散乱を補正する方法の概略図を示す。この実施例の
方法とシステムは、多色Ｘ線源の場合の好ましい実施例
に使用されるが、単色Ｘ線源にも使用できる。この実施
例において、散乱放射線成分を計算したい、対象物のＸ
線画像が撮像され、また対象物の撮像に使用されたもの
と同一の光子エネルギーのビーム硬化の影響が得られる
計算が実施される。この計算データ、および部分的に透
過性である物体の小片の下側における画像内の信号と、
その小片の直ぐ側部の信号とは、部分的に透過性である
物体の前記小片の下側における画像内の前記信号を散乱
された放射線について補正するのに役立ち、散乱された
放射線の等しい予測量が、両方の信号から差し引かれ
る。および部分的に透過性である物体の小片の実際の厚
さを知れば、この計算データにより、二つの補正された
信号（＝一次放射線信号）の組合わせが可能かどうかが
分かり、それは、散乱された放射線の適正量が差し引か
れたときにだけ、ほぼ可能となる。
【００３４】図１を参照すると、Ｘ線管１（明示的に示
されない電子制御回路を設けた）からのＸ線は、部分的
に透過性である遮蔽物体（Ｘ線放射に対して部分的に透
過性の) を通して、かつ対象物３を通して検出器へ向け
て投射される。
【００３５】この実施例において、部分的に透過性であ
る遮蔽物体は、一定厚さの透明合成樹脂板７から構成さ
れ、その遮蔽物体上に複数のアルミニウム円筒２が載置
される。
【００３６】この実施例において、検出器は、カセット
６内においてＸ線刺激性蛍光物質の層で被覆されたシー
ト５と、および読み出し装置８とから構成される。
【００３７】一般に本文において、部分的に透過性であ
る遮蔽物体とは、Ｘ線源１と対象物３との間で、対象物
上の部位を通して分布され、かつ既知の材料と既知の厚
さ（Ｘ線源から前記の部分的に透過性である物体を通し
て検出器まで直進するＸ線により見られる厚さに等し
い）を有する、複数のＸ線に対して部分的に透過性であ
る物体を意味する。
【００３８】図１の好ましい実施例において、板７は、
部分的に透過性である物体を保持するのに使用される
が、またその物体を保持する他の方法も可能である。
【００３９】本発明に従う方法を使用する場合に欠かせ
ないのは、部分的に透過性である物体の厚さが既知であ
るということである。
【００４０】透明合成樹脂板７は、Ｘ線に対して透過性
である他の材料も可能であるが、選定される。その理由
は、透明合成樹脂は、硬質であるので、一定厚さに保持
でき、またＸ線の減衰をできるだけ少なくできることに
加えて、平面輪郭を明確に保持できるからである。
【００４１】部分的に透過性である物体２は、円筒の形
状を有する必要はなく、好ましい一実施例においては円
筒の形状を有し、また他の好ましい実施例においては帯
片の形状を有する。
【００４２】これらの部分的に透過性である物体２の材
料は、アルミニウムである必要はないが、好ましい実施
例においてアルミニウムは、較正システム４において基
礎材料としてのアルミニウムとポリカーボネートの使用
と組合わせて、これらの物体用の材料に使用される。
【００４３】さらに本文において、何故この選定が好ま
しいかが明らかになる。
【００４４】スクリーンは、可視と赤外線の範囲の光に
対して不透明であるカセット６内に保持される。スクリ
ーン５上の刺激性蛍光物質は、Ｘ線により暴露された後
に励起の状態になる特性を有する。励起された状態の原
子は、特定の波長の光刺激を受けると、当初の状態に戻
るときに異なる波長を有する光を放射できる。放射され
る刺激された光の量は、蛍光物質により当初吸収された
Ｘ線量に比例する。
【００４５】刺激性蛍光スクリーン上に記憶された潜像
を読み取る場合に、読み出し装置８が使用され、その装
置は、コンピュータにおけるディジタル書き込みと組合
わせられた光学電子的読み出し手法に基づいている。
【００４６】図１の実施例において我々は、カセット６
内の蛍光物質シート５に読み出し装置８を加えたものを
検出器と呼ぶ。勿論、他の種類の検出器を使用できる。
【００４７】画像読み出し装置の一実施例は、図２に示
される。図２において、Ｘ線に暴露された光刺激性蛍光
シート５が示される。この放射線画像読み出し装置にお
いて、光刺激性蛍光シート５上に記憶された潜像は、蛍
光シートを、レーザ９により放射される刺激光線で走査
して読み出される。
【００４８】刺激光線は、検流計式偏向装置１０の手段
により主走査方向に従って反射される。走査方向に直角
の方向に蛍光シートを移送することにより、第２の走査
動作が実施される。集光器１１は、放射された刺激光線
で得られた光を光学式倍率器へ送り、そこで光は、電気
信号に変換され、次にサンプル−保持回路１３によりサ
ンプリングされて、アナログ／ディジタル変換器１４の
手段によりディジタル信号へ変換される。その信号は、
開平増幅器へも印加されるので、「当初すなわち原」画
像とも呼ばれる信号を表すその出力画像は、印加された
暴露値の平方根に比例する信号であると共に、大きい画
素マトリックス（例えば２０４８×２４６４画素) にお
ける画素を表す信号である。
【００４９】［対象物の画像の検出］図１を再び参照す
ると、印加された暴露値の平方根に比例する信号は、１
７で二乗され、対象物の画像であるIMAGE A １８を示
し、それは、蛍光シート５により吸収されたＸ線に比例
する信号Ｉ（ｘ，ｙ）（画像の画素座標ｘおよびｙに応
じて）を表す。Ｉの値に使用されるビット数は、所要の
グレー値の解像度に従って選定できる。図１の実施例に
おいて、撮像される対象物として胸郭が選定される。勿
論他の対象物も可能である。
【００５０】［非減衰光ビームの測定］図１の実施例に
おいて計算の大部分は、手段が減衰強度の非減衰強度に
対する比の対数を意味するならば、その手段により正規
化された強度で実施される。
【００５１】この本文において「減衰強度」とは、対象
物３と部分的に透過性である遮蔽物体（２，７）がＸ線
源１とカセット６の間に位置決めされる場合、カセット
６内の刺激性蛍光シート５により吸収されるＸ線（画素
座標（ｘ，ｙに応じて）を意味し、また「非減衰強度」
とは、対象物３、部分的に透過性である遮蔽物体（２，
７）または他の対象物がＸ線源１とカセット６の間に位
置決めされない場合、カセット６内の刺激性蛍光シート
５により吸収されるＸ線を意味する。この非減衰光子ビ
ームは、分離画像を撮像する以外の方法では、適切に測
定および計算できないことが多い。
【００５２】この理由のために好ましい実施例におい
て、第２の画像は、IMAGE A １８と全く同一の形式の検
出器とＸ線源およびＸ線源パラメータ（ xV 、mAs 、焦
点合わせ）を使用して、かつカセット６内の刺激性蛍光
シート５に対するＸ線源１の全く同一の相対位置を使用
して撮像される。読み出し装置と二乗装置は、シート５
に記憶されたＸ線を画像IMAGE B １９へ変換し、その画
像は、IMAGE A １８の場合と同一の比例係数で、蛍光シ
ート５に吸収されたＸ線に比例する信号Ｉ0 （ｘ，ｙ）
（画像の画素座標ｘおよびｙに応じて）を表す。通常IM
AGE B １９は、IMAGE A １８の直後または直前に撮像さ
れるが、これは必ずしも必要ではない。
【００５３】［較正］本発明に従えば、較正が実施さ
れ、それにより、部分的に透過性である物体の位置にお
いて対象物の画像IMAGE A １８内の放射散乱信号を正確
に計算でき、その物体は図１の実施例において２で示さ
れる。この較正は医療用途に特に有用であるが、それに
限定されない。
【００５４】図１の同一の実施例において、第３の画像
のIMAGE C ２０が、この目的のために撮像される。前述
したように、この較正により、部分的に透過性である物
体の位置においてIMAGE A １８内の放射散乱信号を正確
に計算できなければならない。
【００５５】一実施例（図１に図示される）において、
画像は、IMAGE A １８およびIMAGEB １９の場合と同一
の方法で撮像されるが、この場合に撮像される対象物
は、異なるＸ線吸収作用を有する二つの異なる材料の厚
さ４の組合わせである。これらの２つの材料は、ほぼ二
つの物理的プロセス、すなわちコンプトン散乱と光電吸
収とを通して、大部分のＸ線管の範囲のエネルギーのＸ
線光子と相互作用する材料のグループに属する。
【００５６】従来の最新技術から知られているように、
このグループの二つの材料は、基礎材料として選定で
き、これはここでは、グループの他の全ての材料のＸ線
減衰係数は、二つの材料のものを線形に組合わせて見い
出すことができることを意味する。
【００５７】医療用途の場合の好ましい実施例におい
て、この二つの材料はそれぞれ、軟質組織相当材料およ
び骨相当材料であるように選定されることが多い。他の
材料も基礎材料として選定できる。
【００５８】較正データを得る目的で、所謂較正ファン
トムを使用するのが有利である。
【００５９】所要の較正データを得るのに適切な放射線
写真ファントムは、(a) エリア検出器とＸ線源との間に
位置決めされる容器で、好ましくは円筒形容器の１組
と、(b) 前記容器のそれぞれに設けられる、異なる厚さ
の基礎材料の幾つかの組合わせと、および(c) 容器のそ
れぞれがＸ線源へ向けられるような位置において前記容
器を保持する枠とから一般に構成される。
【００６０】一実施例において、この較正ファントム
は、基礎材料の厚さの幾つかの組合わせが充填される３
６個の円筒形容器から構成される。この実施例において
基礎材料は、アルミニウムとポリカーボネートである。
【００６１】容器を保持しかつ放射源に向ける枠は、二
つの平行に位置した板から成る。
【００６２】第１の所謂台板は、円筒形容器が嵌まる幾
つかの窪みを有する。
【００６３】この台板は、好ましくは金属板であり、そ
の金属板には、窪み間に鉛層が設けられるので、Ｘ線は
容器間の位置における板を貫通できず、したがって検出
器を散乱に暴露することができない。
【００６４】この板の上方の一定の距離の所に、この例
でこの距離は１２ cm に等しいが、支持板と呼ばれる第
２の板が設けられる。この支持板は、幾つかの孔を有
し、それを通して円筒形容器が向けられる。支持板にお
ける孔の位置は、台板に関する支持板の位置と共に、円
筒形容器全てが照射源に向けられるように設定される。
【００６５】一実施例において円筒形容器は、台板の中
心から上方に計られた既知の距離の所に、この例では１
５０ cm であるが、位置する単一の点に向けられた。
【００６６】支持板は、固定接続の手段により台板の上
方に保持できる。
【００６７】代わりに支持板は、移動可能にできる。移
動可能支持板は、較正データを、照射源の異なる位置に
ついて、すなわち照射源と検出器との間の１組の距離に
ついて得る必要がある場合に好ましい。
【００６８】移動可能支持板により、円筒形容器を向け
る方向を変更でき、それにより容器を、一定範囲の距離
内の幾つかの個別距離で位置決めされる放射源に向ける
ことができる。
【００６９】支持板は、枠に関して放射源の距離が一定
になるように固定でき、また一定範囲内での他の距離に
ついて変更できる。
【００７０】例えば、放射源と検出器との間の距離が二
倍になると、台板と支持板との間の距離も、円筒形容器
が放射源に向けられるように、同様に二倍にされること
になる。
【００７１】台板と、および台板の中心から最も遠く離
れている円筒形容器の軸との間の角度変化は、支持板の
変位により生じるが、比較的小さい。台板と支持板との
間の距離を変えるときに必要である、支持板における開
口部の直径の変化も、したがって比較的小さく、また台
板内の容器の非剛性固定により埋めることができる。こ
の非剛性固定は、例えば、円筒と台板との間で台板内の
窪みに位置決めされる弾性変形物質の手段により実現で
きる。
【００７２】容器の内壁には、散乱された放射線が壁を
通して容器内部に貫通できないように、好ましくは鉛層
が設けられる。
【００７３】また容器内の上部材料、すなわち放射源に
面する材料の上端には、鉛製ビーム停止部材が設けら
れ、前記ビーム停止部材は、上部材料の上面の一部だけ
を被覆する。この鉛製ビーム停止部材により、ビーム停
止部材下側の散乱された放射線の測定ができる。
【００７４】事実、この適用において、基礎材料の厚さ
の組合わせによるＸ線での減衰にだけ興味があるので、
散乱された放射線の影響を無くす必要がある。この目的
のために、円筒形の鉛製ビーム停止部材は、各円筒形容
器の内の上部基礎材料の表面の中心に設けられる。
【００７５】次に、鉛製ビーム停止部材の影部における
散乱された放射線は、測定されて、鉛製ビーム停止部材
の近隣部において検出された信号から差し引かれる。
【００７６】正確な測定を実現するために、容器の断面
の寸法および基礎材料の各片の寸法が十分に大きい必要
がある。
【００７７】好ましくは、全ての円筒形容器の直径は同
一である。基礎材料は、好ましくはその材料が容器の内
側に十分に良く嵌まるように容器の直径よりも僅か小さ
い直径を有する円筒形状で設けられる。
【００７８】図１の実施例において、較正画像IMAGE C
２０は、IMAGE B １９と組合わせられて、較正データ２
５を生成する。IMAGE B １９の信号ＩO （ｘ，ｙ）は、
基礎材料の一定厚さの組合わせについて、減衰強度信号
と非減衰強度信号（較正ファントムがＸ線源と検出器と
の間に位置決めされない場合) の比を計算するのに使用
される。この比の負対数は、２５×Ｔ（Ｓ（ε），α,
β）で表され、そこにおいて、Ｓ（ε）は光子エネルギ
ーεに応じた、Ｘ線源のスペクトル（光子エネルギーの
相対分布を表す）であり、αおよびβは二つの基礎材料
の厚さである。「減衰」という名称をパラメータＴに与
えると、Ｔは、前記スペクトルＳ（ε）について、基礎
材料の厚さに応じる減衰を示すことが分かる。より一般
的に言えば、検出器のＸ線吸収が、光子エネルギーεに
応じた吸収係数を表すabs(ε) に関しエネルギー依存性
である検出器が使用されるならば、Ｔは、「合計」スペ
クトルＳ′（ε）＝Ｓ（ε）.abs（ε）に依存すると言
える。したがって、Ｔは下記の関係式により示される。
【数１】
【数２】
【００７９】上述した光刺激性蛍光シートのＸ線吸収
は、事実エネルギー依存性であり、また平明に言うと、
スペクトルについては、検出器のエネルギー依存吸収係
数の寄与に常に留意する必要がある。
【００８０】好ましい実施例において、較正データは、
基礎材料の厚さの解析関数Ｆ（α,β) ＝Ｔ（α, β）
に適合される。そのような解析関数F(α, β) の一例
（例えば主要HNで提案された、Fenster A 、二重エネル
ギー撮像への適用による、Ｘ線撮像システムの対数−信
号および対数−分散の関数の解析的近似、Med. Phys.１
８（５）、９月／１０月、１９９１、８６７−８７９）
は下式の通りである。 ここに、パラメータａi （i ＝０，１，．．．，６）
は、使用されたスペクトルおよび検出器に依存し、また
適合手順において、例えば、非線形最小二乗の問題につ
いてのLevenberg −Marquardt 算法（ Gill PE、Murray
W., Wright MH、実用最適化（ Academic 、ロンドン、
１９８１）、pp. １３６−１３７, １４０−１４１）の
助けにより計算できる。モデルＦ（α, β）は、非常に
正確であり、本発明に従う散乱された放射線信号の一層
精確な計算を可能とする。これを満足する他のモデルも
可能であり、示されたモデルは単に一例である。
【００８１】他の実施例において、較正は対象物の撮像
とは関係なく実施できるが、対象物用と同一のスペクト
ルの光子エネルギー、および同一形式の検出器を使用す
る必要がある。同一スペクトルのＸ線源と同一形式の検
出器を使用して、数種類の対象物がＸ線源により撮像さ
れるとき、全てのこれらの画像について、１回だけの較
正で済むので、常に同一の較正データを使用できる。
【００８２】好ましい実施例において、較正は上述した
ように実施されるが、スペクトルＳ′（ε）について基
礎材料の厚さに応じた減衰を得るために、任意の代わり
の方法を使用してもよい。
【００８３】その好ましい実施例の場合、そこでは、ア
ルミニウム（α) およびポリカーボネート（β）が較正
材料として使用され、アルミニウム円板が部分的に透過
性である物体として使用され、また人体または動物の体
が撮像される対象物として使用されるが、画像IMAGE A
１８における円板の影部の位置２８において、散乱され
た放射線信号をどのようにして計算できるかを説明す
る。他の対象物、他の基礎材料および他の散乱された放
射線信号の場合、計算方法は、本質的に同一のままであ
る。
【００８４】画像IMAGE A １８の一定位置（ｘ，ｙ）に
おいて、対象物は、（上述したように) アルミニウム
（α) の厚さとポリカーボネート（β）の厚さとの組合
わせにより表すことができる。この組合わせにより、Ｘ
線源および検出器には関係なく、前記位置（ｘ，ｙ）に
おける対象物と同一の減衰（散乱された放射線が考慮さ
れていない場合）が示される。
【００８５】円板２８の場合、図１のＩz で表される、
円板の下側の画像IMAGE A １８における信号、およびＩ
m で表される、円板の直ぐ側部の信号は、円板の半径が
十分小さいならば、ほぼ同一の散乱された放射線成分Ｉ
s を有する。円板の下側および側部の強度の他の概略図
が、図１１に示される。図１１において、円板２および
対象物３が、その下側にある強度Ｉz とＩm および散乱
された放射線成分Ｉsと共に、示される（透明合成樹脂
板は、対象物の一部として見ることができるので、明示
的に示されない) 。散乱された放射線成分は、一次放射
線成分と比べて、非常に低い周波数成分である。この散
乱された放射線成分Ｉs が、信号Ｉz およびＩm から差
し引かれるならば、二つの信号間の差（Ｉz −Ｉs ）お
よび（Ｉm −Ｉs ）が、アルミニウム円板を通る付加減
衰により生じる。基礎材料に関して言えば、対象物プラ
スその上方のアルミニウム円板は、基礎材料の厚さ
（α,βz ＋ｄ）＝（α, βm ) 、アルミニウムの厚さ
プラス円板無しの対象物の基礎材料厚さ（α, βz ) に
より表すことができる。
【００８６】二つの信号（Ｉz −Ｉs ）および（Ｉm −
Ｉs ）が、円板の位置において信号Ｉ0 により除され、
かつそれぞれＴz およびＴm で表される、（Ｉz −Ｉ
s ）／Ｉ0 および（Ｉm −Ｉs ）／Ｉ0 の負対数を利用
するならば、これらの減衰値Ｔz およびＴm は（α, β
z ) および（α, βm ) によりそれぞれ得られる減衰値
に等しい。
【００８７】この事実は図３において示される。すなわ
ちＴは、使用されたＸ線源スペクトルおよび吸収係数ab
s(ε) を有する検出器について、基礎材料の厚さαおよ
びβに応じた減衰を表す。前記の基礎材料の厚さ（α,
βz ) および（α, βm ) に対して、対応する減衰値Ｔ
z およびＴm 、ならびに部分的に透過性である物体の厚
さｄが示される。
【００８８】再び図１を参照すると、部分的に透過性で
ある物体の位置におけるIMAGE A １８内の信号の散乱さ
れた放射線成分Ｉs の計算２４は、下記の着想に基づい
ており、それは、本発明に従う方法にとり基本的なもの
である。
【００８９】部分的に透過性である物体の厚さｄは既知
であり、また一定値Ｉs estを、部分的に透過性である
物体の位置におけるIMAGE A １８の散乱された放射線成
分の予測値であると仮定すると、Ｉs est＝（Ｉs ＋Δ
Ｉs ）となり、これは絶対エラーΔＩs を有するＩs の
適正でない予測値である。
【００９０】このＩs estを両方の測定された信号Ｉz
およびＩm から差し引くと、Izd e st（＝Ｉz −Ｉs
est) およびＩmd est （＝Ｉm −Ｉs est）の組合わ
せは、この本文でさらに示されるように、ΔＩs がゼロ
でない場合に遮蔽物体が実際の厚さ以外の厚さを有する
ならば可能である。
【００９１】この較正データにより、値Ｉzd est およ
びＩmd est に応じて、部分的に透過性である物体の厚
さｄ ｃを計算できる。
【００９２】さて、この較正データを使用して、散乱さ
れた放射線成分Ｉs estの各予測値について（αの値を
与えて) 、遮蔽物体の厚さｄ ｃが実際の厚さｄに等し
くなるように、Ｉzd est およびＩmd est の組合わせ
が見い出されるまで、遮蔽物体の対応する厚さｄ ｃを
計算する。
【００９３】この好ましい実施例において、部分的に透
過性である物体用のアルミニウムと、およびアルミニウ
ムとポリカーボネートでの較正とを使用して、下記のよ
うに遮蔽物体の厚さを計算できる。すなわち図４は、こ
の計算を図示したものである。計算を明確にするため
に、（ｄ ｃ−ｄ）は、予測値Ｉs est（またはエラー
ΔＩs ) の単調に増加する関数であることを先ず示す必
要がある。ポリカーボネートの一定厚さαについて、予
測される散乱された放射線成分Ｉs estに応じた減衰
（Ｔz ＋ΔＴz ）および（Ｔm ＋ΔＴm ）を計算する。
Ｉdz＝Ｉz −Ｉs およびＩdm＝Ｉm −Ｉs を使用し、か
つΔＩs <<Ｉdzと仮定すると、下記のように表すことが
できる。
【数３】
【００９４】アルミニウム厚さの差（図４）βm ＋Δβ
m −（βz ＋Δβz ）は、アルミニウム円板の計算され
た厚さｄ ｃに等しい。この厚さｄ ｃマイナス実際の
厚さｄは、予測される散乱された放射線成分Ｉs estの
単調に増加する関数であることが容易に分かる。一定の
相当厚さαのポリカーボネートの場合、シフトΔＴはシ
フトΔβに対応する。ΔＴの値が小さい場合、下記の式
が得られる。
【数４】
【００９５】これは、円板の下側および側部の信号の場
合に有効である。図１の実施例において、較正データは
解析関数T(α, β)(前述した通りの) に適合されるの
で、Ｔの導関数は、解析的に計算できる。これは厳密に
要求されるものではないが、これにより精度が向上す
る。
【００９６】（ｄ ｃ−ｄ）について下記の式が得られ
る。 d c-d=(βm + Δβm)-(βz+Δβz)-(βm-βz)= Δβm-
Δβz
【００９７】αの一定値についての（βm ＋Δβm ) お
よび（βm −Δβz ) それぞれの値は、較正データにお
いて、（Ｔm ＋ΔＴm ）および（Ｔz ＋ΔＴz ）それぞ
れに対応するβの各値を捜して求められる。
【００９８】さらに下記の式が得られる。
【数５】 ここに、Ｋは、 exp（Ｔm ）＞ exp（Ｔz ）および
【数６】 であるので、正の定係数である。ΔＩs の値が大きい場
合、（ｄ ｃ−ｄ）とＩs estとの間の関係は、もはや
線形ではないが、図５に示されるような代表的な形状を
有し、そこにおいてＩsは、実際の散乱された放射線信
号である。
【００９９】［散乱された放射線係数の計算］それで図
４に戻り参照すると、散乱された放射線成分Ｉs の計算
は、下記のように実施される。αの適正値について、お
よびＩs estの各予測値について（ｄ ｃ−ｄ）を計算す
るならば、関数（ｄ ｃ−ｄ）対Ｉs estのゼロを交差
する点はＩs の値を示す。
【０１００】（ｄ ｃ−ｄ）を計算する場合、図１の好
ましい実施例において、Ｔ（α, β) の値について、ま
たはＴ（α, β）の導関数の値について、解析関数Ｆ
（α,β）の値、およびＦ（α, β）の導関数の値が使
用される。散乱された放射線成分のＩs estの予測値に
対して、対応する値（Ｔm ＋ΔＴm ）および（Ｔz ＋Δ
Ｔz ）が使用される。
【０１０１】αの特定の値について、下記の式が得られ
る。
【数７】
【０１０２】βm estに対して唯一の解、およびβz
estに対して唯一の解がある。βz e st（βm est）の
値の見い出しは、β軸を小さい間隔βi ＝ｉ* δ（ｉ＝
０，１，．．．）に分割し、かつＦ（α, βi ) の値を
計算して、実施できる。次の段階は、間隔［ｉz * δ,
（ｉz ＋１）* δ］および［ｉm * δ, （ｉm ＋１）*
δ］を捜すことであり、その場合下記の通りとする。 Ｆ（α，ｉz * δ）＜Ｆz ＋ΔＦz ＜Ｆ（α，（ｉz ＋
１）* δ） Ｆ（α，ｉm * δ）＜Ｆm ＋ΔＦm ＜Ｆ（α，（ｉm ＋
１）* δ）
【０１０３】βz estおよびβm estの値は、線形補間
により計算される。（βz est−βm est）の値は、Ｉ
s estおよびαについて（ｄ ｃ−ｄ）に等しい。予想
される散乱部分成分の範囲を含むＩs estの各値につい
て、（ｄ ｃ−ｄ）は同一の方法で計算される。関数
（ｄ ｃ−ｄ）はＩs estの単調に増加する関数である
ことが前に示された。それで、（ｄ ｃ−ｄ）が計算さ
れるＩs estの前記値を使用し、かつ（ｄ ｃ−ｄ）の
値を使用して、カーブは、線形補間手法により調整さ
れ、ゼロを交差する点は散乱された放射線成分Ｉs の値
を示す。
【０１０４】Ｉs の適正値を得るために、ポリカーボネ
ートの相当厚さαが円板の位置にあるものを多少なりと
も知る必要がある。円板側部のIMAGE A １８における測
定された信号Ｉz に基づいてαを予測できる。医療用途
の場合、αは軟質組織の厚さの表示である。好ましい実
施例において、Ｘ線源スペクトルは、あまり広くなく、
その場合にαの予測は、計算にとりそう重要ではない。
αの値を概略予想すると、計算される散乱された放射線
成分Ｉs の比較的小さいエラーだけが生じるにすぎな
い。
【０１０５】これは、図６および図７に図示される。
【０１０６】図７は、１４０kVで使用され、かつ０．３
g ／cm２のGadoliniumおよび１mmの銅でフィルタされた
従来のＸ線源の予想スペクトルを示す。Ｓ（ε）は、Ga
doliniumおよび銅によりフィルタされたＸ線源のスペク
トルであり、またabs （ε）は、光子エネルギーεに応
じる検出器（この例では、光刺激性蛍光シートである）
の吸収係数である。
【０１０７】図６は、計算された、アルミニウム円板の
厚さｄ ｃマイナス実際の厚さｄと予測される散乱され
た放射線成分Ｉs estとの間の関係を示す。図７のスペ
クトルは、５mmアルミニウムおよび６cmポリカーボネー
トの照射に使用された。使用された部分的に透過性であ
る物体は、厚さｄが４mmで直径が３mmのアルミニウム製
円形円筒であった。α＝５ cm 、α＝６ cm およびα＝
７ cm の値について、（ｄ ｃ−ｄ）対（Ｉs est／Ｉ
s ）の関係がプロットされる。この特定の場合における
αの適正でない値により生じたＩs についての百分位数
エラーΔは、非常に小さい。
【０１０８】再び図１を参照すると、円板の位置におけ
るIMAGE A １８内の散乱された放射線成分を計算できる
前に、アルミニウム円板（より一般に言えば、部分的に
透過性である物体）は、２２に限定される。この局所限
定は、種々の方法で実施できる。部分的に透過性である
物体の形状は既知であり、またこれらの前記物体の「影
部」内の部位の区分は、それほど難しくない。一旦、円
板が局所に限定されると、好ましい実施例において、正
確を期するために、下側で信号が大幅に変わらない（２
３）円板だけについて、散乱された放射線成分が計算さ
れる。物体の位置における散乱された成分の計算後に、
これらの位置における散乱された成分の値の補間２６に
より、画像の全ての位置における散乱された放射線成分
を表す散乱された放射線面Ｉs （ｘ，ｙ）が生成され
る。この散乱された放射線面２６を、IMAGE A １８から
差し引くと、散乱された放射線を補正した対象物の画像
であるIMAGE D ２７が得られる。
【０１０９】部分的に透過性である物体の下側の対象物
についての情報は失われず、またＸ線放射線信号は、物
体により丁度余分に減衰される。この余分の減衰の影響
は、別の段階で除去できる。
【０１１０】部分的に透過性である遮蔽物の他の好まし
い具体化は、図９に示される。この実施例における部分
的に透過性である物体１６は、透明合成樹脂板７上に並
列に配置される直線状の帯片である。この実施例の一つ
の利点は、帯片の位置の画像における局所限定が一層容
易であるという点である。全体画像における散乱された
放射線の正確な予測を可能にする補間のために、検出器
の部位を含む十分なＩs データが必要である。帯片が部
分的に透過性である物体として使用されると、十分なＩ
s データを得るのが容易となる。すなわち、帯片につい
て画像における散乱された放射線成分を計算しようとす
る、その帯片についての位置を容易に選定できるので、
鋭い縁部または他の理由で、Ｘ線放射線信号が大幅に変
わる位置を無視できる。
【０１１１】好ましい実施例において、対象物と検出器
との間に妥当な大きさの空気間隙を使用するので、散乱
された放射線信号の空間周波数が減少し、かつ検出器で
検出される散乱された放射線量も減少する。
【０１１２】この方法の精度は、部分的に透過性である
物体が、その物体上に投射されるＸ線放射線に直角に、
Ｘ線源へできるだけ適切に向けられるとき、およびその
物体が、この放射線に対して同一の厚さを全ての箇所で
有する（平滑な縁部ではなく鋭い縁部を有する）とき
は、勿論向上する。アルミニウムが部分的に透過性であ
る物体の材料として使用される場合、物体の下側の信号
と、物体の側部の信号との間に十分なコントラストを持
たせるために、円板または帯片（もしくは他の種類の物
体）の高さを少なくとも４mmとすることが好ましい（好
ましい実施例において）。
【０１１３】物体の直径（円板の直径、帯片の幅など）
は、大き過ぎてはいけない。大き過ぎると、物体の下側
の散乱された放射線信号は、物体側部の散乱された放射
線信号と等しくならない。一方、その直径は、ノイズお
よび他のアーチファクトも物体の下側の測定された信号
に大きい影響を及ぼすので、小さ過ぎてはいけない。局
所平均値が物体の下側の信号に使用できるように、物体
の下側に十分な画素があるのが好ましいであろう。
【０１１４】アルミニウム以外の他の材料が、較正のた
めに、または部分的に透過性である物体の材料に選定さ
れる場合、その状態は、非常に類似的である。図８にお
いて、係数関連のｚおよびｍは、部分的に透過性である
遮蔽物体の基礎材料の相当厚さを表す。図８において、
ξおよびΨは、基礎材料の厚さであり、部分的に透過性
である物体は、基礎材料以外の他の材料から作られ、厚
さｄを有する。それで、そのような方法で前記物体の側
部で検出された一次放射線信号Ｔm は、グラフで表され
る。基礎材料以外の他の材料が部分的に透過性である物
体に使用される場合、部分的に透過性である物体の位置
において対象物の二つ基礎材料の相当厚さを予測してか
ら、散乱された放射線成分の計算を開始する必要があ
る。したがって正確を期するために、好ましい実施例に
おいて、狭い光子エネルギースペクトルが撮像に使用さ
れ、また一つの基礎材料の比較的小さい相当厚さを有
し、かつ他の基礎材料の比較的大きい相当厚さを有する
部分的に透過性である物体の材料が選定される。
【０１１５】上記の頁において、多色Ｘ線についての好
ましい実施例を説明してきたが、以下に、単色Ｘ線また
は準単色Ｘ線についての好ましい実施例を説明する。
【０１１６】図１０は、本発明に従うＸ線撮像システム
および散乱補正方法の他の概略図を示す。
【０１１７】この実施例の方法とシステムは、単色Ｘ線
放射が適用される実施例に使用される。この方法は、光
子エネルギーの狭いスペクトルを有する多色Ｘ線の場合
にも適用できる。この場合、較正は実施されず、単色Ｘ
線放射のためのビーム硬化はゼロであり、かつ非常に狭
いＸ線スペクトルに対して小さい。
【０１１８】Ｘ線放射源１は、複数の銅円筒２を上部に
載置した、透明合成樹脂板７から成る好ましい実施例に
おいては、部分的に透過性である遮蔽物体（Ｘ線放射に
対して部分的に透過性）を通して、またカセット６内に
Ｘ線刺激性蛍光物質の層で被覆されるシート５と、およ
び読み出し装置８とから成るこの好ましい実施例におい
ては、対象物３を通して検出器へ向けられる。
【０１１９】前述したように、この本文においては一般
に、部分的に透過性である遮蔽物体とは、Ｘ線源１と対
象物３との間で、対象物上の部位を通して分布される、
既知の材料と既知の厚さ（Ｘ線源から前記の部分的に透
過性である物体を通して検出器まで直進するＸ線により
見られる厚さに等しい）を有する複数のＸ線に対して部
分的に透過性である物体を意味する。
【０１２０】図１０の好ましい実施例において、板７
は、部分的に透過性である物体を保持するのに使用され
るが、またその物体を保持する他の方法も可能である。
本発明に従う方法を使用する場合に欠かせないのは、部
分的に透過性である物体の厚さが既知であるということ
である。透明合成樹脂板７は、Ｘ線に対して透過性であ
る他の材料も可能であるが、選定される。その理由は、
透明合成樹脂は、硬質であるので、一定厚さに保持で
き、またＸ線の減衰をできるだけ少なくできることに加
えて、平面輪郭を明確に保持できるからである。部分的
に透過性である物体２は、円筒の形状を有する必要はな
く、好ましい一実施例においては円筒の形状を有し、ま
た他の好ましい実施例においては帯片の形状を有する。
これらの部分的に透過性である物体２の材料は、銅であ
る必要はないが、好ましい実施例において銅は、これら
の物体の材料として使用され、その理由は銅によるＸ線
の減衰がかなり大きいので、銅円板の高さを制限できる
という実際的な利点を有するからである。
【０１２１】シート５は、可視と赤外線の範囲の光に対
して不透明であるカセット６内に保持される。シート５
上の刺激性蛍光物質は、Ｘ線により暴露された後に励起
の状態になる特性を有する。励起された状態の原子は、
特定の波長の光刺激を受けると、当初の状態に戻るとき
に異なる波長を有する光を放射できる。
【０１２２】放射される刺激された光の量は、蛍光物質
により当初吸収されたＸ線量に比例する。刺激性蛍光シ
ート上に記憶された潜像を読み取る場合に、読み出し装
置８が使用され、その装置は、コンピュータにおけるデ
ィジタル書き込みと組合わせられた光学電子的読み出し
手法に基づいている。
【０１２３】図１０の実施例において我々は、カセット
６内の蛍光物質シート５に読み出し装置８を加えたもの
を検出器と呼ぶ。勿論、他の種類の検出器を使用でき
る。
【０１２４】画像読み出し装置の一実施例は、図２に示
され、それは既に説明したものである。
【０１２５】図１０を再び参照すると、印加された暴露
値の平方根に比例する信号は、１７で二乗され、対象物
の画像であるIMAGE A １８を示し、それは、蛍光シート
５により吸収されたＸ線に比例する信号Ｉ（ｘ，ｙ）
（画像の画素座標ｘおよびｙに応じて）を表す。Ｉ
（ｘ，ｙ）の値を表すのに使用されるビット数は、所要
の精度に従って選定できる。図１０の実施例において、
撮像される対象物として胸郭が選定される。勿論他の対
象物も可能である。
【０１２６】図１０の実施例の場合、画像IMAGE A １８
における円板の影部の位置において、散乱された放射線
信号がどのようにして計算できるかが分かる。
【０１２７】円板２８の場合、図１０のＩm で表され
る、円板の下側の画像IMAGE A １８における信号、およ
びＩz で表される、円板の直ぐ側部の信号は、円板の半
径が十分小さいならば、ほぼ同一の散乱された放射線成
分Ｉs を有する。
【０１２８】円板の下側および側部の強度の他の概略図
が、図１１に示される。
【０１２９】図１１において、円板２および対象物３
が、その下側にある強度Ｉz とＩm および散乱された放
射線成分Ｉs と共に、示される（透明合成樹脂板は、対
象物の一部として見ることができるので、明示的に示さ
れない）。Ｓ（ε）は、Ｘ線源のＸ線放射のスペクトル
であり、また abs（ε）は、検出器の吸収係数である。
散乱された放射線成分は、一次放射線成分と比べて、非
常に低い周波数成分である。
【０１３０】再び図１０を参照すると、特定の実施例に
おけるスペクトルＳ（ε）は、その平均エネルギーε0
のまわりに狭く集中される。この散乱された放射線成分
Ｉsが、信号Ｉz およびＩm から差し引かれるならば、
二つの信号間の差（Ｉz −Ｉs ）および（Ｉm −Ｉs ）
が、銅円板を通る付加減衰により生じる。
【０１３１】部分的に透過性である物体の位置における
IMAGE A １８内の信号の散乱された放射線成分Ｉs の計
算は、光子の平均エネルギーはε0 であり、かつスペク
トルはε0 のまわりに狭く集中されると仮定して得られ
た下記の式に基づく。
【数８】
【０１３２】これらの式において、μd （ε0 ）は円板
の線形減衰係数であり、またｄは円板の厚さである。
【０１３３】係数exp （−μd （ε0 ）・ｄ）を信号Ｉ
z に僅か依存するように常にできるので、それを散乱さ
れた放射線成分の第１の概略予測値に基づいて予測し、
かつビーム硬化の影響がどのようなものであるかを推測
する。ビーム硬化のその係数に対する影響は、スペクト
ルが広いほど大きい。対象物３における物質により、ス
ペクトルがより高い平均エネルギーへシフトされる。ス
ペクトルが広くなればなるほど、シフトはそれだけ大き
くなり、また係数の変動もそれだけ大きくなる。当初の
エネルギーが高い平均エネルギーε0 を有するならば、
エネルギーに関する減衰係数の導関数が、高いエネルギ
ーの領域において一般に（銅の場合のように）より小さ
いので、そのシフトは一般に比較的より小さい。
【０１３４】図１０を参照すると、円板の位置における
IMAGE A １８内の散乱された放射線成分を計算できる前
に、部分的に透過性である物体は、２２に限定され、ま
た好ましい実施例において、正確を期するために、下側
で信号が大幅に変わらない（２３）物体だけについて、
散乱された放射線成分が計算される。物体の位置におけ
る散乱された成分の計算後に、これらの位置における散
乱された成分の値の補間２６により、画像の全ての位置
における散乱された放射線成分を表す散乱された放射線
面Ｉs （ｘ，ｙ）が生成される。この散乱された放射線
面２６を、IMAGE A １８から差し引くと、散乱された放
射線を補正した対象物の画像であるIMAGE E ２９が得ら
れる。
【０１３５】部分的に透過性である物体の下側の対象物
についての情報は失われず、またＸ線放射線信号は、物
体により丁度余分に減衰される。この余分の減衰の影響
は、別の段階で除去できる。
【０１３６】好ましい実施例において、対象物と検出器
との間に空気間隙を使用するので、散乱された放射線信
号の空間周波数が減少し、かつ検出器で検出される散乱
された放射線量も減少する。
【０１３７】この方法の精度は、部分的に透過性である
物体が、その物体上に投射されるＸ線放射線に直角に、
Ｘ線源へできるだけ適切に向けられるとき、およびその
物体が、この放射線に対して同一の厚さを全ての箇所で
有する（平滑な縁部ではなく鋭い縁部を有する）とき
は、勿論向上する。銅が部分的に透過性である物体の材
料として使用される場合、銅の限定された高さ（例えば
０．２mm）は、物体の下側の信号と、物体の側部の信号
との間に十分なコントラストを持たせるために、十分で
ある。
【０１３８】物体の直径（円板の直径、帯片の幅など）
は、大き過ぎてはいけない。大き過ぎると、物体の下側
の散乱された放射線信号は、物体側部の散乱された放射
線信号と等しくならない。一方、その直径は、ノイズお
よび他のアーチファクトも物体の下側の測定された信号
に大きい影響を及ぼすので、小さ過ぎてはいけない。局
所平均値が物体の下側の信号に使用できるように、物体
の下側に十分な画素があるのが好ましいであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う方法を採用できる一つのＸ線撮像
システムの概略図である。
【図２】読み出し装置、すなわち本発明に従うシステム
に使用できる電気信号変換器への信号を検出する検出器
の概略図である。
【図３】本発明に従う較正手順に使用される、基礎材料
の厚さαおよびβに応じるＸ線放射の減衰の図である。
【図４】図５の他の図を示し、またβと同一材料の部分
的に透過性である物体の厚さの、本発明に従う計算を図
示する。
【図５】部分的に透過性である物体の計算された厚さ
と、予測される散乱された放射線信号との間の代表的な
関係を図示する。
【図６】本発明に従う方法を使用できるＸ線撮像システ
ムに採用できるＸ線源のスペクトルの一例を示す。
【図７】部分的に透過性である物体の厚さと、基礎材料
の相当厚さαと、および予測される散乱された放射線信
号との間の関係の一例を示す。
【図８】較正用の基礎材料以外の他の材料から作られた
部分的に透過性である物体の影響を図示する。
【図９】本発明に従う方法を採用できる、予想される部
分的に透過性である遮蔽物体の概略図である。
【図１０】本発明に従う方法を採用できる他のＸ線撮像
システムの他の概略図である。
【図１１】部分的に透過性である物体のＸ線放射の減衰
に対する影響を図示する。
フロントページの続き (72)発明者 ピエテ・ヴュイルステク ベルギー国モートゼール、セプテストラー ト 27 アグファ・ゲヴェルト・ナームロ ゼ・ベンノートチャップ内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対象物の、散乱を補正した放射線写真像を
    生成する方法であって、 1) 前記対象物を、放射線源と前記対象物との間に置か
    れた遮蔽物体と共に前記放射線源により放射される放射
    線量に暴露して放射線画像を生成する段階と、前記遮蔽
    物体は、照射に対して部分的に透過性である、既知の物
    質と既知の厚さを有する幾つかの物体から成るものであ
    り、 2) 前記放射線画像をエリア検出器の手段により検出す
    る段階と、 3) 検出された放射線画像を電気信号表示に変換する段
    階と、 4) 前記放射線画像内の前記物体の幾つかの位置におい
    て、散乱された放射線量に比例する信号を得る段階と、 5) 得られた散乱信号値間の補間により、前記対象物の
    画像の各位置において、画像に存在する散乱量を表す散
    乱画像を構成する段階と、 6) 前記の原画像から前記散乱画像を差し引いて、散乱
    を補正した放射線写真像表示を生成する段階と、および 7) 前記の散乱を補正した放射線写真像表示を出力装置
    へ送って、散乱を補正した可視画像を生成する段階とか
    ら構成される、方法。
  2. 【請求項２】幾つかの位置について、信号値Ｉm は部分
    的に透過性である物体の影部内に生成され、また信号値
    Ｉz は物体の近隣部内に生成され、かつ前記位置のそれ
    ぞれにおいて、散乱信号値は、部分的に透過性である物
    体のＩz ，Ｉm および減衰係数により導かれる請求項１
    に従う方法。
  3. 【請求項３】前記放射線画像は、光刺激性蛍光スクリー
    ンから成るエリア検出器の手段により検出され、かつ照
    射を刺激する手段で前記蛍光スクリーンを走査すること
    により、読み出され、さらに刺激で放出される光を検出
    し、検出された光を電気信号に変換することにより電気
    信号表示に変換される請求項１に従う方法。
  4. 【請求項４】前記の部分的に透過性である物体は、銅製
    である請求項１に従う方法。
  5. 【請求項５】前記の部分的に透過性である遮蔽物体は、
    幾つかの銅円筒を保持する一定厚さの透明合成樹脂板で
    ある請求項１に従う方法。
  6. 【請求項６】対象物の、散乱を補正した放射線写真像を
    生成する方法であって、 1) 前記対象物を、照射に対して部分的に透過性であ
    る、既知の物質と既知の厚さを有する幾つかの物体から
    成りかつ放射線源と前記対象物との間に置かれた遮蔽物
    体と共に、前記放射線源により放射される放射線量に暴
    露して放射線画像を生成する段階と、 2) 前記放射線画像をエリア検出器の手段により検出す
    る段階と、 3) 検出された放射線画像を電気信号表示に変換する段
    階と、 4) 異なる基礎材料の厚さを組合わせて、前記放射線源
    のスペクトルの減衰を表す較正データを生成する段階
    と、 5) 前記物体の幾つかの位置について、前記物体による
    一次照射光子の付加減衰に基づいて散乱値を推定する段
    階と、 6) 較正データから、推定された散乱値に対応する物体
    材料の厚さを求める段階と、 7) この厚さの値が、物体の実際の厚さに等しいなら
    ば、推定された散乱値は実際の散乱値に等しく、そうで
    ない場合は、段階（５）から（６）までが繰り返される
    ものであり、 8) 前記幾つかの位置において、実際の散乱値間の補間
    により、散乱画像を生成する段階と、 9) 前記の放射線画像から散乱画像を差し引いて、散乱
    を補正した画像表示を生成する段階と、および 10) 前記の散乱を補正した画像表示を出力装置へ送っ
    て、散乱を補正した可視画像を生成する段階とから構成
    される、方法。
  7. 【請求項７】放射線画像は、光刺激性蛍光スクリーンか
    ら成るエリア検出器の手段により検出され、かつ前記放
    射線画像は、照射を刺激する手段で前記蛍光スクリーン
    を走査することにより、読み出され、さらに刺激で放出
    される光を検出し、検出された光を電気信号に変換する
    ことにより電気信号表示に変換される請求項６に従う方
    法。
  8. 【請求項８】前記較正データは、 (1) 較正画像を生成するために、材料グループの二つの
    材料の厚さの組合わせにより生じる減衰から、ある材料
    の減衰特性を控除できるように、材料グループから選定
    された二つの基礎材料の厚さの組合わせの１組を、前記
    対象物の暴露に使用されたものと同一の、前記照射源に
    より放射される照射スペクトルに暴露することにより、 (2) エリア検出器の手段により前記較正画像を検出する
    ことにより、および (3) 幾つかの予定位置において前記較正画像を読み出す
    ことにより、生成される請求項６に従う方法。
  9. 【請求項９】補間が、前記較正データに適用される請求
    項８に従う方法。
  10. 【請求項１０】部分的に透過性である材料の前記物体
    は、較正データを生成するために選定された二つの基礎
    材料の一つから製造される請求項８に従う方法。
  11. 【請求項１１】相当材料は、軟質組織相当材料および骨
    相当材料である請求項８に従う方法。
  12. 【請求項１２】相当材料はアルミニウムとポリカーボネ
    ートであり、また物体はアルミニウム製である請求項８
    に従う方法。
  13. 【請求項１３】物体により生じる前記の別の散乱信号
    は、 1) 前記物体の位置における信号値Ｉm および前記物体
    の近隣部の位置における信号値Ｉz を測定する段階と、 2) 予測される散乱信号値Ｉscat,estの１組について、
    対応する減衰値−ｌｎ［Ｉz −Ｉscat,est）／Ｉo ］お
    よび−ｌｎ［Ｉm −Ｉscat,est）／Ｉo ］を計算する段
    階と、ただしＩo は前記照射源から放射された非減衰照
    射を表すものであり、および 3) 較正データと、および前記物体の位置における対象
    物用の第2 の基礎材料の相当厚さの予測から、物体の相
    当厚さｄscatを検索して、ｄscatが物体の厚さに等し
    く、かつ前記位置におけるＩscatに等しいＩscat,estの
    値を見い出す段階とを実施して得られる、請求項１０に
    従う方法。
  14. 【請求項１４】Ｉo は、対象物と遮蔽物体を暴露すると
    きに使用されたものと同一の暴露条件の下に、前記照射
    源から放射された非減衰照射を前記エリア検出器の手段
    により検出して得られる請求項１３に従う方法。
  15. 【請求項１５】物体の位置における第１の基礎材料の相
    当厚さは、物体の近隣部において測定された信号値Ｉz
    に基づいて得られる請求項６に従う方法。
  16. 【請求項１６】部分的に透過性である物体による余分の
    減衰は取り除かれる請求項６に従う方法。
  17. 【請求項１７】部分的に透過性である物体は、透明合成
    樹脂板上に平行に配置されたアルミニウムの直線状帯片
    である請求項６に従う方法。
  18. 【請求項１８】対象物と検出器との間に空気間隙が設け
    られる請求項６に従う方法。
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