JPH08299318A - 骨密度測定装置 - Google Patents

骨密度測定装置

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JPH08299318A
JPH08299318A JP7105292A JP10529295A JPH08299318A JP H08299318 A JPH08299318 A JP H08299318A JP 7105292 A JP7105292 A JP 7105292A JP 10529295 A JP10529295 A JP 10529295A JP H08299318 A JPH08299318 A JP H08299318A
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JP
Japan
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ray
substance
rays
characteristic
bone density
Prior art date
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Pending
Application number
JP7105292A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Ono
剛 小野
Hiroshi Maekawa
寛 前川
Tatsuyuki Munezane
達之 宗實
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の特性X線を同時に利用して骨密度測定
を行うことにより、X線発生器の所要電力を引き下げ、
その電源を小型化する。 【構成】 X線発生器10のターゲット16は、互いに
特性X線の波長が異なる2種類の物質で構成される。生
体を通過したX線は、X線検出器22にて検出され、プ
リアンプ24にて増幅された後、検出器22からの出力
パルスが波高弁別回路26で波高弁別される。その場
合、各特性X線のエネルギーに対応した出力パルスが弁
別される。演算部32は骨密度の演算を行う。3種類以
上の物質によりターゲットを構成することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は骨密度測定装置、特に特
性X線を骨密度測定に利用した装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線を利用して骨中のミネラルの密度等
を測定する骨密度測定装置が知られており、骨塩量測定
装置や骨評価装置等と呼ばれる場合もある(例えば、特
開昭64−49547号、特開平2−27897号)。
X線を利用して骨密度を測定する方法には、1波長のX
線を用いるものの他、複数波長のX線を用いるものが知
られている。2波長で生体のX線吸収量を求めれば、軟
組織と骨のデータを相互に分離でき、骨のみのX線吸収
を演算することができる。また、3波長で測定を行え
ば、軟組織と骨の他、空気層等のデータを相互に分離で
きる。従来の一般的な骨密度測定装置は2波長型であ
り、広帯域のX線から特定の2つの波長(エネルギー)
に関するデータを抽出して、骨密度を演算している。
【0003】図2には、従来の骨密度測定装置のX線発
生器で発生されるX線スペクトル(白色スペクトル)が
示されている。図示のスペクトルにおいて2つのピーク
として示すように、X線スペクトルには特性X線として
のKα線やKβ線等が含まれる。ターゲットにどのよう
な物質を利用しても、このような特性X線は生じ、その
特性X線は物質に固有の波長で生じる。
【0004】ここで、Kα線は、具体的にはKα1 線と
Kα2 線の2本の線からなる。例えば、ターゲットとし
て、タングステン(W)を用いた場合、Kα1 線は0.
209オングストローム(59.310KeV)で生
じ、Kα2 線は0.214オングストローム(57.9
73KeV)で生じ、Kβ線は0.184オングストロ
ーム(67.233KeV)で生じる。それぞれの強度
はKα1 線の強度を1とした場合、Kα2 線の強度は
0.5で、Kβ線は0.3となる。ちなみに、このKα
1 線の強度は、平均的な白色X線の強度よりも2桁程度
大きい。
【0005】従来、2波長のX線により骨密度測定を行
う場合には、上記のような白色X線から2波長のX線を
取り出して照射している。その方法としては、シリコン
等の単結晶(モノクロメータ)を利用する方法やK殻吸
収金属フィルタを利用する方法、あるいはX線発生管の
電圧を変化させる方法等があるが、いずれの手法におい
ても、X線発生器に内蔵され電子線が照射されるターゲ
ットは1種類の物質で構成され、生成された白色スペク
トルの内の複数の波長が利用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、白色X
線から2波長のX線を取り出す場合、一方について特性
X線を利用した場合には、他方については特性X線以外
の波長域を利用せざるを得ない。このため、一方のX線
の強度と他方のX線の強度は、図2のスペクトルから明
らかなように、大きく相違することになり、特性X線以
外の波長域を利用した他方のX線強度を十分なものにす
るためには、必然的にX線発生器の電力(あるいは電
流)を大きくする必要がある。また、2波長間での強度
差を回避するためには、特性X線を避けた2波長を選択
すればよいが、その場合にも、X線発生器の電力(ある
いは電流)は大きくせざるを得ない。
【0007】なお、特開昭61−4139号及び特開平
2−144899号には、X線発生器のターゲットを複
数の物質で構成し、複数の特性X線を利用することが記
載されているが、各特性X線は選択的に利用されてお
り、同時に複数の特性X線を利用することはできない。
【0008】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、複数の特性X線を同時に利用
して骨密度測定を行うことによって、X線発生器の所要
電力を引き下げることができ、かつ電源を小型化できる
骨密度測定装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、特性X線の波長が互いに異なる第1物質
及び第2物質でターゲットが構成されたX線発生器と、
生体を通過したX線を検出するX線検出器と、前記X線
検出器からの出力信号の内で、前記第1物質の特性X線
に相当する第1信号を弁別する第1弁別回路と、前記X
線検出器からの出力信号の内で、前記第2物質の特性X
線に相当する第2信号を弁別する第2弁別回路と、前記
第1信号及び前記第2信号に基づいて、X線の吸収度合
いから骨密度を演算する骨密度演算回路と、を含むこと
を特徴とする。
【0010】また、本発明は、前記X線検出器はX線の
波長に応じた波高値を有するパルスを出力し、前記第1
弁別回路及び前記第2弁別回路は波高弁別により前記第
1信号及び前記第2信号を取り出すことを特徴とする。
【0011】また、本発明は、前記ターゲットは、前記
第1物質と前記第2物質を含む合金であることを特徴と
する。
【0012】また、本発明は、前記ターゲットは、前記
第1物質と前記第2物質を焼結させたものであることを
特徴とする。
【0013】また、本発明は、前記第1物質及び前記第
2物質の特性X線として、いずれもKα線が利用される
ことを特徴とする。
【0014】更に、本発明は、前記ターゲットは、前記
第1物質及び前記第2物質のほか、それらの特性X線の
波長とは異なる波長の特性X線を生じさせる第3物質を
含み、前記第3物質の特性X線に相当する第3信号を弁
別する第3弁別回路が設けられ、前記骨塩量演算回路
は、前記第1信号、前記第2信号及び前記第3信号に基
づいて骨密度を演算することを特徴とする。
【0015】
【作用】上記構成によれば、X線発生器のターゲットが
第1物質及び第2物質を含み、ターゲットに電子線が照
射されると、第1物質にて所定の特性X線を含む白色X
線が発生し、これとともに第2物質にて所定の特性X線
を含む白色X線が発生する。発生されたこれらのX線
は、そのまま生体に照射され、あるいは2つの特性X線
の個々を通過させるX線バンドパスフィルタ等を通った
後に生体に照射される。
【0016】X線検出器は、生体を通過したX線を検出
し、そのX線検出器の出力信号のうちで、第1物質の特
性X線に相当する第1信号が第1弁別回路にて弁別さ
れ、これと同様に、第2物質の特性X線に相当する第2
信号が第2弁別回路にて弁別される。そして、骨密度演
算回路が第1信号及び第2信号に基づいて骨密度を演算
する。従って、本発明によれば、平均的な白色X線の強
度に比べて二桁程度大きい強度を有する特性X線のみを
用いて骨密度測定を行うことができるので、X線を発生
させるX線発生器の所要電力を引き下げることができ、
またその電源を小型化することが可能となる。従来にお
いては、一般的に特性X線を避けて測定を行っていた
が、本発明は上述のように積極的に特性X線を利用する
ものである。
【0017】本発明において、X線検出器はX線の波長
(エネルギー)に応じた波高値を有するパルスを出力
し、第1弁別回路及び第2弁別回路は、そのパルスに対
して波高弁別を行い第1信号及び第2信号を取り出す。
【0018】本発明においてターゲットは、第1物質と
第2物質を含む合金で構成され、あるいは第1物質と第
2物質を焼結させたもの等で構成される。
【0019】特性X線としてKα線を利用すれば、より
高い強度での骨密度測定が実現され、これによって電源
をより小型化することが可能となる。
【0020】一般的な骨密度測定装置においては、軟組
織と骨のデータを相互分離するため2波長のX線が利用
されるが、もちろんその他の物質の分離が必要な場合に
は、3波長のX線が利用され、その場合においては第3
物質が更に利用される。
【0021】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
【0022】図1には、本発明に係る骨密度測定装置の
好適な実施例が示されており、図1はその全体構成図で
ある。
【0023】図1に示すX線発生器10において、陰極
12と陽極14の間には所定の電圧が印加され、これに
よって両極間を電子線が流れる。陽極14の電子線照射
部位にはターゲット16が配置されており、従来同様に
ターゲット16にX線18が発生する。
【0024】本実施例においては、2つの特性X線を利
用するため、このターゲット16は、第1物質及び第2
物質の合金として構成されている。もちろん、第1物質
と第2物質とを焼結させたものでターゲット16を構成
してもよい。なお、焼結金属としては、例えば2つの物
質を横並びで接合させたものやサンドイッチ状に重合さ
せたものなどが考えられる。なお、この第1物質及び第
2物質については後に詳述する。
【0025】ターゲット16にて発生したX線は、図2
に示したようなX線スペクトルを有するが、もちろん上
述したように第1物質及び第2物質の特性X線が当該X
線スペクトル中に含まれる。
【0026】X線18は、そのまま生体20に照射さ
れ、あるいは2つの特性X線(測定用特性X線)のみを
通過させるバンドパスフィルタ等を通過した後に、生体
20へ照射される。X線の強度は、生体に対して必要以
上の影響を与えない程度のレベルに設定されている。
【0027】X線検出器22は、生体を通過したX線1
8を検出するものであり、必要に応じて1次元あるいは
2次元配列された半導体検出器等が用いられる。X線1
8が例えばペンシルビーム等の場合、単一のX線検出器
22が用いられ、ビーム走査に伴って走査機構により、
X線検出器22も走査される。ビームに広がりを有する
X線の場合には、2次元配列型のX線検出器22を用い
ればよい。X線検出器22は、X線の波長(エネルギ
ー)に応じた波高値を有するパルスを出力するものであ
る。
【0028】その出力パルスは、プリアンプ24におい
て増幅された後、波高弁別回路26に入力される。波高
弁別回路26は、本実施例において2つの波高弁別器2
8及び30で構成され、波高弁別器28は上記の第1物
質による特性X線に相当する出力パルスを弁別する。波
高弁別器30は上記の第2物質の特性X線に相当する出
力パルスを弁別する。
【0029】従って、演算部32には、波高弁別器28
から出力された弁別後の出力パルス(第1信号)と波高
弁別器30にて弁別された出力パルス(第2信号)が入
力されることになり、それらの2つの信号を利用して従
来同様に骨密度の演算を行う。その演算内容には、骨塩
量の演算や骨評価の演算などが含まれる。
【0030】以上のような構成によれば、基本的に2種
の特性X線を利用して2波長型の骨密度測定を行うこと
になるので、陰極12及び陽極14の間の所要電力を従
来よりも引き下げることが可能である。例えば、従来例
に比較してその電源の電圧を1/10以下にすることが
可能であり、電源を極めて小型化できることが理解され
る。また、2波長を同時計測することができるため、測
定時間を短縮できる利点もある。
【0031】特性X線は、白色X線の平均値よりおよそ
2桁程度強度が大きく、また極めて尖鋭なスペクトルを
有するため、上述したように電源の所要電力を引き下げ
ることができる他、波長分解能も従来よりも3桁以上向
上させることができる。よって、骨密度演算精度を従来
よりも向上できることが理解される。
【0032】次に、ターゲットとして用いられる第1物
質および第2物質について説明する。従来の骨密度測定
装置においては、測定に使用される波長として0.45
オングストローム及び0.21オングストロームが利用
されている。前者の波長を有する特性X線を発生する物
質としては錫Sn(0.49オングストローム)、アン
チモンSb(0.47オングストローム)、テルルTe
(0.45オングストローム)等があり、これらの物質
で一方の第1物質グループが構成される。後者の0.2
1オングストローム程度の特性X線を発生するものとし
ては、ルテチウムLu(0.23オングストローム)、
タンタルTa(0.22オングストローム)、タングス
テンW(0.21オングストローム)等があり、これら
の物質によって第2物質グループが構成される。すなわ
ち、第1物質グループから第1物質を特定し、第2物質
グループから第2物質を特定すれば、従来同様の波長で
X線照射を行うことができ、その際に特性X線を用いる
ことができる。
【0033】ここで、錫とタングステンを含む合金ある
いは焼結金属をターゲット物質に用いれば、0.49オ
ングストロームと0.21オングストロームの特性X線
が発生することになり、上述したように、これによって
得られるX線の強度は白色X線より2桁程度強度が大き
く、波長分解能も3桁以上上げることができる。そのよ
うな物質を用いた場合、コンパレータ等で構成される波
高弁別器28、30において、0.49オングストロー
ムと0.21オングストロームに相当する波高値のパル
スを弁別すれば、特性X線の出力パルスを弁別できる。
上記実施例においては、2種類の物質によってターゲッ
トを構成したが、もちろん3種類以上の物質によってタ
ーゲットを構成してもよい。いずれにおいても特性X線
のみを利用して骨密度測定を行うのが望ましい。3つ以
上の物質を用いてターゲットを構成した場合、その物質
数に応じて波高弁別器の数を調整し、更に演算部32に
おける演算式をその数に応じて変形させればよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
X線発生器の所要電力(ないし電流)を従来よりも大幅
に引き下げることができ、また、その電源を小型化する
ことができる。更に本発明によれば複数の特性X線を同
時に照射することができるので測定時間を短縮化でき
る。加えて、特性X線は極めて尖鋭なスペクトルを有す
るため弁別精度を極めて向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る骨密度測定装置の全体構成を示
す図である。
【図2】 X線スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
10 X線発生器、16 ターゲット、18 X線、2
2 X線検出器、26波高弁別回路、32 演算部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特性X線の波長が互いに異なる第1物質
    及び第2物質でターゲットが構成されたX線発生器と、 生体を通過したX線を検出するX線検出器と、 前記X線検出器からの出力信号の内で、前記第1物質の
    特性X線に相当する第1信号を弁別する第1弁別回路
    と、 前記X線検出器からの出力信号の内で、前記第2物質の
    特性X線に相当する第2信号を弁別する第2弁別回路
    と、 前記第1信号及び前記第2信号に基づいて、X線の吸収
    度合いから骨密度を演算する骨密度演算回路と、 を含むことを特徴とする骨密度測定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記X線検出器はX線の波長に応じた波高値を有するパ
    ルスを出力し、 前記第1弁別回路及び前記第2弁別回路は波高弁別によ
    り前記第1信号及び前記第2信号を取り出すことを特徴
    とする骨密度測定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の装置において、 前記ターゲットは、前記第1物質と前記第2物質を含む
    合金であることを特徴とする骨密度測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の装置において、 前記ターゲットは、前記第1物質と前記第2物質を焼結
    させたものであることを特徴とする骨密度測定装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の装置において、 前記第1物質及び前記第2物質の特性X線として、いず
    れもKα線が利用されることを特徴とする骨密度測定装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の装置において、 前記ターゲットは、前記第1物質及び前記第2物質のほ
    か、それらの特性X線の波長とは異なる波長の特性X線
    を生じさせる第3物質を含み、 前記第3物質の特性X線に相当する第3信号を弁別する
    第3弁別回路が設けられ、 前記骨密度演算回路は、前記第1信号、前記第2信号及
    び前記第3信号に基づいて骨密度を演算することを特徴
    とする骨密度測定装置。
JP7105292A 1995-04-28 1995-04-28 骨密度測定装置 Pending JPH08299318A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005319236A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Tokyo Metropolis 骨塩量測定装置
DE102011078357A1 (de) 2010-06-29 2011-12-29 Rigaku Corp. Vorrichtung für eine Röntgenstrahlanalyse mit klassifizierten Wellenlängen

Cited By (3)

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