JPS5832744A - 多重エネルギｘ線減算撮像システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ＃撮像システムに関するものである。

本発明の主応用は導入した造影剤の分離した像を得るこ
とに係る。

近年、沃素化造影剤の非侵略的導入を用いて匍管の像を
得ることに大キｔ（関心が寄せられている。

これは外科的処置を用いて動脈内にカテーテルを挿入す
る危険で、痛く月つ専制な方法を避けるものである。現
在これを遂行する最も一般的な方法はディジタルラジオ
グラフィとして知られている。

この方法では、Ｘ線テレビジョン像を造影剤導入の前後
に発生させ、ディジタル的に記憶し、渡負して沃素だけ
の像を得るようにしている。このシステム接伴なう問題
は明らかに運動である。記憶した２つの像の間に伺等か
の運動があると、減算さねた像に重大なアーティファク
トを生じ、また沃素化血管の所望像をゆがめたり或は消
滅させたりするようになる。患者が安静ヒ□していたと
しても、軟かい組織構造は女、ん（＠）下、呼吸運動、
６屓の運動、及びぜん（嬬）動のような多くの無意祿な
運動を行なっている。このシステムに関しては、／９’
７９年ｇ月の医学的ｍ像における現在及び未来開発に関
する５ＰＩＥ会鮪の議事録■、ＶｏＣ２０にの７３乃至
７６ページに所載のＴ。

０ｖｌｔｔ等の論文［静脈内アンジオグラフィのための
ディジタルビデオ減算システムの開’Ｊｌ−１に述べら
れている。

この運動の問題はＡ、　Ｍａｃｏｖｓｋｉの米国特許３
、　ｇ　’Ｉに１３０号に開示さねているシステムによ
って排除することができる。この％許では、神々の材料
の像がＸ線エネルギスペクトルの異なる領域で測定する
ことによって作られる。これらの測定は所望の側斜の像
を得るように処理される。このようにすると一時的な減
、算を必要とせずに、導入後に沃素を撮像することがで
きる。しかし、多くの場合、全ての所望スペクトル測定
を行なうことは困難であるか、或は不便である。例えば
、骨及び軟組織の両者から沃素を分離するには３つの異
なるエネルギスペクトルで測定する心神がある。

必要なエネルギ切替の遂行が困難であることが多い。ま
た全ての所望エネルギスにクトルを効率的に発生させる
のが困鼾トであることも多い。例えば、沃素に端厳下の
極めて低いエネルギスにクトルが必要であれば、ｘａ管
の効率は極めて傅くなってしまう。従ってこの選釈性材
料掃像システムをより少ないスペクトル測定によって使
用することが好都合であることが解っている。もしλつ
のスペクトル測定を行なうのであれば、更に限宇された
材料セットを分離することができる。例えば、前茜己米
国特許３．ざｌ１３．ｌ３０−５４に開示されているよ
うに、診断用Ｘ線スイクトルの下俳及び上側領域におい
て２つの測定を行なうと、軟組織を打消して沃素と骨の
像を得るように処理することが可能である。同様に、こ
れらと同じ２つの測定を静合して、骨を打消し、沃素及
び軟組織の像を得ることもできる。この型のシステムは
、７９ｇ／年７月の像解析技術及び応用に関する５ＰＳ
Ｅ会脈の簡事録のｌ３０〜／左クページに所載のＲ，Ｅ
。

Ａｌｖａｒａｚ等の論文ｒＸｇ！撮像におけるエネルギ
情―」に記述されている。しかし、２つのスペクトル測
定を用いるこのシステムでは、沃素化血管の分離した俊
に組織が干渉してしまう。

好ましい処理システムがＲ，Ｅ、　Ａｌｖａｒｅｚ及び
Ａ。

Ｍａｃｏｖｓｋ　Ｉ　　の米国特許りＯλ９！ｑ乙３号
に記載されている。この特許ではａつのス（クトル測定
は非線形処理システムに裸られて２つのエネルギに関係
のない成分、即ちコンプトン散乱庁分及び光重成分が求
められる。これらは主として、それぞれ各材料の密度及
び原子番号を表わしている。処理されたこれら２つのデ
ータセットを用いると、ａつの成分の線形の重みを付け
た和を用いることによって、どの材料も打消すことがで
きる。このプロセスは前記Ｒ，Ｅ、　Ａｌｖａｒａｚ　
　の論文中に記述されている。

本発明の目的は、導入した造影材刺の分離した像を得る
ための方法及び装置を提供することである。

本発明の別の目的は、沃素化造影剤の時間的に減算した
像に生ずる運動アーティファクトを除去することである
。

本発明の別の目的は、沃素化造影剤のデュアルエネルギ
像に生ずる望ましくない組織成分を除去すイ）ことであ
る。

ｉ％約すれば、本発明によれば投影測定を異なるＸ線エ
ネルギス被りトルで行なう。これらの測定は、軟組織成
分を打消した像データが得られるように処理される。こ
のパリの像データは造影剤の導入の＾１１と後の両方に
得らηる。、２　＃ｆ１の像データは沖狼さ第１合って
、軟組織を含まない分離された造影剤像がイ！（らＪす
る。

以下に添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明の広い面を狸解するには、第１図を荏照すると負
い。第１図では身体１０のある年１域内の血管１１の像
を得ようとする墳・合を示すものである。従来技術では
、注射器２を用いて沃素化造影剤２６を静脈内に注入す
る前と後の像を作り、減算していた。これらの像は、コ
つめ像の間に発生ずる蕪意識的な軟組織の運動に起因す
る連動アーティファクトによってゆがむことが多い。

１２を用いてλつのＸ線源エネルギスペクトルニおける
像を求める。これはエネルギの源を順次に変えることに
よって遂行する。スイッチ３はＸ線源１２のアノード電
圧を高及び低重、圧に切替えるのに用いられる。これら
の電圧はそれギれ約／３θ及びｇθに■　とすることが
できる。或は、Ｘ紳フィルタを挿入することによって源
エネルギを変えてもよい。アクチペータ６を用いてＸ＃
源の前にフィルタ４或はフィルタ５を挿入することがで
きる。フィルタ４は、例えばに端を有するがトリニウム
・フィルタ祠料を用いて惧Ｈのエネルギスペクトルを作
るものであり、フィルタ５は、例えばビームを硬化させ
る銅フィルタ相刺を用いて高１のエネルギ源を作る。最
適のスペクトルを得るには、電圧切替及びフィルタ交襖
の両者を用いて、約ｌＩＯ〜りＱ　ＫｓＶの低エネルギ
スペクトルと約７０〜／、２θＫｅＶの高エネルギ源に
クトルを作る。

各源スペクトルは、身体１０のある領域を通してイメー
ジインテンシファイア１３上に順次投射される。得られ
た光像はレンズ１４を用いてテレビジョンカメラ１５上
に結像される。次に、各エネルギスペクトルに対応する
投影測定を配憶システム１７及び１８内に記憶させる。

この際、例えば高目のエネルギ像はメモリ１７内に、ま
た低目のエネルギ像はメモリ１８内に記憶させるのであ
る。看ｅ憶システム即ちメモリ１７．１８は一般にディ
ジタル言己憤システムである。従ってテレビジョンカメ
ラ１５の出力にはアナログ・ディジタルコンバータ（図
示せず）を押入すべさであり、コンバータの出力をスイ
ッチ６に供給するのである。

このスイッチ１６は、高エネルギ源が用いられている場
合にはディジタル信号をメモリ１７に、また低エネルギ
源が用いられている場合にはメモリ。

１８に供給する。

前述の米国特許３．ざダｇ、／３０号によれば、各エネ
ルギスペクトルにおいて配憶させた測定を処理して選択
的に材料を撮像することができ７る。λつの測定を用い
れば、限宇されたクラスの材料を選択することができる
。本例寸はプロセッサ１９によって軟組織成分を完全に
打消すので、処理されたデータセットは主として骨の情
鰻を含むことになる。軟組織の打消しは、それが身ん下
、呼吸、心馳鼓動、血管の脈動、ぜん動等のよつｔｃ無
滴識運即Ｉの沖を表わすので、行なわｈるのである。、
中老に静脈注入中安静を保つように依頼すわば、脚者は
普通は骨構造を安宇に保持することが確実である。従っ
て骨運動は問題とはならない。

プロセッサ１９からのこの自ｆ／の処即済データセット
はスイッチ２５によって、例えばディジタルメモリ２０
に配憶される。−Ｗ通は沃素化材料である造影剤２６を
注射器２を用いて静脈内に注入してから、撮像すべき血
’１１１に沃素が到達するまでに若干の時間がかかる。

撮像ずべき血管１１とは、例えば大動脈或は頚動脈であ
ってよい。今度は沃素化造影剤が存在する中で一つの源
エネルギを用いてデュアルエネルギ撮像プロセス全部を
繰返す。プロセッサ１９は再びコ組の測定を処理し、軟
組織運動がアーティファクトの原因となり得ないように
紗組織を完全に打消した処理済デ−タセットを発生する
。この第一のデータセットは骨及び沃素の画像情報を含
んでいる。この第一のデータセットはスイッチ２５によ
ってディジタルメモリ２１内に配憶されろ。

配憶システム２０及び２１は、沃素化造影剤像情報を有
していない、及び有している骨像を含んでいる。渭合回
路２２けノ１１なる沖算卯１作を行なうもの手よく、２
１内のデータセットから２０内のデータセットを差引い
て沃素什１造影１ｉの分離した廂管像２４を表示モニタ
２３に表示させる。両データセットの骨像は回−である
から、両者の差は沃素だけとなる。この最終減算を行な
う前にエネルギ情報を用いて軟組織を打消しであるので
、このようにして得られた像は軟組織運動には無関係で
ある。

プロセッサ１９の好ましいシステムが前述の米国特許り
θ：１９，９１，３号及び前述のＲ，Ｅ、　Ａｌｖａｒ
ｅｚの論文に記載されている。本例で、は、一つのエネ
ルギスペクトルにおいて測定したデータを非線形関数を
用いて処理し、エネルギには無関係のコつのデータセッ
トを求めている。これらのデータセットはコンゾトン散
乱及び光ｉＨ，Ｉｊ’ｌｉ分であってもよいし、或は検
宇材料（アルミニウム及びプラスチック）のような２つ
の特宇材料成分であってもよい。これらのエネルギには
無関係のｄつのＩｌｖ′分の線形の重みを付けた相をＹ
ｌｌいて、例えばどのような材料を打消すの釦用いろこ
七ノ）−できる。第１図のシステムでは適切な１１みを
用いて軟用紹しを打消し【いる。

プロセッサ１９で用いている非線形関数にｌ’ｔ！、、
ｊ　して述べれば、参照した材料における１ｌｌｌｌ　
宇の対数を誘導する。これらの対数を非線形多項式に洒
大して一つの所望の主成分の線Ｓｔ分を求める。例えば
、もし異なるエネルギにおける増エネルギｘ糾を用いる
ものとすれば、所望の線積分を得るためＫは対数プラス
線形処理のみを必要とする。非線形多項式はビーム硬化
に起因する非伯線性を補正する。

第１図のシステムでは、エネルギ測ガ“はｌ１ｋ）次に
行なわれる。こわらは迅速に行ｔ「われるが、ユつの測
定の間に運動を生ずる可能性がある。第２図では、とわ
らの測定はエネルギ感知検出器３０を用いて同時に行な
われる。源１２は診断用エネルギスペクトルを含むあり
ふれた広エネルギ×線源である。放出された放射は身体
１０を通って検出器アレー３０に投影される。

アレー３０の各素子は前部及び後部からなっている。米
国特許’１．０）９，９６３号に記載されているように
、低目のエネルギのＸ線は主として検出器の前部に相互
作用し、高目のエネルギのＸ線は主として検出器の後部
に相互作用する。検出器材料は沃化ナトリウムのような
シンチレータでよく、この場合光検出器を用いて前、後
部における光出力を測定する。或は検出器材料はキセノ
ンのような高圧ガスでもよく、この場合には分離した電
線を用いて前、後部における電荷を個々に成年させる。

解りやすくするために、３本の電線によって、前半分か
らの低エネルギ測定信号を、移半分からの高エネルギ測
定信号をそれぞれ成年するように示しである。前部検出
器素子３１．３２及び３３は、第１図のシステムと同様
にディジタルメモリ１８に仙エネルギ測宇を記１０させ
る。同様に後部検出器素子３４．３５及び３６はそ上１
らのＷ１１エネルギ測蜜をディジタルメモリ１７に記載
さぜる。

明瞭化のために接続は図示してないが、前部検出器３７
．３８及び３９はメモリ１８に接続され、後部検出器４
０．４１及び４２けメモリ１７に接続されている。これ
らの？１ｉｌｌ宇は第１図のシステムと全く同じように
してプロセッサ１９において処理される。またシステム
の残余の部分も全く同一であるので説明は省略する。し
かし第２図では、エネルギ選択性検出器を用いて高及び
化エネルギ測定信号を同時に誘導する。前述のように、
とわらの測定は造影剤の注入の前及び後の両方に行なわ
れる。

アレー３０は像全体を含む二次元アレーであってよい。

しかし経済的な理由から単一の馴アレーを用いることが
好ましい。この線アレーは、身体１０に対する像面に沿
って走査され、完全な像測宇セットが得られる。或は、
市販のＧＥスカウトビュー（Ｓｃｏｕｔｖｌｅｗ）シス
テムで行なっているよ５に、検出器を静止させて患者を
走査させてもよい。

７つの線走査アレーを用いるのであれば、検出すべき線
に放射を制限するように源１２と身体１０との間にビー
ムコリメータを設けることが有効である。これは線量を
減少させるだけではなく、受信する散乱放射を最小にす
る。しかし、このシステムが散乱の効」に対して固有の
不感性を有していることに注目さ→またい。造影剤注入
の前及び後に得たデータが減酸されるために殆んどの散
乱成分は打消さねてしまり。従って、単一の線コリメー
タは有していないが全体積を同時に撮像する第１図のシ
ステムも散乱効果に対しては高い不感性を有している。

上述の実施例では造影剤の導入の前後にλつのエネルギ
測定を行なっている。本発明は考えとして遥かに広い面
を有していることは明白である。

造影剤導入の前後の即１間中にｉ′４！動を呈するかも
知れない多くの材料を打消したい場合が多い。従って米
国特許３１ｇグと７３０号に記載されているように、検
数のエネルギ測定を用いて造影剤導入の前後の所要の選
択性を与えるようにする。血管撮像のための例と凡て沃
素化造影剤を用いたが、バリウム、キセノン、タンタル
等を含む多くの他ノものを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は源のエネルギに順次変化を用いた本発明の実施
例のブロックダイアグラムで力、す、そして 第一図はエネルギ選択性検出システムな用いた本発明の
実施例のブロックダイアグラムである。 ２・・・・・・注射器、　　３・・相切替スイッチ、４
．５・・曲Ｘ線フィルタ、　　６・・・・・・アクチベ
ータ、１０・・・・・・身体、　　１１・・・・・・血
管、　　１２・・・・・・Ｘｉ源、　　１３・・・・・
・イメージインテンシファイア、１４・・・・・・レン
ズ、　　１５・・曲テレビジョンカメラ、１６．２５・
・曲スイッチ、　　１７．１８．２０１２１・・川・デ
ィジタルメモリ、　　１９・・・・・・ゾロセラ：′・
□ す、　　２２・・曲混合回路、　　２３・・・・・・表
示モニタ、２４・・・・・・血管像、　３ｏ・・・・・
・検出器アレー、３１．３２．３３．３７．３８．３９
・・間離部検出器素子、　　３４．３５．３６．４０１
４１．４２・・・・・・後部検出器素子。 ・図面の首シ書（内容に変更なし） ＦＩＧ、／ ＦＩ６．２ 手続補正書（方式） ３、　補正をする者 事件との関係　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和５７年に月３７日６、補正
の対象　　全図面 ７、補正の内容　　別紙の通り 図面の浄書（内容に変更なし）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　身体のある領域内に導入された造影材料の投影像を
   イ村るための装置であって、 複数のＸ線エネルギスペクトルにおける前記領域を通過
   するＸ線伝送を測定する手段、前記複数のＸ線伝送の測
   定を処理して、前記領域の少なくとも７つの材料成分を
   除去したデータセットを発生する手段、 造影材料の湧入り前後に得たデータセットを混合して、
   導入した造影材料の像情報を発生する手段、及び 前記像情報を表示する手段 を具備していることを特徴とする装置。 ユ　身体のある領域内に導入された造影材料の投影像を
   得るための方法であって、 造影拐料を導入する前に複数のｘｇエネルギスイクトル
   における前記領域を通過するＸ線伝送を測定し、 造影材料を導入し、 造影材料を導入ｌ−だ後に同一の複数のＸ線エネルギス
   ペクトルにおける前記領域を通過するＸ線伝送を測定し
   、そして 造影材料の導入の前後に行なった複数の伝送測定を処理
   して造影材料の像を発生させる超段階を具備しているこ
   とを特徴とする特許