JPS5855779B2 - 映像診断用ファント−ム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は映像診断用ファンドームに関し、更に詳しくは
、Ｘ線、放射線などを用いて生体の構造や機能を映像と
して表現する映像診断法において生体組織をＸ線又は放
射線学的に模倣したファンドーム（擬似生体モデル）に
関する。

Ｘ線、粒子線の利用により生体の構造、機能を映像とし
て表現したデータにより診断する方法は映像診断法と呼
ばれ、直接あるいは間接撮影装置、Ｘ線テレビ、消化器
、肺、乳腺等の集検装置、脳、心太血管、リンパ管等の
血管造影装置、断層撮影装置、コンピュータートモグラ
イー装置、低線量走査Ｘ線撮影装置、ミクロラジオグラ
フィー、シンチスキャナ、β線スキャナ等々の装置が単
独あるいは組合せて使用される。

最近のこれら映像診断装置の性能の向上は著しく、精密
な映像データを得ることが可能になって来た。

後に例示するＸ線ＣＴ装置がその好例である。

生体組織の構造は、骨組織を除いては、密度に関して純
水に近似する物質から組織されており、また構造を形成
している要素組織間の密度差も小さなものであり、同様
なことがＸ線、粒子線の透過性及び吸収値についてもい
える。

したがって、映像診断装置によ′る精密映像データの解
析には、装置の低密度差組織の解像能力の評価手法を前
提として成立する。

生体、例えば人体の主要な組織のＣＴ値（生体組織の減
弱係数の値を水をＯとした相対値で表したもので次の関
係式で表される。

μｔ−μＷ ＣＴ値＝ ＸＫ μＷ ここでμｔは問題とする組織の減弱係数、μＷは水の吸
収係数、Ｋは定数である。

本明細書ではに＝ １０００、即ち空気のＣＴ値を−１
０００とした場合のＨｏｕｎｓｆｉｅｌｄ Ｕｎｉｔで
表示した。

）を例示すれば、骨（約＋５０〜＋１０００）、肺臓（
約＋３０〜＋６０）、膵臓（約＋１０〜＋２０）、腎臓
（約＋３０〜＋６０）、副腎（約＋ｉｏ〜＋２０）、血
液（約＋３０〜＋８０）、心臓（約＋３０〜＋５０）、
刊臓（約＋２０〜＋８０）、小腸（約＋１０〜＋３０）
、膀胱（約＋２０〜＋３０）、などと骨を除けば略々０
〜＋８０の範囲にある（なお、肺や乳房などはマイナス
の値をとる）。

このようなＣＴ値の差を解像する映像診断装置は、予じ
め、このようなＣＴ差を模倣した生体組織モデルを標準
体として用いて評価し、目的に相応の解像能力をもつよ
う調整する必要がある。

この種モデルは合成樹脂と無機塩（食塩、硫酸銅等）水
溶液との組合せによって作成されている。

しかし、純水の密度に近似ししかもＸ線及び粒子線に対
しても同様に近似した領域で、小間隔の密度差をもつ種
々密度の樹脂によって、生体の構造に近似したモデルが
作成されたことはなかった。

本発明者等は、各生体組織のＣＴ値に対応した映像診断
用ファンドームを開発すべく鋭意研究を進めた結果、特
定のアモルファスな（非晶質）熱可塑性樹脂混合物が、
その成分の様々な組成比の設計によって純水近傍及び生
体の各組織近傍のＣＴ値をもつ成形体を構成するのに適
当であることを見出し、様々なＣＴ値をもつ生体の組織
に近似するＣＴ値をもつ生体構造モデルを作成すること
ｌこ成功した。

本発明によれば、映像診断装置用の任意形状構造のファ
ンドームを樹脂の種々の成形方法を適用して容易に製作
することができる。

本発明に係る映像診断用ファンドームは、式（式中、Ｒ
及びＶは、それぞれ、独立に炭素数１〜４のアルキル基
もしくはハロゲン原子を示し、Ｒ′は水素、炭素数１〜
４のアルキル基もしくはハロゲン原子を示し、ｎは数平
均重合度を示し、好ましくは５０〜５００の整数である
）で示されるポリフェニレンエーテルを一成分とし、こ
れと相溶性のある熱可塑性樹脂の少なくとも一種を他の
成分とする樹脂混合物を含んで成る、生体組織に対応し
たＣＴ値を有するアモルファスな樹脂成形体を組合せて
構成させる。

上記式ＣＩ）で示されるポリフェニレンエーテルの代表
例をあげれば、ポリ（２・６−シメチルフエニレンー１
・４−エーテル）、ポリ（２・６−ジニチルフエニレン
ー１・４−エーテル）、ホリ（２−メチル−６−ニチル
フエニレンー１・４−エーテル）、ホｌ、１（２−メチ
ル−６−クロルフェニレン−１・４−エーテル）、ポリ
（２・６−シクロルフエニレンー１・４−エーテル）、
ホリ（２・６− シー ｎ −７’ロヒルフエニレン−
１・４−エーテル）、ポリ（２−メチル−６−ｎ−ブチ
ルフェニレン−１・４−エーテル）、ホ１Ｊ（２−メチ
ル−６−ブロムフェニレン−１・４−エーテル）、ポリ
（２・３・６−ドリメチルフエノール）などであり、そ
の他米国特許第３３０６８７５号明細書に開示されてい
るような化合物を含む。

これらのポリフェニレンエーテルと相溶性のある前記熱
可塑性樹脂としては、例えば米国特許第３３６１８５１
号明細書に開示されている、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリイソブチレン、などのようなポリオレフィン
類（樹脂混合物当り１〜１０重量％）；米国特許第３３
７９７９２号明細書に開示されているナイロン６、ナイ
ロン６６、ナイロン６１０などのようなポリアミド類（
樹脂混合物当り０．１〜２５重量％）；米国特許第３３
８３４３５号明細書に開示されているポリスチレン樹脂
、ゴム補強ポリスチレン樹脂、ポリ−α−メチルスチレ
ン樹脂などのようなポリスチレン系樹脂（樹脂混合物当
り１〜９９重量％）；米国特許第３６６８２７３号明細
書に開示されている、例えは、両末端がアミノ基又はハ
ロゲンで活性化されたオルガノポリシロキサンと片末端
もしくは両末端が活性化された、例えばポリ−２・６−
ジフェニル−１・４−フェニレンエーテルとをブロック
共重合させたようなオルガノポリシロキサン−ポリフェ
ニレンエーテルブロック共重合体類；米国特許第３７７
０６９９号明細書に開示されている、両末端が活性化さ
れた、１〜２０量体のポリスルホンと、片末端が活性化
された数平均重合度が４０〜１７０の、例えばポリ−２
・６−シメチルー１・４−フエニレンエーテルトヲフロ
ック共重合させたようなスルホン結合を有するポリフェ
ニレンエーテルブロック共重合体類；米国特許第３８７
５２５６号明細書に開示されている、１〜２０量体のビ
スフェニレンアルカンと、片末端が活性化された数平均
重合度が４０〜１７０の、例えばポリ−２・６−シメチ
ルー１・４−フェニレンエーテルとをブロック共重合さ
せたようなカーボネート結合を有するポリフェニレンエ
ーテルブロック共重合体類；米国特許第 ３９７４２３５号明細書に開示されているようなＥＰＤ
Ｍ（エチレン−プロピレン−非共役ジエンモノマー）ゴ
ムで補強されたポリスチレン系樹脂；米国特許第３９８
１８４１号明細書に開示されている、ＥＰＤＭ補強ポリ
スチレンとポリブタジェンを３０〜６０重量□含有した
ポリスチレンとの混合物のようなＥＰＤＭゴム補強ポリ
スチレン系樹脂とグラフト化した高ゴム含有ポ゛リスチ
レン系樹脂との混合物（全樹脂混合物当り３５〜８０重
量％）；米国特許第３９９４８５６号明細書に開示され
ている、ポリブタジェン補強ポリスチレン系樹脂及びＡ
−Ｂ−Ａ’型ツブロック共重合体Ａ。

Ａ′：スチレン、α−メチルスチレンなど、Ｂ：ブタジ
ェン、イソプレンなど）などのようなゴム補強ポリスチ
レン系樹脂と共役ジエン及びスチレン系化合物のブロッ
ク共重合体類との混合物（全樹脂混合物当り５５〜９５
重量％）；などがあげられる。

これらの熱可塑性樹脂は単独もしくは２種以上組合せて
、上に特定したものを除けば、前記式ＣＩ、）ｌのポリ
フェニレンエーテル１００Ｍ量部ＩＣ対し、通常、５０
〜２００重量部の範囲で混合される。

このようにして、所望のＣＴ値を有する樹脂混合物を得
ることができる。

樹脂の混合方法には特に限定はなく、またこのようにし
て調整した樹脂混合物は溶融させてスリットから押出す
方法、キャスト法、射出成形法、などによって設計され
るべきファンドームの対照せんとする空間分離性能に応
じた形状、サイズの成形体に成形することができる。

また一度成形した板体又は柱体を切削する方法も適用す
ることができる。

本発明に従って任意の所望ＣＴ値を有する構成体からな
るファンドームを製作するためにはポリフェニレンエー
テルと、これと相溶性のある少なくとも一種の樹脂とか
ら成るアモルファスな樹脂成形体を用いなければならな
い。

これは一種の樹脂から成るアモルファスな樹脂成形体で
はその材料固有のＣＴ値しか得られず、目的の任意のＣ
Ｔ値を有するファンドーム構成体は成形できず、二種以
上の材料を混合することによってはじめて各材料の混合
比とＣＴ値との間に実質上成立する加成性に基づいて所
望のＣＴ値を有する樹脂成形体が得られるのである。

また樹脂成形体がアモルファスでないと（すなわち結晶
性の場合には）、得られる樹脂成形体の結晶化度、従っ
て密度が成形条件などによって変動し、密度（場合によ
っては結晶化度）によってＣＴ値が変動するため所望通
りのＣＴ値を有するファンドーム構成体が得られないの
である。

これに対し、アモルファスな樹脂成形体の場合には成形
条件などによって密度、従ってＣＴ値が変動せず、所望
通りの任意のＣＴ値を有する樹脂成形体を容易に成形す
ることができるのである。

なお、アモルファスな樹脂の混合物からアモルファスな
樹脂成形体が得られることは当業者に周知の通りであり
、またアモルファスでない樹脂を混合してもアモルファ
スな樹脂成形体が得られることも当業者の知るところで
ある。

以下、本発明の映像診断用ファンドームについてＸ線ト
モグラフィー装置用ファンドームを例にとって添付図面
に従って詳細に説明する。

Ｘ線断層撮影（Ｘ ｒａｙ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の
領域（こおいて画像データ処理にコンピュータを用いた
Ｘ線コンピュータートモグラフィー装置（以下単にＣＴ
装置という）が英国ＥＭＩ社によって開発されたのは１
９７１年のことであった。

このＣＴ装置はＸ線源、Ｘ線検出器及びデータ画像処理
装置とを組合せたコンピュータ断層撮影装置であり、第
１図は臨床検査におけるＸ線ＣＴ装置のレイアウトの一
例を示し、第２図はＸ線ＣＴ装置の要部概念図である。

第１図又は第２図においてＸ線源を内蔵したスキャナー
１のガントリー２（こ挿入されたベット３上に被写体４
となる生体もしくはファンドームを載せ、コンソール５
からの操作によりＸ線管球６を被写体４の周りＩこ回転
させ検出器７よりＸ線吸収データの取込みを行なう。

データはコンピュータ８によって画像再構成計算され、
その後コンソール５上のテレビモニタタないしはライン
プリンり１０に撮影された画像が表示される。

１１゜１２及び１３は、それぞれ、ＡＤ変換器、高電圧
コントローラ及び高電圧トランスを示す。

ところで被写体である生体の内部構造組織はＸ線吸収係
数（ＣＴ値）に関して広範囲に変化する物質で構成され
ているから、被写体のＸ線断層撮影に光立って、生体組
織をＸ線学的に模倣したファンドームを用いて、Ｘ線Ｃ
Ｔ装置の解像力、画像表示されたＸ線吸収係数（ＣＴ値
、通常空気を−１０００、純水を０として骨組織をプラ
ス値、例えば＋１０００にとり等分したもの）の再現能
、線型応答性などを予じめ検査調整することが必要であ
る。

従来、種々のファンド−ムが知られているが、最も簡単
な構造のファンドームとしては、被写体の構造組織の様
々なＣＴ特性値ｌこ近似したＣＴ値を有する合成樹脂材
料の棒体（ロンド）をＸＩｐ９吸収の小さい樹脂（例え
ばメタクリル樹脂）を外殻とする柱状の筒型容器中に純
水と共に設置したものが知られている。

第３図イ、口及びハはこのようなファンドーム１４（例
えば端面直径２０ｃ！１１．高さ２０ｃＩｒＬ）を例示
したもので、全体が円柱形状であり、メタクリル樹脂製
の外殻１５によって形成される閉空間内に種々のＣＴ値
をもつ樹脂から成形した対照標準ロンド１６．，１６２
゜１６３、・・・１６ ｎ （ｎは正の整数）を配置し
て外殻１５の端面１γ及び１８において固定し、残余空
間１９１こ純水を充満して成る。

このファンドーム１４は前記したＸ線ＣＴ装置の性能検
査、調整に際してＸ線源６をファンドーム１４の周りに
めぐらせながらＸ線をＸＸ′線に沿って透過させて検出
器で受けＡ１）変換器、コンピュータ処理を経て検定デ
ータを取出す。

第３図ハの点線２０はＸ線源スリットの軌跡を示す。

対照標準ロンド１６□〜１６３の材質としては、それぞ
れ、ポリアクリロニトリル樹脂（ＣＴ値： ＋ １２０
）、ポリスチレン樹脂（ＣＴ値ユニー２４ポリカーボ
ネート樹脂（ＣＴ値ニート１０２）ポリアミド樹脂（Ｃ
Ｔ値：＋９２）及びポリプロピレン樹脂（ＣＴ値： −
４０）などが汎用されている。

この対照標準ロンドの形状、配置間隔及び配列態様は検
査の目的とするＸ線ＣＴ装置の測定せんとする空間分解
能などを考慮して選ばれる。

尚ファンド−ム１４のサイズは被写体のサイズに近似さ
せる。

然るに、近年、ＣＴ装置の進歩に伴なって低密度差の解
像力が重視されてきたため、低密度差の解像能力の測定
のためのファンドームが必要となった。

そのため密度の異なる液体を隔離配置する方法や樹脂と
それに近い密度差をもつ液体（例えば硫酸銅水溶液）と
の組合せによる方法などによってファンドームの解像能
力の検査、評価性能の精度を向上させる試みがなされて
いる。

しかしながら、液体の隔離板の材質のＸ線吸収値のＣＴ
両画像の影響、より水のＣＴ値（零に設定される）に近
似したＣＴ値をもつ樹脂が知られていなかったこと、そ
の他液中塩の晶出、溶媒の浸透などの問題があり、維持
管理や製作上の観点から空間分解能及び低密度差分解能
が共にすぐれたファンドームの設計製作は極めて厄介な
ことであった。

このような理由で撮影対象である生体、例えば人体組織
においてＣＴ値が純水のＣＴ値に近似した合成樹脂や前
述の如きＣＴ値をもつ各生体組織に近似したＣＴ値をも
つ合成樹脂、更には血液、白質、灰白質、凝血液等の低
密度差組織に近似したＣＴ値をもつ合成樹脂の開発が望
まれている。

そして、このような合成樹脂を混合することによりファ
ンドーム設計の意図する種々のＸ線吸収係数を容易に与
え、また簡単な成形操作によって容易に任意形状サイズ
の対照標準体に成形できれば一層好都合である。

純水（こ近似したＣＴ値をもつ樹脂としては、例えばポ
リスチレン、高、中及び低圧ポリエチレンなどがあげら
れる。

しかしながら、これらの樹、脂からは、種々の対照標準
体の調製ができないか、或いは対照標準体のＣＴ値の調
整に看過し得ない困難を伴なう。

即ち、実用域のポリスチレンの密度はほぼ一定であり、
種々の低密度差組織に対応するＣＴ値を有する対照標準
体を製作することができない。

一方ポリエチレンは合成の手法により密度を変化させる
ことができるが、化学的Ｉこ同一のポリエチレンであっ
ても成形時の僅かな温度、冷却時間の差異などによって
密度の厳格な調整ができないのである。

これに対して前述の式〔Ｉ〕のポリフェニレンエーテル
及びこれと相溶性のある前記アモルファス熱可塑性樹脂
との樹脂混合物はアモルファスであるので密度又はＣＴ
値の異なるこれらの樹脂混合物を混合比とＣＴ値との相
関関係に基づいて混合調整することによって特定のＣＴ
値をもつアモルファスな樹脂を容易に調製することがで
きる。

従つて、本発明に従えば、特定のＣＴ値を有する種々の
対照標準体の製作が前記様々な樹脂の混合割合を設計す
るだけで熱成形時の熱的条件を考慮することなく正確に
行なうことができる。

すなわち、例えば後述の調製例において調製したポリフ
ェニレンエーテルとアモルファス熱可塑性樹脂との混合
樹脂を用いれば、ＣＴ値−３５〜＋５０の間の任意のＣ
Ｔ値をもつ生体組織モデルを、設計すべきファンドーム
の対照せんとする空間分離性能に応じた任意の形状、サ
イズに成形することができる。

このようにして成形した成形体は、対照標準体としてい
るいろな構造のファンドームの製作に使用することがで
きる。

これらの成形体を、第３図に説明したような構造のファ
ンドームのロッド３に使用すれば、第３図に例示した樹
脂のロッドのＣＴ値と比較して遥かに低密度差解像力の
優れたファンドームとすることができる。

対照標準体の配置間隔をせまくすれば、空間分解能を高
めることができることはいうまでもない。

本発明ｌこ従えば、更に、具体的な生体の実物大モデル
として、一体成形したファンドームを製作することがで
きる。

第４図は、このような人体の頭部の等野犬モデルの一例
を示すファンドーム２１の断面図であり、第４図１こ示
すように、このファンドーム２１は、頭骨部２２、脳漿
部２３、灰白質部２４及び白質部２５から構成される。

例えば、第４図の実施例では、頭骨部２２としてＣＴ値
９５０のテフロン樹脂を用いたが、他は調製例１及び２
で調製した樹脂を所定割合で混合して脳漿部２３（ＣＴ
値約Ｏ）、灰白質部２４（ＣＴ値約＋１５）及び白質部
２９（ＣＴ値約＠−１０）を構成した。

ファンドーム２１をこのように構成することによって、
低密度差の生体各組織に近似した構造が再現できると同
様に、人体の頚部、胸部、上腹部、下腹部などの部位に
おける低密度差各組織のＸ線、粒子線学的に略々適合し
た構造のファンドームを製作することができ、Ｘ線、粒
子線を利用した種々の映像診断用モデルとして、映像診
断装置による精密映像データの解析評価に極めて効果的
である。

映像診断用ファンドームとして得られる具体的な効果を
列挙すれば以下の通りである。

（１）生体組織構造体のＣＴ値と実質的に同一のモデル
の製作が可能である。

（２）どの様な形状にでも加工することができる。

（３）液体のものに比べ材質及びＣＴ値の長期変化がな
く、製作メンテナンスが容易である。

（４） 生体の実物大のモデルファンドームを一体に
成形できる。

（５）前記樹脂混合物の内部微細構造は完全にアモルフ
ァスであり、同−材質及び同−ＣＴ値の再現が可能であ
る。

以下に、本発明のファンドームの製作に使用する樹脂混
合物の調製例を示す。

なおＣＴ値はＨｏｕｎｓ ｆ ｉ ｅ ｌｄによるに＝
１０００とした場合のＣＴ値で、Ｐｆｉｚｅｒ／ＡＳ
ＺＥスキャットにて測定した。

調製例 １ 米国特許第３８７５２５６号明細書の実施例５に記載の
方法に従って、１２５ｒ／ｌｌのメチレンクロライド中
にホスゲン２０ｇとピリジン４０ｒｆＬｌを溶解した溶
液を調製し、他方２０ｇのビスフェノールＡと１５ｍ１
のピリジンとを３０ｍ１のクロロホルムに溶解し、この
溶液を先きに調製した溶液中に滴下する。

これを一昼夜攪拌下に放置した後、ベンゼンに溶解した
ポリ−２・６−シメチルー１・４−フェニレンエーテル
溶液を加えて、カンフリングさせ、４５％のポリカーボ
ネートを含有するポリフェニレンエーテル−ポリカーボ
ネートブロック共重合体を得た。

このブロック共重合体のＣＴ値は５０であった。

これとポリフェニレンエーテル（ＣＴ値ニー２０）とを
ブ１／ンドすることにより両者の中間の任意のＣＴ値を
もつ樹脂を得ることができた。

例えは上記ブロック共重合体とポリフェニレンエーテル
を１：１でブレンドした混合樹脂のＣＴ値は＋１５であ
った。

調製例 ２ 米国特許第３９８１８４１号明細書の実施例１に記載の
方法に従って、ＥＰＤＭ補強ポリスチレン６０ｇ、乳化
重合で得たゴム補強ポリスチレン５ｇ及びポリ−２・６
−シメチルー１・４−フェニレンエーテル３１を二軸押
出機で加熱溶融混合してる樹脂組成物を得た。

この樹脂のＣＴ値は＝３５であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は臨床検査におけるＸ線装置のレイアウトの一例
を示す図面であり、第２図はＸ線ＣＴ装置の要部概念図
である。 第３図イ、口及びハは、ファンドームの一例の外観図及
び断面図である。 第４図は本発明ｆこ従って構成した人体の頭部の等身体
モデルの一例を示すファンドームの断面図である。 １・・・・・・スキャナー、２・・・・・・ガントリー
、３・・・・・・ベット、４・・・・・・被写体、５・
・・・・・コンソール、６・・・・・・Ｘ線管球、１・
・・・・・検出器、８・・・・・・コンピュータ、９・
・・・・・テレヒモニタ、１０・・・・・・ラインプリ
ンタ、１４・・・・・・ファンドーム、１５・・・・・
・外殻、１６□。 １６２、１６３．１６４．・・・１６ｎ・・・・・・対
照標準ロンド、１９・・・・・・純水、２１・・・・・
・ファンドーム、２２・・・・・・頭骨部、２３・・・
・・・脳漿部、２４・・・・・・灰白質部、２５・・・
・・・白質部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １式 （式中、Ｒ′及びＲ“は、それぞれ独立に炭素数１〜４
   のアルキル基もしくはハロゲン原子を示し、Ｒ′は水素
   、炭素数１〜４のアルキル基もしくはハロゲン原子を示
   し、ｎは数平均重合度である。 ）で示されるポリフェニレンエーテルを一成分とし、こ
   れと相溶性のある熱可塑性樹脂の少なくとも一種を他の
   成分とする樹脂混合物を含んで成る、生体組織（こ対応
   したＣＴ値を有するアモルファスな樹脂成形体を組合せ
   て構成したことを特徴とする映像診断用ファンドーム。