JPS59132550A - Ｘ線イメ−ジング方法 - 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】 ［発明の背景］ この発明は電離性輻射線源及び−輻射線をテレビ・カメ
ラによって検出するのに適した波長（こ変換Ｊ゛るイメ
ージング・デバイスを持つ装置を用０たＸ線イメージン
グ方法に関する。更に特定して占えば、この発明は散乱
の影響を大幅に減少する様に、撮像管のターゲットの消
去を制御したＸ線スリット形走査方法に関する。

この様なイメージング装置の典型的な用途の１つは医療
用診断方式である。こういう用途では、患者を通過する
ことによって゛強度変調されたＸ線幅銅線の様なイメー
ジング用１次輻０４線が、イメージ・インテンシッフイ
ヤ管の人力スクリーンに入射し、そこで電子潜像に変換
される。インテンシッフイヤ管内【こある電極がこの像
を縮小し、イメージ・インテンシッフイヤ管の発光出カ
スクリーンに向って電子を加速する。明るさが強くなっ
た像が、Ｘ線幅９’Ｊ線の空間的な変調に従って、出力
スクリーンに発生される。この像をディスプレイする為
にテレビ・カメラ及びモニタを使う。診断にとって関心
のある像を記録する為に、写真カメラも使われる。

イメージング装置のこういう用途では、俄の解像度、コ
ントラスト及びＸ線光子ノイズで測定した像の品質が高
いことが非常に望ましい。然し、コントラス１−とノイ
ズに影響を及ぼす散乱によ、つて、像の品質が劣化する
。１つの形式の散乱は、Ｘ線散乱と呼ぶが、被検体によ
ってＸ線が通常のψ通路からそれることによって発生さ
れる。こういうＸ線がイメージ・インテンシッフイヤ管
の入力スクリーンに入射して、スプリアス応答を誘発し
、これが例えばテレビ・カメラによって検出され、テレ
ビ・モニタにディスプレイされる。別の散乱は、イメー
ジ・インテンシッフイヤ管内の散乱電子並ひに装置のそ
の他の光学素子によって発生され、像の品質を更に劣化
させる。散乱は像の背景の全体的な明るさを高める様に
作用し、こうして像の二］ントラストを低下させる。従
って、散乱の影響を最小限に抑えることが、像の］ント
ラストを高め、ノイズを少なくし、それに伴って像の品
質を改善するという望ましい効果を持つことが理解され
よう。これは、散乱も１次Ｘ線ＮｖＩ銅線も、Ｘ線光子
ノイズに寄与するからである。

Ｘ線散乱の有害な影響を少なくする公知の１つ″の方法
は、イメージ・インテンシッフイヤ管、蛍光透視法に用
いられる発光体スクリーン、又は写真カメラの様なイメ
ージング・デバイスの入力面の前に輻射線を吸収づる格
子を配置することである。格子を用いたイメージング装
置の１例が米国特￥Ｕ第４．２２０．８９０号に記載さ
れている。

この様な格子を用いることに伴う望ましくない影響とし
て、散乱されていないイメージング用１次輻射線が減衰
しで、格子の影の線を発生し、それが影に重なる像の■
［部をぼかすことがあることＣある。イメージング用１
次輻ｑ４線の減衰は、像の信号対雑音比を低下させると
いう影ｔｌＱｌもある。更に、輻射線を吸収Ｊる格子は
、イメージ・インテンシファイヤ管及び装置の光学素子
内で生じる散乱を減少する作用はない。

散乱を少なくする別の方法が、ｊＶＩｅｄｉｃａｌ　　
ｒ−）ｈｙｓｉｃｓ誌、第６巻第３号（１９７９年り月
／６月号）第１９７頁乃至第２０４頁所載のＧ、Ｔ、バ
ーンズ及び１．Ａ、プレゾビツチの論文［走査用多重ス
リット集成体の設計と性能］に記載されている。

この方法では、Ｘ線ビームをコリメート（平行化）する
為の一連の幅の狭いスリットをＸ線源と患者の間に位置
きめ覆る。患者とＸ線変換装置（例えばＸ線イメージ・
インテンシファイヤ管）との間には別の一連の散乱除去
用スリットを配置して、Ｘ　１ｍ　］リメート用スリッ
トと整合さける。露出の際、スリットを同期的に動かし
て、スリットに対して垂直な方向に被検体を走査して、
両方の組のスリット及びＸ線源の焦点が同じ平面内に保
たれる様にける。こうして、散乱した輻射線がＸ線変換
装置に到達しない様にする。この方法に伴う欠点は、ス
リットの位置の同期を保つのが困難であることである。

更に、こういう装置は機構の可動部分に酋通伴う信頼性
の問題がある。

従って、この発明の目的は、散乱の望ましくない影響を
最小限に抑えた、改良されたＸ線イメージング方法を提
供することである。

この発明の別の目的は、散乱の影響を電子的に少なくし
た改良されたＸ線イメージング方法を提供することであ
る。

この発明の別の目的は、Ｘ線、電子及び光の散乱の影響
を最小限に抑えた、改良されたＸ線イメージング方法を
提供することである。

［発明の概要］ 物体の内部の特徴をイメージングするこの発明の方法で
は、略平面状のＸ線輻射線のビームで、このビームの平
面と略直交する方向に物体を走査づる。この輻射線が内
部の特徴の夫々の減衰特性に従っ−Ｃ物体を透過し、イ
メージング用１次輻射線として出て来る。イメージング
用１次輻射線を含む、物体から出で来る輻射線を、潜像
積分及び蓄積素子を持つ撮像管によって検出するのに適
した光波長の輻射線に変換り−る。散乱の影響を最小限
に抑える為、蓄積素子の所定の領域は、この領域を光波
長のイメージング用輻射線に露出する直前に消去する。

光波長の輻射線に対づる露出によって蓄積素子に生じた
、散乱の影響を減少した潜像を読出して、例えばテレビ
・モニタを駆動するのに適したビデオ信号を発生ずる。

このモニタに潜像をディスプレイする。

この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に具
体的に記載しであるが、この発明の構成、作用及びその
仙の目的及び利点は、以下図面について説明する所から
、最もよく理解されよう。

［発明の詳細な説明］ 第１図はこの発明の方法に役立つイメージング装置を概
略的に示している。この装置はＸ線源１と、患者９を支
えるテーブル１１と、イメージ・インテンシファイヤ管
１９と、共役な１対のレンズ２７ａ、２７ｂと、テレビ
゛・カメラ３７と、テレビシ」ン画像をディスプレイづ
る為のテレビ・モニタ３８の隘極線管（ＣＲＴ）３９と
を含む。

写真カメラ３１も設りで、イメージ・インテンシフアイ
ｖノ管の出力スクリーン２５に生じ画像を直接的に１ｉ
ｆｉ影する場合が多い。この目的の為、レンズ２７８．
２７１）の間にダイク［１イツク・ミラー２９を設ける
。ミラー２９は光波長の輻射線の一部分を写真カメラ３
１に方向転換すると共に、光波長の輻射線の残りの部分
をテレビ・カメラ３７に行く様にする。更にイメージン
グ装置は、レンズ４１を介して、ＣＲＴに写された像を
撮影する写真カメラ４３をも含んでいてよい。更に装置
が鉛の様な輻射線不透過性材料で構成された摺動体３を
含んでおり、この摺動体には細長い開口（スリット）５
が形成されている。摺動体３はＸ線源１と患者９の間に
配置されていて、矢印２で示す様に、開口５の長さ寸法
に対して略直交覆る向きに移動する様になっＣいる。こ
うして、開口５を通った略平面状のＸ線、輻射線のビー
ム７が患者９を走査°づる。開口５の幅は、イメージ・
インテンシフアイ＼７管のフェイスブレー１〜１５に約
１／８０’Ｊ　（１／　２．５４　ｃｍ）の幅を持つ１
次輻射線ど一ムを発生Ｊる様に選ぶことが出来る。典型
的にはこの開口は、被検体の寸法の１１５０乃至１／　
ｉｏｏの幅を持つビームが得られる様に選ぶ。

テレビ・カメラ３７にはくビジコンの様な）撮像管３５
が設（）られでいて、イメージ・インテンシファイヤ管
の出ツノスクリーン２５に生じ像を走査する。撮像管の
構成並びに動作は後で詳しく説明づる。

イメージ・インテンシフアイＡ７管１つ、はフェイスプ
レート１５及び出力窓２３を持つ真空外被２０で構成さ
れる。患者９を通過したイメージング用１次Ｘ線輻射線
１４が、フェイスプレート１５の内面に配置された入力
スクリーン１７に入射し、そこで発光体及び光電陰極素
子（別個に示してない）によって電子潜像に変換される
。電極２１の様な内部に配置した複数個の電極が電子を
集束して、（イメージ・インテンシファイヤ管の内部で
出力窓２３の近くにある）蛍光出力スクリーン２５に向
って電子を加速し、縮小され増強された像を発生ずる。

電子が蛍光スクリーンの発光体を励起して、入射する電
子のエネルギと密度に比例して、光波長の光子を放出さ
ける。こうして患者９の内部の解剖学的な特徴に従って
選択的に減衰した輻射線が、出力スクリーン２５に光学
的に検出可能な像として表示される。

患者９を走査するＸ線輻射線ビーム７が選択的に減衰し
て、例えば実質的に散乱のないイメージング用１次輻射
線ビーム１４として出て来ることが理想的である。然し
、実際には、１次Ｘ線ビーム７は、患者に於ける散乱に
よってかなりの程度減衰し、この為、１３に示す様な散
乱輻射線も発生される。散乱輻射線が入−カスクリーン
１７に入射すると、８１カスクリーン２５にスプリアス
応答も発生される。更に、イメージ・インテンシフアイ
＼７管に入る１次輻射線及び散乱輻射線に応答し−Ｃ発
生される電子が、イメージ・インテンシフアイψ管の内
部で更に散乱を受け、別のスプリアス応答を引き起すこ
とがある。こういうスプリアス応答が前に述べた様に像
の品質を劣化させる。

イメージ・インテンシファイヤ管の出力スクリーン２５
（第１図）に於（′Ｉる光波長の輻射線の強度分布の１
例を概略的に示した第２図を見れば、像の品質が散乱に
よって劣化する様子が最−しよく理解されよう。イメー
ジング用１次輻射線１４によるスクリーン２５の発光出
力を３０で示してあり、１３（第１図）で表わした散乱
Ｘ線の様な散乱及びイメージ・インテンシフアイ）７管
１９内部の電子の散乱による発光出力を３２で示してあ
り、これは出力スクリーンの全体的な背景としての明る
さを表わず。像のコントラストは次の式で表わずことが
出来る。

ここで、×２はイメージング用１次輻射線による出力レ
ベル、×１は散乱輻射線及び電子散乱による出力レベル
であり、従って×１が増加すると、像のコントラストが
低下することが容易に判る。

■像管３５によって感知される像は、レンズ２７ａ、２
７ｂ及びミラー２９によって導入された光学的な散乱が
あれば、それをも含み、この結果コントラストが更に低
下することに注意されたい。

（多くの医療診断用に普通に用いられる）ビジコン撮像
管の普通の動作を最初に説明する。ビジコン撮像管３５
が第３図に概略的に示されている。

撮像管が研磨したフェイスプレート４７を持つ真空にし
た硝子外被４５を含む。陰極５９から放出された電子制
御する為に多数の制御グリッド４９゜５１．５３．５５
が設けられている。撮像管の口金には周知の様に種々の
グリッド素子に電気接続された複数個のビン６３が設け
られている。電気−１イル（５７が撮像管を取巻いてお
り、制御グリッドと共に、陰極から放出された電子をタ
ーゲット６１のｈを目積リヒームＪ　７に集束づ−る。

一連の電気コイル６５も撮像管を取巻いていて、ビーム
がターゲラ１〜（３１を走査覆ることが出来る様に、電
子ビームの水平及び垂直偏向を行なう。ターゲット６１
は２つの層（別々に図示してない）で構成される。第１
の層はフェイスプレート４７の内面に直接適用し７ｊ導
電拐料の透明な被膜であり、信号板電極を形成する。第
２の層は光導電材料（典型的にはヒジ＝１ン撮像管では
３硫化アンチモン）で構成されていて、透明な電極の上
に沈積されでいる。

−動作について説明すると、透明な電極が負荷抵抗６９
を介して（陰極５９に対して）正の電圧（Ｖ）に結合さ
れ、光導電層の前後に電位差を作る。光導電層の電気抵
抗は、入射光（光波長の輻射線）の強度に関係する。即
ら、入射光の強度が強ければ強い程、この材料の抵抗値
が小さくなる。

光導電層は、各々並列のコンデンサと抵抗の組合Ｕで構
成された画素で構成されていると考えるのが便利Ｃある
。透明な電極と陰極に印加された電圧により、任意の所
定の画素の］ンデンＩすは走査される電子ビーム（ラス
ター走査）により、陰極電圧まで充電される。入射光の
強度が変化すると、抵抗の導電度が変化し、こうして抵
抗の導電度に比例する分たけ、］ンデンザを放電させる
。従って、イメージ・インデンジファイヤ管の出力スク
リーンに生じる様４１光波長の像に露出した時のターゲ
ット上の包括的な正の電荷分布が、入射光の強度に対応
することは明らかである。入射光のレベルが空間的に変
化すると、電荷分布のレベルもそれに応じて変化すると
いう点で、ターゲットの静電容量の為に、ターゲットは
積分及び蓄積特性を持っている。ターゲラ１〜は、光波
長の輻射線に露出した後、所定の電荷分布を保ら、こう
して潜像を発生する。

公知の様に、電荷分布に対応する情報（ビデオ化＠）を
、水平及び垂直偏向コイル６５を適当に（＝Ｊ勢するこ
とによって、電子ビーム５７を用いてターゲット上で走
査線毎に走査し−Ｃ読出ず。電子ビームがターゲット６
１を走査する時、空間的に蓄積された増分的な電荷【こ
比例する電流が負荷抵抗６９に流れる。この抵抗の両端
にビデオ信号電圧が発生され、コンデンーリ−７１を介
してビデオ前置増幅器（図に示してない）に結合され、
テレビ・モニタのｃ　１＜−ｒを駆動する為に使われる
。潜像を読出ず為にターゲットを走査することにより、
：コンデンサが陰極電位に放電し、ターゲットが消去さ
れる。この様にして得られたビデオ信号は第２図に示し
たビーク３０で表わす所望のイメージング情報と望まし
くない散乱によって誘発された情報３２とを含んでいる
。

この発明の方法では、ｔ′υ像管のターゲットの消去を
制御することにより、実効的に散乱を大体半分に減少す
ることが出来る。ターゲットの制御された消去は、Ｘ線
中−スリット走査過程による露出によってターゲット上
に積分された潜像電荷パターンよりもターゲット上で直
ぐ先の位置にある様な垂直位置に制御された電子ビーム
で、Ｗｌｌ胃管ターゲットをラスター走査することから
成る。

即ち、スリット５が第１図の矢印２の方向に動く時、主
にイメージング用１次輻射線ヒーム１４による１次光出
力３０（第２図）は、イメージ・インテンシフアイＡ７
管の出力スクリーン２５を同じ方向に横切り、レンズ２
７ａ、２７ｂによってターゲット６１上に光学的に結像
して、そこに潜像を形成する。電子ビーム５７〈第３図
）は、１次光出力３０に露出中であるターゲット６１の
織成Ｂの直ぐ先のターゲットの位１ｆｆＡ（第３図）を
走査覆るようにする。この様にして、（走査スリッ１〜
によって制御された）１次輻射線に主に起因（る光波長
の輻射線によって発生された所望の潜像よりも位置が先
にある、散乱によって誘発された潜像は、位置Ａが１次
光出力３０にざらされる前に且つ読出しの前に、ターゲ
ットから消去される。

これによってＸ線散乱、電子散乱並びに装置の光学系に
於ける光散乱による影響は、本発明によらない場合に比
べて平均して人体半分たけ減少する。

半分という割合になるのは、消去走査後に起る空間的な
散乱は消去されないからである。前に述べたＸ線格子万
払及び２重走査スリット方法は、イメージ・インテンシ
フアイ１７又は装置の光学系に起因づる散乱には何の影
響も持たない。上に述べた様なターゲラ１〜の消去が完
了した時、潜像はターゲットの２回目の電子ビーム走査
によって？を通の方法で読出寸ことが出来る。こうして
得られたビデオ信号は、観察又は擾影の為に、テレビ・
七二夕を駆！動する為に使うことが出来る。この代りに
、この信号は後で解析する為に、普通の方法でビデオ・
テープに記録りることが出来る。

上に述べたターゲットの制御された消去方法の好ましい
使い方は、イメージ・インテンシファイヤ管１９の出力
に現われる光像を品質の高いテレビジョン画像としてＣ
ＲＴ　３９上に得ることである。ＣＲＴ３９にディスプ
レイされる像を撮影して、品質の高い写真像を得ること
が出来る。この目的の為、ターゲットの読出し用の電子
ビーム走査は、１／６０秒毎に１回という普通の速度よ
りも遅い速度で行なう。走査速度を遅くすることにより
、要求される帯域幅が一層少なくて済むこと、並びにそ
の結果、テレビ・カメラのビデオ信号出力の信号対雑音
比が高くなることにより、テレビジョン画像の品質がよ
くなる。一層遅い走査が一層エネルギの小さい電子ビー
ムで行なわれるので、空間的な解像度が改善されたテレ
ビジョン画像が得られる。例として言うと、ターゲット
６１上の潜像は、１／Ｇｏ秒乃至１／１０秒の速度で読
出し用電子ビームを用いて走査される。被検体を平面状
Ｘ線ビームで走査し、テレビ・カメラのターゲラ１〜を
消去走査するという順序は、例えば毎秒１回行なわれる
様にタイミングを決めることが出来る。

撮像管３５の垂直走査を、摺動体の移動に従属させ°Ｃ
１位置が開口５の直前を先行する様にすることにより、
ターゲラ１〜の消去走査を摺動体３の動きと同期させる
ことが出来る。これは例えば、摺動体３の動きを追跡す
る為のワイパ・ポテンショメータ（図に示してない）の
様な位置感知装置を使うことによって行なうことが出来
る。撮像管の普通の水平走査は変えない。当業者であれ
ば、散乱消去走査の間、ターゲットの過充電を避ける為
に、陰極５つのバイアスを下げることが必要になること
があることも理解されよう。

この発明のりｆましい方法をヒジ］ン撮像筈について説
明したが、（イメージ・オルシ：１ン、アイソコーン、
酸化鉛ビジコン及び種々のシャル］グナイド・ビジコン
の様な）この伯の潜像蓄積素子を持つ１最像管も、この
発明の方法に用いることが出来ることは言うまでもない
。

以上述ぺた所から、この発明が望ましくない散乱の影響
を゛重子的に最小限に抑える改良された方法を提供した
ことが理解されよう。この結果前られるＸ線像は解像度
、コントラスト及びノイズが改善されている。

この発明を特定の実施例について説明したが、当業者に
は、以上の説明から、この他の変更が考えられｊ：う。

従って、この発明は、特許請求の範囲の記載の範囲内で
、こ）に具体的に説明した以外の形で実施することが出
来ることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法に役立つイメージング装置の略
図、第２図はイメージング用１次輻射線並びに散乱輻射
線の両方による応答を含めた、被検体に対するスリンＩ
〜で定める露出によって得られたＸ線イメージ・インテ
ンシファイヤ管の発光出力を示タグラフ、第３図はこの
発明の方法に使うのに適したビジコン撮像管の略図であ
る。 主な符号の説明 １：Ｘ線諒　　　　　　　３：摺動体 ５：聞　口　　　　　　　９：患者く被検体）１５：入
力スクリーン　２５：出力スクリーン１９：イメージ・
インテンシファイヤ管３５：撮（鍮管　　　　　３７：
テレビ・カメラ３８：テレビ・モニタ　５７：電子ビー
ム６１：ターゲット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検体の内部の特徴をイメージングする方法に於て
   、（ａ）Ｘ線輻射線の略平面状のビームで、該ビームの
   平向に対して略直交する向きに前記被検体を走査して、
   前記内部の特徴の減衰特性に従って前記輻射線の一部分
   がイメージング用１次輻射線として前記被検体を透過づ
   る様にし、（ｂ）前記イメージング用１次輻射線を含む
   前記被検体から出る輻射線を、潜像蓄積素子を持つテレ
   ビ・カメラ手段で検出覆るのに適した光波長の輻射線に
   変換し、（Ｃ）前記蓄積素子の所定の領域を、前記イメ
   ージング用１次輻射線によって発生されたものを含む前
   記光波長の輻射線に露出する直前に、該所定の領域を消
   去し、前記蓄積素子を前記光波長の輻射線に露出するこ
   とによって、前記Ｘ線ビームによって走査された被検体
   の内部の特徴の潜像が前記蓄積素子に生じ、る様にし、
   （ｄ　’）前記潜像を読出して、テレビ・モニタ手段に
   前記潜像をディスプレイするのに適したビデオ信号を発
   生する各工程から成る方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載した方法に於て、前記
   テレビ・モニタ手段にディスプレイされた像を撮影する
   工程を含む方法。 ３、特許請求の範囲第２項に記載した方法に於て、前記
   読出す工程が、１回の走査あたり　１／６０秒未満の速
   度で、前記潜像蓄積素子を電子ビームで走査り゛ること
   がら成る方法。 ４、特許請求の範囲第２項に記載した方法に於て、前記
   変換する工程が、前記被検体から出て来る輻射線をＸ線
   イタージ・インテンシファイヤ管によって光波長の８銅
   線に変換する仁とから成る方法。 ５、特許請求の範囲第４項に記載した方法に於て、前記
   テレビ・カメラ手段が撮像管で構成され、前記潜像蓄積
   素子が該撮像管のターゲット素子で構成される方法。 ６、特許請求の範囲第５項に記載した方法に於て、前記
   消去する工程が前記ターゲットを前記撮像管内で発生さ
   れる電子ビームで走査することから成る方法。 ７、特許請求の範囲第６項に記載した方法に於−１前記
   読出？ｌ−］二稈が、前記消去づ−る工程が完了した時
   に、前記ターゲットを電子ビームで走査することから成
   る方法。 ８、特許請求の範囲第７項に記載した方法に於て、前記
   テレビ・カメラ手段がビジコン撮像管で構成されている
   方法。 ９、特許請求の範囲第１項に記載した方法に於て、前記
   消去づる工程が前記潜像蓄積素子をテレビ・カメラ手段
   内で発生される電子ビームで゛走査する工程から成る方
   法。 １０、特許請求の範囲第９項に記載した方法に於−Ｃ１
   前記読出ず工程が、前記潜像蓄積素子を前記テレビ・カ
   メラ手段内で発生された電子ビームで走査づ“ることか
   ら成る方法。 １１、特許請求の範囲第１０項に記載した方法に於て、
   前記テレビ・カメラ手段が撮像管で構成され、前記潜像
   蓄積素子が該撮像管のターゲット素子で構成されている
   方法。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載した方法に於て、
   前記変換する工程が前記被検体力１ら出て来る輻射線を
   Ｘ線イメージ・インテンシッフイヤ管によって光波長の
   輻射線に変換することｌ）Ｘら成る方法。 １３、特許請求の範囲第１１項に記載した方法に於て、
   前記読出す工程が、前記消去する工程カー完了した時に
   、前記ターゲットを電子ビームで走査づることがら成る
   方法。 ］４．特許請求の範囲第１１項に記載した方法に於て、
   前記テレビ・カメラ手段がビジコン撮像管で構成されて
   いる方法。