JPS605126A - Ｘ線ビ−ム用デユアル・エネルギ−・フイルタ装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、例えば×線ＣＴスキャナにおいて、異なった
Ｘ線エネルギーで断層像が（守られるようにしたＸ線ビ
ーム用デュアル・エネルギー・フィルタ装置に関するも
のである。

［発明の技術的背景と問題点］ 一般に、ＸｍＣＴスキャナあるいはディジタル撮影シス
テムにおいては、被検体を通過してフィルムに照射され
たｘｉは、被検体に関するある特徴を表わすような方法
でそのフィルムに写像する。

被検体に向って放出された放射エネルギーのスペクトル
を微調整するために、Ｘ線源と被検体間にフィルタが手
動的に設置される。

もしも第２のフィルムに第１のフィルムとは異なったエ
ネルギーレベルのＸ線を使用して同一被検体から写像さ
れるならば、その被検体の内容に関する追加情報が得ら
れる。これは被検体内の物質は、当てられたエネルギー
量の関数として利用できるＸｔｌＡエネルギーを異なっ
たパーセンデージで吸収するという事実によるものであ
る。異なったエネルギーレベルを使用する被検体に関す
る情報を得ることは一般にトモケミストリ（ｔｏｍｏｃ
ｈｅｍｉｓｔｓｃｒｙ　）として知られている。

［・モケミストリ情報を得るための別の先行技術方法は
、ラジオグラフィック技術を使用することである。特に
、Ｘ線管はまず第１の電圧レベルで供給され、その結果
得られたイメー“ジが螢光面に形成される。このイメー
ジは次に適当なコンピュータ技術によってディジタル化
される。その後、Ｘ線管への電圧は変えられ、第２のイ
メージが螢光面に形成される。このイメージもまたディ
ジタル化されこの合成ディジタルデータが最初の映像か
ら形成されたデータと比較され、そのデータの差により
診断像を示すものである。しかしながら、このような従
来のものは手動操作であり、又、高速で行なえないとい
う欠点があった。

［発明の目的］ 本発明は、上記欠点を除去し、トモウ゛ミストリ（ｔｏ
ｍｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　）の原理がＣＴ（コンピュー
タトモグラフィ〉スキレナに効果的に適用されるような
Ｘ線ビーム用デュアル・エネルギー・フィルタ装置を提
供することを目的とする。

［発明の概要コ この目的を達成づるために本発明は、Ｘ線管と、このＸ
ｗＡ管と対向配置された被検体を載置する寝台天板と、
前記Ｘ線管と被検体との間のＸ線通路内に配置−された
回転ドラムと、このドラムの長手方向に沿って設（〕ら
れたＸ線を通す開放スリットと、このドラムの開放スリ
ット以外の部分に設りられたＸ線ビーム硬化材と、前記
ドラムの回転と寝台天板の移動とを関連付けて駆動１゛
る駆動部とを具備したことを要旨とづるものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明による一実施例を図面を用いて詳細に説明
する。

０丁スキャナが、ディジタルラジＡグラフィシステムと
して基本的には使用されるモードでＣＴスキャナを操作
する。すなわち、Ｘ線管は、被検体を載置する寝台がＣ
Ｔスキャナのガン１〜り内、ずなわち１〜ンネル内を移
動する間、システムに静止して保持される。寝台の移動
が増大するにつれて１列のイメージデータが得られる。

このようにして、二次元イメージが発生する。

上記のように、異なったＸ線の強さ、または硬さの２つ
の完全イメージを１ｑてがら、これら２つのイメージ間
の相異点を決定することが有利である。この方法は、被
検体解剖の対照を高めるばかりでなく被検体の化学的構
成に関する情報を提供するために使用される。

たとえば、空気、水、その他未知の物質は、５０ｋｅ■
レベルではそれぞれ９９％、４９．５％、４９．５％の
放射線を通す。また、８０ｋｅ■レベルでは、９８％、
５２％、５６％の放射線を通ず。これら３つの物質の透
過率の変化は、Ｘ線エネルギーが５０ｋＶから８０ｋＶ
へ増大するときには直線状ではなく、これは、分析され
る材料の組成に関する付加的情報を提供する。

以下に記載する装置は、このようなＣＴスキャナによっ
て異なったＸ線エネルギーあるいは硬さレベルの２つの
イメージを自動的に得られるようにした簡単なフィルタ
を提供するものである。

概説すれば、本発明は、Ｘ線ビーム硬化材を含み、被検
体に直射されたＸ線ビーム用デュアルエネルギーフィル
タと硬化材がＸ線ビームと交差する第１の位置と、Ｘ′
ｍビームと交差しない第２の位置との間を硬化材を移動
させる装置から成り立っている。第１図、第２図には、
低Ｘ線減衰材で構成されたチューブ１２より成るドラム
１ｏが示されである。チューブ１２は、たとえば、Ｘ線
減衰率に対し優れたスティフネスを与えるカーボン／エ
ポキシ・アドバンス合成ヂＪ−ブで構成してもよい。ま
た、ポリカーボネートチューブまたはアクリルチューブ
のような別の材料を使用してもよい。

第２図に示すように、ドラム１０は、４つの９０度部分
１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび１４−ｄに分けられてい
る。これらの部分１４ａ、１４ｄのそれぞれは、ドラム
１０の全長手方向に治って伸でいる。ビーム硬化Ｍ１６
ａは、ドラム１ｏの第１の９０度長手方向部分１４ａに
沿って位置するように示されている。ビーム硬化材１６
ｂは、第１の部分１４ａから１８０度の位置にある（ド
ラム１０の）第２の９０度長手方向部分１４　ｃに沿っ
て位置するように示されている。ビーム硬化材１６ａ、
１６ｂは部分１４ａ、１４Ｃｒはドラム１０の外周に位
置し、この材料はまたドラム１０の部分１４ａ、１４ｃ
の内面にも位置決めされている。ただし、ビーム硬化材
１６ａ、１６ｂは、部分１４ａ、１４ｃの全範囲に亘っ
て積層されることが好ましい。

ビーム硬化材とは、低エネルギーＸ線放射を吸収し、こ
のような低放射線が被検体に到着づ−るのを防止すると
いう効果を持つ材料を意味する。被検体に実際到着する
ビームも一度フィルタを通せば、Ｘ線源からの低いエネ
ルギーがすでに除去されているので、有効な高平均エネ
ルギーの分布を有する。従って、ビーム硬化材は、銅あ
るいは銀のような重金属で構成してもよい。鉛のような
重金属は、事実上重すぎて容易にフィルタには構成でき
ず、また一般にエネルギーを吸収しすぎてフィルタ材と
しては有効ではない。

チューブ１２の第１の機能は、ビーム硬化材１５ａ、１
６ｂを支持することである。銅あるいは銀は、金属とし
ては自己を支えるだけ強固であるが適当なフィルタ材を
支持だ【プの薄さにして分布するときには、博すとて自
己を支持することができなくなる。従って、支持機構と
しては、グラノアイト／エポキシ合成チューブ、ポリカ
ーボネートチューブまたはアクリルチュー１が使用され
る。

更に、第２図に示すように、デユープ１２ば、その長手
方向に沿って、部分１４ｂ、１４（ｊに開放スロット１
８ａ、１８ｂを設置プることが好ましい。

第１図に示すように、ドラム１０はＸ線源２０と被検体
２２間に設置される。Ｘ線源２０は、被検体２２に直射
される平面扇形Ｘ線を発生する。

被検体２２は、一般にはＸ線診断処置を必要とする患者
である。被検体２２は寝台天板２４に乗せられ、ステッ
プモータ２６によってＸ線源２０からのＸ線面に垂直の
方向に移動できる。周知のように複数個の検出器２８を
被検体２２の近く、Ｘ線源２０の反対側に設置して、被
検体２２を通過するＸ線源２０からの放射線の量を検出
する。

前記ドラム１０はＸ線源２０からのビームと交差するよ
うに位置決めされる。特に、ドラム１０の回転軸をＸ線
源２０からのビーム面と直接交差するように調整するこ
とが好ましい。従って、ドラム１０が回転するにつれて
、部分１４ｂ、１４ｄは、Ｘ線源２０からのビームが減
衰Ｉずに開放スロット１８ａ、１８ｂを介して被検体２
２を通過するように、このビームと同調して第１の位置
に並ぶ。しかしながら、ドラム１０も部分１４ａ１１４
ｃがＸ線源２０からのビームと同調して並んでいる第２
の位置へ回転し、ビーム硬化材１６ａ１１６ｂをＸ線源
２０からのビームと交差せしめ、それによってビーム中
の低エネルギー放射線を減衰させ、その結果、ビームの
硬化、換言すれば、被検体２２に照射する放射線のエネ
ルギー分布の増加を引き起こす。

第３図は、フィルタを通過した状態およびフィルタを通
さない状態のＸｍａＮ２０の出力のエネルギー分布を示
１．第３図から明らかなように、フィルタを通さない状
態においては、Ｘ線源２０からのエネルギーの平均分布
を例えば、５０ｋｖとする。しかしながら、ビーム硬化
材をＸ線源２０からのビームの通路に設置し、低エネル
ギーＸ線を減衰せしめるときには、このビームの１ネル
ギ一分布は、第３図に示されるように、８０ｋＶになる
。

ドラム１０を回転させるためには、サーボ増幅器３０．
ドラムモータ３２、ブッシング３４，３６、プレー４−
３８およびエンコーダ４０が設置される。

サーボ増幅器３０は、ドラム１０を回転せしめるよう順
次に接続されるモータに駆動信号を与える。ドラム１０
は両端をブッシング３４．３６で支持される。従って、
モータ３２は、ドラム１０を時計方向、反時計方向のい
づれかに連続回転させ、あるいはドラム１０を先づ時計
方向へ、次に反時目方向へ交互に回転させて、上記第１
と第２位置間にドラム１０を有効に回転させる。ドラム
１０は、Ｘ線源２０からのビームに関して停止せずに連
続的に回転させてもよく、あるいは部分１４ａ、１４Ｇ
または１４ｂ、１．４６を適当に配列させて一時的に停
止させてもよい。

ブレーキ３８は、ドラム１０を任意の位置に停止させる
ために、ドラム１０の回転軸に取り付【プられる。

１ンコーダ４０もまた、ドラム１０の回転軸に取り付け
られ、ドラム１０の位置を倹約する。エンコーダ４０の
出力は、ステップモータ２６にスタート、ストップパル
ス信号を与えてステップモータ２６の運転をドラム１０
の位置と同期させる。

従って、ドラム１０が回転するにつれて、ドラム１０は
Ｘ線源２０からのＸＳ＊扇形・ビームに対して空気中の
通路を与え、次いでビーム硬化材をＸ線通路に導入する
。

この順序で行うフィルタは第４図に示すようにＸ線源２
０から、射出されるＸ線ビームの１ｋＶの変化を生ずる
。この操作は、第１のデータがフィルタを通した（高有
効電圧）状態でめられ、第２のデータはフィルタを通さ
ない（低有効電圧）状態でめられる。エンコーダ４０か
らの出力信号はフィルタを通された状態およびフィルタ
を通されない状態が、いつ存在するかについての検出器
２８からのコンピュータ蓄積データを待機させるのに使
用することができる。

フィルタを通された状態およびフィルタを通されない状
態が検出器２８から得られると、被検体を載置した寝台
天板２４では、Ｘ線源２０からの扇形ビームの幅が増大
され、次の高電圧および低電圧データが記録される。こ
のデータ収集と、被検体寝台天板２４での扇形ビーム幅
増大、あるいはインデックスイ」けの順序は、２つの完
全データが２つの異った有効エネルギー・レベルで得ら
れるまで繰り返えされる。このようにして、デュアル・
エネルギーの引き算とその他の修正が、得られた影像の
臨床価値を高めるために実行できる。

上記の説明は、Ｘ線源に加えられた電圧が一定に保存さ
れたとき、そのＸ線源のフィルタ方法を開示している。

更にパルスすなわち急速に切り換られるＸ線源は、フィ
ルタの回転と、フィルタされる被検体をビームが通過す
るときに高電圧が加えられるように、またビームがフィ
ルタを通過ぜず開放スロットを通過するときに低電圧が
加えられるように、同期させることができる。この方法
で、二つのＸ線スペクトルの硬さは、回転フィルタだり
の場合以上のスペクトルあるいはＸ線源だりの切換電圧
で生ずる場合以上のスペクトルによって変わる。かくし
た中央部の重畳部を少なく、また更に良質の引算を行う
ことができる。

ドラム１０の各１回転の後に被検体の寝台天板での扇形
ビーム幅が増大されるように説明したが、被検体の寝台
天板２４は、実際には数回転の間は一定位置に保たれて
おり、その後にビーム幅が増大されるようになっている
。ただ必要なことは、寝台天板２４での扇形ビーム幅増
大と、ドラム１０の回転との間には同期が保たれるとい
うことである。

本発明は、第２図で説明されたヂ１−ブ１２の精密構造
の使用に限定されるものではなく例えば、ビーム硬化材
を含む支持材料の平板は、Ｘ線ビームの径路とビーム硬
化材とが交互に交わるよう、またビーム硬化材をビーム
径路から取去るように一つの長手方向の端部に沿って回
転でさるようにしてもよい。更に上述のように、部分１
４．　ｂと１４ｄおよび部分１４ａと１４Ｇとは、それ
ぞれＸ線源２０からのビーム経路と一致するように調整
されるときには、ドムラ１０は停止づることな（連続し
て回転させることができる。このような例では、ビーム
硬化材で覆われた９０°切ｒＩＪｉ而より極（僅か小さ
い面を使用するほうがよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、ＣＴスキ１７すによって
異なったＸ線エネルギーあるいは硬さレベルの２つのイ
メージを自動的に１りられるようにした簡単なフィルタ
を提供づることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の内容を具体化したデコアルエネルギ
ーフィルタの略図、第２図は、第１図のＡ−Ａ線に沿う
断面図、第３図は、Ｘ線がフィルタを通った状態とフィ
ルタを通らない状態の比較を示すグラフ、第４図は、本
発明の内容に従って構成されたフィルタを使用するＸ線
ビームの変調を示づグラフである。 １０・・・・・・ドラム、１２・・・・・・ヂコーブ、
１６ａ、１６ｂ・・・・・・ビーム硬化材、１８ａ、１
８ｂ・・・・・・開放スリット、２４・・・・・・寝台
天板、２６・・・・・・ステップモータ、２８・・・・
・・検出器、３２・・・・・・モータ、４０・・・・・
・エンコーダ 代理人弁理士　則近　点化　（ほか１名）第１図 第２図 第３図 第４図 ”ＦＥＣＴＩＶＥ ＶＰ ”　ＴＩＭＥ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｘ線管と、このＸ線管と対向配置された被検体を載置づ
   る寝台天板と、前記Ｘ線管と被検体との間のＸ線通路内
   に配置された回転ドラムと、このドラムの長手方向に沿
   って設けられたＸ線を通す開放スリットと、このドラム
   の開放スリット以外の部分に設（ブられたＸ線ビーム硬
   化材と、前記ドラムの回転と寝台天板の移動とを関連付
   けて駆動する駆動部とからなるＸ線ビーム用デュアル・
   エネルギー・フィルタ装置。