JPS6080746A - 放射線受像方法 - Google Patents

放射線受像方法

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JPS6080746A
JPS6080746A JP58189197A JP18919783A JPS6080746A JP S6080746 A JPS6080746 A JP S6080746A JP 58189197 A JP58189197 A JP 58189197A JP 18919783 A JP18919783 A JP 18919783A JP S6080746 A JPS6080746 A JP S6080746A
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、医療分野および工業分野における、放射線を
利用した放射線受像方法に関するものである。
(従来例の構成とその問題点) 従来の放射線受像方法の新しい方式として、放射線に感
応する小型、半導体素子をプレイ状に並べ、各素子より
出力される放射線量子のノクルス数を画素濃度とし、こ
のプレイを走査して2次元画像を得る方式が開発され、
非常に高感度でかつ高解像な放射線画像を得られるよう
になった(特願昭57−204053.特願昭57−2
+0761 )。しかし、従来例においては、放射線の
量イ数のみを検知するものであったために、異種の放射
線や異種のエネルギの放射線も同一のものとして検知し
てしまうことになり、被写体の複雑な物質の組成や密度
の放射線像を得るには、かなり複雑な操作が必要である
という欠点があった。
(発明の目的) 本発明は」1記のような欠点を除去したもので、被写体
を透過した放射線の線種とエネルギとその放射線の量の
情報から、被写体の物質分布および密度分布の検知をリ
アルタイムに行なうことを可能とし/こ、全く新しい放
射線受像方法を提供するものである。
(発明の構成) 本発明の放射線受像方法は、放射線に感応する小型素子
を、直線まだは曲線弧状に構成した放射線感応素子アレ
イに、放射線源から被写体を透過してその被写体の透過
像を含む放射線を照射して、前記放射線源と放射線感応
素子アレイとを被写体に対して相対的に移動させて、放
射線画像を検知する方法において、ntJ記の各小型素
子を半導体検出器によって構成し、前記各小型素イ毎に
1個のパルス増幅器とこのパルス増幅器より出力される
パルスの波高を任意の複数のグループに弁別するだめの
波高弁別器と、各パルス波高グループ毎のパルス数を計
数するため複数のパルス計数回路を並列に接続し、前記
各小型素子より出力される放射線量子パルスをパルス波
高グループ別に弁別割数〔7、そのパルス語数値を放射
線画像における画素濃度とし、前記各小型素子に同時に
前記放射線を照射して一定時間の前記パルス言」数を行
ないデータをメモリに送シ、前記放射線感応素子アレイ
を断続的あるいは連続的に隣シの位置に送り、次にO1
j記と同様に一定時間のパルス計数、データ伝送、素子
アレイの移動を次々に繰返して、前記各パルス波高に対
する二次元画像の濃度信号を得る構成を有するものであ
る。
(実施例の説明) 第1図(a)は本発明に係る放射線受像方法を原理的に
示す説明図であり、1は放射線発生源、2は被検体、3
は放射線感応素子アレイ、4は回路部である。
放射線発生源1から送出される放射線はスリットによυ
扇状に照射され、これが被検体2を通して線状の放射線
感応素子アレイ3で検出され、る。
この放射線発生源】と放射線感応素子プレイとは上方か
ら下方へ一定速度で降下されて放射線像を検知する。
第1図(b)は第1図(a)に示した放射線感応素子ア
レイ3と回路部4の詳細を示す回路構成図であり、5は
半導体検出器素子、6は半導体検出器素子5に印加電圧
を供給する電源、7は前記半導体検出器素子5にそれぞ
れ1個ずつ並列に接続されたノ(ルス増幅器でFET人
力の高イノビーダンス回路を構成しており、8はパルス
増幅器7に接続された波高弁別器で、複数の比較器8a
により構成され、9は基準電圧発生器で、各比較器8a
に対して各波高に対応した基準電圧信号を供給し、IO
は波高弁別器毎に接続されたノクルスカウンクおよびメ
モリ回路、11はカウントデータを高速伝送するだめの
データ伝送部、12はデータ伝送部11を制御する出力
制御部である。
このような構成によれば、半導体検出器素子5の半導体
の空乏層に入射した放射線童子を個々のパルスとして検
知することにより、放射線像を非常に高感度に検知出来
、また、原子番号が太きく、密度の大きな半導体材料を
使うことにより、検出層を薄く形成出来るため、高速で
高解像度の放射線検知が可能となった。
放射線受像の原理は、均一な照射野に被検体を配置し、
被検体による放射線の遮蔽に基づく照射野の均一性のず
れを検出して像を得ようとするものである。被検体によ
る放射線の遮蔽は主として被検体の吸収による。この吸
収は放射線と被検体を構成する物質とで決定されるだめ
、放射線と吸収の度合が検知出来れば、被、検体の構成
物質と量とを同定することが出来る。本発明は半導体を
用いた放射線感応素子アレイにより、被検体を透過する
前後の放射線の出力パルスを検知し、このデータの唱算
処理により、被検体の放射線像を得ようとするものであ
る。
第2図は単一エネルギのX線照射による場合にパルス増
幅器から得られるスペクトル分布を示すもので、(a)
は被検体を透過していない場合、(b)は被検体透過後
の場合を示している。
いずれも第1図の半導体検出器素子5の1素子のパルス
増幅器7よシ得られたパルス波高スペクトル分布を示し
だもので、被検体を透過していない場合は第2図(a)
のように、パルス波高値HAをピークとして高さIAの
幅のあるピークを形成する。
一方、被検体を透過した場合は第2図(b)のように、
波高値HAをピークとして幅のあるピークを形成する点
は同じであるが、ピークの高さOAは被検体を透過し7
ていない場合よりも減少する。
IAとOAの関係は OA = IA (]−・−(Σ”・″・)) ・・・
・・・・・ (1)九 二液写体を構成する物質の線吸
収係数[礪−’ 〕xn二 μ。の実効厚さ〔儂〕 となる。
実際の測定に当っては、回路系のドリフト等の問題を考
慮してピークの裾の最低波高値Aり上の全カウント数を
積分したヒ−りHAの積分値TAIITAOO値が使わ
れる。TAIとTAOの関係はTAo = TAi (
l−e−(ΣAn”n)) 、、、、、、・、、、、・
(2)となる。波高値A以下のパルス出力には各種ノイ
ズが含有されており、画像情報を悪化させる大きな原因
となっていたが、波高弁別器の採用でこれらの問題が解
決された。
被検体構成物質の解析を行なう場合、第2図の方法では
、複数種の工、ネルギのX線を別々に照射する必要があ
る。
第3図は異なるエネルギを持つ複数のX線を同時に照射
する場合のパルス増幅器から得られるスペクトル分布を
示したものである。
この例は第3図(a)および(b)のような異なるエネ
ルギを持つ2つのX線を同時に照射すると、被検体透過
後に第3図(e)のようなエネルギスペクトルが得られ
ることを示している。これを複数のティスフリミネータ
を並列に接続するととにより、ノ2ルス波高値AからB
、BからCについて同時に積分することが出来、一度の
照射で多くの情報が得ちれることになり、走査の高速化
がはかれる。第3図については2つのエネルギについて
述べたが、ピークの分離が可能なだけエネルギのサンプ
ル数は増加出来る。
第4図は代表的な被検体物質の質量吸収係数(cm2/
g)を表わす特性図であシ、X線診断域で使用されるエ
ネルギである30KeV〜150KeVの領域では、筋
肉、骨、カルシウム(Ca)および造影剤として使われ
る沃素(I)とは大きな差が見られ、本発明の詳細な説
明される。
第5図は半導体検出器材料の実効原子番号の差に対する
X線の光電吸収とコンプトン吸収とをX線のエネルギに
ついて示したものである。本発明では、主としてX線の
光電吸収によるノシルヌ出力ピークを測定している。コ
ンプトン吸収によるパルス1]」力は、一般に単一スベ
、クトルを形成せず、光電ビークのノイズとなる。この
ことより、本発明では、一般的な診断領域から被破壊検
査領域まで、充電吸収がコンプトン吸収より大きい材料
であるものとして実効原子番号2がz〉30のものを半
導体材料として使用する。
本発明の放射線源としては、X線はとして出力エネルギ
を可変出来るX線管とフィルタを組合わせたもの、更に
、特性X線ビームを使用するもの、241AmやIr等
RI (Radio l5otope )を使用するも
のなどが考えられる。また、X線のような原子番号によ
る依存性のない電子線を併用すると、被検体の密度分布
や厚さ測定を高精度に行なえる。捷f1、半導体検出器
材料として、例えばCdTeのような中性子に高感度な
材料を使用することにより、中性子線を使ったラジオグ
ラフィにも応用される。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は従来の放射線受方法では
見られなかった次の効果を有している。
即ち、本発明は、パルス検出法を基本としているだめ、
高感度、高解像であるだけでなく、パルス波高検知によ
シ、被検体の構成物質の情報など、放射線画像としての
より高度な画像情報を高速かつ容易に得ることが出来る
ため、放射線画像の飛躍的な向上をはかることができ、
例えば40KcVと150KeVのXmでは筋肉と骨と
の吸収差は40KeVでは約2倍であるが、150Ke
Vでは同等である。
これを処理し、全体像から骨格のみをとり出したり、筋
肉のみをとシ出したシすることが1回の照射で可能とな
り、また、骨、筋“肉の定量的評価も可能となるなど診
断における効果は非常に大きい。
従来、このようなサブトラクション法が種々検討されて
いるが、本発明のように高速でかつ高解像度な処理が可
能なものは開発されていない。
なお、本方法はコノピユータトモグラフィーへの応用に
より、被検体のより定量的な情報を得る手段となり、高
精度な画像とひいては、被検体の被曝線量の低減に富力
する利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明に係る放射線受像方法を原理的に
示す説明図、第1図1b)は第1図(a)に示した放射
線感応素子プレイと回路の詳細を示す回路構成図、第2
図は単一エネルギのX線照射により得られるスペクトル
分布を示す図、第3図は異なるエネルギを持つ複数のX
線を同時に照射して得られるスペクトル分布を示す図、
第4図は代表的な被検体物質の質量吸収係数を表わす特
性図、第5図は半導体検出器材料の差に対するX線の光
電吸収とコンプトン吸収の差を示す図である。 1 ・・・・・・・・・放射線発生源、 2 ・・・・
・・・被検体、3・・・・・・・・・放射線感応素子ア
レイ、 4 ・・・・・・・・回路部、 5 ・・・・
・・・・半導体検出器素子、6・・・・・・・・電源、
 7・・・・・・・・パルス増幅器、8 ・・・・・・
波高弁別器、 9・・・−・・・・・基準電圧発生器、
I O・・・・・・・・・パルスカウンタおよびメモリ
回路、1】・・・・・・・・・データ伝送部、12・・
−・・・・・・出力制御部。 特許出願人 松下電器産業株式会社 罫、) 代 理 人 星 野 恒 司 ・ ・1第1図 (0) (b) 、、8 第 2 図 ハ・ルgagμ貞− パルス液めイ直 − 第3図 1”l”11/ス;、i、ht − パルス;Mイぎm− 第4図 ×釈付繊”−(keVl

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (υ 放射線に感応する小型素子を、直線または曲線弧
    状に構成した放射線感応素子プレイに、放射線源から被
    写体を透過してその被写体の透過像を含む放射線を照射
    し、前記放射線源と前記放射線感応素子プレイとを被写
    体に対して相対的に移動せしめて、放射線画像を検知す
    る方法において、前記各小型素子を半導体検出器によっ
    て構成し、前記各小型素子毎に1個のパルス増幅器と、
    このパルス増幅器より出力されるパルスの波高を任意の
    複数のグループに弁別するだめの波高弁別器と、各パル
    ス波高グループ毎のパルス数を計数するだめの複数のパ
    ルス計数回路を並列に接続し、前記各小型素子より出力
    される放射線量子パルスをパルス波高グループ別に弁別
    組数し、そのパルス割数値を放射線画像における画素濃
    度とし、前記各小型素子に同時に前記放射線を照射して
    一定時間のパルス計数を行ないデータをメモリに送り、
    ml記放射線感応素子アレイを断続的あるいは連続的に
    隣υの位置に送り、次に前記と同様に一定時間のパルス
    言1数、データ伝送、放射線感応素子プレイの移動を次
    々に繰返して、前記各ノクルス波高に対する二次元画像
    の濃度信号を得ることを特徴とする放射線受像方法。 (2パルス波高における各・クルレ側劃数値を、放射線
    源からの放射線が被写体の透過像を含壕ない場合と含む
    場合について言」数し、各/’)レス波高における減衰
    量より、被写体を構成する物質の元素分布像や密度分布
    像を再構成することを特徴とする特許請求の範囲第(1
    )項記載の放射線受像方法。 (3)放射線源が、X線、γ線、β線、中性子綜、中間
    子線のいずれか1種又は複数種の放射線を含む放射線源
    であり、まだ、前記放射線の有するコ―ネルギが、単一
    、複数種の単一、又は広帯域のエネルギ分布を有する放
    射線であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    および第(2)項記載の放射線受像方法。 (4) 放射線が単一種または複数種の放射線、であり
    、かつ単一種または複数種のエネルギ分布を有する放射
    線が、連続的またけ断続的に、さらに複数種の放射線に
    あっては、各種の放射線、各種のエネルギの放射線が同
    時に、またけ各々周期的に繰返して被写体に照射される
    ことを特徴とする特if 請求の範囲第(1)項および
    第03項記載の放射線受像方法。 (5)放射線がX綜、r線、β線、中性予想、中間子線
    のいずれか一種または複数種であり、単一、複数種の単
    一、または広帯域のエネルギ分布を有する放射線を、同
    時にまたけ周期的に単一または複数のエネルギ帯域のグ
    ループに分離することを特徴とする特s’l請求の範囲
    第(1)項まだは第(2)項記載の放射線受像方法。 (6) 放射線に感応する小型素子よりなる半導体検出
    器をマ]リノクス状に配置したことを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項および第(2)項記載の放射線受像
    方法。 (7) 半導体検出器として、実効原子番号(Z)が2
    ≧30である半導体材料を使用することを特徴とする特
    許請求の範囲第α)項、第(6)項記載の放射線受像方
    法。
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