JPS6141573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はＸ線のような透過性放射線によつて
物体を検査するための装置に関する。

（従来の技術） 米国特許第3778614号には、放射線源と検知手
段とが検査されるべき物体を配置しうる開孔を横
切つて互いに対向するようにして取付けられた、
この種の検査を実施するための装置が示されてお
り、その装置は人体の一部分を検査することを意
図したものである。検知手段は放射線源から被検
査体中を透過した放射線の細いビームを検知する
ようになされている。人体の検査されるべき部分
を前記開孔内に位置決めするための位置決め手段
が設けられており、かつその手段は人体の例えば
頭あるいは他の部分を受入れるようになされ得
る。検査を実施するために、開孔の軸線に直交す
る平面内での放射線と検知手段との相互に関係づ
けられた旋回運動と横方向走査運動とを発生さ
せ、検知手段により感応される放射線ビームが横
方向の走査運動によりそれの長さに対して実質的
に直交する方向に被検査体を走査するようにする
と共に、ステツプ状の旋回走査運動によつて多く
の異なる配向を生ぜしめるようにするための走査
手段が設けられている。各横方向走査時に１組の
出力信号が検知手段から得られるが、その出力信
号は前記平面内における１組の近接離間した平行
ビーム通路に沿つた放射線に対する被検査体の透
過又は吸収を表わす。

旋回走査運動における一連の順次的増分のそれ
ぞれにつき横方向走査が発生するから、異なる角
度または平均角度をもつて配向された隣接離間し
た通路の組に対応して一連の組の信号が得られ
る。これら多くの組の出力信号から、検査されて
いる物体の平面状の横断面部分における可変透過
または吸収の表示が再構成される。

出力信号の各組は、映像を再構成するべきデー
タのサンプルを構成する。

すべての点で有限でありかつ変数に関して連続
なサンプリングされた関数は、その変数における
均一な間隔で取り出され、その関数のサンプルか
ら、それらの間隔が十分小さければ、すなわちサ
ンプリングが十分高い速度で行なわれるならば、
原理的には誤差なしに再構成され得ることが知ら
れている。この速度は、サンプリングされた関数
の最高次のフーリエ成分の繰返し周波数の少なく
とも２倍でなければならず、そうでない場合には
その関数は誤差なしに回復され得ない。

（発明が解決しようとする問題点） 意図された装置の用途においては、上述した要
件が充足されるべきであるならば、例えばその装
置が医学的診断の目的のために人体を検査するた
めに用いられる場合、骨格構造のような検査にお
いては高いサンプリング速度を要する状況が生
じ、これは望ましくなく、かつ実際的ではない。

上述の要件が充足されなければ、サンプリング
されたデータから前記明細書に記載されているよ
うに吸収パターンを再構成する反復方法は、再構
成された画像上に拡がつた、誤つた吸収、透過値
を有するスプリアスパターンを発生する傾向があ
る。そのような重畳されたパターンはコンボリユ
ーシヨン処理（convolution processing）によつ
て再構成を行なう場合にも発生する傾向がある。
本発明の目的はこの問題を克服又は軽減すること
である。

（問題点を解決するための手段および作用） この発明によつて解決される問題のより良い理
解は矩形に沿つた距離に対し正弦曲線的に変化す
る吸収率を有する吸収物体を含んだ薄い矩形で成
る物体を仮定することによつて得られる。放射線
の細いビームの源が矩形の一方辺に配置され、放
射線に応答する検知器がそれを通して伝達される
放射線を遮るために矩形の対向辺に配置され、放
射線と検知器が矩形の長い辺の１つと平行に走査
されるならば、検知器によつて検知される放射線
量は正弦曲線的に変動する。この場合、その変動
は単位間隔で検知され、走査方向で測定される正
弦曲線状変動量は物体の吸収の空間的な周波数と
して規定される。

明らかなように実際の物体においては、上述し
た正弦状吸収変化が生じることはありそうもない
が、純粋に正弦的な関数以外の関数が異なる周波
数の正弦関数の一範囲として表わされ得る。すな
わち、通常、関数のより鋭角的な変化が高いもの
であれば、その範囲においては最も高い周波数と
なる。それで、たとえば骨の端部で生じ得るよう
な吸収のステツプ状関数に対して、含有される空
間的な周波数の範囲はほとんど無限なものとな
る。吸収関数が正確に再構成されるように、サン
プリング周波数が吸収関数の最も高い空間周波数
の少なくとも２倍であることが要求されることは
よく知られていることであるので、もしステツプ
状関数を正確に発生することが要求されるなら
ば、実質的に無限なサンプリング速度が要求され
ることになる。かかるサンプリング速度（又は高
いサンプリング速度でさえ）は多くの理由に対し
て実際的ではない。しかして、その最も重要な理
由は、安全限界を超えた放射線の適応量が患者に
施されないかぎり、各サンプリング間隔の間に検
知器に注がれる放射線量が信頼性ある出力信号を
確実に発生することができないからである。

物体内の実際の空間周波数の分布は変化し得な
いものであるので、この発明の原理はＸ−放射線
のサンプリングビーム横断面の強度分布を適切な
形状とすることにより、出力信号に現われる最大
空間周波数、つまりサンプリング周波数を実際的
なレベルにまで減少する効果的なフイルタを提供
するものである。勿論、この手段は物体の吸収に
おけるステツプ状変化を正確に解決する装置の能
力を減じる。しかしながら、この解決における減
少は、スプリアスパターンを再構成された像の上
に拡げることを確実にする関係を受容することを
意味している。

この発明の使用による付随的な効果は価格およ
び、サンプルデータを処理するために使用される
処理回路に関係した時間における節約である。吸
収データは効果的にフイルタにかけられるので、
最大サンプリング周波数が実際的なレベルにまで
減じられ、蓄積及び処理のための処理回路に加え
られるサンプルデータの量は本発明を使用しない
場合において蓄積および処理が要求されるデータ
量と比べ著しく減じられる。

この発明の１つの形式によれば、裾部の端部間
において正弦波状の強度分布に近似した形態のサ
ンプリング放射線ビームを用いるように構成され
ており、かつ正弦波状変化の範囲が約４つのサン
プリング間隔の大きさを有するようになされてお
り、サンプリングビーム自体がサンプリング周波
数の約半分の空間周波数に所要データを帯域的に
制限する作用を有するようになされている。

この発明による装置は、前記米国特許の明細書
に記載されているように異なる角度をもつて位置
づけられたビーム通路の組から発生される信号の
組が180゜の旋回走査運動で得られるように動作
し得る。あるいは、その信号発生はこのような運
動が２回継続して行なわれて完了されるようにな
されてもよい。また、この発明の範囲内で他の動
作モードも可能である。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき
詳細に説明する。

図面を参照すると、第１図の構成は患者の頭部
を検査するように適合された形態を有するもので
あり、装置の主フレームの一部分を構成している
固定ケーシング２の内側で回転可能な回転部材１
を具備している。しかして、回転部材１は検査さ
れるべき患者の頭部を挿入するための中心開孔３
を有している。この中心開孔３は封止用フランジ
５に固着された可撓性材料で成る袋状のカバー４
によつて水密状に閉塞されている。フランジ５は
回転部材１の離れた方の面に対して密封されてい
るが、回転可能な関係に保持されている。なお、
第１図では上記袋状カバー４の断面が示されてい
る。しかして、患者の頭は開孔３を通じてカバー
４の袋に挿入されるのであるが、袋内で頭を支持
するための付加的な頭置き（図示せず）を設けて
もよい。また、検査時に患者を支えるための適当
な椅子かベツドが設けられる。頭が開孔３を通じ
てカバー４の袋に挿入されると側壁７を有する水
溜め６に突入するが、この場合、カバー４が頭を
水から分離している。水溜め６は正面を回転部材
１とカバー４により、側面をプラスチツクで形成
された側壁７により、そして背面を基壁（図示せ
ず）によりそれぞれ閉塞されている。側壁７と背
壁は回転部材１と一緒に回転するが、カバー４は
フランジ５と共に静止しており、フランジ５は装
置のフレームに固着されている。管８は水溜め６
及びその水溜め６から水を送るためのポンプに連
結されており、患者の頭が袋に挿入された後に水
溜め６にポンプで送り込まれ、カバー４と患者の
頭との間の空間を追い出す。

歯車９はモータ１０によつて駆動され、開孔３
の軸線でもある回転部材１の軸線の回りで回転部
材１に旋回走査運動をなさしめるようにこれを駆
動する。これは固定ケーシング２の内周面に形成
された歯に歯車９が係合することによつて行なわ
れる。回転部材１は透過性放射線源１１（この実
施例ではＸ線発生管）を担持しており、かつ装置
の反対側には放射線源１１に対向してＸ線検知器
１２が設けられている。Ｘ線検知器１２はシンチ
レイテイング・クリスタル（scintilating
crystal）と二次電子増倍管とで成るものであつ
て、コリメータ１３を有している。放射線源１１
は実効的な点光源であるようになされており、か
つコリメータ１４を有している。コリメータ１３
及び１４はＸ線検知器１２に到達する放射線を、
回転部材１の軸線に直交する平面断面部分内の単
一の狭いビーム２１とし、その平面は水溜め６内
にある。

放射線源１１は回転部材１に承支された歯付駆
動軸１６によつて駆動される歯付ベルト１５に固
着されており、ベルト１５は駆動軸１６と第２の
駆動軸１７との間に架張され、その第２の駆動軸
１７も回転部材１によつて支承されている。駆動
軸１６は可逆モータ１８によつて駆動され、その
モータ制御はモータ１０の制御に連動されてい
る。放射線源１１は質量が大であるから、前記ベ
ルト１５の他の走行部分にバランス用錘（図示せ
ず）が固着されていて放射線と一緒に往復運動を
するようになされている。しかして、装置の動作
時には、放射線源１１とコリメータ１４が、モー
タ１８により回転部材１の軸線に直交関係にある
上述した平面内において横方向走査運動をなさし
められる。Ｘ線検知器１２はそのコリメータ１３
と共にヨーク１９を介して放射線源１１に連結さ
れており、これらも上述と同じ横方向走査運動を
行なうようになされている。また、横方向走査時
に放射線源１１とヨーク１９とを支持するための
ガイド２０が設けられている。各横方向走査時に
Ｘ線検知器１２から出力信号が得られ、これらの
信号が検査中の平面状断面部分内における近接し
て離間された平行ビーム通路のサンプリング組に
沿つたビーム２１の透過又は吸収を表わす。

モータ１０及び１８間の連動（インターロツ
ク）は、各横方向走査に続いていずれかの方向に
おいて、例えば１゜の軌動運動の増分がモータ１
０により回転部材１に与えられるようになされて
いる。然る後、モータ１８の制御により他の横方
向走査が行なわれるが、その走査はそれに先行し
た横方向走査とは逆方向に行なわれる。近接して
離間された平行ビーム通路の他の組に沿つたビー
ム２１の透過を表わす出力信号の他の組が得られ
るが、この場合のビーム通路の組は先行の組に対
して１゜の角度だけ異なるように配向されてい
る。ヨーク１９に連結された目盛（図示せず）と
協働するブロツク２２で概略的に示されたフオト
セル装置が、横方向走査の変位を監視するため
に、かつ出力信号のタイミングを決定するために
設けられている。交互に行なわれる旋回走査運動
と横方向走査運動とは180゜の全旋回運動が完了
するまで継続される。

第１図に示すように、水溜め６は横方向走査の
幅に実質的に等しい幅を有しており、その横方向
走査の両端が破線２１′及び２１″で示されてい
る。水溜め６は開孔３の両側に突出しているか
ら、各横方向走査の開始時にビーム２１はある時
間の間、水溜め６の中の水を既知の通路長だけ横
動する。かくして、水溜め６は水を充填された場
合、ビームが被検査体に達する以前に各横方向走
査の開始時におけるビーム２１の既知減衰を与え
るように前記位置決め手段に関して位置決めされ
た基準減衰器を与える。次に述べることから明ら
かなように、ビームが水溜め６によつて遮られて
いる間に検知手段から基準信号が得られ、この基
準信号はビームが被検査体によつて遮られたとき
に得られる出力信号を修正するために利用され
る。カバー４以外の水溜め６の壁は回転部材１と
共に回転するから、その水溜め６の側部によつて
与えられた基準減衰器中を通るビームの通路は、
角度配向に関係なく全ての横方向走査につき実質
的に同じである。回転部材１上には鉛ブロツク２
３も取付けられており、この鉛ブロツク２３は放
射線源１１及びＸ線検知器１２によつて行なわれ
る横方向走査の一端に位置づけられている。鉛ブ
ロツク２３はＸ線の実質的に完全な吸収を与え、
かつビームがその鉛によつて遮られたときにＸ線
検知器から得られる出力信号は第２の基準信号を
与え、この第２の基準信号はビーム２１が被検査
体によつて遮られた時のみならず、そのビーム２
１が基準減衰器として作用する水溜め６の部分に
よつて遮られたときにもＸ線検知器１２から得ら
れる信号を修正するために利用される。水溜め６
は横方向走査運動の全体に亘つてビーム２１の減
衰を与えるが、その減衰はビーム２１が被検査体
によつて遮られ易い領域では減少することに注意
すべきである。水の減衰又は吸収係数は、被検査
体が袋内に位置決めされている場合（勿論、ビー
ム２１が鉛ブロツク２３によつて遮られる場合を
除き）には、各横方向走査の全体に亘つてビーム
２１の全吸収が実質的に同一であるような値であ
る。Ｘ線検知器１２の出力信号を処理するための
回路は、第２図に関連してさらに詳細に説明され
るように、各横方向走査の開始時にビームが既知
の減衰を受けた場合に得られる基準信号の対数が
他の出力信号の対数から差引かれ、その結果得ら
れた出力信号が水中における透過の減衰からの被
検査体内のビームの減衰の差だけを実質的に表わ
すようにされている。

放射線源１１に近接して基準検知器２４が設け
られていて、放射線源１１からコリメータ２５を
通じて放射線を直接受取る。この基準検知器２４
はＸ線のエネルギーをモニターするために設けら
れている。

第２図に示す回路は、第１図で説明した機構の
検知器１２及び２４からの信号処理を行なうもの
である。Ｘ線検知器１２の出力信号は、主制御回
路３１からのパルスにより予め定められたタイミ
ングで開放されるゲート３０に与えられる。ま
た、主制御回路３１はフオトセル装置２２からの
入力信号を受取り、適当な制御信号をゲート３０
に対してのみならずモータ１０及び可逆モータ１
８に対しても供給する。主制御回路３１がゲート
３０に供給するパルスは、前述のように平行なビ
ーム通路のサンプリング組を通るビーム２１の透
過に対応する一連の出力信号をＸ線検知器１２か
ら取り出すように、前述した目盛によつて決定さ
れる時点で発生されるようになつている。その通
路の組に対する配向は、回転部材１の角度位置に
よつて決定される。各サンプリング期間に、Ｘ線
検知器１２の出力が照射計数を累積するための積
分器３２で積分され、アナログ・デジタル変換器
３３でデジタル・コードに変換される。

このようにして発生された各信号はデジタル形
式で記憶装置３４に記憶される。Ｘ線ビームは２
回の横方向走査中１回だけ鉛ブロツク２３によつ
て遮られ、Ｘ線検知器１２からの対応する出力信
号がそれら２回の横動の持続期間の間に記憶され
る。しかして、記憶装置３４内における持定の平
行な通路の組の信号は、Ｘ線ビーム２１が水溜め
６内の基準通路を通る場合に得られる信号と被検
査体中を通過する場合に得られる信号とを含んで
いる。ゲート３５は、ビーム２１が鉛ブロツク２
３によつて実質的に遮られた時点でＸ線検知器１
２から得られる出力信号を選択するために設けら
れており、他のゲート３６は他の時間で得られる
信号を選択するために設けられている。この選択
は、鉛によつて導かれる事実上完全な減衰を表わ
す基準信号が１つのサンプリング組の他の信号か
らそれぞれ差引かれるように主制御回路３１で得
られるパルスによつて制御され、減算回路３７に
おける減算の後では、その結果得られた信号が基
準としての鉛の吸収に関係づけられた被検査体内
におけるビーム２１の透過又は吸収を表わす。こ
のようにして、Ｘ線検知器１２の「アフター・グ
ロー」（after glow）の効果が大きく除去され、
かくして得られた信号は除算回路３８に入れられ
る。

前述した基準検知器２４は出力ゲート４０を有
しており、この出力ゲート４０は主制御回路３１
からのパルスによつて制御される。しかして、ゲ
ート４０を通過した信号は積分器４１で積分さ
れ、この後アナログ・デジタル変換器４２でデジ
タル形式に変換される。これらの積分器４１及び
アナログ・デジタル変換器４２は積分器３２及び
アナログ・デジタル変換器３３にそれぞれ対応し
ている。基準検知器２４からのデジタル化された
信号は記憶装置４３に送られ、ここから除算回路
３８に与えられる。

除算回路３８では放射線源１１のエネルギー変
化を補償するために、Ｘ線検知器１２からの各信
号が記憶装置４３からの対応する信号によつて除
算が行なわれる。このように補償された信号は対
数変換回路４５に送られ、この対数変換回路４５
は基準としての鉛で基準化されたＸ線検知器１２
からの各信号を対数に変換し、かつそれらの信号
をその形式に保持する。かかる対数信号は、主制
御回路３１からのパルスによつて制御される２つ
のゲート４６及び４７に与えられる。ゲート４６
は任意の横方向移動時に被検査体が位置づけられ
得る領域をＸ線ビーム２１が通過しつつある時点
に対応する時点で開放され、ゲート４７はビーム
２１が水中の基準通路を通過し、既知の減衰を受
けた時点に対応する時点で開放される。従つて、
ゲート４７からの信号は基準信号と呼ばれ得るも
のであり、ゲート４６からの信号は出力信号とし
て区別される。さらに、基準信号は特定の走査の
各出力信号と一致するように繰返し読み出され、
減算回路４８でそれらの出力信号から減算される
ので、出力信号は水溜め６内の水によつて発生さ
れる既知の減衰に対するビーム２１の減衰の比を
表わすことになる。かくして、Ｘ線検知器１２の
感度における急激なドリフトに基因する出力信号
のスプリアス変化が実質的に補償される。これら
の修正の後に出力信号は信号処理回路５０に供給
され、他の全ての組の出力信号と共に、検査中の
物体の断面部分における探索放射線の吸収分布に
関する映像再構成に関与する。この再構成は冒頭
で述べた米国特許明細書に記載されているように
達成され、あるいは他の適当な方法によつて、例
えばコンボリユーシヨン（convolution）によつ
て実現され得る。なお、第２図に示す構成要素の
うち、破線Ｃより下にあるものは適当にプログラ
ムされかつ適当な画像再構成装置に出力を供給す
るデジタル計算機の形態をとり得るものである。

ところで、上述の装置の形態には種々の変形が
可能であり、例えば水溜め６によつて構成された
減衰器は、水溜めによつて得られる効果と等価な
効果を与えるように適当な形状を有するプラスチ
ツクのような固体材料で形成された減衰器で置換
できる。この場合には、被検査体のための位置決
めカラーを設け、かつそのカラーとそれに位置づ
けられた被検査体との間に特別の水ジヤケツトを
配置する必要がある。また、Ｘ線検知器１２にお
けるドリフトの補償をさらに改善するために、減
算回路４８によつて行なわれる修正をゲート４７
からの継続した基準信号の補間（interpolation）
に依存するようにしても良い。さらに、放射線源
１１から幾つかの放射線ビームを受取るために、
適当なコリメータと共に、１２のような検知器を
幾つか設けるようにしても良い。この場合には、
前記ビームを互いに小さい角度だけ傾斜するか、
あるいは単一の扇形ビームとする必要がある。こ
の扇形ビームの発散角度が被検査体を含むのに十
分であるならば横方向走査は不必要となり、全旋
回走査運動は180゜と異なつていてもよい。さら
にまた、一方が他方の後にあるようにして２又は
それ以上のビーム２１が存在していても、その場
合には２又はそれ以上の隣接面が同時に検査され
得る。

第３図において、曲線Ｃは横方向走査の方向に
おけるサンプリング・ビームを横切る方向の放射
線強度の実効的分布の好ましい形態を示すグラフ
である。この分布は後述するようにフーリエ変換
したもの（第４図）が有害な高周波成分を含まな
いような関数を与えるのものである。その方向は
軸OUで示されており、その軸OUは関連する特
定の差サンプリング組の角度配置の軸である。ビ
ームは軸OUに直角に配置されており、かつその
中心線は通路Ｂ_oに沿つていると仮定する。しか
して、この通路は、サンプリング・シーケンスの
すぐ隣接した位置を表わす破線で示されたサンプ
リング位置Ｂ_o+1及びＢ_o-1のうちの１つであるよ
うに選定されている。

Ｂ_o+2及びＢ_o-2も同様に次のすぐ隣接した位置
を表示している。これらのサンプリング通路間の
間隔は同一であり、かつサンプリング間隔と呼ば
れるものに等しい。軸OUに沿つた任意の点にお
ける曲線Ｃの座標は、その点における実効放射線
強度を表わしている。その曲線の両裾端部間の間
隔は４つのサンプリング間隔に相当していること
が分るであろう。いま、ｘが通路Ｂ_oの場所から
のOU軸に沿つた距離を表わすとすると、理想的
な高周波成分がない有効ビーム形状としての曲線
Ｃの座標はｘの関数として、 １／２＋１／２cosπＸ／２ａ………(
1) に比例する。ただし、ａの値は通常用いられるサ
ンプリング間隔である。

実際には、走査を連続した均一な運動として維
持することは容易なことであり、その場合、積分
過程はビーム位置のある範囲に亘つている。この
状態においては、曲線Ｃの形はビームを横切る方
向の放射線強度の物理的分布のそれではなく、実
効的に連続走査運動によつて修正された分布とな
る。この物理的分布はその運動によつてさらに拡
がるが、このような効果は一般に「開孔効果」
（aperture effect）と呼ばれる。

コリメータ１３及び１４の開孔の横断面形状
が、第３図に示されたものと少なくとも近似する
ビーム強度分布を与えるようになされている場合
には、例えば拡がりが2aに過ぎないビームのよう
な鋭い輪郭を有するビームの強度分布に比較して
実質的に改善された映像再構成が得られることが
認められている。この改善は次のように説明され
得ると考えられる。

曲線Ｃがビーム放射線分布を実効的に表わして
いる場合、 ∫^＋∞ ₋ｆ（ｕ）ｂ（ｋ−ｕ）du
………(2) に比例する吸収データのサンプルを発生する。ｆ
（ｕ）は通路Ｂ_oに平行な通路に沿つており、かつ
軸OUに沿つた座標距離ｕにおいてその軸OUと
交差する放射線の吸収を示す線積分であり、ｂは
曲線Ｃの形を表わす関数であり、 ｂ（ｘ）＝１／２＋１／２cosπＸ／２ａ…
……(3) となる。サンプリング・ビームの中心線が通路Ｂ
_oに一致している場合におけるパラメータＫは、
Ｂ_oが軸OUと交差する点における座標距離ｕの値
である。吸収データのサンプルはＫの関数であ
り、ｓ（Ｋ）と表わす。

しかして、その積分のコンボリユーシヨン形式
が関数ｓ（Ｋ）を生ずるという理由により、ｓ
（Ｋ）は関数Ｓ（ｕ）の多数のサンプルのうちの
１つであり、そのスペクトル係数は ｜Ｆ（ｉω）｜・｜Ｂ（ｉω）｜
………(4) である。ただし、Ｆ（ｉω）はｆ（ｕ）を角周波
数のパラメータωに関してフーリエ変換したもの
であり、Ｂ（ｉω）は同様にビーム取得関数ｂ
（ｘ）のフーリエ変換である。

前述したように、もし骨格構造の端部が検査の
視野に存在していれば半サンプリング周波数を超
えた周波数の実質的な成分を含み、検査視野の吸
収パターン上にスプリアスなパターンを重畳する
ことによつてその吸収パターンの再構成をあいま
いにすることがあり得る。他方、半サンプリング
周波数に相当する値よりも大きいωの値に対し
て、Ｂ（ｉω）の値が無視できる程度に小さくな
るようにスペクトルＢ（ｉω）が制限されるなら
ば、関数Ｓ（ｕ）は半サンプリング周波数より大
きい実質的な成分を含むことはできない。従つ
て、その場合には、吸収再構成パターンには前述
した種類のスプリアスは生じないであろう。

しかして、(1)式のフーリエ変換である次の式 Ｂ（ｉω）＝ａ・ｓｉｎ（２ωａ−π）／２ωａ−π ＋2a・ｓｉｎ２ωａ／２ωａ ＋ａ・ｓｉｎ（２ωａ＋π）／２ωａ＋π ………(5) が成立することが示され得ると共に、Ｂ（ｉω）
のグラフが第４図に示されている。このグラフは
Ｂ（ｉω）がω＝０のとき2aという値を有し、ω
＝１／２π′／ａのときａという値を有し、ω＝π／ａ
では零と なり、これらの値を連続的に通過した後、π／ａより 大きいωに対しては小さい値となることを示して
いる。ωに対する最後の値、即ちπ／ａはサンプリン グ周波数の半分の空間周波数に相当する。かくし
て、関数ｂ（ｘ）はサンプリングされた関数ｓ
（ｕ）が不十分な大きさのサンプリング速度によ
り望ましくないスプリアスパターンを形成する成
分を実質的に含まないようにしている。

ビーム・データ取得関数ｂ（ｘ）は、サンプリ
ングされた基準ｓ（ｋ）に線積分寄与
（contribution）ｆ（ｕ）duを重みづけとして与
えるから、重みづけ関数（weighting function）
であることが分るであろう。第５ａ図はサンプリ
ング・ビームが走査軸OU方向のビームの横断面
の全体を横切つて均一な強度を有する状況の一例
を与えている。この図は座標距離ｋに中心を有
し、かつサンプリング範囲（ｋ−ａ、ｋ＋ａ）に
亘つて、即ちサンプリング間隔ａの２倍に亘つて
OU方向に延びている。この場合、幅2aの開孔を
有するコリメータを仮定している。明らかな如
く、サンプリング時にビームが静止していると仮
定すると、そのビームはサンプリングされた範囲
内の線積分関数ｆ（ｕ）の全ての値に対して等し
く重みをつけるであろう。

第５ｂ図は同じサンプリング・ビームを用い
て、そのような不連続運動走査が連続運動走査に
よつて置換された場合の重み関数ｂ（ｘ）の形態
を示しており、コリメータ壁がＸ線に対して部分
的に透過性であるため、鋭いエツジと一様な分布
を有するビームが走査されるとき、コリメータの
外側では透過するＸ線量が開口壁に近づくにつれ
て増加し、また開口壁から遠ざかるにつれて減少
すると共に、中央部では一定量となるため得られ
るものである。すなわち、サンプリング検知器出
力の積分はビーム中心線が座標距離（ｋ−１／２ａ） の点をちようど離れた時点で開始し、ビーム中心
線が座標距離（ｋ＋１／２ａ）の点にちようど到達す るまで継続する。重みづけは点（ｋ−３／２ａ）から 距離（ｋ−１／２ａ）の点まで走査の均一な運動とと もに直線的に増大し、距離（ｋ＋１／２ａ）の点まで は均一であり、その後、点（ｋ＋３／２ａ）まで直線 的に減少する。（ｋ−３／２ａ）は積分が開始するとき ビームの後縁がちようど離れつつある点であり、
（ｋ＋３／２ａ）は積分が終るときにビームの前縁がち ようど到達する点である。第５ｂ図の重み関数は
第５ａ図の関数のように２つのサンプリング間隔
ではなく、３つのサンプリング関隔に亘つて延長
しており、連続運動走査がいかにしてビームの物
理的分布を実効的に拡大又は不鮮明化するかを示
している。第５図ｂのような分布を使用しても本
発明の目的が達成できる理由を以下に述べる。

第５図ｃに示すビーム形状ｂ（ｘ）についての
幅ａ（ａはサンプリング間隔）の４つのセルにお
ける積分は中央部の２つのセルについては I₂＝I₃＝∫^ａ _０（１／２＋１／２cosπｘ／２ａ）dx ＝ａ／２＋ａ／π＝0.8183a ………(6) であり、また、外側の２つのセルについては I₁＝I₄＝∫^２ａ _ａ（１／２＋１／２cosπｘ／２ａ）dx ＝ａ／２−ａ／π＝0.1817a ………(7) となる。

このように連続した４つのセルにおける積分値
が0.1817a：0.8183a：0.8183a：0.1817aの比とな
るようにビーム形状を選択することによつて、フ
ーリエ変換したものが第４図の曲線となる、I₂＝
I₃、I₁＝I₄である理想的な場合には I₂／I₁＝0.8183／0.1817＝4.5039 ………(8) となる。

なお、この比は幅2a以下のビームを走査しない
場合には無限大となる。

次に第５図ｂの場合における４つのセルの積分
値は I₂＝I₃＝∫^ａ／２ _０dx＋∫^ａ _ａ／２（３／２−ｘ／ａ）
dx ＝７／８ａ ………(9) であり、 I₁＝I₄＝∫^３ａ／２ _ａ（３／２−ｘ／ａ）dx＝ａ／
８………(10) となる。したがつて、比I₂／I₁は７となり、前述
した無限大に比べれば式(4)で与えられた最適値
4.5039に十分近い値となり、本発明の目的を十分
に達成することができる。なお、本明細書で用い
ている「ビーム」という言葉は積分及び走査パラ
メータから生ずる実効的なビームを含むものであ
る。第５ａ図に関連して仮定されたもののように
物理的分布が鋭く画定されていないビームの場合
には、現実のＸ線源から発生したＸ線では発散が
生じ、しかもその強度分布が一様でないため、第
５ｂ図に示された重み関数は第５ｃ図に示されて
いるようにスムーズな形状をしたものに変換され
得、かつそれは４つのサンプリング間隔の範囲に
亘つて延長する前述した対称的な正弦波分布を有
するものであり得る。このような分布は、もし必
要であればビームの通路を整形するためにその通
路に吸収材料を適当に使用することによつて発生
し得る。この分布は前述のようにこの発明の目的
に適したものである。他方、これらの目的は第５
ｂ図の分布かあるいは第５ｃ図のものよりこの分
布に親密に近似している分布を用いることによつ
て十分に達成され得る。この発明の実際的な形態
（第１図および第２図）においては、第５ｃ図に
示されたような分布がコリメータ１３及び１４に
対して2aの幅を有する長方形の開孔を用いること
によつて得らるものであり、第５ｃ図に示された
平滑化は一部はコリメータがＸ線に対し部分的に
透過性であるという事実から生じ、また一部は放
射線源１１からのＸ線の強度が第５ａ図に示され
たように開孔の幅に亘つて均一でないという事実
から生ずるものである。

どのような重みづけ分布が用いられても連続運
動走査の場合には、任意の１つのサンプルに対し
て用いられる積分の時間は、走査ビームが１つの
サンプリング間隔の距離だけ移動するのに要する
時間である。第２図において３２で示されている
積分器はかくして原理的には単一の積分器ユニツ
トだけよりなるものである。実際には、この場
合、積分時間を走査ビームが１サンプリング間隔
だけ移動するのに要する時間よりも若干小さくし
て、積分された信号が積分器から読取られるた
め、および次の積分時間につき積分を開始するた
めの態勢となるように積分器をリセツトする時間
を許容するようになすことが必要であろう。変形
例としては、サンプリング間隔の全期間を積分の
ために用いると共に、２つの積分器を用い、１つ
を積分のために利用しかつ他のものを読取り及び
リセツトに付し、あるいはその逆としてもよい。
第６図の回路図はこの変形例を示す。

第６図においては、数字１２はここでもサンプ
リング用のＸ線検知器を示すものであり、主制御
回路３１からのパルスによつて制御される２つの
ゲート３０_１及び３０_２に供給される検知器から
の出力信号の処理の回路構成を示している。これ
らのゲート３０_１及び３０_２によつて通された信
号はそれぞれ積分器３２_１及び３２_２に与えられ
る。これらの積分器のそれぞれは１つのサンプリ
ング間隔に対する横方向走査時間の間それに与え
られる信号入力を積分するが、それらのゲートを
制御するパルスは既に示されたように間挿された
態様で積分器による信号積分を与え、積分の期間
の間にある期間で積分された信号は次の処理のた
めに転送され得ると共に、積分器がリセツトされ
得る。第６図にも第２図にも示されてはいない
が、積分器は特にリセツトに関して主制御回路３
１により制御される。また、第６図に示されてい
るように、積分器から読出された信号はORゲー
ト５１に与えられ、このORゲートによつて間挿
されたシーケンスでアナログ・デジタル変換器３
３に転送される。

以上においては、反復法かあるいはコンボリユ
ーシヨン法を用いて再構成を行なう場合にこの発
明を適用したが、この発明はサンプリングされた
データに高い周波数成分が存在することによつて
前述した種類のスプリアス・パターンの拡大が生
ずる傾向のある任意の再構成法に関連しても用い
られ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によつて意図されている種類
の装置において、ビーム吸収データを得るための
手段であつて、医学的診断の目的のために患者を
検査するために用いるのに適した手段の構造的な
特徴を示す図、第２図はこのような装置におい
て、そのようにして得られたデータを最初に積分
して〓後の映像再構成処理に適したものとするた
めに処理し得る回路の一例を示す概略構成図、第
３図はこの発明において用いられるサンプリング
放射線ビームの横方向走査運動の方向における実
効的な強度分布の形態を示す図、第４図はこの発
明についての理解を助けるための理論的な説明
図、第５ａ，５ｂ及び５ｃ図は走査運動の方向に
おけるサンプリング・ビームの放射線強度の実効
的な分布の異なる形態を示す図、第６図は第２図
に示された回路の積分の特徴に関する図であつ
て、その特徴の一例を示す図である。 １……回転部材、２……固定ケーシング、３…
…開孔、４……カバー、５……フランジ、６……
水溜め、７……側壁、８……管、９……歯車、１
０……モータ、１１……透過線放射線源、１２…
…Ｘ線検知器、１３，１４，２５……コリメー
タ、１５……ベルト、１６……駆動軸、１７……
駆動軸、１８……可逆モータ、１９……ヨーク、
２０……ガイド、２１……ビーム、２２……フオ
トセル装置、２３……鉛ブロツク、２４……基準
検知器、３０，３５，３６，４０，４６，４７…
…ゲート、３１……主制御回路、３２，４１……
積分器、３３……アナログ・デジタル変換器、３
４，４３……記憶装置、３７，４８……減算回
路、３８……分割回路、４２……アナログ・デジ
タル変換器、４５……対数変換回路、５０……信
号処理回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透過性Ｘ−放射線により被検査体の検査をす
   る放射線検査装置であつて、放射線源と、検出装
   置と、前記放射線源からの放射ビームを被検査体
   の断面部分を通して前記検出装置に導くコリメー
   タと、前記放射線源、前記コリメータおよび前記
   検出装置に、ビームが前記断面部分を走査するに
   あたり、前記断面部分を横切る連続的な横方向走
   査運動と前記断面部分と交差する軸を中心とする
   ステツプ状の旋回走査運動とを交互に順次行なう
   ように走査運動を行なわせる走査装置と、各横方
   向走査運動の間に連続する時間間隔で前記検出装
   置からの出力信号を積分する積分回路と、処理回
   路とを有し、 前記横方向走査運動により、前記コリメータの
   開孔が前記時間間隔の各々の間に距離ａだけ動
   き、これにより、互いに隣接するビームの中心線
   間の距離がａである平行なビームの組に関連する
   信号の組が得られ、それぞれの信号は被検査体の
   ビームに沿つた放射に対する透過性を表わし、前
   記処理回路は、被検査体の透過度における2aより
   小さい波長を有する変化に応じて、透過性の断面
   の画像を再構成するようにされた検査装置におい
   て、 前記コリメータの開孔の横方向走査方向の寸法
   は、前記距離ａの運動の間に、中心線に関し対称
   であつて、該中心線の付近の領域で最大であり、
   該中心線の両側で次第に減少して零になり、ビー
   ムの断面に沿う略3a以上の幅を有する放射強度分
   布を生じさせるよう定められており、これによ
   り、出力信号が被検査体の透過度の約2a以上の波
   長の周期的変化にのみ応動するようにされたこと
   を特徴とする検査装置。