KR20060130048A - 검사 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20060130048A
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Abstract

대상물을 검사하는 방법은 검사될 대상물(7, 42) 내로 상기 대상물 내에서의 밀도 변화를 야기하는 콘트라스트 향상 매개체를 투여하는 단계(32), 상기 대상물 전리 방사선(3)을 투사하는 단계(33), 및 전리 방사선이 상기 대상물을 통해 투과됨에 따라 공간적으로 분해된 전리 방사선을 검출하되, 상기 대상물 내에서 컴프턴 산란된 방사선(3a, 3c)이 검출되는 것이 본질적으로 방지되면서 검출하는 단계(34)를 포함한다. 여기에서, 상기 대상물 쪽으로 투사되는 상기 전리 방사선은 상기 전리 방사선의 광자들이 상기 대상물 내에서 광전효과를 통해 흡수되는 것보다 더 많이 컴프턴 산란되어 상기 대상물 내에서 공간적으로 분해되는 콘트라스트 향상 매개체에 의해 야기된 밀도 변화를 검출하도록 특정 범위 내에서 제공된다.

Description

검사 방법 및 장치{EXAMINATION METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 전리 방사선의 검출을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
방사선에 의해 생성된 영상을 포착하기 위해 배열된 작은 센서를 포함하는 방사성 촬영방식의 영상 검출기들은 당해 분야에 잘 알려져 있다. 조사된 방사선 빔은 방사선 흡수대상을 통함에 따라 강도가 조절되고, 따라서 검출된 투과 빔은 흡수 대상물에 의한 흡수에 의해 변화된 영상을 나타내는데, 이 또한 흡수 대상물의 기본 성분, 구성, 밀도 및 두께와 관계가 있다.
콘트라스트(contrast)를 향상시키기 위해서, 엑스레이(X-ray) 관으로부터 전달된 광대역 방사선은 방사선 촬영의 용도로 사용하기 전에 세밀하게 여과된다. 일반적으로 사용되는 엑스레이 광자 에너지에서, 광전자의 흡수는 힘의 법칙에 따라 엑스레이 광전 에너지가 증가함에 따라 감소되는 반면, 불필요한 산란은 증가한다는 것은 잘 알려져 있다.
부드러운 조직에 대해서, 광전자의 흡수는 약 20keV 이상의 에너지에서 급속하게 감소하고, 이렇게 높은 에너지의 엑스레이 방사선은 기록되는 영상에 영향을 미치지 못하지만, 영상의 콘트라스트를 감소시킨다. 따라서, 이와 같이 높은 에너지는 방사선으로부터 여과되어 제거된다.
공지의 방법에서의 문제는 대부분의 엑스레이 관이 20keV와 같이 낮은 광자 에너지에 대해 낮은 효율을 가진다는 것으로서, 즉 관에 공급되는 단위 전력당 엑스레이 수가 낮다는 것이다.
게다가, 모든 엑스레이 관은 넓은 에너지 스펙트럼 내에서 방사선을 방사한다. 일반적으로, 금속 호일은 엑스레이 관으로부터의 방사선을 여과하지만, 동시에 엑스레이의 유속은 감소된다. 따라서, 금속 호일의 하류에서 적당한 방사선 유속을 얻기 위해서는 큰 부하가 엑스레이 관에 가해져야 한다. 또한, 비교적 낮은 유속은 노출시간에 불리하게 악영향을 미치는 것으로서, 즉, 노출시간을 길게 하여 기술의 응용성을 두드러지게 제한한다.
중요성이 높은 다른 하나의 문제는 대상물이 유기생명체 또는 그 일부인 경우에 대상물에 대한 방사선 조사량이다. 지난 수십 년 동안 능률적인 시준기, 적합 한 여과기 및 고감도의 검출기 배열의 개발은 방사선량을 효과적으로 줄였지만, 아직도 더 많이 줄여야 한다. 게다가, 방사선 조사량의 감소는 오늘날 검출기의 설계에서 추구하고 있는 기술이다.
따라서, 본 발명의 주 목적은 종래 기술과 관련된 상기 문제들을 극복할 수 있는 대상물의 검사방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이 점에서, 본 발명의 특별한 목적은 검사받는 대상물에 단지 소량의 에너지가 침착되게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 측정을 위해 광대역 방사선의 사용을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스펙트럼 범위 내의 방사선이 사용되어, 영상의 어느 부분을 부족하거나 과도하게 노출하는 위험이 감소되게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 넓은 에너지 범위에 걸쳐, 특히 높은 광자 에너지에서 방사선이 고효율로 검출될 수 있게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
그 중에서, 이러한 목적은 첨부된 청구항들에 청구된 바와 같은 방법과 장치에 의해 달성되어 진다.
본 발명자들은, 콤프턴 산란된 방사선이 감지되는 것을 방지함으로써, 그리고 검사받는 대상물 내에 광전효과를 통해 흡수되는 것보다 더 많은, 바람직하게는 훨씬 더 많은 전리 방사선 중의 광자들이 컴프턴 산란되도록 하는 스펙트럼 범위 내에서 전리 방사선을 제공함으로써, 방사선학의 완전히 새로운 영역이 펼쳐진다는 것을 알았다. 산란의 확률이 본질적으로 광자에너지의 넓은 스펙트럼에 상당하기 때문에, 높은 에너지를 포함하는 광대역 방사선은 검출용으로 사용될 수 있다.
대상물 내에서 컴프턴 산란을 얻기에 충분하게 높은 광자에너지에서 대부분 포착된 영상에서의 변화는 대상물의 두께가 일정하거나 공지이라면 실질적으로 오직 대상물의 밀도 때문이므로 이에 맞게 수정된다.
이는 10내지 300keV의 광자 에너지에서 컴프턴 산란에 대한 감쇠계수가 원자수와 광자에너지에 오직 미약하게 의존하기 때문에 사실이다. 이는 에너지에 크게 의존하고 원자수에 심지어 더 의존하는 광전흡수와 뚜렷하게 대조된다. 따라서, 얻어진 방사선 영상을 본질적으로 검사될 대상물 내에서의 밀도 변화들의 그림자 영상이다.
그러나, 예를들어 유방 방사선 촬영을 포함하는 부드러운 조직의 적용처럼 방사선 사진술의 적용에 있어서, 밀도 변화는 매우 작을 수 있고, 따라서 기록된 영상에 컨트라스트가 매우 낮다. 따라서, 본 발명에 따르면 검사될 대상물 내로 적당한 콘트라스트 향상 매개체가 투입된다. 상기 적당한 콘트라스트 향상 매개체는 검사될 대상물의 밀도를 수정시켜 대상물 내부에 밀도 변화를 야기할 것이다. 콘트라스트 향상 매개체의 밀도는 대상물의 밀도보다 높거나 낮을 수 있지만, 바람직하게는 대상물의 밀도보다 낮다. 예를 들어, 초음파 콘트라스트 매개체가 사용될 수 있다. 가스 미세거품들의 분산을 포함하거나 발생시킬 수 있는 콘트라스트 매개체는 미세거품의 낮은 밀도와 쉬운 압축성으로 인해 분산이 특히 효과적이기 때문에 선호된다. 따라서, 대상물 내에 밀도 변화보다는 차라리 원자수 변화도를 야기하는 요오드와 같은 엑스레이 진단을 위한 보통의 콘트라스트 향상 매개체는 덜 적합하다. 또한, 대상물에 투여되는 초음파 콘트라스트 매개체는 영상화 전에 울혈에서 평형이 유지될 수 있도록 하기 위해서 투여 후 혈류에서 재순환될 생체 안에서 충분히 안정적이어야만 한다.
바람직하게는, 컴프턴 산란된 방사선은 이온화 가능한 가스가 위치되는 곳과 상기 전리 방사선이 상기 검출기 전극들 사이의 상기 검출기의 측로로 유입되도록 배치된 방사선 입구 사이에 2개의 전극을 포함하는 일차원의 가스 이온화 검출기에 의해 검출되는 것이 방지되고, 전리 방사선과 가스 사이의 상호작용에 의해 자유롭게 된 전자들은 본질적으로 직각방향으로 가속되며, 여기에서,전극들 사이의 거리는 전극들 사이의 면에 시준되는 방산선이 가스를 단지 이온화하도록만 기본적으로 짧게 유지된다. 또한, 검출기는 전자 애벌런치 증폭을 채용하는 것이 바람직한데,여기에서 캐소드 전극에 근접한 매우 얇은 판에 시준되는 방사선만이 검출된 신호에 본질적으로 영향을 미치기에 충분히 증폭될 것이다.
본 발명의 장점은 광대역의 방사선이 검출을 위해 사용된다면, 두꺼운 필터가 덜 필요하고, 방사선 광원의 효율이 증가되며, 방사선 광원에 걸리는 부하가 낮아질 수 있으며, 노출 시간이 더욱 높은 광자속 때문에 감소 될 수 있다는 것이다.
또한, 산란된 광자는 대상물내에 소량만의 광자에너지가 침착되는 바, 광전적으로 흡수된 광자는 모든 광자 에너지를 침착하고, 대상물에 대한 방사선 조사량은 감소 된다.
본 발명의 특정한 실시예에 있어서, 흡수가 아닌 산란에 근거한 새로운 상기한 검사방법은 초음파 검사방법과 결합된다. 여기에서, 콘트라스트 향상 매개체는 대상물에 투여될 수 있으며, 이후에 바람직하게는 동시에 산란과 초음파 검사방법에 근거한 상기 새로운 검사 방법은 동일한 콘트라스트 향상 매개체를 동시에 사용하면서 수행된다. 특히, 이것은 유방 방사선 검사에 유리하며,여기에서 산란에 근거한 상기한 새로운 검사방법은 대상물에 극히 낮은 방사선 조사량을 야기하면서 검사될 가슴의 양질의 영상의 검출을 제공한다. 예를들어, 방사선 조사량은 종래기술의 엑스레이 유방 방사선 촬영 검사보다 20 내지 100배 낮을 수 있다. 초음파 검사는 진단을 위한 보완물로서 가능하는 초음파 영상를 제공한다. 어떤 종양들은 초음파 영상에서 보다 가시화될 것이다.
또한, 발명의 특징들과 그에 따른 장점들은 단지 실예로서 예시된 것일뿐 본 발명의 제한하지 않는 것으로서, 이하의 본 발명에 대한 바람직한 실시예의 상세한 설명 및 첨부된 도 1 내지 도 4로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 사용하기 위하여 엑스레이 광자 에너지의 함수로서 인체조직에 대한 광전자 흡수 감쇠 계수, 컴프턴 산란 감쇠 계수, 쌍생성(입자와 반입자의 동시 생성) 감쇠 계수 및 총 감쇠 계수와 및 전형적인 엑스레이 광원의 연속적인 엑스레이 스펙트럼을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 방사선 촬영용 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 방사선 촬영용 장치를 개략적으로 도시한다.
엑스레이 광자 에너지(E)의 함수로서 인체의 부드러운 조직에 대한 광전자 흡수 감쇠 계수(μPE), 컴프턴 산란 감쇠 계수(μCS), 쌍생성 감쇠 계수(μPR) 및 총 감쇠 계수(μTOT)를 도시하고 있는 개략도인, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 광전자 감쇠 계수(μPE)는 힘 법칙에 따라 광자에너지와 함께 감소하고, 약 25keV에서 광전자 산란 감쇠 계수(μCS)는 광전자 흡수 감쇠계수(μPE)에 필적한다. 약 30 내지 수백 킬로 전자볼트에서는 컴프턴 산란 감쇠 계수(μCS)가 완전히 우세하지만, 더 높은 광자에너지(약 1 메가 전자 볼트)에서는 쌍생성에 대한 확률이 급격히 증가하여, 우세한 상호작용 과정이 된다. 도 1은 단지 사람의 부드러운 조직에 대한 예를 도시하고 있지만, 도면의 비교적 전체구조는 온갖 물질에 대하여 유효하다.
컴프턴 산란 감쇠 계수(μCS)는 사실상 광자 에너지의 넓은 범위에 걸쳐 일정하다. 부드러운 조직에 대한 컴프턴 산란 감쇠 계수(μCS)가 약 30keV와 수백 keV 사이에서 사실상 일정한 것은 도 1에서 알 수 있다.
게다가, 광전자 흡수 감쇠 계수(μPE)는 물질을 구성하는 원소의 원자수에 크게 의존하고 있지만, 컴프턴 산란 감쇠 계수(μCS)는 단지 매우 미약하게 원자수에 의존하고 있다.
또한, 물질을 통하는 투과는 총 감쇠 계수(μTOT), 물질의 밀도(ρ) 및 물질의 두께(t)에 이하의 식에 따라 지수적으로 의존하고 있다.
투과(Transmission) ~ exp[-(μTOT*ρ*t)]
따라서, 컴프턴 산란이 광전자 흡수에 대하여 우세하기에 충분하게 높은 광자 에너지를 갖는 전리 방사선이 물질을 관통한다면, 이를 관통한 투과는 물질의 원자수 및 실제 광자 에너지에 단지 매우 미약하게 의존하고 있지만 물질의 밀도에는 강하게 의존하고 있다. 이는 광전자의 흡수가 우세한 상호작용 메카니즘인 경우와 뚜렷한 대조를 이룬다. 여기에서, 물질을 관통한 투과는 물질의 밀도에 강하게 의존할 뿐만 아니라, 사용된 실제 광자 에너지는 물론 물질의 원자수에도 강하게 의존하고 있다. 그러므로, 컴프턴 산란이 광전자 흡수에대하여 우세하기에 충분하게 높은 광자 에너지를 가진 전리 방사선이 사용된다면, 이 방사선은 어떤 강한 광자 에너지 종속 상태를 보상하기 위해 복잡한 계산을 수행할 필요가 없는 광대역 방사선일 수 있다.
예를 들어 종래기술에 따른 유방 방사선 촬영검사용 로듐 여과기에 의해서 여과되 30 킬로볼트의 볼프람계 엑스레이 관으로부터의 전형적인 연속 엑스레이 스펙트럼은 도 1에 일점쇄선으로 개략적으로 표시되어 있다. 여기에서, 광전자 흡수는 컴프턴 산란에 대하여 우세하다. 구리 여과기로 여과된 80 kV의 텅스텐계 엑스레이 관으로부터의 광대역 엑스레이 스펙트럼은 점선으로 표시된다. 이 광대역 방사 스펙트럼은 더 높은 광자에너지 쪽으로 전위되며, 여기서 컴프턴 산란은 광전자 흡수에 대하여 우세하다.
도 2는 본 발명에 사용하기 위한 방사선 촬영용 장치를 측면도로서 개략적으로 예시하고 있다. 이 장치는 도시된 바와 같이 왼쪽에서부터 오른쪽으로 엑스레이 광원(1), 여과 장치(4), 선택적인 광원 조리개(5) 및 검출장치(11)를 포함한다.
엑스레이 광원은 넓은 에너지 스펙트럼 내의 엑스레이 방사선을 방사하는 텅스텐계 엑스레이 관 일 수 있다. 이 광선은 엑스레이 광원(1)의 출력단에서 여과장치(4)에 의해서 여과된다. 도 1에 도시된 광대역 엑스레이 스펙트럼의 예와 같이, 여과장치(4)는 더 높은 에너지와 훨씬 더 넓은 스펙트럼을 투과시킨다는 점에서 종래의 여과기와 다르다. 여과된 방사선은 계속해서 광선을 시준하기 위한 선택적인 광원 조리개(5)를 통해 통과하게 된다. 바람직하게는, 광원 조리개(5)의 모양과 크기는 검출장치(11)의 특정한 크기와 종류에 적합하게 된다. 따라서, 1차원 검출장치라면 조리개(5)는 슬릿형상의 방사 투명유리로 설계되고, 장방형의 2차원 검출장치라면, 조리개(5)는 장방향의 방사 투명유리로 설계되는 것이 바람직하다.
광원 시준기는 선택적인 것으로서 엑스레이의 광선이 검출장치(11)의 감광 영역에만 조사되게 함으로써 대상물이 생명체 또는 그 일부분일 경우에 검사받는 대상물에 방사선 조사량을 줄이는데 사용된다.
여과되어 선택적으로 시준된 방사선(3)은 영상으로 될 대상물, 대상물-물질, 물질, 물체 또는 환자(7)가 위치되는 영역으로 들어가게 된다. 대상물(7) 내에서 어떤 광자들은 광전자적으로 흡수될 수 있고, 어떤 광자들은 롤리 및 컴프턴 산란 될 수 있으며(도 1에 광선 3a로 표시됨) 어떤 광자들은 쌍생과정의 전자들과 양전자들로 변환될 수도 있는데, 여기에서 이러한 전자들과 양전자들은 엑스레이 광자들(도 1에 광선 3b로 표시됨) 의 방사를 야기할 수도 있다. 이러한 여러 과정들은 대상물(7)의 기본 성분 및 입사 방사선(3)의 광자 에너지에 좌우된다.
굴절되지 않고 대상물(7)을 통해 투과되는 방사선은 검출장치에 의해 검출되지만, 산란된 방사는 검출되지 못하게 된다. 그러나 일반적으로 산란된 소량의 방사선은 검출장치(11) 내로 들어가서 기록되는 영상을 흐리게 할 수도 있다.
본 발명에 따르면 여과장치(4)는 여과된 방사선의 광자들이 광전효과를 통해 대상물 내에 흡수되는 것보다 더 많이 컴프턴 산란되도록 하는, 즉 컴프턴 산란이 광전자의 흡수보다 우세하도록 하는, 스펙트럼 범위 내에 여과된 방사선이 있게 하 는 방식으로 영상으로 될 대상물(7)의 기본 성분에 적합하게 된다.
사람의 부드러운 조직, 이를테면 가슴조직의 경우에 있어서, 여과된 방사선은 10 내지 300keV (즉, 도 1의 광대역 방사선 스펙트럼과 유사함), 바람직하게 20 내지 100keV, 더욱 바람직하게는 30 킬로 전자볼트 이상의 광대역 엑스레이 방사선일 수 있다. 다른 경우에, 여과된 방사선은 30 킬로 전자 볼트 이상 일수 있다.
선택적으로, 여과된 방사선은 스펙트럼 범위 내에서, 여과된 방사선의 광자들이 적어도 2배 , 더욱 바람직하게는 대상물에서 광전효과를 통해 흡수되는 것보다 적어도 5배, 및 가장 바람직하게는 적어도 10배 이상으로 컴프턴 산란되도록 한다. 가능하다면 여과된 방사선은 광전 흡수가 대상물(7) 내에 본질적으로 일어나지 않는 스펙트럼 범위 내에 있어야만 한다.
검출기(11)는, 전리 방사선의 입사를 위한 긴 구멍 및 이 긴 구멍과 본질적으로 평행하게 배열된 일렬의 개별적인 검출기를 갖는 것이 바람직하고, 전리 방사선과 검출기 내의 검출매체 사이의 상호작용에 의해 생성되어 전리 방사선에 본질적으로 직각인 방향으로 이동하는 전하 또는 광자가 일렬의 개별적인 검출기에 의해 검출되는 종류이다.
이 검출기는 애벌런치(avalanche) 증폭모드에서 동작하는 가스계 평판 검출 기인 것이 바람직한데, 여기에서 각각의 검출기의 요소들 내의 신호는 평판 사이의 간격보다 적어도 2배 내지 5배 얇을 수도 있는, 얇은 층내의 이온화로부터만 본질적으로 생긴다. 이런 유리한 반응은 증폭이 급격함에 따라 얻게 되고 각각의 검출기 원소에 근접한 자유로운 전자들은 충분히 강한 신호를 발생할 수 없을 것이다.
본 발명에 사용하기 위한 검출기의 다른 종류에 관한 보다 상세한 설명을 위하여, 스웨덴의 엑스카운터 에이비(XCounter AB)에 양도된 탐 프랭크(Tom Francke)외 기타에 의한 다음의 미국특허를 참조하면 되며, 이 특허들은 본 명세서에 원용되어 있다: 미국 특허 번호. 6,118,125; 6,373,065; 6,337,482; 6,385,282; 6,414,317; 6,476,397; 6,477,223; 6,518,578; 6,522,722; 6,546,070; 6,556,650; 6,600,804; 및 6,627,897.
선택적으로, 이 검출기 장치(11)는 보다 일반적으로 산란된 광자들을 대부분 구별할 수 있는 1차원 또는 2차원의 검출기일 수 있다. 바람직하게는, 이 검출기는 박막 트랜지스터(TFT)계 검출기; 신틸레이터계 검출기; CMOS-, CCD-, CdZn- 또는 CdZnTe-계 검출기와 같은 고체상태 검출기; 가스계 검출기; 또는 이들의 조합 중 어느것일 수 있으며, 반 산란장치, 특히 검출기의 정면에 배열된 일련의 방사선 투과성 채널을 구비하는 것이 유리하다.
본 발명품을 제대로 작동시키려면, 산란된 방사선은 특히 검출되는 것과 대부분 구별되어야만 한다. 대상물(7)에 컴프턴 산란된 방사선의 바람직하게 적어도 90퍼센트, 더욱 바람직하게는 적어도 99퍼센트, 그리고 가장 바람직하게 적어도 99.9퍼센트는 검출되지 않는다. 전술한 바와 같이 평행판 검출기는 이러한 요구를 쉽게 충족시키는 것을 보여 주고 있다.
컴프턴 산란이 광전흡수에 대하여 우세한 광자 에너지에서 전리 방사선을 주로 사용함으로써, 그리고 대상물 내에서 산란되는 방사선과 분리되어 투과된 방사선을 검출함으로써 많은 장점이 생긴다.
* 방사선이 대상물(7)에서 대부분 확산되어 대상물(7) 내에 흡수되지 않기 때문에, 대상물에 대한 방사선 조사량이 감소된다. 50keV의 광자 에너지에서 컴프턴 산란된 광자는 광전자적으로 흡수된 광자에 비해 에너지의 약 10 퍼센트만이 침착된다.
* 여과기는 방사선이 세밀하게 여과될 필요가 없기 때문에 더 얇게 만들어질 수 있다 (광전 흡수 감쇠 계수에 비한 컴프턴 산란 감쇠 계수로 인해). 두꺼운 여과기 보다 얇은 여과기에서 방사선이 덜 산란 되는데, 이는 여과장치(4)로부터 산란된 방사선이 종래의 여과 장치에 비해 감소 됨을 의미한다.
* 엑스레이 관의 효율은 방사되는 스펙트럼의 더 넓은 부분이 사용될 수 있기 때문에 증가된다. 이는 엑스레이 관에 대한 부하가 더 낮아질 수 있다는 것을 또한 의미한다. 노출시간은 더 높은 엑스레이 광자속을 얻을 수 있으므로 단축될 수도 있다.
10 내지 300keV의 광자 에너지에서의 컴프턴 산란에 대한 감쇠 계수는 원자수와 광자에너지에 단지 미약하게 좌우되고, 따라서, 포착된 영상의 변화는 대상물의 두께가 일정하거나 또는 공지라면 본질적으로 대상물의 밀도에 만의 변화에 기인하며, 이에 맞게 수정된다.
마지막 장점은 어떤 적용에 있어서 약점이 될 수 있다. 어떤 유방 방사선 검사에서 있을 수 있는 것처럼 밀도 변화가 매우 작다면 영상의 콘트라스트는 매우 낮아질 수도 있다.
그러나, 본 발명에 따르면, 이에 대한 해결방법은 전술한 엑스레이 영상기술 에 적합한 콘트라스트 향상 매개체를 사용하는 것을 포함한다. 적합한 콘트라스트 향상 매개체는 검사받는 대상물의 밀도를 수정하여, 그 안에 밀도 변화도를 도입 할것이다. 예를 들어, 초음파 콘트라스트 매개체가 채용될 수 있다. 가스 미세 기포의 확산을 포함하거나 발생시킬 수 있는 콘트라스트 향상 매개체들이 바람직한데, 이러한 확산은 미세 기포의 낮은 밀도와 용이한 압축성으로 인해 특히 효과적이기 때문이다. 따라서, 밀도 변화보다는 오히려 원자수 변화를 대상물에 야기하는 요오드와 같은 엑스레이 진단용의 보통의 콘트라스트 향상 매개체는 덜 적합하다. 또한, 대상물에 투여된 콘트라스트 매개체는 영상화하기 전에 울혈에서 평형이 유지될 수 있게 하기 위해 투여 이후에 혈류내에서 재순환되도록 생체조건 안에서 충분하게 안정되어야만 한다. 초음파 검사용으로 기술되어 있고, 본 발명에 부합되는 적합한 콘트라스트 매개체는, 그 내용이 본 명세서에 원융된 미국 특허 번호 6,645,147; 6,595,925; 6,547,738; 6,409,671; 6,375,931; 5,772,984; 5,567,415; 및 5,236,693 에 개시되어 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대상물 검사 방법은 도 3에 도시되어 있는 이하의 단계들을 포함한다.
단계 31에서 전리 방사선은, 상기 전리 방사선의 광자가 검사받는 대상물 내에서 광전효과를 통해 흡수되는 것보다 더 많은 컴프턴 산란되도록 하는 스펙트럼의 범위 내에서 제공된다. 즉, 컴프턴 산란은 대상물과 투사 전리 방사선의 상호작용 중 우세한 상호작용 메카니즘이어야만 한다. 바람직하게는, 방사선 광자의 에너지는 모든 다른 제약들, 예를 들면, 특수한 적용에 의해 부과됨에 따라 사용된 방 사원의 특징, 이용가능한 방사선 여과기, 필요한 방사선속 등이 주어진다면 대상물 안에 광전 흡수량을 최소화하도록 선택되어 져야만 한다. 본 명세서에 기재된 방사선 스펙트럼 형상은 실제상황에 따라 채용되어 질 수 있다.
단계 32단계에서 적당한 콘트라스트 향상 매개체는, 검사받는 대상물에 투여되는데, 여기에서 상기 콘트라스트 향상 매개체는 상기 대상물에 밀도 변화를 야기한다. 콘트라스트 향상 매개체는 상기한 콘트라스트 향상 매개체 중 어느 하나일 수도 있다.
다음, 단계 33에서, 전리 방사선은 대상물 쪽으로 향하게 되어 통과하게 된다. 대상물 내에서, 다양한 상호작용들이 발생한다. 그러나, 대상물에 대한 투사 전리 방사선의 우세한 상호작용 메카니즘은 위에서 언급한 것처럼 밀도에 의존하지만, 원자수와 광자 에너지에 대하여 확실히 독립적인(주어진 범위 내에서) 컴프턴 산란이다.
단계 34에서, 편향되지 않고 상기 대상물을 통해 투과된 전리 방사선은, 공간적으로 분해되어 검출되는 반면에, 대상물에 내의 컴프턴 산란된 방사선은 본질적으로 검출되지 않는다. 이런 목적으로, 위에서 기술된 산란 거부반응 검출 장치들 모두는 채용될 수 있다. 만약 광전흡수가 무시될 수 있다면, 기록된 신호는 대상물 내에서 컴프턴 산란의 정확하게 반전된 영상, 또는 그림자 영상으로 되는 투과 영상을 형성하도록 해열될 수 있다. 그 결과, 형성된 영상은 대상물에 공간적으로 분해된 밀도 변화를, 즉 대상물에 원래 존재하는 밀도 변화뿐만 아니라 콘트라스트 향상 매개체에 의해 야기된 밀도 변화를 나타낸다.
도 4에 도시되어 있는 본 발명의 보다 바람직한 일실시예에 있어서, 흡수보다는 산란에 근거한 상기의 새로운 검사 장치는 초음파 검사장치와 조합되어 있다.
도 2의 엑스레이광원(1)과 여과장치(4), 및 선택적적 광원 조리개(5)를 포함하는 엑스레이원 장치(41)와 엑스레이 검출장치(11)는 가슴과 같은 검사받는 대상물의 반대편에 배치된다. 초음파 검사 장치(43)은 엑스레이 검출기 장치(11)에 인접하게 배치된다. 주사기와 같은 장치(44)는 대상물(42)에 초음파 콘트라스트 향상 매개체를 투여하기 위해 준비된다.
검사 전에 초음파 콘트라스트 향상 매개체는 대상물에 투여되고, 이후에, 바람직하게는 동시에, 가슴이 동일한 콘트라스트 향상 매개제의 투여를 사용하여 엑스레이 검출기 장치(11)와 엑스레이 광원 장치(41)의 조합체 및 초음파 검사장치(43) 의해 영상화된다.
이는 특히 유방 방사선 검사에 유리하며, 이런 점에서 위에서 언급한 산란에 근거한 신규의 검사방법은 검사될 대상물의 가슴에 대한 고 품질의 영상 검출을 제공하면서 대상물에 대하여 극히 낮은 방사선 조사량을 초래한다. 예를 들어, 이 방사선 조사량은 종래 기술의 엑스레이 유방 방사선 검사 보다 20배 내지 100배 더 낮을 수도 있다. 이 초음파 검사는 진단에 대하여 보완물로서 작용하는 초음파 영상을 제공한다. 어떤 종양들은 초음파 영상에서 보다 더 가시화될 것이다.

Claims (19)

  1. - 검사될 대상물(7, 42) 내로 상기 대상물 내에서의 밀도 변화를 야기하는 콘트라스트 향상 매개체를 투여하는 단계(32),
    - 상기 대상물로 전리 방사선(3)을 투사하는 단계(33); 및
    - 전리 방사선이 상기 대상물를 통해 투과됨에 따라 공간적으로 분해되 전리 방사선을 검출하되, 상기 대상물 내에서 컴프턴 산란된 방사선(3a, 3c)이 검출되는 것이 방지되면서 검출하는 단계(34)를 포함하고 있으며,
    여기에서, 상기 대상물 쪽으로 투사되는 상기 전리 방사선은 상기 전리 방사선의 광자들이 상기 대상물 내에서 광전효과를 통해 흡수되는 것보다 더 많이 컴프턴 산란되어 상기 대상물 내에서 공간적으로 분해되는 콘트라스트 향상 매개체에 의해 야기된 밀도 변화를 검출하도록 특정 범위 내에서 제공되는 단계(31)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 콘트라스트 향상 매개체는 초음파 검사를 위한 콘트라스트 매개체인 것을 특징으로 하는 대상물의 검사방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 콘트라스트 향상 매개체는 가스상의 미세거품의 분산을 포함하거나, 이를 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 방법은 공간적으로 분해되는 초음파 검사 방법과 결합되고, 상기 공간적으로 분해되는 초음파 검사 방법은 상기 콘트라스트 향상 매개체를 사용하여 수행되어 상기 초음파 검사 방법에 의해 또한 공간적으로 분해된 상기 대상물 내의 상기 콘트라스트 향상 매개체에 의해 야기된 밀도변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 방법.
  5. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상물은 사람의 조직, 바람직하게는 가슴인 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전리 방사선은 10 내지 300 keV, 바람직하게는 20 내지 100 keV, 더욱 바람직하게는 30 keV의 광대역의 엑스레이 방사선으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전리 방사선은 30 keV 이상의 방사선으로서 제공되는 것을 특징으로 하 는 대상물의 검사 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전리 방사선은 광전 흡수가 상기 대상물에서 발생하지 않는 스펙트럼 범위 내에서 제공되는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 방법.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전리 방사선은 상기 전리 방사선의 광자들이 상기 대상물에서 광전자 효과를 통해 흡수되는 것보다 적어도 2배, 바람직하게는 적어도 5배 및 더욱 바람직하게는 적어도 10배 이상으로 컴프턴 산란되도록 하는 스펙트럼 범위 내에서 제공되는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 방법.
  10. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상물를 통해 투과됨에따라 공간적으로 분해된 전리 방사선을 검출하는 단계는 이온화 가능한 가스를 포함하는 가스계 평행판 검출기에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 전리 방사선에 의해 상기 이온화 가능한 가스의 이온화 결과로서 방출되는 전자들은 검출되기 전에 애벌런치(avalanche) 증폭되는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 방법.
  12. 대상물(7, 42)의 방사선 검사를 위한 장치는
    - 광대역의 전리 방사선(3)을 방사하는 엑스레이 광원(1);
    상기 방사된 광대역의 전리 방사선을 여과하기 위해 상기 엑스레이 광원의 정면에 배치되는 여과기 장치(4);
    - 상기 방사선 검사중에 상기 대상물에 둘러싸기 위해 제공되고 상기 여과된 광대역의 전리 방사선이 상기 대상물을 통해 투과될 수 있도록 배열되는 대상물 영역;
    - 상기 대상물 내로 콘트라스트 향상 매개체를 투여하기 위해 제공된 장치(44);
    - 상기 대상물를 통해 투과되는 상기 여과된 광대역 전리 방사선의 영상을 기록하기 위해 배치된 검출 장치(11)를 포함하고,
    - 상기 여과 장치는 상기 전리 방사선의 광자들이 상기 대상물 내에서 광전자 효과를 통해 흡수되는 것보다 더 많이 컴프턴 산란되도록 하는 스펙트럼 범위 내에 여과된 상기 전리 방사선이 있도록 하기 위해 측정될 대상물에 좌우되는 여과 기능을 가지고;
    - 상기 대상물 내로 콘트라스트 향상 매개체를 투여하기 위해 제공된 장치(44)는 상기 대상물에 밀도 변화를 야기하는 상기 대상물 내로 콘트라스트 향상 매개체를 투여하기 위해 제공되고,
    - 상기 검출 장치는 상기 대상물 내에서 컴프턴 산란된 방사선(3a, 3c)이 검출되는 것을 방지되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 대상물(7, 42)의 방사선 검사를 위한 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 콘트라스트 향상 매개체는 초음파 검사를 위한 콘트라스트 매개체인 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 콘트라스트 향상 매개체는 가스상의 미세거품의 분산을 포함하거나, 이를 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 장치.
  15. 제 13항 또는 제14항에 있어서,
    공간적으로 분해된 초음파 검사장치(43)를 더 포함하고,
    상기 공간적으로 분해된 초음파 조사장치는 공간적으로 분해된 상기 대상물 내에서 상기 콘트라스트 향상 매개체에 의해 야기된 상기 밀도 변화를 검출하기 위해 상기 콘트라스트 향상 매개체 사용하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 장치.
  16. 제 12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상물는 사람의 조직, 바람직하게는 가슴인 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 장치.
  17. 제 12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과 장치는 상기 전리 방사선의 광자들이 상기 대상물에서 광전자 효과를 통해 흡수되는 것보다 적어도 2배, 바람직하게는 적어도 5배, 및 더욱 바람직하게는 적어도 10배 이상으로 컴프턴 산란되도록 하는 스펙트럼 범위 내에서 상기 여과된 전리 방사선이 제공되도록 하는 여과기능을 가지는 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 장치.
  18. 제 12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 장치는 이온화 가능한 가스를 포함하는 가스계 평행판 검출기인 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 검출 장치는 상기 전리 방사선에 의해 상기 이온화 가능한 가스의 이온화 결과로서 방출된 전자들이 검출되기 전에 애벌런치(avalanche) 증폭되는 검출기인 것을 특징으로 하는 대상물의 검사 장치.
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