KR850001490B1

KR850001490B1 - 방사선 진단장치

Info

Publication number: KR850001490B1
Application number: KR1019810004058A
Authority: KR
Inventors: 카오루 마찌다
Original assignee: 가부시기 가이샤 도시바; 사바 쇼오이찌
Priority date: 1980-10-25
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1985-10-11
Also published as: JPS6343100B2; KR830007053A; JPS5772630A

Abstract

내용 없음.

Description

방사선 진단장치

제1도는 본 발명의 제1실시예의 구성을 도시한 시스템 블록도.

제2도는 동 실시예에 있어서의 요부의 상세도.

제3도 및 제4도는 각각 동실시예를 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : X선 제어장치 2 : 고전압발생장치

3 : X선원 4 : 코리미터

5 : 피검체 6 : 침대

7 : X선검출기 8 : 데이터 수집회로

9 : 가변저항 10 : PFM회로

11 : 기억·연산제어부 12 : 표시장치

12 : 스위칭소자

본 발명은 콘트라스트 해상력(解像力)이 우수한(즉, 그 계조도의 다이내믹 렌지가 넓은) 피검체 투과상을 얻는 방사선진단장치에 관한 것으로서, 특히 피검체 세부의 확대표시를 가능하게 하는 방사선 진단장치에 관한 것이다.

통사의 X선 진단장치에 의한 X선 필름상의 피검체 투과상과 (T스캐너 : 컴퓨터 단층장치)에 의한 단층상을 화질평가의 관점에서 비교했을 경우, 공간 해상력에서는 전자(前者)의 편이 우수하나, 콘트라스트 해상력(즉 계조식별능력)에서는 후자가 최소한 15-20배 우수하다. 따라서 예를들면 폐(肺)의 내부조직의 진단, 간장, 담낭, 췌장, 비장의 진단등, 높은 콘트라스트 해상력이 요구되는 진단분야에 대해서는 전자만으로는 불충분하다. 선비임을 하나의 평면상에 선형상(扇形狀)으로 방사하는 X선원을 사용한 CT스캐너(이른바 팬비임형 CT스캐너)에 있어서 X선원 및 X선 검출기(검출기셀의 배열방향을 직선으로 간주하여 그것을 Y방향으로 정의한다)를 피검체에 대하여, 상기 선형을 포함하는 평면에 수직의 방향(이것을 X방향으로 정의한다)에 상대적으로 의동시킴으로서 그 콘트라스트 해상력이 CT단층상과 거의같은 디지탈적인 X선 투과상의 제작이 이루어지고 있다. 그러나, 이와같이 CT스캐너를 사용해서 X선 투과상을 얻는 목적은, 본래 소망의 CT단층상을 얻기 위한 슬라이스 위치를 결정하기 위한 참고로 하기위한 것이고, 상기의 진단분야의 진단에는 콘트라스트해상력과 같이 높은 공간 해상력도 필요함으로 상기의 CT스캐너에 의한 X선 투과상은 적당하지 않다. 즉, 기존의 CT스캐너의 경우 X선검출기는 검출기셀수, 즉 채널수가 500-1000정도이고, CT단층상을 얻기 위해서는 X선 검출기셀열의 Y방향의 길이가 피검체 당해부위의 체폭의 길이를 커버해야 함으로 분해능(특히 방향)이 제한되고, 상기 진단분야 요구되는 바와 같은 높은 공간해상력은 바랄 수 없다. 또 CT스캐너에서는 X선원-피검체간 거리(이 대향방향을 Z방향으로 정의한다)를 대폭적으로 변환시키는 것은 기구적으로 어렵고, 이 거리를 변경시켜서 확대투과상을 얻는 것은 쉽지않다. 가령 상기 거리를 변경할 수 있어도 상기의 X선 투과상을 얻기위한 X방향에의 상대적인 이동속도, 이 이동에 따르는 상기 X선원에 의한 X선 폭사(曝射)시간 폭사시간 간격 및 데이터 수집수단의 샘플링, 타이밍을 적절히 선택제어 할 수는 없기 때문에 확대이율이X, Y방향에서 각각 달라지고(화소의 폭이 방향에 따라 달라져서) 정확한 확대표시상은 얻을 수 없었다. 이때는 CT스캐너만 아니고, 그 기본구성을 CT스캐너와 동일하게 하는 디지탈적인 X선투과상을 얻기 위해서 구성된 전용장치에 대해서도 해당된다.

본 발명은 상기한 사정을 고려하여 연구된 것으로서 1개의 평면상에 선형을 형성하는 방사선 비임을 발생하는 방사선원과, 이 방사선 비임을 각각 예정각도 간격으로 검출하도록 다수 배렬된 검출기셀로 구성되는 방사선검출기의 양자를 피검체에 대하여 상대적으로 X방향으로 이동시킴으로서 피검체 투과상을 얻는 방사선진단장치에서 다시 방사선원-피검체간거리를 변화할 수 있게 하는 동시에, 이 변화에 대응해서 상기방사선원으로부터의 방사선의 폭사시간 및 폭사기간간격, 또 방사선 검출기의 출력정보를 샘플링 수집하는 데이터 수집수단을 샘플링 타이밍을 제어함으로서 소망의 확대율의 고정밀도의 피검체투과상을 저피폭선량으로 얻는것을 가능케 하는 방사선진단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 방사선 진단장치의 제1실시예의 구성을 표시하는 시스템 블록도이다.

도면에서 (1)은 그 주회로에 스위칭소지(1a)를 가지는 X선 제어장치, (2)는 변압기 등으로 구성되는 고전압발생장치, (3)은 X선관을 사용한 X선원, (4)는 X선원(3)에서 발신되는 X선 비임을 1평면상에 선형으로 방시시키기 위한 코리미터, (5)는 피검체, (6)은 피검체(5)를 지지하고, 또 X방향뿐만 아니라 Z방향에 대해서도 수동 또는 전동에 의하여 이동이 가능한 침대, (7)은 Si(실리콘) 단결성 또는 Xe(키세논)가스의 셀로 되는 다수의 검출기셀로 구성되고, X선원(3)에서 고리미터(4)를 개재하여 방사되는 X선 비임 XB를 예정각도간격으로 검출하는 X선 검출기, (8)은 후술하는 제어신호(S₁)에 의하여 X선 검출기 (7)의 출력을 샘플링 입력으로 데이터 수집회로, (9)는 침대(6)의 Z방향의 위치를 검출하기 위하여 일단을 전원+V에 접속하고, 타단은 접지(接地)하고 또한 가동단을 침대(6)의 Z방향 동작에 연동시킨 가변저항, (10)은 가변저항(9)의 출력 아나로그 신호(S₂)에 따라서, 그 반복 펄스주기 및 펄스폭이 결정되는 제어신호(S₁)를 발생하는 PFM(펄스주파수변조)회로, (11)은 데이터 수집회로(8)에서 얻어지는 피검체(5)의 각접의 X선투과 데이터를 순차 축적하고, 또 소망의 화상처리를 시행하는 기억연산제어부, (12)는 이 기억 연산제어부(11)의 출력에 의하여 피검체(5)의 X선 투과상을 표시하는 표시장치이다. 또한 이 제1도에 있어서 5A, 6A는 침대(6)를 방향으로 이동한 경우의 한 상태를 나타내고 있다.

제2도는 상기 PFM회로(10)의 제1실시예의 상세도이고, 타이머용 IC(집적회로)인 "NE555V"(I₁) 저항(R₁), (R₂), 콘덴서(C₁), (C₂)에 의하여 구성된다.

다음에 상술의 구성에 있어서의 동작을 설명한다.

지금, X선원(3), 고리메이터(4) 및 X선 검출기(7)를 피검체(5)에 대하여 X방향에 대하여 상대적으로일정속도로 이동시킬때, 상기한 부채꼴을 포함하는 평면과 피검체(5)의 관심영역이 교체되는 구간만, X선원(3)에서 X선 비임 XB가 X선 제어장치(1)내의 스위칭소자 (1a)의 개폐에 따라서 간헐적으로 소사되는 것으로 한다. 그리고, 피검체(5) 침대(6)를 방향에 관하여, 이후 관심영역을 진단하려고 관심영역의 X방향에 관한 1단부 위치에 세트하고, X선원(3)에 고리메이터(4)를 개재하여, 피검체(5)에 X선 비임(XB)을 조사하기 시작한다. 이때 X선 검출기(7)의 각셀의 Y방향의 간격에 대응하는 피검체(5)상의 간격 즉, 피검체(5)상에서의 투명 X선 파스의 간격(d₁)에 의하여 피검체(5)의 투과상(透過像)의 Y방향의 공간해상(

像)력은 결정되는데, 이 투과상위에서 X방향 Y방향으로 같은 확대율을 얻기 위하여는 전기한 상대적인 X방향의 이동에 즈음하여 (d₁)의 거리의 이동마다 X선원(3)은 펄스 상(狀)으로 X선 비임(XB)을 발생하고, 또 데이터 수집회로(8)는 X선 검출기 (7)의 출력신호를 샘프링 입력하여 기억, 연산 제어부(11)에 예정의 변환데이터를 전송하지 않으면 안된다. 이것은 전기한 선원-피검체간 거리를 그 가동단이 침대(6)와 연동하는 가변저항(9)으로 검출하고, 그 검출 출력인 아날로그 신호(S₂)를 PFM회로(10)에 입력하고 또 이 PFM회로(10)에서 생성되는 제어신호(S₁)로 X선 제어장치 (1)내의 주회로의 스위칭 소자 (1a)의 개폐 및 데이터 수집회로(8)의 샘플링 타이밍을 제어하는 것으로 실현된다. 예를들면, 전기한 X선원-피검체간 거리가 작은 경우에는 제어신호(S₁)의 반복펄스 주기를 짧게 함으로써, 전기한 스위칭 소자(1a)의 개폐주기, 및 전기한 데이터 수집회로(8)의 샘플링간격을 짧게하면 된다. 이렇게하여, 기억·연산제어부(9)에 순차 격납된 피검체(5)의 각점의 선투과정보에 따라 표시장치(10) 위에는 제3도에 표시하는 것처럼 각 화소(畵素)가 X, Y양방향에서 같은 길이로, 즉 같은 확대율로 표시되기 때문에 정확한 X선투과상이 얻어진다.

다음에, 침대(6)를 이동하여 도시된 5A, 6A의 상태(이것을 A상태라 정의), 즉 전기한 X선원-피검체간 거리가 당초의 상태(0상태라 정의)에 비해서 약

이 된 때에 대하여 설명한다. A상태에서는 X선투과상의 Y방향 공간해상력은 0상태의 약 2배이다. 그런데, 이때 PFM회로(10)의 출력제어신호(S₁)가 0상태와 동일하다면 X방향의 공간 해상력은 O, A 두 상태에서 변화하지 않으므로 표시장치(10)상의 X선 투과상은 제4도와 같이 X, Y방향에서 확대율이 상이해버리고 정밀한 진단에는 적합치 않다. 따라서 전기한 X선원-피검체간 거리를 가변 저항(9)을 검출하고, 0상태의 양 2배의 값의 아날로그 전압신호(S₂)를 만들고 전기한 PFM회로(10)에서, 그 반복주기가 0상태 약

의 제어신호(S₁)를 출력시켜서 전기한 스위칭소자(1a) 및 전기한 데이터 수집회로(8)를 제어한다. 이리하여, 0상태의 다른 A상태 혹은 그 이외의 임의의 확대율일지라도 정확한 확대 X선 투과상을 얻을 수 있다.

이상과 같이하면, 종래의 X선 필름상에 피검체 투과상을 잇는 X선 진단장치에 비하여, 콘트라스트 해상력이 각별히 뛰어난 X선 투과상이 얻어짐을 물론 펄스 상(狀)의 간헐폭사에 의한 필요최소한의 X선폭사에 의하여 피검체의 피폭선량의 대폭적인 저감(低減)도 도모할 수 있다. 그리고 폭넓은 확대율 레인지와 간헐폭사에 의한 샘플링 정도(精渡)의 향상에 의하여, 공간해상력의 점에서도 종래의 X선 필름상에의 투과상에 결코 뒤떨어지지 않는 체내세부의 확대 X선 투과상을 얻을 수가 있다. 또 체내세부각점에서의 X선 투과정보가 디지탈적으로 기억되기 때문에 진단에 적합한 화상처리도 수시로 시행하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은 결코 상기 실시예에만 한정됨이 없이, 그 주지를 변경하지 않는 범위에서 여러가지로 변형해서 실시할 수 있는 것이다.

예를들면, 상기한 실시예에서는 방사선원 및 방사선 검출기로서, 각기 X선원(3)(구체적으로는 X선 관장치), X선 검출기(7)를 사용하였으나 감마선원 및 감마선 검출기로 하여도 좋다.

또 방사선원-피검체간 거리의 검출수단으로서 예를들면, 침대(6)의 일단(피검체에 접촉하지 않는 장소)에 초음파 발생원을 취부하여 초음파를 방사선원에 향해서 송출하고, 그발사파를 침대(6)상에서 수파(受波)검출하여 송수에 요한는 시간에 의하여 거리를 검출하도록 하여도 좋다.

또한, 스위칭 소자로서도, 전자개폐기, 사이리스터 등의 반도체 스위치의 어느 것으로도 구성할 수 있고, 또 X선 제어장치(1)내, 즉 고전압 발생장치(2)의 1차측뿐만 아니라 고전압 발생장치(2)의 2차측에 있어서도 테드로오드(4극관) 스위치 등에 의하여 실시할 수가 있다.

또, 거리검출수단 및 제어신호 발생수단(결국, 상기 실싱예에서는 가변저항 8 및 PFM회로 10을 기존의 CT스캐너에 부가하고, 또 피검체(5)를 유지하는 침대(6)를 Z방향으로 구동하는 수단을 설정하여 다른 부분을 공동구성으로 함으로써, 소망의 단층상을 구하기 위한 슬라이스위치를 극히 정확하게 결정할 수 있게 할 수가 있다.

이상 상술한 바와같이 본 발명에 의하면, 하나의 평면상에 부채꼴을 형성하는 방사선 비임을 발생하는 방사선원과 이 방사선 비임을 각각 예정각도 간격에서 검출하도록 다수 배열된 검출기 셀로되는 방사선 검출기의 양자를 피검체에 대하여 상대적으로 X방향으로 이동시킴으로써 피검체 투과상을 얻는 방사선 진단장치에 있어서 또한 방사선원-피검체간 거리를 변화할 수 있도록 함과 아울러 이 변화에 대응하여 전기 방사선원에서의 방사선의 폭사시간 및 폭사시간 간격, 더 나아가서 방사선 검출기의 출력정보를 샘플링 수집하는 데이터 수집수단의 샘플링, 타이밍을 제어함으로써 소망의 확대율의 고정도(高精減)의 피검체 투과상을 저피폭선량(低被曝線量)으로 얻는 것을 가능토록 하는 방사선 진단장치를 제공할 수가 있다.

Claims

하나의 평면상에서 선형을 형성하는 방사선 비임을 발생하는 방사선원과, 상기 방사선비임을 각각 예정각도 간격으로 검출하도록 다수 배치된 검출기셀로 구성되는 방사선 검출기와, 이 방사선 검출기와 상기 방사선원을 일체로 하여 피검체에 대하여 상대적으로 상기 선형평면에 수직방향으로 이동시키는 구동수단과 상기 방사선검출기의 출력신호를 샘플링입력하여, 다시 예정정보로 변환하는 데이터 수집수단과 상기방사선원과 상기 피검체와의 사이의 거리를 검출하는 거리검출수단과, 이 거리검출수단의 출력신호에 따라 상기방사선원에 폭사시간 및 폭사시간간격 및 상기 데이터 수집수단의 샘플링 타이밍을 결정하는 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단과, 이 제어신호 발생수단에서 발생한 제어신호에 응동해서 상기 방사선원의 폭사를 제어하는 폭사제어 수단과, 상기 데이타수집수단으로 수집된 정보를 축적하여 피검체투과상을 구성하는 기억, 연산제어수단과, 이 기억, 연산제어수단으로 구성된 투과상을 표시하는 표시수단을 구비해서 구성되는 방사선 진단장치.
제1항 기재의 방사선진단장치에서, 방사선원으로서 선관장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 방사선진단장치.
제1항 기재의 방사선진단장치에서, 방사선원으로서 감마선원을 사용하는 것을 특징으로 하는 방사선진단장치.
제1항-제3항의 어느 것에 기재된 방사선진단장치에 있어서, 거리검출수단은 피검체를 지지하는 침대의 소정방향의 동작에 가동단이 연동하는 가변저항을 사용해서 구성한 것을 특징으로 하는 방사선진단장치.
제1항-제3항의 어느것에 기재된 방사선진단장치에 있어서 폭사제어수단은 방사선 발생부의 주회로에 스위치소자를 설치하고, 제어신호발생수단의 출력신호에 의하여 상기 스위치소자의 개폐를 하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 방사선 장치.
제4항 기재의 방사선진단장치에 있어서, 제어신호발생수단은 가변저항의 가동단에 발생하고, 상기 방사선원 피검체란 거리에 대응해서 변화하는 아날로그 전압신호를 입력으로 하는 펄스주파수 변조(PFM)회로를 사용하여 구성한 것을 특징으로 하는 방사선 진단장치.
하나의 평면상에서 선형을 형성하는 방사선비임을 발생하는 방사선원과 상기 방사선비임을 각각 예정각도간격으로 검출하도록 다수 배렬된 검출기셀로 구성되는 방사선 검출기와, 이 방사선 검출기와 상기 방사선원을 일체로 하여 피검체에 대하여 상대적으로 상기 선형평면에 수직의 방향으로 이동시키는 구동수단과, 상기 방사선검출기의 출력신호를 샘플링입력하고, 또 예정의 정보로 변환하는 데이터 수집 수단과, 상기방사선원과 상기 피검체와의 사이의 거리를 검출하는 거리검출수단과, 이 거리검출수단의 출력신호에 따라서 상기 방사선원의 폭사시간 및 폭사시간간격, 및 상기 데이터수집수단의 샘플링·타이밍을 결정하는 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단과, 이 제어신호 발생수단에서 발생된 제어신호에 응동하여 상기방사 선원의 폭사를 제어하는 폭사제어 수단과, 상기 데이터수집수단으로 수집된 정보를 축적하고 피점체투과상을 구성하는 기억·연산 제어수단과, 이 기억·연산제어수단으로 구성된 투과상을 표시하는 표시수단을 구비한 방사선진단장치에 있어서 방사선원, 방사선검출기, 폭사제어수단, 데이터수집수단, 기억·연산제어수단, 및 표시수단을 CT스캐너의 구성요소와 공통으로 하여 CT스캐너를 구성하고, 이 CT스캐너에 거리검출수단 및 제어신호 발생수단의 양자를 부가한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 방사선 진단장치.