(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の、散乱を補正した放射線写真像を生成する方法であって、
1)  前記対象物を、照射に対して部分的に透過性である、既知の物質と既知の厚さを有する幾つかの物体から成りかつ放射線源と前記対象物との間に置かれた遮蔽物体と共に、前記放射線源により放射される放射線量に暴露することにより得られかつエリア検出器により検出された放射線画像を電気信号表示に変換する段階と、
2)  異なる基礎材料の厚さを組合わせて、前記放射線源のスペクトルの減衰を表す較正データを生成する段階と、
3)  前記物体の幾つかの位置について、前記物体による一次照射光子の減衰に基づいて散乱値を推定する段階と、
4)  較正データから、推定された散乱値に対応する物体材料の厚さを求める段階と、
5)  この厚さの値が、物体の実際の厚さに等しいならば、推定された散乱値は実際の散乱値に等しく、そうでない場合は、段階（３）から（４）までが繰り返されるものであり、
6)  前記幾つかの位置において、実際の散乱値間の補間により、散乱画像を生成する段階と、
7)  前記の放射線画像から散乱画像を差し引いて、散乱を補正した画像表示を生成する段階と、および
8)  前記の散乱を補正した画像表示を出力装置へ送って、散乱を補正した可視画像を生成する段階とから構成される、
方法。
【請求項２】
前記較正データは、
(1) 較正画像を生成するために、材料グループの二つの材料の厚さの組合わせにより生じる減衰から、ある材料の減衰特性を演繹できるように、材料グループから選定された二つの基礎材料の厚さの組合わせの１組を、前記対象物の暴露に使用されたものと同一の、前記照射源により放射される照射スペクトルに暴露させ、
(2) エリア検出器の手段により前記較正画像を検出し、そして
(3) 幾つかの予定位置において前記較正画像を読み出すことにより、
生成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
補間が、前記較正データに適用される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
部分的に透過性である材料の前記物体は、較正データを生成するために選定された二つの基礎材料の一つから製造される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
相当材料は、軟質組織相当材料および骨相当材料である請求項２に記載の方法。
【請求項６】
相当材料はアルミニウムとポリカーボネートであり、また物体はアルミニウム製である請求項２に記載の方法。
【請求項７】
物体により生じる前記の別の散乱信号は、
1)  前記物体の位置における信号値Ｉｍおよび前記物体の近隣部の位置における信号値Ｉｚを測定する段階と、
2)  推定される散乱信号値Ｉｓｃａｔ，ｅｓｔの１組について、対応する減衰値−ｌｎ［（Ｉｚ−Ｉｓｃａｔ，ｅｓｔ）／Ｉｏ］および−ｌｎ［（Ｉｍ−Ｉｓｃａｔ，ｅｓｔ）／Ｉｏ］を計算する段階と、ただしＩｏは前記照射源から放射された非減衰照射を表すものであり、および
3)  較正データと、および前記物体の位置における対象物用の第２の基礎材料の相当厚さの推定から、物体の相当厚さｄｓｃａｔを検索して、ｄｓｃａｔが物体の厚さに等しい値Ｉｓｃａｔ，ｅｓｔ（Ｉｓｃａｔ，ｅｓｔのこの値は前記位置におけるＩｓｃａｔに等しい）を見い出す段階とを実施して得られる、
請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、放射線散乱のためにＸ線撮像システムを補正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線撮像システムにおいて、検出された放射線の総光束は、撮像される減衰対象物の構成部分と相互作用しない光子だけではなく、放射線散乱からも構成される。具体的には、エリア検出器を使用するシステムの場合、放射線散乱量は非常に大きいことがある。エネルギー選択撮像のような大クラスの適用装置の場合、この放射線は、エラーの主要な源となることがあり、満足する結果を得るために補正しなければならない。
【０００３】
放射線散乱のためにＸ線撮像システムを補正する良好な方法を探そうとして、多くの研究がなされている。
【０００４】
グリッドまたは空気間隙の使用は、放射線散乱を減少するが、無くすことはできない。吸光光度解析（ＤＸＡ）用などの多くの適用装置の場合、その使用は十分ではない。
【０００５】
散乱を表す幾つかの解析モデルは、それらの一部は点像分布関数を使用しているが、従来の最新技術で提案されている。それらはパラメータを必要とし、そのパラメータの値は、求めるのが難しく、大部分は実験的に見いだすのが難しい。これらのモデルは、一部の適用装置において満足する精度を提供しない。
【０００６】
従来の最新技術において、一部の研究者（  Ｍｏｌｌｏｉ    ＳＹ  ，Ｍｉｓｔｒｅｔｔａ    ＣＡ  、定量二重エネルギー蛍光板透視法における散乱グレア補正、  Ｍｅｄ．  Ｐｈｙｓ．  １９８８；１５：２８９−２９７）は、一定の画素内の検出されたグレーレベルと散乱の部分成分との間の仮説関係を与える、特定用途用の補正表を使用している。その表は、大部分の用途の場合、精度が不十分である概略の予測値である。
【０００７】
従来の最新技術において（  Ｗａｇｎｅｒ    ＦＣ  ，Ｍａｃｏｖｓｋｉ    Ａ  ，Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ    Ｄ、二重エネルギーＸ線投射撮像：散乱された放射線の補正用の二つのサンプリング構成、  Ｍｅｄ．  Ｐｈｙｓ．  １９８８；１５：７３２−７４８）、一つの方法が時々使用され、その方法においては、対象物に対して２回のＸ線照射が実施され、すなわち１回の照射は、対象物上方に置かれる小形鉛円板の配列から成る、円板サンプラーで実施され、他の１回は円板サンプラー無しで実施される。各円板の影部においては、散乱された放射線だけが検出され、この影部における画素値の平均は、放射線散乱の値を示す。放射線散乱のサンプル値を通して低周波数面を調整させることにより、全体画像における放射線散乱の予測値が得られる。散乱を補正した画像は、第２の画像から散乱面を差し引いて得られる。この方法の欠点は、対象物を２回投射しなければならない点である。医療用途において、このことは、患者（対象物）が、多量の放射線量を受け、かつ２回の投射間で移動していることがあることを意味する。円板サンプラーと検出器を迅速に切り換えようとするならば、システムは機械的に複雑になる。円板サンプラーでのＸ線照射だけが実施される、鉛製ビーム停止部材を使用した、この方法の他の実施方法は、対象物についての全ての情報が、放射線停止部材の下で失われるという欠点を有する。これは、重大な欠点となることがある。
【０００８】
従来の最新技術において、文献（Ｓｈａｗ    Ｃ  、一次画像信号と散乱画像信号とを同時に得る新規な手法、  ＳＰＩＥ    Ｖｏｌ．  １６５１    Ｍｅｄｉｃａｌ    Ｉｍａｇｉｎｇ    ＶＩ：Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  （１９９２），ｐ．２２２−２３３）に最近提案された、散乱放射線を補正する他の方法は、一次変複調（ＰＭＤ）手法である。一次Ｘ線分布は、同一の材料と厚さの２個のフィルタを対象物のＸ線管と検出器側とに置いて、変調および復調される。この変複調プロセスにより、画像の選定された領域における散乱信号が減少する。それは、全体の一次信号分布を変えないままの状態にする。散乱放射線の信号減少は、測定されて、選定された領域における散乱放射線信号の予測に使用できる。ＰＭＤ手法は、それにより一次信号と散乱信号を同時に得ることができるが、二つの主な欠点を有する。すなわち、一つは散乱放射線の減少が、位置、散乱形状および患者などにどのように関係しているか不明である点と、他の一つは、変調器と復調器を整合することは実際上不可能である点である。したがって、それらの結果は、概略の予測値に基づいており、精度が減少する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術の方法の欠点を克服することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、撮像される対象物の１回だけの投射により、対象物の任意の位置における一次放射線分布に関する情報を失うことなく、高度の精度で画像における散乱放射線成分の計算を可能にすること、およびこの放射線散乱についての対象物の画像の補正を可能にすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の段階から構成される、対象物の散乱を補正した放射線写真画像を生成する方法により達成される。すなわち、その方法は、
1)  前記対象物を、照射に対して部分的に透過性である、既知の物質と既知の厚さを有する幾つかの物体から成りかつ放射線源と前記対象物との間に置かれた遮蔽物体と共に、前記放射線源により放射される放射線量に暴露することにより得られかつエリア検出器により検出された放射線画像を電気信号表示に変換する段階と、
2)  異なる基礎材料の厚さを組合わせて、前記放射線源のスペクトルの減衰を表す較正データを生成する段階と、
3)  前記物体の幾つかの位置について、前記物体による一次照射光子の減衰に基づいて散乱値を推定する段階と、
4)  較正データから、推定された散乱値に対応する物体材料の厚さを求める段階と、
5)  この厚さの値が、物体の実際の厚さに等しいならば、推定された散乱値は実際の散乱値に等しく、そうでない場合は、段階（３）から（４）までが繰り返されるものであり、
6)  前記幾つかの位置において、実際の散乱値間の補間により、散乱画像を生成する段階と、
7)  前記の放射線画像から散乱画像を差し引いて、散乱を補正した画像表示を生成する段階と、および
8)  前記の散乱を補正した画像表示を出力装置へ送って、散乱を補正した可視画像を生成する段階とから構成される。
【００１２】
この方法は、多色照射線を放射する照射源の手段により対象物の暴露をする場合に特に有利である。
【００１４】
基礎材料は、人体における有機物質の減衰特性を、そのような基礎材料の組合わせにより生じる減衰から演繹できるような特性を有する材料である。
【００１５】
一次光子は、非散乱で透過される放射線の光子である。
【００１６】
特定の実施例において、前記対象物と前記遮蔽物の組合わせの放射線画像は、光刺激性蛍光面から成るエリア検出器の手段により検出され、そこにおいて前記放射線画像は、照射を刺激する手段で前記蛍光面を走査することにより、読み出され、さらに刺激で放出される光を検出し、検出された光を電気信号に変換することにより電気信号表示に変換される。
【００１７】
部分的に透過性である物体の手段とは、照射源（例えばＸ線源）  により放射される照射に対して部分的に透過性である材料の物体を一般に意味するので、部分的に透過性である物体が、撮像される対象物と共に、照射に暴露されると、一次放射線信号が減少するが、撮像される対象物の情報は、物体の位置において失われない。
【００１８】
下記において、用語「部分的に透過性である遮蔽物体」は、既知の材料と既知の厚さを有する複数の部分的に透過性である物体から成る遮蔽物体を指す（Ｘ線源から前記の部分的に透過性である物体を通して検出器まで真っ直ぐ投射されるＸ線により分かるように）  。
【００１９】
部分的に透過性である物体の部位は小さいので、前記の部分的に透過性である物体の直ぐ近隣部の下側およびその内側の散乱された放射線量は同一であると推定できる。
【００２０】
散乱を補正した画像を生成するのに使用される出力装置は、レーザプリンタまたは感熱プリンタのようなハードコピー装置でもよく、また代わりに、モニターのようなソフトコピーを生成する装置でもよい。
【００２１】
本発明の方法は、以下の着想に基づいている。
すなわち本発明の特徴は、既知の材料と既知の厚さを有し、かつＸ線源と撮像される対象物との間の撮像システムに置かれる部分的に透過性である物体を使用して、画像の特定の位置における散乱した放射線を計算することにある。その部分的に透過性である物体の部位（または帯片が使用されるならば、物体の幅）  は小さいので、画像において、前記の部分的に透過性である物体の直ぐ近隣部の下側と内側とにおける散乱された放射線量は同一と想定される（帯片が物体として使用される場合、帯片（この帯片はその幅と比べて長い）  と直角をなす直ぐ近隣部の下側と内側とにおける散乱された放射線量は同一と想定される）  。部分的に透過性である物体の影部の内側とその直ぐ近隣部の内側とにおける信号を測定することにより、部分的に透過性である物体の位置における放射線散乱成分を計算できる。
【００２２】
物体の下側の放射線強度信号は、前記物体の側部の信号と比較して付加的に減衰される。単色照射源の場合、部分的に透過性である物体の厚さ、前記物体の材料の種類およびその照射源の光子エネルギーは既知であるので、その付加減衰係数は既知である。本発明に従うＸ線撮像システムの一実施例の場合、その物体の位置における対象物の画像の放射線散乱成分は、ついで前記物体の下側と周りで検出された両方の信号から信号Ｑを差し引いて得られる。信号Ｑを差し引いた後に、部分的に透過性である物体の下側の信号を、信号Ｑを差し引いた後に、前記物体の周りの信号で除したものが、前記付加減衰係数に等しいならば、信号Ｑは、前記物体の位置における画像の実際の放射線散乱成分である。
【００２３】
多色照射源の場合に前記付加減衰係数は、ビーム硬化の結果、対象物の画像の異なる位置において異なることがある。光子エネルギーの場合にスペクトルはあまり広くないので、付加減衰係数に対するビーム硬化の影響をある程度まで無視でき、また画像の一定位置における付加減衰係数を、前記位置において検出された強度に基づいて予測できる。
【００２４】
本発明に従うＸ線撮像システムの特定の実施例において、その実施例は、従来のＸ線源（多色Ｘ放射線を有する）  を使用する医療用途に特に有用であり、またその用途に限定されないが、既知の基礎材料で計算を実施して、対象物の画像における放射線散乱成分を正確に計算できる。この計算は、画像が、二つの基礎材料の厚さの組合わせ１組から成ることを意味する。この画像は、同一の環境（すなわち、同一のＸ線源とＸ線源のパラメータ（スペクトル）  、同一の形式の検出器）  の下で、対象物の画像として撮像される。
【００２５】
下記は、従来の最新技術から知られている（Ａｌｖａｒｅｚ  Ｒ．，  Ｍａｃｏｖｓｋｉ  Ａ、コンピュータ化したＸ線トモグラフィにおけるエネルギー選定再構成、Ｐｈｙｓ．  Ｍｅｄ．  Ｂｉｏｌｏｇｙ，  １９７６，  Ｖｏｌ．２１，  Ｎｏ５，  ７３３−７４４）。
すなわち、人体における全ての有機物質のように、一定グループの材料の場合、および診断放射線学に使用される光子エネルギーの範囲の場合、材料の各厚さ組合わせのＸ線減衰特性は、二つの選定された基礎材料の二つの相当厚さの組合わせにより表すことができる。
【００２６】
我々の場合にそれは、画像の各画素において、撮像される対象物は、減衰特性に関する限り、前記基本材料の相当厚さの組合わせにより表すことができることを意味する。
【００２７】
前記グループに属する部分的に透過性である物体のために、ある種類の材料を選定するならば、前記物質は、前記基礎材料の相当厚さの２層の組合わせに分解できる。
【００２８】
この計算のデータに基づいて、対象物の画像内の前記物体の位置における放射線散乱信号の予測に応じて、かつ前記物体の位置の下側と側部の前記画像内のものである全信号（＝一次放射線信号＋放射線散乱信号）に応じて、前記物体の厚さを計算できる。
【００２９】
実際の放射線散乱信号は、計算された物体厚さが前記物体の実際の厚さに等しくなる場合の信号である。
【００３０】
放射線散乱の周波数が空間的に限定されるので、部分的に透過性である物体の量を限定する必要がある。それが必要な場合、下側で信号が非常に変わる物体を考慮することができない。選定された物体の位置において画像内の放射線散乱信号を計算した後、放射線散乱面は、補間により得られて、前記画像から差し引かれる。
【００３１】
部分的に透過性である物体により、一次放射信号は余分に減少するが、撮像される対象物についての情報は、物体の位置において失われない。
【００３２】
【実施例】
本発明に従うシステムおよび／または方法の二つの基本的で好ましい実施例を、単色または準単色Ｘ線の場合、および多色Ｘ線の場合について一般的に説明する。図１は多色Ｘ線の場合を示し、また図１０は単色Ｘ線の場合を示す。多色放射線の場合から説明を始める。
【００３３】
図１は、本発明に従うＸ線撮像システムおよび散乱を補正する方法の概略図を示す。この実施例の方法とシステムは、多色Ｘ線源の場合の好ましい実施例に使用されるが、単色Ｘ線源にも使用できる。この実施例において、散乱放射線成分を計算したい、対象物のＸ線画像が撮像され、また対象物の撮像に使用されたものと同一の光子エネルギーのビーム硬化の影響が得られる計算が実施される。この計算データ、および部分的に透過性である物体の小片の下側における画像内の信号と、その小片の直ぐ側部の信号とは、部分的に透過性である物体の前記小片の下側における画像内の前記信号を散乱された放射線について補正するのに役立ち、散乱された放射線の等しい予測量が、両方の信号から差し引かれる。および部分的に透過性である物体の小片の実際の厚さを知れば、この計算データにより、二つの補正された信号（＝一次放射線信号）の組合わせが可能かどうかが分かり、それは、散乱された放射線の適正量が差し引かれたときにだけ、ほぼ可能となる。
【００３４】
図１を参照すると、Ｘ線管１（明示的に示されない電子制御回路を設けた）からのＸ線は、部分的に透過性である遮蔽物体（Ｘ線放射に対して部分的に透過性の）  を通して、かつ対象物３を通して検出器へ向けて投射される。
【００３５】
この実施例において、部分的に透過性である遮蔽物体は、一定厚さの透明合成樹脂板７から構成され、その遮蔽物体上に複数のアルミニウム円筒２が載置される。
【００３６】
この実施例において、検出器は、カセット６内においてＸ線刺激性蛍光物質の層で被覆されたシート５と、および読み出し装置８とから構成される。
【００３７】
一般に本文において、部分的に透過性である遮蔽物体とは、Ｘ線源１と対象物３との間で、対象物上の部位を通して分布され、かつ既知の材料と既知の厚さ（Ｘ線源から前記の部分的に透過性である物体を通して検出器まで直進するＸ線により見られる厚さに等しい）を有する、複数のＸ線に対して部分的に透過性である物体を意味する。
【００３８】
図１の好ましい実施例において、板７は、部分的に透過性である物体を保持するのに使用されるが、またその物体を保持する他の方法も可能である。
【００３９】
本発明に従う方法を使用する場合に欠かせないのは、部分的に透過性である物体の厚さが既知であるということである。
【００４０】
透明合成樹脂板７は、Ｘ線に対して透過性である他の材料も可能であるが、選定される。その理由は、透明合成樹脂は、硬質であるので、一定厚さに保持でき、またＸ線の減衰をできるだけ少なくできることに加えて、平面輪郭を明確に保持できるからである。
【００４１】
部分的に透過性である物体２は、円筒の形状を有する必要はなく、好ましい一実施例においては円筒の形状を有し、また他の好ましい実施例においては帯片の形状を有する。
【００４２】
これらの部分的に透過性である物体２の材料は、アルミニウムである必要はないが、好ましい実施例においてアルミニウムは、較正システム４において基礎材料としてのアルミニウムとポリカーボネートの使用と組合わせて、これらの物体用の材料に使用される。
【００４３】
さらに本文において、何故この選定が好ましいかが明らかになる。
【００４４】
スクリーンは、可視と赤外線の範囲の光に対して不透明であるカセット６内に保持される。スクリーン５上の刺激性蛍光物質は、Ｘ線により暴露された後に励起の状態になる特性を有する。励起された状態の原子は、特定の波長の光刺激を受けると、当初の状態に戻るときに異なる波長を有する光を放射できる。放射される刺激された光の量は、蛍光物質により当初吸収されたＸ線量に比例する。
【００４５】
刺激性蛍光スクリーン上に記憶された潜像を読み取る場合に、読み出し装置８が使用され、その装置は、コンピュータにおけるディジタル書き込みと組合わせられた光学電子的読み出し手法に基づいている。
【００４６】
図１の実施例において我々は、カセット６内の蛍光物質シート５に読み出し装置８を加えたものを検出器と呼ぶ。勿論、他の種類の検出器を使用できる。
【００４７】
画像読み出し装置の一実施例は、図２に示される。図２において、Ｘ線に暴露された光刺激性蛍光シート５が示される。この放射線画像読み出し装置において、光刺激性蛍光シート５上に記憶された潜像は、蛍光シートを、レーザ９により放射される刺激光線で走査して読み出される。
【００４８】
刺激光線は、検流計式偏向装置１０の手段により主走査方向に従って反射される。走査方向に直角の方向に蛍光シートを移送することにより、第２の走査動作が実施される。集光器１１は、放射された刺激光線で得られた光を光学式倍率器へ送り、そこで光は、電気信号に変換され、次にサンプル−保持回路１３によりサンプリングされて、アナログ／ディジタル変換器１４の手段によりディジタル信号へ変換される。その信号は、開平増幅器へも印加されるので、「当初すなわち原」画像とも呼ばれる信号を表すその出力画像は、印加された暴露値の平方根に比例する信号であると共に、大きい画素マトリックス（例えば２０４８×２４６４画素）  における画素を表す信号である。
【００４９】
［対象物の画像の検出］
図１を再び参照すると、印加された暴露値の平方根に比例する信号は、１７で二乗され、対象物の画像であるＩＭＡＧＥ  Ａ  １８を示し、それは、蛍光シート５により吸収されたＸ線に比例する信号Ｉ（ｘ，ｙ）（画像の画素座標ｘおよびｙに応じて）を表す。Ｉの値に使用されるビット数は、所要のグレー値の解像度に従って選定できる。図１の実施例において、撮像される対象物として胸郭が選定される。勿論他の対象物も可能である。
【００５０】
［非減衰光ビームの測定］
図１の実施例において計算の大部分は、手段が減衰強度の非減衰強度に対する比の対数を意味するならば、その手段により正規化された強度で実施される。
【００５１】
この本文において「減衰強度」とは、対象物３と部分的に透過性である遮蔽物体（２，７）がＸ線源１とカセット６の間に位置決めされる場合、カセット６内の刺激性蛍光シート５により吸収されるＸ線（画素座標（ｘ，ｙに応じて）を意味し、また「非減衰強度」とは、対象物３、部分的に透過性である遮蔽物体（２，７）または他の対象物がＸ線源１とカセット６の間に位置決めされない場合、カセット６内の刺激性蛍光シート５により吸収されるＸ線を意味する。この非減衰光子ビームは、分離画像を撮像する以外の方法では、適切に測定および計算できないことが多い。
【００５２】
この理由のために好ましい実施例において、第２の画像は、ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８と全く同一の形式の検出器とＸ線源およびＸ線源パラメータ（  ｘＶ  、ｍＡｓ  、焦点合わせ）を使用して、かつカセット６内の刺激性蛍光シート５に対するＸ線源１の全く同一の相対位置を使用して撮像される。読み出し装置と二乗装置は、シート５に記憶されたＸ線を画像ＩＭＡＧＥ  Ｂ  １９へ変換し、その画像は、ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８の場合と同一の比例係数で、蛍光シート５に吸収されたＸ線に比例する信号Ｉ０  （ｘ，ｙ）（画像の画素座標ｘおよびｙに応じて）を表す。通常ＩＭＡＧＥ  Ｂ  １９は、ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８の直後または直前に撮像されるが、これは必ずしも必要ではない。
【００５３】
［較正］
本発明に従えば、較正が実施され、それにより、部分的に透過性である物体の位置において対象物の画像ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８内の放射散乱信号を正確に計算でき、その物体は図１の実施例において２で示される。この較正は医療用途に特に有用であるが、それに限定されない。
【００５４】
図１の同一の実施例において、第３の画像のＩＭＡＧＥ  Ｃ  ２０が、この目的のために撮像される。前述したように、この較正により、部分的に透過性である物体の位置においてＩＭＡＧＥ  Ａ  １８内の放射散乱信号を正確に計算できなければならない。
【００５５】
一実施例（図１に図示される）において、画像は、ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８およびＩＭＡＧＥ  Ｂ  １９の場合と同一の方法で撮像されるが、この場合に撮像される対象物は、異なるＸ線吸収作用を有する二つの異なる材料の厚さ４の組合わせである。これらの２つの材料は、ほぼ二つの物理的プロセス、すなわちコンプトン散乱と光電吸収とを通して、大部分のＸ線管の範囲のエネルギーのＸ線光子と相互作用する材料のグループに属する。
【００５６】
従来の最新技術から知られているように、このグループの二つの材料は、基礎材料として選定でき、これはここでは、グループの他の全ての材料のＸ線減衰係数は、二つの材料のものを線形に組合わせて見い出すことができることを意味する。
【００５７】
医療用途の場合の好ましい実施例において、この二つの材料はそれぞれ、軟質組織相当材料および骨相当材料であるように選定されることが多い。他の材料も基礎材料として選定できる。
【００５８】
較正データを得る目的で、所謂較正ファントムを使用するのが有利である。
【００５９】
所要の較正データを得るのに適切な放射線写真ファントムは、
（ａ）  エリア検出器とＸ線源との間に位置決めされる容器で、好ましくは円筒形容器の１組と、
（ｂ）  前記容器のそれぞれに設けられる、異なる厚さの基礎材料の幾つかの組合わせと、および
（ｃ）  容器のそれぞれがＸ線源へ向けられるような位置において前記容器を保持する枠とから一般に構成される。
【００６０】
一実施例において、この較正ファントムは、基礎材料の厚さの幾つかの組合わせが充填される３６個の円筒形容器から構成される。この実施例において基礎材料は、アルミニウムとポリカーボネートである。
【００６１】
容器を保持しかつ放射源に向ける枠は、二つの平行に位置した板から成る。
【００６２】
第１の所謂台板は、円筒形容器が嵌まる幾つかの窪みを有する。
【００６３】
この台板は、好ましくは金属板であり、その金属板には、窪み間に鉛層が設けられるので、Ｘ線は容器間の位置における板を貫通できず、したがって検出器を散乱に暴露することができない。
【００６４】
この板の上方の一定の距離の所に、この例でこの距離は１２  ｃｍ  に等しいが、支持板と呼ばれる第２の板が設けられる。この支持板は、幾つかの孔を有し、それを通して円筒形容器が向けられる。支持板における孔の位置は、台板に関する支持板の位置と共に、円筒形容器全てが照射源に向けられるように設定される。
【００６５】
一実施例において円筒形容器は、台板の中心から上方に計られた既知の距離の所に、この例では１５０  ｃｍ  であるが、位置する単一の点に向けられた。
【００６６】
支持板は、固定接続の手段により台板の上方に保持できる。
【００６７】
代わりに支持板は、移動可能にできる。移動可能支持板は、較正データを、照射源の異なる位置について、すなわち照射源と検出器との間の１組の距離について得る必要がある場合に好ましい。
【００６８】
移動可能支持板により、円筒形容器を向ける方向を変更でき、それにより容器を、一定範囲の距離内の幾つかの個別距離で位置決めされる放射源に向けることができる。
【００６９】
支持板は、枠に関して放射源の距離が一定になるように固定でき、また一定範囲内での他の距離について変更できる。
【００７０】
例えば、放射源と検出器との間の距離が二倍になると、台板と支持板との間の距離も、円筒形容器が放射源に向けられるように、同様に二倍にされることになる。
【００７１】
台板と、および台板の中心から最も遠く離れている円筒形容器の軸との間の角度変化は、支持板の変位により生じるが、比較的小さい。台板と支持板との間の距離を変えるときに必要である、支持板における開口部の直径の変化も、したがって比較的小さく、また台板内の容器の非剛性固定により埋めることができる。この非剛性固定は、例えば、円筒と台板との間で台板内の窪みに位置決めされる弾性変形物質の手段により実現できる。
【００７２】
容器の内壁には、散乱された放射線が壁を通して容器内部に貫通できないように、好ましくは鉛層が設けられる。
【００７３】
また容器内の上部材料、すなわち放射源に面する材料の上端には、鉛製ビーム停止部材が設けられ、前記ビーム停止部材は、上部材料の上面の一部だけを被覆する。この鉛製ビーム停止部材により、ビーム停止部材下側の散乱された放射線の測定ができる。
【００７４】
事実、この適用において、基礎材料の厚さの組合わせによるＸ線での減衰にだけ興味があるので、散乱された放射線の影響を無くす必要がある。この目的のために、円筒形の鉛製ビーム停止部材は、各円筒形容器の内の上部基礎材料の表面の中心に設けられる。
【００７５】
次に、鉛製ビーム停止部材の影部における散乱された放射線は、測定されて、鉛製ビーム停止部材の近隣部において検出された信号から差し引かれる。
【００７６】
正確な測定を実現するために、容器の断面の寸法および基礎材料の各片の寸法が十分に大きい必要がある。
【００７７】
好ましくは、全ての円筒形容器の直径は同一である。基礎材料は、好ましくはその材料が容器の内側に十分に良く嵌まるように容器の直径よりも僅か小さい直径を有する円筒形状で設けられる。
【００７８】
図１の実施例において、較正画像ＩＭＡＧＥ  Ｃ  ２０は、ＩＭＡＧＥ  Ｂ  １９と組合わせられて、較正データ２５を生成する。ＩＭＡＧＥ  Ｂ  １９の信号ＩＯ  （ｘ，ｙ）は、基礎材料の一定厚さの組合わせについて、減衰強度信号と非減衰強度信号（較正ファントムがＸ線源と検出器との間に位置決めされない場合）  の比を計算するのに使用される。この比の負対数は、２５×Ｔ（Ｓ（ε），α，  β）で表され、そこにおいて、Ｓ（ε）は光子エネルギーεに応じた、Ｘ線源のスペクトル（光子エネルギーの相対分布を表す）であり、αおよびβは二つの基礎材料の厚さである。「減衰」という名称をパラメータＴに与えると、Ｔは、前記スペクトルＳ（ε）について、基礎材料の厚さに応じる減衰を示すことが分かる。より一般的に言えば、検出器のＸ線吸収が、光子エネルギーεに応じた吸収係数を表すａｂｓ（ε）  に関しエネルギー依存性である検出器が使用されるならば、Ｔは、「合計」スペクトルＳ′（ε）＝Ｓ（ε）．ａｂｓ（ε）に依存すると言える。したがって、Ｔは下記の関係式により示される。
【数１】
0003560374.tif 000002
【数２】
0003560374.tif 000003
【００７９】
上述した光刺激性蛍光シートのＸ線吸収は、事実エネルギー依存性であり、また平明に言うと、スペクトルについては、検出器のエネルギー依存吸収係数の寄与に常に留意する必要がある。
【００８０】
好ましい実施例において、較正データは、基礎材料の厚さの解析関数Ｆ（α，  β）  ＝Ｔ（α，  β）に適合される。そのような解析関数Ｆ（α，  β）  の一例（例えば主要ＨＮで提案された、Ｆｅｎｓｔｅｒ  Ａ  、二重エネルギー撮像への適用による、Ｘ線撮像システムの対数−信号および対数−分散の関数の解析的近似、Ｍｅｄ．  Ｐｈｙｓ．１８（５）、９月／１０月、１９９１、８６７−８７９）は下式の通りである。
0003560374.tif 000004
ここに、パラメータａｉ  （ｉ  ＝０，１，．．．，６）は、使用されたスペクトルおよび検出器に依存し、また適合手順において、例えば、非線形最小二乗の問題についてのＬｅｖｅｎｂｅｒｇ  −Ｍａｒｑｕａｒｄｔ  算法（  Ｇｉｌｌ  ＰＥ、Ｍｕｒｒａｙ  Ｗ．，  Ｗｒｉｇｈｔ  ＭＨ、実用最適化（  Ａｃａｄｅｍｉｃ  、ロンドン、１９８１）、ｐｐ．  １３６−１３７，  １４０−１４１）の助けにより計算できる。モデルＦ（α，  β）は、非常に正確であり、本発明に従う散乱された放射線信号の一層精確な計算を可能とする。これを満足する他のモデルも可能であり、示されたモデルは単に一例である。
【００８１】
他の実施例において、較正は対象物の撮像とは関係なく実施できるが、対象物用と同一のスペクトルの光子エネルギー、および同一形式の検出器を使用する必要がある。同一スペクトルのＸ線源と同一形式の検出器を使用して、数種類の対象物がＸ線源により撮像されるとき、全てのこれらの画像について、１回だけの較正で済むので、常に同一の較正データを使用できる。
【００８２】
好ましい実施例において、較正は上述したように実施されるが、スペクトルＳ′（ε）について基礎材料の厚さに応じた減衰を得るために、任意の代わりの方法を使用してもよい。
【００８３】
その好ましい実施例の場合、そこでは、アルミニウム（α）  およびポリカーボネート（β）が較正材料として使用され、アルミニウム円板が部分的に透過性である物体として使用され、また人体または動物の体が撮像される対象物として使用されるが、画像ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８における円板の影部の位置２８において、散乱された放射線信号をどのようにして計算できるかを説明する。他の対象物、他の基礎材料および他の散乱された放射線信号の場合、計算方法は、本質的に同一のままである。
【００８４】
画像ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８の一定位置（ｘ，ｙ）において、対象物は、（上述したように）  アルミニウム（α）  の厚さとポリカーボネート（β）の厚さとの組合わせにより表すことができる。この組合わせにより、Ｘ線源および検出器には関係なく、前記位置（ｘ，ｙ）における対象物と同一の減衰（散乱された放射線が考慮されていない場合）が示される。
【００８５】
円板２８の場合、図１のＩｚ  で表される、円板の下側の画像ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８における信号、およびＩｍ  で表される、円板の直ぐ側部の信号は、円板の半径が十分小さいならば、ほぼ同一の散乱された放射線成分Ｉｓ  を有する。円板の下側および側部の強度の他の概略図が、図１１に示される。図１１において、円板２および対象物３が、その下側にある強度Ｉｚ  とＩｍ  および散乱された放射線成分Ｉｓ  と共に、示される（透明合成樹脂板は、対象物の一部として見ることができるので、明示的に示されない）  。散乱された放射線成分は、一次放射線成分と比べて、非常に低い周波数成分である。この散乱された放射線成分Ｉｓ  が、信号Ｉｚ  およびＩｍ  から差し引かれるならば、二つの信号間の差（Ｉｚ  −Ｉｓ  ）および（Ｉｍ  −Ｉｓ  ）が、アルミニウム円板を通る付加減衰により生じる。基礎材料に関して言えば、対象物プラスその上方のアルミニウム円板は、基礎材料の厚さ（α，  βｚ  ＋ｄ）＝（α，  βｍ  ）  、アルミニウムの厚さプラス円板無しの対象物の基礎材料厚さ（α，  βｚ  ）  により表すことができる。
【００８６】
二つの信号（Ｉｚ  −Ｉｓ  ）および（Ｉｍ  −Ｉｓ  ）が、円板の位置において信号Ｉ０  により除され、かつそれぞれＴｚ  およびＴｍ  で表される、（Ｉｚ  −Ｉｓ  ）／Ｉ０  および（Ｉｍ  −Ｉｓ  ）／Ｉ０  の負対数を利用するならば、これらの減衰値Ｔｚ  およびＴｍ  は（α，  βｚ  ）  および（α，  βｍ  ）  によりそれぞれ得られる減衰値に等しい。
【００８７】
この事実は図３において示される。すなわちＴは、使用されたＸ線源スペクトルおよび吸収係数ａｂｓ（ε）  を有する検出器について、基礎材料の厚さαおよびβに応じた減衰を表す。前記の基礎材料の厚さ（α，  βｚ  ）  および（α，  βｍ  ）  に対して、対応する減衰値Ｔｚ  およびＴｍ  、ならびに部分的に透過性である物体の厚さｄが示される。
【００８８】
再び図１を参照すると、部分的に透過性である物体の位置におけるＩＭＡＧＥ  Ａ  １８内の信号の散乱された放射線成分Ｉｓ  の計算２４は、下記の着想に基づいており、それは、本発明に従う方法にとり基本的なものである。
【００８９】
部分的に透過性である物体の厚さｄは既知であり、また一定値Ｉｓ ｅｓｔを、部分的に透過性である物体の位置におけるＩＭＡＧＥ  Ａ  １８の散乱された放射線成分の予測値であると仮定すると、Ｉｓ ｅｓｔ＝（Ｉｓ  ＋ΔＩｓ  ）となり、これは絶対エラーΔＩｓ  を有するＩｓ  の適正でない予測値である。
【００９０】
このＩｓ ｅｓｔを両方の測定された信号Ｉｚ  およびＩｍ  から差し引くと、Ｉｚｄ ｅｓｔ（＝Ｉｚ  −Ｉｓ ｅｓｔ）  およびＩｍｄ ｅｓｔ  （＝Ｉｍ  −Ｉｓ ｅｓｔ）の組合わせは、この本文でさらに示されるように、ΔＩｓ  がゼロでない場合に遮蔽物体が実際の厚さ以外の厚さを有するならば可能である。
【００９１】
この較正データにより、値Ｉｚｄ ｅｓｔ  およびＩｍｄ ｅｓｔ  に応じて、部分的に透過性である物体の厚さｄ ｃを計算できる。
【００９２】
さて、この較正データを使用して、散乱された放射線成分Ｉｓ ｅｓｔの各予測値について（αの値を与えて）  、遮蔽物体の厚さｄ ｃが実際の厚さｄに等しくなるように、Ｉｚｄ ｅｓｔ  およびＩｍｄ ｅｓｔ  の組合わせが見い出されるまで、遮蔽物体の対応する厚さｄ ｃを計算する。
【００９３】
この好ましい実施例において、部分的に透過性である物体用のアルミニウムと、およびアルミニウムとポリカーボネートでの較正とを使用して、下記のように遮蔽物体の厚さを計算できる。
すなわち図４は、この計算を図示したものである。計算を明確にするために、（ｄ ｃ−ｄ）は、予測値Ｉｓ ｅｓｔ（またはエラーΔＩｓ  ）  の単調に増加する関数であることを先ず示す必要がある。ポリカーボネートの一定厚さαについて、予測される散乱された放射線成分Ｉｓ ｅｓｔに応じた減衰（Ｔｚ  ＋ΔＴｚ  ）および（Ｔｍ  ＋ΔＴｍ  ）を計算する。Ｉｄｚ＝Ｉｚ  −Ｉｓ  およびＩｄｍ＝Ｉｍ  −Ｉｓ  を使用し、かつΔＩｓ  ＜＜Ｉｄｚと仮定すると、下記のように表すことができる。
【数３】
0003560374.tif 000005
【００９４】
アルミニウム厚さの差（図４）βｍ  ＋Δβｍ  −（βｚ  ＋Δβｚ  ）は、アルミニウム円板の計算された厚さｄ ｃに等しい。この厚さｄ ｃマイナス実際の厚さｄは、予測される散乱された放射線成分Ｉｓ ｅｓｔの単調に増加する関数であることが容易に分かる。一定の相当厚さαのポリカーボネートの場合、シフトΔＴはシフトΔβに対応する。ΔＴの値が小さい場合、下記の式が得られる。
【数４】
0003560374.tif 000006
【００９５】
これは、円板の下側および側部の信号の場合に有効である。図１の実施例において、較正データは解析関数Ｔ（α，  β）（前述した通りの）  に適合されるので、Ｔの導関数は、解析的に計算できる。これは厳密に要求されるものではないが、これにより精度が向上する。
【００９６】
（ｄ ｃ−ｄ）について下記の式が得られる。
ｄ ｃ−ｄ＝（βｍ  ＋  Δβｍ）−（βｚ＋Δβｚ）−（βｍ−βｚ）＝  Δβｍ−Δβｚ
【００９７】
αの一定値についての（βｍ  ＋Δβｍ  ）  および（βｍ  −Δβｚ  ）  それぞれの値は、較正データにおいて、（Ｔｍ  ＋ΔＴｍ  ）および（Ｔｚ  ＋ΔＴｚ  ）それぞれに対応するβの各値を捜して求められる。
【００９８】
さらに下記の式が得られる。
【数５】
0003560374.tif 000007
ここに、Ｋは、  ｅｘｐ（Ｔｍ  ）＞  ｅｘｐ（Ｔｚ  ）および
【数６】
0003560374.tif 000008
であるので、正の定係数である。
ΔＩｓ  の値が大きい場合、（ｄ ｃ−ｄ）とＩｓ ｅｓｔとの間の関係は、もはや線形ではないが、図５に示されるような代表的な形状を有し、そこにおいてＩｓ  は、実際の散乱された放射線信号である。
【００９９】
［散乱された放射線係数の計算］
それで図４に戻り参照すると、散乱された放射線成分Ｉｓ  の計算は、下記のように実施される。αの適正値について、およびＩｓ ｅｓｔの各予測値について（ｄｃ−ｄ）を計算するならば、関数（ｄ ｃ−ｄ）対Ｉｓ ｅｓｔのゼロを交差する点はＩｓ  の値を示す。
【０１００】
（ｄ ｃ−ｄ）を計算する場合、図１の好ましい実施例において、Ｔ（α，  β）  の値について、またはＴ（α，  β）の導関数の値について、解析関数Ｆ（α，  β）の値、およびＦ（α，  β）の導関数の値が使用される。散乱された放射線成分のＩｓ ｅｓｔの予測値に対して、対応する値（Ｔｍ  ＋ΔＴｍ  ）および（Ｔｚ  ＋ΔＴｚ  ）が使用される。
【０１０１】
αの特定の値について、下記の式が得られる。
【数７】
0003560374.tif 000009
【０１０２】
βｍ ｅｓｔに対して唯一の解、およびβｚ ｅｓｔに対して唯一の解がある。βｚ ｅｓｔ（βｍ ｅｓｔ）の値の見い出しは、β軸を小さい間隔βｉ  ＝ｉ＊  δ（ｉ＝０，１，．．．）に分割し、かつＦ（α，  βｉ  ）  の値を計算して、実施できる。次の段階は、間隔［ｉｚ  ＊  δ，  （ｉｚ  ＋１）＊  δ］および［ｉｍ  ＊  δ，  （ｉｍ  ＋１）＊  δ］を捜すことであり、その場合下記の通りとする。
Ｆ（α，ｉｚ  ＊  δ）＜Ｆｚ  ＋ΔＦｚ  ＜Ｆ（α，（ｉｚ  ＋１）＊  δ）
Ｆ（α，ｉｍ  ＊  δ）＜Ｆｍ  ＋ΔＦｍ  ＜Ｆ（α，（ｉｍ  ＋１）＊  δ）
【０１０３】
βｚ ｅｓｔおよびβｍ ｅｓｔの値は、線形補間により計算される。（βｚ ｅｓｔ−βｍ ｅｓｔ）の値は、Ｉｓ ｅｓｔおよびαについて（ｄ ｃ−ｄ）に等しい。予想される散乱部分成分の範囲を含むＩｓ ｅｓｔの各値について、（ｄ ｃ−ｄ）は同一の方法で計算される。関数（ｄ ｃ−ｄ）はＩｓ ｅｓｔの単調に増加する関数であることが前に示された。それで、（ｄ ｃ−ｄ）が計算されるＩｓ ｅｓｔの前記値を使用し、かつ（ｄ ｃ−ｄ）の値を使用して、カーブは、線形補間手法により調整され、ゼロを交差する点は散乱された放射線成分Ｉｓ  の値を示す。
【０１０４】
Ｉｓ  の適正値を得るために、ポリカーボネートの相当厚さαが円板の位置にあるものを多少なりとも知る必要がある。円板側部のＩＭＡＧＥ  Ａ  １８における測定された信号Ｉｚ  に基づいてαを予測できる。医療用途の場合、αは軟質組織の厚さの表示である。好ましい実施例において、Ｘ線源スペクトルは、あまり広くなく、その場合にαの予測は、計算にとりそう重要ではない。αの値を概略予想すると、計算される散乱された放射線成分Ｉｓ  の比較的小さいエラーだけが生じるにすぎない。
【０１０５】
これは、図６および図７に図示される。
【０１０６】
図７は、１４０ｋＶで使用され、かつ０．３ｇ  ／ｃｍ２のＧａｄｏｌｉｎｉｕｍおよび１ｍｍの銅でフィルタされた従来のＸ線源の予想スペクトルを示す。Ｓ（ε）は、Ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍおよび銅によりフィルタされたＸ線源のスペクトルであり、またａｂｓ  （ε）は、光子エネルギーεに応じる検出器（この例では、光刺激性蛍光シートである）の吸収係数である。
【０１０７】
図６は、計算された、アルミニウム円板の厚さｄ ｃマイナス実際の厚さｄと予測される散乱された放射線成分Ｉｓ ｅｓｔとの間の関係を示す。図７のスペクトルは、５ｍｍアルミニウムおよび６ｃｍポリカーボネートの照射に使用された。使用された部分的に透過性である物体は、厚さｄが４ｍｍで直径が３ｍｍのアルミニウム製円形円筒であった。α＝５  ｃｍ  、α＝６  ｃｍ  およびα＝７  ｃｍ  の値について、（ｄ ｃ−ｄ）対（Ｉｓ ｅｓｔ／Ｉｓ  ）の関係がプロットされる。この特定の場合におけるαの適正でない値により生じたＩｓ  についての百分位数エラーΔは、非常に小さい。
【０１０８】
再び図１を参照すると、円板の位置におけるＩＭＡＧＥ  Ａ  １８内の散乱された放射線成分を計算できる前に、アルミニウム円板（より一般に言えば、部分的に透過性である物体）は、２２に限定される。この局所限定は、種々の方法で実施できる。部分的に透過性である物体の形状は既知であり、またこれらの前記物体の「影部」内の部位の区分は、それほど難しくない。一旦、円板が局所に限定されると、好ましい実施例において、正確を期するために、下側で信号が大幅に変わらない（２３）円板だけについて、散乱された放射線成分が計算される。物体の位置における散乱された成分の計算後に、これらの位置における散乱された成分の値の補間２６により、画像の全ての位置における散乱された放射線成分を表す散乱された放射線面Ｉｓ  （ｘ，ｙ）が生成される。この散乱された放射線面２６を、ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８から差し引くと、散乱された放射線を補正した対象物の画像であるＩＭＡＧＥ  Ｄ  ２７が得られる。
【０１０９】
部分的に透過性である物体の下側の対象物についての情報は失われず、またＸ線放射線信号は、物体により丁度余分に減衰される。この余分の減衰の影響は、別の段階で除去できる。
【０１１０】
部分的に透過性である遮蔽物の他の好ましい具体化は、図９に示される。この実施例における部分的に透過性である物体１６は、透明合成樹脂板７上に並列に配置される直線状の帯片である。この実施例の一つの利点は、帯片の位置の画像における局所限定が一層容易であるという点である。全体画像における散乱された放射線の正確な予測を可能にする補間のために、検出器の部位を含む十分なＩｓ  データが必要である。帯片が部分的に透過性である物体として使用されると、十分なＩｓ  データを得るのが容易となる。すなわち、帯片について画像における散乱された放射線成分を計算しようとする、その帯片についての位置を容易に選定できるので、鋭い縁部または他の理由で、Ｘ線放射線信号が大幅に変わる位置を無視できる。
【０１１１】
好ましい実施例において、対象物と検出器との間に妥当な大きさの空気間隙を使用するので、散乱された放射線信号の空間周波数が減少し、かつ検出器で検出される散乱された放射線量も減少する。
【０１１２】
この方法の精度は、部分的に透過性である物体が、その物体上に投射されるＸ線放射線に直角に、Ｘ線源へできるだけ適切に向けられるとき、およびその物体が、この放射線に対して同一の厚さを全ての箇所で有する（平滑な縁部ではなく鋭い縁部を有する）ときは、勿論向上する。アルミニウムが部分的に透過性である物体の材料として使用される場合、物体の下側の信号と、物体の側部の信号との間に十分なコントラストを持たせるために、円板または帯片（もしくは他の種類の物体）の高さを少なくとも４ｍｍとすることが好ましい（好ましい実施例において）。
【０１１３】
物体の直径（円板の直径、帯片の幅など）は、大き過ぎてはいけない。大き過ぎると、物体の下側の散乱された放射線信号は、物体側部の散乱された放射線信号と等しくならない。一方、その直径は、ノイズおよび他のアーチファクトも物体の下側の測定された信号に大きい影響を及ぼすので、小さ過ぎてはいけない。局所平均値が物体の下側の信号に使用できるように、物体の下側に十分な画素があるのが好ましいであろう。
【０１１４】
アルミニウム以外の他の材料が、較正のために、または部分的に透過性である物体の材料に選定される場合、その状態は、非常に類似的である。図８において、係数関連のｚおよびｍは、部分的に透過性である遮蔽物体の基礎材料の相当厚さを表す。図８において、ξおよびΨは、基礎材料の厚さであり、部分的に透過性である物体は、基礎材料以外の他の材料から作られ、厚さｄを有する。それで、そのような方法で前記物体の側部で検出された一次放射線信号Ｔｍ  は、グラフで表される。基礎材料以外の他の材料が部分的に透過性である物体に使用される場合、部分的に透過性である物体の位置において対象物の二つ基礎材料の相当厚さを予測してから、散乱された放射線成分の計算を開始する必要がある。したがって正確を期するために、好ましい実施例において、狭い光子エネルギースペクトルが撮像に使用され、また一つの基礎材料の比較的小さい相当厚さを有し、かつ他の基礎材料の比較的大きい相当厚さを有する部分的に透過性である物体の材料が選定される。
【０１１５】
上記の頁において、多色Ｘ線についての好ましい実施例を説明してきたが、以下に、単色Ｘ線または準単色Ｘ線についての好ましい実施例を説明する。
【０１１６】
図１０は、本発明に従うＸ線撮像システムおよび散乱補正方法の他の概略図を示す。
【０１１７】
この実施例の方法とシステムは、単色Ｘ線放射が適用される実施例に使用される。この方法は、光子エネルギーの狭いスペクトルを有する多色Ｘ線の場合にも適用できる。この場合、較正は実施されず、単色Ｘ線放射のためのビーム硬化はゼロであり、かつ非常に狭いＸ線スペクトルに対して小さい。
【０１１８】
Ｘ線放射源１は、複数の銅円筒２を上部に載置した、透明合成樹脂板７から成る好ましい実施例においては、部分的に透過性である遮蔽物体（Ｘ線放射に対して部分的に透過性）を通して、またカセット６内にＸ線刺激性蛍光物質の層で被覆されるシート５と、および読み出し装置８とから成るこの好ましい実施例においては、対象物３を通して検出器へ向けられる。
【０１１９】
前述したように、この本文においては一般に、部分的に透過性である遮蔽物体とは、Ｘ線源１と対象物３との間で、対象物上の部位を通して分布される、既知の材料と既知の厚さ（Ｘ線源から前記の部分的に透過性である物体を通して検出器まで直進するＸ線により見られる厚さに等しい）を有する複数のＸ線に対して部分的に透過性である物体を意味する。
【０１２０】
図１０の好ましい実施例において、板７は、部分的に透過性である物体を保持するのに使用されるが、またその物体を保持する他の方法も可能である。本発明に従う方法を使用する場合に欠かせないのは、部分的に透過性である物体の厚さが既知であるということである。透明合成樹脂板７は、Ｘ線に対して透過性である他の材料も可能であるが、選定される。その理由は、透明合成樹脂は、硬質であるので、一定厚さに保持でき、またＸ線の減衰をできるだけ少なくできることに加えて、平面輪郭を明確に保持できるからである。部分的に透過性である物体２は、円筒の形状を有する必要はなく、好ましい一実施例においては円筒の形状を有し、また他の好ましい実施例においては帯片の形状を有する。これらの部分的に透過性である物体２の材料は、銅である必要はないが、好ましい実施例において銅は、これらの物体の材料として使用され、その理由は銅によるＸ線の減衰がかなり大きいので、銅円板の高さを制限できるという実際的な利点を有するからである。
【０１２１】
シート５は、可視と赤外線の範囲の光に対して不透明であるカセット６内に保持される。シート５上の刺激性蛍光物質は、Ｘ線により暴露された後に励起の状態になる特性を有する。励起された状態の原子は、特定の波長の光刺激を受けると、当初の状態に戻るときに異なる波長を有する光を放射できる。
【０１２２】
放射される刺激された光の量は、蛍光物質により当初吸収されたＸ線量に比例する。刺激性蛍光シート上に記憶された潜像を読み取る場合に、読み出し装置８が使用され、その装置は、コンピュータにおけるディジタル書き込みと組合わせられた光学電子的読み出し手法に基づいている。
【０１２３】
図１０の実施例において我々は、カセット６内の蛍光物質シート５に読み出し装置８を加えたものを検出器と呼ぶ。勿論、他の種類の検出器を使用できる。
【０１２４】
画像読み出し装置の一実施例は、図２に示され、それは既に説明したものである。
【０１２５】
図１０を再び参照すると、印加された暴露値の平方根に比例する信号は、１７で二乗され、対象物の画像であるＩＭＡＧＥ  Ａ  １８を示し、それは、蛍光シート５により吸収されたＸ線に比例する信号Ｉ（ｘ，ｙ）（画像の画素座標ｘおよびｙに応じて）を表す。Ｉ（ｘ，ｙ）の値を表すのに使用されるビット数は、所要の精度に従って選定できる。図１０の実施例において、撮像される対象物として胸郭が選定される。勿論他の対象物も可能である。
【０１２６】
図１０の実施例の場合、画像ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８における円板の影部の位置において、散乱された放射線信号がどのようにして計算できるかが分かる。
【０１２７】
円板２８の場合、図１０のＩｍ  で表される、円板の下側の画像ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８における信号、およびＩｚ  で表される、円板の直ぐ側部の信号は、円板の半径が十分小さいならば、ほぼ同一の散乱された放射線成分Ｉｓ  を有する。
【０１２８】
円板の下側および側部の強度の他の概略図が、図１１に示される。
【０１２９】
図１１において、円板２および対象物３が、その下側にある強度Ｉｚ  とＩｍ  および散乱された放射線成分Ｉｓ  と共に、示される（透明合成樹脂板は、対象物の一部として見ることができるので、明示的に示されない）。Ｓ（ε）は、Ｘ線源のＸ線放射のスペクトルであり、また  ａｂｓ（ε）は、検出器の吸収係数である。散乱された放射線成分は、一次放射線成分と比べて、非常に低い周波数成分である。
【０１３０】
再び図１０を参照すると、特定の実施例におけるスペクトルＳ（ε）は、その平均エネルギーε０  のまわりに狭く集中される。この散乱された放射線成分Ｉｓ  が、信号Ｉｚ  およびＩｍ  から差し引かれるならば、二つの信号間の差（Ｉｚ  −Ｉｓ  ）および（Ｉｍ  −Ｉｓ  ）が、銅円板を通る付加減衰により生じる。
【０１３１】
部分的に透過性である物体の位置におけるＩＭＡＧＥ  Ａ  １８内の信号の散乱された放射線成分Ｉｓ  の計算は、光子の平均エネルギーはε０  であり、かつスペクトルはε０  のまわりに狭く集中されると仮定して得られた下記の式に基づく。
【数８】
0003560374.tif 000010
【０１３２】
これらの式において、μｄ  （ε０  ）は円板の線形減衰係数であり、またｄは円板の厚さである。
【０１３３】
係数ｅｘｐ  （−μｄ  （ε０  ）・ｄ）を信号Ｉｚ  に僅か依存するように常にできるので、それを散乱された放射線成分の第１の概略予測値に基づいて予測し、かつビーム硬化の影響がどのようなものであるかを推測する。ビーム硬化のその係数に対する影響は、スペクトルが広いほど大きい。対象物３における物質により、スペクトルがより高い平均エネルギーへシフトされる。スペクトルが広くなればなるほど、シフトはそれだけ大きくなり、また係数の変動もそれだけ大きくなる。当初のエネルギーが高い平均エネルギーε０  を有するならば、エネルギーに関する減衰係数の導関数が、高いエネルギーの領域において一般に（銅の場合のように）より小さいので、そのシフトは一般に比較的より小さい。
【０１３４】
図１０を参照すると、円板の位置におけるＩＭＡＧＥ  Ａ  １８内の散乱された放射線成分を計算できる前に、部分的に透過性である物体は、２２に限定され、また好ましい実施例において、正確を期するために、下側で信号が大幅に変わらない（２３）物体だけについて、散乱された放射線成分が計算される。物体の位置における散乱された成分の計算後に、これらの位置における散乱された成分の値の補間２６により、画像の全ての位置における散乱された放射線成分を表す散乱された放射線面Ｉｓ  （ｘ，ｙ）が生成される。この散乱された放射線面２６を、ＩＭＡＧＥ  Ａ  １８から差し引くと、散乱された放射線を補正した対象物の画像であるＩＭＡＧＥ  Ｅ  ２９が得られる。
【０１３５】
部分的に透過性である物体の下側の対象物についての情報は失われず、またＸ線放射線信号は、物体により丁度余分に減衰される。この余分の減衰の影響は、別の段階で除去できる。
【０１３６】
好ましい実施例において、対象物と検出器との間に空気間隙を使用するので、散乱された放射線信号の空間周波数が減少し、かつ検出器で検出される散乱された放射線量も減少する。
【０１３７】
この方法の精度は、部分的に透過性である物体が、その物体上に投射されるＸ線放射線に直角に、Ｘ線源へできるだけ適切に向けられるとき、およびその物体が、この放射線に対して同一の厚さを全ての箇所で有する（平滑な縁部ではなく鋭い縁部を有する）ときは、勿論向上する。銅が部分的に透過性である物体の材料として使用される場合、銅の限定された高さ（例えば０．２ｍｍ）は、物体の下側の信号と、物体の側部の信号との間に十分なコントラストを持たせるために、十分である。
【０１３８】
物体の直径（円板の直径、帯片の幅など）は、大き過ぎてはいけない。大き過ぎると、物体の下側の散乱された放射線信号は、物体側部の散乱された放射線信号と等しくならない。一方、その直径は、ノイズおよび他のアーチファクトも物体の下側の測定された信号に大きい影響を及ぼすので、小さ過ぎてはいけない。局所平均値が物体の下側の信号に使用できるように、物体の下側に十分な画素があるのが好ましいであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う方法を採用できる一つのＸ線撮像システムの概略図である。
【図２】読み出し装置、すなわち本発明に従うシステムに使用できる電気信号変換器への信号を検出する検出器の概略図である。
【図３】本発明に従う較正手順に使用される、基礎材料の厚さαおよびβに応じるＸ線放射の減衰の図である。
【図４】図５の他の図を示し、またβと同一材料の部分的に透過性である物体の厚さの、本発明に従う計算を図示する。
【図５】部分的に透過性である物体の計算された厚さと、予測される散乱された放射線信号との間の代表的な関係を図示する。
【図６】本発明に従う方法を使用できるＸ線撮像システムに採用できるＸ線源のスペクトルの一例を示す。
【図７】部分的に透過性である物体の厚さと、基礎材料の相当厚さαと、および予測される散乱された放射線信号との間の関係の一例を示す。
【図８】較正用の基礎材料以外の他の材料から作られた部分的に透過性である物体の影響を図示する。
【図９】本発明に従う方法を採用できる、予想される部分的に透過性である遮蔽物体の概略図である。
【図１０】本発明に従う方法を採用できる他のＸ線撮像システムの他の概略図である。
【図１１】部分的に透過性である物体のＸ線放射の減衰に対する影響を図示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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