(57)【要約】【課題】複数の放射線源が列状に配置されたマルチ放射線発生装置において、放射線源の位置によって被写体との距離が異なるため、照射線量にばらつきが生じる。【解決手段】放射線源２の位置に応じて、放射線源から放出される放射線量を制御する制御手段１３，１４を備え、各放射線源と被写体との距離に応じて、各放射線源の照射時間、アノード電流値などを変えることで、放射線源の位置の違いに起因する放射線量のばらつきを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子源と、
前記電子源から放出された電子の照射により放射線を発生するターゲットを備えた放射線源が列状に配置されたマルチ放射線発生装置であって、
前記放射線源の位置に応じて、前記放射線源から放出される放射線量を制御する制御手段を有することを特徴とするマルチ放射線発生装置。
【請求項２】
前記放射線量を制御する手段が、前記放射線源と対向する任意の一点と、前記放射線源との距離に応じて、前記放射線源から放出される放射線量を制御する手段であることを特徴とする請求項１に記載のマルチ放射線発生装置。
【請求項３】
前記放射線量を制御する手段が、放射時間を制御する手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチ放射線発生装置。
【請求項４】
前記放射線量を制御する手段が、前記ターゲットに流れる電流量を制御する手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチ放射線発生装置。
【請求項５】
前記請求項１乃至４のいずれかに記載のマルチ放射線発生装置と、
前記マルチ放射線発生装置から放出され、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器を備えた放射線検出装置と、
前記放射線発生装置と前記放射線検出装置とを連携制御する制御装置とを備えることを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項６】
前記放射線源より順次放射線を照射するトモシンセシス撮影モードを有することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療機器及び産業機器分野における非破壊Ｘ線撮影等に適用できるマルチ放射線発生装置、及びそれを用いた放射線撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マンモグラフィなどの医療分野や非破壊検査などの産業分野において、被検体の深さ方向の情報を得る手段として、トモシンセシス撮影が行われている。トモシンセシス撮影は、被検体に対して複数の角度から放射線を照射して画像を撮影し、得られた複数の画像を再構成することにより断層画像を形成するものである。
【０００３】
通常トモシンセシス撮影では、放射線発生管を被検体に対して所定の角度の範囲（±７．５°〜±２５°など）で移動させながら、放射線を照射して撮影を行っている。しかしながら、撮影時に放射線発生管が移動するために、画像にアーチファクトを生じるという課題や、機械的な移動に時間を要するため撮影時間が長くなるという課題があった。また、放射線発生管の移動が被験者に恐怖感を与える場合があった。
【０００４】
このような課題を解決する手段として、特許文献１ではマルチ放射線源を用いたトモシンセシス撮影技術が提案されている。特許文献１では、複数の放射線源を用いて複数の角度から被写体に順次放射線を照射することにより、放射線源を静止した状態でトモシンセシス撮影を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ  ８０９４７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１では、一例として複数の放射線源を列状に配置したマルチ放射線源が開示されている。複数の放射線源を列状に配置した場合、装置を小型化できるという利点や製造が容易であるという利点がある。特に放射線源を一体的に形成する場合において、製造上有利である。
【０００７】
しかしながら、複数の放射線源を列状に配置した場合、放射線源の位置によって放射線源と被写体との距離が異なるため、照射線量にばらつきが生じる。そのため得られた複数枚の画像は照射線量がばらついた画像となり、これらの画像を再構成して得られる断層画像において、良好な画像が得られない場合があるという課題があった。
【０００８】
本発明は前記課題を解決するものであり、本発明の目的は、放射線源の位置の違いに起因する照射線量のばらつきを低減することで、画質を向上したマルチ放射線発生装置及び放射線撮影システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための本発明は、電子を放出する電子源と、前記電子源から放出された電子の照射により放射線を発生するターゲットを備えた放射線源が列状に配置されたマルチ放射線発生装置であって、前記放射線源の位置に応じて、前記放射線源から放出される放射線量を制御する制御手段を有することを特徴とするマルチ放射線発生装置である。
【００１０】
また、本発明は、前記マルチ放射線発生装置と、マルチ放射線発生装置から放出され、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出装置と、前記放射線発生装置と前記放射線検出装置とを連携制御する制御装置とを備えることを特徴とする放射線撮影システムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射線源の位置に応じて、放射線源から放出される放射線量を制御する制御手段を有することで、放射線源の位置の違いに起因する照射線量のばらつきを低減することができる。そのため、画質が改善されたマルチ放射線発生装置及び放射線撮影システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のマルチ放射線発生装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明のマルチ放射線発生装置の電圧印加方法の一例を示す図である。
【図３】本発明のマルチ放射線発生装置の制御方法を説明するための図である。
【図４】本発明のマルチ放射線発生装置の制御方法を示すフローチャート図である。
【図５】本発明のマルチ放射線発生装置の駆動方法を示す模式図である。
【図６】本発明のマルチ放射線発生装置の別の制御方法を示すフローチャート図である。
【図７】本発明のマルチ放射線発生装置の別の駆動方法を示す模式図である。
【図８】本発明の放射線撮影システムの構成図である。
【図９】本発明の放射線撮影システムの制御方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。第一の実施形態は、放射線量を制御する手段として、任意の一点と各放射線源との距離に応じて各放射線源の放射時間（撮影時間）を制御する手段を有するマルチ放射線発生装置を詳細に説明するものである。また、第二の実施形態は、任意の一点と各放射線源との距離に応じて各放射線源の電流量を制御する手段を有するマルチ放射線発生装置を詳細に説明するものである。さらに、第三の実施形態は、上記マルチ放射線発生装置を備えた放射線撮影システムを詳細に説明するものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
まず、図１を用いて本発明の第１の実施形態について説明する。図１（ａ）は本実施形態のマルチ放射線発生装置の一例を示す模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）における放射線源の一部を拡大した図である。
【００１５】
マルチ放射線発生装置２０は、マルチ放射線管１と、マルチ放射線管制御部１３及び電圧制御部１４を備えている。
【００１６】
マルチ放射線管１は、電子を放出する電子源３と、電子の照射により放射線を発生する放射線源２、及び外囲器１２を備えている。放射線源２はターゲット６及び支持基板７を備えており、所定の間隔をおいて列状に配置されている。電子源３から放出された電子がターゲット６に入射すると放射線が発生し、ターゲット６で発生した放射線は、支持基板７を透過した後、マルチ放射線管１の外部に放出される。
【００１７】
マルチ放射線管１の内部は真空に保たれている。マルチ放射線管１の内部の真空度は１０-4〜１０-8Ｐａ程度であれば良い。また、マルチ放射線管１の内部には真空度を保つために不図示のゲッターを配置しても良い。
【００１８】
電子源３には、タングステンフィラメントや、含浸型カソードのような熱陰極、またはカーボンナノチューブ等の冷陰極を用いることができる。電子源３の近傍には、引出し電極４及び収束電極５を設けても良い。これらを設けた場合、引出し電極４によって形成される電界によって電子源３から電子が放出され、放出された電子は収束電極５で収束され、ターゲット６に入射し放射線が発生する。
【００１９】
ターゲット６は、支持基板７の電子源３側の面に設置されている。ターゲット６を構成する材料は、融点が高く、放射線発生効率の高いものが好ましく、例えばタングステン、タンタル、モリブデン及びそれらの合金等を用いることができる。ターゲット６の厚みは、１〜２０μｍが適している。
【００２０】
支持基板７を構成する材料は、ターゲット６を支持できる強度を有し、ターゲット６で発生した放射線の吸収が少なく、かつターゲット６で発生した熱をすばやく放熱できるよう熱伝導率の高いものが好ましい。例えばダイアモンド、炭化シリコン、窒化アルミニウム等を用いることができる。支持基板７の厚みは、０．０５〜１０ｍｍが適している。
【００２１】
ターゲット６及び支持基板７の近傍には、本実施形態のように放射線遮蔽部８，９を設けてもよい。放射線遮蔽部材８，９は、ターゲット６から放出された放射線のうち、不要な放射線を遮るものである。ここでは、ターゲット６より電子源３側の放射線遮蔽部材を後方放射線遮蔽部材９、ターゲット６より電子源３とは逆側の放射線遮蔽部材を前方放射線遮蔽部材８とする。
【００２２】
電子源３から放出された電子は、後方放射線遮蔽部材９の通過孔１０を通過してターゲット６に照射される。このときターゲット６より電子源３側に散乱した不要な放射線は、後方放射線遮蔽部材９で遮蔽される。また、ターゲット６及び支持基板７を透過した放射線は、前方放射線遮蔽部材８の開口１１を通過し、このとき不要な放射線は前方放射線遮蔽部材８で遮蔽される。放射線遮蔽部材８，９を構成する材料は、放射線の吸収率が高く、かつ熱伝導率の高いものが好ましい。例えばタングステン、タンタル、銅等の金属材料を用いることができる。なお、図１においては、各放射線源に対応する放射線遮蔽部材をそれぞれ区別して示しているが、これらはいずれも一体的に形成されていてもよい。
【００２３】
マルチ放射線管制御部１３は、マルチ放射線管１の駆動を制御するものである。マルチ放射線管制御部１３からの制御信号に基づいて、電圧制御部１４からマルチ放射線管１の各部に所定の時間、所定の電圧が印加され、放射線の曝射が行われる。
【００２４】
以下に図１及び図２を用いて、曝射時及び非曝射時における電圧印加方法の一例を説明する。まず、非曝射時（曝射準備時）には、電子源３のフィラメントにヒーター電圧（Ｖｈ）が印加され、放射線源２、引出し電極４及び収束電極５の電位は、それぞれアノード電位（Ｖａ）、引出し電位（Ｖｇ１）、収束電位（Ｖｇ２）に設定される。この時電子源３の電位はＶＫｏｆｆに設定される。ＶＫｏｆｆはＶｇ１よりも高電位であるため、電子源３からの電子の放出は抑制され放射線は曝射されない。曝射時には、電子源３の電位をＶｇ１よりも低電位のＶＫｏｎに設定することで、電子源３から電子が放出され放射線が曝射される。駆動する放射線源の選択は、スイッチ回路１５を用いて行うことができる。この場合、曝射する放射線源２の電子源３の電位はＶＫｏｎに設定され、曝射しない放射線源２の電子源３の電位はＶＫｏｆｆに設定される。また、ターゲットに流れる電流（以下アノード電流）は、ＶＫｏｎの電位を変更することで変えることができる。
【００２５】
なお、電圧印加方法は上記に限定されるものではない。例えば、電子源３の電位を一定とし、引出し電位（Ｖｇ１）を変更することで、曝射と非曝射の切換えを行ってもよい。
【００２６】
次に図３〜図５を用いて、本発明のマルチ放射線発生装置２０の制御方法について説明する。これらの制御はマルチ放射線管制御部１３にて行われる。
【００２７】
図３は、放射線源２及び、放射線源２と対向する任意の点３０を示す図である。放射線源２は、一例として２ａ〜２ｏの１５個の放射線源から構成される場合を示している。
【００２８】
図４は、制御方法を示すフローチャート図である。図４に示すように、まず、任意の点３０の位置情報と撮影ｍＡｓ値（アノード電流と撮影時間の積）を入力する。ここで位置情報とは、例えば図３中の任意の点３０の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。任意の点３０の座標を入力すると、あらかじめ入力されている各放射線源２ａ〜２ｏの座標に基づいて、「任意の点３０と、各放射線源２との距離」が計算される。次に、「任意の点３０と、各放射線源２との距離」の２乗に比例するように、各放射線源２の撮影時間の比率が計算される。照射線量は距離の２乗に反比例するため、撮影時間を「任意の点３０と、各放射線源２との距離」の２乗に比例する時間にすることで、照射線量のばらつきを低減することができる。また、入力された撮影ｍＡｓ値より、アノード電流と総撮影時間の組合せが選択される。選択された総撮影時間と、各放射線源の撮影時間の比率より、各放射線源の撮影時間が決定される。
【００２９】
任意の点３０は、図３に示すように放射線源２の中心位置３１を通る垂線上の任意の点とすることもできる。この場合、放射線源２の中心位置３１と任意の点３０との間の距離Ｌを位置情報として入力することもできる。任意の点３０と各放射線源２との距離は、距離Ｌと、中心位置３１と各放射線源２との距離より求められる。
【００３０】
図５は、図３の各放射線源２の駆動方法を示す模式図であり、放射線源２ａ〜２ｏを順次駆動する場合の例を示している。各放射線源２ａ〜２ｏのアノード電流Ｉａは同じであり、撮影時間ｔ（ａ）〜ｔ（ｏ）がそれぞれ異なっている。撮影時間ｔ（ａ）〜ｔ（ｏ）は、それぞれ図４のフローチャートに示した方法で決定される。本実施形態では端の放射線源ほど前記「任意の点３０と、各放射線源２との距離」が長くなるため、撮影時間が長く設定されている。
【００３１】
このように、任意の点３０と各放射線源２との距離に応じて、各放射線源２の撮影時間を変えることにより、任意の点３０における照射線量のばらつきを低減することができる。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、放射線源の位置の違いに起因する照射線量のばらつきを低減したマルチ放射線発生装置を提供することができる。
【００３３】
〔第２の実施形態〕
次に、図６及び図７を用いて、本発明のマルチ放射線発生装置の別の実施形態について説明する。本実施形態はマルチ放射線発生装置の制御方法の別の例であり、その他の部分については、第１の実施形態と同様とすることができる。
【００３４】
図６は、本発明の制御方法の別の例を示すフローチャート図である。まず、第１の実施形態と同様に、任意の点３０の位置情報と撮影ｍＡｓ値を入力する。次に第１の実施形態と同様に、「任意の点３０と各放射線源２との距離」が計算される。次に、「任意の点３０と各放射線源２との距離」の２乗に比例するように、各放射線源のアノード電流の比率が計算される。照射線量は距離の２乗に反比例するため、アノード電流を「任意の点３０と各放射線源２との距離」の２乗に比例する値に設定することで、照射線量のばらつきを低減することができる。また、入力された撮影ｍＡｓ値より、総アノード電流と撮影時間の組合せが選択される。選択された総アノード電流と、各放射線源のアノード電流の比率より、各放射線源のアノード電流が決定される。
【００３５】
図７は、放射線源２の駆動方法を示す模式図であり、図３に示した放射線源２ａ〜２ｏの放射線源を順次駆動する場合の例を示している。また、図３における任意の点３０を入力した場合の例を示している。各放射線源２ａ〜２ｏの撮影時間ｔは同じであり、各アノード電流Ｉａ（ａ）〜Ｉａ（ｏ）がそれぞれ異なっている。各アノード電流Ｉａ（ａ）〜Ｉａ（ｏ）は図６のフローチャートに基づき決定される。本実施形態では端の放射線源ほど前記「任意の点３０と各放射線源２との距離」が長くなるため、アノード電流が大きく設定されている。
【００３６】
このように、任意の点３０と各放射線源２との距離に応じて、各放射線源２のアノード電流を変えることにより、任意の点３０における照射線量のばらつきを低減することができる。
【００３７】
以上、本実施形態によれば、放射線源の位置の違いに起因する照射線量のばらつきを低減したマルチ放射線発生装置を提供することができる。
【００３８】
〔第３の実施形態〕
次に本発明のマルチ放射線発生装置２０を用いた放射線撮影システムについて説明する。図８は、本発明のマルチ放射線発生装置２０を用いた放射線撮影システムの構成図である。システム制御装置２２は、マルチ放射線発生装置２０と放射線検出装置２７とを連携制御する。装置制御部２１は、システム制御装置２２による制御の下に、マルチ放射線管制御部１３に各種の制御信号を出力する。制御信号により、マルチ放射線管１から放出される放射線の放出状態が制御される。マルチ放射線管１から放出された放射線は、被検体２５を透過して放射線検出器２６で検出される。放射線検出装置２７は、検出した放射線を画像信号に変換して信号処理部２４に出力する。信号処理部２４は、システム制御装置２２による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置２２に出力する。システム制御装置２２は、処理された画像信号に基いて、表示装置２３に画像を表示させるための表示信号を表示装置２３に出力する。表示装置２３は、表示信号に基づく画像を、被検体２５の撮影画像としてスクリーンに表示する。
【００３９】
次に図９を用いて、本実施形態の放射線撮影システムを用いたトモシンセシス撮影について説明する。トモシンセシス撮影においては、複数の放射線源２ａ〜２ｏより、順次放射線を被検体２５に照射する。被検体２５を透過した放射線は検出器２６で検出され、複数枚の画像が撮影される。撮影された複数枚の画像は信号処理部２４で再構成されて断層画像が形成される。
【００４０】
本実施形態において、放射線源２ａ〜２ｏの駆動方法は、第１の実施形態または第２の実施形態と同様とすることができる。すなわち、任意の点３０と各放射線源２ａ〜２ｏとの距離に応じて、各放射線源２ａ〜２ｏの撮影時間またはアノード電流を変えるものである。本実施形態において、任意の点３０は、例えば検出器２６上の任意の点とすることができる。また例えば、放射線源２の中心位置３１を通る垂線と、検出器２６との交点とすることができる。
【００４１】
このように、任意の点３０と各放射線源２との距離に応じて、各放射線源２の撮影時間またはアノード電流を変えることにより、任意の点３０における照射線量のばらつきを低減することができる。本実施形態の放射線撮影システムにおいては、被検体２５の撮影中心位置を任意の点３０になるべく近い位置に合わせることで、より照射線量のばらつきの少ない良好な画像を得ることができる。
【００４２】
以上、本実施形態によれば、放射線源の位置の違いに起因する照射線量のばらつきを低減することで、画質が改善された放射線撮影システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１：マルチ放射線管、２：放射線源、３：電子源、４：引出し電極、５：収束電極、６：ターゲット、７：支持基板、８：前方放射線遮蔽部材、９：後方放射線遮蔽部材、９：外囲器、１０：通過孔、１１：開口、１２：外囲器、１３：マルチ放射線管制御部、１４：電圧制御部、１５：スイッチ回路、２０：マルチ放射線発生装置、２１：装置制御部、２２：システム制御装置、２３：表示装置、２４：信号処理部、２５：被検体、２６：放射線検出器、２７：放射線検出装置、３０：任意の点、３１：放射線源２の中心位置
【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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