(57)【要約】【課題】２つの集束グリッドを相互に異なる方向に移動することにより、散乱線を除去し、解像度の良いＸ線画像を得る。【解決手段】（ａ）のグリッド１は斜め４５度方向に放射線透過部材と放射線遮蔽部材とを交互に積層構造をなす焦点グリッドであり、グリッド１は積層構造であるため焦点Ｆ１は直線状に分布する。同様に、（ｂ）のグリッド２は逆斜め４５度方向に同様の積層構造を有し、Ｆ２はその焦点である。これらのグリッド１、２を（ｃ）のように重ね合わせると、格子状のクロスグリッド３が合成され、Ｆ３は合成されたクロスグリッド３の焦点である。グリッド１、２を横方向に互いに反対方向に移動させると、これらの左右の動きに対して焦点Ｆ３は上下方向に移動する。この上下動する焦点軌道の上にＸ線管球の焦点をおいて撮影すると、グリッド１、２によるカットオフがなく、グリッド１、２の像を消去した画像を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線受像器と、放射線透過部材と放射線遮蔽部材の積層構造から成り該積層の方向を斜め方向とした第１の集束グリッドと、同様の構造から成り前記積層の方向を前記第１の集束グリッドとは逆斜め方向とした第２の集束グリッドと、前記第１、第２の集束グリッドを互いに反対方向に駆動する移動グリッド機構とを備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
単一孤立点状の焦点からのＸ線を透過し、それ以外の方向からのＸ線を遮蔽する特性を持つ散乱線除去用クロスグリッドと、該クロスグリッドを該クロスグリッドを含む平面内で自在に平行移動させるグリッド駆動手段と、Ｘ線を前記焦点から放射するＸ線管球と、前記クロスグリッドから焦点距離だけ離れて前記クロスグリッドと平行な平面内で、前記Ｘ線管球の焦点を移動可能な管球支持手段と、前記Ｘ線管球から放射され前記クロスグリッドを透過したＸ線を画像に変換するＸ線受像器とを有する装置であって、被写体と前記Ｘ線管球と前記Ｘ線受像器の相対的な位置関係を時間と共に変化させながら前記Ｘ線管球からＸ線を放射させ、その間に前記Ｘ線受像器で画像を撮影するように制御し、その際に前記クロスグリッドの焦点が前記Ｘ線管球の焦点に略一致するように前記グリッド駆動手段を制御する手段を有することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記クロスグリッドは、複数のシングルグリッドを所定の角度で重ね合わせて、合成された焦点が点状となるように構成し、前記グリッド駆動手段は、それぞれのシングルグリッドを一次元運動させることにより、合成された前記クロスグリッドを二次元平行移動させた効果を得ることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記Ｘ線管球の焦点と、前記クロスグリッドの焦点を略一致させ、これらの焦点の間には所定の微少量を最大値としてずれが生ずるように制御し、該ずれ量を断層撮影中の焦点の移動に応じて変化させることを特徴とする請求項２又は３に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
撮影動作中の前記Ｘ線管球の運動は一次元運動であることを特徴とする請求項２又は３又は４に記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体の透過画像を得るＸ線撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、放射線撮影装置は被検者の医療診断、物質の非破壊検査等の多様な分野で使用されている。多くの放射線撮影装置は、点光源から発する放射線を被写体に照射し、透過した放射線の濃度分布を受像器で画像に変換するという原理に基づいて動作する。
【０００３】
例えば、被写体の或る特定の断面をＸ線で撮影する断層Ｘ線撮影装置が、医療等の分野で利用されている。この断層Ｘ線撮影装置では、点光源から発する放射線を被写体に照射し、透過した放射線の濃度分布を受像器で受けながら、光源と受像器の位置関係を変化させるという動作を行う。受像器上の像を見ると、被写体の或る特定断面の像は、光源対受像器の位置関係が変っても常に同じ位置に結像をし、逆に他の断面は受像器上の像が移動してぼかされる。結果として、ぼかされた背景の中で、特定断面の像だけが浮かび上がったような画像が得られる。
【０００４】
断層撮影は上記の通り、目標外の断面の情報を、光源と受像器の位置関係を変化させることによってぼかすという原理に基づく。逆に言えば、光源と受像器の位置関係を変化させても像の中で変化しない部分は、目標断面の情報として結果画像に残ってしまう。そのような画像成分として、散乱線による画像成分が挙げられる。散乱線による画像のぼけは、光源の位置とは無関係に存在し、これを目標の断面の画像と分離するのは困難である。
【０００５】
そこで、散乱線の入射を抑止するために、散乱線除去グリッドが使用される。代表的なグリッドとしては、放射線遮蔽部材である多数の鉛の箔が、点光源からの放射線に対して平行に、間隙を設けながら積層された構造をしている。
【０００６】
点光源から被写体を通過して減衰しながら直進した放射線は、鉛箔の間隙を通過して受像器に至るが、被写体内で散乱して方向を変えた放射線のうち、鉛箔に平行ではなくなったものは、間隙を通過できずに鉛箔により遮蔽される。グリッドの物理的構造を支持するため、間隙には木材やアルミニウムなどの放射線透過部材が充填されている。
【０００７】
このグリッドの多層構造は、そのまま受像器上に陰影を落とすため、グリッドを静止させたまま撮影を行うと、被写体にグリッドの層構造が重畳された画像となる。これを避けるため、グリッドの層の密度を上げて画像上で目立たなくなるようにしたり、Ｘ線曝射期間内にグリッドをその層構造を横切るような方向に運動させて、グリッドの像をぼかすなどの対策が行われている。
【０００８】
後者の場合に、厳密にはＸ線管球とグリッドの焦点は、Ｘ線曝射期間内の或る一瞬にのみ一致するわけであるが、移動距離はこの焦点のずれによるカットオフが無視できる程度に小さく、またグリッドの積層構造のピッチに対して十分に大きく設定されているので、さほどの問題とはならない。
【０００９】
散乱線除去グリッドは光源の方向から来た光線のみを透過し、それ以外の光線を遮断する性質を持つ。光源としてのＸ線管球は通常は点光源であるため、グリッドもそれを考慮して作成されているものがあり、グリッドは焦点を持ち焦点方向以外からの光線を遮断する。このようなグリッドを集束グリッドと呼ぶ。
【００１０】
一般的によく使われる集束グリッドは、ストライプ状の積層構造を持っており、シングルグリッドと呼ばれる。このような構造のグリッドでは、焦点はグリッドから焦点距離だけ離れて、積層方向に垂直な直線上に並ぶ。このグリッドでは、様々な方向の散乱線のうち、積層方向に垂直な方向に散乱したものは除去することができない。
【００１１】
断層撮影の間も、移動する光源の位置はグリッドの焦点位置に一致していなくてはならない。そこで、積層状のグリッドを使用し、光源の移動する軌道を前述の直線状の焦点位置に一致させる撮影方法が考えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述の多層構造のグリッドは、その積層構造に平行な散乱線を除去することができない。このため、撮影された画像はグリッドの積層構造に平行な方向と、積層構造に垂直な方向で、描出能力に差を生ずる。しかし、複数の方向に散乱線除去能力のあるクロスグリッドは、焦点を持たせようとすると製作が困難となる。
【００１３】
また、前述の移動グリッド装置は、撮影期間が短くなると、撮影する瞬間にグリッドを急激に加減速する必要が出てくる。しかし、グリッドはその構成物質への要求から質量が大きくならざるを得ないため、加減速の際に反動で撮影装置が振動する問題がある。
【００１４】
また、積層グリッドでは、撮影画像中で目標外の断面の画像が移動する方向と、除去できない散乱線の多い方向が一致してしまうという問題がある。これは、ぼかされた背景と目標断面の画像との分離を阻害し、積層構造の垂直方向の解像度を悪化させる。これを防止するには、クロスグリッドの使用が必要であるが、クロスグリッドの焦点は単一の点なので、光源の移動に伴ってグリッドの焦点を追従させなくてはならない。また、単一のグリッドとしてクロスグリッドを製作することは困難である。
【００１５】
また前記の方法では、グリッド自身の像がＸ線管球の移動によって変化しないため、目標断面画像にグリッドの像が残ってしまう問題もある。これを防ぐには、管球移動によってグリッドの像が変化するように、管球軌道を設定するか、グリッド自身を移動させる必要がある。
【００１６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、グリッドの特性を利用して、良好な画像を得るＸ線撮影装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線受像器と、放射線透過部材と放射線遮蔽部材の積層構造から成り該積層の方向を斜め方向とした第１の集束グリッドと、同様の構造から成り前記積層の方向を前記第１の集束グリッドとは逆斜め方向とした第２の集束グリッドと、前記第１、第２の集束グリッドを互いに反対方向に駆動する移動グリッド機構とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るＸ線撮影装置は、単一孤立点状の焦点からのＸ線を透過し、それ以外の方向からのＸ線を遮蔽する特性を持つ散乱線除去用クロスグリッドと、該クロスグリッドを該クロスグリッドを含む平面内で自在に平行移動させるグリッド駆動手段と、Ｘ線を前記焦点から放射するＸ線管球と、前記クロスグリッドから焦点距離だけ離れて前記クロスグリッドと平行な平面内で、前記Ｘ線管球の焦点を移動可能な管球支持手段と、前記Ｘ線管球から放射され前記クロスグリッドを透過したＸ線を画像に変換するＸ線受像器とを有する装置であって、被写体と前記Ｘ線管球と前記Ｘ線受像器の相対的な位置関係を時間と共に変化させながら前記Ｘ線管球からＸ線を放射させ、その間に前記Ｘ線受像器で画像を撮影するように制御し、その際に前記クロスグリッドの焦点が前記Ｘ線管球の焦点に略一致するように前記グリッド駆動手段を制御する手段を有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は原理図を示し、（ａ）に示すようにグリッド１は斜め４５度方向に放射線透過部材と放射線遮蔽部材とを交互に積層した積層構造をなす焦点グリッドであり、Ｆ１はその焦点である。このグリッド１は積層構造であるため、焦点Ｆ１は直線状に分布する。同様に、（ｂ）に示すようにグリッド２は逆斜め４５度方向に同様の積層構造を有し、Ｆ２はその焦点である。
【００２０】
これら２つのグリッド１、２を（ｃ）に示すように重ね合わせると、格子状のクロスグリッド３が合成される。Ｆ３は合成されたクロスグリッド３の焦点である。
【００２１】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、グリッド１、２を横方向に互いに反対方向に移動させたときのクロスグリッド３の焦点Ｆ３の動きの説明図であり、グリッド１、２の左右の動きに対して焦点Ｆ３は上下方向に移動する。この上下動する焦点軌道上に、Ｘ線管球の焦点をおいて撮影すると、グリッド１、２によるカットオフがなく、かつグリッド１、２の像を消去した画像を得ることができる。
【００２２】
グリッド１、２は互いに対称構造とされ、その質量はほぼ同等である。従って、これらのグリッド１、２を互いに反対方向に移動させても、２つのグリッド１、２を合わせた重心は静止したままである。このため、グリッド１、２を加減速することによる反動は発生せず、この機構を組み込んだ装置には振動が発生することはない。
【００２３】
図３は第１の実施の形態による装置の構造を示し、グリッド１、２はこれらの積層構造が互いに角度を持つように重ね合わされており、かつ何れの積層構造の方向も鉛直又は水平ではない。グリッド１、２は駆動機構４によって同時に駆動されてクロスグリッド３としての機能を有し、その駆動方向は水平でかつ互いに逆方向である。また、グリッド１、２の裏面にＸ線受像器５が配置されている。
【００２４】
このようなＸ線撮影装置の前面に被写体を重ねてＸ線を照射すると、被写体の透過像はＸ線受像器５で受像されるが、グリッド１、２により散乱線は除去され、またグリッド１、２の影がＸ線受像器５で検出されることはない。
【００２５】
図４は第２の実施の形態の原理図であり、放射線透過部材と放射線遮蔽部材とを交互に積層したグリッド１１は、Ｘ軸に平行なストライプによる積層構造を持っており、Ｙ軸方向に移動可能とされている。同様のグリッド１２は、Ｙ軸に平行なストライプによる積層構造を持ち、Ｘ軸方向に移動可能となっている。グリッド１１、１２は上下に重ねられており、グリッド１１、１２の重なり部においてクロスグリッド１３が合成されている。
【００２６】
グリッド１１、１２は積層構造の集束グリッドなので、それぞれの焦点は直線状に分布する。グリッド１１、１２の上方に位置する直線Ｆ１１はグリッド１１の焦点、直線Ｆ１２はグリッド１２の焦点である。直線Ｆ１１上にＸ線管球があれば、Ｘ線はグリッド１１に遮ぎられずに下方に透過する。また、直線Ｆ１２とグリッド１２に関しても同様のことが云える。
【００２７】
２つのグリッド１１、１２は同じ焦点距離Ｆを持っており、直線Ｆ１１、Ｆ１２はグリッド１１、１２と平行で上方に距離Ｆの平面内で交差する。従って、Ｘ線管球を直線Ｆ１１、Ｆ１２の交点Ｆ１３におくと、Ｘ線は集束クロスグリッド１３を透過することができる。この支点Ｆ１３が合成されたクロスグリッド１３の焦点となる。クロスグリッド１３部分の上に被写体を配置し、Ｘ線管球を前述の交点Ｆ１３に配置して撮影すれば、散乱線が除去された好適な画像を得ることができる。
【００２８】
断層撮影に際しては、Ｘ線管球を被写体に対して移動させる必要がある。Ｘ線管球をＸ軸方向に移動すると、Ｘ線管球の焦点が直線Ｆ１１の上から外れ、照射されたＸ線はグリッド１１を透過できなくなる。そこで、Ｘ線管球と同様にグリッド１１をＸ軸方向に移動させて、直線Ｆ１１とＸ線管球の重なりを維持する。Ｙ軸に関しても同様の制御を行うことによって、直線Ｆ１２とＸ線管球の重なりを維持する。この機構により、任意の管球位置においてクロスグリッド１３を用いた撮影を行うことができる。
【００２９】
上記の動作を厳密に行うだけでは、例えばＸ線管球をＸ軸に沿って一次元移動させた場合には、グリッド１２は移動しない。このとき、グリッド１２の積層構造の方向とＸ線管球の移動が垂直であるため、撮影された画像にはグリッド１２の構造が不変像として残ってしまう。これを避けるため、グリッド１２はＸ線管球のＸ軸に沿った移動によっても僅かに移動するようにする。
【００３０】
この機構により、Ｘ線管球をＸ軸に沿って動かすと、厳密には焦点Ｆ１２とＸ線管球の位置にずれを生ずることになる。しかし、グリッド１２が不変像を残さないために、必要な移動距離はグリッド１１、１２の積層構造のピッチの数倍程度に収まるため、焦点Ｆ１２とＸ線管球のずれによる画像への影響は無視できる程度となる。
【００３１】
図５は実際のＸ線撮影装置の外観図を示し、グリッド１１、１２と受像器を収めた寝台２０の上方には、Ｘ線管球２１が配置され、Ｘ線管球２１は支持装置２２によって支えられ、寝台２０の長手方向に駆動できるようになっている。寝台２０の内部には、グリッド１１とグリッド１２が直交して重ねて置かれている。グリッド１１は駆動装置２３によって寝台２０の長手方向に往復運動できるようになっている。また、グリッド１２は駆動装置２４によって寝台２０を横断する方向に往復運動可能となっている。
【００３２】
グリッド１１、１２の下方には、駆動装置２５によって寝台２０の長手方向に駆動されるフィルムチェンジャ２６が設けられており、グリッド１１、１２を透過したＸ線は、フィルムチェンジャ２６内のフィルムに結像するようにされている。
【００３３】
断層撮影に際しては、Ｘ線管球２１により被写体に向けてＸ線を照射しながら、Ｘ線管球２１とグリッド１１がそれぞれ支持装置２２、駆動装置２３によって同期して駆動される。この動作により、被写体に連続して異なった方向からＸ線を照射しながら、グリッド１１とＸ線管球２１の焦点を一致させるという動作が実現される。同時に、フィルムチェンジャ２６も駆動装置２５によって駆動され、被写体の特定断面がフィルム上に不変像を結ぶようにする。グリッド１２はその像がフィルム上に残らないように、この撮影の期間に微少量だけ駆動装置２４によって駆動される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るＸ線撮影装置は、２つの集束グリッドを相互に異なる方向に移動することにより、散乱線が全方向に対して良好に除去され、解像度の良いＸ線画像を得ることができる。また、撮影中に集束グリッドを移動させる反動は、２つの集束グリッドが逆方向に移動することにより相殺され、装置の振動を押さえることができ、画質の劣化を防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明に係るＸ線撮影装置は、クロスグリッドとＸ線管球を所定の方向に移動して撮影することにより、散乱線が良好に除去され、解像度の良い断層画像を得ることができ、Ｘ線管球の軌道形状によらず、断層画像からグリッド像を消去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の態様の集束グリッドの原理図である。
【図２】２つの集束グリッドを合成した状態の説明図である。
【図３】グリッド及び駆動機構の斜視図である。
【図４】第２の実施の態様の原理図である。
【図５】Ｘ線撮影装置の外観図である。
【符号の説明】
１、２、１１、１２  グリッド
３、１３  クロスグリッド
４、２３、２４、２５  駆動機構
５  Ｘ線受像器
２０  寝台
２１  Ｘ線管球
２６  フィルムチェンジャ
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ１１、Ｆ１２  グリッドの焦点
【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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