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download EMI …‹…‭…’£…’¹ EMI Scanner EMI Scanner A computerized tomograph called "EMI scanner" has been worked

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    14-Mar-2021
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  • EMI スキャナ EMI Scanner

    A computerized tomograph called "EMI scanner" has been worked out by the Electric and Musical Industry,Ltd.,and its

    sale within Japan is entrusted to Toshiba.It has an X ray generator that emits a thin beam and a high-sensitivity detector facing each other with the subject between them;the information obtained about the absorption of transmitted X rays from different directions is processed by a computer,and a tomograph is made up. Thus this scanner is essentaially different from the existing kind.

    The splendid clinical effect of the tomography using the EMI scanner is now widely known.Its technical and clinical features are outlined here.

    〔1〕まえがき

    EMIスキャナは英国EMI社により開発された全身ならびに頭部用X線断層撮影装置である。 当社は今回,英国EMI社と本装置の国内販売協定を結び,最も独創的なX線診断装置として日本国内に紹介,販売する

    こととした。ここに紹介するEMIスキャナはその一機種である。 X線管とX線フイルムを連動させ,断層面以外の情報をぼかして断層像を得ようとする従来のX線断層撮影装置とは,原

    理的にも根本的に異なるものである。EMIスキャナの臨床診断に与える医学的効果は斯界に広く認められるところとな り,現在ではComputerized Axial Tomography(コンピュータ断層撮影法)という身体計測の画期的一手法として医学界に 多大な影響を与えている。

    1967年,当時,画像処理の研究に従事していたEMI社のGodfrey Hounsfield博士が開発に着手し,1973年8月商業ベース の第一号機を発売して以来,今日までに米国を中心に250台以上が設置されるに至り,現在なお加速度的な普及をみせ ている。 〔2〕EMIスキャナの構成と横能

    頭部用EMIスキャナに次いで,更にそれを発展させた全身用EMIスキャナが開発された。全身用EMIスキャナでは,体部 の呼吸性移動が振影に与える悪影響を考慮し,20秒という超短時間撮影影を可能とした。それに伴い種々の新技術が 開拓されたが,撮影法の基本原理は頭部用EMIスキャナと同じなので,ここでは簡単にするため,まず頭部用EMIスキャナ についてその仕組を記し,全身用EMIスキャナについては相違点を中心に述べるものとする。

    2.1頭部用EMIスキャナ ドーナツ形のスキャニングユニット(図1)の中にX線発生部と検出部が対向するように組み込まれている。検査時,頭

    部をスキャニングユニットの中央部にはめ込むかたちをとるため発生したX線は頭部を通過し,対向する検出部で透過X 線として検出される。

    図1.頭部用EMIスキャナ スキャニングユニット EMI-scanner(brain)-scannimg nit

    X線としては,断層面の厚さに合わせたスリット状のものを用い,これを受ける検出部は頭部組織による微妙なX線吸収 の差を検出するため,X線フイルムに比べ極めて感度の高い,シンチレータと光電子増倍管を組み合わせたものを使用し

    Vol.31 No.1 (1976) UDC 621.386:616-075.75

    牧野 純夫(1) 岸 敬(2) 斎藤 清人(3)

    Sumio MAKINO* KeiKISHl** Kiyoto SAITO**

    Key words :  Scanners, Medical equipment, Diagnosis, X ray qpparatus, Radiogrqphy, Biomedical ,measurement, Data processing

  • ている。 撮影に当たってはX紙管と検出器は正確に連動しながら,頭部を直線状に横切り(スキャニング動作),その間に検出器

    が240箇所における通過X線の強度をサンプリングして読み取る。(図2)に直線スキャニング動作を示す。隣接した2面 の断層像を1回の撮影で得る目的で,図中には2組の検出器が描かれている。

    図2.頭部用EMIスキャナ直線スキャニング動作説明 EMI-scanner(brain)-linear scanning

    1回のスキャニング動作が完了すると,スキャニングユニットは1°頭のまわりを回転する(インデックス動作)。この過 程を180回操り返し,結果として180回のスキャニングが行われ,スキャニングユニットが頭のまわりを180°回転すると撮 影は完了する(図3)。

    図3.頭部用EMIスキャナインデックス動作説明 EMI-scanner(brain)-indexing

    この間に得られる240×180=43,200箇所に及ぶ透過X線の強度を示すデータは,ミニコンピュータ,磁気ディスクなどを 内蔵するプロセシングユニットにオンラインで高速転送される。その後断層像を得るため画像再構成処理が行われる。 処理の結果,頭部各所のX線吸収率を示す頭部断層像として再構成された画像は,160×160 マトリクスの画素〔1画素 は,1.5×1.5mm(選ばれた断層面の厚さ)の組織に対応する。断層面の厚さは8mmまたは13mmである〕によるグレース ケール画像としてビューイングユニットに内蔵されたCRT上に表示されるほか,ラインプリンタにより,組織のX線吸収率そ のものを数値として取り出すこともできる。頭部用EMIスキャナのシステム構成図を図4に示す。

    図4.頭部用EMIスキャナシステム構成図 EMI-scanner-system block diagram

  • 1回の撮影で,空気から骨に至る1,000段階に及ぶ幅広いX線吸収に関する情報が得られるうえ,それらの情報がコンピ ュータにすべて記録されるので,診断に当たっては,必要に応じX線吸収に関して任意の領域を取り出して,表示すること ができる。すなわち,骨,脳実質,脂肪など,対象に応じX線吸収に関して適当な範囲のデータを取り出して表示することによ り,1回の撮影でそれぞれの組織を詳しく診断することが可能である。

    2.2 全身用EMIスキャナ(図5) ファンビーム(扇状)X線を使用し,検出部は一列に並べられた複数個のシンチレータと光電子増倍管からなる。その結

    果1回の撮影に要する時間は20秒となり,従来に比べ飛躍的に短縮された。 撮影に当たっては,X線管と検出部は連動しながら体部を直線状に横切り(スキャニング動作)その間に検出部が

    18,000箇所における透過X線の強度を読み取る(図6)。一回のスキャニング動作が完了すると,スキャニングユニットは 10°体部のまわりを回転する

    図5.全身用EMIスキャナ スキャニングユニット EMI-scanner(whole body)-scanning unit

    図6.全身用EMIスキャナスキャニング動作説明 EMI-scanner(whole body)-scanning

  • 図7.全身用EMIスキャナインデックス動作説明 EMI-scanner(whole body)-indexing (インデックス動作)(図7)。この過程を18回繰り返し,スキャニングユニットが体部のまわりを180°回転すると撮影は完 了する。この間に得られる,18,000×18=324,000箇所に及ぶ透過X線の強度を示すデータは,断層像一面を得るための 画像再構成処理に用いられる。

    体軸に対し直交方向の断層像だけでなく,角度をもつ断層像の撮影も可能である。撮影領域は,400mmφ(直 径),320mmφ,240mmφの三段切換えが可能であり,断層像は320×320マトリクスの画素で表示される。

    一画素は,以下に示す大きさの人体組織に対応する。 撮影領域 400mmφ 1.25×1.25×13(mm) 撮影領域 320mmφ 1.0×1.0×13(mm) 撮影領域 240mmφ 0.75×0.75×13(mm) 但し,13mmは断層面の厚さを示す。

    〔3〕CATシステム

    EMIスキャナが開発されてからというもの,他社においても同様の構想に基づく断層撮影システムが取り上げられつつ あるが,これらによる断層撮影を総称するものとして,コンピュータ断層撮影法という言葉が生まれた。

    3.1 工学の立場から見たCATシステムの特徴 (1)コリメートされた細いX線ビームを使用

    ペンシルビームまたはファンビーム(扇状)が用いられるが,いずれの場合も断層面の幅に合わせたスリット状の細いビ ームであり,不必要な被ばくと散乱線による悪影響を防いでいる。

    (2)X線フイルムに代わる,高感度検出系を使用 通常NaIシンチレータと光電子増倍管を組み合わせたものが用いられており,X線吸収に関してS/N比の良い高精度の情 報を取り出している。

    (3)断層面の外周に沿ってX線を照射(X線照射面と断層面が一致)。 ペンシルビームの場合 直線スキャニング照射と回転照射の組合せとなる。 ファンビームの場合 回転照射だけまたは,直線スキャニング照射と回転照射の組合せとなる。

    (4)コンピュータを用いて画像(断層像)の再構成を行う。 断層面に沿って横断する多方向からの情報(横断方向に沿った組織のX線吸収に関する積分値)をソフトウェアで処理 し,ぼけのない断層像を復元する。

    (5)X線吸収に関し,任意の範囲をコントラストの良い画像として取り出すことができる。 従来