小型逆コンプトン放射光X線源を用いた動的K吸収端減算透視法の開発

Dynamic K-edge Subtraction Fluoroscopy at a Compact Inverse-Compton Synchrotron X-ray Source.

• Stephanie Kulpe
• Martin Dierolf
• Benedikt Günther
• Johannes Brantl
• Madleen Busse
• Klaus Achterhold
• Bernhard Gleich
• Franz Pfeiffer
• Daniela Pfeiffer

抄録

X線透視検査は、腸の形態的・機能的評価のための診断ツールとして日常的に利用されています。ヨウ素造影剤を経口または直腸に塗布した後に繰り返しX線画像を取得することで、造影剤の時間依存性の分布を可視化し、例えば漏れや腫瘍、機能障害などを検出することができます。しかし、腸の動きや内部に閉じ込められた空気は、通常、消化管の透視検査に時間的減算画像を適用することを妨げている。K-edge Subtraction（KES）イメージングを用いれば、動きのある臓器をほとんどアーチファクトなく撮影できるため、サブトラクション透視が可能になると考えられる。KESイメージングは放射光源では確立された技術であるが、高輝度放射光に依存しているため、臨床現場ではあまり応用されていない。最近、小型の放射光X線源が登場し、準単色の高輝度X線ビームが得られるようになり、実験室環境でのKESの利用が可能になってきている。本研究では、世界初のユーザー専用の小型放射光源であるミュンヘンコンパクト光源(MuCLS)において、フィルターを用いた動的KESのアプローチを紹介する。従来の時間的減算X線ラジオグラフィと比較して、我々のアプローチは、生成される画像のアーチファクトを低減しながらコントラストを向上させることができます。

X-ray fluoroscopy is a commonly applied diagnostic tool for morphological and functional evaluation of the intestine in clinical routine. Acquisition of repetitive X-ray images following oral or rectal application of iodine contrast agent visualizes the time dependent distribution of the contrast medium, and helps to detect for example leakages, tumors or functional disorders. However, movements of the intestine and air trapped inside usually prevent temporal subtraction imaging to be applied to fluoroscopy of the gastrointestinal tract. K-edge subtraction (KES) imaging would enable subtraction fluoroscopy because it allows for imaging of moving organs with little artefacts. Although KES imaging is a well established technique at synchrotron sources, this imaging method is not applied in clinical routine as it relies on brilliant synchrotron radiation. Recently emerging compact synchrotron X-ray sources could provide a quasi-monochromatic, high-flux X-ray beam and allow for the application of KES in a laboratory environment. Here, we present a filter-based dynamic KES approach at the Munich Compact Light Source (MuCLS), the first user-dedicated installation of a compact synchrotron X-ray source worldwide. Compared to conventional temporal subtraction X-ray radiography, our approach increases the contrast while reducing the generated image artefacts.