JP2005270329A

JP2005270329A - Ｘ線断層撮影装置

Info

Publication number: JP2005270329A
Application number: JP2004087600A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Suzuki; 達郎鈴木
Original assignee: Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で高分解能の断層像が得られるＸ線断層撮影方法および装置を実現することである。
【解決手段】Ｘ線管球１とＸ線管球から放出されたＸ線を受信するＸ線検出器２とを有する回転体４を有し、被検体のＸ線投影像を様々な角度から検出し、その検出したデータに基づき被検体の断層像を得るＸ線断層装置において、設定された撮影視野に応じて、Ｘ線管球を移動し、またＸ線管球とＸ線検出器の移動に伴う重心位置の移動が減少するように重り１９を移動する移動機構１５とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線断層撮影装置に係り、特に設定された撮影視野に応じて、前記Ｘ線管球又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を回転中心に対して近接又は離間するように移動して、高分解能のＸ線断層画を得ることができるＸ線断層撮影装置に関する。

扇状ビームＸ線のように焦点からある広がり角度で発散するＸ線を用いるＸ線断層撮影装置においては、撮影中心からＸ線の焦点までの距離をＦＯＶ(field of view) 寸法に応じて変化させ、ＦＯＶが常に扇状ビームの開き角度の範囲一杯に収まるようにすることがある。このようにした場合、扇状ビームＸ線のほぼ全部がＦＯＶを通るようになるので、Ｘ線利用効率の良い撮影を行うことができる。
特開平８−２７５９３７号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で高分解能の断層像が得られるＸ線断層撮影方法および装置を実現することである。

本発明の第１局面は、Ｘ線管球と前記Ｘ線管球から放出されたＸ線を受信するＸ線検出器とを有する被検体の回りを回転する回転部を有し、被検体のＸ線投影像を様々な角度から検出し、その検出したデータに基づき被検体の断層像を得るＸ線断層装置において、設定された撮影視野に応じて、前記Ｘ線管球又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を移動する検出系移動手段と、前記Ｘ線管球又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方の移動に伴う重心位置の移動が減少するように、重りを移動する重心補正手段とを具備する。
本発明の第２局面は、回転自在に支持される略円環形の回転体と、Ｘ線管球と、Ｘ線検出器と、前記回転体の半径方向に移動可能に前記Ｘ線管球を支持する移動機構と、前記回転体の半径方向に移動可能に前記Ｘ線検出器を支持する移動機構と、前記Ｘ線管球と前記Ｘ線検出器との少なくとも一方の移動に伴う前記回転体の回転中心に対する重心のずれを補正するために設けられるバランサー機構とを具備する。

本発明により、設定されたＦＯＶに応じて前記Ｘ線管球又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を移動する際に、この移動に伴う重心位置の移動が低減されるように重りが移動される。回転の重心の変化が少ないため、ぶれのない回転が可能となり、特にＸ線管球を被写体に近づけた場合、安定した回転が可能となるため高分解能の画像を得ることが可能となる。特に、高精細の画像を得るためには、非常に重要となる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１において、円環状の回転体４は、回転中心点３のまわりを回転自在に図示しない回転機構により支持される。回転体４は、投影データ収集時（スキャニング時）には、高速回転される。回転体４には、移動機構１５を介してＸ線管球１が取り付けられる。移動機構１５は、回転体４の半径方向に沿ってＸ線管球１を移動自在に支持する。Ｘ線管球１のＸ線放射窓には、Ｘ線を制限するスリットを有するコリメータ１３が取り付けられる。コリメータ１３を通過したＸ線は、所定の拡がり角の扇状又はコーンビーム形状を有する。回転体４には、１次元又は２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器２が移動機構２３を介して取り付けられる。移動機構２３は、回転体４の半径方向に沿ってＸ線検出器２を移動自在に支持する。回転中心点３に対してＸ線管球１及びＸ線検出器２を接近／離反させることにより撮影視野ＦＯＶの半径を調整することができる。撮影視野ＦＯＶは、回転中心点３を中心に円形、または回転中心点３を通る回転中心軸を中心に円柱形を有する。

Ｘ線管球１とＸ線検出器２との少なくとも一方の移動に伴って、回転体４の重心は回転中心点３から外れてしまう。回転中心点３に対する回転体４の重心のずれを補正するために、回転体４にはバランサー機構が設けられている。バランサー機構は、例えば鉛製の重り（重心補正用ブロックともいう）１９とその移動機構１５とからなる
図２に示すように、Ｘ線管球１は、直動機構に設けられる。Ｘ線管球１が取り付けられた支持体（ナット）１７は、スクリュー軸１６に係合され、モータ１８により駆動されるスクリュー軸１６の軸回転に伴って案内溝１２の案内のもと半径方向に沿って回転中心点３に対して前後に移動され得る。同様に、重り１９が取り付けられた支持体（ナット）２０は、スクリュー軸２２に係合され、モータ２１により駆動されるスクリュー軸２の軸回転に伴って案内溝１４の案内のもと半径方向に沿って回転中心点３に対して前後に移動され得る。好ましくは、重り１９の重心の移動軸が、Ｘ線管球１の重心の移動軸に略平行になるように、移動機構１５が回転体４に実装される。

図３において、ガントリ５０の略中心は被検体挿入孔５９として開けられる。投影データ収集時（スキャニング時）には、寝台５２の天板５８に載置された被検体５１が被検体挿入孔５９に設置される。投影データ収集時（スキャニング時）には、Ｘ線管球１及びＸ線検出器２は回転体4の回転に伴って被検体５１の周りを回転する。データ収集装置５３は、Ｘ線検出器２の信号を収集し、得られたデータについて所定の前処理や補正を施して画像再構成装置５４に供給する。画像再構成装置５４は、データ収集装置５３から供給されたデータに基づいて被検体５１の断層像を再構成する。表示装置５５は再構成画像を可視像として表示する。制御装置５６は、ガントリ５０、寝台５２、データ収集装置５３、画像再構成装置５４および表示装置５５にそれぞれ制御信号を与えてそれらの動作を制御する。操作装置５７を介して、略円柱形の撮影視野ＦＯＶの大きさ（半径）が設定される。

制御装置５６は、移動機構１５、２３を制御して、設定された撮影視野ＦＯＶを過不足なく照らす、つまりＸ線束の両端が当該撮影視野ＦＯＶに外接するための位置にＸ線管球１を移動させ、またそのＸ線を全チャンネル、つまり有感域の全幅で受けるための位置にＸ線検出器２を移動させる。また、制御装置５６は、移動されたＸ線管球１及びＸ線検出器２の位置において回転体４の重心が回転中心点３に略一致するように、換言すると、移動されたＸ線管球１及びＸ線検出器２の位置における回転体４の重心が、回転中心点３に対してズレが生じているとき、そのズレを補正するための位置に重り１９を移動するように移動機構１５、２３を制御する。それによりＸ線管球１及びＸ線検出器２の位置に関わらず、回転体４の重心は常に回転中心点３に略一致される。回転体４の重心が回転中心点３に略一致しているとき、ぶれや振動のない回転が可能となる。特にＸ線管球１を被写体に近づけて、高分解能スキャニングを行う場合、ぶれや振動に対して敏感になり画質劣化が引き起こされるが、本実施形態によると、ぶれや振動のない安定した回転を実現するため画質劣化を回避又は抑制することができる。

ＦＯＶ／位置メモリ６０には、Ｘ線管球１の位置とＸ線検出器２の位置と重り１９の位置とに関する複数の組み合わせが、複数の撮影視野ＦＯＶにそれぞれ関連付けて記憶される。各撮影視野ＦＯＶに対して関連付けられる位置にＸ線管球１が配置されたとき、Ｘ線管球１から発生され、そしてコリメータ１３で絞られたＸ線は、当該撮影視野ＦＯＶをほぼ過不足なく照らす。各撮影視野ＦＯＶに対して関連付けられる位置にＸ線検出器２が配置されたとき、当該撮影視野ＦＯＶに対応する位置に配置されたＸ線管球１から発生されコリメータ１３で絞られたＸ線は、Ｘ線検出器２の全チャンネルを照らす。それによりＸ線検出器２が装備するチャンネル数の有効活用を実現し、当該撮影視野ＦＯＶに対して装置が固有する最高の空間分解能を得ることができる。各撮影視野ＦＯＶに対して関連付けられる位置に重り１９が配置されたとき、当該撮影視野ＦＯＶに対応する位置にＸ線管球１とＸ線検出器２が配置された状態での回転体４の重心が回転中心点３に略一致する。それによりぶれや振動のない安定した回転が実現され得る。

ここでは説明の便宜上、比較的大きな撮影視野ＦＯＶ_Ｌと比較的小さな撮影視野ＦＯＶ_Ｓとの２種類から選択可能であると仮定する。図４に示すように、撮影視野ＦＯＶ_Ｌを実現するために必要なＸ線管球１の位置（詳細には回転中心点３からＸ線焦点までの距離）と、その位置のＸ線管球１からの扇状のＸ線を、装備されている全チャンネルで受けるのに必要なＸ線検出器２の位置（詳細には回転中心点３からＸ線検出器２の中心チャンネルまでの距離）とが、撮影視野ＦＯＶ_Ｌに関連付けられてＦＯＶ／位置メモリ６０に予め記憶される。また、Ｘ線管球１とＸ線検出器２が撮影視野ＦＯＶ_Ｌに対応する位置にあるときに回転体４の重心を回転中心点３に略一致させるために必要な重り１９の位置（回転中心点３からの距離）が、撮影視野ＦＯＶ_Ｌに関連付けられてＦＯＶ／位置メモリ６０に予め記憶される。

同様に、図５に示すように、撮影視野ＦＯＶ_Ｓを実現するために必要なＸ線管球１の位置と、その位置のＸ線管球１からの扇状のＸ線を、装備されている全チャンネルで受けるのに必要なＸ線検出器２の位置とが、撮影視野ＦＯＶ_Ｓに関連付けられてＦＯＶ／位置メモリ６０に予め記憶される。また、Ｘ線管球１とＸ線検出器２が撮影視野ＦＯＶ_Ｓに対応する位置にあるときに回転体４の重心を回転中心点３に略一致させるために必要な重り１９の位置が、撮影視野ＦＯＶ_Ｓに関連付けられてＦＯＶ／位置メモリ６０に予め記憶される。

例えば、操作装置５７を介して撮影視野ＦＯＶ_Ｌが選択されたとき、制御装置５６は、その選択された撮影視野ＦＯＶ_Ｌに関連付けられたＸ線管球１の位置とＸ線検出器２の位置と重り１９の位置とに関するデータの読み出しをＦＯＶ／位置メモリ６０に要求する。制御装置５６は、読み出されたＸ線管球１の位置情報に従って移動機構１５のモータ１８を駆動し、読み出された位置までＸ線管球１を移動させる。それによりＸ線管球１から発生され、そしてコリメータ１３で絞られたＸ線により当該選択された撮影視野ＦＯＶ_Ｌがほぼ過不足なく照射される。また、制御装置５６は、読み出されたＸ線検出器２の位置情報に従って移動機構２３のモータを駆動し、読み出された位置までＸ線検出器２を移動させる。それによりＸ線管球１から発生され、そしてコリメータ１３で絞られ、さらに被検体を透過したＸ線を全チャンネルで受けることができる。さらに、制御装置５６は、読み出された重り１９の位置情報に従って移動機構１５のモータ２１を駆動し、読み出された位置まで重り１９を移動させる。それによりＸ線管球１及びＸ線検出器２の移動による回転体４の重心の回転中心点３に対する位置ズレを解消して、回転体４の重心を回転中心点３に略一致させることができる。それにより回転に伴うぶれや振動を最小限に抑えることができる。

以上詳細に説明したように、本実施形態では、回転体の重心が回転中心点に一致するので、安定した回転ができ、たとえ高速回転をさせたとしても、安定した回転が得られ、高精細の画像を得ることができる。

なお、本実施形態では、Ｘ線管球と検出器とがともに移動する場合について述べたが、Ｘ線管球だけが移動し、Ｘ線検出器が固定している場合、またＸ線検出器だけが移動し、Ｘ線管球が固定している場合にも同様のしくみで適用して、回転体の重心を回転中心点に常に一致させることができる。また、上述では、単一の重りをＸ線管球近傍に移動可能に設けて、その移動により、回転体の重心を回転中心点に一致させるようにしているが、それに加えてＸ線検出器近傍に別の重り移動可能に設けて、それらの移動により回転体の重心を回転中心点に一致させるようにしてもよい。更には、３個以上の複数の重りを回転中心点を中心として放射状に移動可能に設け、それらの複合的な移動により、回転体の重心を回転中心点に一致させるようにしてもよい。

その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態において、ガントリ内部の要部構成図。図１の移動機構の内部側面図。本発明の実施形態において、Ｘ線断層撮影装置の構成を示すブロック図。本発明の実施形態において、比較的大視野に対応するＸ線管球、検出器及び重りの位置関係を示す図。本発明の実施形態において、比較的小視野に対応するＸ線管球、検出器及び重りの位置関係を示す図。

符号の説明

１…Ｘ線管球、２…Ｘ線検出器、３…回転中心点、４…回転体、５…Ｘ線焦点、１２…支持腕、１３…コリメータ、１４…案内機構、１５…Ｘ線管球移動機構、１６…スクリュー軸、１７…支持体（ナット）、１９…重り、２０…支持体、２１…コリメータ、２２…スクリュー軸、２３…検出器移動機構、５０…ガントリ、５１…被検体、５２…寝台、５３…データ収集装置、５４…画像再構成装置、５５…表示装置、５６…制御装置、５７…操作装置、５８…天板、５９…被検体挿入孔、６０…ＦＯＶ／位置メモリ。

Claims

Ｘ線管球と前記Ｘ線管球から放出されたＸ線を受信するＸ線検出器とを有する被検体の回りを回転する回転部を有し、被検体のＸ線投影像を様々な角度から検出し、その検出したデータに基づき被検体の断層像を得るＸ線断層装置において、
設定された撮影視野に応じて、前記Ｘ線管球又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を移動する検出系移動手段と、
前記Ｘ線管球又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方の移動に伴う重心位置の移動が減少するように、重りを移動する重心補正手段とを具備することを特徴とするＸ線断層撮影装置。
前記重心補正手段は、前記回転部の中に搭載した重心補正用ブロックが移動することを特徴とする、前記請求項１に記載のＸ線断層撮影装置。
前記移動手段は、Ｘ線管球の焦点とＸ線検出器との間の距離を変えるものであることを特徴とする前記請求項１に記載のＸ線断層撮影装置。
回転自在に支持される略円環形の回転体と、
Ｘ線管球と、
Ｘ線検出器と、
前記回転体の半径方向に移動可能に前記Ｘ線管球を支持する移動機構と、
前記回転体の半径方向に移動可能に前記Ｘ線検出器を支持する移動機構と、
前記Ｘ線管球と前記Ｘ線検出器との少なくとも一方の移動に伴う前記回転体の回転中心に対する重心のずれを補正するために設けられるバランサー機構とを具備することを特徴とするＸ線断層撮影装置。