JP2015150279A - Mammographic tomography apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、***の断層撮影に用いるマンモ断層撮影装置に関する。 The present invention relates to a mammographic tomography apparatus used for mammographic tomography.
近年、乳癌の検査用として***のX線透過像を撮影するマンモグラフィ装置が用いられている。しかし、マンモグラフィ装置で得られる画像は平面画像であるため、腫瘍や石灰化部が乳腺等の組織と重なっている場合には、判別が困難な場合があった。 In recent years, mammography apparatuses for taking X-ray transmission images of breasts have been used for breast cancer examinations. However, since the image obtained by the mammography apparatus is a planar image, it may be difficult to discriminate when the tumor or the calcified portion overlaps a tissue such as a mammary gland.
そのため、コンピュータ断層撮影(Computed Tomography)技術を用いて、***の断層画像が得るマンモ断層撮影装置が知られている。 Therefore, there is known a mammographic tomography apparatus that obtains a tomographic image of a breast using a computed tomography technique.
特許文献1には、回転軸の周りに同期して回転するX線管とX線検出器とをガントリの内部に備えたマンモ断層撮影装置が開示されている。特許文献1には、X線管を所定の回転角度ごとに曝射動作させて***にコーンビームを照射し、X線管に対向するX線検出器によりX線透過像を複数取得し、かかる複数のX線透過像を再構成することにより***の断層画像を得ることが開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載のマンモ断層撮影装置において、X線管とガントリの前面板との間隙、及び、X線管の管軸方向の端部とX線出射窓との距離により、X線管の焦点と前面板との間に数十mmのデッドスペースが発生することが開示されている。X線管の焦点と前面板との間のデッドスペースは、***の胸郭側に撮影野の範囲外に相当するブラインドエリアが発生することとなるため、解決すべき課題である。
However, in the mammographic tomography apparatus described in
特許文献1に記載のマンモ断層撮影装置においては、ブラインドエリアを低減する目的において、コーンビームの一部を被験者側に向ける、前面板に凹部を配置する等の工夫がなされている。しかしながら、従来のマンモ断層撮影装置に対しては、被験者に向けたコーンビームに起因する胸骨の被曝、前面板の凹部形状に倣う不自然な撮影姿勢等のユーザビリティ、または、ブラインドエリアのさらなる低減に関して改善が求められていた。
In the mammographic tomography apparatus described in
本発明は、ユーザビリティと***の胸郭側の撮影野の確保とが両立されたマンモ断層撮影装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a mammographic tomography apparatus in which usability and securing of an imaging field on the rib cage side of the breast are compatible.
前記課題を解決するため、本発明のマンモ断層撮影装置は、電子の照射によりX線を放出するターゲットと、前記ターゲットに電子線を照射する電子線管と、前記ターゲットから放出され、***を透過したX線を検出するX線検出器と、前記ターゲット、前記電子線管、前記X線検出器を収容し、被験者の側に前面板を有するガントリと、前記電子線管と前記X線検出器とを回転軸の周りに回転させる回転駆動部と、前記回転軸に重なる位置であって、前記ガントリに囲まれた***収納部と、を備え、
前記ターゲットは、前記電子線管の回転時の軌跡に沿って前記前面板に配置されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems, a mammography apparatus according to the present invention includes a target that emits X-rays by electron irradiation, an electron beam tube that irradiates the target with an electron beam, an electron beam that is emitted from the target, and passes through the breast. An X-ray detector for detecting the X-ray, the target, the electron beam tube, the X-ray detector, a gantry having a front plate on the subject side, the electron beam tube and the X-ray detector A rotation drive unit that rotates the rotation axis around the rotation axis, and a breast storage unit that is positioned to overlap the rotation axis and surrounded by the gantry,
The target is arranged on the front plate along a trajectory during rotation of the electron beam tube.
本発明のマンモ断層撮影装置は、ターゲットを、被験者と接する前面板に配置することで、被験者とターゲットの距離を、従来のマンモ断層撮影装置よりも小さくすることができる。また、本発明のマンモ断層撮影装置は、電子線管を回転させ、静止陽極であるターゲットの異なる位置に焦点を回転走査することにより、断層撮影を行うことができる。 In the mammography apparatus of the present invention, the distance between the subject and the target can be made smaller than that of the conventional mammography apparatus by arranging the target on the front plate in contact with the subject. Further, the mammographic tomography apparatus of the present invention can perform tomography by rotating an electron beam tube and rotationally scanning a focal point at a different position of a target that is a stationary anode.
本発明のマンモ断層撮影装置によれば、ターゲットが前面板に配置される為、従来の構成において焦点と前面板との距離を規定していた、X線管と前面板との隙間、X線管の端部と焦点との距離が削減され、焦点を被験者の胸郭側に近接させることができる。 According to the mammography apparatus of the present invention, since the target is disposed on the front plate, the distance between the focal point and the front plate in the conventional configuration, the gap between the X-ray tube and the front plate, X-rays The distance between the end of the tube and the focal point is reduced, and the focal point can be brought closer to the thorax side of the subject.
以上、本発明によれば、被験者に無理な体勢を取らせることなく、または、被験者側にコーンビームを傾けることなく、より胸郭に近い領域を含む***の断層画像を撮影することが可能なマンモ断層撮影装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a mammo that can take a tomographic image of a breast including a region closer to the rib cage without causing the subject to take an excessive posture or tilting the cone beam toward the subject. A tomographic apparatus can be provided.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。なお、本願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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments. In addition, the well-known or well-known technique of the said technical field is applied regarding the part which is not illustrated or described in particular in this specification.
〔第1の実施形態〕
まず、図1乃至図6の各図面を用いて本発明の第1の実施形態について説明する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
図1(a)に示すマンモ断層撮影装置1は、ガントリ6の内部に、ターゲット32、電子線管2及びX線検出器3を備えている。ガントリ6の前面板11には開口13が設けられており、ガントリ6の内周筒9に囲まれた空間であるボア7には、開口13を介して***が挿入される***収納部8が配置されている。前面板11は、被検者の胴部とガントリ6の内部とを分離する隔壁であり、ガントリ6の部分を構成している。
A
前面板11は、***の断層撮影時において、被験者の胴部が接触される。前面板11は、被験者保護の観点から、タングステン、タンタル、モリブデン等のX線を減衰する材料を含有する部材から構成される。回転軸4を通過する***の断層撮影を行えるように、***収納部8は回転軸4に重なる位置に配置されている。
The
なお、本願明細書において、胴部と***とはそれぞれ以下のように区別されて用いられている。 In the present specification, the body and the breast are distinguished from each other as follows.
胴部は、胸郭を含み***を含まない被験者の特定部位であって、マンモ断層撮影の被写体ではない。従って、胴部は、マンモ断層撮影時の被験者の姿勢において、***収納部8に挿入されない領域に対応する。
The torso is a specific part of the subject that includes the thorax and does not include the breast, and is not a subject for mammography. Therefore, the torso corresponds to a region that is not inserted into the
一方、***は、乳腺を含み胸郭より前方に突出した被験者の特定部位であって、マンモ断層撮影の被写体である。従って、***は、マンモ断層撮影時の被験者の姿勢において、***収納部8に挿入される領域に対応する。
On the other hand, the breast is a specific part of the subject that includes the mammary gland and protrudes forward from the rib cage, and is a subject of mammographic tomography. Therefore, the breast corresponds to an area inserted into the
ガントリ6は、少なくとも、ターゲット32と、電子線15を放出しターゲット32上に焦点40を形成する電子線管2と、を収容するように構成されている。ターゲット32と電子線管2とはX線放出源38を構成する。
The
電子線管2は、回転軸4を回転中心として回転可能に設けられ、電子を放出する電子放出源31と、電子放出源31から放出された電子を取り出す電子通過窓41と、を備えている。電子線管2は不図示の駆動回路に接続され、かかる駆動回路により、所定のタイミングで電子線15を放出するように制御される。電子線管2の詳細な態様については、後述する。なお、図1(b)は、図1(a)に示されたマンモ断層撮影装置1の断面A−Aを示している。また、図1(c)は、図1(b)に対応する実施形態の動作時を示している。
The
回転駆動部5は、電子管支持部55を介して電子線管2に機械的に結合され、電子線管2を所定の回転速度で回転軸4の周囲において回転させる。電子線管2の回転は、電子源支持部55に支持され所定の回転半径を有した公転移動に相当する。公転移動する電子線管2は、歳差運動のみによって回転軸4の周りを自転する不図示の場合に比較して、後述するターゲット32と電子線管2とを近接化させることが可能となる。
The
ターゲット32は、図1(a)、(b)に示すように、回転軸4を囲むように回転軸4の周りに前面板11に固定され、前面板11に対して静止している静止陽極である。即ち、ターゲット32は、電子線管2の回転時の軌跡に沿って前面板11に配置されているとも言える。また、ターゲット32は、前面板11と電気的にも接続されており、本実施形態においては、接地端子46と前面板11とを介して接地電位に規定されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
以上のように電子線管2、回転駆動部5、ターゲット32、とを備えたマンモ断層撮影装置1は、ターゲット32と電子線管2とを近接化させられ、ガントリ6内の雰囲気による電子線散乱が抑制され、焦点径の小さい焦点40がターゲット32上に形成される。この結果、本実施形態のマンモ断層撮影装置1は、焦点40を前面板11に近接させつつ、前面板11により被験者の胴部の被曝を抑制し、高い撮影分解能で***の断層撮影を行うことが可能となっている。
As described above, the
マンモ断層撮影装置1においては、電子線管2の回転動作と電子放出動作とを連携させることにより、ターゲット32の異なる位置に、電子線15が照射され、焦点40が回転軸4の周りに回転走査される。本願明細書においては、図1(c)に示すように、ターゲット32の異なる位置に焦点40を形成するように、電子線15の照射軸を円周方向に回転させることを回転走査と称する。
In the
回転駆動部5は、さらに、検出器支持部56を介して、回転軸4に対して電子線管2と反対側に位置するX線検出器3に機械的に結合されている。
The
X線検出器3は、ターゲット32に形成された焦点40から発生したX線束17が照射されるように配置され、***26を透過した透過X線を検出する。このため、ガントリ6の内周筒9は、X線を透過する領域が少なくとも設けられている。
The
また、ターゲット32と***収納部8との間には、図1(a)に示すように、X線の放出角を制限するコリメータ16を設けることができる。コリメータ16は、焦点40から放射状に放出されるX線の照射範囲をX線検出器3の大きさに適合するように、焦点10から放出されたX線をX線束17に成形する。図1(a)においては、理解のために、コリメータ16より前方側に位置するX線束17を示す波線を、コリメータ16と焦点40との間にまで延長して示している。コリメータ16は、回転軸4との距離においてターゲット32よりも内側に配置されることが必要であり、図1(a)乃至(c)に示すように、Rs>Rcの関係を満たしている。ここで、Rs[m]、Rc[m]は、それぞれ、焦点42と回転軸4との距離、コリメータ16の回転軸4との距離に対応する。
Moreover, between the
コリメータ16は、図2(a)乃至(c)の各図に示すような形態とすることにより、撮影に必要なX線束17の放射角を規定する。図2の各図は、図1(a)、(b)に示す断面B−Bにおける、コリメータ16、前面板11、または、電子管支持部55との配置関係を示している。なお、断面B−Bは、図1(a)、(b)に示すように、回転軸4を中心軸とする円柱の側面に重なる曲面であるが、図2の各図においては、理解のために、X−Z平面に展開して示されている。コリメータ16は、回転軸4を中心軸とする円柱の側面にならう形態となっている。
The
図2(a)に図示されたコリメータ16は、連結部材52を介して前面板11に接続された静止型の形態である。なお、静止型のコリメータ16は、回転軸4を中心とする中心角方向における設置範囲を180度未満とするか、回転軸4との距離においてX線検出器3よりも外側に配置することにより、X線束17の光路を妨害することを防ぐことができる。図1(a)に示す静止型のコリメータ16は後者の形態であって、X線検出器3とコリメータ16との位置関係は、Rc>Rdの関係を満たしている。ここで、Rd[m]は、X線検出器3の回転軸4との距離に対応する。
The
また、連結部材52は、n×Rc×θpで規定される所定ピッチLp毎に、図2(a)に図示された回転軸4の周りにコリメータ16が延びる方向に沿って複数設けられる。ここで、nは自然数であり、θp[rad]は、図1(c)に示すように、断層撮影時の曝射1回あたりの回転角ピッチに対応する。
In addition, a plurality of connecting
なお、コリメータ16および連結部材52は、前面板11と同様にX線を減衰する部材から構成することが可能である。また、連結部材52は、回転軸4と垂直に所定角n×θp[rad]毎に放射状に複数設けられ、ガントリ6の内周筒9および外周筒10の少なくとも一方と静止型のコリメータ16とを接続する不図示の連結部材に置換可能である。
The
一方、図2(b)、(c)に図示されたコリメータ16は、コリメータ支持部51を介して電子管支持部55に機械的に結合され、焦点40の回転走査に同期して、回転軸4の周りを回転移動するように構成された回転型の形態である。図2(b)に示されたコリメータ16は、前面板11の側が開放された「コ」の字状の形態であり、前面板11と「コ」の字状のコリメータ16とにより、焦点40から放出されたX線をコリメートする。図2(c)に示されたコリメータ16は、矩形状の形態である点が、図2(b)に示されたコリメータと相違する。
On the other hand, the
なお、図2(b)、(c)に図示された回転型のコリメータ16は、回転軸4を挟んでX線検出器3の反対側にのみ配置することが可能なため、回転軸4との距離において、X線検出器3よりも外側に配置される必要性はない。すなわち、回転型のコリメータ16とX線検出器3との位置関係は、Rc>Rd、Rc=Rd、及び、Rc<Rdのいずれの関係であっても良い。
2B and 2C, the
X線束17を前面板11に近接させて、***26に対する撮影範囲を被験者の胴部側により大きく確保する観点からは、図2(a)、(b)に図示されたコリメータ16が好ましい。図2(a)、(b)に図示されたコリメータ16は、前面板11の側において前面板11に沿う方向に延びる部分を有さない点において共通している。図2(a)、(b)に図示された実施形態においては、前面板11が、被験者の胴部側へ広がるX線をコリメートする機能を有している。
The
一方、回転駆動部5に機械的に結合された回転駆動系の回転モーメントの低減および、電子線管2側とX線検出器3側の回転モーメントの非対称性の低減の観点からは、図2(a)に図示された静止型のコリメータ16が好ましい。
On the other hand, from the viewpoint of reducing the rotational moment of the rotational drive system mechanically coupled to the
次に、図1乃至図6の各図を用いて、本発明のマンモ断層撮影装置の特徴についてより詳細に説明する。本発明のマンモ断層撮影装置の特徴には、ターゲット32、電子線管2、前面板11と、それらの相互の配置関係と、が含まれる。
Next, the features of the mammography apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. Features of the mammographic tomography apparatus of the present invention include the
まず、図1および図3を用いて、ターゲット32の配置について説明する。ターゲット32は、電子線管2の回転時の軌跡に沿うように、回転軸4の周りに回転軸4を囲んで前面板11に配置される。図1(b)に示すターゲット32は、円環状に配置された反射型のターゲットである。
First, the arrangement of the
本実施形態のターゲット32は、回転軸4を回転中心とする回転方向において光学的なジオメトリが揃えられた部分を有すことにより、***26に対する焦点40の回転方向における光学的なジオメトリが揃えられる。このように回転軸4の周りにおいて光学的なジオメトリが揃えられたターゲット32の配置によれば、断層撮影におけるアーチファクトを低減することが可能となる。
The
本発明のマンモ断層撮影装置1は、***26の複数のX線透過像を基に断層画像が得られれば、曝射動作を全周で行う必要は必ずしもない。従って、図3(b)のように、ターゲット32を、回転軸4を中心とし中心角θが360度未満の円弧に対応する範囲に設けても良い。ターゲット32を中心角方向において部分的に円弧状に設けることは、電子線管2の回転走査の範囲を制限し、電子線管2に接続される不図示の給電線の耐久性の点において好ましい。
The
また、図3(b)、(c)に示すように、ターゲット32が回転軸4の周りの回転方向に沿って離散的に複数配置された形態も本発明の実施形態に含まれる。ターゲット32を、回転軸4の周りに離散的に配置することにより、回転走査中に電子線管2を減速また停止する動作、または、電子放出を停止するブランキング動作を行うことなく、必要な曝射角度毎にX線透過像を得ることが可能となる。図3(b)、(c)に示される構成によれば、回転走査に起因する撮影ブレを、簡易な構成にて効果的に低減することが可能となる。
Further, as shown in FIGS. 3B and 3C, a form in which a plurality of
なお、ターゲット32が所定の中心角θに対応して部分的に設けられている実施形態においては、図2(c)に示した静止型のコリメータ16および連結部材52も同様にして、中心角θに対応する範囲に部分的に設けられる。また、回転駆動部5は、電子線管2およびX線検出器3を回転可能なように構成されていれば良く、ガントリ6の内周筒9または外周筒10の少なくとも一方に接続されたリニアモータ等で構成された形態も本発明に含まれる。
In the embodiment in which the
次に、図4、図5を用いて、ターゲット32の種類に応じたターゲット32と前面板11との接続形態について説明する。
Next, a connection form between the
図4は、図1(a)に示す反射型のターゲット32を備えた実施形態の電子線管2および前面板11を含む領域を示す部分拡大図である。一方、図5は、図4に示す実施形態の反射型のターゲット32を透過型のターゲット32に置き換えた変形例である。
FIG. 4 is a partially enlarged view showing a region including the
ターゲット32は、反射型か透過型かに依存せずに、電子線管2から放出された電子線15の照射を受け焦点40が形成される電子入射面を備えている。
The
反射型のターゲット32の電子入射面は、X線を放出するX線放出面を兼ねる。従って、図4に示すように、***26を被写体とするために、反射型のターゲット32の電子入射面は、法線53が回転軸4と交差するように前面板11に対して傾斜している。反射型のターゲット32の電子入射面は、***収納部8、***26に向くように配置されているとも言える。なお、***26の前面板11の側は、***26の胸郭に近い側に対応する。
The electron incident surface of the
反射型のターゲット32の電子入射面は、前面板11に平行とすることも可能であるが、***26の前面板11の側の曝射線量を確保する観点からは、図4に示す様に前面板11に対して傾斜していることが好ましい。
Although the electron incident surface of the
本実施形態において、反射型のターゲット32は、焦点40から前面板11の板厚方向に、厚みH2だけ残して深さH3だけ前面板11の内部に沈み込むように接続されている。反射型のターゲット32を沈みこませる深さH3は、電子侵入深さPeより小さく、前面板11の板厚H4以下となっている。また、焦点40におけるターゲット32の前面板11の板厚方向における厚みH6は、電子侵入深さPeより大きく設定される。
In the present embodiment, the
このような配置とすることにより、焦点40の前面板11の外面から距離H5を、前面板11の板厚H4と焦点40におけるターゲット32の厚みH6との和より小さくすることが可能となっている。従って、本実施形態のマンモ断層撮影装置1によれば、被験者の胴部の被曝を抑制した上で、***26の前面板11の側の撮影範囲を前面板11側により近接させることが可能となる。
With this arrangement, the distance H5 from the outer surface of the
なお、前面板11の板厚H4は、ガントリ6の構造部材としての強度、放射線の板厚方向の減衰によって適宜決定される。電子侵入深さPeは、ターゲット32の密度ρとターゲット32に入射する電子線15の入射エネルギーEpとにより一意に決定される。電子線15の入射エネルギーEpは、ターゲット32の電位Vtと電子線管2の管電圧Vaとの差によって決定される。
The plate thickness H4 of the
電子侵入深さPe(m)は可観測な物理量であり、本願明細書においては、下記一般式で代数的に記述される。下記一般式は、電子線15の入射エネルギーEpが1×104Vから1×106Vの範囲で実測と良い一致を示すものである。
The electron penetration depth Pe (m) is an observable physical quantity and is described algebraically in the present specification by the following general formula. The following general formula shows a good agreement with the actual measurement when the incident energy Ep of the
但し、Epはターゲット32に対する電子線15の入射エネルギー(eV)である。ρは、ターゲット32の密度(kg/m3)である。また、ターゲット32の密度ρは、秤量と層厚測長により同定しても良いが、ターゲット32の動作時の雰囲気との整合性の観点からラザフォード後方散乱分光法(RBS法)によって同定することが好ましい。
Here, Ep is the incident energy (eV) of the
次に、図5を用いて、透過型のターゲット32を備えたマンモ断層撮影装置1の実施形態について説明する。図5に示す透過型のターゲット32は、ターゲット層33とターゲット層33を支持する透過基板34を備えている。
Next, an embodiment of the
ターゲット層33は、電子線管2と対向する側において、電子線15が入射される電子入射面を有している。ターゲット層33は、電子の入射によりX線を発生するターゲット金属を含有し、電子侵入深さPeとターゲット層32におけるX線の減衰とを考慮して、2μm〜15μmの層厚とすることができる。ターゲット金属は、電子線15の入射エネルギーEp、および、必要な線質から適宜選択され、モリブデン、タングステン等の重金属が適用される。
The target layer 33 has an electron incident surface on which the
また、ターゲット層33は、反射型のターゲット32と同様にして、前面板11に電気的に接続されることが、ターゲット32と前面板11との近接化と放電の抑制の観点において好ましい。ターゲット層33と前面板11とは、導電性接着剤、ろう材等を介すか、溶接等によって電気的に接続される。
Further, it is preferable that the target layer 33 is electrically connected to the
透過基板34は、X線を取出すX線放出面を有しているため、図5に示すように、透過型のターゲット32のターゲット層33よりも回転軸4に近い側において、回転軸4に対向するように設けられている。
Since the transmissive substrate 34 has an X-ray emission surface for extracting X-rays, as shown in FIG. 5, on the side closer to the rotation axis 4 than the target layer 33 of the
透過基板34は、熱伝導性の高い銀、銅、金、炭化ケイ素等を含有したろう材、接着剤を介して前面板11に伝熱的に接続されることが好ましい。このような配置とすることにより、透過型のターゲット32の発熱を効果的に放熱する事が可能となる。
The transmissive substrate 34 is preferably thermally connected to the
次に、図4を用いて、電子線管2について詳細に説明する。
Next, the
電子線管2は、電子放出源31を少なくとも備え、ターゲット32に対して加速された電子を照射するものである。電子線管2は、陰極44と陽極45と、陰極44と陽極45に挟まれた絶縁管37と、を備える。
The
陰極44は、陽極45とともに電子線管2の内部の電場を静電的に規定する電極としての機能を有する、一方、電子を放出する電子放出機能を有し、陰極部材36と電子放出源31とから構成されている。電子放出源31としては、含侵型、フィラメント型の熱陰極、または、Spindt型、カーボンナノチューブ型等の冷陰極が適用される。電子放出源31の電子放出部30には、LaB6、ダイヤモンド、酸化バリウム等の低仕事関数の材料が含有される。陰極部材36は、導電性、耐熱性、絶縁管37との線膨張係数の整合性、を有した金属から構成されることが好ましく、コバール(NiFeCo合金)、モネル(NiCu合金)等の耐熱合金が適用される。なお、コバール、モネルは、それぞれ、米国Carpenter Technology社の米国登録商標KOVARと、米国Special Metals社の米国登録商標Monel、の日本語表記に対応する。
The
絶縁管37は、陰極44と陽極45とに挟まれて、陽極45と陰極44の間に管電圧Vaが印加可能なように陽極45と陰極44の間を絶縁する部材である。絶縁管37は、アルミナ、窒化ボロン、酸化珪素ガラス等の絶縁性材料で構成することが可能である。
The insulating
陽極45は、陰極44と同様に電子線管2の内部の電場を静電的に規定する電極としての機能を有する、一方、加速された電子の照射を受け電子を通過させる機能を有し、陽極部材35と電子通過窓41とを備える。電子通過窓41は、電子放出源31と対向するように陽極45の一部に設けられるとともに、電子放出源31とターゲット32との間に配置される。電子放出源31から放出された電子は電子通過窓41を通過しターゲット32に照射される。陽極部材35は、陰極部材36と同様に、導電性、耐熱性、絶縁管37との線膨張係数の整合性、を有した金属から構成されることが好ましく、コバール(NiFeCo合金)、モネル(NiCu合金)等の耐熱合金が適用される。
The
陽極45は、前面板11と同電位とすることが、電子線管2と前面板11との間の放電を抑制する観点から好ましい。図4に記載の陽極45は、不図示の導通経路を介して前面板11と電気的に接続されている。
The
なお、ターゲット32と電子線管2の陽極45とが同電位である場合には、前述の一般式1のパラメータEp(eV)は電子線管2の管電圧Va(V)に一致する。
When the
次に、図1、図4を用いて、ガントリ6、電子線管2の真空度について説明する。
Next, the degree of vacuum of the
ガントリ6は、図1に示すように、内部が真空となるように真空ポンプ47により排気されている。真空ポンプ47としては、スクロールポンプとターボ分子ポンプ等が適宜組み合わされる。ガントリ6の内部を真空雰囲気とすることにより、ターゲット32を電子線管2の陽極から分離し、ガントリ6の内面に固定する事が可能となる。
As shown in FIG. 1, the
以上のように、ガントリ6の内部を真空雰囲気とすることにより、ターゲット32を前面板11に配置することが可能となるため、焦点40を前面板11の外面に近接させることが可能となる。この結果、焦点40を従来のマンモ断層撮影装置よりも被験者の胴部に近接させて撮影することが可能となる。
As described above, by setting the inside of the
電子線管2は、図4に示すように、陽極45、絶縁管37、陰極44を備えている。また、電子線管2は、陽極45と絶縁管37と陰極44とに囲まれた内部空間を有し、かかる電子線管の内部空間は真空減圧されている。
As shown in FIG. 4, the
電子線管2の内部空間の真空度は、少なくともガントリ6の内部の電子線管2の余空間の真空度よりも高い真空度となっている。ガントリ6内部の電子線管2の余空間は、1E+1[Pa]〜1E+5[Pa]の真空度が選択され、電子線管2の内部空間は、1E−6[Pa]〜1E+2[Pa]の真空度が選択される。
The degree of vacuum in the internal space of the
電子線管2の内部空間の真空度は、ガントリ6内部の電子線管2の余空間の真空度より相対的に高真空であることが好ましく、例えば、ガントリ6内部の電子線管2の余空間、電子線管2の内部空間は、それぞれ、1E+5[Pa]、1E+2[Pa]とされる。同様にして、ガントリ6内部の電子線管2の余空間、電子線管2の内部空間は、それぞれ、1E+1[Pa]、1E−2[Pa]とする形態としてもよい。
The degree of vacuum in the inner space of the
以上のように、電子線管2の内部空間と、ガントリ6の内部の電子線管2の余空間と、に対して真空度を割り付けた構成とすることにより、容量が大きいガントリ6に対する耐大気圧強度、気密性の要求を軽減できる。この結果、本実施形態の前面板11の板厚H4を軽減することが可能となり、ガントリ6の内部空間と電子線管2の内部との真空度に差の無い形態に比較して、焦点40を前面板11の外面により一層近接させて設けることが可能となる。
As described above, the structure in which the degree of vacuum is assigned to the internal space of the
電子線管2の内部は、電子線管2の製造工程において不図示の排気管と真空ポンプ、または、蒸発型ゲッタのフラッシングにより真空とすることが可能である。さらに、電子線管2の内部は、管内部に配置した不図示の非蒸発型ゲッタ、電子線管2の内部に連通するように配置された不図示のスパッタイオンポンプ、差動排気ポンプ等によって、管封止後の真空度が維持される。
The inside of the
次に、図6(a)、(b)を用いて、電子線管2が備える電子通過窓41について説明する。
Next, the
図6(a)は電子を通過する電子通過膜49からなる電子通過窓41を備えた陽極45が示されている。電子通過膜49は、電子通過膜49の周縁において陽極部材35により支持されている。電子通過膜49は、電子線管2の内部と外部との雰囲気を隔て、電子線管2の内部を外部より高真空とする目的において陽極45に配置されている。電子通過膜49を有することにより電子線管2は、電子線管2の内部において加速される電子の散乱確率を抑制し、所定の電流密度、ビーム幅を有した電子線15を電子線管2の外部に取出すことが可能とされている。
FIG. 6A shows an
電子通過膜49は、膜厚方向に電子が通過する際の電子散乱を抑制させ、電子の通過率を確保する観点から、グラファイト、ダイヤモンド、ベリリウム、アルミニウム、チタン、シリコン、シリコンカーバイド等の軽元素からなる材料で構成される。電子通過膜49は、電子線15の照射に起因する電子通過膜49の帯電の抑制の観点において、導電性を有する材料が好ましく、グラファイト、チタン、ベリリウム、アルミニウム等が適用される。電子通過膜49は、放熱の観点からは熱伝導性の高い材料が好ましく、ダイヤモンドが適用される。
The
また、電子通過膜49は、支持界面と支持基板自体における電子散乱、支持部基板による電子の運動エネルギーの減衰、の少なくともいずれか一方を抑制する観点からは自立膜の形態とすることが好ましい。また、電子通過膜49は、同様にして、積層界面を有しない単層膜とすることがより一層好ましい。
The
なお、自立膜は、電子通過膜49の表裏のいずれにおいても特定の支持部材により支持されることのない薄膜形態を意味している。展延性を有する金属は破断せずに塑性変形され、箔形態とする加工性において優れている。従って、自立膜形態の電子通過膜49は、銅箔、チタン箔、アルミニウム箔等が採用される。
The self-supporting film means a thin film form that is not supported by a specific support member on either of the front and back sides of the
電子通過膜49の厚さは、電子線15の散乱の影響を考慮して20μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。また、電子通過膜49の厚さは、動作時の熱変形に対して膜形態を維持する観点からは、1μm以上であることが好ましい。なお、図6(a)に示された実施形態においては、電子通過膜49により散乱された散乱電子線のターゲット32の方向への照射を制限するアパーチャ18が、電子通過膜49のターゲット32と対向する側に設けられている。このように配置することにより、電子通過膜49を通過した電子のターゲット32に入射する領域を制限し、焦点40の拡大を抑制する事が可能となる。
The thickness of the
次に、図6(b)を用いて、オリフィス50からなる電子通過窓41を備えた陽極45について説明する。本実施形態の電子通過窓41は、図6(a)に図示された実施形態の電子通過膜49をオリフィス50に置換したものに相当し、図6(a)に図示された電子通過窓41の変形例である。
Next, the
オリフィス50は、陽極45で隔てられた一対の空間の圧力差が維持されるように制限された開口径を有して、陽極部材35に設けられた微小開口である。オリフィス50の開口径は、圧力差を維持する観点から3mm以下が好ましく、1mm以下とすることがより一層好ましい。
The
なお、電子通過窓41とターゲット32との間の距離は、電子線15のガントリ6内の雰囲気による散乱を考慮して10mm以下とすることが好ましく、3mm以下とすることがより一層好ましい。
The distance between the
[第2の実施形態]
次に、図7、図8を用いて、本発明のマンモ断層撮影装置を用いて行う断層撮影について説明する。図7は、***26に対して回転軸4の周りにおいて複数の曝射角度で撮影することによりX線断層像を取得するマンモ断層撮影装置1の他の構成例が示されている。図8は、マンモ断層撮影装置1の断層撮影を行う際のフローチャートを例示するものである。
[Second Embodiment]
Next, tomography performed using the mammography apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows another configuration example of the
本実施形態のターゲット32のX線放出面の側には、***26を介してX線検出器3が配置されている。
The
電子線管2とX線検出器3は、回転駆動部5に対して、それぞれ、電子源支持部55、検出器支持部56を介して機械的に接続されており、共通の回転軸4の周りを同じ方向に同期して回転するように構成されている。本実施形態においてはガントリ6内部に設けられている回転駆動部5は、ガントリ6の外部に設けられていても良い。
The
なお、電子源支持部55、検出器支持部56の少なくとも一方に、他方との慣性モーメントのバランスをとることを意図して、カウンターウェイトを配置しても良い。
A counterweight may be arranged on at least one of the
***収納部8は、撮影時に***26が回転軸4と重なるように、電子線管2とX線検出器3との間において、回転軸4と重なるように配置されている。
The
X線検出器3の出力にはX線透過像データが含まれ、信号処理部205、システム制御ユニット202、再構成部59を経て表示パネル60に接続されている。信号処理部205には、データ処理回路57、画像処理回路58を備えている。
The output of the
また、システム制御ユニット202の出力は、駆動回路103、電子線管2、回転駆動部5、データ処理回路57、画像処理回路58に接続され、システム制御ユニット202には操作パネル62の操作指令信号が入力されるように接続されている。
The output of the
本実施形態においては、***26とターゲット32が静止し、電子線管2とX線検出器3とが回転する構成となっている。電子線管2とX線検出器3の回転は、***26とターゲット32に対して相対的に回転するように構成されていれば良い。
In this embodiment, the
本実施形態のマンモ断層撮影装置1は、電子線管2及びX線検出器3は、互いに対向して配置され、回転軸4を中心として互いに同期して回転走査されるように構成されている。電子線管2は、回転駆動部5により***26に対する角度が変更され、異なる電子線管2の角度毎にX線透過像を取得することが可能となっている。
The
次に、図7に示されたマンモ断層撮影装置1における、電子線管2の回転走査を伴う断層撮影のシーケンスについて図8を用いて説明する。
Next, the sequence of tomography with rotational scanning of the
図8は、マンモ断層撮影装置1の撮影動作のフローチャート図である。撮影開始(ステップS101)の指令が操作パネル62から入力されると、システム制御ユニット202を介して回転駆動部5に接続された電子線管2とX線検出器3は、所定の回転速度で回転を始める(ステップS102)。ここで、システム制御ユニット202は回転駆動部5から発生される図示しないエンコーダ信号を監視し、所定の回転速度及び角度に到達したかを確認する。
FIG. 8 is a flowchart of the imaging operation of the
所定の回転速度及び角度に到達した時点で、システム制御ユニット202は、駆動回路105を介して電子線管2に制御信号を送りX線曝射を開始し(ステップS103)、X線は***26に曝射される。同時に、X線検出器3による画像データの収集をデータ処理回路57を介して行う(ステップS104)。
When the predetermined rotational speed and angle are reached, the
マンモ断層撮影装置1は、図7に示すように、電子線管2とX線検出器3と回転駆動部5とに接続され、電子線管2とX線検出器3と回転駆動部5とを統合して制御するシステム制御ユニット202を備えている。
As shown in FIG. 7, the
システム制御ユニット202は、図1(c)に示すように、ターゲット32の回転軸4の周りの異なる位置に電子線を照射させ焦点40a、40bを順次形成するように、電子線管2と回転駆動部5とを連携して制御する機能を有している。
As shown in FIG. 1C, the
ターゲット32の回転軸4の周りの異なる位置に順次形成された焦点40a、40bは、互いに、***26に対する角度が異なっている。ターゲット32は、順次形成された焦点40a、40b毎に、***26に対する照射角度が異なるX線束17a、17bを順次発生させ、かかるX線束17a、17bを***に順次照射する。
The
システム制御ユニット202は、さらに、順次照射されたX線束17a、17b毎に***26を透過した透過X線を順次検出するように、回転駆動部5と電子線管2の少なくとも一方と、X線検出器3と、を連携して制御する機能を有している。
Further, the
電子線管2とX線検出器3とが所定の回転角度で同期回転し、所定数の画像データが収集されるまで撮像が継続される。所定角度毎に撮像された画像データの収集が完了すると、電子線管2とX線検出器3との同期回転を終了する(ステップS105)。
Imaging is continued until the
次に、再構成部59で画像データの再構成を行い、2系統の再構成画像データを構成する。ここで、再構成はX線検出器3の例えば高解像度である領域から出力した画像信号に基づいて第1の再構成画像データを構成し、低解像度である領域から出力した画像信号に基づいて、第2の再構成画像データを構成する(ステップS106)。
Next, the
次に、対応する第1の再構成画像データと第2の再構成画像データを一定の比率で合成する。具体的には、第1の再構成画像データに係数k1を乗算し、第2の再構成画像データにk2を乗算する。そして、乗算した画像データを加算する(ステップS107)。 Next, the corresponding first reconstructed image data and second reconstructed image data are synthesized at a certain ratio. Specifically, the first reconstructed image data is multiplied by a coefficient k1, and the second reconstructed image data is multiplied by k2. Then, the multiplied image data is added (step S107).
このようにして、***26の複数のX線透過像と角度情報とから断層画像を取得する。
In this way, a tomographic image is acquired from a plurality of X-ray transmission images of the
1 マンモ断層撮影装置
2 電子線管
3 X線検出器
4 回転軸
6 ガントリ
8 ***収納部
11 前面板
15 電子線
26 ***
32 ターゲット
38 X線放出源
40 焦点
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記ターゲットに電子線を照射する電子線管と、
前記ターゲットから放出され、***を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記ターゲット、前記電子線管、前記X線検出器を収容し、被験者の側に前面板を有するガントリと、
前記電子線管と前記X線検出器とを回転軸の周りに回転させる回転駆動部と、
前記回転軸に重なる位置であって、前記ガントリに囲まれた***収納部と、を備え、
前記ターゲットは、前記電子線管の回転時の軌跡に沿って前記前面板に配置されていることを特徴とするマンモ断層撮影装置。 A target that emits X-rays upon electron irradiation;
An electron beam tube for irradiating the target with an electron beam;
An X-ray detector that detects X-rays emitted from the target and transmitted through the breast;
A gantry containing the target, the electron beam tube, the X-ray detector, and having a front plate on the subject side;
A rotation drive unit that rotates the electron beam tube and the X-ray detector around a rotation axis;
A position that overlaps the rotating shaft, and a breast storage section surrounded by the gantry,
The mammography apparatus, wherein the target is disposed on the front plate along a trajectory during rotation of the electron beam tube.
前記ターゲットは、法線が前記回転軸と交差するように前記前面板に対して傾斜した電子入射面を有し、前記電子入射面と対向する側において前記前面板に接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマンモ断層撮影装置。 The target is a reflective target,
The target has an electron incident surface inclined with respect to the front plate so that a normal line intersects the rotation axis, and is connected to the front plate on a side facing the electron incident surface. The mammographic tomography apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記ターゲットは、前記回転軸に対向する透過基板と、前記透過基板が前記回転軸に対向する側の反対側において前記透過基板に支持されるターゲット層と、を有しており、
前記ターゲット層は前記前面板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマンモ断層撮影装置。 The target is a transmission type target,
The target includes a transmission substrate facing the rotation axis, and a target layer supported by the transmission substrate on the side opposite to the side where the transmission substrate faces the rotation axis,
The mammography apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the target layer is electrically connected to the front plate.
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