JPS6251622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は扁平な扇形Ｘ−線ビーム発生用Ｘ−線
源と、円弧に沿つて配置される多数の検出素子か
ら成るＸ−線検出器とを具え、前記Ｘ−線源およ
びＸ−線検出器が前記扇形Ｘ−線ビームの平面に
直角の共通回転軸線のまわりを回動し得るように
したコンピユータ・トモグラフイ用装置に関する
ものである。

斯種装置は特にＸ−線診断用に好適である。こ
のような診断中に患者の人体の或る部位は扁平な
扇形ビームによつて種々の方向から照射される。
局部的に透過した放射線を測定し、かつこのよう
にして得た測定データを用いてコンピユータによ
り照射平面における患者の人体部位の濃度分布を
計算して、その結果を例えばテレビジヨンモニタ
に映出させる。

上述した種類の装置は既に公開されているオラ
ンダ国特許願第7503520号から既知であり、これ
に記載されている装置では診断すべき人体部位を
少なくとも一方向において完全に包囲する扁平な
扇形Ｘ−線ビームを用いている。適当な数の測定
データを得るために、Ｘ−線源およびＸ−線検出
器をこれらの共通回転軸線の近くに配置した患者
のまわりにて一緒に回転させる。上記装置は種種
の検出素子の感度の相違が測定信号に及ぼす影響
を補正する手段を具えている。

従来装置のＸ−線源およびＸ−線検出器は診断
中均一速度で共通回転軸線のまわりを一緒に回転
する。検出素子の出力信号は信頼できる測定値を
得るために短期間にわたり積分され、この短期間
の間にＸ−線源およびＸ−線検出器は例えば１゜
のような僅かな角度だけ回転する。ついで放射線
強度測定の対数値を決定する。従つて診断中各検
出素子は患者の人体を種々の方向から透過したＸ
−線強度に関する１組の対数値を供給する。診断
中これらのデータは第１電子メモリに蓄積され、
診断終了後に多数の検出素子から到来するデータ
は対応する方向に向けられた平行な通路組に沿つ
て透過したＸ−線の強度に関する多数の対数値の
組に分類される。これらの分類した各組の対数値
は第２の電子メモリに蓄積される。ついで診断し
た人体部位の照射面に関する画素として再現され
る局部的濃度を再構成法によつて計算する。この
ことは、該当する再現画素に係わる上記分類した
各組の対数値からすべての測定通路に関する測定
データが加算されることを意味する。

従来装置では計算した濃度分布の表示に際し、
実際には存在しない環状虚像パターンと称される
厄介な環状の妨害パターンが発生するのを検出素
子の感度の相違を補正することによつて抑制して
いる。これがため、Ｘ−線源の速い運動をこのＸ
−線源とＸ−線検出器との均等の共通回転運動に
別々に重畳させて、各検出素子による各測定を診
断中各素子に隣接している検出素子によつて繰り
返すようにしている。このようにして得た測定値
に基いて検出素子を互いに比較し、かつ検出素子
の感度の相違を補正している。従つてこの補正目
的のために追加の電子式処理回路網を設けてい
る。

本発明の目的は検出素子の感度の相違によつて
環状の虚像パターンの発生が明らかとなることの
ないようにすると共に、診断中の各検出素子によ
つて患者を平行方向に透過した１組のＸ−線強度
に関する測定値を発生させて、診断終了後の測定
値の分類を省けるようにしたコンピユータ・トモ
グラフイ用装置を提供せんとするにある。

本発明は扁平な扇形Ｘ−線ビーム発生用Ｘ−線
源を具え、該Ｘ−線源が作動中該Ｘ−線源本体に
対して実質上固定の比較的小さなＸ−線放射領域
を有しており、さらに診断下にある物体を通過し
た後の前記扇形ビームからのＸ−線放射を受光す
るように円弧に沿つて配置した多数の検出素子か
ら成るＸ−線検出器を具えており、前記各検出素
子のＸ−線検出領域を比較的小さくし、第１およ
び第２の各回転自在の支持部材を固定支持手段に
よつて回転自在に支持して、前記第１および第２
の回転自在の支持部材が前記扇形ビームの平面に
対し直角に向けられた共通軸線のまわりを回転し
得るようにし、前記扇形ビームがほぼ前記共通軸
線の方を向くように前記Ｘ−線源を前記第１回転
支持部材に固着し、かつ各検出素子のＸ−線検出
面と前記共通軸線との間の距離が、Ｘ−線源の前
記Ｘ−線放射領域と前記共通軸線との間の距離に
ほぼ等しくなるように前記Ｘ−線検出器を前記第
２回転支持部材に固着し、さらに前記第１および
第２回転支持部材を前記共通軸線のまわりにて同
じ角速度ではあるが、互い反対の回転方向に回転
させる手段を具えるように構成したことを特徴と
するコンピユータ・トモグラフイ用装置にある。

診断中適切な測定精度を得るために検出素子の
出力信号を短期間にわたり積分し、この期間中に
Ｘ−線源およびＸ−線検出器を例えば１゜のよう
な小角度にわたつて回転させる。Ｘ−線源および
Ｘ−線検出器は反対方向に動くため、診断すべき
人体部位は相対的にほぼ平行な連続通路内にてＸ
−線源と所定の検出素子とによつて走査される。
このことは、照射面の各画素として再現される濃
度に関する各計算値が各検出素子による測定値を
含むことを意味する。従つて計算した濃度分布の
表示に際し、検出素子の感度の相違によつて生ず
る妨害パターンは実質上低減させることができ
る。さらに、上記環状虚像パターンも減らすこと
ができる。

本発明によるコンピユータ・トモグラフイ用装
置の好適な実施に当つては、Ｘ−線検出器を円形
状に並べた多数の検出素子をもつて構成する。こ
のようにすることにより、平行方向に透過したＸ
−線の強度に関する各組の測定値を、診断平面の
凡ゆる方向に対して求めることができる。

図面につき本発明を説明する。

第１および２図は本発明によるコンピユータ・
トモグラフイ用装置の一例を示す縦および横断面
図である。患者用テーブル２の上に載せられてい
る患者１を扁平な扇形のＸ−線ビーム３によつて
照射する。このＸ−線ビーム３は例えば第２図の
図面の平面で30゜のような開口角（以後扇形角度
αと称する）を有し、これは上記平面の垂直方向
に対しては比較的扁平であり、その厚さは約10mm
である。扇形角度αはビーム３がその扇形方向に
て患者全体をまたぐのに十分な大きさとする。Ｘ
−線ビーム３を回転陽極（図示せず）を具えてい
るＸ−線管４によつて発生させる。回転陽極（実
際のＸ−線源）の放射面は比較的小さく、その長
さおよび幅は約２mmとするため、このＸ−線源は
実際上点状のものと見なすことができる。患者を
透過した放射線をＸ−線検出器５によつて測定す
る。この検出器５は円形に配列した例えば400個
の一連の検出素子６をもつて構成する。後述する
所から明らかなように、検出素子６の寸法は比較
的小さく、これらの素子も実際上点状のものと見
なすことができ、これらの素子は例えばシンチレ
ーシヨン結晶と光検出器とで構成する。Ｘ−線管
４を固定支持手段を成す外厘９に取付けたホイー
ル１０で軸受けされる回転自在の支持部材を成す
リング７に取付ける。このリング７は扇形ビーム
３の平面に対し直角に延在している軸線１４のま
わりを駆動モータ１２によつて回動し得るように
する。実際のＸ−線源、すなわち回転陽極の表面
におけるＸ−線放射面は、それが円形通路１５を
辿るように軸線１４を中心として回転させる。Ｘ
−線検出器５を別の回転自在の支持部材を成すリ
ング８に接続する。このリング８を外厘９に接続
したホイール１１で軸受けし、駆動モータ１３に
よつて軸線１４のまわりを回動し得るようにす
る。リング７および８は診断中反対方向に回転さ
せる。検出素子６は円形通路を回転し、その半径
は実際のＸ−線源が回転する円形通路の半径にほ
ぼ等しく、それらの円の半径はそれぞれ例えば90
cmおよび85cmとする。つぎに測定データの処理に
つき第３図を参照して詳細に説明する。

第３図は患者２０、Ｘ−線源２１および円形に
配列される一連の検出素子２３を具えるＸ−線検
出器２２を有している上述した種類の装置に対す
るデータ処理回路を示す。Ｘ−線源２１および検
出素子２３は、診断中これらがほぼ同じ円形通路
２４を辿るように互いに反対方向に中央軸線（第
１図の１４）のまわりを回転させる。すべての検
出素子を対応する積分回路２５に接続（図面では
３個の検出素子に対してのみ示す）し、この回路
にて検出素子２３の測定信号を短期間にわたり積
分する。その積分時間は適切な測定精度を得るた
めに例えば10ミリ秒とする。Ｘ−線源２１および
Ｘ−線検出器２２は互いに反対方向に動くため、
診断すべき人体２０の部位は第４図に示すように
相対的にほぼ平行な連続通路内で走査される。第
４図ではＸ−線源２１と１個の検出素子２３との
位置関係を各々連続瞬時ｔ_a、ｔ_b、ｔ_c……ｔ_hに
対して示してある。Ｘ−線源２１およびＸ−線検
出器２３は診断中ほぼ同じ円形通路２４を辿るた
め、Ｘ−線源と検出素子との間の距離は診断中に
変化し、従つて検出素子によつて測定されるＸ−
線の強度は診断中患者の局部的な部位でのＸ−線
の吸収度に無関係に変化する。これらの変化を回
路２６で補正する。この補正後に検出素子による
測定信号の対数値を対数増幅器２７で形成し、こ
のようにして得られた信号をメモリ２８に蓄積
（記憶）させる。従つて診断中検出素子２３は患
者をほぼ平行な方向に透過したＸ−線の強度に関
する１組の対数値を発生する。診断の終了後、コ
ンピユータ２９によつて人体２０の照射部分にお
ける局部的な濃度分布を再構成法により計算し
て、これを例えばテレビジヨンモニタ３０に映出
させる。

第５図は上述したようなコンピユータ・トモグ
ラフイ用装置の検出素子として使用するのに特に
好適なＸ−線検出器３１の一例を示す斜視図であ
り、この検出器３１は例えば直径が５mmで、長さ
が20mmの円筒状シンチレータ３２と、これの軸線
方向に連結した光検出器３３とを具えている。
種々の方向から検出器に入射するＸ−線ビーム
（２つのＸ−線ビーム３４および３５のみを示
す）はこの検出器が円筒状で対称のため同じ方法
で検出される。検出器のこのような特性は上述し
た用途にとつて特に好適である。その理由は検出
素子に入射するＸ−線の方向は診断中に断えず変
化するからである。このＸ−線の入射方向の変化
は患者の局部的な部位によるＸ−線の吸収度には
無関係であるため、斯る変化は測定信号には何等
影響を及ぼさない。

つぎに上述した装置で実行し得る走査操作の一
形態につき第６図を参照して詳述する。ここに円
４１は点状のＸ−線源４２および一連の検出素子
４４は具えているＸ−線検出器４３が辿る通路を
示す。Ｘ−線源４２を３つの瞬時、すなわち診断
の開始時ｔ＝０と、診断の終了時ｔ＝Ｔと、これ
らの中間の瞬時とにおける位置にそれぞれ示して
ある。検出器４３はｔ＝０の時点における位置を
図示してある。診断中Ｘ−線源４２は円４１の中
心Ｍを通る共通の中心軸線のまわりを均一角速度
ωで動き、Ｘ−線源と検出器の総合角変位置は
ω・Ｔである。Ｘ−線ビームの扇形角度αをダイ
ヤフラム４５によつて決定する。このダイヤフラ
ム４５をＸ−線源と一緒に動かして、Ｘ−線ビー
ムの中心が常に円４１の中心Ｍに向くようにす
る。診断中各検出素子は相対的に平行な方向（こ
の方向はＸ−線４６と４７との間に位置する）に
て患者を透過したＸ−線の強度に関する１組の測
定値を発生する。上記２つのＸ−線４６と４７は
診断角度φを包囲する。瞬時ｔ＝０とｔ＝Ｔとに
おけるＸ−線源の位置と、Ｘ−線４６と４７との
交点とによつて定まる三角形から容易に明らかな
ようにω・Ｔ＝α＋φである。放射線は最外側の
Ｘ−線４６と４７との間に位置する相対的に平行
な方向でしか測定されないから、瞬時ｔ＝０の時
点におけるＸ−線４６以外のＸ−線ビームおよび
瞬時ｔ＝Ｔの時点におけるＸ−線４７以外のＸ−
線ビームはＸ−線源４２と一緒に動かす別のダイ
ヤフラム４８によつて遮蔽する。このために患者
の放射線被爆量は相当低減する。ダイヤフラム４
８は第６図で左から右へと並進運動させるだけで
あるため、この図から明らかなようにダイヤフラ
ムの開口角βはφに等しい。診断中検出器４３は
角速度ωで図示の方向に円形通路４１を辿る。時
間Ｔまでの間に瞬時ｔ＝ＴにおけるＸ−線４７を
測定する検出素子は最初の位置からωｔ角変位す
る。診断を可能ならしめるためには検出器の検出
角θをω・Ｔ＋Δに等しくし、このために（第６
図から明らかなように）Δ＝360−ω・Ｔ−２
（180−α−Δ）＝ω・Ｔ−２αとして、θ＝２
（ω・Ｔ−α）＝２φとなるようにする必要があ
る。

前述した所から明らかなように、扇形角α＝60
゜でφ＝180゜にわたつて診断走査し得るように
するためには、Ｘ−線源および検出器を角度ω・
Ｔ＝240゜にわたり反対方向に回転させ、検出器
の検出角θをθ＝360゜とする必要がある。この
場合ダイヤフラム４８の開口角βはβ＝180゜と
するのが好適である。検出角θ＝360゜とする場
合には各検出素子４３を２回用い、ωＴを420゜
とすることにより診断角度φがφ＝360゜に増大
することは明らかである。

診断角度φが180゜以上の場合、第１および２
図のＸ−線管４およびＸ−線検出器５は実際上同
一円形通路を動くことはできないが、これらは数
センチメートルだけ半径が異なる円形通路内を動
くことは可能である。この場合診断中各検出素子
は（Ｘ−線源および検出器は同一角速度で移動す
る）相対的に正確には平行でない多数の方向にて
患者を透過した放射線の強度に関する一組の測定
値を供給する。このような非平行性は扇形角が約
30゜で、円形通路の半径が100cmの長さの場合に
は非常に小さく、この非平行性がＸ−線照射面に
おける局部濃度の計算に及ぼす影響は無視し得る
程度に小さい。所要に応じかような非平行性は、
小さ目の円形通路内を動かすＸ−線源をＸ−線検
出器よりも僅かに速く回転させることによつて補
正することができる。

扇形度α＝30°の場合には、各瞬時に用いられ
る第６図の検出素子４４の検出角は僅か60゜であ
るため、例えば３個または５個のＸ−線源を用
い、これらのＸ−線源を正三角形または正五角形
に円形通路４１に配置することによつて診断時間
を早めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコンピユータ・トモグラ
フイ用装置の一例を示す縦断面図、第２図は第１
図の−線上の横断面図、第３図は本発明装置
に対するデータ処理回路の一例を示すブロツク線
図、第４図はＸ−線源および検出素子の各連続瞬
時に対する位置関係を示す説明図、第５図は検出
素子として使用するのに特に好適なＸ−線検出素
子の一例を示す斜視図、第６図は第１および２図
に示す装置によつて行なう走査方法を示す説明図
である。 １……被験者（患者）、２……テーブル、３…
…Ｘ−線ビーム、４……Ｘ−線管、５……Ｘ−線
検出器、６……検出素子、７，８……リング、９
……外厘、１０，１１……ホイール、１２，１３
……モータ、１４……共通回転軸線、２０……患
者、２１，４２……Ｘ−線源、２２，４３……Ｘ
−線検出器、２３，４４……Ｘ−線検出素子、２
４，４１……Ｘ−線源および検出器移動通路、２
５……積分回路、２６……補正回路、２７……対
数増幅器、２８……メモリ、２９……コンピユー
タ、３０……テレビジヨンモニタ、４５……ダイ
ヤフラム、４８……ダイヤフラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 扁平な扇形Ｘ−線ビーム発生用Ｘ−線源を具
   え、該Ｘ−線源が作動中該Ｘ−線源本体に対して
   実質上固定の比較的小さなＸ−線放射領域を有し
   ており、さらに診断下にある物体を通過した後の
   前記扇形ビームからのＸ−線放射を受光するよう
   に円弧に沿つて配置した多数の検出素子から成る
   Ｘ−線検出器を具えており、前記各検出素子のＸ
   −線検出領域を比較的小さくし、第１および第２
   の各回転自在の支持部材を固定支持手段によつて
   回動自在に支持して、前記第１及び第２の回転自
   在の支持部材が前記扇形ビームの平面に対し直角
   に向けられた共通軸線のまわりを回転し得るよう
   にし、前記扇形ビームがほぼ前記共通軸線の方を
   向くように前記Ｘ−線源を前記第１回転支持部材
   に固着し、かつ各検出素子のＸ−線検出面と前記
   共通軸線との間の距離が、Ｘ−線源の前記Ｘ−線
   放射領域と前記共通軸線との間の距離にほぼ等し
   くなるように前記Ｘ−線検出器を前記第２回転支
   持部材に固着し、さらに前記第１および第２回転
   支持部材を前記共通軸線のまわりにて同じ角速度
   ではあるが、互い反対の回転方向に回転させる手
   段を具えるように構成したことを特徴とするコン
   ピユータ・トモグラフイ用装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、前記
   Ｘ−線検出器を１つの閉成円を成すように配列し
   た多数の検出素子をもつて構成したことを特徴と
   するコンピユータ・トモグラフイ用装置。 ３ 特許請求の範囲１または２記載の装置におい
   て、該装置に多数のＸ−線源を設け、これらのＸ
   −線源を前記共通軸線を中心とする円弧内にて前
   記第１回転支持部材に取付けたことを特徴とする
   コンピユータ・トモグラフイ用装置。 ４ 特許請求の範囲１〜３のいずれか１つに記載
   の装置において、該装置に前記第１および第２回
   転支持部材が前記共通軸線のまわりを回転する際
   に、各検出素子と、この検出素子に対応するＸ−
   線源との間の距離の変動を補償するように、各検
   出素子によつて供給される出力信号を補正する電
   気回路２６を設けたことを特徴とするコンピユー
   タ・トモグラフイ用装置。