WO2012093440A1 - X線ct装置 - Google Patents
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Definitions
- Embodiments of the present invention relate to an X-ray CT apparatus.
- a collimator is provided in front of the X-ray tube radiation field.
- the collimator has a wedge for adjusting soft ray cuts and X-ray intensity distribution, and a slit mechanism that opens and closes in accordance with the slice thickness at the time of scanning, forming a fan beam whose dose is optimized. Is irradiated with X-rays.
- this slit mechanism has a biaxial opening / closing mechanism that operates independently on the left and right, in order to suppress unnecessary X-ray irradiation generated before and after scanning, the opening width and the position of the slit are controlled by changing the opening / closing timing of the left and right slits.
- Active collimation operation which optimizes the dose, is possible.
- the slit mechanism of the optical system it is generally necessary for the slit mechanism of the optical system to be capable of opening and closing operations for each of the two axes.
- realization of active collimation operation by a slit mechanism for simultaneous opening / closing operation is required.
- the problem to be solved by the present invention is to provide an inexpensive and high-performance X-ray CT apparatus capable of reducing the exposure dose.
- an X-ray CT apparatus includes an X-ray source, and a wedge disposed between the X-ray source and a subject and having a shield formed to shield a portion of the X-rays. And a wedge drive unit for moving the position of the wedge, and a system control unit for controlling the position of the wedge by controlling the wedge drive unit during a scan execution period.
- FIG. 1 is a block diagram of an X-ray CT apparatus according to a first embodiment.
- the wedge block diagram of the X-ray CT apparatus in the embodiment.
- Active collimation operation explanatory drawing by the wedge of the embodiment.
- the wedge block diagram of the X-ray CT apparatus in 2nd Embodiment.
- an X-ray tube and an X-ray detection unit are disposed to face each other, and a type in which the X-ray tube and the X-ray detection unit rotate together
- a type in which the X-ray tube and the X-ray detection unit rotate together will be described.
- FIG. 1 shows the X-ray CT apparatus in the first embodiment.
- the X-ray CT apparatus of the present embodiment includes a gantry (gantry) 11 for scanning a subject P (patient) with X-rays, a bed 12 for moving the subject P into the gantry 11, and the entire X-ray CT apparatus And a reconstruction unit 14 as a computer that processes projection data obtained from the gantry 11 and reconstructs a medical image.
- gantry gantry
- a bed 12 for moving the subject P into the gantry 11
- a reconstruction unit 14 as a computer that processes projection data obtained from the gantry 11 and reconstructs a medical image.
- the gantry 11 includes a rotating unit 15 that rotates around a subject P (patient) and a fixed unit 16 other than the rotating unit 15.
- the rotating unit 15 includes an X-ray tube 111 for generating X-rays, a wedge 112 for adjusting the dose distribution of X-rays generated from the X-ray tube 111 in the fan angle direction, and X-rays transmitted through a subject P (patient) X-ray detector 113 which detects the light, data acquisition device (DAS: Data Acquisition System) 114 which converts detection data of the X-ray detector 113 into digital data and collects it, and projection data acquired by the data acquisition device 114
- DAS Data Acquisition System
- the noncontact data transmission device 115 transmits the noncontact data to the reconstruction unit 14 outside the rotating unit 15.
- the system control unit 13 generates a voltage to be applied to the X-ray tube 111 in order to generate X-rays, a wedge drive unit 117 which moves the position of the wedge according to the scanning conditions, a helical scan, etc.
- a rotation drive unit 118 rotates the rotation unit 15 based on the scan condition, and a bed drive unit 119 moves the bed 12 on which the subject P lies on the gantry 11.
- the reconstruction unit 14 reconstructs a medical image necessary for diagnosis from the projection data transferred from the non-contact data transmission device 115, and the reconstructed medical image is connected to the reconstruction unit 14 (not shown). Displayed on a monitor etc.
- the system control unit 13 and the reconstruction unit 14 are generally configured on the basis of a computer with high processing capability.
- FIG. 2 shows a wedge configuration diagram of the X-ray CT apparatus in the embodiment.
- FIG. 2 (a) shows a perspective view
- FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of a cross section taken along the Z-Z' axis indicated by a dotted line.
- XB indicates the spread of the X-ray beam.
- the wedge adjusts the X-ray dose distribution in the fan angle direction, and opens in a U-shape at the center of the wedge.
- Several types of wedges having different opening shapes are used according to the case where the object P is scanned from the front or in the lateral direction, etc., and is selected according to the scanning condition.
- the wedge 112 since the X-ray soft ray has a low energy, it is often absorbed by the subject P without reaching the detector 113 even though the X-ray tube 111 is irradiated. Therefore, the wedge 112 also has the effect of soft line cutting. Usually, the wedge 112 is made of metal such as aluminum.
- an X-ray shield 22 is added to the upper portion (X-ray tube 111 side) of a normal wedge 21.
- FIG. 2B the X-ray beam XB generated from the focal point 23 of the X-ray is illustrated, and when there is the focal point 23 of the X-ray near the center of the wedge 21, the X-ray shield 22 is X
- the X-ray shield 22 is a wedge 21 so that a part of the X-ray beam XB is shielded as shown in FIG. It has an eave-like shape on the side of the.
- the thickness of the X-ray shield 22 is set to an extent that hardly absorbs and transmits X-rays.
- the X-ray shield 22 can generally be made of metal that shields X-rays, such as lead.
- the horizontal axis in FIG. 3 represents the time for performing one scan
- the vertical axis represents the irradiation width in the slice thickness direction (the body axis direction of the subject P). That is, it shows how the irradiation width to the subject P changes during one scan execution.
- the irradiation width is approximately proportional to the opening width of the slit mechanism (not shown).
- the X-ray is actually irradiated and the acceleration time for the gantry rotating part 15 to become a constant speed and the time for the deceleration from stop to stop before the scan is started Also, although it is necessary to have a running time until the moving speed of the bed 12 becomes constant, this time is not included in FIG.
- the start of scanning in FIG. 3 indicates the beginning of X-ray irradiation and data necessary for reconstruction is collected, and the end of scan indicates that the collection of data is completed and the irradiation of X-rays is completed. There is.
- the object P is irradiated to an area portion unnecessary for reconstruction by the spread of the X-ray beam XB.
- dose optimization will not be performed.
- one slit is moved in the reconstruction outside range of the scan start, and the slit opening width determined according to the slice thickness is halved. The irradiation width to the sample P is halved. Then, when the outside of the reconstruction range is exceeded, the slit opening width is determined according to the slice thickness.
- the slit opposite to the scan start position is driven to reduce the irradiation width to the subject P by half.
- Such active collimation operation can suppress X-ray irradiation before and after scanning, and can optimize the X-ray exposure dose.
- FIG. 4 is a flowchart of the active collimation operation in the present embodiment
- FIG. 5 is a diagram for explaining the active collimation operation using the wedge of the present embodiment.
- FIG. 5 (a) is an explanatory diagram of the scan start time (outside of the reconstruction range)
- FIG. 5 (b) is an explanatory diagram of the middle of scanning (reconstruction range)
- FIG. FIG. 6 is an explanatory view of a “reconstruction outside range”.
- XB indicates the spread of the X-ray beam
- a square SR indicated by a dotted line indicates a scan range.
- the doctor or the laboratory technician lays the subject P on the bed 12 and inputs the scan conditions of the medical image to be acquired to the subject P.
- the system control unit 13 acquires the input scan conditions and executes a scan based on the scan conditions.
- a plurality of wedges 21 (112) are installed in the gantry 11.
- the wedges are selected according to the scan conditions, the physical size of the subject P, the imaging direction, and the like.
- FIG. 5A the wedges 21a and 21b are illustrated, which indicate that the wedge 21a is selected.
- step ST403 execution of a scan is started based on the scan schedule of the non-reconstruction range and the reconstruction range calculated from the scan conditions.
- step ST404 when the rotational speed of the gantry rotation unit 15 and the moving speed of the bed 12 become constant, the slit of the slit mechanism (not shown) is opened and X-ray irradiation is performed to start scanning.
- the system control unit 13 controls the wedge drive unit 117 to move the wedge 21a to a position where X-rays are not irradiated out of the scan range SR, in the outside reconstruction range at the start of scanning. Reduce the spread of the X-ray beam XB. Therefore, the X-ray irradiation amount to the subject P in the non-reconstruction range is halved.
- step ST405 when the system enters the reconstruction range beyond the reconstruction outside range at the start of scanning, the system control unit 13 further controls the wedge drive unit 117, and the wedge 21a in the white arrow direction shown in FIG. Are controlled so that the focal point 23 of the X-ray is located at the center of the wedge 21a. At this point the X-ray beam XB is not blocked by the X-ray shield 22.
- step ST406 in the out-of-reconstruction range at the end of the scan, the wedge drive unit 117 further moves the wedge 21a to a position where the X-ray is not irradiated outside the scan range SR. Reduce the spread of XB. Therefore, the X-ray irradiation amount to the subject P in the non-reconstruction range is halved. Then, in step ST407, the scan ends.
- the wedge according to the present embodiment can be used as long as the low-cost X-ray CT apparatus having the slit mechanism capable of performing only the simultaneous opening operation has the wedge drive unit.
- Active collimation is possible by using.
- the active collimation operation can be achieved simply by changing the firmware or software of the wedge drive unit, which greatly contributes to the cost reduction and high performance of the device.
- FIG. 6 shows a modified example of the wedge.
- FIG. 6 (a) shows a perspective view
- FIG. 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of a cross section taken along the dotted line ZZ ′.
- the X-ray shield 22 is disposed on the upper portion (X-ray tube 111 side) of the wedge 21.
- the X-ray shield 62 is disposed on the side surface of the wedge 61 There is.
- the thickness t and height h of the X-ray shield 62 are determined in consideration of the spread of the X-ray beam.
- the width w is substantially the same as the width of the wedge 61.
- the X-ray shield 22 is added to the wedge 21 on the X-ray tube 111 side. For this reason, the mechanical dimensions of the wedge 21 may change, but in the present embodiment, since the X-ray shield 62 can be embedded in the side surface of the wedge 61, it is designed to have the same dimensions as the original wedge. it can. As a result, there is no mechanical restriction that makes it impossible to mount the conventional X-ray CT apparatus.
- any conventional X-ray CT apparatus can be used to attach the wedge of the present embodiment.
- the active collimation operation of the present embodiment can not be realized within the scan cycle time, so movement between the X-ray shielding position in the reconstruction outside range and the wedge center position in the reconstruction range The operation can be realized by adding a new position detection method.
- the wedge drive unit 117 of the X-ray CT apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
- the positional relationship between the ladder pattern 71 disposed for detecting the position on the upper side or the side surface of the wedge 112 and the ladder pattern 71 disposed on the wedge 112 depends on the difference in light reflectance.
- 74 has a motor for driving the wedge to a predetermined position according to a control signal from the position control unit.
- illumination light 75 for illuminating the ladder pattern 71 is added as necessary.
- the ladder pattern 71 is a pattern consisting of black and white, and at the position where the wedge 112 shields the X-ray, the photosensor 72a receives the reflected light (white pattern is reflected), and the photosensor 72b is Does not receive reflected light (absorbed with black pattern).
- the photosensor 72a does not receive the reflected light
- the photosensor 72b has a pattern that receives the reflected light.
- the photosensors 72a and 72b are disposed to face the ladder pattern 71 so that the positional relationship can be identified.
- the ladder pattern may be different for each wedge.
- the photo sensor 72a configured as described above is referred to as the center position sensor 72a, and the photo sensor 72b is referred to as the shielding position sensor 72b.
- FIG. 8 shows a time chart of the active collimation operation of the present embodiment.
- the output waveform 82a of the center position sensor 72a and the output waveform 82b of the shielding position sensor 72b are shown.
- the control of the wedge 112 from the start of the scan to the end of the scan will be described with reference to FIG.
- the position control unit 74 controls the motor to return to the origin position of the wedge once in the arrow shown in step ST801, and in step ST802, the selected wedge 112 is selected. Position control is performed at the center position.
- step ST 803 the motor is reversely rotated as shown by the arrow in step ST 803 to control the position to the shielding position 1 and the scan is started.
- the control is possible by turning on the output waveform 82b of the shielding position sensor 72b and turning off the output waveform 82a of the center position sensor 72a.
- the motor is forwardly rotated as shown by the arrow in step ST 804 to control it to the center position.
- the output waveform 82a of the center position sensor 72a is switched from OFF to ON, and the output waveform 82b of the shielding position sensor 72b is controlled from ON to OFF.
- the motor is rotated forward as shown by the arrow in step ST 805 to perform position control at the shielding position 2.
- the control is possible as the output waveform 82b of the shielding position sensor 72b turns from OFF to ON and the output waveform 82a of the center position sensor 72a turns from ON to OFF.
- the active collimation operation can be performed also in the X-ray CT apparatus of the specification in which the wedge position is returned to the origin position during the wedge drive.
- the added ladder pattern 71, the photosensor 72, etc. are inexpensive, and because they are compact and take up little space, they are hardly subject to mechanical restrictions. Therefore, it is possible to mount the wedge according to the present embodiment with any conventional X-ray CT apparatus.
- the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
- the shape of the X-ray shield added to the wedge shown in the above embodiment is merely an example, and various shapes can be considered.
- the X-ray CT apparatus having a rotating unit is specifically described, but, for example, in an X-ray apparatus without a rotating unit, an X-ray beam is moved by moving a wedge to which an X-ray shield is added. A partial or complete shielding of the is possible.
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Abstract
X線源と、前記X線源と被検体との間に配置され、X線の一部分を遮蔽する遮蔽物が形成されたウエッジと、前記ウエッジの位置を移動させるウエッジ駆動部と、スキャン実行期間中に前記ウエッジ駆動部を制御して、前記ウエッジの位置を制御するシステム制御部と、を有するX線CT装置。
Description
本発明の実施形態は、X線CT装置に関する。
現行のX線CT(Computed Tomography)装置の架台内部には、X線管球照射野の前面にコリメータを有する。このコリメータには、軟線カットやX線の強度分布を調整するウエッジと、スキャン時のスライス厚に合わせて開閉動作するスリット機構があり、被ばく量が最適化されたファンビームを形成し、被検体にX線を照射している。
このスリット機構が左右単独で動作する2軸別開閉機構を有する場合、スキャン前後に発生する不要なX線照射を抑えるために、左右のスリットの開閉タイミングを変えて開口幅とその位置を制御し、被ばく量を最適化するアクティブコリメーション動作が可能である。このような被検体への被ばく量を低減するアクティブコリメーションを実施するためには、一般的には光学系のスリット機構に2軸別開閉動作が可能な仕組みが必要である。しかし2軸別開閉機構を持たない通常の光学系に比べると非常に高価であるため、安価な同時開閉動作のスリット機構でアクティブコリメーション動作の実現が求められている。
本発明が解決しようとする課題は、被ばく量を低減可能で、しかも安価で高性能なX線CT装置を提供することである。
上記課題を達成するために、実施形態のX線CT装置は、X線源と、前記X線源と被検体との間に配置され、X線の一部分を遮蔽する遮蔽物が形成されたウエッジと、前記ウエッジの位置を移動させるウエッジ駆動部と、スキャン実行期間中に前記ウエッジ駆動部を制御して、前記ウエッジの位置を制御するシステム制御部と、を有する。
[規則91に基づく訂正 15.03.2012]
以下、発明を実施するための実施形態について図1から図8に示す図面を参照しながら詳細に説明する。なお、X線CT装置には、X線管とX線検出部とが対向して配置され、被検体の周囲を共に回転するタイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、X線源のみが被検体の周囲を回転するタイプなど様々なタイプがあるが、本実施形態はいずれのタイプにも適用可能である。本実施形態の説明では、X線管とX線検出部とが共に回転するタイプについて説明する。
以下、発明を実施するための実施形態について図1から図8に示す図面を参照しながら詳細に説明する。なお、X線CT装置には、X線管とX線検出部とが対向して配置され、被検体の周囲を共に回転するタイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、X線源のみが被検体の周囲を回転するタイプなど様々なタイプがあるが、本実施形態はいずれのタイプにも適用可能である。本実施形態の説明では、X線管とX線検出部とが共に回転するタイプについて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態におけるX線CT装置を示している。本実施形態のX線CT装置は、被検体P(患者)をX線でスキャンするための架台(ガントリ)11と、被検体Pを架台11内に移動する寝台12と、X線CT装置全体を制御するシステム制御部13と、架台11から得られた投影データを処理し、医用画像を再構成するコンピュータとしての再構成部14とを有する。
図1は、第1の実施形態におけるX線CT装置を示している。本実施形態のX線CT装置は、被検体P(患者)をX線でスキャンするための架台(ガントリ)11と、被検体Pを架台11内に移動する寝台12と、X線CT装置全体を制御するシステム制御部13と、架台11から得られた投影データを処理し、医用画像を再構成するコンピュータとしての再構成部14とを有する。
架台11は、被検体P(患者)を中心にして回転運動する回転部15とそれ以外の固定部16から構成される。回転部15には、X線を発生するX線管111、X線管111から発生したX線をファン角方向に線量分布の調整を行うウエッジ112、被検体P(患者)を透過したX線を検出するX線検出器113、X線検出器113の検出データをデジタルデータに変換して収集するデータ収集装置(DAS:Data Acquisition System)114、およびデータ収集装置114で取得された投影データを回転部15外の再構成部14へ非接触で伝送する非接触データ伝送装置115から構成される。
システム制御部13は、X線を発生するためにX線管111に印加する電圧を発生する高電圧発生装置116、ウエッジの位置をスキャン条件に応じて移動するウエッジ駆動部117、ヘリカルスキャンなどのスキャン条件に基づいて回転部15を回転させる回転駆動部118、および被検体Pが横臥する寝台12をガントリ11内に移動させる寝台駆動部119から構成される。
再構成部14は、非接触データ伝送装置115から転送された投影データから、診断に必要な医用画像を再構成し、この再構成された医用画像は、再構成部14に接続された図示しないモニタなどに表示される。システム制御部13と再構成部14は一般的には処理能力の高いコンピュータを基本にして構成される。
図2は、同実施形態におけるX線CT装置のウエッジ構成図を示している。図2(a)は、斜視図を示し、図2(b)は、点線で示すZ-Z’軸での断面をX-X’に沿って見た断面図である。XBはX線ビームの広がりを示している。
ウエッジとは、ファン角方向のX線線量分布を調整するもので、ウエッジ中心にU字形状に開口している。被検体Pを正面からスキャンする場合や横方向からスキャンする場合などに応じて開口形状の異なる数種類のウエッジが用いられ、スキャン条件に応じて選択される。
また、X線軟線はそのエネルギーが低いことから、実際には、X線管111から照射されても検出器113まで到達することなく被検体Pに吸収されてしまうことが多い。従ってウエッジ112は軟線カットの効果も有している。通常、ウエッジ112はアルミニウムなどの金属が用いられる。
本実施形態のウエッジは、図2(a)に示すように通常のウエッジ21の上部(X線管111側)にX線遮蔽物22が追加されている。図2(b)では、X線の焦点23から発生するX線ビームXBを図示しており、ウエッジ21の中心付近にX線の焦点23がある場合には、X線遮蔽物22は、X線が全く遮蔽されないような、例えば図2(a)に示すようなスリット形状を有する必要がある。また、ウエッジ21の中心からX線の焦点23が外れる場合には、X線遮蔽物22は、図2(b)に示すように、X線ビームXBの一部分が遮蔽されるように、ウエッジ21の側面に対して庇(ひさし)のような形状を有する。このX線遮蔽物22の厚さは、X線を殆ど吸収し透過させない程度に厚さが設定される。このX線遮蔽物22は通常、鉛などX線を遮蔽する金属が使用できる。
次に図3を用いて、アクティブコリメーションの説明を行う。図3の横軸は1スキャンを実行する時間を表し、縦軸はスライス厚方向(被検体Pの体軸方向)の照射幅を示す。すなわち1スキャン実行中に被検体Pへの照射幅がどのように変化するかを示している。この照射幅は図示しないスリット機構の開口幅にほぼ比例する。
ヘリカルスキャンを行うためには、実際にX線が照射されスキャンが開始されるまでに、ガントリの回転部15が一定速度になるための加速時間、およびスキャン終了から停止するまでの減速にかかる時間や、寝台12の移動速度が一定になるまでの助走時間などが必要であるが、この時間は図3には含まれていない。図3のスキャン開始とはX線が照射され、再構成に必要なデータが収集される先頭を指し、スキャン終了とは、データの収集が終了し、X線の照射が終了することを示している。
しかし、ヘリカルスキャンで医用画像を再構成するには、実際の再構成領域より余分に広くX線の照射を行う必要がある。従って、このスキャン実行時間の前後には、再構成範囲より余分にX線の照射を行う範囲が必要であり、この余分にX線の照射を行う範囲をここでは再構成に不必要な範囲として「再構成外範囲」と定義する。
このスキャン前後に位置する再構成外範囲においては、再構成範囲と同じスリット開口幅であると、X線ビームXBの広がりにより、再構成に不要な領域部分にまで被検体Pを照射することになるため、被ばく量の最適化が行われないことになる。このため、2軸別開閉動作が可能なスリット機構では、スキャン開始の再構成外範囲では、片方のスリットを移動し、スライス厚に応じて決定されるスリット開口幅を半分にすることで、被検体Pへの照射幅を半分にする。そして、再構成外範囲を過ぎた時点で、スライス厚に応じて決定されるスリット開口幅にする。また、スキャン終了の再構成外範囲では、スキャン開始位置とは反対のスリットを駆動して被検体Pへの照射幅を半分にする。このようなアクティブコリメーション動作によってスキャン前後のX線照射を抑制し、X線被ばく量の最適化が行える。
本実施形態は、図2に示したウエッジを用いることで、2軸別開閉動作機構を持たないスリット機構においてもX線被ばく量低減のためのアクティブコリメーション動作を可能にするものである。したがってスキャン実行中は同じスリット開口幅でX線が被検体Pへ照射されていると仮定する。
図4は、本実施形態におけるアクティブコリメーション動作のフローチャート図であり、図5は、本実施形態のウエッジを使用したアクティブコリメーション動作を説明する図である。図5(a)は、スキャン開始時(再構成外範囲)の説明図、図5(b)は、スキャン中程(再構成範囲)の説明図、および図5(c)はスキャン終了時(再構成外範囲)の説明図である。XBは図2と同様にX線ビームの広がりを示し、点線で示す四角SRはスキャン範囲を示している。
まず、医師または検査技師は、被検体Pを寝台12に横臥させ、被検体Pに対して取得すべき医用画像のスキャン条件の入力行う。ステップST401では、システム制御部13がこの入力されたスキャン条件を取得し、このスキャン条件に基づきスキャンを実行することになる。
ウエッジ21(112)は、ガントリ11内に複数設置されており、ステップST402では、スキャン条件および被検体Pの体格、撮影方向などに見合ったウエッジの選択を行う。図5(a)では、ウエッジ21aと21bが図示されており、ウエッジ21aが選択されていることを示している。
ステップST403では、スキャン条件より計算される、再構成外範囲および再構成範囲のスキャンスケジュールに基づきスキャンの実行を開始する。
ステップST404では、ガントリの回転部15の回転速度と、寝台12の移動速度が一定になった時点で、図示しないスリット機構のスリットを開口しX線照射を行いスキャンが開始される。図5(a)に示すように、スキャン開始時における再構成外範囲において、システム制御部13はウエッジ駆動部117を制御し、スキャン範囲SR外にX線が照射されない位置にウエッジ21aを移動させX線ビームXBの広がりを抑える。このため、再構成外範囲での被検体PへのX線照射量は半分になる。
ステップST405では、スキャン開始時の再構成外範囲を超えて再構成範囲に入ると、システム制御部13はさらにウエッジ駆動部117を制御し、図5(b)に示す白抜き矢印方向にウエッジ21aを移動させ、ウエッジ21aの中心部にX線の焦点23が位置するように制御する。この時点においてX線ビームXBが、X線遮蔽物22によって遮られることはない。
ステップST406では、図5(c)に示すようにスキャン終了時における再構成外範囲において、ウエッジ駆動部117によりスキャン範囲SR外にX線が照射されない位置にウエッジ21aをさらに移動させてX線ビームXBの広がりを抑える。このため、再構成外範囲での被検体PへのX線照射量は半分になる。そして、ステップST407ではスキャンが終了する。
このように、スキャン実行中にウエッジ21aの位置を移動させることにより、2軸別開閉動作が可能なスリット機構がなくても、アクティブコリメーション動作が可能となる。
以上説明したように、第1の実施形態によれば、同時開口動作しか行えないスリット機構を有する低価格なX線CT装置においても、ウエッジ駆動部を有するものであれば、本実施形態のウエッジを使用することによりアクティブコリメーションが可能となる。アクティブコリメーション動作は、ウエッジ駆動部のファームウエアもしくはソフトウエアを変更するだけで可能となるため、装置の低価格化、高性能化へ大きく貢献する。
(第2の実施形態)
図6は、ウエッジの変形例を示している。図6(a)は、斜視図を示し、図6(b)は、点線で示すZ-Z’軸での断面をX-X’に沿って見た断面図である。
図6は、ウエッジの変形例を示している。図6(a)は、斜視図を示し、図6(b)は、点線で示すZ-Z’軸での断面をX-X’に沿って見た断面図である。
第1の実施形態においては、X線遮蔽物22をウエッジ21の上部(X線管111側)に配置したが、本実施形態においては、ウエッジ61の側面にX線遮蔽物62を配置している。
[規則91に基づく訂正 15.03.2012]
ウエッジ61の側面にX線遮蔽物62を配置する場合は、X線ビームの広がりを考慮しX線遮蔽物62の厚みtと高さhを決定する。幅wについては、ウエッジ61の幅とほぼ同じとする。また、第1の実施形態では、ウエッジ21の開口形状を変化させないためには、ウエッジ21のX線管111側にX線遮蔽物22を付加して配置する。このため、ウエッジ21の機械的寸法が変化する可能性があるが、本実施形態では、X線遮蔽物62をウエッジ61の側面に埋め込むことが可能であるため、元のウエッジと同じ寸法に設計できる。このため、従来のX線CT装置に取り付けが不可能となるような機構的な制約がなくなる。
ウエッジ61の側面にX線遮蔽物62を配置する場合は、X線ビームの広がりを考慮しX線遮蔽物62の厚みtと高さhを決定する。幅wについては、ウエッジ61の幅とほぼ同じとする。また、第1の実施形態では、ウエッジ21の開口形状を変化させないためには、ウエッジ21のX線管111側にX線遮蔽物22を付加して配置する。このため、ウエッジ21の機械的寸法が変化する可能性があるが、本実施形態では、X線遮蔽物62をウエッジ61の側面に埋め込むことが可能であるため、元のウエッジと同じ寸法に設計できる。このため、従来のX線CT装置に取り付けが不可能となるような機構的な制約がなくなる。
以上説明したように、第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加え、機構的な制約を取り除けるので、従来のどのようなX線CT装置でも本実施形態のウエッジの装着が可能となるという効果を奏する。
(第3の実施形態)
X線CT装置の仕様によっては、ウエッジ駆動の際に、ウエッジの位置精度を確保するために一旦位置情報をリセットし、ウエッジ位置を原点位置に戻すタイプのものがある。このような仕様のX線CT装置では、スキャンサイクル時間内に本実施形態のアクティブコリメーション動作を実現できないため、再構成外範囲におけるX線を遮蔽する位置と再構成範囲におけるウエッジ中心位置間の移動動作に対しては新たな位置検出方式を付加することにより実現可能とする。
X線CT装置の仕様によっては、ウエッジ駆動の際に、ウエッジの位置精度を確保するために一旦位置情報をリセットし、ウエッジ位置を原点位置に戻すタイプのものがある。このような仕様のX線CT装置では、スキャンサイクル時間内に本実施形態のアクティブコリメーション動作を実現できないため、再構成外範囲におけるX線を遮蔽する位置と再構成範囲におけるウエッジ中心位置間の移動動作に対しては新たな位置検出方式を付加することにより実現可能とする。
本実施形態のX線CT装置のウエッジ駆動部117について図7を用いて説明する。
[規則91に基づく訂正 15.03.2012]
図7に示すように、ウエッジ112の上部または側面などに位置検出のために配置されたラダーパターン71と、このウエッジ112に配置されたラダーンパターン71の位置関係を光の反射率の違いによって読み取るフォトセンサ72a、72bからウエッジ112の位置を検出する位置検出部73と、この位置検出部73の出力からX線を遮断する位置とウエッジ中心位置間の位置にウエッジ112を制御する位置制御部74、位置制御部からの制御信号によってウエッジを所定の位置に駆動するモータを有する。また、必要に応じて、ラダーパターン71を照明する照明光75が付加される。
図7に示すように、ウエッジ112の上部または側面などに位置検出のために配置されたラダーパターン71と、このウエッジ112に配置されたラダーンパターン71の位置関係を光の反射率の違いによって読み取るフォトセンサ72a、72bからウエッジ112の位置を検出する位置検出部73と、この位置検出部73の出力からX線を遮断する位置とウエッジ中心位置間の位置にウエッジ112を制御する位置制御部74、位置制御部からの制御信号によってウエッジを所定の位置に駆動するモータを有する。また、必要に応じて、ラダーパターン71を照明する照明光75が付加される。
例えば、ラダーパターン71は、黒と白からなるパターンであって、ウエッジ112がX線を遮蔽する位置においては、フォトセンサ72aは反射光を受信し(白パターンで反射)、フォトセンサ72bは、反射光を受信しない(黒パターンで吸収)。また、ウエッジ112がウエッジ中心位置では、フォトセンサ72aは反射光を受信せず、フォトセンサ72bは、反射光を受信するようなパターンとする。また、フォトセンサ72a、72bは、上記位置関係が識別できるようラダーパターン71に対向して配置される。ウエッジが複数ある場合には、ウエッジ毎にラダーンパターンが異なってもよい。
従って、以上のように構成された、フォトセンサ72aをセンタ位置センサ72a、フォトセンサ72bを遮蔽位置センサ72bと呼ぶことにする。
図8は、本実施形態のアクティブコリメーション動作のタイムチャートを示している。センタ位置センサ72aの出力波形82aと、遮蔽位置センサ72bの出力波形82bを示している。図8を用いてスキャン開始からスキャン終了までのウエッジ112の制御について説明する。
複数あるウエッジ112の中から所定のウエッジを選択するために、ステップST801で示す矢印では、位置制御部74はモータを制御し一旦ウエッジの原点位置にもどり、ステップST802では、選択されたウエッジ112のセンタ位置に、位置制御を行う。
[規則91に基づく訂正 15.03.2012]
スキャン開始の再構成外範囲においては、ステップST803で示す矢印のようにモータを逆回転させ遮蔽位置1に位置制御を行いスキャンが開始される。この遮蔽位置1では、遮蔽位置センサ72bの出力波形82bがONとなり、センタ位置センサ72aの出力波形82aがOFFになることで制御可能である。
スキャン開始の再構成外範囲においては、ステップST803で示す矢印のようにモータを逆回転させ遮蔽位置1に位置制御を行いスキャンが開始される。この遮蔽位置1では、遮蔽位置センサ72bの出力波形82bがONとなり、センタ位置センサ72aの出力波形82aがOFFになることで制御可能である。
[規則91に基づく訂正 15.03.2012]
再構成範囲内では、ステップST804で示す矢印のようにモータを順回転させセンタ位置に制御する。このセンタ位置では、センタ位置センサ72aの出力波形82aがOFFからONになり、遮蔽位置センサ72bの出力波形82bがONからOFFとなることで制御可能である。
再構成範囲内では、ステップST804で示す矢印のようにモータを順回転させセンタ位置に制御する。このセンタ位置では、センタ位置センサ72aの出力波形82aがOFFからONになり、遮蔽位置センサ72bの出力波形82bがONからOFFとなることで制御可能である。
[規則91に基づく訂正 15.03.2012]
さらに、スキャン終了間際の再構成外範囲においては、ステップST805で示す矢印のようにモータを順回転させ遮蔽位置2に位置制御を行う。この遮蔽位置2では、遮蔽位置センサ72bの出力波形82bがOFFからONとなり、センタ位置センサ72aの出力波形82aがONからOFFになることで制御可能である。
さらに、スキャン終了間際の再構成外範囲においては、ステップST805で示す矢印のようにモータを順回転させ遮蔽位置2に位置制御を行う。この遮蔽位置2では、遮蔽位置センサ72bの出力波形82bがOFFからONとなり、センタ位置センサ72aの出力波形82aがONからOFFになることで制御可能である。
以上述べたように、第3の実施形態によれば、ウエッジ駆動の際にウエッジ位置を原点位置に戻す仕様のX線CT装置においてもアクティブコリメーション動作が可能となる。しかも、付加されるラダーパターン71とフォトセンサ72などは安価であり、小型で場所をとらないため機構的な制約をほとんど受けない。このため従来のどのようなX線CT装置でも本実施形態のウエッジの装着が可能となるという効果を奏する。
[規則91に基づく訂正 15.03.2012]
また、X線CT装置内に空間的に余裕がある場合には、ラダーパターン71とフォトセンサ72の代わりにエンコーダなどを装着し、エンコーダ出力によってモータの制御を行い、アクティブコリメーション動作を実現してもよい。
また、X線CT装置内に空間的に余裕がある場合には、ラダーパターン71とフォトセンサ72の代わりにエンコーダなどを装着し、エンコーダ出力によってモータの制御を行い、アクティブコリメーション動作を実現してもよい。
本発明は、上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施形態で示したウエッジに付加するX線遮蔽物の形状は例示にすぎず、種々多様な形状が考えられる。
また、上記実施形態では、回転部を有するX線CT装置に特化して説明したが、例えば回転部がないX線装置においてもX線遮蔽物が付加されたウエッジを移動することによってX線ビームの一部もしくは全部の遮蔽が可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
11…架台(ガントリ)
12…寝台
13…システム制御部
14…再構成部
15…回転部
16…固定部
111…X線管
21、21a、21b、61、112…ウエッジ
22、62…X線遮蔽物
113…X線検出器
114…データ収集装置
115…非接触データ伝送装置
116…高電圧発生装置
117…ウエッジ駆動部
118…回転駆動部
119…寝台駆動部
12…寝台
13…システム制御部
14…再構成部
15…回転部
16…固定部
111…X線管
21、21a、21b、61、112…ウエッジ
22、62…X線遮蔽物
113…X線検出器
114…データ収集装置
115…非接触データ伝送装置
116…高電圧発生装置
117…ウエッジ駆動部
118…回転駆動部
119…寝台駆動部
Claims (15)
- X線源と、
前記X線源と被検体との間に配置され、X線の一部分を遮蔽する遮蔽物が形成されたウエッジと、
前記ウエッジの位置を移動させるウエッジ駆動部と、
スキャン実行期間中に前記ウエッジ駆動部を制御して、前記ウエッジの位置を制御するシステム制御部と、
を有することを特徴とするX線CT装置。 - 前記システム制御部は、スキャン実行期間の開始に生ずる再構成外範囲において、前記X線源のスライス厚方向に広がるX線のうち、医用画象の再構成に不要なX線を遮蔽する第1の位置に前記ウエッジを制御し、医用画像の再構成範囲においては、前記ウエッジをX線を遮蔽しないようにウエッジ中心位置に移動するよう制御し、スキャン終了に生ずる再構成外範囲においては、さらに前記ウエッジを制御して前記医用画像の再構成に不要なX線を遮蔽する第2の位置に移動することを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
- [規則91に基づく訂正 15.03.2012]
前記ウエッジは、前記X線源側に前記遮蔽物を有することを特徴とする請求項2記載のX線CT装置。 - 前記遮蔽物は、前記X線のファン角に影響を与えない形状を有することを特徴とする請求項3記載のX線CT装置。
- 前記遮蔽物は、鉛で構成されることを特徴とする請求項4記載のX線CT装置。
- X線源と、
前記X線源と被検体との間に配置され、X線の一部分を遮蔽する遮蔽物が形成されたウエッジと、
前記ウエッジの位置を移動させるウエッジ駆動部と、
スキャン実行期間中に前記ウエッジ駆動部を制御して、前記ウエッジの位置を制御するシステム制御部と、
を有することを特徴とするX線CT装置。 - 前記システム制御部は、スキャン実行期間の開始に生ずる再構成外範囲において、前記X線源のスライス厚方向に広がるX線のうち、医用画象の再構成に不要なX線を遮蔽する第1の位置に前記ウエッジを制御し、医用画像の再構成範囲においては、前記ウエッジをX線を遮蔽しないようにウエッジ中心位置に移動するよう制御し、スキャン終了に生ずる再構成外範囲においては、さらに前記ウエッジを制御して前記医用画像の再構成に不要なX線を遮蔽する第2の位置に移動することを特徴とする請求項6記載のX線CT装置。
- 前記ウエッジは、前記ウエッジの側面に前記遮蔽物を有することを特徴とする請求項7記載のX線CT装置。
- 前記遮蔽物は、前記X線のファン角に影響を与えない形状を有することを特徴とする請求項8記載のX線CT装置。
- 前記遮蔽物は、鉛で構成されることを特徴とする請求項9記載のX線CT装置。
- X線源と、
前記X線源と被検体との間に配置され、X線の一部分を遮蔽する遮蔽物が形成されたウエッジと、
前記ウエッジの位置を移動させるウエッジ駆動部と、
スキャン実行期間中に前記ウエッジ駆動部を制御して、前記ウエッジの位置を制御するシステム制御部と、
を有することを特徴とするX線CT装置。 - 前記システム制御部は、スキャン実行期間の開始に生ずる再構成外範囲において、前記X線源のスライス厚方向に広がるX線のうち、医用画象の再構成に不要なX線を遮蔽する第1の位置に前記ウエッジを制御し、医用画像の再構成範囲においては、前記ウエッジをX線を遮蔽しないようにウエッジ中心位置に移動するよう制御し、スキャン終了に生ずる再構成外範囲においては、さらに前記ウエッジを制御して前記医用画像の再構成に不要なX線を遮蔽する第2の位置に移動することを特徴とする請求項11記載のX線CT装置。
- 前記ウエッジ駆動部は、前記X線を遮蔽する第1、第2の位置と前記ウエッジ中心位置を検出する位置検出部を有することを特徴とする請求項12記載のX線CT装置。
- 前記位置検出部は、前記X線を遮蔽する第1および第2の位置を検出する遮蔽位置センサと、前記ウエッジ中心位置を検出するセンタ位置センサを有することを特徴とする請求項13記載のX線CT装置。
- 前記遮蔽位置センサおよびセンタ位置センサはフォトセンサで構成され、前記第1と第2の遮蔽位置では前記遮蔽位置センサに反射光が入射し、前記ウエッジ中心位置では、前記センタ位置センサに反射光が入力されるように、前記ウエッジに反射率の異なるラダーパターンが配置されることを特徴とする請求項14記載のX線CT装置。
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