CN103169492A - 放射线断层摄影装置、检测装置和空间分辨率切换方法 - Google Patents

放射线断层摄影装置、检测装置和空间分辨率切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及放射线断层摄影装置、检测装置和空间分辨率切换方法。本发明在放射线断层摄影中能以简单的结构进行空间分辨率的切换。本发明中，放射线检测装置(28)具备：多个放射线检测元件(56i)，与放射线源(21)相向配置；以及多个准直仪板(55)，将多个放射线检测元件(56i)在放射线检测元件的通道方向(CH方向)进行划分，以使各个板面沿着来自放射线源(21)的放射方向的方式竖立设置，在所述放射线检测装置(28)中，通过使沿着多个准直仪板(55)的靠放射线源(21)的各端部的端边延伸的多个放射线吸收棒(57)，沿上述端部的端边移动到覆盖上述端部的第一位置和使上述端部开放的第二位置，从而对由多个准直仪板(55)形成的各开口的宽度进行变更。

Description

放射线断层摄影装置、检测装置和空间分辨率切换方法
技术领域
本发明涉及使放射线断层摄影中的空间分辨率提高的技术。
背景技术
已知通过使用遮蔽物等覆盖设置于放射线检测器的准直仪(collimator)的开口部的一部分，使其开口变窄，从而能在放射线断层摄影中改善空间分辨率。此外，作为其具体的手法，提出了在放射线检测器的表面以覆盖检测元件的边缘部的方式配置“光阑”的方法(专利文献1，参照摘要)。该“光阑”将在从放射线源照射的放射线的扩展方向或放射线源的旋转轴方向(z方向)延伸的带状体进行组合而构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-526967号公报。
可是，当部分地覆盖构成放射线检测器的检测元件的检测面时，虽然空间分辨率会提高，但相应地放射线利用效率会降低。因此，在放射线断层摄影中，一直使用该手法来将空间分辨率维持在较高状态的做法从被辐射的观点考虑并不优选。于是，实际上可以考虑，只在即使牺牲放射线利用效率也需要更高的空间分辨率时，才利用该手法提高空间分辨率，除此之外以通常的做法进行摄影。即，可以考虑根据需要对“光阑”进行装卸的方法。
但是，要对像上述那样的将带状体进行组合而构成的“光阑”进行装卸，需要大规模且复杂的装卸机构，无论在成本(cost)上还是在空间(space)上都不利。此外，进行准确的对位也不容易。因此，对该“光阑”进行装卸的方法不适于放射线断层摄影中的空间分辨率的切换。
发明内容
根据这样的情况，期望能以简单(simple)的结构进行放射线断层摄影中的空间分辨率的切换的技术。
第一观点的发明提供一种放射线断层摄影装置，其具备：放射线源，在摄影对象的周围旋转，向所述摄影对象照射放射线；多个放射线检测元件，与所述放射线源相向配置；多个准直仪板，将所述多个放射线检测元件在该放射线检测元件的通道(channel)方向进行划分，以使各个板面沿着来自所述放射线源的放射方向的方式竖立设置；以及开口宽度变更单元，通过使在所述多个准直仪板的靠所述放射线源的各端部的端边方向上延伸的多个放射线吸收部件，沿所述端部的端边移动到覆盖所述端部的第一位置和使所述端部开放的第二位置，从而对由所述多个准直仪板形成的各开口的宽度进行变更。
第二观点的发明提供下述装置：根据上述第一观点的放射线断层摄影装置，所述开口宽度变更单元具有多个承受部，该多个承受部用于在所述多个放射线吸收部件移动到所述第一位置进行配置时，承受该多个放射线吸收部件的各前端部。
第三观点的发明提供下述装置：根据上述第一观点或第二观点的放射线断层摄影装置，所述开口宽度变更单元具有放射线透射性部件，该放射线透射性部件在所述端部的端边方向对所述多个放射线吸收部件进行引导。
第四观点的发明提供下述装置：根据上述第三观点的放射线断层摄影装置，所述放射线透射性部件包含碳纤维。
第五观点的发明提供下述装置：根据上述第一观点至第四观点的任一观点的放射线断层摄影装置，所述多个放射线吸收部件分别具有槽部，该槽部与所述准直仪板的靠所述放射线源的端部嵌合，所述开口宽度变更单元在使所述槽部嵌合了所述端部的状态下使所述多个放射线吸收部件进行移动。
第六观点的发明提供下述装置：根据上述第一观点至第五观点的任一观点的放射线断层摄影装置，所述多个放射线吸收部件由铅、钼(molybdenum)、钨(tungsten)、或者钼或钨的合金构成。
第七观点的发明提供下述装置：根据上述第一观点至第六观点的任一观点的放射线断层摄影装置，所述多个放射线吸收部件以其轴截面实质上为圆或矩形的方式形成。
第八观点的发明提供一种放射线检测装置，其具备：多个放射线检测元件，与向摄影对象照射放射线的放射线源相向配置；多个准直仪板，将所述多个放射线检测元件在该放射线检测元件的通道方向进行划分，以使各个板面沿着来自所述放射线源的放射方向的方式竖立设置；以及开口宽度变更单元，通过使在所述多个准直仪板的靠所述放射线源的各端部的端边方向上延伸的多个放射线吸收部件，沿所述端部的端边移动到覆盖所述端部的第一位置和使所述端部开放的第二位置，从而对由所述多个准直仪板形成的各开口的宽度进行变更。
第九观点的发明提供下述装置：根据上述第八观点的放射线检测装置，所述开口宽度变更单元具有多个前端承受部，该多个前端承受部用于在所述多个放射线吸收部件移动到所述第一位置进行配置时，承受该多个放射线吸收部件的各前端。
第十观点的发明提供下述装置：根据上述第八观点或第九观点的放射线检测装置，所述开口宽度变更单元具有放射线透射性部件，该放射线透射性部件在所述端部的端边方向对所述多个放射线吸收部件进行引导。
第十一观点的发明提供下述装置：根据上述第十观点的放射线检测装置，所述放射线透射性部件包含碳纤维。
第十二观点的发明提供下述装置：根据上述第八观点至第十一观点的任一观点的放射线检测装置，所述多个放射线吸收部件分别具有槽部，该槽部与所述准直仪板的靠所述放射线源的端部嵌合，所述开口宽度变更单元在使所述槽部分别嵌合了所述端部的状态下使所述多个放射线吸收棒进行移动。
第十三观点的发明提供下述装置：根据上述第八观点至第十二观点的任一观点的放射线检测装置，所述多个放射线吸收部件由铅、钼、钨、或者钼或钨的合金构成。
第十四观点的发明提供下述装置：根据上述第八观点至第十三观点的任一观点的放射线检测装置，所述多个放射线吸收部件以其轴截面实质上为圆或矩形的方式形成。
第十五观点的发明提供一种在放射线断层摄影中的空间分辨率切换方法，其中，放射线检测装置具备：多个放射线检测元件，与向摄影对象照射放射线的放射线源相向配置；以及多个准直仪板，将所述多个放射线检测元件在该放射线检测元件的通道方向进行划分，以使各个板面沿着来自所述放射线源的放射方向的方式竖立设置，所述空间分辨率切换方法在所述放射线检测装置中，通过使在所述多个准直仪板的靠所述放射线源的各端部的端边方向上延伸的多个放射线吸收部件，沿所述端部的端边移动到覆盖所述端部的第一位置和使所述端部开放的第二位置，从而对由所述多个准直仪板形成的各开口的宽度进行变更。
根据上述观点的发明，通过使在多个准直仪板的靠放射线源的各端部的端边方向上延伸的多个放射线吸收部件，沿该端部的端边移动到覆盖该端部的第一位置和使该端部开放的第二位置，从而对由多个准直仪板形成的各开口的宽度进行变更，因此，仅通过使放射线吸收部件在短距离单纯地进行直线移动，就能改变入射到放射线检测元件的放射线的开口宽度，能以简单的结构进行放射线断层摄影中的空间分辨率的切换。
附图说明
图1是概要地示出了本实施方式涉及的X射线CT装置的结构的图。
图2是X射线检测部的立体图。
图3是从准直仪板的上侧卸下了X射线吸收棒时的X射线检测部的图。
图4是在准直仪板的上侧插入了X射线吸收棒时的X射线检测部的图。
图5是示出了X射线吸收棒的移动涉及的机构的变化(variation)的图。
附图标记说明
1：操作控制台，2：输入装置，3：中央处理装置，5：数据收集缓冲器，6：监视器，7：存储装置，10：摄影台，12：支架，15：旋转部，20：扫描架（scan gantry），21：X射线管，21f：X射线焦点，22：X射线控制器，23：光圈，25：DAS，26：旋转部控制器，27：准直仪，28：X射线检测部，29：控制用控制器，30：滑环，40：被检测体，50：框架，51：第一导轨，52：第二导轨，53：第一端块（end block），54：第二端块，55：准直仪板，56：X射线检测器，56i：X射线检测元件，57、57’：X射线吸收棒，57S：切口，58：插入孔，59：前端承受部，60：X射线吸收棒移动机构，61：基板，611：第一螺纹孔，612：第二螺纹孔，62：第一电动机，63：第二电动机，64：第一螺纹轴，65：第二螺纹轴，66：引导片，66M：槽部，81：X射线，100：X射线CT装置。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明并不限定于此。
图1是概要地示出了本实施方式涉及的X射线CT装置的结构的图。
X射线CT装置100具备：操作控制台(console)1、摄影台(table)10、以及扫描架(gantry)20。
操作工作台1具备：输入装置2，受理来自操作人员的输入；中央处理装置3，进行用于对被检测体进行摄影的各部分的控制、用于生成图像的数据(data)处理等；数据收集缓冲器(buffer)5，收集在扫描架20取得的数据；监视器(monitor)6，显示图像；以及存储装置7，存储程序(program)、数据等。
摄影台10具备承载被检测体40并将其输送到扫描架20的开口部B的支架(cradle)12。支架12通过内置于摄影台10的电动机(motor)进行升降以及水平直线移动。另外，在这里，将被检测体40的体轴方向即支架12的水平直线移动方向作为z方向，将竖直方向作为y方向，将与z方向以及y方向垂直的水平方向作为x方向。
扫描架20具有旋转部15和以可旋转的方式对旋转部15进行支承的主体部20a。在旋转部15装载有：X射线管21；X射线控制器(controller)22，对X射线管21进行控制；光圈(aperture)23，将从X射线管21产生的X射线81整形为扇束(fan beam)或者锥束(cone beam)；X射线检测部28，对透射了被检测体40的X射线81进行检测；DAS(Data Acquisition System，数据收集系统)(也称为数据收集装置)25，将X射线检测部28的输出变换为X射线投影数据而进行收集；以及旋转部控制器26，进行X射线控制器22、光圈23、DAS25的控制。主体部20a具备与操作控制台1、摄影台10进行控制信号等的通信的控制用控制器29。旋转部15和主体部20a经由滑环(slip ring)30电连接。
X射线管21以及X射线检测部28隔着载置被检测体40的摄影空间，即隔着扫描架20的空洞部B相互相向配置。当旋转部15旋转时，X射线管21以及X射线检测部28在维持该位置关系的状态下，在被检测体40的周围旋转。从X射线管21放射并通过光圈23进行整形的扇形的扇束或锥束的X射线81透射被检测体40，照射到X射线检测部28的检测面。将该扇束或锥束的X射线81在xy平面的扩展方向称为通道方向(CH方向)。
在图2以及图3示出X射线检测部28的构成例。图2是X射线检测部28的立体图，图3是从X射线管21侧看X射线检测部28的图。
X射线检测部28具备：框架(frame)50；多个准直仪板55；X射线检测器56；多个X射线吸收棒57；以及X射线吸收棒移动机构60。
框架50由第一以及第二导轨(rail)51、52、第一以及第二端块(end-block)53、54构成。第一以及第二导轨51、52分别是以沿着通道方向的方式弯曲并延伸的板状，相互在z方向隔开规定的间隔平行配置。第一以及第二端块53、54以使第一以及第二导轨51、52在其通道方向的两端部连结的方式进行设置。
在框架50的X射线射出侧配置有X射线检测器56。X射线检测器56由在通道方向以及z方向以矩阵(matrix)状排列的多个X射线检测元件56i构成。X射线检测元件56i例如在通道方向以及z方向大约配置1000×32个。
多个准直仪板55以由第一导轨51和第二导轨52夹持的方式进行支承，并以将X射线检测元件56i在通道方向进行划分的方式设置。此外，多个准直仪板55以使各个板面沿着来自X射线管21的X射线焦点的放射方向的方式竖立设置。准直仪板55的尺寸例如是z方向的宽度为30～40mm，高度方向的宽度为25mm，板厚为0.2mm。此外，X射线检测元件56i的通道方向的配置间隔，即准直仪板55彼此的通道方向的配置间隔，例如是0.8mm。
另外，在图2以及图3中，为方便起见，相比通常情况大幅减少了X射线检测元件56i以及准直仪板55的数量进行描绘。
X射线吸收棒57对每个准直仪板55各准备了一个。X射线吸收棒57其轴截面实质上为圆，大致为圆柱状。X射线吸收棒57的尺寸，例如长度是只比准直仪板55的z方向的宽度长一点的程度，直径为0.5mm。X射线吸收棒57例如由铅、钨、钼、或者钨或钼的合金等构成。
另外，X射线吸收棒57的轴截面除了圆以外还可以是矩形等。在这些情况下，加工变得容易，能谋求低成本化。此外，X射线吸收棒57也可以在所有的准直仪板55中只对通道方向上的靠中央的一部分进行准备。想要提高空间分辨率的区域位于摄像视野的中心部的情况较多，因此，即使做成这样，在实用上也大致没有问题，能谋求低成本化。
在第一导轨51，在第一导轨51支承的准直仪板55的靠X射线管21的上端部的上侧位置，对每个准直仪板55各形成了一个用于插入X射线吸收棒57的插入孔58。
X射线吸收棒移动机构60使这多个X射线吸收棒57从框架50的外侧分别穿过插入孔58，并沿对应的准直仪板55的靠X射线管21的上端部的端边移动。由此，X射线吸收棒移动机构60能使多个X射线吸收棒57分别移动到覆盖对应的准直仪板55的靠X射线管21的上端部的第一位置和使该上端部开放的第二位置。其结果是，能对由多个准直仪板55形成的各开口的宽度进行变更。
在本例中，X射线吸收棒移动机构60具有：基(base)板61；第一以及第二电动机62、63；第一以及第二螺纹轴(shaft)64、65；以及在第二导轨52的内侧的侧面设置的多个前端承受部59。
在基板61固定了各X射线吸收棒57的一端部。此外，在基板61的通道方向的两端部，形成有第一以及第二螺纹孔611、612。第一电动机62设置于第一端块53。在第一电动机62的电动机轴直接或经由齿轮(gear)连接有以z方向作为轴方向的第一螺纹轴64。第一螺纹轴64嵌入于基板61的第一螺纹孔611。同样地，第二电动机63设置于第二端块54。在第二电动机63的电动机轴直接或经由齿轮连接有以z方向作为轴方向的第二螺纹轴65。第二螺纹轴65嵌入于基板61的第二螺纹孔612。由此，当对第一以及第二电动机62、63进行驱动时，第一以及第二螺纹轴64、65将会旋转，基板61在z方向移动。该移动的方向通过切换第一以及第二电动机62、63的旋转驱动方向，从而进行控制。
另外，在X射线吸收棒移动机构60中也可以使用齿条-齿轮(rack and pinion)或气缸(air cylinder)等。
在第二导轨52的内侧的侧面，在第二导轨52支承的准直仪板55的靠X射线管21的上端部的上侧位置，对每个准直仪板55各形成了一个用于承受X射线吸收棒57的前端部的前端承受部59。该前端承受部59例如是凹部，以开口部宽于深部的方式形成，起到将X射线吸收棒57引导到规定的位置进行定位的作用。另外，前端承受部59不是必须要素。
利用该X射线吸收棒移动机构60进行的X射线吸收棒57的移动，由中央处理装置30进行控制。
当操作员(operator)在扫描(scan)计划中选择通常分辨率模式(mode)时，中央处理装置30对X射线吸收棒移动机构60进行控制，如图3所示，使各X射线吸收棒57向使各准直仪板55的上端部开放的第二位置移动。
另一方面，当操作员在扫描计划中选择高分辨率模式时，中央处理装置30对X射线吸收棒移动机构60进行控制，如图4所示，使各X射线吸收棒57向覆盖各准直仪板55的上端部的第一位置移动。此时，为了弥补(cover)X射线利用效率降低，作为图像重建法，使用应用了逐次近似法的图像重建法(例如，GE公司制的X射线CT装置中的“ASiR”)即可。由此，无需增大照射的X射线辐射剂量，即可抑制图像噪声(noise)，进行高空间分辨率的摄影。
图5示出了X射线吸收棒的移动涉及的机构的变化。另外，在图5中，以横方向作为通道方向(CH)，以纵方向作为朝向X射线焦点21f的方向(U)。
(a)是使圆柱状的X射线吸收棒57在准直仪板55的上端部的上侧在z方向进行进出的例子。
(b)是设置了引导片(guide sheet)66的例子，该引导片66沿准直仪板55的上端部的端边方向形成有承受圆柱状的X射线吸收棒57的表面的一部分的槽部66M。引导片66对框架50进行固定。X射线吸收棒57利用该引导片66在z方向进行引导，并使其不会向其它方向摇晃。引导片66由X射线透射性部件构成，例如，是包含轻且结实的碳纤维的树脂等。另外，槽部66M的截面的轮廓形状除了“ｺ”字形以外，也可以考虑“V”字形、圆弧状等。
(c)是使在圆柱状的X射线吸收棒57形成嵌合准直仪板55的上端部的切口(slit)57S而成的X射线吸收棒57’，在使该切口57S嵌合了准直仪板55的上端部的状态下在z方向进行进出的例子。X射线吸收棒57’利用该切口57S在z方向进行引导，并使其不会向其它方向摇晃。
(d)是组合了(b)和(c)的例子。X射线吸收棒57’更加可靠地抑制了摇晃地在z方向进行引导。
根据这样的实施方式，使用于覆盖多个准直仪板55的靠X射线管21的各上端部的多个X射线吸收棒57，沿该上端部的端边移动到覆盖该上端部的第一位置和使该上端部开放的第二位置，因此，仅通过使X射线吸收棒57在短距离单纯地进行直线移动，就能改变入射到X射线检测元件56i的X射线的开口宽度，能以简单的结构进行X射线断层摄影中的空间分辨率的切换。其结果是，能低成本、省空间地在X射线CT装置中嵌入空间分辨率的切换功能。
另外，虽然本实施方式是X射线CT装置，但发明也能适用于将X射线CT装置与PET或者SPECT进行组合的PET-CT装置或SPECT-CT装置等中。

Claims (15)

1.一种放射线断层摄影装置，其具备：
放射线源，在摄影对象的周围旋转，向所述摄影对象照射放射线；
多个放射线检测元件，与所述放射线源相向配置；
多个准直仪板，将所述多个放射线检测元件在该放射线检测元件的通道方向进行划分，以使各个板面沿着来自所述放射线源的放射方向的方式竖立设置；以及
开口宽度变更单元，通过使在所述多个准直仪板的靠所述放射线源的各端部的端边方向上延伸的多个放射线吸收部件，沿所述端部的端边移动到覆盖所述端部的第一位置和使所述端部开放的第二位置，从而对由所述多个准直仪板形成的各开口的宽度进行变更。
2.根据权利要求1所述的放射线断层摄影装置，其中，所述开口宽度变更单元具有多个承受部，该多个承受部用于在所述多个放射线吸收部件移动到所述第一位置进行配置时，承受该多个放射线吸收部件的各前端部。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的放射线断层摄影装置，其中，所述开口宽度变更单元具有放射线透射性部件，该放射线透射性部件在所述端部的端边方向对所述多个放射线吸收部件进行引导。
4.根据权利要求3所述的放射线断层摄影装置，其中，所述放射线透射性部件包含碳纤维。
5.根据权利要求1至权利要求4的任一项所述的放射线断层摄影装置，其中，
所述多个放射线吸收部件分别具有槽部，该槽部与所述准直仪板的靠所述放射线源的端部嵌合，
所述开口宽度变更单元在使所述槽部嵌合了所述端部的状态下使所述多个放射线吸收部件进行移动。
6.根据权利要求1至权利要求5的任一项所述的放射线断层摄影装置，其中，所述多个放射线吸收部件由铅、钼、钨、或者钼或钨的合金构成。
7.根据权利要求1至权利要求6的任一项所述的放射线断层摄影装置，其中，所述多个放射线吸收部件以其轴截面实质上为圆或矩形的方式形成。
8.一种放射线检测装置，其具备：
多个放射线检测元件，与向摄影对象照射放射线的放射线源相向配置；
多个准直仪板，将所述多个放射线检测元件在该放射线检测元件的通道方向进行划分，以使各个板面沿着来自所述放射线源的放射方向的方式竖立设置；以及
开口宽度变更单元，通过使在所述多个准直仪板的靠所述放射线源的各端部的端边方向上延伸的多个放射线吸收部件，沿所述端部的端边移动到覆盖所述端部的第一位置和使所述端部开放的第二位置，从而对由所述多个准直仪板形成的各开口的宽度进行变更。
9.根据权利要求8所述的放射线检测装置，其中，所述开口宽度变更单元具有多个前端承受部，该多个前端承受部用于在所述多个放射线吸收部件移动到所述第一位置进行配置时，承受该多个放射线吸收部件的各前端。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的放射线检测装置，其中，所述开口宽度变更单元具有放射线透射性部件，该放射线透射性部件在所述端部的端边方向对所述多个放射线吸收部件进行引导。
11.根据权利要求10所述的放射线检测装置，其中，所述放射线透射性部件包含碳纤维。
12.根据权利要求8至权利要求11的任一项所述的放射线检测装置，其中，
所述多个放射线吸收部件分别具有槽部，该槽部与所述准直仪板的靠所述放射线源的端部嵌合，
所述开口宽度变更单元在使所述槽部分别嵌合了所述端部的状态下使所述多个放射线吸收部件进行移动。
13.根据权利要求8至权利要求12的任一项所述的放射线检测装置，其中，所述多个放射线吸收部件由铅、钼、钨、或者钼或钨的合金构成。
14.根据权利要求8至权利要求13的任一项所述的放射线检测装置，其中，所述多个放射线吸收部件以其轴截面实质上为圆或矩形的方式形成。
15.一种在放射线断层摄影中的空间分辨率切换方法，其中，
放射线检测装置具备：多个放射线检测元件，与向摄影对象照射放射线的放射线源相向配置；以及多个准直仪板，将所述多个放射线检测元件在该放射线检测元件的通道方向进行划分，以使各个板面沿着来自所述放射线源的放射方向的方式竖立设置，
所述空间分辨率切换方法在所述放射线检测装置中，通过使在所述多个准直仪板的靠所述放射线源的各端部的端边方向上延伸的多个放射线吸收部件，沿所述端部的端边移动到覆盖所述端部的第一位置和使所述端部开放的第二位置，从而对由所述多个准直仪板形成的各开口的宽度进行变更。
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