JP2000504261A - トモグラフィー画像の形成に適した医療用ｘ線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｘ線源（１０）及びＸ線画像増倍器（１２）用の円形支持体を設けられた従来技術の医療用Ｘ線装置は支持体（４）の往復回転運動を患者テーブル（８）に関する支持体（４）の往復回転運動（１４）に結合しうるよう配置される。このリニア運動の往復回転運動への結合は回転の軸を含む面以外の面の画像化を可能にする。往復運動のストロークの選択は画像化される面の位置を決定する。２つの相互に垂直な並進と結合された２つの相互に垂直な回転はまた実施可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 トモグラフィー画像の形成に適した医療用Ｘ線装置 本発明は ＊ 患者テーブルと、 ＊ Ｘ線源及びＸ線検知器と、 ＊ 支持面に位置し、第一の端でＸ線源を、第二の端でＸ線検出器を支持し、支 持面に位置する軸と同様に支持面に垂直に延在する軸に関して回転可能な支持体 と、 ＊ Ｘ線源とＸ線検出器との間の接続ラインが位置する面内で支持体と患者テー ブルとの相対的な並進運動をなす手段と を含む医療用Ｘ線装置に関する。 この種の装置は米国特許第４４８１６５６号から知られている。ここに開示さ れている装置はＸ線管とＸ線画像増倍器の形のＸ線検出器に対するアーク型の支 持体を有するカラムを備えたＸ線検査装置である。アーク型の支持体は平坦な円 の一部分であり、この部分は支持体の平面に垂直に延在し、円の中心を通る軸に 関して回転可能なように保持器に固定される。Ｘ線源は円のその部分の一端に設 けられ、Ｘ線検出器は他端に設けられる。保持器は支持面に配置される軸に設け られ、それにより円のその部分は該軸に関して回転可能であり、換言すると円の その部分の面は該軸に関して回動可能である。カラムは軸の方向に並進運動が可 能であり、保持器はその上に配置され、それにより支持体及び患者テーブルはＸ 線源とＸ線検出器との間の接続ラインが配置される面で相互に並進運動をなしう る。Ｘ線画像を形成するために検査される患者は検査室内で固定された位置を占 有する患者テーブルによりＸ線管とＸ線画像増倍器との間に配置される。Ｘ線源 とＸ線画像増倍器とからなる組合せはそれらに対する患者の正確な位置及び方向 に到達するために種々の方 向に変位可能である。 知られている装置は従来技術のＸ線照射画像を形成するよう設計されており、 即ちＸ線源とＸ線検出器がＸ線画像の視野の方向及び倍率に関して装置の使用者 の要求する方向及び位置に配置される。一旦向き及び位置が調整されると画像が 形成され、又は医療目的に望ましい観察がなされ、その間にＸ線源及びＸ線検出 器は静止状態にある。 この種の装置は一般に従来技術のＸ線照射画像の形成用として知られている。 引用された米国特許第４４８１６５６号から知られている装置はＸ線源とＸ線検 出器との間の接続ラインが使用者により特定された患者に対するその方向及び位 置の正確な調整（特に支持面に配置された軸に関する並進運動及び回転運動）の ために配置される支持体及び患者テーブルの並進運動を可能にする。しかしなが らそのような装置はいわゆるトモグラフィー画像、即ちＸ線源及び検出器が露出 の間に患者に関して特定の方法で動かされ、観察される領域（比較的小さな厚さ のスライスを形成する）がこの動きの間に連続的に露出される画像の形成に対し て設計されていない。 本発明の目的は従来技術のＸ線照射画像に加えてトモグラフィー画像を形成す るために適した上記の種類の医療用Ｘ線装置を提供することにある。 上記目的を達成するために本発明による医療用Ｘ線装置は該装置は支持体の回 転を該並進運動に適合的に結合する適合可能な結合手段を含むことを特徴とする 。 トモグラフィー画像は支持体を前後に振動するように行き来するよう揺動させ （それによりＸ線源とＸ線検出器は例えば患者の長手軸を通る垂直面でそれぞれ 円運動をなす）、一方でこの動きと結合して、支持体と患者テーブルは相互に摺 動運動する（即ち支持体と患者テーブルはＸ線源とＸ線検出器との間を接続する ラインが配置される面で相対的に並進運動をなす）ことにより形成される。往復 並進の振幅は患者に関して動かないＸ線源とＸ線検出器との間の接続ライン上の 点が存在する面を画成する。トモグラフィー画像内で再現されるスライスは該振 幅を適切に選択することにより選択可能である。 Ｘ線照射画像を形成する従来技術のＸ線検出器は多くの理由により患者から小 さな距離に配置される： １． 患者とＸ線検出器との間の散乱放射の発生は最小化されるべきである。患 者テーブルのより低い側で散乱された放射の問題は遮蔽がその領域に設けられる か又は立ち会っているスタッフが防護エプロンを着用することにより緩和される 。 ２． Ｘ線検出器に対する対象（画像化される組織構造）の拡大率は好ましくは １である。所望の場合に、後の拡大はこの機械で専ら使用されるテレビジョンモ ニタによりなされ、それにより調整された拡大率は所望であれば常に正確に知ら れ、容易に変更されうる。 ３． Ｘ線源は患者から充分な距離に配置され、それによりいわゆる患者の体の 上のＸ線ホットスポットは回避される。 ４． 患者を従来のＸ線照射画像の形成とそれに続くトモグラフィー画像との間 で往復運動させることは望ましくない。 ５． 従来のＸ線照射画像の形成中に画像化される組織構造の動きは支持体の回 転又は回動によりモニタスクリーン上で回避される。故にＸ線検出器／患者は（ 円形）支持体の中心に配置されなければならず、支持面に配置される支持体の軸 はまたこの中心を通過しなくてはならない。 上記の点１と５の組合せの一つの結果は小さな距離が支持体面に存在する支持 体の軸と従来のＸ線照射画像の場合にＸ線検出器のより低い側との間に存在する 。この小さな距離はトモグラフィー画像の場合には望ましくない。何故ならば支 持体の動きはそのようなトモグラフィー画像化中に自立的であり、故に安全な隙 間が患者の上部とＸ線検出器の下部との間に残っていなければならないからであ る（衝突防護が設けられているのみであり、これは作動すると全体の動きを停止 し、露出過程を中断する；患者は実質的に診断又は治療を受けることなしにＸ線 被曝を受ける）。 上記の理由から、Ｘ線検出器を患者の上の任意の高さに配置することは望まし くない。しかしながら上記のようにＸ線源とトモグラフィーの動きの間に静止し ているＸ線検出器との間の接続ライン上の点はトモグラフィー画像の形成中に所 望の高さに位置しなければならない。これは本発明の段階により可能となる。 本発明の更なる実施例で適合可能な結合手段は第一の面で支持体の該回転を該 並進運動に適合可能に結合し、同時に第一の面に垂直な第二の面で支持体の回転 を第一の並進運動に垂直な第二の並進運動に適合可能に結合するよう配置される 。 これらの段階は支持体がＸ線源と同様にＸ線検出器が円又は楕円運動をなすよ うな動きをなすことを許容し、それによりＸ線源とＸ線検出器との間の接続ライ ンは円錐の表面を描く。円錐の頂点は所望の静止点である。 本発明の好ましい実施例では支持体は静止した患者テーブルに対して並進運動 をなすよう配置される。支持体が回転と同様に往復運動をなすときに患者は処置 の間になお静止し、それにより彼又は彼女は動きにより負担を受けず（これは著 しい外傷患者の場合には特に重要である）、画像化される組織（特に器官）は画 像の形成中に揺すられず、それにより画像の鮮鋭さは影響を受けない。 本発明は以下に図を参照して詳細に説明される。 図１は本発明による医療用Ｘ線装置の斜視図である。 図２は本発明によるトモグラフィー画像化中のＸ線源とＸ線検出器との動きを 示す支持体の正面図である。 図３は本発明による回転運動と並進運動との間の結合を実施するための制御ユ ニットのブロック図を示す。 図１は医療処置室に設置された本発明による医療Ｘ線装置の斜視図である。装 置はスタンド２と、一端でＸ線源１０を、他端でＸ線画像増倍器の形のＸ線検出 器を支持する支持体４と、支持腕を介してスタンドに接続され、処置される患者 を収容する患者テーブル８とからなる。この場合には支持体４は円形のＣアーク により形成される。Ｃアーク４は担体１４に設けられ、これは長手方向（担体に 示される矢印５の方向）に変位される。Ｃアークは軌道１６を介してスタンド２ で変位可能であり、該変位は図示されていない別の駆動モーターにより駆動され る。更にまたＣアークはそれ自体がまたＣアークの中心線に沿って延在する軸７ に関する軌道２０を介して支持面であるそれ自体の面で回転可能である（物理的 な軸はこの図には示されていない。何故ならばそれはスタンドの内側に配置され るからであり、明確にわかるようこの軸は一点鎖線７により概略示される）。上 記の２つの回転のそれぞれは図示されていないそれぞれの駆動モーターにより駆 動される。軸７に関する回転に関してＸ線源１０とＸ線画像増倍器１２との変位 は図にそれぞれ矢印１１、１３により示される。Ｘ線管とＸ線画像増倍器とは処 置される患者が所望の全ての方向、所望の全ての位置から照射されるように調整 される。患者テーブル８は支持腕６が上下可能な垂直軌道１８により所望の高さ に調整される。 接続ライン９はＸ線画像増倍器とＸ線源との間に示される。この仮想的なライ ンは患者を照射するＸ線ビームの中心ラインである。このラインはＸ線が発生す るＸ線焦点であるＸ線源１０の位置からＸ線画像増倍器１２の検出面の中心に延 在する。 図２は本発明によるトモグラフィー画像化中のＸ線源１０とＸ線画像増倍器１ ２の動きを示すために支持体４の概略正面図を示す。この図では支持体４は軸７ に関して回動し；支持体は３つの位置４ａ，４ｂ，４ｃで示される。Ｘ線源１０ 及びＸ線画像増倍器１２はまた３つの位置で示され、それぞれ１０ａ，１０ｂ， １０ｃと１２ ａ，１２ｂ，１２ｃである。３つの位置のそれぞれでＸ線源１０から発生された Ｘ線ビーム２６は中心レイ９（Ｘ線源１０とＸ線画像増倍器１２との間の接続ラ イン）により示される。 支持体４が図２に示されるように軸７に関して回動するときＸ線源１０とＸ線 画像増倍器１２とはそれぞれ矢印１１、１３により示された軌跡に従う。患者テ ーブルがこれらの動きの間静止したままである場合に（これが最も望ましい状況 である）、更にまた支持体４が往復運動をなさない場合に、接続ライン９ａ，９ ｂ，９ｃの交点は軸７の延長上にある。故に図２に示された場合には患者の体の 外側にある面が画像化される。交点の該点の位置が支持体４の旋回運動（矢印１ １、１３により示される）をこの支持体の往復運動（矢印１４に示される）に適 切に結合することにより下方に動かされる。動き１４のストロークは画像化され るスライスの位置の調整（即ち断面の点の設定）を可能にするよう調節されなけ ればならない。 回転運動１１、１３を並進運動１４に結合することはプロセッサ制御運動によ り実施されうる。この過程はブロック図により図３に示される。マイクロプロセ ッサ３０はデータ及びアドレスバス３２を介してメモリユニット３４に接続され る。第二のバス３６を介してマイクロプロセッサ３０はまたインターフェイス回 路３８に接続される。インターフェイス回路は一の側でマイクロプロセッサ３０ と他の側で周辺機器との間を接続する。後者の接続は一般に４０−ｉで示される それぞれのｎ個の導体４０−１から４０−ｎを介して延在する。マイクロプロセ ッサ３０により形成された制御ユニットとメモリユニット２４とインターフェイ ス回路３８と担体１４の駆動モーターと支持体４のそれとの間の接続は多数の接 続４０−ｉを介して実施される。更にまた調整されるべき変数（例えば並進運動 のストロークと、例えば平面又は円錐のような動きの性質）はこれらの接続を介 してマイクロプロセッサに印加される。 動き（例えば支持体１４の単独の回動１１、１３及び関連する単独の並進１４ ）及び所望の即ちユーザーに調整されるスライスの与えられた型に対してはマイ クロプロセッサ３０は露出の実行中の支持体に関する現在の並進位置と同様に支 持体４の向きを設定する。プロセッサは画像化されるスライスの位置を並進運動 のストロークに結合するアルゴリズムに基づく計算によりそのようになしうる。 あるいは現在位置に対する制御データをメモリ３４内のルックアップテーブルの 形で記憶してもよい。中間的なモード、即ち限定された数の点の制御データの記 憶と中間点の制御データの計算もまた可能である。あるいは独立に支持体４の回 転運動を実現してもよい；その場合には支持体の回転位置は連続的に測定され、 マイクロプロセッサは上記の方法の一つに従って現在の関連する並進位置を連続 的に決定する。 回転は軸７のみでなく、支持体４の面に垂直に延在する軸に関してもまた可能 であり、即ち軌道２０による支持体４の回転である。その場合には関連する往復 並進運動は軸７に平行な方向になされなければならない。この目的のために軸７ はその長手方向に変位可能なように構成され、即ち軸７はこの運動をなす間に担 体１４内に摺動して出入りしなければならない。動きのこの可能性は図示されて いないが、当業者には明らかである。 上記の２つの回転を組み合わせることはまた非常に容易に可能である。Ｘ線源 １０及びＸ線画像増倍器１２はそれぞれ円又は楕円運動をなし、往復運動はまた ２つの相互に垂直な方向、即ち軸７に平行に延在する方向及び水平面でそれに垂 直に延在する方向でなされる。 最終的にＸ線源１０とＸ線画像増倍器１２との間の接続ライン９が軸７に平行 に水平に延在するような方法で軌道２０によりＣアークを回転しうる。結合され た並進運動を実施するために軸７は垂直方向に変位可能でなければならず又は患 者テーブル８を上下に動か す必要がある。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年８月７日（１９９８．８．７） 【補正内容】 （１） 明細書第１頁８行乃至１０行記載の「＊ 支持面に位置し、第一の端で Ｘ線源を、第二の端でＸ線検出器を支持し、支持面に位置する軸と同様に支持面 に垂直に延在する軸に関して回転可能な支持体と、」を「＊ 支持面に位置し、 第一の端でＸ線源を、第二の端でＸ線検出器を支持し、該Ｘ線源とＸ線検出器と は支持面で並進可能であり、支持面に平行な軸に関して回転可能な支持体と、」 と補正する。 （２） 明細書第５頁６行記載の「．．．れる。」と「Ｃアーク４は．．．」と の間に、「しかしながら支持体は種々の形態で配置されうる。Ｘ線源とＸ線検出 器とが平行四辺形の形態でＵ字型を変形することによりＵ字型面上で並進される Ｕ字型の支持体を有することもまた可能である。」を挿入する。 （３） 別紙の通り請求の範囲を補正する。請求の範囲 １． ＊ 患者テーブル（８）と、 ＊ Ｘ線源（１０）及びＸ線検知器（１２）と、 ＊ 支持面に位置し、第一の端でＸ線源（１０）を、第二の端でＸ線検出器（１ ２）を支持し、該Ｘ線源とＸ線検出器とは支持面で並進可能であり、支持面に平 行な 軸（７）に関して回転可能な支持体（４）と、 ＊ Ｘ線源（１０）とＸ線検出器（１２）との間の接続ライン（９）が位置する 面内で支持体（４）と患者テーブル（８）との相対的な並進運動（５）をなす手 段（１４、１６）と を含む医療用Ｘ線装置であって、 該装置は支持体（４）の回転を該並進運動（５）に適合的に結合する適合可能な 結合手段（３０、３４、３８）を含むことを特徴とするＸ線装置。 ２． 適合可能な結合手段（３０、３４、３８）は第一の面で支持体（４）の該 回転を該並進運動に適合可能に結合し、同時に第一の面に垂直な第二の面で支持 体（４）の回転を第一の並進運動に垂直な第二の並進運動に適合可能に結合する よう配置される請求項１記載のＸ線装置。 ３． 支持体（４）は静止した患者テーブル（８）に対して並進運動（５）をな すよう配置される請求項１又は２記載のＸ線装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ＊ 患者テーブル（８）と、 ＊ Ｘ線源（１０）及びＸ線検知器（１２）と、 ＊ 支持面に位置し、第一の端でＸ線源（１０）を、第二の端でＸ線検出器（１ ２）を支持し、支持面に位置する軸（７）と同様に支持面に垂直に延在する軸に 関して回転可能な支持体（４）と、 ＊ Ｘ線源（１０）とＸ線検出器（１２）との間の接続ライン（９）が位置する 面内で支持体（４）と患者テーブル（８）との相対的な並進運動（５）をなす手 段（１４、１６）と を含む医療用Ｘ線装置であって、 該装置は支持体（４）の回転を該並進運動（５）に適合的に結合する適合可能な 結合手段（３０、３４、３８）を含むことを特徴とするＸ線装置。 ２． 適合可能な結合手段（３０、３４、３８）は第一の面で支持体（４）の該 回転を該並進運動に適合可能に結合し、同時に第一の面に垂直な第二の面で支持 体（４）の回転を第一の並進運動に垂直な第二の並進運動に適合可能に結合する よう配置される請求項１記載のＸ線装置。 ３． 支持体（４）は静止した患者テーブル（８）に対して並進運動（５）をな すよう配置される請求項１又は２記載のＸ線装置。