JP2001017421A - コンピュータトモグラフィ装置 - Google Patents

コンピュータトモグラフィ装置

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JP2001017421A
JP2001017421A JP2000186150A JP2000186150A JP2001017421A JP 2001017421 A JP2001017421 A JP 2001017421A JP 2000186150 A JP2000186150 A JP 2000186150A JP 2000186150 A JP2000186150 A JP 2000186150A JP 2001017421 A JP2001017421 A JP 2001017421A
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Karl Schwarz
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寝台装置の長手軸線に対して傾けられている
検査対象物の断層の断層像を発生するためのコンピュー
タトモグラフィ（ＣＴ装置）を、らせん内挿およびリン
グアーティファクト排除のための従来の方法が使用され
得るように構成する。 【解決手段】 ＣＴ装置がシステム軸線Ｚの周りを回転
可能なＸ線源と多数の行の検出器要素を有する検出器シ
ステムとを有し、Ｘ線源および検出器システムがガント
リ１に取付けられており、ガントリ１および寝台装置７
が、揺動された状態でシステム軸線Ｚおよび寝台装置の
長手軸線Ｌが互いに相対的に傾けられているように、互
いに相対的に揺動可能であり、揺動された状態で寝台装
置７およびガントリ１がガントリ１と寝台装置７との間
の相対運動を発生するために少なくともほぼシステム軸
線Ｚの方向に互いに相対的に直線的に位置調節可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象物のため
に設けられている寝台装置の長手軸線に対して傾けられ
ている検査対象物の断層の断層像を発生するためのコン
ピュータトモグラフィ（ＣＴ）装置において、ＣＴ装置
がシステム軸線の周りを回転可能なＸ線源と多数の行の
検出器要素を有する検出器システムとを有し、Ｘ線源お
よび検出器システムがガントリに取付けられており、ガ
ントリおよび寝台装置が、揺動された状態でシステム軸
線および寝台装置の長手軸線が互いに相対的に傾けられ
ているように、互いに相対的に揺動可能であり、揺動さ
れた状態で寝台装置およびガントリがガントリと寝台装
置との間の相対運動を発生するためにシステム軸線の方
向に互いに相対的に直線的に位置調節可能であるコンピ
ュータトモグラフィ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＴ装置では、揺動された状態で、寝台
装置の中心軸線に対して傾けられている中心軸線を持つ
たとえば関節間板のような特定の測定対象物を表示し得
るように、システム軸線および寝台装置の長手軸線が互
いに相対的に揺動させ得ることが必要である。
【０００３】検出器システムが単一の行の検出器要素を
有する従来のＣＴ装置では、揺動された状態で、Ｘ線源
が連続的にシステム軸線の周りを回転され、また寝台装
置がその長手軸線の方向に並進的に位置調節されるらせ
ん走査を実行することも可能である。
【０００４】さらに、直立姿勢の患者をらせん走査する
ために用いられ、寝台装置のその長手軸線の方向への運
動の代わりにガントリおよび寝台装置の相対運動がガン
トリの垂直な位置調節と寝台装置の水平な位置調節とに
より発生され、相対運動が寝台装置の長手軸線の方向に
延びているＣＴ装置は米国特許第５５７４７６３号明細
書から公知である。
【０００５】さらに米国特許第４９８９１４２号明細書
には、従来のＣＴ装置を用いて撮像されシステム軸線に
対して傾けられている層の断層像から三次元の表面を表
示するために必要なデータを取得し得る方法が示されて
いる。
【０００６】揺動された状態でのらせん走査の実行は、
多数の行の検出器要素を有する新しいＣＴ装置では問題
に突き当たる。これらの問題は一方では、らせん走査の
間に取得されたデータから単一の断層の像を計算する役
割をするらせん内挿のために通常の仕方で像再構成の過
程で応用される方法がＣＴ装置の揺動された状態に対し
ては使用可能でなく、またらせん内挿のための特別な複
雑化された方法が必要であることに起因する。他方では
これらの問題は、揺動された状態で取得される断層像の
なかのリングアーティファクトを除去するための従来の
方法が使用可能でないことに起因する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載されている種類のＣＴ装置を、多数の行の検出器
要素を有する検出器システムが設けられているにもかか
わらず、らせん内挿のためおよびリングアーティファク
トの除去のための従来の方法が使用され得るように構成
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、検査対象物のために設けられている寝台装置の長
手軸線に対して傾けられている検査対象物の断層の断層
像を発生するためのコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）
装置において、ＣＴ装置がシステム軸線の周りを回転可
能なＸ線源と多数の行の検出器要素を有する検出器シス
テムとを有し、Ｘ線源および検出器システムがガントリ
に取付けられており、ガントリおよび寝台装置が、揺動
された状態でシステム軸線および寝台装置の長手軸線が
互いに相対的に傾けられているように、互いに相対的に
揺動可能であり、揺動された状態で寝台装置およびガン
トリがガントリと寝台装置との間の相対運動を発生する
ために少なくともほぼシステム軸線の方向に互いに相対
的に直線的に位置調節可能であることにより解決され
る。
【０００９】従来の装置の場合と異なり、ガントリと寝
台装置との間の相対運動が寝台装置の長手軸線の方向で
はなくシステム軸線の方向に行われることは明らかにな
る。この場合には、ＣＴ装置が揺動された状態で作動さ
せられるにもかかわらず、らせん内挿のためおよびリン
グアーティファクトの除去のための公知の方法を使用す
ることが可能である。
【００１０】本発明の実施態様によれば、揺動された状
態でシステム軸線が少なくともほぼ水平に延びている。
この場合には、有利な仕方で、ガントリの揺動が省略さ
れる。なぜならば、寝台装置の長手軸線が水平に対して
傾けられた方向を取るからである。しかしながら寝台装
置のこのような位置は患者にとって多少不快であるかも
知れない。
【００１１】本発明の別の実施態様によれば、揺動され
た状態で、寝台装置の長手軸線が少なくともほぼ水平に
延びている。この場合には、患者にとって場合によって
は不快な寝台装置の傾斜が回避されているが、いま、寝
台装置の長手軸線が水平に向けられた際に寝台装置とガ
ントリとの間のシステム軸線の方向の相対運動を行うこ
とを可能にする適当な措置が講じられなければならな
い。
【００１２】システム軸線の水平な配置の場合には、傾
けられた寝台装置とガントリとの間のシステム軸線の方
向の相対運動を生じさせるために、１つの駆動部しか必
要でないが、寝台装置の長手軸線を水平に向ける場合に
は、たとえば寝台装置を水平および垂直方向に同期し
て、ガントリと寝台装置との間にシステム軸線の方向に
相対運動が生ずるように位置調節することを許す２つの
駆動部が必要であり得る。しかし２つの駆動部を回避す
るために、水平に向けられた寝台板を有する寝台装置が
それぞれ所望の揺動に相応して水平に対して傾けられた
レールの上で位置調節可能であるように構成されていて
もよい。その際に寝台板は位置調節可能な支柱または同
等の物により、レールのさまざまな傾斜が設定可能であ
るときにも、それぞれ水平に向けられ得る。
【００１３】本発明の好ましい実施態様によれば、揺動
された状態で、寝台装置がガントリと寝台装置との間の
相対運動を発生するため位置固定のガントリに対して相
対的にシステム軸線の方向に位置調節可能であるように
構成されている。なぜならば、一般に寝台装置の位置調
節はガントリの位置調節よりも容易に行われるからであ
る。しかしこのことは、システム軸線の方向の相対運動
を達成するために、ガントリの位置調節またはガントリ
および寝台装置の共通の位置調節が排除されることを意
味しない。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面に示されている実施例
により本発明を説明する。
【００１５】図１には従来の技術によるコンピュータト
モグラフが示されており、その全体として参照符号１を
付されているガントリは測定開口２を有し、この開口は
回転リング３により囲まれ、その上にＸ線源としてのＸ
線放射体４と公知の仕方で弧状に構成されている検出器
５を有する検出器システムとが取付けられている。Ｘ線
放射体４は鎖線で示されている扇状のＸ線束ＲＳを送り
出し、このＸ線束が、好ましくはシステム軸線Ｚに対し
て平行にＸ線放射体４の焦点を通って延びている軸線の
周りに湾曲し一連の検出器要素から形成されている検出
器５に当たる。
【００１６】Ｘ線放射体４および検出器５を有するガン
トリ１と、少なくとも全体として参照符号８を付されて
いる寝台の検査対象物（たとえば患者）を載せるために
設けられている寝台板７とは、図示されていない電動駆
動部により寝台板の参照符号Ｌを付されている長手軸線
の方向に互いに相対的に位置調節可能である。図１によ
るコンピュータトモグラフの場合には、このことは、寝
台板７が寝台８の台座９に保持部１０により寝台板の長
手軸線Ｌの方向に、すなわち参照符号１を付されている
両方向矢印の方向に位置調節可能に取付けられているこ
とにより達成される。
【００１７】コンピュータトモグラフ像を作成するため
には、寝台板７がガントリ１の測定開口２を通って延び
寝台板７の上に横臥している患者がガントリ１に対して
相対的に、患者の検査すべき範囲がＸ線束ＲＳにより捕
捉されるような位置を取るように、ガントリ１および寝
台板７が互いに相対的に動かされる。
【００１８】患者の平らな断層の像を作成するために
は、Ｘ線放射体４および検出器５を有する回転リング３
が、平らな断層の断層像を再構成する役割をするさまざ
まな方向の多数の投影を撮像するために、システム軸線
Ｚの周りに回転され、他方においてガントリ１および寝
台板７はシステム軸線Ｚの方向に関してそれらの互いに
相対的な位置を維持する。
【００１９】いわゆるらせん走査を実行するためには、
撮像される投影が平らな断層ではなくらせん状の断層に
関するものとなるように、回転リング３を連続的に回転
させながら、寝台板７の長手軸線Ｌの方向すなわち１‐
方向にガントリ１と少なくとも寝台８の寝台板７との直
線的な相対的移動が行われる。らせん内挿のための公知
の方法を用いて、らせん走査の過程で取得され測定され
た投影から、所望の平らな断層に関する、またこの平ら
な断層の断層像の再構成を可能にする計算された投影を
求めることが可能である。さらに、こうして取得された
断層像において公知の方法に従ってリングアーティファ
クトを排除することが可能である。さらに、らせん走査
に基づいて三次元の像を再構成することが可能である。
なぜならば、らせん走査の過程で平らな断層だけでなく
ボリュウムが走査されるからである。
【００２０】たとえば関節間板を表示するために有利で
あるように、寝台板７の長手軸線Ｌの方向に対して相対
的に傾けられている平らな断層の像を取得したい場合、
図１に示されているように、詳細には示されていない公
知の仕方でシステム軸線Ｚに対して横方向に好ましくは
水平に延びている軸線Ａの周りに揺動可能に台座６に取
付けられているガントリ１が、寝台板７の長手軸線Ｌに
対して相対的に揺動され、揺動された状態でシステム軸
線Ｚおよび寝台板７の長手軸線Ｌが互いに相対的にそれ
ぞれ計画された検査を可能にするように傾けられる。
【００２１】この図１に示されている揺動された状態
で、ガントリ１と寝台板７との間の相対運動なしの通常
の走査もらせん走査も実行することができ、その際に取
得されたデータに基づいて従来の方法に良質の像が取得
される。
【００２２】図２に示された本発明によるＣＴ装置は、
図１に示されたＣＴ装置とは先ず、全体として参照符号
５を付されている検出器が検出器要素の多数の行５1〜
５nを有することと、Ｘ線放射体４からピラミッド状の
Ｘ線束ＲＳが出発し、このＸ線束ＲＳが、検出器５の行
５1〜５nの個数に相応する個数の患者断層に関する投影
が同時に測定され得るように検出器５に当たることとが
相違する。
【００２３】さらに、図２に示されたＣＴ装置は、図１
に示されたＣＴ装置とは、寝台板７が寝台板７の長手軸
線Ｌに対して横方向に延びている揺動軸線Ｓの周りにた
とえば図示されていない電動駆動部により揺動可能に寝
台８の台座６に取付けられていることが相違する。こう
して図２によるＣＴ装置の場合には、ガントリ１の揺動
なしに、寝台板７の長手軸線Ｌに対して相対的に傾けら
れた断層を撮像し得るように、ガントリ１および寝台板
７を互いに相対的に揺動された状態にもたらすことが可
能である。
【００２４】図２に示された本発明によるＣＴ装置の場
合、揺動された状態でらせん走査の過程で取得された投
影に基づいて像を再構成する際、検出器要素の多数の行
５1〜５nを有する検出器５を使用するにもかかわらず、
らせん内挿およびリングアーティファクト排除を行うた
めの従来の方法を使用し得るようにするために、らせん
走査を実行するのに必要な、Ｘ線放射体４および検出器
５を有するガントリ１と寝台板７との間の直線的な相対
運動が、システム軸線Ｚに対して傾けられている寝台板
７の長手軸線Ｌの方向にではなくシステム軸線Ｚの方向
に行われ、このことが図２に相応の参照符号ｚを付され
ている両方向矢印により示されている。ガントリ１が、
図２に示されている場合のように、システム軸線Ｚの方
向と、保持部１０がたとえば図示されていない電動駆動
部により寝台８の台座９に対して相対的に位置調節可能
である方向とが合致する位置を取るならば、傾けられた
寝台板７を有する保持部１０が両方向矢印ｚにより示さ
れているｚ方向に寝台８の台座９に対して相対的に位置
調節されることによって、寝台板７の運動がシステム軸
線Ｚの方向に発生される。
【００２５】図２の考察から、寝台板７がその長手軸線
Ｌの方向へ移動する場合、ガントリ１のなかの回転リン
グ３の特定の角度位置に属し検出器５の種々の行５1〜
５nの検出器要素により取得される投影が、それぞれ寝
台板７の長手軸線Ｌに対して直角に測って、運動方向す
なわち長手軸線Ｌに対して平行に延びている直線から相
い異なる間隔を有する回転中心を基礎にしていることが
明らかになる。このことはらせん内挿およびリングアー
ティファクト除去のための従来の方法の使用を不可能に
する。しかし、らせん内挿およびリングアーティファク
ト除去のための従来の方法を応用し得るためには、これ
らの前記の間隔が等しくなければならない。この条件は
図２に示された本発明によるＣＴ装置の場合には満足さ
れている。なぜならば、ここではシステム軸線Ｚの方向
への運動方向の結果としてシステム軸線Ｚに対して平行
に延びている直線からのすべての回転中心の間隔が等し
いからである。従って実際に本発明によるＣＴ装置の場
合にはらせん内挿およびリングアーティファクト除去の
ための従来の方法が使用され得る。
【００２６】図３による実施例は先に説明された実施例
とは、揺動された状態が図１に示されたＣＴ装置の場合
のようにガントリ１の揺動によりもたらされることが相
違する。ここでもシステム軸線Ｚの方向へガントリ１と
寝台板７との間の相対運動を可能にするために、らせん
走査を実行するため同期して一方では寝台板７が保持部
１０により寝台板７の長手軸線Ｌの方向に台座９に対し
て相対的に位置調節され、他方では台座９がその高さを
位置調節され、このことは参照符号ｙを付されている両
方向矢印により示されている。１‐およびｙ‐方向への
両運動は互いに、１‐およびｙ‐方向の運動の結果とし
て生ずる運動が直線的であり、ｚ‐方向すなわちシステ
ム軸線Ｚの方向に行われるように選ばれている一定の比
を保つ速度１およびｙで行われる。
【００２７】図３による実施例の場合にもこうしてらせ
ん内挿およびリングアーティファクト除去のための従来
の方法が使用され得る。その際に図３による実施例は、
寝台板７の上に横たわっている患者が患者にとって快適
な水平姿勢を保ち得るという利点を与える。
【００２８】１‐およびｙ‐方向への運動を発生するた
めに、図３による実施例の場合、好ましくは適当な機械
的歯車機構が後段に接続されている電動機である駆動部
１１、１２が設けられている。駆動部１１、１２は制御
ユニット１３に接続されている。この制御ユニットに角
度発信器１４が接続されており、この角度発信器が、寝
台板７の長手軸線Ｌに対するシステム軸線Ｚのそれぞれ
設定された傾斜に相応する電気的信号を制御ユニット１
３に与える。制御ユニット１３は、たとえば図３による
ＣＴ装置の作動を制御する装置制御部（図３には詳細に
示されていない）の構成部分であり、らせん走査を実行
する場合に角度発信器１４から供給される信号に基づい
て駆動部１１、１２を、寝台板７の運動がｚ方向に生ず
るように制御する。図３には相応の速度１、ｙおよびｚ
のベクトル和が示されている。
【００２９】両実施例の場合には、システム軸線Ｚの方
向への寝台板７の運動が測定開口２の直径により制限さ
れていることに注意しなければならない。このことが図
４に示されている。
【００３０】たとえば測定開口２の直径がＤ＝７０ｃｍ
であれば、測定フィールド（通常は測定開口のなかに同
心に配置され、そのなかで検査が可能である範囲）の直
径はｄ＝５０ｃｍ、またシステム軸線Ｚと寝台板７の長
手軸線Ｌとの間の最大揺動角度はα＝３０°であれば、
Ｈ＝Ｄ×ｃｏｓ３０°＝６０．６ｃｍの測定開口２の内
のりの高さおよびｈ＝ｄ×ｃｏｓ３０°＝４３．３ｃｍ
の撮像目的に利用可能な測定フィールドの高さが残され
ている。たとえば寝台板７をｚ＝１０ｃｍだけシステム
軸線Ｚの方向にずらすと、寝台板７はその長手軸線Ｌの
方向すなわち１‐方向にｌ＝ｌ×ｃｏｓ３０°＝８．６
６ｃｍだけずらされ、また垂直方向すなわちｙ‐方向に
寝台板７と測定フィールドの最上点との間の間隔がｙ＝
ｌ×ｓｉｎ３０°＝５ｃｍだけ変化する。システム軸線
Ｚの方向にｚ＝２３ｃｍだけ寝台板７をずらす際に、寝
台板７と測定フィールドの最上点との間の間隔はｙ＝ｚ
×ｓｉｎ３０°＝１１．５ｃｍだけ変化し、従って撮像
目的に利用可能な測定フィールドの高さは４３．３ｃｍ
−１１．５ｃｍ＝３１．８ｃｍである。
【００３１】患者の範囲が通常は測定開口２よりも小さ
い測定フィールドの外側にはみだす場合、適当な補正方
法たとえばいわゆる“脂肪太り（Ｏｂｅｓｅ）補正”に
より高い質の像が発生される。
【００３２】以上に示された数値は、むしろ稀な場合に
しか必要とされない３０°の比較的強い揺動角度に当て
はまるものである。一般的には、寝台板７のはるかに大
きいずれ運動を許すより小さい揺動角度により動作させ
られる。
【００３３】システム軸線Ｚの方向に対する運動方向の
小さい偏差は本発明の枠内で許容される。なぜならば、
わずかな偏差はまだ受容不可能な像の乱れに通じないか
らである。
【００３４】上述の実施例の場合、ガントリ１と寝台板
７との間の相対運動はそれぞれ、寝台板７がずらされる
ことにより発生される。しかし本発明の枠内で、寝台板
７を位置固定とし、その代わりにガントリ１をずらすこ
とも可能である。さらに本発明の枠内で、必要な相対運
動をガントリおよび寝台板７の双方をずらすことにより
発生することも可能である。
【００３５】以上に説明された実施例の場合にはＣＴ装
置は第３世代のＣＴ装置、すなわちＸ線源および検出器
が撮像中に共通にシステム軸線の周りを回転するＣＴ装
置である。しかし本発明は、Ｘ線源のみが回転し、固定
の検出器リングと共同作用する第４世代のＣＴ装置にも
使用され得る。
【００３６】以上に説明された実施例は本発明によるＣ
Ｔ装置の医学的な応用に関するものである。しかし本発
明は医学以外の分野、たとえば包装検査または材料検査
の分野でも応用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一の行の検出器要素を有する検出器システム
を備えた従来のＣＴ装置を示す概略図。
【図２】多数の行の検出器要素を有する検出器システム
を備えた本発明によるＣＴ装置の第１の実施例を示す概
略図。
【図３】本発明によるＣＴ装置の変形例の図２と類似の
概略図。
【図４】図２および３に示された本発明によるＣＴ装置
の基礎となっている幾何学的な関係を示す概略図。
【符号の説明】
１ ガントリ ２ 測定開口 ３ 回転リング ４ Ｘ線放射体 ５ 行 ５1〜５n 検出器要素 ６ 台座 ７ 寝台板 ８ 寝台 ９ 台座 １０ 保持部 １１、１２ 駆動部 １３ 制御ユニット １４ 角度発信器 Ａ 軸線 Ｌ 長手軸線 ＲＳ Ｘ線束 Ｓ 揺動軸線 Ｚ システム軸線 ｌ、ｙ、ｚ 両方向矢印ｌ 、ｙ、ｚ 速度

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 検査対象物のために設けられている寝台
    装置の長手軸線に対して傾けられている検査対象物の断
    層の断層像を発生するためのコンピュータトモグラフィ
    （ＣＴ）装置において、ＣＴ装置がシステム軸線の周り
    を回転可能なＸ線源と多数の行の検出器要素を有する検
    出器システムとを有し、Ｘ線源および検出器システムが
    ガントリに取付けられており、ガントリおよび寝台装置
    が、揺動された状態でシステム軸線および寝台装置の長
    手軸線が互いに相対的に傾けられているように、互いに
    相対的に揺動可能であり、揺動された状態で寝台装置お
    よびガントリがガントリと寝台装置との間の相対運動を
    発生するために少なくともほぼシステム軸線の方向に互
    いに相対的に直線的に位置調節可能であることを特徴と
    するコンピュータトモグラフィ装置。
  2. 【請求項２】 揺動された状態で、システム軸線が少な
    くともほぼ水平に延びていることを特徴とする請求項１
    記載のコンピュータトモグラフィ装置。
  3. 【請求項３】 揺動された状態で、寝台装置の長手軸線
    が少なくともほぼ水平に延びていることを特徴とする請
    求項１記載のコンピュータトモグラフィ装置。
  4. 【請求項４】 揺動された状態で、寝台装置がガントリ
    と寝台装置との間の相対運動を発生するために位置固定
    のガントリに対して相対的にシステム軸線の方向に位置
    調節可能であることを特徴とする請求項１ないし３の１
    つに記載のコンピュータトモグラフィ装置。
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