JP2001145621A

JP2001145621A - コーンビーム型放射線ｃｔ装置

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Publication number: JP2001145621A
Application number: JP33009799A
Authority: JP
Inventors: Shiro Oikawa; 四郎及川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-29
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: JP4378812B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被検体における非撮影対象領域への不必要な放
射線曝射を抑制する。【解決手段】この発明のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置
は、Ｘ線ビーム整形用のリーフ片５Ａ，５Ｂの位置制御
により、撮影開始の際はＸ線ビームを後側半角分が欠如
した前側半角コーンビームＣＢａから欠如した後側半角
分が拡がって全角コーンビームＣＢへ移行させるととも
に、撮影終了の際はＸ線ビームを全角コーンビームＣＢ
から拡がっている前側半角分が縮まって前側半角分を欠
如した後側半角コーンビームＣＢｂへ移行させる構成を
備え、半角コーンビームと全角コーンビームとの間の移
行期間中に制限されるＸ線ビームの分に応じて非撮影対
象領域Ｍｂに対する不必要な放射線曝射が従来よりも抑
制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コーン状放射線
ビームが被検体に照射されるとともに、被検体を通り抜
けた透過Ｘ線が２次元に広がる放射線検出面によって検
出されるよう構成された医療用あるいは産業用のコーン
ビーム型放射線ＣＴ装置に係り、特に、被検体の非撮影
対象領域に対する不必要な放射線曝射を抑制するための
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線ＣＴ装置と言えば、扇状Ｘ線
ビーム（ファンビーム）と１次元Ｘ線検出器を用いた装
置が汎用的に用いられているが、最近、図１０に示すよ
うに、扇状Ｘ線ビームの代わりコーン状Ｘ線ビームＸＢ
を用いるとともに、１次元Ｘ線検出器の代わりにイメー
ジインテンシファイアなどの２次元に広がるＸ線検出面
ＸＤａを有するＸ線検出器ＸＤを用いたコーンビーム型
Ｘ線ＣＴ装置が使われ出している。

【０００３】従来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ
線管５１から出るＸ線ビームがコーン状に整形された状
態で被検体Ｍに照射されるとともに、被検体Ｍを透過し
たコーン状Ｘ線ビームＸＢはＸ線検出器ＸＤの２次元の
Ｘ線検出面ＸＤａに投影されてＸ線検出が行われる構成
になっているのに加えて、Ｘ線管５１とＸ線検出器ＸＤ
が被検体Ｍを挟んで被検体Ｍの体軸回りに回転すると同
時に、被検体Ｍを載置した天板５２が左側へ移動してＸ
線管５１とＸ線検出器ＸＤが被検体Ｍの体軸Ｚの方向に
相対的に直進する構成となっている。

【０００４】つまり、従来の装置の場合、全体として見
れば、図１０に曲線ｍで示すように、Ｘ線管５１とＸ線
検出器ＸＤが被検体Ｍの体軸Ｚの方向へ向けて被検体Ｍ
の体軸回りを相対的に螺旋状に前進しながら撮影対象領
域Ｍａに対するＸ線の照射・検出が行われてＸ線断層撮
影が進行するのである。また、従来の装置では、Ｘ線検
出器ＸＤから出力されるＸ線検出信号に基づき、Ｘ線検
出器ＸＤの後段で撮影対象領域Ｍａについて画像再構成
が行われて、最終的に必要なＣＴ像（断層像）が得られ
る。

【０００５】このコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置では、図
１１に示すように、扇状Ｘ線ビームよりも遙に幅のある
コーン状Ｘ線ビームＸＢを用いるとともに、１次元Ｘ線
検出器よりも遙に広い２次元のＸ線検出面ＸＤａを持つ
Ｘ線検出器ＸＤを用いるので、１回の回転で多量のＸ線
検出信号が得られるようになり、撮影効率の向上が見込
める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、被検体Ｍの非
撮影対象領域Ｍｂに対して不必要なＸ線が曝射されると
いう問題がある。従来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の
場合、Ｘ線管５１およびＸ線検出器ＸＤと被検体Ｍとの
間の相対的な直進の開始の際は、図１２に示すように、
コーン状Ｘ線ビームＸＢの後側半角コーンビームＸＢａ
が被検体Ｍの非撮影対象領域Ｍｂに不必要に当たるだけ
でなく、Ｘ線管５１およびＸ線検出器ＸＤと被検体Ｍと
の間の相対的な直進の終了の際も、図１３に示すよう
に、コーン状Ｘ線ビームＸＢの前側半角コーンビームＸ
Ｂｂが被検体Ｍの非撮影対象領域Ｍｂに不必要に当た
る。

【０００７】すなわち、コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置で
は、画像再構成のための信号処理を行う際に被検体Ｍの
体軸Ｚに対して垂直方向に照射されるＸ線に対応するＸ
線検出信号を基準にして処理が進められる。そうしない
と、最終的なＣＴ像が不鮮明になるからである。したが
って、図１２および図１３に示すように、コーン状Ｘ線
ビームＸＢの照射中心が被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの
各端面に達する位置まで、Ｘ線管５１およびＸ線検出器
ＸＤと被検体Ｍとの間の相対的な直進を行って、被検体
Ｍの撮影対象領域Ｍａの各端面に被検体Ｍの体軸Ｚに対
して垂直方向からＸ線を照射して処理に必要なＸ線検出
信号を得ることになる。しかし、撮影対象領域Ｍａの各
端面の撮影の際、コーン状Ｘ線ビームＸＢの各半角コー
ンビームＸＢａ，ＸＢｂの部分が非撮影対象領域Ｍｂに
まで入り込んで非撮影対象領域Ｍｂに不必要なＸ線を照
射してしまう。不必要なＸ線曝射は極力避けなければな
らないことは言うまでもない。

【０００８】この発明は、上記の事情に鑑み、コーン状
放射線ビーム方式の断層撮影において被検体の非撮影対
象領域に対する不必要な放射線曝射を抑制することので
きるコーンビーム型放射線ＣＴ装置を提供することを課
題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明に係るコーンビーム型放射線ＣＴ装
置は、コーン状放射線ビームを被検体に照射する放射線
照射手段と、２次元に広がる放射線検出面を有する放射
線検出手段とが、被検体を挟んで被検体の体軸回りの向
きへは被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向
へは被検体に対し相対的に直進するよう構成されている
とともに、コーン状放射線ビームの照射に伴って放射線
検出手段からＣＴ像再構成用の放射線検出信号が出力さ
れるよう構成されたコーンビーム型放射線ＣＴ装置にお
いて、被検体の体軸方向に往復移動可能なようにして配
設された放射線ビーム整形用のリーフ片と、放射線照射
手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直
進の開始の際は放射線ビームが、後側半角分を欠如した
前側半角コーンビームから欠如した後側半角分が拡がっ
て全角コーンビームへと変化するとともに、相対的な直
進の終了の際は放射線ビームが全角コーンビームから拡
がっている前側半角分が縮まって前側半角分を欠如した
後側半角コーンビームへと変化するよう相対的な直進と
連動して放射線ビーム整形用のリーフ片の位置を制御す
るリーフ片位置制御手段とを備えている。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、放射線ビー
ム整形用のリーフ片として、被検体の体軸方向に向かい
合った一対のリーフ片が独立して移動可能に配設されて
いて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の
際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心
位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ
徐々に移動させるとともに前側のリーフ片の先端は全角
コーンビーム時の前側外縁に対応する位置に留め置く一
方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端
を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射
線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるととも
に、後側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の後側
外縁に対応する位置に留め置くようリーフ片の位置制御
を行う構成となっている。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
のコーンビーム型放射線ＣＴにおいて、放射線ビーム整
形用のリーフ片として、配設位置に対応する全角コーン
ビーム幅以上の距離を隔てて被検体の体軸方向に向かい
合う一対のリーフ片が一体的に移動可能に配設されてい
て、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際
は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位
置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐
々に移動させる一方、相対的な直進の終了の際は、前側
のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応
する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移
動させるようリーフ片位置の制御を行う構成となってい
る。

【００１２】〔作用〕次に、この発明に係るコーンビー
ム型放射線ＣＴ装置により断層撮影（ＣＴ撮影）を行う
際の作用を説明する。請求項１のコーンビーム型放射線
ＣＴ装置による断層撮影では、放射線照射手段と放射線
検出手段とが被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへ
被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被
検体に対し相対的に直進するとともに、放射線照射手段
による被検体へのコーン状放射線ビームの照射に伴って
放射線検出手段における２次元に広がる放射線検出面に
被検体のＸ線透過像が投影されてＣＴ像再構成用の放射
線検出信号が出力される。

【００１３】そして、請求項１のコーンビーム型放射線
ＣＴ装置の場合、リーフ片位置制御手段により、被検体
の体軸方向に往復移動可能に配設された放射線ビーム整
形用のリーフ片の位置が放射線照射手段および放射線検
出手段と被検体との間の相対的な直進と連動して制御さ
れ、相対的な直進の開始の際（つまり撮影開始の際）
は、放射線ビームが後側半角分を欠如した前側半角コー
ンビームから全角コーンビームへと変化するとともに、
相対的な直進の終了の際（つまり撮影終了の際）は、放
射線ビームが全角コーンビームから前側半角分を欠如し
た後側半角コーンビームへと変化する。

【００１４】すなわち、この発明の装置の場合、相対的
な直進の開始の際、放射線ビームが前側半角コーンビー
ムから全角コーンビームへと変化する間は、放射線ビー
ムの後側半角分の未拡張分だけ被検体の非撮影領域に当
たる放射線ビームが従来に比べて制限されるとともに、
相対的な直進の開始の際も、放射線ビームが全角コーン
ビームから後側半角コーンビームへと変化する間は、放
射線ビームの前側半角分の既縮小分だけ被検体の非撮影
領域に当たる放射線ビームが従来に比べて制限される。
そして、このように非撮影領域に当たる放射線ビームが
制限される分に応じて非撮影対象領域への放射線曝射量
が抑えられる。

【００１５】また、請求項２のコーンビーム型放射線Ｃ
Ｔ装置では、リーフ片位置制御手段によって、相対的な
直進の開始の際は、独立移動可能な一対の放射線ビーム
整形用のリーフ片のうち後側のリーフ片の先端が放射線
照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外
縁に対応する位置へ徐々に移動させられるとともに、前
側のリーフ片の先端が全角コーンビーム時の後側外縁に
対応する位置に留め置かれることにより、放射線ビーム
が後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから全角
コーンビームへと徐々に変化する一方、相対的な直進の
終了の際は、一対の放射線ビーム整形用のリーフ片のう
ち前側のリーフ片の先端が全角コーンビームの前側外縁
に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐
々に移動させられるとともに、後側のリーフ片の先端は
全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置
かれることにより、放射線ビームが全角コーンビームか
ら後側半角コーンビームへと徐々に変化する。つまり、
請求項２のコーンビーム型放射線ＣＴ装置の場合、前後
両側のリーフ片が独立して移動しながら、コーン状放射
線ビームの被検体の体軸方向については、前側半角分お
よび後側半角分のビーム整形のみならず全角コーンビー
ムのためのビーム整形も全て行うのである。

【００１６】また、請求項３のコーンビーム型放射線Ｃ
Ｔ装置では、リーフ片位置制御手段によって、相対的な
直進の開始の際は、一体的に移動する一対の放射線ビー
ム整形用のリーフ片のうち後側のリーフ片の先端が放射
線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側
外縁に対応する位置へ徐々に移動させられることによ
り、欠如した後側半角分が徐々に拡がって（形成され
て）ゆき全角コーンビームとなる一方、相対的な直進の
開始の際は、一対のリーフ片のうち前側のリーフ片の先
端が全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放
射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させられるこ
とにより、拡がっている前側半角分が徐々に縮まって
（欠けて）ゆき後側半角コーンビームとなる。つまり、
請求項３のコーンビーム型放射線ＣＴ装置の場合、前後
両側のリーフ片が一体的に移動しながら、コーン状放射
線ビームの被検体の体軸方向についての前側半角分およ
び後側半角分のビーム整形を行うのである。

【００１７】

【発明の実施の形態】続いて、この発明の一実施例を図
面を参照しながら説明する。図１は実施例に係るコーン
ビーム型Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図であ
る。

【００１８】図１に示す実施例のＸ線ＣＴ装置は、被検
体Ｍにコーン状Ｘ線ビームを照射するＸ線照射部１と、
２次元に広がるＸ線検出面２ａを有するＸ線検出器２
と、被検体Ｍを載置したままで被検体Ｍの体軸Ｚの方向
へ往復移動可能な天板３とを備えていて、Ｘ線照射部１
およびＸ線検出器２が被検体Ｍを挟んで被検体Ｍの体軸
Ｚ回りの向きに回転するとともに、被検体Ｍの体軸Ｚの
方向に相対的に直進するよう構成されているのに加え、
コーン状Ｘ線ビームの照射に伴ってＸ線検出器２から出
力されるＸ線検出信号に基づきＸ線ＣＴ像（Ｘ線断層
像）用の画像再構成が行われる構成となっている。以
下、実施例のＸ線ＣＴ装置の各部の構成をより具体的に
説明する。

【００１９】Ｘ線照射部１は、図２に示すように、Ｘ線
ビームを放射するＸ線管４と、Ｘ線管４の前方に配置さ
れたＸ線ビーム整形用のコリメータ５とを備えている。
Ｘ線検出器２はイメージインテンシファイア（Ｉ・Ｉ
管）２ＡとＩ・Ｉ管２Ａの後部に付設されたＴＶカメラ
２Ｂを備え、コーン状Ｘ線ビームの照射により生じた被
検体の透過Ｘ線像がＩ・Ｉ管２Ａに投影されて検出され
るとともに、ＴＶカメラ２Ｂから映像信号が出力される
通常の構成の検出器である。

【００２０】そして、実施例装置の場合、Ｘ線照射部１
およびＸ線検出器２は、図１に示すように、モータ６の
回転力がプーリ７およびベルト８を介して伝達されるの
に伴って回転する回転リング９に固定されていて、回転
駆動部１０のコントロールによるモータ６の回転により
回転リング９が連動して矢印ＲＡ，ＲＢの示す方向に回
転するのに従って、Ｘ線照射部１とＸ線検出器２が被検
体Ｍの体軸Ｚの周りを対向配置状態を保ったまま回転す
るよう構成されている。さらに、Ｘ線照射部１に関して
は、高電圧発生器１２などを含む照射制御部１１のコン
トロールにより、管電圧・管電流等の設定照射条件に従
ってコーン状Ｘ線ビームを照射する構成にもなってい
る。

【００２１】また、被検体載置用の天板３に関しては、
撮影中、天板駆動部１３のコントロールにより、被検体
Ｍを乗せたままで被検体Ｍの体軸Ｚの方向に天板３が正
逆のいずれの方向にも直進するよう構成されている。し
たがって、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の回転と天
板３の直進との組み合わせにより、Ｘ線照射部１および
Ｘ線検出器２は、Ｘ線断層撮影の実行中、被検体Ｍの体
軸Ｚの方向へ向けて被検体Ｍの体軸回りを相対的に螺旋
状に前進しながらＸ線の照射・検出を行う（螺旋スキャ
ンを行う）ことにより撮影が進行することになる。普
通、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１回転する間の
螺旋状の前進ピッチは、特定の寸法に限られるものでは
ないが、例えばＸ線検出面２ａの体軸Ｚの方向の寸法の
半分程度である。

【００２２】その他、ガントリＧの開口側縁には、被検
体Ｍの位置決めなどに使われる投光器１４およびハンド
スイッチ１５も設けられている。なお、回転駆動部１０
によるＸ線照射部１およびＸ線検出器２の回転コントロ
ールや、照射制御部１１によるＸ線ビームの照射コント
ロール、或いは、天板駆動部１３による天板３の移動コ
ントロールなどは、操作卓１６からの入力操作等や撮影
進行状況に応じて撮影制御部１７から適時に送出される
指令信号に従って行われる構成となっている。

【００２３】さらに実施例のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ビー
ムの照射に伴ってＸ線検出器２から出力される映像信号
を適当な段階でＡＤ変換したＸ線検出信号（Ｘ線画像信
号）を記憶する検出信号メモリ１８と、検出信号メモリ
１８に記憶されるＸ線検出信号に基づき３次元画像再構
成処理を行う画像再構成部１９と、３次元画像再構成結
果に従って得られたＸ線ＣＴ像を一時的に記憶するＣＴ
像メモリ２０を備えている他、ＣＴ像メモリ２０に記憶
されたＸ線ＣＴ像を画面表示する表示モニタ２１やフィ
ルムに焼き付けて画像写真として出力する画像焼付け器
（レーザ式イメージャー）２２なども備えている。

【００２４】続いて、実施例のＸ線ＣＴ装置を特徴づけ
ているＸ線ビームを整形する機能を持つコリメータ５ま
わりの構成について詳しく説明する。コリメータ５は円
環形状のガントリＧの内部に配設されており、図２に示
すように、被検体Ｍの体軸Ｚの方向に向かい合うととも
に体軸Ｚの方向に独立して往復移動可能な一対のリーフ
片５Ａ，５Ｂを有する。リーフ片５Ａ，５Ｂが円筒曲面
形状であるのは、ガントリＧの内に無理なく納まるよう
にするためである。これら両リーフ片５Ａ，５Ｂは先端
縁両側に体軸Ｚの方向へ伸びる突出ピース５ａ，５ｂが
それぞれ付設されている一方、後端側にはモータ５Ｃ，
５Ｄで回転するピニオン５Ｅ，５Ｆによって体軸Ｚの方
向に往復移動させられるラック５Ｇ，５Ｈの先端が取り
付けられていて、各モータ５Ｃ，５Ｄの回転によりラッ
ク５Ｇ，５Ｈが移動するのに伴ってリーフ片５Ａ，５Ｂ
の位置が独立して変化する構成となっている。

【００２５】一方、両リーフ片５Ａ，５Ｂの間には四角
形の開口が形成される。この四角形の開口の大きさ・形
は両リーフ片５Ａ，５Ｂの位置に従って変わる。他方、
リーフ片５Ａ，５Ｂは突出ピース５ａ，５ｂも含めてＸ
線遮蔽材料で形成されていて、Ｘ線管４から放射された
Ｘ線ビームは両リーフ片５Ａ，５Ｂの間に生じる四角形
の開口を通過できるだけであるので、両リーフ片５Ａ，
５Ｂの位置を制御して四角形の開口を必要なコーン状Ｘ
線ビームの断面形状に対応した大きさと形に変化させる
ことにより、Ｘ線ビームを後側半角分が欠如した前側半
角コーンビームＣＢａや前側半角分が欠如した後側半角
コーンビームＣＢｂまたは未欠如の全角コーンビームＣ
Ｂなどに整形する構成になっている。

【００２６】したがって、各リーフ片５Ａ，５Ｂはコー
ン状Ｘ線ビームの体軸Ｚの方向の形を規定し、各突出ピ
ース５ａ，５ｂがコーン状Ｘ線ビームの体軸Ｚの方向と
直角の方向の形を規定することになる。このように、実
施例装置の場合、前側半角分および後側半角分のビーム
整形のみならず全角コーンビームのためのビーム整形も
全て行えるので、全角コーンビームのためのビーム整形
を行うためのリーフ片を別途に設ける必要がない。な
お、図２はリーフ片５Ａ，５ＢがＸ線ビームを前側半角
分が欠如した後側半角コーンビームＣＢｂに整形した時
の状態を示している。

【００２７】また、コリメータ５の場合、各リーフ片５
Ａ，５Ｂの位置の制御は、撮影制御部１７から適時に送
出される指令信号に従ってリーフ位置制御部２３が行う
よう構成れている。以下、Ｘ線断層撮影の進行に伴って
リーフ位置制御部２３により行われるリーフ片５Ａ，５
Ｂの位置制御を、図３ないし図５を参照しながら具体的
に説明する。なお、図３および図４においては、撮影の
際には被検体Ｍが体軸Ｚの方向とは逆に右から左へ直進
してゆくので、撮影対象領域Ｍａに対するＸ線ビームの
走査（スキャン）は左から右へ進むことから、以下の説
明ではＸ線ビームにとっては左側が後側となり、右側が
前側となる。

【００２８】先ず被検体Ｍの直進の開始の際は、図３
（ａ）に示すように、後側のリーフ片５Ａの先端がＸ線
照射部１の照射中心ＣＮの位置まで進出させられるとと
もに、前側のリーフ片５Ｂの先端が前側半角分を全く遮
蔽しない位置まで後退させられていて、コーン状Ｘ線ビ
ームは、後側半角分が全て遮蔽されて欠如した前側半角
コーンビームＣＢａに整形されている。続いて、図３
（ｂ）に示すように、被検体Ｍが右に直進するのと連動
して、コーン状Ｘ線ビームの後側外縁が撮影対象領域Ｍ
ａの先端上縁に常に一致するようにして、後側のリーフ
片５Ａの先端だけが徐々に後退させられるので、欠如し
た後側半角分が拡がってゆく。やがて後側半角分が拡が
り切って無欠如の完全な全角コーンビームＣＢに整形さ
れると、後側のリーフ片５Ａは停止する。その間、前側
のリーフ片５Ｂは停止したままである。したがって、Ｘ
線ビームが前側半角コーンビームＣＢａから全角コーン
ビームＣＢへと変化する間は、Ｘ線ビームの後側半角分
の未拡張分だけ被検体Ｍの非撮影領域Ｍｂに当たるＸ線
ビームが従来に比べて制限されるので、Ｘ線ビームが制
限された分に応じて非撮影対象領域ＭｂへのＸ線曝射量
が従来よりも減少する。

【００２９】そして、全角コーンビームＣＢの状態で撮
影が進み、被検体Ｍの直進の終了の際は、図４（ａ）に
示すように、コーン状Ｘ線ビームの前側外縁が撮影対象
領域Ｍａの後端上縁に達した後は、図４（ｂ）に示すよ
うに、被検体Ｍが右に直進するのと連動して、コーン状
Ｘ線ビームの前側外縁が撮影対象領域Ｍａの後端上縁に
常に一致するようにして、前側のリーフ片５Ｂの先端だ
けが徐々に進出させられるので、拡がっている前側半角
分が縮まってゆく。そして、前側のリーフ片５Ｂの先端
がＸ線照射部１の照射中心ＣＮの位置まで進出すると、
コーン状Ｘ線ビームは前側半角分を欠如した後側半角コ
ーンビームＣＢｂへ変化すると同時に撮影は終了するこ
ととなる。その間、後側のリーフ片５Ａは停止したまま
である。したがって、Ｘ線ビームが全角コーンビームＣ
Ｂから後側半角コーンビームＣＢｂへと変化する間は、
Ｘ線ビームの前側半角分の縮小分だけ被検体Ｍの非撮影
領域Ｍｂに当たるＸ線ビームが従来に比べて制限される
ので、やはりＸ線ビームが制限された分に応じて非撮影
対象領域ＭｂへのＸ線曝射量が従来よりも減少する。

【００３０】なお、各リーフ片５Ａ，５Ｂの移動速度
は、コリメータ５の設置位置に応じて被検体Ｍの移動速
度よりも遅くするのが好ましい。仮に、各リーフ片５
Ａ，５Ｂの移動速度を被検体Ｍの移動速度と同じにする
と、Ｘ線の一部が非撮影対象領域Ｍｂにも及んで好まし
くない。すなわち、図３（ｂ）に示すように、Ｘ線管４
からコリメータ５までの距離をｒ₁、Ｘ線管４から被検
体Ｍまでの距離をｒ₂、被検体Ｍの単位時間あたりの移
動距離をｄ₁、リーフ５Ａの単位時間あたりの移動距離
をｄ₂とすると、幾何学的にｄ₁：ｄ₂＝ｒ₁：ｒ₂の
関係が成立する。したがって、リーフ５Ａの移動距離ｄ
₂は次式で表される。ｄ₂＝ｄ₁（ｒ₂／ｒ₁）同様に、被検体Ｍの移動速度をｖ₁、リーフ５Ａの移動
速度をｖ₂とすると、次の関係が成立する。ｖ₂＝ｖ₁（ｒ₂／ｒ₁）つまり、各リーフ片５Ａ，５Ｂの速度ｖ₂は、被検体Ｍ
の移動速度ｖ₁に対して、ｒ₂／ｒ₁に設定しておくの
が好ましい。

【００３１】なお、上に説明したリーフ位置制御部２３
によるリーフ片の位置制御は撮影対象領域Ｍａの先端・
後端の各位置と連動して行う必要があるが、リーフ位置
制御部２３の場合、撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各
位置は天板３の位置に対応しているので、撮影対象領域
Ｍａの先端・後端に相当する位置と天板３の位置の対応
関係を予め求出して撮影制御部１７に保持するととも
に、撮影制御部１７によって、天板３の現在位置と撮影
対象領域Ｍａの先端・後端の各位置の関係を監視しなが
ら必要な指令信号をリーフ位置制御部２３へ送出するよ
う構成されている。

【００３２】また、撮影対象領域Ｍａの先端・後端に相
当する位置と天板３の位置の対応関係を求出して保持さ
せる構成としては、例えば、次のようなものが用いられ
る。すなわち、被検体Ｍを天板３に載せてから天板３を
移動させて被検体ＭをガントリＧに進ませ、被検体Ｍの
撮影対象領域Ｍａの先端・後端とする各位置へ順に投光
器１４の光を当てるとともにハンドスイッチ１５を押す
ことにより、ハンドスイッチ１５が押された時の天板３
の角位置を撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置とし
て投撮影制御部１７にそれぞれ取り込んで保持する構成
を用いることができる。

【００３３】続いて、以上に述べた構成を有する実施例
のＸ線ＣＴ装置によるＸ線断層撮影の進行プロセスを、
図面を参照しながら説明する。図５は実施例装置による
Ｘ線断層撮影の進行状況を示す模式図、図６は実施例装
置によるＸ線断層撮影の進行状況を示すフローチャート
である。〔ステップＳ１〕被検体Ｍを天板３に載せた後、天板３
を移動させて被検体ＭをガントリＧの方へ進ませ、投光
器１４およびハンドスイッチ１５を用いて被検体Ｍの撮
影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置を天板３の位置と
対応付けて撮影制御部１７へ取り込む。

【００３４】〔ステップＳ２〕Ｘ線照射部１の照射中心
へ後側のリーフ片５Ａの先端および撮影対象領域Ｍａの
先端が来るようにリーフ片５Ａと天板３を調整（撮影初
期位置にセット）しておいてから、操作卓１６の入力操
作によりＸ線断層撮影を始める。

【００３５】〔ステップＳ３〕図５（ａ）に示すよう
に、前側半角コーンビームＣＢａにより撮影対象領域Ｍ
ａの先端の撮影が行われる。

【００３６】〔ステップＳ４〕Ｘ線照射部１とＸ線検出
器２の回転と被検体Ｍの直進が継続的に行われるととも
に、リーフ片５Ａの先端が後退するのに伴って、図５
（ｂ）に示すように、全角コーンビームＣＢによる撮影
へと移行してゆく。

【００３７】〔ステップＳ５〕両リーフ片５Ａ，５Ｂは
停止したままで全角コーンビームＣＢによる撮影が、被
検体Ｍが図５（ｃ）に示す状態に達するまでは継続す
る。

【００３８】〔ステップＳ６〕被検体Ｍが図５（ｃ）に
示す状態に達した後は、前側のリーフ片５Ｂの先端が前
進するのに伴って、後側半角コーンビームＣＢｂによる
撮影へと移行してゆく。

【００３９】〔ステップＳ７〕図５（ｄ）に示すよう
に、Ｘ線照射部１の照射中心に前側のリーフ片５Ｂの先
端が達すると、後側半角コーンビームＣＢｂにより撮影
対象領域Ｍａの後端の撮影が行われて、Ｘ線検出信号の
採取が終了して被検体Ｍは天板３から降ろされる。

【００４０】〔ステップＳ８〕撮影対象領域Ｍａの撮影
と平行して検出信号メモリ１８へ記憶されたＸ線検出信
号に基づき画像再構成部１９により３次元画像再構成処
理が行われるとともに、３次元画像再構成処理の結果に
従って希望断面のＸ線ＣＴ像が作成されてＣＴ像メモリ
２０へ記憶される。

【００４１】〔ステップＳ９〕ＣＴ像メモリ２０に記憶
されたＸ線ＣＴ像を表示モニタ２１の画面に映し出して
観察したり、あるいは、画像焼付け器２２によりフィル
ムに焼き付けて画像写真として出力したりすれば、Ｘ線
断層撮影は完全に終わることになる。

【００４２】次にこの発明の第２実施例を説明する。図
７は第２実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置のＸ
線ビーム整形用のコリメータ５まわりの構成を模式的に
示す斜視図である。第２実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、
コリメータ５の両リーフ片５Ａ，５Ｂが先端両側で結合
片５ｃ，５ｃにより一つに繋がっていて一体的に移動可
能に配設されているのに加え、コリメータ５の外方（Ｘ
線管４の側）に全角コーンビーム整形用のプリコリメー
タ（前置コリメータ）２４が別途配設されている他は、
先の実施例と実質的に同一の装置であるので、相違する
点のみを説明し、先の実施例と共通する点についての説
明は省略する。なお、図７もリーフ片５Ａ，５ＢがＸ線
ビームを後側半角コーンビームＣＢｂに整形した時の状
態を示している。

【００４３】第２実施例装置でも、被検体Ｍの直進の開
始の際は、後側のリーフ片５Ａの先端がＸ線照射部１の
照射中心ＣＮの位置まで進出させられる一方、被検体Ｍ
の直進の終了の際は、前側のリーフ片５Ｂの先端がＸ線
照射部１の照射中心ＣＮの位置まで進出させられる。た
だ、両リーフ片５Ａ，５Ｂは一つに繋がっているので、
両リーフ片５Ａ，５Ｂの間の四角形の開口の大きさ・形
が不変であるから、両リーフ片５Ａ，５Ｂが配設位置で
の全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて被検体Ｍの体
軸Ｚの方向に向かい合うよう設置しなければならない。
リーフ片５Ａ，５Ｂを全角コーンビーム幅以上の距離を
隔てて設置するのは、そうしないと、全角コーンビーム
ＣＢより幅の狭いＸ線ビームしか照射することができな
くなるからである。

【００４４】ただ、リーフ片５Ａ，５Ｂを全角コーンビ
ーム幅以上の距離を隔てて設置すると、一方のリーフ片
を照射中心の方へ進出させた場合、他方のリーフ片がコ
ーン状Ｘ線ビームの最外縁より外に位置して必要な遮蔽
機能を果たすことが出来ないので、プリコリメータ２４
を別途配置することになる。しかし、他方の実施例装置
の場合、リーフ片５Ａ，５Ｂは一つに繋がっていて一体
的に移動させられるので、先の実施例のように一対のリ
ーフ片５Ａ，５Ｂが独立して移動する場合に比べて、リ
ーフ片５Ａの移動のためのモータ５Ｃやピニオン５Ｅお
よびラック５Ｇのみで両リーフ片５Ａ，５Ｂの移動が行
えることから、リーフ片５Ａ，５Ｂの移動を比較的簡単
な機構で行うことができる。

【００４５】この発明は、上記実施の形態に限られるこ
とはなく、下記のように変形実施することができる。（１）実施例の場合、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２
が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを回転すると同時に被検体
Ｍが体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャン
が行われる構成であったが、図９に示すように、被検体
Ｍは不動のままでＸ線照射部１およびＸ線検出器２が被
検体Ｍの体軸Ｚのまわりを回転しながら同時に被検体Ｍ
の体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが
行われる構成の装置、あるいは、図１０に示すように、
Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２は不動のままで被検体
Ｍが体軸Ｚを回転軸として回転しながら同時に体軸Ｚの
方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われる構
成の装置が、変形例として挙げられる。

【００４６】（２）実施例の場合、Ｘ線検出器がＩ・Ｉ
管を用いた構成であったが、Ｘ線検出器は２次元に拡が
るＸ線検出面には半導体Ｘ線検出素子が縦横にアレイ配
列された所謂フラットパネル型Ｘ線センサを用いた構成
の装置が、変形例として挙げられる。フラットパネル型
Ｘ線センサは薄型・軽量であるから、Ｘ線検出器を回転
させる構成には特に好適である。

【００４７】（３）実施例の場合は螺旋スキャンが行わ
れる構成であったが、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２
が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを１回転する間は被検体Ｍ
が停止しており、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の１
回転が終わって停止してから、被検体Ｍが体軸Ｚの方向
に所定距離だけ直進し、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器
２の回転と被検体Ｍが体軸Ｚの方向の直進が交互に行わ
れるよう構成された非螺旋スキャン式の装置も、変形例
として挙げられる。

【００４８】（４）実施例の場合は放射線がＸ線であっ
たが、この発明の場合、放射線はＸ線に限られることは
なく、放射性同位元素やライナックやその他の短波長電
磁波など被検体の透過が可能な放射線であれば何でも用
いることができる。

【００４９】（５）実施例の場合、被検体Ｍの体軸Ｚと
直角の方向に対してはＸ線ビームの整形が行われない構
成であったが、被検体Ｍの体軸Ｚと直角の方向に対して
移動可能なリーフ片を設けて、被検体Ｍの体軸Ｚと直角
の方向に対してもＸ線ビームの整形を行える構成とした
装置も、変形例として挙げられる。

【００５０】

【発明の効果】以上に詳述したように、請求項１の発明
のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、相対的な直
進の開始の際、放射線ビームが前側半角コーンビームか
ら全角コーンビームへと変化して、その間は放射線ビー
ムの後側半角分の未拡張分だけ被検体の非撮影領域に当
たる放射線ビームが制限されるとともに、相対的な直進
の開始の際も、放射線ビームが全角コーンビームから後
側半角コーンビームへと変化し、その間は、放射線ビー
ムの前側半角分の既縮小分だけ被検体の非撮影領域に当
たる放射線ビームが制限される構成を備えているので、
非撮影領域に当たる放射線ビームが制限される分に応じ
て非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射が抑制さ
れる。

【００５１】また、請求項２の発明のコーンビーム型放
射線ＣＴ装置によれば、被検体の体軸方向に向かい合っ
た一対の放射線ビーム整形用のリーフ片が独立して移動
する構成を備えていて、コーン状放射線ビームの被検体
の体軸方向については、前側半角分および後側半角分の
ビーム整形のみならず全角コーンビームのためのビーム
整形も全て行うことができるので、全角コーンビームの
ためのビーム整形を行うためのリーフ片を別途に設ける
必要がない。

【００５２】また、請求項３の発明のコーンビーム型放
射線ＣＴ装置によれば、被検体の体軸方向に向かい合っ
た一対の放射線ビーム整形用のリーフ片が一体的に移動
する構成を備えていて、コーン状放射線ビームの被検体
の体軸方向についての前側半角分および後側半角分のビ
ーム整形を行うことができるので、一対のリーフ片が独
立して移動する場合に比べて、一方のリーフ片の移動の
ための機構でもって両方のリーフ片の移動が行えること
から、両リーフ片の移動を比較的簡単な機構で行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の全体構
成を示すブロック図である。

【図２】実施例装置のコリメータまわりの構成を模式的
に示す斜視図である。

【図３】撮影対象領域の先端側でのＸ線ビームの整形状
況を示す模式図である。

【図４】撮影対象領域の後端側でのＸ線ビームの整形状
況を示す模式図である。

【図５】実施例装置によるＸ線断層撮影の進行状況を示
す模式図である。

【図６】実施例装置によるＸ線断層撮影の進行状況を示
すフローチャートである。

【図７】第２実施例装置のコリメータまわりの構成を模
式的に示す斜視図である。

【図８】変形例による螺旋スキャンの実行状況を示す模
式図である。

【図９】他の変形例による螺旋スキャンの実行状況を示
す模式図である。

【図１０】従来装置によるＸ線断層撮影の実行状況を示
す模式図である。

【図１１】従来装置のコーン状Ｘ線ビームの照射検出状
況を模式的に示す斜視図である。

【図１２】従来装置での撮影対象領域の先端側の撮影状
況を示す模式図である。

【図１３】従来装置での撮影対象領域の後端側の撮影状
況を示す模式図である。

【符号の説明】

１ …Ｘ線照射部２ …Ｘ線検出器３ …天板４ …Ｘ線管５ …コリメータ５Ａ，５Ｂ…リーフ片１０ …回転駆動部１１ …照射制御部１３ …天板駆動部１７ …撮影制御部１９ …画像再構成部２３ …リーフ位置制御部Ｍａ …撮影対象領域Ｍｂ …非撮影対象領域ＣＢ …全角コーンビームＣＢａ …前側半角コーンビームＣＢｂ …後側半角コーンビームＺ …体軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コーン状放射線ビームを被検体に照射する
放射線照射手段と、２次元に広がる放射線検出面を有す
る放射線検出手段とが、被検体を挟んで被検体の体軸回
りの向きへは被検体に対し相対的に回転し、被検体の体
軸方向へは被検体に対し相対的に直進するよう構成され
ているとともに、コーン状放射線ビームの照射に伴って
放射線検出手段からＣＴ像再構成用の放射線検出信号が
出力されるよう構成されたコーンビーム型放射線ＣＴ装
置において、被検体の体軸方向に往復移動可能なように
して配設された放射線ビーム整形用のリーフ片と、放射
線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対
的な直進の開始の際は放射線ビームが、後側半角分を欠
如した前側半角コーンビームから欠如した後側半角分が
拡がって全角コーンビームへと変化するとともに、相対
的な直進の終了の際は放射線ビームが全角コーンビーム
から拡がっている前側半角分が縮まって前側半角分を欠
如した後側半角コーンビームへと変化するよう相対的な
直進と連動して放射線ビーム整形用のリーフ片の位置を
制御するリーフ片位置制御手段とを備えていることを特
徴とするコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
【請求項２】請求項１に記載のコーンビーム型放射線Ｃ
Ｔ装置において、放射線ビーム整形用のリーフ片とし
て、被検体の体軸方向に向かい合った一対のリーフ片が
独立して移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御
手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先
端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビー
ムの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させるととも
に前側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の前側外
縁に対応する位置に留め置く一方、相対的な直進の終了
の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前
側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位
置へ徐々に移動させるとともに、後側のリーフ片の先端
は全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め
置くようリーフ片の位置制御を行う構成となっているコ
ーンビーム型放射線ＣＴ装置。
【請求項３】請求項１に記載のコーンビーム型放射線Ｃ
Ｔ装置において、放射線ビーム整形用のリーフ片とし
て、配設位置に対応する全角コーンビーム幅以上の距離
を隔てて被検体の体軸方向に向かい合う一対のリーフ片
が一体的に移動可能に配設されていて、リーフ片位置制
御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の
先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビ
ームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させる一
方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端
を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射
線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるようリー
フ片位置の制御を行う構成となっているコーンビーム型
放射線ＣＴ装置。