JP2001161681A - 放射線撮像システム用のｘ線ターゲットのセンタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射線写真の画像を形成されるターゲットに
対してＸ線ビームを適切にセンタリングする。 【解決手段】 フィールド限定器が、Ｘ線ソースとＸ線
検出器との間のターゲットが設置される位置に設置され
る。フィールド限定器は、間にターゲットを配置できる
１組のストッパーを含み、ストッパーは相互に水平方向
に再配置でき、ターゲットと隣接して配置される。スト
ッパーと通信するセンサが、ストッパー間の距離により
決まる信号を生成する。制御装置がこの信号を利用し
て、ストッパー間のフィールドの所望の領域に放射線を
発射させる。例として、ターゲットがストッパー間に設
置され、ストッパーをターゲットに接するように調節
し、ストッパー間のターゲットだけに放射線ビームを発
射するように、Ｘ線ソースがコリメートされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には放射線撮
像システムに関するものであり、詳細には、このような
システムにおいて撮像されるターゲットを適切に配置す
るための装置および方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】標準的な放射線写真、すなわち「Ｘ線」
画像は、撮像されるターゲットをＸ線ソースと写真フィ
ルムからなるＸ線検出器との間に設置することにより得
られる。放射されたＸ線はターゲットを透過してフィル
ムを露光する。フィルム上の様々なポイントにおける露
光の程度は、Ｘ線の経路に沿ったターゲットの密度によ
り主として決定される。

【０００３】現在は、フィルム検出器に代わって、たと
えばスイッチング素子およびフォトダイオードのアレイ
のような固体デジタルＸ線検出器を利用することが一般
的である。検出器の様々なポイント上でＸ線により生成
された電荷が読み取られ、写真フィルム上のアナログ画
像ではなく、電子的形態でターゲットのデジタル画像を
生成するように処理される。デジタル撮像は、画像を後
で電子的に他の場所に伝送する、診断アルゴリズムを用
いて撮像されたターゲットの属性を決定するなどが実行
できるために有利である。

【０００４】アナログおよびデジタルの放射線撮像シス
テムでは、通常どちらもＸ線ソースおよびＸ線検出器に
対するターゲットの適切な位置決めを必要とする。ター
ゲットの物理的寸法が、Ｘ線検出器の寸法に近い場合
は、特にそうである。効率上、画像がターゲットの対象
領域周辺の中心にくるように撮像装置をセンタリングす
ることが望ましく、また放射された放射線がターゲット
上の必要な領域とその周辺だけをカバーするようにコリ
メートされることが望ましい。これは、ターゲットを外
したコリメートされていない放射線が検出器に入って、
検出器を飽和状態にする可能性のあるデジタル撮像器の
場合には特にそうである。この場合、長期間に渡りデジ
タル検出器が使用不能になる可能性がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題を克服する
ために、一般にターゲットのセンタリングはＸ線ソース
に置いた光源を使用して実施される。通常放射線ビーム
と一致する光ビームを投射するために、光源はコリメー
トされる。したがって、ターゲットを所望どおりにセン
タリングできるように、技術者は光ビーム内のターゲッ
トの位置を調整し、および／または放射線および光ビー
ムをターゲットに対してコリメートする。ただし、光ビ
ームの正確な境界および同様な因子の決定が困難である
ため、ターゲット設定エラーが依然発生する可能性があ
る。したがって、改良されたターゲット設定装置および
方法が必要とされる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この開示に記載された特
許請求の範囲により定義された本発明は、放射線撮像シ
ステムのフィールド限定器のためのものである。フィー
ルド限定器は、Ｘ線ソースが供給する放射線ビームを調
整して、撮像されるターゲット周辺の所望のフィールド
内にビームが到達するようにする。本発明の好ましい実
施態様では、フィールド限定器は少なくとも１つのスト
ッパーがもう１つのストッパーに対して水平に再配置可
能である、１組のストッパーを含む。ストッパーは、こ
れによってターゲットの両側に配置できる。これらのス
トッパーは、水平方向に向けられたアーム上に装備で
き、ここでは少なくとも１つのアームが他方のアームに
対して移動可能であり、このアームのストッパーを他方
のアームのストッパーに関連して再配置できる。次に、
ストッパー間の距離により決まる信号を生成するセンサ
が、少なくとも１つのアームに隣接して装備されてい
る。このセンサは、たとえば、センサ信号が回転部材の
回転により決まる歯付きスプロケットなどの回転部材の
形態を備え、この回転部材は少なくとも１つのアームに
かみ合う。次に、Ｘ線ソースがセンサ信号に従って放射
線ビームをコリメートし、ストッパー間のセンタリング
されたターゲットのフィールドにＸ線を供給する。この
ターゲットのフィールドは、センサ信号により決まるサ
イズを有す。このように、例として、フィールド限定器
はＸ線ソースとＸ線検出器との間に設置でき、ターゲッ
トは限定器のストッパーの間に設置できる。Ｘ線ソース
は、ターゲット周辺の所望のフィールドにＸ線を投射す
るためにコリメートされ、フィールドの垂直境界がスト
ッパーにより定められる。本発明のこのほかの利点、機
能、および目的は、以下の添付の図面を参照した本発明
の詳細な説明から明らかになるであろう。

【０００７】

【発明の実施の形態】図面を参照すると、読者の理解を
助けるための本発明の例が示されている。図１では、１
００にＸ線ソースの一部（たとえば、Ｘ線管のコリメー
タ）が図示され、１０２にＸ線検出器が図示される。放
射線撮像が実行されるとき、ターゲット（図示せず）が
ソース１００と検出器１０２との間に、通常は検出器１
０２にほぼ隣接して設置され、ソース１００により放出
された放射線ビームがターゲットと交差し、検出器１０
２により収集される。放射線ビームは、図１において破
線１０４で表されている。この線は放射線ビームの幾何
学的中心に位置する。

【０００８】上記のように、撮像中にターゲットが放射
線１０４に対して中心に的確に配置されることにより、
ターゲット内の対象領域だけが撮像され、またターゲッ
トに放出される放射線量が必要以上に多くならないこと
が望ましい。さらに、ターゲットが人体である（たとえ
ば胸部Ｘ線が使用される場合）デジタル撮像において
は、ターゲットがビーム内の水平方向でセンタリングさ
れることが特に重要である。なぜなら、このような水平
方向のずれは、結果として「生の」照射線が検出器１０
２に到達し、検出器を飽和状態にすることが多いためで
ある。人体は一般に幅広というより高さのほうが高いの
で、垂直方向のずれエラーでは検出器１０２上に到達す
る放射線ビームにはなりにくい。

【０００９】図１および図２は、フィールド限定器１０
を示す。これは、アーム１４と１６の１組のアームがハ
ウジング１２から延びている。アーム１４、１６がソー
ス１００と検出器１０２との間の平面に並ぶように、ハ
ウジング１２は、検出器１０２が設置される壁またはそ
の他の支持装置に設置されることが望ましい。さらに、
ハウジング１２は検出器１０２よりわずかに上に設置す
るか（図１に示す）、あるいは実質的に放射線ビームの
経路から外して設置し、ハウジング１２（および好まし
くはビーム１４／１６も）が放射線ビームの散乱を発生
しないようにすること、および／またはあるいは画像と
の干渉を発生しないようにすることが望ましい。したが
って、図１に示す配置の代替実施形態として、ハウジン
グ１２およびアーム１４／１６を代わりに検出器１０２
の下および放射線ビームの経路の下に設置することがで
きる。ただし、所望の場合は、ハウジング１２が画像と
の許容不能な干渉を発生しない限り、ハウジング１２を
放射線ビームの経路内に配置することも可能である。

【００１０】主に図２を参照すると、ハウジング１２の
内部にアーム１４，１６がベアリング１８（またはアー
ム１４と１６を動かすことが可能な他の支持装置）に滑
らせることができるように装備されている。検出器１０
２の領域に平行である平面内で水平方向に延びたり、引
き込みたりできるようになっている。アーム１４と１６
はそれぞれ先端にストッパー２０を取り付けている。こ
のストッパーはアーム１４と１６が移動する平面から外
側に突出して、ターゲットをこれらのストッパー２０の
間に配置できるようになっている。フィールド限定器１
０が検出器１０２の上に設置されている場合（検出器の
下または側面に設置されるのではなく、図示されるよう
な場合）、ストッパー２０はターゲットを間に置くこと
ができるように、下方にも延びている。

【００１１】図２に最もよく図示されるように、回転部
材２２がアーム１４と１６の間に設置されてアームを保
持することにより、アーム１４と１６の延びだしと引き
込みが逆の動作でできるように双方を連結する。したが
って、１つのストッパー２０が水平に内側または外側に
移動すると、他方のストッパー２０も同様に移動する。
回転部材２２はアーム１４、１６に接して回転する簡単
な車輪状の形態をとることができるが、アーム１４，１
６を確実にかみ合わせ、同時に作動するように双方を一
緒に連結する構造を含むことが望ましい。そのために、
回転部材２２が、アームとかみ合う歯２４を保持する、
スプロケットまたはギアの形態で装備されることが望ま
しい。この結果、人体などのターゲットがストッパー２
０の間に設置された場合、１つのストッパー２０を人体
の方に押すと、他方のストッパー２０もターゲットの方
向に移動する。ストッパー２０および／またはターゲッ
トは、両方のストッパー２０がターゲットの相対する側
面に接して収まるまで移動される。以下に詳しく説明す
る理由により、回転部材２２は水平方向にセンタリング
して、アーム１４，１６が、放射線ビーム１０４の水平
中心を通る軸２６（図１に示す）に対して対称的、およ
び軸２６から等距離に移動するように連結されることが
望ましい。

【００１２】図２に示すように、次に回転部材２２が、
回転部材２２の回転により決まるセンサ信号を生成する
センサ２８に連結され、したがって軸２６に対するアー
ム１４，１６の水平位置に連結される。センサ２８は、
たとえばポテンシオメータ、回転シャフト・エンコー
ダ、パルス・カウンタと通信するシャフト・ピックアッ
プなどの各種の形態をとることができる。

【００１３】センサ２８からの信号は、ライン３０に沿
って制御装置３２に与えられ、制御装置は次にＸ線ソー
ス１００に接続される。制御装置３２はセンサ２８から
の信号を使用してソース１００を調整し、ソース１００
の放射線フィールドがフィールド限定器１０のストッパ
ー２０の内側に納まるようにする。ソース画像距離（Ｓ
ＩＤ、すなわち、ソース１００から検出器１０２までの
距離）が固定されている場合は、フィールド限定器のス
トッパー２０の幅と、コリメートされた放射線フィール
ドの幅との間の関係がうまく決められ、ソース１００の
コリメートを調整するだけで、放射線フィールドをスト
ッパー２０の間にセンタリングできる。ただし、ＳＤＩ
が可変の場合（すなわち、ソース１００と検出器１０２
の間の距離が変化する場合）は、放射線フィールドをス
トッパー間のセンタリングするために、ＳＩＤおよびコ
リメートのいずれか一方、または両方を様々な値に変え
ることができる。センサ２８および制御装置３２は、ア
ナログまたはデジタルの形態で装備できる。デジタル撮
像システムの場合は、制御装置３２は画像処理用に装備
されたプロセッサ内に（またはこれに連結して）設置で
きる。または代わりに、別個に設置することもできる。

【００１４】上記の配置の結果、ストッパー２０がター
ゲットに接して設置されると、ソース１００がターゲッ
トの中心に来る放射線ビームを提供するように調節さ
れ、ビームの境界がターゲットの境界と一致する。

【００１５】本発明の個々の可能な機能、およびこれら
の機能を組み合わせる各種の方法を例示するために、各
種の好ましい実施形態が例示され、上記に説明されたこ
とが理解されるであろう。上記の実施形態の個々の機能
の組み合わせとは別に、他の修正も本発明の範囲内で考
えられる。以下に、このような修正例を記載する。

【００１６】第１に、上記の説明では放射線ビームがタ
ーゲットの水平方向の範囲をカバーするために、ストッ
パー２０の間を照射するようにコリメートされると記載
されているが、制御装置３２および／またはソース１０
０は、代わりに放射線ビームがストッパー２０に対して
何か別の関係（たとえば、ストッパー２０のわずかに内
側、ストッパー２０のわずかに外側に配置されるなど）
を有するように調整することが可能である。

【００１７】第２に、センサ２８は回転部材２２に連結
され、回転を感知する回転変位センサの形態で装備され
る必要はなく、代わりに線形変位を検出することができ
る。例として、センサ２８はアーム１４，１６の１つま
たは両方に結合され、その水平の動きを検出することが
できる。このような装置を装備する方法は多数あり、た
とえば、アーム１４，１６の１つまたは複数に形成され
た構造を検出する誘導近接検出器、アパーチャまたはア
ームの光学的に異なる領域を検出する光学センサなどが
挙げられる。

【００１８】第３に、アーム１４，１６は放射線フィー
ルドの水平方向の中心（破線２６で表示）を対称的およ
び等距離で移動すると説明されているが、１つのアーム
を検出器に対して固定した位置に装備し、他方のアーム
だけを移動させることも可能である。この場合、センサ
は移動アーム／ストッパーの変位により決まる信号を提
供し、不動のアームは単にハウジング、および／または
検出器の支持構造の一部としてのみ装備することができ
る。図１および図２に示した実施形態とは異なり、スト
ッパー間のフィールドの中心は移動する。したがって、
コリメータはこの条件を考慮に入れて、照射された放射
線ビームの領域内の伸長と収縮は、不動のストッパーの
側の領域だけで可能とすることが必要である。代替とし
て、ビームが常にストッパー間にセンタリングされるよ
うに、制御装置３２からフィードバックを受け、ソース
１００を水平に移動させる線形作動装置上にソース１０
０を据え付けることが可能である。

【００１９】本発明は、上記に説明した好ましい実施形
態に限定するのではなく、特許請求の範囲によりのみ限
定されるものである。したがって、本発明は字義的また
は等価的に上記特許請求の範囲に含まれるすべての代替
実施形態を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の基本的な実施形態の斜視図であ
る。

【図２】図１の線２−２に沿った断面のフィールド限定
器１０のハウジング１２を示す、図１の装置の部分正面
図である。

【符号の説明】

１０ フィールド限定器 １２ ハウジング １４、１６ アーム １８ ベアリング ２０ ストッパー ２２ 回転部材 ２６ 軸 ２４ 歯 ２８ 信号形態センサ ３０ ライン ３２ 制御装置 １００ Ｘ線ソース １０２ 検出器 １０４ 放射線ビーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・アウフリヒティグ アメリカ合衆国・53226・ウイスコンシン 州・ワウエトサ・105番・ノース 124ティ エイチ ストリート・2500 Ｆターム(参考） 4C093 AA01 CA50 DA03 EA12 EB30

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ．少なくとも１つのストッパーが他方
   のストッパーに対して水平方向に再配置可能な一組のス
   トッパーと、 ｂ．前記ストッパー間の距離により決まるセンサ信号を
   提供するセンサと、 ｃ．前記センサ信号により決まるフィールド・サイズを
   有するターゲットのフィールドを通るＸ線を提供するＸ
   線ソースとを含む放射線撮像システム。
2. 【請求項２】 １組の平行なアームをさらに含み、前記
   各アームが前記ストッパーの１つを有する請求項１に記
   載の放射線撮像システム。
3. 【請求項３】 前記アームの間に取り付けられた回転部
   材をさらに含む請求項２に記載の放射線撮像システム。
4. 【請求項４】 前記回転部材が前記アームにかみ合う歯
   を支持する請求項３に記載の放射線撮像システム。
5. 【請求項５】 前記センサ信号が前記回転部材の回転に
   より決まる請求項３に記載の放射線撮像システム。
6. 【請求項６】 前記ターゲットのフィールドが前記スト
   ッパーの間に配置される請求項１に記載の放射線撮像シ
   ステム。
7. 【請求項７】 前記ストッパーがそれらの間で決められ
   る空間を有し、それによってＸ線ターゲットを前記スト
   ッパーの間に配置できる請求項１に記載の放射線撮像シ
   ステム。
8. 【請求項８】 Ｘ線検出器をさらに含み、前記ストッパ
   ーが前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線検出器との間に配置され
   る請求項１に記載の放射線撮像システム。
9. 【請求項９】 ａ．水平方向に反対に移動するように連
   結された１組のアームと、 ｂ．少なくとも１つの前記アームに隣接して設置され、
   少なくとも１つの前記アームの水平方向の位置により決
   まるセンサ信号を提供するセンサと、 ｃ．前記センサと通信し、そこから前記センサ信号を受
   信し、前記センサ信号により決まるサイズを有するター
   ゲットのフィールドを通るＸ線を供給するＸ線ソースと
   を含む放射線撮像システム。
10. 【請求項１０】 少なくとも１つの前記アームにかみ合
    う回転部材をさらに含む請求項９に記載の放射線撮像シ
    ステム。
11. 【請求項１１】 前記回転部材が少なくとも１つの前記
    アームにかみ合う歯を支持する請求項１０に記載の放射
    線撮像システム。
12. 【請求項１２】 前記センサ信号が前記回転部材の回転
    により決まる請求項１０に記載の放射線撮像システム。
13. 【請求項１３】 前記アームが実質的に共通の平面に設
    置され、前記ストッパーが前記平面から外側に突出する
    請求項９に記載の放射線撮像システム。
14. 【請求項１４】 前記ストッパーがそれらの間に空間を
    形成し、それによってＸ線ターゲットがその空間内に配
    置できる請求項９に記載の放射線撮像システム。
15. 【請求項１５】 ａ．Ｘ線ソースと、 ｂ．Ｘ線検出器と、 ｃ．前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線検出器との間に設置され
    たフィールド限定器であって、 （１）水平方向に間隔を置いて配置され、前記ストッパ
    ーが水平方向に反対に移動するように連結された１組の
    ストッパーと、 （２）前記Ｘ線ソースと信号通信し、前記信号が少なく
    とも１つの前記ストッパーの水平方向の位置により決ま
    るセンサとを含むフィールド限定器とを含む放射線撮像
    システム。
16. 【請求項１６】 前記Ｘ線ソースがＸ線コリメータを含
    み、 前記センサが前記Ｘ線コリメータと信号通信し、それに
    より前記Ｘ線ソースにより放射されたＸ線が前記ストッ
    パーの間で決まるターゲットのフィールド内に到達する
    ように前記Ｘ線コリメータによりコリメートされる、請
    求項１５に記載の放射線撮像システム。
17. 【請求項１７】 １組の平行なアームをさらに含み、前
    記各アームが前記ストッパーの１つを有する請求項１５
    に記載の放射線撮像システム。
18. 【請求項１８】 前記アームにかみ合う回転部材をさら
    に含む請求項１７に記載の放射線撮像システム。
19. 【請求項１９】 前記センサ信号が前記回転部材の回転
    により決まる請求項１８に記載の放射線撮像システム。
20. 【請求項２０】 前記ストッパーがそれらの間に決めら
    れる空間を有し、それによってＸ線ターゲットが前記ス
    トッパー間に配置できる請求項１５に記載の放射線撮像
    システム。