JP2001503508A - 断層撮影像作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カメラ（１０）には集束コリメータ（１２０；２２０；３２０）が備えられ、そして平面放射線ビームがカメラ（１０）に対して延長照射パターン（１２５；２２５；３２５）を移動させるための走査動作を行う断層撮影装置が開示される。第１実施例では、コリメータ（１２０）は扇形ビームコリメータであり、放射線源（１５０）はその長手軸の周りに回転できる線形状放射線源である。第２実施例では、コリメータ（２２０）は扇形ビームコリメータであり、放射線源（２５０）はコリメータ（２２０）の集束線（２２１）に沿って移動できる点形状放射線源である。第３実施例では、コリメータ（３２０）は円錐形ビームコリメータであり、放射線源（３５０）はコリメータ（３２０）の集束点（３２１）と交差する回転軸（３５７）について回転できる点形状放射線源である。結果として、良好な像鮮明度と、放射形および透過形の線源の良好な分離とが達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称：断層撮影像作成装置 この発明は、一般的に、物体、通常は人の断層撮影像の作成に関する。本発明 は、特に、ガンマ放射線によって得られる断層撮影像に関して重要であるので、 以下において、特にこの種の放射線に関して当該発明の議論を行う。当該発明の 原理は、同様にまた、他の種類の放射線を用いてなる像の生成に対しても応用で きることを強調する。 次に述べる事柄において、単一の録画物は「投影像(projection image)」（写 真に比較して）という用語で示される。さらに「断層撮影像」または「断面像」 という用語は、異なる方向からのいくつかの投影像を組み合わせることによって 得られる物体の断面の再構成像に関して用いられる。 原則として断層撮影像は２つの異なる方法で得ることができる。第１に、物体 それ自体の内部から到来する放射線を、そのような放射線に感応する検出器（カ メラ）で集めることである。そのような技術は、放射形断層撮影法(emission to mography)と呼ばれ（例えばＳＰＥＣＴ：Single Photon Emission Computed Tom ography）、得られた像は放射形投影像と呼ばれる。放射形投影像は物体におけ る放射線発生物質の分布についての情報を提供すると一般的にいわれている。相 互に異なる方向でいくつかの放射形投影像が作られるとき、得られたデータに基 づいて物体における放射線発生物質の集中・分布を計算すること（再構成するこ と）が可能である。これは「放射形断層撮影像(emission tomography image)」 と呼ばれている。 第２に、放射線源を用いて放射線を発生させること、およびその放射線を物体 に向けて導くことが可能であり、それによって物体を通過する当該放射線がカメ ラによって検出される。このような技術は、透過形断層撮影法と呼ばれ、得られ た像は透過形投影像と呼ばれる。それ故に、この技術では、物体は放射線源とカ メラの間に配置される。透過形像は、物体における放射線減衰あるいは放射線吸 収の物質の分布についての情報を提供する。この技術では、また、透過形断層撮 影像を提供するため、異なる透過形投影像を組み合わせることが可能である。 いろいろな理由のため、放射形像と透過形像を同時に作製することが望まれて いる。これによって、カメラは、物体それ自体から到来する放出放射線によって 、かつ物体を通過した透過放射線によって同時に照射され、一方、外部の放射線 源からの放射線エネルギが、物体それ自体において発生する放射線エネルギと異 なるように選択され得る。そのように組み合わされた録画の重要な利点は、透過 形断層撮影像は、物体における放射線の減衰のため、放射形断層撮影像を訂正す るのに用いることができるということである。 より良い位置情報を得ることができるように、直接的な放射線と拡散された放 射線の間の識別を行えることが望まれる。最後に、放射線源の所定の空間的位置 関係に関連して、カメラの前に配置されるコリメータが用いられる。原子核心臓 学ジャーナル、第２巻、第６号、1995年11月、513〜524頁のエム・エー・キング （Ｍ．Ａ．Ｋｉｎｇ）等によって記載された「心臓用の単一フォトン放射コンピ ュータ断層撮影像のための減衰補償：第１部、減衰の効果と減衰マップを評価す る方法(Attenuation Compensation for Cardiac Single-Photon Emmission Comp uted Tomography Imaging:Part 1．Impact of Attenuation and Methods of Est imating Attenuation Maps)」という記事は、この例を述べている。 放射形像と透過形像を同時に得ることが可能であり、これによって放射形と透 過形の間の良好な分離が達成される断層撮影装置を提供することが本発明の一般 的な目的である。 透過形像と放射形像を同時に効率的な方法で得ることができる断層撮影装置を 提供することが本発明の更なる目的である。 カメラの能力を効率的な方法で利用する断層撮影装置を提供することが本発明 の更なる目的である。 これらの観点および他の観点、本発明の特徴および利点は、図面に関連して本 発明による断層撮影装置の好ましい実施例についての以下の記載によって明らか にされ、上記図面について、 図１Ａは、平行コリメータと平面放射線源を備えた結合型の放射形／透過形録 画を作るための従来の構成の概略斜視図であり、 図１Ｂは、図１Ａで示された構成の概略平面図であり、 図２Ａは、扇形ビームコリメータと固定線源を備えた結合型の放射形／透過形 録画を作るための既知の構成の概略斜視図であり、 図２Ｂは、図２Ａに示された構成の概略平面図であり、 図３Ａは、円錐形ビームコリメータと固定点状線源を備えた結合型の放射形／ 透過形録画を作るための既知の構成の概略斜視図であり、 図３Ｂは、図３Ａに示された構成の概略平面図であり、 図４Ａは、平行コリメータと移動線状線源を備えた結合型の放射形／透過形録 画を作るための既知の構成の概略斜視図であり、 図４Ｂは、図４Ａに示された構成の概略平面図であり、 図５Ａは、扇形ビームコリメータと回転式線状線源を備えた結合型の放射形／ 透過形録画を作るための本発明による装置の第１実施例の概略斜視図であり、 図５Ｂは、図５Ａに示された構成の概略平面図であり、 図５Ｃは、図５Ａに示された装置の変形例の図５Ｂと同様な平面図であり、 図６Ａは、扇形ビームコリメータと移動点状線源を備えた結合型の放射形／透 過形録画を作るための本発明による装置の第２実施例の概略斜視図であり、 図６Ｂは、図６Ａに示された装置の概略平面図であり、 図７Ａは、円錐形ビームコリメータと回転式点状線源を備えた結合型の放射形 ／透過形録画を作るための本発明による装置の第３実施例の概略斜視図であり、 図７Ｂは、図７Ａで示された装置の概略平面図であり、 図８は、２つの扇形ビームコリメータと２つの回転点状線源を備えた結合型の 放射形／透過形録画を作るための本発明による装置の第４実施例の概略側面図で あり、 図９Ａと図９Ｂは２つの円錐形ビームコリメータと２つの回転式点状線源を備 えた結合型の放射形／透過形録画を作るための本発明による装置の第５実施例の ２つの相互に垂直な側面図であり、 図１０は、虚像の点状線源を与えるための、本発明によって提案された改良を 図式的に解説し、そして、 図１１Ａ−Ｃは、ＰＥＴの場合における本発明の可能な典型例を図式的に解説 する。 図１Ａは結合型の放射形／透過形の録画を作るための従来構成の斜視図を概略 的に示す。例えば人間（の１部）のごとき物体１がテーブル（簡単化のため図示 されず）の上に設けられている。物体１には、矢印３で示されるごとくガンマ放 射線を放射するように放射能物質が供給される部分２、例えば組織が存在してい る。部分２はあらゆる方向に放射線３を放射していることに留意すべきである。 物体１の隣にガンマ放射線３に感応するカメラ１０が配置される。カメラ１０ の特徴と構成は本発明の主題ではなく、本発明を適切に理解する当業者にとって その知識は必要ではないので、さらに記述されない。ガンマ放射線感応カメラは それ自体知られているということと、それ自体知られたそのようなカメラの使い 方を行うことができるということを注意すれば足りる。 カメラ１０の前にはコリメータ２１が設けられている。コリメータは一般的に 方向選択透過特性を備えた透過手段としてみなされ、この透過手段は、カメラ１ ０の検出面の検出セグメントが所定方向の放射線によって照射されることを保証 する。１つの可能な実施例において、コリメータ２１は、例えば鉛のような実質 的に高度な吸収性能を有した物質からなる平板型要素であり、その平板型要素は わずかな直径を有した多数の孔すなわち通路３１のパターンを備えてなり、各通 路３１の方向は放射線が通過する方向を決定する。１つの可能な実施例において 、上記コリメータは約２〜８ｃｍの厚みを有し、上記通路は約２ｍｍの直径を有 し、隣合う通路の間の壁部分は約０．２ｍｍの厚みを有している。 さらに物体１の隣にはカメラ１０の反対側に放射線源５０が配置されている。 放射線源５０は、点線の矢印５によって示されるごとく、放射線、この実施例で はガンマ放射線を放出する。放射線５は特別な空間的分布を有している。しかし ながら、図１において、以下に議論されるべき理由のため、すべての矢印５は相 互に平行になるごとく示されている。 一般的に、一方の側におけるコリメータ２１を備えたカメラ１０と他方の側に おける放射線源５０は共通のサブフレームの上に搭載され、このサブフレームは 異なる観点から物体１の像を得る目的のため、物体１を支持するテーブルに対し て回転することができる。説明を簡単にするため、図面において上記サブフレー ムは図示されていない。 図１に示された従来の構成において、放射線源５０はいわゆる平面線源であり 、コリメータ２１は平行コリメータ、すなわちコリメータ２１のすべての通路３ １が図１Ｂに示されるごとく互いに平行である。 平行コリメータと平面放射線源の組み合わせの重要な欠点は、平面放射線源５ ０の各表面要素が特定の立体角の範囲内ですべての方向に放射線を放出するとい うことと、しかしながら、非常に限定された部分のみが、すなわちコリメータ２ １の通路の方向を向いた部分のみが上記透過形像を作成するのに利用されるとい うことである。反対に、このことは、所定の明るさを有する透過形像を作成する ためには、相対的に強い放射線源が必要とされるということを意味する。 この点における改良は図２に示された構成によって提供される。そこでは、平 行コリメータ２１が焦点形コリメータ２２によって置き換えられ、そして平面放 射線源５０が線状線源６０で置き換えられている。焦点形コリメータ２２では通 路３２はすべて単一焦点線３３に向けられ、この焦点線３３は実質的に線形放射 線源６０と一致している。特に、通路３２の各中心線は線形放射線源６０と実質 的に９０°の角度で交差する。このようなコリメータは同様にまた扇形ビームコ リメータとして言及される。代わりに、それはそれ自体知られるごとく、コリメ ータの通路は相互に直交する２つの方向において２つの異なる焦点線（非点収差 のコリメータ）の方向に向けられ、そこでは線形放射線源６０がこれらの焦点線 の１つに沿って配置されている。 扇形ビームコリメータ２２と共に線状線源６０の使用は、生成された放射線が より良く利用されるという点で、平面線源５０と平行コリメータ２１の組み合わ せ以上の利点を提供し、それ故に、放射線源の放射性物質の量をより少なくでき る。さらに、集束コリメータは平行コリメータよりもより多くのフォトンを計数 するので、放射形録画が改善される。さらに、集束コリメータは、平行コリメー タに比較して、投影像と断層撮影像の両方においてより良い鮮明度が得られるよ うに、「点」がいくつかのピクセルを照明するという、増大効果と呼ばれる利点 を提供する。 この点における他の改良は図３に示された構成によって提供される。そこでは 平行コリメータ２１が集束コリメータ２３で置き換えられ、平面放射線源５０が 点状線源７０で置き換えられている。集束コリメータ２３で、通路３４は単一の 焦点３５の方向に向けられており、この焦点は実質的に点形状放射線源７０と一 致している。そのようなコリメータは同様にまた円錐形ビームコリメータと呼ば れる。円錐形ビームコリメータ２３と点状線源７０の組み合わせにおいて、当該 線源の放射線エネルギは、扇形ビームコリメータにおけるよりも、より効率的に 用いられる。 こうして集束コリメータは、録画を作成するために必要とされる放射能の量が 制限されるように、小型（線状または点状）の線源を用いることを可能にする。 さらに、一般的に集束コリメータを用いて作られる像は平行コリメータを用いて 作られる像よりも良好な鮮明度と雑音特性を持つと言われている。 結合型の放射形／透過形録画を作成することにおける役割を行う問題は、外部 の線源から到来するフォトンが放射形像に影響を与え、そして物体それ自体から 放出されるフォトンが透過形像に影響を与えるかもしれないということである。 そのように誤って解釈されたフォトンは、得られた像の正確さあるいは質の低下 を意味する（像の劣化）。 原子核医学ジャーナル３４巻、１０号、１９９３年１０月、１７５２頁におけ るピー・タン（Ｐ．Ｔａｎ）等による「ＳＰＥＣＴにおける同時的な放射形およ び透過形の測定のための走査型線状線源」という論文において、放出に由来する 放射線と透過に由来する放射線の間を分離することを可能にする構成が記載され る。知られた構成は概略的に図４に示されている。そこではコリメータ２４は平 行コリメータであり、集束コリメータと比較して前述の不利益を必然的に伴って いる。図４における放射線源８０は、線形状の放射線源であり、線状線源８０か ら離れかつカメラ１０に当たる放射線８２が線状線源８０を含む単一平面８３の 中に含まれるごとく位置することを保証する遮蔽部材８１を備えている。 長手方向がコリメータ２４の前面に対し平行である線状線源８０は、平面８３ がコリメータ２４に垂直となるように、向けられている。こうして録画の作成の 間、コリメータは線形状の照射パターン２５（線形状「ライトスポット」）に従 って照射され（カメラ上での放射線ビームの投影）、線形状照射パターンは平面 ８３とコリメータ２４の前面との交差の線によって決められる。コリメータ２４ に垂直に当たる放射線８２は、コリメータ２４における通路３６により通過する ことを許容され、カメラ１０に到達する。こうしてカメラ１０の線形状の領域は 透過形フォトンで照射される。この線形状領域の外側でカメラ１０に当たるフォ トンは放射形フォトンである。 以上において既に述べられたように、サブフレーム（図示されず）に搭載され た線状線源８０は、サブフレームに関連して、そしてそれ故にカメラ１０に関連 して、矢印Ｐによって示されるごとく、コリメータ２４の前面に平行な方向で、 線状線源の長手方向に直角な方向に移動させられる。こうしてカメラ１０の線形 状の照射パターン２５は、カメラ１０の表面を走査するように、線形状領域２５ の長手方向に垂直である方向に動かされる。図４Ｂに概略的に図示されるように 、線状線源８０の位置に関する情報を受信し、その情報からカメラ１０のどの検 出要素（ピクセル）が透過形放射線を受けたかを計算する制御要素８４が存在す る。それらのピクセルの像信号は透過形像に関するイメージメモリ８５に追加さ れ、一方、他のピクセルの像信号は放射形像のためのイメージメモリ８６に追加 される。こうして、あたかも、カメラ１０のピクセルに関して、透過形像に寄与 するピクセルを限定する移動透過窓８７が決められ、そしてそれ故に当該窓８７ は移動照射パターン２５に対応している。それ故に、上で議論された技術は、以 下において、簡略して「移動透過窓」として呼ばれる。 そういうものとして知られたこの方法は、放射形像を、透過形フォトンに対し て感応しずらくすることができるけれども、平行コリメータの使用に関連して、 いまだ重要な固有の不利益がある。事実、線状線源８０から出たフォトンであっ て透過窓８７で限定されたカメラ１０のピクセルに到達するフォトンの数が特に 小さいということが実際に見出される。その結果は、透過形像は、低光密度、不 鮮明であって多くのノイズを含んでおり、一方、物体１それ自体から到来するフ ォトン（実際に放射形像に属する）には特に感応的であるということである。 本発明は、前述した不利益を有しない構成、はるかに少ない程度でそのような 不利益を少なくとも有し、そして前述した利点を結合する構成を提案する。 本発明による装置の第１実施例１００は図５に図示される。この装置１００が 有するものは、従来知られた装置と同様に、カメラ１０、コリメータ１２０、放 射線源１５０であり、物体１に関して、カメラ１０とコリメータ１２０は一方の 側に、そして放射線源１５０は反対側の他方の側に配置されている。この実施例 １００において、コリメータ１２０は集束コリメータであり、少なくとも１つの 焦点線あるいは集束線１２１を備える。好ましくは、コリメータ１２０は扇形ビ ームコリメータである。放射線源１５０は実質的に線形状線源であり、焦点線１ ２１の隣に配置され、そして好ましくは焦点線１２１に一致している。線状線源 １５０は放射線方向付け手段１５１を備え、これは、放射線１５２が線状線源１ ５０を含む平面１５３内においてのみ放射されるということを保証する。これら の放射線方向付け手段１５１は、前述の文献で議論された手段８１と等しい。図 において、放射線方向付け手段１５１は線状線源１５０の周りに延設される遮蔽 部材（シールド）１５５として図示され、遮蔽部材１５５は円筒形の遮蔽部材で あり、円筒軸は扇形ビームコリメータ１２０の焦点線１２１と一致している。遮 蔽部材１５５は線状線源１５０に対して平行な延長通路スリット１５６を備え、 この延長通路スリット１５６は、線状線源１５０から到来する放射線１５２が遮 蔽部材１５５を通して通過することを許容される特定の方向を定める。遮蔽部材 １５５は好ましくは放射線吸収物質から構成される。 こうして透過形像の目的のため、カメラ１０は、平面１５３とカメラ１０の交 差線によって決まる延長照射パターン１２５で照射される。本発明の重要な観点 に従えば、透過形放射線１５２が常にコリメータ１２０の焦点線１２１の方向か ら来るように、延長照射パターン１２５を当該照射パターン１２５の長手方向に 垂直に移動させるための手段が備えられる。 当該発明の概念の範囲内で、これは異なる方法で影響を受ける。図５Ｂは第１ の変形例を図示する。そこでは、線状線源１５０はコリメータ１２０の焦点線１ ２１で固定して配置されており、そして遮蔽部材１５５のスリット１５６はその 長手方向に垂直な方向に移動可能である。示された実施例において、遮蔽部材１ ５５は、矢印Ｐ２に示されるごとく、コリメータ１２１の焦点線１２１に関連す る回転のため配置されている。しかしながら、同様にまた、遮蔽部材が、線状線 源とコリメータの間に配置される、通路スリットを備えかつ直線的に移動可能で あるスクリーンプレートで構成されることも可能である。 遮蔽部材１５５の回転可能な構成が達成されるという様式は、本発明の良好な 理解にとって重要なことではなく、当該技術分野の当業者であるならば、いかな る問題もなく、そのような回転可能な構成を設計することができるので、その構 成はここでさらに議論されない。 図５Ｃは第２の変形例を示す。そこでは、焦点線１２１とカメラ１０の間に示 された例において、線状線源１５０と遮蔽部材１５５の組み合わせが焦点線１２ １から移動させた位置に存在する。線状線源１５０、遮蔽部材１５５における通 路スリット１５６、焦点線１２１は１つの平面１５３内に配置されている。線状 線源１５０と遮蔽部材１５５の組み合わせは、サブフレーム（図示されず）に搭 載され、矢印Ｐ３に示されるごとく焦点線１２１に対し回転できるようになって おり、その結果、平面１５３は焦点線１２１に関連して振動（揺動）の動きを行 う。 本発明の装置の第２実施例２００は図６に示される。この装置２００が前述し た第１実施例の装置１００と共通なことは、カメラ１０、コリメータ２２０、放 射線源２５０が存在することであり、カメラ１０とコリメータ２２０は一方の側 にあり、放射線源２５０は他方の側にあり、それらは物体１において反対側とな るように配置され、そしてコリメータ２２０は少なくとも１つの焦点線あるいは 集束線２２１を備えた集束コリメータであり、好ましくは扇形ビームコリメータ である。この実施例２００において、放射線源２５０は実質的に点形状線源であ り、それは焦点線２２１の隣あるいは焦点線２２１に配置されている。点状線源 ２５０は放射線方向付け手段２５１を備え、これは、放射線２５２が焦点線２２ １に垂直な平面２５３においてのみ放射されることを保証する。図面において、 放射線方向付け手段２５１は点状線源２５０の周りに延長する遮蔽部材２５５と して示され、遮蔽部材２５５は球形の遮蔽部材であり、その中心は扇形ビームコ リメータ２２０の焦点線２２１の上に存在する。遮蔽部材２５５は焦点線２２１ に垂直な延長通路スリット２５６を含み、延長スリット２５６は、点状線源２５ ０から到来する放射線２５２が遮蔽部材２５５によって通過することを許容され る方向を定める。好ましくは、遮蔽部材２５５は放射線吸収物質から構成されて いる。 従って、第１の実施例１００におけるごとく、第２の実施例において、カメラ １０は、透過形像の目的のため、平面２５３とカメラ１０が交差する線によって 定義される延長照射パターン２２５で照射される。本発明の重要な観点によれば 、透過形放射線が常にコリメータ２２０の焦点線２２１の方向から到来するよう な様式で、照射パターン２２５の長手方向に垂直に延長照射パターン２２５を移 すための手段が設けられる。示された実施例において、このことは、点状線源２ ５０と遮蔽部材２５５の組み合わせが矢印Ｐ４によって示されるごとく焦点線２ ２１に沿って移動可能であるという様式で、当該組み合わせがサブフレーム（図 示されず）に搭載されることにおいて達成される。 この移動可能な構成が達成されるという様式は、本発明の良好な理解のために は重要なことではなく、当該技術分野の当業者はいかなる問題を持つことなく、 そのような移動可能な構成を設計することができるので、その構成は、ここでは これ以上議論されない。 第１の実施例１００を超えるこの第２の実施例２００の重要な利点は、録画を 行うために必要とされる放射能物質の量をかなり減じることができるように、点 状線源が使用されることであり、一方、透過形像が放出放射線によってわずかば かり影響を受けるように、局所的密度が高くなり得る。 議論された上記例では、照射パターンは線形状パターンであること、しかしな がら線形状である上記パターンは、好ましいことであるけれども、本発明の本質 的なことではないことが留意される。原則として照射パターンは、その形状が予 め知られている限りにおいて、制御装置が、検出器のどのピクセルが、与えられ た時間で、透過形像に貢献するかということを「知る」、とにかく演算すること ができるという目的で、任意の形状を持つことができる。 本発明による装置の第３の実施例３００が図７において示される。この装置３ ００が第２実施例の前述の装置２００と共通にしていることは、カメラ１０、コ リメータ３２０、放射線源３５０が存在するということであり、そしてカメラ１ ０とコリメータ３２０は一方の側にあり、放射線源３５０は他方の側にあって、 物体１の反対側に配置されている。コリメータ３２０は集束コリメータであり、 放射線源３５０は実質的に点形状線源である。この実施例３００において、コリ メータ３２０は単一の集束点３２１を有する集束コリメータ（円錐形ビームコリ メータ）である。放射線源３５０は集束点３２１の隣に配置され、好ましくは集 束点３２１に配置される。点状線源３５０は、放射線３５２が集束点３２１を含 む平面３５３内に放出されることのみを保証する放射線方向付け手段３５１を備 えている。図において、これらの放射線方向付け手段３５１は点状線源３５０の 周りに延長している遮蔽部材３５５として示されており、遮蔽部材３５５はその 中心が円錐形ビームコリメータ３２０の集束点３２１に一致する球形の遮蔽部材 である。遮蔽部材３５５は延長通路スリット３５６を備えており、これは、点状 線源３５０から到来する放射線３５２が遮蔽部材３５５によって通過することを 許容される方向を定める。好ましくは、遮蔽部材３５５は放射線吸収物質から構 成される。 従って、第１実施例１００、第２実施例２００、そして第３実施例３００の各 々におけるごとく、カメラ１０は、透過形像の目的のため、平面３５３とカメラ １０が交差する線によって定められる延長照射パターン３２５で照射される。本 発明の重要な観点によれば、透過形放射線３５２が常にコリメータ３２０の集束 点３２１の方向から到来するという様式で、照射パターン３２５の長手方向に垂 直に延長照射パターン３２５を移動するための手段を備えている。示された実施 例において、このことは、遮蔽部材３５５が、矢印Ｐ５によって示されるごとく 、円錐形ビームコリメータ３２０の集束点３２１に交差しかつ平面３５３内に存 在する回転軸３５７に関して回転されるような様式で、点状線源３５０と遮蔽部 材３５５の組み合わせがサブフレーム（図示されず）に搭載されるということで 達成される。この回転可能な構成が達成されるという当該様式は、本発明の良好 な理解にとって重要なことではなく、当該技術分野における当業者はいかなる困 難を伴うことなく、そのような回転可能な構成を設計することができるので、そ の構成についてはここではこれ以上議論されない。 第１実施例１００におけるごとく、第３実施例３００においてもまた、遮蔽部 材は、点状線源とコリメータの間に配置され、通路スリットを有するスクリーン プレートを含み、当該スクリーンプレートは通路スリットの長手方向に垂直な方 向に直線的に移動可能である。さらに、図５Ｃに関連して、第３の実施例３００ においてもまた、点状線源３５０がコリメータ３２０の集束点３２１に一致して いることは必要ではないということが留意される。 従って、議論されたすべての３つの実施例は、本発明によれば、延長照射パタ ーン１２５，２２５，３２５によってカメラ１０を照射する平面放射線ビームを 含み、延長照射パターンはカメラ１０の全面に渡って動かされる。初めの部分で 述べられたＰ．Ｔａｎ等（図４を参照）による記事で記述されたそれと同様な様 式において、延長照射パターンと共に移動する透過形窓は、制御要素（簡単化の ため図示されず）が、放射線源の方向付け（図５，７）と位置（図６）の各々か ら、カメラのどのピクセルが透過形像に寄与するのかを計算するということで、 決められる。このこと自体は知られているので、これについては、ここではさら に説明を行わない。 図８は本発明による装置の第４の実施例の側面図を示し、そこでは更なる改良 が具現化される。この第４の実施例４００は、２つのカメラ４１０，４１０’を 含み、それらは互いに相対的に或る角度をなして配置されている。示された実施 例において、２つのカメラ４１０，４１０’は互いに直角の位置にある。各カメ ラ４１０，４１０′は各々円錐形ビームコリメータ４２０，４２０′を備えてい る。円錐形ビームコリメータ４２０，４２０’は焦点線４２１，４２１’をそれ ぞれ有しており、この焦点線は紙面が形成する平面に対し直角である。各焦点線 ４２１，４２１’には点状線源４５０，４５０’が各々配置され、それは対応す る焦点線４２１，４２１’に沿って実質的に動くことが可能である。カメラ４１ ０、コリメータ４２０、そして移動可能な点状線源４５５を組み合わせたものの 動作は、図６Ａ，６Ｂに関連して説明されたごとく、カメラ１０、コリメータ２ ２０、そして移動可能な点状線源２５０の組み合わせの動作に類似している。同 様にまた、カメラ４１０’、コリメータ４２０’、そして移動可能な点状線源４ ５０’の組み合わせの動作は、図６Ａ，６Ｂに関連して述べられたカメラ１０、 コリメータ２２０、そして移動可能な点状線源２５０の組み合わせの動作に類似 している。 この第４の実施例４００の重要な観点によれば、焦点線４２１，４２１’の各 々の位置は、対応するコリメータ４２０，４２０’関連してそれぞれ対称的では ない。図８において明らかに示されるように、１つのコリメータ４２０の焦点線 ４２１は他のコリメータ４２０’の方向において移動され、そして他のコリメー タ４２０’の焦点線４２１’は当該１つのコリメータ４２０の方向において移動 される。 示された例において、各焦点線４２１，４２１’は、コリメータ４２０，４２ ０’の各々を「半（half）」扇形ビームコリメータとして呼ぶことができるよう に、対応するコリメータ４２０，４２０’の縁に直交する平面内にそれぞれ存在 する。 第４実施例４００の利点は、それが、もし物体１の一部がカメラに接近して位 置する場合に、当該部分がまったく像として作られない（切頭される（“trunca ted”））となる状況を予防するということにある。 図９Ａ，９Ｂは、本発明による第５実施例の互いに直角の位置関係にある２つ の側面図を示し、そこでは更なる改良が具現化されている。この第５の実施例５ ００は２つのカメラ５１０，５１０’を含み、それらは互いに関連して或る角度 で配置されている。示された実施例では、２つのカメラ５１０，５１０’は互い に直角な位置関係にある。各カメラ５１０，５１０’は円錐形ビームコリメータ ５２０，５２０’を備えている。各円錐形ビームコリメータ５２０，５２０’は それぞれ集束点５２１，５２１’を有している。各集束点５２１，５２１’の隣 に点状線源５５０，５５０’がそれぞれ配置され、この点状線源は図９Ａの紙面 に垂直な軸の周りに回転可能である。カメラ５１０、コリメータ５２０、回転可 能な点状線源５５０の組み合わせの動作は、図７Ａ，７Ｂに関連して説明された カメラ１０、コリメータ３２０、回転可能な点状線源３５０の動作に類似してい る。同様にカメラ５１０’、コリメータ５２０’、回転可能な点状線源５５０’ の組み合わせの動作は、図７Ａ，７Ｂに関連して説明されたカメラ１０、コリメ ータ３２０、回転可能な点状線源３５０の組み合わせの動作に類似している。 この第５の実施例５００の重要な観点によれば、集束点５２１，５２１’の位 置は、コリメータ５２０，５２０’に関連して対称的ではない。図９Ａ，９Ｂに 明らかに示されるように、一方のコリメータ５２０の集束点５２１は他方のコリ メータ５２０’の方向において移動され、他方のコリメータ５２０’の集束点５ ２１’は一方のコリメータ５２０の方向において移動される。 示された例において、各集束点５２１，５２１’は、対応するコリメータ５２ ０，５２０’のコーナーの点に垂直な線の上に存在し、その結果、各コリメータ ５２０，５２０’は「４分の１（quarter）」円錐形ビームコリメータと呼ばれ る。円錐形ビームコリメータの利用は、特に、例えば脳のごとき、人体のより小 さな器官あるいは部分の像を作成することにおいて有用である。鮮明な像を得る ために、物体とカメラの距離はできる限り小さくすることが望ましい。互いに直 交する位置関係にある２つのカメラを用いる場合、患者の頭の像を最適に作るこ とには、頭とカメラの１つとの間の距離がその時増大し、それ故に必然的に不鮮 明さを伴うので、半円錐形ビームは適していない。第５の実施例５００は、この 問題を解決する。物体はカメラに近付けて配置され、同時に、カメラに接近して 配置された物体１の一部はまったく像が作られない（切頭される）ということを 避ける。 図９Ａ，９Ｂにおいて、カメラ５１０，５１０’のための回転の可能軸は、そ れぞれ、参照番号５９９によって示されている。 例えば２つのカメラの間で他の角度にて、正確な４分の１円錐形以外の他の不 均整な構成を同様に用いることができる。 図１０は、本発明によって提案される、透過形断層撮影法における像の鮮明度 を増大するための更なる改良を示す。この鮮明度は、相当な程度、使用される線 源の大きさによって決定される。実際上、線源の良好な放射線強度を維持しなが ら、線源の大きさを減じることは難しい。このことは、なかんずく、線源は非常 に集中されなけらばならないだろうということを意味する。本発明によれば、実 際上、非常に小さな線源サイズが、強い吸収を行うスクリーンプレート６５２の 背後に、空間的範囲を持つ線源６５１を配置することによって達成され（虚像の 点状線源６５０）、そこでは好ましくは円錐形孔６５３が形成され、当該孔６５ ３の大きさは上記線源の所望の大きさに対応している。このことは、さらに、方 向依存の様式で放射線の強さを調整できるという利点を提供する。このことは、 線源の形状の選択によって決定され得る或る強度のプロフィール(profile)とい う結果をもたらす。 図１０において、虚像の点状線源６５０の前で所望の形状のスリット６５６を 備えたスクリーンプレート６５５を移動することによって移動放射線ビームが提 供されるということが示される。 カメラ６１０は、孔６５３とスリット６５６によって決まる方向から単独で放 射線を受取り、その方向は図１０において点線６６０により示される。３次元の 線源６５１固有の長さＬに実質的に対応するこの方向において、放射線の量はこ の点線６６０に沿って測定される。３次元線源６５１の後ろ側での放射能物質の 付加／除去によって３次元線源６５１の３次元形状を選択することが可能であり 、所望の放射線プロフィールが達成されるということが明らかであろう。 なかんずく、ビームの幅と放射の強さは、吸収プレート６５２における孔６５ ３の大きさ、線源６５１の形状、そして線源と吸収プレート６５２と移動スクリ ーンプレート６５５の各々の間の相互の距離によって調整される。高度な吸収プ レート６５２の前面側での円錐形孔６５３の斜面は、カメラ６１０のどの部分が 今だ照射されているかを部分的に決定する。 当該技術分野の当業者にとって、クレームによって定義される本発明の保護の 範囲が、議論されかつ図面に示された実施例に限定されない、ということは明ら かであり、しかし、本発明の概念の範囲内で当該発明による断層撮影装置の示さ れた実施例を変化し変更することが可能であることは明らかである。 こうして、例えば異なる方法でどのピクセルが透過形像の信号を供給するかを 決定することが可能である。一般的に、透過形フォトンのエネルギは、放射形フ ォトンのエネルギとは異なる（例えばそれぞれ１００ｋｅＶと１４０ｋｅＶ）。 それ故に、検出されたフォトンとって、エネルギに従って選び出されることは可 能である。 さらに原子核医学では、通常、透過形録画と放射形録画の組み合わせが望まれ ているということが留意される。しかしながら、本発明は同様にまた透過形録画 のみが望まれる状況にも応用することができる。 本発明は、同様にまた、ＰＥＴシステム(Positron Emission Tomography)に応 用することができる。これらのシステムでは、放射能物質が患者に注入され、そ の物質はポジトロンを放射する。放射されたポジトロンは、患者の体内にある電 子と共に消滅する。ポジトロンが消滅する前に体内でポジトロンが移動する距離 は一般的にたった数ミリメータである。消滅に基づいて２つのガンマ量子が放た れ、各々は５１１ｋｅＶで、量子は正確に反対方向に移動する。図１１に示され るように、これらの２つの量子７０３₁，７０３₂は２つの反対側に配置された位 置感応検出器７１０₁，７１０₂によって検出される。これらの検出器の信号は処 理回路において一致に関して評価される。２つの検出器から２つの信号が同時に 発生する時、これらの信号は「共に属する」もの、すなわち、これらの信号は同 じ消滅に基づいて放たれた量子によって生じたものと推測される。それらの２つ の量子が２つの検出器に当たるところの２つの場所は、上記消滅が起きた場所が 存在する線を決める。この線は上記２つの検出の一致によって固定されるので、 ＰＥＴシステムではコリメータはまったく必要とされない。この結果は、ＰＥＴ がＳＰＥＣＴよりも、より一層感応性が高いということである。さらに、ＰＥＴ は、時々、コリメータを備えない２つの検出器を備えたＳＰＥＣＴシステ ムによって動作される（図１１Ａ，１１Ｂを参照）。同様にまた、いくつかの検 出器７１０₁，７１０₂，７１０₃を使用することが可能である（図１１Ｃを参照 ）。 ＰＥＴもまたＳＰＥＣＴに関して先に述べられた透過形線源７５０と結合する ことができる。その場合において、同様にまた、減衰のための訂正を行うことが 望まれる。先に述べたごとく、この目的のため、扇形ビームコリメータの集束線 の上を直線的に移動し得る点状線源、または円錐形ビームコリメータの集束点の 隣の回転する点状線源が使用される。 しかしながら、ＰＥＴシステムの場合では、移動照射パターンの場所でコリメ ータはカメラの前に配置され、一方、当該照射パターンに隣接して配置されるカ メラの一部の前にはコリメータが配置されないということが重要である。こうし て達成されたものは、透過形窓の位置では、不要な放射形放射線が妨げられると いうことである。 本発明の特別な観点によれば、線形状のコリメータ要素７２０の使用を行う目 的で、その構成と動作は実質的にカメラの全検出面の前に静止して配置された上 記で議論されたコリメータのそれらと実質的に同じであり、コリメータ要素７２ ０がストリップ形状(strip-shaped)の外観を持つという理解の下で、すなわち長 さの寸法が実質的にカメラの検出面の寸法に対応し、幅が実質的に上記照射パタ ーンの幅に対応している。コリメータ要素７２０は移動できるように配置され、 照射パターンの変位に関連してその長手方向に対し垂直に移動される。移動照射 パターンが直線的に移動する点状線源７５０_A（図１１Ｂ，図６Ａ，６Ｂを参照 ）によって生成される場合では、コリメータ要素７２０を直線的に移動すること で十分である。移動照射パターンが、回転する線状線源７５０_B（図１１Ａ，図 ５Ａ〜５Ｃを参照）によって生成される場合では、コリメータ要素の長手方向は その集束線に平行であり、そしてコリメータ要素７２０はさらにその集束線が実 質 的に静止した状態を保持する様式で回転されるべきである。 要約すると、本発明は断層撮影像を得るための装置を提供し、一方において透 過形像と放射形像の間の非常に良好な分離を提供し、他方において、提供される 像が従来技術以上に改善された信号対雑音比を有するように、透過形像における 改善された像強度（ピクセルごとのカウント）を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 放射線源（１５０；２５０；３５０）と、 前記線源（１５０；２５０；３５０）の放射線（１５２；２５２；３５２）に 感応するカメラ（１０）と、 前記放射線源（１５０；２５０；３５０）と前記カメラ（１０）の間に配置さ れるコリメータ（１２０；２２０；３２０）と、前記カメラ（１０）が実質的に 線形状照射パターン（１２５；２２５；３２５）によって照射されるように、前 記線源（１５０；２５０；３５０）の放射線（１５２；２５２；３５２）が平面 放射線ビーム（１５３；２５３；３５３）において放射されることを保証する放 射線方向付け手段（１５１；２５１；３５１）と、 そして、前記線形状照射パターン（１２５；２２５；３２５）を、その長手方 向に実質的に直交する方向に移動させる手段と、 を含んでなり、放射線（１５２；２５２；３５２）を用いて物体（１）の透過 形録画を作成する装置（１００；２００；３００）であり、 前記コリメータ（１２０；２２０；３２０）は集束コリメータであることを特 徴とする装置。 ２． 上記で、前記コリメータ（１２０）は少なくとも１つの集束線（１２１） を有し、好ましくは扇形ビームコリメータであり、 前記放射線源（１５０）は線形状放射線源であり、その長手方向は前記コリメ ータ（１２０）の集束線（１２１）に平行に向けられており、前記放射線（１５ ２）が放射される前記平面（１５３）は前記コリメータの集束線（１２１）を含 み、 前記コリメータ（１２０）の前記収束線（１２１）に関連して前記平面（１５ ３）を回転させるための手段が存在する、 請求請１による装置（１００）。 ３． 上記で、前記放射線方向付け手段（１５１）は遮蔽部材（１５５）を含み 、それは移動通路スリット（１５６）を備えている請求項２による装置。 ４．上記で、前記線形状放射線源（１５０）は実質的に前記コリメータ（１２０ ）の集束線（１２１）に一致し、前記遮蔽部材（１５５）は前記放射線源（１５ ０）の周りに延設され、そして前記遮蔽部材（１５５）は前記コリメータ（１２ ０）の集束線（１２１）に関連して回転（Ｐ２）することができる請求項３によ る装置。 ５． 上記で、前記線形状放射線源（１５０）はコリメータ（１２０）の集束線 （１２１）から離され、前記遮蔽部材（１５５）は放射線源（１５０）の周りに 延設され、そして前記放射線源（１５０）と遮蔽部材（１５５）の組み合わせは 前記コリメータ（１２０）の集束線（１２１）に関連して回転される（Ｐ３）請 求項３による装置。 ６． 上記で、前記コリメータ（２２０）は少なくとも１つの集束線（２２１） を有し、そして好ましくは扇形ビームコリメータであり、 前記放射線源（２５０）は点形状放射線源であり、それは前記コリメータ（２ ２０）の前記集束線（２２１）の隣に配置され、 前記放射線（２５２）が放射される前記平面（２５３）は実質的に前記コリメ ータ（２２０）の前記集束線（２２１）に垂直であり、 そして、前記コリメータの前記集束線（２２１）に平行な方向に前記平面（２ ５３）を回転させる手段が存在する請求項１による装置（２００）。 ７． 上記で、前記放射線方向付け手段（２５１）は移動通路スリット（２５６ ）を備えた遮蔽部材（２５５）を含む請求項６による装置。 ８． 上記で、前記点形状放射線源（２５０）は前記コリメータ（２２０）の集 束線（２２１）の上に実質的に存在し、前記遮蔽部材（２５５）は放射線源（２ ５０）の周りに延設され、そして前記放射線源（２５０）と前記遮蔽部材（２５ ５）の組み合わせは前記コリメータ（２２０）の前記集束線（２２１）に沿って 移動し得る（Ｐ４）請求項７による装置。 ９． 上記で、前記コリメータは単一の集束点（３２１）を備えた円錐形ビーム コリメータであり、 放射線源（３５０）は点形状放射線源であり、それは前記コリメータ（３２０ ）の前記集束点（３２１）の隣に配置され、 前記放射線（３５２）が放射される前記平面（３５３）は前記コリメータ（３ ２０）の前記集束点（３２１）を含み、 そして前記平面（３５３）を当該平面に存在する回転軸（３５７）について回 転させるための手段が設けられ、前記回転軸（３５７）は前記コリメータ（３２ ０）の前記集束点（３２１）に交差する、 請求項１による装置（３００）。 １０． 上記で、前記放射線方向付け手段（３５１）は移動通路スリット（３５ ６）を備えた遮蔽部材（３５５）を含む請求項９による装置。 １１． 上記で、前記点形状放射線源（３５０）は前記コリメータ（３２０）の 前記集束点（３２１）に実質的に配置され、前記遮蔽部材（３５５）は前記放射 線源（３５０）の周りに延設され、そして前記遮蔽部材（３５５）は前記回転軸 （３５７）について回転し得る（Ｐ５）請求項１０による装置。 １２． 上記で、第１カメラ（１１）と第２カメラ（１２）が互いに関連して或 る角度で配置され、その角度は約９０°であり、 第１カメラ（１１）は第１扇形ビームコリメータ（１３）を備え、その集束線 は前記第２カメラ（１２）に向けられた前記第１の扇形ビームコリメータ（１３ ）の側方に配置され、 第２カメラ（１２）は第２扇形ビームコリメータ（１４）を備え、その集束線 は前記第１カメラ（１１）に向けられた前記第２の扇形ビームコリメータ（１４ ）の側方に配置され、 前記第１扇形ビームコリメータ（１３）の前記集束線と前記第２扇形ビームコ リメータ（１４）の前記集束線は互いに平行であり、 第１の点状線源（１６）は前記第１扇形ビームコリメータ（１３）の集束線に 沿って移動可能であり、第２の点状線源（１５）は前記第２扇形ビームコリメー タ（１４）の集束線に沿って移動可能である、 先に述べた請求項のいずれか１つによる装置。 １３． 上記で、前記コリメータ（７；２６；２７）は円錐形ビームコリメータ であり、線源（１７；２１；２２）は前記円錐形ビームコリメータ（７；２６； ２７）の集束点に隣接して静止した状態で配置され、 そして線源（１７；２１；２２）は通路スリットを備えた遮蔽要素（１８）に 関連し、前記遮蔽要素（１８）の前記通路スリットは前記線源（１７；２１；２ ２）に関連して移動可能である、 請求項１による装置。 １４． 上記で、前記遮蔽要素（１８）は平板形状遮蔽要素であり、それは前記 通路スリットに直角な方向に直線的に移動可能である請求項１３による前記装置 。 １５． 上記で、前記遮蔽要素（１８）は線源（１７）の周りに延設される遮蔽 要素であり、遮蔽要素（１８）は線源（１７）を通って延設される回転軸につい て回転可能であり、その回転軸は前記通路スリットに平行である請求項１３によ る装置。 １６． 上記で、第１カメラ（１１）と第２カメラ（１２）は互いに関連して或 る角度で配置され、その角度は好ましくは約９０°であり、 第１カメラ（１１）は第１円錐形ビームコリメータ（２６）を備え、集束線は 第２カメラ（１２）に向けられた第１円錐形ビームコリメータ（２６）の側方に 配置され、 第２カメラ（１２）は第２円錐形ビームコリメータ（２７）を備え、その集束 点は第１カメラ（１１）に向けられた第２円錐形ビームコリメータ（２７）の側 方に配置され、 第１円錐形ビームコリメータ（２６）の集束点の隣に第１点状線源（２２）が 配置され、それは第１移動通路スリットを備えた第１遮蔽要素（１８）に関連し ており、 そして第２円錐形ビームコリメータ（２７）の集束点の隣に第２点状線源（２ １）が配置され、それは第２移動通路スリットを備えた第２遮蔽要素（１８）に 関連しており、 第１通路スリットと第２通路スリットは互いに平行であり、 前記第１通路スリットは第１通路スリットに直交する方向に移動可能であり、 第２通路スリットは第２通路スリットに直交する方向に移動可能である、 先行する請求項のいずれか１つによる装置。 １７． 空間的な大きさを持った放射線源（２８）と前記放射線源（２８）の前 に配置される静止形スクリーンプレート（３２）と、前記スクリーンプレート（ ３２）は実質的に点形状通路開口部を備え、そこでは、放射線源（２８）の大き さが、特別な方向（３１）で前記通路開口部を通る放射線が所定の長さ（３５） を有する放射線源（２８）の部分から到来するように選択され、こうして、所定 の望ましい強さを有し、前記通路開口部を通過する前記放射線が所定の望ましい 空間的密度分布を有するバーチャル点形状放射線源。 １８． 上記で、点状線源は請求項１３によって設計され、前記点形状通路開口 部は円錐形ビームコリメータの集束点の隣に配置される、先行するクレームのい ずれか１つによる装置。 １９． 上記で、コリメータ（７２０）は移動可能なコリメータである先行する 請求項のいずれか１つによる装置。