JP2001510698A - トモシンセシス用のｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、Ｘ線診断装置を用いるトモシンセシス撮影形成の作動方法及びトモシンセシス撮影用の装置の作動方法に関する。本発明によると、種々異なる投影方向からの被検体（３）のビーム走査中、ビームパルスを形成し、固体ビーム受信器（２）によって導出可能な信号をビーム休止期間中読み出して、計算及び制御装置（４）に供給し、計算及び制御装置（４）で、少なくとも１つの予め決めることができるスライス位置で少なくとも１つのスライス画像を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、Ｘ線診断装置を用いるトモシンセシス撮影の作動方法及び形成用装
置に関する。

【０００２】 この際、乃至、このために、被検体が種々異なる投影方向から透過照射され、
ビームの陰影がビーム受信器上に結像される。例えば、照射されたビームの陰影
に依存して電気信号が発生されるビーム受信器では、公知の計算方法で、スライ
ス（断層）画像又は３次元画像を形成することができる。画像のスライス厚の所
望の深度分解能から、所要の撮影数及び透過照射の空間角度が得られる。

【０００３】 通常のスライス画像（トモグラフィ）では、ビーム送信器とビーム受信器とが
結合されており、相対的に相互に逆方向に配列されている。ビーム送信器とビー
ム受信器とが相互に逆方向に配列されているために、常にビーム受信器の同一位
置上に投影されるので、焦点面内に位置している被検体は、シャープに結像され
る。焦点面の外側に位置している被検体は、ビーム送信器とビーム受信器とが相
互に逆方向に配列されているために、ビーム受信器の種々異なった位置で投影さ
れるので、シャープに結像されない。評価可能な撮影を行うために、焦点面内に
位置している被検体が、複数の個別投影によって、種々異なる投影角度αでビー
ム受信器に結像される。個別投影によって得られた透過照射画像を直接重畳する
ことによって、焦点面内の被検体のトモグラフィック画像が形成される。焦点面
に対して平行な面内に配置された被検体のトモグラフィック画像は、個別投影に
よって得られた透過照射画像が、重畳する前に区間ΔＳだけ相互にずらされるよ
うにして形成される。このずれΔＳの大きさ及び方向は、ビーム送信器の位置及
び再構成すべき面の長さに依存している。

【０００４】 このずれΔＳは、ビーム送信器が所定のディメンションで位置をずらされる所
謂リニアトモグラフィの場合、以下の式によって得られる： ΔＳ＝（ｘ・ｈ）・ｔａｎα／（ｘ−ｙ−ｈ） その際： ｘ＝ビーム送信器の焦点とビーム受信器との間隔、 ｈ＝焦点面と、被検体が再構成される面との間隔、 Ｙ＝焦点面と、ビーム受信器の面との間隔、 α＝投影角度、即ち、ビーム束の基準ビームと基準軸とのなす角度であり、その
際、基準軸は、焦点面に対して垂直に配向されている。

【０００５】 医療診断用の画像形成システムに関する刊行物”Ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｅ”
、編者Ｅｒｉｃｈ Ｋｒｅｓｔｅｌ、Ｖｅｒｌａｇ Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｂｅｒｌ
ｉｎ／Ｍｕｅｎｃｈｅｎ，２版、１９８８，３８０〜３８１頁参照。

【０００６】 ビーム受信器が、被検体の受信されたビーム陰影を電気信号に変換すると、デ
ジタルトモシンセシスにより、種々異なる投影角度αで得られた被検体の個別投
影の信号から複数面でのトモグラフィック画像が再構成される。デジタルトモシ
ンセシスでは、ビーム受信器の信号から可視画像を形成するために、公知のデジ
タル画像形成及び処理システムが使用される。

【０００７】 世界知的所有権機関特許第９３／２２８９３号から、被検体の撮影を再構成す
ることができる方法が公知であり、この際、投影角度αと、ビーム送信器、ビー
ム受信器及び焦点面の幾何学的配置構成が分かっている必要はない。この方法に
よると、ビーム受信器の領域内に、各個別投影の際にビーム受信器に投影される
、大きさが分かっていて、ビーム受信器との距離が分かっている、ビーム吸収材
製の基準体が設けられている。各個別投影の際に基準体がビーム受信器に局所的
に結像されるので、幾何学的配置構成と２次元投影角度αを求めることができる
。この再構成は、包括的に算出するので、時間が掛かり、コスト高である。

【０００８】 トモシンセシスにより評価可能な画像列を得るためには、ビーム送信器を、被
検体に対して所定のように位置決めして配向する必要がある。この配向は、例え
ば、Ｘ線装置の操作者が行うか、又は、複数焦点を有するビーム送信器を用いて
制御することによって行うことができる。

【０００９】 米国特許第５５９８４５４号明細書並びに世界知的所有権機関特許第９３／２
２８９３号からは、トモシンセシス撮影用のＸ線診断装置が公知である。

【００１０】 ヨーロッパ特許出願公開第０６３２９９５号公報からは、歯科用Ｘ線診断装置
が公知であり、この装置では、Ｘ線ビーム発生器と、Ｘ線ビーム発生器に対して
直径上反対側に設けられた撮影ユニットとを有するパノラマ撮影装置を使用して
、被検体のトモシンセシス撮影を行うこともできる。従来技術のパノラマＸ線撮
影装置並びに頭部撮影装置に関しては、ヨーロッパ特許出願公開第０２２９３０
８号公報に指摘されている。パノラマ撮影は、撮影すべき被検体（顎）のビーム
走査の際得られた信号が、２次元解像の検出器で加算されるようにして形成され
、その際、ＣＣＤセンサが用いられている場合には、予め、このセンサによって
加算することができ、その際、センサはＴＤＩモードで作動される。このような
特別な作動形式により、運動しているフィルムの機能がシミュレートされ、その
際、露光によって形成された電荷パケットがＣＣＤ素子に相応にクロック転送さ
れ、定常的に新たな電荷が供給される。ＴＤＩ作動用のクロックパルスは、ＴＤ
Ｉ作動を用いない場合にフィルムカセット作動に必要なステップモータパルスか
ら導出される。更に、択一選択的に、後段の信号処理段で信号を加算してもよい
。

【００１１】 従って、ＣＣＤセンサによって得られた、種々異なる透過照射方向から導出可
能な信号により、トモシンセシス撮影を行うことができる。即ち、この信号を、
ＴＤＩクロックにより加算せずに、トモシンセシス再構成アルゴリズムで処理す
ると、シャープなスライス画像を、事後に特定可能な種々異なる位置状態で形成
することができる。しかし、この際、極めて高いデータレート及びデータ量とな
らざるを得ない。

【００１２】 本発明の目的は、この欠点を回避して、通常のパノラマＸ線装置に相応する運
動機構と、良好に扱えるデータレート及びデータ量のビーム走査部しか用いずに
、事後に特定可能な複数のシャープな画像スライスを形成することができるよう
にすることである。本発明の、その他の目的は、特別な新式のＣＣＤビーム検出
器を開発するのではなくて、その代わりに、今日既に使用可能な、乃至パノラマ
Ｘ線装置で使用されているＣＣＤビーム検出器を使用することができるようにす
ることにある。

【００１３】 この課題は、本発明によると、請求の範囲１及び７記載のＸ線診断装置により
解決される。

【００１４】 本発明の利点は、種々異なる投影方向から被検体にビーム照射する際にビーム
パルスを形成することができ、ビーム走査時に固体ビーム受信器により導出可能
な信号をビーム休止期間中に読み出し、そうすることによって、撮影ユニットの
機械的な位置調整の読み出しをビーム送信器及びビーム受信器とから減結合する
ことができ、最早ＴＤＩ作動する必要はなく、そうすることによって、そのよう
にして導出可能な信号は、走査中にビームが形成されて、この際、撮影ユニット
の位置ずれが生じる場合に含まれることがある「ぼけ成分」を最早有していない
。しかも、この際、既に利用可能で公知のＣＣＤビーム変換器を使用することが
できる。

【００１５】 投影方向を段階的に変えてビーム照射し、最初の投影方向でビームパルスを発
生し、ビーム休止期間中第２の投影方向に位置をずらす間、固体ビーム受信器の
信号を読み出すと特に有利である。そのようにして、データ量を減らすことがで
きる。つまり、ビーム休止期間中及び第２の投影方向に位置をずらす間、画像信
号は形成されない。

【００１６】 アンシャープ効果を低減するために、有利には、ビーム送信器及びビーム受信
器から構成された撮影ユニットの位置調整の精度をビームパルスの間、ビーム休
止期間中よりも低減するとよい。

【００１７】 被検体のビーム検出を部分的に行う場合、少なくとも１つの別の部分のビーム
検出を更に行っている間に、一部分のスライス画像を算出することができる。

【００１８】 本発明の、その他の利点及び詳細について、従属請求項と関連した図示の実施
例を用いて、以下詳細に説明する。

【００１９】 本発明の装置では、Ｘ線診断装置を使うことができ、このＸ線診断装置では、
電気信号発生用のビーム受信器、有利には、固体ビーム検出器が使用され、それ
により、被検体をビームで走査することができる。そのために、図１に、原理的
に、撮影装置の部分であるビーム送信器１とビーム受信器２とを有するＸ線診断
装置が図示されている。ビーム送信器１とビーム受信器２とは、相互に対向し合
うように配設されていて、相互に固定基準を成している。詳細に図示していない
位置調整装置を介して、被検体３の周囲を位置調整可能である。この際、ビーム
パルスの形成に関してビーム送信器１を制御する計算及び制御装置４を介して制
御することによって位置調整が行われる。ビーム受信器２の信号は、この計算及
び制御装置４に供給され、この計算及び制御装置は、スライス画像の計算用に構
成されていて、信号を形成し、その結果、計算及び制御装置４の後ろに接続され
た表示装置上に、殊にトモシンセシス撮影を表示することができる。

【００２０】 従って、ビーム受信器２によって導出可能な信号に基づいて、スライス位置で
の個別画像を算出することができ、従って、この画像は、運動のアンシャープさ
を多く有していないが、運動のアンシャープさを少なくとも低減することができ
る。

【００２１】 更に、ビーム期間中パルス持続期間を延長することができ、撮影ユニットを連
続的に位置調整する際、縮小乃至上昇する必要がある強度を低減することができ
る。

【００２２】 有利には、ビーム送信器及び位置調整装置の制御は、種々異なる投影方向のそ
れぞれに、それぞれ１つのビームパルスが配属されるように行うとよい。

【００２３】 この際、位置調整は、連続的に行うことができるが、有利には、位置調整速度
を、ビーム送信器１から放射されたビームパルスの間少なくとも、ビーム休止期
間中よりも遅くするとよい。有利には、ビームパルスの間位置調整を中断し、ビ
ーム休止期間中継続するとよい。

【００２４】 既述のように、ビーム走査は、有利には、投影方向をステップ状に変えて行わ
れ、その際、第１の投影位置Ａでは、ビームパルスが発生され、その際、第２の
投影位置Ｂでの位置調整の間、ビーム休止期間中、ビーム受信器２の信号が読み
出される。従って、ビーム受信器２を、積分を行うＴＤＩ作動で駆動する必要は
最早ない。つまり、撮影ユニットの位置調整中、ビームは遮断されていても読み
出しを行うからである。撮影装置が有利に位置固定されているが、少なくとも、
ビーム休止期間に対して最小化されている速度で位置調整されるビームパルスに
よって信号が発生されるので、ビーム受信器２の信号、従って、算出可能な個別
画像は、ぼけ成分を最早含まない。

【００２５】 位置調整装置として、ステップモータが使用される場合、例えば、ＴＤＩ作動
で連続的に、即ち、被検体３がクロック制御走査される従来技術に比して、全部
で１０個の運動クロックで、ビームパルスが１つ発生され、そうすることによっ
て、例えば、６ｍｍ幅のＣＣＤビーム変換器及び０．１ｍｍのピクセルの大きさ
で、ＴＤＩ作動の場合の６倍のデータ量及びＴＤＩ作動の場合と同じステップモ
ータ周波数で、わずか６倍のデータレートしか得られない。しかし、データレー
トのピーク値は、全ての位置調整期間が同じ速度で行われる場合（画像構成から
の減結合によって可能である）約２．５倍に低減する。相対的に低いデータレー
トのために、ＣＣＤビーム変換器及び読み出し電子回路に基因する障害の影響及
びノイズの寄与分も僅かとなり、その結果、所要線量を大して必要としない。こ
の実施例は、当然ながら、技術的意味上、位置調整装置の任意の他の構成にも適
用することができる。

【００２６】 被検体３のビーム走査を短縮するために、強度は強いが持続時間は短いビーム
パルスを使用するとよい。例えば、信号形成のために、ビームパルスは、２０〜
３０ｍｓの持続期間にし、ビームパルス休止期間、即ち、読み出し時間は、約５
０ｍｓの持続期間にするとよい。例えば、２０ｓの時間の被検体３の走査の際、
３００枚の個別画像用の信号が得られ、この信号は、まとめて約３０ＭＢのメモ
リロケーションを必要とする。

【００２７】 ビーム送信器１のビームパルスは、ビーム発生器の相応の制御又は電気機械的
なビームシャッタの制御によって形成することができる。ビーム受信器２として
、シンチレータ膜を有するＣＣＤビーム変換器又はａＳｉ−，ａＳｅ−又はＣｄ
Ｔｅ検出器を使用することができる。

【００２８】 有利には、撮影ユニットを連続的に位置調整する際、露光を非常に短かいビー
ムパルスを用いて行い、又は、通常の、高速又は低速の位置調整速度で、部分的
にＴＤＩプリインテグレーションで各信号が混合される。

【００２９】 トモシンセシス撮影を形成するのに必要な時間を短縮するために、有利には、
ビーム走査を部分的に行い、その際、スライス像の算出を所定部分で実行し、少
なくとも１つの別の部分で、ビーム走査を行うとよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＸ線診断装置の原理図

【図２】 ビームパルス及びビーム休止期間を示す図

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１月２１日（２０００．１．２１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタルトモシンセシス用のＸ線診断装置の作動方法におい
   て、 以下の各ステップ、即ち： ａ）種々異なる投影方向からの被検体（３）のビーム走査中、ビームパルスを形
   成し、 ｂ）前記ビーム走査時に前記被検体（３）のビーム陰影から形成されて、ビーム
   受信器（２）によって導出された電気信号をビーム休止期間中読み出し、 ｃ）前記電気信号を計算及び制御装置（４）に供給し、 ｄ）前記電気信号に基づいて、少なくとも１つの予め決めることができるスライ
   ス（断層）位置で少なくとも１つのスライス画像を算出する ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 ビームパルスを、ビーム発生器の制御又はビーム遮断装置の
   制御によって発生する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 ビーム走査を、各投影方向をステップ状に変えることによっ
   て行い、 第１の投影方向で、ビームパルスを発生し、 第２の投影方向での位置調整の間、ビーム休止期間中、ビーム受信器（２）の信
   号を読み出す請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 Ｘ線診断装置のビーム送信器（１）及びビーム受信器（２）
   からなる撮影ユニットの位置調整速度を、ビームパルスの間、ビーム休止期間の
   間よりも遅くする請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 ビーム走査を部分的に行い、その際、１つのスライス画像を
   所定の一部分で算出し、少なくとも１つの別の部分で、ビーム走査を行う請求項
   １〜４迄の何れか１記載の方法。
6. 【請求項６】 ビーム受信器（２）を、ＣＣＤ−、ａＳｉ−、ａＳｅ−又は
   ＣｄＴｅ−検出器として構成する請求項１〜５迄の何れか１記載の方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６迄の何れか１記載の方法を実行するための装置
   。