JP2003290215A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、被測定体に接触することなく、被測
定体の傾いた断面を入手できる範囲が広いＸ線ＣＴ装置
を提供する。 【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置１は、開口部５を有した本体
２と、この開口部５を囲むように本体２の中へ配置固定
された多数のＸ線源６と、これらのＸ線源６から放射さ
れたＸ線を検出するように本体２の中に配置固定された
検出器５とを備えている。また、本体２は、開口部５を
中心に傾動可能に設けられている。Ｘ線ＣＴ装置１は、
患者Ｐの体軸回りにＸ線源６と検出器７とを回転させな
い。また、これらの駆動装置などを本体２の中に備えな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線源及び検出器
が固定型であって、多数のＸ線源が被測定体の周りを囲
むように稠密に配置されたＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置
は、被測定体に対してＸ線の照射角度を順次変えてＸ線
を照射し、被測定体を透過したＸ線を検出器で検出す
る。そして、照射角度の異なる位置で検出されたＸ線の
データを基に演算処理することで、被測定体の断層画像
を得る。

【０００３】Ｘ線ＣＴ装置の方式の１つに、ＲＲ（rota
te-rotate）方式がある。ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、
被測定体を介してＸ線源と検出器とを対称の位置に配置
する。Ｘ線源と検出器は、被測定体を中心に点対称の位
置を維持した状態で回転する。Ｘ線源と検出器が回転す
る範囲は、安全のために駆動装置とともにカバーで覆わ
れる。したがって、Ｘ線ＣＴ装置は、被測定体を中央に
配置できるように開口部を有したドーナツ状に形成され
る。

【０００４】ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、回転中にＸ線
を被測定体に向けて連続的、または断続的に照射し、被
測定体を透過したＸ線を検出器で検出する。検出された
Ｘ線のデータは、それぞれ検出されたときの回転位置情
報と関連付けられて収集される。Ｘ線の照射角度の異な
る複数のデータを基に、ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、被
測定体の断層画像を形成する。また、所望する角度の被
測定体の断面を入手するために、Ｘ線ＣＴ装置は、被測
定体に対してＸ線源と検出器が回転する軌道を傾倒させ
る。

【０００５】患者の透過診断に利用される医療用のＸ線
ＣＴ装置は、患者への負担を軽減するとともに、動いて
いる患者の臓器の断層画像をより鮮明に得るために、短
時間で断層画像を取得する、いわゆる高速スキャニング
が求められている。ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源
及び検出器の回転速度を速くすることで高速スキャニン
グに対応している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装
置は、Ｘ線源と検出器を駆動装置などとともにカバー内
に収容している。したがって、被測定体の長さ方向に沿
うＸ線ＣＴ装置の厚みが大きい。被測定体が、Ｘ線ＣＴ
装置の開口部に対して十分に長い場合、Ｘ線源と検出器
の回転軌道を過度に傾倒させると、カバーが被測定体に
接触してしまう。

【０００７】Ｘ線源と検出器の回転軌道を大きくし、開
口部を広げることで、Ｘ線ＣＴ装置は、被測定体に接触
することなく傾倒できる角度の範囲を広げることができ
る。しかし、ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、回転軌道を大
きくすると、Ｘ線源や検出器などに作用する遠心力が回
転半径に比例して増大する。また、断層画像を短時間で
入手するために、Ｘ線源と検出器の回転速度を早くする
と、Ｘ線源や検出器などに作用する遠心力が角速度の２
乗に比例して増大する。このため、ＲＲ方式のＸ線ＣＴ
装置は、開口部を大きくする場合、増大する遠心力に耐
えうる構造とするとともに、組立精度を向上させなけれ
ばならない。つまり、ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、被測
定体との接触を回避するために、単に開口部を大きくす
ることで対応することが難しい。

【０００８】医療に用いられるＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置
は、高速スキャニングをするために、Ｘ線源や検出器な
どを速く回転させる。検査に応じて患者の別角度の断面
を入手する必要が生じた場合、Ｘ線源や検出器などの回
転中にその回転軌道を傾倒させると、ジャイロモーメン
トにより、Ｘ線ＣＴ装置を傾倒させたい方向と位相のず
れた方向に傾ける力が作用する問題がある。したがっ
て、ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源や検出器などの
回転を一度止めた後、傾倒させなければならない。ま
た、Ｘ線源や検出器などは、高速度で回転しているの
で、Ｘ線源と検出器を停止させるために減速する時間、
及び再始動させるために加速する時間が必要である。

【０００９】そこで、本発明は、被測定体に接触するこ
となく、被測定体の斜めの断面を入手できる範囲が広い
Ｘ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に関するＸ線ＣＴ
装置は、被測定体を配置する開口部を有し、開口部に配
置された被測定体に対して傾動可能に設けられた本体
と、開口部を囲んで本体に静止して内蔵された多数のＸ
線源と、開口部を囲んで本体に静止して内蔵され、Ｘ線
源から放射されたＸ線を検出する検出器とを備える。

【００１１】開口部の周りにできるだけ多くのＸ線源を
配置するために、本体の中に開口部を囲んで環状に形成
された真空容器を設け、この真空容器に多数のＸ線源を
収容する。また、Ｘ線源と検出器の相対的な位置関係の
維持を容易にし、かつ、Ｘ線源と検出器とが収容される
本体の容積を小さくするために、真空容器に検出器を固
定する。

【００１２】または、被測定対象を配置する開口部を有
した本体と、開口部の中心軸線を中心とする同心円上に
配置された多数のＸ線源と、開口を囲んで環状に設けら
れて多数のＸ線源を収容して本体に内蔵された真空容器
と、中心軸線を中心とする同心円上に形成されてＸ線源
から放射されたＸ線を検出するように真空容器に固定さ
れた検出部と、多数のＸ線源と検出器との相対的な位置
関係を維持した状態でＸ線源と検出器が構成する円を被
測定体に対して傾ける傾動機構とを備える。

【００１３】このとき、傾動機構は、多数のＸ線源から
放射されたＸ線の照射野の中心線が互いに交差する点を
中心にＸ線源と検出器とが構成する円を被測定体に対し
て傾動させる。

【００１４】被測定体に対してより大きく傾いた断層画
像を取得するために、Ｘ線ＣＴ装置は、最大に傾動させ
た本体の開口部に被測定体を接触させずに挿入できる測
定有口径をＤ、本体の最大傾動角度をα_max、開口部が
開口する両端面間の距離をＴ、開口部の最小径をΦ_Ｍ、
開口部の一端の開口径をΦ_Ｓ１、開口部の他端の開口径
をΦ_Ｓ２とするとき、

【数２】 となるように本体を形成する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に関する一実施形態につい
て医療用のＸ線ＣＴ装置１を一例に、図１および図２を
参照して説明する。図１に示すＸ線ＣＴ装置１は、本体
２と、被測定体としての患者Ｐを寝かせるベッド３と、
患者Ｐに対して本体２を傾動させる傾動機構４とを備え
ている。

【００１６】本体２は、患者Ｐをベッド３に乗せた状態
で挿入できる開口部５を中央に有する。本体２は、開口
部５を囲んで同心円上に配置された多数のＸ線源６と、
このＸ線源６から放射されたＸ線を検出する検出器７を
内部に備えている。各Ｘ線源６は、電子銃８とターゲッ
ト９とアノード１０を備えており、開口部５を囲む環状
の真空容器１１で覆われている。各電子銃８は、真空容
器１１の周方向に沿って等配に配置されている。ターゲ
ット９は、電子銃８に対向して環状に配置されている。
アノード１０は、電子銃８とターゲット９の間に配置さ
れ、電子銃８から出射された電子をターゲット９に導
く。電子銃８から出射された電子がターゲット９に衝突
すると、ターゲット９は、電子が衝突したところからＸ
線を放射する。Ｘ線源６は、Ｘ線を放射する起点９ａが
開口部５の中心軸線Ｓを中心とする同心円上に並ぶよう
に配置される。検出器７は、開口部５の中心軸線Ｓを中
心とする同心円上に形成され、真空容器１１の内周に沿
って取付けられている。各Ｘ線源６から出射されたＸ線
を検出器７の内周面で検出するために、Ｘ線源６と検出
器７とは、中心軸線Ｓに沿う方向へ相対的にずれて配置
される。

【００１７】ベッド３は、昇降装置１２とスライド機構
１３を備えている。昇降装置１２とスライド機構１３
は、ベッド３に乗った患者Ｐを開口部５に挿入し、任意
の位置に位置決めすることができる。図１において、患
者Ｐの体軸と中心軸線Ｓは、一致しているが、多少ずれ
ていてもかまわない。

【００１８】傾動機構４は、Ｘ線源６から検出器７へ放
射されたＸ線の照射野の中心線Ｒが互いに交差する点
（傾動中心）Ｃを中心に、本体２を傾動させる。傾動機
構４の負荷を軽減するために、本体２の下端部は、台座
１４で支持されている。

【００１９】また、Ｘ線ＣＴ装置１は、ベッド３と傾動
機構４とＸ線源６と検出器７とを制御する制御装置１５
と、検出器７で得られた情報を演算処理する解析装置１
６を備えた制御ユニット１７を備えている。

【００２０】傾動機構４によって傾動される本体２の可
動範囲、及び開口部５の形状について、図２を参照して
説明する。図２では、傾動中心Ｃと直交する水平な軸を
中心に本体２を傾動させたとき、中心軸線Ｓに沿う方向
の縦断面における本体２の傾動範囲について、本体２の
外形で示す。図２中において、Ｄは、傾動させた本体２
の開口部５に被測定体である患者Ｐを接触させずに挿入
できる測定有効径で、ｄは、その半径である。Ｔは、本
体２の厚さである。傾動中心Ｃに対してベッド３側の厚
さをＴ_Ｓ１、ベッド３から遠い側をＴ_Ｓ２で示す。α
は、本体２の傾動角度で、その最大値をα_maxとする。
Φ_Ｍは、開口部５の最小径である。最小径部は、傾動中
心Ｃを通る面上に位置する。本体２を傾動させたときに
測定有効径Ｄと干渉しないために、開口部５は、最小径
の部分から両開口端５ａ，５ｂに向かってテーパー状に
広がっている。Φ_Ｓ１は、ベッド３側の開口端５ａの開
口径を示し、Φ_Ｓ２は、ベッド３側と反対側の開口端５
ｂの開口径を示す。開口部５は円形であるので、
Φ_Ｓ１，Φ_Ｓ２は、式（１−１），式（１−２）で表さ
れる。

【００２１】

【数３】

【００２２】最大傾動角度α_maxのときに本体２の最小
径部Φ_Ｍが測定有効径Ｄと干渉しないための条件は、式
（２）のように表される。

【００２３】

【数４】

【００２４】また、最大傾動角度α_maxのときに開口端
部５ａ，５ｂが測定有効径Ｄと干渉しない条件は、式
（３−１），３（式−２）で表される。

【００２５】

【数５】

【００２６】式（３−１），式（３−２）の条件は、同
時に満たされなければならないので、式（４）とする。

【００２７】

【数６】

【００２８】式（１−１），式（１−２）のから、式
（４）は、式（５）と表すことができる。

【００２９】

【数７】

【００３０】そして、式（２）と式（５）を満たすよう
に本体２の開口部５の形状を決定する。

【００３１】Ｘ線ＣＴ装置１の動作を以下に説明する。
Ｘ線ＣＴ装置１は、ベッド３に患者Ｐを乗せ開口部５に
挿入する。このとき、患者Ｐの測定対象となる部分が本
体２の傾動中心Ｃに位置するように昇降装置１２及びス
ライド機構１３で調節する。Ｘ線ＣＴ装置１は、各Ｘ線
源６を順番に切換えてＸ線を照射し、これらを検出器７
で検出する。Ｘ線ＣＴ装置１は、患者Ｐに対して環状に
Ｘ線源６と検出器７が配置されているので、断層画像を
得るためにＸ線源６と検出器７を回転させる必要がな
い。したがって、Ｘ線源６と検出器７を回転させるため
の駆動装置を備えていない。Ｘ線ＣＴ装置１は、検出し
たＸ線の情報を基に、解析装置１６によって演算処理す
ることで、患者Ｐの断層画像を形成する。

【００３２】患者Ｐの体軸を垂直に横切る方向の断層画
像のみでは、所望の断層画像が得られない場合がある。
このような場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、傾動機構４によっ
て本体２を傾動させる。本体２の内部に固定されたＸ線
源６と検出器７は、互いの位置を維持した状態で傾動中
心Ｃを中心に傾動する。これにより、患者Ｐの体軸に対
して斜めの断層画像を得ることができる。

【００３３】Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線源６と検出器７を
回転させるための駆動装置を備えていないので、本体２
の外形を図１に２点差線で示す従来のＸ線ＣＴ装置の本
体２１の外形に比べて小さくすることができる。したが
って、Ｘ線ＣＴ装置１は、本体２を傾動させたときに患
者Ｐに圧迫感を感じさせることがない。また、Ｘ線源６
と検出器７が回転しないので、開口部５を大きくするこ
とで、本体２の最大傾動角度α_maxを大きくすることが
できる。すなわち、所望する測定有効径ＤにあわせてＸ
線ＣＴ装置１を設計することができる。

【００３４】さらに、Ｘ線ＣＴ装置１は、中心軸線Ｓ周
りに回転するものがないので、本体２を傾動させたとき
にジャイロモーメントが発生しない。したがって、ある
断層画像を取得した後で傾動角度αを変えて次の断層画
像を取得する場合、先の断層画像の取得し終わると同時
に本体２を傾動させ、直ぐに次の断層画像を取得するこ
とができる。したがって、Ｘ線ＣＴ装置１による検査の
時間が短縮され、異なる傾動角度αの断層画像を短時間
でたくさん取得することができる。特に、造影剤などを
患者Ｐに投与して検査する場合、本実施形態に基くＸ線
ＣＴ装置１を使用して短時間でたくさんの断層画像を取
得することにより、所望する断層画像を取得するために
患者Ｐに投与する造影剤の量や回数を減らすことができ
るので、患者Ｐの負担を軽減することができる。

【００３５】Ｘ線ＣＴ装置１は、多数のＸ線源６を開口
部５を囲む環状に設けた真空容器１１に収容したので、
より多くのＸ線源６を配置できる。したがって、断層画
像の精度を向上させることができる。また、検出器７を
真空容器１１に固定しているので、Ｘ線源６との相対的
な位置関係が維持されやすいとともに、本体２をより小
さくすることができる。

【００３６】なお、Ｘ線ＣＴ装置１は、図２を用いて、
傾動中心Ｃを通る水平な軸を中心に本体２を傾動した場
合について説明したが、傾動中心Ｃを通る少なくとも２
つの互いに交わる軸、好ましくは直交する軸について傾
動可能に本体２を支持すると、中心軸線Ｓに対して任意
の方向に本体２を傾動させることができる。したがっ
て、患者Ｐに寝返りをさせることなく患者Ｐの体軸に対
して任意の方向に傾いた断層画像を取得することができ
る。

【００３７】また、本発明に関するＸ線ＣＴ装置は、医
療用のみに限らず、工業用、調査研究用として被測定体
の断層画像を取得することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明に関するＸ線ＣＴ装置は、被測定
体を配置する開口部を有し、被測定体を開口部に配置し
た状態で被測定体と相対的に傾動可能に設けられた本体
と、開口部を囲んで本体の中に配置固定される多数のＸ
線源と、開口部を囲んで本体の中に配置固定され、Ｘ線
源から放射されたＸ線を検出する検出器とを備える。Ｘ
線源と検出器が本体に固定されており、Ｘ線源と検出器
を移動させる装置がない。したがって、装置の外径を従
来のものよりも小さくまとめることができるので、被測
定体を中心に本体をより大きく傾動させることができ
る。そして、Ｘ線源と検出器が回転しないので、被測定
体を配置する開口部を大きくすることができる。また、
開口部を囲んで環状に形成された真空容器にＸ線源を収
容することで、開口部を囲んでより多くのＸ線源を小さ
くまとめて配置することができる。さらにこの真空容器
に検出器を取付けることにより、多数のＸ線源が収容さ
れた真空容器と検出器を小さくまとめることができるの
で、本体をさらに小さくまとめることができる。そし
て、真空容器に検出器を固定することで、Ｘ線源と検出
器の相対的な位置関係を維持しやすい。

【００３９】また、傾動させた本体の開口部に被測定体
を接触させずに挿入できる測定有口径をＤ、本体の最大
傾動角度をα_max、開口部が開口する両端面間の距離を
Ｔ、開口部の最小径をΦ_Ｍ、開口部の一端の開口径をΦ
_Ｓ１、開口部の他端の開口径をΦ_Ｓ２とするとき、以下
に示す式によって、測定有効径と干渉することなく傾動
角度α_maxまで傾動させることのできる本体の形状を得
ることができる。

【００４０】

【数８】

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する一実施形態のＸ線ＣＴ装置を模
式的に示す断面図。

【図２】図１の本体が傾動する範囲とその開口部の測定
有効径の関係を示す図。

【符号の説明】

１…Ｘ線ＣＴ装置 ２…本体 ４…傾動機構 ５…開口部 ５ａ，５ｂ…開口端 ６…Ｘ線源 ７…検出器 １１…真空容器 Ｃ…傾動中心（Ｘ線源から放射されたＸ線の照射野の中
心線が互いに交差する点） Ｄ…測定有効径 Ｐ…患者（被測定体） Ｓ…中心軸線 Ｔ…開口部の両端面間の距離 α_max…最大傾動角度 Φ_Ｍ…開口部の最小径 Φ_Ｓ１…開口部の一端側の開口径 Φ_Ｓ２…開口部の他端側の開口径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川田 則幸 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工業 株式会社紙・印刷機械事業部内 (72)発明者 石橋 明 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4C093 AA22 BA03 CA13 CA16 CA39 EA06 EC47

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定体を配置する開口部を有し、前記開
   口部に配置された前記被測定体に対して傾動可能に設け
   られた本体と、 前記開口部を囲んで前記本体に静止して内蔵された多数
   のＸ線源と、 前記開口部を囲んで前記本体に静止して内蔵され、前記
   Ｘ線源から放射されたＸ線を検出する検出器とを備える
   Ｘ線ＣＴ装置。
2. 【請求項２】前記本体が前記開口部を囲んで環状に形成
   された真空容器を備え、この真空容器に前記多数のＸ線
   源を収容するとともに、前記真空容器に前記検出器が固
   定されている請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 【請求項３】被測定対象を配置する開口部を有した本体
   と、 前記開口部の中心軸線を中心とする同心円上に配置され
   る多数のＸ線源と、 前記開口を囲んで環状に設けられて前記多数のＸ線源を
   収容して本体に内蔵された真空容器と、 前記中心軸線を中心とする同心円上に形成されて前記Ｘ
   線源から放射されたＸ線を検出するように前記真空容器
   に固定された検出部と、 前記多数のＸ線源と前記検出器との相対的な位置関係を
   維持した状態で、前記Ｘ線源と前記検出器が構成する円
   を前記被測定体に対して傾ける傾動機構とを備えるＸ線
   ＣＴ装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、
   前記傾動機構は、前記多数のＸ線源から放射されたＸ線
   の照射野の中心線が互いに交差する点を中心に前記Ｘ線
   源と前記検出器とが構成する円を傾動させる。
5. 【請求項５】請求項１から請求項４の内のいずれか１項
   に記載のＸ線ＣＴ装置において、最大に傾動させた前記
   本体の開口部に被測定体を接触させずに挿入できる測定
   有口径をＤ、本体の最大傾動角度をα_max、開口部が開
   口する両端面間の距離をＴ、開口部の最小径をΦ_Ｍ、開
   口部の一端の開口径をΦ_Ｓ１、開口部の他端の開口径を
   Φ_Ｓ２とするとき、 【数１】 となるように本体が形成されている。