JP2004033757A - 二重スライス電子ビーム断層写真法スキャナ用のコリメーション・システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コリメータ(36)は、互いに対して同心状に配置されており患者検査域を包囲している内壁及び外壁を有している。内壁及び外壁は、X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第一の幅を有する第一のコリメート後のビームと第二の幅を有する第二のコリメート後のビームとを形成するように位置決めされている第一の組のアパーチャを有している。各々のコリメート後のビームはシングル断層スライス又はダブル断層スライスのいずれをも形成することができる。これらのコリメート後のビームは、一対の検出器アレイ(20及び21)によって検出される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
本発明の幾つかの実施形態は一般的には、電子ビーム断層写真法システムに関し、さらに具体的には、二重スライス電子ビーム断層写真法システム用のコリメータに関する。
【背景技術】
【0002】
計算機式断層写真法(CT)システムは、患者を通る仮想的な断面すなわちスライスに沿った平面状の画像を形成する。CTシステムは典型的には、被検体を通る仮想軸を中心として回転するX線源を含んでいる。X線は、患者を透過した後に、対向して設けられている検出器のアレイに入射する。
【0003】
典型的なCT患者走査は、アキシャル・モード又はヘリカル・モードのいずれかで実行される。アキシャル・モードでは、患者を支持しているテーブルは停止しており、走査を実行した後にテーブルは新たな位置に移動する。ヘリカル・モードでは、患者テーブルは走査の過程を通じて連続的に移動する。シングル・スライス・スキャナ(一列の検出器アレイを有するスキャナ)が一般的であり、また二重スライスCTシステム(二列の検出器アレイを有するシステム)も公知である。
【文献1】
米国特許第4,352,021号
【文献2】
米国特許第5,442,673号
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
幾つかのCTスキャナは走査型電子ビームX線源を含んでおり、電子ビームが全体的に円弧形を成す経路を描いて回転するように電子ビームを磁気的に偏向させることにより、電子ビームが円弧形のターゲットに入射するようにしている。電子ビームがターゲットに入射すると同時にX線の線源が発生される。電子ビームが移動するのと同様にX線の線源も移動する。X線は、X線の一部を通過させると共にX線の一部を遮断するコリメータに突き当たる。X線は、コリメータによってファン・ビームに成形された後に、患者に関して反対側に設けられている環形状の検出器アレイによって受光される。1982年9月28日に付与された米国特許第4,352,021号(以下「021号特許」とする)がかかる電子ビーム・スキャナを開示している(特許文献1)。しかしながら、X線ファン・ビームを様々な幅にコリメートするために、様々な寸法のアパーチャを有する多数のコリメータが典型的には必要とされており、これにより、システムの経費が増大していた。
【0005】
1995年8月15日に付与された米国特許第5,442,673号(以下「673号特許」とする)は、電子ビーム計算機式断層写真法(EBT)スキャナ内で用いられるX線コリメータを開示しており、該特許では、回転する電子ビームが環形状のターゲットに入射するように方向付けされている(特許文献2)。673号特許は、シングル・スライスEBTシステムのための可変断層スライス幅を開示している。しかしながら、シングル・スライスEBTシステムは、所与の数のスライスを走査するために、対応する二重スライス・システムよりも長時間を要する。
【0006】
このように、EBT走査を行なうためのさらに効率的な方法及び装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の各実施形態は、電子源、ターゲット環、第一及び第二の検出器アレイ、並びにコリメータを備えた電子ビーム断層写真法(EBT)走査システムを提供する。電子源は電子ビームを発生し、電子ビームはターゲット環によって受光される。ターゲット環は、電子ビームのターゲット環への入射時にX線ファン・ビームを放出する。第一及び第二の検出器アレイは、ターゲット環に対向して配置されており、X線ファン・ビームを検出する。コリメータは、ターゲット環と、第一及び第二の検出器アレイとの間に同心状に配置されている。コリメータは、互いに対して同心状に配置されており患者検査域を包囲している内壁と外壁とを有している。内壁及び外壁は、第一及び第二の組のアパーチャを有している。第一の組のアパーチャは、X線ファン・ビームをコリメートして、第一の幅を有する第一のコリメート後のビームを形成するように位置合わせされている。第一のコリメート後のビームは、コリメータが第一の位置に位置しているときには第一及び第二の検出器アレイによって検出され得る。第一のコリメート後のビームは、コリメータ及び検出器が第二の位置まで移動したときには第一及び第二の検出器アレイの一方によって検出され得る。第二の組のアパーチャは、X線ファン・ビームをコリメートして、第二の幅を有する第二のコリメート後のビームを形成するように位置合わせされている。第二のコリメート後のビームは、コリメータが第三の位置まで移動したときには第一及び第二の検出器アレイによって検出され得る。コリメータは、ターゲット環に関して第一、第二及び第三の位置の間を移動して、第一及び第二の幅をそれぞれ有する第一及び第二のコリメート後のビームを画定する。
【0008】
コリメータはまた、検出器のみの領域と、線源のみの領域と、線源/検出器重畳領域とを含んでいる。検出器のみの領域は、ビームが第一の幅を有しているときに散乱X線に対して検出器を遮蔽する第一の組の患者透過後(ポスト・ペイシェント)X線アパーチャと、ビームが第二の幅を有しているときに散乱X線に対して検出器を遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有している。線源/検出器重畳領域は、X線ファン・ビームをコリメートして第一の幅にある第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前(プリ・ペイシェント)X線アパーチャと、散乱X線に対して検出器を遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャとを有している。加えて、線源/検出器重畳領域は、X線ファン・ビームをコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャと、散乱X線から検出器を遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有している。線源のみの領域は、X線ファン・ビームをコリメートして第一の幅にある第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、X線ファン・ビームをコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャとを有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以上に述べた概要、及び以下の本発明の幾つかの実施形態の詳細な説明は、添付図面と共に参照するとさらに十分に理解されよう。本発明を説明する目的で、図面及び幾つかの実施形態を示す。但し、本発明は、添付図面に示されている構成及び手段に限定されていないことを理解されたい。
【0010】
図1は、本発明の一実施形態に従って形成されている電子ビーム断層写真法(「EBT」)システム10を横方向から見た断面図である。EBTシステム10は、円筒部分14及び半円錐部分17を有する電子ビーム走査管12と、検出器アレイ20及び21とを含んでいる。走査管12は電子ビーム26を発生して半円環形のターゲット(以下「ターゲット環」とする)16に向かって投射する。ターゲット環16は、電子ビーム26が入射した部分でX線を発生する。X線は、コリメートされ、続いて線Xで示す患者軸に沿って横臥している患者18を透過した後に、検出器アレイ20及び/又は21の少なくとも一方によって受光され検出される。検出器アレイ20及び/又は21のデータ出力はコンピュータ・システム(図示されていない)によって処理されて、診断画像、並びに医師及び患者にとって関心のあるその他の情報を形成する。
【0011】
走査管12は真空筐体22を含んでおり、真空筐体22は円筒部分14に電子銃24を収容している。電子銃24は、半円錐部分17を通して軸方向の電子ビーム26を投射する。収束コイル28が電子ビーム26をターゲット環16に入射する一点(スポット)に磁気的に収束させる。屈曲コイル30が磁界を与えて電子ビーム26を屈曲させて、電子ビームが半円錐部分17を通過してターゲット環16に向かって方向付けされるようにしている。
【0012】
屈曲コイル30は電子ビーム26を偏向させるばかりでなく、実質的に単一の平面内を回転するX線の線源を形成するように電子ビーム26をターゲット環16に沿って円弧状に高速で繰り返し掃引させる。コリメータ・アセンブリ36(図3−図7に示す)が、ターゲット環16と検出器アレイ20及び21との間のビーム経路に配設されており、ターゲット環16によって放出される不要なX線を遮断すると共に、1ミリメートル−10ミリメートル厚の平面状のファン・ビームとして投射されるX線ビームを画定する。扇形を成すファン・ビームは、X線検出器アレイ20及び/又は21の一部によって検出されて、X線検出器アレイ20及び/又は21は検出に応答してコンピュータに対して測定値を供給する。
【0013】
図2は、本発明の一実施形態に従って形成されている電子ビーム断層写真法(「EBT」)システム10を軸方向から見た断面図である。例として述べると、コリメータ・アセンブリ36は走査野39を包囲するようにドーナツ形又は円形を成していてよい。コリメータ・アセンブリ36は、ターゲット環16から投射されるX線並びに検出器アレイ20及び21に投射されるX線をコリメートする。図2に示すように、検出器アレイ20は検出器アレイ21の後ろ側に隣接して位置しているため、検出器アレイ21のみが見えている。X線ファン・ビーム38がビーム・スポット40から発散するものとして示されている。すなわち、電子ビーム26はビーム・スポット40においてターゲット環16に入射し、これによりX線ファン・ビーム38を発生する。ターゲット環16と、検出器アレイ20及び21とは、重畳領域Aでは重なり合っている。EBTシステム10の線源のみの領域は、線源のみの領域Bによって表わされており、検出器のみの領域は、検出器のみの領域Cによって表わされている。
【0014】
図3は、本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータ・アセンブリ36の線源のみの領域B内での軸線Xを含む平面における断面図である。図4は、本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータ・アセンブリ36の検出器のみの領域C内での軸線Xを含む平面における断面図である。図5は、本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータ・アセンブリ36の重畳領域A内での軸線Xを含む平面における断面図である。
【0015】
図3について説明する。コリメータ・アセンブリ36の線源のみの領域B内の部分は、第一及び第二の環41及び43と、第一の環41上に設けられているカバー42と、第一の患者透過前X線表面44と、第二の患者透過前X線表面46と、これら表面の間の内部空間48とを含んでいる。第一の患者透過前X線表面44は、第一のX線入口アパーチャ50と第二のX線入口アパーチャ52とを含んでいる。第二の患者透過前X線表面46は、第一のX線出口アパーチャ51と第二のX線出口アパーチャ53とを含んでいる。第一及び第二の患者透過前X線表面44及び46は、Lexan(商標)によって又はX線の透過を許すと同時にコリメータ・アセンブリ36の構造的健全性を保持するその他任意の材料によって被覆されていてよい。X線ファン・ビーム38は、ターゲット環(図3には示されていない)から患者軸Xに向かって発生され、これをビームE及びFの矢印によって示している。X線ファン・ビームは、遮断部分54の間に形成されているアパーチャによってコリメートされる。遮断部分54は、鋼、鉛、黄銅、又はX線の進行を妨げるその他の物質で形成されていてよい。X線ファン・ビーム38はアパーチャ50−53を通過することができるが、遮断部分54によって遮断される。また、X線ファン・ビーム38は、患者を透過する前に線源のみの領域Bによってコリメートされる。すなわち、後述するように、X線ファン・ビーム38は、線Xによって示す軸に沿って位置する患者やコリメータ・アセンブリ36の検出器のみの領域Cの部分に突き当たる前に、線源のみの領域Bにおいてコリメータ・アセンブリ36を通過する。
【0016】
コリメータ・アセンブリ36は、次に述べる断層スライス(以下「スライス」とする)を用いて患者を撮像し得るように配置することができる。すなわち、(1)一方の検出器アレイ21での一枚の中間厚スライス(以下「一枚の中間厚スライス」とする)、(2)検出器アレイ20での一枚の薄型スライス及び検出器アレイ21での一枚の薄型スライス(以下「二枚の薄型スライス」とする)、(3)検出器アレイ20及び21の両方での一枚の厚型スライス(以下「一枚の厚型スライス」とする)、又は(4)検出器アレイ20での一枚の中間厚スライス及び検出器アレイ21での一枚の中間厚スライス(以下「二枚の中間厚スライス」とする)である。「一枚の厚型スライス」は、「二枚の中間厚スライス」と同じコリメータ位置を用いるが二つの検出器アレイ20及び21の出力を電子方式又はディジタル方式のいずれかで加算することにより取得される。例を掲げる目的のみで述べると、厚型、中間厚及び薄型のスライスの幅は10mm−1mmにわたっていてよい。スライス幅は、アパーチャ51及び53の幅に依存している。アパーチャ50−53は様々な寸法のスライスに対応するように様々な寸法を有していてよい。
【0017】
例えば、コリメータ・アセンブリ36を第一の位置に設定する場合に、X線ファン・ビーム(中心を参照線Eによって表わす)は第一のX線入口アパーチャ50を通過し、内部空間48を通った後に、第一のX線出口アパーチャ51を通過することができる。次いで、X線ファン・ビーム38は、線Xによって示されている軸に沿って横臥している患者18を透過した後に、検出器のみの領域Aでコリメータ・アセンブリ36を通過して、最後に検出器アレイ20又は21の一方又は両方に入射する。図3はコリメータ・アセンブリ36を線源のみの領域Bでのみ示しているので、コリメータ・アセンブリ36を線源のみの領域Bにおいて通過したX線ファン・ビーム38はまだ患者18を透過していない。コリメータ・アセンブリ36が一枚の中間厚スライスを取得するように配置されている場合には、コリメート後のX線ファン・ビーム38は検出器アレイ21に入射し、このときX線のファンの円錐角は最小値になっている。しかしながら、コリメータ・アセンブリ36が、二枚の薄型スライス等の二枚の等幅のスライスを取得するように配置されている場合には、コリメート後のX線ファン・ビーム38の半分は第一の検出器アレイ20に入射し、コリメート後のX線ファン・ビーム38の残り半分は第二の検出器アレイ21に入射する。
【0018】
また、コリメータ・アセンブリ36をアクチュエータ又は操作者等のいずれかによって機械的に第二の位置まで移動させて、X線ファン・ビーム38が第二のX線入口アパーチャ52を通って第二のX線出口アパーチャ53へ通過するようにしてもよい(このX線ファン・ビーム38の中心を参照線Fによって示す)。第二のX線入口アパーチャ52は第一のX線入口アパーチャ50と異なる寸法であってよく、また第二のX線出口アパーチャ53は第一のX線出口アパーチャ51と異なる寸法であってよい。このようにして、第一のX線入口及び出口アパーチャ50及び51又は第二のX線入口及び出口アパーチャ52及び53のいずれを用いるかをコリメータ・アセンブリ36の位置によって決定することにより、異なる寸法のスライスを取得することができる。すなわち、コリメータ・アセンブリ36は、第一のシングル・スライス(例えばX線ファン・ビーム38が第一のX線入口アパーチャ50及び第一のX線出口アパーチャ51を通過する場合の単一の中間厚スライス)を取得するように第一の位置に位置していてもよいし、第一のダブル・スライス(例えばX線ファン・ビーム38が第一のX線入口及び出口アパーチャ50及び51をそれぞれ通過する場合の二枚の薄型スライス)を取得するように第二の位置に位置していてもよいし、第二のシングル・スライス(例えばX線ファン・ビーム38が第二のX線入口アパーチャ52及び第二のX線出口アパーチャ53を通過する場合の単一の厚型スライス)を取得するように第三の位置に位置していてもよいし、第二のダブル・スライス(例えばX線ファン・ビーム38が第二のX線入口及び出口アパーチャ52及び53をそれぞれ通過する場合の二枚の中間厚スライス)を取得するように同じく第三の位置に位置していてもよい。このように、コリメータ・アセンブリ36を多数の位置を通じて移動させる、アクチュエータで動作させる、又は他の方式で移動させることにより、異なるスライスの厚み及び組み合わせを得ることができる。また、検出器アセンブリ(検出器アレイ20及び21を含む)も、各々のコリメータ・アセンブリ36の位置毎に異なる位置に配置されてよい。
【0019】
コリメータ・アセンブリ36は三つの異なる位置を通じて移動することができる一方で検出器アレイ20及び21は二つの異なる位置を通じて移動することにより、四つの異なるスライス構成を得ることができる。すなわち、コリメータ・アセンブリ36を第一の位置に配置して検出器アレイを第一の位置に配置すると第一のスライス構成を得ることができる。また、コリメータ・アセンブリ36を第二の位置に配置して検出器アレイ20及び21を第二の位置に配置すると第二のスライス構成を得ることができる。さらに、コリメータ・アセンブリ36を第三の位置に配置して検出器アレイ20及び21を第二の位置に配置すると第三及び第四のスライス構成を得ることができる。
【0020】
図4について説明する。コリメータ・アセンブリ36の検出器のみの領域C内の部分は、第一の環41と、カバー42と、第二の環43とを含んでいる。加えて、検出器のみの領域C内のコリメータ・アセンブリ36は、第一の患者透過後X線表面58と、第二の患者透過後X線表面60と、内部空間62とを含んでいる。第一の患者透過後X線表面58は、第一のX線入口アパーチャ64と、第二のX線入口アパーチャ66とを含んでいる。第二の患者透過後X線表面60は、第一のX線出口アパーチャ65と、第二のX線出口アパーチャ67とを含んでいる。第一及び第二の患者透過後X線表面58及び60は、Lexan(商標)によって又はX線の透過を許すと同時にコリメータ・アセンブリ36の構造的健全性を保持するその他任意の材料によって被覆されていてよい。X線ファン・ビーム38は、線源のみの領域B及び軸Xに沿って横臥する患者を透過した後に、検出器のみの領域C内でコリメータ・アセンブリ36を通過する。図3に示すE及びFはX線ファン・ビーム38が患者をまだ透過していないことを表わしているのに対して、E′及びF′はX線ファン・ビーム38が軸Xに沿って横臥している患者を透過したことを表わしていることを特記しておく。加えて、一旦X線ファン・ビーム38が線源のみの領域B内でコリメータ・アセンブリ36に突き当たったら、X線ファン・ビーム38はコリメート後のビームになる。すなわち、コリメータ・アセンブリ36はX線ファン・ビーム38をコリメートしてコリメート後のビームを形成する。
【0021】
X線ファン・ビーム38は軸Xに沿って横臥している患者を透過する。X線ファン・ビーム38は、患者を透過した後に、第一の患者透過後X線表面58を通過し、内部空間62を通った後に、第二の患者透過後X線表面60を通過する。前述したように、遮断部分54は、鋼、鉛、黄銅、又はX線の進行を妨げるその他の物質で形成されていてよい。コリメート後のX線ファン・ビーム38はアパーチャ64−67を通過することができる。遮断部分54は、散乱X線が検出器アレイ20及び21に到達しないようにしている。
【0022】
前述のように、コリメータ・アセンブリ36は、次に述べる断層スライスを用いて患者を撮像し得るように配置することができる。すなわち、(1)一枚の中間厚スライス、(2)二枚の薄型スライス、(3)一枚の厚型スライス、又は(4)二枚の中間厚スライスである。スライス厚は、アパーチャ51及び53の幅に依存している。アパーチャ64−67は様々な寸法のスライスに対応するように様々な寸法を有していてよい。例えば、コリメータを第一の位置に設定する場合に、X線ファン・ビーム(中心を参照線E′によって表わす)は第一のX線入口アパーチャ64を通過した後に、内部空間62を通ってX線出口アパーチャ65を通過することができる。次いで、X線ファン・ビーム38は、検出器アレイ20又は21の一方又は両方に入射する。図4はコリメータ・アセンブリ36を検出器のみの領域Cでのみ示しているので、検出器のみの領域C内のコリメータ・アセンブリ36を通過するX線ファン・ビーム38は既に患者18を透過している。コリメータ・アセンブリ36が一枚のスライス例えば3mmスライスを取得するように配置されている場合には、コリメート後のX線ファン・ビーム38は一方の検出器アレイ21に入射する。しかしながら、コリメータ・アセンブリ36が、二枚の薄型スライス等の二枚の等幅のスライスを取得するように配置されている場合には、コリメート後のX線ファン・ビーム38の半分は第一の検出器アレイ20に入射し、コリメート後のX線ファン・ビーム38の残り半分は第二の検出器アレイ20に入射する。
【0023】
また、コリメータ・アセンブリ36を第二の位置まで移動させて、X線ファン・ビーム38が第二のX線入口アパーチャ66から第二のX線出口アパーチャ67までを通過するようにしてもよい(このX線ファン・ビーム38の中心を参照線F′によって示す)。第二のX線入口アパーチャ66は第一のX線入口アパーチャ64と異なる寸法であってよく、また第二のX線出口アパーチャ67は第一のX線出口アパーチャ65と異なる寸法であってよい。このようにして、コリメータ・アセンブリ36の位置に応じて異なる寸法のスライスに対応することができる。すなわち、コリメータ・アセンブリ36が一枚の中間厚スライスを取得するように第一の位置に位置していてもよい(X線ファン・ビーム38が第一のX線入口アパーチャ64及び第一のX線出口アパーチャ65を通過する場合)し、二枚の薄型スライスを取得するように第二の位置に位置していてもよい(X線ファン・ビーム38が第一のX線入口及び出口アパーチャ64及び65をそれぞれ通過する場合)し、一枚の厚型スライスを取得するように第三の位置に位置していてもよい(X線ファン・ビーム38が第二のX線入口アパーチャ66及び第二のX線出口アパーチャ67を通過する場合)し、二枚の中間厚スライスを取得するように同じく第三の位置に位置していてもよい(X線ファン・ビーム38が第二のX線入口及び出口アパーチャ66及び67をそれぞれ通過する場合)。
【0024】
加えて、アパーチャ64−67は、X線ファン・ビーム38の幅を収容するためにアパーチャ50−53よりも幅広とする。すなわち、コリメート後のX線ファン・ビーム38は、X線源であるターゲット環16の近傍でよりも検出器アレイ20及び21の近傍での方が幅広である。
【0025】
図5について説明する。コリメータ・アセンブリ36の重畳領域A内の部分は、第一の環41と、第二の環43と、第一の環41の上に設けられているカバー42とを含んでいる。加えて、重畳領域A内のコリメータ・アセンブリ36は、第一のX線表面70と、第二のX線表面72と、内部空間73とを含んでいる。X線表面44、60及び70は物理的に同一の円筒表面であり、X線表面46、58及び72は物理的に同一の第二の円筒表面である。空間48、62及び73は同一のドーナツ形空間である。各々のアパーチャ対50と74、51と75、52と76、53と77、64と78、65と79、66と80、及び67と81は、物理的に同一の単一の連続したアパーチャである。第一のX線表面70は、第一の患者透過前X線入口アパーチャ74と、第二の患者透過前X線入口アパーチャ76と、第一の患者透過後X線出口アパーチャ79と、第二の患者透過後X線出口アパーチャ81とを含んでいる。第二のX線表面72は、第一の患者透過前X線出口アパーチャ75と、第二の患者透過前X線出口アパーチャ77と、第一の患者透過後X線入口アパーチャ78と、第二の患者透過後X線入口アパーチャ80とを含んでいる。コリメータ・アセンブリ36は重畳領域A内に配置されているので、コリメータの重畳領域A内の部分は、X線ファン・ビーム38の掃引に対応できるようにX線表面70及び72の両方にX線入口アパーチャとX線出口アパーチャとを含んでいる。すなわち、第一の半径角度では、X線ファン・ビーム38は軸Xに沿って横臥する患者18を透過する前に重畳領域Aにおいてコリメータ・アセンブリ36を通過する。しかしながら、X線ファン・ビーム38がコリメータ・アセンブリ36の反対側に向かって半径方向に回転したときには、コリメータ・アセンブリ36の重畳領域内の同じ部分は、X線ファン・ビーム38が軸Xに沿って横臥する患者18を透過した後のX線ファン・ビーム38を受光する。例えば、図2に示すように、ビーム・スポット(すなわちX線ファン・ビーム38が発散する点)は、参照番号84によって記した位置に位置していてよい。次いで、ビーム・スポットは、参照番号86によって記した位置まで掃引することができる。このように、コリメータ・アセンブリ36は、患者透過前及び患者透過後の両方のX線ファン・ビームに対応できるように相当するアパーチャを含んでいる。
【0026】
図5に戻って、第一及び第二のX線表面70及び72は、Lexan(商標)によって又はX線の透過を許すと同時にコリメータ・アセンブリ36の構造的健全性を保持するその他任意の材料によって被覆されていてよい。X線ファン・ビーム38は、図3及び図4に関して上述したアパーチャの間を通過する。例えば、一枚の中間厚スライス又は二枚の薄型スライスの場合には、X線ファン・ビーム38(患者透過前X線ファン・ビーム38について中心を参照線Eによって示す)は第一の患者透過前X線入口アパーチャ74から第一の患者透過前X線出口アパーチャ75までを通過する。次いで、X線ファン・ビーム38は、患者を透過し、重畳領域内の反対側のコリメータ・アセンブリ36に突き当たり、類似の第一の患者透過後X線入口アパーチャ78′と、類似の第一の患者透過後X線出口アパーチャ79′との間を通過する(患者透過後ビームの中心を参照線E′によって示す)。
【0027】
一枚の厚型スライス又は二枚の中間厚スライスの場合には、X線ファン・ビーム38が第二の患者透過前X線入口アパーチャ76から第二の患者透過前X線出口アパーチャ77までを通過するようにコリメータ・アセンブリ36を移動させる。次いで、X線ファン・ビーム38は軸Xに沿って横臥する患者を透過する。X線ファン・ビーム38は、患者を透過した後に、重畳領域内の対応する反対側のコリメータ・アセンブリ36に突き当たり、患者透過後X線ファン・ビーム38は類似の第二の患者透過後X線入口アパーチャ80′から類似の第二の患者透過後X線出口アパーチャ81′までを通過する。全体的に、患者透過前X線ファン・ビーム38が重畳領域A内でコリメータ・アセンブリ36に入射する場合には、得られる患者透過後X線ファン・ビーム38は重畳領域A内の反対側のコリメータ・アセンブリ36に入射する。
【0028】
図6は、本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータ・アセンブリ36について重畳領域A内での両側を図1の軸線Xを含む平面内で見た断面図である。図6に示すように、横方向の縮尺(Scale)は約4:1であり、縦方向の縮尺は約1:10である。図6はEBTシステム10の一枚の中間厚スライス及び二枚の薄型スライス部分を表わしている。スライス幅が狭いほど、軸方向の分解能が良好になる(スライス幅が狭いと患者への投与線量も少なくなる)。図6は、図5に示す参照線Gの左側でEBTシステム10を示している。患者18は軸Xに沿って横臥している。X線ファン・ビーム38はビーム・スポット40から発散している。X線ファン・ビーム38は辺138及び238を有している。X線ファン・ビーム38は、第一の患者透過前X線入口アパーチャ74から第一の患者透過前X線出口アパーチャ75を通過する。次いで、X線ファン・ビーム38は軸Xに沿って横臥している患者を透過する。次いで、X線ファン・ビーム38は第一の患者透過後X線入口アパーチャ78′を通過して第一の患者透過後X線出口アパーチャ79′を通過する。
【0029】
図6に示すように、アパーチャ74、75、78及び79(並びに74′、75′、78′及び79′)は、X線ファン・ビーム38が第一の中間幅で検出器アレイ(一方又は両方)に入射するように形成されている。図6に示すようにコリメータ・アセンブリ36が第一の位置に位置しているときには、X線ファン・ビーム38の半分は第一の検出器20に入射し、X線ファン・ビーム38の残り半分は第二の検出器21に入射する(従って、二枚の薄型スライスが検出される)。しかしながら、コリメータ・アセンブリ36並びに検出器アレイ20及び21は、X線ファン・ビーム38が第二の検出器21のみに入射するように第二の位置まで移動してもよい(一枚の中間厚スライスが得られる)。例えば、参照区画222は、辺338及び438によって画定されるX線ファン・ビームが第二の検出器21のみに入射するようにするために第一の患者透過前X線出口75が移動する位置(従って他のアパーチャも移動する)を示している。加えて、X線ファン・ビーム38は、X線ファン・ビーム38′がビーム・スポット40′から発散するように180°の放射状の円弧を通じて掃引してよい。この場合には、電子ファン・ビーム38′は辺138′及び238′によって画定される。
【0030】
図7は、本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータ・アセンブリ36について重畳領域A内での両側を示す断面図である。図6に示したのと同様に、横方向の縮尺は約4:1であり、縦方向の縮尺は約1:10である。図7は、EBTシステム10の一枚の厚型スライス及び二枚の中間厚スライス部分を表わしている。すなわち、図7は、図5に示す参照線Gの右側でEBTシステム10を示している。患者18は軸Xに沿って横臥している。X線ファン・ビーム38はビーム・スポット40から発散している。X線ファン・ビーム38は辺138及び238を有している。X線ファン・ビーム38は、第二の患者透過前X線入口アパーチャ76から第一の患者透過前X線出口アパーチャ77を通過する。次いで、X線ファン・ビーム38は軸Xに沿って横臥している患者を透過する。次いで、X線ファン・ビーム38は第二の患者透過後X線入口アパーチャ80′を通過して第二の患者透過後X線出口アパーチャ81′を通過する。図7に示すように、アパーチャ76、77、80及び81(並びに76′、77′、80′及び81′)は、X線ファン・ビーム38が厚幅で検出器アレイ(一方又は両方)に入射するように形成されている。コリメータ・アセンブリ36が図7に示すような位置に位置しているときには、X線ファン・ビーム38の半分は第一の検出器20に入射し、X線ファン・ビーム38の残り半分は第二の検出器21に入射する(これにより二枚の中間厚スライスが得られる)。但し、二つの検出器アレイ20及び21からのデータを加算して一枚の厚型スライスを得てもよい。加えて、X線ファン・ビーム38は、X線ファン・ビーム38′がビーム・スポット40′から発散するように180°の円弧を通じて掃引してよい。この場合には、電子ファン・ビーム38′は辺138′及び238′によって画定される。
【0031】
EBTシステム10のコリメータ・アセンブリ36は以上に述べたスライス構成に限定されているわけではない。一枚の厚型スライス、二枚の中間厚スライス、一枚の中間厚スライス、及び二枚の薄型スライスの各構成に加えて広範なスライス構成を本システム内で具現化することができる。加えて、コリメータは、スライス構成の数の増大に対応し得るようにさらに多数のアパーチャを含んでいてよい。例えば、コリメータは、二組よりも多いX線入口アパーチャ及びX線出口アパーチャを含んでいてよい。すなわち、コリメータは、一枚の厚型スライス/二枚の中間厚スライス用のアパーチャの組、一枚の中間厚スライス/二枚の薄型スライス用のアパーチャの組、及び一枚の薄型スライス/二枚の極薄スライス用のアパーチャの組等を含んでいてよい。また加えて、二列よりも多い検出器アレイを用いてもよい。例えば、二列の検出器アレイを互いに整列させて隣接させるのではなく、三列以上の検出器アレイを用いてよい。また、EBTシステム内で多数のターゲット環を用いてよい。
【0032】
従って、本発明の各実施形態は、複数のスライス幅でX線ファン・ビームをコリメートするために単一のコリメータを用いることができるので、より効率的な(且つより低経費の)二重スライスEBTスキャナを提供することができる。
【0033】
幾つかの実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形を施しまた均等構成を置換し得ることが理解されよう。加えて、本発明の範囲から逸脱せずに本発明の教示に具体的な状況又は材料を適合させる多くの改変を施してよい。従って、本発明は開示した特定の実施形態に限定されているのではなく、特許請求の範囲に属するすべての実施形態を包含しているものとする。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の一実施形態に従って形成されている電子ビーム断層写真法(「EBT」)システムの横方向の断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に従って形成されている電子ビーム断層写真法(「EBT」)システムの軸方向の断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータを線源のみの領域において図1の軸線Xを含む平面内で見た断面図である。
【図4】本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータを検出器のみの領域において図1の軸線Xを含む平面内で見た断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータを検出器/線源重畳領域において図1の軸線Xを含む平面内で見た断面図である。
【図6】本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータについて重畳領域内での両側を図1の軸線Xを含む平面内で見た断面図である。
【図7】本発明の一実施形態に従って形成されているコリメータについて重畳領域内での両側を図1の軸線Xを含む平面内で見た断面図である。
【符号の説明】
【0035】
10 電子ビーム断層写真法(「EBT」)システム
12 電子ビーム走査管
14 円筒部分
16 ターゲット環
17 半円錐部分
18 患者
20、21 X線検出器アレイ
22 真空筐体
26 電子ビーム
24 電子銃
28 収束コイル
30 屈曲コイル
36 コリメータ・アセンブリ
38、38′ X線ファン・ビーム
39 走査野
40、40′ ビーム・スポット
41 第一の環
42 カバー
43 第二の環
44、46 患者透過前X線表面
48、62、73 内部空間
50、64 第一のX線入口アパーチャ
51、65 第一のX線出口アパーチャ
52、66 第二のX線入口アパーチャ
53、67 第二のX線出口アパーチャ
54 遮断部分
58、60 患者透過後X線表面
70、72 X線表面
74、74′、76 患者透過前X線入口アパーチャ
75、75′、77 患者透過前X線出口アパーチャ
78、78′、80、80′ 患者透過後X線入口アパーチャ
79、79′、81、81′ 患者透過後X線出口アパーチャ
84、86 ビーム・スポットの掃引範囲
138、138′、238、238′、338、438 X線ファン・ビームの辺
222 患者透過前X線出口アパーチャの移動区画
Claims (19)
- 電子ビーム(26)を発生する電子源(24)と、
該電子源(24)から前記電子ビーム(26)を受光するターゲット環(16)であって、前記電子ビーム(26)の当該ターゲット環(16)への入射時にX線ファン・ビーム(38)を放出するターゲット環(16)と、
該ターゲット環(16)に対向して配置されており、前記X線ファン・ビーム(38)を検出する一対の検出器アレイ(20及び21)と、
前記ターゲット環(16)と前記一対の検出器アレイ(20及び21)との間に同心状に配置されており、互いに対して同心状に配置されており患者検査域(39)を包囲している内壁及び外壁を有するコリメータ(36)であって、前記内壁及び外壁は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして、第一の幅を有しており、シングル断層スライス及びダブル断層スライスの少なくとも一方を形成し、前記一対の検出器アレイ(20及び21)により検出される第一のコリメート後のビームを形成するように位置決めされた第一の組のアパーチャを有している、コリメータ(36)とを備えた電子ビーム(26)断層写真法(EBT)走査システム(10)。 - 前記内壁及び外壁は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして、第二の幅を有する第二のコリメート後のビームを形成するように位置決めされた第二の組のアパーチャを有しており、前記コリメータ(36)は、前記第一及び第二の幅をそれぞれ有する前記第一及び第二のコリメート後のビームを画定するように前記単一のターゲット環(16)に関して第一の位置と第二の位置との間を移動する請求項1に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記第一の位置に位置しているときには前記第一のコリメート後のビームを前記一対の検出器(20及び21)の一方の検出器(20又は21)のみに入射するように方向付けし、前記第二の位置に位置しているときには前記第一のコリメート後のビームを前記一対の検出器(20及び21)の両方の検出器(20及び21)に入射するように方向付けするように、前記単一のターゲットに関して第一の位置と第二の位置との間を移動する請求項1に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有する検出器のみの領域(C)を含んでいる請求項1に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして前記第一の幅にある前記第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャと、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有する線源/検出器重畳領域(A)を含んでいる請求項1に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして前記第一の幅にある前記第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャとを有する線源のみの領域(B)を含んでいる請求項1に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 電子ビーム(26)を発生する電子源(24)と、
該電子源(24)から前記電子ビーム(26)を受光するターゲット環(16)であって、前記電子ビーム(26)の当該ターゲット環(16)への入射時にX線ファン・ビーム(38)を放出するターゲット環(16)と、
該単一のターゲット環(16)に対向して配置されており、前記X線ファン・ビーム(38)を検出する第一の検出器アレイ(20)及び第二の検出器アレイ(21)と、
前記ターゲット環(16)と前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)との間に同心状に配置されており、互いに対して同心状に配置されており患者検査域を包囲している内壁及び外壁を有するコリメータ(36)であって、前記内壁及び外壁は、
前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして、第一の幅を有しており前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)により検出される第一のコリメート後のビームを形成するように位置決めされた第一の組のアパーチャと、
前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして、第二の幅を有しており前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)により検出される第二のコリメート後のビームを形成するように位置決めされた第二の組のアパーチャとを有しており、前記コリメータ(36)は、前記第一及び第二の幅をそれぞれ有する前記第一及び第二のコリメート後のビームを画定するように前記単一のターゲット環(16)に関して第一の位置と第二の位置との間を移動するコリメータ(36)とを備えた電子ビーム(26)断層写真法(EBT)走査システム(10)。 - 前記コリメータ(36)は、前記第一の幅を有する前記第一のコリメート後のビームを前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)の一方のみに入射するように方向付けするように前記ターゲット環(16)に関して第三の位置まで移動する請求項7に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有する検出器のみの領域(C)を含んでいる請求項7に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして前記第一の幅にある前記第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャと、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有する線源/検出器重畳領域(A)を含んでいる請求項7に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして前記第一の幅にある前記第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャとを有する線源のみの領域(B)を含んでいる請求項7に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- X線ファン・ビーム(38)を放出するターゲット環(16)と、前記X線ファン・ビーム(38)のコリメート後の領域を検出する第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)とを有する電子ビーム(26)断層写真法(EBT)システム(10)と共に用いられるように構成されているコリメータ(36)であって、
互いに対して同心状に配置されており患者検査域を包囲している内壁及び外壁を備えており、該内壁及び外壁は、
X線ファン・ビーム(38)をコリメートして、第一の幅を有しており、当該コリメータ(36)が第一の位置に位置しているときには第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)により検出され、当該コリメータ(36)が第二の位置まで移動したときには前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)の一方により検出される第一のコリメート後のビームを形成するように位置決めされた第一の組のアパーチャと、
前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして、第二の幅を有しており、当該コリメータ(36)が第三の位置まで移動したときには前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)により検出される第二のコリメート後のビームを形成するように位置決めされた第二の組のアパーチャとを有しており、当該コリメータ(36)は、前記第一及び第二の幅をそれぞれ有する前記第一及び第二のコリメート後のビームを画定するように前記ターゲット環(16)に関して前記第一、第二及び第三の位置の間を移動するコリメータ(36)。 - 前記コリメータ(36)は、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有する検出器のみの領域(C)を含んでいる請求項12に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして前記第一の幅にある前記第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャと、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有する線源/検出器重畳領域(A)を含んでいる請求項12に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして前記第一の幅にある前記第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャとを有する線源のみの領域(B)をさらに含んでいる請求項12に記載のコリメータ(36)。
- 電子ビーム(26)を発生する電子源(24)と、
該電子源(24)から前記電子ビーム(26)を受光するターゲット環(16)であって、前記電子ビーム(26)の当該ターゲット環(16)への入射時にX線ファン・ビーム(38)を放出するターゲット環(16)と、
該ターゲット環(16)に対向して配置されており、前記X線ファン・ビーム(38)を検出する第一の検出器アレイ(20)及び第二の検出器アレイ(21)と、
前記ターゲット環(16)と前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)との間に同心状に配置されており、互いに対して同心状に配置されており患者検査域を包囲している内壁及び外壁を有するコリメータ(36)であって、前記内壁及び外壁は、
前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして、第一の幅を有しており、前記コリメータ(36)が第一の位置に位置しているときには第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)により検出され、前記コリメータ(36)が第二の位置まで移動したときには前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)の一方により検出される第一のコリメート後のビームを形成するように位置決めされた第一の組のアパーチャと、
前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして、第二の幅を有しており、前記コリメータ(36)が第三の位置まで移動したときには前記第一及び第二の検出器アレイ(20及び21)により検出される第二のコリメート後のビームを形成するように位置決めされた第二の組のアパーチャとを有しており、前記コリメータ(36)は、前記第一及び第二の幅をそれぞれ有する前記第一及び第二のコリメート後のビームを画定するように前記ターゲット環(16)に関して前記第一、第二及び第三の位置の間を移動するコリメータ(36)とを備えた電子ビーム(26)断層写真法(EBT)走査システム(10)。 - 前記コリメータ(36)は、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有する検出器のみの領域(C)を含んでいる請求項16に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして前記第一の幅にある前記第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第一の組の患者透過後X線アパーチャと、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャと、前記一対の検出器アレイ(20及び21)を散乱X線に対して遮蔽する第二の組の患者透過後X線アパーチャとを有する線源/検出器重畳領域(A)を含んでいる請求項16に記載の電子ビーム断層写真法走査システム(10)。
- 前記コリメータ(36)は、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして前記第一の幅にある前記第一のコリメート後のビームを形成する第一の組の患者透過前X線アパーチャと、前記X線ファン・ビーム(38)をコリメートして第二の幅にある第二のコリメート後のビームを形成する第二の組の患者透過前X線アパーチャとを有する線源のみの領域(B)を含んでいる請求項16に記載のコリメータ(36)。
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