JP2004113257A

JP2004113257A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2004113257A
Application number: JP2002276350A
Authority: JP
Inventors: Iwao Miyano; 宮野　巌
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP4393050B2

Abstract

【課題】安全性が向上し、しかも装置高さや設置スペースを極力低減できるようにする。
【解決手段】床面に固定された軸状支持構造部１ｂの上部に、被検者７と椅子８と制御装置１０を設置するスペース１ｃを設置する。軸状支持構造部１ｂの周囲には、被検者７を挟んで対向するＸ線発生装置３及びＸ線検出装置４を支柱２ａ、２ｂで保持し、これらを搭載して被検者７の周囲で回転させる回転部２を、軸受けを介して回転可能な状態で設置する。装置高さ・重量の低減、設置スペースの削減が可能で、装置の構造を堅牢なものにできる。被検者、操作者、作業者の頭部と装置との衝突の危険がなく、被検者に与える圧迫感・閉塞感を軽減し、操作者は被検者へのアプローチが容易になる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体にＸ線ビームを回転照射しその投影画像を処理して断層像などを撮影するＸ線ＣＴ装置に係り、特に被写体の一部にＸ線コーンビームを照射して、その部分の任意のＣＴ断層画面及びパノラマ画像を得ることのできる歯科医療などの撮影に好適なＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯科医療では、歯の裏にフィルムを当ててＸ線撮影する一般撮影、Ｘ線管とフィルムを同時に回転させて撮影するパノラマ撮影、Ｘ線管とフィルムの距離を大きく取って撮影するセフアロ撮影などを行なっているのが現状である。歯科用Ｘ線パノラマ撮影は、歯列に沿って連続的に曲面断層を撮影し、一枚の画像で、歯列とその周辺の組織や骨の状態を示す断層像をパノラマ状に展開して表示するものである。
【０００３】
歯科用Ｘ線パノラマ撮影は、歯列に沿って連続的に曲面断層撮影し、一枚の画像で、歯列とその周辺の組織や骨の状態を示す断層像をパノラマ状に展開して表示するものである。従来のパノラマ撮影装置は、被写体を挟んで対向するＸ線発生装置と二次元Ｘ線検出装置を搭載する旋回アームが、たとえば前後左右の移動部と回転部とで支持され、被写体の周囲を歯列弓形状に近似させた複雑な軌道を描いて移動するものであった。この公知例としては、例えば、特開平０６−７８９１９公報に記載された歯科用断層撮影装置がある。
【０００４】
歯科用のＸ線撮影装置として、パノラマ撮影以外に歯牙の横断面画像を得るＣＴ機能を有する装置がある。この公知例として、例えば、特開平０９−１２２１１８号公報に記載された医療用Ｘ線断層撮影装置や特開平１１−３１８８８６号公報に記載されたＸ線ＣＴ撮影をも行えるパノラマＸ線撮影装置がある。
【０００５】
被写体の一部にのみＸ線コーンビームを照射して、その部分の任意の断層画面及び立体画像、あるいはパノラマ画像を得るようにしたＸ線ＣＴ撮影方法及びその装置に関する従来技術として、特開２０００−１３９９０２号公報に記載された局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置がある。この装置は特に歯科への応用において、歯列弓を含む顎部全体ではなく、歯牙や顎関節の周囲などの局所に限定してＸ線コーンビームを旋回照射することで、被写体の被曝量を低減し、かつ高分解能のＣＴ断層画像や三次元立体画像を提供することを特徴としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
被検者を立位または座位で撮影する上述の従来技術の歯科用パノラマ撮影装置、あるいは歯科用ＣＴ装置の構造は、いずれも回転駆動部が被検者の頭上に存在するような構造をしている。図１は、座位型Ｘ線ＣＴ装置の基本的な構造例を示す図である。この座位型Ｘ線ＣＴ装置は、回転部２が固定架台１から吊り下げられ、椅子８に座った被検者７の頭上にあり、回転部２に保持されたＸ線発生装置３及びＸ線検出装置４が被検者７の周囲を回転軸５に沿って制御装置１０によって回転させられるように構成されているものである。被検者７の頭部は頭受け９によって　椅子８に固定される。二次元Ｘ線検出装置４から採取された画像データは、画像処理装置１２に送られる。画像処理装置１２は、受信した画像データに演算処理を施し、二次元断層画像、ＣＴ画像または三次元立体画像を再構成し、それを画像表示装置１３に表示する。
【０００７】
図１のような従来の構造の場合、装置の高さは必然的に被検者７の身長よりも高くなり、いずれの場合も装置高さが２メートルを超えるものとなる。歯科用Ｘ線撮影装置では、一般の診断用Ｘ線撮影装置と比較して、装置を設置するスペース、および装置を搬入するスペースが限定されることが多いことから、装置はできるだけ小型・軽量であることが望ましい。しかし、従来構造の装置の場合、その高さを低くしようとすれば、被検者の頭部、または被検者の周囲で被検者の位置設定・確認等の作業をする操作者の頭部と、装置との高さ方向の距離も縮まり、被検者または操作者の頭部が装置と衝突する危険性が高くなり、好ましくない。
【０００８】
また、立位型の装置の場合はこの衝突を避けるために、装置の回転部が高さ方向に待避できる構造になっているのに対して、座位型の場合、被検者が装置の椅子に乗降する際の立ち上がり動作中に、頭部と装置が衝突する危険性も高くなる。また、患者の身長に合わせて装置の測定部または被検者の高さを変える必要があるが、装置または患者の高さを調整する際にも、たとえば誤操作によって被検者の頭部と装置が衝突するおそれがある。さらに、装置回転部の下は自由空間であり、一見すると回転部がなく安全に思われるが、被検者または操作者、あるいは装置の保守作業者などが回転部の下に入り込むことが可能であるため、この状態で不用意に顔を上げたりすると、頭部と装置が衝突するおそれもある。このように装置が静止状態にあっても、自由空間であるためにかえって被検者または操作者、あるいはその他の作業者がこの空間に入り込む可能性があり、装置と衝突するという危険性が常に存在することになり、好ましくない。
【０００９】
特に歯科用ＣＴ装置の場合、顎関節部等の手術中に撮影を行うことがある。このような撮影を術中撮影（ＩＶＲ：Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ　Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）と呼ぶ。この術中撮影の場合、術者が被検者の患部に容易にアプローチできることが重要であり、被検者及び術者双方の安全が十分確保されたものでなければならないことは言うまでもない。また、被検者への心理的な影響として、従来構造の場合、被検者の頭部近傍の上下、前後または左右が閉鎖空間となるため、被検者は装置により圧迫感や閉塞感を受けることになる。
【００１０】
一方、装置の設置スペースの点から見た場合、回転部を被検者の頭上に設置するためには、天井部に装置を固定する場合を除いて、一般に装置を設置する床面に対して、回転部を支持する支柱（図１の固定架台１のようなもの）を設置する必要がある。したがって、装置の設置スペースには、回転部が占める面積以外に、支柱部分を設置する面積が必要になるという設置面からの問題もある。
【００１１】
本発明の目的は、上述の点に鑑みてなされたものであり、安全性が向上し、しかも装置高さや設置スペースを極力低減することのできるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段に対向して配置され、被検体を透過した前記Ｘ線量を二次元的に検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段との間に前記被検体が位置するように、前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段を保持する保持手段と、前記被検体よりも下側に設置され、前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段を前記被検体の周囲に沿って回転させて、前記被検体の一部に前記Ｘ線を照射して断層像を撮影できるように前記保持手段を回転駆動する回転駆動手段と、前記Ｘ線検出手段で検出された前記Ｘ線量に基づき前記被検体に関する断層像を作成する画像処理手段とを備えたものである。被検体はＸ線発生手段とＸ線検出手段との間に位置しているので、Ｘ線発生手段及びＸ線検出手段は立位または座位の状態にある被検体の周囲を回転しながら、被検体の一部にＸ線ビームを照射して、その部分の任意のＣＴ断層画面及びパノラマ画像を撮影する。Ｘ線発生手段及びＸ線検出手段は被検体を挟んで対向するように保持手段によって保持されており、この保持手段が被検体の下側に設置された回転駆動手段によって回転駆動されるようになっている。回転駆動手段は、被検体の下側に設置され、保持手段を回転駆動させている。回転駆動手段が被検体の下側に設置されているということは、被検体の上側には回転駆動手段やそれを支持する回転支持部材などの構造部が存在しない構造とすることによって、被検体の上側に十分なスペースを確保することができ、被検体と装置との衝突などという危険を回避し、安全性が向上し、しかも装置高さや設置スペースを極力低減することができる。
【００１３】
請求項２に係るＸ線ＣＴ装置は、請求項１において、前記保持手段は、前記被検体の下側を介して連結されたＵ字形状の構造体の両端部に前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段を保持しているものである。これは、保持手段の構造に関するものであり、被検体の下側を介して連結されたＵ字形状の構造体をしている。このＵ字形状の両端部に被検体を挟んで対向するようにＸ線発生手段とＸ線検出手段が保持される。回転駆動手段は、このＵ字形状の保持手段の下側に設置され、Ｕ字形状の保持手段を回転駆動する。これによってＵ字形状の上側には十分なスペースが確保されるようになっている。
【００１４】
請求項３に係るＸ線ＣＴ装置は、請求項１において、前記Ｘ線発生手段は、実効焦点で発生したＸ線の主線を円錐状又は多角錐状に絞る絞り手段以外に、Ｘ線管の陽極面から発生する散乱Ｘ線を除去するための散乱線用絞り手段を備え、前記被検者の被曝量を低減するようにしたものである。Ｘ線発生手段から発生する散乱線を散乱線用絞り手段で遮っているので、Ｘ線発生手段から発生する散乱線自体を低減することができ、その周囲における散乱線の量をも制限することができる。
【００１５】
請求項４に係るＸ線ＣＴ装置は、請求項３において、前記Ｘ線の主線を絞る絞り手段の構成、位置、寸法に応じて、前記散乱Ｘ線を除去するための散乱線用絞り手段の寸法と設置位置を一義的に決定したものである。これは、Ｘ線の主線を絞る絞り手段の構成、位置、寸法などの幾何学的な関係によってＸ線発生装置から散乱する散乱Ｘ線の量などがだいたい決定するので、散乱線用絞り手段の寸法と設置位置を一義的にそれに合わせることによって効率的に散乱線を遮るようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す図である。装置の固定部は、床面に固定された固定部１ａと、軸状の支持構造部１ｂと、その上部に置かれた、被検者７と制御装置１０とを設置するスペース１ｃとから構成される。
【００１７】
被検者７の撮影部位の高さをＸ線ＣＴ装置の撮像領域と一致させるために、被検者７の設置スペース１ｃには、被検者７を座らせた状態で被検者の高さを矢印方向８ａに調整することのできる椅子８が設置される。また、被検者７の前方には、被検者の脚部や身体の一部が装置の回転部２と接触することを防止するためのガード１３が設けられている。このＸ線ＣＴ装置の全荷重は、軸状支持構造部１ｂによって支持される。Ｘ線ＣＴ装置は、固定部１ａを介して床に固定される。
【００１８】
軸状支持構造部１ｂは中空をしており、この中空部を通して電源ケーブルが外部電源（図示せず）に接続され、信号ケーブルを通して画像処理装置１１と制御装置１０とが接続され、電源供給または信号の授受が行われる。
【００１９】
この軸状支持構造部１ｂの周囲には、Ｕ字形状をした回転部２が設けられている。この回転部の両側は支柱２ａ，２ｂとなっており、被検者７を挟むように対向してＸ線発生装置３及びＸ線検出装置４が支柱２ａ，２ｂに保持されている。回転部２は、これらのＸ線発生装置３及びＸ線検出装置４を搭載して被検体７の周囲を回転するように軸受け（図示せず）を介して軸状支持構造部１ｂに回転可能な状態で設置されている。
【００２０】
Ｘ線発生装置３は、Ｘ線を発生するものであり、回転部２の支柱２ａの上端部に設けられる。Ｘ線発生装置３は、内部のＸ線発生源３ａから照射されたＸ線３ｂをコーンビーム状に絞る絞り装置を備えている。二次元Ｘ線検出装置４は、Ｘ線発生装置３に対向して配置され、被検体を透過したＸ線量を２次元的に検出するものであり、回転部２の支柱２ｂの上端部に設けられている。すなわち、Ｘ線発生装置３と二次元Ｘ線検出装置４は、回転部２の支柱２ａ，２ｂの上端部に対向するように配置されている。
【００２１】
回転部２には、モータ１４が設置され、タイミングベルトプーリ１５ａを介して、固定側にある軸状支持構造部１ｂに取り付けられたタイミングプーリ１５ｂに対して、タイミングベルト１６を介して連結されている。従って、モータ１４が回転駆動されることによって、回転部２の全体が軸状支持構造部１ｂの周囲を回転移動するようになっている。回転部２は、軸状支持構造部１ｂを回転中心として約４０５゜回転駆動されるようになっている。撮影する範囲は、３６０゜であるが、回転速度が一定になったところから撮影を開始するため、４５°だけ回転範囲を広く取ってある。撮影開始後は、画像取りこみと同期してＸ線発生装置３がＸ線をパルス照射してＸ線による被曝を軽減させている。このタイミングは、モータ１４に内蔵された位置検出用エンコーダ（図示せず）により制御される。回転部２と被検体７の背面が接触しないように、被検体７の背面のスペースには制御装置１０が設けられており、その上端部に被検者７の背もたれが設けられている。二次元Ｘ線検出装置４から採取された画像データは、画像処理装置１２に送られる。画像処理装置１２は、Ｘ線ＣＴ装置の設置された撮影室よりも離れた操作室内に設置される。画像処理装置１２は、受信した画像データに演算処理を施し、二次元断層画像、ＣＴ画像または三次元立体画像を再構成し、それを画像表示装置１３に表示する。
【００２２】
被検者７の頭部は、従来の装置と同様に顎受け装置６、あるいは図１で示したような頭受け装置９で固定される。被検者７の被写体に対してＸ線コーンビーム３ｂを照射して、その部分の任意のＣＴ断層画面及びパノラマ画像を取得する。装置の回転部２と操作者の衝突を防止する手段としては、従来装置と同様に、回転部周囲の床上にマットスイッチ（図示せず）などの安全装置を設置することで回避することができる。
【００２３】
以上のように被検者７の位置が固定された状態で、Ｘ線発生装置３からＸ線コーンビーム３ｂを照射しながら回転部２を回転させてＣＴ撮影を行う。回転部２の回転に応じて、Ｘ線発生装置３と対向する二次元Ｘ線検出装置４は、回転部２の回転角度ごとに検査部位の周囲３６０°における透視画像データを採取する。採取された画像データは、画像処理装置１２で演算処理され、二次元断層画像または三次元立体画像として再構成され、画像表示装置１３に表示される。
【００２４】
上述の実施の形態によれば、装置の重量は軸状支持構造部の周囲の回転部に集中することから、装置全体の重心は床に近い低い位置にある。したがって地震に対しても転倒しにくく、堅牢な構造にすることができる。また、被検者または操作者、あるいはその他の作業者の頭上に、衝突の対象となる装置の構造部が存在せず、また回転部の下に被検者または操作者、あるいはその他の作業者が入り込める自由空間が存在しないことから、被検者または操作者、あるいはその他の作業者の頭部が装置と衝突することがない安全なものとすることができる。また、被検者に与える圧迫感・閉塞感を軽減でき、操作者は被検者へのアプローチが容易になる。特に頭部領域に容易にアプローチできることから、この領域での術中撮影（ＩＶＲ）を実施するのに好適である。さらに、従来の固定架台に相当する構造部がなくなるため、装置の構造を簡略化して軽量かつ安価なものとすることができ、しかも装置高さを低減し、設置スペースを削減できる。
【００２５】
また、上述の実施の形態によれば、被検者または操作者、あるいはその他の作業者の頭上に、衝突の対象となる装置の構造部が存在しないことから、装置の重心位置を従来構造よりも低くして堅牢な構造とすることができるとともに、被検者または操作者、あるいはその他の作業者の頭部が装置と衝突することがない安全なものとすることができる。また、従来の支柱に相当する構造部がなくなるため、装置の構造を簡略化して軽量かつ安価なものとすることができ、しかも装置高さを低減し、設置スペースを削減できる。さらに、被検者に与える圧迫感・閉塞感を軽減でき、操作者は被検者へのアプローチが容易になる。
【００２６】
図２のような、透視撮影装置であるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生装置３で発生し、被検体を透過したＸ線の量をイメージ・インテンシファイアやＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などのＸ線検出装置４で検出する際に、Ｘ線検出装置４の入射面上における照射野を一定の範囲内に制限するため、実効焦点で発生したＸ線（主線）を実効焦点を頂点とする円錐または多角錐状に絞る絞り装置がＸ線発生装置３の射出口に設置されている。
【００２７】
通常、この絞り装置は、Ｘ線管近傍に設置された第１の絞りと、この第１の絞りから距離を置いた位置に設置された第２の絞りとを組み合わせた多段の絞りで構成されている。第１の絞りは主線の方向と最大照射野寸法を規定し、第２の絞りは照射野の最終形状を規定するものである。第２の絞りは照射野形状を可変とするために複数個で構成される場合やあるいは可動絞りになっている場合がある。
【００２８】
透視撮影装置であるＸ線ＣＴ装置の外周における散乱線の量は、被検者の被曝線量を低減するためにも極力低く抑える必要がある。そのためには、Ｘ線発生装置３から発生する散乱線自体を低減することによって、被検者の被曝線量を低減すべきであり、被検者の被曝線量を低減した結果としてＸ線検出装置の外周における散乱線の量を制限することが望ましい。そこで、この実施の形態では、Ｘ線発生装置３から発生する散乱線自体を低減するようにした。
【００２９】
図３は、Ｘ線発生装置における散乱線発生メカニズムを説明するための図である。一般にＸ線ＣＴ装置で使用されるＸ線発生装置３には、固定陽極型または回転陽極型のＸ線管が用いられている。図３は回転陽極型Ｘ線管における絞り装置の構成を示す。いずれの型のＸ線管も、フィラメント（陰極）３１から発生した熱電子３２を、Ｘ線射出口に対して一定角度で傾斜した金属ターゲット（陽極）３３に衝突させてＸ線３８を発生させる。このとき、陽極３３は、陽極回転軸３３ａを介して陽極回転モータ３３ｂに結合され、所定速度で回転している。この金属ターゲット３３の傾斜角度は、主線の実効焦点３４の寸法を決定する要因であるが、同時に傾斜面全体で散乱線が発生する原因でもある。金属ターゲット３３は、固定陽極型の場合は平面状、回転陽極型の場合は円錐面状の広がりを持っており、実効焦点３４近傍の面全体が散乱線３９を発生する。散乱線３９は図３では点線で示されている。
【００３０】
特に回転陽極型Ｘ線管の場合は、金属ターゲット３３の回転により散乱線の発生面も移動する。さらに主線の焦点３４、すなわちフィラメント３１から発生した熱電子３２が直接衝突する点も移動するため、主線の発生位置も移動し、焦点から離れた位置で強力なＸ線が時遅れによって発生し、これが散乱線３９として外部に照射されることになる。図示のように、この散乱線３９は、前述の第１の絞り３６、第２の絞り３７を通って照射される。第１の絞り３６、第２の絞り３７の双方を通して絞り装置の外側から見込むことができるＸ線管の陽極面３５は、すべて絞り装置の外部に照射される散乱線の発生源となる。すなわちこの散乱面３５がすべて散乱線３９の焦点となり、この散乱面３５を焦点として、第１の絞り３６、第２の絞り３７で照射可能な方向すべてに対して散乱線が照射される。
【００３１】
金属ターゲット３３上で発生した散乱線３９は、第１の絞り３６の開口を通って主線３８の中に混入し、主線３８の中で拡散する。したがって主線３８を第２の絞り３７で最終的に絞ったとき、同時に散乱線３９もその位置で主線３８から外に出て拡散する。散乱線３９の照射範囲４１は、主線３８の照射範囲４０よりも広くなるため、主線３８を所望の照射野に絞る第１の絞り３６、第２の絞り３７だけでは、同時に散乱線３９を所望の範囲内に制御することはできない。
【００３２】
一方、第１の絞り３６の位置をＸ線管の焦点３４側に近づければ、主線３８に混入する散乱線３９の量を低減することができる。しかし、まずＸ線管自体の物理的大きさ、すなわち金属ターゲット３３やその周囲のガラス容器（図示せず）の大きさなどによる制限がある。また、第１の絞り３６の位置をＸ線管の焦点３４に近づけると、Ｘ線管の周囲に充填されたＸ線管冷却用絶縁油の循環が、絞り３６によって妨げられて冷却能力が低下する可能性がある。あるいは絞り３６とその近傍にある高電圧部品（図示せず）との間で放電が発生するなどの理由から、第１の絞り３６の位置を現状よりもＸ線管に近づけることは事実上困難である。また、第１の絞り３６の開口寸法を縮小することによっても、主線３８に混入する散乱線３９の量を低減することができるが、逆に必要な大きさの照射野４０を確保することができなくなるというジレンマがあり、これも実現が困難である。
【００３３】
そこで、このような問題を解決するために、絞り装置の構成に応じて、散乱線を除去するための絞りのサイズと設置位置を一義的に決定する方法を提示し、Ｘ線発生装置から発生する散乱線自体を低減することによって被検者の被曝線量を低減することのできるＸ線撮影装置の絞り装置を提案する。
【００３４】
この絞り装置は、透視撮影を行うＸ線撮影装置において、実効焦点で発生したＸ線（主線）を円錐または多角錐状に絞る絞り以外に、Ｘ線管の陽極面から発生する散乱Ｘ線を除去するための絞りを新たに備えたものである。
【００３５】
図４は、Ｘ線発生装置における新しく提案された絞り装置の散乱線発生メカニズムを説明するための立体図である。Ｘ線管と、主線を絞る絞り装置の構成および符号は、図３と同様である。すなわちＸ線管は、フィラメント（陰極）３１から発生した熱電子３２を、Ｘ線射出目に対して一定角度で傾斜した金属ターゲット（陽極）３３に衝突させてＸ線３８を発生させる。Ｘ線管から発生した主線３８は、照射野４０を形成するように第１の絞り３６、第２の絞り３７を通って絞られる。なお、図示していないが第２の絞り３７は、照射野４０の寸法を可変とするために、複数個設置する。
【００３６】
図４の絞り装置では、図３の構成に対して、第２の絞り３７から距離をおいた位置に、散乱線用絞り４２が追加されている。この散乱線用絞り４２は、第２の絞り３７の開口で制限された照射野４０を妨げることなく、第２の絞り３７の開口から拡散した散乱線３９を遮蔽するとともに、同時に散乱線用絞り４２の開口から拡散する散乱線３９ａを所望の照射範囲内４１ａに制限するものである。散乱線用絞り４２で制限される散乱線の照射範囲４１ａの大きさは、第１の絞り３６、第２の絞り３７及び散乱線用４２の各開口寸法と設置位置との幾何学的な関係から一義的に決定される。この関係について、図５を用いて説明する。
【００３７】
図５は、Ｘ線管と絞り装置の構成と照射野の関係を示す平面図であり、その符号等は図４の場合とまったく同じである。ここで第１の絞り３６の開口寸法をｄ１、第２の絞り３７の開口寸法をｄ２、焦点３４から第１の絞り３６までの距離をＬ１、焦点３４から第２の絞り３７までの距離をＬ２、焦点３４からＸ線検出装置４の入射面までの距離をＬ０、主線３８の最大照射野寸法Ｄ０は既知であるとする。また、散乱線３９の最大照射野寸法は、所望の値に設定可能である（ただしＤ≧Ｄ０）。これらの寸法値から、散乱線遮蔽用絞り４２の開口寸法ｄと、焦点３４から散乱線用絞り４２までの距離Ｌを求める。
【００３８】
まず、散乱線３９ａの拡散角度は、散乱線３９の最大照射野寸法Ｄと、第１の絞り３６の開口寸法ｄ１との位置関係から幾何学的に決定されるので、次式が成立する。
Ｄ／２＋ｄ１／２
＝（ｄ／２＋ｄ１／２）・（Ｌ０−Ｌ１）／（Ｌ−Ｌ１）………（１）
一方、散乱線用絞り４２の設置位置において、その開口寸法は第２の絞り３７の開口で制限された照射野４０を妨げてはならないから、距離Ｌの位置において、次式が成立する。
ｄ≧（Ｌ／Ｌ０）・Ｄ０………（２）
上式（２）を上式（１）に代入して整理すると、Ｌは次式で求められる。
Ｌ≧Ｌ０・ｄ１／（Ｄ＋ｄ１−Ｄ０・（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０）………（３）
上式（２）と上式（３）からｄは次式で求められる。
ｄ≧ｄｌ・Ｄ０／（Ｄ＋ｄ１−Ｄ０・（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０）………（４）
次に散乱線用絞り４２の外形寸法は、第２の絞り３７から拡散した散乱線を遮蔽するものでなければならない。すなわち図５において、散乱線用絞り４２上に投影された散乱線３９が形成する照射野寸法ｄ３よりも大となる寸法でなければならない。
【００３９】
上式（１）と同様の幾何学的関係から、ｄ３は次式のように求められる。
ｄ３＝（ｄ２＋ｄ１）・（Ｌ２−Ｌ１）／（Ｌ−Ｌ１）−ｄ１
＝（（Ｌ２−Ｌ１）・ｄ２＋（Ｌ２−Ｌ）・ｄ１）／（Ｌ−Ｌ１）…（５）
上式（３）よりＬが既知となるため、上式（５）の右辺の項はすべて既知である。したがって散乱線用絞り４２の外形寸法は、このｄ３の寸法を超えた十分遮蔽可能なものとすればよい。
【００４０】
なお、上述の実施の形態において、第１の絞り３６、第２の絞り３７、散乱線用絞り４２は、いずれも円形の開口を有する円盤状の絞りとして図示したが、開口の形状は、矩形またはその他の任意形状でもよく、絞り装置の構成としてはまったく同様である。また、実際の散乱線の照射範囲は、金属ターゲット３３の形状、寸法、あるいは第１及び第２の絞り装置の構成によっても変化し、その形状は必ずしも円形にはならず、たとえば楕円形になる。その際も、散乱線が照射される範囲が最も大となる方向について考慮すればよい。さらに、本実施例では、主線の照射野４０を決定する第２の絞り３７は、照射野サイズを可変とするために複数個あることを想定し、これらとは独立して散乱線用絞り４２を設けている。しかし、照射野が固定され、第２の絞り３７が１個しか存在しない場合は、例えば第２の絞り３７と散乱線用絞り４２を一体化して共用できることは言うまでもない。また第２の絞り３７が複数個存在する場合、被検者の被曝線量を極力低減するという目的に対しては、複数個の絞り３７のそれぞれに対応した散乱線用絞り４２を複数個設置した方が良いことは言うまでもない。しかし、本来規制の対象としているのが透視時の最大受像面であること、また小照射野の場合は散乱線の拡散角度が小さくなって散乱線照射範囲が縮小されることから、散乱線遮蔽用絞り４２は、最大照射野用に設定された１個のみを設置すれば十分である。したがって散乱線遮蔽用絞り４２は、固定絞りとすることができ、絞り装置を簡略化することができる。
【００４１】
上述の実施の形態によれば、Ｘ線発生装置から発生する散乱線自体を低減することによって、被検者の被曝線量を低減し、さらにＸ線検出装置の外周における散乱線の量を制限することができる。また、絞り装置の構成に応じて、散乱線を除去するための絞りの寸法と設置位置を一義的に決定することができる。さらに、散乱線の量を低減することにより、Ｘ線検出装置の周囲に設置する遮蔽体の量を削減するここができ、装置を小型軽量化することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、安全性が向上し、しかも装置高さや設置スペースを極力低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す図である。
【図３】Ｘ線発生装置における散乱線発生メカニズムを説明するための立体図である。
【図４】Ｘ線発生装置における新しく提案された絞り装置の散乱線発生メカニズムを説明するための立体図である。
【図５】Ｘ線管と絞り装置の構成と照射野の関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１…固定架台
１ａ…装置固定部
１ｂ…軸状構造部
１ｃ…被検者設置スペース
２…回転部
２ａ…Ｘ線発生装置の支柱
２ｂ…Ｘ線検出装置の支柱
３…Ｘ線発生装置
３ａ…Ｘ線発生源
３ｂ…Ｘ線コーンビーム
４…Ｘ線検出装置
５…回転軸
６…顎受け装置
７…被検者
８…椅子
９…頭受け装置
１０…制御装置
１１…画像処理装置
１２…画像表示装置
１３…ガード
１４…モータ
１５ａ，１５ｂ…タイミングプーリー
１６…タイミングベルト
３１…フィラメント（陰極）
３２…熱電子
３３…金属ターゲット（陽極）
３３ａ…陽極回転軸
３３ｂ…陽極回転モータ
３４…焦点
３５…散乱面
３６…第１の絞り
３７…第２の絞り
３８…主線
３９…散乱線
４０…主線の照射野
４１，４１ａ…散乱線の照射範囲
４２…散乱線用絞り

Claims

Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、
前記Ｘ線発生手段に対向して配置され、被検体を透過した前記Ｘ線量を二次元的に検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段との間に前記被検体が位置するように、前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段を保持する保持手段と、
前記被検体よりも下側に設置され、前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段を前記被検体の周囲に沿って回転させて、前記被検体の一部に前記Ｘ線を照射して断層像を撮影できるように前記保持手段を回転駆動する回転駆動手段と、
前記Ｘ線検出手段で検出された前記Ｘ線量に基づき前記被検体に関する断層像を作成する画像処理手段と
を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１において、前記保持手段は、前記被検体の下側を介して連結されたＵ字形状の構造体の両端部に前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段を保持していることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１において、前記Ｘ線発生手段は、実効焦点で発生したＸ線の主線を円錐状又は多角錐状に絞る絞り手段以外に、Ｘ線管の陽極面から発生する散乱Ｘ線を除去するための散乱線用絞り手段を備え、前記被検者の被曝量を低減するようにしたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項３において、前記Ｘ線の主線を絞る絞り手段の構成、位置、寸法に応じて、前記散乱Ｘ線を除去するための散乱線用絞り手段の寸法と設置位置を一義的に決定したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。