JP2004121291A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線ＣＴ測定において、機構を簡易にし、また倍率を変更できるようにする。
【解決手段】容器２０８は起立状態でセットされ、その内部には小動物などの被検体が収納配置される。容器２０８の一方側にはＸ線発生器２０４が設けられ、容器２０８の他方側にＸ線検出器２０６が配置される。容器２０８は回転機構によって一定速度で回転駆動される。変位機構２１０は容器２０８のＸ方向の位置を可変する。Ｘ線ビーム２０１がファンビーム形状を有しているため、容器２０８の位置を可変すると、ＣＴ画像の倍率を変更することができる。容器２０８としては各種のタイプを選択的に利用することができる。
【選択図】　　　　図２４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線ＣＴ装置に関し、特に、倍率変更機能を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を透過するＸ線ビームを回転させ、これにより得られたデータに基づいて、被検体の断層画像や三次元画像を再構成する装置である。Ｘ線ＣＴ装置は、人体の疾病診断用として用いられる他に、研究、実験などの目的のために、人体以外の動物や他の物体の測定においても用いられている。例えば、製薬会社においては、動物実験の検証のためにＸ線ＣＴ装置が用いられる。この場合、被検体としては、モルモット、ラット、マウス、ハムスター、などの小動物をあげることができる。従来において、Ｘ線ＣＴ装置を用いて、小動物のＸ線診断を行う場合には、例えば、被検体は単に水平ベッドの上に載せられる。
【０００３】
なお、下記の特許文献１には、犬などの動物が配置される単純なＶ溝を有する台を備えた獣医用のＸ線撮影装置（いわゆるレントゲン撮影装置）が開示されている。この装置において、小動物の前部及び後部は開放されている。下記の特許文献２には、産業用のＸ線ＣＴ装置が開示されている。この文献によれば、サンプル側が回転駆動され、また、Ｘ線発生装置とサンプルとの間の距離を可変することにより、拡大投影像が得られている。この装置において、測定対象であるサンプルは工業製品である。また、そのサンプルは剥き出し状態におかれて測定されているものと解される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９９７８６号公報
【特許文献２】
特開平５−３２２８０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献２に記載された構成は、Ｘ線発生部及びＸ線検出部を回転させるための大型の機構が不要であるという利点があり、また、倍率を可変することが可能である。
【０００６】
しかしながら、回転テーブル上に直接的に被検体が保持され、しかも、上記のようにその被検体が剥き出し状態で測定されており、その構成では、測定対象が形状不変な硬質物に限定される。したがって、その構成をそのまま用いて小動物などの柔軟性ある物体のＣＴ測定を行うことはできない。そのような被検体を測定する場合には、被検体を回転させるときであってもその位置や姿勢を保持することが望まれる。また、衛生面でも配慮する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、被検体を回転させる場合において被検体の位置や姿勢を安定的に保持できるようにし、しかも、倍率を可変できるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、特に小動物に適した実用性の高いＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、末広形状をもったＸ線ビームを発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線ビームを検出するＸ線検出部と、を備えた測定ユニットと、前記Ｘ線ビームが透過する位置に設けられ、被検体を収容した容器と、前記Ｘ線ビームに交差する回転中心軸回りに前記容器を回転させる回転機構と、前記Ｘ線発生部、前記Ｘ線検出部及び前記回転中心軸の少なくとも１つをＸ線ビーム方向へ変位させ、これにより画像の倍率を変更する変位機構と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、被検体は容器内に収容され、その容器が回転機構によって回転される。被検体は生体又は非生体であるが、望ましくは動物、特に望ましくはネズミ類の小動物である。回転機構による容器の回転中心軸回りの回転により、Ｘ線ビームが相対的に回転走査され、これによりＣＴ測定が行われる。変位機構は、Ｘ線ビーム方向（Ｘ線ビームの中心軸方向）において、回転中心軸とＸ線発生部との間の距離、及び、回転中心軸とＸ線検出部との間の距離の一方又は両方を可変させる。回転中心軸を容器中心軸に一致させるのが望ましいが、それらが不一致であってもよい。これにより、末広形状をもったＸ線ビームの性質から、Ｘ線ビームの被検体通過幅が変化することになり、ＣＴ画像を構成した場合における倍率を変更できる。この場合、空間分解能も変動する。通常は、被検体の断面全部がカバーされるように倍率が可変されるが、断面の一部分を拡大観察するように倍率を可変してもよい。その場合には、当該一部分の中心が回転中心軸に一致するように、容器を位置決めするのが望ましい。上記の末広形状の概念には、二次元的に広がるファンビーム形状が含まれる。
【００１１】
望ましくは、前記変位機構は前記回転中心軸を変位させる。容器の回転中心軸を変位させれば、測定ユニットを変位させる場合に比べて機構を一般に小型化できる。望ましくは、前記変位機構は前記回転中心軸と一緒に前記容器を変位させる。
【００１２】
望ましくは、前記変位機構は前記測定ユニットを変位させ、前記容器の回転中心軸は不動である。この構成は、上記構成の変形例であるが、この構成によっても倍率可変を行いうる。
【００１３】
望ましくは、前記容器は、容器中心軸と回転中心軸とを一致させつつ、起立状態で回転可能に配置され、前記回転機構は、前記起立状態にある容器を回転させる。容器を水平状態で配置する構成も採用可能であるが、重力による姿勢変化を防止するために被検体をより強固に拘束する必要がある。容器を垂直状態で配置すれば、それを回転させても被検体の姿勢変化が生じ難い。
【００１４】
望ましくは、前記容器は中空の円筒形状を有し、その内部には前記被検体の動きを防止する固定部材が配置される。容器が中空の円筒形状で構成されれば、小動物などを収容しやすく、またＸ線ビーム走査面上におけるＣＴ測定が可能な有効視野が円形であるので円筒形状（断面円形）が合理的である。
【００１５】
望ましくは、前記容器の先端部は突出した円錐形状を有し、前記回転機構は、前記先端部が係合する窪みを備えた回転プレートを有する。容器の先端部と回転プレートが係合し、これによって容器がその先端側（起立状態では下端側又は上端側）で位置決めされる。
【００１６】
望ましくは、前記回転機構は、前記容器の基端部を保持しつつ回転させる回転ホルダを有する。容器の基端部を保持すれば、被検体が収容されている容器の主要部へのＸ線の透過を妨げない。
【００１７】
望ましくは、前記容器として、互いにサイズの異なる複数種類の容器が選択的に用いられる。この構成によれば、被検体のサイズに応じて適切な容器を選択的に利用できる。望ましくは、前記複数種類の容器の先端部はそれぞれ突出した円錐形状を有し、且つ、前記複数の容器の基端部はそれぞれ同一の外径を有する。
【００１８】
（２）また、本発明は、小動物用のＸ線ＣＴ装置において、ファンビーム形状をもったＸ線ビームを水平方向に発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線ビームを検出するＸ線検出部と、を備えた測定ユニットと、前記Ｘ線ビームが透過する位置に起立状態で設けられ、前記小動物を起立状態で収容した容器と、前記容器を垂直方向に移動させる移動機構と、前記Ｘ線ビームに交差する垂直の回転中心軸回りに前記容器を回転させる回転機構と、前記Ｘ線発生部、前記Ｘ線検出部及び前記回転中心軸の内の少なくとも１つをＸ線ビーム方向へ変位させ、これにより画像の倍率を変更する変位機構と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
望ましくは、前記変位機構は、前記移動機構及び前記回転機構とともに、前記容器を変位させる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１には、Ｘ線ＣＴ装置の一例が示されている。このＸ線ＣＴ装置は、特にマウス、ラット、ネズミ、モルモット、ハムスターなどのネズミ類のＣＴ測定を行うための装置である。このＸ線ＣＴ装置は、大別して、測定部１０と演算制御部１２とによって構成される。
【００２２】
測定部１０はガントリ１８を備えた本体１６を有する。本体１６の上面１６Ａには開口が形成され、その開口からアーム２６が上方に突出している。アーム２６は後述するスライド機構の一部をなすものであり、そのアーム２６は後に説明する容器２４に連結され、それを中心軸方向にスライド運動する。
【００２３】
一方、ガントリ１８内には後述する測定ユニット（Ｘ線発生器、Ｘ線検出器）が収納され、それらは回転中心軸回りにおいて回転運動する。ガントリ１８の中央部には回転中心軸方向に空洞部１８Ａが形成されている。
【００２４】
容器２４は被検体としての小動物を収納するカプセルであり、その容器２４は本実施形態において略円筒形状を有し、その容器中心軸が回転中心軸に一致した状態で配置される。具体的には、容器２４の基端部７６が上述したアーム２６の上端部に着脱自在に装着される。この場合において、着脱機構としては各種の係合機構あるいはネジ止め機構などを挙げることができる。上述したように、容器２４は中空の円筒形状を有しており、その内部には小動物が配置されるが、このような構成により、小動物の体毛が直接的にガントリ１８に接触することなどを防止できる。また、小動物の排泄物や離脱体毛などが外部に放出されてしまう問題を防止できる。さらに、後述するように、小動物を拘束することが可能となるので、ＣＴ画像を再構成する場合における画像ぶれなどの問題を防止することができる。なお、サイズや形状が異なる複数種類の容器を用意して選択的に使用するのが望ましい。
【００２５】
アーム２６に対して容器２４が装着された後、アーム２６が回転中心軸方向に沿って前方に駆動され、これにより、ガントリ１８の空洞部１８Ａ内に容器２４が差し込まれる。この時、被検体における所定位置の断面に対してＸ線ビームが設定されるように、容器２４の位置決めがなされる。また、必要に応じてそのような測定位置は連続的にあるいは段階的に変更される。
【００２６】
本体１６の上面１６Ａ上には操作パネル２０が設けられており、この操作パネル２０は複数のスイッチや表示器などを有する。この操作パネル２０を利用してユーザーは測定現場において装置の動作を操作することが可能となる。本体１６の下方には複数のキャスター２２が設けられている。ちなみに測定部１０の高さは例えば１００ｃｍである。
【００２７】
次に演算制御部１２について説明する。演算制御部１２は測定部１０に対してケーブル１４によって電気的に接続される。測定部１０と演算制御部１２は同一の室内に設けられてもよいし、互いに別々の場所に設置されてもよい。この演算制御部１２は通常のコンピュータシステムなどによって構成され、具体的には、プロセッサ３０、表示器３２、キーボード３６、マウス３８、記憶装置３４及びプリンタ４０などを有している。この演算制御部１２により、測定部１０の動作が制御され、また、測定部１０から伝送されるデータに基づいてＣＴ画像が構成される。このＣＴ画像は通常は二次元断層画像に相当するものであるが、三次元画像を構築するようにしてもよい。ちなみに、本実施形態の装置において、ガントリ１８内における測定ユニットの回転速度は例えば毎分当たり１０回転である。もちろん、そのような回転速度は用途に応じて適宜設定可能である。
【００２８】
図２には、図１に示したＸ線ＣＴ装置の各構成がブロック図として示されている。回転中心軸Ｏを間において、一方側にＸ線発生器５２が設けられ、他方側にＸ線検出器６０が設けられている。Ｘ線発生器５２の照射側にはコリメータ５４が設けられている。Ｘ線発生器５２は図示されるように末広あるいは扇状の（ここではファンビーム形状の）Ｘ線ビーム５６を生成する。一方、Ｘ線検出器６０は複数の（例えば１００個）のＸ線センサを一列に並べたものとして構成され、Ｘ線ビーム５６の開き角度に応じてＸ線の受光開口が設定される。ちなみに、複数のＸ線センサの配列は直線的であってもよいし、円弧状であってもよい。
【００２９】
なお、図２においては、Ｘ線発生器５２と共に用いられる高電圧源や、Ｘ線検出器６０と共に用いられるデータ処理回路などについては図示省略されている。
【００３０】
図２において符号５８は有効視野を示している。これは、Ｘ線ビーム５６を回転走査させた場合におけるＣＴ画像が構成可能な円形の領域である。ちなみに、この有効視野５８は、被検体あるいは回転中心軸と、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０のそれぞれの位置関係に応じて定まるものである。本実施形態においては次に説明する変位機構６２が設けられているため、それらの位置関係を変更してＣＴ画像の倍率を機械的に可変することが可能である。
【００３１】
すなわち、変位機構６２には、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０が連結されており、変位機構６２はＸ線発生器５２及びＸ線検出器６０の間の距離を維持したまま、それら（つまり測定ユニット）をＸ線ビーム５６のビーム軸方向に変位させる機能を有する。この場合において、回転中心軸Ｏは不変であり、すなわち上述した容器を何ら移動させることなく測定ユニット側を移動させて倍率の変更を行い得る。これについては後に図１３〜図２３を用いて詳述することにする。なお、変位機構６２は変位力を発生するためのモータ６２Ａを備えている。
【００３２】
ガントリ回転機構６６は、後述する回転ベースを回転させることにより、それに搭載された変位機構を含む各構成の全体を回転駆動する機構である。変位機構６２には、測定ユニットが搭載されているため、変位機構６２によって所望の位置に位置決めされた測定ユニットがその位置を保持したまま回転駆動されることになる。ガントリ回転機構６６は、その駆動力を発生するためのモータ６６Ａを有する。
【００３３】
スライド機構６８は図１に示したアーム２６をスライド運動させる移動機構であり、その駆動力はモータ６８Ａによって発生される。操作パネル２０は上述したように本体の上面に設けられる。測定部１０側に設けられたローカルコントローラ（図示せず）に対して操作パネル２０を接続し、そのローカルコントローラと演算制御部１２とが相互に通信を行うように構成してもよい。
【００３４】
ちなみに、図２には、様々な機構６２，６６，６８などが示されていたが、それらの機構による位置あるいは変化を検出するためにセンサを設けるのが望ましい。そして、それらのセンサの出力信号に基づいて演算制御部１２がいわゆるフィードバック制御を行うようにするのが望ましい。また、変位機構６２による倍率の可変はユーザー入力により行わせてもよいし、例えば被検体サイズあるいは容器のサイズを自動検知し、その検知したデータに基づいて自動的に倍率を設定するようにしてもよい。さらに、あらかじめ容器の種別などが登録される場合においては、その登録された情報を利用して倍率の設定を行うようにしてもよい。さらに、図２に示す例では、スライド機構６８が駆動源としてのモータ６８Ａを有していたが、そのスライド力を人為的に発生させるようにしてもよい。
【００３５】
次に、演算制御部１２について説明すると、上述したように、プロセッサ３０には、表示器３２、記憶装置３４、キーボード３６、マウス３８、プリンタ４０などが接続されている。また、外部装置との間でネットワークを介して通信を行うための通信部４２が接続されている。
【００３６】
プロセッサ３０は、ＣＰＵ、動作制御プログラム、画像処理プログラムなどによって構成されるものである。図２にはその代表的な機能が示されており、プロセッサ３０は、動作制御部４４及び再構成演算部４６を有している。動作制御部４４は、測定部１０における全体の動作を制御している。再構成演算部４６はＸ線ビームの回転走査によって得られる多くのデータに基づきＣＴ画像を構成する演算を実行する。この場合において三次元画像を構築するようにしてもよい。再構成演算については公知の各種の手法を利用することが可能である。なお、上述した倍率の可変にあたっては、再構成演算で用いられる演算式は基本的にそのまま用いることができる。しかしながら、特殊な倍率の可変方式が適用される場合においては必要に応じて再構成演算式の一部を変更するようにしてもよい。
【００３７】
表示器３２には、ＣＴ画像が断層画像などとして表示されるが、その場合においては倍率（拡大率）を表す数値あるいはスケールなどを表示するのが望ましい。この構成によれば、画像を視覚的に判断する際に物体の大きさを評価することが可能となる。すなわち、例えば脂肪の量や腫瘍の大きさなどを定量的に判断することが可能となる。
【００３８】
図３には、図１に示した容器２４の断面が示されている。容器２４は大別して容器本体７０と蓋７２とから構成される。容器本体７０の先端側には先端部７４が設けられ、この先端部７４は前方側に突出した円錐形状を有している。その先端部７４の中心には貫通孔７８が形成されている。
【００３９】
容器本体７０の基端側には基端部７６が設けられている。上述したように、この基端部７６はスライド機構に装着される部分であるが、その装着機構については図示省略されている。容器本体７０の内部７０Ｂは先端側において先端部７４で仕切られ、基端側において隔壁８０によって仕切られている。その隔壁８０の中央部分には貫通孔８２が形成されている。
【００４０】
上記の貫通孔７８及び８２は、例えば麻酔ガスを導入するためのチューブなどが差し込まれる孔である。もちろん、それらの貫通孔７８，８２が空気孔として機能してもよい。このような貫通孔７８，８２が形成されていても、容器２４を水平状態で配置する場合においては、小動物から排泄された汚物などは容器本体７０の内部７０Ｂに溜めおかれることになり、外部への流出を防止できる。また離脱体毛などは貫通孔７８，８２が小孔であるために外部へほとんど放出されることはない。
【００４１】
容器本体７０には開口７０Ａが形成され、その開口７０Ａには上述した蓋７２が設けられている。この蓋７２は例えば蝶番などによって開閉するものであってもよいし、単にその一辺側が粘着テープなどによって容器本体７０に取り付けられたものであってもよいし、あるいは容器本体７０に対して完全に蓋７２が分離するような構成であってもよい。いずれにおいても、容器本体７０の内部に小動物を収納した後に蓋７２を閉じられるように構成するのが望ましい。
【００４２】
ちなみに、容器２４はそれ全体として透明なＸ線透過部材によって構成されている。その材料としては例えばアクリルやＡＢＳなどの樹脂をあげることができる。
【００４３】
図３に示す例では容器２４がそれ全体として中空の略円筒形状を有していたが、これ以外の形状を採用するようにしてもよい。例えば、中心軸回りに回転対称形状などを挙げることができ、さらにはその断面が楕円形のものや、Ｄ型のもの、あるいは四角形などものを挙げることができる。図２に示した有効視野５８が円形であることを考慮すれば、容器２４の横断面は円形であるのが望ましく、その意味において円筒形状あるいは回転対称形状を採用するのが望ましい。
【００４４】
ちなみに、図１に示した例では、容器２４が水平状態でセットされるが、例えば後に図２４などにおいて説明する例においては、容器２４が起立状態でセットされる。この場合において、容器２４の下側が先端部７４となるのであれば、その先端部７４には貫通孔を形成しない方がよい。その理由は小動物から排泄された汚物などが外部へ流出することを防止することになるからである。
【００４５】
図３に示す例においては、容器２４の長さは例えば４００ｍｍであり、その直径（外径）は例えば１２０ｍｍである。容器本体７０の内部７０Ｂには例えば１匹の小動物あるいは２匹の小動物が収納される。そのような場合においても小動物の尾は外部に引き出されず、容器２４内に収納させることができる。例外的な場合においては、そのような尾を外部に引き出す孔を隔壁８０に形成するようにしてもよい。
【００４６】
次に、図４〜図１０を用いて容器２４の使用例について説明する。
【００４７】
図４に示されるように、容器２４の内部７０Ｂには小動物８４が収容される。その場合においては、図５に示されるように容器本体７０に対して蓋７２が開けられ、小動物８４が収納される。そして、図６に示されるように、蓋７２を閉じることによって小動物８４が容器２４内に保持されることになる。この場合に体毛や髭などが存在してもそれらは容器２４内に確実に保持される。すなわち、例えば図２に示した有効視野５８から被検体がはみ出てしまうような問題を防止することが可能となる。以上の図４〜図５に示した例においては容器２４内に単に小動物８４が収納されており、そのような場合においてもＣＴ測定を行うことが可能であるが、小動物８４を確実に拘束するために、以下に説明するような固定部材を利用するようにしてもよい。
【００４８】
図７においては、容器２４Ａ内に弾性的に変形するスポンジ体８６，８８が設けられている。すなわち、図８に示されるように、容器本体７０側にスポンジ体８６が設けられ、蓋７２側にスポンジ体８８が設けられている。そして、図９に示されるように、容器本体７０に対して蓋７２を閉じることによって小動物８４の周囲全体がスポンジ体８６，８８により包み込まれることになり、小動物８４の動きを抑制して小動物８４の位置のずれの発生といった問題を確実に防止することが可能となる。
【００４９】
この場合において、固定部材としては例えばエアパッキングを用いるようにしてもよいし、粘着性を有する固定部材を設けるようにしてもよい。さらに、簡易的には、小動物８４をガーゼなどの目づめ部材で包み込んでその動きを固定するようにしてもよい。
【００５０】
以上の構成によれば、被検体８０の動きを防止できると共に、容器の内面から小動物８４の表面を隔てることができるため、データ演算上の利点も得られる。すなわち、容器材料が小動物８４の脂肪や筋肉と等価なＸ線吸収係数を有している場合、小動物８４が容器の内面に接触していると、その容器自体が小動物の一部であるかのようにデータ演算上誤認されてしまう恐れがある。これに対し、小動物８４と容器との間にそれらとはＸ線吸収係数の異なる材料を挿入することにより、画像上で両者を弁別して、上記のような誤認を防止することが可能となる。
【００５１】
図７〜図９に示す例では、固定部材が容器本体７０側と蓋７２側とで２分割されていたが、固定部材の配置方法としては上記以外にも各種の手法を採用し得る。
【００５２】
図１０〜図１２には他の例が示されている。図１０に示されるように、容器２４Ｂには容器本体７０及び蓋７２のそれぞれに複数の貫通孔９０が形成され、それらの貫通孔９０には弾性作用をもった紐などの線状部材９２が掛け渡されている。例えばその線状部材９２はゴムなどである。
【００５３】
図１１に示されるように、蓋７２を開いた状態において、互いに平行に掛け渡された複数の線状部材９２の上に小動物８４を配置し、その後、蓋７２を閉めると、図１２に示されるように、蓋７２側に設けられた互いに平行な複数の線状部材９６と上記の複数の線状部材９２との間に小動物８４が挟み込まれ、これによって押圧固定が達成される。
【００５４】
図１１〜図１２に示す例は一例であって、これ以外にも例えば弾性力をもった一対のシート状部材を設け、それらによって小動物８４をその両側から挟み込むようにしてもよい。この図１０〜図１２に示す例においても容器内面から小動物８４の体表面を隔てることが可能となる。
【００５５】
したがって、以上説明した容器を用いて小動物に対してＣＴ測定を行えば、ＣＴ走査面上で小動物を一定の円形領域内に閉じ込めることができ、また、小動物の一部が装置に接触したり、あるいは小動物から離脱した汚物が放出されたり衛生上の問題が生じたりすることを未然に防止することができる。さらに、固定部材により小動物の動きを抑制することが可能であるので、測定中における対象物の動きに起因する問題を防止することができ、また小動物の体表面を容器内面から隔てることも可能であるので、その場合においては画像処理を容易に行えるという利点を得られる。さらに、上述した例では、容器が透明部材によって構成されているために、ＣＴ測定中においても小動物の様子を外部から観察することも可能である。本実施形態においては、容器の全体が透明部材によって構成されていたが、少なくとも観察を行える限りにおいて一部が透明であればよい。
【００５６】
次に、上述した変位機構による倍率可変について図１３〜図１９の模式図を用いて説明する。
【００５７】
図１３において、符号１００は回転中心軸を示しており、Ｘ線ＣＴ装置においては、その回転中心軸１００を回転中心としてＸ線発生器５２及びＸ線検出器６０が回転運動を行う。この場合において、Ｘ線ビーム１０１が回転走査される場合における内接円によって有効視野１０２が定義される。この有効視野１０２は撮影範囲に相当する。なお、Ｘ線ビーム１０１は末広形状をもっておりすなわちファンビームである。
【００５８】
図１４には、各構成の位置関係が示されている。ここで、回転中心軸１００からＸ線発生器５２までの距離をＲと定義し、Ｘ線発生器５２からＸ線検出器６０までの距離をＬと定義する。ちなみに、回転中心軸１００からＸ線検出器６０までの距離がＴによって表されている。上記のファンビーム形状をもったＸ線ビーム１０１を前提とすると、画像の倍率はＬ／Ｒで決定され、その分数の値が大きいほど、倍率すなわち拡大率が大きくなる。ここから言えることは、Ｘ線発生器５２，回転中心軸、Ｘ線検出器６０の三者の少なくとも１つを移動すれば倍率を可変することができる、ということである。
【００５９】
図１５においては、有効視野１０２内に比較的大きな対象物（被検体）１０４が存在している。図１５に示すような幾何学的な関係において、対象物１０４を画像化すると、符号１０４Ａに示すようなものとなる。すなわち、画面内においてかなり大きな大きさで対象物が表示されることになる。なお、この例では、対象物１０４の中心は回転中心軸に一致し、これにより、画像の中心と対象物１０４Ａの中心も一致している。
【００６０】
一方、図１６に示すように、有効視野１０２に対して比較的小さな対象物１０６が存在する場合、符号１０６Ａで示されるように、画面上においては対象物の大きさも非常に小さくなる。その結果、対象物についての診断を的確に行えないという問題が生じる。そこで、図１７に示すように、例えばＬは一定にしつつもＲを小さくすることにより（換言すればＴを大きくすることにより）、小さな対象物１０６であっても符号１０６Ｂで示すように画面上においてそれを大きく表現することが可能となる。すなわち、ズームアップを実現することが可能となる。なお、この例では、上記同様に、対象物１０６の中心は回転中心軸に一致し、これにより、画像の中心と対象物１０６Ａの中心も一致している。
【００６１】
もちろん、図１６に示したような場合には、得られたデータに対して画像処理により拡大を行うことも可能であるが、それでは空間分解能自体を向上させることはできない。しかしながら、図１７に示すような手法によれば空間分解能自体をあげることができるので、高精度の拡大画像を得られるという利点がある。
【００６２】
ここで、倍率の可変手法について検討すると、Ｘ線発生器５２、回転中心軸（この例では対象物１０６の中心に一致）、Ｘ線検出器６０の少なくとも１つをＸ線のビーム軸方向に移動すればよいことが理解される。ちなみに、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０の間の距離Ｌを可変する場合においては、Ｘ線検出器６０の開口としてはゆとりあるものを設定しておくのが望ましい。
【００６３】
以上説明した原理をさらに図１８及び図１９を用いて説明すると、図１８に示す場合においては、Ｘ線発生器５２と対象物１０８との間の距離がＲ１で、その場合においてはＸ線ビーム１０１の内で符号１１０で示される部分のみが対象物１０８を透過する。この場合において、Ｘ線検出器６０において観測されるＸ線強度は図示の通りである。すなわち多数のＸ線センサ（素子）の中で中央部のセンサのみが有効なデータを取得する。
【００６４】
一方、図１９に示されるように、対象物１０８をＸ線発生器５２に近づけ、両者間の距離をＲ２（Ｒ１＞Ｒ２）とすると、Ｘ線ビーム１０１において対象物１０８を通過する範囲（符号１１２参照）は拡大され、Ｘ線検出器６０における全開口の中で多くの部分のＸ線センサが有効なデータを取得することになる。このことから理解されることは、空間分解能が向上しているということである。もちろん、Ｘ線発生器５２とＸ線検出器６０の間の距離を一定にしない場合においても空間分解能の向上という利点を得ることができる。
【００６５】
ちなみに、小動物のＣＴ画像を取得する場合には、小動物の腹部全体がカバーされるようにＣＴ画像を形成するようにしてもよく、あるいは腹部内における一部の臓器の拡大画像が取得されるように倍率の設定を行うようにしてもよい。つまり、対象物の中心に回転中心軸を合わせるのではなく、例えば、拡大したい部分の中心に回転中心軸を合わせればよい。そのために、対象物をＸ線ビームの方向だけでなく、Ｘ線ビーム及び回転中心軸の両方向に直交する方向へ、移動させる機構を設ければよい。
【００６６】
以上説明した原理は、Ｘ線ＣＴ装置には限られず、例えばＸ線を利用した骨塩量測定装置、レントゲン撮影装置などにも応用することができる。
【００６７】
次に、図２０〜図２３を用いて、図１に示した測定部１０の具体的な構成及びその動作について説明する。まず図２０を用いて測定部１０の構成について説明する。上述したように、回転中心軸に対して、一方側にＸ線発生器５２が設けられ、他方側にＸ線検出器６０が設けられている。符号１０１はファンビーム形状のＸ線ビームを示しており、符号１０２は上述した有効視野を表している。なお、符号１２０はガントリ内における空洞部の形状を表している。
【００６８】
モータ６６Ａにはベルト１２２が巻回され、ベルト１２２を回転駆動することによりそのベルト１２２の回転力が可動部５０の回転運動して伝達される。可動部５０は回転ベース１２３上に搭載された各種の機構によって構成されるものである。具体的には、回転ベース１２３上には変位機構６２が設けられ、図２０においては変位機構６２が第１機構６２Ｌ及び第２機構６２Ｒとして示されている。それらの第１機構６２Ｌ及び第２機構６２Ｒはそれぞれ回転ベース１２３上に固定された部材１３４を有し、その部材１３４にはフレーム１２４に固定されたレール１３０をスライド自在に受け入れるガイド１３２が設けられている。ちなみにレール１３０、ガイド１３２については第１機構６２Ｌは図示省略されている。
【００６９】
レール１３０はフレーム１２４の両側に設けられ、すなわちフレーム１２４はその両側においてスライド可能に保持されている。このフレーム１２４にはＸ線発生器５２及びＸ線検出器６０が搭載されている。
【００７０】
第１機構６２Ｌはモータ６２Ａを有し、その回転力が送りネジ１２６に伝達される。送りネジ１２６には軸受１２８が係合している。この軸受１２８は回転ベース１２３に固定されている。よって送りネジ１２６を回転させると、それと軸受１２８の係合関係によりフレーム１２４が前進あるいは後退することになる。すなわちＸ線発生器５２及びＸ線検出器６０からなる測定ユニットを回転中心軸に対して変位させることが可能となる。
【００７１】
図２１には図２０に示す状態から可動部５０を回転させた様子が示されている。
【００７２】
一方、図２２には、上述したように送りネジ１２６を回転させて、それと軸受１２８との係合関係からフレーム１２４を上方に引き上げた状態が示されている。Ｘ線ビーム１０１が末広形状を有するため、有効視野１０２は図２２の状態では極めて小さくなる。すなわち、これは倍率が上げられたことを意味する。また、図２３には、図２２に示す状態から可動部５０を回転させた様子が示されている。回転中には一旦設定された測定ユニットの変位状態は維持される。
【００７３】
なお、上記実施形態においては、モータ６２Ａによって倍率可変のための駆動力を発生したが、それを人為的な力によって行わせるようにしてもよい。その場合においても、測定ユニットをＸ線ビームのビーム軸方向にスライド運動させ、かつ一旦設定された変位状態を維持するための機構は必要である。
【００７４】
図２４にはＸ線ＣＴ装置の他の例が示されている。図１に示した例では容器は回転中心軸方向にのみ運動していたが、この図２４に示す例では、容器自体が回転駆動され、かつ倍率可変のためにその位置が変更される。
【００７５】
図２４において、土台２０２にはＸ線発生器２０４及びＸ線検出器２０６が固定配置される。それらの間には以下に説明するように容器２０８がセットされる。容器２０８は例えば図３に示した容器２４と同様の形態を有しているが、ただしその容器２０２が起立状態でセットされるため、図３に示した貫通孔７８は存在していない。すなわち容器２０８の内部からの汚物などの流出を防止するためである。貫通孔７８が存在しないことを除けば容器２０８の具体的な構成については図３〜図１２を用いて示した例と同様であるので、その説明を省略する。
【００７６】
土台２０２上にはプレート２１２，２１４，２１６が起立状態で配置されている。そしてそれらのプレート２１２，２１４，２１６によって変位機構２１０が保持されている。以下に変位機構２１０について詳述する。
【００７７】
プレート２１４及びプレート２１６の間には、互いに平行に上下に一定間隔を隔てて２つのポール２１８，２２０が配置されている。それらのポール２１８，２２０に対してスライダ２２２は図においてＸ方向にスライド運動自在に設けられている。Ｘモータ２３０にはプーリ２２６が連結され、そのプーリ２２６ともう一方のプーリ２２４との間にはワイヤ２２８が掛け渡されている。ワイヤ２２８の途中にはスライダ２２２が結合されており、すなわち、Ｘモータ２３０を駆動すると、ワイヤ２２８が回転運動する結果、そのワイヤ２２８の回転運動にしたがってスライダ２２２がＸ方向にスライド運動する。このスライド運動により変位機構２１０を含む可動部３００の全体がＸ方向へ移動し、後に説明するように倍率の可変を行うことが可能となる。すなわち、図１４に示したように、Ｌを一定としてＲを可変することができる。
【００７８】
スライダ２２２にはＺモータ２３２が設けられており、そのＺモータ２３２によってネジ２３４が回転駆動される。ネジ２３４には軸受２３６が係合しており、その軸受２３６は垂直プレート２３８に固定されている。したがって、Ｚモータ２３２を回転駆動すると、ネジ２３４が回転し、それと係合する軸受２３６が図においてＺ方向に運動する。その結果、垂直プレート２３８も運動することになる。
【００７９】
垂直プレート２３８には、下側に水平プレート２４０が設けられており、またその上側に水平プレート２４１が設けられている。水平プレート２４０の上面には、円形の回転プレート２４４が設けられている。この回転プレート２４４は中央が窪んでおり、すなわち漏斗状の形状を有し、それ自体が回転運動自在なものである。
【００８０】
一方、水平プレート２４１にはリング状の回転ホルダ２４２が設けられている。この回転ホルダ２４２は容器２０８の基端部を保持する構造を有している。また、垂直プレート２３８の上端部にはモータ２４６が設けられ、そのモータ２４６の軸にはローラ２４８が連結されている。ローラ２４８は回転ホルダ２４２の外周面２４２Ａに接触しており、したがって、モータ２４６を駆動させるとローラ２４８と外面２４２Ａとの接触関係により、回転ホルダ２４２が回転駆動されることになる。すなわち容器２０８が回転運動する。
【００８１】
この場合において、容器２０８の先端部すなわち下端部は、上述したように円錐形状を有し、それが回転プレート２４４の漏斗状の形状と合致している。すなわち中心軸が左右にぶれることなく、容器２０８の回転運動が行われる。したがって、スライダ２２２をあるＸ方向の位置にセットした状態において、容器２０８を回転させると、そのスライダ２２２の位置に応じた倍率で容器２０８内に収納された被検体のＣＴ画像が形成される。回転速度は例えば毎秒０．２回転である。
【００８２】
そのように形成された画像は図示されていない演算制御部（図１及び図２を参照）に設けられた表示器に表示される。
【００８３】
一方、倍率を可変させたい場合には、スライダ２２２をＸ方向に運動させ、所望の倍率を設定することになる。そして、上記と同様に容器２０８を一定速度で回転運動させながら連続的にＸ線ビーム２０１の照射を行うことによりＸ線のＣＴ画像を得ることが可能となる。
【００８４】
上記実施形態においては、容器２０８が起立状態で配置されており、また容器２０８自体が回転駆動される点において、図１に示した構成と相違している。しかしながら、いずれの方式においてもＣＴ画像を得ることが可能であり、被検体の内容あるいは測定の目的などに応じて、いずれかの方式を選択するのが望ましい。
【００８５】
図２４に示した例では、容器２０８自体を回転させるために、大がかりな機構が不要であるという利点がある。図２４に示したように、容器２０８を起立させて回転運動を行わせれば上述した容器内の固定部材の作用と相俟って、容器２０８を水平状態に配置してそれを回転させた場合と比べて被検体の位置ずれが生じにくい。
【００８６】
ちなみに、被検体におけるある部位の断層画像を得て、次の部位の断層画像を形成する場合には、上述したようにＺモータ２３２によって容器２０８がＺ方向に移動される。この場合において、そのような垂直方向の動きを人為的な力を用いて行うようにしてもよく、またこれはＸ方向の動きについても同様である。
【００８７】
図２５には２種類の容器２０８，２５０が示されている。（Ｂ）に示す容器２０８は図２４に示した容器と同様であり、また先端に設けられた貫通孔７８が形成されていない点を除けば図３に示したものと同じである。
【００８８】
一方、（Ａ）に示す容器２５０は（Ｂ）に示した容器２０８よりもその主要部分の直径が小さく、その一方、基端部分２５０Ａの外形は容器２０８の基端部分２０８Ａの外形と一致している。さらに、容器２５０の先端部２５０Ｂは上記同様に円錐形状を有している。図２５に示すような構成によれば、各容器における先端部が円錐形状を有しているため、いずれのタイプの容器についても回転プレート２４４に係合させることができ、その一方において、いずれのタイプの容器においてもその基端部の外径が一致しているため回転ホルダ２４２によって確実に容器を保持することが可能となる。
【００８９】
図２６は図２５の（Ａ）に示した容器２５０をセットした場合の様子が示されており、このような小さいサイズをもった２５０が用いられる場合においては、例えば変位機構２１０によって容器２５０がＸ線発生器２０４の近い側に位置決めされ、すなわち倍率を高めた状態においてＸ線の測定が行われる。
【００９０】
図２５に示した容器は一例であって他の形状をもった容器を利用することも可能である。いずれにしても対象物を収納してすなわち対象物を包み込んだ状態において測定を行えば上述した各種の利点を得ることが可能となる。
【００９１】
ちなみに、上述した容器はＸ線ＣＴ装置には限られず、例えばＸ線を利用した骨塩量測定装置、レントゲン撮影装置などにおいても用いることができ、上記同様の利点を得ることが可能である。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、被検体を回転させる場合において被検体の位置や姿勢を安定的に保持でき、しかも倍率を可変できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連するＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】被検体を収容する容器の断面図である。
【図４】容器の使用例を示す斜視図である。
【図５】容器の使用例を示す断面図である。
【図６】容器の使用例を示す断面図である。
【図７】容器の使用例を示す斜視図である。
【図８】容器の使用例を示す断面図である。
【図９】容器の使用例を示す断面図である。
【図１０】容器の使用例を示す斜視図である。
【図１１】容器の使用例を示す断面図である。
【図１２】容器の使用例を示す断面図である。
【図１３】有効視野を説明するための図である。
【図１４】各部材の位置関係を説明するための図である。
【図１５】有効視野と比較的大きな対象物との関係を示す図である。
【図１６】有効視野と比較的小さな対象物との関係を示す図である。
【図１７】対象物の拡大画像の形成を説明するための図である。
【図１８】対象物を透過するＸ線を説明するための図である。
【図１９】対象物を透過するＸ線を説明するための図である。
【図２０】倍率が小さい場合における測定部の動作を示す図である。
【図２１】倍率が小さい場合における測定部の動作を示す図である。
【図２２】倍率が大きい場合における測定部の動作を示す図である。
【図２３】倍率が大きい場合における測定部の動作を示す図である。
【図２４】本発明に関連するＸ線ＣＴ装置の要部構成を示す斜視図である。
【図２５】各種の容器を示す図である。
【図２６】図２４に示すＸ線ＣＴ装置において小サイズの容器を用いた例を示す図である。
【符号の説明】
１０　測定部、１２　演算制御部、１６　本体、１８　ガントリ、２０　操作パネル、２４　容器、３０　プロセッサ、４４　動作制御部、４６　再構成演算部、５０　可動部、５２　Ｘ線発生器、６０　Ｘ線検出器、６２　変位機構、６６　ガントリ回転機構、６８　スライド機構、２００　測定部、２０４　Ｘ線発生器、２０６　Ｘ線検出器、２０８　容器、２１０　変位機構、３００　可動部。

Claims (12)

1. 末広形状をもったＸ線ビームを発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線ビームを検出するＸ線検出部と、を備えた測定ユニットと、
   前記Ｘ線ビームが透過する位置に設けられ、被検体を収容した容器と、
   前記Ｘ線ビームに交差する回転中心軸回りに前記容器を回転させる回転機構と、
   前記Ｘ線発生部、前記Ｘ線検出部及び前記回転中心軸の内の少なくとも１つをＸ線ビーム方向へ変位させ、これにより画像の倍率を変更する変位機構と、
   を含むことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記変位機構は前記回転中心軸を変位させることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
3. 請求項２記載の装置において、
   前記変位機構は前記回転中心軸と一緒に前記容器を変位させることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記変位機構は前記測定ユニットを変位させ、前記容器の回転中心軸は不動であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
5. 請求項１記載の装置において、
   前記容器は、容器中心軸と前記回転中心軸とを一致させつつ、起立状態で回転可能に配置され、
   前記回転機構は、前記起立状態にある容器を回転させることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
6. 請求項５記載の装置において、
   前記容器は中空の略円筒形状を有し、その内部には前記被検体の動きを防止する固定部材が配置されたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
7. 請求項１記載の装置において、
   前記容器の先端部は突出した円錐形状を有し、
   前記回転機構は、前記先端部が係合する窪みを備えた回転プレートを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
8. 請求項１記載の装置において、
   前記回転機構は、前記容器の基端部を保持しつつ回転させる回転ホルダを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
9. 請求項１記載の装置において、
   前記容器として、互いにサイズの異なる複数種類の容器が選択的に用いられることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
10. 請求項９記載の装置において、
    前記複数種類の容器の先端部はそれぞれ突出した円錐形状を有し、且つ、前記複数の容器の基端部はそれぞれ同一の外径を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
11. 小動物用のＸ線ＣＴ装置において、
    ファンビーム形状をもったＸ線ビームを水平方向に発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線ビームを検出するＸ線検出部と、を備えた測定ユニットと、
    前記Ｘ線ビームが透過する位置に起立状態で設けられ、前記小動物を起立状態で収容した容器と、
    前記容器を垂直方向に移動させる移動機構と、
    前記Ｘ線ビームに交差する垂直の回転中心軸回りに前記容器を回転させる回転機構と、
    前記Ｘ線発生部、前記Ｘ線検出部及び前記回転中心軸の内の少なくとも１つをＸ線ビーム方向へ変位させ、これにより画像の倍率を変更する変位機構と、
    を含むことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
12. 請求項１１記載の装置において、
    前記変位機構は、前記移動機構及び前記回転機構とともに、前記容器を変位させることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

Images