JP2005143812A

JP2005143812A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2005143812A
Application number: JP2003385221A
Authority: JP
Inventors: Takuya Kadoshima; 拓也門嶋
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】陰極回転形のＸ線源の熱シフトの是正及びその際の被検体への被曝低減をはかりたい。
【解決手段】本発明では、Ｘ線源１を支持する支持機構５の一部である、ファンビーム端部のビーム検出位置に、シフト専用検出器７を設ける。この位置は、ファンビーム化を行うコリメータ６よりもＸ線源に近い位置である。予備曝射時に、コリメータ６を閉じて被検体へのＸ線の曝射のないような状態にして、シフト専用検出器７でシフトの有無及び量をはかる。シフトがあれば、それをなくするように位置制御部１１でＸ線源の陰極の位置制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、陰極回転形のＸ線源の熱さによるシフト（即ち焦点移動）の補正を行うＸ線ＣＴ装置に関する。

陰極回転形のＸ線源は、陽極からの電子ビームを、回転する陰極に照射させてその陰極からＸ線ビームを放出させる。陰極回転は回転軸によって行うが、この回転軸が回転熱によって変動することがある。この変動は熱シフトと呼ばれ、陰極面がぶれ、陰極面の位置変動、即ち電子ビームの焦点面そのものの変動結果を招く。この焦点とは、Ｘ線源からコリメータを通じて放出されるファンビームＸ線の焦点でもある。
熱シフトは、ファンビームの面内での上下（これを通常Ｙ方向と呼ぶ）での焦点の変動を生む。この後者のファンビームに対するスライス面での焦点の変動は、断層面の変動を招くため、特に、それを解消させたり、軽減化させることが必要である。

特許文献１は、本件出願人による特許出願であって、ファンビームＸ線と異なるシフト専用Ｘ線ビームを検出するシフト検出器を設けて、これによってＸ線源の位置制御をはかる例である。その設置位置は、ファンビーム化するためのコリメータよりもＸ線源から離れた外側位置である。
特許文献２は、特許文献１と同様に、ファンビームＸ線と異なるシフト専用Ｘ線ビームを検出するシフト検出器を設けた例である。特許文献１との相異点は、シフト検出器がファンビーム化するコリメータを搭載した焦点スポット移動補償システムに設置している点、及び位置制御の対象が、Ｘ線源即ちアノード側ではなく電子ビームを発生する側（即ちカソード側）である点である。
特許文献３は、ファンビームＸ線検出器側にシフト検出器を配置した例であって、シフト検出器がスライス面でのシフトを検出したときに、そのシフト量を求め、計測データに、シフト量に応じた補正を行おうとしたものである。

特開平９−２０１３５２号公報（図１）特表平１０−５０９０７７号公報（図３）特開平９−２１５６８６号公報（図４）

特許文献１は、シフト検出を行うときにもＸ線を放出することになり、被検者の被曝線量を軽減化が不充分であるとの問題を持つ。
特許文献２は、遠心力による焦点ずれを正確に補正できないとの問題を持つ。
特許文献３は、特許文献１と同様にシフト検出を行うときにＸ線を放出しており、被曝線量の軽減化が不充分であるとの問題を持つ。

本発明の目的は、シフト検出のときには全く被検者への被曝を行わせることなく、スライス方向のシフトの解消をはかるＸ線ＣＴ装置を提供するものである。

更に本発明は、Ｘ線源と、
Ｘ線源のからの放出ビームをファンビーム化するコリメータと、
このコリメータのＸ線源側手前に設けられ、上記ファンビーム端部ビームを計測する系路に設けたシフト専用検出器と、
被検体を挟んでＸ線源と対向する側に設けてファンビームＸ線を検出する被検体計測用多チャンネル検出器と、
本曝射に先立つ予備曝射時に上記コリメータを閉じてＸ線源からの放出ビームをシフト専用検出器で検出させ、Ｘ線源をシフトのないように位置制御をはかる制御手段と、
を備えるＸ線ＣＴ装置を開示する。

本発明は、陰極回転形のＸ線源と、
このＸ線源の陰極から放出されるＸ線ビームをファンビーム化するコリメータと、
Ｘ線源及びコリメータと被検体を挟んで対向する側に設けたファンビームＸ線検出器と、
コリメータとＸ線源との間、又はＸ線源の支持機構、に設けたファンビームの端部ビームを検出するファンビームシフト検出器と、
本曝射に先立つ予備曝射動作のときにコリメータを閉じ、Ｘ線源からファンビームを放出させ、上記ファンビームシフト検出器の検出値からシフトしているかを判定し、許容値以上シフトしているとの判定のときにファンビームＸ線を許容値以内になるようにＸ線源の位置制御を行う制御手段と、
上記許容値以内になるような位置制御の終了後、並びに許容値以内の判定の後、上記予備曝射動作を終了する手段と、
この予備曝射動作終了後に上記コリメータを開き、Ｘ線源からファンビームＸ線を放出させ被検体への曝射を行わせる本曝射のための制御手段と、
を備えるＸ線ＣＴ装置を開示する。

本発明によれば、被検体の被曝線量を増加させることなく、焦点シフトの検出及びそれをなくす位置制御がはかれる。

図１は最良の形態例を示す。X線源１は、陰極回転形のＸ線源であり、これにカソード側（図示せず）から電子ビームを照射し、ターゲットとなる陰極面からＸ線を放出する。Ｘ線源１は、支持機構５によって支持されている。コリメータ６は、Ｘ線源１から放出されるコーンビーム状Ｘ線をファンビーム状Ｘ線３に整形するものである。コリメータ６は、スライス厚を持ったＸ線、即ち、マルチスライス（１個のスライス厚を含む）Ｘ線を得るように形成され、この結果、コリメータ６の出力側にはこのマルチスライス幅を持ったファンビームＸ線３が出力される。
被検体１３を挟んだ、Ｘ線源１及びコリメータ６との対向側に被検体計測用の多チャンネルＸ線検出器２を設けてある。マルチスライス幅に応じて検出器２も、スライス厚に応じたＸ線感応領域幅（マルチスライス用チャンネルを含む）を持つ。
更にコリメータ６は、本来のファンビーム開き角度αのファンビームの外側に、別のビーム開き角度βのビームＸ線４を発生する仕組みを持つ。開き角度αのファンビームが被検体計測用Ｘ線、開き角度αのビームがシフト検出用Ｘ線である。
開き角度βのビームＸ線４を検出するために支持機構５上であって且つ、この開き角度βのＸ線ビームを受光できる位置にシフト専用検出器７を設けた。

シフト専用検出器７は、図１のＡに示すように、ある所定のスライス幅Ｗを持つＸ線ビーム４を取り込み検出する。感応領域８、９は分離帯１０で分離された互いに独立なＸ線感応領域である。シフトのない正常状態では、図の実線に示すように感応領域８と９と１２均等にＸ線が入射するように検出器７は位置決めされている。スライス方向のシフトが生ずると、点線ａやｂの如くビーム４がシフト量だけ上下動し、例えば点線ａでは、感応領域８、９との間はその検出信号Ｓ_１、Ｓ_２がＳ_１＞Ｓ_２となり、逆に点線ｂではＳ_１＜Ｓ_２となり、検出信号の差分（Ｓ_１−Ｓ_２）がシフト量に応じた極性と大きさとになる。
そこで、シフト発生時に、検出信号Ｓ_１、Ｓ_２を取り込み検出信号Ｓ_１＝Ｓ_２となるようにＸ線源１の陰極面を位置調整する機構として、位置制御部１１を設けた。位置制御部１１は、Ｘ線源１を直接制御して位置調整する仕組み、又は支持機構５に設けた位置決め機構によって位置調整する仕組みの、いずれも採用可である。尚、感応領域８、９は、２つの別検出器と呼んでよいことも云うまでもない。

コリメータ６の開と閉とを制御するために設けたのがコリメータ開閉制御部１２である。
本発明では、被検体計測動作と予備曝射動作との２つの動作モードが重要である。被検体計測動作とは、被検体へＸ線を照射し多チャンネルＸ線検出器２で透過Ｘ線を検出する本計測動作を云う。予備曝射動作とは、本計測に先立っての動作を指し、Ｘ線を曝射させることで各種の校正データや補正データを得るための動作であり、この校正データや補正データは、本計測に先立って各種の機構の制御に用いたり、本計測時の計測データの校正や補正に用いたりする。

本発明では、予備曝射時に、シフト検出の有無、及びシフトをなくするようなＳ_１＝Ｓ_２なる位置調整を行うような動作モードを付加したものである。ここで、付加したと述べたが、勿論、予備曝射に他の動作モードを持たない例にあっては、付加ではなく、シフト検出及び位置調整が予備曝射動作そのものである。
さて、本予備曝射動作にあっては、コリメータ位置調整部１２に先ずコリメータ閉信号Ｃ_１を送り、コリメータ６からのファンビームＸ線３の放出を遮断する。このとき、ビームＸ線４の放出も併せて遮断する。これらの遮断は、予備曝射での被検体１３への被曝量の照射を止め且つ安全を保つためであり、被検体の被曝量の低下を達成できる。
コリメータ６は閉じるが、シフト検出器７は、コリメータ６よりも手前に設置しているため、Ｘ線ビーム４を受光し、シフトに応じた検出信号Ｓ_１、Ｓ_２を検出器７は出力する。そして、位置制御部１１でこの検出信号Ｓ_１、Ｓ_２を取り込みＸ線源の陰極面がＳ_１＝Ｓ_２となるように陰極面の位置制御を行う。シフトがなければＳ_１＝Ｓ_２であり、このときには当然に位置制御部１１での位置制御部は行わない。
予備曝射の当初でＳ_１＝Ｓ_２であったり、シフト計測後のＳ_１＝Ｓ_２への位置調整後にあっては、予備曝射は終了する。そして本計測動作に入る。本計測動作では、開閉制御部１２にコリメータ開信号Ｃ_２を送り、コリメータ６を開けて被検体１３へのＸ線曝射を行う。

本予備曝射を行う条件は、以下の如き事例がある。
（１）、本計測動作から充分に時間が経過していること（例えば３０分以上とか）。そこで、再開時に本予備曝射動作を行わせる。
（２）、スキャナの向き、即ちチルド角度は種々設定可能である。その角度によって、Ｘ線源の回転時の遠心力が異なる。遠心力の大小によって熱シフトも大小に変化する。そこでチルド角度の設定時に本予備曝射動作を行うものである。
（３）、各種の校正データや補正データを本計測に先立って得る例がある。このとき、本予備曝射動作を利用する。

シフト検出器７は、図１で領域８と９と２チャンネルの例としたが、３以上のマルチチャンネル化することで、シフト検出角度を向上できる。図２は、２４チャンネルの事例である。即ち、図２で、Ｘ線ビーム４が２４チャンネルある焦点移動検出用検出器７の１２チャンネルと１３チャンネルの間が中心に入射する様に調整されている。通常は１から１２チャンネルに入射するファンビームと１３チャンネルから２４チャンネルに入射するファンビームの強度は同じだが、焦点がスライス方向に移動するとこの焦点移動検出用検出器７へ入射するファンビームの位置が変化し、１から１２チャンネルに入射するファンビームと１３チャンネルから２４チャンネルに入射するファンビームの強度が同じではなくなり焦点の移動が容易に検出できる。尚、ＣＷ、ＣＣＷとは、管球駆動用モータの回転方向を示す。

図３、図４は、側面を異にする同一具体例図である。支持機構５の上部に焦点移動検出用コリメータ２０を設け、支持機構５の下方に焦点移動（シフト）検出用検出器７を設置した。焦点移動検出用コリメータ２０は、シフト検出用のスライス幅を決定するものであり、例えば図２の２４チャンネルの検出器７の事例対応では、図２の如きＸ線ビーム４を放出するような口径を持つ。勿論、Ｚ方向だけでなく、Ｙ方向のシフト検出のために、Ｗ（Ｚ）×Ｗ（Ｙ）なるサイズの口径の例もある。尚、２１は補償物である。
支持機構５を、コリメータ６と分離した例としたが、コリメータ６を支持機構５に搭載させる例もある。

本計測及び予備曝射計測は、操作卓より行われるが、この全体システムのブロック図を図５に示す。図５は、画像処理装置が操作卓を持つ例である。図５で画像処理装置２００は、操作卓２０１、出力部２０２、演算部２０３、表示部２０４、メモリ２０５を持つ。操作卓２０１は、予備曝射動作、本計測動作の指示、や各種の計測条件や撮影条件の入力を行う。演算部２０２は、（Ｓ_１−Ｓ_２）なる差分計算や計測データや再構成データ、再構成画像等を格納する。表示部２０３は再構成画像等の画像表示を行う。
更に、ベッド１５の移動制御機構やＸ線曝射制御部１４を持ち、被検体のベット１５の位置決め機構１３で行わせ、制御部１４でＸ線源への本計測、予備曝射制御等も行う。

以上は、予備曝射時に、Ｓ_１＝Ｓ_２となるように陰極面の位置制御をはかった例であるが、本曝射時にもＳ１≠Ｓ２となればＳ_１＝Ｓ_２となるような位置制御を制御部１１にて行ってもよい。また、｜Ｓ_１−Ｓ_２｜＝δなる基準値δを設定しており、差分がδ以上の時には予備曝射動作を行わせ、δ未満だと、本曝射中に位置制御部１１にて継続して位置調整をはかるやり方もある。

また、陰極回転形のＸ線源としたが、非回転形やその他の種類のＸ線源でのシフト例にも適用できる。

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置における、陰極回転形Ｘ線源の熱による焦点シフトの是正を、被検者への被曝を抑えた状態で行え、被曝線量の低下に役立つ。

本発明の実施例図である。本発明の多チャンネルシフト検出器例図である。本発明の焦点用コリメータを設けた例図である。本発明の焦点用コリメータを設けた例図である。本発明のＸ線ＣＴシステム例図である。

符号の説明

１陰極回転形Ｘ線源
２多チャネルＸ線検出器
３ファンビームＸ線
４シフト専用Ｘ線ビーム
５支持機構
６コリメータ
７シフト検出器
１１位置制御部
１２開閉制御部

Claims

Ｘ線源と、
Ｘ線源のからの放出ビームをファンビーム化するコリメータと、
このコリメータのＸ線源側手前に設けられ、上記ファンビーム端部ビームを計測する系路に設けたシフト専用検出器と、
被検体を挟んでＸ線源と対向する側に設けてファンビームＸ線を検出する被検体計測用多チャンネル検出器と、
本曝射に先立つ予備曝射時に上記コリメータを閉じてＸ線源からの放出ビームをシフト専用検出器で検出させ、Ｘ線源をシフトのないように位置制御をはかる制御手段と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
陰極回転形のＸ線源と、
このＸ線源の陰極から放出されるＸ線ビームをファンビーム化するコリメータと、
Ｘ線源及びコリメータと被検体を挟んで対向する側に設けたファンビームＸ線検出器と、
コリメータとＸ線源との間、又はＸ線源の支持機構、に設けたファンビームの端部ビームを検出するファンビームシフト検出器と、
本曝射に先立つ予備曝射動作のときにコリメータを閉じ、Ｘ線源からファンビームを放出させ、上記ファンビームシフト検出器の検出値からシフトしているかを判定し、許容値以上シフトしているとの判定のときにファンビームＸ線を許容値以内になるようにＸ線源の位置制御を行う制御手段と、
上記許容値以内になるような位置制御の終了後、並びに許容値以内の判定の後、上記予備曝射動作を終了する手段と、
この予備曝射動作終了後に上記コリメータを開き、Ｘ線源からファンビームＸ線を放出させ被検体への曝射を行わせる本曝射のための制御手段と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。