JP2006116309A - 透過断層撮影−放出断層撮影複合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分に小型の構造様式において測定のために主たる構成要素を１つの断面内に配置することを可能にする。
【解決手段】本発明は、検査対象、とりわけ患者の断層撮影による断層画像を作成するために、固定のステータとステータに支持されかつ作動時に回転するロータとを有する支持構造を備え、共通のロータに少なくとも１つの放射放出装置と少なくとも１つの放射検出装置とが固定されている透過断層撮影−放出断層撮影複合装置に関する。本発明によれば、少なくとも１つの放射放出装置および少なくとも１つの放射検出装置が、放射放出要素および放射検出要素（６，８，１０）と、それぞれ少なくとも１つの付属の電源要素（７，９，１１）とに分割され、ロータ（５）の装備において全ての一次要素（６，８，１０）が１つの回転面（１４）内に配置され、全ての電源要素（７，９，１１）がその回転面の外に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象、とりわけ患者の断層撮影による断層画像を作成するために、固定のステータとステータに支持されかつ作動時に回転するロータとを有する支持構造を備え、共通のロータに少なくとも１つの放射放出装置と放射検出装置とが固定されている透過断層撮影−放出断層撮影複合装置に関する。

類似の透過断層撮影−放出断層撮影複合装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には透過断層撮影−放出断層撮影複合装置の種々の変形が紹介され、一方ではＸ線管が対向配置されている検出器と共に回転枠に固定されているコンピュータ断層撮影装置が示され、他方では陽電子放出断層撮影（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＰＥＴ）用検出器が付加的に単独に設置されたＣアームを介して検査範囲内へ揺動可能になっている。他の変形は、核医学検出器と、対向配置されているＸ線検出器を備えたコンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＣＴ）用のＸ線源との混合装置を示している。しかしながら、この特許文献１は、透過断層撮影−放出断層撮影複合装置内に放射源および検出器を実際に配置するとガントリのロータ周囲の必要な占有場所により構造寸法が過大となる問題、あるいは他方ではガントリの実際の直径においては全ての検出器および放射源の配置が１つの断面内にあることができない問題を解決していない。
米国特許第６６７０６１４号明細書

本発明の課題は、十分に小型の構造様式において測定のために主要構成要素を１つの断面内に配置することを可能にする透過断層撮影−放出断層撮影複合装置を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、冒頭で述べた透過断層撮影−放出断層撮影複合装置において、少なくとも１つの放射放出装置および少なくとも１つの放射検出装置が、放射放出要素および放射検出要素と、それぞれ少なくとも１つの付属の電源要素とに分割され、ロータの装備において全ての一次要素が１つの回転面内に配置され、全ての電源要素がその回転面の外に配置されていることによって解決される。
なお、本発明の実施態様は次の通りである。
・少なくとも２つの放射放出要素がロータに配置されている（請求項２）。
・少なくとも２つの放射検出要素がロータに配置されている（請求項３）。
・少なくとも１つの放射放出要素はＸ線管である（請求項４）。少なくとも１つの電源要素は少なくとも１つのＸ線管用の電圧発生装置である（請求項５）。
・少なくとも１つの放射放出要素はレーザ光学系である（請求項６）。少なくとも１つの電源要素は、少なくとも１つのレーザ光学系用の電源および／または制御電子装置である（請求項７）。
・少なくとも１つの放射検出要素はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）用検出器である（請求項８）。
・少なくとも１つの電源要素は、少なくとも１つのＣＴ用検出器用の制御／電源電子装置である（請求項９）。
・少なくとも１つの放射検出要素は、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）用検出器である（請求項１０）。少なくとも１つの電源要素は、少なくとも１つのＰＥＴ用検出器のコインシデンス電子装置である（請求項１１）。
・少なくとも１つの放射検出要素は、単光子放出断層撮影（ＳＰＥＣＴ）用検出器である（請求項１２）。少なくとも１つの電源要素は、少なくとも１つのＳＰＥＣＴ用検出器の制御／電源電子装置である（請求項１３）。
・少なくとも１つの放射検出要素は、放射線治療用の放射源である（請求項１４）。放射線治療用の放射源の少なくとも１つの電源要素は、この放射源用の電源および／または制御電子装置である（請求項１５）。
・ロータは周囲に規則的に分布させられた多数の同一の機械的な接続アダプタを有し、放射放出要素および放射検出要素とそれらの電源要素とはロータのモジュール装備が可能であるように対向接続部材を持つ（請求項１６）。

本発明者は、従来において一般的であるように放射放出装置および放射検出装置が完全に付属の電源要素と共にガントリのロータに１ユニットで集結されるのではなく、むしろ放射放出要素および放射検出要素がそれらの電源要素から分離されるならば、多数の放射放出装置および放射検出装置を断層撮影装置の１つの断面内に収納することが可能であることを認識した。これによって、分離された要素の少ない構造様式により、全ての放射放出要素および放射検出要素を１つの断面に配置することができる。これに対して、付属の電源要素は、ガントリのロータに、システム軸線方向において横に固定される。

この構造様式によって、従来技術において知られているよりも遥かに小さい直径のガントリを形成することのできる透過断層撮影−放出断層撮影複合装置を使用することが可能になる。

従って、以下において一次要素とばれる純粋な放射放出要素および放射検出要素は、この一次要素の作動に必要である電源要素から分離されている。これによってＺ軸方向への配置の拡張が可能となるので、比較的多くの放射源および検出器を小さい周囲に取付けることができる。

更に、本発明者は、この種の分割によって、本発明に従って装備された断層撮影装置をモジュール式に構成することが可能であることも認識した。これに加えて、ロータの周囲に一様に取付けられた多数のアダプタがあると好ましく、これらのアダプタにはそれぞれ個々の断層撮影要素を固定することができるので、透過断層撮影−放出断層撮影複合装置の非常に可変の経済的な構成が可能となる。

本発明のこの基本的な考えに従って、本発明者は、検査対象、とりわけ患者の断層撮影による断層画像を作成するために、固定のステータとステータに支持されかつ作動時に回転するロータとを有する支持構造を備え、共通のロータに少なくとも１つの放射放出装置と少なくとも１つの放射検出装置とが固定されているような公知の透過断層撮影−放出断層撮影複合装置を改善するために、少なくとも１つの放射放出装置および少なくとも１つの放射検出装置を、放射放出要素および放射検出要素と、それぞれ少なくとも１つの付属の電源要素とに分割し、ロータの装備において全ての一次要素を１つの回転面内に配置し、全ての電源要素をその回転面の外に配置することを提案する。

複合形断層撮影装置における放射放出装置および放射検出装置を、一方では一次要素としての放射放出要素もしくは放射検出要素、すなわち能動要素に、他方では二次要素、すなわち受動要素に分割することによって、極めてコンパクトでかつ少ない周囲長を要する構造様式が可能となるので、このような複合形断層撮影装置が経済的に実現可能である。

本発明による透過断層撮影−放出断層撮影複合装置においては、放射放出要素および放射検出要素に関して多様な変形が実現可能である。例えば、単光子放出断層撮影（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＳＰＥＣＴ）用検出器と関連させた２つのＸ線管・検出器組合せを備えたＣＴ装置を、僅かな直径を有するロータ上に配置することができる。例えばＰＥＴ用検出器装置に関連させたＣＴ用検出器付きの１つのＣＴ用Ｘ線管と、薬剤を活性化させるための付加的な複数のレーザ装置とを、ＣＴ走査およびＰＥＴ測定が行なわれる同じ断面に配置することができる。

種々の複合化例が従属請求項に示され、それぞれ、電源要素が一次要素から分離されて取付けられている。

この場合に、例えば放射を放出する一次要素としてはＸ線管またはレーザ光学系が使用されるのに対して、それぞれの電源要素は、場合によっては冷却部を備えた電圧発生装置もしくは相応のレーザ光学系用の電源および／または制御電子装置である。

放射検出要素としては、例えば１列または多列構成のＣＴ用検出器、対向配置されるＰＥＴ用検出器装置が使用可能であり、あるいはＳＰＥＣＴ用検出器も使用可能である。放射を検出する一次要素用の電源要素としては、例えば、ＰＥＴ用検出器のコインシデンス電子装置、もしくはＳＰＥＣＴ用検出器またはＣＴ用検出器の電源電子装置がある。

更に、診断用放射源のみならず、治療用放射源をガントリの同じロータ上に取付けてもよいことも本発明思想に属し、この場合にも放射源自体は放射を放出する一次要素と見なされ、治療用放射源の電源および／または制御電子装置は二次電源要素として断面の外に取付けられる。

本発明思想の前述の拡張に従って、本発明者は、ロータが周囲に規則的に分布させられた多数の同一の機械的な接続アダプタを有し、放射放出要素および放射検出要素とそれらの電源要素とはロータのモジュール装備が可能であるように対向接続部材を持つことも提案する。

本発明および本発明の有利な実施例を図面に基づいて更に詳しく説明する。
図１は透過断層撮影−放出断層撮影複合装置の本発明による例のＺ軸方向の縦断面図、
図２は１つのＸ線管、１つのＰＥＴ用検出器および４つのレーザ装置を有する透過断層撮影−放出断層撮影複合装置の横断面図、
図３は本発明によるガントリ装置を備えたＣＴ−ＰＥＴ複合装置、
図４は治療用放射源を備えたＣＴ−ＰＥＴ複合装置を示す。

図においては次の参照符号を使用する。１：透過断層撮影−放出断層撮影複合装置、２：ハウジング、３：ステータ、４：軸受、５：ロータ、６：Ｘ線管、７：Ｘ線管用の高電圧発生装置および冷却部、８：ＣＴ用検出器、９：ＣＴ用検出器用の電子装置、１０：ＰＥＴ用検出器、１１：コインシデンス電子装置、１２：制御／評価コンピュータ、１３：制御／データ線、１４：第１の回転面、１５：第２の回転面、１６：分離面、１７：システム軸線、１８：患者、１９：レーザ光学系、２０：レーザ用電子装置、２１：Ｘ線ビーム、２２：ＳＰＥＣＴ用検出器、２３：ＳＰＥＣＴ用検出器の電子装置、２４：治療用放射源、２５：治療用放射源の制御電子装置、２６：治療用放射源のコーンビーム。

透過断層撮影−放出断層撮影複合装置１の本発明による構成の有利な例が図１に示されている。この透過断層撮影−放出断層撮影複合装置１はハウジング２を有し、ハウジング２内にはステータ３を備えたガントリがある。ステータ３に対してロータ５が軸受４を介して回転可能に支持されている。ロータ５には第１の断面１４において一次要素である放射放出要素および放射検出要素が支持されているのに対して、その横の断面１５において二次要素である電源要素がロータ５に固定されている。一次要素である放射放出要素としてここではＸ線管６が示され、Ｘ線管６はＸ線ビームを対向配置された検出器８へ向けて出射する。Ｘ線管６に対して横にずらされてＸ線管６用の電源要素７が配置されている。電源要素７は、ここでは模範的には高電圧電源もＸ線管６の冷却ユニットも含む。検出器要素８に対して横にずらされてＣＴ用検出器用の電子装置９が横に配置されている回転面１５において取付けられている。この占有場所を節約した分割によって、Ｘ線管６およびＣＴ用検出器８も存在する同じ断面１４に、一次要素であるＰＥＴ用検出器要素１０を有するＰＥＴ用検出器装置が取付けられている。ＰＥＴ用検出器要素１０の横において、それに付属するコインシデンス電子装置１１がガントリのロータ５内に収納されている。

公知のように、透過断層撮影−放出断層撮影複合装置１は制御／評価コンピュータ１２によって作動される。制御／評価コンピュータ１２は、制御／データ線１３ならびに制御ユニットを介して個々の診断ユニットに出力し、かつ測定データを受信する。制御自体およびデータ評価は、コンピュータユニット１２内に組み込まれているプログラムＰ１〜Ｐｎを介して行なわれる。

透過断層撮影−放出断層撮影複合装置の他の変形が図２に示されている。図２は本発明による装置のシステム軸線１７に対して垂直な横断面図を示す。この場合に、一次断面における一次要素としての個々の放射放出要素および放射検出要素は実線で示され、その下にある二次要素としての電源要素は破線で示されている。ガントリのロータ５には、ここでもＸ線放出一次要素６とこれに対向配置された検出器一次要素８とからなるＣＴ検査用のＸ線管・検出器組合せがあり、電源ユニット７，９は破線で示されている。このＣＴユニットに対して９０°ずらされて、それぞれ１つのＰＥＴ用検出器一次要素１０とこれに付属のコインシデンス電子装置１１とからなるＰＥＴユニットがある。付加的に、９０°間隔で４つのレーザ装置が、同様に一次断面内に配置され、これらのレーザ装置はそれぞれ１つのレーザ光学系１９とこれに付属の電源電子装置２０とからなる。

図３は、２つのＸ線源６が対向する一次検出器要素８と共に一次断面に配置されＣＴ走査に使用されるのに対して、付加的なＳＰＥＣＴ用検出器２２が一次断面に一緒に取付けられている第３の複合変形を示す。先に示した例におけるように、個々の一次要素の二次電源要素がＺ方向ずらされてロータ５に配置されている。

先に示した専ら診断用の複合形断層撮影装置と違って、図４では、本発明に従って構成された断層撮影装置において、付加的な治療用放射源２４がガントリのロータ５に配置されている。全体として、本発明による断層撮影装置は、対向配置されたＣＴ用検出器８を備えた一次Ｘ線放出要素６と、これに対してずらされて配置され２つの一次ＰＥＴ用検出器要素１０および治療用放射源２４の既述の一次要素を備えたＰＥＴ用検出器装置とを含み、これらは全てひっくるめて同じ断面に配置されている。この場合にも、一次要素としての放射放出要素および放射検出要素に対してずらされて、これらに付属した電源要素がロータに固定されている。

このような複合化によって、例えば患者１８において腫瘍特有の陽電子放出マーカの投与によって腫瘍病巣を的確にマーキングし、ＰＥＴ用検出器によってこの腫瘍の正確な位置を求めることが可能である。同時にＣＴ装置によって健全な周囲組織の位置および吸収係数が正確に求められ、腫瘍および周囲組織の位置の認識に基づいて、治療用放射源を走査直後に、健全な組織が最大限に大事にされ、専ら腫瘍組織が最大線量で照射されるように制御することができる。

原則的にこの種の配置は、放射放出要素および放射検出要素が同じ断面内に配置されていない場合も可能であるにもかかわらず、この配置で特に最適な診断および治療が可能である。なぜならば患者の姿勢および向きに関するどんな不確実性も生じ得ないからである。

前述の本発明の特徴事項は、その都度述べた複合化のみならず、本発明の枠を逸脱することなく他の組合せまたは単独にて使用可能であることは自明である。

以上のとおり、本発明によって、検査対象、とりわけ患者の断層撮影による断層画像を作成するために、固定のステータとステータに支持されかつ作動時に回転するロータとを有する支持構造を備え、共通のロータに少なくとも１つの放射放出装置と少なくとも１つの放射検出装置とが固定されている透過断層撮影−放出断層撮影複合装置が提供される。本発明によれば、少なくとも１つの放射放出装置および少なくとも１つの放射検出装置が、放射放出要素および放射検出要素と、それぞれ少なくとも１つの付属の電源要素とに分割され、ロータの装備において全ての一次要素が１つの回転面内に配置され、全ての電源要素がその回転面の外に配置されている。

透過断層撮影−放出断層撮影複合装置の本発明による例のＺ軸方向の縦断面図 １つのＸ線管、１つのＰＥＴ用検出器および４つのレーザ装置を有する透過断層撮影−放出断層撮影複合装置の横断面図 本発明によるガントリ装置を備えたＣＴ−ＰＥＴ複合装置の横断面図 本発明による治療用放射源を備えたＣＴ−ＰＥＴ複合装置の横断面図

符号の説明

１ 透過断層撮影−放出断層撮影複合装置
２ ハウジング
３ ステータ
４ 軸受
５ ロータ
６ Ｘ線管
７ Ｘ線管用の高電圧発生装置および冷却部
８ ＣＴ用検出器
９ ＣＴ用検出器用の電子装置
１０ ＰＥＴ用検出器
１１ コインシデンス電子装置
１２ 制御／評価コンピュータ
１３ 制御／データ線
１４ 第１の回転平面
１５ 第２の回転平面
１６ 分離平面
１７ システム軸線
１８ 患者
１９ レーザ光学系
２０ レーザ用電子装置
２１ Ｘ線ビーム
２２ ＳＰＥＣＴ用検出器
２３ ＳＰＥＣＴ用検出器の電子装置
２４ 治療用放射源
２５ 治療用放射源の制御電子装置
２６ 治療用放射源のコーンビーム

Claims (16)

1. 検査対象の断層撮影による断層画像を作成するために、固定のステータとステータに支持されかつ作動時に回転するロータとを有する支持構造を備え、共通のロータに少なくとも１つの放射放出装置と少なくとも１つの放射検出装置とが固定されている透過断層撮影−放出断層撮影複合装置において、少なくとも１つの放射放出装置および少なくとも１つの放射検出装置が、放射放出要素（６，１９，２４）および放射検出要素（８，１０，２２）と、それぞれ少なくとも１つの付属の電源要素（７，９，１１，２０，２３，３５）とに分割され、ロータ（５）の装備において全ての一次要素（６，８，１０，１９，２２，２４）が１つの回転面（１４）内に配置され、全ての電源要素（７，９，１１，２０，２３，３５）がその回転面の外に配置されていることを特徴とする透過断層撮影−放出断層撮影複合装置。
2. 少なくとも２つの放射放出要素（６，１９，２４）がロータ（５）に配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 少なくとも２つの放射検出要素（８，１０，２２）がロータ（５）に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 少なくとも１つの放射放出要素はＸ線管（６）であることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の装置。
5. 少なくとも１つの電源要素は少なくとも１つのＸ線管用の電圧発生装置（７）であることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 少なくとも１つの放射放出要素はレーザ光学系（１９）であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の装置。
7. 少なくとも１つの電源要素は、少なくとも１つのレーザ光学系（１９）用の電源および／または制御電子装置（２０）であることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 少なくとも１つの放射検出要素はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）用検出器（８）であることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の装置。
9. 少なくとも１つの電源要素は、少なくとも１つのＣＴ用検出器（８）用の制御／電源電子装置（９）であることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 少なくとも１つの放射検出要素は、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）用検出器（１０）であることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の装置。
11. 少なくとも１つの電源要素は、少なくとも１つのＰＥＴ用検出器（１０）のコインシデンス電子装置（１１）であることを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. 少なくとも１つの放射検出要素は、単光子放出断層撮影（ＳＰＥＣＴ）用検出器（２２）であることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の装置。
13. 少なくとも１つの電源要素は、少なくとも１つのＳＰＥＣＴ用検出器（２２）の制御／電源電子装置であることを特徴とする請求項１２記載の装置。
14. 少なくとも１つの放射検出要素は、放射線治療用の放射源（２４）であることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の装置。
15. 放射線治療用の放射源の少なくとも１つの電源要素は、この放射源（２４）用の電源および／または制御電子装置であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
16. ロータ（５）は周囲に規則的に分布させられた多数の同一の機械的な接続アダプタを有し、放射放出要素および放射検出要素とそれらの電源要素とはロータのモジュール装備が可能であるように対向接続部材を持つことを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の装置。

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