JP2007117677A - Ｘ線コリメータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コリメータ単板がスライス方向に長くなった場合であってもその変形を防止することで、コリメータ精度を保つことができるＸ線コリメータ装置を提供すること。
【解決手段】スライス方向Ｓに並設されるとともに、チャンネル方向Ｃに延設されたコリメータサポート２１，２２と、コリメータサポート２１，２２に対し、Ｘ線出射側に配置された後側サポート板２５と、コリメータサポート２１，２２に対し、Ｘ線入射側に配置された前側サポート板２６と、コリメータサポート２１，２２間に配置されたコリメータ単板３０と、コリメータサポート２１，２２、後側サポート板２５に設けられ、コリメータ単板３０を保持する溝部２１ａ，２２ａ，２５ａとを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、医療用等に用いられるＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下、「Ｘ線ＣＴ装置」と称する。）に組み込まれる一体型Ｘ線コリメータに関し、特にポーラレスポンス特性や検出器特性を向上させることができるものに関する。

Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線管に対しコリメータ装置が検出器ユニットの前に配置されたものが知られている。このようなＸ線ＣＴ装置では、例えば、検出器ユニットが横一列に複数個並び全体で円弧状構造をなし、コリメータ装置も同様に全体で円弧状構造をとっている。なお、コリメータ装置に組み込まれたコリメータ板の面方向はＸ線源の方向を向いている（例えば、特許文献１参照）。

製品化されているコリメータ装置は、スライス方向に並設された上下サポートに予め溝を形成しておき、上下サポートを組み立てた状態で、上下の対の溝にあらかじめ平坦化したコリメータ単板を挿入し、溝部分で接着硬化させた構造となっている。なお、上下サポートの溝は、想定されたＸ線源に向くように形成されている。

近年、Ｘ線ＣＴ装置として、マルチスライス化（多列化）が進み、２５６列のものまで試作されるようになった。２５６列検出器を有するＸ線ＣＴ装置は、高速コーンビーム３次元ＣＴとも呼ばれ、高速でＸ線管を人体の周囲でスキャンさせ得られるボリュームデータを大容量３次元ボクセルデータに変換して高速で画像再構成を行うことが可能となる。このため、リアルタイムで３次元Ｘ線ＣＴ像が得られることから、今まで難しいとされた心臓等のリアルタイム３次元ＣＴスキャンの可能性が高まってきた。

しかし、このＸ線ＣＴ装置で用いられる２５６列検出器ユニットの受光面積は大面積であり、これに伴い被検体を透過した散乱Ｘ線量の低減が特に重要となっている。なお、２５６列Ｘ線検出器ユニットは横一列ではなく、スライス方向（縦方向）に複数ユニット配置され、それがさらに横に複数個配置される面検出型構造がとられる。

このようにスライス方向の幅が従来の４倍程度に拡大されると、対応するコリメータ単板も大きくなり、コリメータ単板の剛性のみでは反り矯正ができない。そこで最初にスライス方向に対応するコリメータを製作する方法として、コリメータ単板の反り矯正を目的として、Ｘ線が透過する面にコリメータ板のサポートを配置し複数チャンネルをカバーするモジュール型すなわちコリメータを分割する方法を採った。

Ｘ線源から見て透過する方向に手前と奥にサポートを設け、それぞれにピッチの異なる溝をスライス方向に形成し、ピッチの違いを利用してコリメータ板がＸ線焦点を向くようにし、かつ、検出器パックに対応した複数チャンネルレベルのコリメータ構造が提案されている。

また、モジュール型Ｘ線コリメータは複数枚（例えば２３枚）タイプのＸ線コリメータモジュールと複数枚（例えば２５枚）タイプのＸ線コリメータモジュールが交互に配列する構造を採っている。
特開２００２−１６２４７２号公報

上述したＸ線ＣＴ装置に用いられるコリメータ装置では、次のような問題があった。すなわち、スライス方向の検出範囲が拡大されていくと、コリメータ単板の剛性だけではチャンネル方向への反り、たわみを矯正しにくくなる。このため、検出器ユニットをサポートに取り付ける際、アライメントを良好に行うことが難しくなる。

コリメータ単板が変形すると、Ｘ線コリメータの特性を示すポーラレスポンス特性（Ｘ線管焦点移動に伴うコリメータ特性変化）や検出器特性を示すエネルギ特性はバラツキが出やすいことやポーラレスポンスやエネルギー特性を良好な連続的空間分布にしにくいという問題があった。

そこで本発明は、コリメータ単板がスライス方向に長くなった場合であってもその変形を防止することで、コリメータ精度を保つことができるＸ線コリメータ装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のＸ線コリメータは次のように構成されている。

Ｘ線源から照射され、Ｘ線検出器に入射するＸ線をコリメートするＸ線コリメータ装置において、スライス方向に並設されるとともに、チャンネル方向に延設された一対のサポート部材と、これら一対のサポート部材に対し、Ｘ線出射側に配置された後側サポート板と、上記サポート部材に対し、Ｘ線入射側に配置された前側サポート板と、上記一対のサポート部材間に配置されたコリメータ板と、上記一対のサポート部材、後側サポート板及び前側サポート板に設けられ、上記コリメータ板を保持する溝部とを備えていることを特徴とする。

Ｘ線源から照射され、Ｘ線検出器に入射するＸ線をコリメートするＸ線コリメータ装置において、スライス方向に並設されるとともに、チャンネル方向に延設された一対のサポート部材と、これら一対のサポート部材に対し、Ｘ線出射側に配置された後側サポート板と、上記サポート部材に対し、Ｘ線入射側に配置された前側サポート板と、上記一対のサポート部材間に配置され、着脱自在の治具によって位置決めされるとともに、接着剤により上記サポート部材及び後側サポート板に固定されたコリメータ板とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、コリメータ単板がスライス方向に長くなった場合であってもその変形を防止することで、コリメータ精度を保つことが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置１０を示す分解斜視図である。なお、図１中Ｓはスライス方向、Ｃはチャンネル方向を示している。Ｘ線コリメータ装置１０は、Ｘ線ＣＴ装置に組み込まれるＸ線検出装置を構成する装置であり、Ｘ線を照射するＸ線源に対し、Ｘ線検出器の手前に配置され、Ｘ線検出器に入射するＸ線の撮像上有害な散乱Ｘ線を除去するために用いられる装置である。

Ｘ線コリメータ装置１０は、サポート機構２０と、このサポート機構２０に保持された複数枚のコリメータ単板３０とを備えている。

サポート機構２０は、チャンネル方向Ｃに延設されスライス方向Ｓに並設された一対のコリメータサポート（サポート部材）２１，２２と、このコリメータサポート２１，２２の両端部に設けられた一対の側板２３，２４と、コリメータサポート２１，２２の外周側に設けられた後側サポート板２５と、コリメータサポート２１，２２の内周側に設けられた前側サポート板２６とを備えている。

コリメータサポート２１，２２及び後側サポート板２５には、コリメータ単板（コリメータ板）３０を挿入するための溝部２１ａ，２２ａ，２５ａがチャンネル方向Ｃに沿って複数個、形成されている。これら溝部２１ａ，２２ａ，２５ａは、Ｘ線コリメータ装置１０がＸ線ＣＴ装置に組込まれたとき、コリメータ単板３０の面がスライス方向Ｓに対し平行となるように配置され、かつ、全てのコリメータ単板３０の面の延長線上にＸ線源が位置するように形成されている。

前側サポート板２６は、上述した溝部２１ａ，２２ａ，２５ａに対応する溝部は形成されておらず、コリメータサポート２１，２２及び側板２３，２４にネジ止めされる。

コリメータ単板３０は、モリブデン等Ｘ線吸収率の高い材料から形成されている。

このように構成されたＸ線コリメータ装置１０では、コリメータ単板３０はコリメータサポート２１，２２及び後側サポート板２５による支持がなされるとともに、コリメータサポート２１，２２は、後側サポート板２５及び前側サポート板２６により密閉構造となり、剛性が高くなる。このため、面積の大きいコリメータ単板３０を用いた場合であっても、コリメータ単板３０のチャンネル方向への反り、たわみを矯正することができ剛性を高めることができる。したがって、検出器ユニットをコリメータサポート２１，２２に取り付ける際、アライメントを良好に行うことが容易となる。

また、Ｘ線コリメータ特性であるポーラレスポンス特性や検出器特性であるエネルギー特性の空間的分布の連続性が容易に得られる。

上述したように、本実施の形態に係るＸ線コリメータ装置１０によれば、検出器が大型化してスライス方向の検出範囲が拡大され、これに対応してコリメータ単板が大型化した場合であっても、コリメータ単板の反りやたわみ等の変形を防止することで、コリメータ精度を保ち、Ｘ線コリメータ特性を向上させることが可能となる。

図２は、上述したＸ線コリメータ装置１０の変形例を示す分解斜視図、図３は後側サポート板２５の要部断面図である。なお、図２において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例においては、後側サポート板２５には、スライス方向Ｓ全体に亘って形成された溝部２５ａの代わりに、一部にのみ突起２５ｂが形成されている。このように構成されていると、突起２５ｂと突起２５ｂとの間の隙間にコリメータ単板３０が挿入しやすくなり、作業性が向上する。

図４は、突起２５ｃの形状が中央部を頂点にした三角形状となっているものである。この場合でも、図３の突起２５ｂと同様の効果を得ることができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置４０を示す分解斜視図である。なお、図５において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

Ｘ線コリメータ装置４０では、後側サポート板２５の代わりに後側サポート板４１が用いられている。後側サポート板４１は、複数のモジュール板材４２から構成されている。モジュール板材４２には、前述した溝部２５ａと同様に溝部４２ａが形成されている。

このように構成されたＸ線コリメータ装置４０では、前述したＸ線コリメータ装置１０と同様の効果が得られるとともに、溝部４２ａの幅等への累積加工誤差が少なくなり、コリメータ単板３０を挿入しやすくなる。

なお、図６に示すように、各モジュール板材４２の中心に位置するコリメータ単板３０の角度を測定しながらモジュール板材４２の位置を調整することにより、コリメータ単板３０の位置決めを高精度化することができ、その結果、コリメータサポートの溝にコリメータ単板３０を挿入しやすくなり、作業性が向上する。

上述したように、本実施の形態に係るＸ線コリメータ装置４０においても、Ｘ線コリメータ装置１０と同様の効果を得ることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置５０を示す分解斜視図である。なお、図７において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、図７中７０はコリメータ単板３０の位置決めを行うための治具を示している。

Ｘ線コリメータ装置５０は、サポート機構６０と、このサポート機構６０に保持された複数枚のコリメータ単板３０とを備えている。

サポート機構６０は、チャンネル方向Ｃに延設されスライス方向Ｓに並設された一対のコリメータサポート６１，６２と、このコリメータサポート６１，６２の両端部に設けられた一対の側板６３，６４と、コリメータサポート６１，６２の外周側に設けられた後側サポート板６５と、コリメータサポート６１，６２の内周側に設けられた前側サポート板（不図示）とを備えている。

コリメータサポート６１，６２には、コリメータ単板３０を挿入するための溝部６１ａ，６２ｂが設けられている。

Ｘ線コリメータ装置５０では、溝部６１ａ，６２ｂにコリメータ単板３０を挿入し、治具７０を用いてコリメータ単板３０の矯正を行った状態で接着材により固定する。接着材の硬化後に治具７０を取り外す。接着剤硬化後は治具７０を取り外さず、固定部材とすることで、さらに剛性を高めることもできる。

本実施の形態に係るＸ線コリメータ装置５０においては、後側サポート板６５や前側サポート板を用いることなく、コリメータ単板３０の矯正を行うことができ、Ｘ線コリメータ装置１０と同様の効果を得ることができる。

図８は、本発明の第４の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置８０を示す分解斜視図である。なお、図８において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

Ｘ線コリメータ装置８０は、サポート機構９０と、このサポート機構９０に保持された複数枚のコリメータ単板３０とを備えている。サポート機構９０は、Ｘ線の照射方向に沿って並設された円弧状の後側サポート板９１及び前側サポート板９２とを備えており、これら後側サポート板９１及び前側サポート板９２には、チャンネル方向Ｃに沿って溝部９１ａ，９２ａが設けられている。コリメータ単板３０が、後側サポート板９１、前側サポート板９２の溝部９１ａ，９２ａに図中上方向から挿入されることで、Ｘ線コリメータ装置８０が構成される。

このように構成されたＸ線コリメータ装置８０では、前述したＸ線コリメータ装置１０と同様の効果が得られるとともに、構成部材を少なくすることが可能となる。

図９は、上述したＸ線コリメータ装置８０の変形例を示す分解斜視図である。なお、図９において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例においては、後側サポート板９１及び前側サポート板９２がスライス方向Ｓに２分割されている。本変形例においてもＸ線コリメータ装置８０と同様の効果を得ることができるとともに、溝部９１ａ，９２ａの形成が容易となる。

図１０は、本発明の第５の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置１００を示す分解斜視図、図１１は、同Ｘ線コリメータ装置１００の要部を示す断面図である。なお、これらの図において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

Ｘ線コリメータ装置１００は、サポート機構１１０と、このサポート機構１１０に保持された複数枚のコリメータ単板３０とを備えている。

サポート機構１１０は、チャンネル方向Ｃに延設されスライス方向Ｓに並設された一対のコリメータサポート１１１，１１２と、このコリメータサポート１１１，１１２の両端部に設けられた一対の側板１１３，１１４と、コリメータサポート１１１，１１２の外周側に設けられた後側サポート板１１５と、コリメータサポート１１１，１１２の内周側に設けられた第１前側サポート板１１６及び第２前側サポート板１１７とを備えている。後側サポート板１１５、第１前側サポート板１１６、第２前側サポート板１１７のスライス方向Ｓの幅は、いずれもコリメータサポート１１１，１１２間の幅の１／３以下に設定されている。

後側サポート板１１５、第１前側サポート板１１６及び第２前側サポート板１１７には、コリメータ単板３０を挿入するための溝部１１５ａ，１１６ａ，１１７ａがチャンネル方向Ｃに沿って複数個、形成されている。これら溝部１１５ａ，１１６ａ，１１７ａは、Ｘ線コリメータ装置１００がＸ線ＣＴ装置に組込まれたとき、コリメータ単板３０の面がスライス方向Ｓに対し平行となるように配置され、かつ、全てのコリメータ単板３０の面の延長線上にＸ線源が位置するように形成されている。

このように構成されたＸ線コリメータ装置１００では、コリメータ単板３０は後側サポート板１１５、第１前側サポート板１１６及び第２前側サポート板１１７による支持がなされるとともに、コリメータサポート１１１，１１２は、後側サポート板１１５、第１前側サポート板１１６及び第２前側サポート板１１７により剛性が高くなる。このため、コリメータ単板３０の剛性を高めることができ、チャンネル方向への反り、たわみを矯正することができる。したがって、検出器ユニットをコリメータサポート１１１，１１２に取り付ける際、アライメントを良好に行うことが容易となる。また、溝加工においてスライス方向Ｓ全体に亘って加工を行う場合に比べ、加工箇所が短くなるため、溝部１１５ａ，１１６ａ，１１７ａの加工が容易となり、作業性を向上させることができる。

上述したように、本実施の形態に係るＸ線コリメータ装置１００によれば、Ｘ線コリメータ装置１０と同様の効果を得ることができるとともに、溝加工を容易とすることができる。

図１２は、上述したＸ線コリメータ装置１００の変形例に係るＸ線コリメータ装置１００Ａを示す斜視図、図１３は、同Ｘ線コリメータ装置１００Ａの要部を示す断面図である。なお、これらの図において図１０，１１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例においては、コリメータサポート１１１，１１２、第１前側サポート板１１６及び第２前側サポート板１１７に、コリメータ板３０を案内する溝部１１１ａ，１１２ａ，１１６ａ，１１７ａが形成されている。これら溝部１１１ａ，１１２ａ，１１６ａ，１１７ａは、Ｘ線コリメータ装置１００ＡがＸ線ＣＴ装置に組込まれたとき、コリメータ単板３０の面がスライス方向Ｓに対し平行となるように配置され、かつ、全てのコリメータ単板３０の面の延長線上にＸ線源が位置するように形成されている。

本変形例においても、Ｘ線コリメータ装置１００と同様の効果を得ることができる。

図１４は、上述したＸ線コリメータ装置１００の変形例に係るＸ線コリメータ装置１００Ｂを示す斜視図、図１５は、同Ｘ線コリメータ装置１００Ｂの要部を示す断面図である。なお、これらの図において図１０，１１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例においては、第１前側サポート板１１６と第２前側サポート板１１７との間に、第３前側サポート板１１８を設けている。

後側サポート板１１５、第１前側サポート板１１６、第２前側サポート板１１７及び第３前側サポート板１１８には、コリメータ単板３０を挿入するための溝部１１５ａ，１１６ａ，１１７ａ，１１８ａがチャンネル方向Ｃに沿って複数個、形成されている。これら溝部１１５ａ，１１６ａ，１１７ａ，１１８ａは、Ｘ線コリメータ装置１００ＢがＸ線ＣＴ装置に組込まれたとき、コリメータ単板３０の面がスライス方向Ｓに対し平行となるように配置され、かつ、全てのコリメータ単板３０の面の延長線上にＸ線源が位置するように形成されている。

本変形例においても、Ｘ線コリメータ装置１００と同様の効果を得ることができるとともに、剛性をさらに高めることができる。

図１６は、上述したＸ線コリメータ装置１００の変形例に係るＸ線コリメータ装置１００Ｃを示す斜視図、図１７は、同Ｘ線コリメータ装置１００Ｃの要部を示す断面図である。なお、これらの図において図１４，１５と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例においては、後側サポート板１１５の代わりに、コリメータサポート１１１からコリメータサポート１１２に亘って設けられた後側サポート板１１９を用いるようにした。

コリメータサポート１１１，１１２、第１前側サポート板１１６、第２前側サポート板１１７及び第３前側サポート板１１８に、コリメータ板３０を案内する溝部１１１ａ，１１２ａ，１１６ａ，１１７ａ，１１８ａが形成されている。これら溝部１１１ａ，１１２ａ，１１６ａ，１１７ａ，１１８ａは、Ｘ線コリメータ装置１００ＣがＸ線ＣＴ装置に組込まれたとき、コリメータ単板３０の面がスライス方向Ｓに対し平行となるように配置され、かつ、全てのコリメータ単板３０の面の延長線上にＸ線源が位置するように形成されている。

本実施例中において、サポート部材の一例としてコリメータサポート２１，２２等を、コリメータ板の一例としてコリメータ単板３０等を、板材の一例としてモジュール板材４２等を、治具の一例として固定部材等が用いられる。

本変形例においても、Ｘ線コリメータ装置１００と同様の効果を得ることができるとともに、剛性をさらに高め、かつ、加工組立を容易にすることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置を示す分解斜視図。 同Ｘ線コリメータ装置の変形例を示す分解斜視図。 同Ｘ線コリメータ装置を示す要部断面図。 同Ｘ線コリメータ装置の別の例を示す要部断面図。 本発明の第２の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置を示す分解斜視図。 同Ｘ線コリメータ装置による組立方法を示す説明図。 本発明の第３の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置及び治具を示す分解斜視図。 本発明の第４の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置を示す分解斜視図。 同Ｘ線コリメータ装置の変形例を示す分解斜視図。 本発明の第５の実施の形態に係るＸ線コリメータ装置を示す分解斜視図。 同Ｘ線コリメータ装置を示す要部断面図。 同Ｘ線コリメータ装置の変形例を示す分解斜視図。 同Ｘ線コリメータ装置を示す要部断面図。 同Ｘ線コリメータ装置の変形例を示す分解斜視図。 同Ｘ線コリメータ装置を示す要部断面図。 同Ｘ線コリメータ装置の変形例を示す分解斜視図。 同Ｘ線コリメータ装置を示す要部断面図。

符号の説明

１０，４０，５０，８０…Ｘ線コリメータ装置、２０，６０，９０，１１０…サポート機構、２１，２２，６１，６２…コリメータサポート、２５，４１，６５，９１，１０９，１１５，１１９…後側サポート板、２６，９２…前側サポート板、３０…コリメータ単板、４２…モジュール板材、７０…治具，１１１，１１２…コリメータサポート，１１６…第１前側サポート板，１１７…第２前側サポート板，１１８…第３前側サポート板。

Claims (5)

1. Ｘ線源から照射され、Ｘ線検出器に入射するＸ線をコリメートするＸ線コリメータ装置において、
   スライス方向に並設されるとともに、チャンネル方向に延設された一対のサポート部材と、
   これら一対のサポート部材に対し、Ｘ線出射側に配置された後側サポート板と、
   上記サポート部材に対し、Ｘ線入射側に配置された前側サポート板と、
   上記一対のサポート部材間に配置されたコリメータ板と、
   上記一対のサポート部材、後側サポート板及び前側サポート板に設けられ、上記コリメータ板を保持する溝部とを備えていることを特徴とするＸ線コリメータ装置。
2. 上記後側サポート板は、チャンネル方向に沿って配置された複数の板材から形成されていることを特徴とするＸ線コリメータ装置。
3. 上記後側サポート板のスライス方向の幅は、上記一対のサポート部材間の幅の１／３以下に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線コリメータ装置。
4. 上記前側サポート板１枚のスライス方向の幅は、上記一対のサポート部材間の幅の１／３以下に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線コリメータ装置。
5. Ｘ線源から照射され、Ｘ線検出器に入射するＸ線をコリメートするＸ線コリメータ装置において、
   スライス方向に並設されるとともに、チャンネル方向に延設された一対のサポート部材と、
   これら一対のサポート部材に対し、Ｘ線出射側に配置された後側サポート板と、
   上記サポート部材に対し、Ｘ線入射側に配置された前側サポート板と、
   上記一対のサポート部材間に配置され、着脱自在の固定部材によって位置決めされ、かつ接着剤により上記サポート部材及び後側サポート板に固定されたコリメータ板とを備えていることを特徴とするＸ線コリメータ装置。

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