JP2008508050A - 単一リーフｘ線コリメータ - Google Patents

Abstract

【課題】単一リーフＸ線コリメータを提供する。
【解決手段】単一リーフＸ線コリメータは、少なくとも１つのコリメーション用開口を持つ少なくとも１つのコリメーション用リーフ部材を有する。コリメーション用リーフ部材は、Ｘ線の通路に沿って配置され、垂直又は水平平面の内の少なくとも１つに対して回転するように構成するのに適している。リーフ部材はＸ線ビームをほぼ楕円の形状にコリメートし、従って、照射線量効率を改善する。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般的に云えば、放射線コリメータに関し、より具体的には、医学的診断用イメージングに使用するためのリーフ(leaf)型Ｘ線コリメータに関するものである。

Ｘ線コリメータは、医学的イメージング用途では、患者の身体内の診断に必要な領域を露出し且つその周囲の領域のＸ線に対する不必要な露出を防止するのに丁度充分な形状及びサイズにＸ線ビームの場を制限するために使用される。換言すると、コリメータは、Ｘ線露出を最小にし且つＸ線照射線量効率を最大にして、診断のための最適な量の画像データを求めるのに役立つ。

一般に、Ｘ線コリメータは、場の減少のためにＸ線を阻止するリーフ又はブレードの構成に依存して、Ｘ線ビームをほぼ矩形の形状、円形の形状、或いはそれらの組合せの形状のいずれかにコリメートすることによって、Ｘ線ビームの場を減少させる。

矩形のコリメーションを行うＸ線コリメータの典型的な構成では、Ｘ線減衰材料で作られ且つＸ線の通路に沿って配列された少なくとも一対の平面状ブレード部材を含んでいる。これらの部材は、相互に逆方向に接近するように動かされたとき、Ｘ線を阻止し、これによって、診断を必要とする患者の身体の領域に集束させるためにＸ線の場をほぼ矩形の形状に減少させる。しかしながら、場の矩形の形状は、画像の有用な面積に対してかなり大きいＸ線露出面積を含んでおり、従って、照射線量効率が低くなる。

照射線量効率ηは次の関係式
η＝画像の有用面積／同じ平面における放出面積
で与えられる。

円形のコリメーションを行うＸ線コリメータの典型的な構成では、Ｘ線減衰材料で作られ且つＸ線の通路に沿って円形の態様で配列された離散的な一組のディスクを含んでいる。動作時、これらのディスクはＸ線の場のサイズを可変の直径に制限し、これによって、診断を必要とする患者の身体の領域に集束させるために離散的な円形のコリメーションを行う。離散的な円形の場の形状は、矩形の場の形状よりも面積が比較的小さいけれども、これらのディスクのための駆動機構は構造が複雑であり、また照射線量効率の有意な増大もない。

円形のコリメーションを行うＸ線コリメータの別の既知の構成（これはまた核医学におけるガンマ線のコリメーションにも広く使用されている）では、Ｘ線減衰材料で作られ且つ「カメラの虹彩」型構成で配列された８〜１６個のリーフを含んでいる。動作時、これらのリーフはＸ線ビームの直径を増減させ、これによって、診断を必要とする患者の身体の領域に集束させるためにほぼ連続した円形のコリメーションを行う。この構成は照射線量効率を改善し且つ離散的なコリメーション技術よりもかなり大きい範囲までＸ線の場を制限することによってほぼ連続した円形（例えば、八角形）のコリメーションを行えるようにすることができるけれども、このコリメータはＸ線装置に使用するために構造が遙かに複雑であり且つ非常に高価である（とは云え、ガンマ線露出に伴う高いリスクがあるので核医学に使用するために実行可能である）。

円形コリメータの更に別の構成が欧州特許公報ＥＰ１０２６６９８Ａ２（２０００年１０月８日発行、出願人「Ein-Gal, Moshe」）に記載されており、これは、複数の相互に整列可能なコリメータ及び予備コリメータにより、放射線源から生じる放射線ビームを成形することができる新規な回転式コリメータ・システムを提供している。コリメータ及び予備コリメータは、好ましくは共通軸に沿って積み重ねられた複数の回転式プレート上に取り付けられる。サーボモータを持つ制御システムがこれらのコリメータ・プレートのいずれかの１つを選択的に回転させて、放射線ビームをコリメートするための通路を形成するように複数のコリメータを整列させる。このコリメータは、事実上どのような種類の放射線治療計画にも適した広範囲の直径開口にわたって放射線ビームをコリメート及び予備コリメートする。このシステムは放射線ビームを異なる直径の円形の形状にコリメートすることができるけれども、該システムは各々１つずつのコリメータ・プレートについて選択的で独立の制御機構を使用しているのでより一層複雑である。

円形コリメータの更に別の既知の構成では、中にコリメーション用開口を持つ摺動可能なリーフ部材を含み、摺動の程度は画像露出の投影面積に比例する。この構成は簡単な機構を採用し、且つ連続した円形のコリメーションを可能にするけれども、照射線量効率は明らかに有意ではない。
欧州特許公報ＥＰ１０２６６９８Ａ２

これらの既知のコリメータは円形コリメーション、矩形コリメーション、又はそれらの組合せを提供するが、これらのコリメータのどれも、イ）簡単な構成、ロ）改善された照射線量効率、ハ）効率のよいコリメーション、及びニ）治療努力に対するＸ線露出に伴うリスクの点で、Ｘ線をコリメートするためのコスト効率のよい解決策、を提供していない。

一実施形態では、単一リーフＸ線コリメータを提供する。この単一リーフ・コリメータは、Ｘ線の通路に沿って配置された少なくとも１つのコリメーション用リーフ部材を有する。コリメーション用リーフ部材は少なくとも１つのコリメーション用開口を有していて、水平又は垂直平面の少なくとも１つに対して回転するように構成されており、リーフ部材はＸ線ビームをほぼ楕円の形状にコリメートする。

本発明の様々な実施形態では、特に医学的診断用イメージングに使用するための、Ｘ線用の単一リーフ・コリメータを提供する。しかしながら、実施形態はそのように限定されるものではなく、他のシステム、例えば、核医学装置におけるガンマ線をコリメートするため等のようなシステムに関連して具現化することができる。

様々な実施形態では、水平又は垂直平面の少なくとも１つに対して回転するように構成されている少なくとも１つのコリメーション用リーフ部材を有するＸ線用の単一リーフ・コリメータを提供し、該リーフ部材はほぼ連続した楕円形のコリメートされたＸ線ビームを生成する。

図１は、本発明の一実施形態による単一リーフ・コリメータの概略平面図を示す。このコリメータは、例えば、ＣＴスキャナなどのようなＸ線装置の一部としてのＸ線管ヘッド１２及びイメージャ１３の相互の間に配置された、Ｘ線減衰材料で作られた少なくとも１つのコリメーション用リーフ部材１１を含む。コリメーション用リーフ部材１１の中には、Ｘ線管ヘッド１２の焦点面１７から放出されたＸ線ビーム１６がコリメーションのためにコリメーション用リーフ部材１１を通過して、イメージャ１３の前に位置決めされた患者の身体（図示せず）に集束することができるようにする少なくとも１つのコリメーション用開口１１１（図２に示す）が設けられる。

一例では、コリメーション用リーフ部材１１は、銅、鉛、タングステン、及びこれらの合金のようなＸ線減衰材料で作られる。

別の例では、コリメーション用リーフ部材１１は、タングステンを添加したプラスチック材料で作られる。

図２の実施形態では、コリメーション用リーフ部材に設けられたコリメーション用開口１１１はほぼ円形の形状を有する。コリメーション用リーフ部材１１は、水平又は垂直平面の少なくとも１つに対して（例えば、矢印の方向に沿って）回転（例えば、傾斜）するように構成されている。コリメーション用リーフ部材１１の回転の結果、ほぼ円形の開口１１１を通過するＸ線ビーム１６がほぼ連続した楕円形にコリメートされることに留意されたい。

また、コリメーション用リーフ部材１１のサイズは、実質的に、傾斜した位置でＸ線ビームの場の全体を覆い且つコリメーション用開口１１１を通してのみＸ線ビームを通過させる大きさであることに留意されたい。

一例では、例えば直流サーボモータのような駆動手段を使用して、コリメートされた形状を最適にするようにコリメーション用リーフ部材１１１を所定の角度まで傾斜させることができる。

別の例では、コリメーション用リーフ部材を傾斜させるために使用される駆動手段は流体圧又は空気圧式作動器とすることができる。

一実施形態では、駆動手段及びコリメーション用リーフ部材１１は共通のハウジング（図示せず）内に収容される。ハウジングは、締結具を使用してＸ線管ヘッド１２に取外し可能に取り付けるように構成されるか、又はＸ線管ヘッド１２と一体に構成される。

図３は別の実施形態を示し、該実施形態では、Ｘ線減衰材料で作られた補助リーフ部材１５（例えば、擬似プレート）がコリメーション用リーフ部材１１と組み合わせて配置される。例えば、補助リーフ部材１５はコリメーション用リーフ部材１１に密に接近して固定することができる。補助リーフ部材１５は、Ｘ線ビームをコリメーション用リーフ部材１１へ通過させるための少なくとも１つの補助開口１５１を含むことができる。補助リーフ部材１５のサイズは、コリメーション用リーフ部材１１の全ての傾斜した位置でＸ線を充分に阻止するようにコリメーション用リーフ部材１１よりも遙かに大きく定められる。

例えば、コリメーション用リーフ部材１１の或る傾斜した位置において、コリメーション用リーフ部材１１の投影した幅がその対応する位置におけるＸ線ビームの幅よりも小さくなることがあり、それに起因して、Ｘ線ビームがコリメーション用リーフ部材１１の縁の周りを患者の身体へ向けて通過する虞がある。補助リーフ部材１５の目的は、Ｘ線ビームがコリメーションのためにコリメーション用リーフ部材１１の開口１１１を通過することができるようにすると共に、コリメーション用リーフ部材１１の全ての摺動位置でＸ線ビームを充分に阻止することによってＸ線ビームがコリメーション用リーフ部材１１の縁の周りを患者の身体へ通過するのを防止することである。補助リーフ部材１５と干渉することなくコリメーション用リーフ部材１１を回転（傾斜）させるのに充分な空間が設定される。

ここで、全ての傾斜した位置でＸ線を阻止するのに充分である大きなコリメーション用リーフ部材１１を取り付けることが不可能であるか又は困難であるような装置において、補助リーフ部材１５はコリメーション用リーフ部材１１と組み合わせて使用するのに適していることに留意されたい。

一例では、補助リーフ部材１５は、例えば、鉛、タングステン、銅、又はこれらの合金のようなＸ線減衰材料で作られる。

別の例では、補助リーフ部材は、タングステンを添加したプラスチック材料で構成される。

一実施形態では、コリメーション用リーフ部材１１を操作するための駆動手段が、補助リーフ部材１５上に取り付けられる。

例えば、コリメーション用リーフ部材１１を駆動するために直流サーボモータを使用することができる。

他の例では、コリメーション用リーフ部材１１を駆動するために流体圧又は空気圧式作動器を使用することができる。

図４は、従来技術による８つのブレードを持つ虹彩型コリメータを使用して得られたＸ線画像を示す。得られたＸ線画像は、縁におけるＸ線照射線量の無駄を表す８つの縁（八角形の形状）を含む。

ここで、照射線量効率は、同じ平面上でのＸ線露出の面積に対する画像の有用面積の測度であることに留意されたい。従って、図５は、本発明の一実施形態による単一リーフ型コリメータを使用して得られたＸ線画像を示す。得られた画像は、大きい有用面積を囲む楕円形状（縁が無い）を持ち、この結果、照射線量及びコリメート効率を改善する。楕円形コリメーションによって提供される照射線量効率は、図４に示されるような矩形及び円形コリメーションの組合せの場合と比べて増大している。

このように、本発明の様々な実施形態は、医学的診断用イメージングに使用するための単一リーフＸ線コリメータを提供する。

以上、様々な特定の実施形態について本発明を説明したが、当業者には、本発明が変更して実施できること、例えば、コリメータ・リーフ部材を傾斜させると共に摺動するように構成することができること、コリメーション用リーフ部材に対して傾斜及び駆動の様々な形態及び方法を提供することができることが認められよう。コリメーション用開口及び補助開口は、様々な形状及びサイズのコリメートされたＸ線ビームを得るために様々な形状、例えば、楕円形状を持つことができる。ところで、全てのこのような変更は、特許請求の範囲に記載の精神及び範囲内に包含されるものと見なされる。

本発明の一実施形態による単一リーフ・コリメータの概略平面図である。 本発明の一実施形態によるコリメーション用リーフ部材の構造の概略図である。 本発明の別の実施形態による単一リーフ・コリメータの概略平面図である。 従来技術による矩形コリメーションによって得られるＸ線画像の写図である。 本発明による単一リーフ・コリメータを使用して得られるＸ線画像の写図である。

符号の説明

１１ コリメーション用リーフ部材
１２ Ｘ線管ヘッド
１３ イメージャ
１５ 補助リーフ部材
１６ Ｘ線ビーム
１７ 焦点面
１１１ コリメーション用開口
１５１ 補助開口

Claims (17)

1. Ｘ線の通路に沿って配置された少なくとも１つのコリメーション用リーフ部材を有する単一リーフＸ線コリメータであって、
   前記コリメーション用リーフ部材が少なくとも１つのコリメーション用開口を有し、また前記コリメーション用リーフ部材が水平又は垂直平面の少なくとも１つに対して回転するように構成されている、単一リーフＸ線コリメータ。
2. 前記コリメーション用開口はほぼ円形の形状を有する、請求項１記載の単一リーフ・コリメータ。
3. 更に、前記Ｘ線通路に沿って配置された少なくとも１つの補助リーフ部材を含んでいる請求項１記載の単一リーフ・コリメータ。
4. 前記補助リーフ部材は前記コリメーション用リーフ部材と組み合わせて設けられている、請求項３記載の単一リーフ・コリメータ。
5. 前記コリメーション用リーフ部材はＸ線に関して線源側とイメージャ側とを有し、前記補助リーフ部材は前記コリメーション用リーフ部材の前記線源側に配置されている、請求項１記載の単一リーフ・コリメータ。
6. 前記補助リーフ部材は、前記線源側から所定の距離においてＸ線の場の全体を覆うように予め定められたサイズを有している、請求項２記載の単一リーフ・コリメータ。
7. 前記補助リーフ部材は、当該補助リーフ部材の中にＸ線を通過させる少なくとも１つの補助開口を含んでいる、請求項２記載の単一リーフ・コリメータ。
8. 前記コリメーション用リーフ部材及び前記補助リーフ部材はＸ線減衰材料で作られている、請求項７記載の単一リーフ・コリメータ。
9. 前記補助リーフ部材は更に、前記コリメーション用リーフ部材を操作するための手段を含んでいる、請求項７記載の単一リーフ・コリメータ。
10. ハウジングと、
    前記ハウジング内でＸ線ビームをコリメートする手段であって、水平又は垂直平面の少なくとも１つに対して回転するように構成されている手段と、を有し、
    前記Ｘ線ビームがほぼ楕円形にコリメートされるようにした単一リーフ・コリメータ。
11. 更に、前記コリメートする手段と組み合わさる補助手段を含んでいる請求項１０記載の単一リーフ・コリメータ。
12. 前記補助手段は、前記コリメートする手段と組み合わさって、Ｘ線通路に沿って摺動するように構成されている、請求項１１記載の単一リーフ・コリメータ。
13. 前記コリメートする手段はＸ線に関して線源側とイメージャ側とを有し、前記補助手段は前記コリメートする手段の前記線源側に配置されている、請求項１０記載の単一リーフ・コリメータ。
14. 前記補助手段はＸ線の場のほぼ全体を覆うように構成されている、請求項１１記載の単一リーフ・コリメータ。
15. 前記補助手段は、それを通って前記コリメートする手段へＸ線を通過させるように構成されている、請求項１１記載の単一リーフ・コリメータ。
16. 前記コリメートする手段及び前記補助手段はＸ線減衰材料で作られている、請求項１５記載の単一リーフ・コリメータ。
17. 前記補助手段は、前記コリメートする手段を操作するための手段を含むように構成されている、請求項７記載の単一リーフ・コリメータ。