JP2011254888A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】患者からは回転するＸ線管やＸ線検出器が見えにくいＸ線ＣＴ装置を提供すること。
【解決手段】Ｘ線を発生するＸ線管と、このＸ線管に対向して配置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線管とＸ線検出器が同一軸を中心に回転可能に架台に設けられた回転部と、前記架台内に固定されたレーザ投光器と、少なくとも一部がハーフミラーにより形成された架台カバーシートと、を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

医療用画像診断装置の一つであるＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置では、Ｘ線管から発生したＸ線が被検体を透過し、Ｘ線管に対向して配置されるＸ線検出器のペアが被検体の回りを回転しながら撮影することで被検体の断層写真を得ることができる。このＸ線管とＸ線検出器のペアを回転させる部分を回転部といい、これら回転部を支える部分を固定部という。通常、固定部の外装は、フロントカバーとリアカバーからなり、架台ドーム内壁面にＸ線照射窓としての架台カバーシートを備えている。通常、架台カバーシートは、取り付け前はシート状であり、フロントカバーとリアカバーの間に円筒状に取り付ける。製品によっては最初から円筒状のものも存在する。

この架台カバーシートはＸ線照射窓としての機能する他に、患者や操作者が手などを高速に回転する回転部に誤って入れたりしないように、安全性の観点から備えられている。現在、この架台カバーシートの材質として透明、もしくは半透明なシートが用いられており、具体的にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系の素材であるマイラーが使用されている。この架台カバーシートの材質として透明、もしくは半透明なシートが使用される理由は、被検体の位置合わせの際に使用されるレーザ投光器のレーザ光が、架台ドーム内部（回転部側）から架台ドーム外部（被検体側）を照らす必要があるためである。

架台カバーシートについての記述がなされた特許文献として以下のような文献がある。

特開２０１０−５１７２６号公報 ５頁

レーザ投光器が架台ドーム内部に存在するタイプのＸ線ＣＴ装置では、レーザ光を透過させ撮影範囲の位置決めを行うために、通常、架台カバーシートとして透明もしくは半透明なシートが使用される。しかし、ＣＴスキャン中に、回転部が高速で回転する様子が患者から見えてしまうので、患者、特に脳に障害をもつ患者などではその回転部の動作を無意識に目で追ってしまうことがありそのため、頭部の画質が低下するという問題点が生じることがある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、患者からは回転するＸ線管やＸ線検出器が見えにくいＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１の実施形態によれば、Ｘ線を発生するＸ線管と、このＸ線管に対向して配置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線管とＸ線検出器が同一軸を中心に回転可能に架台に設けられた回転部と、前記架台内に固定されたレーザ投光器と、少なくとも一部がハーフミラーにより形成された架台カバーシートと、を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成図である。 同実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のＹ−Ｚ断面図である。 同実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のＸ−Ｙ断面図である。 同実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の架台カバーシートに求められる光学的特性を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態における架台カバーシートの構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における架台カバーシートの構成例を示す図である。 同実施形態における架台カバーシートの透過孔形成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態における架台カバーシートの構成例を示す図である。 同実施形態における架台カバーシートの波長選択特性例と人間の比視感度特性を示す図である。

本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成図を示す。

本発明の一実施形態におけるＸ線ＣＴ装置は、フロントカバー１１とリアカバー１２からなり、これらから形成される架台ドーム１３内壁面にＸ線照射窓としての架台カバーシート１４を備える。寝台１５に患者（被検体）が横臥し、この架台ドーム１３内に寝台１５を移動させて、撮影を開始する。

図２は本発明の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置のＹ−Ｚ断面図、図３はＸ−Ｙ断面図である。架台ドーム１３内部には、Ｘ線を発生するＸ線管２１と、このＸ線を検出するＸ線検出器２３と、レーザ投光器２４が配置される。Ｘ線管２１とＸ線検出器２３は回転可能に架台に取り付けられており、架台ドーム１３はこれらを覆っている。

Ｘ線管２１から発生したＸ線（図２では、太い白矢印で示す）が被検体２２を透過し、Ｘ線管２１に対向して配置されるＸ線検出器２３のペアが被検体２２の回りを回転しながら撮影することで被検体２２の断層写真を得ることができる。このＸ線管２１とこれに対向するＸ線検出器２３のペアは、図示しない回転部に固定され、実線の矢印で示すように回転可能となる。

架台カバーシート１４はＸ線管２１から照射されるＸ線を通過させる照射窓として機能する他に、患者（被検体）や操作者が高速に回転する回転部に誤って手などを入れてしまわないように、安全性の観点から備えられている。

被検体２２の位置合わせの際に使用されるレーザ投光器２４が、架台ドーム１３内部に存在するタイプのＸ線ＣＴ装置では、レーザ光（破線矢印で示す）を透過させるために、架台カバーシート１４として透明もしくは半透明なシートが使用される。

しかし、ＣＴスキャン中に、回転部が高速で回転する様子が患者から見えてしまうために、患者がその回転部の動作を無意識に目で追ってしまい、その結果、頭部の画質が低下するおそれがある。特に脳に障害をもつ患者においては、回転部を無意識に目で追う傾向が強く見られ、このような問題が発生するおそれがある。

このような問題を防止するために、架台カバーシート１４の吸収率をさらに高め、回転部の動作を視認しにくくすることも考えられるが、同時にレーザ投光器２４から出力されるレーザ光も吸収されてしまうため、吸収率を高めることには限界がある。

図４は、同実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の架台カバーシート１４に求められる光学的特性を示す模式図である。架台カバーシート１４を境にして、右上側は、架台ドーム１３内部（回転部側）を、左側は架台ドーム１３外部（被検体側）を模式的に表わす。

架台ドーム１３内部（回転部側）にＸ線管２１とレーザ投光器２４を配設し、架台ドーム１３外部（被検体側）に被検体（患者）２２を配設する。この場合の、Ｘ線や可視光に対して、架台カバーシート１４が有する光学的特性について説明する。

架台カバーシート１４は、Ｘ線管２１から発生するＸ線（実線の矢印で示す）をほぼ１００％透過し、かつレーザ投光器２４から出力されるレーザ光（同実線の矢印で示す）に対しては、所定の透過率以上の光量を透過する。

一方、架台カバーシート１４は、架台内から放射される可視光は前記レーザ光よりも透過率が低い部材により形成される。

すなわち、被検体（患者）２２側から発する可視光領域の照明光（破線の矢印で示す）に対して、架台カバーシート１４の反射特性および透過特性を、後述する実施形態に示すような所望の特性にすることにより、架台ドーム１３内の寝台１５に固定された被検体２２からは、回転部の動作が見えにくい特性を持たせる。

以下に、本発明で使用される架台カバーシート１４が有する反射特性および透過特性について、実施形態に基づき説明を行う。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態における架台カバーシート１４の構成例を図５に示す。

図５（ａ）に示す架台カバーシート１４は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）素材などのＸ線を透過し、可視光領域の波長の光に対して所定の吸収率Ａを持つシート状の素材基板５１と、この素材基板５１の被検体側に反射率Ｒ１を持つハーフミラー層５２により構成される。

ここで、架台ドーム１３外部（被検体側）から可視光を架台カバーシート１４へ入射した場合に、架台カバーシート１４から反射してくる光の反射率をＲｃ、架台ドーム１３内部（回転部側）の任意の反射点で反射する光の反射率をＲｉｎ（以下、回転部の反射率と称す）とする。このとき架台ドーム１３内部から反射してくる反射率をＲｄとする。

また、レーザ投光器２４から出力されるレーザ光の透過率をＴｒとする。なお、以下の議論では、架台ドーム１３内部（回転部側）には、レーザ投光器２４以外に発光物はなく、暗いものと仮定する。また、素材基板５１表面での反射は無視するか、反射防止層が形成されているものと仮定する。

例えば、ハーフミラー層の反射率Ｒ１として２５パーセント、素材基板５１の吸収率Ａとして３３パーセントを仮定すると、レーザ投光器２４から被検体２２側へ伝搬するレーザ光の透過率Ｔｒは、
Ｔｒ＝（１−Ｒ１）・（１−Ａ）＝０．７５×（１−０．３３）＝０．５
となり、１／２が透過できる。

この時、被検体側から伝搬する光が架台カバーシート１４で反射する反射率Ｒｃは、ハーフミラー層５２での反射率Ｒ１となり、２５パーセント反射する。

また、ハーフミラー層５２と素材基板５１を通過し、さらに架台ドーム１３内部から回転部の反射率Ｒｉｎで反射した光が、素材基板５１とハーフミラー層５２を再び透過して返ってくる反射率Ｒｄは、次のようになる。

Ｒｄ＝（（１−Ｒ１）・（１−Ａ））^２×Ｒｉｎ
したがってＲ１，Ａ，Ｒｉｎの値を代入すると、Ｒｄは０．２５Ｒｉｎとなる。

実際の回転部の反射率Ｒｉｎは、１００％以下であるため、架台ドーム１３内部から反射してくる光の反射率Ｒｄは、架台カバーシート１４の表面で直接反射する反射率Ｒｃと同じかそれよりは小さくなる。このため回転部の視認は非常に難しくなる。

実際には、回転部の反射率Ｒｉｎは平均して灰色程度の反射率１８パーセント程度と仮定してもよいので、更なる効果が得られる。また、架台ドーム１３内部に施される塗装を黒色にして、さらに回転部の反射率Ｒｉｎを下げることも可能である。

これに対して、ハーフミラー層５２がない（Ｒ１＝０としてもよい）従来の場合、レーザ投光器２４から被検体２２側へ伝搬するレーザ光の透過率Ｔｒを本実施形態と同じ０．５で考えるとすると、基板素材５１の吸収率Ａは０．５となる。この場合、回転部の反射率Ｒｉｎで反射した光が素材基板５１を透過して返ってくる反射率Ｒｄは、上記実施形態と同様、０．２５Ｒｉｎとなる。

しかし、架台カバーシート１４からの直接の反射光（Ｒｃ＝０）がないので、患者からは回転部内部の様子が０．２５Ｒｉｎの明るさで見えてしまうことになる。

図５（ｂ）では、図５（ａ）の構成に加え、さらに架台カバーシート１４の回転部側の表面にも反射率Ｒ２のハーフミラー層５３を備えたものである。

ここで、レーザ投光器２４から被検体２２側へ伝搬するレーザ光の透過率Ｔｒは、
Ｔｒ＝（１−Ｒ１）・（１−Ａ）・（１−Ｒ２）
となる。

図５（ａ）と同様に、透過率Ｔｒ＝０．５に設定して比較するために、一例としてＲ１＝０．２５、Ｒ２＝０．２、Ａ＝０．１６と仮定する。この時、架台ドーム１３内部から反射してくる光の反射率Ｒｄは、同じ０．２５Ｒｉｎとなる。

一方、被検体側からの架台カバーシート１４で反射する反射率Ｒｃは、ハーフミラー層５２と５３の２点からの反射の総和となる。ここで、架台カバーシート１４内での光の多重反射と光の位相については無視すると、架台カバーシート１４での反射率Ｒｃは、
Ｒｃ＝Ｒ１＋（（１−Ｒ１）・（１−Ａ））^２・Ｒ２
となる。

上記の値を代入すると、架台カバーシート１４での反射率Ｒｃの値は、０．２５＋０．０７９＝０．３２９となる。したがって図５（ａ）で示した架台カバーシート１４での反射率Ｒｃの２５パーセントより大きい３３パーセントの直接反射が得られるので、さらに回転部が視認しにくくなる。

本実施形態のハーフミラー層５２、５３は一般的に用いられるものでもよいが、通常のハーフミラーのように像を歪まさずに透過または反射する必要がないので、一定の光を反射し一定の光を透過させるものであればよい。例えば、レースのような薄い生地も本実施形態のハーフミラー層として機能するのでこれを用いることも可能である。

また、本実施形態においては、ある程度の光の吸収率をもつ素材基板５１を架台カバーシートの一層として用いたが、これに限られない。素材基板はほとんど光を吸収しないものであっても、素材基板自体が存在しなくてもよい。このような場合でも、ハーフミラー層５２等の反射率によっては、十分、架台内部の視認を困難としうることは言うまでもない。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、架台内から放射される可視光は前記レーザ光よりも透過率が低い部材、すなわちハーフミラー層を設けることによって回転部の視認性を低くすることができるという効果を奏する。

＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態における架台カバーシート１４の構成例を示す図である。患者が回転部を無意識に目で追う動作をしてしまうのは、回転部が動く軌跡が患者側から見えるためであり、この軌跡をなるべく観測できないようにすれば目による追従動作を防止できる。

本実施形態においては、第１の実施形態に加え、レーザ投光器２４のレーザ光を透過させるための透過孔６１を設ける。本実施形態の場合は、透過孔６１以外の場所の反射率Ｒ１または吸収率Ａは第１の実施形態よりも高く設定したほうが好ましい効果が得られる。

また、この透過孔６１の最大の大きさは寝台１５に固定された被検体２２の目の位置から回転部が覗けない（伺い知れない）程度の大きさとすることが望ましい。さらに、レーザ投光器のレーザビームがなるべく損失を受けないように透過孔６１を配置することが望ましい。

従って、この透過孔６１は、使用するレーザ投光器２４のレーザ光のビームプロファイル径よりも大きくすることが好ましい。また、素材基板５１の吸収率Ａが小さい場合は、ハーフミラー層５２のみを除去して透過孔６１を形成しても構わない。

透過孔６１が架台カバーシート１４を貫通している場合は、安全のため指などが挿入できない径にする必要がある。従って１ｃｍ程度より小さい直径の透過孔６１が好ましいと考えられる。

透過孔６１が貫通していない場合には、比較的大きな２〜３ｃｍ程度の透過孔６１を適宜、所定の間隔で配置してもよい。さらにレーザ投光器２４のレーザ光が透過することが可能であれば、透過孔６１はランダムに配置されていてもよい。

また、逆にレーザビームのビームプロファイル径より小さく透過孔６１を形成することも考えられる。レーザ投光器２４のレーザ光は一部遮られて減衰するものの、レーザ投光器２４と透過孔６１の位置あわせをする必要がなくなる。この場合、第１の実施形態と同じような効果が得られる。

図７は、同実施形態における架台カバーシート１４の透過孔６１の形成例を示す図である。フロントカバー１１とリアカバー１２の間に円筒状にして取り付ける前のシート状の状態を表わしている。尚、この図は、透過孔６１の配置や形状を分かりやすく示すもので実際の縮尺とは大きく異なるものである。

図７（ａ）は、レーザ投光器２４のレーザ光が透過するＺ軸の位置を中心に所定の幅だけハーフミラー層５２を形成しない例である。図７（ｂ）は、レーザ投光器２４のレーザ光が透過するＺ軸の位置を中心にして、所定の円形の透過孔６１を、複数形成した例である。またこの透過孔６１は架台カバーシート１４全面に、しかもランダムに配置されてもよいし、透過孔６１の形状も円形でなくてもよい。また、図７（ｃ）は、レーザ投光器２４が取り付けられた位置を中心にして、所定の円形の透過孔６１を、レーザ投光器２４の数（本実施形態の場合、１つ）だけ形成した例である。

図７（ａ）（ｂ）（ｃ）のうち（ｃ）の場合が、架台カバーシート１４を取り付ける際に、レーザ投光器２４と透過孔６１の位置を正確に位置決めする必要が生じるが、患者が回転部を無意識に目で追う動作は最も効果的に防止できる。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、レーザ投光器の光を透過し、かつ回転部が動く軌跡が患者側から見えにくい透過孔を設けたので、レーザ投光器の光が減衰せず、しかも患者による回転部の視認性を低下させることが可能となる効果を奏する。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態における架台カバーシート１４の構成例を図８に示す。

本実施形態は、人間の比視感度特性を利用してレーザ投光器２４の波長を選択することを特徴とする。図８に示す架台カバーシート１４は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）素材などの、Ｘ線をほぼ１００パーセント透過し、可視光領域の波長の光に対して所定の吸収率Ａを持つシート状の素材基板５１と、この素材基板５１の表面に形成された波長選択層７１で構成される。

以下の議論では、架台カバーシート１４における可視光の透過率をＴｌ、レーザ投光器２４から出力されるレーザ光の透過率をＴｒとする。

図９は、同実施形態における架台カバーシート１４の波長選択特性例と人間の比視感度特性を示す図である。

人間の比視感度特性は、図９の実線で示すように緑色付近の波長を最大とする。従って、例えば、比視感度特性が低下する６５０ｎｍ程度の赤色領域に発振波長を有するレーザ投光器２４を用い、さらに、架台カバーシート１４に形成された波長選択層７１の波長選択特性として破線で示すような６４０ｎｍ以上の光を通すような波長選択特性を持つようにする。

このような構成にすれば、人間の比視感度特性が高い部分の光はほとんど架台カバーシート１４を通過することができないので、可視光の透過率Ｔｌは非常に低くなり、回転部を視認することは難しくなる。ここで吸収率Ａを適宜調整して、さらに回転部を視認しにくくしてもよい。一方、レーザ投光器２４のレーザ光は、波長選択層７１に対して、ほぼ１００％透過する。従って、架台カバーシート１４に対するレーザ光の透過率Ｔｒ＝（１−Ａ）とすることができる。

波長選択層７１は、写真撮影などで使われるシャープカットフィルタＳＣ−６４（カット波長６４０ｎｍ）等を素材基板５１に貼り合わせても可能であるし、素材基板５１に直接、波長選択性をもつ有機系の染料もしくは顔料を塗布することで形成が可能である。また、この波長選択層７１の波長選択性は、レーザ投光器２４のレーザ波長ＬＰだけを透過させるバンドパスフィルタのような特性でもよい。

本実施形態では、レーザ投光器に安価な赤色レーザを使用する例を示したが、波長５００ｎｍ以下の青色レーザについても本実施形態と同様な構成で実現可能である。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、レーザ投光器に、人間の比視感度の低い波長のレーザを用い、かつ架台カバーシートに比視感度が高い領域をカットする波長選択層を設けたので、レーザ投光器のレーザ光を透過させ、しかも患者から回転部が視認できにくくなるという効果を奏する。

以上、本発明の実施形態によれば、患者による回転部視認性を下げることにより、スキャン中に患者が回転部を眼で追うことに起因する頭部画像の劣化を防ぐことが可能となる。また、回転部が見えなくなるため、Ｘ線ＣＴ装置に対する患者の安心感を得ることが期待できる。

また、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。また上記第１から第３に示す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。本発明の技術思想を用いる限りこれらの変形例も本発明に含まれる。

１１…フロントカバー、
１２…リアカバー、
１３…架台ドーム、
１４…架台カバーシート、
２１…Ｘ線管、
２２…被検体（患者）、
２３…Ｘ線検出器、
２４…レーザ投光器、
５１…素材基板、
５２、５３…ハーフミラー層、
６１…透過孔、
７１…波長選択層。

Claims (6)

1. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   このＸ線管に対向して配置されるＸ線検出器と、
   前記Ｘ線管とＸ線検出器が同一軸を中心に回転可能に架台に設けられた回転部と、
   前記架台内に固定されたレーザ投光器と、
   少なくとも一部がハーフミラーにより形成された架台カバーシートと、
   を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記架台カバーシートは、前記Ｘ線管から放射されたＸ線および前記レーザ投光器から投光されるレーザ光を透過し、かつ前記架台内から放射される可視光は前記レーザ光よりも透過率が低いことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記架台カバーシートは、可視光領域で所定の吸収率を持つシート状基板に、前記被検体側の面に対してハーフミラー層が形成されてなる部材であることを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記架台カバーシートは、前記レーザ投光器から発光するレーザ光が外部に透過する細孔が形成された部材であることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記レーザ投光器の発振波長が、可視光領域内において比視感度が約５０パーセント以下となる波長領域に設定され、かつ前記架台カバーシートは、前記波長領域の光を選択的に透過する波長選択層が形成されて成る部材であることを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記架台カバーシートは、ポリエチレンテレフタレート系の素材を用いた基板に対して、有機顔料系の染料もしくは顔料を用いた前記波長選択層が形成されて成る部材であることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。

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