JP2011507579A - 患者の露出を減らすためのコーンビーム・コンピュータ断層撮影におけるダイナミック・コリメーション - Google Patents

Abstract

対象物のフライバイ又はヘリカルＣＴスキャンを実行するとき、上記対象物とＸ線源１１２との間に動的なコリメータ１４２を配置することにより、放射線量が制限される。コリメータは、対象物における関心ボリュームＶＯＩ１２２に沿ってＸ線源１１２と共に軸方向に移動し、Ｘ線のコーンビームの狭い部分がＶＯＩ１２２の端でコリメータ１４２を通過することが可能にされるよう、及びより幅広である完全なコーンビームが、ＶＯＩ１２２の中央部分で放出されるよう、徐々に開く。この態様で、ＶＯＩ１２２の周りの組織は、Ｘ線に対して不必要に露出されることがない。これは、完全な幅のコーンビームが、ＶＯＩ１２２の全体スキャンに使用される場合であっても成り立つ。

Description

本願は一般に、撮像システムに関し、特にヘリカル・コンピュータ断層撮影（ＣＴ）に関する。しかしながら、説明される技術は、他の撮像システム、他の医療撮像シナリオ又は他の画像データ取得技術においても適用されることができる点を理解されたい。

従来のコーンビームＣＴシステムは、マルチスライス検出器を含んでいる。この検出器は、斯かるシステムが、以前のシングルスライスシステムと比べて短い時間期間により大きな関心領域／ボリュームをスキャンすることを可能にする。より大きいボリュームを撮像するための１つの技術は、ヘリカル・スキャンである。ヘリカル・スキャンにおいて、コーンビームが患者を通るヘリカル経路を横断するよう、対象物は、コーンビームに対して軸方向に移動する。斯かるスキャンは、器官の全部又は大部分を急速にスキャンするため、及び時間的分解能を改善するために利用されることができる。

しかしながら、従来のＣＴシステムは、スキャンを通して一定の平行なコーンビームを提供する。ヘリカル・スキャンの始めと終わりにおいて、放射線の一部だけが、再構成されるボリュームを横断し、再構成に使用されるデータを生成する。残りのコーンビームは、対象物の隣接部分を照射するが、再構成において使用されるデータを提供することはない。

本願は、上述した問題その他を克服する、新規で改良されたＣＴスキャン・システム及び方法を提供する。

１つの側面によれば、コンピュータ断層撮影の間、患者に対する放射線量を制限するシステムが、上記ＶＯＩの周りで回転するとき、静止した対象物支持部上で関心ボリュームに平行に軸方向に移動するよう構成される回転ガントリ上のＸ線源と、上記Ｘ線源及び上記ＶＯＩの間に配置され、上記Ｘ線源と共に移動可能である動的なコリメータと、上記ＶＯＩを通過したＸ線を受信するため、上記Ｘ線源及びコリメータの反対側に配置されるＸ線検出器とを含む。このＸ線源は、Ｘ線開始位置で上記ＶＯＩのＣＴ取得を開始し、Ｘ線終了位置で上記ＶＯＩのＣＴ取得を終了する。上記動的なコリメータは、上記コリメータを通過するＸ線を上記ＶＯＩを通過することになるＸ線へと制限するため、上記Ｘ線開始位置で開き始め、上記ＶＯＩをスキャンするための完全なＸ線コーンビームが通過することを可能にするため、軸方向の運動と協調的に開き、及び上記コリメータが上記Ｘ線終了位置に近づくにつれ、上記コリメータを通過するＸ線を減らすため、軸方向の運動と協調的に閉じる。

別の側面によれば、ＣＴスキャンの間、対象物に対する放射線量を減らす方法が、開始位置においてＸ線源及び動的なコリメータの軸方向の運動を開始するステップと、上記Ｘ線開始位置において上記Ｘ線源によるＣＴ取得を開始するステップと、ＶＯＩを通過するＸ線コーンビームの一部を許可し、上記ＶＯＩを通過しない上記Ｘ線コーンビームの一部をブロックするため、上記Ｘ線開始において上記動的なコリメータ上のシャッタブレードを開くステップとを含む。この方法は更に、上記Ｘ線源及び動的なコリメータが上記ＶＯＩの中間点に向かって軸方向に動くとき、上記ＶＯＩが完全なＸ線コーンビームに露出されるまで、上記Ｘ線コーンビームの少なくとも軸方向の幅を増加させるステップと、上記Ｘ線源及び動的なコリメータが上記ＶＯＩの上記中間点から離れてＸ線終了位置に向かって軸方向に移動するとき、上記Ｘ線コーンビームの少なくとも軸方向の幅を減らすステップであって、上記動的なコリメータが、上記ＶＯＩを通過することにならないＸ線をブロックする、ステップとを含む。

別の側面によれば、ＶＯＩをスキャンする方法が、実質的にヘリカル経路に沿って上記ＶＯＩの第１の端から第２の端へと放射線のコーンビームを動かすステップと、上記ＶＯＩの上記第１の端に隣接する上記コーンビームのトレーリング部を切り取るステップと、上記ＶＯＩの上記第２の端に隣接する上記コーンビームのリーディング部分を切り取るステップとを含む。

別の側面によれば、ＣＴスキャンの間の放射線を制御するシステムが、Ｘ線源に結合され、上記Ｘ線源及びＶＯＩの間に配置され、ヘリカル経路に沿って、上記ＶＯＩに沿って軸方向に動く、及び上記ＶＯＩの周りで回転方向に動く動的なコリメータと、上記Ｘ線源から上記動的なコリメータを通過する放射線のコーンビームの一部を、上記ＶＯＩを通過するＸ線へと制限するため、Ｘ線開始位置と上記ＶＯＩの第１の端との間に配置される第１の軸方向に静止したコリメータとを含む。このシステムは更に、上記Ｘ線源から上記動的なコリメータを通過する放射線のコーンビームの一部を、上記ＶＯＩを通過するＸ線へと制限するため、Ｘ線終了位置と上記ＶＯＩの第２の端との間に配置される第２の軸方向に静止したコリメータを含む。

別の側面によれば、傾斜された軸ＣＴスキャンの間対象物により受信される放射線量を制限することを容易にするシステムが、上記ＶＯＩに沿って軸方向に移動する間、ＶＯＩの周りで回転するＸ線源と、上記Ｘ線源に結合され、上記ＶＯＩの周りの上記Ｘ線源の間に配置され、上記Ｘ線源と共に回転可能な動的なコリメータとを含む。上記動的なコリメータを通るＸ線放出を、上記ＶＯＩを通過し、かつ上記ＶＯＩの画像再構成に使用可能なＸ線にのみ制限しつつ、傾斜軸Ｘ線コーンビームを放出するよう、上記動的なコリメータが開く。

１つの利点は、患者に対するＸ線線量が最小化されるということである。

検査領域の周りで回転する回転ガントリ部を備えるＣＴスキャナを含むＣＴ撮像システムを示す図である。 軸方向のＸ線源の運動に同期化させられる動的なコリメータを含むシステムを示す図であって、この運動が、例えば、対象物支持部は静止しており、源（又は源／検出器の組合せ）がＶＯＩを覆うよう軸方向に移動するフライバイスキャンにおいて発生する、図である。 本システムの別の実施形態を示す図であって、動的なコリメータが、Ｘ線源と共に移動し、この源により生成されるＸ線を通過させるような一定の開口サイズを維持する、図である。 静止した円筒状の検出器を持つ１＋回転の実施形態を示す図である。 軸方向のスキャンのため傾けられたビーム・コリメーションを実行するために本システムが使用される実施形態を示す図である。

本発明の更に追加的な利点は、以下の詳細な説明を読み及び理解することにより当業者に理解されるだろう。

本発明は、様々な要素及び要素の配列の形式並びに様々なステップ及びステップの配列の形式を取ることができる。図面は、様々な側面を示すことのためだけにあり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

フライバイＣＴスキャナに関するシステム及び方法が以下記載されるが、本発明は、任意のタイプのヘリカルＣＴスキャナに適用可能である。ヘリカルＣＴスキャンの間、Ｘ線源は、患者に対して移動する放射線のコーン（又はウェッジ）ビームを生成する。スキャンの端部の方では、放射線のコーンビームの一部は通常、再構成されることになるボリュームを通過することはない。この余分な放射線は、再構成画像に何ら悪影響を与えることはないが、患者に必要以上の放射線を与えてしまう。従って、本書において説明される様々な実施形態は、従来の固定されたコリメータを動的に調節可能なコリメータで交換することに関する。動的なコリメータは、再構成されるボリュームに対するＸ線源の軸方向の位置を検出するセンサに応答する電気機械サーボ装置（例えば、コントローラ）及び電子機器制御部により制御される。Ｘ線源が、移動における一端部に近づくにつれ、このコリメータは、コーンビームを狭くし、放射線の任意の無関係な光線をブロックするよう調整される。この無関係な光線は、再構成されるボリュームと交差することがないものか、又は関心ボリュームの完全にサンプリングされた部分と交差することになるものである。

図１を参照すると、ＣＴ撮像システム１００は、検査領域１０８の周りで回転し、検査領域に沿って軸方向に移動する回転ガントリ部１０４を備えるＣＴスキャナ１０２を含む。回転ガントリ部１０４は、一般に円錐形のジオメトリを持つよう平行化されるコーン又はウェッジＸ線ビームを放射する、例えばＸ線管といったＸ線源１１２を支持する。駆動機構１１６は、ｚ軸１２０に沿って長手方向にＸ線源を移動させる。ある実現において、Ｘ線源の運動及びＸ線源による放射線の放出は、例えば造影剤を用いてオプションで強調される検査領域１０８内に配置される生体構造といった関心ボリューム（ＶＯＩ）１２２をスキャンするよう調整される。後述するように、斯かる調整は、例えば、フライバイスキャンに関して使用されることができる。ある実施形態において、ＶＯＩを介して造影剤が追跡されるとき、造影剤のフローと協調的にＶＯＩがスキャンされるよう、Ｘ線源及び検出器は、対象物を通る造影剤と共に移動する。別の実施形態では、所望の運動状態をキャプチャするため、軸方向の前進が対象物の運動と調整される。

回転ガントリ部１０４は、Ｘ線感知検出器アレイ１２４も支持する。これは、Ｘ線源１１２の反対側に配置される回転ガントリ部１０４の周りに配置される。検出器アレイ１２４は、軸方向及び横断方向に延在する複数の検出器要素を持つマルチスライス検出器を含む。各検出器要素は、検査領域１０８を横断するＸ線源１１２により放出される放射線を検出し、この検出された放射線を示す対応する出力信号又は投影データを生成する。第３世代の構成を取るのではなく、例えば静止した検出器が検査領域を囲む第４世代の構成といった他の構成も、本書において想定される。

ＣＴ撮像システム１００は更に、例えば人間の患者といった対象物を支持する寝台又は患者支持部１２６を含む。対象物において、ＶＯＩが検査領域１０８内に規定される。回転ガントリ１０４は軸１２０に平行に延びるトラック１２８に沿って軸方向に移動可能であるが、支持部１２６は静止している。これは、スキャンに関して対象物全体又はその一部を包含するよう、システムのオペレータがＶＯＩを適切に規定することを可能にする。ある実施形態において、ガントリが軸に平行に軸方向に移動されるとき、ＣＴスキャナは、軸１２０の周りで回転することによりＶＯＩのヘリカル・スキャンを実行する。

検出器アレイ１２４により生成される投影データは、データメモリ１３０に格納され、投影を再構成し、及びそこからボリュメトリック画像表現を生成する再構成プロセッサ又は手段１３２により処理される。再構成された画像データは、ボリューム画像メモリ１３４に格納され、ユーザ・インタフェース１３６を介してユーザに表示される。スキャンされる関心領域又はそのサブセットの１つ又は複数の画像を生成するよう、画像データが処理される。

ユーザ・インタフェース１３６は、スキャナ１０２とのユーザ相互作用を容易にする。ユーザ・インタフェース１３６により実行されるソフトウェア・アプリケーションは、ユーザがスキャナ１０２の動作を構成及び／又は制御することを可能にする。例えばユーザは、スキャン・プロトコルを選択するため、並びにスキャンを開始、中断及び終了するため、ユーザ・インタフェース１３６と相互作用することができる。ユーザ・インタフェース１３６は、ユーザが、画像を表示すること、データを操作すること、データ（例えば、ＣＴ値、ノイズ等）の様々な特性を測定すること等も可能にする。

オプションの生理的モニタ（図示省略）は、心臓、呼吸又はＶＯＩの他の運動を監視する。１つの例において、モニタは、心臓の電気活動を監視する心電図（ＥＣＧ）又は他のデバイスを含む。この情報は、１つ又は複数のフライバイスキャンを起動するため、又は心臓の電気活動とフライバイスキャンとを同期化させるために用いられることができる。オプションの注射器（図示省略）等は、例えば造影剤といった薬品を対象物に導入するために用いられる。同様に、造影剤の導入は、１つ又は複数のフライバイスキャンを起動するのに使用されることができる。

システム１００は更に、Ｘ線源１１２及びＸ線検出器１２４の回転及び軸方向の運動を制御するＣＴコントローラ１３８を含む。ＣＴスキャナ及びＣＴコントローラは更に、Ｘ線源及び検査領域１０８の間に配置されるコリメータ１４２の運動及び開閉を制御するコリメータ・コントローラ１４０に結合される。ある実施形態において、コリメータ・コントローラは、スキャンの間の放射線をブロックし、かつスキャンが始まるとき回転可能なガントリ１０４（及び従って、これに結合される源１１２及び検出器１２４）がＶＯＩ１２２に沿って軸方向に移動を開始すると、所定の速度で開くシャッタとして、コリメータが機能することをもたらす。ある実施形態において、コリメータ・コントローラ１４０は、電気機械サーボモーターを含む。別の実施形態では、コリメータ・コントローラ１４０は、電子機器コントローラを含む。コリメータ１４２を徐々に開くことにより、ＶＯＩ及び隣接領域のリーディングエンド（leading end:先頭側端部）は、Ｘ線の完全なコーンビームより少ないビームを受信する。これにより、Ｘ線量が減らされる。源が患者に沿って移動すると、コリメータは更に開かれる。そして、完全なコーンビームまで広げられると、ＶＯＩを覆うことが確実にされる。源がＶＯＩのトレーリングエンド（trailing end:末尾側端部）に接近すると、充分なスキャン・データの収集を確実にしつつ、患者により受信されるＸ線量を制限するため、コリメータは、軸方向の運動の速度に相対的な所定の速度で閉じる。

別の実施形態では、コリメータ開口の制御は、開閉の所定の速度により支配されるのではなく、ＶＯＩに対する源１１２の検出された位置により支配される。即ち、スキャンの間源がＶＯＩの端の近くにある、又は端に接近しているとき、コリメータ開口は、ＶＯＩに対するＸ線量を制限するため小さくされることができる。この実施形態において、ＣＴスキャナ１０２は、ＶＯＩ位置を検出するため、適切なセンサ１５０（例えば、赤外線センサ、カメラ・センサ等）を含むことができる。

図２は、軸方向のＸ線源１１２の運動に同期化させられる動的なコリメータ１４２を含むシステム１９０を示す。この運動は、例えば、対象物支持部（図１）は静止しており、源１１２（又は源１１２／検出器１２４の組合せ）がＶＯＩ１２２を覆うよう軸方向に移動するフライバイスキャンにおいて発生する。コリメータは、Ｘ線が通過することを許可されるコリメータ開口を定めるため独立して調節可能な少なくとも２つの高速シャッタ又はコリメータ・ブレード１９４を含む。コリメータは、ＣＴスキャナ・ガントリーの回転（rotate）プレートに固定されることができるか、又は源１１２自体に付けられることができる。コリメータ１４２、源１１２及び検出器１２４は、関心ボリュームに沿った複数の位置２０２、２０４、２０６において示される。源／検出器の組合せの運動は、静止した支持部の周りのヘリカル・ビーム軌道を規定する。源の運動プロファイルは、動的なコリメータ１４２の運動を規定する。こうして、源又は源／検出器の組合せがＸ線ビーム軌道を定めるために移動するスキャン、例えばフライバイスキャンの始めと終わりにおいて、余分な放射線が減らされる。動的なコリメータは、関心ボリュームを再構成するための最小限の量へとスキャンのいずれかの端部で放射線を制限する。更に、動作プロファイルは、ヘリカル、フライバイ、サドル等のスキャン・タイプに関する軌道を含むことができる。

ある実施形態において、コリメータ１４２は、源１１２に付けられる。コリメータが関心ボリュームの近くに配置されるような別の実施形態では、コリメータ１４２は源１１２と分離していてもよい。この態様で、コリメータは、任意の使用されることのない又は不必要なＸ線（例えば、関心ボリュームを通過しないＸ線）をブロックし、再構成に使用されるＸ線だけが通過することを可能にすることで、患者に対するＸ線量を減らす。

Ｘ線源１１２がその回転速度（例えば２４０回転数／分以上）へと加速されるまで、スキャンの開始時において、コリメータ１４２は閉じられる。その後、スキャンの開始時に再構成に使用されるすべての光線がコリメータの通過を許可されるよう、コリメータは開かれる。スキャンの端部に近づくまで、コリメータは完全に開いている。コリメータが撮像野の端に接近するにつれ、スキャンの端部の再構成に必要とされるＸ線だけが通過することを可能にするよう、コリメータは軸方向の運動と協調的に閉じる。コリメータが完全に閉じられると、源は、Ｘ線を放出するのを止め、停止位置まで減速することができる。

コリメータが患者の近傍にあるというシナリオにおいて、コリメータがガントリの回転プレート（図示省略）に付けられる場合、シャッタは通常、源に接続される。スキャンが始まると、最初は閉じているトレーリングブレード１９４Ｔが、再構成に必要とされるＸ線だけが通過することを可能にするよう、スキャンが進行するにつれ徐々にコリメータ開口を開ける。即ち、トレーリングブレードは、選択されたＶＯＩと交差しない放射線をブロックするため、コーンビームのトレーリング部を切り取る。コーンビームの完全な範囲を定めるため、固定されたコリメータが源に付けられる場合、スキャンが関心ボリュームの中間部を通り進行するにつれ、動的なコリメータは、コリメータ開口を狭くするのを止めることができる。源がＶＯＩの端に接近するにつれて、リーディングブレード１９４Ｌに対する対称的な運動が発生する。ＶＯＩを通過しないコーンビームのリーディング部分を切り取るため、リーディングブレードはトレーリングブレードに向かって移動する。

ある実施形態では、ＣＴ取得が第１の位置２０２（例えば、ＶＯＩのスキャンが開始されるＸ線開始位置）で始まる前に、Ｘ線源１１２及びコリメータ１９２が、開始位置２２０で開始し、ｚ軸１２０に平行に所定の速度まで加速する。コリメータは、第１の位置２０２で、又はちょうどその前にトレーリング側から開き、第２の位置２０４に到達する時間までに、全開状態へと開く。位置２０６に近づくにつれ、Ｘ線源１１２により放出されるコーンビームの幅を減らすため、コリメータは、リーディング側から閉じ始める。コリメータ及びＸ線源は、端位置２２２への移動の間、減速する。端位置において、コリメータ及びＸ線源は停止する。代替的に、ＶＯＩを撮像し続けるため、追加的なスキャンが戻り方向においてすぐ開始されることができる。Ｘ線検出器は、（例えば、軸方向及び／又は回転方向に）静止したＸ線検出器とすることができるか、又はｚ軸に平行に関心ボリュームに沿ってＸ線源及びコリメータと共に移動するよう移動可能とすることができる点を理解されたい。移動可能な検出器の場合、画像再構成の品質を改善するため及び患者に対する放射線量を減らすため、散乱防止グリッド２２４が使用されることができる。

実施例によれば、関心ボリュームのフライバイスキャン用の動的なコリメーションを提供するシステム１９０が使用される。例えば、広角コーンビーム及び例えば５００〜１０００スライスのワイド検出器は、非常に粗いピッチ螺旋を持つおよそ１つの回転でデータの完全なセットを生成する大きさに設定される。位置２０２と位置２０６との間の距離はおよそ４０ｃｍとすることができる。しかし、Ｘ線移動のより小さな又はより大きな距離も想定される。

別の例において、ＶＯＩ１２２周りで回転する間、コリメータ及びＸ線源はＺ軸に平行に移動する。コリメータは、回転の円周に沿った所定の弧に沿って移動する間開き、円周の他の部分を進行する間閉じられる。例えば、連続して患者を照射することなしに患者の重複するスキャン・データを得ることを容易にするため、コリメータは、３０°の弧に対して開き、４５°の弧に対して閉じられるとすることができる。こうして、ｚ軸の横断の間、患者の周りで複数回回転する高速回転ＣＴスキャナを用いるとき、患者に対するＸ線量が制限されることができる。

図２は、ｚ方向に沿ったＸ線源１１２の例示的な運動と対応するＸ線ビーム・ジオメトリとを示す。この例では、第１の位置２０２から第２の位置２０４を通り第３の位置２０６まで移動するＸ線源１１２が示される。第１の位置２０２と第３の位置２０６との間を並進する間、Ｘ線源１１２は、検査領域（図１）の周りで回転し、Ｘ線を放出する。例えば初期又は後続のスキャンを実行するとき、Ｘ線源１１２は、第３の位置２０６から第２の位置２０４を通り第１の位置２０２まで移動することもできる。スキャンの前に適切な速度までＸ線源を加速又は速度増加させ、スキャン後はＸ線源を減速又は速度減少させることを可能にするため、Ｘ線源１１２の物理運動は、第１及び第３の位置２０２及び２０６により規定される領域の外側まで延びる。

その完全な回転速度まで加速する間、Ｘ線源は、ｚ軸に沿って位置２０２（又は２０６）より外側の位置にある。Ｘ線源が、適切なスキャン速度まで逓増した後、位置２０６（又は２０２）の方向に移動する。初期のスキャン位置２０２（又は２０６）に到達すると、Ｘ線が、サンプリング期間の間放出される。このサンプリング期間において、ボリュームにわたる各ボクセルに関する１８０度再構成のための完全なサンプリングが実行される。Ｘ線源が一定又は可変速度で移動することができる点を理解されたい。位置２０６（又は２０２）に達すると、Ｘ線源は、位置２０６（又は２０２）より外の別の位置へと減速する。別の実施形態では、Ｘ線源は、ｚ軸に沿って方向を逆転させ、反対方向でスキャンし続ける。

コーンビームのジオメトリは、コリメータ１４２により規定され、これも位置２０２、２０４及び２０６に示される。コリメータ１４２は、Ｘ線源１１２の運動に協調的にコリメーションを可変させて（例えば、コリメータ開口サイズが可変）移動する。図示されるように、コリメータは、狭い開口を持ち、このコリメータは、無関係な放射線にＶＯＩを露出させることなしにＶＯＩ１２２の一部で狭いコーンビームを通すよう、位置２０２でオフセットされる。位置２０４において、ワイド・コーン・ビームがＶＯＩを通過することを可能にするよう、コリメータは完全に開く。位置２０６において、再構成に必要なＸ線だけが開口を通過できるよう、コリメータは、再度開口を狭くする。

図３は、システム１９０の別の実施形態を示す。ここでは、動的なコリメータ１４２が、Ｘ線源１１２と共に動き、源１１２により生成されるＸ線を通過させる一定の開口サイズを維持する。ある実施形態において、コリメータ２３０、２３２は円筒状である。この場合、これらは軸方向及び回転方向に静止している。別の実施形態では、コリメータ２３０、２３２は、実質的に平坦であり、ｚ軸に対して静止しているが、Ｘ線源と共に回転する。源及び動的なコリメータの移動経路の対向する端部で静止する円筒状のコリメータ２３０、２３２は、その端でのＶＯＩ１２２に対するＸ線露出を制限する。静止したコリメータ２３０及び２３２は、ｚ軸１２０に沿ってそれぞれ、およそ位置２０２及び２０６に配置される。静止したコリメータは、Ｘ線源１１２が第１及び第３の位置２０２及び２０６に接近するとき、Ｘ線ビームの一部をフィルタ又はブロックするよう配置され、ＶＯＩの周りで回転する間Ｘ線源１１２が第１及び第３の位置２０２及び２０６の間を移動するとき、Ｘ線ビームがＶＯＩ１２２を照射するべく、Ｘ線ビームを平行化するよう構成される。より詳細には、静止した検出器は、ＶＯＩと交差しないコーンビームの部分を切り取るよう配置される。この構成は、完全なサンプリングを提供する。検出器アレイ１２４を照らすＸ線ビームの外側の投影が、それぞれＶＯＩ１２２の角と交差するよう、コリメータ２３０及び２３２によりＸ線ビームの一部をブロックすることで、関心領域１２０の外側のＸ線横断経路による患者又はＶＯＩに対する放射線被曝が減らされる。

ある実施形態において、Ｘ線源１１２及びコリメータ１９２は、開始位置２２０で始まり、第１の位置２０２（例えば、ＶＯＩのＣＴスキャンが始まるＸ線開始位置）でＸ線放出を開始する前にｚ軸１２０に平行に所定の速度まで加速する。コリメータ１９２は、Ｘ線開始位置２０２から第３の位置２０６（例えば、所与の方向におけるＶＯＩのスキャンが終わるＸ線終了位置）までの移動の間、一定の開口を維持する。コリメータ１９２及びＸ線源は、終了位置２２２までの移動の間、減速する。終了位置において、コリメータ１９２及びＸ線源は停止する。Ｘ線検出器は、静止した、円筒状のＸ線検出器とすることができるか、又はｚ軸に平行に関心ボリュームに沿ってＸ線源及びコリメータと共に移動するよう移動可能とすることができる点を理解されたい。即ち、ある実施形態において、検出器は円筒状である。この場合、この検出器は、軸方向及び回転方向に静止している。別の実施形態では、検出器は、軸方向に静止しており、この軸方向に対しおよそ１８０°の方向を保つため、Ｘ線源及びコリメータと共に回転する実質的に平坦な検出器である。

図４は、静止した円筒状の検出器１２４を持つ１＋回転の実施形態を示す。スキャンの中心において、源１１２は、任意的に０°と表される位置に配置される。０°において、コリメータ１４２は、その中心軸１２０上でＶＯＩ１２２にちょうど届く放射ビームを規定するよう完全に開いている。源１１２が０°位置を過ぎて＋１８０°位置の方へ回転するとき、コーンビームのリーディング光線がＶＯＩの角にちょうど接するよう、リーディング・コリメータブレード１９４Ｌが、トレーリング・コリメータブレード１９４Ｔへの移動を開始する。＋１８０°位置において、コーンビームのトレーリングエッジは中心軸でＶＯＩの端と交差し、コーンビームのリーディングエッジはまだＶＯＩの角と交差する。コーンビームの単一のスライスだけがＶＯＩの角と交差するまで、源は＋１８０°位置を過ぎて数度回転する。これらの数度の移動の間、コリメータ１４２は横断方向においてコーンビームを狭くする。この結果、コーンビームの幅が、円筒状のＶＯＩの交差された部分にちょうど届く。こうして、コーンビームが、軸方向において単一のスライスへと狭くなるにつれ、このコーンビームは単一の光線へと狭まる。即ち、コーンビームは、ＶＯＩの端部で単一の光線へと狭まる。

同様に、−１８０°位置に接近するとき、コーンビームは、単独の光線として開始し、両方の次元に広がる。−１８０°位置において、コーンビームは、その完全な横断幅を持つ。源が０°位置に到達するまで、軸方向の幅は増加し続ける。

他の実施形態では、ヘリカル軌道の他のピッチ及び他のコーンビーム幅も想定される。

図５は、軸方向のスキャンのため傾けられたビーム・コリメーションを実行するシステム１９０が使用される実施形態を示す。

Ｘ線源及びコリメータがＶＯＩ１２２の周りで回転するとき、Ｘ線源１１２及びコリメータ１４２が、１８０°対向する方向にあることが示される。例えば、Ｘ線源はＶＯＩの１つの端で始まり、それがヘリカル軌道においてＶＯＩの周りで回転するにつれ、ｚ軸に沿って動くことができる。更に、無関係なＸ線（例えば、ＶＯＩを横断することがない又は再構成に使用されることがないＸ線）がコリメータ１４２を通過することを許可することなく、ＶＯＩ１２２と交差する間、コリメータ１４２は一定又は可変サイズにＸ線コーンビームを維持するように動的に調整されることができる。即ち、傾けられたコーンビーム撮像野を生成するよう、コリメータはＸ線源と共に移動する。この撮像野は、源及びコリメータがＶＯＩに沿って軸方向に移動するとき、ＶＯＩの周りで回転する。コリメータ開口は、コーンビームの傾斜が原因による拡大率におけるわずかな変動を補償するよう調整されることができる。

本発明は、複数の実施形態を参照して説明されてきた。上記の詳細な説明を読み及び理解すると、第三者は、修正及び変更を思いつくことができる。それらの修正及び変更が添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り、本発明は、すべての斯かる修正及び変更を含むものとして構築されることが意図される。

Claims (21)

1. コンピュータ断層撮影スキャンの間、患者に対する放射線量を制限するシステムであって、
   関心ボリュームの周りを回転するとき、静止した対象物支持部上で前記関心ボリュームに平行に軸方向に移動するよう構成される回転ガントリ上のＸ線源と、
   前記Ｘ線源及び前記関心ボリュームの間に配置され、前記Ｘ線源と共に移動可能である動的なコリメータと、
   前記関心ボリュームを通過したＸ線を受信するため、前記Ｘ線源及びコリメータの反対側に配置されるＸ線検出器とを有し、
   前記Ｘ線源が、Ｘ線開始位置で前記関心ボリュームのＣＴ取得を開始し、Ｘ線終了位置で前記関心ボリュームのＣＴ取得を終了し、
   前記動的なコリメータは、前記コリメータを通過するＸ線を前記関心ボリュームを通過することになるＸ線へと制限するため、前記Ｘ線開始位置で開き始め、前記関心ボリュームをスキャンするための完全なＸ線コーンビームが通過することを可能にするため、軸方向の運動と協調的に開き、及び前記コリメータが前記Ｘ線終了位置に近づくにつれ、前記コリメータを通過するＸ線を減らすため、軸方向の運動と協調的に閉じる、システム。
2. 前記コリメータが、前記Ｘ線源が付けられる回転可能なガントリ上の回転プレートに付けられる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記コリメータが、前記Ｘ線源に結合される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記Ｘ線検出器が、前記ガントリに対して静止して取り付けら、この結果、前記Ｘ線源及びコリメータが回転し、前記関心ボリュームを通るｚ軸に平行に軸方向に移動するとき、前記検出器が軸方向に静止したままである、請求項１に記載のシステム。
5. 前記Ｘ線検出器が、前記Ｘ線源及び前記コリメータと共に軸方向に移動可能な前記ガントリに取り付けられ、ヘリカルＣＴスキャンを実行するため前記Ｘ線源、コリメータ及びＸ線検出器が前記関心ボリュームを通るｚ軸に平行に軸方向に移動するとき、前記ガントリが回転する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記ガントリが、両方の方向に交互に前記関心ボリュームをスキャンするため、前記ｚ軸に沿って前後に移動するように構成される、請求項１に記載のシステム。
7. 前記関心ボリューム及び前記Ｘ線源の相対的な位置を検出するセンサと、
   前記関心ボリューム及び前記Ｘ線源の前記相対的な位置の関数として、前記コリメータの開口サイズを制御するコリメータ・コントローラとを更に有する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記動的なコリメータが、前記Ｘ線開始位置で完全に開かれるシャッタブレードを含み、前記関心ボリュームの端において前記動的なコリメータを通り放出される完全なＸ線コーンビームは、前記動的なコリメータ及び前記関心ボリュームの間の軸方向に静止した回転可能なコリメータにより制限される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記関心ボリュームの端において前記動的なコリメータを通り放出される完全なＸ線コーンビームが、静止コリメータにより制限され、前記静止コリメータが、円筒状であり、かつ軸方向及び回転方向の両方向で静止している、請求項１に記載のシステム。
10. 請求項１に記載のシステムを用いて対象物に対する放射線量を減らす方法において、
    開始位置において前記Ｘ線源及び前記動的なコリメータの軸方向の運動を開始するステップと、
    前記Ｘ線開始位置において前記Ｘ線源によるＣＴ取得を開始するステップと、
    前記関心ボリュームを通過するＸ線コーンビームの一部を許可し、前記関心ボリュームを通過しない前記Ｘ線コーンビームの一部をブロックするため、前記Ｘ線開始において前記コリメータ上のシャッタブレードを開くステップと、
    前記Ｘ線源及びコリメータが前記関心ボリュームの中間点に向かって軸方向に動くとき、前記関心ボリュームが完全なＸ線コーンビームに露出されるまで、前記Ｘ線コーンビームの少なくとも軸方向の幅を増加させるステップと、
    前記Ｘ線源及びコリメータが、前記関心ボリュームの前記中間点から離れて前記Ｘ線終了位置の方へ軸方向に移動するとき、前記Ｘ線コーンビームの少なくとも軸方向の幅を減らすステップとを有する、方法。
11. ＣＴスキャンの間、対象物に対する放射線量を減らす方法であって、
    開始位置でＸ線源及び動的なコリメータ軸方向の運動を開始するステップと、
    Ｘ線開始位置において前記Ｘ線源によるＣＴ取得を開始するステップと、
    関心ボリュームを通過するＸ線コーンビームの一部を許可し、前記関心ボリュームを通過しない前記Ｘ線コーンビームの一部をブロックするため、前記Ｘ線開始位置において前記動的なコリメータ上のシャッタブレードを開くステップと、
    前記Ｘ線源及び動的なコリメータが前記関心ボリュームの中間点に向かって軸方向に動くとき、前記関心ボリュームが完全なＸ線コーンビームに露出されるまで、前記Ｘ線コーンビームの少なくとも軸方向の幅を増加させるステップと、
    前記Ｘ線源及び動的なコリメータが前記関心ボリュームの前記中間点から離れてＸ線終了位置に向かって軸方向に移動するとき、前記Ｘ線コーンビームの少なくとも軸方向の幅を減らすステップであって、前記動的なコリメータが、前記関心ボリュームを通過することにならないＸ線をブロックする、ステップとを有する、方法。
12. 前記動的なコリメータ及びＸ線源が前記関心ボリュームの前記中間点に向かって前記Ｘ線開始位置から移動するとき、前記完全なＸ線コーンビームが得られるまで、リーディング・シャッタブレードから離してトレーリング・シャッタブレードを動かすステップと、
    前記動的なコリメータ及びＸ線源が前記Ｘ線終了位置に向かって動くとき、前記Ｘ線コーンビームを狭くするため、前記トレーリング・シャッタブレードに向かって前記リーディング・シャッタブレードを動かすステップとを更に有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記Ｘ線終了位置に向かって動くとき、前記Ｘ線コーンビームの前記横断幅を減少させるステップを更に有する、請求項１１に記載の方法。
14. 前記Ｘ線開始位置と前記Ｘ線終了位置との間で前記コーンビームを前後に動かすステップを更に有する、請求項１１に記載の方法。
15. 関心ボリュームをスキャンする方法において、
    実質的なヘリカル経路に沿って前記関心ボリュームの第１の端から第２の端へと放射線のコーンビームを動かすステップと、
    前記関心ボリュームの前記第１の端に隣接する前記コーンビームのトレーリング部を切り取るステップと、
    前記関心ボリュームの前記第２の端に隣接する前記コーンビームのリーディング部分を切り取るステップとを有する、方法。
16. 前記関心ボリュームの前記第１及び第２の端に隣接する前記コーンビームの横断幅を切り取るステップを更に有する、請求項１５に記載の方法。
17. コリメータと、請求項１５に記載の方法を実行するようプログラムされるコリメータ制御プロセッサとを含むＣＴシステム。
18. 請求項１５に記載の方法を実行するためコリメータにおける少なくとも１つのシャッタを制御するようプログラムされるコリメータ制御プロセッサ。
19. ＣＴスキャンの間の放射線を制御するシステムであって、
    Ｘ線源に結合され、前記Ｘ線源及び関心ボリュームの間に配置され、ヘリカル経路に沿って、前記関心ボリュームに沿って軸方向に動く、及び前記関心ボリュームの周りで回転方向に動く動的なコリメータと、
    前記Ｘ線源から前記動的なコリメータを通過する放射線のコーンビームの一部を、前記関心ボリュームを通過するＸ線へと制限するため、Ｘ線開始位置と前記関心ボリュームの第１の端との間に配置される第１の軸方向に静止したコリメータと、
    前記Ｘ線源から前記動的なコリメータを通過する放射線のコーンビームの一部を、前記関心ボリュームを通過するＸ線へと制限するため、Ｘ線終了位置と前記関心ボリュームの第２の端との間に配置される第２の軸方向に静止したコリメータとを有する、システム。
20. 前記動的なコリメータが、完全なＸ線コーンビームが前記動的なコリメータを通過することを可能にするよう開くリーディング・シャッタブレード及びトレーリング・シャッタブレードを有し、前記リーディング・シャッタブレードは、前記関心ボリュームの前記第２の端に隣接する、前記コーンビームの軸方向の位置従属なリーディング部分を切り取り、
    前記トレーリング・シャッタブレードが、前記関心ボリュームの前記第１の端に隣接する、前記コーンビームの軸方向の位置従属なトレーリング部を切り取る、請求項１９に記載のシステム。
21. 傾斜された軸ＣＴスキャンの間対象物により受信される放射線量を制限することを容易にするシステムであって、
    前記関心ボリュームに沿って軸方向に移動する間、関心ボリュームの周りで回転するＸ線源と、
    前記Ｘ線源に結合され、前記関心ボリュームの周りの前記Ｘ線源の間に配置され、前記Ｘ線源と共に回転可能な動的なコリメータとを有し、
    前記動的なコリメータを通るＸ線放出を、前記関心ボリュームを通過し、かつ前記関心ボリュームの画像再構成に使用可能なＸ線にのみ制限しつつ、傾斜軸Ｘ線コーンビームを放出するよう、前記動的なコリメータが開く、システム。

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