JP2014502523A - コリメータ装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、Ｘ線ビームの束を形成するための少なくとも第１動作位置を持つ第１コリメータ及び第２動作位置を持つ第２コリメータとを有するＸ線装置及び方法に関するものであり、上記第１及び第２動作位置は上記Ｘ線源と上記検出器との間の実質的に真っ直ぐな経路内ではあるが、上記Ｘ線源から異なる距離に位置される。該Ｘ線装置は、更に、上記第１及び第２動作位置における第１及び第２コリメータの一方に切り換えるためのセレクタ装置を有し、これにより、上記第１及び第２コリメータの一方が動作位置にある場合、他方のコリメータは非動作位置にあることなる。

Description

本発明は、Ｘ線ビームの束を用いて走査するためのＸ線装置における方法及び装置に係るもので、特にはＸ線装置におけるコリメータ装置に関する。

従来技術によれば、光子計数マルチスリット走査は、低Ｘ線線量及び散乱光子の効果的排除で以ってＸ線画像化（特には、マンモグラフィ）を可能にする。マルチスリット走査装置の例は、米国特許第7,302,031号、米国特許第7,016,458号及び米国特許第7,020,237
号に提示されていると共に、図１〜２にも図示される。典型的なマルチスリット走査Ｘ線装置において、Ｘ線は一群のライン検出器により検出される。マルチスリットコリメータが、Ｘ線源と撮像される被写体との間に配置される。該マルチスリットコリメータは、ライン検出器のパターンに合致したＸ線ビームの束を形成する。Ｘ線の束は被写体を通して走査し、上記ライン検出器からのデータの蓄積により画像が形成される。図１の装置においては、例えば、走査は、基本的にＸ線源１１０、マルチスリットコリメータ１２０及びライン検出器のパッケージを備えた剛性シャフトである走査アームを回転させることにより実行される。例えば、人の乳房を圧縮パドル１４０と上記検出器パッケージの上の支持体との間に配置することができる。位置エンコーダが上記圧縮パドルの位置を測定し、該位置は乳房の厚さに等しく、Ｘ線源における電圧を最適化するために使用される。

コリメータ自体は、スリットと称される狭くて長い開口を備えたタングステンプレートであり得る。タングステンプレートは横方向の剛性に欠け、従って、かなりＸ線の影響を受け易いフレーム（典型的には、炭素繊維からなる）内に配置される。種々の検査が、種々の構成のマルチスリットコリメータから利益を受け得る。例えば、細いコリメータスリットは広いスリットより良好な画像解像度を可能にするが、広いスリットは一層大きなＸ線フラックスを、従って画像収集のための一層短い合計時間を可能にする。例えば、米国特許第6,621,891号は、互いに移動する２層のコリメータを用いてコリメータのスリット
幅を制御する方法及び装置を提示している。

コリメータは、異なる被写体の厚さ（例えば、厚い乳房及び薄い乳房）の画像化を可能にする位置で動作するように設計されていた。コリメータが画像解像度に影響を与えることが容易に理解され得る。Ｘ線源は無視できないような大きさの焦点スポットを有し、これがぼけ（blur）を生じさせる。大きな焦点スポットと、被写体から遠く離れたコリメータとの組み合わせは、細いＸ線ビームが小さな被写体に到達する前に相当に広がるようにさせ得る。図３は、大きな焦点スポット寸法とＸ線源の近くに配置されたコリメータとによる、ぼけの誇張した解説図を示す。通常、従来技術によるコリメータは、円錐状のビーム幾何学形状の異なる倍率により、Ｘ線源から１つの距離においてのみ動作する。コリメータをＸ線源に単に近づけることは、ビームの束を広くさせ、ビームは、最早、ライン検出器に命中しなくなる。コリメータがオリジナルのものに対して再寸法決めされることを前提とするなら、異なる距離において異なるコリメータを使用することは可能である。コリメータは、操作者により手動で切り換えることができる。斯かる切換は、通常の乳房の画像化及び生体組織検査モード等の異なる用途の間で切り換えることを意図するものである。しかしながら、手動での切換は、典型的な予備選別マンモグラフィの作業の流れにとっては遅すぎる。コリメータは、高い繰り返し精度で堅牢なメカニズムにより取り付けられねばならない。患者の安全性のためには、コリメータが適切に取りつけられていることが検証され、検査されねばならない。マルチスリットコリメータ上では、Ｘ線フラックスは非常に高く、もしＸ線がコリメータスリット外を通過したとすれば、患者は許容できない線量を受けるであろう。

コリメータの堅牢さは画像解像度にとり重要であり、これはコリメータ及び周囲の機構の全ての設計における注意さを必要とする。コリメータの位置及びスリット幅は、４５〜６０度における内外斜位視（ＭＬＯ：mediolateral oblique view）画像、９０度におけ
る内外視（ＭＬ：mediolateral view）画像及び障害を持った患者に対する１８０度画像
を収集するための当該Ｘ線装置の回転に対して不変でなければならない。加えて、コリメータの周囲ではスペースが非常に限られている。マンモグラフィにおいては、患者の肋骨の非常に近くで乳房が撮影されるので、コリメータの前側には実質的にスペースはない。また、患者の肩の近くでＭＬ／ＭＬＯ画像を収集する必要性のために、スペースは左側及び右側においても限られている。

また、コリメータの位置は、Ｘ線源及びライン検出器に対して校正することができなければならない。少なくとも、コリメータの位置は、当該コリメータの両端においてスリットに実質的に直交する方向に調整可能でなければならない、即ち、Ｘ線の方向に対して主に直交する面内での小さな回転及び移動（translation）が可能でなければならない。既
存の技術では、典型的には、調整の許容範囲はスリット方向に対して直交する方向に３０マイクロメータである。他の方向においては、該許容範囲は緩やかであるが、依然として剛性及び校正を必要とする。従来技術によれば、各コリメータの位置は、当該システムに強固に取り付けられたホルダに対して校正することができる。

また、コリメータは、例えば、米国特許第7,664,223号によれば、検査の間で変位され
得る。図１〜２における装置によれば、コリメータは走査アームに沿ってＸ線源の近くの休止位置に向かって垂直に移動されるように構成されている。上記走査アームは、本質的に、Ｘ線管、コリメータ及び検出器を担持するための剛性シャフトである。

例えば米国特許第7,440,539号によれば、放射カバーも存在し得、この放射カバーは該
カバーの重さによりコリメータが歪まないような態様で取り付けられなければならない。

従って、本発明の目的は、Ｘ線装置においてコリメータに依存する画像の解像度を改善することにある。

例えば図１〜２による装置に関する計算及びシミュレーションは、図３に関連して説明したコリメータのぼけの低減が画像解像度を大幅に改善し得ることを明らかにする。好ましくは、当該Ｘ線装置は、図１〜２による装置若しくは類似の装置、断層合成（tomosynthesis）装置、又は如何なる他のマルチスリットスキャナとすることもできる。

本発明は、小さな及び通常の乳房の寸法等の異なる寸法（厚さ）の被写体に対するぼけを、厚い被写体（乳房）の画像を取得する能力を妥協せずに低減することができる。本発明は、複数のコリメータ位置の間を、利用可能な空間又は乳房の厚さ（好ましくは、圧縮パドルによる測定から得られた）に依存して自動的に切り換える。コリメータのスリットのパターンも、異なる位置における検出器パターンに合致するように切り換えることができる。円錐状のビーム幾何学形状により、異なるパターンは概ね同一のパターンの拡大であり、その倍率はＸ線源からの距離に比例する。もっと一般的な場合では、傾斜された又は湾曲されたコリメータの場合、パターンは何らかの円錐ビーム投影（透視投影としても知られている）に合致し、その場合、第１パターンの面は第２パターンの面に投影される。

本発明の一態様は、Ｘ線源から少なくとも２つの異なる距離のための少なくとも２つの異なるマルチスリットコリメータを有する装置及び方法に関するものである。一方が非動作状態の場合、他方は動作状態である。本発明は、これらコリメータの間の自動的切換のためのセレクタ手段に関するものでもある。

本発明は、患者の安全性及び可能性のある故障モードに対する堅牢性にも対応する。患者は、例えば制御の不具合、センサの故障、単純な電気的故障又は可能性のある機械的故障等が存在しても、高い線量に暴露される危険性がない。Ｘ線は、１つのコリメータのスリットを通過するものよりも大きな線量で患者に到達することが禁止される。本発明の安全性の側面によれば、一方のコリメータは、他方のコリメータが来入することなしに、動作位置から離れ去ることはできない。２つのコリメータの間にグリッチ（glitch）が存在する場合、該グリッチは覆われる。好ましいカバーは、２つのコリメータの間に取り付けられるＸ線非透過性材料である。一実施態様において、カバーはグリッチの間に入り込むことができる。

本発明の他の態様は、コリメータ位置の校正のための機構の統合である。コリメータ位置は、少なくともスリットに対して直交する方向に校正することができる。好ましくは、本発明は、余分な重量を追加したり又は許容誤差連鎖（tolerance chains）を延ばすことによる余分なスペースをとることがない校正手段を含む。本発明は、各コリメータの個別の校正の必要性に対処する。好ましくは、ネジのような校正手段は、どのコリメータが動作状態であるかに依存して作動され又は停止される各接触点に対して設けられ得る。当該接触点の作動は、カムシャフトを用いて実行することができる。

本発明の一態様は、小さな許容範囲、重力に対する堅牢さ及び限られたスペースの組み合わせに対処する。前記コリメータセレクタ機構は、シャフト又は軸、及び該シャフト又は軸を接触点に向かって押圧するバネを使用する。接触点は、好ましくは、コリメータの背後のスペースにおいて分離される。この解決策は、位置及び特には角度に対する放射方向の遊びの影響を低減する。好ましくは、コリメータの各々に対して少なくとも２つの接触点は固有のものとする。

好ましくは、位置合わせ校正は、コリメータを実質的に垂直方向に移動させ、どのライン検出器が陰に入るかを分析することにより試験することができる。好ましくは、本発明は、各コリメータが、当該コリメータを横方向に移動させるか又は他のコリメータに切り換えることなしに、指定された位置から短い距離だけ真っ直ぐ垂直に移動することを可能にする。専らではないが好ましくは、１０mmで十分である。というのは、コリメータが横方向において中心が合わされる場合、最左端の及び最右端の検出器のラインに陰を生じさせ、同様に、多くのラインが右側及び左側において陰となるからである。

本発明は、コリメータの剛性及び撓みにも対処する。本発明の一態様によれば、２つのコリメータは或る角度で並んで配置される。２つのコリメータを使用する場合、好ましい角度は約９０度であり、３つのコリメータを備える構成に対しては概ね１２０度である。一実施態様において、コリメータは強固なフレーム内に取り付けることができ、可能性のあるギャップはＸ線非透過性材料により覆うことができる。

コリメータの間の切換は、軸の周りの剛体回転を含む。少なくとも放射方向の遊びは、少なくとも１つのバネにより一方向に圧力を付与すると共に、軸を該軸に沿って分離された接触点に押圧することにより処理される。

一態様は、２以上のコリメータシートを相対的に移動させることにより、コリメータス
リットのパターンをサイズ変更するというものである。これは、各シートにおける新規且つ発明的なパターンの選択による実現可能な解決策であり、これにより、種々のパターンが小さな相対変位により得られる。スリットの幅は、温度又は重力とは無関係に、時間にわたりほんの僅かにでも変化してはならないので、該スリット幅の制御のために高精度が必要とされる。好ましくは、検出器の幾何学形状も上記シートにおけるパターンの複雑さを低減するように適合されねばならない。１つの斯様な検出器の適合化は、ライン検出器を等間隔で直線として配置することである。コリメータプレートの剛性も、長いスリットを作製する場合又はスリットが非常に近接している場合、複雑な製造を必要とする。

本発明は、人の身体部分の寸法の変化に対処することに限られるものではない。異なる検査タイプも、異なるコリメータ位置により恩恵を受ける。例えば、生体検査モードも、機械部品を取り外して交換することによりコリメータを手動で切り換えるよりも、一層便利な態様で得ることができる。例えば生体検査等の幾つかの検査タイプも、スリット幅及び限られた画像フィールド等のコリメータの他の変化の恩恵を受ける。

本発明の一態様によれば、被写体の画像を得るためのＸ線装置が提供され、該装置は、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、２以上のマルチスリットコリメータの組と、コリメータセレクタ手段とを有し、当該検出器は幾つかのＸ線感知領域の検出器パターンにより特徴付けられ、当該コリメータの各々は当該Ｘ線源と当該検出器との間の指定された位置を有し、当該コリメータの各々は、該コリメータが自身の指定位置に位置された場合に当該検出器パターンに合致するように配置された狭い開口を有し、更に、当該セレクタ手段は当該コリメータのセットにおけるコリメータ間及び対応する動作位置の間において自動的に切り換える能力により特徴付けられる。当該Ｘ線装置は、利用可能なスペースに関係する測定位置のための境界感知手段を更に有し、当該セレクタ手段は該境界感知手段からの情報に依存するように構成される。当該Ｘ線装置は、当該コリメータのうちの一方のものの位置を、これらコリメータのうちの他方のものの位置に対して、少なくとも当該狭い開口の方向に垂直な方向において調整する手段を更に有する。当該Ｘ線装置は、各コリメータの位置を、当該狭い開口の方向に垂直な方向において個別に調整するための手段を更に有する。当該Ｘ線装置は、当該コリメータの組を担持するための共通担持部材と、該担持部材を前記検出器及びＸ線源に対して回転させる手段とを更に有する。当該Ｘ線装置は、当該担持部材を該被写体に向かう及び該被写体から遠ざかる経路に沿って移動させる変位手段を更に有し、当該担持部材の角度は当該経路に沿って機械的な接触及びバネにより制御される。

本発明は、被写体の厚さを測定するゲージと、Ｘ線源と、検出器パターンに配置された幾つかの狭いＸ線受信器と、走査手段と、Ｘ線ビームの束を形成する切り換え可能なマルチコリメータ手段とを有するＸ線装置であって、上記マルチコリメータ手段は狭い開口の少なくとも第１パターンと第２パターンとの間で切り換えるように構成され、当該第１パターンは当該Ｘ線源から第１距離における検出器パターンに合致し、当該第２パターンは当該Ｘ線源から第２距離における検出器パターンに合致し、当該第１距離が上記第２距離とは実質的に異なるようなＸ線装置にも関するものである。当該Ｘ線装置は、当該第１パターンの開口又は第２パターンの開口を自動的に選択するためのセレクタ手段を更に有する。当該セレクタ手段は、当該ゲージからの値に依存するように構成することができる。

本発明は、Ｘ線源と、幾つかのＸ線受信器と、幾つかの狭い開口とを有するＸ線装置において被写体の画像を発生させる方法にも関するものである。当該方法は、当該被写体の境界位置を機械的に測定するステップと、当該Ｘ線源からの距離を選択するステップと、当該幾つかの狭い開口を当該距離まで当該Ｘ線源と当該Ｘ線受信器との間の経路に沿って移動させるステップと、当該開口を介してライン検出器へと通過するＸ線を発生するステップとを有し、当該距離の選択は当該測定された境界位置に依存する。また、本発明は、
コンピュータユーザインターフェース又は該ユーザインターフェースにおける選択、即ち動作モード若しくは実行すべき医療検査のタイプ、に対して直接的に若しくは間接的にコリメータを切り換えるコントローラを備えるＸ線装置にも関するものである。

また、本発明は圧縮パドルと、該圧縮パドルの位置を測定する位置センサと、Ｘ線源と、一群のライン検出器と、マルチコリメータ手段とを有する、人の乳房の画像化のためのＸ線装置にも関するもので、当該Ｘ線装置は１以上のプレートを経る少なくとも第１及び第２の群の狭くて長いＸ線受容（X-ray susceptible）開口を更に有し、当該第１のＸ線
受容開口の相対位置は当該ライン検出器の当該Ｘ線源から第１の距離における当該プレート又は複数のプレートへの投影であり、当該第２のＸ線受容開口は当該ライン検出器の当該Ｘ線源から第２の距離における当該プレート又は複数のプレートへの投影であり、更に、当該Ｘ線装置は当該開口の群の１つを当該位置センサからの値に依存して選択する手段を有し、更に、当該第１の距離が当該第２の距離とは相違する。当該プレートは、少なくとも第１角度と第２角度との間で回転する可能性を備えた担持部材上に配設される。当該Ｘ線装置は、当該第１の群の開口又は第２の群の開口を覆う手段を更に有することができる。

また、本発明は、圧縮パドルの位置を入力し、該位置に基づいてコリメータ位置を選択するための一群の命令を有するコンピュータプログラムにも関するものである。

また、本発明は、Ｘ線装置に使用するためのコリメータ装置にも関するものである。当該コリメータ装置は、ゼロ以外の相対角度で配置された第１及び第２のコリメータと、当該コリメータ装置を回転させる軸とを有する。

また、本発明は、Ｘ線装置に使用するためのコリメータ装置にも関するものである。当該コリメータ装置は、相対的に離隔されて配置されると共に、Ｘ線ビームの束を形成するために第１又は第２の動作位置に位置されるように構成された第１及び第２のコリメータを有する。

また、本発明は、走査型Ｘ線装置に使用するための切り換え可能なマルチスリットコリメータ装置であって、Ｘ線非透過性材料の少なくとも２枚のプレートと、該プレートを移動させるセレクタ手段とを有するような装置にも関するものである。上記プレートはＸ線受容開口を有し、これらプレートの当該セレクタ手段との集合は、複数の狭いスリットの少なくとも第１及び第２のパターンを発生するように構成される。第１パターンは、円錐ビーム投影において第２パターンに本質的に合致する。

図１は、従来技術によるマンモグラフィのためのマルチスリット走査Ｘ線装置を示す。 図２は、従来技術によるマンモグラフィのためのマルチスリット走査Ｘ線装置を示す。 図３は、結果としてぼけたＸ線ビームとなる、コリメータを大きな焦点スポットを持つＸ線源の近くに配置する欠点の拡大図である。 図４Ａは、９０度の角度で隣に配置され９０度の回転により切り換え可能な、Ｘ線源から２つの異なる距離のための２つのマルチスリットコリメータの概略図である。 図４Ｂも、９０度の角度で隣に配置され９０度の回転により切り換え可能な、Ｘ線源から２つの異なる距離のための２つのマルチスリットコリメータの概略図である。 図５は、測定された乳房厚に依存するコリメータの高さの選択の側面図を示す。 図６は、垂直方向のコリメータの変位のためのモータを備えた走査アーム上に取り付けられた、一実施態様による、担持部材及びカバーにより部分的に覆われたデュアルコリメータ及びセレクタ機構の概要図を示す。 図７は、本発明の一実施態様によるデュアルコリメータ及びセレクタ機構を示す背後からの図である。 図８は、カムシャフト、及び該カムシャフトを制御するための機構の重要な部品を示す。 図９は、走査アームから見た、本発明の一実施態様によるセレクタ機構を示す。 図１０は、下から見た図８のカムシャフト、及び下から見た一実施態様による調整ネジを示す。 図１１ａは、或るコリメータ高に対する例示的なスリットパターンを示す。 図１１ｂも、他のコリメータ高に対する例示的なスリットパターンを示す。 図１１ｃは、パターンを発生するための一方のコリメータシートを示す。 図１１ｃは、パターンを発生するための他方のコリメータシートを示す。 図１２は、本発明のステップを説明したフローチャートを示す。

以下、本発明を、添付図面を参照して非限定的態様で説明する。尚、以下の説明において同一の符号は全図を通して同一の部分を示す。

単純化のために、本発明は図１及び２に提示された装置を参照して説明されるが、該装置はＸ線源が検出器の真っ直ぐ上となるような角度で配置される。該装置は、回転されるように構成することができる。尚、本発明及び本発明の実施態様の何れも、如何なる特定の角度に限定されるものではないことに注意すべきである。

本発明によれば、図１及び２のものに類似する装置は、コリメータの高さ（コリメータ高）を、好ましくは圧縮パドル１４０又は他の測定装置により測定される利用可能な空間に依存して選択すると共に、当該コリメータのための垂直位置及び該コリメータ位置のための対応する開口パターンを選択する。

好ましい実施態様は、例えば図１及び２の従来の図によるシステム又は類似のシステムにおいて実装される。装置１００は、Ｘ線源１１０と、ライン検出器のパッケージ１５０と、圧縮パドル１４０と、支持部１３０とを有している。例えば、人の乳房を検出器パッケージ上において圧縮パドル１４０と支持部１３０との間の配置することができる。Ｘ線は符号１６０により示されている。該装置はコンピュータシステム５０と通信することができる。位置エンコーダ（図示略）は、当該圧縮パドルの位置を測定するために配置されることができ、該位置は乳房の厚さに等しく、当該Ｘ線源における電圧を最適化するために使用される。かくして、この実施態様によれば、単一のコリメータ１２０が、２つのコリメータ１２５Ａ及び１２５Ｂ（図４Ａ及び４Ｂ）を含むアセンブリにより置換される。各コリメータは、Ｘ線源から個別の距離において動作するように設計される。各コリメータに関して、この位置は動作位置と称される。角度も、該動作位置の一部である。好ましい実施態様において、コリメータは、Ｘ線源と検出器との間のＸ線経路に、当該スリットを除きＸ線を遮蔽する角度で挿入された場合に動作状態となる。しかしながら、動作状態は垂直位置を指すものではない。幾つかの実施態様では、コリメータは、非動作状態にさ
れることなく、垂直方向に少なくとも短い距離だけ移動することができる。一実施態様は、垂直方向のコリメータ移動を利用する。

図１、２及び５において、圧縮パドル１４０はモータ１４９により制御され、該モータのシャフトには位置エンコーダ１４８が取り付けられている。好ましい実施態様において、コントローラ６０は該位置エンコーダから値を入力し、Ｘ線源１１０における電圧、並びにコリメータの位置及び／又はどのコリメータを使用するかの両方を決定する。通常の動作では、当該装置は乳房又はパドルに最も近い利用可能なコリメータ位置を選択し、セレクタ機構が対応するコリメータを作動させる。作動されるべきコリメータの決定は、典型的には乳房の厚さ、即ち特定的には圧縮パドルの位置の結果である。コントローラはモータ１２９を制御して、当該コリメータを垂直方向に指定された高さまで移動させる。好ましい実施態様において、コリメータの決定は一連の依存関係で実施されるもので、その場合、コリメータの選択はＸ線源の電圧に依存し、該電圧は圧縮パドルの位置と選択された線量レベルとの組み合わせに依存し、コリメータ位置は該電圧に依存する。僅かな変化はルックアップテーブルであり、その場合、コリメータの選択は測定された乳房厚及び選択された線量レベルに依存する。

セレクタ機構は、一方のコリメータを作動させると共に、他方を動作停止（de-activate）にする。本発明は、該セレクタ機構の種々の実施態様を含んでいる。一実施態様にお
いて、該セレクタ機構は、何らかの追加のモータ又はアクチュエータを追加するというよりは、既存の垂直移動を利用する。

セレクタ機構の実施態様が図６ないし１０に提示されている。図６は、カバー及び垂直方向のコリメータの移動のためのモータ１２９を含む状況でのデュアルコリメータを示している。図７は、カバーを除いた背後からの図である。図８は、カムシャフト及び該カムシャフトの位置を制御するための機構の説明図である。図９及び１０は、走査アームから及び下から見た場合の、基本原理の簡略化された説明図である。これらの図は、歯車１２２１、１２３１、１２４１を備える３つの軸１２２、１２３、１２４、バネ１２３２Ａ〜Ｂ、１２４２Ａ〜Ｂ（〜Ｃ）、２組のカム１２４３Ａ＃、１２４３Ｂ＃を備えるカムシャフト１２４、及び対応する組の調整ネジ１２４４Ａ、１２４４Ｂを図示し、＃は実施態様の異なるバージョンに応じて１〜２又は１〜５なる数を示す。図８は、カムシャフト１２４の回転の角度範囲を制限するためのネジ１２４４Ａ９及び１２４４Ｂ９も示している。カムシャフトは、９０度の角度で並んで配置された２つのコリメータ１２５Ａ及び１２５Ｂを担持する炭素繊維フレーム１２５に取り付けられている。図７及び９は、前記上側の歯車、及び前記走査アームに沿って取り付けられた湾曲されたスライド１２１に接触する上記上側歯車のレバー１２２３も示している。

図７〜９に示されるように、２つのマルチスリットコリメータは、炭素繊維フレーム１２５内に９０度の角度で隣接して配置されている。該２つのコリメータの間の間隙は、無視することができるか、又は例えば金属テープ等のＸ線遮蔽材料の材料片か若しくは上記フレームの外側の金属カバーにより覆われる。上記炭素繊維フレームはカムシャフト１２４に強固に取り付けられている。部分１２４及び１２５は、９０度回転することができるので、一緒にロータと称される。各コリメータが動作状態となる角度に対応する角度を超えた回転を防止するために、機械的な限界が存在する。

カムシャフトは、相当の半径方向の遊び及び軸方向の遊びも有するように設計されており、これにより、このカムシャフトの位置は該カムシャフトのカム、及び該カムシャフトを動作状態のカムに密に接触するように押圧するバネにより制御される。

好ましい実施態様は、各コリメータに対して例えば５個等の複数の調整ネジ（１２４４
Ａ〜Ｄ）を、従って、２つのコリメータに対して合計で、例えば１０個の調整ネジを有することができる。カムシャフトは、対応するコリメータのための意図する角度で該ネジに接触すると共に、他のコリメータの角度に関しては解放されるカムを有している。異なる組の調整ネジが該カムシャフトの異なる角度において作動状態となり、かくして、当該２つのコリメータの各々に対して個別の校正を可能にしている。各ネジは１つの自由度を提供する。他の実施態様では、コリメータ当たり２つのみの調整ネジを設けることができるが、この構成は僅かに一層良好な機械的製造許容誤差を必要とする。この場合、当該２つのネジはコリメータを、当該スリットに直角な水平方向（一番の精度を要する方向である）に調整する。２つのネジは、当該コリメータの前部及び後部を個別に調整することを可能にする。他の方向は余り精度を必要としないが、製造許容誤差の全ての要件を大きく緩和することを要する。最も好ましい実施態様は、スリット方向に沿う位置、並びに垂直位置及び垂直角度も校正するために合計で５個の調整ネジを有する。

一実施態様において、カムシャフト１２４の角度は該カムシャフトの歯車１２４１を介して制御され、該歯車１２４１は、バネ１２３２Ａ、Ｂの間に枢支された回転軸１２３に取り付けられた中間歯車１２３１に接触する。該中間歯車の軸１２３を回転すると、カムシャフト１２４が回転される。角度限界に到達すると、軸がバネの間に配置されているお陰で、当該歯車は僅かにたわむことができる。これらのバネ１２３２Ａ、Ｂは、幾つかの他の部品、特には湾曲したスライド１２１における許容誤差要件を軽減する。

歯車軸はレバー軸１２２により制御され、該レバー軸は歯車１２２１と、当該コリメータが垂直に移動する際に湾曲スライド１２１内を滑動するレバー１２２３とを有している。このように、該実施態様は、他のモータ又はアクチュエータを導入するというよりは、垂直移動のための既存の手段を利用している。

当該実施態様の変形例においては、湾曲スライドは走査アーム上の小さなカムにより置換される。

他の実施態様は、コリメータを選択するために専用のモータ（図示略）を使用することができる。特別なソフトウェアを用いて、コリメータは該コリメータの垂直位置とは無関係に作動させることができ、この構成はコリメータ位置の校正のための所定作業を簡略化することができる。モータはコリメータというよりは走査アームに取り付けられ、これにより、当該コリメータパッケージにおける動くケーブル又は余分な重量を回避する。このように、動作コリメータの切換は患者の乳房から遠くで実行され、これにより、患者の近くに切り換えるためのスペースをとることを回避する。

図示された本発明の一寸した変形例において、カムシャフトは非円柱状シャフトにより置換される。例えば、接触点が当該シャフトの対向する側に位置される場合、シャフトの接触位置を三角形断面により切り換えることもできる。異なる方向の２組の接触点に向かって直交方向に僅かに長く移動するように構成される場合、円柱状の軸を使用することも可能である。

他の実施態様はカムシャフトを有さず、半径方向の遊びも必要としない。その代わりに、微調整は、単に偏心度（即ち、軸からの半径方向のオフセット）を調整することにより、コリメータを保持するフレームを円柱状の軸に対して調整することにより達成することができる。機械的部品が良好な許容誤差で製造される場合は、スリットを横切る方向の位置を調整するだけで十分である。垂直方向の校正許容誤差が水平方向の製造許容誤差よりも粗い場合、垂直方向の校正が水平方向の校正に依存するかは問題ではない。好ましくは、回転ではなく垂直方向のオフセットを補正するために垂直方向の変位のモータも存在するものとする。

更に他の実施態様は、全く回転は使用せず、２つのコリメータは或る角度で剛性的に取り付けられることはない。代わりに、これらは機械的連結（リンク）の一部であり、動きは、相対的回転及び平行移動を含み、幾つかのリンクにより定まる経路に従う。機械的精度は、当該リンクを各コリメータの接触点に押圧するバネにより得られる。これらの接触点は調整ネジであり得る。

更なる実施態様は、好ましくは正面から見て半六角形の形状の、約１２０度の角度で縁を突き合わせて剛性的に配設された３つのコリメータを有することができる。もっと磨きをかけた実施態様は、各角部にヒンジを更に有するような長方形の箱の形状で取り付けられた４つのコリメータを有することができ、これにより、上側のコリメータを当該箱内に押し込むのを可能にすることにより、下側のコリメータがＸ線源に対して露出されるようにする。安全性のために、各コリメータの後端におけるノブにより、２以上のコリメータが当該箱内に同時に押し込まれ得ないようにする。非常に磨きをかけた装置は、実質的に無制限の数のコリメータを有する。これらコリメータは長いリボン上に、継ぎ目にＸ線非透過性材料を伴って、取り付けることができる。セレクタはリボンを真っ直ぐにし、該リボンを引っ張り、該リボンを放射遮蔽カバー内に畳み込む（米国特許第7,440,539号）。

一実施態様においては、多数のコリメータから選択するためにスピンドル装置を使用することができる。コリメータの個々の微調整は、スピンドルの位置を制御するためのモータにより達成され、個々の校正データはコンピュータメモリに記憶される。患者の安全性は、ＲＦＩＤセンサ又は電気スイッチにより保証される。最大の安全性は、コリメータの一部が、Ｘ線源の高圧発生器に対する制御回路と直列に接続された上記スイッチにおける導体のように働くことにより得られる。

一実施態様においては、垂直方向の運動が傾斜され、これによりコリメータの上部位置がＸ線の場の外側となるようにする。コリメータの選択は上部位置で生じ、これにより、選択されたコリメータは下側に移動されるまでＸ線経路内にないようにする。本発明の実施態様は、種々の態様で変形することができる。

更に他の実施態様は、垂直移動のための別個の手段を含み、コリメータを個別に制御するための完全に分離された機構を有している。各コリメータは独立に移動させることができる。例えば制御ソフトウェアの形態の制御機構は、両コリメータを同時に下降させないための責任を負う。患者の安全性のために、上部位置では、２つのコリメータは可撓性金属遮蔽体を間に挟んで近接して配置され、患者に対してＸ線源からの自由経路を決して露出させない。一方のコリメータが下に移動すると、該コリメータは上記放射遮蔽体も移動させ、該遮蔽体の開口はコリメータよりも僅かに小さいものとなる。

一実施態様において、デュアルコリメータは、例えば各角部における圧電モータを用いて互いに小さな運動を行う少なくとも２枚のシートからなる。例えば、当該運動は１５０マイクロメートルとすることができる。第１シートは、２組の長くて狭いスリットを有する。第１組のスリットは、一方のコリメータ位置に対応する。第２組は第２コリメータ位置に対応する。各組において、各スリットはライン検出器に対応する。第２シートはスリットのセレクタとして働き、第１シートにおける第１組又は第２組の何れかの組のスリットを覆う。該第２シートは、許容誤差を緩和するために、より幅広のスリットを有する。さもなければ、僅かな位置合わせ誤差が部分的閉鎖を生じさせ得、従って第１シートにおけるスリットの狭めを生じさせる。

このように、この実施態様では、切換可能なマルチスリットコリメータはＸ線非透過性材料の少なくとも２枚のシートと、これらシートを移動させるセレクタとを有することが
でき、該シートはＸ線許容開口を有する。シートとセレクタとの組み合わせは、複数の狭いスリットの少なくとも第１のパターン及び第２のパターンを発生させる。第１のパターンは、両パターンが検出器に合致するという含み（implication）として、円錐ビーム投
影で第２パターンに本質的に合致するものである。

この実施態様の少しの変形例において、上記第１組及び第２組の幾つかのスリットは共用される。即ち、これらスリットは第１シートにおいて一致する。共用スリットを可能にすることは、コリメータ高の禁止された組み合わせを減少させるので、設計の一層の自由度を提供する。共用スリットに対して、第２シートは当該スリットの長さ方向の延びを制限するようにさせられる。典型的には、各ライン検出器は幾つかの不感領域（dead regions）を有し、第２シートは斯かる不感領域の殆どを覆う。

図１１ａ及び１１ｂは、２つのコリメータ高に対する２つのスリットパターン１１００ａ及び１１００ｂを示し、図１１ｂの一層大きなパターン１１００ｂはＸ線源から一層遠いコリメータ位置に対して形成される。図１１ｃ、１１ｄは、一方のシートが他方の上に配置された場合に図１１ａ、１１ｂのパターンを発生するように構成された２つのシートを示す。図１１ｃは、或る相対オフセット（relative offset）でずらされた場合の２つ
のパターンの結合として得られる第１シート１１００ｃを示す。図１１ｄは、異なる相対オフセットを用いることにより得られる第２シート１１００ｄを示す。第２シートではスリットは拡幅もされ、これにより機械的許容誤差の要件を低減する。好ましくは、一方のシートは他方に対して僅かに縮小し、２つのシートの間に所定の小さな間隙を許容するようにすることもできる。本実施態様の該バージョンでは、第１シートは開口の幅を定め、第２シートは本質的に開口又は開口の一部を活かすためのセレクタシートである。（検出器は開口に沿って分解能を決定するので、スリットの長さはスリットの幅より余り重要ではない。）図１１ａ〜１１ｄにおいて理解しやすさのため、この実施態様は３列のみのライン検出器を備える検出器に合致し、スリット幅は誇張されているが、この設計方法は他の数のライン検出器又はスリット幅にも適用可能である。

幾つかのスリットは共用されているので、全てのスリットは等しい幅を有している。言い換えると、幅はパターンの寸法に従って拡縮せず、結果としてＸ線源から遠いコリメータに対してＸ線フラックスは低下する。幸いにも、薄い被写体は低いフラックスしか必要としないから、これは問題というよりは利点となる。

２枚のシートの製造は、面倒なほどに多数で長く、且つ、互いに接近したスリットを形成する前に、これらシートの各々を剛性のＸ線許容材料に取り付けることにより簡単化することができる。

本発明の一実施態様は断層撮影（コンピュータ・トモグラフィ）で実施することができ、境界はＣＴのトンネルを狭めることにより決定される。上述した実施態様は、当業者により組み合わせ、変形し、及び拡張することができる。

図１２に示した本発明の方法によれば、上述したＸ線装置において被写体の画像を発生するための方法は、上記被写体の境界位置を機械的に測定するステップ１と、前記Ｘ線源からの距離を選択するステップ２と、幾つかの狭い開口を上記位置まで上記Ｘ線源と前記Ｘ線受信器との間のＸ線経路に沿って移動させるステップ３と、上記開口を介してライン検出器へと通過するＸ線を発生するステップ４とを有する。上記距離の選択は、上記の測定された境界位置に依存する。

尚、上記で言及及び説明した実施態様は、例示としてのみ示されたもので、本発明を限定するものではない。添付請求項に記載される本発明の範囲内の他の解決策、使用、目的
及び機能は、当業者にとり明らかであろう。

Claims (30)

1. Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、Ｘ線ビームの束を形成するための少なくとも第１動作位置を持つ第１コリメータ及び第２動作位置を持つ第２コリメータとを有し、前記第１及び第２動作位置が前記Ｘ線源と前記検出器との間の実質的に真っ直ぐな経路内ではあるが前記Ｘ線源からは異なる距離に位置されるＸ線装置であって、
   前記第１又は第２コリメータの一方を前記第１又は第２動作位置に位置決めするセレクタ装置を更に有し、これにより、前記第１又は第２コリメータの一方が動作位置にある場合に、他方のコリメータが非動作位置にあるようにすることを特徴とするＸ線装置。
2. 位置センサと、該位置センサからの値に依存して前記コリメータの一方を選択する手段とを更に有する、請求項１に記載のＸ線装置。
3. 前記コリメータのうちの何れもが前記コリメータの間の自由Ｘ線経路を完全に遮断するように配置されていない場合に、該Ｘ線経路を遮断するＸ線遮断手段を更に有する、請求項１又は請求項２に記載のＸ線装置。
4. 前記第１コリメータと前記第２コリメータとの間に配置されたＸ線非透過性材料を更に有する、請求項１ないし３の何れか一項に記載のＸ線装置。
5. 前記第１及び第２コリメータを或る角度で配置された状態で互いに剛性的に保持する共通担持部材を更に有する、請求項１ないし４の何れか一項に記載のＸ線装置。
6. 前記担持部材は第１角度と第２角度との間で回転可能であり、該角度が前記セレクタ装置により決定される、請求項５に記載のＸ線装置。
7. 前記動作位置を個別に又は相対的に調整する装置を更に有する、請求項１ないし６の何れか一項に記載のＸ線装置。
8. 前記セレクタ装置が前記位置決めのための電気的に制御されるアクチュエータを更に有する請求項１ないし７の何れか一項に記載のＸ線装置。
9. 前記コリメータを撮像区域に向かう又は該撮像区域から離れる経路内で変位させる変位手段を有し、
   前記セレクタ装置が該経路に沿う機械的接触面により制御される、
   請求項１ないし７の何れか一項に記載のＸ線装置。
10. 前記接触面に向かって力を付与するバネを更に有する、請求項９に記載のＸ線装置。
11. ロータと、ステータと、少なくとも１つのバネとを更に有し、
    前記ロータは前記第１及び第２コリメータとシャフトとを有し、
    前記バネは前記ステータにおける接触点に向かって前記シャフトを密接に保持し、
    前記接触点は前記ステータに対する前記ロータの角度に依存して切り換えられる、
    請求項１ないし１０の何れか一項に記載のＸ線装置。
12. ユーザインターフェースを更に有し、
    前記セレクタ装置が該ユーザインターフェースにおける選択に依存することを特徴とする、
    請求項１ないし１１の何れか一項に記載のＸ線装置。
13. 前記ユーザインターフェースにおける選択が、当該Ｘ線装置の動作モード又は該Ｘ線装置において実行されるべき検査のタイプの一方に関係する、請求項１２に記載のＸ線装置。
14. 前記コリメータはマルチスリットコリメータであり、
    該コリメータの各々が動作位置において前記検出器のパターンに合致するように配置された狭い開口を有する、
    請求項１ないし１３の何れか一項に記載のＸ線装置。
15. 前記セレクタ装置が、前記コリメータの間及び対応する動作位置の間を自動的に切り換える、請求項１ないし１４の何れか一項に記載のＸ線装置。
16. 利用可能な空間に関係する測定位置のための境界感知手段を更に有し、
    前記セレクタ装置が該境界感知手段からの情報に依存する、
    請求項１ないし１５の何れか一項に記載のＸ線装置。
17. 前記コリメータのうちの一方のものの位置を前記コリメータのうちの他方のものの位置に対して調整するか、又は少なくとも前記狭い開口の方向に直交する方向において各コリメータの位置を個別に調整する手段を更に有する、請求項１６に記載のＸ線装置。
18. 前記コリメータの組を担持する共通担持部材と、
    該担持部材を前記検出器及び前記Ｘ線源に対して回転させる手段と、を更に有する、
    請求項１ないし１７の何れか一項に記載のＸ線装置。
19. 前記担持部材を被写体に向かう又は該被写体から遠ざかる経路に沿って移動させる変位手段を更に有し、
    前記セレクタ装置が該経路に沿った機械的接触のための手段を有する、
    請求項１ないし１８の何れか一項に記載のＸ線装置。
20. Ｘ線源と、検出器パターンに配置された幾つかの位置感知性の狭いＸ線受信器と、走査手段と、Ｘ線ビームの束を形成するための切換可能なマルチスリットコリメータ装置とを有するＸ線装置であって、
    前記マルチスリットコリメータ装置は狭い開口の少なくとも第１及び第２のパターンを発生する少なくとも２つの位置の間で切り換わり、前記第１のパターンの開口は前記Ｘ線源から第１の距離における前記検出器パターンに合致し、前記第２のパターンの開口は前記Ｘ線源から第２の距離における前記検出器パターンに合致し、前記第１の距離が前記第２の距離とは異なる、
    Ｘ線装置。
21. 前記マルチスリットコリメータ装置は狭い開口の少なくとも第１及び第２のパターンの間で切り換わり、前記第１のパターンは前記Ｘ線源から第１の距離における前記検出器パターンに合致し、前記第２のパターンは前記Ｘ線源から第２の距離における前記検出器パターンに合致し、前記第１の距離が前記第２の距離とは実質的に異なる、請求項２０に記載のＸ線装置。
22. 位置センサと、該位置センサに依存して前記開口のパターンを切り換える装置とを更に有する、請求項２１に記載のＸ線装置。
23. 前記切換可能なコリメータ装置は、個別のパターンに配置されたＸ線非透過性材料の一群の層と、これら層の相対的変位のための手段とを有し、これら層の組み合わせが前記開
    口の第１及び第２のパターンを発生する、請求項２０に記載のＸ線装置。
24. 人の乳房の撮影のための請求項２０ないし２３の何れか一項に記載のＸ線装置。
25. 圧縮パドルと、該圧縮パドルの位置を測定するための位置センサとを更に有し、前記第１及び第２コリメータは１以上のプレートを経る狭くて長いＸ線受容開口を有し、前記第１のＸ線受容開口の相対位置は前記Ｘ線源から第１の距離における前記１以上のプレートに対する前記ライン検出器の投影であり、前記第２のＸ線受容開口は前記Ｘ線源から第２の距離における前記１以上のプレートに対する前記ライン検出器の投影である、請求項２０ないし２４の何れか一項に記載のＸ線装置。
26. 前記位置センサからの値に依存して前記開口の群の１つを選択する手段を有し、前記第１の距離が前記第２の距離とは異なる、請求項２５に記載のＸ線装置。
27. Ｘ線源と、幾つかのＸ線受信器と、幾つかの狭い開口とを有するＸ線装置において被写体の画像を発生する方法であって、
    前記被写体の境界位置を機械的に測定するステップと、前記Ｘ線源からの距離を選択するステップと、
    幾つかの狭い開口を前記距離まで前記Ｘ線源と前記Ｘ線受信器との間のＸ線経路に沿って移動させるステップと、
    前記開口を介してライン検出器へと通過するＸ線を発生するステップと、を有し、
    前記距離を選択するステップが前記測定された境界位置に依存する、
    方法。
28. Ｘ線装置において使用するためのコリメータ装置であって、
    相対的にゼロ以外の角度で配置された第１及び第２のコリメータと、
    前記第１及び第２のコリメータを回転させる軸と、を有する、
    コリメータ装置。
29. Ｘ線装置において使用するためのコリメータ装置であって、互いに隔てられて配置されると共に、Ｘ線ビームの束を形成するために第１又は第２の動作位置に配置される第１及び第２のコリメータを有する、コリメータ装置。
30. 走査型Ｘ線装置に使用するための切換可能なマルチスリットコリメータ装置であって、
    Ｘ線非透過性材料の少なくとも２つのプレートと、
    これらプレートを移動させるセレクタ手段とを有し、
    前記プレートはＸ線受容開口を有し、
    前記プレートと前記セレクタ手段との組み合わせが、複数の狭いスリットの少なくとも第１及び第２のパターンを発生させ、
    前記第１のパターンが円錐ビーム投影において実質的に前記第２のパターンに合致する、
    マルチスリットコリメータ装置。

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