JP2019054895A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】狭いスリット幅において精度よくスリット幅を調整でき，さらに開口部全面を遮蔽板で覆い，Ｘ線漏れを防ぐ動作を可能とする。【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置のＸ線絞り機構は，照射範囲を変更する為の２枚の遮蔽板２０１，２０２を備え，各遮蔽板は，それぞれ直動ガイド２０３によって直動可能に支持され，それぞれ回転駆動装置と連結した第１リンク２０４と，第３リンク２０９と，第１リンク２０４と遮蔽板２０１を連結する第２リンク２０５，第３リンク２０９と遮蔽板２０２を連結する連結部２０６，２１１を備える。第２リンク２０５は，第１リンク２０４との連結部２０６と遮蔽板２０１との連結部の間に，回転駆動装置の回転に基づく第１リンク２０４と第２リンク２０５の位置関係により，１方向にのみ曲がることが可能な節２０８を備える。【選択図】図２

Description

本発明は，Ｘ線ＣＴ装置に関し，特に２枚の遮蔽板を用いたＸ線絞り機構に関する。

特許文献１に，２枚の遮蔽板を用い，比較的狭いスリット幅において，精度よくスリット幅を調整することが可能なＸ線ＣＴ装置におけるＸ線絞り機構であるコリメータのスリット調整機構が開示されている。

特開２００２−１７７１４号公報

しかしながら，特許文献１のＸ線絞り機構では２枚の遮蔽板によるＸ線シャットアウト時にＸ線漏れを確実に防ぐことが出来ず，Ｘ線シャットアウトの為に別の機構を設ける必要があり，その分Ｘ線絞り機構が大型化するという課題があった。

そこで，本発明の目的は，狭いスリット幅において精度よくスリット幅を調整し，更にＸ線シャットアウト時にＸ線漏れを確実に防ぐことが出来るＸ線絞り機構を備えたＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため，本発明においては，Ｘ線ＣＴ装置であって，被検体に照射するＸ線の照射範囲を変更するＸ線絞り機構と，被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と，Ｘ線検出器を搭載し，被検体の周囲を回転する回転円盤と，Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線量に基づき被検体の断層画像を再構成する画像演算装置と，画像演算装置により再構成された断層画像を表示する画像表示装置とからなり，Ｘ線絞り機構が，直動ガイドによってそれぞれ直動可能に支持され，照射範囲を変更するための２枚の遮蔽板と，回転駆動装置と連結した第１リンクと，第１リンクと遮蔽板の一つを連結する第２リンクとを有し，第２リンクは，第１リンクとの連結部と遮蔽板の一つとの連結部との間に，回転駆動装置の回転に基づく第１リンクと第２リンクの位置関係により，１方向にのみ曲がることが可能な節を備える，構成のＸ線ＣＴ装置を提供する。

本発明によれば，狭いスリット幅において精度よくスリット幅を調整し，更にＸ線シャットアウト時に確実にＸ線漏れを防ぐことが出来るＸ線絞り機構を備えたＸ線ＣＴ装置を提供することが可能となる。

各実施例に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成の一例を示す図である。 実施例１に係る，Ｘ線ＣＴ装置のＸ線絞り機構の一構成例を示す図である。 実施例１に係る，Ｘ線絞り機構の第２リンクの一構成例を示す図である。 実施例１に係る，Ｘ線絞り機構の第２リンクの状態と遮蔽板の位置を示す図である。 実施例１に係る，Ｘ線絞り機構のＸ線シャットアウト時の状態を示す図である。 実施例２に係る，Ｘ線ＣＴ装置のＸ線絞り機構の一構成例を示す図である。 実施例２に係る，Ｘ線絞り機構の第２リンクの状態と遮蔽板の位置を示す図である。 実施例２に係る，Ｘ線絞り機構のＸ線シャットアウト時の状態を示す図である。

本発明を実施するための形態について，図面に従い順次説明する。まず，本発明の各実施例が適用されるＸ線ＣＴ装置の全体構成の一例について説明する。

図１に各実施例が適用されるＸ線ＣＴ装置の全体構成の一例を示す。この装置１はスキャンガントリ部１００と操作卓１２０とを備える。スキャンガントリ部１００には，寝台１０５上にのった被検体が入る開口部１０４を備えた回転円盤１０２と，この回転円盤１０２に搭載されＸ線を被検体に照射するＸ線管１０１と，Ｘ線管１０１に取り付けられＸ線管１０１から照射されるＸ線の放射方向を制御するＸ線絞り機構であるコリメータ１０３と，Ｘ線管１０１と対向して回転円盤１０２に搭載され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器１０６と，Ｘ線検出器１０６で検出されたＸ線を所定の信号に変換するデータ収集装置１０７と，回転円盤１０２の回転を制御するガントリ制御装置１０８と，寝台１０５を制御する寝台制御装置１０９と，Ｘ線管１０１を制御するＸ線制御装置１１０と，が備えられている。

操作卓１２０は，被検体氏名，検査日時，撮影条件などを入力する入力装置１２１，データ収集装置１０７から送出される計測データを演算処理してＣＴ画像再構成を行う画像演算装置１２２，画像演算装置１２２で作成されたＣＴ画像を表示する表示装置１２５と，データ収集装置１０７で収集したデータ及び画像演算装置１２２で作成されたＣＴ画像の画像データを記憶する記憶装置１２３と，これらの装置及びガントリ制御装置１０８と寝台制御装置１０９とＸ線制御装置１１０を制御するシステム制御装置１２４とを備えている。

Ｘ線管１０１はＸ線制御装置１１０によって制御され，入力装置１２１から入力されたＸ線管電圧やＸ線管電流などの撮影条件に基づいたＸ線を照射する。Ｘ線検出器１０６はＸ線検出素子を多数，例えば約１０００個，回転円盤１０２の円周方向に配列したもの，若しくは回転円盤１０２の円周方向と回転円盤１０２の回転軸方向とに２次元的に配列したもので，Ｘ線管１０１から照射され被検体を透過したＸ線をこれら多数の素子で検出する。回転円盤１０２はガントリ制御装置により制御され，入力装置１２１から入力されたスキャン速度など撮影条件に基づいて回転する。寝台１０５は寝台制御装置１０９によって制御され，入力装置１２１から入力されたらせんピッチなどの撮影条件に基づいて動作する。

このＸ線ＣＴ装置１では，スキャンガントリ部１００の開口部１０４に設置された寝台１０５上の被検体へＸ線管１０１からＸ線が照射される。このＸ線はコリメータ１０３により照射範囲を制限され，被検体を透過した後，Ｘ線検出器１０６により検出される。この際，回転円盤１０２を被検体の周りで回転させることにより，Ｘ線を照射する方向を変えながら，被検体を透過するＸ線を検出することができる。フルスキャンの場合には，回転円盤１０２の１回転，すなわち３６０度を１スキャンとする，１スキャン分の測定データから１断面の画像を再構成する。画像演算装置１２２で作成されたＣＴ画像は表示装置１２５に表示される。また，Ｘ線検出器１０６が２次元的に配列したものである場合は，回転円盤１０２の回転軸方向に並んだ列数分の断層画像データを１スキャンで取得できる。

実施例１は，Ｘ線絞り機構を備えるＸ線ＣＴ装置の実施例であり，被検体に照射するＸ線の照射範囲を変更するＸ線絞り機構と，被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と，Ｘ線検出器を搭載し，被検体の周囲を回転する回転円盤と，Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線量に基づき被検体の断層画像を再構成する画像演算装置と，画像演算装置により再構成された断層画像を表示する画像表示装置とからなり，Ｘ線絞り機構が，直動ガイドによってそれぞれ直動可能に支持され，照射範囲を変更するための２枚の遮蔽板と，回転駆動装置と連結した第１リンクと，第１リンクと遮蔽板の一つを連結する第２リンクとを有し，第２リンクは，第１リンクとの連結部と遮蔽板の一つとの連結部との間に，回転駆動装置の回転に基づく第１リンクと第２リンクの位置関係により，１方向にのみ曲がることが可能な節を備える構成のＸ線ＣＴ装置の実施例である。本実施例の構成により，Ｘ線絞り機構の回転駆動装置の回転角に対して精度よく遮蔽板の位置決めを行うことができる。

図２に実施例１のＸ線絞り機構の要部の一構成例を示す。このＸ線絞り機構は，図１のコリメータ１０３を寝台１０５側から見た平面図を示している。同図に示す通り，絞り部ベース２００に，絞り部ベース２００上の直動ガイド２０３に支持された２枚の遮蔽板２０１，２０２が取り付けられている。２枚の遮蔽板２０１，２０２は，それぞれ矢印で示すスリット幅方向に移動できる。図２に示すＸ線絞り機構の構成は，図１のコリメータ１０３の要部を構成している。

図示が省略された回転駆動装置であるモータは，絞り部ベース２００に固定され，モータに直接的あるいは間接的に接続された回転軸であるモータ軸２０７には，第１リンク２０４が固定され，第１リンク２０４と第２リンク２０５は連結部２０６により連結されている。また，第２リンク２０５は同様な連結部により遮蔽板２０１に連結されている。第１リンク２０４はモータの回転により，モータ軸２０７の周りにその角度が変化することにより，第２リンク２０５を介して遮蔽板２０１を，直動ガイド２０３に沿い矢印方向に動作させる。

遮蔽板２０２は，遮蔽板２０１同様に，他のモータ軸２１２に固定された第３リンク２０９，連結部２１１で第３リンク２０９に連結された第４リンク２１０を介して，モータ軸２１２と連結している。そして，第２のモータの回転により，モータ軸２１２の周りに第３リンク２０９の角度が変化し，第４リンク２１０を介して遮蔽板２０２を，直動ガイド２０３に沿い矢印方向に移動させる。

図３を用いて，本実施例のＸ線絞り機構の第２リンク２０５の詳細構造の一例について説明する。同図の（ａ），（ｂ）にそれぞれ直線状態，折り曲げ状態の第２リンクの正面図を，（ｃ），（ｆ）に左側面図を，（ｄ），（ｇ）に右側面図を，（ｅ），（ｈ）に斜視図を示す。図３の（ａ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示す様に，第２リンク２０５は，第２リンクの部分３０１と部分３０２を節２０８として機能するピン３０４により連結した構造を備え，ばね３０３により通常は直線状に保持されている。そして，同図の（ｂ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）に示す様に，力を加えることにより，節２０８として機能するピン３０４で一方向にのみ折れ曲がるように構成されている。一方，モータ軸に固定された第１リンク２０４には，後で説明するように第二のピンが配置され，モータ軸２０７の回転角度によって，第２リンク２０５を節２０８で折り曲げるよう構成されている。

図４に，第１リンク２０４の角度毎の第２リンク２０５の状態と第１リンク２０４，遮蔽板２０１の位置関係を示す。図４の（ａ）はＸ線シャットアウトの為，遮蔽板２０１で開口部を覆っている状態を示す。また，図４の（ｂ）はモータ軸２０７の時計回りの回転により，第１リンク２０４に設置されたピン４０１が第２リンク２０５に接触した状態を示す。更に，時計回りの回転が進み，図４の（ｃ）は遮蔽板２０１と対抗する遮蔽板２０２によって形成されるスリットが，最も狭いスリット幅の状態を，図４の（ｄ）はスリット幅が最も広い状態を示している。図４の（ｃ），図４の（ｄ）の状態では，時計回りの回転により，第１リンク２０４に設けたピン４０１により，図３で説明したように，第２リンク２０５が節２０８，すなわちピン３０４の位置で折り曲げられて，第２リンクの部分３０１，３０２が屈曲した状態となる。

これにより，図４の（ａ）の状態と，図４の（ｃ）或いは（ｄ）の状態では，見かけ上，第１リンク２０４と第２リンク２０５の連結位置と，第２リンク２０５の長さが異なることとなる。この構成により，図４の（ｃ）ではモータの回転角に対してより精度よく遮蔽板の位置決めをすることが出来，さらには，図４の（ａ）や図５に示す通り，遮蔽板２０１で開口部５０１を完全に覆うことが出来る。ここで，回転軸であるモータ軸２０７から節２０８，すなわちピン３０４までの距離をＬ_１，ピン３０４から第２リンク２０５と遮蔽板２０１の連結部までの距離をＬ_２とした場合，本発明者の検討によれば，Ｌ_２≧Ｌ_１の条件で，より精度良く遮蔽板２０１の移動量を制御することができることが分かった。

このように，本実施例のＸ線絞り機構を備えたＸ線ＣＴ装置によれば，回転駆動装置であるモータと連結した第１リンクと，第１リンクと遮蔽板を連結する第２リンクを備え，第２リンクは，第１リンクとの連結部と，遮蔽板との連結部の間で１方向にのみ曲がる節を備え，第１リンクと第２リンクの位置関係により，第２リンクの節が曲がる構成を有することにより，回転駆動装置の回転角に対して精度よく遮蔽板の位置決めを行うことができる。

次に，実施例２の要部であるＸ線絞り機構の一構成例について説明する。本実施例は，実施例１の構成に加え，２つの遮蔽板がスリット幅方向に対し，斜め方向に直動することを可能とするＸ線絞り機構を備えるＸ線ＣＴ装置の実施例である。実施例１の構成ではＸ線絞り機構がスリット幅方向に大きくなる。それに対し，実施例２ではスリット幅方向に対し，斜め方向に遮蔽板が直動することにより，Ｘ線絞り機構のスリット幅方向をコンパクトにすることができるため，Ｘ線ＣＴ装置のＸ線絞り機構として使い勝手の向上を図ることができる。

図６に実施例２の要部であるＸ線絞り機構の一構成例を示す。同図において，絞り部ベース６００の開口部の位置に，遮蔽板６０１，６０２が配置されている。絞り部ベース６００には，遮蔽板６０１，６０２の横位置にモータ軸６０７，６１２が配置され，図示を省略した回転駆動装置であるモータが直接的，あるいは間接的に接続されている。実施例１同様，回転軸であるモータ軸６０７，６１２には，それぞれ第１リンク６０４，第３リンク６０９が接続されている。そして，第１リンク６０４，第３リンク６０９は，それぞれ連結部６０６，６１１で第２リンク６０５，第４リンク６１０に連結，すなわちジョイントされている。そして，実施例１同様，第２リンク６０５は，モータの回転に従い，節６０８として機能するピン６１３の位置で折り曲がる構成を備えている。

同図に示すように，本実施例の直動ガイド６０３は絞りベース６００に対して斜め方向に設置されているため，遮蔽板６０１，６０２はスリット幅方向に対し斜め方向に直動する。このような実施例２の構成においては，回転駆動装置の回転軸が，遮蔽板の長手方向に配置されている。すなわち，遮蔽板６０１，６０２の両サイドに，モータ並びにモータ軸６０７，６１２を配置することが出来るため，Ｘ線絞り機構のスリット幅方向の大きさを，実施例１に対し小さく，コンパクトにすることが出来る。さらに，本実施例の構成によれば，遮蔽板６０１，６０２の斜め方向移動量に対し，スリット幅方向の移動量が小さくなるので，モータの回転角に対して実施例１よりもさらに精度よく，遮蔽板６０１の位置決めを行うことが出来る。

図７に，本実施例における第１リンク６０４の角度毎の第２リンク６０５の状態と，遮蔽板６０１の位置関係を示す。図７の（ａ）はＸ線シャットアウトの為，遮蔽板６０１で開口部を覆っている状態を示す。また，図７の（ｂ）はモータ軸６０７の時計回りの回転により，第２リンク６０５に第１リンク６０４に設置されたピン７０３が接触した状態を示す。更に，時計回りの回転が進み，図７の（ｃ）は遮蔽板６０１，６０２によって形成されるスリットが最も狭いスリット幅の状態を，図７の（ｄ）はスリット幅が最も広い状態を示している。図７の（ｃ），図７の（ｄ）の状態では，時計回りの回転により，第１リンク６０４に設けたピン７０３により，第２リンク６０５が節６０８，すなわちピン６１３の位置で折り曲げられて，第２リンクの部分７０１，７０２の状態となっている。

これにより，図７の（ａ）の状態と，図７の（ｃ）或いは（ｄ）の状態では，見かけ上，第１リンク６０４と第２リンク６０５の連結位置と，第２リンク６０５の長さが異なることとなる。この構成により，図７の（ｃ）ではモータの回転角に対してより精度よく遮蔽板の位置決めをすることが出来，また図７の（ａ）や図８に示す通り，遮蔽板６０１で開口部８０１を完全に覆うことが出来る。更に，上述の通りスリット幅方向の移動量が小さくなるので，モータの回転角に対して更に精度よく遮蔽板の位置決めを行うことが出来る。

なお，本発明は上記した実施例に限定されるものではなく，様々な変形例が含まれる。例えば，上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり，必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また，ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり，また，ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また，各実施例の構成の一部について，他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば，上記の実施例の説明においては，第１の遮蔽板に連結される第２リンクに節を設ける構成を例示したが，第１の遮蔽板に連結される第２リンクに代え，第２の遮蔽板に連結される第４リンクに第２の節を設ける構成として，Ｘ線シャットアウトのために，第２の遮蔽板で開口部を覆っても良い。更に，第１，第２の遮蔽板にそれぞれ連結される第２リンク，第４リンクの両方に節を設け，Ｘ線シャットアウトのためにどちらか一方の遮蔽板を使って開口部を覆う構成とすることにより，Ｘ線ＣＴ装置における使い勝手の更なる向上を図ることもできる。例えば，第４リンクの節を使って折り曲げる場合は，遮蔽板２０１に対して他方の遮蔽板である遮蔽板２０２が，スリットのスリット幅方向に対し，直動あるいは斜め方向に直動させることができる。

なお，上述した各構成，機能，制御装置，演算装置等は，それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが，それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち，処理部の全部または一部の機能は，プログラムに代え，例えば，ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ），ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの集積回路などにより実現してもよい。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１００ スキャンガントリ部
１０１ Ｘ線管
１０２ 回転円盤
１０３ コリメータ
１０４ 開口部
１０５ 寝台
１０６ Ｘ線検出器
１０７ データ収集装置
１０８ ガントリ制御装置
１０９ 寝台制御装置
１１０ Ｘ線制御装置
１２０ 操作卓
１２１ 入力装置
１２２ 画像演算装置
１２３ 記憶装置
１２４ システム制御装置
１２５ 表示装置
２００，６００ 絞り部ベース
２０１，２０２，６０１，６０２ 遮蔽板
２０３，６０３ 直動ガイド
２０４，６０４ 第１リンク
２０５，６０５ 第２リンク
２０６，２１１，６０６，６１１ 連結部
２０７，２１２，６０７，６１２ モータ軸
２０８，６０８ 節
２０９，６０９ 第３リンク
２１０，６１０ 第４リンク
３０１，３０２，７０１，７０２ 第２リンク部分
３０３ ばね
３０４，４０１，６１３，７０３ ピン
５０１，８０１ 開口部

Claims (10)

1. 被検体に照射するＸ線の照射範囲を変更するＸ線絞り機構と，前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と，前記Ｘ線検出器を搭載し前記被検体の周囲を回転する回転円盤と，前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線量に基づき前記被検体の断層画像を再構成する画像演算装置と，前記画像演算装置により再構成された前記断層画像を表示する画像表示装置とからなり，
   前記Ｘ線絞り機構は，直動ガイドによってそれぞれ直動可能に支持され，照射範囲を変更するための２枚の遮蔽板と，回転駆動装置と連結した第１リンクと，前記第１リンクと前記遮蔽板の一つとを連結する第２リンクとを有し，前記第２リンクは，前記第１リンクとの連結部と前記遮蔽板の一つとの連結部との間に，前記回転駆動装置の回転に基づく前記第１リンクと前記第２リンクの位置関係により，１方向にのみ曲がることが可能な節を備える，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
   前記Ｘ線絞り機構は，直動ガイドを備えた絞り部ベースを有する，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
3. 請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
   前記遮蔽板は，前記直動ガイドに沿い，前記２枚の遮蔽板で形成されるスリットのスリット幅方向に対し直動する，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
4. 請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
   前記遮蔽板は，前記直動ガイドに沿い，前記２枚の遮蔽板で形成されるスリットのスリット幅方向に対し斜め方向に直動する，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
5. 請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
   前記回転駆動装置の回転軸が，前記遮蔽板の長手方向に配置されている，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
6. 請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
   前記第１リンクは前記回転駆動装置の回転軸に固定されており，前記第２リンクは，前記第１リンクの回転に基づき，連結された前記遮蔽板をスリット幅方向に移動させる，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
7. 請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
   前記第２リンクは，前記節として機能する第一のピンによって連結され，ばねにより直線状に保持された２つの部分からなる，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
8. 請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
   前記第１リンクは，前記回転駆動装置による回転に基づき，前記第２リンクを前記節で曲げる第二のピンを備える，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
9. 請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
   前記回転駆動装置の回転軸から前記節として機能するピンまでの距離をＬ_１，当該ピンから前記第２リンクと前記遮蔽板の一つとの連結部までの距離をＬ_２とした場合，Ｌ_２≧Ｌ_１とする，
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
10. 請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置であって，
    前記Ｘ線絞り機構は，第２の回転駆動装置と連結した第３リンクと，前記第３リンクと前記２枚の遮蔽板の他方を連結する第４リンクとを有する，
    ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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