JP2594106B2

JP2594106B2 - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP2594106B2
Application number: JP63110277A
Authority: JP
Inventors: エイ．マトソンロドニイ; イー．レバーロバート
Original assignee: ピカーインターナシヨナルインコーポレイテツド
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1997-03-26
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: DE3888388D1; EP0290165B1; DE3888388T2; EP0290165A1; JPS63286137A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明はＸ線撮影装置に関するものである。本発明は
コンピユータ断層撮影スキヤナ用のＸ線管と共に特に利
用されており、特にそれに関連して説明する。しかし、
本発明は、医学的診断用デイジタルＸ線、通常のＸ線、
放射線療法、および同種のもののようなＸ線撮影法の他
の範囲においてもさらに利用できることが理解されるで
あろう。

（ロ）従来の技術コンピユータ断層撮影（CT）では、検査しようとする
患者のスライスはスキヤナのスキヤン円内に配置され
る。扇形Ｘ線ビームはＸ線管から、シヤツタ、コリメー
タ、スキヤン円および患者のスライスを通つて放射線検
出器アレーに投射される。患者に関して放射線源、シヤ
ツタおよびコリメータを回転させることによつて、放射
線は画像化されたスライスを通して多数の方向から検出
器へと投射される。検出器でサンプルした放射線の強さ
データ、サンプルした放射線が進行してサンプルした各
検出器に到達した経路を表わすデータ、およびその他の
データから、患者の検査されたスライスの画像が再構成
される。

CTスキヤナにおいて遭遇する問題の１つは、焦点はず
れ（オフフオーカス）の放射線の有害な効果である。
Ｘ線管において、電子ビームはアノードにおいて焦点あ
るいは集束線に当たる。Ｘ線はこの焦点において発生さ
れ、そしてコリメータによつて制御される大きさのＸ線
扇形ビームとなつて発散線形通路に沿つて進行する。す
べての放射線が焦点から発射されるとすれば、各検出器
サンプリングのために各Ｘ線ビームがＸ線管から検出器
へと進む通路は正確に決定することができるであろう。
しかし、Ｘ線は焦点以外のアノードの領域から発射され
る。CTスキヤンＸ線管においては、検出した放射線の３
％から８％は一般に焦点はずれ放射線、すなわち焦点を
起点としない放射線である。焦点はずれ放射線から放射
線の原点への拡散によつて、小さい物体および鮮鋭なエ
ツジは適切な鮮明度が失なわれて、ぼやけてしまう。鮮
明度を欠くことによつて再構成された画像に非直線的ア
ーチフアクトを生じさせる。

CTスキヤナコリメータは一般に、スキヤン円に隣接し
て配置される、すなわち、Ｘ線管アノードからは変位さ
れる。この配置によつてスキヤン円における正確なビー
ムの大きさを保証するが、焦点からかなり変位したアノ
ードの部分を起源とする焦点はずれ放射線は、コリメー
タを通つて検出器へ伝えられることができる。アノード
とコリメータ間の距離が大きければそれだけ視差も大き
く、そして焦点はずれ放射線は焦点からより離れて発生
してもなおコリメータを通つて検出器に伝わることがで
きる、すなわち、焦点は一層ぼやけてしまう。

この焦点はずれ放射線は、脳のスキヤンに加えられる
骨の補正に特に有害な効果をもたらす。カルシウム補正
は一般に、骨組織による吸収のために生ずる放射線スペ
クトルの変化に帰因する効果を最少にするために行なわ
れる。カルシウム補正によつて軟組織上の骨／脳境界面
を横断する広いスペクトル放射線源の投射の効果を拡散
する。普通の臨床実務で検査され得る頭蓋骨の寸法、形
状および濃度の多様性が焦点はずれ放射線およびビーム
硬化の効果に対する汎用的補正を実行できないものにし
ている。

（ハ）作用本発明は、大規模なスキヤンに対しては減少させるこ
となく、より小規模なスキヤンに対する焦点はずれ放射
線を減少させるＸ線撮影方法および装置を提供する。

本発明の特徴によれば、提供されるＸ線撮影装置は、
ほぼ扇形の放射線ビームを投射する透過放射線源と、前
記放射線源と患者受入れ領域との間に配置され、患者の
選択された部位を照射するために、そこを通過する放射
線ビームを選択的にゲートするシヤツタ手段と、前記放
射線源と患者受入れ領域との間に配置され、放射線ビー
ムの大きさを正確に規定するビーム規準手段と、患者を
横断してきた前記放射線源からの放射線を受容する放射
線検出手段と、および前記放射線源と前記シヤツタ手段
との間に位置ぎめされている放射線吸収部材を備えてお
り、そして少なくとも２つの異なる大きさの放射線通過
部分を有する前記放射線吸収部材を含む焦点はずれ制御
手段と、かつ放射線吸収部材を放射線源の近くに、放射
線通過部分のいずれか１つが選択的に移動することがで
き放射線ビームと整列するように、可動に取付ける可動
取付け手段、とを有し、前記可動取付け手段は放射線吸
収部材を放射線ビームの中心軸にほぼ平行である軸の周
りで回転するように取付け、かつ前記放射線吸収部材は
プレートであり、そして第１と第２の放射線通過部分は
回転軸で公差するスロツトであることを特徴とする。

本発明の１利点は、特に小規模なスキヤン、例えば頭
部スキヤンの間、焦点はずれ放射線を低減する。

本発明の別の利点は、従来のＸ線管アセンブリの範囲
内に配置されることである。このことによつて設置、特
にすでに適所に置かれたスキヤナの改装を簡単にし、か
つ容易にする。

本発明のなお別の利点は、Ｘ線ビームの扇形の角度、
あるいは他の寸法を選択的に調整して、各種の寸法を有
する部位の検査に適応させることである。

本発明のなおその他の利点は、良好な実施態様につい
ての以下の詳細な記述を検討し、理解することで当業者
には明らかになるであろう。

（ニ）実施例次に、本発明によるＸ線撮影装置の１つを、１例とし
て、図面を参照して説明する。

第１図では、コンピユータ断層撮影スキヤナ10は、ス
キヤン円すなわち患者開口14内の患者用寝椅子12上に支
持された患者の部位の断面スライスを選択的に画像化す
る。スキヤン円14に向つて放射線の扇形ビームを発射
し、この円をスパンするＸ線管16は、回転可能なガント
リー18に取付けられている。焦点はずれ（オフ・フオー
カス）放射線コリメータすなわち制御装置20は、Ｘ線管
の放射線ポートに取付けられて、焦点はずれ放射線を減
衰してスキヤン円に到達しにくくさせる。シヤツタ22は
Ｘ線ビームを選択的にゲートして、それのスキヤン円へ
の到達を許容したり阻止したりする。主コリメータ24は
Ｘ線ビームの大きさ、特にその幅を選択的に調整して、
画像化されるスライスの厚さを選択する。放射線検出器
26のアレーは、スキヤン円のＸ線管とは対向側に配置さ
れて、スキヤン円を横断してきた放射線を受け、そして
Ｘ線の強さを表わすデータに変換する。高速データ処理
コンピユータのような画像再構成手段28は、強さのデー
タから１つ以上の画像表示を再構成する。

動作中、患者用支持寝椅子12に配置された患者は当該
部位がスキヤン円に適切に位置ぎめされるまで、患者受
入れ領域内で動かされる。シヤツタ22によつて、Ｘ線管
からの放射線の扇形ビームは、電動モータ（図示されて
いない）がガントリー18を回転させ始める際に、スキヤ
ン円14を横断することが可能になる。ガントリーが回転
するにつれて、放射線検出器26はそれぞれ、一列の通路
に沿つて放射線を受ける。コンピユータ28は、サンプル
したＸ線検出器の放射線の強さデータ、Ｘ線源の位置を
表わすデータ、およびその同種のものから、検査した患
者のスライスの二次元画像表示を再構成する。

第２図では、Ｘ線管16は、からになつているガラス容
器32の中に回転できるように取付けられたアノード30を
有する。高い電位差のためにカソード（図示されていな
い）からの電子ビームは回転するアノード30に加速され
る。カソードおよびその他の管構造は電子ビームを矩形
あるいは直線領域（あるいは他の予選択された形）に集
束させる作用をして、焦点34を形成する。アノードは代
表的にはタングステンあるいは高い融点を有する同様な
金属から形成される。電子がアノードに衝突する際、そ
の減速によつて複合エネルギーを有するＸ線放射を発生
する。この発生した放射線は多方向性であるが、アノー
ドの傾斜した表面のために、大体、Ｘ線ポート36に向つ
てビームを伝搬する。散乱した電子および比例するエネ
ルギーを有する放射線は焦点から変位した領域でアノー
ドに衝突し、焦点はずれ放射線が発射される原因とな
る。

金属製ハウジング40はガラス製容器32を取囲んで、そ
の間にオイル受容貯蔵器42を形成している。この貯蔵器
内からのオイルは一般に冷却装置（図示されてない）へ
循環されて、Ｘ線管の温度を調節する。Ｘ線ポート36は
ハウジングにある開口44によつて定められるが、該開口
は、例えばアルミニウムシートのような、流体不浸透
性、Ｘ線透過性窓部46、によつて密閉されている。ハウ
ジングにはＸ線ポート36を取囲む継ぎ輪48が含まれてお
り構造上、より強固にしている。

引続き第２図そして特に第３図と第４図を参照する
と、調整可能な、焦点はずれコリメータすなわち制御手
段20は、Ｘ線ポート36を取囲む継ぎ輪48内に取付けられ
ている。アルミニウム窓部46は継ぎ輪の内側のすなわち
近くの端に取付けられており、そして第１の固定した、
放射あるいは阻止、プレートすなわち部材50は、継ぎ輪
の遠端に固定して取付けられている。第１固定プレート
50は濃いＸ線吸収材料から構成される。例えば、このプ
レートは高エネルギー吸収特性を持つことのできる構造
的に強い材料上に支持された１つ以上の鉛の層を含むこ
ともできる。第１固定プレート50には、細長いスロツト
のようなＸ線通過領域52が含まれる。このＸ線通過領域
の長さと幅によつてＸ線ビームのスパンおよび厚さを限
定し、そして限られた範囲まで、焦点はずれ放射線が放
射線センサ26に到達しないようにする。

第２の可動な放射線減衰すなわち阻止部材すなわちプ
レート60は、継ぎ輪内に可動的に取付けられている。第
２の可動プレートもまた、タングステン、タンタル、あ
るいは強化鉛合金のような濃いＸ線吸収材料から構成さ
れる。この第２可動プレートは少なくとも、第１のすな
わち身体全体のスキヤン放射線通過部分62および、第２
のすなわち頭部スキヤン放射線通過部分64を定めてい
る。第２可動プレートは、アルミニウム窓部46が許容す
る限り焦点34の近くに取付けられる。第２可動プレート
の取付けが焦点に近くなればそれだけ完全に焦点はずれ
放射線を阻止する。良好な実施態様において、第１放射
線通過部分はスロツトすなわち開口部分であり、それに
よつてビームは、身体全体を撮像するためにスキヤン円
14をスパンするに十分な、約41°の扇形角度を持つこと
ができる。第２放射線通過部分はより短いスロツトすな
わち開口部分となつていて、それによつて扇形を、頭部
スキヤンのために約25¹/₂°のスパンに限定する。この
短かい方のスロツトは、頭部の画像を再構成する際に、
使用されない放射線が患者受入れ領域に達しないように
して、患者が受けることもあり得る散乱放射線および潜
在Ｘ線線量を低減する。

可動プレート60は軸受70あるいは他の可動取付手段に
よつて、継ぎ輪48に固定されている固定支持構造72に取
付けられている。この軸受によつて可動プレートは、第
１と第２のエネルギー通過部分が交差する中心ビーム軸
74の周りを回転することができる。第１のストツプピン
装置76a,76bは第１方向での回転運動を、第１放射線通
過部分62が固定放射線通過領域52と整列する第１位置に
限定する。第２ピン装置78a,78bは他方向での可動プレ
ートの回転を、第２放射線通過部分64が固定放射線通過
領域52と整列する第２位置に限定する。

プレート可動すなわち回転手段80にはケーブル84を選
択的に引込む電動モータ82が含まれている。ケーブルの
引込みは第２組の相互作用する停止ピン78a,78bによつ
て限定される。ばね86は可動プレートを最初の位置に戻
す。このように、力が終結する時はいつでも、ばねによ
つて最初の位置に戻される。

再び第２図および第５図を参照すると、焦点はずれコ
リメータ20からの放射線の扇形ビームがコリメータ24に
達するにはシヤツタ22によつてゲートされる。主コリメ
ータアセンブリ24には、Ｘ線ビームの通路に平行な共通
平面に置かれている１対の放射線吸収羽根90が含まれて
いる。羽根取付け手段92は羽根を可動に支持するので、
羽根は相互に近付き、かつ離れる運動ができる。この羽
根取付け構造には、Ｘ線扇形ビームの全体の幅を定め
る、放射線吸収材料から成る端プレート94が含まれてい
る。通常、そうであるように、端プレート94の間隔は放
射線の扇形ビームがスキヤン円をスパンするように選択
される。コリメータ調整モータ96は原動力を与えて、コ
リメータ羽根90間の定められた幅を調整する。

良好な実施態様に関して発明を説明してきたが、先の
詳細な記述を検討し、理解すれば、明らかに変更例等を
思いつくであろう。そのような変更例等のすべては、そ
れが特許請求の範囲およびそれと同等のものの範囲内に
あるものであれば、本発明に含まれるものと考えられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコンピユータ断層撮影スキヤナの
概略図、第２図は調整可能な焦点はずれ放射線制御手段、シヤツ
タおよびコリメータアセンブリを含むスキヤナのＸ線管
アセンブリの部分的に断面にした側面図、第３図は調整可能な焦点はずれ放射線制御手段を含む、
第２図のＸ線管のＸ線射出ポートの拡大図、第４図は第２図の４−４で切断した断面図、そして第５図は第２図のコリメータアセンブリの底面図であ
る。図中、10はコンピユータ断層撮影スキヤナ、12は患者用
寝椅子、14はスキヤン円、16はＸ線管、18はガントリ、
20は焦点はずれ放射線制御装置、22はシヤツタ、24は主
コリメータ、26は放射線検出器アレーをそれぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−93993（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−6644（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−222036（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−78203（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線撮影装置であって、ほぼ扇形の放射線
ビームを投射する透過放射線源（16）と、前記放射線源
（16）と患者受入れ領域（14）との間に配置され、患者
の選択された部位を照射するために、そこを通過する放
射線ビームを選択的にゲートするシヤツタ手段（22）
と、前記放射線源と患者受入れ領域（14）との間に配置
され、放射線ビームの大きさを正確に規定するビーム規
準手段（24）と、患者を横断してきた前記放射線源（1
6）からの放射線を受容する放射線検出手段（26）と、
および前記放射線源（16）と前記シヤツタ手段（22）と
の間に位置ぎめされている放射線吸収部材（60）を備え
ており、そして少なくとも２つの異なる大きさの放射線
通過部分（62,64）を有する前記放射線吸収部材（60）
を含む焦点はずれ制御手段（20）と、かつ放射線吸収部
材（60）を放射線源（16）の近くに、放射線通過部分
（62,64）のいずれか１つが選択的に移動することがで
き放射線ビームと整列するように、可動に取付ける可動
取付け手段（70）、とを有し、前記可動取付け手段（7
0）は放射線吸収部材（60）を放射線ビームの中心軸（7
0）にほぼ平行である軸の周りで回転するように取付
け、かつ前記放射線吸収部材（60）はプレートであり、
そして第１と第２の放射線通過部分（62,64）は回転軸
で公差するスロツトであることを特徴とする前記Ｘ線撮
影装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のＸ線撮影装置
であって、さらに放射線吸収部材（60）の回転を第１位
置と第２位置の間に限定する停止手段（76,78）を有し
ていることを特徴とする前記Ｘ線撮影装置。
【請求項３】前述の特許請求の範囲第１項または第２項
記載のＸ線撮影装置であって、さらに、放射線吸収部材
（60）を原動力源（82）と相互連結させて、放射線吸収
部材（60）を選択的に動かすケーブル（84）を有してい
ることを特徴とする前記Ｘ線撮影装置。
【請求項４】前述の特許請求の範囲第１項〜第３項のい
ずれかに記載のＸ線撮影装置において、前記焦点はずれ
制御手段（20）にはなお、可動放射線吸収部材（60）に
隣接して取付けられ、かつそれを通って放射線を通過さ
せる放射線通過スロツト（52）を中に有している固定放
射線吸収部材（50）が含まれ、前記可動放射線吸収部材
（60）の１方の放射線通過部分（62）は１位置で固定ス
ロツト（52）と整列しており、そして他方の放射線通過
部分（64）は他位置で固定スロツト（52）と整列してい
ることを特徴とする前記Ｘ線撮影装置。