JP2847655B2 - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents

Ｘ線断層撮影装置

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JP2847655B2 JP1503042A JP50304289A JP2847655B2 JP 2847655 B2 JP2847655 B2 JP 2847655B2 JP 1503042 A JP1503042 A JP 1503042A JP 50304289 A JP50304289 A JP 50304289A JP 2847655 B2 JP2847655 B2 JP 2847655B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、概ねＸ線断層撮影装置に関し、詳しくは、
CATスキャン操作に適した装置に関する。
従来の技術 CARスキャン（コンピュター・軸断層撮影）は、長年
にわたり使用されている。概略的には、該システムは、
人体を通過する単一面内で、異なる角度から、多様な、
断面の、スライスＸ線写真をとって、操作される。結果
は、数理的に編集されて該面における人体の断面イメー
ジが作られる。一つの形態での、これらのＸ線写真を作
るには、Ｘ線源と検知器列が、選択された面内で患者の
周囲を回転する環状ヨークの対向する側に配置される。
スキャンニングにおいての重要な配慮は、断層撮影器
材を、回転中、および、多数のスキャンと患者のコース
にわたり、正確で、一致した整列にさせることにある。
誤整列または動きは、スキャン全体のデータにマイナス
の影響を与える。この要素を処理するために、CATスキ
ャン装置の製造者は、断層撮影器材を装置する重量のあ
るヨークを含め、非常に大型で、重い機械を作ってい
る。この重さの取扱は、装置の残部に重量を付加し、大
型装置を要求する。
これら機械の余分なサイズと重量の一つの分かれは、
患者の体重がヨークの重量や他の回転部材よりも遥かに
軽量であるので、患者取扱い装置の条件である。したが
って、固定のヨークに対し、患者を所望の位置に正しく
位置させるために、可動の患者用テーブルが用いられて
おり、さらに、これが、装置のサイズと重量に貢献して
いる。
これら機械のサイズと重量にいっそう貢献するものと
しては、Ｘ線源への電力を回転装置へ供給する問題であ
る。初期に用いられた二つのアプローチは、回転中、絶
えずスイープする電機ブラシ、または、スリップリング
と、ヨークの回転をほぼ１回転に制限する延長ケーブル
であった。
不幸にも、ブラシのアプローチは、検知器の非常に過
敏な出力信号に崩壊的な電気干渉を発生した。この干渉
のいくつかは、シールドを用いることで減少できる。し
かしながら、ブラシがヨークの大きな全周を回転するの
で、シールドは、高価なものとなる。また、シールド
は、大型化し、重量化の原因になる。より正確な機械
は、回転を制限する延長ケーブルを用いる。不幸にも、
このアプローチは、より大型のモーターを必要とし、大
きなストレスと摩耗を生じる。これは、ヨークと移動重
量のすべてがヨークの制限された回転範囲において、適
正に操作されるために、すみやかに加速および減速され
なければならないからである。
これらの種々の条件から結果する装置は、大型で、重
く、高価で、移動に困難なものである。広い床スペース
を必要とし、したがって、スペース的に制限された環境
では使用できない。これら装置のサイズと重量による、
さらなる不利益は、装置の可動部分に生ずる摩耗であ
る。
従来技術で知られている断層撮影装置の他の形態にお
いては、Ｘ線源と検知器列が、片持ち梁式で、患者の上
で操作できるＣ形状のフレームに装着されている。この
装置は、ワイドレンジで操作できるが、広い空間を必要
とし、操作装置のために多くの重量を必要とする。
発明の要約 したがって、本発明は、設置のためのスペースをより
少ないものとする一方、サイズと重量が実質的に減り、
装置の高度の移動性を可能とする断層撮影装置を提供す
る。
Ｘ線断層撮影装置は、患者用テーブル手段、患者用テ
ーブル手段付近に位置し、テーブル手段と交わるイメー
ジ面に位置するＸ線断層撮影手段、およびテーブル手段
と断層撮影手段を支持する手段で、断層撮影手段を少な
くともテーブル手段の一部にそって移動する手段を含む
手段を提供する。
他の実施例においては、Ｘ線断層撮影装置は、患者の
周囲を連続回転するための環状のＸ線断層撮影手段を含
み、該手段は、電気的に駆動されるＸ線源と、Ｘ線源へ
電力を供給するバッテリーパワー手段を有する。
本発明の各種の断層撮影手段は、サイズ、重量、コス
トおよび患者と、その他のまわりを回転する断層撮影手
段の独立した動きを向上させる、種々のオプショナルな
特徴と組み合わせてもよい。
これらのオプショナルな特徴は、患者用テーブル手段
と断層撮影手段との相対位置を決め、許容されるアライ
メントの誤差を計算してデート収集に入れる手段、使用
される検知器チャンネルの数を減らすための検知器の一
定でない配列、そして、断層撮影データのワイヤレス伝
送を行う手段を含む。
図面の簡単な説明 本発明は、添付図面に関連して図示的に説明されるも
ので、該図面において； 第１図は、本発明の一実施例により構成されたＸ線断
層撮影装置の斜視図である； 第２図は、第１図の装置の異なる方向からの斜視図で
ある； 第３図は、２−２線矢視方向の第１図の装置の断面図
である；そして、 第４図は、第１図の装置の一部の他の実施例の側面図
である。
発明の詳細な記述 第１図は、患者用テーブル12、断層撮影装置14、テー
ブル12と断層撮影装置14の支持構造体16を含むＸ線断層
撮影装置10を示す。患者用テーブル12は、支持構造体16
から取り外すことができるようになっている。支持構造
体16は、ここに記載する機能を果てせることができる適
当な形態をとることができる。図示のように、構造体16
は、側部部材20と端部部材22を含む床ブラケト19に接続
している４本の縦方向支持部材または脚18を含む。
支持構造体16には、断層撮影装置14を支持する鞍部材
24が含まれる。鞍部材24は、下部鞍部材26の上部鞍部材
28を含む。下部鞍部材26は、各端部において支持構造体
16の側部部材20により支持されている。この支持には、
ベアリング面30が設けられ、支持部材24と断層撮影装置
14を少なくとも患者用テーブル12の長さ部分、移動でき
るようになっている。
この移動を行うために、駆動手段32が端部部材22の間
に連結されており、下部鞍部材26に係合している。駆動
手段32は、鞍部材と断層撮影装置14を必要な距離だけ移
動できる手段であればよい。一つの適当な手段は、下部
鞍部材26の一部に係合するウオームギヤである。他のも
のは、駆動ベルトである。
好ましい実施例では、駆動手段32は、断層撮影手段を
テーブル12の全長にかけて移動できるようになってい
る。これによって、該装置を手術室内で使用することが
でき、使用しないときは、該装置を患者の足元に置き、
外科医や麻酔手の邪魔にならないようになる。
鞍部材24では、上部部材28が下部部材26に対し回動自
由であって、第２図に示すように、上部部材28、したが
って、断層撮影装置14をテーブル12の長さ方向と平行並
行になる位置へ回動させることができ、装置10の搬送を
容易にする。この機能のほかに、一対の着脱自在な支持
ブロック34駆動手段32に設けられていて、断層撮影装置
を搬送位置に固定する。
また、脚18は、端部部材22に取り付けられた斜交部材
（図示せず）により補強されていてもよく、また、床ブ
ラケット19に車輪が装着されていてもよい。搬送中、テ
ーブル12は、支持構造体16から取り外され、断層撮影装
置14は、支持構造体16の長さ方向と実質的に並行である
第２図に示す位置へ回動される。
第１図は、また、テーブル12に対する断層撮影手段14
の位置を決める手段33を示す。この位置決め機能は、一
種の光学測定システムのような適用な手段によって実現
される。該システムは、第１図に示すように、断層撮影
手段14の部位33に設けられ、テーブル12に対する基準と
なるか、または、テーブル12に設けられて、断層撮影手
段14に対する基準となる。
特別な測定マーキングまたは印も断層撮影手段14また
はテーブル12に設けられて、システムによる基準となる
ようにしてもよい。該測定システムは、断層撮影手段14
の角度位置と回転面における不正合性の両者に関する情
報を提供することができる。この情報のすべてがスキャ
ンデータからの画像の収集に使用される。したがって、
スキャン操作の間の不正合性は、スキャン操作の間に集
めた複製のデータの量を減らすことができるから、画像
形成のためのスキャンデータをより多く提供するために
使用できる。
第３図は、第１図の線３−３に沿う、断層撮影手段14
の詳細を示す装置の断面図である。断層撮影手段14は、
より審美的な装置にするため、種動のカバーがとりつけ
られているが、第３図では、そのようなカバーを取り除
かれて、機構を描写するようになっている。
断層撮影手段14は、Ｘ線源40、検知器列42、制御なら
びにデータ操作用のエレクトロニクスパッケージ44、バ
ッテリー46とパワーコンバーター47を含むＸ線源40の電
源、ならびにバッテリー48とパワーコンバーター49を含
むエレクトロニクスパッケージ44の電源を含む種々の断
層撮影部品を含むものとして示されている。断層撮影手
段14は、約65〜70cmの患者用開口即ち内径と、約125〜1
40cmの外径を有する。
Ｘ線源40は、周知の方法によりＸ線を電気的に発生す
る。好適な実施例において、Ｘ線源40は、スキャンニン
グ操作の間の連続動作に適するようになっている。スキ
ャンニングのこの技術は、連続ウエーブ・ファン・ビー
ムと言われ、マサチューセッツ、ピーボディのアナロジ
ック・コーポレーションに譲渡された米国特許第4,547,
893号に詳細に記載されている。この技術は、付帯コス
トと重量軽減に必要な信号処理電子回路を低減する。Ｘ
線源40は、また、Ｘ線ファンビームを決定する視凖器
（コリメータ）と、Ｘ線発生の際に生ずる過剰な熱を放
散する手段とを含む。
エレクトロニクスパッケージ44は、検知器42からのデ
ータ処理とＸ線プロセスの制御を行う。この制御は、エ
レクトロニクスパッケージ44とイメージ処理および制御
に使用されるコンピュータ50との間の双方向通信リンク
を経由して行われる。この双方向通信リンクは、どの適
当な手段でも達成できる。さらに、コンピュータ50によ
り使用される制御ならびにイメージ処理方法は、CATス
キャンニング技術において周知である。
Ｘ線源40とデータ処理用のエレクトロニクスパッケー
ジ44の電力は、バッテリー46、48とパワーコンバーター
47、49とから、それぞれ供給される。これらのパワーコ
ンバーター47、49は、電力を与えるそれぞれの装置に必
要な電圧を供給する。パワーコンバーター47は、高電圧
を供給し、パワーコンバーター49は、低電圧を供給す
る。
断層撮影手段14が、第３図に示すように、スキャン操
作の間の休止位置にあるときは、一対の電気接点52が使
用されて、バッテリー46、48の再充電が行われ、CATス
キャンの疑似連続操作が行われるようになっている。こ
れらの接点52は、電路54を介してバッテリー46、48に接
続するように示されている。コンバーター47、49もコン
バーション操作の間に発生する余剰の熱を放散する手段
を含む。
検知器列42は、検知器56、58の３つのセクションを含
む。セクション56は、Ｘ線源40と断層撮影手段14の回動
中心62を通る中心線60にそって位置する。検知器のセク
ション56は、中心線60の両側の中央部分にあり、多分、
わずかながらオフセットして、中心線60にそっての対称
形を避け、データの収集量を増やすようになっている。
セクション56内の検知器に当たるＸ線は、Ｘ線源40か
ら検知器42へ達する輻射線64と66の間に位置する輻射線
にそって放射される。検知器の他のセクション58は、セ
クション56に隣接して位置し、源40から輻射線66、68、
64、70の間のＸ線放射に関するＸ線情報を受けるように
なっている。このように、輻射線68、70の間にあるファ
ンビーム72内だけに、エネルギーを源40から放射させ
る。
二つのグループの検知器を持つ目的は、検知されるＸ
線の情報内容に関わる。輻射線64、66内に、人体の主要
器官と複合構造のすべてが位置するようになっている。
輻射線66、68と輻射線64、70の間に位置する人体構造
は、より単純なもので、生命維持に絶対必要な器官を包
囲しない。したがって、輻射線64、66の間の情報内容
は、輻射線66、68との間、及び輻射線64、70との間のＸ
線情報内容よりも、より大きく、より重要なものであ
る。
この理由で、セクション56における検知器密度を高
く、セクション58における検知器密度を低くする検知器
配列にすることを許容する。このことは、単純に集める
情報が存在しない場所に使用される検知器と関連のエレ
クトロニクスの数を減らすことができ、コストと重量軽
減となる。
検知器の密度を変える代わりに、または、組み合わせ
て、内側の検知器56よりも低いレートで外側の検知器58
をサンプルすることが望ましい。また、異なる検知器密
度及び／または異なるサンプリングレートとを有する二
つ以上のグループの検知器以上のものを有することが望
ましい。この技術は、同じように、アナロジック・コー
ポレーションに譲渡された米国特許第4,677,554号に詳
細に述べられている。
セクション56の左方に位置する検知器を設けずに、断
層撮影手段14を構成することができる点に注目すべきで
ある。断層撮影手段14が第３図に示す位置にあるとき、
輻射線64の左方にある人体のそれらの部分74のデータ
は、集めない。
人体のこれらの部分74は、患者に対しての他の角度位
置を通る断層撮影手段14の回動につれてＸ線放射され
る。このアウター部分74には、致命的な器官が含まれな
いから、そこから集められるデータは、あまり重要でな
く、少ないデータ収集を用いて構造を映像化することが
できる。このような検知器の付加的セクションの削減
は、Ｘ線装置の一層の重量軽減とコスト節減を可能にす
る。
また、第３図には、断層撮影手段14を回動可能に支持
する手段と、回動させる手段とが示されている。第３図
には、ローラーベアリング80と駆動ベルト装置82が示さ
れている。これらの手術は、断層撮影手段14を停止させ
ずに連続回転させて、個々のスキャンのデータを集める
ことができるようになっている。
連続回転は、前記した連続ウエーブ・ファンビーム技
術の使用を可能にする。連続回転は、断層撮影手段を電
気的に独立させる構造にすることで可能である。断層撮
影手段14は、１回転ごとに約４〜５秒または毎分当たり
12〜15回転の速度で回転する。
第４図は、断層撮影器材を囲む固定の円形フレーム即
ちトラック92が付加された断層撮影手段14の他の実施例
90を示す。断層撮影器材は、電気ケーブルが通される中
空の多数のセパレータ94により連結かつ離れて保持され
る。該セパレータ94は、該器材を離すようにバイアス
し、かくして、トラック92側へへ押しつける。該器材は
車輪96により、トラック92に係合する。該トラック92
は、断層撮影手段90へ強度を与えるように助力する。
さらに第４図で述べるように、断層撮影器材の一つ
は、円形トラック92内で断層撮影手段90を回転させる手
段98である。この手段98は、内蔵バッテリーまたは他の
適用な手段で電気的に駆動される移動手段である。該移
動手段98は、歯車機構のような適当な手段によりトラッ
ク92に係合し、第３図の断層撮影手段と同様に、該手段
の連続回転を可能にする。第４図の断層撮影手段90の器
材の他の部分は、第３図の断層撮影手段14のそれらと同
じである。
また、一対の三角形状に配置された支持部材100、102
が断層撮影手段90の構造の一部として含まれている。部
材100、102の上端部は、Ｘ線源40に、好ましくは、単一
接続点（図示せず）で接続されている。器材100、102の
下端部は、検知器列42の対向端部に接続されている。検
知器列42は、剛直な構造体に支持され、それらの端部
は、互いに固定されている。
検知器列42の端部とＸ線源40と間の距離は、等辺また
はＸ線源40側の角部で60°以上の角度をなす三角形を描
く。等辺三角形は、該三角形の側辺が直線であれば、患
者とテーブルに最大のクリアランスを与える。検知器列
が弓状であれば、非等辺三角形も使用できる。
かくして、部材100、102と検知器列42は、疑似三角形
構造を形成し、断層撮影手段90の強度を著しく増大させ
る。この構成は、Ｘ線源40と検知器列42との間に適正な
整合性を与え、他の形状であれば、回転動作中、破損す
るおそれのある断層撮影手段90の環状形状に著しい堅牢
さを与える。
操作態様 患者のスキャンニング中本発明の装置は、いくつかの
モードの一つにより操作される。操作の代表的なモード
は、テーブル12上の患者に対し所望の位置へ、断層撮影
手段14を駆動手段32を用い、患者用テーブル12にそわせ
て位置させる。この操作は、患者を見ながら行える。断
層撮影手段14が正しく位置されると、これを回転し、連
続ウエーブ断層撮影法によりスキャンが行われる。この
スキャンを行う信号は、コンピュータ50からエレクトロ
ニクスパッケージ44へ送られ、そこで操作の制御が行わ
れる。
本装置は、また、スカウトモードと称されるモード
で、患者の単純なＸ線映像をとるために使用できる。こ
れを行うには、断層撮影手段14を回転させるのではな
く、Ｘ線撮影を行う間、テーブル12に沿い移動させる。
この操作で集められたデータは、特定器官と他の部位と
の一般的な位置関係を決定するような、患者の通常のＸ
線映像を得るために使用される。
第３図に示すＸ線の扇形ビームは、患者全体、特にア
ウター部分74を覆わないので、回転中心62における扇形
ビームの幅が患者のスカウトスキャンを行う前に、体全
体を包むに充分となるまで、断層撮影手段14を単純に回
転させる必要がある。このような単純なＸ線撮影は、第
３図に示す位置の断層撮影手段14による第１次のスキャ
ン、ついで、患者の部分74を覆うように反転された断層
撮影手段14による第２次スキャンの２回、患者をスキャ
ンすることで効果がでる。この方法で、検知器セクショ
ン56によりカバーされる領域の強調した映像が得られ
る。
最後に、断層撮影手段14の回転と患者用テーブル12に
沿う移動とを同時に行うことにより、患者のヘリカルス
キャンを行うことができる。このスキャンニング方法
は、三次元データの収集を可能とし、該データからスキ
ャンした対象のどのようなスライスの画像も作ることが
数理的に可能である。かくして、患者の頭部も立体的に
スキャンでき、エックス線医は、所望する頭部の画像を
得ることができる。これによって、情報をさらに必要と
するとき、患者をＸ線撮影に戻す必要がなくなる。
上記された本発明の実施例は、説明のためで、限定の
ためではない。添付の請求の範囲に規定された本発明の
範囲から逸脱することなく、当業者により、種々の修正
や変更がそれらの実施例になされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 6/03

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気的に駆動されるＸ線発生源を有し、前
    記Ｘ線発生源を連続して患者の回りを回転させるための
    Ｘ線断層撮影手段と、 前記Ｘ線断層撮影手段によって支持され、且つ前記Ｘ線
    発生源の回転する期間前記Ｘ線断層撮像手段と共に回転
    する電池供給手段とを備え、 前記電池供給手段は、電力を蓄積し、且つ前記患者の断
    層撮影の期間連続して前記Ｘ線発生源に前記電力を供給
    するためのものであることを特徴とするＸ線断層撮影装
    置。
  2. 【請求項２】前記Ｘ線断層撮影手段が、Ｘ線の信号レベ
    ルを測定する検出器配列と、連続的に回転する前記断層
    撮影手段からの測定情報を伝達する伝達手段とを更に備
    えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層撮影装
    置。
  3. 【請求項３】前記Ｘ線断層撮影手段が、自らの連続的な
    回転を生じさせる連続回転生成手段を備えることを特徴
    とする請求項１または２に記載のＸ線断層撮影装置。
  4. 【請求項４】前記Ｘ線断層撮影手段が、前記伝達手段と
    前記連続回転生成手段に電力を供給する第２の電池給電
    手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のＸ
    線断層撮影層装置。
  5. 【請求項５】前記Ｘ線発生源は、前記Ｘ線断層撮影手段
    が回転する間、連続的に作動させられるものであること
    を特徴とする請求項４に記載のＸ線断層撮影装置。
JP1503042A 1988-02-26 1988-12-07 Ｘ線断層撮影装置 Expired - Lifetime JP2847655B2 (ja)

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US160,657 1988-02-26
US07/160,657 US4928283A (en) 1988-02-26 1988-02-26 X-ray tomography apparatus
PCT/US1988/004350 WO1989008269A1 (en) 1988-02-26 1988-12-07 X-ray tomography apparatus

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JP9204792A Division JPH1066690A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 Ｘ線断層撮影装置
JP9204788A Division JPH1066688A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 Ｘ線断層撮影装置
JP9204791A Division JPH1066689A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 Ｘ線断層撮影装置

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US (1) US4928283A (ja)
EP (5) EP0579033B2 (ja)
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