JP3595261B2 - コンピュータ・トモグラフィ・スキャナのための回転エネルギーシールド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の背景】
第三世代の現代のコンピュータ・トモグラフィ（ＣＴ）スキャナ・システムにおいては、Ｘ線のソースおよび検出器アレイが走査されるべき対称物または物体の回りに回転する。走査の間に、そのソースおよび検出器は、走査の角度を増加させてその物体をイメージする。再構成と呼ばれるプロセスが、その物体の一連の二次元画像またはスライスを、その捕捉されたデータから生成する。
【０００２】
ソース、検出器、および関連構成部品が、静止している剛体のフレームによって支持されている回転可能なガントリに取り付けられている。ガントリが回転するにつれて、ガントリの中の中央の開口部を通って横方向に通過するコンベアが、物体をセンサに対して相対的に移動させる。Ｘ線のソースは、電磁エネルギーのビームを発生し、それは検出器アレイに向かって伝播する際にその物体によって減衰される。ビームが物体に向かって照射されるたびに、Ｘ線の反射がシステムのハウジング全体にわたって散乱する。
【０００３】
これらのシステムにおいては、Ｘ線のエネルギーにさらされることが人間にとって有害であることが分かっているので、環境的な安全性が最大の関心事である。現在のＣＴスキャナの実施形態においては、スキャナのハウジング全体がそのハウジングの外部環境への放射を防止するために、Ｘ線のエネルギーを吸収するための鉛で裏打ちされている。
【０００４】
図１の従来の技術によるＸ線のシールド構造の側面の断面図である。Ｘ線のソース２０および検出器２４が、回転可能なガントリ２１の上に取り付けられている。Ｘ線のソース２０は検出器２４に向けられるビーム２６を発生する。コンベア３２は物体３６をビーム２６の径路の中に導入し、それはビームを減衰させ、さらにビーム２６がコンベアのトンネル領域４６およびハウジング２２の内部のシステム全体にわたって散乱するようにさせる。鉛の裏打ち３４がハウジングの内面全体にわたって提供されており、鉛のカーテン３０がトンネル４６の中に設けられ、散乱されたＸ線２８がハウジング２２の外部環境へ放射されることを防止し、そのようになっていなかった場合に漏れ出すＸ線のエネルギー３８に対して、人間のオペレータ４４が長い間さらされないようにする。鉛の裏打ち３４は、散乱されるビーム２８を吸収および／または減衰させるために十分な厚さ、たとえば、２．５ｍｍでなければならず、したがって、システムの重量が非常に大きくなる可能性がある。さらに、裏打ち３４を施すことは無駄が多く、結果として設置コストが増大する。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、従来の技術の制限を克服するＸ線シールドに関する。詳しく言えば、本発明は、ランダムな方向に向いているＸ線を吸収するためのガントリに対して取り付けられていて、それと一緒に回転することができるシールドを含む。したがって、従来の技術のシステムのように、システムのハウジングの表面全体を鉛で裏打ちする必要はない。この構成によって、重量および設置のコストが大幅に削減されるシールドシステムとなり、そのシールドはシステムの動作のためにアクティブなＸ線が必要である領域だけをカバーするように設計され、システムの残りの部分および外部環境を有害な放射線からシールドする。
【０００６】
本発明の装置は、放射されるＸ線のエネルギーをシールドの内部の１つの体積に閉じ込めるための、コンピュータ・トモグラフィの走査システムに対するエネルギーシールドを含む。そのシールドは固定されたフレームに対して相対的に回転することができるガントリに取り付けることができる。そのガントリはＸ線ビームのソースおよび中央のガントリの開口部の反対側に置かれた検出器アレイを含む。そのシールドはその開口部の中に置かれた走査される物体の回りにガントリと一緒に回転可能である。そのシールドは断層撮影走査の間に、その上に入射するＸ線エネルギーを吸収する材料で裏打ちされている。
【０００７】
１つの好適な実施形態においては、その吸収材料は鉛のシートを含み、そしてそのシールドはシート金属、たとえば、鋼板またはステンレス鋼板から形成されている。回転可能なガントリと固定されているフレームとの間に形成されている継目の領域をシールドするためにフランジが含まれている。
【０００８】
【好適な実施形態の詳細な説明】
本発明は、ＣＴスキャナのガントリに取り付けることができ、ガントリと一緒に回転することができる改良型Ｘ線シールド装置に関する。図２の改良型構成において、ガントリのディスク４８が、フレームのハウジング２２の内部に封入されている固定された静止型のフレーム（図示せず）に対して取り付けられている。ガントリのディスク４８は、物体３６の回りに回転可能であり、コンベア３２によってトンネル４６の中を横方向に移動させられる。ディスク４８は中央の開口部４９を含み、物体３６が断層撮影走査の間にその中を通過することができるようにしている。
【０００９】
Ｘ線のソース２０および検出器アレイ２４などの構成部品は、ガントリのディスク４８に取り付けられている。ソース２０はＸ線のエネルギーを発生し、それが物体３６の上に入射する。入射エネルギーのうちのある部分がすべての方向に放射するビーム２８の中に散乱される。本発明によると、ガントリのディスク４８に対して取り付けられ、それと一緒に回転することができるシールド４０が、反射されたビーム２８がビーム検査領域９０から脱出するのを防止し、一方、鉛のカーテン３０が、反射されたビーム２８がトンネル領域４６から脱出するのを防止し、それによってオペレータ４４または近くにいる他の人が、そのようにしなかった場合に漏れてくるエネルギー３８にさらされることを防止する。
【００１０】
１つの好適な実施形態においては、シールド４０はシート金属、たとえば、厚さ２．５ｍｍの鉛のシートで裏打ちされた鋼板またはステンレス鋼板を含む。上で引用され、本発明と同じ日付で申請されている特許出願ＡＮＡ‐１２８によると、構成部品、たとえば、Ｘ線のソース２０を図に示されているようにガントリのディスク４８の両面に取り付けることができる。本発明のシールド４０はガントリのディスク４８の両面にあるそのような「ホットな」、すなわち、励起された領域を封入するように構成されている。トンネルの表面４６またはその近くに取り付けられている静止セグメント４２Ａ、およびシールド４０に対して取り付けられている回転可能なセグメント４２Ｂを含んでいるフランジが同様に鉛で裏打ちされ、回転可能なガントリとトンネル４６の固定側の接合部をＸ線が通過するのを防止する。トンネルの表面４６を、それに向けられるビームのエネルギーを吸収するために鉛で裏打ちすることができる。
【００１１】
図３は、本発明のガントリおよびシールドの前面図である。追加構成部品５０は同様にガントリのディスク４８に対して取付け可能であり、そして物体および開口部４６の回りに回転する。この図において、ソース２０から発せられるＸ線ビーム２６は開口部領域４６を通って妨げられずに検出器２４へ向かって通過することが分かる。検出器の結晶２４は、その上に入射するＸ線２６の約９９％を吸収する。検出器の結晶２４によって捕捉された信号を解釈するように設計されている、対応しているデータ収集システム２５は、結晶２４を通過するＸ線の残りの１％を吸収するために、その下側の面５２において裏打ちされている。Ｘ線、カソード、アノード、通信システム、および冷却システム５０などのガントリ構成部品は、これらの構成部品が有害なＸ線を発生しないので、シールドされた領域によってカバーされてはいない。「ホットな」領域だけを囲むことによって、サイズが最小化され、したがって、シールド４０の表面積が最小化され、それによってその重量が最小化される。
【００１２】
図４は、本発明の１つの好適なシールド構造の側面の詳細図である。１つの好適なシールドは鋼板の部分４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを含む。４０Ｃの部分はガントリのディスク４８の表面に結合されているフラットなパネルを含む。４０Ｂの部分はＣチャネルの形式で組み立てられており、図に示されているように、セクション４０Ａとフェース・プレート４０Ｃとの間に結合されている。パネル４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは溶接されるか、リベットで結合されるか、さもなければ一緒に結合されるようにすることができる。結果のシールドの内面の領域は、鉛のシート３４で裏打ちされ、有害なＸ線照射に対する一次障壁を提供する。回転可能なカラー５８Ａおよび固定のカラー５８Ｂを結合することによってフランジが形成され、Ｘ線照射に対する二次的な障壁として働く。
【００１３】
１つの好適な実験的な実施形態においては、本発明による回転可能なシールドは、２．５ｍｍの鉛のシートで裏打ちされており、シート金属のフレームとの組合せで、約２００ポンドの重量がかけられる。これは鉛のシールドによってカバーされるべき表面の面積が大きいために約１７００ポンドの重量でハウジング２２の内面を裏打ちする従来のシステムとは対照的である。この好適な実験的な実施形態は、ハウジング２２の表面から１インチの場所において、適切なシールドとしての食品および薬品行政の仕様の範囲内の０．５ミリランキン（Ｒａｎｋｉｎ）／時間より小さい照射を示した。さらに、本発明のシールドはよりコンパクトであり、Ｘ線のソースにより近く、シールド４０に対する鉛の裏打ちを適用するための設置費用が削減される。
【００１４】
好適な実施形態を参照しながら、本発明を詳細に図示し、説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、本発明の形状および詳細な点を種々に変更することができることを理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
上記および他の目的、特徴および利点は、添付の図面に示したように、本発明の好適な実施形態のより詳細な説明を読めば明らかになるだろう。全図面中、同じ部品には類似の参照番号がつけてある。図面の縮尺は、必ずしも正確なものではなく、本発明の原理の説明に重点が置かれている。
【図１】散乱されたＸ線のエネルギーをシールドするための、従来の技術のＣＴスキャナの構成の側面の断面図である。
【図２】本発明によるＸ線シールド構成の側面の断面図である。
【図３】本発明によるガントリに対して取り付けられているＸ線シールドの前面図である。
【図４】本発明の１つの好適なシールド構成の側面の詳細図である。

Claims (4)

1. Ｘ線の放射エネルギーをシールドの内部のある体積の中に制限するためのコンピュータ・トモグラフィ・スキャニング・システム用のエネルギーシールドであって、該シールドは固定されたフレームに相対的に回転可能なガントリに取り付けられ、該ガントリはＸ線のビームのソースと、中央のガントリ開口部の反対側に置かれた検出器アレイとを含み、前記シールドは、前記開口部の中に置かれた走査されるべき物体の周りに前記ガントリと一緒に回転可能であって、前記Ｘ線によって励起された領域を封入し、前記シールドは断層撮影走査の間に発生されるＸ線の入射エネルギーを吸収する材料で裏打ちされているシールド。
2. 前記吸収材料が鉛のシートを含む請求項１記載のシールド。
3. 前記シールドがシート金属を含む請求項１記載のシールド。
4. 前記体積からのＸ線エネルギーの放射を減らすために、前記シールドに対して結合されている回転可能なカラーおよび前記固定のフレームに対して結合されている固定のカラーから形成されているフランジをさらに含む請求項１記載のシールド。

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