JP4071748B2

JP4071748B2 - コリメータおよびｘ線照射装置並びにｘ線撮影装置

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Publication number: JP4071748B2
Application number: JP2004205730A
Authority: JP
Inventors: ザオドングズ; ズアオジーワング; ペリラット−アメデデニス
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: CN1619414A; JP2005152598A; US20050111626A1; DE102004054885A1; CN100458563C; DE102004054885B4; US7023962B2

Description

本発明は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）およびＸ線照射装置並びにＸ線撮影装置に関し、とくに、Ｘ線の照射範囲を規制するコリメータ、および、そのようなコリメータを備えたＸ線照射装置並びにＸ線撮影装置に関する。

Ｘ線照射装置では、Ｘ線の照射範囲を規制するためにコリメータが用いられる。コリメータは、Ｘ線が通過可能なアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有し、このアパーチャ以外はＸ線が通過できない構造となっている。アパーチャの開度は可変になっており、これによって、Ｘ線の照射範囲が調節可能になっている。

アパーチャが可変なコリメータは、Ｘ線吸収性を有する可動の板部材すなわちブレード（ｂｌａｄｅ）を有する。ブレードは端面同士が対向する一対のものが用いられる。一対のブレードは、表面に平行な面内で互いに反対方向に移動可能になっている。アパーチャを広げるときは、一対のブレードを互いに離れる方向に動かし、アパーチャを狭めるときは、一対のブレードを互いに近づく方向に動かす。

アパーチャの可変範囲を犠牲にすることなくコリメータを小型化するために、ブレードをフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な材料で構成してドラム（ｄｒｕｍ）の巻き付け、アパーチャを広げるときはドラムに巻き込み、アパーチャを狭めるときはドラムから繰り出すようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３５５２４２号公報（第２−３頁、図１−２）

上記のようなコリメータは、ブレードの材料としてフレキシブルでかつＸ線吸収性が良い特殊な材料を使用しなければならないという問題がある。
そこで、本発明の課題は、特殊な材料を用いず、アパーチャを犠牲にすることなく小型化が可能なコリメータ、および、そのようなコリメータを備えたＸ線照射装置並びにＸ線撮影装置を実現することである。

（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、Ｘ線吸収性を有し、表面に平行な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第１の板部材と、Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第１の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第２の板部材と、を具備することを特徴とするコリメータである。

（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から発生したＸ線をコリメートするコリメータと、を有するＸ線照射装置であって、前記コリメータは、Ｘ線吸収性を有し、表面に平行な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第１の板部材と、Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第１の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第２の板部材と、を具備することを特徴とするＸ線照射装置である。

（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から発生したＸ線をコリメートして撮影対象に照射するコリメータと、前記撮影対象を透過したＸ線を検出する検出手段と、を有するＸ線撮影装置であって、前記コリメータは、Ｘ線吸収性を有し、表面に平行な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第１の板部材と、Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第１の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第２の板部材と、を具備することを特徴とするＸ線撮影装置である。

上記各点での発明では、第１の板部材とともにブレードを構成する第２の板部材がヒンジによってつづら折りに折り畳み可能なので、フレキシブルなＸ線吸収性材料等特殊な材料を用いず、アパーチャを犠牲にすることなくコリメータの外形を小さくすることができる。

上記各観点での発明において、Ｘ線吸収性を有し、表面に平行でかつ前記第１の板部材の移動方向に直角な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第３の板部材と、Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第３の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第４の板部材と、を具備することが、Ｘ線の照射範囲を互いに垂直な２方向において規制する点で好ましい。

前記一対の第１の板部材は互いに独立に移動可能であることが、それらの移動方向における照射範囲設定の自由度を増す点で好ましい。前記一対の第３の板部材は互いに独立に移動可能であることが、それらの移動方向における照射範囲設定の自由度を増す点で好ましい。

本発明によれば、特殊な材料を用いず、アパーチャを犠牲にすることなく小型化が可能なコリメータ、および、そのようなコリメータを備えたＸ線照射装置並びにＸ線撮影装置を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に、Ｘ線撮影装置の模式的構成を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。

同図に示すように、Ｘ線撮影装置は、Ｘ線管１から発生したＸ線を、Ｘ線絞り３で絞り、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）５内のコリメート（ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）板５００でコリメートして撮影対象７に向けて照射し、透過Ｘ線を検出器９で検出するようになっている。Ｘ線管１は、本発明におけるＸ線管の実施の形態の一例である。コリメータ５は、本発明におけるコリメータの実施の形態の一例である。検出器９は、本発明における検出手段の実施の形態の一例である。

Ｘ線管１、Ｘ線絞り３およびコリメータ５からなる部分は、本発明のＸ線照射装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明のＸ線照射装置に関する実施の形態の一例が示される。コリメータ５は、本発明のコリメータの実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明のコリメータに関する実施の形態の一例が示される。

Ｘ線管１はアノード（ａｎｏｄｅ）１０１およびカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）１０３を有し、カソード１０３からアノード１０１に向けて放出された電子の衝突点（焦点）からＸ線を発生する。発生したＸ線はＸ線絞り３とコリメータ５を経て対象に照射される。Ｘ線絞り３は、例えば鉛等のＸ線吸収性の材料で構成される。コリメータ５のコリメート板５００も、例えば鉛等のＸ線吸収性の材料で構成される。

Ｘ線絞り３は、Ｘ線管１から発生したＸ線を、アノード１０１上のＸ線焦点を頂点とする四角錐状のビームとなるように成形する。コリメータ５はコリメート板５００が形成するアパーチャによってＸ線の照射野Ｖを規定する。アパーチャは可変になっており、これによってＸ線の照射野Ｖが調節される。

コリメータ５のコリメート板５００について説明する。図２に、コリメート板５００の要部の構成を示す。同図に示すように、コリメート板５００は、上下２段に配置された上側ブレード５１０および下側ブレード５２０を有する。同図では互いに垂直な３方向をｘ，ｙ，ｚとする。ｚは上下方向である。Ｘ線は上方から照射される。

上側ブレード５１０は、一対の水平板５１２，５１２’を有する。これら水平板５１２，５１２’は長方形の板であり、例えば鉛等のＸ線吸収性の材料で構成される。水平板５１２，５１２’は同一の水平面上にあり、長辺同士が互いに平行で、短辺の対応するもの同士が同一直線上にある。水平板５１２，５１２’は短辺の方向（ｘ方向）に変位可能になっており、それによって互いに対向する端面の距離ａが調節可能になっている。水平板５１２，５１２’は、本発明における第１の板部材の実施の形態の一例である。

水平板５１２，５１２’は互いに独立に位置調節可能になっている。そのような位置調節を可能にする駆動機構の一例を図３に示す。同図に示すように、水平板５１２，５１２’は、それぞれ、ｙ方向に延びる腕６０１，６０１’を有する。腕６０１，６０１’は、端部がそれぞれ軸６０３，６０３’に係合している。

軸６０３，６０３’は、ｘ方向に延びる平行な軸である。両軸はｚ方向に所定の間隔を有する。水平板５１２’のｚ方向の高さを水平板５１２と同じにするために、腕６０１’は屈曲したものとなっている。

軸６０３，６０３’には全長にわたってネジが切られている。腕６０１，６０１’の、軸６０３，６０３’との係合部は対応する雌ネジとなっている。軸６０３，６０３’の一端にはモータ６０５，６０５’がそれぞれ設けられている。モータ６０５は可逆回転可能なモータである。モータ６０５，６０５’は図示しない制御手段によって個々に制御される。

水平板５１２，５１２’には、一対の折畳板５１４，５１４’がそれぞれ連結されている。折畳板５１４，５１４’は、水平板５１２，５１２’の互いに対向する端面とは反対側の端面にそれぞれ一端が連結され、他端がそれぞれの固定部に連結されている。

一対の折畳板５１４，５１４’も、例えば鉛等のＸ線吸収性の材料で構成される。折畳板５１４，５１４’は、つづら折りに折り畳み可能な例えば４曲の板である。なお、の屈曲数は４曲に限らず適宜でよい。折畳板５１４，５１４’の屈曲部はヒンジ（ｈｉｎｇｅ）５１６，５１６’となっている。ヒンジ５１６，５１６’も例えば鉛等によって構成され、Ｘ線を通さない構造となっている。折畳板５１４，５１４’は、本発明における第２の板部材の実施の形態の一例である。

折畳板５１４，５１４’はヒンジの両端側の端面にリンク（ｌｉｎｋ）機構を有する。リンク機構の一例を図４に示す。同図に示すように、折畳板５１４，５１４’の端面にリンク機構７００，７００’が設けられている。リンク機構７００，７００’は反対側の端面にも設けられる。

リンク機構７００，７００’は、折畳板５１４，５１４’の屈曲と対称的な屈曲をなすもので、ヒンジ７１６，７１６’で屈曲するように、回転軸７１８，７１８’によって折畳板５１４，５１４’の端面に取り付けられている。このようなリンク機構７００，７００’を持つことにより、折畳板５１４，５１４’の中間部の垂れ下がりが防止される。

下側ブレード５２０も上側ブレード５１０と同様な構成になっている。すなわち、下側ブレード５２０は一対の水平板５２２，５２２’を有する。これら水平板５２２，５２２’は長方形の板であり、例えば鉛等のＸ線吸収性の材料で構成される。水平板５２２，５２２’は同一の水平面上にあり、長辺同士が互いに平行で、短辺の対応するもの同士が同一直線上にある。

水平板５２２，５２２’が存在する水平面は、上側ブレード５１０の水平板５１２，５１２’が存在する水平面よりも下にある。また、水平板５２２，５２２’の長辺の方向は、上側ブレード５１０の水平板５１２，５１２’の長辺の方向と直角をなす。

水平板５２２，５２２’は短辺の方向（ｙ方向）に変位可能になっており、それによって互いに対向する端面の距離ｂが調節可能になっている。水平板５２２，５２２’の位置調節は、図３に示したものと同様な駆動機構によって行われる。水平板５２２，５２２’は、本発明における第３の板部材の実施の形態の一例である。

水平板５２２，５２２’には、一対の折畳板５２４，５２４’がそれぞれ連結されている。折畳板５２４，５２４’は、水平板５２２，５２２’の互いに対向する端面とは反対側の端面にそれぞれ一端が連結され、他端がそれぞれの固定部に連結されている。

一対の折畳板５２４，５２４’も、例えば鉛等のＸ線吸収性の材料で構成される。折畳板５２４，５２４’は、つづら折りに折り畳み可能な例えば４曲の板である。なお、屈曲数は４曲に限らず適宜でよい。折畳板５２４，５２４’の屈曲部はヒンジ（ｈｉｎｇｅ）５２６，５２６’となっている。ヒンジ５２６，５２６’も例えば鉛等によって構成され、Ｘ線を通さない構造となっている。折畳板５２４，５２４’は、本発明における第４の板部材の実施の形態の一例である。折畳板５２４，５２４’はヒンジの両端側の端面に図４に示したものと同様なリンク機構を有し、垂れ下がらないようになっている。

このような構成のコリメート板５００により、Ｘ線管１から放射されるＸ線に関して、図５に示すように、大きさがａ×ｂの四角形のアパーチャが形成される。４つの水平板５１２，５１２’，５２２，５２４’の位置が独立に変更可能なので、アパーチャの両方向の大きさａおよびｂは独立に調節可能であり、また、アパーチャの２次元的位置も任意に調節可能である。

その場合、折畳板５１４，５１４’，５２４，５２４’は、水平板５１２，５１２’，５２２，５２４’の位置に応じて伸縮するので、アパーチャを広げてもコリメート板５００の外形は増加しないので小型化が可能である。しかも、水平板５１２，５１２’，５２２，５２４’および折畳板５１４，５１４’，５２４，５２４’は、いずれも鉛板等によって製作できるので、特殊な材料を必要としない。なお、アパーチャの大きさａまたはｂのいずれかが常に固定値でよい場合は、そちら側は、固定のアパーチャを持つ鉛板等で構成して良い。

Ｘ線撮影装置の模式的構成を示す図である。コリメート板の要部の構成を示す図である。駆動機構の構成を示す図である。リンク機構の構成を示す図である。アパーチャ形成状態を示す図である。

符号の説明

１Ｘ線管
３Ｘ線絞り
５コリメータ
７撮影対象
９検出器
５００コリメート板
５１０上側ブレード
５２０下側ブレード
５１２〜５２２’ 水平板
５１４〜５２４’ 折畳板
５１６〜５２６’ ヒンジ

Claims

Ｘ線吸収性を有し、同一の水平面に対して表面が平行な状態を維持しながら、前記水平面上を表面に平行な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第１の板部材と、
Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第１の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第２の板部材と、
前記一対の第１の板部材の各々を保持し、各々の第１の板部材を前記水平面上を表面に平行な方向に移動させる駆動機構と
を具備することを特徴とするコリメータ。
前記一対の第１の板部材は互いに独立に移動可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載のコリメータ。
Ｘ線吸収性を有し、同一の水平面に対して表面が平行な状態を維持しながら、前記水平面上を表面に平行でかつ前記第１の板部材の移動方向に直角な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第３の板部材と、
Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第３の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第４の板部材と、
前記一対の第１の板部材の各々を保持し、各々の第１の板部材を前記水平面上を表面に平行な方向に移動させる駆動機構と
を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコリメータ。
前記一対の第３の板部材は互いに独立に移動可能である、
ことを特徴とする請求項３に記載のコリメータ。
Ｘ線管と、
前記Ｘ線管から発生したＸ線をコリメートするコリメータと、
を有するＸ線照射装置であって、
前記コリメータは、
Ｘ線吸収性を有し、同一の水平面に対して表面が平行な状態を維持しながら、前記水平面上を表面に平行な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第１の板部材と、
Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第１の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第２の板部材と、
前記一対の第１の板部材の各々を保持し、各々の第１の板部材を前記水平面上を表面に平行な方向に移動させる駆動機構と
を具備することを特徴とするＸ線照射装置。
前記一対の第１の板部材は互いに独立に移動可能である、
ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線照射装置。
前記コリメータは、
Ｘ線吸収性を有し、同一の水平面に対して表面が平行な状態を維持しながら、前記水平面上を表面に平行でかつ前記第１の板部材の移動方向に直角な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第３の板部材と、
Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第３の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第４の板部材と、
前記一対の第１の板部材の各々を保持し、各々の第１の板部材を前記水平面上を表面に平行な方向に移動させる駆動機構と
を具備することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＸ線照射装置。
前記一対の第３の板部材は互いに独立に移動可能である、
ことを特徴とする請求項７に記載のＸ線照射装置。
Ｘ線管と、
前記Ｘ線管から発生したＸ線をコリメートして撮影対象に照射するコリメータと、
前記撮影対象を透過したＸ線を検出する検出手段と、
を有するＸ線撮影装置であって、
前記コリメータは、
Ｘ線吸収性を有し、同一の水平面に対して表面が平行な状態を維持しながら、前記水平面上を表面に平行な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第１の板部材と、
Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第１の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第２の板部材と、
前記一対の第１の板部材の各々を保持し、各々の第１の板部材を前記水平面上を表面に平行な方向に移動させる駆動機構と
を具備することを特徴とするＸ線撮影装置。
前記一対の第１の板部材は互いに独立に移動可能である、
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線撮影装置。
前記コリメータは、
Ｘ線吸収性を有し、同一の水平面に対して表面が平行な状態を維持しながら、前記水平面上を表面に平行でかつ前記第１の板部材の移動方向に直角な方向に移動可能であり、互いに対向する端面の間隔によってＸ線通過用のアパーチャを規定する一対の第３の板部材と、
Ｘ線吸収性を有し、ヒンジによってつづら折りに折り畳み可能であり、前記アパーチャを通過するＸ線以外のＸ線を阻止するように前記一対の第３の板部材の互いに対向する端面とは反対側の端部に一端部がそれぞれ連結され他端部がそれぞれの固定部に連結された一対の第４の板部材と、
前記一対の第１の板部材の各々を保持し、各々の第１の板部材を前記水平面上を表面に平行な方向に移動させる駆動機構と
を具備することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のＸ線撮影装置。
前記一対の第３の板部材は互いに独立に移動可能である、
ことを特徴とする請求項１１に記載のＸ線撮影装置。