JP4150620B2 - X線ct装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線CT装置、特に被検体を回転させる機構をもつX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線CT装置は、被検体を透過するX線ビームを回転させ、これにより得られたデータに基づいて、被検体の断層画像や三次元画像を再構成する装置である。X線CT装置は、人体の疾病診断用として用いられる他に、研究、実験などの目的のために、人体以外の動物や他の物体の測定においても用いられている。例えば、製薬会社においては、動物実験の検証ためにX線CT装置が用いられる。この場合、被検体としては、モルモット、ラット、マウス、ハムスター、などの小動物をあげることができる。従来において、X線CT装置を用いて、小動物のX線診断を行う場合には、例えば、被検体は単なる水平ベッドの上に載せられていた。
【0003】
下記特開文献1には、産業用のX線CT装置が開示されている。この文献によれば、サンプル側が回転駆動され、また、X線発生装置とサンプルとの間の距離を可変することにより、拡大投影像が得られている。この装置において、測定対象であるサンプルは工業製品であり、生物体ではない。また、そのサンプルは剥き出し状態におかれて測定されている。なお、下記特許文献2には、犬などの動物が配置される単純なV溝を有する台を備えた獣医用のX線撮影装置(いわゆるレントゲン撮影装置)が開示されている。この装置において、小動物の前部及び後部は開放されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−322802号公報
【特許文献2】
特開2001−299786号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一般的なX線CT装置では、X線発生部及びX線検出部の間の距離は一定である。そのような構成を前提として、画像の倍率を変更できる構成が求められる。
【0006】
本発明の目的は、被検体を回転させる場合において被検体の位置や姿勢を安定的に保持できるようにし、しかも、倍率を可変できるX線CT装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、特に小動物に適した実用性の高いX線CT装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様においては、X線CT装置は、前記X線ビームの照射範囲において前記X線発生部からの距離が互いに異る固定距離をもつ保持位置に設けられた倍率可変用の複数の保持手段を有し、この中の一つの保持手段にセットされた前記容器を保持する保持機構と、保持された前記容器を回転軸周りに回転させる回転機構と、を含み、前記保持手段には、その保持位置におけるX線ビーム幅に応じた太さをもつ前記容器がセットされ、前記回転機構は、共通駆動モータと、前記共通駆動モータの回転力を前記各保持位置へ伝達する伝達機構と、を有し、前記伝達される回転力によって、前記セットされた容器が回転駆動され、前記伝達機構は、前記各保持位置での回転方向が互いに同一となるように、前記各保持位置へ前記回転力を伝達する。
なお、本段落の以下の文から0015段落までは、出願当初の特許請求の範囲に対応した記載であるが、補正後の特許請求の範囲においても、参考となるものである。
上記課題を解決するために、本発明のX線CT装置は、末広形状をもったX線ビームを発生するX線発生部と、このX線ビームを検出するX線検出部と、を備えた測定ユニットと、被検体を収容する容器と、前記X線ビームの照射範囲において前記X線発生部からの距離が互いに異なる倍率可変用の複数の保持位置を有し、この中の一つの保持位置にセットされた容器を保持する保持機構と、前記保持された容器を回転軸周りに回転させる回転機構と、を含むことを特徴とする。
【0008】
この構成によれば、被検体は容器に収容され、その収容状態においてX線CT測定が実施される。被検体を収容した容器は、複数の保持位置のいずれかにセットされると、保持機構によって保持され、回転機構によって回転される。また、X線ビームは末広形状であり、セットされる保持位置はX線発生部からの距離が互いに異なるので、セットする保持位置を変更することで、X線検出部で検出される被検体の像の倍率を段階的に変更することができる。
【0009】
望ましくは、本発明のX線CT装置においては、前記容器として、前記各保持位置におけるX線ビーム幅に応じた太さをもつ複数の容器を含む。これにより、大きな被検体は太い容器に収容し、ビーム幅が広い保持位置で、倍率を小さくして測定することが可能となる。また、小さな被検体は細い容器に収容し、ビーム幅が狭い保持位置で倍率を大きくして測定することが可能となる。
【0010】
望ましくは、本発明のX線CT装置において、前記回転機構は、共通駆動モータと、前記共通駆動モータの回転力を前記各保持位置へ伝達する伝達機構と、を有し、前記伝達される回転力によって、前記セットされた容器が回転駆動される。この構成により、回転機構の小型化と低コスト化が可能になる。また、保持位置にかかわらず容器が同一方向に回転するため、被検体の測定条件を共通化できる他、得られた像の計算処理も容易となる。
【0011】
望ましくは、本発明のX線CT装置において、前記伝達機構は、前記各保持位置での回転方向が互いに同一となるように、前記各保持位置へ前記回転力を伝達する。
【0012】
望ましくは、本発明のX線CT装置において、前記容器は、X線ビーム面に交差する方向へ伸長した形態を有し、前記保持機構は、前記容器の一方端部を回転自在に支持する受け部と、前記容器の他方端部を回転自在に保持する保持部と、を含む。
【0013】
望ましくは、本発明のX線CT装置において、前記保持機構及び回転機構を備えた可動ユニットを、前記測定ユニットに対し相対的に、前記回転軸方向に移動させる移動機構を備える。
【0014】
望ましくは、本発明のX線CT装置において、前記容器がセットされた保持位置を検出する位置検出部が設けられている。検出機構は、容器の存在や、容器のセットを検出するものであってもよいし、得られた画像に基づいて、どの保持位置に容器がセットされたかを自動判別するものであってもよい。
【0015】
望ましくは、本発明のX線CT装置において、前記被検体は、小動物である。ただし、被検体として、他の動物、人体、非生物を採用してもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を、図面を用いて説明する。
【0017】
図1には、X線CT装置の一例の構成が示されている。このX線CT装置の構成は、簡略化した上面図で示した測定部500と、ブロック図で示した演算制御部12とに大別することができる。
【0018】
測定部500には、測定対象の被検体に対し実際にX線を用いた測定を行うための装置が設置されている。X線発生器502は、発生させたX線を水平走査してX線放射部504から放射して、水平方向に末広形状に広がったX線ビーム506を作り出す。なお、以下では、説明の簡単のために、図1の左下の座標系に従って、X線ビームが進む中心方向をX軸方向、それと直交する紙面内の方向をY方向、紙面の裏から表へと突き抜ける方向(鉛直上向き)をZ方向と呼ぶことがある。X線ビーム506を検出するX線検出器508は、そのX線発生器502側のX線検出面508AをX線発生器502に正対(したがってX線検出面はYZ平面にある)させて設置されており、X線発生器502と共に測定ユニットを構成する。X線検出器508には、XZ面内で鉛直下向きに広がる鉛直プレート510が、互いの端部でほぼ直交するように接続されている。そして、鉛直プレート510は、上部プレート512(XY面内にある)を含む可動ユニット513と、鉛直プレート510側に設けられた雄型レール514A,514Bを可動ユニット513側に設けられた雌型レール516A,516Bに嵌め合わせて係合されており、これにより両者は相対的にZ方向(鉛直方向)に移動可能となっている。
【0019】
可動ユニット513の上部を構成する水平の上部プレート512には、3個の回転ホルダ518A−518Cが設けられている。この3個の回転ホルダは、外表面に溝を切られた歯車構造をもつ円環状であり、それぞれ、円環中心のZ方向の回転軸520A−520Cの周りを回転自在となるように取り付けられている。これらの円環の内径及び外径が最も大きいものは、回転ホルダ518Aであり、次いで回転ホルダ518B、一番小さいものが回転ホルダ518Cである。これらは、X線検出器508の側からX線発生器502側に向かってこの順番で配置されている。また、それぞれの回転軸520A−520C,及びX線放射部504は、同一平面(XZ平面)上に位置している。これにより、回転軸が常にX線検出器508の決まった位置に投影されるので、画像処理において位置補正を行う必要がなくなる。もちろん、それぞれの回転軸の投影位置をあらかじめ測定しておけば、必ずしも同一平面上になくてもよい。
【0020】
回転ホルダ518A−518Cは、それぞれの位置におけるX線ビーム506の最外ビームに内接する程度の大きさとなっている。回転ホルダ518A−518Cのそれぞれの内側、すなわち円環内部522A−522Cには、後述するようにX線診断される被検体の入った容器が挿入されるが、この図では省略している。また、容器が入らない場合に見ることのできる、可動ユニット513の下部構造の図示も省略している。なお、可動ユニット513の下部には、回転ホルダ518A−518Cに容器が入っているか否かを検知するセンサ524A−524Cがそれぞれ設けられており、これらのセンサは、全体として容器がセットされた位置を検出する位置検出部として機能している。
【0021】
回転ホルダ518A−518Cは、共通駆動モータ526によって回転駆動される。すなわち、共通駆動モータ526によって生成された時計回りの回転力は、回転軸528Aを中心として回転する第1プーリ530Aに伝えられる。第1プーリの円盤外周には溝が切られ、回転ホルダ518Aの外周の溝と組み合わされてギアを構成している。これにより、回転ホルダ518Aは反時計回りに回転駆動される。さらに、回転ホルダ518Aから回転ホルダ518Bへは、回転軸528Bを中心とする第2プーリ530Bを介して回転力が伝達されており、回転ホルダ518Bは回転ホルダ518Aと同様に反時計回りに回転駆動される。同様にして、回転ホルダ518Bから回転ホルダ518Cへは、回転軸528Cを中心とする第3プーリ530Cによって回転力が伝達されており、回転ホルダ518Cもやはり回転ホルダ518A,518Bと同じく反時計回りに回転する。なお、各プーリと各回転ホルダからなるギア機構を回転力の伝達機構と呼び、さらに共通駆動モータ526を合わせた機構を回転機構と呼ぶことにする。回転方向が異なっても構わない場合には、回転機構においては、第2プーリ530Bと第3プーリ503Cを用いずに、直接回転ホルダ518A−518C同士で回転力を伝え合う構成としてもよい。
【0022】
前に述べた通り、鉛直プレート510(そして測定ユニット)と可動ユニット513は、相対的移動が可能であり、この移動は、測定ユニット側に固定された移動用モータ532を駆動源として行われる。すなわち、移動用モータ532の回転を伝える長ネジ534が、移動用モータ532から鉛直上向きに伸びており、上部プレート512に固定された軸受536と係合されている。したがって、長ネジ534が回転すると可動ユニット513が測定ユニットに相対的に鉛直方向(Z方向)に運動する。このようにして、移動用モータ532、長ネジ534及び軸受536は、雄型レール514A,514B及び雌型レール516A,516Bと共に可動ユニット513と測定ユニットとの相対的な移動機構を構成している。
【0023】
次に演算制御部12について説明する。演算制御部12は、簡易には汎用コンピュータシステムなどによって構成され、測定部500とは通信ケーブルによって接続される。具体的な構成部としては、プロセッサ30が含まれ、このプロセッサ30には、表示器32、キーボード36、マウス38、記憶装置34及びプリンタ40が接続されている他、外部装置との間でネットワークを介して通信を行うための通信部42も接続されている。この演算制御部12により、測定部500の動作が制御され、また、測定部500から伝送されるデータに基づいてCT画像が構成される。このCT画像は通常は二次元断層画像に相当するものであるが、三次元画像を構築するようにしてもよい。
【0024】
プロセッサ30は、CPU、動作制御プログラム、画像処理プログラムなどによって構成されるものであり、代表的な機能として、動作制御部44及び再構成演算部46を有している。動作制御部44は、測定部500における全体の動作を制御しており、この制御の中には、後で述べる倍率可変のための制御も含まれている。制御に必要な信号を送受信するため、プロセッサ30には、X線発生器502、X線検出器508及びセンサ524A−524C、共通駆動モータ526及び移動用モータ532と接続されている。再構成演算部46はまた、X線検出器508から得られる多くのデータに基づきCT画像を構成する演算を実行する。この場合において三次元画像を構築するようにしてもよい。再構成演算については公知の各種の手法を利用することが可能である。
【0025】
表示器32には、CT画像が断層画像などとして表示されるが、その場合においては後述する倍率(拡大率)を表す数値あるいはスケールなどを表示するのが望ましい。この構成によれば、画像を視覚的に判断する際に物体の大きさを評価することが可能となる。すなわち、例えば脂肪の量や腫瘍の大きさなどを定量的に判断することが可能となる。
【0026】
図2は図1に示したX線CT装置の測定部500の斜視図である。図1と同一の部材に対しては同じ符号を付して説明を省略あるいは簡略化し、ここでは主に図1では不明瞭であった箇所を中心に説明を行う。なお、図2の右下に示したXYZ座標系は、図1と共通である。
【0027】
図2に示したように、この測定部500は、板状の土台538の上に設置されている。そして、このX方向の両端に、ほぼ同じ高さを有するX線発生器502とX線検出器508が設置されている。X線検出器508のX線検出面508A内には、水平に広がった受光開口508Bが設けられている。受光開口508Bには、複数の(例えば100個)のX線センサが一列に並べられ、X線ビーム506の開き角度に応じてX線の受光開口が設定される。ちなみに、複数のX線センサの配列は直線的であってもよいし、円弧状であってもよい。鉛直プレート510は、土台538から受光開口508Bとほぼ同程度の高さまで広がる板状の部位であり、その内側の壁には、雄型レール514A,514Bが鉛直方向(Z軸方向)に伸びている。
【0028】
可動ユニット513は、コの字状に組み立てられた板を基材として形成されている。下面を構成する下部プレート540は、上部プレート512とほぼ同程度の大きさであるが、その一部に四角形状の通過孔542が設けられている。これは、土台538から鉛直上向きに取り付けられた移動用モータ532および長ネジ534を通過可能とするためである。側部プレート544は、上部及び下部においてそれぞれ上部プレート512及び下部プレート540に接続固定された鉛直面(XZ面)に広がるプレートであり、前に説明した雌型レール516A,516Bは、図示していないが、この外側の面に取り付けられている。
【0029】
可動ユニット513の上部プレート512の上面では、図1で説明した通り、円環状の回転ホルダ518A−518C並びに第1プーリ530A、第2プーリ530B及び第3プーリ530Cがギアを構成して配置されており、さらに、軸受536を貫通して長ネジ534が鉛直上向きに伸びている。そして、下部プレート540の上面には、水平面内で回転自在な受け部546A,546B,546Cが設けられている。これらは、それぞれ、容器の保持部である回転ホルダ518A−518Cと対になって容器の保持機構をなすものであり、それぞれの回転軸520A−520Cも共通である。受け部546Bは、中央底部548Bに向かって下方に傾いた円錐形状である。この形状は容器を支持可能とするように、容器の先端形状と対応して形作られている。受け部546A,546Cにおいてもこの事情は同じである。これにより、図示した円筒形状の容器550Aは、回転ホルダ518Aの上側から差し込まれ、その先端を受け部546Aによって回転可能に支持されている。また、他端は回転ホルダ518Aを保持部として保持されており、この回転ホルダ518Aを回転駆動することで容器550Aは水平面内を回転することになる。
【0030】
回転ホルダ518Aあるいは受け部546Aに対しては、容器550Aがスリップしないように、装着機構を設けることもできる。装着機構の例としては、接触表面の摩擦を高めるため粗度を高めたり、弾性体等を設けて垂直抗力を大きくしたりする機構の他、溝を設けて機械的に係合する機構などが挙げられる。なお、この例のように容器が回転ホルダ518Aの位置に入っている場合には、それを演算制御部12が把握する必要がある。そこで、ここでは図示を省略したが、例えば容器と受け部との接触を感知するセンサ524A−524Cを設けることが望ましい。
【0031】
容器550Aの中には、後で述べるように被検体が入れられており、照射されるX線ビーム506によって内部構造を測定される。このとき、X線ビーム506は鉛直方向の拡がりをあまり持たないため、測定範囲は鉛直方向に薄い面に限られるが、移動機構を用いて可動ユニット513を上下させることにより、被検体の他の高さ断面の測定が可能となる。なお、図示はしていないが、この移動機構についても、位置センサなどを用いることで、高さ位置の正確な把握及び高さ位置の正確な移動制御が可能であることが好ましい。
【0032】
図3は、各回転ホルダ518A−518C及び対応する受け部546A−546Cによってそれぞれ保持される容器550A−550Cの斜視図である。これらはいずれも円筒形状であり、その太さは回転ホルダに保持される大きさに決められている。また、それぞれの下端は受け部546A−546Cの形状を反映して先鋭化したものとなっている。なお、最も太い容器550Aのみ、その上端は円筒を半分に切った形状としているが、これは、容器の方向を明確にしたり、横置き時の安定化を図ったりするためのものであり、X線診断においての本質的な問題ではない。容器の形状の詳細については、後で詳しく述べる。
【0033】
各容器550A−550Cは一般に、測定する被検体の大きさに合わせて選ばれる。すなわち、大きな被検体は、容器550Aに入れられ、図2に示したように回転ホルダ518Aと受け部546Bによる保持位置にセットされる。この保持位置では、既にX線ビーム幅が広いため、大きな被検体の全体を測定できる一方、受光開口508Bで作られる被検体の像の拡大率はあまり大きくならない。一方、中程度大きさの被検体は、中程度の太さの容器550Bに入れられる。その場合には、図4に示すように回転ホルダ518Bと受け部546Bによる保持位置にセットされる。この位置では、X線ビーム幅が比較的狭いため、中程度の被検体を中程度の細かさで測定し、受光開口508Bにおいて中程度の拡大率の像を検知することができる。図示はしていないが、同様にして、小さな被検体に対しては、細い容器550Cが用いられ、回転ホルダ518Cと受け部546Cによる保持位置にセットされることで、高倍率の像が作成される。もちろん、さらに細い容器、並びに対応する回転ホルダ及び受け部を設けることも可能である。このようにして、容器及び対応する保持位置を選択することにより、倍率を段階的に可変とすることが可能となる。
【0034】
各容器550A−550Cに対する倍率は、その容器の性能を最も引き出せるように設定するのが望ましい。図1においては、最外のX線ビームに対し、各回転ホルダ518A−518Cの外周が内接するように描いたが、最外ビームが十分安定している場合には、X線ビーム幅を最大限に活用するため、容器の内径が最外ビームに内接する程度に、各回転ホルダの内径と容器の太さを設定するとよい。
【0035】
続いて、図3に示した容器550A−550Cについて、その構造を説明する。説明においては、容器550Aのサイズを念頭において図示を行っているが、その基本的構造は他の容器550B,550Cについても共通するものである。そのため、以下では、容器に対する符号を付け替えている。また、ここでは、特にマウス、ラット、ネズミ、モルモット、ハムスターなどのネズミ類のCT測定を行うことを前提として容器550Aを説明していく。
【0036】
図5には、図3に示した容器550Aの断面が示されている。容器550Aは大別して容器本体70と蓋72とから構成される。容器本体70の先端側には先端部74が設けられ、この先端部74は前方側に突出した円錐形状を有している。その先端部74の中心には貫通孔78が形成されている。
【0037】
容器本体70の基端側には基端部76が設けられている。上述したように、この基端部76は保持機構にセットされる部分であるが、その装着機構については図示省略されている。容器本体70の内部70Bは先端側において先端部74で仕切られ、基端側において隔壁80によって仕切られている。その隔壁80の中央部分には貫通孔82が形成されている。
【0038】
上記の貫通孔78及び82は、例えば麻酔ガスを導入するためのチューブなどが差し込まれる孔である。もちろん、それらの貫通孔78,82が空気孔として機能してもよい。このような貫通孔78,82が形成されていても、容器550Aを水平状態で配置する場合においては、小動物から排泄された汚物などは容器本体70の内部70Bに溜めおかれることになり、外部への流出を防止できる。また離脱体毛などは貫通孔78,82が小孔であるために外部へほとんど放出されることはない。
【0039】
容器本体70には開口70Aが形成され、その開口70Aには上述した蓋72が設けられている。この蓋72は例えば蝶番などによって開閉するものであってもよいし、単にその一辺側が粘着テープなどによって容器本体70に取り付けられたものであってもよいし、あるいは容器本体70に対して完全に蓋72が分離するような構成であってもよい。いずれにおいても、容器本体70の内部に小動物を収納した後に蓋72を閉じられるように構成するのが望ましい。
【0040】
ちなみに、容器550Aはそれ全体として透明なX線透過部材によって構成されている。その材料としては例えばアクリルやABSなどの樹脂をあげることができる。
【0041】
図5に示す例では容器550Aがそれ全体として中空の略円筒形状を有していたが、これ以外の形状を採用するようにしてもよい。例えば、中心軸回りに回転対称形状などを挙げることができ、さらにはその断面が楕円形のものや、D型のもの、あるいは四角形などのものを挙げることができる。ただし、回転軸に対する対象性を考慮すれば、容器550Aの横断面は円形であるのが望ましく、その意味において円筒形状あるいは回転対称形状を採用するのが望ましい。
【0042】
なお、ここでは、容器550Aが水平状態でセットされる場合も想定しているが、図2に示した例のように、容器550Aが垂直に起立した状態でセットされ容器550Aの下側が先端部74となる場合には、その先端部74には貫通孔を形成しない方がよい。その理由は小動物から排泄された汚物などが外部へ流出することを防止することになるからである。
【0043】
図5に示す例においては、容器550Aの長さは例えば400mmであり、その直径(外径)は例えば120mmである。容器本体70の内部70Bには例えば1匹の小動物あるいは2匹の小動物が収納される。そのような場合においても小動物の尾は外部に引き出されず、容器550A内に収納させることができる。例外的な場合においては、そのような尾を外部に引き出す孔を隔壁80に形成するようにしてもよい。
【0044】
次に、図6〜図12を用いて容器550A(1)の使用例について説明する。
【0045】
図6に示されるように、容器550A(1)の内部70Bには小動物84が収容される。その場合においては、図7に示されるように容器本体70に対して蓋72が開けられ、小動物84が収納される。そして、図8に示されるように、蓋72を閉じることによって小動物84が容器550A(1)内に保持されることになる。この場合に体毛や髭などが存在してもそれらは容器550A(1)内に確実に保持される。すなわち、例えば図2に示したX線ビーム506の範囲から被検体がはみ出てしまうような問題を防止することが可能となる。以上の図6〜図8に示した例においては容器550A(1)内に単に小動物84が収納されており、そのような場合においてもCT測定を行うことが可能であるが、小動物84を確実に拘束するために、以下に説明するような固定部材を利用するようにしてもよい。
【0046】
図9においては、容器550A(2)内に弾性的に変形するスポンジ体86,88が設けられている。すなわち、図10に示されるように、容器本体70側にスポンジ体86が設けられ、蓋72側にスポンジ体88が設けられている。そして、図11に示されるように、容器本体70に対して蓋72を閉じることによって小動物84の周囲全体がスポンジ体86,88により包み込まれることになり、小動物84の動きを抑制して小動物84の位置のずれの発生といった問題を確実に防止することが可能となる。
【0047】
この場合において、固定部材としては例えばエアパッキングを用いるようにしてもよいし、粘着性を有する固定部材を設けるようにしてもよい。さらに、簡易的には、小動物84をガーゼなどの目づめ部材で包み込んでその動きを固定するようにしてもよい。
【0048】
以上の構成によれば、被検体の動きを防止できると共に、容器の内面から小動物84の表面を隔てることができるため、データ演算上の利点も得られる。すなわち、容器材料が小動物84の脂肪や筋肉と等価なX線吸収係数を有している場合、小動物84が容器の内面に接触していると、その容器自体が小動物の一部であるかのようにデータ演算上誤認されてしまう恐れがある。これに対し、小動物84と容器との間にそれらとはX線吸収係数の異なる材料を挿入することにより、画像上で両者を弁別して、上記のような誤認を防止することが可能となる。
【0049】
図9〜図11に示す例では、固定部材が容器本体70側と蓋72側とで2分割されていたが、固定部材の配置方法としては上記以外にも各種の手法を採用し得る。
【0050】
図12〜図14には他の例が示されている。図12に示されるように、容器550A(3)には容器本体70及び蓋72のそれぞれに複数の貫通孔90が形成され、それらの貫通孔90には弾性作用をもった紐などの線状部材92が掛け渡されている。例えばその線状部材92はゴムなどである。
【0051】
図13に示されるように、蓋72を開いた状態において、互いに平行に掛け渡された複数の線状部材92の上に小動物84を配置し、その後、蓋72を閉めると、図14に示されるように、蓋72側に設けられた互いに平行な複数の線状部材96と上記の複数の線状部材92との間に小動物84が挟み込まれ、これによって押圧固定が達成される。
【0052】
図12〜図14に示す例は一例であって、これ以外にも例えば弾性力をもった一対のシート状部材を設け、それらによって小動物84をその両側から挟み込むようにしてもよい。この図12〜図14に示す例においても容器内面から小動物84の体表面を隔てることが可能となる。
【0053】
したがって、以上説明した容器を用いて小動物に対してCT測定を行えば、CT走査面上で小動物を一定の円形領域内に閉じ込めることができ、また、小動物の一部が装置に接触したり、あるいは小動物から離脱した汚物が放出されたり衛生上の問題が生じたりすることを未然に防止することができる。さらに、固定部材により小動物の動きを抑制することが可能であるので、測定中における対象物の動きに起因する問題を防止することができ、また小動物の体表面を容器内面から隔てることも可能であるので、その場合においては画像処理を容易に行えるという利点を得られる。さらに、上述した例では、容器が透明部材によって構成されているために、CT測定中においても小動物の様子を外部から観察することも可能である。本実施形態においては、容器の全体が透明部材によって構成されていたが、少なくとも観察を行える限りにおいて一部が透明であればよい。
【0054】
次に、上述した変位機構による倍率可変について図15〜図20の模式図を用いて説明する。
【0055】
図15には、X線CT装置における各構成の位置関係が示されている。まず、X線発生器506が、末広形状をもつファンビームであるX線ビーム506を発生し、これをX線検出器508が検出している。両者の間では、回転中心軸100を中心として対象物(被検体)が回転運動を行う。したがって、円運動中に常にX線ビーム506に照射される範囲、すなわち、最外のX線ビーム506の内接円がその位置における有効視野102となる。有効視野102は撮影範囲に相当する。ここで、回転中心軸100からX線発生器506までの距離をRと定義し、X線発生器506からX線検出器508までの距離をLと定義する。ちなみに、回転中心軸100からX線検出器508までの距離がTによって表されている。上記のファンビーム形状をもったX線ビーム506を前提とすると、画像の倍率はL/Rで決定され、その分数の値が大きいほど、倍率すなわち拡大率が大きくなる。ここから言えることは、X線発生器506,回転中心軸100、X線検出器508の三者の少なくとも1つを移動すれば倍率を可変することができる、ということである。なお、以下では、本実施の形態にしたがって、距離Lは固定して考え、回転中心軸の位置だけが段階的に可変であるとする。
【0056】
図16においては、有効視野102内に比較的大きな対象物(被検体)104が存在している。図16に示すような幾何学的な関係において、対象物104を画像化すると、符号104Aに示すようなものとなる。すなわち、画面内においてかなり大きな大きさで対象物が表示されることになる。なお、この例では、対象物104の中心は回転中心軸に一致し、これにより、画像の中心と対象物104Aの中心も一致している。
【0057】
一方、図17に示すように、有効視野102に対して比較的小さな対象物106が存在する場合、符号106Aで示されるように、画面上においては対象物の大きさも非常に小さくなる。その結果、対象物についての診断を的確に行えないという問題が生じる。そこで、図18に示すように、Rが小さな(換言すればTが大きな)保持位置に対象物をセットすれば、小さな対象物106であっても符号106Bで示すように画面上においてそれを大きく表現することが可能となる。すなわち、ズームアップを実現することが可能となる。なお、この例では、上記同様に、対象物106の中心は回転中心軸に一致し、これにより、画像の中心と対象物106Aの中心も一致している。
【0058】
もちろん、図17に示したような場合には、得られたデータに対して画像処理により拡大を行うことも可能であるが、それでは空間分解能自体を向上させることはできない。しかしながら、図18に示すような手法によれば空間分解能自体をあげることができるので、高精度の拡大画像を得られるという利点がある。
【0059】
以上説明した原理をさらに図19及び図20を用いて説明すると、図19に示す場合においては、X線発生器506と対象物108との間の距離がR1で、その場合においてはX線ビーム506の内で符号110で示される部分のみが対象物108を透過する。この場合において、X線検出器508において観測されるX線強度は図示の通りである。すなわち多数のX線センサ(素子)の中で中央部のセンサのみが有効なデータを取得する。
【0060】
一方、図20に示されるように、対象物108をX線発生器506に近い保持位置に移し、両者間の距離をR2(R1>R2)とすると、X線ビーム506において対象物108を通過する範囲(符号112参照)は拡大され、X線検出器508における全開口の中で多くの部分のX線センサが有効なデータを取得することになる。このことから理解されることは、空間分解能が向上しているということである。
【0061】
以上説明した原理は、X線CT装置には限られず、例えばX線を利用した骨塩量測定装置、レントゲン撮影装置などにも応用することができる。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被検体を設置する位置を複数の箇所から選択することができ、これにより被検体の像の倍率を容易に変更することができる。また、小動物を被検体とする測定が容易に実施できる効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態の全体構成を示す平面図及びブロック図である。
【図2】 測定部の構成例を示す斜視図である。
【図3】 被検体を収容する容器の3つの例を示す斜視図である。
【図4】 測定部の構成例を示す斜視図である。
【図5】 容器の使用例を示す断面図である。
【図6】 容器の使用例を示す斜視図である。
【図7】 容器の使用例を示す断面図である。
【図8】 容器の使用例を示す断面図である。
【図9】 容器の使用例を示す斜視図である。
【図10】 容器の使用例を示す断面図である。
【図11】 容器の使用例を示す断面図である。
【図12】 容器の使用例を示す斜視図である。
【図13】 容器の使用例を示す断面図である。
【図14】 容器の使用例を示す断面図である。
【図15】 各構成の位置関係を説明するための図である。
【図16】 有効視野と比較的大きな対象物との関係を示す図である。
【図17】 有効視野と比較的小さな対象物との関係を示す図である。
【図18】 対象物の拡大画像の形成を説明するための図である。
【図19】 対象物を透過するX線を説明するための図である。
【図20】 対象物を透過するX線を説明するための図である。
【符号の説明】
12 演算制御部、30 プロセッサ、44 動作制御部、46 再構成演算部、500 測定部、502 X線発生器、506 X線ビーム、508 X線検出器、513 可動ユニット、514A,514B 雄型レール、516A,516B 雌型レール、518A,518B,518C 回転ホルダ、526 共通駆動モータ、530A 第1プーリ、530B 第2プーリ、530C 第3プーリ、532 移動用モータ、534 長ネジ、536 軸受、538 土台、546A,546B,546C 受け部、550A,550B,550C 容器。
Claims (6)
- 末広形状をもったX線ビームを発生するX線発生部と、このX線ビームを検出するX線検出部と、を備えた測定ユニットと、
被検体を収容する容器と、
前記X線ビームの照射範囲において前記X線発生部からの距離が互いに異る固定距離をもつ保持位置に設けられた倍率可変用の複数の保持手段を有し、この中の一つの保持手段にセットされた前記容器を保持する保持機構と、
保持された前記容器を回転軸周りに回転させる回転機構と、
を含み、
前記保持手段には、その保持位置におけるX線ビーム幅に応じた太さをもつ前記容器がセットされ、
前記回転機構は、共通駆動モータと、前記共通駆動モータの回転力を前記各保持位置へ伝達する伝達機構と、を有し、前記伝達される回転力によって、前記セットされた容器が回転駆動され、
前記伝達機構は、前記各保持位置での回転方向が互いに同一となるように、前記各保持位置へ前記回転力を伝達することを特徴とするX線CT装置。 - 末広形状をもったX線ビームを発生するX線発生部と、このX線ビームを検出するX線検出部と、を備えた測定ユニットと、
被検体を収容する容器と、
前記X線ビームの照射範囲において前記X線発生部からの距離が互いに異なる倍率可変用の複数の保持位置を有し、この中の一つの保持位置にセットされた容器を保持する保持機構と、
前記保持された容器を回転軸周りに回転させる回転機構と、
を含み、
前記回転機構は、共通駆動モータと、前記共通駆動モータの回転力を前記各保持位置へ伝達する伝達機構と、を有し、
前記伝達機構は、前記各保持位置での回転方向が互いに同一となるように、前記各保持位置へ前記回転力を伝達して、前記セットされた容器を回転駆動することを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1または2に記載のX線CT装置において、
前記容器は、X線ビーム面に交差する方向へ伸長した形態を有し、
前記保持手段は、前記容器の一方端部を回転自在に支持する受け部と、前記容器の他方端部を回転自在に保持する保持部と、を含むことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1または2に記載のX線CT装置において、
前記保持機構及び回転機構を備えた可動ユニットを、前記測定ユニットに対し相対的に、前記回転軸方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1または2に記載のX線CT装置において、
前記容器がセットされた保持位置を検出する位置検出部が設けられていることを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1または2に記載のX線CT装置において、
前記被検体は、小動物であることを特徴とするX線CT装置。
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