JP4407005B2 - コーンビーム型放射線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コーン状放射線ビームが被検体に照射されるとともに、被検体を通り抜けた透過Ｘ線が２次元に広がる放射線検出面によって検出されるよう構成された医療用あるいは産業用のコーンビーム型放射線ＣＴ装置に係り、特に、被検体の非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射を低減させるあるいは防止するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線ＣＴ装置と言えば、扇状Ｘ線ビーム（ファンビーム）と１次元Ｘ線検出器とを用いた装置が汎用的に用いられているが、最近、図１７に示すように、扇状Ｘ線ビームの代わりコーン状Ｘ線ビームＸＢを用いるとともに、１次元Ｘ線検出器の代わりにイメージインテンシファイアなどの２次元に広がるＸ線検出面ＸＤａを有するＸ線検出器ＸＤを用いたコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置が使われ出している。
【０００３】
従来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管５１から出るＸ線ビームがコーン状（例えば、４角錐状）に整形された状態で被検体Ｍに照射されるとともに、被検体Ｍを透過したコーン状Ｘ線ビームＸＢはＸ線検出器ＸＤの２次元のＸ線検出面ＸＤａに投影されてＸ線検出が行われる構成になっているのに加えて、Ｘ線管５１とＸ線検出器ＸＤとが被検体Ｍを挟んで被検体Ｍの体軸回りに回転すると同時に、被検体Ｍを載置した天板５２が左側へ移動してＸ線管５１とＸ線検出器ＸＤとが被検体Ｍの体軸Ｚの方向に相対的に直進する構成となっている。
【０００４】
つまり、従来の装置の場合、全体として見れば、図１７に曲線ｍで示すように、Ｘ線管５１とＸ線検出器ＸＤとが被検体Ｍの体軸Ｚの方向へ向けて被検体Ｍの体軸回りを相対的に螺旋状に前進しながら撮影対象領域Ｍａに対するＸ線の照射・検出が行われてＸ線断層撮影が進行するのである。また、従来の装置では、Ｘ線検出器ＸＤから出力されるＸ線検出信号に基づき、Ｘ線検出器ＸＤの後段で撮影対象領域Ｍａについて画像再構成が行われて、最終的に必要なＣＴ像（断層像）が得られる。
【０００５】
このコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置では、図１８に示すように、扇状Ｘ線ビームよりも遙に幅のあるコーン状Ｘ線ビームＸＢを用いるとともに、１次元Ｘ線検出器よりも遙に広い２次元のＸ線検出面ＸＤａを持つＸ線検出器ＸＤを用いるので、１回の回転で多量のＸ線検出信号が得られるようになり、撮影効率の向上が見込める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、被検体Ｍの非撮影対象領域Ｍｂに対して不必要なＸ線が曝射されるという問題がある。
従来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、Ｘ線管５１およびＸ線検出器ＸＤと被検体Ｍとの間の相対的な直進の開始の際は、図１９に示すように、コーン状Ｘ線ビームＸＢの後側半角コーンビームＸＢａが被検体Ｍの非撮影対象領域Ｍｂに不必要に当たるだけでなく、Ｘ線管５１およびＸ線検出器ＸＤと被検体Ｍとの間の相対的な直進の終了の際も、図２０に示すように、コーン状Ｘ線ビームＸＢの前側半角コーンビームＸＢｂが被検体Ｍの非撮影対象領域Ｍｂに不必要に当たる。
【０００７】
すなわち、コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置では、画像再構成のための信号処理を行う際に被検体Ｍの体軸Ｚに対して垂直方向に照射されるＸ線に対応するＸ線検出信号を基準にして処理が進められる。そうしないと、最終的なＣＴ像が不鮮明になるからである。したがって、図１９および図２０に示すように、コーン状Ｘ線ビームＸＢの照射中心が被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの各端面に達する位置まで、Ｘ線管５１およびＸ線検出器ＸＤと被検体Ｍとの間の相対的な直進を行って、被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの各端面に被検体Ｍの体軸Ｚに対して垂直方向からＸ線を照射して処理に必要なＸ線検出信号を得ることになる。
しかし、撮影対象領域Ｍａの各端面の撮影の際は、コーン状Ｘ線ビームＸＢの各半角コーンビームＸＢａ，ＸＢｂの部分が非撮影対象領域Ｍｂにまで入り込んで非撮影対象領域Ｍｂに不必要なＸ線を照射してしまう。不必要なＸ線曝射は極力避けなければならないことは言うまでもない。
【０００８】
この発明は、上記の事情に鑑み、コーン状放射線ビーム方式の断層撮影において被検体の非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射を低減させるあるいは防止することのできるコーンビーム型放射線ＣＴ装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明に係るコーンビーム型放射線ＣＴ装置は、コーン状放射線ビームを被検体に照射する放射線照射手段と、２次元に広がる放射線検出面を有する放射線検出手段とが、被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへは被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するよう構成されているとともに、コーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段からＣＴ像再構成用の放射線検出信号が出力されるよう構成されたコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、被検体の体軸の前後方向に対するコーン状放射線ビームの傾き角度（ティルト角度）を相対的に変化させるビーム照射角可変手段と、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進の開始時はコーン状放射線ビームの後側側面が被検体の体軸に対して直角の状態となり、相対的な直進に伴ってコーン状放射線ビームの照射中心が被検体の体軸に対して直角の状態へ移行するとともに、相対的な直進の終了時はコーン状放射線ビームの前側側面が被検体の体軸に対し直角の状態となるようビーム照射角可変手段を相対的な直進と連動し制御してティルト角度を変化させるビーム照射角制御手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角可変手段は、放射線照射手段と放射線検出手段とを一体的に体軸の前後方向に傾斜させることによりティルト角度を変化させる構成となっている。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角可変手段は、被検体を体軸の前後方向に傾斜させることによりティルト角度を変化させる構成となっている。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角可変手段は、放射線照射手段と放射線検出手段との外側でこれらを保持するガントリを体軸の前後方向に傾斜させることにより放射線照射手段と放射線検出手段とを一体的に体軸の前後方向に傾斜させてティルト角度を変化させる構成となっている。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１または請求項２に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角可変手段は、放射線照射手段および放射線検出手段を一体的に動作させる回転フレームを体軸の前後方向に傾斜させることにより放射線照射手段と放射線検出手段とを一体的に体軸の前後方向に傾斜させてティルト角度を変化させる構成となっている。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角制御手段は次の順序、すなわち（１）放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転を開始してから少なくとも半回転するまでは、コーン状放射線ビームの後側側面が被検体の体軸に対して常に直角の状態となるようにビーム照射角可変手段を制御して、（２）放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進を開始して、（３）被検体の体軸に対する移行を行い、（４）相対的な直進を終了して、（５）放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転してから少なくとも半回転するまでは、コーン状放射線ビームの前側側面が被検体の体軸に対して常に直角の状態となるようにビーム照射角可変手段を制御する、を順に制御することによって一連の動作を終了している。
【００１５】
〔作用〕
次に、この発明に係るコーンビーム型放射線ＣＴ装置により断層撮影（ＣＴ撮影）を行う際の作用を説明する。
請求項１のコーンビーム型放射線ＣＴ装置による断層撮影では、放射線照射手段と放射線検出手段とが被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへ被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するとともに、放射線照射手段による被検体へのコーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段における２次元に広がる放射線検出面に被検体の放射線透過像が投影されてＣＴ像再構成用の放射線検出信号が出力される。
【００１６】
そして、請求項１のコーンビーム型放射線ＣＴ装置の場合、ビーム照射角制御手段が相対的な直進と連動してビーム照射角可変手段を制御することにより、コーン状放射線ビームの被検体の体軸の前後方向に対する傾き角度、すなわちコーン状放射線ビームのティルト角度が撮影の進行に伴って相対的に変化する。すなわち、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進の開始時（撮影開始時）は、コーン状放射線ビームの後側側面が被検体の体軸に対して直角の状態となり、相対的な直進に伴って（撮影進行に伴って）コーン状放射線ビームの照射中心が被検体の体軸に対して直角の状態へ移行するともに、相対的な直進の終了時（撮影終了時）はコーン状放射線ビームの前側側面が被検体の体軸に対し直角の状態となるようコーン状放射線ビームのティルト角度が撮影進行に伴い変化するのである。
【００１７】
一方、放射線断層撮影の開始に先立って設定される被検体の撮影対象領域は後端面および前端面が被検体の体軸に対し直角の面である。したがって、請求項１の発明の装置の場合、撮影開始時はコーン状放射線ビームの後側側面が被検体の撮影対象領域の後端面と一致して放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。また、撮影進行中、コーン状放射線ビームの照射中心が被検体の体軸に対して直角に移行するまでの間、コーン状放射線ビームの後側が（後端面側の）非撮影対象領域の方へ移動するけれども、撮影進行に伴ってコーン状放射線ビーム自体が撮影対象領域の前端側に移動するので、コーン状放射線ビームの後側から非撮影対象領域へ入り込む領域を低減させることになる。さらに、撮影終了時は、撮影終了直前まで撮影進行に伴ってコーン状放射線ビーム自体が撮影対象領域の後端側から移動するので、やはりコーン状放射線ビームの前側から非撮影対象領域へ入り込む領域を低減させることになる。
【００１８】
このように、請求項１の発明のコーンビーム型放射線ＣＴ装置においては、全撮影期間中、非撮影対象領域への不必要な放射線曝射は低減する。
【００１９】
また、請求項２のコーンビーム型放射線ＣＴ装置では、ビーム照射角可変手段により、放射線照射手段と放射線検出手段とが一体的に体軸の前後方向に傾斜させられるのに従ってコーン状放射線ビームのティルト角度が変化する。したがって、請求項２の発明の装置の場合、被検体を傾斜させずにティルト角度を変化させられることになる。
【００２０】
また、請求項３のコーンビーム型放射線ＣＴ装置では、ビーム照射角可変手段により、被検体が体軸の前後方向に傾斜させられるのに従ってコーン状放射線ビームのティルト角度が変化する。したがって、請求項３の発明の装置の場合、被検体を傾斜させてティルト角度を変化させられることになる。
【００２１】
また、請求項４のコーンビーム型放射線ＣＴ装置では、ビーム照射角可変手段により、ガントリが体軸の前後方向に傾斜させられるのに従って放射線照射手段と放射線検出手段とが一体的に体軸の前後方向に傾斜させられて、さらにコーン状放射線ビームのティルト角度が変化する。したがって、請求項４の発明の装置の場合、被検体を傾斜させずにガントリを傾斜させるだけでティルト角度を変化させられることになる。
【００２２】
また、請求項５のコーンビーム型放射線ＣＴ装置では、ビーム照射角可変手段により、回転フレームが体軸の前後方向に傾斜させられるのに従って放射線照射手段と放射線検出手段と回転フレームとが一体的に体軸の前後方向に傾斜させられて、さらにコーン状放射線ビームのティルト角度が変化する。したがって、請求項５の発明の装置の場合、被検体を傾斜させずに回転フレームを傾斜させるだけでティルト角度を変化させられることになる。
【００２３】
一方、放射線断層撮影の開始に先立って設定される被検体の撮影対象領域は後端面および前端面が被検体の体軸に対し直角の面である。したがって、請求項５の発明の装置の場合、撮影開始時はコーン状放射線ビームの後側側面が被検体の撮影対象領域の後端面と一致して放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。また放射線照射手段と放射線検出手段と回転フレームとが一体的に体軸の前後方向に傾斜させられているので、放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転をしている間、コーン状放射線ビームの後側側面が被検体の体軸に対して常に直角の状態となる。したがって、コーン状放射線ビームの後側が非撮影対象領域へは入り込むことはなく、放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。
【００２４】
さらに、撮影終了時はコーン状放射線ビームの前側側面が被検体の撮影対象領域の前端面と一致して放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。また放射線照射手段と放射線検出手段と回転フレームとが一体的に体軸の前後方向に傾斜させられているので、撮影終了直前までの放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転をしている間、コーン状放射線ビームの前側側面が被検体の体軸に対して常に直角の状態となる。したがって、コーン状放射線ビームの前側が非撮影対象領域へは入り込むことはなく、放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。
【００２５】
このように、請求項５の発明のコーンビーム型放射線ＣＴ装置においては、全撮影期間中、コーン状放射線ビームが非撮影対象領域にはみ出さずにコーン状放射線ビーム全体が常に撮影対象領域内にあり続けるので、非撮影対象領域への不必要な放射線曝射は起こらなくなる。
【００２６】
また、請求項６のコーンビーム型放射線ＣＴ装置では、放射線断層撮影の開始に先立って設定される被検体の撮影対象領域は後端面および前端面が被検体の体軸に対し直角の面である。したがって、請求項６の発明の装置の場合、撮影開始時はコーン状放射線ビームの後側側面が被検体の撮影対象領域の後端面と一致して放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。また放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転してから少なくとも半回転するまでの間、ビーム照射角可変手段によってコーン状放射線ビームの後側側面が被検体の体軸に対して常に直角の状態となる。したがって、コーン状放射線ビームの後側が非撮影対象領域へは入り込むことはなく、放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。
【００２７】
さらに、撮影終了時はコーン状放射線ビームの前側側面が被検体の撮影対象領域の前端面と一致して放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。また放射線照射手段と放射線検出手段とが被検体に対し相対的に回転してから少なくとも半回転するまでの間、ビーム照射角可変手段によってコーン状放射線ビームの前側側面が被検体の体軸に対して常に直角の状態となる。したがって、コーン状放射線ビームの前側が非撮影対象領域へは入り込むことはなく、放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。
【００２８】
コーン状放射線ビームの後側が非撮影対象領域へは入り込むことはなく、放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。さらに、撮影終了時は、コーン状放射線ビームの前側側面が被検体の撮影対象領域の前端面と一致しており、やはり放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まる。
【００２９】
このように、請求項６の発明の発明のコーンビーム型放射線ＣＴ装置においては、全撮影期間中、コーン状放射線ビームが非撮影対象領域にはみ出さずにコーン状放射線ビーム全体が常に撮影対象領域内にあり続けるので、非撮影対象領域への不必要な放射線曝射は起こらなくなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。図１は第１実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【００３１】
図１に示す第１実施例のＸ線ＣＴ装置は、被検体Ｍにコーン状Ｘ線ビームＣＢを照射するＸ線照射部１と、２次元に広がるＸ線検出面２ａを有するＸ線検出器２と、被検体Ｍを載置したままで被検体Ｍの体軸Ｚの方向へ往復移動可能な天板３とを備えていて、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍを挟んで被検体Ｍの体軸Ｚ回りの向きに回転するとともに、被検体Ｍの体軸Ｚの方向に相対的に直進するよう構成されているのに加え、コーン状Ｘ線ビームＣＢの照射に伴ってＸ線検出器２から出力されるＸ線検出信号に基づきＸ線ＣＴ像（Ｘ線断層像）用の画像再構成が行われるよう構成されている。なお、Ｘ線照射部１は、本発明における放射線照射手段に相当し、Ｘ線検出器２は、本発明における放射線検出手段に相当する。以下、第１実施例装置の各部構成を具体的に説明する。
【００３２】
Ｘ線照射部１は、図２に示すように、Ｘ線ビームを放射するＸ線管４と、Ｘ線管４から放射されるＸ線ビームをコーン状（例えば、４角錐状）のＸ線ビームＣＢに整形するコリメータ５とを備え、天板３の上の被検体Ｍにコーン状Ｘ線ビームＣＢを照射するよう構成されている。Ｘ線検出器２は、イメージインテンシファイア（Ｉ・Ｉ管）２ＡとＩ・Ｉ管２Ａの後部に付設されたＴＶカメラ２Ｂとを備え、コーン状Ｘ線ビームＣＢの照射により生じた被検体Ｍの透過Ｘ線像がＩ・Ｉ管２Ａに投影されて検出されるとともに、ＴＶカメラ２Ｂから透過Ｘ線像に対応した映像信号が出力される通常構成の検出器である。
【００３３】
一方、第１実施例装置のＸ線照射部１およびＸ線検出器２は、図１に示すように、ガントリＧの内側に配置されているとともに、モータ６の回転力がプーリ７およびベルト８を介して伝達されるのに伴って回転する回転リング９に固定されており、回転駆動部１０のコントロールによるモータ６の回転により回転リング９が連動して矢印ＲＡ，ＲＢの示す方向に回転するのに従い、Ｘ線照射部１とＸ線検出器２とが被検体Ｍの体軸Ｚの周りを対向配置状態を保ったまま一体的に回転するよう構成されている。
さらに、Ｘ線照射部１に関しては、高電圧発生器１２などを含む照射制御部１１のコントロールにより、管電圧・管電流等の設定照射条件に従ってコーン状Ｘ線ビームＣＢを照射するよう構成されている。
【００３４】
また、被検体載置用の天板３に関しては、撮影中、天板駆動部１３のコントロールにより、被検体Ｍを乗せたままで被検体Ｍの体軸Ｚの方向に天板３が正逆のいずれの方向にも直進するよう構成されている。
その他、ガントリＧの開口側縁には、被検体Ｍの位置決め（撮影対象領域の設定）などに使われる投光器１４およびハンドスイッチ１５も設けられている。
なお、回転駆動部１０によるＸ線照射部１およびＸ線検出器２の回転コントロールや、照射制御部１１によるＸ線ビームの照射コントロール、或いは、天板駆動部１３による天板３の移動コントロールなどは、操作卓１６からの入力操作等や撮影進行状況に応じて撮影制御部１７から適時に送出される指令信号に従って行われる。
【００３５】
他方、第１実施例のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ビームの照射に伴ってＸ線検出器２から出力される映像信号を適当な段階でＡＤ変換したＸ線検出信号（Ｘ線画像信号）を記憶する検出信号メモリ１８と、検出信号メモリ１８に記憶されるＸ線検出信号に基づき３次元画像再構成処理を行う画像再構成部１９と、３次元画像再構成結果に従って得られたＸ線ＣＴ像を一時的に記憶するＣＴ像メモリ２０とを備えている他、ＣＴ像メモリ２０に記憶されたＸ線ＣＴ像を画面表示する表示モニタ２１やフィルムに焼き付けて画像写真として出力する画像焼付け器（レーザ式イメージャー）２２なども備えている。これら画像信号処理系のコントロールも、操作卓１６からの入力操作等や撮影進行状況に応じて撮影制御部１７から適時に送出される指令信号に従って行われる。
【００３６】
そして、第１実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、この発明を特徴づける構成として、図２および図３の矢印ＲＣで示すように、断面正方形で四角錐状に拡がるコーン状Ｘ線ビームＣＢの被検体Ｍの体軸Ｚの前後方向に対する傾き角度（ティルト角度θ）を変化させるビーム照射角可変手段としてのガントリティルト部２３と、撮影中、コーン状Ｘ線ビームＣＢが被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａをはみ出さないように、あるいははみ出すのを少しでも減らすようにティルト角度θを調整するためにＸ線照射部１およびＸ線検出器２と被検体Ｍとの間の相対的な直進（つまり撮影の進行）と連動してガントリティルト部２３を制御するビーム照射角制御部２４とを備えている。以下、このコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θに関する特徴的な構成について詳しく説明する。
【００３７】
なお、図１〜図４に示す第１実施例装置の場合、ティルト角度θは、体軸Ｚと直角になった基準状態（θ＝０）の照射中心ＣＮと刻々の照射中心ＣＮのなす角度となっている。また、図３においては天板３の動きを省略して図示してある。さらに、図４においては、後述するように、撮影の際には被検体Ｍが体軸Ｚの方向とは逆に右から左へ直進してゆくので、撮影対象領域Ｍａに対するＸ線ビームの走査（スキャン）は左から右へ進むことから、Ｘ線ビームにとっては左側が後側となり、右側が前側となる。したがって、図２に示すように、四角錐状のコーン状Ｘ線ビームＣＢの右側斜面が後側側面ＣＢａであり、左側斜面が前側側面ＣＢｂとなる。
【００３８】
ガントリティルト部２３の方は、図４に示すように、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２を保持するガントリＧの下部に配置されているモータ２５と、このモータ２５により回転するピニオン２６と、ガントリＧを体軸Ｚの前後方向に傾斜可能に支えるベースＢａに固定されているラック２７とを備えており、ビーム照射角制御部２４のコントロールによるモータ２５の回転によりピニオン２６が連動して回転するのに従い、ピニオン２６がラック２７に沿って移動してガントリＧがＸ線照射部１およびＸ線検出器２と一体に体軸Ｚの前後方向に傾斜することにより、コーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θを変化させるよう構成されている。
【００３９】
ビーム照射角制御部２４の方は、図４（ａ）に示すように、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２と被検体Ｍとの間の相対的な直進の開始時（天板３の移動開始時＝撮影開始時）はコーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝θａ）となる。図４（ｂ）に示すように、続く相対的な直進中（天板３の移動中＝撮影進行時）、コーン状Ｘ線ビームＣＢの照射中心ＣＮが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝０）へ移行する。図４（ｃ）に示すように、相対的な直進の終了時（天板３の移動終了時＝撮影終了時）にコーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの体軸Ｚに対し直角の状態（θ＝θｂ）となって撮影が終わるようガントリティルト部２３のモータ２５を相対的な直進（つまり天板３の移動）と連動してコントールするよう構成されている。
【００４０】
上述したように、第１実施例の装置の場合、撮影期間中ずっとティルト角度θが変化し続ける制御構成となっているが、ビーム照射角制御部２４は撮影初期の一定期間の間にティルト角度θが角度θａから角度０に移行した後、ティルト角度θが角度０の状態を維持して撮影を続行し、撮影終期の一定期間の間にティルト角度θが角度０から角度θｂに移行する制御構成であってもよい。
なおビーム照射角制御部２４のコントロールも、操作卓１６からの入力操作等や撮影進行状況に応じて撮影制御部１７から適時に送出される指令信号に従って行われる。
【００４１】
したがって、第１実施例装置の場合、図３に曲線ｍで示すように、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の回転と天板３の直進との組み合わせにより、Ｘ線断層撮影の実行中、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚの方向へ向けて被検体Ｍの体軸回りを相対的に螺旋状に前進する（螺旋スキャンを行う）とともに、被検体Ｍの体軸Ｚの前後方向にガントリＧがいわば首をゆっくり傾けるように前後へ傾斜移動してコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θを変化させながらＸ線の照射・検出を行うことになる。普通、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１回転する間の螺旋状の前進ピッチは、特定の寸法に限られるものではないが、例えばＸ線検出面２ａの体軸Ｚの方向の寸法の半分程度である。
【００４２】
上に説明したビーム照射角制御部２４によるモータ２５のコントロールは、被検体Ｍの直進状況、つまり撮影対象領域Ｍａの体軸Ｚの位置に合わせて行う必要があるが、第１実施例の装置の場合、撮影対象領域Ｍａの位置は天板３の位置に対応しているので、撮影対象領域Ｍａの先端・後端の両位置と天板３の位置の対応関係を予め求出して撮影制御部１７に保持するとともに、撮影制御部１７によって、天板３の現在位置と撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置との関係を監視しながら必要な指令信号をビーム照射角制御部２４へ送出するよう構成されていて、照射角制御部２４が適当なタイミングと速度とでモータ２５を回転させるコントロールを行う。
【００４３】
また、撮影対象領域Ｍａの先端・後端の両位置と天板３の位置との対応関係を求出して保持させる構成としては、例えば、次のようなものが用いられる。すなわち、被検体Ｍを天板３に載せてから天板３を移動させて被検体ＭをガントリＧに進ませ、被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの先端・後端とする各位置へ順に投光器１４の光を当てるとともにハンドスイッチ１５を押すことにより、ハンドスイッチ１５が押された時の天板３の各位置を、それぞれ撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置として撮影制御部１７に取り込んで保持する構成を用いることができる。
【００４４】
第１実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、撮影の開始に先立って設定される被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａは後端面と前端面とが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の面である。したがって、以上のようにしてコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θが制御される場合、撮影開始時には、図４（ａ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの後端面と一致するので、Ｘ線ビーム全体が撮影対象領域Ｍａ内に留まっている。また、図４（ｂ）に示すように、撮影進行中、コーン状Ｘ線ビームＣＢの照射中心ＣＮが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角に移行するまでの間は、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側が非撮影対象領域Ｍｂの方へ向けて移動するけれども、撮影進行に伴ってコーン状Ｘ線ビームＣＢ自体が撮影対象領域Ｍａの前端側へ移動してゆくので、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側から非撮影対象領域Ｍｂへはみ出す領域を低減させることになる。さらに、撮影終了時は、図４（ｃ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの前端面と一致するので、やはりコーン状Ｘ線ビームＣＢの前側から非撮影対象領域Ｍｂへはみ出す領域を低減させることになる。
【００４５】
このように、第１実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置によれば、撮影中、非撮影対象領域Ｍｂへの不必要なＸ線曝射は低減する。
また、第１実施例装置の場合、被検体Ｍは傾斜させず、ガントリＧを傾斜させるだけでＸ線照射部１とＸ線検出器２とを傾斜させてコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θを変化させられるので、傾斜姿勢を避けたい人体が被検体Ｍである医療用装置向きである。さらに、不必要なＸ線曝射の低減に伴って、Ｘ線管４を有効に利用することができて、処理能力（スループット）を高めることができるという効果もある。
【００４６】
続いて、以上に述べた構成を有する第１実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置によるＸ線断層撮影の進行プロセスを、図面を参照しながら説明する。図５は第１実施例装置によるＸ線断層撮影の進行状況を示すフローチャートである。
【００４７】
〔ステップＳ１〕被検体Ｍを天板３に載せた後、天板３を移動させて被検体ＭをガントリＧの方へ進ませ、投光器１４およびハンドスイッチ１５を用いて被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置を天板３の位置と対応付けて撮影制御部１７へ取り込む。
【００４８】
〔ステップＳ２〕図４（ａ）に示すように、ガントリＧを前倒しにするとともに天板３を移動させることにより、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２と被検体Ｍとを撮影初期位置にセットしておいて、操作卓１６の入力操作によりＸ線断層撮影を始める。
【００４９】
〔ステップＳ３〕撮影開始時は、図４（ａ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが、撮影対象領域Ｍａの後端面と一致した状態（ティルト角度θ＝θａ）で撮影が行われる。
【００５０】
〔ステップＳ４〕天板３の移動と連動してガントリＧが前倒し姿勢から垂直姿勢に戻ってゆくに連れてコーン状Ｘ線ビームＣＢの照射中心ＣＮが、図４（ｂ）に示すように、被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角となる状態（ティルト角度θ＝０）へと移りながら撮影が進む。
【００５１】
〔ステップＳ５〕ティルト角度θ＝０となった後は、天板３の移動と連動してガントリＧが後倒し姿勢を深めてゆくに連れて、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが、撮影対象領域Ｍａの前端面と一致した状態（ティルト角度θ＝θｂ）へと移りながら撮影が進む。
【００５２】
〔ステップＳ６〕撮影終了時は、図４（ｃ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが、撮影対象領域Ｍａの前端面と一致した状態（ティルト角度θ＝θｂ）で撮影が行われる。これで被検体ＭへのＸ線照射は終わり、随時、被検体Ｍは天板３より降ろされる。
【００５３】
〔ステップＳ７〕撮影対象領域Ｍａの撮影と平行して検出信号メモリ１８へ記憶されたＸ線検出信号に基づき画像再構成部１９により３次元画像再構成処理が行われるとともに、３次元画像再構成処理の結果に従って希望断面のＸ線ＣＴ像が作成されてＣＴ像メモリ２０へ記憶される。
【００５４】
〔ステップＳ８〕ＣＴ像メモリ２０に記憶されたＸ線ＣＴ像を表示モニタ２１の画面に映し出して観察したり、あるいは、画像焼付け器２２によりフィルムに焼き付けて画像写真として出力したりすれば、Ｘ線断層撮影は完全に終わることになる。
【００５５】
次にこの発明の第２実施例を図面を参照しながら説明する。図６は第２実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置におけるコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θの変化を示す模式図である。第２実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、ガントリティルト部２３の代わりに天板ティルト部２８を備えていて、天板３ごと被検体Ｍを体軸Ｚの前後方向に傾けることによりコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θを変化させられるよう構成されている他は、先の第１実施例と同一であるので、相違する点のみ説明し、共通する点についての説明は省略する。図６に示す第２実施例の場合、ティルト角度θは、コーン状Ｘ線ビームＣＢと直角になった基準状態（θ＝０）の時の体軸Ｚと刻々の体軸Ｚのなす角度となっている。
【００５６】
すなわち、第２実施例装置の天板ティルト部２８は、図６に示すように、天板３の下側に配置されているとともに下向き円弧状面を有する揺動基台２９と、ベースＢｂに配置されているとともに揺動基台２９の円弧状面が乗っている回転ローラ３０，３０とを備え、回転ローラ３０の回転により揺動基台２９が被検体Ｍの体軸Ｚの前後方向に移動しながら徐々に持ち上げられるのに伴って天板３が被検体Ｍごと体軸Ｚの前後方向に少しずつ傾くことにより、撮影期間中、コーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θが角度θａ〜角度θｂの間で連続的に変化するよう構成されている。回転ローラ３０のコントロールは勿論、ビーム照射角制御部２４により行われる。
【００５７】
したがって、以上のようにしてコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θが制御される場合、撮影開始時には、図６（ａ）に示すように、天板３は前端側が持ち上がる向きに傾斜姿勢となって、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの後端面と一致し、図６（ｂ）に示すように、撮影進行中、天板３が水平姿勢となってコーン状Ｘ線ビームＣＢの照射中心ＣＮが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角に移行してから、図６（ｃ）に示すように、撮影終了時は、天板３は後端側が持ち上がるように傾斜することにより、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの前端面と一致するので、先の第１実施例の場合と同様、やはりコーン状Ｘ線ビームＣＢが非撮影対象領域Ｍｂへはみ出す領域を低減させることになる。
【００５８】
第２実施例装置によれば、被検体Ｍを傾斜させてコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θを変化させるので、被検体Ｍの傾斜姿勢が問題にならない産業用装置向きである。
【００５９】
上述の第１および第２実施例のように、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍに対して相対的な回転を開始するとともに相対的な直進を開始する場合は、撮影進行に伴ってコーン状Ｘ線ビームＣＢ自体が撮影対象領域Ｍａの前端側へ移動してゆく。
【００６０】
しかしながら、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚに対して回転する速度が速い場合や、天板３の直進する速度が遅い場合、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が図７に示すような位置まで被検体Ｍの体軸Ｚに対して回転するとき（１８０°分だけ半回転するとき）には、すなわちＸ線照射部１が被検体Ｍよりも下でＸ線検出器２が被検体Ｍよりも上に位置するときには、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａについては被検体Ｍの体軸Ｚに対して斜め方向に入射して来るので、撮影進行に伴ってコーン状Ｘ線ビームＣＢ自体が撮影対象領域Ｍａの前端側へ移動していくにもかかわらず、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａから非撮影対象領域Ｍｂへはみ出す領域を効果的に低減させるわけではない。
【００６１】
同様に、撮影終了の直前にＸ線照射部１およびＸ線検出器２が図７に示すような位置まで回転するときにも、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂについては被検体Ｍの体軸Ｚに対して斜め方向に入射して来るので、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂから非撮影対象領域Ｍｂへはみ出す領域を効果的に低減させるわけではない。
【００６２】
さらに、螺旋スキャンのうち、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍに対して相対的な回転をしてから少なくとも半回転した後に被検体Ｍに対して直進を開始して、直進を終了した後に被検体Ｍに対して相対的な回転をしてから少なくとも半回転した後にスキャンを終了するといった、図８（ａ）または（ｂ）に示すような曲線ｍを軌跡線とするシングルスキャン（円走査）を組み合わせた螺旋スキャンのとき、図７に示すような位置に来た場合、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２は被検体Ｍに対して直進をまだ開始していないので、コーン状Ｘ線ビームＣＢから非撮影対象領域Ｍｂへのはみ出し領域はほとんど低減されない。
【００６３】
したがって、上述のようなシングルスキャンを組み合わせた螺旋スキャンの場合において、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚに対して回転する速度が速いとき、または天板３の直進する速度が遅いとき、上記はみ出し領域は低減されない。
【００６４】
そこで、第１および第２実施例より有用な実施例として、すなわち上述のようなＸ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚに対して回転する速度が速い場合や、天板３の直進する速度が遅い場合はおろか、上述のようなシングルスキャンを組み合わせた螺旋スキャンの場合でも、コーン状Ｘ線ビームＣＢ全体が常にかつ完全に撮影対象領域Ｍａ内に留まり続けるような実施例として、下記の第３実施例が挙げられる。
【００６５】
なお、下記の第３実施例および後述する第４実施例は、シングルスキャンを組み合わせた螺旋スキャンで撮影を行った場合についてである。
【００６６】
次にこの発明の第３実施例を図面を参照しながら説明する。図９および図１０は第３実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置におけるコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θの変化を示す模式図である。なお、図９および図１０は、ガントリＧを傾斜させることによってティルト角度θを変化させるといった第１実施例に準じた場合についての模式図であるが、天板３を傾斜させるといった第２実施例に準じた場合についても、同様なのでその説明を省略する。
【００６７】
Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２と被検体Ｍとの間の相対的な回転の開始時は、図９（ａ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝θａ）となる。Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１８０°分だけ半回転するとき、すなわち図７に示すような位置まで回転するときには、図９（ｂ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝θｂ）となる。もちろん、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が回転を開始してから１８０°分だけ半回転するまでは、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態となるように、ガントリＧに対して図９（ａ）の角度から図９（ｂ）の角度に緩やかに傾斜させる歳差運動が行われることになる。
【００６８】
同様に、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１回転するときは、図９（ａ）に示すように、回転開始時と同じ位置に来る。もちろん、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１８０°分だけ半回転してから１回転するまでは、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態となるように、ガントリＧに対して図９（ｂ）の角度から図９（ａ）の角度に緩やかに傾斜させる歳差運動が行われることになる。なお、このＸ線照射部１およびＸ線検出器２の回転がシングルスキャンに相当する。
【００６９】
次に、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の被検体Ｍに対する回転とともに、直進を開始する。図９（ｃ）に示すように、続く相対的な直進中（天板３の移動中＝撮影進行時）、コーン状Ｘ線ビームＣＢの照射中心ＣＮが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝０）へ移行するとともに、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが撮影対象領域Ｍａの前端面にまで直進すると（天板３の移動終了時）、図１０（ａ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝θｂ）となる。
【００７０】
なお、直進期間中ずっとティルト角度θが変化し続けるように、ガントリＧを図９（ａ）の角度（θ＝θａ）から図１０（ａ）の角度（θ＝θｂ）に緩やかに傾斜させる。もちろん、第１実施例でも述べたように、ビーム照射角制御部２４は直進初期の一定期間の間にティルト角度θが角度θａから角度０に移行した後、ティルト角度θが角度０の状態を維持して撮影を続行し、直進終期の一定期間の間にティルト角度θが角度０から角度θｂに移行するようにガントリＧを制御させる構成であってもよい。
【００７１】
直進終了後、図１０（ａ）に示すようなＸ線照射部１およびＸ線検出器２と被検体Ｍとの間の相対的な回転の開始時からＸ線照射部１およびＸ線検出器２が１８０°分だけ半回転するとき、すなわち図７に示すような位置まで回転するときには、図１０（ｂ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝θａ）となる。もちろん、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が回転を開始してから１８０°分だけ半回転するまでは、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態となるように、ガントリＧに対して図１０（ａ）の角度から図１０（ｂ）の角度に緩やかに傾斜させる歳差運動が行われることになる。
【００７２】
同様に、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２がさらに１回転するときは、図１０（ａ）に示すように、回転開始時と同じ位置に来る。もちろん、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１８０°分だけ半回転してから１回転するまでは、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態となるように、ガントリＧに対して図１０（ｂ）の角度から図１０（ａ）の角度に緩やかに傾斜させる歳差運動が行われることになる。なお、このＸ線照射部１およびＸ線検出器２の回転が直進終了時でのシングルスキャンに相当する。
【００７３】
つまり、ガントリＧは、ビーム照射角制御部２４（第３実施例の場合には、ガントリティルト部２３）によって、直進開始前でのシングルスキャンのときは、図９（ａ）の角度（θ＝θａ）から図９（ｂ）の角度（θ＝θｂ）に一旦傾斜した後、図９（ｂ）の角度（θ＝θｂ）から図９（ａ）の角度（θ＝θａ）に傾斜する歳差運動を行う。そして、直進開始時から直進終了時の螺旋スキャンのときは、ガントリＧは、図９（ａ）の角度（θ＝θａ）から図１０の角度（θ＝θｂ）に緩やかに傾斜する。さらに直進終了時でのシングルスキャンのときは、図１０（ａ）の角度（θ＝θｂ）から図１０（ｂ）の角度（θ＝θａ）に一旦傾斜した後、図１０（ｂ）の角度（θ＝θａ）から図１０（ａ）の角度（θ＝θｂ）に傾斜する歳差運動を行う。
【００７４】
以上に詳述したように、第３実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、撮影開始直後及び撮影終了直前のＸ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍに対し相対的に回転してから少なくとも１回転するまでの間、すなわちシングルスキャンの間、ビーム照射角制御部２４（第３実施例の場合には、ガントリティルト部２３）によって、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａおよび前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの体軸Ｚに対してそれぞれ常に直角の状態となるので、コーン状Ｘ線ビームＣＢ全体が非撮影対象領域Ｍｂへはみ出すことはない。なお、第３実施例の場合、シングルスキャンは少なくとも１回転するまでの間であったが、少なくとも半回転するまでの間であってもよい。
【００７５】
このように、第３実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚに対して回転する速度が速い場合や、天板３の直進する速度が遅い場合はおろか、シングルスキャンを組み合わせた螺旋スキャンの場合でも、撮影期間中、コーン状Ｘ線ビームＣＢ全体が常に撮影対象領域Ｍａ内に留まり続け、コーン状Ｘ線ビームＣＢが非撮影対象領域Ｍｂへはみ出さないので、非撮影対象領域Ｍｂへの不必要なＸ線曝射を防止することができる。
【００７６】
上述の第３実施例の場合、螺旋スキャン中、ガントリＧおよび天板３などは複雑な歳差運動でもって傾斜されて、ＣＴ撮影が行われる。また、第３実施例のような歳差運動をシングルスキャン中に行う場合には、ガントリティルト部２３に対して、図１中のＸ軸，およびＹ軸を回転駆動させる機構がそれぞれ必要になり、上述のような歳差運動を行わせるべくＸ軸，およびＹ軸の機構をそれぞれ制御しなければいけないので、複雑になる。そこで、第３実施例より有用な実施例として、すなわちそれぞれの機構を制御しなくとも、簡易な歳差運動でもって傾斜することによって、ＣＴ撮影を行うような実施例として、下記の第４実施例が挙げられる。
【００７７】
次にこの発明の第４実施例を図面を参照しながら説明する。図１１は第４実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置を模式的に示す正面図と側面図とであり、図１２は第４実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置におけるコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θの変化を示す模式図である。
【００７８】
先ず、第４実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置を特徴づける構成について、説明する。第４実施例装置は、図１１（ａ）（の正面図）と図１１（ｂ）（の側面図）に示すように、回転リング９の内側にＸ線照射部１およびＸ線検出器２を一体的に動作させる回転フレームＦを備えるとともに、コーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θを変化させるビーム照射角可変手段として、回転リング９と回転フレームＦとをつなぐ傾斜回転軸３１と、傾斜回転軸３１を回転させる回転ギア３２と、回転ギア３２を回転させるピニオン３３と、ピニオン３３を回転させるモータ３４とを備えている。
【００７９】
上述の構成を備えることによって、以下の作用をもたらす。すなわち、モータ３４が駆動することによってピニオン３３が回転して、ピニオン３３の回転に連動してピニオン３３の回転とは逆方向に回転ギア３２が回転する。そして、回転ギア３２の回転によって、傾斜回転軸３１は、図１１（ａ）の矢印ＲＤまたは矢印ＲＥの方向に回転する。傾斜回転軸３１の回転によって、回転フレームＦは体軸Ｚの前後方向に傾斜させられるのに従ってＸ線照射部１とＸ線検出器２と回転フレームＦとが一体的に体軸Ｚの前後方向に傾斜させられて、さらにコーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θが変化するようになっている。
【００８０】
すなわち、第１実施例でも述べたように、回転リング９が回転することによって、Ｘ線照射部１とＸ線検出器２とが被検体Ｍの体軸Ｚの周りを一体的に回転する。回転リング９と回転フレームＦとは傾斜回転軸３１によってつながれているので、回転リング９の回転と傾斜回転軸３１の回転とによって、Ｘ線照射部１とＸ線検出器２とは被検体Ｍの体軸Ｚの周りを回転しながら、体軸Ｚの前後方向に傾斜させられることになる。もちろん、体軸Ｚの周りの回転を止めてＸ線照射部１とＸ線検出器２とを体軸Ｚの前後方向に傾斜させたり、体軸Ｚの前後方向の傾斜を止めてＸ線照射部１とＸ線検出器２とを体軸Ｚの周りの回転をさせることも可能である。
【００８１】
詳述すると、図１１（ａ）の矢印ＲＤの方向に傾斜回転軸３１が回転すると、図１１（ｃ）（の側面図）の矢印ＲＤの方向にＸ線照射部１とＸ線検出器２と回転フレームＦとが一体的に傾斜させられる。同様に、図１１（ａ）の矢印ＲＥの方向に傾斜回転軸３１が回転すると、図１１（ｃ）の矢印ＲＥの方向にＸ線照射部１とＸ線検出器２と回転フレームＦとが一体的に傾斜させられる。
【００８２】
以上より、第１および第３実施例の場合はガントリＧの傾斜によってＸ線照射部１とＸ線検出器２とを一体的に体軸Ｚの前後方向に傾斜させたが、第４実施例の場合はガントリＧを傾斜させずに回転フレームＦの傾斜によってＸ線照射部１とＸ線検出器２とを一体的に体軸Ｚの前後方向に傾斜させることになる。
【００８３】
続いて、コーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θの変化について説明する。Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２と被検体Ｍとの間の相対的な回転の開始時は、図１２（ａ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝θａ）となるように傾斜回転軸３１を回転することによって、回転フレームＦが傾斜させられる。そして傾斜回転軸３１の回転を止めた状態で回転フレームＦを体軸Ｚの周りに少なくとも１回転させると、開始時と同じティルト角度θを保ったまま、回転フレームＦ、Ｘ線照射部１、およびＸ線検出器２は体軸Ｚの周りを一体的に回転する。
【００８４】
上述の１回転の間、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１８０°分だけ半回転するとき、回転フレームＦは開始時と同じティルト角度θを保ったまま回転するので、側面視すると見かけ上は逆向けのティルト角度θ、すなわちティルト角度θ＝θｂとなり、図１０（ｂ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態（θ＝θｂ）となる。もちろん、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が回転を開始してから１８０°分だけ半回転するまでの間も、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態に、すなわち開始時と同じティルト角度θの状態に保たれつつ、側面視すると見かけ上は回転フレームＦは体軸Ｚの前後方向に傾斜される。コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態に保たれるので、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが撮影対象領域Ｍａの後端面と一致する。なお、この（回転フレームＦと）Ｘ線照射部１とＸ線検出器２との回転がシングルスキャンに相当する。
【００８５】
同様に、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１回転するときは、図１０（ａ）に示すように、回転開始時と同じ位置に来る。もちろん、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１８０°分だけ半回転してから１回転するまでは、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態（開始時と同じティルト角度θの状態）に保たれつつ、側面視すると見かけ上は回転フレームＦは体軸Ｚの前後方向に傾斜される。
【００８６】
次に、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の被検体Ｍに対する回転とともに、直進を開始する。このとき傾斜回転軸３１の回転も同時に開始する。そして直進期間中、回転フレームＦの角度（θ＝θａ）から角度（θ＝０）に、さらに角度（θ＝０）から角度（θ＝θｂ）に緩やかに傾斜させて、直進終了時（コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが撮影対象領域Ｍａの前端面にまで直進するとき）には回転フレームＦの角度は角度（θ＝θｂ）になっている。なお、この段落での回転フレームＦの角度は、Ｘ線照射部１が被検体Ｍよりも上でＸ線検出器２被検体Ｍよりも下に位置するときのティルト角度である。
【００８７】
直進終了後は、直進開始時と同様に傾斜回転軸３１の回転を止めたまま回転フレームＦを体軸Ｚの周りに少なくとも１回転させる。もちろん、上述の１回転の間、直進開始時と同様にコーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態（開始時と同じティルト角度θの状態）に保たれるので、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが撮影対象領域Ｍａの前端面と一致する。なお、このＸ線照射部１およびＸ線検出器２の回転が直進終了時でのシングルスキャンに相当する。
【００８８】
つまり、直進開始前でのシングルスキャンのときは、傾斜回転軸３１の回転を止めたまま回転フレームＦを回転させることによって、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａが撮影対象領域Ｍａの後端面と一致する。そして、直進開始時から直進終了時の螺旋スキャンのときは、回転フレームＦは角度（θ＝θａ）から角度（θ＝θｂ）に緩やかに傾斜する。さらに直進終了時でのシングルスキャンのときは、傾斜回転軸３１の回転を止めたまま回転フレームＦを回転させることによって、コーン状Ｘ線ビームＣＢの前側側面ＣＢｂが撮影対象領域Ｍａの前端面と一致する。
【００８９】
以上に詳述したように、第４実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、傾斜回転軸３１の回転と回転リング９の回転とにより、回転フレームＦが体軸Ｚの前後方向に傾斜させられるのに従ってＸ線照射部１とＸ線検出器２と回転フレームＦとが一体的に体軸Ｚの前後方向に傾斜させられる。また直進開始時および直終了時は、それぞれコーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａおよび前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの体軸Ｚに対して直角の状態となっている。また直進開始時および直終了時は、傾斜回転軸３１の回転を止めているので、撮影開始直後及び撮影終了直前のＸ線照射部１とＸ線検出器２が被検体Ｍに対し相対的に回転をしている間、すなわちシングルスキャンのときは、コーン状Ｘ線ビームＣＢの後側側面ＣＢａおよび前側側面ＣＢｂが被検体Ｍの体軸Ｚに対して常に直角の状態となる。したがって、撮影期間中、コーン状Ｘ線ビームＣＢ全体が撮影対象領域Ｍａに留まりつづけ、コーン状Ｘ線ビームＣＢが非撮影対象領域Ｍｂへはみ出さないので、非撮影対象領域Ｍｂへの不必要なＸ線曝射を防止できる。
【００９０】
また、第３実施例では直進開始および直進終了時のシングルスキャンのときは、ガントリＧは傾斜されているが、第４実施例では直進開始および直進終了時のシングルスキャンのときは、わざわざ傾斜回転軸３１を回転させなくとも予め傾斜回転軸３１を傾けたまま状態にするだけで回転フレームＦは同じティルト角度θを保ったまま、側面視では体軸Ｚの前後方向に傾斜させられる。したがって、第４実施例は、簡易な歳差運動でもって傾斜することに関して、第３実施例より有用な実施例である。また、Ｘ軸，およびＹ軸の機構をそれぞれ制御しなくとも、回転リング９と傾斜回転軸３１との機構の制御、すなわちモータ６とモータ３４との制御だけで歳差運動を行わせることができる。
【００９１】
この発明は、上記実施の形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）実施例の場合、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを回転すると同時に被検体Ｍが体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われると同時に、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が体軸Ｚの前後方向に傾斜することにより、コーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θが変化する構成であった。
しかし、図１３に示すように、被検体Ｍは不動のままでＸ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを回転しながら同時に被検体Ｍの体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われると同時にＸ線照射部１およびＸ線検出器２が体軸Ｚの前後方向に傾斜することにより、ティルト角度θが変化する構成の装置、あるいは、図１４に示すように、被検体Ｍが体軸Ｚを回転軸として回転しながら体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われると同時に、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が体軸Ｚの前後方向に傾斜することにより、ティルト角度θが変化する構成の装置が、それぞれ変形例として挙げられる。
【００９２】
また、図１５に示すように、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを回転しながら同時に被検体Ｍの体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われると同時に、被検体Ｍが体軸Ｚの前後方向に傾斜することによりティルト角度θが変化する構成の装置、あるいは、図１６に示すように、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２は完全に不動のままで被検体Ｍが体軸Ｚを回転軸として回転しながら同時に体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われるのに加え、被検体Ｍが体軸Ｚの前後方向に傾斜することによりティルト角度θが変化する構成の装置が、それぞれ変形例として挙げられる。
【００９３】
（２）実施例の場合、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が体軸Ｚの前後方向に傾斜することにより、コーン状Ｘ線ビームＣＢのティルト角度θが変化する構成であった。
しかし、Ｘ線照射部１またはＸ線検出器２を固定しておいて、他方を体軸Ｚの前後方向に動かすことによりティルト角度θが変化する構成の装置や、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２を互いに体軸Ｚの前後方向に逆方向の関係に動かすことによりティルト角度θが変化する構成の装置などが、それぞれ変形例として挙げられる。
【００９４】
（３）実施例の場合、Ｘ線検出器がＩ・Ｉ管を用いた構成であったが、２次元に広がるＸ線検出面には半導体Ｘ線検出素子が縦横にアレイ配列された所謂フラットパネル型Ｘ線センサをＸ線検出器に用いた構成の装置が、変形例として挙げられる。フラットパネル型Ｘ線センサは薄型・軽量であるから、Ｘ線検出器を回転させる構成には特に好適である。
【００９５】
（４）実施例の場合は螺旋スキャンが行われる構成であったが、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを１回転する間は被検体Ｍが停止しており、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の１回転が終わって停止してから、被検体Ｍが体軸Ｚの方向に所定距離だけ直進し、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の回転と被検体Ｍが体軸Ｚの方向の直進が交互に行われるよう構成された非螺旋スキャン式の装置も、変形例として挙げられる。
【００９６】
（５）実施例の場合は放射線がＸ線であったが、この発明の場合、放射線はＸ線に限られることはなく、放射性同位元素やライナックやその他の短波長電磁波など被検体の透過が可能な放射線であれば何でも用いることができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上に詳述したように、請求項１の発明のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、撮影開始時はコーン状放射線ビームの後側側面が被検体の体軸に対して直角となって撮影対象領域の後端面に一致して放射線ビーム全体が撮影対象領域に留まり、撮影進行中、コーン状放射線ビームの照射中心が被検体の体軸に対して直角に移行するまでの間は、コーン状放射線ビーム自体が直進の進行に伴って撮影対象領域の前端側に移動して放射線ビーム全体が撮影対象領域に留まり、また撮影終了時はコーン状放射線ビームの前側側面が被検体の体軸に対して直角になって撮影対象領域の前端面と一致して放射線ビーム全体が撮影対象領域に留まるようコーン状放射線ビームのティルト角度が撮影の進行と連動して変化させられる構成を備えており、放射線断層撮影中、コーン状放射線ビームから非撮影対象領域へのはみ出し領域が従来と比べて少ないので、非撮影対象領域への不必要な放射線曝射を低減することができる。さらに、不必要な放射線曝射の低減に伴って、処理能力（スループット）を高めることができるという効果もある。
【００９８】
また、請求項２のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、ビーム照射角可変手段により、放射線照射手段と放射線検出手段とが一体的に体軸の前後方向に傾斜させられてコーン状放射線ビームのティルト角度が変化する構成を備えており、被検体を傾斜させずにティルト角度を変化させられるので、撮影実行中でも傾斜姿勢をなるべく避けたい人体が被検体となる医療用として好適である。
【００９９】
また、請求項３のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、ビーム照射角可変手段により、被検体が体軸の前後方向に傾斜させられてコーン状放射線ビームのティルト角度が変化する構成を備えており、被検体を傾斜させてティルト角度を変化させられるので、撮影実行中に傾斜姿勢をとらせることが問題にならない人体以外の物体が被検体となる産業用として好適である。
【０１００】
また、請求項４のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、ビーム照射角可変手段により、ガントリが体軸の前後方向に傾斜させられるのに従って放射線照射手段と放射線検出手段とが一体的に体軸の前後方向に傾斜させられて、さらにコーン状放射線ビームのティルト角度が変化する構成を備えており、被検体を傾斜させずにガントリを傾斜させるだけでティルト角度を変化させられるので、撮影実行中でも傾斜姿勢をなるべく避けたい人体が被検体となる医療用として好適である。
【０１０１】
また、請求項５のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、ビーム照射角可変手段により、回転フレームが体軸の前後方向に傾斜させられるのに従って放射線照射手段と放射線検出手段と回転フレームとが一体的に体軸の前後方向に傾斜させられて、さらにコーン状放射線ビームのティルト角度が変化する構成を備えており、被検体を傾斜させずに回転フレームを傾斜させるだけでティルト角度を変化させられるので、撮影実行中でも傾斜姿勢をなるべく避けたい人体が被検体となる医療用として好適である。また、撮影開始直後及び撮影終了直前の放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転をしている間、コーン状放射線ビームの後側側面及び前側側面が被検体の体軸に対してそれぞれ常に直角の状態となる。したがって、放射線断層撮影中、放射線ビーム全体が撮影対象領域内に留まり続け、コーン状放射線ビームが非撮影対象領域へはみ出さないので、非撮影対象領域への不必要な放射線曝射を防止できる。
【０１０２】
また、請求項６の発明のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、撮影開始直後及び撮影終了直前の放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転してから少なくとも半回転するまでの間、ビーム照射角可変手段によってコーン状放射線ビームの後側側面及び前側側面が被検体の体軸に対してそれぞれ常に直角の状態となる。したがって、放射線断層撮影中、コーン状放射線ビーム全体が常に撮影対象領域内に留まり続け、コーン状放射線ビームが非撮影対象領域へはみ出さないので、非撮影対象領域への不必要な放射線曝射を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例装置で使われるコーン状Ｘ線ビームを模式的に示す斜視図である。
【図３】第１実施例装置による螺旋スキャンの実行状況を示す模式図である。
【図４】第１実施例装置におけるコーン状Ｘ線ビームのティルト角度の変化を示す模式図である。
【図５】第１実施例装置によるＸ線断層撮影の進行状況を示すフローチャートである。
【図６】第２実施例装置におけるコーン状Ｘ線ビームのティルト角度の変化を示す模式図である。
【図７】Ｘ線照射部およびＸ線検出器が被検体の体軸に対して１８０°分だけ半回転したときの被検体に対するコーン状Ｘ線ビームの照射の一例を示す模式図である。
【図８】第３および第４実施例装置によるシングルスキャンを組み合わせた螺旋スキャンの実行状況を示す模式図である。
【図９】第３実施例装置におけるコーン状Ｘ線ビームのティルト角度の変化を示す模式図である。
【図１０】第３実施例装置におけるコーン状Ｘ線ビームのティルト角度の変化を示す模式図である。
【図１１】第４実施例装置のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置を模式的に示す正面図と側面図とである。
【図１２】第４実施例装置における直進開始前のコーン状Ｘ線ビームのティルト角度の変化を示す模式図である。
【図１３】変形例での螺旋スキャンとティルト角度変化の状況を示す模式図である。
【図１４】他の変形例での螺旋スキャンとティルト角度変化の状況を示す模式図である。
【図１５】他の変形例での螺旋スキャンとティルト角度変化の状況を示す模式図である。
【図１６】他の変形例での螺旋スキャンとティルト角度変化の状況を示す模式図である。
【図１７】従来装置によるＸ線断層撮影の実行状況を示す模式図である。
【図１８】従来装置のコーン状Ｘ線ビームの照射検出状況を模式的に示す斜視図である。
【図１９】従来装置での撮影対象領域の先端側の撮影状況を示す模式図である。
【図２０】従来装置での撮影対象領域の後端側の撮影状況を示す模式図である。
【符号の説明】
１ …Ｘ線照射部
２ …Ｘ線検出器
３ …天板
４ …Ｘ線管
５ …コリメータ
１０ …回転駆動部
１１ …照射制御部
１３ …天板駆動部
１７ …撮影制御部
１９ …画像再構成部
２３ …ガントリティルト部
２４ …ビーム照射角制御部
２８ …天板ティルト部
Ｍ …被検体
Ｍａ …撮影対象領域
Ｍｂ …非撮影対象領域
ＣＢ …コーン状Ｘ線ビーム
ＣＢａ …後側側面
ＣＢｂ …前側側面
ＣＮ …照射中心
Ｇ …ガントリ
Ｆ …回転フレーム
Ｚ …体軸
θ …ティルト角度

Claims (6)

1. コーン状放射線ビームを被検体に照射する放射線照射手段と、２次元に広がる放射線検出面を有する放射線検出手段とが、被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへは被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するよう構成されているとともに、コーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段からＣＴ像再構成用の放射線検出信号が出力されるよう構成されたコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、被検体の体軸の前後方向に対するコーン状放射線ビームの傾き角度（ティルト角度）を相対的に変化させるビーム照射角可変手段と、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進の開始時はコーン状放射線ビームの後側側面が被検体の体軸に対して直角の状態となり、相対的な直進に伴ってコーン状放射線ビームの照射中心が被検体の体軸に対して直角の状態へ移行するとともに、相対的な直進の終了時はコーン状放射線ビームの前側側面が被検体の体軸に対し直角の状態となるようビーム照射角可変手段を相対的な直進と連動して制御しティルト角度を変化させるビーム照射角制御手段とを備えていることを特徴とするコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
2. 請求項１に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角可変手段は、放射線照射手段と放射線検出手段とを一体的に体軸の前後方向に傾斜させることによりティルト角度を変化させる構成となっているコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
3. 請求項１に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角可変手段は、被検体を体軸の前後方向に傾斜させることによりティルト角度を変化させる構成となっているコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角可変手段は、放射線照射手段と放射線検出手段との外側でこれらを保持するガントリを体軸の前後方向に傾斜させることにより放射線照射手段と放射線検出手段とを一体的に体軸の前後方向に傾斜させてティルト角度を変化させる構成となっているコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
5. 請求項１または請求項２に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角可変手段は、放射線照射手段および放射線検出手段を一体的に動作させる回転フレームを体軸の前後方向に傾斜させることにより放射線照射手段と放射線検出手段とを一体的に体軸の前後方向に傾斜させてティルト角度を変化させる構成となっているコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、ビーム照射角制御手段は次の順序、すなわち（１）放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転を開始してから少なくとも半回転するまでは、コーン状放射線ビームの後側側面が被検体の体軸に対して常に直角の状態となるようにビーム照射角可変手段を制御して、（２）放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進を開始して、（３）被検体の体軸に対する移行を行い、（４）相対的な直進を終了して、（５）放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対し相対的に回転してから少なくとも半回転するまでは、コーン状放射線ビームの前側側面が被検体の体軸に対して常に直角の状態となるようにビーム照射角可変手段を制御する、を順に制御することによって一連の動作を終了することを特徴とするコーンビーム型放射線ＣＴ装置。

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