JP4751657B2

JP4751657B2 - 医用イメージング装置における対象物の位置合わせのためのシステム及び方法

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Publication number: JP4751657B2
Application number: JP2005206463A
Authority: JP
Inventors: ラタンジ・シン・ソハル; ヴィカス・モハンラオ・デサイ
Original assignee: ジェネラルエレクトリックカンパニー
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: EP1618846B1; JP2006026413A; EP1618846A1; CN1725095B; CN1725095A; US20060018438A1; US7281849B2

Description

本発明は一般的に云えば医用イメージング装置に関するものであり、より具体的には、Ｘ線イメージング装置、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング装置及び／又は磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置のような医用イメージング装置における位置合わせシステムに関するものである。

医用イメージング装置は典型的にはイメージャ及び発生器を含んでいる。患者又は検査対象物が、撮像するためにイメージャと発生器との間に配置される。位置決め装置及び可視光を放出する照準装置、例えばレーザが、医用イメージング装置の中心軸線に対して患者の身体を位置合わせするのに役立つ。医用イメージング装置に対する患者又は検査対象物の位置合わせは、例えば、容認可能な画像を得るために必要とされる繰返しの数を減らし、且つ患者が受ける放射線量を減らす為に重要である。

対象物の位置合わせのために医用イメージング装置で使用される既知のレーザは、イメージャ側レーザ及びＸ線発生器側レーザを含んでいる。これらのレーザはまた、一体化したレーザ又は取外し可能なレーザとすることができる。更に、例えば、十字形型レーザ及びドット（点）型レーザのような異なるレーザ出力形状を与えることができる。

撮像プロセス中に医用イメージング装置の周りの人々に当たる散乱放射線の量を最少にするため、イメージャは典型的には患者の上方に設置され且つ発生器は患者の下方に設置される。レーザはイメージャ側に設置される。その理由は、イメージャ側に設置されなかった場合、発生器側からのレーザ・ビームがテーブルに当たり、患者には当たらないからである。

イメージャ側では、レーザは視野（ＦＯＶ；field of view ）内に配置することはできない。と云うのは、ＦＯＶ内に配置すると、画像内にアーティファクトが生じる恐れがあるからである。従って、レーザはイメージャの縁より外側に配置される。更に、既知の設計では、十字形を生成するために２つのレーザが使用され、その十字形はＸ線照射の照準を検査対象物に合わせるために使用される。両方のレーザは、イメージャから或る特定の距離の所に十字形を形成するように交差するビームを放出する。イメージャ側でのＦＯＶが発生器側でのＦＯＶよりも大きいので、これらのレーザはまた充分な距離隔てて位置決めしなければならない。これは、十字形パターンが形成される距離を増加させる。そこでレーザ・ビームの交差が生じる距離を最小にするために、レーザのスパンを大きくしている。しかしながら、レーザのスパンを大きくすると、発生器を越えてレーザ放射の漏れが増大する。これは、例えば、発生器の周りに居る人に対して有害である。

発生器側レーザ・システムでは、患者が放射線源に接近して配置されないので、遅い交差(late intersection) が容認できることがある。しかしながら、イメージャ側レーザの場合には、医師が患者を発生器よりもイメージャに一層接近させて保持する傾向が多いので、遅い交差は不利である。

ドット型レーザ・システムでは、ドットは、例えば身体を位置決めするとき見失う傾向がある。従って、ドットを用いて対象物を位置合わせすることは、十字形パターンよりも一層困難である。更に、ドット型レーザ・システムでは、ＦＯＶ内に部分的反射器が使用される。ところで、イメージャの入口におけるＸ線はかなり弱くなっているので、イメージャ近くの物体は小さくても、Ｘ線発生器の方へより接近しているときの同じ物体によって生じるアーティファクトと比べて、かなりのアーティファクトを生じさせる。従って、イメージャ側レーザは一般的に取外し可能な型式であって、該レーザを使用した後に取り外して、アーティファクトを低減することができるようになっている。これはオペレータにとって余分な操作であり、撮像プロセスに余分な時間と煩雑さが加わる。取外し可能な型式のレーザの場合でも、ドット型レーザは、所定の距離に十字形を形成する十字形型レーザと比べて、自由空間全体を通じて中心軸線に対する基準を提供するので好ましい場合が多い。
米国特許第６７３９７５１号

従って、医用イメージング装置用の既知の位置合わせシステムは典型的には、使用するのが困難であり、且つ撮像プロセス全体に余分な時間を加える。

本発明の一実施形態では、医用イメージング装置用の位置合わせシステムを提供する。位置合わせシステムは可視光源と反射器を含んでおり、可視光源は医用イメージング装置の視野内に可視光ビームを投射するように構成されており、また反射器は該投射された可視光ビームを医用イメージング装置の中心軸線に沿って差し向けるように構成されている。

本発明の別の実施形態では、医用イメージング装置内に位置合わせ基準を提供するための方法を提供する。本方法は、医用イメージング装置の視野内に単一の可視放射ビームを投射する段階を含む。本方法は更に、この投射された可視放射ビームを医用イメージング装置の中心軸線に沿って差し向ける段階を含む。

本発明の様々な実施形態では、医用イメージング装置における対象物の位置合わせのためのシステム及び方法を提供する。医用イメージング装置は、例えば、Ｘ線イメージング装置、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング装置及び／又は磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置である。

図１は、本発明の模範的な実施形態による対象物の画像を得るために使用される医用イメージング装置を例示する。本発明の一実施形態では、医用イメージング装置はＸ線イメージング装置１００である。Ｘ線イメージング装置１００は対象物１０２を検査するために使用される。医用イメージング装置は、反射器１０４と、Ｘ線格子１０６と、イメージャ入口１０８と、位置合わせシステム１１０と、可視光（又は放射）源１１２と、イメージャ１１４と、Ｘ線発生器１１６とを含んでいる。本発明の一実施形態では、可視光源１１２はレーザ源であり、また位置合わせシステム１１０はレーザ支援位置合わせシステムである。Ｘ線発生器１１６を含むＸ線発生器側は、Ｘ線ビームを検査対象物１０２に差し向ける。対象物１０２を通過した後のＸ線ビームは、イメージャ１１４に入射する。イメージャ１１４は対象物１０２の画像を形成する。イメージャ側は、Ｘ線格子１０６を持つイメージャ１１４と、イメージャ入口１０８とを含んでいる。Ｘ線格子１０６は、イメージャ１１４に到達する散乱放射線を低減し及び／又は防止するために使用される。Ｘ線格子１０６は異なる材料、例えば、鉛で構成することができる。可視光源１１２はイメージャの視野の外側でイメージャ側に取り付けられる。可視光源１１２はＸ線イメージング装置のＦＯＶ内にレーザ・ビームを投射する。反射器１０４はＸ線格子１０６とイメージャ入口１０８との間に取り付けられている。反射器１０４は少なくとも１つの角度を付けた反射面を持つ。可視光源１１２と反射器１０４とを含んでいる位置合わせシステム１１０は、可視光ビームを投射してＸ線イメージング装置１００の中心軸線１１８に沿って差し向けるために使用される。

図２は、本発明の模範的な実施形態による医用イメージング装置用の位置合わせシステム１１０を例示する。本発明の一実施形態では、医用イメージング装置はＸ線イメージング装置である。位置合わせシステム１１０は可視光源１１２と反射器１０４とを含んでいる。可視光源１１２は医用イメージング装置のＦＯＶ内に可視光ビーム２０６を投射するように構成されている。反射器１０４は該投射された可視光ビーム２０６を医用イメージング装置の中心軸線１１８に沿って差し向けるように構成されている。可視光源１１２はＦＯＶの外側に、例えば、Ｘ線イメージング装置１００の側部上に設けられて、発散する十字形ビーム２０６を放出する。ビーム２０６は反射器１０４の能動反射面２０２で反射されて、対称な発散する十字形パターンを形成する。受動反射面２０４は、レーザ・ビーム２０６を反射する際には機能しない。

一実施形態では、Ｘ線イメージング装置１００内の可視光源１１２は、二重円筒十字形レンズを持つ単一のレーザを含んでいる。可視光源１１２は医用イメージング装置のＦＯＶの外側に配置されるように構成される。可視光源１１２は医用イメージング装置に取外し可能に接続するか又は医用イメージング装置に永久的に接続することが可能である。

図３は、本発明の模範的な実施形態による少なくとも１つの角度を付けた反射面を持つ反射器１０４を例示する。一実施形態における反射器１０４は、例えば薄いポリマーで構成された円板部分を含む。この円板部分を構成するために使用されるポリマーの例は、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレン、ガラス、及びこのような低減衰の他の材料である。円板部分を製造するために使用されるプロセスの例は、真空成形、射出成形、及び熱成形である。円板は一様な厚さである。円板は突起３０２を含み、突起３０２は１つ又は複数の側面が角度を付けてある（すなわち、傾斜している）。その傾斜の角度は、可視光源１１２によって投射されたビーム（図２参照）が医用イメージング装置の中心軸線１１８（図２参照）に沿って差し向けられるように構成されている。本発明の一実施形態では、突起３０２の表面は全ての側面で約４５°傾斜し、円板部分は厚さ約０．５ｍｍのポリカーボネートで構成される。ポリカーボネートの円板部分上には、厚さ約２０ミクロン未満の金属を、例えば、プラズマ促進化学蒸着（ＰＥ−ＣＶＤ）又は蒸着によって堆積して、９０％より大きい鏡面反射率が得られるようにする。ポリカーボネート円板上に堆積することのできる金属の例は、アルミニウム、金、銀、水銀及び銅である。一実施形態では、ＦＯＶ全体に沿ってアルミニウム被膜を設ける。アルミニウム被膜は、反射率に影響を及ぼさない保護層で被覆することができる。保護層として用いられる模範的な材料には、例えば、Plasil（商標）及びGlipoxan（商標）のような重合化層が挙げられる。Plasil（商標）は、バルザース社(Balzers Inc.)から入手できるProtec（商標）の重合化層である。Plasil（商標）は、液体単量体ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）から作られる。

本発明の別の実施形態では、反射器１０４は、アルミニウムを被覆したポリカーボネートによって与えられるのと同じ反射率を与える反射性の（例えば、光沢のある）面を持つアルミニウム板で構成することができる。

図４は、本発明の模範的な実施形態による反射器１０４の異なる面に対するＸ線の方向を例示する。例えば、１ｍｍのポリカーボネートによって与えられるＸ線濾波作用は、０．１ｍｍのアルミニウムによって与えられるＸ線濾波作用と等価である。従って、０．５ｍｍの厚さのポリカーボネートの円板部分は、０．０５ｍｍのアルミニウムと等価な濾波作用を行う。更に、１０ミクロンのアルミニウム被膜は、０．０１ｍｍのアルミニウムの濾波作用を付加することになる。従って、円板についての全体の濾波作用は、０．０６ｍｍのアルミニウムと等価な濾波作用である。

一実施形態における反射器１０４の平面状の面４０２は厚さが０．０６ｍｍである。従って、前に述べたように、それは０．０６ｍｍに等しいアルミニウム等価濾波作用を行う。反射器１０４の傾斜した面４０４もまた０．０６ｍｍの厚さを持つ。しかしながら、濾波作用は傾斜した面４０４で最大になる。というのは、４５°の傾斜の場合、ピタゴラスの定理を使用すると、傾斜した面４０４内をＸ線が進行する距離は（０．０６^２＋０．０６^２）^１／２＝０．０８４７ｍｍになる。従って、傾斜した面４０４は０．０８４７ｍｍのアルミニウムと等価な濾波作用を行う。従って、反射器１０４により生じることのあるアルミニウムの濾波作用の最大の差は、０．０８４７−０．０６＝０．０２４７のアルミニウムと等価な濾波作用である。この濾波作用の差は、撮像中に視覚的に検出可能なものではない。

本発明の別の実施形態では、反射器１０４の能動反射面２０２だけが金属化され、受動反射面２０４には何ら蒸着はされない。この場合でも、最大と最小のアルミニウム等価濾波作用の差は、０．０３４７ｍｍのアルミニウムと等価である。

図５は、本発明の模範的な実施形態による医用イメージング装置のイメージャの断面図を示す。Ｘ線を濾波するためにフィルタ部分５０２（例えば、フィルタ・シート）が使用される。フィルタ部分５０２のために使用される材料の例は、平面状のポリカーボネート及び赤色アクリルである。本発明の一実施形態では、フィルタ部分５０２の厚さは約２ｍｍであり、その結果として０．２ｍｍのアルミニウムと等価な濾波作用を生じる。本発明のこの実施形態では、反射器１０４は０．０７ｍｍの平均アルミニウム等価濾波作用を持つ。従って、既知の格子１０６の幅は約０．２７ｍｍだけ短くすることが可能である。格子の厚さの減少による濾波作用の減少は、フィルタ部分５０２及び反射器１０４によって補償される。本発明の一実施形態では、可視光源１１２の断面は約１２ｍｍ×１３ｍｍであり、また可視光源１１２の長さは約２５ｍｍである。

距離Ａは格子１０６の外面とフィルタ部分５０２との間のギャップである。本発明の一実施例では、Ａは約２４ｍｍである。また、距離Ｂはフィルタ部分５０２の外面とイメージャ入口１０８との間のギャップである。或る既知のＸ線イメージング装置では、Ｂは約２６ｍｍである。

図６は、位置合わせシステム１１０を例示するブロック図である。位置合わせシステム１１０は投射手段６０２と方向付け手段６０４とを含んでいる。投射手段６０２は、本書で述べたように医用イメージング装置のＦＯＶ内に可視放射ビームを投射する。模範的な投射手段６０２は可視光源、例えば、二重円筒十字形レンズを持つレーザである。方向付け手段６０４は、投射された可視光ビームを、本書で述べたように医用イメージング装置の中心軸線１１８に沿って差し向ける。模範的な方向付け手段６０４は、図１及び図３に関して述べたような反射器１０４である。

図７は、本発明の模範的な実施形態に従って医用イメージング装置内に位置合わせ基準を設けるための方法を例示する流れ図である。段階７０２で、単一のレーザ・ビームを医用イメージング装置のＦＯＶ内に投射する。次いで段階７０４で、反射器１０４を使用して、投射されたレーザ・ビームを医用イメージング装置の中心軸線に沿って差し向ける。次いで、ビームを中心軸線に沿って差し向けた後に形成される十字形の基準マークを使用して、例えば、検査対象物を位置決めする。

本発明の様々な実施形態では、画像品質に認識し得るほどの影響を及ぼさず且つビームの中心軸線を通じて十字形型レーザ位置決め及び／又は照準基準を提供するような、医用イメージング装置における位置合わせのための一体化した及び取外し可能なイメージャ側十字形基準の両方を提供する。

本発明を様々な特定の実施形態について説明したが、当業者には本発明が特許請求の範囲に記載の精神及び範囲内で変更して実施できることが認められよう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の模範的な実施形態によるＸ線イメージング用の医用イメージング装置を例示するブロック図である。本発明の模範的な実施形態による医用イメージング装置用の位置合わせシステムを例示するブロック図である。本発明の模範的な実施形態による少なくとも１つの角度を付けた反射面を持つ反射器を例示するブロック図である。本発明の模範的な実施形態による反射器の異なる面に対するＸ線の方向を例示するブロック図である。本発明の模範的な実施形態による医用イメージング装置のイメージャの断面図である。本発明の模範的な実施形態による位置合わせシステムを例示するブロック図である。本発明の模範的な実施形態に従って医用イメージング装置内に位置合わせ基準を設けるための方法を例示する流れ図である。

符号の説明

１００Ｘ線イメージング装置
１０４反射器
１０６Ｘ線格子
１０８イメージャ入口
１１０位置合わせシステム
１１２可視光源
１１４イメージャ
１１８中心軸線
２０２能動反射面
２０４受動反射面
２０６可視光ビーム
３０２突起
４０２平面状の面
４０４傾斜した面
５０２フィルタ部分

Claims

Ｘ線源（１１６）と、
Ｘ線格子（１０６）と、
イメージャ（１０８）と、
前記イメージャ（１０８）の視野の外側に配置され、十字形可視光ビームを投射するように構成されている可視光源（１１２）と、
前記イメージャ（１０８）の視野内において、前記イメージャ（１０８）と前記Ｘ線源（１１６）との間に配置され、少なくとも１つの角度を付けた反射面（２０２）を含む、前記Ｘ線格子（１０６）よりも低減衰の材料で構成された反射器（１０４）と、
前記Ｘ線格子（１０６）と前記Ｘ線源（１１６）との間に配置され、Ｘ線を濾波する、前記Ｘ線格子（１０６）よりも低減衰の材料で構成されたフィルタ（５０２）と、
を含み、
前記反射器（１０４）が、前記十字形可視光ビームを前記フィルタ（５０２）を通して前記Ｘ線源（１１６）側に差し向けるように構成されている、
Ｘ線イメージング装置。
前記可視光源（１１２）は発散する十字形可視光ビームを投射するように構成されており、前記Ｘ線装置に永久的に接続されている、請求項１記載のＸ線イメージング装置。
前記可視光源（１１２）は単一のレーザを含んでいる、請求項１又は２に記載のＸ線イメージング装置。
前記反射器（１０４）は複数の反射面を含んでいる、請求項１乃至３のいずれかに記載のＸ線イメージング装置。
前記反射器（１０４）はポリマーで構成された突起（３０２）を含んでいる、請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線イメージング装置。
前記反射器（１０４）はポリマーで構成された一様な厚さの板部分を含んでいる、請求項５に記載のＸ線イメージング装置。
前記フィルタが、平面状のポリカーボネート及び赤色アクリルであり、前記反射器（１０４）は一様な厚さの反射面（２０２）を含んでいる、請求項５に記載のＸ線イメージング装置。
前記反射器（１０４）は、反射率に影響を及ぼさない保護層で被覆されたアルミニウム被膜が設られたポリカーボネートで構成された突起（３０２）を含んでいる、請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線イメージング装置。
前記突起（３０２）は４５°傾斜した側面を有しており、前記反射器（１０４）は真空金属化反射面を含んでいる、請求項５乃至８のいずれかに記載のＸ線イメージング装置。
前記反射器（１０４）が、前記Ｘ線格子（１０６）と前記フィルタ（５０２）との間に配置され、発散する前記十字形可視光ビームを前記フィルタ（５０２）を通して前記Ｘ線源（１１６）側に差し向けるように構成されている、請求項１乃至９のいずれかに記載のＸ線イメージング装置。