JP5670057B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係わり、特に、Ｘ線ビームの照射範囲を制限するＸ線コリメータに関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、被検者にＸ線を照射するＸ線管装置と被検者を挟んで対向配置される検出器とで撮影系を形成し、Ｘ線管装置と検出器とからなる撮影系を被検者の回りを回転させ、複数ビューの被検者透過Ｘ線信号検出し、この透過Ｘ線信号に基づき画像処理装置にて被検者の断層像を生成するものである。

Ｘ線管装置は、管内で回転支持されるターゲットに電子ビームを当てＸ線を生成するものであるが、電子ビームにより与えられるエネルギーのほとんどは熱エネルギーに変換される。したがって、ターゲット、およびターゲットの支持部材の温度は上昇するため、熱膨張し、これによりＸ線焦点（電子ビームがターゲットに当たる位置）が移動する。この移動方向はターゲットの回転軸方向（一般的にはＸ線管装置と検出器の回転軸と平行）である。

撮影中にＸ線焦点が移動した場合、画像アーチファクトの要因になるため、Ｘ線焦点の移動を補正する必要がある。この補正技術としては、例えば、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術では、スロットと称する円周方向に異なる開口幅の貫通孔を有したコリメータバーを、焦点の移動量に合わせてモータ駆動により回転させることによって、Ｘ線焦点の移動を補正する構成となっている。すなわち、特許文献１に記載の技術では、複数形成される溝を適宜選択することによって、一つのコリメータバーで複数のスライス厚に対応可能な構成とすると共に、その傾斜角度を調整することにより焦点移動を補正する構成となっている。

また、特許文献２には、スライドレールに沿って移動可能に保持したコリメータを、送りねじ機構を用いて調整する構成を備えることにより、Ｘ線焦点の移動を補正する技術が開示されている。

特許第２７３１０４６号 特許第４２３７３０１号

特許文献１に記載の技術では、断面形状がＸ線の入射側と出射側でＸ線ビームのファン角度に合わせて溝の幅が異なる扇形状の溝が円周方向に複数個配列されるコリメータバーを用いることが必須の構成となっている。このために、円柱形状のコリメータバーの中心軸を通る貫通孔を、当該コリメータバーの周側面に高精度で複数個形成する必要があり、その製作には高度な加工技術を要することが懸念されている。すなわち、高度の加工技術を要するコリメータバーを作製するために、コリメータバーの製造コストが大幅に上昇してしまうことが懸念される。

一方、Ｘ線発生源であるＸ線管装置を交換した場合、Ｘ線管装置には個体差があるために、Ｘ線管装置の取り付けの後に、その取り付け部に配置される調整機構を調整し、Ｘ線管装置の取り付け位置を調整することが一般的である。しかしながら、近年のＸ線ＣＴ装置やスキャン技術の進展により、Ｘ線ビームの大出力化や連続出力化（大熱容量化）が要望され、このようなＸ線ビーム出力の要望に対応するためにＸ線管装置が大型化している。さらには、撮影系の高速回転化もなされており、撮影時にＸ線管装置には１０Ｇ〜２０Ｇもの力が印加されるようになっている。このために、従来の調整機構を用いたＸ線ビームの照射方向やＸ線ビーム幅の正確な調整を行うことが非常に困難なものとなっており、数μｍ単位でＸ線ビームの照射方向やＸ線ビーム幅の補正を簡易に行うことが可能な技術が切望されている。

しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、Ｘ線管装置の交換に伴う補正技術に対しては何ら考慮されていない。

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、熱膨張等によるＸ線管装置の焦点移動に起因した画像アーチファクトの低減と、Ｘ線管装置の交換に伴う焦点位置の補正とを簡易な機構で行うことが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

前記課題を解決すべく、電子ビームの衝突により該衝突位置をＸ線焦点としたＸ線ビームを発生する回転陽極を有するＸ線管と、前記Ｘ線管と対向配置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線管のＸ線ビーム照射面側に配置され、前記Ｘ線ビームの照射範囲を制限するコリメータとを備えるＸ線ＣＴ装置であって、前記コリメータは、前記Ｘ線ビームの照射範囲を少なくとも前記回転陽極の回転中心軸方向に制限する一対の平行配置された遮蔽板を有し、前記一対の遮蔽板の間隔を制御し、前記Ｘ線ビームの照射範囲を調整させる第１の調整機構と、前記一対の遮蔽板の間隔を保持した状態で、該一対の遮蔽板の位置を前記回転陽極の回転中心軸方向に調整する第２の調整機構とを備えるＸ線ＣＴ装置である。

本発明によれば、熱膨張等によるＸ線管装置の焦点移動に起因した画像アーチファクトの低減と、Ｘ線管装置の交換に伴う焦点位置の補正とを簡易な機構で行うことができる。

本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

本発明の実施形態１のＸ線ＣＴ装置の全体構成を説明するための図である。 本発明の実施形態１のＸ線ＣＴ装置におけるコリメータの概略構成を説明する斜視図である。 図２に示す矢印Ｄ方向からの平面図である。 本発明の実施形態１のＸ線ＣＴ装置におけるコリメータの制御部の概略構成を説明するための図である。 本発明の実施形態１のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線管装置の焦点移動補正の動作概要を説明するための図である。 本発明の実施形態２のＸ線ＣＴ装置におけるコリメータの概略構成を説明する斜視図である。 図６に示す矢印Ｇ方向からの平面図である。 本発明の実施形態２におけるコリメータの制御部の概略構成を説明するための図である。 従来のＸ線ＣＴ装置における撮影動作を説明するための図である。 本発明の実施形態２のＸ線ＣＴ装置における撮影動作を説明するための図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。

〈実施形態１〉
図１は本発明の実施形態１のＸ線ＣＴ装置の全体構成を説明するための図であり、以下、図１に基づいて、実施形態１のＸ線ＣＴ装置の全体構成を説明する。なお、実施形態１のＸ線ＣＴ装置は、コリメータ１及びその制御部を除く他の構成は従来のＸ線ＣＴ装置と同様の構成となるので、以下の説明ではコリメータ１及びその制御部について詳細に説明する。また、本発明のコリメータ１の適用範囲はＸ線ＣＴ装置に限定されることはなく、他のＸ線撮影装置にも適用可能である。

図１から明らかなように、実施形態１のＸ線ＣＴ装置はＸ線ビームを発生するＸ線管装置１０１と、Ｘ線管装置１０１の照射面側に配置されＸ線ビームの照射範囲を制限するコリメータ１と、Ｘ線管装置１０１に対向配置されるＸ線検出器１０２とで撮影系が形成される。該撮影系は回転体１０３に収納され、該回転体１０３と共に高速回転される。また、回転体１０３には電源１０４、１０５と、錘１０６も収納される構成となっている。該回転体１０３は床面に立設される筐体１０７に回転可能に取り付けられ、モータ１０８により高速回転され、架台１０９に搭載される被検者１１２の周囲３６０度からの回転撮影を可能としている。

被検者１１２の周囲３６０度から撮影されたＸ線像は画像処理装置１１０で周知の再構成演算等が行われて被検者１１２の断層像や３次元像等が生成され、モニタ１１１に表示される。

図２は本発明の実施形態１のＸ線ＣＴ装置におけるコリメータの概略構成を説明する斜視図であり、図３は図２に示す矢印Ｄ方向からの平面図である。以下、図２及び図３に基づいて、実施形態１のコリメータ１の構成について説明する。

図２及び図３から明らかなように、実施形態１のコリメータ１では、基台２上に形成される立設部に補償フィルタ４が設置される。この補償フィルタ４は被検者に対する照射Ｘ線量を調整するものである。６はモータ（焦点移動補正駆動用）であって、後述する可動プレート１４を駆動するためのものである。モータ６はステッピングモータ、もしくは位置制御機能を有したサーボモータが好適である。１２は焦点移動量検出器であって、実施形態１においては、１２ａ、１２ｂの２つの検出器を有している。焦点移動量検出器１２は基台２に設けられている。１０は送りネジであって、８はこの送りネジ１０と組み合わされるナットである。この送りネジ１０はモータ６の出力軸に接続されている。

可動プレート１４上には直動ガイド１８、２２が固定されており、これら直動ガイド１８、２２に案内されるブロック１６、２０は、基台２の底面に固定されている。２４はモータ（スライス厚切替駆動用）であって、このモータ２４の出力軸は可動プレート１４の底面に回転自在に支持された回転部材２６と接続されている。モータ２４はモータ６と同様にステッピングモータ、もしくは位置制御機能を有したサーボモータが好適である。２８は回転部材であって、回転部材２６と同様に可動プレート１４の底面に回転自在に支持されている。これら回転部材２６、回転部材２８には遮蔽板であるコリメータブレード３０、コリメータブレード３２の両端がそれぞれ回転自在に接続されている。３４、３６、３８は回転部材２６、回転部材２８の回転角度を検出するセンサであり、スライス厚をモニタリングする。特に、実施形態１においては、センサ３４、３６は回転部材２６及び回転部材２８の回転角度すなわちスライス厚を選定するセンサであり、各スライスに対応するセンサ３４、センサ３６を個々に選択することで所定のスライス厚が選定される。また、センサ３８はリミット用のセンサとして用いる構成となっている。

すなわち、実施形態１のコリメータ１においては、Ｘ線ＣＴ装置の回転体に固定される基台２にはＸ線管装置から照射されたＸ線ビームが通過する長方形の開口部が形成され、該開口部のＸ線管装置側（図２中の上側）に補償フィルタ４が配置される構成となっている。また、基台２のＸ線検出器側（図２中の下側）には、周知のスライド機構（摺動機構）である平行配置される一対の直道ガイド１８、２２に沿って摺動するブロック１６、２０が固定される構成となっている。該ブロック１６、２０に対応する直道ガイド１８、２２は可動プレート１４に固定される構成となっている。このとき、実施形態１においては、直道ガイド１８、２２の配置方向はＸ線管装置が備える回転陽極の回転中心軸方向であり、この配置位置は開口部を除く領域とする。このような構成とすることにより、回転体に固定される基台２に対して、可動プレート１４を回転陽極の回転中心軸方向に移動可能な構成としている。なお、実施形態１においては、可動プレート１４に直道ガイド１８、２２を配置し、基台２にブロック１６、２０を配置する構成としたが、これに限定されることはなく、その逆の配置あるいは組み合わせて配置する構成であってもよい。

また、実施形態１のコリメータ１においては、基台２の開口部を除く領域すなわちＸ線ビームが照射されない領域にはモータ６が固定され、該モータ６の出力軸である回転軸に、直道ガイド１８、２２と平行に配置される周知の送りねじ１０が接続される構成となっている。該送りねじ１０は可動プレート１４に固定されるナット８に螺合される構成となっている。この構成により、モータ６の回転に応じて、基台２に対して可動プレート１４を図中の矢印Ａで示す方向すなわち直道ガイド１８、２２の延在方向に移動制御可能な構成としている。なお、実施形態１においては、モータ６の回転軸に送りねじ１０を直接接続する構成としたが、これに限定されることはなく、例えば、周知の減速機構を介して送りねじ１０を配置する構成であってもよい。

また、実施形態１においては、可動プレート１４のＸ線管装置側（図２中の上側）には、後述する一対のコリメータブレード（遮蔽板）の間隔を制御するためのモータ２４が配置されている。このとき、図２及び図３に示すように、可動プレート１４のＸ線検出器側に配置される円形状の平板である回転部材２６がモータ２４の回転軸に固定される構成となっている。また、図３に示すように、その中心位置でモータ２４に支持される回転部材２６の周辺部には、該回転中心に対して対称をなす位置に一対のコリメータブレード３０、３２の一端が可動可能にそれぞれ支持される構成となっている。

コリメータブレード３０、３２の他端は、可動プレート１４の開口部に対して反対側に配置される回転部材２８の周辺部に可動可能に支持される構成となっている。このとき、実施形態１の回転部材２８は回転部材２６と同じ円形状の平板を用い、その中心位置が可動プレート１４に回動可能に支持される構成となっている。このときの回転部材２６、２８へのコリメータブレード３０、３２の取り付けは、当該コリメータブレード３０とコリメータブレード３２とが平行となるように配置される。さらには、コリメータブレード３０、３２は、回転部材２６と回転部材２８との回転中心を結ぶ直線と平行となるように配置される。

このような構成とすることによって、回転部材２６をモータ２４で矢印Ｂに示すように回動させ、当該回転部材２６の回動によりコリメータブレード３０、３２の平行を維持した状態で斜動させ、２つのコリメータブレード３０、３２の間隔を矢印Ｃで示す方向に任意に調整させる構成となっている。その結果、コリメータ１を通過するＸ線ビームのスライス方向の照射幅すなわちＸ線ＣＴ装置におけるスライス幅を所定の値に設定可能とする。すなわち、実施形態１のコリメータでは、Ｘ線ビームを遮蔽する一対のコリメータブレード３０、３２を２つの回転部材２６、２８との間に架け渡して設置することにより、回転部材２６、２８の回動に応じた開口幅にコリメータブレード３０、３２を移動させる構成としている。

また、実施形態１のコリメータ１においては、回転部材２６、２８の外周部にその一部を取り除いた切り欠けを形成しておき、該回転部材２６、２８の外周部分に配置したセンサ３４、３６の選択で回転部材２６、２８の回転角を検出する構成としている。また、回転部材２６、２８にリミット用の切り欠きを設け、このリミット用の切り欠き部分を各センサ３４、３６、３８で検出した場合には、モータ２４をリミット動作させることによって、コリメータブレード３０、３２の可動範囲を超えた回転部材２６、２８の回動を防止する構成としてもよい。このように、実施形態１においては、センサ３４、３６、３８を回転部材２６、２８の回転角を検出するための回転角センサとして用いると共に、リミットセンサとしても用いることが可能である。ただし、実施形態１では、２つのセンサ３４、３６を用いる場合について説明するが、スライス厚の設定数に応じてセンサ数を増設してもよい。

このように、実施形態１のコリメータでは、モータ６を回転させると、基台２に対して可動プレート１４が矢印Ａ方向に移動する。また、モータ２４を駆動すると、回転部材２６と回転部材２８とが矢印Ｂ方向に回転し、これに伴いコリメータブレード３０とコリメータブレード３２との間隔が矢印Ｃ方向に移動する。すなわちモータ２４を回転させることによりＸ線束（Ｘ線ビーム）の厚み（Ｘ線スライス厚：図３の紙面上下方向）を変えることが出来る。

次に、図４に本発明の実施形態１のＸ線ＣＴ装置におけるコリメータ１の制御部の概略構成を説明するための図を示し、以下、図４に基づいて、実施形態１のコリメータ１における遮蔽動作を説明する。

図４に示すように、実施形態１のＸ線ＣＴ装置では、被検者１１２を挟んでＸ線管装置（Ｘ線管）１０１とＸ線検出器１０２とが対向配設される構成となっている。Ｘ線管装置１０１からはファン状（扇状）のＸ線束（Ｘ線ビーム）５４が照射される。ここで、実施形態１のコリメータ１はＸ線管装置１０１のＸ線照射口近傍に設けられる。

また、図４において、６０は焦点移動量演算部であって、焦点移動量検出器１２からの信号が入力される。この焦点移動量演算部６０内部には差動増幅器６０ｄを備えている。この焦点移動量演算部６０には上位の制御装置（図示略）からの遠心力による焦点移動量信号６１と補正信号６５とが入力され、この焦点移動量信号６１と補正信号６５とにより差動増幅器６０ｄの出力ゲインを調整できるようになっている。この遠心力による焦点移動量信号はＸ線ＣＴ装置の架台の寸法形状、Ｘ線管装置１０１とＸ線検出器１０２の回転速度によって変化するものである。このため、予め遠心力による焦点移動量を求め、且つパターンテーブル化しておき、撮影中には上記回転速度を適時検出することで遠心力による焦点移動を最適に補正するための焦点移動量信号６１を焦点移動演算部６０に入力することができる。なお、このパターンテーブルを用いた構成が最も簡易な構成であるが、この構成に限定されることはない。

６２は焦点移動量駆動制御部であって、モータ６（焦点移動補正駆動用）を制御する。６４はスライス厚検出部であって上位の制御装置（図示略）からのスライス厚指令信号を受け、またセンサ３４、センサ３６、センサ３８の信号が入力される（上記モニタリング）。６６はスライス厚駆動制御部であってスライス厚検出部６４と接続され、モータ２４（スライス厚切替駆動用）を制御する。以上の説明において、焦点移動量検出器１２はＸ線ビーム５４の端部に位置し、二つの検出器１２ａ、１２ｂにＸ線が当たる（入射する）構成となっている。これら二つの検出器１２ａ、１２ｂに入射するＸ線量は、Ｘ線管装置１０１の熱膨張、もしくはＸ線管装置１０１やコリメータ位置を固定する図示を省略した部材の熱膨張によって、Ｘ線焦点が移動することになるので変化する。この移動量は、予め求めておきパターンテーブル化しておくことで、Ｘ線ＣＴ装置の運転パターンに応じた熱膨張による最適な焦点移動量信号を求めることが出来る。なおこの手法は、図４のアンプすなわち差動増幅器６０ｄのゲインを変更することで実現できる。

これにより、焦点移動量演算部６０に入力される熱膨張による焦点移動量信号を差動増幅することにより、焦点移動補正できる信号を焦点移動駆動制御部６２に与えることが出来る。

すなわち、実施形態１のＸ線ＣＴ装置では、焦点移動量検出器１２を構成する２つの検出器１２ａ、１２ｂの出力に基づいて、焦点移動演算部６０がＸ線管装置の備える回転陽極の移動を検出する構成となっている。従って、実施形態１のＸ線ＣＴ装置における回転陽極の移動に伴うＸ線照射位置の補正動作では、まず、回転陽極の回転軸方向に並設配置される一対の検出器１２ａ、１２ｂの出力を焦点移動量演算部６０の備える差動増幅器６０ａ、６０ｂでそれぞれ増幅する。この増幅された検出器出力は、差動増幅器６０ｃの差動入力にそれぞれ入力され、検出器１２ａ、１２ｂの出力の差分に応じた差分出力が差動増幅器６０ｄに出力される。差動増幅器６０ｄでは遠心力による焦点移動量信号６１で出力ゲインが補正された差分信号が出力され、この補正された差分信号が焦点移動量演算部６０からの焦点移動量信号として出力される。

ここで、焦点移動量演算部６０からの焦点移動量信号に基づいて、焦点移動量駆動制御部６２がモータ６を制御して、基台２に対する可動プレート１４の位置を移動させる。これにより、可動プレート１４に搭載される一対のコリメータブレード３０、３２はその間隔を保持した状態で可動プレート１４と共に移動することとなるので、後に詳述するように、Ｘ線ビーム５４の照射位置が補正されることとなる。

なお、実施形態１の焦点移動量演算部６０では、周知のアナログ回路を用いて焦点移動量を算出する構成としたが、これに限定されることはない。例えば、検出器１２ａ、１２ｂで検出された信号をアンプ６０ａ、６０ｂで増幅した後にデジタル信号に変換し、得られた検出値を周知の比較演算することによって、回転陽極の移動量すなわちＸ線焦点位置の移動量を推定する構成であってもよい。

一方、被検者１１２のスライス厚すなわち被検者１１２の体軸方向におけるＸ線ビーム５４の広がり幅の制御動作では、まず、図示しない操作卓からのスライス厚の指定により生成されるスライス厚指令信号６３がスライス厚検出部６４に入力される。この入力により、スライス厚検出部６４はセンサ３４、３６の内からスライス厚指令信号６３に対応したセンサを選択する。次に、スライス厚検出部６４がスライス厚駆動制御部６６にモータ２４の駆動制御信号を出力する。この駆動制御信号に基づいて、スライス厚駆動制御部６６は選択されたセンサの出力が検出されるまでモータ２４を駆動する。これにより、コリメータブレード３０とコリメータブレード３２との対向する辺の間隔である開口幅が、スライス厚指令信号６３に対応したスライス厚に設定される。

このとき、実施形態１のコリメータ１では、Ｘ線管球の劣化等に伴うＸ線管装置１０１の交換時におけるＸ線ビーム５４の照射位置を補正する機構を備える構成となっている。特に、実施形態１のコリメータ１では、検出器１２ａ、１２ｂ、焦点移動量演算部６０、焦点移動量駆動制御部６２、及び可動プレート１４を可動させるモータ６からなるＸ線ビーム５４の照射位置を補正する機構と、センサ３４、３６、３８、スライス厚検出部６４、スライス厚駆動制御部６６、及び回転部材２６、２８を回転させコリメータブレード３０、３２の間隔を所定間隔に設定するモータ２４からなるＸ線ビーム５４の照射幅を調整する機構とがそれぞれ独立している。

従って、実施形態１のコリメータ１においては、Ｘ線管装置１０１の交換時における補正機構として、従来から備えるＸ線管装置１０１の取り付け部における調整機構に加えて、補正量を指定する補正信号６５を差動増幅器６０ｄに出力する手段を備える構成となっている。この補正信号６５を生成する機構としては、例えば、操作卓等の入力装置からの補正量の指定に基づいて、図示しない上位の制御装置が補正信号６５を生成し、差動増幅器６０ｄ及びスライス厚検出部６４に出力する。

このような構成とすることにより、従来の調整機構を用いてＸ線管装置１０１の取り付け位置の調整を行った後に、実施形態１の補正機構を用いて、Ｘ線ビーム５４の照射位置の調整を行うことにより、Ｘ線ビーム５４の照射位置を数μｍ程度の精度で調整することが可能となるので、Ｘ線管装置１０１の交換前後であっても得られるＸ線ＣＴ画像の再現性を向上させることができる。

図５は本発明の実施形態１のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線管装置の焦点移動補正の動作概要を説明するための図であり、特に、図５（ａ）はＸ線焦点が移動していないときのＸ線ビーム５４と検出器１０２の位置関係を説明するための図であり、図５（ｂ）はターゲット１００が熱膨張により点線から実線の位置に移動した場合におけるＸ線ビーム５４と検出器１０２の位置関係を説明するための図である。

以下、図１〜図５（ａ）（ｂ）に基づいて、実施形態１のコリメータ１における熱膨張に伴うＸ線焦点の移動に対する補正動作について説明する。まず、図５（ａ）に示すように、Ｘ線管装置１０１に熱膨張によるＸ線焦点の移動が生じていない状態においては、検出器１２ａ、１２ｂから出力され差動増幅器６０ａ、６０ｂで増幅された検出信号に基づいた差動信号が差動増幅器６０ｃから出力されることとなる。このとき、熱膨張に伴うＸ線焦点の移動が生じていない状態では、図５（ａ）に示すように、回転陽極のターゲット１００で発生したＸ線はＸ線ビーム５４としてＸ線管装置１０１から照射され、コリメータブレード３０、３２でその照射幅がスライス厚で指定されたＸ線ビーム５４の幅に制限される。該コリメータブレード３０、３２を通過したＸ線ビーム５４は被検者１１２を透過した後に、４列分の検出器幅を有するＸ線検出器１０２に入射され、当該投影角におけるＸ線像として検出される。

一方、図５（ｂ）に示すように、点線で示す位置から実線で示す位置への熱膨張に伴う回転陽極のターゲット１００の移動によりＸ線焦点が矢印Ｅで示すように移動した場合、移動後のＸ線焦点で発生したＸ線ビーム５４も矢印Ｅで示す方向に移動する。このＸ線ビーム５４の移動により、検出器１２ａ、１２ｂの出力が変化することとなり、焦点移動量演算部６０からＸ線ビーム５４の移動量に応じた補正量の信号が焦点移動量駆動制御部６２に出力される。入力された補正量に基づいて、焦点移動量駆動制御部６２がモータ６を制御し、可動プレート１４と共にコリメータブレード３０、３２を、図５（ｂ）中に点線で示す位置から実線で示す位置まで矢印Ｆで示す方向に移動させることにより、Ｘ線ビーム５４のスライス厚を変化させることなく４列分の検出器幅を有するＸ線検出器１０２に入射されるように補正される。

以上説明したように、実施形態１のＸ線装置におけるコリメータでは、Ｘ線ビーム５４の照射幅（スライス厚）を制限する２つのコリメータブレード３０、３２を可動プレート１４に搭載し、その開口幅の調整をモータ２４で制御する開口幅の制御機構（第１の調整機構）を設けると共に、該可動プレート１４を開口幅の調整方向と平行な方向に移動させるために、Ｘ線ビームの照射方向をモータ６で制御する照射方向の制御機構（第２の調整機構）を設ける構成としている。このとき、実施形態１のコリメータ１では、コリメータブレード３０、３２の開口幅の制御を行うモータ２４の回転制御と、可動プレート１４の位置制御を行うモータ６の回転制御とを独立して行う構成となっているので、熱膨張等によるＸ線管装置の焦点移動に起因した画像アーチファクトの低減と、Ｘ線管装置の交換に伴う焦点位置の補正とを簡易な機構で行うことができる。

なお、実施形態１のＸ線ＣＴ装置においては、焦点移動量検出器１２が基台２に固定して配置されている場合について説明した。この構成では、可動プレート１４を焦点移動のために矢印Ａ方向に移動した場合であっても、焦点移動量検出器１２に入射するＸ線束と焦点移動量検出器１２との位置関係はズレを生じる。従って、実施形態１では、焦点移動を補正する演算を焦点移動量演算部６０で行い、この補正された値に基づいて以降の焦点移動を検出する構成となっている。

ただし、焦点移動量検出器１２の取り付け位置は基台２に限定されることはなく、焦点移動量検出器１２を可動プレート１４に固定する構成であってもよい。この場合には、焦点移動量検出器１２ａ、１２ｂの差分をゼロとする信号を焦点移動量演算部６０で演算することより、焦点移動量検出器１２を基台２に取り付けた場合と同様の効果を奏する。

〈実施形態２〉
図６は本発明の実施形態２のＸ線ＣＴ装置におけるコリメータの概略構成を説明する斜視図であり、図７は図６に示す矢印Ｇ方向からの平面図である。ただし、実施形態２のコリメータは、コリメータブレード３０、３２の開口幅を検出するロータリーエンコーダ６８からなる検出手段を設けた構成が異なるのみで、他の構成は実施形態１と同様の構成となる。従って、以下の説明では、ロータリーエンコーダ６８からなる検出手段について詳細に説明する。

図６及び図７に示すように、実施形態２のコリメータにおいても、基台２には補償フィルタ４、可動プレート１４が設けられている。可動プレート１４はモータ６の出力軸に連結された送りネジ１０、ナット８により移動する。可動プレート１４には回転部材２６、回転部材２８が回転支持され、さらに、これら回転部材２６と回転部材２８とには２つのコリメータブレード３０とコリメータブレード３２とが接続される。

３４、３６は回転部材２６及び回転部材２８の回転角度、すなわちスライス厚を選定するセンサであり、各スライスに対応するセンサ３４、センサ３６を個々に選択することで所定のスライス厚が選定される。なお、実施形態２ではセンサ３４、センサ３６の２つのセンサが配設されるが、スライス厚の設定数に合わせてセンサを増設することも出来る。

ここで、可動プレート１４に設けられるコリメータブレード３０、３２の開口幅を検出する検出器は、例えばロータリーエンコーダ６８である。実施形態２における開口幅の検出機構では、回転部材２８に接続されるプーリ７２と、ロータリーエンコーダ６８に接続されるプーリ７０とを備え、プーリ７０とプーリ７２とをベルト７４などの動力伝達要素にて接続することで回転部材２８とロータリーエンコーダ６８が連結される。これらを介してロータリーエンコーダ６８にて回転部材の回転角度を常時モニタリングし、結果としてコリメータブレード３０、３２の開口幅をモニタリングする構成としている。なお、実施形態２のコリメータ１では、ロータリーエンコーダ６８を用いて回転部材２８の回転角を検出する構成としたが、例えば周知のロータリーポテンショメータでも良く、回転角度を検出できるセンサならばいずれの角度検出センサを用いてもよい。また、ロータリーエンコーダ６８と回転部材２８との連結も、プーリ７０、７２と動力伝達要素であるベルト７４とで行なう構成としたがこれに限定されることはなく、回転部材２８とロータリーエンコーダ６８を直接連結しても良く、適正に連結されればいずれの方式でもよい。
実施形態２のコリメータ１では、図７に示すように、モータ６を回転駆動させると、基台２に対して可動プレート１４が矢印Ａで示す方向に移動する。また、モータ２４を駆動すると、回転部材２６、回転部材２８が矢印Ｂで示す方向に回転し、この回転動作に伴いコリメータブレード３０とコリメータブレード３２とで制限される開口幅が矢印Ｃで示す方向に調整される。すなわち、実施形態２においても、モータ２４を回転されることによりＸ線ビームの厚みを変えることが出来る。

このように、実施形態２では、前述するセンサ３４、３６による予め設定されたスライス厚の選択の他に、ロータリーエンコーダ６８による任意のスライス厚の選択も可能な構成となっている。

図８は本発明の実施形態２におけるコリメータの制御部の概略構成を説明するための図である。ただし、実施形態２のＸ線装置におけるコリメータ１の制御部では、ロータリーエンコーダ６８の出力と回転部材２６に設けた検出器３４、３６の出力、及び補正信号６７に基づいて、スライス厚検出部６４がコリメータブレード３０、３２の開口幅を制御する構成を除く他の構成は実施形態１と同様となる。従って、以下の説明では、ロータリーエンコーダ６８の出力と検出器３４、３６の出力、及び補正信号６７に基づいたスライス厚検出部６４における制御動作について詳細に説明する。

図８に示すコリメータの制御ブロック図においても、実施形態１と同様に、１０１はＸ線管装置であって、被検者１１２を挟んで検出器１０２が対向配設される。５４はＸ線管装置１０１から照射されるファン状のＸ線ビームである。コリメータ１はＸ線管装置１０１のＸ線照射口近傍に設けられる。

６０は焦点移動量演算部であって、焦点移動量検出器１２からの信号が入力される。この焦点移動量演算部６０内部には差動増幅器が備えられている。６２は焦点移動量駆動制御部であって、モータ６（焦点移動補正駆動用）を制御する。

６４はスライス厚検出部であって上位の制御装置（図示略）からのスライス厚指令信号を受けて設定スライス厚に対応したスライス厚センサ（センサ３４、センサ３６）が点呼するようにスライス厚駆動制御部６６よりモータ２４を制御動作させる。さらには、実施形態２のスライス厚検出部６４では、角度検出センサであるロータリーエンコーダ６８で回転部材２８の回転角度を常時検出することにより、所定スライス厚が適切に選択されているかを監視する。なお、角度検出センサであるロータリーエンコーダ６８の検出出力に基づいたスライス厚検出部６４の制御動作の詳細については、後述する。

また、実施形態１と同様に、焦点移動量検出器１２はＸ線ビーム５４の端部に位置し、二つの検出器１２ａ、１２ｂにＸ線が当たる（入射する）ようになっている。Ｘ線管装置１０１の熱膨張によってＸ線焦点が移動することにより、検出器１２ａ、１２ｂに入射するＸ線量は変化する。焦点移動量検出器１２で検出された熱膨張による焦点移動量信号を焦点移動量演算部６０にて差動増幅することにより、焦点移動補正できる信号を焦点移動駆動制御部６２に与えることが出来る。

また、モータ２４を駆動すると、回転部材２６と回転部材２８に連結されたコリメータブレード３０とコリメータブレード３２との間隔すなわち開口幅が自在に調整できる。このとき、実施形態２では、スライス厚を選定するためのセンサとしてロータリーエンコーダ６８を用いているので、回転部材２６、２８の回転角度を自由に制御動作可能となる。その結果、Ｘ線スライス厚を無段階に自由に選択することが出来るようになる。

さらには、実施形態２のコリメータ１では、Ｘ線管球の劣化等に伴うＸ線管装置１０１の交換時におけるＸ線ビーム５４の照射位置及び照射幅（スライス厚に相当）を補正する機構を備える構成となっている。特に、実施形態２のコリメータ１では、検出器１２ａ、１２ｂ、焦点移動量演算部６０、焦点移動量駆動制御部６２、及び可動プレート１４を可動させるモータ６からなるＸ線ビーム５４の照射位置を補正する機構と、センサ３４、３６、３８、スライス厚検出部６４、スライス厚駆動制御部６６、及び回転部材２６、２８を回転させコリメータブレード３０、３２の間隔を所定間隔に設定するモータ２４からなるＸ線ビーム５４の照射幅を調整する機構とがそれぞれ独立している。さらには、Ｘ線ビーム５４の照射位置（の補正量）と照射幅とはそれぞれモータ６及びモータ２４の回転角に応じた量となるので、差動増幅器６０ｄ及びスライス厚検出部６４にそれぞれ補正値を設定することにより、該補正値に対応したＸ線ビーム５４の照射位置及び照射幅に得ることが可能となる。

従って、実施形態２のコリメータ１においては、Ｘ線管装置１０１の交換時における補正機構として、従来から備えるＸ線管装置１０１の取り付け部における調整機構に加えて、補正量を指定する補正信号６７を差動増幅器６０ｄ及びスライス厚検出部６４に出力する手段を備える構成となっている。この補正信号６７を生成する機構としては、例えば、図示しない操作卓等の入力装置からの補正量の指定に基づいて、図示しない上位の制御装置が補正信号６７を生成し、差動増幅器６０ｄ及びスライス厚検出部６４に出力する。

このような構成とすることにより、従来の調整機構を用いてＸ線管装置１０１の取り付け位置の調整を行った後に、実施形態１の補正機構を用いて、Ｘ線ビーム５４の照射位置及び照射幅の調整を行うことにより、Ｘ線ビーム５４の照射位置及び照射幅を数μｍ程度の精度で調整することが可能となるので、Ｘ線管装置１０１の交換前後であっても得られるＸ線ＣＴ画像の再現性を向上させることができる。

特に、実施形態２のコリメータでは、Ｘ線ビーム５４の照射幅の調整も可能となるので、実施形態１の効果に加えて、コリメータ１とＸ線焦点位置との距離が異なることに伴って生ずるＸ線スライス厚のズレを調整できるという格別の効果を得ることができる。

次に、図９に従来のＸ線ＣＴ装置における撮影動作を説明するための図を、図１０に本発明の実施形態２のＸ線ＣＴ装置における撮影動作を説明するための図を示し、以下、図６〜図１０に基づいて、実施形態２のＸ線ＣＴ装置における撮影動作を説明する。

ノーマルスキャン方式にて特定の患部７６を撮影する際に、従来のコリメータでのスライス厚の選択方式は、予め設定された段階的なＸ線スライス厚から操作者が適宜選択する構成となっている。このような段階的なスライス厚の選択では、図９（ａ）に示すように、患部７６すべてにＸ線ビーム５４を照射できず、患部７６すべての画像データを検出器１０２にて得ることが出来ない場合がある。このような場合、従来のＸ線ＣＴ撮影では、図９（ｂ）に示すように、次に大きいＸ線スライス厚すなわち患部７６を含む大きめのスライス厚を選択し、患部７６を含む領域にＸ線ビーム５４を照射して患部７６の周囲を含む画像データをすべて取得することとなる。この場合には、図９（ｂ）からも明らかなように、Ｘ線ビーム５４が被検者１１２の患部７６以外の組織にも照射されるいわゆる無効被曝が生じることとなる。

これに対して実施形態２のＸ線ＣＴ装置では、コリメータブレード３０、３２の開口幅すなわちスライス厚を制御する回転部材２８の回転角をロータリーエンコーダ６８で計測する構成となっている。さらには、このロータリーエンコーダ６８の計測出力に基づいて、スライス厚検出部６４が無段階に回転部材２６、２８の回転角を制御する構成となっている。従って、実施形態２のコリメータでは、コリメータブレード３０、３２の開口幅が無段階で制御可能となる。

その結果、実施形態２におけるコリメータでは、図１０に示すように、任意の厚さで自由にＸ線スライス厚を選択できるため、患部７６の大きさに合わせた適正なＸ線ビームを照射することが出来る。すなわち、被検者１１２の様々な患部の大きさに合わせて自由にＸ線スライス厚を適宜選択可能となるため、被検者１１２への被曝低減が可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

１……コリメータ、２……基台、４……補償フィルタ、６、２４……モータ
８……ナット、１０……送りネジ、１２……焦点移動量検出器
１２ａ、１２ｂ……検出器、１４……可動プレート、１６、２０……ブロック
１８、２２……直動ガイド、２６、２８……回転部材
３０、３２……コリメータブレード、３４、３６、３８……センサ、５４……Ｘ線束
６０……焦点移動量演算部、６０ａ〜６０ｄ……差動増幅器
６２……焦点移動量駆動制御部、６４……スライス厚検出部
６６……スライス厚駆動制御部、６８……ロータリーエンコーダ、７０、７２……プーリ
７４……ベルト、７６……関心領域、１００……ターゲット、１０１・・・Ｘ線管装置
１０２・・・Ｘ線検出器、１０３・・・回転体、１０４、１０５・・・電源
１０７・・・筐体、１０８・・・モータ、１０９・・・架台、１１０・・・画像処理装置
１１１・・・モニタ、１１２・・・被検者

Claims (1)

1. 電子ビームの衝突により該衝突位置をＸ線焦点としたＸ線ビームを発生する回転陽極を有するＸ線管と、前記Ｘ線管と対向配置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線管のＸ線ビーム照射面側に配置され、前記Ｘ線ビームの照射範囲を制限するコリメータとを備えるＸ線ＣＴ装置であって、
   前記コリメータは、前記Ｘ線ビームの照射範囲を少なくとも前記回転陽極の回転中心軸方向に制限する一対の平行配置された遮蔽板を有し、前記一対の遮蔽板の間隔を制御し、前記Ｘ線ビームの照射範囲を調整させる第１の調整機構と、
   前記一対の遮蔽板の間隔を保持した状態で、該一対の遮蔽板の位置を前記回転陽極の回転中心軸方向に調整する第２の調整機構と、
   前記Ｘ線管と前記第1の調整機構との間に設置され、照射Ｘ線量を調整する補償フィルタと、を備え、
   前記第１の調整機構は、前記Ｘ線ビームから外れた位置に配設される２つの回転部材と、
   前記２つの回転部材をそれぞれ回転可能に支持するとともに、一方の回転部材を回転駆動させるブレード駆動手段とを有し、
   前記一対の遮蔽板は、前記回転部材の回転中心に対し対称をなす位置に配置され、２つの前記回転部材の間を接続し、
   前記第２の調整機構は、前記第１の調整機構が搭載される可動プレートと、
   前記可動プレートに搭載され、当該可動プレートを前記回転陽極の回転中心軸方向に駆動するプレート駆動手段とを有し、
   前記プレート駆動手段は、前記可動プレートに固定され、前記回転陽極の回転中心軸方向に延在する直動ガイドと、前記直動ガイドをその延在方向に移動させる移動機構と、を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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