JP6054116B2

JP6054116B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及び車載用ｘ線コンピュータ断層撮影装置

Info

Publication number: JP6054116B2
Application number: JP2012208608A
Authority: JP
Inventors: 竹規水野
Original assignee: Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: JP2014061171A

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及び車載用Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

一般に、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、患者等の被検体が体を床面に対して水平に伸ばした状態（即ち、横たわった状態）で用いられる。このため、被検体を支持する寝台は、約２．０ｍ程度の長さが必要である。

特開平６−１５４２０２号公報

しかしながら、上記したようなＸ線コンピュータ断層撮影装置では、寝台本体の長さに加えて、寝台を架台本体まで水平動させる距離を考慮して装置本体を設置する必要があるため、かなりの広さの場所でなくてはＸ線コンピュータ断層撮影装置を設置するために必要となる設置面積を確保できないといった不都合がある。

目的は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を設置するために必要となる設置面積を小さくし得るＸ線コンピュータ断層撮影装置及び車載用Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を提供することである。

実施形態のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、架台本体、第１台座及び被検体支持部を備えている。

前記架台本体は、Ｘ線を発生するＸ線管、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器並びに前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を所定の軸を基準として支持する支持機構を少なくとも有する。

前記第１台座は、前記軸が床面に対して３０°乃至６０°の範囲内の所定の角度で交差するよう前記架台本体を床面に対して固定する。

前記被検体支持部は、前記被検体を載置するための寝台と、前記寝台を移動軸に沿って移動可能に支持する寝台支持部と、前記寝台支持部を前記移動軸が前記軸と平行になるよう固定する第２台座とを備える。

一実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成例を示す模式図である。同実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の概略的な構成例を示す模式図である。同実施形態に係る架台本体の回転軸と寝台の移動軸とを示す模式図である。同実施形態に係る被検体支持部の構成例を示す模式図である。同実施形態に係る寝台の変位状態の一例を示す模式図である。同実施形態に係る車載用Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の構成例を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置について説明する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１対として被検体の周囲を回転する回転／回転（ROTATE/ROTATE）方式と、リング状に多数のＸ線検出器が配置され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（STATIONARY/ROTATE）方式と、複数のＸ線管がリング状に配置され、複数のＸ線検出器も同様にリング状に配置された固定／固定（STATIONARY/STATIONARY）方式等様々な方式があり、いずれの方式でも本実施形態を適用可能である。回転／回転方式に関して、１対のＸ線管とＸ線検出器とが回転フレームに搭載された一管球型と、Ｘ線管とＸ線検出器との対が回転フレームに複数搭載されたいわゆる多管球型とがあるが、いずれの型でも本実施形態を適用可能である。Ｘ線検出器に関して、被検体を透過したＸ線をシンチレータ等の蛍光体で光に変換してからフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とがあるが、本実施形態はいずれの形を採用してもよい。

図１は一実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成例を示す模式図である。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、図１に示すように、架台本体１００、被検体支持部２００及び複数のユニットを備えている。架台本体１００は、Ｘ線管１０１、回転フレーム１０２、多列または２次元アレイタイプのＸ線検出器１０３、データ収集回路（以下、ＤＡＳ（Data Acquisition System）と表記）１０４、非接触データ伝送装置１０５、回転部１０７及びスリップリング１０８を備えている。架台本体１００は、図１には図示されない第１台座によって固定される。Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３とは、回転フレーム１０２に、被検体を横断した正反対の位置にマウントされる。回転フレーム１０２は、回転軸ＲＡ周りに回転可能に支持される。回転部１０７は、０．４ｓｅｃ／ｒｏｔａｔｉｏｎのような高速度で、回転フレーム１０２を回転させる。回転部１０７が回転フレーム１０２を回転させている間、被検体は、例えばヘリカルスキャンを実行するために、図示された紙面からまたは紙面に向けて、回転軸ＲＡと平行な図示されない移動軸に沿って移動される。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、更に高電圧発生装置１０９を備えている。高電圧発生装置１０９は、スリップリング１０８を介して、Ｘ線管１０１からＸ線を発生させるための管電圧を供給する。Ｘ線は、被検体に向かって放射される。図１における被検体の円は、被検体の断面領域を表している。Ｘ線検出器１０３は、被検体を透過したＸ線を検出するために、被検体を横切ったＸ線管の反対側に配置されている。Ｘ線検出器１０３は、２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を装備する。ここでは、単一のＸ線検出素子が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。

図１によれば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線検出器１０３から出力された検出信号を処理するための複数のユニットを備えている。ＤＡＳ１０４は、２つの検出器列において各々の列に対する出力信号を、Ｘ線検出器１０３から読出す。ＤＡＳ１０４は、各々のチャンネルからの出力信号を、電圧信号に変換する。ＤＡＳ１０４は、増幅された電圧信号を、デジタル信号に変える。以下、ＤＡＳ１０４から出力されるデータを投影生データと称する。Ｘ線検出器１０３とＤＡＳ１０４とは、予め決定された回転フレーム１回転当たりの投影の総数（以下、ＴＰＰＲ（Total number of Projections Per Rotation）と表記）を処理する構成を備えている。ＴＰＰＲは、少なくとも９００ＴＰＰＲであって、９００ＴＰＰＲと１８００ＴＰＰＲとの間、９００ＴＰＰＲと３６００ＴＰＰＲとの間にある。

上記投影生データは、前処理装置１０６に出力される。上記投影生データは、非接触伝送装置１０５を介して、架台本体１００の外側のコンソールに収容される。前処理装置１０６は、投影生データに対して、感度補正のような特定の補正を実行する。記憶装置１１２は、前処理装置１０６で生じた再構成処理直前のデータである投影データを記憶する。なお、投影データとは、被検体を透過したＸ線の強度に応じたデータ値の集合である。ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集したビューアングルが同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。なお、複数の投影データセットは、複数のビュー番号にそれぞれ対応する。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビューアングル、コーン角、チャンネル番号によって識別される。なお、投影データセットは、記憶装置１１２に記憶された投影データに関する読出制御を実行することにより発生される。記憶装置１１２は、データバスまたは制御バスを通じて、システムコントローラ１１０、再構成装置１１４、入力装置１１５及び表示装置１１６に接続されている。また、記憶装置１１２は、データバスまたは制御バスを通じて、被検体支持部２００を制御するコントローラ２０４にも接続されている。被検体支持部２００は、寝台２０１及び寝台支持部２０２を備えており、回転軸ＲＡと平行な図示されない移動軸に沿って、寝台２０１に載置された被検体を架台本体１００内に挿入する。なお、寝台支持部２０２は、図１には図示されない第２台座によって固定される。

再構成装置１１４は、投影データセットに基づいて、医用画像を再構成する。

図２は同実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の概略的な構成例を示す模式図であり、図３は同実施形態に係る架台本体の回転軸と寝台の移動軸とを示す模式図であり、図４は同実施形態に係る被検体支持部の構成例を示す模式図であって、図５は同実施形態に係る寝台の変位状態の一例を示す模式図である。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、概略的には図２に示すように、架台本体１００、第１台座１５０及び被検体支持部２００を備えており、被検体支持部２００は、寝台２０１、寝台支持部２０２及び第２台座２０３を更に備えている。

架台本体１００は、上記した複数のユニットを備えており、寝台２０１に載置された被検体が撮影領域に挿入されると、当該被検体の頭部、肺野、腹部など検査に必要な部位をＸ線でスキャンする。

第１台座１５０は、架台本体１００の回転軸ＲＡが床面に対して９０°未満の所定の角度で交差するよう架台本体１００を床面に対して固定する。即ち、第１台座１５０は、架台本体１００が床面に対して斜め方向になるよう架台本体１００を固定するものである。なお、架台本体１００の回転軸ＲＡと床面とが成す角度は、好ましくは、３０°乃至６０°の範囲内の角度であり、より好ましくは４５°である。

寝台２０１は、被検体を載置するためのものであり、具体的には、図４に示すように、被検体が着座する座台２０１Ａと、被検体を支持する背もたれ部２０１Ｂとを有する。即ち、寝台２０１は、椅子の形状をしており、被検体が着座した状態での検査を可能にする。また、寝台２０１は、シートベルトなどの図示されない被検体固定部を更に有する。被検体固定部は、被検体を寝台２０１に固定するものであり、これにより、被検体の姿勢を一定の状態に保持したまま被検体を架台本体１００に挿入することが可能になる他、被検体の寝台からの落下などを防止することも可能になる。

寝台支持部２０２は、寝台２０１を移動軸に沿って移動可能に支持する。寝台支持部２０２は、上記したコントローラ２０４から出力される移動信号の入力を受け付ける機能を有しており、コントローラ２０４からの移動信号の入力を受け付けると、当該入力を受け付けた移動信号に応じて、寝台２０１を移動軸に沿って昇降移動させる。上記移動信号は、寝台２０１を昇降移動させるための信号である。なお、寝台２０１が移動可能な範囲、つまり、寝台２０１が昇降移動可能な距離は、基本的には、寝台支持部２０２の長さに依存する。

ここで、図３を参照しながら、架台本体１００の回転軸ＲＡと寝台２０１の移動軸との関係について補足的に説明する。図３に示すように、回転軸ＲＡと床面とが成す角度がαであると仮定した場合、移動軸と床面とが成す角度はαとなるよう、つまり、回転軸ＲＡと床面とが成す角度と同値として設計する必要がある。即ち、回転軸ＲＡと移動軸とは平行な関係であるとして設計する必要があり、後述する第２台座２０３は、移動軸が回転軸ＲＡと平行になるように寝台支持部２０２を固定する必要がある。

寝台支持部２０２は、寝台２０１を移動軸に沿って移動可能に支持する他に、寝台２０１を回動可能にも支持する。具体的には、寝台支持部２０２は、図５に示すように、寝台２０１の座台２０１Ａ及び背もたれ部２０１Ｂを一体として所定の角度に傾斜させる機能を有する。つまり、寝台支持部２０２は、上記したコントローラ２０４から出力される回動信号の入力を受け付ける機能も有しており、コントローラ２０４からの回動信号の入力を受け付けると、当該入力を受け付けた回動信号に応じて、座台２０１Ａ及び背もたれ部２０１Ｂを一体として所定の角度に傾斜させる。上記回動信号は、座台２０１Ａ及び背もたれ部２０１Ｂを一体として所定の角度に傾斜させる信号である。なお、座台２０１Ａ及び背もたれ部２０１Ｂを回動させる機能は、いわゆるチルト撮影や、骨盤部や下肢部をスキャンするときに用いる。

第２台座２０３は、寝台支持部２０２を移動軸が架台本体１００の回転軸ＲＡと平行になるよう、つまり、架台本体１００と被検体支持部２００とが９０°の角度をもって交差するよう固定する。

以上説明した一実施形態によれば、架台本体１００と、架台本体１００の回転軸ＲＡが床面に対して９０°未満の所定の角度で交差するよう架台本体１００を床面に対して固定する第１台座１５０と、座台２０１Ａ及び背もたれ部２０１Ｂを有する寝台２０１、寝台２０１を移動軸に沿って移動可能に支持する寝台支持部２０２、及び寝台支持部２０２を移動軸が架台本体１００の回転軸ＲＡと平行になるよう固定する第２台座２０３を含む被検体支持部２００とを備えた構成により、被検体を寝台に横たえた状態で架台本体に挿入してスキャンするのではなく、被検体を寝台に着座させた状態で架台本体に挿入してスキャンすることが可能となるため、従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置に比べて、装置本体を設置するために必要となる設置面積を小さくすることができる、つまり、寝台本体及び寝台の移動に起因した設置面積の増大を低減させることができる。

また、架台本体１００が床面に対して斜め方向になるよう架台本体１００を固定するため、従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置に比べて、装置本体の高さも低くすることができる。

以上のように、装置本体を設置するために必要となる設置面積を小さくすることができ、且つ装置本体の高さも低くすることができることから、従来のように広い検査室でなくともＸ線コンピュータ断層撮影装置を設置することが可能になる。例えば、図６に示すように、診療車などの車両に装置本体を積載することも可能になる。これにより、設備が完備された病院や診療所などに患者（被検体）が赴かなくとも、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を用いた検査を行うことが可能となる。

更に、寝台２０１が座台２０１Ａ及び背もたれ部２０１Ｂを有する椅子の形状をとっているため、例えば、寝台に自力で乗ることができない患者を寝台に載置するときに、従来のように患者の体全体を持ち上げる必要がなく、患者の両脇を後ろから抱えるなどして患者を寝台に容易に載置することができる。また、寝台２０１が座台２０１Ａ及び背もたれ部２０１Ｂを有する椅子の形状をとっているため、従来のように被検体の重量を床面に対して垂直方向に受けるのではなく、被検体の重量を床面に対して斜め方向に受けることができ、寝台の耐荷重を低く抑えることができる他、寝台のだれに対する剛性確保の設計を容易に行うことができる。

また、寝台２０１の移動軸が、床面に対して斜め方向になるよう固定された架台本体１００の回転軸ＲＡと平行になるよう、第２台座２０３は寝台支持部２０２を固定する。そのため、従来被検体を架台本体に挿入するために必要であった２つの移動機構、具体的には、被検体を寝台に載置した後に架台本体の回転軸にあわせるよう寝台を上下動させ、その後、寝台を床面に対して水平動させて被検体を架台本体に挿入するために必要な上下動と水平動とを行う２つの移動機構を、斜め方向に昇降移動するといった１つの移動機構に統合することができる。

また、寝台２０１を上昇させるときにのみ電力を用い、寝台２０１を下降させるときには被検体の自重を利用するようにして寝台２０１の昇降移動を実現させるよう寝台支持部２０２を設計することも可能である。これにより、寝台２０１の昇降移動にかかる最大電流を抑制することが可能となり、寝台支持部２０２に用いられる電動部品の定格を下げることができる他、寝台２０１の昇降移動にかかる電力を抑制することもできる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…架台本体、１０１…Ｘ線管、１０２…回転フレーム、１０３…Ｘ線検出器、１０４…データ収集回路、１０５…非接触データ伝送装置、１０６…前処理装置、１０７…回転部、１０８…スリップリング、１０９…高電圧発生装置、１１０…システムコントローラ、１１２…記憶装置、１１４…再構成装置、１１５…入力装置、１１６…表示装置、１５０…第１台座、２００…被検体支持部、２０１…寝台、２０１Ａ…座台、２０１Ｂ…背もたれ部、２０２…寝台支持部、２０３…第２台座、２０４…コントローラ、ＲＡ…回転軸。

Claims

Ｘ線を発生するＸ線管、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器並びに前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を所定の軸を基準として支持する支持機構を少なくとも有する架台本体と、
前記軸が床面に対して３０°乃至６０°の範囲内の所定の角度で交差するよう前記架台本体を床面に対して固定する第１台座と、
前記被検体を載置するための寝台と、前記寝台を移動軸に沿って移動可能に支持する寝台支持部と、前記寝台支持部を前記移動軸が前記軸と平行になるよう固定する第２台座とを備える被検体支持部と
を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記寝台は、
前記被検体が着座する座台と、
前記被検体を支持する背もたれ部と
を具備したことを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記寝台支持部は、
前記寝台を昇降移動させることで前記被検体を前記架台本体に挿入することを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記寝台支持部は、
前記寝台を回動可能に支持し、前記寝台の座台及び背もたれ部を一体として所定の角度に傾斜させることを特徴とする請求項２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
車両に積載される車載用Ｘ線コンピュータ断層撮影装置であって、
前記車載用Ｘ線コンピュータ撮影装置本体は、
Ｘ線を発生するＸ線管、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器並びに前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を所定の軸を基準として支持する支持機構を少なくとも有する架台本体と
前記軸が床面に対して３０°乃至６０°の範囲内の所定の角度で交差するよう前記架台本体を床面に対して固定する第１台座と、
前記被検体を載置するための寝台と、前記寝台を移動軸に沿って移動可能に支持する寝台支持部と、前記寝台支持部を前記移動軸が前記軸と平行になるよう固定する第２台座とを備える被検体支持部と
を具備することを特徴とする車載用Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。