JPH1066688A

JPH1066688A - Ｘ線断層撮影装置

Info

Publication number: JPH1066688A
Application number: JP9204788A
Authority: JP
Inventors: Barnard M Gordon; ゴードン、バーナード・エム
Original assignee: Analogic Corp
Current assignee: Analogic Corp
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、螺旋走査可能なＸ線断層撮影装置
を提供する。【解決手段】患者用テーブルと、この患者用テーブル
の周りに配設され、前記テーブルを横切る仮想平面内で
回転可能なＸ線断層撮影手段を備えるＸ線断層撮影装置
において、前記テーブルと前記断層撮影手段を支持する
支持手段と、前記断層撮影手段を、連続的に回転させる
と同時に前記テーブルの少なくとも一部と軸的に平行に
移動させ、前記Ｘ線断層撮影手段が作動している間、前
記テーブルの前記一部を含む所定空間内で螺旋走査させ
る駆動手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、概ねＸ線断層撮影
装置に関し、詳しくは、ＣＡＴスキャン操作に適した装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＡＴスキャン（コンピューター・軸断
層撮影）は、長年にわたり使用されている。概略的に
は、該システムは、人体を通過する単一面内で、異なる
角度から、多様な、断面の、スライスＸ線写真をとっ
て、操作される。結果は、数理的に編集されて該面にお
ける人体の断面イメージが作られる。一つの形態での、
これらのＸ線写真を作るには、Ｘ線源と検知器列が、選
択された面内で患者の周囲を回転する環状ヨークの対向
する側に配置される。

【０００３】スキャンニングにおいての重要な配慮は、
断層撮影器材を、回転中、および、多数のスキャンと患
者のコースにわたり、正確で、一致した整列にさせるこ
とにある。誤整列または動きは、スキャン全体のデータ
にマイナスの影響を与える。この要素を処理するため
に、ＣＡＴスキャン装置の製造者は、断層撮影器材を装
着する重量のあるヨークを含め、非常に大型で、重い機
械を作っている。この重さの取扱は、装置の残部に重量
を付加し、大型装置を要求する。

【０００４】これら機械の余分なサイズと重量の一つの
分かれは、患者の体重がヨークの重量や他の回転部材よ
りも遥かに軽量であるので、患者取扱い装置の条件であ
る。したがって、固定のヨークに対し、患者を所望の位
置に正しく位置させるために、可動の患者用テーブルが
用いられており、さらに、これが、装置のサイズと重量
に貢献している。

【０００５】これら機械のサイズと重量にいっそう貢献
するものとしては、Ｘ線源への電力を回転装置へ供給す
る問題である。初期に用いられた二つのアプローチは、
回転中、絶えずスイープする電機ブラシ、または、スリ
ップリングと、ヨークの回転をほぼ１回転に制限する延
長ケーブルであった。

【０００６】不幸にも、ブラシのアプローチは、検知器
の非常に過敏な出力信号に崩壊的な電気干渉を発生し
た。この干渉のいくつかは、シールドを用いることで減
少できる。しかしながら、ブラシがヨークの大きな全周
を回転するので、シールドは、高価なものとなる。ま
た、シールドは、大型化し、重量化の原因になる。より
正確な機械は、回転を制限する延長ケーブルを用いる。
不幸にも、このアプローチは、より大型のモーターを必
要とし、大きなストレスと摩耗を生じる。これは、ヨー
クと移動重量のすべてがヨークの制限された回転範囲に
おいて、適正に操作されるために、すみやかに加速およ
び減速されなければならないからである。

【０００７】これらの種々の条件から結果する装置は、
大型で、重く、高価で、移動に困難なものである。広い
床スペースを必要とし、したがって、スペース的に制限
された環境では使用できない。これら装置のサイズと重
量による、さらなる不利益は、装置の可動部分に生ずる
摩耗である。

【０００８】従来技術で知られている断層撮影装置の他
の形態においては、Ｘ線源と検知器列が、片持ち梁式
で、患者の上で操作できるＣ形状のフレームに装着され
ている。この装置は、ワイドレンジで操作できるが、広
い空間を必要とし、操作装置のために多くの重量を必要
とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、設置のためのスペースをより少ないものとする一
方、サイズと重量が実質的に減り、装置の高度の移動性
を可能とする断層撮影装置を提供する。

【００１０】

【発明を解決するための手段】Ｘ線断層撮影装置は、患
者用テーブル手段、患者用テーブル手段付近に位置し、
テーブル手段と交わるイメージ面に位置するＸ線断層撮
影手段、およびテーブル手段と断層撮影手段を支持する
手段で、断層撮影手段を少なくともテーブル手段の一部
にそって移動する手段を含む手段を提供する。

【００１１】他の実施例においては、Ｘ線断層撮影装置
は、患者の周囲を連続回転するための環状のＸ線断層撮
影手段を含み、該手段は、電気的に駆動されるＸ線源
と、Ｘ線源へ電力を供給するバッテリーパワー手段を有
する。

【００１２】本発明の各種の断層撮影手段は、サイズ、
重量、コストおよび患者と、その他のまわりを回転する
断層撮影手段の独立した動きを向上させる、種々のオプ
ショナルな特徴と組み合わせてもよい。

【００１３】これらのオプショナルな特徴は、患者用テ
ーブル手段と断層撮影手段との相対位置を決め、許容さ
れるアライメントの誤差を計算してデート収集に入れる
手段、使用される検知器チャンネルの数を減らすための
検知器の一定でない配列、そして、断層撮影データのワ
イヤレス伝送を行う手段を含む。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、患者用テーブル１２、断
層撮影装置１４、テーブル１２と断層撮影装置１４の支
持構造体１６を含むＸ線断層撮影装置１０を示す。患者
用テーブル１２は、支持構造体１６から取り外すことが
できるようになっている。支持構造体１６は、ここに記
載する機能を果てせることができる適当な形態をとるこ
とができる。図示のように、構造体１６は、側部部材２
０と端部部材２２を含む床ブラケト１９に接続している
４本の縦方向支持部材または脚１８を含む。

【００１５】支持構造体１６には、断層撮影装置１４を
支持する鞍部材２４が含まれる。鞍部材２４は、下部鞍
部材２６と上部鞍部材２８を含む。下部鞍部材２６は、
各端部において支持構造体１６の側部部材２０により支
持されている。この支持には、ベアリング面３０が設け
られ、支持部材２４と断層撮影装置１４を少なくとも患
者用テーブル１２の長さ部分、移動できるようになって
いる。

【００１６】この移動を行うために、駆動手段３２が端
部部材２２の間に連結されており、下部鞍部材２６に係
合している。駆動手段３２は、鞍部材と断層撮影装置１
４を必要な距離だけ移動できる手段であればよい。一つ
の適当な手段は、下部鞍部材２６の一部に係合するウオ
ームギヤである。他のものは、駆動ベルトである。

【００１７】好ましい実施例では、駆動手段３２は、断
層撮影手段をテーブル１２の全長にかけて移動できるよ
うになっている。これによって、該装置を手術室内で使
用することができ、使用しないときは、該装置を患者の
足元に置き、外科医や麻酔手の邪魔にならないようにな
る。

【００１８】鞍部材２４では、上部部材２８が下部部材
２６に対し回動自由であって、図２に示すように、上部
部材２８、したがって、断層撮影装置１４をテーブル１
２の長さ方向と平行並行になる位置へ回動させることが
でき、装置１０の搬送を容易にする。この機能のほか
に、一対の着脱自在な支持ブロック３４駆動手段３２に
設けられていて、断層撮影装置を搬送位置に固定する。

【００１９】また、脚１８は、端部部材２２に取り付け
られた斜交部材（図示せず）により補強されていてもよ
く、また、床ブラケット１９に車輪が装着されていても
よい。搬送中、テーブル１２は、支持構造体１６から取
り外され、断層撮影装置１４は、支持構造体１６の長さ
方向と実質的に平行である第２図に示す位置へ回動され
る。

【００２０】図１は、また、テーブル１２に対する断層
撮影手段１４の位置を決める手段３３を示す。この位置
決め機能は、一種の光学測定システムのような適当な手
段によって実現される。該システムは、図１に示すよう
に、断層撮影手段１４の部位３３に設けられ、テーブル
１２に対する基準となるか、または、テーブル１２に設
けられて、断層撮影手段１４に対する基準となる。

【００２１】特別な測定マーキングまたは印も断層撮影
手段１４またはテーブル１２に設けられて、システムに
よる基準となるようにしてもよい。該測定システムは、
断層撮影手段１４の角度位置と回転面における不正合性
の両者に関する情報を提供することができる。この情報
のすべてがスキャンデータからの画像の収集に使用され
る。したがって、スキャン操作の間の不正合性は、スキ
ャン操作の間に集めた複製のデータの量を減らすことが
できるから、画像形成のためのスキャンデータをより多
く提供するために使用できる。

【００２２】図３は、図１の線３−３に沿う、断層撮影
手段１４の詳細を示す装置の断面図である。断層撮影手
段１４は、より審美的な装置にするため、種動のカバー
がとりつけられているが、図３では、そのようなカバー
を取り除かれて、機構を描写するようになっている。

【００２３】断層撮影手段１４は、Ｘ線源４０、検知器
列４２、制御ならびにデータ操作用のエレクトロニクス
パッケージ４４、バッテリー４６とパワーコンバーター
４７を含むＸ線源４０の電源、ならびにバッテリー４８
とパワーコンバーター４９を含むエレクトロニクスパッ
ケージ４４の電源を含む種々の断層撮影部品を含むもの
として示されている。断層撮影手段１４は、約６５〜７
０ｃｍの患者用開口即ち内径と、約１２５〜１４０ｃｍ
の外径を有する。

【００２４】Ｘ線源４０は、周知の方法によりＸ線を電
気的に発生する。好適な実施例において、Ｘ線源４０
は、スキャンニング操作の間の連続動作に適するように
なっている。スキャンニングのこの技術は、連続ウエー
ブ・ファン・ビームと言われ、マサチューセッツ、ピー
ボディのアナロジック・コーポレーションに譲渡された
米国特許第４，５４７，８９３号に詳細に記載されてい
る。この技術は、付帯コストと重量軽減に必要な信号処
理電子回路を低減する。Ｘ線源４０は、また、Ｘ線ファ
ンビームを決定する視準器（コリメータ）と、Ｘ線発生
の際に生ずる過剰な熱を放散する手段とを含む。

【００２５】エレクトロニクスパッケージ４４は、検知
器４２からのデータ処理とＸ線プロセスの制御を行う。
この制御は、エレクトロニクスパッケージ４４とイメー
ジ処理および制御に使用されるコンピュータ５０との間
の双方向通信リンクを経由して行われる。この双方向通
信リンクは、どの適当な手段でも達成できる。さらに、
コンピュータ５０により使用される制御ならびにイメー
ジ処理方法は、ＣＡＴスキャンニング技術において周知
である。

【００２６】Ｘ線源４０とデータ処理用のエレクトロニ
クスパッケージ４４の電力は、バッテリー４６、４８と
パワーコンバーター４７、４９とから、それぞれ供給さ
れる。これらのパワーコンバーター４７、４９は、電力
を与えるそれぞれの装置に必要な電圧を供給する。パワ
ーコンバーター４７は、高電圧を供給し、パワーコンバ
ーター４９は、低電圧を供給する。

【００２７】断層撮影手段１４が、図３に示すように、
スキャン操作の間の休止位置にあるときは、一対の電気
接点５２が使用されて、バッテリー４６、４８の再充電
が行われ、ＣＡＴスキャンの疑似連続操作が行われるよ
うになっている。これらの接点５２は、電路５４を介し
てバッテリー４６、４８に接続するように示されてい
る。コンバーター４７、４９もコンバーション操作の間
に発生する余剰の熱を放散する手段を含む。

【００２８】検知器列４２は、検知器５６、５８の３つ
のセクションを含む。セクション５６は、Ｘ線源４０と
断層撮影手段１４の回動中心６２を通る中心線６０にそ
って位置する。検知器のセクション５６は、中心線６０
の両側の中央部分にあり、多分、わずかながらオフセッ
トして、中心線６０にそっての対称形を避け、データの
収集量を増やすようになっている。

【００２９】セクション５６内の検知器に当たるＸ線
は、Ｘ線源４０から検知器４２へ達する輻射線６４と６
６の間に位置する輻射線にそって放射される。検知器の
他のセクション５８は、セクション５６に隣接して位置
し、源４０から輻射線６６、６８、６４、７０の間のＸ
線放射に関するＸ線情報を受けるようになっている。こ
のように、輻射線６８、７０の間にあるファンビーム７
２内だけに、エネルギーを源４０から放射させる。

【００３０】二つのグループの検知器を持つ目的は、検
知されるＸ線の情報内容に関わる。輻射線６４、６６内
に、人体の主要器官と複合構造のすべてが位置するよう
になっている。輻射線６６、６８と輻射線６４、７０の
間に位置する人体構造は、より単純なもので、生命維持
に絶対必要な器官を包囲しない。したがって、輻射線６
４、６６の間の情報内容は、輻射線６６、６８との間、
及び輻射線６４、７０との間のＸ線情報内容よりも、よ
り大きく、より重要なものである。

【００３１】この理由で、セクション５６における検知
器密度を高く、セクション５８における検知器密度を低
くする検知器配列にすることを許容する。このことは、
単純に集める情報が存在しない場所に使用される検知器
と関連のエレクトロニクスの数を減らすことができ、コ
ストと重量軽減となる。

【００３２】検知器の密度を変える代わりに、または、
組み合わせて、内側の検知器５６よりも低いレートで外
側の検知器５８をサンプルすることが望ましい。また、
異なる検知器密度及び／または異なるサンプリングレー
トとを有する二つ以上のグループの検知器以上のものを
有することが望ましい。この技術は、同じように、アナ
ロジック・コーポレーションに譲渡された米国特許第
４，６７７，５５４号に詳細に述べられている。

【００３３】セクション５６の左方に位置する検知器を
設けずに、断層撮影手段１４を構成することができる点
に注目すべきである。断層撮影手段１４が図３に示す位
置にあるとき、輻射線６４の左方にある人体のそれらの
部分７４のデータは、集めない。

【００３４】人体のこれらの部分７４は、患者に対して
の他の角度位置を通る断層撮影手段１４の回動につれて
Ｘ線放射される。このアウター部分７４には、致命的な
器官が含まれないから、そこから集められるデータは、
あまり重要でなく、少ないデータ収集を用いて構造を映
像化することができる。このような検知器の付加的セク
ションの削減は、Ｘ線装置の一層の重量軽減とコスト節
減を可能にする。

【００３５】また、図３には、断層撮影手段１４を回動
可能に支持する手段と、回動させる手段とが示されてい
る。図３には、ローラーベアリング８０と駆動ベルト装
置８２が示されている。これらの手段は、断層撮影手段
１４を停止させずに連続回転させて、個々のスキャンの
データを集めることができるようになっている。

【００３６】連続回転は、前記した連続ウエーブ・ファ
ンビーム技術の使用を可能にする。連続回転は、断層撮
影手段を電気的に独立させる構造にすることで可能であ
る。断層撮影手段１４は、１回転ごとに約４〜５秒また
は毎分当たり１２〜１５回転の速度で回転する。

【００３７】図４は、断層撮影器材を囲む固定の円形フ
レーム即ちトラック９２が付加された断層撮影手段１４
の他の実施例９０を示す。断層撮影器材は、電気ケーブ
ルが通される中空の多数のセパレータ９４により連結か
つ離れて保持される。該セパレータ９４は、該器材を離
すようにバイアスし、かくして、トラック９２側へへ押
しつける。該器材は車輪９６により、トラック９２に係
合する。該トラック９２は、断層撮影手段９０へ強度を
与えるように助力する。

【００３８】さらに図４で述べるように、断層撮影器材
の一つは、円形トラック９２内で断層撮影手段９０を回
転させる手段９８である。この手段９８は、内蔵バッテ
リーまたは他の適当な手段で電気的に駆動される移動手
段である。該移動手段９８は、歯車機構のような適当な
手段によりトラック９２に係合し、第３図の断層撮影手
段と同様に、該手段の連続回転を可能にする。図４の断
層撮影手段９０の器材の他の部分は、図３の断層撮影手
段１４のそれらと同じである。

【００３９】また、一対の三角形状に配置された支持部
材１００、１０２が断層撮影手段９０の構造の一部とし
て含まれている。部材１００、１０２の上端部は、Ｘ線
源４０に、好ましくは、単一接続点（図示せず）で接続
されている。部材１００、１０２の下端部は、検知器列
４２の対向端部に接続されている。検知器列４２は、剛
直な構造体に支持され、それらの端部は、互いに固定さ
れている。

【００４０】検知器列４２の端部とＸ線源４０と間の距
離は、等辺またはＸ線源４０側の角部で６０°以上の角
度をなす三角形を描く。等辺三角形は、該三角形の側辺
が直線であれば、患者とテーブルに最大のクリアランス
を与える。検知器列が弓状であれば、非等辺三角形も使
用できる。

【００４１】かくして、部材１００、１０２と検知器列
４２は、疑似三角形構造を形成し、断層撮影手段９０の
強度を著しく増大させる。この構成は、Ｘ線源４０と検
知器列４２との間に適正な整合性を与え、他の形状であ
れば、回転動作中、破損するおそれのある断層撮影手段
９０の環状形状に著しい堅牢さを与える。

【００４２】患者のスキャンニング中本発明の装置は、
いくつかのモードの一つにより操作される。操作の代表
的なモードは、テーブル１２上の患者に対し所望の位置
へ、断層撮影手段１４を駆動手段３２を用い、患者用テ
ーブル１２にそわせて位置させる。この操作は、患者を
見ながら行える。断層撮影手段１４が正しく位置される
と、これを回転し、連続ウエーブ断層撮影法によりスキ
ャンが行われる。このスキャンを行う信号は、コンピュ
ータ５０からエレクトロニクスパッケージ４４へ送ら
れ、そこで操作の制御が行われる。

【００４３】本装置は、また、スカウトモードと称され
るモードで、患者の単純なＸ線映像をとるために使用で
きる。これを行うには、断層撮影手段１４を回転させる
のではなく、Ｘ線撮影を行う間、テーブル１２に沿い移
動させる。この操作で集められたデータは、特定器官と
他の部位との一般的な位置関係を決定するような、患者
の通常のＸ線映像を得るために使用される。

【００４４】図３に示すＸ線の扇形ビームは、患者全
体、特にアウター部分７４を覆わないので、回転中心６
２における扇形ビームの幅が患者のスカウトスキャンを
行う前に、体全体を包むに充分となるまで、断層撮影手
段１４を単純に回転させる必要がある。このような単純
なＸ線撮影は、図３に示す位置の断層撮影手段１４によ
る第１次のスキャン、ついで、患者の部分７４を覆うよ
うに反転された断層撮影手段１４による第２次スキャン
の２回、患者をスキャンすることで効果がでる。この方
法で、検知器セクション５６によりカバーされる領域の
強調した映像が得られる。

【００４５】最後に、断層撮影手段１４の回転と患者用
テーブル１２に沿う移動とを同時に行うことにより、患
者のヘリカルスキャンを行うことができる。このスキャ
ンニング方法は、三次元データの収集を可能とし、該デ
ータからスキャンした対象のどのようなスライスの画像
も作ることが数理的に可能である。かくして、患者の頭
部も立体的にスキャンでき、エックス線医は、所望する
頭部の画像を得ることができる。これによって、情報を
さらに必要とするとき、患者をＸ線撮影に戻す必要がな
くなる。

【００４６】上記された本発明の実施例は、説明のため
で、限定のためではない。添付の請求の範囲に規定され
た本発明の範囲から逸脱することなく、当業者により、
種々の修正や変更がそれらの実施例になされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例により構成されたＸ線断層
撮影装置の斜視図である。

【図２】図１の装置の異なる方向からの斜視図であ
る。

【図３】２−２線矢視方向の図１の装置の断面図であ
る。

【図４】図１の装置の一部の他の実施例の側面図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者用テーブルと、この患者用テーブル
の周りに配設され、前記テーブルを横切る仮想平面内で
回転可能なＸ線断層撮影手段を備えるＸ線断層撮影装置
において、前記テーブルと前記断層撮影手段を支持する支持手段
と、前記断層撮影手段を、連続的に回転せると同時に前記テ
ーブルの少なくとも一部と軸的に平行に移動させ、前記
Ｘ線断層撮影手段が作動している間、前記テーブルの前
記一部を含む所定空間内で螺旋走査させる駆動手段とを
備えることを特徴とするＸ線断層撮影装置。
【請求項２】前記断層撮影手段が、Ｘ線発生源と、検
出器配列と、断層撮影用電子回路と、前記断層撮影手段
に電力を供給する少なくとも１つの給電手段との各構成
要素を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線断
層撮影装置。
【請求項３】制御およびデータ信号の伝達手段を更に
備えることを特徴とする請求項２に記載のＸ線断層撮影
装置。
【請求項４】電力を供給する前記給電手段が、電池を
用いるものであることを特徴とする請求項２または３に
記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項５】連続的に且つ同時に回転および移動させ
る前記駆動手段が、前記断層撮影手段の構成要素として
設けられていることを特徴とする請求項１乃至４に記載
のＸ線断層撮影装置。
【請求項６】前記断層撮影手段を形成する各部品を、
前記テーブルの周囲で回転可能な環状形状に、物理的に
相互結合する結合手段を更に備えることを特徴とする請
求項１乃至５に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項７】前記断層撮影手段が、三角形状に配置さ
れた構造の部品を更に備え、この部品を前記Ｘ線発生源
と前記検出器配列との間に配置してなることを特徴とす
る請求項６に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項８】前記検出器配列が、前記三角形状に配置
された構造の部品間に延びる支持部材を備えることを特
徴とする請求項７に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項９】前記断層撮影手段の回転がその回転の中
心を規定し、また前記検出器配列が少なくとも第１およ
び第２の検出器群を含み、さらに前記第１の検出器群
は、前記Ｘ線発生源、前記回転中心、および前記第１の
検出器群に隣接して配置された第２の検出器群を通過す
る仮想線上に実質的に集められていることを特徴とする
請求項２に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項１０】前記第１の検出器群は、前記第２の検
出器群より高い平均検出器密度を有することを特徴とす
る請求項９に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項１１】前記断層撮影手段と前記患者用テーブ
ルとの間の相対位置関係を決定する位置決め手段を更に
備えることを特徴とする請求項１乃至１０に記載のＸ線
断層撮影装置。
【請求項１２】前記支持手段は延長可能であり、また
前記テーブルは前記支持手段から取り外し可能であり、
更に前記支持手段は、前記仮想平面が前記延長可能な支
持手段と実質的に平行になる位置まで、前記断層撮影手
段に回転を許す手段を備えることを特徴とする請求項１
乃至１１に記載のＸ線断層撮影装置。