JPS5917335A - 計算機処理断層撮影における位置合せ装置用の多重レンズ - Google Patents

計算機処理断層撮影における位置合せ装置用の多重レンズ

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JPS5917335A
JPS5917335A JP57227198A JP22719882A JPS5917335A JP S5917335 A JPS5917335 A JP S5917335A JP 57227198 A JP57227198 A JP 57227198A JP 22719882 A JP22719882 A JP 22719882A JP S5917335 A JPS5917335 A JP S5917335A
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lens
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B6/08Auxiliary means for directing the radiation beam to a particular spot, e.g. using light beams

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は患者位置合せ装置に関するもので、更に詳し、
<言えば、計算機処理断層撮影装置のデープル上の患者
を正しく位置決めするための装置に関する。
通常の割算処理断層撮影装置は、中央開口を有する直立
したガントリ部分およびそれに隣接してほぼ水平に配置
きれたテーブルを含んでいる。
かかるチーフルは、その上に横たわった患者を縦方向に
沿って上記の中央開口内へ前進きせることにより走査過
程を容易にするために役立つ。 ガントリの内部には、
中央開口の中心に位置する一点(すなわち共中心)に関
し直径に沿って互いに向かい合うように12で放射線源
および検出器が配置されている。 走査の実行に当って
は、放射線源からの放射線が患者を通過して検出器に入
射するような位置に患者を前進源せた後、患者の回りに
おいて放射線源および検出器の少なくとも一方L Q’
、(−4し7くは両方)が旋回される。 旋回の進行に
伴い、検出器には複数の投影像が射影をれ、そして各り
の投影像中におけるエネルキー減衰度を表わす信号が発
生きれる。 かかる信号はディジタル化きれてから処理
装置内に蓄積をれ、そこにおいて一定の引算処理を受け
る。 こうして再構成きれた断面像かCXI”モニタ上
に表示される。
力・かる断面像は、患者の前進する方向に等しい上記開
口の縦軸に対して一般に垂直な走査面内に位置する患者
の横断面を表わすものである。 勿論、患者またはカン
トリ自体を傾斜させることによって斜め方向からの患者
の断面像を得ることも通常の技術の一つである。
かかる断面像の厚さは放射線の扇形ビームの(軸方向に
沿って見たン厚さにより決定でれるのであって、実際に
は1〜10箭程度て′あるん 通常の診断操作に際して
は互いに隣接した部位に関する複数の走査が実行きれる
とは言え、走査面に対する患者の正確な位置を仰ること
はやはり極めて1重要である。 それが重要であること
にはコつの理由がある。 第一は、患者に対して照射さ
れる放射線の量を最少にすること、従って実行すべき走
査の回数を最小にすることが望寸しいからである。 第
二に、一層N要なことであるが、患者の身体の内の関心
領域を正確に走査することが望捷しい力)らである。 
これを達成するためには、走査面に対して患者を正確に
位置決めするこLが可能でなければならない。 同じく
(このように縦方向捷たは軸方向に沿っての正確な位置
決めが必要であることに加えて、横方向および上下方向
に関しても共中心に対して患者を正しく配置することが
極めて望捷しい力・らである。
患者の位置合せを達成するための一般的方法は、共中心
の方向に光を投射する複数の光臨ヲカントリ内に設置す
ることである。 その結果、患者上には静止した光のパ
タ−ンが描かれるから、それによって患者が正しい位置
にあるかどう力)が表示されることになる。 かかる方
法において使用きれる光泥は、円柱レンズな古によって
線状に拡散きせたレーザビームであることが多い。
」二δ14の方法にはひとつの問題がある。 すなわt
)、共中心が中央開口の奥深くに存在する結果として視
角が限られるから、正しい位置決めを達成するため光の
パターンを正確に当てることが困難なのである。 それ
に対する公知の解決策として、視界が限られないように
共中心より前方の接近し易い位@に位置合せ照明装@を
設置することが提唱きれた。 かかる装置の一例は、米
国特許第≠//7337号明細書中に記ri!lをれて
いる。軸方向に関して共中心と整列した装置が1内部」
位置合せ装置と呼ばれるのに対し1、上記の装@は一般
に「外部」位置合せ装置と呼ばれる。
別の種類の外部位置合せ照明装置として、79ど7年7
0月23 日付の米国特許出願第3 /4L/ 70号
明細書中に記載されたようなものがある。 この場合の
外部位置合せ照明装置はガントリの内部に配置されてい
るが、それでも走査面内に位置する位置合せ照明装置よ
りはかなり前方に6°7.Ifftl、て騎る。 なお
、内部および外部位置合せ照明装置のいずれについても
、走置手順の実施に当って最高度の融通性が得られるよ
うにすることが好ましいのid言うまでもない。
レーザビームを扇形パターンに拡散をセるため7個の円
柱レンズをビーム内に配置するという従来の方法におい
ては、ビームとレンズとの相対位置が極めて厳密である
ことを要する。 すなわち、レーザビームを正しい方向
に拡散させるためには、円柱レンズの中心軸がレーザビ
ームの中心軸に対して垂直でなければならないと同時に
、レーザビームの中心軸がレンズの中心軸と交わってい
なければならないのである。  もしレーザビームの中
心軸が円柱レンズの中心軸からずれていると、投射きれ
る線状パターンの位置もずれてし甘い、従って患者に到
達しないことがある。 勿論、レーザビームが円柱レン
ズから完全に逸れてしまうと、いかなる線状パターンも
投射されないばかりでなく、拡散されない「裸」のレー
ザビームが患者に投射濱れることになる。 このような
ビームが患者の目に当たれは、有害な結果をもたらす可
能性がある。
「裸」の光が投射烙れる可能性を排除するために使用き
れる従来の方法の一つは、主レンズの両側に円柱レンズ
を配置するというものである。
その結果、レーザビームの方向が狂っても、それは患者
に到達する前に屈折を受けて無害な線状の光となる。 
 しかしながら、この方法は位置ずれによって線状パタ
ーンの投射方向が狂うという問題を解決し、ない。 レ
ーザビームの中心軸が隣接した円柱レンズの中心軸とた
またま交わるように位置すれが起こった場合には、投射
きれる線状パターンにいかなる変化も認められない。 
 しかるに、ビームの中心軸が2個の円柱レンズの中心
軸の間に位置する場合、投射される線状パターンは期待
される位置からずれてし甘い、そのため患者には全く当
たらないこともある。
、」二記のごとき厳密な位置決めの必要性は、位置合せ
装置の初期据付けに際して達成されなければならないこ
とは勿論、装置の全寿命期間を通じて維持されなければ
ならない。 時には、X線装置への〕01常の保守や修
理に際して一部の光学部品を移動しなければならない場
合に位置合ぜを維持することが特に困難となることもあ
る。
そこで本発明の目的の一つは、計算機処理断層撮影装置
用の改良された患者位置合せ装置を提供することにある
また、患者位置合せ装置においてそれの各種構成部品間
の位置すれの可能性を低減キせることも本発明の目的の
一つである。
更に捷だ、レーザを用いた患者位置合せ装置において信
頼性を向上でぜることも本発明の目的の一つである。
上記の目的およびその他の特徴や利点は、給付の図面を
参照しながら以下の説明を読めば一層明らかとなろう。
本発明に従って簡単に述べると、従来の位置合せ装置に
おける7個の円柱レンズが互いに平行となるように密接
して配置きれた多数の小径のレンズによって置換される
。 こうして形成場れたレンズ列は、正確な位置決めの
必要性という点でそれほど厳密を要しない。 個々のレ
ンズの寸法シj1 レーザビームがレンズ列のどこに入
射しても常に複数のレンズがビーム内に存在するように
すれはよい。 その場合、各々のレンズがレーザビーム
の一部を屈折して扇形のパターンを形成する結果、これ
らの扇形パターンの総合効果として位1〜合せ機能の犬
求条件を満ノtすのに十分な強度および長場を持った光
の線状パターンが得られるのである。
一実施例においては、かかるレンズ列はリボン状に成形
きれた多数のプラスチック繊維から成り、従って装置内
に容易に装着することができる。
以下に説明する添付の図面中には、好適な一実施例が示
されている。  しかしながら、本発明の精神および範
囲から逸脱することなく、それに様りな変更や改造を施
すことが可能である。
添イ1の図面中では、全体にわたって同じ構成要素には
同じ番号が付けられている。 先ず第11ノおよび3図
を見ると、ガントリ11および患者支持テーブル15f
:含む計算機処理断層撮影装置内に設置された本発明の
装置1oが示されている。
ガントリ11はその外縁においてほぼ長方形を成す外装
または外被(シュラウド)12を含んでいて、かかる外
被には縦軸14に沿って中央開口またはトンネル13が
形成でれている。 外被のトンネル13は収束部分16
、円柱状部分17および拡張部分18から成るが、その
形状は検査に際しトンネル内部に患者を容易に配置して
観察し得ることの必要性に応じて決定される。 ガント
リ外被12の内部にはX線源19および検出器21が収
容されている。 これら両者は、それらの共有平面(以
後は走査面23と呼ぶ)が一般に共中心24と呼ばれる
点においてトンネルの縦軸14と交わるようにしながら
、トンネルの相対する側において検出器板22上に取付
けられている。
X線源19は、共中心24を通って検出器21に達する
薄い扇形のX線ビームを走査面23に沿って放射し得る
ようなものである。
患者テーブル15はカントリ11の前方に配置でれてお
り、かつ患者全はぼ水平の状態に支持する並進運動可能
な架台を含んでいる。 テーブルの内部には、架台およ
び患者を縦軸に沿って走査面23内の57置にまで並進
運動させるための駆動手段が設置されている。
X線検査に際しては、患者はXIw源19からの扇形X
線ビームで照射される一方、検出器21は患者にJ:る
X線エネルギーの減衰度を測定するように働く。 検出
器21は複数のセルから構成きれているのが通例であっ
て、各々のセルは走査面内の扇形X線ビームの対応部分
に関して独立に測定を行うことができる。 患者照射の
ある瞬間において全ての検出器セルから得られる応答信
号は、その走査線に沿って見た患者の投影像を構成する
7回の走査中には、検出器板22の働きによってxa+
源19および検出器21が患者の回りで旋回され、それ
によって複数の投影像が得られる。
次いで、全ての投影像からのデータを適当な計算処理に
よって総合すれば、走査面内にある患者の断面像が公知
のごとくにして再構成される。
なお、本発明はXa源および検出器の両方が患者の回り
で旋回するようないわゆる第三世代のスキャナと共に使
用するものとして記載きれているが、その他の形式のス
キャナ(たとえばX線源または検出器のいずれか一方の
みが患者の回りで旋回するようないわゆる第四世代のス
キャナ)と      1も全く同様に使用できること
は勿論である。
斜め方向の平面内における走査を容易にするため、ガン
トリ11をそれの脚部に対して鉛直面のいずれかの側に
傾斜さぞ、それにより走査面23が縦軸14と所定の傾
斜角を成すようにすることが可能になっている。 かか
る傾斜機能を達成するための典型的な機構は、例えば米
国籍許第≠O’?3kl、0号明細書中に記載されてい
る。
徨 解剖学的な関心領域を成功fに走査するためには、患者
を走査面23に対して正確に位置決り〕しなければなら
ないことが知られている。 この操作は患者が前進した
位置にある場合に行われることがある。 それを達成す
るための一つの方法は、カントリの内部に設置きれかつ
走査面に対する患者の位置を表示するため患者上に光の
パターンを投射するのに役立ついわゆる内部位置合せ照
明装置を使用することである。 しかるに、かかる内部
位置合せ照明装置の使用は実際上困難な場合が多いこと
もよく知られている。 なぜなら、ひとたび患者が前進
位置に置かれると、操作者が患者にl’3とんと接近不
用能となるからである。
それに代えて使用されるか、あるいはそれを補足するも
のとして使用される方法ハ、トンネル外部のより接近し
易い位置に設置された外部基準表示器に対して患者を選
択的に位置合せし、次いで患者架台およびその上に支持
され辱、患者を基準表示器と走査面との縦方向距離に等
しい距離だけ前進させることである。 本発明の場合、
かかる基準表示器はいわゆる外部位置合せ照明装置によ
って与えられる。 かかる基準表示器はカントリの内部
に取イ1けられているが走査面よりもかなり前方に位置
している結果、操作者は初期位置にある患者上に投射で
れた光のパターンを容易に見ることができる。 次に、
内部および外部位置合せ照明装置について説明しよう。
軸方向位置合せ照明装置は、第2.3おまひt図に示き
れるごとく、外部軸方向位置合せ照明装置29および3
1並びに内部軸方向位置合せ照明装置32および33が
ら成ってbる。 外部軸方向位置合せ照明装置29およ
び31は、相補的な扇形ビームをガントリ内部の位置か
ら穿孔または窓30全通して患者に対し投射する。 内
部軸方向位置合せ照明装置32および33は走査面内に
位置していて、マイラのごとき材料で作られた透明なフ
ープ34全通して走査面内に相補的なビームを投射する
。 これらの軸方向位置合せ照明装置の機能は、勿論、
縦軸に沿った患者の適正な軸方向配置を容易にすること
、換言すれば断層撮影すべき部位(スライス)の選択を
助けることにある。
患者を配置すべき適正な高さの選択を助けるため、縦軸
14を含む水平面内に冠状平面(coronal 1位
置合せ照明装置36および37が設置されていて、それ
により患者の各側面上に水平方向の線状パターンが投射
される。 第1〜4L図に示濱れる通り、/対の照明装
置から外部および内C11(I:’ 1両方の冠状平面
位置合せパターンが与えられる。 外部用の光線ビーム
は先端を切取った扇形の窓38を通して投射されるのに
対し、内部用の光線ビームはマイラ製のフープ34全通
して投射される。 なお、軸方向および来状平面(sa
gittal)位置合せパターンがガントリと共に傾く
の一対し、冠状平面位置合せパターンは水平状態に維持
されなければならない。 それ故、ガントリの傾斜とは
無関係にかかる水平状態を維持するための手段を設置す
ることが必要である。 この点に関しては後記に詳述す
る。
来状平面位置合せ照明装置39は第≠図に示でれるとと
〈2W者上に扇形ビームを上方から投射するもので、外
部および内部の基準表示手段としして役立つ。
以上、CT装置において使用される各種の位置合せ照明
装置の様々な位置および機能を記載したが、これらの位
置合せ照明装置によって投射される線状パターンの形成
に関する設計上および設置上の考慮事項を幾つが説明し
ておこう。 円柱レンズを使用する公知の方法をレーザ
と併用すれば上記の線状パターンの任意のものが得られ
ることは言うまでもない。  しかしながら、かかる従
来の方法においては、ビーム通路内における円柱レンズ
の位置決めが上記のごとく非常に厳密であることを要す
る。 通常の場合、これは問題にはならなho なぜな
ら、位置合せ装置は組立て時に工場内で設置され、従っ
てnr要の正確な位置決めを達成することができるから
である。 しかしながら、断層撮影装置の操作寸たは保
守に際してレーザおよびレンズ素子の位置ずれか起とシ
得るような場合には、線状パターンの位置狂いが生じる
ことになる。 このような位置ずれの状態ヲ生じ易い位
置合せ照明装置の一例として、上記のごとき来状平面位
置合せ照明装置がある。
修理や保守の目的でカントリ内の各種構成部品に容易に
接近できるようにするたぬ、カントリの外被12は蝶番
41によって取付けられている。
その結果、ドア部分42を開くことによって容易に所望
の目的を達成することができる。 ところで、前述の通
り、7個の来状平面位置合せ照明装置゛39が内部およ
び外部の両方の位置合せ目的に使用される。 fつで、
扇形に拡がる線状パターンの起点は第3図中に39とし
て示されているごとくガントリ内のかなり前方に位置す
る。 ガントリのドア部分42にはボッド43(第1図
を参照のことンが取イ」けられていて、その中に含まれ
るレンズ素子によってレーザビームは第≠図に示きれる
ととく線状パターンを成して上方から投射される。
かかる来状平面位置合せ照明装置アセンブリの一部とし
て、検出器板22にはレーザ44(第5図)が取付けら
れていて、それのビームは前方すなわち縦軸14とほぼ
平行に投射きれる。 なお、これらの位置合せ照明装置
を使用するためにv】12、先ずX線管が第≠図に示て
れる下方位置を占めるような回転位置に検出器板22を
設定する必要があることをここで述べておきたい。 そ
のよつなIi7置にある場合、全ての位置合せ照明装置
が第μ図に示濱れるような適正位置を占めることになる
。 芒で、来状平面位置合せ照明装置用のレーザが第5
図に示されるようなブラケット46で検出器板22に取
付けられて適正な上方位置を占める場合、レーザビーム
は外被のドア部分42に向けて前方に投射きれる。  
ドア部分420近くには、ブラケット46の延長部を成
すブラケット47によって鏡48が約≠j度の角度で保
持烙れていて、それによりレーザビームはほぼ下向きに
反射きれる。 ブラケット47の直下においてはドア部
分42にブラケット49が取付けられていて、それによ
シ反射てれたレーザビームの通路内にレンズ51が保持
烙れている結果、レーザビームは図示のごとく縦軸に沿
って拡散畑れることになる。
レーザ44と鏡48またはレンズ51との間に位置ずれ
が起こると、レーザビームがレンズ51の円柱部分の中
心から逸れることは明らかである。
このような位置ずれは、検出器板22を回転きせた場合
、レーザ44が正確に所望の位置へ戻らないことによっ
て起こる場合がある。 あるいは1だ、それよりも起り
易いことであるが、ドア部分42を開閉した後に鏡48
がレーザに対して移動したりレンズ51が正確に所望の
位置へ戻らな75jつたりする場合もある。
このような位置ずれが起こり得るという問題全解決する
ため、従来の単一レンズ素子に代えて第6図に示される
ような多重レンズ素子が使用される。 かかるレンズ素
子は、ブラダ・ント49への取イτJけに役立つ/対の
穴53および54と、レーザビームを投射することの出
来る中央開口56とを有する枠52を含んでいる。 枠
52の一方の側にはくぼみ57が設けられていて、その
中に多数の小径の円柱レンズ58を互いに平行となるよ
うに密接して配置することにより、<t−rみ57の底
部がそれによってほぼ満だでれる。 力・力)る円柱レ
ンズ58I′i任意の透明な材料(たとえばガラスなと
)から成り得る。 好適な材料としては、0070イン
チ(,2!;0ミクロン)程度の直径を持った透明な繊
維が挙げられる。 これらの繊維同士を互いに平行とな
るように連結してリボンを形成すれば、枠52への装着
を容易にすることができる。 レンズ58は任意適宜の
手段(たとえばエポキシ系接着剤)によってくほみ57
の内部に固定すればよい。
次に第惠図を見ればわかる通り、円柱レンズ58の寸法
はレーザビーム55が却数のレンズ58に同時に入射し
得る程度に小さいものである。
このようにすれば、レーザビーム55の内で個々のレン
ズ58の中心に向かう部分は図示のごとくに拡散でれて
薄い扇形パターンを形成する。 その中心位置から両側
に逸れるが、それでも同じレンズに入射するビーム部分
は、同じ平面内に屈折されて出て行き中ル部の光線に由
来する扇形パターンを強めるのに役立つ。 個々のレン
ズはこのように働くのである。 各レンズから投射され
る光は、その他のレンズから投射される光を強めるよう
に作用する。 その結果、単一レンズによる場合とほと
んど同じ投射光が得られる。 かかる投射光の強度はビ
ーム内に極ぬて正確に配置された大径の単一レンズから
得られる投射光の強度と全く同じとは島えないが、この
ような損失は正確な配置の必要性が排除されることによ
って十二分に補われる。 すなわち、レーザビーム55
1に第6図に示されたレンズ列の端から端まで移動゛さ
せても、投射光によって形成される光線パターンの全体
的外観および位置は影響を受けないのである。
以上、本発明の好適な実施例を記載したが、本発明の範
、囲から逸脱することなくかかる実施例に変更を加え得
ることは当業者にとって明らかなはずである。 それ故
、本発明の範囲内に含まれるそのような変形実施例の全
てが前記特許請求の範囲中に包括されることは言うまで
もない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用し得る割算機処理断層撮影装首の
剃視図、第2図は本発明の位置合せ装置の配置を示す該
断層撮影装置の正面図、第3図は本発明の位置合せ装置
を具備した計算機処理断層撮影装置の側面図、第ψ図は
典型的な計算機処理部Im撮影装置における位置合せ照
明装置の配置を示す略図、第5図は本発明の仮状平面1
立置合せ照明装置の部分断面図、第6Aおよび6B図は
第5図の装置のレンズ部分の正面図および側面図、そし
て第7図は第5図の装置において本発明に基づくレーザ
ビームの屈折により線状パターンが形成きれる様子を示
す略図である。 図中、11はガントリ、13は中央開口、14は縦軸、
19はX線の、21は検出器、23は走査面、24は共
中心、29および31は外部軸方向位置合せ照明装置、
32および33は内部軸方向位置合せ照明装置、36お
よび37は冠状平面位置合せ照明装置、39は矢状平面
位置合せ照明装置、44はレーザ、48は鏡、51はレ
ンズ、52は枠、55はレーザビーム、そして58は円
柱レンズを表わす。 FIG、 I FIG、4 FIG、72 FIG、3 FIG、−6A FIG、−6B

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 /、 中央開口を有していて走査時にはその内部に患者
    が配置されるようなガントリを含む計算機処理断層撮動
    装置において、平行化された光線ビームを投射する光源
    および前記ビームを屈折させることによって前記中央開
    口に対し患者を位置合せするために使用し得る拡散性の
    線状パターンを形成するような位置に配置されたレンズ
    手段を有し1、前記レンズ手段は、いかなる時点におい
    てもoiJ記ビームの直径が機数のレンズにまたがるよ
    うに十分に小さい直径を持った多数の円柱レンズを乃い
    にSl′行となるように密接して配置したものから成る
    ことを4モ°徴とする、前記中央開口に対し患者を位−
    決めするための位置合せ装置。 −2前記レンズ手段が両端において支持枠に固定された
    多数の透明な繊維から成る特許請求の範囲第1項記載の
    位置合せ装置。 3、前記多数の繊維が相互に連結されて単一のリボンを
    形成している特許請求の範囲第2項記載の位置合せ装置
    。 弘 前記ビームの直径が3〜6個のレンズにまたがる特
    許請求の範囲第1項記載の位置合せ装置。 左 前記光源がレーザである特許請求の範囲第1項記載
    の位置合せ装置。 乙、(a)第1の方向に沿って光線ビームを投射するエ
    ネルギー源および(1))前記ビームを屈折′させるこ
    とによって断層撮影用スキャナの共中心に対し患者を位
    置合ゼするために使用し得る拡散性の線状パターンを形
    成するような位置に配置されたレンズ手段から構成され
    、かつ前記レンズ手段は、いかなる時点においても前記
    ビームの直径が抜数のレンズにまたがるように十分に小
    さい直径を持った多数の円柱レンズを互いに平行となる
    ように密接して配置したものから成ることを特徴とする
    、断層撮影用スキャナの共中心に対し患者を選択的に位
    置決めするための基準パターン投射器。 711J記レンズ手段が枠内において相互に支持された
    多数の透明な接離から成る特許請求の範囲第6項記載の
    基準パターン投射器。 g X線源および検出器手段を含むX線スキャナの円柱
    状のガントリ開口内へ患者を縦方向に沿ってmJ進させ
    て走査面内における前記患者の断面像を得るだめの走査
    を行うに際して前記患者を正しく配置油するだめの患者
    位置合せ装置において、前1己患者に向けて光線ビーム
    を投射する光源および前記ビームを屈折させることによ
    って拡散性の線状パターンを形成しかつ前記患者の前進
    時における前記走査面に対応した平面内で前記線状パタ
    ーンを基準線と(2て前記患者上に投射するような位置
    に配置されたレンズ手段から構成され、しかも前記レン
    ズ手段はいかなる時点においても前記ビームの直径が複
    数のレンズにまたがるように十分に小さい直径を持った
    多数の円柱レンズを互いに平行となるように密接して配
    置したものから成ることな一特徴とする患者位置合せ装
    置。 Z 前記レンズ手段が両端において枠により支囲第r項
    記載の患者位置合せ装置。
JP57227198A 1981-12-28 1982-12-27 計算機処理断層撮影における位置合せ装置用の多重レンズ Granted JPS5917335A (ja)

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