JPS5953055B2 - 医療用放射線写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は医療用放射線写真装置に関し、さらに詳細には
、患者のからだの横断面仮想輪切部分（以下スライスと
呼ぷ゛）における透過性放射線の吸収の変化についての
表示を得るための一般にコンピュータ・Ｉ・モグラフイ
装置として知られている装置に関するものである。

コンピュータ・トモグラフィ （ｃｏｍｐｕｔｅｒ −
ａｓｓｉｓｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ） （以下
Ｃ，Ａ、 Ｔ、と呼ぶ）はゴツトフレイ ニュウボルド
バウンスフィールド（Ｇｏｄｆｒｅｙ Ｎｅｗｂｏｌ
ｄ Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ）によって発明されたもので
あって、Ｃ，Ａ、 Ｔ、を実施するための装置の多数の
例が米国特許第３７７８６１４号に記載されている。

その特許をみれば患者のまわりで実質的に平面状で扇形
のＸ線分布を与える放射線源を回転させかつその分布内
における多数のビームに沿って患者のからだを透過せし
められた放射線を同時に検知しうる多数の放射線感知検
知器を設けることによって患者に対する迅速な走査を行
ないうろことをバウンスフィールドが認識していたこと
がわかるであろう。

Ｃ，Ａ、Ｔ、が確立されるにつれて、検知器とそれらの
関連回路のコストは安くなり、患者のからだを包囲しか
つバウンスフィールドが教示しているように内側で扇形
Ｘ線分布を与える放射線源が回転せしめられる完全な円
形状の検知器配列を用いてＣ，Ａ、 Ｔ、装置を構成す
ることが可能となった。

しかしながら、検知器とそれらの関連回路のコストは安
くなったとはいえ依然として相当高いものであり、従っ
て、本発明は医療用放射線写真装置におけるそのような
構成要素についての費用を軽減せしめることを目的とす
るものである。

本発明によれば、患者のからだの横断面仮想輪切り部分
を検査するための医療用放射線写真装置であって、Ｘ線
のような透過性放射線の扇形分布を与える放射線源と前
記放射線源が前記仮想輪切り部分に向って送られるよう
に前記放射線源を患者のからだに関して位置決める位置
決め手段と、複数の異なる方向から前記仮想輪切り部分
に向って放射線を送るために患者のからだのまわりで前
記放射線源を回転させる走査手段と、前記放射線に感応
する複数の検知器と、検知器支持手段と、この検知器支
持手段のための案内手段とを具備した医療用放射線写真
装置が提供され、前記検知器支持手段は、前記放射線源
の回転軸線に対しては傾斜可能のようにかつ前記放射線
源の回転方向に対しては移動不能のように患者のからだ
を包囲して設けられ、前記複数の検知器を、前記放射線
源の回転軌跡よりも患者のからだ側に接近するように患
者のからだを少なくとも部分的に包囲するように円弧状
に取付けており、前記案内手段は、前記検知器支持手段
を前記放射線源の回転軸線に対し傾斜した位置に案内す
るために前記放射線源にそれとともに回転しうるように
連結されており、放射線が患者のからだを通過して患者
のからだに関して前記放射線源側とは反対側に存在する
検知器に入射しうるように、前記患者のからだに関して
前記放射線源側と同じ側に存在する検知器が前記放射線
が前記仮想輪切り部分に入射する以前に通る通路内から
排除されるように前記検知器支持手段を案内する。

本発明者は、Ｘ線源と患者のからだとの間に検知器のリ
ングを配置することにより検知器の個数、従ってコスト
を軽減せしめうることを確認した。

このような手段を採るというようなことは予想もつかな
いことであった。

なぜならば、患者のからだのＸ線源と同じ側に位置する
検知器が、それに対抗する手段が講じられないとすれば
、放射線を遮断するから、放射線は患者のからだを通過
せず、従って患者のからだのＸ線源とは反対の側に位置
した検知器によって集められることができないという問
題を生ずるからである。

本発明はこのような問題を克服するものである。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

第１図には前述した固定検知器方式に代替しうる走査機
構が概略的に示されている。

この機構は異なる走査運動を行なうが前記固定検知器方
式の場合と同様の形式で吸収データを与えるので、処理
も前記の方式の場合と同様に行なわれうる。

この装置は扇形のＸ線分布２を与えるＸ線源であるとこ
ろのＸ線管１を含んでいる。

扇形のＸ線分布は、この実施例の場合には、図面の紙面
と実質的に同一平面関係にある。

Ｘ線管１は、上記平面に直交しかつ検査のために患者の
からだ４を中に配置しうる開孔に交差する軸線３のまわ
りで軌道運動をなさしめられる。

Ｘ線の発生点の回転軌跡が鎖線口らによて示されている
。

軸線３からの一定の半径のところに多数の検知器７を支
持して検知器リングを構成しているリング部材６が配置
されている。

これらの検知器は、二次電子増倍管またはこの実施例の
場合のようにフォトダイオードと協働するシンチレータ
・クリスタルでありうる。

この実施例においては検知器は完全に３６０°のリング
状をなして配置されているが、必らずしもそのようにす
ることは必要ではない。

しかしながら、それらの検知器は少なくとも１８０°に
わたって延長していることが望ましい。

第１図に示されている扇形のＸ線分布２は６０゜の拡が
りを有していて検知器の全個数の半分よりも少ない個数
に対して照射する。

回転の過程において、扇形Ｘ線分布２は漸次具なる検知
器に照射し、Ｘ線源が１ａで示されている位置にあると
きには、２ａで示されている扇形Ｘ線分布が長い破線の
矢印によってはさまれた部分における検知器に照射する
。

かくして、１と１ａとの間では放射線は符号９で示され
た範囲にある検知器７を離れて新たに符号１０で示され
た範囲にある検知器７を照射する。

この実施例においては、放射線は放射線源１の回転の全
３６０°にわたって連続する。

次の放射線源位置１ｂにおいては、扇形放射線分布２ｂ
は短い破線矢印の間における検知器に照射する。

明らかな二゛とく、検知器リングおよび軌跡５が同一平
面関係にあれば、Ｘ線管１が位置１ｂにあるときにＸ線
の照射を受ける検知器７のうちのいくつかは、Ｘ線管１
が位置１ａにあるときにはＸ線を遮つてしまうであろう
。

従来の構成において、放射線源軌跡を検知器リングの半
径の内側に位置づけるのはこの問題を回避するためであ
る。

本発明においては、放射線源軌跡を検知器リングの外側
を配置し、必要とされる検知器リングの拡がりおよびそ
れに関連するコリメーターの大きさを小さくしうる。

しかしながら、さもなくば放射線源と患者のからだとの
を通過するであろう検知器を変位せしめて放射線２が妨
害されずに通過できるようにする。

検知器が必要な放射線のみを受けるようにするためには
多くの異なる構成が採られうる。

この実施例の好ましい構成では、軸線３のまわりにおけ
る患者のからだに対して相対的な角度運動を行なわない
が所望の関係を得るために検知器リングが傾斜せしめら
れる。

検知器リングよびコリメータの大きさを小さくしうろこ
とは、この装置における例えば走査機構のような他の部
品の大きさを小さくしかつ単純化することが可能になる
のみでなく、Ｘ線エネルギーをより有効に利用でき、し
たがってＸ線管に供給される電力を削減し冷却に必要な
条件を緩和する。

この後者の効果は、検知器リングがより患者のからだに
近づくように検知器リングの径をＸ線管１の回転軌跡よ
りも小径にすることにより、Ｘ線管１と検知器７との間
の距離が短かくなることから達成される。

第２図は第１図の装置の側面図を示し、本発明の構成を
より明瞭に示している。

Ｘ線管１から放射されるＸ線分布２は患者のからだ（図
示せず）を通過して患者のからだに関してＸ線管１側と
は反対側の位置１１にある検知器に入射する。

この場合位置１１とは反対側の位置、すなわち患者のか
らだに関してＸ線管１と同じ側の位置１２にある検知器
は右方へ偏位されて、Ｘ線が患者のからだの仮想輪切り
部分に入射する以前に通るＸ線通路内から排除され、Ｘ
線の通過を許容するようになされている。

Ｘ線管１が回転するにつれ、支持リング６は矢で示され
た方向に傾斜運動（支持リング６の軸線を傾斜せしめる
運動。

これを傾斜運動（ｎｕｔａｔｉｏｌｌ）と称する。

）がなされる。かくしてＸ線管１が１８０°反対側の位
置１Ｃにある場合には、Ｘ線分布２と同一平面内にある
Ｘ線分布２Ｃが位置１２Ｃにある検知器に入射するが、
位置１］にあった検知器は位置１１Ｃに偏位されるので
、Ｘ線分布２Ｃは遮ぎられない。

多数の検知器が支持リング６上に取付けられて構成され
た検知器リングの傾斜運動が行なわれ、検知器が偏位し
た位置をとるということは、放射線源からみて、放射線
を受ける範囲の検知器群が曲線に沿って配列されるこを
意味する。

したがってこのことから発生する問題を回避するために
、検知器は、上記範囲のすべての位置において、ある厚
さを有する放射線分布を完全に入射せしめうるのに十分
な幅を有していなければならない。

第３図はこのことの効果を１ａにおける放射線源からみ
て示している。

この図においては、放射線の入射線が１３で示されてい
る。

放射線は、新しく照射される入射線１３と完全に重なる
位置１０にある検知器を含む検知器群に対しては完全に
入射することがわかる。

しかしながら、入射線１３と完全には重ならない位置９
にある検知器には入射しない。

この構成は、前科される検知器の領域が中心と両側縁と
の間で変化することを意味する。

この理由のために、放射線を受取る表面全体にわたって
均一なレスポンスを有す検知器を使用しかつ感度の差に
対する補正を予め決定することが好ましい。

第１図は、幾つかの検知器が患者のからだ４を通過して
いない放射線を受取るのに十分な拡がりを放射線が有し
ていることをも示している。

このことは、軌道運動の過程において、それらの検知器
のすべてが、患者のからだ４を通過しておらず従って検
知器感度間の差を補正するための較正信号を与えるある
放射線を受取るであろうことを意味する。

検知器が放射線源と患者のからだ４との間の放射線を阻
止しないような検知器配列になっておれば、照射を１つ
の放射線源にとじ込める必要のないことも明らかで゛あ
ろう。

本発明のこの実施例を行なうための実際的な構成が第４
図および第５図に示されており、これらの図はそれぞれ
装置全体の正面図および側面図である。

第４〜８図は本発明を実施するために必要とされる基本
的な装置を示しているがＣ，Ａ、Ｔ、機械において通常
みられる詳細な点については省略されている。

この装置は主フレーム１４を外側カバー１５と一緒に含
んでいる。

これらは床の上に直接取付けられうるが、図示の実施例
においては、ロッカー１６」―に取付けられており、そ
のロッカー１６はローラ１７と協働しかつ歯車１８を介
してモータ１９によって駆動されて軸線３の傾斜機能を
与える。

フレーム１４およびカバー１５は、患者（図示せず）を
入れるための開孔２０を有しており、軸線３はその開孔
２０の中心を通っている。

Ｘ線管１は軸受２２上で軸線３を中心にして回転しうる
部材２１上に支持されている。

部材２１は、主フレーム上に取付けられたモータ２５に
よりベルト２３および歯車箱２４を介して駆動される。

Ｘ線管１に対する電力と冷却油がケーブル２６によって
運ばれるが、これらのケーブル２６はＸ線管の動作に必
要な３６０°の回転に加えて、動作角速度に達するまで
の例えば１８０°のおよび停止するまでの例えば１８０
°の余分な回転を可能にするのに十分な長さと適当なケ
ーブル処理機構を有している。

検知器を支持するリング部材６は主フレーム１４に対し
て固定した角度関係をもって開孔２０を包囲するように
取付けられているが前述した傾斜運動を行なうことがで
きる。

この機構は第６図にさらに詳細に示されているが、そこ
には該当する特徴だけが示されている。

第６図かられかるように、完全には示されていない部材
２１は、球軸受２８および２９の形態をなした２つの軸
受を有するリング２７を含んでいる。

軸受２８は放射線の平面に対して平行に配置されている
が、それは部材２１と主フレーム１４との間における附
加的な軸受である。

しかしながら、軸受２９はその平面に対して傾斜せしめ
られてそれの軸線を３′にもちきたし、かつリング部材
６を支持する。

軸受２８の位置は固定部材１４によって決定され、かつ
軸受２８および２９の相対位置はリング２７上における
図示されたようなそれらの相対位置によって決定される
。

かくして、動作時において、リング２７が部材２１と一
緒に回転すると、軸受２９がリング６と１１および１２
で示されているような個々の検知器をして図示された傾
斜運動を行なわしめる。

各検知器は主フレーム１４上に取付けられた端子３１に
ループ状のワイヤ３０によって接続されている。

端子３１から、ケーブルが検知器出力を処理回路（図示
せず）に供給する。

部材２１とリング２７の回転がリング部材６を回転せし
めようとするか゛それはワイヤ３０によって阻止される
であろうことが明らかであろう。

しかしながらリング６が回転運動をすることは望ましく
ないから、この理由のためにそのリングはまた、回転の
方向には可撓性を有しておらずその方向に直交する方向
に可撓性を有する一連の回転防止ウェブ３２によって主
フレーム１４に連結されている。

回転防止ウェブのうちの１つが第７図に示されており、
それはリング６の所要の傾斜運動を許容するが回転を阻
止する。

これらのウェブの適当な材料はばねスチール・ストリッ
プである。

球軸受２９のさらに詳細な点が第８図に示されている。

検知器が第１図および第２図に示されているように放射
線の扇形分布２をそれの全体の拡がりにわたって完全に
受けるがこの放射線を患者のからだに入射する前に遮ぎ
ることかないように軸受２９はリング６を位置決めする
。

放射線がこのことを許容するのに十分なだけ１つの平面
にとじ込められるようにするために、Ｘ線管１に扇形の
コリメータ３３が設けられている。

患者のからだの中で散乱された放射線を排除するために
他のコリメータ（図示せず）が検知器に設けられうる。

しかしながら、これらのコリメータは、１つの検知器が
照射される放射線源運動の全範囲にわたって放射線を入
れるようにしなければならない。

それは放射線源１と一緒にコリメータを移動せしめるこ
とによって実現されつる。

検知器によって与えられるテ゛−夕を適切に組織するた
め−に放射線源走査の進行状況を監視することが望まし
い。

これは、目盛マークを有し部材２１上に取付けられた透
明リングと、そのマークの通過を検知する固定光源およ
びフォトセルとによって行ないうる。

しかしながら、前進する放射線によって異なる検知器を
漸次照射することにより走査の進行を直接表示すること
ができる。

前述のように、検知器によって与えられたデータは放射
線の吸収についての所望の表示を与えるために公知の態
様で処理されうる。

それは米国特許第３７７８６１４号に記載されているよ
うにして行なわれてもよいしあるいは米国特許第３９２
４１２９号に記載されているコンボリューション法によ
って行なわれてもい。

その処理が第９図に示されている。

検知器からのテ゛−夕は取り出されると増幅器３４に送
られる。

原理的には、各検知器につき１個の増幅器が必要とされ
る。

しかしながら実際には、すべての検知器が同時に照射さ
れるわけではないから、出力をある程度多重化すること
が可能であり、その結果、装置を節減することができる
。

然る後、データ信号は、該当する検知器によって受取ら
れた１つの放射線ビームを表わす期間のあいだ、その時
間内における放射線源の運動を考慮して、積分器３５で
積分される。

所要のタイミング信号は前述のように放射線源位置表示
器によって与えられる。

次にデータ信号は変換器３６でアナログ・テ゛ジタル変
換を受けそして変換器３７で対数形式に変換されて回路
３８における再構成処理のために適当な信号を与える。

回路３８の出力は表示器３９または記憶器に与えられる
。

前述のように、回路３８は米国特許３７７８６１４号に
記載されているようにしであるいは米国特許第３９２４
１２９号に記載されているようにしてデータを処理しう
る。

後者の場合には、コンボリューション処理は平行な放射
線ビームの組についてのデータを必要とする型式のもの
であり得、その場合には、データは正しいシーケンスに
予め分類されなければならない。

あるいはまた、使用されるコンボリューション処理は、
予め分類を必要としないように扇形分布２におけるビー
ムの組についてのテ゛−夕に適したものでありうる。

勿論、Ｃ，Ａ、Ｔ、装置に適した他の任意の処理に応じ
て用いてもよい。

所望の検知器運動を与えるためには他の構成を採用して
もよいことについては述べた。

例えば検知器群を支持するリング部材は一連の弾性部材
によって固定リング上に取付けられうる。

これらの部材は、それらが検知器リングを放射線の平面
内に押しやることができるようにするがその検知器リン
グの任意の部分が弾性部材を変形することによって放射
線の外に押し出されうるようになされうる。

その場合。放射線源にはカム機構が設けられ、それが進
行するにつれて、被検査体を放射線から遮きる検知器リ
ングの部分を放射線の外に押し出すようになされうる。

前記弾性部材は放射線源に対向する検知器リングの部分
を所定の位置に復帰せしめる傾向を有するであろう。

第１０図には、検知器を支持するリング部材６が弾性部
材によって固定リング４０上に取付けられ、それらの弾
性部材は外方への移行を制限するため可撓性を有する場
合にはばね状をなすものであり、それらのうちの幾つか
が４１で示されている。

それらのばねはそれらの拡張がそのように制限されてい
る場合には圧縮されたままであるようになされ、その点
において検知器は放射線の通路内に存在する。

検知器を支持するリング部材６には、Ｘ線管１に固定さ
れたカムホロワ４３と係合する周辺カムリング４２が設
けられている。

Ｘ線管１が軸線３のまわりで゛回転すると、カムホロワ
４３がリング４２を係合し、そしてばね４１の作用に抗
してリング６をＸ線ビームの外に押し出す。

以上本発明の特定の実施例につき説明したが、本発明は
それに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で可
能なあらゆる変形変更をも含むものであること勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の特徴を含む装置
を概略的に示す正面図および側面図、第３図は放射線が
検知器を横切る態様を説明するために用いられる図、第
４図および゛第５図はそれぞれ本発明の１．つの実施例
を示す正面図および側面図、第６図は検知器を取付ける
ために用いられる機構を示す図、第７図および第８図は
検知器案内機構の詳細を示す図、第９図は本発明による
装置から得られたデータを処理するための単純化さｇだ
回路を示す図、第１０図は傾斜運動を与えるための他の
構成を示す図である。 １・・・・・・放射線源（Ｘ線管）、２・・・・・・扇
形Ｘ線分布、３・・・・・・軸線、４・・・・・・患者
のからだ、６・・・・・・検知器群を支持するリング部
材、１４・・・・・・主フレーム、１５・・・・・・カ
バー、１６・・・・・・ロッカー、１７・・・・・・ロ
ーラ、１８・・・・・・歯車、１９・・・・・・モータ
、２０・・・・・・開孔、２１・・・・・・回転部材、
２２・・・・・・軸受、２３・・・・・・ベルト、２５
・・・・・・モータ、２６・・・・・・ケーブル、２７
・・・・・・リング、２８．２９・・・・・・軸受、３
０・・・・・・ワイヤ、３１・・・・・・端子、３２・
・・・・・回転防止ウエフ゛、３３・・・・・・コリメ
ータ、４０・・・・・・固定リング、４１・・・・・・
は゛ね、４２・・・・・・周辺カムリング、４３・・・
・・・カムホロワ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射線の扇形分布を放出する少なくとも１個の放射
   線源をもって患者のからだの横断面仮想輪切り部分を検
   査するための医療用放射線写真装置であって、前記放射
   線の扇形分布が前記仮想輪切り部分に向って放射される
   ように前記少なくとも１個の放射線源を患者のからだに
   関して位置決めする位置決め手段と、複数の異なる方向
   から前記仮想輪切り部分に対し放射線を照射するために
   前記少なくとも１個の放射線源を前記放射線源位置決め
   手段とともに回転せしめる走査手段と、前記放射線に感
   応する複数の検知器とを有する医療用放射線写真装置に
   おいて、 検知器支持手段と案内手段とを具備しており、前記検知
   器支持手段は、前記放射線源の回転軸線に対しては傾斜
   可能のようにかつ前記放射線源の回転方向に対しては移
   動不能のように患者のからだを包囲して設けられ、前記
   複数の検知器を、前記放射線源の回転軌跡よりも患者の
   からだ側に接近するようにかつ患者のからだの少なくと
   も部分的に包囲するように円弧状に取付けており、前記
   案内手段は、前記検知器支持手段を前記放射線源の回転
   軸線に対し傾斜した位置に案内するために前記放射線源
   にそれとともに回転しうるように連結されており、放射
   線が患者のからだを通過して患者のからだに関して前記
   放射線源側とは反対側に存在する検知器に入射しうるよ
   うに、前記患者のからだに関して前記放射線源側と同じ
   側に存在する検知器が前記放射線が前記仮想輪切り部分
   に入射する以前に通る通路内から排除されるように前記
   検知器支持手段を案内することを特徴とする医療用放射
   線写真装置。 ２ 前記検知器支持手段が前記放射線源の回転軌跡より
   も小さい半径を有する第１のリング部材よりなる特許請
   求の範囲第１項記載の医療用放射線写真装置。 ３ 軸線を前記放射線源の回転軸線に一致せしめて配置
   されかつ前記放射線源にそれとともに回転するように連
   結された第２のリング部材を備え、該第２のリング部材
   上に前記案内手段が取付けられている特許請求の範囲第
   ２項記載の医療用放射線写真装置。 ４ 前記案内手段が、前記第１のリング部材上にそれと
   同軸状に取付けられているが前記第２のリング部材に関
   して偏心位置に配置された円形の軸受である特許請求の
   範囲第３項記載の装置。 ５ 前記第１のリング部材を放射線の通路内に押し入れ
   る方向に付勢して配置された弾性手段を含んでおり、前
   記案内手段が前記放射線源に連結されていて前記第１の
   リング部材を前記弾性手段に抗して偏向させるようにな
   されたカム部材である特許請求の範囲第２項記載の装置
   。 ６ 前記弾性手段が複数のばね手段である特許請求の範
   囲第５項記載の装置。 ７ 前記複数の検知器が患者のからだのまわりに３６０
   °にわたって配置されている特許請求の範囲第１項乃至
   第６項のいずれかに記載゛された装置。 ８ 前記第１リング部材の平面に直交する方向に追従性
   を有しているが該平面に対して正接する方向には追従性
   を有しておらず、前記第１のリング部材を装置の固定部
   分に連結して前記検知器を前記回転方向には実質的に移
   動不能に維持する複数の回転防止手段を含む特許請求の
   範囲第２項乃至第７項のいずれかに記載された装置。 ９ 前記回転防止手段が可撓性を有する金属スＩ〜リッ
   プである特許請求の範囲第８項記載の装置。