JPS6397151A - 高速ｃｔ走査システムを用いた断層合成方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、放射線写真造影技術に係り、特に、高速計算
型断層撮影（ＣＴ）走査システムを用いた断層合成技術
に係る。

従来の技術 断層合成技術は、三次元造影について良く知られた技術
であり、その基本的な技術は１９３０年代に最初に公式
化されている。これについては、１９７２年１月のＩＥ
ＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｂｉｏｍｅｄ
ｊｃａｌ　Ｅｎｇｊ、ｎｅｅｒｊｎｇ第ＢＭＢ−１第８
Ｍ竿２０−２８頁に掲載されたグランド（Ｇｒａｎｔ）
氏の「断層合成：三次元放射線写真造影技術（ＴＯＭＯ
３ＹＮＴＨＥＳＩＳ：Ａ　Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉ
ｏｎａｌ　Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｉｍａｇｉｎｇ
　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）Ｊ及び１９８１年５ＰＩＥ第３
１４巻Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｒａｄｉ。

ｇｒａｐｈｙの第３１−３６頁に掲載されたニジムラ氏
等の［走査投影放射線写真システムを用いたデジタル断
層合成（Ｄｊ、ｇｉｔａｌ　Ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉ
ｓ　Ｕｓｉｎｇ　ＡＳｃａｎｎｅｄ　Ｐｒｏｊｅｃｔｊ
ｏｎ　Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ）Ｊを
参照されたい。古典的な断層撮影においては、Ｘ線源及
び検出器が当該平面にのせられた支点に対して同期的に
且つ連続的に両方向に移動する。断層撮影手順において
は、他の平面からの影響をぼかすことによって所望の平
面の像、即ち、断層写真が形成される。断層合成におい
ては、古典的な断層撮影に使用された経路に沿って個別
のインターバルで線源をパルス付勢することによって１
組の成分放射線写真が形成される。これらの成分像は、
互いに重畳され並進移動されて断層写真が合成される。

焦点の平面は、並進移動距離の関数として選択すること
ができる。単一露光シーケンスにおいては、断層撮影デ
ータのシフト量及び追加量を変えることによって観察の
ための多数の平面を形成することができる。

ニジムラ氏等の文献には、走査投影モードで作動する第
三世代のＣＴスキャナであるジェネラルエレクトリック
のＣＴ／Ｔ８８００システムを用いたデジタル断層合成
技術が説明されている。

−３＝ 不都合なことに、この技術は、患者の寝台を何回も並進
移動する必要があるためにデータ収集速度が遅いという
点で実際的でない。

発明の構成 本発明は、本発明の譲受人であるイマトロン・インク（
Ｉｍａｔｒｏｎ、　Ｉｎｃ、）から入手でき且つ米国特
許第４−．３５２，０２１号に開示された高速Ｘ線走査
システムを用いる断層合成技術に関する。このシステム
においては、Ｘ線源及びＸ線検出器が固定されておりそ
して正確に配置された複数のターゲットを横切って電子
ビームをスイープすることにより複数の扇状の放射ビー
ムが発生され、こ　　。

れにより、各ターゲットが扇状の放射ビームを発生する
。

電子式の走査システムは、単一の電子ビーム管を絹み込
んでいる。電子ビームは、適当な磁界及び／又は電界に
よって偏向されて、４つの隣接する半円形のターゲット
リングの１つに可動のＸ線源を形成し、扇状の走査ビー
ムが発生される。

これらのビームを使用して多数の部位における組織の全
体積を造影することができる。このような電子走査シス
テムは、上記した機械的な走査システムよりも速度とい
う点で非常に優れている。即ち、単一の部位を機械的に
走査するのに必要な１秒以上という時間に比して数分の
１秒で成る体積部を走査することができる。このシステ
ムは、高い圧変及び整列を必要とする可動部の必要性を
排除するものである。更に、スライド式の電気接点のよ
うな精巧なシステムも排除される。スキャナは、心臓の
ような大きさの領域を包囲する人体の多数の部位をぼり
同時に観察できるという点で、米国特許第４，１５８，
１．４２号に開示されたものよりも改善されている。ス
キャナは、８個程度の部位の像を形成することができる
。

このシステムは、ターゲットリングに対向して取り付け
られた複数の検出器を使用している。

これらの検出器は、２つの隣接する部分円リングの配列
体に配置される。各々の配列体は、例えば、４３２個と
いった数の多数の検出器を有しており、検出器の数は全
部で８６４個となる。２つの隣接する検出器の角度的な
分離は、０．５°程度であり、非常に高い分解能を与え
る。走査システムには、Ｘ線源及び検出器の両方に対し
てコリメータが設けられている。線源のコリメータは、
黄銅のリングと、これと協働して複数の扇状ビームを画
成する検出器ハウジングとを備えている。検出器のコリ
メータは、交換可能な任意の配列体、即ち、二重部位検
出器配列体、単一部位検出器配列体、及び高分解能の単
一部位検出器配列体を備えている。種々の走査モードを
選択することができ、８個までの部位を１秒当り少なく
とも１回の走査という速度で走査することができる。

３つ以上の検出器からのデータは、断層ぼけを有する像
を形成するように合成される。寝台の一回の並進移動が
要求されるだけである。更に、像の各線に対してデータ
を素早く収集できるので、欠陥を招くことなく血管や心
臓構造体を造影することができる。

従って、本発明の目的は、改良された断層合成方法を提
供することである。

本発明の特徴は、高速ＣＴスキャナを使用して断層合成
を行なうことである。

本発明、その目的及び特徴は、添付図面を参照した以下
の詳細な説明より容易に明らかとなろう。

実施例 第１図を説明すれば、米国特許第４．．３５２゜０２１
号に開示されたシステムは、３つの主要な要素、即ち、
円筒部分１２及び半円形の円錐部分１３を含む走査管１
］、と、検出器配列体１４と、コンピュータシステム１
−６とを具備している。走査管は、電子ビームをターゲ
ラ１−リングに投射し、ターゲットリングからＸ線が発
生される。これらのＸ線は、検出器配列体１４によって
さえぎられる。検出器配列体の出力は、コンピュータシ
ステム１６に送られる。コンピュータシステムは、後で
処理するためにデータを記録する複数の記憶ディスク１
８を備えている。又、コンピュータシステムは、走査管
を制御する出力も含んでいる。ビデオ表示装置１９は、
データを表示する。

第２図及び第３図には、走査システム及び検出システム
が詳細に示されている。電子ビーム管１１は、円筒端１
２に電子銃２２を収容する真空包囲体２１を備えている
。電子銃は、円筒部分に沿って軸方向の電子ビーム２３
を投射する。収束コイル２４は、ビームをターゲット２
６に収束させる。曲げコイル２７は、ビームが管の部分
円形円錐部に沿って扇状に広がって部分円形のターゲッ
トリングに当たるようにビームを曲げる。ターゲット組
立体２６は、複数の部分円形のターゲットリング２８．
２９．３０及び３１を備えている。

これらターゲットリング２８．２９．３０及び３１−の
各々には適当な冷却コイル３２．３３．３４及び３５が
組み合わされており、ターゲットリングを冷却するよう
に働く。

曲げ磁石は、ビームを偏向するだけでなく、第２図及び
第３図に示す部分円形のターゲットに沿ってビームを速
やかにスイープする。ターゲットリングは直列に走査さ
れ、以下で述べるように多数の部位が検査される。リン
グコリメータ３７、３８．３９及び４０は、ターゲット
リングによって放射されたＸ線をさえぎるように配置さ
れ、１又は２印厚みの平らなビームとして投射されたＸ
線ビームを画成する。このビームの扇状セクタは、カー
ブした検出器配列体によって検出され、測定値を用いて
断層撮影像が再構成される。

検出器配列体は、リングコリメータに重畳するリングの
形態である。重畳する領域においては、検出器が第２と
第３のコリメータリング３８と３９との間に嵌合される
。検出器配列体１４は同様に２１０°程度の大きさにわ
たって延び、半円形となる。適当な検出器コリメータ４
６は、Ｘ線を関連検出器に通すように働く。線源と検出
器リングとの重畳により、少なくとも］８０°の投影デ
ータが得られるように確保される。

再構成領域は、第３図に点線の円４４で示されており、
その直径は、約５０（７）である。陰影付けされた領域
で示されたように楕円形の患者については、１９０°以
上の投影データを得ることができる。過剰走査の領域は
、後部の領域については約２３０°まで増加される。過
剰走査は、ＣＴ定走査重要な特徴として知られており、
これを用いてＯｏ及び１８０°におけるデータの不一致
による筋状の欠陥を減少することができる。再構成円の
外側を通過する放射線は、固定配列体における個々の検
出器を構成するのに用いられる。

［高速計算型断層撮影走査システムを用いた走査投影放
射線撮影」と題する前記の特許出願第４０３６４号等に
開示されたように、電子ビームが単一のターゲットトラ
ックに沿って繰返しスイープされそして患者がコリメー
トされたビームを通してまっすぐに送られる時に単一の
検出器位置の出力を用いることにより該特許出願に開示
された高速スキャナで投影放射線写真が得られる。

本発明によれば、電子ビームがターゲットに沿ってスイ
ープされた時に複数の検出器配列体によってデータが記
録され、放射線測定値が検出器配列体に沿った複数のＸ
線放射位置に時間的に相関され、ひいては、複数の投射
放射線写真に対応するようにされる。これが第４図に示
されており、検出器の場所５０．５２．５４．６２にお
いて定められた扇状の放射線ビームが２１で一般的に示
された放射線源によって投影され、従って、複数の投影
放射線写真に対する測定データに対応するようにされる
。既知の断層合成技術を用いて、複数の検出器場所の測
定値が合成され、これにより、検出器場所の測定値を組
合せのために選択することによって決定された患者内の
平面以外のところに断層写真ぼけのある像が形成される
。第５図は、検出器りの間隔とターゲッＩ一点Ｔの間隔
とによって当該平面Ｐを決定する方法を示している。こ
こに示す間隔は、平面Ｐ１を画成し、一方、検出器の間
隔がより狭くなるか又はターゲットの間隔がより広くな
る場合には、平面Ｐ２が画成される。

従って、患者の寝台の各位置に対してターゲットに沿っ
て電子ビームを１回走査するたびに、単一データ処理方
法を用いて任意の焦点経路における断層写真を表示する
に充分なデータが得られる。

好ましい実施例においては、約５０個の検出器によって
投影データが収集され、患者の寝台の各位置に対して抽
出される。任意の経路において形成された断層写真図は
、５０個の全検出器からのデータを適当にシフト及び加
算することによって得られる。次いで、断層写真図は、
二次元の断層写真像の１本の線として表示され、患者の
寝台の各法々の位置に対してこの手順が繰り返される。

データ処理動作は、シフト及び加算の簡単な動作である
から、上記の高速スキャナ及び配列体プロセッサを用い
て完全な二次元断層写真平面を約１秒で処理して表示す
ることができる。

重要なことは、データ収集の後に、患者の体積部から所
望の深さにある任意の矢状の平面、冠状の平面又は傾斜
平面を表わすように断層写真平面を選択することができ
る。従って、患者は、低い放射線レベルに曝されるだけ
である。この断層合成機能により、高速スキャナの診断
への利用性が増進される。各検出位置は、単一の検出器
を備えてもよいし、或いは、複数の隣接する検出器の測
定値を検出器位置の信号として用いるように合成するこ
ともできる。

特定の実施例について本発明を説明したが、この説明は
、本発明を解説するものに過ぎず、本発明を何等限定す
るものではない。例えば、断層写真像を形成するのに用
いる検出器位置の数及び間隔をフィールドの深さ及び得
ようとするぼけに応じて変えることができる。従って、
特許請求の範囲に述べた本発明の真の精神及び範囲から
逸脱せずに種々の変形や応用が当業者に明らかであろう
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、多数の電子ビームターゲットを用いた計算型
断層撮影Ｘ線透過走査システムを示す概略部分斜視図、 第２図は、第１図のシステムの断面図、第３図は、第１
図のシステムの端面図そして第４図及び第５図は、第１
図のシステムの端面図であって、本発明による三次元投
影データを得るようなその使い方を示す図である。 １１・・・走査管　　　　１２・・・円筒部分１３・・
・半円形の円錐部分 １４・・・検出器配列体 １６・・・コンピュータシステム １８・・・記憶ディスク １９・・・ビデオ表示装置 ２２・・・電子銃　　　　２３・・・電子ビーム２４・
・・収束コイル　　２６・・・ターゲラ１〜２８−３１
・・・部分円形のターゲット＋Ｊング３２−３５・・・
冷却コイル ３７−４０・・・コリメータ ５０．５２・・・検出器位置 図面の汀、９（内′ｉｔに変更なし） ＦＩＧ、−４ 手続補正書（方式） １．事件の表示　　　昭和６１年特許願第２４１１５４
号３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名　称　　イメイトロン　インコーポレーテ・ノド′４
、代理人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターゲットに沿って電子ビームをスイープするこ
   とにより扇状の放射線ビームが発生され、ターゲットに
   よって放射されたコリメートされたＸ線がターゲットと
   検出器配列体との間の患者領域を通過した後に上記検出
   器配列体によって受け取られるようにされた高速ＣＴ走
   査システムにおいて、患者の断層撮影を行なう方法が、 上記ターゲットに沿って上記電子ビームをスイープし、 上記電子ビームが上記ターゲットに沿ってスイープされ
   た時に検出位置に受け取られた放射線を測定し、この測
   定した放射線は、複数の投影放射線写真に対応する複数
   のＸ線ターゲット位置に時間的に相関され、これにより
   、所望の平面内の線に対するデータが得られると共に、
   その他の平面内の線に対するデータが不明瞭にされ、 上記コリメートされたＸ線を通して患者を動かし、上記
   測定した放射線は、上記コリメートされたＸ線における
   患者の位置に時間的に相関され、そして 上記患者の位置に時間的に相関された上記検出位置にお
   ける測定値を組合せると共に、上記患者の位置に対し上
   記所望の平面における線のデータから上記断層写真を断
   層合成するという段階を具備したことを特徴とする方法
   。
2. （２）上記検出位置で受け取った放射線を測定する上記
   段階は、単一検出器で放射線を測定することを含む特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）上記検出位置で放射線を測定する上記段階は、複
   数の検出器で放射線を測定しそして複数の検出器からの
   測定値を用いて単一の測定値を形成することを含む特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）測定値を組合せる上記段階は、患者の予め選択さ
   れた平面における断層写真を得るために特定の検出位置
   を選択することを含む特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。