JP2005296647A - 静止トモグラフィー式マンモグラフィーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線源の移動を伴わない静止トモグラフィー式マンモグラフィーシステムを提供する。
【解決手段】検出器（２０）を有するマンモグラフィー走査システム（１０）はそれに連結された多数のＸ線エミッタ（５０〜７２）を有する円弧状支持システム（１１）を含む。Ｘ線エミッタ（５０〜７２）は共通焦点に対して変化する角度を成して焦点に向う複数のＸ線束を発生する。また、Ｘ線エミッタ（５０〜７２）のそれぞれは検出器視野全体を見るためにコリメートされる。本発明のもう一つの態様によれば、検出器を有するマンモグラフィー走査システムは円弧状支持システムと複数のＸ線束を発生するように出来ている複数のＸ線エミッタを含む。複数のＸ線エミッタは円弧状支持アームに連結され、共通焦点に対して変化する角度でこの焦点に向けられ、その場合、複数のＸ線エミッタのそれぞれは検出器視野全体を見るためにコリメートされる。
【選択図】図１

Description

本発明は概ねＸ線撮像装置、詳細には静止トモグラフィー式マンモグラフィーシステムに関する。

伝統的なＸ線撮像システムはＸ線源と物体の内部画像を発生する検出器配列を含む。周知のように、Ｘ線源はＸ線を発生し、それらは物体により減衰される（即ち、それらは物体を通過するか、それらの中に吸収される）。その結果、透過されたＸ線の強度が変化する。検出器配列は透過された総合Ｘ線を受けかつ測定して物体の内部画像を作るのに必要な電気信号を発生する
少なくとも一つの既知のマンモグラフィー撮像システムにおいて、Ｘ線源は扇形ビームを投射し、これがデカルト座標系のＸ−Ｙ平面内にあるようにコリメートされるが、これは一般的に「撮像平面」と呼ばれる。Ｘ線ビームは患者の乳房等の撮像される物体を通過する。物体により減衰された後に、ビームは放射線検出器の配列に当たる。検出器配列で受けた減衰されたビーム放射線の強度は物体によるＸ線ビームの減衰に依存する。配列の各検出素子は検出器位置におけるビーム減衰の測定値である別個の電気信号を発生する。全ての検出器からの減衰測定値は別個に収集され透過プロファイル又は検出器信号を発生する。

従来のフィルム及びデジタル検出器のマンモグラフィーシステムは伝統的にユーザがＸ線源を手動又はロボット的に旋回できるようにした取り付け機構を利用している。この旋回は個々の患者乳房の撮像中に種々の投影図の発生を可能にする。この動作の間、患者の乳房は、Ｘ線源の移動中に静止状態に維持する乳房圧縮システムにより保持される。

トモグラフィーのようなある一定のデジタルマンモグラフィー用途において、画像列は６０°以上を成す投射角の掃引により迅速に収集される。画像は解剖学的運動と患者の圧縮時間を最小にするように迅速に撮影される。

しかしながら、Ｘ線源を移動するのに要する機械的運動は画像運動のアーチファクトを誘発し、Ｘ線源アーム加速機構と全体システムの人間工学との間の準最適トレードオフも必要かも知れない。

ロボットアームに取り付けられたＸ線源が動作されるときに、患者とオペレータの衝突を避けるために特別な考慮が現在払われている。対照的に、Ｘ線源を各投射角まで手動で移動する場合、患者は望ましくない長時間の圧縮を受ける可能性がある。更に、ある一定の急速マルチビュー用途では実際の露光中にＸ線源が完全に静止することを必要とし、それにより角運動の加速と減速を必要とする。

そのようなシステムにおいては非常に敏感なフラットパネルＸ線検出器がしばしば利用されるので、それらのパネル読み出し相互接続システムに加えられる中レベルの衝撃や振動が画像アーチファクトを発生させ得る。更に、Ｘ線源を必要な角度まで移動するのに使用されるサーボモータは敏感なＸ線検出器に認知し得る如何なる磁場も誘発してはならず、そうでなければ更なるアーチファクトが生じ得る。

現行の撮像システムに伴う欠点は新しいマンモグラフィー撮像技術が必要とされることを明らかにして来た。新しい技術は振動と走査時間を最小にすべきである。本発明はこの目的に向けられる。

本発明の一つの態様によれば、走査システムはマウントに連結された円弧状の支持システムを含む。円弧状の支持システムにはＸ線束を発生する複数の静止Ｘ線源が連結され、これらが物体（例えば患者）を通過する。マウントにはＸ線検出器が連結され、これはＸ線束に応じて検出器信号を発生する。

本発明のもう一つの態様によれば、検出器を有するマンモグラフィー走査システムは円弧状支持システムを含む。システムは複数のＸ線束を発生するように出来ている複数のＸ線エミッタを更に含む。複数のＸ線エミッタは円弧状支持アームに連結され、共通焦点に対して変化する角度でこの焦点に向けられ、その場合、複数のＸ線エミッタのそれぞれは検出器視野全体を見るためにコリメートされる。

本発明の一つの利点は、無運動トモグラフィー式又はマルチ投射式撮像が敏感な検出システムにおいて機械的に誘発されるアーチファクトを除去することである。

本発明のもう一つの利点はこのタイプのシステムはマウント移動中に生じ得る、検出器読み取り中にマウントから検出器へ伝達される衝撃と振動を除去することである。

本発明の他の利点は以下の詳細な説明と添付された特許請求の範囲を読み、添付図面を参照すれば明らかになるであろう。

本発明をより完全に理解するために、今度は発明の例としてより詳細に添付図に図解されかつ以下に述べられる実施例を参照すべきである。

本発明は特に医用分野に適した走査システム１０に関して図解される。しかしながら、本発明は、当業者には言うまでもないが、種々の他の環境において利用される様々な他の走査システムにも応用できる。

図１と２を参照すれば、本発明の一つの実施例による、マウント１２に連結された支持システム１１を含む走査システム１０が図解される。支持システム１１には物体（例えば患者）を通過するＸ線束を発生する複数の静止Ｘ線源１４が連結される。またマウント１２にはまたＸ線束に応じて検出器信号を発生するＸ線検出器２０が連結される。

システム１０はホストコンピュータ２４及びディスプレー２６や、検出器信号を受信し、画像信号を発生することにより応答する種々の他の周知の制御及びディスプレーコンポーネントに連結された制御ユニット２２を更に含む。制御ユニット２２は例えば、全て後で議論されるオペレータコンソール２５、Ｘ線制御装置２８、圧縮制御装置３０、マウントモータ制御装置３２、大容量記憶装置３４、画像再構成装置３６及びデータ収集システム３８を含む。

マウント１２は支持システム１１を保持し、この支持システムは当業者には言うまでもないが、マウントモータ制御装置３２からの信号に応じてＸ線源１４、あるいは検出器２０を移動するプラットフォーム３３に連結されてもよい。本実施例において、Ｘ線源１４と検出器２０はマウント１２に連結される。マウント１２は患者組織を支持する保持領域３５も含んでもよい。

支持システム１１は円弧状として実施されるが、半球、立方体、直線、又は矩形等の支持システム用の無数の他の形状も本願において実施される。しかしながら、線源１４が一平面内になくてもよいことに注意することは重要であるが、それらはまた所定の平面内及び平面外の種々の高さに形成することもできる。

いくつかの検出器モジュールを含むＸ線検出器２０は典型的にはＸ線源１４に対向して配置され、そこから発生されたＸ線束を受ける。各モジュールは多数のスライスに対応する他のモジュールと情報を共有する。静止ターゲット検出器２０はより高いＸ線出力を可能にするように直接液体冷却により冷却されてもよい。この液体冷却は冷却システム４９により制御されてもよい。本発明の代わりの実施例において、システム１０は管及び検出器２０のための共通の調節装置を含んでもよく、多数の冷却器があってもよい。

発明の一つの実施例において、Ｘ線源１４（放射配列）は従来のＸ線管技術の代わりに複数の静止Ｘ線源５０〜７２（エミッタ）を含み、これらは現行システムに伴う機械的運動なしに種々の投射角での画像列の収集を可能にする。

線源５０〜７２は検出器２０に対して円弧配置でかつ共通の焦点７３に向って支持システム１１に連結されるように実施される。しかしながら、本発明においては無数の他の配置も実施される。そのような他の実施例はマウント１２又は平坦な支持システムに直接配置された線源５０〜７２を含み、その上で線源５０〜７２は検出器２０等に向って角度が付けられる。

線源５０〜７２は、１番目のＸ線束を発生する、検出器２０に直角な軸８１に対して１番目の配列角８０を成す１番目の光源５０を含む。線源５０〜７２は更に検出器２０に直角な軸８１に対してｎ番目の配列角８４を成すｎ番目の線源７２を含む。他の線源５２〜７２も検出器２０に直角な軸８１に対して種々の角度を成して配置され、種々のＸ線束を発生する。線源５２〜７２の何れを２番目又は３番目等と見なしてもよいことに注意することは重要であり、その場合、１番目の線源５０も検出器２０に直角な軸８１に対してある角度を成して配置されてもよい。

単一の線源管を機械的に掃引するのではなく、検出器２０の上のＸ線源５０〜７２の円弧９０の配列が物体を走査する。各エミッタは検出器の視野（ＦＯＶ）全体を見るためにコリメートされる。エミッタは逐次又は同時に発射され、検出器２０は各放射後にホストコンピュータ２４により読み取られる。

発明の一つの実施例において、Ｘ線源１４（放射配列）は必要な各トモグラフィー用途の角度で必要なＸ線束を投写でき、従って、Ｘ線源の機械的運動の必要性を除去する。

他の実施例において、先行技術のＸ線源が機械的に掃引しなければならない角度が配列１４を用いて少なくでき、これは多数の放射束角度を提供するが、必ずしも全ての角度がその用途に必要であるわけではない。

無運動トモグラフィー式又はマルチ投射式撮像は敏感な検出システムにおける機械的に誘発されるアーチファクトを除去する。それは現行システムにおいてマウント運動中に生じ得る、検出器読み取り中のマウントから検出器へ伝達される衝撃と振動を更に除去する。

本発明に関して、露光速度はＸ線管とマウント移動時間により制限されない。Ｘ線放射技術は複数の線束角度での急速な発生をもたらすので、システムの収集速度は主として露光時間と検出器の読み出しによる。機械的に掃引される投射システムとは違って、露光投射角度列は必ずしも単調である必要はなく、これは先端用途に対するもう一つの自由度を発生する。

本発明のもう一つの実施例はマウントを機械的に掃引するのではなくて、放射を電子的にゲートすることにより投影画像を発生するＸ線源５０〜７２の分布された組を含む。これらのＸ線源５０〜７２は例えば電界放射、Ｓｐｉｎｄｔ型チップ、電子銃、熱放射フィラメント等のいくつかの技術の一つでもよい。

本発明のなおもう一つの実施例は各Ｘ線源５０〜７２の出力を検出器２０の上に揃えるための静止した患者前コリメータ９２を含む。一般的にコリメータ９２はコリメーションに使用される高吸収係数の材料を含む装置であり、その場合、コリメーションは、Ｘ線源を点とすればＸ線が平行になるように放射ビームを制御する操作である。

図３を参照すれば、当業者には言うまでもないが、Ｘ線源１４はホストコンピュータ２４又はＸ線制御装置２８により作動される。Ｘ線源１４はホストコンピュータ２４からの信号に応じて作用するマウント制御装置３０により制御されるマウント１２により保持される物体を介してＸ線束９４、９６を送る。

Ｘ線源１４からのＸ線束９４、９６は患者を通過し、Ｘ線検出器２０に当たる。信号が直接ホストコンピュータ２４とディスプレー２６に送られ、そこで信号が、最終画像を得るために、患者を通るＸ線光子の減衰に対応するグレーレベルに変換される。

本発明はマンモグラフィーに関して図解されたが、コンピュータトモグラフィー（ＣＴ）、血管Ｘ線撮像、骨シンチグラフィー等を含む、検出器を用いる如何なるタイプのＸ線システムにも代わりに使用される。更に、実施例は溶接検査、金属検査等の非医用用途も含む。

動作時に、ホストコンピュータ２４は検出器信号を受信する。ホストコンピュータ２４はまたＸ線源１４を同時に、あるいは逐次作動するが、代わりの実施例はＸ線源１４に対する独立な作動手段を含む。本発明は当業者には言うまでもないが、技師により制御されるオペレータコンソール２５を含む。

データが収集及び処理され、画像が例えば、走査が生じながらオペレータコンソール２５を介して放射線技師に提供される。ホストコンピュータ２４は検出器信号を読むだけでよく、例えば画像再構成装置３６とデータ収集システム（ＤＡＳ）３８を介して適当な場所にあるディスプレーを更新する。ホストコンピュータ２４はあるいは画像データを将来参照するために大容量記憶装置３４に記憶する。

本発明の特定の実施例が示され、説明されたが、当業者には無数の変形と代替実施例が思い浮かぶであろう。従って、発明が添付された特許請求の範囲にのみにより限定されることを意図している。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の一つの実施例によるマンモグラフィー走査システムの斜視図である。 図１の正面図である。 本発明のもう一つの実施例によるマンモグラフィー走査システムの動作図である。

符号の説明

１０ 走査システム
１１ 円弧状支持システム
１２ マウント
１４ Ｘ線源
２０ 検出器
２４ コンピュータ
３２ マウントモータ制御装置
３３ プラットフォーム
３５ 保持領域
４９ 液体冷却システム
５０ １番目のエミッタ
７２ ２番目のエミッタ
８０ １番目の角度
８４ ２番目の角度
９４ １番目のＸ線束
９６ ２番目のＸ線束

Claims (10)

1. マウント（１２）と、
   前記マウント（１２）に連結され、１番目のＸ線束（９４）と２番目のＸ線束（９６）を検出し、それらから少なくとも一つの検出器信号を発生する検出器（２０）と、
   前記マウントに連結され、前記１番目のＸ線束を前記検出器（２０）に対して１番目の角度（８０）を成して前記１番目のＸ線束を発生する１番目のエミッタ（５０）と、
   前記マウントに連結され、前記２番目のＸ線束を前記検出器（２０）に対して２番目の角度（８４）を成して前記２番目のＸ線束を発生する２番目のエミッタと、
   前記１番目のエミッタ（５０）と前記２番目のエミッタ（７２）が逐次パターン、ランダムパターン、同時パターン、又は部分走査パターンの少なくとも一つを含む線源パターンで作動されるように電子走査するために前記１番目のエミッタ（５０）と前記２番目のエミッタ（７２）を作動するコンピュータ（２４）であって、前記少なくとも一つの検出器信号を受信し、そこから画像信号を発生するコンピュータと
   を備える走査システム（１０）。
2. 更にマウントモータ制御装置（３２）を備える請求項１に記載のシステム（１０）であって、前記マウント（１２）が、前記マウントモータ制御装置（３２）からの信号に応じて前記１番目のエミッタ（５０）と前記２番目のエミッタ（７２）を移動するプラットフォーム（３３）を備えることを特徴とするシステム。
3. 前記マウント（１２）が更に患者組織を支持する保持領域（３５）を定めることを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
4. 前記検出器（２０）が前記１番目のＸ線束（９４）と２番目のＸ線束（９６）を受ける複数のモジュールを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
5. 更に少なくとも一つの液体冷却システム（４９）を備える請求項１に記載のシステム（１０）であって、前記検出器（２０）が前記液体冷却システム（４９）により冷却され、前記冷却システム（４９）が走査システム（１０）の陽極を直接冷却することを特徴とするシステム。
6. 前記検出器（２０）に対して変化する角度を成して複数の個々のＸ線束を発生する複数の静止Ｘ線源（１４）を更に備える請求項１に記載のシステム（１０）。
7. 各エミッタが前記検出器（２０）の視野全体を見るためにコリメートされることを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
8. 前記１番目のエミッタ（５０）と前記２番目のエミッタ（７２）が掃引する前記角度が多数の放射束角度を含むが、必ずしも特定の用途に必要な全ての角度を含まないことを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
9. 円弧状支持システム（１１）と、
   複数のＸ線束を発生するように出来ており、前記円弧状支持システム（１１）に連結され、共通焦点に対して変化する角度を成して前記焦点に向けられる複数のＸ線エミッタ（５０〜７２）であって、そのそれぞれが検出器視野全体を見るためにコリメートされる複数のＸ線エミッタ（５０〜７２）と
   を備える、検出器（２０）を有するマンモグラフィー走査システム（１０）。
10. プラットフォームを備えるマウント（１２）であって、患者組織を支持する保持領域を更に定めるマウントと、
    調節信号に応じて前記マウント（１２）又は前記プラットフォーム（３３）の少なくとも一方を移動するマウントモータ制御装置（３２）と、
    前記マウント又は前記プラットフォーム（３３）の少なくとも一方に連結され、複数のＸ線束（９４）、（９６）を受け、それらからの検出器信号を発生する複数のモジュールを備える検出器（２０）と、
    前記プラットフォーム（３３）に連結され、前記検出器（２０）に対して種々の角度を成して前記複数のＸ線信号を発生する複数のＸ線源（１４）と、
    前記調節信号を前記患者組織のパラメータの関数として発生するコンピュータ（２４）であって、画像信号を前記検出器信号の関数として更に発生するコンピュータ（２４）と
    を備える走査システム（１０）。

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