JP4378812B2 - コーンビーム型放射線ct装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、コーン状放射線ビームが被検体に照射されるとともに、被検体を通り抜けた透過X線が2次元に広がる放射線検出面によって検出されるよう構成された医療用あるいは産業用のコーンビーム型放射線CT装置に係り、特に、被検体の非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射を抑制するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、X線CT装置と言えば、扇状X線ビーム(ファンビーム)と1次元X線検出器を用いた装置が汎用的に用いられているが、最近、図10に示すように、扇状X線ビームの代わりコーン状X線ビームXBを用いるとともに、1次元X線検出器の代わりにイメージインテンシファイアなどの2次元に広がるX線検出面XDaを有するX線検出器XDを用いたコーンビーム型X線CT装置が使われ出している。
【0003】
従来のコーンビーム型X線CT装置は、X線管51から出るX線ビームがコーン状に整形された状態で被検体Mに照射されるとともに、被検体Mを透過したコーン状X線ビームXBはX線検出器XDの2次元のX線検出面XDaに投影されてX線検出が行われる構成になっているのに加えて、X線管51とX線検出器XDが被検体Mを挟んで被検体Mの体軸回りに回転すると同時に、被検体Mを載置した天板52が左側へ移動してX線管51とX線検出器XDが被検体Mの体軸Zの方向に相対的に直進する構成となっている。
【0004】
つまり、従来の装置の場合、全体として見れば、図10に曲線mで示すように、X線管51とX線検出器XDが被検体Mの体軸Zの方向へ向けて被検体Mの体軸回りを相対的に螺旋状に前進しながら撮影対象領域Maに対するX線の照射・検出が行われてX線断層撮影が進行するのである。また、従来の装置では、X線検出器XDから出力されるX線検出信号に基づき、X線検出器XDの後段で撮影対象領域Maについて画像再構成が行われて、最終的に必要なCT像(断層像)が得られる。
【0005】
このコーンビーム型X線CT装置では、図11に示すように、扇状X線ビームよりも遙に幅のあるコーン状X線ビームXBを用いるとともに、1次元X線検出器よりも遙に広い2次元のX線検出面XDaを持つX線検出器XDを用いるので、1回の回転で多量のX線検出信号が得られるようになり、撮影効率の向上が見込める。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコーンビーム型X線CT装置の場合、被検体Mの非撮影対象領域Mbに対して不必要なX線が曝射されるという問題がある。
従来のコーンビーム型X線CT装置の場合、X線管51およびX線検出器XDと被検体Mとの間の相対的な直進の開始の際は、図12に示すように、コーン状X線ビームXBの後側半角コーンビームXBaが被検体Mの非撮影対象領域Mbに不必要に当たるだけでなく、X線管51およびX線検出器XDと被検体Mとの間の相対的な直進の終了の際も、図13に示すように、コーン状X線ビームXBの前側半角コーンビームXBbが被検体Mの非撮影対象領域Mbに不必要に当たる。
【0007】
すなわち、コーンビーム型X線CT装置では、画像再構成のための信号処理を行う際に被検体Mの体軸Zに対して垂直方向に照射されるX線に対応するX線検出信号を基準にして処理が進められる。そうしないと、最終的なCT像が不鮮明になるからである。したがって、図12および図13に示すように、コーン状X線ビームXBの照射中心が被検体Mの撮影対象領域Maの各端面に達する位置まで、X線管51およびX線検出器XDと被検体Mとの間の相対的な直進を行って、被検体Mの撮影対象領域Maの各端面に被検体Mの体軸Zに対して垂直方向からX線を照射して処理に必要なX線検出信号を得ることになる。
しかし、撮影対象領域Maの各端面の撮影の際、コーン状X線ビームXBの各半角コーンビームXBa,XBbの部分が非撮影対象領域Mbにまで入り込んで非撮影対象領域Mbに不必要なX線を照射してしまう。不必要なX線曝射は極力避けなければならないことは言うまでもない。
【0008】
この発明は、上記の事情に鑑み、コーン状放射線ビーム方式の断層撮影において被検体の非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射を抑制することのできるコーンビーム型放射線CT装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項1の発明に係るコーンビーム型放射線CT装置は、コーン状放射線ビームを被検体に照射する放射線照射手段と、2次元に広がる放射線検出面を有する放射線検出手段とが、被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへは被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するよう構成されているとともに、コーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段からCT像再構成用の放射線検出信号が出力されるよう構成されたコーンビーム型放射線CT装置において、被検体の体軸方向に往復移動可能なようにして配設された放射線ビーム整形用のリーフ片と、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進の開始の際は放射線ビームが、後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから欠如した後側半角分が拡がって全角コーンビームへと変化するとともに、相対的な直進の終了の際は放射線ビームが全角コーンビームから拡がっている前側半角分が縮まって前側半角分を欠如した後側半角コーンビームへと変化するよう、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との相対的な直進と連動して放射線ビーム整形用のリーフ片の位置を制御するリーフ片位置制御手段とを備えている。
【0010】
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のコーンビーム型放射線CT装置において、放射線ビーム整形用のリーフ片として、被検体の体軸方向に向かい合った一対のリーフ片が独立して移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させるとともに前側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の前側外縁に対応する位置に留め置く一方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるとともに、後側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置くようリーフ片の位置制御を行う構成となっている。
【0011】
また、請求項3の発明は、請求項1に記載のコーンビーム型放射線CTにおいて、放射線ビーム整形用のリーフ片として、配設位置に対応する全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて被検体の体軸方向に向かい合う一対のリーフ片が一体的に移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させる一方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるようリーフ片位置の制御を行う構成となっている。
【0012】
〔作用〕
次に、この発明に係るコーンビーム型放射線CT装置により断層撮影(CT撮影)を行う際の作用を説明する。
請求項1のコーンビーム型放射線CT装置による断層撮影では、放射線照射手段と放射線検出手段とが被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへ被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するとともに、放射線照射手段による被検体へのコーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段における2次元に広がる放射線検出面に被検体のX線透過像が投影されてCT像再構成用の放射線検出信号が出力される。
【0013】
そして、請求項1のコーンビーム型放射線CT装置の場合、リーフ片位置制御手段により、被検体の体軸方向に往復移動可能に配設された放射線ビーム整形用のリーフ片の位置が放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進と連動して制御され、相対的な直進の開始の際(つまり撮影開始の際)は、放射線ビームが後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから全角コーンビームへと変化するとともに、相対的な直進の終了の際(つまり撮影終了の際)は、放射線ビームが全角コーンビームから前側半角分を欠如した後側半角コーンビームへと変化する。
【0014】
すなわち、この発明の装置の場合、相対的な直進の開始の際、放射線ビームが前側半角コーンビームから全角コーンビームへと変化する間は、放射線ビームの後側半角分の未拡張分だけ被検体の非撮影領域に当たる放射線ビームが従来に比べて制限されるとともに、相対的な直進の開始の際も、放射線ビームが全角コーンビームから後側半角コーンビームへと変化する間は、放射線ビームの前側半角分の既縮小分だけ被検体の非撮影領域に当たる放射線ビームが従来に比べて制限される。そして、このように非撮影領域に当たる放射線ビームが制限される分に応じて非撮影対象領域への放射線曝射量が抑えられる。
【0015】
また、請求項2のコーンビーム型放射線CT装置では、リーフ片位置制御手段によって、相対的な直進の開始の際は、独立移動可能な一対の放射線ビーム整形用のリーフ片のうち後側のリーフ片の先端が放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させられるとともに、前側のリーフ片の先端が全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置かれることにより、放射線ビームが後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから全角コーンビームへと徐々に変化する一方、相対的な直進の終了の際は、一対の放射線ビーム整形用のリーフ片のうち前側のリーフ片の先端が全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させられるとともに、後側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置かれることにより、放射線ビームが全角コーンビームから後側半角コーンビームへと徐々に変化する。
つまり、請求項2のコーンビーム型放射線CT装置の場合、前後両側のリーフ片が独立して移動しながら、コーン状放射線ビームの被検体の体軸方向については、前側半角分および後側半角分のビーム整形のみならず全角コーンビームのためのビーム整形も全て行うのである。
【0016】
また、請求項3のコーンビーム型放射線CT装置では、リーフ片位置制御手段によって、相対的な直進の開始の際は、一体的に移動する一対の放射線ビーム整形用のリーフ片のうち後側のリーフ片の先端が放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させられることにより、欠如した後側半角分が徐々に拡がって(形成されて)ゆき全角コーンビームとなる一方、相対的な直進の開始の際は、一対のリーフ片のうち前側のリーフ片の先端が全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させられることにより、拡がっている前側半角分が徐々に縮まって(欠けて)ゆき後側半角コーンビームとなる。
つまり、請求項3のコーンビーム型放射線CT装置の場合、前後両側のリーフ片が一体的に移動しながら、コーン状放射線ビームの被検体の体軸方向についての前側半角分および後側半角分のビーム整形を行うのである。
【0017】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。図1は実施例に係るコーンビーム型X線CT装置の全体構成を示すブロック図である。
【0018】
図1に示す実施例のX線CT装置は、被検体Mにコーン状X線ビームを照射するX線照射部1と、2次元に広がるX線検出面2aを有するX線検出器2と、被検体Mを載置したままで被検体Mの体軸Zの方向へ往復移動可能な天板3とを備えていて、X線照射部1およびX線検出器2が被検体Mを挟んで被検体Mの体軸Z回りの向きに回転するとともに、被検体Mの体軸Zの方向に相対的に直進するよう構成されているのに加え、コーン状X線ビームの照射に伴ってX線検出器2から出力されるX線検出信号に基づきX線CT像(X線断層像)用の画像再構成が行われる構成となっている。以下、実施例のX線CT装置の各部の構成をより具体的に説明する。
【0019】
X線照射部1は、図2に示すように、X線ビームを放射するX線管4と、X線管4の前方に配置されたX線ビーム整形用のコリメータ5とを備えている。
X線検出器2はイメージインテンシファイア(I・I管)2AとI・I管2Aの後部に付設されたTVカメラ2Bを備え、コーン状X線ビームの照射により生じた被検体の透過X線像がI・I管2Aに投影されて検出されるとともに、TVカメラ2Bから映像信号が出力される通常の構成の検出器である。
【0020】
そして、実施例装置の場合、X線照射部1およびX線検出器2は、図1に示すように、モータ6の回転力がプーリ7およびベルト8を介して伝達されるのに伴って回転する回転リング9に固定されていて、回転駆動部10のコントロールによるモータ6の回転により回転リング9が連動して矢印RA,RBの示す方向に回転するのに従って、X線照射部1とX線検出器2が被検体Mの体軸Zの周りを対向配置状態を保ったまま回転するよう構成されている。
さらに、X線照射部1に関しては、高電圧発生器12などを含む照射制御部11のコントロールにより、管電圧・管電流等の設定照射条件に従ってコーン状X線ビームを照射する構成にもなっている。
【0021】
また、被検体載置用の天板3に関しては、撮影中、天板駆動部13のコントロールにより、被検体Mを乗せたままで被検体Mの体軸Zの方向に天板3が正逆のいずれの方向にも直進するよう構成されている。
したがって、X線照射部1およびX線検出器2の回転と天板3の直進との組み合わせにより、X線照射部1およびX線検出器2は、X線断層撮影の実行中、被検体Mの体軸Zの方向へ向けて被検体Mの体軸回りを相対的に螺旋状に前進しながらX線の照射・検出を行う(螺旋スキャンを行う)ことにより撮影が進行することになる。普通、X線照射部1およびX線検出器2が1回転する間の螺旋状の前進ピッチは、特定の寸法に限られるものではないが、例えばX線検出面2aの体軸Zの方向の寸法の半分程度である。
【0022】
その他、ガントリGの開口側縁には、被検体Mの位置決めなどに使われる投光器14およびハンドスイッチ15も設けられている。
なお、回転駆動部10によるX線照射部1およびX線検出器2の回転コントロールや、照射制御部11によるX線ビームの照射コントロール、或いは、天板駆動部13による天板3の移動コントロールなどは、操作卓16からの入力操作等や撮影進行状況に応じて撮影制御部17から適時に送出される指令信号に従って行われる構成となっている。
【0023】
さらに実施例のX線CT装置は、X線ビームの照射に伴ってX線検出器2から出力される映像信号を適当な段階でAD変換したX線検出信号(X線画像信号)を記憶する検出信号メモリ18と、検出信号メモリ18に記憶されるX線検出信号に基づき3次元画像再構成処理を行う画像再構成部19と、3次元画像再構成結果に従って得られたX線CT像を一時的に記憶するCT像メモリ20を備えている他、CT像メモリ20に記憶されたX線CT像を画面表示する表示モニタ21やフィルムに焼き付けて画像写真として出力する画像焼付け器(レーザ式イメージャー)22なども備えている。
【0024】
続いて、実施例のX線CT装置を特徴づけているX線ビームを整形する機能を持つコリメータ5まわりの構成について詳しく説明する。
コリメータ5は円環形状のガントリGの内部に配設されており、図2に示すように、被検体Mの体軸Zの方向に向かい合うとともに体軸Zの方向に独立して往復移動可能な一対のリーフ片5A,5Bを有する。リーフ片5A,5Bが円筒曲面形状であるのは、ガントリGの内に無理なく納まるようにするためである。これら両リーフ片5A,5Bは先端縁両側に体軸Zの方向へ伸びる突出ピース5a,5bがそれぞれ付設されている一方、後端側にはモータ5C,5Dで回転するピニオン5E,5Fによって体軸Zの方向に往復移動させられるラック5G,5Hの先端が取り付けられていて、各モータ5C,5Dの回転によりラック5G,5Hが移動するのに伴ってリーフ片5A,5Bの位置が独立して変化する構成となっている。
【0025】
一方、両リーフ片5A,5Bの間には四角形の開口が形成される。この四角形の開口の大きさ・形は両リーフ片5A,5Bの位置に従って変わる。他方、リーフ片5A,5Bは突出ピース5a,5bも含めてX線遮蔽材料で形成されていて、X線管4から放射されたX線ビームは両リーフ片5A,5Bの間に生じる四角形の開口を通過できるだけであるので、両リーフ片5A,5Bの位置を制御して四角形の開口を必要なコーン状X線ビームの断面形状に対応した大きさと形に変化させることにより、X線ビームを後側半角分が欠如した前側半角コーンビームCBaや前側半角分が欠如した後側半角コーンビームCBbまたは未欠如の全角コーンビームCBなどに整形する構成になっている。
【0026】
したがって、各リーフ片5A,5Bはコーン状X線ビームの体軸Zの方向の形を規定し、各突出ピース5a,5bがコーン状X線ビームの体軸Zの方向と直角の方向の形を規定することになる。このように、実施例装置の場合、前側半角分および後側半角分のビーム整形のみならず全角コーンビームのためのビーム整形も全て行えるので、全角コーンビームのためのビーム整形を行うためのリーフ片を別途に設ける必要がない。
なお、図2はリーフ片5A,5BがX線ビームを前側半角分が欠如した後側半角コーンビームCBbに整形した時の状態を示している。
【0027】
また、コリメータ5の場合、各リーフ片5A,5Bの位置の制御は、撮影制御部17から適時に送出される指令信号に従ってリーフ位置制御部23が行うよう構成れている。以下、X線断層撮影の進行に伴ってリーフ位置制御部23により行われるリーフ片5A,5Bの位置制御を、図3ないし図5を参照しながら具体的に説明する。なお、図3および図4においては、撮影の際には被検体Mが体軸Zの方向とは逆に右から左へ直進してゆくので、撮影対象領域Maに対するX線ビームの走査(スキャン)は左から右へ進むことから、以下の説明ではX線ビームにとっては左側が後側となり、右側が前側となる。
【0028】
先ず被検体Mの直進の開始の際は、図3(a)に示すように、後側のリーフ片5Aの先端がX線照射部1の照射中心CNの位置まで進出させられるとともに、前側のリーフ片5Bの先端が前側半角分を全く遮蔽しない位置まで後退させられていて、コーン状X線ビームは、後側半角分が全て遮蔽されて欠如した前側半角コーンビームCBaに整形されている。
続いて、図3(b)に示すように、被検体Mが右に直進するのと連動して、コーン状X線ビームの後側外縁が撮影対象領域Maの先端上縁に常に一致するようにして、後側のリーフ片5Aの先端だけが徐々に後退させられるので、欠如した後側半角分が拡がってゆく。やがて後側半角分が拡がり切って無欠如の完全な全角コーンビームCBに整形されると、後側のリーフ片5Aは停止する。その間、前側のリーフ片5Bは停止したままである。したがって、X線ビームが前側半角コーンビームCBaから全角コーンビームCBへと変化する間は、X線ビームの後側半角分の未拡張分だけ被検体Mの非撮影領域Mbに当たるX線ビームが従来に比べて制限されるので、X線ビームが制限された分に応じて非撮影対象領域MbへのX線曝射量が従来よりも減少する。
【0029】
そして、全角コーンビームCBの状態で撮影が進み、被検体Mの直進の終了の際は、図4(a)に示すように、コーン状X線ビームの前側外縁が撮影対象領域Maの後端上縁に達した後は、図4(b)に示すように、被検体Mが右に直進するのと連動して、コーン状X線ビームの前側外縁が撮影対象領域Maの後端上縁に常に一致するようにして、前側のリーフ片5Bの先端だけが徐々に進出させられるので、拡がっている前側半角分が縮まってゆく。
そして、前側のリーフ片5Bの先端がX線照射部1の照射中心CNの位置まで進出すると、コーン状X線ビームは前側半角分を欠如した後側半角コーンビームCBbへ変化すると同時に撮影は終了することとなる。その間、後側のリーフ片5Aは停止したままである。したがって、X線ビームが全角コーンビームCBから後側半角コーンビームCBbへと変化する間は、X線ビームの前側半角分の縮小分だけ被検体Mの非撮影領域Mbに当たるX線ビームが従来に比べて制限されるので、やはりX線ビームが制限された分に応じて非撮影対象領域MbへのX線曝射量が従来よりも減少する。
【0030】
なお、各リーフ片5A,5Bの移動速度は、コリメータ5の設置位置に応じて被検体Mの移動速度よりも遅くするのが好ましい。仮に、各リーフ片5A,5Bの移動速度を被検体Mの移動速度と同じにすると、X線の一部が非撮影対象領域Mbにも及んで好ましくない。すなわち、図3(b)に示すように、X線管4からコリメータ5までの距離をr1 、X線管4から被検体Mまでの距離をr2 、被検体Mの単位時間あたりの移動距離をd1 、リーフ5Aの単位時間あたりの移動距離をd2 とすると、幾何学的にd1 :d2 =r1 :r2 の関係が成立する。したがって、リーフ5Aの移動距離d2 は次式で表される。
d2 =d1 (r2 /r1 )
同様に、被検体Mの移動速度をv1 、リーフ5Aの移動速度をv2 とすると、次の関係が成立する。
v2 =v1 (r2 /r1 )
つまり、各リーフ片5A,5Bの速度v2 は、被検体Mの移動速度v1 に対して、r2 /r1 に設定しておくのが好ましい。
【0031】
なお、上に説明したリーフ位置制御部23によるリーフ片の位置制御は撮影対象領域Maの先端・後端の各位置と連動して行う必要があるが、リーフ位置制御部23の場合、撮影対象領域Maの先端・後端の各位置は天板3の位置に対応しているので、撮影対象領域Maの先端・後端に相当する位置と天板3の位置の対応関係を予め求出して撮影制御部17に保持するとともに、撮影制御部17によって、天板3の現在位置と撮影対象領域Maの先端・後端の各位置の関係を監視しながら必要な指令信号をリーフ位置制御部23へ送出するよう構成されている。
【0032】
また、撮影対象領域Maの先端・後端に相当する位置と天板3の位置の対応関係を求出して保持させる構成としては、例えば、次のようなものが用いられる。すなわち、被検体Mを天板3に載せてから天板3を移動させて被検体MをガントリGに進ませ、被検体Mの撮影対象領域Maの先端・後端とする各位置へ順に投光器14の光を当てるとともにハンドスイッチ15を押すことにより、ハンドスイッチ15が押された時の天板3の角位置を撮影対象領域Maの先端・後端の各位置として投撮影制御部17にそれぞれ取り込んで保持する構成を用いることができる。
【0033】
続いて、以上に述べた構成を有する実施例のX線CT装置によるX線断層撮影の進行プロセスを、図面を参照しながら説明する。図5は実施例装置によるX線断層撮影の進行状況を示す模式図、図6は実施例装置によるX線断層撮影の進行状況を示すフローチャートである。
〔ステップS1〕被検体Mを天板3に載せた後、天板3を移動させて被検体MをガントリGの方へ進ませ、投光器14およびハンドスイッチ15を用いて被検体Mの撮影対象領域Maの先端・後端の各位置を天板3の位置と対応付けて撮影制御部17へ取り込む。
【0034】
〔ステップS2〕X線照射部1の照射中心へ後側のリーフ片5Aの先端および撮影対象領域Maの先端が来るようにリーフ片5Aと天板3を調整(撮影初期位置にセット)しておいてから、操作卓16の入力操作によりX線断層撮影を始める。
【0035】
〔ステップS3〕図5(a)に示すように、前側半角コーンビームCBaにより撮影対象領域Maの先端の撮影が行われる。
【0036】
〔ステップS4〕X線照射部1とX線検出器2の回転と被検体Mの直進が継続的に行われるとともに、リーフ片5Aの先端が後退するのに伴って、図5(b)に示すように、全角コーンビームCBによる撮影へと移行してゆく。
【0037】
〔ステップS5〕両リーフ片5A,5Bは停止したままで全角コーンビームCBによる撮影が、被検体Mが図5(c)に示す状態に達するまでは継続する。
【0038】
〔ステップS6〕被検体Mが図5(c)に示す状態に達した後は、前側のリーフ片5Bの先端が前進するのに伴って、後側半角コーンビームCBbによる撮影へと移行してゆく。
【0039】
〔ステップS7〕図5(d)に示すように、X線照射部1の照射中心に前側のリーフ片5Bの先端が達すると、後側半角コーンビームCBbにより撮影対象領域Maの後端の撮影が行われて、X線検出信号の採取が終了して被検体Mは天板3から降ろされる。
【0040】
〔ステップS8〕撮影対象領域Maの撮影と平行して検出信号メモリ18へ記憶されたX線検出信号に基づき画像再構成部19により3次元画像再構成処理が行われるとともに、3次元画像再構成処理の結果に従って希望断面のX線CT像が作成されてCT像メモリ20へ記憶される。
【0041】
〔ステップS9〕CT像メモリ20に記憶されたX線CT像を表示モニタ21の画面に映し出して観察したり、あるいは、画像焼付け器22によりフィルムに焼き付けて画像写真として出力したりすれば、X線断層撮影は完全に終わることになる。
【0042】
次にこの発明の第2実施例を説明する。図7は第2実施例に係るコーンビーム型X線CT装置のX線ビーム整形用のコリメータ5まわりの構成を模式的に示す斜視図である。第2実施例に係るX線CT装置は、コリメータ5の両リーフ片5A,5Bが先端両側で結合片5c,5cにより一つに繋がっていて一体的に移動可能に配設されているのに加え、コリメータ5の外方(X線管4の側)に全角コーンビーム整形用のプリコリメータ(前置コリメータ)24が別途配設されている他は、先の実施例と実質的に同一の装置であるので、相違する点のみを説明し、先の実施例と共通する点についての説明は省略する。なお、図7もリーフ片5A,5BがX線ビームを後側半角コーンビームCBbに整形した時の状態を示している。
【0043】
第2実施例装置でも、被検体Mの直進の開始の際は、後側のリーフ片5Aの先端がX線照射部1の照射中心CNの位置まで進出させられる一方、被検体Mの直進の終了の際は、前側のリーフ片5Bの先端がX線照射部1の照射中心CNの位置まで進出させられる。ただ、両リーフ片5A,5Bは一つに繋がっているので、両リーフ片5A,5Bの間の四角形の開口の大きさ・形が不変であるから、両リーフ片5A,5Bが配設位置での全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて被検体Mの体軸Zの方向に向かい合うよう設置しなければならない。リーフ片5A,5Bを全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて設置するのは、そうしないと、全角コーンビームCBより幅の狭いX線ビームしか照射することができなくなるからである。
【0044】
ただ、リーフ片5A,5Bを全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて設置すると、一方のリーフ片を照射中心の方へ進出させた場合、他方のリーフ片がコーン状X線ビームの最外縁より外に位置して必要な遮蔽機能を果たすことが出来ないので、プリコリメータ24を別途配置することになる。
しかし、他方の実施例装置の場合、リーフ片5A,5Bは一つに繋がっていて一体的に移動させられるので、先の実施例のように一対のリーフ片5A,5Bが独立して移動する場合に比べて、リーフ片5Aの移動のためのモータ5Cやピニオン5Eおよびラック5Gのみで両リーフ片5A,5Bの移動が行えることから、リーフ片5A,5Bの移動を比較的簡単な機構で行うことができる。
【0045】
この発明は、上記実施の形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)実施例の場合、X線照射部1およびX線検出器2が被検体Mの体軸Zのまわりを回転すると同時に被検体Mが体軸Zの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われる構成であったが、図9に示すように、被検体Mは不動のままでX線照射部1およびX線検出器2が被検体Mの体軸Zのまわりを回転しながら同時に被検体Mの体軸Zの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われる構成の装置、あるいは、図10に示すように、X線照射部1およびX線検出器2は不動のままで被検体Mが体軸Zを回転軸として回転しながら同時に体軸Zの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われる構成の装置が、変形例として挙げられる。
【0046】
(2)実施例の場合、X線検出器がI・I管を用いた構成であったが、X線検出器は2次元に拡がるX線検出面には半導体X線検出素子が縦横にアレイ配列された所謂フラットパネル型X線センサを用いた構成の装置が、変形例として挙げられる。フラットパネル型X線センサは薄型・軽量であるから、X線検出器を回転させる構成には特に好適である。
【0047】
(3)実施例の場合は螺旋スキャンが行われる構成であったが、X線照射部1およびX線検出器2が被検体Mの体軸Zのまわりを1回転する間は被検体Mが停止しており、X線照射部1およびX線検出器2の1回転が終わって停止してから、被検体Mが体軸Zの方向に所定距離だけ直進し、X線照射部1およびX線検出器2の回転と被検体Mが体軸Zの方向の直進が交互に行われるよう構成された非螺旋スキャン式の装置も、変形例として挙げられる。
【0048】
(4)実施例の場合は放射線がX線であったが、この発明の場合、放射線はX線に限られることはなく、放射性同位元素やライナックやその他の短波長電磁波など被検体の透過が可能な放射線であれば何でも用いることができる。
【0049】
(5)実施例の場合、被検体Mの体軸Zと直角の方向に対してはX線ビームの整形が行われない構成であったが、被検体Mの体軸Zと直角の方向に対して移動可能なリーフ片を設けて、被検体Mの体軸Zと直角の方向に対してもX線ビームの整形を行える構成とした装置も、変形例として挙げられる。
【0050】
【発明の効果】
以上に詳述したように、請求項1の発明のコーンビーム型放射線CT装置によれば、相対的な直進の開始の際、放射線ビームが前側半角コーンビームから全角コーンビームへと変化して、その間は放射線ビームの後側半角分の未拡張分だけ被検体の非撮影領域に当たる放射線ビームが制限されるとともに、相対的な直進の開始の際も、放射線ビームが全角コーンビームから後側半角コーンビームへと変化し、その間は、放射線ビームの前側半角分の既縮小分だけ被検体の非撮影領域に当たる放射線ビームが制限される構成を備えているので、非撮影領域に当たる放射線ビームが制限される分に応じて非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射が抑制される。
【0051】
また、請求項2の発明のコーンビーム型放射線CT装置によれば、被検体の体軸方向に向かい合った一対の放射線ビーム整形用のリーフ片が独立して移動する構成を備えていて、コーン状放射線ビームの被検体の体軸方向については、前側半角分および後側半角分のビーム整形のみならず全角コーンビームのためのビーム整形も全て行うことができるので、全角コーンビームのためのビーム整形を行うためのリーフ片を別途に設ける必要がない。
【0052】
また、請求項3の発明のコーンビーム型放射線CT装置によれば、被検体の体軸方向に向かい合った一対の放射線ビーム整形用のリーフ片が一体的に移動する構成を備えていて、コーン状放射線ビームの被検体の体軸方向についての前側半角分および後側半角分のビーム整形を行うことができるので、一対のリーフ片が独立して移動する場合に比べて、一方のリーフ片の移動のための機構でもって両方のリーフ片の移動が行えることから、両リーフ片の移動を比較的簡単な機構で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のコーンビーム型X線CT装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】実施例装置のコリメータまわりの構成を模式的に示す斜視図である。
【図3】撮影対象領域の先端側でのX線ビームの整形状況を示す模式図である。
【図4】撮影対象領域の後端側でのX線ビームの整形状況を示す模式図である。
【図5】実施例装置によるX線断層撮影の進行状況を示す模式図である。
【図6】実施例装置によるX線断層撮影の進行状況を示すフローチャートである。
【図7】第2実施例装置のコリメータまわりの構成を模式的に示す斜視図である。
【図8】変形例による螺旋スキャンの実行状況を示す模式図である。
【図9】他の変形例による螺旋スキャンの実行状況を示す模式図である。
【図10】従来装置によるX線断層撮影の実行状況を示す模式図である。
【図11】従来装置のコーン状X線ビームの照射検出状況を模式的に示す斜視図である。
【図12】従来装置での撮影対象領域の先端側の撮影状況を示す模式図である。
【図13】従来装置での撮影対象領域の後端側の撮影状況を示す模式図である。
【符号の説明】
1 …X線照射部
2 …X線検出器
3 …天板
4 …X線管
5 …コリメータ
5A,5B…リーフ片
10 …回転駆動部
11 …照射制御部
13 …天板駆動部
17 …撮影制御部
19 …画像再構成部
23 …リーフ位置制御部
Ma …撮影対象領域
Mb …非撮影対象領域
CB …全角コーンビーム
CBa …前側半角コーンビーム
CBb …後側半角コーンビーム
Z …体軸
Claims (3)
- コーン状放射線ビームを被検体に照射する放射線照射手段と、2次元に広がる放射線検出面を有する放射線検出手段とが、被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへは被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するよう構成されているとともに、コーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段からCT像再構成用の放射線検出信号が出力されるよう構成されたコーンビーム型放射線CT装置において、
被検体の体軸方向に往復移動可能なようにして配設された放射線ビーム整形用のリーフ片と、
放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進の開始の際は放射線ビームが、後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから欠如した後側半角分が拡がって全角コーンビームへと変化するとともに、相対的な直進の終了の際は放射線ビームが全角コーンビームから拡がっている前側半角分が縮まって前側半角分を欠如した後側半角コーンビームへと変化するよう、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との相対的な直進と連動して放射線ビーム整形用のリーフ片の位置を制御するリーフ片位置制御手段とを備えていることを特徴とするコーンビーム型放射線CT装置。 - 請求項1に記載のコーンビーム型放射線CT装置において、放射線ビーム整形用のリーフ片として、被検体の体軸方向に向かい合った一対のリーフ片が独立して移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させるとともに前側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の前側外縁に対応する位置に留め置く一方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるとともに、後側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置くようリーフ片の位置制御を行う構成となっているコーンビーム型放射線CT装置。
- 請求項1に記載のコーンビーム型放射線CT装置において、放射線ビーム整形用のリーフ片として、配設位置に対応する全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて被検体の体軸方向に向かい合う一対のリーフ片が一体的に移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させる一方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるようリーフ片位置の制御を行う構成となっているコーンビーム型放射線CT装置。
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