JP4453322B2 - Tomography equipment - Google Patents
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Description
この発明は、医療分野や、非破壊検査,RI(Radio isotope)検査,および光学検査などの工業分野などに用いられる断層撮影装置に関する。 The present invention relates to a tomography apparatus used in the medical field, industrial fields such as non-destructive inspection, RI (Radio isotope) inspection, and optical inspection.
従来、この種の装置として、一端にX線管,他端にイメージインテンシファイア(以下、『I.I』と適宜略記する)を支持するC型アームを備えたものがあり、被検体の体軸、すなわち走査中心軸の軸周りにC型アームが回転することで、X線管およびI.Iが被検体の周りをともに一体回転走査して被検体の断層画像を得る(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した特許文献1の場合には、以下のような問題がある。図15を参照して説明する。ここで、図15中の符号101はC型アーム、102はX線管、103はイメージインテンシファイア(I.I)、Mは被検体である。C型アーム101が被検体Mの体軸(図15中のy軸)の軸周りに回転する際に、C型アーム101の長さの範囲内で回転して送られる。このように、C型アーム101の長さの範囲内にX線管102およびI.I103の動作が制限されるので、C型アーム101を連続して走査中心軸(体軸)の軸周りに1回転させることができない。そこで、被検体M全体の断層画像を得るべく、X線管102およびI.I103を、断層軸(図15中のz軸)の軸周りに回転させている。ここで、断層軸とは、走査中心軸とは平行でない別の軸であって、被検体Mの関心部位を通る軸のことをいう。なお、断層軸に対して、X線管102およびI.I103を結ぶX線のビーム中心が所定の角度α(以下、この角度αを『ラミノ角』と呼ぶ)で傾斜されるように、X線管102およびI.I103は支持されている。また、通常は、走査中心軸と断層軸とは、互いにほぼ直交するように設定される。
However, in the case of
なお、X線管102およびI.I103を支持しているC型アーム101は、送る分の長さが必要で、その分だけ重くなるので、実際には、X線管102およびI.I103を直接的には断層軸の軸周りに回転させていない。実際には、X線管102およびI.I103を支持しているC型アーム101をアーム軸(図15中のx軸)の軸周りに回転させるとともに、X線管102およびI.I103を被検体Mの体軸(走査中心軸)の軸周りに回転させることで、X線管102およびI.I103を間接的に断層軸の軸周りに回転させている。ここで、アーム軸とは、走査中心軸に対してほぼ垂直で、かつ断層軸に対してもほぼ垂直の軸をいう。
(I)
このように2つの軸(走査中心軸,アーム軸)を回転させているので、X線管102およびI.I103を断層軸周りに回転させると(例えば6秒程度の)時間がかかってしまう。逆に、X線管102およびI.I103を直接的に断層軸の軸周りに回転させるべくC型アーム101,X線管102,およびI.I103をそれぞれ構成すると、C型アーム101ごと断層軸の軸周りを回転させることになってしまう。C型アーム101を被検体Mの体軸(走査中心軸)の軸周りに回転させる場合には、被検体Mの周りを回転させるので被検体MとC型アーム101とが衝突する恐れは少ないが、C型アーム101ごと断層軸の軸周りを回転させる場合には、被検体Mの頭部や足などの体軸方向の端部にC型アーム101が衝突する恐れがあって、安全に回転走査することができない。
(I)
Since the two axes (scanning center axis and arm axis) are rotated in this way, the
(II)
また、このように2つの軸(走査中心軸,アーム軸)を回転させているので、X線管102およびI.I103を断層軸周りに回転させると断層軸方向の分解能が、他の軸(例えば走査中心軸)の方向の分解能と比較して悪くなるという問題がある。これは、この発明における主走査のみに相当し、断層軸方向に空間分解能が劣ることで異方的空間分解能となるからである。また、C型アームの構造上から高速な走査は不可能である。
(II)
Further, since the two axes (scanning center axis and arm axis) are rotated in this way, the
一方、従来のX線CT装置においては、0.5秒/回転程度の連続らせん走査ができるように進化しているが、心臓のような動きの速い臓器の撮像には未だ不十分であり、同一断層面での多数回の回転中にECG同期データを、多数の角度方向から収集して、合成により心臓の静止再構成画像を得ている。また、単純ならせん走査の限界により、等方的空間分解能の実現は不可能である。 On the other hand, the conventional X-ray CT apparatus has evolved so that continuous spiral scanning of about 0.5 seconds / rotation can be performed, but it is still insufficient for imaging fast-moving organs such as the heart, ECG synchronization data is collected from a number of angular directions during a number of rotations on the same slice plane, and a static reconstructed image of the heart is obtained by synthesis. Also, isotropic spatial resolution is not possible due to the limitations of simple helical scanning.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、(I)照射源および検出手段を安全に、かつ高速に回転走査させることができる断層撮影装置を、(II)高速な走査に加え、断層軸方向の分解能を向上させ、等方空間分解能の3次元断層画像を取得することができる断層撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and (I) a tomography apparatus capable of rotating and scanning an irradiation source and a detection means safely and at high speed is (II) high-speed scanning. In addition, an object is to provide a tomography apparatus capable of improving the resolution in the tomographic axis direction and acquiring a three-dimensional tomographic image with isotropic spatial resolution.
この発明者は、上記(I)の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
すなわち、この発明者は、X線CT(Computed Tomography)の分野に着目してみた。近年、CTの分野では、4DCT(4次元CT)の概念が喧伝されている。これは被検体の3次元構造収集のみならず、その時間変化を把握する試みであり、具体的には心臓の動画断層画像についての撮影の試みとして検討されている。断層撮影装置においても、1回転の走査時間の短縮により心臓の動画断層画像の撮影が可能となる。
As a result of earnest research to solve the above problem (I), the inventor has obtained the following knowledge.
That is, the inventor has paid attention to the field of X-ray CT (Computed Tomography). In recent years, in the field of CT, the concept of 4DCT (4-dimensional CT) has been popularized. This is an attempt to grasp not only the three-dimensional structure collection of the subject but also its temporal change, and specifically, an attempt to capture a moving image tomographic image of the heart. In the tomography apparatus, a moving image tomographic image of the heart can be taken by shortening the scanning time for one rotation.
通常、X線CT装置の場合には、X線管と検出器とからなるガントリである回転フレームの高速化が求められるが、X線管および検出器の回転半径は本質的に縮小することができないので、ガントリ内の1回転の走査時間は0.5秒程度となり、それ以上に短縮されない。一方、断層撮影装置の場合には、X線管などのような照射源およびイメージインテンシファイア(I.I)のような検出手段の断層軸周りの回転半径は、CTのガントリ内のX線管および検出器の回転半径よりも小さい。 Usually, in the case of an X-ray CT apparatus, it is required to increase the speed of a rotating frame, which is a gantry composed of an X-ray tube and a detector, but the rotation radius of the X-ray tube and the detector can be essentially reduced. Since this is not possible, the scanning time for one rotation in the gantry is about 0.5 seconds, which cannot be shortened further. On the other hand, in the case of tomography apparatus, tomographic Jikushu Rino rotation radius of a detection means as illumination source and the image intensifier, such as X-ray tube (I.I) is X in the gantry of the CT Smaller than the radius of rotation of the tube and detector.
また、X線CT装置の場合には、図16(a)の側面図に示すように、X線管と検出器とはガントリ201内で被検体Mの断層軸202の軸周りに回転される。かかる場合には、被検体Mの体軸は、断層軸202に平行となり、断層軸202と、X線管および検出器を結ぶX線のビーム中心とのなす角度であるラミノ角が90°となる。そこで、この発明者は、X線CTから着想を得て、図16(b)の平面図に示すように、ラミノ角を90°以外の角度に変更して、ガントリに相当する筐体でX線管のような照射源および検出手段を断層軸周りにそれぞれ一体に回転させることにより、照射原および検出手段の断層軸周りの回転半径が小さくなり、必要トルクが小さくてすむので、一体の高速回転が可能になることに想到した。このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
In the case of X-ray CT apparatus, as shown in the side view of FIG. 16 (a), the X-ray tube detector is rotated Ri Jikushu the
すなわち、請求項1に記載の発明は、電磁波を被検体に照射する照射源と、前記被検体に照射されて透過された前記電磁波を検出する検出手段と、前記照射源および検出手段を一体に走査させる走査手段とを備え、前記走査手段によって走査した検出手段の各位置でそれぞれ検出される投影データの一群より3次元の断層画像を取得する断層撮影装置であって、前記被検体の関心部位を通る断層軸に対して、前記照射源・検出手段を結ぶ照射軸が所定の角度で傾斜されるように、照射源および検出手段を配設し、前記走査手段は、前記照射源を囲む照射源用筐体および前記検出手段を囲む検出手段用筐体と、前記各筐体を貫く前記断層軸周りに前記各筐体を一体に回転させる回転手段とを備え、前記照射源および前記検出手段は、これらを囲む筐体に対する位置を保ったまま回転されることを特徴とするものである。
That is, the invention according to
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、照射源を囲む照射源用筐体上で照射源を、検出手段を囲む検出手段用筐体上で検出手段を、断層軸周りにそれぞれ一体に回転させることで、照射源および検出手段を各筐体上で断層軸周りに回転させることができるので、照射源および検出手段を安全に回転走査させることができる。また、照射源を囲む照射源用筐体上で照射源を、検出手段を囲む検出手段用筐体上で検出手段を、断層軸周りにそれぞれ一体に回転させることで、従来のように断層軸以外の軸で照射源および検出手段を回転させず、直接的に断層軸周りに回転させることができるので、照射源および検出手段を高速に回転走査させることができる。その結果、照射源および検出手段を安全に、かつ高速に回転走査させることができる。
According to the invention described in Operation and Effect according to
なお、各筐体の照射源および検出手段を断層軸周りに回転させるには、筐体ごと断層軸周りに回転させることで照射源および検出手段を断層軸周りに回転させてもよいし、筐体を固定した状態で筐体内の照射源および検出手段を断層軸周りに回転させてもよい。 Note that rotates the radiation source and the detection means of each enclosure Ri fault Jikushu, the radiation source and detecting means by rotating the Ri each housing tomographic Jikushu may be rotated Ri fault Jikushu and, a radiation source and detecting means in the housing in a state of fixing the housing may be rotated to Ri fault Jikushu.
また、回転手段に連結される回転軸に照射源用筐体と検出手段用筐体とを連結して構成し、各筐体の一端側に前記回転軸を配設する(請求項2に記載の発明)のが好ましい。このように構成することで、各筐体上で照射源および検出手段を断層軸周りに一体に回転させることができる。また、回転軸は、被検体の近傍に配設されずに、被検体に影響を及ぼさない各筐体の一端側に配設されるので、回転軸によって連結された照射源用筐体と検出手段用筐体とは、いわゆる『コの字』状に構成されて、被検体の開放感が得られる。 An irradiation source casing and a detection means casing are connected to a rotating shaft connected to the rotating means, and the rotating shaft is disposed on one end side of each casing. Of the present invention). With this configuration, the radiation source and detector means on the housings can be rotated integrally with Ri fault Jikushu. In addition, the rotation axis is not disposed in the vicinity of the subject, but is disposed on one end side of each case that does not affect the subject, so that it is detected with the irradiation source case connected by the rotation axis. The means housing is configured in a so-called “U-shape” to provide a feeling of opening of the subject.
また、この発明における検出手段は、例えばイメージインテンシファイア(I.I)であってもよいし、透過された電磁波をON/OFFの切換によってそれぞれ取り込むゲートラインと、そのゲートラインにそれぞれ直交し、投影データとしてそれぞれ読み出す複数の読み出しラインとを備えたフラットパネル型検出器(以下、『FPD』と適宜略記する)であってもよい。検出手段がフラットパネル型検出器(FPD)の場合には、例えば、断層軸をFPDの検出面に投影した投影軸に、各々の読み出しラインがそれぞれ沿うようにフラットパネル型検出器を配設する(請求項3に記載の発明)形態がある。 The detection means in the present invention may be, for example, an image intensifier (II), a gate line that takes in transmitted electromagnetic waves by switching ON / OFF, and a gate line that is orthogonal to the gate line. Further, it may be a flat panel detector (hereinafter abbreviated as “FPD” as appropriate) provided with a plurality of readout lines that are read out as projection data. When the detection means is a flat panel detector (FPD), for example, the flat panel detector is arranged so that each readout line is along the projection axis obtained by projecting the tomographic axis onto the detection surface of the FPD. (Invention of Claim 3) There is a form.
かかる形態の場合には、複数本のゲートラインを同時にONすることでゲートラインに対応する各位置の電磁波を電荷としてそれぞれ同時に取り込み、その取り込まれた電荷を、読み出しラインを介して、投影データとしてそれぞれ読み出し、読み出された投影データに対して、複数本のゲートラインを同時にONすることによるローパスフィルタリングを行うのが好ましい(請求項4に記載の発明)。 In such a case, by simultaneously turning on a plurality of gate lines, electromagnetic waves at respective positions corresponding to the gate lines are simultaneously captured as charges, and the captured charges are converted into projection data via the readout line. It is preferable that low-pass filtering is performed by simultaneously turning on a plurality of gate lines for the read projection data and the read projection data (the invention according to claim 4).
かかる場合には、複数本のゲートラインを同時にONすることにより、読み出された投影データに対するローパスフィルタリングが行なわれるので、そのローパスフィルタリングによって断層画像の偽像を低減させることができる。 In such a case, since the low-pass filtering is performed on the read projection data by simultaneously turning on a plurality of gate lines, the false image of the tomographic image can be reduced by the low-pass filtering.
また、回転手段によって断層軸周りに一体に回転する照射源・検出手段の1回転に要する時間が0.1秒以下になるように、走査手段を構成する(請求項5に記載の発明)ことで、例えば心臓の動画断層画像のように、断層画像の時間変化を把握することができる。例えば、断層軸と、照射源および検出手段を結ぶ照射軸とのなす角度であるラミノ角を小さくすることで、高速回転に必要なトルクが小さくてすみ、断層軸周りに一体に回転する照射源・検出手段の1回転に要する時間を短縮することができる。 Further, as the time required for one rotation of the radiation source and detecting means for rotating integrally with Ri fault Jikushu by rotating means it is less than 0.1 seconds, constituting the scanning means (claim 5) Thus, for example, a temporal change of the tomographic image can be grasped like a moving image tomographic image of the heart. For example, the sectional axis, by reducing the lamino angle is an angle between the illumination axis connecting the radiation source and detector, it is small torque required for high-speed rotation, the irradiation which rotates integrally with Ri fault Jikushu The time required for one rotation of the source / detection means can be shortened.
また、照射源の一例として、X線を照射するX線管がある。X線管を構成する陰極から放出された熱電子から、X線管を構成する陽極でX線に変換される率は小さく、残りは熱に変換されるので、陽極で発生したその熱による損傷を防ぐべく、X線管は、熱電子を放出する陰極,その陰極からの加速熱電子衝突でX線を発生させる陽極,その陽極を回転させる陽極回転軸から構成される回転陽極X線管のタイプが多い。ただ、陽極回転に伴う惰性が断層軸周りによる照射源・検出手段の回転の重複によって、陽極回転軸に余分な力が加わって、X線管に負担がかかる場合がある。そこで、陽極回転軸が断層軸に平行になるようにX線管を構成して配設する(請求項6に記載の発明)ことで、陽極回転軸に加わる力を低減させることにより、X線管にかかる負担を低減させることができる。 An example of the irradiation source is an X-ray tube that emits X-rays. The rate of conversion from thermoelectrons emitted from the cathode constituting the X-ray tube to X-rays at the anode constituting the X-ray tube is small, and the rest is converted to heat, so that damage caused by the heat generated at the anode In order to prevent this, an X-ray tube is a rotating anode X-ray tube composed of a cathode that emits thermoelectrons, an anode that generates X-rays by accelerated thermoelectron collision from the cathode, and an anode rotating shaft that rotates the anode. There are many types. However, inertia caused by anode rotation by duplication of the rotation of the tomographic Jikushu Riniyoru radiation source and detecting means, subjected to any excessive force to the anode rotating shaft, which may bear the X-ray tube according. Therefore, the X-ray tube is configured and arranged so that the anode rotation axis is parallel to the tomographic axis (the invention according to claim 6), thereby reducing the force applied to the anode rotation axis, thereby reducing the X-ray. The burden on the pipe can be reduced.
また、X線管のタイプとしては、上述した回転陽極X線管のタイプ以外に、熱電子を放出する陰極,陰極の加速熱電子衝突でX線を発生させる陽極,陰極を支持する支持部から構成される回転陰極X線管のタイプがある。この場合には、陽極を断層軸に平行な軸周りに円環状に固定して構成するとともに、支持部を断層軸に平行な軸周りに円環状に構成し、支持部とともに陰極が、断層軸に平行な軸周りに回転するようにX線管を配設する(請求項7に記載の発明)ことで、回転する支持部および陰極の回転に伴う惰性からの断層軸周りによる照射源・検出手段の回転の重複に起因する、支持部とともに陰極に加わる力を低減させることにより、X線管にかかる負担を低減させることができる。 In addition to the rotary anode X-ray tube type described above, the X-ray tube type includes a cathode that emits thermoelectrons, an anode that generates X-rays by accelerated thermoelectron collision of the cathode, and a support that supports the cathode. There is a type of rotating cathode X-ray tube configured. In this case, the anode with constituting fixed parallel Jikushu Rinien annular sectional axis, the support portion configured to Jikushu Rinien annular parallel to the sectional axis, the cathode together with the support part, the X-ray tube arranged to rotate Ri parallel Jikushu the sectional axis at (claim 7), fault Jikushu Riniyoru from inertia accompanying the rotation of the support and the cathode to rotate The burden on the X-ray tube can be reduced by reducing the force applied to the cathode together with the support portion due to the overlapping of the rotation of the irradiation source / detection means.
一方、この発明者は、上記(II)の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
X線CT装置の場合には、図16(a)の側面図に示すように、X線管と検出器とはガントリ201内で被検体Mの断層軸202の軸周りに回転される。かかる場合には、被検体Mの体軸は、断層軸202に平行となり、断層軸202と、X線管および検出器を結ぶX線のビーム中心とのなす角度であるラミノ角が90°となる。そこで、この発明者は、X線CTから着想を得て、図16(b)の平面図に示すように、ラミノ角を90°以外の角度に変更して、X線管のような照射源および検出手段の回転半径を小さくして、断層軸周りに一体に回転させることで、例えば0.1秒/回転のような高速回転の主走査を実現することができることに想到した。また、被検体に対して前記主走査構造体を一体に回転させる従走査を加えることにより、等方空間分解能の再構成像が得られることに想到した。このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
On the other hand, as a result of diligent research to solve the problem (II), the inventor has obtained the following knowledge.
In the case of X-ray CT apparatus, as shown in the side view of FIG. 16 (a), the X-ray tube detector are rotated Ri Jikushu the
すなわち、請求項8に記載の発明は、電磁波を被検体に照射する照射源と、前記被検体に照射されて透過された前記電磁波を検出する検出手段と、前記照射源および検出手段を一体に走査させる走査手段と、前記走査手段によって走査した検出手段の各位置でそれぞれ検出される投影データの一群より3次元の断層画像を取得する画像処理部とを備えた断層撮影装置であって、前記被検体の関心部位を通る断層軸に対して、前記照射源・検出手段を結ぶ照射軸が所定の角度で傾斜されるように、照射源および検出手段を配設し、前記走査手段は、前記照射源を囲む照射源用筐体および前記検出手段を囲む検出手段用筐体とを貫く前記断層軸周りに前記各筐体を一体に回転させる主走査回転手段と、前記断層軸にほぼ直交する軸の1つである走査中心軸周りに、前記被検体に対して相対的に照射源および検出手段を一体に回転させる従走査回転手段とを備え、前記照射源および前記検出手段は、これらを囲む筐体に対する位置を保ったまま回転されることを特徴とするものである。
In other words, the invention according to
[作用・効果]請求項8に記載の発明によれば、照射源および検出手段を断層軸周りに一体に回転させる主走査回転手段を備えているので、従来のように断層軸以外の軸で照射源および検出手段を回転させず、直接的に断層軸周りに回転させることができる。これによって、高速な主走査を実現することができる。また、断層軸にほぼ直交する軸の1つである走査中心軸周りに、被検体に対して相対的に照射源および検出手段を一体に回転させる従走査回転手段を備えているので、従走査に主走査を加えることで、等方空間分解能の3次元断層画像を取得することができる。
According to the invention described in Operation and Effect according to
また、走査手段は、照射源を囲む照射源用筐体および検出手段を囲む検出手段用筐体を備え、主走査回転手段は、各筐体の照射源および検出手段を前記断層軸周りにそれぞれ一体に回転させてもよい(請求項9に記載の発明)し、走査手段は、照射源および検出手段を囲む走査用筐体を備え、従走査回転手段は、走査用筐体の照射源および検出手段を走査中心軸周りに一体に回転させてもよい(請求項10に記載の発明)。なお、各筐体の照射源および検出手段を断層軸周りに回転させるには、筐体ごと断層軸周りに回転させることで照射源および検出手段を断層軸周りに回転させてもよいし、筐体を固定した状態で筐体内の照射源および検出手段を断層軸周りに回転させてもよい。 The scanning means comprises a housing for detecting means surrounding the housing and detection means for the radiation source which surrounds the radiation source, the main scanning rotating means, the radiation source and the detection means of each enclosure Ri the tomographic Jikushu The scanning means may include a scanning casing surrounding the irradiation source and the detection means, and the secondary scanning rotating means may be an irradiation source of the scanning casing. and it may be rotated integrally with the detection means to Ri scan center Jikushu (claim 10). Note that rotates the radiation source and the detection means of each enclosure Ri fault Jikushu, the radiation source and detecting means by rotating the Ri each housing tomographic Jikushu may be rotated Ri fault Jikushu and, a radiation source and detecting means in the housing in a state of fixing the housing may be rotated to Ri fault Jikushu.
また、本発明において、好ましくは、従走査回転手段は、走査用筐体を保持する走査用筐体支持部材を備え、前記走査用筐体支持部材と前記走査用筐体との保持部には、送り機構を備えることで、前記送り機構は、前記走査用筐体を回転させる(請求項11に記載の発明)。さらに、好ましくは、この走査用筐体支持部材は、円弧状部分を有し、前記送り機構は、前記円弧状部分の内周面に沿って前記走査用筐体を回転させる。これにより、従走査回転手段は簡単な構成となり、断層撮影装置の床占有面積を小さくすることができる。 In the present invention, it is preferable that the sub-scanning rotation means includes a scanning housing support member that holds the scanning housing, and the holding portion between the scanning housing support member and the scanning housing includes By providing the feeding mechanism, the feeding mechanism rotates the scanning housing (the invention according to claim 11). Further preferably, the scanning housing support member has an arc-shaped portion, and the feed mechanism rotates the scanning housing along an inner peripheral surface of the arc-shaped portion. As a result, the sub-scanning rotating means has a simple configuration, and the floor occupation area of the tomography apparatus can be reduced.
また、後述するラミノ角は45°以下に通常において設定されることが多いので、断層軸に対してラミノ角で傾斜される照射源および検出手段が配設されたとき、断層軸周りの主走査における回転が、走査中心軸周りの従走査における回転よりも高速となる(請求項12に記載の発明)。 Further, since lamino angle to be described later is often set at usually 45 ° or less, when the radiation source and detector means are inclined at lamino angle is arranged with respect to the sectional axis, fault Jikushu Rinoomo rotation of the scanning becomes faster than the rotation in the scanning center Jikushu Rino従scanning (claim 12).
また、断層軸と、照射源・検出手段を結ぶ照射軸とのなす角度であるラミノ角をαとしたときに、走査中心軸周りの従走査における回転範囲を、少なくともπ−2α以上とすること(請求項13に記載の発明)で、走査中心軸周りの従走査における回転範囲を、2π(1回転)に設定しなくても、主走査の回転も加わるので、設定された範囲内で等方空間分解能の3次元断層画像を取得することができる。 Further, to a sectional axis, the lamino angle is an angle between the illumination axis connecting the radiation source and detecting means when the alpha, and the rotation range in the scanning center Jikushu Rino従scan, at least [pi-2.alpha more thing (claim 13), the rotation range of the scanning center Jikushu Rino従scanning, without setting in 2 [pi (1 rotation), since joining the rotation of the main scanning, within the limits set Thus, a three-dimensional tomographic image with isotropic spatial resolution can be acquired.
また、従走査における走査中心軸の方向、および主走査における断層軸の方向については、特に限定されない。通常の断層撮影装置では、請求項14〜請求項17に記載の発明のように水平軸または鉛直軸方向に設定される。
Further, the direction of the scanning center axis in the secondary scanning and the direction of the tomographic axis in the main scanning are not particularly limited. In a normal tomography apparatus, the horizontal axis or vertical axis direction is set as in the inventions of
例えば、従走査における走査中心軸は水平軸であって、主走査における断層軸は鉛直面にあってもよい(請求項14に記載の発明)し、従走査における走査中心軸は鉛直軸であって、主走査における断層軸は水平面にあってもよい(請求項15に記載の発明)。 For example, the scanning central axis in the secondary scanning may be a horizontal axis, the tomographic axis in the primary scanning may be on the vertical plane (the invention according to claim 14), and the scanning central axis in the secondary scanning is the vertical axis. Thus, the tomographic axis in the main scanning may be in a horizontal plane (the invention according to claim 15).
後者(請求項15に記載の発明)の場合には、従走査回転手段は、天井面に対して鉛直軸周りに照射源および検出手段を一体に回転させてもよい(請求項16に記載の発明)し、従走査回転手段は、床面に対して鉛直軸周りに前記被検体を回転させてもよい(請求項17に記載の発明)。
In the latter case (claim 15), secondary scanning rotating means, wherein the irradiation source and the detecting means may be rotated integrally (
また、主走査回転手段によって断層軸周りに一体に回転する照射源・検出手段の1回転に要する時間が0.1秒以下になるように、走査手段を構成する(請求項18に記載の発明)ことで、例えば心臓の動画断層画像のように、断層画像の時間変化を把握することができる。例えば、断層軸と、照射源および検出手段を結ぶ照射軸とのなす角度であるラミノ角を小さくすることで、断層軸周りに一体に回転する照射源・検出手段の1回転に要する時間を短縮することができる。 Further, as the time required for one rotation of the radiation source and detecting means for rotating integrally with Ri fault Jikushu does not exceed 0.1 seconds by the main scanning rotation means, the scanning means (according to claim 18 Invention), it is possible to grasp the temporal change of the tomographic image, such as a moving image tomographic image of the heart. For example, the sectional axis, by reducing the lamino angle is an angle between the illumination axis connecting the radiation source and detector, the time required for one rotation of the radiation source and detecting means for rotating integrally with Ri fault Jikushu It can be shortened.
また、従走査回転手段によって走査中心軸周りに一体に回転する前記照射源・検出手段の半回転に要する時間が5秒以下になるように、前記走査手段を構成する(請求項19に記載の発明)ことで、例えば被検体が患者の場合には患者が息を止めることができる時間や体動が生じない程度の時間が5秒以下であるので、息を止めている間もしくは体動が生じない間に、照射源・検出手段は走査中心軸周りに一体に半回転することができる。従って、ズレの少ない断層画像を取得することができる。 Further, as the time required for half rotation of the radiation source and detecting means for rotating integrally with Ri scanning center Jikushu by secondary scanning rotation means is below 5 seconds, constituting said scanning means (claim 19 Therefore, when the subject is a patient, for example, the time during which the patient can hold his / her breath or the time during which no body movement occurs is 5 seconds or less. while does not occur, the radiation source and detecting means may be half rotation integrally with Ri scanning center Jikushu. Therefore, a tomographic image with little deviation can be acquired.
請求項13、請求項18、および請求項19に記載の発明について、図17を参照してより具体的に説明する。図17は、心臓部位の等方的分解能の3次元断層画像収集の説明に供する説明図であって、図17(a)は、フーリエ空間での収集データ分布図、図17(b)は、データ収集タイミングチャートである。また、簡略に説明するためにラミノ角αを15°とする。図17(b)に示すように、照射源・検出手段の1回転に要する時間が0.1秒(0.1秒/回転)の主走査に重畳して緩やかな従走査が、被検体の走査中心軸周りに150°(=180°−2×15°)にわたり、照射源・検出手段の半回転に要する時間の5秒(10秒/回転)間で行われる。
The invention described in
また、好ましくは、断層撮影装置は、さらに被検体の心臓の周期的な動きを検出する計測手段と、前記計測手段により検出された周期的な動きのうち、一定のタイミングと同期して、電磁波を被写体に照射するよう前記照射源を制御する照射源制御手段とを備える(請求項20に記載の発明)。 Preferably, the tomography apparatus further includes a measuring unit that detects a periodic movement of the heart of the subject, and an electromagnetic wave synchronized with a certain timing among the periodic movements detected by the measuring unit. And an irradiation source control means for controlling the irradiation source so as to irradiate the subject (the invention according to claim 20).
撮像部位が動いている場合は、同じ状態の撮像部位の投影データを収集できないので、良好な3次元の断層画像を再構成することが困難になる。そこで、心臓の動きを検出する検出手段を備えることにより、撮像部位が同じ状態にある投影データを、無駄なく効率よく収集することができる。 When the imaging part is moving, it is difficult to reconstruct a good three-dimensional tomographic image because the projection data of the imaging part in the same state cannot be collected. Therefore, by providing a detection means for detecting the motion of the heart, projection data having the same imaging region can be efficiently collected without waste.
心臓のモーションアーティファクトのない3次元断層画像の収集のために、図17(b)に示すように、収集は心電図(ECG)波形に同期して行われる。主走査1回転で得られるデータのフーリエ空間分布は、図17(a)中のハッチング(斜線)部分に示すように、30°(=2×α)の範囲であり、フーリエ空間全体を満たす収集、すなわち等方的空間分解能の3次元断層画像を得るために必要なデータの収集のためには、従走査の30°ごとに6回の主走査収集を行えばよいことが、図17からわかる。 For the acquisition of 3D tomographic images without cardiac motion artifacts, the acquisition is performed in synchronization with an electrocardiogram (ECG) waveform, as shown in FIG. 17 (b). The Fourier space distribution of the data obtained by one rotation of the main scan is in the range of 30 ° (= 2 × α) as shown in the hatched (hatched) portion in FIG. That is, it can be seen from FIG. 17 that in order to collect data necessary for obtaining a three-dimensional tomographic image with isotropic spatial resolution, it is sufficient to perform six main scanning acquisitions every 30 ° of the secondary scanning. .
より具体的には、図17(b)のタイミングチャートにも示すように、ECGのα波から所定の遅延時刻より連続高速回転している主走査の1回転期間中被検体の透過X線像収集を行い、これを30°ごとの時間にECGに同期して合計6回行うことになる。なお、実際には、主走査は、図17(b)中の黒塗り部分の時間(0.1秒)のみ回転しているわけでなく、従走査の5秒間に回転し続けており、その黒塗り部分の時間(0.1秒)のみ照射源から電磁波(この場合X線)が照射している。 More specifically, as shown in the timing chart of FIG. 17B, the transmitted X-ray image of the subject during one rotation period of main scanning that is continuously rotating at a high speed from the α wave of ECG from a predetermined delay time. Collection is performed and this is performed a total of 6 times in synchronism with the ECG every 30 °. Actually, the main scan does not rotate only for the time (0.1 second) of the black portion in FIG. 17B but continues to rotate for 5 seconds of the sub-scan. The electromagnetic wave (in this case, X-rays) is irradiated from the irradiation source only for the black portion (0.1 second).
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、照射源を囲む照射源用筐体上で照射源を、検出手段を囲む検出手段用筐体上で検出手段を、それぞれ共通の断層軸周りに一体に可動することで、照射源および検出手段を安全に、かつ高速に回転走査させることができる。したがって、心臓のような動きのある関心部位の動画断層像を得ることができる。
また、この発明によれば、照射源および検出手段を断層軸周りに一体に回転させる主走査回転手段と、被検体に対して相対的に照射源および検出手段を一体に回転させる従走査回転手段とを備えているので、高速な走査に加え、断層軸方向の分解能を向上させ、等方空間分解能の3次元断層画像を取得することができる。さらに、生体信号に同期したデータ収集を行う事により心臓のような動きのある関心部位について、等方空間分解能の3次元断層画像を得ることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the irradiation source is arranged on the irradiation source casing surrounding the irradiation source, the detection means is arranged on the detection means casing surrounding the detection means, and the common fault axis is used. by moving integrally with Ri circumferential safely radiation source and detector, and can be rotated high-speed scanning. Accordingly, it is possible to obtain a moving image tomographic image of a region of interest having a motion such as the heart.
Further, according to the present invention, a main scanning rotational means for rotating integrally radiation source and detecting means Ri fault Jikushu, secondary scanning rotation which rotates integrally relatively radiation source and detector relative to the object In addition to high-speed scanning, the resolution in the tomographic axis direction can be improved and a three-dimensional tomographic image with isotropic spatial resolution can be acquired. Furthermore, by collecting data in synchronization with a biological signal, a three-dimensional tomographic image with isotropic spatial resolution can be obtained for a region of interest such as the heart.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施例1は、(I)の問題を解決する。
図1は、本実施例に係る断層撮影装置の概略構成を示した斜視図、図2は、本実施例に係る断層撮影装置のX線管フレームおよびフラットパネル型検出器(以下、『FPD』と適宜略記する)フレームの右側面図、図3は、X線管フレーム内のX線管の拡大図、図4は、本実施例に係る断層撮影装置のフラットパネル型検出器(FPD)の構成図、図5は、そのフラットパネル型検出器(FPD)を構成するゲート線およびデータ線と断層軸との関係を示す図であって、図2のフラットパネル型検出器(FPD)を斜め上方から視た斜視図である。
The first embodiment solves the problem (I).
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a tomography apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is an X-ray tube frame and a flat panel detector (hereinafter referred to as “FPD”) of the tomography apparatus according to the present embodiment. 3 is a magnified view of the X-ray tube in the X-ray tube frame, and FIG. 4 is a flat panel detector (FPD) of the tomography apparatus according to the present embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the gate lines and data lines constituting the flat panel detector (FPD) and the tomographic axis, and the flat panel detector (FPD) of FIG. It is the perspective view seen from the top.
本実施例装置は、図1に示すように、被検体Mを載置する天板1,基台2,および走査フレーム3から構成される。天板1は、昇降可能で、かつ、図1に示すように、被検体Mの体軸方向(図1,図2中のy軸)に沿って移動可能にそれぞれ構成されている。基台2は、床面に取り付けられて固定されている。走査フレーム3は、基台2に取り付けられて被検体Mの体軸の軸周りの回転を除いて固定されており、図1,図2に示すように『コの字』状に構成されている。『コの字』状に構成されることにより、通常のX線CT装置では得られない患者(被検体)への開放感が得られる。また、本実施例では、被検体Mの体軸は走査中心軸Aであって、水平軸でもある。走査フレーム3は、この発明における走査手段に相当する。
As shown in FIG. 1, the apparatus according to the present embodiment includes a
基台2の側面には、図1に示すように、走査中心軸(体軸)周りに回転する回転テーブル4が配設されており、この回転テーブル4と走査フレーム3とが、支持部材5を介して連結されている。また、走査フレーム3には、図2に示すように、X線管フレーム6およびフラットパネル型検出器(FPD)フレーム7が内蔵されており、X線管フレーム6はX線管8を、FPDフレーム7は、フラットパネル型検出器(FPD)9をそれぞれ囲むように構成されている。
The side surface of the
このように構成することで、走査フレーム3は、被検体Mの体軸の軸周り、すなわち走査中心軸周りに回転し、さらに走査フレーム3上のX線管フレーム6,FPDフレーム7上でX線管8およびFPD9が、断層軸周りに回転する。X線管フレーム6は、この発明における照射源用筐体に、FPDフレーム7は、この発明における検出手段用筐体に、X線管8は、この発明における照射源に、フラットパネル型検出器(FPD)9は、この発明における検出手段にそれぞれ相当する。
With this configuration, the
各フレーム3,6,7の具体的構成について、図2を参照して説明する。走査フレーム3内には、X線管フレーム6,FPDフレーム7の他に、回転駆動モータ10,回転駆動軸11,およびギヤや軸受6a,7aなどが内蔵されている。回転駆動モータ10と回転駆動軸11とは、ギヤを介して互いに連結されており、回転駆動軸11とX線管フレーム6とは、ギヤや、断層軸B(図1,図2中のz軸)に平行な軸周りに円環状に構成された軸受6aを介して、回転駆動軸11とFPDフレーム7とは、ギヤや、断層軸Bに平行な軸周りに円環状に構成された軸受7aを介して、それぞれ互いに連結されている。また、軸受6aはX線管フレーム6の面に、軸受7aはFPDフレーム7の面にそれぞれ接合されている。つまり、回転駆動モータ10に連結される回転駆動軸11にX線管フレーム6とFPDフレーム7とが連結されて構成されることになる。また、本実施例では、断層軸Bは、図1,図2に示すように鉛直面であって、被検体Mの関心部位を通る。また、断層軸Bは走査中心軸Aに直交する。
A specific configuration of each of the
また、X線管8から照射されるX線は、図2,図3に示すように、所定角度分開いた、いわゆる『コーンビーム』形状であって、X線管8およびFPD9を断層軸周りに回転させても、そのX線のビーム中心Rが被検体Mの関心領域のほぼ中心位置Pを常に通るように、X線管8およびFPD9は設定される。また、断層軸Bに対してビーム中心Rがラミノ角αで傾斜されるようにX線管8およびFPD9は配設される。本実施例では、このラミノ角αは約20°である。ビーム中心Rは、この発明における照射軸に相当する。
Also, X-rays emitted from the
このように構成することで、各フレーム6,7ごと断層軸周りに回転させることができ、各フレーム6,7が回転することで各フレーム6,7上でX線管8およびFPD9を断層軸周りにそれぞれ一体に回転させることができる。回転駆動モータ10は、この発明における回転手段に、回転駆動軸11は、この発明における回転軸にそれぞれ相当する。
With this configuration, it is possible to rotate the Ri tomographic Jikushu each
なお、これら各フレーム6,7を断層軸Bの軸周りに回転させる際に、X線管8やFPD9に接続するケーブルがこれらの回転によって絡まるのを防止するために、本実施例装置ではスリップリング機構を採用している。
Incidentally, these
X線管8の具体的構成について、図3を参照して説明する。本実施例では、X線管8は、図3に示す回転陽極X線管のタイプを採用している。すなわち、X線管8は、熱電子を放出する陰極(フィラメント)12,その陰極12から放出された熱電子の加速衝突でX線を発生させる陽極13,その陽極13を回転させる陽極回転軸14から構成される。実際には、陰極12から放出された熱電子から陽極13でX線に変換される率は小さく、残りは熱に変換されるので、陽極13で発生したその熱による損傷を防ぐべく、陽極回転軸14は陽極13を回転させる。
A specific configuration of the
なお、陽極回転に伴う惰性が断層軸周りによるX線管8・FPD9の回転の重複によって、陽極回転軸14の保持部に余分な力が加わって、X線管8に負担がかかる場合がある。そこで、陽極回転軸14が断層軸Bに平行になるようにX線管8を構成して配設することで、陽極回転軸14に加わる力を低減させることにより、X線管8にかかる負担を低減させることができる。
Depending overlap of inertia caused by anode rotation the rotation of the tomographic Jikushu
本実施例では、図2,図3に示すような方向に向けてコーンビーム形状のX線を、X線管8の陽極13から発生させるので、陽極回転軸14を断層軸Bに平行にする関係上、図3に示すような位置に陰極(フィラメント)12を配設するとともに、図3に示すような位置にX線放射窓8aを配設してX線管8を構成する。
In the present embodiment, cone beam-shaped X-rays are generated from the
陽極13から発生したX線は、図2,図3に示すように、コーンビーム形状に被検体Mに照射されて、図2に示すように、被検体M内に透過されてFPD9に入射される。ビーム中心Rは、FPD9の中心に、所定角度分開いたビームの両端は、それぞれがFPD9の両端に入射される。
The X-rays generated from the
フラットパネル型検出器(FPD)9の具体的構成について、図4を参照して説明する。なお、FPD9は、X線のような放射線の入射によりキャリアが生成される放射線感応型の検出器である。FPD9は、縦・横式2次元マトリックス状配列で検出素子DUが多数個(例えば、1024個×1024個)形成されている。検出素子DUは、被検体Mに照射されて透過されたX線の入射により生成されたキャリアを溜める電荷蓄積用のコンデンサCaや、高電圧のバイアス電圧VAを印加する印加電極15や、放射線感応型の半導体膜(図示省略)を挟んで印加電極15に対向配置されるキャリア収集電極16などから構成されている。また、キャリア収集電極16ごとに各検出素子DUが互いに分離形成されており、印加電極15は、全検出素子DUの共通電極として全面にわたって形成されている。
A specific configuration of the flat panel detector (FPD) 9 will be described with reference to FIG. The
この他に、FPD9は、コンデンサCaに蓄積された電荷を取り出すための通常時OFF(遮断)の電荷取り出し用のスイッチ素子である薄膜トランジスタ(TFT)Trと、この薄膜トランジスタTrのソースに接続されているデータ線(ビット線)17と、薄膜トランジスタTrのゲートに接続されているゲート線18とを備えている。データ線17は、電荷−電圧変換群19を介してマルチプレクサ20に接続されており、ゲート線18はゲートドライバ21に接続されている。データ線17は、この発明における読み出しラインに相当し、ゲート線18は、この発明におけるゲートラインにそれぞれ相当する。
In addition to this, the
本実施例では、図5に示すように、断層軸BをFPD9の検出面9aに投影した投影軸9Bに沿って、各々のデータ線17がそれぞれ沿うようにFPD9を配設する。なお、このようにFPD9を配設することで、FPD9を断層軸周りに回転させても、各々のデータ線17は、断層軸BをFPD9の検出面9aに投影した投影軸9Bに常に沿う。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
また、ゲートドライバ21は、複数本のゲート線18を同時にONするように薄膜トランジスタTrがONになる電圧を各々のゲート線18に印加する。このようにすることで、ゲート線18に対応する各検出素子DUのX線をキャリアとしてそれぞれ同時に取り込み、その取り込まれたキャリアを、データ線17を介して、投影データとしてそれぞれ読み出す。
In addition, the
具体的には、被検体Mに照射されて透過されたX線の入射により生成されたキャリアは、コンデンサCaに蓄積される。複数本のゲート線18が同時にONになっているので、各検出素子DU内のコンデンサCaに蓄積されたキャリアは、薄膜トランジスタTrを介して、各データ線17に同時に読み出される。キャリアは電荷−電圧変換群19によって電圧データとなり、マルチプレクサ20によって投影データとして収集される。
Specifically, the carriers generated by the incidence of the X-rays irradiated and transmitted to the subject M are accumulated in the capacitor Ca. Since the plurality of
このように収集された投影データに基づいて、様々な画像処理を行うことで、3次元の断層画像を取得する。また、複数本のゲート線18を同時にONすることにより、読み出された投影データに対するローパスフィルタリングが行なわれるので、そのローパスフィルタリングによって断層画像の偽像を低減させることができる。
A three-dimensional tomographic image is acquired by performing various image processing based on the projection data collected in this way. Moreover, since the low-pass filtering is performed on the read projection data by simultaneously turning on the plurality of
上述した本実施例に係る断層撮影装置によれば、X線管8を囲むX線管フレーム6上でX線管8を、FPD9を囲むFPDフレーム7上でFPD9を、断層軸Bの軸周りにそれぞれ一体に回転させることで、X線管8およびFPD9を各フレーム6,7上で断層軸周りに回転させることができるので、X線管8およびFPD9を安全に回転走査させることができる。また、X線管8を囲むX線管フレーム6上でX線管8を、FPD9を囲むFPDフレーム7上でFPD9を、断層軸周りにそれぞれ一体に回転させることで、従来のように断層軸B以外の軸でX線管8およびFPD9を回転させず、直接的に断層軸周りに回転させることができるので、X線管8およびFPD9を安全に、かつ高速に回転走査させることができる。
According to the tomography apparatus according to the present embodiment described above, the
また、本実施例では、回転駆動モータ10に連結される回転駆動軸11にX線管フレーム6とFPDフレーム7とがそれぞれ連結されるように構成されるので、各フレーム6,7上でX線管8およびFPD9を断層軸周りにそれぞれ一体に回転させることができる。なお、回転駆動軸11は、被検体Mの近傍に配設されずに、被検体Mに影響を及ぼさない各フレーム6,7の一端側に配設されることになるので、回転駆動軸11によって連結された各フレーム6,7は『コの字』状に構成されて、被検体Mの開放感が得られる。
In the present embodiment, the
なお、回転駆動モータ10によって断層軸周りに一体に回転するX線管8およびFPD9の1回転に要する時間が0.1秒以下になるように、走査フレーム3を構成することで、例えば心臓の動画断層画像のように、断層画像の時間変化を把握することができる。例えば、断層軸Bと、X線管3およびFPD9を結ぶX線のビーム中心Rとのなす角度であるラミノ角αを小さくすることで、断層軸周りに一体に回転するX線管8およびFPD9の1回転に要する時間を短縮することができる。
Note that, as the time required for one revolution of the
この発明は、上記実施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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した本実施例では、X線などに代表される放射線を検出して、その放射線から断層画像を取得するものであったが、放射線以外にも、電磁波であれば特に限定されない。例えば光を検出して、その光から断層画像を取得するものであってもよい。この場合には、フラットパネル型検出器(FPD)は、光の入射によりキャリアが生成される光感応型の検出器となり、光感応型の半導体膜で構成される。 (1) In the present embodiment described above, radiation represented by X-rays or the like is detected and a tomographic image is acquired from the radiation. However, other than radiation, there is no particular limitation as long as it is an electromagnetic wave. For example, light may be detected and a tomographic image may be acquired from the light. In this case, the flat panel detector (FPD) is a photosensitive detector in which carriers are generated by the incidence of light, and is composed of a photosensitive semiconductor film.
(2)上述した本実施例では、X線管フレーム6,FPDフレーム7ごと断層軸周りに回転させることで、X線管8,FPD9を断層軸周りに回転させたが、後述する変形例(7)でも述べるように、X線管フレーム6もしくは筐体状のX線管8(図6参照)を固定した状態で、固定した筐体内の陰極などを断層軸周りに回転させてもよい。
(2) In the embodiment described above, by rotating the Ri
(3)上述した本実施例では、この発明における検出手段は、フラットパネル型検出器(FPD)であったが、電磁波を検出する手段であれば、特に限定されない。例えば検出手段は、イメージインテンシファイア(I.I)であってもよい。また、図2に示すFPD9に代表される、この発明における検出手段の検出面は、必ずしもX線のビーム中心Rに直交する必要はなく、断層軸Bに直交でもよい。
(3) In the present embodiment described above, the detection means in the present invention is a flat panel detector (FPD), but is not particularly limited as long as it is a means for detecting electromagnetic waves. For example, the detection means may be an image intensifier (I.I). Further, the detection surface of the detection means in the present invention represented by the
(4)上述した本実施例では、この発明における読み出しラインに相当するデータ線17が、断層軸BをFPD9の検出面9aに投影した投影軸9Bに沿うようにFPD9を配設する形態であったが、ローパスフィルタリングを行わないのであれば、この形態に限定されない。例えば、ゲート線18が投影軸9Bに沿う(つまり、データ線17が投影軸9Bに直交する)ようにFPD9を配設してもよいし、データ線17が投影軸9Bに斜めに横切るようにFPD9を配設してもよい。また、同じくローパスフィルタリングを行わないのであれば、この発明におけるゲートラインに相当するゲート線18について、複数本分を同時にONする必要はない。
(4) In the present embodiment described above, the
(5)上述した実施例では、この発明における回転手段に相当する回転駆動モータ10に連結される、この発明における回転軸に相当する回転駆動軸11に、X線管フレーム6とFPDフレーム7とを連結して構成していたが、X線管フレーム6,FPDフレーム7を独立に回転駆動する構成にし、両フレームが断層軸周りに一体に回転するように、各々の回転を同期制御してもよい。
(5) In the above-described embodiment, the
より具体的には、図7を参照して、説明する。図7は、この変形例に係る断層撮影装置のX管フレームおよびフラットパネル型検出器(FPD)フレームの右側面図である。 More specifically, a description will be given with reference to FIG. FIG. 7 is a right side view of the X-tube frame and flat panel detector (FPD) frame of the tomography apparatus according to this modification.
走査フレーム3内には、演算装置43、およびX線管用、FPD用にそれぞれ別体の回転駆動モータ10A、10B、回転位置センサ41A、41B、回転制御部45A、45Bを備えている。
The
回転位置センサ41A、41Bは、X線管フレーム6、FPDフレーム7の側部に設置される。そして、X線管8、FPD9の回転位置を検知し、各フレームの回転位置信号を演算装置43に送る。例えば、回転位置センサ41A、41Bは、それぞれ発光部46A、46Bと受光部47A、47Bが対になった光センサであり、X線管フレーム6、FPDフレーム7の回転周上に配置した複数個の光学スリット48A、48Bを通過する光を検出して、各フレーム6,7の回転位置信号を得るものである。
The rotational position sensors 41 </ b> A and 41 </ b> B are installed on the sides of the
演算装置43は、各回転位置信号に基づいて、X線管8、FPD9の回転位置の位相差を演算処理する。そして、位相差を0にするように回転制御信号を回転制御部45A、45Bに送る。回転制御部45A、45Bは、回転制御信号に基づいて、回転モータ10A、10Bを制御する。回転モータ10A、10Bは、回転制御信号に基づいて、ギヤ、軸受け等を介して、それぞれX線管フレーム6、FPDフレーム7を回転させる。このようなフィードバック制御を行うことで、同期運転をすることができる。
The
しかしながら、フィードバック制御を行ってもある程度の回転位置の位相差が発生することは避けがたい。この場合、演算装置で得たX線管8、FPD9の回転位置の位相差を反映した画像再構成時の逆投影を行う事により再構成画像の高解像度を実現する。これは、以下の理由による。同期運転中は、FPD9の検出面9aは、常に図7に示すようにX線管8と対向した位置にあり、このような所定の検出位置でX線を検出する。一方、X線管8とFPD9の位相差が生じると、検出面9aは、所定の検出位置から位相差の分だけずれた位置で、X線を検出することになる。この場合、検出面9aが所定の検出位置からずれているにもかかわらず、所定の検出位置でX線を検出したものとして再構成すると、良好な断層画像を取得できないからである。
However, even if feedback control is performed, it is inevitable that a phase difference of a certain rotational position occurs. In this case, high resolution of the reconstructed image is realized by performing back projection at the time of image reconstruction reflecting the phase difference between the rotational positions of the
このように、X線管フレーム6、およびFPDフレーム7を独立に回転駆動する構成であっても、フィードバック制御と、位相差の補正を行うことで、良好な断層画像を得ることができる。
Thus, even if the
さらに、このような構成とすることにより、X線管フレーム6、およびFPDフレーム7に連結される回転駆動軸11を省略することができる。したがって、走査フレーム3は、C型アームのように円弧状とすることや、X線管フレーム6を内蔵する走査フレーム、およびFPDフレーム7を内蔵する走査フレームとに別体とすることもできる。よって、被検体M周りにより広いスペースを確保した走査フレーム3とすることができる。
Further, with such a configuration, the
なお、この発明における、照射源および検出手段を一体に走査させるとは、上述の変形例に示した、X線管フレーム6,FPDフレーム7を独立に、かつ同期制御して回転駆動することで走査させることも、含むものである。
In the present invention, the irradiation source and the detection means are integrally scanned by rotating the
(6)上述した本実施例では、この発明における照射源はX線を照射するX線管8であったが、電磁波を照射する手段であれば、特に限定されない。例えば照射源は、光を照射する手段であってもよい。
(6) In the present embodiment described above, the irradiation source in this invention is the
(7)上述した本実施例では、X線管8は、回転陽極X線管のタイプであって、陽極回転軸14に加わる力を低減させるとともに、X線管8にかかる負担を低減させるべく、図3に示すように陽極回転軸14が断層軸Bに平行になるようにX線管8を構成したが、X線管のタイプは本実施例に限定されない。
(7) In the above-described embodiment, the
例えば、図6に示す回転陰極X線管のタイプであってもよい。すなわち、図6に示すX線管8は、熱電子を放出する陰極(フィラメント)51,その陰極51から放出された熱電子からX線を発生させる陽極52,陰極51を支持する支持部53から構成される。実際には、陰極51から放出された熱電子から陽極52でX線に変換される率は小さく、残りは熱に変換されるので、陽極52で発生したその熱による損傷を防ぐべく、陽極52を断層軸に平行な軸周りに円環状に固定して構成するとともに、支持部53を断層軸に平行な軸周りに円環状に構成し、支持部53とともに陰極51が、断層軸周りに回転するようにX線管8を配設する。
For example, the rotary cathode X-ray tube type shown in FIG. 6 may be used. That is, the
このように構成することで、支持部53とともに陰極51が熱電子を放出しながら、断層軸周りに回転し、断層軸周りに円環状に固定して構成された陽極52が受ける熱電子は局所的なものであるので、陽極52で発生したその熱による損傷を防ぐことができる。なお、断層心周りに円環状に構成したので、回転する支持部53および陰極51の回転に伴う惰性からの断層軸周りによるX線管8・FPD9の回転の重複に起因する、支持部53とともに陰極51に加わる力を低減させるとともに、X線管8にかかる負担を低減させることができる。
With this configuration, while the
なお、この変形例では陰極51はX線を照射しながら断層軸周りに回転するので、本実施例のようにX線管8を断層軸周りに回転させる必要はなく、走査フレーム3(図1参照)上に固定される。従って、X線管8を囲むX線管フレーム6(図2参照)は特に必要でなく、X線管フレーム6の替わりにX線管8が筐体として構成することになる。従って、この変形例ではX線管8内の陰極51が、この発明における照射源に、X線管8が、この発明における照射源用筐体にそれぞれ相当する。このことからわかるように、X線管8(照射源用筐体)を固定した状態で、固定した筐体内で陰極51を断層軸周りに回転させることになる。
Since rotate in Ri fault Jikushu while the
また、X線管を高速に同期回転走査させることができれば、本実施例の図3に示すX線管や、図6に示すX線管に限定されない。例えば、電子ビーム制御方式のX線管でもよい。 Further, the X-ray tube is not limited to the X-ray tube shown in FIG. 3 or the X-ray tube shown in FIG. For example, an electron beam control X-ray tube may be used.
実施例2は、(II)の問題を解決する。
なお、実施例1と同じ構成については、同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
図1は、本実施例に係る断層撮影装置の概略構成を示した斜視図、図2は、本実施例に係る断層撮影装置のX線管フレームおよびフラットパネル型検出器(以下、『FPD』と適宜略記する)フレームの右側面図である。
Example 2 solves the problem (II).
In addition, about the same structure as Example 1, detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a tomography apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is an X-ray tube frame and a flat panel detector (hereinafter referred to as “FPD”) of the tomography apparatus according to the present embodiment. FIG. 4 is a right side view of the frame.
ここで、実施例2では、断層軸周りの回転によるX線管8・FPD9の走査を『主走査』、走査中心軸周りの回転によるX線管8・FPD9の走査を『従走査』とそれぞれ定義づける。従って、断層軸周りにX線管8・FPD9を回転させる回転駆動モータ10は、主走査回転手段に、走査中心軸周りにX線管8・FPD9を回転させる回転テーブル4は、従走査回転手段にそれぞれ相当する。また、回転テーブル4、および回転駆動モータ10を有する走査フレーム3は、この発明における走査手段に相当する。
Here, in Example 2, tomographic Jikushu Rino rotation "main scanning" the scanning of the
本実施例に係る断層撮影装置によれば、X線管8およびFPD9を断層軸Bの軸周りに一体に回転させる回転駆動モータ10を備えているので、従来のように断層軸B以外の軸でX線管8およびFPD9を回転させず、直接的に断層軸周りに回転させることができる。これによって、高速な主走査を実現することができる。また、断層軸Bに直交する軸の1つである走査中心軸Aの軸周りに、被検体Mに対して相対的にX線管6およびFPD9を一体に回転させる回転テーブル4を備えているので、回転テーブル4による従走査に、回転駆動モータ10による主走査を加えることで、収集後の再構成において等方空間分解能の3次元断層画像を取得することができる。
According to the tomography apparatus according to this embodiment is provided with the
また、本実施例装置の場合には、X線管8を囲むX線管フレーム6およびFPD9を囲むFPDフレーム7を備え、回転駆動モータ10は、各フレーム6,7上でX線管8およびFPD9を断層軸周りにそれぞれ一体に回転させている。また、本実施例装置の場合には、X線管8およびFPD9を囲む走査フレーム3を備え、回転テーブル4は、走査フレーム3上でX線管8およびFPD9を走査中心軸周りに一体に回転させている。より具体的に説明すると、図1に示すように、走査フレーム3ごと走査中心軸周りに回転させることで、X線管フレーム6およびFPDフレーム7を走査中心軸周りに回転させ、X線管フレーム6およびFPDフレーム7ごとそれぞれに断層軸周りに回転させることで、X線管フレーム6内のX線管8、およびFPDフレーム7内のFPD9を断層軸周りにそれぞれ回転させている。
In the case of the apparatus of the present embodiment, an
また、本実施例装置の場合には、ラミノ角が20°と、45°以下に設定されているので、断層軸周りの主走査における回転が、走査中心軸周りの従走査における回転よりも高速となる。
Further, in this embodiment apparatus, and
また、ラミノ角をαとしたときに、走査中心軸周りの従走査における回転範囲を、少なくともπ−2α以上とすることで、走査中心軸周りの従走査における回転範囲を、2π(1回転)に設定しなくても、主走査の回転も加わるので、設定された範囲内で3次元の断層画像を取得することができる。 Further, when the lamino angle is alpha, the rotation range in the scanning center Jikushu Rino従scanning, by at least [pi-2.alpha above, the rotation range in the scanning center Jikushu Rino従scanning, 2 [pi (1 Even if it is not set to (Rotation), rotation of main scanning is also applied, so that a three-dimensional tomographic image can be acquired within the set range.
また、本実施例の場合には、従走査における走査中心軸Aは水平軸であって、主走査における断層軸Bは鉛直面である。 In the present embodiment, the scanning center axis A in the secondary scanning is a horizontal axis, and the tomographic axis B in the main scanning is a vertical plane.
また、例えばラミノ角αを小さくすることで、断層軸周りに一体に回転するX線管8・FPD9の1回転に要する時間を短縮することができる。これによって、例えば断層軸周りに一体に回転するX線管8・FPD9の1回転に要する時間が0.1秒以下になるように設定することができ、例えば心臓の動画断層画像のように、断層画像の時間変化を把握することができる。
Further, for example, by reducing the lamino angle alpha, it is possible to shorten the time required for one rotation of the
また、例えばX線管8・FPD9間の距離を短くすることで、走査中心軸周りに一体に回転するX線管8・FPD9の1回転に要する時間を短縮することができる。これによって、例えば走査中心軸周りに一体に回転するX線管8・FPD9の半回転に要する時間が5秒以下になるように設定することができ、例えば被検体Mが患者の場合には、患者が息を止めることができる時間や体動が生じない程度の時間が5秒以下であるので、息を止めている間もしくは体動が生じない間に、X線管8・FPD9は走査中心軸周りに一体に半回転することができる。従って、ズレの少ない断層画像を取得することができる。
Further, for example, by shortening the distance between the
また、本実施例の場合、走査フレーム3は、図2に示すように、『コの字』状に構成されているので、X線CT装置におけるガントリのように被検体は閉塞感を感じることなく撮影を受けることができるという効果をも奏する。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
この発明は、上記実施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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した本実施例では、X線などに代表される放射線を検出して、その放射線から断層画像を取得するものであったが、放射線以外にも、電磁波であれば特に限定されない。例えば光を検出して、その光から断層画像を取得するものであってもよい。この場合には、フラットパネル型検出器(FPD)は、光の入射によりキャリアが生成される光感応型の検出器となる。 (1) In the present embodiment described above, radiation represented by X-rays or the like is detected and a tomographic image is acquired from the radiation. However, other than radiation, there is no particular limitation as long as it is an electromagnetic wave. For example, light may be detected and a tomographic image may be acquired from the light. In this case, the flat panel detector (FPD) is a photosensitive detector in which carriers are generated by the incidence of light.
(2)上述した本実施例では、この発明における検出手段は、フラットパネル型検出器(FPD)であったが、電磁波を検出する手段であれば、特に限定されない。例えば検出手段は、イメージインテンシファイア(I.I)であってもよい。 (2) In the present embodiment described above, the detection means in this invention is a flat panel detector (FPD), but is not particularly limited as long as it is a means for detecting electromagnetic waves. For example, the detection means may be an image intensifier (I.I).
(3)上述した本実施例では、この発明における照射源はX線を照射するX線管8であったが、電磁波を照射する手段であれば、特に限定されない。例えば照射源は、光を照射する手段であってもよい。
(3) In the above-described embodiment, the irradiation source in the present invention is the
(4)上述した本実施例では、走査フレーム3は、被検体Mの体軸の軸周り、すなわち走査中心軸周りに回転し、さらに走査フレーム3上のX線管フレーム6,FPDフレーム7上のX線管8およびFPD9が、断層軸周りに回転するというように、各フレーム3,6,7は筐体で構成されていたが、この発明における照射源に相当するX線管8、およびこの発明における検出手段に相当するFPD9を、断層軸周りに一体に回転させ、走査中心軸周りに被検体Mに対して相対的に一体に回転させる構成のものであれば、筐体に限定されない。
(4) In the embodiment described above, the
例えば、本実施例では走査フレーム3を走査中心軸周りに回転させることで、走査フレーム3内のX線管フレーム6,FPDフレーム7、さらには各フレーム6,7内のX線管8およびFPD9が走査中心軸周りに回転したが、X線管フレーム6,FPDフレーム7を走査フレーム3で囲わずに、独立してそれぞれ備え、走査中心軸周りに被検体Mに対して相対的に一体に回転させるときに被検体Mのみを走査中心軸周りに回転させ、X線管フレーム6,FPDフレーム7を固定してもよい。
For example, by the present embodiment for rotating the
また、同様に、X線管フレーム6,FPDフレーム7を走査フレーム3で囲わずに、独立してそれぞれ備え、走査中心軸周りに被検体Mに対して相対的に一体に回転させるときに、X線管フレーム6,FPDフレーム7が連動して走査中心軸周りに回転するように構成してもよい。もちろん、このとき、被検体Mも走査中心軸周りに回転してもよい。
Similarly, the
また、本実施例では、各フレーム6,7のX線管8およびFPD9を断層軸周りにそれぞれ一体に回転させることで、X線管8およびFPD9が直接的に断層軸周りに一体に回転したが、直接的に断層軸周りに一体に回転することができる構成のものであれば、筐体のようなフレーム6,7で構成される必要はない。
Further, in this embodiment, the
(5)上述した本実施例では、X線管フレーム6内のX線管8,FPDフレーム7内のFPD9を断層軸周りにそれぞれ回転させるのに、各フレーム6,7ごと断層軸周りに回転させて行ったが、各フレーム6,7を固定した状態で各フレーム6,7内のX線管8,FPD9を断層軸周りに回転させてもよい。
(5) In the embodiment described above, to thereby tomographic Jikushu Rinisorezore rotating FPD9 in
(6)上述した本実施例では、走査中心軸Aは水平軸、断層軸Bは鉛直面上と、走査中心軸Aは断層軸Bに直交していたが、必ずしも完全に直交する必要はなく、ほぼ直交状態であってもよい。 (6) In this embodiment described above, the scanning center axis A is the horizontal axis, the tomographic axis B is on the vertical plane, and the scanning center axis A is orthogonal to the tomographic axis B. The substantially orthogonal state may be used.
また、従走査における走査中心軸Aの方向、および主走査における断層軸Bの方向については、本実施例のような方向(図1参照)に限定されない。例えば、図8,図9に示すように、従走査における走査中心軸Aは鉛直軸であってもよいし、主走査における断層軸Bは水平軸であってもよい。図8は、変形例に係る断層撮影装置の概略構成を示した斜視図であって、天井面に対して鉛直軸周りに照射源(X線管8)および検出手段(FPD9)を一体に回転させた場合で、図9は、さらなる変形例に係る断層撮影装置の概略構成を示した斜視図であって、床面に対して鉛直軸周りに被検体Mを回転させた場合である。図8,図9の場合には、被検体Mは立位姿勢となっており、図1に示すような天板が必要はないが、図9に示すように、被検体Mを回転テーブル4上に載置して、回転させる場合には、支持棒を立設して、その支持棒に被検体M(患者)がつかまるようにすればよい。 Further, the direction of the scanning center axis A in the sub-scanning and the direction of the tomographic axis B in the main scanning are not limited to the directions as in the present embodiment (see FIG. 1). For example, as shown in FIGS. 8 and 9, the scanning center axis A in the secondary scanning may be a vertical axis, and the tomographic axis B in the main scanning may be a horizontal axis. Figure 8 is a perspective view showing a schematic configuration of a tomographic imaging apparatus according to a modification, irradiation source Ri vertical Jikushu relative to the ceiling surface (X-ray tube 8) and detection means (FPD9) integrally in case of rotating, FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of a tomographic imaging apparatus according to a further modified embodiment is the case of rotating the vertical Jikushu Rinihi patient M to the floor surface . In the case of FIGS. 8 and 9, the subject M is in a standing posture, and there is no need for a top plate as shown in FIG. 1, but the subject M is placed on the rotary table 4 as shown in FIG. When placed and rotated, a support bar may be erected so that the subject M (patient) is held by the support bar.
図8の場合には、基台2が天井面に固定されており、基台2の下面に配設された回転テーブル4を鉛直軸(走査中心軸A)の軸周りに回転させることで、支持部材5を介して、走査フレーム3が天井面に対して走査中心軸周りに回転し、走査フレーム3内のX線管フレーム6,FPDフレーム7、さらには各フレーム6,7内のX線管8およびFPD9が天井面に対して走査中心軸周りに回転する。一方、各フレーム6,7上でX線管8およびFPD9を水平軸(断層軸B)の軸周りにそれぞれ一体に回転させることで、X線管8およびFPD9が断層軸周りに一体に回転する。
In the case of Figure 8, the
図9の場合には、基台2が床面に固定されており、基台2の上面に配設された回転テーブル4を鉛直軸(走査中心軸A)の軸周りに回転させ、その回転テーブル4に被検体Mを載置することで、走査フレーム3は固定したままで、被検体Mが床面に対して走査中心軸周りに回転する。すなわち、被検体Mに対して相対的に、走査フレーム3内のX線管フレーム6,FPDフレーム7、さらには各フレーム6,7内のX線管8およびFPD9が走査中心軸周りに回転することになる。一方、各フレーム6,7上でX線管8およびFPD9を水平軸(断層軸B)の軸周りにそれぞれ一体に回転させることで、X線管8およびFPD9が断層軸周りに一体に回転する。なお、図9の場合には、走査フレーム3を固定させるために、支持部材5は回転テーブル4以外の固定した箇所で、基台2の上面に配設される。
In is fixed to the
上述した変形例以外に、断層軸Bにほぼ直交する軸の1つに走査中心軸Aがあれば、もちろん、走査中心軸Aや断層軸Bは、鉛直面や水平面に限定されず、斜め方向であってもよい。 In addition to the above-described modifications, if the scanning center axis A is one of the axes substantially orthogonal to the tomographic axis B, of course, the scanning center axis A and the tomographic axis B are not limited to a vertical plane or a horizontal plane, and are oblique directions. It may be.
(7−1)上述した本実施例では、固定設置された基台2に配設された回転テーブル4が、支持部材5を介して、走査フレーム3を走査中心軸周りに回転させていたが、走査フレーム3を回転させるものであれば、かかる構成に限定されない。
In (7-1) The present embodiment described earlier, the
例えば、走査フレームと、これを保持する支持部材からなる断層撮影装置であって、走査フレームと支持部材との接合部には走査フレームを走査中心軸周りに回転(従走査回転)させる伝動装置を備えるものとしてもよい。 For example, a scanning frame, a tomography apparatus comprising a support member for holding this, the junction between the scan frame support member gear for rotating the scan frame to Ri scan center Jikushu (secondary scanning rotation) May be provided.
より具体的には、図10(a)〜図10(c)、及び図11を参照して、説明する。図10(a)〜図10(c)は、この変形例に係る断層撮影装置の概略図であり、それぞれ異なる時点における走査フレーム3の位置を示している。走査フレーム3はC型アーム形状である。この走査フレーム3を保持する支持部材5aは、床面に取り付けられて、固定されている。また、円弧状部分を有しており、この円弧状部分の内周面において、走査フレーム3を保持し、従走査回転させる。
More specifically, it demonstrates with reference to Fig.10 (a)-FIG.10 (c), and FIG. FIG. 10A to FIG. 10C are schematic views of a tomography apparatus according to this modification, and show the position of the
図11は、走査フレーム3と支持部材5aとの接合部30の垂直断面図である。支持部材5aの円弧状部分の内周面には、走査フレーム3を保持し従走査回転させる案内溝5b、及び従走査回転用軸受33が形成されている。一方、走査フレーム3は、内部に従走査回転用モータ31、従走査回転軸32、およびギヤが配設されている。従走査回転用モータ31と従走査回転軸32は、ギヤを介して連結されており、従走査回転軸32と従走査回転用軸受33も、ギヤを介して連結されている。これが、上述した伝動装置の構成である。この伝動装置によって、走査フレーム3と支持部材5aは連結され、走査フレーム3を案内溝5bに沿って従走査回転させることができる。
FIG. 11 is a vertical sectional view of the
なお、上述した支持部材5aは、この発明における走査用筐体支持部材に、また、上述した伝動装置は、この発明における送り機構に相当する。
The
ここで、案内溝5bは、走査フレーム3を約180°回転させるように形成されているので、走査フレーム3を図10(a)、10(b)、10(c)に示すように往復運動させることで、従走査回転させるものである。さらに、走査フレーム3が支持部材5aの案内溝5bと接触する部分には、ベアリング34が配置されている。これは、走査フレーム3を滑らかに回転させるためである。
Here, since the
このような構成とすることで、上述した基台2や回転テーブル4を省略し、断層撮影装置全体の床占有面積を縮小化している。
With such a configuration, the
また、IVR手技等を行うホームポジションである、図10(c)に示す走査フレームの位置のときは、上部が開放されているため、患者である被検体Mにとって開放感がある。 Further, at the position of the scanning frame shown in FIG. 10C, which is the home position for performing the IVR procedure or the like, the upper part is opened, so that there is a feeling of opening for the subject M who is a patient.
この変形例において、伝動装置のうち従走査回転用モータ31等は、走査フレーム3に内蔵されているが、支持部材5aに内蔵されてもよい。また、この変形例において、案内溝5bは、走査フレーム3を約180°回転させるように形成されているが、主走査の回転等を考慮して等方空間分解能の3次元断層画像が取得できれば、案内溝が形成される範囲は、これに限定されない。
In this modification, the
(7−2)さらに、この変形例において、支持部材5aは円弧状部分を有するものであったが、走査フレーム3を従走査回転させるものであれば、円弧状部分を有する支持部材である必要はない。
(7-2) Further, in this modified example, the
より具体的には、図12(a)〜図12(c)、及び図13を参照して、説明する。図12(a)〜図12(c)は、この変形例に係る断層撮影装置の概略図であり、それぞれ異なる時点における走査フレーム3の位置を示している。本変形例も、走査フレーム3はC型アーム形状である。走査フレームを保持する支持部材5cは、床面に取り付けられて、固定されている。
More specifically, this will be described with reference to FIGS. 12 (a) to 12 (c) and FIG. FIG. 12A to FIG. 12C are schematic views of a tomography apparatus according to this modification, and show the position of the
図13は、この変形例に係る断層撮影層装置の概略垂直断面図である。走査フレーム3は、円弧状の外周部に従走査用ベルト35を備えている。また、支持部材5cは、従走査用ベルト35を送るローラー36、及びこのローラー36を転動させる、図示しない駆動装置を備えている。そして、従走査用ベルト35、ローラー36、及び駆動装置からなる伝動装置によって、走査フレーム3は図12(a)〜図12(c)に示すように、約180°回転、往復運動をすることができる。
FIG. 13 is a schematic vertical sectional view of a tomography layer apparatus according to this modification. The
ここで、上述した支持部材5cは、この発明における走査用筐体支持部材に、また、上述した従走査用ベルト35、ローラー36、駆動装置からなる伝動装置は、この発明における送り機構に相当する。
Here, the above-described
このような構成とすることで、断層撮影装置全体の床占有面積を縮小化できるともに、走査フレーム3を保持する支持部材5cをさらにコンパクトにすることができる。
With such a configuration, the floor occupation area of the entire tomography apparatus can be reduced, and the
また、IVR手技等を行うホームポジションである、図12(b)に示す走査フレームの位置のときは、上部が開放されているため、患者である被検体Mにとって開放感がある。 In addition, at the position of the scanning frame shown in FIG. 12B, which is the home position for performing the IVR procedure or the like, the upper part is open, so that the subject M who is a patient has a feeling of opening.
(8)上述した本実施例において、さらに、被検体の心臓の周期的な動きに基づいて、一定のタイミングで、X線を発生させてもよい。 (8) In the present embodiment described above, X-rays may be generated at a constant timing based on the periodic movement of the subject's heart.
より具体的には、図14、図17(a)、図17(b)を参照して、説明する。図14は、この変形例に係る断層撮影装置のブロック図である。被検体Mの上方には、X線を照射するX線管8が配置される。また、このX線を検出するFPD9が、被検体Mの下方に配置される。そして、X線は、コーンビーム形状に被検体Mに照射されて、被検体M内に透過されてFPD9に入射される。
More specifically, description will be made with reference to FIGS. 14, 17A, and 17B. FIG. 14 is a block diagram of a tomography apparatus according to this modification. An
さらに、被検体Mには、被検体の図示しない心臓の心拍を計測する心電計61が取り付けられている。この心電計61は、X線管8に対してX線照射制御を行うX線発生制御装置63に電気的に連結される。
Furthermore, an
ここで、上述する心電計61は、この発明における生体信号を検出する計測手段に、また、X線発生制御装置63は、この発明における照射源制御手段に相当する。
Here, the
かかる構成において、断層撮影装置は以下のように作動する。図17(b)に示すように、被検体Mの心臓の動きは、心電計61によって、心電図(ECG)波形として検出される。この心電図(ECG)波形は、X線発生制御装置63に入力される。X線発生制御装置63は、かかる心電図(ECG)波形に基づいて心臓が所定の状態となったことを検知すると、このタイミングに同期させて、X線管8にX線照射するよう制御を行う。ここで、所定の状態とは、例えば収縮期、または拡張期であり、どの状態の3次元断層画像を取得するかによって任意に定まるものである。X線発生制御装置63により、X線管8は、遅延時間tの経過後、X線を被検体Mに照射する。被検体Mを透過したX線は、FPD9により検出され、投影データとして収集される。これによって、心臓の状態が同じ状態における投影データのみを収集することができる。
In such a configuration, the tomography apparatus operates as follows. As shown in FIG. 17B, the heart movement of the subject M is detected as an electrocardiogram (ECG) waveform by the
ここで、主走査と投影データの収集の関係について、より詳しく説明する。心臓のモーションアーティファクトのない3次元断層画像の収集のために、図17(b)に示すように、収集は心電図(ECG)波形に同期して行われる。主走査1回転で得られるデータのフーリエ空間分布は、図17(a)中のハッチング(斜線)部分に示すように、30°(=2×α)の範囲であり、フーリエ空間全体を満たす収集、すなわち等方的空間分解能の3次元断層画像を得るために必要なデータの収集のためには、従走査の30°ごとに6回の主走査収集を行えばよいことが、図17(a)、図17(b)からわかる。 Here, the relationship between main scanning and collection of projection data will be described in more detail. For the acquisition of 3D tomographic images without cardiac motion artifacts, the acquisition is performed in synchronization with an electrocardiogram (ECG) waveform, as shown in FIG. 17 (b). The Fourier space distribution of the data obtained by one rotation of the main scan is in the range of 30 ° (= 2 × α) as shown in the hatched (hatched) portion in FIG. That is, in order to collect data necessary for obtaining a three-dimensional tomographic image with isotropic spatial resolution, it is sufficient to perform six main scanning acquisitions every 30 ° of the secondary scanning. ) And FIG. 17B.
より具体的には、図17(b)のタイミングチャートにも示すように、ECGのα波から所定の遅延時刻に連続高速回転している主走査の1回転期間中に被検体の透過X線像収集を行い、これを30°ごとの時間にECGに同期して合計6回行うことになる。なお、実際には、主走査は、図17(b)中の黒塗り部分の時間(0.1秒)のみ回転しているわけでなく、従走査の5秒間に回転し続けており、その黒塗り部分の時間(0.1秒)のみ照射源から電磁波(この場合X線)が照射している。 More specifically, as shown in the timing chart of FIG. 17 (b), the transmitted X-ray of the subject during one main scanning rotation period continuously rotating at a predetermined delay time from the ECG α wave. Image acquisition is performed, and this is performed a total of 6 times in synchronism with the ECG every 30 °. Actually, the main scan does not rotate only for the time (0.1 second) of the black portion in FIG. 17B but continues to rotate for 5 seconds of the sub-scan. The electromagnetic wave (in this case, X-rays) is irradiated from the irradiation source only for the black portion (0.1 second).
3 … 走査フレーム
4 … 回転テーブル
5a … 支持部材
5c … 支持部材
6 … X線管フレーム
7 … フラットパネル型検出器(FPD)フレーム
8 … X線管
9 … フラットパネル型検出器(FPD)
10 … 回転駆動モータ
11 … 回転駆動軸
17 … データ線
18 … ゲート線
61 … 心電計
63 … X線発生制御装置
M … 被検体
A … 走査中心軸
B … 断層軸
α … ラミノ角
R … ビーム中心
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