(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−互いに隣接して配置された個別の検出器で構成される部分円形又は完全円形構造のＸ線検出器円弧体（２）と、
−真空チャンバ（４）の内部で電子ビーム（３）を発生させ、集束させ、及び偏向させるための手段と、
−前記電子ビーム（３）を減速させてＸ線を発生させるための、前記真空チャンバの内部に配置された個別の、又は複数のターゲット（１）と、
を備えたＸ線コンピュータ断層撮影装置であって、
−電子ビーム発生器（６）の前記電子ビーム（３）によりビーム偏向を介して発生するＸ線焦点と検出器素子とが、軸平面である放射面（５）の範囲内に位置するように、前記Ｘ線検出器円弧体（２）及び前記ターゲット（１）が被検断面の周囲で放射面内に配置され、
−前記ターゲット（１）上の焦点位置から前記Ｘ線検出器円弧体（２）の検出器素子まで延びると仮想されるあらゆるＸ線ビームが、前記Ｘ線検出器円弧体（２）上の衝突点のビーム方向前方に位置する前記ターゲット（１）を透過するように、前記Ｘ線検出器円弧体（２）が前記ターゲット（１）の半径方向後方に配置され、
−前記ターゲット（１）が、好ましくは原子番号が小さく、且つ蓄熱容量又は熱伝導性が高い材料によって形成されるターゲット本体（７）から構成され、
−好ましくは原子番号が大きい高融点材料からなる電子減速材料層（８）が、前記ターゲット本体（７）の前記電子ビームを受ける側面に被着される、
ことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記Ｘ線検出器円弧体（２）が前記真空チャンバ（４）の外側に配置され、前記真空チャンバ（４）が、Ｘ線の低減衰を確保する薄肉材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ターゲット本体（７）の内部に、流体が貫流可能なクーラント流路（９）が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
断層撮影走査の間、交互に即座に切り換えて作動させることが可能な複数の電子的に切換え可能な電子ビーム発生器（６）が、前記個別の電子ビーム発生器（６）に代えて前記真空チャンバ（４）の内部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
いずれも電子ビーム発生器（６）とターゲット（１）とから構成される複数のＸ線放射器が、被検断面の周囲のそれぞれ別個の真空チャンバ（４）に配置され、このＸ線放射器は、断層撮影走査の間、交互に即座に切り換えて作動させることができることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ターゲット（１）が軸方向に階段状の構造を有し、及び軸方向に縦に並んで位置する１つ又は複数のＸ線検出器円弧体（２）が前記ターゲット（１）の周囲に配置され、それにより前記電子ビーム（３）の対応する偏向移動によって異なる軸平面に異なる焦点経路が生じ、被検体を並進移動することなく三次元画像化することができることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームＸ線断層撮影法は、これまで長年にわたり医療診断において、特に拍動している心臓を画像化するために用いられている。その過程では、真空チャンバに誘導された電子ビームが、電子偏向システムを用いて部分円形構造の金属ターゲットに誘導され、その結果として高速で動かすことが可能なＸ線焦点が生じる。円形又は部分円形構造のＸ線検出器が、ターゲットに対して軸方向に僅かにオフセットして配置され、体を通って伝播したＸ線を検出する。断層画像再構成法を適用することにより、計測されたデータから照射スライス面における物質分布を計算することができる。
【０００３】
従って、断層画像再構成理論上、その線積分投影から被検体のスライス像を誤差なしに再構成するためには、再構成対象のスライス領域を通り抜ける各ビームの積分減衰値を計測し、再構成の計算に含めなければならないことになる。固定された円弧形状のＸ線ターゲット及び固定されたＸ線検出器円弧体を備えるＣＴスキャナの場合、その帰結として、所要の検出器角度及び所要のターゲット角度が合わせて少なくとも３６０°＋ファン角度、すなわち３６０°より大きくなる必要がある。これはひいては、Ｘ線検出器及びターゲットの一部が、システム軸から見たとき共通の立体角領域に存在する必要があることを意味する。この問題は、Ｘ線ターゲットとＸ線検出器とが、互いに僅かな軸方向のオフセットを伴って、すなわち異なる軸平面に配置されるという構造的な方法で解決される。電子ビームＸ線断層撮影法のためのかかる装置は、例えば、米国特許第４  ３５２  ０２１号明細書及び米国特許第５  ５０４  ７９１号明細書に記載されている。
【０００４】
当初、軸方向オフセット及びそれによって引き起こされる結像誤差の問題が見つかり、それを解決するため種々の方法が試みられた。一般にこの誤差は、軸方向オフセットを構造的に可能な限り小さく保つことによって最小限に抑えることができる。従って、画像化対象の器官（心臓）とターゲット又はＸ線検出器円弧体の直径との間のアスペクト比が比較的大きい医療用電子ビーム断層撮影スキャナについては、ある程度の最適化を達成することができる。ターゲット及びＸ線検出器円弧体の直径が小さい電子ビーム断層撮影スキャナについては、こうした変形には構造的に限界がある。
【０００５】
米国特許出願公開第２００３／０１６１４３４号明細書は、ターゲット及びＸ線検出器が螺旋型に設計され、且つ被検体の周囲で互いにオフセットして配置されることにより、ほぼ全ての焦点位置について、それぞれ検出器の螺旋体の一部が同じ軸平面において被検体の反対側に位置する装置について記載している。この装置は、いわゆるスパイラルＣＴ記録を実行することができる。この装置の欠点は、ターゲット及びＸ線検出器の形態が複雑で、それが高コストを招くことである。
【０００６】
独国特許第１０  ３５６  ６０１号明細書は、ターゲットとＸ線検出器とが、軸方向オフセットのない平面内に配置される装置について記載している。この装置の欠点は、放射線の角度範囲が、コンピュータ断層撮影データ記録を達成するために要求されるものと比べて狭いことである。従って、この計測装置の計測データから計算されたスライス画像は、ある程度まで破損している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、焦点経路とＸ線検出器円弧体との間に軸方向オフセットを必要としないＸ線コンピュータ断層撮影装置を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴によって達成される。本発明の改良形態は、従属請求項に記載される。
【０００９】
原子番号が小さく蓄熱容量又は熱伝導性が高い材料からなる機械的に安定なターゲット本体から構成される、放射線が透過可能なＸ線ターゲット、並びに、このターゲット本体に被着され、原子番号が大きく、且つ電子ビームを減速させて、それによりＸ線を発生させるために用いられる高融点金属の薄層、が利用される。
【００１０】
放射線が透過可能なターゲットを備えた本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置の主な利点は、ターゲットとＸ線検出器円弧体とを、完全に１つの軸平面内に配置することができ、従ってこの軸平面内で正確に完全な断層撮影データ記録が可能であることからなる。これにより、最大限に高い画質及び軸方向空間分解能が達成される。本装置は、特に、固定的な線源−検出器の組み合わせを備える電子ビーム断層撮影スキャナ又は他のＣＴスキャナに利用することができる。かかる装置では、たとえ小さい軸方向オフセットであっても、線源−検出器の間隔が小さい結果として著しい画像ぶれ及び画像誤差につながるため、本装置は、例えば小動物用スキャナにおける、比較的小さい被検形状に特に有利である。
【００１１】
固定的な線源−検出器の組み合わせを備えるＣＴスキャナについて、軸方向のオフセットを伴わないＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）の実行が確保される。現在実際に使用されているＣＴスキャナに関して、本装置は、電磁的に偏向された電子ビームを用いて可動Ｘ線焦点を発生させる電子ビームコンピュータ断層撮影スキャナに特に好適である。しかしながら、それに加えて本装置は、原則的に、１つの軸平面内全体にわたって記録が実行される場合には、ターゲットがＸ線検出器を部分的に被覆し得る固定的なＸ線検出器及びＸ線ターゲットを備えたあらゆるタイプのＣＴスキャナに好適である。例として、本装置はまた、被検断面の周囲に環状に配置され、且つ電子ビームを単一の円弧形状ターゲット上か、又は複数のターゲット上のいずれかに集束させる複数の電子ビーム発生器を備えたＣＴスキャナにも好適である。本発明は、断層画像再構成理論上の意味において被検体のスライス面内の完全なデータ記録を取得し、且つ、その過程において、焦点の幾何学的配置及び検出器素子の軸方向の広がりのみによって決定される軸方向空間分解能を最大限として被検体断面を画像化する可能性ももたらす。
【００１２】
以下の本文において、本発明は例示的実施形態に基づきより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】内部Ｘ線検出器円弧体を備えた装置全体を示す。
【図２】外部Ｘ線検出器円弧体を備えた装置全体を示す。
【図３】図１に従う装置の変形例を示す。
【図４】ターゲットの断面を示す。
【図５】冷却可能なターゲットの断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１及び２は、軸方向オフセットのない電子ビームＸ線断層撮影法の例を用い、装置の２つの例示的実施形態を示す。いずれの場合にも、本装置は、部分円形構造のターゲット（１）と、ターゲット（１）の外側に配置され、且つ互いに隣接して配置された個別の検出器を備えるＸ線検出器円弧体（２）とから構成される。電子ビーム（３）は、真空チャンバ（４）を通じてターゲット（１）に誘導され、ターゲット表面上にＸ線焦点を生じる。前記焦点は、偏向コイルシステムによるビーム偏向を用いてターゲット（１）上を円形又は楕円形の経路に沿って動かされる。Ｘ線検出器円弧体（２）は、検出器素子及び焦点経路が１つの軸平面、放射面（５）に位置するように配置される。図１の例示的実施形態では、Ｘ線検出器円弧体（２）は真空チャンバ（４）の内部に配置され、図２の例示的実施形態では、前記円弧体は真空チャンバ（４）の外側に配置される。
【００１５】
図３は、複数の電子的に切換え可能な電子ビーム発生器（６）を備えた軸方向オフセットのないＸ線ＣＴ装置の代替的な変形例を示し、この電子ビーム発生器（６）は被検断面の周囲に配置されるもので、電子ビーム（３）を時間的に連続して部分円形構造の共通のターゲット（１）に誘導することにより、被検体断面のＸ線投影像を異なる角度から連続的に記録することを可能とする。この例示的実施形態に関して、本装置は、例示的実施形態において示される中実のターゲット（１）を備えた連続的な真空チャンバ（４）の変形例に加え、いずれも１つの電子ビーム発生器（６）及びターゲット（１）がそれぞれ１つの真空チャンバ（４）の内部にある複数の個別のＸ線源としても、又は、それぞれ一群の電子ビーム発生器（６）及び１つ若しくは複数のターゲット（１）がそれぞれ１つの真空チャンバ（４）内にある複数のＸ線源としても、同様に設計され得ることに留意されたい。
【００１６】
図４に従えば、ターゲット（１）は、好ましくは原子番号が小さく、且つ蓄熱容量又は熱伝導性が高い材料からなるターゲット本体（７）と、好ましくは原子番号が大きい高融点材料からなる、電子を減速させるためこのターゲット本体（７）に被着される材料層（８）とから構成される。例として、グラファイト、ダイヤモンド又はチタンが、ターゲット本体（７）に可能な材料であり、モリブデン又はタングステンが、電子減速材料層（８）に可能である。電子減速材料層（８）の厚さは、電子のターゲット材料に対する最大侵入深さに従い選択される。
【００１７】
図５に従えば、冷却液をターゲット本体（９）に貫流させるため、ターゲット本体（７）の内部にクーラント流路（９）が設けられる。
【符号の説明】
【００１８】
１  ターゲット
２  Ｘ線検出器円弧体
３  電子ビーム
４  真空チャンバ
５  放射面
６  電子ビーム発生器
７  ターゲット本体
８  材料層
９  クーラント流路
【図１】
0005458305.tif 000002
【図２】
0005458305.tif 000003
【図３】
0005458305.tif 000004
【図４】
0005458305.tif 000005
【図５】
0005458305.tif 000006