(57)【要約】患者などの対象物の二次元画像を複数の照射面において得るシステムおよび方法に関する。一構成においては、本発明は、有利には、単一の放射源を使用して複数の照射面からの画像を擬似的に同時に取得できる。画像化装置は、画像化される対象物を位置合わせする中央開口を有するガントリと、このガントリ・リングの内側周りを回転可能であり、複数の異なる照射角度から前記対象物に放射線を照射する放射源と、各照射角度における前記放射を検出して、複数の照射面からの対象物の画像を擬似的に同時に取得する検出システムとを備えている。ガントリは、ほぼ「Ｏの字」のリングであってよく、放射源がこのリングの内側周りを３６０°回転できる。放射源は、Ｘ線源であってよく、画像化装置を医療用Ｘ線画像化に用いることができる。検出器アレイは、二次元検出器であってよく、好ましくはデジタル検出器である。
2005519688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像化される対象物の周囲に位置合わせする中央開口を有するガントリと、
このガントリの内側周りに回転可能であり、複数の異なる照射角度から前記対象物に放射線を照射する放射源と、
各照射角度における前記放射を検出して、複数の照射面からの対象物の画像を擬似的に同時に取得する検出システムと、を備えた画像化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ガントリがほぼＯの字形状である画像化装置。
【請求項３】
請求項２において、前記放射源が、前記ガントリの内側周りを３６０°回転可能である画像化装置。
【請求項４】
請求項３において、前記検出システムが、前記放射源の回転と連係して前記ガントリの内側周りを３６０°回転可能である検出器アレイを備えた画像化装置。
【請求項５】
請求項４において、前記放射源および前記検出器が、モータ駆動式のロータ上で回転する画像化装置。
【請求項６】
請求項１において、さらに、前記放射源を前記ガントリの内側周りに回転させるモータを備えた画像化装置。
【請求項７】
請求項６において、前記モータが外部の動力源に接続されている画像化装置。
【請求項８】
請求項７において、前記モータが摺動リングを介して外部の動力源に接続されている画像化装置。
【請求項９】
請求項７において、前記モータがケーブルを介して外部の動力源に接続されている画像化装置。
【請求項１０】
請求項１において、さらに、前記放射源の前記ガントリの内側周りの回転を案内する軸受機構を備えた画像化装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記ガントリが、移動式の支持構造体に固定されている画像化装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記移動式支持構造体が台車を含む画像化装置。
【請求項１３】
請求項１において、前記ガントリが、片持ち式で支持構造体に取り付けられている画像化装置。
【請求項１４】
請求項１において、前記ガントリが、片持ち式でない方式で支持構造体に取り付けられている画像化装置。
【請求項１５】
請求項１において、前記ガントリが、少なくとも１つの軸に沿って移動、または少なくとも１つの軸を中心にして回転でき、前記放射源の回転がガントリの動きとは無関係である画像化装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記ガントリを移動および／または傾斜させる位置決めユニットを備えた画像化装置。
【請求項１７】
請求項１６において、さらに、前記位置決めユニットを誘導して、前記ガントリをユーザが決めた位置および方向に移動させる制御システムを備えた画像化装置。
【請求項１８】
請求項１７において、前記制御システムが、格納した位置決め情報にもとづいて前記位置決めユニットを誘導する画像化装置。
【請求項１９】
請求項１において、さらに、擬似同時多平面対象物画像を表示する表示システムを備えた画像化装置。
【請求項２０】
請求項１において、前記放射源がＸ線源である画像化装置。
【請求項２１】
請求項１において、前記画像化される対象物が人間の患者を含む画像化装置。
【請求項２２】
放射線を用いて対象物の擬似同時多平面画像を取得する方法であって、
対象物をガントリの中央開口内に位置合わせし、
放射源を前記ガントリ内で複数の照射角度に回転させ、
各照射角度において、前記放射源から前記対象物に放射線を照射し、
各照射角度において前記対象物からの放射を検出して、複数の照射面について対象物の画像を擬似的に同時に取得する、画像取得方法。
【請求項２３】
請求項２２において、前記放射がＸ線放射を含む画像取得方法。
【請求項２４】
請求項２２において、前記画像化される対象物が人間の患者を含む画像取得方法。
【請求項２５】
請求項２２において、さらに、前記ガントリをある１つの軸に沿って移動、またはある１つの軸を中心として移動させ、この前記ガントリの動きが前記放射源の回転とは無関係である画像取得方法。
【請求項２６】
請求項２２において、前記放射源が前記ガントリの内側周りに３６０°回転させられる画像取得方法。
【請求項２７】
請求項２６において、前記検出器が前記放射源の回転に連係して回転させられる画像取得方法。
【請求項２８】
請求項２７において、さらに、前記放射源および前記検出器アレイを連続的に回転させる間に、対象物の画像を取得する画像取得方法。
【請求項２９】
請求項２２において、さらに、取得した対象物の画像を表示する画像取得方法。
【請求項３０】
請求項２９において、さらに、複数の照射平面からの対象物の画像を同時に表示する画像取得方法。
【請求項３１】
請求項２９において、さらに、放射源を所定の照射角度まで連続的に回転させて所定の照射面からの対象物の画像を取得し、少なくとも１つの照射面からの最新の対象物の画像を表示する画像取得方法。
【請求項３２】
請求項２９において、さらに、対象物の複数の画像を高速で連続的に取得し、これらの画像を映画方式で表示する画像取得方法。
【請求項３３】
請求項２２において、前記照射面が、少なくとも前面、背面、および側面照射面の少なくとも１つを含む画像取得方法。
【請求項３４】
画像化される対象物の周囲に位置合わせするガントリ手段と、
このガントリ手段の内側周りに回転可能であり、複数の照射角度において前記対象物に放射線を照射する放射手段と、
各照射角度において前記対象物からの放射を検出して、複数の照射面について対象物の画像を擬似的に同時に取得する検出手段と、を備えた画像化装置。
【請求項３５】
請求項３４において、前記ガントリ手段が、画像化される対象物を位置合わせさせる中央開口を有するほぼＯの字形状のガントリである画像化装置。
【請求項３６】
請求項３４において、前記放射手段が、前記ガントリ手段の内側周りを３６０°回転可能である画像化装置。
【請求項３７】
請求項３４において、前記検出手段が、前記放射手段の回転と連係して前記ガントリ手段の内側周りを３６０°回転可能である検出器アレイを備えた画像化装置。
【請求項３８】
請求項３４において、前記放射手段がＸ線源を含む画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は、２００２年３月１３日出願の米国特許仮出願第６０／３６３，９０２号に基づく優先権を主張する。前記米国特許仮出願における全内容は、参照により本明細書に引用したものとする。
【０００２】
多くの場合、患者のＸ線写真を、Ｘ線システムの患者を手動で頻繁に位置調整する必要なく、多数の異なる位置から撮影することが望ましい。この目的のため、可動Ｃ字アームＸ線診断設備が開発され、外科およびその他の介入処置の医療技術の分野で広く知られるようになっている。
【０００３】
Ｃ字アームとは、通常、「Ｃの字」形状で、対向する両末端を終端とする細長いＣの字形状の部材を指す。通常は、Ｘ線源および画像レセプタが、Ｃ字アームの両末端または両末端の近傍にそれぞれ対向して取り付けられ、Ｃ字アームは懸垂された状態に支持される。Ｃの字形状のアームの内側の空間が、医師に、Ｘ線支持構造体からの妨害を事実上受けることなく患者を診断できる空間を提供する。支持構造体は、通常は車輪の上に載っており、Ｃ字アームを部屋から部屋に移動するとともに、医師が手術または診察を行なう際、Ｃ字アームを患者の長手方向に沿って動かすことができるようにしている。このような装置からのＸ線画像は処置の間に手術用器具などの装置が正しい位置に置かれていることを容易に確認できるため、手術室環境において使用されることが多い。
【０００４】
Ｃ字アームは通常、２自由度で、すなわち直交する２軸の周りに球状にアームを回転運動させることができるように取り付けられる。さらに詳細には、Ｃ字アームは支持構造体に摺動可能に取り付けられることにより、アーム自体の曲率中心を中心として軌道に沿って回転運動でき、それにより、Ｘ線源および画像レセプタを垂直、水平、あるいは両者の間のどこかに選択的に向けることができる。さらに、Ｃ字アームは横方向すなわち前記軌道に対して直交する方向に回転可能であり、Ｘ線源および画像レセプタを、患者の幅および長さの両者に対して選択的に位置調整できる。Ｃ字アーム装置のこの球状回転の特徴により、医師は、画像化される特定の解剖学的条件について定められる最適な角度で、患者のＸ線写真を撮影できる。そのようなＣ字アーム装置の一例が、Ｓｉｃｚｅｋらによる米国特許第４，９５５，０４６号に記載されており、車輪付き支持台車上のＣ字アーム装置が開示されている。
【０００５】
多くの場合、複数の照射面からの患者のＸ線画像を、好ましくはＣ字アームを再配置することなく高速で連続的に取得することが望ましい。このような構成は、しばしば２平面画像化と呼ばれ、対象物を同時に２平面について観察することを可能にする。２つのＸ線管から放射された２つのＸ線ビームは、同一中心で交差してもよい。２平面画像化は、カテーテルの位置やバルーンの状態の確認に有用であり、あるいはデジタル・サブトラクションの実行に有用である。
【０００６】
２平面画像化は、いくつかの方法で実行できる。１つの方法は、２つの独立した画像化システム、すなわち２つのＣ字アームを使用することによる。Ｋｏｙａｍａによる米国特許第４，８８４，２９３号には、二連式の画像化システムが説明されており、画像化システムの１つが床面に取り付けられ、他方が天井に取り付けられている。このシステムの欠点の１つは、床面および天井に恒久的に取り付けられている点にある。したがって、このシステムは、必要に応じて病院内を移動することができない。このシステムの別の欠点は、Ｃ字アーム同士は連係して作動するが、画像化システムは互いに独立して動作する点にある。したがって、生成された画像は整合していない。
【０００７】
２平面画像化を実現する別の構成は、１つのＣ字アームを他方Ｃ字アームと摺動可能に入れ子にすることである。Ｓｉｃｚｅｋらの米国特許第５，５１５，４１６号には、１つのＣ字アームが床面に取り付けられ、他方のＣ字アームが最初のＣ字アーム上に摺動可能に配置されている二連式の画像化システムが記載されている。このシステムの欠点の１つは、２つの画像化システムを互いに独立して動かすことができない点にある。すなわち、第２の画像化システムの位置が、第１の画像化システムの位置によって制約される。他の欠点は、二連式のＸ線システムが床面に恒久的に取り付けられている点にある。すなわち、病院内を巡って移動することができない。別の欠点は、２つの画像化装置が入れ子になっているため、２つの画像が必然的に共通の同一中心を共有する点にある。
【０００８】
２平面画像化を実現するためのさらに別の構成は、画像化システムをＣ字アームではなくリングに配置することである。Ａｎｄｅｒｓｓｏｎによる米国特許第３，５４９，８８５号には、回転可能リング内に２つの画像化システムが直交するように取り付けられている二連式の画像化システムが開示されている。このシステムの欠点の１つは、２平面画像がお互いに常に直角に固定配置されている点にある。
【０００９】
２平面画像化を実現するさらに別の構成は、画像化システムをＣ字アームではなくＧ字アームに配置することである。Ｋｏｂａｙａｓｈｉによる米国特許第５，０９５，５０１号には、２つの画像化システムがＧ字アーム内に直角に取り付けられている二連式の画像化システムが開示されている。前述のリング構成と同様、このシステムの欠点の１つは、２平面画像がお互いに常に直角に固定配置されている点にある。
【００１０】
さらに、Ｘ線写真をリアルタイムで観察するとともに、撮影した患者のＸ線写真を後の再検討のために保存または格納することが望ましい場合が多い。二連式の画像化システムは、２つの別個の独立の画像化システムを同時に整合して動作させる必要があるため、複雑であり操作が難しい。さらに、画像化システムの両者を同時に動作させた場合、２つのＸ線ビームが相互作用して不鮮明な画像を発生させる。また、２つのＸ線源を使用することにより、特に散乱効果によって、被験者を過剰な放射にさらすことになる可能性がある。現在までのところ、単一の放射源を使用して複数の照射面からの対象物の画像を同時またはほぼ同時に取得する電磁放射画像化システムは存在しない。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、患者などの対象物の二次元画像を複数の照射面において得るシステムおよび方法に関する。一構成においては、本発明は、有利には、単一の放射源を使用して複数の照射面からの画像を擬似的に同時に取得できる。
【００１２】
画像化装置は、画像化される対象物の周囲に位置合わせする中央開口を有するガントリと、このガントリの内側周りに回転可能であり、複数の異なる照射角度から前記対象物に放射線を照射する放射源と、各照射角度における前記放射を検出して、複数の照射面からの対象物の画像を擬似的に同時に取得する検出システムを備えている。本明細書中で使用される限りにおいて、用語「擬似的に同時」は、対象物の画像の各取得の間に、放射源が異なる照射角度の間を回転移動するのに要する時間を超える、感知しうる時間遅れがないことを意味する。好ましい実施形態においては、ガントリはほぼ「Ｏの字形状」のリングであり、放射源がリングの内側周りに３６０°回転可能である。放射源はＸ線源であってよく、画像化装置を医療におけるＸ線画像化に使用することができる。
【００１３】
特定のいくつかの実施の形態においては、ガントリが、移動式台車などの支持構造体に、片持ち式で取り付けられる。位置決めユニットによってガントリを、好ましくはコンピュータによる運動制御システムの制御により、所望の位置および方向に移動および／または傾斜させることができる。ガントリは、ガントリ上に相互に対向して配置される放射源および検出器を備えることができる。放射源および検出器は、放射源および検出器を相互に連係してガントリの内側周りに回転する、モータ駆動のロータに取り付けることができる。放射源は、３６０°回転の一部または全域にわたる複数の位置および方向においてパルスを発生し、ガントリ内に位置する目標となる対象物の多平面画像化を実現できる。さらにガントリはレールおよび軸受機構を備えることにより、放射源および検出器を保持して回転するロータを案内することができる。
【００１４】
本発明はまた、放射線を利用して対象物の擬似同時多平面画像を取得する方法であって、対象物をガントリの中央開口内に配置すること、放射源を前記ガントリ内で複数の照射角度に回転させること、各照射角度において、前記放射源から前記対象物に放射線を照射すること、および、各照射角度において前記対象物からの放射を検出して、複数の照射面について対象物の画像を擬似的に同時に取得することを含む方法に関する。好ましくは、放射源はＸ線源であり、検出されたＸ線放射を用いて対象物の多平面二次元Ｘ線画像を生成することができる。
【００１５】
本発明は、有利には、３６０°回転の一部または全体を通じて患者または目標となる対象物のＡＰ（前面／背面）表示画像、側面表示画像、斜位表示画像、および映画表示画像の取得および更新を含む擬似同時多平面画像化を可能にし、この画像化を単一のＸ線源および単一の二次元検出器アレイを用いて達成できる。
【００１６】
本発明の前記の目的、特徴および利点、ならびに本発明のその他の目的、特徴および利点は、添付の図面にも示した本発明の好ましい実施形態の以下のさらに詳細な説明によって明らかになるであろう。添付の図面においては、異なる図であっても同一参照符号は同一部品を示している。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の１つの実施形態によるＸ線スキャン・システム１０を示した概略図である。Ｘ線スキャン・システム１０は、移動式台車または固定台車、患者支持台、壁面、床、あるいは天井などの支持構造体に固定されたガントリ１１を備えている。図１に示すとおり、ガントリ１１は、リング位置決めユニット２０を介して移動式台車１２に、片持ち方式で取り付けられている。特定のいくつかの実施形態においては、リング位置決めユニット２０がガントリ１１を支持構造体に対して移動および／または傾斜させて、ガントリ１１を任意の画像化位置および向きに位置合わせする。
【００１９】
図１の移動式台車１２には、随意により、電源、Ｘ線発電機、およびＸ線スキャン装置の動作を制御して、画像処理、Ｘ線画像の格納、あるいはその他のデータ処理機能を実行するコンピュータ・システムを備えることができる。好ましい実施形態においては、コンピュータ・システムが位置決めユニット２０を制御して、ガントリ１１をユーザが決めた特定の位置および向きに高速で動かすことができる。好ましくは、コンピュータは、特定のガントリ位置および／または方向に関する位置決め情報を格納できるメモリを有する。格納されたこの位置決め情報を用いて、ガントリを予め決められた配置まで要求に応じて自動的に移動させることができる。
【００２０】
好ましくは、移動式台車１２はさらに、平面型表示装置などの表示システム６０を備えることにより、Ｘ線スキャナによって取得した画像を表示する。表示装置は、タッチ・スクリーン式コントローラなどのユーザ・インターフェイス機能を備えることにより、ユーザがスキャン・システムと対話して、スキャン・システムの機能を制御可能にする。特定のいくつかの実施形態においては、ユーザ制御式のペンダントまたは足踏みペダルによって、スキャン・システムの機能を制御できる。
【００２１】
なお、１つまたは複数の固定ユニットによって、移動式台車１２の機能のいずれかを実行することもできる。
【００２２】
一構成によれば、本発明のＸ線スキャン・システムは、患者など対象物の二次元のＸ線画像を、複数の照射面について得るために使用できる。図１に示した実施形態においては、ガントリ１１は、画像化される対象物が配置される開口を中央（中心部）に有するほぼ円形、すなわち「Ｏの字型」の筐体である。ガントリ１１は（回転陽極パルスＸ線源などの）Ｘ線源１３を収容し、このＸ線源が、Ｘ線放射ビーム１５をガントリの中央開口に放射して、画像化される対象物を通り、ガントリの反対側に位置する（平面型デジタル検出器アレイなどの）検出器アレイ１４に照射する。次いで、検出器１４で検出されたＸ線を用いて、公知の技法により対象物の二次元画像を生成できる。
【００２３】
Ｘ線源１３は、ガントリ１１の内側周りを連続的またはステップ的に回転することができ、Ｘ線ビームを、３６０°回転の一部または全域にわたる種々の角度で、対象物を通過して共通の同一中心を通るよう照射することができる。検出器アレイもＸ線源の回転に連係してガントリの内側周りに回転し、これにより、Ｘ線源の各照射角度について、検出器アレイがガントリ上でＸ線源の反対側に位置するようになる。このようにして、本装置によって、目標とされた対象物の二次元Ｘ線画像を、３６０°回転の一部または全域にわたる任意の照射面において得ることができる。
【００２４】
本発明のＸ線システムは、静止モードまたは多平面モードで動作することができる。静止モードにおいては、ユーザが目標とする対象物の所望の画像化面を選択し、Ｘ線源および検出器がガントリ内の適切な角度まで回転する。例えば、図２（ａ）に示すように、前面−背面（ＡＰ）形式の患者の画像を取得するため、Ｘ線源および検出器がガントリの上部および下部にそれぞれ位置する。これの代わり、あるいはこれに加えて、図１１に示すようにガントリ位置決めユニット２０を使用し、目標とする対象物に対してガントリを位置決めするかあるいは傾けることによって、ガントリそのものを動かすことができる。静止モードにおいては、Ｘ線スキャナは、対象物のＸ線画像を１枚だけ取得および表示することができ、あるいは、対象物について複数の画像を取得して、表示装置を最新の画像で連続的に更新できる。好ましい実施形態においては、Ｘ線スキャナが対象物の画像を複数、高速で連続的に取得し、これら画像をリアルタイム（例えば、毎秒３０フレーム）で「映画方式」モード、つまりある１つの表示装置に画像を順次表示させる映画のような方式で表示する。
【００２５】
対象物の画像化面を変えるために、Ｘ線源および検出器を、ガントリ内で別の角度に回転させることができる。例えば、図２（ｂ）に示すように、Ｘ線源および検出器が時計回りに９０°回転して、側面についての対象物の画像を取得できる。これの代わりに、あるいはこれに加えて、ガントリ全体を第２の位置まで移動または傾斜させることにより、画像化面を変えることもできる。
【００２６】
多平面モードにおいては、Ｘ線スキャナは、複数の照射面から一連の画像を高速で連続的に取得する。有利には、この画像化システムは、単一の放射源を使用して擬似的な同時多平面画像化を可能にしている。例えば、図２（ａ）に示すように、最初はＸ線源１３および検出器１４がガントリの上部および下部にそれぞれ配置され、この場合は患者の背骨の前面−背面（ＡＰ）表示であり、目標とする対象物の第１のＸ線画像を取得する。次いで、Ｘ線源および検出器は、固定されているガントリ内を時計回りに９０°回転し、背骨の側面表示である図２（ｂ）に示す第２のＸ線画像を取得する。これら２平面ＡＰ画像／側面画像は、両画像の取得の間に、Ｘ線源がガントリ上の両照射角度の間を回転するのに必要とする時間以外には感知可能な時間遅れがないので、ほぼ同時に取得されるといえる。Ｘ線源および検出器を、図２（ａ）および２（ｂ）に示す２つの直交する照射のように、２つの照射角度の間で交互に回転させることにより、追加のＡＰ画像／側面画像を取得し、連続的に更新することができる。ただし、好ましい実施形態においては、Ｘ線源および検出器を３６０°回転の全体にわたって連続的に回転させることにより、擬似同時多平面画像をリアルタイムで取得し、更新して、所望の回転増分における画像を取得する。例えば、図２（ａ）〜２（ｄ）に示すように、Ｘ線源および検出器の１回の３６０°回転の間に、２つのＡＰ画像および２つの側面画像を含んでいる４つの２平面画像を、高速で連続して取得することができる。これらの画像は、個別にまたは順次にまたは横に並べて表示することもでき、あるいは所望の任意の方法で表示することもできる。
【００２７】
図３には、本発明による擬似同時多平面画像化の詳細な説明が示されている。ここには、３６０°回転の全体にわたる１０段階の照射平面について、擬似同時Ｘ線画像を取得する回転可能な検出器アレイが示されている。これら画像は連続的あるいはステップ的に取り込まれる。これら画像は、個別にまたは横に並べて表示でき、または映画方式で順次表示でき、あるいは所望の任意の方法で表示することができる。
【００２８】
図１に示すように、Ｘ線源１３および検出器アレイ１４は、Ｃの字形状のモータ駆動式のロータ・アセンブリ３３に取り付けることができる。剛体のロータ・アセンブリがＸ線源および検出器を相互に対向するように保つ一方で、ロータ・アセンブリ全体がガントリ内を回転する。図４および５Ａに示すように、ロータ・アセンブリ３３は、さらに、モータ３１、およびロータ・アセンブリをガントリの内側周りに回転させる駆動輪３２を備えている。図５Ａに示すように、ガントリの内側側壁は、ガントリの内側周りを連続的な環状体として延びる曲線レール２７を備える。ロータ・アセンブリ３３の駆動輪３２がガントリの曲線レール２７と接触し、このレールを利用して、ロータ・アセンブリをガントリの内側周りに駆動する。回転増分変換器を用いて、ガントリ内におけるロータ・アセンブリの角度位置を高精度で測定できる。この増分変換器は、ガントリの側壁内に位置する同心のレール上を回転する摩擦輪によって駆動することができる。さらにロータ・アセンブリ３３はガントリの曲線レール２７と接合する軸受機構２９を備えることにより、ガントリ内を回転するロータ・アセンブリ３３の案内を容易にする。ガントリ・リング（ガントリのリング状本体）１１の内側には、Ｘ線源／検出器の動作およびガントリ枠内でのロータ・アセンブリ全体の回転に必要な電力を供給するために、ロータ・アセンブリ３３との電気的接続を維持する摺動リングを備えることができる。摺動リングは、ロータに制御信号を伝達するためにも使用することができ、さらに、Ｘ線画像化データを検出器から、図１の移動式台車１２などガントリ外に配置された別個の処理ユニットに伝達するためにも使用できる。摺動リングの機能のいずれか、あるいはすべては、例えば後述するケーブル管理システムなど、別の手段によって実行することもできる。
【００２９】
好ましい実施形態においては、ロータ・アセンブリはＣの字形状のロータであるが、例えばＯの字形状のロータなど、別のロータ構成を用いることも可能であることは理解されるであろう。また、Ｘ線源および検出器を、別個の機械化システムを用いて互いに独立して回転させることもできる。さらに、複数の検出器アレイをガントリの内側周りの固定位置に配置し、Ｘ線源のみを回転させることもできる。
【００３０】
図４に示されている検出器アレイ１４は、二次元平面型半導体検出器アレイを有する。しかしながら、Ｃ字アームの蛍光透視装置などファン・ビームまたはコーン・ビームを用いる通常の診断用画像化装置で用いられるあらゆる検出器を含め、さまざまな検出器および検出器アレイを本発明において使用できることは理解されるであろう。好ましい検出器は、シンチレータ・アモルファス・シリコン技術を使用する二次元薄膜トランジスタＸ線検出器である。
【００３１】
大視野の画像化については、例えばモータ駆動式検出器レールおよび軸受機構によって、検出器１４をＸ線源１３に対向する線または円弧に沿った２つ以上の位置に移動させ、この２つ以上の位置において画像化データを取得することができる。このような検出器システムの例が、本出願人の所有である２００２年３月１９日出願の米国特許仮出願第６０／３６６，０６２号に記載されており、これの全内容は参照により、本明細書に引用したものとする。
【００３２】
図６Ａ〜Ｅは、Ｘ線画像化装置の別の実施形態を示しており、この装置はＸ線源および検出器をガントリ・リングの内側周りに３６０°回転させるケーブル管理システムを備えている。この実施形態においては、Ｘ線源／検出システムの電力、およびＸ線源／検出器をガントリ内で回転させる電力が、１本または複数本のケーブルを含むケーブル束３６によって（少なくとも一部が）供給される。またケーブル束３６を用いて、Ｘ線源／検出器と外部の処理ユニットとの間で信号およびデータを伝送することもできる。
【００３３】
好ましくは、ケーブル束３６は可撓性の連結されたケーブル保持具３７内に収容される。保持具３７の一端は、ガントリ１１や台車などの静止している物体に取り付けられる。保持具３７の他端は、Ｘ線源１３および検出器１４を収容したモータ駆動式のロータ・アセンブリ３３に接続される。図６Ａ〜Ｅに示した例では、ロータ３３は、図６Ａに示すとおり、Ｘ線源１３がガントリの下部にあり検出器１４がガントリの上部にある初期位置（すなわち、ロータ角度＝０°）から始動する。次いで、ロータ３３は、図６Ｂ（９０°回転）、図６Ｃ（１８０°回転）、図６Ｄ（２７０°回転）、および図６Ｅ（３６０°回転）に示すように、ガントリの内側周りに時計回りの方向に回転する。図６Ｅにおいて、ロータ３３は、ガントリ１１の内側周りに完全に３６０°回転し、Ｘ線源１３がガントリの下部にあり、かつ検出器１４がガントリの上部にある初期位置に再び戻っている。この回転の間、ケーブル保持具３７は、ロータ３３およびガントリ１１の両者に接続されたままであり、ロータ３３が開始位置から少なくとも３６０°容易に回転できるよう、十分な長さと柔軟性を有している。次の３６０°回転を実行するため、ロータ３３は、先の回転の終了位置（例えば、図６Ｅのロータ角度＝３６０°）から図６Ａの初期位置に戻るまで、反時計回りに回転することができる。連続回転においては、この工程を無制限に繰り返すことにより、ロータを交互に時計回り方向と反時計回り方向に完全に３６０°回転させることができる。
【００３４】
図７〜１１に示すように、リング位置決めユニット２０は、好ましくは、ガントリ１１を支持構造体に対して移動および／または傾斜させることができる。図７は、停止モードにあるガントリ・リング位置決めユニットを示している。図８は、位置決めユニットの、台車に対する水平方向の移動動作を示している。図９は、位置決めユニットの、台車に対する垂直方向の移動動作を示している。図１０は、位置決めユニットの、台車に対する傾斜動作を示している。図１１には、ガントリ・アセンブリ全体が、完全に引き延ばされた水平、垂直、および傾斜位置で示されている。複数の方向に移動および傾斜できるというガントリのこの機能によって、患者またはシステムを絶えず位置調節する必要なく、所望の任意の照射面におけるＸ線画像の取得が可能になる。前述のとおり、制御システムは、Ｘ線画像化手順のため、ガントリをコンピュータ・メモリに格納されたユーザ定義の位置および方向を含む所望の位置または方向に自動的に動かすことができる。多自由度で可動の片持ち支持のガントリを備えるＸ線スキャン装置が、本出願人の所有である２００２年６月１１日出願の米国特許仮出願第６０／３８８，０６３号、および２００２年８月２１日出願の米国特許仮出願第６０／４０５，０９８号に記載されており、これらの全内容も参照により本明細書に引用したものとする。
【００３５】
ここまで図示および説明してきた実施形態においては、ガントリの中心軸は基本的に水平を向いており、患者など画像化される対象物は、画像化領域内に長手方向に位置する。ただし、別の実施形態においては、ガントリを位置調整して、ガントリの中心軸が患者または画像化される対象物に対して実質的に任意の角度に延びるようにすることもできる。例えば、図１２に示すように、ガントリの中心軸をほぼ垂直に位置合わせすることができる。この場合、ガントリの中央開口は、起立あるいは着座している患者の胴体によって形成される「円柱体」と同心になる。したがって、画像化手順の全体を、患者が起立あるいは着座した状態のままで実行できる。以上述べた医療手順のほか、垂直軸ガントリは、立てた状態や垂直向きの状態のままでの画像化が好都合である他の物体の画像化にも有用であろう。
【００３６】
本発明の画像化装置は、ガントリ・リングから少なくとも部分的に取り外すことができる一部分を有する、ほぼＯの字形状のガントリを備えることにより、画像化される対象物がガントリ・リングの中央画像化領域まで半径方向に進入および退出できる開口すなわち「切欠部」をガントリ・リングに実現できる。この形式の装置の利点は、Ｘ線ガントリを患者などの目標とする対象物の周囲で操作でき、その後にガントリを対象物の周りで閉じて、対象物への中断を最小にしつつＸ線画像化を実行できる点にある。Ｘ線画像化のための「切欠可能な」ガントリ装置の例は、本出願人の所有である２００２年１２月１２日出願の米国特許出願第１０／３１９，４０７号に記載されており、これの全内容も参照により本明細書に引用したものとする。
【００３７】
また、ここに示した実施形態は、Ｏの字形状のガントリを有するＸ線画像化装置を含んでいるが、完全な３６０°よりも少ない回転能力しか有さない切欠リング形状のガントリを含む別のガントリ構成を使用してもよいことは、理解されるであろう。
【００３８】
以上、本発明を、本発明の好ましい実施形態を参照しつつ詳細に示し説明したが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の技術的範囲を逸脱することなく、形状や詳細についてさまざまな変更が可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。
【００３９】
例えば、ここで示し説明した特定のいくつかの実施形態は、一般にＸ線画像化用途に関係しているが、本発明の原理を、例えば磁気共鳴画像（ＭＲＩ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、単一光子放射コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、超音波画像、および写真画像を含む他の医療および非医療の画像化用途に拡張できることも、理解されるであろう。
【００４０】
また、ここで示し、説明した実施形態は、主に医療における画像化に関係しているが、本発明を材料の試験や分析、容器の検査、および大きな物体の画像化などの工業用途を含む他の多数の用途に利用できることも、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の１つの実施形態によるＸ線スキャン・システムを示した概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、図１のＸ線スキャン・システムを示しており、Ｏの字形状のＸ線ガントリ内でのモータ駆動式ロータの回転を通じて、背骨の前面／背面画像および側面画像を擬似的に同時に取得している。
【図３】３６０°回転を通じて複数のＸ線画像を取り込むＸ線検出器アレイを示している。
【図４】本発明のＸ線スキャン装置において、ガントリ・リング内でＸ線源および検出器アレイを回転させるためのモータ駆動式ロータ・アセンブリを示している。
【図５Ａ】リング内に取り付けたモータ駆動式ロータ・アセンブリを有する、ガントリ・リングの側面切断図である。
【図５Ｂ】モータ駆動式ロータ・アセンブリを包囲しているガントリ・リングの側面図である。
【図６Ａ】Ｘ線源および検出器アレイをガントリ・リングの内側周りを回転させるための、ケーブル管理システムを備えるＸ線画像化装置を示している。
【図６Ｂ】Ｘ線源および検出器アレイをガントリ・リングの内側周りを回転させるための、ケーブル管理システムを備えるＸ線画像化装置を示している。
【図６Ｃ】Ｘ線源および検出器アレイをガントリ・リングの内側周りを回転させるための、ケーブル管理システムを備えるＸ線画像化装置を示している。
【図６Ｄ】Ｘ線源および検出器アレイをガントリ・リングの内側周りを回転させるための、ケーブル管理システムを備えるＸ線画像化装置を示している。
【図６Ｅ】Ｘ線源および検出器アレイをガントリ・リングの内側周りを回転させるための、ケーブル管理システムを備えるＸ線画像化装置を示している。
【図７】停止モードにあるガントリ・リング位置決めユニットを示している。
【図８】水平方向に完全に引き延ばした状態にあるガントリ・リング位置決めユニットを示している。
【図９】垂直方向に完全に引き延ばした状態にあるガントリ・リング位置決めユニットを示している。
【図１０】完全に傾けた状態にあるガントリ・リング位置決めユニットを示している。
【図１１】ガントリ・リングおよび位置決めユニットを、完全に引き延ばした水平、垂直、および傾斜位置で示している。
【図１２】起立または着座している患者を画像化するための、垂直軸ガントリを備えるＸ線画像化装置を示している。
【符号の説明】
【００４２】
１１  ガントリ
１３  放射源
１４  検出システム
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2005519688.tif 000006
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2005519688.tif 000008
【図６Ｂ】
2005519688.tif 000009
【図６Ｃ】
2005519688.tif 000010
【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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【国際調査報告】
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