(57)【要約】【課題】Ｘ線源および検出器を有するほぼＯ字形のガントリ・リングを備える画像化装置であって、ガントリ・リングは、支持体に固定して接続することができ、あるいは、ガントリを支持体に対して１つまたは複数の軸上で並進または傾斜させることができるリング位置決めユニットを介して、支持構造体に接続することができる、画像化装置を提供する。【解決手段】回転可能に固定されたほぼＯ字形のガントリ・リング１１を備えるＸ線スキャン画像化装置であって、このガントリ・リングの一端は移動台車１２、天井、床面、壁面、または患者支持テーブルなどの支持構造体に片持ち梁形式で接続されている。環状のガントリが、回転可能に固定された状態で維持され、ガントリの内側で画像化される対象物の周囲を連続的または段階的に回転できるＸ線画像スキャン装置を保持している。【選択図】図１
2011083621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼＯ字形のガントリ・リングと、
支持構造体と、
前記ガントリ・リングを前記支持構造体に片持ち梁形式で固定するとともに、このガントリ・リングを前記支持構造体に対して位置決めするリング位置決めユニットと、を備えている画像化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを前記支持構造体に近づく方向または前記支持構造体から離れる方向に並進させることによって位置決めする画像化装置。
【請求項３】
請求項１において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを前記支持構造体に対して垂直方向に並進させることによって位置決めする画像化装置。
【請求項４】
請求項１において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを前記支持構造体に対して横方向に並進させることによって位置決めする画像化装置。
【請求項５】
請求項１において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを少なくとも１つの軸を中心として回転させることによって位置決めする画像化装置。
【請求項６】
請求項１において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを、直交する３つの軸に沿って並進させることによって位置決めし、さらに少なくとも１つの軸を中心として回転させる画像化装置。
【請求項７】
請求項１において、前記支持構造体が移動式の支持構造体を備えている画像化装置。
【請求項８】
請求項１において、前記支持構造体が台車を備えている画像化装置。
【請求項９】
請求項８において、前記台車が移動式台車である画像化装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記支持構造体が、床面、天井、および壁面の少なくとも１つを含んでいる画像化装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記支持構造体が、画像化しようとする対象物を支持するテーブルを備えている画像化装置。
【請求項１２】
請求項１において、画像化システムがＸ線画像化システムを備えている画像化装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記ガントリが、Ｘ線源およびこのＸ線源と対向する検出器アレイを備えている画像化装置。
【請求項１４】
請求項１３において、前記Ｘ線源または前記検出器アレイの少なくとも一方が、前記ガントリの内側周りに回転可能である画像化装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記Ｘ線源または前記検出器アレイの少なくとも一方が、前記ガントリの内側周りを少なくとも３６０°回転可能である画像化装置。
【請求項１６】
請求項１において、対象物の二次元Ｘ線画像を取得するように動作可能である画像化装置。
【請求項１７】
請求項１において、対象物の三次元コンピュータ断層撮影Ｘ線画像を取得するように動作可能である画像化装置。
【請求項１８】
請求項１において、前記ほぼＯ字形であるガントリの中央開口が、この開口内に人間の患者を位置決めするように構成されている画像化装置。
【請求項１９】
請求項１において、さらに、前記位置決めユニットを制御して前記ガントリをユーザの定める位置および方向に移動させる制御システムを有している画像化装置。
【請求項２０】
請求項１８において、前記制御システムが、格納されている位置決め情報に基づいて前記位置決めユニットを制御する画像化装置。
【請求項２１】
請求項１９において、さらに、前記支持構造体に対する前記ガントリの位置を決定するための位置フィードバック機構を備えている画像化装置。
【請求項２２】
リング位置決めユニットによって片持ち梁形式で支持構造体に取り付けられたほぼＯ字形のガントリを有する画像化システムを用いて、対象物を画像化する方法であって、
前記ほぼＯ字形のガントリの中央開口内に対象物を位置決めすること、
前記リング位置決めユニットを操作して、前記ガントリを前記支持構造体に対して所定の位置および向きに位置決めすること、
対象物の画像を取得すること、を含んでいる方法。
【請求項２３】
請求項２２において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを前記支持構造体に近づく方向または前記支持構造体から離れる方向に並進させることによって位置決めする方法。
【請求項２４】
請求項２２において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを前記支持構造体に対して垂直方向に並進させることによって位置決めする方法。
【請求項２５】
請求項２２において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを前記支持構造体に対して横方向に並進させることによって位置決めする方法。
【請求項２６】
請求項２２において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを少なくとも１つの軸を中心として回転させることによって位置決めする方法。
【請求項２７】
請求項２２において、前記リング位置決めユニットが、前記ガントリ・リングを、直交する３つの軸に沿って並進させ、さらに少なくとも１つの軸を中心として回転させることによって位置決めする方法。
【請求項２８】
ほぼＯ字形のガントリ・リングであって、このガントリ・リング内に位置する対象物の二次元または三次元の画像を得るための放射源および検出器アレイを有するガントリ・リングと、
前記ガントリ・リングを片持ち梁形式で支持する移動式支持体と、を備えているＸ線画像化装置。
【請求項２９】
請求項１において、さらに、前記ガントリ・リングを前記移動式支持体に取り付けるとともに、このガントリ・リングを前記移動式支持体に対して動かすためのリング位置決めユニットを備えている画像化装置。
【請求項３０】
ほぼＯ字形のガントリ・リングと、
前記ガントリ・リングを片持ち梁形式で支持する手段と、
前記ガントリ・リングを前記支持手段に対して位置決めする手段と、を備えている画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００２年６月１１日出願の米国特許仮出願第６０／３８８，０６３号の利益を主張するものであり、この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。
【背景技術】
【０００２】
医療の現場において、主に放射線診断部門における診断ツールとして、三次元画像化がきわめて大きな価値を有していることが見出されている。手術室、集中治療部門、および救急部門などを含む医療の他の分野は、診断および治療の指針の主たる手段として、二次元の画像化（蛍光透視法、超音波診断、移動式二次元Ｘ線）に依存している。これは、主に、コスト、サイズ、および従来の三次元装置の操作に必要とされる専門的技術ゆえである。さらに、放射線医療品質のＣＴスキャナは、画像化品質を最良にするために移動性を犠牲にして設計されている。同一装置で二次元の画像化および三次元の画像化の両者を実行することができる「非放射線部門」用の真に実用的で、移動式の画像化のための解決策は、いまだ開発されていない。従来の試みは、期待される画像品質の水準を満足しつつ手ごろな大きさを保つという真のニーズへの対応が全くなされていない。過去において、このニーズに取り組むべく２種類の装置が提案されている。１つの種類の装置は、シーメンス社（Ｓｉｅｍｅｎｓ ＡＧ）のＳｉｒｅｍｏｂｉｌ Ｉｓｏ‐Ｃ３Ｄシステムなどのように、移動式のＣ字型アームを使用して、これを人体の周囲で回転させる。これらのＣ字型アームを基本とする試みは、視野が限定されており、手順が煩雑であり、画像品質に本質的に生じる制約がある。
【０００３】
その他の多くは、Ｂｕｔｌｅｒ Ｗ．Ｅ．らの「手術中およびＩＣＵ用途を有する移動式ＣＴスキャナ（Ａ Ｍｏｂｉｌｅ ＣＴ Ｓｃａｎｎｅｒ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｒａｏｐｅｒａｔｉｖｅ ａｎｄ ＩＣＵ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」（１９９８年）（<http://neurosurgerly> .mgh.harvard.edu/mobileCT.htm.）に記載の装置のように、固定開口のＣＴを移動式にしようと試みた。しかしながら、これらのいわゆる「移動式ＣＴスキャナ」は、従来からの固定ＣＴスキャナの高い線量レベルを特徴とし、操作が難しく、二次元画像化だけが必要な場合であっても、これを実行することができない。
【０００４】
一般に、蛍光透視Ｃ字アームの試みは、移動性および汎用性の基準を満足するが、画像の品質および画像の大きさが不充分である。「移動式ＣＴスキャナ」の試みは、画像の大きさおよび品質の基準を満足するが、操作性およびコストという実用上の問題を解決できていない。さらに、最新式のＣＴスキャナでも、移動式蛍光透視システムと同じ方式で並進および傾斜させることができない。
【０００５】
「非放射線部門」での三次元画像化を実行し、さらに二次元画像化も可能な真の移動式かつ実用的な解決策は、現在のところ存在しない。これは主として、現在の断層撮影スキャナが、実用的な意味では移動式でないためである。ＣＴスキャナを移動式Ｃアームと同じ自由度で動かすことができないことが、移動式三次元画像化の採用および使用を妨げてきた。このことが、三次元コンピュータ断層撮影画像化の価値を、主に放射線部門における診断ツールとしての分野に限定してきた。
【０００６】
手術室、集中治療室、緊急治療室、および病院の他の部門、外来手術センター、内科医医局、および戦場での使用のための移動式ＣＴスキャナであって、真に移動可能で、かつ二次元および三次元Ｘ線画像化の両者を実行できる移動式ＣＴスキャナへのニーズが存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、Ｘ線源および検出器を有するほぼＯ字形のガントリ・リングを備える画像化装置に関する。ガントリ・リングは、リングの一方の側において、移動台車、壁面、天井、床面、または患者テーブルなどの支持構造体に、片持ち梁形式で固定または可動に取り付けられている。
【０００８】
一態様によれば、位置決め装置アセンブリによってガントリ・リングを支持構造体に片持ち梁形式で取り付けることができ、この位置決め装置アセンブリが、支持構造体に対するガントリの少なくとも１つの方向への並進、および／または少なくとも１つの軸を中心とした回転を可能にする。
【０００９】
一態様によれば、Ｘ線源がガントリ・リングの内側に、検出器アレイと対向して収容される。Ｘ線源および検出器の少なくとも一方は、ガントリ・リングの内側周りを、好ましくはガントリの内側周りの３６０°スキャンの全体または一部にわたって回転できる。この画像化装置は、三次元コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像化および二次元Ｘ線透視スキャンを含む医療用の画像化用途、ならびに他の医療用、科学用、および工業用の用途にとくに好都合である。
【００１０】
別の態様によれば、リング位置決めユニットによって片持ち梁形式で支持構造体に取り付けられたほぼＯ字形のガントリを有する画像化システムを用いて、対象物を画像化する方法であって、この方法には、ほぼＯ字形のガントリの中央開口内に対象物を位置決めすること、リング位置決めユニットを操作して、ガントリを支持構造体に対して所定の位置および向きに位置させること、および、対象物の画像を取得することを含んでいる。
【００１１】
本発明の前記目的ならびにその他の目的、特徴および利点は、添付の図面にも示されている本発明の好ましい実施形態についての以下のより詳細な説明から、明らかになるであろう。添付の図面においては、異なる図面であっても同一参照符号は同一部品を指している。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】片持ち支持のＯ字型ガントリを備える本発明の一実施形態による移動式Ｘ線スキャン・システムの概略を示す斜視図である。
【図２】片持ち支持のＯ字型ガントリを備える図１のスキャン・システムを、リング位置決めユニットを介して並進および傾斜させた位置で示す斜視図である。
【図３】本発明の一態様による、ガントリを三方向に並進させ、かつ一軸に対して傾斜させるためのガントリ・リング位置決めユニットを示す斜視図である。
【図４】ガントリ・リングを出入り方向に並進させるためのリング位置決めユニットを示す斜視図である。
【図５】ガントリを垂直方向に並進させるためのリング位置決めユニットを示す斜視図である。
【図６】ガントリを横方向に並進させるためのリング位置決めユニットを示す斜視図である。
【図７】ガントリを一軸に対して傾斜させるためのリング位置決めユニットを示す斜視図である。
【図８】リング位置決めユニットを備える床面取り付けの片持ち支持ガントリ・リングを示す斜視図である。
【図９】リング位置決めユニットを備える壁面取り付けの片持ち支持ガントリ・リングを示している。
【図１０】リング位置決めユニットを備える天井取り付けの片持ち支持ガントリ・リングを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による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、支持構造体に取り付けられたガントリ・リング１１を備えており、支持構造体は、移動式または固定式の台車、患者が横たわるテーブル、壁面、床面、あるいは天井である。図１に示す通り、ガントリ１１が移動台車１２に、リング位置決めユニット２０を介して片持ち梁形式で取り付けられている。以下でさらに詳細に説明するように、リング位置決めユニット２０によってガントリ１１を支持構造体に対して並進および／または傾斜させることができ、ガントリ１１を、任意の数の画像化位置および向きに位置させることができる。
【００１５】
随意により、図１の移動台車１２に電源およびＸ線源用発電機を備えることができ、Ｘ線スキャン装置の動作を制御し、画像化処理、Ｘ線画像の記憶、あるいは他のデータ処理機能を実行するためのコンピュータ・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・システムは位置決めユニット２０を制御することにより、ガントリ１１をユーザの定める特定の位置および向きに迅速に動かすことができる。コンピュータは、好ましくは、特定のガントリ位置および／または向きに関する位置決め情報を格納できるメモリを備える。格納されたこの位置決め情報を用いて、後述するフィード・バック制御により、必要に応じてガントリを所定の配置に移動させることできる。
【００１６】
さらに移動台車１２は、好ましくは、Ｘ線スキャナによって得た画像を表示するため、平面型表示装置などの表示システム６０を備えている。さらに、表示装置は、タッチ・スクリーン式のコントローラなど、ユーザがスキャン・システムの機能と対話して制御できるユーザ・インターフェイス機能を備えることができる。特定のいくつかの実施形態においては、ユーザが操作する吊り下げスイッチ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。
【００１７】
移動台車１２のいずれかの機能を、１つあるいは複数のユニットを用いて実行することも可能であることは、理解されるであろう。
【００１８】
一態様によれば、本発明のＸ線スキャン・システムを用いて、例えば患者など画像化対象物の二次元平面または三次元コンピュータ断層撮影（ＣＴ）Ｘ線画像を取得できる。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中央開口を備えるほぼ環状すなわち「Ｏ字形」の筐体である。ガントリ１１は、Ｘ線放射ビーム１５をガントリの中央開口内の画像化される対象物を通過させて、ガントリの反対側に位置する検出器アレイ１４（平板型デジタル検出器アレイなど）に投射するＸ線源１３（回転陽極パルスＸ線源など）を備えている。次いで、検出器１４で受け取ったＸ線を利用して、公知の技法を用いて対象物の二次元または三次元画像を生成できる。
【００１９】
Ｘ線源１３が、ガントリ１１の内側周りを連続的または段階的に回転できることにより、Ｘ線ビームを、３６０°回転の一部または全体にわたるさまざまな角度で、対象物を通過し、共通のアイソセンタ（isocenter；回転中心点）を通過するようにできる。検出器アレイも、ガントリの内側周りをＸ線源の回転と同調してガントリ１１の内側周りに回転することにより、Ｘ線源の各投射角度について、検出器アレイがガントリ上でＸ線源と反対側に位置するようになる。このようにして、この装置によって、３６０°回転の一部または全体にわたる任意の投射平面において、目標とする対象物の高品質のＸ線画像を得ることができる。
【００２０】
図２は、図１のスキャン・システムで、片持ち支持されたＯ字型ガントリ１１がリング位置決めユニット２０によって並進および傾斜した位置にある状態を示している。位置決めユニット２０は、一方の側がガントリ１１に接続され、ガントリを移動台車１２または他の支持体に片持ち梁形式で取り付けている。位置決めユニット２０によってガントリ１１は、支持構造体に対して、例えば互いに直交するｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の少なくとも１つに沿った並進および／またはｘ軸およびｙ軸の少なくとも１つを中心とした回転を含む並進および／または回転が可能である。図２に示すように、位置決め装置２０は、ガントリ１１を台車１２に対して、垂直方向（すなわち上下方向）、出入り方向（すなわち台車に近づく方向および台車から離れる方向）、および横方向（すなわち、Ｘ線源の回転軸に沿った方向）を含む３方向に並進させることができる。さらに、位置決め装置は、１つまたは複数の軸を中心としてガントリを傾けることができる。本発明の他のさまざまな実施形態では、片持ち支持されたガントリは支持構造体に対して固定されたままである場合、あるいはガントリの並進または回転運動が特定方向にのみ可能であって他の方向には不可能である場合も存在することは、理解されるであろう。
【００２１】
ガントリ位置決めユニット２０は手動で制御することができ、あるいは好ましい実施形態においては、電気機械的に所望の位置に動かすことができる電動式システムとすることができる。コンピュータによる運動制御システムを、位置決め装置の電動式部品に組み合わせることができ、ガントリの１または複数の位置および向きを個別に、コンピュータのメモリに格納することができる。Ｘ線スキャナの動作の際、あらかじめ定めたガントリ位置および向きに、迅速かつ容易に復帰させることができる。
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態によるリング位置決めユニット２０の構成部品の組み立てられた状態の概略図を示している。ガントリ・リングの相対運動は、出入り位置決め装置３０５、垂直位置決め装置３０７、横位置決め装置３０９、および傾斜位置決め装置３１１を含む個々の位置決め装置の組によって達成される。側面視でほぼＺ字形のブラケット３１３を用いて、垂直位置決め装置３０７、横位置決め装置３０９、および傾斜位置決め装置３１１を出入り位置決め装置３０５に固定して接続する。
【００２３】
図４を参照すると、出入り位置決め装置３０５が、片持ち支持されたガントリ・リングを支持構造体に向かい、あるいは支持構造体から離れるように並進させるための電動式アセンブリを有している。出入り位置決め装置は、上部プレート３１５を備えており、この上部プレート３１５上にＺ字形ブラケット３１３（図３を参照）がボルトで固定される。上部プレート３１５は、基部プレート３１７上の直線ガイド・レール３２１と係合するブロック３１９を介し、基部プレート３１７の長さ方向に沿って移動可能である。歯車機構付きのサーボ・モータ３２３が、モータ取り付け具３２５を介して基部プレート３１７に固定して取り付けられている。ボールねじ３２７が、ボールねじ取り付け具３２９に取り付けられ、基部プレート３１７の長さ方向に沿って直線ガイド・レール３２１と平行に延びている。ボールねじ３２７は、上部プレート３１５に固定して取り付けられたボールねじナット３３３とかみ合っている。モータ３２３が、モータ軸継ぎ手３３１を介してボールねじ３２７を時計回りまたは反時計回りに回転させる。ボールねじ３２７の時計回りまたは反時計回りの回転が、ボールねじナット３３３したがって上部プレート３１５を、ボールねじ３２７の長さ方向に沿って前後に移動させる。上部プレートが、サーボ・モータ３２３によって基部プレート３１７の長さ方向に沿って移動するとき、直線ガイド３２１およびブロック３１９が上部プレート３１５を案内する。このようにして、片持ち支持されたガントリ・アセンブリを、移動台車、床面、壁面、天井、または患者支持テーブルなどの支持構造体に向かって、あるいはこれら支持構造体から離れるように、制御によって並進させることができる。
【００２４】
図５は、片持ち支持されたほぼＯ字形のガントリを支持構造体に対して垂直方向に並進させるための垂直位置決め装置３０７を示している。図５に示した実施形態では、垂直位置決め装置３０７は、出入り位置決め装置３０５と構造および動作の点で本質的に同一である電動式アセンブリである。ただし、垂直位置決め装置３０７は、上部プレートが基部プレートに対して上方または下方に並進できるよう、垂直方向を向いている。図５に示すように、垂直位置決め装置は、直線ガイド・レール３２１に係合しているブロック３１９を介して基部プレート３１７に移動可能に取り付けられた上部プレート３１５を備えている。上部プレート３１５は、図４に関して説明した通り、サーボ・モータ３２３およびボールねじ３２７によって基部プレート３１７に対して並進する。図３に示した通り、垂直位置決め装置３０７の上部プレートは、Ｚ字形ブラケット３１３に固定して取り付けられており、Ｚ字形ブラケット・アセンブリ全体が、出入り位置決め装置３０５の上部プレート３１５に取り付けられている。したがって、垂直位置決め装置３０７の上部プレートは、Ｚ字形ブラケットに垂直方向に固定されたままである一方、垂直位置決め装置３０７の基部プレート３１７は、Ｚ字形ブラケットおよび出入り位置決め装置に対し、スライド式に垂直方向に上下に並進することができる。
【００２５】
図６は、片持ち支持されたほぼＯ字形のガントリを支持構造体に対して横方向に並進させるための横位置決め装置３０９を示している。この実施形態では、横位置決め装置３０９は、前述の出入り位置決め装置３０５および垂直位置決め装置３０７と構造および動作の点で本質的に同一である電動式アセンブリから構成される。ただし、横位置決め装置３０９は、上部プレートが基部プレートに対して左右に並進できるよう、横方向を向いている。図６に示すように、横位置決め装置は、直線ガイド・レール３２１に係合しているブロック３１９を介して基部プレート３１７に移動可能に取り付けられた上部プレート３１５を備えている。上部プレート３１５は、図４に関して説明した通り、サーボ・モータ３２３およびボールねじ３２７によって基部プレート３１７に対して並進する。図３に示した通り、横位置決め装置３０９の基部プレート３１７は、垂直位置決め装置３０７の基部プレートに固定して取り付けられている。したがって、横位置決め装置３０９の全体は、出入り位置決め装置３０５および垂直位置決め装置３０７の各運動に伴って、出入りまたは垂直方向に上下するように並進する。横位置決め装置３０９の上部プレートをガントリ・リングに取り付けることにより、ガントリ・リングをＺ字形ブラケット３１３および支持構造体に対して横方向に左右に並進させることができる。
【００２６】
図７は、片持ち支持されたほぼＯ字形のガントリを支持構造体に対して傾斜させるための傾斜位置決め装置３１１を示している。内側リング３３５が、このリングを横位置決め装置３０９の上部プレート３１５に固定して取り付けるための取り付け孔３３７を備えている。直径が内側リング３３５よりも大きい外側リング３３９が、この外側リング３３９をガントリ１１に固定して取り付けるための取り付け孔３４１を有している。外側リング３３９は、外側の歯を持つ歯車を有するとともに、ベアリングを介して内側リング３３５に対して回転可能である。この２つのリングのアセンブリは、回転リング・ギア３４５と呼ばれる。モータ取り付け具３４９によって横位置決め装置３０９に取り付けられた歯車機構付きサーボ・モータ３４７が、外側に歯を有するピニオン・ギア３５１および同期ベルト３５３を介して回転リング・ギア３４５を回転させる。回転リング・ギア３４５の回転によって、片持ち支持されたガントリが横位置決め装置に対して図２に示したように傾けられる。図７に関して説明したような傾斜位置決め装置を利用して、ガントリを任意の適当な軸を中心として傾けることができることは、理解されるであろう。例えば、傾斜位置決め装置を用いて、出入り位置決め装置３０５の上部プレート３１５をＺ字形ブラケットに取り付けることにより、ガントリを、垂直軸を中心として回転させることができる。
【００２７】
一態様によれば、リング位置決めユニット２０を構成する位置決め装置アセンブリ３０５、３０７、３０９、３１１のそれぞれは、それぞれのサーボ・モータに対して位置フィードバック情報を提供するための機構を備えることにより、並進および回転運動の各自由度においてガントリを精密に位置決めできる。例えば、図４を参照すると、基部プレート３１７の直線ガイド・レール３２１に直線エンコーダ・テープを貼り付けるとともに、上部プレート３１５に読み取りヘッドを配置し、この読取ヘッドを用いて、エンコーダ・テープを読み取って上部プレート３１５と基部プレート３１７との相対位置を示すフィードバック・データを提供することができる。同様に、図７を参照すると、回転エンコーダを使用して、回転リング・ギア３４５の内側リング３３５と外側リング３３９との相対角度位置を決定することができる。好ましくは、位置フィードバック機構は絶対位置エンコーダ・システムであって、この結果、任意のあらゆる時点においてコンピュータ制御の運動制御システムが、すべての自由度についてリング位置決めユニットの並進位置および／または回転位置を正確に決定でき、したがって三次元空間内におけるガントリの位置および向きを決定できる。
【００２８】
次に図８〜１０を参照すると、片持ち支持のＯ字型ガントリ１１およびリング位置決めユニット２０の種々の実施形態が示されている。図８においては、リング位置決めユニット２０が、出入り位置決め装置の基部プレートによって水平な床面３５５に取り付けられている。傾斜位置決め装置３１１（図３）が、ガントリ１１の一方の側に取り付けられている。これにより、片持ち支持されたガントリを、固定の部屋に対して並進および傾斜させることができる。
【００２９】
図９は、リング位置決めユニット２０の一方の側が垂直な壁面３５７に取り付けられるとともに、他方の側がガントリ１１に取り付けられ、これにより、片持ち支持されたガントリを固定の部屋に対して並進および傾斜可能にしている。図１０においては、リング位置決めユニット２０は、一方の側が天井３５９に取り付けられ、他方の側がガントリ１１に取り付けられている。リング位置決めユニット２０およびガントリ１１は、検査を受ける患者が横たわるテーブルなど、任意の適切な支持構造体に同様に取り付けることができる。
【００３０】
ここで説明したＸ線画像化システムおよび方法は、二次元および／または三次元のＸ線スキャンのために有利に利用できる。ガントリの回転に沿って設定された角度からの個々の二次元投影像を観察でき、あるいは回転の一部または全体にわたって収集した複数の投影像を、コーン・ビームまたはファン・ビーム断層撮影画像構成技法を用いて再構成することができる。本発明を利用して、例えば本件出願と所有者が同一である２００３年３月１３日出願の米国特許出願第１０／３８９，２６８号に記載されているように、多平面Ｘ線画像を擬似同時的に取得することができる。この米国特許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。
【００３１】
本発明の検出器アレイは、二次元平板半導体検出器アレイを含んでいる。しかし、本発明においては種々の検出器および検出器アレイを使用することができ、これら検出器には、Ｃ字アーム蛍光透視装置、単一切断面または多切断面ＣＴスキャナ、あるいは蛍光増倍管技術を利用する移動式および室内固定の蛍光透視装置など、標準的な診断用ファン・ビームまたはコーン・ビーム画像化システムにおいて使用されているあらゆる検出器構成を含むことは、理解できるであろう。好ましい検出器は、シンチレータ非晶質シリコン技術を利用する二次元薄膜トランジスタＸ線検出器である。
【００３２】
大視野の画像化のため、検出器アレイを、例えば電動式検出器レールおよびベアリング・システムを用いて、Ｘ線源に対向する２つ以上の位置に直線または円弧に沿って移動させ、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および関連するビーム位置決めシステムの例が、本件出願と同一の出願人による２００３年３月１８日出願の米国特許出願第１０／３９２，３６５号に記載されている。この米国特許出願における全内容も、参照により本明細書に引用したものとする。
【００３３】
さらに別の態様においては、Ｏ字形のガントリが、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部分を備えることができ、画像化しようとする対象物がガントリ・リングの中央画像化領域に半径方向に進入および退出できる開口すなわち「切断部」が、ガントリ・リングに設けられる。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し、その後に、ガントリを対象物の周囲で閉じることができ、対象物への妨害を最小にしつつＸ線画像化を実行できる点にある。Ｘ線画像化のための「切断可能な」ガントリ装置の例は、本件出願と同一の出願人による２００２年１２月１２日出願の米国特許出願第１０／３１９，４０７号に記載されている。この米国特許出願における全内容も、参照により本明細書に引用したものとする。
【００３４】
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、形状や細部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。例えば、ここで示し説明した特定の実施形態は、一般に、Ｘ線画像化用途に関係していたが、本発明の原理を、例えば磁気共鳴画像化（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）、超音波画像化、および写真画像化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。
【００３５】
また、ここで示した実施形態は、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。
【符号の説明】
【００３６】
１１  ガントリー・リング（ガントリ）
１２  台車（支持構造体）
２０  リング位置決めユニット
【図１】
2011083621.tif 000003
【図２】
2011083621.tif 000004
【図３】
2011083621.tif 000005
【図４】
2011083621.tif 000006
【図５】
2011083621.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011083621.tif 000009
【図８】
2011083621.tif 000010
【図９】
2011083621.tif 000011
【図１０】
2011083621.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月10日(2010.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼＯ字形のガントリ・リングと、
支持構造体と、
前記ガントリ・リングを前記支持構造体に片持ち梁形式で固定するリング位置決めユニットであって、
電動式アセンブリを有し、前記支持構造体に対して近づく方向または離れる方向に前記ガントリ・リングを並進させる出入り位置決め装置、
電動式アセンブリを有し、前記支持構造体に対して垂直方向に前記ガントリ・リングを並進させる垂直位置決め装置、
電動式アセンブリを有し、前記支持構造体に対して横方向に前記ガントリ・リングを並進させる横位置決め装置、
電動式アセンブリを有し、前記支持構造体に対して前記ガントリ・リングを少なくとも１つの軸を中心として回転させる傾斜位置決め装置、および
前記垂直位置決め装置、前記横位置決め装置、および前記傾斜位置決め装置に、前記出入り位置決め装置を連結するブラケット構造体を有する、リング位置決めユニットとを備えている画像化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記支持構造体が移動式の支持構造体を備えている画像化装置。
【請求項３】
請求項１において、前記支持構造体が台車を備えている画像化装置。
【請求項４】
請求項３において、前記台車が移動式台車である画像化装置。
【請求項５】
請求項１において、前記支持構造体が、床面、天井、および壁面の少なくとも１つを含んでいる画像化装置。
【請求項６】
請求項１において、前記支持構造体が、画像化しようとする対象物を支持するテーブルを備えている画像化装置。
【請求項７】
請求項１において、画像化システムがＸ線画像化システムを備えている画像化装置。
【請求項８】
請求項７において、前記ガントリが、Ｘ線源およびこのＸ線源と対向する検出器アレイを備えている画像化装置。
【請求項９】
請求項８において、前記Ｘ線源または前記検出器アレイの少なくとも一方が、前記ガントリの内側周りに回転可能である画像化装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記Ｘ線源と前記検出器アレイの少なくとも一方が、前記ガントリの内側周りを少なくとも３６０°回転可能である画像化装置。
【請求項１１】
請求項１において、対象物の二次元Ｘ線画像を取得するように動作可能である画像化装置。
【請求項１２】
請求項１において、対象物の三次元コンピュータ断層撮影Ｘ線画像を取得するように動作可能である画像化装置。
【請求項１３】
請求項１において、前記ほぼＯ字形であるガントリの中央開口が、この開口内に人間の患者を位置決めするように構成されている画像化装置。
【請求項１４】
請求項１において、さらに、前記位置決めユニットを制御して前記ガントリをユーザの定める位置および方向に移動させる制御システムを有している画像化装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記制御システムが、格納されている位置決め情報に基づいて前記位置決めユニットを制御する画像化装置。
【請求項１６】
請求項１４において、前記位置フィードバック機構が、前記支持構造体に対する前記ガントリの位置を決定する画像化装置。
【請求項１７】
それぞれ電動式アセンブリを有する出入り位置決め装置、垂直位置決め装置、横位置決め装置、および前記傾斜位置決め装置を含むリング位置決めユニットによって片持ち梁形式で支持構造体に固定されたほぼＯ字形のガントリを有する画像化システムを用いて、ヒトを除く対象物を画像化する方法であって、
前記ほぼＯ字形のガントリの中央開口内に位置決めされた前記対象物の画像を取得するように、
前記出入り位置決め装置、垂直位置決め装置および横位置決め装置の各電動式アセンブリを用いて、前記支持構造体に対して３方向に前記ガントリを位置決めする工程と、
前記傾斜位置決め装置の電動式アセンブリを用いて、前記支持構造体に対して少なくとも１つの軸を中心として前記ガントリを回転させる工程とを備え、
前記出入り位置決め装置が、前記垂直位置決め装置、前記横位置決め装置、および前記傾斜位置決め装置に、ブラケット構造体によって連結されている、画像化方法。
【請求項１８】
ほぼＯ字形のガントリ・リングと、
前記ガントリ・リングを片持ち梁形式で支持する支持手段と、
前記ガントリ・リングを前記支持手段に対して位置決めする位置決め手段であって、
電動式アセンブリを有し、前記支持手段に対して近づく方向または離れる方向に前記ガントリ・リングを並進させる出入り位置決め手段、
電動式アセンブリを有し、前記支持手段に対して垂直方向に前記ガントリ・リングを並進させる垂直位置決め手段、
電動式アセンブリを有し、前記支持手段に対して横方向に前記ガントリ・リングを並進させる横位置決め手段、
電動式アセンブリを有し、前記支持手段に対して前記ガントリ・リングを少なくとも１つの軸を中心として回転させる傾斜位置決め手段、および
前記垂直位置決め手段、前記横位置決め手段、および前記傾斜位置決め手段に、前記出入り位置決め手段を連結するブラケット構造体を有する、位置決め手段とを備えている画像化装置。