(57)【要約】【課題】  被験者の胸郭近傍までを撮影範囲とする乳房断層画像を撮影するマンモ断層撮影装置を提供する。【解決手段】  ターゲットと電子線管とＸ線検出器とを収容するガントリと、電子線管とＸ線検出器とを回転軸の周りに回転させる回転駆動部と、を備え、ターゲットは、電子線管の回転時の軌跡に沿って前記前面板に配置されていることを特徴とするマンモ断層撮影装置。【選択図】  図１
2015150279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子の照射によりＸ線を放出するターゲットと、
前記ターゲットに電子線を照射する電子線管と、
前記ターゲットから放出され、乳房を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記ターゲット、前記電子線管、前記Ｘ線検出器を収容し、被験者の側に前面板を有するガントリと、
前記電子線管と前記Ｘ線検出器とを回転軸の周りに回転させる回転駆動部と、
前記回転軸に重なる位置であって、前記ガントリに囲まれた乳房収納部と、を備え、
前記ターゲットは、前記電子線管の回転時の軌跡に沿って前記前面板に配置されていることを特徴とするマンモ断層撮影装置。
【請求項２】
前記ターゲットは、円弧状または円環状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項３】
前記ターゲットは、前記軌跡に沿って離散的に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項４】
前記ターゲットは、反射型のターゲットであって、
前記ターゲットは、法線が前記回転軸と交差するように前記前面板に対して傾斜した電子入射面を有し、前記電子入射面と対向する側において前記前面板に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項５】
前記ターゲットは、透過型のターゲットであって、
前記ターゲットは、前記回転軸に対向する透過基板と、前記透過基板が前記回転軸に対向する側の反対側において前記透過基板に支持されるターゲット層と、を有しており、
前記ターゲット層は前記前面板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項６】
前記ターゲットと前記乳房収納部の間において、前記前面板に接続され、前記ターゲットから放出されたＸ線の放出角を制限するコリメータをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項７】
前記乳房収納部は、前記回転軸に重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項８】
前記電子線管は、陽極と陰極と絶縁管とを備え、前記陰極は、電子を放出する電子放出源を備え、前記陽極は、前記電子放出源と前記ターゲットとの間に位置し、前記電子放出源から放出された電子を通過させる電子通過窓を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項９】
前記電子線管は、前記陽極と前記陰極と前記絶縁管とにより囲まれた内部空間を有し、前記電子線管の前記内部空間は、前記ガントリの内部の前記電子線管の余空間よりも高い真空度を有することを特徴とする請求項８に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記電子通過窓は、前記陽極の一部に設けられた電子通過膜であることを特徴とする請求項８または９に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記電子通過膜と前記ターゲットとの間に位置し前記電子線管に固定され、散乱電子線の通過を制限するアパーチャを有していることを特徴とする請求項１０に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記電子通過窓は、前記陽極により隔てられた一対の空間の圧力差を規定するオリフィスであることを特徴とする請求項８または９に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１３】
前記陽極は、前記ターゲットと同電位に規定されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１４】
前記電子通過窓と前記ターゲットとの距離が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１５】
前記ガントリの内部は、真空に排気されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１６】
前記電子線管は、電子源支持部を介して前記回転駆動部に結合され、前記回転駆動部は、前記電子線管を前記回転軸の周りに公転移動させることにより、前記ターゲットに向けて前記電子線を回転走査することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１７】
前記電子線管と前記Ｘ線検出器と前記回転駆動部とに接続され、前記電子線管と前記Ｘ線検出器と前記回転駆動部とを統合して制御するシステム制御ユニットを、さらに備えることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のマンモ断層撮影装置。
【請求項１８】
前記Ｘ線検出器に接続され、前記Ｘ線検出器が出力する画像信号を取得する信号処理部と、前記取得した複数の画像と角度情報とにより、乳房の断層画像を再構成する再構成部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載のマンモ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳房の断層撮影に用いるマンモ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、乳癌の検査用として乳房のＸ線透過像を撮影するマンモグラフィ装置が用いられている。しかし、マンモグラフィ装置で得られる画像は平面画像であるため、腫瘍や石灰化部が乳腺等の組織と重なっている場合には、判別が困難な場合があった。
【０００３】
そのため、コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）技術を用いて、乳房の断層画像が得るマンモ断層撮影装置が知られている。
【０００４】
特許文献１には、回転軸の周りに同期して回転するＸ線管とＸ線検出器とをガントリの内部に備えたマンモ断層撮影装置が開示されている。特許文献１には、Ｘ線管を所定の回転角度ごとに曝射動作させて乳房にコーンビームを照射し、Ｘ線管に対向するＸ線検出器によりＸ線透過像を複数取得し、かかる複数のＸ線透過像を再構成することにより乳房の断層画像を得ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００８１２７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のマンモ断層撮影装置において、Ｘ線管とガントリの前面板との間隙、及び、Ｘ線管の管軸方向の端部とＸ線出射窓との距離により、Ｘ線管の焦点と前面板との間に数十ｍｍのデッドスペースが発生することが開示されている。Ｘ線管の焦点と前面板との間のデッドスペースは、乳房の胸郭側に撮影野の範囲外に相当するブラインドエリアが発生することとなるため、解決すべき課題である。
【０００７】
特許文献１に記載のマンモ断層撮影装置においては、ブラインドエリアを低減する目的において、コーンビームの一部を被験者側に向ける、前面板に凹部を配置する等の工夫がなされている。しかしながら、従来のマンモ断層撮影装置に対しては、被験者に向けたコーンビームに起因する胸骨の被曝、前面板の凹部形状に倣う不自然な撮影姿勢等のユーザビリティ、または、ブラインドエリアのさらなる低減に関して改善が求められていた。
【０００８】
本発明は、ユーザビリティと乳房の胸郭側の撮影野の確保とが両立されたマンモ断層撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明のマンモ断層撮影装置は、電子の照射によりＸ線を放出するターゲットと、前記ターゲットに電子線を照射する電子線管と、前記ターゲットから放出され、乳房を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記ターゲット、前記電子線管、前記Ｘ線検出器を収容し、被験者の側に前面板を有するガントリと、前記電子線管と前記Ｘ線検出器とを回転軸の周りに回転させる回転駆動部と、前記回転軸に重なる位置であって、前記ガントリに囲まれた乳房収納部と、を備え、
前記ターゲットは、前記電子線管の回転時の軌跡に沿って前記前面板に配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のマンモ断層撮影装置は、ターゲットを、被験者と接する前面板に配置することで、被験者とターゲットの距離を、従来のマンモ断層撮影装置よりも小さくすることができる。また、本発明のマンモ断層撮影装置は、電子線管を回転させ、静止陽極であるターゲットの異なる位置に焦点を回転走査することにより、断層撮影を行うことができる。
【００１１】
本発明のマンモ断層撮影装置によれば、ターゲットが前面板に配置される為、従来の構成において焦点と前面板との距離を規定していた、Ｘ線管と前面板との隙間、Ｘ線管の端部と焦点との距離が削減され、焦点を被験者の胸郭側に近接させることができる。
【００１２】
以上、本発明によれば、被験者に無理な体勢を取らせることなく、または、被験者側にコーンビームを傾けることなく、より胸郭に近い領域を含む乳房の断層画像を撮影することが可能なマンモ断層撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のマンモ断層撮影装置の実施形態を示すＸＹ断面図（ａ）とＹＺ断面図（ｂ）、及び、動作時を示すＹＺ断面図（ｃ）である。
【図２】本発明のマンモ断層撮影装置に適用されるコリメータの配置の例（ａ）〜（ｃ）を示す模式図である。
【図３】本発明のマンモ断層撮影装置のターゲットの配置の変形例（ａ）〜（ｃ）を示す模式図である。
【図４】反射型ターゲットを備えた本発明のマンモ断層撮影装置の実施形態を示す模式図である。
【図５】透過型のターゲットを備えた本発明のマンモ断層撮影装置の実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明のマンモ断層撮影装置の電子通過窓の変形例（ａ）、（ｂ）を示す模式図である。
【図７】本発明のマンモ断層撮影装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】本発明のマンモ断層撮影装置の断層撮影におけるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。なお、本願明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。
【００１５】
〔第１の実施形態〕
まず、図１乃至図６の各図面を用いて本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１６】
図１（ａ）に示すマンモ断層撮影装置１は、ガントリ６の内部に、ターゲット３２、電子線管２及びＸ線検出器３を備えている。ガントリ６の前面板１１には開口１３が設けられており、ガントリ６の内周筒９に囲まれた空間であるボア７には、開口１３を介して乳房が挿入される乳房収納部８が配置されている。前面板１１は、被検者の胴部とガントリ６の内部とを分離する隔壁であり、ガントリ６の部分を構成している。
【００１７】
前面板１１は、乳房の断層撮影時において、被験者の胴部が接触される。前面板１１は、被験者保護の観点から、タングステン、タンタル、モリブデン等のＸ線を減衰する材料を含有する部材から構成される。回転軸４を通過する乳房の断層撮影を行えるように、乳房収納部８は回転軸４に重なる位置に配置されている。
【００１８】
なお、本願明細書において、胴部と乳房とはそれぞれ以下のように区別されて用いられている。
【００１９】
胴部は、胸郭を含み乳房を含まない被験者の特定部位であって、マンモ断層撮影の被写体ではない。従って、胴部は、マンモ断層撮影時の被験者の姿勢において、乳房収納部８に挿入されない領域に対応する。
【００２０】
一方、乳房は、乳腺を含み胸郭より前方に突出した被験者の特定部位であって、マンモ断層撮影の被写体である。従って、乳房は、マンモ断層撮影時の被験者の姿勢において、乳房収納部８に挿入される領域に対応する。
【００２１】
ガントリ６は、少なくとも、ターゲット３２と、電子線１５を放出しターゲット３２上に焦点４０を形成する電子線管２と、を収容するように構成されている。ターゲット３２と電子線管２とはＸ線放出源３８を構成する。
【００２２】
電子線管２は、回転軸４を回転中心として回転可能に設けられ、電子を放出する電子放出源３１と、電子放出源３１から放出された電子を取り出す電子通過窓４１と、を備えている。電子線管２は不図示の駆動回路に接続され、かかる駆動回路により、所定のタイミングで電子線１５を放出するように制御される。電子線管２の詳細な態様については、後述する。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されたマンモ断層撮影装置１の断面Ａ−Ａを示している。また、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に対応する実施形態の動作時を示している。
【００２３】
回転駆動部５は、電子管支持部５５を介して電子線管２に機械的に結合され、電子線管２を所定の回転速度で回転軸４の周囲において回転させる。電子線管２の回転は、電子源支持部５５に支持され所定の回転半径を有した公転移動に相当する。公転移動する電子線管２は、歳差運動のみによって回転軸４の周りを自転する不図示の場合に比較して、後述するターゲット３２と電子線管２とを近接化させることが可能となる。
【００２４】
ターゲット３２は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸４を囲むように回転軸４の周りに前面板１１に固定され、前面板１１に対して静止している静止陽極である。即ち、ターゲット３２は、電子線管２の回転時の軌跡に沿って前面板１１に配置されているとも言える。また、ターゲット３２は、前面板１１と電気的にも接続されており、本実施形態においては、接地端子４６と前面板１１とを介して接地電位に規定されている。
【００２５】
以上のように電子線管２、回転駆動部５、ターゲット３２、とを備えたマンモ断層撮影装置１は、ターゲット３２と電子線管２とを近接化させられ、ガントリ６内の雰囲気による電子線散乱が抑制され、焦点径の小さい焦点４０がターゲット３２上に形成される。この結果、本実施形態のマンモ断層撮影装置１は、焦点４０を前面板１１に近接させつつ、前面板１１により被験者の胴部の被曝を抑制し、高い撮影分解能で乳房の断層撮影を行うことが可能となっている。
【００２６】
マンモ断層撮影装置１においては、電子線管２の回転動作と電子放出動作とを連携させることにより、ターゲット３２の異なる位置に、電子線１５が照射され、焦点４０が回転軸４の周りに回転走査される。本願明細書においては、図１（ｃ）に示すように、ターゲット３２の異なる位置に焦点４０を形成するように、電子線１５の照射軸を円周方向に回転させることを回転走査と称する。
【００２７】
回転駆動部５は、さらに、検出器支持部５６を介して、回転軸４に対して電子線管２と反対側に位置するＸ線検出器３に機械的に結合されている。
【００２８】
Ｘ線検出器３は、ターゲット３２に形成された焦点４０から発生したＸ線束１７が照射されるように配置され、乳房２６を透過した透過Ｘ線を検出する。このため、ガントリ６の内周筒９は、Ｘ線を透過する領域が少なくとも設けられている。
【００２９】
また、ターゲット３２と乳房収納部８との間には、図１（ａ）に示すように、Ｘ線の放出角を制限するコリメータ１６を設けることができる。コリメータ１６は、焦点４０から放射状に放出されるＸ線の照射範囲をＸ線検出器３の大きさに適合するように、焦点１０から放出されたＸ線をＸ線束１７に成形する。図１（ａ）においては、理解のために、コリメータ１６より前方側に位置するＸ線束１７を示す波線を、コリメータ１６と焦点４０との間にまで延長して示している。コリメータ１６は、回転軸４との距離においてターゲット３２よりも内側に配置されることが必要であり、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、Ｒｓ＞Ｒｃの関係を満たしている。ここで、Ｒｓ［ｍ］、Ｒｃ［ｍ］は、それぞれ、焦点４２と回転軸４との距離、コリメータ１６の回転軸４との距離に対応する。
【００３０】
コリメータ１６は、図２（ａ）乃至（ｃ）の各図に示すような形態とすることにより、撮影に必要なＸ線束１７の放射角を規定する。図２の各図は、図１（ａ）、（ｂ）に示す断面Ｂ−Ｂにおける、コリメータ１６、前面板１１、または、電子管支持部５５との配置関係を示している。なお、断面Ｂ−Ｂは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸４を中心軸とする円柱の側面に重なる曲面であるが、図２の各図においては、理解のために、Ｘ−Ｚ平面に展開して示されている。コリメータ１６は、回転軸４を中心軸とする円柱の側面にならう形態となっている。
【００３１】
図２（ａ）に図示されたコリメータ１６は、連結部材５２を介して前面板１１に接続された静止型の形態である。なお、静止型のコリメータ１６は、回転軸４を中心とする中心角方向における設置範囲を１８０度未満とするか、回転軸４との距離においてＸ線検出器３よりも外側に配置することにより、Ｘ線束１７の光路を妨害することを防ぐことができる。図１（ａ）に示す静止型のコリメータ１６は後者の形態であって、Ｘ線検出器３とコリメータ１６との位置関係は、Ｒｃ＞Ｒｄの関係を満たしている。ここで、Ｒｄ［ｍ］は、Ｘ線検出器３の回転軸４との距離に対応する。
【００３２】
また、連結部材５２は、ｎ×Ｒｃ×θｐで規定される所定ピッチＬｐ毎に、図２（ａ）に図示された回転軸４の周りにコリメータ１６が延びる方向に沿って複数設けられる。ここで、ｎは自然数であり、θｐ［ｒａｄ］は、図１（ｃ）に示すように、断層撮影時の曝射１回あたりの回転角ピッチに対応する。
【００３３】
なお、コリメータ１６および連結部材５２は、前面板１１と同様にＸ線を減衰する部材から構成することが可能である。また、連結部材５２は、回転軸４と垂直に所定角ｎ×θｐ［ｒａｄ］毎に放射状に複数設けられ、ガントリ６の内周筒９および外周筒１０の少なくとも一方と静止型のコリメータ１６とを接続する不図示の連結部材に置換可能である。
【００３４】
一方、図２（ｂ）、（ｃ）に図示されたコリメータ１６は、コリメータ支持部５１を介して電子管支持部５５に機械的に結合され、焦点４０の回転走査に同期して、回転軸４の周りを回転移動するように構成された回転型の形態である。図２（ｂ）に示されたコリメータ１６は、前面板１１の側が開放された「コ」の字状の形態であり、前面板１１と「コ」の字状のコリメータ１６とにより、焦点４０から放出されたＸ線をコリメートする。図２（ｃ）に示されたコリメータ１６は、矩形状の形態である点が、図２（ｂ）に示されたコリメータと相違する。
【００３５】
なお、図２（ｂ）、（ｃ）に図示された回転型のコリメータ１６は、回転軸４を挟んでＸ線検出器３の反対側にのみ配置することが可能なため、回転軸４との距離において、Ｘ線検出器３よりも外側に配置される必要性はない。すなわち、回転型のコリメータ１６とＸ線検出器３との位置関係は、Ｒｃ＞Ｒｄ、Ｒｃ＝Ｒｄ、及び、Ｒｃ＜Ｒｄのいずれの関係であっても良い。
【００３６】
Ｘ線束１７を前面板１１に近接させて、乳房２６に対する撮影範囲を被験者の胴部側により大きく確保する観点からは、図２（ａ）、（ｂ）に図示されたコリメータ１６が好ましい。図２（ａ）、（ｂ）に図示されたコリメータ１６は、前面板１１の側において前面板１１に沿う方向に延びる部分を有さない点において共通している。図２（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態においては、前面板１１が、被験者の胴部側へ広がるＸ線をコリメートする機能を有している。
【００３７】
一方、回転駆動部５に機械的に結合された回転駆動系の回転モーメントの低減および、電子線管２側とＸ線検出器３側の回転モーメントの非対称性の低減の観点からは、図２（ａ）に図示された静止型のコリメータ１６が好ましい。
【００３８】
次に、図１乃至図６の各図を用いて、本発明のマンモ断層撮影装置の特徴についてより詳細に説明する。本発明のマンモ断層撮影装置の特徴には、ターゲット３２、電子線管２、前面板１１と、それらの相互の配置関係と、が含まれる。
【００３９】
まず、図１および図３を用いて、ターゲット３２の配置について説明する。ターゲット３２は、電子線管２の回転時の軌跡に沿うように、回転軸４の周りに回転軸４を囲んで前面板１１に配置される。図１（ｂ）に示すターゲット３２は、円環状に配置された反射型のターゲットである。
【００４０】
本実施形態のターゲット３２は、回転軸４を回転中心とする回転方向において光学的なジオメトリが揃えられた部分を有すことにより、乳房２６に対する焦点４０の回転方向における光学的なジオメトリが揃えられる。このように回転軸４の周りにおいて光学的なジオメトリが揃えられたターゲット３２の配置によれば、断層撮影におけるアーチファクトを低減することが可能となる。
【００４１】
本発明のマンモ断層撮影装置１は、乳房２６の複数のＸ線透過像を基に断層画像が得られれば、曝射動作を全周で行う必要は必ずしもない。従って、図３（ｂ）のように、ターゲット３２を、回転軸４を中心とし中心角θが３６０度未満の円弧に対応する範囲に設けても良い。ターゲット３２を中心角方向において部分的に円弧状に設けることは、電子線管２の回転走査の範囲を制限し、電子線管２に接続される不図示の給電線の耐久性の点において好ましい。
【００４２】
また、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ターゲット３２が回転軸４の周りの回転方向に沿って離散的に複数配置された形態も本発明の実施形態に含まれる。ターゲット３２を、回転軸４の周りに離散的に配置することにより、回転走査中に電子線管２を減速また停止する動作、または、電子放出を停止するブランキング動作を行うことなく、必要な曝射角度毎にＸ線透過像を得ることが可能となる。図３（ｂ）、（ｃ）に示される構成によれば、回転走査に起因する撮影ブレを、簡易な構成にて効果的に低減することが可能となる。
【００４３】
なお、ターゲット３２が所定の中心角θに対応して部分的に設けられている実施形態においては、図２（ｃ）に示した静止型のコリメータ１６および連結部材５２も同様にして、中心角θに対応する範囲に部分的に設けられる。また、回転駆動部５は、電子線管２およびＸ線検出器３を回転可能なように構成されていれば良く、ガントリ６の内周筒９または外周筒１０の少なくとも一方に接続されたリニアモータ等で構成された形態も本発明に含まれる。
【００４４】
次に、図４、図５を用いて、ターゲット３２の種類に応じたターゲット３２と前面板１１との接続形態について説明する。
【００４５】
図４は、図１（ａ）に示す反射型のターゲット３２を備えた実施形態の電子線管２および前面板１１を含む領域を示す部分拡大図である。一方、図５は、図４に示す実施形態の反射型のターゲット３２を透過型のターゲット３２に置き換えた変形例である。
【００４６】
ターゲット３２は、反射型か透過型かに依存せずに、電子線管２から放出された電子線１５の照射を受け焦点４０が形成される電子入射面を備えている。
【００４７】
反射型のターゲット３２の電子入射面は、Ｘ線を放出するＸ線放出面を兼ねる。従って、図４に示すように、乳房２６を被写体とするために、反射型のターゲット３２の電子入射面は、法線５３が回転軸４と交差するように前面板１１に対して傾斜している。反射型のターゲット３２の電子入射面は、乳房収納部８、乳房２６に向くように配置されているとも言える。なお、乳房２６の前面板１１の側は、乳房２６の胸郭に近い側に対応する。
【００４８】
反射型のターゲット３２の電子入射面は、前面板１１に平行とすることも可能であるが、乳房２６の前面板１１の側の曝射線量を確保する観点からは、図４に示す様に前面板１１に対して傾斜していることが好ましい。
【００４９】
本実施形態において、反射型のターゲット３２は、焦点４０から前面板１１の板厚方向に、厚みＨ２だけ残して深さＨ３だけ前面板１１の内部に沈み込むように接続されている。反射型のターゲット３２を沈みこませる深さＨ３は、電子侵入深さＰｅより小さく、前面板１１の板厚Ｈ４以下となっている。また、焦点４０におけるターゲット３２の前面板１１の板厚方向における厚みＨ６は、電子侵入深さＰｅより大きく設定される。
【００５０】
このような配置とすることにより、焦点４０の前面板１１の外面から距離Ｈ５を、前面板１１の板厚Ｈ４と焦点４０におけるターゲット３２の厚みＨ６との和より小さくすることが可能となっている。従って、本実施形態のマンモ断層撮影装置１によれば、被験者の胴部の被曝を抑制した上で、乳房２６の前面板１１の側の撮影範囲を前面板１１側により近接させることが可能となる。
【００５１】
なお、前面板１１の板厚Ｈ４は、ガントリ６の構造部材としての強度、放射線の板厚方向の減衰によって適宜決定される。電子侵入深さＰｅは、ターゲット３２の密度ρとターゲット３２に入射する電子線１５の入射エネルギーＥｐとにより一意に決定される。電子線１５の入射エネルギーＥｐは、ターゲット３２の電位Ｖｔと電子線管２の管電圧Ｖａとの差によって決定される。
【００５２】
電子侵入深さＰｅ（ｍ）は可観測な物理量であり、本願明細書においては、下記一般式で代数的に記述される。下記一般式は、電子線１５の入射エネルギーＥｐが１×１０４Ｖから１×１０６Ｖの範囲で実測と良い一致を示すものである。
【００５３】
【数１】
2015150279.tif 000003
【００５４】
但し、Ｅｐはターゲット３２に対する電子線１５の入射エネルギー（ｅＶ）である。ρは、ターゲット３２の密度（ｋｇ／ｍ３）である。また、ターゲット３２の密度ρは、秤量と層厚測長により同定しても良いが、ターゲット３２の動作時の雰囲気との整合性の観点からラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ法）によって同定することが好ましい。
【００５５】
次に、図５を用いて、透過型のターゲット３２を備えたマンモ断層撮影装置１の実施形態について説明する。図５に示す透過型のターゲット３２は、ターゲット層３３とターゲット層３３を支持する透過基板３４を備えている。
【００５６】
ターゲット層３３は、電子線管２と対向する側において、電子線１５が入射される電子入射面を有している。ターゲット層３３は、電子の入射によりＸ線を発生するターゲット金属を含有し、電子侵入深さＰｅとターゲット層３２におけるＸ線の減衰とを考慮して、２μｍ〜１５μｍの層厚とすることができる。ターゲット金属は、電子線１５の入射エネルギーＥｐ、および、必要な線質から適宜選択され、モリブデン、タングステン等の重金属が適用される。
【００５７】
また、ターゲット層３３は、反射型のターゲット３２と同様にして、前面板１１に電気的に接続されることが、ターゲット３２と前面板１１との近接化と放電の抑制の観点において好ましい。ターゲット層３３と前面板１１とは、導電性接着剤、ろう材等を介すか、溶接等によって電気的に接続される。
【００５８】
透過基板３４は、Ｘ線を取出すＸ線放出面を有しているため、図５に示すように、透過型のターゲット３２のターゲット層３３よりも回転軸４に近い側において、回転軸４に対向するように設けられている。
【００５９】
透過基板３４は、熱伝導性の高い銀、銅、金、炭化ケイ素等を含有したろう材、接着剤を介して前面板１１に伝熱的に接続されることが好ましい。このような配置とすることにより、透過型のターゲット３２の発熱を効果的に放熱する事が可能となる。
【００６０】
次に、図４を用いて、電子線管２について詳細に説明する。
【００６１】
電子線管２は、電子放出源３１を少なくとも備え、ターゲット３２に対して加速された電子を照射するものである。電子線管２は、陰極４４と陽極４５と、陰極４４と陽極４５に挟まれた絶縁管３７と、を備える。
【００６２】
陰極４４は、陽極４５とともに電子線管２の内部の電場を静電的に規定する電極としての機能を有する、一方、電子を放出する電子放出機能を有し、陰極部材３６と電子放出源３１とから構成されている。電子放出源３１としては、含侵型、フィラメント型の熱陰極、または、Ｓｐｉｎｄｔ型、カーボンナノチューブ型等の冷陰極が適用される。電子放出源３１の電子放出部３０には、ＬａＢ６、ダイヤモンド、酸化バリウム等の低仕事関数の材料が含有される。陰極部材３６は、導電性、耐熱性、絶縁管３７との線膨張係数の整合性、を有した金属から構成されることが好ましく、コバール（ＮｉＦｅＣｏ合金）、モネル（ＮｉＣｕ合金）等の耐熱合金が適用される。なお、コバール、モネルは、それぞれ、米国Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社の米国登録商標ＫＯＶＡＲと、米国Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌｓ社の米国登録商標Ｍｏｎｅｌ、の日本語表記に対応する。
【００６３】
絶縁管３７は、陰極４４と陽極４５とに挟まれて、陽極４５と陰極４４の間に管電圧Ｖａが印加可能なように陽極４５と陰極４４の間を絶縁する部材である。絶縁管３７は、アルミナ、窒化ボロン、酸化珪素ガラス等の絶縁性材料で構成することが可能である。
【００６４】
陽極４５は、陰極４４と同様に電子線管２の内部の電場を静電的に規定する電極としての機能を有する、一方、加速された電子の照射を受け電子を通過させる機能を有し、陽極部材３５と電子通過窓４１とを備える。電子通過窓４１は、電子放出源３１と対向するように陽極４５の一部に設けられるとともに、電子放出源３１とターゲット３２との間に配置される。電子放出源３１から放出された電子は電子通過窓４１を通過しターゲット３２に照射される。陽極部材３５は、陰極部材３６と同様に、導電性、耐熱性、絶縁管３７との線膨張係数の整合性、を有した金属から構成されることが好ましく、コバール（ＮｉＦｅＣｏ合金）、モネル（ＮｉＣｕ合金）等の耐熱合金が適用される。
【００６５】
陽極４５は、前面板１１と同電位とすることが、電子線管２と前面板１１との間の放電を抑制する観点から好ましい。図４に記載の陽極４５は、不図示の導通経路を介して前面板１１と電気的に接続されている。
【００６６】
なお、ターゲット３２と電子線管２の陽極４５とが同電位である場合には、前述の一般式１のパラメータＥｐ（ｅＶ）は電子線管２の管電圧Ｖａ（Ｖ）に一致する。
【００６７】
次に、図１、図４を用いて、ガントリ６、電子線管２の真空度について説明する。
【００６８】
ガントリ６は、図１に示すように、内部が真空となるように真空ポンプ４７により排気されている。真空ポンプ４７としては、スクロールポンプとターボ分子ポンプ等が適宜組み合わされる。ガントリ６の内部を真空雰囲気とすることにより、ターゲット３２を電子線管２の陽極から分離し、ガントリ６の内面に固定する事が可能となる。
【００６９】
以上のように、ガントリ６の内部を真空雰囲気とすることにより、ターゲット３２を前面板１１に配置することが可能となるため、焦点４０を前面板１１の外面に近接させることが可能となる。この結果、焦点４０を従来のマンモ断層撮影装置よりも被験者の胴部に近接させて撮影することが可能となる。
【００７０】
電子線管２は、図４に示すように、陽極４５、絶縁管３７、陰極４４を備えている。また、電子線管２は、陽極４５と絶縁管３７と陰極４４とに囲まれた内部空間を有し、かかる電子線管の内部空間は真空減圧されている。
【００７１】
電子線管２の内部空間の真空度は、少なくともガントリ６の内部の電子線管２の余空間の真空度よりも高い真空度となっている。ガントリ６内部の電子線管２の余空間は、１Ｅ＋１［Ｐａ］〜１Ｅ＋５［Ｐａ］の真空度が選択され、電子線管２の内部空間は、１Ｅ−６［Ｐａ］〜１Ｅ＋２［Ｐａ］の真空度が選択される。
【００７２】
電子線管２の内部空間の真空度は、ガントリ６内部の電子線管２の余空間の真空度より相対的に高真空であることが好ましく、例えば、ガントリ６内部の電子線管２の余空間、電子線管２の内部空間は、それぞれ、１Ｅ＋５［Ｐａ］、１Ｅ＋２［Ｐａ］とされる。同様にして、ガントリ６内部の電子線管２の余空間、電子線管２の内部空間は、それぞれ、１Ｅ＋１［Ｐａ］、１Ｅ−２［Ｐａ］とする形態としてもよい。
【００７３】
以上のように、電子線管２の内部空間と、ガントリ６の内部の電子線管２の余空間と、に対して真空度を割り付けた構成とすることにより、容量が大きいガントリ６に対する耐大気圧強度、気密性の要求を軽減できる。この結果、本実施形態の前面板１１の板厚Ｈ４を軽減することが可能となり、ガントリ６の内部空間と電子線管２の内部との真空度に差の無い形態に比較して、焦点４０を前面板１１の外面により一層近接させて設けることが可能となる。
【００７４】
電子線管２の内部は、電子線管２の製造工程において不図示の排気管と真空ポンプ、または、蒸発型ゲッタのフラッシングにより真空とすることが可能である。さらに、電子線管２の内部は、管内部に配置した不図示の非蒸発型ゲッタ、電子線管２の内部に連通するように配置された不図示のスパッタイオンポンプ、差動排気ポンプ等によって、管封止後の真空度が維持される。
【００７５】
次に、図６（ａ）、（ｂ）を用いて、電子線管２が備える電子通過窓４１について説明する。
【００７６】
図６（ａ）は電子を通過する電子通過膜４９からなる電子通過窓４１を備えた陽極４５が示されている。電子通過膜４９は、電子通過膜４９の周縁において陽極部材３５により支持されている。電子通過膜４９は、電子線管２の内部と外部との雰囲気を隔て、電子線管２の内部を外部より高真空とする目的において陽極４５に配置されている。電子通過膜４９を有することにより電子線管２は、電子線管２の内部において加速される電子の散乱確率を抑制し、所定の電流密度、ビーム幅を有した電子線１５を電子線管２の外部に取出すことが可能とされている。
【００７７】
電子通過膜４９は、膜厚方向に電子が通過する際の電子散乱を抑制させ、電子の通過率を確保する観点から、グラファイト、ダイヤモンド、ベリリウム、アルミニウム、チタン、シリコン、シリコンカーバイド等の軽元素からなる材料で構成される。電子通過膜４９は、電子線１５の照射に起因する電子通過膜４９の帯電の抑制の観点において、導電性を有する材料が好ましく、グラファイト、チタン、ベリリウム、アルミニウム等が適用される。電子通過膜４９は、放熱の観点からは熱伝導性の高い材料が好ましく、ダイヤモンドが適用される。
【００７８】
また、電子通過膜４９は、支持界面と支持基板自体における電子散乱、支持部基板による電子の運動エネルギーの減衰、の少なくともいずれか一方を抑制する観点からは自立膜の形態とすることが好ましい。また、電子通過膜４９は、同様にして、積層界面を有しない単層膜とすることがより一層好ましい。
【００７９】
なお、自立膜は、電子通過膜４９の表裏のいずれにおいても特定の支持部材により支持されることのない薄膜形態を意味している。展延性を有する金属は破断せずに塑性変形され、箔形態とする加工性において優れている。従って、自立膜形態の電子通過膜４９は、銅箔、チタン箔、アルミニウム箔等が採用される。
【００８０】
電子通過膜４９の厚さは、電子線１５の散乱の影響を考慮して２０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。また、電子通過膜４９の厚さは、動作時の熱変形に対して膜形態を維持する観点からは、１μｍ以上であることが好ましい。なお、図６（ａ）に示された実施形態においては、電子通過膜４９により散乱された散乱電子線のターゲット３２の方向への照射を制限するアパーチャ１８が、電子通過膜４９のターゲット３２と対向する側に設けられている。このように配置することにより、電子通過膜４９を通過した電子のターゲット３２に入射する領域を制限し、焦点４０の拡大を抑制する事が可能となる。
【００８１】
次に、図６（ｂ）を用いて、オリフィス５０からなる電子通過窓４１を備えた陽極４５について説明する。本実施形態の電子通過窓４１は、図６（ａ）に図示された実施形態の電子通過膜４９をオリフィス５０に置換したものに相当し、図６（ａ）に図示された電子通過窓４１の変形例である。
【００８２】
オリフィス５０は、陽極４５で隔てられた一対の空間の圧力差が維持されるように制限された開口径を有して、陽極部材３５に設けられた微小開口である。オリフィス５０の開口径は、圧力差を維持する観点から３ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下とすることがより一層好ましい。
【００８３】
なお、電子通過窓４１とターゲット３２との間の距離は、電子線１５のガントリ６内の雰囲気による散乱を考慮して１０ｍｍ以下とすることが好ましく、３ｍｍ以下とすることがより一層好ましい。
【００８４】
［第２の実施形態］
次に、図７、図８を用いて、本発明のマンモ断層撮影装置を用いて行う断層撮影について説明する。図７は、乳房２６に対して回転軸４の周りにおいて複数の曝射角度で撮影することによりＸ線断層像を取得するマンモ断層撮影装置１の他の構成例が示されている。図８は、マンモ断層撮影装置１の断層撮影を行う際のフローチャートを例示するものである。
【００８５】
本実施形態のターゲット３２のＸ線放出面の側には、乳房２６を介してＸ線検出器３が配置されている。
【００８６】
電子線管２とＸ線検出器３は、回転駆動部５に対して、それぞれ、電子源支持部５５、検出器支持部５６を介して機械的に接続されており、共通の回転軸４の周りを同じ方向に同期して回転するように構成されている。本実施形態においてはガントリ６内部に設けられている回転駆動部５は、ガントリ６の外部に設けられていても良い。
【００８７】
なお、電子源支持部５５、検出器支持部５６の少なくとも一方に、他方との慣性モーメントのバランスをとることを意図して、カウンターウェイトを配置しても良い。
【００８８】
乳房収納部８は、撮影時に乳房２６が回転軸４と重なるように、電子線管２とＸ線検出器３との間において、回転軸４と重なるように配置されている。
【００８９】
Ｘ線検出器３の出力にはＸ線透過像データが含まれ、信号処理部２０５、システム制御ユニット２０２、再構成部５９を経て表示パネル６０に接続されている。信号処理部２０５には、データ処理回路５７、画像処理回路５８を備えている。
【００９０】
また、システム制御ユニット２０２の出力は、駆動回路１０３、電子線管２、回転駆動部５、データ処理回路５７、画像処理回路５８に接続され、システム制御ユニット２０２には操作パネル６２の操作指令信号が入力されるように接続されている。
【００９１】
本実施形態においては、乳房２６とターゲット３２が静止し、電子線管２とＸ線検出器３とが回転する構成となっている。電子線管２とＸ線検出器３の回転は、乳房２６とターゲット３２に対して相対的に回転するように構成されていれば良い。
【００９２】
本実施形態のマンモ断層撮影装置１は、電子線管２及びＸ線検出器３は、互いに対向して配置され、回転軸４を中心として互いに同期して回転走査されるように構成されている。電子線管２は、回転駆動部５により乳房２６に対する角度が変更され、異なる電子線管２の角度毎にＸ線透過像を取得することが可能となっている。
【００９３】
次に、図７に示されたマンモ断層撮影装置１における、電子線管２の回転走査を伴う断層撮影のシーケンスについて図８を用いて説明する。
【００９４】
図８は、マンモ断層撮影装置１の撮影動作のフローチャート図である。撮影開始（ステップＳ１０１）の指令が操作パネル６２から入力されると、システム制御ユニット２０２を介して回転駆動部５に接続された電子線管２とＸ線検出器３は、所定の回転速度で回転を始める（ステップＳ１０２）。ここで、システム制御ユニット２０２は回転駆動部５から発生される図示しないエンコーダ信号を監視し、所定の回転速度及び角度に到達したかを確認する。
【００９５】
所定の回転速度及び角度に到達した時点で、システム制御ユニット２０２は、駆動回路１０５を介して電子線管２に制御信号を送りＸ線曝射を開始し（ステップＳ１０３）、Ｘ線は乳房２６に曝射される。同時に、Ｘ線検出器３による画像データの収集をデータ処理回路５７を介して行う（ステップＳ１０４）。
【００９６】
マンモ断層撮影装置１は、図７に示すように、電子線管２とＸ線検出器３と回転駆動部５とに接続され、電子線管２とＸ線検出器３と回転駆動部５とを統合して制御するシステム制御ユニット２０２を備えている。
【００９７】
システム制御ユニット２０２は、図１（ｃ）に示すように、ターゲット３２の回転軸４の周りの異なる位置に電子線を照射させ焦点４０ａ、４０ｂを順次形成するように、電子線管２と回転駆動部５とを連携して制御する機能を有している。
【００９８】
ターゲット３２の回転軸４の周りの異なる位置に順次形成された焦点４０ａ、４０ｂは、互いに、乳房２６に対する角度が異なっている。ターゲット３２は、順次形成された焦点４０ａ、４０ｂ毎に、乳房２６に対する照射角度が異なるＸ線束１７ａ、１７ｂを順次発生させ、かかるＸ線束１７ａ、１７ｂを乳房に順次照射する。
【００９９】
システム制御ユニット２０２は、さらに、順次照射されたＸ線束１７ａ、１７ｂ毎に乳房２６を透過した透過Ｘ線を順次検出するように、回転駆動部５と電子線管２の少なくとも一方と、Ｘ線検出器３と、を連携して制御する機能を有している。
【０１００】
電子線管２とＸ線検出器３とが所定の回転角度で同期回転し、所定数の画像データが収集されるまで撮像が継続される。所定角度毎に撮像された画像データの収集が完了すると、電子線管２とＸ線検出器３との同期回転を終了する（ステップＳ１０５）。
【０１０１】
次に、再構成部５９で画像データの再構成を行い、２系統の再構成画像データを構成する。ここで、再構成はＸ線検出器３の例えば高解像度である領域から出力した画像信号に基づいて第１の再構成画像データを構成し、低解像度である領域から出力した画像信号に基づいて、第２の再構成画像データを構成する（ステップＳ１０６）。
【０１０２】
次に、対応する第１の再構成画像データと第２の再構成画像データを一定の比率で合成する。具体的には、第１の再構成画像データに係数ｋ１を乗算し、第２の再構成画像データにｋ２を乗算する。そして、乗算した画像データを加算する（ステップＳ１０７）。
【０１０３】
このようにして、乳房２６の複数のＸ線透過像と角度情報とから断層画像を取得する。
【符号の説明】
【０１０４】
１  マンモ断層撮影装置
２  電子線管
３  Ｘ線検出器
４  回転軸
６  ガントリ
８  乳房収納部
１１  前面板
１５  電子線
２６  乳房
３２  ターゲット
３８  Ｘ線放出源
４０  焦点
【図１】
2015150279.tif 000004
【図２】
2015150279.tif 000005
【図３】
2015150279.tif 000006
【図４】
2015150279.tif 000007
【図５】
2015150279.tif 000008
【図６】
2015150279.tif 000009
【図７】
2015150279.tif 000010
【図８】
2015150279.tif 000011