(57)【要約】【課題】光子計数型検出器による放射Ｘ線の遮蔽を低減させること。【解決手段】実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源と、光子計数型検出器とを備える。Ｘ線源は、被検体が載置される寝台の周りを回転し、Ｘ線を放射する。光子計数型検出器は、前記Ｘ線の光子を計数し、前記Ｘ線源の回転方向に沿って複数配置される光子計数型検出器であって、前記Ｘ線源が所定距離以内に近づいた場合に、前記Ｘ線の経路に重ならない位置を中心に、長手方向が前記Ｘ線の放射方向に回転する。【選択図】図１
2017012736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体が載置される寝台の周りを回転し、Ｘ線を放射するＸ線源と、
前記Ｘ線の光子を計数し、前記Ｘ線源の回転方向に沿って複数配置される光子計数型検出器と
を備え、
前記光子計数型検出器は、前記Ｘ線源が所定距離以内に近づいた場合に、前記Ｘ線の経路に重ならない位置を中心に、長手方向が前記Ｘ線の放射方向に回転する、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記Ｘ線源の近傍に配置され、前記Ｘ線源とともに回転し、磁場を発生する磁場傾斜回路を更に備え、
前記光子計数型検出器は、前記磁場傾斜回路が所定距離以内に近づいた場合に、前記磁場によって回転する、
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記光子計数型検出器の長手方向を前記寝台の長手方向に対して略平行に支持し、前記Ｘ線源が所定距離以内に近づいた場合に、前記Ｘ線の経路に重ならない位置を中心に、長手方向が前記Ｘ線の放射方向に回転する支持部材を更に備える、
請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記Ｘ線源の近傍に配置され、前記Ｘ線源とともに回転し、磁場を発生する磁場傾斜回路を更に備え、
前記支持部材は、当該支持部材の端部に磁性体を備え、前記磁場傾斜回路が所定距離以内に近づいた場合に、当該磁性体が前記磁場によって引き寄せられることにより回転する、
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記支持部材は、前記寝台に近い側の面であって、前記磁性体を備えない側の端部において前記光子計数型検出器を支持する、
請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記磁場傾斜回路は、前記Ｘ線源の回転方向に並ぶ３つの磁石を備え、当該３つの磁石のうち中心の磁石は、両端の２つの磁石とは反対極の方向に設置される、
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記磁性体は、磁石を含む、
請求項４又は５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記Ｘ線源の近傍に配置され、前記Ｘ線源とともに回転し、磁場を発生する磁場傾斜回路を更に備え、
前記支持部材は、当該支持部材を回転可能に作動させるばね機構を備え、
前記ばね機構は、前記磁場傾斜回路が所定距離以内に存在しなくなった場合に、回転した支持部材を元の位置に戻すことで、前記光子計数型検出器の長手方向を前記寝台の長手方向に対して略平行になるまで回転させる、
請求項３〜５のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記ばね機構は、前記磁場傾斜回路による磁場が存在する場合には、前記支持部材を回転させることができ、前記磁場が存在しない場合には、前記支持部材を元の位置に戻すことができるばね定数を有する、
請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記ばね機構は、つる巻きばね又は板ばねのうち一方を備える、
請求項８又は９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどのＣＴスキャナにおけるＸ線ビームは、一般に多色である。しかし、第３世代ＣＴスキャナは、検出器のエネルギー積分特性に応じたデータに基づいて、画像を生成する。このような従来の検出器は、エネルギー積分型検出器と呼ばれ、エネルギー積分したＸ線データを収集する。一方、光子計数型検出器（Photon-Counting  Detector：ＰＣＤ）は、エネルギー積分特性ではなく、Ｘ線源のスペクトル特性を収集するように構成されている。透過したＸ線データのスペクトル特性を得るために、ＰＣＤは、Ｘ線ビームをそのエネルギー成分すなわちスペクトルのビンに分割し、各ビン中の光子の数を計数する。Ｘ線源のスペクトル特性を使用するＣＴは、しばしば、スペクトルＣＴと呼ばれる。２つ以上のエネルギーレベルで透過されたＸ線の検出を行うため、スペクトルＣＴには、一般に、当然のことながらデュアルエナジーＣＴが含まれる。
【０００３】
スペクトルＣＴにより、Ｘ線ビームの全スペクトルに含まれる付加的な臨床情報が得られるため、スペクトルＣＴは従来のＣＴよりも利点が多い。例えば、スペクトルＣＴにより、組織を識別すること、カルシウムを含む組織とヨウ素を含む組織とを識別すること、より細い血管の検出を向上させることなどが容易になる。これらの利点の中でも特に、スペクトルＣＴは、ビームハードニングアーチファクトを低減し、スキャナの種類とは無関係にＣＴ値の精度を高める。
【０００４】
従来の試みとして、スペクトルＣＴの実施において、積分型検出器が使用される。ある試みでは、ガントリが患者の周りを回転する間にデータを収集するために、互いに所定の角度でガントリに配置される、デュアル線源及びデュアル積分型検出器が用いられる。別の試みでは、ｋＶスイッチングを行うシングル線源と、ガントリが患者の周りを回転する間にデータを収集するためにガントリに配置されるシングルエナジー積分型検出器の組み合わせが用いられる。更に、別の試みでは、ガントリが患者の周りを回転する間にデータを収集するためにガントリに重ねて配置される、シングル線源とデュアルエナジー積分型検出器が用いられる。スペクトルＣＴに対するこのような試みはどれも、臨床的に有用な画像を再構成するために、ビームハードニング、時間分解能、ノイズ、不十分な検出器応答、不十分なエネルギー分離等の課題を実質的に解決することに完全には成功していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４１３７４５５号明細書
【特許文献１】特開２０１５−１０４６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、光子計数型検出器による放射Ｘ線の遮蔽を低減させることができるＸ線ＣＴ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源と、光子計数型検出器とを備える。Ｘ線源は、被検体が載置される寝台の周りを回転し、Ｘ線を放射する。光子計数型検出器は、前記Ｘ線の光子を計数し、前記Ｘ線源の回転方向に沿って複数配置される光子計数型検出器であって、前記Ｘ線源が所定距離以内に近づいた場合に、前記Ｘ線の経路に重ならない位置を中心に、長手方向が前記Ｘ線の放射方向に回転する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態に係る第３世代と第４世代とを組み合わせたＸ線ＣＴ装置の断面図である。
【図２】図２は、一実施形態に係るＣＴスキャナシステムの実施態様を示す。
【図３】図３は、一実施形態に係るＣＴスキャナシステムを示す。
【図４】図４は、一実施形態に係るＸ線源の撮像視野を示す。
【図５】図５は、一実施形態に係るＰＣＤ及びＸ線源の側面の構成図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る回転されたＰＣＤを示す構成図である。
【図７】図７は、一実施形態に係る複数のＰＣＤの広角視野を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、一実施形態に係るばね式回転機構を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、一実施形態に係るばね式回転機構を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、一実施形態に係るＸ線源及び磁場傾斜機構を組み合わせた構成図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、１個のＰＣＤ全体にわたる距離での磁場傾斜の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書における実施形態は、ＣＴスキャナの光子計数型検出器（Photon-Counting  Detector：ＰＣＤ）の磁場作動について記述する。磁場傾斜駆動機構は、ＰＣＤのインターポーザアセンブリモジュール（Interposer  Assembly  Module：ＩＡＭ）の作動とＸ線源位置とを自然に同期させる。この同期は、動作制御又は同期制御を用いることなく、かつ、回転基部と静止基部とが機械的に接触することなく行われる。
【００１０】
一実施形態では、ＣＴスキャナシステムは、ＣＴスキャナシステムのガントリ上に取り付けられ、Ｘ線を放射するように構成されるＸ線源と、少なくとも１つの磁場傾斜回路とを備える。少なくとも１つの磁場傾斜回路及びＸ線源は一緒に回転する。ＣＴスキャナシステムは、固定軌道においてガントリのＸ線源の反対側に取り付けられたＣＴ検出器を更に備える。ＣＴ検出器はＸ線を検出するように構成され、ＣＴ検出器及びＸ線源は第１の軌道経路に沿って回転するように構成される。ＣＴスキャナシステムは、第１の軌道経路内部で環状に配置される固定式ＰＣＤ装置のアレイを更に備える。磁場傾斜回路がＰＣＤ装置の所定の距離内で回転するときに放射Ｘ線の遮蔽を低減させるべく、各ＰＣＤ装置は、第１の位置から第２の位置までガントリ支持部周りを回転可能に作動するように構成される。
【００１１】
一実施形態では、ＰＣＤ装置はＰＣＤ回路と、軌道上のＸ線源の軌道経路に直接向くように構成されるＩＡＭと、ＩＡＭの一端に位置する磁性体とを備える。ＰＣＤ装置は、ＰＣＤ装置の中央部分に位置するばね機構を更に備える。ばね機構は、磁場が存在していない間は、Ｘ線源からのＸ線束に対するＰＣＤ装置の水平位置を維持するように構成され、磁場が存在している間は、Ｘ線源から放射されたＸ線束に対して平行な位置までＰＣＤ装置を回転させるように構成される。なお、Ｘ線束に対するＰＣＤ装置の水平位置とは、例えば、Ｘ線の照射経路上において、照射経路に対してＰＣＤ装置が略直交し、ＰＣＤ装置の長手方向が寝台の長手方向に略一致する位置である。
【００１２】
以下の詳細な説明を添付の図面と関連付けて参照してよりよく理解することにより、本発明及びそれらに付随する利点の多くを、容易により完全に理解できるであろう。
【００１３】
ここで図面（図面全体を通して、同じ参照番号は同一又は対応する要素を示す）を参照すると、図１は、ＣＴスキャナシステムにおいて所定の第３世代ジオメトリを有する検出器と組み合わせて所定の第４世代ジオメトリを有するＰＣＤ（Photon-Counting  Detector）を配置するための、ＣＴスキャナシステム１００の実施態様を示す図である。ＣＴスキャナシステム１００は、Ｘ線ＣＴ（Computed  Tomography）装置の一例である。図１には、例えば、一実施形態における、スキャン対象である被検体１４０と、Ｘ線源１０１と、Ｘ線検出器１０３と、複数のＰＣＤ１５０との相対関係が示されている。簡潔にするために、データを収集して処理する際、及び収集されたデータに基づいて画像を再構成する際に使用されうる他の構成要素や回路は、図１では省略されている。一般に、各ＰＣＤ１５０は、所定のエネルギービン毎に光子計数値を出力する。第４世代ジオメトリにおいて低密度に配置されるＰＣＤ１５０に加え、図１に示す実施態様は、ＣＴスキャナシステム１００において第３世代ジオメトリを有するＸ線検出器１０３等の検出器を備える。Ｘ線検出器１０３の検出素子を、ＰＣＤ１５０よりも高密度に、検出器表面に沿って配置することができる。なお、本実施形態では、ＣＴスキャナシステム１００が第３世代ジオメトリを有するＸ線検出器１０３と第４世代ジオメトリを有するＰＣＤ１５０とを備えるハイブリッド型のＸ線ＣＴ装置である場合を説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態は、第４世代ジオメトリを有するＰＣＤ１５０を備えるＸ線ＣＴ装置であれば適用可能である。つまり、ＣＴスキャナシステム１００は、必ずしもＸ線検出器１０３を備えていなくてもよい。
【００１４】
一実施態様では、ＰＣＤ１５０は、環状のような所定のジオメトリで被検体１４０の周りに低密度に設置される。例えば、ＰＣＤ１５０は、ＣＴスキャナシステム１００のガントリの所定の円形部材１１０上に固定配置される。一実施態様では、ＰＣＤ１５０は、円形部材１１０上の所定の等間隔位置に固定配置される。また、他の実施態様では、ＰＣＤ１５０は、円形部材１１０上の所定の非等間隔位置に固定配置される。円形部材１１０は、被検体１４０に対して静止したままであり、データ収集の間に回転することはない。
【００１５】
ＰＣＤ１５０が被検体１４０に対して静止している一方で、Ｘ線源１０１とＸ線検出器１０３は共に被検体１４０の周りを回転する。一実施態様では、Ｘ線源１０１は、低密度に配置されたＰＣＤ１５０の外側で被検体１４０の周りを回転しながら、被検体１４０に向かって所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を放射するように、ＣＴスキャナシステム１００のガントリの第１回転部１２０に取り付けられる。更に、Ｘ線検出器１０３が、第３世代ジオメトリを有する第２回転部１３０に取り付けられる。第２回転部１３０は、被検体１４０を挟んでＸ線源１０１の正反対の位置にＸ線検出器１０３を搭載し、ＰＣＤ１５０が所定の低密度な形で固定配置されている静止した円形部材１１０の外側を回転する。
【００１６】
一実施態様では、第１回転部１２０及び第２回転部１３０は、それぞれ、１つの構成要素として一体的に構成される。これにより、これらの回転部が被検体１４０の周りを異なる半径で回転する際にＸ線源１０１とＸ線検出器１０３との間の角度は一定（１８０度等）に保たれる。任意の実施態様では、第１回転部１２０及び第２回転部１３０は別の構成要素であるが、同期して回転することで、Ｘ線源１０１とＸ線検出器１０３は、被検体１４０を挟んで１８０度の固定された対向位置に保たれる。更に、第１回転部１２０の回転面に垂直な所定の方向に被検体１４０を移動させると、Ｘ線源１０１は被検体１４０に対して螺旋軌道を動くことができる。
【００１７】
Ｘ線源１０１とＸ線検出器１０３が被検体１４０の周りを回転する際に、ＰＣＤ１５０及びＸ線検出器１０３はそれぞれ、データ収集の間に透過Ｘ線を検出する。ＰＣＤ１５０は、被検体１４０を透過したＸ線を所定の検出器ファンビーム角度θＢで断続的に検出し、所定のエネルギービン毎に光子の数を表す計数値を個々に出力する。一方、Ｘ線検出器１０３の検出素子は、被検体１４０を透過したＸ線を連続的に検出し、Ｘ線検出器１０３が回転する際に検出信号を出力する。一実施態様では、Ｘ線検出器１０３には、検出器表面上に所定のチャネル方向及び所定のセグメント方向に、エネルギー積分型検出器が高密度に配置される。
【００１８】
一実施態様では、Ｘ線源１０１、ＰＣＤ１５０、及びＸ線検出器１０３は、半径が異なる３つの所定の円形軌道を集合的に形成する。少なくとも１つのＸ線源１０１が被検体１４０の周りを第２の円形軌道に沿って回転する一方で、ＰＣＤ１５０は、被検体１４０の周りの第１の円形軌道に沿って低密度に配置される。また、Ｘ線検出器１０３は、第３の円形軌道に沿って動く。例えば、上記の実施形態では、第２の円形軌道が最大であり、被検体１４０の周りの第１及び第３の円形軌道の外側にあることを示している。図示はしないが、他の実施形態では、被検体１４０の周りに低密度に配置されたＰＣＤ１５０の第１の円形軌道よりも、Ｘ線源１０１の第２の円形軌道のほうが小さく、内側になるように、第１及び第２の円形軌道の相対関係を変えてもよい。更に、他の実施形態では、Ｘ線源１０１も、Ｘ線検出器１０３と同じ第３の円形軌道上を動くことができる。更に、上記の他の実施形態において、低密度に配置されたＰＣＤ１５０の第１の円形軌道の外側をＸ線源１０１が動く際に後ろからＸ線を照射されるＰＣＤ１５０のそれぞれに対して、保護用背面カバーを設けてもよい。
【００１９】
例えば、他の実施形態では、ＣＴスキャナシステム１００において、所定の第３世代ジオメトリを有するＸ線検出器１０３と組み合わせて、所定の第４世代ジオメトリを有するＰＣＤ１５０を配置する。特定の実施形態において、Ｘ線源１０１は、所望により、単一のエネルギー供給源である。同様に、他の実施形態では、所定の高レベルエネルギー及び所定の低レベルエネルギーでＸ線を照射するｋＶスイッチング機能を実行するように構成又は設計されたＸ線源１０１を備えてもよい。
【００２０】
一般に、ＰＣＤ１５０は、円形部材１１０に沿って低密度に配置される。ＰＣＤ１５０は、スパースビュー（sparse  view）投影データを収集するが、収集された投影データは、少なくともスパースビュー再構成技術を用いるデュアルエナジー（Dual-Energy：ＤＥ）再構成に対しては十分である。加えて、Ｘ線検出器１０３は、画質を全体的に改善するために使用される別の投影データを収集する。Ｘ線検出器１０３が、散乱線除去グリッドを有するエネルギー積分型検出器で構成される場合、Ｘ線検出器１０３からの投影データを用いて、ＰＣＤ１５０からの投影データ上の散乱線が補正される。一実施態様では、所定の円形部材１１０及びＰＣＤ１５０の一部へのＸ線透過を考慮して、積分型検出器を任意に較正する必要がある。投影データを収集する際に、空間分解能を高める意図で線源の軌道上のサンプリングを十分に密に行ってもよい。
【００２１】
図２は、図１のＣＴスキャナシステム１００の実施態様を示す。図２に示すように、側面図で示されるＣＴスキャナシステム１００は、Ｘ線源１０１と、環状フレーム２０２と、多列又は２次元アレイタイプであるＸ線検出器１０３とを備える。Ｘ線源１０１とＸ線検出器１０３は、環状フレーム２０２上に被検体１４０を挟んで正反対の位置に搭載され、環状フレーム２０２は、回転軸ＲＡ１４５の周りを回転可能に支持される。被検体１４０が図示されたページの内外へ回転軸ＲＡ１４５に沿って動かされる一方で、回転装置２０７は、０．４秒／回転等の高速で環状フレーム２０２を回転させる。
【００２２】
ＣＴスキャナシステム１００は、更に、高電圧発生器２０９を備える。スリップリング２０８によってＸ線源１０１に印加される管電圧を高電圧発生器２０９が発生させることにより、Ｘ線源１０１はＸ線を発生させる。Ｘ線は、被検体１４０に向けて照射され、被検体１４０の断面領域が円で表される。Ｘ線検出器１０３は、被検体１４０を透過した放射Ｘ線を検出するために、被検体１４０を挟んでＸ線源１０１の反対側に配置される。Ｘ線検出器１０３は、更に、個別の検出素子又はユニットを備える。電流調整器２１３は高電圧発生器２０９と連動して動作する。
【００２３】
ＰＣＤ１５０は、図１に示した円形部材１１０のように、被検体１４０周りに固定式環状パターンで等間隔に配置される。Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０３が被検体１４０の周囲を回転すると、各ＰＣＤ１５０は各々の所定のエネルギービンに光子計数値を出力する。
【００２４】
引き続き図２を参照すると、ＣＴスキャナシステム１００は、更に、Ｘ線検出器１０３からの検出信号を処理するための他の装置を備える。データ収集回路２０４、すなわちデータ収集システム（Data  Acquisition  System：ＤＡＳ）（以下、ＤＡＳ２０４とも表記する）は、チャネル毎にＸ線検出器１０３から出力された信号を電圧信号に変換し、変換された信号を増幅し、更にデジタル信号に変換する。Ｘ線検出器１０３及びＤＡＳ２０４は、１回転あたりの所定の全投影数（Total  number  of  Projections  Per  Rotation：ＴＰＰＲ）を扱うように構成される。ＴＰＰＲの例として、９００ＴＰＰＲ、９００〜１８００ＴＰＰＲ、９００〜３６００ＴＰＰＲが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
上記のデータは、非接触データ送信器２０５を介して、ＣＴスキャナシステム１００の外にある操作卓に格納される前処理回路機構２０６に送信される。前処理回路機構２０６は、生データに対する感度補正といった特定の補正を実行するための、ハードウェアコンポーネント及びソフトウェアコンポーネントを備える。メモリ回路機構２１２は、再構成処理直前の段階で投影データとも呼ばれる、結果として得られたデータを格納するための１つ以上のメモリコンポーネント、例えば、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、又は種々のデータ記憶コンポーネントを備える。メモリ回路機構２１２は、再構成回路機構２１４、入力装置回路機構２１５、及び表示部２１６とともにデータ／制御バス２１１を介してシステム制御部２１０に接続される。再構成回路機構２１４は、回路機構に連動して動作するハードウェア及びソフトウェア処理コンポーネントを備えることができる。各ＰＣＤ１５０は、再構成回路機構２１４を介したスパースビュー再構成技術を用いる再構成のために、前処理回路機構２０６からスパースビュー投影データを収集する。
【００２６】
検出器は、ＣＴスキャナシステム１００の様々な世代において、被検体１４０に対して回転されかつ／又は固定される。上記のＣＴスキャナシステム１００は、第３世代ジオメトリ及び第４世代ジオメトリを組み合わせたシステムの一例である。第３世代ジオメトリのシステムでは、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０３は、環状フレーム２０２の正反対の位置に取り付けられ、環状フレーム２０２が回転軸ＲＡ１４５の周りを回転する際に被検体１４０の周りを回転する。第４世代ジオメトリのシステムでは、ＰＣＤ１５０は被検体１４０の周りに固定配置され、Ｘ線源１０１は被検体１４０の周りを回転する。
【００２７】
他の実施形態では、ＣＴスキャナシステム１００は環状フレーム２０２上に配置された複数の検出器を有し、環状フレーム２０２は、Ｃアーム及びスタンドに支持される。
【００２８】
図３は、Ｘ線源１０１を有する他のＣＴスキャナシステム３００を示す。ＣＴスキャナシステム３００は、円形部材１１０の周りに所定の第４世代ジオメトリで低密度に配置されたＰＣＤ１５０を備える。一実施形態では、円形部材１１０は、データ収集中は被検体１４０に対して固定された状態のまま回転しない。Ｘ線検出器１０３は、所定の第３世代ジオメトリで第１回転部１２０の円周上に配置される。Ｘ線源１０１は、Ｘ線検出器１０３と同じ第１回転部１２０の円周上を回転し、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０３は、第１回転部１２０上で互いに対向して固定されている。一般に、各ＰＣＤ１５０は、対応する所定のエネルギービンに光子計数値を出力する。各ＰＣＤ１５０は、スパースビュー再構成技術を用いる再構成のためにスパースビュー投影データを収集する。ＣＴスキャナシステム３００では、円形部材１１０は、第１回転部１２０の内側にある。
【００２９】
図４は、ＣＴスキャナシステム４００のＸ線源１０１の撮像視野を示す。Ｘ線源１０１は、第１回転部１２０において被検体１４０の周りを回転する。図４は、円形部材１１０に配置されるＰＣＤ装置４０２を更に示し、ＰＣＤ装置４０２は、所定の瞬間にＸ線源１０１の撮像視野４２５内にある。実際のＣＴスキャナシステムは、特定の撮像視野４２５内に更に多くのＰＣＤ装置４０２を有してもよい。しかし、分かりやすくするために、図４には少ない数のＰＣＤ装置４０２が示される。各ＰＣＤ装置４０２は、「Ｉ」部及び「Ｐ」部を有して示されているが、各ＰＣＤ装置４０２の「Ｉ」部はＸ線源１０１の第１回転部１２０に直接対向している。「Ｐ」とはＰＣＤを表し、「Ｉ」とはＩＡＭを表すが、これは図５を参照しながらより詳細に説明する。なお、本実施形態では、ＰＣＤ１５０とＩＡＭとを含む装置を「ＰＣＤ装置４０２」と表記するが、実施形態はこれに限定されるものではない。
【００３０】
ＰＣＤ装置４０２は、Ｘ線源１０１と被検体１４０の間にある場合、例えば、図４において１つのＰＣＤ装置４０２が被検体１４０の左側に位置する場合、「近い」撮像視野４２５内にあると考えられる。ＰＣＤ装置４０２は、Ｘ線源１０１から被検体１４０の遠い側にある場合、例えば、５つのＰＣＤ装置４０２が被検体１４０の右側に位置する場合、「遠い」撮像視野４２５内にあると考えられる。
【００３１】
図５の右側部分は、図５の左側部分のＸ線源１０１のアノード焦点５２０に対向するＰＣＤ装置４０２の側面の構成図である。ＰＣＤ装置４０２の正面は、放射Ｘ線を受信するＩＡＭ５５０を備える。ＩＡＭ５５０は、ＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）センサ等のセンサと、コリメータと、特定用途向け集積回路（Application-Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）と、ボード（支持部材）と、関連する配線とを備えることができる。ＰＣＤ５４０は、ＣＺＴセンサを更に備えることができる。図５のＩＡＭ５５０は、ＩＡＭ５５０下部にある磁石５６０等の磁性体を更に示す。ＰＣＤ装置４０２の背面は、ＰＣＤ５４０を備える。ＰＣＤ装置４０２がＸ線源１０１に近い撮像視野に入ると、磁石５６０は、Ｘ線源１０１内又はＸ線源１０１近傍の磁場傾斜機構５３０によりＸ線源１０１に向かう磁力を受ける。図４を参照すると、単一の左にあるＰＣＤ装置４０２は、Ｘ線源１０１に近い撮像視野内に位置している。
【００３２】
磁場傾斜機構５３０は、Ｘ線源１０１の管近傍の回転する第１回転部１２０に固定される。一実施形態では、磁場傾斜機構５３０は、コリメータアセンブリの外側に取り付けられる。磁場傾斜機構５３０は電磁気によって、又は永久磁石によって作動可能である。磁場は局所的で遮蔽されているため、ＣＴスキャナシステムのＸ線管又はその他の部品には影響がない。
【００３３】
図６は、回転したＰＣＤ装置４０２を示す構成図である。ＰＣＤ装置４０２は、Ｘ線源１０１に近い撮像視野６７０内で軌道を回り（側面図で示される）、Ｘ線はＸ線源１０１のアノード焦点５２０から放射される。Ｘ線源１０１内又はＸ線源１０１の近傍に位置する磁場傾斜機構５３０により発生した局所磁場により、双極子相互作用のため磁石５６０が磁場傾斜機構５３０のより強力な磁場へと引きつけられるため、ＰＣＤ装置４０２を回転させる。回転機構について図８Ａ及び図８Ｂを参照しながらより詳細に説明する。ＰＣＤ装置４０２の回転によって、Ｘ線源１０１からの放射Ｘ線が、ＰＣＤ装置４０２を通過せずにＰＣＤ装置４０２の上下を通る。言い換えると、ＰＣＤ装置４０２の長手方向がＸ線の放射方向に沿うようにＰＣＤ装置４０２が回転することにより、ＰＣＤ装置４０２による放射Ｘ線の遮蔽が低減される。Ｘ線源１０１がＰＣＤ装置４０２に対して近い撮像視野６７０を通過してその軌道を進み続けると、ＰＣＤ装置４０２は、局所磁場内にはもう入っていないため、徐々にその直立位置（図５参照）に戻る。なお、ＰＣＤ装置４０２の位置が元に戻る機構については、図８Ａ及び図８Ｂを用いて後述する。
【００３４】
このように、磁場傾斜機構５３０は、Ｘ線源１０１の近傍に配置され、Ｘ線源１０１とともに回転し、磁場を発生する。ＰＣＤ装置４０２は、磁場傾斜機構５３０が所定距離以内に近づいた場合に、磁場によって回転する。なお、磁場傾斜機構５３０は、磁場傾斜回路の一例である。
【００３５】
なお、図５及び図６は、あくまで一例に過ぎない。例えば、図５及び図６の例では、ＰＣＤ装置４０２の回転中心がアノード焦点５２０から照射されるＸ線の照射経路上にある場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。
【００３６】
また、図５において、Ｘ線源１０１は、磁場傾斜機構５３０に代えて磁場傾斜機構５３１を備えていても良い。この磁場傾斜機構５３１は、磁場傾斜機構５３０と比較して磁石５６０までの距離が近いため、ＰＣＤ装置４０２をより円滑に回転させることが期待される。
【００３７】
図７は、円形ガントリ部品に配置された複数のＰＣＤ装置４０２の広角視野を示す図である。図７では、放射Ｘ線は、ガントリに取り付けられたＸ線源１０１から、つまり紙面の上方から発され、放射Ｘ線は近い撮像視野においてＰＣＤ装置４０２に近づく。Ｘ線源１０１は紙面の右方向に回転する（図７の「回転方向」）。ＰＣＤ装置４０２はそれぞれ、各ＰＣＤ装置４０２のＩＡＭ５５０（上面）の磁石５６０等の磁性体を含む。ＰＣＤ５４０はＰＣＤ装置４０２の背面にある。図５及び図６に示される磁場傾斜機構５３０等の、Ｘ線源１０１内に配置されるか又はＸ線源１０１に取り付けられている磁場傾斜機構により、個々のＰＣＤ装置４０２は、軌道を回るにつれて、それらの関連する磁石５６０をＸ線源１０１の方に回転させる。いずれかの時点で磁場傾斜機構の影響を受けたＰＣＤ装置４０２の数は、磁気強度、Ｘ線源１０１のＰＣＤ装置４０２までの距離、ＰＣＤ装置４０２の回転抵抗、及びＸ線源の軌道速度等の因子に応じてさまざまであろう。その他の因子は本明細書に記載される実施形態により開示される。なお、ＰＣＤ装置４０２に設置される磁性体は、磁石５６０のような強磁性体に限らず、例えば、鉄板などの常磁性体であっても良い。
【００３８】
図７は、磁場傾斜機構を備えるＸ線源１０１（図示せず）の通過に応じて上方に回転された５つのＰＣＤ装置４０２を示す。しかし、上述の因子により、５つ未満又は５つを超えるＰＣＤ装置４０２を回転させることが可能であろう。加えて、回転されるＰＣＤ装置４０２群の端にあるＰＣＤ装置４０２の回転は、弱い磁気引力しか受けないため、直立になるほど回転しないことがある。局所磁場中心のＰＣＤ装置４０２は最大の磁気引力を受けるため、もっとも直立になるよう回転する傾向がある。
【００３９】
すなわち、図７には、Ｘ線源１０１の回転方向に沿って密に配置された複数のＰＣＤ装置４０２を例示する。ここで、各ＰＣＤ装置４０２は、ＰＣＤ５４０と、ＩＡＭ５５０とを備える。ここで、図７に例示の各ＩＡＭ５５０は、２本の板が突き出た形状の支持部材（ボード）を備える。この支持部材の長手方向は、被検体が載置される寝台の長手方向に沿って配置されている。また、支持部材の下面は、寝台の方に向けられている。各ＰＣＤ装置４０２は、支持部材から突き出た２本の板それぞれの下面に、２つのＰＣＤ５４０を備える。なお、各ＰＣＤ５４０は、Ｘ線源１０１から放射されるＸ線を検出するために放射Ｘ線の経路上に存在するが、ＩＡＭ５５０の大部分（例えば、ＡＳＩＣを搭載している部分）は放射Ｘ線の経路上に存在しない。
【００４０】
ここで、各ＰＣＤ装置４０２は、Ｘ線源１０１が近づくと、各ＰＣＤ装置４０２の磁石５６０がＸ線源１０１の磁場傾斜機構５３０に引き寄せられる結果、各ＰＣＤ装置４０２の長手方向がＸ線の放射方向に沿うように回転する。図７において、各ＰＣＤ装置４０２は、放射Ｘ線の経路上から外れた位置を中心として回転する。このため、回転したＰＣＤ装置４０２は、放射Ｘ線を全く遮蔽しなくなる。
【００４１】
言い換えると、支持部材は、その支持部材の端部に常磁性体を備え、磁場傾斜回路が所定距離以内に近づいた場合に、常磁性体が磁場によって引き寄せられることにより回転する。この結果、支持部材により支持されるＰＣＤも回転することとなるため、ＣＴスキャナシステム１００は、ＰＣＤによる放射Ｘ線の遮蔽を完全に排除することが可能となる。
【００４２】
なお、図７は、あくまで一例に過ぎない。例えば、図７では、１つの支持部材に対して２つのＰＣＤ５４０が搭載される場合を例示したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、任意数のＰＣＤ５４０が搭載されてよい。
【００４３】
また、上記の説明ではＰＣＤ５４０がＩＡＭ５５０により支持され、回転される場合を説明したが、ＩＡＭ５５０の全ての構成を備えていなくても良い。言い換えると、ＣＴスキャナシステム１００は、支持部材を有していればＰＣＤ５４０を支持及び回転可能であり、ＡＳＩＣ等の構成は支持部材とは別に設けられていても良い。すなわち、ＣＴスキャナシステム１００は、ＰＣＤの長手方向を寝台の長手方向に対して略平行に支持し、Ｘ線源が所定距離以内に近づいた場合に、Ｘ線の経路に重ならない位置を中心に回転する支持部材を備える。
【００４４】
図８Ａは、ばね式回転機構を示す図である。ばね式回転機構により、ＰＣＤ装置４０２の一端に位置する磁石５６０に作用する局所磁場の影響でＰＣＤ装置４０２が回転する。ＰＣＤ装置４０２は、上側にＩＡＭ５５０を備え、ＩＡＭ５５０はその一端に磁石５６０を備える。ＰＣＤ５４０はＰＣＤ装置４０２の下側に位置する。ＰＣＤ装置４０２はガントリの円形部材８１０に回転可能に取り付けられる。つる巻きばね８２０が円形部材８１０の一部に巻き付けられ、ばね直線延長部８３０はＰＣＤ装置４０２の下側に沿って磁石５６０から離れるように延在し、ばね式回転機構を形成する。図８Ａは、局所磁場が存在していない静止状態のＰＣＤ装置４０２を示す。ばね直線延長部８３０は、ＰＣＤ装置４０２に対して、ＰＣＤ装置４０２をガントリの円形部材８１０に対して水平位置に維持する力を加える。図８Ａは、局所磁場の影響のない図７に示すＰＣＤ装置４０２の周辺の図である。
【００４５】
図８Ｂは、軌道上のＸ線源（図示せず）に近い面の配向等の、局所磁場「Ｂ」の影響下にある変化した配向のＰＣＤ装置４０２を示す図である。Ｘ線束Ｘは紙面の下方向に放射されている。Ｘ線源内又はＸ線源近傍に位置する磁場傾斜機構により局所磁場Ｂが上向きになり、これによりＰＣＤ装置４０２のＩＡＭ５５０内の磁石５６０を引き付け、ＰＣＤ装置４０２を磁場傾斜機構に向かう上方に回転させる。
【００４６】
すなわち、支持部材は、その支持部材を回転可能に作動させるばね機構を備える。このばね機構は、磁場傾斜回路が所定距離以内に存在しなくなった場合に、回転した支持部材を元の位置に戻すことで、ＰＣＤの長手方向を寝台の長手方向に対して略平行になるまで回転させる。また、ばね機構は、磁場が存在する場合には、支持部材を回転させることができ、磁場が存在しない場合には、支持部材を元の位置に戻すことができるばね定数を有する。
【００４７】
一実施形態では、ＩＡＭ５５０は可撓ケーブルを介して支援エレクトロニクスと接続する。これによりＰＣＤ装置４０２は、低密度に固定されたＰＣＤ装置４０２のガントリの円形部材８１０が有する機能に影響を与えることなく作動できる。ばね式回転機構は局所磁場「Ｂ」に反応し、磁場傾斜が消え、すなわち、遠ざかると、ばね式回転機構によりＰＣＤ装置４０２をその元の位置に戻す。
【００４８】
つる巻きばね８２０及び関連するばね直線延長部８３０のばね定数は、局所磁場「Ｂ」及び対応する磁石５６０の磁気強度、Ｘ線源のＰＣＤ装置４０２までの距離、ＰＣＤ装置４０２の回転抵抗、及びＸ線源の軌道速度を含むがこれらに限定されない、ＣＴスキャナシステムの変数により計算される。ＰＣＤ装置４０２のばね式回転機構は、ＰＣＤ装置４０２の円形部材８１０の回転軸にて逆巻きばねの反跳力を利用する。ばね定数は、磁石５６０によりＰＣＤ装置４０２が開いて、Ｘ線束「Ｘ」の経路から外れるように回転可能であるように十分低いが、ＰＣＤ装置４０２が完全にその元の並びに戻るように確実に回転させることができるような十分に高いばね定数であるように設計される。ＰＣＤ装置４０２が局所磁場「Ｂ」の影響下にないときは、図８Ａに示す静止位置に戻る。
【００４９】
図８Ａ及び図８Ｂは、つる巻きばね８２０及び関連するばね直線延長部８３０を示す。しかし、板ばねも本明細書に記載される実施形態では使用可能である。円形部材８１０が局所磁場Ｂの影響下にある間はＰＣＤ装置４０２を垂直に回転させることができ、かつ円形部材８１０が局所磁場「Ｂ」の影響を受ける前後は水平の静止状態を維持できる他の構造的機構もまた本明細書に記載される実施形態では考慮される。
【００５０】
図９Ａは、Ｘ線源と磁場傾斜機構を組み合わせた一実施形態の図を示す。Ｘ線源のガントリ回転軌道により、取り付けられている磁石間に隣接した反対極によって磁場を発生させる。実施形態は、Ｘ線源に取り付けられるか、又はＸ線源の近傍であるが離れているＸ線源を有する１つの装置に組み込まれる磁場傾斜機構を備える。
【００５１】
例えば、図９Ａに示すように、Ｘ線源１０１は、磁場傾斜機構５３０として、磁石９１０と、磁石９２０と、磁石９３０とを備える。磁石９１０、磁石９２０、及び磁石９３０は、回転方向に沿って並ぶように取り付けられている。また、磁石９２０及び磁石９３０は、中心に位置する磁石９１０に対して反対極となるように取り付けられている。これにより、磁石９１０により生じる磁場は局所的に作用する。また、磁石９２０及び磁石９３０は、磁石９１０により回転したＰＣＤ装置４０２を元の位置（水平位置）に戻す作用も期待される。なお、図９Ａにおいて、アノード焦点５２０は、磁石９２０及び磁石９３０の間であって、磁石９１０に近い位置に設置されるのが好適である。
【００５２】
図９Ｂは、ＰＣＤ装置から磁場傾斜機構の距離に対する磁場傾斜の強度を示すグラフである。図９Ｂにおいて、横軸はＸ線源の回転方向に対応し、縦軸は磁束密度「Ｂ」の絶対値に対応する。ガントリの回転方向に沿ってスムーズに変化する磁場傾斜を発生させ、スムーズにＰＣＤを前後に作動させることが可能であることが望ましい。図９Ｂのグラフを参照すると、ＩＡＭがＰＣＤの側端にあるときに磁場傾斜は増大し始める。磁場傾斜は、Ｘ線源がＰＣＤの中心へと軌道上を進むにつれて増大し続け、ＰＣＤの中心にて最大強度に到達する（図９Ｂの破線の位置）。例えば、磁束密度「Ｂ」の絶対値が最大となる位置にアノード焦点５２０を設置することで、アノード焦点５２０からの放射Ｘ線の経路上にあるＰＣＤ装置を回転させることができる。磁場傾斜はＸ線源がＰＣＤの中心を離れてＰＣＤの反対側の側端へと軌道上を進むにつれて減少し始める。図９Ｂのグラフは、磁場強度とＰＣＤからの距離との大体の対応関係を示す。しかし、グラフに示した対応関係は、ＣＴスキャナシステムの変数に応じて、高さ、幅、及び最大ピーク値が基準によって変化し得る。
【００５３】
なお、図９Ａ及び図９Ｂは、あくまで一例に過ぎない。例えば、Ｘ線源１０１は、磁場傾斜機構５３０として、磁石９２０及び磁石９３０を備えていなくても良い。また、ＰＣＤ装置４０２の回転に時間を要する場合には、アノード焦点５２０がＰＣＤ装置４０２に近づく前に磁束密度「Ｂ」の絶対値が最大となるのが好適である。この場合、例えば、アノード焦点５２０は、磁石９１０と磁石９２０との間に設置されるのが好適である。
【００５４】
このように、本実施形態に係るＣＴスキャナシステムは、Ｘ線源と、ＰＣＤとを備える。Ｘ線源は、被検体が載置される寝台の周りを回転し、Ｘ線を放射する。ＰＣＤは、Ｘ線の光子を計数し、Ｘ線源の回転方向に沿って複数配置される。また、ＰＣＤは、Ｘ線源が所定距離以内に近づいた場合に、Ｘ線の経路に重ならない位置を中心に回転する。これにより、ＣＴスキャナシステムは、ＰＣＤによる放射Ｘ線の遮蔽を低減させることができる。例えば、ＣＴスキャナシステムは、ＰＣＤを放射Ｘ線の経路に重ならない方向に回転させることで、ＰＣＤによる放射Ｘ線の遮蔽を完全に排除することが可能となる。
【００５５】
本明細書に記載されているＣＴスキャナシステムは、スペクトルＣＴの物質弁別及び再構成を複雑にし得る影、散乱、又はビームスペクトルの変化等の従来のＣＴスキャナシステムの不都合を克服する。従来のシステムのＸ線源側部からのＩＡＭの影により、スキャン撮像視野（Scan  Field  Of  View：ＳＦＯＶ）の固定領域における規則的な光子不足が起こる。第３世代ジオメトリと第４世代ジオメトリにおけるＸ線記録には、ＩＡＭの密接な位置合わせも必要とする。リニアアクチュエータ及び動作制御センサによる解決は困難であり、この位置合わせでは高価である。加えて、ＩＡＭのＸ線源正面からの作動には、第３世代ジオメトリと第４世代ジオメトリとを同期するために複雑なエレクトロニクス及びスキャン制御を必要とする。
【００５６】
これらの不利点は、本明細書に記載されるＣＴスキャナシステムによって回避される。更に、回転基部と静止基部とが機械的に接触せず、摩擦、雑音、加熱、及びダストの量が最小限に抑えられる。また、近い撮像視野のＰＣＤ装置が放射Ｘ線と平行になるように回転され、Ｘ線がこれらのＰＣＤ装置を通過しないため、ＩＡＭのＣＺＴセンサの裏面遮蔽は、本明細書に記載される実施形態では必要とされない。
【００５７】
（磁場傾斜機構以外の機構）
なお、上記の実施形態では、磁場傾斜機構によってＰＣＤ装置を回転させる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＣＴスキャナシステムは、磁場傾斜機構に替わってＰＣＤ装置を回転させるためのモータを備えていても良い。この場合、例えば、ＣＴスキャナシステムは、Ｘ線源の回転位置を検知するセンサを備え、Ｘ線源の回転位置に近いＰＣＤ装置を選択的にモータによって回転させることで、上記の実施形態にて説明した効果と同様の効果を実現することができる。
【００５８】
本明細書に記載される実施形態は、位置繰返し精度を保証するＩＡＭ作動のための回転機構を提供する。記載される実施形態は更に、広角コーン構成におけるｚ軸方向に沿って存在する２つの潜在的な相対するＩＡＭについても説明する。加えて、ＩＡＭのＸ線源側からのスキャノ像の収集及び停止中の管データ収集における影がない。Ｘ線源に最も近い撮像視野におけるＩＡＭは、撮像視野から外れるように回転されるため、Ｘ線源から最も離れた撮像視野におけるＩＡＭでは影を観測しない。
【００５９】
特定の実施態様を説明したが、これらの実施態様は、単なる例示として提示したものであり、本開示の範囲を限定するものではない。本明細書で説明した新規の装置、システム、及び方法は、様々な別の態様で具体化が可能である。更には、本開示の要旨を逸脱することなく、本明細書で説明した装置、システム、及び方法の態様において様々な省略、置換、及び変更が可能である。添付の特許請求の範囲は、本開示の範囲や要旨に収まると考えられる態様又は変更を包含するものである。
【００６０】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、光子計数型検出器による放射Ｘ線の遮蔽を低減させることができる。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１００      ＣＴスキャナシステム
１０１      Ｘ線源
５４０      ＰＣＤ
【図２】
2017012736.tif 000003
【図５】
2017012736.tif 000004
【図６】
2017012736.tif 000005
【図９Ｂ】
2017012736.tif 000006
【図１】
2017012736.tif 000007
【図３】
2017012736.tif 000008
【図４】
2017012736.tif 000009
【図７】
2017012736.tif 000010
【図８Ａ】
2017012736.tif 000011
【図８Ｂ】
2017012736.tif 000012
【図９Ａ】
2017012736.tif 000013