(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−放射線源及び放射線源から照射され、検査領域若しくはテーブルトップに設置された被験者を通過後の対応したＣＴデータを合成する円錐形の放射線ビームを検出するために接続されている検出ユニットを含む走査ユニット、
−前記走査ユニットと前記検査領域若しくは被験者間に、回転軸と平行な移動及び回転軸に対する回転を含む螺旋状の相対運動を創り出すためのドライブ装置、
−前記検出ユニットによって合成された測定値による立体ＣＴ画像を再構成するための再構成ユニット、及び
−再構成に適切でない程度しか前記放射線ビームによって照射されない領域が、回転軸の方向において、前記テーブルトップの下で該テーブルトップの上よりも大きくなるような開始位置及び／又は終了位置で、前記放射線源による放射線ビームの放射を開始させ、且つ／或いは終了させるように、前記放射線源及び前記ドライブ装置を制御する制御ユニット、
を含み、
前記開始位置において、回転軸と前記放射線源とによって定義される平面は、前記放射線源を含む垂直平面に対して回転方向と反対側に角度αを為しており、
前記終了位置において、回転軸と前記放射線源とによって定義される平面は、前記放射線源を含む垂直平面に対して回転方向に角度αを為しており、角度αは回転軸に垂直な平面における放射線ビームの開口の半分の角度と一致するか、該テーブルトップの垂直位置に依存してそれよりわずかに小さい角度である、コンピューター制御された断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査領域若しくは被験者に対して円錐形の放射線ビームを照射し、螺旋形軌道に沿って移動する放射線源を含むコンピューター制御された断層撮影装置に関連している。この種類のコンピューター管理された断層撮影装置（例えば、米国特許出願番号０９／３８０９７２（ＰＨＱ９８−０２０）として知られている）において、その吸収は、ＣＴ検査の開始若しくは終点で円錐形の放射線ビームによって走査される領域での人為結果なしでは再構成することができない。なぜなら、放射線源は、限られた角度の範囲のみからこれらの領域を照らすためである。
【０００２】
【従来の技術】
（２つの相互に垂直の平面における）放射線ビームの開口角がより大きいほど、人為結果なしで再構成することができる領域と照射にさらされる領域との比率は好ましくない。それゆえ、照射のほんの一部分が、ＣＴ画像化のために使用される。医学検査の場合、不必要な高い放射は患者に負担を掛ける。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の目的は、上述の状態を改善することである。上記の目的は、−放射線源及び放射線源から照射され、検査領域若しくはテーブルトップに設置された被験者を通過後の対応したＣＴデータを合成する円錐形の放射線ビームを検出するために接続されている検出ユニットを含む走査ユニット、
−前記走査ユニットと前記検査領域若しくは被験者間に、回転軸と平行な移動及び回転軸に対する回転を含む螺旋状の相対運動を創り出すためのドライブ装置、
−前記検出ユニットによって合成された測定値による立体ＣＴ画像を再構成するための再構成ユニット、及び
−再構成に適切でない程度しか前記放射線ビームによって照射されない領域が、回転軸の方向において、前記テーブルトップの下で該テーブルトップの上よりも大きくなるような開始位置及び／又は終了位置で、前記放射線源による放射線ビームの放射を開始させ、且つ／或いは終了させるように、前記放射線源及び前記ドライブ装置を制御する制御ユニット、
を含み、
前記開始位置において、回転軸と前記放射線源とによって定義される平面は、前記放射線源を含む垂直平面に対して回転方向と反対側に角度αを為しており、
前記終了位置において、回転軸と前記放射線源とによって定義される平面は、前記放射線源を含む垂直平面に対して回転方向に角度αを為しており、角度αは回転軸に垂直な平面における放射線ビームの開口の半分の角度と一致するか、それより小さい角度である、コンピューター制御された断層撮影装置によって達成される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、完全な再構成が可能であるための検査領域の円筒形部分が、回転軸に対して垂直に延びてなく、平坦でない両側の末端面によって制限される事実に基づいている。開始位置及び／又は終了位置が適切に選択された時、再構成できる検査領域の部分が、テーブルの上にテーブルの下よりも大きく（若しくは、再構成できない部分は、テーブルの下にテーブル上よりも大きく）されることができる（回転軸の方向に測定して）。
【０００５】
領域の次元と一致して選択され得る回転軸に対して垂直に延びる層によって画像化できる領域は、テーブルより上で再構成できる。当然であるが、この場合、テーブルの下に位置する領域は、末端に位置する層においてもはや再構成することができない。しかしながら、被験者、及び分析の対象とする領域はテーブルより上に位置しているため、この制限は無関係である。
【０００６】
放射線源の適切な開始及び終了位置は、通常回転軸を含む水平な平面上に位置している。しかしながら、実際の開始及び終了位置は、測定値を得る方法及び上記測定値から立体画像が再構成される方法に依存している。
【０００７】
なぜならば、既知の方法において、完全に再構成できる領域の末端表面は平坦でないため、最適な開始位置はまた、テーブルが末端表面を突き抜ける程度に依存している。例えば、ＣＴ検査の間にテーブルが回転軸の下に位置する時、開始位置及び終了位置は、回転の方向において同じ角度で移動すべきである。請求項２は、自動的に開始位置と終了位置をテーブルの垂直位置に対して調整するのに適している説明を記載している。
【０００８】
前述のように、テーブルトップの下に位置する領域は、もはや末端に位置する層において完全に再構成できないので、その領域において人為結果が起こる。上記人為結果は、使用者に正常な画像印象が与えられている場合避けることができる。しかしながら、テーブルの下の完全に再構成できない領域は、使用者がこの領域における完全な再構成の印象を間違って与えられないように表示中に適切にマークできる（例えば、カラーで）。
【０００９】
本発明は、図を参照して下記において詳細に記載される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び２に示されたコンピューター制御された断層撮影装置は、図１の中で示される座標系のＺ方向に平行（図２の平面に対して垂直）に延在する回転軸１４に対して回転できる構台１を含む。最終的には、構台は、好ましい一定速度によって駆動されるが、モーター２によって速度調整が可能である。構台に設置された放射線源Ｓは、例えば、Ｘ線源である。このＸ線源は、放射線源Ｓからの放射から、回転軸１４に垂直な平面においてと同様にＺ軸方向にも０以外の有限の次元を有する円錐状の放射線ビームを形成する、絞り４０を使用するコリメーター器３に接続されている。
【００１１】
放射線ビームは、被験者２０を含む検査領域１３を照射し、例えば、患者を乗せるテーブル（示されていないが）のテーブルトップ２００上に患者は適切に配置している。検査領域１３は、円筒形の形状で、その直径は放射線ビーム４の開口角度（開口角度は、回転軸１４に垂直な平面の端に位置する放射線ビーム４の光線によって囲まれた角度によって理解される。）によって決定される。
【００１２】
検査領域１３を横断した後、Ｘ線ビーム４は、構台１に設置され、検出要素からなる各々の検出列を含む２次元検出ユニット１６に入射する。検出列は、回転軸１４に垂直で、いわゆる、好ましくは放射線源のまわりの円弧上で平面状に配列されている。しかしながら、異なった方法で形成される場合もあり、例えば、回転軸１４のまわりの円弧若しくは直線である。各々の検出要素は、放射線源の各位置における放射線ビーム４の光線における測定値を供給する放射線ビーム４によって照り付けられる。そのような測定値はまた、ここにおいてＣＴデータとして引用される。
【００１３】
検査領域１３、若しくはテーブルトップ２００は、モーター５によって回転軸１４と平行に移動されるか、若しくはＺ軸と平行に移動される。しかしながら、代わりに構台は反対方向に移動するであろう。これは、回転軸１４の方向における検査領域の移動中と同様に、回転軸１４を回る放射線源の回転中において、唯一、構台１と検査領域１３間の相対運動が重要であるためである。２つのモーター５及び２が同時に回転する時、放射線源Ｓ及び検出ユニット６は、検査領域１３に関連してヘリックス状の軌道を描く。しかしながら、Ｚ軸方向に移動するモーター５が静止し、モーター２が構台１を回転する時、検査領域１３に関したＸ線供給源Ｓ及び検出ユニット１６の円形の軌跡が得られる。
【００１４】
最終的に、制御ユニット７に適用されるために同時に測定されるテーブルの即時の高さであるテーブルトップ２００の高さは、モーター６によって調節することができる。制御ユニット７は、モーター２，５及び６、放射線源Ｓ、並びに検出ユニット１６からのＣＴデータの画像を処理するコンピューター１０への転送を制御する。画像を処理するコンピューター１０は、ＣＴデータからのＣＴ画像を再構成する。ＣＴ画像は、適切な量のＣＴデータを得ることができる検査領域の（立体）部分における吸収を表現する。
【００１５】
検査領域の上記部分は、図３の参照数字１３０によって示されている。回転軸１４に垂直な平面の断面は、検査領域１３の断面と対応する。再構成できる領域１３０は、両側を末端表面１３１及び１３２（後部の末端表面である１３２は、図３においては可視できない）によって区切られている。しかしながら、末端表面は、回転軸に対して垂直に延在しておらず、平坦でもない。結果として、回転軸に対して垂直な層において完全に再構成できる領域１３０の部分のみが、再合成（若しくは再構成）できるであろう。上記部分は、回転軸１４に垂直な平面１３３及び１３４によって両側が区切られている。例えば、平面１３３と末端表面１３１間に位置する部分は失われ、層の上記部分は検査領域１３の断面のほんの一部分を再合成するであろうことが分かる。
【００１６】
本発明に従って、放射線源の開始位置及び終了位置は、再構成され得ない検査領域がテーブルトップ２００内又はその下部に位置する領域となるように選択される。上記の放射線源の開始位置及び終了位置は、放射線源と検査領域間の相対運動を含み放射線ビームの照射が開始し終了する。しかしながら、分析の対象となり、被験者が位置しているテーブルトップ上の層内の領域は、完全に再構成できる。
【００１７】
上記の詳細は、回転軸１４に垂直に引き伸ばされた図の平面において開始位置（図４ａ）及び終了位置（図４ｂ）にある放射線源Ｓが示されている図４ａ及び図４ｂを参照して詳細に説明されるであろう。開始位置において、回転軸１４と放射線源Ｓによって定義される平面は、垂直に対して角度α（矢印Ｐによって与えられる回転方向と反対側）を為しており、上記角度は放射線ビームの開口の半分の角度と一致する。引用された文献によって知られている再構成方法が活用されると仮定され、上記方法は、互いと平行で、回転軸と平行な放射線ビームに対処する間に再開することを含んでいる。
【００１８】
開始位置における放射線源Ｓによって照射される放射線ビームは、図４ａに示されるファンビーム４１，４２，４３の回転軸に平行な多くのファンビームに分解されると仮定される。点線で示されるファンビーム４１及び４２は、再構成には使用されない。相対運動の方向の最も離れた前面に位置するファンビーム４３（垂直な平面内に延在している）の光線のみが再構成に使用される。
【００１９】
放射線源の更なる相対運動において、垂直平面におけるファンビームからの少なくとも１つの光線（しかしながら、ファンビーム４３の平面に相関して左に相殺される）だけが再構成に使用されるだけでなく、垂直平面に位置しないファンビームにおける光線が使用される。回転軸１４に対して角度２αを通過する放射線源の回転後、垂直平面に位置する１セットのファンビームは、検査領域１３の全幅を横切って照射されている。（ファンビームはまた、他の平面にて照射されるが、しかしながら、垂直平面に位置するファンビームは、検査領域の全幅を横切って横断する最初のものである。）
前端（移動の方向で見た）における垂直なファンビームは、ヘリックスのセグメント上のそれぞれの放射線源位置から発散して、検査領域の反対側に存在するヘリックスのセグメント上に入射する光線からなる。そのような光線が、一方の端で再構成できる量を限定する末端表面１３１を定義する。比較的垂直なそのような光線によって囲まれた角度は、位置に依存するが、しかしながら、光線の終点は、開始点に関する相対運動の方向において相殺する。結果として、図５に示される末端表面１３１の形状が得られ、この場合の領域の上部１３０は、下部を越えて突き出る。
【００２０】
図４ｂは、放射線源Ｓ及び回転軸によって定義される平面が垂直に対して回転方向に角度αを為している終了位置の状態を例証している。この位置で合成された光線のうちの唯一１つが、再度要求され、その光線は、垂直な平面に横たわるファンビーム４４に位置する。他のファンビーム４５及び４６からの光線、若しくは関連したＣＴデータは、もはや再構成に必要でない。それゆえ、領域１３０の反対側で終了する末端表面１３２はまた、垂直な平面内に延在する光線によって形成される。末端表面の上部はまた、さらに下部の外へ突き出る。
【００２１】
テーブルトップ２００内若しくはその下部に位置する検査領域の一部分の完全な再構成が放棄された場合、２つの区切る平面である１３３及び１３４は、図３と図５の比較に表されるように、さらに外へと移動する。しかしながら、たとえ、その使用が垂直な層に限られていないとしても、より好ましい環境は図５において得られる。なぜなら、再構成できる検査領域の一部分は、テーブルトップの下部よりも上部の方が大きいからである。
【００２２】
使用者にさらに再構成することができない部分のための正常な印象を与えるために、領域１３０のさらに内部に位置する層における吸収分布が基本として使用されるであろう。しかしながら、再構成できないテーブルトップ内若しくはその下部の領域は、色分けした画像でマークする事が可能であろう。
【００２３】
なぜなら、末端表面が平坦ではなく、図４ａ及び図４ｂで例証された開始位置は、テーブルトップ２００のかなり特異的な高さ、いわゆる、テーブルトップ２００の上面が回転軸１４と完全に一致した時に対してのみ最適である。テーブルトップの高低を調整する時、最適な位置は単にほぼ得られるのみである。
【００２４】
図６ａ及び６ｂは、再構成できる量の始めと終わりの末端表面１３１及び１３２（両面において、図の方向は同じである）の平面図である。矢印Ｐは、放射線源の回転方向を表している。末端表面１３１において、同じＺ座標を有する末端表面上の点をつなげて表示された線Ｚ１、Ｚ２、乃至Ｚ５乃至Ｚ７及びＺ８がある。線Ｚ５は、回転軸１４によって貫かれている。それは正確に直線で水平である。例えば、線Ｚ１及びＺ２は、右肩下がりである一方、線Ｚ７及びＺ８は、右肩上がりである。それらの線は、単に直線である。
【００２５】
テーブルトップの上面が、それらの線のうちの一つと完全に一致する時、最適な状態が得られる。それゆえ、テーブルトップが回転軸の下に位置する時、テーブルトップがわずかに傾くべき（不可能である）か、若しくは末端表面が図６に示される位置から開始する矢印Ｐの方向にわずかに回転すべきである。末端表面１３１は、垂直なファンビームからの光線によってもはや定義されず、例えば、等高線Ｚ２を水平に延長するための比較的垂直な小さな角度を囲む相互に平行なファンビームの光線によって定義されることを意味する。開始位置は、図４ａにて示されるように位置せず、垂直に対してαよりも小さい角度を為すことを意味する。
【００２６】
図６ｂは、対応する線Ｚ１´、Ｚ２´、乃至、Ｚ５´、乃至、Ｚ７´及びＺ８´を示す。それらの線は、末端表面１３１のＺ１乃至Ｚ８に相関した鏡に映した対称画像で、回転軸よりも下に位置する線は右に上がり、回転軸よりも上に位置する線は右に下がる。結果として、末端表面１３２は、テーブルトップが回転軸の下に位置する時、矢印Ｐの方向に逆らって回転すべきである。これは、終了位置が、回転方向とは反対方向にわずかに移動し、それは、開始位置が回転方向に移動すべき同じ範囲であることを意味する。結果として、終了位置は、図４ｂに示されるように位置せず、垂直に対してαよりも小さい角度を為す。
【００２７】
テーブルトップ２００の瞬間の高さに対する開始位置及び／若しくは終了位置の自動調整を達成するためには、モーター６（図１参照）によるトップ２００の移動量は、適切な高さに依存した最適な開始及び終了位置を決定する制御ユニット７で適用される。
【００２８】
テーブルトップ２００は、Ｚ方向に、角度αの値に比例して移動される。しかしながら、使用者がＺ方向への移動を事前に選択する時、最適な開始位置から開始した放射線源は、通常、最適な終了位置では終了せず、他の位置にて終了する。この場合、空間における所望の位置は、開始表面１３１にのみ得られ、終了表面１３２では得られない（この場合、開始位置は、終点において最適な終了位置がＺ方向において所望の移動を正確に得られるように選択される）。再構成領域３０の最適な位置は、開始時のみか、若しくは回転の終点において位置する。これを避けるために、Ｚ方向の移動はまた、唯一回転数が事前に選択されるように選択される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明と一致したコンピューター制御された断層撮影装置の遠近図を示す。
【図２】  図２は、コンピューター制御された断層撮影装置の断面図を示す。
【図３】  図３は、本発明を使用せずに再構成できる検査領域の一部を示す。
【図４ａ】  図４ａは、放射線源の開始位置を示す。
【図４ｂ】  図４ｂは、放射線源の終了位置を示す。
【図５】  図５は、本発明と一致して再構成できる検査領域の一部を示す。
【図６ａ】  図６ａは、再構成できる領域の末端表面を示す。
【図６ｂ】  図６ｂは、再構成できる領域の末端表面を示す。
【符号の説明】
１４    回転軸
１３０    検査領域
１３１    末端表面
１３３    区切る平面
１３４    区切る平面
２００    テーブルトップ
【図１】
0004149157.tif 000002
【図２】
0004149157.tif 000003
【図３】
0004149157.tif 000004
【図４ａ】
0004149157.tif 000005
【図４ｂ】
0004149157.tif 000006
【図５】
0004149157.tif 000007
【図６ａ】
0004149157.tif 000008
【図６ｂ】
0004149157.tif 000009