(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーン状放射線ビームを被検体に照射する放射線照射手段と、２次元に広がる放射線検出面を有する放射線検出手段とが、被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへは被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するよう構成されているとともに、コーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段からＣＴ像再構成用の放射線検出信号が出力されるよう構成されたコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、
被検体の体軸方向に往復移動可能なようにして配設された放射線ビーム整形用のリーフ片と、
放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進の開始の際は放射線ビームが、後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから欠如した後側半角分が拡がって全角コーンビームへと変化するとともに、相対的な直進の終了の際は放射線ビームが全角コーンビームから拡がっている前側半角分が縮まって前側半角分を欠如した後側半角コーンビームへと変化するよう、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との相対的な直進と連動して放射線ビーム整形用のリーフ片の位置を制御するリーフ片位置制御手段とを備えていることを特徴とするコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、放射線ビーム整形用のリーフ片として、被検体の体軸方向に向かい合った一対のリーフ片が独立して移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させるとともに前側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の前側外縁に対応する位置に留め置く一方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるとともに、後側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置くようリーフ片の位置制御を行う構成となっているコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、放射線ビーム整形用のリーフ片として、配設位置に対応する全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて被検体の体軸方向に向かい合う一対のリーフ片が一体的に移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させる一方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるようリーフ片位置の制御を行う構成となっているコーンビーム型放射線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コーン状放射線ビームが被検体に照射されるとともに、被検体を通り抜けた透過Ｘ線が２次元に広がる放射線検出面によって検出されるよう構成された医療用あるいは産業用のコーンビーム型放射線ＣＴ装置に係り、特に、被検体の非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射を抑制するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線ＣＴ装置と言えば、扇状Ｘ線ビーム（ファンビーム）と１次元Ｘ線検出器を用いた装置が汎用的に用いられているが、最近、図１０に示すように、扇状Ｘ線ビームの代わりコーン状Ｘ線ビームＸＢを用いるとともに、１次元Ｘ線検出器の代わりにイメージインテンシファイアなどの２次元に広がるＸ線検出面ＸＤａを有するＸ線検出器ＸＤを用いたコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置が使われ出している。
【０００３】
従来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管５１から出るＸ線ビームがコーン状に整形された状態で被検体Ｍに照射されるとともに、被検体Ｍを透過したコーン状Ｘ線ビームＸＢはＸ線検出器ＸＤの２次元のＸ線検出面ＸＤａに投影されてＸ線検出が行われる構成になっているのに加えて、Ｘ線管５１とＸ線検出器ＸＤが被検体Ｍを挟んで被検体Ｍの体軸回りに回転すると同時に、被検体Ｍを載置した天板５２が左側へ移動してＸ線管５１とＸ線検出器ＸＤが被検体Ｍの体軸Ｚの方向に相対的に直進する構成となっている。
【０００４】
つまり、従来の装置の場合、全体として見れば、図１０に曲線ｍで示すように、Ｘ線管５１とＸ線検出器ＸＤが被検体Ｍの体軸Ｚの方向へ向けて被検体Ｍの体軸回りを相対的に螺旋状に前進しながら撮影対象領域Ｍａに対するＸ線の照射・検出が行われてＸ線断層撮影が進行するのである。また、従来の装置では、Ｘ線検出器ＸＤから出力されるＸ線検出信号に基づき、Ｘ線検出器ＸＤの後段で撮影対象領域Ｍａについて画像再構成が行われて、最終的に必要なＣＴ像（断層像）が得られる。
【０００５】
このコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置では、図１１に示すように、扇状Ｘ線ビームよりも遙に幅のあるコーン状Ｘ線ビームＸＢを用いるとともに、１次元Ｘ線検出器よりも遙に広い２次元のＸ線検出面ＸＤａを持つＸ線検出器ＸＤを用いるので、１回の回転で多量のＸ線検出信号が得られるようになり、撮影効率の向上が見込める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、被検体Ｍの非撮影対象領域Ｍｂに対して不必要なＸ線が曝射されるという問題がある。
従来のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の場合、Ｘ線管５１およびＸ線検出器ＸＤと被検体Ｍとの間の相対的な直進の開始の際は、図１２に示すように、コーン状Ｘ線ビームＸＢの後側半角コーンビームＸＢａが被検体Ｍの非撮影対象領域Ｍｂに不必要に当たるだけでなく、Ｘ線管５１およびＸ線検出器ＸＤと被検体Ｍとの間の相対的な直進の終了の際も、図１３に示すように、コーン状Ｘ線ビームＸＢの前側半角コーンビームＸＢｂが被検体Ｍの非撮影対象領域Ｍｂに不必要に当たる。
【０００７】
すなわち、コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置では、画像再構成のための信号処理を行う際に被検体Ｍの体軸Ｚに対して垂直方向に照射されるＸ線に対応するＸ線検出信号を基準にして処理が進められる。そうしないと、最終的なＣＴ像が不鮮明になるからである。したがって、図１２および図１３に示すように、コーン状Ｘ線ビームＸＢの照射中心が被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの各端面に達する位置まで、Ｘ線管５１およびＸ線検出器ＸＤと被検体Ｍとの間の相対的な直進を行って、被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの各端面に被検体Ｍの体軸Ｚに対して垂直方向からＸ線を照射して処理に必要なＸ線検出信号を得ることになる。
しかし、撮影対象領域Ｍａの各端面の撮影の際、コーン状Ｘ線ビームＸＢの各半角コーンビームＸＢａ，ＸＢｂの部分が非撮影対象領域Ｍｂにまで入り込んで非撮影対象領域Ｍｂに不必要なＸ線を照射してしまう。不必要なＸ線曝射は極力避けなければならないことは言うまでもない。
【０００８】
この発明は、上記の事情に鑑み、コーン状放射線ビーム方式の断層撮影において被検体の非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射を抑制することのできるコーンビーム型放射線ＣＴ装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明に係るコーンビーム型放射線ＣＴ装置は、コーン状放射線ビームを被検体に照射する放射線照射手段と、２次元に広がる放射線検出面を有する放射線検出手段とが、被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへは被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するよう構成されているとともに、コーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段からＣＴ像再構成用の放射線検出信号が出力されるよう構成されたコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、被検体の体軸方向に往復移動可能なようにして配設された放射線ビーム整形用のリーフ片と、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進の開始の際は放射線ビームが、後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから欠如した後側半角分が拡がって全角コーンビームへと変化するとともに、相対的な直進の終了の際は放射線ビームが全角コーンビームから拡がっている前側半角分が縮まって前側半角分を欠如した後側半角コーンビームへと変化するよう、放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との相対的な直進と連動して放射線ビーム整形用のリーフ片の位置を制御するリーフ片位置制御手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のコーンビーム型放射線ＣＴ装置において、放射線ビーム整形用のリーフ片として、被検体の体軸方向に向かい合った一対のリーフ片が独立して移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させるとともに前側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の前側外縁に対応する位置に留め置く一方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるとともに、後側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置くようリーフ片の位置制御を行う構成となっている。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のコーンビーム型放射線ＣＴにおいて、放射線ビーム整形用のリーフ片として、配設位置に対応する全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて被検体の体軸方向に向かい合う一対のリーフ片が一体的に移動可能に配設されていて、リーフ片位置制御手段が、相対的な直進の開始の際は後側のリーフ片の先端を放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させる一方、相対的な直進の終了の際は、前側のリーフ片の先端を全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させるようリーフ片位置の制御を行う構成となっている。
【００１２】
〔作用〕
次に、この発明に係るコーンビーム型放射線ＣＴ装置により断層撮影（ＣＴ撮影）を行う際の作用を説明する。
請求項１のコーンビーム型放射線ＣＴ装置による断層撮影では、放射線照射手段と放射線検出手段とが被検体を挟んで被検体の体軸回りの向きへ被検体に対し相対的に回転し、被検体の体軸方向へは被検体に対し相対的に直進するとともに、放射線照射手段による被検体へのコーン状放射線ビームの照射に伴って放射線検出手段における２次元に広がる放射線検出面に被検体のＸ線透過像が投影されてＣＴ像再構成用の放射線検出信号が出力される。
【００１３】
そして、請求項１のコーンビーム型放射線ＣＴ装置の場合、リーフ片位置制御手段により、被検体の体軸方向に往復移動可能に配設された放射線ビーム整形用のリーフ片の位置が放射線照射手段および放射線検出手段と被検体との間の相対的な直進と連動して制御され、相対的な直進の開始の際（つまり撮影開始の際）は、放射線ビームが後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから全角コーンビームへと変化するとともに、相対的な直進の終了の際（つまり撮影終了の際）は、放射線ビームが全角コーンビームから前側半角分を欠如した後側半角コーンビームへと変化する。
【００１４】
すなわち、この発明の装置の場合、相対的な直進の開始の際、放射線ビームが前側半角コーンビームから全角コーンビームへと変化する間は、放射線ビームの後側半角分の未拡張分だけ被検体の非撮影領域に当たる放射線ビームが従来に比べて制限されるとともに、相対的な直進の開始の際も、放射線ビームが全角コーンビームから後側半角コーンビームへと変化する間は、放射線ビームの前側半角分の既縮小分だけ被検体の非撮影領域に当たる放射線ビームが従来に比べて制限される。そして、このように非撮影領域に当たる放射線ビームが制限される分に応じて非撮影対象領域への放射線曝射量が抑えられる。
【００１５】
また、請求項２のコーンビーム型放射線ＣＴ装置では、リーフ片位置制御手段によって、相対的な直進の開始の際は、独立移動可能な一対の放射線ビーム整形用のリーフ片のうち後側のリーフ片の先端が放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させられるとともに、前側のリーフ片の先端が全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置かれることにより、放射線ビームが後側半角分を欠如した前側半角コーンビームから全角コーンビームへと徐々に変化する一方、相対的な直進の終了の際は、一対の放射線ビーム整形用のリーフ片のうち前側のリーフ片の先端が全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させられるとともに、後側のリーフ片の先端は全角コーンビーム時の後側外縁に対応する位置に留め置かれることにより、放射線ビームが全角コーンビームから後側半角コーンビームへと徐々に変化する。
つまり、請求項２のコーンビーム型放射線ＣＴ装置の場合、前後両側のリーフ片が独立して移動しながら、コーン状放射線ビームの被検体の体軸方向については、前側半角分および後側半角分のビーム整形のみならず全角コーンビームのためのビーム整形も全て行うのである。
【００１６】
また、請求項３のコーンビーム型放射線ＣＴ装置では、リーフ片位置制御手段によって、相対的な直進の開始の際は、一体的に移動する一対の放射線ビーム整形用のリーフ片のうち後側のリーフ片の先端が放射線照射手段の照射中心位置から全角コーンビームの後側外縁に対応する位置へ徐々に移動させられることにより、欠如した後側半角分が徐々に拡がって（形成されて）ゆき全角コーンビームとなる一方、相対的な直進の開始の際は、一対のリーフ片のうち前側のリーフ片の先端が全角コーンビームの前側外縁に対応する位置から放射線照射手段の照射中心位置へ徐々に移動させられることにより、拡がっている前側半角分が徐々に縮まって（欠けて）ゆき後側半角コーンビームとなる。
つまり、請求項３のコーンビーム型放射線ＣＴ装置の場合、前後両側のリーフ片が一体的に移動しながら、コーン状放射線ビームの被検体の体軸方向についての前側半角分および後側半角分のビーム整形を行うのである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。図１は実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示す実施例のＸ線ＣＴ装置は、被検体Ｍにコーン状Ｘ線ビームを照射するＸ線照射部１と、２次元に広がるＸ線検出面２ａを有するＸ線検出器２と、被検体Ｍを載置したままで被検体Ｍの体軸Ｚの方向へ往復移動可能な天板３とを備えていて、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍを挟んで被検体Ｍの体軸Ｚ回りの向きに回転するとともに、被検体Ｍの体軸Ｚの方向に相対的に直進するよう構成されているのに加え、コーン状Ｘ線ビームの照射に伴ってＸ線検出器２から出力されるＸ線検出信号に基づきＸ線ＣＴ像（Ｘ線断層像）用の画像再構成が行われる構成となっている。以下、実施例のＸ線ＣＴ装置の各部の構成をより具体的に説明する。
【００１９】
Ｘ線照射部１は、図２に示すように、Ｘ線ビームを放射するＸ線管４と、Ｘ線管４の前方に配置されたＸ線ビーム整形用のコリメータ５とを備えている。
Ｘ線検出器２はイメージインテンシファイア（Ｉ・Ｉ管）２ＡとＩ・Ｉ管２Ａの後部に付設されたＴＶカメラ２Ｂを備え、コーン状Ｘ線ビームの照射により生じた被検体の透過Ｘ線像がＩ・Ｉ管２Ａに投影されて検出されるとともに、ＴＶカメラ２Ｂから映像信号が出力される通常の構成の検出器である。
【００２０】
そして、実施例装置の場合、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２は、図１に示すように、モータ６の回転力がプーリ７およびベルト８を介して伝達されるのに伴って回転する回転リング９に固定されていて、回転駆動部１０のコントロールによるモータ６の回転により回転リング９が連動して矢印ＲＡ，ＲＢの示す方向に回転するのに従って、Ｘ線照射部１とＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚの周りを対向配置状態を保ったまま回転するよう構成されている。
さらに、Ｘ線照射部１に関しては、高電圧発生器１２などを含む照射制御部１１のコントロールにより、管電圧・管電流等の設定照射条件に従ってコーン状Ｘ線ビームを照射する構成にもなっている。
【００２１】
また、被検体載置用の天板３に関しては、撮影中、天板駆動部１３のコントロールにより、被検体Ｍを乗せたままで被検体Ｍの体軸Ｚの方向に天板３が正逆のいずれの方向にも直進するよう構成されている。
したがって、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の回転と天板３の直進との組み合わせにより、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２は、Ｘ線断層撮影の実行中、被検体Ｍの体軸Ｚの方向へ向けて被検体Ｍの体軸回りを相対的に螺旋状に前進しながらＸ線の照射・検出を行う（螺旋スキャンを行う）ことにより撮影が進行することになる。普通、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が１回転する間の螺旋状の前進ピッチは、特定の寸法に限られるものではないが、例えばＸ線検出面２ａの体軸Ｚの方向の寸法の半分程度である。
【００２２】
その他、ガントリＧの開口側縁には、被検体Ｍの位置決めなどに使われる投光器１４およびハンドスイッチ１５も設けられている。
なお、回転駆動部１０によるＸ線照射部１およびＸ線検出器２の回転コントロールや、照射制御部１１によるＸ線ビームの照射コントロール、或いは、天板駆動部１３による天板３の移動コントロールなどは、操作卓１６からの入力操作等や撮影進行状況に応じて撮影制御部１７から適時に送出される指令信号に従って行われる構成となっている。
【００２３】
さらに実施例のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ビームの照射に伴ってＸ線検出器２から出力される映像信号を適当な段階でＡＤ変換したＸ線検出信号（Ｘ線画像信号）を記憶する検出信号メモリ１８と、検出信号メモリ１８に記憶されるＸ線検出信号に基づき３次元画像再構成処理を行う画像再構成部１９と、３次元画像再構成結果に従って得られたＸ線ＣＴ像を一時的に記憶するＣＴ像メモリ２０を備えている他、ＣＴ像メモリ２０に記憶されたＸ線ＣＴ像を画面表示する表示モニタ２１やフィルムに焼き付けて画像写真として出力する画像焼付け器（レーザ式イメージャー）２２なども備えている。
【００２４】
続いて、実施例のＸ線ＣＴ装置を特徴づけているＸ線ビームを整形する機能を持つコリメータ５まわりの構成について詳しく説明する。
コリメータ５は円環形状のガントリＧの内部に配設されており、図２に示すように、被検体Ｍの体軸Ｚの方向に向かい合うとともに体軸Ｚの方向に独立して往復移動可能な一対のリーフ片５Ａ，５Ｂを有する。リーフ片５Ａ，５Ｂが円筒曲面形状であるのは、ガントリＧの内に無理なく納まるようにするためである。これら両リーフ片５Ａ，５Ｂは先端縁両側に体軸Ｚの方向へ伸びる突出ピース５ａ，５ｂがそれぞれ付設されている一方、後端側にはモータ５Ｃ，５Ｄで回転するピニオン５Ｅ，５Ｆによって体軸Ｚの方向に往復移動させられるラック５Ｇ，５Ｈの先端が取り付けられていて、各モータ５Ｃ，５Ｄの回転によりラック５Ｇ，５Ｈが移動するのに伴ってリーフ片５Ａ，５Ｂの位置が独立して変化する構成となっている。
【００２５】
一方、両リーフ片５Ａ，５Ｂの間には四角形の開口が形成される。この四角形の開口の大きさ・形は両リーフ片５Ａ，５Ｂの位置に従って変わる。他方、リーフ片５Ａ，５Ｂは突出ピース５ａ，５ｂも含めてＸ線遮蔽材料で形成されていて、Ｘ線管４から放射されたＸ線ビームは両リーフ片５Ａ，５Ｂの間に生じる四角形の開口を通過できるだけであるので、両リーフ片５Ａ，５Ｂの位置を制御して四角形の開口を必要なコーン状Ｘ線ビームの断面形状に対応した大きさと形に変化させることにより、Ｘ線ビームを後側半角分が欠如した前側半角コーンビームＣＢａや前側半角分が欠如した後側半角コーンビームＣＢｂまたは未欠如の全角コーンビームＣＢなどに整形する構成になっている。
【００２６】
したがって、各リーフ片５Ａ，５Ｂはコーン状Ｘ線ビームの体軸Ｚの方向の形を規定し、各突出ピース５ａ，５ｂがコーン状Ｘ線ビームの体軸Ｚの方向と直角の方向の形を規定することになる。このように、実施例装置の場合、前側半角分および後側半角分のビーム整形のみならず全角コーンビームのためのビーム整形も全て行えるので、全角コーンビームのためのビーム整形を行うためのリーフ片を別途に設ける必要がない。
なお、図２はリーフ片５Ａ，５ＢがＸ線ビームを前側半角分が欠如した後側半角コーンビームＣＢｂに整形した時の状態を示している。
【００２７】
また、コリメータ５の場合、各リーフ片５Ａ，５Ｂの位置の制御は、撮影制御部１７から適時に送出される指令信号に従ってリーフ位置制御部２３が行うよう構成れている。以下、Ｘ線断層撮影の進行に伴ってリーフ位置制御部２３により行われるリーフ片５Ａ，５Ｂの位置制御を、図３ないし図５を参照しながら具体的に説明する。なお、図３および図４においては、撮影の際には被検体Ｍが体軸Ｚの方向とは逆に右から左へ直進してゆくので、撮影対象領域Ｍａに対するＸ線ビームの走査（スキャン）は左から右へ進むことから、以下の説明ではＸ線ビームにとっては左側が後側となり、右側が前側となる。
【００２８】
先ず被検体Ｍの直進の開始の際は、図３（ａ）に示すように、後側のリーフ片５Ａの先端がＸ線照射部１の照射中心ＣＮの位置まで進出させられるとともに、前側のリーフ片５Ｂの先端が前側半角分を全く遮蔽しない位置まで後退させられていて、コーン状Ｘ線ビームは、後側半角分が全て遮蔽されて欠如した前側半角コーンビームＣＢａに整形されている。
続いて、図３（ｂ）に示すように、被検体Ｍが右に直進するのと連動して、コーン状Ｘ線ビームの後側外縁が撮影対象領域Ｍａの先端上縁に常に一致するようにして、後側のリーフ片５Ａの先端だけが徐々に後退させられるので、欠如した後側半角分が拡がってゆく。やがて後側半角分が拡がり切って無欠如の完全な全角コーンビームＣＢに整形されると、後側のリーフ片５Ａは停止する。その間、前側のリーフ片５Ｂは停止したままである。したがって、Ｘ線ビームが前側半角コーンビームＣＢａから全角コーンビームＣＢへと変化する間は、Ｘ線ビームの後側半角分の未拡張分だけ被検体Ｍの非撮影領域Ｍｂに当たるＸ線ビームが従来に比べて制限されるので、Ｘ線ビームが制限された分に応じて非撮影対象領域ＭｂへのＸ線曝射量が従来よりも減少する。
【００２９】
そして、全角コーンビームＣＢの状態で撮影が進み、被検体Ｍの直進の終了の際は、図４（ａ）に示すように、コーン状Ｘ線ビームの前側外縁が撮影対象領域Ｍａの後端上縁に達した後は、図４（ｂ）に示すように、被検体Ｍが右に直進するのと連動して、コーン状Ｘ線ビームの前側外縁が撮影対象領域Ｍａの後端上縁に常に一致するようにして、前側のリーフ片５Ｂの先端だけが徐々に進出させられるので、拡がっている前側半角分が縮まってゆく。
そして、前側のリーフ片５Ｂの先端がＸ線照射部１の照射中心ＣＮの位置まで進出すると、コーン状Ｘ線ビームは前側半角分を欠如した後側半角コーンビームＣＢｂへ変化すると同時に撮影は終了することとなる。その間、後側のリーフ片５Ａは停止したままである。したがって、Ｘ線ビームが全角コーンビームＣＢから後側半角コーンビームＣＢｂへと変化する間は、Ｘ線ビームの前側半角分の縮小分だけ被検体Ｍの非撮影領域Ｍｂに当たるＸ線ビームが従来に比べて制限されるので、やはりＸ線ビームが制限された分に応じて非撮影対象領域ＭｂへのＸ線曝射量が従来よりも減少する。
【００３０】
なお、各リーフ片５Ａ，５Ｂの移動速度は、コリメータ５の設置位置に応じて被検体Ｍの移動速度よりも遅くするのが好ましい。仮に、各リーフ片５Ａ，５Ｂの移動速度を被検体Ｍの移動速度と同じにすると、Ｘ線の一部が非撮影対象領域Ｍｂにも及んで好ましくない。すなわち、図３（ｂ）に示すように、Ｘ線管４からコリメータ５までの距離をｒ1 、Ｘ線管４から被検体Ｍまでの距離をｒ2 、被検体Ｍの単位時間あたりの移動距離をｄ1 、リーフ５Ａの単位時間あたりの移動距離をｄ2 とすると、幾何学的にｄ1 ：ｄ2 ＝ｒ1 ：ｒ2 の関係が成立する。したがって、リーフ５Ａの移動距離ｄ2 は次式で表される。
ｄ2 ＝ｄ1 （ｒ2 ／ｒ1 ）
同様に、被検体Ｍの移動速度をｖ1 、リーフ５Ａの移動速度をｖ2 とすると、次の関係が成立する。
ｖ2 ＝ｖ1 （ｒ2 ／ｒ1 ）
つまり、各リーフ片５Ａ，５Ｂの速度ｖ2 は、被検体Ｍの移動速度ｖ1 に対して、ｒ2 ／ｒ1 に設定しておくのが好ましい。
【００３１】
なお、上に説明したリーフ位置制御部２３によるリーフ片の位置制御は撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置と連動して行う必要があるが、リーフ位置制御部２３の場合、撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置は天板３の位置に対応しているので、撮影対象領域Ｍａの先端・後端に相当する位置と天板３の位置の対応関係を予め求出して撮影制御部１７に保持するとともに、撮影制御部１７によって、天板３の現在位置と撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置の関係を監視しながら必要な指令信号をリーフ位置制御部２３へ送出するよう構成されている。
【００３２】
また、撮影対象領域Ｍａの先端・後端に相当する位置と天板３の位置の対応関係を求出して保持させる構成としては、例えば、次のようなものが用いられる。すなわち、被検体Ｍを天板３に載せてから天板３を移動させて被検体ＭをガントリＧに進ませ、被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの先端・後端とする各位置へ順に投光器１４の光を当てるとともにハンドスイッチ１５を押すことにより、ハンドスイッチ１５が押された時の天板３の角位置を撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置として投撮影制御部１７にそれぞれ取り込んで保持する構成を用いることができる。
【００３３】
続いて、以上に述べた構成を有する実施例のＸ線ＣＴ装置によるＸ線断層撮影の進行プロセスを、図面を参照しながら説明する。図５は実施例装置によるＸ線断層撮影の進行状況を示す模式図、図６は実施例装置によるＸ線断層撮影の進行状況を示すフローチャートである。
〔ステップＳ１〕被検体Ｍを天板３に載せた後、天板３を移動させて被検体ＭをガントリＧの方へ進ませ、投光器１４およびハンドスイッチ１５を用いて被検体Ｍの撮影対象領域Ｍａの先端・後端の各位置を天板３の位置と対応付けて撮影制御部１７へ取り込む。
【００３４】
〔ステップＳ２〕Ｘ線照射部１の照射中心へ後側のリーフ片５Ａの先端および撮影対象領域Ｍａの先端が来るようにリーフ片５Ａと天板３を調整（撮影初期位置にセット）しておいてから、操作卓１６の入力操作によりＸ線断層撮影を始める。
【００３５】
〔ステップＳ３〕図５（ａ）に示すように、前側半角コーンビームＣＢａにより撮影対象領域Ｍａの先端の撮影が行われる。
【００３６】
〔ステップＳ４〕Ｘ線照射部１とＸ線検出器２の回転と被検体Ｍの直進が継続的に行われるとともに、リーフ片５Ａの先端が後退するのに伴って、図５（ｂ）に示すように、全角コーンビームＣＢによる撮影へと移行してゆく。
【００３７】
〔ステップＳ５〕両リーフ片５Ａ，５Ｂは停止したままで全角コーンビームＣＢによる撮影が、被検体Ｍが図５（ｃ）に示す状態に達するまでは継続する。
【００３８】
〔ステップＳ６〕被検体Ｍが図５（ｃ）に示す状態に達した後は、前側のリーフ片５Ｂの先端が前進するのに伴って、後側半角コーンビームＣＢｂによる撮影へと移行してゆく。
【００３９】
〔ステップＳ７〕図５（ｄ）に示すように、Ｘ線照射部１の照射中心に前側のリーフ片５Ｂの先端が達すると、後側半角コーンビームＣＢｂにより撮影対象領域Ｍａの後端の撮影が行われて、Ｘ線検出信号の採取が終了して被検体Ｍは天板３から降ろされる。
【００４０】
〔ステップＳ８〕撮影対象領域Ｍａの撮影と平行して検出信号メモリ１８へ記憶されたＸ線検出信号に基づき画像再構成部１９により３次元画像再構成処理が行われるとともに、３次元画像再構成処理の結果に従って希望断面のＸ線ＣＴ像が作成されてＣＴ像メモリ２０へ記憶される。
【００４１】
〔ステップＳ９〕ＣＴ像メモリ２０に記憶されたＸ線ＣＴ像を表示モニタ２１の画面に映し出して観察したり、あるいは、画像焼付け器２２によりフィルムに焼き付けて画像写真として出力したりすれば、Ｘ線断層撮影は完全に終わることになる。
【００４２】
次にこの発明の第２実施例を説明する。図７は第２実施例に係るコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置のＸ線ビーム整形用のコリメータ５まわりの構成を模式的に示す斜視図である。第２実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、コリメータ５の両リーフ片５Ａ，５Ｂが先端両側で結合片５ｃ，５ｃにより一つに繋がっていて一体的に移動可能に配設されているのに加え、コリメータ５の外方（Ｘ線管４の側）に全角コーンビーム整形用のプリコリメータ（前置コリメータ）２４が別途配設されている他は、先の実施例と実質的に同一の装置であるので、相違する点のみを説明し、先の実施例と共通する点についての説明は省略する。なお、図７もリーフ片５Ａ，５ＢがＸ線ビームを後側半角コーンビームＣＢｂに整形した時の状態を示している。
【００４３】
第２実施例装置でも、被検体Ｍの直進の開始の際は、後側のリーフ片５Ａの先端がＸ線照射部１の照射中心ＣＮの位置まで進出させられる一方、被検体Ｍの直進の終了の際は、前側のリーフ片５Ｂの先端がＸ線照射部１の照射中心ＣＮの位置まで進出させられる。ただ、両リーフ片５Ａ，５Ｂは一つに繋がっているので、両リーフ片５Ａ，５Ｂの間の四角形の開口の大きさ・形が不変であるから、両リーフ片５Ａ，５Ｂが配設位置での全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて被検体Ｍの体軸Ｚの方向に向かい合うよう設置しなければならない。リーフ片５Ａ，５Ｂを全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて設置するのは、そうしないと、全角コーンビームＣＢより幅の狭いＸ線ビームしか照射することができなくなるからである。
【００４４】
ただ、リーフ片５Ａ，５Ｂを全角コーンビーム幅以上の距離を隔てて設置すると、一方のリーフ片を照射中心の方へ進出させた場合、他方のリーフ片がコーン状Ｘ線ビームの最外縁より外に位置して必要な遮蔽機能を果たすことが出来ないので、プリコリメータ２４を別途配置することになる。
しかし、他方の実施例装置の場合、リーフ片５Ａ，５Ｂは一つに繋がっていて一体的に移動させられるので、先の実施例のように一対のリーフ片５Ａ，５Ｂが独立して移動する場合に比べて、リーフ片５Ａの移動のためのモータ５Ｃやピニオン５Ｅおよびラック５Ｇのみで両リーフ片５Ａ，５Ｂの移動が行えることから、リーフ片５Ａ，５Ｂの移動を比較的簡単な機構で行うことができる。
【００４５】
この発明は、上記実施の形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）実施例の場合、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを回転すると同時に被検体Ｍが体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われる構成であったが、図９に示すように、被検体Ｍは不動のままでＸ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを回転しながら同時に被検体Ｍの体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われる構成の装置、あるいは、図１０に示すように、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２は不動のままで被検体Ｍが体軸Ｚを回転軸として回転しながら同時に体軸Ｚの方向に直進することにより、螺旋スキャンが行われる構成の装置が、変形例として挙げられる。
【００４６】
（２）実施例の場合、Ｘ線検出器がＩ・Ｉ管を用いた構成であったが、Ｘ線検出器は２次元に拡がるＸ線検出面には半導体Ｘ線検出素子が縦横にアレイ配列された所謂フラットパネル型Ｘ線センサを用いた構成の装置が、変形例として挙げられる。フラットパネル型Ｘ線センサは薄型・軽量であるから、Ｘ線検出器を回転させる構成には特に好適である。
【００４７】
（３）実施例の場合は螺旋スキャンが行われる構成であったが、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２が被検体Ｍの体軸Ｚのまわりを１回転する間は被検体Ｍが停止しており、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の１回転が終わって停止してから、被検体Ｍが体軸Ｚの方向に所定距離だけ直進し、Ｘ線照射部１およびＸ線検出器２の回転と被検体Ｍが体軸Ｚの方向の直進が交互に行われるよう構成された非螺旋スキャン式の装置も、変形例として挙げられる。
【００４８】
（４）実施例の場合は放射線がＸ線であったが、この発明の場合、放射線はＸ線に限られることはなく、放射性同位元素やライナックやその他の短波長電磁波など被検体の透過が可能な放射線であれば何でも用いることができる。
【００４９】
（５）実施例の場合、被検体Ｍの体軸Ｚと直角の方向に対してはＸ線ビームの整形が行われない構成であったが、被検体Ｍの体軸Ｚと直角の方向に対して移動可能なリーフ片を設けて、被検体Ｍの体軸Ｚと直角の方向に対してもＸ線ビームの整形を行える構成とした装置も、変形例として挙げられる。
【００５０】
【発明の効果】
以上に詳述したように、請求項１の発明のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、相対的な直進の開始の際、放射線ビームが前側半角コーンビームから全角コーンビームへと変化して、その間は放射線ビームの後側半角分の未拡張分だけ被検体の非撮影領域に当たる放射線ビームが制限されるとともに、相対的な直進の開始の際も、放射線ビームが全角コーンビームから後側半角コーンビームへと変化し、その間は、放射線ビームの前側半角分の既縮小分だけ被検体の非撮影領域に当たる放射線ビームが制限される構成を備えているので、非撮影領域に当たる放射線ビームが制限される分に応じて非撮影対象領域に対する不必要な放射線曝射が抑制される。
【００５１】
また、請求項２の発明のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、被検体の体軸方向に向かい合った一対の放射線ビーム整形用のリーフ片が独立して移動する構成を備えていて、コーン状放射線ビームの被検体の体軸方向については、前側半角分および後側半角分のビーム整形のみならず全角コーンビームのためのビーム整形も全て行うことができるので、全角コーンビームのためのビーム整形を行うためのリーフ片を別途に設ける必要がない。
【００５２】
また、請求項３の発明のコーンビーム型放射線ＣＴ装置によれば、被検体の体軸方向に向かい合った一対の放射線ビーム整形用のリーフ片が一体的に移動する構成を備えていて、コーン状放射線ビームの被検体の体軸方向についての前側半角分および後側半角分のビーム整形を行うことができるので、一対のリーフ片が独立して移動する場合に比べて、一方のリーフ片の移動のための機構でもって両方のリーフ片の移動が行えることから、両リーフ片の移動を比較的簡単な機構で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施例装置のコリメータまわりの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】撮影対象領域の先端側でのＸ線ビームの整形状況を示す模式図である。
【図４】撮影対象領域の後端側でのＸ線ビームの整形状況を示す模式図である。
【図５】実施例装置によるＸ線断層撮影の進行状況を示す模式図である。
【図６】実施例装置によるＸ線断層撮影の進行状況を示すフローチャートである。
【図７】第２実施例装置のコリメータまわりの構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】変形例による螺旋スキャンの実行状況を示す模式図である。
【図９】他の変形例による螺旋スキャンの実行状況を示す模式図である。
【図１０】従来装置によるＸ線断層撮影の実行状況を示す模式図である。
【図１１】従来装置のコーン状Ｘ線ビームの照射検出状況を模式的に示す斜視図である。
【図１２】従来装置での撮影対象領域の先端側の撮影状況を示す模式図である。
【図１３】従来装置での撮影対象領域の後端側の撮影状況を示す模式図である。
【符号の説明】
１        …Ｘ線照射部
２        …Ｘ線検出器
３        …天板
４        …Ｘ線管
５        …コリメータ
５Ａ，５Ｂ…リーフ片
１０      …回転駆動部
１１      …照射制御部
１３      …天板駆動部
１７      …撮影制御部
１９      …画像再構成部
２３      …リーフ位置制御部
Ｍａ      …撮影対象領域
Ｍｂ      …非撮影対象領域
ＣＢ    …全角コーンビーム
ＣＢａ  …前側半角コーンビーム
ＣＢｂ  …後側半角コーンビーム
Ｚ      …体軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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１３】
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