(57)【要約】【課題】分散Ｘ線源を採用できる可能性を高めることのできるＸ線撮影装置及びトモシンセシス画像の合成方法を提供する。【解決手段】本発明によるＸ線撮影装置は、一定のピッチＰＩ１で配置された複数のＸ線管３をそれぞれ有する複数の分散Ｘ線源Ｇ１〜Ｇ３を備え、分散Ｘ線源Ｇ１〜Ｇ３はスペースＳＰを空けて配置され、スペースＳＰを挟んで隣接する２つのＸ線管３の間の距離ＰＩ２は、ピッチＰＩ１より大きい。【選択図】図２
2019151250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定のピッチで配置された複数のＸ線管をそれぞれ有する複数の分散Ｘ線源を備え、
前記複数の分散Ｘ線源はスペースを空けて配置され、
前記スペースを挟んで隣接する２つの前記Ｘ線管の間の距離は、前記ピッチより大きい、
Ｘ線撮影装置。
【請求項２】
前記複数の分散Ｘ線源がそれぞれ有する前記複数のＸ線管はそれぞれ、スピント型の冷カソードを用いた電子放出部を有する、
請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＸ線撮影装置が備える前記複数の分散Ｘ線源がそれぞれ有する前記複数のＸ線管のそれぞれを用いて撮影されてなる複数の画像に基づいてトモシンセシス画像の合成を行う、
トモシンセシス画像の合成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮影装置及びトモシンセシス画像の合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の断層画像を得るためにトモシンセシス撮影を実行するＸ線撮影装置が知られている。この種のＸ線撮影装置においては、Ｘ線管を移動させながら複数回の撮影が行われる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６４４２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、Ｘ線管を移動させながら撮影していたのでは撮影に時間がかかることから、本願の発明者は、予め複数のＸ線管を配置しておき、これらを制御信号によって順次切り替えながら撮影を行うことで、撮影の時間短縮を実現することを考えた。本願の発明者は、このように予め複数のＸ線管を配置しておく方式を「分散Ｘ線源(Distributed X-ray Source)」と呼んでいる。【０００５】
しかしながら、分散Ｘ線源は大きな連続スペースを占用することになることから、用途によっては採用できない場合があった。例えば、手術用ロボットによる手術の最中にトモシンセシス撮影を実行する場合、分散Ｘ線源がロボットのアームの動線を塞いでしまうことから、分散Ｘ線源を採用できない場合があった。【０００６】
したがって、本発明の目的は、分散Ｘ線源を採用できる可能性を高めることのできるＸ線撮影装置及びトモシンセシス画像の合成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるＸ線撮影装置は、一定のピッチで配置された複数のＸ線管をそれぞれ有する複数の分散Ｘ線源を備え、前記複数の分散Ｘ線源はスペースを空けて配置され、前記スペースを挟んで隣接する２つの前記Ｘ線管の間の距離は、前記ピッチより大きい、Ｘ線撮影装置である。【０００８】
本発明によるトモシンセシス画像の合成方法は、上記Ｘ線撮影装置が備える前記複数の分散Ｘ線源がそれぞれ有する前記複数のＸ線管のそれぞれを用いて撮影されてなる複数の画像に基づいてトモシンセシス画像の合成を行う、トモシンセシス画像の合成方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、分散Ｘ線源を構成する複数のＸ線管の間にロボットアームを通すことができるので、分散Ｘ線源を採用できる可能性を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態によるＸ線撮影装置１の構成を示す図であり、（ｂ）は、各冷カソード形Ｘ線管３内に設けられる電子放出部１０の模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施の形態による複数の冷カソード形Ｘ線管３の配置を説明する図である。
【図３】図２に示したＸ線撮影装置１の制御方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態によるＸ線撮影装置１の構成を示す図である。Ｘ線撮影装置１は、分散Ｘ線源を構成する複数の冷カソード形Ｘ線管３と、それらの制御装置２とを含んで構成される。ただし、図１（ａ）には、複数のＸ線管３のうちの１つの断面図と、制御装置２とのみを示している。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、各Ｘ線管３は、電子放出部１０と、アノード部１１と、ターゲット１２と、フォーカス構造１３とが筐体１５の内部に配置された構造を有している。
【００１４】
筐体１５は、ガラス、セラミックス、及びステンレスのいずれかにより構成される密閉部材である。図示していないが筐体１５にはバルブが設けられており、必要に応じ、このバルブを通じて筐体１５の内部の排気及び筐体１５の内部へのガス注入が行われる。例えば、制御装置２の制御によってＸ線管３を動作させる前には、真空ポンプを用いて排気することによって、筐体１５内を真空状態とする。
【００１５】
図１（ｂ）は、電子放出部１０の模式的な断面図である。同図に示すように、電子放出部１０は、カソード部２０と、カソード部２０の上面に配置される複数の電子放出素子２１と、マトリクス状に配置された複数の開口部２２ｈを有するゲート電極２２とを備えて構成される。複数の電子放出素子２１はそれぞれスピント型の冷カソードであり、開口部２２ｈ内に１つずつ配置される。各電子放出素子２１の上端は、開口部２２ｈ内に位置している。カソード部２０には制御装置２からグランド電位ＧＮＤが供給され、ゲート電極２２には制御装置２からゲート電圧Ｖｇが供給される。
【００１６】
アノード部１１は、電子放出部１０と対向して配置されたアノード面１１ａを有する金属部材であり、具体的には銅（Ｃｕ）によって構成される。アノード部１１には電源Ｐのプラス側端子が接続されており、したがって、図１（ｂ）に示したゲート電極２２がオンとなっている場合、電源Ｐからアノード部１１、電子放出部１０、カソード部２０を通って電流（アノード電流）が流れることになる。このとき、図１（ｂ）に示した各電子放出素子２１から複数の電子が放出される。これらの電子はアノード面１１ａに衝突し、アノード部１１内を通って電源Ｐに吸収される。アノード面１１ａは、図１（ａ）に示すように、電子の移動方向（図面上では、左から右に向かう方向）に対して傾斜して形成されている。
【００１７】
ターゲット１２は、電子を受けてＸ線を発生する材料によって構成された部材であり、アノード面１１ａのうち各電子放出素子２１から放出された電子が直接衝突する部分を覆うように配置される。ターゲット１２がアノード面１１ａ上に配置されていることから、アノード面１１ａに衝突する複数の電子の一部又は全部はターゲット１２を通過し、通過の際に、ターゲット１２内でＸ線が発生する。こうして発生したＸ線の放射方向は、アノード面１１ａの傾斜のために図面下向きとなる。
【００１８】
フォーカス構造１３は、電子放出部１０から放出された電子の軌道を修正する機能を有する構造物であり、電子放出部１０と、アノード面１１ａに配置されるターゲット１２との間に配置される。フォーカス構造１３は窓１３ｈを有しており、電子放出部１０から放出された電子は、この窓１３ｈを通ってターゲット１２に向かう。フォーカス構造１３には、制御装置２からフォーカス電圧Ｖｆが供給される。このフォーカス電圧Ｖｆは、フォーカス構造１３による電子軌道の修正量を制御する役割を果たす。なお、フォーカス構造１３は２つ以上の領域に分かれていてもよく、その場合、各領域に異なるフォーカス電圧Ｖｆを印加することで、アノード面１１ａにおける電子線の焦点位置を調整することが可能になる。
【００１９】
制御装置２は、予め書き込まれたプログラム又は外部からの指示に従って動作する処理装置であり、カソード部２０にグランド電位ＧＮＤを供給する機能、ゲート電極２２にゲート電圧Ｖｇを供給する機能、及び、フォーカス構造１３に対してフォーカス電圧Ｖｆを供給する機能を有する。Ｘ線管３は、制御装置２の制御によってゲート電極２２へのゲート電圧Ｖｇの供給が開始された場合に動作中となり、Ｘ線の放射を開始する。
【００２０】
図２は、本実施の形態による複数の冷カソード形Ｘ線管３の配置を説明する図である。同図に示すように、本実施の形態によるＸ線撮影装置１が有する分散Ｘ線源は、３つの分散Ｘ線源Ｇ１〜Ｇ３に分割されている。これら分散Ｘ線源Ｇ１〜Ｇ３はスペースＳＰを空けて配置されており、それぞれ、一定のピッチＰＩ１（中心間距離）で配置された５個のＸ線管３を有して構成される。スペースＳＰの具体的な位置及びサイズは、Ｘ線撮影装置１とともに用いられるロボットアームが問題なく通過できるようそのサイズ及び動線に基づいて決定されるが、少なくとも、スペースＳＰを挟んで隣接する２つのＸ線管３の間の距離ＰＩ２（中心間距離）はピッチＰＩ１より大きい値となる。なお、図２では、分散Ｘ線源が３つであり、各分散Ｘ線源が５個のＸ線管３を有する例を取り上げているが、分散Ｘ線源は個数は３つに限定されず、各分散Ｘ線源が有するＸ線管３の個数は５個に限定されない。
【００２１】
分散Ｘ線源Ｇ１〜Ｇ３は、患者の被検部位ＥＸを中心とする円弧上に等間隔で並べて配置される。また、分散Ｘ線源Ｇ１〜Ｇ３それぞれの内部においては、各Ｘ線管３は直線上に並べて配置される。ただし、分散Ｘ線源Ｇ１〜Ｇ３それぞれの内部においても、患者の被検部位ＥＸを中心とする円弧上にＸ線管３を並べて配置することとしてもよい。各Ｘ線管３のＸ線照射方向は、患者の被検部位ＥＸの方向に予め調整される。図示していないが、被検部位ＥＸを挟んで各冷カソード形Ｘ線管３の反対側には、Ｘ線の検出器が配置される。この検出器は、１つであってもよいし、Ｘ線管３ごとに設けられていてもよい。
【００２２】
図３は、図２に示したＸ線撮影装置１の制御方法を示す図である。同図において、横軸は時間ｔであり、縦軸は各Ｘ線管３のゲート電極２２に供給されるゲート電圧Ｖｇをまとめて表している。また、同図に示した１〜１５の数字は、図２に示した１５個のＸ線管３の通番を示している。
【００２３】
図２に示したＸ線撮影装置１の制御装置２は、図３に示すように、１５個のＸ線管３のゲート電極２２に供給するゲート電圧Ｖｇを順次活性化するよう構成される。各Ｘ線管３は、対応するゲート電圧Ｖｇが活性状態となっている間、ゲート電極２２がオンとなることによって動作中状態となる。なお、各Ｘ線管３に対するゲート電圧Ｖｇの供給は、図３に示すように、等間隔でかつ２つ以上のゲート電圧Ｖｇが同時に活性化されることのないように行うことが好ましい。
【００２４】
このような制御装置２の動作により、１５個のＸ線管３のそれぞれを用いて撮影されてなる１５枚の画像が得られることになる。制御装置２は、こうして得られた複数の画像に基づいて、トモシンセシス画像の合成を行う。これにより、被検部位ＥＸの３Ｄ断層像を得ることが可能になる。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態によるＸ線撮影装置及びトモシンセシス画像の合成方法によれば、Ｘ線撮影装置１を例えば手術用ロボットとともに使用する場合に、スペースＳＰにロボットのアームを通すことが可能になる。したがって、従来は使用できなかった分散Ｘ線源を、手術用ロボットとともに使用することが可能になる。
【００２６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２７】
１          Ｘ線撮影装置
２          制御装置
３          Ｘ線管
１０        電子放出部
１１        アノード部
１１ａ      アノード面
１２        ターゲット
１３        フォーカス構造
１３ｈ      窓
１５        筐体
２０        カソード部
２１        電子放出素子
２２        ゲート電極
２２ｈ      開口部
ＥＸ        被検部位
Ｇ１〜Ｇ３  分散Ｘ線源
Ｐ          電源
ＰＩ１      ピッチ
ＰＩ２      距離
ＳＰ        スペース
Ｔ          トランジスタ
【図１】
2019151250.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019151250.tif 000005
【国際調査報告】
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2019151250.tif 000007
2019151250.tif 000008
2019151250.tif 000009