JPS5829091B2 - 被検体断層の放射線吸収量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被検体の断層におりる放射線吸収量を測定する
ため、公称走査角度の範囲内の複数個の角度方向の平行
ビーム経路の組に沿う吸収量測定値を測定する装置であ
って、被検体全体を包囲する開き角を有する扇形放射線
ビームを発生する放射線源と、前記被検体に対し前記放
射線源とは反対側に配列し、前記断層の各局部における
放射線の強さを測定するための複数の検出器の列と、前
記放射線源および前記検出器列を支持し、測定を行う際
に前記放射線源および前記検出器の組合せの放射線源／
検出器装置を回転させる回転機構とを具えた装置に関す
るものである。

この型式の測定装置は例えばドイツ国公開公報２４３４
２２４号に記載されている。

この装置において検出器の列によって測定された吸収量
の値（各検出器は測定中に放射線源と該検出器との位置
により定まる軌道に沿う放射線の吸収を測定する）を使
用して、例えば被検体の断層の種々の点における放射線
吸収量を計算する。

この場合放射線源および検出器の組合せの装置（以下放
射線源／検出器装置と称する）の各位置において扇形放
射線ビームが被検体全体を包囲しているため測定中には
放射線源／検出器装置を回転しさえすればよい。

従ってこの種の測定は、例えば１個の放射線検出器を使
用するドイツ国公開公報第１９４１４３３号に記載の装
置よりも相当迅速に行うことができる。

公報第１９４１４３３号に記載の装置の検出器は放射線
源の極めて狭小な細条状放射線ビームしか測定せず、ま
た放射線源／検出器装置を例えば１°の小角度増分だけ
移動させる前に被検領域全体を測定するために、その都
度細条状ビーム方向に直交する方向に検出器を移動させ
ねばならず、この後これと同じ操作を繰返さなければな
らない。

実際上冒頭に述べた型式の装置を使っての測定は例えば
数秒ですむが、ドイツ公開公報第１９４１４３３号記載
の型式の装置では数分かかる。

しかし冒頭に述べた型式の装置も欠点がある。

ドイツ公開公報第１９４１４３３号に記載の装置からも
明らかなように放射線吸収量の再構成には検査平面毎に
検査すべき領域を通過する平行ビームの経路に沿って測
定した測定値を必要とする。

ドイツ公開公報第１９４１４３３号に記載の装置を使用
するときには、この測定値はビーム経路に垂直に放射線
源／検出器装置を時系列に移動させることにより得る。

しかし被検領域全体を扇形放射線ビームにより包囲する
上述の既知の装置においては測定の異なる瞬時または放
射線／検出器装置の異なる角度位置毎に平行ビーム経路
に沿う吸収量を測定する。

このためこれらの測定値を一時的に記憶しなければなら
ず、このため多数の中間記憶素子を使用することを必要
とした。

この点に関して上述の型式の装置を線図的に示す第１図
について以下に詳細に説明する。

放射線源を１、放射線検出器群を２、回転の中心を３、
被検体の断層を４で示す。

扇形放射線ビームは光線部分５，６を境界線とする。

放射線／検出器装置を測定中に回転中心の周りを矢印の
方向即ち時計方向に円弧７上にわたり回転すると仮定す
る。

初期位置において、回転の中心を通過する垂直方向放射
線ビーム経路ａに沿う吸収量測定値が得られる。

次に放射線源／検出器装置が僅かに回転するとき回転中
心の右側に位置する平行ビーム経路すに沿う吸収量を測
定することができる。

しかし回転中心の左側に位置する平行ビーム経路Ｃに沿
う吸収は放射線源／検出器装置が１８０°以上回転して
からでないと測定することができない。

このことはビーム経路ａ、ｂに沿って得られる測定値を
少なくとも必要とされる測定時間にわたり記憶しなけれ
ばならず、更にこの時間にわたり記憶装置を使用しなけ
ればならないことからコストの大幅な上昇となることを
意味する。

更に他の欠点としては、必要な吸収量測定値を得ること
自体に必要とされる以上により多くの放射線量を被検者
に照射してしまうことである。

公称走査角度（以下「走査角度」と略称する即ち２組の
平行ビーム経路間の最大角度が単に１８０゜だけである
ときこのことはあてはまる。

扇形放射線ビームの開き角αが適用できる走査角度に関
連するように測定に不必要な放射線部分は測定に必要な
放射線部分に関連する。

本発明の目的は少なくとも放射線源が被検体を走査する
走査角度が約１８０°のまたは１８０゜より僅かに大き
い角度である期間だけに一時的な中間記憶を減少し、ま
た照射量を減少する上述の型式の被検体断層の放射線吸
収量測定装置を得るにある。

この目的を遠戚するため本発明装置は前記放射線源に近
接配置したシールド装置であって、前記測定中に前記放
射線源とともに移動するが空間に対して姿勢変化せずに
並進運動するシールド装置を前記放射線源／検出器装置
に取付け、前記放射線源／検出器装置の測定に要する回
転角を、前記放射線源が前記被検体を走査する走査角度
βと前記扇形放射線ビームの開き角αとの和に等しくな
るよう構成したことを特徴とする。

上述の既知の装置もすべて測定中に放射線源とともに移
動するシールド装置を設け、放射線ビームを扇形形状に
限定する。

しかしこれら既知の装置のシールド装置は放射線源に堅
固に連結し、一体ユニットとして移動するため、本発明
よるシールド装置とは異なり空間に対して連続的に向き
即ち姿勢が変化する。

本発明測定装置にもこの種の扇形限定用のシールド装置
を設けることができる。

本発明の好適な実施例においては前記走査角度βが１８
００と（３６００−α）との間の角度である前記測定装
置において、（３６０’−β）または（３６０°−β）
よりも僅かに小さい角度であって扇形放射線ビームの開
き角αよりは小さくない角度領域を遮蔽する単独のシー
ルドを設ける。

この実施例は単独のシールドだけを必要とするため構造
が特に簡単である。

本発明の他の好適な実施例においては検査平面に垂直で
あり、前記放射線源の中心を通過する軸線の周りに前記
シールド装置を回転自在にし、前記放射線源／検出器装
置が回転中心の周りに回転する速度と同一の角速度で、
前記放射線源／検出器装置とは逆方向に前記軸線の周り
に前記シールド装置を回転させる回転手段を設ける。

この実施例は本発明の簡単な構造のものであり、空間に
対して角度状態即ち姿勢が変化することなくシールド装
置を並進状態で放射線源とともに移動することができる
。

しかし、扇形放射線ビームに対しては角度状態が変化す
る。

更に本発明の好適な実施例においては第１の片側半分の
測定を行う間には空間に対して第１の角度状態をとる第
１シールドを検査平面内に進入させ、第２の他方の片側
半分の測定を行う間には第２シールドを前記検査平面内
に進入させ、前記各シールドの２個の互いに対向する端
縁間の開き角を（３６０°−β）とする。

この実施例は走査角度が（３６０°−α）よりも小さい
場合にも使用することができるが、走査角度が（３６０
’−α）よりも大きい場合特に好適である。

用語「第１」シールドおよび「第２１シールドは必ずし
も異なるシールドを意味するものではない。

更に単独のシールドを第１の片側半分の測定後に他の角
度位置に即座に配置するように構成することもできる。

この実施例のものは原理的に３６０°以上の走査角度の
場合にも使用することができる。

この場合１８００の位置を過ぎた後２個のシールド間の
交代を行わせるか、または１個のシールドを第１の位置
から第２の位置への切換えを行わなければならない。

本発明による好適な実施例の若干を以下に図面につき説
明する。

第２ａ図において測定開始時の初期位置にある放射線源
／検出器装置を示す。

放射線源に堅固に連結したシールド（図示せず）により
開き角αおよび境界線５，６を有する扇形放射線ビーム
を形成する。

この位置において、放射線源１と回転中心３との間を結
ぶ線８は垂直線に対してα／２の角度をなす。

本発明によれば空間に対して姿勢変化なく並進状態で放
射線源とともに移動するシールドを設ける。

しかし、扇形放射線ビームに対する相対位置の変化を生
ずる。

このシールドにより１８０°の角度領域を遮蔽し、従っ
て片側空間全体（図中垂直線の右側）が遮蔽される。

初期位置において境界線６に沿う放射線を除き放射線源
の放射全体をシールド９により遮蔽する。

放射線源を時計方向に回転するとき、回転角が増加する
につれて連続的に増加する放射線部分が検査平面中の被
検体４の部分に達する。

第２ｂ図において放射線源／検出器装置が角度α／２即
ち扇形放射線ビームの開き角の半分の角度にわたり回転
した状態を示す。

このとき放射線ビームの半分がシールド９により遮蔽さ
れるとともに、他方の半分はシールドから外れて被検体
４に達する。

放射線源／検出器装置が少なくとも角度αにわたり回転
した後は放射線源１の扇形放射線ビーム全体が被検体４
に達する。

この測定段階（第２ｃ図に示す）においてはシールド９
は有効でなくなる。

放射線源／検出器装置が更に回転したとき境界線６が先
ずシールド９の端縁に達する。

放射線源／検出器装置が更に一層回転すると、回転角の
増加につれて放射線の遮蔽される部分が増加し、最終位
置（第２ｄ図参照）において放射線全体がシールド９に
より遮蔽される。

第２ａ〜２ｄ図に示すように、放射線源／検出器装置が
測定中に（１８０°＋α）の角度にわたり回転しても、
測定値は、平行ビーム経路の組に沿う放射線吸収量を示
す値としてのみ得られ、走査測定中これら平行ビーム経
路の組相互がなす最犬の角度は１８０°である。

このように実際に測定値が得られる測定範囲を公称走査
角度（以下「走査角度」と略称する）と定義する。

即ち（公称）走査角度は、放射線源／検出器装置の全体
の回転走査中に、シールド装置により遮蔽されずに被検
体に交差して検出器により測定される測定ビーム経路が
なす最大の角度範囲を意味する。

この実施例の場合、走査角度は、単に１８０°だけであ
り、従って測定における放射線源／検出器装置の総回転
角はビームの開き角と走査角度との和に等しいことにな
る。

本発明装置の利点は平行ビーム経路に沿う吸収量を表わ
すすべての測定値は放射線源／検出器装置の角度αにわ
たる回転中に得られることである。

このことはすべての方向についてあてはまる。

例えば中心３の左側の垂直ビーム経路に沿う測定値は第
１段階中即ち第２ａ図に示す位置と第２ｂ図に示す位置
との間において得られる。

中心３の右側の平行垂直ビーム経路に沿う測定値は放射
線源／検出器装置が更にα／２の角度にわたり回転する
とき得られる。

従って垂直ビーム経路に沿うすべての測定値が回転角α
に相当する測定の第１段階の部分において得られてしま
う。

この後測定値は再構成するために処理することができ、
もはや一時的な記憶は必要なく、従って一時的な中間記
憶にかかるコストを減少することができる。

本発明によるシールド装置を設けない上述の既知の装置
の場合、１８０°の角度領域（この角度領域が被検体全
体の走査に必要である）における被検体の走査のために
１８０°＋αの角度にわたる回転が必要になる。

放射線源／検出器装置のこの回転中に放射線は検査すべ
き領域全体を照射し、通過する。

本発明によればやはり１８ｏ０＋αの角度にわたり回転
が１８００の角度領域の測定値を得るのに必要である。

しかし、検査すべき領域は測定の初期段階中（第２ａお
よび２ｂ図参照）および最終段階中（第２ｃ図参照）に
は部分的にしか放射線に照射されない。

この結果測定中に被検体または被検者が受ける照射量は
減少する。

放射線源／検出器装置が第２ｄ図に示す位置を越えて回
転するとき（第２ａ図の初期位置に至るまで）放射線源
のスイッチをオフにせずに、被検者に対する放射線照射
は増加しない。

しかしもはや測定値は得られない。

従って原理的には放射線源／検出器装置の任意の位置か
ら測定を開始し、回転中心の周りに３６００の回転を行
うことができる。

しかしこの場合測定は長くない、従って半回転以上にわ
たる一時的な中間記憶を必要とする場合も生ずる。

従って放射線源／検出器装置の初期位置を選択するか、
またはシールド装置９を位置決めし、測定の初期におい
て放射線全体がシールド９により遮蔽され（例えば第２
ａ図のように）、シールド装置がビーム経路に対して有
効でなくなるまで、放射線源／検出器装置の回転角と同
程度に回転角の増加にともなって、シールド装置９から
外れて通過する放射線ビームの開き角が徐々に増加する
ようにすると好適である。

放射線源／検出器装置を回転中心の周りに時計方向に回
転するとき、左側（検出器群から見て）のビーム境界線
がシールド端縁に一致し、残りのビーム全体がシールド
装置により遮蔽されるようシールド９を配置するか、初
期位置を選択することによってこのことが得られる。

放射線源／検出器装置を回転中心の周りに反時計方向に
回転するときは、右側のビーム境界線をシールド端縁に
一致させるべきである。

第３図において１８０°の走査角度の場合の本発明によ
る装置の他の実施例の第２ｂ図と同じ段階の状態を線図
的に示す。

放射線源１をＸ線放射装置１０の焦点により形成し、こ
のＸ線放射装置１０を円形ヨーク１１に取付け、このヨ
ークの反対側に一群の検出器２を配列する。

ヨーク１１を段歩モータ１２により、図示しない既知の
方法で、図面の平面に直交し、回転中心３を通過する軸
線の周りに回転する。

更に段歩モーフ１３により、やはり図示しない方法によ
り上記中心軸線に平行で放射線源１を通過する軸線の周
りにシールド９を回転する。

この段歩モーフ１３をヨーク１１に堅固に連結する。

段歩モータ１２，１３をともにパルス発生器１４により
制御するが、それぞれ各制御パルスに応答してシールド
９またはヨーク１１を同一の角度にわたり回転するよう
横取する。

しかし、ヨーク１１を時計方向に回転するとともに、シ
ールド９を反時計方向に回転する（またはこの逆の関係
でもよい）。

これにより空間に対するシールド９の向き即ち姿勢は一
定であり、並進運動を行ってＸ線放射装置１０とともに
移動するが、回転しない横取が得られる。

回転中心３の周りのヨーク１１の回転に同期するが向き
が逆である放射線源１を通過する曲線の周りのシールド
９の回転は原理的に他の適当な駆動装置によっても得る
ことができる。

走査角度を１８０°として第２および３図につき本発明
を説明したが、１８００よりも大きい走査角度の場合で
も上述の本発明の実施例の装置を使用することができる
。

この走査角度をβとすると、この走査角度にわたる移動
中放射線源／検出器装置またはヨーク１１（第３図参照
）は回転中心３の周りに角度β＋αにわたり回転しなけ
ればならない。

このときシールド９により３６００−βの角度を遮蔽し
なければならない。

しかし、例えば点状でない放射線源により生ずる端縁作
用を排除するため、開き角が僅かに大きくなるよう選択
すると好適である。

このとき角度３６０°−βがαよりも小さいときは遮蔽
される角度領域は一層小さくなる。

このことは初期位置または最終位置においては扇形放射
線ビームがもはやシールド装置によって遮蔽されないこ
とを意味する。

従って１個のシールドのみを使用することでは本発明に
よる効果を得ることはできない。

これらの場合における解決を得るためには、第２ａ〜２
ｄ図および第３図に示すシールド９の一部分のみが有効
であることに注意すべきである。

即ちシールドの下側端縁の近傍から始まって開き角αに
わたり延在するとともに、測定の開始時にビーム経路を
遮蔽する下側部分、およびシールドの上側端縁から始ま
って、角度領域αにわたり延在し、測定の最終段階中に
ビーム経路を遮蔽する上側部分のみが有効である。

従ってシールド９の中間部分は全く不必要であり、よっ
てこの中間部分は例えは放射線透過材料で形成すること
ができる。

更に常にこれら２個のシールド部分のうちの１個のみが
ビーム経路に対して有効であることに注意すべきである
。

従って一方のシールド部分のみが存在することが必要に
なり、初期段階においてはシールド９の上方部分は完全
に省略することができるとともに、最終段階においては
下側部分を省略することができる。

従って中間段階、例えば片側半分の測定を完了した後、
即ち第２ｃ図に示す段階においては、上側シールド部分
をビーム経路内に位置決めし、下側シールド部分をビー
ム経路から後退させることができる。

このことはシールド部分を回転させることを意味する（
実際単独のシールド部分を中間段階において下側位置か
ら上側位置に回転移動することもできるが、この回転は
シールド部分がビーム経路内に存在する限りにおいては
行わないようにすべきである。

）更に初期段階の終了時においてビーム経路から外れる
シールド９の下側端縁と、シールド９の上側端縁との間
には１８０°の開き角があることに注意すべきである。

この角度は丁度走査角度に相当する。

従って解決法として以下のようにすることが可能である
。

ａ）シールド装置を２個のシールドにより構威し、各シ
ールドがそれぞれ扇形放射線ビームの開き角に相当する
角度領域を遮蔽するものとする（遮蔽角度は原理的によ
り大きなものでもよいが、大きくしすぎる必要はない）
。

測定開始時においては一方のシールドのみを検査平面内
に配置する。

中間段階においては特に片側半分の測定を終了した後に
この一方のシールドを検査平面から後退させ、他方のシ
ールドを検査平面内に徐々に進入させる。

一方のシールドの最後にビーム経路中に残存する端縁と
他方のシールドの最初にビーム経路に進入する端縁との
間の角度を３６０°−β（ただしβは走査角度とする）
とする。

ｂ）単独のシールドを使用する。

測定の初期段階中このシールドをビーム経路中に配置し
、測定の開始時には扇形放射線ビームを完全に遮蔽し、
放射線源／検出器装置の回転につれて扇形ビームが徐々
に通過することができるようにする。

中間段階において、シールドを即座に第２位置に移動し
、初期段階の終了時にビーム経路から消失するシールド
の端縁と、位置を変化させた後に最終段階中に最初にビ
ーム経路に達するシールドの端縁との間の角度を３６０
°−βとする。

第４ａ〜４ｂ図において走査角度が３６０°である場合
の本発明のこのような実施例を示す。

第４ａ図において、放射線源／検出器装置が角度α／２
にわたり回転した後の初期段階の状態を示す。

シールド９ａは第２ｂ図と同様に放射線の丁度半分を遮
蔽する。

第４ｂ図において片側半分の測定が完了した後の関係を
線図的に示す。

このときシールド９ａは点線で示すように検査平面から
後退し、シールド９ｂが検査平面に進入しようとする。

初期段階の終了時にビーム経路から去ろうとするシール
ド９ａの左端縁および放射線源／検出器装置のその後の
回転後に最初にビーム経路に達するシールド９ｂの右側
端縁は放射線源に対してなす開き角が００（即ち３６０
°−β）となる。

シールド９ａ 、９ｂの交代は測定の丁度半分を終了し
たときに行うべきではない。

それよりも早い時期かまたはそれより遅い時期に交代を
行うことができるが、２個のシールドのうちの一方がビ
ーム経路中に一部分でも残っている時には交代を行わな
いようにする。

第４ｂ図は測定の所定の段階において相互に交替する２
個のシールドの代りに、第４ｂ図の段階において位置９
ａから位置９ｂに回転することができる単独のシールド
を使用したものを示すと見なすこともできる。

第４ｃ図において測定を完了する直前の段階における関
係を線図的に示す。

このときシールド９ｂは再び扇形放射線ビームの片側半
分（この場合左半分）を遮蔽する。

【図面の簡単な説明】

第１図は既知の放射線吸収量測定装置の線図、第２ａ〜
２ｄ図は走査角度が単に１８０°である場合の本発明装
置の第１の実施例の各測定段階の状態を示す線図、第３
図は第２ａ〜２ｄ図に示す装置の実際の構造を示す線図
、第４ａ〜４ｃ図は走査角度が３６００である場合の本
発明装置の第２の実施例の各測定段階の状態を示す線図
である。 １・・・・・・放射線源、２・・・・・・検出器、３・
・・・・・回転中心、４・・・・・・被検体、５，６・
・・・・・境界線、７・・・・・・円周、９・・・・・
・シールド、１１・・・・・・ヨーク、１２，１３・・
・・・・段歩モータ、１４・・・・・・パルス発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体の断層におりる放射線吸収量を測定するため
   、公称走査角度βの範囲内の複数個の角度方向の平行ビ
   ーム経路の組に沿う吸収量測定値を測定する装置におい
   て、検査中、被検体の断層と共平面にあり被検体全体を
   包囲する扇形放射線ビームを発生する放射線源と、前記
   被検体に関して前記放射線源とは反対側に配列し、互い
   に隣接する経路に沿う透過放射線の強さを測定する複数
   の検出器の列と、前記放射線源および前記検出器列を支
   持し、測定を行う際に前記放射線源および前記検出器の
   組合せの放射線源／検出器装置を被検体断層面に直交す
   る回転軸線の周りに回転して走査を行う回転機構と、前
   記測定中に前記放射線源とともに移動するが空間に対し
   て姿勢変化せずに並進運動してビーム経路に進入するシ
   ールド装置とを具え、前記放射線源／検出器装置の測定
   に要する回転角を、前記公称走査角度βと前記扇形放射
   線ビームの開き角αとの和に等しくなるよう構成したこ
   とを特徴とする被検体断層の放射線吸収量測定装置。 ２ 前記公称走査角度βが１８００と（３６００α）と
   の間の角度である前記測定装置において、（３６０’−
   β）または（３６０°−β）よりも僅かに小さい角度で
   あって扇形放射線ビームの開き角αよりは小さくない角
   度領域を遮蔽する単独のシールドを設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲１記載の被検体断層の放射線吸収量
   測定装置。 ３ 検査平面に垂直であり、前記放射線源１の中心を通
   過する軸線の周りに前記シールド装置を回転自在にし、
   前記放射線源／検出器装置が回転中心３の周りに回転す
   る速度と同一の角速度で、前記放射線源／検出器装置と
   は逆方向に前記軸線の周りに前記シールド装置を回転さ
   せる回転手段１２．１３，１４を設けたことを特徴とす
   る特許請求の範囲１または２記載の被検体断層の放射線
   吸収量測定装置。 ４ 特に前記公称走査角度βが（３６０°−α）よりも
   大きい角度である前記測定装置において、第１の片側半
   分の測定を行う間には空間に対して第１の角度位置をと
   る第１シールドを検査平面内に進入させ、第２の他方の
   片側半分の測定を行う間には第２シールドを前記検査平
   面内に進入させ、前記各シールドの２個の互いに対向す
   る端縁間の開き角を（３，６０’−β）としたことを特
   徴とする特許請求の範囲１記載の被検体断層の放射線吸
   収量測定装置。