JPS6366532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は患者位置合せ装置に関するもので、更
に詳しく言えば、計算機処理断層撮影装置のデー
ブル上の患者を正しく位置決めするための装置に
関する。

通常の計算処理断層撮影装置は、中央開口を有
する直立したガントリ部分およびそれに隣接して
ほぼ水平に配置されたテーブルを含んでいる。か
かるテーブルは、その上に横たわつた患者を縦方
向に沿つて上記の中央開口内へ前進させることに
より走査過程を容易にするために役立つ。ガント
リの内部には、中央開口の中心に位置する一点
（すなわち共中心）に関し直径に沿つて互いに向
かい合うようにして放射線源および検出器が配置
されている。走査の実行に当つては、放射線源か
らの放射線が患者を通過して検出器に入射するよ
うな位置に患者を前進させた後、患者の回りにお
いて放射線源および検出器の少なくとも一方（好
ましくは両方）が旋回される。旋回の進行に伴
い、検出器には複数の投影像が射影され、そして
各々の投影像中におけるエネルギー減衰度を表わ
す信号が発生される。かかる信号はデイジタル化
されてから処理装置内に蓄積され、そこにおいて
一定の計算処理を受ける。こうして再構成された
断面像がCRTモニタ上に表示される。かかる断
面像は、患者の前進する方向に等しい上記開口の
縦軸に対して一般に垂直な走査面内に位置する患
者の横断面を表わすものである。勿論、患者また
はガントリ自体を傾斜させることによつて斜め方
向からの患者の断面像を得ることも通常の技術の
一つである。

かかる断面像の厚さは放射線の扇形ビームの
（軸方向に沿つて見た）厚さにより決定されるの
であつて、実際には１〜10mmの程度である。通常
の診断操作に際しては互いに隣接した部位に関す
る複数の走査が実行されるとは言え、走査面に対
する患者の正確な位置を知ることはやはり極めて
重要である。それが重要であることは２つの理由
がある。第一は、患者に対して照射される放射線
の量を最少にすること、従つて実行すべき走査の
回数を最小にすることが望ましいからである。第
二に、一層重要なことであるが、患者の身体の内
の関心領域を正確に走査することが望ましいから
である。これを達成するためには、走査面に対し
て患者を正確に位置決めすることが可能でなけれ
ばならない。同じく、このように縦方向または軸
方向に沿つて正確な位置決めが必要であることに
加えて、横方向および上下方向に関しても共中心
に対して患者を正しく配置することが極めて望ま
しいからである。

患者の位置合せを達成するための一般的方法
は、共中心の方向に光を投射する複数の光源をガ
ントリ内に設置することである。その結果、患者
上には静止した光のパターンが描かれるから、そ
れによつて患者が正しい位置にあるかどうかが表
示されることになる。かかる方法において使用さ
れる光源は、円柱レンズなどによつて線状に拡散
させたレーザビームであることが多い。

上記の方法にはひとつの問題がある。すなわ
ち、共中心が中央開口の奥深くに存在する結果と
して視角が限られるから、正しい位置決めを達成
するため光のパターンを正確に当てることが困難
なのである。それに対する公知の解決策として、
視界が限られないように共中心より前方の接近し
易い位置に位置合せ照明装置を設置することが提
唱された。かかる装置の一例は、米国特許第
4117337号明細書中に記載されている。軸方向に
関して共中心と整列した装置が「内部」位置合せ
装置と呼ばれるのに対し、上記の装置は一般に
「外部」位置合せ装置と呼ばれる。

別の種類の外部位置合せ照明装置として、1981
年10月23日付の米国特許出願第314170号明細書中
に記載されたようなものがある。この場合の外部
位置合せ照明装置はガントリの内部に配置されて
いるが、それでも走査面内に位置する位置合せ照
明装置よりはかなり前方に位置している。なお、
内部および外部位置合せ照明装置のいずれについ
ても、走査手順の実施に当つて最高度の融通性が
得られるようにすることが好ましいのは言うまで
もない。

レーザビームを扇形パターンに拡散させるため
１個の円柱レンズをビーム内に配置するという従
来の方法においては、ビームとレンズとの相対位
置が極めて厳密であることを要する。すなわち、
レーザビームを正しい方向に拡散させるために
は、円柱レンズの中心軸がレーザビームの中心軸
に対して垂直でなければならないと同時に、レー
ザビームの中心軸がレンズの中心軸を交わつてい
なければならないのである。もしレーザビームの
中心軸が円柱レンズの中心軸からずれていると、
投射される線状パターンの位置もずれてしまい、
従つて患者に到達しないことがある。勿論、レー
ザビームが円柱レンズから完全に逸れてしまう
と、いかなる線状パターンも投射されないばかり
でなく、拡散されない「裸」のレーザビームが患
者に投射されることになる。このようなビームが
患者の目に当たれば、有害な結果をもたらす可能
性がある。

「裸」の光が投射される可能性を排除するため
に使用される従来の方法の一つは、主レンズの両
側に円柱レンズを配置するというものである。そ
の結果、レーザビームの方向が狂つても、それは
患者に到達する前に屈折を受けて無害な線状の光
となる。しかしながら、この方法は位置ずれによ
つて線状パターンの投射方向が狂うという問題を
解決しない。レーザビームの中心軸が隣接した円
柱レンズの中心軸とたまたま交わるように位置ず
れが起こつた場合には、投射される線状パターン
にいかなる変化も認められない。しかるに、ビー
ムの中心軸が２個の円柱レンズの中心軸の間に位
置する場合、投射される線状パターンは期待され
る位置からずれてしまい、そのため患者には全く
当たらないこともある。

上記のごとき厳密な位置決めの必要性は、位置
合せ装置の初期据付けに際して達成されなければ
ならないことは勿論、装置の全寿命期間を通じて
維持されなければならない。時には、Ｘ線装置の
通常の保守や修理に際して一部の光学部品を移動
しなければならない場合に位置合せを維持するこ
とが特に困難となることもある。

そこで本発明の目的の一つは、計算機処理断層
撮影装置用の改良された患者位置合せ装置を提供
することにある。

また、患者位置合せ装置においてそれの各種構
成部品間の位置ずれの可能性を低減させることも
本発明の目的の一つである。

更にまた、レーザを用いた患者位置合せ装置に
おいて信頼性を向上させることも本発明の目的の
一つである。

上記の目的およびその他の特徴や利点は、添付
の図面を参照しながら以下の説明を読めば一層明
らかとなろう。

本発明に従つて簡単に述べると、従来の位置合
せ装置における１個の円柱レンズが互いに平行と
なるように密接して配置された多数の小径のレン
ズによつて置換される。こうして形成されたレン
ズ列は、正確な位置決めの必要性という点でそれ
ほど厳密を要しない。個々のレンズの寸法は、レ
ーザビームがレンズ列のどこに入射しても常に複
数のレンズがビーム内に存在するようにすればよ
い。その場合、各々のレンズがレーザビームの一
部を屈折して扇形のパターンを形成する結果、こ
れらの扇形パターンの総合効果として位置合せ機
能の要求条件を満たすのに十分な強度および長さ
を持つた光の線状パターンが得られるのである。

一実施例においては、かかるレンズ列はリボン
状に成形された多数のプラスチツク繊維から成
り、従つて装置内に容易に装置することができ
る。

以下に説明する添付の図面中には、好適な一実
施例が示されている。しかしながら、本発明の精
神および範囲から逸脱することなく、それに様々
な変更や改造を施すことが可能である。

添付の図面中では、全体にわたつて同じ構成要
素には同じ番号が付けられている。先ず第１，２
および３図を見ると、ガントリ１１および患者支
持テーブル１５を含む計算機処理断層撮影装置内
に設置された本発明の装置１０が示されている。
ガントリ１１はその外縁においてほぼ長方形を成
す外装または外被（シユラウド）１２を含んでい
て、かかる外被には縦軸１４に沿つて中央開口ま
たはトンネル１３が形成されている。外被のトン
ネル１３は収束部分１６、円柱状部分１７および
拡張部分１８から成るが、その形状は検査に際し
トンネル内部に患者を容易に配置して観察し得る
ことの必要性に応じて決定される。ガントリ外被
１２の内部にはＸ線源１９および検出器２１が収
容されている。これら両者は、それらの共有平面
（以後は走査面２３と呼ぶ）が一般に共中心２４
と呼ばれる点においてトンネルの縦軸１４と交わ
るようにしながら、トンネルの相対する側におい
て検出器板２２上に取付けられている。Ｘ線源１
９は、共中心２４を通つて検出器２１に達する薄
い扇形のＸ線ビームを走査面２３に沿つて放射し
得るようなものである。

患者テーブル１５はガントリ１１の前方に配置
されており、かつ患者をほぼ水平の状態に支持す
る並進運動可能な架台を含んでいる。テーブルの
内部には、架台および患者を縦軸に沿つて走査面
２３内の位置にまで並進運動させるための駆動手
段が設置されている。

Ｘ線検査に際しては、患者はＸ線源１９からの
扇形Ｘ線ビームで照射される一方、検出器２１は
患者によるＸ線エネルギーの減衰度を測定するよ
うに働く。検出器２１は複数のセルから構成され
ているのが通例であつて、各々のセルは走査面内
の扇形Ｘ線ビームの対応部分に関して独立に測定
を行うことができる。患者照射のある瞬間におい
て全ての検出器セルから得られる応答信号は、そ
の走査線に沿つて見た患者の投影像を構成する。

１回の走査中には、検出器板２２の働きによつ
てＸ線源１９および検出器２１の患者の回りで旋
回され、それによつて複数の投影像が得られる。
次いで、全ての投影像からのデータを適当な計算
処理によつて総合すれば、走査面内にある患者の
断面像が公知のごとくにして再構成される。

なお、本発明はＸ線源および検出器の両方が患
者の回りで旋回するようないわゆる第三世代のス
キヤナと共に使用するものとして記載されている
が、その他の形式のスキヤナ（たとえばＸ線源ま
たは検出器のいずれか一方のみが患者の回りで旋
回するようないわゆる第四世代のスキヤナ）とも
全く同様に使用できることは勿論である。

斜め方向の平面内における走査を容易にするた
め、ガントリ１１をそれの脚部に対して鉛直面の
いずれかの側に傾斜させ、それにより走査面２３
が縦軸１４と所定の傾斜角を成すようにすること
が可能になつている。かかる傾斜機能を達成する
ための典型的な機構は、例えば米国特許第
4093860号明細書中に記載されている。

解剖学的な関心領域を成功裡に走査するために
は、患者を走査面２３に対して正確に位置決めし
なければならないことが知られている。この操作
は患者が前進した位置にある場合に行われること
がある。それを達成するための一つの方法は、ガ
ントリの内部に設置されかつ走査面に対する患者
の位置を表示するため患者上に光のパターンを投
射するのに役立ついわゆる内部位置合せ照明装置
を使用することである。しかるに、かかる内部位
置合せ照明装置の使用は実際上困難な場合が多い
こともよく知られている。なぜなら、ひとたび患
者が前進位置に置かれると、操作者が患者にほと
んど接近不可能となるからである。

それに代えて使用されるか、あるいはそれを補
足するものとして使用される方法は、トンネル外
部のより接近し易い位置に設置された外部基準表
示器に対して患者を選択的に位置合せし、次いで
患者架台およびその上に支持された患者を基準表
示器と走査面との縦方向距離に等しい距離だけ前
進させることである。本発明の場合、かかる基準
表示器はいわゆる外部位置合せ照明装置によつて
与えられる。かかる基準表示器はガントリの内部
に取付けられているが走査面よりもかなり前方に
位置している結果、操作者は初期位置にある患者
上に投射された光のパターンを容易に見ることが
できる。次に、内部および外部位置合せ照明装置
について説明しよう。

軸方向位置合せ照明装置は、第２，３および４
図に示されるごとく、外部軸方向位置合せ照明装
置２９および３１並びに内部軸方向位置合せ照明
装置３２および３３から成つている。外部軸方向
位置合せ照明装置２９および３１は、相補的な扇
形ビームをガントリ内部の位置から穿孔または窓
３０を通して患者に対し投射する。内部軸方向位
置合せ照明装置３２および３３は走査面内に位置
していて、マイラのごとき材料で作られた透明な
フープ３４を通して走査面内に相補的なビームを
投射する。これらの軸方向位置合せ照明装置の機
能は、勿論、縦軸に沿つた患者の適正な軸方向配
置を容易にすること、換言すれば断層撮影すべき
部位（スライス）の選択を助けることにある。

患者を配置すべき適正な高さの選択を助けるた
め、縦軸１４を含む水平面内に冠状平面
（coronal）位置合せ照明装置３６および３７が設
置されていて、それにより患者各側面上に水平方
向の線状パターンが投射される。第１〜４図に示
される通り、１対の照明装置から外部および内部
の両方の冠状平面位置合せパターンが与えられ
る。外部用の光線ビームは先端を切取つた扇形の
窓３８を通して投射されるのに対し、内部用の光
線ビームはマイラ製のフープ３４を通して投射さ
れる。なお、軸方向および矢状平面（sagittal）
位置合せパターンがガントリと共に傾くのに対
し、冠状平面位置合せパターンは水平状態に維持
されなければならない。それ故、ガントリの傾斜
とは無関係にかかる水平状態を維持するための手
段を設置することが必要である。この点に関して
は後記に詳述する。

矢状平面位置合せ照明装置３９は第４図に示さ
れるごとく患者上に扇形ビームを上方から投射す
るもので、外部および内部の基準表示手段として
役立つ。

以上、CT装置において使用される各種の位置
合せ照明装置の様々な位置および機能を記載した
が、これらの位置合せ照明装置によつて投射され
る線状パターンの形成に関する設計上および設置
上の考慮事項を幾つか説明しておこう。円柱レン
ズを使用する公知の方法をレーザを併用すれば上
記の線状パターンの任意のものが得られることは
言うまでもない。しかしながら、かかる従来の方
法においては、ビーム通路内における円柱レンズ
の位置決めが上記のごとく非常に厳密であること
を要する。通常の場合、これは問題にはならな
い。なぜなら、位置合せ装置は組立て時に工場内
で設置され、従つて所要の正確な位置決めを達成
することができるからである。しかしながら、断
層撮影装置の操作または保守に際してレーザおよ
びレンズ素子の位置ずれが起こり得るような場合
には、線状パターンの位置狂いが生じることにな
る。このような位置ずれの状態を生じ易い位置合
せ照明装置の一例として、上記のごとき矢状平面
位置合せ照明装置がある。

修理や保守の目的でガントリ内の各種構成部品
に容易に接近できるようにするため、ガントリの
外被１２は蝶番４１によつて取付けられている。
その結果、ドア部分４２を開くことによつて容易
に所望の目的を達成することができる。ところ
で、前述の通り、１個の矢状平面位置合せ照明装
置３９が内部および外部の両方の位置合せ目的に
使用される。従つて、扇形に拡がる線状パターン
の起点は第３図中に３９として示されているごと
くガントリ内のかなり前方に位置する。ガントリ
のドア部分４２にはポツド４３（第１図を参照の
こと）が取付けられていて、その中に含まれるレ
ンズ素子によつてレーザビームは第４図に示され
るごとく線状パターンを成して上方から投射され
る。

かかる矢状平面位置合せ照明装置アセンブリの
一部として、検出器板２２にはレーザ４４（第５
図）が取付けられていて、それのビームは前方す
なわち縦軸１４とほぼ平行に投射される。なお、
これらの位置合せ照明装置を使用するためには、
先ずＸ線管が第４図に示される下方位置を占める
ような回転位置に検出器板２２を設定する必要が
あることをここで述べておきたい。そのような位
置にある場合、全ての位置合せ照明装置が第４図
に示されるような適正位置を占めることになる。
さて、矢状平面位置合せ照明装置用のレーザが第
５図に示されるようなブラケツト４６で検出器板
２２に取付けられて適正な上方位置を占める場
合、レーザビームは外被のドア部分４２に向けて
前方に投射される。ドア部分４２の近くには、ブ
ラケツト４６の延長部を成すブラケツト４７によ
つて鏡４８が約45度の角度で保持されていて、そ
れによりレーザビームはほぼ下向きに反射され
る。ブラケツト４７の直下においてはドア部分４
２にブラケツト４９が取付けられていて、それに
より反射されたレーザビームの通路内にレンズ５
１が保持されている結果、レーザビームは図示の
ごとく縦軸に沿つて拡散されることになる。

レーザ４４と鏡４８またはレンズ５１との間に
位置ずれが起こると、レーザビームがレンズ５１
の円柱部分の中心から逸れることは明らかであ
る。このような位置ずれは、検出器板２２を回転
させた場合、レーザ４４が正確に所望の位置へ戻
らないことによつて起こる場合がある。あるいは
また、それよりも起り易いことであるが、ドア部
分４２を開閉した後に鏡４８がレーザに対して移
動したりレンズ５１が正確に所望の位置へ戻らな
かつたりする場合もある。

このような位置ずれが起こり得るという問題を
解決するため、従来の単一レンズ素子に代えて第
６図に示されるような多重レンズ素子が使用され
る。かかるレンズ素子は、ブラケツト４９への取
付けに役立つ１対の穴５３および５４と、レーザ
ビームを投射することの出来る中央開口５６とを
有する枠５２を含んでいる。枠５２の一方の側に
はくぼみ５７が設けられていて、その中に多数小
径の円柱レンズ５８を互いに平行となるように密
接して配置することにより、くぼみ５７の底部が
それによつてほぼ満たされる。かかる円柱レンズ
５８は任意の透明な材料（たとえばガラスなど）
から成り得る。好適な材料としては、0.010イン
チ（250ミクロン）程度の直径を持つた透明な繊
維が挙げられる。これらの繊維同士を互いに平行
となるように連結してリボンを形成すれば、枠５
２への装着を容易にすることができる。レンズ５
８は任意適宜の手段（たとえばエポキシ系接着
剤）によつてくぼみ５７の内部に固定すればよ
い。

次に第７図を見ればわかる通り、円柱レンズ５
８の寸法はレーザビーム５５が複数のレンズ５８
に同時に入射し得る程度に小さいものである。こ
のようにすれば、レーザビーム５５の内で個々の
レンズ５８の中心に向かう部分は図示のごとくに
拡散されて薄い扇形パターンを形成する。その中
心位置から両側に逸れるが、それでも同じレンズ
に入射するビーム部分は、同じ平面内に屈折され
て出て行き中心部の光線に由来する扇形パターン
を強めるのに役立つ。個々のレンズはこのように
働くのである。各レンズから投射される光は、そ
の他のレンズから投射される光を強めるように作
用する。その結果、単一レンズによる場合とほと
んど同じ投射光が得られる。かかる投射光の強度
はビーム内に極めて正確に配置された大径の単一
レンズから得られる投射光の強度と全く同じとは
言えないが、このような損失は正確な配置の必要
性が排除されことによつて十二分に補われる。す
なわち、レーザビーム５５を第６図に示されたレ
ンズ列の端から端まで移動させても、投射光によ
つて形成される光線パターンの全体的外観および
位置は影響を受けないのである。

以上、本発明の好適な実施例を記載したが、本
発明の範囲から逸脱することなくかかる実施例に
変更を加え得ることは当業者にとつて明らかなは
ずである。それ故、本発明の範囲内に含まれるそ
のような変形実施例の全てが前記特許請求の範囲
中に包括されることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用し得る計算機処理断層撮
影装置の斜視図、第２図は本発明の位置合せ装置
の配置を示す該断層撮影装置の正面図、第３図は
本発明の位置合せ装置を具備した計算機処理断層
撮影装置の側面図、第４図は典型的な計算機処理
断層撮影装置における位置合せ照明装置の配置を
示す略図、第５図は本発明の矢状平面位置合せ照
明装置の部分断面図、第６Ａおよび６Ｂ図は第５
図の装置のレンズ部分の正面図および側面図、そ
して第７図は第５図の装置において本発明に基づ
くレーザビームの屈折により線状パターンが形成
される様子を示す略図である。 図中、１１はガントリ、１３は中央開口、１４
は縦軸、１９はＸ線源、２１は検出器、２３は走
査面、２４は共中心、２９および３１は外部軸方
向位置合せ照明装置、３２および３３は内部軸方
向位置合せ照明装置、３６および３７は冠状平面
位置合せ照明装置、３９は矢状平面位置合せ照明
装置、４４はレーザ、４８は鏡、５１はレンズ、
５２は枠、５５はレーザビーム、そして５８は円
柱レンズを表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中央開口を有していて走査時にはその内部に
   患者が配置されるようなガントリを含む計算機処
   理断層撮影装置において、平行化された光線ビー
   ムを投射する光源および前記ビームを屈折させる
   ことによつて前記中央開口に対し患者を位置合せ
   するために使用し得る拡散性の線状パターンを形
   成するような位置に配置されたレンズ手段を有
   し、前記レンズ手段は、いかなる時点においても
   前記ビームの直径が複数のレンズにまたがるよう
   に十分に小さい直径を持つた多数の円柱レンズを
   互いに平行となるように密接して配置したものか
   ら成ることを特徴とする、前記中央開口に対し患
   者を位置決めするための位置合せ装置。 ２ 前記レンズ手段が両端において支持枠に固定
   された多数の透明な繊維から成る特許請求の範囲
   第１項記載の位置合せ装置。 ３ 前記多数の繊維が相互に連結されて単一のリ
   ボンを形成している特許請求の範囲第２項記載の
   位置合せ装置。 ４ 前記ビームの直径が３〜６個のレンズにまた
   がる特許請求の範囲第１項記載の位置合せ装置。 ５ 前記光源がレーザである特許請求の範囲第１
   項記載の位置合せ装置。 ６ (a)第１の方向に沿つて光線ビームを投射する
   エネルギー源および(b)前記ビームを屈折させるこ
   とによつて断層撮影用スキヤナの共中心に対し患
   者を位置合せするために使用し得る拡散性の線状
   パターンを形成するような位置に配置されたレン
   ズ手段から構成され、かつ前記レンズ手段は、い
   かなる時点においても前記ビームの直径が複数の
   レンズにまたがるように十分に小さい直径を持つ
   た多数の円柱レンズを互いに平行となるように密
   接して配置したものから成ることを特徴とする、
   断層撮影用スキヤナの共中心に対し患者を選択的
   に位置決めするための基準パターン投射器。 ７ 前記レンズ手段が枠内において相互に支持さ
   れた多数の透明な繊維から成る特許請求の範囲第
   ６項記載の基準パターン投射器。 ８ Ｘ線源および検出器手段を含むＸ線スキヤナ
   の円柱状のガントリ開口内へ患者を縦方向に沿つ
   て前進させて走査面内における前記患者の断面像
   を得るための走査を行うに際して前記患者を正し
   く配置するための患者位置合せ装置において、前
   記患者に向けて光線ビームを投射する光源および
   前記ビームを屈折させることによつて拡散性の線
   状パターンを形成しかつ前記患者の前進時におけ
   る前記走査面に対応した平面内で前記線状パター
   ンを基準線として前記患者上に投射するような位
   置に配置されたレンズ手段から構成され、しかも
   前記レンズ手段はいかなる時点においても前記ビ
   ームの直径が複数のレンズにまたがるように十分
   に小さい直径を持つた多数の円柱レンズを互いに
   平行となるように密接して配置したものから成る
   ことを特徴とする患者位置合せ装置。 ９ 前記レンズ手段が両端において枠により支持
   された多数の透明な繊維から成る特許請求の範囲
   第８項記載の患者位置合せ装置。