放射線断層撮影装置
【課題】被検体に対する放射線源・検出手段の位置関係を調整することで縮小・拡大撮影が可能な放射線断層撮影装置において、実験者の被曝を抑制する放射線断層撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、被検体に対してＸ線管３およびＦＰＤ４を接近・離反させることによりＦＰＤ４に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト手段を備えている。また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、長穴を有するリング状部材９とこのリング状部材９に対して長穴の伸びる方向に配列された２つの各遮蔽体１９ａ，１９ｂとを備えている。本発明の最も特徴的なのは、Ｘ線管３およびＦＰＤ４のシフト動作とは逆方向に各遮蔽体１９ａ，１９ｂが移動されることにある。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【解決手段】本発明によれば、被検体に対してＸ線管３およびＦＰＤ４を接近・離反させることによりＦＰＤ４に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト手段を備えている。また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、長穴を有するリング状部材９とこのリング状部材９に対して長穴の伸びる方向に配列された２つの各遮蔽体１９ａ，１９ｂとを備えている。本発明の最も特徴的なのは、Ｘ線管３およびＦＰＤ４のシフト動作とは逆方向に各遮蔽体１９ａ，１９ｂが移動されることにある。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層画像を撮影する放射線断層撮影装置に係り、特に、放射線源と被検体との距離を調整することができる放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
研究対象としての被検体をイメージングする装置の一つに放射線断層撮影装置がある。この装置は、被検体の断層画像を生成することができるものであり、術者は、この画像を参照して被検体の内部の構造を知ることができる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この様な放射線断層撮影装置の従来の構成について説明する。従来装置は、図１５に示す様に、開口が設けられたガントリ５１を有し、このガントリ５１の内部には、放射線を照射する放射線源５３と、放射線を検出する放射線検出器５４とが設けられている。放射線源５３と放射線検出器５４とは、ガントリ５１の開口を挟むように配置されており、互いの相対位置を保った状態で、開口を中心に回転することができる。この開口の内部には、被検体が配置される。
【０００４】
従来の放射線断層撮影装置の動作について説明する。従来装置により、被検体の断層画像を取得するには、まず、被検体がガントリ５１の開口に挿入される。そして、放射線源５３と放射線検出器５４とを被検体を中心に回転させながら複数回の撮影を行う。得られた透視画像の各々には、撮影方向が異なる被検体の像が写り込んでいる。これらの透視画像を組み立てると、被検体の断層画像が生成できる。
【０００５】
放射線源５３から照射した放射線は放射状に広がって放射線検出器５４に入射する。したがって、被検体を透過してきた放射線ビームは、放射線検出器５４に向かう間に空間的に広がっていくことになる。すると、放射線ビームの中に写り込んでいる被検体像は引き延ばされて放射線検出器５４に入射することになる。その被検体像の引き延ばしの程度は、放射線源５３・放射線検出器５４と被検体との位置関係によって異なる。
【０００６】
従来の放射線断層撮影装置においては、被検体に対する放射線源５３・放射線検出器５４の位置を調整することにより、放射線検出器５４に写り込む被検体の像の大きさを変更できるようになっている。従来装置において、被検体の一部分の断層画像が取得したい場合は、被検体を放射線検出器５４から遠ざけて拡大撮影をし、被検体の全体の断層画像が取得したい場合は、被検体を放射線検出器５４に近づけて縮小撮影をする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／１４１８３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来の構成によれば、放射線源５３から照射される放射線がガントリ５１の外部まで放射し、実験者に無用な被曝をもたらしてしまう可能性があるという問題点がある。
【０００９】
放射線源５３から放射された放射線のほとんどは放射線検出器５４に入射し、そこで検出信号に変換されて消滅する。しかし、放射線が被検体を通過する間に生じた散乱線は、被検体から発生するものであり、被検体を中心として放射状に広がる。このような放射線は、線量としては僅かであり、エネルギーも高いものではないものの、ガントリ５１の付近で放射線断層撮影装置を操作している実験者にも入射する。実験者が長時間放射線断層撮影装置を操作しなければならない場合、実験者は無用な被曝をしてしまう危険性に晒される。
【００１０】
放射線が装置の外部から放射されないようにするには、放射線を吸収する遮蔽体を設けるのが一般的である。しかし、被検体に対する放射線源５３・放射線検出器５４の距離が調整できるような構成においては、遮蔽体が放射線源５３・放射線検出器５４の移動を妨げてはならないので、放射線を確実に遮断する遮蔽体を設置するのは難しい。
【００１１】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、被検体に対する放射線源・検出手段の位置関係を調整することで縮小撮影・拡大撮影が可能な放射線断層撮影装置において、実験者の被曝を抑制する放射線断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線断層撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する検出手段と、放射線源と検出手段を結ぶ線分上にある中心点を中心に、両者を互いの位置関係を保った状態で回転させる回転手段と、放射線源および検出手段を互いの位置関係を保った状態で中心点に対してシフトさせることにより検出手段に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト動作を行うシフト手段と、放射線源が回転される際の軌跡である仮想円に直交する方向から見て放射線源と検出手段とを一体に覆うように設けられているとともに、放射線源と検出手段とを結ぶ線分の方向に伸びた長穴を有し、放射線源および検出手段のシフト動作に追従して移動するリング状部材と、リング状部材に設けられた放射線を吸収する２つの遮蔽体と、遮蔽体のうち、放射線源側に設けられた第１遮蔽体を中心点に対して接近・離反させることにより第１遮蔽体とリング状部材との相対位置を調節する第１調節手段と、遮蔽体のうち、検出手段側に設けられた第２遮蔽体を中心点に対して接近・離反させることにより第２遮蔽体とリング状部材との位置関係を調節する第２調節手段とを備え、回転手段は、放射線源、検出手段、リング状部材、および遮蔽体の各々の相対位置を保った状態で各部材を一体に回転させ、第１調節手段および第２調節手段が遮蔽体の各々を移動させることにより、シフト手段が中心点に対して放射線源を離反させるようにシフト動作をして、リング状部材の長穴における放射線源側の端部が中心点から遠ざかったときは、この端部を覆うように第１遮蔽体が中心点に接近され、シフト手段が中心点に対して検出手段を離反させるようにシフト動作をして、リング状部材の長穴における検出手段側の端部が中心点から遠ざかったときは、この端部を覆うように第２遮蔽体が中心点に接近されることを特徴とするものである。
【００１３】
［作用・効果］本発明によれば、被検体に対する放射線源・検出手段の位置関係を調整することで縮小撮影・拡大撮影が可能な放射線断層撮影装置において、実験者の被曝を抑制する放射線断層撮影装置を提供できる。すなわち、本発明は、被検体に対して放射線源および検出手段を接近・離反させることにより検出手段に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト手段を備えている。これにより、断層画像に写り込む被検体の像を適宜拡大・縮小することができる。また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、長穴を有するリング状部材とこのリング状部材に対して長穴の伸びる方向に配列された２つの遮蔽体とを備え、これによって放射線を吸収して放射線が装置の外部に出射することを防いでいる。本発明の最も特徴的なのは、シフト手段のシフト動作とは逆方向に遮蔽体が移動されることにある。すなわち、シフト動作によって放射線源・検出手段が断層撮影をするときの回転中心から離れると、長穴の一端が回転中心から離れる。そうすると被検体は回転中心に載置されるのであるから、長穴の一端と被検体との間に大きな隙間ができることになる。本発明によればこの隙間は遮蔽体によって塞がれる。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【００１４】
また、上述の放射線断層撮影装置において、術者の指示を入力させる入力手段を備え、入力手段に従って第１調節手段および第２調節手段が遮蔽体の各々を中心点に接近するように移動させればより望ましい。
【００１５】
［作用・効果］上述の構成は、縮小撮影と拡大撮影との中間の拡大率で撮影を行う場合に適している。この中間の拡大率での撮影においては、長穴の両端が回転中心から離れるので、長穴の両端で被検体との間に隙間ができることになる。上述の構成によればこの隙間は遮蔽体の各々によって塞がれる。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【００１６】
また、上述の放射線断層撮影装置において、遮蔽体の各々が仮想円に平行な平面上に設けられていればより望ましい。
【００１７】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。遮蔽体の各々が仮想円に平行な平面上に設けられていれば、遮蔽体の各々で放射線の通過を確実に防ぐことができる。
【００１８】
また、上述の放射線断層撮影装置において、第１調節手段および第２調節手段が遮蔽体の各々を移動させることにより、シフト手段が中心点に対して放射線源を離反させるようにシフト動作をしたときは、第２遮蔽体の位置が中心点から離反するように調節され、シフト手段が中心点に対して検出手段を離反させるようにシフト動作をしたときは、第１遮蔽体の位置が中心点から離反するように調節されることにより、遮蔽体が放射線源および検出手段を回転させるときのカウンターバランスとなっていればより望ましい。
【００１９】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。シフト動作を行うと放射線源と検出手段とが回転する重心が回転中心からずれてしまい、回転手段は放射線源と検出手段とを設定どおり回転できなくなってしまう。遮蔽体をカウンターバランスとして利用すれば、回転手段は放射線源と検出手段とは理想どおりに過不足なく回転することになり、鮮明な断層像が取得できる。
【００２０】
また、上述の放射線断層撮影装置において、遮蔽体の各々には、被検体に干渉しないようにする切り欠きが設けられていればより望ましい。
【００２１】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。遮蔽体の各々に被検体に干渉しないようにする切り欠きが設けられていれば、遮蔽体を中心点に接近させたとしても、遮蔽体が被検体に干渉することがない。
【００２２】
また、上述の放射線断層撮影装置において、小動物撮影用となっていればより望ましい。
【００２３】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。本発明を小動物撮影用の装置に適用すれば、撮影の失敗により撮影をやり直す必要が無く、再び麻酔をかけることなく小動物を確実に撮影することができる。
【００２４】
また、上述の放射線断層撮影装置において、放射線源、検出手段に対して仮想円の直交方向から隣接するように設けられたポジトロン放出断層撮影装置を備えればより望ましい。
【００２５】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。ポジトロン放出断層撮影装置を備えるようにすれば、被検体の機能的な画像と構造的な画像との両方が取得でき、撮影で取得できる情報をより多く得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、被検体に対して放射線源および検出手段を接近・離反させることにより検出手段に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト手段を備えている。これにより、断層画像に写り込む被検体の像を適宜拡大・縮小することができる。また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、長穴を有するリング状部材とこのリング状部材に対して長穴の伸びる方向に配列された２つの遮蔽体とを備えている。本発明の最も特徴的なのは、シフト手段のシフト動作とは逆方向に遮蔽体が移動されることにある。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係るＸ線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るＸ線管およびＦＰＤの回転移動を説明する模式図である。
【図３】実施例１に係るホルダを説明する平面図である。
【図４】実施例１に係るリング状部材を説明する平面図である。
【図５】実施例１に係るリング状部材の移動を説明する平面図である。
【図６】実施例１に係るリング状部材の移動を説明する平面図である。
【図７】実施例１に係るリング状部材を説明する断面図である。
【図８】実施例１に係る遮蔽体を説明する平面図である。
【図９】実施例１に係る遮蔽体の移動を説明する平面図である。
【図１０】実施例１に係る遮蔽体の移動を説明する平面図である。
【図１１】実施例１に係るＸ線断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例１に係るＸ線断層撮影装置の動作を説明する断面図である。
【図１３】実施例２に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１４】本発明の１変形例に係る遮蔽体の移動を説明する平面図である。
【図１５】従来構成のＸ線断層撮影装置の構成を説明する模式図である。
【実施例１】
【００２８】
以降、本発明の実施例を説明する。実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。また、ＦＰＤは、フラット・パネル・ディテクタの略である。また、本発明のＸ線断層撮影装置は、マウスなどの小動物撮影用となっている。
【００２９】
まず、実施例１に係るＸ線断層撮影装置について説明する。Ｘ線断層撮影装置１は、図１に示す様に被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の伸びる方向に貫通した貫通孔を有するガントリ１０とを備えている。天板２は、ガントリ１０の貫通孔に挿通されており、天板２を支持する支持台２ａに対して天板２の伸びる方向（後述における仮想円ＶＣの直交方向：Ｚ方向）に進退自在に移動することができる。この天板２の移動は天板移動機構１５が行う。天板移動制御部１６は、天板移動機構１５を制御するものである。
【００３０】
ガントリ１０の内部には、Ｘ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線を検出するＦＰＤ４とが設けられている。Ｘ線管３から照射されたＸ線は、ガントリ１０の貫通孔を横切るように通過して、ＦＰＤ４に到達する。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の検出手段に相当する。
【００３１】
Ｘ線管制御部６は、所定の管電流、管電圧、パルス幅でＸ線管３を制御する目的で設けられている。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３から発せられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して検出信号を生成する。この検出信号は、画像生成部１１に送出され、そこで被検体Ｍの投影像が写り込んだ透視画像Ｐ０が生成される。断層画像生成部１２は、画像生成部１１で生成された透視画像Ｐ０を基に、被検体Ｍを任意の断層面で裁断したときの断層画像Ｐ１を生成する。
【００３２】
Ｘ線管３およびＦＰＤ４の回転について説明する。Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、回転機構７により、天板２の伸びる方向に伸びた中心軸を中心に一体的に回転される。より具体的には、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、図２に示す様に互いの相対的な位置関係を保った状態で回転移動される。このとき、Ｘ線管３は、回転機構７によりＸ線管３とＦＰＥ４とを結ぶ線分上にある中心点を中心とする仮想円ＶＣの軌跡を描きながら回転することになる。この仮想円ＶＣと直交する方向（図２における紙面貫通方向：Ｚ方向）が、天板２の延伸方向と一致する。回転制御部８は、回転機構７を制御する目的で設けられている。
【００３３】
天板２には、被検体Ｍを保持するためのホルダ５が載置されている。このホルダ５の構造について説明する。ホルダ５は、図３に示す様に、５つの円（立体として捕らえればＺ方向に伸びた円柱）の形状の開口５ａを有している。この開口５ａの各々に被検体Ｍが一体ずつ挿入されることになる。開口５ａの内壁を形成する円筒５ｂは、Ｚ方向に伸びた複数の貫通孔がレンコン状に開けられた発泡スチロール製の円筒支持体５ｃにおける貫通孔の各々に埋め込まれることで支持されている。また、円筒５ｂは、Ｘ線を透過しやすいアクリル樹脂で構成される。ホルダ５は、天板２に近い側の一段目に３個の開口５ａが、天板２に遠い側の二段目に２個の開口５ａが形成されているような形状をしている。
【００３４】
リング状部材９は、図４に示すように仮想円ＶＣに平行な平面に広がる板状の部材である。このリング状部材９は、中央に長穴９ａを有しており、Ｘ線管３とＦＰＤ４とを結ぶ線分の方向に伸びており、リング状部材９の全体形状も、これにならって同方向に伸びている。このリング状部材９は、Ｘ線を吸収しやすい鉛などの部材で形成される。
【００３５】
次に、Ｘ線管３およびＦＰＤ４の被検体Ｍに対する位置調整について説明する。図５および図６は、被検体Ｍに対するＸ線管３およびＦＰＤ４の位置を表した模式図である。Ｘ線管３から照射されるＸ線ビームは被検体Ｍを通過した後ＦＰＤ４に入射するようになっている。
【００３６】
シフト機構１７は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４の相対位置を保った状態で仮想円ＶＣの中心点に位置する被検体Ｍに対する各部材３，４の位置を調節できるようになっている。図５は、シフト機構１７が被検体ＭからＸ線管３を最も遠ざけたときの互いの位置関係を示した図である。シフト機構１７は、被検体ＭからＸ線管３を遠ざけるときそれに合わせてＦＰＤ４を被検体Ｍに近づける。図６は、シフト機構１７が被検体ＭにＸ線管３を最も近づけたときの互いの位置関係を示した図である。シフト機構１７は、被検体ＭにＸ線管３を近づけるときそれに合わせてＦＰＤ４を被検体Ｍから遠ざける。この様にして、シフト機構１７の動作によってもＸ線管３とＦＰＤ４との距離に変化はない。シフト制御部１８は、シフト機構１７を制御するものである。
【００３７】
図５の位置関係でＸ線管３およびＦＰＤ４を被検体Ｍに対して一回転させてＸ線透視撮影を行うと、取得される透視画像Ｐ０には、被検体Ｍが小さく写り込む。図５によれば、Ｘ線管３と被検体Ｍとの距離が遠く、被検体ＭとＦＰＤ４との距離が近いので、被検体Ｍの投影像はあまり拡大されずにＦＰＤ４に到達する。
【００３８】
また、図６に示すように、ＦＰＤ４を被検体Ｍから遠ざけた状態でＸ線管３およびＦＰＤ４を被検体Ｍに対して一回転させてＸ線透視撮影を行うと、取得される透視画像Ｐ０には、被検体Ｍが大きく写り込む。図６によれば、Ｘ線管３と被検体Ｍとの距離が近く、被検体ＭとＦＰＤ４との距離が遠いので、被検体Ｍの投影像は大きく拡大されてＦＰＤ４に到達する。
【００３９】
このように、シフト機構１７が被検体（中心点）に対してＸ線管３およびＦＰＤ４を接近・離反させるシフト動作により、ＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像の大きさを調整することができるようになっている。すなわち、シフト機構１７は、各部材３，４と被検体Ｍとの位置関係を図９で説明したような位置関係とするべくシフト動作をすることで、ＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像の大きさを小さくするように調整することができる。逆に、シフト機構１７は、各部材３，４と被検体Ｍとの位置関係を図１０で説明したような位置関係とするべくシフト動作をすることで、ＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像の大きさを大きくするように調整することもできる。
【００４０】
なお、図５，図６を参照すれば分かるように、リング状部材９の長穴９ａには、ホルダ５が挿通されている。ホルダ５に隣接するガントリ１０の外壁、およびホルダ５を載置する天板２もこの長穴９ａの内部に位置している。
【００４１】
Ｘ線管３およびＦＰＤ４のシフト動作とリング状部材９との関係について説明する。リング状部材９は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４がシフト動作によりシフトされると、それに追従してシフトする。すなわち、Ｘ線管３，ＦＰＤ４およびリング状部材９は互いに固定されて物理的に一体となっている。従って、回転機構７によりＸ線管３およびＦＰＤ４を回転させると、リング状部材９もこれに追従して回転することになる。
【００４２】
図５は、縮小撮影が行われる状態でのリング状部材９の位置を表している。縮小撮影を行う目的でＸ線管３をホルダ５（仮想円ＶＣの中心点）から離反させるとともに、ＦＰＤ４をホルダ５に接近させるようシフト動作を行うと、リング状部材９もこの動作に追従する。すなわち、縮小撮影を行うときは、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線管３側の端部がホルダ５から遠ざかり、長穴９ａにおけるＦＰＤ４側の端部がホルダ５に近づく。
【００４３】
図６は、拡大撮影が行われる状態でのリング状部材９の位置を表している。拡大撮影を行う目的でＸ線管３をホルダ５に接近させるとともに、ＦＰＤ４をホルダ５から離反させるようシフト動作を行うと、リング状部材９もこの動作に追従する。すなわち、拡大撮影を行うときは、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線管３側の端部がホルダ５に近づき、長穴９ａにおけるＦＰＤ４側の端部がホルダ５から遠ざかる。このように長穴９ａの形状はＸ線管３およびＦＰＤ４をシフトさせたとしてもホルダ５（ガントリ１０）とリング状部材９とが干渉することがないようにＸ線管３およびＦＰＤ４のシフト方向（以下単にシフト方向と呼ぶ）に伸びた形状となっている。
【００４４】
図７は、ホルダ５およびこれに隣接するガントリ１０の壁がリング状部材９の長穴９ａを貫通している様子を示す断面図である。図７に示すように天板２の摺動によりホルダ５はリング状部材９の長穴９ａに導入される。
【００４５】
第１遮蔽体１９ａおよび第２遮蔽体１９ｂは、図８に示す様に仮想円ＶＣに平行な平面に広がる板状の部材であり、リング状部材９のＸ線管３・ＦＰＤ４に面した面とは反対側の面側の同一平面上に設けられている。そして、第１遮蔽体１９ａは、Ｘ線管３から見てリング状部材９の裏側に設けられており、第２遮蔽体１９ｂは、ＦＰＤ４から見てリング状部材９の裏側に設けられている。各遮蔽体１９ａ，１９ｂは、Ｘ線管３・ＦＰＤ４のシフト方向に配列されている。
【００４６】
リング状部材９から各遮蔽体１９ａ，１９ｂを見れば、第１遮蔽体１９ａは、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線源３側の端部９ａ１を覆うように設けられており、第２遮蔽体１９ｂは、リング状部材９の長穴９ａにおけるＦＰＤ４側の端部９ａ２を覆うように設けられている。この各遮蔽体１９ａ，１９ｂは、Ｘ線を吸収しやすい鉛などの部材で形成される。
【００４７】
第１遮蔽体１９ａおよび第２遮蔽体１９ｂには、ガントリ１０の壁に干渉しないように切り欠きが設けられている。各遮蔽体１９ａ，１９ｂに挟まれる位置に存するガントリ１０の壁の形状は円筒形となっているので、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々に設けられた切り欠きの形状は、これにならって半円状となっている。
【００４８】
線源側調節機構１３ａは、第１遮蔽体１９ａをリング状部材９に対するシフト方向の位置を調節する目的で設けられている。同様に検出器側調節機構１３ｂは、第２遮蔽体１９ｂをリング状部材９に対するシフト方向の位置を調節する目的で設けられている。各遮蔽体１９ａ，１９ｂをシフト方向に移動させると、リング状部材９の中央の開口が広がったり狭まったりする。線源側調節制御部１４ａおよび検出器側調節制御部１４ｂは、線源側調節機構１３ａおよび検出器側調節機構１３ｂの各々を制御する目的で設けられている。線源側調節機構１３ａは、本発明の第１調節手段に相当し、検出器側調節機構１３ｂは、本発明の第２調節手段に相当する。
【００４９】
また、回転機構７によりＸ線管３およびＦＰＤ４を回転させると、各遮蔽体１９ａ，１９ｂもこれに追従して回転する。Ｘ線管３およびＦＰＤ４の回転中はリング状部材９に対する各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置関係に変化はない。この一体に回転する各部材を合わせて回転体と呼ぶことにする。
【００５０】
図９は、縮小撮影が行われるときの各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置を表している。図９に示すように、縮小撮影を行う目的でＸ線管３をホルダ５（仮想円ＶＣの中心点）から離反させるとともに、ＦＰＤ４をホルダ５に接近させるようシフト動作を行うと、線源側調節機構１３ａは第１遮蔽体１９ａがホルダ５に接近するように位置調節をする。これにより、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線源３側の端部９ａ１は、第１遮蔽体１９ａで覆われる。
【００５１】
また、これに合わせて、検出器側調節機構１３ｂは、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５から離反するように位置調節をする。
【００５２】
図１０は、拡大撮影が行われるときの各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置を表している。図１０に示すように、拡大撮影を行う目的でＸ線管３をホルダ５（仮想円ＶＣの中心点）に接近させるとともに、ＦＰＤ４をホルダ５から離反させるシフト動作を行うと、検出器側調節機構１３ｂは第２遮蔽体１９ｂがホルダ５に接近するように位置調節をする。これにより、リング状部材９の長穴９ａにおけるＦＰＤ４側の端部９ａ２は、第２遮蔽体１９ｂで覆われる。
【００５３】
また、これに合わせて、線源側調節機構１３ａは、第１遮蔽体１９ａがホルダ５から離反するように位置調節をする。
【００５４】
つまり、図９，図１０に示すように、拡大撮影・縮小撮影のいずれの撮影においても、リング状部材９および各遮蔽体１９ａ，１９ｂに囲まれた開口は、ホルダ５が通過できるだけの円形の形状となっている。このようにすることで、ホルダ５をＺ方向（紙面貫通方向）に移動できるだけの通路を確保しつつも、開口の大きさは最小となっている。これにより、リング状部材９の裏側で発生したＸ線は、小さな開口を通過しなければリング状部材９の表側に向かうことができない。言い換えれば、術者の被曝の原因となるはずであったＸ線は、リング状部材９および各遮蔽体１９ａ，１９ｂにより吸収されることになる。
【００５５】
Ｘ線管３，ＦＰＤ４，リング状部材９，および各遮蔽体１９ａ，１９ｂで構成される回転体の重心について説明する。図９のように縮小撮影をしようとすると、Ｘ線管３がホルダ５から離反し、ＦＰＤ４がホルダ５に接近するので、回転体の重心はＸ線管側に移動する。この状態でホルダ５（中心点）を中心にＸ線管３とＦＰＤ４とを回転させようとすると、回転の中心と回転体の重心とが一致しないので、回転機構７に応力がかけられた状態で回転体が回転されることになる。すると、回転機構７が理想どおりに回転体を回転させることができない。すなわち、回転機構７は、回転体を設定よりも例えば大きい角度だけ回転させてしまう。これが断層画像Ｐ１の乱れの原因となる。
【００５６】
しかしながら、縮小撮影をしようとするとき、図９に示すように、第１遮蔽体１９ａがホルダ５に接近し、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５から離反するので、Ｘ線管側に移動した回転体の重心は、ＦＰＤ４側に戻される。これにより、回転の中心と回転体の重心とが一致することになり、回転機構７に応力がかからず回転機構７は理想どおりに過不足なく回転体を回転させることができる。
【００５７】
同様に、図１０のように拡大撮影をしようとすると、Ｘ線管３がホルダ５に接近し、ＦＰＤ４がホルダ５から離反するので、回転体の重心はＦＰＤ４側に移動する。しかしながら、第１遮蔽体１９ａがホルダ５から離反し、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５に接近するので、ＦＰＤ４側に移動した回転体の重心は、Ｘ線管３側に戻される。これにより、回転の中心と回転体の重心とが一致することになり、図９のときと同様に回転機構７は理想どおりに回転体を回転させることができる。このように、各遮蔽体１９ａ，１９ｂは、Ｘ線管３およびＦＰＤ４が回転するときのカウンターバランスとなっている。
【００５８】
なお、図９における第２遮蔽体１９ｂと、図１０における第１遮蔽体１９ａとは、ホルダ５から離反しており、Ｘ線を吸収する遮蔽体としては機能していない。従って、回転体の重心をよりホルダ５（中心点）により近づける目的で、図９においては第２遮蔽体１９ｂの位置を、図１０においては第１遮蔽体１９ａの位置をリング状部材９に対して自由に変更することができる。
【００５９】
表示部２５は、Ｘ線撮影により取得された断層画像Ｐ１を表示する目的で設けられている。操作卓２６は、実験者によるＸ線照射開始などの指示を入力させる目的で設けられている。また、主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部６，８，１４ａ，１４ｂ，１６および各部１１，１２を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。記憶部２８は、撮影に用いられるパラメータ、画像処理に伴って生成される中間画像等のＸ線断層撮影装置１の制御に関するパラメータの一切を記憶する。操作卓２６は、本発明の入力手段に相当する。
【００６０】
＜Ｘ線断層撮影装置の動作＞
次に、Ｘ線断層撮影装置１の動作について説明する。実施例１に係るＸ線断層撮影装置１を用いて小動物の断層画像Ｐ１を取得するには、図１１に示すように、まず、被検体Ｍがホルダ５に収納され（被検体収納ステップＳ１），被検体Ｍに対してＸ線管３およびＦＰＤ４がシフトされる（シフトステップＳ２）。そして、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置がリング状部材９に対して調節され（遮蔽体位置調節ステップＳ３）。透視画像Ｐ０の撮影が開始される（撮影開始ステップＳ４）。そして、断層画像Ｐ１が生成される（断層画像生成ステップＳ５）。以降これらの各ステップについて順を追って説明する。
【００６１】
＜被検体収納ステップＳ１＞
撮影に先立って、被検体Ｍが撮影中に移動しない様に被検体Ｍを麻酔しておく。麻酔された被検体Ｍの各々は、ホルダ５の開口５ａに収納される。このとき、ホルダ５の開口５ａ１つ当たり一体の被検体Ｍが収納される。ホルダ５には、５つの開口５ａが設けられているので、ホルダ５には５体の被検体Ｍを収納することができる。複数の被検体Ｍを収納したホルダ５は天板２に載置される。
【００６２】
＜シフトステップＳ２：縮小撮影の場合＞
実験者が操作卓２６を通じてＸ線断層撮影装置１に断層撮影開始の指示を行うと、天板２が摺動し、被検体Ｍがガントリ１０の貫通孔の内部に導入される（図１参照）。被検体Ｍを縮小して断層画像Ｐ１を撮影する必要がある場合、実験者は操作卓２６を通じてシフト制御部１８に指示を与え、Ｘ線管３およびＦＰＤ４をホルダ５に対して移動させる。そして、図９に示す様に、Ｘ線管３が被検体Ｍから遠ざかり、ＦＰＤ４が被検体Ｍに近づいた状態となる。
【００６３】
＜シフトステップＳ２：拡大撮影の場合＞
被検体Ｍを拡大して断層画像Ｐ１を撮影する必要がある場合、実験者は操作卓２６を通じてシフト制御部１８に指示を与え、Ｘ線管３およびＦＰＤ４をホルダ５に対して移動させる。そして、図１０に示す様に、Ｘ線管３が被検体Ｍに近づき、ＦＰＤ４が被検体Ｍから遠ざかった状態となる。
【００６４】
＜遮蔽体位置調節ステップＳ３＞
Ｘ線管３およびＦＰＤ４がホルダ５に対しシフトされると、今度は、リング状部材９に対する各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々の位置が調節される。縮小撮影を行う場合は図９に示す様に、第１遮蔽体１９ａがホルダ５に接近され、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５から離反される。拡大撮影を行う場合は図１０に示す様に第１遮蔽体１９ａがホルダ５から離反され、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５に接近される。この様にすることで、リング状部材９における長穴９ａが各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々によって塞がれ、ガントリ１０外部に放射されるＸ線の線量が抑制される。
【００６５】
＜撮影開始ステップＳ４＞
Ｘ線管３，ＦＰＤ４のシフト動作、および各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置調節が終了すると、Ｘ線管制御部６は、記憶部２８に記憶されている照射時間・管電流・管電圧に従い、Ｘ線を間欠的に照射する。その間に回転機構７は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を回転させる。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３が照射したＸ線のうち被検体Ｍを通過してきたＸ線を検出し、このときの検出データを画像生成部１１に送出する。
【００６６】
画像生成部１１は、ＦＰＤ４から送出された検出データを画像化して、Ｘ線の強さがマッピングされた透視画像Ｐ０を生成する。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３がＸ線を照射する度に検出データを画像生成部１１に送出するので、画像生成部１１は、複数枚の透視画像Ｐ０を生成することになる。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が回転移動されながら複数枚の透視画像Ｐ０が取得されるのであるから、透視画像Ｐ０の各々には、被検体Ｍの透視像が透視する方向を変えながら写り込んでいることになる。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が撮影開始から一回転したところで、Ｘ線管３はＸ線の照射を終了する。
【００６７】
撮影開始後の天板２の移動について説明する。Ｘ線断層撮影装置１は、一度の撮影で被検体Ｍの一部分しか撮影できない。Ｘ線断層撮影装置１の撮影視野におけるＺ方向の幅が被検体ＭのＺ方向の幅よりも小さいからである。そこで、実施例１の構成によれば、上述のＸ線管３・ＦＰＤ４が一回転して終了する撮影を複数回行うことで、被検体Ｍの全体像について断層画像を取得するようにしている。すなわち、図１２の左側が示すように、まず被検体Ｍの尾部の撮影を行った後、天板２が摺動されることにより被検体Ｍとガントリ１０の相対位置を変更し、今度は図１２の中央が示すように、被検体Ｍの腹部の撮影を行う。その後、再び天板２を摺動して今度は図１２の右側が示すように被検体Ｍの頭部の撮影を行う。こうして、被検体全身について透視画像Ｐ０が取得される。
【００６８】
＜断層画像生成ステップＳ５＞
透視画像Ｐ０は、断層画像生成部１２に送出される。断層画像生成部１２では、方向を変えながら撮影されることにより被検体Ｍの立体的な構造に関する情報を有している一連の透視画像Ｐ０を再構成してＺ方向を体軸とする被検体Ｍを輪切りにするような断層画像Ｐ１を生成する。この断層画像Ｐ１は、輪切りにする位置をＺ方向について変更しながら複数枚生成される。この様にして生成された断層画像Ｐ１が表示部２５に表示されて撮影は終了となる。つまり断層画像Ｐ１は、被検体Ｍを仮想円ＶＣの存する平面およびこれに平行な平面で裁断したときの断面像となっている。そして、断層画像Ｐ１に写り込んだ被検体Ｍの像は、Ｘ線管３・ＦＰＤ４を移動させることによって調整した拡大率で写り込んでいる。この断層画像Ｐ１が表示部２５に表示されて断層画像の取得動作は終了となる。
【００６９】
以上のように、実施例１の構成によれば、被検体Ｍに対するＸ線管３・ＦＰＤ４の位置関係を調整することで縮小撮影・拡大撮影が可能なＸ線断層撮影装置１において、実験者の被曝を抑制するＸ線断層撮影装置１を提供できる。すなわち、実施例１の構成は、被検体Ｍに対してＸ線管３およびＦＰＤ４を接近・離反させることによりＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像の大きさを調整するシフト機構１７を備えている。これにより、断層画像Ｐ１に写り込む被検体Ｍの像を適宜拡大・縮小することができる。また、実施例１の構成に係るＸ線断層撮影装置１は、長穴９ａを有するリング状部材９とこのリング状部材９に対して長穴９ａの伸びる方向に配列された２つの各遮蔽体１９ａ，１９ｂとを備え、これによってＸ線を吸収してＸ線が装置の外部に出射することを防いでいる。実施例１の構成の最も特徴的なのは、シフト機構１７のシフト動作とは逆方向に各遮蔽体１９ａ，１９ｂが移動されることにある。すなわち、シフト動作によってＸ線管３・ＦＰＤ４が断層撮影をするときの回転中心から離れると、長穴９ａの一端が回転中心から離れる。そうすると被検体Ｍは回転中心に載置されるのであるから、長穴９ａの一端と被検体Ｍとの間に大きな隙間ができることになる。実施例１の構成によればこの隙間は各遮蔽体１９ａ，１９ｂによって塞がれる。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【００７０】
また、シフト動作を行うとＸ線管３とＦＰＤ４とが回転する重心が回転中心からずれてしまい、回転機構７はＸ線管３とＦＰＤ４とを設定どおり回転できなくなってしまう。各遮蔽体１９ａ，１９ｂをカウンターバランスとして利用すれば、回転機構７はＸ線管３とＦＰＤ４とは理想どおりに過不足なく回転することになり、鮮明な断層像が取得できる。
【００７１】
また、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々に被検体Ｍに干渉しないようにする切り欠きが設けられていれば、各遮蔽体１９ａ，１９ｂを中心点に接近させたとしても、各遮蔽体１９ａ，１９ｂが被検体Ｍに干渉することがない。
【実施例２】
【００７２】
続いて、実施例２に係る断層撮影装置２０について説明する。実施例２に係る断層撮影装置２０は、図１３に示すように実施例１に係る装置構成にポジトロン放出断層撮影装置（ＰＥＴ装置）を併設したものとなっている。そこで、実施例２に係る断層撮影装置２０において、実施例１に係る装置構成と同様の部分については説明を省略する。
【００７３】
断層撮影装置２０には、ガントリ１０の他、ＰＥＴ装置１ａに係るガントリ１０ａを有している。このガントリ１０ａも、Ｚ方向に伸びた貫通孔を有しており、天板２が挿通されている。したがって、ＰＥＴ装置１ａは、Ｘ線管３・ＦＰＤ４に対してＺ方向から隣接するように設けられている。
【００７４】
ガントリ１０ａの内部にはガントリ１０ａの形状にならってリング状の検出器リング３２が設けられている。この検出器リング３２は、γ線を検出可能な検出器がリング状に配列されて構成されている。
【００７５】
同時計数部３３は、検出器リング３２から出力された検出データに同時計数処理を施す目的で設けられている。この同時計数部３３により、検出器リング３２の異なる部分に同時に入射した消滅γ線対の検出頻度と検出位置とが特定される。同時計数部３３は、同時計数の結果をＰＥＴ画像生成部３４に出力する。ＰＥＴ画像生成部３４は、同時計数部３３が特定した消滅γ線対の検出頻度と検出位置とを基に、消滅γ線対の発生位置を算出し、消滅γ線対の発生強度がマッピングされたＰＥＴ画像Ｐ２を生成する。ＰＥＴ画像Ｐ２は、消滅γ線対の発生の分布を示す断層画像となっている。
【００７６】
断層撮影装置２０は、Ｘ線による断層画像Ｐ１と消滅γ線対によるＰＥＴ画像Ｐ２との両画像を一度の検査で取得できるようになっている。断層撮影装置２０を用いて両画像Ｐ１，Ｐ２を生成するには、まず、被検体Ｍに陽電子放出型の放射性薬剤が注射される。放射性薬剤は、被検体Ｍの病巣などの特定の部分に集中する性質を有している。放射性薬剤は陽電子を放出し、この陽電子は１８０度反対方向に飛び去る消滅γ線対を発生させる。したがって、被検体Ｍからは、消滅γ線対が放射されることになる。放射性薬剤の分布は被検体内で異なっているのであるから、消滅γ線対の発生の頻度は被検体Ｍの部分によって異なっていることになる。
【００７７】
放射性薬剤の注射から十分に時間が経過した後、被検体Ｍは麻酔され、ホルダ５に収納される。すなわち、ホルダ５の開口５ａの各々に麻酔された被検体Ｍの一体が収納される。そして、複数の被検体Ｍを収納した状態となったホルダ５は、天板２に載置される。実験者が操作卓２６を通じて断層撮影装置２０にＰＥＴ画像撮影開始の指示を行うと、天板２が摺動し、被検体Ｍがガントリ１０ａの貫通孔の内部に導入される（図１３参照）。この時点から検出器リング３２は、消滅γ線対の検出を開始し、ＰＥＴ画像生成部３４がＰＥＴ画像Ｐ２を生成する。ＰＥＴ画像Ｐ２には、被検体Ｍの部分によって異なる消滅γ線対の発生の頻度がマッピングされている。消滅γ線対の発生頻度の分布はそのまま放射線薬剤の分布なのであるから、実験者はＰＥＴ画像Ｐ２を診断することで被検体中の放射性薬剤の分布を知ることができる。なお、撮影の際に、ＰＥＴ装置１ａのＺ方向における視野範囲が被検体Ｍの全身をカバーしきれないときは、天板２をＺ方向に摺動させながらＰＥＴ画像Ｐ２の撮影をするようにしてもよい。
【００７８】
後の動作は、上述のステップＳ２以降と同様である。断層画像Ｐ１，ＰＥＴ画像Ｐ２およびこれらが重ねられた合成画像が表示部２５に表示されて撮影は終了となる。
【００７９】
以上のように、上述の構成は、実施例１の構成のより具体的な態様を示すものとなっている。ポジトロン放出断層撮影装置を備えるようにすれば、被検体Ｍの機能的な画像と構造的な画像との両方が取得でき、撮影で取得できる情報をより多く得ることができる。
【００８０】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００８１】
（１）実施例１の動作に加えて、縮小撮影と拡大撮影との中間の拡大率で行う撮影についてもＸ線の線量を抑制する構成を採用することもできる。この中間の拡大率での撮影においては、リング状部材９の長穴９ａの両側に隙間が生じることになる。そこで、術者が操作卓２６を通じて指示を行うと、線源側調節機構１３ａおよび検出器側調節機構１３ｂは、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々を図１４に示す様に移動させる。すなわち、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々がホルダ５に接近するように移動される。これにより、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線源３側の端部９ａ１およびＦＰＤ４側の端部９ａ２が各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々で覆われ、長穴９ａの両側の隙間が塞がれる。このようにすることで、ホルダ５をＺ方向（紙面貫通方向）に移動できるだけの通路を確保しつつも、開口の大きさは最小となる。術者の被曝の原因となるはずであったＸ線は、リング状部材９および各遮蔽体１９ａ，１９ｂにより吸収されることになる。
【００８２】
（２）実施例１の構成によれば、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々は独立に移動する構成となっていたが、これに代えて各遮蔽体１９ａ，１９ｂを一体に構成して、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置調整を簡略化する構成を採用することもできる。
【００８３】
（３）実施例１の構成によれば、被検体Ｍはマウスであったが、他の小動物を被検体Ｍとすることもできる。
【００８４】
（４）実施例１の構成によれば、ホルダ５は５つの開口５ａを有していたが、開口５ａの個数を撮影対象の小動物のサイズに合わせて変更させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（検出手段）
７ 回転機構（回転手段）
９ リング状部材
１３ａ 線源側調節機構（第１調節手段）
１３ｂ 検出器側調節機構（第２調節手段）
１７ シフト機構（シフト手段）
１９ａ 第１遮蔽体
１９ｂ 第２遮蔽体
２６ 操作卓（入力手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層画像を撮影する放射線断層撮影装置に係り、特に、放射線源と被検体との距離を調整することができる放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
研究対象としての被検体をイメージングする装置の一つに放射線断層撮影装置がある。この装置は、被検体の断層画像を生成することができるものであり、術者は、この画像を参照して被検体の内部の構造を知ることができる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この様な放射線断層撮影装置の従来の構成について説明する。従来装置は、図１５に示す様に、開口が設けられたガントリ５１を有し、このガントリ５１の内部には、放射線を照射する放射線源５３と、放射線を検出する放射線検出器５４とが設けられている。放射線源５３と放射線検出器５４とは、ガントリ５１の開口を挟むように配置されており、互いの相対位置を保った状態で、開口を中心に回転することができる。この開口の内部には、被検体が配置される。
【０００４】
従来の放射線断層撮影装置の動作について説明する。従来装置により、被検体の断層画像を取得するには、まず、被検体がガントリ５１の開口に挿入される。そして、放射線源５３と放射線検出器５４とを被検体を中心に回転させながら複数回の撮影を行う。得られた透視画像の各々には、撮影方向が異なる被検体の像が写り込んでいる。これらの透視画像を組み立てると、被検体の断層画像が生成できる。
【０００５】
放射線源５３から照射した放射線は放射状に広がって放射線検出器５４に入射する。したがって、被検体を透過してきた放射線ビームは、放射線検出器５４に向かう間に空間的に広がっていくことになる。すると、放射線ビームの中に写り込んでいる被検体像は引き延ばされて放射線検出器５４に入射することになる。その被検体像の引き延ばしの程度は、放射線源５３・放射線検出器５４と被検体との位置関係によって異なる。
【０００６】
従来の放射線断層撮影装置においては、被検体に対する放射線源５３・放射線検出器５４の位置を調整することにより、放射線検出器５４に写り込む被検体の像の大きさを変更できるようになっている。従来装置において、被検体の一部分の断層画像が取得したい場合は、被検体を放射線検出器５４から遠ざけて拡大撮影をし、被検体の全体の断層画像が取得したい場合は、被検体を放射線検出器５４に近づけて縮小撮影をする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／１４１８３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来の構成によれば、放射線源５３から照射される放射線がガントリ５１の外部まで放射し、実験者に無用な被曝をもたらしてしまう可能性があるという問題点がある。
【０００９】
放射線源５３から放射された放射線のほとんどは放射線検出器５４に入射し、そこで検出信号に変換されて消滅する。しかし、放射線が被検体を通過する間に生じた散乱線は、被検体から発生するものであり、被検体を中心として放射状に広がる。このような放射線は、線量としては僅かであり、エネルギーも高いものではないものの、ガントリ５１の付近で放射線断層撮影装置を操作している実験者にも入射する。実験者が長時間放射線断層撮影装置を操作しなければならない場合、実験者は無用な被曝をしてしまう危険性に晒される。
【００１０】
放射線が装置の外部から放射されないようにするには、放射線を吸収する遮蔽体を設けるのが一般的である。しかし、被検体に対する放射線源５３・放射線検出器５４の距離が調整できるような構成においては、遮蔽体が放射線源５３・放射線検出器５４の移動を妨げてはならないので、放射線を確実に遮断する遮蔽体を設置するのは難しい。
【００１１】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、被検体に対する放射線源・検出手段の位置関係を調整することで縮小撮影・拡大撮影が可能な放射線断層撮影装置において、実験者の被曝を抑制する放射線断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線断層撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する検出手段と、放射線源と検出手段を結ぶ線分上にある中心点を中心に、両者を互いの位置関係を保った状態で回転させる回転手段と、放射線源および検出手段を互いの位置関係を保った状態で中心点に対してシフトさせることにより検出手段に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト動作を行うシフト手段と、放射線源が回転される際の軌跡である仮想円に直交する方向から見て放射線源と検出手段とを一体に覆うように設けられているとともに、放射線源と検出手段とを結ぶ線分の方向に伸びた長穴を有し、放射線源および検出手段のシフト動作に追従して移動するリング状部材と、リング状部材に設けられた放射線を吸収する２つの遮蔽体と、遮蔽体のうち、放射線源側に設けられた第１遮蔽体を中心点に対して接近・離反させることにより第１遮蔽体とリング状部材との相対位置を調節する第１調節手段と、遮蔽体のうち、検出手段側に設けられた第２遮蔽体を中心点に対して接近・離反させることにより第２遮蔽体とリング状部材との位置関係を調節する第２調節手段とを備え、回転手段は、放射線源、検出手段、リング状部材、および遮蔽体の各々の相対位置を保った状態で各部材を一体に回転させ、第１調節手段および第２調節手段が遮蔽体の各々を移動させることにより、シフト手段が中心点に対して放射線源を離反させるようにシフト動作をして、リング状部材の長穴における放射線源側の端部が中心点から遠ざかったときは、この端部を覆うように第１遮蔽体が中心点に接近され、シフト手段が中心点に対して検出手段を離反させるようにシフト動作をして、リング状部材の長穴における検出手段側の端部が中心点から遠ざかったときは、この端部を覆うように第２遮蔽体が中心点に接近されることを特徴とするものである。
【００１３】
［作用・効果］本発明によれば、被検体に対する放射線源・検出手段の位置関係を調整することで縮小撮影・拡大撮影が可能な放射線断層撮影装置において、実験者の被曝を抑制する放射線断層撮影装置を提供できる。すなわち、本発明は、被検体に対して放射線源および検出手段を接近・離反させることにより検出手段に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト手段を備えている。これにより、断層画像に写り込む被検体の像を適宜拡大・縮小することができる。また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、長穴を有するリング状部材とこのリング状部材に対して長穴の伸びる方向に配列された２つの遮蔽体とを備え、これによって放射線を吸収して放射線が装置の外部に出射することを防いでいる。本発明の最も特徴的なのは、シフト手段のシフト動作とは逆方向に遮蔽体が移動されることにある。すなわち、シフト動作によって放射線源・検出手段が断層撮影をするときの回転中心から離れると、長穴の一端が回転中心から離れる。そうすると被検体は回転中心に載置されるのであるから、長穴の一端と被検体との間に大きな隙間ができることになる。本発明によればこの隙間は遮蔽体によって塞がれる。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【００１４】
また、上述の放射線断層撮影装置において、術者の指示を入力させる入力手段を備え、入力手段に従って第１調節手段および第２調節手段が遮蔽体の各々を中心点に接近するように移動させればより望ましい。
【００１５】
［作用・効果］上述の構成は、縮小撮影と拡大撮影との中間の拡大率で撮影を行う場合に適している。この中間の拡大率での撮影においては、長穴の両端が回転中心から離れるので、長穴の両端で被検体との間に隙間ができることになる。上述の構成によればこの隙間は遮蔽体の各々によって塞がれる。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【００１６】
また、上述の放射線断層撮影装置において、遮蔽体の各々が仮想円に平行な平面上に設けられていればより望ましい。
【００１７】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。遮蔽体の各々が仮想円に平行な平面上に設けられていれば、遮蔽体の各々で放射線の通過を確実に防ぐことができる。
【００１８】
また、上述の放射線断層撮影装置において、第１調節手段および第２調節手段が遮蔽体の各々を移動させることにより、シフト手段が中心点に対して放射線源を離反させるようにシフト動作をしたときは、第２遮蔽体の位置が中心点から離反するように調節され、シフト手段が中心点に対して検出手段を離反させるようにシフト動作をしたときは、第１遮蔽体の位置が中心点から離反するように調節されることにより、遮蔽体が放射線源および検出手段を回転させるときのカウンターバランスとなっていればより望ましい。
【００１９】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。シフト動作を行うと放射線源と検出手段とが回転する重心が回転中心からずれてしまい、回転手段は放射線源と検出手段とを設定どおり回転できなくなってしまう。遮蔽体をカウンターバランスとして利用すれば、回転手段は放射線源と検出手段とは理想どおりに過不足なく回転することになり、鮮明な断層像が取得できる。
【００２０】
また、上述の放射線断層撮影装置において、遮蔽体の各々には、被検体に干渉しないようにする切り欠きが設けられていればより望ましい。
【００２１】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。遮蔽体の各々に被検体に干渉しないようにする切り欠きが設けられていれば、遮蔽体を中心点に接近させたとしても、遮蔽体が被検体に干渉することがない。
【００２２】
また、上述の放射線断層撮影装置において、小動物撮影用となっていればより望ましい。
【００２３】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。本発明を小動物撮影用の装置に適用すれば、撮影の失敗により撮影をやり直す必要が無く、再び麻酔をかけることなく小動物を確実に撮影することができる。
【００２４】
また、上述の放射線断層撮影装置において、放射線源、検出手段に対して仮想円の直交方向から隣接するように設けられたポジトロン放出断層撮影装置を備えればより望ましい。
【００２５】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な態様を示すものとなっている。ポジトロン放出断層撮影装置を備えるようにすれば、被検体の機能的な画像と構造的な画像との両方が取得でき、撮影で取得できる情報をより多く得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、被検体に対して放射線源および検出手段を接近・離反させることにより検出手段に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト手段を備えている。これにより、断層画像に写り込む被検体の像を適宜拡大・縮小することができる。また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、長穴を有するリング状部材とこのリング状部材に対して長穴の伸びる方向に配列された２つの遮蔽体とを備えている。本発明の最も特徴的なのは、シフト手段のシフト動作とは逆方向に遮蔽体が移動されることにある。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係るＸ線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るＸ線管およびＦＰＤの回転移動を説明する模式図である。
【図３】実施例１に係るホルダを説明する平面図である。
【図４】実施例１に係るリング状部材を説明する平面図である。
【図５】実施例１に係るリング状部材の移動を説明する平面図である。
【図６】実施例１に係るリング状部材の移動を説明する平面図である。
【図７】実施例１に係るリング状部材を説明する断面図である。
【図８】実施例１に係る遮蔽体を説明する平面図である。
【図９】実施例１に係る遮蔽体の移動を説明する平面図である。
【図１０】実施例１に係る遮蔽体の移動を説明する平面図である。
【図１１】実施例１に係るＸ線断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例１に係るＸ線断層撮影装置の動作を説明する断面図である。
【図１３】実施例２に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１４】本発明の１変形例に係る遮蔽体の移動を説明する平面図である。
【図１５】従来構成のＸ線断層撮影装置の構成を説明する模式図である。
【実施例１】
【００２８】
以降、本発明の実施例を説明する。実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。また、ＦＰＤは、フラット・パネル・ディテクタの略である。また、本発明のＸ線断層撮影装置は、マウスなどの小動物撮影用となっている。
【００２９】
まず、実施例１に係るＸ線断層撮影装置について説明する。Ｘ線断層撮影装置１は、図１に示す様に被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の伸びる方向に貫通した貫通孔を有するガントリ１０とを備えている。天板２は、ガントリ１０の貫通孔に挿通されており、天板２を支持する支持台２ａに対して天板２の伸びる方向（後述における仮想円ＶＣの直交方向：Ｚ方向）に進退自在に移動することができる。この天板２の移動は天板移動機構１５が行う。天板移動制御部１６は、天板移動機構１５を制御するものである。
【００３０】
ガントリ１０の内部には、Ｘ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線を検出するＦＰＤ４とが設けられている。Ｘ線管３から照射されたＸ線は、ガントリ１０の貫通孔を横切るように通過して、ＦＰＤ４に到達する。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の検出手段に相当する。
【００３１】
Ｘ線管制御部６は、所定の管電流、管電圧、パルス幅でＸ線管３を制御する目的で設けられている。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３から発せられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して検出信号を生成する。この検出信号は、画像生成部１１に送出され、そこで被検体Ｍの投影像が写り込んだ透視画像Ｐ０が生成される。断層画像生成部１２は、画像生成部１１で生成された透視画像Ｐ０を基に、被検体Ｍを任意の断層面で裁断したときの断層画像Ｐ１を生成する。
【００３２】
Ｘ線管３およびＦＰＤ４の回転について説明する。Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、回転機構７により、天板２の伸びる方向に伸びた中心軸を中心に一体的に回転される。より具体的には、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、図２に示す様に互いの相対的な位置関係を保った状態で回転移動される。このとき、Ｘ線管３は、回転機構７によりＸ線管３とＦＰＥ４とを結ぶ線分上にある中心点を中心とする仮想円ＶＣの軌跡を描きながら回転することになる。この仮想円ＶＣと直交する方向（図２における紙面貫通方向：Ｚ方向）が、天板２の延伸方向と一致する。回転制御部８は、回転機構７を制御する目的で設けられている。
【００３３】
天板２には、被検体Ｍを保持するためのホルダ５が載置されている。このホルダ５の構造について説明する。ホルダ５は、図３に示す様に、５つの円（立体として捕らえればＺ方向に伸びた円柱）の形状の開口５ａを有している。この開口５ａの各々に被検体Ｍが一体ずつ挿入されることになる。開口５ａの内壁を形成する円筒５ｂは、Ｚ方向に伸びた複数の貫通孔がレンコン状に開けられた発泡スチロール製の円筒支持体５ｃにおける貫通孔の各々に埋め込まれることで支持されている。また、円筒５ｂは、Ｘ線を透過しやすいアクリル樹脂で構成される。ホルダ５は、天板２に近い側の一段目に３個の開口５ａが、天板２に遠い側の二段目に２個の開口５ａが形成されているような形状をしている。
【００３４】
リング状部材９は、図４に示すように仮想円ＶＣに平行な平面に広がる板状の部材である。このリング状部材９は、中央に長穴９ａを有しており、Ｘ線管３とＦＰＤ４とを結ぶ線分の方向に伸びており、リング状部材９の全体形状も、これにならって同方向に伸びている。このリング状部材９は、Ｘ線を吸収しやすい鉛などの部材で形成される。
【００３５】
次に、Ｘ線管３およびＦＰＤ４の被検体Ｍに対する位置調整について説明する。図５および図６は、被検体Ｍに対するＸ線管３およびＦＰＤ４の位置を表した模式図である。Ｘ線管３から照射されるＸ線ビームは被検体Ｍを通過した後ＦＰＤ４に入射するようになっている。
【００３６】
シフト機構１７は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４の相対位置を保った状態で仮想円ＶＣの中心点に位置する被検体Ｍに対する各部材３，４の位置を調節できるようになっている。図５は、シフト機構１７が被検体ＭからＸ線管３を最も遠ざけたときの互いの位置関係を示した図である。シフト機構１７は、被検体ＭからＸ線管３を遠ざけるときそれに合わせてＦＰＤ４を被検体Ｍに近づける。図６は、シフト機構１７が被検体ＭにＸ線管３を最も近づけたときの互いの位置関係を示した図である。シフト機構１７は、被検体ＭにＸ線管３を近づけるときそれに合わせてＦＰＤ４を被検体Ｍから遠ざける。この様にして、シフト機構１７の動作によってもＸ線管３とＦＰＤ４との距離に変化はない。シフト制御部１８は、シフト機構１７を制御するものである。
【００３７】
図５の位置関係でＸ線管３およびＦＰＤ４を被検体Ｍに対して一回転させてＸ線透視撮影を行うと、取得される透視画像Ｐ０には、被検体Ｍが小さく写り込む。図５によれば、Ｘ線管３と被検体Ｍとの距離が遠く、被検体ＭとＦＰＤ４との距離が近いので、被検体Ｍの投影像はあまり拡大されずにＦＰＤ４に到達する。
【００３８】
また、図６に示すように、ＦＰＤ４を被検体Ｍから遠ざけた状態でＸ線管３およびＦＰＤ４を被検体Ｍに対して一回転させてＸ線透視撮影を行うと、取得される透視画像Ｐ０には、被検体Ｍが大きく写り込む。図６によれば、Ｘ線管３と被検体Ｍとの距離が近く、被検体ＭとＦＰＤ４との距離が遠いので、被検体Ｍの投影像は大きく拡大されてＦＰＤ４に到達する。
【００３９】
このように、シフト機構１７が被検体（中心点）に対してＸ線管３およびＦＰＤ４を接近・離反させるシフト動作により、ＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像の大きさを調整することができるようになっている。すなわち、シフト機構１７は、各部材３，４と被検体Ｍとの位置関係を図９で説明したような位置関係とするべくシフト動作をすることで、ＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像の大きさを小さくするように調整することができる。逆に、シフト機構１７は、各部材３，４と被検体Ｍとの位置関係を図１０で説明したような位置関係とするべくシフト動作をすることで、ＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像の大きさを大きくするように調整することもできる。
【００４０】
なお、図５，図６を参照すれば分かるように、リング状部材９の長穴９ａには、ホルダ５が挿通されている。ホルダ５に隣接するガントリ１０の外壁、およびホルダ５を載置する天板２もこの長穴９ａの内部に位置している。
【００４１】
Ｘ線管３およびＦＰＤ４のシフト動作とリング状部材９との関係について説明する。リング状部材９は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４がシフト動作によりシフトされると、それに追従してシフトする。すなわち、Ｘ線管３，ＦＰＤ４およびリング状部材９は互いに固定されて物理的に一体となっている。従って、回転機構７によりＸ線管３およびＦＰＤ４を回転させると、リング状部材９もこれに追従して回転することになる。
【００４２】
図５は、縮小撮影が行われる状態でのリング状部材９の位置を表している。縮小撮影を行う目的でＸ線管３をホルダ５（仮想円ＶＣの中心点）から離反させるとともに、ＦＰＤ４をホルダ５に接近させるようシフト動作を行うと、リング状部材９もこの動作に追従する。すなわち、縮小撮影を行うときは、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線管３側の端部がホルダ５から遠ざかり、長穴９ａにおけるＦＰＤ４側の端部がホルダ５に近づく。
【００４３】
図６は、拡大撮影が行われる状態でのリング状部材９の位置を表している。拡大撮影を行う目的でＸ線管３をホルダ５に接近させるとともに、ＦＰＤ４をホルダ５から離反させるようシフト動作を行うと、リング状部材９もこの動作に追従する。すなわち、拡大撮影を行うときは、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線管３側の端部がホルダ５に近づき、長穴９ａにおけるＦＰＤ４側の端部がホルダ５から遠ざかる。このように長穴９ａの形状はＸ線管３およびＦＰＤ４をシフトさせたとしてもホルダ５（ガントリ１０）とリング状部材９とが干渉することがないようにＸ線管３およびＦＰＤ４のシフト方向（以下単にシフト方向と呼ぶ）に伸びた形状となっている。
【００４４】
図７は、ホルダ５およびこれに隣接するガントリ１０の壁がリング状部材９の長穴９ａを貫通している様子を示す断面図である。図７に示すように天板２の摺動によりホルダ５はリング状部材９の長穴９ａに導入される。
【００４５】
第１遮蔽体１９ａおよび第２遮蔽体１９ｂは、図８に示す様に仮想円ＶＣに平行な平面に広がる板状の部材であり、リング状部材９のＸ線管３・ＦＰＤ４に面した面とは反対側の面側の同一平面上に設けられている。そして、第１遮蔽体１９ａは、Ｘ線管３から見てリング状部材９の裏側に設けられており、第２遮蔽体１９ｂは、ＦＰＤ４から見てリング状部材９の裏側に設けられている。各遮蔽体１９ａ，１９ｂは、Ｘ線管３・ＦＰＤ４のシフト方向に配列されている。
【００４６】
リング状部材９から各遮蔽体１９ａ，１９ｂを見れば、第１遮蔽体１９ａは、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線源３側の端部９ａ１を覆うように設けられており、第２遮蔽体１９ｂは、リング状部材９の長穴９ａにおけるＦＰＤ４側の端部９ａ２を覆うように設けられている。この各遮蔽体１９ａ，１９ｂは、Ｘ線を吸収しやすい鉛などの部材で形成される。
【００４７】
第１遮蔽体１９ａおよび第２遮蔽体１９ｂには、ガントリ１０の壁に干渉しないように切り欠きが設けられている。各遮蔽体１９ａ，１９ｂに挟まれる位置に存するガントリ１０の壁の形状は円筒形となっているので、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々に設けられた切り欠きの形状は、これにならって半円状となっている。
【００４８】
線源側調節機構１３ａは、第１遮蔽体１９ａをリング状部材９に対するシフト方向の位置を調節する目的で設けられている。同様に検出器側調節機構１３ｂは、第２遮蔽体１９ｂをリング状部材９に対するシフト方向の位置を調節する目的で設けられている。各遮蔽体１９ａ，１９ｂをシフト方向に移動させると、リング状部材９の中央の開口が広がったり狭まったりする。線源側調節制御部１４ａおよび検出器側調節制御部１４ｂは、線源側調節機構１３ａおよび検出器側調節機構１３ｂの各々を制御する目的で設けられている。線源側調節機構１３ａは、本発明の第１調節手段に相当し、検出器側調節機構１３ｂは、本発明の第２調節手段に相当する。
【００４９】
また、回転機構７によりＸ線管３およびＦＰＤ４を回転させると、各遮蔽体１９ａ，１９ｂもこれに追従して回転する。Ｘ線管３およびＦＰＤ４の回転中はリング状部材９に対する各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置関係に変化はない。この一体に回転する各部材を合わせて回転体と呼ぶことにする。
【００５０】
図９は、縮小撮影が行われるときの各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置を表している。図９に示すように、縮小撮影を行う目的でＸ線管３をホルダ５（仮想円ＶＣの中心点）から離反させるとともに、ＦＰＤ４をホルダ５に接近させるようシフト動作を行うと、線源側調節機構１３ａは第１遮蔽体１９ａがホルダ５に接近するように位置調節をする。これにより、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線源３側の端部９ａ１は、第１遮蔽体１９ａで覆われる。
【００５１】
また、これに合わせて、検出器側調節機構１３ｂは、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５から離反するように位置調節をする。
【００５２】
図１０は、拡大撮影が行われるときの各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置を表している。図１０に示すように、拡大撮影を行う目的でＸ線管３をホルダ５（仮想円ＶＣの中心点）に接近させるとともに、ＦＰＤ４をホルダ５から離反させるシフト動作を行うと、検出器側調節機構１３ｂは第２遮蔽体１９ｂがホルダ５に接近するように位置調節をする。これにより、リング状部材９の長穴９ａにおけるＦＰＤ４側の端部９ａ２は、第２遮蔽体１９ｂで覆われる。
【００５３】
また、これに合わせて、線源側調節機構１３ａは、第１遮蔽体１９ａがホルダ５から離反するように位置調節をする。
【００５４】
つまり、図９，図１０に示すように、拡大撮影・縮小撮影のいずれの撮影においても、リング状部材９および各遮蔽体１９ａ，１９ｂに囲まれた開口は、ホルダ５が通過できるだけの円形の形状となっている。このようにすることで、ホルダ５をＺ方向（紙面貫通方向）に移動できるだけの通路を確保しつつも、開口の大きさは最小となっている。これにより、リング状部材９の裏側で発生したＸ線は、小さな開口を通過しなければリング状部材９の表側に向かうことができない。言い換えれば、術者の被曝の原因となるはずであったＸ線は、リング状部材９および各遮蔽体１９ａ，１９ｂにより吸収されることになる。
【００５５】
Ｘ線管３，ＦＰＤ４，リング状部材９，および各遮蔽体１９ａ，１９ｂで構成される回転体の重心について説明する。図９のように縮小撮影をしようとすると、Ｘ線管３がホルダ５から離反し、ＦＰＤ４がホルダ５に接近するので、回転体の重心はＸ線管側に移動する。この状態でホルダ５（中心点）を中心にＸ線管３とＦＰＤ４とを回転させようとすると、回転の中心と回転体の重心とが一致しないので、回転機構７に応力がかけられた状態で回転体が回転されることになる。すると、回転機構７が理想どおりに回転体を回転させることができない。すなわち、回転機構７は、回転体を設定よりも例えば大きい角度だけ回転させてしまう。これが断層画像Ｐ１の乱れの原因となる。
【００５６】
しかしながら、縮小撮影をしようとするとき、図９に示すように、第１遮蔽体１９ａがホルダ５に接近し、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５から離反するので、Ｘ線管側に移動した回転体の重心は、ＦＰＤ４側に戻される。これにより、回転の中心と回転体の重心とが一致することになり、回転機構７に応力がかからず回転機構７は理想どおりに過不足なく回転体を回転させることができる。
【００５７】
同様に、図１０のように拡大撮影をしようとすると、Ｘ線管３がホルダ５に接近し、ＦＰＤ４がホルダ５から離反するので、回転体の重心はＦＰＤ４側に移動する。しかしながら、第１遮蔽体１９ａがホルダ５から離反し、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５に接近するので、ＦＰＤ４側に移動した回転体の重心は、Ｘ線管３側に戻される。これにより、回転の中心と回転体の重心とが一致することになり、図９のときと同様に回転機構７は理想どおりに回転体を回転させることができる。このように、各遮蔽体１９ａ，１９ｂは、Ｘ線管３およびＦＰＤ４が回転するときのカウンターバランスとなっている。
【００５８】
なお、図９における第２遮蔽体１９ｂと、図１０における第１遮蔽体１９ａとは、ホルダ５から離反しており、Ｘ線を吸収する遮蔽体としては機能していない。従って、回転体の重心をよりホルダ５（中心点）により近づける目的で、図９においては第２遮蔽体１９ｂの位置を、図１０においては第１遮蔽体１９ａの位置をリング状部材９に対して自由に変更することができる。
【００５９】
表示部２５は、Ｘ線撮影により取得された断層画像Ｐ１を表示する目的で設けられている。操作卓２６は、実験者によるＸ線照射開始などの指示を入力させる目的で設けられている。また、主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部６，８，１４ａ，１４ｂ，１６および各部１１，１２を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。記憶部２８は、撮影に用いられるパラメータ、画像処理に伴って生成される中間画像等のＸ線断層撮影装置１の制御に関するパラメータの一切を記憶する。操作卓２６は、本発明の入力手段に相当する。
【００６０】
＜Ｘ線断層撮影装置の動作＞
次に、Ｘ線断層撮影装置１の動作について説明する。実施例１に係るＸ線断層撮影装置１を用いて小動物の断層画像Ｐ１を取得するには、図１１に示すように、まず、被検体Ｍがホルダ５に収納され（被検体収納ステップＳ１），被検体Ｍに対してＸ線管３およびＦＰＤ４がシフトされる（シフトステップＳ２）。そして、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置がリング状部材９に対して調節され（遮蔽体位置調節ステップＳ３）。透視画像Ｐ０の撮影が開始される（撮影開始ステップＳ４）。そして、断層画像Ｐ１が生成される（断層画像生成ステップＳ５）。以降これらの各ステップについて順を追って説明する。
【００６１】
＜被検体収納ステップＳ１＞
撮影に先立って、被検体Ｍが撮影中に移動しない様に被検体Ｍを麻酔しておく。麻酔された被検体Ｍの各々は、ホルダ５の開口５ａに収納される。このとき、ホルダ５の開口５ａ１つ当たり一体の被検体Ｍが収納される。ホルダ５には、５つの開口５ａが設けられているので、ホルダ５には５体の被検体Ｍを収納することができる。複数の被検体Ｍを収納したホルダ５は天板２に載置される。
【００６２】
＜シフトステップＳ２：縮小撮影の場合＞
実験者が操作卓２６を通じてＸ線断層撮影装置１に断層撮影開始の指示を行うと、天板２が摺動し、被検体Ｍがガントリ１０の貫通孔の内部に導入される（図１参照）。被検体Ｍを縮小して断層画像Ｐ１を撮影する必要がある場合、実験者は操作卓２６を通じてシフト制御部１８に指示を与え、Ｘ線管３およびＦＰＤ４をホルダ５に対して移動させる。そして、図９に示す様に、Ｘ線管３が被検体Ｍから遠ざかり、ＦＰＤ４が被検体Ｍに近づいた状態となる。
【００６３】
＜シフトステップＳ２：拡大撮影の場合＞
被検体Ｍを拡大して断層画像Ｐ１を撮影する必要がある場合、実験者は操作卓２６を通じてシフト制御部１８に指示を与え、Ｘ線管３およびＦＰＤ４をホルダ５に対して移動させる。そして、図１０に示す様に、Ｘ線管３が被検体Ｍに近づき、ＦＰＤ４が被検体Ｍから遠ざかった状態となる。
【００６４】
＜遮蔽体位置調節ステップＳ３＞
Ｘ線管３およびＦＰＤ４がホルダ５に対しシフトされると、今度は、リング状部材９に対する各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々の位置が調節される。縮小撮影を行う場合は図９に示す様に、第１遮蔽体１９ａがホルダ５に接近され、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５から離反される。拡大撮影を行う場合は図１０に示す様に第１遮蔽体１９ａがホルダ５から離反され、第２遮蔽体１９ｂがホルダ５に接近される。この様にすることで、リング状部材９における長穴９ａが各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々によって塞がれ、ガントリ１０外部に放射されるＸ線の線量が抑制される。
【００６５】
＜撮影開始ステップＳ４＞
Ｘ線管３，ＦＰＤ４のシフト動作、および各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置調節が終了すると、Ｘ線管制御部６は、記憶部２８に記憶されている照射時間・管電流・管電圧に従い、Ｘ線を間欠的に照射する。その間に回転機構７は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を回転させる。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３が照射したＸ線のうち被検体Ｍを通過してきたＸ線を検出し、このときの検出データを画像生成部１１に送出する。
【００６６】
画像生成部１１は、ＦＰＤ４から送出された検出データを画像化して、Ｘ線の強さがマッピングされた透視画像Ｐ０を生成する。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３がＸ線を照射する度に検出データを画像生成部１１に送出するので、画像生成部１１は、複数枚の透視画像Ｐ０を生成することになる。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が回転移動されながら複数枚の透視画像Ｐ０が取得されるのであるから、透視画像Ｐ０の各々には、被検体Ｍの透視像が透視する方向を変えながら写り込んでいることになる。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が撮影開始から一回転したところで、Ｘ線管３はＸ線の照射を終了する。
【００６７】
撮影開始後の天板２の移動について説明する。Ｘ線断層撮影装置１は、一度の撮影で被検体Ｍの一部分しか撮影できない。Ｘ線断層撮影装置１の撮影視野におけるＺ方向の幅が被検体ＭのＺ方向の幅よりも小さいからである。そこで、実施例１の構成によれば、上述のＸ線管３・ＦＰＤ４が一回転して終了する撮影を複数回行うことで、被検体Ｍの全体像について断層画像を取得するようにしている。すなわち、図１２の左側が示すように、まず被検体Ｍの尾部の撮影を行った後、天板２が摺動されることにより被検体Ｍとガントリ１０の相対位置を変更し、今度は図１２の中央が示すように、被検体Ｍの腹部の撮影を行う。その後、再び天板２を摺動して今度は図１２の右側が示すように被検体Ｍの頭部の撮影を行う。こうして、被検体全身について透視画像Ｐ０が取得される。
【００６８】
＜断層画像生成ステップＳ５＞
透視画像Ｐ０は、断層画像生成部１２に送出される。断層画像生成部１２では、方向を変えながら撮影されることにより被検体Ｍの立体的な構造に関する情報を有している一連の透視画像Ｐ０を再構成してＺ方向を体軸とする被検体Ｍを輪切りにするような断層画像Ｐ１を生成する。この断層画像Ｐ１は、輪切りにする位置をＺ方向について変更しながら複数枚生成される。この様にして生成された断層画像Ｐ１が表示部２５に表示されて撮影は終了となる。つまり断層画像Ｐ１は、被検体Ｍを仮想円ＶＣの存する平面およびこれに平行な平面で裁断したときの断面像となっている。そして、断層画像Ｐ１に写り込んだ被検体Ｍの像は、Ｘ線管３・ＦＰＤ４を移動させることによって調整した拡大率で写り込んでいる。この断層画像Ｐ１が表示部２５に表示されて断層画像の取得動作は終了となる。
【００６９】
以上のように、実施例１の構成によれば、被検体Ｍに対するＸ線管３・ＦＰＤ４の位置関係を調整することで縮小撮影・拡大撮影が可能なＸ線断層撮影装置１において、実験者の被曝を抑制するＸ線断層撮影装置１を提供できる。すなわち、実施例１の構成は、被検体Ｍに対してＸ線管３およびＦＰＤ４を接近・離反させることによりＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像の大きさを調整するシフト機構１７を備えている。これにより、断層画像Ｐ１に写り込む被検体Ｍの像を適宜拡大・縮小することができる。また、実施例１の構成に係るＸ線断層撮影装置１は、長穴９ａを有するリング状部材９とこのリング状部材９に対して長穴９ａの伸びる方向に配列された２つの各遮蔽体１９ａ，１９ｂとを備え、これによってＸ線を吸収してＸ線が装置の外部に出射することを防いでいる。実施例１の構成の最も特徴的なのは、シフト機構１７のシフト動作とは逆方向に各遮蔽体１９ａ，１９ｂが移動されることにある。すなわち、シフト動作によってＸ線管３・ＦＰＤ４が断層撮影をするときの回転中心から離れると、長穴９ａの一端が回転中心から離れる。そうすると被検体Ｍは回転中心に載置されるのであるから、長穴９ａの一端と被検体Ｍとの間に大きな隙間ができることになる。実施例１の構成によればこの隙間は各遮蔽体１９ａ，１９ｂによって塞がれる。これにより縮小撮影・拡大撮影のいずれを行っても実験者の被曝は抑制される。
【００７０】
また、シフト動作を行うとＸ線管３とＦＰＤ４とが回転する重心が回転中心からずれてしまい、回転機構７はＸ線管３とＦＰＤ４とを設定どおり回転できなくなってしまう。各遮蔽体１９ａ，１９ｂをカウンターバランスとして利用すれば、回転機構７はＸ線管３とＦＰＤ４とは理想どおりに過不足なく回転することになり、鮮明な断層像が取得できる。
【００７１】
また、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々に被検体Ｍに干渉しないようにする切り欠きが設けられていれば、各遮蔽体１９ａ，１９ｂを中心点に接近させたとしても、各遮蔽体１９ａ，１９ｂが被検体Ｍに干渉することがない。
【実施例２】
【００７２】
続いて、実施例２に係る断層撮影装置２０について説明する。実施例２に係る断層撮影装置２０は、図１３に示すように実施例１に係る装置構成にポジトロン放出断層撮影装置（ＰＥＴ装置）を併設したものとなっている。そこで、実施例２に係る断層撮影装置２０において、実施例１に係る装置構成と同様の部分については説明を省略する。
【００７３】
断層撮影装置２０には、ガントリ１０の他、ＰＥＴ装置１ａに係るガントリ１０ａを有している。このガントリ１０ａも、Ｚ方向に伸びた貫通孔を有しており、天板２が挿通されている。したがって、ＰＥＴ装置１ａは、Ｘ線管３・ＦＰＤ４に対してＺ方向から隣接するように設けられている。
【００７４】
ガントリ１０ａの内部にはガントリ１０ａの形状にならってリング状の検出器リング３２が設けられている。この検出器リング３２は、γ線を検出可能な検出器がリング状に配列されて構成されている。
【００７５】
同時計数部３３は、検出器リング３２から出力された検出データに同時計数処理を施す目的で設けられている。この同時計数部３３により、検出器リング３２の異なる部分に同時に入射した消滅γ線対の検出頻度と検出位置とが特定される。同時計数部３３は、同時計数の結果をＰＥＴ画像生成部３４に出力する。ＰＥＴ画像生成部３４は、同時計数部３３が特定した消滅γ線対の検出頻度と検出位置とを基に、消滅γ線対の発生位置を算出し、消滅γ線対の発生強度がマッピングされたＰＥＴ画像Ｐ２を生成する。ＰＥＴ画像Ｐ２は、消滅γ線対の発生の分布を示す断層画像となっている。
【００７６】
断層撮影装置２０は、Ｘ線による断層画像Ｐ１と消滅γ線対によるＰＥＴ画像Ｐ２との両画像を一度の検査で取得できるようになっている。断層撮影装置２０を用いて両画像Ｐ１，Ｐ２を生成するには、まず、被検体Ｍに陽電子放出型の放射性薬剤が注射される。放射性薬剤は、被検体Ｍの病巣などの特定の部分に集中する性質を有している。放射性薬剤は陽電子を放出し、この陽電子は１８０度反対方向に飛び去る消滅γ線対を発生させる。したがって、被検体Ｍからは、消滅γ線対が放射されることになる。放射性薬剤の分布は被検体内で異なっているのであるから、消滅γ線対の発生の頻度は被検体Ｍの部分によって異なっていることになる。
【００７７】
放射性薬剤の注射から十分に時間が経過した後、被検体Ｍは麻酔され、ホルダ５に収納される。すなわち、ホルダ５の開口５ａの各々に麻酔された被検体Ｍの一体が収納される。そして、複数の被検体Ｍを収納した状態となったホルダ５は、天板２に載置される。実験者が操作卓２６を通じて断層撮影装置２０にＰＥＴ画像撮影開始の指示を行うと、天板２が摺動し、被検体Ｍがガントリ１０ａの貫通孔の内部に導入される（図１３参照）。この時点から検出器リング３２は、消滅γ線対の検出を開始し、ＰＥＴ画像生成部３４がＰＥＴ画像Ｐ２を生成する。ＰＥＴ画像Ｐ２には、被検体Ｍの部分によって異なる消滅γ線対の発生の頻度がマッピングされている。消滅γ線対の発生頻度の分布はそのまま放射線薬剤の分布なのであるから、実験者はＰＥＴ画像Ｐ２を診断することで被検体中の放射性薬剤の分布を知ることができる。なお、撮影の際に、ＰＥＴ装置１ａのＺ方向における視野範囲が被検体Ｍの全身をカバーしきれないときは、天板２をＺ方向に摺動させながらＰＥＴ画像Ｐ２の撮影をするようにしてもよい。
【００７８】
後の動作は、上述のステップＳ２以降と同様である。断層画像Ｐ１，ＰＥＴ画像Ｐ２およびこれらが重ねられた合成画像が表示部２５に表示されて撮影は終了となる。
【００７９】
以上のように、上述の構成は、実施例１の構成のより具体的な態様を示すものとなっている。ポジトロン放出断層撮影装置を備えるようにすれば、被検体Ｍの機能的な画像と構造的な画像との両方が取得でき、撮影で取得できる情報をより多く得ることができる。
【００８０】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００８１】
（１）実施例１の動作に加えて、縮小撮影と拡大撮影との中間の拡大率で行う撮影についてもＸ線の線量を抑制する構成を採用することもできる。この中間の拡大率での撮影においては、リング状部材９の長穴９ａの両側に隙間が生じることになる。そこで、術者が操作卓２６を通じて指示を行うと、線源側調節機構１３ａおよび検出器側調節機構１３ｂは、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々を図１４に示す様に移動させる。すなわち、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々がホルダ５に接近するように移動される。これにより、リング状部材９の長穴９ａにおけるＸ線源３側の端部９ａ１およびＦＰＤ４側の端部９ａ２が各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々で覆われ、長穴９ａの両側の隙間が塞がれる。このようにすることで、ホルダ５をＺ方向（紙面貫通方向）に移動できるだけの通路を確保しつつも、開口の大きさは最小となる。術者の被曝の原因となるはずであったＸ線は、リング状部材９および各遮蔽体１９ａ，１９ｂにより吸収されることになる。
【００８２】
（２）実施例１の構成によれば、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの各々は独立に移動する構成となっていたが、これに代えて各遮蔽体１９ａ，１９ｂを一体に構成して、各遮蔽体１９ａ，１９ｂの位置調整を簡略化する構成を採用することもできる。
【００８３】
（３）実施例１の構成によれば、被検体Ｍはマウスであったが、他の小動物を被検体Ｍとすることもできる。
【００８４】
（４）実施例１の構成によれば、ホルダ５は５つの開口５ａを有していたが、開口５ａの個数を撮影対象の小動物のサイズに合わせて変更させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（検出手段）
７ 回転機構（回転手段）
９ リング状部材
１３ａ 線源側調節機構（第１調節手段）
１３ｂ 検出器側調節機構（第２調節手段）
１７ シフト機構（シフト手段）
１９ａ 第１遮蔽体
１９ｂ 第２遮蔽体
２６ 操作卓（入力手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を照射する放射線源と、
放射線を検出する検出手段と、
前記放射線源と前記検出手段を結ぶ線分上にある中心点を中心に、両者を互いの位置関係を保った状態で回転させる回転手段と、
前記放射線源および前記検出手段を互いの位置関係を保った状態で前記中心点に対してシフトさせることにより前記検出手段に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト動作を行うシフト手段と、
前記放射線源が回転される際の軌跡である仮想円に直交する方向から見て前記放射線源と前記検出手段とを一体に覆うように設けられているとともに、前記放射線源と前記検出手段とを結ぶ線分の方向に伸びた長穴を有し、前記放射線源および前記検出手段のシフト動作に追従して移動するリング状部材と、
前記リング状部材に設けられた放射線を吸収する２つの遮蔽体と、
前記遮蔽体のうち、前記放射線源側に設けられた第１遮蔽体を前記中心点に対して接近・離反させることにより前記第１遮蔽体と前記リング状部材との相対位置を調節する第１調節手段と、
前記遮蔽体のうち、前記検出手段側に設けられた第２遮蔽体を前記中心点に対して接近・離反させることにより前記第２遮蔽体と前記リング状部材との位置関係を調節する第２調節手段とを備え、
前記回転手段は、前記放射線源、前記検出手段、前記リング状部材、および前記遮蔽体の各々の相対位置を保った状態で各部材を一体に回転させ、
前記第１調節手段および前記第２調節手段が前記遮蔽体の各々を移動させることにより、
前記シフト手段が前記中心点に対して前記放射線源を離反させるようにシフト動作をして、前記リング状部材の長穴における前記放射線源側の端部が前記中心点から遠ざかったときは、この端部を覆うように前記第１遮蔽体が前記中心点に接近され、
前記シフト手段が前記中心点に対して前記検出手段を離反させるようにシフト動作をして、前記リング状部材の長穴における前記検出手段側の端部が前記中心点から遠ざかったときは、この端部を覆うように前記第２遮蔽体が前記中心点に接近されることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、
術者の指示を入力させる入力手段を備え、
前記入力手段に従って前記第１調節手段および前記第２調節手段が前記遮蔽体の各々を前記中心点に接近するように移動させることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線断層撮影装置において、
前記遮蔽体の各々が仮想円に平行な平面上に設けられていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記第１調節手段および前記第２調節手段が前記遮蔽体の各々を移動させることにより、
前記シフト手段が前記中心点に対して前記放射線源を離反させるようにシフト動作をしたときは、前記第２遮蔽体の位置が前記中心点から離反するように調節され、
前記シフト手段が前記中心点に対して前記検出手段を離反させるようにシフト動作をしたときは、前記第１遮蔽体の位置が前記中心点から離反するように調節されることにより、
前記遮蔽体が前記放射線源および前記検出手段を回転させるときのカウンターバランスとなっていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記遮蔽体の各々には、被検体に干渉しないようにする切り欠きが設けられていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
小動物撮影用となっていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記放射線源、前記検出手段に対して仮想円の直交方向から隣接するように設けられたポジトロン放出断層撮影装置を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項１】
放射線を照射する放射線源と、
放射線を検出する検出手段と、
前記放射線源と前記検出手段を結ぶ線分上にある中心点を中心に、両者を互いの位置関係を保った状態で回転させる回転手段と、
前記放射線源および前記検出手段を互いの位置関係を保った状態で前記中心点に対してシフトさせることにより前記検出手段に写り込む被検体の像の大きさを調整するシフト動作を行うシフト手段と、
前記放射線源が回転される際の軌跡である仮想円に直交する方向から見て前記放射線源と前記検出手段とを一体に覆うように設けられているとともに、前記放射線源と前記検出手段とを結ぶ線分の方向に伸びた長穴を有し、前記放射線源および前記検出手段のシフト動作に追従して移動するリング状部材と、
前記リング状部材に設けられた放射線を吸収する２つの遮蔽体と、
前記遮蔽体のうち、前記放射線源側に設けられた第１遮蔽体を前記中心点に対して接近・離反させることにより前記第１遮蔽体と前記リング状部材との相対位置を調節する第１調節手段と、
前記遮蔽体のうち、前記検出手段側に設けられた第２遮蔽体を前記中心点に対して接近・離反させることにより前記第２遮蔽体と前記リング状部材との位置関係を調節する第２調節手段とを備え、
前記回転手段は、前記放射線源、前記検出手段、前記リング状部材、および前記遮蔽体の各々の相対位置を保った状態で各部材を一体に回転させ、
前記第１調節手段および前記第２調節手段が前記遮蔽体の各々を移動させることにより、
前記シフト手段が前記中心点に対して前記放射線源を離反させるようにシフト動作をして、前記リング状部材の長穴における前記放射線源側の端部が前記中心点から遠ざかったときは、この端部を覆うように前記第１遮蔽体が前記中心点に接近され、
前記シフト手段が前記中心点に対して前記検出手段を離反させるようにシフト動作をして、前記リング状部材の長穴における前記検出手段側の端部が前記中心点から遠ざかったときは、この端部を覆うように前記第２遮蔽体が前記中心点に接近されることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、
術者の指示を入力させる入力手段を備え、
前記入力手段に従って前記第１調節手段および前記第２調節手段が前記遮蔽体の各々を前記中心点に接近するように移動させることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線断層撮影装置において、
前記遮蔽体の各々が仮想円に平行な平面上に設けられていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記第１調節手段および前記第２調節手段が前記遮蔽体の各々を移動させることにより、
前記シフト手段が前記中心点に対して前記放射線源を離反させるようにシフト動作をしたときは、前記第２遮蔽体の位置が前記中心点から離反するように調節され、
前記シフト手段が前記中心点に対して前記検出手段を離反させるようにシフト動作をしたときは、前記第１遮蔽体の位置が前記中心点から離反するように調節されることにより、
前記遮蔽体が前記放射線源および前記検出手段を回転させるときのカウンターバランスとなっていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記遮蔽体の各々には、被検体に干渉しないようにする切り欠きが設けられていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
小動物撮影用となっていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記放射線源、前記検出手段に対して仮想円の直交方向から隣接するように設けられたポジトロン放出断層撮影装置を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１２０７４２（Ｐ２０１２−１２０７４２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４５７８（Ｐ２０１０−２７４５７８）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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