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Dokumentenidentifikation DE102006033882A1 22.02.2007
Titel Röntgen-CT-Scanner und Scanverfahren
Anmelder J. Morita Mfg. Corp., Kyoto, JP
Erfinder Sadakane, Tomoyuki, Kyoto, JP;
Suzuki, Masakazu, Kyoto, JP
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Anmeldedatum 21.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006033882
Offenlegungstag 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse G01N 23/06(2006.01)A, F, I, 20061117, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61B 6/03(2006.01)A, L, I, 20061117, B, H, DE   
Zusammenfassung Bei einem Röntgen-CT-Scanvorgang können der Abstand zwischen einem Röntgengenerator und einem Rotationszemtrum und/oder der Abstand zwischen einem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum entsprechend der Vergrößerung eines Bildes geändert werden. Eine Rotationsvorrichtung verfügt über einen Röntgengenerator und einen Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen und die so vorhanden sind, um zwischen ihnen ein Objekt einfügen zu können. Ein Rotationsmechanismus dreht die Rotationsvorrichtung um eine Rotationsachse, und ein Verstellmechanismus verstellt die Rotationsachse oder das Objekt in einer Ebene orthogonal zur Rotationsachse. Das Rotationszentrum in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, verschieden von der Rotationsachse, wird entsprechend einer Bewegung, die aus einer Drehung der Rotationsvorrichtung und der Bewegung der Rotationsachse oder des Objekts zusammengesetzt wird, immer an einem Punkt in einem interessierenden Bereich im Objekt gehalten.

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Röntgen-Computertomografie zum Rekonstruieren eines Bilds in einem dreidimensionalen Bereich.

Hintergrundbildende Technik

In einem Röntgen-Computertomografie(CT)-Scanner wird ein Objekt zwischen einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor platziert. Der Röntgengenerator und der Röntgendetektor werden um das Objekt gedreht, und dieses wird dem durch den Röntgengenerator erzeugten Röntgenstrahl in vielen Richtungen ausgesetzt. Die das Objekt (oder eine Projektion desselben) durchstrahlende Röntgenintensitätsverteilung wird durch den Röntgendetektor gemessen. Auf Grundlage der bei einer Drehung erfassten Röntgenprojektionsdaten wird eine Verteilung linearer Absorptionskoeffienten (oder eines Bilds) innerhalb des Objekts zweidimensional rekonstruiert, um ein Schnittbild des Objekts zu erzeugen. Die Rekonstruktionsberechnung erfolgt in mehreren Ebenen orthogonal zur Rotationsachse, um auf Grundlage der Schnittbilder ein dreidimensionales Bild zu erzeugen.

Wenn die Vergrößerung eines Bilds bei einem CT-Scan geändert werden kann, kann das Gesichtsfeld (die Größe eines interessierenden Bereichs) geändert werden, und es kann die Auflösung des Bilds geändert werden. Bei einem Röntgen-CT-Scanner mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die an einem Rotationsarm oder einer Gantry befestigt sind, werden der Röntgengenerator und der Röntgendetektor um ein Objekt gedreht, während die Abstände zwischen dem Röntgengenerator, dem Objekt und dem Röntgendetektor konstant gehalten werden. Die Vergrößerung eines Bilds kann entsprechend dem Relativabstand zwischen dem Röntgengenerator oder dem Röntgendetektor im Objekt erhöht oder verringert werden.

Wie es später erläutert wird, können bei der Erfindung der Abstand zwischen dem Röntgengenerator und einem Rotationszentrum für einen CT-Scan und/oder der Abstand zwischen dem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum geändert werden. Dies ist hinsichtlich einiger Dokumente aus dem Stand der Technik relevant. Bei einem CT-Scanner, wie er in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung 2000-329293 beschrieben wird, erfolgt die Übertragung von Stehbildern (sogenannten Pilotbildern) mit zweifacher Positionsbeziehung zwischen dem Röntgengenerator und dem Röntgendetektor vor dem Starten eines CT-Scans, um eine dreidimensionale Position eines zu scannenden Bereichs zu bestimmen.

Wenn die Größe eines Pilotbilds geändert wird, wird die Position eines Stuhls relativ zum Röntgendetektor verstellt. Obwohl jedoch die Größe eines Pilotbilds geändert werden kann, ist keine Konstruktion zum Ändern der Vergrößerung eines Bilds beschrieben. Bei einem CT-Scanner, wie er in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung H5-322802/1993 beschrieben ist, der für ein Objekt auf industriellem Gebiet zu verwenden ist, sind die Positionen des Röntgengenerators und des Röntgendetektors fixiert. Andererseits wird ein Objekt auf einen Tisch gesetzt, und ein Projektionsbild desselben wird aufgenommen, während der Tisch gedreht wird. Die Vergrößerung des Bilds wird entsprechend den Positionen des Röntgengenerators und des Röntgendetektors relativ zum sich drehenden Tisch geändert. Jedoch ist die Drehung des Objekts möglich, da es sich dabei um einen Gegenstand handelt. Wenn das Objekt eine Person ist, treten Probleme wie Artefakte auf Grund der Bewegung derselben und einen durch die Drehung verursachten Schwindel auf. Daher kann dies in der Praxis nicht für einen CT-Scan einer Person, insbesondere auf medizinischem Gebiet, verwendet werden. Ferner kann, selbst dann, wenn das Objekt ein Gegenstand ist, der CT-Scanner nicht verwendet werden, wenn das Objekt über eine Struktur verfügt, die so präzise ist, dass sie keiner kontinuierlichen Drehung unterworfen werden kann. Bei einem Röntgen-CT-Scanner, wie er in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung 2001-37747 beschrieben ist, verfügt ein rotierenden Arm über einen Röntgengenerator und einen planaren Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen, und zwischen diesen wird ein Objekt angeordnet. Der planare Röntgendetektor ist an einem Ringarm mit ausziehbarem Arm angebracht, und der Detektor kann näher am Objekt oder entfernter von ihm eingestellt werden, so dass die Vergrößerung eines Bilds geändert werden kann. Jedoch ist zum Ändern der Vergrößerung ein Mechanismus zum Verstellen des Röntgendetektors relativ zur Rotationsvorrichtung oder zum Verstellen der Rotationsvorrichtung relativ zur Röntgenvorrichtung erforderlich. Medizinische Geräte werden in weitem Umfang für Panorama-Röntgenbilderzeugung oder einen Röntgen-CT-Scan verwendet, wobei ein Röntgengenerator und ein Röntgendetektor an zwei Enden eines rotierenden Arms vorhanden sind, wobei es wünschenswert ist, sie zu modifizieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Gesichtsfeld bei einem CT-Scan (oder die Größe eines interessierenden Bereichs) einfacher zu ändern.

Ein erster Röntgen-CT-Scanner gemäß der Erfindung verfügt über eine Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen und zwischen denen ein Objekt eingefügt wird, einen Rotationsmechanismus zum Drehen der Verstellvorrichtung um eine Rotationsachse, einen Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse des Rotationsmechanismus in zweidimensionalen, die Rotationsachse schneidenden Richtungen, und eine Steuerungseinrichtung, die den Rotationsmechanismus und den Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse steuert, um die Rotationsvorrichtung so zu drehen, dass das Zentrum eines interessierenden Bereichs im Objekt immer im Rotationszentrum, in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, auf Grund einer zusammengesetzten Bewegung der Drehung der Rotationsvorrichtung durch den Rotationsmechanismus und der Bewegung der Rotationsachse durch den Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse verbleibt. Der Abstand zwischen dem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum und/oder und der Abstand zwischen dem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum kann geändert werden, so dass die Vergrößerung geändert werden kann.

Beim ersten Röntgen-CT-Scanner und beim zweiten und dritten Röntgen-CT-Scanner sowie bei einem Röntgen-CT-Scanverfahren, das später erläutert wird, kann das Gesichtsfeld (oder die Vergrößerung eines interessierenden Bereichs) unter Verwendung des Röntgengenerators und des Röntgendetektors bei einer Relativpositionsbeziehung bei einem CT-Scan leicht geändert werden. Insbesondere dann, wenn der Röntgendetektor über ein Erfassungsgebiet mit eingeschränkter Fläche verfügt, und wenn der zur Vergrößerung interessierende Bereich für das Erfassungsgebiet zu groß ist oder nicht der gesamte interessierende Bereich abgebildet werden kann, kann die Vergrößerung verringert werden, so dass der gesamte interessierende Bereich in das Erfassungsgebiet passt.

Ferner kann die Vergrößerung ohne Verwendung eines Mechanismus zum Verstellen des Röntgendetektors oder des Röntgengenerators relativ zur Rotationsvorrichtung geändert werden.

Ferner kann, wenn die Rotationsvorrichtung um die Rotationsachse herum bewegt wird, selbst dann, wenn auf Grund einer mechanischen Fehlfunktion eine Abweichung der Position der Achse auftritt, dies leicht dadurch korrigiert werden, dass das Rotationszentrum verschieden von der Rotationsachse eingestellt wird.

Vorzugsweise verfügt bei diesem Röntgen-CT-Scanner der Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse über eine erste Verstellvorrichtung, die die Rotationsachse des Rotationsmechanismus in einer ersten Richtung verschieden von der Rotationsachse verstellt, und eine zweite Verstellvorrichtung, die die Rotationsachse in einer zweiten Richtung verschieden von der ersten Richtung und der Rotationsachse verstellt. So kann eine zweidimensionale Bewegung des Objekts auf einfache Weise kontrolliert werden.

Vorzugsweise sind bei diesem Röntgen-CT-Scanner der Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse und die Rotationsvorrichtung im selben Gehäuse montiert. So kann ein Rotationsmechanismus in einem Raum untergebracht werden, der zweidimensional ziemlich weit ist, um den Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse aufzunehmen. Ferner kann, da der Rotationsmechanismus nicht in der Rotationsvorrichtung untergebracht werden muss, die Konstruktion der Verstellvorrichtung vereinfacht werden.

Vorzugsweise verfügt bei diesem Röntgen-CT-Scanner der Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse über ein Verbindungselement oder mehrere Verbindungselemente, die in Reihe miteinander verbunden sind und dem Lager des Rotationsmechanismus verbunden sind, wobei das Rotationszentrum in zweidimensionalen, die Rotationsachse schneidenden Richtungen verstellt werden kann. Dann kann die zweidimensionale Bewegung der Rotationsachse durch eine einfache Konstruktion kontrolliert werden.

Ein zweiter Röntgen-CT-Scanner gemäß der Erfindung verfügt über eine Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen und zwischen die ein Objekt eingefügt ist, einen Rotationsmechanismus zum Drehen der Rotationsvorrichtung um eine Rotationsachse, einen Mechanismus zum Verstellen des Objekts in zweidimensionalen, die Rotationsachse schneidenden Richtungen um die Rotationsachse, und eine Steuerungseinrichtung, die den Rotationsmechanismus und den Mechanismus zum Verstellen des Objekts steuert, um die Rotationsvorrichtung so zu drehen, dass ein Punkt in einem interessierenden Bereich des Objekts immer im Rotationszentrum, in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, auf Grund einer zusammengesetzten Bewegung der Drehung der Verstellvorrichtung durch den Rotationsmechanismus und die Bewegung des Objekts liegt. So können der Abstand zwischen dem Röntgengenerator und dem Rotationszentrum und/oder der Abstand zwischen dem Röntgendetektor und dem geändert werden, so dass die Vergrößerung geändert werden kann.

Vorzugsweise verfügt, im zweiten Röntgen-CT-Scanner, der Mechanismus zum Verstellen des Objekts über eine erste Verstellvorrichtung, die das Objekt in einer ersten Richtung verschieden von der Rotationsachse bewegt, und eine zweite Verstellvorrichtung, die das Objekt in einer zweiten Richtung, die von der ersten Richtung und der Rotationsachse verschieden ist, bewegt. Dann kann die zweidimensionale Bewegung des Objekts leicht kontrolliert werden.

Vorzugsweise erstreckt sich, beim zweiten Röntgen-CT-Scanner, die Rotationsachse des Rotationsmechanismus vertikal. Dann kann, wenn das Objekt ein menschlicher Körper ist, derselbe in eine stehende oder sitzende Position gebracht werden, und der Scanner kann in einem kleinen Raum installiert werden.

Vorzugsweise ist beim ersten und zweiten Röntgen-CT-Scanner die Rotationsachse ein Rotationsarm. Dann kann die Rotationsachse durch eine mechanisch einfache Konstruktion bereitgestellt werden.

Ein dritter Röntgen-CT-Scanner gemäß der Erfindung verfügt über eine Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen und zwischen denen ein Objekt eingefügt ist, einen Rotationsmechanismus zum Drehen der Verstellvorrichtung um eine Rotationsachse, einen Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse des Rotationsmechanismus und/oder des Objekts in zweidimensionalen, die Rotationsachse schneidenden Richtungen, und eine Steuerungseinrichtung, die den Rotationsmechanismus und den Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse und/oder des Objekts steuert, um die Verstellvorrichtung so zu drehen, dass ein Punkt in einem interessierenden Bereich im Objekt immer im Rotationszentrum, in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, auf Grund einer zusammengesetzten Bewegung der Drehung der Rotationsvorrichtung durch den Rotationsmechanismus und der Bewegung der Rotationsachse und/oder des Objekts durch den Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse und/oder des Objekts bleibt.

Bei einem Röntgen-CT-Scanverfahren gemäß der Erfindung werden der Abstand zwischen dem Röntgengenerator und dem Rotationszentrum und/oder der Abstand zwischen dem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum zum Ändern der Vergrößerung in einem Röntgen-CT-Scanner mit Folgendem geändert: einer Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen und zwischen denen Objekt eingefügt wird, einem Rotationsmechanismus zum Verdrehen der Rotationsvorrichtung um eine Rotationsachse, einem Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse des Rotationsmechanismus in zweidimensionalen, die Rotationsachse schneidenden Richtungen, und einer Steuerungseinrichtung, die den Rotationsmechanismus und den Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse so steuert, dass die Rotationsvorrichtung so gedreht wird, dass ein Punkt in einem interessierenden Bereich im Objekt immer im Rotationszentrum, in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, auf Grund einer zusammengesetzten Bewegung der Drehung der Rotationsvorrichtung durch den Rotationsmechanismus und der Bewegung der Rotationsachse durch den Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse verbleibt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen Folgendes dargestellt ist:

1A, 1B und 1C sind Schnittansichten zum Veranschaulichen der Struktur eines Aufzeichnungsträgers bei einer Ausführungsform der Erfindung,

2 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer Situation, bei der eine Vergrößerung geändert wird, während eine Rotationsvorrichtung kreisförmig gedreht wird,

3 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer Situation, bei der die Vergrößerung geändert wird, während ein Objekt im Kreis gedreht wird,

4A und 4B sind schematische Diagramme für einen ersten Röntgen-CT-Scanner (a) und einen zweiten Röntgen-CT-Scanner (b),

5A und 5B sind Diagramme zum Erläutern des ersten Röntgenscanners für Vergrößerung und Verkleinerung,

6A und 6B sind Diagramme zum Erläutern des zweiten Röntgenscanners für Vergrößerung und Verkleinerung,

7A und 7B sind Diagramme eines Grundaufbaus des ersten Röntgen-CT-Scanners,

8 ist ein Diagramm eines Steuerungssystems des ersten Röntgen-CT-Scanners,

9 ist Diagramm eines Rotationssystems des ersten Röntgen-CT-Scanners,

10 ist ein Diagramm eines Teils betreffend die Auf-ab-Steuerung des Rotationsarms,

11 ist ein Diagramm eines Teils betreffend die Steuerung der Position des Rotationsarms und der Drehung,

12 ist ein Flussdiagramm einer Rotationssteuerung,

13 ist ein Diagramm eines modifizierten Beispiels eines Rotationssystems,

14A und 19B sind Diagramme des Grundaufbaus des zweiten Röntgen-CT-Scanners,

15 ist ein Diagramm eines Steuerungssystems des zweiten Röntgen-CT-Scanners,

16 ist ein Diagramm eines modifizierten Beispiels des Mechanismus für zweidimensionale Verstellung, und

17 ist ein Diagramm eines anderen, modifizierten Beispiels des Mechanismus für zweidimensionale Verstellung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in allen der verschiedenen Ansichten kennzeichnen.

Bei einem Röntgen-CT-Scanner verfügt eine Verstellvorrichtung wie ein Rotationsarm über einen Röntgengenerator 1 und einen Röntgendetektor 2, die einander gegenüberstehen, während zwischen sie ein Objekt eingefügt ist. Der Abstand zwischen dem Röntgengenerator 1 und dem Röntgendetektor 2 ist konstant. Ein Rotationsmechanismus hält die Verstellvorrichtung in solcher Weise, dass sie um eine Rotationsachse im Rotationsmechanismus verdrehbar ist. Die Rotationsachse wird als "mechanische Rotationsachse" oder einfach als "Rotationsachse" bezeichnet. Die mechanische Rotationsachse oder die Rotationsachse kann, beispielsweise, unter Verwendung einer rotierenden Welle eingestellt werden, da eine rotierende Welle mit der Rotationsachse zur Drehung durch den Rotationsmechanismus verwendet wird. Es kann jeder beliebige Rotationsmechanismus zum Drehen zumindest eines Röntgengenerators 1 und eines Röntgendetektors 2 verwendet werden. Selbst wenn der Rotationsmechanismus über keine mechanische Welle verfügt, verfügt er über eine Rotationsachse, um die der Röntgengenerator 1 und der Röntgendetektor 2 gedreht werden. Beispielsweise kann eine ringförmige Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator 1 und einem Röntgendetektor 2, die einander gegenüberstehen und durch einen Motor über einen Rotor oder Zahnräder angetrieben werden, ohne dass eine Rotationsachse vorhanden wäre, verwendet werden, und diese verfügt über eine Rotationsachse. Wenn die Rotationsvorrichtung um die mechanische Rotationsachse gedreht wird, werden der Röntgengenerator 1 und der Röntgendetektor 2 um das Objekt gedreht. Es ist bevorzugt, dass die mechanische Rotationsachse orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zur Mittellinie des durch den Röntgengenerator 1 emittierten Röntgenstrahls verläuft. Wenn in diesem Fall das Objekt ein menschlicher Körper ist, kann er sich in stehender oder sitzender Position befinden und der Scanner kann in einem kleinen Raum installiert werden.

Nun wird die Vergrößerung (oder der Vergrößerungsfaktor) eines bei einem Röntgen-CT-Scan erfassten Bilds erläutert. In der 1 ist F die Position des Röntgengenerator 1 (genau gesagt, die Position des Brennpunkts des Röntgenstrahls im Röntgengenerator 1), S ist die Position des Röntgendetektors 2 (genau gesagt, die Position einer Röntgenerfassungsebene im Röntgendetektor 2), B ist die Position der Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus, und C ist die Position des Objekts O (genau gesagt, die Position eines Punkts in einem interessierenden Bereich im Objekt).

Bei den unten angegebenen Fällen wird ein Bereich in zylindrischer oder beinahe zylindrischer Form, der immer durch den kegelförmigen Röntgenstrahl bestrahlt wird, als interessierender Bereich angesehen (der Bereich mit zylindrischer oder beinahe zylindrischer Form ist beispielsweise der Bereich B in der 5A oder der Bereich A in der 5B, die bei einem CT-Scan durch Drehung des kegelförmigen Röntgenstrahls abgescannt werden können.) Die Position des Rotationszentrums des kegelförmigen Röntgenstrahls kann als Zentrum des interessierenden Bereichs, der in der Blickrichtung der Rotationsachse betrachtet wird, angesehen werden, und als Position C kann ein Punkt, nämlich das Zentrum des interessierenden Bereichs, gewählt werden. Jedoch existiert ein Fall, bei dem die Form des interessierenden Bereichs nicht festgelegt ist. In diesem Fall kann ein Punkt mit nicht festgelegter Form beliebig im interessierenden Bereich als Position C gewählt werden. In einem anderen Fall, bei dem die Größe des zu scannenden Bereichs so klein ist, dass sie ausreichend im oben genannten Bereich mit zylindrischer oder beinahe zylindrischer Form eingeschlossen ist, kann der Bereich, der zumindest den zu scannenden Bereich einschließen kann, als interessierender Bereich angesehen werden. In diesem Fall kann die Position des Rotationszentrums des kegelförmigen Röntgenstrahls als Position C gewählt werden, und selbstverständlich kann die Position des Rotationszentrums des kegelförmigen Röntgenstrahls als Position C gewählt werden.

Wie es in der 1C dargestellt ist, wird, wenn die Position B der Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus mit der Position C des Punkts im interessierenden Bereich im Objekt O übereinstimmt, die Vergrößerung des Objekts in einer Bildaufnahmeebene des Röntgendetektors 2 unter Verwendung des Abstands Fs zwischen den Röntgengenerator 1 und dem Röntgendetektor 2 sowie dem Abstand FB zwischen dem Röntgengenerator 1 und dem der Rotationswelle 3a als FS/FB(= FS/FC) ausgedrückt werden. (In der 1C gilt Abstand FB = Abstand FC zwischen dem Röntgendetektor 1 und dem Objekt O)

Die Vergrößerung kann durch Ändern des Abstands FC zwischen dem Röntgengenerator 1 und dem Objekt O und/oder dem Abstand CS zwischen dem Objekt O und dem Röntgendetektor 2 geändert werden. Wenn beispielsweise, wie es in der 1A dargestellt ist, die Position C des Objekts O relativ zur Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus zum Röntgendetektor 2 hin geändert wird, wird die Vergrößerung kleiner, und es kann ein größerer Bereich abgebildet werden. In dieser Situation wird das Objekt O um einen Abstand &agr; (> 0) vor einem Röntgen-CT-Scan zum Röntgendetektor 2, relativ zu diesem, bewegt. Als Nächstes wird, wie es später unter Bezugnahme auf die 2 erläutert wird, die Rotationsvorrichtung 3 gedreht, während das Rotationszentrum des Rotationsmechanismus oder die Rotationswelle 3a entlang einer Kreisbahn mit einem Radius &agr; bewegt wird, dessen Zentrum auf Punkt 3X im interessierenden Bereich im Objekt 1 liegt (genau gesagt, Position des Rotationszentrums in der 1A). Alternativ wird, wie es später unter Bezugnahme auf die 3 erläutert wird, das Objekt O entlang einer Kreisbahn mit einem Radius &agr; bewegt, dessen Zentrum im Rotationszentrum des Rotationsmechanismus liegt. Das Rotationszentrum des Rotationsmechanismus liegt auf der Rotationswelle 3a und die Vergrößerung des im Röntgendetektor 2 abgebildeten Objekts O beträgt FS/(FB + &agr;)(= FS/FC).

Wenn andererseits, wie es in der 1B dargestellt ist, die Position C im Objekt O relativ zur Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus zum Röntgengenerator 1 hin geändert wird, wird die Vergrößerung größer, und es kann das Bild eines kleineren Bereichs aufgenommen werden. In dieser Situation wird das Objekt O um einen Weg &agr; (> 0) vor einem Röntgen-CT-Scan zum Röntgengenerator 1 hin bewegt. Als Nächstes wird, wie es später unter Bezugnahme auf die 2 erläutert wird, die Rotationsvorrichtung 3 gedreht und das Rotationszentrum des Rotationsmechanismus oder die Rotationswelle 3a wird entlang der Kreisbahn mit einem Radius &agr;, dessen Zentrum am Punkt im interessierenden Bereich im Objekt O liegt, bewegt, oder es wird, wie es später unter Bezugnahme auf die 3 erläutert wird, das Objekt O entlang einer Kreisbahn mit einem Radius &agr;, dessen Zentrum im Rotationszentrum des Rotationsmechanismus liegt, bewegt. Das Rotationszentrum des Rotationsmechanismus liegt auf der Rotationswelle 3a, und die Vergrößerung des im Röntgendetektor 2 abgebildeten Objekts O ist FS/(FB – &agr;)(= FS/FC).

Bei den in den 1A und 1B dargestellten Situationen fällt die Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus (Position B) nicht mit dem Punkt im interessierenden Bereich im Objekt O (Position C) zusammen. Daher muss, wenn der Rotationsmechanismus dafür sorgt, dass die Rotationsvorrichtung 3 um die Rotationswelle 3a gedreht wird, die Position der Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus oder ein Objekt O im Kreis, entsprechend dem Rotationswinkel des Rotationsmechanismus, bewegt werden. Wenn diese Kreisbewegung realisiert wird, kann die Waschmaschine bei einem CT-Scan geändert werden. Dann sollte der gesamte Rotationsmechanismus einer Kreisdrehung entsprechend dem Rotationswinkel des Rotationsmechanismus unterzogen werden. So wird die Relativpositionsbeziehung zwischen dem Röntgengenerator 1, einer Umlaufbahn O und dem Röntgendetektor 2 konstant gehalten. Ein derartiger CT-Scan zeigt die folgenden Vorteile. Unter Verwendung des Röntgengenerators 1 und des Röntgendetektors 2 bei der Relativpositionsbeziehung kann das Gesichtsfeld oder die Vergrößerung eines interessierenden Bereichs leicht geändert werden. Insbesondere dann, wenn der Röntgendetektor 2 ein Erfassungsgebiet mit begrenzter Größe aufweist und der interessierende Bereich bei einer Vergrößerung zu groß für das Erfassungsvolumen oder den gesamten interessierenden Bereich, der abzubilden ist, ist, kann die Vergrößerung verkleinert werden, damit der gesamte interessierende Bereich in das Erfassungsgebiet fällt. Ferner kann die Vergrößerung ohne Verwendung eines Mechanismus zum Bewegen des Röntgendetektors 2 oder des Röntgengenerators 1 relativ zur Rotationsvorrichtung geändert werden. Selbst wenn auf Grund einer mechanischen Fehlfunktion oder dergleichen eine Positionsabweichung der Rotationsachse auftritt, wenn die Rotationsvorrichtung um die Rotationswelle bewegt wird, kann dies dadurch leicht korrigiert werden, dass das Rotationszentrum in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt verschieden von der mechanischen Rotationsachse eingestellt wird. Der CT-Scan-Betrachtungspunkt kann auch als Betrachtungspunkt beim Aufnehmen einer Fotografie eines Objekts durch den Detektor 2 bezeichnet werden, und das Rotationszentrum im Betrachtungspunkt bei der Aufnahme einer Fotografie ist, wie oben angegeben, im Rotationszentrum in einem CT-Betrachtungspunkt verschieden von der mechanischen Rotationsachse. Das Rotationszentrum im CT-Scan-Betrachtungspunkt wird auch später erläutert.

Als Erstes wird ein erster Röntgen-CT-Scanner erläutert. Beim ersten Röntgen-CT-Scanner ist ein Mechanismus 31, der später detailliert erläutert wird, vorhanden, um die Rotationswelle 3a des Rotationsmechanismus in zweidimensionalen, die Rotationswelle 3a schneidenden Richtungen zu verstellen. Die 2 zeigt eine Situation für den Steuerungsvorgang. Dieser Mechanismus 31 verstellt die Rotationswelle 3a. Die Rotationsvorrichtung 3 dreht den Röntgengenerator 1 und den Röntgendetektor 2 um die Rotationswelle 3a, während diese durch den Mechanismus 31 bewegt wird. Die zwei Bewegungstypen werden so synchronisiert, dass der Abstand FC zwischen dem Röntgengenerator 1 und dem Punkt 2X im interessierenden Bereich sowie der Abstand CS zwischen dem Röntgengenerator 2 und dem Zentrum 3X immer konstant gehalten werden. Bei der zusammengesetzten Bewegung auf Grund der zwei Bewegungstypen befindet sich das Rotationszentrum 3X in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt am Punkt 3X im interessierenden Bereich im Objekt O, und der Röntgengenerator 1 und der Röntgendetektor 2 werden um das Zentrum 3X gedreht, um den Abstand zu diesem immer konstant zu halten. Wenn der Röntgengenerator 1 und der Röntgendetektor 2 um einen Winkel um die Rotationswelle 3a gedreht werden, wird auch diese um denselben Winkel um den Punkt 3X im interessierenden Bereich gedreht. Dann werden, gesehen ausgehend vom Punkt 3X im interessierenden Bereich, der Röntgengenerator 1 und der Röntgendetektor 2 um das Zentrum 3X gedreht, ähnlich wie bei einem in der 1C dargestellten herkömmlichen CT-Scan, wobei jedoch die Position des Objekts verschieden von der der Rotationswelle ist. So wird selbst dann, wenn die Rotationswelle 3a des Rotationsmechanismus eine andere Position als den Punkt 3X im interessierenden Bereich im Objekt O einnimmt, ein von der Rotationswelle 3a verschiedenes Rotationszentrum 3X immer auf den Punkt 3X des interessierenden Bereichs eingestellt, und die Rotationsvorrichtung 3 wird immer um den Punkt 3X im interessierenden Bereich im Objekt O gedreht, und zwar auf Grund der zusammengesetzten Bewegung, die die Drehung der Rotationsvorrichtung 3a des Rotationsmechanismus mit der Bewegung der Rotationswelle durch den Mechanismus 31 zum Bewegen derselben koppelt.

Das oben genannte "Rotationszentrum 3X in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, das von der Rotationswelle 3a verschieden ist" repräsentiert ein Rotationszentrum, das unabhängig von der Rotationswelle 3a in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt definiert ist, und dies wird durch den Mechanismus 31 realisiert, der die Position der Rotationswelle 3a verstellt. Das Rotationszentrum 3X in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt kann mit der Position der Rotationswelle zusammenfallen. Die Rotationsvorrichtung 3 mit dem Röntgengenerator 1 und dem Röntgendetektor 2, die einander gegenüberstehen, wird durch den Rotationsmechanismus um einen Rotationswinkel &bgr; um die Rotationswelle 3a gedreht, während das Zentrum des Rotationsmechanismus oder die Rotationswelle 3a entsprechend dem verstellten Rotationszentrum relativ zum Punkt 3X im interessierenden Bereich (entsprechend dem anfänglichen Rotationszentrum) gemäß dem Rotationswinkel &bgr; der Kreisdrehung gedreht wird, so dass die Relativpositionsbeziehung zwischen dem Röntgengenerator 1, dem Objekt O und dem Röntgendetektor 2 konstant gehalten werden. Die 2 und 3 zeigen Situationen, bei denen die Vergrößerung kleiner eingestellt ist, jedoch befindet sich, wenn die Vergrößerung größer eingestellt wird, der Punkt 3X im interessierenden Bereich näher am Röntgengenerator 1.

Wenn andererseits bei einem zweiten Röntgen-CT-Scanner, bei dem ein Objekt entsprechend einem Rotationswinkel des Rotationsmechanismus im Kreis bewegt wird, ist zum Halten eines Objekts O zwischen dem Röntgengenerator 1 und dem Röntgendetektor 2 ein Haltemechanismus vorhanden, und ein Verstellmechanismus, der später detailliert erläutert wird, bewegt den Haltemechanismus in zweidimensionalen, die Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus schneidenden Richtungen. Die 3 zeigt eine Situation dieses Steuerungsvorgangs. Selbst wenn die Position der Rotationswelle 3a vom Punkt 3X im im interessierenden Bereich im Objekt O verschieden ist, werden der Abstand zwischen dem Punkt 3X im interessierenden Bereich und dem Röntgengenerator 1 sowie der Abstand zwischen dem Zentrum 3X und dem Röntgengenerator 1 auf Grund der zusammengesetzten Bewegung durch Synchronisieren der Drehung der Rotationsvorrichtung 3 mit der Drehbewegung des Objekts durch den Verstellmechanismus 5 durch eine Steuerungseinrichtung immer konstant gehalten. Das heißt, dass das Rotationszentrum 3X in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt verschieden von der Rotationswelle 3a eingestellt wird und die Rotationsvorrichtung 3 immer um den Punkt 3X im interessierenden Bereich im Objekt O gedreht wird.

Das oben genannte "Rotationszentrum 3X, das von der Rotationswelle 3a verschieden ist" bedeutet ein Rotationszentrum in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, das unabhängig von der mechanischen Rotationsachse 3a definiert ist, ähnlich dem in der 2 dargestellten Fall, und dies wird durch den Mechanismus zum Drehen des Objekts realisiert. Das Rotationszentrum 3X kann mit der Position der Rotationswelle 3a (oder der mechanischen Rotationsachse) zusammenfallen. Die Rotationsvorrichtung 3 wird durch den Rotationsmechanismus gedreht, während der Punkt 3X im im interessierenden Bereich im Objekt entsprechend dem Rotationswinkel der Rotationsvorrichtung relativ zum Rotationszentrum des Rotationsmechanismus (der Rotationswelle 3a) gedreht wird, während die Relativpositionsbeziehung zwischen dem Röntgengenerator 1, dem Objekt und dem Röntgendetektor 2 konstant gehalten wird.

Die in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen werden unten detailliert erläutert.

Die 4A zeigt schematisch den in der 2 dargestellten ersten Röntgen-CT-Scanner. Die Rotationsvorrichtung 3 ist bei dieser Ausführungsform ein Rotationsarm mit einem Röntgengenerator 1 und einem Röntgendetektor 2, die einander gegenüberstehen, während zwischen ihnen ein Objekt eingefügt ist. Unter Verwendung des Rotationsarms wird eine Rotationswelle 3a mit einer mechanisch einfachen Konstruktion aufgebaut. Die Rotationsvorrichtung 3 wird mit einem Motor 33 zum Steuern der Drehung um die Rotationswelle 3a gedreht. Die Rotationswelle 3a erstreckt sich entlang der vertikalen Richtung. Die Rotationswelle 3a und der Motor 33 sind Teile im Rotationsmechanismus. Ein XY-Tisch 31 ist ein Mechanismus zum Verstellen der Rotationswelle 3a in zwei Dimensionen, die sie schneiden, oder bei diesem Beispiel in einer Ebene orthogonal zur Rotationswelle 3a. Der XY-Tisch verfügt als Mechanismus zum Verstellen des Objekts über Vorrichtungen zum Verstellen eines Objekts in zwei einander schneidenden Richtungen, und die zweidimensionale Verstellung des Objekts wird auf einfache Weise gesteuert. Das Objekt O wird im Mechanismus fixiert, und es verfügt über einen Bereich B im Zentrum und darum herum sowie einen Bereich A mit Ausnahme des Bereichs B.

Die 9B zeigt schematisch den in der 3 dargestellten zweiten Röntgen-CT-Scanner. Bei dieser Ausführungsform ist die Rotationsvorrichtung 3 ein Rotationsarm mit einem Röntgengenerator 1 und einem Röntgendetektor 2, die einander gegenüberstehen, während zwischen ihnen ein Objekt O eingefügt ist. Die Rotationsvorrichtung 3 wird ähnlich wie beim in der 4A dargestellten Beispiel um die Rotationswelle 3a gedreht. Das Objekt O wird im Mechanismus fixiert, und es verfügt über einen Bereich B um das Zentrum herum sowie einen Bereich A mit Ausnahme des Bereichs B. Es wird durch die Vorrichtung 5 (nicht dargestellt) zum Verstellen des Objekts in den Richtungen nach vorne und hinten, links und rechts sowie oben und unten bewegt. Die Vorrichtung 5 ist ein Mechanismus zum Verstellen des Objekts O in zwei die Rotationswelle 3a schneidenden Richtungen oder bei diesem Beispiel in einer Ebene orthogonal zur Rotationswelle 3a.

Der in der 9A dargestellte Mechanismus zum Bewegen der Rotationswelle ist ein Mechanismus zum Bewegen der Rotationswelle 3a in zwei sie schneidenden Richtungen, während der in der 4B dargestellte Mechanismus zum Bewegen des Objekts O ein solcher zum Bewegen desselben in zwei Richtungen ist, die die Rotationswelle 3a schneiden. Einer der zwei Mechanismen kann so vorhanden sein, dass er entweder die Rotationswelle 3a oder das Objekt O bewegt. Alternativ können beide Mechanismen vorhanden sein, um die Rotationswelle 3a und das Objekt O gleichzeitig zu bewegen.

Die 5A und 5B zeigen die in der 4A dargestellte Ausführungsform in einer Ebene. Bei der in der 5A dargestellten Ausführungsform wird eine Abbildung des Objekts O dadurch erzeugt, dass es um einen Weg &agr;von der Rotationswelle 3a zum Röntgengenerator 1 verstellt wird, während bei der in der 5B dargestellten Ausführungsform eine Abbildung des Objekts O dadurch erzeugt wird, dass es um einen Abstand &agr; von der Rotationswelle 3a zum Röntgendetektor 2 verstellt wird. Die Rotationsvorrichtung 3 wird durch den oben genannten Mechanismus gedreht, während die Rotationswelle 3a synchron entsprechend dem Rotationswinkel der Rotationsvorrichtung 3 verstellt wird. Entsprechend der zusammengesetzten Bewegung der Rotationsvorrichtung 3 und der Rotationswelle 3a wird die Rotationswelle 3a gedreht und relativ zum Punkt 3X im interessierenden Bereich verstellt, und die Relativpositionsbeziehung zwischen dem Röntgengenerator 1, dem Objekt O und dem Röntgendetektor 2 wird konstant gehalten. Die Rotationsvorrichtung 3 wird gedreht, während das Rotationszentrum 3X in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, verschieden von der Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus, immer am Punkt 3X im interessierenden Bereich im Objekt gehalten wird.

In der 5A wird die Rotationswelle 3a gedreht und entlang einem Kreis mit einem Radius &agr; (oder entlang Positionen LC1 LC2 → LC3) relativ zum Punkt 3X im interessierenden Bereich, um den Abstand &agr; von der Rotationswelle 3a, zum Röntgengenerator 1 hin bewegt. Das Objekt O wird um einen Weg &agr; vom Röntgendetektor 2 weg bewegt, und der Röntgendetektor 2 erfasst nur den Bereich B, um diesen zu rekonstruieren. Der Bereich A befindet sich außerhalb des erfassbaren Bereichs. Andererseits wird, in der 5B, die Rotationswelle 3a gedreht und entlang einem Kreis mit dem Radius &agr; (oder entlang Positionen LC1' → LC2' → LC3') relativ zum Punkt 3X im interessierenden Bereich, entfernt um den Abstand von der Rotationswelle 3a, zum Röntgendetektor 2 hin bewegt. Das Objekt O wird um den Weg &agr; vom Röntgendetektor 2 weg bewegt und der Röntgendetektor 2 erfasst nicht nur den Bereich B, sondern auch vollständig den Bereich A. So können die Bilder der Bereiche A und B rekonstruiert werden. Wie es unter Bezugnahme auf die 5A und 5B ersichtlich ist, kann die Vergrößerung dadurch geändert werden, dass der Abstand zwischen dem Röntgengenerator 1 und dem Rotationszentrum 3x und/oder der Abstand zwischen dem Röntgendetektor 2 und dem Rotationszentrum 3X relativ zum Abstand zwischen den Röntgengenerator 1 und dem Röntgendetektor 2 geändert wird. Hierbei ist, in den 5A und 5B, ein Rotationszentrum 3x im CT-Scan-Betrachtungspunkt auf den Punkt 3X eingestellt.

Dadurch, dass nur die Rotationsvorrichtung ohne Verstellung eines Objekts verstellt wird, ist es möglich, die Vergrößerung für einen Scan von einem Wert auf einen anderen zu ändern. Beispielweise wird die Rotationswelle 3a beim Start so eingestellt, dass sie mit dem Punkt im interessierenden Bereich übereinstimmt, und es wird ein Scan ausgeführt. Wenn es dann erwünscht ist, die Vergrößerung zu erhöhen, wird die Rotationswelle 3a zur in der 5A dargestellten Position LC1 verstellt, und es wird ein Scan ausgeführt, bei dem sie relativ zum Zentrum 3x des Bildaufnahmebereichs von der Position LC1 entlang einer Kreisbahn gedreht wird, entlang der den Positionen LC1, LC2 und LC3 gefolgt wird, wie oben erläutert. Wenn es erwünscht ist, die Vergrößerung zu verringern, wird die Rotationswelle 3a zur in der 5B dargestellten Position LC1' verstellt, und es wird ein Scan ausgeführt, bei dem sie relativ zum Zentrum 3x des Bildaufnahmebereichs von der Position LC1' entlang einer Kreisbahn gedreht wird, entlang der den Positionen LC1', LC2' und LC3' gefolgt wird, wie oben erläutert. So kann die Vergrößerung für einen Scan frei ohne Verstellung des Objekts geändert werden.

Die 6A und 6B zeigen die in der 4B dargestellten Beispiele als Draufsichten. In der 6A wird das Objekt O von der Rotationswelle des Rotationsmechanismus um den Abstand &agr; zum Röntgengenerator 1 bewegt, während es in der 6B von der Rotationswelle des Rotationsmechanismus um den Abstand &agr; zum Röntgendetektor 2 hin bewegt wird. Die Rotationsvorrichtung 3 wird um die Rotationswelle 3a gedreht, und das Objekt O wird synchron entsprechend dem Rotationswinkel durch den Mechanismus 5 zum Bewegen des Objekts O bewegt. Entsprechend der zusammengesetzten Bewegung der Rotationsvorrichtung 3 und des Objekts O wird die Relativpositionsbeziehung zwischen dem Röntgendetektor, dem Objekt und dem Röntgengenerator 2 konstant gehalten. So dreht der Rotationsmechanismus die Rotationsvorrichtung, während das Rotationszentrum 3x, verschieden von der Rotationswelle 3a im Rotationsmechanismus, immer auf dem Punkt 3X im interessierenden Bereich im Objekt liegt.

In der 6A wird der Punkt 3X im interessierenden Bereich, der um den Abstand &agr; zum Röntgengenerator 1 hin entfernt von der Rotationswelle 3a liegt, relativ zur Rotationswelle 3a entlang einer Kreisbahn mit dem Radius &agr; bewegt, entlang der den Positionen LC10, LC20 und LC30 gefolgt wird. Das Objekt wird durch den Mechanismus 5 zum Verstellen desselben gedreht, jedoch wird die Richtung der Vorderseite des Objekts bei einem Scanvorgang nicht geändert. Wenn beispielsweise das Objekt ein menschlicher Kopf ist, wird der Kopf entlang den Positionen LC1u, LC2u und LC30 gedreht, während er in dieselbe Richtung zeigt. Das Objekt O wird um den Weg &agr; in einer solchen Richtung bewegt, dass es sich vom Röntgendetektor 2 entfernt, und der Röntgendetektor 2 erfasst nur den Bereich B, um ein Bild in diesem zu rekonstruieren. Der Bereich A liegt außerhalb des durch den Röntgendetektor 2 erfassbaren Bereichs.

In der 6B wird der Punkt 3X im interessierenden Bereich, der um den Abstand entfernt von der Rotationswelle 3a zum Röntgendetektor 2 hin liegt, entlang einer Kreisbahn mit dem Radius &agr;, die den Positionen LC10', LC20' und LC30' folgt, relativ zur Rotationswelle 3a bewegt. Das Objekt O wird um einen Abstand &agr; zum Röntgendetektor 2 bewegt, und dieser erfasst nicht nur den Bereich B sondern auch den Bereich A. So kann ein Bild der zwei Bereiche A und B rekonstruiert werden. Hierbei ist, in den 6A und 6B, ein Rotationszentrum 3x im CT-Scan-Betrachtungspunkt auf den Punkt 3X eingestellt.

Bei den in den 6A und 6B dargestellten Beispielen wird das Rotationszentrum 3x in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt so kontrolliert, dass es sich immer am Punkt 3X im interessierenden Bereich befindet. Das heißt, dass der erste und der zweite Röntgen-CT-Scanner über die Rotationsvorrichtung 3 mit dem Röntgengenerator 1 und dem Röntgendetektor 2, die einander gegenüberstehen, den Rotationsmechanismus zum Drehen der Rotationsvorrichtung 3 um die Rotationswelle 3a, die sich vertikal zu einem durch den Röntgengenerator 1 erzeugten Röntgenstrahl erstreckt, und den Mechanismus zum Verstellen der Rotationswelle 3a und/oder des Objekts O in einer Ebene orthogonal zur Rotationswelle 3a verfügt. Der Mechanismus zum Verstellen der Rotationswelle 3a und/oder des Objekts O ist der Mechanismus 3a zum Verstellen der Rotationswelle im ersten Röntgen-CT-Scanner oder der Mechanismus 5 zum Verstellen des Objekts im zweiten Röntgen-CT-Scanner. Eine Steuerungseinrichtung, die später erläutert wird, führt eine solche Steuerung aus, dass das Rotationszentrum 3x verschieden von der Rotationswelle 3a eingestellt wird und die Abstände des Röntgengenerators 1 und des Röntgendetektors 2 relativ zum Punkt im interessierenden Bereich im Objekt O immer konstant gehalten werden, was entsprechend der zusammengesetzten und synchronisierten Bewegung der Drehung der Rotationsvorrichtung 3 und der Bewegung der Rotationswelle 3a und/oder des Objekts O erfolgt.

Das die Vergrößerung leicht geändert werden kann, wie oben erläutert, kann ein Benutzer die Vergrößerung entsprechend dem Scanzweck einstellen. Wenn beispielsweise ein Volumendarstellungsbild für den gesamten Kiefer einer Person bei einem dentalen Röntgen-CT-Scanner benötigt wird, wird die Vergrößerung verringert, um einen größeren Bereich abzubilden. Wenn andererseits ein Detailbild einiger weniger Zähne benötigt wird, wird die Vergrößerung erhöht, um einen kleineren Bereich detailliert abzubilden.

Als Nächstes wird ein Beispiel des ersten Röntgen-CT-Scanners detailliert erläutert. Die 7 und 8 zeigen ein Beispiel der in den 2, 4A sowie 5A und 5B dargestellten ersten Röntgen-CT-Scanners. Ein Grundrahmen 10 verfügt über eine sehr stabile, torförmige Konstruktion, die den gesamten Scanner hält. Der Grundrahmen 10 besteht aus einem oberen Rahmen 10a zum drehbaren Halten des Röntgenstrahls 3, einem Paar von Querträgern 10b zum Halten der Enden des oberen Rahmens 10a, ein Paar vertikaler Träger 10c, die die Querträger 10b abstützen, und einem Sockel 10d zum Montieren der vertikalen Träger 10c als Sockel für den gesamten Scanner. Der Mechanismus 5 zum Verstellen des Objekts ist auf dem Sockel 10d montiert, und er verfügt als Vorrichtung 9 zum Aufnehmen des Objekts über einen Stuhl 4d. An einem der Vertikalträger 10c ist eine Bedienkonsole 10e vorhanden.

Die Rotationsvorrichtung 3 ist ein U-förmiger Rotationsarm mit dem Röntgengenerator zum Emittieren eines kegelförmigen Röntgenstrahls und einem Röntgendetektor 2 (einem zweidimensionalen Röntgenbildsensor), die einander gegenüberstehen. Bei einem CT-Scan wird, während die Rotationsvorrichtung 3 um ein Objekt gedreht wird, dasselbe dem kegelförmigen Röntgenstrahl ausgesetzt, und die das Objekt durchstrahlenden Röntgenstrahlen werden als Projektionsdaten durch den Röntgendetektor 2 erfasst. Aus den Projektionsdaten wird ein dreidimensionales Bild des Objekts rekonstruiert.

Der XY-Tisch 31 ist auf dem oberen Rahmen 10a, mit drehbarer Lagerung der Rotationsvorrichtung 3, befestigt. Der XY-Tisch 41 ist ein Beispiel für den Mechanismus zum Verstellen der sich vertikal erstreckenden Rotationswelle 3a in einer Ebene orthogonal zu dieser. Wie es später erläutert wird, kann der XY-Tisch 31 in einer horizontalen Ebene in zueinander orthogonalen Richtungen verstellt werden. Der XY-Tisch 31 verfügt über einen Y-Tisch für eine Verstellung in einer Y-Richtung als erster Richtung sowie einen X-Tisch, der für eine Bewegung in einer X-Richtung als zweiter Richtung, orthogonal zur Y-Richtung durch den Y-Tisch gelagert ist. (Die X-Richtung ist in der 7A die Links-rechts-Richtung, und die Y-Richtung ist eine Richtung orthogonal zur X-Richtung.) Ferner sind für den XY-Tisch 31 ein Motor 31a zum Verstellen desselben in der X-Richtung, ein Motor 31b zum Verstellen des XY-Tischs 31 in Y-Richtung, kein Motor 32 zum Verstellen der Rotationsvorrichtung in einer Richtung orthogonal zum XY-Tisch 31 (Auf-ab-Richtung in der 7A) sowie ein Motor 33 zum Drehen der Rotationsvorrichtung 3 vorhanden. Der Motor 33 dreht die in einem Hohlraum 3b in der Rotationsvorrichtung 3 vorhandene Rotationswelle (Rotationszentrum) 3a durch Steuern der Motoren 31a und 31b für Bewegungen in der X- und der Y-Achse kann die Rotationswelle 3a der Rotationsvorrichtung 3 nach oben und unten bewegt werden und durch Antreiben des Motors 32 kann die Rotationsvorrichtung 3 nach oben und unten bewegt werden. Wenn ein Objekt abgescannt wird, wird der Motor 33 mit konstanter Drehzahl betrieben, um die Rotationsvorrichtung 3 um das Objekt zu drehen. Bei diesem Beispiel wird der XY-Tisch 31 dazu verwendet, die Rotationswelle 3a in der von der Rotationsachse verschiedenen ersten Richtung (beispielsweise der X-Richtung) und in der zweiten Richtung (beispielsweise der Y-Richtung) orthogonal zur ersten Richtung zu verstellen. Allgemein gesagt, muss die zweite Richtung nicht orthogonal zur ersten Richtung verlaufen, oder die Rotationswelle 3a wird in der ersten Richtung und der zweiten Richtung, die von der ersten verschieden ist, verstellt. Ferner erstreckt sich bei diesem Beispiel die Rotationswelle 3a vertikal. Jedoch kann sich die Rotationswelle 3a in der horizontalen Richtung erstrecken. Beispielsweise kann ein Bild eines Patienten aufgenommen werden, der in einer horizontalen Richtung liegt.

Die 9 zeigt einen Teil des CT-Scanners zum Kontrollieren der Position des Rotationsarms 3 und der Drehung. Der obere Rahmen 10a verfügt über den Tisch 54Y (Y-Tisch) zum Verstellen in der Richtung nach vorne und hinten (Y-Richtung), den anderen Tisch 54X (X-Tisch), der für eine Bewegung in der Querrichtung (X-Richtung) durch den Tisch 54Y gelagert ist, den Y-Achse-Steuerungsmotor 31a zum Verstellen des Y-Tischs in der Y-Richtung, den X-Achse-Steuerungsmotor 31b (nicht dargestellt) zum Verstellen des X-Tischs in der X-Richtung, und den Motor 33 zum Drehen des Rotationsarms 3 um eine sich vertikal erstreckende Rotationsachse 62 der Rotationswelle 3a, um für eine Verbindung des X-Tischs 59X mit dem Rotationsarm 3 zu sorgen. Der Rotationsarm 3 verfügt über ein Lager 3c. Der Motor 33 ist im Inneren des Rotationsarms 3 montiert, und er treibt das Lager 3c durch einen Riemen 34 an, um die Rotationswelle 3a zu drehen. Die Rotationswelle 3a, das Lager 3c, der Riemen 39 und der Motor 33 sind Komponenten eines Beispiels des Rotationsmechanismus zum Drehen der Rotationsvorrichtung 3. Durch Ansteuern der drei Motoren entsprechend einem vorbestimmten Programm kann der XY-Tisch in der Richtung nach vorne und hinten (Y-Richtung) und der Richtung nach links und rechts (X-Richtung) bewegt werden, während der Rotationsarm 3 gedreht wird.

Die 10 zeigt ein Beispiel eines Teils des CT-Scanners, betreffend die Auf-ab-Steuerung des Rotationsarms 3. Der Querträger 10b kann relativ zum Vertikalträger 10c nach oben und unten verstellt werden. Ausgehend von einem Ende des Querträgers 10b erstreckt sich ein Vorsprung 10b1, der in ein Loch 10c1 im Vertikalträger 10c eingreift. Der Vorsprung 10b1 verfügt über ein Gewindeloch (nicht dargestellt), und eine Gewindewelle 32a des am Vertikalträger 10c befestigten Motors greift in das Gewindeloch des Vorsprungs 10b ein. Die Gewindewelle 32a erstreckt sich in einer Richtung orthogonal zur X- und zur Y-Richtung. Der Vorsprung 10b1, das Loch 10c1, das Gewindeloch, der Motor 32 und die Gewindewelle 32a sind für die zwei Enden des Querträgers 10a und die Vertikalträger 10c vorhanden. Die Gewindewelle 32a wird durch den Motor 32 gedreht, um den Vorsprung 10b1 nach oben und unten zu bewegen. So wird der gesamte Querträger 10b nach oben oder unten bewegt, so dass auch der Rotationsarm 3 nach oben oder unten bewegt wird.

Die 11 zeigt einen Teil des CT-Scanners zum Steuern der Position des Rotationsarms 3 und der Drehung als Draufsicht, mit dem Tisch 54Y (Y-Tisch) für die Richtung nach vorne und hinten, dem Tisch 54X (X-Tisch), der durch den Tisch 59Y für eine Querrichtung gelagert ist, dem Motor 31a zum Bewegen des Y-Tischs in der Y-Richtung sowie dem Motor 31b zum Verstellen des X-Tischs in der X-Richtung. Der Tisch 54X ist ein Beispiel einer ersten Verstellvorrichtung, die die Rotationswelle 3a in einer ersten Richtung bewegt, und der Tisch 54Y ist ein Beispiel einer zweiten Verstellvorrichtung, die die Rotationswelle 3a in einer zweiten Richtung, verschieden von der ersten, bewegt. Beim oben angegebenen Beispiel verläuft die X-Richtung orthogonal zur Y-Richtung, um die Berechnung der Koordinaten zu vereinfachen. Jedoch können sich die erste und die zweite Richtung unter einem beliebigen Winkel schneiden, insoweit eine zweidimensionale Steuerung möglich ist.

Als Nächstes wird die Rotationssteuerung durch die Steuerungseinrichtung 7 zum Ändern der Vergrößerung bei einer CT-Scansteuerung erläutert. Es wird ein Fall erläutert, bei dem das Rotationszentrum entlang einer Kreisbahn bewegt wird. Als Erstes stellt ein Bediener durch eine in der Bedienungsvorrichtung 11 vorhandene Vergrößerungs-Änderungseinrichtung 12 eine Vergrößerung ein, und es wird die in der 12 veranschaulichte Steuerung aufgerufen. Als Erstes wird der Verstellweg für das Rotationszentrum entsprechend der Vergrößerung berechnet (S10), und die Motoren 31b und 31a für Verstellung in der X-Achse und der Y-Achse werden aktiviert, um die Rotationswelle 3a um den berechneten Weg zu verstellen (S12). Ferner wird die Kreisbahn des Rotationszentrums berechnet (S19). Bei einem CT-Scan wird der Motor 33 zum Drehen des Röntgenstrahls 3 aktiviert, während die Motoren 31b und 31a aktiviert werden, um die Rotationswelle 3a entlang einem Kreis mit dem Radius &agr; zu bewegen, dessen Zentrum in einem Objekt liegt (S16). Das heißt, dass bei der CT-Scan-Steuerung die Rotationsbedingungen für den Motor 33 zur Drehung sowie die Bewegungsbahn der Motoren 31b und 31a in den Richtungen X und Y entsprechend der Vergrößerung berechnet werden, und die Motoren 33, 31b und 31a werden entsprechend den Rotationsbedingungen und der berechneten Bahn gesteuert. So wird, gemäß der zusammengesetzten Bewegung auf Grund der Drehung und der Verstellung, der Rotationsarm 3 dadurch verdreht, dass der Punkt im interessierenden Bereich im Objekt O als Rotationszentrum 3x in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, verschieden von der Rotationswelle 3a, eingestellt wird.

Beim in der 9 dargestellten Beispiel ist der Motor 33 zum Steuern der Drehung im Rotationsarm 3 angeordnet. Jedoch kann, wie es in der 13 dargestellt ist, ein Motor 33' zum Kontrollieren der Drehung im selben Gehäuse wie der obere Rahmen 10a vorhanden sein. Beim in der 13 dargestellten Beispiel ist der Motor 33 nicht im Rotationsarm 3 vorhanden, im Gegensatz zum in der 9 dargestellten Beispiel, und der Motor 33' ist an einem Tisch 54X (X-Tisch) in einem Gehäuse des oberen Rahmens 10a montiert. Die Rotationswelle 3a' des Rotationsarms 3, die durch ein Lager 3c' im Tisch 54X drehbar gelagert ist, wird durch den Motor 33' angetrieben. Da der XY-Tisch (oder ein Mechanismus zum Verstellen der Rotationswelle) im selben Gehäuse wie der Motor 33' zum Steuern der Drehung (oder ein Rotationsmechanismus) vorhanden ist, kann ein Rotationsmechanismus in einem Raum untergebracht werden, der zweidimensional, für den Mechanismus zum Verstellen der Rotationswelle, ziemlich weit ist. Ferner muss, da sie in dasselbe Gehäuse eingebaut werden, der Rotationsmechanismus nicht in der Rotationsvorrichtung vorhanden sein, und es kann die Konstruktion der Rotationsvorrichtung vereinfacht werden.

Wenn die Position des Rotationszentrums geändert wird, um die Vergrößerung zu ändern, wie oben erläutert, wenn beispielsweise ein Objekt um einen Weg &agr; (> 0) relativ zum Röntgendetektor 2 hin bewegt wird, werden die Motoren 31b und 31a aktiviert, um den X-Tisch 54X und den Y-Tisch 59Y um einen Weg &agr; zu bewegen, um den Röntgendetektor 2 näher an das Objekt O zu bringen. Bei einem CT-Scanvorgang wird der Motor 33 aktiviert, um den Rotationsarm 3 zu drehen, während die Motoren 31b und 31a aktiviert werden, um die Rotationswelle 3a entlang einer Kreisbahn mit dem Radius &agr; um das Objekt zu bewegen. Das Scanprinzip wurde oben unter Bezugnahme auf die 5 erläutert.

Als Nächstes wird ein Beispiel des zweiten Röntgen-CT-Scanners detailliert erläutert. Die 14 und 15 zeigen ein Beispiel des in den 3, 4A, 6A und 6B dargestellten zweiten Röntgen-CT-Scanners. Seine Grundkonstruktion ist der des in den 7 und 8 dargestellten ersten Röntgen-CT-Scanners mit der Ausnahme ähnlich, dass die Vorrichtung 5 zum Bewegen des Objekts in den Richtungen X und Y an Stelle des XY-Tischs als Mechanismus zum Verstellen der Rotationswelle verwendet wird. Die Vorrichtung 5 zum Verstellen des Objekts ist auf den Sockel 10d des Grundrahmens 10 aufgesetzt, und darauf ist ein Stuhl 9b montiert, um das Objekt (oder einen Patienten) in sitzender Stellung zu halten. Ein Mechanismus 9 zum Halten des Objekts verfügt über einen Stuhl 4b und eine Kopffixiervorrichtung 4a, die an der Rückseite des Stuhls 4b vorhanden ist. Für den Mechanismus 4 zum Halten des Objekts besteht keine Einschränkung auf den oben genannten Stuhl 4b und die Kopfbefestigungsvorrichtung 4a. Beispielsweise kann es sich um eine beliebige Vorrichtung zum Halten eines Objekts handeln, wie eine Kinnstütze zum Aufsetzen des Kinns des Objekts oder um Ohrstäbe zum Fixieren der Positionen der Ohren des Patienten. Die Vorrichtung zum Verstellen der Position des Objekts kann den Stuhl 9b in den Richtungen X, Y und Z, oder in der Richtung nach vorne und hinten, der Richtung nach links und rechts und der Richtung nach oben und unten, verstellen. Die Vorrichtung zum Verstellen der Position des Objekts in der Richtung X ist die erste Verstellvorrichtung, und die Vorrichtung zum Verstellen der Position des Objekts in der Richtung Y ist die zweite Verstellvorrichtung.

Die Vorrichtung 5 zum Verstellen des Objekts verfügt über einen Motor 51 zum Verstellen des Stuhls 9b in der X-Richtung, einen Motor 52 zum Verstellen des Stuhls 4b in der Y-Richtung sowie einen Motor 53 zum Verstellen des Stuhls 9b in der Z-Richtung als Vorrichtung für Verstellung in der Richtung nach oben und nach unten. Die Bewegung der Tische in der X-, Y- und Z-Achse durch die Motoren 51, 52 und 53 kann unter Verwendung einer Zahnstange und eines Ritzels, einer Kugelumlaufspindel oder eines herkömmlichen Gewindes realisiert werden. Es ist wünschenswert, dass die Positionierung genau ist. Die Vorrichtung 5 zum Bewegen des Objekts ist ein Beispiel für den Mechanismus zum Bewegen des Objekts in einer Ebene orthogonal zur Rotationswelle 3a des oben unter Bezugnahme auf die 9B erläuterten Rotationsmechanismus. Bei dieser Ausführungsform bewegt der Mechanismus 5 zum Bewegen des Objekts den Stuhl 9b in einer ersten Richtung (beispielsweise der X-Richtung) und einer zweiten Richtung, orthogonal zur ersten Richtung (beispielsweise der Y-Richtung). Jedoch kann der Stuhl 9b in einer zweiten Richtung bewegt werden, die nicht orthogonal zur ersten Richtung sondern verschieden von dieser verläuft.

Wenn die Position eines Objekts O geändert wird, um die Vergrößerung einzustellen, wie oben erläutert, wenn beispielsweise das Objekt O um den Weg &agr; (> 0) relativ zum Röntgendetektor 2 hin bewegt wird, werden die Motoren 51 und 52 aktiviert, um den Stuhl 4b um die dem Weg &agr; entsprechende Wege in den Richtungen X und Y zu verstellen, um das Objekt O näher an den Röntgendetekfor 2 zu bringen. Bei einem CT-Scanvorgang wird der Motor 33 aktiviert, um den Rotationsarm 3 zu drehen, während die Motoren 31b und 31a aktiviert werden, um die Rotationswelle 3a entlang einer Kreisbahn mit dem Radius &agr; um das Objekt zu bewegen. Das Scanprinzip wurde oben unter Bezugnahme auf die 6A und 6B erläutert.

Als Nächstes wird eine CT-Scansteuerung des Röntgen-CT-Scanners erläutert. Wie es in der 8 dargestellt ist, verfügt der Röntgen-CT-Scanner 20 als Beispiel des ersten Röntgen-CT-Scanners über die Steuerungseinrichtung 7 mit einem Computer. Die Steuerungseinrichtung 7 verfügt über den Computer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einer Speichervorrichtung und einer Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle, und sie ist mit einem Datenprozessor mit einem Coprozessor, einer Tastatur 8, einer Maus 9, einem Anzeigemonitor 10 wie einem Flüssigkristalldisplay und einer Bedienungsvorrichtung mit einer Bedienkonsole 10b verbunden. Die Bedienvorrichtung 7 verfügt über eine Vergrößerungs-Änderungseinrichtung 12, mit der ein Bediener einen Vergrößerungswert einstellen kann. Die Steuerungseinrichtung 7 ist auch mit dem Röntgengenerator 1 und dem Röntgendetektor 2 verbunden, und sie steuert die Motoren 31a, 31b, 32 und 33. Die Speichervorrichtung verfügt über ein Steuerprogramm für einen CT-Scanvorgang sowie ein Verarbeitungsprogramm zum Berechnen dreidimensionaler CT-Daten aus den Projektionsdaten.

Wie es in der 15 dargestellt ist, verfügt der Röntgen-CT-Scanner 20 als Beispiel des zweiten Röntgen-CT-Scanners über eine Steuerungseinrichtung 7 mit einem Computer. Die Steuerungseinrichtung 7 verfügt über den Computer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einer Speichervorrichtung und einer Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle, und sie ist mit einem Datenprozessor mit einem Coprozessor, einer Tastatur 8, einer Maus 9, einem Anzeigemonitor 10 wie einem Flüssigkristalldisplay und einer Bedienungsvorrichtung mit einer Bedienkonsole 10b verbunden.

Die Bedienvorrichtung 7 verfügt über eine Vergrößerungs-Änderungseinrichtung 12, mit der ein Bediener einen Vergrößerungswert einstellen kann. Die Steuerungseinrichtung 7 ist mit dem Röntgengenerator 1 und dem Röntgendetektor 2 verbunden, und sie steuert den Betrieb der Motoren 51, 52 und 53 zum Verstellen der Position des Objekts. Die Speichervorrichtung verfügt über ein Steuerprogramm für einen CT-Scanvorgang und ein Verarbeitungsprogramm zum Berechnen dreidimensionaler CT-Daten aus den Projektionsdaten. Wie es in der 15 dargestellt ist, kann der zweite Röntgen-CT-Scanner über einen XY-Tisch 31 verfügen, wie er im oben genannten ersten Röntgen-CT-Scanner verwendet wird.

Wenn das Objekt im in den 19 und 15 dargestellten zweiten Röntgen-CT-Scanner entlang einer Kreisbahn bewegt wird, ist die Rotationssteuerung zum Ändern der Vergrößerung ähnlich dem oben unter Bezugnahme auf die 12 erläuterten Gegenstück beim ersten Röntgen-CT-Scanner. Da jedoch beim zweiten Röntgen-CT-Scanner der Stuhl bewegt wird, wohingegen beim ersten Röntgen-CT-Scanner die Rotationswelle bewegt wird, unterscheidet sich die Rotationssteuerung in diesem Punkt. In einem Schritt S10 wird der Verstellweg für den Stuhl 9b berechnet, und die Bahn wird entsprechend der Vergrößerung berechnet, und in einem Schritt S12 werden die Motoren 51 und 52 aktiviert, um den Stuhl B um den berechneten Weg zu bewegen. Ferner wird in einem Schritt S14 die Kreisbahn des Stuhls 4b berechnet. Bei einem CT-Scanvorgang wird, in einem Schritt 516, der Motor 33 aktiviert, um den Rotationsarm 3 zu drehen, während die Motoren 51 und 52 aktiviert werden, um den Stuhl 9b entlang einem Kreis mit dem Radius &agr; um das Rotationszentrum zu bewegen.

Beim oben genannten ersten Röntgen-CT-Scanner wird der XY-Tisch 31 als Mechanismus zum Verstellen der Rotationswelle 3a in einer Ebene orthogonal zu ihr verwendet. Beispielsweise kann, wie es in der 16 schematisch dargestellt ist, die Position des Rotationsarms unter Verwendung von Verbindungselementen, die drehbar miteinander verbunden sind, geändert werden. Bei einem in der 16 dargestellten Beispiel sind zwei Verbindungselemente 80 und 81 in Reihe verbunden. Das erste Verbindungselement 80 ist durch eine Achse 82 drehbar mit dem oberen Rahmen 10a verbunden, und das zweite Verbindungselement 81 ist durch eine Achse 83 drehbar mit dem ersten Verbindungselement 80 verbunden. Ferner ist das zweite Verbindungselement 81 drehbar mit einem Lager der Rotationswelle 3a verbunden. Die Achsen 82, 83 und die Rotationswelle 3a werden durch die Motoren 84, 85 und 86 bewegt. Die Steuerungseinrichtung 7 steuert die Motoren 84, 85 und 86, um die Position der Rotationswelle 3a in einer zweidimensionalen Ebene orthogonal zu ihr zu bewegen.

Die 17 zeigt ein anderes, modifiziertes Beispiel des Mechanismus zum Bewegen der Rotationswelle. Bei diesem Beispiel ist ein ausfahrbares Element 90 als Verbindungseinrichtung verwendet. Ein Ende des ausfahrbaren Elements 90 ist drehbar mit einer Achse 91 des oberen Rahmens 10a verbunden, während sein anderes Ende drehbar mit einem Lager der Rotationswelle 3a des Rotationsarms 3 verbunden ist. Das ausfahrbare Element 90 und die Rotationswelle 3a werden durch Motoren 92 und 93 zu ihrem Antrieb bewegt. Die Steuerungseinrichtung 7 steuert das ausfahrbare Element 90 und die Motoren 92, 93 zum Bewegen der Position der Rotationswelle 3a in einer zweidimensionale Ebene orthogonal zu ihr. Da die Mechanismen zum Verstellen der Rotationswelle, wie sie in den 16 und 17 dargestellt sind, mit einem oder mehreren Verbindungselementen, die in Reihe miteinander verbunden sind, aufgebaut sind, kann die Bewegung der Rotationswelle in einer zweidimensionalen Ebene durch eine einfache Konstruktion kontrolliert werden.

Bei den oben angegebenen Ausführungsformen verfügt ein Röntgen-CT-Scanner über einen Mechanismus zum Bewegen der Rotationswelle oder einen Mechanismus zum Bewegen eines Objekts. Wenn jedoch ein Röntgen-CT-Scanner sowohl über den Mechanismus zum Bewegen der Rotationswelle als auch den Mechanismus zum Bewegen des Objekts verfügt, wie es oben unter Bezugnahme auf die 15 genannt wurde, kann die Drehung unter Verwendung verschiedener Kombinationen der zwei Mechanismen kontrolliert werden. In diesem Fall ist es möglich, entweder den Mechanismus zum Bewegen der Rotationswelle oder den Mechanismus zum Bewegen eines Objekts auszuwählen. Es ist auch möglich, die zwei Mechanismen gleichzeitig zu verwenden, so dass das Rotationszentrum im CT-Scan-Betrachtungspunkt, verschieden von der mechanischen Rotationsachse, immer am Punkt im interessierenden Bereich in einem Objekt gehalten wird. So kann die Vergrößerung entsprechend dem Abstand zwischen dem Röntgengenerator und dem Rotationszentrum und/oder dem Abstand zwischen dem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum, relativ zum Abstand zwischen dem Röntgengenerator und dem Rotationszentrum, geändert werden.

Beispiele für verschiedene Muster der Bewegung der Rotationswelle oder des Objekts sind nachfolgend aufgelistet.

  • (a) Steuerung in allen Richtungen X, Y und Z zur Verwendung des Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse.
  • (b) Steuerung in allen Richtungen X, Y und Z unter Verwendung des Mechanismus zum Bewegen des Objekts.
  • (c) Steuerung in den Richtungen X und Y unter Verwendung des Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse, und Steuerung in der Richtung Z unter Verwendung des Mechanismus zum Bewegen eines Objekts.
  • (d) Steuerung in den Richtungen X und Y unter Verwendung des Mechanismus zum Bewegen eines Objekts, und Steuerung in der Richtung Z unter Verwendung des Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse.
  • (e) Steuerung in den Richtungen X und Y unter Verwendung sowohl des Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse als auch des Mechanismus zum Bewegen eines Objekts.
  • (f) Steuerung in allen Richtungen X, Y und Z unter Verwendung sowohl des Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse als auch des Mechanismus zum Bewegen eines Objekts.

Bei Verwendung der Muster (e) und (f) können in vorteilhafter Weise die Auslenkungen sowohl der Rotationsvorrichtung 3 als auch des Mechanismus zum Halten des Objekts kleiner gemacht werden.

Bei den oben angegebenen Ausführungsformen kann die Vergrößerung geändert werden. Jedoch ist, selbstverständlich, selbst dann, wenn die Vergrößerung fixiert ist oder nicht geändert werden kann, ein Röntgen-CT-Scanvorgang durch Ändern der Position der Rotationswelle des Rotationsmechanismus und der Position des Rotationszentrums in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt und durch Drehen der Rotationsvorrichtung immer um den Punkt im interessierenden Bereich in einem Objekt als Rotationszentrum verschieden von der Rotationsachse des Rotationsmechanismus, entsprechend der Synthese der Drehung der Rotationsvorrichtung 3 und der Bewegung der Rotationswelle 3a und/oder des Objekts O möglich.

Die Rotationsvorrichtung 3 kann der oben genannte U-artige Rotationsarm sein, jedoch kann sie auch eine bekannte Gantry sein, wie sie für einen Scanvorgang für einen auf einem Bett liegenden Patienten verwendet wird. Ferner kann jede Konstruktion verwendet werden, die einen Röntgengenerator und einen Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen, verdrehen kann.

Die Anmelderin dieser Erfindung hat bereits eine Röntgenografievorrichtung offenbart, die sowohl für einen CT-Modus als auch einen Panoramamodus verwendet werden kann, wie sie in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung H10-225455/1998 offenbart ist. Es ist möglich, diese Röntgenografievorrichtung zur Konstruktion dieser Erfindung hinzuzufügen. So kann mit einem Röntgen-CT-Scanner gemäß der Erfindung ein Panorama-Tomografiebild erfasst werden.

Obwohl die Erfindung bei einem dentalen Röntgen-CT-Scanner angewandt werden kann, kann sie auch bei einem Röntgen-CT-Scanner zur Otolaryngologie angewandt werden, bei dem das Objekt beispielsweise ein sehr kleiner Teil wie die Stapes oder ein großer Teil eines Kopfs ist.

Obwohl Ausführungsformen offenbart und beschrieben wurden, ist es ersichtlich, dass andere Ausführungsformen und Modifizierungen der Erfindung möglich sind.


Anspruch[de]
Röntgen-CT-Scanner mit:

einer Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen und die so vorhanden sind, dass ein Objekt zwischen ihnen eingefügt werden kann;

einem Rotationsmechanismus zum Drehen der Rotationsvorrichtung um eine Rotationsachse;

einem Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse des Rotationsmechanismus in einer zweidimensionalen Richtung, die die Rotationsachse schneidet; und

einer Steuerungseinrichtung, die den Rotationsmechanismus und den Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse steuert, um die Rotationsvorrichtung so zu drehen, dass ein Punkt in einem interessierenden Bereich im Objekt immer im Rotationszentrum in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, verschieden von der Rotationsachse, liegt, und zwar auf Grund einer zusammengesetzten Bewegung der Drehung der Rotationsvorrichtung durch den Rotationsmechanismus und der Verstellung der Rotationsachse durch den Mechanismus zum Bewegen derselben;

wobei eine Vergrößerung dadurch geändert werden kann, dass der Abstand zwischen dem Röntgengenerator und dem Rotationszentrum und/oder der Abstand zwischen dem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum eingestellt werden.
Röntgen-CT-Scanner nach Anspruch 1, bei dem der Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse Folgendes aufweist:

eine erste Verstellvorrichtung, die die Rotationsachse des Rotationsmechanismus in einer ersten Richtung verstellt; und

eine zweite Verstellvorrichtung, die die Rotationsachse in einer zweiten Richtung, die von der ersten verschieden ist, verstellt.
Röntgen-CT-Scanner nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Mechanismus der Rotationsachse und die Rotationsvorrichtung im selben Gehäuse montiert sind. Röntgen-CT-Scanner nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei dem der Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse ein Verbindungselement oder mehrere in Reihe verbundene Verbindungselement aufweist, die mit einem Lager des Rotationsmechanismus verbunden sind, wodurch das Rotationszentrum in einer die Rotationsachse schneidenden zweidimensionalen Richtung verstellt werden kann. Röntgen-CT-Scanner mit:

einer Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen, um zwischen ihnen ein Objekt einzufügen;

einem Rotationsmechanismus zum Drehen der Rotationsvorrichtung um eine Rotationsachse;

einem Mechanismus zum Bewegen des Objekts um die Rotationsachse in die Rotationsachse schneidenden zweidimensionalen Richtungen; und

einer Steuerungseinrichtung, die den Rotationsmechanismus und den Mechanismus zum Bewegen des Objekts steuert, um die Rotationsvorrichtung so zu drehen, dass ein Punkt in einem interessierenden Bereich im Objekt immer in einem Rotationszentrum in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, verschieden von der Rotationsachse, auf Grund einer zusammengesetzten Bewegung der Drehung der Rotationsvorrichtung durch den Rotationsmechanismus und der Bewegung des Objekts gehalten wird;

wobei eine Vergrößerung dadurch geändert werden kann, dass der Abstand zwischen dem Röntgengenerator und dem Rotationszentrum und/oder der Abstand zwischen dem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum eingestellt werden.
Röntgen-CT-Scanner nach Anspruch 5, bei dem der Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse Folgendes aufweist:

eine erste Verstellvorrichtung, die die Rotationsachse des Rotationsmechanismus in einer ersten Richtung verstellt; und

eine zweite Verstellvorrichtung, die die Rotationsachse in einer zweiten Richtung, die von der ersten verschieden ist, verstellt.
Röntgen-CT-Scanner nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei dem sich die Rotationsachse des Rotationsmechanismus vertikal erstreckt. Röntgen-CT-Scanner nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei dem die Rotationsvorrichtung aus einem Rotationsarm besteht. Röntgen-CT-Scanner mit:

einer Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen, die vorhanden sind, damit ein Objekt zwischen ihnen eingefügt werden kann;

einem Rotationsmechanismus zum Drehen der Rotationsvorrichtung um eine Rotationsachse;

einem Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse des Rotationsmechanismus und/oder des Objekts in die Rotationsachse schneidenden zweidimensionalen Richtungen; und

einer Steuerungseinrichtung, die den Rotationsmechanismus und den Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse und/oder des Objekts so steuert, dass die Rotationsvorrichtung so gedreht wird, dass ein Punkt in einem interessierenden Bereich im Objekt immer auf einem Rotationszentrum in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, verschieden von der Rotationsachse, auf Grund einer zusammengesetzten Bewegung aus der Drehung der Rotationsvorrichtung durch den Rotationsmechanismus und der Bewegung der Rotationsachse und/oder des Objekts durch den Mechanismus zum Verstellen der Rotationsachse und/oder des Objekts gehalten wird.
Röntgen-CT-Scanverfahren, das Folgendes beinhaltet:

Bereitstellen eines Röntgen-CT-Scanners mit: einer Rotationsvorrichtung mit einem Röntgengenerator und einem Röntgendetektor, die einander gegenüberstehen, die vorhanden sind, damit ein Objekt zwischen ihnen eingefügt werden kann; einem Rotationsmechanismus zum Drehen der Rotationsvorrichtung um eine Rotationsachse; einem Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse des Rotationsmechanismus in einer zweidimensionalen Richtung, die die Rotationsachse schneidet; und einer Steuerungseinrichtung, die den Rotationsmechanismus und den Mechanismus zum Bewegen der Rotationsachse steuert, um die Rotationsvorrichtung so zu drehen, dass ein Punkt in einem interessierenden Bereich im Objekt immer im Rotationszentrum in einem CT-Scan-Betrachtungspunkt, verschieden von der Rotationsachse, liegt, und zwar auf Grund einer zusammengesetzten Bewegung der Drehung der Rotationsvorrichtung durch den Rotationsmechanismus und der Verstellung der Rotationsachse durch den Mechanismus zum Bewegen derselben; und

Ändern des Abstands zwischen dem Röntgengenerator und dem Rotationszentrum und/oder des Abstands zwischen dem Röntgendetektor und dem Rotationszentrum, um die Vergrößerung zu ändern.






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