JP2003144425A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンなどの騒音を少なくし、コストを低減
し、Ｘ線管で発生する熱が他の電子機器などに影響しな
いようにしたＸ線ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】 ガントリ１内の回転枠２４に装着された
Ｘ線管３、Ｘ線装置５、高電圧装置６、検出器７及びデ
ータ収集部８を、個別の冷却室２５ａ、２５ｂ、２５
ｃ、２５ｄに区切り、外部に設けられた電装部２３か
ら、その雰囲気温度を個別に必要な部分のみをペルチェ
素子などによって必要な温度に冷却制御し、Ｘ線管３の
熱交換器４から排出される熱で暖められた空気を、天井
に設けられたファン２２ａ及びファン２２ｂによって外
部に放出する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、被検者の断層像を
得るＸ線ＣＴ装置に係わり、特に、連続回転によるガン
トリ内の放熱に関する。 【０００２】 【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、被検者の体軸を中心に
Ｘ線管とＸ線検出器が円周方向に回転しながらＸ線管か
らＸ線を放射し、それと対向した円形配置の複数個の検
出器で被検者を透過したＸ線量を検知して、その信号を
コンピュータ処理して画像を構成するものである。図２
に従来のＸ線ＣＴ装置の側面図（ａ）と正面図（ｂ）を
示す。検査台２９の天板２８上の被検者２７を中心にし
て回転軸２６ａの回転中心２６の周りに、ガントリ１の
カバー１ａ内で、回転枠１０の架台上に取付けられたＸ
線管３と検出器７とＸ線装置５と高電圧装置６とが、ホ
ストＣＰＵ３１からの指令で、ガントリ・ベッドコント
ローラ３０の制御により回転しながら、Ｘ線管３からＸ
線が放射される。その回転速度は、高級機クラスのフル
スキャン（３６０度）で１秒以下である。このスキャン
中に、例えば、腹部スライスであれば、Ｘ線条件として
１２０ｋＶ、２００ｍＡｓ程度のＸ線量が、被検者２７
に照射される。 【０００３】このＸ線ビームはＸ線管３の射出口のコリ
メータで扇状に絞られ、被検者２７に当たり一部は散乱
し、透過したＸ線が検出器７に入射して画像診断情報と
して処理される。スパイラルスキャンモード（天板２８
を一定の速度でガントリ内に移動し、Ｘ線管３と検出器
７を連続回転して撮影するもので、ヘリカルスキャンモ
ードともいう）による高速連続撮影は、天板２８の移動
を撮影中に行なうため広い範囲を短時間で撮影できるの
でＣＴの主流として普及している。検出器７からの出力
信号は、データ収集部８（ＤＡＳ）の増幅器、サンプル
ホールド、マルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器、インターフ
ェースなどの回路を経由してメモリに記憶される。 【０００４】システム制御の中枢であるホストＣＰＵ３
１は、マイクロプロセッサ、メモリ、磁気ディスクなど
の周辺機器を備え、このホストＣＰＵ３１と再構成装置
３２と画像表示装置３３とスキャン制御部（図示せず）
などにより、データ処理が行われ、再構成装置３２の高
速演算処理により画像が再構成されて、画像データは磁
気ディスクにファイルされると同時に、画像表示装置３
３でアナログ信号としてモニタに表示される。 【０００５】最近、さらに画像再構成処理速度を従来の
１０倍以上に高速化できるようになり、スキャン中に並
行してリアルタイムで画像を毎秒数コマの速度で、動画
のように表示できる機能を有したＣＴ透視法が実用化さ
れ、従来のＸ線透視のようにリアルタイムで連続的に観
察できる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線ＣＴ装置は
以上のように構成されているが、図３に示すように、ガ
ントリ１内の回転枠１０側に、Ｘ線管３とそれを冷却す
るための熱交換器４と、高電圧装置６を制御するＸ線装
置５と、Ｘ線管３に高電圧を供給する高電圧装置６と、
被検者２７を透過したＸ線を検出する検出器７と、検出
器７からの信号を収集するデータ収集部８とが取付けら
れ、図４に示すように、ガントリ１の固定側に、回転す
る回転枠１０側の各部を冷却するため、ファン１１ａ、
１１ｂ、１１ｃを有した熱交換器１２ａ、１２ｂ、１２
ｃが取付けられ、外部に設けられた熱交換器１４から冷
媒がミキサ１３を介して供給される。そして、ガントリ
１の上部に、内部で発熱した空気を放出するためのファ
ン２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが取付けられ、被検者２７を
載せた天板２８が挿入される中央部を除いてカバー１ａ
で覆われ、外部に、電力を供給するための電装部９が設
けられている。そして、ガントリ１内で、回転枠１０が
高速で回転しながらＸ線管３からＸ線が放射される。 【０００７】走査時には、例えば、腹部スライスであれ
ば、Ｘ線条件として１２０ｋＶ、２００ｍＡｓ程度のＸ
線量が被検者２７に数秒間照射される。また、スパイラ
ルスキャンモードやＣＴ透視であれば連続にＸ線が放射
される。Ｘ線装置５及び高電圧装置６は、インバータ式
のＸ線高電圧装置が用いられ、直流電力を高周波化し交
流電力に変換して必要な高電圧を得るもので、高電圧変
圧器が小型で熱発生は少ないが、Ｘ線管３はＸ線を発生
することで同時に大量の熱を発生する。入力エネルギー
の９９％が熱となり、ターゲットの焦点で発生した熱は
熱伝導によりターゲット全体の温度を高め、支持する軸
から陽極全体に伝わり、軸受ハウジングから絶縁油へ熱
伝達する。また輻射熱で外囲器に伝わり絶縁油の温度が
上昇する。 【０００８】熱容量の大きなＸ線ＣＴ装置用のＸ線管３
になると管容器の表面のみで放熱するだけでは足らず、
ラジエータと、油を強制的に循環させるポンプからなる
熱交換器４（冷却器）を備え、Ｘ線管３と熱交換器４
（冷却器）とはホースでつながれていることが多い。そ
して、この発生した熱が、検出器７及びデータ収集部
８、Ｘ線装置５及び高電圧装置６等の電子部品に影響を
与えないように、通常、上記のような熱交換器４を用い
てＸ線管３の外に放出され、さらに、ファン１１ａ、１
１ｂ、１１ｃを有した熱交換器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
によって、回転する回転枠１０側の各部が冷却され、さ
らに、ガントリ１に設けられたファン２ａ、２ｂ、２
ｃ、２ｄによって強制的にガントリ１外に放出される。 【０００９】しかし、ガントリ１内に多数のファン１１
ａ、１１ｂ、１１ｃ、ファン２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが
設けられ稼動しているので、その騒音は非常に大きなも
のとなり、被検者２７にとって、また、術者にとってう
るさいという問題がある。また、そのためファン１１
ａ、１１ｂ、１１ｃを有した熱交換器１２ａ、１２ｂ、
１２ｃや数多くのファン２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを設置
するコストや、それを稼動させるための電力費などのラ
ンニングコストがかさむという問題がある。 【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、騒音などを少なくし、コストを低減し
て、ガントリ内のＸ線管による温度上昇が、検出器やデ
ータ収集部などの電子部品などに影響しないようにし
た、Ｘ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明のＸ線ＣＴ装置は、被検体の体軸を中心に、ガ
ントリ内でＸ線管とＸ線検出器が回転枠の架台上で円周
方向に回転しながらＸ線管からＸ線を放射し、それと対
向した円形配置の複数個の検出器で被検体を透過したＸ
線量を検知して、その信号をコンピュータ処理して画像
を構成するＸ線ＣＴ装置において、前記回転枠の架台上
に取付けられた複数の機器を複数の部屋に区切りその雰
囲気温度を個別に制御するものである。 【００１２】本発明のＸ線ＣＴ装置は上記のように構成
されており、ガントリ内の回転枠の架台上に取付けられ
た複数の機器を複数の部屋に区切り、その雰囲気温度を
個別に制御冷却するもので、例えば、回転枠に装着され
た各機器について、Ｘ線管の部屋、Ｘ線装置の部屋、高
電圧装置の部屋、検出器及びデータ処理装置の部屋など
に区切り、その各部屋を必要な部分のみをペルチェ素子
などによって必要な温度に冷却する。このような構造に
することにより、少数のファンを設置するだけでよく、
ガントリ内の温度は多少高くてもよく、騒音が少なくな
り、低コストでランニングすることができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例
を、図１を参照しながら、図２で補足して説明する。図
１は、本発明のＸ線ＣＴ装置のガントリ２１の内部の構
造を示す図である。 【００１４】本Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管３とその冷却室
２５ａ及びＸ線管３の熱交換器４と、検出器７とその検
出器７からのデータを収集するデータ収集部８とその冷
却室２５ｄと、Ｘ線装置５とその冷却室２５ｂと、高電
圧装置６とその冷却室２５ｃと、以上の装置を保持して
被検者２７を中心にして回転する回転枠２４と、装置の
筐体を構成しカバー１ａで覆われたガントリ２１と、ガ
ントリ２１の天井部に設けられガントリ２１内の暖かい
空気を外部に排出するためのファン２２ａ、２２ｂと、
ガントリ２１の外部に設けられ各冷却室２５ａ、２５
ｂ、２５ｃ、２５ｄに電力を供給し冷却制御する電装部
２３と、被検者２７を載せる天板２８を備えた検査台２
９と、ガントリ２１内の各装置及び検査台２９を制御す
るガントリ・ベッドコントローラ３０と、データ収集部
８のデータを再構成してＸ線断層画像を作る再構成装置
３２と、構成された画像を表示する画像表示装置３３
と、装置全体をコントロールするホストＣＰＵ３１とか
ら構成されている。 【００１５】Ｘ線管３は、大容量高出力Ｘ線管で管容器
に絶縁油が注入されて、電気的に絶縁され、その絶縁油
を循環して冷却される。外部に冷却器とポンプで構成さ
れる熱交換器４を設け、冷却された絶縁油を強制的にＸ
線管３の管容器に送り循環させる。さらに、Ｘ線管３は
独立した冷却室２５ａ内に配置され、冷却室２５ａはガ
ントリ２１の外部に設けられた電装部２３によって電力
が供給され、冷却制御される。そして、熱交換器４から
の熱交換された空気がガントリ２１内部に排出される。 【００１６】Ｘ線装置５と高電圧装置６は、高周波イン
バータ式のＸ線高電圧装置が用いられ、直流電力を高周
波化し交流電力に変換して必要な高電圧を得るもので、
高電圧変圧器が小型、軽量で、熱の発生は少ないが、Ｘ
線管３で発生し熱交換器４で排出された熱が外部から流
入しないように、また、自己冷却できるように、Ｘ線装
置５と高電圧装置６は、個別に冷却室２５ｂ、２５ｃ内
に配置される。冷却室２５ｂ及び冷却室２５ｃはガント
リ２１の外部に設けられた電装部２３によって電力が供
給され、冷却制御される。 【００１７】検出器７及びデータ収集部８は、シンチレ
ータとフォトダイオードによる固体の検出器７が用いら
れ、データ収集部（ＤＡＳ：Ｄａｔａ Ａｑｕｉｓｉｔ
ｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）８によって検出器７からの信号
が増幅され、サンプルホールドされ、高速なマルチプレ
クサによって切換え、Ａ／Ｄ変換してコンピュータで処
理できるデジタル信号に変換される。検出器７及びデー
タ収集部８に求められる性能は、Ｓ／Ｎのよい高い検出
効率、時間的な変動がなく安定していること、広いダイ
ナミックレンジを有すること、入力直線性がよいこと、
パルス応答性がよいことなどであり、これらは環境温度
によって変動することがある。そのため検出器７及びデ
ータ収集部８は、独立した一つの冷却室２５ｄに配置さ
れる。冷却室２５ｄはガントリ２１の外部に設けられた
電装部２３によって電力が供給され、冷却制御される。 【００１８】回転枠２４は、熱交換器４を有したＸ線管
３と対向して検出器７およびデータ収集部８、Ｘ線装置
５、高電圧装置６が取付けられ、検査時に回転軸２６ａ
を中心にして高速回転する。その高速回転スピードは、
フルスキャン（３６０度）で１秒以下であり、スパイラ
ルスキャンモード（天板２８を一定の速度でガントリ２
１内に移動し、Ｘ線管３と検出器７を連続回転して撮影
するもので、ヘリカルスキャンモードともいう）による
高速連続撮影の場合などは、天板２８の移動を撮影中に
行なうため広い範囲を短時間で撮影する。また、スキャ
ン中に並行してリアルタイムで画像を毎秒数コマの速度
で、動画のように表示できる機能を有したＣＴ透視法で
はリアルタイムで連続的に観察しながら回転する。 【００１９】ファン２２ａ、２２ｂは、ガントリ２１の
天井部に設けられ、Ｘ線管３用の熱交換器４から排出さ
れる熱などによって、ガントリ２１内の暖められた空気
を外部に排出するものである。従来は、図３、４に示す
ようにガントリ１内にファン２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ
や、ファン１１ａ、１１ｂ、１１ｃが取付けられ、動作
時にはその騒音が非常に大きなものであったが、本Ｘ線
ＣＴ装置ではファン２２ａ、２２ｂの２個だけとなり、
その動作音は静かなものである。 【００２０】電装部２３は、ガントリ２１の外部に設置
され、冷却室２５ａ、冷却室２５ｂ、冷却室２５ｃ、冷
却室２５ｄを個別に冷却制御している。Ｘ線管３は冷却
室２５ａに収納され、管容器の表面をペルチェ素子など
の冷却ブロックで保持され、その冷却ブロックの放熱板
（ヒートシンカー）が冷却室２５ａの外部に出ている。
そして、Ｘ線管３の内部の絶縁油が熱交換器４のポンプ
によって循環し、熱交換器４で冷却され、Ｘ線管３で発
生した熱がガントリ２１内に放出される。Ｘ線装置５は
冷却室２５ｂに収納され、冷却室２５ｂには小型のクー
ラーが取付けられ、所定の温度に電装部２３で制御され
る。 【００２１】また、高電圧装置６は冷却室２５ｃに収納
され、冷却室２５ｃには小型のクーラーが取付けられ、
所定の温度に電装部２３で制御される。検出器７及びデ
ータ収集部８は冷却室２５ｄに収納され、冷却室２５ｄ
には、中型のクーラーが取付けられ、特に、検出器７及
びデータ収集部８は温度依存性が大きいので、精度よく
一定の温度に電装部２３で自動制御される。上記の冷却
室２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの各クーラーのファンは小型
であり、その動作時の騒音は低く、問題にならない。ま
た、局所的に必要な部分のみを、ペルチェ素子などを用
いて必要な温度に冷却する方法が採用され、省電力化を
図っている。 【００２２】次に、本装置を操作したときの動作状態を
説明する。まず、操作前に電装部２３から各冷却室２５
ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに電力を供給し、各冷却室
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを必要な温度に冷却す
る。そして、被検者２７を天板２８の上に載せ、検査台
２９を操作して天板２８をガントリ２１内に移動させ、
被検者２７のスライス断面を照準器で合わせて静止させ
る。 【００２３】設定した断面のＸ線条件をＸ線コントロー
ラ（図示せず）でセットし、操作を開始する。スパイラ
ルスキャニングを行なう時は、Ｘ線管３と検出器７が取
付けられた回転枠２４が回転を続け、天板２８が自動的
にガントリ１内に送り込まれる。回転枠２４にはＸ線装
置５と高電圧装置６とデータ収集部８も取付けられてお
り、常時に回転する。検査回数を繰り返すと、Ｘ線管３
の温度が上昇し、熱交換器４からの熱がガントリ２１内
に排出される。Ｘ線装置５、高電圧装置６、検出器７、
データ収集部８は個別に冷却室２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ
に区切られており、Ｘ線管３による熱の影響を受けるこ
となくそれ自体の発熱量が区切られた個別の部屋で冷却
され、使用されている電子機器が安定して動作する。そ
して、ガントリ２１内の暖められた空気は、ガントリ２
１の天井部に設けられたファン２２ａ、２２ｂによって
外部に排出される。検査の走査時に、ガントリ２１内が
多少の温度上昇があっても、各装置や機器部は区切られ
た個別の部屋で冷却されているので、正常に安定したデ
ータを収集することができる。 【００２４】そして、検出器７からの出力信号は、デー
タ収集部８（ＤＡＳ）の増幅器、サンプルホールド、マ
ルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器、インタフェースなどの回
路を経由してメモリに記憶される。システム制御の中枢
であるホストＣＰＵ３１で、マイクロプロセッサ、メモ
リ、磁気ディスクなどの周辺機器を備え、データ処理が
行われ、再構成装置３２の高速演算処理により画像が再
構成されて、画像データは磁気ディスクにファイルされ
ると同時に、画像表示装置３３でアナログ信号としてモ
ニタに表示される。 【００２５】 【発明の効果】本発明のＸ線ＣＴ装置は上記のように構
成されており、ガントリ内の回転枠に取付けられたＸ線
管で発生する熱が、回転枠上に取付けられた他の複数の
機器に影響を与えないように、複数の部屋に区切り、そ
の雰囲気温度を個別に必要な部分のみをペルチェ素子な
どによって必要な温度に冷却制御するようにしているの
で、ガントリに少数のファンを設置するだけでよく、騒
音が少なくなり、被検者への不安を低減し、さらに、低
コストでランニングすることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例を示す図で
ある。 【図２】 Ｘ線ＣＴ装置の概略構成を示す図である。 【図３】 従来のＸ線ＣＴ装置のガントリ内部の構造を
示す図である。 【図４】 従来のＸ線ＣＴ装置のガントリ内部の冷却機
構を示す図である。 【符号の説明】 １…ガントリ １ａ、２１…カバー ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２２ａ、２２ｂ…ファン ３…Ｘ線管 ４、１４…熱交換器 ５…Ｘ線装置 ６…高電圧装置 ７…検出器 ８…データ収集部 ９、２３…電装部 １０、２４…回転枠 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ…ファン １２ａ、１２ｂ、１２ｃ…熱交換器 １３…ミキサ ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ…冷却室 ２６…回転中心 ２６ａ…回転軸 ２７…被検者 ２８…天板 ２９…検査台 ３０…ガントリ・ベッドコントローラ ３１…ホストＣＰＵ ３２…再構成装置 ３３…画像表示装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】被検体の体軸を中心に、ガントリ内でＸ線
   管とＸ線検出器が回転枠の架台上で円周方向に回転しな
   がらＸ線管からＸ線を放射し、それと対向した円形配置
   の複数個の検出器で被検体を透過したＸ線量を検知し
   て、その信号をコンピュータ処理して画像を構成するＸ
   線ＣＴ装置において、前記回転枠の架台上に取付けられ
   た複数の機器を複数の部屋に区切りその雰囲気温度を個
   別に制御することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。