JP2003310596A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、測定対象の精細な断層画像を形成す
ることのできるＸ線ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置１は、同心円状に配置されて
この同心円の内側に向けてＸ線Ｒを放射する多数のＸ線
源１９と、これらのＸ線源１９から放射されるＸ線Ｒを
検出する検出器８と、多数のＸ線源１９を収容し、か
つ、検出器８が固定される金属製の真空容器７とを備え
ることを前提とする。Ｘ線源１９は、カソード１３とグ
リッド１４とを有する電子銃９と、この電子銃９から出
射される電子Ｅが衝突してＸ線Ｒを放射するターゲット
１０と、電子銃９とターゲット１０との間に配置されて
電子銃９との間に均一な電圧勾配の電場を形成するアノ
ードプレート１２とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線源及び検出器
が固定型であって、測定対象の周りを囲むように多数の
Ｘ線源を稠密に配置したＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置
は、測定対象にＸ線を照射するためのＸ線源と、このＸ
線を検出する検出器と、検出器で検出されたＸ線を演算
処理する解析装置を備える。Ｘ線ＣＴ装置は、測定対象
に多方位から照射したＸ線を検出し、測定対象を透過し
た透過Ｘ線の情報を基に解析装置で演算処理すること
で、測定対象の断層画像を得る。

【０００３】実用化されているＸ線ＣＴ装置には、測定
対象を中心にＸ線源と検出器とを回転させるＲＲ（Rota
te-Rotate）方式のＸ線ＣＴ装置がある。ＲＲ方式のＸ
線ＣＴ装置は、解析装置の演算処理速度の向上にともな
い、Ｘ線源と検出器の回転速度を速くすることで、以前
よりも短時間で断層画像を得られるようになってきてい
る。しかしながら、ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、機械的
にＸ線源と検出器とを回転させるため、断層画像を取得
するための時間を短縮することに対して、限界がある。

【０００４】これに対し、測定対象の回りに多数のＸ線
源と検出器を配置した特開昭５５-４６４０８号で開示
されたようなＦＦ（Fixed-Fixed）方式のＸ線ＣＴ装置
がある。このＦＦ方式のＸ線ＣＴ装置は、測定対象に対
して多方位からＸ線を照射するために、Ｘ線が出射され
るＸ線源を電気的に切換える。したがって、ＲＲ方式の
Ｘ線ＣＴ装置に比べて、より短時間で測定対象の断層画
像を取得することができるようになることが期待され
る。

【０００５】また、近年、Ｘ線ＣＴ装置が普及するにし
たがって、利用頻度が増し、より精細な断層画像を得ら
れるＸ線ＣＴ装置が求められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、精細な断層
画像を形成するためには、検出精度や分解能の優れた検
出器が必要であるとともに、安定した出力のＸ線を照射
する必要がある。

【０００７】特開昭５５−４６４０８号に開示された多
線源型のＸ線ＣＴ装置は、ターゲットが陽極基体金属に
取付けられている。この陽極基体金属には、電子ビーム
を出射する電子ビーム発生装置に向かって突出するフラ
ンジが形成されている。電子ビーム発生装置は、カソー
ドを備えている。このカソードと陽極基体金属との間に
は、高電圧が印加されることによって電場が形成されて
いる。

【０００８】一般に、電子ビームは、電場の等電位線に
直交するように湾曲するとともに、電位差の大きい方へ
偏る。特開昭５５-４６４０８号に開示されたＸ線ＣＴ
装置は、電子ビーム発生装置に向かって延びるフランジ
が陽極基体金属に形成されているので、電子ビーム発生
装置のカソードと陽極基体金属の間に形成される電場に
偏りが生じている可能性がある。電場に偏りが生じる
と、電子ビーム発生装置から出射された電子ビームは、
ターゲットに照射されるまでに偏向されたり散乱された
りしてしまう。また、陽極基体金属の外形及びカソード
との距離によって、電子ビームが偏向率や散乱率が異な
る。

【０００９】その結果、電子ビームがターゲットの所望
する位置に照射されない。また、偏向したり散乱したり
した電子ビームがターゲットに照射されると、放射され
るＸ線が不安定となるので、得られる断層画像の画質が
低下する。

【００１０】そこで、本発明は、測定対象の精細な断層
画像を形成することのできる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】本発明に係るＸ線ＣＴ装
置は、同心円状に配置されてこの同心円の内側に向けて
Ｘ線を放射する多数のＸ線源と、これらのＸ線源から放
射されるＸ線を検出する検出器と、多数のＸ線源を収容
し、かつ、検出器が固定される金属製の真空容器とを備
えることを前提とする。

【００１２】そして、Ｘ線源は、カソードとグリッドと
を有する電子銃と、この電子銃から出射される電子が衝
突してＸ線を放射するターゲットと、電子銃とターゲッ
トとの間に配置されて電子銃との間に均一な電圧勾配の
電場を形成するアノードプレートとを具備する。アノー
ドプレートは、電子銃から出射された電子ビームと垂直
に交差する平坦面と、ターゲットを囲む縁部を有し、こ
の縁部に平坦部から滑らかに繋がる湾曲部分が形成され
ている。また、アノードプレートを通過した電子ビーム
がターゲットに向かって直進するように、アノードプレ
ートは、電子銃から出射された電子ビームが垂直に入射
されるように配置する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、医
療用のＸ線ＣＴ装置１を一例に図１及び図２を参照して
説明する。図１のＸ線ＣＴ装置１は、本体２と、測定対
象となる被検査者Ｐを乗せるベッド３とを備える。本体
２の中央部には、被検査者Ｐをベッド３に乗せたまま挿
入できる大きさの開口部４が設けられている。ベッド３
は、昇降装置５とスライド機構６を備えており、被検査
者Ｐを開口部４に挿入して任意の位置で位置決めするこ
とができる。本体２は、真空容器７と検出器８を内蔵し
ている。真空容器７は、開口部４を囲む同心円状に形成
されている。検出器８は、真空容器７の内周に沿って取
付けられている。真空容器７は、多数の電子銃９と、タ
ーゲット１０と、保持部材１１と、アノードプレート１
２とを収容している。なお、真空容器７は、金属製であ
るので、電子銃９、ターゲット１０、保持部材１１、ア
ノードプレート１２などは、電気的に絶縁されて内部に
支持されている。

【００１４】図２に示すように、多数の電子銃９は、真
空容器７の周方向に沿って稠密に配置されている。各電
子銃９は、カソード１３とグリッド１４を有している。
カソード１３とグリッド１４は、絶縁部材１５を挟んで
取付けられており、互いに電気的に絶縁されている。カ
ソード１３は、通電されて抵抗加熱される。グリッド１
４は、カソード１３に対して負の電圧に印加される。ま
た、グリッド１４には、グリッド１４の電圧を制御する
Ｘ線源切換装置１６が接続されている。

【００１５】ターゲット１０は、保持部材１１に密着さ
せて取付けられており、真空容器７に沿って環状に形成
されている。ターゲット１０は、電子銃９から出射され
た電子Ｅが当たることによってＸ線Ｒを放射する材質、
例えばタングステンで形成されている。保持部材１１
は、導電性及び熱伝導性に優れた部材、例えば銅で形成
されている。ターゲット１０は、開口部４に配置される
被検査者Ｐに向かってＸ線Ｒを効率よく放射するため
に、電子Ｅが照射される面が内側に傾斜している。な
お、保持部材１１は、照射された電子Ｅのエネルギーに
よってターゲット１０が溶融しないように熱を吸収する
十分な熱容積または冷却機能を有するものとする。

【００１６】アノードプレート１２は、網状の導電性部
材でできており、真空容器７に沿って環状に形成され、
多数の電子銃９とターゲット１０との間に配置されてい
る。また、アノードプレート１２は、平坦部１２ａとこ
の縁部である内周縁１２ｂ及び外周縁１２ｃを有してい
る。平坦部１２ａは、グリッド１４に対してほぼ平行に
対峙している。内周縁１２ｂと外周縁１２ｃは、ターゲ
ット１０及び保持部材１１を囲うように平坦部１２ａか
ら滑らかに弧を描いて湾曲している。したがって、カソ
ード１３からアノードプレート１２までの間に均一な電
位勾配の電場が形成される。アノードプレート１２と保
持部材１１とは、導電性の支持部材１７で互いに固定さ
れており、導通している。支持部材１７は、真空容器７
と絶縁されている。アノードプレート１２及びターゲッ
ト１０は、カソード１３に対して高電圧電源１８により
正の電圧に印加される。なお、アノードプレート１２の
内周縁１２ｂと外周縁１２ｃは、カソード１３からター
ゲット１０までの間の電場に偏りを生じさせるような局
部電荷を帯びない程度にカソード１３から離れる方向へ
湾曲していればよい。したがって、内周縁１２ｂと外周
縁１２ｃは、少なくとも平坦部１２ａからターゲット１
０に向かう方向へこのターゲット１０に電子ビームＥが
当たる部位を越えるまでの範囲において、平坦部１２ａ
から滑らかに弧を描いて湾曲していればよい。また、ア
ノードプレート１２は、電子銃９から出射される電子Ｅ
が偏向、散乱、あるいは集束しない限りにおいて、平坦
部１２ａがカソード１３に向かってわずかに膨らんでい
てもよい。そして、アノードプレート１２は、電子Ｅが
通過するときにアノードプレート１２を構成する材料の
原子核の質量で散乱されないように、密度の小さい材料
で造られることが好ましい。

【００１７】なお、アノードプレート１２及びターゲッ
ト１０、カソード１３、グリッド１４などに電圧を印加
するための電線は、真空容器７と電気的に絶縁かつ気密
密封されたソケットなどを介して配線される。

【００１８】１つの電子銃９と、この電子銃９から出射
された電子Ｅが通過する部分近傍のアノードプレート１
２と、通過した電子Ｅが照射される部分のターゲット１
０とによって、１つのＸ線源１９が構成される。

【００１９】真空容器７の内周寄りの位置には、Ｘ線Ｒ
が透過する窓２０が設けられている。この窓２０は、Ｘ
線源１９から放射されたＸ線Ｒが被検査者Ｐを隔てた検
出器８で検出されるように、Ｘ線源１９が構成する同心
円の中心軸線Ａに沿って検出器８と相対的にずれた位置
に設けられる。なお、窓２０は、図２に示すように、別
部材としてねじで取付けてもよいし、Ｘ線Ｒが透過する
ように真空容器７の一部を減厚加工したものであっても
よい。また、真空容器７は、各電子銃９のカソード１３
とグリッド１４を交換できるように蓋７ａを備えてい
る。

【００２０】検出器８は、Ｘ線検出部２１と検出回路２
２とこれらを覆うカバー２３とを備えている。Ｘ線検出
部２１と検出回路２２は、基板２４に実装されている。
Ｘ線検出部２１は、互いに独立した検出素子を周方向に
沿って等配し、稠密に並べて形成されている。検出素子
は、Ｘ線Ｒが透過することで発光するセラミックシンチ
レータと、この光を検出するフォトダイオードとの組合
せでもよいし、Ｘ線Ｒを直接電気信号に変換するセンサ
アレイでもよい。また、検出器８は、解析装置２５に接
続されており、検出したＸ線Ｒの信号を解析装置２５に
出力する。解析装置２５は、各Ｘ線源１９について、検
出器８で得られたＸ線Ｒの信号をそのＸ線Ｒを放射した
Ｘ線源１９の位置情報とともに演算処理することで、被
検査者Ｐの断層画像を形成する。なお、検出素子をＸ線
源１９の中心軸線Ａに沿う方向に沿って複数列設けた円
筒状の検出器と、これに応じた照射野のＸ線を照射でき
る窓を設けると、複数の断層画像を同時に取得すること
ができる。

【００２１】次に、以上のように構成されたＸ線ＣＴ装
置１の動作について説明する。Ｘ線ＣＴ装置１は、ベッ
ド３によって開口部４に被検査者Ｐを位置決めする。Ｘ
線源切換装置１６は、所望するＸ線Ｒの照射方位に位置
するＸ線源１９のグリッド１４に印加されている負の電
圧を解除する。グリッド１４の電圧が解除されると、カ
ソード１３からアノードプレート１２に向けて電子Ｅが
出射される。カソード１３とアノードプレート１２の間
には、均一な電位勾配の電場が形成されているので、出
射された電子Ｅは、偏向や散乱されること無くアノード
プレート１２に向けて加速される。加速された電子Ｅ
は、アノードプレート１２を通り抜け、ターゲット１０
に当たる。ターゲット１０は、電子Ｅが当たったところ
からＸ線Ｒを放射する。そして、Ｘ線源切換装置１６
は、被検査者Ｐに対してＸ線Ｒが多方位から放射される
ようにグリッド１４の電圧を制御して、Ｘ線源１９を切
換える。この場合、被検査者Ｐの周りを１周するように
Ｘ線源１９を順番に切換えてもよいし、飛び飛びに切換
えてもよいし、あるいは、Ｘ線Ｒの照射野が互いに干渉
しない複数のＸ線源１９から同時にＸ線Ｒが照射される
ように切換えてもよい。Ｘ線Ｒは、真空容器７に設けら
れた窓２０を透過し、被検査者Ｐに照射される。検出器
８は、照射されたＸ線Ｒを検出し、その信号を解析装置
２５に出力する。解析装置２５は、検出されたＸ線Ｒを
Ｘ線源１９の位置情報とともに演算処理することによっ
て、被測定者Ｐの断層画像を形成する。

【００２２】以上のようにＸ線ＣＴ装置１は、電子銃９
とターゲット１０の間にアノードプレート１２を備えて
いる。アノードプレート１２は、グリッド１４とほぼ平
行に配置され、内周縁１２ｂ及び外周縁１２ｃがターゲ
ット１０を囲うように滑らかに湾曲している。このた
め、アノードプレート１２に局所電圧が生じないので、
アノードプレート１２とカソード１３との間に均一な電
位勾配の電場が形成される。したがって、電子Ｅが偏向
したり散乱したりすることがない。また、アノードプレ
ート１２とターゲット１０は、支持部材１７によって導
通しているので、同じ電位に印加されている。したがっ
て、アノードプレート１２を通過した電子Ｅは、ターゲ
ット１０に当たるまでに偏向、散乱、及び集束すること
はない。ターゲット１０に照射される電子Ｅの密度やエ
ネルギーが安定するので、ターゲット１０から放射され
るＸ線Ｒの出力が安定する。放射されるＸ線Ｒが安定す
ると、検出器８で検出されるＸ線Ｒの信号中のＸ線源１
９に起因する誤差が減り、検出される信号の信頼性が向
上する。検出器８で検出されるＸ線Ｒの信号の信頼性が
向上すると、解析装置２５でより精度の高い演算処理を
行うことができる。したがって、このＸ線ＣＴ装置１
は、精細な断層画像を形成することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、ターゲ
ットと同じ電位に帯電されるアノードプレートを電子銃
とターゲットの間に備える。このアノードプレートは、
ターゲットを囲むように縁部がターゲットの側に滑らか
に弧を描いて曲げられている。これにより、電子銃とタ
ーゲットの間に均一な電位勾配の電場が形成されるの
で、電子銃から出射された電子ビームが、偏向すること
なくターゲットに照射される。そして、安定した密度の
電子ビームが、ターゲットに照射されるので、ターゲッ
トから放射されるＸ線の出力が安定する。したがって、
このＸ線ＣＴ装置は、安定した出力のＸ線を測定対象に
対して照射できるので、精細な断層画像を形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のＸ線ＣＴ装置を示す断面
図。

【図２】図１中のＦ２部分を拡大して示す断面図。

【符号の説明】

１…Ｘ線ＣＴ装置 ７…真空容器 ８…検出部 ９…電子銃 １０…ターゲット １２…アノードプレート １２ａ…平坦面 １２ｂ…内周縁（縁部） １２ｃ…外周縁（縁部） １３…カソード １４…グリッド １９…Ｘ線源 Ｅ…電子 Ｒ…Ｘ線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佃 和弘 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 石橋 明 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4C093 AA22 BA05 CA01 EA04 EA06 EB12 EB13 EB18 EC43 FA15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同心円状に配置されてこの同心円の内側に
   向けてＸ線を放射する多数のＸ線源と、これらのＸ線源
   から放射されるＸ線を検出する検出器と、前記多数のＸ
   線源を収容し、かつ、前記検出器が固定される金属製の
   真空容器とを備えるＸ線ＣＴ装置において、 前記Ｘ線源は、カソードとグリッドとを有する電子銃
   と、この電子銃から出射される電子が衝突してＸ線を放
   射するターゲットと、前記電子銃と前記ターゲットとの
   間に配置されて前記電子銃との間に均一な電圧勾配の電
   場を形成するアノードプレートとを具備する。
2. 【請求項２】請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
   前記アノードプレートは、前記電子銃から出射された電
   子ビームと垂直に交差する平坦面と、前記ターゲットを
   囲む縁部を有し、この縁部に前記平坦部から滑らかに繋
   がる湾曲部分が形成されている。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ
   装置において、前記アノードプレートは、電子銃から出
   射された電子ビームが垂直に入射されるように配置す
   る。