JP2005052431A

JP2005052431A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2005052431A
Application number: JP2003287075A
Authority: JP
Inventors: Fumito Watanabe; 史人渡辺; Takuya Kadoshima; 拓也門嶋; Yukio Kumagai; 幸夫熊谷
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】信号劣化が少なく低価格で簡単な構造のＸ線検出器と増幅回路装置を有するＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】被検体を介してＸ線源装置３に対向配置され検出Ｘ線に対応したアナログ信号を出力するＸ線検出器１２を複数のＸ線検出器モジュール１２ａから構成し、このＸ線検出器１２から出力されたアナログ信号を所定の割合で増幅しデジタル信号に変換する増幅回路装置１３を複数の増幅回路装置モジュール１３ａから構成し、これら各Ｘ線検出器モジュール１２ａと増幅回路装置モジュール１３ａの対向部にそれぞれコネクタ２９、３０を設け、このコネクタ２９、３０によって切り離し可能に直接接続した。
【選択図】図４

Description

本発明は、Ｘ線源に対向配置され検出Ｘ線に対応したアナログ信号を出力するＸ線検出器と、このＸ線検出器から出力されたアナログ信号を所定の割合で増幅しデジタル信号に変換する増幅回路装置とを有するＸ線ＣＴ装置に関する。

従来のＸ線ＣＴ装置は、図８に示すようなスキャナユニット１を有して構成され、このスキャナユニットはその中央部に天板１９に寝載された被検体２０を挿入するための開口部８を有し、この開口部８に挿入された被検体２０の体軸の周りを回転する回転板２を備えている。この回転板２の上には、計測のためのＸ線を放射するＸ線管等を収納したＸ線源３と、このＸ線源３での発熱を効率的に冷却するためのＸ線源冷却装置５と、Ｘ線源３の焦点６から放射されたＸ線を所定の厚さに絞るＸ線コリメータ１１と、被検体２０を介してＸ線源３に対向配置し被検体２０を透過したＸ線量に対応するアナログ信号を出力するＸ線検出器１２と、このＸ線検出器１２の出力アナログ信号を増幅して適正なレベルのデジタル信号に変換した計測データを画像処理装置に出力する増幅回路装置１３と、回転板２を回転駆動するモータ１７の動作を制御するスキャナ制御装置１８と、スキャナユニット１と図示しない操作卓または画像処理装置との間のデータのやり取りを行うインターフェース装置と、上述した各装置を動作させるための電源装置１４などが搭載されている。

上述した従来のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器１２および増幅回路装置１３の近傍を拡大した斜視図を図９および図１０に示している。Ｘ線検出器１２および増幅回路装置１３は、微細な電流信号を取り扱うために非常に高価な構成部品であり、それぞれ複数の入出力チャンネルで形成された検出器モジュール１２ａおよび増幅回路モジュール１３ａ間を頑強に電磁シールドされたフレキシブル基板等の高価な検出器ケーブル２２でそれぞれ接続して１ブロックを構成し、同様に構成した複数のブロックを並置して構成している。また、Ｘ線検出器１２と増幅回路装置１３を別ユニットとするのではなく、増幅回路装置１３をＸ線検出器１２の基板上に直接搭載し、これらを一つのユニットとしたＸ線ＣＴ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３３１５６９号公報

しかしながら、従来のＸ線ＣＴ装置では、いくら頑強にシールドされた検出器ケーブル２２でも、回転板２が回転することによってそれ自身が振動してしまうことや、外からの電磁波等の影響による誘導電流が発生してしまうことは避けられず、信号のＳ／Ｎが低下し、結果としてＣＴ画像の画質劣化を招いている。また、さらにシールド効果を高めようとすると、より高性能のシールドケーブルを採用する必要があることや、よりタイトなケーブルの固定、さらに金属板等によって外からの電磁波等を遮断する電磁シールドを追加するなど、構造の複雑化およびコスト上昇を招くことになってしまう。また、Ｘ線検出器１２と増幅回路装置１３を一つのユニットとすることが考えられるが、増幅回路装置１３の一部に不良が発生した場合、不良箇所のみを交換することができず健全なＸ線検出器までを含めてユニット全体を交換しなければならず、結局コスト高になってしまう。

本発明の目的は、信号劣化が少なく低価格で簡単な構造のＸ線検出器と増幅回路装置を有するＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、Ｘ線源と、被検体を介してこのＸ線源に対向配置され検出Ｘ線に対応したアナログ信号を出力するＸ線検出器と、このＸ線検出器から出力されたアナログ信号を所定の割合で増幅しデジタル信号に変換する増幅回路装置と、この増幅回路装置によってデジタル信号に変換した計測データから画像再構成を行ってＣＴ画像を得る画像処理装置とを備えたＸ線ＣＴ装置において、上記Ｘ線検出器をそれぞれコネクタを直接取り付けた複数のＸ線検出器モジュールで構成し、また上記増幅回路装置をそれぞれコネクタを直接取り付けた複数の増幅回路装置モジュールで構成し、対応する上記Ｘ線検出器モジュールと上記増幅回路装置モジュールとはそれぞれの上記コネクタのみを介して切り離し可能に接続したことを特徴とする。

本発明によるＸ線ＣＴ装置は、検出器ケーブルを持たずに直接コネクタによってＸ線検出器モジュールと増幅回路装置モジュール間を接続したため、検出器ケーブルの分のコストが引き下げられ、かつ、回転板が回転することによってそれ自身が振動してしまうことや外からの電磁波等の影響による誘導電流が発生してしまうことも殆どなく、コスト増大や複雑な構造とすることなく信号劣化を少なくして、ＣＴ画像の画質劣化を少なくすることができる。

また請求項２に記載の本発明は、Ｘ線源と、被検体を介してこのＸ線源に対向配置され検出Ｘ線に対応したアナログ信号を出力するＸ線検出器と、このＸ線検出器から出力されたアナログ信号を所定の割合で増幅しデジタル信号に変換する増幅回路装置と、この増幅回路装置によってデジタル信号に変換した計測データから画像再構成を行ってＣＴ画像を得る画像処理装置とを備えたＸ線ＣＴ装置において、上記Ｘ線検出器をそれぞれ差し込み型コネクタを直接取り付けた複数のＸ線検出器モジュールで構成し、また上記増幅回路装置をそれぞれ接続用端子を有する基板状の複数の増幅回路装置モジュールで構成し、対応する上記Ｘ線検出器モジュールと上記増幅回路装置モジュールとは上記差し込み型コネクタと上記接続用端子のみを介して切り離し可能に接続したことを特徴とする。

請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置によれば、検出器ケーブルを持たずに直接コネクタによってＸ線検出器モジュールと増幅回路装置モジュール間を接続したため、検出器ケーブルの分のコストが引き下げられ、かつ、回転板が回転することによってそれ自身が振動してしまうことや外からの電磁波等の影響による誘導電流が発生してしまうことも殆どなく、コスト増大や複雑な構造とすることなく信号劣化を少なくして、ＣＴ画像の画質劣化を少なくすることができる。しかも、ブロック方向に大型化することなくＸ線検出器モジュールに対して増幅回路装置モジュールの基板面積を十分大きくすることができ、また複数枚の増幅回路装置モジュールを容易に使用することもできる。

以上説明したように本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線検出器モジュールと増幅回路装置モジュール間を従来のような検出器ケーブルを使用することなくコネクタによって直接接続しているため、その間の誘導電流の発生が抑えられ、信号劣化が少なく、その結果診断機能の高いＣＴ画像を得ることができる。また、頑強に電磁シールドされた高価なケーブル等を使用しないのでコストの低減および構造の簡素化がはかられ、さらに、検出器モジュールと増幅回路装置モジュールは切り離し可能であるために交換部品が安価となり、安価で簡略化された構造とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明の一実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す斜視図おとび側面図である。
スキャナユニット１のスキャナカバ一２１の内部の中央には、中心に開口部８を有する回転板２がガントリ２３に回転自在に支持されている。この回転板２には、Ｘ線源装置３と、このＸ線源装置３と送油ホース４で接続されたＸ線源冷却装置５と、Ｘ線源装置３の焦点６からファン状に放射したＸ線ビーム７のＸ線強度をファンの中心から周辺部に向かって減少させる補償フィルタ９と、この補償フィルタ９を支持し収納したフィルタケース１０と、Ｘ線ビーム７を所望の厚さおよび幅に絞るＸ線コリメータ１１と、Ｘ線源装置３から放射してＸ線コリメータ１１で絞られた後に被検体２０を透過したＸ線を受光し、それをアナログ信号に変換するＸ線検出器１２と、このＸ線検出器１２の出力アナログ信号を適正なレベルの値に増幅してデジタル信号の計測データに変換して画像処理装置に出力する増幅回路装置１３と、Ｘ線源装置３に高電圧を供給するための変圧器１４と、スキャナ１とは別置した操作卓または画像処理装置との間のデータのやり取りを行う図示しないインターフェース装置と、回転板２上の上述した各装置を動作させるための電源装置１５などが配置されている。また上述したＸ線検出器１２と増幅回路装置１３間は、詳細を後述するようにコネクタによって分離可能に直接接続している。
また請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２のいずれか一方に記載のものにおいて、上記複数のＸ線検出器モジュールには、取得可能な信号数以下の信号を出力可能な回路素子を設けたことを特徴とする。このようなＸ線ＣＴ装置によれば、回路素子によって空間的な制約条件の中でも必要な信号を選択的に出力することが可能となり、またコネクタのピンの数をより少なくして構成の簡略化を図ることが可能となる。

ガントリ２３の上部にはスキャナ制御装置１８が配置され、このスキャナ制御装置１８によって上述した各装置を適正に動作させるための制御信号を発生すると共に、回転板２を回転駆動するモータ１７の動作制御も行っている。このスキャナ制御装置１８と回転板２上の上述した各装置との間はスリップリングなどで接続され、回転板２の回転中においても制御信号の更新や電力の供給が行えるように構成している。

図２に示すように、スキャナユニット１の回転板２の開口部８にはテーブルユニット２５の天板１９の上に乗せられた被検体２０が挿入されている。テーブルユニット２５のテーブル移動機構部２６は、その上部に設置した天板１９を水平方向および上下方向に移動させることができるように構成されているので、このテーブル移動機構部２６を操作して、被検体２０の検査対象位置を回転板２の中心で、かつ、Ｘ線ビーム７の照射される位置に合わせることができる。

図３は、上述したＸ線ＣＴ装置のブロック構成図である。
Ｘ線ＣＴ装置は、図１に示したスキャナユニット１と、図２に示したテーブルユニット２５と、操作卓ユニット２７などから構成され、操作卓ユニット２７と、スキャナユニット１およびテーブルユニット２５との間は信号ケーブル２８で接続されている。操作卓ユニット２７には、スキャナユニット１およびテーブルユニット２５に制御信号を送る制御部と、スキャナユニット１の増幅回路装置１３からの計測データを画像再構成処理してＣＴ画像を得る画像処理装置などが含まれている。

Ｘ線ＣＴ装置の操作は、スキャナユニット１とテーブルユニット２５は操作卓ユニット２７からの制御信号を受けて動作し、被検体２０を透過したＸ線の強度分布をＸ線検出器１２で電気アナログ信号に変換して計測し、このＸ線検出器１２のアナログ信号を増幅回路装置１３で適正なレベルのデジタル信号に変換し、その計測データを信号ケーブル２８を介して操作卓ユニット２７に送信する。これを受信した操作卓ユニット２７は、画像処理装置により計測データからＣＴ画像を再構成してこれを表示装置に表示するように構成されている。

図４は、上述したＸ線ＣＴ装置の要部であるＸ線検出器１２と増幅回路装置１３との接続部を拡大して示す斜視図である。
Ｘ線検出器１２および増幅回路装置１３は、それぞれ対応する複数ブロックから成り、各ブロックはほぼ同様の構成であり、対応するＸ線検出器モジュールおよび増幅回路装置モジュールを有している。ここでは一ブロックの対応するＸ線検出器モジュール１２ａと増幅回路装置モジュール１３ａのみを示している。Ｘ線検出器１２を構成するＸ線検出器モジュール１２ａは、基板のＸ線入射側の裏面となる側に一体的な信号取り出し用のＸ線検出器側ストレートコネクタ２９を有しており、また増幅回路装置１３を構成する増幅回路装置モジュール１３ｂは、その基板の対向側に一体的な増幅回路装置側ストレートコネクタ３０を有している。図示のＸ線検出器モジュール１２ａおよび増幅回路装置モジュール１３ａの基板は、ほぼ同等の対向面積を有しており、これらをほぼ重なり合うように対向配置し、それぞれの対向部に設けた両ストレートコネクタ２９，３０を介して切り離し可能に直接接続している。

上述したＸ線ＣＴ装置によれば、対向配置したＸ線検出器モジュール１２ａと増幅回路装置モジュール１３ａが両コネクタ２９，３０によって直接接続されることになり、その間の誘導電流の発生がおさえられ、信号劣化が少なく、その結果として劣化が小さくなり診断機能の高いＣＴ画像を得ることができる。また、頑強に電磁シールドされた高価なケーブル等を使わないので、コストの低減および構造の簡素化がはかられ、さらに、一つのＸ線検出器モジュール１２ａと一つの増幅回路装置モジュール１３ａは両コネクタ２９，３０で切離可能な状態が保たれるので、交換部品が安価となり、安価で簡潔な構造のＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

図５は、本発明の他の実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部を示す斜視図である。
先の実施の形態では、Ｘ線検出器モジュール１２ａと増幅回路装置モジュール１３ａにおける基板の対向面積がほぼ同等であったためこれらを対向配置したが、この実施の形態では両者の基板の位置関係を変えている。つまり、増幅回路装置モジュール１３ｂは、Ｘ線検出器モジュール１２ａの基板の平面に対して直行する平面にその基板を配置している。Ｘ線検出器モジュール１２ａは、上述の場合と同様にその基板の対向側に一体的なＸ線検出器側ストレートコネクタ２９を有している。これに対して増幅回路装置モジュール１３ｂは、増幅回路装置側ライトアングルコネクタ３０ａを使用し、そのピン３０ｂによって増幅回路装置側ライトアングルコネクタ３０ａがＸ線検出器側ストレートコネクタ２９と対向するようにしている。このＸ線検出器側ストレートコネクタ２９と増幅回路装置側ライトアングルコネクタ３０ａを接続することによって、Ｘ線検出器モジュール１２ａと増幅回路装置モジュール１３ｂ間が切り離し可能に直接接続されているのは先の実施の形態の場合と同じである。

この実施の形態によるＸ線ＣＴ装置でも、Ｘ線検出器モジュール１２ａと増幅回路装置モジュール１３ｂ間がコネクタ２９，３０ａによって直接、かつ切り離し可能に接続されているため、その間の誘導電流の発生が抑えられ、信号劣化が少なく、その結果として診断機能の高いＣＴ画像を得ることができる。また、頑強に電磁シールドされた高価なケーブル等を使わないので、コストの低減および構造の簡素化がはかられ、さらに、Ｘ線検出器モジュール１２ａと増幅回路装置モジュール１３ｂはコネクタ２９，３０ａで切離可能な状態が保たれるので、交換部品が安価となり、安価で簡潔な構造のＸ線ＣＴ装置を提供することができる。しかも、増幅回路装置モジュール１３ｂの基板をＸ線検出器モジュール１２ａにおける基板の配置平面に対してほぼ直行する平面に配置しているため、ブロック方向に大型化することなく増幅回路装置モジュール１３ｂにおける基板の面積を大きくすることができる。

図６は、本発明のさらに他の実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部を示す斜視図である。
Ｘ線検出器モジュール１２ａの基板にＸ線検出器側ストレートコネクタ２９を取り付け、また増幅回路装置モジュール１３ａにおける基板の対向側に一体的な増幅回路装置側ストレートコネクタ３０を取り付ける構造は先の実施の形態と同様である。これらのコネクタ２９，３０による信号の出力には空間的な制約による限界があるので、本実施の形態では、外部制御部によるスイッチング手段の切り替えによって取得可能な信号から選択的に、かつコネクタによる信号出力可能な数以下の信号を出力することのできる回路３１を設けたＸ線検出器モジュール１２ａとしている。ここで信号数とはコネクタのピン数または端子数に対応する。このようなＸ線検出器モジュール１２ａを用いてＸ線検出器側ストレートコネクタ２９と増幅回路装置側ストレートコネクタ３０とを直接接続することにより、空間的な制約条件の中でも必要な信号を選択的に出力することが可能となり、またコネクタのピンの数を少なくすることが可能となる。

図７は、本発明のさらに他の実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部を示す斜視図である。
Ｘ線検出器モジュール１２ａの基板にＸ線検出器側ストレートコネクタ２９を取り付け、また増幅回路装置モジュール１３ａにおける基板の対向側に一体的な増幅回路装置側ストレートコネクタ３０を取り付ける構造は先の実施の形態と同様である。これらのコネクタ２９，３０による信号の出力には空間的な制約による限界があるので、本実施の形態では、Ｘ線検出器モジュール１２ａに電荷を一時的に蓄える機能部３２を搭載し、同機能部３２に取得可能な信号を一時的に蓄え、この蓄えた電荷を順次読み出すことにより、取得した全ての信号数以下の出力することのできるようにしている。この機能部３２は、具体的には電気的および電子的な回路素子であり、上記信号数とは例えば機構部３２の端子数などに対応する。この場合も、図６に示した実施の形態の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。

上述した各実施の形態では、Ｘ線検出器モジュール１２ａにＸ線検出器側コネクタを取り付け、増幅回路装置モジュール１３ａに増幅回路装置側コネクタを取り付け、これらコネクタ間を直接接続したが、他の実施の形態ではＸ線検出器モジュール１２ａに差し込み型のＸ線検出器側コネクタを取り付け、増幅回路装置モジュール１３ａは接続用端子を有する基板状に構成し、この増幅回路装置モジュール１３ａを上述の差し込み型Ｘ線検出器側コネクタに差し込んで接続用端子を直接接続してもよい。このような構成によれば、先の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができると共に、Ｘ線検出器モジュール１２ａに複数の差し込み型のＸ線検出器側コネクタを取り付けることによって、複数枚の増幅回路装置モジュール１３ａを設けることができる。

また、Ｘ線検出器１２と増幅回路装置１３は、図１に示したように全体として円弧形状に構成されるため、一般的には図４〜図７に示したように各モジュール毎の接続構成となるが、全体を複数のユニットに分割し、各ユニット毎に複数のＸ線検出器モジュール１２ａと複数の増幅回路装置モジュール１３ａ間をコネクタによって分割可能に直接接続しても良い。

Ｘ線検出器モジュールと増幅回路装置モジュール間をコネクタによって直接接続しているため、その間の誘導電流の発生が抑えられ、信号劣化が少なく、その結果診断機能の高いＣＴ画像を得ることができることから、診断機能の高いＣＴ画像を得ることが不可欠な用途にも適用できる。

本発明の一実施の形態によるＸ線ＣＴ装置のスキャナユニットの示す斜視図である。図１に示したスキャナユニットの側面図である。Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック構成図である。図１に示したＸ線ＣＴ装置の要部を拡大して示す斜視図である。本発明の他の実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部を拡大して示す斜視図である。本発明のさらに他の実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部を拡大して示す斜視図である。本発明のさらに他の実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部を拡大して示す斜視図である。従来のＸ線ＣＴ装置のスキャナユニットの示す斜視図である。図８に示したスキャナユニットの要部を拡大して示す斜視図である。図９に示した要部の１チャンネル部分を拡大して示す斜視図である。

符号の説明

１スキャナユニット
３Ｘ線源装置
７Ｘ線ビーム
１２Ｘ線検出器
１２ａＸ線検出器モジュール
１３増幅回路装置
１３ａ，１３ｂ増幅回路装置モジュール
２０被検体
２９Ｘ線検出器側ストレートコネクタ
３０増幅回路装置側ストレートコネクタ

Claims

Ｘ線源と、被検体を介してこのＸ線源に対向配置され検出Ｘ線に対応したアナログ信号を出力するＸ線検出器と、このＸ線検出器から出力されたアナログ信号を所定の割合で増幅しデジタル信号に変換する増幅回路装置と、この増幅回路装置によってデジタル信号に変換した計測データから画像再構成を行ってＣＴ画像を得る画像処理装置とを備えたＸ線ＣＴ装置において、上記Ｘ線検出器をそれぞれコネクタを直接取り付けた複数のＸ線検出器モジュールで構成し、また上記増幅回路装置をそれぞれコネクタを直接取り付けた複数の増幅回路装置モジュールで構成し、対応する上記Ｘ線検出器モジュールと上記増幅回路装置モジュールとはそれぞれの上記コネクタのみを介して切り離し可能に接続したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Ｘ線源と、被検体を介してこのＸ線源に対向配置され検出Ｘ線に対応したアナログ信号を出力するＸ線検出器と、このＸ線検出器から出力されたアナログ信号を所定の割合で増幅しデジタル信号に変換する増幅回路装置と、この増幅回路装置によってデジタル信号に変換した計測データから画像再構成を行ってＣＴ画像を得る画像処理装置とを備えたＸ線ＣＴ装置において、上記Ｘ線検出器をそれぞれ差し込み型コネクタを直接取り付けた複数のＸ線検出器モジュールで構成し、また上記増幅回路装置をそれぞれ接続用端子を有する基板状の複数の増幅回路装置モジュールで構成し、対応する上記Ｘ線検出器モジュールと上記増幅回路装置モジュールとは上記差し込み型コネクタと上記接続用端子のみを介して切り離し可能に接続したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１または請求項２のいずれか一方に記載のものにおいて、上記複数のＸ線検出器モジュールには、取得可能な信号数以下の信号を出力可能な回路素子を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。