JP2006314772A - Ct scanner - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CT scanner capable of fast scanning by using plural sets of an X-ray tube and an X-ray detector without a plurality of high voltage generators so as to acquire a clear image. <P>SOLUTION: A plurality of X-ray tubes 2a-2c and X-ray detectors 3a-3c are oppositely arranged. High voltage generated by a high voltage generator 4 is transferred to the X-ray tubes 2a-2c through a high voltage cable CA. Grid control circuits 6a-6c respectively change electric potential of grids provided on the X-ray tubes 2a-2c. A control part 9 controls the grid control circuits 6a-6c so that generation and cease of X-rays could be changed in pulse shape while the X-ray tubes 2a-2c rotate around a subject. Gates 8a-8c enable output signals from the X-ray detectors 3a-3c opposed to the X-ray tubes 2a-2c emitting X-rays, and nullify output signals from the X-ray detectors 3a-3c opposed to the X-ray tubes 2a-2c stopping X-ray emission. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数組のX線管およびX線検出器を備えたCTスキャナに関する。   The present invention relates to a CT scanner including a plurality of sets of X-ray tubes and X-ray detectors.

R−R(Rotate/Rotate)方式のCTスキャナは、回転架台に一組のX線管とX線検出器とが互いに対向して配置される。そしてこのCTスキャナは、X線管とX線検出器とが被検体の周りを回転しながら投影データを得て、その投影データから被検体内部の画像を再構成する。   In an RR (Rotate / Rotate) type CT scanner, a set of X-ray tubes and an X-ray detector are arranged opposite to each other on a rotating base. The CT scanner obtains projection data while the X-ray tube and the X-ray detector rotate around the subject, and reconstructs an image inside the subject from the projection data.

心臓のように動きの激しい臓器の診断では、鮮明な画像を得るために短時間でスキャンを終える必要がある。このようなスキャンをR−R方式にて可能にするためには、架台の回転速度を上昇することが有効である。しかしながら、架台の回転速度を上げると、遠心力が回転速度の2乗に比例して上昇するため、一般的には0.3秒/回転程度が限界となる。   In the diagnosis of an organ that moves rapidly like the heart, it is necessary to complete the scan in a short time in order to obtain a clear image. In order to enable such a scan by the RR method, it is effective to increase the rotation speed of the gantry. However, when the rotational speed of the gantry is increased, the centrifugal force increases in proportion to the square of the rotational speed, so that generally 0.3 seconds / rotation is the limit.

このようなことから、複数組のX線管とX線検出器とを搭載し、これらが同時に投影データを収集することで回転速度を上昇せずにスキャン時間を短縮する技術が特許文献1に開示されている。
特開平2−52640号公報
For this reason, Patent Document 1 discloses a technique in which a plurality of sets of X-ray tubes and X-ray detectors are mounted, and these simultaneously collect projection data to shorten the scan time without increasing the rotation speed. It is disclosed.
JP-A-2-52640

しかしながら、複数のX線管のためにそれぞれ高電圧装置を搭載すると、架台の重量が増加し、架台の回転を開始してから回転が安定するまでに要する時間が長くなってしまう。また、複数の高電圧装置を同時に動作させるために、架台の回転部に供給する電力が大きくなり、スリップリングの寿命が短くなる。また、複数の高電圧装置の出力電圧のばらつきのために、複数のX線管の管電圧に差が生じ、アーチファクトを生じさせる恐れがある。   However, when a high voltage device is mounted for each of a plurality of X-ray tubes, the weight of the gantry increases, and the time required for the rotation to stabilize after the gantry starts rotating becomes longer. In addition, since a plurality of high voltage devices are operated simultaneously, the power supplied to the rotating part of the gantry increases, and the life of the slip ring is shortened. In addition, due to variations in output voltages of a plurality of high-voltage devices, a difference occurs in tube voltages of a plurality of X-ray tubes, which may cause artifacts.

さらには、複数のX線管がそれぞれ異なる方向から同時にX線を照射することになるため、散乱線の影響で画像がぼやける。   Furthermore, since a plurality of X-ray tubes emit X-rays simultaneously from different directions, the image is blurred due to the influence of scattered rays.

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、複数組のX線管とX線検出器とを利用した高速なスキャンを、複数の高電圧装置を使用することなしに、かつ鮮明な画像を得られるように行うことが可能なCTスキャナを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to perform a high-speed scan using a plurality of sets of X-ray tubes and X-ray detectors, and a plurality of high-voltage devices. It is an object of the present invention to provide a CT scanner which can be performed without using it and so that a clear image can be obtained.

以上の目的を達成するために本発明は、X線管及びX線検出器を回転させて被検体のX線投影データを収集し、その投影データから前記被検体内部の画像を生成するCTスキャナに、X線を放射するものであり、前記X線の発生および停止を切り替えるためのグリッドを備えた複数のX線管と、前記X線管に供給する高電圧を発生する高電圧発生ユニットと、前記高電圧を前記複数のX線管のそれぞれに送る高圧ケーブルと、前記複数のX線管に備えられたグリッドの電位をそれぞれに変化させる複数のグリッド制御回路と、前記X線管が前記被検体の周囲を回転中に、前記X線の発生および停止がパルス状に変化させるように前記グリッド制御回路を制御する制御ユニットとを備えた。   In order to achieve the above object, the present invention collects X-ray projection data of a subject by rotating an X-ray tube and an X-ray detector, and generates an image inside the subject from the projection data. A plurality of X-ray tubes that emit X-rays and have a grid for switching generation and stop of the X-rays; and a high-voltage generation unit that generates a high voltage to be supplied to the X-ray tubes; A high-voltage cable that sends the high voltage to each of the plurality of X-ray tubes, a plurality of grid control circuits that respectively change the potentials of grids provided in the plurality of X-ray tubes, and the X-ray tube includes the X-ray tube And a control unit for controlling the grid control circuit so that generation and stop of the X-rays are changed in a pulse shape while rotating around the subject.

本発明によれば、複数組のX線管とX線検出器とを利用した高速なスキャンを、複数の高電圧装置を使用することなしに、かつ鮮明な画像を得られるように行うことが可能となる。   According to the present invention, high-speed scanning using a plurality of sets of X-ray tubes and X-ray detectors can be performed without using a plurality of high-voltage devices so that a clear image can be obtained. It becomes possible.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本実施形態に係るCTスキャナにおけるX線管およびX線検出器の配置を示す図である。図2はCTスキャナにおける電気的な構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a diagram showing the arrangement of X-ray tubes and X-ray detectors in a CT scanner according to this embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the CT scanner.

本実施形態のCTスキャナは、X線管2a,2b,2c、X線検出器3a,3b,3c、高電圧装置4、高圧コネクタ5a,5b,5c、グリッド制御回路(GCC)6a,6b,6c、フィラメント加熱回路(FHC)7a,7b,7c、ゲート8a,8b,8cおよび制御部9を備える。   The CT scanner of this embodiment includes X-ray tubes 2a, 2b, 2c, X-ray detectors 3a, 3b, 3c, a high voltage device 4, high voltage connectors 5a, 5b, 5c, grid control circuits (GCC) 6a, 6b, 6c, filament heating circuits (FHC) 7a, 7b, 7c, gates 8a, 8b, 8c and a control unit 9.

X線管2a,2b,2c、X線検出器3a,3b,3c、高電圧装置4および高圧コネクタ5a,5b,5cは、いずれも回転架台に搭載される。X線管2a,2b,2cは、図1中に一点鎖線で示す円周状の回転軌道101上に120度の間隔で配置される。X線検出器3a,3b,3cは、回転軌道101の中央の空間102を挟んでX線管2a,2b,2cにそれぞれ対向するように回転軌道101上に配置される。なお、上記の空間102には、被検体が配置される。   The X-ray tubes 2a, 2b and 2c, the X-ray detectors 3a, 3b and 3c, the high voltage device 4 and the high voltage connectors 5a, 5b and 5c are all mounted on a rotating gantry. The X-ray tubes 2a, 2b, and 2c are arranged at intervals of 120 degrees on a circumferential rotation trajectory 101 indicated by a one-dot chain line in FIG. The X-ray detectors 3a, 3b, 3c are arranged on the rotary track 101 so as to face the X-ray tubes 2a, 2b, 2c, respectively, with the space 102 at the center of the rotary track 101 interposed therebetween. A subject is placed in the space 102.

高電圧装置4は、一本の高圧ケーブルCAによって高圧コネクタ5a,5b,5cに接続されている。高圧コネクタ5a,5b,5cには、X線管2a,2b,2cがそれぞれ取り付けられている。高電圧装置4は、高圧コネクタ5a,5b,5cを介してX線管2a,2b,2cに高電圧を供給する。グリッド制御回路6a,6b,6cは、高圧コネクタ5a,5b,5cに内蔵されている。グリッド制御回路6a,6b,6cは、高電圧装置4から高圧コネクタ5a,5b,5cに供給される高電圧を利用してX線管2a,2b,2cのグリッド電位をそれぞれ制御する。   The high voltage device 4 is connected to the high voltage connectors 5a, 5b and 5c by a single high voltage cable CA. X-ray tubes 2a, 2b, and 2c are attached to the high-voltage connectors 5a, 5b, and 5c, respectively. The high voltage device 4 supplies a high voltage to the X-ray tubes 2a, 2b, 2c via the high voltage connectors 5a, 5b, 5c. The grid control circuits 6a, 6b, 6c are built in the high voltage connectors 5a, 5b, 5c. The grid control circuits 6a, 6b and 6c control the grid potentials of the X-ray tubes 2a, 2b and 2c using the high voltage supplied from the high voltage device 4 to the high voltage connectors 5a, 5b and 5c, respectively.

ゲート8a,8b,8cは、X線検出器3a,3b,3cのそれぞれの出力信号を通過または遮断する。   The gates 8a, 8b, and 8c pass or block the output signals of the X-ray detectors 3a, 3b, and 3c, respectively.

制御部9は、X線管2a,2b,2cが時分割に動作するようにグリッド制御回路5a,5b,5cを制御する。制御部9は、X線を放射しているX線管に対向しているX線検出器の出力信号のみを通過するようにゲート8a,8b,8cを制御する。さらに制御部9は、X線管2a,2b,2cのそれぞれに流入する電流をモニタし、障害のあるX線管を使用しないように制御する。   The control unit 9 controls the grid control circuits 5a, 5b, and 5c so that the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c operate in a time division manner. The control unit 9 controls the gates 8a, 8b, and 8c so as to pass only the output signal of the X-ray detector facing the X-ray tube emitting X-rays. Furthermore, the control unit 9 monitors the current flowing into each of the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c, and performs control so that the faulty X-ray tube is not used.

図3はX線管2a,2b,2cおよび高圧コネクタ5a,5b,5cの外観を一部破断して示す図である。図4はX線管2a,2b,2cおよびグリッド制御回路5a,5b,5cの構成を示す回路図である。なお、X線管2a,2b,2cは、いずれも同一の構成であり、高圧コネクタ5a,5b,5cはいずれも同一の構成であり、グリッド制御回路6a,6b,6cはいずれも同一の構成であるので、図3および図4では1対のX線管、高圧コネクタおよびグリッド制御回路の構成のみを示す。そしてX線管2a,2b,2c、高圧コネクタ5a,5b,5cおよびグリッド制御回路6a,6b,6cのそれぞれは、X線管2、高圧コネクタ5およびグリッド制御回路6と記す。   FIG. 3 is a partially broken view showing the external appearance of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c and the high-voltage connectors 5a, 5b, 5c. FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c and the grid control circuits 5a, 5b, 5c. The X-ray tubes 2a, 2b and 2c have the same configuration, the high voltage connectors 5a, 5b and 5c have the same configuration, and the grid control circuits 6a, 6b and 6c have the same configuration. Therefore, FIGS. 3 and 4 only show the configuration of a pair of X-ray tubes, a high voltage connector, and a grid control circuit. The X-ray tubes 2a, 2b, 2c, the high-voltage connectors 5a, 5b, 5c, and the grid control circuits 6a, 6b, 6c are referred to as the X-ray tube 2, the high-voltage connector 5, and the grid control circuit 6, respectively.

X線管2は、グリッド21、アノード22、カソード23、インサートチューブ24、フィラメントトランス25、高圧ヒューズ26、管容器27を備える。   The X-ray tube 2 includes a grid 21, an anode 22, a cathode 23, an insert tube 24, a filament transformer 25, a high-voltage fuse 26, and a tube container 27.

グリッド21、アノード22、カソード23は、インサートチューブ24に収容されている。インサートチューブ24、フィラメントトランス25および高圧ヒューズ26は、管容器27に収容されている。   The grid 21, the anode 22, and the cathode 23 are accommodated in the insert tube 24. The insert tube 24, the filament transformer 25, and the high voltage fuse 26 are accommodated in a tube container 27.

高圧ケーブルCAを介して高圧コネクタ5に供給された高電圧は、高圧コネクタ5の内部を通ってX線管2に導かれる。X線管2において高電圧は、フィラメントトランス25の二次巻き線におけるセンタタップに、高圧ヒューズ26を介して印加される。これによってカソード23に電流が生じる。アノード22は接地されており、カソード23からアノード22に向けて加速した電子が放出される。そして電子がアノード22に衝突することにより、アノード22からX線が放射される。X線は、管容器27に形成された出射口28から管容器27の外部に出射される。アノード22を接地電位とし、カソード23に負の高電圧を印加しているのは、アノード22の冷却効率を高めるためである。   The high voltage supplied to the high voltage connector 5 via the high voltage cable CA is guided to the X-ray tube 2 through the inside of the high voltage connector 5. In the X-ray tube 2, a high voltage is applied to the center tap in the secondary winding of the filament transformer 25 via the high voltage fuse 26. As a result, a current is generated in the cathode 23. The anode 22 is grounded, and accelerated electrons are emitted from the cathode 23 toward the anode 22. Then, when the electrons collide with the anode 22, X-rays are emitted from the anode 22. X-rays are emitted from the emission port 28 formed in the tube container 27 to the outside of the tube container 27. The reason why the anode 22 is set to the ground potential and a negative high voltage is applied to the cathode 23 is to increase the cooling efficiency of the anode 22.

グリッド21は、アノード22とカソード23との間に配置されている。グリッド21は、グリッド制御回路6による負電圧の印加がオン/オフされる。グリッド21は、負電圧が印加されているときに、カソード23から放出された電子がアノード22に到達するのを阻止し、これによりX線の放射をオフする。   The grid 21 is disposed between the anode 22 and the cathode 23. The grid 21 is turned on / off by application of a negative voltage by the grid control circuit 6. The grid 21 prevents electrons emitted from the cathode 23 from reaching the anode 22 when a negative voltage is applied, thereby turning off X-ray emission.

フィラメントトランス25は、フィラメント加熱回路7が出力する交流電圧によって加熱されて、カソード23に流れる電流、すなわち管電流を制御する。高圧ヒューズ26は、過大な電流により溶断し、カソード23への電流を遮断する。高圧ヒューズ26は、螺旋形の絶縁容器にエレメントを納めることで、少ないスペースで十分な遮断電圧を得るようにしてある。   The filament transformer 25 is heated by the AC voltage output from the filament heating circuit 7 and controls the current flowing through the cathode 23, that is, the tube current. The high-voltage fuse 26 is blown by an excessive current and interrupts the current to the cathode 23. The high-voltage fuse 26 is configured to obtain a sufficient cut-off voltage in a small space by housing the element in a spiral insulating container.

グリッド制御回路6は、高圧電源61、コンデンサ62および半導体スイッチ63,64を含む。   The grid control circuit 6 includes a high voltage power supply 61, a capacitor 62, and semiconductor switches 63 and 64.

高圧電源61は、X線管2のグリッド21に印加するための高圧な負電圧を発生する。負電圧は、例えば-1,000〜-3,000V程度である。コンデンサ62は、高圧電源61に並列に接続され、X線をオフする時に流れるピーク電流により高圧電源61に加わる負荷を軽減する。半導体スイッチ63は、X線放射をオフする期間にオンし、高圧電源61の出力電圧をグリッド21に印加する。半導体スイッチ64は、X線管2からのX線放射をオンする期間にオンし、グリッド21の電圧をゼロにする。半導体スイッチ63,64は、制御部9から出力される制御信号によりオン/オフされる。半導体スイッチ63,64として利用可能なデバイスは、パワーMOS−FETが代表的である。しかし半導体スイッチ63,64としては、IGBTやバイポーラトランジスタなどのような別の種類のデバイスを適用することも可能である。   The high voltage power supply 61 generates a high voltage negative voltage to be applied to the grid 21 of the X-ray tube 2. The negative voltage is, for example, about -1,000 to -3,000V. The capacitor 62 is connected in parallel to the high voltage power supply 61 and reduces the load applied to the high voltage power supply 61 by the peak current that flows when the X-ray is turned off. The semiconductor switch 63 is turned on during the period in which the X-ray emission is turned off, and applies the output voltage of the high-voltage power supply 61 to the grid 21. The semiconductor switch 64 is turned on during the period when the X-ray emission from the X-ray tube 2 is turned on, and the voltage of the grid 21 is made zero. The semiconductor switches 63 and 64 are turned on / off by a control signal output from the control unit 9. A device that can be used as the semiconductor switches 63 and 64 is typically a power MOS-FET. However, as the semiconductor switches 63 and 64, another type of device such as an IGBT or a bipolar transistor can be applied.

次に以上のように構成されたCTスキャナの動作について説明する。   Next, the operation of the CT scanner configured as described above will be described.

このCTスキャナがスキャンするとき、回転架台が回転することによってX線管2a,2b,2cおよびX線検出器3a,3b,3cが、回転軌道101上を同時に回転する。X線管2a,2b,2cおよびX線検出器3a,3b,3cの回転速度は、例えば0.4秒/1回転程度である。   When the CT scanner scans, the rotation base rotates, so that the X-ray tubes 2a, 2b, 2c and the X-ray detectors 3a, 3b, 3c rotate on the rotation path 101 simultaneously. The rotational speeds of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c and the X-ray detectors 3a, 3b, 3c are, for example, about 0.4 second / rotation.

X線管2a,2b,2cが回転しているときに制御部9は、図5に示すようにX線管2a,2b,2cが一定期間ずつ順次的に動作するようにグリッド制御回路6a,6b,6cを制御する。グリッド制御回路6a,6b,6cは、通常はX線管2a,2b,2cのグリッド21に負電圧を印加して、X線の放射を抑止している。そして制御部9から図5に示すようなシーケンスでオンが指示される一定期間にのみグリッド電圧をゼロにしてX線を放射させる。   When the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c are rotating, the control unit 9 causes the grid control circuit 6a, so that the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c sequentially operate for a certain period as shown in FIG. 6b and 6c are controlled. The grid control circuits 6a, 6b, 6c normally apply a negative voltage to the grid 21 of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c to suppress X-ray emission. Then, the grid voltage is set to zero and X-rays are radiated only during a certain period in which the controller 9 is instructed to turn on in the sequence shown in FIG.

X線管2aから放射されたX線は、このX線管2aに対向しているX線検出器3aに主として入射する。しかしながら、空間102に載置された被検体で乱反射した一部のX線(散乱線)が他のX線検出器3b,3cにも入射する。このことは、X線管2bやX線管2cがX線を放射しているときも同様である。これら散乱線は再構成画像の鮮明さを著しく損なわせる原因となる。そこで制御部9は、動作させているX線管に対向したX線検出器の出力のみを通過させるようにゲート8a,8b,8cを制御する。すなわち図5に示すように、例えばX線管2aが動作しているときには、ゲート8aを開き、ゲート8b,8cは閉じておく。   X-rays radiated from the X-ray tube 2a mainly enter the X-ray detector 3a facing the X-ray tube 2a. However, some X-rays (scattered rays) diffusely reflected by the subject placed in the space 102 also enter the other X-ray detectors 3b and 3c. This is the same when the X-ray tube 2b and the X-ray tube 2c are emitting X-rays. These scattered rays cause the sharpness of the reconstructed image to be significantly impaired. Therefore, the control unit 9 controls the gates 8a, 8b, and 8c so that only the output of the X-ray detector facing the X-ray tube being operated is passed. That is, as shown in FIG. 5, for example, when the X-ray tube 2a is operating, the gate 8a is opened and the gates 8b and 8c are closed.

X線管2a,2b,2cのそれぞれへ制御部9から与えられる制御信号のパルスレート、すなわちX線管2a,2b,2cのそれぞれをオン/オフする周期は、360度当りで収集すべき投影データの数(ビュー数)に応じて定まる。例えば、360度当りのビュー数が900ビューであるとするならば、図5に示すように回転架台が1/3回転する間にX線管2a,2b,2cをそれぞれ300回ずつオンすれば良い。   The pulse rate of the control signal given from the control unit 9 to each of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c, that is, the cycle for turning on / off each of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c is the projection to be collected per 360 degrees. It is determined according to the number of data (number of views). For example, if the number of views per 360 degrees is 900 views, as shown in FIG. 5, the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c are turned on 300 times each while the rotary mount is rotated 1/3. good.

さて、X線管2a,2b,2cは、寿命末期には放電が持続するようになる。X線管2a,2b,2cの1つがこのような異常状態となった場合には、上記の動作では再構成に必要な投影データを正しく収集することができなくなってしまう。そこで、異常状態となったX線管を交換する必要がある。   Now, the X-ray tubes 2a, 2b and 2c continue to discharge at the end of their lifetime. When one of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c is in such an abnormal state, the projection data necessary for reconstruction cannot be collected correctly by the above operation. Therefore, it is necessary to replace the X-ray tube in an abnormal state.

本実施形態のCTスキャナは、このような状況で異常状態となったX線管が交換されるまでの間に、残りの2つのX線管を使用して動作を継続する機能を持つ。以下、この機能による動作について説明する。   The CT scanner of the present embodiment has a function of continuing the operation using the remaining two X-ray tubes until the X-ray tube that has become abnormal in such a situation is replaced. Hereinafter, the operation by this function will be described.

上記のような異常状態となったX線管では、高圧ヒューズ26が溶断する。これにより、異常状態となったX線管では管電流が流れなくなり、異常なX線放射が生じることが防止される。   In the X-ray tube in the abnormal state as described above, the high-voltage fuse 26 is melted. This prevents the tube current from flowing in the abnormal X-ray tube and prevents abnormal X-ray emission.

一方、高圧ヒューズ26が溶断したX線管へは、高電圧装置4が発生した高電圧による電流の流入が無くなる。制御部9は、X線管2a,2b,2cのそれぞれに流入する電流をモニタしており、上記のように電流が流入しなくなったことに基づいて、異常状態となったのがX線管2a,2b,2cのいずれであるかを判定する。   On the other hand, the inflow of current due to the high voltage generated by the high voltage device 4 is eliminated into the X-ray tube in which the high voltage fuse 26 is blown. The controller 9 monitors the current flowing into each of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c, and the X-ray tube is in an abnormal state based on the fact that the current stops flowing as described above. It is determined whether it is 2a, 2b, or 2c.

そして制御部9は、異常状態となったX線管と、このX線管と対となるゲートとを常時オフとし、他の2つのX線管およびゲートをオン/オフする。このときに制御部9は、正常な2つのX線管およびゲートをオン/オフするタイミングを、図6に示すように正常時と同じとする。なお図6は、X線管2cが異常状態になっているときにおけるX線管2a,2b,2cの動作タイミングを示している。この場合、正常な2つのX線管およびゲートに関する制御は正常時と何ら変わらないから、制御部9の処理は容易となる。ただし、X線放射の間隔t1,t2が異なってしまうために、投影データの収集間隔にムラが生じ、解像度が低下する恐れがある。   The control unit 9 always turns off the abnormal X-ray tube and the gate paired with the X-ray tube, and turns on / off the other two X-ray tubes and gates. At this time, the control unit 9 sets the timing for turning on / off the two normal X-ray tubes and the gate to be the same as in the normal state as shown in FIG. FIG. 6 shows the operation timing of the X-ray tubes 2a, 2b, 2c when the X-ray tube 2c is in an abnormal state. In this case, the control of the normal two X-ray tubes and the gate is not different from that at the normal time, so that the processing of the control unit 9 becomes easy. However, since the intervals t1 and t2 of the X-ray radiation are different, the projection data collection interval is uneven, and the resolution may be lowered.

そこで制御部9は、正常な2つのX線管およびゲートをオン/オフするタイミングを、図7に示すように、X線放射の間隔t3,t4が互いに等しくなるように正常時とは異ならせても良い。この場合、制御部9の処理は複雑となる。しかし、投影データの収集間隔が均一になるため、解像度の低下は起こらない。   Therefore, the control unit 9 makes the normal two X-ray tubes and gates turn on / off differently from the normal time so that the intervals t3 and t4 of the X-ray radiation are equal to each other as shown in FIG. May be. In this case, the processing of the control unit 9 is complicated. However, since the projection data collection interval becomes uniform, the resolution does not decrease.

ところで、回転架台が1/3回転する期間においては、正常な2つのX線管のそれぞれによって収集される投影データは300ビューずつのままであり、スキャン角度も120度ずつのままである。従って当該期間には、240度分、600ビューの投影データしか収集できない。具体的には、ある時点におけるX線管2a,2b,2cの位置に対して図8に示すように第1セクタ、第2セクタおよび第3セクタを定義し、X線管2cが異常状態にあるとする。このときには図9に示すように、次に回転架台が1/3回転する期間PAには、X線管2a,2bによって第1セクタおよび第2セクタがそれぞれスキャンされるが、第3セクタに関するスキャンは行われない。   By the way, during the period in which the rotary mount rotates by 1/3, projection data collected by each of the two normal X-ray tubes remains 300 views and the scan angle also remains 120 degrees. Therefore, only projection data of 600 views for 240 degrees can be collected during this period. Specifically, the first sector, the second sector, and the third sector are defined as shown in FIG. 8 with respect to the positions of the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c at a certain point in time, and the X-ray tube 2c enters an abnormal state. Suppose there is. At this time, as shown in FIG. 9, the first sector and the second sector are respectively scanned by the X-ray tubes 2a and 2b during the period PA in which the rotary mount is rotated by 1/3, but the scan relating to the third sector is performed. Is not done.

しかし、期間PAの次に回転架台が1/3回転する期間PBでは、X線管2bによって第3セクタのスキャンが行われるから、期間PAにおけるX線検出器3aの出力信号と、期間PAおよび期間PBにおけるX線検出器3bの出力信号とを1セットとすることで、360度分の投影データを得ることができる。期間PBの次に回転架台が1/3回転する期間PCでは、X線管2a,2bによって第3セクタおよび第1セクタがそれぞれスキャンされるが、第2セクタに関するスキャンは行われない。しかしながら、期間PBにおいてX線管2aによって第2セクタがスキャンされているので、期間PBおよび期間PCにおけるX線検出器3aの出力信号と、期間PCにおけるX線検出器3bの出力信号とを1セットとすることで、360度分の投影データを得ることができる。   However, since the third sector is scanned by the X-ray tube 2b in the period PB in which the rotating platform rotates by 1/3 after the period PA, the output signal of the X-ray detector 3a in the period PA, the period PA, By setting the output signal of the X-ray detector 3b in the period PB as one set, projection data for 360 degrees can be obtained. In the period PC in which the rotary mount rotates by 1/3 after the period PB, the third sector and the first sector are scanned by the X-ray tubes 2a and 2b, respectively, but the scan for the second sector is not performed. However, since the second sector is scanned by the X-ray tube 2a in the period PB, the output signal of the X-ray detector 3a in the period PB and the period PC and the output signal of the X-ray detector 3b in the period PC are 1 By setting it as a set, projection data for 360 degrees can be obtained.

かくして、正常時のように、回転架台が1/3回転する間に360度分の投影データを収集することはできないが、回転架台が1回転する間に360度分の投影データを2度収集することができる。   Thus, 360 degrees of projection data cannot be collected while the rotating base rotates by 1/3 as in the normal state, but 360 degrees of projection data is collected twice while the rotating base rotates once. can do.

X線管2b,2cのいずれかが異常状態になっているときにおいても、上記と同様な考え方によって、再構成に必要な投影データを収集することが可能である。   Even when one of the X-ray tubes 2b and 2c is in an abnormal state, it is possible to collect projection data necessary for reconstruction by the same idea as described above.

このように本実施形態によれば、回転架台が1/3回転する時間内に360度の範囲、すなわち1回転分についての投影データを取得することができる。従って、スキャン時間を架台回転時間の1/3に短縮して、高速なスキャンを行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to acquire projection data for a range of 360 degrees, that is, for one rotation, within the time for which the rotary mount rotates by 1/3. Therefore, the scan time can be shortened to 1/3 of the gantry rotation time, and a high-speed scan can be performed.

本実施形態では、X線管2a,2b,2cを時分割に動作させているので、1台の高電圧装置4から出力される高電圧によりX線管2a,2b,2cをそれぞれ動作させることができる。このため、高電圧装置を複数設けることに伴う様々な不具合を回避することができる。   In the present embodiment, since the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c are operated in a time-sharing manner, the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c are respectively operated by a high voltage output from one high-voltage device 4. Can do. For this reason, various problems associated with the provision of a plurality of high voltage devices can be avoided.

本実施形態では、X線管2a,2b,2cを時分割に動作させているので、散乱線の影響を軽減することができ、鮮明な画像を得るために有効な投影データを取得することができる。本実施形態ではさらに、休止しているX線管に対向するX線検出器の出力をゲートにより遮断しているから、散乱線の影響をほとんどなくすことができ、更なる画像の高精細化に寄与する。   In this embodiment, since the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c are operated in a time-sharing manner, the influence of scattered radiation can be reduced, and effective projection data can be acquired to obtain a clear image. it can. Furthermore, in this embodiment, since the output of the X-ray detector facing the X-ray tube at rest is blocked by the gate, the influence of the scattered radiation can be almost eliminated, and the image can be further refined. Contribute.

さて、循環器用のX線診断装置では、本実施形態と同様にX線管のグリッドを制御する方法でパルスX線を発生させることがこれまでにも行われているが、そのパルスレートは7.5〜30パルス/秒程度である。これに対して本実施形態で必要とされるパルスレートは、数千パルス/秒程度となる。グリッド制御回路6からX線管2までの配線距離が長いと、配線の浮遊容量のためにグリッド電圧波形が鈍ってしまい、上記のような高いパルスレートを実現することが困難である。しかしながら本実施形態によれば、高圧コネクタ5の内部にグリッド制御回路5を組み込んでいるので、上記のような不具合を回避し、高いパルスレートを実現することができる。グリッド制御回路5を管容器24内に配置しても同様の効果を得ることができる。ただし、管容器24内は高温になるのに対して、半導体スイッチ63,64は一般的に熱に弱いため、信頼性は劣ることになる。そこで、上記の実施形態のように、高圧コネクタ5の内部にグリッド制御回路5を組み込むことが最適である。   In the X-ray diagnostic apparatus for circulatory organs, pulse X-rays have been generated so far by the method of controlling the grid of the X-ray tube as in the present embodiment, but the pulse rate is 7 About 5 to 30 pulses / second. On the other hand, the pulse rate required in this embodiment is about several thousand pulses / second. When the wiring distance from the grid control circuit 6 to the X-ray tube 2 is long, the grid voltage waveform becomes dull due to the stray capacitance of the wiring, and it is difficult to realize the high pulse rate as described above. However, according to the present embodiment, since the grid control circuit 5 is incorporated in the high-voltage connector 5, the above problems can be avoided and a high pulse rate can be realized. Even if the grid control circuit 5 is arranged in the tube container 24, the same effect can be obtained. However, while the inside of the tube container 24 becomes high temperature, the semiconductor switches 63 and 64 are generally weak against heat, so that the reliability is inferior. Therefore, it is optimal to incorporate the grid control circuit 5 inside the high voltage connector 5 as in the above embodiment.

一方、典型的なX線管は、フィラメントトランスを内蔵していない。そこで、X線管の外部に備えたフィラメントトランスで生じた高電圧を高圧ケーブルによってX線管に供給していた。このような構造を本実施形態に適用すると、フィラメントトランスとX線管とは3対が設けられるから、高圧ケーブルには少なくとも3本の芯線を持つ必要がある。しかしながら本実施形態によれば、フィラメントトランス25をX線管2に内蔵しているので、高圧ケーブルには3つのX線管2a,2b,2cに共通の1本の芯線を持っていれば良い。本実施形態によればさらに、多芯の高圧ケーブルを利用する場合に比べて、高圧ケーブルCAの細径化が可能であるとともに、高圧コネクタ5の構造の簡素化が可能である。   On the other hand, a typical X-ray tube does not incorporate a filament transformer. Therefore, a high voltage generated by a filament transformer provided outside the X-ray tube is supplied to the X-ray tube by a high-voltage cable. When such a structure is applied to this embodiment, three pairs of filament transformers and X-ray tubes are provided, so that the high-voltage cable needs to have at least three core wires. However, according to this embodiment, since the filament transformer 25 is built in the X-ray tube 2, the high-voltage cable only needs to have one common core wire for the three X-ray tubes 2a, 2b, and 2c. . According to this embodiment, the diameter of the high-voltage cable CA can be reduced and the structure of the high-voltage connector 5 can be simplified as compared with the case where a multi-core high-voltage cable is used.

さて、典型的なX線管は、フィラメントトランスの片方のノードに高電圧が印加されるため、もう一方のノードがグリッドに対してフィラメント電圧分の電位を持つことになり、グリッドにフィラメントと逆極性の電圧を印加したのと同じ作用が起こる。このため、フィラメント電圧により管電流が変化し、X線強度がゆらぐ原因になる。このX線強度のゆらぎは、X線診断装置で写真を撮影するときや、一本のX線管から連続してX線を発生させるデータ収集速度が比較的遅いCTスキャナの場合には、平均化されるために問題にならない。しかしながら、本実施形態のようにパルスX線を使用し、かつそのレートが高くなってくると、X線強度のゆらぎは無視できなくなる。本実施形態では、フィラメントトランス25の二次巻き線に設けたセンタタップに高電圧を印加するので、フィラメント加熱回路7が出力する交流電圧の影響によるX線強度のゆらぎを少なくすることができる。   In a typical X-ray tube, since a high voltage is applied to one node of the filament transformer, the other node has a potential corresponding to the filament voltage with respect to the grid, and the grid is opposite to the filament. The same effect as applying a polar voltage occurs. For this reason, the tube current is changed by the filament voltage, causing the X-ray intensity to fluctuate. This fluctuation of the X-ray intensity is averaged when a photograph is taken with an X-ray diagnostic apparatus, or in the case of a CT scanner with a relatively slow data collection speed for generating X-rays continuously from one X-ray tube. It will not be a problem to be converted. However, when pulse X-rays are used and the rate is increased as in this embodiment, fluctuations in X-ray intensity cannot be ignored. In this embodiment, since a high voltage is applied to the center tap provided in the secondary winding of the filament transformer 25, fluctuations in the X-ray intensity due to the influence of the AC voltage output from the filament heating circuit 7 can be reduced.

さらに本実施形態によれば、X線管2a,2b,2cのうちの1つが異常状態となっても、動作を継続することができる。   Furthermore, according to this embodiment, even if one of the X-ray tubes 2a, 2b, and 2c is in an abnormal state, the operation can be continued.

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。   This embodiment can be variously modified as follows.

X線管およびX線検出器は、2組または4組以上設けるようにしても良い。   Two sets or four or more sets of X-ray tubes and X-ray detectors may be provided.

休止しているX線管に対向するX線検出器の出力を画像再構成処理あるいはその前処理において利用しないようにするならば、ゲート8a,8b,8cを省略することもできる。
複数のX線管は、均等な間隔で配置しなくても良い。ただし、上記実施形態のように、n個のX線管をn/360度の間隔で等間隔に配置することが効率的なスキャンのためには望ましい。
If the output of the X-ray detector facing the resting X-ray tube is not used in the image reconstruction process or its pre-processing, the gates 8a, 8b and 8c can be omitted.
The plurality of X-ray tubes may not be arranged at equal intervals. However, as in the above embodiment, it is desirable for efficient scanning to arrange n X-ray tubes at equal intervals of n / 360 degrees.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.

本発明の一実施形態に係るCTスキャナにおけるX線管およびX線検出器の配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the X-ray tube and X-ray detector in the CT scanner which concerns on one Embodiment of this invention. CTスキャナにおける電気的な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electrical structure in CT scanner. 図1中のX線管およびグリッド制御回路の外観を一部破断して示す図。FIG. 2 is a partially broken view showing the appearance of an X-ray tube and a grid control circuit in FIG. 1. 図1中のX線管およびグリッド制御回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the X-ray tube and grid control circuit in FIG. 図1中のX線管の動作タイミングを示す図。The figure which shows the operation | movement timing of the X-ray tube in FIG. 図1中のX線管の1つが異常状態になったときにおける図1中のX線管の動作タイミングの第1例を示す図。The figure which shows the 1st example of the operation | movement timing of the X-ray tube in FIG. 1 when one of the X-ray tubes in FIG. 1 will be in an abnormal state. 図1中のX線管の1つが異常状態になったときにおける図1中のX線管の動作タイミングの第2例を示す図。The figure which shows the 2nd example of the operation | movement timing of the X-ray tube in FIG. 1 when one of the X-ray tubes in FIG. 1 will be in an abnormal state. 第1セクタ、第2セクタおよび第3セクタの定義を示す図。The figure which shows the definition of a 1st sector, a 2nd sector, and a 3rd sector. 図1中のX線管の1つが異常状態になったときにおける図1中のX線管のスキャン範囲の変化を示す図。The figure which shows the change of the scanning range of the X-ray tube in FIG. 1 when one of the X-ray tubes in FIG. 1 will be in an abnormal state.

符号の説明Explanation of symbols

2,2a,2b,2c…X線管、3,3a,3b,3c…X線検出器、4…高電圧装置、5,5a,5b,5c…高圧コネクタ、6,6a,6b,6c…グリッド制御回路、7,7a,7b,7c…フィラメント加熱回路、8a,8b,8c…ゲート、9…制御部、21…グリッド、22…アノード、23…カソード、24…インサートチューブ、24…管容器、25…フィラメントトランス、26…高圧ヒューズ、27…管容器、28…出射口、61…高圧電源、62…コンデンサ、63,64…半導体スイッチ。   2, 2a, 2b, 2c ... X-ray tube, 3, 3a, 3b, 3c ... X-ray detector, 4 ... high voltage device, 5, 5a, 5b, 5c ... high voltage connector, 6, 6a, 6b, 6c ... Grid control circuit 7, 7a, 7b, 7c ... Filament heating circuit, 8a, 8b, 8c ... Gate, 9 ... Control part, 21 ... Grid, 22 ... Anode, 23 ... Cathode, 24 ... Insert tube, 24 ... Tube container 25 ... Filament transformer, 26 ... High voltage fuse, 27 ... Tube container, 28 ... Outlet, 61 ... High voltage power supply, 62 ... Capacitor, 63, 64 ... Semiconductor switch.

Claims (15)

被検体のX線投影データを収集し、その投影データから前記被検体内部の画像を生成するCTスキャナであって、
X線を放射するものであり、前記X線の発生および停止を切り替えるためのグリッドを備えた複数のX線管と、
前記X線管に供給する高電圧を発生する高電圧発生ユニットと、
前記高電圧を前記複数のX線管のそれぞれに送る高圧ケーブルと、
前記複数のX線管に備えられたグリッドの電位をそれぞれに変化させる複数のグリッド制御回路と、
前記X線管が前記被検体の周囲を回転中に、前記X線の発生および停止がパルス状に変化させるように前記グリッド制御回路を制御する制御ユニットと、
前記複数のX線管のそれぞれに対向して配置された複数のX線検出器と、
前記X線を放射している前記X線管に対向する前記X線検出器からの出力信号を有効とし、前記X線を停止している前記X線管に対向する前記X線検出器からの出力信号を無効とするユニットとを具備する。
A CT scanner that collects X-ray projection data of a subject and generates an image inside the subject from the projection data,
A plurality of X-ray tubes that emit X-rays and have a grid for switching generation and stop of the X-rays;
A high voltage generating unit for generating a high voltage to be supplied to the X-ray tube;
A high-voltage cable for sending the high voltage to each of the plurality of X-ray tubes;
A plurality of grid control circuits that respectively change the potentials of the grids provided in the plurality of X-ray tubes;
A control unit that controls the grid control circuit so that generation and stop of the X-rays change in a pulsed manner while the X-ray tube rotates around the subject;
A plurality of X-ray detectors arranged to face each of the plurality of X-ray tubes;
The output signal from the X-ray detector facing the X-ray tube emitting the X-ray is validated, and the X-ray detector facing the X-ray tube stopping the X-ray is from And a unit for invalidating the output signal.
前記制御ユニットは、少なくとも2つの前記X線管が同時にX線を発生しないように前記グリッド制御回路を制御することを特徴とする請求項1に記載のCTスキャナ。   The CT scanner according to claim 1, wherein the control unit controls the grid control circuit so that at least two of the X-ray tubes do not generate X-rays at the same time. 前記高圧ケーブルは、前記高電圧発生ユニットの出力部に対して、前記複数のX線管の高電圧入力部を並列に接続する請求項1に記載のCTスキャナ。   2. The CT scanner according to claim 1, wherein the high-voltage cable connects a high-voltage input unit of the plurality of X-ray tubes in parallel to an output unit of the high-voltage generation unit. 前記複数のX線管には、第1乃至第3のX線管を含み、
さらに前記高圧ケーブルは、
前記高電圧発生ユニットと前記第1のX線管とを接続する第1のケーブル部と、
前記第1のX線管と前記第2のX線管とを接続する第2のケーブル部と、
前記第2のX線管と前記第3のX線管とを接続する第3のケーブル部とを具備する請求項1に記載のCTスキャナ。
The plurality of X-ray tubes include first to third X-ray tubes,
Furthermore, the high voltage cable
A first cable portion connecting the high voltage generating unit and the first X-ray tube;
A second cable portion connecting the first X-ray tube and the second X-ray tube;
The CT scanner according to claim 1, further comprising a third cable portion that connects the second X-ray tube and the third X-ray tube.
前記複数のグリッド制御回路は、前記複数のX線管のそれぞれの内部または近傍に配置されることを特徴とする請求項1に記載のCTスキャナ。   2. The CT scanner according to claim 1, wherein the plurality of grid control circuits are disposed in or near each of the plurality of X-ray tubes. 前記高圧ケーブルに対して前記複数のX線管をそれぞれ接続するための複数の高圧コネクタをさらに備え、
かつ前記複数のグリッド制御回路は、前記複数の高圧コネクタにそれぞれ内蔵される請求項1に記載のCTスキャナ。
A plurality of high-voltage connectors for connecting the plurality of X-ray tubes to the high-voltage cable,
The CT scanner according to claim 1, wherein the plurality of grid control circuits are built in the plurality of high-voltage connectors, respectively.
前記X線管は、そのカソードを加熱するフィラメントトランスを内蔵する請求項1に記載のCTスキャナ。   The CT scanner according to claim 1, wherein the X-ray tube includes a filament transformer for heating a cathode of the X-ray tube. 前記高圧ケーブルは、前記高電圧を送電するための芯線を1本有し、前記複数のX線管はいずれも前記芯線に電気的に接続される請求項1に記載のCTスキャナ。   The CT scanner according to claim 1, wherein the high-voltage cable has one core wire for transmitting the high voltage, and the plurality of X-ray tubes are all electrically connected to the core wire. 前記高圧ケーブルに沿って前記複数のX線管が順に並ぶように前記高圧ケーブルが配置される請求項1に記載のCTスキャナ。   The CT scanner according to claim 1, wherein the high-voltage cable is arranged so that the plurality of X-ray tubes are arranged in order along the high-voltage cable. 前記X線管は、そのカソードに交流電圧を印加するトランスを内蔵する請求項1に記載のCTスキャナ。   The CT scanner according to claim 1, wherein the X-ray tube includes a transformer that applies an AC voltage to a cathode thereof. 前記X線管の数をnと表すとき、
前記複数のX線管がn/360度の間隔で配置され、
前記制御ユニットは、前記X線管がn/360度回転する間に順次的に同回数ずつ前記複数のX線管にX線を発生させる請求項1に記載のCTスキャナ。
When the number of the X-ray tubes is expressed as n,
The plurality of X-ray tubes are arranged at an interval of n / 360 degrees;
2. The CT scanner according to claim 1, wherein the control unit generates X-rays in the plurality of X-ray tubes sequentially and the same number of times while the X-ray tube rotates n / 360 degrees.
前記X線管は、そのカソードへの異常電流の流入を遮断するユニットを備える請求項1に記載のCTスキャナ。   The CT scanner according to claim 1, wherein the X-ray tube includes a unit that blocks inflow of abnormal current to a cathode thereof. 前記制御ユニットは、前記複数のX線管のそれぞれの異常を検出し、異常であるX線管を常時停止させつつ、その他のX線管における前記X線の発生および停止がパルス状に変化させるとともに、少なくとも2つの前記X線管が同時にX線を発生しないように前記グリッド制御回路を制御する請求項1に記載のCTスキャナ。   The control unit detects an abnormality in each of the plurality of X-ray tubes, and constantly stops the abnormal X-ray tubes, and changes the generation and stop of the X-rays in other X-ray tubes in a pulsed manner. The CT scanner according to claim 1, wherein the grid control circuit is controlled so that at least two of the X-ray tubes do not generate X-rays at the same time. 被検体のX線投影データを収集し、その投影データから前記被検体内部の画像を生成するCTスキャナであって、
X線を放射するものであり、前記X線の発生および停止を切り替えるためのグリッドを備えた複数のX線管と、
前記X線管に供給する高電圧を発生する高電圧発生ユニットと、
前記高電圧を前記複数のX線管のそれぞれに送る高圧ケーブルと、
前記複数のX線管に備えられたグリッドの電位をそれぞれに変化させる複数のグリッド制御回路と、
前記X線管が前記被検体の周囲を回転中に、前記X線の発生および停止がパルス状に変化させるように前記グリッド制御回路を制御する制御ユニットとを具備する。
A CT scanner that collects X-ray projection data of a subject and generates an image inside the subject from the projection data,
A plurality of X-ray tubes that emit X-rays and have a grid for switching generation and stop of the X-rays;
A high voltage generating unit for generating a high voltage to be supplied to the X-ray tube;
A high-voltage cable for sending the high voltage to each of the plurality of X-ray tubes;
A plurality of grid control circuits that respectively change the potentials of the grids provided in the plurality of X-ray tubes;
A control unit that controls the grid control circuit so that generation and stop of the X-rays change in a pulsed manner while the X-ray tube rotates around the subject.
前記制御ユニットは、少なくとも2つの前記X線管が同時にX線を発生しないように前記グリッド制御回路を制御することを特徴とする請求項14に記載のCTスキャナ。   15. The CT scanner according to claim 14, wherein the control unit controls the grid control circuit so that at least two of the X-ray tubes do not generate X-rays at the same time.
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