JP2007236778A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローテーションベースのバランスを精度よく調整でき、かつその作業効率を向上させる技術を提供する。
【解決手段】Ｘ線源又は検出器を駆動させるための駆動ユニットを、ローテーションベースに取り付けるにあたって、ローテーションベースに固定されたガイドレールと、駆動ユニットに固定され、かつガイドレールにスライド可能に支持されたスライダを介して取り付ける。スライダをガイドレールに沿ってスライドさせることで駆動ユニットの位置を調整でき、ローテーションベースのバランス調整が精度よくかつ簡便に行える。
【選択図】図４

Description

本発明は、Ｘ線を曝射して被検体を透過したＸ線を検出して被検体の断層像を作成するＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線を曝射して被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線の強度を示す投影データから被検体内の画像を再構成する画像診断装置である。疾病の診断、治療や手術計画等を初めとする多くの医療行為において重要な役割を果たしている。被検体回りに多方向からＸ線を曝射し、例えば３６０°分又は１８０°＋ファン角度（ファンビームの角度）分の投影データから、１つの断層像を再構成する。被検体の体軸方向に連続的にスキャン位置を移動させて積み上げられた投影データから３次元画像であるボリューム画像を再構成する。

このＸ線ＣＴ装置は、ローテーションベースと呼ばれるリング形状の回転体を備えている（例えば、「特許文献１」参照。）。ローテーションベースには、各種ユニットが収容されており、例えばＸ線を曝射するＸ線源、被検体を透過したＸ線を検出する検出器、その他Ｘ線源や検出器を駆動させるためのユニットが収容されている。Ｘ線源や検出器を駆動させるためのユニットは、例えば高電圧発生装置や電源装置や冷却装置等である。

ローテーションベースの開口に被検体を挿入し、ローテーションベースを回転させながらＸ線源及び検出器によりＸ線の曝射及び検出を行う。ローテーションベースの回転は、例えば、０．４秒／回転程度である。

ローテーションベースが回転すると、ローテーションベース内部に収容されている各ユニットには、相応の重力加速度が加わる。例えば、ローテーションベースが０．４秒／回転程度で回転すれば、この回転軸から６００ｍｍ離れた位置に重心を有するユニットには、およそ１５Ｇの重力加速度が加わる。

従って、ユニットのバランスを正確に調整してユニットの重心位置を適正位置にしなければならない。ユニットのバランスが悪いと、ローテーションベースの回転軸とローテーションベース全体の重心位置とが合致せず、ローテーションベースに大きな振動が生じてしまう。ローテーションベースの振動が大きいと、ローテーションベースの破損やＣＴ値シフトによって撮影精度に影響を与えてしまうおそれがある。

Ｘ線ＣＴ装置では、定期的にローテーションベースに収容されるユニットのバランスを調整している。ローテーションベースは、リング形状の平板部の外縁全周に亘って平板部の両平面に立設されたドラム部を有している。ドラム部には、ユニットの取り付け面が用意されている。この取り付け面は、ユニットは、この取り付け面に対して、複数枚のウェイトを挟んで取り付けられている。ウェイトは、所定の厚みの板であり、鉄や鉛等数種類用意される。従来のＸ線ＣＴ装置では、ユニットと取り付け面との間に挟むウェイトの枚数を可変させたり、ウェイトの種類を変えたりしてローテーションベースの開口方向に対する重心バランスを調整している。また、ユニットの前後に挟むウェイトの枚数を異なる枚数にしたり、ユニットの前後に挟むウェイトを異なる種類にしたりすることで、ローテーションベースの開口軸方向に対する重心バランスを調整している。

特開平２０００−１１６６４１号公報

従来のウェイトの種類や枚数を変えることによるバランス調整では、ウェイトの厚みが決まっているため、ユニット位置変更はウェイトの厚み単位に制限される。そのため、ウェイトの厚み単位での精度でしかバランス調整を行うことができなかった。

従来のバランス調整の作業工程は、取り付け面とユニットとの間に挟むウェイトの枚数や種類を変更するため、順にユニットの取り外し、ウェイトの枚数や種類の変更、ユニットの取り付け、振動チェックを経なければならない。さらに振動チェックの結果が満足できるまで、ユニットを取り外し、ウェイトの枚数や種類の変更、ユニットの取り付け、振動チェックを繰り返さなくてはならない。この従来のバランス調整の作業工程は、満足のいくバランス調整が完了するまでにかなりの工数が費やされていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ローテーションベースのバランスを精度よく調整でき、かつその作業効率を向上させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、Ｘ線を曝射し、被検体を透過したＸ線を検出して、被検体の断層像を作成するＸ線ＣＴ装置であって、Ｘ線を曝射するＸ線源と、Ｘ線を検出する検出器と、前記Ｘ線源又は前記検出器を駆動させるための駆動ユニットと、前記Ｘ線源と前記検出器と前記駆動ユニットを収容して被検体回りを回転するローテーションベースと、前記ローテーションベースに固定されるガイドレールと、前記駆動ユニットに固定されるとともに、前記ガイドレールに支持されて前記ユニットごとスライドするスライダと、を備えること、を特徴とする。

本発明においては、Ｘ線源又は検出器を駆動させるためのユニットを、ローテーションベースに取り付けるにあたって、ローテーションベースに固定されたガイドレールと、ユニットに固定され、かつガイドレールにスライド可能に支持されたスライダを介して取り付けるようにした。

従って、スライド方向におけるユニットの位置調整は、スライダをガイドレールに沿ってスライドさせるだけで行うことができる。

このため、スライド量を調節すればローテーションベースの精度の高いバランス調整が可能となり、以てローテーションベースの振動をより低減させることが可能となる。その結果、精度の高い撮影をもたらす。

また、ユニットの位置調整は、スライダをスライドさせるのみであるため、ユニットの着脱が必要なく、短時間かつ簡便に行うことができ、作業効率が向上する。

以下、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、Ｘ線ＣＴ装置の外観を示す図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線を曝射して被検体の透過を検出し、検出したＸ線の強度を示す投影データから被検体内の画像を再構成する画像診断装置である。このＸ線ＣＴ装置１は、架台装置１１０と寝台装置１２０とコンソール１３０とを備える。

架台装置１１０は、Ｘ線の曝射及び被検体を透過したＸ線の検出をする。架台装置１１０の中心には、開口部１１０ａが開口している。開口部１１０ａの開口軸方向には、寝台装置１２０が配置されている。寝台装置１２０は、被検体を載置し、被検体を開口部１１０ａに挿入する。検出したＸ線の検出データは、コンソール部１３０に出力される。コンソール部１３０では、検出データを処理して被検体内の画像を再構成する。

図２は、Ｘ線ＣＴ装置１の構成を示すブロック図である。架台装置１１０の内部には、ローテーションベース１１１が収容されている。ローテーションベース１１１には、Ｘ線源１１２と検出器１１３が対向して収容されている。また、架台装置１１０の内部には、Ｘ線源１１２と対になって高電圧発生部１１４と絞り駆動部１１５が配置され、ローテーションベース１１１と対になって架台駆動部１１６が配置され、検出部１１３と対になってデータ収集部１１７が配置される。

ローテーションベース１１１は、架台駆動部１１６の駆動に従動して開口部１１０ａを中心に回転する。Ｘ線源１１２は、高電圧発生部１１４からフィラメント加熱電流の供給及び高電圧の印加を受けてＸ線を発生する。高電圧発生部１１４は、高周波数インバータ方式、すなわち５０／６０Ｈｚの交流電源を整流して直流とし、それを数ｋＨｚ以上の高周波数の交流に変換して昇圧するとともにそれを再度整流して印加する方式のものが適用される。

絞り駆動部１１５は、発生したＸ線をファンビーム形状やコーンビーム形状に絞る。検出器１１３は、多列多チャンネルのＸ線検出素子を配し、被検体を透過したＸ線を検出して、その検出データ（純生データ）を電流信号として出力する。Ｘ線検出素子は、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形や、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形が主流である。

データ収集部１１７は、Ｘ線検出素子毎にＩ−Ｖ変換器と積分器とプリアンプとＡ／Ｄ変換器を備え、各Ｘ線検出素子からの電流信号を電圧信号に変換し、電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分して増幅し、ディジタル信号に変換している。データ収集部１１７は、ディジタル信号に変換した検出データをコンソール部１３０に出力する。

寝台装置１２０は、寝台基台１２１の上面に寝台天板１２２を載置する。寝台天板１２２は、寝台駆動部１２３の駆動に従動して所定の速度で開口軸方向に移動可能となっている。

ローテーションベース１１１の回転と寝台天板１２２の移動が同時に行われることで、Ｘ線源１１２及び検出器１１３と寝台天板１２２との相対移動がヘリカル形状となり、ヘリカルスキャンが実施される。また寝台天板１２２の停止中にローテーションベース１１１の回転が行われることで、コンベンショナルスキャン又はダイナミックスキャンが実施される。

コンソール部１３０は、スキャン制御部１３１と、前処理部１３２と、投影データ記憶部１３３と、再構成処理部１３４と、モニタ１３５と、ＣＰＵユニット１３６とを備える。ＣＰＵユニット１３６は、演算制御、主記憶部、外部記憶部を備えるコンピュータである。

ＣＰＵユニット１３６は、撮影条件から制御情報を作成し、スキャン制御部１３１と前処理部１３２と投影データ記憶部１３３と再構成処理部１３４とモニタ１３５に送信する。撮影条件には、被検体の総撮影範囲、ヘリカルピッチ（ＨＰ）、管電圧ｋＶ、管電流ｍＡ、ローテーションベース１１１の回転速度等が含まれる。

スキャン制御部１３１は、制御情報に従い、高電圧発生部１１４、架台駆動部１１６、データ収集部１１７、絞り駆動部１１５、及び寝台駆動部１２３に駆動信号を出力する。架台駆動部１１６と寝台駆動部１２３に駆動信号が出力されることによって、Ｘ線源１１２と検出器１１３の対と寝台天板１２２はヘリカル状に相対移動し、又は寝台天板１２２が停止してＸ線源１１２と検出器１１３の対が回転し、ヘリカルスキャン又はコンベンショナルスキャン若しくはダイナミックスキャンが達成される。

前処理部１３２は、純生データに対してＸ線の強度を補正する感度補正を施し、投影データを投影データ記憶部１３３に出力する。投影データ記憶部１３３は、投影データを一時的に記憶する。投影データは、生データとも呼ばれ、スキャンで得られる検出結果である。検出データを純生データと呼び、この純生データに補正処理を施した結果を投影データという。

再構成処理部１３４は、投影データ記憶部１３３に記憶されている投影データを読み出し被検体の画像を再構成する。再構成処理としては、例えば２次元フーリエ変換法、コンボリューション・バックプロジェクション法、ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法、３６０度補間法、１８０度内挿補間法、１８０度外挿補間法、フィルタ法など任意の方法を採用することができる。

ＣＰＵユニット１３６は、再構成された被検体の画像を取得し、モニタ１３５に出力する。

図３は、このようなＸ線ＣＴ装置１におけるローテーションベース１１１の詳細を示す斜視図である。ローテーションベース１１１は、平板部１１１ａとドラム部１１１ｂとから形成される。

平板部１１１ａは、開口部１１０ａの開口面に沿って立設し、開口部１１０ａと同心円のリング形状を有する。開口部１１０ａと同軸で回転する。ドラム部１１１ｂは、平板部１１１ａの外周に沿って配置され、ドラム形状を有する。ドラム部１１１ｂは、平板部１１１ａの表裏両平面に亘って立設している。

平板部１１１ａとドラム部１１１ｂとの接合部分はその断面がＴ字状となっている。この平板部１１１ａ及びドラム部１１１ｂは、例えばアルミニウムの鋳物で製作されている。尚、平板部１１１ａは、その平面に無数の穴が貫設され、又は内周から外周へ放射状に延びた無数のフレームで形成されている場合もある。

このローテーションベース１１１には、架台装置１１０に収容されているＸ線源１１２、検出器１１３、高電圧発生部１１４、データ収集部１１７、電源装置１１８、冷却装置１１９等のユニットが取り付けられている。

高電圧発生部１１４、電源装置１１８、冷却装置１１９等は、Ｘ線源１１２や検出器１１３を駆動させるための装置である。以下、Ｘ線源１１２や検出器１１３を駆動させるための装置を「駆動ユニットＵ」ともいう。電源装置１１８は、Ｘ線源１１２をはじめとする各部に電源を供給し、冷却装置１１９は、Ｘ線源１１２をはじめとする各部を冷却する。

Ｘ線源１１２、検出器１１３、データ収集部１１７は、平板部１１１ａの一方の平面に図示しないボルト等により取り付け支持されている。駆動ユニットＵは、ドラム部１１１ｂの内周面、即ち開口部１１０ａ側の面に取り付け支持されている。

図４は、ローテーションベース１１１に収容される駆動ユニットＵの支持部の拡大図であり、ローテーションベース１１１の回転軸方向から見た断面図である。

図４に示すように、ドラム部１１１ｂの内周面には、駆動ユニットＵを取り付ける取り付け面１１１ｃが形成されている。取り付け面１１１ｃは、駆動ユニットＵの幅に準じた間隔で平板部１１１ａと直交する方向に延びて形成されている。取り付け面１１１ｃは、取り付けられた駆動ユニットＵが開口部１１０ａ方向に向くように形成されている。

駆動ユニットＵは、取り付け面１１１ｃにガイドレール１０とスライダ２０とを介して取り付けられる。ガイドレール１０は、取り付け面１１１ｃに固定されている。スライダ２０は、駆動ユニットＵのフランジＵａに固定されている。さらにスライダ２０がガイドレール１０にスライド可能に係合して支持される。

バランス調整終了後にスライダ２０と取り付け面１１１ｃとが締結固定されることにより、駆動ユニットＵは取り付け面１１１ｃに取り付けられる。

ガイドレール１０とドラム部１１１ｂには、対向して貫通穴１１がそれぞれ貫設されている。ガイドレール１０は、この貫通穴１１にボルト１２が挿入されて締結されることによりドラム部１１１ｂに固定される。

スライダ２０とフランジＵａとドラム部１１１ｂには、対向して貫通穴２１がそれぞれ貫設されている。スライダ２０と駆動ユニットＵとドラム部１１１ｂは、この貫通穴１１にボルト２２が挿入されて締結されることにより締結固定される。

ガイドレール１０とスライダ２０は、平板部１１１ａ方向、即ちローテーションベース１１１の回転軸方向に沿って延設され、棒形状を有する。共に樹脂を主成分として組成され、ガイドレール１０に沿ってスライダ２０がスライドし易くなっている。

ガイドレール１０は、開口部１１０ａ側の下方に、駆動ユニットＵの取り付け箇所内側へ向かってレール部１０ａが延設されている。スライダ２０は、ドラム部１１１ｂ側の上方に、駆動ユニットＵの取り付け箇所外側に向かってスライド部２０ａが延設されている。レール部１０ａの上面にスライド部２０ａの下面が当接することでガイドレール１０とスライダ２０とがスライド可能に係合する。

スライダ２０とフランジＵａに貫設される貫通穴２１は、スライダ２０の延設方向、即ちスライダ２０のスライド方向に長径が拡がった長穴形状を有する。長径の範囲でスライダ２０を駆動ユニットＵとともにガイドレール１０上をスライドさせた後、長穴の所定位置とドラム部１１１ｂの貫通穴２１とを対向させてボルト２２で締結することにより、その位置で締結固定することができる。

スライダ２０のスライドは、作用部３０によって補助される。作用部３０は、スライダ２０に沿って配設され、取り付け面１１１ｃ又はガイドレール１０に支持されている。

図５は、スライド方向と直交する方向から見た作用部３０の断面図である。図５に示すように、作用部３０は、送りネジ３１と送りネジ支持部３２とナット３３を備える。

送りネジ支持部３２は、ガイドレール１０又はドラム部１１１ｂに固定されており、送りネジ３１を回転可能に支持している。送りネジ３１は、スライダ２０に沿って配設されている。送りネジ３１は、少なくともスライダ２０とフランジＵａの長穴の長径以上の長さを有する。ナット３３は、駆動ユニットＵ又はスライダ２０に固定されている。送りネジ３１とナット３３は、螺合している。

送りネジ３１を回転させることにより、ナット３３が移動し、伴ってスライダ２０がガイドレール１０上をスライドする。スライダ２０のスライドに伴ってスライダ２０と固定関係にある駆動ユニットＵがスライドする。

以上のＸ線ＣＴ装置１におけるローテーションベース１１１のバランス調整について説明する。本実施形態のバランス調整は、駆動ユニットＵの位置をスライダ２０の延設方向に調整し、駆動ユニットＵの重心位置を変えるものである。

まず、取り付け面１１１ｃにガイドレール１０を固定する。このガイドレール１０にスライダ２０を係合させる。スライダ２０と駆動ユニットＵとを固定し、取り付け面１１１ｃに仮固定する。仮固定は、ガイドレール１０上をスライダ２０がスライド可能で、かつローテーションベース１１１からスライダ２０及び駆動ユニットＵが落下しない程度である。

この仮固定状態で、送りネジ３１を回転させる。伴ってナット３３が移動し、スライダ２０がガイドレール１０をスライドしながら、駆動ユニットＵがスライド方向、即ちローテーションベース１１１の回転軸方向に移動する。各駆動ユニットＵのローテーションベース１１１の回転軸方向に対する位置を調整し、ローテーションベース１１１全体の重心を調整する。

重心の調整が終了すると、スライダ２０と駆動ユニットＵとの固定関係をスライダ２０がスライドしないように本固定する。

このように、Ｘ線源１１２又は検出器１１３を駆動させるための駆動ユニットＵを、ローテーションベース１１１に取り付けるにあたっては、ローテーションベース１１１に固定されたガイドレール１０、及び駆動ユニットＵに固定され、かつガイドレール１０に支持されたスライダ２０を介して取り付けるようにした。

従って、スライド方向における駆動ユニットＵの位置調整は、スライダ２０をガイドレール１０に沿ってスライドさせるだけで行うことができる。

このため、スライド量を調節すればローテーションベース１１１の精度の高いバランス調整が可能となり、以てローテーションベース１１１の振動をより低減させることが可能となる。

また、そのバランス調整は、スライダ２０をスライドさせるのみであるため、駆動ユニットＵの着脱が必要なく、短時間かつ簡便に行うことができ、作業効率が向上する。

尚、本実施形態では、スライダ２０をローテーションベース１１１の回転軸方向に沿って配設するようにしたが、これに加えて、若しくはこれに代えてローテーションベース１１１の回転中心方向に配設するようにすれば、ローテーションベース１１１の半径方向のバランス調整も短期間かつ簡便に行うことができ、しかも精度の高いバランス調整が達成できる。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の外観図である。 本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が備えるローテーションベースの斜視図である。 本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が備えるローテーションベースに収容されるユニットの支持部の拡大図である。 スライド方向と直交する方向から見た作用部の断面図である。

符号の説明

１ Ｘ線ＣＴ装置
Ｕ 駆動ユニット
Ｕａ フランジ
１０ ガイドレール
１１ 貫通穴
１２ ボルト
２０ スライダ
２１ 貫通穴
２２ ボルト
３０ 作用部
３１ 送りネジ
３２ 送りネジ支持部
３３ ナット
１１０ 架台装置
１１０ａ 開口部
１１１ ローテーションベース
１１１ａ 平板部
１１１ｂ ドラム部
１１１ｃ 取り付け面
１１２ Ｘ線源
１１３ 検出器
１１４ 高電圧発生部
１１５ 絞り駆動部
１１６ 架台駆動部
１１７ データ収集部
１１８ 電源装置
１１９ 冷却装置
１２０ 寝台装置
１２１ 寝台基台
１２２ 寝台天板
１２３ 寝台駆動部
１３０ コンソール部
１３１ スキャン制御部
１３２ 前処理部
１３３ 投影データ記憶部
１３４ 再構成処理部
１３５ モニタ
１３６ ＣＰＵユニット

Claims (6)

1. Ｘ線を曝射し、被検体を透過したＸ線を検出して、被検体の断層像を作成するＸ線ＣＴ装置であって、
   Ｘ線を曝射するＸ線源と、
   Ｘ線を検出する検出器と、
   前記Ｘ線源又は前記検出器を駆動させるための駆動ユニットと、
   前記Ｘ線源と前記検出器と前記駆動ユニットを収容して被検体回りを回転するローテーションベースと、
   前記ローテーションベースに固定されるガイドレールと、
   前記駆動ユニットに固定されるとともに、前記ガイドレールに支持されて前記駆動ユニットごとスライドするスライダと、
   を備えること、
   を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記ローテーションベース又は前記ガイドレールに回転可能に支持されるとともに、前記スライダに沿って延設される送りネジと、
   前記駆動ユニット又は前記スライダに固定されるとともに、前記送りネジのネジ溝に螺合するナットと、
   をさらに備えること、
   を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記スライダに穿設され、スライド方向に長径を有する長穴と、
   前記長穴と前記ローテーションベース又は前記ガイドレールを貫通するボルトを有し前記スライダと前記ローテーションベース又は前記ガイドレールとを締結する締結機構と、
   をさらに備えること、
   を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記ガイドレール及び前記スライダは、樹脂を含み組成されていること、
   を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記ガイドレールは、前記ローテーションベースの回転軸方向に沿って延設されていること、
   を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 冷却装置と高電圧発生器と電源装置とをさらに備え、
   前記駆動ユニットは、冷却装置、高電圧発生器、又は電源装置の少なくとも何れかであること、
   を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
   
   

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