JP2814688B2 - 高速走査型x線発生装置 - Google Patents

高速走査型x線発生装置

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JP2814688B2
JP2814688B2 JP2114002A JP11400290A JP2814688B2 JP 2814688 B2 JP2814688 B2 JP 2814688B2 JP 2114002 A JP2114002 A JP 2114002A JP 11400290 A JP11400290 A JP 11400290A JP 2814688 B2 JP2814688 B2 JP 2814688B2
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清人 園木
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、X線CT装置に用いられるのに好適な、X
線発射位置を被検者の周囲の円周上で高速に走査させる
ことのできる高速走査型X線発生装置に関する。
【従来の技術】
X線CT装置は、被検者周囲の360゜(または180゜)の
種々の方向からX線を照射して収集した多方向のX線透
過データを画像再構成処理して被検者を横切る断面にお
けるX線吸収率分布画像を得るものである。このX線CT
装置では多方向のX線透過データを収集するため、従来
では、通常、X線管自体を回転機構により回転させて被
検者周囲の種々の方向からX線を照射するようにしてい
る。 ところが、このようにX線管自体を回転させる場合に
は1回転(360゜または180゜)させるのにある程度の時
間を要するため、高速にデータ収集することができず、
心臓などの動きの速い臓器の画像を得ることができなか
った。 そこで、近年、X線発生位置を円周上で非常に高速に
走査させることのできるX線発生装置(米国イマトロン
社製高速走査型X線発生装置)が用いられるようになっ
てきている。これは、1つの真空管内でターゲットを細
長いリング型にするとともに、このリング型ターゲット
が形成する平面に直角な方向から電子を発生し、そのリ
ング型ターゲットに向かう走行途中で電子を偏向するこ
とによってこの電子をリング型ターゲットの所望の位置
に衝突させるようにしており、その偏向手段(偏向コイ
ル、偏向電極)を制御することによってリング型ターゲ
ットへの電子の衝突位置をそのリング型ターゲットに沿
って円周方向に高速に走査し、これによりX線発生位置
をリング型ターゲットに沿って円周方向に高速に移動さ
せるようにしたものである。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高速走査型X線発生装置では、
リング型ターゲットつまりX線発生位置が移動する円周
がつくる平面に対して直角な方向に電子ビームを走行さ
せてその走行途中で偏向するという構成となっているた
め、リング型ターゲットのつくる平面に直角な方向に非
常に大きな形状となってしまうという問題がある。この
高速走査型X線発生装置を用いたX線CT装置では、被検
者はリング型ターゲットの中に入れられてその周囲各位
置からX線照射されるようにするため、X線CT装置とし
ては、被検者を載せるベッドをも含めて考えなければな
らないので、被検者の体軸(身長)方向にきわめて長大
なものとなってしまい、広い設置面積を必要とする。 この発明は、被検者の体軸方向に短いコンパクトな形
状とすることができ、X線CT装置の設置面積を小さくで
きる、高速走査型X線発生装置を提供することを目的と
する。
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明による高速走査
型X線発生装置においては、ドーナツ状真空管と、該真
空管中に、該真空管に沿って配置されたリング型ターゲ
ットと、上記ドーナツ状真空管の接線方向に連結され
た、電子発生用フィラメントと電子加速用電極とを具備
した電子ビーム入射管と、上記ドーナツ状真空管に沿っ
て配置された、多数の磁場発生用コイルと、これら多数
のコイルのそれぞれに流す電流量及び極性を制御するこ
とによって、上記電子ビームが該ドーナツ状真空管に沿
った円軌道上を走行するように電子ビームを偏向させる
ためのドーナツ状真空管のなす平面に直角な方向の磁場
と、該円軌道からそれて上記リング型ターゲットに向か
う軌道上を走行するように電子ビームを偏向させるため
の磁場とを選択的に形成させる電流制御装置とを備えら
れることが特徴となっている。
【作用】
電子ビーム入射管には、電子発生用のフィラメント
と、電子加速用の電極とが備えられており、フィラメン
トで発生した電子が電極によって加速される。 この電子ビーム入射管は、ドーナツ状真空管に対し、
その接線方向に連結されており、そのため、加速された
電子がこのドーナツ状真空管の中に、接線方向から入射
されることになる。 ドーナツ状真空管には、それに沿って多数の磁場発生
用コイルが配置されており、それぞれに流す電流量及び
極性が電流制御装置によって制御される。この制御によ
り、各磁場発生用コイルから、ドーナツ状真空管のなす
平面に直角な方向の磁場と、他の方向の磁場とが選択的
に形成される。 このドーナツ状真空管のなす平面に直角な方向の磁場
が形成されている場合、入射された電子ビームにはドー
ナツ状真空管の中心方向に向かう力が加わることにな
り、その磁場強度を電流量の制御によって調整すること
により、電子ビームをドーナツ状真空管に沿った円軌道
上に走行させることができる。この場合、電子ビームは
リング型ターゲットに衝突することはない。 これに対して、他の方向の磁場が形成されている場合
には、電子ビームは円軌道からそれてリング型ターゲッ
トに向かう軌道上を走行するよう偏向され、その結果電
子ビームがリング型ターゲットに衝突し、その衝突位置
からX線が発生する。ここで、この磁場を形成するため
のコイルに流す電流量を調整すると、リング型ターゲッ
トに向かう電子ビーム軌道を制御でき、ターゲットへの
衝突位置つまりX線発生位置のコントロールが可能であ
る。 この高速走査型X線発生位置では、磁場発生用コイル
に流す電流の量と極性とを調整してそこから発生する磁
場を制御することにより、一切の機械的な運動なしにX
線発生位置を切り換えることができ、高速にX線発生位
置を移動させることができる。 また、ドーナツ状真空管には、その接線方向に電子ビ
ーム入射管が連結されているため、全体として平面的で
あり、ドーナツ状真空管のなす平面に直角な方向にはそ
れほどの厚さとならず、きわめてコンパクトである。被
験者はドーナツ状真空管の中央部に入れられることにな
り、被検者の体軸方向での長さは短いものとなる。
【実 施 例】
以下、この発明の一実施例について図面を参照しなが
ら詳細に説明する。この実施例にかかる高速走査型X線
発生装置は第1図に示すように、ドーナツ状の真空管1
を備え、その内部にそれに沿ってリング型とされたター
ゲット2が配置されている。ドーナツ状真空管1には、
その接線方向に電子ビーム入射管3が連結されている。
この電子ビーム入射管3には、電子発生用フィラメント
4と、このフィラメント4から発生した電子を加速する
ための、高圧をかけた電子加速用電極5とが備えられて
いる。この電子ビーム入射管3において発生し、加速さ
れた電子ビーム8は、ドーナツ状真空管1に、その接線
方向より入射される。X線CT装置の場合、ドーナツ状真
空管1の中央の中空部には被検者9が、その体軸がドー
ナツ状真空管1のなす平面に略直角となるようにして、
挿入される。 このドーナツ状真空管1には、多数の磁場発生用コイ
ル6、6、…が、ドーナツ状真空管1に沿って、電子ビ
ーム入射部を除く全周にわたってリング型に配列されて
いる。この磁場発生用コイル6はそれぞれ、ドーナツ状
真空管1の円周方向1箇所につき4個からなり、この4
個のコイル6の各々は第2図及び第3図に示すようにド
ーナツ状真空管1を90゜間隔で取り囲む位置に配置され
る。この磁場発生用コイル6に流す電流の量と極性は、
電流制御装置7により、各磁場発生用コイル6ごとに独
立に制御される。 この電流制御装置7により、第3図及び第4図に示す
ように各組における各コイル6に流す電流の量と極性が
調整され、第3図の点線で示すような、ドーナツ状真空
管1のなす平面に直角な方向(第1図の紙面に直角な方
向)の磁場と、第4図の点線で示されるようなドーナツ
状真空管1のなす平面方向(第1図の紙面と平行な方
向)の磁場とが選択的に形成される。 各磁場発生用コイル6の組な流される電流の極性がす
べて第3図のようになっていて、第3図の点線で示され
るような磁場がドーナツ状真空管1の円周方向の全領域
で形成されている場合、電子ビーム入射管3よりドーナ
ツ状真空管1に入射してきた電子ビーム8は、第3図に
示すようにその磁場中を、磁場の方向に対して直角に進
行することになり、第3図の下側方向(つまりリング型
ターゲット2の中心方向)に力を受け、円軌道を描いて
進行する。したがって、コイル6に流す電流を調整する
ことによりこの磁場の強度を適切なものにすれば、電子
ビーム8にドーナツ状真空管1と同心円の軌道を描かせ
ることができる。この場合、電子ビーム8はドーナツ状
真空管1の内部をリング型ターゲット2に衝突すること
なく円運動する。 つぎに、すべての組の磁場発生用コイル6に流す電流
極性を上記第3図のようにするのでなく、このような第
3図の極性の電流は電子ビーム8の入射位置からある位
置までとし、それ以降の区間では各組の4個の磁場発生
用コイル6に第4図のような方向の電流を流した場合に
ついて説明する。このとき、この組の4個の磁場発生用
コイル6により第4図の点線で示されるようなドーナツ
状真空管1のなす平面方向の磁場が形成され、この磁場
によって進行する電子ビーム8は進行方向と磁場の方向
の両方に直角な方向に力を受けてこの例では第4図に示
すようにドーナツ状真空管1のなす平面に直角な方向に
移動し、この方向に配置されたリング型ターゲット2に
向い、これに衝突する。したがって、この衝突位置より
X線が発生し、ドーナツ状真空管1の中空部に位置決め
された被検者9に向かってX線が照射される。 このとき、単なる電流極性の制御だけでなく、電流量
を微調整することにより、円軌道から外れてリング型タ
ーゲット2に向かう電子ビーム8の軌道を細かく調整で
き、これによってリング型ターゲット2の任意の位置よ
りX線を発生させることができる。 したがって、多数の磁場発生用コイル6の各々から発
生する磁場の方向と強さを、それらのコイル6に流す電
流の量と極性とを電流制御装置7で制御することによ
り、微調整することによって、リング型ターゲット2の
周方向における任意の位置に電子ビーム8を衝突させて
その位置よりX線を発生させることができる。このX線
発生位置の移動は、電流制御によって行うため、なんら
機械的動きを要することなく、きわめて高速に行うこと
ができる。 上記のようにX線CT装置では、被験者9はこのドーナ
ツ状真空管1の中央の中空部に、体軸がドーナツ状真空
管1のなす平面(紙面に平行な面)に直角となるように
して挿入され、上記のようにドーナツ状真空管1の周方
向にX線発生位置が高速に移動するということは、X線
CT装置における投影方向が高速に切り換えられるという
ことであり、被検者9の周囲360゜(あるいは180゜)方
向での投影データの収集がきわめて短時間で終了するこ
とを意味する。 なお、上記のドーナツ状真空管1に体するリング型タ
ーゲット2の位置関係、及び磁場発生用コイル6の位置
関係は例示に過ぎず、他の位置関係及びそれらの組合せ
も考えられることはもちろんである。
【発明の効果】
この発明の高速走査型X線発生装置によれば、被検者
周囲の円周上の種々の位置からX線を発射することがで
きるとともに、その発射位置を高速に走査させることの
でき、しかも機械的な動きが一切ないため耐久性も高
い。さらにこの高速走査型X線発生装置は、ドーナツ状
真空管を含む、厚さが比較的薄い平べったい平面的な形
状となり、非常にコンパクトなものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例にかかる高速走査型X線発
生装置を正面から見た模式図、第2図はドーナツ状真空
管と磁場発生用コイルとの位置関係を示すための部分的
な模式図、第3図及び第4図は第1図のIII−III線断面
図である。 1……ドーナツ状真空管、2……リング型ターゲット、
3……電子ビーム入射管、4……電子発生用フィラメン
ト、5……電子加速用電極、6……磁場発生用コイル、
7……電流制御装置、8……電子ビーム、9……被検
者。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 35/30,35/24 H05G 1/52,1/00 A61B 6/03 320 G01N 23/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ドーナツ状真空管と、該真空管中に、該真
    空管に沿って配置されたリング型ターゲットと、上記ド
    ーナツ状真空管の接線方向に連結された、電子発生用フ
    ィラメントと電子加速用電極とを具備した電子ビーム入
    射管と、上記ドーナツ状真空管に沿って配置された、多
    数の磁場発生用コイルと、これら多数のコイルのそれぞ
    れに流す電流量及び極性を制御することによって、上記
    電子ビームが該ドーナツ状真空管に沿った円軌道上を走
    行するように電子ビームを偏向させるためのドーナツ状
    真空管のなす平面に直角な方向の磁場と、該円軌道から
    それて上記リング型ターゲットに向かう軌道上を走行す
    るように電子ビームを偏向させるための磁場とを選択的
    に形成させる電流制御装置とを備えることを特徴とする
    高速走査型X線発生装置。
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