JP3540803B2

JP3540803B2 - 多線源型ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP3540803B2
Application number: JP2002102611A
Authority: JP
Inventors: 一正三原; 慶一堀; 真赤津; 明石橋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: JP2003290205A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多線源型Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、医療分野において工業用に用いるＣＴ装置を適用した多線源型Ｘ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が提案されている。このＸ線ＣＴ装置は、検査対象体（人体）を配置する中央空間部を有する装置本体と、この装置本体に設けられ検査対象体を環状に囲んで設けられた真空容器と、この真空容器の内部に周方向に沿って多数並べて設けられ且つ陰極、陽極およびこれらの間に位置する格子を備えて検査対象体に向けてＸ線を照射するＸ線発生手段と、真空容器の内周側で検査対象体を環状に囲んで装置本体に設けられ検査対象体を透過したＸ線を検出する検出器とを具備している。
【０００３】
そして、検査対象体を囲んで環状に並べて設けられた多数のＸ線源を並び順に従い一つづつ順次動作させてＸ線を発生させて検査対象体に照射し、このＸ線を検査対象体を挟んでＸ線源と対向する検出で検出することにより、各Ｘ線源を駆動する信号を高速で切り替えることにより高速で撮影を行うことができる。
【０００４】
また、このＸ線ＣＴ装置は、検査対象体（人体）の撮影部位を広く且つ深い範囲で撮影するために、装置本体を検査対象体の中心軸線に対して交差する水平線である傾動中心軸線を中心として傾動して、装置本体を検査対象体に対して傾けて撮影する機能が備えることが考えられている。
【０００５】
さらに、装置本体に真空容器を真空引きするために真空ポンプを搭載し、この真空ポンプとして構造面や経済面で有利な回転式のもの、例えばターボポンプを用いることが考えられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この医療用の多線源型ＣＴ装置において、装置本体に回転式の真空ポンプを搭載する場合に、一般にその真空ポンプに設けられる回転体の回転中心軸線が垂直となるように向きを設定して設けることが考えられている。
【０００７】
本発明の発明者は、装置本体に回転式の真空ポンプを設ける構成について検討を行ってきた。この結果、真空ポンプを装置本体に前述した向きで設けた場合、撮影時に装置本体を傾動すると真空ポンプの駆動に悪影響を与えるという問題が生じることが判った。
【０００８】
図６（ａ）ないし（ｂ）は真空ポンプの動作を示している。図６（ａ）に示すようにＯ１１は水平に設定された装置本体５１の傾動中心軸線である。回転軸線Ｏ１２は真空ポンプ（ターボポンプ）において垂直に設定された回転体５２の回転軸線Ｏ１２である。図６（ｂ）に示すように真空ポンプに回転体５２が回転軸線Ｏ１２を中心として回転している時に装置本体が傾動中心軸線Ｏ１１を中心として傾動すると、回転体５２の回転軸線Ｏ１２も同じ方向へ傾く。ここで、回転体５２の周面には、装置本体５１の傾動方向の力Ｆ１１と回転体５２の回転方向の力Ｆ１２とが合成された力Ｆ１３が生じる。このため、回転体１１は単に装置本体５１の傾動角度だけで傾くだけでなく、図６（ｃ）に示すようにＦ１３の作用により回転軸線Ｏ１２が図６（ａ）に示す位置から回転方向へ傾きながら移動しようとする。すなわち、回転体５２は独楽の首振りと同様な作用を行うとする現象が生じる。
【０００９】
このように回転体が回転していると回転体には装置本体が傾動することにより回転体が回転する方向、すなわち回転体の周方向と交叉する向きの力が作用する。従って、真空ポンプの回転体に不要な力が加わるとともに回転体の回転数が乱れて、真空容器に対する真空引きが不安定になり、延いてはＸ線の発生に悪影響を与えることになる。
【００１０】
そこで、医療用の多線源型Ｘ線ＣＴ装置においては、真空容器の真空引きを行う真空ポンプを装置本体の傾動に影響されることなく本来の機能を発揮できるように設けることが重要な点となっている。
【００１１】
本発明は前記事情に基いてなされたもので、真空容器の真空引きを行う真空ポンプを装置本体の傾動に影響されることなく本来の機能を発揮できるように設けた多線源型Ｘ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の多線源型Ｘ線ＣＴ装置は、検査対象体を配置する中央空間部を有し且つ前記検査対象体の中心軸線に対して交差する水平線を中心として傾動する装置本体と、この装置本体に設けられ前記検査対象体を環状に囲んで設けられた真空容器と、この真空容器の内部に周方向に沿って多数並べて設けられ前記検査対象体に向けてＸ線を照射するＸ線発生手段と、前記真空容器の内周側で前記検査対象体を環状に囲んで前記装置本体に設けられ前記検査対象体を透過したＸ線を検出する検出器と、前記装置本体に設けられ前記真空容器の内部を真空引きする真空ポンプとを具備し、この真空ポンプはその回転体の回転軸線が前記装置本体の傾動中心軸線と平行にして設けられていることを特徴とする．
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１ないし図５を参照して説明する。
図１はＸ線ＣＴ装置を模式的に示す図、図２はＸ線ＣＴ装置を側面から見て拡大して示す断面図、図３はＸ線ＣＴ装置を正面から見て模式的に示す断面図である。
【００１４】
図において１は装置本体で、この装置本体１は水平な中心軸線Ｏ１を持って描かれる円環形をなすもので、断面が四角をなしている。すなわち、装置本体１は角筒体を円環形に形成したものである。装置本体１は円環をなすことにより、この円環で囲まれた中央部に検査対象体（人体）Ｍを配置する円形の空間部２を有している。装置本体１の内周面部には空間部２に面してＸ線を透過させる窓（図示せず）が円周方向に沿って設けられている。
【００１５】
３は検査対象体Ｍが横たわって載るテーブルで、これは架台に設置されて装置本体１の水平な中心軸線Ｏ１と平行に設けられている。装置本体１とベッド３は図示しない駆動機構により相対的に接近，離間方向へ移動されるもので、撮影を行う際に検査対象体Ｍを載せたテーブル３が装置本体１の中心軸線Ｏ１に沿って移動するようになっている。すなわち、テーブル３は装置本体１から離れた位置から中心軸線Ｏ１に沿って移動して装置本体１の中央空間部２に入り、また中央空間部２から出装置本体１から離れた位置まで移動させることが可能である。この場合、装置本体１の中央空間部２の中心軸線Ｏ１と、人体１の中心軸線Ｏ３とが平行となる。
【００１６】
また、装置本体１は検査対象体Ｍの中心軸線Ｏ３に対して直角で水平な傾動中心軸線Ｏ２を中心として適宜な角度で傾動できるように設けられている。この実施の形態では、傾動中心軸線Ｏ２は装置本体１において中心軸線Ｏ１を通って対向する両方の側部を水平に結ぶ軸線となっている。装置本体１は傾動を行うために図示しない駆動装置で支持している。例えば、装置本体１の底部を支持台でローラを用いて傾動可能に支持するとともに、装置本体の底部に傾動方向に沿ったラックを設ける。支持台に電動機と、この電動機で回転されるとともに装置本体１のラックに噛合する歯車を設ける。すなわち、電動機により歯車を回転させるとラックが駆動され、装置本体１が予め設定した傾動中心軸線Ｏ２を中心として図５に示すように両側に適宜な所定角度で傾動される。
【００１７】
図４はＸ線ＣＴ装置における装置本体と真空ポンプの位置関係を模式的に示す斜視図、図５はＸ線ＣＴ装置における装置本体と真空ポンプとの動きを示す図である。
【００１８】
装置本体１の内部には真空容器１１と検出器１２が設けてある。真空容器１１は装置本体１の水平な中心軸線Ｏ１を中心として所定の直径で描かれる円形環状をなすとともに断面が円形をなしている。真空容器１１は装置本体１の内部に同心円状に配置されて図示しない保持部材により保持されている。
【００１９】
真空容器１１の内部には多数の線発生手段１３が周方向に並べて設けられている。各Ｘ線発生手段１３は、夫々三極真空管と同様に、陰極（カソード）２１と、陽極（アノード）２２と、これら陰極２１と陽極２２との間に位置する格子（ゲート）２３と、陽極２２の前方に位置するターゲット２４を備えている。
【００２０】
陰極２１と格子２３は保持部材２５に取付けられて真空容器１１の内部において断面直径方向の一方の側部に設けられている。すなわち、保持部材２５は真空容器１１を容器１１ａと容器１１ｂに分割し、この容器１１ａと容器１１ｂの当接部に挟んでねじで固定することにより取付けている。この陰極２１と格子２３と保持部材２５は組合されて１組みのユニットになっていて、このユニットは前記多数のＸ線発生手段１３の数と同じ数が真空容器１１の周方向に並べて設けられている。
【００２１】
陽極２２とターゲット２４は保持部材２６に取付けられて、真空容器１１の内部において陰極２１と格子２３に対向して真空容器１１の断面直径方向の他方の側部に設けられている。この保持部材２５は真空容器１１に中心軸線を中心として描かれる円環形をなすもので、陽極２２とターゲット２４も同様に円環形をなしている。すなわち、円環状をなす陽極２２とターゲット２４は多数の陰極２１と格子２３と同じ数のものを一体に連続して設けたものである。なお、真空容器には陽極２２に高電圧を供給する多数の端子２７が設けられている。
【００２２】
このようにしてＸ線発生手段１３が構成され、多数のＸ線発生手段１３が検査対象体Ｍを環状に囲んで真空容器１の内部に周方向に並べて設けられている。陰極２１は加熱により熱電子を放出するフィラメントを有している。陽極２２は印加された高電圧により陰極２１から放出された熱電子を吸引して高い速度に加速させて、タングステンなどからなるターゲット２４に衝突させて波紋状にＸ線Ｒを発生させるものである。ターゲット２４は陰極２１から発せられた電子線を検査対象体Ｍを挟んで反対側に位置する検出器１２の内周面に向けて反射するように取付けられている。ターゲット２４における熱電子が衝突する面が焦点となる。格子２３は加速された電子の進路を電気的に開閉するものである。
【００２３】
なお、真空容器１１の内周面壁部にはＸ線発生手段１３から照射されるＸ線を透過させることが可能な窓３１が設けられている。
【００２４】
検出器１２は装置本体１の水平な中心軸線を中心として真空容器１１より小さい直径で描かれる円形環状をなすとともに中心軸線方向に所定の幅を有するもので、多数の検出素子３２を並べて組合せて構成されている。この検出器１２はＸ線発生手段１３から発射されて検査対象体Ｍを透過したＸ線を受けるために、真空容器１１に対して内側で同心円状に配置されている。検出器１２は保持部材３３により真空容器１１の内周面に取付けられている。
【００２５】
例えば真空容器１１には２４０個のＸ線発生手段１３が設けられ、検出器１２には２０４８個の検出素子が設けられる。
【００２６】
また、真空容器１１は内部を真空状態に維持する必要がある。このため、図３ないし図５に示すように装置本体１に真空ポンプ４１が設けられている。この真空ポンプ４１は回転式ポンプ、例えばターボポンプが用いられている。すなわち、この回転式の真空ポンプ４１は、ケーシング４２の内部に回転体４３を設けたもので、ケーシング４２の中心軸線Ｏ４は回転体４３の回転軸線とが一致している。真空ポンプ４１は例えば装置本体の下部において設置され、ケーシング４２の吸込み口は管路４４を介して真空容器１１の内部に接続されている。ここで、真空ポンプ４１はそのケーシング４２の中心軸線Ｏ４が、装置本体１が傾動する上で中心軸線となる水平な傾動中心軸線Ｏ２に対して平行で水平となるように向きを設定して設置されている。すなわち、真空ポンプ４１は回転体４３の回転軸線が装置本体１の傾動中心軸線Ｏ２に対して平行で水平となるように設けられている。そして、真空ポンプ４１を常時回転駆動して真空容器１１の内部の真空引きを行っている。
【００２７】
このように構成された多線源型ＣＴ装置は、データ収録装置からＸ線発生の指令をＸ線発生制御装置へ出力し、その指令に基いてＸ線発生制御装置がＸ線発生手段１３からのＸ線Ｒの発生を制御する。すなわち、パルス発生制御ポートからＸ線発生制御装置に設けられたＸ線発生手段と同数のパルス発生器へＸ線発生指令が伝えられ、対応するＸ線発生手段１３がＸ線Ｒを発生する。
【００２８】
すなわち、パルス発生器が発生するパルスを受けたＸ線発生手段１３では、陰極２１のフィラメントの加熱により放出された熱電子が各極間に印加された高電圧で陽極２２に吸引および加速されて電子ビームとして格子２３の開口部を通って陽極２２に達する。陽極２２に達した電子ビームはターゲット２４の表面に衝突し、その表面のなす角度に応じた向きに向けてX線Ｒを発生する。発生したＸ線Ｒは装置本体１の中央部に横たわった位置する検査対象体Ｍに向けて照射されて、検査対象体Ｍを透過する際にその透過率に応じて吸収される。次いで、検査対象体Ｍを透過したＸ線は、検出器１２において検査対象体Ｍを挟んでＸ線を発生させたＸ線発手段１３と対応する内周面の箇所に到達する。検出器１２の検出素子はこのＸ線Ｒを検出してその透過Ｘ線両量に比例した信号を出力する。この信号はプリアンプ（図２に１４で示す）およびメインアンプ、データ収録装置を介してデータ処理装置において信号処理される。この信号処理されたデータにより検査対象体のＸ線ＣＴ画像が得られる。
【００２９】
そして、検査対象体Ｍを囲んで環状に並べて設けられた多数のＸ線発生手段１３を電気的に切換えてＸ線を検査対象体Ｍに対して照射して撮影を行ってＸ線ＣＴ画像情報を得る。
【００３０】
ここで、撮影に際しては、検査対象体Ｍを囲んで環状に並べて設けられた多数のＸ線発生手段１３を並び順に順次１周にわたり切換え動作させてＸ線Ｒを検査対象体Ｍへ照射してＸ線ＣＴ画像を得る方法がある。
【００３１】
また、検査対象体Ｍを囲んで環状に並べて設けられた多数のＸ線発生手段１３のなかから所定の角度に位置する１個を選択して一方向からＸ線Ｒを検査対象体Ｍへ照射してＸ線ＣＴ画像を得る方向がある。この場合はＸ線透視撮影装置のように検査対象体Mのある面積の部位を撮影する場合に適用できる。
【００３２】
また、検査対象体Ｍを囲む円の一周３６０°を所望の角度θ°で複数に分割し、その分割した複数の領域において夫々の領域に並ぶ各Ｘ線発生手段１３を順次切換え動作させてＸ線Ｒを検査対象体Ｍへ照射して一周の撮影を行い、その撮影データを再構成して画像を得る方法がある。
【００３３】
そして、検査対象体Ｍを囲んで環状に並べて設けられた多数のＸ線発生手段１３を電気的に切換えてＸ線を検査対象体Ｍに対して照射して撮影を行ってＸ線ＣＴ画像情報を得るため、撮影時間を短縮して高速化を図ることができるとともに検査対象体Ｍが受けるＸ線の被爆量が減少し、さらに動きによる「ぶれ」を無視できる水準の時間分解能を獲得することができる。また、従来のように撮影を必要とする部位に合わせてＸ線発生手段１３に向けて検査対象体Ｍが向きを変える必要がなく、検査対象体Ｍの負担を軽減するとともに撮影の操作性を向上させることができる。
【００３４】
さらに、検査対象体Ｍにおいてその中心軸線Ｏ３に対して傾斜した断面をする場合には、前述したように装置本体１を傾動中心軸線Ｏ２を中心として傾動させる。装置本体１とともに装置本体１に設けられて真空容器１１、検出器１２および真空ポンプ４１が傾動中心軸線Ｏ２を中心として円弧を描いて移動する。
【００３５】
この場合、図５に示すように真空ポンプ４１は中心軸線Ｏ４が装置本体１の傾動中心軸線Ｏ２と平行な状態で傾動中心軸線Ｏ２を中心として円弧を描いて移動する。このため、真空ポンプ４１が駆動していても、回転体４３には装置本体１が傾動することにより回転体４３が回転する方向、すなわち回転体４３の周方向と交叉する向きの力が作用することがない。従って、回転体５２は独楽の首振りと同様な作用を行うとする現象が生じない。これにより真空ポンプ４１の回転体４３に不要な力が加わるとともに回転体４３の回転数が乱れることがなく、真空容器１１に対する真空引きが不安定になることを防止して、延いてはＸ線の発生に悪影響を与えることを防止できる。
【００３６】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して実施することができる。例えば真空ポンプはターボポンプに限定されず、回転式ポンプに広く適用できる。本発明の多線源型Ｘ線ＣＴ装置は医療における診断用として特に適しているが工業用として用いることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の多線源型Ｘ線ＣＴ装置によれば、真空容器の内部を真空引きする真空ポンプを、その回転体の回転軸線が装置本体の傾動中心軸線と平行にして設けることにより、真空容器の真空引きを行う真空ポンプを装置本体の傾動に影響されることなく本来の機能を発揮できる。従って、真空ポンプの内部を必要な真空状態に安定して保持してＸ線の発生を行え、多線源型のＸ線ＣＴを良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるＸ線ＣＴ装置を模式的に示す図
【図２】同実施の形態におけるＸ線ＣＴ装置を側面から拡大して示す断面図。
【図３】同実施の形態におけるＸ線ＣＴ装置を正面から見て模式的に示す断面図。
【図４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置における装置本体と真空ポンプを模式的に示す斜視図。
【図５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置における装置本体と真空ポンプとの動きを示す説明図。
【図６】Ｘ線ＣＴ装置における装置本体と真空ポンプとの動きを示す説明図。
【符号の説明】
１…装置本体
２…中央空間部
１１…真空容器
１２…検出器
１３…Ｘ線発生手段
４１…真空ポンプ
４３…回転体
Ｏ１…装置本体中心軸線
Ｏ２…装置本体傾動中心軸線
Ｏ３…人体中心軸線
Ｏ４…真空ポンプ体中心軸線

Claims

検査対象体を配置する中央空間部を有し且つ前記検査対象体の中心軸線に対して交差する水平線を中心として傾動する装置本体と、この装置本体に設けられ前記検査対象体を環状に囲んで設けられた真空容器と、この真空容器の内部に周方向に沿って多数並べて設けられ前記検査対象体に向けてＸ線を照射するＸ線発生手段と、前記真空容器の内周側で前記検査対象体を環状に囲んで前記装置本体に設けられ前記検査対象体を透過したＸ線を検出する検出器と、前記装置本体に設けられ前記真空容器の内部を真空引きする真空ポンプとを具備し、この真空ポンプはその回転体の回転軸線が前記装置本体の傾動中心軸線と平行にして設けられていることを特徴とする多線源型Ｘ線ＣＴ装置。