JP3617424B2 - X-ray CT system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線CT装置に係わり、特に、スライスの厚さを変えたり、又は、検出器にX線を照射しないようにしてX線管のならし運転等をするためのX線CT装置のコリメータに関する。
【0002】
【従来の技術】
X線CT装置は、図4に示すように、被検者14の体軸を中心にX線管17とX線用の検出器16が円周方向に回転しながら、X線管17からのX線がコリメータ12によって扇状のX線ビーム13に絞られて放射し、それと対向した円形配置の複数個の検出器16で被検者14を透過したX線量を検知して、その信号をコンピュータ処理して画像を構成するものである。
コリメータ12は、図5に示すように、最大のスライス幅を決める固定スリット8と、その固定スリット8の上部に設けられ体軸方向のスライス幅を小さく変化することができる2枚のブレード2a、3aとによって構成されている。
そして、検出器16の前面には、各検出器素子に斜めから入射する散乱X線を遮蔽するコリメータ15が備えられて、被検者14を透過したX線が検出器16に入る。
検出器16は、X線を光に変換するシンチレータ素子と、このシンチレータ素子で変換された光を検出し、電気信号として出力するフォトダイオードとからなるX線検出素子を、X線管17を中心として円弧状に約500〜1000チャンネル程度配列した構成を有する。
X線管17は、陰極−陽極の管軸が被検者14の体軸方向に設置されており、X線管17の直前のコリメータ12を備えていても、その時の放射X線強度分布は被検者14の体軸方向に一様でなく、ある分布をしている。
X線管17の陰極側ではX線強度分布は急峻な立ち上がりをしており、陽極側は滑らかなスロープをしている。このように体軸方向すなわちコリメータ12を構成する固定スリット8、ブレード2a、3aの開口方向にX線の強度分布が変化しており、連続してX線放射を続けると、X線管17の温度は上昇し陽極等が前方に延びX線管焦点が、管軸方向(体軸方向)に移動するので、そのため、固定スリット8、ブレード2a、3aを通過するX線量が変化する。つまりX線管17直前の固定スリット8又はブレード2a、3aの開口は同じ位置で、X線が同一被検者14を通った場合でも、検出器16に入るX線量が変化してしまう。
入力データに0.1%でも変動や狂いがあると、再構成像にアーチファクトを生ずるので、検出系には高い精度と安定性が要求される。検出系の精度、安定性にも設計、製造上の限界があるため、それを補正する処理が必要である。多数の検出器16は高い幾何学的構造精度を要し、感度特性をすべてのチャンネルにわたって一様にすることはほとんど不可能に近い。そこで基準ファントムをスキャンし、検出系に対する各種補正量の更新を行なうキャリブレーションが画質維持のために行われている。
X線CT装置では、被検者14を撮像するに先だって補正データを取得する必要があり、この時、X線管17の焦点移動による影響を小さくするためには、X線管17が十分暖かい状態、即ち、焦点が十分に動ききった状態で取得するのが一般的である。このために、X線照射を連続的にある程度の時間、継続する必要がある。
この時、前面のコリメータ12の構成品であるブレード2a、3aを開放したままX線を検出器16に照射し続けると、検出器16の各チャンネルに、蛍光素子を光電変換素子として搭載したものを使用した場合、特に蛍光素子には照射されたX線によってその発光出力が徐々に低下するという、いわゆる放射線劣化が発生する。この放射線劣化を防止するために、一般にコリメータ12を構成するブレード2a、3aは閉じてX線の継続照射が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のX線CT装置は以上のように構成されているが、X線管17を暖める目的でX線を出し続ける時には、図6に示すように、固定スリット8上でブレード2a、3aを、シャフト9を回転させて両側から一様にブレード2及びブレード3を移動させて開口部を閉じていた。しかし2枚のブレード2a、3aをできるだけ接触させても、その隙間を完全になくすことは難しく、完全にX線をカットすることができない。また、接触し過ぎたりすると、ブレード2a、3aを破損したり、駆動機構を壊したりすることがある。
また、図7(a)に示すように、ブレード2に段差ブレード2bを、ブレード3に段差ブレード3bを取付け、固定スリット8上で両方の段差ブレード2b、3bをシャフト9を回転することにより、(b)に示すように、お互いが噛み合うようにして開口部を閉じることも行われている。しかし2枚の段差ブレード2b、3bに段差をつけると、ブレードの上下にずれがあることになり、中心に対して対称なスライス厚さを提供できない。
また、図8に示すように、別途、シャッター10を有する機構を設け、それを出し入れすることで開口部を閉じることも行われている。しかし、別途、シャター機構を設けると新たにモータが必要になり、制御及び機構が複雑になるという問題がある。
【0004】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、X線管を暖めるためにX線を検出器に向けて照射するとき、検出器が必要以上に放射線劣化することを防止するために、簡単な機構で、確実に、開口部を閉じることができるX線CT装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のX線CT装置は、最大スライス厚さを提供する固定スリットを持つプレートの上部に設けられた可動の2枚のブレードと、前記2枚のブレード間に回転可能に介在し、介在する部分は回転方向に複数の厚さを有する部分が形成されると共に、前記固定スリットを前記いずれかのブレードが覆うよう前記2枚のブレードを移動させる程度にその回転面から偏芯した位置に形成された部分を有するカムと、前記カムを回転させるモータとを有し、前記モータを適宜回転させ、前記カムにおける複数の厚さ部分を前記2枚のブレードに介在させることで、前記2枚のブレードによるスリット幅を可変とし、前記カムにおける偏芯した位置に形成された部分を前記2枚のブレードに介在させることで、前記2枚のブレードが作り出すスリットを前記固定スリット外に偏芯して移動させようにしたコリメータを有するものである。
【0006】
本発明のX線CT装置は、上記のように構成されており、固定スリットの上部で、二枚のブレードをスライス位置からシフトさせ、2枚のブレードの隙間を固定スリット外に偏芯移動させることによりシャッター機構を構成する。そのため2枚のブレードが作り出す隙間は、固定スリット外にあるため、完全にX線をカットすることができる。そして2枚のブレードに段差加工を付ける必要がない。また、別途、シャッター機構を設ける必要もなく、簡単な機構で、安価に、確実に開口部を閉じることができる。それによってX線管を暖めるためにX線を放射し続けても、その間、シャッター機構を働かせて検出器の放射線劣化を防ぐことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明のX線CT装置のコリメータの一実施例を図1、図2を参照しながら説明する。図1は本発明のX線CT装置のコリメータの平面図を示し、図2はその体軸方向の断面を示す図であり、(a)は固定スリット8の上部に設けられたブレード2a、3aを閉じた状態を、(b)は5mmスライス時の状態を示す。本X線CT装置のコリメータは、最大スライス厚さを提供する固定スリット8と、その固定スリット8の上部に設けられ、モータ5によってベルトとプーリ4を介して回転するシャフト9と、シャフト9に固定され円周上の厚さが所定の各スライス厚さに相当して、X線を遮蔽する時には2枚のブレード2a、3aが作り出すスリットを固定スリット8外に偏芯して移動させる形状のカム6と、そのカム6の円周部を両側から押さえカム6の厚さにそって前後に移動するカムフォロア7と、そのカムフォロア7が取付けられバネ11で互いに引き寄せられシャフト9上をスライス厚さの間隔に移動する2枚のX線遮蔽用のブレード2a、3aを有するブレード2、3とから構成されている。
本X線CT装置のコリメータと従来のコリメータと異なるところは、最大スライス厚さを提供する固定スリット8を持つプレートの上部に設けられた可動の2枚のブレード2a、3aがスリット幅を所定の幅に設定でき、その2枚のブレード2a、3aが作り出すスリットを、固定スリット8外に偏芯して移動させX線を遮蔽する機構を備えていることである。
本X線CT装置のコリメータは、従来と同様に、図4で示すX線管17の直前に位置しており、体軸方向の両側から移動してX線を遮蔽し、その方向での散乱線除去の機能を有し、スライス厚みを決めている。
そして、スライス幅の最大値を決めた固定スリット8が設けられ、その上方に可動スリットとしてブレード2aと、ブレード3aが設けられ、スライス幅を固定スリット8の幅より小さくして用いられる。
【0008】
ブレード2とブレード3は、固定スリット8の上方の両ブレード2、3が接近する面に、鉛などのX線遮蔽板からなるブレード2a、3aが取付けられ、そして、ブレード2、3の両側に設けられた2本のシャフト9上を移動する。ブレード2とブレード3は両側で互いにバネ11で引き寄せられ、その間隔と位置は、両ブレード2、3に取付けられたカムフォロア7によって挟まれたカム6の厚さと前後の位置によって決まる。
図3(a)にカム6をA方向から見た厚さ方向の展開図を示し、(b)に左側面図を、(c)に右側面図を示す。カム6の周辺部の厚さ方向の位置が、(a)に示すように、Shutter位置で右よりに偏芯し、(b)の側面図で示すように、その位置から左まわりに元の中央位置に戻って、2mmslice、5mmslice、10mmslice、7mmslice、3mmslice、1mmsliceに相当する厚さに形成されている。そして、カム6は中央にシャフト9を通す穴が開けられ、シャフト9にネジで固定される。
カムフォロア7は、ブレード2及びブレード3に取付けられ、ブレード2とブレード3に架けられたバネ11によって、カム6の両側面に接触し、カム6の回転によりカム6の厚さとその前後位置によってブレード2とブレード3を移動させる。
【0009】
次に本X線CT装置のコリメータの動作について説明する。まず、スライス厚さを制御卓で、例えば、5mm厚スライスと設定すると、その設定値に従ってモータ5が回転し、その駆動回転力はベルトを介して2個のプーリ4に伝達され、そのプーリ4に取り付けられたシャフト9に伝達される。所定の回転数回転すればモータ5は停止する。その時、シャフト9に固定されたカム6は、所定の回転角度まで回転し、図3に示すカム6の厚さが5mmsliceの位置にカムフォロア7が接触した状態になる。ブレード2とブレード3にカムフォロア7が取付けられ、ブレード2とブレード3がバネ11で互いに引っ張られているので、ブレード2に取付けられたブレード2aと、ブレード3に取付けられたブレード3aの間隔は、カム6の厚さで決まる5mmになる。そして、その開口部は、図2(b)に示すように、固定スリット8のセンターと一致した位置になる。
次に、コリメータを閉じる場合は、制御卓でShutterを選択すると、その指令に従って、モータ5が回転し、その駆動回転力はベルトを介して2個のプーリ4に伝達され、そのプーリ4に取り付けられたシャフト9に伝達される。所定の回転数回転すればモータ5は停止する。その時、シャフト9に固定されたカム6は、所定の回転角度まで回転し、図3に示すカム6の厚さがShutterの位置にカムフォロア7が接触した状態になる。Shutterの位置はカム6の回転面が中心から右に偏芯した位置に形成されており、その偏芯分だけブレード2とブレード3がずれた位置に移動することになる。そのため、図2(a)に示すように、固定スリット8のセンターと、ブレード2、3によるセンターとがずれた状態となって、ブレード2aとブレード3aが閉じた状態になり、確実にX線を遮蔽することができる。
【0010】
このように、X線管17を暖める等の目的にてX線を検出器16に向けて照射するときには、本X線CTのコリメータのブレード2a、3aを固定スリット8のセンターから偏芯した位置で閉じてX線を遮蔽する。また、被検者14の断層像を撮る時には、所定のスライス幅を設定して、固定スリット8のセンターと同じ位置にブレード2a、3aを開いて通常のデータを取得することができる。
上記のような構造にすることで、X線管17を暖めるために、X線を放射し続けても、その間、検出器に入るX線を確実に遮断し、検出器16の放射線劣化を防ぐことができる。
【0011】
【発明の効果】
本発明のX線CT装置は上記のように構成されており、2枚のX線遮蔽用のブレードがバネで引き寄せられ、固定スリットの上部に設けられて、所定のスライス厚さに相当するカム円板が回転することによりその厚さと前後位置が変化してX線遮蔽用のブレードの間隔と位置が変わり、X線を遮蔽する時には、2枚のブレードの隙間を固定スリット外に偏芯移動させ閉じる。そのため、完全にX線をカットすることができる。このような機構にすると、ブレードが破損したり、段差加工を付ける必要もなく、別途シャッター機構を設ける必要もなくなる。そのため、簡単な機構で、安価に、確実に開口部を閉じることができ、X線管を暖める目的でX線を放射し続けても、その間、シャッター機構を働かせて検出器の放射線劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のX線CT装置のコリメータの一実施例を示す図である。
【図2】本発明のX線CT装置のコリメータの固定スリットとブレードの断面を示す図である。
【図3】本発明のX線CT装置のコリメータのブレード幅を決めるカムの厚さを示す図である。
【図4】X線CT装置の体軸方向から見た構造を示す図である。
【図5】X線CT装置の検出器と固定スリットとブレードの関係を示す平面図である。
【図6】従来のX線CT装置のブレードを閉じた状態の断面図を示す。
【図7】従来のX線CT装置に段差ブレードを用い閉じた状態の断面図を示す。
【図8】従来のX線CT装置にシャッターを用い遮蔽した状態の断面図を示す。
【符号の説明】
1…ケース
2、2a…ブレード
2b…段差ブレード
3、3a…ブレード
3b…段差ブレード
4…プーリ
5…モータ
6…カム
7…カムフォロア
8…固定スリット
9…シャフト
10…シャッター
11…バネ
12…コリメータ
13…X線ビーム
14…被検者
15…コリメータ
16…検出器
17…X線管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray CT apparatus, and in particular, an X-ray CT apparatus for performing a leveling operation of an X-ray tube while changing the thickness of a slice or not irradiating an X-ray to a detector. About the collimator.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, the X-ray CT apparatus is configured so that the X-ray tube 17 and the X-ray detector 16 rotate from the X-ray tube 17 around the body axis of the subject 14 while rotating in the circumferential direction. X-rays are focused and radiated by a collimator 12 into a fan-shaped X-ray beam 13, and the X-ray dose transmitted through the subject 14 is detected by a plurality of detectors 16 arranged in a circle opposite to the X-rays. An image is formed by processing.
As shown in FIG. 5, the collimator 12 includes a fixed slit 8 that determines the maximum slice width, and two
A collimator 15 that shields scattered X-rays incident obliquely on each detector element is provided on the front surface of the detector 16, and X-rays transmitted through the subject 14 enter the detector 16.
The detector 16 has an X-ray tube 17 centered on an X-ray detection element composed of a scintillator element that converts X-rays into light and a photodiode that detects light converted by the scintillator element and outputs it as an electrical signal. About 500 to 1000 channels are arranged in an arc shape.
Even if the X-ray tube 17 has a cathode-anode tube axis installed in the body axis direction of the subject 14 and includes the collimator 12 immediately before the X-ray tube 17, the radiation X-ray intensity distribution at that time is The subject 14 is not uniform in the body axis direction but has a certain distribution.
The X-ray intensity distribution has a steep rise on the cathode side of the X-ray tube 17, and the anode side has a smooth slope. As described above, the X-ray intensity distribution changes in the body axis direction, that is, in the opening direction of the fixed slit 8 and the
If the input data has fluctuations or deviations even at 0.1%, artifacts are generated in the reconstructed image, and the detection system is required to have high accuracy and stability. Since the accuracy and stability of the detection system are limited in design and manufacture, a process for correcting it is necessary. Many detectors 16 require high geometric accuracy and it is almost impossible to make the sensitivity characteristics uniform across all channels. Therefore, calibration for scanning the reference phantom and updating various correction amounts for the detection system is performed to maintain the image quality.
In the X-ray CT apparatus, it is necessary to obtain correction data before imaging the subject 14, and at this time, the X-ray tube 17 is sufficiently warm in order to reduce the influence of the focal point movement of the X-ray tube 17. Generally, it is acquired in a state, that is, in a state where the focal point has moved sufficiently. For this reason, it is necessary to continue X-ray irradiation continuously for a certain period of time.
At this time, if the detector 16 is continuously irradiated with X-rays while the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional X-ray CT apparatus is configured as described above. However, when X-rays are continuously emitted for the purpose of warming the X-ray tube 17, the
Further, as shown in FIG. 7A, the
In addition, as shown in FIG. 8, a mechanism having a shutter 10 is separately provided, and the opening is closed by taking it in and out. However, if a separate shutter mechanism is provided, a new motor is required, and there is a problem that the control and mechanism are complicated.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and prevents radiation of the detector more than necessary when the X-ray is irradiated toward the detector to warm the X-ray tube. Therefore, an object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus capable of reliably closing an opening with a simple mechanism.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the X-ray CT apparatus of the present invention rotates between two movable blades provided on the top of a plate having a fixed slit for providing a maximum slice thickness, and the two blades. The intervening part is formed with a part having a plurality of thicknesses in the rotating direction, and the rotating surface is moved to such an extent that the two blades are moved so that one of the blades covers the fixed slit. A cam having a portion formed at a position eccentric from the center, and a motor for rotating the cam. The motor is appropriately rotated, and a plurality of thickness portions of the cam are interposed between the two blades. Thus, the slit width of the two blades can be made variable, and a portion formed at an eccentric position in the cam is interposed in the two blades, so that the two blades are inserted. And it has a collimator which is adapted to move eccentrically slit to produce the over de outside the fixed slit.
[0006]
The X-ray CT apparatus of the present invention is configured as described above, and the two blades are shifted from the slice position above the fixed slit, and the gap between the two blades is moved eccentrically outside the fixed slit. This constitutes the shutter mechanism. Therefore, since the gap created by the two blades is outside the fixed slit, the X-rays can be completely cut. And it is not necessary to add a step to the two blades. Further, there is no need to provide a separate shutter mechanism, and the opening can be reliably and inexpensively closed with a simple mechanism. Accordingly, even if X-rays are continuously emitted to warm the X-ray tube, the shutter mechanism can be operated during that time to prevent radiation deterioration of the detector.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
One embodiment of the collimator of the X-ray CT apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a collimator of an X-ray CT apparatus of the present invention, FIG. 2 is a view showing a cross section in the body axis direction, and (a) is a
The difference between the collimator of the present X-ray CT apparatus and the conventional collimator is that two
The collimator of this X-ray CT apparatus is located just before the X-ray tube 17 shown in FIG. 4 as in the prior art, and moves from both sides in the body axis direction to shield X-rays and scatter in that direction. It has a function of removing lines and determines the slice thickness.
A fixed slit 8 that determines the maximum value of the slice width is provided, and a
[0008]
The
FIG. 3A shows a development view in the thickness direction when the
The
[0009]
Next, the operation of the collimator of this X-ray CT apparatus will be described. First, when the slice thickness is set to, for example, a 5 mm thick slice on the control console, the
Next, when closing the collimator, when Shutter is selected on the control console, the
[0010]
Thus, when X-rays are irradiated toward the detector 16 for the purpose of warming the X-ray tube 17, the positions of the
With the above-described structure, in order to warm the X-ray tube 17, X-rays entering the detector are surely blocked during the period even if X-rays continue to be emitted, thereby preventing radiation deterioration of the detector 16. be able to.
[0011]
【The invention's effect】
The X-ray CT apparatus according to the present invention is configured as described above, and two X-ray shielding blades are attracted by a spring and provided on the upper portion of the fixed slit so as to correspond to a predetermined slice thickness. When the disc rotates, its thickness and front / rear position change to change the spacing and position of the X-ray shielding blade. When shielding the X-ray, the gap between the two blades is moved out of the fixed slit. Close it. Therefore, X-rays can be completely cut. With such a mechanism, it is not necessary to break the blade or to apply a step process, and it is not necessary to provide a separate shutter mechanism. Therefore, the opening can be closed reliably and inexpensively with a simple mechanism, and even if X-rays are continuously emitted for the purpose of warming the X-ray tube, the shutter mechanism is operated during that time to prevent radiation deterioration of the detector. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a collimator of an X-ray CT apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a cross section of a fixed slit and a blade of a collimator of the X-ray CT apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the thickness of a cam that determines the blade width of a collimator of the X-ray CT apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a structure of the X-ray CT apparatus viewed from the body axis direction.
FIG. 5 is a plan view showing a relationship among a detector, a fixed slit, and a blade of the X-ray CT apparatus.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a blade of a conventional X-ray CT apparatus is closed.
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a conventional X-ray CT apparatus in a closed state using a step blade.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where a conventional X-ray CT apparatus is shielded using a shutter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
最大スライス厚さを提供する固定スリットを持つプレートの上部に設けられた可動の2枚のブレードと、
前記2枚のブレード間に回転可能に介在し、介在する部分は回転方向に複数の厚さを有する部分が形成されると共に、前記固定スリットを前記いずれかのブレードが覆うよう前記2枚のブレードを移動させる程度にその回転面から偏芯した位置に形成された部分を有するカムと、
前記カムを回転させるモータとを有し、
前記モータを適宜回転させ、前記カムにおける複数の厚さ部分を前記2枚のブレードに介在させることで、前記2枚のブレードによるスリット幅を可変とし、前記カムにおける偏芯した位置に形成された部分を前記2枚のブレードに介在させることで、前記2枚のブレードが作り出すスリットを前記固定スリット外に偏芯して移動させようにしたコリメータを有することを特徴とするX線CT装置。An X-ray tube and an X-ray detector provided opposite to the X-ray tube are rotated around the subject to collect X-ray transmission data of the subject and reconstruct an X-ray image. In CT equipment,
Two movable blades on top of a plate with fixed slits that provide maximum slice thickness;
The two blades are rotatably interposed between the two blades, and the interposed portions are formed with portions having a plurality of thicknesses in the rotation direction, and the two blades cover the fixed slit. A cam having a portion formed at a position eccentric from the rotation surface to such an extent that the
A motor for rotating the cam,
By appropriately rotating the motor and interposing a plurality of thickness portions of the cam on the two blades, the slit width of the two blades can be made variable and formed at an eccentric position on the cam. An X-ray CT apparatus comprising a collimator in which a slit created by the two blades is eccentrically moved out of the fixed slit by interposing a portion between the two blades.
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