JP4521081B2 - X線断層画像撮影装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線断層画像撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の医療分野において、血管、内臓等の検体の構造を非侵襲的に二次元或いは三次元画像として把握することは、手術、診断等の方法として欠かせないものとなっている。この検体についての画像を撮影する医療用画像機器は、X線CTスキャン装置、超音波診断装置、磁気共鳴診断装置(MRI)、デジタルアンギオ装置、ガンマカメラ等撮影に使用する物理量を異にした種々のものが存在し、多くの病院、検査機関等で広く利用されている。
【0003】
一般に、この医療用画像機器では、地面(GND)との電気的接続が数ヶ所取られる。これは、当該GND接続箇所の電位を、医療用画像機器を構成する各構成部の基準電位とすることで、各構成部間の電位の整合性を保ち、動作の安定化を図るためである。また、医療用画像機器においては、使用される電圧が高電圧であることが多く、安全性の観点からも地面との電気的接続は重要視される。
【0004】
例えば、X線CTスキャン装置のCTスキャナ架台において、基準電位としてのGNDの取り方を説明すると以下の様である。
【0005】
図6は、一般的なX線CTスキャナ架台6を有したX線CTスキャン装置の概略構成の一例を示した図である。
【0006】
図6において、回転基板60には、X線電圧発生器61、図示していないX線管、検出器62、この検出器62に駆動電圧を供給する検出器電源63、検出器62からの微小電気信号を収集し、所定の処理を行うデータ収集部64、このデータ収集部64に駆動電圧を供給するデータ収集部電源65、画像再構成部等が格納された固定部67にデータを送り出すデータ通信制御部66の各構成部が、ボルト72によって固定されている。また、回転基板60の外周に沿って、当該回転基板60と同心円状にスリップリング68とMUDATリング69とが固定して設けられている。スリップリング68は回転基板60を回転駆動するための電圧等を伝達するためのレールであり、MUDATリング69は固定部67に収集データを転送するためのレールである。このスリップリング68及びMUDATリング69は、ブラシ70を介して、回転基板60を駆動させるモータや電源が備えられている固定部67との電気的接触を持っている。
【0007】
なお、図6においては、スリップリング68とMUDATリング69とが回転基板60に接している形態で図示されているが、これは便宜上の図示であり、実際には上述の様に回転基板10の外周に沿ってスリップリング68とMUDATリング69が設けられている。
【0008】
上記X線CTスキャナ架台6は、各構成部間の基準電位を統一し動作を安定化させることを目的として、a〜eの五箇所において、回転基板60を介した地面(GND)との電気的接続(以下、地面との電気的接続を「GND接続」と称する。)を持つ構成となっている。この様にGND接続箇所を複数有しているのは、GND接続箇所をなるべく多く取ることで、基準電位をよりGNDの電位に統一するためである。
【0009】
また、X線CTスキャナ架台6において、検出器62、検出器電源63、データ収集部64、データ収集部電源65は、取り扱う電圧等が比較的微小であり、波高値が意味を持つアナログ部と呼ばれる。図6中の点線は、アナログ部の電位統一のためのアナログGNDケーブルを示している。また、データ通信制御部66、X線電圧発生器61、図示していないX線管は、取り扱う電圧等が比較的大きく、一般にデジタル部と呼ばれる。図6中の実線は、デジタル部或いは当該デジタル部とアナログ部との電位統一のためのデジタルGNDケーブルである。そして、X線CTスキャナ架台6は、前記GND接地箇所と各装置とを、前記アナログGNDケーブルとデジタルGNDケーブルによって並列に接続し、基準電位の統一を実現している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際の撮影動作時、特に電圧の高いデジタル部の動作時に発生するノイズが、GND接続を経由してX線CTスキャナ架台6の各構成部に回り込むことがある。例えば、X線を曝射した際にX線発生系から発生されるノイズは、図6に示す一点鎖線の矢印の様に、接続された多くのGNDを経由してX線受信系に回り込む。上述したX線CTスキャナ架台6は、電位統一のためのGND接続を複数点で取っているから、ノイズの流入経路を多く有する構成となっている。これらのノイズは、X線検出器、データ収集部で取り扱う検出信号に重畳してしまい、画質の劣化や動作の不安定化を招く原因となるものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、GND接続を介したノイズの流入を抑制することで、撮影動作の安定させ画質の劣化を抑制することを可能にするX線断層画像撮影装置の提供を目的とし、以下の特徴を具備するものである。
【0012】
請求項1に記載の発明は、被検体に対してX線を発生するデジタル部としてのX線発生手段と、前記被検体からのX線を検出するアナログ部としての検出手段と、前記検出したX線に基づいて断層画像データを収集するアナログ部としてのデータ収集手段と、前記収集された断層画像データの伝送に関する制御を実行するデジタル部としてのデータ通信制御手段と、前記アナログ部と前記デジタル部とを、前記データ収集手段と前記データ通信制御手段との間の一箇所において電気的に接続する第1の接続手段と、前記第1の接続手段と基準電位とを電気的に接続する第2の接続手段と、を具備することを特徴とするX線断層画像撮影装置である。
【0016】
上記記載の構成によれば、基準電位への接続を一点とすることで、各手段間におけるノイズの流入を抑制することができる。その結果、撮影動作の安定、画質の劣化の抑制を実現できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施形態〜第5の実施形態を図面に従って説明する。
【0018】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るX線CTスキャナ架台1を有するX線CTスキャン装置の概略構成を示している。
【0019】
図1において、回転基板10は円筒状の基板であり、当該基板には、X線電圧発生器12、図示していないX線管、検出器14、この検出器14に駆動電圧を供給する検出器電源16、検出器14からの微小電気信号を収集し、所定の処理を行うデータ収集部20、このデータ収集部20に駆動電圧を供給するデータ収集部電源22、収集されたデータを後述する固定部36へ光通信によって伝送する制御を行うデータ通信制御部24の各構成部が、ボルト40で固定されている。
【0020】
また回転基板10には、外周に沿って、スリップリング30とMUDATリング32とが固定して設けられている。(なお、図1においては、スリップリング30とMUDATリング32とが回転基板10に接している形態で図示されているが、これは便宜上の図示である。また、実際の撮影を行う場合、被検体は図示していない寝台によって回転基板10の中心部に設置されるが、図1においてはその図示を省略した。)ブラシ34はスリップリング30とMUDATリング32に接触しながら動く導体であり、回転部と固定部36とを電気的に接続している。この様な構成により、X線CTスキャナ架台1は、ヘリカルスキャンの様に連続して回転するスキャン動作が可能である。
【0021】
まず、X線CTスキャナ架台1の回転基板10の内側に設けられている各構成部について説明する。
【0022】
X線電圧発生器12は、インバータ方式によりX線管へ高電圧(一般に、120kV〜140kV)を供給する電源である。X線管は、この発生器12からの高電圧を受けて、検体に向けてX線を曝射する。
【0023】
検出器14は、検体を透過したX線を受信し、電気信号として検出する検出器である。一般にはシンチレーション検出器と、Xeガス検出器とがある。Xeガス検出器を例にとれば、X線が入射したことによってXeをイオン化させ、このイオンを電圧が印加された電極によって電流として取り込む仕組みとなっている。従って、この検出器14が取り扱う電力は、X線発生系と比較して微小なものとなっている。また、検出器14は、検出器電源16からの電圧供給によって駆動するが、この電圧もX線発生系に比べると非常に小さいものである。
【0024】
データ収集部20は、検出器14からの電気信号を受け取り、所定の増幅処理の後A−D変換を行う。そして、データ通信制御部24は、データ収集部20からデジタル信号(生データ)を受け取り、光通信によって固定部36にデータ伝送を行う。
【0025】
データ通信制御部24は、データ収集部20によって収集されたデータを後述するMUDATリング32から固定部36に転送する制御を行う。一般に、このデータ転送は、光通信によって実行される。
【0026】
医療用画像機器の各構成装置は、その取り扱う電圧、電流(従って、電力も含む)を基準としてデジタル部とアナログ部とに区別される。一般に、高電圧、高電流を取り扱う部分をデジタル部、当該デジタル部に比して電圧、微小電流を取り扱う部分をアナログ部と呼ぶ。本実施形態では、上記回転基板10の内側に設けられた各構成部のうち、検出器14、検出器電源16、データ収集部20、データ収集部電源22をアナログ部とし、X線電圧発生装置12、図示していないX線管、データ通信制御部24をデジタル部とする。
【0027】
また、図1において、アナログ部に関する基準電位統一のためのケーブルの一例を、アナログGNDケーブルL1として点線で示してある。同様に、デジタル部に関する基準電位統一のためのケーブルの一例を、デジタルGNDケーブルL2として実線で示してある。
【0028】
次に、X線CTスキャナ架台1の回転基板10の外側に設けられている各構成部について説明する。
【0029】
スリップリング30は、外周に沿って回転基板10を回転駆動するための電圧等を伝達する導体レールである。
【0030】
MUDATリング32は、データ通信制御部24からのデータを伝送する導体レールであり、その円周にそってLED(Light Emitting Diode)基板が複数設けられている。収集データは、LEDによる光通信によって固定部36内のデータ処理系に転送される。
【0031】
ブラシ34は、伝導体によって形成された摺動子であり、スリップリング30とMUDATリング32と接触して、CTスキャナ架台1の回転部と固定部36との電気的に接続する。
【0032】
固定部36は、回転基板10を回転させる回転駆動系や、CTスキャナ架台1への電圧供給源、検出したデータを処理するデータ処理系等を有している、X線CTスキャン装置の回転しない本体部分である。
【0033】
次に、上記構成を有するX線CTスキャナ架台1のGND接続について説明する。
【0034】
X線CTスキャナ架台1においては、各構成部間の電圧基準を統一しスキャン動作を安定なものとするために、GND接続が取られる。このGND接続は、デジタル部とアナログ部との間で基準電位を統一するために、双方に共通なものとするのが一般的である。例えば、前述した図6のX線CTスキャナ架台6においては、デジタル部とアナログ部の間でできるだけ多くGND接続(5箇所)を持たせる構成であった。
【0035】
しかし、実際の動作時においては、例えば高電圧であるX線発生系(デジタル部)のノイズが、この前記多くとったGND接続からX線検出器14(アナログ部)やデータ収集部20(アナログ部)に回り込んでしまい、画像の質を低下させてしまう問題がある。このノイズの回り込みは、GND接続を含めた閉回路の数が多ければ多いほど増加すると考えられる。
【0036】
この問題に対する解決策として、本発明に係るX線CT装置によれば、GND接続からのノイズの回り込みを低減させることができる。すなわち、図1において、基準電位統一のためのアナログ部とデジタル部との接続をデータ収集部20(アナログ部)とデータ通信制御部24(デジタル部)の間でとる。そして、当該接続箇所における点Aのみ(DASデジタルデータ出力部1点)でGND接続をとる。このGND接続は、回転基板10を介した接地や、ケーブルにより直接接地する等種々の方法が考えられるが、X線CTスキャン装置の場合、回転基板10が何度も回転することより、回転基板10を介した接地とすることが好ましい。
【0037】
この様な構成によれば、アナログ部とデジタル部とのGND接続を一箇所で取っているから、デジタル部とアナログ部との間の基準電位統一を可能としている。また、従来の場合と比較して、GND接続を含めた閉回路の数を少なくすることができる。従って、各構成部間の基準電位を統一しながら、デジタル部からアナログ部へのノイズ回り込みを少なくでき、ノイズのデータへの重畳を少なくすることができる。その結果、動作の安定化、画質の向上を実現することができる。
【0038】
(他の実施形態)
第1の実施形態では、アナログ部とデジタル部との接続をデータ収集部20(アナログ部)とデータ通信制御部24(デジタル部)の間でとり、当該接続箇所における点AのみでGND接続をとる構成であった。
【0039】
これに対し、以下に述べる第2〜第5の実施形態では、同一の効果を得られる他の例として、他の1箇所においてGND接続をとるX線CTスキャナ架台2を説明する。
【0040】
なお、以下の第2〜第5の実施形態において、図1と同一の構成要素には、同符号を付してその説明は省略する。
【0041】
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係るX線CTスキャナ架台2を有するX線CTスキャン装置の概略構成である。同図において、X線CTスキャナ架台2では、アナログGNDとデジタルGNDとを検出器電源16一点で接続させる。すなわち、検出器電源16における一点BのみのGND接続をとっている。
【0042】
このような構成によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0043】
(第3の実施形態)
図3は、第3の実施形態に係るX線CTスキャナ架台3を有するX線CTスキャン装置の概略構成である。X線CTスキャナ架台3では、アナログGNDとデジタルGNDとをデータ収集部電源22一点で接続させる。すなわち、データ収集部電源22における一点CのみのGND接続をとっている。
【0044】
このような構成によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0045】
(第4の実施形態)
図4は、第4の実施形態に係るX線CTスキャナ架台4を有するX線CTスキャン装置の概略構成である。X線CTスキャナ架台4では、アナログGNDとデジタルGNDとをデータ収集部20一点で接続させる。すなわち、データ収集部20における一点DのみのGND接続をとっている。
【0046】
このような構成によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0047】
(第5の実施形態)
図5は、第5の実施形態に係るX線CTスキャナ架台5を有するX線CTスキャン装置の概略構成である。X線CTスキャナ架台5では、アナログGNDとデジタルGNDとを検出器14一点で接続させる。すなわち、検出器14における一点EのみのGND接続をとっている。
【0048】
このような構成によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0049】
以上、本発明を実施形態に基いて説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく。以下に示す(1)、(2)の様に、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【0050】
(1)上記第1〜第5の実施形態では、X線CTスキャナ架台を例に取り、基準電位を統一するためのGND接続の取り方について説明を行った。しかし、本発明の本質は、GND接続の取り方を工夫することによって、データへのノイズの重畳を少なくすること、特に、デジタル部からアナログ部へのノイズ回り込みを少なくすることである。従って、X線CTスキャナ架台に限定されず、GND接続を必要とする医療用画像機器の架台、例えば、ガンマカメラ架台、デジタルアンギオ装置架台、MRI架台、及び各架台を有する医療用画像機器の全てにおいて適用可能である。
【0051】
(2)上記第1〜第5の実施形態では、基準電位を統一するためのGND接続は一箇所のみの例を示した。しかし、例えば、第1〜第5の実施形態に示したGND接続の組み合わせ等によって、複数箇所のGND接続を有するX線CTスキャナ架台等も実現可能である。この場合、ノイズの回り込みを抑制するため、できる限りGND接続箇所を少なくすることが好ましい。
【0052】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、GND接続を一点とすることで、デジタル部からアナログ部へのノイズの流入を抑制することができる。その結果、撮影動作の安定、画質の劣化の抑制を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係るX線CTスキャナ架台1の概略構成を示した図。
【図2】第2の実施形態に係るX線CTスキャナ架台2の概略構成を示した図。
【図3】第3の実施形態に係るX線CTスキャナ架台3の概略構成を示した図。
【図4】第4の実施形態に係るX線CTスキャナ架台4の概略構成を示した図。
【図5】第5の実施形態に係るX線CTスキャナ架台5の概略構成を示した図。
【図6】従来のX線CTスキャナ架台1の概略構成を示した図。
【符号の説明】
1、2、3、4、5…CTスキャナ架台
10…回転基板
12…X線電圧発生器
14…検出器
16…検出器電源
20…データ収集部
22…データ収集部電源
24…データ通信制御部
30…スリップリング
32…MUDATリング
34…ブラシ
36…固定部
40…ボルト
Claims (2)
- 被検体に対してX線を発生するデジタル部としてのX線発生手段と、
前記被検体からのX線を検出するアナログ部としての検出手段と、
前記検出したX線に基づいて断層画像データを収集するアナログ部としてのデータ収集手段と、
前記収集された断層画像データの伝送に関する制御を実行するデジタル部としてのデータ通信制御手段と、
前記アナログ部と前記デジタル部とを、前記データ収集手段と前記データ通信制御手段との間の一箇所において電気的に接続する第1の接続手段と、
前記第1の接続手段と基準電位とを電気的に接続する第2の接続手段と、
を具備することを特徴とするX線断層画像撮影装置。 - 前記第2の接続手段は、前記X線発生手段と前記検出手段とが対向して設けられる回転基板を介して、前記第1の接続手段と基準電位とを接続することを特徴とする請求項1記載のX線断層画像撮影装置。
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