JP4789226B2

JP4789226B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4789226B2
Application number: JP2001056830A
Authority: JP
Inventors: 明黒目; 力鈴木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JP2002253543A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線ＣＴ装置に係り、特にＸ線照射ユニットとＸ線検出ユニットを一体的に被検体の周囲に高速回転させて被検体撮影に時間を短縮するに好適なスキャナーを有するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来Ｘ線により被検体を撮影して、被検体の断層像を得るＸ線ＣＴ装置は、被検体を撮影するスキャナーと、スキャナーにより得られたデータを画像処理して被検体の断層像を得る画像演算手段と、装置を操作する操作卓等の複数のユニットより構成されている。
【０００３】
またスキャナーは、被検体にＸ線を照射するＸ線照射ユニットと、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出ユニットと、前記Ｘ線照射ユニット及びＸ線検出ユニットを、被検体を挟んで対向する位置に保持すると共に、中央部に被検体が通過する円形の空孔を有する回転部材と、回転部材を回転自在に支承する支持フレーム及び被検体を中心に回転部材を回転させるアクチュエータより構成されている。
そしてＸ線照射ユニットより扇状のＸ線ビームを被検体へ照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出ユニットで検出してデータの収集を行うと共に、収集したデータを画像演算手段で画像処理することにより、被検体の断層像が得られるようになっている。
【０００４】
前記従来のＸ線ＣＴ装置では、回転部材を回転駆動するアクチュエータに通常電動機が使用されていて、電動機の回転を減速機で減速した後ベルトなどの動力伝達手段により回転部材へ伝達することにより、回転部材を回転させるようになっている。
また回転部材には、Ｘ線照射ユニット及びＸ線検出ユニットの他に、Ｘ線照射ユニットへ高電圧を印加する高電圧発生ユニットと、Ｘ線照射ユニットを冷却する冷却ユニット、Ｘ線検出ユニットが検出した微弱な電気的出力を増幅する増幅器ユニットなどのユニットが取付けられており、これらユニットは回転部材の中心に対し、外周側よりねじなどの固着手段により回転部材に固着されている。
【０００５】
一方近年では、短時間で広範囲なスキャンが可能なヘリカルスキャンやスパイラルスキャンと称する螺旋ＣＴ装置が急速に普及している。
この螺旋ＣＴ装置は、被検体の体軸方向に連続したデータが得られるようにして、三次元画像の生成を可能にしたもので、被検体の撮影中に積極的に撮影位置を移動させることにより、広範囲に亘る多層の撮影にかかる時間を大幅に短縮して、三次元のＣＴ撮影を可能にしており、特に心臓などの動く臓器を撮影する要求が高まり、スキャン時間の短縮化が強く求められている。
またスキャン時間を短縮するためには、回転部材を高速回転させる必要があるが、螺旋ＣＴ装置の普及により診断技術が格段に進歩し、これに伴い撮影回数が増加することから、Ｘ線照射ユニットに大容量のものが必要となる。
【０００６】
大容量のＸ線照射ユニットは、サイズ及び質量が増加するため、これを冷却する冷却ユニットや、高電圧を供給する高電圧発生ユニットのサイズや質量も当然ながら増加する。
このためサイズや質量の増加したＸ線照射ユニットなどのユニットが取付けられた回転部材を高速回転させると、回転角速度の２乗に比例した遠心力が各ユニットに作用するため、従来のねじなどの固着手段により各ユニットを回転部材に取付けた構造では、十分な機械的強度が確保できないなどの問題がある。
係る問題を解消するため、例えば特開平９−５６７１０号公報や、特開２０００−１１６６４４号公報に、回転部材をドラム状に形成して、ドラムの内周面に各ユニットを取付けたＸ線ＣＴ装置が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記公報に記載されたＸ線ＣＴ装置のように、回転部材をドラム状に形成して、ドラム内に各ユニットを取付けたものでは、Ｘ線照射ユニットや高電圧発生ユニットより発生した熱がドラム内にこもってしまうおそれがある。
特にスキャン時間を短縮するためにＸ線照射ユニットや高電圧発生ユニットを大容量化した場合、Ｘ線照射ユニットや高電圧発生ユニットより発生される熱の量も膨大となるため、ドラム内に熱がこもるとドラム内が高温となって、ドラム内に取付けられた各ユニットの性能が劣化し、精度のよい断層像が得られなくなったり、各ユニットの寿命が早期に低下するなどのおそれがある。
【０００８】
係る不具合を防止するため前記特開平９−５６７１０号公報には、ドラム内に羽根部材を設けて、ドラムの回転とともに送風することにより、ドラム内の熱を放熱するようにしたＸ線ＣＴ装置が記載されているが、ドラム内に羽根部材を設けた場合、ドラムの回転とともに風切り音などの騒音が発生する。
【０００９】
本発明はかかる従来の問題点を改善するためになされたもので、放熱効果が良好で、かつ回転部材を高速回転させても十分な機械的強度が得られと共に、回転部材の質量及び慣性モーメントを低減させたスキャナーを有するＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明のＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線照射ユニットと、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出ユニットと、被検体を挟んで対向する位置にＸ線照射ユニット及びＸ線検出ユニットが取付けられた盤状の回転部材と、回転部材を回転自在に支承する支持手段と、被検体を中心に回転部材を回転駆動する回転駆動手段とより構成されたスキャナーを有するＸ線ＣＴ装置であって、回転部材の少なくとも１個所に、取付け部材よりなるユニット取付け手段を設けると共に、ユニット取付け手段の取付け部材に、回転部材の中心側より各ユニットの少なくとも１個を取付けたものである。
【００１１】
前記構成により、回転部材の周囲に放熱を妨げる部材がないため、回転部材内に熱がこもることがなく、これによって回転部材に取付けられたユニットの性能が劣化したり、早期に寿命が低下することがなく、長期間に亘って精度の高い断層像が得られるようになると共に、回転部材が高速回転しても騒音を発生することがない。
また回転部材を高速回転させた際各ユニットに発生する遠心力を、ユニット取付け手段の取付け部材を介して回転部材が担持するため、各ユニットのサイズや質量が増加しても、各ユニットの機械的強度を増すことなく遠心力に耐える強度が確保できるようになると共に、各ユニットを取付け部材に取付けている固着手段に直接遠心力が作用することがないため、大きな遠心力にも耐えられるようになる。
【００１２】
さらに回転部材に取付け部材を立設することにより、回転部材の断面係数が増加するため、回転部材の板厚を厚くせずに回転部材の剛性や、機械的強度を向上させることができ、これによって回転部材の板厚を厚くして回転部材の剛性や、機械的強度を向上させる場合に比べて回転部材の質量の増加を少なくできるため、回転部材が高速回転する際の慣性モーメントを低減することができると共に、回転部材を駆動する回転駆動手段に大容量のものを使用する必要がないため、装置全体が小型かつ安価になる上、消費電力の削減も図れるようになる。
【００１３】
前記目的を達成するため本発明のＸ線ＣＴ装置は、ユニット取付け手段の取付け部材を、回転部材のユニット取付け面とほぼ直角となるよう回転部材と一体に立設したものである。
【００１４】
前記構成により、鋳造などの手段により精度の高い回転部材が容易に得られると共に、質量の大きなユニットでも確実に支持することができる。
【００１５】
前記目的を達成するため本発明のＸ線ＣＴ装置は、ユニット取付け手段の取付け部材を長辺部と短辺部に分割し、回転部材のユニット取付け面とほぼ直角となるよう取付け部材の短辺部を折り曲げ形成すると共に、取付け部材の短辺部の外周側端部に、取付け部材の長辺部を固着したものである。
【００１６】
前記構成により、回転部材の剛性や機械的強度を低下させることなく回転部材の軽量化が図れると共に、取付け部材の長辺部を交換するだけでユニットの仕様変更などにも容易に対応することができるため、ユニットの仕様変更などに合わせて回転部材全体を交換する場合に比べて大変経済的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。
図１はヘリカルスキャンやスパイラルスキャンが可能なＸ線ＣＴ装置の全体的な斜視図、図２はスキャナーの内部を示す構成図、図３はスキャナー内部の正面図、図４は同側面図、図５は回転部材の斜視図である。
図１に示すＸ線ＣＴ装置は、スキャナー１と被検体（図示せず）を載置する被検体ベッド１７及びＸ線ＣＴ装置の各部を操作する操作卓１８より構成されている。
【００１８】
スキャナー１は回転部材２を回転自在に支持する支持フレーム１ａを有しており、全体が前後方向に扁平な箱形のカバー１ｂにより覆われている。
鋳造などの手段により一体成形された回転部材２は、図３に示すように中央部に円形の空孔２ａを有する盤状に形成されていて、空孔２ａの周囲に設けられた筒状部２ｃが図示しない軸受け手段を介して支持フレーム１ａに回転自在に支承されていると共に、外周部側にＸ線照射ユニット３の取付け座２ｂが設けられている。
取付け座２ｂには、ほぼＵ字形に形成された取付け部材４によりＸ線照射ユニット３が、Ｘ線照射部３ａを空孔２ａの中心に向けて取付けられている。
【００１９】
Ｘ線照射ユニット３と空孔２ａを挟んで対向する位置には、Ｘ線照射ユニット３より照射されたＸ線を検出するＸ線検出ユニット５が回転部材２に取付けられていると共に、回転部材２には、ユニット取付け手段６が円周方向に間隔を存して設置されている。
Ｘ線照射ユニット３の両側に位置するユニット取付け手段６は、回転部材２を板厚方向へ凹入させ、または回転部材２の一部をほぼ長方形状に切り抜くことにより形成された収納部６ａと、収納部６ａの３辺に沿って立設された取付け部材６ｂより構成されている。
【００２０】
取付け部材６ｂは図５に示すように、ほぼコ字形に形成されていて、長辺部６ｃが回転部材２の外周側となるよう、回転部材２の取付け面に対してほぼ直角、かつ回転部材２と一体に立設されている。
そしてこれらユニット取付け手段６の一方に、Ｘ線照射ユニット３へ高電圧を印加する高電圧発生ユニット７が、また他方にＸ線照射ユニット３を冷却する冷却ユニット８が取付けられている。
これらユニット７，８は、取付け部材６ｂの長辺部６ｃに内側（空孔２ａ側）より密着するよう取付けられていて、長辺部６ｃの外側(回転部材２の外周側)より螺挿されたねじなどの固着手段９により固着されている。
【００２１】
一方空孔２ａを挟んで対向する位置に設けられたユニット取付け手段６及び空孔２ａを挟んでＸ線照射ユニット３と対向する位置に設けられた一対のユニット取付け手段６も前記と同様に、回転部材２を板厚方向へ凹入させ、または回転部材２の一部をほぼ長方形状に切り抜くことにより形成された収納部６ａと、収納部６ａの３辺に沿って立設された取付け部材６ｂよりなり、ほぼコ字形に形成された取付け部材６ｂの長辺部６ｃが回転部材２の外周縁に位置するよう回転部材２と一体に立設されている。
そして空孔２ａを挟んで対向する位置に設られたユニット取付け手段６の一方には、高圧タンクユニット１０が、また他方には制御ユニット１１が取付けられている。
これらユニット１０，１１も、取付け部材６ｂの長辺部６ｃに内側より密着するよう取付けられていて、取付け部材６ｂの外側より螺挿したねじなどの固着手段９により固着されている。
【００２２】
また空孔２ａを挟んでＸ線射ユニット３と対向する位置に設けられたユニット取付け手段６には、増幅器ユニット１２がそれぞれ取付けられている。
これらユニット１２も、取付け部材６ｂの長辺部６ｃに内側より密着するよう取付けられていて、取付け部材６ｂの外側より螺挿されたねじなどの固着手段９により固着されている。
【００２３】
一方回転部材２を回転自在に支承する支持フレーム１ａの下部には、回転駆動手段１４が設置されている。
回転駆動手段１４は、電動機１４ａと、電動機１４ａの回転を減速する減速機１４ｂより構成されていて、減速機１４ｂの出力軸に、電動機１４ａの回転を回転部材２へ伝達する動力伝達手段１５の駆動プーリ１５ａが取付けられる。
動力伝達手段１５は、駆動プーリ１５ａと、回転部材２に取付けられた従動プーリ１５ｂ及びこれらプーリ１５ａ，１５ｂの間に捲装された無端ベルト１５ｃより構成されていて、電動機１４ａにより無端ベルト１５ｃを介して回転部材２を高速で回転できるように構成されている。
【００２４】
次に前記構成されたＸ線ＣＴ装置の作用を説明する。
被検体をヘリカルスキャンやスパイラルスキャンして被検体より断層像を得るに当って、回転部材２の空孔２ａ内を水平に通過できるように設置された被検体ベッド１７に被検体を寝かせたら、回転駆動手段１４により動力伝達手段１５を介して回転部材２を高速で回転させながら、被検体を移動させ、同時にＸ線照射ユニット３より被検体へ扇状にＸ線を照射する。
被検体へ照射されたＸ線は、被検体を透過した後、Ｘ線照射ユニット３と被検体を挟んで対抗する位置に設置されたＸ線検出ユニット５により検出されて、データが収集される。
収集されたデータは、図示しない画像演算手段へと送られて画像処理され、得られた断層像がモニタに表示されたり、フィルムなどの記録媒体に記録される。
【００２５】
一方螺旋ＣＴ装置では、スキャン時間を短縮するため、回転部材２を高速回転させている。
また回転部材２に取付けられたＸ線照射ユニット３や高圧発生ユニット５、冷却ユニット８等はサイズや質量が増加しており、回転部材２を高速回転させた場合、回転部材２に取付けられた各ユニットには回転角速度の２乗に比例した遠心力が作用する。
【００２６】
しかし本実施の形態になる回転部材２には、回転部材２に形成された収納部６ａと、収納部６ａの周囲に立設された取付け部材６ｂよりなるユニット取付け手段６が設けられていて、回転部材２の外周部に位置する取付け部材６ｂの内側に各ユニットが取付けられているため、回転部材２が高速回転する際に各ユニットに作用する遠心力は取付け部材６ｂを介して回転部材２に担持されるため、各ユニットのサイズや質量が増加した場合でも、各ユニットのシャーシなどの機械的強度を増すことなく遠心力に耐える強度が確保できるようになる。
【００２７】
また各ユニットに作用する遠心力は、取付け部材６ｂにより担持されて、各ユニットを取付け部材６ｂに固着している固着手段９に直接作用することがないので、過大な遠心力により固着手段９が緩んだり破断して、ユニットが脱落するなどの心配もない。
しかも回転部材２に設けられた取付け部材６ｂは、回転部材２の取付け面に対しほぼ直角となるように立設されているため、取付け部材６ｂにより回転部材２の断面係数が増加し、これによって回転部材２の板厚を厚くせずに機械的強度や剛性を向上させることができると共に、回転部材２の板厚を厚くする場合に比べて質量の増加量を少なくできるため、慣性モーメントの低減も図れるようになる。
【００２８】
一方図６及び７は回転部材２の変形例を示すもので、次にこれを説明する。
なお前記実施の形態と同一部分は同一符号を付して、その説明は省略する。
前記実施の形態では、回転部材２とユニット取付け手段６を一体構成としたが、この変形例では組立て構造としている。
すなわち回転部材２のユニット取付け手段６に長方形状の収納部６ａが切り抜き形成されている。
また各ユニットを取付ける取付け部材６ｂは長辺部６ｃと短辺部６ｄが分割されていて、短辺部６ｄは収納部６ａの縁部を、回転部材２の取付け面に対しほぼ直角に折り曲げることにより形成されており、各短辺部６ｄの先端には取付け部６ｅが折り曲げ形成されている。
取付け部材６ｂの長辺部６ｃの両端には取付け縁６ｆが折り曲げ形成されていて、これら取付け縁６ｆをボルトなどの固着具（図示せず）により短辺部６ｄ側の取付け縁６ｅに固着することにより、組立て構造のユニット取付け手段６が構成されている。
【００２９】
前記構成された回転部材２も、取付け部材６ｂの長辺部６ｃ内面に各ユニットを取付けて使用するもので、前記実施の形態と同様に、回転部材２を高速回転させたときに各ユニットに作用する遠心力は、取付け部材６ｂを介して回転部材２に担持されるため、前記実施の形態と同様な作用効果が得られるようになる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、各ユニットを取付ける回転部材の少なくとも１個所に、取付け部材よりなるユニット取付け手段を設け、かつユニット取付け手段の取付け部材に、回転部材の中心側より各ユニットの少なくとも１個を取付けたもので、回転部材の周囲に放熱を妨げる部材がないため、回転部材内に熱がこもることがなく、これによって回転部材に取付けられたユニットの性能が劣化したり、早期に寿命が低下することがないため、長期間に亘って精度の高い断層像が得られるようになると共に、回転部材が高速回転しても騒音を発生することがない。
【００３１】
また回転部材を高速回転させた際各ユニットに発生する遠心力を、ユニット取付け手段の取付け部材を介して回転部材が支持するため、各ユニットのサイズや質量が増加しても、各ユニットの機械的強度を増すことなく遠心力に耐える強度が確保できるようになると共に、各ユニットを取付け部材に取付けている固着手段に直接遠心力が作用することがないため、大きな遠心力にも耐えられるようになる。
【００３２】
さらに回転部材に取付け部材を一体に立設することにより、回転部材の断面係数が増加するため、回転部材の板厚を厚くせずに回転部材の剛性や、機械的強度を向上させることができ、これによって回転部材の板厚を厚くして回転部材の剛性や、機械的強度を向上させる場合に比べて回転部材の質量の増加を少なくできるため、回転部材が高速回転する際の慣性モーメントを低減することができると共に、回転部材を駆動する回転駆動手段に大容量のものを使用する必要がないため、装置全体が小型かつ安価になる上、消費電力の削減も図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置の全体的な斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置を構成するスキャナー内部の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置を構成するスキャナー内部の正面図である。
【図４】本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置を構成するスキャナー内部の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置を構成するスキャナーに設けられた回転部材の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置を構成するスキャナーに設けられた回転部材の変形例を示す正面図である。
【図７】本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置を構成するスキャナーに設けられた回転部材の変形例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１スキャナー
１ａ支持フレーム
２回転部材
３Ｘ線照射ユニット
５Ｘ線検出ユニット
６ユニット取付け手段
６ａ収納部
６ｂ取付け部材
６ｃ長辺部
６ｄ短辺部
７高電圧発生ユニット
８冷却ユニット
１０高圧タンクユニット
１１制御ユニット
１４回転駆動手段
１７被検体ベッド
１８操作卓

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線照射ユニットと、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出ユニットと、前記被検体を挟んで対向する位置に前記Ｘ線照射ユニット及び前記Ｘ線検出ユニットが取付けられた盤状の回転盤と、前記回転盤を回転自在に支承する支持手段と、前記被検体を中心に前記回転盤を回転駆動する回転駆動手段とより構成されたスキャナーを有するＸ線ＣＴ装置であって、
前記回転盤の少なくとも１個所に前記回転盤の板厚方向に凹入させて形成される収納部と、前記収納部の辺に沿って前記回転盤に対しほぼ直角に立設された取付け部材と、を有するユニット取付け手段を設けると共に、
前記ユニット取付け手段の取付け部材に、前記回転盤の中心側より前記各ユニットの少なくとも１個を取付けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記収納部は長方形状であり、
前記取り付け部材は、前記収納部の外周側の長辺に設けられる長辺部と２つの短辺に設けられる短辺部とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記長辺部は、その両端が折り曲げられた取り付け縁を有しており、
前記短辺部は、その縁部が折り曲げられて前記取り付け縁に固着されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。