JP4812425B2

JP4812425B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4812425B2
Application number: JP2005375940A
Authority: JP
Inventors: 純一菊原; 茂片山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2007175206A

Description

本発明は、相対的に運動する２つの系間で信号を伝達するＸ線ＣＴ装置に関する。

公知のＸ線ＣＴ（Computerized Tomography）装置は、被検体（患者）を間にして、Ｘ線管と多チャンネルのＸ線検出素子を複数の列状に備えるＸ線検出器とを対向配置し、これらを、被検体の周りに３６０°に亘って回転させながら、Ｘ線管からＸ線ビームを患者の所定部位に照射する。そして、所定部位を透過したＸ線量をＸ線検出器により投影データとして計測し、このデータを基にコンピュータを用いて画像再構成処理することによって、所定部位の断層像を取得する。

Ｘ線ＣＴ装置の架台（ガントリ）の略中央には円筒状の貫通した空洞が形成されており、この空洞を被検体が挿入又は通過するようになっている。架台は、内部にその空洞の回りを回転する回転部と、外観を形成し、回転部を回転自在に支持している固定部とから構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

一般的には、回転部と固定部とで通信の確立を維持するために、回転部及び固定部間で静電結合方式による双方向通信を行なっている。双方向通信では、回転部から固定部に対して投影データの他に撮影系制御用データや通信ＩＤＬＥ用データを順次送信することで、データを送信し続ける必要がある。

図４は、回転部から送信される投影データ、撮影系制御用データ及び通信ＩＤＬＥ用データの送信順序の一例を時系列（ｔ１，ｔ２，…，ｔ１９）で示す模式図である。回転部は、バイナリデータとしての投影データ、撮影系制御用データ及び通信ＩＤＬＥ用データを１種類の配列（Ａ配列）として与え、それらを回転部に送信する。

一方、固定部から回転部に対して撮影系制御用データや通信ＩＤＬＥ用データを順次送信することで、何らかのデータを送信し続ける必要がある。

図５は、固定部から送信される撮影系制御用データ及び通信ＩＤＬＥ用データの送信順序の一例を時系列（ｔ１，ｔ２，…，ｔ１９）で示す模式図である。回転部は、バイナリデータとしての撮影系制御用データ及び通信ＩＤＬＥ用データを１種類の配列（Ａ配列）として与え、それらを回転部に送信する。

しかし、各データを順次送信し続けると、特定のデータ配列（パターン）の繰り返しの送信となるため、一定の周波数成分にピークをもつようになる。また、回転部と固定部との非接触の高速データ伝送系では、非接触ゆえに密閉することができず、ノイズの放射を抑えることのできない。一般的に、ノイズを抑制する方法として、第１にケーブルにコアを巻く方法、第２に板金で隙間を密閉する方法があった。
特開平９−２５２５５３号公報

しかしながら、ノイズ抑制のためにケーブルにコアを巻く方法は、低周波や有線式の場合であれば有効であるが、高周波や非接触通信においては必ずしも有効な方法とは言えず、また、部位によってはケーブルにコアの実装ができない。また、コアの実装による方法では、実装部品（コアや板金の止めねじ）が多くなってしまい、サービス時の作業効率を悪化させていた。

また、Ｘ線ＣＴ装置では回転部側のデータ送受信部は高速回転するため、板金で隙間を密閉する方法を採用することは現実的ではない。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、高周波の信号による通信においてもデータ通信の品質を維持させつつ放射ノイズのピークレベルを緩衝でき、且つコア等の外部実装物を使用しないため、コア実装による作業効率の悪化を回避できるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、被検体をＸ線でスキャンする架台と、前記架台の動作を制御すると共に前記架台で取得したデータを処理するコンピュータと、前記架台の回転部から固定部に第１データを送信すると共に前記固定部から前記回転部に第２データを送信することで、非接触で、電気的な双方向通信を確立するデータ送受信部と、前記第１データのうち、前記双方向通信を確立するための第１通信用データのデータ配列をスクランブルする回転部側データ変換部と、を具備した。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、被検体をＸ線でスキャンする架台と、前記架台の動作を制御すると共に前記架台で取得したデータを処理するコンピュータと、前記架台の回転部から固定部に第１データを送信すると共に前記固定部から前記回転部に第２データを送信することで、非接触で、電気的な双方向通信を確立するデータ送受信部と、前記第１データのうち、前記双方向通信を確立するための第１通信用データのデータ配列をスクランブルして第１スクランブルデータを取得すると共に、前記第１データの残りのデータをエンコードして第１エンコードデータを取得して前記第１スクランブルデータ及び前記第１エンコードデータのヘッダ及びフッタとしてデータ情報を付加し、前記固定部から送信された第２エンコードデータをデコードする回転側データ変換部と、予め、第１エンコード内容及びその第１順序を設定し、前記第１エンコード内容を前記第１順序に従って前記第１データに適用するようにエンコード指示すると共に、予め、第２エンコード内容に対応する第２デコード内容及びその第２順序を設定し、前記第２デコード内容を前記第２順序に従って前記第２エンコードデータに適用するようにデコード指示する回転側データ変換指示部と、前記第２データのうち、前記双方向通信を確立するための第２通信用データのデータ配列をスクランブルして第２スクランブルデータを取得すると共に、前記第２データの残りのデータをエンコードして前記第２エンコードデータを取得して前記第２スクランブルデータ及び前記第２エンコードデータのヘッダ及びフッタとしてデータ情報を付加し、前記回転部から送信された前記第１エンコードデータをデコードする固定側データ変換部と、予め、前記第２エンコード内容及び前記第２順序を設定し、前記第２エンコード内容を前記第２順序に従って前記第２データに適用するようにエンコード指示すると共に、予め、前記第１エンコード内容に対応する第１デコード内容及び前記第１順序を設定し、前記第１デコード内容を前記第１順序に従って前記第１エンコードデータに適用するようにデコード指示する固定側データ変換指示部と、を具備した。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置によると、高周波の信号による通信においてもデータ通信の品質を維持させつつ放射ノイズのピークレベルを緩衝でき、且つコア等の外部実装物を使用しないため、コア実装による作業効率の悪化を回避できる。

本発明に係るＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の概略の構成を示すブロック図である。

図１は、Ｘ線ＣＴ装置１０を示し、このＸ線ＣＴ装置１０には、被検体（患者）をＸ線でスキャンする架台（ガントリ）１１と、被検体を架台１１に案内する寝台（図示しない）を制御する寝台制御ユニット１２と、高電圧を生成して架台１１に供給する電源装置１３と、架台１１の動作を制御すると共に架台１１から得られたデータを処理するコンピュータとしてのコンソール１５とが備えられる。

架台１１は、相対的に運動する２つの系である回転部２０とそれ以外の固定部とから構成される。回転部２０には、Ｘ線発生器２２、高電圧発生器２３、Ｘ線検出器２４、ＤＡＳ（Data Acquisition System；データ収集装置）２５、回転部側データ変換部２６、回転部側データ変換指示部２７及び回転部側データ送受信部２８が具備される。

一方、架台１１の固定部には、固定部側データ送受信部３１、固定部側データ変換部３２、固定部側データ変換指示部３３及び架台コントローラ３４が具備される。また、回転部２０と固定部との間には、リング状の電極とブラシとから構成されたスリップリング３６が設けられる。

電源装置１３から供給された電力は、架台１１の固定部に入力され、この固定部からスリップリング３６を通して回転部２０の高電圧発生器２３に入力される。この高電圧発生器２３は、供給された電力をＸ線発生に適した高電圧に昇圧してＸ線発生器２２に供給する。このＸ線発生器２２とＸ線検出器２４とは、架台１１の略中央に形成された空洞を挟んで対向して配置されており、互いの位置関係を保ちながら相対的に回転するようになっている。

Ｘ線発生器２２は、Ｘ線管やコリメータ（図示しない）等から構成され、供給された高電圧によりＸ線を発生させ、このＸ線を制御して空洞に挿入した又は空洞を通過する被検体に照射する。Ｘ線検出器２４は、複数個のＸ線検出素子を１列又は複数列に並べて構成され、被検体を透過したＸ線を検出し、電気信号、例えば蓄積電荷として取出すことができるようになっている。

ＤＡＳ２５は、Ｘ線検出器２４から電気信号を投影データ（デジタルデータ）として取出（収集）する。この投影データは、Ｘ線発生器２２とＸ線検出器２４との回転角度（位相）によるビュー毎にＸ線検出器２４のＸ線検出素子毎に得られる。１つのＸ線検出素子（１つのチャンネル）のデータについて、投影データが所定ビット幅のバイナリデータとして取得される。

また、一般的には、回転部側データ送受信部２８と固定部側データ送受信部３１で通信の確立を維持するために、回転部側データ送受信部２８及び固定部側データ送受信部３１間で静電結合方式による双方向通信を行なっている。双方向通信では、回転部側データ送受信部２８から固定部側データ送受信部３１に対して投影データの他にＸ線曝射指示等の撮影系制御用データや待機用のダミーデータとしての通信ＩＤＬＥ用データを順次送信することで、何らかのデータを送信し続ける必要がある。しかし、回転部側データ送受信部２８から固定部側データ送受信部３１に対して各データを順次送信し続けると、特定パターンの繰り返しとなるため、一定の周波数成分にピークをもつようになる。

よって、回転部側データ変換部２６は、回転部側データ変換指示部２７の指示の下、投影データや撮影系制御用データのエンコードを行なってエンコードデータを取得すると共に、待機用のダミーデータとしての通信ＩＤＬＥ用データ中のデータ配列をスクランブルし、スクランブルデータを取得する。また、エンコードデータ及びスクランブルデータにヘッダ及びフッタとしてデータ情報をそれぞれ付加する。

また、回転部側データ変換指示部２７は、予め、第１エンコード内容及びその第１順序を設定している。その第１エンコード内容を第１順序に従って投影データや撮影系制御用データに適用するようにエンコード指示する。

図２は、回転部側データ送受信部２８から送信される投影データ及び撮影系制御用データに相当するエンコードデータとスクランブルデータの送信順序の一例を時系列（ｔ１，ｔ２，…，ｔ１９）で示す模式図である。

回転部側データ変換部２６は、回転部側データ変換指示部２７の指示の下、投影データ及び撮影系制御用データのエンコードを行なってエンコードデータ（※）を取得する。一方、回転部側データ変換部２６は、通信ＩＤＬＥ用データを１種類の配列（パターン）ではなくスクランブルされた数種類のデータ配列として与え、それらをランダムに回転部側データ送受信部２８に送信する。図２の模式図では、データ配列の異なるデータをＡ乃至Ｈ配列として区別している。なお、データ変更前後で各データの送信順序は変更されない。

また、回転部側データ変換部２６は、投影データ及び撮影系制御用データに相当するエンコードデータ（※）やＡ乃至Ｈ配列のスクランブルデータのヘッダ及びフッタとしてデータ情報を付加する。回転部側データ変換部２６は、エンコードデータ（※）やＡ乃至Ｈ配列のスクランブルデータを順次回転部側データ送受信部２８に出力する。

さらに、図１に示した回転部側データ送受信部２８は、ヘッダ及びフッタとしてデータ情報を付加されたエンコードデータやスクランブルデータを固定部側データ送受信部３１に送信する。固定部側データ送受信部３１は、エンコードデータやスクランブルデータを固定部側データ変換部３２に出力する。

固定部側データ変換部３２は、固定部側データ変換指示部３３の指示の下、エンコードデータやスクランブルデータに付加されたヘッダ及びフッタのデータ情報を基に、投影データ及び撮影系制御用データを識別する。固定部側データ変換部３２は、投影データ及び撮影系制御用データに相当するエンコードデータに対してデータ配列の復元（デコード）を行ない、エンコードデータから投影データ及び撮影系制御用データを取得する。固定部側データ変換部３２は、取得した投影データをコンソール１５に出力する。

また、固定部側データ変換指示部３３は、予め、回転部側データ変換指示部２７で設定した第１エンコード内容に対応する第１デコード内容及び第１順序を設定している。その第１デコード内容を第１順序に従って投影データ及び撮影系制御用データに相当するエンコードデータに適用するようにデコード指示する。

ここで、回転部側データ送受信部２８から固定部側データ送受信部３１へのデータ送信は、１データの送信後、そのデータの受信を確認した後、次のデータが送信されるので、送信と受信が１対１に対応している。よって、回転部側データ変換指示部２７に、エンコードデータの第１エンコード内容及びその第１順序を設定する一方、固定部側データ変換指示部３３に、第１エンコード内容に対応する第１デコード内容及び第１順序を予め設定しておけば、固定部側データ変換部３２は、回転部側データ変換部２６で変換する前の投影データ及び撮影系制御用データを忠実に復元することができる。

コンソール１５には、大きくは、中央制御ユニット４１、画像再構成ユニット４２、データ保存ユニット４３及び画像表示ユニット４４が設けられる。中央制御ユニット４１は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び各種インターフェイス等から構成されており、システムバスＢを介して画像構成ユニット４２、データ保存ユニット４３及び画像表示ユニット４４とそれぞれ接続されている。

架台１１の固定部側データ変換部３２から出力された復元された投影データは、画像再構成ユニット４２に入力されると共にデータ保存ユニット４３に保存される。画像再構成ユニット４２では、投影データの再構成処理により断層画像データが作成される。この断層画像データは、画像表示ユニット４４によりモニタに断層画像として表示される。

さらに、中央制御ユニット４１は、架台コントローラ３４を制御して、回転部２０の回転制御及び架台１１の傾き（チルト角）の角度を調整するようになっている。また、中央制御ユニット４１は固定部側データ変換部３２を介して、架台１１の回転部２０の高電圧発生器２３を制御して、Ｘ線発生器２２により被検体へのＸ線照射を調整するようになっている。

寝台制御ユニット１２は、大きくは、被検体を載置する天板（図示しない）を移動させる天板移動部５１と、この天板移動部５１を制御する寝台コントローラ５２等から構成され、中央制御ユニット４１は、寝台コントローラ５２を制御して天板を移動させ、被検体の撮影部位を架台１１の空洞内へ位置決めを調整するようになっている。

また、双方向通信では、固定部側データ送受信部３１から回転部側データ送受信部２８に対して撮影系制御用データや待機用のダミーデータとしての通信ＩＤＬＥ用データを順次送信することで、何らかのデータを送信し続ける必要がある。

よって、固定部側データ変換部３２は、固定部側データ変換指示部３３の指示の下、撮影系制御用データのエンコードを行なってエンコードデータを取得すると共に、待機用のダミーデータとしての通信ＩＤＬＥ用データ中のデータ配列をスクランブルし、スクランブルデータを取得する。また、エンコードデータ及びスクランブルデータにヘッダ及びフッタとしてのデータ情報をそれぞれ付加する。

また、固定部側データ変換指示部３３は、予め、第２エンコード内容及びその第２順序を設定している。その第２エンコード内容を第２順序に従って撮影系制御用データに適用するようにエンコード指示する。

図３は、固定部側データ送受信部３１から送信される撮影系制御用データに相当するエンコードデータとスクランブルデータの送信順序の一例を時系列（ｔ１，ｔ２，…，ｔ１９）で示す模式図である。

固定部側データ変換部３２は、固定部側データ変換指示部３３の指示の下、撮影系制御用データのエンコードを行なって、エンコードデータを取得する。一方、固定部側データ変換部３２は、通信ＩＤＬＥ用データを１種類の配列ではなく、スクランブルされた数種類のデータ配列として与え、それらをランダムに固定部側データ送受信部３１に送信する。図３の模式図では、データ配列の異なるデータをＡ乃至Ｈ配列として区別している。なお、データ変更前後で各データの送信順序は変更されない。

また、固定部側データ変換部３２は、撮影系制御用データに相当するエンコードデータ（※）やＡ乃至Ｈ配列のスクランブルデータのヘッダ及びフッタとしてデータ情報を付加する。固定部側データ変換部３２は、エンコードデータ（※）やＡ乃至Ｈ配列のスクランブルデータを順次固定部側データ送受信部３１に出力する。

さらに、図１に示した固定部側データ送受信部３１は、ヘッダ及びフッタとしてデータ情報を付加されたエンコードデータやスクランブルデータを回転部側データ送受信部２８に送信する。回転部側データ送受信部２８は、エンコードデータやスクランブルデータを回転部側データ変換部２６に出力する。

回転部側データ変換部２６は、回転部側データ変換指示部２７の指示の下、エンコードデータやスクランブルデータに付加されたヘッダ及びフッタのデータ情報を基に、撮影系制御用データを識別する。回転部側データ変換部２６は、撮影系制御用データに相当するエンコードデータに対してデータ配列の復元（デコード）を行ない、エンコードデータから撮影系制御用データを取得する。回転部側データ変換部２６は、取得した撮影系制御用データを高電圧発生器２３等に出力する。

また、回転部側データ変換指示部２７は、予め、固定部側データ変換指示部３３で設定した第２エンコード内容に対応する第２デコード内容及び第２順序を設定している。その第２デコード内容を第２順序に従って撮影系制御用データに相当するエンコードデータに適用するようにデコード指示する。

ここで、固定部側データ送受信部３１から回転部側データ送受信部２８へのデータ送信は、１データの送信後、そのデータの受信を確認した後、次のデータが送信されるので、送信と受信が１対１に対応している。よって、固定部側データ変換指示部３３に、エンコードデータの第２エンコード内容及びその第２順序を設定する一方、回転部側データ変換指示部２７に、第２エンコード内容に対応する第２デコード内容及び第２順序を予め設定しておけば、回転部側データ変換部２６は、固定部側データ変換部３２で変換する前の撮影系制御用データを忠実に復元することができる。

なお、第１エンコード内容及びその第１順序と、第２エンコード内容及びその第２順序とは同一の構成としてもよいし、異なる構成としてもよい。

また、待機用のダミーデータ以外にデータ配列が固定パターンとなる場合であっても、ヘッダ及びフッタ以外のデータに対してエンコード・デコードを行なうこともできる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置１０によると、投影データや撮影系制御用データのエンコードを行なうと共に、データ配列の異なる通信ＩＤＬＥ用データを生成して適宜送信し、各データの受信後に、変更前の投影データや撮影系制御用データにデコードする。よって、各周波数域におけるノイズのピークを均等化し、ある特定周波数域のノイズにおけるピークを発生させず、もって高周波の信号による通信においてもデータ通信の品質を維持させつつ放射ノイズのピークレベルを緩衝でき、且つコア等の外部実装物を使用しないため、コア実装による作業効率の悪化を回避できる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の概略の構成を示すブロック図。固定部側データ送受信部から送信される投影データ及び撮影系制御用データに相当するエンコードデータとスクランブルデータの送信順序の一例を時系列で示す模式図。回転部側データ送受信部から送信される撮影系制御用データに相当するエンコードデータとスクランブルデータの送信順序の一例を時系列で示す模式図。従来技術において、固定部から送信される投影データ、撮影系制御用データ及び通信ＩＤＬＥ用データの送信順序の一例を時系列で示す模式図。従来技術において、回転部から送信される撮影系制御用データ及び通信ＩＤＬＥ用データの送信順序の一例を時系列で示す模式図。

符号の説明

１０Ｘ線ＣＴ装置
１１架台
１５コンソール
２０回転部
２６回転部側データ変換部
２７回転部側データ変換指示部
２８回転部側データ送受信部
３１固定部側データ送受信部
３２固定部側データ変換部
３３固定部側データ変換指示部

Claims

被検体をＸ線でスキャンする架台と、
前記架台の動作を制御すると共に前記架台で取得したデータを処理するコンピュータと、
前記架台の回転部から固定部に第１データを送信すると共に前記固定部から前記回転部に第２データを送信することで、非接触で、電気的な双方向通信を確立するデータ送受信部と、
前記第１データのうち、前記双方向通信を確立するための第１通信用データのデータ配列をスクランブルする回転部側データ変換部と、
を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記第２データのうち、前記双方向通信を確立するための第２通信用データのデータ配列をスクランブルする固定部側データ変換部をさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
被検体をＸ線でスキャンする架台と、
前記架台の動作を制御すると共に前記架台で取得したデータを処理するコンピュータと、
前記架台の回転部から固定部に第１データを送信すると共に前記固定部から前記回転部に第２データを送信することで、非接触で、電気的な双方向通信を確立するデータ送受信部と、
前記第１データのうち、前記双方向通信を確立するための第１通信用データのデータ配列をスクランブルして第１スクランブルデータを取得すると共に、前記第１データの残りのデータをエンコードして第１エンコードデータを取得して前記第１スクランブルデータ及び前記第１エンコードデータのヘッダ及びフッタとしてデータ情報を付加し、前記固定部から送信された第２エンコードデータをデコードする回転側データ変換部と、
予め、第１エンコード内容及びその第１順序を設定し、前記第１エンコード内容を前記第１順序に従って前記第１データに適用するようにエンコード指示すると共に、予め、第２エンコード内容に対応する第２デコード内容及びその第２順序を設定し、前記第２デコード内容を前記第２順序に従って前記第２エンコードデータに適用するようにデコード指示する回転側データ変換指示部と、
前記第２データのうち、前記双方向通信を確立するための第２通信用データのデータ配列をスクランブルして第２スクランブルデータを取得すると共に、前記第２データの残りのデータをエンコードして前記第２エンコードデータを取得して前記第２スクランブルデータ及び前記第２エンコードデータのヘッダ及びフッタとしてデータ情報を付加し、前記回転部から送信された前記第１エンコードデータをデコードする固定側データ変換部と、
予め、前記第２エンコード内容及び前記第２順序を設定し、前記第２エンコード内容を前記第２順序に従って前記第２データに適用するようにエンコード指示すると共に、予め、前記第１エンコード内容に対応する第１デコード内容及び前記第１順序を設定し、前記第１デコード内容を前記第１順序に従って前記第１エンコードデータに適用するようにデコード指示する固定側データ変換指示部と、
を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記第１エンコード内容及び前記第１順序と、前記第２エンコード内容及び前記第２順序とを同一の構成とすることを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。