JP5388672B2 - X線ct装置 - Google Patents

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Description

本発明は、X線CT装置に係わり、特にその架台回転体に搭載される複数のユニットへの電源配線及び信号線配線の改良に関する。
X線CT装置はCT寝台に載置される患者の周囲を回転する架台回転体を有し、X線発生管装置、高電圧発生装置、X線管制御装置、検出器マトリックス、検出器制御装置、検出データ装置など、多数の機能ユニットが、通常、この架台回転体の内側に搭載される。
従来、これらの機能ユニットの電力供給線やこれら機能ユニット相互間の制御信号及びデータ信号の信号伝送線は、供給電力量や信号・データのタイプに対応させた線材が選択され、分岐、集合して束線化されたケーブルなどで、架台回転体の内側において、各機能ユニットへ配線され、接続されて、複雑であった。
そのためユニットの調整や交換、保守などの作業では、大変、煩雑であった。特に、架台回転部では、大重量の回転架台が、高速で回転するため、束線化配線方法のばらつきによって、回転バランスに影響を与え、点検や保守作業の後に回転バランスを再調整する作業を要する場合もあった。
また、一般的なX線CT装置においては、架台回転体に搭載される各機能ユニットへの電力の供給、または各種信号の伝達は、架台固定部と架台回転体とに設けられたスリップリング機構(例えば、特許文献1参照)を介して行われる。このスリップリング機構により、CT画像データの取得中の高速回転をする架台回転部に一旦取り込まれた供給電力、または信号・データは、対象の機能ユニット各部に対し、前述の架台回転部の内側を分岐、集合した束線化されたケーブルを介して、これらの目的の各機能ユニットに供給、伝達する束線の敷設が行われる。
特開平7−23941号公報
上述のように従来のX線CT装置では、架台回転部の電力線や信号線などの配線は通常、回転体の内側に設けられる。しかし、このように架台回転体の内側に設けると、架台搭載ユニットに接続するケーブルが複雑となる。
このため、束線の複雑な引き回しのバラツキにより、信号線相互及び電力線からの影響を受け、ノイズの混入、及び信号情報の不安定が発生する可能性があった。また、不均等な束線の配置により、架台回転体の回転バランスに影響を与え、回転ムラや騒音発生の可能性もあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、各装置の調整や交換作業が容易に短時間で対応できると共に、電気信号及び機構的回転の安定を図ることが可能なX線CT装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1によれば、患者が載置される寝台と、この寝台の周りに回転し、内周部及び外周部に通ずる複数の開口部を有する架台回転体と、この架台回転体の前記内周部に設置される高電圧発生部と、前記架台回転体の前記内周部に設置されるX線放射部と、このX線放射部を制御するX線放射制御部と、前記X線放射部に対向して前記架台回転体の前記内周部に設置され、前記X線放射部から放射され前記患者を透過したX線を検出するX線検出部と、前記架台回転体の前記内周部に設置されこのX線検出部を制御するX線検出制御部と、前記架台回転体の前記内周部に設置され前記X線検出部により検出されたX線からデータを検出する検出データ収集部と、前記架台回転体の外に設けられ、前記高電圧発生部、前記X線放射部、前記X線放射制御部、前記X線検出部、前記X線検出制御部及び前記検出データ収集部へ電力を供給する電力供給部と、を備え、前記高電圧発生部、前記X線放射部、前記X線放射制御部、前記X線検出部、前記X線検出制御部及び前記検出データ収集部を、前記電力供給部と接続する給電線は、前記架台回転体の外周部に配設され、前記高電圧発生部、前記X線放射制御部、前記X線検出制御部及び前記検出データ収集部の少なくとも1つは、取り外し可能なユニットとしてコネクタに接続されることを特徴とするX線CT装置を提供する。
本発明によれば、各装置の調整や交換作業が容易に短時間で対応できると共に、電気信号及び機構的回転の安定を図ることが可能なX線CT装置が得られる。
本発明の第1及び第2の実施形態に係るX線CT装置における架台回転部の主要部構成図。 本発明に係るX線CT装置の全体構成を示す図。 本発明の第3の実施形態に係る架台回転部の構成を示す図。
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係るX線CT装置10は、図2に示すように、架台回転体11と、この架台回転体11を回転させる架台回転駆動部12aと、架台回転体11の中心部位置に設けられる寝台25を移動させる寝台移動部12bと、これらの架台の回転及び寝台25の移動を制御する架台寝台制御部12と、架台回転体11内の患者25aに放射される放射X線を制御するX線制御部13と、X線放射により患者25aから得られたデータの収集を制御するデータ収集制御部14と、データのないところの補間処理を行うための補間処理部15と、補間処理されたデータから画像を再構成する画像再構成部16と、再構成され表示処理された画像信号を表示する表示部17と、データを入力する操作卓18と、これら、X線制御部13、データ収集処理部14、補間処理部15、操作卓18などに対するシステム全体を制御するシステム制御部19とを有する。
架台回転体11は、その内周部の壁に配設されるX線管30と、これに上記寝台25を介して対向する内周部の壁に配設されるX線検出器40と、X線管30を駆動する高電圧発生装置31と、X線管30の近傍に設置され前記X線管30のX線を制御するX線管制御装置32と、X線検出器40の近くに設けられ、これによる検出データを所定のスキャン方式に対応させCT画像データとして収集する検出データ収集装置41と、X線検出器40の検出素子を所定のスキャン方式に対応させる制御を行う検出器制御装置42とを備える。この架台回転体11は、これら搭載の装置、機器も共に回転する架台回転部60を構成する。
架台回転体11の回転中心部近くに、長方形状の寝台25が長手方向に水平移動可能に設けられる。架台固定部70は、寝台25及びその支持部(図示せず)と、架台回転駆動部12a及び寝台移動部12bと、これらを制御する架台寝台制御部12と、架台回転モータ23と、X線CT装置10の外部から架台回転部60へ電力を供給する電力供給部50とから成る。
電力供給部50に接続される給電線は、図2に示すように、給電スリップリング機構、すなわち固定されている給電スリップブラシ群51bと、回転する給電スリップリング群51sにより、架台回転体の外周部に設けられている給電線55に電気的に接続される。
給電スリップブラシ群51bは架台固定部70の電力供給部50からの電力供給のための給電線50Lに接続される。給電スリップブラシ群51bは、架台回転体11の側壁部に環状に配置され、共に回転する給電スリップリング群51sに各々接触滑走して、回転する架台回転部60へ電力供給を行う。
このように架台回転部60と架台固定部70により、X線CT装置の架台部が構成される。架台回転体11のほぼ中央に設置された寝台25の上に検査対象の患者25aが横たわる。
架台回転部60は、例えば撮影室に設置される。架台回転駆動部12aと寝台移動部12bと、これらの作動を制御する架台寝台制御部12も通常、撮影室に設けられる。
一方、別室の例えば操作観察室には、X線CT装置10のシステム全体を制御するシステム制御部19が設けられ、これにシステム全体を操作する操作卓18が接続される。
この操作卓18から行う操作により、システム制御部19から、撮影室の架台寝台制御部12、及びX線制御部13へ制御信号が出力される。
この制御信号に基づいて、X線制御部13はX線管30から寝台25上の患者25aにX線を放射する。患者25aを透過したX線はX線検出器40により収集される。収集された透過X線の信号はCT画像データとして、データ収集処理部14において処理され、補間処理部15により補間処理される。補間処理されたCT画像データは画像再構成部16において再構成され、表示部17にCT画像として表示される。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態に係るX線CT装置について、図1(a)(b)を用いて説明する。図1(a)は、この実施形態に係るX線CT装置において、架台回転体11の回転軸を横方向に見る側面図を示し、図1(b)は、架台回転体11を回転軸の方向から見た正面図を示す。
電力供給のための給電線55と制御入力信号及び出力信号を通す信号線80は、図1(a)に示すように、架台回転体11の胴筒11sの外周部21に、ほぼ一周するように敷設される。
信号線80は、データ・制御系導線群の入力情報信号線45と、この出力情報信号線35と、架台回転部の機器・装置間相互の接続導線群の相互信号線85とから成る。
給電線55と信号線80は分離して設置され、さらにこれら導線群各ラインは、導線相互で重なることのないよう平坦に配列して敷設、設置される。
給電線55は、以下に説明する構成により、架台回転体11に配置されるX線管30を駆動する高電圧大電流電力、及び架台回転体11の内側に配設される機器・装置を駆動する低電圧電力の供給を行う。
架台回転体11の胴筒11sの環状側面部11aには、同心環状の給電スリップリング群51sが設けられる。さらに、これら給電スリップリング群51sに滑動接触する給電スリップブラシ群51bを架台固定部70に備える。各々のスリップリングブラシは電力供給部50からの電力供給線50L各々に接続される。この接続対を成す給電スリップリング群51sと給電スリップブラシ群51bは、本実施形態の架台回転部60に配設される機器、装置に供給されるべき電力量及びその電圧種別に対応して設けられる。給電スリップリング群51sの各々と、外周部21に敷設した前記給電線55の導線の各々は接続ケーブル群55cにより各々接続される。
給電線55に対応する導線群は、図1(a)に破線で表示するように、給電スリップリング群51sより引出されて、架台回転体11の内側に一旦引き込まれる。引き込まれた導線群は実線で表示されるように、胴筒11sを内側から外側へ貫通する開口部52aを介して、外周部21側へ引出され、給電線55の導線各々に接続される。このようにして簡潔で短い距離で接続することが可能となる。
なお、給電スリップリング群51sは環状の走行長ができるだけ短くなる架台回転体11の回転軸に近い位置に設けられる。したがって、滑走音による騒音を抑え、走行により生ずる摩耗を抑えて粉塵を少なくすることができる。
一方、架台回転部60に配設される機器(30、40)及び装置(31、32、41、42)に対する、架台固定部70(図2参照)のX線制御部13、またはデータ収集制御部14への接続は、途中に信号系スリップリング機構を有する信号線によりなされている。
架台回転体11のもう一方の環状側面部11b、または前記給電スリップリング群51sと同じ側の側面部11aで回転軸からの距離が異なる位置に、入出力情報の信号系スリップリング機構を設ける。この信号系スリップリング機構は信号系スリップリング群と信号系スリップブラシ群から成る。信号系スリップリング群は入力情報の信号系スリップリング群35s’、及び出力情報の信号系スリップリング群45s’である。
更に、X線制御部13及びデータ収集制御部14から機器30、40、または装置31、32、41、42へ入力する情報に対する(入力情報)信号系スリップリングブラシ群35bを、滑動接触するよう架台固定部70に設ける。信号系スリップリング群に対し、装置41、42からデータ収集制御部14へ出力する情報に対する(出力情報)信号系スリップリングブラシ群45bも、滑動接触するように架台固定部70に設ける。
このようにして、信号系スリップリング群35sと信号系スリップリング群45sの各スリップリング各々を、架台固定部70のX線制御部13またはデータ収集制御部14に対する入出力端子部とすることができる。
さらに、架台回転体11の外周部21に、一周またはほぼ一周するようにデータ・制御系導線群の信号線80を幅広の縦列と成るように敷設する。この信号線80は、上述の信号系スリップリング群35s及び信号系スリップリング群45sから、前記給電線55と同様に架台回転体11の内側に一旦引き込み、例えば開口部22c(図1(a))を介して、外周部21側へ引出した接続ケーブル群35c、及び45cにより接続したデータ・制御系導線群の出力情報信号線35と、及び入力情報信号線45と、更に架台回転体11に搭載した機器(30、40)、装置(31、32、41、42)各々相互間での入出力信号の接続を、近傍の各開口部を介して行った相互接続の導線群である相互信号線85と、により構成される。
以上の構成により、本実施形態に係るX線CT装置の架台回転部60では、架台回転体11の内側部に、X線管30、X線検出器40の各機器、及び高電圧発生装置31、X線管制御装置32、検出データ収集装置41、検出器制御装置42などの各装置を設置する。
また、これら装置に対する電力供給導線、及び入出力の信号・データの接続導線の全ても、架台回転体11の胴筒11sの外周部21に、給電線55、及び信号線80として設ける。
すなわち、架台回転部60に設けられた機器(30、40)、装置(31、32、41、42)に対し、これらの所定の電源部端子、または信号部端子から引き出された、例えば接続リード線群31a、32a、41a、42aの各々が、これらの機器、装置の近傍において、架台回転体11の胴筒11sを貫通するように設ける、例えば開口部22a、22c、22d、22fなどのいずれかを介して、胴筒11sの外周部21に引き出される。
更に、この引き出された接続リード線各々は、外周部21に敷設した信号線80、すなわち詳しくはデータ・制御系導線群の出力情報信号線35、入力情報信号線45、または相互信号線85aいずれか対応する導線各々に、接続できる。そしてこの接続は、機器・装置間では、空間的にも、電気的にも、十分な間隔を持って、外周部21において行われる。
また、入力情報と出力情報の信号線45、35、及び相互信号線85にあっては、この外周部21には大きな装置ブロックまたはユニットが設置されないので、この複数の導線を扁平の幅広帯状に配したリボン状接続ケーブル(フラットケーブル)による配線の技法を利用することもできる。これら信号線80による機器・装置に対する接続導線の配置において、その経路に障害無しで、環状の直線的な敷設をすることができ、CT装置内の架台回転部70における入力信号情報を信号線45、出力信号情報を信号線35、及びに機器/装置間相互を相互信号線85をまとめて、信号バス配線のラインとして、架台回転部20に設置し、載せるようにしても良い。
さらに、架台回転部20の胴筒の内部への給電線55または入力情報と出力情報の信号線45、35、及び85に対する引き込みは、接続対象のユニットまたは装置の付近に設けた架台回転部の内側へ貫通する開口部52a〜52fまたは開口部22a〜22fを通してなされる。
なお、図1(b)に示すように、例えば接続ケーブル41a及び接続コネクタ41cにより検出データ収集装置41へ、接続ケーブル42a及び接続コネクタ42cにより検出器制御装置42へ、接続ケーブル31a及び接続コネクタ31cにより高電圧発生装置31へ、接続ケーブル32a及び接続コネクタ32cによりX線管制御装置へ接続するようにしてもよい。
本実施形態によれば、これら給電線55または信号線35、45、85からの接続線は、直近の開口部を通して直近経路により接続される。それゆえ、架台回転体の内側における煩雑な束線の捌きが、全く不要となると共に、敷設の状況を一目で理解できる利点がある。
また、給電線55、または入出力情報の信号線45、35の架台回転部20の胴筒の外周部21における配置は、外周のいずれの位置においても均等と成り、その回転荷重バランスも均衡する。架台回転部20の回転バランスは、その内側に配置する搭載ユニット・装置の重量及びその配置に依存する。したがって、架台回転部の設計当初に十分な設計・検討が行え、回転バランスの調整、及びその安定化を図る設計が容易となる。
また、本実施形態によれば、保守点検作業時及び設置後の更新作業時において、従来の束線による配線接続に比べて、接続ケーブルの敷設が整然となされ、一目で敷線状況が理解できる。したがって、作業担当者に執って、接続変更などの現地作業を容易で、迅速な対応ができる効果も有する。
更に本実施形態よれば、架台回転部20の内側に配設されたユニット・装置からの電磁的ノイズが架台回転部の金属製の胴筒部により遮蔽され、周辺機器への電磁的ノイズの影響を抑える効果も有する。
<第2の実施形態>
この第2の実施形態においては、第1の実施形態のフラットケーブルに替えて、例えば、図1(b)に示す機器や装置の接続部に、折り曲げ可能なフレキシブル基板にて接続した共通仕様のマザーコネクタとして接続コネクタ31c、32c、または接続コネクタ41c、42cを用いる。
このようにした上で、高電圧発生装置31、X線管制御装置32、または検出データ収集装置41、検出器制御装置42の各ユニット部側において、接続を要する接点だけが有効に接続するように接続端子を設定する。即ち、端子接続するコネクタの接点対部にて、対応装置に導通をする所定の接点を確保し、所要の接点対においてのみ、電力または信号・データの入出力を行うようにする。このような接続をしたコネクタは、その対象機器・装置に、所要の電力及び信号・データを供給し出力できる。
本実施形態よれば、オプションにより照明機器追加設置されるような場合にも、例えば、検出データ収集装置41と検出器制御装置42の設置位置を入れ替え、バランスをとることができる。これらの入れ替えた機器側において要/不要のいずれかの接点対応をするので、接続する接続コネクタ41c、42cに対し、何ら変更、調整を要せずにこれらの接続コネクタをそのまま使用することができ、架台回転部20のフレキシビリティを高めることができる。
<第3の実施形態>
この実施形態3では、架台回転体11の共に設けられる給電線55’と給電スリップリング56sに対し、電源供給スリップブラシ56bの滑動性を高めるために形成した絶縁物によるリング溝(ピット)56pを、外周部21にその円周に沿って環状に設け、その中に給電スリップリング56sを形成・配置する。
給電スリップリング56sは、図1(a)に示す電力供給の給電線50と同様に機能・作動し、これに隣接させて、データ・制御系の入力情報信号線45、出力情報信号線35、及び相互信号線85とから成る信号線80も外周部21に形成・配置する。
このように、架台回転部20の外周部21に配置した給電スリップリング56sを兼ねる給電線55’、及びデータ・制御系の入力情報信号線45、出力情報信号線35と相互信号線85の信号線80各々から、架台回転体11の内側に配置される高電圧発生装置31、X線管制御装置32、検出データ収集装置41、検出器制御装置42などへの電力供給及びデータ・制御系情報の入力・出力は前述の実施形態1の場合と同様に行われる。
例えば図3に示すように、本実施形態における電力供給の接続ケーブル、例えば接続ケーブル53aまたは53cは、給電線55’を兼ねて外周部21に配置される給電スリップリング56sの対象導線の背部から引き出して、その近傍に設けられる、開口部52a、または52cなどから、架台回転体11の内側に引き込んで、コネクタ31cまたは41cの電源供給に対応する端子へ接続する。
これらコネクタ31c、41cは、例えば高電圧発生装置31、検出データ収集装置41に接続されて、電源電力供給と信号・データの受け渡しが行われる。また、図3に示されていない、架台回転体11の向こう側となる内側に配設されるX線管制御装置32、検出器制御装置42への接続についても、同様に信号・データの受け渡しと共に、電源電力の供給を行う。
架台回転部20に搭載される、例えば高電圧発生装置31、X線管制御装置32、検出データ収集装置41、検出器制御装置42などへの電力供給は、架台回転部20の外周部21に配置した給電スリップリング56sを兼ねる給電線55’から行われる。これら装置のデータ・制御系の入力・出力情報は、その外周部21に、互いに分離し、重畳しないように扁平な形態で配置したデータ・制御系の入力情報信号線45、出力情報信号線35、及び相互信号線85の信号線80各々から、供給または入出力する。したがって、架台回転部20の内側における束線ケーブル配線を不要とすることができ、従来の架台回転部の内部における煩雑な束線化したケーブル捌きがない、整然としたX線CT装置の接続ケーブル配置及びその設定ができる。
また、スリップリングを兼ねる給電線55’により、電源供給系ケーブル敷設、及び内側部における束線ケーブル敷設がなく、架台回転部20の軽量化を図ることができ、架台回転部20の回転バランスの均衡性を高めることができる。これにより、架台回転部20の高速回転をより安定に行うことも可能となる。
本発明によれば、全体の配線を整然とまとめ、各配線の分離を容易にし、調整やメンテナンスにおける、取り付けまたは取り外しが簡単にできる。しかも、電気信号の信頼性が向上し、機構的にも架台回転部の回転に対するバランスのばらつきも軽減でき、高速回転における安定性を向上する効果を有する。
10・・・X線CT装置、
11・・・架台回転体、
12・・・架台寝台制御部、
12a・・・架台回転駆動部、
12b・・・寝台移動部、
13・・・X線制御部、
14・・・データ収集制御部、
17・・・表示部、
19・・・システム制御部、
20・・・架台回転部、
21・・・外周部、
23・・・架台回転モータ、
25・・・寝台、
30・・・X線管、
31・・・高電圧発生装置、
31a、32a、41a、42a・・・接続ケーブル、
31c、32c、41c、42c・・・接続コネクタ、
32・・・X線管制御装置、
40・・・X線検出器、
41・・・検出データ収集装置、
42・・・検出器制御装置、
45・・・入力情報信号線、
45b・・・入力情報信号系スリップブラシ群
45s・・・入力情報信号系スリップリング群
50・・・電力供給部、
50L,55,55’・・・給電線、
51b,56b・・・給電スリップブラシ群、
51s,56s・・・給電スリップリング群、
60・・・架台回転部、
70・・・架台固定部、
80・・・信号線、
85・・・相互信号線。

Claims (2)

  1. 患者が載置される寝台と、
    この寝台の周りに回転し、内周部及び外周部に通ずる複数の開口部を有する架台回転体と、
    この架台回転体の前記内周部に設置される高電圧発生部と、
    前記架台回転体の前記内周部に設置されるX線放射部と、
    このX線放射部を制御するX線放射制御部と、
    前記X線放射部に対向して前記架台回転体の前記内周部に設置され、前記X線放射部から放射され前記患者を透過したX線を検出するX線検出部と、
    前記架台回転体の前記内周部に設置されこのX線検出部を制御するX線検出制御部と、
    前記架台回転体の前記内周部に設置され前記X線検出部により検出されたX線からデータを検出する検出データ収集部と、
    前記架台回転体の外に設けられ、前記高電圧発生部、前記X線放射部、前記X線放射制御部、前記X線検出部、前記X線検出制御部及び前記検出データ収集部へ電力を供給する電力供給部と、を備え、
    前記高電圧発生部、前記X線放射部、前記X線放射制御部、前記X線検出部、前記X線検出制御部及び前記検出データ収集部を、前記電力供給部と接続する給電線は、前記架台回転体の外周部に配設され、
    前記高電圧発生部、前記X線放射制御部、前記X線検出制御部及び前記検出データ収集部の少なくとも1つは、取り外し可能なユニットとしてコネクタに接続されることを特徴とするX線CT装置。
  2. 患者が載置される寝台と、
    この寝台の周りに回転し、内周部及び外周部に通ずる複数の開口部を有する架台回転体と、
    この架台回転体の前記内周部に設置される高電圧発生部と
    前記架台回転体の前記内周部に設置されるX線放射部と、
    このX線放射部を制御するX線放射制御部と、
    前記X線放射部に対向して前記架台回転体の前記内周部に設置され、前記X線放射部から放射され前記患者を透過したX線を検出するX線検出部と、
    前記架台回転体の前記内周部に設置されこのX線検出部を制御するX線検出制御部と、
    前記架台回転体の前記内周部に設置され前記X線検出部により検出されたX線からデータを検出する検出データ収集部と、
    前記架台回転体の外に設けられ前記X線検出部及び前記X線放射部へ電力を供給する電力供給部と、
    前記架台回転体の外に設けられ前記検出データ収集部により収集されたデータから前記患者のデータを収集するX線データ収集部と、
    前記高電圧発生部、前記X線放射部、前記X線放射制御部、前記X線検出部、前記X線検出制御部及び前記X線検出データ制御部を、前記電力供給部と、接続する給電線と、
    前記検出データ収集部と前記X線データ収集部を接続する信号線と、を備え、
    前記給電線及び前記信号線は前記架台回転体の前記外周部に配設され、この外周部に配設された前記給電線と前記電力供給部は給電スリップリング機構を介して接続され、前記外周部に配設された前記信号線と前記X線データ収集部は信号系スリップリング機構を介して接続され、
    前記高電圧発生部、前記X線放射制御部、前記X線検出制御部及び前記検出データ収集部の少なくとも1つは、取り外し可能なユニットとしてコネクタに接続されることを特徴とするX線CT装置。
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