JPH01280443A - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｘ線断層撮影装置に関するもので例えば被検
体のまわりの多方向からＸ線を被検体に照射し、被検体
を透過したＸ線の強度を測定し、この測定値を計算機で
処理して被検体の断層面のＸ線吸収係数分布を得るコン
ピユーテッド・トモグラフィスキャナ（以下ＣＴスキャ
ナと言う）の改良に関する。

（従来の技術） 従来のＸ線断層撮影装置は、被検体の撮影領域を十分に
覆いきれる程の拡がりを有する扇状のＸ線を放出するＸ
線管と、被検体を挾んでＸ線管と対置されていて前記Ｘ
線管から放出されたＸ線を検知するに必要な多数の検出
素子から成る検出器と、この検出器で得られたＸ線の強
度を電気信号に変換し、被検体の断層面のＸ線吸収係数
分布を得るように前記電気信号を処理するデータ処理装
置と、前記Ｘ線管と検出器とをあるステップ角度毎に回
転させてこのステップ角度毎にＸ線管からＸ線を放出し
前記検出器でそのＸ線を検出するといった操作を１回転
以上の角度範囲に渉って行なうように前記Ｘ線管と検出
器とを被検体のまわりに機械的に回転させる回転機構部
とから成っていた。あるいは、被検体のまわりにリング
状に配置された多数の検出素子から成る検出器を固定し
、扇状のＸ線を放出するＸ線管のみを被検体のまわりに
１回転以上機械的に回転させて、被検体の断層面のＸ線
吸収係数分布を求めるに必要なデータを得る方法のＸ線
断層撮影装置もあった。

ところで、従来のＸ線断層撮影装置では、Ｘ線管と検出
器との回転あるいはＸ線管のみの回転いずれにしても機
械的に回転させる速度には、速度の制御の点からも、例
えば１分間に３０回回転度といった限界があった。即ち
、１回転するのに約２秒程度の時間が必要であり、言い
かえれば、被検体の断層面の撮影を行なうに必要なＸ線
の走査時間が約２秒程度必要であった。従って、この時
間の間に例えば人体のような被検体の場合であれば、呼
吸、心臓の拍動等によって被検体が動き、得られた被検
体の断層像の画像が不鮮明になる欠点があった。

更に、被検体の多種類の一連の断層面を撮影する場合に
おいて、従来のＸ線断層撮影装置では、被検体の所望の
断層面がＸ線の照射位置にくるように被検体を機械的に
移動させていたため、位置合わせ等に時間がかかる欠点
があった。また、再度の位置合わせにも、位置の再現性
が困難ななめ測定が不正確になる欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は従来のＸ線断層撮影装置がもつ前記の欠点を除
去し電磁気的にＸ線を走査せしめ、Ｘ線の発生位置、エ
ネルギー、及び強度等を自動制御して、高速度で正確な
被検体の断層像が得られるＸ線断層撮影装置を提供する
ことを目的としている。

以下、本発明を一実施例に基づいて詳しく説明する。尚
、実施例の図面において共通部分には同一番号を付した
。

第１図は、本発明のＸ線断層撮影装置の概略図である。

後述する電子銃から放出された電子ビームが、リング状
に接続された複数枚の金属板１ａ−ｈから成るターゲッ
ト１に衝突することによりその衝突点、即ちＸ線発生点
２よりＸ線が放出する。このＸ線発生点２から放出した
Ｘ線ビーム３は被検体の撮影領域４を十分覆いきれる程
の拡がり角、例えば約３０度の拡がり角を有するように
、後述する□リング状に置かれたコリメータによって整
形される。撮影領域４を透過したＸ線ビームは、リング
状に並置された多数の検出素子から成る検出器５によっ
て検知される。この検出器５で検知されたＸ線ビームの
強度は電気信号に変換され、この電気信号はデータ処理
装置例えばデータ収集部６、データ処理装置７に送られ
、被検体の断層像を得るのに利用される。データ処理装
置７は、前記Ｘ線発生点２がターゲット１上で円軌道８
を描くように、Ｘ線発生制御装置９を通して、Ｘ線発生
点２の軌道運動を電磁気的に制御する。このＸ線発生点
２は、前記円軌道８上に所定のステップ角度毎、例えば
１°毎の位置にくるように制御されている。また、前記
ステップ角度毎の位置で被検体を照射したＸ線は、検出
器５によって検知され、その強度を示す電気信号はデー
タ処理装置に送られる。データ処理装置では、被検体の
まわりのあらゆる方向から照射されたＸ線の強度の測定
値をもとにして周知のコンボリューション法等の画像再
構成法を用いて被検体の断層面のＸ線吸収係数を計算し
その結果を表示装置１０に表示する。

以上Ｘ線発生点２の軌道運動を電磁気的に制御するため
、扇状のＸ線ビーム３を被検体のまわりに回転する走査
時間は数ｍ５ｅｃと極めて短かく、得られる被検体の断
層像は、被検体の動きによる画質の低下が軽減され、画
質の良い断層像となる。

また、Ｘ線発生点２の位置も正確にかつ迅速に制御され
るため、被検体の断層面の位置合わせも正確に、かつ迅
速に行なえる。

また、Ｘ線を発生させるターゲットは電子ビームが衝突
して高温になるため、高密度で耐熱性のよいものが要求
される。通常ターゲットとして用いられるタングステン
等の金属を高密度で耐熱性のよいものに加工するために
は、高温で加圧しなければならない。被検体をリング状
に取り囲むような非常に大きな金属に対してこのような
処理を行なうのは非常に困難であるが、本発明ではター
ゲット１を複数のブロック状の金属板１ａ−ｈをリング
状に接続することによって構成したので、容易に大きな
ターゲットを作ることができる。

第２図以下は、本発明の実施例の具体的な構成図である
。第２図は、本発明のＸ線断層撮影装置の断面図であり
、第３図は、第２図の切断線■−■で本発明の装置を切
断した断面図である。

第２図において、電子銃２１は一端に開孔２２を有し、
この一端において電子銃２１は真空容器２３の一端と接
続されている。この真空容器２３は、この真空容器の器
壁に設けられた排気孔２４に接続されたＬ型排気管２５
を通して、真空ポンプ２６によって約１Ｏ−７Ｔｏｒｒ
程度の真空度に保たれている。真空容器２３の細くくび
れだ部分の位置に、電子銃２１に近い側から集束装置、
即ち集束コイル２７と偏向装置、即ちビーム偏向ヨーク
２８とが設けられている。電子銃２１の開孔２２から引
き出された電子ビーム２９は前記集束コイル２７によっ
て細く絞られた後前記ビーム偏向ヨーク２８によって所
定の角度だけ偏向され、かつ同一立体角を保ちながらコ
ーン状に回転される。この電子ビーム２９は真空容器２
３内にリング状に設けられた補助偏向装置、即ち静電偏
向電極３０によって再び偏向され真空容器２３の他端付
近にリング状に並置されたターゲットエの所定の点即ち
Ｘ線発生点２に衝突しＸ線ビーム３を放出せしめる。

このターゲット１には金属バイブ３１が溶接されており
、電子ビームの衝突によってターゲット１から放出され
る熱を吸収するために金属パイプ３１に油又は水を流す
冷却機構（図示せず）が設けられている。

真空容器２３は、一端が開孔になった円筒状の空洞３２
を有しこの空洞３２に被検体が挿入される。空洞３２の
開孔端近くに検出器５がリング状に設置され、前記ター
ゲット１から放出されたＸ線ビーム３を検知する。第２
図及び第３図にも示すように、リング状に設置された検
出器５は、多数の検出素子３３から成っている。検出器
５を内側と外側とから挾む位置に、かつ検出器５と同心
円状の位置に、コリメータ３４．３５がリング状に設置
されている。Ｘ線発生点２から放出されたＸ線ビーム３
は集束コイル２７、ビーム偏向ヨーク２８及び静電偏向
電極３０を電磁気的に制御することにより、ターゲット
１上の円軌道８に沿って走査せしめられる。このＸ線ビ
ーム３はコリメータ３５によってビーム巾が薄く、かつ
拡がり角が例えば約３０＠の扇状のビームの整形され、
被検体の撮影領域４を照射する。このＸ線ビーム３は、
被検体の組織に依存するＸ線吸収係数の分布に応じて減
衰し、リング状に設置されたもう一方のコリメータ３４
で再び整形され、リング状に並置された複数個の特定検
出素子３３″からなる検出器５の一部に入射する。この
入射したＸ線ビームの強度は、検出器５にてその強度を
示す電気信号に変換され、前記データ処理装置で被検体
の断層像を得るように処理される。

なお、検出器もリング状以外に例えば１８０゜の角度範
囲に配置されたアーク状に配置してもよい。

このように、Ｘ線ビーム３の走査が前記集束装置や偏向
装置等によって電磁気的に行なえるので、高速かつ正確
な走査が可能である。また、集束コイル２７等によって
電子ビームを細く絞ることが可能で、Ｘ線発生点２の大
きさを小さく出来るので鮮明な画像が得られる。

第４図には、電子銃２１の断面図が示されている。

コイル状の形状のフィラメント４１に、図示されていな
いフィラメント加熱電源を接続し通電すると、このフィ
ラメント４１を覆うカソード４２の電子放出面４３が加
熱され、この電子放出面がら電子が放出する。前記電子
放出面４３の前面近くに、網目状のグリッド４４が、円
筒状のグリッド支持台４５に支持され、かつ、絶縁物４
６によってカソード４２とは電気的に絶縁されている。

さらに、このグリッド４４の前面には、漏斗状のウェネ
ルト電極４７が設けられている。このウェネルト電極４
７は、前記グリッド支持台４５とは絶縁物４８を挾んで
同心円筒状に設けられているウェネルト支持台４９に、
支持されている。

このウェネルト支持台４９は、絶縁物５０を介して固定
部材５１に固定されている。固定部材５１は、図示され
ていない電子銃２１の外壁に接続され、他方絶縁物５２
を介してアノード５３を支持している。尚、図示されて
いないがフィラメントをはじめウェネルト電極４７やア
ノード５３等は、それぞれ各電源から電圧が印加される
ようになっている。前記電子放出面４３から放出された
電子はウェネルト電極４７によって集束され、かつカソ
ード４２とアノード５３との間の印加された直流電圧ま
たはパルス状の電圧によってアノード５３に設けられた
小間孔５４から電子ビーム２９となって引き出される。

この電子ビーム２９のビーム強度は、前記グリッド４４
によって制御され、また、ビームのエネルギーは、前記
カソード４２とアノード５３との間に印加される電圧の
値を変えることによって変えられる。

従って、前記電子ビーム２９がターゲット１に衝突する
ことにより発生するＸ線ビームのビーム強度及びエネル
ギーも制御できる。本発明のＸ線断層撮影装置では、Ｘ
線ビームを短時間に多数回、被検体のまわりを回転でき
るので、前記電子銃を用いることによって、さらにＸ線
エネルギーやビーム強度等のパラメータを変えて短時間
に多くの種類のデータを得ることができ、これらのデー
タを利用して被検体の断層面のより正確なＸ線吸収係数
が得られる。例えば、実際のＸ線ビームは一定のエルネ
ギ−を有しておらずあるエネルギー巾をもって分布して
いるため前記Ｘ線吸収係数は誤差を含んだ値になるとい
った欠点も、本発明によって軽減でき、画像がより鮮明
になる。

第５図は、第２図の本発明の装置断面図における検出器
部分の拡大図である。

電子ビーム２９は、ターゲット１の冷却用の金属パイプ
３１を設けたターゲット１に衝突する。

その衝突点即ちＸ線発生点２からはＸ線ビーム３が放出
される。このＸ線ビーム３は２組の検出器５　ａ　ｓ　
５　ｂからなる検出器５で検知される。この検出器５ａ
、５ｂは、この検出器５ａ、５ｂに入射するＸ線ビーム
３ａ、３ｂが互いに対称のビーム形状になるように、Ｘ
線発生点２の位置を制御するか、または検出器５をＸ線
ビーム３を横切る方向に移動させるかによって位置づけ
られる。検出器５ａ、５ｂの中間には、くさび状のＸ線
遮蔽部材５５が設けられている。従って、被検体への不
必要なＸ線被曝は除去される効果がある。さらに２組の
検出器５ａｓ５ｂによってそれぞれ同時にＸ線ビーム３
ａ、３ｂを検知するため、被検体の異なる断層面の画像
が同時に２枚得ることが出来る。

尚、検出器５ａ、５ｂに入射するＸ線ビーム３　ａ　ｓ
　３　ｂが互いに対称かどうか、即ちＸ線発生点２の位
置決定は、Ｘ線発生点２に遠い位置にある検出器５６以
外にＸ線発生点２に近い位置にある検出器５７を利用す
ることも出来る。

第６図は、第５図の変形例を示す図である。

検出器６１８％　６１ｂ％　６１Ｃ％　６１ｄ％６１ｅ
、６１ｆは、等間隔に並置されている。これらの検出器
６１に入射するＸ線ビーム３がそれぞれ対称、または同
一のビーム形状になるように、電子ビーム２９のターゲ
ット１への衝突点２ａｓ２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの位置
は電磁気的に制御される。

従って、検出器５を多数配列し、それぞれの検出器に入
射するＸ線ビーム３を電磁気的に制御するため、被検体
の異なる断層面の画像が短時間に多数枚得ることができ
る。

以上本発明によって、Ｘ線発生点の走査を電磁気的に制
御するためＸ線ビームの走査時間が極めて短かく、被検
体の動きによる画質の低下が軽減されて鮮明な被検体の
断層像が得られる。かつ、Ｘ線を発生せしめる電子ビー
ムを細かく絞ることによってＸ線発生点の大きさを小さ
くできるため鮮明な被検体の断層像が得られる。また、
Ｘ線発生点の位置も正確かつ迅速に行なえるため、被検
体の断層面の位置合わせも正確かつ迅速に行なえる。

さらに、Ｘ線エネルギーやＸ線ビーム強度等のパラメー
タを変えて、短時間に同一断層面に関して多くの種類の
データが得られるので、これらのデータを利用して被検
体の断層面のより正確なＸ線吸収係数が得られる。その
上、多数の検出素子から成る検出器を複数個配列し、か
つＸ線ビームを電磁気的に走査するため被検体の異なる
断層面の画像が短時間に多数枚得られる。

さらに、ターゲット等が単一の真空容器内に設けられ、
かつこのターゲットからＸ線を発生せしめる電子銃も真
空容器の一端に接続するだけでよいため、装置の構造も
簡単になり、また、機械的なＸ線ビームの回転駆動装置
は不要なため、装置を小形にすることができる。

また、ターゲットを複数の金属板から構成したので製造
が非常に容易である。

尚、本発明は本明細書に記載された実施例に限定される
ことなく、特許請求の範囲に含まれた変形例も含むこと
は勿論であり、例えば電子銃ではカソードは傍熱形以外
に直熱形でもよく、また複数個のカソードを使用した電
子銃でもよい。

また、集束装置としては静電電極を用いて集束させても
よく、検出器もリング状以外に例えば１８０°の角度範
囲に配置されたアーク状に配置してもよい。さらに、被
検体の設定を容易にするため電子銃をＸ線ビームの回転
中心軸から偏心させて取付けた構造にしてもよく、また
、容器を傾斜させ被検体の異なる断層面の画像が得られ
る構造にしてもよい。

［発明の効果］ 以上本発明によって、Ｘ線発生点の走査を電磁気的に制
御するためＸ線ビームの走査時間が極めて短かく、被検
体の動きによる画質の低下が軽減されて鮮明な被検体の
断層像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の概略図であり、第２図、第３図
は本発明の具体的な構成を示す装置の全体図である。第
４図は本発明の装置に使用される電子銃の断面図、第５
図は検出器部分の拡大図、第６図は第５図に示す検出器
の一変形例図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビームを発生させる電子銃と、この電子銃か
   らの電子ビームの方向を変更させる電子ビーム制御装置
   と、この制御装置によって変更された電子ビームが衝突
   することにより、その電子ビームの衝突する部分からＸ
   線を前記アークのほぼ中心に向けて、様々な角度から連
   続して照射することができ、所定金属からなる複数のブ
   ロックを３６０゜以下の角度範囲にあるアーク状に配置
   してなるターゲットを有したことを特徴とするＸ線断層
   撮影装置。
2. （２）前記ターゲットは板状であり、且つ前記Ｘ線の衝
   突する面の反対面に接するように前記ターゲットを冷却
   する冷却機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   Ｘ線断層撮影装置。