JPH04314433A - 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】

【０００１】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はＸ線断層撮影装置に係り
、特にＸ線の高速走査が可能であり、かつアーチファク
トの発生が少なく鮮明な断層画像を形成することが可能
なＸ線断層撮影装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】人体等の被検体周囲の多方向からＸ線を
被検体に照射し、被検体を透過したＸ線の強度を検出器
にて測定し、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Ｘ線断層撮影装置（Ｘ線
ＣＴ装置）が、病院等における診断設備として広く普及
している。

【０００４】今日一般に普及しているＸ線ＣＴ装置は、
Ｘ線源およびＸ線検出器の配置構造の相違により、第３
世代から第５世代までの種々の方式がある。

【０００５】図３は、現在一般に広く普及している第３
世代のＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略正面図である。こ
の第３世代のＣＴ装置は、Ｘ線管１から被検体２全体を
包み込むように扇状のＸ線ビーム３を照射し、被検体２
を透過したＸ線ビーム３の強度を、対向位置に数百個の
アレイ状に配置したＸ線検出器４に受信させ各角度から
投影データを収集する装置である。Ｘ線管１とＸ線検出
器４とは、被検体２をはさむようにして一体的に形成さ
れており、被検体２を中心として一体に矢印方向に機械
的に回転するように構成される。

【０００６】図４は、第４世代のＸ線ＣＴ装置の構成を
示す概略図である。この第４世代のＣＴ装置は、被検体
２の収容空間全周にＸ線検出器４ａを配列固定し、Ｘ線
管１ａのみを回転させながらＸ線ビーム３を被検体２に
照射し、被検体２の各方向からの投影データを収集する
装置である。本方式ではＸ線管１ａの回転動作のみで撮
影が実施されるため、機械的に信頼度が高く、かつ撮影
時間も１〜１０秒程度に短縮される。

【０００７】図５は第５世代方式のＸ線ＣＴ装置の構成
例を示す断面図である。この第５世代方式の装置は、被
検体周囲でのＸ線源の回転を機械的に行なわず、電子銃
５から発射された電子ビーム６を集束装置７、偏向ヨー
ク８、静電偏向電極９によって加速偏向させて、リング
状に配設したターゲット１０の所定位置に衝突せしめＸ
線ビーム３を発生させている。Ｘ線検出器４ｂは、リン
グ状に形成されたターゲット１０の内周にアーク状に配
設される。またターゲット１０から照射されたＸ線ビー
ム３を遮らないようにするため、Ｘ線検出器４ｂの中央
部にＸ線ビーム３の通路が形成されたり、またはＸ線検
出器４ｂとターゲート１０とをオフセットして配置する
構造が採用されている。

【０００８】この方式によれば、機械的手段に頼ること
なく、電子ビームを偏向させることによって電子的にＸ
線源の位置をターゲット１０上で移動する方式であるた
め、Ｘ線源の高速回転が可能であり、５０ｍＳ程度の撮
影時間と１７ｓｃａｎ／ｓｅｃ　程度のスキャン速度と
が得られ、超高速撮影が可能となり、特に心臓などの動
く臓器の撮影に極めて有効である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の第
３世代および第４世代のＸ線ＣＴ装置においては、Ｘ線
管の構造強度上の問題からＸ線管を搭載した架台回転部
の回転周期を１秒以下にすることは極めて困難であった
。

【００１０】すなわち、従来Ｘ線源としては、一般に負
荷定格が高い回転陽極式Ｘ線管が使用されており、この
Ｘ線管は、真空容器内に回転自在に保持された陽極とし
ての円板状ターゲットと、このターゲットに対向して配
置され、陰極としてのフィラメントとから構成される。 フィラメントを通電加熱することによって陰極から放出
された電子は陽極に衝突してＸ線を発生させる。ところ
で、この種のＸ線管においては、Ｘ線の発生効率を高め
るために、タングステン（Ｗ）などの高熱容量を有する
金属材で形成した高重量のターゲットを採用している。 しかしＸ線に変換されない大部分の電子のエネルギーが
熱に変換されターゲット部分は高温度に加熱される。こ
のような高温度環境下で高重量のターゲットを高速回転
自在に保持するシャフトやベアリングの耐性には限度が
あり、この高速回転体を内蔵するＸ線管全体を架台回転
部とともに回転する場合にも、上記のシャフトおよびベ
アリングの強度が制約となって、回転周期を１秒以下と
する高速回転が困難となっている。

【００１１】一方第５世代方式のＸ線ＣＴ装置において
は、図５に示すように、リング状に形成されたターゲッ
ト１０の内周側にアーク状にＸ線検出器４ｂを配設する
構造を有する。そのためＸ線源からのＸ線ビーム３を被
検体２に照射するためには、Ｘ線源に近いＸ線検出器４
ｂはＸ線ビーム３を遮らないように、各Ｘ線検出器４ｂ
の軸方向中心部にビームの通路を設けたり、またはＸ線
検出器４ｂとターゲット１０とをオフセット配置するこ
とが必須の要件となる。

【００１２】そのため、Ｘ線源の位置を代えた場合にお
けるスライス面が同一にならず、アーチファクトが発生
し易く、鮮明で高精度の断層画像が得られにくいという
問題点がある。

【００１３】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、Ｘ線の高速走査が可能であり、かつ
アーチファクトの発生が少なく、鮮明な断層画像を形成
することが可能なＸ線断層撮影装置を提供することを目
的とする。 〔発明の構成〕

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係るＸ線断層撮影装置は、３６０゜以下の角度
範囲にアーク状に配置され、電子ビームを衝突させるこ
とにより発生したＸ線ビームをアークの中心部に配置し
た被検体方向に照射するターゲットと、このターゲット
上の電子ビーム照射点を中心とする円弧上に配置され、
上記被検体を透過したＸ線量を検出するＸ線検出器と、
アーク状に配置されたターゲットのアーク中心を回転中
心にして、上記Ｘ線検出器を回転させる回転機構とを備
えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成に係るＸ線断層撮影装置によれば、ア
ーク状に配置されたターゲットに電子ビームを衝突させ
ることにより、ターゲート上のＸ線発生点の軌道運動を
電磁気的に制御する方式を採用しているため、従来のよ
うなＸ線管を走査方向に回転移動する必要がなく、ター
ゲットに対する電子ビームの衝突位置に対向するように
Ｘ線検出器を回転機構によって機械的に回転することに
より被検体の異なる方位からの透過Ｘ線量を測定するこ
とができる。すなわち機械的に回転させる部位はＸ線検
出器のみであるから、従来のＸ線管のベアリングシャフ
トの強度に制約されず、Ｘ線検出器を高速度で回転させ
ることが可能になり、撮影時間を飛躍的に短縮すること
ができる。

【００１６】またＸ線検出器は、Ｘ線源を遮ることなく
回転する構造となるため、従来の第５世代方式のように
Ｘ線検出器とターゲットとをオフセット配置する必要が
なく、Ｘ線源のターゲットの円周方向のいずれの位置に
設定した場合においてもスライス面は同一となる。その
ためアーチファクトが少なく、鮮明で高精度の断層画像
を再構成することができる。

【００１７】

【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。図１は本発明装置の一実施例の具体的
な構成を示す装置全体図、図２は本発明装置の一実施例
の構成を示す断面図である。なお、図５に示す従来例と
同一要素には同一符号を付している。

【００１８】すなわち本実施例に係るＸ線断層撮影装置
は、３６０゜の角度範囲にアーク状に配置され、電子ビ
ーム６を衝突させることにより発生したＸ線ビーム３を
アークの中心部に配置した被検体２方向に照射するター
ゲット１０と、このターゲット１０上の電子ビーム照射
点Ｆを中心とする円弧上に配置され、上記被検体２を透
過したＸ線量を検出するＸ線検出器４ｃと、アーク状に
配置されたターゲットのアーク中心Ｃを回転中心にして
、上記Ｘ線検出器４ｃを回転させる回転機構１１と、Ｘ
線検出器４ｃの回転位置を検出し、その回転位置に対向
するターゲット１０の定位置に電子ビーム３の焦点が形
成されるように、電子ビーム３の衝突位置を制御する制
御機構１２と、Ｘ線検出器４ｃからのＸ線ビーム強度信
号をデジタル電気信号に変換するデータ収集装置１３と
、デジタル電気信号に基づいて、断層画像を再構成する
データ処理装置１４とを備えて構成される。

【００１９】また上記制御機構１２は、Ｘ線検出器４ｃ
の回転角度θを検知し、その回転角度θに対応する電子
ビーム６の照射位置Ｆ′を信号として出力する機構制御
ユニット１５と、機構制御ユニット１５からの出力信号
に基づき、電子ビーム６の焦点がＸ線検出器４ｃと対向
するターゲットの定位置に形成されるように、電子ビー
ム６を電磁的に偏向制御しＸ線発生点を制御するＸ線制
御ユニット１６とから構成される。

【００２０】さらにリング状のターゲット１０が配置さ
れた面と、上記Ｘ線検出器４ｃが配置された面とが、同
一平面となるように構成されている。

【００２１】また図２に示すように、装置本体左端には
、電子ビーム６を放射する電子銃５が配設され、この電
子銃５は真空容器１７の一端と接続されている。この真
空容器１７は、この真空容器の器壁に設けられた排気孔
に接続されたＬ型排気管を通して、真空ポンプ１８によ
って約１０−７Ｔｏｒｒ程度の真空度に保たれている。 真空容器１７の細くくびれ部分の位置に、電子銃５に近
い側から集束装置７としての集束コイル１９と偏向装置
、即ちビーム偏向ヨーク８とが設けられている。電子銃
５の開孔から引き出された電子ビーム６は前記集束コイ
ル１９によって細く絞られた後前記ビーム偏向ヨーク８
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６は真
空容器１７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９によって再び偏向され真空容器１７の
他端付近にリング状に並置されたターゲット１０の所定
の電子ビーム照射点Ｆ、即ち、Ｘ線発生点に衝突しＸ線
ビーム３を放出する。このターゲット１０には、金属パ
イプ２０が付設されており、この金属パイプ２０内に、
油、水などの冷却媒体を流通せしめることにより、電子
ビーム６の衝突によって、ターゲット１０から放出され
る熱が系外に排出されるように構成される。

【００２２】電子銃５から放射された電子ビーム６は、
リング状に形成された金属板から成るターゲット１０に
衝突することにより、その衝突点、すなわち電子ビーム
照射点ＦからＸ線ビーム３が放出される。放出されたＸ
線ビーム３は、被検体２を包含する撮影領域２１を十分
にカバーし得る角度範囲に配置されたＸ線検出器４ｃに
よって放出される。Ｘ線検出器４ｃは、機構制御ユニッ
ト１５の制御に従って、リング状ターゲット１０のアー
ク中心Ｃを回転中心にして、回転周期が１秒以下の高速
度で回転し、各回転位置における透過Ｘ線量を検出する
。また機構制御ユニット１５は、Ｘ線検出器４ｃの回転
角度θを検知し、その回転角度θにあるＸ線検出器４ｃ
に対向するターゲット１０の定位置に電子ビーム６の焦
点がくるようにＸ線制御ユニット１６に信号を出力する
。Ｘ線制御ユニット１６は、電子ビーム６の焦点がター
ゲット１０上の定位置に形成されるように、集束装置７
、偏向ヨーク８、静電偏向電極９を電磁的に制御する。 この場合にも、ターゲット１０上の焦点位置Ｆが移動す
る平面と、Ｘ線検出器４ｃの受光面が回転移動する平面
とが同一平面になるように制御される。

【００２３】Ｘ線検出器４ｃで検出されたＸ線ビーム強
度（Ｘ線透過量）は、電気信号に変換され、データ収集
装置１３にてデジタル変換された後に、データ処理装置
１４に送信される。データ処理装置１４は、被検体２の
周囲のあらゆる方向から照射されたＸ線の透過強度の測
定値を基礎にし、画像再構成法を用いて被検体２の断層
面（スライス面）のＸ線吸収係数を計算し、その結果を
断層画像として、図示しない表示装置に表示する。

【００２４】以上のように本実施例に係るＸ線断層撮影
装置によれば、アーク状に配置されたターゲット１０に
電子ビーム６を衝突させることにより、Ｘ線発生点Ｆの
軌道運動を電磁気的に制御し、任意の位置でＸ線を発生
させる方式を採用しているため、従来のようなＸ線管を
走査方向に回転移動する必要がなく、ターゲットに対す
る電子ビームの衝突位置に対向するようにＸ線検出器４
ｃを回転機構１１によって機械的に回転することにより
被検体２の異なる方位からの透過Ｘ線量を測定すること
ができる。すなわち機械的に回転させる部位はＸ線検出
器４ｃのみであるから、従来のＸ線管のベアリングシャ
フトの強度に制約されず、Ｘ線検出器４ｃを高速度で回
転させることが可能になり、撮影時間を飛躍的に短縮す
ることができる。

【００２５】またＸ線検出器４ｃは、Ｘ線源を遮ること
なく回転する構造となるため、従来の第５世代方式のよ
うにＸ線検出器とターゲットとをオフセット配置する必
要がなく、Ｘ線源のターゲットの円周方向のいずれの位
置に設定した場合においてもスライス面は同一となる。 そのためアーチファクトが少なく、鮮明で高精度の断層
画像を再構成することができる。

【００２６】また本実施例装置によれば、架台（ガント
リー）の回転機構１１にはＸ線検出器４ｃのみを搭載し
、Ｘ線管を搭載する必要がないため、架台の回転部と固
定部とを接続する高圧スリップリングおよびＸ線発生用
の高周波発生器（ＨＦＧ）などの高重量設備を搭載する
必要がなくなり、装置のシステム構成が大幅に簡素化さ
れる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明の通り本発明に係るＸ線断層撮
影装置によれば、アーク状に配置されたターゲットに電
子ビームを衝突させることにより、ターゲート上のＸ線
発生点の軌道運動を電磁気的に制御する方式を採用して
いるため、従来のようなＸ線管を走査方向に回転移動す
る必要がなく、ターゲットに対する電子ビームの衝突位
置に対向するようにＸ線検出器を回転機構によって機械
的に回転することにより被検体の異なる方位からの透過
Ｘ線量を測定することができる。すなわち機械的に回転
させる部位はＸ線検出器のみであるから、従来のＸ線管
のベアリングシャフトの強度に制約されず、Ｘ線検出器
を高速度で回転させることが可能になり、撮影時間を飛
躍的に短縮することができる。

【００２８】またＸ線検出器は、Ｘ線源を遮ることなく
回転する構造となるため、従来の第５世代方式のように
Ｘ線検出器とターゲットとをオフセット配置する必要が
なく、Ｘ線源のターゲットの円周方向のいずれの位置に
設定した場合においてもスライス面は同一となる。その
ためアーチファクトが少なく、鮮明で高精度の断層画像
を再構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ線断層撮影装置の一実施例の具
体的な構成を示す装置全体図。

【図２】本発明装置の一実施例を示す概略断面図。

【図３】第３世代のＸ線断層撮影装置の構成例を示す概
略図。

【図４】第４世代のＸ線断層撮影装置の構成例を示す概
略図。

【図５】第５世代のＸ線断層撮影装置の構成例を示す概
略図。

【符号の説明】

１，１ａ…Ｘ線管（Ｘ線源） ２　　被検体 ３　　Ｘ線ビーム ４，４ａ，４ｂ，４ｃ…Ｘ線検出器 ５　　電子銃 ６　　電子ビーム ７　　集束装置 ８　　偏向ヨーク ９　　静電偏向電極 １０　　ターゲット １１　　回転機構 １２　　制御機構 １３　　データ収集装置 １４　　データ処理装置 １５　　機構制御ユニット １６　　Ｘ線制御ユニット １７　　真空容器 １８　　真空ポンプ １９　　集束コイル ２０　　金属パイプ ２１　　撮影領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　３６０゜以下の角度範囲にアーク状に
   配置され、電子ビームを衝突させることにより発生した
   Ｘ線ビームをアークの中心部に配置した被検体方向に照
   射するターゲットと、このターゲット上の電子ビーム照
   射点を中心とする円弧上に配置され、上記被検体を透過
   したＸ線量を検出するＸ線検出器と、アーク状に配置さ
   れたターゲットのアーク中心を回転中心にして、上記Ｘ
   線検出器を回転させる回転機構とを備えたことを特徴と
   するＸ線断層撮影装置。
2. 【請求項２】　　前記ターゲットが配置される角度範囲
   が３６０゜であることを特徴とする請求項１記載のＸ線
   断層撮影装置。
3. 【請求項３】　　前記ターゲットが配置された面と、前
   記Ｘ線検出器が配置された面とが、同一平面であること
   を特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装置。
4. 【請求項４】　　前記Ｘ線検出器の回転位置を検出し、
   その回転位置にあるＸ線検出器に対向するターゲットの
   定位置に電子ビームの焦点が形成されるように、電子ビ
   ームの衝突位置を制御する制御機構を備えた請求項１記
   載のＸ線断層撮影装置。