JPS61143045A - コンピユータ化ｘ線断層撮影用スキヤナ - 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】 産業上の利用分野 本発明はコンピユータ化Ｘ線断層撮影用（ＣＴ）スキャ
ナーに関する。

従来の技術 ］ンピュータ化Ｘ線断層撮影では、患者または被検体の
当該横断面６Ｘ線が透過するようにＸ線源によシ多数の
方向から患者または被検体の横断面を走査する。患者の
Ｘ線源と反対側に配置され九一つ以上の検出器はＸ、！
！者を透過した後のＸ線の強度を読取る。異なる方向か
らの充分な強度の測定値が得られると、これら強度の読
取シ値は患者の横断面の密度のマツビツングを再生する
のに使用できる。

コンピユータ化Ｘ線断層撮影像再生技術は、Ｘ線強度の
各読取シ値は線源から強度検出位置までの患者を通過す
る際の減衰関数の線積分値に対応するという事実を利用
した数学的再生アルゴリズムにより得られる。これら再
生アルゴリズムは、バックグラウンドグロジエクション
として知られるプロセスでＸ線が患者内の横断する通路
に沿うときの減衰度を配分するものである。

第４世代のコンピユータ化Ｘ線断層撮影装置は、固定検
出器の円形アンイと移動Ｘ線源全台み、検出器の第４世
代アレイは患者の走査平面を画定する患者挿入用開口を
一般に囲む。次にＸ線源は多数の隔置し九位置から走査
平面を照射する。この走査はＸ線管を患者のまわりで軌
道運動し、かつ患者を通過するＸ線の強度を検出するこ
とによシ一般に行なわれる。

初期および現在の第３世代コンピユータ化Ｘ線断層撮影
スキャナーでは患者を走査する際検出器も移動する。例
えば、軌道式〇Ｔ装置では、Ｘ線源と、弧状の検出器は
患者のまわシで共に軌道運動する。

出願人が知っている業務用コンピユータ化Ｘ線断層撮影
用スキャナーすべてに共通して必要なものは、少なくと
もＸ線源、またある装置ではＸ線源と検出器の双方を移
動するための駆動力である。これまでこの駆動力は、ベ
ルトまたはギアリンクのいずれかを介してＸ線管用支持
体に結合されたモータによって得ていることが多かった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなそ一タは、短時間のうちにフレームを高速の
一定回転速度まで加速するようかなシ大きなＸ線７レー
ムに大きなトルクを与えることができなければならない
。この速度に達したことが表示されたとき、１秒もの短
時間のうちに像再生用の充分なデータを収集できる。米
国オハイオ州りリープランド市のピッカー・インターナ
ショナＡ／　（Ｐｉｃｋｅｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ）社から市販されているテイナービュー（８ｙｎｅ
ｒｖｉｅｗ　）１２００と称される第４世代ＯＣＴスキ
ャナーでは、走査のため患者の胴体を挿入できるのに充
分な径を有する開口が設けられている。この装置の回転
慣性力は、回転軸からの離れるにつれて増加するので、
本体全体が走査できるよう高トルクを必要とする大慣性
力の装置（Ｘ線管も含む）自体が回転するようになって
いる。

ベルトリンクはコストの点で有利であるが、高速のコン
ピユータ化Ｘ線断層撮影用走査のため充分なトルクを発
生する能力はない、サイチービュー１２００スキヤナー
を加速できるよう充分なトルクを与えるため、回転フレ
ームに取付けられた磁石および固定ガントリーに取付け
られた磁界コイルを有するモータが使用されている。こ
の誘導モータはベルトリンクよりも高価であるが、Ｘ線
管を急速加速するのに必要な高トルクを発生できる。誘
導モータのコスト上の欠点は、モータ巻線、スキャナー
のベアリングおよびモータのマグネットの複雑な取付は
法に少なくとも部分的に帰因する。

本発明の目的は、従来の駆動システムよシも小さなスペ
ースしか占めずかつ低コストで高トルクを発生できる、
スキャナーのガントリーに対してスキャナーのフレーム
を回転するための駆動システムを含むＣＴスキャナーを
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、ガントリーと、フレームおよび前記ガ
ントリーにそれぞれ取付けられた２つの協働レース部材
を含むベアリングによって前記ガン）　ＩＪ（２６）に
回転自在に取付けられた７レームと、前記フレームに取
付けられ、フレームが回転する際に異なる方向からＸ線
が当該被験体を透過してＸ線を検出器アレイに向けるよ
う配置されたＸ線源と、協働する磁界発生手段および磁
界応答手段を含み、前記フレームと前記ガントリーとの
間の相互運動を生じさせる電気モータとから成シ、前記
磁界発生手段および磁界応答手段の一つが前記レース部
材の一つに直接取付けられていることを特徴とするコン
ピユータ化Ｘ線断層撮影用スキャナーが提供される。

本発明の好ましい態様では、前記磁界応答手段は前記レ
ース部材上に直接取付けられ、前記フレームには前記レ
ース部材が取付けられる。

このような配置では前記レース部材は前記ガントリー内
に適当に取付けられ、前記被験体を走査のため配置する
開口を向いた内側面を有する細長い円筒形状となってい
る。

前記磁界応答手段は一般的には複数のマグネネトから成
る。

〔発明の作用および効果〕

本発明に係るスキャナーの利点の一つは、高速走査を可
能にする高速レスポンスにおる。モータは従来のベルト
式駆動装置と約同程度でかつサイナービュー１２００の
誘導モータのコストよシも低いコストで製造できる。

別の利点は、モータを再配置できることにある。これに
よシ従来のモータがあった位置に別ＯＣＴ走査装置を配
置できるのでよシコンパクトな形状にできる。特にサイ
チービュー１２００スキヤナー中のモータが以前占めて
いた空間にケーブル巻取り機構が移動される。これによ
シケーブル巻取り機構の内径が小さくなるので、ＣＴ装
置の慣性モーメントも小さくなる。

次に添附図面全参照して実施例によシ本発明に係るコン
ピユータ化Ｘ線断層撮影用スキャナーについて説明する
。

〔実施例〕

添附図面を参照すると、第１図にはコンピユータ化Ｘ線
断層撮影用スキャナー（走査装置）１０が示されている
。このスキャナーは、云ゆる第４世代設計のスキャナー
で、検出器１２の固定アレイと軌道路内で回転自在なＸ
線源１４とを有する。これら検出器およびＸ線源はハウ
ジング１６内に取付けられており、ノ・ウジング１６は
走査平面を傾けるよう枢軸１８のまわシで枢動で急る。

このような枢動運動をするため２つの支持体２０．２２
は枢軸１Ｂのまわシにハウジングを傾けるための駆動部
材（図示せず）を含む。患者用寝椅子２４は走査装置１
０に対して移動自在でアシ、コンピユータ化Ｘ線断層撮
影用走査のため患者挿入用開口２６内で仰向けに寝てい
る患者を位置決めできる。

このコンピユータ化Ｘ線断層撮影用スキャナーについて
の詳細は、欧州特許明細書第ＥＰ−人−０１０９２０６
号、日本国特開昭８５−９０５３９、特開昭８５−１０
８０３５を参照されたい。

コンピユータ化Ｘ線断層撮影用走査中Ｘ線源１４は検出
器アレイ１２内の弧状路に沿って移動し、被験体にＸ＠
を照射する。Ｘ線１４で生じたＸ線の広がったビームは
扇状に広がシ、同時に多数の検出器に入射する。サイチ
ービュー１２ＧＯＣＴスキヤナーでは、検出器は完全に
円形に配列されておシ、所定走査時に約４分の１すなわ
ち３００個の検出器が照射される。線源の走査運動によ
シ被照射検出器群は時間と共に変化し、−回の代表的走
査で計１２００個の検出器が照射される。

第２図の側断面図は、本明細書に開示するコンピユータ
化Ｘ線断層撮影用スキャナーの主要部品を示す。回転フ
レーム２８にはＸ線管１４が取付けられておシ、患者挿
入用開口２６を囲む環状ベアリング３６に沿って固定ガ
ントリー３４内にフレーム２８が支持されている。ベア
リング３６の内側レース５７は軸方向に沿って延長し、
円筒内側面３２を有するチューブを形成している。フレ
ーム２８は内側レース３７に直接取付けられておシ、外
側ベアリングレース３９は患者用開口２６に肩って軸方
向に内側レースよシ短く延長し、外側レース３９は固定
ガントリー３４に結合されている。

フレーム２８とＸ線管１４ｆ：回転すると、Ｘ線管１４
は附勢時にＸ線を放射し、シャッタ３８、コリメータ４
０を通過させ、当該平面４１を横断させる。患者は所定
被験体の横断面が平面４１と一致し、回転Ｘ線源１４に
よシ照射されるように寝椅子２４を移動することによシ
開ロ内に位置決めされる。

Ｘ線管１４からのＸ線は、被験体を横断した後、検出器
１２の円形固定アレイに入射する。

第２図および第３図に患者挿入用開口の両側に設けられ
た代表的検出器１２ａ、１２ｂを示す。当該平面４１内
にないＸ線を吸収するため、フレーム２８に取付けられ
たシールド４３は浮遊Ｘ線を吸収し、スキャナー内のＸ
線の反射を最小にする。

検出器１２は、個々の検出器１２ａ、ｂ等に入射したＸ
５を当業者に公知の機構により電気信号に変換する。ピ
ッカー社のサイチービュー１２００ス中ヤナーに利用さ
れている特定のシステムでは、ガントリー３４に支持さ
れたプリント回路基板４２（第３図）に取付けられた回
路によシ一連パルスを発生するが、この回路からのパル
ス繰返しレートはアレイ内の特定検出器に入射したＸ線
強度に比例する。ケーブル４４は、固定ガン）ＩＪ−か
ら解析用回路にこれら電気信号を伝え、最終的にコンピ
ュータによるＸ線断層像再生のため特別のプログラムが
組まれたコンピュータに送られる。

ケーブル巻取９磯構４８内に支持された高電圧ケーブル
（第４図）を介してＸ線発生用Ｘ線管１４に必要な高電
圧が回転管まで送られる。

回転フレームが患者のまわシにＸ線管１４を軌道運動す
ると牲、との高圧ケーブル４６はほどかされ、Ｘ線管が
逆方向に回転するとき、これらケーブルは再び巻きとら
れる。

本明細書に開示のスキャナーでは、ブラシレースの可変
速度三相誘導モータ５０によってＸ線管フレーム２８と
ガントリー３４との間の相対的回転を生じさせる。この
モータは、患者用開口２６のまわシに離間した４つのセ
グメント５０ａ−ｄ（第５図）に分割されている。この
モータの別の実施態様は、４つでなくて３つのセグメン
トに設計され、第２の別の実施態様では、モータ巻線は
中断されることなく連続領域から成る。モータの積層体
５１は密に巻かれた導電コイル用コアを形成し、コイル
は電気信号によって附勢されると、強力な磁界を発生し
、この結果モータのトルク性能が高くなる。この磁界の
、極性は、コイル励磁極性を反転することにより反転さ
れる。セグメン）５０ａ−ｄの各々はねじ切シされたコ
ネクタ５４によシ固定ガントリー５４に結合されている
。

コイル５５によシ発生される磁界内に位置するようにベ
アリングの内側レース３７により複数の永久マグネット
６０が支持されている。積層体とマグネットとの間のギ
ャップは小さいので、この結果モータ効率は良好である
。モータの積層体を附勢すると、これら積層体はマグネ
ット６０の磁界と相互作用する磁界を発生し、この結果
生じる吸引力および反撥力によシガントリ−３４とフレ
ーム２８との相対回転が生じる。

モータの巻線は４つの部分にセグメント化され、各部分
は５つのアンプ（図示せず）に接続されている。３つの
アンプを直流から２０ヘルツまで変わる周波数で選択的
に附勢すると、フレームが加速し九）、毎秒約４０回転
の速度で定速回転する。この回転中のフレームの運動は
、光学的センナ（図示せず）にモニタされ、セグメント
の附勢はこの回転と同期される。

次に第３図を参照すると、この図にはベアリング３６が
よシ詳細に示されている。内側レース３７は軸方向に２
９．５３ｃＷＩの距離りだけ延長する。この内側レース
３７は１２個のねじ切）されたコネクタ６４によってフ
レーム２８を支持し、コネクタ６４はレース３７の前面
６８に設けられた１２個の等しく隔置されたねじ切）開
口６６と係合している。レースの後方部分は患者挿入用
開口を向いた円筒状の内側ｖｒｉ３２を有し、この後方
部分の外側面内の凹部７０はマグネット６０″ｆ：取付
けるための領域を画定している。

複数のボールベアリングを支持するベアリングチャンネ
ル７２は２つのレース３７．３９によシ頂部および底部
の境界が定められ、２つのケージ７４．７６によシ両側
の境界が定められる。

内側レース３７に設けられた充填孔７８を通してこのチ
ャンネル７２にボールが挿入され、ボール挿入後この充
填孔７８は塞さがれる。ベアリング３６の全体は、外側
レース３９内の１２個の等しく隔置された孔８２と係合
するねじ切シされ九コネクタ８０によシガントリ−５４
に接続され、ベアリング８５はベアリンググリースがベ
アリングからモータ５０の近くにリークしないよう防止
する。

モータ５０がフレームとガントリーとの相対回転を生じ
させると、内側レース３７に取付けられた光学的エンコ
ーダ８４は、検出器に対するＸ線源１４０角度配列を常
時知るととができよう光学的センナ（図示せず）に対し
て回転する。この情報によシ検出器からのＸ線強度読み
敗り値を解析し、公知のパックグラウンドプロジェクシ
ョン技術にて患者の当該横断面の密反のマツピングを形
成できる。

モータ５０は短時間のうちに回転フレームを適当な速度
まで加速し、極めて短時間、一般に数秒内にＣＴ走査が
行なわれる。−回の走査が完了すると、モータの積層体
はフレーム２８を動的に制動するよう逆極性に附勢され
る。この動的制動によシフレーム２８が制動しなかった
場合、　Ｒ急７”レーキ６１によυフレームの運動全停
止する。フレームの運動が停止すれば、モータ５０は逆
方向の走査を開始するように附勢され、第１方向への回
転および次に逆方向への回転によシ走査が連続して行な
われる。

本発明をある程度詳細に述べたが、第４世代ＣＴスキャ
ナーに対してモータおよびベアリングの構造を制限する
必要はない。本発明は特許請求の範囲に入る変更事項お
よび／または代替事項のすべてを含むと解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸ線源およびＸ線検出器アレイを示すためフロ
ントパネルを除去したＣＴスキャナーの斜視図、第２図
および第５図は第１図のＣＴスキャナーの上方および下
方部分を拡大して示す軸方向断面図、第４図はＸ線源を
回転するためフレームを支持する軸方向に細長いベアリ
ングを特に示す第２図に示されたスキャナーの一部の軸
方向断面図、第５図は前記ベアリングの内側レースに対
する４セグメント誘動モータの周辺位置決めを示す正面
略図、第３図は主要スキャナーベアリングの拡大断面図
である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガントリー（３４）と、フレーム（２８）および
   前記ガントリー（３４）にそれぞれ取付けられた２つの
   協働レース部材（３７、３９）を含むベアリング（３６
   ）によつて前記ガントリー（３４）に回転自在に取付け
   られたフレーム（２８）と、前記フレーム（２８）に取
   付けられ、フレームが回転する際に異なる方向からＸ線
   が当該被験体を透過してＸ線を検出器アレイ（１２）に
   向けるよう配置されたＸ線源（１４）と、協働する磁界
   発生手段（５１、５３）および磁界応答手段（６０）を
   含み、前記フレーム（２８）と前記ガントリー（３４）
   との間の相互運動を生じさせる電気モータ（５０）とか
   ら成るコンピュータ化Ｘ線断層撮影用スキャナーにおい
   て、 前記磁界発生手段（５１、５３）および磁界応答手段（
   ６０）の一つ（６０）が前記レース部材（３７、３９）
   の一つ（３７）に直接取付けられていることを特徴とす
   るスキャナー。
2. （２）前記レース部材（３７）が前記フレーム（２８）
   に取付けられている特許請求の範囲第１項記載のスキャ
   ナー。
3. （３）前記レース部材（３７）は前記ガントリー（３４
   ）内に取付けられると共に前記被験体を走査のため配置
   する開口（２６）に向いた内側面（３２）を有する細長
   い円筒形状である特許請求の範囲第２項記載のスキャナ
   ー。
4. （４）前記開口は貫通した開口である特許請求の範囲第
   ３項記載のスキャナー。
5. （５）前記磁界発生手段（５１、５３）および前記磁界
   応答手段（６０）のうちの一つは前記磁界応答手段（６
   ０）である特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載
   のスキャナー。
6. （６）前記レース部材（３７、３９）の他方（３９）は
   前記一方のレース部材（３７）よりも軸方向に実質的に
   短い特許請求の範囲第１〜５項いずれかに記載のスキャ
   ナー。
7. （７）前記磁界応答手段（６０）は複数のマグネット（
   ６０）から成る特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに
   記載のスキャナー。
8. （８）前記レース部材（３７、３９）はボールベアリン
   グのチャンネル（７２）を画定する特許請求の範囲第１
   〜７項のいずれかに記載のスキャナー。
9. （９）前記磁界発生手段（５１、５３）は少なくとも一
   つのコイル５３から成る特許請求の範囲第１〜８項のい
   ずれかに記載のスキャナー。
10. （１０）前記検出器アレイ（１２）は前記ガントリー（
    ３４）に取付けられている特許請求の範囲第１〜９項の
    いずれかに記載のスキャナー。