JPS62172698A - Ｘ線ｃｔ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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｘ４９ＣＴ！ｌＫｍに関し、さらに詳しくは
短時間高速スキャンを可能とするＸ線発生及びその発生
Ｘ線による被検体透過Ｘ線の計測を行う装置に関するも
のである。

〔従来技術〕

Ｘ線ＣＴＶ装置は、第８図に示すように、商用文流電［
１の交流電圧を三相高電圧変圧器２で三相高電圧［第９
図の（Ａ）］に変換し、高電圧整流回路３で整流平滑し
ている。この整流平滑された高電圧［第９図の（Ｂ）及
び（Ｃ）］を、スイッチ回路４でＸ線照射角度設定に応
じてＸ線管装置５に高電圧を印加してＸ線を発生してい
る［第９図の（Ｄ）］。このように、Ｘａ発生用高電圧
発生ｗ＆置は、交流電源を用いている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、Ｘ線ＣＴ装置におけるＣＴ値は、Ｘ線吸収係数
を用いているため印加電圧の変動によす大きな影響を受
け、前記商用交流電源の脈動（リップル）によってＸ線
ＣＴ画像ノイズを発生する。

このＸ線ＣＴ画像ノイズを押えるため、Ｘ線管に印加さ
れる高電圧の高安定化が要求される。このために、第８
図に示すように、三相高電圧変圧器２や平滑用高圧コン
デンサを有する高電圧整流回路３が必要となる。これに
より装置が大型で重量が大きくなり、かつ高価格となっ
てしまうという問題があった。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
あり。

本発明の目的は、Ｘ線発生の脈動（リップル）があって
もそれに影響されない方式を採用し、それによってＸ線
高圧電源の小型化、軽量化、低価格化をはかると共に、
ｘｍ発生の効率の良いＸａＣ′１″装置を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、ＸｗＡＣＴ画像の画質向上及び高
速データ計測ができるＸ線ＣＴ′ＩＡＷ１を提供するこ
とにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち１代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、Ｘ線発生手段と被検体をはさんでＸ線発生手
段と対向するＸ線検出器とを設けた回転板を備え、この
回転板を回転することによりＸｍＣＴ値を計測するよう
にしたＸａＣＴ装置において、装置本体の筐体に設けら
れた前記回転板の回転を検出する角度検出器と、商用ｆ
ｆｉ源を整流する整流回路と、該整流回路の出力を交流
に変換するインバータと、該インバータの出力により高
電圧を発生し、この高電圧をＸ線管グリッドのオン・オ
フ制御によりパルス状Ｘ線を発生させるＸ線管グリッド
駆動回路と、前記ＸＩ＠検出器の出力をディジタル信号
に変換するアナログ・ディジタル変換器と、該アナログ
・ディジタル変換器の駆動。

前記インバータの駆動及び前記Ｘ線管グリッドの制御を
、前記角度検出器の出力信号に同期させてデータ収集を
行う制御手段を具備したものである。

〔作用〕

高電圧変圧器の一次側に設けられたインバータ、　　の
駆動を、前記角度投影データ収集を行わせるための角度
検出器の出力である角度信号に同期させ、その状態で交
流電圧を作り、Ｘ線を発生させる。

この時、前記角度検出信号に同期してＸ線管グリッドを
制御してパルス状Ｘ線を発生させる。この発生されたパ
ルス状Ｘ線は、角度投影データ収集と同期しているため
、収集データは、脈動（リップル）により撹乱されない
ので、再構成されたＸ線ＣＴ画像にノイズが生じない。

また、Ｘ線発生には脈動（リップル）を極度に押える必
要がないため、三相、Ｕ電圧変圧器や平滑用高圧コンデ
ンサなど高価なものを必要としない。

また、Ｘ線管グリッド制御により、パルス状Ｘ線を作る
ため、高電圧発生器のインダクタンス、キャパシタンス
及び高圧ケーブルのキャパシタンスによるＸ線の出し始
め、終わりの波形劣下がないため効率の高いＸ線発生を
行うことができる。

さらに、インバータを高周波で使用することにより装置
の軽量化をはかることができ、がっ、高速データサンプ
リングによるＸ線ＣＴ装置の高速スキャンも可能となる
。

〔発明の実施例〕

以ド１本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

第１図は、本発明の一実施例のＸ　＆！Ｘ　ＣＴ装置の
概略構成を示すブロック図。

第２図は、第１図に示すＸ線発生部の電気回路図。

第３図は、第１図に示す検出回路の具体的な構成を示す
回路図、 第４図は、第１図に示す制御回路の具体的な構成を示す
回路図。

第５図は、第４図に示すフリップフロップの具体的な構
成を示す回路図である。

本実施例のＸｉ＠ＣＴ装置は、第１図に示すように、二
極ＸｖＡ管１２とそれに対向したＸｌ！検出器１３とが
、回転板１０に取り付けられている１回転板ｌＯの中央
部には、被検体１４が挿入されるように穴１１が設けら
れている。前記三ｗＡｘｉ管１２とＸ線検出器１３は１
回転板１０を回転させることによって被検体１４のまわ
りをＸ線を照射しながら回転するようになっている。前
記Ｘ線検出（社）１３は、複数の検出素子からなる多チ
ヤンネル型のものを用いる。また、前記回転板１０には
、回転検出スケール１５が取り付けられ、装置本体の筐
体１００には、回転角度検出器１６が取り付けられてい
る。回転板１０が回転すると、前記回転検出スケール１
５と回転角度検出器１６により回転角度が検出されて角
度信号（ａ）（第７図のａ）を発生し、制御回路１７へ
入力されるようになっている。

前記二極ｘｉ管１２の高電圧印加回路は、第２図に示す
ように、交流電源（商用交流電源）ライン１８からの電
力が、整流回路１９に供給され、整流平滑された電圧が
得られるように構成されている。この整流平滑された平
滑電圧は、インバータ２０に入力され交流電圧を発生す
るようになっている。

前記整流回路１９は、制御端子付整流素子（サイリスタ
）１９Ａ、平滑用コンデンサ１９Ｂ、チョッパートラン
ジスタ１９Ｃ，チョークコイル１９Ｄ、逆流防止用ダイ
オード１９Ｅからなっている。

チョッパートランジスタ１９Ｇは、交流電源電圧に同期
した信号をそのペースに入力させてチョッパートランジ
スタ１９ｃをＯＮ１０　Ｆ　Ｆするようになっている。

前記インバータ２０は、ＴｒＩ乃至Ｔｒ４の４個のトラ
ンジスタで構成されている。このトランジスタＴｒＩ乃
至Ｔｒ４の４個を駆動させるには、前記角度信号（ａ）
によって制御回路１７からインバータ２０のドライブ信
号（図示していない）が出力され、前記インバータ２０
のトランジスタＴ　ｒ　ｌ乃至Ｔｒ４のベースに入力さ
れて、第７図の（ｂ）で示すような波形がインバータ２
０から出力される。すなわち、前記角度信号（ａ）をも
とに制御回路１７がインバータ２０のトランジスタをＴ
　ｒ　ｒとＴｒ４およびＴ　ｒ　２とＴｒ、を交互にＯ
Ｎさせることにより交流電圧（ｂ）を発生させるように
なっている。

その交流電圧（ｂ）は、高電圧変圧器２１Ａと高電圧整
流器２１Ｂからなる高電圧発生器２１に供給される。こ
れによって、高電圧発生器２１からの出力は、第７図の
（ｃ）で示すような波形の高電圧が得られ、二極Ｘ線管
１２に印加され、第１図に示す被検体１４にパルス状Ｘ
線が照射されるようになっている。

前記二極Ｘ線管１２からのパルス状Ｘ線の発生の制御は
、第１図に示すように、二極Ｘ線管グリッド駆動回路２
２により行われる。この二極Ｘ線管グリッド駆動回路２
２は、制御回路１７から前記角度信号（ａ）に基づいた
ドライブ信号が出力され、これにより二極Ｘ線管１２の
グリッドバイアスを零バイアスにスイッチして二極Ｘ線
管１２からパルス状Ｘ線を発生させるように構成されて
いる。

前記制御回路１７は、第４図に示すように、前記角度信
号（ａ）に同期してインバータ駆動信号を発生するため
のインバータ駆動信号発生部Ｉと。

第３図に示す検出回路２３の切換信号ＭＰＸ　［第７図
の（ｇ）］及びアナログ・ディジタル変換器２４のサン
プリングクロック［Ａ／Ｄ信号；第７図の（ｇ）］を発
生するためのクロック発生部■とからなっている。

インバータ駆動信号発生部Ｉは１例えば、第４図に示す
ように、フリップフロップ（ＦＦ）１７Ａ。

モノマルチバイブレータ１７　Ｂ　＋　（ＭＭ）、１７
　Ｂ２、インバータ駆動信号発生回路１７　ＣＩ”　ｌ
　７Ｃ４で構成されている。インバータ駆動信号発生回
路１７　Ｃ＋〜１７Ｃ４は、それぞれ、第５図に示すよ
うなフォトカプラＰ　Ｈ、スイッチング用トランジスタ
Ｔｒ等からなる前記フリップフロップ１７Ａに角度信号
（ａ）が入力されると、第６図の（イ）で示すような波
形の１８号を出力し、この信号を七ノマルチバイブレー
タ１７Ｂ＋、１７Ｂｉに入カシて、第６図の（ロ）、（
ハ）に示すような波形の信号を出力する。この信号（ロ
）をインバータ駆動信号発生回路１７Ｃ＋　−１７Ｃ３
のスイッチング用トランジスタＴｒのベースに入力する
か又は信号（ハ）をインバータ駆動信号発生回路１７ｃ
＋。

１７Ｃ３のスイッチング用トランジスタＴｒのペースに
入力してインバータ駆動信号を発生する。

クロック発生部■は、前記角度信号（ａ）を、第４図に
示すように遅延回路１７０で遅延させてカウンタ１７Ｅ
に入力し、カウンタ１７Ｈのカウントを開始させるよう
になっている。カウンタ１７Ｅは、発振型（ＤＳＣ）１
７Ｆからの発振周波数をカウントアツプし、角度信号（
ａ）の周期ごとにリセットされ、カウントアツプ中、前
記発振周波数に同期したクロックを出力するようになっ
ている。１７Ｇはクロックを一時格納しておくためのシ
フトレジスタである。

次に、Ｘ線透過データの計測部の構成について。

第１図及び第３図を用いて説明する。

被検体１４を透過したＸ線は、多チヤンネル素子からな
るｘ、ｉ検出器１３で電気信号に変換されて出力される
。

ここで、第７図の（ｅ）で示す波形は、Ｘ線検出器１３
のある１チヤンネルの出力を示したものであり、高電圧
発生器２１の出力高電圧（ｃ）及び被検体１４を透過し
たＸａ透過量により変化する。

Ｘａ検出器１３の出力信号（８）は、検出回路２３に設
けられている積分回路２３Ａ（第３図）でノイズ成分が
カットされ、第７図の（ｆ）で示すような出力波形が得
られるようになっている。

前記積分回路２３Ａは、角度信号（ａ）に同期して駆動
される積分回路駆動回路２３Ｃによって駆動されるよう
になっている。

また、前記出力信号（ｅ）及び信号（ｆ）は、多チヤン
ネル型Ｘ線検出器１３と多チヤンネル素子からなる検出
回路２３における１チヤンネル分を示したものであり、
実際には５００−１０００チャンネル分となる。

すなわち、検出回路２３の中には、第３図に示すように
、マルチプレクサ（ＭＰＸ）２３Ｂが設けられており、
これにより多チャンネルの信号を順次切換えて、アナロ
グ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２４に入力し、第７図
の（ｇ）で示すように。

角度信号（ａ）の１周期内で全チャンネルのディジタル
化されたデータを画像処理部２５に取り込むようになっ
ている。

前記マルチプレクサ（ＭＰＸ）２３Ｂは、角度信号（ａ
）に同期して駆動されるマルチプレクサ駆動回路２３Ｄ
によって駆動されるようになっている。

前記画像処理部２５では周知のようにデータの補正、対
数変換、コンボリューション、バックプロジェクション
等のＣＴ両画像再構成演算を行い、その再構成画像をデ
ィスプレイ装置２６に表示するようになっている。

次に１本実施例のＸ、１．ｃ　Ｔ装置の動作を簡単に説
明する。

第１図において１回転板１０を回転させると。

前記Ｘ線管１２とＸ線検出器１３が被検体１４のまわり
をｘＢを照射しながら回転する。この時、回転検出スケ
ール１５と回転角度検出器１６により回転角度を検出し
て角度信号（ａ）（第７図のａ）が発生され、制御回路
１７へ入力される。

一方、交流ｆｒ１．源ライシラインら電力が、！Ｉ流回
路１９に供給され平滑電圧が得られろ。この整流された
平滑電圧はインバータ２０に入力され、インバータ２０
のトランジスタＴｒＩ乃至Ｔｒ、は、制御回路１７から
のインバータドライブ信号（図示していない）に同期し
てそれぞれＯＮして、第７図の（ｂ）で示すような波形
の交流電圧（ｂ）がインバータ２０から出力される。す
なわち、角度信号（ａ）に同期してインバータ２０のト
ランジスタＴｒＩとＴｒ４及びＴ　ｒ　２とＴｒａを交
互にＯＮさせることにより交流電圧（ｂ）が発生される
。

その交流電圧（ｂ）は、高電圧発生器２１に供給され、
第５図の（ｃ）で示すような波形の高電圧（ｃ）が発生
され、Ｘ線管１２に印加されてパルス状Ｘ線が発生され
る。この発生されたパルス状Ｘ線は被検体１４に照射さ
れる。

次に、被検体１４を透過したＸ線線量（ｄ）は。

多チヤンネル素子からなるＸ線検出器１３で電気信号に
変換される。ここで、第７図の（θ）に示した波形は、
検出器１３のある１チヤンネルの出力を示したものであ
る。

Ｘ線検出器１３の出力信号（ｅ）は、検出回路２３に設
けられている積分回路２３Ａで１発のパルスＸ線照射毎
に積分され、第７図の（ｆ）で示すような波形の出力信
号（ｆ）が得られる。この出力信号（ｆ）は、アナログ
・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２４に入力し、第７図の
（ｆ）で示すように、角度信号（ａ）の１周期内で、全
チャンネルのディジタル化されたデータが画像処理部２
５に取り込まれる。

前記画像処理部２５では、データの補正、対数変換、コ
ンボリューション、バックプロジェクション等のＸ線Ｃ
Ｔ画像の再構成演算を行い、その再構成画像をディスプ
レイ装置２６に表示する。

以上の説明かられかるように、本実施例によれば、角度
信号（ａ）によるプロジェクションとＸ線発生及びＸ線
透過データの取り込みが同期して行われるため、従来の
Ｘ線ＣＴ装置に要求された低リップルのＸ線発生が要求
されないため、簡単なＸ線高電圧発生装置で済み、装置
の軽量化及び低価格化が可能となる。

さらに、高速化スキャンにより、角度信号周期が短かく
なるので、高周波化が容易となる。

以上１本発明を実施例にもとずき具体的に説明したが１
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

なお、前記実施例では、本発明を第３世代（ローテイー
ト／ローティート方式）に適用した例で説明したが１本
発明は、第１．第２ｔｌ！：代（トランスレート／ロー
ティート）、第４世代（ステージＪナリ／ローティー１
−）にも適用できる。

また、前記実施例では、パルスｘｉ照射について説明し
たが、本発明は、連続Ｘ線照射にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、以下に述べるよ
うな効果を得ることができる。

（１）、商用電源の交流電圧を整流し、それをインバー
タに入力し、交流電圧を発生させ、この交流電圧により
高電圧を発生し、この高電圧をＸ線管に印加してＸ線を
発生させるＸ線発生手段を設け、Ｘ線検出器の出力をデ
ィジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器の
駆動と前記インバータの駆動と前記Ｘ線管グリッド制御
を、それぞれ角度信号に同期させてデータ収集を行う制
御手段を設けたことにより、ＣＴデータ計測におけるＸ
線透過データとＸ線発生の同期が同期して行われるため
、計？Ｉ′ｌ！ｌＣＴデータは、交流電源によるリップ
ルのＸ線に影響されないので、低リップルのＸ線発生が
要求されない簡単なＸ線高圧発生装置で済み、その装置
の軽量化及び低価格化がはかれる。

（２）、前記（］）のプロジェクション（角度信号）同
期を短かくすることも可能であり、高速スキャンと高速
スキャン時におけるデータネ足を解消できるので、ＣＴ
両画像画質の向上がはかれる。

（３）、前記（１）及び高速スキャンによってＸ線発生
器の周波数が高くなり、従来大型で大重量となっていた
高電圧変圧器の小型化、軽量化がはかれる。

（４）、パルス状Ｘ線発生のためのスイッチングをＸ線
管グリッド制御で行うようにしたので、Ｘ線線量波形は
ほとんど矩形波に近く、線量効率を向上することができ
る。これにより、ＣＴ両画像画質の向上をはかることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のＸａＣＴ装置の概略構成
を示すブロック図。 第２図は、第１図に示すＸ線発生部の電気回路図。 第３図は、第１図に示す検出回路の具体的な構成を示す
回路図、 第４図は、第１図に示す制御回路の具体的な構成を示す
回路図。 第５図は、第４図に示すフリップフリップの具体的な構
成を示す回路図。 第６図は、第４図に示す各部の信号の波形を示すタイミ
ングチャート。 第７図は、本発明の一実施例のＸ線ＣＴ装置の各部の出
力及び信号の波形を示すタイミングチャート。 第８図及び第９図は、従来のＸ線ＣＴ装置の問題点を説
明するための図である。 図中、１１・・・回転板、１２・・・二極Ｘ線管、１３
・・・Ｘ線検出器、１４・・・被検体、１５・・・回転
検出スケール、１６・・・回転角度検出器、１７・・・
制御回路。 １８・・・交流電源ライン、１９・・・整流回路、２０
・・・インバータ、２１・・・高電圧発生器、２２・・
・二極Ｘ線管グリッド駆動回路、２３・・・検出回路、
２４・・・アナログ・ディジタル変換器、２５・・・画
像処理部、２６・・・ディスプレイ装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線発生手段と被検体をはさんでＸ線発生手段と
   対向するＸ線検出器とを設けた回転板を備え、この回転
   板を回転することによりＸ線ＣＴ値を計測するようにし
   たＸ線ＣＴ装置において、装置本体の筐体に設けられた
   前記回転板の回転を検出する角度検出器と、商用電源を
   整流する整流回路と、該整流回路の出力を交流に変換す
   るインバータと、該インバータの出力により高電圧を発
   生し、この高電圧をＸ線管グリッドのオン・オフ制御に
   よりパルス状Ｘ線を発生させるＸ線管グリッド駆動回路
   と、前記Ｘ線検出器の出力をディジタル信号に変換する
   アナログ・ディジタル変換器と、該アナログ・ディジタ
   ル変換器の駆動、前記インバータの駆動及び前記Ｘ線管
   グリッドの制御を、前記角度検出器の出力信号に同期さ
   せてデータ収集を行う制御手段を具備したことを特徴と
   するＸ線ＣＴ装置。