JPS63257531A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は断層撮影装置に係り、特に画質向上に好適なＸ
線源と２次元放射線検出手段の相対移動速度の制御方法
の改良に関する。

〔従来の技術〕

断層撮影装置は被検体を挾んでＸ線源と２次元放射線検
出手段を配置し、これらＸ線源と２次元放射線検出手段
とを被検体内にある点を中心として互いに逆方向に相対
移動させ、前記被検体内にある点を含む面を断層面とし
て鮮明に、それ以外はぼかして画像化するものである。

そして通常、Ｘ線源と２次元放射線検出手段の相対移動
は被検体の撮影部位に応じて円・直線・渦巻等の軌道上
を移動させるようにしている。また、一方この断層撮影
装置にはＸ線源と２次元放射線検出手段が前記被検体内
にある点を中心として円弧上を互いに逆方向に相対移動
をする円弧方式と、それぞれ平行な平面内を互いに逆方
向に相対移動をする平行平面方式のものがある。

第８図は平行平面方式の断層撮影装置を示す概略図であ
る。Ｘ線源であるＸ線管袋＠（以下、Ｘ線管と略記する
。）１と２次元放射線検出手段２は被検体３内にある点
０を中心としてそれぞれ平行な平面９，１０上を互いに
逆方向に、例えば渦巻の軌導７を描かせるように移動さ
せて、点０を含み前記平面９，１０と平行な平面５を鮮
明にそれ以外の面はぼかし撮影する。ところで、Ｘ線管
１と２次元放射線検出手段２の移動にともないこのＸ線
管１と２次元放射線検出手段２との距離、ならびに２次
元放射線検出手段におけるＸ線の入射角度が変わる。こ
の結果この２次元放射線検出手段２における単位面積の
単位時間当りのＸ線入射線量が変化してしまうが、「断
層撮影法研究会雑誌、第２巻第１号（昭和４９年８月２
０日発行）」の２３頁〜２５頁に掲載された「断層撮影
法における管球移動方式の検討」と題する論文によれば
、このＸ線入射線量は一定の方が良い画像が得られると
報告している。事実市販されている断層撮影装置の中に
はＸ線管１と２次元放射線検出手段２の相対移動速度に
おいて、この移動速度を一定にし、前記Ｘ線入射線量の
変化を小さくしようとしているものも見受けられる。

ここで第８図において、Ｘ線管１のＸ線放射孔から放射
される単位面積の単位時間当りの照射線量を工１とする
と、２次元放射線検出手段２における単位面積の単位時
間当りの入射線ｆｉｔＩは、ここに Ｌ：平面９と平面１０の垂直距離 Ｑ：平面９と平面５の垂直距離 ｒ：Ｘ線管１と移動半径 ｖ：Ｘ線管１の移動速度 θ：Ｘ線管１から照射されるｘｔｉＡのうち点○を通り
２次元放射検出手段に入射するＸ線の入射角度 に：定数 で表わされる。

すなわち、２次元放射線検出手段２における単位面積の
単位時間当りのＸ線入射線量はＸ線管１との距離の２乗
ならびにその移動速度に反比例し、Ｘ線の入射角度の余
弦に比例する。

このような移動速度による線量補正を考慮した先行技術
の１つとして特開昭６０−９６２２８号があるが、上記
第（１）式における入射角度については考慮されていな
いものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

具体的に市販の装置ではＬ　＝　１　、２　ｍ　、　　
ｒ　５ａｘ＝０．４６　ｍ、　Ｑ　”１．０３　ｍ、　
０−ａｘ＝　２４°程度が一般的であるが、θ＝２４°
時には工はθ＝０゜の時と比較すると、前記距離につい
ては２０％、入射角度については９％減少する。このよ
うに入射角度は前記入射線量の変化に対して重要なファ
クターであり、このＸ線入射角度による入射線量補正は
、画質改善の上で大きな課題と言わねばならない。

そこで１本発明は上記Ｘ線入射角を考慮に入れてＸ線源
と２次元放射線検出手段との相対移動の速度を制御し、
良好な断層像が得られる装置を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、被検体に対してＸ線を放射するＸ線源と
、被検体を透過したＸ線を検出する２次元放射線検出手
段と、これらＸ線源と２次元放射線検出手段とを互いに
対向保持し、逆方向に相対移動させる制御装置を含む移
動手段とを有す断層撮影装置において、制御装置がｘｇ
源と２成心放射線検出手段との相対移動速度を、Ｘｍｇ
中元と２次元放射線検出手段の中心との距離の２乗と。

２次元放射線検出手段へのＸ線入射角の余弦の逆数との
積に比例制御させる手段を具備することを特徴とする断
層撮影装置によって解決される。

〔作用〕

以下、その作用は実施例とともに説明する。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を第１図、第２図、第３図。

第４図及び第５図、第６図、第７図により説明する。第
６図ならびに第７図は本発明の実施例における平行平面
方式の断層撮影装置の前記相対移動の駆動機構の概略図
であって、特にＸ線管１と図示を省略した２次元放射線
検出手段は１つのモータ１１で種々の軌道上を移動させ
ることができるようにしたタイプのものである。ここで
モータ１１の出力軸にはプーリ２０が取り付けられてお
り、このプーリ２０はベルトにより第７図に詳細な断面
図を示したギアボックス１６の入力軸３１に取り付けら
れたプーリ１３に連結される。また、この入力軸３１に
はさらにプーリ１４が取り付けられ、このプーリ１４は
ベルトによりプーリ１５と連結されている。このプーリ
１５には同軸に歯車１７が設けられ、この歯車１７は歯
車２２と噛み合っている。一方、ギアボックス１６の入
力軸３１にはギアボックス１６内で歯車３２が取り付け
られているが、クラッチ３４を介しており、このクラッ
チ３４のＯＮ、○ＦＦにより、入力軸３１との連結がで
きるようになっている。この歯車３２には出力軸３０に
取り付けられた歯車３３が噛み合っていて、これら入力
軸３１に取り付けられた歯車３２、クラッチ３４とこの
歯車３２と噛み合う出力軸３０に取り付けられた歯車３
３とで成る歯車とクラッチの組み合せはギアボックス１
６内に各歯車の歯数比が異なるようにされて複数組内蔵
されている。総じてギアボックス１６内の各クラッチの
ＯＮ、ＯＦＦ制御により入力軸３１と出力軸３ｏの回転
比が変えられるようになっている。出力軸３０にはプー
リ１２が取り付けられていて、ベルトによりプーリ１８
と連結されている。このプーリ１８と同軸に設けられた
歯車２３は歯車２２の同心軸上にあって、この歯車２２
とは独立して回転できるようになっている。

そしてこの歯車２３には歯車２２上に設けられた歯車１
９が噛み合っているとともに、この歯車１９にはＸ線管
１と図示を省略した２次元放射線検出手段を連結する機
構が歯車２２の中心すなわち歯車２３の中心と歯車１９
の中心との距離がこの歯車１９の中心からの距離と等し
くなるような位置に取り付けられている。以上の歯車１
７゜２２．２３．１９からなる歯車列は遊星歯車列を成
していて、歯車２３と歯車１７の回転比を変える。すな
りちギアボックス１６内のクラッチの切換えによってＸ
線管１と図示を省略した２次元放射線検出手段は円・直
線・渦巻等種々の軌道上を移動できるようになっている
。なお、これら遊星歯車列を有した断層撮影装置は既に
本願出願人によって特願昭６１−１００９８９号として
出願されているので動作の詳細な説明は省略する。

第１図は本実施例における第６図で示したモータ１１の
制御系を示すブロック図である。軌道選択部１０２はＸ
線管と２次元放射線検出手段に描かせる軌道を選択し、
図示は省略したが第７図のギアボックス１６内のクラッ
チを動作させる信号を発生する。速度指令部１０３は上
記モータ１１の回転速度を制御するためのもので、軌道
上の位置に応じた速度指令を発生する。すなわちこの速
度指令は、前記（１）式における２次元放射線検出手段
における単位面積の単位時間当りの入射線量工を一定と
するためにＸ線管１と２次元放射線検出手段との相対移
動速度を第６図で示した機構を介して成すためのもので
あって、詳しくは（１）式において工＝一定とするため
に上記相対移動速度■を Ｖ　　　　ｃｓｏθ （但しＣ＝Ｉ／Ｋ・Ｉ’＝定数） に比例させるものである。ここで上記（２）式の相対移
動速度Ｖを制御するための速度指令の発生方法について
、渦巻軌道を例にとって説明する。第４図は５重湯巻軌
道のＸ線管１が描く軌跡を示す図であって、このＸ線管
１の移動半径ｒはＸ線管１と２次元放射線検出手段の移
動位置によって時時該々と変化する。この場合、（２）
式に基づいてモータの速度を制御するためには半径ｒの
変化に対して第５図に示すような速度指令としなければ
ならない。すなわち、渦巻の内側では速く、外側では遅
くなるように半径ｒｔ、　ｒｌ、　ｒｌｌ、　ｒ４．ｒ
ｌｌに応じてモータの回転数をｎｔ、ｎｚ、ｎａ、ｎ番
。

ｎδのように制御する。この軌道位置を表す半径ｒは第
１図のモータ１１の回転角又は回転数の計測により間接
的に検出することができ、これは上記モータ１１に連結
されているパルスエンコーダ１０１の出力パルスの針側
により行なえる。１１１はこのための位置検出部で、バ
ンスエンコーダ１０１の出力パルスをもとに行い、これ
を速度指令部１０３に入力する。また１０９は前記速度
指令と実際の回転速度を比較し、その差に応じてモータ
の速度を制御するための速度検出部であり、これは一定
時間内のパルスエンコーダ１０１の出力パルスをカウン
トすることにより行なわれる。

これら１０３，１０９及び１１１はマイクロコンピュー
タで構成でき、第２図にこのブロック図を示す。工／○
は選択された軌道の入力、パルスエンコーダ１０１のパ
ルス入力、速度指令及び実際の速度を出力するためのも
のである。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）は第３図に示
すように、第５図のｒとｎに対応した速度指令ａ１〜ａ
ｌｌを記憶するものである。ＣＰＵは中央処理装置であ
って、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、カウンタ。

クロック及びＲＯＭとともにマイクロコンピュータを構
成している。なお、軌道が選択され、工１０に選択され
た軌道の種類を示す信号が入力され、詳細な説明は省略
するがＸ線管が所定の位置に達し、Ｘ線が照射され始め
るとカウンタにより所定の位置（半径ｒ　１　ｐ　　ｒ
　２＋　　ｒ　８・・・・・・）が検出されて、これに
対応したデジタル量の速度指令（ａ　１．　ａ　１ａ３
・・・・・・）をＩｌｏを介して出力し、これをＤ／Ａ
変換器Ｄ　／　Ａ　ｉでアナログ量に変換して速度指令
とする。このような速度指令を用いてモータ１１の回転
速度を制御する。第１図の実施例ではモータ１１に交流
同期モータを用い、このモータの回転速度をモータ１１
に連結されたパルスエンコーダ１０１の出力パルスを第
２図における工／○に入力し、カウンタにより所定時間
内のパルス数をカウントして、Ｉｌｏ、Ｄ／Ａ変換器Ｄ
　／　Ａ　２を介し実速度とする。モータ１１は３相の
電機子コイル１０６を固定子にもち、ロータ１０７には
永久磁石が設けられていて、このロータ１０７の磁極の
位置を検出するためのホール素子１０５によって構成さ
れている。このロータ１０７の磁極位置信号は分配回路
１０８に入力され、この出力及び前期速度指令の実速度
との差に応じて最大のトルクを発生する電機子コイルを
選び、３相の電流に分配して電力増幅部１０４で増幅す
る。この増幅された３相の電力をモータ１１の各電機子
コイル１０６に供給し、前記速度制御を行う。

以上の機構ならびに制御系を有した断層撮影装置におい
て、軌道選択部１０２で選択された軌道はギアボックス
１６内のこの軌道に対応するクラッチを○Ｎするととも
に、速度指令部１０３にこの選択された軌道情報が与え
られる。速度指令部１０３では、この軌道情報とパルス
エンコーダ１０１の出力パルスをカウントしてロータ１
０７の位置を検出し、この位置に応じた速度指令により
Ｘ線管１と２次元放射線検出手段の移動速度の制御を行
う。これによりたとえば渦巻軌道が選択された場合、モ
ータ１１の回転速度は、Ｘ線管と２次元放射線検出手段
が渦巻軌道の外側から内側に移動するに従い、前期した
ように距離が短かく入射角が小さくなるので、モータ１
１の回転速度は速くなる。

すなわちこの速度の変化の様子は第５図に示したような
ものとなる。以上によりＸ線管と２次元放射線検出手段
の移動速度は２次元放射線検出手段における単位面積の
単位時間当りのＸ線入射線量が常に等しくなるようにな
るものとなるので、良好な断層画像が得られる。

なお本実施例において、機構は第６図で示した遊星歯車
列を用いたもので説明したが、従来から広く用いられて
いる円運動と直線運動の組み合せでなしたものでもよい
。さらに制御系は交流同期モータとインバータからなる
速度制御方式を用いたが、他の方式たとえばインダクシ
ョンモータとインバータもしくはＤＣサーボモータ等で
も良い。

また本実施例では平行平面方式の断層撮影装置について
のみ説明したが、円弧方式の断層撮影装置においても適
応できる。すなわち円弧方式ではＸ線管と２次元放射線
検出手段の距離は常に一定であるので、（１）式は ■＝Ｋ・工′・−・ｃｏｓθ ■ となり、■＝一定とするためのＶは Ｖ　　　　ｃｏｓθ　　　　　　　Ｌ （但し、Ｃ＝Ｉ／　（Ｋ−Ｉ’　）＝定数）となる。つ
まりＸ線管と２次元放射線検出手段の移動速度を（４）
式に比例させるような速度となるようにモータを回転さ
せれば、２次元放射線検出手段における単位面積の単位
時間当りのＸ線入射線量は等しくなるので、良好な画像
が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２次元放射線検出手段への単位面積の
単位時間当りの入射線量を一定にできるので良好な面像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における実施例のモータの制御を示す
ブロック図、第２図はマイクロコンピュータの構成を示
すブロック図、第３図は速度指令の記憶様式を示す概略
図、第４図は渦巻の軌跡を示す図、第５図は軌道の位置
とモータの回転数との関係を示す概略図、第６図は多軌
道断層装置の軌道創成機構を示す概略図、第７図は第６
図のギアボックスの断面図、第８図は平行平面方式のＸ
線断層撮影装置の機能を示す概略図である。 １・・・Ｘ線管、２・・・２次元放射線検出手段、３・
・・被検体、５・・・断層面、１１・・・モータ、１０
１・・・パルスエンコーダ、１０２・・・軌道選択部、
１０３・・・速度指令部、１０４・・・電力増幅部。 第２図 第３図 第４図 箋５図 譬σＬ　ｌ−１の　４１　置　ｒ 第６図 第　７　図 第８　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被検体に対してＸ線を放射するＸ線源と、該被検体
   を透過したＸ線を検出する２次元放射線検出手段と、こ
   れらＸ線源と２次元放射線検出手段を互いに対向保持し
   、逆方向に相対移動させる制御装置を含む移動手段とを
   有する断層撮影装置において、前記制御装置はＸ線源と
   ２次元放射線検出手段の前記相対移動速度をＸ線源と２
   次元放射線検出手段の中心との距離の２乗と、２次元放
   射線検出手段へのＸ線入射角の余弦の逆数との積に比例
   制御させる手段を具備したことを特徴とする断層撮影装
   置。