JPS6364216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はローテート・ローテート（Rotate／
Rotate）方式のＸ線コンピユータ断層撮影装置
（以下単にＸ線CT装置と記す）に関するものであ
る。

Ｘ線CT装置は、Ｘ線管球に高電圧を印加して
パルス的なＸ線を被検体へ照射し、被検体を透過
したＸ線を数百の検出素子からなるＸ線検出器に
より検出して、この検出データをコンピユータで
処理することにより被検体の断層画像を得るよう
な装置であるが、このような装置は、高電圧かつ
大電力を必要とするため非常に大きな電源を必要
としている。そのため従来のCT装置の電源は、
高価格であり、また電源部の移動には特別の機械
を使用しなければ移動できず、広い設置場所も必
要であつた。本発明は、Ｘ線管球から放射される
Ｘ線の安定性など装置の特性を犠牲にすることな
く、従来の装置の電源部を小型軽量化した点に特
徴を有するＸ線CT装置を提供しようとするもの
である。

第１図は従来のＸ線CT装置の概要を示すブロ
ツク図である。同図において、１はＸ線管球を表
わし陽極と陰極の間に加えられた電圧に応じてＸ
線を出力するものであり、ここでは脈波の電圧が
加えられているので脈波のＸ線を放射している。
２はＸ線検出器を表わし前記Ｘ線管球１とは被検
体１２を挾んで対向して設置され被検体の周囲を
Ｘ線管球１とともに回転運動するものである。な
お、このＸ線検出器２は、第１図に示す如く多数
のＸ線検出素子をアレイ状に配列したもので、各
検出素子はそれぞれ入射したＸ線の強度に応じて
電流を出力する機能を有している。３は回転体を
表わし、これに前記したＸ線管球１とＸ線検出器
２が取り付けられている。４はガントリー駆動モ
ータ（以下単にモータと記す）を表わし回転体３
を回転させるものである。５は回転体３の回転角
度を検出する回転角度検出器である。６は多数の
積分器からなる積分器群を表わしＸ線検出器２の
各素子からの電流を積分するものである。なお、
各積分器は、Ｘ線検出器２から一定周期で次々と
入力するパルス電流について各パルス毎に積分値
を得ることができるように、後述するタイミング
制御回路１１により積分周期が制御されている。
７は各積分器の出力を選択して次段へ伝達するマ
ルチプレクサである。８はマルチプレクサ７から
入力したアナログ信号をデジタル信号に変換する
Ａ・Ｄ変換器である。９はＡ・Ｄ変換器８を介し
て導入した被検体１２の各部を通過したＸ線強度
に基づくデータ信号を導入し断層画像が得られる
ように各種の演算処理を行なう情報処理装置であ
り、例えばコンピユータで構成される。１０は断
層画像を表示する画像表示装置を表わし例えば陰
極線表示管（CRT）で構成される。１１はタイ
ミング制御回路を表わし回転角度検出器５からの
信号を受けて各部のタイミングを図るものであ
る。１３と１４は高圧スイツチ管を表わし例えば
テトロードチユーブで構成される。１５と１６は
グリツド制御回路である。T₁はΔY接続された三
相変圧器を表わし、D₁〜D₁₂は整流器を表わす。

以上のように構成された従来のＸ線CT装置は
次のように動作する。三相変圧器T₁と整流器D₁
〜D₁₂により電圧変動率の小さい直流電圧が得ら
れ高圧スイツチ管１３，１４を介してＸ線管球１
へ高電圧が印加される。第３図のイ，ロ，ハは第
１図装置の各部の動作を示すタイムチヤートであ
る。同図においてイは回転角度検出器５の出力を
表わし、ロはＸ線管球１から放射されるＸ線パル
スを表わし、ハは積分器の動作を表わすものであ
る。回転体３はモータ４により適宜回転される
が、その回転角度は回転角度検出器５により検出
され、一定角度ごとにイに示すようなパルス信号
がタイミング制御回路１１へ出力される。タイミ
ング制御回路１１は、例えば第３図に示す如く、
イのパルスの立下りにタイミングを合せてグリツ
ド制御回路１５，１６を動作させ、Ｘ線管球１へ
高電圧のパルスを印加して、ロに示すようなＸ線
のパルスが放射される。このＸ線のパルスは被検
体１２を透過しＸ線検出器２で検出される。Ｘ線
検出器２で得られる測定電流は第３図ロと同期し
たパルス状の波形であり、積分器６は、ハの区間
，，においてそれぞれ積分して、透過Ｘ線
の量を電圧値に変換する。一方第３図のハにおけ
る区間，においても積分器６は積分動作を行
なつており、この区間，における積分値はＸ
線の入力がゼロである場合のものである。すなわ
ち区間，を区間，，と等しい時間とす
ることにより、この区間，で得られた値を区
間，，で得られたデータ信号から引き算す
ることにより積分器等のゼロ点変動を補正するこ
とができる。また各区間，，……の間の期
間において、積分器６はリセツトされる。以上の
説明のように、積分器６は、パルス状の高電圧の
タイミングに同期してＸ線照射時の積分→リセツ
ト→零点積分→リセツトを交互に繰り返し、これ
らのデータ信号からＡ・Ｄ変換器８、情報処理装
置９を介して画像表示装置１０に断層画像が表示
される。

以上のような従来のＸ線CT装置は次に示す欠
点を有している。

(1) 高電圧発生器は±60kVの準直流出力を得る
ようにしているため、３相のトランスを用い、
構成が複雑で大型となりかつ高価でもある。商
品化されているＸ線CT装置のトランスを含む
電源部だけの重量は、約1.3トン程もあり容易
に移動をすることもできない。

(2) 高圧スイツチ管や高電圧絶縁機能を有したグ
リツド制御回路を必要とするため高価となる。

(3) 第４図のは高電圧発生部であるところの整
流器D₄〜D₁₂の出力電圧波形を示し、はＸ線
管球１に流れる管電流波形を示す図である。第
４図のように、第１図の高電圧発生部では負荷
電流（管電流）の変化により高電圧出力が変動
する。従つて所定の高電圧を負荷へ供給しよう
とすれば、無負荷時の電圧が上昇しそのためト
ランスを含む高電圧発生部の構成部品の耐電圧
を持たせる必要があり、その結果装置が大型で
高価なものとなる。このような理由からＸ線管
球１の管電圧は120kV程度に制限されていた。

本発明は上述した(1)〜(3)の問題点を解決する手
段を提供しようとするものである。

第２図は本発明に係るＸ線CT装置の構成を示
すブロツク図である。同図において、構成素子番
号の１〜１１は第１図装置と全く同じものであ
り、かつ相互間の構成も第１図と同様であるた
め、これらの再説明は省略する。第１図装置と異
なる点は以下の通りである。まずトランスT₂が
単相トランスであること、整流器はD₂₁とD₂₂の
２個としたこと、及びフエーズ・ロツクド・ルー
プ（以下単にPLLと記す）を設け回転角度検出
器５からの信号と商用電源の周波とを位相比較し
て、Ｘ線管球１とＸ線検出器２が取り付けられて
いる回転体３（ガントリー部）を商用周波に同期
して回転させるようにしていることである。

第５図は第２図装置の各部の動作を示すタイム
チヤートである。同図において、ａはＸ線管球１
の陽極―陰極間に加えられる半波整流された高電
圧波形である。ｂはＸ線管球１から放射されるＸ
線の脈波形である。ｃは積分器群６の動作期間を
説明するための図である。

第２図のように構成された本発明に係るＸ線
CT装置は、単相トランスT₂の１次側には商用電
源が印加される。そして単相トランスT₂の２次
側には所定の高電圧が誘起され、整流器D₂₁と
D₂₂により半波整流されて第５図ａのような波形
の電圧がＸ線管球１の陽極・陰極間に印加され
る。なお第２図においては、整流器D₂₁及びD₂₂
として単一の素子をもつて図示したが、耐電圧を
持たせるため、多数の整流素子を直列に接続する
ような構成をとつても良い。

Ｘ線管球１から放射されるＸ線の放射量は管電
圧の約３乗に比例するため、その放射出力は第５
図ｂのような脈波となる。

一方、回転体３は既述した如くPLL１７の働
きにより商用電源の周波に同期して回転してお
り、またＸ線管球１からも商用電源の周波に同期
してＸ線の脈波が放射される。

積分器群６は第５図ｃの区間，，，…の
期間に積分動作を行ない、各区間に入力したＸ線
量を電圧値に変換し、ｃの区間，，…の期間
においてはＸ線が放射されていないゼロレベルの
場合の積分を行なう。このようにして得られた各
区間，，…のデータは情報処理装置９でゼロ
補正され、更に映像化される。もちろん情報処理
装置９でゼロ補正する代りに各積分器６でアナロ
グ的にゼロ補正を行なつてもよい。

第６図は本発明の別の実施例を示す図であり、
単相トランスT₂と整流器D₂₃〜D₂₆とＸ線管球１
のみを示した。他の構成接続は第２図と全く同一
である。この第６図の装置においては、第２図の
装置と同様に単相トランスT₂の１次側には商用
電源が印加され、Ｘ線管球１には全波整流された
高電圧の脈波が加えられる。従つてＸ線管球１か
らは第５図ｂの２倍の数の脈波Ｘ線が放射され
る。なお第６図のような全波整流方式を用いた場
合には、第５図ｃの，…におけるゼロ補正用
の積分周期がとれない。この場合には、各波形毎
にゼロ補正をせず、Ｘ線スキヤンの始めに１回だ
けゼロ積分を行ない、この時のゼロ積分値を用い
て各Ｘ線放射時のデータから減算するようにすれ
ば、ゼロ補正を行なうことができる。このように
Ｘ線スキヤンに先立つて１回のみゼロ積分する方
式によれば、AD変換の回数を減らすことができ
る長所がある。

第７図は本発明の他の実施例を示す図であり、
第６図と同様、単相トランスT₂と整流器D₂₇とコ
ンデンサC₁とＸ線管球１のみを示した。他の構
成は第２図と全く同様である。同図において、整
流器D₂₇とコンデンサC₁は直列に接続され、この
直列回路が単相トランスT₂の２次巻線間に接続
される。また整流器D₂₇の極性と逆極性となるよ
うにＸ線管球１がこの整流器D₂₇へ並列に接続さ
れる。以上のように構成された第７図において、
単相トランスT₂の１次側へ商用電源が印加され
るとＸ線管球１の陽極には整流器D₂₇とコンデン
サC₁の働きにより単相トランスT₂の２次巻線に
誘起した電圧のピーク整流された正の直流電圧e₂
がコンデンサC₁へチヤージされる。一方、Ｘ線
管球１の陰極には２次巻線に誘起した交流電圧e₁
が印加される。従つてＸ線管球１の陽極・陰極間
には（e₂−e₁）なる常に正の電圧が加えられてお
り、この差電圧が最大となる付近でＸ線が放射さ
れる。なお、第７図の動作の詳細は、本出願人が
昭和56年11月27日に特許出願した「パルス状Ｘ線
発生装置」に記載されている。

以上の説明のように、第２図、第６図、第７図
の本発明に係るＸ線CT装置によれば、次のよう
な効果が得られる。

(1) トランスとして単相トランスを用い、高電圧
発生部の素子数も従来と比べ非常に少なくて済
み小型で安価なものとすることができる。トラ
ンスを含む電源部の重量は、従来の1.3トンか
ら本発明によれば約0.4トンに軽量化すること
ができる。

(2) 高価な高圧スイツチ管やグリツド制御回路を
必要としない。

(3) 従来の装置では、第４図で説明した如く高電
圧が負荷変動により影響を受けたが、本発明に
よれば、常に整流電圧は負荷に印加されている
ため、従来装置のような負荷変動による影響は
受けない。従つてＸ線管球のピーク管電圧を高
く設定することができるのでＸ線管球の効率を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＸ線CT装置の概要を示すブロ
ツク図、第２図は本発明に係るＸ線CT装置の概
要を示すブロツク図、第３図は第１図装置の各部
の動作を示すタイムチヤート、第４図は第１図装
置の負荷変動を説明するための図、第５図は第２
図装置の各部の動作を示すタイムチヤート、第６
図及び第７図は本発明に係るＸ線CT装置の別の
実施例を示す図であり電源部とＸ線管球の接続の
みを示した図である。 １…Ｘ線管球、２…Ｘ線検出器、３…回転体、
４…モータ、５…回転角度検出器、６…積分器
群、７…マルチプレクサ、８…Ａ・Ｄ変換器、９
…情報処理装置、１０…画像表示装置、１１…タ
イミング制御回路、１７…PLL、T₂…単相トラ
ンス、D₂₁〜D₂₇…整流器、C₁…コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極と陰極の間に加えられた脈波電圧に従つ
   て脈波Ｘ線を出力するＸ線管球と、このＸ線管球
   と対向して設置され被検体の周囲を前記Ｘ線管球
   とともに回転運動するＸ線検出器と、前記回転角
   度を検出し前記脈波電圧の位相と比較して回転運
   動を脈波電圧の周期に同期させる手段と、前記Ｘ
   線検出器の出力を脈波Ｘ線に同期して積分する手
   段と、前記Ｘ線検出器からのデータ信号に基づい
   て被検体の断層画像の構成を行なう画像構成手段
   と、前記断層画像を表示する画像表示装置と、 単相トランスを備え、この単相トランスの１次
   側へ商用電源を接続し、２次側電圧の半波整流し
   た電圧を前記脈波電圧として用いるようにしたＸ
   線CT装置。 ２ 前記単相トランスの１次側へ商用電源を接続
   し、２次側電圧の全波整流した電圧を前記脈波電
   圧として用いるようにした特許請求の範囲第１項
   記載のＸ線CT装置。 ３ 陽極と陰極の間に加えられた脈波電圧に従つ
   て脈波Ｘ線を出力するＸ線管球と、このＸ線管球
   と対向して設置され被検体の周囲を前記Ｘ線管球
   とともに回転運動するＸ線検出器と、前記回転角
   度を検出し前記脈波電圧の位相と比較して回転運
   動を脈波電圧の周期に同期させる手段と、前記Ｘ
   線検出器の出力を脈波Ｘ線に同期して積分する手
   段と、前記Ｘ線検出器からのデータ信号に基づい
   て被検体の断層画像の構成を行なう画像構成手段
   と、前記断層画像を表示する画像表示装置と、 単相トランスと、整流器と、コンデンサとを備
   え、この整流器とコンデンサとが直列に接続され
   た直列回路を単相トランスの２次巻線間に接続
   し、前記整流器の極性と逆極性となるように前記
   Ｘ線管球をこの整流器へ並列に接続し、前記単相
   トランスの１次側へ商用電源を接続したＸ線CT
   装置。