KR100194195B1 - X-선 단층촬영시스템용 모듈라검출기장치 - Google Patents

Abstract

각각 수개의 검출기를 포함하는 사전조립된 검출기모듈(24)과, 각각 수개의 산란방지판(22)을 포함하는 사전조립된 산란방지 모듈(26)이 조절가능한 단부지지체에 의하여 CAT 스캐너의 회전갠트리에 부착되는 척주(28)에 착설된다. 척주의 정확히 천공된 기준공에 삽입된 한쌍의 장부촉 핀(60A 와 60C)이 하나는 모듈원형공(80)에 삽입되고 다른 하나는 모듈슬로트(84)에 삽입된 상태에서 각 모듈의 배치와 정렬을 제어한다. 모듈의 기준칫수가 허용공차를 줄이기 위하여 기준공, 슬로트 및 척주에 접촉하는 모듈의 기준면을 기준으로 한다. 이러한 모듈은 표준형 기계공구로 용이하게 제작되고 단층촬영시스템의 회전디스크에 용이하게 조립되어 고정된다.

Description

X선 단층촬영시스템용 모듈라검출기장치

본 발명은 X선 컴퓨터원용 단층촬영장치(CAT)에 관한 것으로, 특히 단층촬영검출기시스템에 관한 것이다.

종래의 CAT 스캐닝시설은 전형적으로 대형이고 무게가 많이 나가며 고가이다. 이러한 속성으로 개발이 한정되어 유용성이 떨어진다. 그러나 지금까지는 이들 바람직하지 않은 물리적인 특성이 CAT 스캔공정의 요구때문에 필요하였다.

제3세대형의 CAT 스캐너는 X선 소오스와 환상디스크의 직경방향대칭 측부에 각각 고정된 X선검출기시스템을 포함한다. 후자는 갠트리지지체내에 회전가능하게 착설되어 스캔중에 디스크가 회전축선을 중심으로 하여 회전하고 X선이 디스크의 개방측내에 배치된 대상체를 통하여 소오스로부터 검출기시스템으로 통과한다.

검출기시스템은 전형적으로 방사선이 X선소오스로부터 방사되는 촛점으로 불리는 점에 곡률의 중심을 갖는 원의 원호형상으로 단일 열이 되게 배치된 검출기 어레이를 포함한다. X선소오스와 검출기어레이는 소오스와 각 검출기 사이의 X선경로가 디스크의 회전축선에 수직인 동일평면(이후 슬라이스평면, 회전평면 또는 스캐닝평면 이라함)에 놓이도록 배치된다. 선경로가 실질적으로 점소오스로부터 시작하여 검출기에 상이한 각도로 연장되므로 선경로는 부채꼴처럼 보여 모든 X선 경로를 설명할 때에 부채꼴 빔이라는 용어를 자주 사용하였다. 스캔중의 측정순간에 단일검출기에 의하여 검출된 X-선이 선으로 간주되었다. 이 선은 감쇠함수에 따라서, 그리고 이 경로에서 질량의 밀도에 따라서 단일 강도측정값을 발생토록 그 경로에서 모든 질량에 의하여 부분적으로 감쇠된다. 투영값, 즉 X선강도측정값은 전형적으로 디스크의 다수 각 위치에서 발생된다.

스캔중에 모든 투영각에서 얻은 데이타로부터 재구성된 이미지는 주사되는 대상체를 통하여 스캐닝평면을 따라 슬라이스가 될 것이다. 어떠한 구간의 밀도이미지를 재구성하거나 한정된 회전평면에서 대상체의 슬라이스를 위하여 이미지는 전형적으로 픽셀어레이로 재구성되고, 여기에서 어레이의 각 픽셀은 스캔중에 이를 통과하는 모든선의 감쇠를 나타내는 값을 제공한다. 소오스와 검출기가 대상체를 중심으로 하여 회전하므로 선을 상이한 방향으로부터 또는 투영각도로 픽셀배치의 상이한 조합을 통하여 대상체에 침투한다. 슬라이스 평면에서 대상체의 밀도분포가 이들 측정값으로부터 수학적으로 발생되고 각 픽셀의 휘도값이 이러한 분포를 나타내도록 설정된다. 그 결과는 슬라이스평면의 밀도이미지를 나타내는 상이한 값의 픽셀어레이이다.

작업할 이미지재구성공정을 위하여 선의 위치는 정확히 알려져야 한다. 검출기어레이를 회전디스크상에 착설하여 인접한 검출기의 중심사이의 간격의 1/4에 해당하는 각도만큼 스캐닝평면내에서 X선소오스에 대해 공간적으로 편중되게 하는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 편중으로 결과의 제2의 180°측정값은 제1의 180°의 측정값으로부터 1/4 검출기간격의 이동으로 취하여져 제2의 1/2 회전이 선을 제1의 1/2회전의 선사이의 중간인 반경에 배치한다.

제어할 수 없을 정도의 교정이나 수정없이 선을 정확히 배치하기 위하여 검출기를 정확히 배치하고 측정값을 정확한 시간에 얻도록 하므로서 각 투영에 대한 각 검출기의 각도위치가 사전에 결정되는 것이 매우 유용하다.

더우기 빛을 거의 통과시키지 아니하는 밀도성물체는 X선을 산란시키므로 소오스로부터 각 검출기로의 직선을 통과하지 아니하는 방사선은 이러한 각 검출기에 의한 측정으로부터 배재되는 것이 중요하다. 이와같이 산란방사선을 제거하기 위하여 일련의 초박형 산란방지판이 검출기와 대상체사이에 삽입되고 조준하거나 소오스와 각 검출기사이 직선상 방사선을 지나는 선만이 통과하도록 정렬된다. 그러나 산란방지판을 필요로 하는 것은 다른 어려움을 주게되는 바, 그 이유는 이들이 검출기에 X-선 그림자를 드리우는 경우 이들이 그 측정값과 간섭하게 되기 때문이다. 각 그늘진 검출기의 출력은 감소되어야할 뿐 아니라 소오스, 산란방지판 과/또는 검출기의 적어도 진동이나 측방향 운동에 의하여 변조되어야 한다.

현재의 X선 단층촬영스캐너의 예상된 해상도를 제공하고자할 때에 검출기는 수효가 수백개나 되고 수개의 검출기가 부채꼴빔원호의 단일각도범위내에 배치되어야함을 고려할 때에 상기 조건을 만족시키기 어려움이 명백하게 된다. 이는 전형적인 검출기의 폭이 1밀리미터 정도이고 전형적인 산란방지판의 크기는 길이가 38mm이며 방사방향으로의 두께는 약 0.1mm이가 되게 하므로서 매우 정확한 검출기와 산란 방지판의 배치 및 정렬을 요구한다. 문제의 추가조성을 위하여 통상적으로 전체조립체는 약 15-60rpm의 속도로 주사될 대상체의 둘레로 회전되고 실질적으로 변화하는 힘을 발생하며 까다로운 취부기술을 요구한다.

이러한 어려운 조건들을 만족시키고자한 종래의 시도는 결과적으로 기계의 중량이 커지고 비용이 많이 소요되며 산란방지판과 검출기 정렬에 많은 노력을 기울이게 되는 조립기술이 제공되어야한다. 만약 다른 이유에서 하나 이상의 요소가 교체되거나 재정렬되는 경우 통상적으로 재조립 및 재정렬공정이 현장에서 수행되기 어려워 기계를 고장으로 되돌려 보내야 한다.

본 발명의 목적은 조립노력이 크게 줄어들고 비교적 경비가 적게 들면서 요구된 배치와 정렬이 정확하게 이루어지는 개선된 X선 단층촬영검출기시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 현장에서 용이하게 교체될 수 있는 부품으로 구성된 단층촬영검출기시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 부품이 표준기계공구로 용이하게 제작될 수 있게 되어 있고 직각좌표계에 따라서 매우 정밀하게 작동하며 단층촬영스캐너의 극좌표계에 의하여 요구된 극한위치정밀성을 제공토록 조립될 수 있는 단층촬영 검출기시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적들이 부분적으로 명백하게 될 것이며 이후에 부분적으로 설명될 것이다. 따라서 본 발명은 이후의 설명에서 예시되는 구조, 요소의 조합, 그리고 부품의 정렬을 갖는 장치로 구성되고, 본 발명의 범위는 청구범위에서 한정될 것이다.

본 발명에 따라서, 검출기시스템은 척주형태의 기본지지요소, 척주에 취부하기 위한 다수의 산란방지모듈과 다수의 검출기모듈, 그리고 척주를 갠트리의 회전디스크에 취부하기 위한 수단으로 구성된다. 척주는 이 척주가 회전디스크에 정확히 취부될 때에 주사평면에 평행하게 배치될 수 있게된 평면상 기준면을 갖는다. 평면상기준면은 다수의 기준공이 정밀하게 배치될 수 있도록 한다.

산란방지모듈과 검출기모듈은 모듈을 척주기준평면(그리고 주사평면)에 대하여 고정토록 척주기준면에 접촉하게 된 평면상기준면을 갖는다. 또한 각 모듈은 척주에 대하여 그리고 상대측에 대하여 정확히 배치하기 위해 모듈기준면에 수직인 원형기준공과 기준슬로트를 포함한다. 산란방지모듈은 모듈기준공, 슬로트 및 기준면에 대하여 정확히 배치되고 배향된 다수의 산란방지판을 포함한다. 각 검출기모듈은 모듈기준공, 슬로트 및 기준면에 대하여 정확히 배치되고 배향된 다수의 검출기를 포함한다. 척주와 각 모듈의 기준공과 슬로트는 상업적으로 입수가능한 기계공구의 직각죄표계를 이용하여 각 척주 및 모듈 기준평면에 대하여 정확히 배치될 수 있다. 척주에서 각 산란방지모듈과 검출기의 배치는 모듈의 원형기준공을 통하여 삽입된 장부촉핀과 척주기준면에 형성된 척주기준공에 의하여 정확히 결정되고 각 산란방지모듈과 각 검출기모듈의 정렬은 기준슬로트와 척주기준공 모두의 장부촉 핀에 의하여 결정된다. 허용공차를 줄이기 위하여 산란방지모듈과 검출기 모듈 모두의 배치는 공통의 장부촉 핀과 척주기준공에 의하여 결정되고 각 산란방지모듈은 1차척주기준공에 의하여 배치될 수 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 구성을 구체화한 CAT 스캐너를 축방향에서 본 정면도.

제2도는 본 발명의 검출기시스템의 우선 실시형태의 모듈과 구조를 보인 일부절개표시 분해사시도.

제3도는 본 발명에 따른 검출기 모듈의 우선실시형태를 보인 하부사시도.

제4도는 검출기와 산란방지모듈을 고정지지하고 검출기조립체를 갠트리에 취부하므로서 모듈이 스캐너의 주사평면에 정확히 정렬되게 하는 척주의 우선실시형태를 보인 축방향의 정면도.

제5도는 검출기조립체의 우선실시형태의 척주에 3개의 검출기 모듈과 하나의 산란방지모듈이 취부된 것을 보인 축방향의 정면도.

제6도는 제5도의 6-6선 단면도.

제7도는 회전디스크에 척주를 취부하기 위한 포스트지지체의 축방향 정면도.

제8도는 제7도에서 보인 포스트지지체의 측면도.

제9도는 제7도와 제8도에서 보인 포스트지지체의 방사상방향에서 본 정면도.

제10도는 제7도-제9도에서 보인 포스트지지체의 일부절개표시 측면도.

제11도는 제10도의 11-11선 단면도.

제12도는 제7도-제11도에서 보인 지지체의 분해사시도.

본 발명 장치의 보다 완벽한 이해를 위하여 도면을 참조하여 설명키로 한다. 제1도는 본 발명의 원리가 적용된 CAT스캐너(8)를 보이고 있다. CAT주사를 위한 데이타를 제공하기 위하여 스캐너(8)는 X선의 소오스(12)와 디스크(10)에 착설된 검출기조립체(14)를 포함한다. 소오스(12)와 검출기조립체(14)는 CAT주사중에 디스크의 중앙개방부를 통하여 연장된 대상체(18)의 둘레를 회전토록 회전축선(16)(제1도에서 보았을 때에 도면에 수직으로 연장됨)을 중심으로 하여 회전된다. 대상체(18)는 사람의 머리나 몸통과 같은 사람의 신체일부일 수 있다. 소오스(12)는 주사평면(회전축선 16에 수직임)내에 X선의 연속부채꼴형 빔(20)을 방사하며 이들 X선은 대상체(18)를 통과한 후에 검출기조립체(14)에 의하여 감지된다. 산란방지판(22)의 어레이가 검출기에 의하여 감지되는 선이 산란되는 것을 방지하기 위하여 대상체(18)와 검출기조립체(14)사이에 배치된다. 우선실시형태에 있어서, 검출기의 수는 384개이고 48°의 원호범위를 커어버하나 그 수효나 각도는 달라질 수 있다. 알루미늄과 같은 경금속으로 구성되는 디스크(10)는 회전축선(16)을 중심으로 하여 신속하고 원활하게 회전될 수 있게 되어 있다. 디스크(10)는 개방프레임구조로서 대상체(18)가 디스크의 개방부를 통하여 배치될 수 있다. 대상체(18)는 예를들어 팰리트 또는 테이블(22)에 지지될 수 있으며 물론 이러한 테이블은 X선이 투과할 수 있어야 한다. 디스크(10)가 회전하므로 검출기조립체(14)가 주기적으로 표본추출되어 여러 투영각도로부터 대상에(18)를 통해 주사평면을 통과하는 X선의 불연속측정값을 제공한다. 그리고 이들 측정값은 최종이미지정보를 얻기 위하여 공지된 수학적 기술에 따라서 적당한 신호처리장치(도시하지 않았음)에 의해 전자적으로 처리된다. 그리고 이미지정보가 메모리에 저장되고 컴퓨터에서 분석되거나 적당히 디스플레이된다.

본 발명의 이전에는 종래 단층촬영시스템의 회전디스크에 검출기나 산란방지판을 정확히 배치하기 위하여 이들 각 검출기와 산란방지판을 정렬시키는데에 많은 노력이 요구되었다. 정렬에 대한 어려움의 한 이유는 소오스에 대한 검출기배열이 극좌표의 중심이 X선소오스(12)의 촛점에 위치하게 되는 극좌표 문제에 있는 것으로 본다. 다른 한편으로 디스크에 취부공을 형성하기 위한 기계공구는 일반적으로 직각좌표계에서 조작된다.

따라서, 본 발명에 따라, 검출기조립체는 그 부품들이 직각좌표계에서 조작되는 표준형 기계공구로 용이하게 제작되고 디스크(10)에 조립되고 고정될 때에 단층촬영시스템의 극좌표계에서 X선 소오스와 정밀하게 정렬될 수 있게 되어 있다.

특히, 제1도에서, 본 발명에 따라, 검출기조립체(14)는 기계공구의 직각좌표계에서 용이하고 정밀하게 가공된 기준평면이 구비된 지지기준척주(28)의 형태인 기본지지요소를 포함한다. 검출기와 산란방지 판은 다수의 동일모듈(24)(26)로 조립되고 이들 모듈은 표준형 기계공구의 직각좌표내에서 정밀하게 가공된다. 그리고 모듈은 척주(28)의 기준면에 정밀히 정렬되고 고정되며 적당한 지지체(30)를 갖는 디스크(10)에 의하여 척주가 지지되어 모든 검출기는 주사평면내에 놓이고 X선 소오스(12)의 촛점에 대하여 동일한 각도록 전개된다.

산란방지판과 검출기의 요구된 정확한 배치와 정렬이 이루어지도록 하는 본 발명의 구성이 제2도-제12도에 상세히 도시되어 있다. 제2도에서, 검출기조립체(14)는 척주(28), 검출기모듈(24)과 산란방지모듈(26)로 구성된다. 실제로 완성된 검출기조립체가 디스크(10)에 고정되고 예를들어 하나의 척주, 8개의 산란방지모듈과, 24개의 검출기모듈을 포함하고 각 검출기모듈은 16개의 검출기를 지지한다.

제4도에서 평면도로 보인 척주(28)는 디스크(10)에 정확히 고정하였을 때에 소오스(12)의 촛점과 일치하는 곡률중심을 갖는 원호의 형태이다. 제6도에서 가장 잘 보인 바와 같이, 또한 척주는 두개의 평행한 평면(40)(42)을 포함하며, 평면(40)은 전면의 기준면으로 간주된다. 이들 평면은 상업적으로 입수가능한 표준형기계공구를 이용하여 기준명(40)으로부터 수직으로 척주(28)에 매우 정확한 기준공을 뚫을수 있도록 한다. 제2도와 제4도에서 보인 바와 같이 각 산란방지모듈에 하나씩(따라서 도시된 실시형태에서는 8개)일련의 1차기준공(44)이 사전에 결정된 곡를의 원호(40)내에 배치되며 이는 척주가 디스크(10)에 정확히 착설되었을 때에, 즉 소오스가 원호(46)의 곡률중심에 있을 때에 기준공등을 X선 소오스로부터 동일한 거리를 유지한다. 기준공(44)의 배치는 원호중심과 서로에 대하여 정확히 제어된다. 각1차기준공(44)에는 두개의 2차기준공(48)이 연합되며 이들은 동일원호(46)에 배치되고 1차기준공에 대하여 정확히 배치된다. 또한 각 1차기준공(44)에는 3개의 부가적인 2차기준공(50)이 연합되며 이들은 원호(46)에 대하여 동심원인 원호(52)상에 배치되고 각 1차기준공(44)에 대하여 정확히 배치된다 아울러, 제2도에서 보인 바와같이 각 1차기준공(44)에 연합하여 취부공(54)과 단부폐쇄형의 나선취부공(56)(제2도참조)이 형성되어 있다. 한쌍의 통공(58)(제4도 참조)은 모든 기준공을 뚫는데 사용되는 천공기에 대하여 척주(28)를 고정하는데 사용된다. 장부촉 핀(60)이 척주(28)의 각 기준공(44)(48)(50)에 삽입된다. 모든 기준공은 장부촉핀과 가볍게 강제결합될 수 있게 되어 있어 기준면(40)상에 연장되어 있는 동안 핀들이 기준공내에 고정유지될 수 있다. 따라서 장부촉 핀(60)은 정확히 한 그룹이 6개이며(제4도에서 점선박스 62에 보인 바와같이), 원호(46)를 따라 3개, 원호(52)를 따라 3개씩 있고 각 그룹의 하나가 1차 기준공(44)에 있다. 원호(46)를 따라 배치된 각 장부촉 핀은 원호(46)(52)의 곡률중심을 통과하는 공통의 방사상라인(64)를 따라서 원호(52)에 배치된 장부촉 핀과 짝을 이룬다.

정확한 배치를 위하여 산란방지판(22)은 먼저 산란방지모듈(26)로 조립된다. 산란방지모듈(26)은 예를들어 제2도와 제6도에서 보인 바와같이 기준면이 되는 평면상 외면(72)을 갖는 기부판(70)과 상부판(74)사이에 착설되는 48개의 산란방지판(22)을 포함한다. 기부판(70)과 상부판(74)의 마주보는 면은 판(22)을 지지하는 수단을 포함하므로서 검출기조립체가 정확히 조립되어 디스크에 고정될 때에 촛점과 방사상 방향으로 정렬될 것이다. 이 수단은 각 산란방지판(22)이 삽입되는 위치선정슬로트가 구비된 매우 가는 돌기(76)로 되어 있다.

또한 기부판(70)에는 위치선정공(80)(82)과 위치선정슬로트(84)를 위한 공간을 제공토록 연장편(78)이 형성되어 있다. 이들 위치선정공(80)(82)과 슬로트의 중심은 X선 소오스의 촛점이 중심이 맞추어진 원호를 따라 놓여 있고 슬로트의 길이는 위치선정공(80)과 슬로트(84)로부터 연장된 라인을 따라 배향된다.

위치선정공(80)(82)과 슬로트(84)는 척주의 1차기준공(44)과 두개의 인접한 기준공(48)과 정렬토록 배치되어 산란방지판이 척주가 디스크에 고정될 때에 촛점에 대하여 정확히 배치될 것이다. 위치선정공(80)은 장부촉 핀(60A)이 넉넉하게 삽입될 수 있는 크기를 가지며 1차기준공이 된다. 협소폭의 슬로트(84)는 촛점으로 연장된 방사상 라인을 따라서 산란방지모듈을 정확하게 배치시킬 수 있도록 장부촉 핀(60C)이 넉넉하게 삽입될 수 있는 크기로 되어 있으나 슬로트의 기다란 길이는 두 장부촉 핀사이의 간격에 여유을 줄 수 있도록 되어 있다. 중앙공(82)은 원호(46)를 따라서 2차기준공(48)에 배치된 제3중심장부촉 핀(60B)이 접촉없이 삽입될 수 있도록 크게 되어 있다. 기부판(70)과 상부판(74)은 안정성을 위하여 알루미늄으로 되어 있고 질량이 가벼우며 열전도성이 높은 재질로 되어 있으나 다른 재질이 사용될 수 있다. 산란방지판(22)은 통산 텅스텐으로 되어 있으나 다른 재질이 사용될 수 있으며 적층물질로 제작될 수도 있다.

제3도에는 보다 나은 검출기모듈(24)이 상세히 도시되어 있다. 이 모듈은 솔리드스테이트 검출기(92)의 어레이를 갖는 금속블럭(90)과, 다중전도체리본케이블(94)또는 그 일측면에 부착된 다른 가요성 연결구로 구성된다. 블럭(90)은 알루미늄사출물이며 다른 물질이 사용될 수도 있다. 검출기(92)는 각각 X선 에너지를 빛으로 변화시키는 신틸레이팅 크리스탈(scintillating crystal)과 빛을 전류로 변환시키는 포토다이오드로 구성된다. 다이오드는 기재(96)상에 공지기술로 형성될 수 있으며 크리스탈이 다이오드의 상부에 직접 접착될 수 있다. 다중전도체 리본(94)은 기재에 납땜등의 방으로 부착되어 각 검출기의 출력이 각각 리본의 해당 전도체를 통하여 스캐너신호처리장치로 공급된다. 완성된 기재조립체가 불럭(97)상에 접착될 수 있다. 모듈(24)은 예를들어 16개의 검출기를 수용할 수 있다. 만약 이들이 1/8°원호간격으로 착설되는 경우 이들의 중심은 2mm 를 벗어나지 아니한다. 이미 언급된 바와같이 균일한 검출기의 간격은 재구성된 이미지에서 정확한 픽셀에 대한 측정값의 할당을 위하여 중요하다. 검출기특성의 균일성이 바람직한 반면에 실제로는 각 검출기가 예상온도 범위로 교정된다. 따라서 균일한 검출기온도를 위한 양호한 열접착이 바람직하다.

블럭(90)은 척주면(40)에 취부하기 위한 평면(98)을 갖는다. 이 평면(98)이 기준면이 된다. 검출기에 근접한 블럭의 영역은 평면(98)에 평행한 다른 평면(100)을 형성하도록 요입된다. 요입양은 모듈(26)의 연장편(78)의 두께를 초과하므로서 검출기모듈과 산란방지모듈의 면(98)(72)이 각각 척주(28)의 기준면(40)에 대면할 때에 연장편의 상부를 충분히 감쌀 것이다. 검출기모듈(24)의 정확한 배치를 위하여 원형기준공(102)이 면(100)에 이에 대하여 수직으로 배치되고 그 크기는 척주(28)에 배치되고 연장편(78)의 각 기준공(80)(82)또는 슬로트(84)를 통하여 연장된 장부촉 핀(60A)(60B)(60C)이 빡빡하게 삽입될 수 있는 크기로 되어 있다. 면(98)에 형성된 기준슬로트(104)의 길이는 검출기어레이에 수직인 기준공(102)과 직선상에 놓이도록 배치된다. 검출기어레이에 평행한 방향으로 슬로트(104)의 폭은 장부촉 핀(60D)이 넉넉히 삽입될 수 있는 크기이나 핀(60D)이 쌍을 이루는 각 핀(60A)(60B)또는 핀(60C)사이의 간격에 여유가 있도록 그 길이방향으로 간극을 제공한다. 블럭(90)의 통공(106)은 취부볼트(110)(제6도참조)가 삽입될 수 있는 크리로 배치되고 검출기가 고정되는 방사상라인을 따라 척주의 통공(48)(56)(50)사이에 여유가 있도록 단부폐쇄형의 나선취부공(56)에 대하여 크기가 큰 형태로 되어 있다. 검출기(92)는 기준공(102)과 기준슬로트(104)에 대하여 매우 정확히 배치된다.

본 발명의 장치가 제2도에서 보인 바와같이 조립될 때에 각 산란방지모듈(26)의 평면(72)과 각 검출기 모듈(24)의 평면(98)이 척주기준면(40)에 대하여 놓인다. 각 산란방지모듈은 기준공(80)을 통하여 1차기준공(44)측으로 연장된 장부촉 핀(60A)에 의하여 배치되고 기준슬로트(84)를 통하여 척주기준공(48)으로 연장된 장부촉 핀(60C)에 의하여 정렬된다. 대형공(82)을 통하여 연장된 장부촉 핀(60B)은 모듈(26)에 접촉치 아니한다. 각 검출기모듈(24)은 반사방지모듈(26)의 연장편(78)에 형성된 통공을 통하여 각 기준공(102)으로부터 척주(28)의 각 기준공(44)(48)으로 연장된 장부촉 핀(60A)(60B)(60C)에 의하여 배치된다. 이는 또한 그 기준슬로트(104)로부터 척주(28)의 기준공(50)으로 연장된 장부촉 핀(60D)에 의하여 정렬된다. 검출기모듈공(106)을 통하여 척주(28)의 나선공(56)으로 연장된 볼트(110)가 각 모듈(24)을 척주(28)에 고정하는 한편, 산란방지 모듈은 4개의 볼트(도시하지 않았음)로 척주에 고정된다. 이러한 모듈과 조립체가 제5도와 제6도에 도시되어 있다.

본 발명에 따른 이러한 구성에 있어서, 검출기를 일정한 간격을 두고 X선 소오스로부터 등거리에 배치하고 산란방지판을 검출기사이에 놓이도록 하여 검출기를 가리지 않도록 정렬하는 목표가 첫째로는 종래기술의 경우와 같이 취부공을 디스크의 취부구조물에 방사상으로 배치하는 것 대신에 원호형 척주가 원호의 축선에 수직인 평면을 구비하는 요소의 조합에 의하여 달성된다. 이는 기준평면들은 기준공들의 보다 정확한 배치가 이루어질 수 있도록 한다.

둘째로, 각 모듈이 천공된 기준공으로 삽입된 두개의 핀에 의하여 정확한 위치에 고정된다. 그러나, 일측핀은 모듈의 원형공에 삽입되어 타측핀을 원형공과 일렬로 정렬되게 기다랗게 형성된 슬로트내에 삽입된다. 기계설계분야에서 잘 알려진 바와같이 이러한 원형공과 슬로트는 두개의 원형공을 대신할 수 있다.

끌으로, 산란방지모듈의 위치를 정하여주는 동일한 핀이 3개의 관련된 검출기모듈중에서 두개를 배치한다. 따라서, 검출기와 산란방지판은 동일한 1차기준위치에 고정되어 모든 산란방지모듈이 척주의 1차기준공에 고정된다. 따라서 천공된 기준공의 정밀성이 허용공차의 누적없이 모듈배치에 옮겨진다. 그 결과로서 각 모듈이 제작되는 정밀성이 척주에 8개의 산란방지모듈과 24개의 검출기 모듈을 조립함에 있어 최소한으로 감소된다. 따라서 전체 어레이를 재정렬할 필요가 없이 하나 이상의 모듈을 현장 재배치할 수 있도록 한다. 끝으로 모듈(24)(26)는 모두 적층재료로 용이하게 제작될 수 있으며 표준형 기계공구의 직각좌표계를 이용하여 산란방지판과 통공들의 배치가 용이하게 이루어질 수 있다.

디스크에 척주(28)의 각 단부를 취부하기 위한 지지체(30)의 적당한 구조가 제7도-제11도에 도시되어 있으며 제12도에는 조립체의 분해도가 도시되어 있다. X선소오스에 가장근접한 지지체(30)의 단부는 이들 도면에서 상부에 도시되어 있다. 지지체(30)의 주요구성은 제7도에서 보인 바와같이 디스크(10)에 볼트체결된 지지동체(120)와, 동체(120) 및 척주(28)에 양 단부에서 볼트 체결된 얇은 가요성 취부판(122)이다.

함께 출원된 비나드 엠 고든, 존 다브스 및 데이빗 뱅크가 공동출원하여 본원출원인에게 양도된 미국특허출원 제 호에 기술된 이유로, 가요성판(122)은 3개 쌍의 견고한 면사이에 개재되고 그 다섯개가 별도의 보강체(126)(128)(130)(132)(134)상에 있다. 제8도에서 보인 바와같이, 제1보강체(126)는 동체(120)에 대하여 볼트(125)로 판(122)의 상측부를 고정한다. 한 쌍의 보강체(128)(130)는 보강체(128)와 판(122)을 통하여 보강체(130)측으로 판(122)의 중간부의 양측에 부착된다. 유사하게 한쌍의 보강체(132)(134)가 볼트(133)로 판(122)의 하측부 양측에 고정될 수 있다. 제7도와 제8도에서 보강체(132)(134)와 판(122)의 중심을 통하여 척주(28)의 단부에 형성된 나선공으로 삽입되는 다른 볼트(135)가 척주(28)를 보강부재(134)와 지지체(30)에 고정한다.

제7도와 제12도에서 보인 바와같이, 모든 검출기가 촛점으로부터 등거리에 놓이도록 소오스(12)에 대하여 방사상방향으로 척주(28)의 위치를 미세조절하는 것이 각 지지체(120)의 상부에 배치된 레바(140), 피봇트 볼(142) 및 스크류(144)에 의하여 이루어진다. 레바(140)의 일측단부는 판(122)의 사각공(146)(제12도 참조)을 통하여 돌출연장된다. 스크류(144)는 타측단부에서 레바(140)를 통하여 연장되고 동체(120)의 상부측으로 나선결합된다. 동체(120)와 레바(140)측으로 부분삽입된 볼(142)은 받침점으로서 작용하여 스크류(144)가 동체(120)측으로 구동될 때에 판(122)이 상승되거나 반대로 하강된다. 볼트(25)가 관통하여 연장되는 판(122)의 장공(148)은 보강체(122)가 확고하게 고정되기 전에 이루어지는 이러한 조절이 이루어질 수 있도록 한다. 동체(120)의 한쌍의 장부촉 핀(147)과 판(122)과 보강체(126)의 슬로트(149)는 방사상 정렬이 이루어질 수 있도록 하며 여기에서 각 슬로트의 폭은 핀이 빡빡하게 삽입될 수 있는 크기로 되어 있다.

판(122)은 동체(121)의 슬로트(151)를 통하여 이 판(122)의 통공으로 돌출된 한쌍의 텐션레바(150)에 의하여 작동력이 가하여질 때에 움직이지 않도록 일정한 텐션하에 유지될 수 있다. 양측 레바(150)는 동체(120)와 레바(150)를 통하여 관통하는 공통의 피봇트롯트(154)를 중심으로 하여 슬로트에서 상하회전한다. 제10도에서 보인 바와같이, 각 텐션레바(150)는 푸쉬롯드(156), 적당한 압축와샤적층체(158)와 텐션스크류(160)에 의하여 구동된다. 압축와샤는 푸쉬롯드(156)에 일정한 압력을 유지하여 제한된 운동범위에서 판(122)에 일정한 텐션을 유지토록 한다. 와샤는 요구된 텐션량에 따라 선택되고, 적층형인 경우 와샤의 수효는 최종조절을 위하여 요구된 운동범위에 적응토록 선택된다.

끝으로, 척주(28)와 검출기조립체의 매우 정밀한 접선방향 조절이 이루어지도록 동체(120)의 중심선을 따라서 나선공내의 조절볼트(162)가 보강체(132)에 가압된다. 보강체(132)의 위치를 안정화하기 위하여 한쌍의 텐션볼트(164)(제7도와 제10도 참조)가 보강체(132)(144)내에 나선결합된다. 헤트와 동체(120)사이에서 각 볼트(164)의 압축오샤적층제(166)는 일정한 텐션하에 그 미세조절범위를 통하여 볼트(162)에 의하여 조절되는 것과 같이 척주(28)의 위치를 유지토록 작용한다. 따라서 지지체(30)는 척주(28)의 위치를 확고하게 유지하면서 요구된 조절이 이루어질 수 있도록 한다.

이상, 본 발명은 단층촬영시스템의 모듈하된 검출기조립체의 구성을 보인 것으로, 이러한 구성으로 제조 및 조립비용을 적게들이고 검출기와 산란방지판의 정확한 배치와 정렬이 질 수 있도록 하고 현장세서의 교체가 용이하도록 된다. 이러한 구성이 한 예로서 설명되었으나 청구범위에 한정하는 바와 같이 본 발명의 기술사상과 범위를 벗어나지 않고 전문가에 의하여 다른 구성도 제시될 수 있을 것이다.

어느정도의 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 아니하고 상기 장치내에서 이루어질 수 있으며 도시하고 설명한 내용은 본 발명의 이해를 위한 것으로 어떠한 제한을 가하고자 하는 것은 아니다.

Claims (21)

1. X선 시스템에서 X선의 소오스와 함께 사용되는 X선검출기조립체용 모듈라장치에 있어서, 상기 장치가 기준면과 상기 소오스에 의하여 발생된 X선을 검출하기 위하여 상기 기준면에 고정된 하나 이상의 검출기를 포함하는 적어도 하나의 검출기 모듈, 제2기준면과 상기 검출기에 의하여 수신된 X선산란양을 줄이기 위하여 상기 제2기준면에 고정된 수단을 포함하는 적어도 하나의 산란방지모듈과, 상기 X선시스템에 고정되고 상기 검출기와 산란방지 모듈을 지지하기 위한 기본지지수단으로 구성되고, 이 기본지지수단은 기본 기준면을 가지고 상기 각 모듈을 상기 지지수단에 정확히 배치하고 고정하기 위한 위치선정수단을 포함하므로서 상기 각 모듈의 기준면이 기본기준면과 대면하여 검출기 모듈과 산란방지모듈이 상기 모듈과 기본지지수단이 상기 X선시스템에 고정될 때에 상기 소오스에 대하여 정확한 위치에 배치됨을 특징으로 하는 X선단층촬영시스템용 모듈과 검출기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 기준면이 평면임을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 위치선정수단이 상기 기본지지수단에 대하여 상기 각 모듈을 위치선정하기 위한 두개의 핀을 포함함을 특징으로 하는 장치.
4. 청구범위 3항에 있어서, 상기 각 모듈이 공통의 핀을 공유함을 륵징으로 하는 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 각 모듈이 하나의 핀이 빡빡하게 삽입되는 하나의 통공과 폭이 길이보다 좁은 슬로트를 포함하고 상기 슬로트의 길이가 상기 통공과 정렬되고 슬로트의 폭은 상기 다른 핀이 빡빡하게 삽입될 수 있는 크기인 반면에 슬로트의 길이는 상기 두 핀 사이에 여유를 줄 수 있는 크기임을 특징으로 하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 산란방지모듈과 상기 검출기모듈이 공통의 판을 공유함을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 공통의 핀이 상기 산란방지 및 검출기 모듈의 통공에 삽입됨을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 모듈의 하나가 그 기준면을 연장하기 위한 연장편을 포함하고 상기 모듈의 다른 하나가 상기 연장편을 삽입하기 위한 요구를 포함하므로서 상기 모듈의 기준면이 공통면이 되고 상기 모듈이 상기 위치선정수단에 의하여 상기 기본지지수단에 고정될 때에 상기 기본지지수단의 기준면에 접촉함을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 장치가 다수의 검출기모듈과 다수의 산란방지 모듈을 포함함을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 위치선정수단이 상기 기본지지수단에 대하여 상기 각 모듈의 위치선정을 위한 두개의 핀을 포함하고 상기 두개의 검출기모듈이 상기 하나의 산란방지모듈을 지지하는데 사용된 두개의 핀을 공유함을 특징으로 하는 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 X선시스템에 상기 기본지지수단을 지지하기 위한 취부수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 취부수단이 상기 소오스에 대하여 상기 기본지지수단의 위치를 조절하기 위한 수단을 포함을 특징으로 하는 장치.
13. 단층촬영시스템의 회전디스크에 X선의 소오스에 대향되게 재가된 X선 검출기조립체용 모듈과 장치에 있어서, 상기 장치가 평면상기준면과 상기 기준면에 형성되고 이에 수직인 다수의 척주기준공을 갖는 척주와, 상기 척주에 취부하기 위한 다수의 산란방지모듈로 구성되고, 각 산란방지모듈은 상기기준면에 접촉하기 위한 평면상 기준면을 형성하는 수단, 상기 산란방지모듈기준면에 수직인 기준공, 상기 산란방지모듈기준면에 수직이고 그 길이방향부분이 상기 원형기준면과 일렬로 정렬되는 기준슬로트와, 상기 산란방지모듈기준공, 기준 슬로트 및 기준면에 대하여 정확히 배치되고 배향된 다수의 산란방지판을 기준면에 대하여 정확히 배치되고 배향된 다수의 산란방지판을 가지며, 상기 척주에 취부하기 위한 다수의 검출기 모듈이 구성되어 있고, 각 검출기모듈은 상기 척주기준면을 접촉하기 위한 평면상 기준면을 형성하는 수단, 상기 검출기모듈 기준면에 수직인 기준공, 상기 검출기 모듈기준면에 수직이고 길이방향부분이 상기 검출기모듈원형 기준공과 일렬로 정렬된 기준슬로트와, 상기 검출기 모듈기준공, 기준슬로트와 기준면에 대하여 정확히 배치되고 배향된 다수의 X선 검출기를 가지며, 상기 척주를 단층촬영시스템에 취부하기 위한 척주취부수단과, 다수의 장부촉 핀이 구성되어 있고, 상기 각 산란방지 및 검출기모듈의 상기 척주기준면의 배치가 각 원형기준공과 척주기준공에서 상기 장부촉 핀의 하나에 의하여 결정됨을 특징으로 하는 X선단층촬영시스템용 모듈과 검출기장치.
14. 제13항에 있어서, 산란방지모듈과 제1검출기 모듈의 배치가 동일 장부촉 핀과 척주기준공에 의하여 결정됨을 특징으로 하는 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 다수의 척주기준공이 상대측에 대하여 정확히 배치된 다수의 제1의 1차 기준공과, 각 기준공에 대하여 정확히 배치되고 연합된 다수의 제2의 2차기준공으로 구성되고, 상기 각 산란방지모듈의 배치가 1차기준공에서 상기 장부촉 핀의 하나에 의하여 결정되고, 상기 각 산란방지모듈의 정렬이 2차기준공에서 상기 장부촉 핀의 하나에 의하여 결정됨을 특징으로 하는 장치.
16. 제14항에 있어서, 제2 검출기모듈의 배치를 결정하는 장부촉 핀과 척주기준공이 또한 산란방지모듈의 정렬을 결정함을 특징으로 하는 장치.
17. 제16항에 있어서, 제3검출기모듈의 배치를 결정하는 장부촉 핀이 산란방지모듈과 접촉치 아니함을 특징으로 하는 장치.
18. 제18항에 있어서, 상기 검출기모듈이 상기 산란방지모듈보다 많음을 특징으로 하는 장치.
19. 제13항에 있어서, 상기 취부수단이 상기 척주의 양단부와 상기 단층촬영시스템의 상기 디스크에 취부됨을 특징으로 하는 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 취부수단이 상기 각 척주단부와 상기 X선 소오스사이의 거리를 미세조절하기 위한 제1조절수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 취부수단이 상기 X선 소오스에 대하여 상기 척주의 각도회전을 미세조절하기 위한 제2조절수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.