TWI482535B

TWI482535B - Ｘ射線產生裝置

Info

Publication number: TWI482535B
Application number: TW101118130A
Authority: TW
Inventors: Takahiro Miyamoto
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2015-04-21
Also published as: WO2012160967A1; JP5081314B1; TW201249261A; JP2012243663A; CN103548424B; CN103548424A

Description

X射線產生裝置

本發明係關於一種X射線產生裝置，尤其係關於一種X射線產生裝置之散熱結構。

利用X射線檢測受測者之裝置中，一般所熟知的是骨質密度檢測裝置、X射線攝影裝置、電腦斷層攝影(CT攝影)裝置等。該等裝置皆具備X射線產生裝置(請參照下述專利文獻1、2)。X射線產生裝置係包含X射線產生單元，而該X射線產生單元係具備X射線產生管及容置X射線產生管之遮蔽箱。X射線產生管係與絕緣油一起封裝於遮蔽箱內。絕緣油係可發揮絕緣及散熱作用。並施加高電壓至X射線產生管。而注入X射線產生管之電能絕大多數係轉變成熱能。

骨質密度檢測裝置中，X射線產生單元所射出之X射線，一般係通過過濾單元後才照射於受測者上。通過待測體之X射線係以X射線偵測器進行偵測。骨質密度檢測時，交錯施加高電壓及低電壓至X射線產生管。並配合上述狀態，選擇性插設一個或複數過濾器至X射線束的路徑上。舉例來說，可僅於照射高能量X射線時插設過濾器，亦或者於照射高能量X射線及低能量X射線時各別插設專用的過濾器。但上述任一情況，皆需週期性地抽出、插入一個或複數過濾器。因此，過濾單元係使用圓盤型單元或圓筒型單元。該圓盤型單元係使用嵌裝有一個或複數扇型過濾器之圓盤。該圓盤係繞著與X射線束平行之旋轉軸進行旋轉。而該圓筒型單元係使用嵌裝有一個或複數彎曲過濾器之圓筒(請參照下述專利文獻3)。該圓筒係繞著與X射線束垂直之旋轉軸進行旋轉。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本發明專利特開第2007-149521號公報

[專利文獻2]日本發明專利特開第2007-026800號公報

[專利文獻3]日本發明專利第4499593號

[發明概要]

上述X射線產生裝置係會產生大量的熱，因此需充分進行散熱。但傳統裝置並無法充分進行散熱。X射線產生單元頂板(待測體側之板體)上若搭載過濾單元，則X射線易於過濾單元中產生散射，即，散射X射線易從過濾單元外洩至外部。而該散射X射線僅藉由過濾單元箱體進行遮蔽，因此箱體的整體結構需具備充分的厚度。而施加高電壓至X射線產生裝置，以致X射線產生裝置易產生電磁噪音。本發明希望消除或減少該電磁噪音之外洩。本發明更希望讓X射線產生裝置更易於手持搬運。本發明將至少解決上述問題的其中之一。

本發明之目的係提供一種於散熱的同時可有效遮蔽散射X射線之X射線產生裝置。亦或者，本發明之目的係提供一種實用性較高之X射線產生裝置。

本發明X射線產生裝置係具備：一X射線產生單元，其具備產生X射線束之X射線源、及容置該X射線源且具備前面板之遮蔽箱，而該前面板具備X射線照射口；一過濾單元，其設置於該X射線產生單元之前面板上，該過濾單元係具備至少一過濾器，並於該X射線束的路徑上插設該至少一過濾器；及一散熱構造體，其位於該前面板上且設置於該過濾單元周圍。

依據上述組成，係於過濾單元周圍設置散熱構造體，其用以傳達X射線源之熱，並透過該散熱構造體之散熱作用，以加速冷卻X射線源。過濾單元內係驅動一個或複數過濾器，而於X射線束通過該過濾單元之狀態下，係易產生各種方向之散射X射線。該散射X射線的大多數將通過設置於過濾單元周圍之散熱構造體，因此該部位亦具備遮蔽散射X射線之效果。若過濾單元係圓筒型過濾滾筒單元，則易產生區域較廣且不規則之散射X射線，於該情況下，散熱構造體更能發揮遮蔽X射線元件之功用。

該散熱構造體較佳係具備：複數垂直壁，其直立於該前面板上；至少一水平壁，其與該前面板平行；其中，該複數垂直壁係由具備減弱X射線作用之材料所組成，且該水平壁亦由具備減弱X射線作用之材料所組成。若只需具備散熱作用，則可單純設置複數垂直壁，若另需具備遮蔽作用，則較佳係更設置有水平壁，即，較佳係將散熱構造體結構設定成讓水平、垂直各方向射出之散射X射線通過任一遮蔽元件。設置散熱構造體的同時，並增厚過濾單元的箱體之整體或部分厚度，以提升遮蔽散射X射線之效果。再者，亦可於過濾單元的箱體之表面上設置複數鰭片。

該散熱構造體較佳係具備複數管道(duct)，各該管道內部係作為空氣流通路徑，並於該複數管道內設置用以流通空氣之送風裝置。透過複數管道及送風裝置讓空氣產生適當流動，以加速氣冷。較佳係於該複數管道內之特定管道中穿插用以供給該X射線源電力之纜線。藉此讓散熱構造體具備電磁遮蔽作用。即便纜線並未全數容置於管道內，但只要管道內容置有該纜線的一部分，則至少該一部分便可防止或減少電磁波之外洩。

再者，將水平壁的端部朝水平方向延伸並將其作為把手使用。此外，為了加速空氣流通，亦可將各垂直壁的端部設定呈錐狀。上述組成係適用於使用X射線之各種裝置中，尤其較佳係適用於骨質密度檢測裝置(骨鹽量檢測裝置)。

以下係參照圖式，進一步說明本發明之較佳實施態樣。

第1圖係具備本發明X射線產生裝置之骨質密度檢測系統的示意圖。該骨質密度檢測系統係設置於醫療機構。本發明之X射線產生裝置，除了適用於骨質密度檢測系統外，亦可適用於其他使用X射線之系統。

第1圖所示之骨質密度檢測系統，係用以檢測受測者之骨頭的骨鹽量。該系統大致係由檢測部10及演算控制部12所組成。檢測部10係透過照射及檢測X射線，以取得演算骨鹽量用之X射線檢測資料。演算控制部12係用以控制檢測部10，並同時處理該檢測資料。

以下將詳細說明檢測部10。檢測部10係具備X射線產生單元14及上部單元18。具體而言，床20的下方係設置有X射線產生單元14及上部單元18。將X射線產生單元14及上部單元18兩者加以組合便構成X射線產生裝置。其詳細組成之後將參照第2圖至第4圖進行詳細說明。X射線產生單元14係具備X射線產生管16，並於其中產生X射線，具體而言，係扇形X射線束。上部單元18於本實施態樣中，係具備過濾單元及構造體(散熱構造體)。構造體係如以下所述，可發揮散熱、遮蔽、電磁遮蔽等作用。

床20上係承載有待測體22。第1圖中係揭露朝YZ面擴展之扇形射線束。待測體22上方係設置有X射線檢測單元24。而X射線檢測單元24係由複數檢測單元所構成。X射線檢測單元24係輸出檢測資料。而元件符號26係表示檢測部之殼體。本實施態樣中，係透過圖未式之掃描機構，以水平方向搬運X射線產生單元14、上部單元18及X射線檢測單元24。亦可於待測體上方設置X射線產生裝置，並於待測體下方設置X射線檢測單元。

接著，將說明演算控制部12。控制部30係用以控制系統整體之運作，尤其係控制電源32及過濾單元。骨質密度演算部28係利用照射高能量X射線所取得之第一檢測資料及照射低能量X射線所取得之第二檢測資料以演算出骨質密度。藉此取得之骨質密度影像係輸出至顯示部34。顯示部34除了顯示骨質密度影像外，亦會顯示平均骨質密度等數值。此外，並因應高能量X射線及低能量X射線之照射，加以切換電源電壓，且控制過濾器的旋轉動作。

第2圖係第1圖所示之上部單元18的剖面圖。其下側係X射線產生單元14。X射線產生單元14係具備箱體38，其由具備遮蔽X射線作用之材料所構成，如黃銅或鉛。箱體38的內部40係填充有絕緣油，且內部40係設置有X射線產生管16。絕緣油可發揮散熱及絕緣作用。箱體38的前面板之頂板38B係形成有縫隙38A，其係作為讓X射線束36通過之放射口。縫隙38A具備讓絕緣油無法流出之結構。而頂板38B係沿著XY面(即，與XY面平行)擴展之元件。

上部單元18係具備過濾單元42及構造體44。具體而言，構造體44係環設於過濾單元42的周圍。過濾單元42的內部設置有旋轉滾筒46，而旋轉滾筒46具備複數過濾元件。此部分將參照第3圖於後進行說明。旋轉滾筒46周圍係設置有過濾單元箱體48，其具備側面板48B及頂面板 48A。頂面板48A厚度係大於側面板48B，且頂面板48A中央部形成有縫隙48C，其用以讓X射線束36通過。縫隙48C係作為準直儀(collimator)使用。側面板48B的外表面上形成有複數鰭片50。藉此加強過濾單元箱體48的散熱作用。過濾單元箱體48係由具備遮蔽X射線作用之材料所構成，如黃銅或鉛。為了不讓上方的散射X射線自過濾單元42的內部外洩，頂面板48A係具有充分的厚度。此外，元件符號56之箭頭，係表示自旋轉滾筒水平方向射出之散射X射線。旋轉滾筒的旋轉軸係與Y方向平行。

於第2圖所示之實施例中，構造體44係具備水平板52及與其成一體化之複數垂直板54。水平板52係沿著XY面擴展之元件。各垂直板54則係沿著YZ面擴展之元件。水平板52下方因複數垂直板54而區隔形成複數管道60。各管道60係作為空氣流通路徑。管道列的左右兩端之二管道係各別穿插有纜線58。該些纜線58係用以供給電力至二鰭片，使空氣產生流通。

於第2圖中，穿插有纜線58之管道60的電磁遮蔽作用係標示為元件符號61。構造體44係由可遮蔽或減弱散射X射線之鉛或黃銅等金屬元件所構成。當然亦可使用鋁等元件構成構造體44。構造體44較佳係由任一可遮蔽或減弱X射線之元件所構成。於構造體44中，複數垂直板54係水平方向並列，因此可增強該水平方向之減弱X射線作用。構造體44因具備一定程度厚度之水平板52，所以其垂直方向亦具備減弱X射線作用。構造體44雖然無法減弱過濾單元42的Y方向(即，垂直於第2圖紙面之方向)所外洩之X射線，但為了減弱該X射線，係增厚過濾單元箱體48的Y方向二端部之二側面板厚度。即，增厚過濾單元箱體48之頂面板48A厚度及並列於Y方向之二側面板厚度。反之，X方向二端部之二垂直側面板厚度係較薄。但通過該些面板之散射X射線，已藉由上述複數垂直板54等充分減弱。

如以上所述，構造體44係由水平板52及複數垂直板54所構成，並增大構造體44的表面積。藉此，構造體44便可具備充分的散熱作用。構造體44係連結於X射線產生單元14之箱體38上，具體而言，係連結於頂板38B。如此，X射線產生管16所產生之熱，便會經由絕緣油傳達至箱體38，再經由箱體38傳達至構造體44。透過構造體44的散熱作用，便可將X射線產生管16所產生之熱有效地排出至外部。為了加速該散熱作用，係設置以下所說明之複數鰭片。

第3圖係旋轉滾筒46的概要圖。旋轉滾筒46係設置於第2圖所示之過濾單元42內。旋轉滾筒46係具備沿著圓周方向排列之複數元件104、106及複數開口102。元件104係過濾元件或遮蔽元件，而元件106係過濾元件。將複數元件以圓周方向排列，或於鄰接之元件間設置開口102，藉此便可進行過濾，以產生高能量X射線及低能量X射線。舉例來說，若著重於元件104，便可以特定旋轉角度將X射線照射於元件104的邊緣104A上，藉此產生各種方向之散射X射線。於第3圖中，係以複數虛線之箭頭表示該散射X射線。又如第2圖所示，係先以過濾單元箱體48減弱該散射X射線。更可藉由構造體44有效地遮蔽水平方向，尤其係X方向，所射出之散射X射線。

第4圖係上部單元的俯視圖。如以上所述，上部單元係具備構造體44，而構造體44係具備水平板52及複數垂直板54。透過該些板體以形成複數管道60。第4圖中，各管道60為朝Y方向延伸之通道。複數管道60的一側(第4圖左側)係設置有複數鰭片62A、62B，藉由該些鰭片62A、62B以強制地將空氣送入複數管道60內。空氣的流動係如第4圖之複數箭頭所示。送入的空氣除了進入複數管道60外，亦會進入水平板52上側所形成之複數溝槽內。藉此，於構造體44表面全體有效地發揮散熱作用。此外，元件符號58係表示與二鰭片62A、62B相連接之纜線。該纜線58的主要部分係拉入至特定管道內。該特定管道周圍之構造元件係可發揮電磁遮蔽作用。如此便可防止或減少電磁噪音之外洩。此外，各纜線58的一端係與各鰭片相連接，而各纜線58下端係拉入至X射線產生單元內。自X射線產生單元延伸之叢集纜線(圖未示)的一部分係作為鰭片用之電源纜線。

第4圖中，過濾單元42中過濾單元箱體的Y方向之端部(即側面板48D)的厚度係大於X方向端部之側面板48B。旋轉滾筒的軸方向(即Y方向)所產生之散射X射線係可透過側面板48D加以遮蔽。

第5圖及第6圖係構造體44的二變化例示意圖。第5圖所示之構造體44，係與第2圖所示之構造體相同，皆具備水平板52及複數垂直板54。但第5圖所示之實施例中，水平板52的Y方向之二端部係朝水平方向延伸。二延伸部係朝水平方向懸伸之部位，可作為把手52A、52B使用。X射線產生單元14與上部單元18的結構係相連結。可透過握持一對把手部，穩固地手持搬運X射線產生裝置整體。

第6圖所示之變化例中，各垂直板54的空氣入口側之端部係錐狀54a，即，可減少空氣引入時所受到的阻力。上述實施態樣中，係由一水平板與複數垂直板形成構造體，但亦可追加一或複數水平板，此外，亦可採用較複雜之結構以增大構造體的表面積。任一結構較佳係採用可有效發揮散熱及遮蔽作用之結構。上述實施態樣中，過濾單元上方雖未設置構造體，但為了使該部位亦具備減弱或散熱作用，係可變更構造體的結構。

10‧‧‧檢測部

12‧‧‧演算控制部

14‧‧‧X射線產生單元

16‧‧‧X射線產生管

18‧‧‧上部單元

20‧‧‧床

22‧‧‧待測體

24‧‧‧X射線檢測單元

26‧‧‧殼體

28‧‧‧骨質密度演算部

30‧‧‧控制部

32‧‧‧電源

34‧‧‧顯示部

36‧‧‧X射線束

38‧‧‧箱體

38A‧‧‧縫隙

38B‧‧‧頂板

40‧‧‧內部

42‧‧‧過濾單元

44‧‧‧構造體

46‧‧‧旋轉滾筒

48‧‧‧過濾單元箱體

48A‧‧‧頂面板

48B‧‧‧側面板

48C‧‧‧縫隙

48D‧‧‧側面板

50‧‧‧鰭片

52‧‧‧水平板

52A‧‧‧把手

52B‧‧‧把手

54‧‧‧垂直板

54a‧‧‧錐狀

56‧‧‧箭頭

58‧‧‧纜線

60‧‧‧管道

61‧‧‧電磁遮蔽作用

62A‧‧‧鰭片

62B‧‧‧鰭片

102‧‧‧開口

104‧‧‧元件

104A‧‧‧邊緣

106‧‧‧元件

第1圖係具備本發明X射線產生裝置之骨質密度檢測裝置系統的方塊示意圖。

第2圖係上部單元的剖面圖。

第3圖係過濾單元內部之旋轉滾筒的示意圖。

第4圖係上部單元的俯視圖。

第5圖係構造體的變化例之示意圖。

第6圖係構造體的另一變化例之示意圖。