(57)【要約】【課題】本発明の目的は、水冷式のＸ線管装置を備えたＸ線コンピュータ断層撮影装置において、冷媒中に混入する気泡の影響を解消することにある。【解決手段】本発明は、Ｘ線管装置から放射されたＸ線を被検体を介して検出器で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１と、Ｘ線管１を収容するＸ線管容器５と、Ｘ線管容器５と連結される熱交換器６と、Ｘ線管容器５と熱交換器６との間を循環される冷媒９とを有し、Ｘ線管容器５には、冷媒中に混入した気泡１４を捕捉する気泡ポケット１１，１３が設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管装置から放射されたＸ線を被検体を介して検出器で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記Ｘ線管装置は、
Ｘ線管と、
このＸ線管を収容するＸ線管容器と、
このＸ線管容器と連結される熱交換器と、
前記Ｘ線管容器と前記熱交換器との間を循環される冷媒とを有し、
前記Ｘ線管のＸ線放射窓は、前記Ｘ線管容器にカバーされずに露出されていることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
Ｘ線管と、前記Ｘ線管を収容するＸ線管容器と、前記Ｘ線管容器と連結される熱交換器と、前記Ｘ線管容器と前記熱交換器との間を循環される冷媒とを具備するＸ線管装置において、
前記Ｘ線管のＸ線放射窓は、前記Ｘ線管容器にカバーされずに露出されていることを特徴とするＸ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管装置から放射されたＸ線を被検体を介して検出器で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置及びＸ線管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置において、投影データを収集する動作、つまりスキャンは、高速化の一途を辿っており、近年では、３６０゜分の投影データを収集するのに要するいわゆるスキャン時間が１秒を切る高級機種も登場してきている。このスキャンの高速化に伴って、Ｘ線管の出力も著しく増大させる必要がある。Ｘ線管の出力を増大させると、それに伴って発熱量も著しく増大する。このため水冷式のＸ線管装置が一般的になりつつある。この水冷式のＸ線管装置は、Ｘ線管をＸ線管容器に収容し、Ｘ線管容器と熱交換器との間で水等の冷媒を循環させることで、Ｘ線管を強制冷却するというものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような水冷式のＸ線管装置では次のような問題が発生していた。冷媒の循環系統、特にＸ線管容器と熱交換器とのジョイントの隙間から気泡が混入し易い。なお、この気泡の混入を完全にシャットアウトすることは、コスト等の関係もあって、実際的ではない。
【０００４】
ジョイント等の隙間から混入した気泡は、冷媒と共に循環するうちに、Ｘ線管のＸ線放射窓の前を横切ることがある。このときＸ線束は、冷媒だけを通過してＸ線管装置から出力されるＸ線と、冷媒と気泡とを通過してＸ線管装置から出力されるＸ線とが混在する。冷媒と気泡とではＸ線吸収率が異なるので、前者のＸ線と後者のＸ線とでは、強度が異なってしまい、一様なＸ線束ではなくなってしまう。このため、被検体の組織構造を反映していない異常陰影、つまりアーチファクトが断層像に現れてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、水冷式のＸ線管装置を備えたＸ線コンピュータ断層撮影装置或いはＸ線管装置において、冷媒中に混入する気泡の影響を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、Ｘ線管装置から放射されたＸ線を被検体を介して検出器で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記Ｘ線管装置は、Ｘ線管と、このＸ線管を収容するＸ線管容器と、このＸ線管容器と連結される熱交換器と、前記Ｘ線管容器と前記熱交換器との間を循環される冷媒とを有し、前記Ｘ線管のＸ線放射窓は、前記Ｘ線管容器にカバーされずに露出されていることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管を収容するＸ線管容器と、前記Ｘ線管容器と連結される熱交換器と、前記Ｘ線管容器と前記熱交換器との間を循環される冷媒とを具備するＸ線管装置において、前記Ｘ線管のＸ線放射窓は、前記Ｘ線管容器にカバーされずに露出されていることを特徴とするＸ線管装置である。
【発明の効果】
【０００９】
以上本発明によれば、水冷式のＸ線管装置を備えたＸ線コンピュータ断層撮影装置或いはＸ線管装置において、冷媒中に混入する気泡の影響を解消することを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置に装備されるＸ線管装置の構成図。
【図２】図１の気泡ポケットに、Ｘ線管装置が被検体を中心とした回転軌道上のいずれの位置にあっても捕捉した気泡が保持される様子を示す図。
【図３】図１の気泡ポケット及びガイド板の変形例を示す図。
【図４】図１の気泡ポケット及びガイド板の他の変形例を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置に装備されるＸ線管装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置を実施形態により説明する。本発明は、Ｘ線管装置とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転するローテート／ローテートタイプ(ROTATE/ROTATE-TYPE)と、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、Ｘ線管装置のみが被検体の周囲を回転する固定／ローテートタイプ(STATIONARY/ROTATE-TYPE)とのいずれのタイプのＸ線コンピュータ断層撮影装置にも適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている前者のローテート／ローテートタイプで説明する。
【００１２】
まず、本発明に係るコンピュータ断層撮影装置の概要について説明する。スキャン本体（ガントリともいう）は、回転リングにＸ線管装置とＸ線検出器とが被検体を挟んで対向した状態で配置されている。Ｘ線管装置とＸ線検出器とは、回転リングの回転に伴って、被検体の周囲を回転するようになっている。Ｘ線管装置と被検体との間には、Ｘ線吸収量の体厚依存性を補正するためのウェッジフィルタとＸ線質を変えるためのＸ線フィルタとが配置されている。Ｘ線検出器は、複数の検出素子がチャンネル方向に沿って一列に配列されてなる。この検出素子（チャンネル）各々からの出力は、データ収集システム（ＤＡＳ）で増幅され、ディジタル信号に変換される。再構成プロセッサは、データ収集システムから出力される３６０゜分の投影データに基づいて断層像データを再構成する。この断層像データは、モニタに送られ表示される。
【００１３】
（第１実施形態）  
図１には、第１実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置に装備されるＸ線管装置の構成を示している。Ｘ線管１は、一般的なものであり、フィラメント２から放出された熱電子を回転陽極３のターゲットに衝突させ、そこから発生したＸ線を、ベリリウム製のＸ線放射窓４から外部に出力するように構成されている。なお、Ｘ線管１としては、陽極３が接地（グランド）されている陽極接地方式と、陽極３が接地されていいない陽極非接地方式とがあるが、ここではそれらのいずれの方式であってもよい。
【００１４】
周知の通り、フィラメント２から放出された熱電子を回転陽極３のターゲットに衝突するとき発熱し、ときには回転陽極３が数百度、ときには千度を越えることもある。また、回転陽極３のターゲットに衝突した熱電子の一部は反跳電子としてＸ線放射窓４等にあたり、そこで熱を発生するので、Ｘ線放射窓４は高温に達する。このため多くのＸ線管がそうであるように、このＸ線管１も、Ｘ線管１の内部を絶縁油で満たして、熱容量を高め、耐熱性を向上させている。
【００１５】
このＸ線管装置は、高出力と長い連続ばく者時間とを獲得するために、水冷式が採用されている。つまり、Ｘ線管１をＸ線管容器５に収容し、このＸ線管容器５をジョイント７を介して連結ホース８で熱交換器（冷却器）６に連結し、Ｘ線管容器５と熱交換器６との間で水等の冷媒９を循環させることにより、Ｘ線管１を強制的に冷却するようになっている。
【００１６】
ところで従来技術のところでも述べたように、このような水冷式のＸ線管装置では、ジョイント７等の隙間から気泡１４が混入することがある。この気泡がＸ線放射窓４の前を横切るとき、Ｘ線束の強度分布が不均一になり、アーチファクトを引き起こす。
【００１７】
この問題を解決するために、本実施形態では、冷媒９に混入した気泡１４を捕捉するための気泡ポケット１１，１３をＸ線管容器５の内部に設けて、気泡１４が冷媒９の流れにのって自由に動き回り、Ｘ線管１のＸ線放射窓４の前を横切るような事態が起こらないようにしている。
【００１８】
上述したようにＸ線管装置は被検体の周囲を回転するようなタイプであるので、Ｘ線管装置が回転軌道の何れの位置にあっても、一旦捕捉した気泡１５を逃さないような工夫が必要とされる。ここでは、図２に示すように、Ｘ線管装置が上半分、つまり０゜から９０゜までの範囲と２７０゜から０゜までの範囲とにあるときに、捕捉した気泡１５を保持するための上部気泡ポケット１１と、Ｘ線管装置が下半分、つまり９０゜から２７０゜までの範囲とにあるときに、捕捉した気泡１５を保持するための仕切板１２で仕切られた下部気泡ポケット１３との２系統を設けている。
【００１９】
さらに、主に熱交換器６側からホース８を通りＸ線管容器５に向かって移動してくる気泡１４が冷媒９の流れにのってＸ線管１の方に行かないように、つまり気泡１４を気泡ポケット１１，１３に誘導するために、ガイド板１０を設けている。
【００２０】
このように本実施形態によると、冷媒９に混入した気泡１４は気泡ポケット１１，１３に捕捉されるので、気泡１４がＸ線管１のＸ線放射窓４の前を横切ることがない。従って、冷媒９だけを通過したＸ線と、冷媒９と気泡１４とを通過したＸ線とが混在することがなく、冷媒９だけを通過したＸ線だけの強度が一様なＸ線束が得られるので、気泡１４に起因する被検体の組織構造を反映していない異常陰影、つまりアーチファクトが断層像に現れてしまうことが解消される。
【００２１】
なお、気泡ポケット１１，１３としては、図１のような構造に限定されることなく、様間座に変形することができる。例えば、上部気泡ポケット１１をテーパー形でなく、図３に示すように、方形で形成してもよいし、またガイド板１０を上部に接続し、下部、つまり熱交換器６の側を開けて、この下部側を通して冷媒９を循環させるようにしてもよい。
【００２２】
また、上部気泡ポケット１１を凸状に形成するのではなく、図４に示すように、ガイド板１０を上部に接続することで設けるようにしてもよい。  
さらに、気泡ポケットとしては、Ｘ線管容器５に設けるのではなく、熱交換器６の内部の循環経路の任意の場所に設けるようにしてもよい。この場合、気泡が過度に溜まったとき、Ｘ線管装置よりも著しき安価な熱交換器６だけを交換することで、高価なＸ線管装置を継続的に使用できるというメリットがある。
【００２３】
（第２実施形態）  
図５には、第２実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置に装備されるＸ線管装置の構成を示している。なお、図１と同じ部分には同符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態では、Ｘ線管１６は、回転陽極１９が接地（グランド）されている陽極接地方式が採用されてる。
【００２４】
周知の通り、陽極接地方式では、回転陽極１９が接地されているので、Ｘ線管１６の内部であって、回転陽極１９やＸ線放射窓４の周辺に、反跳電子からＸ線放射窓４を遮蔽する遮蔽板や、Ｘ線放射窓４の熱を放熱する放熱板等の比較的複雑な構造を設置することができる。このためＸ線放射窓４は、陽極非接地方式と異なって、あまり高温に達することはなく、陽極接地方式のＸ線管１６では、Ｘ線放射窓４を強制的に冷却する必要性はさほどではなく、自然冷却で十分であると言える。つまり、陽極接地方式のＸ線管１６では、Ｘ線放射窓４の前には冷媒９を流す必要はないと考えられる。
【００２５】
これを考慮して、本実施形態では、Ｘ線放射窓４の前には冷媒９が流れないように、Ｘ線管１６のＸ線放射窓４を、Ｘ線管容器１７でカバーすることなく、露出した構造を採用している。
【００２６】
このように本実施形態によると、Ｘ線管１６のＸ線放射窓４が、Ｘ線管容器１７にカバーされずに露出されている。このため冷媒９がＸ線放射窓４の前面には流通しないので、当然にして、冷媒９に混入した気泡１４がＸ線管１６のＸ線放射窓４の前を横切ることがない。従って、冷媒９だけを通過したＸ線と、冷媒９と気泡１４とを通過したＸ線とが混在することがなく、冷媒９だけを通過したＸ線だけの強度が一様なＸ線束が得られる。このため気泡１４に起因する被検体の組織構造を反映していない異常陰影、つまりアーチファクトが断層像に現れてしまうことが解消される。
【００２７】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【００２８】
本発明では、冷媒に混入した気泡は気泡ポケットに捕捉される。このため気泡がＸ線管のＸ線放射窓の前を横切ることがない。従って、冷媒だけを通過したＸ線と、冷媒と気泡とを通過したＸ線とが混在することがなく、冷媒だけを通過したＸ線だけの強度が一様なＸ線束が得られる。このため気泡に起因する被検体の組織構造を反映していない異常陰影、つまりアーチファクトが断層像に現れてしまうことが解消される。
【００２９】
また、本発明では、Ｘ線管のＸ線放射窓が、Ｘ線管容器にカバーされずに露出されている。このため冷媒がＸ線放射窓の前面には流通しないので、当然にして、冷媒に混入した気泡がＸ線管のＸ線放射窓の前を横切ることがない。従って、冷媒だけを通過したＸ線と、冷媒と気泡とを通過したＸ線とが混在することがなく、冷媒だけを通過したＸ線だけの強度が一様なＸ線束が得られる。このため気泡に起因する被検体の組織構造を反映していない異常陰影、つまりアーチファクトが断層像に現れてしまうことが解消される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上本発明によれば、水冷式のＸ線管装置を備えたＸ線コンピュータ断層撮影装置或いはＸ線管装置において、冷媒中に混入する気泡の影響を解消することを実現することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…Ｘ線管、
２…フィラメント、
３…回転陽極、
４…Ｘ線放射窓、
５…Ｘ線管容器、
６…熱交換器、
７…ジョイント、
８…循環ホース、
９…冷媒、
１０…ガイド板、
１１…上部気泡ポケット、
１２…仕切板、
１３…下部気泡ポケット、
１４…気泡、
１５…捕捉された気泡。
【図１】
2010104819.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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