(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンモグラフィー工程のためのＸ線管であって、
第１端部を有する真空筐体と、
軸受けアセンブリと、
前記真空筐体内の前記軸受けアセンブリにより支持される回転式アノードであって、
前記アノードは、マンモグラフィー工程において患者の胸壁とほぼ平行に配置されるように構成され、
前記アノードは、
前記軸受けアセンブリに対向するターゲット表面と、
前記真空筐体の第１端部に対向する反対側の第２表面と
を含む、前記アノードと、
電子を放射して前記ターゲット表面の一部に衝突するように配置されるカソードと、
マンモグラフィー工程において患者の胸壁に近接して配置されるように構成される第１端部を有する外側ハウジングとを備え、
前記真空筐体は、前記真空筐体の前記第１端部が前記外側ハウジングの第１端部に近接して配置されるように、前記外側ハウジング内に配置される、Ｘ線管。
【請求項２】
前記真空筐体は、第１端部と第２端部とを相互結合する側壁を含み、
前記カソードは、前記側壁の一部を介して延出する、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記真空筐体の前記側壁内に形成される窓を含み、
前記窓は、前記真空筐体の前記第１端部と近接して配置される、請求項２に記載のＸ線管。
【請求項４】
前記真空筐体の前記第１端部から第２端部までに定義される想像線は、前記アノードの前記第２表面、前記アノードの前記ターゲット表面、及び前記軸受けアセンブリを順番に通過する、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記カソードは、前記ターゲット表面と前記軸受けアセンブリとの間の前記想像線から側方にオフセットされる、請求項４に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記真空筐体の前記第１端部と前記アノードの前記第２表面との間に介在構造が配置されない、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項７】
前記アノードは、前記アノードのターゲット表面のフラストコニカル部分上に画定される焦点軌道を有し、
前記カソードは、電子を放射して前記焦点軌道の焦点位置上に衝突するように配置されるフィラメントを有する、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項８】
前記カソードの前記フィラメントは、カソードヘッドに含まれ、
前記カソードは、前記軸受けアセンブリの側方に配置される、請求項７に記載のＸ線管。
【請求項９】
前記焦点軌道にて生成されるＸ線が前記第１端部に近接した前記真空筐体から放射されるように、前記アノードと前記真空筐体の前記第１端部との間に最小の間隔が存在する、請求項７に記載のＸ線管。
【請求項１０】
前記アノードは、前記アノードのフラストコニカル部分の厚さよりも大きな厚さを有する中心部分を含む、請求項７に記載のＸ線管。
【請求項１１】
前記アノードの前記中心部分は、グラファイト材料にて少なくとも部分的に構成される、請求項１０に記載のＸ線管。
【請求項１２】
前記第２表面は、グラファイト材料にて少なくとも部分的に構成される、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項１３】
前記アノードの前記ターゲット表面側は、グラファイト材料にて少なくとも部分的に構成される、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項１４】
マンモグラフィー工程に用いるためのＸ線管であって、
第１端部を有する真空筐体であって、
軸受けアセンブリ及びステムを有するローターアセンブリと、
前記ローターアセンブリの前記ステムにより支持される回転式アノードであって、
前記アノードは、マンモグラフィー工程において患者の胸壁とほぼ平行に配置されるように構成され、
前記アノードは、
角度付けされた焦点軌道を含むターゲット表面であって、前記軸受けアセンブリに対向するように配置される前記ターゲット表面と、
前記真空筐体の前記第１端部と対向するように配置される第２表面であって、前記第２表面と前記真空筐体の前記第１端部との間に介在構造が実質的に配置されない、前記第２表面と
を含む、前記アノードと、
カソードヘッドを含むカソードアセンブリであって、前記カソードヘッドは、該カソードヘッド中に配置されるフィラメントを有し、前記フィラメントは、前記フィラメントから放射される電子が前記アノードの焦点軌道の焦点位置に衝突するように配向される、前記カソードアセンブリと
を含む、前記真空筐体と、
マンモグラフィー工程において患者の胸壁に近接して配置されるように構成される第１端部を有する外側ハウジングとを備え、
前記真空筐体は、前記真空筐体の前記第１端部が前記外側ハウジングの第１端部に近接して配置されるように、前記外側ハウジング内に配置される、マンモグラフィー工程に用いるためのＸ線管。
【請求項１５】
実質的に十分な電圧隔離絶縁を提供しつつ最小の間隔を提供するように前記アノードの前記第２表面と前記真空筐体の前記第１端部との間の間隔が制御される、請求項１４に記載のマンモグラフィー工程に用いるためのＸ線管。
【請求項１６】
前記カソードアセンブリの一部は、
絶縁構造を介して、前記真空筐体の円柱形状の側壁を通過する、請求項１５に記載のマンモグラフィー工程に用いるためのＸ線管。
【請求項１７】
前記アノードは接地され、
前記カソードアセンブリは所定の電位に維持される、請求項１６に記載のマンモグラフィー工程に用いるためのＸ線管。
【請求項１８】
前記焦点位置の面積を制御するように、前記焦点軌道の角度が選択される、請求項１７に記載のマンモグラフィー工程に用いるためのＸ線管。
【請求項１９】
前記第２表面は、グラファイト材料にて少なくとも部分的に構成される、請求項１４に記載のマンモグラフィー工程に用いるためのＸ線管。
【請求項２０】
前記アノードのターゲット表面側は、グラファイト材料にて少なくとも部分的に構成される、請求項１４に記載のマンモグラフィー工程に用いるためのＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常のＸ線管に関する。特に、本発明の実施形態は、アノードの焦点位置と、アノードが配置された真空筐体の近接した端部との間の距離を縮小するＸ線管の構成を示す。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線生成装置は、産業及び医療の両方の広範囲の種々のアプリケーションに用いられる極めて有用なツールである。例えば、このような装置は、医療の診断上の検査、放射線治療、半導体製造、及び材料分析等の分野に共通に用いられる。
【０００３】
Ｘ線生成装置は、このようなアプリケーションに用いられるにもかかわらず、同様な構成にて動作する。Ｘ線生成装置は、通常、電子を放射して加速させ、固有の組成の材料に衝突するときにＸ線を生成する。この工程は、Ｘ線生成装置に配置されたＸ線管において実行する。Ｘ線管は、通常、真空筐体、カソード、及びアノードを含む。電子放射のためのフィラメントを有するカソードは、カソードにより放射された電子を受け取るようにアノードが配向されている真空筐体内に配置される。
【０００４】
真空筐体は、銅等の金属、ガラス、セラミック、又はこれらの組み合わせにより構成され、通常、外側ハウジング内に配置される。Ｘ線の進行を可能する窓領域は別として、外側ハウジングは、通常、シールド層（例えば、鉛又は同様なＸ線を減少する材質により構成される）により被覆され、真空筐体にて生成されるＸ線の漏洩を防止する。他に、外側ハウジングと真空筐体との間に存在する容量に絶縁油又は同様の冷却材等の冷却媒体を配置することができ、真空筐体の表面から熱放散する。このような構成に基づいて、熱は、ポンプや液体導管を介して外部変換器に冷却剤を循環させることにより冷却材から除去可能である。
【０００５】
動作時に、電流は、カソードのフィラメントに供給され、電子流は、熱イオン放射により放射される。電子流が運動エネルギーを得てアノードに配置されるターゲット表面に向かって加速するための、カソードとアノードとの間の電位が確立される。ターゲット表面への衝突の結果より生じる運動エネルギーが、例えばＸ線等の極めて高周波数の電磁放射線に変換される。
【０００６】
生成されるＸ線の固有の周波数は、アノードのターゲット表面を形成するために使用される材質の種類に少なくとも部分的に依存する。高い原子番号（”Ｚ”）を有するターゲット表面の材質は、一般的に使用され、所望のアプリケーション及びＸ線の特性に基づいて選択される。その結果、Ｘ線は、Ｘ線装置から所定の真空筐体及び外側ハウジングを介して患者等のＸ線対象に到達するように視準可能となる。
【０００７】
マンモグラフィーの分野に用いられる特有の管等のＸ線管の動作に関する試みは、Ｘ線撮影中に患者の体（特に、患者の体の対象部分）に対応する管の最適な位置に関する。例えば、マンモグラフィーを実行する場合、Ｘ線管の焦点位置、例えばカソードにより放射されて焦点が合わされた電子が衝突するアノードのターゲット表面上の位置を、胸壁に可能な限り近づけるように配置することは、有効である。このような配置は、Ｘ線ビームの撮影における不均一性を生じさせるアノードに基づくＸ線撮影の特徴である「ヒール効果」を克服して、胸の組織を可能な限り正確に撮影可能であるという点で好ましい。反対に、焦点位置は、胸壁から比較的大きく離れた距離に配置されると、結果として画像品質が悪化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記にもかかわらず、公知の管の設計では、胸壁とアノードの焦点との間の間隔が最小となるように構成されない。特に、公知の管の設計では、通常、アノードと真空筐体の最も近い端壁との間に介在されるカソードアセンブリの一部又は全てを用いて構成される。このような構成は、いくつかの点において有益であるが、それにもかかわらず、焦点位置の配置を胸壁に好ましくは近づけることの妨げとなる。
【０００９】
上記の撮影に関する試みは、胸部や撮影の対象が比較的大きい場合に公知の管の設計を悪化させ、それにより、対応するアノードのターゲット表面の大きな焦点軌道角度を用いる必要があることを示唆する。大きな焦点軌道角度を用いることは、焦点のサイズを望ましくなく増加させて、従って、いずれのマンモグラフィーのアプリケーションに対しても望ましくない。
【００１０】
さらに、高電圧の管、例えば、５０ｋＶより大きな実行電圧を有する管は、胸壁と焦点位置との間隔が増大する。特に、Ｘ線管の実行電圧が増大すると、アノードとカソードとの間隔の必要条件は、必然的に増加し、適切な電圧絶縁間隔を提供する。この増大したカソードとアノードのターゲット表面との間隔は、ターゲット表面上の焦点位置からＸ線管の最も近い端部までの距離に対応して増大し、それにより、このような患者の胸壁では、上記の望ましくない影響が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、当該技術において上記及び他に必要とされることを考慮して発明された。要するに、本発明の実施形態は、アノードの焦点位置とアノードが配置される真空筐体の隣接した端壁との縮小した間隔を有するＸ線管を示す。他の利点では、縮小した間隔は、マンモグラフィー（又は同様）工程において患者の胸壁に相対的に近くにＸ線管を配置することができて、結果として、組織の範囲及び撮影結果が向上する。
【００１２】
一実施形態では、マンモグラフィー又は他の撮影アプリケーションのためのＸ線管が開示される。Ｘ線管は、第１端部及び第２端部を有する真空筐体を含む。真空筐体は、回転式のアノードを支持するローターアセンブリを含む。アノードは、ターゲット表面及び反対側の第２表面を含む。開示された実施形態では、ターゲット表面は、軸受けアセンブリに向かって配向され、一方、第２表面は、真空筐体の第１端部に向かって配向される。好ましくは、アノードの第２表面と真空筐体の第１端部との間に介在構造はない。
【００１３】
カソードヘッドを有するカソードアセンブリが含まれ、カソードヘッドには、カソードヘッド内にフィラメントが配置される。フィラメントは、フィラメントから放射される電子がアノードの焦点軌道の焦点位置に衝突するように配向される。
【００１４】
一般的なＸ線管構成では、カソードアセンブリは、アノードと真空筐体の第１端部との間に配置される。反対に、開示されたＸ線管の実施形態は、アノードの軸受けアセンブリと同じ側にカソードが配置されるように構成される。このことは、アノードの第２表面と真空筐体の第１端部との間に介在構造が存在しないことを実質的に確実にし、それにより、第１端部とアノードの焦点位置との間の物理的距離を縮小可能である。このように構成されると、Ｘ線管は、マンモグラフィーの撮影工程を経験する患者の胸壁に対して焦点位置が一般的な管構成より相対的に近づくように配置可能である。このことは、胸部のサイズに関係なく、Ｘ線適応範囲及び胸部組織の画像解像度を向上することができて、胸壁範囲の画像を向上することができる。
【００１５】
本発明の例示的な実施形態では、アノードを接地したＸ線管構成が焦点位置と筐体の端壁との間隔をさらに縮小するように利用可能である。さらに、アノードの焦点軌道角度は縮小可能であり、これにより、焦点位置全体のサイズが縮小される。代替的な実施形態では、アノードの厚さは、端壁に対する間隔をさらに縮小するように変更可能である。
【００１６】
開示された実施形態は、焦点位置と対象の範囲との間隔を縮小することより利点を得るＸ線アプリケーションに関して利用可能であるが、明細書において開示された技術は、マンモグラフィーの分野に特に利用される。さらに、開示された実施形態は、標準的なアナログフィルム撮影機又はフラットパネルデジタル撮影機のいずれかに利用されるマンモグラム装置に関して有効である。明細書において開示された技術は、新規な、いわゆるマンモＣＴ（胸部撮影のためのコンピュータ断層撮影）装置及びアプリケーションに関する重要な利点を提供する。
【００１７】
この要約は、詳細な説明にさらに後述される簡潔な構成における選択的な概念の紹介を提供する。この要約は、クレームに記載された対象のキーとなる特徴及び必須の特徴を確定することを意図せず、クレームに記載された対象範囲の決定を支援するように用いることを意図しない。
【００１８】
追加の特徴は後述され、一部は、その説明から明白であり、又は明細書中の教示を実行することにより理解される。発明の効果は、添付した請求項にて特に指摘された装置及び組合せの方法により理解され、かつ、入手される。本発明の特徴は、以下の説明及び添付した請求項から完全に明白であり、又、後述の発明を実行することにより理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の例示的な一実施形態に基づいて構成されたＸ線管の断面／部分切欠き側面図である。
【図２】図１に示すＸ線管をさらに詳細に描写した部分拡大図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、公知な工程及び本発明の例示的な実施形態の両方に基づくマンモグラフィー撮影のためのＸ線コーンビームの範囲を含む簡略図である。
【図４】本発明の実施形態に基づいて構成されるアノードの種々の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
構造等が参照指定等をされる図を参照する。図は、発明の好適な実施形態の図形及び概略的な表現であること、本発明を制限しないこと、又、スケールに関して必ず描写しないことを理解し得る。
【００２１】
図１〜図４は、本発明の実施形態の種々の特徴が描写され、回転式のアノードの電子焦点位置とＸ線管の最も近い端部との間の距離を縮小するように構成されたＸ線管を示す。この構成は、マンモグラフィー工程において患者の胸壁に対して相対的に近くにＸ線管を配置可能であり、それにより、管より放射される中心線は、胸壁に対して実質的に平行となる。この構成及び配置は、開示された実施形態の構成により、胸部のサイズに関係なく、マンモグラフィーの撮影が向上して公知のＸ線管の設計において一般的に遭遇する“ヒール効果”による撮影の問題が最小化される。本発明の実施形態は、高出力の管を有する種々の構成のＸ線管を含む。
【００２２】
マンモグラフィーを撮影するアプリケーションについて注目して明細書において説明するが、本発明の実施形態は、出力、サイズ、電圧／接地方法、及び使用目的の点にて種々の構成を有し、マンモグラフィーに制限されない。加えて、マンモグラフィーの分野では、開示された実施形態は、一般的なアナログフィルム撮影器又はフラットパネルデジタル撮影器のいずれかを利用するマンモグラフィーに関して有効である。明細書に開示された技術は、新規な、いわゆるマンモＣＴ（胸部撮影のためのコンピュータ断層撮影）装置及びアプリケーションに対する重要な利点を提供する。
【００２３】
まず図１を参照し、本発明の例示的な一実施形態を示す。特に、図１は、Ｘ線生成装置の一例として提供され、１０にて指定されたＸ線管を示す。Ｘ線管１０は、カソードアセンブリ５０及びアノードアセンブリ１００を収容する真空筐体２０を含み、真空筐体２０は、明細書において“挿入部”として参照される。真空筐体２０は、カソード及びアノードアセンブリ５０，１００、及び管１０の真空中の他の重要な構成を収容するために必要な枠を形成し、かつ、提供する。図１の例示的な実施形態では、真空筐体２０は、互いに密閉された第１部分２０Ａ及び第２部分２０Ｂによりさらに画定されて筐体を形成する。他の実施形態では、排気筐体は、２つの部分以上により形成されるか、又は一体的に形成可能である。
【００２４】
真空筐体は、望ましくないＸ線放射をシールドすること、及び適切なＸ線管の動作のために必要な冷却を提供することを支援する外側ハウジング３０内に配置される。他の実施形態では、外側ハウジングは省略され、Ｘ線シールドが真空筐体の構造内に組込まれる。他の実施形態では、Ｘ線シールドは、他の所定の位置を除き、真空筐体又は外側ハウジングのいずれも含まれない。
【００２５】
上記したように、カソード５０は、管の動作中に電子６２（図２）を生成するための電子ソースとして機能するフィラメント（図示せず）等の放射部を含む。このように、フィラメントは、好適には電源（図示せず）に接続され、十分な電流が供給されて高エネルギー電子６２の生成を可能にする。
【００２６】
図１及び図２に関して、アノードアセンブリ１００は、カソード５０により生成される電子６２を受け取り、管１０からの放射のために電子の衝突に起因するエネルギーをＸ放射線又はＸ線６４に変換する。例示的な実施形態では、アノードアセンブリ１００は、基板１０６を有するアノード１０４を含み、基板１０６は、基板１０６の表面に配置されたターゲット表面１１０及び反対側の第２表面１１１を含む。特有の実施形態及びアプリケーションでは、ターゲット表面１１２は、モリブデン、タングステン、タングステン・レニウム、又は同様な合金を好ましくは含む。ターゲット表面１１２の所定の部分は、カソード５０のフィラメントにより放射された電子流６２がターゲット表面上に衝突するように配置され、結果として、Ｘ線の放射窓６６（図２）を介して真空筐体２０から放射するＸ線６４を生成する。
【００２７】
明細書中に説明されたＸ線の生成は、比較的非効率であり、多量の熱が発生し、アノードアセンブリは、管の動作中にアノードから熱の除去が可能となるように構成可能であり、例えば、空気又は冷却流体の循環、又は上記した構造の真空筐体２０を用いる。しかしながら、上記の詳細にもかかわらず、アノードアセンブリの構造及び構成は、本発明の請求項の範囲内で、明細書中に説明されたものから変更可能である。
【００２８】
図１とともに、例示的なＸ線管１０に関する詳細を示す図２に注目する。より詳細には、アノード１０４は、支持柱１２２、軸受けアセンブリ１２４、及びロータースリーブ１２８を通常含むローターアセンブリ１２０により支持される。支持柱１２２は、アノード１０４が軸受けアセンブリ１２４を介して支持柱に対して回転可能に配置されるように真空筐体２０の部分に確実に固定され、それにより、アノードが支持柱に対して回転可能となる。
【００２９】
ステータ１３４は、ロータースリーブ１２８に対して外周に配置される。公知のように、ステータ１３４は、回転電磁場を利用して、ロータースリーブ１２８を回転させる。ロータースリーブ１２８は、ローターステム１３０を介してアノード１０４に確実に固定される。図１及び図２に示すように、ローターステム１３０は、真空筐体２０内で所定の高さ及び方向にてアノードを支持する。例示的な実施形態では、埋め込み式のナット１３２等の緊締用具は、ローターステム１３０とアノード１０４との間の結合部分を固定するように使用される。
【００３０】
上記のように、アノード１０４は、基板１０６及びターゲット表面１１０を含む。焦点軌道（focal track）１１２は、アノードのターゲット表面１１０のフラストコニカル（frustoconical）部分上に含まれる。焦点位置１１４は、カソードアセンブリ５０により放射される電子６２が焦点軌道上に衝突する位置として焦点軌道１１２上に画定される。図２は、焦点位置１１４と真空筐体の第１部分２０Ａの最も近い第１端壁１４０との間に距離として定義される距離ΔＨを示す。
【００３１】
本発明の実施形態に従って、Ｘ線管１０内の距離ΔＨは、望ましくは最小となり、公知のＸ線管における対応する距離より実質的に短い値を有する。これを達成するため、Ｘ線管は、図２に例示的に示すように構成される。特に、アノード１０４は、焦点軌道１１２が公知のアノードの構成とは反対にＸ線管１０の配置に応じて下側を向くように、真空筐体の第１部分２０Ａ内に配向される。
【００３２】
上記のようにアノード１０４の配置に合わせて、カソードアセンブリ５０は、真空筐体の第１部分２０Ａの側壁１４４部分より延出するように配置される。このことは、カソードアセンブリが真空筐体の第１端壁１４０より延出する一般的な実施形態とは完全に反対である。図２に示すように、この例示的な配向は、カソードアセンブリから放射される電子６２が焦点軌道１１２の焦点位置１１４に衝突するために適切に配向するようにカソードアセンブリ５０を配置するようになされている。
【００３３】
より詳細に、カソードアセンブリ５０は、前述したように、Ｘ線６４を生成するための電子流６２を供給する。カソードアセンブリ５０は、カソードヘッド５６を支持する支持構造５４を含む。フィラメント６０等の電子放射部は、カソードヘッド５６に含まれる。カソードヘッド５６は、熱イオン放射を用いてフィラメント６０により生成された電子６２が焦点軌道１１２の焦点位置１１４に衝突するようにアノード１０４に対応して配置される。同時に、カソードアセンブリ５０は、十分な電圧隔離絶縁を供給するために、アノード１０４から十分に離れた間隔を空けなければならない。セラミックのフィードスルー５８又は他の適切な絶縁構造は、真空筐体２０の側壁４４に提供され、Ｘ線管１０の動作中に真空筐体からカソードアセンブリ５０を電気的に絶縁する。
【００３４】
説明すると、図２にそれぞれ示すように、例示的な実施形態では、カソードアセンブリ５０は、真空筐体の側壁１４４において窓６６の下側の位置から延出する。しかしながら、他の実施形態では、特有のアプリケーションが望まれるか又は必要とされる場合、カソードアセンブリ５０は、真空筐体において窓６６に対する他の位置から延出可能である。また説明すると、Ｘ線管１０により生成されたＸ線６４は、焦点位置１１４から放射され、コニカルパターンの窓６６を通過し、Ｘ線コーン（cone）６４Ａも同様である。
【００３５】
上記したようにＸ線管１０内のカソードアセンブリ５０の配置は、アノード１０４のターゲット表面１１０、又は軸受けアセンブリ１２４のような同じ側にカソードアセンブリを配置する。このような構成により、アノード１０４と真空筐体の第１端壁１４０との間に介在構造が含まれない。このことは、アノード１０４（及び焦点位置１１４）と第１端壁１４０との間の距離を、公知の管構造における同様な距離より実質的に縮小可能にする。
【００３６】
特に、焦点位置から真空筐体の端壁までの距離ΔＨは、例示的な管構成において望ましくは最小となる。図２に示すように、外側ハウジングの端壁１４２は、第１端壁１４０と隣接して配置されるため、この壁から焦点位置までの距離は、望ましくは最小となる。ΔＨの長さの縮小は、焦点位置１１４が真空筐体の第１端壁１４０に比較的近接するように配置可能となる。後述するように、このことは、撮影される患者に対する改良された管の位置を意味する。
【００３７】
図１及び図２に示す方式により構成されたＸ線管の使用により達成される結果の利点を描写する簡略図の図３Ａ及び３Ｂを次に参照する。特に、図３Ａ及び図３Ｂは、Ｘ線管により撮影される胸部４０２等の撮影対象を有する患者４００を示す。要するに、図３Ａは、一般的なＸ線管のアノードのみを示し、一方、図３Ｂは、上記に既に説明した方式による縮小された距離ΔＨを有する図１及び図２に示すように構成されたＸ線管１０のアノード１０４のみを示す。説明すると、図に描写された撮影対象は、マンモグラフィー工程の一部として撮影された胸部であるが、患者の他の部分も代替的に撮影可能である。
【００３８】
マンモグラフィー工程において、Ｘ線は、図３Ｂのアノード１０４の焦点位置１１４のようなアノードの焦点位置にて生成される。Ｘ線管は、４０６にて示された中心線が患者４００の胸壁４０８と実質的に並行となるように配置される。撮影フィルム又はフラットパネル撮影機４０４は、胸部の遠い側に配置される。一般的な構成について説明すると、胸部は圧縮され、フラットパネルは、焦点位置に対して反対側にて圧縮された胸部に近接して配置される。図３Ａ及び図３Ｂのファン６４Ａにより描写されるように、コーン形状パターンのＸ線は扇状に広がる。検出パネル４０４は、Ｘ線コーン６４ＡのＸ線が胸部４０２を通過した結果として生成される映像を取り込むように配置される。検出部４０４は、Ｘ線フィルムの形式であるか、又はフラットパネル撮影機として動作可能である。
【００３９】
中心線４０６は、図３Ａ及び図３Ｂの各Ｘ線コーン６４Ａにより画定される。患者４００の胸壁４０８に向かって中心線４０６から拡大するＸ線コーン６４Ａの位置は、“ρ”により示され、一方、胸壁から離れて中心線から拡大するＸ線コーン部分は、“θ”により示される。ヒール効果では、アノードの外周に比較的近い焦点位置の領域に電子が衝突して生成されるＸ線を構成するＸ線コーンの部分は、他のコーン部分より相対的に密度が小さく、ヒール効果は、図３Ａにより示される一般的なＸ線コーンのθ部分により示される。
【００４０】
反対に、ヒール効果は、図３Ｂにより示される、現状のＸ線管構成の改良されたアノード１０４にて生成されたＸ線コーン６４Ａのρ部分により理解される。本実施形態、即ち、アノードと真空筐体の第１端壁との間からのカソードアセンブリの除去に基づくＸ線管の構成の結果として患者４００の胸壁４０８に対して比較的近くに、アノード及びアノードに対応する焦点位置１１４が配置されるため、ヒール効果の問題が低減する。
【００４１】
図３Ｂの構成は、同様に他の点においても有効である。例えば、図３Ａの構成から理解し得るように、胸部全体は放射されず、特に解像度及び撮影に重要な胸壁の範囲は放射されない。補償するためには、焦点軌道１１２の角度がターゲット表面１１０（図２）の残りに対応して増加すること、及びＸ線管が胸部全体及び撮影機に照射するように傾斜することの少なくとも一方を行わなければならない。しかしながら、管の傾斜角度の増加と同様に、焦点軌道１１２の角度が増加すると、装置の焦点位置の距離を増加させ、画像品質が低下する。直接対比すると、図３Ｂの動作において、距離ΔＨの縮小は、焦点軌道の角度又は管傾斜の増加を必要とせずに、より大きな胸部及び撮影機の部分に対して放射可能となる。このことは、装置の焦点位置の距離をより短く維持することができ、それにより、画像品質が向上する結果となる。
【００４２】
ΔＨの縮小は、同様に他の点において有効である。例えば、焦点位置から管の端部の距離が縮小するため、適切な撮影を確実にするために管を患者の近くに配置する必要がなく、患者の快適さが向上する。このことは、管が患者の頭部及び胸部の反対側の撮影機（例えば、図３Ａ及び図３Ｂにおいてアノード１０４及び撮影機４０４の相対位置が反対となる）に隣接して配置されるマンモグラフィー工程において重要である。さらに、マンモ・ＣＴ（胸部撮影のためのコンピュータ断層撮影）システムにおいて、管及びデジタル撮影機は、示された方式にて体の下側を通過し、このような構成は、胸壁の範囲を適切に撮影することを確実にするアプリケーション環境において特に重要である。
【００４３】
本発明の他の例示的な実施形態に基づく、種々の可能なアノード構成を描写する図４Ａ〜図４Ｄを参照する。図４Ａは、厚さＴ１、及び上記のような図１及び図２に示されるアノード１０４と同様な構成を有するアノード３０４Ａを示す。アノード３０４Ａは、図４Ｂ〜図４Ｄに示される他のアノード構成と同様に、図４Ａに示された方向に基づいて下側に面する焦点軌道１１２と、既に説明された、焦点軌道に対応して配置されるカソードアセンブリのカソードヘッド５６とを含む。
【００４４】
図４Ｂは、他の実施形態に基づくアノード３０４Ｂを描写し、アノードは、比較的薄く形成され、図４Ａに示すアノード３０４Ａの厚さＴ１より薄い厚さＴ２を有する。このことは、焦点位置と真空筐体の最も近い端部との間の距離ΔＨ（図２）を縮小する。
【００４５】
図４Ｃは、比較的厚いアノード３０４Ｃを示し、アノード３０４Ｃは、管動作中に熱除去のために増加した体積を有する。厚さＴ３を有する肉厚のアノード３０４Ｃのバルクは、真空筐体の端部に対する焦点位置の相対的な近接を維持するように、焦点軌道１１２の内周内側の放射状の位置に含まれる。
【００４６】
図４Ｄは、アノード３０４Ｄを示し、アノード３０４Ｄは、アノード３０４Ｄに結合されたグラファイト（又は同様な物質）部分３０６を有し、管動作中に焦点軌道から熱除去することを支援する。また、グラファイト部分３０６は、真空筐体の端部に対する焦点位置の相対的な近接（図２のΔＨを参照）を維持するように、焦点軌道１１２の内周半形方向内側に配置される。グラファイトをこのようにターゲットの反対側に移動することは、焦点位置と真空筐体の最も近い端部との間の距離ΔＨを縮小する他の方式である。
【００４７】
図４Ｅは、使用される他の潜在的なアノード装置３０４Ｅを示す。この特有な実施形態では、グラファイト部分は、カソード５６からアノード構造３０４Ｅの反対側に配置される。また、グラファイト３０７（又は同様な物質）は、動作中に焦点軌道から熱除去することを支援する。グラファイトの厚さは、最小にすることができ、所定のアプリケーションの必要性に応じてΔＨの縮小を達成する。図４Ａ〜図４Ｄに描写されるアノード構成は、種々の方式の例示であり、本発明の実施形態の原理を種々のＸ線管構成に組み込むことが可能である。他の構成及び手法が使用されることは理解できる。
【００４８】
例示的な一実施形態では、Ｘ線管１０（図１，２）は、接地したアノード構成を含むことができ、アノード１０４は、電気的に接地され、カソードアセンブリ５０は、アノードに対して高電位に保持される。この構成は、真空筐体の第１端壁１４０に対するアノード１０４の間隔の必要条件である電圧隔離絶縁を縮小し、それにより、アノードと第１端壁との間の間隔を縮小することができる。また、カソードアセンブリ５０が高電圧を維持することは、セラミックフィードスルー５８等の適切な絶縁構造を用いて可能となり、カソードアセンブリ５０の部分が真空筐体の側壁１４４より延出可能となる。
【００４９】
本発明の実施形態の実行により、Ｘ線管のアノードの焦点位置と、アノードが配置された真空筐体の隣接した端壁との間の間隔が縮小することが提供される。このことは、同様に、Ｘ線管が撮影対象に対して相対的に近くに配置され、多くの利点を提供する。本発明に使用される一実施形態により、マンモグラフィー工程における特有の適応性が理解され、公知のＸ線管の構成より患者の胸壁に対して相対的に近くに配置可能となる。結果として、改良された胸部組織の撮影は実現する。
【００５０】
さらに、例示的な実施形態では、焦点位置と筐体の端壁との間隔をさらに縮小するように利用可能である。さらにまた、アノードの焦点軌道の角度は減少され、それにより、焦点位置の全体サイズが望ましくは縮小する。
【００５１】
本発明は、その技術思想および基本的特徴から逸脱しない範囲で、他の特定の形態でも実現することができる。上記した実施形態は、全ての面で単に例示的なものであり、限定的なものではない。本発明の範囲はしたがって、前述の記載によってではなく、特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の同等物の意味および範囲内にある全ての変形が、その範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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