(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状に配置されてこの同心円の内側に向けてＸ線を放射する多数のＸ線源と、これらのＸ線源から放射されるＸ線を検出する検出器と、前記多数のＸ線源を収容し、かつ、前記検出器が固定される金属製の真空容器とを備えるＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線源は、カソードとグリッドとを有する電子銃と、この電子銃から出射される電子が衝突してＸ線を放射するターゲットと、前記電子銃と前記ターゲットとの間に配置されて前記電子銃との間に均一な電圧勾配の電場を形成するアノードプレートとを具備する。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記アノードプレートは、前記電子銃から出射された電子ビームと垂直に交差する平坦面と、前記ターゲットを囲む縁部を有し、この縁部に前記平坦部から滑らかに繋がる湾曲部分が形成されている。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記アノードプレートは、電子銃から出射された電子ビームが垂直に入射されるように配置する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線源及び検出器が固定型であって、測定対象の周りを囲むように多数のＸ線源を稠密に配置したＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置は、測定対象にＸ線を照射するためのＸ線源と、このＸ線を検出する検出器と、検出器で検出されたＸ線を演算処理する解析装置を備える。Ｘ線ＣＴ装置は、測定対象に多方位から照射したＸ線を検出し、測定対象を透過した透過Ｘ線の情報を基に解析装置で演算処理することで、測定対象の断層画像を得る。
【０００３】
実用化されているＸ線ＣＴ装置には、測定対象を中心にＸ線源と検出器とを回転させるＲＲ（Rotate-Rotate）方式のＸ線ＣＴ装置がある。ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、解析装置の演算処理速度の向上にともない、Ｘ線源と検出器の回転速度を速くすることで、以前よりも短時間で断層画像を得られるようになってきている。しかしながら、ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置は、機械的にＸ線源と検出器とを回転させるため、断層画像を取得するための時間を短縮することに対して、限界がある。
【０００４】
これに対し、測定対象の回りに多数のＸ線源と検出器を配置した特開昭５５-４６４０８号で開示されたようなＦＦ（Fixed-Fixed）方式のＸ線ＣＴ装置がある。このＦＦ方式のＸ線ＣＴ装置は、測定対象に対して多方位からＸ線を照射するために、Ｘ線が出射されるＸ線源を電気的に切換える。したがって、ＲＲ方式のＸ線ＣＴ装置に比べて、より短時間で測定対象の断層画像を取得することができるようになることが期待される。
【０００５】
また、近年、Ｘ線ＣＴ装置が普及するにしたがって、利用頻度が増し、より精細な断層画像を得られるＸ線ＣＴ装置が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、精細な断層画像を形成するためには、検出精度や分解能の優れた検出器が必要であるとともに、安定した出力のＸ線を照射する必要がある。
【０００７】
特開昭５５−４６４０８号に開示された多線源型のＸ線ＣＴ装置は、ターゲットが陽極基体金属に取付けられている。この陽極基体金属には、電子ビームを出射する電子ビーム発生装置に向かって突出するフランジが形成されている。電子ビーム発生装置は、カソードを備えている。このカソードと陽極基体金属との間には、高電圧が印加されることによって電場が形成されている。
【０００８】
一般に、電子ビームは、電場の等電位線に直交するように湾曲するとともに、電位差の大きい方へ偏る。特開昭５５-４６４０８号に開示されたＸ線ＣＴ装置は、電子ビーム発生装置に向かって延びるフランジが陽極基体金属に形成されているので、電子ビーム発生装置のカソードと陽極基体金属の間に形成される電場に偏りが生じている可能性がある。電場に偏りが生じると、電子ビーム発生装置から出射された電子ビームは、ターゲットに照射されるまでに偏向されたり散乱されたりしてしまう。また、陽極基体金属の外形及びカソードとの距離によって、電子ビームが偏向率や散乱率が異なる。
【０００９】
その結果、電子ビームがターゲットの所望する位置に照射されない。また、偏向したり散乱したりした電子ビームがターゲットに照射されると、放射されるＸ線が不安定となるので、得られる断層画像の画質が低下する。
【００１０】
そこで、本発明は、測定対象の精細な断層画像を形成することのできるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、同心円状に配置されてこの同心円の内側に向けてＸ線を放射する多数のＸ線源と、これらのＸ線源から放射されるＸ線を検出する検出器と、多数のＸ線源を収容し、かつ、検出器が固定される金属製の真空容器とを備えることを前提とする。
【００１２】
そして、Ｘ線源は、カソードとグリッドとを有する電子銃と、この電子銃から出射される電子が衝突してＸ線を放射するターゲットと、電子銃とターゲットとの間に配置されて電子銃との間に均一な電圧勾配の電場を形成するアノードプレートとを具備する。アノードプレートは、電子銃から出射された電子ビームと垂直に交差する平坦面と、ターゲットを囲む縁部を有し、この縁部に平坦部から滑らかに繋がる湾曲部分が形成されている。また、アノードプレートを通過した電子ビームがターゲットに向かって直進するように、アノードプレートは、電子銃から出射された電子ビームが垂直に入射されるように配置する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について、医療用のＸ線ＣＴ装置１を一例に図１及び図２を参照して説明する。図１のＸ線ＣＴ装置１は、本体２と、測定対象となる被検査者Ｐを乗せるベッド３とを備える。本体２の中央部には、被検査者Ｐをベッド３に乗せたまま挿入できる大きさの開口部４が設けられている。ベッド３は、昇降装置５とスライド機構６を備えており、被検査者Ｐを開口部４に挿入して任意の位置で位置決めすることができる。本体２は、真空容器７と検出器８を内蔵している。真空容器７は、開口部４を囲む同心円状に形成されている。検出器８は、真空容器７の内周に沿って取付けられている。真空容器７は、多数の電子銃９と、ターゲット１０と、保持部材１１と、アノードプレート１２とを収容している。なお、真空容器７は、金属製であるので、電子銃９、ターゲット１０、保持部材１１、アノードプレート１２などは、電気的に絶縁されて内部に支持されている。
【００１４】
図２に示すように、多数の電子銃９は、真空容器７の周方向に沿って稠密に配置されている。各電子銃９は、カソード１３とグリッド１４を有している。カソード１３とグリッド１４は、絶縁部材１５を挟んで取付けられており、互いに電気的に絶縁されている。カソード１３は、通電されて抵抗加熱される。グリッド１４は、カソード１３に対して負の電圧に印加される。また、グリッド１４には、グリッド１４の電圧を制御するＸ線源切換装置１６が接続されている。
【００１５】
ターゲット１０は、保持部材１１に密着させて取付けられており、真空容器７に沿って環状に形成されている。ターゲット１０は、電子銃９から出射された電子Ｅが当たることによってＸ線Ｒを放射する材質、例えばタングステンで形成されている。保持部材１１は、導電性及び熱伝導性に優れた部材、例えば銅で形成されている。ターゲット１０は、開口部４に配置される被検査者Ｐに向かってＸ線Ｒを効率よく放射するために、電子Ｅが照射される面が内側に傾斜している。なお、保持部材１１は、照射された電子Ｅのエネルギーによってターゲット１０が溶融しないように熱を吸収する十分な熱容積または冷却機能を有するものとする。
【００１６】
アノードプレート１２は、網状の導電性部材でできており、真空容器７に沿って環状に形成され、多数の電子銃９とターゲット１０との間に配置されている。また、アノードプレート１２は、平坦部１２ａとこの縁部である内周縁１２ｂ及び外周縁１２ｃを有している。平坦部１２ａは、グリッド１４に対してほぼ平行に対峙している。内周縁１２ｂと外周縁１２ｃは、ターゲット１０及び保持部材１１を囲うように平坦部１２ａから滑らかに弧を描いて湾曲している。したがって、カソード１３からアノードプレート１２までの間に均一な電位勾配の電場が形成される。アノードプレート１２と保持部材１１とは、導電性の支持部材１７で互いに固定されており、導通している。支持部材１７は、真空容器７と絶縁されている。アノードプレート１２及びターゲット１０は、カソード１３に対して高電圧電源１８により正の電圧に印加される。なお、アノードプレート１２の内周縁１２ｂと外周縁１２ｃは、カソード１３からターゲット１０までの間の電場に偏りを生じさせるような局部電荷を帯びない程度にカソード１３から離れる方向へ湾曲していればよい。したがって、内周縁１２ｂと外周縁１２ｃは、少なくとも平坦部１２ａからターゲット１０に向かう方向へこのターゲット１０に電子ビームＥが当たる部位を越えるまでの範囲において、平坦部１２ａから滑らかに弧を描いて湾曲していればよい。また、アノードプレート１２は、電子銃９から出射される電子Ｅが偏向、散乱、あるいは集束しない限りにおいて、平坦部１２ａがカソード１３に向かってわずかに膨らんでいてもよい。そして、アノードプレート１２は、電子Ｅが通過するときにアノードプレート１２を構成する材料の原子核の質量で散乱されないように、密度の小さい材料で造られることが好ましい。
【００１７】
なお、アノードプレート１２及びターゲット１０、カソード１３、グリッド１４などに電圧を印加するための電線は、真空容器７と電気的に絶縁かつ気密密封されたソケットなどを介して配線される。
【００１８】
１つの電子銃９と、この電子銃９から出射された電子Ｅが通過する部分近傍のアノードプレート１２と、通過した電子Ｅが照射される部分のターゲット１０とによって、１つのＸ線源１９が構成される。
【００１９】
真空容器７の内周寄りの位置には、Ｘ線Ｒが透過する窓２０が設けられている。この窓２０は、Ｘ線源１９から放射されたＸ線Ｒが被検査者Ｐを隔てた検出器８で検出されるように、Ｘ線源１９が構成する同心円の中心軸線Ａに沿って検出器８と相対的にずれた位置に設けられる。なお、窓２０は、図２に示すように、別部材としてねじで取付けてもよいし、Ｘ線Ｒが透過するように真空容器７の一部を減厚加工したものであってもよい。また、真空容器７は、各電子銃９のカソード１３とグリッド１４を交換できるように蓋７ａを備えている。
【００２０】
検出器８は、Ｘ線検出部２１と検出回路２２とこれらを覆うカバー２３とを備えている。Ｘ線検出部２１と検出回路２２は、基板２４に実装されている。Ｘ線検出部２１は、互いに独立した検出素子を周方向に沿って等配し、稠密に並べて形成されている。検出素子は、Ｘ線Ｒが透過することで発光するセラミックシンチレータと、この光を検出するフォトダイオードとの組合せでもよいし、Ｘ線Ｒを直接電気信号に変換するセンサアレイでもよい。また、検出器８は、解析装置２５に接続されており、検出したＸ線Ｒの信号を解析装置２５に出力する。解析装置２５は、各Ｘ線源１９について、検出器８で得られたＸ線Ｒの信号をそのＸ線Ｒを放射したＸ線源１９の位置情報とともに演算処理することで、被検査者Ｐの断層画像を形成する。なお、検出素子をＸ線源１９の中心軸線Ａに沿う方向に沿って複数列設けた円筒状の検出器と、これに応じた照射野のＸ線を照射できる窓を設けると、複数の断層画像を同時に取得することができる。
【００２１】
次に、以上のように構成されたＸ線ＣＴ装置１の動作について説明する。Ｘ線ＣＴ装置１は、ベッド３によって開口部４に被検査者Ｐを位置決めする。Ｘ線源切換装置１６は、所望するＸ線Ｒの照射方位に位置するＸ線源１９のグリッド１４に印加されている負の電圧を解除する。グリッド１４の電圧が解除されると、カソード１３からアノードプレート１２に向けて電子Ｅが出射される。カソード１３とアノードプレート１２の間には、均一な電位勾配の電場が形成されているので、出射された電子Ｅは、偏向や散乱されること無くアノードプレート１２に向けて加速される。加速された電子Ｅは、アノードプレート１２を通り抜け、ターゲット１０に当たる。ターゲット１０は、電子Ｅが当たったところからＸ線Ｒを放射する。そして、Ｘ線源切換装置１６は、被検査者Ｐに対してＸ線Ｒが多方位から放射されるようにグリッド１４の電圧を制御して、Ｘ線源１９を切換える。この場合、被検査者Ｐの周りを１周するようにＸ線源１９を順番に切換えてもよいし、飛び飛びに切換えてもよいし、あるいは、Ｘ線Ｒの照射野が互いに干渉しない複数のＸ線源１９から同時にＸ線Ｒが照射されるように切換えてもよい。Ｘ線Ｒは、真空容器７に設けられた窓２０を透過し、被検査者Ｐに照射される。検出器８は、照射されたＸ線Ｒを検出し、その信号を解析装置２５に出力する。解析装置２５は、検出されたＸ線ＲをＸ線源１９の位置情報とともに演算処理することによって、被測定者Ｐの断層画像を形成する。
【００２２】
以上のようにＸ線ＣＴ装置１は、電子銃９とターゲット１０の間にアノードプレート１２を備えている。アノードプレート１２は、グリッド１４とほぼ平行に配置され、内周縁１２ｂ及び外周縁１２ｃがターゲット１０を囲うように滑らかに湾曲している。このため、アノードプレート１２に局所電圧が生じないので、アノードプレート１２とカソード１３との間に均一な電位勾配の電場が形成される。したがって、電子Ｅが偏向したり散乱したりすることがない。また、アノードプレート１２とターゲット１０は、支持部材１７によって導通しているので、同じ電位に印加されている。したがって、アノードプレート１２を通過した電子Ｅは、ターゲット１０に当たるまでに偏向、散乱、及び集束することはない。ターゲット１０に照射される電子Ｅの密度やエネルギーが安定するので、ターゲット１０から放射されるＸ線Ｒの出力が安定する。放射されるＸ線Ｒが安定すると、検出器８で検出されるＸ線Ｒの信号中のＸ線源１９に起因する誤差が減り、検出される信号の信頼性が向上する。検出器８で検出されるＸ線Ｒの信号の信頼性が向上すると、解析装置２５でより精度の高い演算処理を行うことができる。したがって、このＸ線ＣＴ装置１は、精細な断層画像を形成することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、ターゲットと同じ電位に帯電されるアノードプレートを電子銃とターゲットの間に備える。このアノードプレートは、ターゲットを囲むように縁部がターゲットの側に滑らかに弧を描いて曲げられている。これにより、電子銃とターゲットの間に均一な電位勾配の電場が形成されるので、電子銃から出射された電子ビームが、偏向することなくターゲットに照射される。そして、安定した密度の電子ビームが、ターゲットに照射されるので、ターゲットから放射されるＸ線の出力が安定する。したがって、このＸ線ＣＴ装置は、安定した出力のＸ線を測定対象に対して照射できるので、精細な断層画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のＸ線ＣＴ装置を示す断面図。
【図２】図１中のＦ２部分を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
１…Ｘ線ＣＴ装置
７…真空容器
８…検出部
９…電子銃
１０…ターゲット
１２…アノードプレート
１２ａ…平坦面
１２ｂ…内周縁（縁部）
１２ｃ…外周縁（縁部）
１３…カソード
１４…グリッド
１９…Ｘ線源
Ｅ…電子
Ｒ…Ｘ線
【図１】
0003540805.tif 000002
【図２】
0003540805.tif 000003