(57)【要約】【課題】故障箇所の部品のみを迅速かつ容易に新品に交換することができる多線源型Ｘ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】環状又は円弧状の真空容器内に設けられ、軸心に沿って配置された被検体を取り囲むように該軸心を中心とする第１の同心円に内接又は外接する多角形の各辺に配置され、該多角形の辺ごとにユニット単位で着脱可能に取り付けられた複数のＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑと、被検体を透過したＸ線を検出するために、被検体を間に挟んで前記Ｘ線発生ユニットに対向して該被検体を取り囲むように該軸心を中心とする第２の同心円の円周に内接又は外接する多角形の各辺に配置され、該多角形の辺ごとにユニット単位で着脱可能に取り付けられた複数のＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑと、これら複数のＸ線発生ユニットおよびＸ線検出ユニットにそれぞれ給電する電源１４とを具備する。【選択図】    図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状又は円弧状の真空容器内に設けられ、軸心に沿って配置された被検体を取り囲むように該軸心を中心とする第１の同心円に内接又は外接する多角形の各辺に配置され、該多角形の辺ごとにユニット単位で着脱可能に取り付けられた複数のＸ線発生ユニットと、
被検体を透過したＸ線を検出するために、被検体を間に挟んで前記Ｘ線発生ユニットに対向して該被検体を取り囲むように該軸心を中心とする第２の同心円の円周に内接又は外接する多角形の各辺に配置され、該多角形の辺ごとにユニット単位で着脱可能に取り付けられた複数のＸ線検出ユニットと、
これら複数のＸ線発生ユニットおよびＸ線検出ユニットにそれぞれ給電する電源と、
を具備することを特徴とする多線源型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記複数のＸ線発生ユニットは、被検体を３６０°全周にわたって取り囲むように環状の真空容器内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記複数のＸ線発生ユニットは、被検体を１８０°半周のみを取り囲むように円弧状の真空容器内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記真空容器は、シール部材を介して着脱可能に組み合せてなる１対の半割チューブ部材からなることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１記載の装置。
【請求項５】
前記Ｘ線発生ユニットは、カソード電極と、グリッド電極と、アノード電極と、これらの電極を搭載して前記真空容器に着脱可能に取り付けられたベースプレートと、前記各電極を前記ベースプレートに押え付けて固定支持する押え板と、前記各電極に給電する回路と、を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記Ｘ線検出ユニットは、結晶化合物センサと、この結晶化合物センサを搭載してガントリに着脱可能に取り付けられたベースプレートと、前記結晶化合物センサを前記ベースプレートに押え付けて固定支持する押え板と、前記各電極に給電する回路と、を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元画像診断に用いられる多線源型Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多線源型の高速Ｘ線ＣＴスキャナは、Ｘ線の発生を電気的にＯＮ／ＯＦＦさせる電子ビーム制御方式の採用により、従来からあるＸ線ＣＴスキャナのスキャン時間を大幅に高速化（１／６０〜１／２０００秒）させ、測定対象物の断層撮影を行うものである。このような高速Ｘ線ＣＴスキャナは、例えば特開平１０−２９５６８２号公報および特開平１０−０７５９４４号公報などに提案されている。
【０００３】
従来の多線源型Ｘ線ＣＴスキャナは、撮像領域を取り囲む同心円上に等ピッチ間隔に並べて固定配置された複数の検出器と、これら検出器の群を取り囲むようにさらに外側に設けられた真空槽と、診断用スペースを取り囲む同心円上に等ピッチ間隔に並ぶように真空槽のなかに固定配置された複数のＸ線発生器と、このＸ線発生器を制御する制御装置とを備えている。Ｘ線発生器は、同心円上に稠密配置された３２個の３極真空管からなり、各々が扇状Ｘ線（ファンビーム）を撮像領域に置かれた被検体に向けて照射するようになっている。Ｘ線発生制御装置は、Ｘ線発生器ごとに設けられたパルス発生器と一対一に対応する３２個のパルス発生制御ポートを有し、所定の入力データに基づき撮影に最適なＸ線発生器を選択し、選択したＸ線発生器のみからＸ線が射出されるように給電回路を高速でＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【０００４】
Ｘ線発生器から照射されたＸ線は被検体を透過して検出器によって検出される。検出信号はデータ収録装置に集積され、さらにデータ処理装置により信号処理されてＸ線断層撮影画像としてディスプレイ上に再生される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の装置においては、円筒の内径、Ｘ線発生ユニットおよびＸ線検出ユニットの寸法などの被検体との空間的な配置関係から設置スペースが制限を受けるために、配置可能なＸ線発生ユニットの数に限界がある。このため、Ｘ線発生ユニットの数を無制限に増加させて装置の空間分解能を向上させることができないという問題点がある。
【０００６】
また、従来装置の各Ｘ線発生ユニットではカソード、アノード、ゲート（グリッド）毎にそれぞれ給電回路が必要になるので、その電源容量が甚大なものとなる。とくに、空間分解能を高めようとする場合には、給電回路の総数が膨大な数にのぼるために、給電回路の製造コストが増大するばかりでなく、運転コストも増大するという問題点がある。
【０００７】
空間分解能を高めるためには、多数の超小型のＸ線発生ユニットとＸ線検出ユニットを組み合せた多線源型Ｘ線ＣＴ装置とすることが効果的であると考えられる。しかし、多線源型Ｘ線ＣＴ装置ではＸ線発生ユニットやＸ線検出ユニットの一部が故障した場合であっても、全部をそっくり新品に交換することになり、保守コストが過大になる。また、故障を修理して復帰するまでに多大な労力と時間を要する。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、故障箇所の部品のみを迅速かつ容易に新品に交換することができる多線源型Ｘ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多線源型Ｘ線ＣＴ装置は、環状又は円弧状の真空容器内に設けられ、軸心に沿って配置された被検体を取り囲むように該軸心を中心とする第１の同心円に内接又は外接する多角形の各辺に配置され、該多角形の辺ごとにユニット単位で着脱可能に取り付けられた複数のＸ線発生ユニットと、被検体を透過したＸ線を検出するために、被検体を間に挟んで前記Ｘ線発生ユニットに対向して該被検体を取り囲むように該軸心を中心とする第２の同心円の円周に内接又は外接する多角形の各辺に配置され、該多角形の辺ごとにユニット単位で着脱可能に取り付けられた複数のＸ線検出ユニットと、これら複数のＸ線発生ユニットおよびＸ線検出ユニットにそれぞれ給電する電源と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
この場合に、複数のＸ線発生ユニットは、被検体を３６０°全周にわたって取り囲むように環状の真空容器内に設けることが好ましいが、被検体の上半分のみを限定的に取り囲むように１８０°半周の円弧状の真空容器内に設けるようにしてもよい。
【００１１】
環状又は円弧状の真空容器はシール部材を介して着脱可能に組み合せてなる１対の半割チューブ部材からなることが好ましい。このようにすると、多数のＸ線発生ユニットのうちいずれかのＸ線発生ユニットが故障した場合に、一方の半割チューブ部材を他方の半割チューブ部材から取り外し、さらに他方の半割チューブ部材から故障したユニットを取り外し、その故障部分のみを新品ユニットに交換することができる。復帰する場合は、一方の半割チューブ部材を他方の半割チューブ部材にシール部材を介して取り付けて、気密状態の真空容器とし、この真空容器内を排気して所定レベルの真空度とした後に、該当するカソード（電子銃）からアノードターゲットに電子を試し打ちし、所望のＸ線が発生することを確認する。
【００１２】
上記のＸ線発生ユニットは、カソード電極と、グリッド電極と、アノード電極と、これらの電極を搭載して前記真空容器に着脱可能に取り付けられたベースプレートと、前記各電極を前記ベースプレートに押え付けて固定支持する押え板と、前記各電極に給電する回路と、を有することが好ましい。このようにするとベースプレートごとＸ線発生ユニットを真空容器から取り外すことができ、Ｘ線発生ユニットの故障箇所の修理・復旧を迅速かつ容易にすることができる。
【００１３】
また、上記のＸ線検出ユニットは、結晶化合物センサと、この結晶化合物センサを搭載してガントリに着脱可能に取り付けられたベースプレートと、前記結晶化合物センサを前記ベースプレートに押え付けて固定支持する押え板と、前記各電極に給電する回路と、を有することが好ましい。このようにするとベースプレートごとＸ線検出ユニットをガントリから取り外すことができ、Ｘ線検出ユニットにおける故障箇所の修理・復旧を迅速かつ容易にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、医療用Ｘ線ＣＴ装置１０は多数のＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑおよびＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑを内蔵したドーナツ状のガントリ１１を備えており、被検体としての患者５が移動ベッド２とともに中央の診断用スペース１１ａに出し入れされるように設けられている。すなわち、スライダ機構３により移動ベッド２はガイドレール４に沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されている。
【００１６】
ガントリ１１内には多数のＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑ、ビームリミッタ（図示せず）、多数のＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑ、画像信号ディジタイザ（図示せず）、電子銃駆動回路（図示せず）などが設けられている。Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑは環状又はチューブ状の真空容器２０のなかに収容されている。真空容器２０の内部は図示しない排気ポートを介して真空ポンプにより真空排気されている。Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑから出射された扇状のＸ線６は、図示しないコリメータにより絞られ、さらに図示しないビームリミッタにより照射位置で所定の径に規定され、診断用スペース１１ａに置かれた被検体５を透過した後に、対応するＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑにより検出されるようになっている。
【００１７】
Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑは、図１および図２に示すように、被検体５を中心とする同心円（第１の同心円）に沿って多角形配置されている。すなわち、図８に示すように、多角形の１つの辺に１つのＸ線発生ユニットが対応するように配置され、Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑの群全体としては被検体５が配置される診断用スペース１１ａを取り囲むように稠密に固定配置されている。なお、これらのＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑからなる多角形は第１の同心円に内接又は外接している。
【００１８】
図９に示すように、隣り合うＸ線発生ユニット３０ａ，３０ｂはベースプレート３００の相互間隔が実質的に空かないように稠密に配置されている。隣り合うベースプレート３００は互いに絶縁された状態で真空容器２０に取り付けられている。なお、ベースプレート３００には絶縁性の材料を用いることが好ましいが、周囲部材との間の電気絶縁を十分に行えば、金属板等の良導体を用いることもできる。
【００１９】
ベースプレート３００の上にはアノード電極（ターゲット）３３、グリッド電極４５、カソード電極４０（図示せず）が所定の位置関係になるように搭載されている。これらの電極３３，４０，４５は、図示しない給電回路を介して電源１４に導通し、それぞれが給電を受けるようになっている。アノード電極（ターゲット）３３は、グリッド電極４５のカバープレート３０１の開口を介して図示しないカソード電極４０のほうから見ることができるようになっている。すなわち、グリッド電極４５を間に挟んでアノード電極３３とカソード電極４０とが向き合っている。
【００２０】
ベースプレート３００の両端にはブラケット３０３がそれぞれ設けられ、ブラケット３０３に取り付けられた押え板３０２によりアノード電極（ターゲット）３３およびグリッド電極４５がベースプレート３００に押え付け固定支持されている。なお、カバープレート３０１、押え板３０２、ブラケット３０３、アノード電極３３並びにグリッド電極４５は、ボルト３０４，３０５によりベースプレート３００にそれぞれ締結されている。
【００２１】
Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑは、図２および図１０に示すように、複数のＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑが配列された同心円（第１の同心円）よりも内側の同心円（第２の同心円）に沿って多角形配置され、Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑに１対１に対応してＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑの数と同数が設けられている。すなわち、図１０に示すように、多角形の１つの辺に１つのＸ線検出ユニットが対応するように配置され、Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑの群全体としては被検体５が配置される診断用スペース１１ａを取り囲むように稠密に固定配置されている。なお、これらのＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑからなる多角形は第２の同心円に内接又は外接している。
【００２２】
図１１に示すように、隣り合うＸ線検出ユニット６０ａ，６０ｂはベースプレート６００の相互間隔が実質的に空かないように稠密に配置されている。隣り合うベースプレート６００は互いに絶縁された状態でガントリ１１に取り付けられている。なお、ベースプレート６００には絶縁性の材料を用いることが好ましいが、周囲部材との間の電気絶縁を十分に行えば、金属板等の良導体を用いることもできる。
【００２３】
ベースプレート６００の上にはＣｄＴｅ単結晶光電変換素子７２が所定の位置関係になるように搭載されている。これらのＣｄＴｅ単結晶光電変換素子７２は、図示しない給電回路を介して電源１４に導通し、給電を受けるようになっている。ＣｄＴｅ単結晶光電変換素子７２は、カバープレート６０１の開口を介して反対側のＸ線発生ユニット３０ａのほうから見ることができるようになっている。すなわち、被検体５を間に挟んでＸ線検出ユニット６０ａとＸ線発生ユニット３０ａとが向き合っている。
【００２４】
ベースプレート６００の両端にはブラケット６０３がそれぞれ設けられ、ブラケット６０３に取り付けられた押え板６０２によりＣｄＴｅ単結晶光電変換素子７２がベースプレート６００に押え付け固定支持されている。なお、カバープレート６０１、押え板６０２、ブラケット６０３、ＣｄＴｅ単結晶光電変換素子７２は、ボルト６０４，６０５によりベースプレート６００にそれぞれ締結されている。
【００２５】
Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑは、例えば（４０８６×１００）個の超高感度のＣｄＴｅ単結晶光電変換素子７２（図７参照）を備え、０．５ｍｍの分解能を有するものである。ちなみに、１ショットの撮像幅は約２ｍｍである。また、ガントリ１１は、外径が約２０００ｍｍ、内径が約８００〜１０００ｍｍである。
【００２６】
これらのＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑとＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑとはＸ軸方向に僅かにシフトして配置され、図３に示すようにＸ線６は真空槽１１の半径（Ｚ軸）に対して少し前傾する方向に照射されるようになっている。このため、Ｘ線６は、図１〜図３に示すように、Ｘ線射出側（上方）のＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑに遮られることなく、診断用スペース１１ａに置かれた被検体５を透過して反対側（下方）のＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑにより検出される。
【００２７】
デジタル演算回路を備えた制御装置１７の入力側にはデータ収録装置１８が接続されている。Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑで検出されたＸ線透過情報は、透過Ｘ線量に比例した電流信号に光電変換され、プリアンプ１５、メインアンプ１６を介してデータ収録装置１８および画像信号ディジタイザ（図示せず）に送られ、収録されるようになっている。
【００２８】
収録されたデータは、さらにデータ収録装置１８からデータ処理装置１９に出力され、データ処理装置１９でデータ処理される。処理されたデータは、被検体５のＸ線ＣＴ画像情報として図示しないディスプレイ上に再生表示されるようになっている。
【００２９】
制御装置１７の出力側には電源１４およびＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑ内のアノード電極（ターゲット）３３、カソード電極４４、ゲートアレイのグリッド電極４５がそれぞれ接続されている。データ収録装置１８からＸ線発生指令信号が制御装置１７に向けて出されると、その指令に基づいて制御装置１７は電源１４から電子銃駆動回路への給電動作を制御するとともに、複数のグリッド電極４５のなかから撮影部位に適した位置にあるものを選択するようになっている。これに応じてＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑ内のいずれかのカソード電極４４から電子線が出射され、選択したグリッド電極４５に印加したマイナスのバイアス電圧が解除されてゼロ電位となり、電子線６ａがグリッド電極４５の孔を通過してターゲット３３に入射する。ターゲット３３に電子線６ａが入射すると、ターゲット３３からＸ線６が発生し、窓に取り付けたコリメータ（図示せず）を介して扇状のＸ線６が被検体５に向けて出射されるようになっている。
【００３０】
次に、図３〜図６を用いてＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑについて説明する。
【００３１】
図３に示すように、Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑは、遮蔽材２４でほぼ全面を覆われた真空容器２０内に収納されている。真空容器２０は厚さ３ｍｍの非磁性ステンレス鋼でつくられた環状又は円弧状のチューブからなるものである。遮蔽材２４は厚さが約３ｍｍの鉛板からなり、Ｘ線射出口となる窓２０ａの部分を除いて真空容器２０を被覆し、Ｘ線６が診断用スペース１１ａ以外の方位へ漏れ出ないようにしてある。窓２０ａにはＸ線射出部５０が取り付けられている。このＸ線射出部５０にも鉛板からなる遮蔽材５３およびコリメータ（図示せず）が取り付けられている。
【００３２】
高電圧導入端子２７が真空槽１１の側壁を貫通して内部に導入され、Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑの電子銃駆動回路、ゲートアレイ（グリッド）駆動回路およびアノード（ターゲット）駆動回路にそれぞれ導通している。高電圧導入端子２７は制御装置１７で動作を制御される電源１４に接続され、１５０ｋＶの直流を図６に示すＣｕ電極棒２８に給電するものである。
【００３３】
Ｃｕ電極棒２８は高耐圧特性を有するセラミックからなるターゲット電流導入碍子２５により周囲部材から絶縁保護されている。このＣｕ電極棒２８の先端部はＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑのアノードブロック３４の給電点３４ａに押し付けられている。
【００３４】
図４〜図６を参照してＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑについてさらに詳しく説明する。なお、これらの図では真空容器およびその付属品の形状を模式的に表わしている。
【００３５】
Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑは、真空雰囲気下で電子線６ａをカソード（電子銃）４０からアノードハウジング３１内のタングステンターゲット（アノード電極）３３に打ち込み、ターゲット３３からＸ線６を発生させるものである。真空容器にはＯリングをもつ蓋２３が被せられ、内部が気密に保たれている。排気管２９が真空容器のチャンバ壁２１に連通し、Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑ収容する真空容器内が図示しない真空ポンプにより所定の真空度（例えば１０−７Ｔｏｒｒ）に排気されるようになっている。
【００３６】
電子銃４０は絶縁支持材２２により真空容器内の周囲部材から絶縁された状態で支持されている。電子銃４０はＳｅＢ６単結晶又はＬａＢ６単結晶からなるカソード電極４４およびグリッド電極４５を備えている。グリッド電極４５にはマイナスのバイアス電圧（例えば、−７００Ｖ）が常に印加された状態にあり、これをゼロ電位としたときにカソード電極４４からグリッド電極４５のビーム通過孔を通ってアノード電極３３に向けて電子線６ａが出射されるようになっている。グリッド電極４５の電子ビーム通過孔の径は５ｍｍである。
【００３７】
グリッド電極４５は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）等のセラミックリング基板上にタングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属又は合金からなる導電性薄膜を積層した後に、該導電性薄膜を所定パターンにエッチングすることにより絶縁部を形成したものである。なお、グリッド電極４５の電子ビーム通過孔は、パターンエッチング後にドリル穿孔などの機械加工により形成されたものである。
【００３８】
正負一対のフィラメント電流導入用端子をもつ碍子４２が蓋２３に取り付けられている。各端子はケーブル４３によりカソード電極４４に接続され、カソード電極４４に例えばプラス１５０ｋＶの放電電圧が印加されるようになっている。
【００３９】
ターゲット３３はＸ線を生成するアノード電極として機能するものであり、電子銃４０から出射された電子線６ａが衝突する面が焦点となるところに配置されている。高速度の電子がそのターゲット原子内部に突入して運動を阻止されることによりその運動エネルギの一部がＸ線６として放出される。すなわち、カソード電極４４からターゲット３３に電子線６ａが入射すると、ターゲット３３からその表面の角度に応じて反射する方向にＸ線６が扇状に出射されるようになっている。なお、ターゲット３３はタングステン又はタングステン合金の矩形板からなり、その厚さは１ｍｍ、幅は２０ｍｍ、長さは１４ｍｍである。また、ターゲット３３の照射面は電子線６ａの光軸に対して２０°傾斜している。
【００４０】
冷却ブロック３２は銅またはアルミニウム等の熱伝導性に優れた良導体でつくられ、その傾斜面にターゲット３３を保持し、熱損傷からターゲット３３を保護している。冷却ブロック３２は、真空容器から絶縁するために絶縁支持部材２５により支持されている。
【００４１】
冷媒供給管２６が蓋２３を貫通して内部に導入され、アノードハウジング３１内の冷却ブロック３２の内部流路３２ａに連通している。冷媒供給管２６は図示しない油供給源に連通し、冷媒としての冷却油がブロックの内部流路３２ａに循環供給されるようになっている。高エネルギ電子線６ａの打ち込みによりターゲット３３は高温に過熱されるが、冷却ブロック３２により裏面側から冷却されているので短時間で費消されることはない。なお、カソード電極４４も図示しない冷却機構により冷却されるようになっている。
【００４２】
次に、ゲートアレイ制御回路の概要について説明する。
【００４３】
Ｘ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑ内のアノード電極３３、カソード電極４４およびゲートアレイのグリッド電極４５は、それぞれ制御装置１７に内蔵されたｎ個のパルス発生器を介してｎ個のパルス発生制御ポートに接続されている。制御装置１７のＣＰＵは、図示しないモード設定指示器から設定モード信号が入力されると、設定モードに従ってＸ線発生指令信号をパルス発生制御ポートに送り出し、指令信号を受けたパルス発生制御ポートに対応するパルス発生器に信号が送信され、該当するグリッド電極４５にマイナスのバイアス電圧を解除してゼロ電位とする。これにより該当するグリッド電極４５のビーム通過孔のみを電子線６ａが通過してアノード電極３３に入射し、アノード電極３３からＸ線が出射される。
【００４４】
図７に示すように、Ｘ線射出部５０は、真空容器２０の窓２０ａの外側に取り付けられている。Ｘ線射出部５０の窓部材５１は、アルミニウムやベリリウム等のようにＸ線を透過しやすく、Ｘ線減衰率の小さい材料でつくられている。窓部材５１のＸ線通過部分には切欠溝５２が設けられ、これにより薄肉部５１ａが形成されている。さらに、窓部材５１の外面は鉛板からなる遮蔽材５３で覆われている。Ｘ線６は、遮蔽材のビーム通路５３ａのみを通過して、図示しないコリメータにより絞られ、射出される。射出されたＸ線６は、診断用スペース１１ａの被検体５を透過した後に、反対側のＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑにより検出されるようになっている。
【００４５】
次に、Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑについて説明する。
【００４６】
図７及び図３に示すように、Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑはリングフレーム６２を介して真空容器２０の内周面に支持されている。Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑはＸ線検出器３０に１対１に対応してＸ線検出器３０の数と同数（例えば４０８６個）が設けられている。これらのＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑとＸ線発生ユニット３０ａ〜３０ｑとはＸ軸方向に僅かにシフトして配置され、図３に示すようにＸ線６は真空槽１１の半径（Ｚ軸）に対して少し前傾する方向に照射されるようになっている。このため、Ｘ線６は、Ｘ線射出側（上方）のＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑに遮られることなく、診断用スペース１１ａに置かれた被検体５を透過して反対側（下方）のＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑにより検出される。
【００４７】
Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑのハウジング６１は、リングフレーム６２の内周面にボルト等により締結され、内部にＣｄＴｅ光電変換素子７２を有するセンサアッセンブリ（検出部）７０が収容されている。遮蔽材６３がハウジング６１の内周面には遮蔽材６３が張り付けられている。遮蔽材６３には入射口６３ａが形成され、この入射口６３ａとハウジングの開口６１ａとを通ってＸ線６がＣｄＴｅ光電変換素子７２により検出されるようになっている。
【００４８】
センサアッセンブリ（検出部）７０はＣｄＴｅ光電変換素子７２とプリント回路基板７５とで構成されている。ＣｄＴｅ光電変換素子７２は、横断面が正方形の柱状直方体をなすテルル化カドミウムの単結晶からなり、受光面７２ａが所定方位となるように形成されている。なお、本実施例ではＣｄＴｅ光電変換素子７２の高さを２．０ｍｍ、受光面７２ａを０．７×０．７ｍｍとした。ＣｄＴｅ光電変換素子７２に用いられるテルル化カドミウム単結晶は９９．９％の純度である。
【００４９】
プリント回路基板７５は、図７に示すように絶縁支持材６４を介してリングフレーム６２に支持され、図９に示すように金ワイヤボンディング７１によりＣｄＴｅ光電変換素子７２の他の端面（受光面７２ａの反対面）に接続され、さらに樹脂封止材７３で封止されている。
【００５０】
図８に示すように、ＣｄＴｅ光電変換素子７２は検出回路（プリアンプユニット）１５のオペアンプ１５ａにワイヤボンディングにより直接オーミック接合されている。オペアンプ１５ａは、素子７２によりフォトン１個ごとに光電変換された電荷を積分する役割を有し、積分した電荷量をバッファーアンプ１５ｂを介してメインアンプユニット１６および制御装置１７に信号として送る機能を備えている。
【００５１】
オペアンプ１５ａにはコンデンサ１５ｃおよびリセットスイッチ１５ｄが並列に接続されている。１ショット毎に制御装置１７からの指令によりリセットスイッチ１５ｄが閉じられ、オペアンプ１５ａに積分された電荷量がゼロ電荷にリセットされるようになっている。
【００５２】
図１０に示すように、センサアレイを構成する４０８６個のＣｄＴｅ光電変換素子７２は、受光面７２ａが同一の高さレベルに揃うようにプリント回路基板７５の上に等ピッチ間隔に配列されている。
【００５３】
図１１に示すように、Ｘ線６は光電変換素子７２の長手軸に真っ直ぐ入射せず、少し斜めに入射するので、隣りの光電変換素子７２にＸ線６が入射するおそれがある。これを防止するために隔壁部材７４を素子７２の相互間にそれぞれ挿入している。隔壁部材７４は純度９９．９％のモリブデンからなり、これにより隣りの光電変換素子７２にＸ線６が入射してノイズとなるのが防止される。なお、隔壁部材７４の厚みは０．２ｍｍとした。
【００５４】
次に、上記装置の動作の概要について説明する。
装置１０のメインスイッチをＯＮすると、カソード電極４４には有意電子量を放出するに十分な温度に当該カソード電極４４を加熱するに十分な電圧としてマイナス１５０ｋＶ（これを−２０Ｖとすることも可能）のバイアス電圧が印加され、グリッド電極４５には例えばマイナス５０ｋＶ（これを−１ｋＶとすることも可能）のバイアス電圧が印加され、アノード電極３３にはプラス１５０ｋＶのバイアス電圧が印加される。所定時間になると、データ収録装置１８から第１のＸ線発生の指令信号が制御装置１７に出力される。
【００５５】
この第１の指令に基づき、Ｘ線発生制御装置１７内のパルス発生制御ポートに第１のＸ線発生の指令が入力される。この入力信号を受けて２つのパルス発生器が同時にパルス波を発生させ、これらパルス信号がパルス発生器に対応するグリッド電極４５に与えられる。このパルス発生信号を受けてグリッド電極４５のマイナスのバイアス電圧が解除されてゼロ電位となり、電子線６ａがグリッド電極４５の孔を通過してアノード電極３３に入射する。
【００５６】
所定時間になると、第１のＸ線発生の指令が終了してグリッド電極４５のマイナスのバイアス電圧が回復され、電子線６ａはグリッド電極４５により再び遮断される。この間にアノード電極３３からＸ線６が出射される。このようにしてＸ線６の出射箇所が次々に切り替えられる動作が繰り返される。
【００５７】
ちなみにゲート切替時間は２．１〜２０．８マイクロ秒（４８万分の１秒〜４．８万分の１秒）の範囲に制御される。また、Ｘ線発生時間はゲート切替時間の３分の２にあたる１．４〜１３．９マイクロ秒（７２万分の１秒〜７．２万分の１秒）の範囲に制御される。
【００５８】
発生したＸ線６は診断用スペース１１ａの被検体５に向けて照射される。照射されたＸ線６は、被検体５の透過率に応じた吸収がなされ、対向するＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑにより検出される。
【００５９】
Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑで検出したＸ線透過情報は、透過Ｘ線量に比例した電流信号に変換された後、プリアンプ１５、メインアンプ１６で増幅され、電圧信号としてデータ収録装置１８に送られる。
【００６０】
Ｘ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑによる検出動作が終了すると、次に、第二のＸ線発生の指令が制御装置１７内のパルス発生制御ポートに入力され、上記と同様の検出動作がなされる。そして、順次行われた全ての検出動作から得られるＸ線透過情報がＸ線検出ユニット６０ａ〜６０ｑで検出されると、透過Ｘ線量に比例し電流信号に変換されてプリアンプ１５、メインアンプ１６、データ収録装置１８を介してデータ処理装置１９において信号処理される。この信号処理されたデータより、被検体５のＸ線ＣＴ画像情報が得られる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、Ｘ線発生器およびＸ線検出器をユニット単位で取り付け又は取り外しできるので、各部の調整および校正が迅速かつ容易になり、製造コストと保守点検コストが大幅に削減される。
【００６２】
また、ユニット単位での位置の割り出しが可能になるために、Ｘ線発生器およびＸ線検出器をそれぞれ高精度に取り付けることができ、設計仕様どおりの高い性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多線源型Ｘ線ＣＴ装置の全体概要を示す構成ブロック図。
【図２】多線源型Ｘ線ＣＴ装置をＸ軸方向から見て示す概略構成図。
【図３】本発明の実施形態に係る多線源型Ｘ線ＣＴ装置を示す内部透視断面図。
【図４】本発明の実施形態に係る多線源型Ｘ線ＣＴ装置の要部断面図。
【図５】図４中の矢視Ｖ−Ｖのほうから見て示す多線源型Ｘ線ＣＴ装置の要部断面図。
【図６】Ｘ線発生部を示す拡大断面図。
【図７】Ｘ線出射部および検出部を示す拡大断面図。
【図８】多角形配置されたＸ線発生器の全体概要を示す平面模式図。
【図９】多角形配置されたＸ線発生器の一部を示す拡大図。
【図１０】多角形配置されたＸ線検出器の全体概要を示す平面模式図。
【図１１】多角形配置されたＸ線検出器の一部を示す拡大図。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る多線源型Ｘ線ＣＴ装置を示す内部透視断面図。
【符号の説明】
５…被検体、
６…Ｘ線、
６ａ…電子線、
１０…Ｘ線画像診断装置、
１１…ガントリ、１１ａ…診断用スペース、
１４…電源、
１５…検出回路（プリアンプユニット）、
１５ａ…オペアンプ、１５ｂ…バッファーアンプ、
１５ｃ…コンデンサ、１５ｄ…リセットスイッチ、
１６…メインアンプユニット、
１７…制御装置、
１８…データ収録装置、
１９…データ処理装置、
２０…真空容器（環状チューブ）、
２０ａ…窓（放射線射出口）、
２１…チャンバ壁、
２２…絶縁支持材、
２３…蓋、
２４…遮蔽材（鉛板）、
２５…ターゲット電流導入碍子（セラミック）、
２６…冷媒供給管、
２７…高電圧導入端子、
２８…電極棒（Ｃｕ）、
３０ａ〜３０ｑ…Ｘ線発生ユニット、
３００…ベースプレート、
３０１…カバープレート、
３０２…押え板、
３０３…ブラケット、
３０４，３０５…ボルト、
３１…アノードハウジング（Ａｌ又はＣｕ）、
３２…冷却ブロック、３２ａ…冷媒流路（内部流路）、
３３…ターゲット（アノード電極）、
３４…アノードブロック、
３４ａ…給電点、
３５…冷媒流路、
３６…冷媒供給路、
３７…照射窓、
３８…保持部、
４０…カソード（電子銃）、
４２…フィラメント電流導入碍子、
４４…放電電極（ＣｅＢ６，ＬａＢ６）、
４５…グリッド電極、
５０…Ｘ線射出部、
５１…窓部材（Ａｌ）、
５３…遮蔽材（鉛板）、
６０ａ〜６０ｑ…Ｘ線検出ユニット、
６００…ベースプレート、
６０１…カバープレート、
６０２…押え板、
６０３…ブラケット、
６０４，６０５…ボルト、
６１…ハウジング、６２…リングフレーム、
６３…遮蔽板（鉛板）、６３ａ…入射口、６４…絶縁支持材、
７０…センサアッセンブリ（検出部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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