(57)【要約】【課題】本発明の目的は、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置において、架台の小型化を促進することにある。【解決手段】本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、第１Ｘ線管球１１１と、第１Ｘ線管球に対応する第１Ｘ線検出器１１３と、第２Ｘ線管球１２１と、第２Ｘ線管球に対応する第２Ｘ線検出器１２３と、第１Ｘ線管球、第１Ｘ線検出器、第２Ｘ線管球および第２Ｘ線検出器を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームとを具備し、第２Ｘ線管球は、第１Ｘ線管球に対して、９０°及び１２０°以外の角度ずれた位置に配置される。【選択図】      図１
2005185312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１Ｘ線管球と、
前記第１Ｘ線管球に対応する第１Ｘ線検出器と、
第２Ｘ線管球と、
前記第２Ｘ線管球に対応する第２Ｘ線検出器と、
前記第１Ｘ線管球、前記第１Ｘ線検出器、前記第２Ｘ線管球および前記第２Ｘ線検出器を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームとを具備し、
前記第２Ｘ線管球は、前記第１Ｘ線管球に対して、９０°及び１２０°以外の角度、回転軸回りにずれた位置に配置され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】
ファン角αでＸ線を発生する第１Ｘ線管球と、
前記第１Ｘ線管球に対応する第１Ｘ線検出器と、
前記第１Ｘ線管球と同じファン角αでＸ線を発生する第２Ｘ線管球と、
前記第２Ｘ線管球に対応する第２Ｘ線検出器と、
前記第１Ｘ線管球、前記第１Ｘ線検出器、前記第２Ｘ線管球および前記第２Ｘ線検出器を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームとを具備し、
前記第２Ｘ線管球は、前記第１Ｘ線管球に対して、（２・α）°以上（π−α）°以下の角度範囲内の任意の角度であって、９０°及び１２０°を除く角度、回転軸回りにずれた位置に配置され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３】
前記フレーム上であって、前記第１Ｘ線管球、前記第１Ｘ線検出器、前記第２Ｘ線管球および前記第２Ｘ線検出器の空いたスペースに前記第１、第２Ｘ線管球への高電圧発生部と前記第１、第２Ｘ線検出器のデータ収集部が搭載されることを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
所定のファン角でＸ線を発生する第１Ｘ線管球と、
前記第１Ｘ線管球に対応する第１Ｘ線検出器と、
前記第１Ｘ線管球より狭いファン角でＸ線を発生する第２Ｘ線管球と、
前記第２Ｘ線管球に対応する第２Ｘ線検出器と、
前記第１Ｘ線管球、前記第１Ｘ線検出器、前記第２Ｘ線管球および前記第２Ｘ線検出器を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームとを具備し、
前記第２Ｘ線管球は、前記第１Ｘ線管球に対して、略４５°以上略１５０°以下の角度範囲内の任意の角度であって、９０°及び１２０°を除く角度、回転軸回りにずれた位置に配置され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５】
略７００ｍｍの撮影径及び略１２００ｍｍの回転半径に対応するファン角でＸ線を発生する第１Ｘ線管球と、
前記第１Ｘ線管球に対応する第１Ｘ線検出器と、
略２００ｍｍの撮影径及び略１０００ｍｍの回転半径に対応するファン角でＸ線を発生する第２Ｘ線管球と、
前記第２Ｘ線管球に対応する第２Ｘ線検出器と、
前記第１Ｘ線管球、前記第１Ｘ線検出器、前記第２Ｘ線管球および前記第２Ｘ線検出器を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームとを具備し、
前記第２Ｘ線管球は、前記第１Ｘ線管球に対して、略４５°以上略１５０°以下の角度範囲内の任意の角度であって、９０°及び１２０°を除く角度、回転軸回りにずれた位置に配置され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６】
略５００ｍｍの撮影径及び略５００ｍｍの回転半径に対応するファン角でＸ線を発生する第１Ｘ線管球と、
前記第１Ｘ線管球に対応する第１Ｘ線検出器と、
略２００ｍｍの撮影径及び略５００ｍｍの回転半径に対応するファン角でＸ線を発生する第２Ｘ線管球と、
前記第２Ｘ線管球に対応する第２Ｘ線検出器と、
前記第１Ｘ線管球、前記第１Ｘ線検出器、前記第２Ｘ線管球および前記第２Ｘ線検出器を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームとを具備し、
前記第２Ｘ線管球は、前記第１Ｘ線管球に対して、略９３°以上略１２０°未満の角度範囲内の任意の角度、回転軸回りにずれた位置に配置されることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管球とＸ線検出器とが撮影対象の被検体を挟んで配置される。Ｘ線管球はＸ線検出器と共に被検体周囲を連続的に回転しながら、投影データを一定の周期で繰り返し収集する。３６０°分又は１８０°＋ファン角分の投影データに基づいて断面の減弱係数分布、つまり断層像が再構成される。
【０００３】
近年では、Ｘ線管球及びＸ線検出器の小型軽量化に伴って、Ｘ線管球をＸ線検出器と共に複数搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の開発が進んでいる。その代表的なものは、複数のＸ線管球及びＸ線検出器で同一スライス面のデータを共同して収集できるように、これら複数のＸ線管球及びＸ線検出器を同一平面上に配置したものである。それにより１枚の断層像を再構成するのに必要とされる投影データのセットを収集するのに要する時間、つまりスキャン時間を短縮することができる。ダイナミックスキャンを使った心臓等の循環器検査では非常に有効である。
【０００４】
ところで、Ｘ線管球を２つ装備したいわゆる２管球型装置では、２つのＸ線管球は回転軸回りに９０°ずれた位置に配置される。同様に、３管球型装置では、３つのＸ線管球が回転軸回りに１２０°ずつずれた位置に等間隔で配置される。
【０００５】
このような配置では、バランスがとれず、重いバランサを装備させ無ければならない場合がある。また、複数のＸ線管球及びＸ線検出器は円環状の回転フレームに搭載されているが、その回転フレームにはＸ線管球及びＸ線検出器の他に、Ｘ線管球への高電圧発生部、さらに積分器やアナログディジタル変換器等からなるデータ収集部等の周辺装置を搭載させる必要がある。これら高電圧発生部やデータ収集部等の周辺装置を回転フレームに搭載させるためのスペースの確保を主目的として、架台を大型化する、つまり回転中心からＸ線管球の焦点までの距離（回転半径）を拡大しなければならない場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置において、架台の小型化を促進することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置のある局面は、第１Ｘ線管球と、前記第１Ｘ線管球に対応する第１Ｘ線検出器と、第２Ｘ線管球と、前記第２Ｘ線管球に対応する第２Ｘ線検出器と、前記第１Ｘ線管球、前記第１Ｘ線検出器、前記第２Ｘ線管球および前記第２Ｘ線検出器を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームとを具備し、前記第２Ｘ線管球は、前記第１Ｘ線管球に対して、９０°及び１２０°以外の角度ずれた位置に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置において、架台の小型化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）を好ましい実施形態により説明する。
【００１０】
図１に、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成を示している。本実施形態のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、スキャンガントリ（架台ともいう）１とコンピュータ装置２とから構成される。スキャンガントリ１は、被検体に関する投影データを収集するための構成要素であり、その投影データはコンピュータ装置２に取り込まれ、画像再構成等の処理に供される。コンピュータ装置２は、制御部２１と、それに対してデータ／制御バス２８を介して接続された前処理部２３、画像再構成部２４、画像表示部２５、操作卓２６及びメモリ２７から構成される。
【００１１】
被検体は、寝台１０の天板２０に載置された状態でスキャンガントリ１の内筒に挿入される。寝台１０の天板２０は寝台駆動部１７により駆動されその長手方向に関して移動する。通常、この長手方向が後述する回転軸ＲＡ（体軸およびＺ軸にほぼ同じ）と平行になるように寝台１０が設置される。
【００１２】
スキャンガントリ１には、図示しない円環状の回転フレームが架台回転駆動部１６により駆動され回転軸ＲＡを中心に回転するように設けられている。この回転フレームには、複数のＸ線管球１１１，１２１とそれぞれ対応する複数のＸ線検出器１１３，１２３が同一平面上のデータを収集するＺ位置で搭載されている。ここでは説明の便宜上、２つのＸ線管球１１１，１２１と２つのＸ線検出器１１３，１２３が回転フレームに搭載されているものとして説明する。第１のＸ線管球１１１には、Ｘ線が回転軸ＲＡを中心として所定のファン角を規定するためのＸ線絞り１１２が取り付けられている。同様に、第２のＸ線管球１２１には、Ｘ線が回転軸ＲＡを中心として所定のファン角を規定するためのＸ線絞り１２２が取り付けられている。
【００１３】
第１、第２Ｘ線管球１１１、１２１に個別に電力供給できるようにインバータ式の高電圧発生部１４、１５が２系統設けられている。２つの高電圧発生部１４、１５は、２系統の出力を備えた単一の高電圧発生部であってもよい。高電圧発生部１４、１５はそれぞれ高電圧変圧器、フィラメント電流発生器、整流器の他に管電圧及びフィラメント電流を任意に又は段階的に調整するために管電圧切換器、フィラメント電流切換器を備えている。
【００１４】
第１、第２Ｘ線検出器１１３、１２３の出力は、それぞれデータ収集部１１４、１２４、図示しないが連続回転を可能にするスリップリング及び前処理部２３を介して投影データとして画像再構成部２４に供給され、そこで断層画像データの再構成処理に供される。この断層画像データは、画像表示部２５に表示される。
【００１５】
回転フレーム上には、Ｘ線管球１１１，１２１及びＸ線検出器１１３，１２３とともに、高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４が搭載される。高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４は、回転フレーム上であって、Ｘ線管球１１１，１２１及びＸ線検出器１１３，１２３を配置した後の空いたスペースに配置される。高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４を配置する空いたスペースとは主に、複数のＸ線管球１１１，１２１と複数のＸ線検出器１１３，１２３を配置した平面と同じ平面内のそれらの間隙であるが、高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４の一部は複数のＸ線管球１１１，１２１と複数のＸ線検出器１１３，１２３に対してＺ方向（奥行き方向）にずれた位置に配置しても良い。高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４を配置できるスペースを確保するために、Ｘ線管球１１１，１２１及びＸ線検出器１１３，１２３の配置を設計するための基本的な規則を以下の通り設定する。
【００１６】
図２には、ある条件のもとで第２Ｘ線管球１２１を配置可能な範囲を示している。図２において、Ｓ１１は第１線管球１１１のＸ線焦点の位置を表している。Ｓ１２、Ｓ１３は第２線管球１２１のＸ線焦点の位置を表している。Ｓ１２は第２線管球１２１の配置範囲の下限を表し、Ｓ１３は第２線管球１２１の配置範囲の上限位置を表している。つまり、第１線管球１１１の位置Ｓ１１を基準として考えたとき、第２線管球１２１は位置Ｓ１２と位置Ｓ１３との間の範囲内の任意の位置に配置可能であることを表している。
【００１７】
上記条件とは、図２に示すように、第２線管球１２１のファン角が第１線管球１１１のファン角α１と同じであり、第２線管球１２１の回転半径が第１線管球１１１の回転半径ｈ１と同じである。なお、回転半径とは、回転中心ＲＡからＸ線焦点までの距離として定義される。ファン角α１は、撮影径φ１と回転半径ｈ１とによりほぼ決まる。回転半径ｈ１を短縮することで小型化が促進され得る。
【００１８】
第２線管球１２１の配置範囲の下限位置Ｓ１２は、第１のＸ線検出器１１３に対して第２のＸ線検出器１２３が物理的に干渉しない限界の位置として与えられる。図２に示すように、第２線管球１２１の配置範囲の下限Ｓ１２は、第１Ｘ線管球１１１の焦点Ｓ１１を基準とした場合、そこから回転軸ＲＡ回りに、（２・α１）°回転した位置で表される。つまり、第２線管球１２１は、第１Ｘ線管球１１１に対して回転軸回りに（２・α１）°ずれた位置を限界として、それより第１Ｘ線管球１１１に接近して第２Ｘ線管球１２１を配置することはできないことを表している。この表記で重要なのは、回転半径ｈ１、撮影径φ１を用いないで、単純にファン角α１のみで表して、デザインルールを簡素化したことにある。
【００１９】
第２線管球１２１の配置範囲の上限位置Ｓ１３は、第２線管球１２１からのＸ線が第１のＸ線検出器１１３の干渉を受けない限界の位置として与えられる。図２に示すように、第２線管球１２１の配置範囲の上限Ｓ１３は、第１Ｘ線管球１１１の焦点Ｓ１１を基準として、そこから回転軸ＲＡ回りに、（π−α１）°回転した位置で表される。つまり、第２線管球１２１は、第１Ｘ線管球１１１に対して回転軸回りに（π−α１）°ずれた位置を限界として、それを超えて第２Ｘ線管球１２１を配置することはできないことを表している。この上限の表記においても、回転半径ｈ１、撮影径φ１を用いないで、単純にファン角α１のみで表して、デザインルールを簡素化したことに重要な意義がある。
【００２０】
このように第２Ｘ線管球１２１は、第１Ｘ線管球１１１を基準（ゼロ°）としたとき、（２・α１）°の位置から（π−α１）°の位置までの（π−３・α１）幅の範囲内から任意に選択した位置に配置することができる。この範囲からは、高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４の配置スペースの確保が困難な９０°及び１２０°は除かれるべきである。
【００２１】
撮影径は４００ｍｍから８００ｍｍまでの範囲から選択され、典型的には、５００ｍｍ又は７００ｍｍが採用される。また、回転半径は９００ｍｍから１３００ｍｍまでの範囲から選択され、典型的には、撮影径が５００ｍｍの場合、１０００ｍｍの回転半径が採用され、撮影径が７００ｍｍの場合、１２００ｍｍの回転半径が採用される。
【００２２】
例えば、回転半径ｈ１を１２００ｍｍ、撮影径φ１を５００ｍｍとした場合、ファン角α１はほぼ３０°となり、そのとき第２Ｘ線管球１２１は第１Ｘ線管球１１１に対して、６０°から１５０°までの範囲の９０°及び１２０°を除くいずれかの角度で配置される。
【００２３】
このように簡素化したルールのもとで、高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４の配置スペースを確保できるように、第２Ｘ線管球１２１の位置を調整しながら、回転フレーム上のレイアウトを設計することができる。高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４の配置スペースにゆとりがあるとき、図３，図４に示すように、回転半径をｈ１からｈ２、ｈ３に短縮しながら、ガントリ１の小型化を検討することができる。
【００２４】
回転半径をｈ１からｈ２、ｈ３に変化させたとしても、上記第２Ｘ線管球１２１の配置範囲に関するデザインルール、つまり第２Ｘ線管球１２１は、第１Ｘ線管球１１１を基準として、そこから（２・α）°以上、（π−α）°以下の範囲内の任意角ずれた位置に配置するというルールは維持され得る。つまり、回転半径をｈ２に短縮したとき、図３に示すように、ファン角はα２となり、そのファン角α２に従って、第２Ｘ線管球１２１は、第１Ｘ線管球１１１を基準として、（２・α２）°から（π−α２）°の範囲内の任意の位置に配置され得る。また、回転半径をさらにｈ３に短縮したとき、図４に示すように、ファン角はα３となり、そのファン角α３に従って、第２Ｘ線管球１２１は、第１Ｘ線管球１１１を基準として、（２・α３）°から（π−α３）°の範囲内の任意の位置に配置され得る。
【００２５】
このようにデザインルールを特定し、しかもそれを簡素化したことで、ファン角に応じた配置範囲内で第２Ｘ線管球１２１の位置を任意に動かしながら、高電圧発生部１４、１５及びデータ収集部１１４、１２４の収まりを確認し、さらに最短の回転半径を探索することを容易に行い得る。回転フレームのレイアウトに自由度を与えることでより短い回転半径の探索を可能にして、ガントリの小型化を実現するものであるが、「第２Ｘ線管球１２１のファン角は第１Ｘ線管球１１１のファン角と等価」という条件を、「第２Ｘ線管球１２１のファン角は第１Ｘ線管球１１１のファン角よりも狭い」という条件に緩和することで、その自由度を更に拡大することができる。
【００２６】
図５に示すように、第１Ｘ線管球１１１のファン角α１が、回転半径１２００ｍｍ、撮影径５００ｍｍに対応して略３０°であり、第２Ｘ線管球１２１のファン角α４が回転半径１０００ｍｍ、撮影径２００ｍｍに対応して略１０°とした場合、第２Ｘ線管球１２１の配置範囲は、第１Ｘ線管球１１１に対して４５°ずれた位置から１５０°ずれた位置までの１０５°幅の範囲に拡大され得る。
【００２７】
図６に示すように、第１Ｘ線管球１１１のファン角α５が、回転半径５００ｍｍ、撮影径５００ｍｍに対応して略６０°であり、第２Ｘ線管球１２１のファン角α６が回転半径５００ｍｍ、撮影径２００ｍｍに対応して略２５°とした場合、第２Ｘ線管球１２１の配置範囲は、第１Ｘ線管球１１１に対して９３°ずれた位置から１２０°ずれた位置までの２７°幅の範囲に拡大される。
【００２８】
上述の説明は２管球型を例に説明したが、３管球型の場合にもそのまま適用可能である。つまり、上述では、２管球型で第１のＸ線管球を基準に第２のＸ線管球の配置範囲を設定したが、３管球型の場合、第１のＸ線管球を基準に第２のＸ線管球の配置範囲を設定し、さらにこの第２のＸ線管球を基準に第３のＸ線管球の配置範囲を同じルールで設定することができる。
【００２９】
なお、本実施形態は、上記デザインルールのもとで設計され製造されたＸ線コンピュータ断層撮影装置として説明したが、上記デザインルール（回転フレーム内のレイアウトルール）のもとで第２Ｘ線管球の配置範囲をユーザに提供するＸ線コンピュータ断層撮影装置の設計支援装置として提供されるものであっても良い。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成図。
【図２】本実施形態において、ファン角α１のときの第２Ｘ線管球の配置範囲を示す図。
【図３】本実施形態において、ファン角α２（α２＞α１）のときの第２Ｘ線管球の配置範囲を示す図。
【図４】本実施形態において、ファン角α３（α３＞α２）のときの第２Ｘ線管球の配置範囲を示す図。
【図５】本実施形態において、撮影径が５００ｍｍと２００ｍｍとの２種であって、回転半径が１０００ｍｍであるときの第２Ｘ線管球の配置範囲を示す図。
【図６】本実施形態において、撮影径が５００ｍｍと２００ｍｍとの２種であって、回転半径が５００ｍｍであるときの第２Ｘ線管球の配置範囲を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１…ガントリ、１１１…第１Ｘ線管球、１１２…第１Ｘ線絞り装置、１１３…第１Ｘ線検出器、１１４…第１データ収集部、１２１…第２Ｘ線管球、１２２…第２Ｘ線絞り装置、１２３…第２Ｘ線検出器、１２４…第２データ収集部、１４…第１高電圧発生部、１５…第２高電圧発生部、１６…架台回転駆動部、１７…寝台駆動部、１８…天板位置センサ、２０…天板、２…コンピュータ装置、２１…制御部、２８…データ／制御バス、２３…前処理部、２４…画像再構成部、２５…画像表示部、２６…操作卓。
【図１】
2005185312.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005185312.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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