(57)【要約】【課題】  本発明は、背中合わせに配向した２つのターゲット（２４、２６）を有するＸ線管陽極（１０）である。【解決手段】  ターゲット（２４、２６）は、別個の対向する陰極（２８、３０）を有する。ターゲット（２４、２６）は、一定距離（ｄ）だけ離間しており、かつ同一のベアリングシャフト上で共に回転する。陰極（２８、３０）は、真空管ハウジング（１８）の両端部に取付けられる。陰極（２８、３０）は、用途に基づいて、同時に又は互いに独立して作動させることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空管を形成する本体（１８）と、
背面と前面上のターゲット（２４）とを有する、前記真空管内に回転可能に取付けられた第１の陽極（２０）と、
背面と前面上のターゲット（２６）とを有する、前記真空管内に回転可能に取付けられた第２の陽極（２２）と、を含み、
前記第１の陽極（２０）の背面が前記第２の陽極（２２）の背面と向かい合い、かつ前記第１の陽極のターゲット（２４）が前記第２の陽極（２２）のターゲット（２６）から反対側を向いており、
第１の陰極（２８）が、前記真空管内に取付けられかつ前記第１の陽極（２０）のターゲット（２４）に面しており、
第２の陰極（３０）が、前記真空管内に取付けられかつ前記第２の陽極（２２）のターゲット（２６）に面している、
Ｘ線管（１０）。
【請求項２】
前記第１及び第２の陰極（２８、３０）に接続された、該第１及び第２の陰極（２８、３０）の各々の動作を制御するための陰極制御装置（４０）をさらに含む、請求項１記載のＸ線管（１０）。
【請求項３】
さらに、前記第１のターゲット面（２４）が、前記第２のターゲット面（２６）から一定距離（ｄ）にある、請求項１記載のＸ線管（１０）。
【請求項４】
前記第１の陽極（２０）の背面に取付けられた第１の蓄熱部材（３２）と、
前記第２の陽極（２２）の背面に取付けられた第２の蓄熱部材（３４）と、
をさらに含む、請求項１記載のＸ線管（１０）。
【請求項５】
前記第１及び第２の蓄熱部材（３２、３４）間に該第１及び第２の蓄熱部材から距離を置いて取付けられた熱伝導要素（３６）をさらに含む、請求項４記載のＸ線管（１０）。
【請求項６】
前記第１及び第２の陰極（２８、３０）を同時に起動させることをさらに特徴とする、請求項２記載のＸ線管（１０）。
【請求項７】
２つのＸ線ビームを生成する方法であって、
背面と前面上のターゲット（２４）とを有する第１の陽極（２０）を真空管内で回転させる段階と、
背面と前面上のターゲット（２６）とを有し、その背面が前記第１の陽極（２０）の背面と向かい合い、かつそのターゲット（２６）が前記第１の陽極のターゲット（２４）から反対側を向いている第２の陽極（２２）を、前記真空管内で前記第１の陽極（２０）と共に回転させる段階と、
前記真空管内に取付けられかつ前記第１の陽極（２０）のターゲット面（２４）に面する第１の陰極（２８）から電子ビームを発生させる段階と、
前記真空管内に取付けられかつ前記第２の陽極（２２）のターゲット（２６）に面する第２の陰極（３０）から電子ビームを発生させる段階と、
前記第１の電子ビームを前記第１の陽極ターゲット（２４）上に集束させて第１のＸ線ビームを生成する段階と、
前記第２の電子ビームを前記第２の陽極ターゲット（２６）上に集束させて第２のＸ線ビームを生成する段階と、
を含む方法。
【請求項８】
前記第１及び第２の陰極（２８、３０）を同時に作動させて前記第１及び第２のＸ線ビーム（２５）を生成する段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２のＸ線ビーム（２５）を複数の平行ビームにコリメートする段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２の陽極ターゲット（２４、２６）間で一定距離（ｄ）を維持する段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の陽極（２０）の背面に取付けられた第１の蓄熱部材（３２）を用いて前記第１の陽極（２０）から蓄熱する段階と、
前記第２の陽極（２２）の背面に取付けられた第２の蓄熱部材（３４）を用いて前記第２の陽極（２２）から蓄熱する段階と、
をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２の蓄熱部材（３２、３４）間に該第１及び第２の蓄熱部材から距離を置いて取付けられた熱伝導要素（３６）を用いて前記第１及び第２の蓄熱部材（３２、３４）から熱を取去る段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１３】
前記陽極（２２）の１回目の回転時に前記第２の陰極（３０）を作動させる段階と、
前記陽極（２２）の１回目の回転後に前記第１及び第２の陰極（２８、３０）を同時に作動させる段階と、
をさらに含む、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはＸ線管に関し、より具体的には、コンピュータボリューム断層撮影（ＣＴ）プロトコル用のＸ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボリュームＣＴ走査は一般的に、検査域を通して被検体を移動させながら検査域の周りでＸ線管を回転させることによって生成される。心臓検査、肺がん評価及び他のボリュームＣＴプロトコルでは、より大きい有効面積が必要となる。現在の方法は、長い走査時間を要し、また関心領域全体を撮像するために被検体が長い時間息を止めておく必要がある。
【０００３】
Ｘ線陽極の有効範囲を増大させ、それにより走査時間を減少させかつ被検体の快適性レベルを向上させるために、幾つかの方法が使用されてきた。例えば、１つの方法では、Ｘ線が、単一の焦点から２つ又はそれ以上の照射面内にコリメートされる。しかしながら、これらの面は平行ではなく、また僅かな数の面が形成されるだけである。従って、任意の大きなボリュームをカバーするためには、何回かの回転が必要となる。
【０００４】
別の方向では、Ｘ線の焦点を高速で往復動させながら、Ｘ線管を円形経路で移動させる。Ｘ線の焦点は、リボン状の面上を移動する。しかしながら、焦点はターゲットから外れている、つまり焦点はターゲットからある距離だけ間隔がある。さらに、焦点が大きすぎる。これらの２つの欠点によって、画像がぼやける結果となる。さらに別の方法では、２つのターゲット及び１つの線源を使用して、８８ｍｍの幅を有するＸ線扇形ビームを形成する。この幅は、通常６０ｍｍ程度である従来のビーム幅よりも大きいが、画像のゆがみによって画質が損なわれることになる。
【０００５】
画像のゆがみを回避して高画質の画像を得るためには、Ｘ線ビームを可能な限り平坦に維持することが必要である。８８ｍｍ幅を用いる方法では、真に平坦なスライスは取れない。走査ヘリックスは平坦な状態になるが、平坦ではないＸ線を使用して画像を再構成すると、画像がゆがんだ状態になる。他の方法は、共通のガントリ内に、より大きい直径の陽極と複数のＸ線管とを含む。
【特許文献１】米国特許第５６２５６６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検出器における有効範囲を向上した厚い扇形ビームを形成して、画質を損なうことなくボリュームＣＴ用途での走査時間をより短くするＸ線陽極に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、背中合わせに配向した２つのターゲットを有するＸ線管陽極である。ターゲットは、別個の対向する陰極を有する。ターゲットは、一定距離だけ離間しており、かつ同一のベアリングシャフト上で共に回転する。陰極は、真空管の両端部に取付けられる。陰極は、ＣＴ用途に基づいて、同時に又は独立して作動させることができる。陰極を同時に作動させた場合、検出器におけるＸ線有効範囲は、１２０ｍｍもの高さとすることができる。
【０００８】
本発明の目的は、Ｘ線陽極の有効範囲を増大させることにある。本発明の別の目的は、背中合わせに配向した形態で２つの陽極を形成し、それによって有効範囲を２倍にすることである。本発明のさらに別の目的は、２つの陽極を共に回転させて正確な二重ヘリカル走査パターンを形成することである。
【０００９】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を読み、かつ添付の図面を参照すれば明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
さて、本発明をより完全に理解するためには、添付の図面に一層詳細に示しかつ本発明の例として以下に説明する実施形態を参照されたい。
【００１１】
図１を参照すると、ボリュームＣＴ用途用に配列した、回転ガントリ１２上の本発明のＸ線管１０が検出器１４と共に示されている。図示した実施形態はボリュームＣＴ用途のためのものであり、２つのグリッド検出器を含んでいるが、これは単に例示目的のためのみのものであって、当業者は本発明の技術的範囲を逸脱することなくＸ線管１０を別の用途に使用することができ、或いはＣＴ用途において検出器及びそれらの配列を置き換えることができることに留意すべきである。コリメータ１６は、焦点からのＸ線を照射面内にコリメートする。ガントリ１２は、軸線を中心に回転して該ガントリと共にＸ線管１０及び検出器１４を移動させる。
【００１２】
図２を参照すると、Ｘ線管１０の断面が示されている。Ｘ線管は真空管であり、一般的にはシールド付きケーシング１８で囲まれる。Ｘ線管内に、各々がターゲット２４、２６を有する２つの陽極２０、２２が配置される。陽極２０、２２は、回転可能に取付けられる。ターゲット２４、２６は、各陽極の前面上に配置される。ターゲット２４、２６は、背中合わせの配列で互いに反対側を向いている。陰極２８及び３０は、ターゲット２４、２６に集束される電子ビームを発生する。陽極２０及び２２で発生した熱は、各陽極２０、２２の背面に取付けられた蓄熱部材３２、３４によって収集される。蓄熱部材３２、３４は一般的に、グラファイトのような熱を保持する材料からなる。
【００１３】
ターゲット２４、２６の背中合わせの配列により、各陽極２０、２２が大きな幅のＸ線ビーム２５を生成し、かつ依然として互いに十分に離間して配置されて有効面積（カバー面積）を２倍にしかつ高電圧安定性を維持することが可能となる。さらに、この配列により、陰極間の十分な分離を維持して陽極において過剰に多量の熱が発生するのを回避しながら、各陽極面に対して用いることになる別個の対向する陰極を設ける。各陽極に対する個々の陰極２８、３０と組合せたターゲット２４、２６の背中合わせの配列により、平坦なＸ線ビームが維持され、走査の再構成時に真像となる正確な二重ヘリカル走査が得られることになる。
【００１４】
本発明の陽極配列は２倍の熱を発生するため、放熱の目的で、陽極２０、２２に取付けられた蓄熱部材３２、３４間に熱シンク３６が配置される。熱シンク３６は一般的に、銅又は何らかの他の好適な熱伝導性材料である。オイル４２又は他の好適な物質をハウジング１８内に設けて、ブロック矢印で示す熱シンク３６によって運び出された熱を放散する。熱は、熱シンク３６及びオイル４２を通して放散される。先行技術の設計では、過剰な熱により制約が生じていた。
【００１５】
本発明は、本発明が有効範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を２倍にしかつ依然として高電圧安定性を維持する点で有利である。陰極といずれかの他の部品との間の距離は、構成要素間のアーク放電を回避するために少なくとも２インチとすべきである。陰極と隣接部品との間の距離が２インチよりも小さい場合、高電圧安定性が損なわれる。本発明における陰極配列は、Ｘ線管の他のいずれの部品に対しても最小距離を維持する。
【００１６】
本発明の陰極２８及び３０は、電子ビームを集束させて電子をそれらのそれぞれのターゲット２４及び２６上に飛ばす。ターゲット２４及び２６は、コリメータを通るように電子ビームを導き、Ｘ線扇形ビームを生成する。各ビームは、幅が約６０ｍｍ程度である。従って、それらを組合せると、検出器におけるＸ線有効範囲は、再構成時における画質を犠牲にせずに１２０ｍｍもの高さとすることができることになる。
【００１７】
高電圧制御装置４０が、陰極２８及び３０を作動させる。陰極は、ＣＴ用途に基づいて、独立して又は同時に作動させることができる。陰極２８及び３０が同時に作動している場合、検出器におけるＸ線有効範囲は、約１２０ｍｍ程度である。互いに独立して作動する場合、１つの陰極は、現在の機械と同様の有効範囲をもたらす。
【００１８】
ターゲット２４及び２６間では、一定距離又はピッチｄが維持される。ピッチｄは固定されており、調整可能ではない。先に述べたように、陰極に対して適切な距離を維持して高電圧安定性を損なうアーク放電を回避するために、距離は固定したままである。
【００１９】
両方の陰極の同時作動中は、有効範囲は以下に述べる通りとなる。図３を参照して、ＣＴ走査用途に用いる場合における本発明を説明する。被検体１００をＣＴ機械（図示せず）内に配置し、撮像対象領域１０２を定める。図３に示す領域は、符号１〜１２の１２個の軌道に分割される。１２個の軌道は、例示目的のためのみで示しており、決して本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００２０】
ターゲット、すなわちターゲット１及びターゲット２が、上述したように被検体の周りを回転し、図３に示す走査パターンを形成する。ターゲットの間隔が一定であるために、ターゲット１は、第１のスレッドに追従して軌道１、３、５等を形成する。ターゲット２は、第２のスレッドに追従して軌道４、６、８等を形成する。
【００２１】
陽極の１回目の回転で、軌道１及び３に対する走査がターゲット１によって生成される。ターゲットの間隔に起因して、軌道２は飛ばされ、軌道４がターゲット２によって生成される。２回目の回転では、ターゲット１が軌道５及び７を包含し、ターゲット２が軌道６及び８を包含することになる。このパターンが終端まで続き、終端において、ターゲットの間隔に起因して、１１番目の軌道もまた軌道２と同様に飛ばされる。
【００２２】
別の実施形態では、陽極の２回目の回転まで第１の陰極のスイッチは入れられない。これにより被検体に対する放射線照射量が割愛され、またいずれかの軌道が飛ばされるのが回避されることになる。走査は、ターゲット２を使用して軌道４で開始することになり、またターゲット１は２回目の回転に対してスイッチが入れられることになる。従って、１回目の回転がターゲット２を使用して軌道４を包含し、２回目の回転がターゲット１を使用して軌道５及び７を、またターゲット２を使用して軌道６及び８を包含することになる。このようにしていずれの軌道も飛ばされず、撮像対象領域１０４は、軌道３で開始するように定められる。
【００２３】
走査中に形成される二重ヘリカルパターンは、Ｘ線の有効範囲を２倍にする。一般的には、画質を損なうことがない有効範囲は、６０ｍｍに制限される。本発明によると、両方の陰極が作動している場合、有効範囲は、最大１２０ｍｍとなる。画質に関して妥協することによりＸ線有効面積の大きさを増大させる他の方法と異なり、本発明は、高品質走査画像の限界を維持し、かつ面積を２倍にする。これは、背中合わせのターゲットを有する２つの陽極を使用することにより達成される。各陽極は、別個の対向する陰極を有する。
【００２４】
本発明は、全ての変更、改良及び均等物を特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に属するものとして保護する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＣＴ用途における本発明の陽極のブロック図。
【図２】本発明の１つの実施形態におけるＸ線管の断面図。
【図３】本発明による両方の陰極の同時作動に対する走査パターンの一例を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１０  Ｘ線管
１２  ガントリ
１４  検出器
２０、２２  陽極
２４、２６  ターゲット
２５  Ｘ線ビーム
２８、３０  陰極
３２、３４  蓄熱部材
３６  熱シンク
４０  陰極制御装置
４２  オイル
【図１】
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【図２】
2005116527.tif 000004
【図３】
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