(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管と、被検体を挟んでこれに対向して配置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線管とＸ線検出器を搭載して回転可能な回転板と、前記回転板を回転駆動させる機構と、前記Ｘ線検出器の温度をセンシングする手段と前記Ｘ線検出器を加熱する手段と前記Ｘ線検出器の温度制御の目標値と前記温度センシング手段の出力を比較し前記加熱手段を制御する手段を有し前記Ｘ線検出器の全体を恒温化する温度調整器を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線検出器と前記回転板の回転面とを結合する取り付け具をさらに備え、前記取り付け具の前記Ｘ線検出器の取り付け部と前記回転板への取り付け部の間に、前記回転板上のＸ線検出器取り付け部の熱伝導率より低い熱伝導率である部材が介在することを特徴とするＸ線ＣＴ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Ｘ線ＣＴスキャナ装置に関し、特に、検出器内の熱が回転板の方へ流れ出ることを阻止することにより検出器内の温度変化を低減し、測定系を安定に動作させ、良好な画像が得ることができるＸ線ＣＴスキャナ装置の製作に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴスキャナ装置のスキャナユニット内には、中央に被検体を配置するための開口を設け、かつ、上記被検体を中心にして回転する回転板が設けられている。なお、この回転板上には、計測のためのＸ線を放射するＸ線管を内部に納めたＸ線管装置、Ｘ線管での発熱を効率的に放熱するための放熱装置、Ｘ線管からのＸ線を所定の幅に絞るコリメータ、被検体を通過したＸ線を受けてそのＸ線強度に対応した電気信号を出力する検出器、検出器からの信号を適正なレベルに増幅し画像再構成演算を行うためにディジタルデータに変換する増幅回路装置、回転板用モーターの動きを制御する制御装置、スキャナユニットと操作卓あるいは画像処理装置との間のデータのやりとりを行うインターフェース装置、さらに、上記各装置を動作させるための電源などが搭載されている。また、この回転板は、ベルトなどによって結合され、上記スキャナユニット内に置かれモーターによって回転する構造となっている。
【０００３】
ところで、最近のＣＴスキャナでは、連続回転で高速（例えば、１回転１秒程度）にデータの取得が行えるようになっている。そして、このように回転板が高速で回転するので、その上に搭載される検出器などは、その高速回転により外れたり、あるいは、移動したりしないように、回転板上に強固に固定する必要がある。そのため、これら検出器等の取付金具には、強固な金属材料が使われている。
【０００４】
また、Ｘ線の検出器としては、例えば、現在ＣＴ装置では、電離箱検出器あるいは固体検出器が使用されている。この名称は、前者の電離箱検出器においては、Ｘ線−電気信号の変換がガスが主体であるのに対し、後者の固体検出器では、変換の主体が固体のシンチレータを使用するため、このように呼ばれている。また、その構造や検出原理についても、電離箱検出器では、内部にガスを満たした容器内に電極板を配置し、入射したＸ線がこの電極板間のガスを電離させてそれによって発生する電子あるいはイオンを電極板に集めることにより電気信号を得ている。これに対して、固体検出器では、入射したＸ線強度に対応して発光するシンチレータと、この光を受けて電気信号を出力するフォトダイオードなどの光電変換素子を組み合わせて構成されている。
【０００５】
なお、上記のどちらの検出器にしても、Ｘ線ＣＴスキャナ装置として良好な画像を得るためには、そのチャンネル幅が１ｍｍ程度の素子を１０００チャンネル弱分、精度良く並べる必要がある。実際には、これら素子一つ一つを並べていくことは困難であるため、通常は、これら全体を幾つかに分割して複数のチャンネルを持つモジュールを組立て、これらのモジュールを容器内部に配置していく方法により、検出器全体の組立を行っている。
【０００６】
かかるモジュールを構成する材料は、電離箱検出器では、電気絶縁性および寸法精度が重要であるため、セラミック材を加工したものなどが使用される。一方、固体検出器では、シンチレータ材およびシリコン材（フォトダイオード基材）などが使用されている。これに対し、上記容器の材料としては、全体として１メートル程度の大きさになること、また、精度の高い機械加工が要求されることなどから、金属材料が使用されている。
【０００７】
このように、モジュールを構成する材料と、これらモジュールを固定する容器の材料とが異なるため、モジュールを内蔵した容器に温度変化が生じると、それらの熱膨張の違いから、モジュール間の距離が変化し、そのため特定チャンネルの計測誤差が増大してしまうことになる。また、特に、固体検出器では、使用しているフォトダイオードが半導体であるため、その特性が温度変化に対して敏感であり、このことも計測誤差増大の原因となっていた。
【０００８】
このように、検出器は、その温度の変化が生じると計測誤差が発生するのが避けられないため、高精度での測定を行うために検出器全体の温度制御を行っている。この温度制御は、例えば、検出器の温度をセンシングして、この検出器温度が設定値となるように冷却あるいは加熱することで達成できる。しかしながら、冷却は装置が大がかりになることなどの理由から、通常は、加熱することで検出器温度を一定に保つ方法が採用されている。具体的には、検出器の温度制御の目標値（ｒ）を周囲の温度よりも高いところに設定し、検出器温度がこの目標値よりも低ければヒーターを通電して加熱し、他方、検出器温度が目標値よりも高くなればこのヒーターへの通電を停止して周囲への放熱を行うことにより検出器を冷却させるという方法により、検出器温度を一定に保つことが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際には、検出器容器の熱容量が大きく、温度制御を開始してから温度が一定になるまでの時問がかかることなどの理由から、通常は、検出器の温度制御は連続で、常時、行っている。しかしながら、温度制御の目標値が高いと、夜間などのスキャナユニット内の発熱量がほとんど無いときにも、上記の目標温度を維持するために大容量のヒーターを必要とすることになる。加えて、検出器の温度を上昇することによって、検出器内部で使用している樹脂，接着剤，ゴムなどの劣化が促進されること、あるいは、固体検出器では使用するフォトダイオードの暗電流がこの温度上昇とともに増加するため、計測精度が低下することが指摘される。そして、これらのことなどを考慮すると、この検出器の温度制御の設定温度は、温度制御可能な範囲で、可能な限り低くするべきである。
【００１０】
しかしながら、前述したように、検出器は回転板に強固に固定する必要があるため、検出器取付金具は強固な金属材料が使われており、これが熱伝動率の高い金属材料であった場合には、検出器の熱がこの検出器取付金具を伝わって回転板の方へ流れて行ってしまうことになる。そのため、温度制御装置のＯＮ／ＯＦＦ動作が頻繁になって、検出器内の温度が不安定な状態になってしまい、そのため、計測誤差が増大してしまう。
【００１１】
上記の従来技術になるＸ線ＣＴスキャナ装置では、検出器は回転板に固定されるが、特に、最近のＣＴスキャナにおける連続高速回転（１回転１秒程度）でのデータ取得が可能となるように、すなわち、高速での連続回転に耐えるため、検出器は回転板に強固に固定する必要がある。そのため、検出器取付金具としては、通常、強固な金属材料が使われているが、しかしながら、これが熱伝動率の高い金属材料であった場合には、この検出器の熱はこの検出器取付金具を伝わって回転板の方へ流れて行ってしまい、検出器内の温度が不安定になってしまう。従って、温度制御装置のＯＮ／ＯＦＦ動作が頻繁になり、それによって、更に、検出器内の温度が不安定な状態になってしまい、計測誤差が増大してしまうといった問題が発生していた。
【００１２】
そこで、本発明では、上記の従来技術における問題点に鑑み、検出器内部の温度を安定させ、もって、安定したキャリブレーション用データや計測データの取得し、もって、良好な画像を得ることができるＸ線ＣＴスキャナ装置の改良された構造を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、以下の特徴を備えたＸ線ＣＴ装置を提供する。
すなわち、Ｘ線管と、被検体を挟んでこれに対向して配置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線管とＸ線検出器を搭載して回転可能な回転板と、前記回転板を回転駆動させる機構と、前記Ｘ線検出器の温度をセンシングする手段と前記Ｘ線検出器を加熱する手段と前記Ｘ線検出器の温度制御の目標値と前記温度センシング手段の出力を比較し前記加熱手段を制御する手段を有し前記Ｘ線検出器の全体を恒温化する温度調整器を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出器と前記回転板の回転面とを結合する取り付け具をさらに備え、前記取り付け具の前記Ｘ線検出器の取り付け部と前記回転板への取り付け部の間に、前記回転板上のＸ線検出器取り付け部の熱伝導率より低い熱伝導率である部材が介在することを特徴とする。
また、前記Ｘ線検出器と前記回転板の間には前記取り付け具の前記一部が介在するよう結合されることを特徴とする。
さらに、前記Ｘ線検出器と前記回転板と前記取り付け具の前記一部には共締め用の穴が少なくともひとつ設けられていることを特徴とする。
さらに、前記取り付け具の前記一部はステンレスまたはアクリルからなることを特徴とする。
さらに、前記取り付け具の前記一部と前記一部以外は前記結合する方向に積層されるように構成されることを特徴とする。
さらに、前記取り付け具の前記一部は中心に取り付け穴を有する円形であることを特徴とする。
さらに、前記取り付け具の前記一部はそれ以外の部分を二分し、それ以外の部分にはそれぞれ少なくとも一つの取り付け穴を有することを特徴とする。
【００１４】
すなわち、本発明は、上記従来技術における問題点は、検出器取付具に熱伝動率の高い金属材料を使用しているために生じるものであるとの発明者による知見に基づいてなされたものであり、上記に述べたＸ線ＣＴスキャナ装置により、前記Ｘ線検出器内部の温度を安定させ、もって、安定したキャリブレーション用データや計測データの取得を可能にするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１１及び図１２には、本発明により構成したＸ線ＣＴスキャナ装置の内部構成が示されており、特に、図１１はスキャナユニット内部の各装置の配置を示したものである。すなわち、図のスキャナユニットカバー１の内部の中央には、その中央部に開口部を設けた回転板２が回動可能に配置されており、そして、この回転板２には、Ｘ線管装置３、上記Ｘ線管装置３と送油ホース４でつながれたＸ線管冷却装置５、Ｘ線管装置３から放射されるＸ線を所望する幅に絞り込むＸ線コリメータ装置６、Ｘ線管装置３からＸ線コリメータ装置６を通って放射されてきたＸ線を受け、これを電気信号に変換するＸ線検出器７、このＸ線検出器を回転板２に固定する検出器取付具８、Ｘ線検出器７からの出力である電気信号を増幅してディジタルデータに変換する増幅回路装置９、Ｘ線管装置３に高電圧を供給するための変圧器１０、及び、回転板２上の各装置を動作させるための電源装置１１などが配置されている。
【００１６】
また、図からも明らかなように、上記の回転板２はベルト１２により駆動用モーター１３につながっている。このことにより、駆動用モーター１３を回転させることによって、上記回転板２は、上記各装置を搭載した状態で回転するようになっている。このスキャナユニットの内部には、さらに、スキャナカバー１の一部を切り欠き、外気をスキャナ内部に送り込むための吸気ファン１４、及び、スキャナ内部の空気を外部へ送り出すための排気ファン１５が設置されている。すなわち、スキャナユニット内で発生した熱を、これら吸気ファン１４及び排気ファン１５による空気の流れによってスキャナユニットの外部に運ぶことにより、スキャナユニット内部の温度の上昇を抑えている。また、図示しないが、上記Ｘ線検出器７には、その内部を恒温化するための温度調整器が設けられ、これにより内部の温度を一定に保っている。
【００１７】
また、スキャナユット内には、上記の各装置を適正に動作させるための信号を発生するスキャナ制御装置１６が配置されており、図示しないが、スキャナユニット内の各装置と電気的に接続されている。なお、このスキャナ制御装置１６と上記回転板２の上に配置された各装置との間も、図示しないスリップリング等を介して電気的に接続されており、もって、上記回転板２の回転中でも電力の供給や信号のやりとりが行えるようになっている。
【００１８】
そして、この回転板２の中央部に形成された開口部には、いわゆるテーブルユニットの天板１７の上に載せられた、例えば患者などの被検体１８が、その体長方向を回転板２の面に対して直行するように配置されるようになっている。
【００１９】
図１２は、上記図１１に示したＸ線ＣＴスキャナ装置を横方向から見た断面図である。この図１２にも明らかなように、テーブルユニットの機構部１９は、その上部に設置され、被検体１８を載せた上記天板１７を、図の横方向及び上下方向に移動させることができ、これにより、被検体１８の検査対象位置をスキャナユニットの回転中心に位置合わせすることが出来るようになっている。
【００２０】
さらに、図１３は、上記Ｘ線ＣＴスキャナ装置全体のユニットの構成を示した図であり、上述にその内部構造を説明したスキャナユニット２１と、やはり上述にその内部構図を説明したテーブルユニット２２は、操作卓ユニット２３と信号ケーブル２４でつながれ、上記操作卓ユニット２３からの命令に従って、スキャナユニット２１及びテーブルユニット２２が共に動作し、もって、被検体１８を透過するＸ線の強度分布の計測をＸ線検出器７を介して行い、その計測データを、信号ケーブル２４を介して操作卓ユニット２３に送り、操作卓ユニット２３の画像処理装置で断層映像として画像化して操作者に表示する。
【００２１】
次に、上記にその概略構成を説明したＸ線ＣＴスキャナ装置において、Ｘ線の強度分布の計測をＸ線検出器７は、上記回転板２上に、上記検出器取付具８により取り付けられており、上述したように、最近のＣＴスキャナでは、連続高速回転（１回転１秒程度）でのデータ取得を可能とするため、高速での連続回転に耐えるように、Ｘ線検出器７は回転板２に対して強固に固定する必要がある。
【００２２】
図１には、上記本発明になるＸ線ＣＴスキャナ装置において、Ｘ線検出器７を回転板２に対して強固に固定するための検出器取付具８が示されている。なお、この実施の形態では、この検出器取付具８は、機械的に強固で、かつ、熱伝導率の低い材料を使用することにより、検出器取付具８に断熱効果を備えさせることが出来る。なお、具体的な材料としては、加工による寸法精度がある程度確保でき、機械加工が可能な、例えば、ステンレス、あるいは、アクリルなどの板状の部材が考えられる。なお、図中の符号３１は、回転板２側への取付け穴、符号３２は、Ｘ線検出器７側への取付け穴である。
【００２３】
図２には、上記検出器取付具８の変形例が示されており、図からも明らかように、この実施の形態では、取付具として必要な機械的強度のある材料と熱伝導率の低い材料とを、一重もしくは多重のサンドイッチ構造３３としたものである。かかるサンドイッチ構造３３によれば、単一の熱伝導率の低い材料だけ検出器取付具８を形成した時と比較して、その強度を増大することが出来るという効果も得られる。なお、図中の符号３１と３２は、やはり、回転板２側への取付け穴とＸ線検出器７側への取付け穴である。
【００２４】
次に、上記検出器取付具８の更に他の変形例として、図３に示す構造がある。この構造では、図３（ａ）に示すように、回転板２側の取付穴３１の周囲を熱伝導率の低い材料３４で置き換えることにより、回転板２側への熱伝達を防止する断熱効果を得る構造が得られる。さらに、図３（ｂ）に示すように、回転板２側の取付部分だけを高くして接触部分３５を小さくすれば、より一層の断熱効果が得られる。
【００２５】
さらに、上記検出器取付具８の更に他の変形例として、図４に示す構造がある。この図４に示す構造では、図からも明らかなように、上記図３に示した構造とは反対に、上記検出器取付具８のＸ線検出器７の取付部分、すなわち、Ｘ線検出器７側への取付け穴３２付近の部分を熱伝導率の低い材料３４で置き換えたものである。かかる検出器取付具８の構造によっても、やはり、Ｘ線検出器７から検出器取付具７へ熱が伝わり難くなるため、断熱効果が得られる。
【００２６】
加えて、図５には、上記検出器取付具８の更に他の変形例が示されており、この上記検出器取付具８では、図からも明らかなように、回転板２側への取付穴部分３１と検出器７側への取付穴部分３２との間に、熱伝導率の低い材料３４を挿入した構造である。かかる構造の検出器取付具８によれば、検出器７側の取付穴部分３２から回転板２側の取付穴部分３１への熱が伝わり難くなるため、やはり、断熱効果が得られる。
【００２７】
続いて、上記に種々述べた検出器取付具８によりＸ線検出器７を回転板２に固定する固定構造について、以下に説明する。
まず、図６では、板状の検出器取付具８の場合、その取付穴部分３１により回転板２の壁面３６に取り付け、一方、取付穴部分３２により検出器７へ取り付けるようにする。
【００２８】
また、上記の固定構造に代え、図７に示すように、検出器取付具８を片持ち構造とすることも可能である。なお、このように、検出器取付具８を片持ち構造とすることによれば、検出器取付具８の、スキャナの回転板２側との接触面積が減ることとなるので、一層の断熱効果が得られることとなる。
【００２９】
さらに、上記の片持ち構造ではなく、図８に示すように、検出器取付具８をブリッジ構造とすることも可能であり、この場合には、強度が増すという効果も得られる。
【００３０】
加えて、上記図７及び図８に示した片持ち構造あるいはブリッジ構造の検出器取付具８において、上記検出器取付具８とスキャナの回転板２の壁面３６との間に隙間がある。そこで、図９あるいは図１０に示すように、検出器取付具８と壁面３６との間の隙間に、上記と同様に、熱伝導率の低い材料３４を挿入することも可能である。このように、検出器取付具８と壁面３６との間の隙間に熱伝導率の低い材料３４を挿入することによれば、回転板２への熱伝導を妨げながら、さらに、強度を増すことが可能になるという効果も得られる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の詳細な説明からも明らかなように、上記本発明になるＸ線ＣＴスキャナ装置の構造、特に、その検出器取付具によれば、検出器内部の温度は安定し、それに伴い精度が高く安定したデータ計測が可能となり、アーチファクトのない良好な診断能の高いＣＴ画像を堤供することが可能となる。また、検出器内の熱の出入りが少なくなり保温効果が得られるため、温度制御装置の運転を低下させられることから、温度制御装置の運転に関する消費電力を低減させることが可能となるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴスキャナ装置の構造の特徴となる検出器取付具の構造を示す斜視図である。
【図２】上記検出器取付具の他の構造を示す斜視図である。
【図３】上記検出器取付具の更に他の構造を示す正面及び側面断面図である。
【図４】さらに上記検出器取付具の更に他の構造を示す側面断面図である。
【図５】上記検出器取付具の更に他の構造を示す斜視図である。
【図６】上記検出器取付具による検出器の取付け構造を示す側面断面図である。
【図７】上記検出器取付具による検出器の他の取付け構造を示す側面断面図である。
【図８】上記検出器取付具による検出器の更に他の取付け構造を示す側面断面図である。
【図９】上記検出器取付具による検出器の他の取付け構造の変形例を示す側面断面図である。
【図１０】やはり、上記検出器取付具による検出器の他の取付け構造の変形例を示す側面断面図である。
【図１１】上記本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴスキャナ装置のスキャナユニット内部を示す正面断面図である。
【図１２】上記本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴスキャナ装置のスキャナユニット内部を示す側面断面図である。
【図１３】上記本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴスキャナ装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１  スキャナカバー
２  回転板
３  Ｘ線管装置
７  Ｘ線検出器
８  検出器取付具
９  増幅回路装置
１２  ベルト
１３  駆動用モーター
３１  回転板側の取付穴
３２  検出器側の取付穴
３３  サンドイッチ構造
３４  熱伝導率の低い材料
３５  回転板の接触部分
３６  回転板の壁面
【図１】
0004023699.tif 000002
【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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【図１３】
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