JP2001258873A

JP2001258873A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2001258873A
Application number: JP2000072292A
Authority: JP
Inventors: Takuya Domoto; 拓也堂本; Hiroshi Takano; 博司高野
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-25
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: JP4474009B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】連続的に回転するスキャナ回転部を備えたＸ
線ＣＴ装置において、電力供給手段の保守点検を容易と
する共に、装置全体の信頼性を向上する。【解決手段】直流電源からの直流を交流に変換するイ
ンバータ回路と、このインバータ回路の出力側に接続さ
れると共にスキャナ回転部８の固定枠上に配置された第
一の巻線と、スキャナ回転部の回転枠上に対向して配置
されると共に変圧器の入力側に接続された第二の巻線と
を組み合わせて成る電磁誘導送電手段１１０により変圧
器に非接触で高周波交流電圧を入力し、整流回路で直流
高電圧に変換しＸ線管２に印加する。これ以外のフィラ
メント２０１加熱回路３、陽極回転駆動回路４などに
は、スキャナ回転部に回転エネルギーを電力に変換する
電力変換手段１３を設け、非接触で電力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の診断部位
にＸ線を放射しその透過Ｘ線像を検出して断層像を再構
成し画像として表示するＸ線ＣＴ装置に関し、特に連続
的に回転するスキャナ回転部に電源からＸ線管側へ電力
を供給する手段を備えたものにおいて、上記電力供給手
段の保守点検を容易にすると共に信頼性を向上すること
ができるＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から扇状のＸ線
ビームを被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線を前
記Ｘ線管と対向する位置に配置したＸ線検出器で検出
し、この検出したデータを画像処理して前記被検体の断
層像を得るものである。

【０００３】前記Ｘ線検出器は、円弧状に配列された数
百にも及ぶ検出素子群で構成され、被検体を挟んでＸ線
管に対向して配置されており、検出器素子の数に対応し
た数の放射状に分布するＸ線通路を形成し、Ｘ線管と検
出器が一体となって被検体の周りを少なくとも180度以
上回転させて一定の角度ごとに被検体の透過Ｘ線を検出
する。

【０００４】このＸ線ＣＴ装置において、近年、“短時
間で広い範囲のスキャンが可能”、“体軸方向に連続し
たデータが得られ、これによって三次元画像の生成が可
能になる”などの特徴により、ヘリカルスキャンやスパ
イラルスキャンと呼ばれるら旋ＣＴが急激に普及した。

【０００５】このら旋ＣＴは、撮影中に積極的に撮影位
置を移動させることで広範囲から多層の撮影にかかる時
間を大幅に短縮して、三次元のＣＴ撮影を可能としたも
のである。

【０００６】このような特徴のあるら旋ＣＴは、固定し
たスキャナ本体が連続回転スキャンを行うと同時に寝台
を体軸方向に連続移動させることによって、Ｘ線管を被
検体に対し相対的にら旋運動をさせる。このように、ら
旋スキャンは撮影中、連続回転スキャンと並行して撮影
位置も変えているため、全体の撮影時間が短縮される。
また、撮影中に体軸方向にも連続走査しているため、三
次元データを収集していることになる。

【０００７】このら旋スキャンを実現するためには、ス
キャナ回転盤を連続して回転させる必要があり、そのた
めにはスキャナ回転盤に搭載したＸ線管に連続して電力
を供給するための手段が必要となる。この手段とし、ス
リップリングとブラシから成る電力供給機構が用いら
れ、前記スキャナ回転盤にＸ線管と共に該Ｘ線管に高電
圧（以下、この電圧を管電圧と呼ぶことにする）を印加
するための高電圧発生装置などを搭載し、この高電圧発
生装置などに前記電力供給機構を介して前記Ｘ線管から
所要のＸ線を発生するための電力を供給する。このよう
に、高電圧発生装置はスキャナ回転盤に搭載されて高速
に回転されるために、その重量はできるだけ軽い方が望
ましい。このため、Ｘ線高電圧装置には、前記高電圧発
生装置の高電圧変圧器を小型、軽量化でき、かつ管電圧
の脈動を小さくできるインバータ式Ｘ線高電圧装置が用
いられる。

【０００８】しかし、このようなスリップリングとブラ
シによる電力供給機構による従来のＸ線ＣＴ装置は、ス
リップリングとブラシの機械的摺接による電力供給方法
であるので、前記スリップリングとブラシとの間に大電
流が流れることによって，その接触部分に摩耗や腐食が
生じるものであった。すなわち、上記スキャナ回転部に
搭載されている高電圧変圧器は、出力側に百数十ｋＶも
の高電圧を発生させるもので、入力側との絶縁のために
内部に十分な絶縁距離を設けてあり、このために数μＨ
〜数十μＨの漏れインダクタンスがある。また、上記ス
リップリングとブラシとを介して流れる電流は、最大で
約400Ａにもなる。このような状態で、上記スキャナ回
転部が回転するときにスリップリングとスキャナ固定部
に設けたブラシとの間に小さな隙間が生じると、上記漏
れインダクタンスの影響で電流は流れ続けようとし、上
記隙間にアークが発生して局所的に高温になることがあ
る。そして、この高温によって上記スリップリングやブ
ラシが摩耗したり腐食することがあるので、上記スリッ
プリングの研磨やブラシの交換などの保守点検を定期的
に行わなければならず、保守点検に多くの労力と費用と
を要するものである。

【０００９】そこで，このような問題点に対処する方法
として、電源からＸ線管側へ電力を機械的摺接によらな
い非接触で供給する電磁誘導作用を利用した方法が特開
平7-204192号に開示されている。これは、スキャナ回転
部に設けられ電源からＸ線管側へ電力を供給する手段と
して、上記インバータ式Ｘ線高電圧装置のインバータ回
路の出力側に接続されると共にスキャナ回転部の固定枠
の周上に第一の巻線を配置し、この第一の巻線に対向し
て上記スキャナ回転部の回転枠の周上に配置されると共
に上記高電圧変圧器の入力側に接続された第二の巻線と
を組み合わせて成る電磁誘導送電手段を設けたものであ
る。

【００１０】また、Ｘ線検出器から画像処理装置へ検出
信号を送る手段として発光素子と受光素子を組み合わせ
た光通信を利用した非接触伝送手段を用いたＸ線ＣＴ装
置について特開平9-313473号に公開されている。

【００１１】これらにより、非接触でＸ線管に高電圧を
供給し、Ｘ線検出信号を画像処理装置に伝送することが
でき、スリップリンク゛とブラシによる機械的摺接によ
る前記電力送電手段及び信号伝送手段の摩耗や腐食を防
止し、保守点検を容易にすると共に、装置全体の信頼性
を向上することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、上記特開
平7-204192号には、Ｘ線管のフィラメントを加熱するフ
ィラメント加熱回路や、Ｘ線管の陽極を回転駆動するＸ
線管の陽極回転駆動回路などの、Ｘ線発生に必要な前記
高電圧発生回路以外の前記各種回路への電力供給につい
ては言及していない。

【００１３】このため、前記各種回路への電力供給なし
ではＸ線ＣＴ装置として機能しないので、この各種回路
への電力供給も大きな課題である。

【００１４】この場合、前記各種回路への電力供給に従
来と同じスリップリングとブラシの機械的摺接による電
力送電方法を用いることが考えられるが、前記各種回路
に必要な電力は高電圧発生回路よりも非常に小さいとは
言え、数十アンペアの電流が流れるので、この方法でも
摩耗や腐食の問題は残る。

【００１５】そこで本発明の目的は、高電圧発生回路だ
けでなく、該高電圧発生回路以外のＸ線管のフィラメン
ト加熱回路やＸ線管の陽極回転駆動回路などのＸ線発生
に必要な回路にも非接触で電力を供給し、電源からＸ線
管側へ電力を供給する電力供給手段の保守点検を容易に
すると共に装置全体の信頼性を向上することができるＸ
線ＣＴ装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の手段
によって達成される。（1）直流電圧を発生する電源と、この電源からの直流
電圧を交流に変換するインバータ回路と、このインバー
タ回路からの交流電圧を昇圧する変圧器及びこの変圧器
の出力電圧を整流する整流器並びにこの整流器からの直
流電圧を供給されてＸ線を放射するＸ線管さらにこのＸ
線管から放射されたＸ線が被検体を透過した透過Ｘ線量
分布を検出すると共にその検出信号を増幅するＸ線検出
部を有し上記Ｘ線管とＸ線検出部とを対向させて被検体
の周りに回転させるスキャナ回転部と、このスキャナ回
転部のＸ線検出部からの出力信号を処理して診断部位の
断層像を再構成する画像処理装置と、この画像処理装置
からの出力信号を入力して断層像を表示する画像表示装
置とを有し、上記インバータ回路の出力側に接続される
と共にスキャナ回転部の固定枠の周上に配置された第一
の巻線と、この上記スキャナ回転部の回転枠の周上に上
記第一の巻線に対向して配置されると共に上記変圧器の
入力側に接続された第二の巻線とを組み合わせて成る電
磁誘導送電手段により上記電源からＸ線管側へ電力を供
給する手段を備えて成るＸ線ＣＴ装置において、上記ス
キャナ回転部に配置され該スキャナの回転エネルギーを
電力に変換する電力変換手段を設け、この電力変換手段
から上記Ｘ線管からＸ線を発生するに必要な上記直流の
高電圧を発生する回路以外の回路の少なくとも一つ以上
に電力を供給する。

【００１７】（2）上記電力変換手段からの電力を蓄積
する電力貯蓄手段を設け、スキャナ停止時にも上記直流
の高電圧を発生する回路以外の回路の少なくとも一つ以
上に電力を供給する。

【００１８】（3）スキャナ停止時に上記スキャナ固定
部からスキャナ回転部に電力を供給する手段を設け、こ
の手段からスキャナ停止時に上記直流の高電圧を発生す
る回路以外の回路の少なくとも一つ以上に電力を供給す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明によるＸ線Ｃ
Ｔ装置の実施例を示す全体構成のブロック図である。

【００２０】このＸ線ＣＴ装置は、被検体の診断部位に
Ｘ線を放射しその透過Ｘ線量分布を検出して断層像を再
構成し画像として表示するもので、図1に示すように、
直流の高電圧を発生する高電圧発生回路1と、この高電
圧発生回路1の出力電圧を印加してＸ線を放射するＸ線
管2と、このＸ線管2の陰極フィラメント201を加熱する
フィラメント加熱回路3と、前記Ｘ線管2の回転陽極202
を回転させる陽極回転機構に電力を供給する陽極回転駆
動回路4と、前記Ｘ線管2を冷却するラジエター5と、さ
らに前記Ｘ線管2から放射され被検体6を透過した透過Ｘ
線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅するＸ線
検出部7と、前記フィラメント加熱回路3、陽極回転駆動
回路4、Ｘ線検出部7を制御する回路の電源を供給する制
御電源回路830を有し、被検体6を挟んで上記Ｘ線管2と
Ｘ線検出部7とを対向させてこれらを前記被検体6の周り
に回転させるキャナ回転部8と、商用三相交流電源21に
接続されスキャナ回転部8を連続的に回転させるモータ1
0に電力を供給するモータ駆動回路9と、前記スキャナの
回転力を電力に変換する電力変換手段13と、この電力変
換手段13の出力電圧を前記陽極回転駆動回路4、フィラ
メント加熱回路3、ラジエター5、制御電源回路830に供
給する絶縁トランス14と、スキャナ回転部に搭載された
Ｘ線検出部7からの出力信号を光に変換する発光素子703
とこの光を電気信号に変換するスキャナ固定部に搭載さ
れた受光素子704と、この受光素子704の出力電気信号を
処理して診断部位の断層像を再構成する画像処理装置11
と、この画像処理装置11からの出力信号を入力して断層
像を表示する画像表示装置12とを備えて構成される。な
お、上記電力変換手段13には同期交流発電機を用い、こ
れをスキャナ回転力で回転させて交流電圧を発生させ、
この電圧を絶縁トランスで多出力化して各種回路に供給
する。

【００２１】上記高電圧発生回路1は、商用三相交流電
源21の電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路101
と、このコンバータ回路101の出力電圧を平滑するコン
デンサ102と、この直流電圧を高周波の交流電圧に変換
するインバータ回路103と、このインバータ回路103の出
力側に接続されスキャナ回転部8に搭載した高電圧変圧
器に電力を非接触で供給する特開平7-204192号に開示さ
れている公知の電磁誘導送電手段110と、前記高電圧変
圧器104の出力電圧を整流する高電圧整流器105とから成
る。なお、符号113は上記インバータ回路103の出力電圧
を高電圧変圧器104の漏れインダクタンスとで共振を起
こさせ十分な電力を得るための共振コンデンサである。

【００２２】Ｘ線管の陽極回転駆動回路4は、Ｘ線放射
時におけるＸ線管2の陽極ターゲットの負荷を軽減する
ために該Ｘ線管の陽極回転駆動機構の固定子コイル203
に三相交流電圧を供給するための回路である。上記絶縁
トランス14から出力された交流電圧をコンバータ回路40
1で直流に変換し、これを平滑コンデンサ402で平滑して
この電圧をインバータ回路403で設定した周波数の三相
交流電圧に変換し、これを前記固定子コイル203に供給
して、前記Ｘ線管2の陽極を所定の回転数で回転させ
る。

【００２３】フィラメント加熱回路3は、Ｘ線管の陽極
と陰極間に電流（以下、この電流を管電流と呼ぶことに
する）を流して所要のＸ線照射量を発生すためのＸ線管
のフィラメントを加熱する回路で、上記絶縁トランス14
から出力された交流電圧をコンバータ回路301で直流に
変換し、これを平滑コンデンサ302で平滑してこの電圧
をインバータ回路303で所定周波数の単相交流電圧に変
換し、この電圧を加熱トランス304を介してＸ線管2のフ
ィラメントに印加して該フィラメントを所定の温度に加
熱する。

【００２４】制御電源回路830は、Ｘ線管の陽極回転駆
動回路4，Ｘ線管のフィラメント加熱回路3のそれぞれの
制御回路へ直流電源を供給する回路で、上記絶縁トラン
ス14の出力電圧を整流回路で直流電圧に変換する回路で
ある。

【００２５】Ｘ線管2は、上記陽極駆動回路4から出力さ
れた交流電圧が供給されて陽極が回転し、上記加熱回路
3によってフィラメント201が加熱され、上記高電圧発生
回路1からの直流高電圧が印加されて、被検体6に向けて
Ｘ線を放射するものである。そして、この被検体を透過
したＸ線は、Ｘ線検出部7へ入射する。このＸ線検出部7
は、上記Ｘ線管2から放射され被検体を透過した透過Ｘ
線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅するもの
で、上記の透過Ｘ線量分布を検出する検出器701と、こ
の検出器701からの検出信号を増幅するプリアンプ702と
から成る。図2は、本発明による第二の実施例を示す全
体構成のブロック図である。

【００２６】この第二の実施例は、図1の第一の実施例
の絶縁トランス14を必要としなくしたもので、電力変換
手段13の出力を整流回路131により整流し、電力蓄積手
段132、ここではバッテリに接続し、インバータ回路133
によって交流に変換して、フィラメント加熱回路3、ラ
ジエター5、制御電源回路830の電源とする。このよう
に、電力蓄積手段132を設けることによって、スキャナ
回転部が停止した状態においても、蓄積していた電力に
よって、Ｘ線管を冷却し、フィラメントを加熱すること
ができる。一方、陽極回転駆動回路4’の入力直流電圧
には高電圧発生回路1’の平滑コンデンサ122の電圧を用
いる。

【００２７】このように構成することにより、陽極駆動
回路4’の電力を高電圧発生回路1’から供給し、電力変
換手段13の負担を軽減する。

【００２８】また、第二の実施例においては、電力変換
手段13の出力を整流回路131により整流し、電力蓄積手
段132、ここではバッテリに接続し、インバータ133によ
って交流に変換して、絶縁トランス14を設けずにフィラ
メント加熱回路3、ラジエター5、制御電源回路830に接
続し、電力を供給している。このように電力蓄積手段13
2を介することによって、スキャナ回転部が停止した状
態においても、蓄積していた電力によって、供給しつづ
けることができる。

【００２９】図3に本発明による第三の実施例の要部の
ブロック図を示す。この例では、第二の実施例にさらに
整流回路141、平滑コンデンサ142、接触電力伝達手段14
3a、143bを設け、商用単相交流電源22からの交流電圧を
整流回路141によって整流し、これをコンデンサ142で平
滑して接触電力伝達手段143a、143bによって電力蓄積手
段132に電力を供給する。これによって、長時間停止し
た状態でもフィラメント加熱回路3、ラジエター5、制御
電源回路830に電力を供給することができる。

【００３０】なお、上記の第一、第二、第三の実施例に
おいては、電力変換手段13に同期交流発電機を用いた例
をあげたが、これに限定するものではなく直流発電機を
用いることも可能である。また、Ｘ線検出部7から画像
処理装置11への通信手段として、発光素子703と受光素
子704を用いた光通信手段を例にあげたが、この通信手
段による信号は扱うパワーが高電圧発生回路、フィラメ
ント加熱回路などのＸ線発生に必要な回路に比較して非
常に小さく、アークの発生による磨耗や腐食の問題がな
いので、たとえばスリップリングとブラシによる方法で
も良い。以上のように、本発明の主旨は、加熱回路や陽
極駆動回路、ラジエター、制御電源回路の少なくもひと
つ以上にスキャナ回転部に設けた回転エネルギーを電力
に変換する電力変換手段を用いて上記各回路に電力を供
給することにある。

【００３１】次に、電力変換手段13について述べる。図
4に電力変換手段13の具体的な構造の一例を示す。同図
（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。図4において、スキャナ回転部には、固定枠810にと
り付けたベアリング822a，822bを介して回転枠が取り付
けられている。固定枠810に固定されたモータ10と回転
枠820の回転枠プーリ920とをベルト921で連結し、モー
タ10の回転力によって回転枠が回転する。

【００３２】ここで、回転枠820に取り付けた発電機13
が回転すると、固定枠810の固定枠プーリ910と発電機13
とを連結するベルト911によって発電機のロータが回転
し、その回転力によって発電機13、この場合は同期交流
発電機が回転して交流電圧を発生する。

【００３３】図5に電力変換手段13の別の例を示す。こ
れは、回転電機子型の同期発電機の原理をスキャナ回転
部に搭載したものである。固定枠810に固定された界磁
(固定子)610と、回転枠820に固定された電機子(回転子)
620によって発電し、回転枠820上の電機子620に生じた
電圧をそのまま回転枠上で電力として取り出す。

【００３４】

【発明の効果】以上に説明したように、高電圧発生回路
だけでなく、フィラメント加熱回路やＸ線管の陽極回転
駆動回路などのＸ線発生に必要な前記高電圧発生回路以
外の回路にもスキャナ回転の回転力を利用して非接触で
電力を供給するようにしたので、Ｘ線発生系への電力供
給手段の保守点検が容易になり、かつ信頼性が向上する
Ｘ線ＣＴ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明によるＸ線ＣＴ装置の第一の実施例を示
す全体構成のブロック図。

【図2】本発明によるＸ線ＣＴ装置の第二の実施例を示
す全体構成のブロック図。

【図3】本発明によるＸ線ＣＴ装置の第三の実施例を示
す全体構成のブロック図。

【図4】電力変換手段13の具体的な構造の一例を示す
図。

【図5】電力変換手段13の具体的な構造の他の例を示す
図。

【符号の説明】

1…高電圧発生回路、2…Ｘ線管、3…フィラメント加熱
回路、4…陽極回転駆動回路、5…ラジエター、6…被検
体、7…Ｘ線検出部、8…スキャナ回転部、10…スキャナ
回転モータ、13…電力変換手段、14…絶縁トランス、10
4…高電圧変圧器、110…電磁誘導送電手段、132…電力
蓄積手段、143…接触給電コネクタ、201…陰極フィラメ
ント、202…回転陽極、203…陽極回転機構固定子コイ
ル、810…スキャナ固定枠、820…スキャナ回転枠、830
…制御電源回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電圧を発生する電源と、この電源か
らの直流電圧を交流に変換するインバータ回路と、この
インバータ回路からの交流電圧を昇圧する変圧器及びこ
の変圧器の出力電圧を整流する整流器並びにこの整流器
からの直流電圧を供給されてＸ線を放射するＸ線管さら
にこのＸ線管から放射されたＸ線が被検体を透過した透
過Ｘ線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅する
Ｘ線検出部を有し上記Ｘ線管とＸ線検出部とを対向させ
て被検体の周りに回転させるスキャナ回転部と、このス
キャナ回転部のＸ線検出部からの出力信号を処理して診
断部位の断層像を再構成する画像処理装置と、この画像
処理装置からの出力信号を入力して断層像を表示する画
像表示装置とを有し、上記インバータ回路の出力側に接
続されると共にスキャナ回転部の固定枠の周上に配置さ
れた第一の巻線と、この上記スキャナ回転部の回転枠の
周上に上記第一の巻線に対向して配置されると共に上記
変圧器の入力側に接続された第二の巻線とを組み合わせ
て成る電磁誘導送電手段により上記電源からＸ線管側へ
電力を供給する手段を備えて成るＸ線ＣＴ装置におい
て、上記スキャナ回転部に配置され該スキャナの回転エ
ネルギーを電力に変換する電力変換手段を設け、この電
力変換手段から上記Ｘ線管からＸ線を発生するに必要な
上記直流の高電圧を発生する回路以外の回路の少なくと
も一つ以上に電力を供給することを特徴とするＸ線ＣＴ
装置。
【請求項２】上記電力変換手段からの電力を蓄積する
電力貯蓄手段を設け、スキャナ停止時にも上記直流の高
電圧を発生する回路以外の回路の少なくとも一つ以上に
電力を供給することを特徴とする請求項1に記載のＸ線
ＣＴ装置。
【請求項３】スキャナ停止時に上記スキャナ固定部か
らスキャナ回転部に電力を供給する手段を設け、この手
段からスキャナ停止時に上記直流の高電圧を発生する回
路以外の回路の少なくとも一つ以上に電力を供給するこ
とを特徴とする請求項1に記載のＸ線ＣＴ装置。