JP2021016535A - Ｘ線ｃｔ装置及びｘ線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルエネルギースキャンにおいて、小さな焦点サイズで従来よりも高出力のＸ線を得ること。【解決手段】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、回転部と、制御部とを備える。Ｘ線管は、熱電子を照射する第１の陰極及び第２の陰極と、熱電子を受けてＸ線を発生し、被検体の周囲全周に亘って設けられ、回転可能に保持される円環状の陽極と、陽極を回転駆動させる駆動部と、を備える。Ｘ線検出器は、Ｘ線管から照射されたＸ線を検出する。回転部は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器とを回転可能に保持する。制御部は、第１の陰極と第２の陰極とを制御することで異なる管電圧のＸ線を発生させる。【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置及びＸ線管装置に関する。

被検体の体内組織が画像化された医用画像データを生成する医用画像診断装置が存在する。医用画像診断装置としては、Ｘ線ＣＴ装置及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等が挙げられる。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射することでＸ線検出器が検出したＸ線に基づく電気信号に基づいて、被検体のアキシャル断面又は３次元のＣＴ画像データを生成する。

Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線を発生するＸ線管を備える。Ｘ線管は、高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生する真空管である。Ｘ線管において、小さい焦点で高出力を得るためには、陽極上の焦点面が高温になるという問題がある。

また、Ｘ線ＣＴ装置によるスキャンの１つとして、異なるエネルギーのＸ線画像を取得するマルチエネルギースキャンが挙げられる。マルチエネルギースキャンは、異なる２種類のエネルギーのＸ線画像を取得するデュアルエネルギースキャンを含む概念である。マルチエネルギースキャンを実現するためには、Ｘ線ＣＴ装置にＸ線管が２個以上必要となるか、又は、Ｘ線管の陰極の管電圧を切り替える制御が必要となり、Ｘ線ＣＴ装置の構造上又は機能上の制約がある。

特開２０１３−０００２３３号公報

本発明が解決しようとする課題は、デュアルエネルギースキャンにおいて、小さな焦点サイズで従来よりも高出力のＸ線を得ることである。

実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、回転部と、制御部とを備える。Ｘ線管は、熱電子を照射する第１の陰極及び第２の陰極と、熱電子を受けてＸ線を発生し、被検体の周囲全周に亘って設けられ、回転可能に保持される円環状の陽極と、陽極を回転駆動させる駆動部と、を備える。Ｘ線検出器は、Ｘ線管から照射されたＸ線を検出する。回転部は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器とを回転可能に保持する。制御部は、第１の陰極と第２の陰極とを制御することで異なる管電圧のＸ線を発生させる。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図。 図２は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管及びＸ線高電圧装置の構成例と、２種類の管電圧の関係とを示す概略図。 図３は、比較例に係るＸ線管を備えた回転フレームの構成を正面から見た概略図。 図４は、第１の実施形態に係るＸ線管を備えた回転フレームの構成例を正面から見た概略図。 図５は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において、図４に示す回転フレームの構成例を示す側面図。 図６は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において、図４に示す回転フレームの動作を正面から見た概略図。 図７は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図。 図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において、２種類の管電圧の関係を示す図。 図９は、第２の実施形態に係るＸ線管を備えた回転フレームの構成例を正面から見た概略図。 図１０は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において、図９に示す回転フレームの構成例を示す側面図。

以下、図面を参照しながら、Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線管装置の実施形態について詳細に説明する。

なお、Ｘ線ＣＴ装置によるデータ収集方式には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（Ｒ−Ｒ：Rotate/Rotate）方式や、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（Ｓ−Ｒ：Stationary/Rotate）方式等の様々な方式がある。いずれの方式でも本発明を適用可能である。以下、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、現在、主流を占めている第３世代の回転／回転方式を採用する場合を例にとって説明する。

本発明の技術思想は、デュアルエネルギー（二重エネルギー）スキャンのみならず、マルチエネルギー（多重エネルギー）スキャンを実行する場合にも適用可能である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図である。

図１は、デュアルエネルギースキャンを実行可能な第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１を示す。Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを備える。架台装置１０と寝台装置３０とは、検査室に設置される。架台装置１０は、寝台装置３０に載置された被検体（例えば、患者）Ｐに関するＸ線の検出データ（「純生データ」とも呼ばれる）を収集する。図１において、説明の便宜上、架台装置１０を左側の上下に複数描画しているが、実際の構成としては、架台装置１０は１つである。

コンソール装置４０は、検査室に隣接する制御室に設置される。コンソール装置４０は、複数ビュー分の検出データに対して前処理を施すことで生データを生成し、生データに対して再構成処理を施すことでＣＴ画像を再構成して表示する。

架台装置１０は、Ｘ線管（「Ｘ線管装置」と同義）１１と、第１のＸ線検出器１２１と、第２のＸ線検出器１２２と、回転部（例えば、回転フレーム）１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、第１のデータ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８１と、第２のＤＡＳ１８２と、固定部（例えば、固定フレーム）１９とを備える。なお、架台装置１０は、ウェッジと、コリメータとを備えるが、便宜上、それらの図示を省略する。なお、架台装置１０は、架台部の一例である。

Ｘ線管１１は、回転フレーム１３に備えられる。Ｘ線管１１は、複数の陰極と、１個の円環状の陽極とを備えた真空管である。例えば、Ｘ線管１１は、第１の陰極（カソード）１１１と、第２の陰極１１２と、円環状の陽極（アノード）１１３（図１のグレーの部分）とを備える。陽極１１３は、銅塊の表面にターゲット（Target）を貼り付けた構造を備える。以下、陽極及びターゲットには同一符号１１３を付して説明する。Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、第１の陰極１１１からターゲット１１３に向けて熱電子を照射することで、ターゲット１１３は第１のエネルギーのＸ線を発生すると共に、第２の陰極１１２からターゲット１１３に向けて熱電子を照射することで、ターゲット１１３は第２のエネルギーのＸ線を発生する。なお、Ｘ線管１１の詳細構成については、図４〜図６を用いて後述する。また、Ｘ線管１１は、Ｘ線照射部の一例である。

Ｘ線検出器１２１，１２２は、Ｘ線管１１の２個の焦点位置それぞれに対向するように回転フレーム１３に備えられる。具体的には、第１のＸ線検出器１２１は、ターゲット１１３の第１の焦点位置（図４に示す焦点位置Ｆ１）で発生された第１のエネルギーのＸ線が照射される位置に設けられると共に、第２のＸ線検出器１２２は、ターゲット１１３の第２の焦点位置（図４に示す焦点位置Ｆ２）で発生された第２のエネルギーのＸ線が照射される位置に設けられる。第１のＸ線検出器１２１は、第１の焦点位置から照射されたＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した検出データを電気信号としてＤＡＳ１８１に出力すると共に、第２のＸ線検出器１２２は、第２の焦点位置から照射されたＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した検出データを電気信号としてＤＡＳ１８２に出力する。

例えば、第１のＸ線検出器１２１は、第１の焦点位置を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。同様に、第２のＸ線検出器１２２は、第２の焦点位置を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２１，１２２はそれぞれ、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

また、Ｘ線検出器１２１，１２２はそれぞれ、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。

なお、Ｘ線検出器１２１，１２２はそれぞれ、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。また、Ｘ線検出器１２１，１２２はそれぞれ、Ｘ線検出部の一例である。

回転フレーム１３は、第１の焦点位置（図４に示す焦点位置Ｆ１）と第１のＸ線検出器１２１とが対向するように、また、第２の焦点位置（図４に示す焦点位置Ｆ２）と第２のＸ線検出器１２２とが対向するように、Ｘ線管１１と、第１のＸ線検出器１２１と、第２のＸ線検出器１２２とを支持する。回転フレーム１３は、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１と、第１のＸ線検出器１２１と、第２のＸ線検出器１２２とを一体として回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１と、第１のＸ線検出器１２１と、第２のＸ線検出器１２２とに加え、Ｘ線高電圧装置１４と、第１のＤＡＳ１８１と、第２のＤＡＳ１８２とのうち少なくとも１つを更に備えて支持する場合もある。また、回転フレーム１３は、回転部の一例である。

このように、Ｘ線ＣＴ装置１は、回転フレーム１３を患者Ｐの周りに回転させることで、各検出器により、複数ビュー、即ち、患者Ｐの３６０°分の検出データを収集する。なお、ＣＴ画像の再構成方式は、３６０°分の検出データを用いるフルスキャン再構成方式には限定されない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１は、半周（１８０°）＋ファン角度分の検出データに基づいてＣＴ画像を再構成するハーフ再構成方式を採ってもよい。

Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３、又は、回転フレーム１３を回転可能に保持する非回転部分である固定フレーム１９に備えられる。Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有する。Ｘ線高電圧装置１４は、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１に印加する、異なる２種類以上の電圧（図２に図示する「ＨＶ１」、「ＨＶ２」）を発生する機能を有する高電圧発生装置と、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置（図示省略）とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、図１において、説明の便宜上、Ｘ線高電圧装置１４が、第１の陰極１１１に対してｘ軸の正方向の位置、かつ、第２の陰極１１２に対してｘ軸の負方向の位置に配置されているが、その場合に限定されるものではない。また、Ｘ線高電圧装置１４は、Ｘ線高電圧部の一例である。

図２は、Ｘ線管１１及びＸ線高電圧装置１４の構成例と、２種類の管電圧の関係とを示す概略図である。図２（Ａ）は、Ｘ線管１１及びＸ線高電圧装置１４の構成例を示し、図２（Ｂ）は、２種類の管電圧の関係を示す。

図２（Ａ）は、Ｘ線管１１と、Ｘ線高電圧装置１４とを示す。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、システム制御機能４４１は、高電圧発生装置ＨＶ１がＸ線管１１の第１の陰極１１１に１４０ｋＶの電圧を印加するように制御することで熱電子をターゲット１１３の第１の焦点位置Ｆ１に照射させると共に、高電圧発生装置ＨＶ２がＸ線管１１の第２の陰極１１２に８０ｋＶの電圧を印加するように制御することで熱電子をターゲット１１３の第２の焦点位置Ｆ２に照射させる。そして、システム制御機能４４１は、１個のＸ線管１１の２個の焦点から２種類のエネルギーのＸ線を同時に発生させて２個のＸ線検出器１２１，１２２にてそれぞれ検出させることにより、デュアルエネルギースキャンを実行させる。このような制御により、小焦点で高線量を確保しながら、１個の焦点で管電圧をビューごとに切り替える方式（いわゆる、Ｆａｓｔ＿ｋＶ方式）よりも高速のデュアルエナジースキャンが可能となる。また、１個のターゲット１１３上に２個の焦点を構築し、かつ、個別にＸ線出力を制御することが可能である。

なお、図２（Ｂ）において、１個のＸ線管１１の２個の焦点から２種類のエネルギーのＸ線を同時に発生させるデュアルエネルギースキャンが実行される場合について説明したが、その場合に限定されるものではない。例えば、システム制御機能４４１は、前述のＸ線の同時発生にＦａｓｔ＿ｋＶ方式を組み合わせる制御を行ってもよい。具体的には、システム制御機能４４１は、２個の焦点に対応する２個の陰極１１１，１１２の少なくとも一方の陰極を制御して、当該陰極の焦点から異なるエネルギーのＸ線をビューごとに高速に切り替える。その場合、３種類以上のエネルギーのＸ線によるマルチエネルギースキャンが可能である。

また、１個のＸ線管１１が備える焦点の数も２個に限定されるものではない。Ｘ線高電圧装置１４を小型化することにより、焦点を３個以上に増やす構成も可能である。この場合、３種類以上のエネルギーのＸ線によるマルチエネルギースキャンが可能となる。

図１の説明に戻って、制御装置１５は、処理回路及びメモリと、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路及びメモリの構成については、後述するコンソール装置４０の処理回路４４及びメモリ４１と同等であるので説明を省略する。

制御装置１５は、コンソール装置４０又は架台装置１０に取り付けられた、後述する入力インターフェース（図示省略）からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御や、寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。なお、制御装置１５は、制御部の一例である。

また、制御装置１５は、コンソール装置４０や架台装置１０に取り付けられた、後述する入力インターフェースから入力された撮像条件に基づいて、Ｘ線管１１の回転角度や、後述するウェッジとコリメータと（図示省略）の動作を制御する。

図示が省略されたウェッジは、第１の焦点位置（図４に示す焦点位置Ｆ１）の出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられると共に、第２の焦点位置（図４に示す焦点位置Ｆ２）の出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられる。ウェッジは、制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１の各焦点位置から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジは、Ｘ線管１１の各焦点位置から患者Ｐに照射されるＸ線が予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰させるフィルタである。例えば、ウェッジ（ウェッジフィルタ（Wedge Filter）、又は、ボウタイフィルタ（bow−tie filter））は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

図示が省略されたコリメータは、第１の焦点位置（図４に示す焦点位置Ｆ１）の出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられると共に、第２の焦点位置（図４に示す焦点位置Ｆ２）の出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられる。コリメータは、制御装置１５による制御の下、各ウェッジを透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組合せによってＸ線の照射開口を形成する。コリメータは、Ｘ線絞り又はスリットとも呼ばれる。

ＤＡＳ１８１，１８２はそれぞれ、回転フレーム１３に備えられる。第１のＤＡＳ１８１は、制御装置１５による制御の下、第１のＸ線検出器１２１の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、制御装置１５による制御の下、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器とを有し、増幅及びデジタル変換後の検出データを生成する。同様に、第２のＤＡＳ１８２は、第２のＸ線検出器１２２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、Ａ／Ｄ変換器とを有し、増幅及びデジタル変換後の検出データを生成する。ＤＡＳ１８１，１８２によって生成された、複数ビュー分の検出データは、コンソール装置４０にそれぞれ転送される。なお、ＤＡＳ１８１，１８２はそれぞれ、データ収集部の一例である。

ここで、第１のＤＡＳ１８１によって生成された検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の固定フレーム１９に設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０に転送される。同様に、第２のＤＡＳ１８２によって生成された検出データはコンソール装置４０に転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の固定フレーム１９への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、回転フレーム１３は、回転部の一例である。

固定フレーム１９は、径方向の内側に、患者Ｐを配置するためのボアＷを形成する。固定フレーム１９は、回転フレーム１３を回転可能に支持する。なお、固定フレーム１９は、固定部の一例である。

寝台装置３０は、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備える。寝台装置３０は、スキャン対象の患者Ｐを載置し、制御装置１５による制御の下、患者Ｐを移動させる装置である。

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、患者Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動するモータ又はアクチュエータである。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、患者Ｐを載置可能な形状を有する板である。

なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動させてもよい。また、寝台駆動装置３２は、寝台装置３０の基台３１ごと移動させてもよい。本発明を立位ＣＴに応用する場合、天板３３に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。また、ヘリカルスキャンや位置決め等のためのスキャノ撮影等、架台装置１０の撮像系と天板３３の位置関係の相対的な変更を伴う撮影を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板３３の駆動によって行われてもよいし、架台装置１０の固定フレーム１９の走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われてもよい。

なお、実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をｘ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をｙ軸方向とそれぞれ定義するものとする。

コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４とを備える。なお、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。また、以下の説明では、コンソール装置４０が単一のコンソールで全ての機能を実行するものとするが、これらの機能は、複数のコンソールが実行してもよい。なお、コンソール装置４０は、医用画像処理装置の一例である。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メモリ４１は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）等の可搬型メディアによって構成されてもよい。メモリ４１は、処理回路４４において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ４２への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース４３によって行うことができるＧＵＩ（Graphic User Interface）を含めることもできる。

メモリ４１は、例えば、前処理前の検出データや、前処理後かつ再構成前の生データや、再構成後のＣＴ画像を記憶する。前処理は、検出データに対する、対数変換処理、オフセット補正処理、チャンネル間の感度補正処理、ビームハードニング処理等のうち少なくとも１つを意味する。また、インターネット等の通信ネットワークを介してＸ線ＣＴ装置１と接続可能なクラウドサーバがＸ線ＣＴ装置１からの保存要求を受けて検出データや、生データや、ＣＴ画像を記憶するように構成されてもよい。なお、メモリ４１は、記憶部の一例である。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成されたＣＴ画像や、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。また、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしてもよい。なお、ディスプレイ４２は、表示部の一例である。

入力インターフェース４３は、技師等の操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等によって実現される。入力デバイスが操作者から入力操作を受け付けると、入力回路は当該入力操作に応じた電気信号を生成して処理回路４４に出力する。また、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されてもよい。なお、入力インターフェース４３は、入力部の一例である。

処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ装置１の全体の動作を制御する。処理回路４４は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の他、ＡＳＩＣ、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。なお、処理回路４４は、処理部の一例である。

また、処理回路４４は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、メモリは処理回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメモリが複数の処理回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

処理回路４４は、メモリ４１に記憶されたプログラムを実行することで、システム制御機能４４１と、前処理機能４４２と、再構成処理機能４４３とを実現する。なお、機能４４１〜４４３の全部又は一部は、コンソール装置４０のプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、コンソール装置４０にＡＳＩＣ等の回路として備えられる場合であってもよい。また、機能４４１〜４４３の全部又は一部は、コンソール装置４０のみならず、制御装置１５に備えられる場合もある。

システム制御機能４４１は、Ｘ線管１１の第１の陰極１１１と第２の陰極１１２とを制御することで異なる管電圧のＸ線を発生させる機能を含む。具体的には、システム制御機能４４１は、予め設定されたスキャン条件に従って、Ｘ線管１１と、第１のＸ線検出器１２１と、第２のＸ線検出器１２２と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４等の動作を制御することでデュアルエネルギースキャンを実行させ、各エネルギーについて複数ビュー分の検出データを取得する機能を含む。例えば、スキャン条件は、照射Ｘ線に関する、管電流ｍＡ、管電圧ｋＶ、Ｘ線強度制御条件（モジュレーション条件）、Ｘ線管１１（又は、回転フレーム１３）の回転速度等を含む。なお、システム制御機能４４１は、制御部の一例である。

第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１において、システム制御機能４４１は、Ｘ線管１１の第１の陰極１１１と第２の陰極１１２とを制御することで、異なる管電圧のＸ線を同時に、又は、交互に発生させることができる。また、後述する第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１Ａ（図７に図示）において、システム制御機能４４１は、Ｘ線管１１Ａの第１の陰極１１１と第２の陰極１１２とを制御することで、異なる管電圧のＸ線を交互に発生させることができる。

前処理機能４４２は、システム制御機能４４１によって収集された複数ビュー分の検出データに対して前処理を施すことで、各エネルギーについて複数ビュー分の生データを生成する機能を含む。なお、前処理機能４４２は、前処理部の一例である。

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２によって前処理後の複数ビュー分の生データに対して画像再構成処理を行うことで、各エネルギーについてＣＴ画像データを生成する機能を含む。また、再構成処理機能４４３は、ＣＴ画像データをメモリ４１に記憶させる機能や、ＣＴ画像データをＣＴ画像としてディスプレイ４２に表示させる機能や、ＣＴ画像データをネットワークインターフェース（図示省略）を介して外部装置に送信する機能を含む場合もある。なお、再構成処理機能４４３は、再構成処理部の一例である。

続いて、図３を用いて、比較例に係るＸ線管を備えた回転フレームの構成について説明する。また、図４〜図６を用いて、実施形態に係るＸ線管１１を備えた回転フレーム１３の構成及び動作について説明する。

図３は、比較例に係るＸ線管を備えた回転フレームの構成を正面から見た概略図である。

図３は、回転フレーム１３と、回転フレーム１３に固定される第１のＸ線管９１と、回転フレーム１３に固定される第２のＸ線管９２とを示す。第１のＸ線管９１は、第１の陰極９１１と、第１のターゲット９１３とを備える。また、第２のＸ線管９２は、第２の陰極９２２と、第２のターゲット９２３とを備える。図３において、回転フレーム１３の回転中心軸を「Ｃ」と定義し、第１のターゲット９１３の回転中心軸を「Ｅ１」と定義し、第２のターゲット９２３の回転中心軸を「Ｅ２」と定義する。

陰極９１１，９２２と、ターゲット９１３，９２３と、Ｘ線検出器１２１，１２２とは、回転フレーム１３と共に回転中心軸Ｃ周りに回転する。第１のターゲット９１３は、回転フレーム１３に対してさらに回転中心軸Ｅ１周りに回転する。つまり、第１のターゲット９１３を回転中心軸Ｅ１周りに回転させることで、第１のＸ線管９１は、第１のターゲット９１３の陰極９１１側の面（以下、「焦点面」という）Ｔ１上で焦点位置Ｇ１をずらしながらＸ線を発生させる。同様に、第２のターゲット９２３は、回転フレーム１３に対してさらに回転中心軸Ｅ２周りに回転する。つまり、第２のターゲット９２３を回転中心軸Ｅ２周りに回転させることで、第２のＸ線管９２は、第２のターゲット９２３の陰極９２２側の焦点面Ｔ２上で焦点位置Ｇ２をずらしながらＸ線を発生させる。

第１のターゲット９１３で発生されたＸ線は、ボアＷに配置された患者を透過し、回転フレーム１３に保持される第１のＸ線検出器１２１で検出される。このように、回転中心軸Ｃ周りに回転される回転フレーム１３上で、さらに回転中心軸Ｅ１周りに回転される第１のターゲット９１３が焦点面Ｔ１の各焦点位置Ｇ１でＸ線を発生することで、デュアルエネルギースキャンの一方のスキャンが実行される。同様に、第２のターゲット９２３で発生されたＸ線は、ボアＷに配置された患者を透過し、回転フレーム１３に保持される第２のＸ線検出器１２２で検出される。このように、回転中心軸Ｃ周りに回転される回転フレーム１３上で、さらに回転中心軸Ｅ２周りに回転される第２のターゲット９２３が焦点面Ｔ２の各焦点位置Ｇ２でＸ線を発生することで、デュアルエネルギースキャンの他方のスキャンが実行される。

このようなデュアルエネルギースキャンにおいて、Ｘ線管９１，９２で小さい焦点で高出力を得ようとすると、ターゲット９１３，９２３の焦点面Ｔ１，Ｔ２の面積が小さいため、ターゲット９１３，９２３の焦点面Ｔ１，Ｔ２が高温になる。さらに、ターゲット９１３，９２３の回転中心軸Ｅ１，Ｅ２の位置を維持したままの構造で高温化を克服しようとターゲット９１３，９２３の焦点面Ｔ１，Ｔ２の面積を拡張する手法を採ることも考えられる。しかし、その手法を採ることは、ターゲット９１３，９２３の設置スペースや、回転フレーム１３の回転の遠心力の影響により困難である。そこで、第１のターゲット９１３の回転中心軸Ｅ１の位置と、第２のターゲット９２３の回転中心軸Ｅ２の位置とを回転中心軸Ｃ付近までシフトさせつつ、ターゲット９１３，９２３の焦点面Ｔ１，Ｔ２の面積を拡げることを考える（条件１）。

一方で、ＣＴ画像のアキシャル断面は、ｘ−ｙ面と平行となる場合が好適であり、また、第３世代のＸ線検出器１２１，１２２を流用するためにＸ線検出器１２１，１２２のサイズを変更しないことが好適である（条件２）。

そこで、上記条件１，２の両方を満足させる場合について考える。すなわち、ＣＴ画像のアキシャル断面がｘ−ｙ面と平行となり、かつ、Ｘ線検出器１２１，１２２のサイズを変更させないことを前提として、回転中心軸Ｅ１，Ｅ２の位置を回転中心軸Ｃ付近までシフトさせつつ焦点面Ｔ１，Ｔ２の面積を拡げることを考える。

ＣＴ画像のアキシャル断面がｘ−ｙ面と平行となり、かつ、Ｘ線検出器１２１，１２２のサイズを変更させないことを前提とし、回転中心軸Ｅ１，Ｅ２の位置を回転中心軸Ｃ付近までシフトさせる場合、第１のターゲット９１３の回転中心軸Ｅ１と、第２のターゲット９２３の回転中心軸Ｅ２とが、回転中心軸Ｃから所定の傾斜角度をもつ構成を採ることで、焦点面Ｔ１，Ｔ２の面積を拡げることができる。

図４は、Ｘ線管１１を備えた回転フレーム１３の構成例を正面から見た概略図である。図５は、図４に示す回転フレーム１３の構成例を示す側面図である。

Ｘ線ＣＴ装置１は、回転フレーム１３に、１個のＸ線管１１と、２個のＸ線検出器１２１，１２２とを備える。１個のＸ線管１１は、熱電子を照射する複数、例えば、２個の陰極１１１，１１２と、円環状の１個のターゲット１１３（図４及び図５のグレー部分）とを備える。また、回転フレーム１３とターゲット１１３とは、回転中心軸がそれぞれ異なるように配置される。なお、図５の左側において、第１の陰極１１１は、第２の陰極１１２の奥側（Ｘ軸の負方向の側）に位置し、第１の焦点位置Ｆ１は、第２の焦点位置Ｆ２の奥側に位置し、第２のＸ線検出器１２２は、第１のＸ線検出器１２１の奥側に位置するので、それぞれ図示されていない。同様に、図５の右側において、第２の陰極１１２は、第１の陰極１１１の奥側に位置し、第２の焦点位置Ｆ２は、第１の焦点位置Ｆ１の奥側に位置し、第１のＸ線検出器１２１は、第２のＸ線検出器１２２の奥側に位置するので、それぞれ図示されていない。

図５において、回転フレーム１３の回転中心軸を「Ｃ」と定義し、回転フレーム１３に対するターゲット１１３の回転中心軸を「Ｄ」と定義する。また、図４及び図５において、回転中心軸Ｃと回転中心軸Ｄとの交点を、撮像中心、つまり、回転中心Ｉと定義する。

図４を用いてＸ線管１１について説明する。ターゲット１１３は、回転中心Ｉを含む回転中心軸Ｄ、つまり、患者Ｐの周囲全周に亘るように円環状に設けられる。

陰極１１１，１１２と、ターゲット１１３と、Ｘ線検出器１２１，１２２とは、回転フレーム１３と共に回転中心Ｉを含む回転中心軸Ｃ周りに回転する。ターゲット１１３は、回転フレーム１３に対してさらに回転中心Ｉを含む回転中心軸Ｄ周りに回転する。つまり、ターゲット１１３を、回転フレーム１３に対してさらに回転させることで、Ｘ線管１１は、ターゲット１１３の焦点面Ｕ上で熱電子の照射位置をずらしながら焦点位置Ｆ１からＸ線を発生させると共に、ターゲット１１３の焦点面Ｕ上で熱電子の照射位置をずらしながら焦点位置Ｆ２からＸ線を発生させる。

ターゲット１１３の焦点位置Ｆ１で発生され、ウェッジ及びコリメータ（図示省略）を通過したＸ線は、ボアＷに配置された患者を透過し、回転フレーム１３に保持される第１のＸ線検出器１２１で検出される。このように、回転中心軸Ｃ周りに回転される回転フレーム１３上で、さらに回転中心軸Ｄ周りに回転されるターゲット１１３が焦点面Ｕの各焦点位置Ｆ１でＸ線を発生することで、複数ビューのデータを収集する、デュアルエネルギースキャンの一方のスキャンが実行される。同様に、ターゲット１１３の焦点位置Ｆ２で発生され、ウェッジ及びコリメータ（図示省略）を通過したＸ線は、ボアＷに配置された患者を透過し、回転フレーム１３に保持される第２のＸ線検出器１２２で検出される。このように、回転中心軸Ｃ周りに回転される回転フレーム１３上で、さらに回転中心軸Ｄ周りに回転されるターゲット１１３が焦点面Ｕの各焦点位置Ｆ２でＸ線を発生することで、複数ビューのデータを収集する、デュアルエネルギースキャンの他方のスキャンが実行される。

図３に示すターゲット９１３，９２３と比較して、図４に示すＸ線管１１では、図３に示す焦点面Ｔ１，Ｔ２の面積を焦点面Ｕまで拡げることができるので、デュアルエネルギースキャンにおいて、小さい焦点で高出力を得ることができるという効果がある。また、ターゲット１１３では、デュアルエネルギースキャンにおいて、焦点面Ｕの高温化を抑制することができる。さらに、ターゲット１１３では、デュアルエネルギースキャンにおいて、回転フレーム１３の回転によるターゲット１１３の耐遠心力が向上するという効果がある。

図５を用いて、図４に示す回転フレーム１３の構成例について説明する。図５の左側は、Ｘ線管１１の陰極１１１，１１２が、上側に位置する場合のＸ線管１１等の構成を示す。一方で、図５の右側は、Ｘ線管１１の陰極１１１，１１２が、下側に位置する場合のＸ線管１１等の構成を示す。即ち、図５の右側は、回転フレーム１３の回転角度が左側とは１８０度異なる場合のＸ線管１１等の構成を示す。

回転フレーム１３は、真空容器Ｖと、第１のＸ線検出器１２１と、第２のＸ線検出器１２２とを保持する。回転フレーム１３が回転中心軸Ｃ周りに回転することで、真空容器Ｖと、第１のＸ線検出器１２１と、第２のＸ線検出器１２２とは、回転フレーム１３と一体として回転中心軸Ｃ周りに回転する。

また、真空容器Ｖは、その内部に、支持部Ｂと、ターゲット１１３を回転中心軸Ｄ周りに回転駆動させる駆動部（例えば、回転駆動フレーム）Ｒと、Ｘ線管１１とを備える。支持部Ｂは、真空容器Ｖの内壁に固定され、真空容器Ｖと共に回転する。回転駆動フレームＲは、支持部Ｂの周方向に配置された複数のボールベアリングＬを介して、支持部Ｂに対して周方向に回転可能なように支持部Ｂに保持される。Ｘ線管１１のターゲット１１３は、回転駆動フレームＲに固定され、回転駆動フレームＲと共に回転する。また、支持部Ｂと、回転駆動フレームＲと、Ｘ線管１１のターゲット１１３とは、回転中心軸Ｄを中心とする円周に沿って配置される。一方で、Ｘ線管１１の陰極１１１は、真空容器Ｖの凸部Ｖ１において真空容器Ｖの内壁に固定される一方で、Ｘ線管１１の陰極１１２は、真空容器Ｖの凸部Ｖ２において真空容器Ｖの内壁に固定される。つまり、Ｘ線管１１の陰極１１１，１１２は、真空容器Ｖと共に回転する。

回転フレーム１３は、回転駆動フレームＲを回転駆動させるための駆動手段を支持する。駆動手段としては、例えば、ターゲット１１３の円環状の沿って設けられる直接駆動型のモータ（図示省略）、即ち、ＤＤモータが用いられる。ＤＤモータの動作により、回転駆動フレームＲが複数のボールベアリングＬを介して支持部Ｂに対して回転中心軸Ｄ周りに回転することで、回転駆動フレームＲに固定されるターゲット１１３は、回転中心軸Ｄ周りに回転する。つまり、真空容器Ｖと、第１のＸ線検出器１２１と、第２のＸ線検出器１２２とは、回転フレーム１３と共に回転可能であり、真空容器Ｖ内部のターゲット１１３は、回転駆動フレームＲと共に、回転フレーム１３の回転とは独立に、真空容器Ｖの内部でさらに回転可能である。

ここで、ターゲット１１３は、その回転中心軸Ｄが回転中心Ｉにおいて回転中心軸Ｃと重なるように配置される。また、ターゲット１１３は、第１の焦点位置Ｆ１と第１のＸ線検出器１２１の検出面の中心位置とを結ぶ直線が鉛直（ｙ軸と平行）となるように、また、第２の焦点位置Ｆ２と第２のＸ線検出器１２２の検出面の中心位置とを結ぶ直線が鉛直となるように配置される。さらに、ターゲット１１３は、第１の焦点位置Ｆ１と第１のＸ線検出器１２１の検出面の中心位置とを結ぶ直線方向を中心としてＸ線が照射されるようにそのターゲットアングルが成形され、また、第２の焦点位置Ｆ２と第２のＸ線検出器１２２の検出面の中心位置とを結ぶ直線方向を中心としてＸ線が照射されるようにそのターゲットアングルが成形される。それにより、得られるＣＴ画像のアキシャル断面がｘ−ｙ面と平行となる。

図５に示すように、回転駆動フレームＲの回転中心軸Ｄは、回転フレーム１３の回転中心軸Ｃに対して傾斜している。傾斜する回転駆動フレームＲのうち、ｚ軸の負方向に最も突出する部分が最上部に位置する場合における回転フレーム１３の回転角度位置をホームポジションと定義する。図４と図５の左側とは、回転フレーム１３のホームポジションにおける配置を示す。回転フレーム１３のホームポジションにおいて、回転駆動フレームＲの回転中心軸Ｄは、回転フレーム１３の回転中心軸Ｃに対して、ｙ−ｚ面内で所定の傾斜角度αを有する。所定の傾斜角度αは、Ｘ線検出器１２１，１２２の検出素子の列数（ｚ軸の平行方向における数）に応じて適切に決められる。

また、第１の陰極１１１と第２の陰極１１２とは、ターゲット１１３上の第１の焦点位置Ｆ１と、ターゲット１１３上の第２の焦点位置Ｆ２とが回転フレーム１３の回転中心軸Ｃの方向で略一致するように回転フレーム１３に保持されることが好適である。それは、第１の焦点位置Ｆ１に対応する第１のＸ線検出器１２１と、第２の焦点位置Ｆ２に対応する第２のＸ線検出器１２２とで同一のアキシャル断面の断層像を得るためである。例えば、回転フレーム１３のホームポジションにおいて、回転中心Ｉを含むｙ−ｚ平面に対して面対称となる位置に焦点位置Ｆ１，Ｆ２が配置されるように凸部Ｖ１，Ｖ２、つまり、陰極１１１，１１２が配置される。特に、回転フレーム１３のホームポジションにおいて、焦点位置Ｆ１，Ｆ２は、回転中心Ｉを含むｙ−ｚ平面に対して面対称となる位置に配置され、かつ、第１の焦点位置Ｆ１と回転中心Ｉとを結ぶ直線と、第２の焦点位置Ｆ２と回転中心Ｉとを結ぶ直線とが直交するように配置されることが好適である（図４に図示）。

なお、図３に示す比較例と比較して、図５では、ターゲット１１３等が一定の傾斜角度αをもって配置されるため、架台装置１０がｚ軸方向に大型化するようにも思われる。しかし、Ｘ線管１１では、比較例に係る従来型のターゲット９１３，９２３（図３に図示）の回転を行うための機構（ロータ及びステータ等）をｚ軸方向に構成する必要がなくなり、真空管の表積が大きくなることにより大型の冷却装置の設置が不要となるため、架台装置１０の大型化を最小限に抑制することができる。

続いて、図６を用いて、回転フレーム１３及びターゲット１１３の回転速度及び回転方向について説明する。図６は、図４に示す回転フレーム１３の動作を正面から見た概略図である。ターゲット１１３は、回転フレーム１３に対して「０」を超える速さで回転するように構成される。つまり、ターゲット１１３は、回転フレーム１３の回転方向と同一方向に、回転フレーム１３に対して「０」を超える速度で回転するように構成されるか、又は、回転フレーム１３の回転方向とは反対方向に、回転フレーム１３に対して「０」を超える速度で回転するように構成される。

図６に示すように、回転フレーム１３の回転により陰極１１１，１１２が時計周りに速度Ｊ１で回転する。一方で、ターゲット１１３は、回転駆動フレームＲの回転により、時計周りに、回転フレーム１３に対して相対速度Ｊ２で回転する。相対速度Ｊ２は、「０」ではない。相対速度Ｊ２が「０」である場合は、回転フレーム１３の回転により第１の陰極１１１と、第２の陰極１１２と、ターゲット１１３とが同一方向に同一速度で回転することになり、ターゲット１１３における熱電子の照射位置が分散しないためである。

なお、回転フレーム１３等の回転方向（速度Ｊ１での回転方向）と、回転フレーム１３に対するターゲット１１３等の回転方向（相対速度Ｊ２での回転方向）とは同一方向の場合の場合に限定されるものではない。回転フレーム１３等の回転方向と、回転フレーム１３に対するターゲット１１３等の回転方向とは、反対方向であっても同等の効果が得られる。

図４〜図６を用いて、回転フレーム１３に対して回転するターゲット１１３の場合について説明したが、固定フレーム１９に対して固定された円環状のターゲットを採用する構成を採ることも考えられる。しかし、その場合、全周分、又は、ハーフ分のチャンネルを備えたＸ線検出器の設置が必要になる。回転フレーム１３に対して回転する図４〜図６に示すターゲット１１３によれば、第３世代のＸ線ＣＴ装置に備えられるＸ線検出器や、データ処理手法、Ｘ線高電圧装置、高電圧ケーブルを流用することができる。

以上のように、図１、図２、図４〜図６に示すＸ線管１１によれば、デュアルエネルギースキャンにおいて、架台装置１０の大型化を抑えつつ、小さな焦点サイズで従来よりも高出力のＸ線を得ることができる。また、Ｘ線管１１によれば、デュアルエネルギースキャンにおいて、焦点面Ｕの高温化を抑制することができるので冷却装置の設置を不要とすると共に、回転フレーム１３の回転によるターゲット１１３の耐遠心力が格段に向上するという効果がある。さらに、Ｘ線管１１によれば、１個のＸ線管１１で、異なるエネルギーのＸ線の同時発生によるデュアルエネルギースキャンを実行することもできる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置と異なり、１個のＸ線管に含まれる２個の陰極に対して、１個のＸ線検出器（例えば、Ｘ線検出器１２１）を備えるものである。

図７は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図である。

図７は、デュアルエネルギースキャンを実行可能な第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１Ａを示す。Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、架台装置１０Ａと、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを備える。架台装置１０Ａと寝台装置３０とは、検査室に設置される。架台装置１０Ａは、寝台装置３０に載置された被検体（例えば、患者）Ｐに関するＸ線の検出データ（「純生データ」とも呼ばれる）を収集する。図７において、説明の便宜上、架台装置１０Ａを左側の上下に複数描画しているが、実際の構成としては、架台装置１０Ａは１つである。

架台装置１０Ａは、Ｘ線管１１Ａと、１個のＸ線検出器１２１と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ＤＡＳ１８１と、固定フレーム１９とを備える。なお、架台装置１０Ａは、ウェッジと、コリメータとを備えるが、便宜上、それらの図示を省略する。なお、架台装置１０Ａは、架台部の一例である。

Ｘ線検出器１２１は、Ｘ線管１１Ａの２個の焦点位置の組に対向するように回転フレーム１３に備えられる。具体的には、Ｘ線検出器１２１は、ターゲット１１３の焦点位置（図９に示す焦点位置Ｆ１）で発生された第１のエネルギーのＸ線と、ターゲット１１３の焦点位置（図９に示す焦点位置Ｆ２）で発生された第２のエネルギーのＸ線とが照射される位置に設けられる。Ｘ線検出器１２１は、第１の陰極１１１から照射された熱電子に基づいて発生する第１のＸ線と、第２の陰極１１２から照射された熱電子に基づいて発生する第２のＸ線とを検出する。なお、図７において、図１に示すＸ線ＣＴ装置１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

図８は、２種類の管電圧の関係を示す図である。

システム制御機能４４１は、高電圧発生装置ＨＶ１（図２（Ａ）に図示）がＸ線管１１Ａの第１の陰極１１１に１４０ｋＶの電圧を印加するように制御することで熱電子をターゲット１１３の第１の焦点位置Ｆ１に照射させると共に、高電圧発生装置ＨＶ２（図２（Ａ）に図示）がＸ線管１１Ａの第２の陰極１１２に８０ｋＶの電圧を印加するように制御することで熱電子をターゲット１１３の第２の焦点位置Ｆ２に照射させる。そして、システム制御機能４４１は、１個のＸ線管１１Ａの２個の焦点から２種類のエネルギーのＸ線を交互に発生させて１個のＸ線検出器１２１にて検出させることにより、デュアルエネルギースキャンを実行させる。このような制御により、小焦点で高線量を確保しながら、１個の焦点で管電圧をビューごとに切り替える方式よりも高速のデュアルエナジースキャンが可能となる。また、１個のターゲット１１３上に２個の焦点を構築し、かつ、個別にＸ線出力を制御することが可能である。

なお、図８において、１個のＸ線管１１Ａの２個の焦点から２種類のエネルギーのＸ線を交互に発生させるデュアルエネルギースキャンが実行される場合について説明したが、その場合に限定されるものではない。例えば、システム制御機能４４１は、前述のＸ線の交互発生にＦａｓｔ＿ｋＶ方式を組み合わせる制御を行ってもよい。具体的には、システム制御機能４４１は、２個の焦点に対応する２個の陰極１１１，１１２の少なくとも一方の陰極を制御して、当該陰極の焦点から異なるエネルギーのＸ線をビューごとに高速に切り替える。その場合、３種類以上のエネルギーのＸ線によるマルチエネルギースキャンが可能である。

図９は、回転フレーム１３の構成例を正面から見た概略図である。図１０は、図９に示す回転フレーム１３の構成例を示す側面図である。

Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、回転フレーム１３に、１個のＸ線管１１Ａと、１個のＸ線検出器１２１とを備える。１個のＸ線管１１Ａは、複数、例えば、２個の陰極１１１，１１２と、円環状の１個のターゲット１１３（図９及び図１０のグレー部分）とを備える。また、回転フレーム１３とターゲット１１３とは、回転中心軸がそれぞれ異なるように配置される。なお、図１０の左側において、第１の陰極１１１は、第２の陰極１１２の奥側（Ｘ軸の負方向の側）に位置し、第１の焦点位置Ｆ１は、第２の焦点位置Ｆ２の奥側に位置するので、それぞれ図示されていない。同様に、図１０の右側において、第２の陰極１１２は、第１の陰極１１１の奥側に位置し、第２の焦点位置Ｆ２は、第１の焦点位置Ｆ１の奥側に位置するので、それぞれ図示されていない。

また、第１の陰極１１１と第２の陰極１１２とは、ターゲット１１３上の第１の焦点位置Ｆ１と、ターゲット１１３上の第２の焦点位置Ｆ２とが回転フレーム１３の回転中心軸Ｃの方向で略一致するように回転フレーム１３に保持されることが好適である。それは、１個のＸ線検出器１２１とで同一のアキシャル断面の断層像を得るためである。例えば、回転フレーム１３のホームポジションにおいて、回転中心Ｉを含むｙ−ｚ平面に対して面対称となる位置に焦点位置Ｆ１，Ｆ２が配置されるように凸部Ｖ１、つまり、陰極１１１，１１２が配置される。特に、回転フレーム１３のホームポジションにおいて、焦点位置Ｆ１，Ｆ２は、回転中心Ｉを含むｙ−ｚ平面に対して面対称となる位置に配置され、かつ、相互に間欠するデータ領域を考慮し、互いに近接して配置されることが好適である（図９に図示）。

なお、図９及び図１０において、図４及び図５に示す固定フレーム１９と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。また、回転フレーム１３及びターゲット１１３の回転速度及び回転方向については、図６を用いて説明したものと同様である。

以上のように、図７〜図１０に示すＸ線管１１Ａによれば、前述したＸ線管１１と同等の効果が得られる。また、Ｘ線管１１Ａによれば、再構成処理機能４４３により再構成をそれぞれ行うことで、１個のＸ線検出器１２１により、エネルギーの異なるＸ線に基づく異なる画像を再構成することができる。

なお、システム制御機能４４１は、制御部の一例である。前処理機能４４２は、前処理部の一例である。再構成処理機能４４３は、再構成処理部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、デュアルエネルギースキャンにおいて、小さな焦点サイズで従来よりも高出力のＸ線を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１，１Ａ Ｘ線ＣＴ装置
１１，１１Ａ Ｘ線管
１１１ 第１の陰極
１１２ 第２の陰極
１１３ ターゲット
１２１ 第１のＸ線検出器
１２２ 第２のＸ線検出器
１３ 回転フレーム
１９ 固定フレーム
４４１ システム制御機能
４４２ 前処理機能
４４３ 再構成処理機能
Ｖ 真空容器
Ｂ 支持部
Ｒ 回転駆動フレーム
Ｌ 複数のボールベアリング

Claims (12)

1. 熱電子を照射する第１の陰極及び第２の陰極と、前記熱電子を受けてＸ線を発生し、被検体の周囲全周に亘って設けられ、回転可能に保持される円環状の陽極と、前記陽極を回転駆動させる駆動部と、を備えるＸ線管と、
   前記Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線管と、前記Ｘ線検出器とを回転可能に保持する回転部と、
   前記第１の陰極と前記第２の陰極とを制御することで異なる管電圧のＸ線を発生させる制御部と、
   を備えるＸ線ＣＴ装置。
2. 前記回転部の回転中心軸は、前記駆動部の回転中心軸に対して所定の傾斜角度を有する、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記第１の陰極に対応する前記陽極上の焦点位置と、前記第２の陰極に対応する前記陽極上の焦点位置とが前記回転部の回転軸方向で略一致するように、前記第１の陰極と前記第２の陰極とが前記回転部に保持される、
   請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記駆動部は、前記回転部の回転方向と同一方向、又は、反対方向に回転するように構成される、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記駆動部は、前記回転部に対して「０」を超える速さで回転するように構成される、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記陽極は、焦点位置と前記Ｘ線検出器の検出面の中心位置とを結ぶ直線方向を中心として前記Ｘ線が照射されるようにターゲットアングルが成形される、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記回転部は、真空容器を保持し、
   前記真空容器は、その内部に、前記真空容器に固定される支持部、前記第１の陰極、及び前記第２の陰極と、前記支持部に対して回転可能に前記支持部に保持される前記駆動部と、前記駆動部に固定される前記陽極と、を備える、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記駆動部は、前記支持部の周方向に配置された複数のボールベアリングを介して、前記支持部に対して周方向に回転可能なように前記支持部に保持される、
   請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記Ｘ線検出器は、
   前記第１の陰極から照射された熱電子に基づいて発生する第１のＸ線を検出する第１のＸ線検出器と、
   前記第２の陰極から照射された熱電子に基づいて発生する第２のＸ線を検出する第２のＸ線検出器と、
   を含み、
   前記制御部は、前記第１の陰極と前記第２の陰極とを制御することで、異なる管電圧のＸ線を同時に発生させる、
   を含む請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記Ｘ線検出器は、前記第１の陰極から照射された熱電子に基づいて発生する第１のＸ線と、前記第２の陰極から照射された熱電子に基づいて発生する第２のＸ線とを検出し、
    前記制御部は、前記第１の陰極と前記第２の陰極とを制御することで、異なる管電圧のＸ線を交互に発生させる、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記制御部は、前記第１の陰極と前記第２の陰極とを制御することで、異なる管電圧のＸ線を発生させると共に、前記第１の陰極と前記第２の陰極との少なくとも一方の陰極を制御することで、異なる管電圧のＸ線をビューごとに切り替えて発生させる、
    請求項９又は１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 熱電子を照射する第１の陰極及び第２の陰極と、
    前記熱電子を受けてＸ線を発生し、被検体の周囲を回転可能に保持される円環状の陽極と、
    前記陽極を回転駆動させる駆動部と、
    を備えるＸ線管装置。

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