JP4703373B2

JP4703373B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置

Info

Publication number: JP4703373B2
Application number: JP2005320996A
Authority: JP
Inventors: 康孝信藤; 真中野; 智和原田; 哲也佐渡友; 克己五反田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2025-11-04
Also published as: JP2007125237A

Description

本発明は、スリップリング機構により連続回転を実現したＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

スリップリング機構は、Ｘ線管やＸ線検出器を搭載する回転部と、Ｘ線管に対応する電力供給源やＸ線検出器に対応する信号処理部を有する固定部との間で電力や信号とを伝送するために設けられている。このスリップリング機構の登場により連続回転スキャンが可能となり、現在では１回転あたり０．５程度まで高速化が進んでいる。

このスリップリング機構は、多くの場合、コストパフォーマンスの関係上、多種類のＸ線コンピュータ断層撮影装置で共通部品化されている。そのため高級機に対応できるように多チャンネル、つまり多くのスリップリングが予め設けられている。

そのためＸ線コンピュータ断層撮影装置の種類によっては、スリップリング数が過度にオーバースペックになっている場合もある。

本発明の目的は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置において、コストパフォーマンスの上昇を抑制するとともに、スリップリング機構のスリップリング数をできるだけ適正化することにある。

本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有する回転部と、前記Ｘ線管に対応する電力供給源と前記Ｘ線検出器に対応する信号処理部とを有する固定部と、前記回転部と前記固定部との間で電力と信号との少なくとも一方を伝送するスリップリング機構とを具備し、前記スリップリング機構は、複数のスリップリングユニットを有し、前記スリップリングユニット各々は、複数のスリップリングを有し、相互に連結する構造を有する。

本発明によれば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に応じて搭載するスリップリングユニット数を加減することで、コストパフォーマンスの上昇を抑制するとともに、スリップリング数をできるだけ適正化することができる。

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を好ましい実施形態により説明する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転タイプと、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／回転タイプ等様々なタイプがあり、回転／回転タイプと固定／回転タイプとのいずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは回転／回転タイプとして説明する。入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型装置であっても、多管球型装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。

図１は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ガントリの内部構成を概略的に示す図である。ガントリ１は、回転部５と固定部３とを有する。回転部５はＸ線を発生するＸ線管７と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器９と、Ｘ線管７とＸ線検出器９とを搭載する円環状の回転体１０と、回転体１０を回転支持及び駆動する図示しない回転機構とを有する。Ｘ線管７には高電圧発生器から管電圧が印加され、フィラメント加熱電流が供給される。高電圧発生器はバッテリー及び昇圧器を搭載しており、Ｘ線管７と同じ回転体１０に搭載される。高電圧発生器はスリップリング機構１１を介して固定部３の側の電力供給源に電気的に接続される。それにより高電圧発生器は回転期間中に電力供給源から電源電力の供給を継続的に受けることができる。また、高電圧発生器はスリップリング機構１１を介して固定部３の側のＸ線制御部に電気的に接続される。それにより高電圧発生器は回転期間中にＸ線制御部からＸ線制御信号の供給を継続的に受けることができる。

Ｘ線検出器９には、Ｘ線検出器９と同じ回転体１０に搭載されたデータ収集部が接続される。データ収集部は固定部３の側に設置されていても良い。データ収集部はＸ線検出器９の各チャンネルの出力（電流信号）を電圧信号に変換し、そして増幅するとともに、ディジタル信号に変換する機能を備えている。データ収集部はスリップリング機構１１を介して固定部３の側のデータ収集制御部に電気的に接続される。それによりデータ収集部は回転期間中にデータ収集制御部からデータ収集制御信号の供給を継続的に受けることができる。データ収集制御部はガントリ１の固定部３ではなく、再構成処理部等を搭載するコンソールのコンピュータ部に設けられても良い。また、データ収集部はスリップリング機構１を介して固定部３の側に設置された対数変換処理やチャンネル間非均一性補正等の主に前処理を行うための信号処理部に電気的に接続される。それにより回転期間中にデータ収集部から信号処理部に継続的にデータを伝送することができる。信号処理部はガントリ１の固定部３ではなく、コンピュータ部に設けられても良い。

図２に示すように、スリップリング機構１１は、同一の形状かつ同一の構造を有する複数のスリップリングユニット１３から構成される。複数のスリップリングユニット１３は回転体１０の回転軸Ｒを中心として同軸に積み重ねられ、連結される。図２、図３に示すように、複数のスリップリングユニット１３は、同一数のチャンネル、つまり同一数（ｎ）のスリップリングを有している。例えばスリップリングユニット１３各々は、３つのスリップリング１７を有している（ｎ＝３）。スリップリングユニット１３各々は、円筒形の単一のリング台座１５上に３つのスリップリング１７が共通に搭載されている。リング台座１５は３つのスリップリング１７とともに回転体１０に取り付けられる。３つのスリップリング１７にそれぞれ対応する３つのブラシ１９がブラシ台座２１に保持されている。３つのブラシ１９が３つのスリップリング１７にそれぞれ対峙するようにブラシ台座２１は固定部３の適当な位置に取り付けられる。

スリップリングユニット１３のユニット数（Ｎ）は、当該ガントリ構成で必要とされるチャンネル数（Ｍ）に応じて、
（ｎ×Ｎ）≧Ｍ
を満たし、かつ最小のＮに設定される。スリップリングユニット１３各々が有するスリップリング数を３（ｎ＝３）に選定したことは、必要とするチャンネル数が３の整数倍であるガントリ構成を有する装置が最も多いことをその根拠として、高い汎用性を確保している。

このように同一形状及び同一構造、さらに同一チャンネル数のスリップリングユニット１３を必要チャンネル数に応じて増減させることで、スリップリング機構を個別設計する場合に比較してコストメリットの向上を図ることができ、さらに他機種のスリップリング機構を流用することによる多くの不使用チャンネルの発生に起因する実装スペース上の損失を軽減することができるともの考えられる。

なお、スリップリングユニット１３の方式としてここではブラシ１９とスリップリング１７との組み合わせによる接触方式を説明したが、発光部と受光部との組み合わせや、電磁コイル等による非接触方式を採用しても良い。また、図４に示すように、スリップリングユニット１３内で接触方式と非接触方式とを混在させるようにしても良い。スリップリングユニット１３は、例えば一のスリップリング２５上に複数の発光素子を列状に配置し、対向する位置に少なくとも一の受光素子２３を配置して非接触方式を構成し、他の例えば２つの接触方式のスリップリング１７及びブラシ１９の組み合わせとともに構成される。接触方式は電力供給に適しており、非接触方式はデータ伝送に適している。ガントリ１が必要とする電力線の本数と、データ伝送チャンネル数とに従って、スリップリングユニット１３の非接触方式のリング数と接触方式のリング数とを、ユニット数とともに任意に設定され得る。

また、上述したように複数のスリップリングユニット１３は同軸に積み重ねられ、連結されるが、その積み重ねの位置合わせを容易にし、かつ強固な連結を実現するために、図５に示すように、円筒系の台座１６の前後端に相互に嵌合する凹部１８と凸部２０が形成されていてもよい。

さらに、上述したように、複数のスリップリングユニット１３は同一の形状かつ同一の構造であり、チャンネル数（スリップリング数）も同一に構成することで、コストメリットを実現するものであるが、図６に示すように、チャンネル数（スリップリング数）が例えば２チャンネルに減少され、台座２６、２８の軸長が短縮されたスリップリングユニット１４と混在させ、このように２種類であれば、同一構造のみを使用する場合に比較してコストメリットがそれほど低下することなく、不使用チャンネルの解消を実現することができるともの考えられる。

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。

本発明の実施形態によるＸ線コンピュータ断層撮影装置のガントリ内部の正面略図。図１のスリップリング機構の縦断面略図。図２のスリップリングユニットの斜視図。図１のスリップリング機構の他の構造を示す縦断面略図。図１のスリップリング機構の他の構造を示す縦断面略図。図１のスリップリング機構の他の構造を示す縦断面略図。

符号の説明

１…ガントリ、５…回転部、３…固定部、７…Ｘ線管、９…Ｘ線検出器、１０…回転体、１１…スリップリング機構、１３…スリップリングユニット、１５…リング台座、１７…スリップリング、１９…ブラシ１９、２１…ブラシ台座。

Claims

Ｘ線を発生するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有する回転部と、
前記Ｘ線管に対応する電力供給源と前記Ｘ線検出器に対応する信号処理部とを有する固定部と、
前記回転部と前記固定部との間で電力と信号との少なくとも一方を伝送するスリップリング機構とを具備し、
前記スリップリング機構は、複数のスリップリングユニットを有し、
前記スリップリングユニット各々は、複数のスリップリングを有し、相互に連結する構造を有することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記複数のスリップリングユニットは、同一形状かつ同一構造を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記複数のスリップリングユニットは、同一数のスリップリングを有することを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記スリップリングユニット各々は、３つのスリップリングを有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記スリップリングユニット各々は、単一の台座と、前記台座に搭載された複数のスリップリングとを有することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記単一の台座は、前記複数のスリップリングユニットの連結のために、前後端に相互に嵌合する凹部と凸部とを有している、請求項５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。