JPH0134058B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高エネルギーの放射線ビームを用い
て被検体の断層像を得る場合に有効な放射線断層
検査装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

この種の装置は、CT（Computed
Tomography）装置と呼ばれ、Ｘ線ビームと画
像処理用電子計算機とを用いて三次元被写体のあ
る二次元断層線を精度良く再生するものであつ
て、特に医療分野において多用されている。

ところで、二次元断層像を得るに際し、Ｘ線ビ
ームを放射するＸ線発生器と、このＸ線ビームの
照射を受ける被検体と、この被検体より透過せら
れるＸ線エネルギーを検出するＸ線検出器とを一
定の相関々係をもつて駆動させなければならない
が、従来その運動制御手段としては幾つかの方式
があつた。

その１つはペンシルビーム方式と呼ばれるもの
で、これは第１図に示すように単一のＸ線発生器
１と単一の検出器２とを図示イ矢印方向に並進動
作を行なわせながら被検体３の所定ピツチごとの
Ｘ線透過データをサンプリングし、引き続き、図
示ロ矢印方向に所定角度回転させた後、今度は図
示イ矢印とは反対方向である図示ハ矢印方向に並
進動作を行なわせながら同様に所定ピツチごとに
被検体３のＸ線透過データをサンプリングし、こ
の並進−回転運動を少なくとも180゜の回転角度に
至るまで繰返しながら被検体３のＸ線透過データ
を収集する方式である。

他の１つはフアンビーム方式と呼ばれるもの
で、これは第２図に示すようにＸ線発生器１′と
円弧状に配列された例えば256〜512個程度の検出
器４−１，４−２，……を持つたＸ線検出器群４
とからなり、Ｘ線発生器１′からのフアン状Ｘ線
ビーム５の放射によつて各検出器４−１，４−
２，……から得られる被検体３のＸ線透過データ
を所定の順序で順次サンプリングし、しかる後、
両機器１′，４を図示ニ矢印方向に一体的に所定
角度回転させて同様に各検出器４−１，４−２，
……より取り出される被検体３のＸ線透過データ
を所定の順序で順次サンプリングし、この回転運
動を少なくとも180゜の回転角度に至るまで繰返し
ながら被検体３のＸ線透過データを収集する方式
である。第３図は上記２つの駆動制御手段によつ
て得られたデータを収集する場合のタイミング図
である。つまり、第３図は、タイミングS1によ
つてＸ線発生器１，１′およびＸ線検出器２、検
出器群４を所定角度回転させ、その後、タイミン
グS2に基づいてＸ線透過データをサンプリング
することを示している。

ところが、上記２つの駆動制御手段にあつて
は、次のような点が問題とされている。

(1) 高圧ケーブル等の導入の困難さ。

Ｘ線発生器１，１′には、電子を加速制御す
るために高圧ケーブルが導入され、また熱によ
る機能低下を避けるために冷却パイプが導入さ
れているが、前述のような駆動制御手段を採つ
た場合にはＸ線発生器１，１′が並進運動、回
転運動および逆方向への並進、回転運動を繰返
すために、Ｘ線発生器１，１′への高圧ケーブ
ル、冷却パイプへの導入が非常に厄介であり、
また高圧ケーブル等の損傷する事故も多いなど
の欠点がある。

(2) Ｘ線ビームのずれ。

工業用Ｘ線発生器１，１′は、工業製品を検
査する観点から医療用のものに比べて高エネル
ギーのＸ線ビームを発生させなければならない
場合が多く、このために全体として大形で高重
量のものが使用され、かつ位置ずれを極力抑え
るために保持枠によつて保持されている。しか
し、Ｘ線発生器１，１′は前述したように並進、
回転、逆方向並進、回転運動を繰返すたびに振
動が発生するためＸ線発生器１，１′と保持枠
の間にゴムなどの振動吸収材を介在させて振動
を吸収するようにしている。従つて、Ｘ線発生
器１，１′自体を保持枠により強固に固定する
ことができない。その結果、右方向又は左方向
に回転を繰返すたびにＸ線発生器１，１′や保
持枠などが傾き、Ｘ線発生器１，１′より正確
にＸ線ビームを放射することができない問題が
ある。

(3) また、フアンビーム方式の場合には、上述す
る欠点の外に、以下に述べる欠点がある。一般
に、医療用装置はＸ線エネルギーが弱いので、
検出器４−１，４−２，……としてはガス検出
器が用いられている。しかし、ガス検出器は、
工業用製品の検査のように高エネルギーのＸ線
ビームの場合には感度の低下および感度の不均
一性が問題となつて不向きである。そこで、高
エネルギーのＸ線ビームの場合、検出器４−
１，４−２，……としては、シンチレーシヨン
検出器や半導体検出器などの固体検出器が用い
られている。しかし、固体検出器は、ガス検出
器に比べて外形が大きいため、第２図のように
多数の検出器４−１，４−２，……を実装する
ことができず、ひいてはＸ線透過データを高精
度に収集できない欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、Ｘ線発生器への高圧ケーブル、冷却
パイプの導入を容易にするとともに、高圧ケーブ
ルなどの損傷事故や走査中における放射線ビーム
のずれの問題をなくし、しかも高エネルギー放射
線ビームに有効な外形の大きな固体検出器であつ
ても容易に実装し得て確実にデータを収集できる
放射線断層検査装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、フアン状放射線ビームを放射する放
射線発生器を固定とする反面、この放射線ビーム
の照射を受ける被検体を回転可能にし、かつ複数
の検出器を持つた放射線検出器群を比較的小さい
ある角度範囲内で回転させる構成とし、しかも前
記被検体が一回転している間に所定回転角度ごと
に各検出器のデータをサンプリングし、しかる
後、被検体が一回転した後に放射線検出器群を前
記ある角度範囲内で微少角度回転させ、引き続
き、被検体を回転させながらデータをサンプリン
グする放射線断層検査装置である。

〔発明の実施例〕 次に、本発明の一実施例について第４図ないし
第１０図を参照して説明する。第４図は、放射線
発生器１１と、被検体１２と、放射線検出器群１
３との配置関係を示している。この放射線発生器
１１はフアン角度αをもつてフアン状Ｘ線ビーム
１４を放射するものであつて、これは所定位置お
よび方向をもつて固定設置される。このフアン状
Ｘ線ビーム１４はスリツト１５を通して被検体１
２に照射される。なお、放射線発生器１１として
は、被検体１２の性質に応じてＸ線以外の放射線
ビーム１４を放射するものであつてもよい。前記
被検体１２は、第６図に示すようにターンテーブ
ル１６に載置され、このターンテーブル１６の回
転によつて回転せられるようになつている。放射
線検出器群１３は被検体１２より透過せられる放
射線エネルギーを検出して放射線透過データを得
るもので、これは放射線エネルギーを少なくとも
フアン角度α内で等分かつ同一平面上で受けるよ
うにｎ個の検出器１３−１，１３−２，……１３
−ｎからなり、かつこれらの検出器１３−１，１
３−２，……は円弧状に配置されている。各検出
器１３−１，１３−２，……は、第５図に示すよ
うな固体形のシンチレーシヨン検出器を使用す
る。このシンチレーシヨン検出器は、シンチレー
タ１３ａと、フオトマルチプライヤ１３ｂと、プ
リアンプ１３ｃとよりなり、高エネルギーの放射
線ビーム１４であつても高感度かつ一定の感度を
もつて放射線透過データを得ることができる。な
お、各検出器１３−１，１３−２，……として、
放射線エネルギーが弱い場合にはガス検出器を用
いてもよい。

次に、第６図はターンテーブル１６と放射線検
出器群１３とを駆動する駆動系を示す図である。
同図において２１はギヤ２２，２３を介してター
ンテーブル１６を回転するテーブル駆動用モー
タ、２４はターンテーブル１６が所定角度回転す
るごとにギヤ２３，２５を介して角度パルスを出
力するエンコーダ、２６はエンコーダ２４から入
力される角度パルスを計数するとともに、また角
度パルスごとに前記ｎ個の検出器１３−１，１３
−２，……，１３−ｎで得られる放射線透過デー
タをデータ収集するタイミング信号を出力するパ
ルス発生器、２７はターンテーブル１６が一回転
するごとに放射線検出器群１３を少なくともα／
ｎの範囲内で所定角度ずつ回転せしめる検出器群
駆動用モータである。なお、放射線検出器群１３
は、検出器群駆動用モータ２７に連結するギヤ２
８に噛合されて回転される円弧状ギヤ２９に取着
されている。

次に、第７図は装置の全体構成を示すブロツク
図である。同図において３１は放射線発生器１１
に高圧ケーブルおよび冷却パイプ等を介して高電
圧を印加しかつ冷却媒体を供給し、さらに駆動制
御部３２に電源を投入するなどの制御を行なう統
括制御部である。駆動制御部３２は第６図の要素
２１〜２６などによつて構成されている。３３は
放射線検出器群１３を駆動する検出器群駆動制御
部であつて、例えば第６図の要素２７〜２９など
によつて構成されている。３４は検出器群１３が
所定角度回転したことを検出するスキヤン検出部
である。３５はデータ収集部、３６はデータ収集
部３５で収集した放射線透過データを画像データ
に変換する画像再構成装置、３７はCRTデイス
プレイである。

次に、以上のように構成された装置の作用につ
いて第８図ないし第１０図を参照して説明する。
なお、説明の便宜上、検出チヤンネル数を“８”、
各チヤンネルのプロジエクシヨン数Ｎを“320”
とし、また放射線検出器群１３の走査回数SNを
４回として説明する。先ず、スタートの指令信号
に基づいてテーブル駆動用モータ２１が駆動す
る。第９図のＳ１１にモータ２１の駆動期間Ｔを
示す。テーブル駆動用モータ２１が回転駆動する
と、その回転がギヤ２２，２３を経てターンテー
ブル１６に伝達される。ここで、ターンテーブル
１６は定速回転し、同テーブル１６上の被検体１
２がテーブル１６の回転にしたがつて回転せられ
る。このとき、放射線発生器１１から放射された
フアン状放射線ビーム１４が被検体１２を透過し
て各検出器１３−１〜１３−８に入射される。一
方、エンコーダ２４は、ギヤ２３，２５を介して
ターンテーブル１６の回転角度を検出し、ターン
テーブル１６の一回転に対し第９図に示すように
パルス幅t1の角度パルスＳ１２を320個出力し、
これをパルス発生器２６に与える。このパルス発
生器２６は角度パルスＳ１２を計数するととも
に、１個の角度パルスＳ１２ごとに第９図のＳ１
３′に拡大して示すように８個のパルスよりなる
タイミング信号Ｓ１３を出力しデータ収集部３５
に与える。以上のパルスの処理はデータ収集部３
５で行なつてもよい。データ収集部３５は、パル
ス発生器２６から８個のパルスを受けると、第１
０図に示すようにＡ走査域に位置する各検出器１
３−１〜１３−８からの放射線透過データを順次
収集する。引き続き、エンコーダ２４から第２、
第３、第４、……の角度パルスＳ１２が出力する
と、この角度パルスＳ１２ごとにパルス発生器２
６を介してデータ収集部３５は第１０図に示すよ
うにプロジエクシヨン２，３，４……と移りなが
らＡ走査域に位置する各検出器１３−１〜１３−
８からの放射線透過データを収集する。そして、
ターンテーブル１６の一回転に対し、エンコーダ
２４からは320個の角度パルスＳ１２が出力され
るので、データ収集部３５としては第１０図の斜
線で示すデータを収集することになる。

このようにしてターンテーブル１６の一回転に
対してパルス発生器２６が320個の角度パルスＳ
１２を計数すると、検出器群駆動用モータ２７に
駆動信号を与える。そうすると、同モータ２７は
予め定められた微少角度回転し、これをギヤ２
８，２９を介して放射線検出器群１３に伝達す
る。この結果、放射線検出器群１３は微少角度
Δαだけ回転してＢ走査域に移る。この微少角度
は、例えばフアン角度をα、検出器数を８、走査
域を４とすれば、（α／８）／４となる。放射線
検出器群１３が微少角度回転した後、再びターン
テーブル１６が回転してエンコーダ２４から角度
パルスＳ１２が出力されると、この角度パルスＳ
１２ごとにデータ収集部３５はＢ走査域に位置す
る各検出器１３−１〜１３−８からのデータを収
集する。この場合もターンテーブル１６が一回転
する間、320プロジエクシヨンに分けてＢ走査域
の各検出器１３−１〜１３−８のデータを収集す
る。そして、ターンテーブル１６が一回転する
と、今度は放射線検出器群１３をＣ走査域に移し
てデータを収集する。更に、ターンテーブル１６
が一回転すると、Ｄ走査域に移し、プロジエクシ
ヨン数に従つてデータを収集する。以上のような
走査制御により総てのデータを収集すると、画像
再構成装置３６は従来のフアンビーム方式と同様
のソフトウエアに基づいて画像構成してCRTデ
イスプレイ３７に表示させる。

従つて、このような構成にすれば、本来高エネ
ルギーに適する大形の検出器の場合には実装不可
能であるにも拘らず、検出器を減らして微少角度
ずつ移す走査をすることによつて多数の検出器を
配列した同様に確実にデータを収集することがで
きる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。例えば放射線検出器群１３はターンテー
ブル１６が一回転するごとに微少角度ずつ回転さ
せるようにしたが、この微少角度範囲内で連続的
に回転させるようにしてもよい。つまり、被検体
１２と放射線検出器群１３とを同期させて駆動し
ながらデータを収集するものである。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成したので、次のよう
な効果を有する。

(1) 放射線発生器を固定式としたので、特に移動
に不向きであつたり、高エネルギーのものに有
効である。

(2) 放射線発生器を固定式としたことにより、Ｘ
線発生器に対する高圧ケーブルや冷却系の引込
みが非常に容易となり、走査制御中でも高圧ケ
ーブルなどが動かないので損傷事故の発生がな
く、勿論高圧ケーブルの絶縁も容易になる。ま
た、Ｘ線発生器を強固に固定できるため、位置
ずれや傾いたりすることがなくなり、正確にフ
アン状放射線ビームを放射することができる。
しかも、移動に向かない大容量、高エネルギー
の放射線。

(3) また、工業用製品の検査のように高エネルギ
ー放射線ビームを使用する場合、感度の低下お
よび感度の不均一性の問題からガス検出器より
も固体検出器の方が有利であるが、従来の方式
のものでは外形が比較的大形の固体検出器を実
装することができない。この点、本装置は被検
体が一回転するごとに少ない数の検出器を微少
角度だけ連続又は間欠的に移動させるので、大
形の検出器でも実装しえてデータを確実に収集
でき、しかも高エネルギー放射線ビームであつ
ても高感度かつ感度の均一化を図ることができ
る。

(4) さらに、検出器の数を少なくできるばかりで
なく、その回転角度範囲が従来の方式に比べて
小さいために故障などのトラブルもなくなる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来方式を説明する図、
第３図は従来方式におけるデータ収集タイミング
を示す図、第４図ないし第１０図は本発明に係る
放射線断層検査装置の一実施例を説明するために
示したもので、第４図は放射線発生器、被検体お
よび放射線検出器群の関係を示す図、第５図はシ
ンチレーシヨン検出器の構成図、第６図は被検体
と放射線検出器群の駆動系を示す一構成例図、第
７図は装置の全体構成を示すブロツク図、第８図
は動作順序を説明するフローチヤート、第９図は
第６図の駆動系の動作を説明するタイミング図、
第１０図はデータの収集順序を説明する図であ
る。 １１……放射線発生器、１２……被検体、１３
……放射線検出器群、１３−１〜１３−８……検
出器、１６……ターンテーブル、２１…２７……
モータ、２２〜２５，２８，２９……ギヤ、２４
……エンコーダ、２６……パルス発生器、３５…
…データ収集部、３６……画像再構成装置、３７
……CRTデイスプレイ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フアン状放射線ビームを放射する固定設置さ
   れた放射線検出器と、この放射線発生器から放射
   される放射線ビームの少なくともフアン角度α内
   に等分で、かつ、同一平面上にｎ個の検出器を円
   弧状に対向設置せしめた放射線検出器群と、この
   放射線検出器群と前記放射線発生器との間に設け
   られ被検体を載置して回転するターンテーブル
   と、このターンテーブルが所定回転角度回転する
   ごとにｎ個のデータ収集タイミング信号を出力し
   て前記検出器のある走査域での前記各検出器から
   の放射線透過データを収集するとともに、前記タ
   ーンテーブルが一回転する間に前記各検出器のプ
   ロジエクシヨン数に相当する放射線透過データを
   収集するデータ収集手段と、前記ターンテーブル
   が一回転するごとに前記放射線検出器群を次の走
   査域である少なくともα／ｎの角度範囲内で間欠
   的に、又は連続的に回転させて前記次の走査域で
   の放射線透過データを収集可能とする検出器駆動
   手段とを備えたことを特徴とする放射線断層検査
   装置。