JPH0378760B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｘ線断層撮影装置に関するもので例
えば被検体のまわりの多方向からＸ線を被検体に
照射し、被検体を透過したＸ線の強度を測定し、
この測定値を計算機で処理して被検体の断層面の
Ｘ線吸収係数分布を得るコンピユーテツド・トモ
グラフイスキヤナ（以下CTスキヤナと言う）の
改良に関する。

（従来の技術） 従来のＸ線断層撮影装置は、被検体の撮影領域
を十分に覆いきれる程の拡がりを有する扇状のＸ
線を放出するＸ線管と、被検体を挾んでＸ線管と
対置されていて前記Ｘ線管から放出されたＸ線を
検知するに必要な多数の検出素子から成る検出器
と、この検出器で得られたＸ線の強度を電気信号
に変換し、被検体の断層面のＸ線吸収係数分布得
るように前記電気信号を処理するデータ処理装置
と、前記Ｘ線管と検出器とをあるステツプ角度毎
に回転させてこのステツプ角度毎にＸ線管からＸ
線を放出し前記検出器でそのＸ線を検出するとい
つた操作を１回転以上の角度範囲に渉つて行なう
ように前記Ｘ線管と検出器とを被検体のまわりに
機械的に回転させる回転機構部とから成つてい
た。あるいは、被検体のまわりにリング状に配置
された多数の検出素子から成る検出器を固定し、
扇状のＸ線を放出するＸ線管のみを被検体のまわ
りに１回転以上機械的に回転させて、被検体の断
層面のＸ線吸収係数分布を求めるに必要なデータ
を得る方法のＸ線断層撮影装置もあつた。

ところで、従来のＸ線断層撮影装置では、Ｘ線
管と検出器との回転あるいはＸ線管のみの回転い
ずれにしても機械的に回転させる速度には、速度
の制御の点からも、例えば１分間に30回転程度と
いつた限界があつた。即ち、１回転するのに約２
秒程度の時間が必要であり、言いかえれば、被検
体の断層面の撮影を行なうに必要なＸ線の走査時
間が約２秒程度必要であつた。従つて、この時間
の間に例えば人体のような被検体の場合であれ
ば、呼吸、心臓の拍動等によつて被検体が動き、
得られた被検体の断層像の画像が不鮮明になる欠
点があつた。

更に、被検体の多種類の一連の断層面を撮影す
る場合において、従来のＸ線断層撮影装置では、
被検体の所望の断層面がＸ線の照射位置にくるよ
うに被検体を機械的に移動させていたため、位置
合わせ等に時間がかかる欠点があつた。また、再
度の位置合わせにも、位置の再現性が困難なため
測定が不正確になる欠点があつた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は従来のＸ線断層撮影装置がもつ前記の
欠点を除去し電磁気的にＸ線を走査せしめ、Ｘ線
の発生位置、エネルギー、及び強度等を自動制御
して、高速度で正確な被検体の断層像が得られる
Ｘ線断層撮影装置を提供することを目的としてい
る。

以下、本発明を一実施例に基づいて詳しく説明
する。尚、実施例の図面において共通部分には同
一番号を付した。

第１図は、本発明のＸ線断層撮影装置の概略図
である。後述する電子銃から放出された電子ビー
ムが、リング状に接続された複数枚の金属板１ａ
〜ｈから成るターゲツト１に衝突することにより
その衝突点、即ちＸ線発生点２よりＸ線が放出す
る。このＸ線発生点２から放出したＸ線ビーム３
は被検体の撮影領域４を十分覆いきれる程の拡が
り角、例えば約30度の拡がり角を有するように、
後述するリング状に置かれたコリメータによつて
整形される。撮影領域４を透過したＸ線ビーム
は、リング状に並置された多数の検出素子から成
る検出器５によつて検知される。この検出器５で
検知されたＸ線ビームの強度は電気信号に変換さ
れ、この電気信号はデータ処理装置例えばデータ
収集部６、データ処理装置７に送られ、被検体の
断層像を得るのに利用される。データ処理装置７
は、前記Ｘ線発生点２がターゲツト１上で円軌道
８を描くように、Ｘ線発生制御装置９を通して、
Ｘ線発生点２の軌道運動を電磁気的に制御する。
このＸ線発生点２は、前記円軌道８上に所定のス
テツプ角度毎、例えば1°毎の位置にくるように制
御されている。また、前記ステツプ角度毎の位置
で被検体を照射したＸ線は、検出器５によつて検
知され、その強度を示す電気信号はデータ処理装
置に送られる。データ処理装置では、被検体のま
わりのあらゆる方向から照射されたＸ線の強度の
測定値をもとにして周知のコンボリユーシヨン法
等の画像再構成法を用いて被検体の断層面のＸ線
吸収係数を計算しその結果を表示装置１０に表示
する。

以上Ｘ線発生点２の軌道運動を電磁気的に制御
するため、扇状のＸ線ビーム３を被検体のまわり
に回転する走査時間は数msecと極めて短く、得
られる被検体の断層像は、被検体の動きによる画
質の低下が軽減され、画質の良い断層像となる。
また、Ｘ線発生点２の位置も正確にかつ迅速に制
御されるため、被検体の断層面の位置合せも正確
に、かつ迅速に行なえる。

また、Ｘ線を発生させるターゲツトは電子ビー
ムが衝突して高温になるため、高密度で耐熱性の
よいものが要求される。通常ターゲツトとして用
いられるタングステン等の金属を高密度で耐熱性
のよいものに加工するためには、高温で加圧しな
ければならない、被検体をリング状に取り囲むよ
うな非常に大きな金属に対してこのような処理を
行なうのは非常に困難であるが、本発明ではター
ゲツト１を複数のブロツク状の金属板１ａ〜ｈを
リング状に接続することによつて構成したので、
容易に大きなターゲツトを作ることができる。

第２図以下は、本発明の実施例の具体的な構成
図である。第２図は、本発明のＸ線断層撮影装置
の断面図であり、第３図は、第２図の切断線−
で本発明の装置を切断した断面図である。

第２図において、電子銃２１は一端に開孔２２
を有し、この一端において電子銃２１は真空容器
２３の一端と接続されている。この真空容器２３
は、この真空容器の器壁に設けられた排気孔２４
に接続されたＬ型排気管２５を通して、真空ポン
プ２６によつて約10^-7Torr程度の真空度に保た
れている。真空容器２３の細くくびれた部分の位
置に、電子銃２１に近い側から集束装置、即ち集
束コイル２７と偏向装置、即ちビーム偏向ヨーク
２８とが設けられている。電子銃２１の開孔２２
から引き出された電子ビーム２９は前記集束コイ
ル２７によつて細く絞られた後前記ビーム偏向ヨ
ーク２８によつて所定の角度だけ偏向され、かつ
同一立体角を保ちながらコーン状に回転される。
この電子ビーム２９は真空容器２３内にリング状
に設けられた補助偏向装置、即ち静電偏向電極３
０によつて再び偏向され真空容器２３の他端付近
にリング状に並置されたターゲツト１の所定の点
即ちＸ線発生点２に衝突しＸ線ビーム３を放出せ
しめる。

このターゲツト１には金属パイプ３１が溶接さ
れており、電子ビームの衝突によつてターゲツト
１から放出される熱を吸収するために金属パイプ
３１に油又は水を流す冷却機構（図示せず）が設
けられている。

真空容器２３は、一端が開孔になつた円筒状の
空洞３２を有しこの空洞３２に被検体が挿入され
る。空洞３２の開孔端近くに検出器５がリング状
に設置され、前記ターゲツト１から放出されたＸ
線ビーム３を検知する。第２図及び第３図にも示
すように、リング状に設置された検出器５は、多
数の検出素子３３から成つている。検出器５を内
側と外側とから挾む位置に、かつ検出器５と同心
円状の位置に、コリメータ３４，３５がリング状
に設置されている。Ｘ線発生点２から放出された
Ｘ線ビーム３は集束コイル２７、ビーム偏向ヨー
ク２８及び静電偏向電極３０を電磁気的に制御す
ることにより、ターゲツト１上の円軌道８に沿つ
て走査せしめられる。このＸ線ビーム３はコリメ
ータ３５によつてビーム巾が薄く、かつ拡がり角
が例えば約30°の扇状のビームの整形され、被検
体の撮影領域４を照射する。このＸ線ビーム３
は、被検体の組織に依存するＸ線吸収係数の分布
に応じて減衰し、リング状に設置されたもう一方
のコリメータ３４で再び整形され、リング状に並
置された複数個の特定検出素子３３′からなる検
出器５の一部に入射する。この入射したＸ線ビー
ムの強度は、検出器５にてその強度を示す電気信
号に変換され、前記データ処理装置で被検体の断
層像を得るように処理される。

なお、検出器もリング状以外に例えば180°の角
度範囲に配置されたアーク状に配置してもよい。

このように、Ｘ線ビーム３の走査が前記集束装
置や偏向装置等によつて電磁気的に行なえるの
で、高速かつ正確な走査が可能である。また、集
束コイル２７等によつて電子ビームを細く絞るこ
とが可能で、Ｘ線発生点２の大きさを小さく出来
るので鮮明な画像が得られる。

第４図には、電子銃２１の断面図が示されてい
る。

コイル状の形状のフイラメント４１に、図示さ
れていないフイラメント加熱電源を接続し通電す
ると、このフイラメント４１を覆うカソード４２
の電子放出面４３が加熱され、この電子放出面か
ら電子が放出する。前記電子放出面４３の前面近
くに、網目状のグリツド４４が、円筒状のグリツ
ド支持台４５に支持され、かつ、絶縁物４６によ
つてカソード４２とは電気的に絶縁されている。
さらに、このグリツド４４の前面には、漏斗状の
ウエネルト電極４７が設けられている。このウエ
ネルト電極４７は、前記グリツド支持台４５とは
絶縁物４８を挾んで同心円筒状に設けられている
ウエネルト支持台４９に、支持されている。

このウエネルト支持台４９は、絶縁物５０を介
して固定部材５１に固定されている。固定部材５
１は、図示されていない電子銃２１の外壁に接続
され、他方絶縁物５２を介してアノード５３を支
持している。尚、図示されていないがフイラメン
トをはじめウエネルト電極４７やアノード５３等
は、それぞれ各電源から電子が印加されるように
なつている。前記電子放出面４３から放出された
電子はウエネルト電極４７によつて集束され、か
つカソード４２とアノード５３との間の印加され
た直流電圧またはパイプ状の電圧によつてアノー
ド５３に設けられた小開孔５４から電子ビーム２
９となつて引き出される。この電子ビーム２９の
ビーム強度は、前記グリツド４４によつて制御さ
れ、また、ビームのエネルギーは、前記カソード
４２とアノード５３との間に印加される電圧の値
を変えることによつて変えられる。

従つて、前記電子ビーム２９がターゲツト１に
衝突することにより発生するＸ線ビームのビーム
強度及びエネルギーも制御できる。本発明のＸ線
断層撮影装置では、Ｘ線ビームを短時間に多数
回、被検体のまわりを回転できるので、前記電子
銃を用いることによつて、さらにＸ線エネルギー
やビーム強度等のパラメータを変えて短時間に多
くの種類のデータを得ることができ、これらのデ
ータを利用して被検体の断層面のより正確なＸ線
吸収係数が得られる。例えば、実際のＸ線ビーム
は一定のエルネギーを有しておらずあるエネルギ
ー巾をもつて分布しているため前記Ｘ線吸収係数
は誤差を含んだ値になるといつた欠点も、本発明
によつて軽減でき、画像がより鮮明になる。

第５図は、第２図の本発明の装置断面図におけ
る検出器部分の拡大図である。

電子ビーム２９は、ターゲツト１の冷却用の金
属パイプ３１を設けたターゲツト１に衝突する。
その衝突点即ちＸ線発生点２からはＸ線ビーム３
が放出される。このＸ線ビーム３は２組の検出器
５ａ，５ｂからなる検出器５で検知される。この
検出器５ａ，５ｂは、この検出器５ａ，５ｂに入
射するＸ線ビーム３ａ，３ｂが互いに対称のビー
ム形状になるように、Ｘ線発生点２の位置を制御
するか、または検出器５をＸ線ビーム３を横切る
方向に移動させるかによつて位置づけられる。検
出器５ａ，５ｂの中間には、くさび状のＸ線遮蔽
部材５５が設けられている。従つて、被検体への
不必要なＸ線被爆は除去される効果がある。さら
に２組の検出器５ａ，５ｂによつてそれぞれ同時
にＸ線ビーム３ａ，３ｂを検知するため、被検体
の異なる断層面の画像が同時に２枚得ることが出
来る。

尚、検出器５ａ，５ｂに入射するＸ線ビーム３
ａ，３ｂが互いに対称かどうか、即ちＸ線発生点
２の位置決定は、Ｘ線発生点２に遠い位置にある
検出器５６以外にＸ線発生点２に近い位置にある
検出器５７を利用することも出来る。

第６図は、第５図の変形例を示す図である。

検出器６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１
ｅ，６１ｆは、等間隔に並置されている。これら
の検出器６１に入射するＸ線ビーム３がそれぞれ
対称、または同一のビーム形状になるように、電
子ビーム２９のターゲツト１への衝突点２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの位置は電磁気的に制御さ
れる。

従つて、検出器５を多数配列し、それぞれの検
出器に入射するＸ線ビーム３を電磁気的に制御す
るため、被検体の異なる断層面の画像が短時間に
多数枚得ることができる。

以上本発明によつて、Ｘ線発生点の走査を電磁
気的に制御するためＸ線ビームの走査時間が極め
て短かく、被検体の動きによる画質の低下が軽減
されて鮮明な被検体の断層像が得られる。かつ、
Ｘ線を発生せしめる電子ビームを細かく絞ること
によつてＸ線発生点の大きさを小さくできるため
鮮明な被検体の断層像が得られる。また、Ｘ線発
生点の位置も正確かつ迅速に行なえるため、被検
体の断層面の位置合わせも正確かつ迅速に行なえ
る。

さらに、Ｘ線エネルギーやＸ線ビーム強度等の
パラメータを変えて、短時間に同一断層面に関し
て多くの種類のデータが得られるので、これらの
データを利用して被検体の断層面のより正確なＸ
線吸収係数が得られる。その上、多数の検出素子
から成る検出器を複数個配列し、かつＸ線ビーム
を電磁気的に走査するため被検体の異なる断層面
の画像が短時間に多数枚得られる。

さらに、ターゲツト等が単一の真空容器内に設
けられ、かつこのターゲツトからＸ線を発生せし
める電子銃も真空容器の一端に接続するだけでよ
いため、装置の構造も簡単になり、また、機械的
なＸ線ビームの回転駆動装置は不要なため、装置
を小形にすることができる。

また、ターゲツトを複数の金属板から構成した
ので製造が非常に容易である。

尚、本発明は本明細書に記載された実施例に限
定されることなく、特許請求の範囲に含まれた変
形例も含むことは勿論であり、例えば電子銃では
カソードは傍熱形以外に直熱形でもよく、また複
数個のカソードを使用した電子銃でもよい。

また、集束装置としては静電電極を用いて集束
させてもよく、検出器もリング状以外に例えば
180°の角度範囲に配置されたアーク状に配置して
もよい。さらに、被検体の設定を容易にするため
電子銃をＸ線ビームの回転中心軸から偏心させて
取付けた構造にしてもよく、また、容器を傾斜さ
せ被検体の異なる断層面の画像が得られる構造に
してもよい。

［発明の効果］ 以上本発明によつて、Ｘ線発生点の走査を電磁
気的に制御するためＸ線ビームの走査時間が極め
て短く、被検体の動きによる画質の低下が軽減さ
れて鮮明な被検体の断層像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の概略図であり、第２
図、第３図は本発明の具体的な構成を示す装置の
全体図である。第４図は本発明の装置に使用され
る電子銃の断面図、第５図は検出器部分の拡大
図、第６図は第５図に示す検出器の一変形例図で
ある。 １……ターゲツト、２……Ｘ線発生点、５……
検出器、６……データ収集部、７……データ処理
装置、９……Ｘ線発生制御装置、１０……表示装
置、２１……電子銃、２３……真空容器、２５…
…Ｌ型排気管、２６……真空ポンプ、２７……集
束コイル、２８……ビーム偏向ヨーク、３０……
静電偏向電極、３１……金属パイプ、３３，３
３′……検出素子、３４，３５……コリメータ、
４１……フイラメント、４２……カソード、４４
……グリツド、４５……クリツド支持台、４６，
４８，５０，５２……絶縁物、４７……ウエネル
ト電極、４９……ウエネルト支持台、５１……固
定部材、５３……アノード、５５……Ｘ線遮蔽部
材、６１……検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子ビームを発生させる電子銃と、この電子
   銃からの電子ビームの方向を変更させる電子ビー
   ム制御装置と、この制御装置によつて変更された
   電子ビームが衝突することにより、その電子ビー
   ムの衝突する部分からＸ線をアークのほぼ中心に
   向けて、様々な角度から連続して照射することが
   でき、所定金属からなる複数のブロツクを360°以
   下の角度範囲にある前記アーク状に配置してなる
   ターゲツトを有したことを特徴とするＸ線断層撮
   影装置。 ２ 前記ターゲツトは板状であり、且つ前記Ｘ線
   の衝突する面の反対面に接するように前記ターゲ
   ツトを冷却する冷却機構を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載のＸ線断層撮影装置。