JPH0441021B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＸ線断層撮像装置に関し、更に詳しく
は、測定誤差の改善に関する。

（従来の技術） 第３図はパルス照射方式のＸ線断層撮像装置の
要部構成図である。図において、１はＸ線管、２
はＸ線管１から照射されるＸ線を検出する多数の
Ｘ線検出器（本例では502個）よりなるＸ線検出
器列であり、これらＸ線管１及びＸ線検出器列２
は被検体Ｔを中心にして回転可能に配置されてい
る。Ｘ線管１から照射されるＸ線の一部は被検体
Ｔで吸収減衰されてＸ線検出器列２を構成するＸ
線検出器２₂〜２₅₀₁で検出され、電流信号に変換
される。一方、被検体Ｔを透過しないＸ線はＸ線
検出器列２の両端に設けられたリフアレンスＸ線
検出器Ａ（２₁）及びＢ（２₅₀₂）で検出され、電流
信号に変換される。これら各Ｘ線検出器２₁〜２_5
０２の出力端子はコンデンサ３₁〜３₅₀₂を介して共
通電位点に接続されると共に第１のスイツチ４₁
〜４₅₀₂を介して増幅器５に共通に接続されてい
る。該増幅器５の入力端子は第２のスイツチ６を
介して共通電位点に接続され、出力端子はＡ／Ｄ
変換器７に接続されている。該Ａ／Ｄ変換器７の
出力端子は計算機８に接続されている。９は第１
のスイツチ４₁〜４₅₀₂及び第２のスイツチ６をオ
ン・オフ制御するための制御信号を送出する制御
回路であり、該制御回路９には外部クロツク信号
源１０の出力端子が接続されている。即ち、第１
のスイツチ４₁〜４₅₀₂、第２のスイツチ６及び制
御回路９は、各コンデンサ３₁〜３₅₀₂に充電され
る電圧を選択的に増幅器５及びＡ／Ｄ変換器７で
構成される測定回路に入力する入力選択回路を構
成している。

このような構成において、各コンデンサ３₁〜
３₅₀₂はＸ線検出器２₁〜２₅₀₂の検出電流で充電さ
れ、該各コンデンサ３₁〜３₅₀₂に充電された電圧
は第１のスイツチ４₁〜４₅₀₂及び増幅器５を介し
てＡ／Ｄ変換器７に加えられてデジタル信号に変
換される。そして、Ａ／Ｄ変換器７で変換された
デジタル信号は計算機８に加えられて所定の演算
処理が行われる。又、第１のスイツチ４₁〜４₅₀₂
をオンにした状態で第２のスイツチ６をオンにす
ることにより、各コンデンサ３₁〜３₅₀₂のリセツ
ト（放電）が行われる。

第４図は第３図の装置における従来の駆動例を
示すタイムチヤートであり、Ｘ線がパルス状に照
射される例を示している。第４図において、ａは
検出電流Ｉを示し、ｂ〜ｄはそれぞれ第１のスイ
ツチ４₁〜４₅₀₂の動作を示し、ｅは第２のスイツ
チ６の動作を示している。

第１のスイツチ４₁〜４₅₀₂は、検出電流Ｉが無
い時刻t₁において同時にオンになり、検出電流Ｉ
が無い時刻t₂において同時にオフとなる。検出電
流Ｉは第１のスイツチ４₁〜４₅₀₂がオフになつた
後の時刻t₃において立ち上がり、一定時間経過後
の時刻t₄において立ち上がる。一方、第２のスイ
ツチ６は、検出電流Ｉが立ち下がつた後の時刻t₅
においてオフとなる。これにより、各コンデンサ
３₁〜３₅₀₂のリセツトは第１のスイツチ４₁〜４_50
２及び第２のスイツチ６がオンになる時刻t₁にお
いて同時に開始され、第１のスイツチ４₁〜４₅₀₂
がオフになる時刻t₂までに完了する。その後、第
２のスイツチ６がオフになる時刻t₅までに各コン
デンサ３₁〜３₅₀₂が検出電流Ｉにより充電され
る。このようにして各コンデンサ３₁〜３₅₀₂の充
電が完了すると、第１のスイツチ４₁〜４₅₀₂が例
えば第５図に示すような所定の順序に従つて順次
一定の時間づつオンとなり、各コンデンサ３₁〜
３₅₀₂に充電された電圧の走査測定が行われる。
即ち、時刻t₅において第２のスイツチ６がオフと
なると同時に例えば第１のスイツチ４₂₄₉がオン
となりコンデンサ３₂₄₉に充電された電圧の測定
が行われ、時刻t₆において第１のスイツチ４₂₄₉が
オフとなると同時に第２のスイツチ４₂₅₀がオン
になりコンデンサ３₂₅₀に充電された電圧の測定
が行われる。このような電圧測定動作がコンデン
サ３₅₀₂まで順次行われる。

尚、回転中心近傍に位置するＸ線検出器２₂₄₉
から２₂₅₀→２₂₄₈→２₂₅₁→…→Ａ（２₁）→Ｂ（２_50
２）の順に左右に広がる方向に走査測定する例を
示したが、これは隣接するＸ線検出器の測定を可
能な限り接近した時刻で行うようにしたことによ
る。

さて、このようなパルスＸ線照射方式の装置
で、Ｘ線を連続照射して観測する場合について考
察してみる。第４図に示すような駆動によれば、
各コンデンサ３₁〜３₅₀₂のリセツト完了から電圧
測定開始までの時間はそれぞれ異なつているの
で、この駆動方式を連続照射の場合にそのまま適
用すると各コンデンサ３₁〜３₅₀₂の充電時間に差
が生じ測定電圧が不正確になる。

例えば商用電源を全波整流することにより得ら
れる脈流波の高電圧で連続的にＸ線を発生させる
ように構成されたＸ線断層撮像装置の場合には、
商用電源に存在する波形歪等によつてそのＸ線は
２周期毎に変動する脈流波となり、検出電流を正
確に測定できないことになる。又、測定に寄与す
る検出電流の利用効率が低下してしまうという欠
点もある。そこで、これを解決する一つの策とし
て出願人は第６図に示すような駆動方式を実現し
た。

即ち、各チヤンネルの第１のスイツチをクロツ
クCLの周期Toでオンし、且つそのオンの時間を
一定にすると共にオン時間の後半Trs時間第２の
スイツチをオンにしてコンデンサをリセツトす
る。これにより各コンデンサは、そのタイミング
にはズレがあるものの充電時間は一律にTo−
Trsとなり、検出電流を正確に測定することがで
きるようになつている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、高速化を目指す場合、検出電流
の高速サンプリングが要求されるが、Ａ／Ｄ変換
器に前置した増幅器を単に高速応答型のものに代
えると、それによつて雑音が増加し測定誤差が生
ずるという問題がある。

又、入力をサンプルしてＡ／Ｄ変換した後、次
のチヤンネルのサンプル及びＡ／Ｄ変換までの
間、Ａ／Ｄ変換器は待ち状態となつており、Ａ／
Ｄ変換器の利用効率が悪く、全チヤンネルの入力
をＡ／Ｄ変換する時間が長くかかることになり、
高速化を阻害する要因となつている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、連続的にＸ線を照射するＸ線断層撮像
装置において、ことさら高速応答型の増幅器を使
用することなく、又、Ａ／Ｄ変換器の個数を増加
することなく、測定誤差が小さく全入力のＡ／Ｄ
変換に要する時間の短いＸ線断層撮像装置を提供
することにある。

（問題点を解決するための手段） このような問題点を解決する本発明は、被検体
に連続的にＸ線を照射するＸ線管と、被検体を回
転中心としてＸ線管と対向配置され被検体を通過
したＸ線を検出するＸ線検出器列と、該Ｘ線検出
器列の各Ｘ線検出器の検出電流によりそれぞれ充
電される多数のコンデンサと、該コンデンサに充
電される電圧を選択してＡ／Ｄ変換器に入力する
入力選択回路を具備してなるＸ線断層撮像装置に
おいて、前記入力選択回路は、前記多数のコンデ
ンサの出力をそれぞれ選択して取り出す第一のス
イツチと、前記多数のコンデンサを複数のグルー
プに分けその各グループごとに１個ずつ対応して
設けられた多数の増幅器と、各増幅器の出力を択
一的に選択してＡ／Ｄ変換器に入力する第３のス
イツチと、各増幅器の入力と共通電位点の間に接
続される第２のスイツチと、第３のスイツチで多
数の増幅器の出力を順次択一的に選択すると共
に、その出力が選択された増幅器がＡ／Ｄ変換
後、次回の選択までの間に第２のスイツチにより
入力のリセツトが行われた後、第１のスイツチに
より次のチヤンネルの入力をサンプル整定して待
機するように各スイツチを制御する制御回路とか
ら構成されたことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例の構成図で、特に本
発明の特徴とする部分の構成のみ示してある。従
つて図示しない部分は第３図の従来例と同一であ
る。第２図は動作説明のためのタイムチヤートで
ある。第１図はＸ線検出器の出力を４グループに
分けてコンデンサ電圧を増幅する例を示してい
る。第１のグループはコンデンサC₁₁〜C₁ｎの充
電電圧を、第１のスイツチS₁₁〜S₁ｎ経由で第１
の増幅器Ａ１に入力し増幅し、第３のスイツチ
SS₁を介してＡ／Ｄ変換器７に導くようになつて
いる。尚、増幅器Ａ１の入力端は第２のスイツチ
SR₁を介して共通電位点に接続されている。他の
グループ即ち第２〜第４のグループについてもこ
れと同じ構成である。

各スイツチは図示しない制御回路によつて適宜
にオン・オフ制御される。このような構成におけ
る動作を次に説明する。第２図に示すt₁の時点に
おいては、第１のスイツチS₁₁がオンになつてか
ら十分時間が経過している。コンデンサC₁₁の充
電電圧信号はスイツチS₁₁を介して増幅器Ａ１に
より増幅され、t₁−t₃の期間にオンになる第３の
スイツチSS₁を介してＡ／Ｄ変換器７に導かれ
Ａ／Ｄ変換して計測される。

次のt₃−t₅の期間ではスイツチSS₁がオフとな
ると共に、スイツチSS₂がオンとなる。t₃の時点
ではコンデンサC₂₁の信号は十分時間をかけて増
幅器Ａ２により増幅されている。そして、t₃−t₅
の期間内にＡ／Ｄ変換され計測される。

一方、t₃の時点で第２のスイツチSR₁がオンと
なり、t₃−t₄の期間にコンデンサC₁₁の電荷が放電
され、更にt₄の時点になるとスイツチS₁₁がオフ
となり、スイツチSR₁によりt₄−t₅の期間にわた
つて増幅器Ａ１の入力がリセツトされる。

次にt₅の時点になると第１のスイツチS₁₂がオ
ンになり、そのままt₁₁の時点までオン状態が保
持され、コンデンサC₁₂の信号が増幅器Ａ１によ
り増幅されて出力されている。このためコンデン
サC₁₂による信号はt₉時点までに整定されればよ
いことになる。この信号はt₉−t₁₁の期間でＡ／Ｄ
変換される。同様にして、t₇−t₉ではスイツチ
SS₄がオンとなりC₄₁による信号がＡ／Ｄ変換さ
れ計測される。

以下、同様な動作を繰り返し最後のチヤンネル
のC₄ｎによる信号が計測され、走査が終了する。

このようにして、Ａ／Ｄ変換器７は待ち時間を
要することなく全チヤンネルのコンデンサ電圧を
Ａ／Ｄ変換してゆく。この場合の増幅器Ａ１〜Ａ
４としては高速応答型のものを全く必要としな
い。

尚、実施例ではチヤンネルを４つのグループに
分けて４個の増幅器を使用する例を示したが、こ
れに限定されるものではなく、ｍグループに分け
ｍ個の増幅器を用いて構成してよく、同様にその
目的が達せられる。この場合全チヤンネルをＡ／
Ｄ変換する時間はｍの値には左右されず、同じ時
間である。

又、ｍを大きくすれば整定させる時間がより長
くなり、そのため低速で雑音の少ない増幅器を使
用することができる。その結果測定誤差が小さく
正確な検出電流計測が可能となる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、Ａ／Ｄ
変換の待ち時間を無くすことができると共に、増
幅器に関して次のような利点が得られる。

即ち、従来のものでは第６図に示されるように
t₂−t₁，t₄−t₃，t₇−t₆の時間内に増幅器が十分セ
トリングしている必要があり、現実には増幅器の
セトリング時間ぎりぎりのところで計測していた
が、本発明によれば全入力の計測を行う時間を従
来より短くすると同時に十分なセトリング時間を
取ることができ、低速型の増幅器によつても誤差
の小さいデータを得ることができる。

又、増幅器のゲインを従来方式のものより更に
大きくすることができるため、データ収集装置の
ダイナミツクレンジを広げることができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部実施例構成図、第２図は
動作説明のためのタイムチヤート、第３図は従来
装置の一例を示す構成図、第４図は従来装置の動
作を説明するためのタイムチヤート、第５図は走
査順序を説明する図、第６図は第３図装置におけ
る他の動作を示すタイムチヤートである。 １……Ｘ線管、２……Ｘ線検出器列、C₁₁〜C₄
ｎ……コンデンサ、S₁₁〜S₄ｎ……第１のスイツ
チ、SR₁〜SR₄……第２のスイツチ、Ａ１〜Ａ４
……増幅器、SS₁〜SS₄……第３のスイツチ、７
……Ａ／Ｄ変換器、８……計算器、９……制御回
路、１０……外部クロツク信号源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検体に連続的にＸ線を照射するＸ線管と、
   被検体を回転中心としてＸ線管と対向配置され被
   検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器列と、
   該Ｘ線検出器列の各Ｘ線検出器の検出電流により
   それぞれ充電される多数のコンデンサと、該コン
   デンサに充電される電圧を選択してＡ／Ｄ変換器
   に入力する入力選択回路を具備してなるＸ線断層
   撮像装置において、前記入力選択回路は、前記多
   数のコンデンサの出力をそれぞれ選択して取り出
   す第１のスイツチと、前記多数のコンデンサを複
   数のグループに分けその各グループごとに１個ず
   つ対応して設けられた多数の増幅器と、各増幅器
   の出力を択一的に選択してＡ／Ｄ変換器に入力す
   る第３のスイツチと、各増幅器の入力と共通電位
   点の間に接続される第２のスイツチと、第３のス
   イツチで多数の増幅器の出力を順次択一的に選択
   すると共に、その出力が選択された増幅器がＡ／
   Ｄ変換後、次回の選択までの間に第２のスイツチ
   により入力のリセツトが行われた後、第１のスイ
   ツチにより次のチヤンネルの入力をサンプル整定
   して待機するように各スイツチを制御する制御回
   路とから構成されたことを特徴とするＸ線断層撮
   像装置。