| 【発明の名称】 |
Ｘ線ＣＴ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 力
【氏名】高野 博司
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| 【要約】 |
【課題】Ｘ線ＣＴ装置のスキャナを高速に回転してスキャン時間の短縮を図る。
【解決手段】被検者に対しＸ線を照射するＸ線照射手段と被検者を寝載する天板を挟み該Ｘ線照射手段と対向配置されるＸ線検出器とを回転リングで一体に保持し、この回転リングを回転自在にフレームで支持し、前記回転リングとフレームに磁力発生手段を備え、前記回転リングを回転自在に支持して、前記被検者を透過したＸ線を検出し、これを電気信号に変換し画像処理して所望の断層像を得る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検者に対しＸ線を照射するＸ線照射手段と、被検者を寝載する天板を挟み該Ｘ線照射手段と対向配置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線照射手段とＸ線検出器を一体に保持しこれらを回転させる回転リングと、該回転リングを回転自在に支持するフレームと、前記天板を支持する天板支持手段を具備し、前記被検者を透過したＸ線を検出し、これを電気信号に変換し画像処理して所望の断層像を得るＸ線ＣＴ装置において、前記回転リングとフレームに磁力発生手段を備え、前記回転リングを回転自在に支持することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＸ線ＣＴ装置に係わり、特にＸ線管及びＸ線検出器等を搭載したスキャナを高速に回転してスキャン時間の短縮を図ることができるＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来のＸ線ＣＴ装置の一例を示す。（ａ）は正面図，（ｂ）は側面図である。
【０００３】図５において、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線照射手段であるＸ線管１２と、このＸ線管１２から放射されたＸ線をファンビーム状にコリメートするコリメータ１４を備えている。コリメータ１４を通過するＸ線はファンビーム化され、寝台の天板２４（脚部２８で支持）に載置された被検者２６に照射される。Ｘ線管１２に対向した位置に配置された多チャンネルＸ線検出器１６で、被検者を透過したＸ線を検出する。このＸ線検出器１６の出力は前置増幅器で増幅されアナログ／ディジタル変換されて図示を省略した画像処理装置に入力する。Ｘ線管１２とコリメータ１４とＸ線検出器１６等は回転リング１０により一体に保持され、軸受け８を介してフレーム６に回転自在に支持される。このフレーム６にはプーリ２０を有したモータ１８が備えられ、ベルト２２を介して図示を省略した制御装置により回転リング１０を回転させる。この回転の間、Ｘ線管１２がＸ線を連続的又は間欠的に放射し、所定のピッチ角度毎に、被検者の透過Ｘ線を検出する。前記Ｘ線管１２とＸ線検出器１６の対向位置関係のもとでの１回転又は半回転（１８０°＋α）の回転（走査、またはスキャンと呼ぶ）により得られたＸ線検出器１６の出力を、画像処理装置で各種の前処理や再構成処理を行い、再構成画像を得て、これをモニタ（図示略）に表示し、診断に供する。なお、フレーム６はスタンド２，４により床面に立設され、スタンド２，４に設けられた図示を省略したアクチュエータと制御装置により、床面に対して傾倒し、被検者の斜断面像を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｘ線ＣＴ装置において、画像を得るのに要する時間の短縮は、臨床上、また検査効率の点からも重要な課題である。この時間短縮を達成するためにはＸ線管１２とＸ線検出器１６の回転速度を上げることが必要である。しかし、上記Ｘ線管１２とコリメータ１４とＸ線検出器１６等を一体的に保持する回転リング１０は、球状もしくは円筒状の転動体を用いたベアリングにより回転自在に支持するが、回転速度を上げると、ベアリング内の摩擦部分が発熱し、最終的には異常磨耗による転動体の破損，焼き付きを起こす。この現象は、ベアリングの径が大きくなる程に顕著になる。現状が０．７〜１秒／スキャンであり、より一層のスキャン時間短縮が求められているが、上記ベアリングの機械的な問題からせいぜい０．６秒／スキャンが限界であり、これ以上のスキャン時間の短縮は、図５の従来の方法では機械的構造の面から不可能である。
【０００５】本発明の目的は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１６の回転速度を上げ、画像取得時間を短縮できるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、被検者に対しＸ線を照射するＸ線照射手段と、被検者を寝載する天板を挟み該Ｘ線照射手段と対向配置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線照射手段とＸ線検出器を一体に保持しこれらを回転させる回転リングと、該回転リングを回転自在に支持するフレームと、前記天板を支持する天板支持手段を具備し、前記被検者を透過したＸ線を検出し、これを電気信号に変換し画像処理して所望の断層像を得るＸ線ＣＴ装置において、前記回転リングとフレームに磁力発生手段を備え、前記回転リングを回転自在に支持することにより達成される。また、本発明は、前記回転リングの回転に伴う回転中心のずれを検出するセンサを備え、前記回転リングの回転中心がずれない時の値に制御するための目標値と、前記回転リングの回転中心のずれ量が前記目標値となるように前記電磁石の電磁力を制御する制御手段とを具備し、前記回転リングの回転中心のずれ量が前記目標値と一致するように制御する。
【０００７】また、前記電磁石の磁化方向を切り換える手段を備え、前記回転リングに回転動力を発生させ、前記回転リングの回転を補助支持する軸受けを有したものである。このように構成することによって、Ｘ線管とＸ線検出器を一体に保持する回転リングはフレームに備えられた磁力発生手段により、浮上回転支持される。これにより、回転リングは機械的な接触が無い状態で回転自在に支持することができるので、従来よりも高速で回転させることができ、スキャン時間の短縮が可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１及至図４を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示すＸ線ＣＴ装置の概略図で、（ａ）は側面図，（ｂ）は断面図（（ａ）のＳ−Ｓ断面）である。回転リング３０はＸ線管３２，コリメータ３４，Ｘ線検出器３６を保持している。
【０００９】スタンド２，４により床面から支持されるフレーム４０は、回転リング３０を磁力で浮上させ回転自在に支持する電磁石４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ，４２ｊ，４２ｋ，４２ｍ，４２ｎを固定している。また、このフレーム４０には回転リング３０を回転させる電磁石４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｈを固定している。回転リング３０を回転させるこれら電磁石４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｈの対向、すなわち回転リング３０には永久磁石３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄを固定している。フレーム４０には、回転リング３０との距離を測定する非接触距離センサ４６ａ，４６ｂを取付け、さらに回転リング３０をＸ方向に支持するベアリング５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，ベアリング５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄを取付けた部材５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを固定している。ベアリング４８ａ，４８ｂを保持する部材５０ａ，５０ｂは上記フレーム４０に取付け、回転リング３０の回転を補助するようにしている。なお、ベアリング４８ａ，４８ｂは通常装置が可動している場合には回転リング３０と接触しないようになっている。非通電時等に回転リング３０を支持する役目を負う。
【００１０】図２は本発明の制御装置の構成図である。上位コントローラ７６には、入出力インターフェイスＩ／Ｏ７４を介してＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器６４ａ，６４ｂ，…，６８ａ，６８ｂ，…，Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器７０，７２を接続し、上記Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器には増幅器６２ａ，６２ｂ，…，６６ａ，６６ｂ，…を接続している。
【００１１】さらに、各増幅器には電磁石４２ａ，４２ｂ，…，４４ａ，４４ｂ，…，非接触距離センサ４６ａ，４６ｂを接続している。これにより、非接触距離センサ４６ａ，４６ｂが検出したアナログの距離信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器７０，７２によりディジタル量に変換され、Ｉ／Ｏ７４を介して上位コントローラ７６に入力される。この上位コントローラ７６では、上記ディジタル量に変換された距離信号を元に演算処理（演算内容は後述）を行い、その演算結果をＩ／Ｏ７４を介してＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器６４ａ，６４ｂ，…，６８ａ，６８ｂ，…に出力し、アナログ量に変換して増幅器６２ａ，６２ｂ，…，６６ａ，６６ｂ，…に送る。これにより電磁石４２ａ，４２ｂ，…，４４ａ，４４ｂ，…に所要の電流を供給し、回転リング３０を回転支持する。
【００１２】次に、図２における上位コントローラ７６の演算処理について説明する。なお、本実施例のＸ線ＣＴ装置は、回転リング３０を磁力による回転支持と回転動作の２つの機能を持たせていることから、個別に説明する。図３は本発明の制御ブロック図であり、回転リング３０の回転支持の動作を説明するものである。なお、このブロック図の処理は図１におけるＸ方向とＺ方向の２つの方向に関して個別に行う。まず、Ｚ方向の演算処理について説明する。このブロック図において鎖線にて示す部分は電磁石と負荷（回転リング３０，Ｘ線管３２等）を示し、それ以外の箇所は上位コントローラ７６のハードウエア回路、もしくはマイクロコンピュータによるソフトウエアで演算を行うようになっている。このブロック図は、回転リングの中心が回転中心となる位置目標値（どのようにして与えるか）に対し、非接触距離センサ４６ａ（ｘ方向）により検出された負荷の実際の位置信号（この位置信号はどのようにして求めるのか）とから位置偏差量を求める演算器８０と、この演算器８０の出力を増幅する増幅器８２と、この増幅器８２の出力と後述する負荷の移動速度信号との速度偏差を求める演算器８４と、この演算器８４の出力により駆動される電磁石８６と、この電磁石８６の動作により移動される負荷８８と、この負荷８８の移動量を積分する積分器９０と、上記負荷８８の移動の速度情報を検出して上記演算器８４へ負帰還することで構成される。負荷８８の位置信号は、非接触距離センサ４６ａの出力信号により検出でき、負荷の速度信号は非接触距離センサ４６ａからの信号を微分して求める。このようにして、負荷が移動する位置が位置目標値に合致するように制御される。非接触距離センサ４６ｂからの信号も上記と同様の処理を行いＸ方向の演算処理を行う。以上により、回転リング３０の中心は、回転中心と一致し、フレーム４０から回転自在に支持される。
【００１３】次に回転リング３０の回転動作について説明する。図４は本発明のフレームと回転リングの磁化変化を示す概念図である。円９２内の記号は、回転リング３０に固定された永久磁石３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄの磁極を示し、円９２外の記号は、電磁石４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｈの磁極を示している。なお、説明を簡略するため、円９２外に示した磁極は４ヶのみとしている。前記図２における上位コントローラ７６は、電磁石４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｈに図４の（ａ）から（ｄ）に示す方向に磁極が回転するように電流を流す（図示省略）。この回転速度は、所望のスキャン速度である。
【００１４】これにより、回転リング３０に固定された永久磁石は回転する磁極に吸引され、この回転速度に同期して回転する。以上により、回転リングは、回転動作ができるようになる。なお、本実施例から派生する固有の効果として、回転リング３０の位置目標値を、Ｘ線管１２とＸ線検出器１６のスキャン毎に空間分解能の所定分の１だけの距離とすることで、空間分解能を向上できるという効果を有することもできる。
【００１５】以上の説明において、回転支持はフィードバック制御を用いたものとしたが、特にこれに限定する必要はなく、オープンループによる制御でも良い。また逆に、オープンループによる制御として説明した回転動作は、回転リングの回転速度、もしくは回転角度を検出するセンサを設け（例えば、フレーム４０に設けた光透過型センサと、回転リング３０に所定感覚で設けた遮蔽版５８）、目標となる回転速度、もしくは回転角度となるようにフィードバック制御を実施しても良い。また、回転リングは電磁石の磁化と同期して回転するようにしているが、これに限定する必要はない。永久磁石をフレームに固定し、電磁石を回転リングに取付けて構成しても良い。また、永久磁石ではないコイル状のものを用いて、誘導電流を生じさせ回転動力を発生しても良い。さらに、回転支持と回転動作を、１組みの電磁石と、永久磁石もしくはコイル状のもので成し遂げることを実施しても良い。さらに、回転動作は、図５に示す従来例のようにフレーム４０にモータを取付け、ベルトにより回転運動を伝達し、なさせるようにしても良い。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、Ｘ線管とＸ線検出器を一体に保持する回転リングはフレームに備えられた磁力発生手段により、浮上回転支持される。これにより、回転リングは機械的な接触が無い状態で回転自在に支持することができるので、従来よりも高速で回転させることができ、スキャン時間の短縮が可能になる。これにより、高い臨床効果を上げることが可能になる。また、ベアリングの保守や点検も全く必要が無いので、装置の寿命が伸び、また保守に対する費用も激減させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１５３４９８
【氏名又は名称】株式会社日立メディコ
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| 【出願日】 |
平成１０年９月２９日（１９９８．９．２９） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１０２５３１（Ｐ２０００−１０２５３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月１１日（２０００．４．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９０１２９ |
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