JP2010027340A

JP2010027340A - Ｘ線管装置及びｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2010027340A
Application number: JP2008186022A
Authority: JP
Inventors: Gen Kondo; 玄近藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-17
Also published as: JP5438927B2

Abstract

【課題】被検体に照射するＸ線のオン／オフを高速で行えるＸ線管球装置を提供する。
【解決手段】電子ビームを出射する電子銃１０１と、制御信号を受けて電子銃１０１から出射された電子ビームを少なくとも２方向へ切り替えて送出させる偏向用電極１０２と、一方向の電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１反射面１１１と、他の方向の電子ビームを受けたときは所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２反射面１１２と、を有するターゲット１１０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のＸ線照射部を備えたＸ線管装置及びそれを使用したＸ線ＣＴ装置に関する。さらに詳しくは、複数のＸ線照射部からＸ線を交互に曝射させるＸ線管装置及びそれを使用したＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を間にして対向配置されたＸ線管球とＸ線検出器とを被検体の周囲に回転させて、被検体に向けてＸ線管球からＸ線を曝射し、該被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出し、その検出したＸ線の量を基にデータを生成した投影データに対し再構成処理を行うことで被検体の断層像等のＸ線ＣＴ画像を得る装置である。例えば、Ｘ線管球とＸ線検出器とを３６０°、又は（１８０°＋ファイン角）に回転させて投影データを収集し、３６０°分、又は（１８０°＋ファイン角）分の投影データに基づいてＸ線ＣＴ画像を得る。このＸ線は数ｋＨｚである。

さらに、心臓などの循環器を詳細に診断するために、１スキャンに要する時間（スキャン時間）を短縮したいとの要望がある。しかし、回転周期を早めることは、Ｘ線管球やＸ線検出器などの回転部分に過度の遠心力が加わることになる。そのため、回転周期を早めることで要望にこたえることは技術的に問題があり容易ではない。

そこで、回転周期を早めることなく短時間に所望ビュー数の投影データを収集するために、複数のＸ線管球とＸ線検出器の組を用いた多管球型のＸ線ＣＴ装置が提案されている。また、多管球型のＸ線ＣＴ装置では、異なる組織（例えば、骨と血管など）のＸ線ＣＴ画像を一度に生成することが可能である。

しかし、Ｘ線管球から曝射したＸ線が被検体の骨などで反射したＸ線が散乱することで散乱線が発生する。複数のＸ線管球を備えたＸ線ＣＴ装置では、複数のＸ線管球から連続的にＸ線を発生しているため、組となっているＸ線検出器だけでなく、他のＸ線検出器でも散乱線が検知されてしまい、相互に散乱線が影響しあうことになる。例えばＸ線管球及びＸ線検出器の組を２つ有するＸ線ＣＴ装置では、一方のＸ線管球から曝射されたＸ線の散乱線が他方のＸ線検出器で検出されることになる。このような、散乱線の検出はノイズとなり、Ｘ線ＣＴ画像の画質が低下するといった問題がある。

このような、対になるＸ線管球以外のＸ線管球に起因する散乱線の影響を除去するため、Ｘ線の照射タイミングをＸ線管球ごとにずらしながらパルス状のＸ線を交互に曝射することで相互の影響を軽減することが行われている。

従来、このパルス状のＸ線を交互に曝射させる１つの方法として、Ｘ線管球へ流れる電流（管電流）のオン／オフを行う技術（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。また他の方法として、直流的に曝射されるＸ線を機械的シャッターで、オン／オフする技術（数個の穴を開けた円盤をＸ線管球の前で回転させてＸ線のオン／オフを行うようなものも含む。）が提案されている。

特開２００４−１２１１４４６号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、管電流のオン／オフを行うには必要な電流に達するまでの時間である立ち上がり時間、及び完全に電流を停止させるまでの時間である立下り時間が必要である。特に、曝射量が大きくなると、管電流が大きくなり、ジェネレータ及びＸ線管球のフィラメントのチャージアップ及びディスクチャージの応答性が悪くなり、Ｘ線ＣＴ装置に求められている上述したような数ｋＨzのＸ線においてパルス状の高速でのＸ線の照射を行うことは困難である。

また、数ｋＨｚのスピードで機械的なシャッターのオン／オフを実現することは困難であり、さらに、円盤を回転させてＸ線のオン／オフを行う技術では、２つの円盤を同じ回転数で回転させることは可能であっても、２管球システムのように交互に爆射するような場合、決まった角度ズレで回転同期させることは困難であるし、照射するＸ線の量が一定ではないため正確なＸ線ＣＴ画像の生成が困難になってしまう。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被検体に照射するＸ線のオン／オフを高速で行うことの可能なＸ線管装置、及びそのＸ線管装置を使用し散乱線によるノイズを軽減したＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のＸ線管装置は、電子ビームを出射する電子銃と、制御信号を受けて前記電子銃から出射された電子ビームを少なくとも２方向へ切り替えて送出させる偏向手段と、一方向の前記電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１の面と、他の方向の前記電子ビームを受けたときは前記所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２の面と、を有するターゲットと、を備えることを特徴とするものである。

請求項２に記載のＸ線管装置は、電子ビームを出射する電子銃と、制御信号を受けて前記電子銃から出射された電子ビームを少なくとも第１方向及び第２方向の２方向へ切り替えて送出させる偏向手段と、一方向の前記電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１の面と、他の方向の前記電子ビームを受けたときは前記所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２の面と、を有するターゲットと、をそれぞれが備え、かつそれぞれ同一の被検体に対する異なる照射野に向けて照射可能に配置された第１Ｘ線照射手段及び第２Ｘ線照射手段と、前記第１Ｘ線照射手段と前記第２Ｘ線照射手段の２つの前記偏向手段において、一方の前記偏向手段に対して前記第１方向へ前記電子ビームを照射させている時に、他の前記偏向手段に対して前記第２方向に前記電子ビームを照射させる前記制御信号を送信する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項３に記載のＸ線管装置は、電子ビームを出射する電子銃と、制御信号を受けて前記電子銃から出射された電子ビームを少なくとも第１方向及び第２方向の２方向へ切り替えて送出させる偏向手段と、一方向の前記電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１の面と、他の方向の前記電子ビームを受けたときは前記所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２の面と、を有するターゲットと、をそれぞれが備え、かつそれぞれ同一の被検体に対する異なる照射野に向けて照射可能に配置されたｎ（２≦ｎ）個のＸ線照射手段と、前記ｎ個のＸ線照射手段の前記偏向手段において、ｋ（１≦ｋ≦ｎ）番目の前記Ｘ線照射手段の前記偏向手段に対して前記第１方向へ前記電子ビームを送出させている時に、他の前記Ｘ線照射手段の前記偏向手段に対して前記第２方向へ前記電子ビームを送出させる制御であって、前記ｋ番目の前記Ｘ線照射手段を１からｎまで順次変更していく制御となる前記制御信号を送信する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置は、同一の被検体に対する異なる照射野に向けてＸ線を照射するｎ個のＸ線照射手段と、前記Ｘ線照射手段からのＸ線の照射を制御する制御手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出する前記Ｘ線照射手段と対になるＸ線検出器と、前記検出したＸ線に基づくデータに対し再構成処理を行って画像データを生成する画像生成手段と、を備え、前記Ｘ線照射手段は、電子ビームを出射する電子銃と、制御信号を受けて前記電子銃から出射された前記電子ビームを少なくとも第１方向及び第２方向の２方向へ切り替えて送出させる偏向手段と、一方向の前記電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１の面と、他の方向の前記電子ビームを受けたときは前記所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２の面と、を有するターゲットと、を備え、前記制御手段は、前記ｎ個のＸ線照射手段の前記偏向手段において、ｋ（１≦ｋ≦ｎ）番目の前記Ｘ線照射手段の前記偏向手段に対して前記第１方向へ前記電子ビームを送出させている時に、他の前記Ｘ線照射手段の前記偏向手段に対して前記第２方向へ前記電子ビームを送出させる制御であって、前記ｋ番目の前記Ｘ線照射手段を１からｎまで順次変更していく制御となる前記制御信号を送信する、ことを特徴とするものである。

請求項１に記載のＸ線管装置によると、電子銃から出射された電子ビームに対し、偏向手段に電圧を加えて該電子ビームの進路を切り換えることで、照射野へのＸ線の照射のオン／オフを電気的に切り替えることができる。これにより、応答性の素早いＸ線の照射のオン／オフを行うことにより、高速なＸ線のパルス状の照射を行うことが可能となる。

請求項２及び請求項３に記載のＸ線管装置によると、照射野に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段を素早く切り替えていくことができる。これにより、複数のＸ線照射手段から素早く交互にＸ線の照射を行うことが可能になる。

請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置によると、応答性の素早いＸ線照射手段のＸ線の照射のオン／オフを行うことで、複数のＸ線から交互にＸ線の照射を行ない、その照射されたＸ線を検出してＸ線ＣＴ画像を生成することができる。これにより、散乱線によるノイズを軽減したＸ線ＣＴ画像を生成することが可能となる。また、複数のＸ線照射手段により並行して画像を生成することができるため、高速な画像の生成や、同時に異なる組織を対象とした画像の生成が可能となる。

〔第１の実施形態〕
以下、この発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図１〜図４を参照して説明する。図１は本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能を表すブロック図である。また、図２及び図３は、Ｘ線照射部１００ａ及びＸ線照射部１００ｂの内部構造の概略図である。さらに、図２はＸ線が照射野に向かうときの状態の図であり、図３はＸ線が照射野とは反対方向に向かうときの状態の図である。さらに、図４はＸ線検出器００１ａ及びＸ線検出器００１ｂの構成を表す概略図である。

図１に示すように本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置はＸ線照射部１００ａ及びＸ線照射部１００ｂという２つのＸ線照射部を有する。これら２つのＸ線照射部は同じ構成であるので以下では、それぞれのＸ線照射部を区別しない時は単に「Ｘ線照射部１００」という。このＸ線照射部１００が本発明における「Ｘ線照射手段」にあたる。このＸ線照射手段は一般的に「Ｘ線管球」とよばれることがある。さらに、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置はＸ線照射部１００ａと対になるＸ線検出器００１ａ、及びＸ線照射部１００ｂと対になるＸ線検出器００１ｂという２つのＸ線検出器を有する。これら２つのＸ線検出器は同じ構成であるので以下では、それぞれのＸ線検出器を区別しない時には単に「Ｘ線検出器００１」という。

Ｘ線照射部１００は、図２に示すように電子銃１０１、偏向用電極１０２、駆動部１０３、照射窓１０４、及びターゲット１１０、を有する。Ｘ線照射部１００の内壁は銅で覆われている。これにより、Ｘ線照射部１００の内壁に当たったＸ線は反射されずに吸収される。

電子銃１０１は、インバータ、高圧トランス、及びフィラメントを有する。電子銃１０１は、フィラメントとターゲット１１０との間にインバータ及び高圧トランスで発生させた高電圧をかけ、フィラメントから飛び出した電子をターゲット１１０に衝突させることでＸ線を発生させる。電子銃１０１から発生し出射された電子ビームは図２の右側方向、すなわちターゲット１１０の第１表面１１１に向けて直進する。このとき、電子銃１０１から照射されるＸ線は偏向用電極１０２の間を通過する。

偏向用電極１０２は、２枚の金属の板で構成されており、その２枚の金属の間を電子銃１０１から出射された電子ビームが通過するように配置されている。そして、偏向用電極１０２は、電圧が掛けられると、金属の板の一方が陽極に、他方が陰極になる。本実施形態では図２における上側が陽極、下側が陰極になる。以下では、偏向用電極１０２に電圧が掛けられている状態をオン、偏向用電極１０２に電圧がかかっていない状態をオフという。

すなわち、偏向用電極１０２がオフのときには、電子銃１０１から出射された電子ビームは直進して第１表面１１１の方向に進み、偏向用電極１０２がオンのときには、電子銃１０１から出射された電子ビームは屈折して、第２表面１１２の方向へ進む。この様に偏向用電極１０２は、オン／オフにより電子銃１０１から出射された電子ビームを２つの方向に切り替えて送出する。この偏向用電極１０２が本発明における「偏向手段」にあたる。ここで、本実施形態では電極に電圧をかけて電場を発生することで電子ビームを偏向させているが、これは他の方法でもよく、例えばコイルを電子ビームの進行方向の横に配置し、該コイルに磁場をかけることで電子ビームを変更させるなどでもよい。

このオン／オフは、偏向用電極１０２が後述する制御部００２（図１参照）からの制御信号を受けることで行われる。オンになった偏向用電極１０２は、電極間を通過する電子ビームを陽極側に屈折させ、該電子ビームの進行方向を変更する。この進路を変更された電子ビームは、第２表面１１２の方向へ進む。本実施形態では、電子銃１０１からの電子ビームの進行方向が変更されることで、後述するターゲット１１０に電子ビームが当たる位置が図２における上下の方向に３ｍｍ移動する。ここで、本実施形態では、進行方向の変更に係る時間を短くするとともに、後述するターゲット１１０から照射されるＸ線の方向を大きく異ならせるためにターゲット１１０上での移動距離が３ｍｍとなるように電子ビームの屈折角度を調整している。ただし、この屈折角度は小さければ小さいほどオンとオフの応答性がよくなるが、角度が大きいほど反射後の電子ビームの方向をコントロールしやすい。そこで、この屈折角度は、オン／オフの応答速度とターゲット１１０から照射されるＸ線の方向のコントロールしやすさを考慮して決定することが好ましい。ただし、オン／オフの応答速度があまりに遅い場合、後述する複数のＸ線照射部１００によるパルス状のＸ線照射を用いた交互の曝射が困難となるため、ターゲット１１０上の移動距離は数ミリであることが好ましい。

ターゲット１１０は「アノード」とも呼ばれ、銅やアルミなどで形成されている。ターゲット１１０は、図２に示すように円錐台状の上底面を凹ませた形状である。この円錐台状の形状が本発明における「円盤状」にあたる。さらに、ターゲット１１０における上底面の凹み部分は上底面の外周を頂上部として滑らかな斜面である第２表面１１２を有している。そして、ターゲット１１０の円錐台の外側面は上底面の外周を頂上部として滑らかな斜面である第１表面１１１を有している。この第１表面１１１が本発明における「第１の面」にあたる。また、第２表面１１２が本発明における「第２の面」にあたる。

そして、ターゲット１１０は、電子銃１０１から電子ビームが出射される方向と、中心軸Ａが平行になるように配置される。

また、ターゲット１１０は、電子銃１０１から出射され直進してきた電子ビームが第１表面１１１に当たるように配置される。本実施形態では第１表面１１１の図２における下側の部分に当たり、図２に示すように第１表面１１１において発生するＸ線が図２おける下方向に照射するように配置される。そして、第１表面１１１で発生したＸ線は照射窓１０４に向かって進み、照射窓１０４を通過して被検体上の照射野に向かって照射される。

また、ターゲット１１０は、電子銃１０１から出射され偏向用電極１０２によって屈折されてきた電子ビームが第２表面１１２に当たるように配置されている。すなわち本実施形態では第１表面１１１で電子ビームが当たる位置から、第２表面１１２に電子ビームが当たる位置まで３ｍｍの距離となるように構成されている。そして、図３に示すように第２表面１１２から照射されるＸ線は第１表面１１１から照射されるＸ線が進む方向と略反対の方向に進む。また、第２表面１１２から照射されたＸ線はＸ線照射部１００の中の構造物（例えば、電子銃１０１やターゲット１１０など）に当たらずにＸ線照射部１００の内壁に到達する方向に進むよう第２表面１１２の角度が調整されている。

さらに、ターゲット１１０は、中心軸Ａを中心に回転する。この回転は、一か所に電子ビームが照射され続けると高熱によりターゲット１１０が溶解してしまうため、回転させて電子ビームが照射されるターゲット１１０の位置を変更させていき、ターゲット１１０の溶解を防ぐためのものである。

駆動部１０３は、ターゲット１１０を、中心軸Ａを中心として回転させる。この駆動部１０３が本発明における「駆動手段」にあたる。

以上のように、第１表面１１１は進んできた電子ビームを受けて照射窓１０４の方向にＸ線を照射し、第２表面１１２は進んできた電子ビームを受けて照射窓１０４とは略反対方向で直接Ｘ線照射部１００の内壁に当たる方向にＸ線を照射するように調整されている。これにより、偏向用電極１０２がオフのときは、電子銃１０１から出射された電子ビームが第１表面１１１にあたることでＸ線が発生し、該発生したＸ線が照射窓１０４を通過して照射野に照射される。また、偏向用電極１０２がオンのときは、電子銃１０１から照射された電子ビームが第２表面１１２にあたることでＸ線が発生し、該発生したＸ線がＸ線照射部１００の内壁にあたり吸収される。したがって、偏向用電極１０２がオンのとき以外は、照射窓１０４から外へ向かうＸ線をほぼ遮断することができる。

Ｘ線検出器００１は、図４に示すように、シンチレータ４０１、フォトダイオード４０２、コンデンサ４０３、アース用スイッチ４０４、アンプ用スイッチ４０５、及びアンプ４０６を有している。

シンチレータ４０１は、被検体を透過したＸ線を吸収して蛍光を発生する。フォトダイオード４０２は、シンチレータ４０１で発生した傾向を受信して電子に変換する。

Ｘ線検出器００１は、制御部００２からの制御信号を受けて、アース用スイッチ４０４及びアンプ用スイッチ４０５のオン／オフを行う。

アース用スイッチ４０４及びアンプ用スイッチ４０５がオフのときには、コンデンサ４０３はシンチレータ４０１で生成された電子を貯蔵する。アース用スイッチ４０４がオンでアンプ用スイッチ４０５がオフのときには、コンデンサ４０３に蓄えられた電気をアースに流す。アース用スイッチ４０４がオフでアンプ用スイッチ４０５がオンのときには、コンデンサ４０３に蓄えられた電気はアンプ４０６で増幅され、画像生成部００３に出力される。このアース用スイッチ４０４及びアンプ用スイッチ４０５のオン／オフは制御部００２により行われ、そのオン／オフのタイミングの詳細は後にまとめて説明する。

制御部００２は、Ｘ線照射部１００ａ及びＸ線照射部１００ｂにおける、電子銃１０１からの電子ビームの出射及び偏向用電極１０２のオン／オフ，並びにＸ線検出器００１ａ及びＸ線検出器００１ｂのＸ線の検出を制御する。この制御部００２が本発明における「制御手段」にあたる。以下、それぞれの制御について図５を参照して詳細に説明する。ここで、図５は制御部００２におけるタイミングパルスと偏向用電極１０２のオン／オフ及び各Ｘ線照射部１００からのＸ線照射のオン／オフとの関係を表すタイミングチャートの図である。このタイミングチャートは横軸を時間に縦軸を電圧又はＸ線の照射量のレベルに採ったものである。図５（Ａ）は制御部００２におけるタイミング信号のグラフ、図５（Ｂ）はＸ線照射部１００ａの偏向用電極１０２の電圧を表したグラフ、図５（Ｃ）はＸ線照射部１００ａの照射野へのＸ線照射量を表したグラフ、図５（Ｄ）はＸ線照射部１００ｂの偏向用電極１０２の電圧を表したグラフ、図５（Ｅ）はＸ線照射部１００ｂの照射野へのＸ線照射量を表したグラフである。

制御部００２は、操作者から入力されたＸ線照射開始の命令を受信して電子銃１０１からの電子ビームの出射を開始させる。

さらに、制御部００２は、図５に示すタイミングパルス５００を生成している。制御部００２は、タイミングパルス５００が７ｎ＋１回の立ち上がりの時にＸ線照射部１００ａの偏向用電極１０２をオフにする制御信号をＸ線照射部１００ａに送信する。さらに、制御部００２は、タイミングパルス５００が７ｎ＋５回の立ち上がりの時にＸ線照射部１００ａの偏向用電極１０２をオンにする制御信号をＸ線照射部１００ａに送信する。また、制御部００２は、タイミングパルス５００が７ｎ＋１の立下りの時にＸ線照射部１００ｂの偏向用電極１０２をオンにする制御信号をＸ線照射部１００ｂに送信する。さらに、制御部００２は、タイミングパルス５００が７ｎ＋４回の立下りの時にＸ線照射部１００ｂの偏向用電極１０２をオンにする制御信号をＸ線照射部１００ｂに送信する。

制御部００２からオンの制御信号を受信した偏向用電極１０２は電圧を電極間にかける。これにより、電子銃１０１から出射された電子ビームは屈折し第２表面１１２にあたってＸ線を発生し、該発生したＸ線はＸ線照射部１００の内壁、すなわち照射野以外に当たる。この状態を以下では、「Ｘ線オフ」の状態という。波形５１０における区間５１２、及び波形５３０における区間５３１が偏向用電極１０２がオンになった状態の区間である。そして、偏向用電極１０２がオンになることで、Ｘ線オフの状態になる開始点が波形５２０上の点５２３、及び波形５４０上の点５４１である。このとき電子銃１０１から出射された電子ビームの進路が徐々に変わっていくために、波形５２０及び波形５４０の立下りのグラフは傾斜している。

また、制御部００２からオフの制御信号を受信した偏向用電極１０２は電極間にかけている電圧を停止させる。これにより、電子銃１０１から出射された電子ビームは直進し第１表面１１１にあたってＸ線を発生し、該発生したＸ線は照射窓１０４を通過して照射野に照射される。この状態を以下では、「Ｘ線オン」の状態という。波形５１０における区間５１１、及び波形５３０における区間５３２が偏向用電極１０２がオフになった状態の区間である。そして、偏向用電極１０２がオフになることで、Ｘ線オンの状態になる開始点が時刻ｔ₀で波形５２０上の点５２１、及び時刻ｔ₂で波形５４０上の点５４２である。このとき電子銃１０１から出射された電子ビームの進路は徐々に変わっていくために、波形５２０及び波形５４０の立ち上がりのグラフは傾斜している。そして、時刻ｔ_１での波形５２０上の点５２２、及び時刻ｔ_３での波形５４０上の点５４３で電子銃１０１から出射された電子ビームの進路の切り替えが終了し、Ｘ線は所定の照射野に向かって正確に照射される状態になる。

以上のように制御することで、Ｘ線照射部１００ａの偏向用電極１０２がオフになり、Ｘ線照射部１００ａにおける電子銃１０１から出射された電子ビームの進行方向が第２表面１１２から第１表面１１１に向けて移動を時刻ｔ_０で開始し（点５２１）、該移動が終了してＸ線照射部１００ａから照射されたＸ線が正確に照射野に照射されるようになるタイミング（点５２２）と、Ｘ線照射部１００ｂの偏向用電極１０２がオンになり、Ｘ線照射部１００ａから照射されたＸ線が正確に照射野に照射される位置からずれ始めるタイミング（点５４１）とが、時刻ｔ_１で一致する。同様に、Ｘ線照射部１００ｂから照射されたＸ線が正確に照射野に照射されるようになるタイミング（点５４３）と、Ｘ線照射部１００ａの偏向用電極１０２がオンになり、Ｘ線照射部１００ａから照射されたＸ線が正確に照射野に照射される位置からずれ始めるタイミング（点５２３）とが、時刻ｔ_３で一致する。これにより、被検体に連続してＸ線を照射することが可能となる。また、両方のＸ線照射部１００からの同時照射を防止して、各Ｘ線照射部１００から高速のパルス状のＸ線を極めて短い周期で交互に照射することができる。

この、制御部００２によるＸ線照射部１００ａ及びＸ線照射部１００ｂの偏向用電極１０２のオン／オフのタイミングは、それぞれの偏向用電極１０２がオフになっている時間が同一であり、さらに、一方の偏向用電極１０２がオンになるタイミングで他方の偏向用電極１０２による電子ビームの進行方向の切り替えが完了していれば、本実施形態以外でのタイミングでもよい。

また、制御部００２は、各Ｘ線照射部１００からＸ線が正確に照射野に照射が行われるようになったタイミングで、Ｘ線検出器００１へ、アース用スイッチ４０４及びアンプ用スイッチ４０５のオフの制御信号を送信する。これにより、コンデンサ４０３に電気のチャージが開始される。

さらに、制御部００２は、各Ｘ線照射部１００からのＸ線が照射野からずれだすタイミングで、Ｘ線検出器００１へ、アンプ用スイッチ４０５のオンの制御信号を送信する。これにより、コンデンサ４０３内に蓄えられた電気の読み出しが行われる。この読み出しは数十分の一秒単位といった瞬時に終了する。そのため、この読み出しを行っている間のノイズの影響は僅少であり無視できる。

そして、制御部００２は、コンデンサ４０３からの読み出しが終了したタイミングで、Ｘ線検出器００１へ、アンプ用スイッチ４０５のオフの制御信号、及びアース用スイッチ４０４のオフの制御信号を送信する。これにより、この時点から次のＸ線照射部１００からＸ線が正確に照射野に照射が行われるようになったタイミングまでの間にコンデンサ４０３に貯えられた電気はアースに流される、すなわちこの間に検出されたＸ線のデータは廃棄される。

以上の制御部００２によるＸ線検出器００１の制御の流れを動きに沿って説明する。時刻ｔ_１（点５２２）のタイミングで、Ｘ線検出器００１ａのコンデンサ４０３に電気のチャージが開始される。そして、時刻ｔ_３（点５２３）のタイミングでＸ線検出器００１ａのコンデンサ４０３へのチャージが終了する。すなわち波形５２０における区間５２４の間にＸ線検出器００１ａのコンデンサ４０３へのチャージが行われる。また、Ｘ線検出器００１ａのコンデンサ４０３に電気のチャージが開始と同時に時刻ｔ_１（点５４１）のタイミングで、Ｘ線検出器００１ｂのコンデンサ４０３からの読み出しが開始され、読み出しが終了した後に送られてくるＸ線のデータの廃棄がなされる。そして、時刻ｔ_２（点５４２）のタイミングで、Ｘ線検出器００１ｂのコンデンサ４０３に電気のチャージが開始される。そして、波形５４０における区間５４４の間にＸ線検出器００１ｂのコンデンサ４０３へのチャージが行われる。

以上のように、Ｘ線照射部１００の動作とＸ線検出器００１の動作を同期させて制御することで、Ｘ線照射部１００ａからのＸ線のデータ及びＸ線照射部１００ｂからのＸ線のデータを、ノイズを除去して極めて短い周期で交互に取得することができる。したがって、２つの異なるＸ線照射部１００から被検体の異なる照射野に向けて照射されたＸ線データを同時に取得し、そのＸ線データを基に画像生成することが可能となる。

画像生成部００３は，Ｘ線検出器００１ａ及びＸ線検出器００１ｂから入力されたデータに対して、感度補正やＸ線強度補正などを施す。そして、画像生成部００３は、前述の処理を施したデータを再構成し画像データを生成する。さらに、画像生成部００３は、入力装置（不図示）にて入力された操作者の指示に従って、画像データに対して様々な画像処理を施す。例えば、画像生成部００３は、ボリュームレンダリング処理やＭＰＲ処理などを施して３次元画像データやＭＰＲ画像データ（任意断面の画像データ）を生成して表示制御部００４へ出力する。

表示制御部００４は、画像生成部００３から入力された画像データに基づく画像を、液晶ディスプレイやＣＲＴなどの表示部００５に表示させる。

次に、図６を参照して本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＸ線の照射及び検出の流れを説明する。ここで、図６は本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＸ線の照射及び検出の流れを表すフローチャートの図である。

ステップＳ００１：制御部００２は、Ｘ線照射部１００ａ及びＸ線照射部１００ｂの双方の電子銃１０１からの電子ビームの出射を開始させる。

ステップＳ００２：制御部００２は、自己が生成するタイミングパルスが７ｎ＋１（ｎ＝０，１，２・・・）の立ち上がりかを判断する。７ｎ＋１の立ち上がりであればステップＳ００３に進む。７ｎ＋１の立ち上がりでなければステップＳ００４に進む。

ステップＳ００３：Ｘ線照射部１００ａは、制御部００２からの制御信号を受けて、偏向用電極１０２をオフにする。これにより、Ｘ線照射部１００ａはＸ線オンの状態になる。

ステップＳ００４：制御部００２は、自己が生成するタイミングパルスが７ｎ＋１（ｎ＝０，１，２・・・）の立下りかを判断する。７ｎ＋１の立下りであればステップＳ００５に進む。７ｎ＋１の立下りでなければステップＳ００８に進む。

ステップＳ００５：Ｘ線照射部１００ｂは、制御部００２からの制御信号を受けて、偏向用電極１０２をオンにする。これにより、Ｘ線照射部１００ｂはＸ線オフの状態になる。

ステップＳ００６：Ｘ線検出器００１ａは、制御部００２からの制御信号を受けて、アース用スイッチ４０４を及びアンプ用スイッチ４０５をオフにする。これにより、Ｘ線検出器００１ａのコンデンサ４０３に電気がチャージされる。

ステップＳ００７：Ｘ線検出器００１ｂは、アース用スイッチ４０４をオフにし、アンプ用スイッチ４０５をオフにする。これにより、Ｘ線検出器００１ｂのコンデンサ４０３から読み出しが行われる。

ステップＳ００８：制御部００２は、自己が生成するタイミングパルスが７ｎ＋４（ｎ＝０，１，２・・・）の立下りかを判断する。７ｎ＋４の立下りであればステップＳ００９に進む。７ｎ＋４の立下りでなければステップＳ０１０に進む。

ステップＳ００９：Ｘ線照射部１００ｂは、制御部００２からの制御信号を受けて、偏向用電極１０２をオフにする。これにより、Ｘ線照射部１００ｂはＸ線オンの状態になる。

ステップＳ０１０：制御部００２は、自己が生成するタイミングパルスが７ｎ＋５（ｎ＝０，１，２・・・）の立ち上がりかを判断する。７ｎ＋５の立ち上がりであればステップＳ０１１に進む。７ｎ＋５の立ち上がりでなければステップＳ０１４に進む。

ステップＳ０１１：Ｘ線照射部１００ａは、制御部００２からの制御信号を受けて、偏向用電極１０２をオンにする。これにより、Ｘ線照射部１００ａはＸ線オフの状態になる。

ステップＳ０１２：Ｘ線検出器００１ｂは、制御部００２からの制御信号を受けて、アース用スイッチ４０４を及びアンプ用スイッチ４０５をオフにする。これにより、Ｘ線検出器００１ｂのコンデンサ４０３に電気がチャージされる。

ステップＳ０１３：Ｘ線検出器００１ａは、アース用スイッチ４０４をオフにし、アンプ用スイッチ４０５をオフにする。これにより、Ｘ線検出器００１ａのコンデンサ４０３から読み出しが行われる。

ステップＳ０１４：制御部００２は、Ｘ線検出器００１ａのコンデンサから読み出しが終了したかを確認する。終了している場合はステップＳ０１５に進む。終了していない場合はステップＳ０１６に進む。

ステップＳ０１５：Ｘ線検出器００１ａは、制御部００２からの制御信号を受けて、アース用スイッチ４０４をオンにし、アンプ用スイッチ４０５をオフにする。これにより、Ｘ線検出器００１ａで検出されるＸ線データは廃棄されることになる。

ステップＳ０１６：制御部００２は、Ｘ線検出器００１ｂのコンデンサから読み出しが終了したかを確認する。終了している場合はステップＳ０１５に進む。終了していない場合はステップＳ０１６に進む。

ステップＳ０１７：Ｘ線検出器００１ｂは、制御部００２からの制御信号を受けて、アース用スイッチ４０４をオンにし、アンプ用スイッチ４０５をオフにする。これにより、Ｘ線検出器００１ｂで検出されるＸ線データは廃棄されることになる。

ステップＳ０１８：制御部００２は、Ｘ線の照射終了か否かを判断する。Ｘ線の照射終了の場合はステップＳ０１９に進む。Ｘ線の照射終了でない場合はステップＳ００２に進む。

ステップＳ０１８：制御部００２は、Ｘ線照射部１００ａ及びＸ線照射部１００ｂの双方の電子銃１０１からの電子ビームの出射を停止させる。

また、以上で説明した、２つのＸ線照射部及びその２つのＸ線照射部からのＸ線の照射を制御する制御部を有する装置が本発明におけるＸ線管装置にあたる。

以上で説明したように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置においては、２つのＸ線照射部から異なる照射野に向けて交互に極めて短い周期でパルス状のＸ線の照射を行い、そのＸ線の照射と同期させて該Ｘ線をそれぞれ別個に他方のＸ線の散乱線の影響なく検出することができる。これにより、散乱線の影響の少ない異なる２つの照射野におけるＸ線データを同時に取得することができ、その取得したＸ線データを基にノイズの少ない異なる２つの画像をほぼ同時に生成することが可能なる。したがって、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、同時に異なる組織を対象にしたノイズの少ないＸ線ＣＴ画像を生成することができ、また、１枚のＸ線ＣＴ画像を生成する時間を短縮することもでき、その場合の画像もノイズを軽減させた画像として生成することができる。

また、本実施形態では、２つのＸ線照射部を有するＸ線ＣＴ装置で説明を行ったが、このＸ線照射部は２つ以上あってもよい。その場合、Ｘ線が照射野に照射されるＸ線照射部を順次変更していき他のＸ線照射部からはＸ線が外部に照射されないようにし、さらに、そのＸ線が照射野に照射されるＸ線照射部に対応するＸ線検出器のみでＸ線の検出を行うように制御する構成となる。

〔第２の実施形態〕
以下、この発明の第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線照射部の中の第１反射面と照射窓との間に、第１反射面で反射したＸ線以外の散乱線が照射窓に入り込まないように遮蔽部材を設けたものである。そこで、以下では該遮蔽部材について主に説明する。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能構成も第１の実施形態と同様に図１のブロック図で表わされる。

図７及び図８は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＸ線照射部１００の内部構造の概略図である。さらに、図７はＸ線が照射野に向かうときの状態の図であり、図８はＸ線が照射野とは反対方向に向かうときの状態の図である。

図７及び図８に示すように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線照射部１００の内部に、電子銃１０１から出射された電子ビームが第１表面１１１にあたって発生したＸ線が照射窓１０４に向かう進路を覆うように遮蔽部材１０５が配置されている。遮蔽部材１０５は、鉛などのＸ線が透過しない金属で構成されている。

偏向用電極１０２がオフの場合には、電子銃１０１で出射された電子ビームが第１表面１１１にあたりＸ線が発生する。そして、図７に示すように、第１表面１１１から照射されたＸ線は、遮蔽部材１０５で覆われた進路を進み、照射窓１０４を通過して照射野に照射される。このように、第１表面１１１から照射されたＸ線は照射野にさえぎられることなく照射窓１０４に進める。

偏向用電極１０２がオンの場合には、電子銃１０１で出射された電子ビームが第２表面１１２にあたってＸ線が発生する。図８に示すように、第２表面１１２から照射されたＸ線は、Ｘ線照射部１００の内壁に向かう。Ｘ線照射部１００の内壁は銅などのＸ線を吸収する材質で形成されているため、内壁に当たったＸ線のほとんどはＸ線照射部１００の内壁で吸収される。しかし、Ｘ線照射部１００の内壁に当たったＸ線のうち少量は散乱線としてＸ線照射部１００の内部で反射を繰り返す。そして、この散乱線は図８に示す矢印８００の様に照射窓１０４に向けて進む場合もある。そのような場合、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、散乱線は遮蔽部材１０５にさえぎられることで遮蔽部材１０５の内部には侵入しない。したがって、散乱線が照射窓１０４を通過してＸ線照射部１００の外部に漏れることが軽減できる。

以上で説明したように、本実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置では、偏向用電極１０２がオフの場合には、電子銃１０１から出射された電子ビームが第１表面１１１にあたることでＸ線が発生し、該発生したＸ線は照射窓１０４を通過して照射野に照射される。そして、偏向用電極１０２がオフの場合には、電子銃１０１から出射された電子ビームが第２表面１１２にあたることでＸ線が発生し、該発生したＸ線はＸ線照射部１００の内壁で一部が反射し散乱線となるが、この散乱線を遮蔽部材１０５で反射させることでＸ線照射部１００の外部に漏らさないようにする構成である。これにより、Ｘ線オンになっているＸ線照射部１００から照射されたＸ線のみを対になるＸ線検出器００１に検出させることができ、ノイズをより軽減した画像を生成することが可能となる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図第１の実施形態に係るＸ線が照射野に向かうときの状態のＸ線照射部の内部構造の概略図第１の実施形態に係るＸ線が照射野とは反対方向に向かうときの状態のＸ線照射部の内部構造の概略図Ｘ線検出器の構成を表す概略図制御部におけるタイミングパルスと偏向用電極のオン／オフ及び各Ｘ線照射部からのＸ線照射のオン／オフとの関係を表すタイミングチャートの図、（Ａ）制御部００２におけるタイミング信号のグラフ、（Ｂ）Ｘ線照射部１００ａの偏向用電極１０２の電圧を表したグラフ、（Ｃ）Ｘ線照射部１００ａの照射野へのＸ線照射量を表したグラフ、（Ｄ）Ｘ線照射部１００ｂの偏向用電極１０２の電圧を表したグラフ、（Ｅ）Ｘ線照射部１００ｂの照射野へのＸ線照射量を表したグラフ第１の施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＸ線の照射及び検出の流れを表すフローチャートの図第２の実施形態に係るＸ線が照射野に向かうときの状態のＸ線照射部の内部構造の概略図第２の実施形態に係るＸ線が照射野とは反対方向に向かうときの状態のＸ線照射部の内部構造の概略図

符号の説明

００１ａ、００１ｂＸ線検出器
００２制御部
００３画像生成部
００４表示制御部
００５表示部
１００ａ、１００ｂＸ線照射部
１０１電子銃
１０２偏向用電極
１０３駆動部
１０４照射窓
１１０ターゲット（アノード）
１１１第１表面
１１２第２表面

Claims

電子ビームを出射する電子銃と、
制御信号を受けて前記電子銃から出射された電子ビームを少なくとも２方向へ切り替えて送出させる偏向手段と、
一方向の前記電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１の面と、他の方向の前記電子ビームを受けたときは前記所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２の面と、を有するターゲットと、
を備えることを特徴とするＸ線管装置。
電子ビームを出射する電子銃と、制御信号を受けて前記電子銃から出射された電子ビームを少なくとも第１方向及び第２方向の２方向へ切り替えて送出させる偏向手段と、一方向の前記電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１の面と、他の方向の前記電子ビームを受けたときは前記所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２の面と、を有するターゲットと、をそれぞれが備え、かつそれぞれ同一の被検体に対する異なる照射野に向けて照射可能に配置された第１Ｘ線照射手段及び第２Ｘ線照射手段と、
前記第１Ｘ線照射手段と前記第２Ｘ線照射手段の２つの前記偏向手段において、一方の前記偏向手段に対して前記第１方向へ前記電子ビームを照射させている時に、他の前記偏向手段に対して前記第２方向に前記電子ビームを照射させる前記制御信号を送信する制御手段と、
を備えることを特徴とするＸ線管装置。
電子ビームを出射する電子銃と、制御信号を受けて前記電子銃から出射された電子ビームを少なくとも第１方向及び第２方向の２方向へ切り替えて送出させる偏向手段と、一方向の前記電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１の面と、他の方向の前記電子ビームを受けたときは前記所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２の面と、を有するターゲットと、をそれぞれが備え、かつそれぞれ同一の被検体に対する異なる照射野に向けて照射可能に配置されたｎ（２≦ｎ）個のＸ線照射手段と、
前記ｎ個のＸ線照射手段の前記偏向手段において、ｋ（１≦ｋ≦ｎ）番目の前記Ｘ線照射手段の前記偏向手段に対して前記第１方向へ前記電子ビームを送出させている時に、他の前記Ｘ線照射手段の前記偏向手段に対して前記第２方向へ前記電子ビームを送出させる制御であって、前記ｋ番目の前記Ｘ線照射手段を１からｎまで順次変更していく制御となる前記制御信号を送信する制御手段と、
を備えることを特徴とするＸ線管装置。
前記ターゲットを回転させる駆動手段をさらに備え、
前記ターゲットは、
前記Ｘ線発生手段の対向する位置に配置され、中心軸で回転する円盤状で、Ｘ線管球側に上底面を向け、前記上底面の外周を頂上部とする前記中心軸とは反対側へ向けた第１の面を有し、かつ前記上底面部分が前記頂上部から前記中心軸側に向けた滑らかな傾斜面である第２の面を有して凹んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線管装置。
前記第１の面から照射されるＸ線の前記照射野に向かう進路に沿って配置され、前記第２の面から照射される前記Ｘ線の散乱線の前記照射野への侵入を抑制する遮蔽部材をさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線管装置。
同一の被検体に対する異なる照射野に向けてＸ線を照射するｎ個のＸ線照射手段と、
前記Ｘ線照射手段からのＸ線の照射を制御する制御手段と、
前記被検体を透過したＸ線を検出する前記Ｘ線照射手段と対になるＸ線検出器と、
前記検出したＸ線に基づくデータに対し再構成処理を行って画像データを生成する画像生成手段と、を備え、
前記Ｘ線照射手段は、
電子ビームを出射する電子銃と、制御信号を受けて前記電子銃から出射された前記電子ビームを少なくとも第１方向及び第２方向の２方向へ切り替えて送出させる偏向手段と、一方向の前記電子ビームを受けたときは所定の照射野に向けてＸ線を照射する第１の面と、他の方向の前記電子ビームを受けたときは前記所定の照射野と異なる方向に向けてＸ線を照射する第２の面と、を有するターゲットと、を備え、
前記制御手段は、
前記ｎ個のＸ線照射手段の前記偏向手段において、ｋ（１≦ｋ≦ｎ）番目の前記Ｘ線照射手段の前記偏向手段に対して前記第１方向へ前記電子ビームを送出させている時に、他の前記Ｘ線照射手段の前記偏向手段に対して前記第２方向へ前記電子ビームを送出させる制御であって、前記ｋ番目の前記Ｘ線照射手段を１からｎまで順次変更していく制御となる前記制御信号を送信する、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記制御手段は、前記Ｘ線照射手段が前記照射野にＸ線を照射している間にのみ前記対になるＸ線検出器がＸ線を検出するように制御することを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。