JP4686009B2 - X-ray computed tomography system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャンタイムを短縮するためにX線管及びX線検出器等を搭載した円環形状の回転枠を連続的に回転するタイプのX線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のとおり、上述した連続高速回転は、X線管への給電や信号送受信を金属リングと導電性ブラシで行うスリップリング及びダイレクトドライブモータの採用により実現し得る。このような連続高速回転では、X線管の回転位置を非常に高精度で検出することが要求される。このためにレゾルバを採用したものが登場している。レゾルバは、ダイレクトドライブモータと同様に、ステータとロータとから構成され、ステータに90°位相のずれた二相コイルを配置して、ロータと共に回転するコイルの電圧の位相により位置検出を行うことを原理として、具体的にはステータの二相コイルそれぞれに正弦波と余弦波で励磁電圧を与えると、ロータコイルの誘起電圧は回転位置θに応じて変動し、この回転位置θは励磁電圧と誘起電圧の位相差で与えられる。従って、360度に対する励磁電圧のゼロクロス点から誘起電圧のゼロクロス点までの間隔(実際にはクロックのカウンタ値)の比率が、(カウンタのクロック周波数)/励磁周波数に対する回転位置θの比率が相似になり、これを解くことで、回転位置θを絶対値で求めることができる。このレゾルバは、極数を多くすることで、比較的簡単にその精度を高くできるという特性をもっている。
【0003】
このようにレゾルバは、回転位置を絶対値として求めることができ、しかも高精度を容易に獲得できるという優位性を持っている。
【0004】
しかし、このようなレゾルバをX線コンピュータ断層撮影装置に採用するには、被検体が挿入される撮影領域に合わせて1000mm程度の大口径で作成する必要があり、非常に大型化し、しかも非常に高価になってしまう。また、ロータコイル信号をスリップリングを介して取り出すようになっているため、故障時には架台解体が必要とされ、非常に手間や時間を要するものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、X線コンピュータ断層撮影装置において、小型で、安価でしかもメンテナンス性の高い回転位置検出を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定枠と、この固定枠に対して回転可能に支持された略円形状の回転枠と、この回転枠に取り付けられたX線管と、このX線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、このX線検出器の出力と前記回転枠の回転による前記X線管の回転位置とに基づいて前記被検体の断層画像データを再構成するコンピュータ部とを有するX線コンピュータ断層撮影装置において、前記X線管の回転位置を検出する磁気抵抗式センサと、前記磁気抵抗式センサの出力波形に基づいて、前記回転枠の回転駆動制御に用いられる第1のパルス列を発生させるエンコーダで構成された第1のパルス生成回路と、前記磁気抵抗式センサの出力の周期を測定する周期測定回路を有し、前記測定した周期に従って、前記断層画像データの再構成に用いられる第2のパルス列を発生させる第2のパルス生成回路と、を備えることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明によるX線コンピュータ断層撮影装置を好ましい実施形態により説明する。周知のとおり、X線コンピュータ断層撮影装置には、X線管とX線検出器とが1体として被検体の周囲を回転する回転/回転(ROTATE/ROTATE )世代、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、X線管のみが被検体の周囲を回転する固定/回転(STATIONARY/ROTATE )世代があり、それらのいずれの世代でも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転/回転世代を例に説明する。また、1枚の断層画像を再構成するには、被検体の周囲1周、約360度分の投影データが、またハーフスキャン法でも180度+ビュー角(X線の拡散角)分の投影データが必要とされる。いずれの方式にも本発明を適用可能である。ここでは、一般的な前者の約360度分の投影データセットから1枚の断層画像データを再構成するものとして説明する。
【0008】
まず、X線コンピュータ断層撮影装置の基本構成について説明する。X線コンピュータ断層撮影装置は、投影データを収集する大規模構造物のスキャン本体と、そのスキャン本体の制御や投影データを処理して断層画像データを再構成するといった役割が与えられているコンピュータシステムとに大きく分かれる。コンピュータシステムは、検出された投影データに対して、チャンネル間の感度不均一を補正する等の前処理を実行する前処理部、前処理部で補正された投影データに基づいて断層画像データを再構成する再構成プロセッサ、その断層画像データを表示するディスプレイ、その他、ユーザインストラクションを入力するための入力デバイスや架台部のスキャン動作を制御するスキャンコントローラ等を装備している。
【0009】
図1には、架台部の一部を切り欠いてその架台部の内部構造を示している。図2には、架台図の側面略図を示し、図3には、架台図の正面略図を示している。さらに、図4には、図3のA−A断面図を示している。10は、略円環形状の回転枠であり、スタンド12に略垂直に配置された固定枠11に回転可能に支持されている。回転枠10には永久磁石及び円環形状の磁性体のロータヨーク17がその円周に沿って等間隔で取り付けられ、これと固定枠11に取り付けられたコイル18とにより、回転枠10を直接的に回転駆動するダイレクトドライブモータ方式が採用されている。
【0010】
上記回転枠10には、例えばコーンビーム形でX線を曝射するタイプのX線管13と、例えばマルチスライス形のX線検出器14とが、寝台16に載置された被検体Pを挟んで対向する位置関係で搭載されている。その他、回転枠10には、X線検出器14からの電流信号を電圧に変換するI−V変換器、この電圧信号を周期的に積分する積分器、この積分器の出力信号を増幅するアンプ、このプリアンプの出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル・コンバータ等からなるデータ収集システム(一般的にDAS(data acquisition system) と呼ばれている)を収納するボックス15や、X線管13への電力供給及び信号送受信のためのスリップリング機能が回転バランスをとって装備されている。
【0011】
本実施形態では、小型で、安価でしかもメンテナンス性の高い回転位置検出を提供するために、磁気抵抗方式を採用している。この方式について以下に説明する。この磁気抵抗方式は、図5に示すように回転枠10に直接的に取り付けられた磁性体の検出歯車21と、検出面が検出歯車21の歯先から所定距離Gを隔ててそれに対向する向きで固定枠11に取り付けられた磁気抵抗式センサ22とにより実現される。検出歯車21は、大口径の歯先円直径を有し、その外周には、同一形状の歯23が一定間隔のピッチで整然と形成されている。なお、検出歯車21は回転枠10と共に回転する部位であれば、寝台16側に設けられていてもよい。また、検出歯車21を固定枠11に取付、磁気抵抗式センサ22を回転枠10に取り付けるようにしてもよい。
【0012】
検出歯車21の歯先形状は、インボリュートが望ましく、そのタイプとしては図6に示すように、はすば歯、やま歯、平歯、かさ歯のいずれでもよい。特に、はすば歯は、高周波磁束低減効果があり、センサ精度向上の観点から好適であるといえる。また検出歯車21の側面には、図7(a)に示すように円周方向に沿って複数のスリット26が形成されている。または、検出歯車21の側面には、図7(b)に示すように半径方向と平行に又はそれに対して若干傾斜させた向きで放射状に複数の溝27が形成されている。検出歯車21が回転枠10に伴って回転すると、検出歯車21の側面に形成されたスリット26や溝27により、架台内部の空気(流体)が流動される。これにより、ダイレクトドライブモータやX線管13の冷却効果が期待できる。さらに、この冷却効果を向上させるために、図7(c)、図7(c)のD−D断面図である図7(d)又は図7(e)に示すように、複数のスリット26の端面を回転軸に対して傾斜させるようにしてもよい。
【0013】
この検出歯車21が回転枠10の回転に伴って回転するとき、その外周の凹凸によって、固定枠11に取り付けられた磁気抵抗式センサ22の付近で磁束密度が変動し、この変動により磁気抵抗式センサ22の出力Voutが変化するようになっている。なお、ダイレクトドライブモータのロータヨーク17に取り付けられた永久磁石及びコイル18に対して磁気抵抗式センサ22を磁気的に遮蔽するために、コイル18と磁気抵抗式センサ22との間には磁気シールド板27が配置されている。磁気シールド板27は、回転枠10に取り付けてもよいが、磁気抵抗式センサ22とともに、固定枠11に取り付けることが望ましい。
【0014】
磁気抵抗式センサ22は、図8及び図9に示すように、磁束密度が疎になると抵抗値が小さく(または大きく)なり、逆に磁束密度が密になると抵抗値が大きく(または小さく)なる性質を有する一対の磁気抵抗素子MR1,MR2を備えている。一対の磁気抵抗素子MR1,MR2は、検出歯車21の移動方向、つまり回転軸に対して直交する方向に沿って並べられていて、その後方に磁気バイアスを与えるための永久磁石24が配置されている。そして一対の磁気抵抗素子MR1,MR2は、直流電源Eと接地GNDとの間に直列に接続され、その中点Mからセンサ出力が引き出されるようになっている。
【0015】
ここで、図10に示すように、磁性体の歯(凸部)23が磁気抵抗素子MR1,MR2に正対するとき、磁束密度は高くなり、その抵抗値は大きくなる。逆に、磁性体の歯溝(凹部)28が磁気抵抗素子MR1,MR2に正対するとき、磁束密度は逆に低くなり、その抵抗値は小さくなる。検出歯車21の歯23が磁気抵抗素子MR1,MR2の直前を次々と通過するとき、抵抗値の変動に伴って、磁気抵抗素子MR1,2の中点Mの電位Voutは変動する。具体的には、磁気抵抗素子MR1の抵抗をR1、もう一方の磁気抵抗素子MR2の抵抗をR2、直流電流をEとするとき、中点Mの電位Voutは、
Vout=E×R2/(R1+R2)
で与えられる。回転枠10が回転し、図10(a)に示すように歯23が磁気抵抗素子MR1の近傍にくると、磁気抵抗素子MR1の抵抗値R1は小さくなりR1<R2となる。さらに図10(b)に示すように歯23が中点Mの真下にくると、両者の抵抗値R1,R2は等しくなり、そして図10(c)に示すように歯23が磁気抵抗素子MR1を通過して磁気抵抗素子MR2の近傍にくると、磁気抵抗素子MR2の抵抗値R2は小さくなりR2<R1となる。従って、歯23の接近及び通過さらにその繰り返しにより、中点電位Voutは略正弦波で変化する。この電位Voutの時間変化から歯23の通過を検知して、回転位置の変化を認識することができる。
【0016】
この回転位置の検出精度は、基本的に検出歯車21の歯23の工作精度に依存するが、それ以外で重要なのは、センサ22の出力波形の歪みである。さらに、後者のセンサ22の出力波形の歪みは、主に、歯23の歯先形状に依存して決まる。ここではセンサ22の出力波形の歪みを低減させる歯先形状について考察する。図11には、歯23の寸法パラメータを示している。歯先形状は、歯幅r/単一ピッチλで定義される。なお、詳細は後述するが、本実施形態では、センサ22の出力波形のゼロクロス点を検出して、その点を基準にパルスを出力するようになっており、センサ22の出力波形の歪みが小さくなれば、それに反比例して、理論上でのパルス幅と測定されたパルス幅との誤差の大きさ(以下、パルス精度と記す)が、向上するという関係にある。
【0017】
そして、センサ22の出力波形の歪を低減させるのに好適な歯先形状を得るために(歯幅r/歯溝m)を所定値よりも小さくするとともに、(歯幅r/単一ピッチλ)を所定範囲に入るようにした。更に、この歯形形状でも必要なパルス精度を得るために検出歯車21の歯先と磁気抵抗式センサ22の検出面とのギャップも所定範囲に設定した。
【0018】
このような条件で歯先を設計加工し、しかもギャップも所定範囲内に収めることで、パルス精度を、仕様を満たすまで高めることができた。
【0019】
次に、磁気抵抗式センサ22の出力波形に基づいてパルス列を出力するパルス発生回路について説明する。図12には、磁気抵抗式センサ22の出力波形の変動に応じてパルス列を出力するパルス発生回路の構成を示している。ここでは、検出歯車21の歯23の数は432個として説明する。磁気抵抗式センサ22の出力は、エンコーダ(第1のパルス生成回路)31と、パルス生成回路(第2のパルス生成回路)32との2系統に分配される。前者のエンコーダ31は、磁気抵抗式センサ22の出力波形の波高値に基づいて、同じ周波数でパルスを発生するもので、従って、1回転あたり、432個のパルスが発生される。このエンコーダ31は、磁気抵抗式センサ22の出力からパルス出力までがほぼリアルタイムではあるが、パルス精度(回転位置測定精度)が波形歪みに対する依存性があるという特性を備えており、そのリアルタイム性を利用して、ダイレクトドライブモータへのフィードバック制御に用いることが有効である。
【0020】
一方、後者のパルス生成回路32は、エンコーダ31とは異なり、パルス精度が波形歪みに対して依存性はない、つまりパルス精度が高いが、磁気抵抗式センサ22の出力からパルス出力までに若干の時間遅れが生じるという特性を備えている。この特性は、画像の再構成に用いる際に有効である。
【0021】
図13には、パルス生成回路32の構成を示し、図14にはパルス生成回路32の動作を説明するための波形図を示している。まず、磁気抵抗式センサ22からの出力信号(Vout)は、個々の歯23が磁気抵抗式センサ22を通過するごとに周期的に変動する。つまり、1回転時間/歯数の逆数の周波数で、出力信号(Vout)が周期的に振幅する。出力信号の波形は、上述したように基本的には略正弦波形状である。出力信号は、まず、ゼロクロス点検出コンパレータ41に取り込まれる。ゼロクロス点検出コンパレータ41は、出力信号のゼロクロス点ZCを検出する。
【0022】
そして、時間測定タイマー回路42では、ゼロクロス点検出コンパレータ41で検出された前回のゼロクロス点ZCから今回のゼロクロス点ZCまでの時間、つまり磁気抵抗式センサ22からの出力信号の各周期を、クロック回路46からの例えば12MHzのクロックを最小単位として測定する。実際には、周期に含まれるクロックパルス数CYとして測定される。この測定された磁気抵抗式センサ22からの出力信号の周期情報は、測定時間除算回路43で、予め設定された除数(4・n)で除算される(CY/(4・n))。なお、nは、磁気抵抗式センサ22からの出力信号の周波数に対するパルス発生カウンタ回路45の出力パルスの周波数の逓倍係数であり、この例ではn=25としている。この値は任意であり、オペレータにより自由に設定及び変更可能である。この除算結果(CY/(4・n))は、遅延回路44を経由してパルス発生カウンタ回路45に送られる。遅延回路44の遅延時間は、磁気抵抗式センサ22からの信号出力から、パルス発生カウンタ回路45からのパルス出力までの時間遅れを、所定時間、この例では2周期に固定化するために設けられている(少なくとも2周期前が望ましい)。
【0023】
パルス発生カウンタ回路45は、磁気抵抗式センサ22からの出力信号の周波数のn倍の周波数のA相とB相の2相パルス(A相パルスに対してB相パルスは、位相が90°ずれている)を出力する。具体的には、図15に示すように、パルス発生カウンタ回路45では、除算結果(CY/(4・n))に対して、クロック回路46の現在のカウント値と1つ前のカウント値の差(Cn −Cn-1 )が一致したとき、この場合、B相パルスを立ち下げる。次の期では、A相パルスを立ち上げる。このように(CY/(4・n))に応じて2相パルスを交互に立ち下げ/立ち上げる。このような動作をクロック回路46のカウント値のインクリメントを維持したままで、(4・n)回繰り返し、当該周期動作を終了する。このときクロック回路46のカウント値をリセットして、次の周期でもその測定周期に基づいて同様の動作を行う。
【0024】
このように磁気抵抗式センサ22からの出力信号の周期を測定し、その周期を(4・n)で除算した周期で、パルスを発生する、ここでは2相パルスのハイとローの状態を交互に切り替えることにより、検出歯車21の工作精度が所望の精度に対して高い精度を得ることができていれば、非常に高精度で回転位置を測定することができる。この高精度のパルスは、再構成プロセッサにおいて、2周期前の投影データと対応付けられ、断層画像データの再構成に用いられる。
【0025】
なお、この高精度パルスは、周期測定が必須とされる関係上、歯車21の動きに対して、例えば2周期の遅れ時間が発生するが、ダイレクトドライブモータのトルク変動に対して、回転枠10のイナーシャ(慣性)が非常に大きいので、2周期前と現在周期との差はゼロに近似的であるといえる。従って、それをリアルタイムなものとしてモータのフィードバック制御に用いるようにしても実質的には不具合は生じないといえる。
【0026】
このようにパルス生成回路32は、磁気抵抗式センサ22からの出力信号の周期から回転位置を測定するので、たとえ磁気抵抗式センサ22からの出力波形が歪んでいたとしても、その影響を殆ど受けることなく、非常に高精度で回転位置を検出することができる。
【0027】
(変形例)
上述した磁気抵抗式センサ22は、図16に示すように、光学式センサ50に置き換えることが可能である。光学式センサ50は、検出歯車21に光を照射する光源52と、検出歯車21からの反射光を受光し、その受光強度に応じた振幅の電気信号を出力する光検出器51とからなる。この光学式センサ50に歯23が正対するとき、反射光の大部分が光検出器51に入射し、一方、光学式センサ50に歯溝28が正対するとき、反射光はあまり光検出器51に入射しない。このため回転枠10に伴って検出歯車21が光学式センサ50の直前で回転するとき、光学式センサ50の出力信号は、磁気抵抗式センサ22の場合と同様に、個々の歯23の接近、正対、そして通過に伴って振幅する。従って、この光学式センサ50の出力信号をパルス発生回路で同様に処理することができる。
【0028】
この場合、光学式センサ50の出力信号の振幅を拡大して、パルス精度を向上するために、図17に示すように、検出歯車21の歯23の表面を高反射材53でコートして検出歯車21の凸部を凹部よりも反射率が高くなるようにしたり、、また歯溝27の底面と側面を低反射材54でコートして検出歯車21の凹部を凸部よりも反射率が低くなるようにしてもよい。もちろん、部位と反射率はこの組み合わせに限らず、凸部と凹部とで反射率が異なっていればよい。
【0029】
さらに本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、X線管の回転位置を検出するためのセンサを固定枠に設け、しかもそのセンサに磁気抵抗式を採用したことにより、検出する小型で、安価でしかもメンテナンス性の高い回転位置検出を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の架台の内部構造を示す切り欠き図。
【図2】図1の架台の側面略図。
【図3】図1の架台の正面略図。
【図4】図3のA−A断面図。
【図5】図1の検出歯車の取付位置を示す略図。
【図6】図1の検出歯車の歯車形状を示す略図。
【図7】図1の検出歯車の側面構造略図。
【図8】図1の磁気抵抗式センサの構造略図。
【図9】図8の磁気抵抗式センサの等価回路図。
【図10】図8の磁気抵抗式センサが検出歯車の凹凸を検出する原理説明図。
【図11】図1の検出歯車の歯先形状を示す図。
【図12】図1の磁気抵抗式センサの出力を処理するパルス発生回路の構成図。
【図13】図12のパルス生成回路の構成図。
【図14】図12のパルス生成回路の動作説明図。
【図15】図14のパルス発生カウンタ出力波形の詳細図。
【図16】本実施形態の変形例を示す図。
【図17】本実施形態の他の変形例を示す図。
【符号の説明】
10…回転枠、
11…固定枠、
12…スタンド、
13…X線管、
14…X線検出器、
15…データ収集システム、
16…寝台、
17…ロータヨーク、
18…コイル、
21…検出歯車。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray computed tomography apparatus of a type that continuously rotates an annular rotary frame on which an X-ray tube, an X-ray detector, and the like are mounted in order to shorten a scan time.
[0002]
[Prior art]
As is well known, the above-described continuous high-speed rotation can be realized by employing a slip ring and a direct drive motor that perform power supply to the X-ray tube and signal transmission / reception with a metal ring and a conductive brush. In such continuous high-speed rotation, it is required to detect the rotational position of the X-ray tube with very high accuracy. For this purpose, a resolver has been introduced. Similar to the direct drive motor, the resolver is composed of a stator and a rotor, and a two-phase coil having a phase difference of 90 ° is arranged in the stator, and position detection is performed based on the phase of the voltage of the coil rotating with the rotor. In principle, when an excitation voltage is applied to each of the two-phase coils of the stator with a sine wave and a cosine wave, the induced voltage of the rotor coil varies depending on the rotational position θ, and this rotational position θ It is given by the voltage phase difference. Therefore, the ratio of the interval (actually the clock counter value) from the excitation voltage zero cross point to the induced voltage zero cross point with respect to 360 degrees is similar to the ratio of the counter position (clock frequency of the counter) / excitation frequency to the rotational position θ. Thus, by solving this, the rotational position θ can be obtained as an absolute value. This resolver has a characteristic that its accuracy can be increased relatively easily by increasing the number of poles.
[0003]
As described above, the resolver has an advantage that the rotational position can be obtained as an absolute value and high accuracy can be easily obtained.
[0004]
However, in order to employ such a resolver in an X-ray computed tomography apparatus, it is necessary to create a resolver having a large aperture of about 1000 mm in accordance with the imaging region into which the subject is inserted. It becomes expensive. Further, since the rotor coil signal is taken out via the slip ring, the frame must be disassembled at the time of failure, which requires much labor and time.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a rotational position detection that is small, inexpensive, and highly maintainable in an X-ray computed tomography apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a fixed frame, a substantially circular rotating frame supported rotatably with respect to the fixed frame, an X-ray tube attached to the rotating frame, and an object emitted from the X-ray tube. An X-ray detector that detects transmitted X-rays, and a computer that reconstructs tomographic image data of the subject based on the output of the X-ray detector and the rotational position of the X-ray tube due to the rotation of the rotary frame In the X-ray computed tomography apparatus having a portion, a magnetoresistive sensor that detects the rotational position of the X-ray tube and the rotational drive control of the rotating frame based on the output waveform of the magnetoresistive sensor A first pulse generation circuit configured by an encoder that generates a first pulse train; and a cycle measurement circuit that measures a cycle of an output of the magnetoresistive sensor. According to the measured cycle, the tomographic image data Re A second pulse generating circuit for generating a second pulse train used for forming, characterized in that it comprises a.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the X-ray computed tomography apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As is well known, in an X-ray computed tomography apparatus, an X-ray tube and an X-ray detector are rotated and rotated (ROTATE / ROTATE) generations in which the X-ray tube and the X-ray detector are rotated as one body. There are fixed / rotation (STATIONARY / ROTATE) generations in which only the X-ray tube rotates around the subject, and the present invention can be applied to any of these generations. Here, the rotation / rotation generation that currently occupies the mainstream will be described as an example. In addition, in order to reconstruct one tomographic image, projection data for about 360 degrees around the subject and 180 degrees + view angle (X-ray diffusion angle) is projected even by the half scan method. Data is needed. The present invention can be applied to any method. Here, a description will be given assuming that one piece of tomographic image data is reconstructed from the general projection data set of about 360 degrees.
[0008]
First, the basic configuration of the X-ray computed tomography apparatus will be described. An X-ray computed tomography apparatus is a computer system that is given a role of reconstructing tomographic image data by processing a scan main body of the large-scale structure that collects projection data and processing of the scan main body and projection data. It is divided into and. The computer system re-processes the tomographic image data based on the projection data corrected by the pre-processing unit and the pre-processing unit that perform pre-processing such as correcting non-uniform sensitivity between channels on the detected projection data. A reconstruction processor to be configured, a display for displaying the tomographic image data, an input device for inputting user instructions, a scan controller for controlling the scanning operation of the gantry, and the like are provided.
[0009]
FIG. 1 shows the internal structure of the gantry part by cutting out a part of the gantry part. FIG. 2 shows a schematic side view of the gantry diagram, and FIG. 3 shows a schematic front view of the gantry diagram. Further, FIG. 4 shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
[0010]
In the
[0011]
In the present embodiment, the magnetoresistive method is adopted in order to provide a rotational position detection that is small, inexpensive, and highly maintainable. This method will be described below. As shown in FIG. 5, this magnetoresistive system has a
[0012]
The tooth shape of the
[0013]
When the
[0014]
As shown in FIGS. 8 and 9, the
[0015]
Here, as shown in FIG. 10, when the magnetic teeth (convex portions) 23 face the magnetoresistive elements MR1 and MR2, the magnetic flux density increases and the resistance value increases. Conversely, when the magnetic tooth groove (concave portion) 28 faces the magnetoresistive elements MR1 and MR2, the magnetic flux density is conversely lowered and the resistance value is reduced. When the
Vout = E × R2 / (R1 + R2)
Given in. When the
[0016]
The detection accuracy of the rotational position basically depends on the machining accuracy of the
[0017]
In order to obtain a tooth tip shape suitable for reducing distortion of the output waveform of the
[0018]
By designing the tooth tip under such conditions and keeping the gap within a predetermined range, the pulse accuracy could be improved until the specification was satisfied.
[0019]
Next, a pulse generation circuit that outputs a pulse train based on the output waveform of the
[0020]
On the other hand, unlike the
[0021]
13 shows the configuration of the
[0022]
In the time
[0023]
The pulse
[0024]
In this way, the period of the output signal from the
[0025]
The high-accuracy pulse has a delay time of, for example, two periods with respect to the movement of the
[0026]
Since the
[0027]
(Modification)
The
[0028]
In this case, in order to increase the amplitude of the output signal of the
[0029]
Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Furthermore, the above embodiment includes various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, some constituent requirements may be deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment.
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, since a sensor for detecting the rotational position of the X-ray tube is provided on the fixed frame, and the magnetoresistive type is adopted for the sensor, the rotation is small, inexpensive and highly maintainable. Position detection can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cutaway view showing an internal structure of a gantry of an X-ray computed tomography apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view of the gantry of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic front view of the gantry of FIG. 1;
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a mounting position of the detection gear of FIG. 1;
6 is a schematic diagram showing a gear shape of the detection gear of FIG. 1;
7 is a schematic side view of the detection gear of FIG. 1;
8 is a schematic diagram of the structure of the magnetoresistive sensor of FIG.
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the magnetoresistive sensor of FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating the principle by which the magnetoresistive sensor of FIG. 8 detects irregularities of a detection gear.
11 is a diagram showing a tooth tip shape of the detection gear of FIG. 1;
12 is a configuration diagram of a pulse generation circuit that processes the output of the magnetoresistive sensor of FIG. 1;
13 is a block diagram of the pulse generation circuit of FIG.
14 is an operation explanatory diagram of the pulse generation circuit of FIG. 12;
FIG. 15 is a detailed view of a pulse generation counter output waveform of FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram showing a modification of the present embodiment.
FIG. 17 is a diagram showing another modification of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
10 ... rotating frame,
11 ... fixed frame,
12 ... stand,
13 ... X-ray tube,
14 ... X-ray detector,
15 ... data collection system,
16 ... Sleeper,
17 ... Rotor yoke,
18 ... Coil,
21: Detection gear.
Claims (12)
前記X線管の回転位置を検出する磁気抵抗式センサと、
前記磁気抵抗式センサの出力波形に基づいて、前記回転枠の回転駆動制御に用いられる第1のパルス列を発生させるエンコーダで構成された第1のパルス生成回路と、
前記磁気抵抗式センサの出力の周期を測定する周期測定回路を有し、前記測定した周期に従って、前記断層画像データの再構成に用いられる第2のパルス列を発生させる第2のパルス生成回路と、
を備えることを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。A fixed frame, a substantially circular rotary frame rotatably supported by the fixed frame, an X-ray tube attached to the rotary frame, and X-rays emitted from the X-ray tube and transmitted through the subject are detected. X-ray detector, and a computer unit for reconstructing tomographic image data of the subject based on the output of the X-ray detector and the rotational position of the X-ray tube due to the rotation of the rotary frame In computed tomography equipment,
A magnetoresistive sensor for detecting the rotational position of the X-ray tube;
A first pulse generation circuit configured by an encoder that generates a first pulse train used for rotational drive control of the rotary frame based on an output waveform of the magnetoresistive sensor;
A second pulse generation circuit for generating a second pulse train to be used for reconstruction of the tomographic image data according to the measured period; and a period measurement circuit for measuring an output period of the magnetoresistive sensor;
An X-ray computed tomography apparatus comprising:
前記ダイレクトドライブ方式モータのコイルと前記磁気抵抗式センサとの間には磁気シールド板が設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のX線コンピュータ断層撮影装置。A direct drive motor that directly rotates the rotary frame;
X-ray computer tomography apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic shield plate is provided between the coil and the magneto-resistive sensor of the direct drive motor.
前記磁気抵抗式センサは、前記固定枠又は前記回転枠の他方に取り付けられるとともに前記凹凸を検出することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 A detection gear composed of a magnetic material substantially circular tubular having a circumferential having irregularities at predetermined intervals with attached to one of the previous SL fixed frame or the rotary frame,
The magnetoresistive sensor, the fixed frame or X-ray computed tomography according to any one of claims 1 to 6 together is attached to the other of the rotary frame, characterized the Turkey detect the unevenness apparatus.
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