JPH05329143A

JPH05329143A - Ｃｔスキャナ

Info

Publication number: JPH05329143A
Application number: JP4140413A
Authority: JP
Inventors: Kiichiro Uyama; 喜一郎宇山; Masaji Fujii; 正司藤井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】被検体および目的に応じて適確な断層像を得
られるようにＸ線の焦点の大きさを可変し得るＣＴスキ
ャナを提供する。【構成】大焦点および小焦点を有するＸ線を放射し得
るＸ線管５をＸ線制御部３１で制御してＸ線の焦点の大
きさを切り替えるとともに、Ｘ線の焦点が切り替えられ
た場合に、Ｘ線焦点の位置が変わらないようにＸ線管５
を焦点位置調整機構２９を介して焦点位置制御部６０で
位置調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線を被検体に照射
し、該被検体を透過したＸ線を検出して被検体の断層像
を構成するＣＴスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＴスキャナは、人体の断層像を撮影す
る医療用として利用されるものから、物体の内部の断層
像を撮影する工業用として利用されるものまで広く利用
されているとともに、またその走査方式も第２世代、第
３世代のように種々の方式のものが開発されている。

【０００３】このように種々開発されているＣＴスキャ
ナにおいて、検査したい被検体の種類によっては被検体
に照射されるＸ線の焦点の大きさを変えて、分解能を向
上したり、走査時間を短くして被検体を検査したい場合
が多々ある。例えば、Ｘ線を透過しにくい被検体の場合
や、高速撮影を行いたい場合等には、大きな焦点のＸ線
を用いて被検体を検査することが有利であるし、高い分
解能が必要である場合には、小さな焦点のＸ線を用いて
被検体を検査することが有利である。

【０００４】しかしながら、従来のＣＴスキャナではこ
のようにＸ線の焦点の大きさを可変し得るものはない。
これは、Ｘ線管において放射するＸ線の焦点の大きさを
可変すると、Ｘ線の焦点の位置がずれてしまうからであ
る。

【０００５】ところで、通常の工業用Ｘ線管はＸ線の焦
点の大きさを２段階の切り替えて使用できるものが多く
ある。例えば、ザイフェルト社（独）の１６０ＭＺ型Ｘ
線管は０．４×０．４mmの小焦点と１．５×１．５mmの
大焦点に切り替えて使用することができ、このＸ線管の
最大定格は小焦点時の管電圧および管電流はそれぞれ１
６０ｋＶおよび４ｍＡであり、大焦点時の管電圧および
管電流はそれぞれ１６０ｋＶおよび１０ｍＡである。

【０００６】図１３および図１４は、それぞれ上述した
ようにＸ線の焦点の大きさを切り替えて使用することが
できる工業用Ｘ線管の構造および該工業用Ｘ線管のフィ
ラメントの構造を示す図である。なお、図１４（ａ）は
フィラメントの平面図であり、図１４（ｂ）は同図のＢ
−Ｂ線に沿って示す断面図であり、図１４（ｃ）は同図
のＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。

【０００７】図１３に示すＸ線管は、陽極１０２と陰極
１０３が対向して配設され、陰極１０３上には図１４か
らよくわかるように大焦点用フィラメント１０４ａおよ
び小焦点用フィラメント１０４ｂからなるフィラメント
１０４を有する。そして、このフィラメント１０４から
発生した熱電子は陰極１０３と陽極１０２との間に印加
された高電圧によって加速されて、電子銃１０５となっ
て陽極（ターゲット）に当り、これによりＸ線１０６を
放射する。

【０００８】フィラメント１０４を構成する大焦点用フ
ィラメント１０４ａおよび小焦点用フィラメント１０４
ｂは、高圧発生器１０７から点灯するフィラメントを切
り替えられることにより大焦点および小焦点の切り替え
を行うことができる。両フィラメントは周囲をカソード
キャップ１１０の壁で被われており、これが陽極等と併
せてレンズの役目を果たし、フィラメントから発生する
電子は収束されて、陽極上の狭い範囲であるＸ線焦点に
当り、Ｘ線を発生する。

【０００９】ところで、大焦点用フィラメント１０４ａ
および小焦点用フィラメント１０４ｂは、図１４に示す
ように、互いに所定距離離隔しているため、両フィラメ
ントからの電子は陽極のターゲット上で互いにずれた異
なる位置に当る。すなわち、Ｘ線の焦点の位置がずれて
しまうのである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＣＴスキャナでは、Ｘ線の焦点の大きさを可変し得る
ものはないとともに、また焦点の大きさを切り替えし得
る従来の工業用Ｘ線管を使用してＣＴスキャナを構成し
たとしても、Ｘ線の焦点の大きさを切り替えると、Ｘ線
の焦点の位置がずれてしまうことになるが、ＣＴスキャ
ナではＸ線管焦点がＸ線検出器および機構部に対して正
確に位置付けられていることが高品位な断層像を形成す
る重要なポイントであるので、Ｘ線の焦点の位置がずれ
てしまうと、高品位な断層像を形成することができない
という問題がある。

【００１１】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、被検体および目的に応じて適
確な断層像を得られるようにＸ線の焦点の大きさを可変
し得るＣＴスキャナを提供することにある。

【００１２】また、本発明の他の目的は、Ｘ線の焦点の
大きさを切り換えた場合にＸ線検出器に飽和が発生しな
いようにして良好な画質の断層像を得ることができるＣ
Ｔスキャナを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明のＣＴスキャナは、Ｘ線を被
検体に照射し、該被検体を透過したＸ線を検出して被検
体の断層像を構成するＣＴスキャナであって、複数の大
きさの焦点を有するＸ線を放射し得るＸ線源と、該Ｘ線
源から放射されるＸ線の焦点の大きさを切り替えるよう
にＸ線源を制御するＸ線焦点切り替え制御手段と、該Ｘ
線焦点切り替え制御手段によってＸ線の焦点が切り替え
られた場合に該Ｘ線焦点の位置が変わらないように位置
調整する焦点位置調整手段とを有することを要旨とす
る。

【００１４】また、請求項２記載の本発明のＣＴスキャ
ナは、Ｘ線を被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線
を検出して被検体の断層像を構成するＣＴスキャナであ
って、高電圧加速されて陽極に当たることにより複数の
焦点を有するＸ線を放射する熱電子を発生するように陰
極上に同軸的に配設された複数の電子発生手段を有する
Ｘ線源と、該Ｘ線源の複数の電子発生手段を選択的に駆
動制御し、異なる大きさの焦点を有するＸ線を選択器に
発生するように制御するＸ線焦点制御手段とを有するこ
とを要旨とする。

【００１５】更に、請求項３記載の本発明のＣＴスキャ
ナは、Ｘ線を被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線
を検出して被検体の断層像を構成するＣＴスキャナであ
って、複数の大きさの焦点を有するＸ線を放射し得るＸ
線源と、該Ｘ線源から放射されるＸ線の焦点の大きさを
切り替えるようにＸ線源を制御するＸ線焦点切り替え制
御手段と、該Ｘ線焦点切り替え制御手段によってＸ線の
焦点が切り替えられた場合に該切り替えられたＸ線の焦
点の大きさに応じて利得が変化するＸ線検出器とを有す
ることを要旨とする。

【００１６】請求項４記載の本発明のＣＴスキャナは、
Ｘ線を被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線を検出
して被検体の断層像を構成するＣＴスキャナであって、
被検体を透過するＸ線の走査速度を切り替える走査速度
切り替え手段と、該走査速度切り替え手段によって切り
替えられたＸ線の走査速度に応じて利得が変化するＸ線
検出器とを有することを要旨とする。

【００１７】

【作用】請求項１記載の本発明のＣＴスキャナでは、複
数の大きさの焦点を有するＸ線を放射し得るＸ線源を制
御してＸ線の焦点の大きさを切り替え、Ｘ線の焦点が切
り替えられた場合にＸ線焦点の位置が変わらないように
位置調整する。

【００１８】また、請求項２記載の本発明のＣＴスキャ
ナでは、複数の焦点を有するＸ線を放射する熱電子を発
生するように陰極上に同軸的に配設された複数の電子発
生手段を選択的に駆動制御し、異なる大きさの焦点を有
するＸ線を選択的に発生するように制御する。

【００１９】更に、請求項３記載の本発明のＣＴスキャ
ナでは、Ｘ線の焦点が切り替えられた場合、この切り替
えられたＸ線の焦点の大きさに応じてＸ線検出器の利得
を可変する。

【００２０】請求項４記載の本発明のＣＴスキャナは、
Ｘ線を被検体に照射し、Ｘ線の走査速度が切り替えられ
た場合、この切り替えられたＸ線の走査速度に応じてＸ
線検出器の利得を可変する。

【００２１】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００２２】図１は、本発明の一実施例に係わるＣＴス
キャナの構成を示す図である。同図において、上部に示
す機構部はフロアーに設置されている本ＣＴスキャナを
上方から見た平面図であり、下部はその各制御部をブロ
ック図で示している。

【００２３】図１に示すＣＴスキャナは、被検体の回転
およびトラバース動作によるスキャンニングにより被検
体の断層像を得る所謂Ｔ−Ｒ（トラバース−ローテーシ
ョン）方式（第２世代方式）のものであり、支柱１によ
って上下方向に移動し得るように支持されたコの字状の
フレーム３にＸ線管５およびＮチャンネルのＸ線検出器
７が対向して配設されている。

【００２４】Ｘ線管５とＸ線検出器７との間には、載置
台１５上に被検体１１が載置され、Ｘ線管５からＸ線検
出器７に向かって放射されるファンビーム９を被検体１
１が横切るようになっている。被検体１１を載置してい
る載置台１５は回転機構部１７によって回転するように
なっているとともに、またトラバース機構１３によって
制御される移動機構部１９に連結され、これにより載置
台１５、すなわち被検体１１は移動機構部１９に沿って
移動、すなわちトラバース動作するようになっている。
なお、２５，２７はコリメータである。

【００２５】このような構成を有するＣＴスキャナは、
ファンビーム９を横切るように被検体１１を異なる角度
で複数回移動させながら、各移動におけるＸ線検出器７
からの出力信号をデータ収集部２１で収集し、この収集
データを再構成部２３で再構成することにより被検体１
１の断層像をＣＲＴ３７に表示することができる。

【００２６】なお、Ｘ線管５は、Ｘ線の焦点の大きさを
小焦点と大焦点とに可変し得るものであるとともに、こ
のようにＸ線の焦点を可変することにより、該Ｘ線焦点
の位置が可変するものであるため、このようなＸ線焦点
の位置の変化を調整するようにＸ線管５の側近には焦点
位置調整機構２９が設けられている。この焦点位置調整
機構２９は、Ｘ線管５を上下、左右、前後方向に駆動し
てＸ線の焦点の位置を調整し得るように上下動作用モー
タ、左右動作用モータ、前後動作用モータを有するよう
になっている。この焦点位置調整機構２９は、焦点位置
制御部６０によって制御されるようになっている。焦点
位置制御部６０は、モータドライバ６１、インタフェー
ス６２、インタフェース６３、ＣＰＵ６４、メモリ６５
から構成されている。

【００２７】また、Ｘ線管５はＸ線制御部３１によって
その起動、Ｘ線焦点の大きさ等を制御され、該Ｘ線制御
部３１はＣＴスキャナの全体の動作を制御する中央制御
部３５によって制御されるようになっている。前記トラ
バース機構１３および回転機構部１７は中央制御部３５
の制御のもとに駆動制御部３３を介して制御されるよう
になっている。

【００２８】Ｘ線検出器７からのデータを収集するデー
タ収集部２１は、中央制御部３５に接続されるととも
に、Ｘ線管５のＸ線焦点の調整位置を求める調整位置演
算部３９に接続され、データ収集部２１で収集されたデ
ータは調整位置演算部３９にも供給されるようになって
いる。調整位置演算部３９は、データ収集部２１に接続
されたインタフェース４１、該インタフェース４１を介
して供給される収集データからＸ線焦点の調整位置を算
出するＣＰＵ４３、各種データを蓄積するメモリ４５お
よびディスプレイ４７を有する。

【００２９】次に、以上のように構成されるＣＴスキャ
ナの作用を説明する。

【００３０】このＣＴスキャナは、Ｘ線管５のＸ線焦点
の大きさを変えたことによりＸ線焦点の位置を測定する
焦点位置測定モードとＸ線焦点の位置を測定した後にこ
の測定した位置データを使用して被検体を走査するスキ
ャンモードとを有する。

【００３１】焦点位置測定モードは、小焦点および大焦
点のそれぞれにおける焦点位置調整機構２９の調整位置
を測定し、ディジタル値として焦点位置制御部６０のメ
モリ６５に記憶するモードである。

【００３２】まず、小焦点を選択し、垂直（Ｚ）方向の
調整位置を測定する方法について図２および図３を参照
して説明する。

【００３３】まず、オペレータが中央制御部３５のパネ
ルから指令を発生すると、この指令は焦点位置制御部６
０に供給され、該焦点位置制御部６０のモータドライバ
６１により焦点位置調整機構２９の上下動作用モータが
Ｘ線管５を下限位置に戻し、この下限位置からＸ線管５
を一定速度で上昇させるとともに、Ｘ線制御部３１の制
御によりＸ線管５からＸ線が曝射され始める。なお、こ
の下限位置では、Ｘ線管５の焦点位置は図２にＯ’とし
て示すように正しい焦点位置Ｏの下方に位置している。

【００３４】Ｘ線管５がＸ線を曝射開始すると、Ｘ線検
出器７はＸ線管５からのＸ線を検出し、データ収集部２
１に供給する。データ収集部２１はＸ線検出器７からの
データを収集し、調整位置演算部３９に供給する。

【００３５】ところで、焦点位置調整機構２９の上下動
作用モータには上下動位置を検出するエンコーダが取り
付けられており、このエンコーダからの上下動位置はデ
ータ収集中ディジタルデータとして焦点位置制御部６０
に供給され、更に焦点位置制御部６０から調整位置演算
部３９に供給されるようになっている。

【００３６】以上のようにして、Ｘ線管５が下限位置か
ら上限位置まで移動することにより測定が終了する。調
整位置演算部３９はこの間に図３に示すような関係にあ
るＸ線管５の上下動位置データ（Ｚ）と対応するＸ線検
出器７からの出力データ（Ｉ）を受け取り、この両デー
タの関係から正しい垂直（Ｚ）方向の位置Ｚo を計算す
る。この計算は、図３に示すようにＸ線検出器７の出力
データＩ（Ｚ）の左右の面積が同じ値になるＺをＺo と
して算出することにより行われる。このように算出され
た正しい垂直（Ｚ）方向の位置Ｚo は調整位置演算部３
９から焦点位置制御部６０に供給され、焦点位置制御部
６０はメモリ６５に記憶するとともに、焦点位置調整機
構２９を介してＸ線管５をこの位置Ｚo まで上下動させ
て停止させる。

【００３７】次に、水平方向の調整位置、すなわち水平
面内（ｘ，ｙ）における調整位置を測定する方法につい
て図４に示すようにｘ−ｙ座標系を設定し、Ｘ線管５の
焦点位置Ｏ’が正しい焦点位置Ｏに対してΔｘ，Δｙだ
けずれている場合を例に説明する。

【００３８】この水平面内における調整位置の測定は、
被検体１１の代わりに基準被検体を使用して行うことに
なる。すなわち、調整位置演算部３９は、この基準被検
体をＸ線管５からのＸ線で走査することによりＸ線検出
器７で検出される出力信号に基づいて調整位置を算出す
る。

【００３９】この基準被検体は、図４、特に図５によく
示すように、支持台５１の回転中心軸Ｈに対して距離Ｒ
をもって対称に配設された一対のピンファントム４９
ａ，４９ｂで構成される。そして、このピンファントム
４９ａ，４９ｂは支持台５１を介して載置台１５上に載
置される。

【００４０】調整位置演算部３９は、このように載置台
１５に載置されたピンファントム４９ａ，４９ｂを図４
に示す配置でファンビーム９を横切るように１回移動さ
せ、その移動距離（トラバース距離）Ｘおよび各ピンフ
ァントム４９ａ，４９ｂについてのＸ線検出器７からの
検出結果から図６に示すような両者の関係を求める。

【００４１】そして、この関係から調整量Δｘを次の式
によって求める。

【００４２】

【数１】なお、この式でＦＤＤ，ＦＣＤ，ｘcenterは図４に示す
ようにシステムの幾何設定で定められた長さである。

【００４３】更に、調整量Δｙを次に示す手順で求め
る。まず、次の式からΔｘ１，Δｘ２を求める。

【００４４】 Δｘ₁（１，Ｎ）＝ｘ₁（１）−ｘ₁（Ｎ） Δｘ₁（２，Ｎ−１）＝ｘ₁（２）−ｘ₁（Ｎ−１）・・・・・ Δｘ₁（ｋ，Ｎ−ｋ＋１）＝ｘ₁（ｋ）−ｘ₁（Ｎ−ｋ＋１） Δｘ₂（１，Ｎ）＝ｘ₂（１）−ｘ₂（Ｎ） Δｘ₂（２，Ｎ−１）＝ｘ₂（２）−ｘ₂（Ｎ−１）・・・・・・・ Δｘ₂（ｋ，Ｎ−ｋ＋１）＝ｘ₂（ｋ）−ｘ₂（Ｎ−ｋ＋１）なお、上式において、ｋｆはＮ／４程度の値を用いる。

【００４５】次に、上式で求めた結果に基づいて次の式
から倍率値Ｍを求める。

【００４６】

【数２】そして、求めた倍率値Ｍの平均値Ｍo を算出し、最後に
次式から調整量Δｙを求める。

【００４７】

【数３】以上のようにして、Δｘ，Δｙが求められるので、調整
位置演算部３９は更に現在のＸ線管５の水平面内での位
置ｘ，ｙを焦点位置制御部６０から受け取り、次式のよ
うに正しい位置ｘo ，ｙo を算出する。

【００４８】ｘo ＝ｘ＋Δｘｙo ＝ｙ＋Δｙこのようにして算出された水平面内の正しい位置ｘo ，
ｙo は焦点位置制御部６０に供給される。焦点位置制御
部６０は、この正しい位置ｘo ，ｙo をメモリ６５に記
憶するとともに、焦点位置調整機構２９を介してＸ線管
５を水平面内の正しい位置ｘo ，ｙo まで移動させる。

【００４９】以上のようにして、小焦点に対する焦点位
置の測定が終了すると、次に大焦点を選択して、同様の
測定を行い、大焦点時の位置ｘo ，ｙo ，ｚo を算出
し、焦点位置調整も行われる。そして、調整位置ｘo ，
ｙo ，ｚo は小焦点および大焦点でそれぞれ分けて焦点
位置制御６０のメモリ６５に記憶される。

【００５０】以上のようにして、焦点位置測定モードが
終了して、小焦点および大焦点用の調整位置ｘo ，ｙo
，ｘo が記憶されると、この調整位置に基づいてスキ
ャンモードが次に行われる。

【００５１】このスキャンモードでは、被検体１１を載
置台１５上に載置し、オペレータは中央制御部３５のパ
ネルで焦点の大きさを選択する。この選択された焦点の
大きさに応じて、Ｘ線制御部３１は、Ｘ線管５における
焦点の大きさを切り替えるとともに、焦点位置制御部６
０は、この選択された焦点の大きさに対応してメモリ６
５に記憶されている調整位置にＸ線管５の焦点を合わせ
るように焦点位置調整を行う。焦点位置の調整が終了す
ると、ＣＴスキャナはスキャン可能な状態となるので、
オペレータがスキャン開始させると、通常のＣＴスキャ
ナと同様にスキャンを行い、被検体１１の断層像を作成
する。

【００５２】なお、上述したＣＴスキャナは、通常はス
キャンモードで使用され、焦点位置測定モードは装置の
製造時、Ｘ線管の交換時、定期点検時等に使用される。

【００５３】上記実施例は焦点の大きさを小焦点および
大焦点の２段階に設定した場合について説明している
が、これは２段階に限定されず、何段階でも可能なもの
である。

【００５４】また、上記実施例では、調整位置演算部３
９を用いてＸ線管の調整位置を演算しているが、調整位
置演算部３９を使用しなくても、Ｘ線管の位置調整はピ
ン状のテスト用被検体であるピンファントムの断面像を
撮り、この断面像のアーチファクトから経験的に調整量
および調整方向を判断したり、またはピンファントムを
スキャンして、Ｘ線検出器の生データを出力し、プロッ
ト等を行って調整量を求めるといった経験的手法で調整
位置を小焦点および大焦点のそれぞれに対して求めるこ
ともできる。そして、このように求められた調整位置を
手動で焦点位置制御部６０に入力するようにしてもよ
い。

【００５５】更に、上記実施例では、焦点位置制御部６
０から焦点位置調整機構２９を介してＸ線管５の位置を
機械的に調整しているが、このように機械的に行う代わ
りに例えばコイルに電流を流すことにより電子ビームを
曲げて焦点位置を調整することもできる。

【００５６】また、Ｘ線管だけでなく、ライナック（リ
ニアアクセレータ）等にも適用することができる。

【００５７】更に、ＣＴスキャナの方式はトラバース−
ローテーション方式の第２世代のものだけでなく、第３
世代、第４世代等の他の方式のものにも同様に適用する
ことができる。

【００５８】図７は本発明の他の実施例に係わるＣＴス
キャナに適用し得るＸ線管のフィラメントを有する陰極
の構造を示す図であり、特に図７（ａ）はその正面図で
あり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面
図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った
断面図である。

【００５９】図７に示す陰極８３を有するＸ線管は、全
体的に前述した図１３に示すような構造のものであっ
て、小焦点および大焦点用の２種類のフィラメントを有
するが、フィラメントを小焦点用および大焦点用に切り
替えても、その焦点位置が変わらないようにフィラメン
トの構造のみが変更されているものである。

【００６０】具体的には、図７において、カソードキャ
ップ８１の中央部に小焦点用フィラメント８０ｂが設け
られ、その周囲に小焦点用フィラメント８０ｂを取り囲
むように両側に平行に大焦点用フィラメント８０ａが設
けられているのである。従って、フィラメントが小焦点
用フィラメント８０ｂのみに切り替えられた時のフィラ
メントの中心位置と大焦点用フィラメントに切り替えら
れて大焦点用フィラメント８０ａおよび小焦点用フィラ
メント８０ｂが点灯した時の両フィラメントの中心位置
は同じとなっており、フィラメントが切り替えられても
焦点位置は変化しないようになっている。

【００６１】小焦点用フィラメント８０ｂおよび大焦点
用フィラメント８０ａからなるフィラメントの周囲はカ
ソードキャップ８１の壁で被われ、これが陽極等の他の
電極と併せて電子レンズの役目を果たしている。

【００６２】更に詳細には、小焦点が選択された時に
は、小焦点用フィラメント８０ｂのみが点灯し、大焦点
が選択された時には、大焦点用フィラメント８０ａと小
焦点用フィラメント８０ｂの両方が点灯するようにＸ線
制御部は動作する。そして、この場合において、小焦点
用フィラメント８０ｂのみが点灯した時の小焦点の中心
位置は小焦点用フィラメント８０ｂの中心であり、また
は大焦点用フィラメント８０ａと小焦点用フィラメント
８０ｂの両方が点灯した時の大焦点の中心位置も小焦点
用フィラメント８０ｂの中心であるので、小焦点時と大
焦点時の中心位置は変化しないようになっている。

【００６３】そして、このように小焦点または大焦点を
構成するように選択された小焦点用フィラメント８０ｂ
および大焦点用フィラメント８０ａからなるフィラメン
トから発生した熱電子は、カソードキャップ８１および
陽極等により構成される電子レンズ系により収束される
とともに、陰極および陽極間の電場で加速されて、陽極
上に焦点を形成するように衝突することによりＸ線を発
生する。大焦点の場合には、フィラメントが大きくなる
ため、焦点も大きくなるが、大焦点用フィラメント８０
ａが小焦点用フィラメント８０ｂを取り囲むように配設
されているので、小焦点を取り囲むように大焦点が形成
され、Ｘ線の焦点位置がずれないようになっている。

【００６４】なお、上記実施例では、フィラメントはコ
イル状に構成されているが、これに限定されるものでな
く、例えばプレート状抵抗体に形成することもできる。

【００６５】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の
別の実施例に係わるＣＴスキャナに適用し得るＸ線管の
フィラメントを有する陰極の構造を示す図７（ａ），
（ｂ），（ｃ）に類似した図である。

【００６６】この図８に示す実施例は、図７に示したと
同様にフィラメント、すなわち大焦点用フィラメント８
０ａおよび小焦点用フィラメント８０ｂのそれぞれをカ
ソードキャップの別々のくぼみ内に配設するように構成
したものである。このように構成することにより、小焦
点時の収束性を重視したカソードキャップを設計するこ
とができる。

【００６７】図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の
更に別の実施例に係わるＣＴスキャナに適用し得るＸ線
管のフィラメントを有する陰極の構造を示す図７
（ａ），（ｂ），（ｃ）に類似した図である。

【００６８】この図９に示す実施例は、小焦点用フィラ
メント８２ｂの周囲に大焦点用フィラメント８２ａを完
全に取り囲み一周させるように構成したものである。

【００６９】図１０は、本発明の更に他の実施例に係わ
るＣＴスキャナの構成を示す図である。同図において、
上部に示す機構部はフロアーに設置されている本ＣＴス
キャナを上方から見た平面図であり、下部はその各制御
部をブロック図で示している。

【００７０】図１０に示すＣＴスキャナは、従来のＸ線
検出器の回路における入力電流と出力電圧との比である
Ｘ線検出器の利得が固定されていて切り替えることがで
きないため、図１〜図９に示した各実施例のようにＸ線
の焦点を大きくした場合に、Ｘ線検出器の出力が飽和し
てしまうという問題が発生するので、このような飽和を
防止するためにＸ線検出器の利得を大焦点に合わせて設
定するとともに、また焦点を大焦点から小焦点に切り替
えた時にＸ線検出器の出力が小さくなりすぎて、データ
収集部のダイナミックレンジが十分活用されないことを
防止するように小焦点に合わせてＸ線検出器の利得を設
定するように制御することを第１の目的とするととも
に、上述したように高速ＣＴスキャンや高速透視検査を
可能にしたり、またはＸ線量を増大して画像の雑音を低
減するためにＸ線の焦点を大きくすることの代わりに走
査時間を長くする所謂ファインスキャンを行うことが可
能であるが、このように走査時間を長くしてファインス
キャンを行うと、上述したと同様にＸ線検出器の出力が
飽和してしまうという問題が発生するので、このような
飽和を防止するためにＸ線検出器の利得をファインスキ
ャンに合わせて設定するとともに、またファインスキャ
ンから短時間スキャン、すなわちノーマルスキャンに切
り替えた時にＸ線検出器の出力が小さくなりすぎて、デ
ータ収集部のダイナミックレンジが十分活用されないこ
とを防止するようにノーマルスキャンに合わせてＸ線検
出器の利得を設定するように制御することを第２の目的
としているものである。

【００７１】図１０に示すＣＴスキャナは、図１に示す
ＣＴスキャナの構成において調整位置演算部３９および
焦点位置制御部６０を除去し、代わりとしてＸ線焦点切
換器３８および走査速度切換器４０を設けた点が異なる
のみで、その他の構成は同じであるので、同じ符号が付
されている。なお、Ｘ線焦点切換器３８および走査速度
切換器４０は、切り換え情報をディジタル信号として出
力するようになっている。

【００７２】図１１は、図１０に示すＣＴスキャナに使
用されているＮチャンネルのＸ線検出器７の詳細な回路
構成図である。同図に示すＸ線検出器７は、１チャンネ
ルからＮチャンネルまでのＮ個のチャンネル部１００を
有し、このＮ個のチャンネル部１００からの出力信号が
マルチプレクサ７５に入力されて時分割に切り換えられ
てデータ収集部２１に供給されるようになっているが、
同図においては１チャンネルのみの内部構成が詳細に示
されている。

【００７３】まず、１チャンネルのチャンネル部１００
の構成を説明する。該チャンネル部１００は、Ｘ線管５
からのＸ線が当たって、光を発生するシンチレータ７１
を有し、該シンチレータ７１からの光はフォトダイオー
ド７２で検出されて電流ｉに変換される。このフォトダ
イオード７２からの電流ｉは、電流増幅部７６で電流Ｉ
に増幅される。この電流増幅部７６は演算増幅器１１
１、抵抗１１２、コンデンサ１１３、抵抗１１４、Ｘ線
焦点切換用スイッチ１７３、走査速度切換用スイッチ１
７４、抵抗１２１，１２２，１３１，１３２から構成さ
れ、前記Ｘ線焦点切換用スイッチ１７３および走査速度
切換用スイッチ１７４はそれぞれＸ線焦点切換器３８か
らのゲイン切換信号Ａおよび走査速度切換器４０からの
積分定数切換信号Ｂで制御されるようになっている。

【００７４】電流増幅部７６で増幅された電流Ｉは、積
分器７９で積分されてから、サンプルアンドホールド部
１５０でサンプルされて保持されるようになっている。
積分器７９は演算増幅器１４１、積分コンデンサ１４
２、トランジスタスイッチ１４３、抵抗１４５で構成さ
れ、またサンプルアンドホールド部１５０はトランジス
タスイッチ１５１、抵抗１５２，１５４、コンデンサ１
５５、演算増幅器１５３で構成されている。

【００７５】積分器７９のトランジスタスイッチ１４３
は、Ｘ線制御部３１からのリセット／積分信号Ｃで制御
され、該スイッチがオン状態では積分コンデンサ１４２
に積分された電流は放電されてリセットされる。また、
サンプルアンドホールド部１５０のトランジスタスイッ
チ１５１はデータ収集部２１からのサンプル／ホールド
信号Ｄで制御され、該スイッチがオフ状態では積分器７
９の出力はコンデンサ１５５の電荷として保持され、演
算増幅器１５３の出力はオフになった瞬間の積分器の出
力と同じ値に保持される。

【００７６】以上は１チャンネル用のチャンネル部１０
０の構成であるが、その他の２チャンネルからＮチャン
ネルまでのチャンネル部１００の構成もこれと全く同じ
である。そして、各チャンネル部１００のサンプルアン
ドホールド部１５０の出力信号はマルチプレクサ７５を
介して時分割で切り換えられたデータ収集部２１に供給
されるようになっている。なお、図１１において、Ｘ線
焦点切換用スイッチ１７３および走査速度切換用スイッ
チ１７４は模式的に機械式スイッチで示されているが、
実際には半導体スイッチ等が使用されるものである。

【００７７】以上の用に構成されるＣＴスキャナの作用
を説明する。

【００７８】まず、スキャン動作に先立ち、Ｘ線焦点切
換器３８および走査速度切換器４０から出力されるゲイ
ン切換信号Ａおよび積分定数切換信号Ｂにより電流増幅
部７６のＸ線焦点切換用スイッチ１７３および走査速度
切換用スイッチ１７４がそれぞれ切り換えられる。Ｘ線
焦点切換用スイッチ１７３は、小焦点の場合に抵抗１２
１に接続され、大焦点の場合に抵抗１２２に接続される
ように切り換え制御され、また走査速度切換用スイッチ
１７４は、高速スキャンであるノーマルスキャンの場合
に抵抗１３１に接続され、低速スキャンであるファイン
スキャンの場合に抵抗１３２に接続されるように切り換
えられる。

【００７９】以上のようにＸ線焦点切換用スイッチ１７
３および走査速度切換用スイッチ１７４が切り換え接続
された後、スキャン動作が開始すると、Ｘ線管５はＸ線
を放射し始め、Ｘ線検出器７およびデータ収集部２１に
よってデータ収集が開始される。この走査は図１のＣＴ
スキャナと同じ通常のトラバース−ローテーション方式
のものであるので、詳細な説明は省略し、図１１に示す
Ｘ線検出器７内の動作を説明する。

【００８０】Ｘ線管５からのＸ線がシンチレータ７１に
入射すると、シンチレータ７１は光を発生し、この光は
フォトダイオード７２で検出され、電流ｉに変換されて
出力される。この電流ｉは電流増幅部７６の演算増幅器
１１１、抵抗１１２、コンデンサ１１３、抵抗１１４、
Ｘ線焦点切換用スイッチ１７３、抵抗１２１，１２２か
らなる電流電圧変換部を通って演算増幅器１１１の出力
において次式で表される電圧Ｖ_Bに変換される。

【００８１】Ｖ_B＝−Ｒｆ・（Ｒ１＋Ｒ２）・ｉ／Ｒ２ここで、Ｒｆ，Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ抵抗１１２，１１
４，１２１の抵抗値である。

【００８２】この電圧Ｖ_Bは電流増幅部７６の走査速度
切換用スイッチ１７４、抵抗１３１，１３２からなる電
圧電流変換部を通って積分器７９の入力において電流Ｉ
に変換される。この電流Ｉは次式で表される。

【００８３】Ｉ＝Ｖ_B／Ｒ３ここで、Ｒ３は抵抗１３１の抵抗値である。

【００８４】なお、この電流Ｉは、電流ｉが電流増幅部
７６を通って増幅されたものと考えることもでき、この
場合には電流Ｉは次式で表される。

【００８５】Ｉ＝−Ｒｆ・（Ｒ１＋Ｒ２）・ｉ／Ｒ２・Ｒ３この電流Ｉは、積分器７９を介して電圧Ｖ_Dに変換され
る。この電圧Ｖ_Dは次式で表される。

【００８６】Ｖ_D＝−Ｉ・Ｔ’／Ｃ２ここで、Ｔ’は積分時間であり、Ｃ２はコンデンサ１４
２の容量である。

【００８７】積分器７９は、１つの収集毎にデータ収集
部２１からのリセット／積分信号Ｃによってリセットさ
れ、時間Ｔ’だけ積分されたデータが収集される。上述
した電圧Ｖ_Dの式は上述した電流Ｉの式Ｉ＝Ｖ_B／Ｒ３
を使用して、次式のように変形することができる。

【００８８】Ｖ_D＝−Ｔ’・Ｖ_B／Ｒ３・Ｃ２この電圧Ｖ_Dがマルチプレクサ７５で各チャンネル毎に
切り換えられて、データ収集部２１に収集されるのであ
る。

【００８９】なお、Ｘ線検出器７への入力電流はｉであ
り、出力電圧はＶ_Dであるので、Ｘ線検出器７の利得Ｖ
_D／ｉは次式のようになる。

【００９０】Ｖ_D／ｉ＝Ｒｆ・（Ｒ１＋Ｒ２）・Ｔ’／
Ｒ２・Ｒ３・Ｃ２ところで、Ｘ線検出器７の内部での飽和は各部の電圧が
−１０〜＋１０Ｖの範囲からはずれたときに生じるが、
そこで電流増幅部７６の演算増幅器１１１の出力におい
て飽和が発生しないようにするには、上述した電圧Ｖ_B
の式からわかるように小焦点の場合には、Ｘ線焦点切換
用スイッチ１７３で切り換えて小さな抵抗１２１を使用
して、電圧Ｖ_Bを増大し、大焦点の場合には、Ｘ線焦点
切換用スイッチ１７３で切り換えて大きな抵抗１２２を
使用して、電圧Ｖ_Bを低減すればよいことになる。

【００９１】一方、上述した電圧Ｖ_Dの式Ｖ_D＝−Ｔ’
・Ｖ_B／Ｒ３・Ｃ２において、Ｒ３・Ｃ２はほぼ積分時
間Ｔ’と同じ値になるように選択されており、これによ
り｜Ｖ_D｜は｜Ｖ_B｜とほぼ同じ値になり、積分器７９
の出力の飽和が発生しないようになる。なお、Ｒ３・Ｃ
２を回路の積分定数と称する。

【００９２】従って、走査速度を速くして、積分時間
Ｔ’が短くなった時には、走査速度切換用スイッチ１７
４で切り換えて、小さな抵抗１３１を使用し、走査速度
を遅くして、積分時間Ｔ’が長くなった時には、走査速
度切換用スイッチ１７４で切り換えて、大きな抵抗１３
２を使用するようにすればよいことになる。

【００９３】図１２は、上述したＸ線検出器７の動作波
形図である。同図に示すように、リセット／積分信号Ｃ
が積分に切り替わった瞬間から積分器７９は積分を開始
する。そして、サンプル／ホールド信号Ｄがホールドに
なった瞬間の積分器７９の出力信号がホールドされ、こ
の間の時間Ｔ’が積分時間になる。ホールドされた出力
信号はホールドされている間マルチプレクサ７５によっ
てチャンネル間の切り換えが行われ、データ収集部２１
に順次供給される。

【００９４】なお、上記実施例は、Ｘ線焦点切換用スイ
ッチ１７３および走査速度切換用スイッチ１７４により
切り換えを２段階としているが、これに限定されず、更
に多く切り換えることもできる。また、抵抗１２１，１
２２および１３１，１３２を切り換える代わりに、それ
ぞれ抵抗１１４または１１２、およびコンデンサ１４２
を切り換えるようにすることもできる。更に、本発明は
焦点の大きさを切り換える場合のみでなく、Ｘ線管の管
電圧、管電流を切り換える場合にも適用できる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明によれば、Ｘ線の焦点の大きさを切り替え、Ｘ線の
焦点が切り替えられた場合にＸ線焦点の位置が変わらな
いように位置調整するので、例えばＸ線が透過しにくい
被検体の場合や高速走査したい場合には大焦点のＸ線を
用いて検査することができるし、また分解能が必要な時
には小焦点のＸ線を用いて検査することができるという
ように被検体および目的に応じてＸ線の焦点の大きさを
簡単かつ確実に切り換えることができる。

【００９６】また、請求項２記載の本発明によれば、複
数の焦点を有するＸ線を放射する熱電子を発生するよう
に陰極上に同軸的に配設された複数の電子発生手段を選
択的に駆動制御し、異なる大きさの焦点を有するＸ線を
選択的に発生するように制御するので、Ｘ線の焦点の大
きさを変えてもその位置は変わらないため、被検体およ
び目的に応じてＸ線の焦点の大きさを簡単かつ確実に切
り換えることができる。

【００９７】更に、請求項３および４記載の本発明によ
れば、Ｘ線の焦点が切り替えられた場合、この切り替え
られたＸ線の焦点の大きさに応じてＸ線検出器の利得を
可変したり、またＸ線の走査速度を切り替えた場合、こ
の切り替えられたＸ線の走査速度に応じてＸ線検出器の
利得を可変するので、Ｘ線の焦点の大きさを可変して
も、Ｘ線検出器の内部に飽和が発生しないとともに、ま
たＸ線検出器の出力を大きくすることができるため、Ｘ
線検出器およびデータ収集部のダイナミックレンジを十
分に活用し、良好な画質の断層像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるＣＴスキャナの構成
を示す図である。

【図２】図１に示すＣＴスキャナにおける垂直（Ｚ）方
向の調整位置を測定する方法を示す説明図である。

【図３】図１に示すＣＴスキャナにおける垂直（Ｚ）方
向の調整位置を測定する方法におけるＸ線検出器の出力
Ｉと垂直方向の位置Ｚとの関係を示す図である。

【図４】図１に示すＣＴスキャナにおける水平方向の調
整位置を測定する方法を示す説明図である。

【図５】図１に示すＣＴスキャナに使用されるピンファ
ントムを示す図である。

【図６】図１に示すＣＴスキャナに使用されるＸ線検出
器のチャンネルとトラバース距離におけるピンファント
ムの関係を示す説明図である。

【図７】本発明の他の実施例に係わるＣＴスキャナに適
用し得るＸ線管のフィラメントを有する陰極の構造を示
す図である。

【図８】本発明の別の実施例に係わるＣＴスキャナに適
用し得るＸ線管のフィラメントを有する陰極の構造を示
す図である。

【図９】本発明の更に別の実施例に係わるＣＴスキャナ
に適用し得るＸ線管のフィラメントを有する陰極の構造
を示す図である。

【図１０】本発明の更に他の実施例に係わるＣＴスキャ
ナの構成を示す図である。

【図１１】図１０に示すＣＴスキャナに使用されている
ＮチャンネルのＸ線検出器７の詳細な回路構成図であ
る。

【図１２】図１１に示すＸ線検出器の動作波形を示すタ
イミング図である。

【図１３】工業用Ｘ線管の構造を示す図である。

【図１４】図１３に示すＸ線管のフィラメントの構造を
示す図である。

【符号の説明】

５Ｘ線管７Ｘ線検出器１１被検体２１データ収集部２３再構成部２９焦点位置調整機構３１Ｘ線制御部３５中央制御部３９調整位置演算部６０焦点位置制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を被検体に照射し、該被検体を透過
したＸ線を検出して被検体の断層像を構成するＣＴスキ
ャナであって、複数の大きさの焦点を有するＸ線を放射
し得るＸ線源と、該Ｘ線源から放射されるＸ線の焦点の
大きさを切り替えるようにＸ線源を制御するＸ線焦点切
り替え制御手段と、該Ｘ線焦点切り替え制御手段によっ
てＸ線の焦点が切り替えられた場合に該Ｘ線焦点の位置
が変わらないように位置調整する焦点位置調整手段とを
有することを特徴とするＣＴスキャナ。
【請求項２】Ｘ線を被検体に照射し、該被検体を透過
したＸ線を検出して被検体の断層像を構成するＣＴスキ
ャナであって、高電圧加速されて陽極に当たることによ
り複数の焦点を有するＸ線を放射する熱電子を発生する
ように陰極上に同軸的に配設された複数の電子発生手段
を有するＸ線源と、該Ｘ線源の複数の電子発生手段を選
択的に駆動制御し、異なる大きさの焦点を有するＸ線を
選択的に発生するように制御するＸ線焦点制御手段とを
有することを特徴とするＣＴスキャナ。
【請求項３】Ｘ線を被検体に照射し、該被検体を透過
したＸ線を検出して被検体の断層像を構成するＣＴスキ
ャナであって、複数の大きさの焦点を有するＸ線を放射
し得るＸ線源と、該Ｘ線源から放射されるＸ線の焦点の
大きさを切り替えるようにＸ線源を制御するＸ線焦点切
り替え制御手段と、該Ｘ線焦点切り替え制御手段によっ
てＸ線の焦点が切り替えられた場合に該切り替えられた
Ｘ線の焦点の大きさに応じて利得が変化するＸ線検出器
とを有することを特徴とするＣＴスキャナ。
【請求項４】Ｘ線を被検体に照射し、該被検体を透過
したＸ線を検出して被検体の断層像を構成するＣＴスキ
ャナであって、被検体を透過するＸ線の走査速度を切り
替える走査速度切り替え手段と、該走査速度切り替え手
段によって切り替えられたＸ線の走査速度に応じて利得
が変化するＸ線検出器とを有することを特徴とするＣＴ
スキャナ。