JP2002238885A

JP2002238885A - Ｘ線焦点位置制御方法及びそのプログラム並びにｘ線ｃｔ装置及びｘ線管

Info

Publication number: JP2002238885A
Application number: JP2001027069A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hayakawa; 理早川; Akira Izumihara; 彰泉原
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成により、Ｘ線撮影系を構成する要
素（特にＸ線管の回転陽極）の変位によらず、撮影系に
常に最適のＸ線ファンビームが得られることを課題とす
る。【解決手段】Ｘ線を発生するための電子ビームを偏向
可能に構成されたＸ線管４０と、発生されたＸ線につき
被検体１００の体軸方向の線幅ｗを制限するコリメータ
と、コリメータを通過したＸ線ファンビームＸＬＦＢの
線量を検出可能なＸ線検出器７０であって、体軸方向に
少なくとも２列の検出器列Ａ，Ｂを有するもの、とを備
えるＸ線撮影系のＸ線焦点位置制御方法において、Ｘ線
検出器７０の少なくとも２列の各所定の検出信号ａ，ｂ
に基づき、両信号振幅が同一となる方向に電子ビームを
偏向制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線焦点位置制御方
法及びそのプログラム並びにＸ線ＣＴ装置及びＸ線管に
関し、更に詳しくは、Ｘ線を発生するための電子ビーム
を偏向可能に構成されたＸ線管と、発生されたＸ線につ
き被検体の体軸方向の線幅を制限するコリメータと、コ
リメータを通過したＸ線ファンビームの線量を検出可能
なＸ線検出器であって、体軸方向に少なくとも２列の検
出器列を有するもの、とを備えるＸ線撮影系のＸ線焦点
位置制御方法及びそのプログラム並びにＸ線ＣＴ装置及
びＸ線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来技術を説明する図で、従来の
Ｘ線ＣＴ装置における走査ガントリ（Ｘ線撮影系）の要
部側面図を示している。図において、４０’は回転陽極
型のＸ線管であり、電子ビームを発生する電子銃４２
と、電子ビームの照射によりＸ線を発生するタングステ
ン等からなる凸面状の回転陽極４１と、回転陽極４１を
一体化支持するモータ回転子４７と、モータ回転子４７
をベアリングで回転自在に軸支する陽極軸４８とを備
え、このモータ回転子４７に対して外部のモータ固定子
（不図示）から回転磁界を加えることで、モータ回転子
４７（回転陽極４１）を高速で回転させる。

【０００３】更に、５０はＸ線の曝射範囲（主に体軸Ｃ
Ｌｂ方向）を制限するコリメータ、１００は被検体、２
０は被検体１００を載せて体軸方向に移動させる撮影テ
ーブル、７０はチャネル方向に並ぶ多数（ｎ＝１０００
程度）のＸ線検出素子が円弧状の例えば２列Ａ，Ｂに配
列されているＸ線検出器（ツインディテクタ）、８０は
Ｘ線検出器７０の検出信号に基づき被検体１００の投影
データｇ（Ｘ，θ）を生成・収集するデータ収集部（Ｄ
ＡＳ）である。ここで、ＸはＸ線検出器７０の検出チャ
ネル、θはビュー角を表す。

【０００４】ツインディテクタ７０を備えるＸ線ＣＴ装
置では、コリメータ５０を通過したＸ線ファンビームＸ
ＬＦＢが検出器列Ａ，Ｂに均等（等分）に照射されるこ
とで、走査ガントリの１回転当たりに２列分の投影デー
タｇ_A（Ｘ，θ），ｇ_B（Ｘ，θ）が同時に得られるた
め、スキャン効率が良い。

【０００５】しかし、スキャン時におけるＸ線管４０’
の焦点Ｆは、一般にＸ線管４０’の動作温度（即ち、機
構部の熱膨張／収縮）、その他のスキャン条件｛走査ガ
ントリのチルト角，走査ガントリの回転速度，焦点サイ
ズの大／小等｝によってｚ軸（体軸）方向に変位するこ
とが知られており、もし焦点Ｆがｚ軸方向に移動する
と、もはやＸ線ファンビームＸＬＦＢは検出器列Ａ，Ｂ
に均等（等分）には照射されなくなるため、得られたＣ
Ｔ断層像にはアーチファクトやＳ／Ｎ比の低下が生じ
る。

【０００６】この点、従来は、コリメータ５０を機械的
な直動機構によりＸ線焦点Ｆの移動に応じてｚ軸方向に
スライドさせることにより、焦点Ｆの移動分をカバーし
ていた。即ち、コリメータ５０は、ｚ軸方向に並ぶ２枚
の平行板５０ａ，５０ｂを含み、これらを支持する共通
の支持部材５４と、該支持部材５４に固定されたナット
部材５３とを介して、ネジ溝を有する回転シャフト５２
に連結している。

【０００７】一方、コリメータ制御部５０Ａは、データ
収集部８０より抽出した検出器列Ａ，Ｂの各所定（レフ
ァレンスチャネルｎ）の投影データｇ_A（Ｘｎ，θ），
ｇ_B（Ｘｎ，θ）を比較してこれらの差信号（誤差信
号）を検出すると共に、該差信号を０とするようなコリ
メータ５０のスライド制御信号を生成して、これをモー
タ駆動部５０Ｂに加える。モータ駆動部５０Ｂは入力の
制御信号を増幅してパルスモ−タＰＭに加え、これを受
けたパルスモータ５１は制御信号に応じて回転シャフト
５２を回転させることで、コリメータ５０を焦点Ｆの移
動方向に変位させている。

【０００８】即ち、今、回転陽極４１（Ｘ線焦点Ｆ）が
その基準位置ｚ０から−ｚ１（点線）の側に移動したと
すると、これに応じてコリメータ５０をその基準位置Ｚ
０から−Ｚ１の側に移動させることで、Ｘ線ファンビー
ムＸＬＦＢを検出器列Ａ，Ｂに均等に照射させる。ま
た、回転陽極４１が基準位置ｚ０から＋ｚ２（破線）の
側に移動したとすると、これに応じてコリメータ５０を
その基準位置Ｚ０から＋Ｚ２の側に移動させることで、
Ｘ線ファンビームＸＬＦＢを検出器列Ａ，Ｂに均等に照
射させる。

【０００９】なお、上記コリメータ５０を移動させるの
に代えて、Ｘ線検出器７０をｚ軸方向に移動させること
で、Ｘ線ファンビームＸＬＦＢを検出器列Ａ，Ｂに均等
に照射させる方法も知られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記機械的な
直動機構を使用する法式であると、回転シャフト５２と
ナット部材５３との螺合部における遊び（ガタ）等によ
ってコリメータ５０のスライド動作及びその位置決め動
作が不安定なものとなる。また、コリメータ５０を移動
制御するための電気回路部やモータ機構部を必要とし、
これらの構成が大型であると共に、高価なものとなる。
また、直動機構部が走査ガントリ部の構成を複雑化させ
ると共に、その分重量が増し、走査ガントリ部の回転動
作の負担ともなっていた。この問題点は、Ｘ線検出器７
０を移動させる場合も同様である。

【００１１】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的とする所は、簡単な構成により、
Ｘ線撮影系を構成する要素（特にＸ線管の回転陽極）の
変位によらず、撮影系に常に最適のＸ線ファンビームが
得られるＸ線焦点位置制御方法及びそのプログラム並び
にＸ線ＣＴ装置及びＸ線管を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題は例えば図１
の構成により解決される。即ち、本発明（１）のＸ線焦
点位置制御方法は、Ｘ線を発生するための電子ビームを
偏向可能に構成されたＸ線管４０と、発生されたＸ線に
つき被検体１００の体軸方向の線幅ｗを制限するコリメ
ータと、コリメータを通過したＸ線ファンビームＸＬＦ
Ｂの線量を検出可能なＸ線検出器７０であって、体軸方
向に少なくとも２列の検出器列Ａ，Ｂを有するもの、と
を備えるＸ線撮影系のＸ線焦点位置制御方法において、
Ｘ線検出器７０の少なくとも２列の各所定の検出信号
ａ，ｂに基づき、両信号振幅が同一となる方向に電子ビ
ームを偏向制御するものである。

【００１３】本発明（１）によれば、Ｘ線検出器７０の
少なくとも２列の各所定の検出信号ａ，ｂに基づき、両
信号振幅が同一となる方向に電子ビームを偏向制御する
構成により、電子ビームを偏向制御すると言う簡単な方
法で、Ｘ線撮影系を構成する要素（特にＸ線管４０の回
転陽極４１）の体軸（ｚ軸）方向の変位によらず、系に
は検出器列Ａ，Ｂに均等に照射（分配）されるような常
に最適のＸ線ファンビームが得られる。

【００１４】また本発明（２）のプログラムは、コンピ
ュータに本発明（１）に記載のＸ線焦点位置制御方法を
実行させるためのプログラムである。即ち、Ｘ線検出器
７０の少なくとも２列の各所定の検出信号ａ，ｂを入力
として、両信号振幅が同一となる方向に電子ビームを偏
向制御するための制御信号を生成するものである。この
ようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録
して、又は有線／無線による通信回線を介したオンライ
ンにより提供される。

【００１５】また本発明（３）のＸ線ＣＴ装置は、被検
体１００を挟んでＸ線管４０とＸ線検出器７０とが相対
向し、Ｘ線検出器７０の検出信号に基づき被検体１００
のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、電子
銃４２と、該電子銃からの電子ビーム照射によりＸ線を
発生する回転陽極４１であって、その回転軸方向に斜面
を有するもの、とを備え、これらの間に介在して、電子
銃４２から回転陽極４１に向かう電子ビームを偏向可能
に構成された電子ビーム偏向部４３を備えるＸ線管４０
と、発生されたＸ線につき被検体１００の体軸方向の線
幅ｗを制限するコリメータ５０と、コリメータ５０を通
過したＸ線ファンビームＸＬＦＢの線量を検出可能な体
軸方向に少なくとも２列の検出器列Ａ，Ｂを有するＸ線
検出器７０と、Ｘ線検出器７０の少なくとも２列の各所
定の検出信号ａ，ｂに基づき、両信号振幅が同一となる
方向に電子ビーム偏向部４３の偏向を制御する偏向制御
部６０Ａとを備えるものである。

【００１６】本発明（３）によれば、体軸方向に斜面を
有する回転陽極と、斜面に照射する電子ビームを該斜面
の方向に変更制御する簡単で信頼性の高い構成により、
Ｘ線撮影系を構成する要素（特にＸ線管４０の回転陽極
４１）の変位による影響を有効に補正（回避）できるた
め、Ｘ線撮影系には常に最適のＸ線ファンビームが得ら
れる。

【００１７】また本発明（４）のＸ線管４０は、電子銃
４２と、該電子銃からの電子ビーム照射によりＸ線を発
生する回転陽極４１であって、その回転軸方向に斜面を
有するもの、とを備えるＸ線管において、電子銃４２と
回転陽極４１との間に介在して、電子銃４２から回転陽
極４１に向かう電子ビームを偏向可能に構成された電子
ビーム偏向部４３を備えるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全
図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。

【００１９】図２は実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要
部構成図で、図において、３０はＸ線ファンビームＸＬ
ＦＢにより被検体１００のアキシャル／ヘリカルスキャ
ン・読取等を行う走査ガントリ部、２０は被検体１００
を載せて体軸ＣＬｂの方向に移動させる撮影テーブル、
１０は技師等が操作するための遠隔の操作コンソール部
である。

【００２０】走査ガントリ部３０において、４０は回転
陽極型のＸ線管、４０ＡはＸ線管４０の線量（管電圧ｋ
Ｖ，管電流ｍＡ等）を制御するＸ線制御部、４１はＸ線
管４０の回転陽極、４２は回転陽極４１に電子ビームを
照射する電子銃、４３は電子銃４２と回転陽極４１との
間に介在して電子ビームの偏向を行う電子ビーム偏向
部、６０Ａはその偏向制御部である。

【００２１】更に、５０はＸ線の曝射範囲（主に体軸Ｃ
Ｌｂ方向）の制限を行うコリメータ、７０はチャネルＣ
Ｈ方向に並ぶ多数（ｎ＝１０００程度）のＸ線検出素子
が体軸ＣＬｂ方向の例えば２列Ａ，Ｂに配列されている
Ｘ線検出器（ツインディテクタ）、８０はＸ線検出器７
０の検出信号に基づき被検体１００の投影データｇ
_A（Ｘ，θ），ｇ_B（Ｘ，θ）を生成し、収集するデータ
収集部（ＤＡＳ）、３０Ａは走査ガントリ（Ｘ線撮影
系）を体軸ＣＬｂの周り回転させる回転制御部である。

【００２２】操作コンソール部１０において、１１はＸ
線ＣＴ装置の主制御・処理（スキャン制御，ＣＴ断層像
の再構成処理等）を行う中央処理装置、１１ａはそのＣ
ＰＵ、１１ｂはＣＰＵ１１ａが使用するＲＡＭ，ＲＯＭ
等からなる主メモリ（ＭＭ）、１２はキーボードやマウ
ス等を含む指令やデータの入力装置、１３はスキャン計
画情報や画像再構成されたＣＴ断層像等を表示するため
の表示装置（ＣＲＴ）、１４はＣＰＵ１１ａと走査ガン
トリ部３０及び撮影テーブル２０との間で各種制御信号
ＣＳやモニタ信号ＭＳ等のやり取りを行う制御インタフ
ェース、１５はデータ収集部８０からの投影データを一
時的に記憶するデータ収集バッファ、１６はデータ収集
バッファ１５からの投影データを最終的に蓄積・格納す
ると共に、Ｘ線ＣＴ装置の運用に必要な各種アプリケー
ションプログラムや各種演算／補正用のデータファイル
等を格納しているハードディスク装置（ＨＤＤ）であ
る。

【００２３】なお、このコリメータ５０は、必要なら体
軸ＣＬｂ方向の開口スリット幅ｗのみが可変となってお
り、コリメータ５０の全体のスライド動作に関しては固
定されているものとする。

【００２４】係る構成により、Ｘ線管４０からコリメー
タ５０を通過したＸ線ファンビームＸＬＦＢは被検体１
００を透過してＸ線検出器７０の検出器列Ａ，Ｂに一斉
に入射する。データ収集部８０はＸ線検出器７０の各検
出出力に対応する投影データｇ_A（Ｘ，θ），ｇ_B（Ｘ，
θ）を生成し、これらをデータ収集バッファ１５に格納
する。更に、走査ガントリが僅かに回転した各ビュー角
θで上記同様のＸ線撮影を行い、こうして走査ガントリ
１回転分の投影データを収集・蓄積する。

【００２５】また同時に、アキシャル／ヘリカルスキャ
ン方式に従って撮影テーブル２０を体軸ＣＬｂの方向に
間欠的／連続的に移動させ、こうして被検体１００の所
要撮影領域についての全投影データを収集・蓄積し、こ
れらを最終的にハードディスク装置１６に格納する。そ
して、ＣＰＵ１１ａは、上記全スキャンの終了後、又は
スキャン実行に追従（並行）して、得られた投影データ
に基づき被検体１００のＣＴ断層像を再構成し、これを
表示装置１３に表示する。以下、本発明によるＸ線焦点
位置制御を詳細に説明する。

【００２６】図３は第１の実施の形態によるＸ線焦点位
置制御方式を説明する図で、Ｘ線制御部４０Ａにより制
御される静電型の電子銃４２Ｅと、偏向制御部６０Ａに
より制御される静電型の電子ビーム偏向部４３Ｅとを備
える場合を示している。なお、以下の説明では、記号<
>はベクトルを表す。また図中のベクトルは太文字で
表す。またＸ線検出器７０にける検出器列Ａ，Ｂの各所
定（レファレンスチャネルｎ）の投影データｇ_A（Ｘ
ｎ，θ），ｇ_B（Ｘｎ，θ）の各信号振幅をレファレン
ス信号ａ，ｂと呼ぶ。

【００２７】電子銃４２Ｅは、管電流ｍＡにより駆動さ
れるヒータＨと、各円筒形の陰極（カソード）Ｃ，格子
（グリッド）Ｇ及び第１の陽極Ａ１とを含み、管電圧ｋ
Ｖによりバイアスされる回転陽極４１（第２の陽極Ａ
２）と共に、回転陽極４１の表面で集束するような電子
ビームを形成する。

【００２８】即ち、ヒータＨにより加熱され、陰極Ｃか
ら放出された電子束は、陰極Ｃの表面，格子Ｇの制限孔
及び第１の陽極Ａ１の制限孔とからなる第１のレンズ系
によって加速・集束され、陰極表面における軸上の小さ
な点（第１のクロスオーバ点）に集中される。更に、こ
のクロスオーバ点（電子源とみなせる）を通過する電子
束は、第１，第２の陽極Ａ１，Ａ２の電圧比（等電位面
の作用）により形成される第２のレンズ系によって加速
・集束され、最終的に回転陽極４１の表面（第２のクロ
スオーバ点）に集束（結像）される。

【００２９】電子ビーム偏向部４３Ｅは、系の軸（ｚ
軸）方向に進む電子ビームを挟むようにして設けられた
上下２枚の平板電極４３ａ，４３ｂを含み、これらに電
圧±Ｖを加えることで、両平板電極４３ａ，４３ｂの間
の空間には均一な電界±<Ｅ>が形成される。そして、こ
の空間をｚ軸方向に進む電子（ビーム）は、この電界<
Ｅ>によりｙ軸方向に働く力<ｆ>、<ｆ>＝ｑ<Ｅ>但し、
ｑ：電子の電荷を受ける結果、第２のクロスオーバ点
（Ｘ線焦点Ｆ）はｙ軸方向に変位する。

【００３０】一方、偏向制御部６０Ａは、検出器列Ａ，
Ｂのレファレンス信号ａ，ｂを比較してこれらの差信号
（誤差信号）ｖｅを検出する演算部６１と、誤差信号ｖ
ｅを累積加算（積分）して電子ビームを偏向制御するた
めの制御信号ｖｃを生成する累積加算部（ＡＤＤ）６２
と、制御信号ｖｃに対応する制御電圧Ｖを生成する差動
増幅器（ＤＶＡ）６３とを含んでいる。

【００３１】演算部６１は、各ビューのレファレンス信
号ａ，ｂに基づき誤差信号ｖｅを例えば、ｖｅ＝ｋ・（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）により求める。但し、ｋは誤差信号ｖｅの検出感度を決
定する係数である。

【００３２】挿入図（ａ）に誤差信号ｖｅの検出特性を
示す。この誤差信号ｖｅは、上式に含まれる正規化項
｛×１／（ａ＋ｂ）｝の作用により、コリメータ５０の
スリット幅ｗ（即ち、検出器列Ａ，Ｂが受けるトータル
の線エネルギー）によらず、−ｋ≦ｖｅ≦ｋの範囲で直
線的に変化する。

【００３３】更に、累積加算部６２は演算部６１から時
系列（ビュー毎）に発生する誤差信号ｖｅを累積加算
（積分）して各時点における制御信号ｖｃを生成する。
そして、差動増幅器６３は入力の制御信号ｖｃを増幅し
て制御電圧Ｖを生成し、これを電子ビーム偏向部４３Ｅ
の平板電極４３ａ，４３ｂに印加する。

【００３４】係る構成を使用してＸ線焦点位置制御のフ
ィードバックループを構成することにより、回転陽極４
１の熱膨張／収縮等によるｚ軸方向の移動によらず、Ｘ
線焦点Ｆを常に検出器列Ａ，Ｂの境界線ＣＬｄの真上に
位置させることが可能となる。以下、これを具体的に説
明する。

【００３５】今、回転陽極４１がその基準位置（実線）
ｚ０にあるとすると、この時の焦点Ｆ０はＸ線検出器列
Ａ，Ｂの境界線ＣＬｄの真上に位置するため、コリメー
タ５０を通過したＸ線ファンビームＸＬＦＢは各検出器
列Ａ，Ｂに均等（等分）に入射し、よってこの場合のレ
ファレンス信号ａ，ｂは、ａ＝ｂの関係にある。従っ
て、この状態では、毎回発生する誤差信号ｖｅ＝０によ
り、その制御信号ｖｃ＝０、かつその制御電圧Ｖ＝０と
なり、この場合の電子ビームは偏向を受けずに系の軸上
を直進し、引き続き焦点Ｆ０上に結像する。

【００３６】次に回転陽極４１が−ｚ１の側に僅かに変
位したとすると、コリメータ５０は固定されているた
め、このままではレファレンス信号ａ，ｂは、ａ＜ｂの
関係となる。その結果、誤差信号ｖｅ＜０、その制御信
号ｖｃ＜０、その制御電圧Ｖ＜０となり、この場合の電
子ビームはｙ軸と反対方向に僅かに偏向を受けて直進
し、焦点Ｆ０の僅かに下側で結像する。そして、このと
きの回転陽極４１は−ｚ１の側に僅かに変位しているた
め、このとき生成されるＸ線焦点Ｆは境界線ＣＬｄの真
上に位置し、よってこの場合のＸ線ファンビームＸＬＦ
Ｂも各検出器列Ａ，Ｂ上に均等（等分）に分配される。

【００３７】次に回転陽極４１が更に−ｚ１の側に僅か
に変位すると、このとき生成された誤差信号ｖｅ＜０が
直前（それまで）の制御信号ｖｃ＜０に累積加算される
ため、その制御電圧Ｖは更に負となり、この場合の電子
ビームはｙ軸と反対方向に更に強い偏向を受けて直進
し、焦点Ｆ０の更に下側で結像する。そして、このとき
の回転陽極４１は更に−ｚ１の側に僅かに変位している
ため、このとき生成されるＸ線焦点Ｆも境界線ＣＬｄの
真上に位置し、よってこの場合のＸ線ファンビームＸＬ
ＦＢも各検出器列Ａ，Ｂ上に均等に分配される。

【００３８】以下、同様にして進み，やがて回転陽極４
１が丁度−ｚ１（点線）の位置に変位すると、このとき
生成された誤差信号ｖｅ＜０が直前（それまで）の制御
信号ｖｃ＜０に累積加算されるため、その制御電圧Ｖは
更に負となり、この場合の電子ビームはｙ軸と反対方向
に更に強い偏向を受けて直進し、丁度Ｆ１の位置で結像
する。そして、このときの回転陽極４１は丁度−ｚ１
（点線）の位置に変位しているため、このとき生成され
るＸ線焦点Ｆ１も境界線ＣＬｄの真上に位置しており、
よってこの場合のＸ線ファンビームＸＬＦＢも各検出器
列Ａ，Ｂ上に均等に分配される。また、回転陽極４１が
＋ｚ２（破線）の側に変位したときは、上記の逆の動作
となる。

【００３９】なお、上記動作を厳密に言えば、電子ビー
ムは電子ビーム偏向部４３Ｅにおける偏向の実質中心か
ら半径ｒの円弧Ｒ上で結像するため、図の焦点Ｆ０の位
置では良いが、焦点Ｆ１又はＦ２に至る各位置ではその
結像にボケが生じ得る。但し、このボケ分は基準位置Ｆ
０からのビーム偏向量（制御信号ｖｃ）の関数として扱
えるから、図示しないが、例えば各時点における制御信
号ｖｃに基づき上記第１及び又は第２のレンズ系の集束
制御に対して補正をかけることが可能であり、こうすれ
ば結像のボケを有効に回避（修正）できる。好ましく
は、その際に使用する補正値については、これを予め実
験又はシミュレーション等により求めておいてＲＯＭ等
に記憶しておく。

【００４０】かくして、本第１の実施の形態によれば、
回転陽極４１のｚ軸方向の移動によらず、Ｘ線焦点Ｆを
常に検出器列Ａ，Ｂの境界線ＣＬｄの真上に位置させる
ことが可能となる。

【００４１】図４，図５は第２の実施の形態によるＸ線
焦点位置制御方式を説明する図（１），（２）で、Ｘ線
制御部４０Ａにより制御される電磁型の電子銃４２Ｍ
と、偏向制御部６０Ａにより制御される電磁型の電子ビ
ーム偏向部４３Ｍとを備える場合を示している。

【００４２】図４はＸ線焦点位置制御方式の構成を示し
ており、このＸ線管４０における回転陽極４１の斜面の
傾斜角θは、上記図３に示した回転陽極４１の傾斜角θ
よりも大きくなっている。従って、Ｘ線焦点Ｆのｙ軸方
向への変位量を小さくでき、よって電子ビームの偏向に
よらず、各時点におけるＸ線焦点ＦからＸ線検出器７０
までの距離を、より一定なものに近づけることが可能と
なる。

【００４３】また、この電子銃４２Ｍは、管電流ｍＡに
より駆動されるヒータＨと、円筒形の陰極（カソード）
Ｃと、円筒内部に系の軸（ｚ軸）方向と平行となるよう
な均一な磁場<Ｂ>（＝μ₀<Ｈ>）を生成する集束用コイ
ルＦＯＣ（又は永久磁石でも良い）とを含み、管電圧ｋ
Ｖによりバイアスされる回転陽極４１と共に、回転陽極
４１の表面で集束するような電子ビームを形成する。

【００４４】即ち、ヒータＨにより加熱され、陰極Ｃか
ら放出された電子束のうち、系の軸（ｚ軸）方向と平行
に進む成分は磁場<Ｂ>の作用を受けずに管電圧ｋＶのみ
よって加速されて直進し、回転陽極４１に至る。一方、
系の軸｛磁場<Ｂ>｝とある角度をなして進むような近軸
電子は、磁場<Ｂ>との相互作用により軸と直角の方向に
力を受ける結果、該軸に沿って螺旋運動を起こし、丁度
軸上に戻る時に回転陽極４１に至るように磁場<Ｂ>が調
整される。こうして、最終的に回転陽極４１の表面で集
束するような電子ビームが形成される。

【００４５】また、この電子ビーム偏向部４３Ｍは、系
の軸方向に進む電子ビームを挟むようにして設けられた
左右２つの偏向コイルＤＦＣａ，ＤＦＣｂを含み、これ
らに制御電流Ｉを流すことで、両偏向コイルＤＦＣａ，
ＤＦＣｂの間には均一な磁場<Ｂ>（＝μ₀<Ｈ>）が形成
される。そして、この空間をｚ軸方向に進む電子（ビー
ム）は、この磁場<Ｂ>によりｙ軸方向に働く力<ｆ>、 <ｆ>＝ｑ<ｖ>×<Ｂ> 但し、ｑ：電子の電荷 <ｖ>：電子の速度 ×：ベクトル積 <Ｂ>：磁束密度を受ける結果、この場合の電子ビームの集束点（Ｘ線焦
点Ｆ）はｙ軸方向に変位する。なお、図５にそのイメー
ジ（斜視図）を示す。

【００４６】図４に戻り、一方、この偏向制御部６０Ａ
は、検出器列Ａ，Ｂのレファレンス信号ａ，ｂを比較し
てこれらの間の差信号（誤差信号）ｖｅを検出する演算
部６１と、誤差信号ｖｅを累積加算（積分）して電子ビ
ームを偏向制御するための制御信号ｖｃを生成する累積
加算部（ＡＤＤ）６２と、制御信号ｖｃに対応する制御
電流Ｉを生成する電流増幅器（ＦＥＴ）Ｑとを含んでい
る。

【００４７】演算部６１は上記図３で述べたものと同様
でよい。また累積加算部６２には制御電流Ｉに一定のバ
イアスを加えるための定数βが加算されている。また電
流増幅器Ｑは、例えばＦＥＴを使用した定電流源回路か
らなり、ゲート端子Ｇの制御電圧ｖｃ（＝Σｖｅ＋β）
に対応する制御電流ＩがソースＳとドレインＤ間に流れ
る。

【００４８】挿入図（ａ）に制御電流Ｉの出力特性を示
す。制御電流Ｉには一定のバイアス電流Ｉ_βが加算され
ている。今、制御電流がＩ_βの時に焦点Ｆ０の位置に偏
向するものとすると、回転陽極４１がその基準位置ｚ０
から＋ｚ２又は−ｚ１の範囲で変位するときに、制御電
流ＩはＩ_βの上／下の範囲で変化する。

【００４９】係る構成を使用してＸ線焦点位置制御のフ
ィードバックループを構成することにより、回転陽極４
１の移動によらず、Ｘ線焦点Ｆを常に検出器列Ａ，Ｂの
境界線ＣＬｄの真上に位置させることが可能となる。以
下、これを具体的に説明する。

【００５０】今、回転陽極４１がその基準位置（実線）
ｚ０にあるとすると、この時の焦点Ｆ０はＸ線検出器列
Ａ，Ｂの境界線ＣＬｄの真上に位置するため、コリメー
タ５０を通過したＸ線ファンビームＸＬＦＢは各検出器
列Ａ，Ｂ上に均等（等分）に入射し、よってレファレン
ス信号ａ，ｂは、ａ＝ｂの関係にある。従って、この状
態では、毎回発生する誤差信号ｖｅ＝０により、その制
御信号ｖｃ＝β、その制御電流Ｉ＝Ｉ_βとなり、この場
合の電子ビームは引き続き焦点Ｆ０上に結像する。

【００５１】次に回転陽極４１が−ｚ１の側に僅かに変
位したとすると、コリメータ５０は固定されているた
め、このままではレファレンス信号ａ，ｂはａ＜ｂの関
係となる。その結果、この時点の誤差信号ｖｅ＜０によ
り、その制御信号ｖｃ＝β−ｖｅ、その制御電流Ｉ＜Ｉ
_βとなり、この場合の電子ビームは焦点Ｆ０の僅か下側
で結像する。そして、このときの回転陽極４１は−ｚ１
の側に僅かに変位しているため、このとき生成されるＸ
線焦点Ｆは検出器列Ａ，Ｂを分ける境界線ＣＬｄの真上
に位置しており、よってこの場合のＸ線ファンビームＸ
ＬＦＢも各検出器列Ａ，Ｂ上に均等（等分）に分配され
る。

【００５２】以下、同様にして進み，やがて回転陽極４
１が丁度−ｚ１（点線）の位置に変位すると、このとき
生成された誤差信号ｖｅ＜０が直前（それまで）の制御
信号ｖｃに累積加算されるため、その制御電流Ｉは更に
小さくなり、この場合の電子ビームは丁度Ｆ１の位置で
結像する。そして、このときの回転陽極４１は丁度−ｚ
１（点線）の位置に変位しているため、このとき生成さ
れるＸ線焦点Ｆ１も境界線ＣＬｄの真上に位置し、よっ
てこの場合のＸ線ファンビームＸＬＦＢも各検出器列
Ａ，Ｂ上に均等に分配される。なお、回転陽極４１が＋
ｚ２（破線）の側に変位したときは上記の逆の動作とな
る。

【００５３】かくして、本第２の実施の形態によれば、
回転陽極４１のｚ軸方向の移動によらず、Ｘ線焦点Ｆを
常に検出器列Ａ，Ｂの境界線ＣＬｄの真上に位置させる
ことが可能となる。

【００５４】なお、上記動作を厳密に言えば、電子ビー
ムは電子ビーム偏向部４３Ｍにおける偏向の実質中心か
ら半径ｒの円弧Ｒ上で結像するため、図の焦点Ｆ０の位
置では良いが、焦点Ｆ１又はＦ２に至る各位置ではその
結像にボケが生じ得る。但し、このボケ分は基準位置Ｆ
０からのビーム偏向量（制御信号ｖｃ）の関数として扱
えるから、図示しないが、例えば各時点の制御信号ｖｃ
に基づき上記集束用コイルＦＯＣに加える電流を補正す
ることにより、結像のボケを有効に回避（修正）でき
る。好ましくは、その際に使用する補正値については、
これを予め実験又はシミュレーション等により求めてお
いてＲＯＭ等に記憶しておく。

【００５５】図６は他の実施の形態によるＸ線焦点制御
方式を説明する図で、検出器列が３列以上のＸ線検出器
（マルチディテクタ）７０への適用例を示している。図
において、このＸ線検出器７０は体軸方向に並ぶ例えば
４列の検出器列Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を備えており、
中央の検出器列Ａ２，Ｂ１間を分けるような境界線ＣＬ
ｄの真上の位置にＸ線焦点Ｆを一定制御可能とするもの
である。

【００５６】即ち、このデータ収集部８０は、Ｘ線検出
器７０の検出信号に基づき被検体１００の投影データｇ
_A1（Ｘ，θ），ｇ_A2（Ｘ，θ），ｇ_B1（Ｘ，θ），ｇ_B2
（Ｘ，θ）を一斉に生成すると共に、今、その内の各列
のレファレンス信号をａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２とする
と、この演算部６１は、各ビューのレファレンス信号ａ
１，ａ２，ｂ１，ｂ２に基づき毎回の誤差信号ｖｅを、
例えば、ｖｅ＝ｋ・｛（ａ１＋ａ２）−（ｂ１＋ｂ２）｝／（ａ
１＋ａ２＋ｂ１＋ｂ２）により求める。ここで、ｋは誤差信号ｖｅの検出感度を
決定する係数である。この場合のＸ線焦点Ｆは、両側の
レファレンス信号（ａ１＋ａ２）＝（ｂ１＋ｂ２）とな
る位置に一定制御されることになる。

【００５７】又は、図示しないが、この演算部６１は、
両端列のレファレンス信号ａ１，ｂ２に基づき毎回の誤
差信号ｖｅを、例えば、ｖｅ＝ｋ・（ａ１−ｂ２）／（ａ１＋ｂ２）により求める。この場合のＸ線焦点Ｆは、少なくとも両
端列のレファレンス信号ａ１＝ｂ２となる位置に一定制
御されることになる。

【００５８】ところで、上記各実施の形態では電子ビー
ムの偏向制御が回転陽極４１の変位をカバーする場合を
中心に述べたが、これに限らない。例えば、上記図３の
構成において、今、Ｘ線焦点Ｆがその基準位置Ｆ０の位
置にあるときに、コリメータ５０が何らかの理由により
図の右側（ｚ軸方向）に僅かに移動したとすると、この
場合の各レファレンス信号ａ，ｂは、ａ＜ｂの関係とな
り、そのときの誤差信号ｖｅ＜０、制御信号ｖｃ＜０，
かつ制御電圧Ｖ＜０となる。その結果、この場合の電子
ビームは元の位置Ｆ０より僅かに下側に偏向される。こ
のとき、上記仮定により回転陽極４１は基準位置ｚ０に
あるから、これにより新たなＸ線焦点Ｆは回転陽極４１
の斜面に沿って元の焦点Ｆ０の位置よりも僅かに右下に
移動し、これによってその後のＸ線ファンビームＸＬＦ
Ｂは、上記位置ずれしたコリメータ５０を介して、Ｘ線
検出器７０の検出器列Ａ，Ｂ上に均等に分配される。

【００５９】又は、Ｘ線焦点Ｆがその基準位置Ｆ０の位
置にあるときに、Ｘ線検出器７０が何らかの理由により
図の左側（ｚ軸と反対方向）に僅かに移動したとする
と、この場合の各レファレンス信号ａ，ｂは、ａ＜ｂの
関係となり、そのときの誤差信号ｖｅ＜０、制御信号ｖ
ｃ＜０，制御電圧Ｖ＜０となる。その結果、この場合の
電子ビームは元の位置Ｆ０よりも僅かに下側に偏向され
る。このとき、上記仮定により回転陽極４１は基準位置
ｚ０にあるから、これにより新たなＸ線焦点Ｆは回転陽
極４１の斜面に沿って元の焦点Ｆ０の位置よりも僅かに
右下に移動し、これによってその後のＸ線ファンビーム
ＸＬＦＢは、上記位置ずれしたＸ線検出器７０の検出器
列Ａ，Ｂ上に、均等に分配される。なお、以上のこと
は、上記図４の構成についても同様である。

【００６０】以上の場合に、実際上の装置では、上記回
転陽極４１のｚ軸方向における移動に重ねて、コリメー
タ５０及び又はＸ線検出器７０のｚ軸方向における僅か
な移動（ガタや歪み等による影響）が生じることが、少
なからず考えられるが、上記本実施の形態によれば、Ｘ
線撮影系における各要素の複雑な変位の組み合わせにも
関わらず、常に各レファレンス信号ａ，ｂが同一となる
方向に電子ビームを偏向制御するだけの単純な制御によ
り、常に撮影系のＸ線ファンビームＸＬＦＢを常に検出
器列Ａ，Ｂ上に均等に分配可能である。

【００６１】なお、電子銃４２と電子ビーム偏向部４３
との組み合わせについては、上記以外にも、静電型と電
磁型の任意組み合わせが可能である。また、電子銃４２
としては、他にも様々な構造のものを用い得る。例えば
ヒータ（フィラメント）Ｈが陽極に対して剥き出しにな
っている構造のものを用い得る。

【００６２】また、上記各実施の形態では２列以上の検
出器列を有するＸ線検出器７０への適用例を述べたが、
これに限らない。本発明は、単一の検出器列を有するよ
うなＸ線検出器（シングルディテクタ）７０にも適用で
きる。但し、この場合の偏向制御部６０Ａは、図示しな
いが、例えば毎回発生する単一のレファレンス信号ａに
つき、前回の信号振幅（又は所定の基準値）と、今回の
その偏向量を僅かに変えた時の信号振幅とを比較して、
信号振幅が一定（又は差が０）となる方向に電子ビーム
の偏向制御を行うこととなる。

【００６３】また、上記本発明に好適なる複数の実施の
形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部
の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が
行えることは言うまでも無い。

【００６４】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、簡単な
構成により、Ｘ線撮影系を構成する要素（特にＸ線管の
回転陽極）の変位によらず、撮影系に常に最適のＸ線フ
ァンビームが得られるため、Ｘ線撮影系の小型化、低価
格化、信頼性向上に寄与するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する図である。

【図２】実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部構成図で
ある。

【図３】第１の実施の形態によるＸ線焦点位置制御方式
を説明する図である。

【図４】第２の実施の形態によるＸ線焦点位置制御方式
を説明する図（１）である。

【図５】第２の実施の形態によるＸ線焦点位置制御方式
を説明する図（２）である。

【図６】他の実施の形態によるＸ線焦点制御方式を説明
する図である。

【図７】従来技術を説明する図である。

【符号の説明】１０操作コンソール部１１中央処理装置１１ａＣＰＵ１１ｂ主メモリ（ＭＭ）１２入力装置１３表示装置（ＣＲＴ）１４制御インタフェース１５データ収集バッファ１６ハードディスク装置（ＨＤＤ）２０撮影テーブル３０走査ガントリ部３０Ａ回転制御部４０Ｘ線管４０ＡＸ線制御部４１回転陽極４２電子銃４３電子ビーム偏向部５０コリメータ６０Ａ偏向制御部７０Ｘ線検出器８０データ収集部（ＤＡＳ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者早川理東京都日野市旭が丘４丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社内 (72)発明者泉原彰東京都日野市旭が丘４丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社内Ｆターム(参考） 4C093 AA22 CA13 CA32 EA13 EA20 FA15 FA45 FA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を発生するための電子ビームを偏向
可能に構成されたＸ線管と、発生されたＸ線につき被検
体の体軸方向の線幅を制限するコリメータと、コリメー
タを通過したＸ線ファンビームの線量を検出可能なＸ線
検出器であって、体軸方向に少なくとも２列の検出器列
を有するもの、とを備えるＸ線撮影系のＸ線焦点位置制
御方法において、Ｘ線検出器の少なくとも２列の各所定の検出信号に基づ
き、両信号振幅が同一となる方向に電子ビームを偏向制
御することを特徴とするＸ線焦点位置制御方法。
【請求項２】コンピュータに請求項１に記載のＸ線焦
点位置制御方法を実行させるためのプログラム。
【請求項３】被検体を挟んでＸ線管とＸ線検出器とが
相対向し、Ｘ線検出器の検出信号に基づき被検体のＣＴ
断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、電子銃と、該電子銃からの電子ビーム照射によりＸ線を
発生する回転陽極であって、その回転軸方向に斜面を有
するもの、とを備え、これらの間に介在して、電子銃か
ら回転陽極に向かう電子ビームを偏向可能に構成された
電子ビーム偏向部を備えるＸ線管と、発生されたＸ線につき被検体の体軸方向の線幅を制限す
るコリメータと、コリメータを通過したＸ線ファンビームの線量を検出可
能な体軸方向に少なくとも２列の検出器列を有するＸ線
検出器と、Ｘ線検出器の少なくとも２列の各所定の検出信号に基づ
き、両信号振幅が同一となる方向に電子ビーム偏向部の
偏向を制御する偏向制御部とを備えることを特徴とする
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項４】電子銃と、該電子銃からの電子ビーム照
射によりＸ線を発生する回転陽極であって、その回転軸
方向に斜面を有するもの、とを備えるＸ線管において、電子銃と回転陽極との間に介在して、電子銃から回転陽
極に向かう電子ビームを偏向可能に構成された電子ビー
ム偏向部を備えることを特徴とするＸ線管。