(57)【要約】【課題】医用画像診断装置において、Ｘ線高電圧装置のパワーデバイス寿命を予測すること。【解決手段】医用画像診断装置１としてのＸ線ＣＴ装置１Ａは、パワーデバイスと、温度センサと、温度センサにより得られた時系列に複数の温度である温度変化のデータを取得するセンサ温度変化変換部２６７ａと、温度変化に基づいて、パワーデバイスの物理モデルに基づく変換処理を行なって変換後の温度変化のデータを算出し、変換後の温度変化を振幅とする波数計数法を用いて複数の温度振幅の各温度振幅についてサイクルカウントを算出する波数計数部２６７ｂと、複数の温度振幅と、前記複数の温度振幅にそれぞれ対応するサイクルカウントとに基づいて、累積損傷値を算出する累積損傷値演算部２６７ｃと、累積損傷値に基づいて、パワーデバイスの故障までの予測時間を算出する予測時間演算部２６７ｄと、を有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーデバイスと、
温度センサと、
前記温度センサにより得られた時系列に複数の温度である温度変化のデータを取得する取得手段と、
前記温度変化に基づいて、前記パワーデバイスの物理モデルに基づく変換処理を行なって変換後の温度変化のデータを算出し、変換後の温度変化を振幅とする波数計数法を用いて複数の温度振幅の各温度振幅についてサイクルカウントを算出する波数計数手段と、
前記複数の温度振幅と、前記複数の温度振幅にそれぞれ対応するサイクルカウントとに基づいて、累積損傷値を算出する累積損傷値演算手段と、
前記累積損傷値に基づいて、前記パワーデバイスの故障までの予測時間を算出する予測時間演算手段と、
を有する医用画像診断装置。
【請求項２】
前記波数計数手段は、前記各温度振幅として、前記パワーデバイスを覆うケース内部の温度振幅と、前記パワーデバイスに接着されるワイヤの温度振幅のうち、少なくとも一方を算出する請求項１に記載の医用画像診断装置。
【請求項３】
前記予測時間と閾値とを比較する比較手段と、
前記予測時間が前記閾値に満たない場合、その旨を出力する出力手段と、
をさらに有する請求項１又は２に記載の医用画像診断装置。
【請求項４】
前記出力手段は、前記予測時間が前記閾値に満たない旨を表示装置に表示させるか、又は、通信回線を介して外部装置に送信する請求項３に記載の医用画像診断装置。
【請求項５】
前記予測時間と閾値とを比較する比較手段と、
前記予測時間が前記閾値に満たない場合、前記パワーデバイスの動作条件を変更する条件変更手段と、
をさらに有する請求項１又は２に記載の医用画像診断装置。
【請求項６】
前記波数計数手段は、前記波数計数法としてのレインフロー法を用いて前記累積損傷値を算出する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置。
【請求項７】
パワーデバイスと、
温度センサと、
前記温度センサにより得られた時系列に複数の温度である温度変化のデータを取得する取得手段と、
前記温度変化に基づいて、前記パワーデバイスの物理モデルに基づく変換処理を行なって変換後の温度変化のデータを算出し、変換後の温度変化を振幅とする波数計数法を用いて複数の温度振幅の各温度振幅についてサイクルカウントを算出する波数計数手段と、
前記複数の温度振幅と、前記複数の温度振幅にそれぞれ対応するサイクルカウントとに基づいて、累積損傷値を算出する累積損傷値演算手段と、
前記累積損傷値に基づいて、前記パワーデバイスの故障までの予測時間を算出する予測時間演算手段と、
を有するＸ線高電圧装置。
【請求項８】
前記波数計数手段は、前記各温度振幅として、前記パワーデバイスの温度振幅と、前記パワーデバイスに接合されるワイヤの温度振幅のうち、少なくとも一方を算出する請求項７に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項９】
前記予測時間と閾値とを比較する比較手段と、
前記予測時間が前記閾値に満たない場合、その旨を出力する出力手段と、
をさらに有する請求項７又は８に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項１０】
前記出力手段は、前記予測時間が前記閾値に満たない旨を表示装置に表示させるか、又は、通信回線を介して外部装置に送信する請求項９に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項１１】
前記予測時間と閾値とを比較する比較手段と、
前記予測時間が前記閾値に満たない場合、前記パワーデバイスの動作条件を変更する条件変更手段と、
をさらに有する請求項７又は８に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項１２】
前記波数計数手段は、前記波数計数法としてのレインフロー法を用いて前記累積損傷値を算出する請求項７乃至１１のうちいずれか一項に記載のＸ線高電圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様としての本実施形態は、Ｘ線管に高電圧を供給するＸ線高電圧装置を備えた医用画像診断装置及びＸ線高電圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置やＸ線装置等のような医用画像診断装置は、Ｘ線管に供給する高電圧を発生させるために、Ｘ線高電圧装置のコンバータ及びインバータに大電力のパワーデバイス（電力機器向けの半導体素子）を備える。その医用画像診断装置の稼動時において、Ｘ線高電圧装置のパワーデバイスには、Ｘ線を発生するたびに急激な温度の上昇が起こる。
【０００３】
Ｘ線高電圧装置の出力電力は、数十キロワットから百キロワットと大きい。そのため、Ｘ線高電圧装置のコンバータ及びインバータのパワーデバイスとしては、ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）モジュールやＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）モジュール等が使用されることが多い。
【０００４】
従来のＸ線高電圧装置として、入力交流電源電圧が変動しても安定した力率となるようにコンバータを形成するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５９４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術では、Ｘ線ＣＴ装置やＸ線装置等のような医用画像診断装置において、Ｘ線高電圧装置のコンバータ及びインバータに備えるパワーデバイスやそれに接合されるボンディングワイヤの損傷の累積が、Ｘ線高電圧装置が故障する主な要因の１つとなっている。そして、このような故障が撮影中に突然発生すると、撮影に基づく画像データが無駄になり再撮影が必要になるという問題がある。
【０００７】
パワーデバイスの損傷は、温度振幅による内部構成部材の膨張と収縮による歪に起因することが知られている。しかし、医用画像診断装置の場合は、使用条件が診断目的や患者の体格等によってＣＴスキャンの回数やＸ線撮影の枚数が変化し、パワーデバイスやボンディングワイヤの温度振幅が大きく変化する。よって、一定の温度振幅からパワーデバイスのヒートサイクル寿命やパワーサイクル寿命を求めることができず、パワーデバイスの損傷や損傷予測を判断することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態の医用画像診断装置は、上述した課題を解決するために、パワーデバイスと、温度センサと、前記温度センサにより得られた時系列に複数の温度である温度変化のデータを取得する取得手段と、前記温度変化に基づいて、前記パワーデバイスの物理モデルに基づく変換処理を行なって変換後の温度変化のデータを算出し、変換後の温度変化を振幅とする波数計数法を用いて複数の温度振幅の各温度振幅についてサイクルカウントを算出する波数計数手段と、前記複数の温度振幅と、前記複数の温度振幅にそれぞれ対応するサイクルカウントとに基づいて、累積損傷値を算出する累積損傷値演算手段と、前記累積損傷値に基づいて、前記パワーデバイスの故障までの予測時間を算出する予測時間演算手段と、を有する。
【０００９】
本実施形態のＸ線高電圧装置は、上述した課題を解決するために、パワーデバイスと、温度センサと、前記温度センサにより得られた時系列に複数の温度である温度変化のデータを取得する取得手段と、前記温度変化に基づいて、前記パワーデバイスの物理モデルに基づく変換処理を行なって変換後の温度変化のデータを算出し、変換後の温度変化を振幅とする波数計数法を用いて複数の温度振幅の各温度振幅についてサイクルカウントを算出する波数計数手段と、前記複数の温度振幅と、前記複数の温度振幅にそれぞれ対応するサイクルカウントとに基づいて、累積損傷値を算出する累積損傷値演算手段と、前記累積損傷値に基づいて、前記パワーデバイスの故障までの予測時間を算出する予測時間演算手段と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の医用画像診断装置を示す構成例を示す図。
【図２】本実施形態の医用画像診断装置に備えるＸ線高電圧装置の構成例を示す概要図。
【図３】図２に示すインバータ内のパワーデバイスの構造例を示す模式図。
【図４】図３のＩ−Ｉ断面を示す模式図。
【図５】本実施形態の医用画像診断装置に備えるＸ線高電圧装置の構成及び機能を示すブロック図。
【図６】ケース温度変化のデータの一例を示す図。
【図７】ワイヤ温度変化のデータの一例を示す図。
【図８】パワーデバイス予測時間の算出方法を説明するための図。
【図９】ワイヤ予測時間の算出方法を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の医用画像診断装置及びＸ線高電圧装置について、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
本実施形態では、医用画像診断装置１として、Ｘ線ＣＴ装置１Ａを用いて説明するが、その場合に限定されるものではない。医用画像診断装置１は、Ｘ線高電圧装置を備えていればよく、Ｘ線装置等であってもよい。
【００１３】
なお、Ｘ線ＣＴ装置１Ａには、Ｘ線管と検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプ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／回転タイプとして説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の医用画像診断装置を示す構成例を示す図である。
【００１５】
図１は、本実施形態の医用画像診断装置１としてのＸ線ＣＴ装置１Ａを示す。Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、大きくは、スキャナ装置１１及び画像処理装置（コンソール）１２によって構成される。Ｘ線ＣＴ装置１Ａのスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、患者Ｏ（被検体）に関するＸ線の透過データを生成するために構成される。一方、画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データを基に投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行なうために構成される。
【００１６】
Ｘ線ＣＴ装置１Ａのスキャナ装置１１は、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ（ｄａｔａ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）２４、回転部２５、Ｘ線高電圧装置２６、絞り駆動機構２７、回転駆動機構２８、天板３０、天板駆動装置３１、及びコントローラ３２を設ける。
【００１７】
Ｘ線管２１は、Ｘ線高電圧装置２６から供給された管電圧に応じて金属製のターゲットに電子線を衝突させることでＸ線を発生させ、Ｘ線検出器２３に向かって照射する。Ｘ線管２１から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。Ｘ線管２１は、Ｘ線高電圧装置２６を介したコントローラ３２による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力が供給される。
【００１８】
絞り２２は、絞り駆動機構２７によって、Ｘ線管２１から照射されるＸ線のスライス方向（ｚ軸方向）の照射範囲を調整する。すなわち、絞り駆動機構２７によって絞り２２の開口を調整することによって、スライス方向のＸ線照射範囲を変更できる。
【００１９】
Ｘ線検出器２３は、チャンネル方向に複数、及び列（スライス）方向に単数の検出素子を有する１次元アレイ型の検出器である。又は、Ｘ線検出器２３は、マトリクス状、すなわち、チャンネル方向に複数、及びスライス方向に複数の検出素子を有する２次元アレイ型の検出器（マルチスライス型検出器ともいう。）である。Ｘ線検出器２３は、Ｘ線管２１から照射され、患者Ｏを透過したＸ線を検出する。
【００２０】
ＤＡＳ２４は、Ｘ線検出器２３の各検出素子が検出する透過データの信号を増幅してデジタル信号に変換する。ＤＡＳ２４の出力データは、スキャナ装置１１のコントローラ３２を介して画像処理装置１２に供給される。
【００２１】
回転部２５は、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ２４、及び絞り駆動機構２８を一体として保持する。回転部２５は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２３とを対向させた状態で、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ２４、及び絞り駆動機構２８を一体として患者Ｏの周りに回転できるように構成されている。Ｘ線高電圧装置２７は、回転部２５に保持されるものであってもよい。なお、回転部２５の回転中心軸と平行な方向をｚ軸方向、そのｚ軸方向に直交する平面をｘ軸方向、ｙ軸方向で定義する。
【００２２】
Ｘ線高電圧装置２６は、コントローラ３２による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管２１に供給する。
【００２３】
図２は、本実施形態の医用画像診断装置１に備えるＸ線高電圧装置２６の構成例を示す概要図である。
【００２４】
図２に示すように、Ｘ線高電圧装置２６は、電源（単相２００Ｖ商用電源）に接続された、電圧検出手段２６ａ、コンバータ２６ｂ、コンデンサ２６ｃ、インバータ２６ｄ、コンデンサ２６ｅ、及び高電圧発生装置２６ｆを備える。
【００２５】
Ｘ線高電圧装置２６は、コンバータ２６ｂで電源電圧を直流化し、インバータ２６ｄでその直流出力の電力制御をはかり、高電圧発生装置２６ｆで高圧化し、整流化し、Ｘ線管２１に高電圧を印加する。コンバータ２６ｂの直流制御及びインバータ２６ｄでの交流出力の電力制御は、例えばＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式により行なわれ、その目標値等は図示しない制御回路から与えられる。
【００２６】
高電圧発生装置２６ｆは、昇圧トランス２６ｆ１、整流回路２６ｆ２、及びコンデンサ２６ｆ３を備える。昇圧トランス２６ｆ１で昇圧が行なわれ、整流回路２６ｆ２で整流される。なお、コンデンサ２６ｆ３は、出力電圧の平滑化に使用される。
【００２７】
コンデンサ２６ｃは、コンバータ２６ｂの出力電圧の安定化を行ない、コンデンサ２６ｅは、昇圧トランス２６ｆ１の漏れインダクタンスと共振させる共振用に使用される。
【００２８】
図３は、図２に示すインバータ２６ｄ（又は、コンバータ２６ｂ）内のパワーデバイスの構造例を示す模式図である。図４は、図３のＩ−Ｉ断面を示す模式図である。
【００２９】
図３及び図４に示すように、Ｘ線高電圧装置２６は、放熱板２６１、基板（銅パターン、絶縁基板、及び導体層等）２６２、パワーデバイス２６３、ボンディングワイヤ（以下、単に「ワイヤ」という。）２６４、及び温度センサ２６５を備え、パワーデバイス２６３、ワイヤ２６４、及び温度センサ２６５を覆うように、放熱板２６１に樹脂ケース（以下、単に「ケース」という。）２６６が接合される。
【００３０】
基板２６２は、放熱板２６１上にはんだ接合される。パワーデバイス２６３のチップは、基板２６２上の接合部Ｓ１ではんだ接合される。ワイヤ２６４は、パワーデバイス２６３上の接合部Ｓ２ではんだ接合される。
【００３１】
パワーデバイス２６３は、抵抗器とサーミスタの直列回路を形成し、抵抗器を電源に接続しサーミスタを接地する。パワーデバイス２６３は、例えば、パワートランジスタとしてのＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）モジュールである。なお、パワーデバイス２６３は、ＩＧＢＴモジュールに限定されるものではない。パワーデバイス２６３は、例えば、整流ダイオード、パワーＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、サイリスタ、ＧＴＯ（ｇａｔｅ  ｔｕｒｎ−ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、及びトライアック等であってもよい。
【００３２】
ここで、パワーデバイス２６３の温度振幅と寿命の関係は、パワーデバイス２６３の全体（パワーデバイス２６３を覆うケース２６６内部）の温度振幅に起因して、基板２６２とパワーデバイス２６３のチップとのはんだ接合部Ｓ１等に亀裂を生じるヒートサイクル寿命と、瞬間的な大電流によってパワーデバイス２６３とワイヤ２６４との接合部Ｓ２等に亀裂を生じるパワーサイクル寿命として知られる。Ｘ線ＣＴ装置１Ａによるスキャンや、Ｘ線装置（図示しない）による透視等の比較的継続的なＸ線照射の場合にはヒートサイクル寿命が支配的である。一方で、Ｘ線装置（図示しない）による撮影等の一時的なＸ線照射の場合にはパワーサイクル寿命が支配的である。
【００３３】
しかしながら、温度振幅と寿命の関係は、一定の発熱を一定時間間隔で単調に繰り返した場合のものである。一方、Ｘ線ＣＴ装置１Ａ及びＸ線装置（図示しない）等の医用画像診断装置１の場合は、使用条件が診断目的や患者の体格によって大きく異なり、ＣＴスキャンの回数又はＸ線撮影の枚数からパワーデバイス２６３の寿命を判断することは困難である。そこで、本実施形態では、医用画像診断装置１の使用中における温度センサ２６５のセンサ温度を、ケース２６６内部のケース温度と、ワイヤ２６４の温度とに変換することで、ヒートサイクル寿命及びパワーサイクル寿命を推定するものである。
【００３４】
温度センサ２６５は、温度を検知する。温度センサ２６５としては、サーミスタが挙げられる。温度センサ２６５は、パワーデバイス２６３の内部に組み込まれるものであってもよいし、図３に記載のようにパワーデバイス２６３の外部でパワーデバイス２６３の周辺に備えられるものであってもよい。
【００３５】
なお、Ｘ線照射中及びＸ線照射終了直後の場合にはセンサ温度変化ｔが大きいので、センサ温度を収集する時間間隔が短く設定されることで、温度の時系列変化を正確に収集することができる。一方、それ以外の場合にはセンサ温度変化ｔが小さいので、温度データを収集する時間間隔が長く設定されてもよい。また、Ｘ線照射開始時刻と、Ｘ線照射終了後であって温度が低下・安定して温度のデータ収集を終了した時刻とを記録することで、Ｘ線高電圧装置２６が休止している期間は温度のデータ収集も休止することができる。このような方法によれば、Ｘ線照射中のセンサ温度を詳しく収集しながら長時間に亘るセンサ温度の変化を、少ない容量で記憶装置２６８に記憶させることができる。
【００３６】
図１の説明に戻って、絞り駆動機構２７は、コントローラ３２による制御によって、絞り２２におけるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する機構を有する。
【００３７】
回転駆動機構２８は、コントローラ３２による制御によって、回転部２５がその位置関係を維持した状態で空洞部の周りを回転するように回転部２５を回転させる機構を有する。
【００３８】
天板３０は、患者Ｏを載置可能である。
【００３９】
天板駆動装置３１は、コントローラ３２による制御によって、天板３０をｙ軸方向に沿って昇降動させると共に、ｚ軸方向に沿って進入／退避動させる機構を有する。回転部２５の中央部分は開口を有し、その開口部の天板３０に載置された患者Ｏが挿入される。
【００４０】
コントローラ３２は、図示しないＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）及びメモリ等を備える。コントローラ３２は、画像処理装置１２からの指示によってＸ線検出器２３、ＤＡＳ２４、Ｘ線高電圧装置２６、絞り駆動機構２７、回転駆動機構２８、及び天板駆動装置３１等の制御を行なってスキャンを実行させる。
【００４１】
Ｘ線ＣＴ装置１Ａの画像処理装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、ネットワーク（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）Ｎと相互通信可能である。画像処理装置１２は、大きくは、ＣＰＵ４１、メモリ４２、ＨＤＤ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｃ  ｄｒｉｖｅ）４３、入力装置４４、表示装置４５、及びＩＦ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４６等の基本的なハードウェアから構成される。ＣＰＵ４１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、画像処理装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、画像処理装置１２は、記憶媒体ドライブ４７を具備する場合もある。
【００４２】
ＣＰＵ４１は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。医師等の操作者によって入力装置４４が操作等されることにより指令が入力されると、ＣＰＵ４１は、メモリ４２に記憶しているプログラムを実行する。又は、ＣＰＵ４１は、ＨＤＤ４３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラム、又は記憶媒体ドライブ４７に装着された記録媒体から読み出されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラムを、メモリ４２にロードして実行する。
【００４３】
メモリ４２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）等を含む記憶装置である。メモリ４２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ  ｐｒｏｇｒａｍ  ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ  ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、ＣＰＵ４１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いられたりする。
【００４４】
ＨＤＤ４３は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。ＨＤＤ４３は、画像処理装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、術者等の操作者に対する表示装置４５への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力装置４４によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。
【００４５】
入力装置４４は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイスであり、操作に従った入力信号がＣＰＵ４１に送られる。
【００４６】
表示装置４５は、図示しない画像合成回路、ＶＲＡＭ（ｖｉｄｅｏ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、及びディスプレイ等を含んでいる。画像合成回路は、画像データに種々のパラメータの文字データ等を合成した合成データを生成する。ＶＲＡＭは、合成データをディスプレイに展開する。ディスプレイは、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）等によって構成され画像を表示する。
【００４７】
ＩＦ４６は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ＩＦ４６は、各規格に応じた通信制御を行ない、電話回線を通じてネットワークＮに接続することができる機能を有しており、これにより、Ｘ線ＣＴ装置１ＡをネットワークＮ網に接続させる。
【００４８】
画像処理装置１２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正等の補正処理（前処理）を行なって投影データを生成してＨＤＤ４３等の記憶装置に記憶させる。また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して散乱線の除去処理を行なう。画像処理装置１２は、Ｘ線曝射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。画像処理装置１２は、補正された投影データに基づいてスキャンに基づく画像データを生成してＨＤＤ４３等の記憶装置に記憶させたり、表示装置４５に表示させたりする。
【００４９】
図５は、本実施形態の医用画像診断装置１に備えるＸ線高電圧装置の構成及び機能を示すブロック図である。
【００５０】
図５に示すように、本実施形態の医用画像診断装置１のＸ線高電圧装置２６は、温度センサ２６５（図３にも図示）、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ２６６、ＭＣＵ（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）２６７、及び記憶装置２６８を備える。
【００５１】
Ａ／Ｄコンバータ２６６は、温度によって変化する、抵抗器とサーミスタとの接続点の電圧をＡ／Ｄ変換する。
【００５２】
ＭＣＵ２６７によって変換された、後述するセンサ温度変化ｔは、Ｘ線高電圧装置２６の電源を切っても消失しないように不揮発性の記憶装置２６８、例えばＦｌａｓｈメモリに記憶される。また、一定時間間隔でセンサ温度変化ｔを収集することによって、記憶装置２６８には、時系列に複数のセンサ温度であるセンサ温度変化ｔのデータとして記憶させることができる。
【００５３】
ＭＣＵ２６７がプログラムを実行することによって、Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、センサ温度変化変換部２６７ａ、波数計数部２６７ｂ、累積損傷値演算部２６７ｃ、予測時間演算部２６７ｄ、比較部２６７ｅ、出力部２６７ｆ、及び条件変更部２６７ｇとして機能する。なお、各部２６７ａ乃至２６７ｇの全部又は一部は、Ｘ線ＣＴ装置１Ａにハードウェアとして備えられるものであってもよい。
【００５４】
センサ温度変化変換部２６７ａは、Ａ／Ｄコンバータ２６６によってデジタル変換された電圧で読み取り、電圧を、サーミスタの特性、抵抗値、及び電源電圧に基づいてセンサ温度のデータに変換する処理を行ない、パワーデバイス２６３の内部又は外部に備えられる温度センサ２６５位置におけるセンサ温度変化ｔのデータを取得する機能を有する。
【００５５】
波数計数部２６７ｂは、センサ温度変化変換部２６７ａによって変換されたセンサ温度変化ｔ又は記憶装置２６８によって記憶されたセンサ温度変化ｔに基づいて、パワーデバイス２６３（図２に図示）の物理モデルに基づく変換処理を行なって変換後の温度変化Ｔのデータを算出し、温度変化を振幅とする波数計数法を用いて、複数の温度振幅の各温度振幅ΔＴｎ（ΔＴ１，ΔＴ２，…）についてサイクルカウントＣｎ（Ｃ１，Ｃ２，…）を算出する機能を有する。波数計数法としては、レインフロー法、ピークカウント法、レベルクロッシングカウント法、ミーンクロッシングカウント法、レンジカウント法、及びレンジペアカウント法等が挙げられる。ここでは、波数計数法として、疲労寿命の推定として代表的なレインフロー法を採用する。
【００５６】
波数計数部２６７ｂは、センサ温度変化ｔに基づいて、物理モデルに基づく変換処理を行なって、パワーデバイス２６３の温度変化を、ケース２６６内部の温度変化Ｔｃのデータとして算出する。そして、波数計数部２６７ｂは、温度変化を振幅とする波数計数法を用いて、複数のケース温度振幅の各ケース温度振幅ΔＴｃｎ（ΔＴｃ１，ΔＴｃ２，…）についてサイクルカウントＣｃｎ（Ｃｃ１，Ｃｃ２，…）を算出する。また、波数計数部２６７ｂは、センサ温度変化ｔに基づいて、物理モデルに基づく変換処理を行なって、ワイヤ２６４（パワーデバイス２６３のとの接合部）（図２に図示）の温度変化Ｔｗのデータを算出する。そして、波数計数部２６７ｂは、温度変化を振幅とする波数計数法を用いて、複数のワイヤ温度振幅の各ワイヤ温度振幅ΔＴｗｎ（ΔＴｗ１，ΔＴｗ２，…）についてサイクルカウントＣｗｎ（Ｃｗ１，Ｃｗ２，…）を算出する。波数計数部２６７ｂは、ケース温度振幅ΔＴｃ及びジャンクション温度範囲ΔＴｊのｐｎのサイクルカウントＣｐｎと、ワイヤ温度振幅ΔＴｗｎのサイクルカウントＣｗｎとのうち、少なくとも一方を算出する。
【００５７】
図６は、ケース温度変化Ｔｃのデータの一例を示す図である。図７は、ワイヤ温度変化Ｔｗのデータの一例を示す図である。
【００５８】
図６及び図７に示すように、医用画像診断装置１の場合は、使用条件が診断目的や患者の体格等によってＣＴスキャンの回数やＸ線撮影の枚数が変化するので、ケース温度振幅やワイヤ温度振幅が単一ではなく大きく変化する。
【００５９】
図５の説明に戻って、波数係数部２６７ｂは、負荷及び冷却性能（表面熱伝達率）に関するパラメータサーベイを実施して、温度センサ２６５（サーミスタ）のセンサ温度変化ｔから、ケース温度変化Ｔｃ及びワイヤ温度変化Ｔｗへの変換モデルを予めそれぞれ生成しておく。
【００６０】
累積損傷値演算部２６７ｃは、波数計数部２６７ｂによって算出された各温度振幅ΔＴｎ（ΔＴｃｎ，ΔＴｗｎ）のサイクルカウントＣ（Ｃｃｎ，Ｃｗｎ）に基づいて、線形累積損傷則（マイナー則）に従って疲労損傷を算出してその線形和としての累積損傷値Ｄ（パワーデバイス累積損傷値Ｄｃ及びワイヤ累積損傷値Ｄｗ）を算出する機能を有する。
【００６１】
予測時間演算部２６７ｄは、累積損傷値演算部２６７ｃによって算出された累積損傷値Ｄ（Ｄｃ，Ｄｗ）に基づいて、累積損傷値Ｄ（Ｄｃ，Ｄｗ）が「１」となる、パワーデバイス２６３の破壊（故障）までの予測時間Ｐ（ケース予測時間Ｐｃ及びワイヤ予測時間Ｐｗ）を算出する機能を有する。予測時間演算部２６７ｄは、単位時間当たりの複数の温度振幅の各温度振幅についてサイクルカウントを算出して、累積損傷値が「１」になるまでの時間を算出する。なお、予測時間演算部２６７ｄは、パワーデバイス２６３の稼働状況がサイクル単位で決まっている場合、１サイクル当たりの各温度振幅についてサイクルカウントを算出して、累積損傷値が「１」になるまでのサイクル数を算出することもできる。
【００６２】
図８は、パワーデバイス予測時間Ｐｃの算出方法を説明するための図である。図９は、ワイヤ予測時間Ｐｗの算出方法を説明するための図である。
【００６３】
図８及び図９は、応答曲面法に基づく熱疲労寿命予測ライン（Ｓ−Ｎ曲線）Ｌｃ，Ｌｗをそれぞれ示す。例えば、パワーデバイス２６３（図２に図示）の負荷ＯＮ時間、負荷ＯＦＦ時間、発熱量、環境温度、及び冷却性能に基づいて、パワーデバイス２６３を覆うケース２６６内部及びワイヤ２６４について熱疲労寿命予測ラインＬｃ，Ｌｗがそれぞれ算出される。
【００６４】
図８に示すように、波数係数部２６７ｂ（図５に図示）によって算出された各ケース温度振幅ΔＴｃｎ（ΔＴｃ１，ΔＴｃ２，…）が発生すると仮定して、熱疲労寿命予測ラインＬｃから、各ケース温度振幅ΔＴｃｎの場合の破断までのサイクルカウントＮｃｎ（Ｎｃ１，Ｎｃ２，…）が読み取られる。そして、各サイクルカウントＮｃｎ（Ｎｃ１，Ｎｃ２，…）と、各ケース温度振幅ΔＴｃｎの実際のサイクルカウントＣｃｎ（Ｃｃ１，Ｃｃ２，…）とに基づいて、各ケース温度振幅ΔＴｃで、累積損傷度がＣｃｎ／Ｎｃｎ（Ｃｃ１／Ｎｃ１，Ｃｃ２／Ｎｃ２，…）として算出される。累積損傷則では、次の式（１）に示すように、それら個々の累積損傷度の和が全体の累積損傷値Ｄｃとされる。そして、累積損傷値Ｄｃが「１」になる時に疲労損傷が起こるものとされる。
【００６５】
【数１】
2014056668.tif 000003
【００６６】
図９に示すように、波数係数部２６７ｂ（図５に図示）によって算出された各ワイヤ温度振幅ΔＴｗｎ（ΔＴｗ１，ΔＴｗ２，…）が発生すると仮定して、熱疲労寿命予測ラインＬｗから、各ワイヤ温度振幅ΔＴｗｎの場合の破断までのサイクルカウントＮｗｎ（Ｎｗ１，Ｎｗ２，…）が読み取られる。そして、各サイクルカウントＮｗｎ（Ｎｗ１，Ｎｗ２，…）と、各ワイヤ温度振幅ΔＴｗｎの実際のサイクルカウントＣｗｎ（Ｃｗ１，Ｃｗ２，…）とに基づいて、各ワイヤ温度振幅ΔＴｗｎで、累積損傷度がＣｗｎ／Ｎｗｎ（Ｃｗ１／Ｎｗ１，Ｃｗ２／Ｎｗ２，…）として算出される。累積損傷則では、次の式（２）に示すように、それら個々の累積損傷度の和が全体の累積損傷値Ｄｗとされる。そして、累積損傷値Ｄｗが「１」になる時に疲労損傷が起こるものとされる。
【００６７】
【数２】
2014056668.tif 000004
【００６８】
図５の説明に戻って、比較部２６７ｅは、予測時間演算部２６７ｄによって算出された予測時間Ｐ（Ｐｃ，Ｐｗ）と、予め設定された閾値とを比較する機能を有する。
【００６９】
出力部２６７ｆは、比較部２６７ｅによる比較の結果、予測時間Ｐ（Ｐｃ，Ｐｗ）が閾値に満たない（以下）と判断する場合、その旨を出力する機能を有する。出力部２６７ｆは、ケース予測時間Ｐｃ及びワイヤ予測時間Ｐｗのうちいずれかが閾値に満たない、又は、ともに閾値に満たないと判断する場合、その旨を出力すればよい。出力部２６７ｆは、コントローラ３２を介して表示装置４５等に予測時間が閾値に満たない旨を報知したり、コントローラ３２、ＩＦ４６、及びネットワークＮを介してサービスセンター等の外部装置（図示しない）に送信したりする。
【００７０】
条件変更部２６７ｇは、比較部２６７ｅによる比較の結果、予測時間Ｐ（Ｐｃ，Ｐｗ）が閾値に満たない（以下）と判断する場合、コントローラ３２を介してＸ線高電圧装置２６のパワーデバイス２６３の動作条件を変更する機能を有する。例えば、条件変更部２６７ｇは、パワーデバイス２６３、又は、複数のパワーデバイス２６３を含むモジュール（図示しない）の異常電流閾値を変化させたり、パワーデバイス２６３又はモジュールの冷却性能（ファン回転数等）をあげたり、動作するモジュールを予備のモジュールに切り替えたりする。
【００７１】
本実施形態の医用画像診断装置１及びＸ線高電圧装置２６によると、はんだ接合部Ｓ１（図４に図示）に亀裂を生じるヒートサイクル寿命や、はんだ接合部Ｓ２（図４に図示）に亀裂を生じるパワーサイクル寿命の観点から、Ｘ線高電圧装置２６のパワーデバイス２６３の寿命を予測することができる。本実施形態の医用画像診断装置１及びＸ線高電圧装置２６によると、Ｘ線高電圧装置２６のパワーデバイス２６３の寿命を予測することができ、パワーデバイス２６３の故障が撮影中に突然発生する事態を回避することができ、再撮影が不必要になるので、患者Ｏに対する不要被曝を回避することができる。
【００７２】
また、本実施形態の医用画像診断装置１及びＸ線高電圧装置２６によると、Ｘ線高電圧装置２６のパワーデバイス２６の故障が発生する前に操作者やサービス関係者に報知することができる。
【００７３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１  医用画像診断装置
１Ａ  Ｘ線ＣＴ装置
１１  スキャナ装置
１２  画像処理装置
２６  Ｘ線高電圧装置
４１  ＣＰＵ
４５  表示装置
４６  ＩＦ
２６３  パワーデバイス
２６４  ワイヤ
２６５  温度センサ
２６６  ケース
２６７  ＭＰＵ
２６７ａ  センサ温度変化変換部
２６７ｂ  波数計数部
２６７ｃ  累積損傷値演算部
２６７ｄ  予測時間演算部
２６７ｅ  比較部
２６７ｆ  出力部
２６７ｇ  条件変更部
【図１】
2014056668.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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