(57)【要約】【課題】Ｘ線装置の検査中にＸ線管の管球のオーバーヒートが起こった際には、検査が中断され、かつ管球が冷却されるまで長時間検査が中断されていた。【解決手段】Ｘ管高電圧装置の制御回路は、１検査で発生するＸ線管球の熱量を計算し、検査開始する前に検査終了時のＸ線管球の熱量を予測し、Ｘ線管球の熱量が検査終了後に例えばＸ線管熱量が８０％を超えるか否か判断し（Ｓ０５）、超えそうな場合には、Ｘ線管球の発熱を抑えるモードに入る。この発熱を抑えるモードでは、検査開始時に検査内容及び体厚を選択することで、従来の同じような検査の際の最大撮影条件を蓄積するテーブルから読み出し（Ｓ０６）、選択した検査に必要な最低陽極回転数を算出し（Ｓ０７）、スタータ印加電圧を低下させることで最低陽極回転数を実現し、Ｘ線管球の発熱を抑える。【選択図】図２
2018041545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線高電圧装置であって、
回転陽極を有するＸ線管装置と、
前記Ｘ線管装置に印加するスタータ印加電圧を発生するスタータ回路と、
前記スタータ回路を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
最大の発生熱量を蓄積するテーブルを備え、Ｘ線検査開始時に、前記テーブルに記憶した前記最大の発生熱量に基づき、前記Ｘ線管装置のオーバーヒートの可能性を判定し、可能性有りと判断した場合、発熱を抑えるモードに移行する、
ことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線高電圧装置であって、
前記テーブルは、更に最大のＸ線条件を蓄積し、
前記制御回路は、前記発熱を抑えるモードにおいて、前記最大のＸ線条件に基づき、最低陽極回転数を決定し、前記最低陽極回転数になるように前記スタータ印加電圧を制御する、
ことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線高電圧装置であって、
前記テーブルは、検査内容、被検体の体厚、操作者毎に、前記発生熱量と、前記Ｘ線条件を記憶する、
ことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項４】
請求項２に記載のＸ線高電圧装置であって、
前記制御回路は、前記Ｘ線管装置のオーバーヒートの可能性を判定する際に、前記テーブルに記憶した前記最大の発生熱量と、前記Ｘ線管装置の現在の熱量とを足し合わせする、
ことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線高電圧装置であって、
前記Ｘ線管装置の温度を測定する温度センサを備え、
前記制御回路は、前記温度センサの出力に基づき、前記Ｘ線管装置の現在の熱量を算出する、
ことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項６】
Ｘ線装置であって、
回転陽極を有し、被検体に照射するＸ線を発生するＸ線管装置と、
前記Ｘ線管装置に電圧を印加するＸ線高電圧装置と、
前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器から出力されるＸ線信号を処理する画像処理部と、
前記Ｘ線高電圧装置と前記画像処理部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
最大の発生熱量を蓄積するテーブルを備え、Ｘ線検査開始時に、前記テーブルに記憶した前記最大の発生熱量に基づき、前記Ｘ線管装置のオーバーヒートの可能性を判定し、可能性有りと判断した場合発熱を抑えるモードに移行する、
ことを特徴とするＸ線装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＸ線装置であって、
前記制御部の前記テーブルは、更に最大のＸ線条件を蓄積し、
前記制御部は、前記発熱を抑えるモードにおいて、前記最大のＸ線条件に基づき、前記回転陽極の最低陽極回転数を決定し、前記最低陽極回転数になるよう前記Ｘ線高電圧装置を制御する、
ことを特徴とするＸ線装置。
【請求項８】
請求項７に記載のＸ線装置であって、
前記テーブルは、検査内容、前記被検体の体厚、操作者毎に、前記発生熱量と、前記Ｘ線条件を記憶する、
ことを特徴とするＸ線装置。
【請求項９】
請求項７に記載のＸ線装置であって、
前記制御部は、
前記Ｘ線管装置のオーバーヒートの可能性を判定する際に、前記テーブルに記憶した前記最大の発生熱量と、前記Ｘ線管装置の現在の熱量とを足し合わせする、
ことを特徴とするＸ線装置。
【請求項１０】
請求項７に記載のＸ線装置であって、
前記制御部は、前記発熱を抑えるモードに移行した場合、前記画像処理部に通知する、
ことを特徴とするＸ線装置。
【請求項１１】
請求項７に記載のＸ線装置であって、
表示部を更に備え、
前記制御部は、前記発熱を抑えるモードに移行した場合、前記表示部に表示するよう制御する、
ことを特徴とするＸ線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線装置に係り、特に回転陽極型Ｘ線管を有するＸ線装置における陽極の制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線透視撮影装置などのＸ線装置では、Ｘ線管で発生させたＸ線を被写体に照射し、被検体を透過したＸ線量を検出して画像化する。Ｘ線管でＸ線を発生させるためにＸ線高電圧装置から高電圧を供給するが、長時間使用するとＸ線管の管球の発熱によりオーバーヒートを検出し、高電圧の供給を停止する事がある。この管球のオーバーヒートに対してはハード的に監視することで、事前に管球の熱の状態や、検査開始前に管球がオーバーヒートするかの判断をすることは可能であった。このようなＸ線管の管球のオーバーヒート対策に関する先行技術文献として、例えば特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２０１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現状のＸ線装置では検査中に管球のオーバーヒートが起こった際には、検査が中断され、かつ管球が冷却されるまで長時間検査が中断されていた。またオーバーヒートに達するまで管球が使用されなかったとしても、撮影条件が低い場合おいても常に最大出力ができるような回転数を保持しており、無駄な電力を消費し、Ｘ線管の熱的にも厳しい状況であった。しかしながら、根本的なＸ線管の発熱自体を減少させることはこれまで行われていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明においては、Ｘ線高電圧装置であって、回転陽極を有するＸ線管装置と、Ｘ線管装置に印加するスタータ印加電圧を発生するスタータ回路と、スタータ回路を制御する制御回路とを備え、制御回路は、最大の発生熱量を蓄積するテーブルを備え、Ｘ線検査開始時にテーブルに記憶した最大の発生熱量に基づき、Ｘ線管装置のオーバーヒートの可能性を判定し、可能性有りと判断した場合発熱を抑えるモードに移行する構成のＸ線高電圧装置を提供する。
【０００６】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、Ｘ線装置であって、回転陽極を有し、被検体に照射するＸ線を発生するＸ線管装置と、Ｘ線管装置に電圧を印加するＸ線高電圧装置と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器から出力されるＸ線信号を処理する画像処理部と、Ｘ線高電圧装置と画像処理部を制御する制御部とを備え、制御部は、最大の発生熱量を蓄積するテーブルを備え、Ｘ線検査開始時に、テーブルに記憶した最大の発生熱量に基づき、Ｘ線管装置のオーバーヒートの可能性を判定し、可能性有りと判断した場合発熱を抑えるモードに移行する構成のＸ線装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、検査中に突然管球がオーバーヒートになることを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係るＸ線装置のＸ線高電圧装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】実施例１のＸ線装置の動作フローの一例を示すフローチャート図である。
【図３】実施例１のＸ線高電圧装置の制御回路に記憶されるテーブルの一例を示す図である。
【図４】実施例２に係るＸ線装置であるＸ線透視撮影装置の一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の種々の実施例を図面に従い説明する。
【実施例１】
【００１０】
実施例１は、Ｘ線高電圧装置であって、回転陽極を有するＸ線管装置と、Ｘ線管装置に印加するスタータ印加電圧を発生するスタータ回路と、スタータ回路を制御する制御回路とを備え、制御回路は、最大の発生熱量を蓄積するテーブルを備え、Ｘ線検査開始時にテーブルに記憶した最大の発生熱量に基づき、Ｘ線管装置のオーバーヒートの可能性を判定し、可能性有りと判断した場合発熱を抑えるモードに移行する構成のＸ線高電圧装置の実施例である。すなわち、Ｘ線高電圧装置を使ったＸ線検査開始時に、これまで実施した最大の撮影条件を読み出し、Ｘ線管球の発熱を抑えるＸ線高電圧装置の実施例である。
【００１１】
図１は本実施例のＸ線装置に使用されるＸ線高電圧装置の概略構成を示す図である。同図において、商用交流電源１から供給される商用交流電源は、ダイオードモジュール２を使うことにより交流から直流に変換され、直流電圧発生手段である昇圧チョッパ回路３で昇圧され、インバータ回路と高電圧発生回路４やスタータ回路５に電圧を供給する。インバータ回路と高電圧発生回路４で発生した高電圧は、Ｘ線管装置６のＸ線管１０に印加される。スタータ回路５は、昇圧チョッパ回路３から出力された電圧を使用し、制御回路７で作ったスイッチングのパターンにより、Ｘ線管の陽極を回転させる交流、または制動させるための直流を作り出す。Ｘ線管装置６の固定子コイル８は、スタータ回路５で作成した交流を受けることで陽極のターゲット９を回転させ、制動の場合は直流電圧を制御回路７で作成し印加する。制御回路７は、主に昇圧チョッパ回路３、インバータ回路と高電圧発生回路４、スタータ回路５の制御や、後で説明する記憶部に撮影条件や透視条件、発熱量などの記録・蓄積を行う。
【００１２】
続いて、図２のＸ線高電圧装置の制御回路の動作フローチャートを用いて、本実施例のＸ線高電圧装置の動作について説明する。回転陽極型のＸ線管の場合には撮影や連続およびパルス透視撮影を行う際には、陽極を回転させることで出力を大きくすることを実現している。また、撮影の際には透視撮影に比べて出力が大きいために陽極を高速で回転させている。従来の仕様では、透視と撮影用で２つの陽極回転数を持っており、２つの回転数を使い分けて検査を実施している。
【００１３】
上記の前提条件のもと、図２の動作フローチャートにおいて、まず制御回路２は、検査開始する前に操作者の指示に基づき操作者選択を行う（Ｓ０１）。この操作者選択は、例えば実施例２でその一例を説明するＸ線装置の操作部からの操作により選択可能である。同様に、検査内容と患者体厚などを選択する（Ｓ０２）。制御回路２は、これらの検査条件を制御回路７内の記憶部に記憶されたテーブルを参照し、今まで同じ検査条件で行った際の１検査あたりのＸ線管球の最大の発生熱量を呼び出す（Ｓ０３）。
【００１４】
図３に制御回路７内の記憶部で保持しているテーブルの一例を示した。同図に示すように、記憶部に記憶されたテーブル１１に、検査内容及び体厚１２に対応して、操作者毎に、Ｘ線条件１３及び発生熱量１４に関するデータを記憶しておく。このテーブル１１には、検査内容、患者の体厚、及び操作者の選択されたパターン毎に、それまでの１番出力の大きいＸ線条件であるＸ線条件１３と、それまでの最大の発生熱量である発生熱量１４を保持している。これらはＸ線検査の実行毎に順次、更新される。例えば、テーブル１１の発生熱量１４に保持する最大の発生熱量の値は、後で説明する検査終了後の発生熱量計算後に、現在記憶されている最大の発生熱量の値と比較を行うことにより、逐次最大の発生熱量を更新していく。
【００１５】
また、半導体素子などの温度センサを使って測定した現在のＸ線管球の温度情報に基づく熱量読み出しを行い（Ｓ０４）、テーブル１１から呼び出した１検査あたりの最大発生熱量と足し合わせ、その値が選択されたＸ線管球がオーバーヒートを起こす閾値の８０％以上か否かを判定する（Ｓ０５）。もし、８０％以上でなければ(No)、発生熱量１４から読み出した最大発生熱量そのままの条件で検査を開始する（Ｓ０９）。もし、８０％以上であれば(Yes)、制御回路７は、Ｘ線管球の発熱を抑えるモードに入る。このＸ線管球の発熱を抑えるモードにおいては、上記で選択した検査条件のパターンで、今まで１番出力の大きいＸ線条件を制御回路７内のテーブル１１のＸ線条件１３から呼び出し（Ｓ０６）、そのＸ線条件に必要な最低の陽極回転数を算出する（Ｓ０７）。本実施例の構成においては、制御回路７はこの最低陽極回転数を、スタータ印加電圧を低下させることで実現し、Ｘ線管球の発熱を抑える。
【００１６】
一般的に回転陽極Ｘ線管の許容入力は、撮影時間１秒程度以下であれば、最大許容入力は下式で表される。
【００１７】
【数１】
2018041545.tif 000003
【００１８】
ここで、nは回転数、dは焦点軌道直径、Kは定数である。
【００１９】
Ｘ線管球の最大出力時の回転数はＸ線管球の仕様で決まっているため、上記の式を用いれば、最大出力と、選択された組合せの検査で使用された１番出力の大きいＸ線条件の比から必要な最低陽極回転数を算出することができる（Ｓ０７）。その際、Ｘ線管球の共振点近傍の周波数になった場合には、共振点以上の周波数になるように設定する。
【００２０】
以上のように必要な最低陽極回転数を算出した後、スタータ印加電圧を算出する（Ｓ０８）。本実施例では、スタータ回路５への印加電圧を下げ、陽極の回転数を落とすことで、Ｘ線管球の発熱を抑制する。スタータ印加電圧と回転数の関係は、事前に制御回路７内の記憶部のテーブルなどに保持しておき、そのテーブルを参照し、スタータ印加電圧を決定することができる。
【００２１】
その後、検査が開始（Ｓ０９）されると、選択した検査条件ごとに実施したＸ線条件の最大値を更新していく。また透視や撮影など検査中に発生する熱量も計算し、検査終了後に（Ｓ１０）、発生熱量の計算を行い（Ｓ１１）、今回選択した検査条件での今までの最大発生熱量と、今回のＸ線条件および発生熱量をそれぞれ比較し（Ｓ１２）、記憶された最大値より大きい場合には、上記テーブルの該当する発生熱量を更新する。
【００２２】
なお、この時の1検査で発生した発生熱量は、上述したように計算で求めたが、Ｘ線管球の温度を半導体素子である温度センサにより測定し、１検査でＸ線管球の温度が何℃上昇したかにより求めることも可能である。
【００２３】
以上説明した本実施例のＸ線高電圧装置の動作により、１検査で発生するＸ線管球の熱量を計算し、検査開始する前に、検査終了時のＸ線管球の熱量を予測し、Ｘ線管球の熱量が検査終了後にある閾値を超えそうな場合には、Ｘ線管球の発熱を抑えるモードに入り、Ｘ線管球の発熱を抑える。
【００２４】
また、本実施例の構成により、操作者や検査内容に応じて、必要な最低陽極回転数や最大発生熱量が順次更新され最適化されていく。例えば、検査終了ごとに検査時の発生熱量を用いて最大の発生熱量と比較して更新することで、その施設での最大の発生熱量が更新・保持することができる。また、操作者、検査内容、及び被検体の体厚を検査前に選択し、そのパターンごとに記憶するため、より個別に最適化された値を蓄積することができる。
【００２５】
これにより、Ｘ線高電圧装置を使ったＸ線装置による検査中に、突然管球のオーバーヒートになることを防ぐことが可能となる。また、その施設、操作者に合わせて最適化された回転陽極のパラメータを使用することで、Ｘ線管の発熱を抑え、より長い時間使用できるので、多くの検査が実施できる。また、最低陽極回転数を用いることによって、無駄な電力を消費し、これまでＸ線管の熱的に負担をかけていた部分を軽減することができる。
【実施例２】
【００２６】
実施例２は、Ｘ線装置であって、回転陽極を有し、被検体に照射するＸ線を発生するＸ線管装置と、Ｘ線管装置に電圧を印加するＸ線高電圧装置と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器から出力されるＸ線信号を処理する画像処理部と、Ｘ線高電圧装置と画像処理部を制御する制御部とを備え、制御部は、最大の発生熱量を蓄積するテーブルを備え、Ｘ線検査開始時に、テーブルに記憶した最大の発生熱量に基づき、Ｘ線管装置のオーバーヒートの可能性を判定し、可能性有りと判断した場合発熱を抑えるモードに移行する構成のＸ線装置の実施例である。更に、実施例２のＸ線装置は、検査中にオーバーヒートが発生しそうな場合にＸ線管球の発熱を抑えるモードに入った際、回転数の制限とＸ線条件の制限をかけて検査を開始することを、画像処理側や操作者に通知する構成のＸ線装置の実施例である。
【００２７】
図４は、本実施例のＸ線透視撮影装置の一構成例を示す図である。同図において、Ｘ線透視撮影装置は、被検体１００を載せる天板１０６と、被検体１００にＸ線を照射するＸ線管装置１０２と、被検体１００に対するＸ線照射領域を設定する絞り装置１０４と、Ｘ線管装置１０２に電力供給を行なうＸ線高電圧装置１０８と、Ｘ線管装置のＸ線管球の温度を測定する半導体素子１３０と、Ｘ線管装置１０２に対向する位置に配置され、被検体１００を透過したＸ線を検出するＸ線検出器１１０と、Ｘ線検出器１１０から出力されたＸ線信号に対して画像処理を行なう画像処理部１１２と、画像処理部１１２から出力された透視画像などのＸ線画像を記憶する画像記憶部１１４と、Ｘ線画像を表示する表示部１１６と、上記各構成要素を信号線１２３経由で制御する制御部１１８と、制御部１１８に対して信号線１２２を介して信号を伝達して指令を行なう操作部１２０とを備えている。なお、画像処理部１１２、画像記憶部１１４、表示部１１６、制御部１１８、操作部１２０は、通常の中央処理部（ＣＰＵ）、記憶部、入出力部を備えるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を使って構成することができる。
【００２８】
Ｘ線管装置１０２は、Ｘ線高電圧装置１０８から電力供給線１２５を介して電力供給を受けてＸ線を発生させるＸ線管球を有する。Ｘ線管装置１０２は、特定のエネルギーのＸ線を選択的に透過させるＸ線フィルタなどを有していてもよい。Ｘ線高電圧装置１０８は、制御部１１８から信号線１２１を介して送信される情報に従って高電圧を発生する。信号線１２１は図１に示したＸ線高電圧装置の制御回路７に情報を送る。なお、制御部１１８は、図１に示した制御回路７の構成機能を取り込み、制御部１１８がその内部の記憶部に図３のテーブルを記憶し、図２の動作フローチャートをＣＰＵのプログラム実行で実現しても良い。
【００２９】
絞り装置１０４は、Ｘ線管装置１０２から発生したＸ線を遮蔽するＸ線遮蔽用鉛板を複数有し、複数のＸ線遮蔽用鉛板をそれぞれ移動することにより、被検体１００に対するＸ線照射領域１２４を決定する。Ｘ線検出器１１０は、例えば、Ｘ線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配置されて構成されており、Ｘ線管装置１０２から照射され、被検体１００を透過したＸ線の入射量に応じたＸ線信号を検出する機器である。
【００３０】
画像処理部１１２は、Ｘ線検出部１１０から出力されたＸ線信号を画像処理し、画像処理されたＸ線画像を出力する。画像処理は、ガンマ変換、階調変換処理、画像の拡大・縮小等である。画像記憶部１１４は、画像処理部１１２から出力されたＸ線画像を記憶する。表示部１１６は、画像処理部１１２から出力されたＸ線画像、又は画像記憶部１１４に記憶されたＸ線画像を表示する。
【００３１】
実施例１で説明したＸ線高電圧装置においては、Ｘ線管球の発熱を抑えるモードにおいてＸ線条件に制限をかけるため、出力が大きい部分の撮影ではＸ線の出力が小さくなる。そのため、本実施例においては、図４のＸ線透視撮影装置の画像処理部１１２で得られる画像の画質に影響を及ぼす。このＸ線管球の発熱を抑えるモードにおける影響を最小限に抑えるために、本実施例のＸ線透視撮影装置においては、制御部１１８がオーバーヒートの発生しそうな場合に、陽極回転数の制限とＸ線条件の制限をかけて検査を開始するモードに移行したことを、信号線１２３経由で画像処理部１１２に通知し、表示部１１６に発熱を抑えるモードに移行した旨を表示するよう制御する構成とする。
【００３２】
その結果、本実施例のＸ線透視撮影装置の画像処理部１１２は、上述したガンマ変換、階調変換処理におけるパラメータ調整によりゲインを変更することで、Ｘ線管球の発熱を抑えるモードにおける画質への影響を低減させることができる。また、回転数の制限とＸ線条件の制限をかけて検査を開始することを表示部１１６に表示することで、Ｘ線管球の発熱を抑えるモードに入ったことを操作者に通知することができ、操作者の使い勝手の向上を図ることができる。
【００３３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、Ｘ線装置としてＸ線透視撮影装置を例示したが、他の種類のＸ線装置にも本発明は利用できる。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００３４】
更に、上述した各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち、処理部の全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などの集積回路などにより実現してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  商用交流電源
２  ダイオードモジュール
３  昇圧チョッパ回路
４  インバータ回路と高電圧発生回路
５  スタータ回路
６、１０２  Ｘ線管装置
７  制御回路
８  固定子コイル
９  ターゲット
１０  Ｘ線管
１１  テーブル
１２  検査内容及び体厚
１３  Ｘ線条件
１４  発生熱量
１００  被検体
１０４  絞り装置
１０６  天板
１０８  Ｘ線高電圧装置
１１０  Ｘ線検出器
１１２  画像処理部
１１４  画像記憶部
１１６  表示部
１１８  制御部
１２０  操作部
１２１、１２２、１２３  信号線
１２４  Ｘ線照射領域
１２５  電力供給線
１３０  半導体素子
【図１】
2018041545.tif 000004
【図２】
2018041545.tif 000005
【図３】
2018041545.tif 000006
【図４】
2018041545.tif 000007