(57)【要約】  陽極の回転数を検出することなく、簡単な構成で、X線照射を許可するまでの待機時間を短縮したX線CT装置を提供するために、制御部23は、X線照射条件に応じて、定格陽極回転数を複数種類の中から選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力をスタータ回路10からステータコイル81に供給する。定格陽極回転よりも小さく、X線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に到達するのに要する時間を、制御部23は求める。到達時間が経過したならば、X線照射を許可する。これにより、X線照射条件に応じて、許容可能な最小の陽極回転数でX線照射を開始することができ、操作者が、陽極回転数の立ち上がりを待つ待機時間を低減することができる。
2015016117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載されている回転陽極型X線管のX線照射条件を受け付ける入力部と、
前記回転陽極型X線管に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、
制御部とを有し、
前記制御部は、
予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、
前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な、照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過したならば、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記制御部は、種々のX線照射条件と前記到達時間との関係を記憶した記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記到達時間を前記記憶部から読み出すことを特徴とするX線CT装置。
【請求項３】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記制御部は、前記入力部が受け付けたX線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数を求め、前記照射可能回転数から前記到達時間を求めることを特徴とするX線CT装置。
【請求項４】
請求項1または2に記載のX線CT装置において、前記制御部は、種々のX線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記照射可能回転数を第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を前記第2記憶部から読み出すことを特徴とするX線CT装置。
【請求項５】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記回転陽極型X線管の陰極から出射される電子線の前記陽極上の焦点位置を変化させるための焦点位置制御部をさらに有し、
前記入力部が受け付ける前記X線照射条件には、前記焦点位置の振り幅が含まれていることを特徴とするX線CT装置。
【請求項６】
請求項5に記載のX線CT装置において、前記制御部は、X線照射条件に含まれる焦点位置の振り幅ごとに、前記振り幅を除いた他のX線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記振り幅を含むX線照射条件に対応する前記照射可能回転数を第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を前記第2記憶部から読み出すことを特徴とするX線CT装置。
【請求項７】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記回転陽極型X線管の前記陽極に照射された熱量と経過時間から前記陽極に蓄積されている熱量を演算する熱量演算部をさらに有し、
前記制御部は、前記照射可能回転数に前記陽極の回転数が到達するのに要する前記到達時間を、前記熱量演算部が求めた前記熱量に応じて求めることを特徴とするX線CT装置。
【請求項８】
請求項7に記載のX線CT装置において、前記制御部は、X線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、所定範囲の熱量ごとに、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記照射可能回転数を第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を、前記熱量演算部が求めた前記熱量に応じて前記第2記憶部から読み出すことを特徴とするX線CT装置。
【請求項９】
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のX線CT装置であって、前記回転陽極型X線管を搭載する回転部と、前記回転部を被検体の周囲で回転させる回転駆動部とをさらに備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項１０】
回転陽極型X線管のX線照射条件を受け付ける入力部と、
前記回転陽極型X線管に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、
制御部とを有し、
前記制御部は、
予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、
前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な、照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過したならば、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とするX線高電圧装置。
【請求項１１】
搭載されている回転陽極型X線管のX線照射条件を受け付ける入力部と、
前記回転陽極型X線管に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、
制御部とを有し、
前記制御部は、
予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、
前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な、照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過したならば、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とするX線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線管の回転陽極を回転させるスタータ装置を備えたX線CT装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT装置では、X線照射によるX線管陽極への熱的影響を抑制するため、回転陽極型X線管が利用されている。回転陽極型X線管は、管の外側に配置されたステータコイルと、管の内側に配置された回転陽極とを備えて構成される。ステータコイルにはスタータ回路が接続されている。スタータ回路は、ステータコイルに3相交流電圧もしくは90度位相のずれた電圧を供給して回転磁界を発生させ、管の内側の陽極を回転させる。スタータ回路からステータコイルへの電圧の供給開始時には、陽極の回転数が所定の回転数に達していないため、予め定めておいた待機時間が経過後、X線の照射が行われる。待機時間は、陽極の回転数が所定の回転数以上まで上昇するのに必要な時間であり、予め求めておいた固定時間である。これにより、所定の回転数に達する前に、陽極に陰極から電子線が照射されるのを防止している。【０００３】
一方、特許文献1には、次のように陽極回転数の制御を行うX線装置が開示されている。術者がX線管装置を選択し、撮影条件を入力すると、スタータ装置がX線管装置の機種を求め、X線管装置の機種毎に回転陽極の回転数と定格の関係を記憶する手段から、X線管装置の機種に対応した定格を読み出す。次に、設定された撮影条件に基づいて、X線管装置の回転陽極の撮影時の保持回転数を算出し、X線管装置の回転陽極の回転数を算出された撮影時保持回転数まで立ち上げて維持する。スタータ装置には回転数検出器が設けられており、検出した回転数が撮影時保持回転数まで上昇したならば、撮影準備操作完了表示を点灯させる。これにより、一律に高速の回転数まで上昇させる必要がなくなり、撮影条件に応じた撮影時保持回転数まで上昇させることができるため、起動時間を短縮できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2000-286092号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献1に開示されている方法は、撮影条件が変化するごとに、陽極の回転数(撮影時保持回転数)を変化させるため、陽極の回転数の制御が複雑である。例えば、陽極の回転数をリアルタイムに検出する検出器を装置内に配置する必要があり、装置構成が複雑になる。また、検出した回転数が撮影時保持回転数に達しているかどうかを判断する必要があるため、制御回路も複雑になる。さらに、この技術をX線CT装置に適用しようとすると、ガントリに陽極回転数の検出器を配置する必要があるが、検出器がガントリの回転による振動の影響を避けて、精度よく陽極回転数を検出するのが難しい。【０００６】
また、特許文献1の技術では、撮影条件が変化するごとに陽極回転数を変化させるため、低回転数から高回転数の撮影条件に変化させて連続でX線を照射する場合には、回転数の差分だけ回転数を上昇させるための待ち時間が必要となる。逆に、陽極回転数を高回転数から低回転数に変化させる場合には、ステータコイルやスタータ回路等での熱損失が生じる。【０００７】
本発明の目的は、陽極の回転数を検出することなく、簡単な構成で、X線照射を許可するまでの待機時間を短縮したX線CT装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、X線照射条件に応じて複数種類の中から定格陽極回転数を選択する。定格陽極回転数よりも小さく、入力されたX線照射条件でX線を照射可能になる陽極回転数(照射可能回転数)に到達する時間(到達時間)を制御部が求める。この到達時間が経過したならば、X線が照射可能であることを出力する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、陽極の回転数を検出することなく、簡単な構成で、X線照射を許可するまでの待機時間を短縮したX線CT装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態1のX線CT装置のX線高電圧装置12とX線管装置8の構成を示すブロック図
【図２】実施形態1のスタータ回路10の構成を示すブロック図
【図３】実施形態1のX線管装置8のX線照射条件と陽極発生熱量の関係を、複数の陽極回転数についてそれぞれ示すグラフ
【図４】実施形態1のX線管装置8のステータコイル81への駆動電流供給開始からの時間と、陽極回転数の関係を示したグラフ
【図５】実施形態1の制御部23等の動作を示すフローチャート図
【図６】実施形態2のX線CT装置のX線高電圧装置12とX線管装置8の構成を示すブロック図
【図７】実施形態2の焦点位置制御部11の構成を示すブロック図
【図８】実施形態3のX線CT装置のX線高電圧装置12とX線管装置8の構成を示すブロック図
【図９】実施形態3のX線管装置8のステータコイル81への駆動電流供給開始からの時間と、陽極回転数の関係を熱量(HU)ごとに示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態に係るX線CT装置は、搭載されている回転陽極型X線管のX線照射条件を受け付ける入力部と、前記回転陽極型X線管に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、制御部とを有し、前記制御部は、予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な、照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過したならば、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とする。
【００１２】
また、前記制御部は、種々のX線照射条件と前記到達時間との関係を記憶した記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記到達時間を前記記憶部から読み出すことを特徴とする。
【００１３】
また、前記制御部は、前記入力部が受け付けたX線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数を求め、前記照射可能回転数から前記到達時間を求めることを特徴とする。
【００１４】
また、前記制御部は、種々のX線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記照射可能回転数を第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を前記第2記憶部から読み出すことを特徴とする。
【００１５】
また、前記回転陽極型X線管の陰極から出射される電子線の前記陽極上の焦点位置を変化させるための焦点位置制御部をさらに有し、前記入力部が受け付ける前記X線照射条件には、前記焦点位置の振り幅が含まれていることを特徴とする。
【００１６】
また、前記制御部は、X線照射条件に含まれる焦点位置の振り幅ごとに、前記振り幅を除いた他のX線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記振り幅を含むX線照射条件に対応する前記照射可能回転数を第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を前記第2記憶部から読み出すことを特徴とする。
【００１７】
また、前記回転陽極型X線管の前記陽極に照射された熱量と経過時間から前記陽極に蓄積されている熱量を演算する熱量演算部をさらに有し、  前記制御部は、前記照射可能回転数に前記陽極の回転数が到達するのに要する前記到達時間を、前記熱量演算部が求めた前記熱量に応じて求めることを特徴とする。
【００１８】
また、前記制御部は、X線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、所定範囲の熱量ごとに、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記照射可能回転数を第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を、前記熱量演算部が求めた前記熱量に応じて前記第2記憶部から読み出すことを特徴とする。
【００１９】
また、前記回転陽極型X線管を搭載する回転部と、前記回転部を被検体の周囲で回転させる回転駆動部とをさらに備えることを特徴とする、
また、本実施形態に係るX線高電圧装置は、回転陽極型X線管のX線照射条件を受け付ける入力部と、前記回転陽極型X線管に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、制御部とを有し、前記制御部は、予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な、照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過したならば、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とする。
【００２０】
また、本実施形態に係るX線撮影装置は、搭載されている回転陽極型X線管のX線照射条件を受け付ける入力部と、前記回転陽極型X線管に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、制御部とを有し、前記制御部は、予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な、照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過したならば、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とする。
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳述する。
【００２２】
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1のX線CT装置について図1〜図5を用いて説明する。
【００２３】
実施形態1のX線CT装置は、図1のように、回転陽極型X線管8のX線照射条件を操作者から受け付ける入力部(入力端末)21と、回転陽極型X線管8に陽極83の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路10と、制御部23とを有する。制御部23は、予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、入力部21が受け付けたX線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するようにスタータ回路10に指示する。また、制御部23は、定格陽極回転数より小さく、かつ、入力部21が受け付けたX線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、陽極83の回転数が到達するのに要する時間(到達時間)を求める。そして、スタータ回路10による駆動電力の供給開始から到達時間が経過したならば、X線を照射可能であることを表示部26に表示させる。
【００２４】
このように、本発明の制御部23は、X線照射条件に応じて、定格陽極回転数を複数種類の中から選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給する。その一方で、定格陽極回転数よりも小さく、X線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に到達するのに要する到達時間を求める。そして、定格陽極回転数まで到達する前に、照射可能回転数に到達する到達時間が経過したならば、X線照射を許可するため、X線照射条件に応じて、熱量が閾値を超えない範囲で、かつ、定格陽極回転数よりも小さい陽極回転数でX線照射を開始することができ、操作者の待機時間を低減することができる。
【００２５】
また、定格陽極回転数は、一般的なCT装置と同様に、複数種類の中から選択するため、X線照射条件が微妙に変化するたびに定格陽極回転数を変更する必要がなく、スタータ回路の構成を簡素化できる。また、到達時間でX線照射が可能かどうかを判断するため、実際の陽極回転数を検出する必要が無い。このように、本発明は簡単な構成の装置で、操作者の待機時間を低減できる。
【００２６】
制御部23は、種々のX線照射条件と上述の到達時間との関係を記憶した記憶部230を含み、入力部21が受け付けたX線照射条件に対応する到達時間を記憶部230から読み出す構成にすることができる。
【００２７】
また、制御部23は、入力部21が受け付けたX線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数を求め、照射可能回転数から到達時間を求める構成とすることもできる。この場合、制御部23は、例えば、種々のX線照射条件と照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部231、および、照射可能回転数と到達時間との関係を記憶する第2記憶部232を含み、入力部21が受け付けたX線照射条件に対応する照射可能回転数を第1記憶部231から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する到達時間を第2記憶部232から読み出すように構成する。
【００２８】
以下、実施形態1のX線CT装置について、さらに詳細に説明する。
【００２９】
図1のように、X線CT装置は、回転陽極型X線管8と、回転陽極型X線管8に管電流および管電圧を供給するX線高電圧装置13と、X線検出器(不図示)と、X線検出器の出力から被検体の断層画像等を再構成する画像再構成部とを備えている。回転陽極型X線管8と、X線検出器は、回転板(不図示)に搭載され、被検体の周囲を回転しながらX線を被検体に照射し、被検体を透過したX線を検出する。
【００３０】
回転陽極型X線管8は、陰極82と陽極83を管80内に封止した構造である。管80の外側には、陽極83に接続されたローターを回転させる磁界を発生するステータコイル81が備えられている。ステータコイル81にはスタータ回路10が接続されている。スタータ回路10は、ステータコイル81に駆動電流を供給する。
【００３１】
X線高電圧装置13は、スタータ回路10と、高電圧生成部15と、入力端末(入力部)21と、制御部23と、表示部26とを備えている。
【００３２】
図2はスタータ回路の構成を示す。スタータ回路は、スタータ回路インバータ101、出力フィルタインダクタ102、出力フィルタコンデンサ103およびスタータ回路インバータドライブ回路104を備えて構成される。スタータ回路インバータドライブ回路104は、制御部23内のスタータ回路駆動トリガ生成部26から出力されたスタータ回路駆動開始信号を受けたならば、スタータ回路インバータ101の動作を開始させる。スタータ回路インバータ101は、DCバスコンデンサ3の出力電圧の一部を交流電圧信号に変換し、出力フィルタインダクタ102および出力フィルタコンデンサ103を介して、陽極回転型X線管8のステータコイル81に供給する。スタータ回路インバータドライブ回路104は、スタータ回路インバータ101のスイッチング回路のオンオフタイミングを制御することにより、低速回転用駆動電流(周波数60Hz、電圧180Vrms、電流14Arms)または高速回転用駆動電流(周波数105Hz、電圧180Vrms、電流7Arms)のうちのいずれかを生成させ、ステータコイル81に供給する。これにより、陽極83を2種類の定格陽極回転数(低速回転：3600rpm＝60Hz、高速回転：6300rpm＝105Hz)のいずれかで回転させることができる。
【００３３】
高電圧生成部15は、三相交流電源1から供給される電圧を直流電圧に変換する交流−直流変換回路2と、その直流電圧を蓄えておくDCバスコンデンサ3と、直流電圧を高周波交流電圧に変換する高周波方形波インバータ4と、高周波方形波インバータの出力電圧を高電圧に昇圧する高電圧変圧器5と、高電圧変圧器5の出力電圧を直流電圧に変換するための整流回路6と、整流回路6の出力電圧を蓄えておく出力平滑コンデンサ7と、制御回路19とを備えて構成される。制御回路19は、曝射スイッチ18が押下されたならば、入力端末21に設定された管電圧・管電流がX線管8の陰極82および陽極83間に印加されるように、高周波方形波インバータ4等の動作を制御する。管電圧・管電流が供給されたX線管8は、X線を被検体に向けて照射する。
【００３４】
制御部23は、陽極回転型X線管8の陰極82と陽極83に管電圧・管電流の供給が開始される時点で、入力端末21が受け付けたX線照射条件(管電圧・管電流・焦点サイズ等)でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、陽極83の回転数を到達させるための制御を行う。制御部23は、X線照射条件読み込み部22と、演算部234と、記憶部230と、スタータ回路駆動トリガ生成部24と、到達時間タイマ233と、X線曝射許可信号生成部25を有している。
【００３５】
記憶部230には、予め求めておいたX線照射条件と照射可能回転数との関係を例えばテーブルとして格納した第1記憶部231と、予め求めておいた照射可能回転数と、その照射可能回転数するに到達するのに要する時間(到達時間)を例えばテーブルとして格納した第2記憶部232とが配置されている。陽極83で発生する熱量は、図3のグラフに示すように、X線照射条件(kW)(管電流×管電圧)と陽極83の回転数によって異なり、陽極83の回転数が大きければ陽極83で発生する熱量は小さくなる。また、陽極83には、許容できる熱量の閾値がある。本実施形態では、図3に示すように、あるX線照射条件α4において陽極83の発生熱量が閾値よりも低い陽極回転数(図3では回転数R4、R5、R6、R7、R8)を求める。そのうち最も低い回転数R4を「照射可能回転数」とする。この照射可能回転数を、X線照射条件(例えば、α1〜α6)ごとに求める。求めたX線照射条件と照射可能回転数との関係を例えばテーブルの形式で第1記憶部231に格納する。
【００３６】
一方、ステータコイル81にスタータ回路10から駆動電流の供給が開始されてから定格回転数に到達するまでの時間と回転数との関係は、図4のグラフに示される。よって、第1記憶部231に格納された照射可能回転数ごとに、図4のグラフから照射可能回転数に到達するまでの時間(到達時間)を求め、例えばテーブルとして第2記憶部232に格納する。
【００３７】
図4のように、陽極83の回転数の上昇は、ステータコイル81に供給される駆動電流が低速回転用か高速回転用かで異なるため、その照射可能回転数に対応するX線照射条件が低速回転用駆動電流を供給する条件か、高速回転用駆動電流を供給する条件かに応じて、到達時間を求める。なお、後述するように低速回転用駆動電流を供給するか高速回転用駆動電流を供給するかを、照射可能回転数を求めたX線照射条件とは異なる条件(例えば管電流のみ)で判断する場合には、同じ照射可能回転数であっても、2種類の到達時間(高速回転用駆動電流の場合のTH1〜TH3、低速回転用駆動電流の場合のTL1〜TL3)をそれぞれ求めて第2記憶部232に格納し、供給される駆動電流に応じて到達時間を選択できるようにする。
【００３８】
以下、制御部23の各部の動作を図5のフローを用いて説明する。
【００３９】
操作者が、入力端末21から被検体情報やX線照射条件(管電流・管電圧・焦点サイズ等)を入力し、X線照射準備の開始を指示すると(ステップ501、502)、X線照射条件読み込み部22が入力端末から入力されたX線照射条件を読み込む。演算部234は、読み込まれたX線照射条件(管電流×管電圧)に対応する照射可能回転数を、X線照射条件−照射可能回転数の関係を格納した第1記憶部231より読み込む(ステップ503)。
【００４０】
演算部234は、X線照射条件の管電流が、所定値(例えば300mA)以下の場合には、低速回転用駆動電流(周波数60Hz、電圧180Vrms、電流14Arms)をスタータ回路10からステータコイル81に供給すべき条件であると判断し、ステップ505に進む。一方、X線照射条件の管電流が、所定値(例えば300mA)より大きい場合には、高速回転用駆動電流(周波数105Hz、電圧180Vrms、電流7Arms)をスタータ回路10からステータコイル81に供給すべき条件であると判断し、ステップ506に進む。
【００４１】
ステップ505、506において、演算部234は、第2記憶部232に格納されている照射可能回転数とその到達時間との関係から、ステップ503で求めた照射可能回転数およびステップ504で判断した低速回転用駆動電流または高速回転用駆動電流の条件に対応する到達時間を求める。
【００４２】
演算部234は、求めた到達時間を到達時間タイマ233にセットする(ステップ507)。続けて、演算部234は、スタータ回路駆動トリガ生成部24を制御して、ステップ504で判断した低速回転用駆動電流または高速回転用駆動電流のいずれを供給すべきかを指示する信号と、スタータ回路駆動開始信号をスタータ回路10に出力させる(ステップ508)。これにより、スタータ回路10は、指示に応じて低速回転用駆動電流(周波数60Hz、電圧180Vrms、電流14Arms)または高速回転用駆動電流(周波数105Hz、電圧180Vrms、電流7Arms)をステータコイル81に供給を開始する(ステップ509)。駆動電流の供給を受けたステータコイル81は、交番磁界を発生し、X線管8の陽極83は回転を始める。回転数は、図4のグラフのように時間の経過とともに上昇する。
【００４３】
演算部234は、到達時間タイマ233にカウント開始を指示する(ステップ510)。ステップ507でセットされた到達時間が経過したならば(ステップ511、512)、ステップ503で求めた照射可能回転数まで到達していると推測できるので、X線曝射許可信号生成部25は、曝射スイッチ18を押下可能にする信号を出力するとともに(ステップ513)、表示部26に照射開始可能を示す表示を表示させる(ステップ514)。なお、表示部26は、到達時間が経過するまでは、照射待機を示す表示が表示されている。
【００４４】
この状態で、操作者が、曝射スイッチ18を押下すると、高電圧生成部15の制御回路19は、入力端末21に入力されているX線照射条件(管電圧・管電流)を読み込んで、X線管8の陰極82と陽極83に供給し、X線を曝射させる(ステップ515)。
【００４５】
上述してきたように、本実施形態では、定格陽極回転数は、従来通り複数種類の中からX線照射条件に応じて選択するとともに、定格陽極回転数よりも小さく、入力されたX線照射条件でX線を照射可能になる陽極回転数(照射可能回転数)に到達したならばX線照射を許可する構成とした。これにより、定格陽極回転数に到達する前からX線照射が可能になり、操作者の待機時間を低減することができる。なお、陽極回転数は、照射可能回転数に到達した後も、図4のグラフのように上昇を続け、定格回転数で一定になる。
【００４６】
また、本実施形態では、照射可能回転数に到達したかどうかを、陽極の回転数を検出することなく、回転開始からの経過時間で判断することにより、簡単な構成で、待機時間を短縮することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、定格陽極回転数は、X線照射条件に応じて複数種類の中から選択され、選択に用いられるX線照射条件の範囲内に入っていれば、X線照射条件が微妙に変化しても定格陽極回転数自体を変化させない。よって、陽極回転数の制御は、ステータコイル81に供給する駆動電流の種類の切り替えのみでよく、陽極回転数の制御を容易に行うことができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、定格陽極回転数を低速回転と高速回転の2種類としたが、3種類以上であってもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、第1記憶部231にX線照射条件と照射可能回転の関係を格納し、第2記憶部232に照射可能回転数と到達時間の関係を格納しているが、これら2つの関係を一つにまとめ、X線照射条件と到達時間との関係を示すテーブル等を一つの記憶部に格納することも可能である。この場合、図5のステップ503は省略し、ステップ505、506においてX線照射条件から到達時間を直接求めることが可能である。
【００５０】
また、本実施形態は、X線CT装置について説明したが、本実施形態のX線高電圧装置13をX線撮影装置に適用することももちろん可能である。
【００５１】
(実施形態2)
実施形態2について図6および図7を用いて説明する。
【００５２】
実施形態2のX線CT装置は、図6のように回転陽極型X線管8の陰極82から出射される電子線の陽極83上の焦点位置を変化させるための焦点位置制御部11およびコイル12を実施形態1の構成に加えて備えている。本実施形態では、入力端末21が操作者から受け付けるX線照射条件として、管電圧、管電流および焦点サイズに加えて、焦点位置の振り幅を含める。
【００５３】
一般にX線管8の焦点位置を大きく振ると、陽極83で発生する熱量の拡散は大きくなり、小さく振ると陽極83で発生する熱量の拡散は小さくなる。このため、振り幅が大きいほど、照射可能回転数は小さくなり、到達時間を短くすることができる。そこで、本実施形態では、X線照射条件として設定可能な焦点位置の振り幅ごとに、他のX線照射条件(管電圧・管電流・焦点サイズ)と照射可能回転数との関係を予め求め、記憶部230の第1記憶部231に格納する。演算部234は、図5のステップ503において、入力端末21が受け付けた振り幅を含むX線照射条件に対応する照射可能回転数を第1記憶部231から読み出す。ステップ505、506において、読み出した照射可能回転数に対応する到達時間を第2記憶部232から読み出す。
【００５４】
図7のように、焦点位置制御部11は、交流電源111と、交流電源111の出力する交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部112と、AC/DC変換部112の出力から、DC/AC変換制御部114の出力信号に対応した電流、電圧および周波数の交流信号を生成するDC/AC変換部113とを備えている。DC/AC変換部113が生成する交流信号は、コイル12に供給される。コイル12は、陰極82から出射される電子線の焦点位置を変化させるための磁界を発生する。コイル12と、DC/AC変換制御部114は、入力端末21に設定された焦点位置の振り幅を読み込んで、その振り幅を実現する磁界をコイル12が発生するようにDC/AC変換制御部114の出力を制御する。なお、陽極83上の焦点位置を変化させるための構成は、電界を発生する電極と、電極に印加される電位を制御する制御回路でもよい。
【００５５】
他の構成は、実施形態1と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
実施形態2では、焦点位置制御部11を有するX線CT装置において、焦点位置の振り幅をX線照射条件と共に考慮して、陽極回転数を求めることにより、X線照射が可能になるまでの操作者の待機時間を更に短縮することが可能となる。
【００５７】
(実施形態3)
実施形態3のX線CT装置について図8、図9を用いて説明する。
【００５８】
実施形態3のX線CT装置は、図8のように、回転陽極型X線管8の陽極83に照射された熱量と経過時間から陽極83に蓄積されている熱量を演算する熱量(HU：Heat Unit)演算部41を実施形態1の構成に加えて備えている。熱量演算部41の熱量演算方法には、陽極83にその時点まで照射された電子線の履歴で蓄積される熱量から時間経過による放熱等を差し引く、広く知られた演算方法を用いる。
【００５９】
回転陽極型X線管8の陽極83は、X線照射による熱で温度が上昇し、高温になると通常温度の時よりも回転しにくくなる。そのため、陽極83の温度を考慮せずに、実施形態1の照射可能回転数の到達時間を求める場合には、X線管8が最も高温である場合を想定して、照射可能回転数と到達時間の関係を定めておく必要がある。実施形態3では、第2記憶部232に照射可能回転数に陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を、熱量演算部41が求めた熱量に応じて求める。
【００６０】
具体的には、第2記憶部232には、想定されうる範囲の熱量ごとに、照射可能回転数と到達時間との関係が格納されている。例えば、図9のように、経過時間と陽極回転数との関係を熱量(HU)ごとに示すグラフを、高速回転用駆動電流供給時と低速回転用駆動電流供給時についてそれぞれ求め、このグラフを用いて、実施形態1と同様に、照射可能回転数に到達する時間を、熱量(HU)ごとに求め、第2記憶部232に格納しておく。
【００６１】
演算部234は、図5のステップ503において入力端末21が受け付けたX線照射条件に対応する照射可能回転数を実施形態1と同様に第1記憶部231から読み出す。ステップ505、506においては、ステップ503で読み出した照射可能回転数に対応する到達時間を、熱量演算部41が求めた熱量に応じて第2記憶部232から読み出す。
【００６２】
他の構成および動作は、実施形態1と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
実施形態3によれば、X線照射時の陽極83の熱量を考慮することにより、X線照射が可能になるまでの待機時間を短縮することが可能となる。
【００６４】
上述して実施形態では、X線CT装置について説明したが、本実施形態のX線高電圧装置をX線撮影装置に適用することももちろん可能である。
【符号の説明】
【００６５】
1  三相交流電源、2  交流‐直流変換回路、3  DCバスコンデンサ、4  高周波方形波インバータ、5  高電圧変圧器、6  整流回路、7  出力平滑コンデンサ、8  回転陽極型X線管、10  スタータ回路、11  焦点位置制御部、12  コイル、13  X線高電圧装置、21  入力端末(入力部)、22  X線照射条件読み込み部、23  制御部、24  スタータ回路駆動トリガ生成部、25  X線曝射許可信号生成部、26  表示部、41  熱量演算部、81  ステータコイル、101  スタータ回路インバータ、102  スタータ回路出力フィルタインダクタ、103  出力フィルタコンデンサ、104  スタータ回路インバータドライブ回路、111  交流電源、112  AC/DC変換部、113  DC/AC変換部、114  DC/AC変換制御部、231  第1記憶部、232  第2記憶部、233  到達時間タイマ
【図１】
2015016117.tif 000003
【図２】
2015016117.tif 000004
【図３】
2015016117.tif 000005
【図４】
2015016117.tif 000006
【図５】
2015016117.tif 000007
【図６】
2015016117.tif 000008
【図７】
2015016117.tif 000009
【図８】
2015016117.tif 000010
【図９】
2015016117.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月25日(2016.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載されている回転陽極型X線管装置のX線照射条件を受け付ける入力部と、
前記回転陽極型X線管装置に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、
制御部とを有し、
前記制御部は、
予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、
前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過後、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記制御部は、種々のX線照射条件と前記到達時間との関係を記憶した記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記到達時間を前記記憶部から読み出すことを特徴とするX線CT装置。
【請求項３】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記制御部は、前記入力部が受け付けたX線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数を求め、前記照射可能回転数から前記到達時間を求めることを特徴とするX線CT装置。
【請求項４】
請求項1または2に記載のX線CT装置において、前記制御部は、種々のX線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記照射可能回転数を前記第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を前記第2記憶部から読み出すことを特徴とするX線CT装置。
【請求項５】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記回転陽極型X線管装置の陰極から出射される電子線の前記陽極上の焦点位置を変化させるための焦点位置制御部をさらに有し、
前記入力部が受け付ける前記X線照射条件には、前記焦点位置の振り幅が含まれていることを特徴とするX線CT装置。
【請求項６】
請求項5に記載のX線CT装置において、前記制御部は、X線照射条件に含まれる焦点位置の振り幅ごとに、前記振り幅を除いた他のX線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記振り幅を含むX線照射条件に対応する前記照射可能回転数を前記第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を前記第2記憶部から読み出すことを特徴とするX線CT装置。
【請求項７】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記回転陽極型X線管装置の前記陽極に照射された熱量と経過時間から前記陽極に蓄積されている熱量を演算する熱量演算部をさらに有し、
前記制御部は、前記照射可能回転数に前記陽極の回転数が到達するのに要する前記到達時間を、前記熱量演算部が求めた前記熱量に応じて求めることを特徴とするX線CT装置。
【請求項８】
請求項7に記載のX線CT装置において、前記制御部は、X線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、所定範囲の熱量ごとに、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記照射可能回転数を前記第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を、前記熱量演算部が求めた前記熱量に応じて前記第2記憶部から読み出すことを特徴とするX線CT装置。
【請求項９】
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のX線CT装置であって、前記回転陽極型X線管装置を搭載する回転部と、前記回転部を被検体の周囲で回転させる回転駆動部とをさらに備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項１０】
回転陽極型X線管装置のX線照射条件を受け付ける入力部と、
前記回転陽極型X線管装置に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、
制御部とを有し、
前記制御部は、
予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、
前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過後、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とするX線高電圧装置。
【請求項１１】
搭載されている回転陽極型X線管装置のX線照射条件を受け付ける入力部と、
前記回転陽極型X線管装置に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、
制御部とを有し、
前記制御部は、
予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、
前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過後、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とするX線撮影装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線管の回転陽極を回転させるスタータ装置を備えたX線CT装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT装置では、X線照射によるX線管陽極への熱的影響を抑制するため、回転陽極型X線管が利用されている。回転陽極型X線管は、管の外側に配置されたステータコイルと、管の内側に配置された回転陽極とを備えて構成される。ステータコイルにはスタータ回路が接続されている。スタータ回路は、ステータコイルに3相交流電圧もしくは90度位相のずれた電圧を供給して回転磁界を発生させ、管の内側の陽極を回転させる。スタータ回路からステータコイルへの電圧の供給開始時には、陽極の回転数が所定の回転数に達していないため、予め定めておいた待機時間が経過後、X線の照射が行われる。待機時間は、陽極の回転数が所定の回転数以上まで上昇するのに必要な時間であり、予め求めておいた固定時間である。これにより、所定の回転数に達する前に、陽極に陰極から電子線が照射されるのを防止している。
【０００３】
一方、特許文献1には、次のように陽極回転数の制御を行うX線装置が開示されている。術者がX線管装置を選択し、撮影条件を入力すると、スタータ装置がX線管装置の機種を求め、X線管装置の機種毎に回転陽極の回転数と定格の関係を記憶する手段から、X線管装置の機種に対応した定格を読み出す。次に、設定された撮影条件に基づいて、X線管装置の回転陽極の撮影時の保持回転数を算出し、X線管装置の回転陽極の回転数を算出された撮影時保持回転数まで立ち上げて維持する。スタータ装置には回転数検出器が設けられており、検出した回転数が撮影時保持回転数まで上昇したならば、撮影準備操作完了表示を点灯させる。これにより、一律に高速の回転数まで上昇させる必要がなくなり、撮影条件に応じた撮影時保持回転数まで上昇させることができるため、起動時間を短縮できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2000-286092号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献1に開示されている方法は、撮影条件が変化するごとに、陽極の回転数(撮影時保持回転数)を変化させるため、陽極の回転数の制御が複雑である。例えば、陽極の回転数をリアルタイムに検出する検出器を装置内に配置する必要があり、装置構成が複雑になる。また、検出した回転数が撮影時保持回転数に達しているかどうかを判断する必要があるため、制御回路も複雑になる。さらに、この技術をX線CT装置に適用しようとすると、ガントリに陽極回転数の検出器を配置する必要があるが、検出器がガントリの回転による振動の影響を避けて、精度よく陽極回転数を検出するのが難しい。
【０００６】
また、特許文献1の技術では、撮影条件が変化するごとに陽極回転数を変化させるため、低回転数から高回転数の撮影条件に変化させて連続でX線を照射する場合には、回転数の差分だけ回転数を上昇させるための待ち時間が必要となる。逆に、陽極回転数を高回転数から低回転数に変化させる場合には、ステータコイルやスタータ回路等での熱損失が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、陽極の回転数を検出することなく、簡単な構成で、X線照射を許可するまでの待機時間を短縮したX線CT装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、X線照射条件に応じて複数種類の中から定格陽極回転数を選択する。定格陽極回転数よりも小さく、入力されたX線照射条件でX線を照射可能になる陽極回転数(照射可能回転数)に到達する時間(到達時間)を制御部が求める。この到達時間が経過後、X線が照射可能であることを表示部に出力する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、陽極の回転数を検出することなく、簡単な構成で、X線照射を許可するまでの待機時間を短縮したX線CT装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態1のX線CT装置のX線高電圧装置12と回転陽極型X線管装置8の構成を示すブロック図
【図２】実施形態1のスタータ回路10の構成を示すブロック図
【図３】実施形態1の回転陽極型X線管装置8のX線照射条件と陽極発生熱量の関係を、複数の陽極回転数についてそれぞれ示すグラフ
【図４】実施形態1の回転陽極型X線管装置8のステータコイル81への駆動電流供給開始からの時間と、陽極回転数の関係を示したグラフ
【図５】実施形態1の制御部23等の動作を示すフローチャート図
【図６】実施形態2のX線CT装置のX線高電圧装置12と回転陽極型X線管装置8の構成を示すブロック図
【図７】実施形態2の焦点位置制御回路11の構成を示すブロック図
【図８】実施形態3のX線CT装置のX線高電圧装置12と回転陽極型X線管装置8の構成を示すブロック図
【図９】実施形態3の回転陽極型X線管装置8のステータコイル81への駆動電流供給開始からの時間と、陽極回転数の関係を熱量(HU)ごとに示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態に係るX線CT装置は、搭載されている回転陽極型X線管装置のX線照射条件を受け付ける入力部と、前記回転陽極型X線管装置に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、制御部とを有し、前記制御部は、予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過後、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とする。
【００１２】
また、前記制御部は、種々のX線照射条件と前記到達時間との関係を記憶した記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記到達時間を前記記憶部から読み出すことを特徴とする。
【００１３】
また、前記制御部は、前記入力部が受け付けたX線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数を求め、前記照射可能回転数から前記到達時間を求めることを特徴とする。
【００１４】
また、前記制御部は、種々のX線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記照射可能回転数を前記第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を前記第2記憶部から読み出すことを特徴とする。
【００１５】
また、前記回転陽極型X線管装置の陰極から出射される電子線の前記陽極上の焦点位置を変化させるための焦点位置制御部をさらに有し、前記入力部が受け付ける前記X線照射条件には、前記焦点位置の振り幅が含まれていることを特徴とする。
【００１６】
また、前記制御部は、X線照射条件に含まれる焦点位置の振り幅ごとに、前記振り幅を除いた他のX線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記振り幅を含むX線照射条件に対応する前記照射可能回転数を前記第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を前記第2記憶部から読み出すことを特徴とする。
【００１７】
また、前記回転陽極型X線管装置の前記陽極に照射された熱量と経過時間から前記陽極に蓄積されている熱量を演算する熱量演算部をさらに有し、  前記制御部は、前記照射可能回転数に前記陽極の回転数が到達するのに要する前記到達時間を、前記熱量演算部が求めた前記熱量に応じて求めることを特徴とする。
【００１８】
また、前記制御部は、X線照射条件と前記照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部、および、所定範囲の熱量ごとに、前記照射可能回転数と前記到達時間との関係を記憶する第2記憶部を含み、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に対応する前記照射可能回転数を前記第1記憶部から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する前記到達時間を、前記熱量演算部が求めた前記熱量に応じて前記第2記憶部から読み出すことを特徴とする。
【００１９】
また、前記回転陽極型X線管装置を搭載する回転部と、前記回転部を被検体の周囲で回転させる回転駆動部とをさらに備えることを特徴とする、
また、本実施形態に係るX線高電圧装置は、回転陽極型X線管装置のX線照射条件を受け付ける入力部と、前記回転陽極型X線管装置に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、制御部とを有し、前記制御部は、予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過後、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とする。
【００２０】
また、本実施形態に係るX線撮影装置は、搭載されている回転陽極型X線管装置のX線照射条件を受け付ける入力部と、前記回転陽極型X線管装置に陽極の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路と、制御部とを有し、前記制御部は、予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するように前記スタータ回路に指示し、前記定格陽極回転数よりも小さく、かつ、前記入力部が受け付けた前記X線照射条件でX線を照射するのに必要な、照射可能回転数に、前記陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を求め、前記スタータ回路による前記駆動電力の供給開始から前記到達時間が経過したならば、X線が照射可能であることを表示部に出力することを特徴とする。
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳述する。
【００２２】
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1のX線CT装置について図1〜図5を用いて説明する。
【００２３】
実施形態1のX線CT装置は、図1のように、回転陽極型X線管装置8のX線照射条件を操作者から受け付ける入力部(入力端末)21と、回転陽極型X線管装置8に陽極83の回転のための駆動電力を供給するスタータ回路10と、制御部23とを有する。制御部23は、予め定められた2種類以上の定格陽極回転数のうちの一つを、入力部21が受け付けたX線照射条件に応じて選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給するようにスタータ回路10に指示する。また、制御部23は、定格陽極回転数より小さく、かつ、入力部21が受け付けたX線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、陽極83の回転数が到達するのに要する時間(到達時間)を求める。そして、スタータ回路10による駆動電力の供給開始から到達時間が経過後、X線を照射可能であることを表示部26に表示させる。
【００２４】
このように、本発明の制御部23は、X線照射条件に応じて、定格陽極回転数を複数種類の中から選択し、選択した定格陽極回転数を実現する駆動電力を供給する。その一方で、定格陽極回転数よりも小さく、X線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に到達するのに要する到達時間を求める。定格陽極回転数まで到達する前に、照射可能回転数に到達する到達時間が経過したならば、X線照射を許可するため、X線照射条件に応じて、熱量が閾値を超えない範囲で、かつ、定格陽極回転数よりも小さい陽極回転数でX線照射を開始することができ、操作者の待機時間を低減することができる。
【００２５】
また、定格陽極回転数は、一般的なX線CT装置と同様に、複数種類の中から選択するため、X線照射条件が微妙に変化するたびに定格陽極回転数を変更する必要がなく、スタータ回路の構成を簡素化できる。また、到達時間でX線照射が可能かどうかを判断するため、実際の陽極回転数を検出する必要が無い。このように、本発明は簡単な構成の装置で、操作者の待機時間を低減できる。
【００２６】
制御部23は、種々のX線照射条件と上述の到達時間との関係を記憶した記憶部230を含み、入力部21が受け付けたX線照射条件に対応する到達時間を記憶部230から読み出す構成にすることができる。
【００２７】
また、制御部23は、入力部21が受け付けたX線照射条件でX線を照射するのに必要な照射可能回転数を求め、照射可能回転数から到達時間を求める構成とすることもできる。この場合、制御部23は、例えば、種々のX線照射条件と照射可能回転数との関係を記憶する第1記憶部231、および、照射可能回転数と到達時間との関係を記憶する第2記憶部232を含み、入力部21が受け付けたX線照射条件に対応する照射可能回転数を第1記憶部231から読み出し、読み出した照射可能回転数に対応する到達時間を第2記憶部232から読み出すように構成する。
【００２８】
以下、実施形態1のX線CT装置について、さらに詳細に説明する。
【００２９】
図1のように、X線CT装置は、回転陽極型X線管装置8と、回転陽極型X線管装置8に管電流および管電圧を供給するX線高電圧装置13と、X線検出器(不図示)と、X線検出器の出力から被検体の断層画像等を再構成する画像再構成部とを備えている。回転陽極型X線管装置8と、X線検出器は、回転盤(不図示)に搭載され、被検体の周囲を回転しながらX線を被検体に照射し、被検体を透過したX線を検出する。
【００３０】
回転陽極型X線管装置8は、陰極82と陽極83を管80内に封止した構造である。管80の外側には、陽極83に接続されたローターを回転させる磁界を発生するステータコイル81が備えられている。ステータコイル81にはスタータ回路10が接続されている。スタータ回路10は、ステータコイル81に駆動電流を供給する。
【００３１】
X線高電圧装置13は、スタータ回路10と、高電圧生成部15と、入力端末(入力部)21と、制御部23と、表示部26とを備えている。
【００３２】
図2はスタータ回路の構成を示す。スタータ回路は、スタータ回路インバータ101、出力フィルタインダクタ102、出力フィルタコンデンサ103およびスタータ回路インバータドライブ回路104を備えて構成される。スタータ回路インバータドライブ回路104は、制御部23内のスタータ回路駆動トリガ生成部24から出力されたスタータ回路駆動開始信号を受けたならば、スタータ回路インバータ101の動作を開始させる。スタータ回路インバータ101は、DCバスコンデンサ3の出力電圧の一部を交流電圧信号に変換し、出力フィルタインダクタ102および出力フィルタコンデンサ103を介して、回転陽極型X線管装置8のステータコイル81に供給する。スタータ回路インバータドライブ回路104は、スタータ回路インバータ101のスイッチング回路のオンオフタイミングを制御することにより、低速回転用駆動電流(周波数60Hz、電圧180Vrms、電流14Arms)または高速回転用駆動電流(周波数105Hz、電圧180Vrms、電流7Arms)のうちのいずれかを生成させ、ステータコイル81に供給する。これにより、陽極83を2種類の定格陽極回転数(低速回転：3600rpm＝60Hz、高速回転：6300rpm＝105Hz)のいずれかで回転させることができる。
【００３３】
高電圧生成部15は、三相交流電源1から供給される電圧を直流電圧に変換する交流−直流変換回路2と、その直流電圧を蓄えておくDCバスコンデンサ3と、直流電圧を高周波交流電圧に変換する高周波方形波インバータ4と、高周波方形波インバータ4の出力電圧を高電圧に昇圧する高電圧変圧器5と、高電圧変圧器5の出力電圧を直流電圧に変換するための整流回路6と、整流回路6の出力電圧を蓄えておく出力平滑コンデンサ7と、制御回路19とを備えて構成される。制御回路19は、曝射スイッチ18が押下されたならば、入力端末21に設定された管電圧・管電流が回転陽極型X線管装置8の陰極82および陽極83間に印加されるように、高周波方形波インバータ4等の動作を制御する。管電圧・管電流が供給された回転陽極型X線管装置8は、X線を被検体に向けて照射する。
【００３４】
制御部23は、回転陽極型X線管装置8の陰極82と陽極83に管電圧・管電流の供給が開始される時点で、入力端末21が受け付けたX線照射条件(管電圧・管電流・焦点サイズ等)でX線を照射するのに必要な照射可能回転数に、陽極83の回転数を到達させるための制御を行う。制御部23は、X線照射条件読み込み部22と、演算部234と、記憶部230と、スタータ回路駆動トリガ生成部24と、到達時間タイマ233と、X線曝射許可信号生成部25を有している。
【００３５】
記憶部230には、予め求めておいたX線照射条件と照射可能回転数との関係を例えばテーブルとして格納した第1記憶部231と、予め求めておいた照射可能回転数と、その照射可能回転数するに到達するのに要する時間(到達時間)を例えばテーブルとして格納した第2記憶部232とが配置されている。陽極83で発生する熱量は、図3のグラフに示すように、X線照射条件(kW)(管電流×管電圧)と陽極83の回転数によって異なり、陽極83の回転数が大きければ陽極83で発生する熱量は小さくなる。また、陽極83には、許容できる熱量の閾値がある。本実施形態では、図3に示すように、あるX線照射条件α4において陽極83の発生熱量が閾値よりも低い陽極回転数(図3では回転数R4、R5、R6、R7、R8)を求める。そのうち最も低い回転数R4を「照射可能回転数」とする。この照射可能回転数を、X線照射条件(例えば、α1〜α6)ごとに求める。求めたX線照射条件と照射可能回転数との関係を例えばテーブルの形式で第1記憶部231に格納する。
【００３６】
一方、ステータコイル81にスタータ回路10から駆動電流の供給が開始されてから定格回転数に到達するまでの時間と照射可能回転数との関係は、図4のグラフに示される。よって、第1記憶部231に格納された照射可能回転数ごとに、図4のグラフから照射可能回転数に到達するまでの時間(到達時間)を求め、例えばテーブルとして第2記憶部232に格納する。
【００３７】
図4のように、陽極83の回転数の上昇は、ステータコイル81に供給される駆動電流が低速回転用か高速回転用かで異なるため、その照射可能回転数に対応するX線照射条件が低速回転用駆動電流を供給する条件か、高速回転用駆動電流を供給する条件かに応じて、到達時間を求める。なお、後述するように低速回転用駆動電流を供給するか高速回転用駆動電流を供給するかを、照射可能回転数を求めたX線照射条件とは異なる条件(例えば管電流のみ)で判断する場合には、同じ照射可能回転数であっても、2種類の到達時間(高速回転用駆動電流の場合のTH1〜TH3、低速回転用駆動電流の場合のTL1〜TL3)をそれぞれ求めて第2記憶部232に格納し、供給される駆動電流に応じて到達時間を選択できるようにする。
【００３８】
以下、制御部23の各部の動作を図5のフローを用いて説明する。
【００３９】
操作者が、入力端末21から被検体情報やX線照射条件(管電流・管電圧・焦点サイズ等)を入力し、X線照射準備の開始を指示すると(ステップ501、502)、X線照射条件読み込み部22が入力端末から入力されたX線照射条件を読み込む。演算部234は、読み込まれたX線照射条件(管電流×管電圧)に対応する照射可能回転数を、X線照射条件−照射可能回転数の関係を格納した第1記憶部231より読み込む(ステップ503)。
【００４０】
ステップ504において、演算部234は、X線照射条件の管電流が、所定値(例えば300mA)以下の場合には、低速回転用駆動電流(周波数60Hz、電圧180Vrms、電流14Arms)をスタータ回路10からステータコイル81に供給すべき条件であると判断し、ステップ505に進む。一方、X線照射条件の管電流が、所定値(例えば300mA)より大きい場合には、高速回転用駆動電流(周波数105Hz、電圧180Vrms、電流7Arms)をスタータ回路10からステータコイル81に供給すべき条件であると判断し、ステップ506に進む。
【００４１】
ステップ505、506において、演算部234は、第2記憶部232に格納されている照射可能回転数とその到達時間との関係から、ステップ503で求めた照射可能回転数およびステップ504で判断した低速回転用駆動電流または高速回転用駆動電流の条件に対応する到達時間を求める。
【００４２】
演算部234は、求めた到達時間を到達時間タイマ233にセットする(ステップ507)。続けて、演算部234は、スタータ回路駆動トリガ生成部24を制御して、ステップ504で判断した低速回転用駆動電流または高速回転用駆動電流のいずれを供給すべきかを指示する信号と、スタータ回路駆動開始信号をスタータ回路10に出力させる(ステップ508)。これにより、スタータ回路10は、指示に応じて低速回転用駆動電流(周波数60Hz、電圧180Vrms、電流14Arms)または高速回転用駆動電流(周波数105Hz、電圧180Vrms、電流7Arms)をステータコイル81に供給を開始する(ステップ509)。駆動電流の供給を受けたステータコイル81は、交番磁界を発生し、回転陽極型X線管装置8の陽極83は回転を始める。回転数は、図4のグラフのように時間の経過とともに上昇する。
【００４３】
演算部234は、到達時間タイマ233にカウント開始を指示する(ステップ510)。ステップ507でセットされた到達時間が経過したならば(ステップ511、512)、ステップ503で求めた照射可能回転数まで到達していると推測できるので、X線曝射許可信号生成部25は、曝射スイッチ18を押下可能にする信号を出力するとともに(ステップ513)、表示部26に照射開始可能を示す表示を表示させる(ステップ514)。なお、表示部26は、到達時間が経過するまでは、照射待機を示す表示が表示されている。
【００４４】
この状態で、操作者が、曝射スイッチ18を押下すると、高電圧生成部15の制御回路19は、入力端末21に入力されているX線照射条件(管電圧・管電流)を読み込んで、回転陽極型X線管装置8の陰極82と陽極83に供給し、X線を曝射させる(ステップ515)。
【００４５】
上述してきたように、本実施形態では、定格陽極回転数は、従来通り複数種類の中からX線照射条件に応じて選択するとともに、定格陽極回転数よりも小さく、入力されたX線照射条件でX線を照射可能になる陽極回転数(照射可能回転数)に到達したならばX線照射を許可する構成とした。これにより、定格陽極回転数に到達する前からX線照射が可能になり、操作者の待機時間を低減することができる。なお、陽極回転数は、照射可能回転数に到達した後も、図4のグラフのように上昇を続け、定格回転数で一定になる。
【００４６】
また、本実施形態では、照射可能回転数に到達したかどうかを、陽極の回転数を検出することなく、回転開始からの経過時間で判断することにより、簡単な構成で、待機時間を短縮することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、定格陽極回転数は、X線照射条件に応じて複数種類の中から選択され、選択に用いられるX線照射条件の範囲内に入っていれば、X線照射条件が微妙に変化しても定格陽極回転数自体を変化させない。よって、陽極回転数の制御は、ステータコイル81に供給する駆動電流の種類の切り替えのみでよく、陽極回転数の制御を容易に行うことができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、定格陽極回転数を低速回転と高速回転の2種類としたが、3種類以上であってもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、第1記憶部231にX線照射条件と照射可能回転数との関係を格納し、第2記憶部232に照射可能回転数と到達時間の関係を格納しているが、これら2つの関係を一つにまとめ、X線照射条件と到達時間との関係を示すテーブル等を一つの記憶部に格納することも可能である。この場合、図5のステップ503は省略し、ステップ505、506においてX線照射条件から到達時間を直接求めることが可能である。
【００５０】
また、本実施形態は、X線CT装置について説明したが、本実施形態のX線高電圧装置13をX線撮影装置に適用することももちろん可能である。
【００５１】
(実施形態2)
実施形態2について図6および図7を用いて説明する。
【００５２】
実施形態2のX線CT装置は、図6のように回転陽極型X線管装置8の陰極82から出射される電子線の陽極83上の焦点位置を変化させるための焦点位置制御回路11およびコイル12を実施形態1の構成に加えて備えている。本実施形態では、入力端末21が操作者から受け付けるX線照射条件として、管電圧、管電流および焦点サイズに加えて、焦点位置の振り幅を含める。
【００５３】
一般に回転陽極型X線管装置8の焦点位置を大きく振ると、陽極83で発生する熱量の拡散は大きくなり、小さく振ると陽極83で発生する熱量の拡散は小さくなる。このため、振り幅が大きいほど、照射可能回転数は小さくなり、到達時間を短くすることができる。そこで、本実施形態では、X線照射条件として設定可能な焦点位置の振り幅ごとに、他のX線照射条件(管電圧・管電流・焦点サイズ)と照射可能回転数との関係を予め求め、記憶部230の第1記憶部231に格納する。演算部234は、図5のステップ503において、入力端末21が受け付けた振り幅を含むX線照射条件に対応する照射可能回転数を第1記憶部231から読み出す。ステップ505、506において、読み出した照射可能回転数に対応する到達時間を第2記憶部232から読み出す。
【００５４】
図7のように、焦点位置制御回路11は、交流電源111と、交流電源111の出力する交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部112と、AC/DC変換部112の出力から、DC/AC変換制御部114の出力信号に対応した電流、電圧および周波数の交流信号を生成するDC/AC変換部113とを備えている。DC/AC変換部113が生成する交流信号は、コイル12に供給される。コイル12は、陰極82から出射される電子線の焦点位置を変化させるための磁界を発生する。コイル12と、DC/AC変換制御部114は、入力端末21に設定された焦点位置の振り幅を読み込んで、その振り幅を実現する磁界をコイル12が発生するようにDC/AC変換制御部114の出力を制御する。なお、陽極83上の焦点位置を変化させるための構成は、電界を発生する電極と、電極に印加される電位を制御する制御回路でもよい。
【００５５】
他の構成は、実施形態1と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
実施形態2では、焦点位置制御回路11を有するX線CT装置において、焦点位置の振り幅をX線照射条件と共に考慮して、照射可能回転数を求めることにより、X線照射が可能になるまでの操作者の待機時間を更に短縮することが可能となる。
【００５７】
(実施形態3)
実施形態3のX線CT装置について図8、図9を用いて説明する。
【００５８】
実施形態3のX線CT装置は、図8のように、回転陽極型X線管装置8の陽極83に照射された熱量と経過時間から陽極83に蓄積されている熱量を演算する熱量(HU：Heat Unit)演算部41を実施形態1の構成に加えて備えている。熱量演算部41の熱量演算方法には、陽極83にその時点まで照射された電子線の履歴で蓄積される熱量から時間経過による放熱等を差し引く、広く知られた演算方法を用いる。
【００５９】
回転陽極型X線管装置8の陽極83は、X線照射による熱で温度が上昇し、高温になると通常温度の時よりも回転しにくくなる。そのため、陽極83の温度を考慮せずに、実施形態1の照射可能回転数の到達時間を求める場合には、回転陽極型X線管装置8が最も高温である場合を想定して、照射可能回転数と到達時間の関係を定めておく必要がある。実施形態3では、第2記憶部232に照射可能回転数に陽極の回転数が到達するのに要する到達時間を、熱量演算部41が求めた熱量に応じて求める。
【００６０】
具体的には、第2記憶部232には、想定されうる範囲の熱量ごとに、照射可能回転数と到達時間との関係が格納されている。例えば、図9のように、経過時間と陽極回転数との関係を熱量(HU)ごとに示すグラフを、高速回転用駆動電流供給時と低速回転用駆動電流供給時についてそれぞれ求め、このグラフを用いて、実施形態1と同様に、照射可能回転数に到達する時間を、熱量(HU)ごとに求め、第2記憶部232に格納しておく。
【００６１】
演算部234は、図5のステップ503において入力端末21が受け付けたX線照射条件に対応する照射可能回転数を実施形態1と同様に第1記憶部231から読み出す。ステップ505、506においては、ステップ503で読み出した照射可能回転数に対応する到達時間を、熱量演算部41が求めた熱量に応じて第2記憶部232から読み出す。
【００６２】
他の構成および動作は、実施形態1と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
実施形態3によれば、X線照射時の陽極83の熱量を考慮することにより、X線照射が可能になるまでの待機時間を短縮することが可能となる。
【００６４】
上述して実施形態では、X線CT装置について説明したが、本実施形態のX線高電圧装置をX線撮影装置に適用することももちろん可能である。
【符号の説明】
【００６５】
1  三相交流電源、2  交流‐直流変換回路、3  DCバスコンデンサ、4  高周波方形波インバータ、5  高電圧変圧器、6  整流回路、7  出力平滑コンデンサ、8  回転陽極型X線管装置、10  スタータ回路、11  焦点位置制御回路、12  コイル、13  X線高電圧装置、21  入力端末(入力部)、22  X線照射条件読み込み部、23  制御部、24  スタータ回路駆動トリガ生成部、25  X線曝射許可信号生成部、26  表示部、41  熱量演算部、81  ステータコイル、101  スタータ回路インバータ、102  スタータ回路出力フィルタインダクタ、103  出力フィルタコンデンサ、104  スタータ回路インバータドライブ回路、111  交流電源、112  AC/DC変換部、113  DC/AC変換部、114  DC/AC変換制御部、231  第1記憶部、232  第2記憶部、233  到達時間タイマ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2015016117.tif 000012
【国際調査報告】
2015016117.tif 000013
2015016117.tif 000014
2015016117.tif 000015
2015016117.tif 000016