(57)【要約】【課題】ウォームアップに起因するＸ線管球の劣化の抑制。【解決手段】Ｘ線管球１３は、熱電子を発生する陰極１３１と、陰極１３１からの熱電子を受けてＸ線を発生する陽極１３３と、陰極１３１からの熱電子を集束又は偏向するための電場又は磁場を印加する調節器１３７とを有する。Ｘ線検出器１５は、陽極１３３から発生されたＸ線を検出する。データ収集回路２７は、Ｘ線検出器１５により検出されたＸ線に応じたデータを収集する。画像再構成回路５１は、収集されたデータに基づいて画像を生成する。調節器制御回路４５は、陰極１３１からの熱電子の陽極１３３での焦点のサイズ及び位置の少なくとも一方を、スキャンとウォームアップとで切り替えるために調節器１３７を制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子を発生する陰極と、前記陰極からの熱電子を受けてＸ線を発生する陽極と、前記陰極からの熱電子を集束又は偏向するための電場又は磁場を印加する調節器とを有するＸ線管球と、
前記陽極から発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線に応じたデータを収集するデータ収集部と、
前記収集されたデータに基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記陰極からの熱電子の前記陽極での焦点のサイズ及び位置の少なくとも一方を、スキャンとウォームアップとで切り替えるために前記調節器を制御する制御部と、
を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記スキャンにおいて前記陽極での前記焦点のサイズを第１のサイズにし、前記ウォームアップにおいて前記陽極での前記焦点のサイズを前記第１のサイズに比して大きい第２のサイズにするように前記調節器を制御する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ウォームアップの開始を契機として、前記焦点のサイズを前記第２のサイズにするために前記調節器を制御し、前記スキャンの開始を契機として、前記焦点のサイズを前記第１のサイズにするために前記調節器を制御する、請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ウォームアップの際、前記陰極からの熱電子の前記陽極での前記焦点の位置を前記陽極の回転半径方向に関して振動させるように前記調節器を制御する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ウォームアップの際、前記陰極からの熱電子の前記陽極での前記焦点の位置を前記陽極の回転半径方向に関して前記スキャン時とは異なる位置に移動させるように前記調節器を制御する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
スキャンに用いられ熱電子を発生する第１の陰極と、ウォームアップに用いられ熱電子を発生する第２の陰極と、前記第１の陰極又は前記第２の陰極からの熱電子を受けてＸ線を発生する陽極と、を有するＸ線管球と、
前記陽極から発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線に応じたデータを収集するデータ収集部と、
前記収集されたデータに基づいて画像を生成する画像生成部と、
を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記第１の陰極及び前記第２の陰極との間で電流の供給先を切替える切替器と、
前記スキャンにおいては前記第１の陰極に電流を供給し、前記ウォームアップにおいては前記第２の陰極に電流を供給するために前記切替器を制御する制御部と、を更に備える、
請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記ウォームアップの開始を契機として、前記第２の陰極に電流を供給するために前記切替器を制御し、前記ウォームアップの終了を契機として、前記第２の陰極に電流を供給しないために前記切替器を制御し、前記スキャンの開始を契機として、前記第１の陰極に電流を供給するために前記切替器を制御する、請求項７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記陽極における前記第１の陰極からの熱電子の焦点が前記陽極における前記第２の陰極からの熱電子の焦点の第２の軌道に包含されるように前記第１の陰極と前記第２の陰極とが配置される、請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記第２の陰極は、前記陽極への熱電子の衝突に伴う反跳電子の影響を受けない位置に配置される、請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記第２の陰極は、細線形状又は板形状を有する金属を有する、請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記第１の陰極又は第２の陰極からの熱電子を集束するための電場又は磁場を印加する調節器を更に備え、
前記制御部は、前記ウォームアップにおける前記第２の陰極からの熱電子による前記陽極での焦点の位置を前記陽極の回転半径方向に関して振動させるように前記調節器を制御する、
請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１３】
スキャンに用いられ熱電子を発生する第１の陰極と、
ウォームアップに用いられ熱電子を発生する第２の陰極と、
前記第１の陰極又は前記第２の陰極からの熱電子を受けてＸ線を発生する陽極と、
を具備するＸ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びＸ線管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管球を搭載している。スキャンの前においてＸ線管球内の清浄度を保全したり、Ｘ線管球内の回転陽極等の部品の温度を規定値以上に上昇させたりするため、高電圧の印加とフィラメント加熱電流の供給とによるＸ線管球のウォームアップが行われる。
【０００３】
ウォームアップではスキャンに使用する陰極を流用しているため、スキャン以外の用途で陰極の寿命を縮めている虞がある。また、焦点の大きさも固定されるため、陽極の表面が荒れてしまう虞もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９６２４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３８６１４号公報
【特許文献３】特開２００２−３１９３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
目的は、ウォームアップに起因するＸ線管球の劣化を抑制することを可能にするＸ線コンピュータ断層撮影装置及びＸ線管装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、熱電子を発生する陰極と、前記陰極からの熱電子を受けてＸ線を発生する陽極と、前記陰極からの熱電子を集束又は偏向するための電場又は磁場を印加する調節器とを有するＸ線管球と、前記陽極から発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線に応じたデータを収集するデータ収集部と、前記収集されたデータに基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記陰極からの熱電子の前記陽極での焦点のサイズ及び位置の少なくとも一方を、スキャンとウォームアップとで切り替えるために前記調節器を制御する制御部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係るＸ線管球と高電圧発生器との構成を示す図である。
【図３】図３は、実施例１に係るスキャン用の焦点サイズとウォームアップ用の焦点サイズとが示された陽極の正面図である。
【図４】図４は、実施例１に係るスキャン用の焦点サイズとウォームアップ用の焦点サイズとが示された陽極の側面図である。
【図５】図５は、他の実施例１に係るスキャン用の焦点位置とウォームアップ用の焦点位置とが示された陽極の正面図である。
【図６】図６は、他の実施例１に係るスキャン用の焦点位置とウォームアップ用の焦点位置とが示された陽極の側面図である。
【図７】図７は、実施例１に係る焦点サイズの切替えに関する加熱電流と管電圧とのタイミングチャートを示す図である。
【図８】図８は、実施例２に係るＸ線管球と高電圧発生器との構成を示す図である。
【図９】図９は、実施例２に係るスキャン用の焦点サイズとウォームアップ用の焦点サイズとが示された陽極の正面図である。
【図１０】図１０は、実施例２に係るスキャン用の焦点サイズとウォームアップ用の焦点サイズとが示された陽極の側面図である。
【図１１】図１１は、実施例２に係るフィラメントの切替えに関する加熱電流と管電圧とのタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線コンピュータ断層撮影装置及びＸ線管装置を説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係わるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、架台装置１０とコンソール５０とを有する。例えば、架台装置１０はＣＴ検査室に設置され、コンソール５０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。架台装置１０とコンソール５０とは互いに通信可能に有線又は無線で接続されている。架台装置１０は、被検体ＳをＸ線コンピュータ断層撮影（以下、Ｘ線ＣＴ撮影と呼ぶ）するための構成を有するスキャン装置である。コンソール５０は、架台装置１０を制御するコンピュータである。
【００１０】
図１に示すように、架台装置１０は、撮影空間（field of view）をなす開口が形成された略円筒形状の回転フレーム１１を有する。図１に示すように、回転フレーム１１には、開口を挟んで対向するように配置されたＸ線管球１３とＸ線検出器１５とが取付けられている。回転フレーム１１は、アルミ等の金属により円環形状に形成された金属枠である。Ｘ線管球１３とＸ線検出器１５とは、例えば、回転フレーム１１に形成された凹部に嵌め込まれても良いし、ネジ等の締結具により締結されても良い。より詳細には、架台装置１０は、アルミ等の金属により形成されたメインフレーム（図示せず）を有する。回転フレーム１１は、当該メインフレームにより中心軸Ｚ回りに軸受等を介して回転可能に支持されている。メインフレームの回転フレーム１１との接触部には環状電極（図示せず）が設けられている。メインフレームの当該接触部には環状電極に摺り接触するように導電性の摺動子（図示せず）が取り付けられている。当該環状電極及び摺動子を介して、架台装置１０に収容された電源装置（図示せず）からの電力が回転フレーム１１に搭載されたＸ線検出器１５や高電圧発生器１７等の各種機器に供給される。
【００１１】
Ｘ線管球１３は、高電圧発生器１７に接続されている。高電圧発生器１７は、例えば、回転フレーム１１に取付けられている。高電圧発生器１７は、架台の電源装置（図示せず）から環状電極及び摺動子を介して供給された電力から、架台制御回路２５による制御に従いＸ線管球１３に印加する高電圧を発生しフィラメント加熱電流を供給する。高電圧発生器１７とＸ線管球１３とは高圧ケーブル（図示せず）を介して接続されている。高電圧発生器１７により発生された高電圧は、高圧ケーブルを介してＸ線管球１３に印加される。また、高電圧発生器１７により発生されたフィラメント加熱電流は、高圧ケーブルを介してＸ線管球１３に印加される。
【００１２】
Ｘ線管球１３のＸ線照射窓の前方には前置コリメータ１９が取付けられている。前置コリメータ１９は、Ｘ線管球１３から放射されたＸ線の照射野を限定する。より詳細には、前置コリメータ１９は、Ｘ線を減弱する物質により形成された絞り羽根を有する。絞り羽根により形成される開口により照射野が規定される。絞り羽根は、Ｘ線を減弱する物質であれば如何なる物質により形成されても良いが、例えば、鉛等の重金属により形成されると良い。
【００１３】
回転フレーム１１の開口（bore）にはＦＯＶ（field of view）が設定される。回転フレーム１１の開口内には天板２１が挿入される。天板２１には被検体Ｓが載置される。天板２１に載置された被検体Ｓの撮像部位がＦＯＶ内に含まれるように天板２１が位置決めされる。回転フレーム１１は、回転駆動装置２３からの動力を受けて中心軸Ｚ回りに一定の角速度で回転する。回転駆動装置２３としてダイレクトドライブモータやサーボモータ等の任意のモータが用いられる。回転駆動装置２３は、例えば、架台装置１０に収容されている。回転駆動装置２３は、架台制御回路２５からの駆動信号を受けて回転フレーム１１を回転させるための動力を発生する。
【００１４】
Ｘ線検出器１５は、Ｘ線管球１３から発生されたＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器１５は、２次元湾曲面上に配列された複数の検出器画素（図示せず）を有している。各検出器画素は、シンチレータと光電変換素子とを有する。シンチレータは、Ｘ線を蛍光に変換する物質である。シンチレータ物質としては、例えば、ＮａＩやＢＧＯ等が用いられる。シンチレータは、入射Ｘ線を、当該入射Ｘ線の強度に応じた個数の蛍光光子に変換する。光電変換素子は、蛍光を増幅して電気信号に変換する回路素子である。光電変換素子としては、例えば、光電子増倍管やフォトダイオード等が用いられる。なお、検出器画素は、上記の通りＸ線を光に変換してから検出する間接検出型でも良いし、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型であっても良い。直接検出型の検出器画素としては、例えば、半導体の両端に電極が取り付けられてなる半導体ダイオードを含むタイプが適用可能である。
【００１５】
Ｘ線検出器１５にはデータ収集回路２７が接続されている。データ収集回路２７は、Ｘ線検出器１５から、Ｘ線検出器１５により検出されたＸ線の強度に応じたデータ（以下、生データと呼ぶ）をビュー毎に収集する。具体的には、データ収集回路２７は、例えば、検出器画素毎に積分回路（図示せず）とＡ／Ｄ変換器（図示せず）とを有する。積分回路は、検出器画素からの電気信号をビュー毎に積分する。Ａ／Ｄ変換器は、積分された電気信号をアナログ信号からデジタル信号（生データ）に変換する。これにより、ビュー毎の生データが収集される。生データは、生成元の検出器画素のチャンネル番号、列番号及び収集されたビューを示すビュー番号により識別されたＸ線の強度を示すデジタル値のセットである。生データは、例えば、架台装置１０に収容された非接触データ伝送装置（図示せず）を介してコンソール５０に供給される。なお、データ収集回路２７には前置増幅器やＩＶ変換器等の他の回路素子が実装されていても良い。データ収集回路２７は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の半導体集積回路を有し、当該半導体集積回路に上記の積分回路やＡ／Ｄ変換器等の回路素子が実装される。
【００１６】
架台制御回路２５は、コンソール５０のシステム制御回路６１からの制御に従い高電圧発生器１７、回転駆動装置２３及びデータ収集回路２７を同期的に制御し、被検体ＳについてＸ線ＣＴ撮影を行う。ハードウェア資源として、架台制御回路２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置（メモリ）とを有する。架台制御回路２５は、架台装置１０に設けられても良いし、コンソール５０に設けられても良いし、架台装置１０及びコンソール５０とは別体の装置に設けられても良い。また、架台制御回路２５は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Logic Device：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されても良い。処理装置は、記憶装置に保存されたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。なお、記憶装置にプログラムを保存する代わりに、処理装置の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、処理装置は、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。
【００１７】
図１に示すように、コンソール５０は、バス（bus）を介して接続された画像再構成回路５１、画像処理回路５３、表示回路５５、入力回路５７、主記憶回路５９及びシステム制御回路６１を有する。画像再構成回路５１、画像処理回路５３、表示回路５５、入力回路５７、主記憶回路５９及びシステム制御回路６１間のデータ通信は、バスを介して行われる。
【００１８】
画像再構成回路５１は、架台装置１０からの生データに基づいて被検体Ｓに関する画像を再構成する。具体的には、画像再構成回路５１は、データ記憶回路５１１、前処理部５１３及び再構成処理部５１５を有する。データ記憶回路５１１は、架台装置１０から伝送された生データを記憶するＨＤＤ（hard disk drive）やＳＳＤ（solid state drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。前処理部５１３は、生データに対数変換やメタルアーチファクト低減処理等の前処理を行う。再構成処理部５１５は、前処理後の生データに基づいてＸ線減弱係数に依存するＣＴ値の空間分布を表現すＣＴ画像を発生する。画像再構成アルゴリズムとしては、ＦＢＰ（filtered back projection）法やＣＢＰ（convolution back projection）法等の解析学的画像再構成法や、ＭＬ−ＥＭ（maximum likelihood expectation maximization）法やＯＳ−ＥＭ（ordered subset expectation maximization）法等の統計学的画像再構成法等の既存の画像再構成アルゴリズムが用いられれば良い。
【００１９】
画像再構成回路５１は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置（メモリ）とを有する。また、画像再構成装置５１は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されても良い。当該処理装置は、当該記憶装置に保存されたプログラムを読み出して実行することで前処理部５１３の機能と再構成処理部５１５の機能とを実現する。なお、当該記憶装置にプログラムを保存する代わりに、当該処理装置の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該処理装置は、回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで再構成処理部５１５の機能を実現する。また、前処理部５１３の機能を実現する専用のハードウェア回路と再構成処理部５１５の機能を実現する専用のハードウェア回路とが画像再構成回路５１に実装されても良い。
【００２０】
画像処理装置５３は、画像再構成回路５１により再構成されたＣＴ画像に種々の画像処理を施す。例えば、画像処理回路５３は、ＣＴ画像がボリュームデータの場合、当該ＣＴ画像にボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画像値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planer Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved MPR）処理等の３次元画像処理を施して表示画像を発生する。画像処理回路５３は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置（メモリ）とを有する。また、画像処理回路５３は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されても良い。
【００２１】
表示回路５５は、２次元のＣＴ画像や表示画像等の種々のデータを表示する。具体的には、表示回路５５は、表示インタフェース回路と表示機器とを有する。表示インタフェース回路は、表示対象を表すデータをビデオ信号に変換する。表示信号は、表示機器に供給される。表示機器は、表示対象を表すビデオ信号を表示する。表示機器としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。
【００２２】
入力回路５７は、ユーザからの各種指令を入力する。具体的には、入力回路５７は、入力機器と入力インタフェース回路とを有する。入力機器は、ユーザからの各種指令を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。入力インタフェース回路は、入力機器からの出力信号をバスを介してシステム制御回路６１に供給する。なお、入力回路５７は、コンソール５０に設けられても良いし、架台装置１０に設けられても良い。
【００２３】
主記憶回路５９は、種々の情報を記憶するＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、主記憶回路５９は、ＣＤ−ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。例えば、主記憶回路５９は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ撮影に関する制御プログラム等を記憶する。
【００２４】
システム制御回路６１は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置（メモリ）とを有する。また、システム制御回路６１は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されても良い。システム制御回路６１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の中枢として機能する。具体的には、システム制御回路６１は、主記憶回路５９に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってＸ線コンピュータ断層撮影装置の各部を制御する。
【００２５】
画像再構成回路５１、画像処理回路５３及びシステム制御回路６１は、コンソール５０内の単一の回路に集約されても良いし、複数の回路に分散されても良い。また、画像再構成回路５１、画像処理回路５３及びシステム制御回路６１は、コンソール５０内の単一の基板に集約されても良いし、複数の基板に分散されても良い。
【００２６】
以下、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の詳細について実施例１と実施例２とに分けて詳細に説明する。
【００２７】
（実施例１）
図２は、実施例１に係るＸ線管球１３と高電圧発生器１７との構成を示す図である。図２に示すように、Ｘ線管球１３は、陰極１３１、陽極１３３、回転子１３５及び調節器１３７を収容している。陰極１３１は、細線形状又は板形状を有する金属により形成される。細線形状を有する場合、陰極１３１は、板形状を有する場合に比して熱応答性に優れ、また、経験的に特性がよく知られている。板形状を有する場合、陰極１３１は、細線形状を有する場合に比して寿命が長い。以下、陰極１３１は、細線形状を有するタングステンやニッケル等の金属により実現されるフィラメントであるものとする。フィラメント１３１は、ケーブル等を介して高電圧発生器１７に接続されている。フィラメント１３１は、高電圧発生器１７からのフィラメント加熱電流の供給を受けて発熱し熱電子を放出する。
【００２８】
陽極１３３は、タングステンやモリブデン等の重金属により形成された円盤形状を有する電極である。回転子１３５は、陽極１３３に取り付けられている。回転子１３５の軸回りの回転に伴い陽極１３３が回転する。陽極１３３と回転子１３５とは回転陽極を構成する。フィラメント１３１と陽極１３３との間には高電圧発生器１７により高電圧が印加される。フィラメント１３１から発生された熱電子は、フィラメント１３１と陽極１３３との間に印加された高電圧により、ビーム状に集束しながら加速され、回転中の陽極１３３に衝突する。陽極１３３は、フィラメント１３１からの熱電子を受けて制動Ｘ線を放射する。
【００２９】
調節器１３７は、フィラメント１３１と陽極１３３との間に配置されている。調節器１３７は、陽極１３３の表面における焦点のサイズを電気的又は磁気的に調節する。調節器１３７としては、電気的又は磁気的に熱電子の軌道を偏向する如何なるハードウェアであっても良い。例えば、調節器１３７としては、電極や磁石、コイル等により実現される。以下、調節器１３７は、電極であるとする。調節器１３７は、高電圧発生器１７からの電圧の印加を受けて、フィラメント１３１から陽極１３３へ飛翔する熱電子の軌道を偏向し、焦点のサイズを調節する。
【００３０】
高電圧発生器１７は、架台制御回路２５による制御に従いＸ線管球１３に高電圧を印加しフィラメント加熱電流を供給する。実施例１に係る高電圧発生器１７は、焦点サイズ可変機能（ＦＳＣ：focus size control）により、Ｘ線管球１３に含まれる陰極１３１からの熱電子の陽極１３３での焦点のサイズをスキャンとウォームアップとで選択的に切り替える。具体的には、高電圧発生器１７は、電源回路３１、高電圧発生回路３３、フィラメント加熱回路３５、管電圧検出器３７、管電流検出器３９、管電圧制御回路４１、管電流制御回路４３及び調節器制御回路４５を有する。
【００３１】
電源回路３１は、架台装置１０が設置されている検査室等に設けられた電源設備からの交流に基づいて直流を発生する。具体的には、電源回路３１は、整流回路と平滑コンデンサとを有している。整流回路は、電源設備からの交流を直流に整流する。平滑コンデンサは、整流回路により整流された交流を平滑する。この整流及び平滑により交流が直流に変換される。なお、電源回路３１に電力を供給する電源は、電源設備のみに限定されず、コンデンサや蓄電池でも良い。
【００３２】
高電圧発生回路３３は、管電圧制御回路４１による制御に従い、Ｘ線管球１３に印加される高電圧を発生する。高電圧発生回路３３と陽極１３３とは陽極側高電圧ケーブルにより接続され、高電圧発生回路３３とフィラメント１３１とは陰極側高電圧ケーブルにより接続されている。高電圧発生回路３３としては、変圧式Ｘ線高電圧装置、定電圧形Ｘ線高電圧装置、コンデンサ式Ｘ線高電圧装置、インバータ式Ｘ線高電圧装置等の如何なる形式にも適用可能ある。例えば、インバータ式の場合、高電圧発生回路３３は、インバータと高電圧変換器とを有する。インバータは、電源回路３１からの直流を、管電圧制御回路による制御に従うタイミングでスイッチングをし、交流の出力パルスに変換する。高電圧変換器は、インバータからの交流の出力パルスを直流の高電圧に変換する。
【００３３】
フィラメント加熱回路３５は、管電流制御回路４３による制御に従い、フィラメント１３１を加熱するための電力を発生する。フィラメント加熱回路３５としては、可変抵抗方式と高周波加熱方式との何れもが適用可能である。例えば、高周波加熱方式の場合、フィラメント加熱回路３５は、インバータとフィラメント加熱変圧器とを有する。インバータは、電源回路３１からの直流を、管電圧制御回路による制御に従うタイミングでスイッチングをし、交流の出力パルスに変換する。フィラメント加熱変圧器は、インバータからの交流の出力パルスを直流のフィラメント加熱電流に変換する。
【００３４】
陽極側高電圧ケーブルと陰極側高電圧ケーブルとの間には管電圧検出器３７が接続されている。管電圧検出器３７は、陰極１３１と陽極１３３との間に印加された高電圧を管電圧として検出する。検出された管電圧値（以下、管電圧検出値と呼ぶ）のデータは、管電圧制御回路４１に供給される。
【００３５】
陽極側ケーブルには管電流検出器３９が接続されている。管電流検出器３９は、陰極１３１から陽極１３３に熱電子が流れることに起因して陽極側ケーブルに流れた電流を管電流として検出する。検出された管電流値（以下、管電流検出値と呼ぶ）のデータは、管電流制御回路４３に供給される。
【００３６】
管電圧制御回路４１は、管電圧検出値と設定管電圧値との比較に基づいて高電圧発生回路３３を制御する。より詳細には、管電圧制御回路４１は、管電圧検出値を設定管電圧値に対して比較し、管電圧検出値が設定管電圧に収束するように高電圧発生回路３３をフィードバック制御する。設定管電圧値のデータは、架台制御回路２５から供給される。
【００３７】
管電流制御回路４３は、管電流検出値と設定管電流との比較に基づいてフィラメント加熱回路３５を制御する。より詳細には、管電流制御回路４３は、管電流検出値を設定管電流値に対して比較し、管電流検出値が設定管電流値に収束するようにフィラメント加熱回路３５をフィードバック制御する。設定管電圧値のデータは、架台制御回路２５から供給される。
【００３８】
調節器制御回路４５は、フィラメント１３１からの熱電子の陽極１３３での焦点のサイズと位置との少なくとも一方を、スキャンとウォームアップとで切り替えるために調節器１３７を制御する。具体的には、調節器制御回路４５は、架台制御回路２５からスキャン中である旨の信号（以下、スキャン信号と呼ぶ）が供給された場合、フィラメント１３１からの熱電子がスキャン用のサイズの焦点に集束するように調節器１３７を制御する。また、架台制御回路２５からスキャン信号が供給された場合、調節器制御回路４５は、サイズの集束とは個別に又は並行して、フィラメント１３１からの熱電子がスキャン用の焦点位置に衝突するように調節器１３７を制御しても良い。架台制御回路２５からウォームアップ中である旨の信号（以下、ウォームアップ信号と呼ぶ）が供給された場合、調節器制御回路４５は、熱電子がウォームアップ用のサイズの焦点に集束するように調節器１３７を制御する。また、架台制御回路２５からウォームアップ信号が供給された場合、調節器制御回路４５は、サイズの集束とは個別に又は並行して、フィラメント１３１からの熱電子がウォームアップ用の焦点位置に衝突するように調節器１３７を制御しても良い。なお、焦点位置は、厳密には、陽極１３３における焦点の中心点の位置を指すものとする。
【００３９】
調節器制御回路４５は、予め決定されたスキャン用の焦点Ｆ１のサイズに対応する集束電圧値とウォームアップ用の焦点Ｆ２のサイズに対応する集束電圧値とをメモリ等に記憶している。スキャンにおいて架台制御回路２５からスキャン信号が供給された場合、調節器制御回路４５は、スキャン用の焦点Ｆ１のサイズに対応する集束電圧値をメモリ等から読み出し、読み出された集束電圧値に対応する電圧を調節器１３７に印加する。これによりスキャン用の焦点Ｆ１に切替えられる。ウォームアップにおいて架台制御回路２５からのウォームアップ信号が供給された場合、調節器制御回路４５は、ウォームアップ用の焦点Ｆ２のサイズに対応する集束電圧値をメモリ等から読み出し、読み出された集束電圧値に対応する電圧を調節器１３７に印加する。これによりウォームアップ用の焦点Ｆ２に切替えられる。すなわち、調節器制御回路４５は、ウォームアップ時とスキャン時とで、焦点を陽極１３３の回転半径方向に関して異なる位置に移動させることができる。
【００４０】
同様に、調節器制御回路４５は、予め決定されたスキャン用の焦点Ｆ１の位置に対応する偏向電圧値とウォームアップ用の焦点Ｆ２の位置に対応する偏向電圧値とをメモリ等に記憶している。スキャンにおいて架台制御回路２５からスキャン信号が供給された場合、調節器制御回路４５は、スキャン用の焦点Ｆ１の位置に対応する偏向電圧値をメモリ等から読み出し、読み出された偏向電圧値に対応する電圧を調節器１３７に印加する。これによりスキャン用の焦点Ｆ１に切替えられる。ウォームアップにおいて架台制御回路２５からのウォームアップ信号が供給された場合、調節器制御回路４５は、ウォームアップ用の焦点Ｆ２の位置に対応する偏向束電圧値をメモリ等から読み出し、読み出された偏向電圧値に対応する電圧を調節器１３７に印加する。これによりウォームアップ用の焦点Ｆ２に切替えられる。すなわち、調節器制御回路４５は、ウォームアップ時とスキャン時とで、焦点を陽極１３３の回転半径方向に関して異なる位置に移動させることができる。
【００４１】
管電圧制御回路４１、管電流制御回路４３及び調節器制御回路４５は、単一の基板に実装されても良いし、複数の基板に実装されても良い。また、管電圧制御回路４１、管電流制御回路４３及び調節器制御回路４５は、アナログ回路により実現されても良いし、デジタル回路により実現されても良い。デジタル回路として実装される場合、管電圧制御回路４１、管電流制御回路４３及び調節器制御回路４５は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置（メモリ）とを有する。また、管電圧制御回路４１、管電流制御回路４３及び調節器制御回路４５は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されても良い。
【００４２】
図３は、スキャン用の焦点サイズとウォームアップ用の焦点サイズとが示された陽極１３３の正面図である。図４は、スキャン用の焦点サイズとウォームアップ用の焦点サイズとが示された陽極１３３の側面図である。図３及び図４に示すように、スキャン中においてフィラメント１３１からの熱電子は、スキャン用のサイズの焦点Ｆ１に集束される。ウォームアップ中においてフィラメント１３１からの熱電子は、ウォームアップ用のサイズの焦点Ｆ２に集束される。ウォームアップ用の焦点サイズがスキャン用の焦点サイズに比して小さい場合、ウォームアップにより陽極１３３の焦点が荒れる虞がある。また、焦点サイズが大きいほど陽極１３３の広い範囲に熱電子が衝突するため、単位面積当たりの熱量が同一の場合、焦点サイズが大きいほど陽極１３３を早く温めることができる。よって、ウォームアップによる焦点荒れを防止しつつ、陽極１３３を早く温めるため、ウォームアップ用の焦点Ｆ２のサイズは、スキャン用の焦点Ｆ１のサイズに比して大きいサイズに設定される。また、ウォームアップ用の焦点Ｆ２のサイズは、陽極１３３の焦点荒れを起こすことなく陽極１３３の温度を上昇させることができるサイズに設定される。
【００４３】
図５は、スキャン用の焦点位置とウォームアップ用の焦点位置とが示された陽極１３３の正面図である。図６は、スキャン用の焦点位置とウォームアップ用の焦点位置とが示された陽極１３３の側面図である。図５及び図６に示すように、スキャン中においてフィラメント１３１からの熱電子は、スキャン用の焦点Ｆ１の位置に集束される。ウォームアップ中においてフィラメント１３１からの熱電子は、ウォームアップ用の焦点Ｆ２の位置に集束される。ウォームアップ用の焦点Ｆ２の位置がスキャン用の焦点Ｆ１の位置が重畳する場合、陽極１３３の重畳部分が荒れる虞がある。よって、スキャン用の焦点Ｆ１の位置とウォームアップ用の焦点Ｆ２の位置とが重畳しないように、焦点Ｆ１の位置と焦点Ｆ２の位置とが設定されると良い。焦点Ｆ１の位置と焦点Ｆ２の位置とは陽極１３３の同一回転半径上に設定される。焦点Ｆ２の位置は、焦点Ｆ２上の陽極１３３部分の消耗を抑制するため、焦点Ｆ１の位置よりも回転半径の外側に設定されると良い。
【００４４】
以下、図７を参照しながら実施例１に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例について説明する。
【００４５】
図７は、実施例１に係る焦点サイズ又は焦点位置の切替えに関する加熱電流と管電圧とのタイミングチャートを示す図である。図７の上段のグラフはフィラメント加熱電流の時系列を示し、図７の下段のグラフは管電圧の時系列を示す。図７の上段のグラフの縦軸はフィラメント加熱電流［ｍＡ］に規定され、横軸は時間に規定される。図７の下段のグラフの縦軸は管電圧［ｋＶ］に規定され、横軸は時間に規定される。なお、焦点サイズを切替えるか焦点位置を切替えるかは、入力回路５７等を介して任意に選択可能である。
【００４６】
図７に示すように、ユーザにより入力回路５７を介してウォームアップの開始指示がなされた場合（ｔ０）、架台制御回路２５は、Ｘ線管球１３をウォーアップするために管電圧制御回路４１、管電流制御回路４３及び調節器制御回路４５を制御する。具体的には、架台制御回路２５は、ウォームアップ信号を調節器制御回路４５に供給する。ウォームアップ信号の供給を受けた調節器制御回路４５は、焦点サイズの変更の場合、ウォームアップ用の焦点Ｆ２のサイズに対応する集束電圧値をメモリ等から読み出し、読み出された集束電圧値に対応する電場を調節器１３７に印加する。焦点位置の変更の場合、調節器制御回路４５は、ウォームアップ用の焦点Ｆ２の位置に対応する偏向電圧値をメモリ等から読み出し、読み出された偏向電圧値に対応する電場を調節器１３７に印加する。また、架台制御回路２５は、Ｘ線管球１３の陽極１３３の温度が緩やかに上昇するように管電圧制御回路４１と管電流制御回路４３とを同期的に制御する。架台制御回路２５は、Ｘ線管球１３の陽極１３３の温度を緩やかに上昇させるために、フィラメント加熱電流値を０から設定管電流値Ａ１までに緩やかに上昇させるように管電流制御回路４３を制御し、且つ管電圧値を０から設定管電圧値Ｖ１まで緩やかに上昇させるように管電圧制御回路４１を制御する。これにより、ウォームアップ用の焦点Ｆ２によりＸ線管球１３をウォームアップすることが可能となる。ここで、緩やかにとは、管電流制御回路４３によるフィードバック制御の設定値を初期的に設定管電流値Ａ１に設定した場合に管電流検出値が設定管電流値Ａ１に到達する時刻よりも長い時間をかけて、あるいは、管電圧制御回路４１によるフィードバック制御の設定値を初期的に設定管電圧値Ｖ１に設定した場合に管電圧検出値が設定管電圧値Ｖ１に到達する時刻よりも長い時間をかけて、という意味である。
【００４７】
例えば、ウォームアップの開始時刻ｔ０から終了時刻ｔ１にかけて、管電流制御回路４３は、フィードバック制御設定値を初期値から設定管電流値Ａ１まで線形的に上昇させ、同様に、管電圧制御回路４１は、フィードバック制御設定値を初期値から設定管電圧値Ｖ１まで線形的に上昇させても良い。ウォームアップの期間は、入力回路５７等を介して予め設定されていると良い。あるいは、Ｘ線管球１３に印加された熱量が所定の閾値に到達したことを契機として管電流制御回路４３と管電圧制御回路４１とは、ウォームアップを終了しても良い。Ｘ線管球１３に印加される熱量は、例えば、管電圧検出器３７からの管電圧検出値と管電流検出器３９からの管電流検出値とに基づいて算出されても良いし、Ｘ線管球１３に設けられた熱量計により計測されても良い。
【００４８】
フィードバック制御設定値の上昇の仕方は、線形上昇のみに限定されない。例えば、管電圧制御回路４１は、フィードバック制御設定値を初期値から設定管電圧値Ｖ１まで、管電流制御回路４３は、フィードバック制御設定値を初期値から設定管電流値Ａ１まで段階的に引き上げることにより、Ｘ線管球１３の陽極１３３の温度を緩やかに上昇させても良い。具体的には、管電圧制御回路４１は、初期設定値から設定管電圧値Ｖ１までの各フィードバック設定値において設定時刻の経過を待機する。設定時刻が経過する度に管電圧制御回路４１は、フィードバック制御設定値を一段階引き上げる。そして、設定管電圧値Ｖ１がフィードバック制御設定値に設定された場合において設定時刻が経過したことを契機として管電圧制御回路４１は、高電圧発生回路３３を停止する。同様に、管電流制御回路４３は、初期設定値から設定管電流値Ａ１までの各フィードバック制御設定値において設定時刻の経過を待機する。設定時刻が経過する度に管電流制御回路４３は、フィードバック制御設定値を一段階引き上げる。そして、設定管電流値Ａ１がフィードバック制御設定値に設定された場合において設定時刻が経過したことを契機として管電流制御回路４３は、フィラメント加熱回路３５を停止する。
【００４９】
上記において設定時刻が経過する度にフィードバック制御設定値を引き上げるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、管電圧制御回路４１と管電流制御回路４３とは、各フィードバック制御設定値においてＸ線管球１３に印加された熱量をモニタリングし、熱量が閾値を超えたことを契機としてフィードバック制御設定値を引き上げても良い。
【００５０】
加熱電流と管電圧とのフィードバック制御設定値の引き上げのタイミングは特に限定されない。すなわち、本実施形態においては加熱電流と管電圧とのフィードバック制御設定値の引き上げは、同一タイミングで行われても良いし、互い違いに行われても良い。互い違いにフィードバック制御設定値を引き上げることにより、Ｘ線管球１３の温度をより緩やかに上昇させることができ、急激な温度上昇を防止することができる。
【００５１】
調節器制御回路４５は、調節器１３７を制御し、ウォームアップ用の焦点の位置を陽極１３３の半径方向に関して振動させても良い。ウォームアップ用の焦点の位置を陽極１３３の半径方向に関して振動することにより、陽極１３３の広範囲に熱電子が衝突するので、より早く陽極１３３を温めることが可能となる。
【００５２】
ウォームアップ時においても陽極１３３への熱電子の衝突によりＸ線が発生される。このため、ウォームアップ時において前置コリメータ１９の絞り羽根が閉じられると良い。絞り羽根を閉じることにより、陽極１３３から発生されたＸ線が外部に漏れるのを防止しし、Ｘ線検出器１５の劣化を防止し、ユーザ等の医療従事者や患者等の被検体等の不要な被曝を防止することができる。
【００５３】
高電圧発生回路３３による高電圧の発生とフィラメント加熱回路３５による加熱電力の発生とが終了することによりウォームアップが終了する（ｔ１）。ウォームアップは、典型的には、５分程度の時間をかけて行われる。緊急時においては１−２分程度の時間で行われる。ウォームアップが終了すると、被検体の位置決めが行われる。ウォームアップ終了（時刻ｔ１）からスキャン開始（時刻ｔ２）の間は、高電圧の印加と加熱電流の供給とは停止している。
【００５４】
そして、ユーザにより入力回路５７を介してスキャンの開始指示が入力されることを契機として（ｔ２）、架台制御回路２５は、高電圧発生器１７、回転駆動装置２３及びデータ収集回路２７を制御してスキャンを開始する。この際、架台制御回路２５は、スキャン信号を調節器制御回路４５に供給する。スキャン信号の供給を受けた調節器制御回路４５は、焦点サイズの変更の場合、スキャン用の焦点Ｆ１のサイズに対応する集束電圧値をメモリ等から読み出し、読み出された集束電圧値に対応する電場が印加されるように調節器１３７を制御する。これにより、熱電子の焦点のサイズがスキャン用の焦点Ｆ１のサイズに切替えられる。焦点位置の変更の場合、調節器制御回路４５は、スキャン用の焦点Ｆ１の位置に対応する偏向電圧値をメモリ等から読み出し、読み出された偏向電圧値に対応する電場を調節器１３７に印加する。これにより、熱電子の焦点の位置がスキャン用の焦点Ｆ１の位置に切替えられる。
【００５５】
そして架台制御回路２５は、回転フレームを回転するために回転駆動装置２３を制御し、回転フレームの角速度が設定値に達したら、高電圧発生器１７とデータ収集回路２７とを制御してＸ線の曝射とデータ収集とを繰り返す。この際、架台制御回路２５は、設定管電圧値Ｖ１に対応する高電圧が高電圧発生回路３３によりＸ線管球１３に印加されるように管電圧制御回路４１を制御し、設定管電流値Ａ１に対応する加熱電流がフィラメント加熱回路３５によりフィラメント１３１に供給されるように管電流制御回路４３を制御する。高電圧の印加と加熱電流の供給とによりＸ線が曝射される。本実施形態においてはスキャンの前にウォームアップが行われているので、スキャンの開始直後からＸ線管球１３に設定管電圧値Ｖ１に対応する高電圧を印加し設定管電流値Ａ１の加熱電流を供給しても、Ｘ線管球１３は、放電の発生なくＸ線を曝射し続けることができる。
【００５６】
Ｘ線管球１３から曝射されたＸ線は、被検体を透過してＸ線検出器１５により検出される。データ収集回路２７は、Ｘ線検出器１５により検出されたＸ線の強度に応じた生データをビュー毎に収集する。収集された生データは、コンソール５０に伝送される。画像再構成装置５１は、架台装置１０からの生データに基づいて被検体に関するＣＴ画像を再構成する。再構成されたＣＴ画像は、表示回路５５により表示される。
【００５７】
所定の時刻が経過したことを契機として（ｔ３）、架台制御回路２５は、高電圧発生器１７、回転駆動装置２３及びデータ収集回路２７を制御してスキャンを終了する。
【００５８】
以上により、実施例１に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例についての説明を終了する。
【００５９】
なお、上記の説明においてウォームアップにおいて加熱電流値を設定値Ａ１まで上昇し、管電圧値を設定値Ｖ１まで上昇させるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、ウォームアップにおいては、加熱電流値を設定値Ａ１まで上昇させなくても良いし、設定値Ａ１よりも大きい値まで上昇させても良い。同様に、ウォームアップにおいては、管電圧値を設定値Ｖ１まで上昇させなくても良いし、設定値Ｖ１よりも大きい値まで上昇させても良い。
【００６０】
上記においてはスキャン用の焦点のサイズは一つであることを前提とした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、複数のスキャン用の焦点のサイズが設定されても良い。例えば、スキャン用の焦点として、比較的大きいサイズを有する大焦点と比較的小さいサイズを有する小焦点とが設定されても良い。この場合であっても、ウォームアップ用の焦点のサイズは、スキャン用の大焦点のサイズに比して大きいサイズに設定される。
【００６１】
また、上記においては、焦点サイズと焦点位置との何れか一方が切替えられるとしたが、焦点サイズと焦点位置との両方が切替えられても良い。
【００６２】
上記の通り、実施例１に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、焦点サイズ及び焦点位置可変機能により、スキャンとウォームアップとにおいて焦点サイズ及び焦点位置の少なくとも一方を選択的に切替える。ウォームアップにおける焦点サイズ及び焦点位置とスキャンにおける焦点サイズ及び焦点位置とを異ならせることにより、スキャンとウォームアップとで焦点サイズ及び焦点位置が同一の場合に比して陽極１３３の表面の荒れを軽減することができる。また、ウォームアップに特化した焦点サイズ及び焦点位置を設定することにより、より効率的にウォームアップを行うことができる。また、後述の実施例２に比して、フィラメント１３１の個数を低減することができるので、フィラメント１３１の増加に伴う回路規模やコスト等を低減することができる。
【００６３】
かくして、本実施形態によれば、ウォームアップに起因するＸ線管球の劣化を抑制することが可能となる。
【００６４】
（実施例２）
実施例１においては調節器１３７によりスキャン用の焦点サイズ及び焦点位置とウォームアップ用の焦点サイズ及び焦点位置とを切替えることとした。実施例２においてはＸ線管球１３にスキャン用のフィラメントとウォームアップ用のフィラメントとが収容されているものとする。以下、実施例２に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置について説明する。なお以下の説明において、実施例１と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００６５】
図８は、実施例２に係るＸ線管球１３と高電圧発生器１７との構成を示す図である。図８に示すように、実施例２に係るＸ線管球１３は、スキャン用のフィラメント１３１−１とウォームアップ用のフィラメント１３１−２とを有する。スキャン用のフィラメント１３１−１は、スキャン用の焦点サイズを形成可能な形態を有し、ウォームアップ用のフィラメント１３１−２は、ウォームアップ用の焦点サイズを形成可能な形態を有している。実施例１と同様、ウォームアップ用の焦点サイズは、スキャン用の焦点サイズに比して大きくなるように設定されている。
【００６６】
実施例２に係る高電圧発生器１７は、電源回路３１、高電圧発生回路３３、フィラメント加熱回路３５、管電圧検出器３７、管電流検出器３８、管電圧制御回路４１、管電流制御回路４３及び切替器４７を有する。切替器４７は、フィラメント加熱回路３５をスキャン用のフィラメント１３１−１とウォームアップ用のフィラメント１３１−２との間で切替え可能に接続する。切替器４７は、架台制御回路２５による制御に従い、フィラメント加熱回路３５をスキャン用のフィラメント１３１−１又はウォームアップ用のフィラメント１３１−２に選択的に接続する。具体的には、切替器４７は、架台制御回路２５からスキャン信号が供給された場合、フィラメント加熱回路３５をスキャン用のフィラメント１３１−１に接続し、架台制御回路２５からウォームアップ信号が供給された場合、ウォームアップ用のフィラメント１３１−２に接続する。
【００６７】
図９は、実施例２に係るスキャン用の焦点サイズとウォームアップ用の焦点サイズとが示された陽極１３３の正面図である。図１０は、実施例２に係るスキャン用の焦点サイズとウォームアップ用の焦点サイズとが示された陽極１３３の側面図である。図９及び図１０に示すように、スキャン用のフィラメント１３１−１からの熱電子は、スキャン用のサイズの焦点Ｆ１に集束される。ウォームアップ用のフィラメント１３１−２からの熱電子は、ウォームアップ用のサイズの焦点Ｆ２に集束される。ウォームアップ用の焦点Ｆ２のサイズは、陽極１３３を広範囲で温めるため、スキャン用の焦点Ｆ１のサイズに比して大きいサイズに設定される。また、ウォームアップ用の焦点Ｆ２のサイズは、陽極１３３の温度を上昇させることができるサイズに設定される。このため、ウォームアップ用のフィラメント１３１−２は、スキャン用のフィラメント１３１−１に比して大きいサイズに設計されると良い。
【００６８】
陽極１３３におけるスキャン用の焦点Ｆ１がウォームアップ用の焦点Ｆ２の軌道Ｔ２に包含されるように、スキャン用のフィラメント１３１−１とウォームアップ用のフィラメント１３１−２とが配置される。スキャン用の焦点Ｆ１がウォームアップ用の焦点Ｆ２の軌道Ｔ２に包含されることにより、スキャンにおいて使用される陽極１３３の部分をウォームアップにおいて確実に温めることができる。
【００６９】
熱電子の衝突又は陽極１３３からのＸ線の放射に起因して陽極１３３から反跳電子が飛翔する。フィラメント１３１−１又はフィラメント１３１−２が陽極１３３に近い位置に配置される場合、反跳電子がフィラメント１３１−１又はフィラメント１３１−２に衝突することにより、フィラメント１３１−１又はフィラメント１３１−２が劣化する虞がある。よってフィラメント１３１−１とフィラメント１３１−２とは、陽極１３３から飛翔した反跳電子による影響を受けない位置に配置されると良い。例えば、フィラメント１３１−１とフィラメント１３１−２とは、陽極１３３から飛翔した反跳電子が衝突しない程度の陽極１３３から離れた位置に配置されると良い。
【００７０】
フィラメント１３１−１と陽極１３３との距離と、フィラメント１３１−２と陽極１３３との距離とは、スキャン用の焦点Ｆ１のサイズとウォームアップ用の焦点Ｆ２のサイズとに応じて任意に設計可能である。この際、フィラメント１３１−１と陽極１３３との距離と、フィラメント１３１−２と陽極１３３との距離とは、同一であっても良いし、異なっていても良い。
【００７１】
以下、図１１を参照しながら実施例２に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例について説明する。
【００７２】
図１１は、実施例２に係るスキャン用のフィラメント１３１−１とウォームアップ用のフィラメント１３１−２との切替えに関する加熱電流と管電圧とのタイミングチャートを示す図である。図１１の上段のグラフはウォームアップ用のフィラメント１３１−２への加熱電流の時系列を示し、図１１の中段のグラフはスキャン用のフィラメント１３１−１への加熱電流の時系列を示し、図１１の下段のグラフは管電圧の時系列を示す。図１１の上段及び中段のグラフの縦軸はフィラメント加熱電流［ｍＡ］に規定され、横軸は時間に規定される。図１１の下段のグラフの縦軸は管電圧［ｋＶ］に規定され、横軸は時間に規定される。
【００７３】
図１１に示すように、ユーザにより入力回路５７を介してウォームアップの開始指示がなされた場合（ｔ０）、架台制御回路２５は、Ｘ線管球１３をウォーアップするために管電圧制御回路４１、管電流制御回路４３及び切替器４７を制御する。具体的には、架台制御回路２５は、ウォームアップ信号を切替器４７に供給する。ウォームアップ信号の供給を受けた切替器４７は、フィラメント加熱回路３５をウォームアップ用のフィラメント１３１−２に接続する。また、架台制御回路２５は、Ｘ線管球１３の陽極１３３の温度が緩やかに上昇するように管電圧制御回路４１と管電流制御回路４３とを同期的に制御する。これにより、ウォームアップ用のフィラメント１３１−２を用いてＸ線管球１３のウォームアップを行うことができ、ウォームアップとスキャンとの併用に起因するスキャン用のフィラメント１３１−１の消耗を抑制することができる。なお、ウォーアップにおける加熱電流と管電圧との制御態様は、実施例１と同一なので説明を省略する。
【００７４】
高電圧発生回路３３による高電圧の発生とフィラメント加熱回路３５による加熱電力の発生とが終了することによりウォームアップが終了する（ｔ１）。ウォームアップが終了すると、被検体の位置決めが行われる。
【００７５】
そして、ユーザにより入力回路５７を介してスキャンの開始指示が入力されることを契機として（ｔ２）、架台制御回路２５は、高電圧発生器１７、回転駆動装置２３及びデータ収集回路２７を制御してスキャンを開始する。この際、架台制御回路２５は、スキャン信号を切替器４７に供給する。スキャン信号の供給を受けた切替器４７は、フィラメント加熱回路３５をスキャン用のフィラメント１２１−１に接続する。この際、架台制御回路２５は、回転フレームを回転するために回転駆動装置２３を制御し、回転フレームの角速度が設定値に達したら、高電圧発生器１７とデータ収集回路２７とを制御してＸ線の曝射とデータ収集とを繰り返す。この際、架台制御回路２５は、設定管電圧値Ｖ１に対応する高電圧が高電圧発生回路３３によりＸ線管球１３に印加されるように管電圧制御回路４１を制御し、設定管電流値Ａ１に対応する加熱電流がフィラメント加熱回路３５によりフィラメント１３１に供給されるように管電流制御回路４３を制御する。本実施形態においてはスキャンの前にウォームアップが行われているので、スキャンの開始直後からＸ線管球１３に設定管電圧値Ｖ１の高電圧を印加し設定管電流値Ａ１の加熱電流を供給しても、Ｘ線管球１３は、放電の発生なくＸ線を曝射し続けることができる。
【００７６】
Ｘ線管球１３から曝射されたＸ線は、被検体を透過してＸ線検出器１５により検出される。データ収集回路２７は、Ｘ線検出器１５により検出されたＸ線の強度に応じた生データをビュー毎に収集する。収集された生データは、コンソール５０に伝送される。画像再構成装置５１は、架台装置１０からの生データに基づいて被検体に関するＣＴ画像を再構成する。再構成されたＣＴ画像は、表示回路５５により表示される。
【００７７】
所定の時刻が経過したことを契機として（ｔ３）、架台制御回路２５は、高電圧発生器１７、回転駆動装置２３及びデータ収集回路２７を制御してスキャンを終了する。
【００７８】
以上により、実施例２に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例についての説明を終了する。
【００７９】
なお、上記の説明においては、実施例２に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、調節器１３７と調節器制御回路４５とを有さないものとした。しかしながら、実施例２はこれに限定されない。すなわち、実施例２に係るＸ線管球１３は調節器１３７を有し、高電圧発生器１７は調節器制御回路４５を有しても良い。この場合、調節器制御回路４５は、ウォームアップにおいて調節器１３７を制御し、ウォームアップ用のフィラメント１３１−２からの熱電子による陽極１３３での焦点の位置を、陽極１３３の半径方向に関して振動させても良い。焦点を陽極１３３の半径方向に関して振動することにより、陽極１３３の広範囲に熱電子が衝突するので、より早く陽極１３３を温めることが可能となる。
【００８０】
上記においてはスキャン用のフィラメント１３１−１は一つであることを前提とした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、複数のスキャン用のフィラメント１３１−１が設けられても良い。例えば、スキャン用のフィラメント１３１−１として、比較的大きい焦点サイズを有する大焦点フィラメントと比較的小さい焦点サイズを有する小焦点フィラメントとが設けられても良い。この場合であっても、ウォームアップ用のフィラメント１３１−２の焦点サイズは、スキャン用の大焦点フィラメントの焦点サイズに比して大きいサイズに設定される。
【００８１】
上記の通り、実施例２に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、スキャン用のフィラメント１３１−１とウォームアップ用のフィラメント１３１−２とを有するＸ線管球１３を装備している。スキャンとウォームアップとで異なるフィラメントが使用されることにより、スキャン等のフィラメント１３１−１の寿命に影響を与えることなく、ウォームアップを行うことができる。よってスキャン用のフィラメント１３１−１の消耗を低減することができる。ウォームアップ用のフィラメント１３１−２の大きさを最適化することにより、陽極１３３の不要な劣化を防ぐこともできる。ウォームアップに特化したサイズのフィラメントを設けることにより、より効率的にウォームアップを行うことができる。また、前述の実施例１に比して、焦点サイズを変更する制御を省略することができる。
【００８２】
かくして、本実施形態によれば、ウォームアップに起因するＸ線管球の劣化を抑制することが可能となる。
【００８３】
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、変更を行うことができる。これら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ものである。
【符号の説明】
【００８４】
１０…架台装置、１１…回転フレーム、１３…Ｘ線管球、１５…Ｘ線検出器、１７…高電圧発生器、１９…前置コリメータ、２１…天板、２３…回転駆動装置、２５…架台制御回路、２７…データ収集回路、５０…コンソール、５１…画像再構成回路、５３…画像処理回路、５５…表示回路、５７…入力回路、５９…主記憶回路、６１…システム制御回路、３１…電源回路、３３…高電圧発生回路、３５…フィラメント加熱回路、３７…管電圧検出器、３９…管電流検出器、４１…管電圧制御回路、４３…管電流制御回路、４５…集束器制御回路、１３１…フィラメント、１３３…陽極、１３５…回転子、１３７…調節器、５１１…データ記憶回路、５１３…前処理部、５１５…再構成処理部。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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