(57)【要約】【課題】Ｘ線発生装置とＸ線検出信号を読み出す読出し装置を独立に構成しつつも、Ｘ線検出信号の読出しタイミングを精度よく決定できるＸ線撮影装置を提供する。【解決手段】Ｘ線発生装置Ａを構成するＸ線管２の作動に伴い、内部で回転する陽極の回転数をＸ線管２の外部に配備した検出器６でモニタし、検出器６により検出される実測値と予め決めた基準値をＦＰＤ制御部７で比較し、実測値が基準値を下回まわる時点からＦＰＤ３からＸ線検出信号を読み出す。【選択図】図１
2009247793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板に載置された被検体に向けてＸ線を照射する陽極回転型のＸ線管と、
前記Ｘ線管を作動させてＸ線の照射タイミングを決定するＸ線発生制御部とから構成されたＸ線発生装置と、
前記天板を挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配備され、前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管の陽極の回転により生じる振動周波数を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された振動周波数に応じて前記Ｘ線検出器から前記透過Ｘ線の検出信号の読出しタイミングを決定し、この読出しタイミングに基づいて前記Ｘ線検出器から検出信号を読み出させるＸ線検出器制御部とから構成された読出し装置と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記検出手段は、前記Ｘ線管に離間して配備されたマイクロフォンであり、
前記Ｘ線検出器制御部は、マイクロフォンで予め設定した陽極の回転に伴う規定の周波数を基準値とし、当該基準値と実測時の前記Ｘ線管の作動に伴う振動周波数の実測値とを比較し、両値が一致したときを読出しタイミングとして決める
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記検出手段は、前記Ｘ線管に設置された振動計であり、
前記Ｘ線検出器制御部は、予め設定した陽極の回転に伴う規定の周波数到達時を基準値とし、当該基準値と前記振動計による前記Ｘ線管の作動に伴う実測値とを比較し、両値が一致したときを読出しタイミングとして決める
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】
この発明は、陽極回転型のＸ線管と透過Ｘ線検出用のＸ線検出器とを備えたＸ線撮影装置に係り、特に、Ｘ線管の状態を外部から検出し、検出結果に応じて透過Ｘ線の検出信号の読出しタイミングを決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線撮影装置の一形態としてＸ線診断装置が利用されている。このＸ線診断装置は、Ｘ線管、天板、フラットパネル型Ｘ線センサなどの駆動を制御する駆動制御部と、Ｘ線管を制御する照射制御部、並びに両制御部やＸ線検出データの読み出しを統括的に制御する撮影制御部などから構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、一般的なＸ診断装置は、Ｘ線の照射とこの照射に伴うフラットパネル型Ｘ線センサからのＸ線検出信号の読出しを次のように制御している。すなわち、図７に示すように、Ｘ線照射スイッチをオンにして作動信号が照射制御部に送信（時点ｔ１）されると、フラットパネル型Ｘ線センサのゲートがオープンになり透過Ｘ線を電荷として蓄積可能な状態にする。この状態でＸ線管内の陽極の回転が所定数に達した時点（ｔ２）で被検体にＸ線を照射し、Ｘ線照射のオフ信号が照射制御部に送信（時点ｔ３）されると、フラットパネル型Ｘ線センサへの電荷の蓄積が終了する。その後、予め決めた規定時間内（時点ｔ３−ｔ４間）に蓄積された電荷が検出信号として読み出される。
【特許文献１】特開平１１−９９１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来装置では、次のような問題がある。すなわち、Ｘ線照射スイッチをオンにして陽極の回転数が所定値に達するまでのＸ線出力の不安定な期間の検出信号が読み出される。したがって、このＸ線検出信号に伴う不要な画像データを除去しなければならないといった問題がある。
【０００５】
また、Ｘ線管とフラットパネル型Ｘ線センサは、Ｘ線発生制御部とケーブル接続され、これによって統括的に制御された一体構成になっているので、Ｘ線発生制御部の装置構成のみを他の機種のものと変更することができない。すなわち、Ｘ線発生制御部の装置構成とフラットパネル型Ｘ線センサ側の装置構成とを接続するケーブルのコネクタ形状や信号形態などの規格が機種によって相違するので、異なる機種の構成同士を組合せることができないといった不都合がある。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線管の状態を外部から検出し、Ｘ線検出器から検出信号の読出しタイミングを決定でき、装置構成の汎用性の高いＸ線撮影装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
【０００８】
すなわち、第１の発明は、天板に載置された被検体に向けてＸ線を照射する陽極回転型のＸ線管と、前記Ｘ線管を作動させてＸ線の照射タイミングを決定するＸ線発生制御部とから構成されたＸ線発生装置と、前記天板を挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配備され、前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管の陽極の回転により生じる振動周波数を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された振動周波数に応じて前記Ｘ線検出器から前記透過Ｘ線の検出信号の読出しタイミングを決定し、この読出しタイミングに基づいて前記Ｘ線検出器から検出信号を読み出させるＸ線検出器制御部とから構成された読出し装置とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
［作用・効果］この発明によれば、Ｘ線管の陽極の回転数が、振動周波数の変化としＸ線管の外部に配備された検出手段によって検出される。この検出結果に応じてＸ線検出器からの検出信号の読出しタイミングをＸ線検出器制御部が決定する。
【００１０】
また、Ｘ線検出器制御部は、Ｘ線管の外部に配備された検出手段の検出結果に基づいて、Ｘ線検出器からの読出しタイミングを決定できるので、Ｘ線発生装置と読出し装置を互いに信号ケーブルなどを介して接続し、相互連携されるシステムを構成する必要がない。換言すれば、Ｘ線検出器をＸ線管の対向位置から外し、他機種のＸ線発生装置と組合せを変更しても、Ｘ線読出しの安定した状態でＸ線検出器からの検出信号の読出しタイミングを精度よく決定することができる。
【００１１】
なお、この構成において、本発明は、例えば次にように構成してもよい。
【００１２】
例えば、検出手段は、前記Ｘ線管に離間して配備されたマイクロフォンであり、前記Ｘ線検出器制御部は、マイクロフォンで予め設定した陽極の回転に伴う規定の周波数を基準値とし、当該基準値と実測時の前記Ｘ線管の作動に伴う振動周波数の実測値とを比較し、両値が一致したときを読出しタイミングとして決めることが好ましい（請求項２）。
【００１３】
この構成によれば、例えば、Ｘ線管の陽極の回転に伴って生じる振動周波数が空気伝播されてマイクロフォンによって検出される。したがって、上記装置発明を好適に実施できる。
【００１４】
また、検出手段は、前記Ｘ線管に設置された振動計であり、前記Ｘ線検出器制御部は、振動計で予め設定した陽極の回転に伴う規定の周波数到達時を基準値とし、当該基準値と前記振動計による前記Ｘ線管の作動に伴う実測値とを比較し、両値が一致したときを読出しタイミングとして決めることが好ましい（請求項３）。
【００１５】
この構成によれば、Ｘ線管の陽極の回転に伴って生じる振動をＸ線管の外部に設置した振動計によって精度よく検出することがきる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のＸ線撮影装置によれば、Ｘ線管の状態を外部に配備した検出手段により検出し、Ｘ線検出器からの検出信号の読出しタイミングをＸ線発生装置に依存することなく決定することができる。したがって、他の機種のＸ線発生装置と読出し装置とを任意に組合せることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
【００１８】
図１は、実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図であり、図２は、フラットパネル型Ｘ線検出器の斜視図であり、図３は、Ｘ線撮影装置に用いられる側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路図であり、図４は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路の図である。
【００１９】
Ｘ線撮影装置は、図１に示すように、天板１に載置された被検体Ｍに向けてＸ線管２からＸ線を照射するＸ線発生装置Ａと、被検体Ｍを透過したＸ線をフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）３で検出し、このＸ線検出信号を読み出して画像表示する読出し装置Ｂとから構成されている。なお、フラットパネル型Ｘ線検出器３は、この発明におけるＸ線検出器に相当する。
【００２０】
Ｘ線発生装置Ａは、陽極回転型のＸ線管２や、被検体Ｍに向けてＸ線管２を接近または離反させる図示しないモータなどの駆動機構や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部４を備え、これら駆動機構や高電圧発生部４を制御するＸ線発生制御部５などから構成されている。
【００２１】
Ｘ線発生制御部５は、Ｘ線管２側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御などを行う。また、Ｘ線発生制御部５は、陽極の回転数がＸ線照射に適した所数に達するまでの時間が設定されており、Ｘ線管２の作動と同時に内部のタイマによって設定値に達すまでの時間をカウントする。さらに、設定時間に達した時点でＸ線管２からＸ線を照射させる。
【００２２】
読出し装置Ｂは、他に、Ｘ線管２の状態をモニタする検出器６や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号の読出しタイミングを決定するＦＰＤ制御部７や、ＦＰＤ３からＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から読み出されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの読出し装置Ｂの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などから構成されている。なお、検出器６は、この発明の検出手段に、ＦＰＤ制御部７は、Ｘ線検出器制御部に相当する。
【００２３】
ＦＰＤ３は、図２に示すように、一辺に湾曲環状凸部を形成する把持部を有する携帯型であり、図１に示す固定式の天板１の裏面側に設けられたホルダ１４に着脱可能に構成されている。また、ＦＰＤ３は、図２の形状に限らず天板１の裏面側に固定する形態でもよい。なお、ＦＰＤ３とＸ線管２は、被検体Ｍを挟んで互いに対向配備されている。
【００２４】
また、ＦＰＤ３は、図３に示すように、構成されている。すなわち、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図３、図４に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子３２が多数個（例えば、１０２４個×１０２４個）形成されており、キャリア収集電極３３ごとにスイッチング素子３２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。
【００２５】
図３に示すように、キャリア収集電極３３の上にはＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、図３、図４に示すように、キャリア収集電極３３は、スイッチング素子３２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ３５からは複数本のゲートバスライン３６が接続されているとともに、各ゲートバスライン３６はスイッチング素子３２のゲートＧに接続されている。一方、図４に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ３７には増幅器３８を介して複数本のデータバスライン３９が接続されているとともに、図５、図６に示すように各データバスライン３９はスイッチング素子３２のドレインＤに接続されている。
【００２６】
図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン３６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子３２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極３３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体３４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子３２のソースＳとドレインＤとを介してデータバスライン３９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン３９に読み出された電荷信号を増幅器３８で増幅して、マルチプレクサ３７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器８でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。
【００２７】
検出器６は、テーパ状の集音器の先細り中央にマイクロフォンを配置したものであって、その開口面をＸ線管２に向けて配備されている。つまり、Ｘ線管内部の陽極の回転によって生じる振動周波数を検出する。
【００２８】
ＦＰＤ制御部７は、ＦＤＰ３で検出されるＸ線検出信号の読出しタイミングを決定する。本実施例の場合、Ｘ線管２を作動させたときに陽極の回転によって生じる共振周波数を予め求め、この値が基準値としてＦＰＤ制御部内のメモリ部に設定されている。したがって、ＦＰＤ制御部７は、被検体ＭにＸ線を照射したときに検出器６により検出される振動周波数の実測値と基準値を比較し、実測値が基準値に達した時点を読出しタイミングとして決定している。
【００２９】
なお、読出し停止タイミングは、予め決めた規定時間に設定される。なお、ＦＰＤ制御部７のこれらのタイミング制御は、動作説明にて詳述する。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器８は、ＦＰＤ３から読み出された電荷信号をアナログからディジタルに変換して、ディジタル化したＸ線検出信号を読み出す。コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。
【００３１】
入力部１２は、撮影条件などを設定入力するためのマウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。また、本実施例は、これらの他に、Ｘ線管２を作動させるReady信号をＸ線発生制御部５に送信するための入力部も含まれる。Ｘ線管用の入力部は、Ｘ線発生装置Ａ側に備わっていてもよいし、読出し装置Ｂの入力部１２がその機能を兼ねてもよい。
【００３２】
上記構成を有するＸ線撮影装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいて画像処理部９で画像処理を行うことで被検体Ｍの撮像を行う。
【００３３】
次に、上記実施例装置の一連の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
（ステップＳ１）初期設定
被検体Ｍを天板１にセッティングした後に入力部１２を操作して被検体Ｍの撮影条件などを設定する。撮影条件のなかには、Ｘ線の照射時間や、ＦＰＤ３のゲートＧをオープンにして透過Ｘ線の検出の開始時点を予め決めた規定の振動周波数（以後、「基準値」という）や、検出信号の読み出し時間などが含まれる。
【００３５】
（ステップＳ２）Ｘ線管作動
入力部のReadyボタンを押圧してReady信号をＸ線発生制御部５に送信する。この信号を受けたＸ線発生制御部５は、高電圧発生部４を操作してＸ線管２に電圧の印加を開始する。同時に、Ｘ線管内の陽極の回転が開始される。つまり、図６に示す時点ｔ１で作動信号が送信される。
【００３６】
Ｘ線発生制御部５は、タイマによって陽極が所定数に達するまでモニタする。所定数に達した時点でＸ線管２から高電圧が印加されたＸ線が照射させる。
【００３７】
（ステップＳ３）振動周波数の検出開始
同時に、検出器６が作動し、陽極の回転に伴って生じる振動周波数を逐次に検出してＦＰＤ制御部７に送信する。
【００３８】
（ステップＳ４）基準値＝実測値
ＦＰＤ制御部７は、検出器６から送信される振動周波数の実測値と、予め設定入力された基準値を比較する。比較の結果、両値が一致するまで同じ処理を繰り返す。両値が一致した時点（図６のｔ２）で実測値が基準値に達している。この時点ｔ２からＦＰＤ３のゲートＧをオープンにして透過Ｘ線を検出可能な状態にする。
【００３９】
（ステップＳ５）Ｘ線照射開始
さらに、陽極の回転数が予め決めた値、例えば、１０８００ｒｐｍに達した時点ｔ３でＸ線発生制御部５は、Ｘ線管２から高電圧の印加されたＸ線を被検体Ｍに照射させる。
【００４０】
（ステップＳ６）設定時間＝カウント時間
Ｘ線発生制御部５は、図６に示すｔ３からｔ４までの予め決められた時間をタイマでカウントする。カウント値が設定値に達した時点でオフ信号を送信する。オフ信号を受けたＸ線管２は、ブレーキがかけられて陽極を停止する。
【００４１】
（ステップＳ７）実測値＝基準値
ＦＰＤ制御部７は、検出器６から逐次に送信される振動周波数の実測値と予め設定入力された基準値とを比較し続けている。この状態で実測値が基準値と一致した時点ｔ５でＦＰＤ３は、ゲートＧを閉じてＸ線の検出を停止する。さらに、略同時の実測値が基準値を下回った時点から、すなわち、時点ｔ５以後にＦＰＤ３からＸ線検出信号の読み出しが開始される。
【００４２】
（ステップＳ８）設定時間＝カウント時間
ＦＰＤ３からＸ線検出信号の読み出しが開始されると、ＦＰＤ制御部７は、予め決めた設定時間とタイマでカウントした時間とを比較する。両値が一致した時点ｔ６でＸ線検出信号の読み出しを停止する。なお、この過程で読み出されたＸ線検出信号は、Ａ／Ｄ変換器８でディジタル信号に変換され、画像処理部９で所定の画像処理が行われた後に、この画像データはメモリ部１１に記憶される。この画像データは、オペレータの操作によって適時にモニタ１３に表示される。
【００４３】
本実施例に係るＸ線撮影装置によれば、Ｘ線管２の内部で回転する陽極の回転状態を、Ｘ線管２の外部に配備された検出器６で検出し、所定の安定した回転数に到達した時点からＸ線を照射し、かつ、所定の回転数を下回る時点でＸ線の検出を停止する。したがって、従来装置のように、Ｘ線管２の作動と同時にＦＰＤ３から不要なＸ線検出信号が検出されることがないので、処理対象の画像データ量が少なくて済む。その結果、処理速度の向上を図ることができる。また、不要な画像データ分の補正処理も不要となり、画像処理精度を向上させることができる。
【００４４】
さらに、ＦＰＤ３からのＸ線検出信号の読出しタイミングは、検出器６の検出結果に基づいて決定され、Ｘ線発生装置ＡのＸ線発生制御部５との連動に依存していないので、読出し装置Ｂは他のＸ線発生装置との組合せが可能となる。すなわち、Ｘ線発生装置Ａから読出し装置Ｂに送信される信号やケーブ接続する際のコネクタ形状などの規格を統一することなく、種々の組合せが可能となる。
【００４５】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４６】
（１）上述した実施例では、ＦＰＤ３のゲートＧをオープンにする時点ｔ２とＸ線照射開始時点ｔ３、および、Ｘ線照射停止時点ｔ４とＦＰＤ３のゲートＧを閉じる時点ｔ５を分けていたが、時点ｔ２とｔ３を同時点に、および、時点ｔ４とｔ５を同時点に設定してもよい。
【００４７】
（２）上述した実施例では、検出器６としてマイクロフォンを利用していたが、陽極の回転状態が検出できるセンサ類であれば特に限定されない。例えば、振動計などを利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図である。
【図２】ＦＰＤの斜視図である。
【図３】Ｘ線撮影装置に用いられる側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。
【図４】平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。
【図５】実施例装置の一連の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施例装置の信号発生タイミングを示す図である。
【図７】従来例の信号発生タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
２  …  Ｘ線管
３  …  フラットパネル型Ｘ線センサ（ＦＰＤ）
５  …  Ｘ線発生制御部
６  …  検出器
７  …  ＦＰＤ制御部
Ｍ  …  被検体
【図１】
2009247793.tif 000003
【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】
2009247793.tif 000008
【図７】
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