Ｘ線診断装置及び電圧生成装置
【課題】Ｘ線管で放電が発生した場合であっても、電圧生成装置の故障やＸ線管のさらなる耐電圧不良を誘発することなく、診断に適したＸ線透過画像を提供する。
【解決手段】一実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、電圧を生成してＸ線管に印加する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部と、Ｘ線検出器の検出結果に基づき画像を生成する画像生成部と、を備える。
【解決手段】一実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、電圧を生成してＸ線管に印加する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部と、Ｘ線検出器の検出結果に基づき画像を生成する画像生成部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体のＸ線透過画像を撮影するＸ線診断装置、及びＸ線源にＸ線を発生させるための電圧を生成する電圧生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、被検体に向けてＸ線を照射し、患者を透過したＸ線をＸ線検出器などにより捉えて、その透過線量に比例した陰影像であるＸ線透過画像を生成する装置である。医師や検査技師等の操作者は、Ｘ線診断装置で生成されるＸ線透過画像を観察することで、被検体の診断を行う。
【０００３】
上記Ｘ線は、例えばＸ線管の陽極及び陰極間に電圧生成装置により生成された高電圧を印加することで発生させている。Ｘ線管は、耐電圧不良等により放電を生じることがある。従来、放電が発生した場合には、電圧生成装置の故障やＸ線管のさらなる耐電圧不良の誘発を防ぐべく、Ｘ線管への高電圧印加を停止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３３８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｘ線診断装置にて被検体のＸ線透過画像を撮影している最中にＸ線管への高電圧印加を停止した場合、予定していた撮影の必要線量に対して、Ｘ線検出器で検出される線量が不足する。このため、診断用の画像は、線量不足により診断に適さない画像となる場合がある。
【０００６】
また、放電が発生しても電圧生成装置がＸ線管への高電圧印加を続ける場合、電圧生成装置の故障やＸ線管のさらなる耐電圧不良を誘発させる虞がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線管で放電が発生した場合であっても、電圧生成装置の故障やＸ線管のさらなる耐電圧不良を誘発することなく、診断に適したＸ線透過画像を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、電圧を生成してＸ線管に印加する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部と、Ｘ線検出器の検出結果に基づき画像を生成する画像生成部とを備える。
【０００９】
他の実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、電圧を生成してＸ線管に印加する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、Ｘ線検出器によって検出されるＸ線の積算線量が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部と、Ｘ線検出器の検出結果に基づき画像を生成する画像生成部とを備える。
【００１０】
一実施形態に係る電圧生成装置は、Ｘ線管に印加する電圧を生成する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部とを備える。
【００１１】
他の実施形態に係る電圧生成装置は、Ｘ線管に印加する電圧を生成する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、Ｘ線管から放射されるＸ線を検出するＸ線検出器によって検出されるＸ線の積算線量が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】各実施形態で共通するＸ線診断装置の要部構成を示すブロック図。
【図２】放電非発生時の管電圧、管電流、積算線量の経時変化を示すタイムチャート。
【図３】放電発生時の管電圧、管電流、積算線量の経時変化を示すタイムチャート。
【図４】第１の実施形態に係る制御回路の動作を示すフローチャート。
【図５】同実施形態に係る放電発生時の管電圧、管電流、積算線量の経時変化を示すタイムチャート。
【図６】第２の実施形態に係る制御回路の動作を示すフローチャート。
【図７】同実施形態に係る放電発生時の管電圧、管電流、積算線量の経時変化を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１，第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
以下の説明において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複説明は必要な場合に限り行う。
【００１４】
先ず、各実施形態にて共通する構成について述べる。
［Ｘ線診断装置の構成］
図１は、各実施形態で共通するＸ線診断装置の要部構成を示すブロック図である。
このＸ線診断装置は、コンソール装置１、電圧生成装置２、Ｘ線管３、及びＸ線検出器４等を備えている。
【００１５】
コンソール装置１は、入力部１１、表示部１２、及び画像生成部１３等を備えている。
【００１６】
入力部１１は、例えば機械式の操作ボタン、ポインティングデバイス、マウス、トラックボール、或いは表示部１２の表示面上に設けられたタッチパネル等であり、Ｘ線診断装置を操作する医師や技師等の操作者が各種コマンドや情報を入力するために用いられる。
【００１７】
表示部１２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニタを有し、入力部１１を介して操作者からの入力を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、画像生成部１３によって生成されたＸ線透過画像等を表示する。
【００１８】
画像生成部１３は、Ｘ線のパルス照射に同期してＸ線検出器４に蓄積された電荷を読み出すとともに、読み出した電気信号をデジタルデータに変換して各種画像処理を行い、Ｘ線透過画像を生成する。
【００１９】
電圧生成装置２は、制御回路２０、インバータ２１、高電圧トランス２２、整流回路２３、複数の分圧抵抗器２４、及び管電流計測回路２５等を備えている。
【００２０】
インバータ２１は、インバータ駆動パルスより交流を生成し、生成した交流を高電圧トランス２２に出力する。パルス発生のタイミングや、パルスのデューティ（パルス発生区間／パルス周期）等は、制御回路２０によって制御される。
【００２１】
高電圧トランス２２は、インバータ２１から入力される交流を昇圧し、昇圧した後の交流を整流回路２３に出力する。
【００２２】
整流回路２３は、高電圧トランス２２から入力される交流を直流に変換し、Ｘ線管３の陽極（＋）・陰極（−）間に印加する。このようにして、Ｘ線管３に高電圧（例えば最大±７５ｋＶ）が印加される。
なお、インバータ２１、高電圧トランス２２、及び整流回路２３によって、各実施形態に係る電圧生成部が構成される。
【００２３】
Ｘ線管３は、印加された高電圧に応じてＸ線を発生する。Ｘ線検出器４は、Ｘ線管３にて発生して被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、検出したＸ線の強度（線量）に応じた大きさのＸ線検出信号を画像生成部１３に出力する。Ｘ線検出器４としては、例えば直接変換方式のフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）等が用いられる。
【００２４】
画像生成部１３は、Ｘ線検出器４から入力されるＸ線検出信号をデジタルデータに変換し、変換後のデジタル信号に対し、エッジ強調やフィルタリング等の必要な画像処理を施すことで、被検体ＰのＸ線透過画像を生成する。画像生成部１３で生成されたＸ線透過画像は、表示部１２に表示されるとともに、図示せぬ画像記憶部に記憶される。
【００２５】
分圧抵抗器２４は、整流回路２３からＸ線管３の陽極に印加される正電圧、及び、整流回路２３からＸ線管３の陰極に印加される負電圧を所定の分圧比で分圧して取り出すための直列接続の抵抗器である。
管電流計測回路２５は、Ｘ線管３に流れる管電流Ｉを計測する。
【００２６】
制御回路２０は、制御の中枢として機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）、固定的データを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、メインメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、電圧計測回路２０１、放電検出回路（放電検出部）２０２、積算線量計測回路２０３、及びタイマ２０４等を有している。
【００２７】
制御回路２０は、上記ＣＰＵによって上記ＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、Ｘ線管３に印加する電圧の制御に関わる種々の動作を実現する。この動作の詳細については、各実施形態にて後述する。
【００２８】
電圧計測回路２０１には、分圧抵抗器２４で取り出された図中（Ａ）で示す正電圧と、（Ｂ）で示す負電圧が入力される。電圧計測回路２０１は、入力された正電圧及び負電圧の差分と、分圧抵抗器２４の分圧比とに基づき、Ｘ線管３に印加される管電圧Ｖを検出し、検出した管電圧Ｖを放電検出回路２０２に出力する。
【００２９】
なお、管電流計測回路２５及び電圧計測回路２０１によって、各実施形態に係る計測部が構成される。
【００３０】
放電検出回路２０２には、管電圧Ｖに加え、管電流計測回路２５から出力された図中（Ｃ）で示す管電流Ｉが入力される。放電検出回路２０２は、入力された管電圧Ｖ又は管電流Ｉに基づいて、Ｘ線管３における放電の発生及びその終了を検出する。
【００３１】
積算線量計測回路２０３には、Ｘ線検出器４から出力された図中（Ｄ）で示すＸ線検出信号の一部が入力される。このＸ線検出信号は、画像生成部１３に出力されるＸ線検出信号の一部であってもよいし、自動露出制御専用のＸ線検出素子から出力されるＸ線検出信号であってもよい。積算線量計測回路２０３は、主に第２の実施形態にて使用されるものであり、Ｘ線検出器４から入力されるＸ線検出信号で示される値を積算する。この積算値は、Ｘ線検出器４で検出されるＸ線の積算線量Ｘを表す。
【００３２】
タイマ２０４は、第１の実施形態においてはインバータ２１の動作時間のカウントに、第２の実施形態においてはバックアップタイマ時間のカウントに用いられる。
【００３３】
［管電圧，管電流，積算線量の関係］
１フレームのＸ線透過画像を得る際の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの関係について説明する。
【００３４】
図２は、放電非発生時の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの経時変化を示すタイムチャートであり、図３は、放電発生時の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの経時変化を示すタイムチャートである。ここで、入力部１１の操作により、管電圧Ｖの目標値が１００ｋＶ（±５０ｋＶ）、管電流Ｉの目標値が２００ｍＡ、撮影時間（適正露出時間）が１０ｍｓに設定されているものとする。
【００３５】
制御回路２０がインバータ２１に管電圧Ｖ，管電流Ｉの目標値を指定して動作開始を指示すると、インバータ２１がこれら目標値に応じた駆動パルスにより交流の生成を開始する。インバータ２１で生成された交流が高電圧トランス２２で昇圧され、整流回路２３で直流に変換されて、Ｘ線管３に印加される。このときＸ線管３の管電圧Ｖ及び管電流Ｉは除々に上昇し、やがて管電圧Ｖは目標値である１００ｋＶ（±５０ｋＶ）で安定し、管電流Ｉは目標値である２００ｍＡで安定する。その後、インバータ２１が交流の供給を停止すると、管電圧Ｖ及び管電流Ｉが除々に低下し、０ｋＶ，０ｍＡになる。
積算線量Ｘは、Ｘ線管３に管電圧Ｖが印加され始めてから除々に増加し、やがて適正線量に達する。
【００３６】
撮影時間は、管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓを超える時間である。管電圧閾値Ｖｓは、Ｘ線管３が良好なＸ線透過画像を生成できる量のＸ線を発生するのに必要な最低限の管電圧を示すものであり、経験的、実験的、乃至は理論的に定められる。インバータ２１が交流を高電圧トランス２２に供給する期間（以下、インバータ動作期間Ｔ）の目標値Ｔａは、放電非発生時において管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓを超える期間が上記撮影時間となるように、例えば計算式やテーブルを用いて制御回路２０によって設定される。
【００３７】
また、撮影時間よりも十分長い撮影画像検出期間Ｔｄが設定されており、この期間Ｔｄ内にＸ線検出器４が出力するＸ線検出信号に基づいて、画像生成部１３がＸ線透過画像を生成する。
【００３８】
Ｘ線管３に放電が発生すると、図３に示すように、管電圧Ｖが低下し、管電流Ｉが急激に上昇する。このとき、例えば放電発生時にＸ線管３への電圧印加を停止する制御を採用するならば、インバータ２１に交流の供給を停止させる。これにより、管電圧Ｖが０ｋＶに低下し、管電流Ｉが０ｍＡに低下する。
【００３９】
しかしこの場合、Ｘ線管３から放射されるＸ線の線量が不足するので、積算線量Ｘが適正線量に達しない。したがって、撮影画像検出期間Ｔｄの経過後に画像生成部１３が生成するＸ線透過画像の画質が劣化する。
以下に説明する第１，第２の実施形態では、このような画質の劣化を防止するための構成を開示する。
【００４０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、放電の発生によるＸ線透過画像の画質劣化を防止すべく、放電発生時にインバータ２１の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、インバータ２１の積算動作期間が上記目標値Ｔａに達するとインバータ２１等の動作を停止させることで、十分な積算線量Ｘを得る。
【００４１】
本実施形態に係る動作の詳細につき、図４，図５を参照しながら説明する。
図４は、本実施形態に係る制御回路２０の動作を示すフローチャートであり、図５は、本実施形態に係る放電発生時の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの経時変化を示すタイムチャートである。なお、入力部１１の操作により、管電圧Ｖの目標値が１００ｋＶ（±５０ｋＶ）、管電流Ｉの目標値が２００ｍＡ、撮影時間が１０ｍｓに設定されているものとする。
【００４２】
Ｘ線透過画像の撮影開始がコンソール装置１から指示されると、制御回路２０は、Ｘ線管３への高電圧の印加を開始する（ステップＳ１０１）。すなわち、制御回路２０は、インバータ２１に管電圧Ｖの目標値に応じた交流の供給開始を指令する。このときインバータ２１が管電圧Ｖの目標値に応じた交流の供給を開始し、高電圧トランス２２及び整流回路２３を介してＸ線管３に高電圧の印加が開始される。高電圧が印加されたＸ線管３はＸ線を発生し、被検体Ｐを透過したＸ線をＸ線検出器４が検出する。
【００４３】
さらに、制御回路２０は、タイマ２０４にタイムカウントを開始させる（ステップＳ１０２）。
【００４４】
次に、制御回路２０は、放電検出回路２０２によって放電の発生が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。放電検出回路２０２は、例えば図５に示すように、インバータ２１の動作中に電圧計測回路２０１によって計測される管電圧Ｖが、予め上記ＲＯＭに記憶された管電圧閾値Ｖｓｄを下回ったことを以って放電が発生したと判定する。或いは、管電流計測回路２５によって計測される管電流Ｉが、予め上記ＲＯＭに記憶された管電流閾値Ｉｓｄを上回ったことを以って放電が発生したと判定してもよい。また、放電検出回路２０２は、放電検出後、管電流計測回路２５によって計測される管電流Ｉが０ｍＡまで低下したことを以って放電が終了したと判定する。上記閾値Ｖｓｄ，Ｉｓｄは、放電が発生したとみなせる管電圧，管電流を示すものであり、経験的、実験的、乃至は理論的に定められる。
【００４５】
放電検出回路２０２によって放電が検出されていないならば（ステップＳ１０３のＮＯ）、制御回路２０は、タイマ２０４のタイムカウントがインバータ動作期間Ｔの目標値Ｔａに達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。タイムカウントが目標値Ｔａに達していないならば（ステップＳ１０４のＮＯ）、ステップＳ１０３に戻る。
【００４６】
このようにステップＳ１０３，Ｓ１０４の動作が繰り返される間、図２に示したように管電圧Ｖ，管電流Ｉがそれぞれの目標値まで上昇する。これに応じて、積算線量Ｘも上昇する。
【００４７】
やがて放電の発生が検出されずタイマ２０４のタイムカウントがインバータ動作期間に達したならば（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ２１に交流の供給を停止させることで、Ｘ線管３への高電圧の印加を停止する（ステップＳ１０５）。そして、タイマ２０４のタイムカウントを停止させてゼロにリセットし（ステップＳ１０６）、１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００４８】
このように放電が発生することなく動作が完了した場合、図２に示した場合と同様に積算線量Ｘは適正線量に達するので、良好なＸ線透過画像が得られる。
【００４９】
一方、タイマ２０４のタイムカウントがインバータ動作期間Ｔの目標値Ｔａに達するまでに放電検出回路２０２が放電の発生を検出した場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ２１の動作を停止させ、Ｘ線管３への高電圧の印加を一時中断する（ステップＳ１０７）。さらに、制御回路２０は、タイマ２０４にタイムカウントを一時停止させる（ステップＳ１０８）。
【００５０】
その後、制御回路２０は、放電の終了を待つ（ステップＳ１０９）。放電検出回路２０２が放電の終了を検出したならば（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ動作期間Ｔの目標値Ｔａを補正する（ステップＳ１１０）。この処理は、放電発生による管電圧Ｖ，管電流Ｉの立ち下がり、及び、インバータ２１を再び動作させることに伴い発生する管電圧Ｖ，管電流Ｉの立ち上がりの影響を排除すべく行うものである。具体的には、放電発生後に管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓから管電圧閾値Ｖｓｄまで立ち下がる期間、及び、インバータ２１の動作再開後に管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓまで立ち上がる期間に応じた分だけ、目標値Ｔａをデフォルトよりも長くする。そうすると、図５に示すように、放電発生前に管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓを超える期間（６ｍｓ）と、放電発生後に管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓを超える期間（４ｍｓ）との和が、撮影時間（１０ｍｓ）と一致することになる。
【００５１】
目標値Ｔａを補正した後、制御回路２０は、インバータ２１の動作を再開させることで、Ｘ線管３への高電圧の印加を再開する（ステップＳ１１１）。さらに制御回路２０は、タイマ２０４にタイムカウントを再開させる（ステップＳ１１２）。
【００５２】
その後、ステップＳ１０３に戻り、放電の発生、及び、タイマ２０４のタイムカウントの目標値Ｔａへの到達を待つ。やがてタイマ２０４のタイムカウントが目標値Ｔａに達したならば、制御回路２０は、Ｘ線管３への高電圧の印加を停止し（ステップＳ１０５）、タイマ２０４のタイムカウントを停止させてゼロにリセットし（ステップＳ１０６）、１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００５３】
このように１回の放電が発生した際には、図５に示すインバータ動作期間Ｔ１，Ｔ２のように、インバータ２１が放電発生前後の２回に分けて動作する。これにより、放電発生前のインバータ２１の動作だけでは不足する線量が、放電発生後のインバータ２１の動作で補われて適正線量に達する。したがって、放電発生時においても、良好なＸ線診断画像を生成することができる。また、放電が発生した場合であっても、放電発生前のＸ線照射が有効に活用されるので、診断に寄与しない無駄なＸ線照射が減り、被検体Ｐの被曝量を低減できる。
【００５４】
さらに、放電が発生した際には、ステップＳ１１０にてインバータ動作期間Ｔの目標値Ｔａを適正な値に補正するので、放電による管電圧Ｖ，管電流Ｉの立ち下がり，立ち上がりの影響を排除できる。
【００５５】
なお、図５の例では１回の放電が発生する場合を示したが、１フレームのＸ線透過画像を得るための撮影時に複数回の放電が発生した場合であっても、ステップＳ１０１〜Ｓ１１２の動作によって適正線量を得ることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、放電発生時にインバータ２１の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、積算線量Ｘが予め定められた目標値である積算閾値Ｘｓに達するとインバータ２１等の動作を停止させる。積算閾値Ｘｓは、良好なＸ線透過画像を生成するための適正な線量の下限値を示すものであり、経験的、実験的、乃至は理論的に定められて、例えば予め上記ＲＯＭに記憶されている。
【００５７】
本実施形態に係る動作の詳細につき、図６，図７を参照しながら説明する。
図６は、本実施形態に係る制御回路２０の動作を示すフローチャートであり、図７は、本実施形態に係る放電発生時の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの経時変化を示すタイムチャートである。なお、入力部１１の操作により、管電圧Ｖの目標値が１００ｋＶ（±５０ｋＶ）、管電流Ｉの目標値が２００ｍＡ、撮影時間が１０ｍｓ、バックアップタイマ時間ＢＴが２０ｍｓに設定され、撮影画像検出期間Ｔｄがバックアップタイマ時間ＢＴと同じか若干長めに設定されているものとする。
【００５８】
Ｘ線透過画像の撮影開始がコンソール装置１から指示されると、制御回路２０は、Ｘ線管３への高電圧の印加を開始する（ステップＳ２０１）。すなわち、制御回路２０は、インバータ２１に管電圧Ｖの目標値に応じた交流の供給開始を指令する。このときインバータ２１が管電圧Ｖの目標値に応じた交流の供給を開始し、高電圧トランス２２及び整流回路２３を介してＸ線管３に高電圧の印加が開始される。高電圧が印加されたＸ線管３はＸ線を発生し、被検体Ｐを透過したＸ線をＸ線検出器４が検出する。
【００５９】
さらに、制御回路２０は、タイマ２０４にタイムカウントを開始させるとともに（ステップＳ２０２）、積算線量計測回路２０３にＸ線検出器４から入力されるＸ線検出信号で示される値の積算を開始させる（ステップＳ２０３）。
【００６０】
次に、制御回路２０は、放電検出回路２０２によって放電の発生が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。放電の発生や終了は、第１の実施形態と同様の手法により、放電検出回路２０２によって検出される。
【００６１】
放電検出回路２０２によって放電が検出されていないならば（ステップＳ２０４のＮＯ）、制御回路２０は、積算線量計測回路２０３によって計測される積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達していないならば（ステップＳ２０５のＮＯ）、制御回路２０は、タイマ２０４のタイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。タイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達していないならば（ステップＳ２０６のＮＯ）、ステップＳ２０４に戻る。
【００６２】
このようにステップＳ２０４〜Ｓ２０６の動作が繰り返される間、図２に示したように管電圧Ｖ，管電流Ｉがそれぞれの目標値まで上昇する。これに応じて、積算線量Ｘも上昇する。
【００６３】
やがて放電の発生が検出されず積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達したならば（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ２１に交流の供給を停止させることで、Ｘ線管３への高電圧の印加を停止する（ステップＳ２０７）。そして、タイマ２０４のタイムカウントを停止させてゼロにリセットし（ステップＳ２０８）、積算線量計測回路２０３による積算を停止させて積算線量Ｘをゼロにリセットして（ステップＳ２０９）、１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００６４】
このように放電が発生することなく動作が完了した場合、図２に示した場合と同様に積算線量Ｘは適正線量に達するので、良好なＸ線透過画像が得られる。
【００６５】
一方、積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達するまでに放電検出回路２０２が放電の発生を検出した場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ２１の動作を停止させ、Ｘ線管３への高電圧の印加を一時中断する（ステップＳ２１０）。
【００６６】
その後、制御回路２０は、放電の終了を待つ（ステップＳ２１１）。放電検出回路２０２が放電の終了を検出したならば（ステップＳ２１１のＹＥＳ）、制御回路２０は、タイマ２０４のタイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達しているか否かを判定する（ステップＳ２１２）。
【００６７】
タイマ２０４のタイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達していないならば（ステップＳ２１２のＮＯ）、制御回路２０は、インバータ２１の動作を再開させることで、Ｘ線管３への高電圧の印加を再開する（ステップＳ２１３）。
【００６８】
その後、ステップＳ２０４に戻り、放電の発生、積算線量の積算閾値Ｘｓへの到達、及び、タイマ２０４のタイムカウントのバックアップタイマ時間ＢＴへの到達を待つ。やがて、積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達したならば（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、制御回路２０は、Ｘ線管３への高電圧の印加を停止し（ステップＳ２０７）、タイマ２０４のタイムカウントを停止させてゼロにリセットし（ステップＳ２０８）、積算線量計測回路２０３による積算を停止させて（ステップＳ２０９）、１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００６９】
このように本実施形態においても、１回の放電が発生した際には、図７に示すインバータ動作期間Ｔ１，Ｔ２のようにインバータ２１が放電発生前後の２回に分けて動作する。しかも、放電発生後のインバータ２１の動作は、積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達するまで継続するので、適正な線量に基づくＸ線透過画像を確実に得ることができる。また、放電が発生した場合であっても、放電発生前のＸ線照射が有効に活用されるので、診断に寄与しない無駄なＸ線照射が減り、被検体Ｐの被爆量を低減できる。
【００７０】
なお、ステップＳ２０６，Ｓ２１２において、タイマ２０４のタイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達しているならば（ステップＳ２０６，Ｓ２１２のＹＥＳ）、ステップＳ２０７〜Ｓ２０９又はステップＳ２０８〜Ｓ２０９を経て１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００７１】
このようにバックアップタイマ時間ＢＴ経過時にＸ線管３への高電圧印加を強制停止することで、重度の障害により放電が繰り返されるなどして動作がフリーズしたり、被検体Ｐに必要以上のＸ線を曝射するといった事態が防止される。
【００７２】
以上説明した第１，第２の実施形態の構成によれば、放電発生中にはＸ線管３への電圧印加を停止するので、電圧生成装置２の故障やＸ線管３のさらなる耐電圧不良を誘発することがない。さらに、放電終了後には積算線量Ｘが適正な量に達するようにインバータ２１を動作させるので、診断に適したＸ線透過画像が得られる。
【００７３】
（変形例）
上記各実施形態に開示された構成は、実施段階において各構成要素を適宜変形して具体化できる。
【００７４】
例えば、上記各実施形態では、制御回路２０に設けられたＣＰＵが同じく制御回路２０に設けられたＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、Ｘ線管３に印加する電圧の制御に関わる種々の動作を実現するとした。しかしながら、これらの動作の全て、或いは一部は、ＣＰＵとは別途に設けられた回路等のハードウェアによって実現されてもよいし、上記コンピュータプログラムとハードウェアとを協調させることで実現されてもよい。
【００７５】
また、上記コンピュータプログラムは、インターネット等のネットワークからＸ線診断装置や電圧生成装置２にダウンロードされてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等の記録媒体に記録された状態で提供され、Ｘ線診断装置や電圧生成装置２にインストールされてもよい。
【００７６】
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。
【符号の説明】
【００７７】
Ｉ…管電流、Ｖ…管電圧、Ｘ…積算線量、Ｖｓ…管電圧閾値、Ｔｄ…撮影画像検出期間、Ｖｓｄ…管電圧閾値、Ｉｓｄ…管電流閾値、Ｔ…インバータ動作期間、２…電圧生成装置、３…Ｘ線管、４…Ｘ線検出器、２０…制御回路、２１…インバータ、２５…管電流計測回路、２０１…電圧計測回路、２０２…放電検出回路、２０３…積算線量計測回路、２０４…タイマ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体のＸ線透過画像を撮影するＸ線診断装置、及びＸ線源にＸ線を発生させるための電圧を生成する電圧生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、被検体に向けてＸ線を照射し、患者を透過したＸ線をＸ線検出器などにより捉えて、その透過線量に比例した陰影像であるＸ線透過画像を生成する装置である。医師や検査技師等の操作者は、Ｘ線診断装置で生成されるＸ線透過画像を観察することで、被検体の診断を行う。
【０００３】
上記Ｘ線は、例えばＸ線管の陽極及び陰極間に電圧生成装置により生成された高電圧を印加することで発生させている。Ｘ線管は、耐電圧不良等により放電を生じることがある。従来、放電が発生した場合には、電圧生成装置の故障やＸ線管のさらなる耐電圧不良の誘発を防ぐべく、Ｘ線管への高電圧印加を停止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３３８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｘ線診断装置にて被検体のＸ線透過画像を撮影している最中にＸ線管への高電圧印加を停止した場合、予定していた撮影の必要線量に対して、Ｘ線検出器で検出される線量が不足する。このため、診断用の画像は、線量不足により診断に適さない画像となる場合がある。
【０００６】
また、放電が発生しても電圧生成装置がＸ線管への高電圧印加を続ける場合、電圧生成装置の故障やＸ線管のさらなる耐電圧不良を誘発させる虞がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線管で放電が発生した場合であっても、電圧生成装置の故障やＸ線管のさらなる耐電圧不良を誘発することなく、診断に適したＸ線透過画像を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、電圧を生成してＸ線管に印加する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部と、Ｘ線検出器の検出結果に基づき画像を生成する画像生成部とを備える。
【０００９】
他の実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、電圧を生成してＸ線管に印加する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、Ｘ線検出器によって検出されるＸ線の積算線量が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部と、Ｘ線検出器の検出結果に基づき画像を生成する画像生成部とを備える。
【００１０】
一実施形態に係る電圧生成装置は、Ｘ線管に印加する電圧を生成する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部とを備える。
【００１１】
他の実施形態に係る電圧生成装置は、Ｘ線管に印加する電圧を生成する電圧生成部と、Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、計測された管電圧又は管電流に基づいてＸ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、電圧生成部を動作させてＸ線管への電圧印加を開始させ、放電検出部が放電を検出した場合には電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、Ｘ線管から放射されるＸ線を検出するＸ線検出器によって検出されるＸ線の積算線量が目標値に達すると電圧生成部の動作を停止させる制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】各実施形態で共通するＸ線診断装置の要部構成を示すブロック図。
【図２】放電非発生時の管電圧、管電流、積算線量の経時変化を示すタイムチャート。
【図３】放電発生時の管電圧、管電流、積算線量の経時変化を示すタイムチャート。
【図４】第１の実施形態に係る制御回路の動作を示すフローチャート。
【図５】同実施形態に係る放電発生時の管電圧、管電流、積算線量の経時変化を示すタイムチャート。
【図６】第２の実施形態に係る制御回路の動作を示すフローチャート。
【図７】同実施形態に係る放電発生時の管電圧、管電流、積算線量の経時変化を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１，第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
以下の説明において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複説明は必要な場合に限り行う。
【００１４】
先ず、各実施形態にて共通する構成について述べる。
［Ｘ線診断装置の構成］
図１は、各実施形態で共通するＸ線診断装置の要部構成を示すブロック図である。
このＸ線診断装置は、コンソール装置１、電圧生成装置２、Ｘ線管３、及びＸ線検出器４等を備えている。
【００１５】
コンソール装置１は、入力部１１、表示部１２、及び画像生成部１３等を備えている。
【００１６】
入力部１１は、例えば機械式の操作ボタン、ポインティングデバイス、マウス、トラックボール、或いは表示部１２の表示面上に設けられたタッチパネル等であり、Ｘ線診断装置を操作する医師や技師等の操作者が各種コマンドや情報を入力するために用いられる。
【００１７】
表示部１２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニタを有し、入力部１１を介して操作者からの入力を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、画像生成部１３によって生成されたＸ線透過画像等を表示する。
【００１８】
画像生成部１３は、Ｘ線のパルス照射に同期してＸ線検出器４に蓄積された電荷を読み出すとともに、読み出した電気信号をデジタルデータに変換して各種画像処理を行い、Ｘ線透過画像を生成する。
【００１９】
電圧生成装置２は、制御回路２０、インバータ２１、高電圧トランス２２、整流回路２３、複数の分圧抵抗器２４、及び管電流計測回路２５等を備えている。
【００２０】
インバータ２１は、インバータ駆動パルスより交流を生成し、生成した交流を高電圧トランス２２に出力する。パルス発生のタイミングや、パルスのデューティ（パルス発生区間／パルス周期）等は、制御回路２０によって制御される。
【００２１】
高電圧トランス２２は、インバータ２１から入力される交流を昇圧し、昇圧した後の交流を整流回路２３に出力する。
【００２２】
整流回路２３は、高電圧トランス２２から入力される交流を直流に変換し、Ｘ線管３の陽極（＋）・陰極（−）間に印加する。このようにして、Ｘ線管３に高電圧（例えば最大±７５ｋＶ）が印加される。
なお、インバータ２１、高電圧トランス２２、及び整流回路２３によって、各実施形態に係る電圧生成部が構成される。
【００２３】
Ｘ線管３は、印加された高電圧に応じてＸ線を発生する。Ｘ線検出器４は、Ｘ線管３にて発生して被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、検出したＸ線の強度（線量）に応じた大きさのＸ線検出信号を画像生成部１３に出力する。Ｘ線検出器４としては、例えば直接変換方式のフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）等が用いられる。
【００２４】
画像生成部１３は、Ｘ線検出器４から入力されるＸ線検出信号をデジタルデータに変換し、変換後のデジタル信号に対し、エッジ強調やフィルタリング等の必要な画像処理を施すことで、被検体ＰのＸ線透過画像を生成する。画像生成部１３で生成されたＸ線透過画像は、表示部１２に表示されるとともに、図示せぬ画像記憶部に記憶される。
【００２５】
分圧抵抗器２４は、整流回路２３からＸ線管３の陽極に印加される正電圧、及び、整流回路２３からＸ線管３の陰極に印加される負電圧を所定の分圧比で分圧して取り出すための直列接続の抵抗器である。
管電流計測回路２５は、Ｘ線管３に流れる管電流Ｉを計測する。
【００２６】
制御回路２０は、制御の中枢として機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）、固定的データを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、メインメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、電圧計測回路２０１、放電検出回路（放電検出部）２０２、積算線量計測回路２０３、及びタイマ２０４等を有している。
【００２７】
制御回路２０は、上記ＣＰＵによって上記ＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、Ｘ線管３に印加する電圧の制御に関わる種々の動作を実現する。この動作の詳細については、各実施形態にて後述する。
【００２８】
電圧計測回路２０１には、分圧抵抗器２４で取り出された図中（Ａ）で示す正電圧と、（Ｂ）で示す負電圧が入力される。電圧計測回路２０１は、入力された正電圧及び負電圧の差分と、分圧抵抗器２４の分圧比とに基づき、Ｘ線管３に印加される管電圧Ｖを検出し、検出した管電圧Ｖを放電検出回路２０２に出力する。
【００２９】
なお、管電流計測回路２５及び電圧計測回路２０１によって、各実施形態に係る計測部が構成される。
【００３０】
放電検出回路２０２には、管電圧Ｖに加え、管電流計測回路２５から出力された図中（Ｃ）で示す管電流Ｉが入力される。放電検出回路２０２は、入力された管電圧Ｖ又は管電流Ｉに基づいて、Ｘ線管３における放電の発生及びその終了を検出する。
【００３１】
積算線量計測回路２０３には、Ｘ線検出器４から出力された図中（Ｄ）で示すＸ線検出信号の一部が入力される。このＸ線検出信号は、画像生成部１３に出力されるＸ線検出信号の一部であってもよいし、自動露出制御専用のＸ線検出素子から出力されるＸ線検出信号であってもよい。積算線量計測回路２０３は、主に第２の実施形態にて使用されるものであり、Ｘ線検出器４から入力されるＸ線検出信号で示される値を積算する。この積算値は、Ｘ線検出器４で検出されるＸ線の積算線量Ｘを表す。
【００３２】
タイマ２０４は、第１の実施形態においてはインバータ２１の動作時間のカウントに、第２の実施形態においてはバックアップタイマ時間のカウントに用いられる。
【００３３】
［管電圧，管電流，積算線量の関係］
１フレームのＸ線透過画像を得る際の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの関係について説明する。
【００３４】
図２は、放電非発生時の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの経時変化を示すタイムチャートであり、図３は、放電発生時の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの経時変化を示すタイムチャートである。ここで、入力部１１の操作により、管電圧Ｖの目標値が１００ｋＶ（±５０ｋＶ）、管電流Ｉの目標値が２００ｍＡ、撮影時間（適正露出時間）が１０ｍｓに設定されているものとする。
【００３５】
制御回路２０がインバータ２１に管電圧Ｖ，管電流Ｉの目標値を指定して動作開始を指示すると、インバータ２１がこれら目標値に応じた駆動パルスにより交流の生成を開始する。インバータ２１で生成された交流が高電圧トランス２２で昇圧され、整流回路２３で直流に変換されて、Ｘ線管３に印加される。このときＸ線管３の管電圧Ｖ及び管電流Ｉは除々に上昇し、やがて管電圧Ｖは目標値である１００ｋＶ（±５０ｋＶ）で安定し、管電流Ｉは目標値である２００ｍＡで安定する。その後、インバータ２１が交流の供給を停止すると、管電圧Ｖ及び管電流Ｉが除々に低下し、０ｋＶ，０ｍＡになる。
積算線量Ｘは、Ｘ線管３に管電圧Ｖが印加され始めてから除々に増加し、やがて適正線量に達する。
【００３６】
撮影時間は、管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓを超える時間である。管電圧閾値Ｖｓは、Ｘ線管３が良好なＸ線透過画像を生成できる量のＸ線を発生するのに必要な最低限の管電圧を示すものであり、経験的、実験的、乃至は理論的に定められる。インバータ２１が交流を高電圧トランス２２に供給する期間（以下、インバータ動作期間Ｔ）の目標値Ｔａは、放電非発生時において管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓを超える期間が上記撮影時間となるように、例えば計算式やテーブルを用いて制御回路２０によって設定される。
【００３７】
また、撮影時間よりも十分長い撮影画像検出期間Ｔｄが設定されており、この期間Ｔｄ内にＸ線検出器４が出力するＸ線検出信号に基づいて、画像生成部１３がＸ線透過画像を生成する。
【００３８】
Ｘ線管３に放電が発生すると、図３に示すように、管電圧Ｖが低下し、管電流Ｉが急激に上昇する。このとき、例えば放電発生時にＸ線管３への電圧印加を停止する制御を採用するならば、インバータ２１に交流の供給を停止させる。これにより、管電圧Ｖが０ｋＶに低下し、管電流Ｉが０ｍＡに低下する。
【００３９】
しかしこの場合、Ｘ線管３から放射されるＸ線の線量が不足するので、積算線量Ｘが適正線量に達しない。したがって、撮影画像検出期間Ｔｄの経過後に画像生成部１３が生成するＸ線透過画像の画質が劣化する。
以下に説明する第１，第２の実施形態では、このような画質の劣化を防止するための構成を開示する。
【００４０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、放電の発生によるＸ線透過画像の画質劣化を防止すべく、放電発生時にインバータ２１の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、インバータ２１の積算動作期間が上記目標値Ｔａに達するとインバータ２１等の動作を停止させることで、十分な積算線量Ｘを得る。
【００４１】
本実施形態に係る動作の詳細につき、図４，図５を参照しながら説明する。
図４は、本実施形態に係る制御回路２０の動作を示すフローチャートであり、図５は、本実施形態に係る放電発生時の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの経時変化を示すタイムチャートである。なお、入力部１１の操作により、管電圧Ｖの目標値が１００ｋＶ（±５０ｋＶ）、管電流Ｉの目標値が２００ｍＡ、撮影時間が１０ｍｓに設定されているものとする。
【００４２】
Ｘ線透過画像の撮影開始がコンソール装置１から指示されると、制御回路２０は、Ｘ線管３への高電圧の印加を開始する（ステップＳ１０１）。すなわち、制御回路２０は、インバータ２１に管電圧Ｖの目標値に応じた交流の供給開始を指令する。このときインバータ２１が管電圧Ｖの目標値に応じた交流の供給を開始し、高電圧トランス２２及び整流回路２３を介してＸ線管３に高電圧の印加が開始される。高電圧が印加されたＸ線管３はＸ線を発生し、被検体Ｐを透過したＸ線をＸ線検出器４が検出する。
【００４３】
さらに、制御回路２０は、タイマ２０４にタイムカウントを開始させる（ステップＳ１０２）。
【００４４】
次に、制御回路２０は、放電検出回路２０２によって放電の発生が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。放電検出回路２０２は、例えば図５に示すように、インバータ２１の動作中に電圧計測回路２０１によって計測される管電圧Ｖが、予め上記ＲＯＭに記憶された管電圧閾値Ｖｓｄを下回ったことを以って放電が発生したと判定する。或いは、管電流計測回路２５によって計測される管電流Ｉが、予め上記ＲＯＭに記憶された管電流閾値Ｉｓｄを上回ったことを以って放電が発生したと判定してもよい。また、放電検出回路２０２は、放電検出後、管電流計測回路２５によって計測される管電流Ｉが０ｍＡまで低下したことを以って放電が終了したと判定する。上記閾値Ｖｓｄ，Ｉｓｄは、放電が発生したとみなせる管電圧，管電流を示すものであり、経験的、実験的、乃至は理論的に定められる。
【００４５】
放電検出回路２０２によって放電が検出されていないならば（ステップＳ１０３のＮＯ）、制御回路２０は、タイマ２０４のタイムカウントがインバータ動作期間Ｔの目標値Ｔａに達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。タイムカウントが目標値Ｔａに達していないならば（ステップＳ１０４のＮＯ）、ステップＳ１０３に戻る。
【００４６】
このようにステップＳ１０３，Ｓ１０４の動作が繰り返される間、図２に示したように管電圧Ｖ，管電流Ｉがそれぞれの目標値まで上昇する。これに応じて、積算線量Ｘも上昇する。
【００４７】
やがて放電の発生が検出されずタイマ２０４のタイムカウントがインバータ動作期間に達したならば（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ２１に交流の供給を停止させることで、Ｘ線管３への高電圧の印加を停止する（ステップＳ１０５）。そして、タイマ２０４のタイムカウントを停止させてゼロにリセットし（ステップＳ１０６）、１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００４８】
このように放電が発生することなく動作が完了した場合、図２に示した場合と同様に積算線量Ｘは適正線量に達するので、良好なＸ線透過画像が得られる。
【００４９】
一方、タイマ２０４のタイムカウントがインバータ動作期間Ｔの目標値Ｔａに達するまでに放電検出回路２０２が放電の発生を検出した場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ２１の動作を停止させ、Ｘ線管３への高電圧の印加を一時中断する（ステップＳ１０７）。さらに、制御回路２０は、タイマ２０４にタイムカウントを一時停止させる（ステップＳ１０８）。
【００５０】
その後、制御回路２０は、放電の終了を待つ（ステップＳ１０９）。放電検出回路２０２が放電の終了を検出したならば（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ動作期間Ｔの目標値Ｔａを補正する（ステップＳ１１０）。この処理は、放電発生による管電圧Ｖ，管電流Ｉの立ち下がり、及び、インバータ２１を再び動作させることに伴い発生する管電圧Ｖ，管電流Ｉの立ち上がりの影響を排除すべく行うものである。具体的には、放電発生後に管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓから管電圧閾値Ｖｓｄまで立ち下がる期間、及び、インバータ２１の動作再開後に管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓまで立ち上がる期間に応じた分だけ、目標値Ｔａをデフォルトよりも長くする。そうすると、図５に示すように、放電発生前に管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓを超える期間（６ｍｓ）と、放電発生後に管電圧Ｖが管電圧閾値Ｖｓを超える期間（４ｍｓ）との和が、撮影時間（１０ｍｓ）と一致することになる。
【００５１】
目標値Ｔａを補正した後、制御回路２０は、インバータ２１の動作を再開させることで、Ｘ線管３への高電圧の印加を再開する（ステップＳ１１１）。さらに制御回路２０は、タイマ２０４にタイムカウントを再開させる（ステップＳ１１２）。
【００５２】
その後、ステップＳ１０３に戻り、放電の発生、及び、タイマ２０４のタイムカウントの目標値Ｔａへの到達を待つ。やがてタイマ２０４のタイムカウントが目標値Ｔａに達したならば、制御回路２０は、Ｘ線管３への高電圧の印加を停止し（ステップＳ１０５）、タイマ２０４のタイムカウントを停止させてゼロにリセットし（ステップＳ１０６）、１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００５３】
このように１回の放電が発生した際には、図５に示すインバータ動作期間Ｔ１，Ｔ２のように、インバータ２１が放電発生前後の２回に分けて動作する。これにより、放電発生前のインバータ２１の動作だけでは不足する線量が、放電発生後のインバータ２１の動作で補われて適正線量に達する。したがって、放電発生時においても、良好なＸ線診断画像を生成することができる。また、放電が発生した場合であっても、放電発生前のＸ線照射が有効に活用されるので、診断に寄与しない無駄なＸ線照射が減り、被検体Ｐの被曝量を低減できる。
【００５４】
さらに、放電が発生した際には、ステップＳ１１０にてインバータ動作期間Ｔの目標値Ｔａを適正な値に補正するので、放電による管電圧Ｖ，管電流Ｉの立ち下がり，立ち上がりの影響を排除できる。
【００５５】
なお、図５の例では１回の放電が発生する場合を示したが、１フレームのＸ線透過画像を得るための撮影時に複数回の放電が発生した場合であっても、ステップＳ１０１〜Ｓ１１２の動作によって適正線量を得ることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、放電発生時にインバータ２１の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、積算線量Ｘが予め定められた目標値である積算閾値Ｘｓに達するとインバータ２１等の動作を停止させる。積算閾値Ｘｓは、良好なＸ線透過画像を生成するための適正な線量の下限値を示すものであり、経験的、実験的、乃至は理論的に定められて、例えば予め上記ＲＯＭに記憶されている。
【００５７】
本実施形態に係る動作の詳細につき、図６，図７を参照しながら説明する。
図６は、本実施形態に係る制御回路２０の動作を示すフローチャートであり、図７は、本実施形態に係る放電発生時の管電圧Ｖ、管電流Ｉ、及び積算線量Ｘの経時変化を示すタイムチャートである。なお、入力部１１の操作により、管電圧Ｖの目標値が１００ｋＶ（±５０ｋＶ）、管電流Ｉの目標値が２００ｍＡ、撮影時間が１０ｍｓ、バックアップタイマ時間ＢＴが２０ｍｓに設定され、撮影画像検出期間Ｔｄがバックアップタイマ時間ＢＴと同じか若干長めに設定されているものとする。
【００５８】
Ｘ線透過画像の撮影開始がコンソール装置１から指示されると、制御回路２０は、Ｘ線管３への高電圧の印加を開始する（ステップＳ２０１）。すなわち、制御回路２０は、インバータ２１に管電圧Ｖの目標値に応じた交流の供給開始を指令する。このときインバータ２１が管電圧Ｖの目標値に応じた交流の供給を開始し、高電圧トランス２２及び整流回路２３を介してＸ線管３に高電圧の印加が開始される。高電圧が印加されたＸ線管３はＸ線を発生し、被検体Ｐを透過したＸ線をＸ線検出器４が検出する。
【００５９】
さらに、制御回路２０は、タイマ２０４にタイムカウントを開始させるとともに（ステップＳ２０２）、積算線量計測回路２０３にＸ線検出器４から入力されるＸ線検出信号で示される値の積算を開始させる（ステップＳ２０３）。
【００６０】
次に、制御回路２０は、放電検出回路２０２によって放電の発生が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。放電の発生や終了は、第１の実施形態と同様の手法により、放電検出回路２０２によって検出される。
【００６１】
放電検出回路２０２によって放電が検出されていないならば（ステップＳ２０４のＮＯ）、制御回路２０は、積算線量計測回路２０３によって計測される積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達していないならば（ステップＳ２０５のＮＯ）、制御回路２０は、タイマ２０４のタイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。タイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達していないならば（ステップＳ２０６のＮＯ）、ステップＳ２０４に戻る。
【００６２】
このようにステップＳ２０４〜Ｓ２０６の動作が繰り返される間、図２に示したように管電圧Ｖ，管電流Ｉがそれぞれの目標値まで上昇する。これに応じて、積算線量Ｘも上昇する。
【００６３】
やがて放電の発生が検出されず積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達したならば（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ２１に交流の供給を停止させることで、Ｘ線管３への高電圧の印加を停止する（ステップＳ２０７）。そして、タイマ２０４のタイムカウントを停止させてゼロにリセットし（ステップＳ２０８）、積算線量計測回路２０３による積算を停止させて積算線量Ｘをゼロにリセットして（ステップＳ２０９）、１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００６４】
このように放電が発生することなく動作が完了した場合、図２に示した場合と同様に積算線量Ｘは適正線量に達するので、良好なＸ線透過画像が得られる。
【００６５】
一方、積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達するまでに放電検出回路２０２が放電の発生を検出した場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、制御回路２０は、インバータ２１の動作を停止させ、Ｘ線管３への高電圧の印加を一時中断する（ステップＳ２１０）。
【００６６】
その後、制御回路２０は、放電の終了を待つ（ステップＳ２１１）。放電検出回路２０２が放電の終了を検出したならば（ステップＳ２１１のＹＥＳ）、制御回路２０は、タイマ２０４のタイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達しているか否かを判定する（ステップＳ２１２）。
【００６７】
タイマ２０４のタイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達していないならば（ステップＳ２１２のＮＯ）、制御回路２０は、インバータ２１の動作を再開させることで、Ｘ線管３への高電圧の印加を再開する（ステップＳ２１３）。
【００６８】
その後、ステップＳ２０４に戻り、放電の発生、積算線量の積算閾値Ｘｓへの到達、及び、タイマ２０４のタイムカウントのバックアップタイマ時間ＢＴへの到達を待つ。やがて、積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達したならば（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、制御回路２０は、Ｘ線管３への高電圧の印加を停止し（ステップＳ２０７）、タイマ２０４のタイムカウントを停止させてゼロにリセットし（ステップＳ２０８）、積算線量計測回路２０３による積算を停止させて（ステップＳ２０９）、１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００６９】
このように本実施形態においても、１回の放電が発生した際には、図７に示すインバータ動作期間Ｔ１，Ｔ２のようにインバータ２１が放電発生前後の２回に分けて動作する。しかも、放電発生後のインバータ２１の動作は、積算線量Ｘが積算閾値Ｘｓに達するまで継続するので、適正な線量に基づくＸ線透過画像を確実に得ることができる。また、放電が発生した場合であっても、放電発生前のＸ線照射が有効に活用されるので、診断に寄与しない無駄なＸ線照射が減り、被検体Ｐの被爆量を低減できる。
【００７０】
なお、ステップＳ２０６，Ｓ２１２において、タイマ２０４のタイムカウントがバックアップタイマ時間ＢＴに達しているならば（ステップＳ２０６，Ｓ２１２のＹＥＳ）、ステップＳ２０７〜Ｓ２０９又はステップＳ２０８〜Ｓ２０９を経て１フレームのＸ線透過画像を生成するための動作が完了する。
【００７１】
このようにバックアップタイマ時間ＢＴ経過時にＸ線管３への高電圧印加を強制停止することで、重度の障害により放電が繰り返されるなどして動作がフリーズしたり、被検体Ｐに必要以上のＸ線を曝射するといった事態が防止される。
【００７２】
以上説明した第１，第２の実施形態の構成によれば、放電発生中にはＸ線管３への電圧印加を停止するので、電圧生成装置２の故障やＸ線管３のさらなる耐電圧不良を誘発することがない。さらに、放電終了後には積算線量Ｘが適正な量に達するようにインバータ２１を動作させるので、診断に適したＸ線透過画像が得られる。
【００７３】
（変形例）
上記各実施形態に開示された構成は、実施段階において各構成要素を適宜変形して具体化できる。
【００７４】
例えば、上記各実施形態では、制御回路２０に設けられたＣＰＵが同じく制御回路２０に設けられたＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、Ｘ線管３に印加する電圧の制御に関わる種々の動作を実現するとした。しかしながら、これらの動作の全て、或いは一部は、ＣＰＵとは別途に設けられた回路等のハードウェアによって実現されてもよいし、上記コンピュータプログラムとハードウェアとを協調させることで実現されてもよい。
【００７５】
また、上記コンピュータプログラムは、インターネット等のネットワークからＸ線診断装置や電圧生成装置２にダウンロードされてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等の記録媒体に記録された状態で提供され、Ｘ線診断装置や電圧生成装置２にインストールされてもよい。
【００７６】
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。
【符号の説明】
【００７７】
Ｉ…管電流、Ｖ…管電圧、Ｘ…積算線量、Ｖｓ…管電圧閾値、Ｔｄ…撮影画像検出期間、Ｖｓｄ…管電圧閾値、Ｉｓｄ…管電流閾値、Ｔ…インバータ動作期間、２…電圧生成装置、３…Ｘ線管、４…Ｘ線検出器、２０…制御回路、２１…インバータ、２５…管電流計測回路、２０１…電圧計測回路、２０２…放電検出回路、２０３…積算線量計測回路、２０４…タイマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
Ｘ線を発生させるための電圧を生成して前記Ｘ線管に印加する電圧生成部と、
前記電圧生成部が生成した電圧が印加された前記Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、
前記計測部が計測した管電圧又は管電流に基づいて、前記Ｘ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、
前記電圧生成部を動作させて前記Ｘ線管への電圧印加を開始させ、前記放電検出部が放電を検出した場合には前記電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、前記電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると前記電圧生成部の動作を停止させる制御部と、
前記Ｘ線検出器の検出結果に基づき、画像を生成する画像生成部と、
を備えていることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記放電検出部が放電を検出したとき、前記制御部は前記目標値を、前記放電の発生に伴う管電圧の立ち下がり及び前記電圧生成部の動作再開に伴う管電圧の立ち上がりに応じた期間だけ長くなるように補正することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
Ｘ線を発生させるための電圧を生成して前記Ｘ線管に印加する電圧生成部と、
前記電圧生成部が生成した電圧が印加された前記Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、
前記計測部が計測した管電圧又は管電流に基づいて、前記Ｘ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、
前記電圧生成部を動作させて前記Ｘ線管への電圧印加を開始させ、前記放電検出部が放電を検出した場合には前記電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、前記Ｘ線検出器によって検出されるＸ線の積算線量が目標値に達すると前記電圧生成部の動作を停止させる制御部と、
前記Ｘ線検出器の検出結果に基づき、画像を生成する画像生成部と、
を備えていることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、所定時間が経過するまでに前記積算線量が前記目標値に達しない場合、前記電圧生成部の動作を停止させることを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
Ｘ線を発生するＸ線管に印加する電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部が生成した電圧が印加された前記Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、
前記計測部が計測した管電圧又は管電流に基づいて、前記Ｘ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、
前記電圧生成部を動作させて前記Ｘ線管への電圧印加を開始させ、前記放電検出部が放電を検出した場合には前記電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、前記電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると前記電圧生成部の動作を停止させる制御部と、
を備えていることを特徴とする電圧生成装置。
【請求項６】
前記放電検出部が放電を検出したとき、前記制御部は前記目標値を、前記放電の発生に伴う管電圧の立ち下がり及び前記電圧生成部の動作再開に伴う管電圧の立ち上がりに応じた期間だけ長くなるように補正することを特徴とする請求項５に記載の電圧生成装置。
【請求項７】
Ｘ線を発生するＸ線管に印加する電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部が生成した電圧が印加された前記Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、
前記計測部が計測した管電圧又は管電流に基づいて、前記Ｘ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、
前記電圧生成部を動作させて前記Ｘ線管への電圧印加を開始させ、前記放電検出部が放電を検出した場合には前記電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、前記Ｘ線管から放射されるＸ線を検出するＸ線検出器によって検出されるＸ線の積算線量が目標値に達すると前記電圧生成部の動作を停止させる制御部と、
を備えていることを特徴とする電圧生成装置。
【請求項８】
前記制御部は、所定時間が経過するまでに前記積算線量が前記目標値に達しない場合、前記電圧生成部の動作を停止させることを特徴とする請求項７に記載の電圧生成装置。
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
Ｘ線を発生させるための電圧を生成して前記Ｘ線管に印加する電圧生成部と、
前記電圧生成部が生成した電圧が印加された前記Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、
前記計測部が計測した管電圧又は管電流に基づいて、前記Ｘ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、
前記電圧生成部を動作させて前記Ｘ線管への電圧印加を開始させ、前記放電検出部が放電を検出した場合には前記電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、前記電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると前記電圧生成部の動作を停止させる制御部と、
前記Ｘ線検出器の検出結果に基づき、画像を生成する画像生成部と、
を備えていることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記放電検出部が放電を検出したとき、前記制御部は前記目標値を、前記放電の発生に伴う管電圧の立ち下がり及び前記電圧生成部の動作再開に伴う管電圧の立ち上がりに応じた期間だけ長くなるように補正することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
Ｘ線を発生させるための電圧を生成して前記Ｘ線管に印加する電圧生成部と、
前記電圧生成部が生成した電圧が印加された前記Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、
前記計測部が計測した管電圧又は管電流に基づいて、前記Ｘ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、
前記電圧生成部を動作させて前記Ｘ線管への電圧印加を開始させ、前記放電検出部が放電を検出した場合には前記電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、前記Ｘ線検出器によって検出されるＸ線の積算線量が目標値に達すると前記電圧生成部の動作を停止させる制御部と、
前記Ｘ線検出器の検出結果に基づき、画像を生成する画像生成部と、
を備えていることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、所定時間が経過するまでに前記積算線量が前記目標値に達しない場合、前記電圧生成部の動作を停止させることを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
Ｘ線を発生するＸ線管に印加する電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部が生成した電圧が印加された前記Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、
前記計測部が計測した管電圧又は管電流に基づいて、前記Ｘ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、
前記電圧生成部を動作させて前記Ｘ線管への電圧印加を開始させ、前記放電検出部が放電を検出した場合には前記電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、前記電圧生成部の積算動作期間が目標値に達すると前記電圧生成部の動作を停止させる制御部と、
を備えていることを特徴とする電圧生成装置。
【請求項６】
前記放電検出部が放電を検出したとき、前記制御部は前記目標値を、前記放電の発生に伴う管電圧の立ち下がり及び前記電圧生成部の動作再開に伴う管電圧の立ち上がりに応じた期間だけ長くなるように補正することを特徴とする請求項５に記載の電圧生成装置。
【請求項７】
Ｘ線を発生するＸ線管に印加する電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部が生成した電圧が印加された前記Ｘ線管に生じる管電圧又は管電流を計測する計測部と、
前記計測部が計測した管電圧又は管電流に基づいて、前記Ｘ線管に生じる放電を検出する放電検出部と、
前記電圧生成部を動作させて前記Ｘ線管への電圧印加を開始させ、前記放電検出部が放電を検出した場合には前記電圧生成部の動作を一時停止させるとともに当該放電の終了後に再開させ、前記Ｘ線管から放射されるＸ線を検出するＸ線検出器によって検出されるＸ線の積算線量が目標値に達すると前記電圧生成部の動作を停止させる制御部と、
を備えていることを特徴とする電圧生成装置。
【請求項８】
前記制御部は、所定時間が経過するまでに前記積算線量が前記目標値に達しない場合、前記電圧生成部の動作を停止させることを特徴とする請求項７に記載の電圧生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４８７７７（Ｐ２０１３−４８７７７Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８９３４（Ｐ２０１１−１８８９３４）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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