CN102770076B - X射线摄像装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种X射线摄像装置，能够在简单的控制下使X射线照射范围适当进行移动，由此能够在不延迟拍摄定时的情况下去除并抑制起因于X射线的焦点移动的伪影的产生和定量性的降低等画质劣化，中央处理装置(20)基于由X射线的焦点位置检测装置(4)检测到的焦点位置将X射线的焦点位置移动到理想焦点位置(第一移动)。此外，在第一移动后，进一步按照一定的速度将X射线管移动机构(11)移动到预先决定的停止位置(第二移动)。即，在通过上述第一移动使焦点位置移动到理想位置后，进一步使X射线管移动机构(11)进行第二移动来使焦点位置移动，消除冷却导致的焦点位置的移动。

Description

X射线摄像装置
技术领域
本发明涉及X射线焦点位置的位置对准控制。
背景技术
在X射线CT装置等X射线摄像装置中，作为X射线源使用的X射线管，例如如专利文献1所记载的，用高电压对灯丝(filament)所产生的热电子进行加速，并且使其收敛于焦点并与旋转阳极靶发生冲撞，从而产生X射线。由于此时产生的热，焦点成为高温，用于支撑X射线靶的旋转轴等的温度上升，产生热延伸，焦点位置发生变化。之后，通过放射或冷却器，X射线靶的旋转轴等冷却并收缩，焦点的位置再次发生变化。在大量的X射线CT装置中，将X射线管内的X射线靶的旋转轴的方向配置为与台架(gantry)旋转部的旋转轴的方向一致，进一步地，该方向与X射线检测器的层面方向(slice direction)一致。因此，如果X射线靶旋转轴等产生伸缩，则在层面方向上X射线焦点即X射线照射范围发生变化。这样的X射线照射范围的变化有时成为重构像中的伪影的产生和定量性的降低等画质劣化的原因。
因此，为了防止上述这样的焦点移动导致的X射线照射范围的变动，例如在专利文献2中，在即将拍摄之前与被拍摄对象测量分别地进行焦点位置检测用的X射线照射(预曝光)，来检测焦点位置，并使用该结果来变更入射到X射线检测器的X射线的位置。此外，例如，如上述专利文献1所记载的，在进行扫描时，使用由焦点位置检测器测量到的焦点位置和冷却特性数据来推定下一次的X射线照射时的焦点位置，由此使X射线准直仪移动，使照射范围移动。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2000-51209号公报
专利文献2：JP特开平10-211199号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，如果使用专利文献2所示的预曝光，则在拍摄开始后需要进行预曝光的时间，存在不能立刻进行拍摄这样的问题。这在进行例如如心脏造影拍摄这样存在运动的被拍摄对象所需要的瞬间拍摄时尤其成为问题。
此外，在专利文献1所示的X射线即将照射之前，在根据在前一次的X射线照射中判明的位置通过推定来求取焦点位置并进行补正的情况下，若位置与前一次相比发生较大移动等、违反焦点的变动量特性而进行变动，则不能正确地进行推定，由此不能将焦点位置补正在适当的位置，在断层像上会产生伪影。此外，需要事前获取冷却函数等在推定中使用的函数和其参数并保存在装置中，为了按照每个拍摄条件来获取用于引导焦点位置的推定的数据，或者进行与推定结果相应的各种控制，需要大量的硬件和软件，会较为烦杂。
本发明鉴于以上问题点而作，其目的在于提供一种X射线摄像装置，其能够在简单的控制下使X射线照射范围适当地进行移动，由此能够在不延迟拍摄定时的情况下去除并抑制起因于X射线的焦点移动的伪影的产生和定量性的降低等画质劣化。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明是一种X射线摄像装置，该X射线摄像装置具备：X射线源，其照射X射线；X射线检测器，其与上述X射线源对置，并将上述X射线转换为电信号；以及移动机构，其为了对入射到上述X射线检测器的X射线的照射范围进行移动而被驱动，该X射线摄像装置的特征在于，还具备：焦点位置检测部件，其检测上述X射线的焦点位置；以及控制部件，其按照进行第一移动和第二移动的方式进行控制，其中，该第一移动基于由上述焦点位置检测部件检测到的焦点位置使焦点位置移动到理想焦点位置，该第二移动在第一移动后进一步以一定的速度来驱动上述移动机构，直到焦点位置到达预先决定的基准位置。
发明效果
根据本发明，提供一种X射线摄像装置，能够通过简单的控制将X射线照射范围移动到适当的位置，由此，能够在不延迟拍摄定时的情况下去除并抑制起因于X射线的焦点移动的伪影的产生和定量性的降低等画质劣化。
附图说明
图1是X射线CT装置1的硬件方框图。
图2是示出焦点位置检测装置4的一例的图。
图3是表示来自移位检测器40的各检测元件42、43的输出值的差分值和X射线焦点位置之间的关系的图。
图4是说明照射范围移动处理的流程的流程图。
图5是表示冷却导致的原点和焦点位置之间的距离的时间变化125、和第二移动导致的X射线管2距原点的距离(控制假想焦点位置)的时间变化128的曲线图(在从热延伸导致的移动量成为最大的位置开始进行控制的情况下)。
图6是表示冷却导致的原点和焦点位置之间的距离的时间变化125、和第二移动导致的X射线管2距原点的距离(控制假想焦点位置)的时间变化128的曲线图(在从热延伸导致的焦点移动量成为L的位置开始进行控制的情况下)。
图7是表示冷却导致的原点和焦点位置之间的距离的时间变化135(理想焦点位置)、和第二移动导致的X射线管2距原点的距离(控制假想焦点位置)的时间变化的一例136的曲线图(在从热延伸导致的焦点移动成为最大的位置开始进行控制的情况下的具体例)。
图8是表示控制假想焦点位置136相对于图7的理想焦点位置135的偏移量141(控制假想焦点位置-理想焦点位置)的曲线图。
图9是针对假设的焦点移动量L，表示理想焦点位置和控制假想焦点位置之间的偏移量的曲线图，曲线172表示最大偏移量，曲线173表示偏移的最大值(向第二方向的偏移)的绝对值，曲线174表示偏移的最小值(向第一方向的偏移)的绝对值。
图10是表示理想焦点位置和控制假想焦点位置之间的最大偏移量的变化的曲线图，曲线142表示将焦点位置的移动速度Vconst设为Vhigh时，曲线143表示将焦点位置的移动速度Vconst设为Vlow时。
图11是针对假设的焦点移动量L，表示按照使理想焦点位置和控制假想焦点位置之间的偏移量在第二方向(偏移的最大值的绝对值173)和第一方向(偏移的最小值的绝对值174)上成为相同大小的方式，决定了焦点位置的移动速度Vconst时的偏移量的曲线图。
图12是说明使控制假想焦点位置的基准位置151在第一方向上偏移规定距离而进行设定的情况的曲线图。
图13是针对假设的焦点移动量L，表示假想控制焦点位置和理想焦点位置之间的偏移量的曲线图，实线145表示将基准位置151设为原点时(Fconv＝0μm)，实线146表示使基准位置151从原点在第一方向上偏移20μm时(Fconv＝20μm)，虚线147表示第一方向的偏移的大小、第二方向的偏移的大小、基准位置距原点的距离Fconv相等时。
图14是针对假设的焦点移动量L，表示向第二方向的偏移的大小173和向第一方向的偏移的大小174的曲线图，表示将基准位置和原点位置之间的距离Fconv最佳化，以使理想焦点位置和控制假想焦点位置向第一方向的偏移量以及向第二方向的偏移量一致的情况。
图15是说明本发明对焦点位置变动的其他例子的应用的图。
图16是表示针对在图15的情况下假设的焦点移动量L的、向第二方向的偏移的大小(偏移的最大值的绝对值)173和向第一方向的偏移的大小(偏移的最小值的绝对值)174的曲线图。
图17是具备准直仪移动机构302的X射线CT装置1的硬件构成图。
图18是表示图17的位置327上的X射线管2、准直仪3、以及X射线检测器5的位置关系的剖面图。
图19是具备X射线检测器移动机构200的X射线CT装置1的硬件构成图。
图20是表示图19的位置327上的X射线管2、准直仪3、以及X射线检测器5的位置关系的剖面图。
图21是表示为了变更X射线照射范围而使准直仪3以及X射线检测器5双方移动的情况下的X射线管2、准直仪3、以及X射线检测器5的位置关系的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明涉及的X射线CT装置1。
首先，参照图1，说明本发明涉及的X射线摄像装置的实施方式即X射线CT装置1的构成。
如图1所示，X射线CT装置1由以下部分构成：X射线管(X射线源)2、准直仪3、焦点位置检测装置4、X射线检测器5、旋转体7、旋转体驱动装置8、驱动传递系统9、信号收集装置12、控制装置10、X射线管移动机构11、中央处理装置20、显示装置21、输入装置22、以及卧台30。
X射线管2是X射线源，由控制装置10控制并对被检测体33连续或断续地照射X射线。控制装置10按照由中央处理装置20决定的X射线管电压以及X射线管电流来控制施加或提供给X射线管2的X射线管电压以及X射线管电流。
作为X射线管2，例如使用旋转阳极X射线管。在该旋转阳极X射线管中，从阴极放出的热电子与靶发生冲撞，将该冲撞点作为X射线焦点来照射X射线。靶由旋转轴支撑，该旋转轴设置为与层面方向一致。这样构成的X射线管2，如果靶成为高温，则在旋转轴上产生热延伸，且因为冷却而收缩。这样，由于由X射线照射而产生的热，X射线管焦点位置在层面方向上进行移动，X射线的照射范围发生变化。
准直仪3使从X射线管2放射出的X射线成为例如锥束(圆锥形或角锥形束)等的X射线照射到被检测体33上，开口宽度由控制装置10控制。透过被检测体33的X射线入射到X射线检测器5。
焦点位置检测装置4例如通过将焦点位置测量用的检测器40(以下称为移位检测器40)和焦点位置测量用的狭缝(slit)41组合起来而构成。这些部件例如设置在X射线管2和X射线检测器5之间。
此外，移位检测器40例如如图2(a)所示，具有并列设置在X射线照射面上的焦点检测用的X射线检测元件42、43、以及将这些X射线检测元件42、43的输出信号输出至中央处理装置20的连接器44。各X射线检测元件42、43在层面方向上排列。
焦点位置测量用的狭缝41例如是由钨、钼、铅、黄铜这样的X射线吸收大的金属构成的金属片，例如设置有如图2(b)所示这样的切入部。狭缝41配置在移位检测器40和X射线管2之间。在照射X射线时，如图2(c)所示，在移位检测器40的各X射线检测元件42、43上形成狭缝41的影子51。影子51的位置伴随焦点位置的移动而在层面方向(图2的箭头110的方向)上移动。由于移位检测器40的检测元件42、43的输出值根据影子51的位置而不同，所以中央处理装置20例如能够根据来自移位检测器40的各检测元件42、43的输出值的差分值来测量X射线焦点的移动量。
在图3中示出来自移位检测器40的各检测元件42、43的输出值的差分值和X射线焦点位置之间的关系的一例。在图3的例子中，焦点位置根据差分值而如直线122那样移动，与差分值为Sa的情况相比，差分值为Sb的情况下，焦点位置在层面方向上偏移Fb。
另外，焦点位置检测装置4在图1所示的例子中虽然配置在X射线管2的附近，但是并不限定于此，例如也可以配置在X射线检测器5的附近，也可以配置在X射线源2和X射线检测器5之间，也可以配置在相比X射线检测器5更远离X射线源2的位置。此外，例如，也可以将X射线检测器5的设置在通道(channel)方向的一端或者两端的一个或者多个X射线检测元件作为焦点位置检测用的元件来使用。在该情况下，不需要调整移位检测器40和X射线检测器5之间的位置关系。此外，也可以使用来自上述的移位检测器40的输出和来自设置在X射线检测器5中的焦点位置检测用元件的输出这两者，来检测焦点位置。
返回图1的说明。X射线检测器5例如是将由闪烁体(scintillator)和光电二极管的组合构成的X射线检测元件组，在通道方向(围绕方向)上排列1000个左右，并在列方向(层面方向、体轴方向)上排列例如1～320个左右而形成的检测器，按照隔着被检测体33与X射线管2对置的方式配置。X射线检测器5检测从X射线管2放射并透过被检测体33的X射线，将检测到的透过X射线数据输出至信号收集装置12。
信号收集装置12与X射线检测器5连接，收集通过X射线检测器5的各个X射线检测元件检测到的透过X射线数据，并将其输出至中央处理装置20。
中央处理装置20由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(RandomAccess Memory)等构成。中央处理装置20控制控制装置10，并且控制卧台30内的卧台控制装置。
此外，中央处理装置20获取信号收集装置12所收集到的透过X射线数据，通过图像重构部进行基于透过X射线数据的图像重构处理，重构断层像。
此外，中央处理装置20执行使X射线照射范围移动到规定的位置的处理(照射范围移动处理：参照图4)。
X射线照射范围是对X射线检测器5入射的X射线本影的范围，由X射线管2的焦点的位置、准直仪3的位置、X射线检测器5的位置之间的相对位置关系决定。在以下的说明中，将X射线的焦点位置或者X射线照射范围作为相对于X射线检测器5的相对位置来说明。
此外，X射线管2、准直仪3、或者X射线检测器5能够通过移动机构分别在X射线CT装置1内的位置(绝对位置)上移动。
在本实施方式中，说明以下例子，即，为了使X射线的照射范围或者X射线的焦点位置移动，对X射线检测器5以及准直仪3的位置进行固定，通过X射线管移动机构11使X射线管2的绝对位置进行移动。但是，本发明不限定于此，也可以通过使X射线检测器5的位置或者准直仪3的位置进行移动来移动X射线照射范围或者X射线焦点。详细情况后述。
此外，将在没有发生X射线管2的热延伸的状态下，X射线的本影的中心入射到X射线检测器5的中心这样的X射线管2的位置作为原点。
此外，X射线管2为以下构造，即，由于在照射X射线时产生的热，X射线焦点的位置向层面方向的一方移动，并且由于冷却而向其相反的方向移动。以下，将由于热延伸而X射线焦点进行移动的方向称为第一方向，将由于冷却而X射线焦点进行移动的方向称为第二方向。
作为X射线照射范围的移动机构的X射线管移动机构11，例如由步进电动机或者油压缸等构成，通过控制装置10进行驱动控制而使X射线管2的绝对位置进行移动。
控制装置10按照由中央处理装置20计算出的移动量以及移动速度来对X射线管移动机构11进行驱动控制，使X射线管2的位置在层面方向上移动，由此来移动X射线照射范围。此外，控制装置10也作为获取X射线管移动机构11的移动量的部件来发挥作用。具体来说，例如，在X射线管移动机构11通过步进电动机进行移动，并通过前进和后退这两种脉冲数来决定移动量和方向的情况下，预先记录各脉冲数的总和。能够根据该脉冲数来测量X射线管2的移动量即控制下的焦点位置的移动量。这样获取到的过去的X射线管移动机构11的移动量即被视为前一次的焦点位置，作为没有X射线照射时的假想的焦点位置来利用。
另外，作为检测X射线管移动机构11的移动量的方法，例如可以使用激光位移计这样的光学距离测量部件。该情况下，可以测量X射线管移动机构11的基准位置和X射线管2之间的距离，将该测量值作为X射线管2的移动量来送出至中央处理装置20。
在旋转体7搭载X射线管2、准直仪3、焦点位置检测装置4、X射线检测器5、信号收集装置12。旋转体7通过从由控制装置10控制的旋转体驱动装置8经由驱动传递系统9传递的驱动力来进行旋转。
显示装置21由液晶面板、CRT监视器等显示装置、和用于与显示装置协作来执行显示处理的逻辑电路构成，并且与中央处理装置20连接。显示装置21显示由中央处理装置20重构的图像、设定的拍摄条件、或者各种处理结果等。
输入装置22例如由键盘、鼠标等指示设备、数字键、以及各种开关按钮等构成，向中央处理装置20输出由操作者输入的各种指示和信息。操作者使用显示装置21以及输入装置22按照对话的方式来操作X射线CT装置1。
卧台30由载置被检测体33的载板、卧台控制装置、上下运动装置、以及载板驱动装置构成，通过未图示的卧台控制装置的控制来控制上下运动装置，适当设置卧台30的高度。此外，控制载板驱动装置使载板在体轴方向上前后运动，或者使载板在与体轴垂直的方向且与载板平行的方向(左右方向)上移动。由此，将被检测体33搬入及搬出X射线照射空间。
接着，参照图4，说明本发明涉及的照射范围移动处理。
中央处理装置20从未图示的存储装置读出与该照射范围处理相关的程序以及数据，基于该程序以及数据来执行处理。
首先，在将X射线CT装置1的电源设为接通(ON)之后(步骤S101)，中央处理装置20进行刚刚有无X射线照射的判定(步骤S102)。这里，所谓刚刚有无X射线照射的判定例如基于从前一次进行该处理开始到本次进行该处理为止的时间来进行，是例如基于在1秒间隔等的规定时间间隔内有无X射线照射的判定。
在刚刚进行了X射线照射的情况下(步骤S102：有)，首先由焦点位置检测装置4来进行焦点位置的检测(步骤S103)。基于该结果，中央处理装置20计算用于焦点位置到达理想焦点位置的移动量(步骤S104)。所谓理想焦点位置是X射线的本影的中心入射到X射线检测器5的中心这样的位置。在该例子中，作为使照射范围移动的手段，通过使X射线管2的绝对位置进行移动来移动焦点位置，作为其结果，使照射范围移动。
X射线管2的移动方向是热延伸导致的焦点移动的相反方向即第二方向。具体来说，在检测到的焦点位置为Fb的情况下，使X射线管2移动-Fb。
中央处理装置20向控制装置10送出计算出的移动量以及移动方向，并且送出X射线管2的移动指示。控制装置10按照来自中央处理装置20的指示，使X射线管2移动到理想焦点位置(第一移动：步骤S105)。X射线照射中重复步骤S103～步骤S105的处理。
另一方面，在停止X射线照射，在步骤S102中判断为没有进行X射线照射的情况下(步骤S102：无)，中央处理装置20取代焦点位置检测装置4所进行的焦点位置的检测，根据到刚刚的X射线照射时为止累积移动的X射线管2的绝对位置来获取焦点位置。这里，将根据X射线管2的绝对位置得到的焦点位置称为“假想焦点位置”。在本实施方式中，因为为了移动焦点位置(X射线的照射范围)而使X射线管2移动，所以上述假想焦点位置是根据X射线管移动机构11实际使X射线管2移动的量来计算出的。
中央处理装置20判定获取到的假想焦点位置是否从规定的停止位置发生了偏移(步骤S106)。所谓停止位置是X射线管2通过后述的第二移动而最终到达的位置。
针对停止位置可以考虑各种方式因而在后面详细叙述，这里为了使说明简单，将原点(在没有热延伸的状态下，焦点与X射线检测器5的中心一致的位置)设为停止位置。
在获取到的假想焦点位置没有处于停止位置的情况下(步骤S106：是)，中央处理装置20使X射线管2按照一定的移动速度移动(第二移动：步骤S107)到停止位置(到后述的假想控制焦点位置到达基准位置为止)。
另外，后面叙述该第二移动的移动速度，假设预先求取适当值并保持。
通常，在X射线刚刚停止照射后，X射线管2由于刚刚停止之前的X射线照射产生的热而产生热延伸，为了补正该热延伸，通过第一移动使X射线管2向消除热延伸的方向移动，与理想焦点位置对准。此外，在之后的第二移动中，为了削减由于伴随时间经过的冷却而对焦点移动造成的影响，使X射线管2向第一方向移动(后述的控制假想焦点位置的移动是与冷却相同的方向)。
这里，所谓基准位置是将上述X射线管2的停止位置换算为没有热延伸的状态下的焦点位置后的位置。即，如本例，在仅仅使X射线管2移动的情况下，如果X射线管2的停止位置为X，则由于焦点位置为-X，所以基准位置为-X。
另外，为了在到达存在焦点的基准位置时停止X射线管2，将焦点成为基准位置的X射线管2的位置设为停止位置。在停止位置上设置限制器(limiter)检测部件，中央处理装置20判定X射线管2是否到达停止位置，在到达停止位置的情况下，作为焦点位置到达基准位置而停止移动。此外，也可以不进行这样的停止位置的判定处理，而采用例如在停止位置设置阻档物(stopper)，仅移动至停止位置的构造。
这样，在使焦点位置(通过控制而移动的焦点位置：控制假想焦点位置)移动到理想焦点位置，而对起因于刚刚之前的X射线照射的热延伸所导致的X射线焦点的变动进行补正之后，进一步按照规定的速度Vconst使焦点位置在与伴随冷却的焦点移动相同的方向上进行移动。由此，能够削减起因于热延伸以及冷却的X射线焦点的移动，始终抑制焦点从理想的位置发生偏移。
参照图5以及图6，说明焦点位置的冷却所导致的移动和控制下的移动的一例。
在以下的说明中，控制假想焦点位置是通过控制而移动的焦点位置，在该例子中，是从X射线管2的绝对位置观察的原点的位置。即，在X射线管2的绝对位置处于-Fb的位置的情况下，控制假想焦点位置是Fb。在考虑控制假想焦点位置时，认为没有X射线管2的热延伸。
在图5中，纵轴表示焦点位置(X射线管2的焦点和X射线检测器5之间的相对位置)，横轴表示从停止X射线照射之后开始的时间。此外，实线125表示X射线管2的热延伸成为最大时以后的焦点位置的时间变化，实线128表示由本控制实现的控制假想焦点位置的时间变化。
如图5所示，在由于热而产生最大的焦点移动时，焦点位置位于点C。之后，由于冷却，焦点位置如实线125所示这样进行变化。
另一方面，在基于上述的照射范围移动处理的焦点控制中，在步骤S106中，将通过前一次的实际拍摄(X射线照射)而移动了的X射线管2的位置作为假想焦点位置来检测，如图5的实线128所示，在使控制假想焦点位置移动到作为理想焦点位置的点C后，按照规定速度Vconst使控制假想焦点位置移动到基准位置。在控制假想焦点位置到达基准位置后停止焦点的移动控制。
即，在控制假想焦点位置处于基准位置和热延伸最大时的焦点位置之间时，按照规定的速度Vconst来移动焦点位置。
在步骤S106中，在判定为获取到的假想焦点位置与基准位置一致的情况下(步骤S106：否)，不进行特别的处理。判定是否从输入装置22输入了将电源设为断开(OFF)的指示(步骤S108)，在没有电源断开的指示的情况下(步骤S108：否)，返回步骤S102。此外，在有电源断开的指示的情况下(步骤S108：是)，在使假想控制焦点位置移动到基准位置之后(步骤S109)，将电源设为断开(步骤S110)。
这样，在将电源设为断开时，通过使X射线管2移动到规定的停止位置，以便控制假想焦点位置到达规定的基准位置，从而能够减小下一次装置起动时的焦点位置的偏移。
接着，具体说明基于步骤S107的第二移动的焦点位置的移动速度Vconst。
在图5的例子中，在控制假想焦点位置处于实线125上时，即，由于冷却而变化了的焦点位置和原点之间的距离与基于第二移动的X射线管2距原点的距离一致时，X射线的照射范围成为理想照射范围。
因此，基于第二移动的焦点位置的移动速度Vconst优选按照满足下面式子(1)的关系的方式来设定。
[数1]
Vlow＜Vconst＜Vhish…(1)
这里，Vlow是焦点位置从热延伸最大时的位置C到基准位置D为止，由于冷却而移动的情况下的平均移动速度(图5的虚线127)，Vhigh是热延伸最大时由于冷却而导致的每单位时间的焦点位置的变化量(图5的虚线126)。
此外，如图6所示，在热延伸不是最大的状态下进行基于本照射范围移动处理的第一移动以及第二移动的情况下，中央处理装置20首先通过第一移动使控制假想焦点位置移动到理想焦点位置E，在之后的第二移动中，按照规定的速度Vconst，使控制假想焦点位置移动到基准位置为止。
接着，使用具体的数值来说明基于照射范围移动处理的焦点控制。
例如，考虑由于X射线导致的热延伸而使实际的焦点位置最大移动300μm为止，之后焦点位置F(t)按照式子(2)进行移动的情况。
[数2]
F ( t ) = 300 · exp ( - t 10 ) · · · ( 2 )
这里，F(t)的单位是[μm]，t是X射线照射后的时间，单位为[分]。
该例子中的冷却导致的焦点移动如图7的虚线135所示。
此时，第二移动的速度Vconst按照满足上述关系式(1)Vlow＜Vconst＜Vhigh的方式来设定即可。
具体来说，如果在焦点接近从基准位置离开10μm左右的位置时，视为到达基准位置，则在时间34分钟移动距离290μm。即，Vlow是8.5μm/分。
此外，Vhigh是式子(2)的时刻0的微分值，是30μm/分。
例如，在将基于第二移动的焦点位置的移动速度Vconst的值设为Vlow和Vhigh的平均值的情况下，Vconst是19μm/分。该情况下，假想控制焦点位置为图7的实线136。
图8所示的曲线141表示图7中控制假想焦点位置136相对于理想焦点位置135的偏移量的时间变化。偏移量作为控制假想焦点位置136-理想焦点位置135来计算。
如图8所示，理想焦点位置135和控制假想焦点位置136之间的偏移量的大小为最大值22μm、最小值-62μm。即，在焦点位置由于冷却而发生的移动的方向(第二方向)上为22μm，在其相反的第一方向上为62μm。即，距理想焦点位置的偏移量最大为62μm。
进一步地，如果计算热延伸不是最大而是产生了距离L的焦点移动的情况下的理想焦点位置和控制假想焦点位置之间的偏移量，则如图9所示。图9的纵轴表示理想焦点位置和控制假想焦点位置之间的偏移量，横轴表示焦点的移动量L，曲线172是最大偏移量，曲线173是偏移的最大值(向第二方向的偏移)的绝对值，曲线174是偏移的最小值(向第一方向的偏移)的绝对值。如图9所示，曲线172和曲线174重叠。由此，在焦点移动量为大约190μm时，可知控制假想焦点位置为距理想焦点位置大约70μm的最大偏移量。因此，通过进行本发明的焦点控制，能够实现最大偏移量为大约70μm以下的精度。
另外，在图7～图9的例子中，虽然将第二移动中的焦点位置的移动速度Vconst设为Vhigh和Vlow的平均值，但是本发明不限定于此。焦点位置的移动速度Vconst可以使用Vhigh和Vlow之间的任何值。
例如，在设焦点位置的移动速度Vconst为Vhigh时，理想焦点位置和控制假想焦点位置之间的偏移量的最大值相对于焦点移动量L的变化如图10的曲线142所示。此外，例如，在设焦点位置的移动速度Vconst为Vlow时，理想焦点位置和控制假想焦点位置之间的偏移量的最大值相对于焦点移动量L的变化如图10的曲线143所示。
根据图10，在设焦点滑行速度Vconst为Vhigh时，能够按照最大偏移量为大约110μm的精度来使控制假想焦点位置接近理想焦点位置，在设焦点滑行速度Vconst为Vlow时，能够按照最大偏移量为大约103μm的精度来使控制假想焦点位置接近理想焦点位置。
此外，为了更加提高精度，在假设的焦点移动量L的范围内，优选按照理想焦点位置和控制假想焦点位置之间的偏移量在第一方向(偏移的最大值的绝对值)和第二方向(偏移的最小值的绝对值)上成为相同大小的方式来决定焦点位置的移动速度Vconst。
这是图9的偏移的最大值的绝对值173的最大和偏移的最小值的绝对值174的最大成为相同时。
满足该条件的焦点位置的移动速度Vconst在该例子中为14.2μm/分。图11表示将移动速度Vconst设为14.2μm/分的情况下的偏移的最大值的绝对值173(向第二方向的偏移)、和偏移的最小值的绝对值174(向第一方向的偏移)，向各方向的最大偏移量为大约52μm。因此，在该例子中，能够按照使最大偏移量为大约52μm以下的精度来进行控制，以使控制假想焦点位置接近理想焦点位置。
接着，说明基准位置。
在上述例子中，为了进行说明，虽然将作为控制移动的停止位置的基准位置设为原点(在没有热延伸的状态下，X射线的本影的中心与X射线检测器的中心一致的情况下的X射线管2的位置)，但是通过将基准位置(控制假想焦点位置的基准位置)设置于在热延伸导致的焦点移动的方向(第一方向)上偏移规定距离的位置，能够进一步提高精度。在该例子中，将基准位置在第一方向上移动意味着将X射线管2在与第一方向相反的第二方向上移动。
如图12所示，中央处理装置20在使控制假想焦点位置136按照规定的移动速度Vconst移动之后，使其停止在从原点在第一方向(由于热延伸而焦点发生移动的方向)上离开规定距离的基准位置151。
图13中示出使基准位置151从原点向在存在热延伸的情况下焦点发生移动的方向移动0μm或者20μm，并设移动速度Vconst为17μm/分时的假想控制焦点位置和理想焦点位置之间的偏移量。在图13中，实线145表示设基准位置151(Fconv)为原点(0μm)时的最大的偏移量，实线146表示使基准位置151(Fconv)在第一方向上从原点偏移20μm时的最大的偏移量。图13的图表的横轴是假设的焦点移动量L。
从图13的实线145可知，设基准位置(Fconv)为原点(0μm)时的最大偏移量为大约60μm。另一方面，如实线146所示，在使基准位置(Fconv)在第一方向上偏移20μm的情况下，最大偏移量能够改善为大约48μm。
进而在假设的焦点移动量L的范围内，在控制假想焦点位置和理想焦点位置在第一方向上的偏移的大小、在第二方向上的偏移的大小、基准位置从原点向第一方向的偏置(offset)距离Fconv相等的情况下，可知能够得到更理想的结果。
换言之，这是控制假想焦点位置和理想焦点位置之间的偏移的最大值的大小与基准位置的偏置距离Fconv相等，并且偏移的最小值为-Fconv时。
这样，如果将基准位置和原点位置之间的距离Fconv最佳化，以使理想焦点位置和假想控制焦点位置向第一方向的偏移量以及向第二方向的偏移量一致，则相对于假设的焦点移动量L，偏移的大小如图14所示。在图14中，实线173表示向第二方向的偏移的大小173，实线174表示向第一方向的偏移的大小174。此外，图13的虚线147表示此时的最大偏移量的变化。
设基于第二移动的焦点位置的移动速度Vconst为16.3μm/分，基准位置Fconv为38μm。该结果如图14所示，可知，偏移的最大值的大小(向第二方向的偏移的大小)173和偏移的最小值的大小(向第一方向的偏移的大小)174的各自的最大值为38μm。这与基准位置的偏置值Fconv一致。因此，如图13所示，可知，相对于假设的焦点移动量L，能够按照焦点位置从理想焦点位置的偏移量为大约38μm以下的精度来进行控制。
如以上所说明的，本实施方式的X射线CT装置1具备：照射X射线的X射线源2、与X射线源2对置并将X射线转换为电信号的X射线检测器5、为了对入射到X射线检测器5的X射线的照射范围进行移动而被驱动的移动机构11、和检测X射线的焦点位置的焦点位置检测装置4，中央处理装置20基于由焦点位置检测装置4检测到的焦点位置，按照进行第一移动和第二移动的方式进行控制，其中第一移动使焦点位置移动到理想焦点位置，第二移动在第一移动后进一步按照规定的速度来驱动上述移动机构，直到焦点位置到达预先决定的停止位置。
即，在通过上述的第一移动使焦点位置移动到理想焦点位置后，进一步使移动结构11进行第二移动来使焦点位置移动，削减冷却导致的焦点位置的移动的影响。此外，由于第二移动通过预先决定的一定速度下的移动这样的简单控制来实现，所以没有必要进行焦点位置的预测。
由此，能够通过简单的控制使焦点位置移动到削减了冷却的影响的适当的位置，能够去除并抑制起因于焦点变动的伪影的产生和定量性的降低等画质劣化。进一步地，通过简化控制方法，能够简化硬件和软件，能够降低获取的事前数据量，因此能够实现装置的低价化以及开发和制作时间的缩短。
此外，在X射线焦点由于X射线管2的热延伸而在第一方向上移动，并由于冷却而向与第一方向相反的第二方向移动的情况下，上述停止位置优选设定为没有X射线管2的热延伸的情况下的焦点位置从原点在第一方向上离开规定距离的位置。在该情况下，能够减小上述焦点的偏移量，进行精度良好的焦点控制。
进一步地，在按照理想焦点位置和通过第二移动而移动的焦点位置(假想控制焦点位置)向第一方向的偏移量以及向第二方向的偏移量一致的方式，来设定将X射线管2的停止位置换算为没有热延伸的状态下的焦点位置后的位置即基准位置与原点位置之间的距离Fconv的情况下，精度进一步提高，因而优选。
此外，在将焦点位置从热延伸最大时的位置到基准位置为止，由于冷却而进行移动的情况下的平均移动速度设为Vlow，热延伸最大时的冷却导致的每单位时间的焦点位置的变化量设为Vhigh的情况下，基于第二移动的焦点位置的移动速度Vconst按照满足式子(1)Vlow＜Vconst＜Vhigh的关系的方式来设定。
由此，能够简单地计算出X射线管移动机构11的移动速度的适当范围。
进一步地，在按照使理想焦点位置和通过第二移动而移动的焦点位置(控制假想焦点位置)之间的偏移量在第一方向和第二方向上一致的方式来设定基于第二移动的焦点位置的移动速度Vconst的情况下，能够减小上述的偏移量，能够进行精度良好的焦点控制。
此外，中央处理部件20在检测焦点位置时，判定有无X射线照射，在判定为没有X射线照射的情况下，根据到刚刚之前的X射线照射为止所累积移动的移动机构的移动量来获取当前的焦点位置。
因此，不必进行用于检测焦点位置的预曝光等，能够不错过所希望的拍摄定时地开始焦点位置的移动控制。
另外，在上述实施方式中，虽然说明了由于热而导致的焦点移动存在于层面方向上的情况，但是这只是一个例子，不是用来限定本发明。但是，在本发明中，设X射线焦点的控制移动是与焦点位置无关地在层面方向的一个方向上的移动。因此，优选适用于即使在根据焦点位置的不同而控制移动的方向向层面方向以外的方向改变的情况下，一个主要因素的变动与其他因素相比较大，实质上能够视为向一个方向的移动的情况。
此外，在上述实施方式中，虽然示出了焦点位置的冷却导致的移动遵循式子(2)所示的关系的情况，但是并不限定于此。表示焦点的移动位置的式子也可以采用多项式等各种函数。作为其他函数的一个例子，例如可以采用式子(3)这样的函数。
[数3]
F ( 1 ) = a 1 + t b · · · ( 3 )
这里，a、b是常数，t是时间(单位[分])。
图15的虚线148表示在式子(3)中，a＝300μm、b＝10分的情况下的焦点位置的时间变化。此时，如果设基于第二移动的焦点位置的移动速度Vconst为10.2μm/分，设基准位置距原点的距离Fconv为51μm，则控制假想焦点位置如实线149所示。进一步地，在图16中示出相对于在图15的情况下假设的焦点移动量L的、向第二方向的偏移的大小(偏移的最大值的绝对值)173和向第一方向的偏移的大小(偏移的最小值的绝对值)174。根据该结果，能够按照最大偏移量为大约51μm的精度使控制假想焦点位置接近理想焦点位置。
进一步地，也可以不是根据上述式子(2)或式子(3)所示的关系式，而是根据通过测量得到的曲线来求取焦点位置的移动速度Vconst和基准位置的值Fconv。
此外，也可以通过计算来求取表示由于冷却而导致的焦点移动的函数F(t)。例如，也可以根据X射线管2的温度的冷却函数来计算标准化后的函数G(t)，并利用实际测量到的最大移动焦点位置A如式子(4)这样来决定F(t)。
[数4]
F(t)＝A·G(t)…(4)
进一步地，也可以在最大移动焦点位置A中使用由模拟等决定的值。此外，函数F(t)也可以是其他的G(t)的函数。在像这样通过计算来求取理想焦点位置的情况下，不必事前获取推定用数据，能够减少劳力、时间、以及工时，能够缩短开发和制作时间。
此外，在上述实施方式中，虽然每隔规定的时间进行有无X射线照射的判定(图4的步骤S102)，但是并不限定于此，例如也可以与拍摄同步地，按照每特定的视野(view)数来进行。进一步地，也可以按照X射线照射的有无和X射线管2的移动量来变更到下一次判定(步骤S102)为止的时间。
此外，在上述实施方式中，虽然示出了通过X射线管移动机构11使X射线管2移动从而对焦点位置进行控制移动的例子，但是并不限定于此。例如，在X射线管2是使用电子束来产生X射线的机构的情况下，也可以如飞焦点(flying focus)技术这样通过电场和磁场来使焦点位置移动。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了X射线管2具有一个焦点的情况，但是并不限定于此，也可以具有多个焦点。在该情况下，可以与上述实施方式相同地移动多个焦点，也可以另行移动各个焦点。在如本实施方式这样使X射线管2移动的情况下，各焦点成为相同的运动，但是例如在通过电场和磁场等使焦点位置移动的情况下，通过在各焦点分别产生电场和磁场，既能够进行相同的移动，也能够进行分别不同的移动。
此外，在上述实施方式中，虽然为了使X射线照射范围移动而使X射线管2移动，但是也可以使准直仪3的位置移动。
参照图17以及图18，说明通过移动准直仪3使X射线照射范围移动的例子。
在该情况下，如图17所示，在图1所示的X射线CT装置中，具备准直仪移动机构302。不需要图1的X射线管移动机构11。
准直仪移动机构302由控制部件10来驱动控制。
在该情况下，焦点位置的移动也与图4的照射范围移动处理同样地进行。其中，将相当于“X射线管移动”的步骤(S105、S107)置换为准直仪3的移动。
此外，准直仪3的位置Y按照与X射线管2的位置X满足下面的式子(5)的关系的方式来控制。
[数5]
Y = - S T X · · · ( 5 )
这里，X射线管2的焦点位置X和准直仪3的位置Y是以原点为基准的位置。
此外，在式子(5)中，T是从X射线检测器5至X射线管2的焦点位置为止的距离，S是从X射线检测器5至准直仪3为止的距离(参照图18)。
图18是表示图17的位置327上的X射线管2、准直仪3、以及X射线检测器5的位置关系的剖面图。图18的斜线所示的区域是X射线照射区域。图18(a)表示焦点移动前的位置关系，直线328是连接没有X射线管2的热延伸的状态下的焦点位置333-1和X射线检测器5的层面中心的直线。此外，图18(b)是焦点移动后的位置关系。
焦点移动后的焦点位置333-2处于相对于层面方向107从直线328离开距离326的位置。在如上述实施方式那样通过X射线管移动机构11使X射线管2移动的情况下，由于使X射线管2在与焦点333-2的移动方向相反的方向上进行移动，所以距离326为-X。
在图18(b)中，为了设为与图18(a)相同的理想焦点位置，只要使实际照射区域中的X射线检测器5的层面中心成为位置334即可，使准直仪3移动在焦点位置X上乘以从X射线检测器5至X射线管2的焦点的距离T和从X射线检测器5至准直仪3的距离S的差异所造成的放大率的差异的项后得到的距离即可。
此外，如式子(5)所示，位置Y和位置X为相反方向。因此，准直仪3在上述实施方式中，在与使X射线管2移动的方向相反地方向上移动。即，在第二移动中，使准直仪2在与由于焦点的冷却而导致的移动方向相同的第二方向上移动即可。
此外，为了使X射线照射范围移动，也可以使X射线检测器5的位置移动。
参照图19以及图20来说明通过移动X射线检测器5来使X射线照射范围移动的例子。
在该情况下，如图19所示，在图1所示的X射线CT装置1中具备X射线检测器移动机构200。不需要图1的X射线管移动机构11。
X射线检测器移动机构200由控制部件10来驱动控制。
在该情况下，焦点位置的移动也与图4的照射范围移动处理同样地进行。其中，将相当于“X射线管的移动”的步骤(S105、S107)置换为X射线检测器5的移动。
此外，X射线检测器5的位置Z按照与X射线管2的位置X满足下面式子(6)的关系的方式来控制。
[数6]
Z = S T - S X · · · ( 6 )
这里，X射线管2的焦点位置X和X射线检测器5的位置Z是以原点为基准的位置。
此外，在式子(6)中，T是从X射线检测器5至X射线管2的焦点位置为止的距离，S是从X射线检测器5至准直仪3为止的距离(参照图20)。
图20是表示图19的位置327上的X射线管2、准直仪3、以及X射线检测器5的位置关系的剖面图。图20的斜线所示的区域是X射线照射区域。图20(a)表示焦点移动前的位置关系，直线328是连接没有X射线管2的热延伸的状态下的焦点位置333-1和X射线检测器5的层面中心的直线。此外，图20(b)是焦点移动后的位置关系。
在图20(b)中，为了设为与图20(a)相同的理想焦点位置，只要实际照射区域中的X射线检测器5的层面中心位置334相对于直线328和准直仪3相交叉的点337成为与焦点333-2对称的位置即可。因此，使X射线检测器5移动在焦点位置X上乘以从准直仪3至X射线检测器5的距离S和从准直仪3至X射线管2的焦点位置333为止的距离(T-S)之比后得到的距离即可。即，X射线检测器5移动到满足式子(6)的位置Z即可。
此外，如式子(6)所示，位置Z与位置X为相同方向。因此，X射线检测器5在与上述实施方式中使X射线管2移动的方向相同的方向上移动。即，在第二移动中，使X射线检测器5在与由于热延伸从而焦点发生移动的方向相同的第一方向上移动即可。
进一步地，也可以将X射线管2、准直仪3、以及X射线检测器5中的任意2个或全部组合起来，使焦点移动。
例如，在图21中，为了变更X射线照射范围，使准直仪3以及X射线检测器5双方移动。此时的准直仪3的位置Y和X射线检测器5的位置Z与焦点的位置X移动相同距离即可，此外移动方向也相同。因此，在相反方向上进行与使X射线管2移动的例子相同量的移动即可。
这样，在与焦点的移动相对应地使准直仪3以及X射线检测器5双方移动的情况下，能够防止X射线对于X射线检测器5以较大的角度入射，能够抑制在X射线相对于X射线检测器倾斜入射的情况下产生的伪影的产生和定量性的降低。
以上，说明了本发明的X射线摄像装置的优选实施方式，但本发明不限定于上述实施方式。例如，也可以在非损伤检查用的CT装置、X射线锥束CT装置、双能CT装置、X射线图像诊断装置、X射线摄像装置、X射线透视装置、乳房X射线照相术(mammography)、数字减影(digital subtraction)、核医学检查诊断装置、放射线治疗装置等中应用本发明。
此外，如果是本领域技术人员，则显然在本申请所公开的技术思想的范围内，能够想到各种变更例或修正例，对于这些当然也理解为属于本发明的技术范围。例如，在第二移动中，在至基准位置为止的期间，也可以不仅仅按照规定的速度Vconst移动，而按照2个不同的速度Vconst1和Vconst2来移动。在该情况下，在Vconst1＞Vconst2时，优选在以Vconst1移动后以Vconst2移动。
符号说明：
1 X射线CT装置
2 X射线管
3 准直仪
4 焦点位置检测装置
40 移位检测器
41 焦点位置检测用狭缝
42、43 焦点位置检测用的X射线检测元件
44 连接器
5X 射线检测器
7 旋转体
8 旋转体驱动装置
9 驱动传递系统
10 控制装置
11 X射线管移动机构
12 信号收集装置
20 中央处理装置
21 显示装置
22 操作装置
30 卧台
33 被检测体

Claims (8)

1.一种X射线摄像装置，具备：
X射线源，其照射X射线；
X射线检测器，其与上述X射线源对置，并将上述X射线转换为电信号；以及
移动机构，其为了使入射到上述X射线检测器的X射线的照射范围移动而被驱动，
该X射线摄像装置的特征在于，还具备：
焦点位置检测部件，其检测上述X射线的焦点位置；以及
控制部件，其按照进行第一移动和第二移动的方式进行控制，其中，该第一移动在进行所述X射线的照射的期间，基于由上述焦点位置检测部件检测到的焦点位置使焦点位置移动到理想焦点位置，该第二移动在第一移动后直到由上述焦点位置检测部件下一次检测焦点位置为止的期间且在停止了所述X射线的照射的期间，以固定的速度使上述移动机构向预先决定的停止位置移动。
2.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
在将没有X射线源的热延伸的状态下的理想焦点位置作为原点，实质上视为上述焦点位置由于上述X射线源的热延伸而向第一方向移动，由于冷却而向与第一方向相反的第二方向移动的情况下，
上述停止位置设定在从上述原点在上述第一方向上离开规定距离的位置。
3.根据权利要求2所述的X射线摄像装置，其特征在于，
进行设定使得上述停止位置和上述原点位置之间的距离、上述理想焦点位置和通过上述第二移动而移动的焦点位置之间的向第一方向的偏移量、以及上述理想焦点位置和通过上述第二移动而移动的焦点位置之间的向第二方向的偏移量一致。
4.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
在设上述焦点位置从热延伸最大时的位置至上述停止位置为止，由于冷却而移动的情况下的平均移动速度为Vlow，由于热延伸最大时的冷却导致的每单位时间的上述焦点位置的变化量为Vhigh时，
按照基于上述第二移动的焦点位置的移动速度Vconst满足
Vlow＜Vconst＜Vhigh
的关系的方式来设定基于上述第二移动的焦点位置的移动速度。
5.根据权利要求4所述的X射线摄像装置，其特征在于，
按照上述理想焦点位置和通过上述第二移动而移动的焦点位置之间的偏移量在第一方向和第二方向上一致的方式来设定基于上述第二移动的焦点位置的移动速度Vconst。
6.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
还具备判定部件，该判定部件判定有无X射线照射，
上述控制部件按照在通过上述判定部件判定为有X射线照射的情况下进行上述第一移动，在通过上述判定部件判定为没有X射线照射的情况下进行上述第二移动的方式进行控制。
7.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
上述移动机构将上述X射线管、上述X射线检测器、或对从上述X射线管照射的X射线的照射范围进行限定的准直仪中的、至少一个部件的位置或多个部件的位置组合起来进行移动。
8.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
该X射线摄像装置是X射线CT装置。
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