CN104510487A

CN104510487A - 放射线断层摄影装置、控制方法及程序

Info

Publication number: CN104510487A
Application number: CN201410501166.1A
Authority: CN
Inventors: 柳田弘文; 藤本亮介
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: JP2015066052A; US9599578B2; JP5815626B2; CN104510487B; US20150092908A1

Abstract

本发明为放射线断层摄影装置、控制方法及程序，提供抑制放射线管的短寿命化同时安全关闭具备液体轴承方式的放射线管的放射线断层摄影装置。执行：控制工序，控制所述门架旋转部及放射线管，以在关闭时以比门架旋转部正式扫描时慢的既定速度Vg2开始旋转（时刻t1），从该时点经过既定延迟时间Δt1后（时刻t2），开始转子的旋转停止控制，在所述转子停止旋转后（时刻t4），使所述门架旋转部停止在起始位置；以及设定工序，设定速度Vg2和/或延迟时间Δt1，以在所述关闭进行多次时，使所述转子的旋转停止时的所述门架旋转部的旋转角度位置平均分散。由此，不仅分散放射线管对轴承的损伤，且在关闭过程中不使门架旋转部暂时停止。

Description

放射线断层摄影装置、控制方法及程序

技术领域

本发明涉及控制具备具有液体轴承的放射线管的放射线断层摄影装置的技术。

背景技术

作为搭载于放射线断层摄影装置的门架（gantry）旋转部的放射线管，提案有液体轴承（liquid bearing）方式的放射线管（专利文献1：参照摘要等）。在液体轴承方式的放射线管中，支撑阳极的转子的轴承上采用液体金属润滑剂。该方式的放射线管，与现有的球轴承（ball bearing）方式的放射线管相比，跃性地减轻了机械摩擦，另外，提高了从阳极到轴承的热传导性，因此能够实现长寿命、小型、大热容量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平08－212949号公报。

发明内容

发明要解决的课题

此外，放射线管的转子（rotor）的旋转，一般在调试放射线断层摄影装置时开始，在关闭（shut down）放射线断层摄影装置时停止。如图5所示，液体轴承方式的放射线管中，当转子在停止时，转子的阳极侧因自重而稍许下降，与转子的阳极相反一侧稍许上升。此时，与转子的阳极相反一侧的内缘部会与轴承的表面接触。因此，在旋转的转子完全停止的瞬间，与转子的阳极相反一侧的内缘旋转的同时，与轴承的重力方向侧的表面接触，该接触部分会受一点伤。通常，轴承是相对于放射线管的外壳（housing）固定的。因此，如果停止转子时的门架旋转部的旋转角度位置始终相同，则轴承的重力方向侧的部分即受伤部分也会始终相同，会缩短轴承的寿命。

想要防止这样的现象，就不要使停止放射线管的转子时的门架旋转部的旋转角度位置始终相同，而最好经常或每次逐渐错开或随机（random）改变而平均地分散。此外，虽然目的与此不同，但在日本专利第4678964号公报中公开了在关闭放射线断层摄影装置时，每次将停止门架旋转部的旋转角度位置改变的手法。

另一方面，关闭放射线断层摄影装置时，出于各种理由，门架旋转部优选停止在不进行扫描（scan）时停止的旋转角度位置、所谓的起始位置（home position）。

例如，放射线断层摄影装置一般多构成为：当门架旋转部停止在起始位置时，将搭载在门架旋转部的定位灯（positioning light）配置在进行被检体的对位时的适当位置。在该情况下，在关闭放射线断层摄影装置时，最好将门架旋转部停止在起始位置，以便在刚刚再调试放射线断层摄影装置之后也能够立即进行被检体的对位。

另外例如，放射线断层摄影装置构成为：在门架旋转部停止在起始位置时，使设于放射线管和门架框体部的其排热单元互相最接近，以有效率地进行放射线管的排热。放射线管的排热主要是为了抑制放射线管的蓄热造成的损伤、或者快速冷却放射线管而缩短直至能够扫描的等待时间而进行的。在这种情况下，优选在不进行扫描时，以使放射线管的排热有效地进行的方式将门架旋转部停止在起始位置。另外，优选在关闭放射线断层摄影装置时，以在再调试放射线断层摄影装置时快速开始放射线管的排热的方式将门架旋转部停止在起始位置。

另外例如，放射线断层摄影装置构成为：在门架旋转部停止在起始位置时，使设于检测器和门架框体部的其保温单元互相最接近，以有效率地进行检测器的保温。检测器的保温主要是为了稳定检测器的检测特性并稳定重构图像的画质而进行的。在这种情况下，优选在不进行扫描时，以有效地进行放射线管的保温的方式将门架旋转部停止在起始位置。另外，优选在关闭放射线断层摄影装置时，以在再调试放射线断层摄影装置时快速开始放射线管的保温的方式将门架旋转部停止在起始位置。

根据这些情况，在关闭具有液体轴承方式的放射线管的放射线断层摄影装置时，一般考虑进行如下控制。首先，将门架旋转部从起始位置旋转到事先设定的旋转角度位置并停止。该停止的旋转角度位置是以长期观察中平均分散的方式经常或每次改变设定。门架旋转部停止后，开始放射线管的转子的停止控制。自该停止控制开始起经过既定时间后转子停止。转子停止后，将门架旋转部旋转到起始位置而使之停止。

上述控制中如下进行动作，即，当关闭放射线断层摄影装置时，将门架旋转部旋转到设定的旋转角度位置并暂时停止后，过一会儿再旋转而返回起始位置。然而，该动作会给装置的技术服务人员（field engineer）等带来很大的危险。例如，假设在关闭放射线断层摄影装置后，技术服务人员进行服务操作的情况。此时，设技术服务人员不知道或者忘记了门架旋转部暂时停止后过一会儿再旋转。在该情况下，可想到技术服务人员会在门架旋转部刚刚停止之后开始操作，在操作过程中门架旋转部突然开动而使技术服务人员受重伤。

因为这种情况，希望在不缩短放射线管的寿命的情况下能够安全地关闭具备具有液体轴承的放射线管的放射线断层摄影装置的技术。

用于解决课题的方案

第1观点的发明提供一种放射线断层摄影装置的控制方法，该放射线断层摄影装置具有搭载有放射线管和检测器门架旋转部，该放射线管包含支撑阳极而旋转的转子及液体轴承，所述控制方法包括：

控制工序，控制所述门架旋转部及放射线管，以在进行该装置的关闭时，以比所述门架旋转部正式扫描时的速度即第1速度慢的第2速度开始旋转，并且自该旋转开始时起经过既定延迟时间之后，开始所述转子的旋转停止控制，在所述转子的旋转停止之后，使所述门架旋转部停止在起始位置；以及

设定工序，设定所述第2速度和/或所述延迟时间，以在所述关闭进行多次时，使所述转子的旋转停止时的所述门架旋转部的旋转角度位置平均分散。

第2观点的发明提供根据上述第1观点，

在所述设定工序中将所述延迟时间随机设定的放射线断层摄影装置的控制方法。

第3观点的发明提供根据上述第1观点，

在所述设定工序中，按照既定模式（pattern）依次设定彼此不同的多个延迟时间中的任一个的放射线断层摄影装置的控制方法。

第4观点的发明提供根据上述第1观点至第3观点的任一观点，

所述第2速度为每转花费10秒以上的速度的放射线断层摄影装置的控制方法。

第5观点的发明提供根据上述第1观点至第4观点的任一观点，

所述起始位置为搭载于所述门架旋转部的定位灯的光照射方向成为特定方向的旋转角度位置的放射线断层摄影装置的控制方法。

第6观点的发明提供根据上述第1观点至第5观点的任一观点，

所述起始位置为所述放射线管接近其排热单元的旋转角度位置的放射线断层摄影装置的控制方法。

第7观点的发明提供根据上述第1观点至第6观点的任一观点，

所述起始位置为所述检测器接近其保温单元的旋转角度位置的放射线断层摄影装置的控制方法。

第8观点的发明提供一种放射线断层摄影装置，具有搭载有放射线管和检测器的门架旋转部，该放射线管包含支撑阳极而旋转的转子及液体轴承，所述放射线断层摄影装置具备：

控制单元，控制所述门架旋转部及放射线管，以在进行该装置的关闭时，以比所述门架旋转部正式扫描时的速度即第1速度慢的第2速度开始旋转，并且自该旋转开始时起经过既定延迟时间之后，开始所述转子的旋转停止控制，在所述转子的旋转停止之后，使所述门架旋转部停止在起始位置；以及

设定单元，设定所述第2速度和/或所述延迟时间，以在所述关闭进行多次时，使所述转子的旋转停止时的所述门架旋转部的旋转角度位置平均分散。

第9观点的发明提供根据上述第8观点，所述设定单元将所述延迟时间随机设定的放射线断层摄影装置。

第10观点的发明提供根据上述第8观点，所述设定单元按照既定模式依次设定彼此不同的多个延迟时间中的任一个的放射线断层摄影装置。

第11观点的发明提供根据上述第8观点至第10观点的任一观点，所述第2速度为每转花费10秒以上的速度的放射线断层摄影装置。

第12观点的发明提供根据上述第8观点至第11观点的任一观点，所述起始位置为搭载于所述门架旋转部的定位灯的光照射方向成为特定方向的旋转角度位置的放射线断层摄影装置。

第13观点的发明提供根据上述第8观点至第12观点的任一观点，所述起始位置为所述放射线管接近其排热单元的旋转角度位置的放射线断层摄影装置。

第14观点的发明提供根据上述第8观点至第13观点的任一观点，所述起始位置为所述检测器接近其保温单元的旋转角度位置的放射线断层摄影装置。

第15观点的发明提供一种程序（program），

使计算机（computer）作为上述第8观点至第14观点的任一观点的放射线断层摄影装置中的控制单元及设定单元而起作用。

发明效果

依据上述观点的发明，能够在不缩短放射线管的寿命的情况下安全地关闭具备具有液体轴承的放射线管的放射线断层摄影装置。

附图说明

图1是概略地示出本实施方式所涉及的X射线CT装置中的驱动控制所涉及的部分的结构的图；

图2是示出X射线管的结构的图；

图3是示出X射线CT装置中的关闭控制处理的流程的流程（flow）图；

图4是示出X射线CT装置的关闭控制中与门架旋转部及转子的旋转相关的时间变化的一个例子的图；

图5是示出放射线管的转子停止时因自重而倾斜的情况的图。

具体实施方式

以下，对发明的实施方式进行说明。此外，发明并不限定于此。

图1是概略示出本实施方式所涉及的X射线CT（Computed Tomography）装置1中的驱动控制所涉及的部分的结构的图。X射线CT装置1是发明中的放射线断层摄影装置的一个例子。如图1所示，X射线CT装置1具有门架旋转部2和门架框体部3。

门架旋转部2以能够向z方向延伸的虚拟轴为旋转轴旋转的方式被门架框体部3支撑。门架旋转部2在进行扫描时旋转，而不进行扫描时停止在起始位置HP。门架旋转部2进行扫描时的旋转速度，例如为每转0.25秒～1秒左右的速度。起始位置HP是例如将X射线管21位于最高的位置时的旋转角度位置设为0°时，45°的旋转角度位置。

在门架旋转部2，搭载有X射线管21、X射线管驱动部22、X射线检测器23、和定位灯24。X射线管21是发明中放射线管的一个例子。X射线检测器23是发明中检测器的一个例子。

X射线管21朝着被检体照射X射线。

图2是示出X射线管21的结构的图。如图2所示，X射线管21具有阴极211、阳极212、转子213、槽（groove）轴承214、和液体金属润滑剂215。槽轴承214及液体金属润滑剂215是发明中液体轴承的一个例子。

转子213具有圆筒部213a和堵塞圆筒部213a的一个开口的端部213b。阳极212具有圆盘形状，在其中央固定有转子213的端部213b。在转子213的圆筒部213a内插入有槽轴承214。在转子213的圆筒部213a与槽轴承214と之间，形成有一点点间隙。液体金属润滑剂215填充到该间隙。转子213的圆筒部的另一个开口被封口（shield），以使液体金属润滑剂215不会被泄漏出去。转子213及槽轴承214は构成为使转子213能够从槽轴承214卸下。转子213绕着槽轴承214旋转。通过使转子213旋转，从而阳极212旋转。通过从阴极211发射电子，使之与旋转的阳极211碰撞，从而产生X射线。此外，间隙具有例如数十微米（μm）左右的厚度。另外，液体金属润滑剂215例如由镓（gallium）合金构成。

X射线管驱动部22基于所接收的控制信号，进行X射线管21的转子213的旋转驱动。X射线管驱动部22例如使X射线管21的转子213从停止状态加速而匀速旋转，或者使转子213从匀速旋转的状态减速并停止。

X射线检测器23检测被检体的透射X射线。X射线检测器23是多个检测元件以矩阵（matrix）状排列而成。

定位灯24在门架旋转部2位于起始位置HP时，对被检体照射水平方向及铅垂方向的光束（beam）。操作者在扫描前以照射到被检体的光束为基准进行被检体的对位。

在门架框体部3设有门架驱动部31、排热部32、和保温部33。

门架驱动部31基于接收的控制信号，进行门架旋转部2的旋转驱动。门架驱动部31例如在进行扫描时，使门架旋转部2以高速度Vg1匀速旋转，当不进行扫描时，使门架旋转部2停止在成为起始位置HP的旋转角度位置。另外，门架驱动部31例如在关闭X射线CT装置1时，以低速度Vg2匀速旋转，或者停止在成为起始位置HP的旋转角度位置。

排热部32在门架旋转部2位于起始位置HP时，最接近X射线管21，且，配置在与X射线管21对置的位置。排热部32由吸气风扇或排气管道等构成。当门架旋转部2停止在起始位置HP时，从X射线管21的周围吸入带热的空气，并向门架框体部3的外部排出。由此，能够有效率地冷却X射线管21，从而抑制X射线管21的蓄热造成的损伤（damage），或者能够谋求缩短谋求冷却X射线管21所需要的扫描待机时间。此外，如果未切断X射线CT装置1的主电源，则，即便关闭射线CT装置1，排热部32X也始终动作。

保温部33在门架旋转部2位于起始位置HP时，最接近X射线检测器23，且，配置在与X射线检测器23对置的位置。保温部32由加热器（heater）或鼓风机等构成。当门架旋转部2停止在起始位置HP时，对X射线检测器23吹热风而将X射线检测器23保持在一定温度。由此，能有效率地对X射线检测器23进行保温，并能抑制摄影而得到的图像的画质变动。此外，保温部33在未切断X射线CT装置1的主电源的情况下，即便关闭X射线CT装置1也始终动作。

X射线CT装置1还包括操作部5、控制部6、和延迟时间设定部7。

操作部5接受来自操作者的各种操作。

控制部6响应操作者进行的对X射线CT装置1的调试操作，为了调试X射线CT装置1而进行包括门架驱动部31、X射线管驱动部22等在内的各部分的控制。控制部6例如进行如下控制。首先，开始门架旋转部2的旋转。这时的旋转速度例如为每转花费1秒～3秒程度的速度。在本例中，设为每转花费2秒的速度。如果门架旋转部2转移到匀速旋转，则在门架旋转部2的旋转角度位置处于－45°～＋45°的范围时，开始X射线管21的转子213的旋转。当门架旋转部2以上述旋转速度旋转，且，旋转角度位置处于该范围时，加到转子213上的重力和离心力达到平衡（balance），转子213和槽轴承214成为非接触状态。此时如果开始转子213的旋转，则不会伤到槽轴承214。如果转子213转移到匀速旋转，则在维持转子213的旋转的状态下，使门架旋转部2在起始位置HP停止。

另外，控制部6进行包括门架驱动部31、X射线管驱动部22等在内的各部分的控制，以能够根据所设定的扫描条件执行扫描。

另外，控制部6为了响应操作者进行的X射线CT装置1的关闭操作而关闭X射线CT装置1，进行包括门架驱动部31、X射线管驱动部22等在内的各部分的控制。控制部6例如进行如下控制。首先，开始门架旋转部2的旋转。此时的旋转速度为比正式扫描时的速度即第1速度慢的第2速度，例如，每转花费10秒以上的速度。在本例中，第2速度设为每转花费20秒的速度。自该旋转开始时起经过由延迟时间设定部7设定的既定延迟时间后，开始对转子213的旋转停止控制。在转子213的旋转停止后，使门架旋转部2停止在起始位置。

延迟时间设定部7设定上述延迟时间。该延迟时间被设定为当进行了多次关闭时，转子的停止旋转时的门架旋转部的旋转角度位置平均分散。在本例中，利用随机数等而随机设定门架旋转部2旋转1次所需要的时间即20秒钟以内的延迟时间。此外，延迟时间设定部7也可以根据既定模式（例如，按照已确定的顺序），经常或每次选择预先确定的彼此不同的多个延迟时间中的任一个进行设定。另外，延迟时间也可以根据摄影日期、关闭的计数（count）数等其他要素确定。另外，延迟时间也可设定为零（zero）。

此外，控制部6及延迟时间设定部7可通过令计算机执行既定程序来实现。

在此，对X射线CT装置1中的关闭控制处理进行说明。

图3是示出X射线CT装置1中的关闭控制处理流程的流程图。另外，图4是示出X射线CT装置1的关闭控制中与门架旋转部2及转子213的旋转相关的时间变化的一个例子的图。

在本例中，首先，门架旋转部2停止在起始位置HP，转子213以高速度Vr1旋转。

在步骤（step）S1中，控制部6接受操作者的关闭操作。控制部6在接受关闭操作的时刻t0，开始关闭控制。

在步骤S2中，控制部6向延迟时间设定部7输送控制信号。延迟时间设定部7基于该控制信号，随机地设定自开始门架旋转部2的匀速旋转后到开始转子213的停止控制为止的延迟时间Δt1。延迟时间Δt1被设定在门架旋转部2旋转1次所需要的时间以内。在本例中，设定在20秒钟以内。由此，转子213停止时的门架旋转部2的旋转角度位置被间接地随机设定。由此，能够使转子213停止时的门架旋转部2的旋转角度位置平均分散。

步骤S3中，控制部6向门架驱动部31输送控制信号。门架驱动部3基于该控制信号，开始门架旋转部2的旋转驱动。此时的旋转速度的设定为比正式扫描时的速度即第1速度Vg1慢的第2速度Vg2。第2速度Vg2例如为每转花费20秒的速度。门架旋转部2在从时刻t0经过稍许时间后的时刻t1，以速度Vg2匀速旋转。

步骤S4中，控制部6从门架旋转部2开始以第2速度Vg2的旋转的时刻t1起经过延迟时间Δt1的时刻t2为止待机。

步骤S5中，控制部6在时刻t2向X射线管驱动部22输送控制信号。X射线管驱动部22基于该控制信号，开始转子213的停止控制。X射线管驱动部22在从时刻t2到时刻t3的既定时间Δt2对转子213施加制动（brake）。既定时间Δt2例如为10秒钟。由此，转子213从高速度Vr1减速到低速度Vr2。

步骤S6中，控制部6仅待机从时刻t3到时刻t4的既定时间Δt3。既定时间Δt3设为自转子213以速度Vr2开始惯性旋转后完全停止为止所花的时间。既定时间Δt3例如为5分钟。转子213从时刻t3开始惯性旋转，因液体金属润滑剂215的粘性摩擦力而缓缓减速。而且，在时刻t4，转子213完全停止。

步骤S7中，控制部6向门架驱动部31输送控制信号。门架驱动部31基于该控制信号，使门架旋转部2停止在起始位置HP。从转子213停止的时刻t4到使门架旋转部2停止的时刻t5为止的时间Δt4，约为20秒以内。

以上，依据本实施方式，当关闭X射线CT装置1时，能够使门架旋转部2低速度旋转的同时，在门架旋转部2处于随机确定的旋转角度位置时使X射线管21的转子213停止。由此，不仅能减少转子213停止时对X射线管21的槽轴承214造成的伤，而且能够使受伤位置分散，能够抑制槽轴承214即X射线管2的短寿命化。另外，自开始关闭控制后，使门架旋转部2停止在起始位置而结束关闭控制为止的期间，无法停止门架旋转部2，因此能够避免技术服务人员会在门架旋转部2暂时停止的期间开始操作，并在操作过程门架旋转部2突然开动这样的危险状况。由此，能够安全地关闭X射线CT装置1。此外，在关闭X射线CT装置1时，能够使门架旋转部2的停止旋转角度位置为起始位置HP，正如以往，还能够有效地进行X射线管21的排热或对X射线检测器33的保温，进而再调试X射线CT装置1时能够立即进行被检体91的对位等。

此外，在本实施方式中，为了使长期观察中转子213停止时的门架旋转部2的旋转角度位置平均分散，随机地设定在开始门架旋转部2以一定速度的旋转后开始转子213的停止控制为止的延迟时间。然而，为了达到相同的目的，例如，也可以使自开始门架旋转部2的旋转后开始转子213的停止控制为止的延迟时间为零或固定，并使门架旋转部2的旋转速度在既定范围内变动或者随机地、或按照既定模式依次设定互相不同的多个旋转速度中的任一个。或者，也可将上述延迟时间及旋转速度的双方，随机地、或既定模式依次设定延迟时间及旋转速度的互相不同的多个组合中的任一组。

另外，本实施方式为X射线CT装置，但发明的实施方式并不限定于采用X射线的装置，也可为采用其他放射线的装置、例如SPECT装置这样的采用γ（伽玛）线的装置。

[标号说明]

1　X射线CT装置；2　门架旋转部；3　门架框体部；5　操作部；6　控制部；7　延迟时间设定部；21　X射线管；211　阴极；212　阳极；213　转子；213a　圆筒部；213b　端部；213c　开口部；214　槽轴承；215　液体金属润滑剂；22　X射线管驱动部；23　X射线检测器；24　定位灯；31　门架驱动部；32　排热部；33　保温部；91　被检体。

Claims

1. 一种放射线断层摄影装置的控制方法，该放射线断层摄影装置具有搭载有放射线管和检测器的门架旋转部，该放射线管包含支撑阳极而旋转的转子及液体轴承，所述控制方法包括：

2. 如权利要求1所述的放射线断层摄影装置的控制方法，在所述设定工序中，随机设定所述延迟时间。

3. 如权利要求1所述的放射线断层摄影装置的控制方法，在所述设定工序中，按照既定模式依次设定彼此不同的多个延迟时间中的任一个。

4. 如权利要求1至权利要求3的任一项所述的放射线断层摄影装置的控制方法，所述第2速度为每转花费10秒以上的速度。

5. 如权利要求1至权利要求4的任一项所述的放射线断层摄影装置的控制方法，所述起始位置为搭载于所述门架旋转部的定位灯的光照射方向成为特定方向的旋转角度位置。

6. 如权利要求1至权利要求5的任一项所述的放射线断层摄影装置的控制方法，所述起始位置为所述放射线管接近其排热单元的旋转角度位置。

7. 如权利要求1至权利要求6的任一项所述的放射线断层摄影装置的控制方法，所述起始位置为所述检测器接近其保温单元的旋转角度位置。

8. 一种放射线断层摄影装置，具有搭载有放射线管和检测器的门架旋转部，该放射线管包含支撑阳极而旋转的转子及液体轴承，所述放射线断层摄影装置具备：

9. 如权利要求8所述的放射线断层摄影装置，其中所述设定单元将所述延迟时间随机设定。

10. 如权利要求8所述的放射线断层摄影装置，其中所述设定单元按照既定模式依次设定彼此不同的多个延迟时间中的任一个。

11. 如权利要求8至权利要求10的任一项所述的放射线断层摄影装置，其中所述第2速度为每转花费10秒以上的速度。

12. 如权利要求8至权利要求11的任一项所述的放射线断层摄影装置，其中所述起始位置为搭载于所述门架旋转部的定位灯的光照射方向成为特定方向的旋转角度位置。

13. 如权利要求8至权利要求12的任一项所述的放射线断层摄影装置，其中所述起始位置为所述放射线管接近其排热单元的旋转角度位置。

14. 如权利要求8至权利要求13的任一项所述的放射线断层摄影装置，其中所述起始位置为所述检测器接近其保温单元的旋转角度位置。

15. 一种程序，使计算机作为权利要求8至权利要求14的任一项所述的放射线断层摄影装置中的控制单元及设定单元而起作用。