JP2005243469A - Radiographic device and radiographic system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、X線管の発熱を制御するX線撮像装置およびX線撮像システムに関する。 The present invention relates to an X-ray imaging apparatus and an X-ray imaging system that control heat generation of an X-ray tube.
近年、X線CT装置等のX線撮像装置の普及は、これら装置を用いた撮像を日常的なものとし、使用頻度の大幅な増加をもたらしている。その中で、これら医療用の装置では、被検体が緊急に搬入された場合の緊急撮影を行う機会も確実に増加しつつある。 In recent years, the spread of X-ray imaging apparatuses such as an X-ray CT apparatus makes imaging using these apparatuses routine, and has led to a significant increase in the frequency of use. Among them, in these medical devices, opportunities for performing emergency imaging when a subject is urgently brought in are steadily increasing.
この様な状況下で、X線管を高出力化し、撮影効率を向上することが行われる。この方法では、X線管の発熱量は、従来に増して増大するので、X線管の発熱量を事前に予想し、限度内に収まる様にX線管の制御パラメータ(parameter)が制御される(例えば、特許文献1参照)。ここで、制御パラメータの許容値は、高出力を高頻度で使用した場合のX線管寿命劣化分を計算に入れてマージン(margin)を持って設定される。
しかしながら、上記背景技術によれば、緊急時に、待ち時間が生じたり所望の条件で撮像を行うことできない場合が生じる。すなわち、もともと使用頻度が高い場合には、X線管の発熱量が限度近くにあり、緊急時といえども冷却するための待ち時間が生じる。あるいは、X線管の制御パラメータを、所望の条件と異なる発熱の少ないものに変更する必要が生じる。 However, according to the background art described above, in an emergency, there may be a case where a waiting time occurs or imaging cannot be performed under a desired condition. That is, when the frequency of use is originally high, the heat generation amount of the X-ray tube is close to the limit, and a waiting time for cooling is generated even in an emergency. Alternatively, it is necessary to change the control parameters of the X-ray tube to those that generate less heat different from the desired conditions.
特に、X線撮像装置の使用頻度の高いユーザ(user)にとっては、通常のルーチン(routine)検査においてもX線管を冷却するための待ち時間が発生する。この待ち時間は、撮影効率を低下させるだけでなく、撮像される被検体にとっても好ましいものではない。 In particular, for a user who frequently uses the X-ray imaging apparatus, a waiting time for cooling the X-ray tube occurs even in a normal routine inspection. This waiting time not only lowers the imaging efficiency but is not preferable for the subject to be imaged.
これらのことから、使用頻度の高いユーザーにとっては、交換可能なX線管の交換頻度を上げても待ち時間を減少させて撮像を行うX線撮像装置およびX線撮像システムをいかに実現するかの方が重要となる。 From these facts, for users who use frequently, how to realize an X-ray imaging apparatus and an X-ray imaging system that perform imaging while reducing waiting time even if the exchange frequency of replaceable X-ray tubes is increased. Is more important.
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、待ち時間を減少させて撮像を行うX線撮像装置およびX線撮像システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the background art, and an object thereof is to provide an X-ray imaging apparatus and an X-ray imaging system that perform imaging while reducing waiting time.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第1の観点の発明にかかるX線撮像装置は、X線ビームを発生するX線管と、前記X線ビームを検出するX線検出器と、被検体を挟んで対向配置される前記X線管および前記X線検出器を制御して、前記被検体の撮像を行うデータ収集部と、前記撮像の際の、前記X線管の発熱量を推定する推定手段と、前記撮像の際の、前記X線管の制御を行う制御パラメータを、前記発熱量の推定値が許容値を越えないように最適化する制御処理装置と、前記許容値を変更する変更手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an X-ray imaging apparatus according to a first aspect of the invention includes an X-ray tube that generates an X-ray beam and an X-ray detector that detects the X-ray beam. A data acquisition unit that controls the X-ray tube and the X-ray detector that are arranged opposite to each other with the subject interposed therebetween, and heat generation of the X-ray tube during the imaging An estimation means for estimating a quantity, a control processing device for optimizing a control parameter for controlling the X-ray tube at the time of imaging so that the estimated value of the calorific value does not exceed an allowable value, and the allowable value Changing means for changing the value.
この第1の観点による発明では、X線管によりX線ビームを発生し、X線検出器によりX線ビームを検出し、データ収集部により被検体を挟んで対向配置されるX線管およびX線検出器を制御して被検体の撮像を行い、推定手段により撮像の際のX線管の発熱量を推定し、制御処理装置により、撮像の際のX線管の制御を行う制御パラメータを発熱量の推定値が許容値を越えないように最適化し、オペレータまたは保守作業員により、変更手段を用いて許容値を変更する。 In the invention according to the first aspect, an X-ray beam is generated by an X-ray tube, an X-ray beam is detected by an X-ray detector, and an X-ray tube and an X-ray tube arranged opposite to each other with a subject sandwiched by a data acquisition unit The X-ray tube at the time of imaging is estimated by the estimation processing unit, and the control parameter for controlling the X-ray tube at the time of imaging is estimated by the control means. The estimated value of the calorific value is optimized so as not to exceed the allowable value, and the allowable value is changed by the operator or maintenance worker using the changing means.
また、第2の観点の発明にかかるX線撮像装置は、X線CT装置であることを特徴とする。
この第2の観点の発明では、断層画像を取得する。
また、第3の観点の発明にかかるX線撮像装置は、前記発熱量が、前記X線管の温度を指標として用いることを特徴とする。
この第3の観点の発明では、発熱量は、X線管の温度を指標とする。
An X-ray imaging apparatus according to the second aspect of the invention is an X-ray CT apparatus.
In the invention of the second aspect, a tomographic image is acquired.
The X-ray imaging apparatus according to the invention of the third aspect is characterized in that the heat generation amount uses the temperature of the X-ray tube as an index.
In the third aspect of the invention, the calorific value is based on the temperature of the X-ray tube.
また、第4の観点の発明にかかるX線撮像装置は、前記制御処理装置により、前記発熱量が前記許容値を超える際に、前記撮像を未然に防止されることを特徴とする。
この第4の観点の発明では、制御処理装置は、発熱量が許容値を超える際に、撮像を未然に防止する。
The X-ray imaging apparatus according to the invention of a fourth aspect is characterized in that the imaging is prevented beforehand by the control processing device when the amount of heat generation exceeds the allowable value.
In the fourth aspect of the invention, the control processing device prevents imaging when the heat generation amount exceeds the allowable value.
また、第5の観点の発明にかかるX線撮像装置は、前記制御パラメータが、前記X線管に供給される管電流および管電圧の少なくとも1つを含むことを特徴とする。
この第5の観点の発明では、制御パラメータに、X線管に供給される管電流および管電圧の少なくとも1つを含ませる。
The X-ray imaging apparatus according to the fifth aspect of the invention is characterized in that the control parameter includes at least one of a tube current and a tube voltage supplied to the X-ray tube.
In the fifth aspect of the invention, the control parameter includes at least one of a tube current and a tube voltage supplied to the X-ray tube.
また、第6の観点の発明にかかるX線撮像装置は、前記制御パラメータが、間欠的に流される前記管電流の、前記管電流が流されない時間である冷却時間を含むことを特徴とする。 The X-ray imaging apparatus according to the invention of the sixth aspect is characterized in that the control parameter includes a cooling time of the tube current that is intermittently passed, which is a time during which the tube current is not passed.
この第6の観点の発明では、制御パラメータに、管電流が流されない時間である冷却時間を含ませる。
また、第7の観点の発明にかかるX線撮像装置は、前記変更手段が、オンオフの緊急設定手段を有し、前記許容値を、前記緊急設定手段がオフの際に標準設定値とし、前記緊急設定手段がオンの際に前記標準設定値を超える緊急設定値とすることを特徴とする。
In the invention of the sixth aspect, the control parameter includes a cooling time which is a time during which the tube current is not passed.
In the X-ray imaging apparatus according to the seventh aspect of the invention, the changing unit includes an on / off emergency setting unit, and the allowable value is set as a standard setting value when the emergency setting unit is off. When the emergency setting means is turned on, the emergency setting value exceeds the standard setting value.
この第7の観点の発明では、変更手段は、許容値を、緊急設定手段がオフの際に標準設定値とし、緊急設定手段がオンの際に標準設定値を超える緊急設定値とする。
また、第8の観点の発明にかかるX線撮像装置は、前記変更手段が、前記許容値を、オペレータの使用頻度に応じて、段階的に切り替える切替手段を備えることを特徴とする。
In the seventh aspect of the invention, the changing means sets the allowable value as a standard setting value when the emergency setting means is off, and an emergency setting value that exceeds the standard setting value when the emergency setting means is on.
The X-ray imaging apparatus according to the invention of the eighth aspect is characterized in that the changing unit includes a switching unit that switches the allowable value stepwise in accordance with the use frequency of the operator.
この第8の観点の発明では、変更手段は、許容値を、切替手段により段階的に切り替える。
また、第9の観点の発明にかかるX線撮像装置は、前記変更手段が、前記許容値を、オペレータの前記撮像の頻度に応じて連続的に可変する可変手段を備えることを特徴とする。
In the eighth aspect of the invention, the changing means switches the allowable value step by step by the switching means.
The X-ray imaging apparatus according to a ninth aspect of the invention is characterized in that the changing means includes variable means for continuously changing the allowable value in accordance with the imaging frequency of an operator.
この第9の観点の発明では、変更手段は、許容値を、可変手段により連続的に可変する。
また、第10の観点の発明にかかるX線撮像システムは、X線ビームを発生するX線管と、前記X線ビームを検出するX線検出器と、被検体を挟んで対向配置される前記X線管および前記X線検出器を制御して、前記被検体の撮像を行うデータ収集部と、前記撮像の際の、前記X線管の発熱量を推定する推定手段と、前記撮像の際の、前記X線管の制御を行う制御パラメータを、前記発熱量の推定値が許容値を越えないように最適化する制御処理装置と、汎用通信回線を介して、前記許容値を変更する変更手段と、を備えることを特徴とする。
In the ninth aspect of the invention, the changing means continuously changes the allowable value by the variable means.
An X-ray imaging system according to a tenth aspect of the present invention is an X-ray tube that generates an X-ray beam, an X-ray detector that detects the X-ray beam, and the oppositely arranged with a subject interposed therebetween. A data acquisition unit that controls the X-ray tube and the X-ray detector to image the subject, an estimation unit that estimates the amount of heat generated by the X-ray tube during the imaging, and the imaging A control processing device for optimizing the control parameters for controlling the X-ray tube so that the estimated value of the heat generation amount does not exceed the allowable value, and a change for changing the allowable value via a general-purpose communication line And means.
この第10の観点の発明では、X線管によりX線ビームを発生し、X線検出器によりX線ビームを検出し、データ収集部により被検体を挟んで対向配置されるX線管およびX線検出器を制御して、被検体の撮像を行い、推定手段により撮像の際のX線管の発熱量を推定し、制御処理装置により撮像の際のX線管の制御を行う制御パラメータを、発熱量の推定値が許容値を越えないように最適化し、汎用通信回線を介した変更手段により、許容値を変更する。 According to the tenth aspect of the invention, an X-ray beam is generated by an X-ray tube, an X-ray beam is detected by an X-ray detector, and an X-ray tube and an X-ray tube are arranged to face each other with a subject sandwiched by a data acquisition unit. The control parameters for controlling the X-ray tube at the time of imaging by controlling the X-ray tube at the time of imaging by estimating the heat generation amount of the X-ray tube at the time of imaging by the estimation means by controlling the line detector Then, the estimated value of the calorific value is optimized so as not to exceed the allowable value, and the allowable value is changed by changing means via a general-purpose communication line.
以上説明したように、本発明によれば、X線管によりX線ビームを発生し、X線検出器によりX線ビームを検出し、データ収集部により被検体を挟んで対向配置されるX線管およびX線検出器を制御して被検体の撮像を行い、推定手段により撮像の際のX線管の発熱量を推定し、制御処理装置により、撮像の際のX線管の制御を行う制御パラメータを発熱量の推定値が許容値を越えないように最適化し、オペレータまたは保守作業員により、変更手段を用いて許容値を、許容X線管交換頻度内の範囲で変更することとしているので、緊急あるいは高い頻度での撮像で、X線管を冷却する待ち時間が生じてしまった場合に、許容値をX線管故障が生じない範囲で高い値に変更し、待ち時間を無くすかあるいは短いものとすることができ、撮像効率を向上するとともに、待ち時間の減少により被検体への負荷を軽減することができる。 As described above, according to the present invention, the X-ray beam is generated by the X-ray tube, the X-ray beam is detected by the X-ray detector, and the X-ray is disposed opposite to the subject with the data acquisition unit interposed therebetween. The subject is imaged by controlling the tube and the X-ray detector, the heat generation amount of the X-ray tube at the time of imaging is estimated by the estimating means, and the X-ray tube at the time of imaging is controlled by the control processing device. The control parameter is optimized so that the estimated value of the heat generation does not exceed the allowable value, and the allowable value is changed within the allowable X-ray tube replacement frequency by the operator or maintenance worker using the changing means. So, if there is a waiting time for cooling the X-ray tube in emergency or high-frequency imaging, change the allowable value to a high value within the range that does not cause X-ray tube failure, and eliminate the waiting time? Or it can be short and the imaging effect As well as improved, thereby reducing the load to a subject by a reduction in latency.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるX線撮像装置およびX線撮像システムの最良な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
まず、本実施の形態1にかかるX線撮像装置の一例であるX線CT装置1の全体構成について説明する。図1は、X線CT装置1のブロック(block)図を示す。図1に示すように、本装置は、走査ガントリ(gantry)2、操作コンソール(console)6および高電圧発生装置10を備えている。
Exemplary embodiments of an X-ray imaging apparatus and an X-ray imaging system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
(Embodiment 1)
First, the overall configuration of the
走査ガントリ2は、X線管20を有する。X線管20は、発熱部をなし、X線管20から放射された図示しないX線は、コリメータ(collimator)により、例えばコーン(cone)状のX線ビーム(beam)となるように成形され、X線検出器24に照射される。
The
高電圧発生装置10は、X線管20に高電圧を供給する電圧発生装置である。ここで、X線管20は概ね120〜140kVの電圧で、8〜9HU(heat unit)のパワー(power)が高電圧発生装置10から供給される。
The
X線検出器24は、コーン状のX線ビームの広がり方向に2次元的に配列された複数のX線検出素子を有する。X線検出器24は、複数のX線検出素子をアレイ(array)状に配列した、多チャネル(channel)の検出器となっている。
The
X線検出器24は、全体として、円筒凹面状に湾曲したX線入射面を形成する。X線検出器24は、例えばシンチレータ(scintillator)とフォトダイオード(photo diode)の組み合わせによって構成される。なお、これに限られず、例えばカドミウム・テルル(CdTe)等を利用した半導体X線検出素子またはXeガス(gas)を用いる電離箱型のX線検出素子であっても良い。X線管20、コリメータおよびX線検出器24は、X線照射・検出装置を構成する。
The
X線検出器24は,データ収集部26が接続される。データ収集部26は、X線検出器24の個々のX線検出素子の検出データを撮像する。X線管20からのX線の照射は、X線コントローラ(controller)28によって制御される。なお、X線管20とX線コントローラ28との接続およびX線コントローラ28と高電圧発生装置10との接続については図示を省略する。
The
以上の、X線管20からX線コントローラ28までのものが、走査ガントリ2の回転部34に搭載されている。ここで、被検体あるいはファントム(phantom)は、回転部34の中心に位置するボア(bore)29内のクレードル(cradle)上に載置される。回転部34は、回転コントローラ36により制御されつつ回転し、X線管20からX線を爆射し、X線検出器24において被検体およびファントムの透過X線を、各ビュー(view)ごとの投影データとして検出する。なお、回転部34と回転コントローラ36との接続関係についても図示を省略する。
The above components from the
操作コンソール6は、制御処理装置60を有する。制御処理装置60は、例えばコンピュータ(computer)等によって構成される。制御処理装置60には、制御インタフェース(interface)62が接続されている。さらに、制御インターフェース62には、走査ガントリ2が接続されている。ここで、制御処理装置60は、制御インターフェース62を通じて走査ガントリ2を制御する。
The operation console 6 has a
走査ガントリ2内のデータ収集部26、X線コントローラ28および回転コントローラ36は、制御インターフェース62を通じて制御される。なお、これら各部と制御インターフェース62との個別の接続については図示を省略する。
The
制御処理装置60には、表示装置68と操作装置70がそれぞれ接続されている。ここで、制御処理装置60、表示装置68および操作装置70は、後述する許容温度の変更手段をなす。表示装置68は、制御処理装置60から出力される断層画像情報やその他の情報を表示する。操作装置70は、オペレータ(operator)によって操作され、スキャンパラメータ(scan parameter)あるいは各種の指示や情報,更に後述する許容値である許容温度等を、キーボード(key board)あるいはマウス(mouse)を用いて制御処理装置60に入力する。オペレータは、表示装置68および操作装置70を使用して、インタラクティブ(interactive)に本装置を操作する。
A
ここで、制御処理装置60は、オペレータにより入力されたスキャンパラメータから、走査ガントリ2および高電圧発生装置10を制御する際の、制御パラメータを生成する。そして、この制御パラメータは、制御インターフェース62を介して、走査ガントリ2の各部に送信されて撮像、すなわちスキャンが行われる。なお、制御処理装置60は、この制御パラメータの生成に際して、X線管20の過熱を推定する推定手段および制御パラメータを最適化する最適化手段を有する。
Here, the
制御処理装置60は、データ撮像バッファ(buffer)64と接続されている。データ撮像バッファ64は、走査ガントリ2のデータ収集部26と接続されており、データ収集部26で撮像された投影データを、制御処理装置60に入力する。
The
制御処理装置60は、データ撮像バッファ64を通じて撮像した透過X線信号すなわち投影データを用いて画像再構成を行う。制御処理装置60には、また、記憶装置66が接続されている。記憶装置66は、データ撮像バッファ64に撮像された投影データや再構成された断層画像情報および本装置の機能を実現するためのプログラム(program)等を記憶する。
The
つづいて、制御処理装置60の動作について説明する。図2は、本発明にかかる制御処理装置60の動作を示すフローチャート(flow chart)である。まず、オペレータは、操作装置70から、スキャンパラメータを設定する(ステップS201)。このスキャンパラメータの設定では、スキャン範囲、スライス枚数、スライス厚さ、スキャンモード、画像再構成時のマトリックスサイズ(matrix size)等の設定が行われる。
Next, the operation of the
その後、制御処理装置60は、設定されたスキャンパラメータから制御パラメータの算定を行う(ステップS202)。この算定では、走査ガントリを制御する制御パラメータ、特に、X線管電圧、X線管電流、スキャン時間、管球の冷却時間、照射回数等のパラメータが算定される。
Thereafter, the
その後、制御処理装置60は、制御パラメータから、X線管20の温度Tを推定する(ステップS205)。ここでは、制御パラメータの管電圧、管電流、スキャン時間および冷却時間等から、例えばX線管20の回転陽極の温度が推定される。すなわち、
T=f(管電流、管電圧、スキャン時間、冷却時間、・・・)
の関数形で決定される。
Thereafter, the
T = f (tube current, tube voltage, scan time, cooling time, ...)
It is determined by the function form of
その後、制御処理装置60は、ステップS205で推定されたX線管20の温度を、過熱を生じない許容温度T0と比較する(ステップS206)。この許容値である許容温度は、予め制御処理装置60に読み込まれており、X線管20固有のものであり、X線管20を構成する各部の許容温度、さらには総合的なX線管20の余裕を持った寿命等を勘案して決定される値である。また、X線管の最短許容寿命より最大許容温度Tmaxが決定される。
Thereafter, the
その後、制御処理装置60は、温度Tが許容温度T0を越えないかどうかを判定する(ステップS207)。ここで、T≦T0となり許容温度T0を越えない場合には(ステップS207肯定)、後述するステップS212に移行し、そのままスキャンを行う。
Thereafter, the
また、T>T0となり許容温度T0を越える場合には(ステップS207否定)、許容温度T0を越えているとして、スキャン不可を表示装置68に表示する(ステップS208)。そして、オペレータは、制御処理装置60の最適化手段を用いて、制御パラメータの最適化を行うかどうかを判定する(ステップS209)。ここで、最適化を行わない場合には(ステップS209否定)、ステップS201に移行し、スキャンパラメータの設定を再度行う。 If T> T0 and the allowable temperature T0 is exceeded (No at step S207), it is determined that the allowable temperature T0 has been exceeded, and scan impossibility is displayed on the display device 68 (step S208). Then, the operator determines whether or not to optimize the control parameter using the optimization unit of the control processing device 60 (step S209). Here, when the optimization is not performed (No at Step S209), the process proceeds to Step S201, and the scan parameter is set again.
また、制御処理装置60は、最適化を行う場合には(ステップS209肯定)、最適化手段を用いた最適化処理を行う(ステップS210)。この最適化処理では、制御パラメータの値を変化させ、X線管および高電圧発生装置10が共に、許容温度以下になる最大の制御パラメータの値を探索し、結果を表示装置68に表示する。
Further, when performing the optimization (Yes at Step S209), the
図3は、ステップS210の最適化処理の動作を示すフローチャートである。図3を用いて、最適化処理の動作を説明する。なお、この最適化処理では、2分探索を用いた例を示す。まず、オペレータは、最適化を行う際の制御パラメータPを、制御パラメータの中から、操作装置70を用いて選択する(ステップS301)。この最適化パラメータPには、例えば管電流が選択される。そして、制御パラメータPの可変範囲のなかで、最大値をmaxP,最小値をminPとし、maxPを変数PHに代入し、minPを変数PLに代入する(ステップS302)。ここで、変数PHおよびPLは、PHおよびPLで挟まれる変数領域が、常に最適値を含む様にして、逐次縮小され、最終的に最適値に近似した値となる。なお、最適化パラメータとして管電流を用いて最適化する場合には、maxPは、高電圧発生装置10から出力される最大管電流、minPは、高電圧発生装置10から出力される最小管電流となる。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the optimization process in step S210. The operation of the optimization process will be described with reference to FIG. In this optimization process, an example using a binary search is shown. First, the operator selects a control parameter P for optimization using the
その後、最適化手段は、変数PMに、PHおよびPLの中間値である(PH+PL)/2を代入する(ステップS303)。そして、この中間値PMを用いて、X線管20および高電圧発生装置10の温度Tを、図2のステップS203および205で用いられた関数fおよびgを用いて推定する(ステップS304)。
Thereafter, the optimization unit substitutes (PH + PL) / 2, which is an intermediate value between PH and PL, for the variable PM (step S303). Then, using this intermediate value PM, temperatures T of
その後、最適化手段は、推定されるすべての温度Tが許容範囲の上限である許容温度T0内かどうかを判定する(ステップS305)。温度が許容温度を越える場合には(ステップS305肯定)、変数PMの値を新たな最大値として変数PHに代入する(ステップS307)。また、温度が許容温度を越えない場合には(ステップS305否定)、変数PMの値を新たな最小値として変数PLに代入する(ステップS306)。 Thereafter, the optimization unit determines whether all the estimated temperatures T are within the allowable temperature T0 that is the upper limit of the allowable range (step S305). If the temperature exceeds the allowable temperature (Yes at Step S305), the value of the variable PM is substituted into the variable PH as a new maximum value (Step S307). If the temperature does not exceed the allowable temperature (No at Step S305), the value of the variable PM is substituted into the variable PL as a new minimum value (Step S306).
その後、最適化手段は、変数PMおよび変数PLの差分ΔPに、PH―PLを代入し(ステップS308)、ΔPが設定の最小分解能Rを越えるかどうかを判定する(ステップS309)。ここで、最適化パラメータが管電流の場合には、この最小分解能Rは、高電圧発生装置10から出力される管電流の最小設定範囲あるいはX線出力エネルギーの最小分解能等から決定される。そして、ΔPが設定の最小分解能Rを越えている場合には(ステップS309肯定)、ステップS303に移行し、ステップS303〜308の処理を行う。そして、この処理を、ΔPが最小分解能R以下になるまで繰り返す。
Thereafter, the optimization unit substitutes PH-PL for the difference ΔP between the variable PM and the variable PL (step S308), and determines whether ΔP exceeds the set minimum resolution R (step S309). Here, when the optimization parameter is the tube current, the minimum resolution R is determined from the minimum setting range of the tube current output from the
図4に、ステップS303〜308を繰り返し行い、最適値を求めるプロセスを模式的に示した。図4では、最適化パラメータPに対して最適値を求めるプロセス1〜5を例示した。プロセス1では、初期設定が行われ、最適化パラメータPMの値を用いた場合の温度TがT>T0である場合を示した。従って、プロセス2ではPMが新たなPHとなり同様の処理を行う。ステップS303〜308に対応する1つのプロセスを順次繰り返し、変数PMおよび変数PLの差分ΔPは、プロセスごとに半分になり、最適値の存在範囲が徐々に限定されて行くことになる。
FIG. 4 schematically shows a process of repeatedly performing steps S303 to S308 to obtain an optimum value. FIG. 4 illustrates
その後、図3に戻り、最適化手段は、ΔPが設定の最小分解能Rを越えていない場合には(ステップS309否定)、これ以上ステップS303〜308を繰り返し、ΔPを小さなものとしても、無意味であるので、変数PHあるいは変数PLの値を最適化変数Pの値に代入し(ステップS310)、この最適化変数Pの値を表示装置68に表示する(ステップS311)。 Thereafter, returning to FIG. 3, if ΔP does not exceed the set minimum resolution R (No at Step S309), the optimization unit repeats Steps S303 to S308 further and makes ΔP small, meaningless. Therefore, the value of the variable PH or variable PL is substituted for the value of the optimization variable P (step S310), and the value of the optimization variable P is displayed on the display device 68 (step S311).
また、図3および図4でX線管20の管電流を最適化する例を示したが、同様に管電圧を最適化パラメータとすることもでき、さらにX線管20の冷却時間を最適化パラメータとすることもできる。なお、この冷却時間は、図5に示す様に、管電流が流れていない時間で、図5(A)に示すX線管20に流す管電流のオンオフに伴い、図5(B)の様にX線管20の温度が上下する。ここで冷却時間は、長く設定することにより、X線管20を冷却し、許容温度内に維持することができる一方で、待ち時間が長くなり撮像効率の低下および被検体へ心的負荷が増大する。なお、冷却時間は、長くすると温度が低くなるので、図3のフローチャートでは、ステップS306および307の処理が入れ替わる。
Moreover, although the example which optimizes the tube current of the
その後、図2に戻り、オペレータは、表示される最適化パラメータPの値である制御パラメータの値が、妥当かどうかを判定し(ステップS211)、妥当でない場合には(ステップS211否定)、このスキャンが緊急かどうかを判定する(ステップS221)。例えば、このスキャンの緊急性と照らし合わせ、冷却時間が長すぎないかどうかが判定される。そして、緊急である場合には(ステップS221肯定)、許容温度T0の変更を行う(ステップS222)。ここでは、例えば、図6に示す様な画面が表示装置68に表示される。この画面から、操作装置70のカーソル等を用いて、高パワーを設定する。これにより、許容温度T0より高い許容温度T1(T1≦Tmax)が再設定される。なお、初期設定としては、標準パワーが選択されている。
Thereafter, returning to FIG. 2, the operator determines whether or not the value of the control parameter, which is the value of the optimization parameter P to be displayed, is valid (Step S211). It is determined whether the scan is urgent (step S221). For example, it is determined whether the cooling time is too long in light of the urgency of this scan. If it is urgent (Yes at Step S221), the allowable temperature T0 is changed (Step S222). Here, for example, a screen as shown in FIG. 6 is displayed on the
その後、制御処理装置60は、ステップS209で肯定の判定を行い、再度最適化処理を行う。そして、ステップS210で高い許容温度T1を用いた最適化処理を行い、制御パラメータ値を求める。これにより、最適化された制御パラメータ値は、妥当な範囲内の値あるいは範囲外としても近似する値となる。
Thereafter, the
その後、オペレータは、表示される最適化変数Pの値である制御パラメータ値が、妥当である場合には(ステップS211肯定)、スキャンを行い(ステップS212)、投影データの取得を行い本処理を終了する。 Thereafter, when the displayed control parameter value, which is the value of the optimization variable P, is valid (Yes at Step S211), the operator performs scanning (Step S212), acquires projection data, and performs this processing. finish.
上述してきたように、本実施の形態では、X線管20のスキャン中の温度を推定し、さらに最適化手段により冷却時間あるいは管電圧等の最適化パラメータを最適化した後に、最適化パラメータがなお妥当な値を超える際に、許容温度T0を高い許容温度T1(T1≦Tmax)に変更し、許容温度T1内に納まるように再度最適化を行うので、緊急の場合にも、例えば、待ち時間となる冷却時間が長い場合に、待ち時間が無いかあるいはあっても短いものとし、オペレータの所望するスキャンパラメータでのスキャンを早急に行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the temperature during the scanning of the
また、本実施の形態では、X線管20および高電圧発生装置10の温度を制御することとしたが、全く同様に蓄積熱量あるいはその他の発熱に関連する物理量を用いて制御を行うこともできる。
(実施の形態2)
ところで、上記実施の形態1では、緊急時に許容温度T0をより高い許容温度T1に変更させたが、ルーチン検査の回数の多寡に応じて変更することもできる。そこで本実施の形態2では、ルーチン検査の回数の多寡に応じて変更する場合を示すことにする。
In the present embodiment, the temperatures of the
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the allowable temperature T0 is changed to a higher allowable temperature T1 in an emergency, but may be changed according to the number of routine inspections. Therefore, the second embodiment shows a case where the number of routine inspections is changed according to the number of routine inspections.
図7および8は、この実施の形態2にかかる表示装置68に表示されるX線管20のパワーモードの設定画面の例である。図7は、許容温度が段階的に区分されたパワーモードの設定画面の例であり、高パワー、中パワーおよび低パワーの3段階に区分された例である。ここで、高パワー、中パワーおよび低パワーの選択に応じて、許容値である許容温度TH、TMおよびTLが設定される。なお、許容温度TH、TMおよびTLは、Tmax>TH>TM>TLの関係にある。
7 and 8 are examples of power mode setting screens of the
図8は、許容温度が連続的に変化されたパワーモードの設定画面の例である。図8中のカーソルを動かすことにより、カーソル位置に応じて高パワーから低パワーまで連続的に変化する許容温度TH〜TLが設定される。 FIG. 8 is an example of a power mode setting screen in which the allowable temperature is continuously changed. By moving the cursor in FIG. 8, allowable temperatures TH to TL that change continuously from high power to low power according to the cursor position are set.
図9は、この実施の形態2にかかる制御処理装置60の動作を示すフローチャートである。なお、ステップS201〜212の動作については、ステップS221、222が省略されることを省いて、図2に示したものと同様のものとなるので、ここではその詳細な説明を省略する。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the
図9では、まずオペレータは、パワーモードの選択を行う(ステップS200)。この選択は、図7あるいは図8に示す選択画面によりなされる。X線CT装置1のユーザは、経験上、装置の使用頻度に応じて幾つかに分類される。例えば、極めて使用頻度の多いヘビーユーザ(heavy user),使用頻度の少ないライトユーザ(light user)等である。
In FIG. 9, the operator first selects a power mode (step S200). This selection is made on the selection screen shown in FIG. The user of the
ここで、オペレータは、ヘビーユーザの場合、図7の選択画面により高パワーの選択あるいは図8の選択画面により高パワーに近い位置にカーソルを設定する。また、オペレータは、ライトユーザの場合、図7の選択画面により低パワーの選択あるいは図8の選択画面により低パワーに近い位置にカーソルを設定する。これにより、使用頻度に応じた許容温度が制御処理装置60に設定される。
Here, in the case of a heavy user, the operator sets the cursor at a position close to high power on the selection screen shown in FIG. 7 or on the selection screen shown in FIG. Further, in the case of a light user, the operator sets a cursor at a position close to low power on the selection screen shown in FIG. 7 or on the selection screen shown in FIG. Thereby, the allowable temperature according to the usage frequency is set in the
その後、制御処理装置60は、この設定された許容温度に基づいて、ステップS201〜212の各処理を行う。
上述してきたように、本実施の形態2では、オペレータが設定の最初に、パワーモードの選択を行い、選択されたパワーに応じた許容温度を用いて、スキャン不可の判定を行い、また最適化処理も行うので、ヘビーユーザあるいはライトユーザに適したスキャンパラメータを用いてスキャンを行うことができ、特にヘビーユーザの場合に、冷却時間に起因する待ち時間を減らすことができる。
(実施の形態3)
ところで、上記実施の形態2では、オペレータが許容温度の設定を変更することとしたが、X線CT装置1を用いる病院とメーカとの保守サービスの契約料がX線管20の交換費用も含めて設定される場合には、オペレータによる設定変更が好ましくない場合も生じる。そこで本実施の形態3では、病院の外部に接続される操作コンソールから許容温度の設定を変更する場合を示すことにする。
Thereafter, the
As described above, in the second embodiment, the operator selects a power mode at the beginning of setting, determines whether scanning is impossible using an allowable temperature corresponding to the selected power, and is optimized. Since processing is also performed, scanning can be performed using scan parameters suitable for a heavy user or a light user, and in particular, in the case of a heavy user, the waiting time due to the cooling time can be reduced.
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the operator changes the setting of the allowable temperature. However, the contract fee for the maintenance service between the hospital and the manufacturer that uses the
図10は、実施の形態3にかかるX線撮像システムの全体構成を示す図である。X線CT装置1の操作コンソール7は、電話回線等の通信回線9を介して、操作コンソール8に接続される。操作コンソール7は、操作コンソール6に通信インターフェース65が付加されたものである。なお、図10では、制御処理装置60および通信インターフェース65を除いて図示を省略する。通信インターフェース65は、操作コンソール8からの情報を、制御処理装置60に読み込む。ここで、通信インターフェース65は、アナログの電話回線の場合には、モデムおよび伝送制御装置等を含む。
FIG. 10 is a diagram illustrating an overall configuration of an X-ray imaging system according to the third embodiment. The operation console 7 of the
操作コンソール8は、許容温度の変更手段をなし、CPU、メモリおよび通信インターフェース65等を含むが、操作コンソール7と同一である必要はなく、PC(Personal Computer)等を用いることもできる。そして、操作コンソール8は、制御処理装置60内に設定されるX線管20の許容値である許容温度の変更を行う。
The
ここで、X線管20の許容温度と寿命の関係について説明する。X線管20は、許容温度を高く設定すると劣化が速くなり、結果として寿命が短くなる。従って、X線管20の交換費用も含めて保守サービス料が設定されている場合には、オペレータが許容温度を高く設定することは、X線管20の交換頻度が高くなり、メーカー側の保守サービス経費の高騰を招く恐れがある。
Here, the relationship between the allowable temperature and lifetime of the
つづいて、本実施の形態3にかかるX線撮像システムの動作について説明する。まず、X線CT装置1を購入する病院およびX線CT装置1を販売するメーカ間で、X線管20の交換費用も含めた保守契約を締結する。この契約では、病院はX線CT装置1の使用頻度に応じて、例えば、使用頻度の高いヘビーユーザあるいは使用頻度の低いライトユーザが選択される。そして、この選択に応じて、メーカは、ヘビーユーザであれば、例えばメーカに設置された操作コンソール8からX線管20の許容温度を高く設定し、ライトユーザであれば、X線管20の許容温度を低く設定する。
Next, the operation of the X-ray imaging system according to the third embodiment will be described. First, a maintenance contract including the replacement cost of the
なお、保守サービスの契約料金は、ヘビーユーザであれば、X線管20の交換頻度が高くなるので高く設定され、ライトユーザであれば、X線管20の交換頻度が低くなるので低く設定される。この契約料金は、例えば、許容温度とX線管20の交換頻度との統計的な実測データに基づいて算定される。
The maintenance service contract fee is set high because the replacement frequency of the
上述してきたように、本実施の形態3では、X線CT装置1を購入する病院およびX線CT装置1を販売するメーカ間での保守契約に基づいて、メーカが操作コンソール8を用いて、病院に配設されるX線CT装置1のX線管20の許容温度を設定することとしているので、メーカは、保守サービス経費の高騰を招くことなく、ユーザが好む許容温度ひいては使用頻度での待ち時間の少ないスキャンを行わせることができる。
As described above, in the third embodiment, the manufacturer uses the
1 X線CT装置
2 走査ガントリ
6、7,8 操作コンソール
9 通信回線
10 高電圧発生装置
20 X線管
24 X線検出器
26 データ収集部
28 X線コントローラ
34 回転部
36 回転コントローラ
60 制御処理装置
62 制御インターフェース
64 データ撮像バッファ
65 通信インターフェース
66 記憶装置
68 表示装置
70 操作装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記X線ビームを検出するX線検出器と、
被検体を挟んで対向配置される前記X線管および前記X線検出器を制御して、前記被検体の撮像を行うデータ収集部と、
前記撮像の際の、前記X線管の発熱量を推定する推定手段と、
前記撮像の際の、前記X線管の制御を行う制御パラメータを、前記発熱量の推定値が許容値を越えないように最適化する制御処理装置と、
前記許容値を変更する変更手段と、
を備えることを特徴とするX線撮像装置。 An X-ray tube for generating an X-ray beam;
An X-ray detector for detecting the X-ray beam;
A data collection unit for imaging the subject by controlling the X-ray tube and the X-ray detector disposed opposite to each other with the subject interposed therebetween;
Estimating means for estimating the amount of heat generated by the X-ray tube during the imaging;
A control processing device that optimizes a control parameter for controlling the X-ray tube at the time of imaging so that the estimated value of the heat generation amount does not exceed an allowable value;
Changing means for changing the tolerance;
An X-ray imaging apparatus comprising:
前記X線ビームを検出するX線検出器と、
被検体を挟んで対向配置される前記X線管および前記X線検出器を制御して、前記被検体の撮像を行うデータ収集部と、
前記撮像の際の、前記X線管の発熱量を推定する推定手段と、
前記撮像の際の、前記X線管の制御を行う制御パラメータを、前記発熱量の推定値が許容値を越えないように最適化する制御処理装置と、
汎用通信回線を介して、前記許容値を変更する変更手段と、
を備えることを特徴とするX線撮像システム。 An X-ray tube for generating an X-ray beam;
An X-ray detector for detecting the X-ray beam;
A data collection unit for imaging the subject by controlling the X-ray tube and the X-ray detector disposed opposite to each other with the subject interposed therebetween;
Estimating means for estimating the amount of heat generated by the X-ray tube during the imaging;
A control processing device that optimizes a control parameter for controlling the X-ray tube at the time of imaging so that the estimated value of the heat generation amount does not exceed an allowable value;
Changing means for changing the tolerance value via a general-purpose communication line;
An X-ray imaging system comprising:
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