JP2007026965A - Ｘ線ｃｔ装置及びｃｔ用ｘ線制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 曝射開始時の曝射量の不安定さを軽減することにより、被曝量をさらに軽減した技術を提供する。
【解決手段】 Ｘ線管に高電圧を印加するための高電圧電源とＸ線管のフィラメント電流を制御信号にしたがって制御するフィラメント電源部とを含むＸ線発生部とを有し、予め、Ｘ線管のフィラメント及びフィラメント電源部を含むフィラメント系の応答時間τを記憶しておき、Ｘ線発生部が被検体の周囲を回転周期Ｔｋ（位相：２π／Ｔｋ×ｔ）で回転するのに対して、Ｘ線制御部は、フィラメント電源部に、高電圧を印加する前に周期Ｔｘ（＝Ｔｋ／２）で前記応答時間τだけ早く変化する（位相：２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ））フィラメント電流を印加させ、高電圧を印加後に周期Ｔｘで変化する管電流（位相：２π／Ｔｘ×ｔ）を流すよう制御することによって、Ｘ線の強度を変えて曝射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線を被検体に曝射（照射、放射）して撮像するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置及びそのＸ線制御方法に関する。特に、被検体の周囲を回転しながらＸ線を曝射する際に、回転に合わせて曝射強度を変えて撮像することによって、被曝量（強度）の低減を図った技術に係る。

従来、Ｒ−Ｒ型ＣＴスキャナと呼ばれている装置があって、例えば、図６（ａ）のように中央部に被検体を収容できる空間を有するドーナツ状の形状を有する架台３００の内部に、Ｘ線発生部１０００が配置され、さらにＸ線発生部１０００の位置に対して１８０°対抗する位置には被検体からの透過Ｘ線を検出するためのＸ線検出器２００が配置されている。そして、架台３００の回転（つまり、Ｘ線発生部１０００とＸ線検出器２００の回転）にあわせて曝射量をコントロールしているものがあった。図６（ａ）は、被検体の正面もしくは背面から撮像するときは、被検体が薄いので曝射量を少なくし（弱い曝射）、左右の横方向からは、被検体が厚くなるので曝射量を大きくし（強い曝射）、つまり、図６（ｂ）に示すように架台３００の回転中に曝射量（曝射の強度）を変えて撮影することにより（この例では、架台３００の回転速度に対して曝射量の変化速度は２倍）、被曝量を少なく制御して良質の撮像画像を得ようという技術である。

一方、Ｘ線ＣＴ装置におけるＸ線管発生部１０００は、Ｘ線管のフィラメント（カソード或いは陰極とも言われる。）に電流を流して加熱し、Ｘ線管のアノード（陽極とも言われる。）とそのフィラメントとの間に、高電圧を印加して曝射を行う。そして、Ｘ線の曝射量を調整するため管電流（アノードを流れる電流）を調整する必要があるが、その管電流は、フィラメント電流を可変することによって行える（特許文献１を参照）。つまり、管電流は、Ｘ線管のフィラメント電流の増減により熱電子放出量を増減させことによって制御される。一般に、上記の管電流の変動は、すなわち曝射時の曝射量の変動でもあるので、曝射時においては、その管電流を所望の一定の管電流になるよう安定化するための手段が設けられている。

その管電流安定化手段を、図７を基に説明する。図７は、特許文献１に公開されている一技術を、ブロック化して示したものである。

図７において、高電圧電源部１の一端がアースされ、そのアースから管電流検出手段２を通して、Ｘ線管３のアノード３ａに接続され、電源部１の他端はＸ線管３のフィラメント３ｂに接続され、その他端から高絶対電圧（アースに対してマイナスであるが、絶対電圧が大きいので、以下、「高絶対電圧」という。ただし、Ｘ線間３のアノード３ａとアノード３ａとの間に、相対的に印加されていることを表す場合は、「高電圧」と表現することがある。）がフィラメント３ｂに印加されている。管電流検出手段２は、例えば、抵抗Ｒ１をアノード３ａとアース間に配置し、曝射時に管電流が流れることによって、抵抗Ｒ１に発生する電圧（管電流検出信号）を検出している。

一方、フィラメント電源部７は、パルス生成部７ａで幅が可変なパルスを生成し、生成したパルスを、トランス７ｂを介して、フィラメント３ｂに印加することにより、フィラメント電流を供給している。トランス７ｂは、上記したように、図７の例では、フィラメント３ｂ側が高絶対電圧を印加されているため、パルス生成部７ａ側と絶縁を図るためのものである。そして、そのパルス生成部７ａにおいて、パルス幅を可変することにより、フィラメント電流を調整することができる。このパルス幅は、例えば、パルス生成部７ａに入力される電圧の変化に応じて変化するように構成されている。図７において、切替手段６は、フィラメント電源部７の入力に、曝射前はフィラメント電流制御部５の出力を、曝射後は管電流制御手段４の出力を接続する。

このような構成において、管電流制御手段４は、曝射をコントロールする手段（不図示）からの所望の管電流を表す管電流制御信号と、管電流検出手段２からの管電流検出信号を受けて、双方を比較し、その差を誤差電圧として増幅して、フィラメント電源部７のパルス生成部７に負帰還（フィードバック）させる。そして、パルス生成部７は、その誤差電圧に応じて、かつ誤差電圧が少なくなる方向へ、パルス幅を変化せる。その結果、管電流検出手段２からの管電流検出信号は、管電流制御信号と等しい大きさに制御される。

ところが、図７のような構成には、Ｘ線管３のフィラメント３ｂにフィラメント電源が印加されてから管電流が応答し、所望の値になるまでの時間、及びフィラメント電源部７の入出力の応答時間等のフィラメント系における応答特性の問題がある。例えば、図８において、曝射前に、切替手段６によって、フィラメント電流制御信号がフィラメント電源部７に入力されている状態から、曝射信号で、曝射と同時に切替手段６が切り替えられて、管電流制御信号で示される所望の管電流になるまで時間遅れがあった。

したがって、図６（ｂ）に示すような回転に応じた管電流制御信号を、Ｘ線発生部１００に入れても、そのＸ線発生部１０００の応答の遅れ時間だけ、乱れが生じ、その間、所望の曝射量の変化が得られない、と言う問題があった。例えば、図７において、曝射前に、フィラメント電流制御信号として図６（ｂ）の信号を印加し、切替手段６が、そのフィラメント電流制御信号側に倒れている状態から、あるとき、管電流制御信号をフィラメント電流制御信号と同じ図６（ｂ）とし、曝射信号により切替手段６が、管電流制御部４側に倒れ、管電流制御信号よるコントロールを可能にしたとき、図８に示すように、曝射開始時間からしばらくは、Ｘ線の曝射の強度が不安定になる。

特開平２００３−３１７９９７号公報

上記の従来技術には、曝射開始時間からしばらくは、Ｘ線の曝射量（強度）が不安定になる問題があるので、その間、良質の撮像が行えない、かつその不安定な時間だけ、被検体への被爆量が多くなってしまう、そして、良質の撮像結果が得られない問題があった。

本発明の目的は、曝射開始時の曝射量の不安定さを軽減することにより、被曝量をさらに軽減した技術を提供することである。

上記目的を達成するために、曝射前に、架台が回転（つまり、Ｘ線発生部とＸ線検出器の回転）する回転速度（位相）より、前記回転速度と所定の関係にある速度（例えば、回転速度の２倍の速度で変化する位相）でかつＸ線発生部の遅れ時間だけ進んだ位相の信号に沿ったフィラメント電流を流す構成とした。

具体的には、請求項１に記載の発明は、Ｘ線管と前記Ｘ線管に高電圧を印加するための高電圧電源部と前記Ｘ線管のフィラメント電流を制御信号にしたがって制御するフィラメント電源部とを含むＸ線発生部を有し、前記高電圧を印加後に、前記Ｘ線発生部が被検体の周囲を回転する回転速度に対して所定の速度で変化する管電流を流すよう前記フィラメント電源部を制御することによって、Ｘ線の強度を変えて曝射するＸ線ＣＴ装置であって、
予め、前記Ｘ線管のフィラメント及び前記フィラメント電源部を含むフィラメント系の応答時間τを記憶しておき、前記フィラメント電源に対して、前記高電圧を印加する前に、前記所定の速度と同じ速度で前記応答時間τだけ早く変化するフィラメント電流を印加させるように制御するＸ線制御部を備えた。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記Ｘ線制御部は、前記Ｘ線管に高電圧を印加する前に、前記Ｘ線発生部が前記回転速度として位相θｋ＝２π／Ｔｋ×ｔ（Ｔｋは回転周期）で回転するのに対して、前記所定の速度で変化する管電流として前記回転周期Ｔｋ／２の周期Ｔｘで変化する位相θａｓ＝２π／Ｔｘ×ｔを有する管電流を流すために、前記制御信号として位相θｆｓ＝２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）を有するフィラメント電流制御信号を前記フィラメント電源部に送って制御させる構成とした。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記Ｘ線制御部は、前記位相θａｓ＝２π／Ｔｘ×ｔを有する管電流制御信号と、前記位相θｆｓ＝２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）を有する前記フィラメント電流制御信号とを発生し、前記Ｘ線発生部に対して、前記Ｘ線管に高電圧を印加する前に、前記フィラメント電流制御信号によって前記フィラメント電源部を制御させ、前記Ｘ線管に高電圧を印加時に前記フィラメント電流制御信号に代えて前記管電流制御信号でフィラメント電源部を制御させる構成とした。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記Ｘ線発生部は、前記Ｘ線管に高電圧を印加後の前記管電流を検出する管電流検出手段と、該管電流検出手段が検出した管電流が前記管電流制御信号と同じ大きさになるように制御する管電流制御手段とを備えた。

請求項５に記載の発明は、Ｘ線管と前記Ｘ線管に高電圧を印加するための高電圧電源部と前記Ｘ線管にフィラメント電流を印加するためのフィラメント電源部とを含むＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部を被検体の周囲を周期Ｔｋで回転させる回転制御部と、前記Ｘ線管に高電圧を印加後に、前記回転に応じて所望のフィラメント電流の周期Ｔｘ（＝Ｔｋ／２）で管電流を変化させることによって、Ｘ線の強度を変えて曝射させるＸ線制御部とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線制御部は、予め、前記Ｘ線管のフィラメント及び前記フィラメント電源部を含むフィラメント系の応答時間τを記憶する応答特性メモリと、前記回転制御部による前記周期Ｔｋの回転に対して、位相θｆｓが２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）のフィラメント電流制御信号、及び位相θｆｓが２π／Ｔｘ×ｔの管電流制御信号を生成する波形生成部とを備え、前記Ｘ線発生部は、前記高電圧を印加前に、前記フィラメント電流制御信号にしたがってフィラメント電源を制御するフィラメント電流制御手段、管電流を検出する管電流検出手段、及び前記高電圧を印加後に前記管電流検出手段が検出する管電流が前記管電流制御信号と同じになるように前記フィラメント電源部を制御する管電流制御手段を備えた。

請求項６に記載の発明は、予め、前記Ｘ線管のフィラメント及び前記フィラメント電源部を含むフィラメント系の応答時間を記憶する準備段階と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線管に高電圧を印加するための高電圧電源部と前記Ｘ線管にフィラメント電流を制御するためのフィラメント電源部とを含むＸ線発生部を所望の回転速度で回転させるとともに、前記Ｘ線発生部の回転速度の２倍の速度でかつ前記応答時間だけ早く変化するフィラメント電流を印加させる曝射前制御段階と、前記前Ｘ線管に高電圧を印加すると同時に、前記フィラメント電源部に対して前記Ｘ線発生部の回転速度の２倍の速度で変化するよう制御する管電流制御段階と、を備えた。

本発明の構成によれば、Ｘ線管のフィラメント含むＸ線発生部の応答に遅れ時間があっても、曝射時から所望の曝射量の変化を安定に得ることができる。強いては、余分な被曝射量を軽減できる効果がある。

本発明のＸ線ＣＴ装置及びそのＸ線制御方法に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の機能構成を含むブロック図である。図２は、図１におけるＸ線発生部１００の機能構成を示すブロック図である。図３は、Ｘ線発生部１００の他の例を示す図である。図４は、本実施形態におけるタイミングを示す図である。図５は、Ｘ線発生部１００及びＸ線制御部７００の他の実施形態を説明するための図である。

図１〜図５において、図６及び図７におけるブロックの名称及び符号が同一のものは、機能も同一である。

図１において、Ｘ線発生部１００は、架台３００とともに回転され、被検体に向けてＸ線を放射する。その詳細構成を図２に示す。図２の構成と従来技術で説明した図７の構成との大きな違いは、図２の構成では、フィラメント電流検出手段８でフィラメント電流制御手段５を有し、曝射前、切替手段６がフィラメント電流制御手段５の出力をフィラメント電源部７へ入力させている状態で、所望のフィラメント電流を表すフィラメント電流制御信号とフィラメント電流検出手段８により検出したフィラメント電流が同じになるようにフィラメント電流制御手段５がフィラメント電源部７を制御することである。その後は、図２と同様の動作を行う。つまり、曝射信号により曝射開始指示があったときは、高電圧電源部１のスイッチＳｐがオンになって高電圧がＸ線管３に印加され、かつ切替手段６が管電流制御手段４の出力をフィラメント電源部７へ入力させて、管電流が管電流制御信号と同じになるように制御される。

本発明を実施するうえでは、図２の構成の代わりに図７の構成のものでも良いし、図７の中で、管電流検出手段２からの管電流のフィードバック及び管電流制御手段４がなく、直接にフィラメント電流制御信号がフィラメント電源部７に入力する構成であっても良い（後記）。ただ、上記からも理解できるように、フィードバックがないものより、図７の管電流のフィードバックがあるもの、さらに図２のように曝射前のフィラメント電流についてのフィードバック制御のあるもののほうが、所望の管電流、所望のフィラメント電流を安定に得るには、有利である。

図１において、二点鎖線以下に記載された操作コンソール９００及び結合部８００の一部は固定して配置されており、二点鎖線以上に記載されたブロックは、回転する架台３００に含まれている。二点鎖線以上に記載されたブロックの全てが回転する必要はなく、一部は架台装置側に固定的に配置されていても良い。

操作コンソール９００は、コンピュータで構成され、操作に応じて全体を統括して制御するものである。とりわけ、操作者の操作により、曝射開始を示す曝射信号、架台３００の回転速度（角速度、回転周期、回転角の変化等で表すことができる。）及び／或いはＸ線発生部１００におけるＸ線の曝射量の大小（強度の強弱）の変化の速度（又は繰り返し周波数、周期、位相の変化等で表すことができる。）、及び大小の変化幅（以下、振幅という。）の情報が出力される。ここで、図６のように架台３００の１回転に対して、曝射量の強弱の繰り返しを２回行う例では、速度で表現すると架台３００の回転速度に対して曝射量の変化の速度が２倍になり、周期で言えば、架台３００の回転周期Ｔｋに対して、曝射量の変化の繰り返し周期Ｔｘは１／２（Ｔｋ＝２×Ｔｘ）である。
以下、周期と位相で説明する。

結合部８００は、光結合で架台装置側と操作コンソール９００側とを線路的な結合に代えて空間的結合により信号を相互伝達するものである。また、また架台３００とともに回転する要素との関係では、回転するもの（ここでは、Ｘ線発生部１００、Ｘ線検出器２００及びＸ線制御部７００は、架台３００と共に回転する。）と固定側との信号の伝達を司る。

回転制御部６００は、操作コンソール９００から指示された回転速度で回転駆動部５００に指示して架台３００を回転させる。回転センサ４００は、架台３００の回転を例えば１２０度毎に回転位置（回転角度）をセンシングして出力しており、光センサ等で構成される。回転制御部６００は、回転センサ４００からの１２０毎のセンシングタイミングから求めた回転速度と操作コンソール９００から指示された回転速度とが同じになるよう、回転駆動部５００を制御する。回転駆動部５００は、モータ及び回転伝達機構等で構成される。

データ収集部３５０は、Ｘ線検出器２００からの撮像データを取得し、操作コンソール９００へ送る。操作コンソール９００は、さらに撮像データを記憶する記憶部、その記憶部から撮像データを読み出して、画像を再生する再構成処理部、その再生された画像を操作者からの指示に応じた画像に処理する画像処理部、及びその画像を表示する表示手段（以上、不図示）を備えている。

図１のＸ線制御部７００は、架台３００が操作コンソール９００から指示された所望の回転速度で回転しているとき、フィラメント電流を印加するＸ線発生部１００に対して、曝射前には（このときは、曝射信号が高電圧電源部１のスイッチＳｐをオンしないので曝射しない）、曝射の周期Ｔｋ（繰り返し周波数）の１／２の周期Ｔｘでかつ所望の振幅のフィラメント制御電流をＸ線発生部１００のフィラメント電流制御手段５へ送って所望のフィラメント電流にしておき、曝射信号を受けたときは、曝射信号をＸ線発生部１００のスイッチＳｐ及び切替手段６に送って、曝射を開始させ、かつ切替手段６を管電流制御手段４側に倒す。さらに操作コンソール９００から指示された曝射の繰り返し周波数及び振幅を表す、所望の管電流制御信号をＸ線発生部１００の管電流制御手段４へ送って前記回転の位相（角度）に応じて前記フィラメント電流を変えてＸ線の曝射量を変えるよう制御する。

本実施形態における特徴は、上記の動作において、曝射前のフィラメント電流制御信号を曝射時の管電流制御信号に対して、Ｘ線管３のフィラメント３ｂ及び前記フィラメント電源部７を含むフィラメント系の応答時間τ（遅れ時間）に相当する位相だけ進ませておく。そうすることにより、曝射時に、切替手段６をフィラメント電流制御手段側５から管電流制御手段４側に切り替えたとき、管電流制御信号の位相にスムース切り替えることができることにある。つまり、言い換えると、架台３００が回転位相θｋ：２π／Ｔｋ×ｔで回転しているとき、曝射前にフィラメント電流制御信号の位相θｆｓ：２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）を印加しておけば（ただし、Ｔｋ＝２×Ｔｘ）、仮にそのフィラメント電流制御信号によって生成されるであろう管電流はフィラメント系の応答時間τだけ遅れた位相θａｆ：２π／Ｔｘ×ｔになるので、この状態で曝射の瞬間に、フィラメント電流制御信号に代わって位相θａ：２π／Ｔｘ×ｔの管電流制御信号で制御する。そのとき管電流に注目してみると両管電流の位相は同じなので（θａｆ＝θａ）、曝射後にスムースに所望の管電流を得ることができる。なお、フィラメント系の応答遅れを応答時間τで説明したが位相で説明することもできる。ただし、応答時間に対応した位相は、２π／Ｔｘ×τで示されるので、周期又は繰り返し周波数で換算する必要がある。

以下、図１を基にＸ線制御部７００の詳細動作を説明する。Ｘ線制御部７００は、管電流制御信号を生成する波形生成部７０１、フィラメント電流制御信号を生成する波形生成部７０２及びそれらの各部へ、各波形を生成するためのタイミング信号を送るタイミング制御手段７０３を備えている。波形生成部７０１と波形生成部７０２とは、この例では同じもので構成でき、それぞれ、関数発生部７０１ａ（７０２ａ）及びＤ／Ａ変換部７０１ｂ（７０２ｂ）を備えている。関数発生部７０１ａ（７０２ａ）は、例えばメモリにアドレス順に対応して正弦波に変化するデジタルデータをメモリ（不図示）に記憶し、かつ倍率が変更可能、つまり振幅が変更可能にされている。Ｄ／Ａ変換部７０１ｂ（７０２ｂ）は、関数発生部７０１ａ（７０２ａ）から出力されるデジタルデータをアナログに変換することによりアナログの正弦波を出力する。なお、関数発生部７０１ａ（７０２ａ）で、倍率を変える代わりに、Ｄ／Ａ変換部７０１ｂ（７０２ｂ）の後に、利得可変増幅器を備えてその利得を変えて、振幅を変えるようにしてもよい。また、分かりやすくするため正弦波で説明したが、周期Ｔｋ／２毎に振幅の大小がある信号が好ましいのであって、必ずしも波形が正弦波である必要はない。

タイミング制御部７０３には、上記したように、予め、前記フィラメント電源部７にフィラメント電流制御信号を印加してからＸ線管３の管電流が安定するまでの時間、つまり、Ｘ線管３のフィラメント３ｂ及び前記フィラメント電源部７を含むフィラメント系の応答遅れ時間τを、応答特性メモリに記憶しておく。曝射前に、タイミング制御部７０３は、回転制御部６００又は操作コンソール９００から、架台３００を回転させる回転速度（周期Ｔｋ）又は所望の管電流の変化速度（周期Ｔｘ＝Ｔｋ／２）、及び回転開始信号を受けて、波形発生部７０２に、架台３００の回転位相θｋ：２π／Ｔｋ×ｔに対して、位相θｆｓ：２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）の正弦波信号を発生させる。つまりタイミング制御部７０３は、関数発生部７０２ａに対して正弦波関数のデジタルデータを記憶したメモリ（不図示）のアドレスに対して周期Ｔｘ／Ｎ（Ｎは整数、例えば２５６）のクロックでかつ架台３００の回転に対して応答時間τだけ早くアクセスして正弦波関数を読み出し、Ｄ／Ａ変換部７０２ｂにアナログの正弦波信号に変換させる。そのとき操作コンソール９００で指定された振幅の正弦波になるように利得（倍率）を制御する。このＤ／Ａ変換部７０２ｂの出力が、フィラメント電流制御信号としてＸ線発生部１００のフィラメント電流制御手段５に印加される。フィラメント電流制御手段５は、フィラメント電流検出手段８の検出結果とフィラメント電流制御信号の大きさが一致するように、フィラメント電源部７を制御する。ただし、このときは曝射前であるから、高電圧電源部１のスイッチＳｐはオフであり、管電流は流れていない。もし仮に流れているとしたら、フィラメント電流制御信号の位相θｆｓ：２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）に対して、フィラメント系の応答時間τだけ遅れた位相：２π／Ｔｘ×ｔの管電流が流れていることになる。

一方、やはり曝射前に、波形発生部７０１に、架台３００の回転位相θｋ：２π／Ｔｋ×ｔに対して、位相θｆｓ：２π／Ｔｘ×ｔの正弦波信号を発生させる。つまりタイミング制御部７０３は、関数発生部７０１ａにおける正弦波関数を記憶したメモリのアドレスに周期Ｔｘ／Ｎのクロックでかつ架台３００の回転と同じ時間でアクセスして正弦波関数を読み出し、Ｄ／Ａ変換部７０１ｂにアナログの正弦波信号に変換させる。そのとき操作コンソール９００で指定された振幅の正弦波になるように利得（倍率）を制御する。このＤ／Ａ変換部７０１ｂの出力が、管電流制御信号としてＸ線発生部１００の管電流制御手段４に印加される。ただし、このときは曝射前であるから、切替手段６はフィラメント電流制御手段５側に倒れ、管電流制御信号は利用されていない。

上記のように波形生成部７０１と７０２で生成された管電流制御信号とフィラメント電流制御信号の波形及び位相の関係を図４の（イ）、（ロ）に示す。図４に示すように、フィラメント電流制御信号が管電流制御信号より応答時間τだけ早く位相を進めさせて、フィラメント電流を制御しているとき、図４（ハ）に示すような曝射信号により高電圧電源部１のスイッチＳｐをオンにし、切替手段６をフィラメント電流制御手段５側から管電流制御手段４側に倒れて切り替えられ、曝射が開始される。そして、管電流は、曝射寸前のフィラメント電流制御信号の位相θｆｓ：２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）に対し、
仮に曝射していたとしたら流れる管電流の応答時間τだけ遅れた位相：２π／Ｔｘ×ｔから、曝射時の管電流制御信号の位相θｆｓ：２π／Ｔｘ×ｔに引き継がれ（つまり同じ位相で引き継がれる。）、さらに管電流制御手段４によって管電流制御信号に一致するようにフィラメント電源部７がフィードバック制御される。このため、図４（ニ）に示すように高電圧電源部１から管電圧がＸ線管３に印加されると管電流は（ロ）の管電流制御信号にしたがった位相で安定して流れる。

また、図１のＸ線制御部７００における波形発生部７０１の代わりに図３（ａ）に示すように、フィラメント電流制御信号を応答時間τだけ遅らす遅延部７０４を設け、この出力を管電流制御信号としても良い。遅延部７０４は、Ｘ線発生部１００へ持っていても良い。

また、図２のＸ線発生部１００における管電流制御手段４、フィラメント電流制御手段５、及び切替手段６に代えて、図３（ｂ）の遅延部９、切替手段６ａ、６ｂ及び管電流制御手段５を採用し、図１の波形発生部７０１を廃止（不図示）しても良い。この図３（ｂ）の場合は、次のように動作する。つまり、Ｘ線制御部７００からフィラメント電流制御信号を受けた遅延部９が応答時間τだけ遅らせた管電流制御信号を生成し、切替手段６ａが曝射信号のタイミングでフィラメント電流制御信号に代えて管電流制御信号を管電流制御手段４へ送る。そして切替手段６ｂは、曝射信号のタイミングでフィラメント電流検出信号に代えて管電流検出信号を管電流制御手段４へ送る。そして、管電流制御手段４は、曝射前はフィラメント電流検出信号がフィラメント電流制御信号に一致するように、曝射後は管電流検出信号が管電流制御信号に一致するようにフィラメント電源部７を制御する。

さらに、上記説明において、図２の構成の代わりに、図７の構成を採用しても同一の作用、効果が得られる。図２の方が、曝射前のフィラメント電流を安定化できる特徴がある。

次に、Ｘ線発生部１００の構成が図５のように、図２又は図７の構成と違って、管電流検出手段２及び管電流制御手段４によるフィードバック制御がない場合の例について、説明する。この場合は、図１におけるＸ線制御部７００の波形発生部７０１は、不要になる。つまり、波形発生部７０２は、架台３００を回転させる回転速度（周期Ｔｋ）又は所望の管電流の変化速度（周期Ｔｘ）、及び回転開始信号を受けて、架台３００の回転位相θｋ：２π／Ｔｋ×ｔに対して、位相θｆｓ：４π／Ｔｋ×（ｔ＋τ）＝２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）の正弦波のフィラメント電流制御信号を発生させる。Ｘ線発生部１００は、高電圧電源部１が曝射信号によりオンされる前もその後も、つまり曝射前も曝射後も同じフィラメント電流制御信号に沿ってフィラメント電源部７を制御する。図５の構成では、図２又は図６のような構成と違って、管電流を目的とした制御（フィードバック制御）ができないためである。

なお、上記図１のＸ線制御部７００内の構成及び図２の構成は、一例であって、これに限らず、本発明の要旨の範囲内で数々のアレンジができる。

本実施形態の機能構成を含むブロック図である。図４は、本実施形態におけるタイミングを示す図である。本実施形態の機能構成を示す図である。 図１におけるＸ線発生部１００の機能構成を示すブロック図である。 Ｘ線発生部１００の他の構成例を示すブロック図である。 本実施形態におけるタイミングを模式的に示す図である。 Ｘ線発生部１００及びＸ線制御部７００の他の実施形態を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。

符号の説明

１ 電源部、２ 管電流検出手段、３ Ｘ線管、４ 管電流制御手段
５ フィラメント電流制御手段、６ 切替手段、７ フィラメント電源部
８ フィラメント電流検出手段、１００ Ｘ線発生部、２００ Ｘ線検出器
３００ 架台、３５０ データ収集部、４００ 回転センサ、５００ 回転駆動部
６００ 回転制御部、７００ Ｘ線制御部、８００ 結合部、９００ 操作コンソール
１０００ Ｘ線発生部

Claims (6)

1. Ｘ線管と前記Ｘ線管に高電圧を印加するための高電圧電源部と前記Ｘ線管のフィラメント電流を制御信号にしたがって制御するフィラメント電源部とを含むＸ線発生部を有し、前記高電圧を印加後に、前記Ｘ線発生部が被検体の周囲を回転する回転速度に対して所定の速度で変化する管電流を流すよう前記フィラメント電源部を制御することによって、Ｘ線の強度を変えて曝射するＸ線ＣＴ装置であって、
   予め、前記Ｘ線管のフィラメント及び前記フィラメント電源部を含むフィラメント系の応答時間τを記憶しておき、前記フィラメント電源に対して、前記高電圧を印加する前に、前記所定の速度と同じ速度で前記応答時間τだけ早く変化するフィラメント電流を印加させるように制御するＸ線制御部を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記Ｘ線制御部は、
   前記Ｘ線管に高電圧を印加する前に、前記Ｘ線発生部が前記回転速度として位相θｋ＝２π／Ｔｋ×ｔ（Ｔｋは回転周期）で回転するのに対して、前記所定の速度で変化する管電流として前記回転周期Ｔｋ／２の周期Ｔｘで変化する位相θａｓ＝２π／Ｔｘ×ｔを有する管電流を流すために、前記制御信号として位相θｆｓ＝２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）を有するフィラメント電流制御信号を前記フィラメント電源部に送って制御させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記Ｘ線制御部は、
   前記位相θａｓ＝２π／Ｔｘ×ｔを有する管電流制御信号と、前記位相θｆｓ＝２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）を有する前記フィラメント電流制御信号とを発生し、前記Ｘ線発生部に対して、前記Ｘ線管に高電圧を印加する前に、前記フィラメント電流制御信号によって前記フィラメント電源部を制御させ、前記Ｘ線管に高電圧を印加時に前記フィラメント電流制御信号に代えて前記管電流制御信号でフィラメント電源部を制御させることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記Ｘ線発生部は、前記Ｘ線管に高電圧を印加後の前記管電流を検出する管電流検出手段と、該管電流検出手段が検出した管電流が前記管電流制御信号と同じ大きさになるように制御する管電流制御手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. Ｘ線管と前記Ｘ線管に高電圧を印加するための高電圧電源部と前記Ｘ線管にフィラメント電流を印加するためのフィラメント電源部とを含むＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部を被検体の周囲を周期Ｔｋで回転させる回転制御部と、前記Ｘ線管に高電圧を印加後に、前記回転に応じて所望のフィラメント電流の周期Ｔｘ（＝Ｔｋ／２）で管電流を変化させることによって、Ｘ線の強度を変えて曝射させるＸ線制御部とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
   前記Ｘ線制御部は、
   予め、前記Ｘ線管のフィラメント及び前記フィラメント電源部を含むフィラメント系の応答時間τを記憶する応答特性メモリと、
   前記回転制御部による前記周期Ｔｋの回転に対して、位相θｆｓが２π／Ｔｘ×（ｔ＋τ）のフィラメント電流制御信号、及び位相θｆｓが２π／Ｔｘ×ｔの管電流制御信号を生成する波形生成部とを備え、
   前記Ｘ線発生部は、
   前記高電圧を印加前に、前記フィラメント電流制御信号にしたがってフィラメント電源を制御するフィラメント電流制御手段、管電流を検出する管電流検出手段、及び前記高電圧を印加後に前記管電流検出手段が検出する管電流が前記管電流制御信号と同じになるように前記フィラメント電源部を制御する管電流制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
6. 予め、前記Ｘ線管のフィラメント及び前記フィラメント電源部を含むフィラメント系の応答時間を記憶する準備段階と、
   前記Ｘ線管と前記Ｘ線管に高電圧を印加するための高電圧電源部と前記Ｘ線管にフィラメント電流を制御するためのフィラメント電源部とを含むＸ線発生部を所望の回転速度で回転させるとともに、前記Ｘ線発生部の回転速度の２倍の速度でかつ前記応答時間だけ早く変化するフィラメント電流を印加させる曝射前制御段階と、
   前記前Ｘ線管に高電圧を印加すると同時に、前記フィラメント電源部に対して前記Ｘ線発生部の回転速度の２倍の速度で変化するよう制御する管電流制御段階と、を備えたことを特徴とするＣＴ用Ｘ線制御方法。
   
   

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