JP2009056099A - X線ct装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】データ収集装置の冷却用ファンが故障した場合でも、温度上昇を防ぎ継続してスキャンを続行可能なX線CT装置を提供する。
【解決手段】X線源と、多チャンネルのX線検出器と、上記X線源及び上記X線検出器を上記被検体の体軸の周囲で回転させる回転部と、前記X線検出器の検出信号に基づいてX線投影データを収集する投影データ収集部と、該投影データ収集部を冷却する複数のファンからなる冷却ファン群とを備え、上記被検体に対してスキャンを行うX線CT装置において、上記投影データ収集部に動作クロック周波数を与えるクロック周波数発生部と、上記冷却ファン群の異常状態をファン毎に検出する異常検出部とを備え、該異常検出部により上記冷却ファン群の一つのファンの異常状態が検出された場合に、上記クロック周波数発生部は、上記投影データ収集部の動作クロック周波数を低減して縮退運転モードで運転させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、X線CT装置に係り、特にデータ集積装置を冷却するファンを備えるX線CT装置に関する。
近年のX線CTスキャナは、検査時間の短縮や検査精度の向上の観点から、X線検出器の多列化が進んでいる。一方、X線源及びX線検出器の対を被検体の周りに回転させる架台の回転速度も、ヘリカルスキャンなどの連続回転とも相俟って非常に速くなってきている。
そして、さらなる高精細化を目指してスライス数を増加させるには、処理する信号数が増加するため、X線検出器に実装されるデータ収集装置(DAS:Data Acquisition System)も増加される。このデータ収集装置を構成しているチップは一般に発熱が大きいため、データ収集装置の誤動作や破損防止のために、冷却用のファンによって冷却される。
この冷却用ファンは、架台回転時の回転Gの影響等により、故障しやすい部品であるが、故障した場合のデータの信頼性や装置に与える悪影響等装置の正常動作を維持することができないことから、現状はファンが故障した場合、コンソールに通知してシステムをダウンさせている。
しかしながら、急患の場合や、予約患者が集中しているとき等の緊急時には、修理が完了するまで撮影することができず、患者に多大な迷惑をかける等の大きな問題になることがある。にもかかわらず、今までこのような時間的損失を取り除く方策は検討されていなかった。
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、データ収集装置の冷却用ファンが故障した場合でも、温度上昇を防ぎ継続してスキャンを続行可能なX線CT装置を提供することを目的とするものである。
本発明に係るX線CT装置は、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、被検体に対してX線を照射するX線源と、上記被検体を介して上記X線源と対向配置され上記被検体を透過したX線を検出する多チャンネルのX線検出器と、上記X線源及び上記X線検出器を上記被検体の体軸の周囲で回転させる回転部と、前記X線検出器の検出信号に基づいてX線投影データを収集する投影データ収集部と、該投影データ収集部を冷却する複数のファンからなる冷却ファン群とを備え、上記被検体に対してスキャンを行うX線CT装置において、上記投影データ収集部に動作クロック周波数を与えるクロック周波数発生部と、上記冷却ファン群の異常状態をファン毎に検出する異常検出部とを備え、該異常検出部により上記冷却ファン群の一つのファンの異常状態が検出された場合に、上記クロック周波数発生部は、上記投影データ収集部の動作クロック周波数を低減して縮退運転モードで運転させるものである。
本発明に係るX線CT装置によれば、データ収集装置の冷却用ファンが故障した場合でも、温度上昇を防ぎ継続してスキャンを続行することができる。
本発明に係るX線CT装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るX線CT装置1の全体的な概要を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態に係るX線CT装置1は、架台2と、その外部に設けられる寝台制御部15及び制御部20に大別される。
架台2内には、図示しない寝台上に設けられた天板5に載置されて開口部Oに位置する被検体Pを間にして、X線源たるX線管11とX線検出器12とが対向するように配置されている。そして、X線管11からは扇状のX線ビームを被検体Pへ照射し、この被検体Pを透過したX線を、X線管11の焦点を中心として多チャンネルの検出素子を円弧状に配列したX線検出器12で検出するようになっている。なお、1スキャンで複数スライス分の投影データを得る場合には、X線検出器12は、被検体Pの体軸方向に、複数列の検出素子が配列された構成となる。
このX線管11とX線検出器12とは、回転部13に支持されていて、被検体Pの周りを連続回転することができるようになっている。この回転部13は、回転駆動部14によって制御部20から供給される駆動制御信号に基づき駆動される。
また、寝台には寝台制御部15が設けられており、制御部20から供給される寝台制御信号に基づき、例えば、天板5を所望のスライス位置へと所定量移動させたり、所定のスキャン範囲にわたって連続的に移動させたりする。
架台2内には、また、高電圧発生装置16が設置されている。この高電圧発生装置16は、図示しないスリップリングを介してX線管11に接続されていて、制御部20から供給されるX線制御信号に基づき、X線管11に供給する管電流、管電圧を決定し、これを所定のタイミングで供給しX線を発生させる。
架台2内には、さらに、図示しないスリップリングを介してX線検出器12に接続されるデータ収集システム(Data Acquisition System;以下、DASと略称する。)17が設置されている。このDAS17は、X線の発生に関連するタイミングで、制御部20から供給されるデータ収集制御信号に基づき、X線検出器12から得られる、X線パス毎のX線透過率を反映した計測データを収集する。DAS17は、図示は省略したが、X線検出器12の各検出素子からの出力を時間的に積分する積分器と、積分器の出力をチャンネル単位で高速かつシリアルに取り込むマルチプレクサと、マルチプレクサの出力信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータなどから構成されている。
このDAS17は、クロック周波数発生装置18により作動周波数が与えられる。また、DAS17を構成するチップは発熱が大きいため、複数のファン21a,21b,21cからなる冷却ファン群21によって冷却される。このファン21a,21b,21cは、個別にファン監視回路19によって、故障等が発生していないか否か、常時作動が監視される。なお、本実施形態では3個のファンが取り付けられているが、個数はこれに限られないことはいうまでもない。
なお、本実施形態に係るDAS17は、本発明の投影データ収集部を構成し、監視回路18は本発明の異常検出部を構成する。
本実施の形態に係るX線CT装置1は上記のように構成されており、以下このX線CT装置のファン群21に異常が発生した場合の縮退運転モードについて、図2〜図4を参照して説明する。図2は、本発明に係るX線CT装置が縮退運転モードに入る場合の流れを示すフロー図である。
操作者は、本X線CT装置1の運転を開始する際に、検査部位の大きさや性状等から、どのような縮退運転を行えば最も効率がよいか、或いは最もデータの劣化が少ないか等の観点から総合的に判断して、どの縮退運転モードにするかを選択する(ステップS1〜S3)。
すなわち、X線検出器12のチャンネル数を間引きしてスキャンを行う運転モード(ステップS1)と、X線検出器12で検出されるView数を間引きしてスキャンを行う運転モードと(ステップS2)、回転部13の回転速度を低減してスキャンを行う運転モードと(ステップS3)である。
本実施形態に係るX線CT装置1は、マルチスライス方式のX線CT装置であり、そのX線検出器12は、図3に示すように、フォトダイオードからなる検出素子が被検体Pの体軸方向(スライス方向)に沿って複数列形成された構造を基本としている。被検体Pの体軸方向に直交する方向(チャネル方向)に沿っても複数列の検出素子を持ち、チャンネル方向とスライス方向に素子を2次元的に有するフォトダイォードアレイでX線の検出が行われている。フォトダイオードアレイからの信号出力は、スイッチ装置で素子選択され、増幅機能やA/D変換機能を有するデータ収集装置に送られる。これらの素子や装置は、基板上に実装され、モジュール化した後に所望のチャンネル数、例えば1000チャンネルが得られる数のモジュールを円弧状にならべて検出部が形成されている。
X線検出器12のチャンネル数を間引きしてスキャンを行う運転モードとは、同図に示すように、このように配列された素子を、チャンネル方向に交互に作動させたり作動をさせなかったりするものである。また、各々のファンの能力や個数、及びDAS17の性能等から勘案して、3個の素子中2個を作動させる、或いは4個の素子中3個を作動させる等、作動率を変えることもできる。
次に、X線検出器12で検出されるView数を間引きしてスキャンを行う運転モードについて説明する。Viewとは、図4に示すように、ある角度においてX線検出器12で検出された検出データの集合のことであり、X線管11とX線検出器12とを被検体Pの周りに1回転させて、画像を再構成するのに必要な複数ビューの投影データを収集することをスキャンという。このスキャンは、撮影する断層面(スライス)毎に行われ、1スキャンによって得られた複数ビューの投影データを、高速演算装置などを用いて再構成処理をすることにより、被検体Pの断層画像が得られる。よって、同図に示す例のように、説明を簡単にするために、例えば5°毎に1ビューの投影データを収集する場合には、120ビューの投影データを用いて画像を再構成することになる。なお、通常1スキャンは900View程度、言い換えれば1Viewは0.4°程度で収集される。
X線検出器12で検出されるView数を間引きしてスキャンを行う運転モードとは、同図に示すように、このViewを交互に収集したりしなかったりするものである。また、各々のファンの能力や個数、及びDAS17の性能等から勘案して、3個のView中2個を収集させる、或いは4個のView中3個を収集させる等、収集率を変えることもできる。
そして、回転部13の回転速度を低減してスキャンを行う運転モードとは、説明するもでもなく、回転部を通常よりゆっくりと回転させるものである。この回転数の低減は、制御部20から供給される駆動制御信号に基づいて、回転駆動部14によって行われる。
こうして、縮退運転時の運転モードが決定された状態で運転中に、ファン監視回路19が、ファン21a,21b,21cのいずれかに異常を検出すると(ステップS4)、ファン監視回路19は、この情報をクロック周波数発生装置18及び制御部20に送信する。
これを受信したクロック周波数発生装置18は、DAS17を作動させる周波数を予め設定された周波数まで低減させる(ステップS5)。これにより、DAS17の発熱量は低下するので、残りのファンによる冷却のみでも、性能そのものは劣化するものの、誤動作や破損を生じることなく、作動を継続させることが可能となる。
他方、この情報を受信した制御部20は、ステップS1〜S3のいずれかで選択された縮退運転モードで運転するように必要な指令を送信する(ステップS6)。これにより、DAS17に要求される情報処理量も低減されるので、周波数低減により性能が劣化したDAS17でも対応することができる。
このような縮退運転中に、万が一、ファンがもう1個異常を来したとき(ステップS7)、これを検出したファン監視回路19は、X線CT装置1のシステムをダウンさせて、運転を終了させる。2個のファンに異常が発生した場合は、誤動作や破損の危険性がかなり高くなり、例えクロック周波数を相当低減させても、実用に耐えるデータを得ることが困難となるからである。
以上に説明した実施態様は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものによって置換した実施態様を採用することが可能であるが、これらの実施態様も本発明の範囲に含まれる。
本発明に係るX線CT装置の一実施の形態の概略構成を示すブロック図。 本実施形態に係るX線CT装置が縮退運転に入る場合の流れを示すフロー図。 チャンネル数を間引きしてスキャンを行う運転モードを説明する図。 View数を間引きしてスキャンを行う運転モードを説明する図。
符号の説明
1 X線CT装置
2 架台
5 天板
11 X線管
12 X線検出器
13 回転部
14 回転駆動部
15 寝台制御部
16 高電圧発生装置
17 データ収集システム(DAS)
18 クロック周波数発生装置
19 ファン監視回路
20 制御部
21 冷却ファン群
21a,21b,21c ファン
O 開口部
P 被検体

Claims (6)

  1. 被検体に対してX線を照射するX線源と、上記被検体を介して上記X線源と対向配置され上記被検体を透過したX線を検出する多チャンネルのX線検出器と、上記X線源及び上記X線検出器を上記被検体の体軸の周囲で回転させる回転部と、前記X線検出器の検出信号に基づいてX線投影データを収集する投影データ収集部と、該投影データ収集部を冷却する複数のファンからなる冷却ファン群とを備え、上記被検体に対してスキャンを行うX線CT装置において、
    上記投影データ収集部に動作クロック周波数を与えるクロック周波数発生部と、上記冷却ファン群の異常状態をファン毎に検出する異常検出部とを備え、該異常検出部により上記冷却ファン群の一つのファンの異常状態が検出された場合に、上記クロック周波数発生部は、上記投影データ収集部の動作クロック周波数を低減して縮退運転モードで運転させることを特徴とするX線CT装置。
  2. 前記縮退運転モードは、前記X線検出器のチャンネル数を間引きしてスキャンを行う運転モードであることを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
  3. 前記縮退運転モードは、前記X線検出器で検出されるView数を間引きしてスキャンを行う運転モードであることを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
  4. 前記縮退運転モードは、前記回転部の回転速度を低減してスキャンを行う運転モードであることを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
  5. 前記縮退運転モードは、前記X線検出器のチャンネル数を間引きしてスキャンを行う運転モード、前記X線検出器で検出されるView数を間引きしてスキャンを行う運転モード、及び前記回転部の回転速度を低減してスキャンを行う運転モードのいずれかを選択可能に構成されたことを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
  6. 前記異常検出手段が、前記冷却ファン群の二つのファンの異常状態を検出した場合は、スキャンを停止することを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
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