JP2011045626A - X-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線CT(Computed Tomography)装置に関し、詳しくは、X線管の寿命の管理に関する。 The present invention relates to an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and more particularly to management of the life of an X-ray tube.
X線CT装置は、通常、X線を曝射するためのX線管を備えている。このX線管は、寿命のある消耗品であり、定期的にあるいは必要に応じて交換される。 An X-ray CT apparatus usually includes an X-ray tube for exposing X-rays. This X-ray tube is a consumable item with a long life, and is replaced periodically or as necessary.
X線管は一般的に非常に高価である。それ故、経済的な観点から言えば、X線管はその寿命が完全に尽きるまで使用し、その後交換することが望ましい。 X-ray tubes are generally very expensive. Therefore, from an economic point of view, it is desirable to use the X-ray tube until its lifetime is completely exhausted and then replace it.
しかし、X線管をその寿命が尽きるまで使用し続けてしまうと、X線CT装置の稼動中にX線管が壊れて撮影が中断されることになり、特に医療分野においては、患者の安全や病院の経営などに悪影響を及ぼすことになる。 However, if the X-ray tube continues to be used until the end of its life, the X-ray tube breaks during the operation of the X-ray CT apparatus, and imaging is interrupted. Especially in the medical field, patient safety And adversely affect hospital management.
したがって、最も望ましいのは、X線管の残寿命を使用条件などから予測し、寿命が尽きる直前に前もって交換できるようにすることである。 Therefore, it is most desirable to predict the remaining life of the X-ray tube from the usage conditions and so on, so that it can be replaced in advance immediately before the end of the life.
従来、これを実現すべく、X線管の残寿命を予測して交換時期を管理する手法について種々の提案がなされている。例えば、特許文献1には、X線の曝射回数を計数し、この曝射回数を基にX線管の交換時期を求めて管理することが開示されている。また、例えば、特許文献2には、X線の曝射線量を記憶し、この曝射線量の積算値を基にX線管の交換時期を求めて管理することが開示されている。また、例えば、特許文献3には、X線管のエミッタ(emitter)(フィラメント(filament)ともいう)に流れる電流値とX線曝射時間とを基にエミッタの残寿命を予測し、X線管の交換時期を求めて管理することが開示されている。
Conventionally, in order to realize this, various proposals have been made on techniques for managing the replacement time by predicting the remaining life of the X-ray tube. For example,
ところで、本出願人は、X線管の残寿命は、X線CT装置の使用条件によっては、ガントリ(gantry)の回転によって生じる遠心力による機械的な劣化が支配的になる場合があることを確認している。 By the way, the applicant of the present invention states that, depending on the use conditions of the X-ray CT apparatus, the remaining life of the X-ray tube may be dominated by mechanical deterioration due to centrifugal force generated by rotation of the gantry. I have confirmed.
しかしながら、従来のX線管の残寿命予測では、X線管の出力負荷による劣化は考慮しているものの、遠心力による機械的な劣化は考慮していない。そのため、X線CT装置の使用条件によっては、X線管の残寿命が正確に予測できず、交換時期を的確に管理できない場合がある。 However, in the conventional X-ray tube remaining life prediction, although deterioration due to the output load of the X-ray tube is considered, mechanical deterioration due to centrifugal force is not considered. For this reason, depending on the use conditions of the X-ray CT apparatus, the remaining life of the X-ray tube cannot be accurately predicted, and the replacement time may not be accurately managed.
本発明は、上記事情に鑑み、ガントリが回転して生じる遠心力による機械的な劣化を考慮したX線管の残寿命予測が可能なX線CT装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus capable of predicting the remaining life of an X-ray tube in consideration of mechanical deterioration due to centrifugal force generated by rotation of a gantry.
第1の観点では、本発明は、電子の衝突によりX線を発生するターゲット(target)と該ターゲットの回転機構を含むX線管を有するガントリを備えたX線CT装置であって、前記ガントリが回転した回転数に基づいて、前記回転機構の残寿命を算出する回転機構残寿命算出手段を備えているX線CT装置を提供する。 In a first aspect, the present invention is an X-ray CT apparatus comprising a gantry having a target that generates X-rays by collision of electrons and an X-ray tube that includes a rotation mechanism of the target. An X-ray CT apparatus provided with a rotation mechanism remaining life calculating means for calculating the remaining life of the rotation mechanism based on the number of rotations of the rotation mechanism is provided.
第2の観点では、本発明は、前記回転機構残寿命算出手段が、前記ガントリの回転速度と該回転速度での回転数とに基づいて、前記回転機構の残寿命を算出する上記第1の観点のX線CT装置を提供する。 In a second aspect, the present invention provides the first rotating mechanism remaining life calculating means for calculating the remaining life of the rotating mechanism based on a rotation speed of the gantry and a rotation speed at the rotation speed. An X-ray CT apparatus is provided.
第3の観点では、本発明は、前記回転機構残寿命算出手段が、前記ガントリの回転速度ごとにおける該回転速度と該回転速度での回転数と所定の係数との積の総和に基づいて、前記回転機構の残寿命を算出する上記第2の観点のX線CT装置を提供する。 In a third aspect, the present invention provides the rotating mechanism remaining life calculating means based on a sum of products of the rotational speed at each rotational speed of the gantry, the rotational speed at the rotational speed, and a predetermined coefficient. An X-ray CT apparatus according to the second aspect for calculating the remaining life of the rotating mechanism is provided.
第4の観点では、本発明は、前記所定の係数が、前記回転速度の二乗に比例する値である上記第3の観点のX線CT装置を提供する。 In a fourth aspect, the present invention provides the X-ray CT apparatus according to the third aspect, wherein the predetermined coefficient is a value proportional to the square of the rotational speed.
第5の観点では、本発明は、前記X線管が、前記ターゲットに衝突させる電子を放出するフィラメントを有しており、前記X線管または前記フィラメントの電流値と該電流値でのX線曝射時間とに基づいて、前記フィラメントの残寿命を算出するフィラメント残寿命算出手段をさらに備えている上記第1の観点から第4の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。 In a fifth aspect, the present invention is directed to the X-ray tube, wherein the X-ray tube has a filament that emits electrons that collide with the target, and the current value of the X-ray tube or the filament and the X-ray at the current value Provided is an X-ray CT apparatus according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a filament remaining life calculating means for calculating a remaining life of the filament based on an exposure time. .
第6の観点では、本発明は、前記算出された残寿命が所定値を下回るときに、その旨を報知する第1の報知手段をさらに備えている上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。 In a sixth aspect, the present invention provides the first to fifth aspects according to the fifth aspect, further comprising first informing means for informing when the calculated remaining life is less than a predetermined value. An X-ray CT apparatus according to any one aspect is provided.
第7の観点では、本発明は、前記X線管の管内放電を検出し、該管内放電の発生頻度を算出する発生頻度算出手段をさらに備えている上記第1の観点から第6の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。 In a seventh aspect, the present invention relates to the sixth aspect to the sixth aspect, further comprising an occurrence frequency calculating means for detecting an in-tube discharge of the X-ray tube and calculating an occurrence frequency of the in-tube discharge. An X-ray CT apparatus according to any one aspect is provided.
第8の観点では、本発明は、前記算出された発生頻度が所定値を上回るときに、その旨を報知する第2の報知手段をさらに備えている上記第7の観点のX線CT装置を提供する。 In an eighth aspect, the present invention provides the X-ray CT apparatus according to the seventh aspect, further comprising second informing means for informing when the calculated occurrence frequency exceeds a predetermined value. provide.
第9の観点では、本発明は、前記X線管の振動を検出し、該振動に含まれる特定周波数の成分量を算出する周波数成分量算出手段をさらに備えている上記第1の観点から第8の観点のX線CT装置を提供する。 In a ninth aspect, the present invention provides the frequency component amount calculating means for detecting the vibration of the X-ray tube and calculating a component amount of a specific frequency included in the vibration. An X-ray CT apparatus according to eight aspects is provided.
第10の観点では、本発明は、前記算出された成分量が所定値を上回るときに、その旨を報知する第3の報知手段をさらに備えている上記第9の観点のX線CT装置を提供する。 In a tenth aspect, the present invention provides the X-ray CT apparatus according to the ninth aspect, further comprising third informing means for informing when the calculated component amount exceeds a predetermined value. provide.
本発明のX線CT装置によれば、ガントリが回転した回転数に基づいて、ターゲットの回転機構の残寿命を算出する回転機構残寿命算出手段を備えているので、ガントリが回転して生じる遠心力による機械的な劣化を考慮したX線管の残寿命予測が可能となる。 According to the X-ray CT apparatus of the present invention, the rotation mechanism remaining life calculating means for calculating the remaining life of the target rotation mechanism is provided based on the number of rotations of the gantry. It is possible to predict the remaining life of the X-ray tube in consideration of mechanical degradation due to force.
以下、本発明の実施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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited thereby.
図1は、本実施形態によるX線CT装置の構成を概略的に示す図である。
X線CT装置は、X線管1とX線検出器2とを空洞部を挟んで搭載し、その空洞部を中心として回転可能に構成されているガントリ3と、被検体を載置してガントリ3の空洞部に搬送する撮影テーブル(table)4とを備えている。X線検出器2にはX線検出器2からのデータ(data)を収集するためのデータ収集装置5が接続されている。ガントリ3の回転部と支持部とはスリップリング(slip-ring)を介して電気的に接続されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the X-ray CT apparatus according to the present embodiment.
The X-ray CT apparatus mounts an
また、X線CT装置は、データ収集装置5で収集したデータを基に画像再構成を行ったり、装置全体を統括制御したりする中央処理装置6と、操作者がスキャン(scan)計画に必要な情報等を入力するための入力装置7と、プログラム(program)や各種のデータを格納する記憶装置8と、画像再構成により得られた画像や各種の情報を表示する表示装置9とを備えている。
In addition, the X-ray CT apparatus has a
中央処理装置6には、ガントリ3や撮影テーブル4の駆動制御等を行うテーブル・ガントリ制御装置(以下、TGPという)10が接続されており、TGP10には、X線管1に供給する管電圧や管電流、X線曝射タイミング(timing)などを制御するX線コントローラ(controller)11が接続されている。
Connected to the
さらに、X線CT装置は、X線CT装置の保守・点検等のサービス(service)を行う保守センタ(center)に設置された保守センタサーバ(server)16とネットワーク(network)を介して接続されている。X線CT装置は、X線管1の寿命に関連する情報など、保守・点検に必要なデータを保守センタサーバ16に送る。
Furthermore, the X-ray CT apparatus is connected via a network to a maintenance center server (server) 16 installed in a maintenance center (center) that performs services such as maintenance and inspection of the X-ray CT apparatus. ing. The X-ray CT apparatus sends data necessary for maintenance and inspection, such as information related to the life of the
なお、ここでは、撮影テーブル4による被検体の搬送方向(体軸方向)をz方向、鉛直方向をy方向、z方向およびy方向に垂直な水平方向をx方向とする。したがって、ガントリ3はz方向に略平行な軸を中心として回転する。 Note that here, the direction in which the subject is conveyed by the imaging table 4 (body axis direction) is the z direction, the vertical direction is the y direction, and the horizontal direction perpendicular to the z direction and the y direction is the x direction. Therefore, the gantry 3 rotates around an axis substantially parallel to the z direction.
TGP10は、モータ12を制御し、モータ(motor)12に接続された駆動機構13を介してガントリ3を回転駆動する。駆動機構13にはエンコーダ(encoder)14が接続されており、その出力信号がTGP10に送られる。
The
TGP10は、スキャンを実行している間、エンコーダ14の出力信号を基にガントリ3の回転速度ωを制御する。
The
また、TGP10は、スキャンを実行している間、エンコーダ14の出力信号を基に、ガントリ3の回転速度ωと、ガントリ3がその回転速度ωで回転した回数である回転数r(ω)とを測定し、その測定データを中央処理装置6経由で記憶装置8に格納する。なお、この測定データは、X線管1に含まれる後述の軸受機構(ターゲットの回転機構)の残寿命算出に用いられる。
Further, the
X線管1には振動センサ(sensor)15が取り付けられており、その出力信号がTGP10に送られる。TGP10は、振動センサ15の出力信号を基に、X線管1の振動波形Wを測定し、その測定データを中央処理装置6経由で記憶装置8に格納する。なお、この測定データは、X線管1の振動における特定周波数の成分量の算出に用いられ、さらに特定周波数の成分量は、X線管1の寿命末期の検出に用いられる。X線管1は、機械的な劣化により寿命末期になると、特定の周波数の振動が急激に増大する傾向がある。したがって、X線管1の振動における特定周波数の成分量をモニタ(monitor)することにより、X線管1の寿命末期状態を検出することができる。
A vibration sensor (sensor) 15 is attached to the
一方、X線コントローラ11は、スキャンを実行している間、X線曝射動作におけるX線管1の管電流γと、X線管1がその管電流γでX線を曝射した時間であるX線曝射時間T(γ)とを測定し、その測定データをTGP10、中央処理装置6経由で記憶装置8に格納する。なお、この測定データは、X線管1に含まれる後述のフィラメントの残寿命算出に用いられる。
On the other hand, while the
また、X線コントローラ11は、スキャンを実行している間、X線曝射動作における管電圧を測定し、測定された管電圧Vmの時間変化を表す測定データを、スキャン計画にて設定されたX線管1の管電圧Vsと対応付けて、中央処理装置6経由で記憶装置8に格納する。なお、この測定データは、X線管1の管内放電の検出および発生頻度の算出に用いられ、さらに管内放電の発生頻度は、X線管1の寿命末期の検出に用いられる。管内放電とは、電極間以外の経路で単発的に発生する放電である。X線管1は、管内の真空度の低下や管内への不純物の混入等により寿命末期になると、管内放電の発生頻度が急激に増大する傾向がある。したがって、管内放電の発生頻度をモニタすることにより、X線管1の寿命末期状態を検出することができる。
Further, the
図2はX線管の構成を示す図である。この図は、X線管1をz方向と直交する方向から見たときの断面図である。X線管1は、図2に示すように、真空容器110内に、カソード(cathode)120と、アノード(anode)(ターゲット)130と、アノード130に一体化されたロータ(rotor)140と、ロータ140のシャフト(shaft)142を支持する軸受機構(ターゲットの回転機構)150とを有する。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the X-ray tube. This figure is a cross-sectional view of the
真空容器110は、例えばガラス(glass)等のX線透過性の材料によって構成され内部が真空になっている。真空容器110内で、カソード120とアノード130が対向する。カソード120は電子を放出するフィラメント121を備えている。カソード120とアノード130の間には管電圧となる高電圧が印加される。フィラメント121から放出された電子は、この印加された高電圧によって加速され、アノード130に衝突してX線を発生させる。なお、この電子の流れが管電流となる。
The
アノード130は概ね円盤状のものである。アノード130は、概ね円筒状のロータ140とシャフト142によって一体化されている。ロータ140は例えば誘導電動機の回転子であり、真空容器100の外側にある図示しないステータコイル(stator coil)で励磁され、シャフト142を軸としてアノード130と一体的に回転する。シャフト142は、ロータ140の内側で軸受機構150によって片持ち方式で支持される。
The
軸受機構150は、概ね円筒状のケース(case)151を有しており、ケース151は底部152を有している。
The
ケース151の内部には、2つの転がり軸受156,157が所定の間隔で設けられ、これら転がり軸受156,157によってシャフト142が回転可能に支持される。転がり軸受156,157としては、例えばボールベアリング(ball bearing)等が用いられる。転がり軸受を用いることにより、シャフト支持の機械的強度を高めることができる。
Inside the
なお、中央処理装置6は、本発明における回転機構残寿命算出手段、フィラメント残寿命算出手段、発生頻度算出手段、および周波数成分量算出手段の一例である。また、中央処理装置6および表示装置9は、本発明における第1〜第3の報知手段の一例である。
The
これより、本実施形態によるX線CT装置に係る処理の流れについて説明する。 From now on, the flow of the process which concerns on the X-ray CT apparatus by this embodiment is demonstrated.
図3は、本実施形態によるX線CT装置に係る処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing according to the X-ray CT apparatus according to the present embodiment.
ステップ(step)S1では、入力されたスキャン計画にしたがってスキャンを実行する。なお、スキャンの実行中、TGP10およびX線コントローラ11は、次のように動作する。
In step S1, a scan is executed according to the input scan plan. During the execution of scanning, the
TGP10は、エンコーダ14の出力信号を基に、ガントリ3をスキャン計画にて設定された回転速度ωsで回転するよう制御する。また、TGP10は、エンコーダ14の出力信号を基に、ガントリ3の回転速度を測定するとともに、ガントリ3がこの測定された回転速度ωmで回転した回数である回転数r(ωm)を測定し、その測定データを記憶装置8に格納する。なお、回転速度ωmは、ガントリ3の回転を制御するための制御信号から推定してもよいし、スキャン計画にて設定された回転速度ωsを回転速度ωmとしてそのまま用いてもよい。
The
TGP10は、さらに、振動センサ15の出力信号を基に、X線管1の振動波形Wを測定し、その測定データを記憶装置8に格納する。
The
一方、X線コントローラ11は、X線管1によるX線曝射を、スキャン計画にて設定された管電圧Vs、管電流γs、曝射タイミングで実行するよう制御する。また、X線コントローラ11は、X線管1の管電流を測定するとともに、この測定された管電流γmでX線曝射した時間であるX線曝射時間T(γm)を測定し、その測定データを記憶装置8に格納する。管電流γmは、電流センサ等から求めてもよいし、X線管1の管電流を制御するための制御信号から推定してもよい。あるいは、スキャン計画にて設定された管電流γsを管電流γmとしてそのまま用いてもよい。また、X線曝射時間T(γm)は、X線管1の曝射タイミングを制御するための制御信号から推定してもよいし、スキャン計画にて設定されたX線曝射時間TsをX線曝射時間T(γm)としてそのまま用いてもよい。
On the other hand, the
X線コントローラ11は、さらに、X線曝射動作における管電圧を測定し、スキャン計画にて設定されたX線管1の管電圧Vsと、測定されたX線管1の管電圧Vmとの時間変化を表す測定データを、記憶装置8に格納する。
The
ステップS2〜S17は、X線管1の残寿命の算出と寿命末期の検知とに関する処理である。
Steps S <b> 2 to S <b> 17 are processes related to calculation of the remaining life of the
具体的には、ステップS2〜S5は、軸受機構150の残寿命の算出および当該残寿命に基づく寿命末期の検知に関する処理である。ステップS6〜S9は、フィラメント121の残寿命の算出および当該残寿命に基づく寿命末期の検知に関する処理である。ステップS10〜S13は、X線管1の振動波形に基づく寿命末期の検知に関する処理である。そして、ステップS14〜S17は、X線管1の管内放電に基づく寿命末期の検知に関する処理である。これらのステップは、図3のフローチャートにて矢印で示す時系列的な順序さえ守れば、どのような順序で実行してもよいし、並行して実行してもよい。なお、ここでは、各ステップをその番号順に実行するものとして説明する。
Specifically, steps S <b> 2 to S <b> 5 are processing relating to calculation of the remaining life of the
まず、軸受機構150の残寿命の算出と当該残寿命に基づく寿命末期の検知に関する処理(S2〜S5)について説明する。
First, processing (S2 to S5) relating to calculation of the remaining life of the
ステップS2では、中央処理装置6が、記憶装置8から、ガントリ3の回転速度ωmと回転数r(ωm)とを回転速度ごとに含むデータをすべて読み出す。そして、ステップS3では、読み出したデータを基に、軸受機構150の残寿命PBRを算出する。軸受機構150の残寿命PBRは、例えば、次の数式にしたがって算出する。
In step S <b> 2, the
ここで、BR0は軸受機構150の予測寿命(平均寿命)、BRは軸受機構150の使用消耗量、ωiは各回転速度、r(ωi)はガントリ3が回転速度ωiで回転した回転数、βBRは回転速度ωiに依存する係数、kBRは所定の定数である。
Here, BR0 is a predicted life (average life) of the
軸受機構150の使用消耗量BR、特に、ベアリング等の転がり軸受156,157の使用消耗量は、ターゲットの通常の回転による磨耗劣化以外に、ガントリ3が回転して生じるターゲットの遠心力を受けることによる劣化により大きくなると考えられる。そして、その遠心力による劣化は、ガントリ3の回転速度ωiの大きさと、ガントリ3が回転速度ωiで回転した回転数r(ωi)とに依存し、特に回転速度ωiが大きくなるにつれて激しさを増してゆくものと考えられている。
The consumption consumption BR of the
上記の数式は軸受機構150の劣化に係るこのような特徴を反映している。なお、係数βBRは、経験的に求められるものであり、ここでは回転速度ωiの二乗に比例する値である。ただし、X線管1の構造や種類によっては、係数βBRは、回転速度ωiに比例する値もしくは、回転速度ωiの三乗に比例する値の方が実際の残寿命と合致する場合も考えられる。
The above mathematical formula reflects such characteristics relating to the deterioration of the
残寿命PBRが算出されると、中央処理装置6は、その残寿命PBRを表示装置9の画面に表示させる。なお、残寿命PBRに加えて、(使用消耗量BR/予測寿命BR0)×100を使用率(%)としてさらに表示してもよい。
When the remaining life PBR is calculated, the
図4は、軸受機構の使用消耗量とX線CT装置の使用時間との関係の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the consumption amount of the bearing mechanism and the usage time of the X-ray CT apparatus.
軸受機構150の使用消耗量BRは、図4に示すように、使用時間Tとともに徐々に大きくなる。そして、使用消耗量BRが所定の使用消耗量BRthを超え、残寿命PBRが所定値を下回ったとき、要交換レベルに達したと考えることができる。
The consumption consumption BR of the
そこで、ステップS4では、中央処理装置6が、残寿命PBR<所定値であるかを判定し、この条件を満たすときには、ステップS5で、X線管1の「交換推奨」を表示装置9の画面に表示させる。
Therefore, in step S4, the
次に、フィラメント121の残寿命の算出と当該残寿命に基づく寿命末期の検知に関する処理(S6〜S9)について説明する。
Next, processing (S6 to S9) relating to calculation of the remaining life of the
ステップS6では、中央処理装置6が、記憶装置8から、X線管1の管電流γmとX線曝射時間T(γm)とを管電流ごとにすべて読み出す。そして、ステップS7では、読み出したデータを基に、フィラメント121の残寿命PFLを算出する。フィラメント121の残寿命PFLは、例えば、次の数式にしたがって算出する。
In step S6, the
ここで、FL0はフィラメント121の予測寿命(平均寿命)、FLはフィラメント121の使用消耗量、γjは各管電流、T(γj)は管電流γjでのX線曝射時間、βFLは係数、kFLは所定の定数である。
Here, FL0 is the predicted life (average life) of the
フィラメント121の使用消耗量FLは、X線管1の出力負荷による劣化により大きくなると考えられる。そして、その出力負荷による劣化は、X線管1の管電流γの大きさと、管電流γでのX線曝射時間T(γ)とに依存し、特に管電流γが大きくなるにつれて激しさを増してゆくものと考えられている。
The consumption consumption FL of the
上記の数式はフィラメント121の劣化に係るこのような特徴を反映している。なお、係数βFLは、経験的に求められるものであり、ここでは管電流γjに比例する値である。ただし、X線管1の構造や種類によっては、係数βFLは、管電流γjの二乗に比例する値もしくは、単なる定数の方が実際の残寿命と合致する場合も考えられる。
The above mathematical formula reflects such characteristics relating to the deterioration of the
残寿命PFLが算出されると、中央処理装置6は、その残寿命PFLを表示装置9の画面に表示させる。なお、残寿命PFLに加えて、(使用消耗量FL/予測寿命FL0)×100を使用率(%)としてさらに表示してもよい。
When the remaining life PFL is calculated, the
図5は、フィラメントの使用消耗量とX線CT装置の使用時間との関係の一例を示している。 FIG. 5 shows an example of the relationship between the consumed amount of filament and the usage time of the X-ray CT apparatus.
フィラメント121の使用消耗量FLは、例えば図5に示すように、X線CT装置の使用時間Tとともに徐々に大きくなる。そして、使用消耗量FLが所定の使用消耗量FLthを超え、残寿命PFLが所定値を下回ったとき、要交換レベルに達したと考えることができる。
The used consumption amount FL of the
そこで、ステップS8では、中央処理装置6が、残寿命PFL<所定値であるかを判定し、この条件を満たすときには、ステップS9で、X線管1の「交換推奨」を表示装置9の画面に表示させる。
Therefore, in step S8, the
次に、X線管の振動波形に基づく寿命末期の検知に関する処理(S10〜S13)について説明する。 Next, processing (S10 to S13) relating to detection at the end of life based on the vibration waveform of the X-ray tube will be described.
ステップS10では、中央処理装置6が、記憶装置8から、X線管1の振動波形Wの測定データを直近の所定時間分について読み出す。
In step S <b> 10, the
図6は、X線管の振動波形の一例を示す図である。図6に示す振動波形Wは、横軸を時間t、縦軸を波高値hとして、所定時間Δt1分のX線管1の振動波形を表したものである。振動波形Wは、図6に示すように、複数の周波数成分が重なって複雑な波形を形成する。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a vibration waveform of the X-ray tube. The vibration waveform W shown in FIG. 6 represents the vibration waveform of the
ステップS11では、図7に示すように、振動波形Wをフーリエ変換(FFT;Fast Fourier Transformation)して周波数ごとにその成分を抽出し、特定周波数faの成分量Afaを求める。 In step S11, as shown in FIG. 7, the vibration waveform W is subjected to Fourier transform (FFT) to extract its component for each frequency, and the component amount Afa of the specific frequency fa is obtained.
図8は、X線管の振動波形における特定周波数の成分量とX線CT装置の使用時間との関係の一例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the component amount of the specific frequency in the vibration waveform of the X-ray tube and the usage time of the X-ray CT apparatus.
X線管1の振動波形Wにおける特定周波数faの成分量Afaは、例えば図8に示すように、X線CT装置の使用時間Tが小さいときはほとんど変化しない。しかし、使用時間Tが大きくなってX線管1の機械的な劣化が進み、X線管1が寿命末期に近づくと、急激に増大する。したがって、特定周波数faの成分量Afaが所定値Athを超えたことを確認することにより、X線管1の寿命末期を検知することができる。
The component amount Afa of the specific frequency fa in the vibration waveform W of the
そこで、ステップS12では、中央処理装置6が、特定周波数faの成分量Afaが所定値Athを超えるか否かを判定する。そして、この条件を満たすときは、X線管1が寿命末期に達したとみなし、ステップS13で、X線管1の「交換推奨」を表示装置9の画面に表示させる。
Therefore, in step S12, the
次に、X線管の管内放電に基づく寿命末期の検知に関する処理(S14〜S17)について説明する。 Next, processing (S14 to S17) related to detection at the end of life based on in-tube discharge of the X-ray tube will be described.
ステップS14では、中央処理装置6が、記憶装置8から、X線管1のX線曝射動作における、設定された管電圧Vsと測定された管電圧Vmの時間変化を表す測定データを、直近の所定時間分について読み出す。
In step S <b> 14, the
図9は、設定された管電圧と測定された管電圧の時間変化の一例を示す図である。図9に示す管電圧Vs,Vmの時間変化は、横軸を時間t、縦軸を管電圧値Vとして、所定時間Δt2分の管電圧の時間変化を表したものである。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a time change of the set tube voltage and the measured tube voltage. The time change of the tube voltages Vs and Vm shown in FIG. 9 represents the time change of the tube voltage for a predetermined time Δt2 with the time t on the horizontal axis and the tube voltage value V on the vertical axis.
ステップS15では、中央処理装置6が、設定された管電圧Vsと測定されたVmの時間変化において、管電圧Vmが管電圧Vsより所定の電圧分ΔVを超えて低下する時点をX線管1の管内放電spが発生した時点とみなして検出する。例えば図9の例では、sp1〜sp3で示す時点が、管内放電が発生した時点である。そして、所定時間Δt2内での管内放電の発生回数Cspを時間Δt2で割った値を発生頻度Rとして算出する。
In step S15, the
図10は、X線管の管内放電の発生頻度とX線CT装置の使用時間との関係の一例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the frequency of occurrence of in-tube discharge of the X-ray tube and the usage time of the X-ray CT apparatus.
X線管1の管内放電の発生頻度Rは、例えば図10に示すように、X線CT装置の使用時間Tが小さいときはほとんど変化しない。しかし、使用時間Tが大きくなってX線管1の真空度が低下したり管内に不純物が混入したりしてX線管1が寿命末期に近づくと、急激に増大する。したがって、管内放電の発生頻度Rが所定値Rthを超えたことを確認することにより、X線管1の寿命末期を検知することができる。
The occurrence frequency R of the in-tube discharge of the
そこで、ステップS16では、中央処理装置6が、管内放電の発生頻度Rが所定値Rthを超えるか否かを判定する。そして、この条件を満たすときは、X線管1が寿命末期に達したとみなし、ステップS17で、X線管1の「交換推奨」を表示装置9の画面に表示させる。
Therefore, in step S16, the
ステップS18では、中央処理装置6が、ステップS2からステップS17にて得られた、X線管1の残寿命に関連する種々の情報を、保守センタサーバ16に送信する。例えば、軸受機構150の残寿命PBR、フィラメント121の残寿命PFL、X線管1の振動における特定周波数の成分量Afa、X線管1の管内放電の発生頻度R、X線管交換推奨表示の有無等の情報を送信する。これにより、保守センタは、顧客先のX線CT装置におけるX線管の寿命管理を速く正確に行うことができ、迅速かつ的確な保守サービスを行うことができる。なお、この情報の送信は、スキャンを実行するごとに行ってもよいし、より長いスパンで定期的に行ってもよい。
In step S18, the
なお、X線管1の寿命管理については、中央処理装置6では行わず、保守センタサーバ16で行うようにしてもよい。例えば、保守センタサーバ16が、X線CT装置から送信されてくるX線管1の残寿命に関連する種々の情報を解析し、その結果に応じて、表示装置9の画面に「交換推奨」を表示させる等の指令をX線CT装置に送信したり、保守サービス員を現地へ派遣するスケジューリングを行ったりしてもよい。
The life management of the
ステップS19では、入力されたスキャン計画(新たなスキャン計画であってもよいし、既に入力されたスキャン計画であってもよい)にしたがって次のスキャンを実行する。 In step S19, the next scan is executed according to the input scan plan (which may be a new scan plan or an already input scan plan).
X線CT装置は、このようなステップを繰返し行うことにより、X線管1の寿命管理を行う。
The X-ray CT apparatus performs life management of the
以上、本実施形態によれば、ガントリ3が回転した回転数に基づいて、軸受機構150の残寿命を算出しているので、ガントリ3が回転して生じる遠心力による機械的な劣化を考慮したX線管1の残寿命予測が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, since the remaining life of the
また、本実施形態では、ガントリ3の回転数だけでなく、ガントリ3の回転速度も考慮して残寿命を算出するので、より正確な残寿命を算出することが可能である。 In the present embodiment, since the remaining life is calculated in consideration of not only the rotation speed of the gantry 3 but also the rotation speed of the gantry 3, it is possible to calculate a more accurate remaining life.
また、本実施形態では、軸受機構150の残寿命だけでなく、フィラメント121の残寿命も算出している。したがって、X線管1の残寿命を支配する要素が、軸受機構150の劣化とフィラメント121の劣化のいずれであるかが不明な場合や使用条件によって変化する場合にも対応可能である。
In the present embodiment, not only the remaining life of the
そして、このように算出された軸受機構150やフィラメント121の残寿命を表示することにより、操作者はX線管1の残寿命をモニタすることができ、X線CT装置を計画的に稼動させることができる。
Then, by displaying the remaining life of the
また、本実施形態では、さらに、X線管1の振動における特定周波数の成分量の増大や、X線管1の管内放電の発生頻度の増大などを検出して、X線管1の寿命末期を検知しているので、X線管1の交換時期が来たことをより確実に知らせることができる。例えば、何らかの原因で、算出された軸受機構150やフィラメント121の残寿命が、実際の残寿命と大幅にずれてしまった場合にも、X線管1の寿命末期状態を捉えて警告し、稼動中に突然X線管1が損壊することがないようバックアップすることができる。
Further, in the present embodiment, an increase in the component amount of the specific frequency in the vibration of the
なお、本実施形態では、X線管1の交換推奨の報知方法として、表示装置9の画面に表示する方法を用いているが、別の方法、例えば、音声、アラーム(alarm)音、ランプ(lamp)等を用いる方法を用いてもよい。
In the present embodiment, a method of displaying on the screen of the
また、本実施形態では、軸受機構150の残寿命の算出、フィラメント121の残寿命の算出、X線管1の振動に基づく寿命末期の検知、およびX線管1の管内放電に基づく寿命末期の検知を行っている。しかし、フィラメント121の残寿命の算出、X線管1の振動に基づく寿命末期の検知、およびX線管1の管内放電に基づく寿命末期の検知のうち少なくとも1つを行わないような変形例も考えられる。特に、X線管1の残寿命を支配する要素が、軸受機構150の劣化であることが分かっている場合には、軸受機構150の残寿命の算出のみを行うようにしてもよい。
In the present embodiment, the remaining life of the
また、本実施形態では、フィラメント121の残寿命の算出は、管電流γmとX線曝射時間T(γm)とを基に行っている。しかし、フィラメント121の残寿命の算出は、例えば、これらの情報に加えて、あるいはこれらの情報に代えて、フィラメント121に流すフィラメント電流ηmとX線曝射時間T(ηm)とを測定し、これらを基に行ってもよい。また、例えば、管電圧Vmをさらに考慮して算出してもよい。
In the present embodiment, the remaining life of the
また、本実施形態では、測定された管電圧Vmが、設定された管電圧Vsから大幅に低下したことにより、管内放電の発生を検出している。しかし、例えば、X線検出器2におけるレファレンスチャネル(reference channel)等の出力レベル(level)の大幅な低下により検出するなど、他の方法により検出してもよい。 In the present embodiment, the occurrence of in-tube discharge is detected because the measured tube voltage Vm is significantly reduced from the set tube voltage Vs. However, the detection may be performed by other methods, for example, by detecting a significant decrease in the output level (level) of the reference channel or the like in the X-ray detector 2.
1 X線管
2 X線検出器
3 ガントリ
4 撮影テーブル
5 データ収集装置(DAS)
6 中央処理装置
7 入力装置
8 表示装置
9 記憶装置
10 テーブル・ガントリ制御装置(TGP)
11 X線コントローラ
12 モータ
13 駆動機構
14 エンコーダ
15 振動センサ
16 保守センタサーバ
110 真空容器
120 カソード
121 フィラメント
130 アノード(ターゲット)
140 ロータ
142 シャフト
150 軸受機構(ターゲットの回転機構)
151 ケース
152 底部
156,157 転がり軸受
1 X-ray tube 2 X-ray detector 3 Gantry 4 Imaging table 5 Data collection device (DAS)
6 Central processing unit 7
11 X-ray controller 12 Motor 13 Drive mechanism 14 Encoder 15
140
151
Claims (10)
前記ガントリが回転した回転数に基づいて、前記回転機構の残寿命を算出する回転機構残寿命算出手段を備えているX線CT装置。 An X-ray CT apparatus having a gantry having a target that generates X-rays by collision of electrons and an X-ray tube including a rotation mechanism of the target,
An X-ray CT apparatus comprising a rotation mechanism remaining life calculating means for calculating a remaining life of the rotation mechanism based on the number of rotations of the gantry.
前記X線管または前記フィラメントの電流値と該電流値でのX線曝射時間とに基づいて、前記フィラメントの残寿命を算出するフィラメント残寿命算出手段をさらに備えている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のX線CT装置。 The X-ray tube has a filament that emits electrons that collide with the target,
The filament remaining life calculating means for calculating the remaining life of the filament based on the current value of the X-ray tube or the filament and the X-ray exposure time at the current value. 5. The X-ray CT apparatus according to any one of 4 above.
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