JP2016054045A - Ｘ線診断装置およびｘ線管球 - Google Patents

Abstract

【課題】実焦点の大きさに依存せず実効焦点を変更可能なＸ線管球を備えたＸ線診断装置を提供する。【解決手段】本実施形態に係るＸ線診断装置は、実焦点の大きさに依存せず実効焦点の大きさを変更可能なターゲットと、フィラメントから放出された電子を電場で加速した電子線が前記ターゲットに衝突する位置を制御することで前記実効焦点の大きさを制御する実効焦点制御部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明の一態様としての実施形態は、Ｘ線診断装置およびＸ線管球に関する。

従来、非破壊検査等の工業分野や健康診断等の医療分野において、検査対象に放射線（代表的には、Ｘ線）を照射して、低侵襲に内部構造を診断することが可能なＸ線診断装置が幅広く利用されている。Ｘ線診断装置は、Ｘ線管球と呼ばれる装置からＸ線を放射し、検査対象を透過したＸ線の強度分布を検出することによって画像を生成する。このＸ線管球は、フィラメントから放出した電子を電場により加速させてターゲットに衝突させることでＸ線を放射する。

医療分野では単純Ｘ線装置、マンモグラフィ装置、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置など、様々なＸ線診断装置があり、病気の診断や手術などに欠かせない装置となってきている。特に医療分野においては、体内の微小な異変を検出するために、Ｘ線診断装置によって取得される画像は解像度が高く、かつ、アーティファクトが少ない画像が求められる。そこで、Ｘ線ＣＴ装置においてマルチビームによるスキャンのアーティファクトを低減するようなＸ線管球が提供されている（たとえば、特許文献１等）。

また、ボケなどが少ない（すなわち、精細度の高い）画像が求められている。Ｘ線診断装置により取得される画像の精細度は、Ｘ線管球の実効焦点を小さくすることによって向上させることができる。実効焦点とは、実焦点を検査対象側から垂直に見上げた部分である。実焦点とは、電子線がターゲットに衝突した領域をターゲットに対して垂直な方向から観察した部分である。実効焦点が小さいとボケの原因である半影も小さくなり、精細度が向上する。このＸ線管球の実効焦点は、実焦点の大きさや、ターゲット角度などに依存する。

たとえば、実焦点の大きさを小さくすれば実効焦点は小さくなる。しかしながら、電子線がターゲットに衝突してＸ線を放出するときに、約９９％が熱となる。そのため、実焦点を小さくするにはターゲットの熱による摩耗を回避するため、管電圧、および管電流を小さくしなければならない。管電圧の大きさとＸ線のエネルギーの大きさは比例し、管電圧が小さいと強いＸ線を放出することができない。Ｘ線は検査対象の厚さに応じて指数対数的に減弱されるため、検査対象の厚さによってはＸ線強度が不足することにより鮮明な画像を得ることができない場合がある。また、管電流が小さいと検出器に入射するＸ線量も減少し、十分な情報量を得られない場合がある。

一方、ターゲット角度を小さくすれば実効焦点を小さくすることができる。しかしながら、ターゲット角度が小さいほどターゲットに近い方のＸ線の減弱が、ターゲットから遠い方（すなわち、フィラメント側）の減弱に比べて大きくなる。このターゲット角度の大きさによりＸ線の分布に違いが発生することをヒール効果と呼ぶ。ヒール効果により、Ｘ線の強度はターゲット角の延長線と検出器の受像面が交わる部分でゼロとなる。そこで、Ｘ線管球を傾けることにより、従来のＸ線管球の構成を変えずに見かけの実効焦点を小さくできるＸ線管球（たとえば、特許文献２等）がある。

特開２０１２−１３０６８７号公報 特開２００７−２８９５５０号公報

Ｘ線管球の内部にあるターゲットの熱による負荷を軽減するために、ターゲットを回転させる回転陽極とすることで、ターゲットの熱負荷を分散させるようなＸ線管球がある。しかしながら、特許文献２の発明ではターゲットを回転させて熱を分散させることができる回転陽極を持ったＸ線管球に適用できない。

上述のように、解像度が高く鮮明かつ精細な画像を得るためには、強いＸ線が照射可能である必要がある。そのためには実焦点を大きくし、実効焦点を小さくする必要がある。

そこで、実焦点の大きさに依存せず実効焦点を変更可能なＸ線管球を備えたＸ線診断装置が求められている。

本実施形態に係るＸ線診断装置は、実焦点の大きさに依存せず実効焦点の大きさを変更可能なターゲットと、フィラメントから放出された電子を電場で加速した電子線が前記ターゲットに衝突する位置を制御することで前記実効焦点の大きさを制御する実効焦点制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本実施形態に係るＸ線管球は、実焦点の大きさに依存せず実効焦点の大きさを変更可能なターゲットと、フィラメントから放出された電子が電場で加速された電子線を磁場または電場によって偏向する偏向部と、備えたことを特徴とする。

実施形態に係るＸ線診断装置の一例を示す概念的な構成図。 実施形態に係るＸ線診断装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 従来のＸ線診断装置における実焦点と実効焦点を説明する図。 第１の実施形態に係るＸ線診断装置のターゲットの形状を説明する図。 第１の実施形態に係るＸ線診断装置の実焦点と実効焦点を説明する図。 第１の実施形態に係るＸ線診断装置の電子線の偏向方法を説明する図。 第２の実施形態に係るＸ線診断装置において撮像範囲を変更する動作の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態に係るＸ線診断装置の撮像範囲の変更と実効焦点の変更とを説明する図。

以下、Ｘ線診断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。

（１）構成
図１は、実施形態に係るＸ線診断装置の一例を示す概念的な構成図である。図１が示すように、Ｘ線診断装置１は大きく撮像部１０と操作制御部２０から構成される。Ｘ線診断装置１の撮像部１０は通常は検査室に設置され、被検体Ｐに関するＸ線の画像データを生成するよう構成される。操作制御部２０は検査室に隣接する操作室に設置され、撮像条件の設定や、Ｘ線画像を生成と表示を行うよう構成される。なお、操作制御部２０は撮像部１０が設置される検査室に設置されてもよい。

撮像部１０は、コントローラ１００、撮像範囲制御部１１０、アーム駆動部１２０、寝台制御部１３０、絞り駆動部１４０、実効焦点制御部１５０、高圧電源１６０、Ｘ線管球１７０を有する。

Ｘ線管球１７０はＸ線管１７１および偏向部１７３を有する。Ｘ線管球１７０はＸ線管球保持部１４３に支持されている。Ｘ線管球保持部１４３は、Ｘ線管球１７０と絞り１４１を備えて構成される。

Ｘ線管１７１は、高圧電源１６０により電圧を印加されてＸ線を発生する。Ｘ線管１７１が発生するＸ線は、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線として被検体Ｐに向かって照射される。

絞り１４１は、Ｘ線照射野絞りであり、Ｘ線管１７１のＸ線の出射側に設けられる。絞り１４１は、絞り駆動部１４０により制御されて、撮像範囲などに応じてＸ線管１７１から放射されるＸ線の照射範囲を調整する。絞り１４１は、複数枚の鉛羽で構成されてもよいし、Ｘ線管１７１の管軸に平行なシャッターの羽を持つコリメータにより構成されてもよい。

偏向部１７３は、Ｘ線管１７１のフィラメントから放出された電子を電場で加速した電子線を偏向する。偏向部１７３は、たとえば、電子線を偏向するための磁場を発生可能な磁場印加手段（たとえば、電磁石）や、電場を発生可能な電場印加手段（たとえば、電極）などで構成される。また電場や磁場の大きさや向きを調整することによって、電子線の偏向方向や角度を調整する。

Ｘ線管球保持部１４３とＸ線検出部１１１はアーム１２１の両端にお互いが対向するように位置し、寝台１３１に載置された被検体Ｐを挟むように設置されている。

Ｘ線検出部１１１は、イメージインテンシファイア、ＴＶカメラなどを備え、Ｘ線検出部１１１の検出面に照射されたＸ線を検出し、この検出したＸ線に基づき、Ｘ線透視画像やＸ線撮像画像（以下、Ｘ線透視画像およびＸ線撮像画像をＸ線画像と総称する）の画像データを出力する。この画像データはコントローラ１００を介して操作制御部２０に与えられる。なお、Ｘ線検出部１１１は、平面検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）を含むものであってもよい。また、Ｘ線検出部１１１は、従来のＦＰＤを後段検出器として、より高解像度な検出能を有する前段検出器（たとえば、ＭＡＦ：Micro Angiographic Fluoroscope）を備えていてもよい。前段検出器は、たとえば、狭い範囲を拡大して撮像する際に解像度の高い画像を取得するために後段検出器と切り替えて用いられる。

支持部材としてのアーム１２１は、一端にＸ線管球保持部１４３を保持し、他端にＸ線検出部１１１を保持する。アーム１２１がアーム駆動部１２０に制御されて駆動されることにより、Ｘ線管球保持部１４３およびＸ線検出部１１１は一体として被検体Ｐの周りを移動する。なお、図１にはアーム１２１がＸ線管球保持部１４３を寝台１３１の下方に位置するよう支持するアンダーチューブタイプの場合の一例について示したが、Ｘ線管球保持部１４３を寝台１３１の上方に位置するよう支持するオーバーチューブタイプであってもよい。また、アーム１２１は、Ｘ線管球保持部１４３とＸ線検出部１１１により定まる実効焦点と検出面間の距離（ＳＩＤ：Source Image receptor Distance）を変更可能なようにＸ線管球保持部１４３とＸ線検出部１１１を保持してもよい。

寝台１３１は、床面に設置され、被検体Ｐを載置する天板を支持する。寝台１３１は、寝台制御部１３０により制御されて、天板を水平方向、上下方向に移動させたり回転（ローリング）させたりする。

アーム駆動部１２０および寝台制御部１３０は、コントローラ１００に制御されて、それぞれアーム１２１および寝台１３１を駆動する。

絞り駆動部１４０は、コントローラ１００に制御されて、絞り１４１の開口を調整することにより、撮像範囲に応じてＸ線管球１７０から放射されるＸ線の照射範囲を調整する。

実効焦点制御部１５０は、コントローラ１００に制御されて、実効焦点の大きさを制御する。実効焦点制御部１５０はＸ線管１７１のフィラメント１７７とターゲット１７５の相対位置の変更や、偏向部１７３を介してＸ線管１７１に発生する電子線の方向を制御する。

高圧電源１６０は、コントローラ１００に制御されて、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管１７１に供給する。

コントローラ１００は、操作制御部２０により制御されて、Ｘ線検出部１１１、アーム駆動部１２０、寝台制御部１３０、絞り駆動部１４０、実効焦点制御部１５０、高圧電源１６０を制御することにより、被検体ＰのＸ線画像の撮像を実行する。

一方、操作制御部２０は、図１に示すように、通信制御装置２１０、記憶部２２０、主制御部２３０、入力部２４０、表示部２５０を有する。

通信制御装置２１０は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。通信制御装置２１０は、この各種プロトコルに従ってＸ線診断装置１と他の電気機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続などを適用することができる。ここで電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、病院基幹ＬＡＮなどの無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

記憶部２２０は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、主制御部２３０のＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶部２２０はＸ線画像を記憶するほか、主制御部２３０のＣＰＵで実行する各種機能を実現するためのプログラムを記憶する。

入力部２４０は、たとえばキーボード、タッチパネル、テンキー、マウスなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を主制御部２３０に出力する。

表示部２５０は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、主制御部２３０の制御に従ってＸ線画像などを表示する。

図２は、実施形態に係るＸ線診断装置１の機能構成例を示す機能ブロック図である。図１と同様に、Ｘ線診断装置１は撮像部１０と操作制御部２０とを有する。図２に示すように、撮像部１０はＸ線検出部１１１、撮像範囲制御部１１０、実効焦点制御部１５０、絞り駆動部１４０、絞り１４１、Ｘ線管球１７０を有する。Ｘ線管球１７０は、Ｘ線管１７１と、偏向部１７３を備え、さらに、Ｘ線管１７１はターゲット１７５とフィラメント１７７を有する。

Ｘ線管１７１が備えるフィラメント１７７は高圧電源１６０からの電圧供給により電子線を放出する。電子線はフィラメント１７７とターゲット１７５の間の電場により加速され、ターゲット１７５に衝突することによってＸ線が放射される。Ｘ線画像は、実効焦点が小さいほど、ボケの少ない精細度の高い画像が得られる。本実施形態に係るＸ線診断装置１のターゲット１７５は、実焦点の大きさに依存せず実効焦点の大きさを変更可能である。ターゲット１７５の形状については後述する。

実効焦点制御部１５０は、フィラメント１７７から放出された電子を電場で加速した電子線がターゲット１７５とフィラメント１７７の相対位置を変更する、あるいは、偏向部１７３を介して電子線がターゲットに衝突する位置を制御することで実効焦点の大きさを制御する。実効焦点の大きさを制御する方法は後述する。

撮像範囲制御部１１０は、被検体Ｐを撮像する範囲を制御する。被検体Ｐを撮像する範囲は、絞り駆動部１４０による絞り１４１の調整や、Ｘ線検出部１１１のＸ線検出器の検出範囲や検出範囲の大きさ、検出器の種類を変更することによって行われる。

（２）動作
以下、実施形態に係るＸ線診断装置１の動作について説明する。実効焦点を変更可能なＸ線診断装置１を第１の実施形態とし、第１の実施形態に加えて、撮像範囲の変更と実効焦点の大きさの変更とを同期して制御可能なＸ線診断装置１を第２の実施形態として、それぞれ説明する。

まず、従来のＸ線診断装置における実焦点と実効焦点について説明する。従来のＸ線診断装置は、２つ以上のフィラメントを備えることで実効焦点の大きさを変更していた。たとえば、Ｘ線強度を高くする場合はターゲットの負荷を減らすため実焦点を大きくする必要がある。そのため比較的大きなフィラメントを用いる。この場合、実効焦点も大きくなってしまうので、精細度に欠ける。一方、実焦点を小さくするために小さいフィラメントを用いる場合は、大きなフィラメントを用いる場合と比較して管電流を高くすることができない。そのためＸ線強度を高くすることができず、被検体Ｐの体厚によっては検出器で検出できるＸ線量が不十分となり、画像が暗くなりコントラストが悪い不鮮明な画像となってしまう。

図３は、従来のＸ線診断装置における実焦点と実効焦点を説明する図である。図３（ａ）は大きなフィラメント（Ｌ）でＸ線を照射する場合を、図３（ｂ）は小さなフィラメント（Ｓ）でＸ線を照射する場合を例示している。図３（ａ）と図３（ｂ）のターゲット角度は同じ場合を例示している。回転陽極を持ったＸ線管の場合、ターゲットの形状はフィラメント側を正面として観察したとき円盤状となる。図３はターゲットの一部を横から観察したものを例示している。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、実焦点は、電子線がターゲットに衝突する範囲を、衝突面に対して垂直な方向から観察した部分である。また、実効焦点は、電子線がターゲットに衝突する範囲を検出面側から垂直に見上げた部分である。

図３（ａ）では、大きなフィラメント（Ｌ）を用いることで、フィラメントＬから放出された電子線がターゲットに衝突する範囲が大きくなる。すなわち、実焦点が大きくなる。一方、図３（ｂ）では小さいフィラメント（ｓ）を用いることで、フィラメントＳから放出された電子線がターゲットに衝突する範囲が小さくなり、実焦点が小さくなる。上述の通り、実焦点が小さい場合はフィラメントへの負荷を回避するために管電流を高くできず、また、ターゲットの熱による負荷を回避するため、管電圧を高くできない。そのため、図３（ａ）と比較して図３（ｂ）の実効焦点は小さくできるが、Ｘ線強度が弱いため検出器で検出できる透過Ｘ線量が減少し、コントラストの高い鮮明な画像を得られない場合がある。

第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、実焦点の大きさに依存せず、実効焦点の大きさを変更できるターゲット１７５の形状を備えることにより、上記問題を解決するものである。以下、第１の実施形態に係る実効焦点を変更可能なＸ線診断装置１について説明する。

（第１の実施形態）
図４は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１のターゲット１７５の形状を説明する図である。図４はターゲット１７５が複数の異なるターゲット角度を有する例を示している。図４では図３と同様にターゲットの一部を横から観察したものを例示している。第１の実施形態に係るＸ線診断装置１のターゲット１７５は回転陽極の場合に限らず、固定陽極の場合にも適用可能である。

図４（ａ）は、ターゲット角度が離散的に異なるターゲット１７５の例を示している。図４（ａ）ではターゲット１７５の縁側のターゲット角度を比較的大きくし、中心に向かってターゲット角度を小さくした形状を例示している。このように、ターゲット１７５の先端の角度を大きくすることで、ヒール効果によるＸ線の減弱を抑制することができる。また、複数の角度を有することで、電子線を照射する位置を変えてターゲット角度を変更することができ、実効焦点を可変とすることができる。

図４（ｂ）は、ターゲットの角度が連続的に異なるターゲット１７５の例を示している。図４（ｂ）の例ではターゲット１７５の縁側から中心に向かって曲面を備えている。ターゲット１７５の形状を曲面とすることで、図４（ａ）と同様に電子線が衝突する位置のターゲット１７５の曲率の違いにより複数のターゲット角度をとることができる。

なお、図４で例示した形状に限らず、ターゲット１７５は２つ以上の角度を備えていれば形状は限定されない。たとえば、ターゲット１７５の中心に向かってよりなだらかに曲率が変化するような形状であってもよいし、また、ターゲット１７５の中心部分の角度が最大となるような山型の形状であってもよい。また、ターゲット１７５の曲率やターゲット角度も撮像条件や撮像範囲など種々の条件に応じて適切なものを選択可能である。

次に、図４に示した形状のターゲット１７５を用いることで実効焦点が変更可能であることを説明する。

図５は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の実焦点と実効焦点を説明する図である。図５の例では、図４（ｂ）に例示した曲面を備えたターゲット１７５に基づいて説明する。図５（ａ）はターゲット１７５の曲率が比較的大きい部分に電子線を照射する例を、図５（ｂ）はターゲット１７５の曲率が図５（ａ）の例より小さい部分に電子線を照射する例を示している。

図５（ａ）と図５（ｂ）では、同じサイズのフィラメント１７７から電子線が照射される例を示している。図５（ａ）と図５（ｂ）を比較すると実焦点のサイズが変わらないのに対して、実効焦点の大きさは図５（ｂ）の方が小さくなっている。このように、図５（ａ）と図５（ｂ）とでは、同じ大きさのフィラメント１７７から電子線が照射されているが、電子線がターゲット１７５に衝突する位置が異なる。このように第１の実施形態では、電子線がターゲット１７５に衝突する位置を変えることで、実効焦点の大きさを自由に変更することができる。したがって、従来のＸ線管では難しかった、「実効焦点が小さくＸ線強度の高いＸ線」を照射することができる。

また、図５に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１では、フィラメント１７７のサイズを変更する必要がない。すなわち、図３に示した従来例における大きなフィラメント（Ｌ）と小さなフィラメント（Ｓ）を使い分ける必要がない。たとえば、従来は実効焦点を小さくする場合、小さなフィラメント（Ｓ）に切り替えて撮像する必要があった。一方、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１では、ターゲット１７５に対して電子線を照射する位置を変更することで、実効焦点を所望の大きさに変更することができる。

さらに、従来は、ターゲットの負荷を軽減するため、使用する管電流に応じてフィラメント１７７のサイズを使い分ける必要があった。しかしながら、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１では、電子線がターゲット１７５に衝突する位置を変更することで、実効焦点サイズを変更することができるため、管電流の大きさにかかわらず（すなわち、実焦点に依存せず）同じサイズのフィラメント１７７を用いることが可能である。このように、従来のＸ線診断装置ではフィラメントを切り替えなければ出力できなかったＸ線強度を、同じフィラメントを用いて出力することができる。

このように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、電子線がターゲット１７５に衝突する位置を変更することで実効焦点の大きさを変更できるため、管電流を変更するだけで所望のＸ線強度を持ったＸ線を照射することができる。電子線がターゲット１７５に衝突する位置は、たとえば、ターゲット１７５やフィラメント１７７の相対的位置を変更することによって変更することができる。たとえば、相対位置はターゲット１７５とフィラメント１７７を機械的に移動させることで変更することができる。また、照射される電子線は負の電荷を持っていることから、電子線の進路における電場の大きさを変更することにより電子線を所望の方向に曲げること（以下、偏向と呼ぶこととする）ができる。また、フレミングの左手の法則に基づいて、電子線の進路における磁場の大きさを変更することで、電子線を所望の方向に偏向することができる。

図６は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の電子線の偏向方法を説明する図である。図６では図４（ｂ）に示した曲面のターゲット１７５を例として説明する。

図６の破線および２点鎖線は、フィラメント１７７からターゲット１７５に向かって照射される電子線を示している。破線で示した電子線はターゲット１７５の上部（縁側）に衝突し、２点鎖線で示した電子線はターゲット１７５の下部（中心側）に衝突する例を示している。図６に示した実線矢印は電場の方向を示している。電場の方向を示す実線矢印は、破線で示した電子線と直交しており、検出面に垂直な方向に印加され、矢印の向きは電場の向きを示している。また、磁場の方向は紙面の奥から手前方向で、電子線と直交し検出面に平行な方向に印加されている。

電場または磁場をそれぞれの方向に印加することで、図６の破線で示した電子線が偏向して２点鎖線で示した電子線の方向に曲がる。このように電子線を偏向することによって、ターゲット１７５に衝突する位置を変更でき、実効焦点を変更することができる。図６では、破線で示した電子線では実効焦点Ａが、２点鎖線で示した電子線では実効焦点Ｂができる例が示されている。実効焦点Ｂは実効焦点Ａより小さい焦点である。電子線の偏向は電場や磁場の大きさや向きを変更することで調整可能である。第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の偏向部１７３は、たとえば電磁石などにより構成され、電圧の大きさや電流の向きを制御することにより電子線を偏向することができる。また、偏向部１７３は電磁石に限らず、電場を作り出すための陰極と陽極を備えた装置でもよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態に加えて、撮像範囲の変更と実効焦点の大きさの変更とを同期して制御可能なＸ線診断装置１に関する。第２の実施形態に係るＸ線診断装置１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１と同じ構成である。以下、第２の実施形態の動作について説明する。

図７は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１において撮像範囲を変更する動作の一例を示すフローチャートである。図７の説明では、Ｘ線透視撮像のようにＸ線画像を連続して取得する場合を例として説明する。

ＳＴ１０１では、Ｘ線管球１７０からＸ線が照射され撮像が開始される。撮像開始時の撮像範囲は、予め設定されていてもよいし、撮像対象に応じて設定されてもよい。撮像範囲は多段階に調整可能であり、胸や心臓などの撮像対象となる臓器などに応じて決められていてもよいし、画像サイズや拡大率に応じて決められていてもよい。

ＳＴ１０３では、入力部２４０を介して撮像範囲制御部１１０に撮像範囲の変更が入力された否かが判断される。撮像範囲の変更が入力されなかった場合（ＳＴ１０３のＮｏ）はそのまま撮像が継続する。一方、撮像範囲の変更が入力された場合（ＳＴ１０３のＹｅｓ）は、撮像範囲制御部１１０による絞り１４１やＸ線検出部１１１の調整による撮像範囲の変更と、実効焦点制御部１５０による実効焦点の調整が実施される。

ＳＴ１０５では、撮像範囲制御部１１０が、絞り駆動部１４０を介して絞り１４１を調整したり、Ｘ線検出部１１１を制御して使用する前段検出器、後段検出器の設定を行ったりする。前段検出器は後段検出器よりも高精細な検出器であり、従来の検出器よりも解像度が高く、たとえば、狭い領域を拡大して詳細に撮像する場合に用いられる。前段検出器を備えたＸ線診断装置１の場合、後段検出器の撮像範囲対応する位置に前段検出器が重ねて用いられる。

ＳＴ１０７では、実効焦点制御部１５０が、撮像範囲に応じた実効焦点となるようにターゲット１７５、フィラメント１７７、偏向部１７３等を調整する。実効焦点は第１の実施形態で説明した方法で制御される。

ＳＴ１０９では、Ｘ線管球１７０からＸ線が照射され撮像が実行される。撮像により取得されたＸ線画像は表示部２５０に表示される。

図８は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１の撮像範囲の変更と実効焦点の変更とを説明する図である。図８にはそれぞれ撮像範囲を示す矩形枠と、対応する実効焦点の大きさが示されている。撮像範囲は実効焦点の大きさとＳＩＤによって決定する。実効焦点が大きい場合ターゲット角度が大きくなる部分に電子線を照射することになり、撮像範囲は大きくなる。一方、小さな実効焦点の場合は、ターゲット角度が小さくなる部分に電子線が照射されるため撮像範囲は小さくなる。図８では、ＳＩＤを固定し実効焦点の大きさによって撮像範囲の大きさが変更する場合を例として説明する。

図８（ａ）は、被検体の胸部全体を撮像する場合の撮像範囲Ａの例を示している。撮像範囲Ａを撮像する場合、実効焦点制御部１５０は、図８（ａ）の下部に示す実効焦点Ａの大きさになるように、ターゲット１７５に衝突する電子線の位置を調整する。撮像範囲Ａは撮像範囲が大きいため、撮像範囲の大きさに応じてターゲット角度の大きい実効焦点Ａを使用する必要がある。

同様に、図８（ｂ）は、被検体の胸部の一部を撮像する場合の撮像範囲Ｂの例を示している。図８（ｂ）下部には撮像範囲Ｂに対応する実効焦点Ｂが示されている。撮像範囲Ｂは撮像範囲Ａより狭い範囲の撮像であるため、撮像範囲Ａの場合と比較して撮像範囲Ｂを撮像するときは実効焦点の大きさを小さくできる。また、狭い範囲を撮像するときは、表示部２５０に撮像したＸ線画像を拡大して表示する。したがって、狭い範囲を撮像するときは、より精細な画像が要求されるためできるだけ小さな実効焦点で撮像する必要がある。

同様に図８（ｃ）は図８（ｂ）よりもさらに小さい領域を撮像する場合の撮像範囲Ｃの例を示している。図８（ｃ）下部には撮像範囲Ｃに対応する実効焦点Ｃが示されている。撮像範囲Ｃは撮像範囲Ｂよりも撮像範囲が小さいため、さらに小さな実効焦点を使用することが可能である。

図８に示すように、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１は、撮像範囲の大きさに同期させて実効焦点の大きさを変更することができる。撮像範囲に応じて実効焦点の大きさを変更することで、たとえば、管電流、管電圧を変えずに撮像範囲のみを調整することができる。また、表示部２５０に拡大して表示しても精細度を維持した状態で表示することができる。また、従来のＸ線診断装置では、実効焦点を小さくするとＸ線強度が不足し画像が暗くなってしまう場合があった。一方、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１では、管電流、および管電圧が高い状態で実効焦点を小さくすることができるため、十分なＸ線強度を持ったＸ線を照射して精細な画像を取得することができる。

さらに、前段検出器により撮像範囲を変更する動作に、実効焦点の大きさの変更を同期させてもよい。たとえば、入力部２４０から前段検出器を利用した撮像が実行された場合は、設定された前段検出器の撮影範囲の大きさなどに応じて実効焦点の大きさが調整されるようにしてもよい。特に前段検出器を用いる場合は、撮像した範囲を拡大して詳細に観察したい場合である。このような場合、実効焦点をできるだけ小さくすることで、精細度および解像度が高い良質な画像を取得することができる。

なお、図８の説明ではＳＩＤを固定する場合を例として説明したが、ＳＩＤと撮像範囲とに基づいて実効焦点の大きさを調整してもよい。ＳＩＤは実効焦点と検出面間の距離のことである。ＳＩＤは実効焦点と被検体の距離と、被検体と検出面の距離とによって定まる。たとえば、同じ実効焦点で撮影する場合、実効焦点と被検体の距離を小さくすると拡大率は大きくなる一方、撮像範囲は小さくなる。この場合半影によるボケの影響により精細度が低下する。逆に、被検体と検出面の距離が大きいと拡大率は小さいが撮像範囲は広く精細度が高くなる。第２の実施形態に係るＸ線診断装置１は実効焦点と被検体の距離と、被検体と検出面の距離とにより変化する被検体Ｐの拡大率と撮像範囲に基づいて精細度が最大となるように実効焦点の大きさを制御するようにしてもよい。すなわち、実効焦点と被検体の距離を小さくした場合、精細度を高くするために実効焦点を小さくし、逆に被検体と検出面の距離を大きくしたときは実効焦点を大きくするように制御してもよい。

また、図８ではターゲット１７５とフィラメント１７７の相対位置を変更することで、電子線がターゲット１７５に衝突する位置を変更する図で説明しているが、第１の実施形態と同様に、偏向部１７３により電子線を偏向することによって電子線がターゲット１７５に衝突する位置を変更してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ Ｘ線診断装置
１０ 撮像部
２０ 操作制御部
１００ コントローラ
１１０ 撮像範囲制御部
１１１ Ｘ線検出部
１２０ アーム駆動部
１２１ アーム
１３０ 寝台制御部
１３１ 寝台
１４０ 駆動部
１４３ Ｘ線管球保持部
１５０ 実効焦点制御部
１６０ 高圧電源
１７０ Ｘ線管球
１７１ Ｘ線管
１７３ 偏向部
１７５ ターゲット
１７７ フィラメント
２１０ 通信制御装置
２２０ 記憶部
２３０ 主制御部
２４０ 入力部
２５０ 表示部

Claims (7)

1. 実焦点の大きさに依存せず実効焦点の大きさを変更可能なターゲットと、
   フィラメントから放出された電子を電場で加速した電子線が前記ターゲットに衝突する位置を制御することで前記実効焦点の大きさを制御する実効焦点制御部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記ターゲットは少なくとも２つ以上の異なるターゲット角度を有する形状とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記ターゲットは曲面を有する形状とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
4. 前記実効焦点制御部は前記フィラメントと前記ターゲットの相対的な位置関係を変更する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
5. 前記実効焦点制御部の制御に基づいて前記電子線を偏向する偏向部をさらに備えた、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
6. 被検体を撮像する範囲を制御する撮像範囲制御部をさらに備え、
   前記実効焦点制御部は、前記範囲の大きさに応じて前記実効焦点の大きさを制御すること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
7. 実焦点の大きさに依存せず実効焦点の大きさを変更可能なターゲットと、
   フィラメントから放出された電子が電場で加速された電子線を磁場または電場によって偏向する偏向部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線管球。

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