JP2022015134A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルエナジースキャンに関して正確な管電流値に基づく運用を行うこと。
【解決手段】実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、記憶部、選択部、特定部及び処理部を有する。記憶部は、複数の管電圧値毎に、フィラメント電流値に対応付けた管電流値の対応テーブルを記憶する。選択部は、デュアルエナジースキャンに関する第１の管電圧値と第２の管電圧値とを選択する。特定部は、前記対応テーブルと前記第１の管電圧値と前記第２の管電圧値とに基づいて、前記第１の管電圧値の管電圧の印可時における第１の管電流値と、前記第２の管電圧値の管電圧の印可時における第２の管電流値とを特定する。処理部は、前記第１の管電流値と前記第２の管電流値とに基づいた処理を実行する。
【選択図】 図１

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びＸ線診断装置に関する。

被検体を２種類の管電圧で撮影するデュアルエナジースキャン又はｋＶスイッチングが行われている。ｋＶスイッチング中の管電流制御として、高管電圧時及び低管電圧時の何れか一方のみ管電流フィードバックをＯＮにし、もう片方では管電流フィードバックをＯＦＦにすることにより、管電流の変動を抑える技術がある。管電流フィードバックＯＮ時（例えば高管電圧時）の管電流は制御できるが、ＯＦＦ時（例えば低管電圧時）の管電流は、Ｘ線管及びＸ線高電圧装置の組み合わせ毎に異なるため、事前に確認することができない。このため、デュアルエナジースキャンに関しては高管電圧時及び低管電圧時の双方において管電流値が同一であると仮定した運用を行っているが、実際の管電流値とのずれが生じている。

特開2013-192801号公報 特開2016-26556号公報 特開2009-297442号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、デュアルエナジースキャンに関して正確な管電流値に基づく運用を行うことである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、記憶部、選択部、特定部及び処理部を有する。記憶部は、複数の管電圧値毎に、フィラメント電流値に対応付けた管電流値の対応テーブルを記憶する。選択部は、デュアルエナジースキャンに関する第１の管電圧値と第２の管電圧値とを選択する。特定部は、前記対応テーブルと前記第１の管電圧値と前記第２の管電圧値とに基づいて、前記第１の管電圧値の管電圧の印可時における第１の管電流値と、前記第２の管電圧値の管電圧の印可時における第２の管電流値とを特定する。処理部は、前記第１の管電流値と前記第２の管電流値とに基づいた処理を実行する。

図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成例を示す図である。 図２は、図１のＸ線管とＸ線高電圧装置とを含むＸ線発生系の構成例を示す図である。 図３は、図２のＸ線高電圧装置における管電流変調デュアルエナジースキャンの制御シーケンス例を示す図である。 図４は、管電流変調デュアルエナジースキャンに関する管電流値ＴＣと管電圧ＴＶとの一例を示す図である。 図５は、エミッション特性のグラフを示す図である。 図６は、図１の処理回路による管電流値利用処理に係る一連の処理の流れを示す図である。 図７は、高管電圧値の管電流テーブルが表す管電流変調曲線の一例を図式的に示す図である。 図８は、低管電圧値の管電流テーブルの生成処理を模式的に示す図である。 図９は、高管電圧値Ｖ１の管電流テーブルが表す管電流変調曲線と低管電圧値Ｖ２の管電流テーブルが表す管電流変調曲線とを示す図である。 図１０は、管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルの生成処理を模式的に示す図である。 図１１は、推定加熱量及び推定冷却待ち時間の表示画面の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びＸ線診断装置の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、既出の図に関して前述したものと同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表されている場合もある。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）には、第３世代ＣＴ、第４世代ＣＴ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。ここで、第３世代ＣＴは、Ｘ線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅである。第４世代ＣＴは、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅである。

図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、架台１０、寝台３０及びコンソール４０を有する。なお、図１では説明の都合上、架台１０が複数描画されているが、実際は一台でもよいし、複数台でもよい。架台１０は、被検体ＰをＸ線ＣＴ撮影するための構成を有するスキャン装置である。寝台３０は、Ｘ線ＣＴ撮影の対象となる被検体Ｐを載置し、被検体Ｐを位置決めするための搬送装置である。コンソール４０は、架台１０を制御するコンピュータである。例えば、架台１０及び寝台３０はＣＴ検査室に設置され、コンソール４０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。架台１０、寝台３０及びコンソール４０は互いに通信可能に有線または無線で接続されている。なお、コンソール４０は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール４０は、架台１０及び寝台３０とともに同一の部屋に設置されてもよい。また、コンソール４０が架台１０に組み込まれてもよい。

図１に示すように、架台１０は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、回転フレーム１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、コリメータ１７及びデータ収集回路（Data Acquisition System：ＤＡＳ）１８を有する。

Ｘ線管１１は、Ｘ線を被検体Ｐに照射する。具体的には、Ｘ線管１１は、熱電子を発生する陰極と、陰極から飛翔する熱電子を受けてＸ線を発生する陽極と、陰極と陽極とを保持する真空管とを含む。Ｘ線管１１は、高圧ケーブルを介してＸ線高電圧装置１４に接続されている。陰極と陽極との間には、Ｘ線高電圧装置１４により管電圧が印加される。管電圧の印加により陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔する。陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔することにより管電流が流れる。熱電子が陽極に衝突することによりＸ線が発生される。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の線量に対応した電気信号をデータ収集回路１８に出力する。Ｘ線検出器１２は、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向）に複数配列された構造を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射Ｘ線量に応じた光量の光を出力する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射面側に配置され、散乱Ｘ線を吸収するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドは、コリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光の光量に応じた電気信号に変換する。光センサとしては、例えば、フォトダイオードが用いられる。なお、Ｘ線検出器１２は、直接変換型の検出器であってもよい。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸（Ｚ軸）回りに回転可能に支持する円環状のフレームである。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持する。回転フレーム１３は、固定フレーム（図示せず）に回転軸回りに回転可能に支持される。制御装置１５により回転フレーム１３が回転軸回りに回転することによりＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸回りに回転させる。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸回りに一定の角速度で回転する。回転フレーム１３の開口部１９には、画像視野（ＦＯＶ）が設定される。

なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向と定義する。

Ｘ線高電圧装置１４は、高電圧発生装置及びＸ線制御装置を有する。高電圧発生装置は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧及びＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する。Ｘ線制御装置は、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行う。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。Ｘ線高電圧装置１４は、架台１０内の回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台１０内の固定フレーム（図示しない）に設けられても構わない。

ウェッジ１６は、被検体Ｐに照射されるＸ線の線量を調節する。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線の線量が予め定められた分布になるようにＸ線を減衰する。例えば、ウェッジ１６としては、ウェッジフィルタ（wedge filter）やボウタイフィルタ（bow-tie filter）等のアルミニウム等の金属板が用いられる。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を限定する。コリメータ１７は、Ｘ線を遮蔽する複数の鉛板をスライド可能に支持し、複数の鉛板により形成されるスリットの形態を調節する。なお、コリメータ１７は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。

データ収集回路１８は、Ｘ線検出器１２により検出されたＸ線の線量に応じた電気信号をＸ線検出器１２から読み出す。データ収集回路１８は、読み出した電気信号を増幅し、ビュー期間に亘り電気信号を積分することにより当該ビュー期間に亘るＸ線の線量に応じたデジタル値を有する検出データを収集する。検出データは、投影データと呼ばれる。データ収集回路１８は、例えば、投影データを生成可能な回路素子を搭載した特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）により実現される。投影データは、非接触データ伝送装置等を介してコンソール４０に伝送される。

なお、本実施形態では、積分型のＸ線検出器１２及び積分型のＸ線検出器１２が搭載されたＸ線コンピュータ断層撮影装置１を例として説明するが、本実施形態に係る技術は、光子計数型のＸ線検出器にも適用可能である。

制御装置１５は、コンソール４０の処理回路４４の撮影制御機能４４１に従いＸ線ＣＴ撮影を実行するためにＸ線高電圧装置１４やデータ収集回路１８を制御する。制御装置１５は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）あるいはMicro Processing Unit（ＭＰＵ）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ等のプロセッサとRead Only Memory（ＲＯＭ）やRandom Access Memory（ＲＡＭ）等のメモリとを有する。制御装置１５は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、各種の機能を実行する。なお、各種の機能は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能を実現するものとしても構わない。また、制御装置１５は、ＡＳＩＣやフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）により実現されてもよい。また、制御装置１５は、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）又は単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されてもよい。制御装置１５は、コンソール４０若しくは架台１０に取り付けられた、後述する入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台１０及び寝台３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台１０をチルトさせる制御、及び寝台３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台１０をチルトさせる制御は、架台１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台１０に設けられてもよいし、コンソール４０に設けられても構わない。

寝台３０は、基台３１、支持フレーム３２、天板３３及び寝台駆動装置３４を備える。基台３１は、床面に設置される。基台３１は、支持フレーム３２を、床面に対して垂直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。支持フレーム３２は、基台３１の上部に設けられるフレームである。支持フレーム３２は、天板３３を回転軸（Ｚ軸）に沿ってスライド可能に支持する。天板３３は、被検体Ｐが載置される柔軟性を有する板である。

寝台駆動装置３４は、寝台３０の筐体内に収容される。寝台駆動装置３４は、被検体Ｐが載置された支持フレーム３２と天板３３とを移動させるための動力を発生するモータ又はアクチュエータである。寝台駆動装置３４は、コンソール４０等による制御に従い作動する。

コンソール４０は、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３及び処理回路４４を有する。メモリ４１とディスプレイ４２と入力インターフェース４３と処理回路４４との間のデータ通信は、バス（BUS）を介して行われる。なお、コンソール４０は架台１０とは別体として説明するが、架台１０にコンソール４０又はコンソール４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。

メモリ４１は、種々の情報を記憶するHard Disk Drive（ＨＤＤ）やSolid State Drive（ＳＳＤ）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、Compact Disc（ＣＤ）、Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）、Blu-ray（登録商標） Disc（ＢＤ）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体であってもよい。メモリ４１は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成されたＣＴ画像や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。ディスプレイ４２としては、種々の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。例えばディスプレイ４２として、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、Cathode Ray Tube（ＣＲＴ）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electro Luminescence Display：ＯＥＬＤ）又はプラズマディスプレイが使用可能である。

なお、ディスプレイ４２は、制御室の如何なる場所に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、架台１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール４０の本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、ディスプレイ４２として、１又は２以上のプロジェクタが用いられてもよい。

入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。また、入力インターフェース４３は、架台１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じてＸ線コンピュータ断層撮影装置１全体の動作を制御する。処理回路４４は、Ｘ線検出器１２から出力された電気信号に基づいて画像データを生成する。例えば、処理回路４４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路４４は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、撮影制御機能４４１、再構成機能４４２、画像処理機能４４３、撮影条件設定機能４４４、管電流値特定機能４４５、管電流値利用機能４４６及び表示制御機能４４７等を実行する。

なお、各機能４４１－４４７は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能４４１－４４７を実現するものとしても構わない。

撮影制御機能４４１において処理回路４４は、撮影条件設定機能４４４により設定された撮影条件に従ってＸ線高電圧装置１４と制御装置１５とデータ収集回路１８とを制御し、Ｘ線ＣＴ撮影を実行する。本実施形態においてはＸ線ＣＴ撮影として、Ｘ線管角度に応じて管電流を変調しつつ、第１の管電圧値と第２の管電圧値との間で管電圧を交互に切り替えるＸ線ＣＴ撮影（以下、管電流変調デュアルエナジースキャンと呼ぶ）が行われる。第１の管電圧値と第２の管電圧値との大小関係は特に限定されない。例えば、第１の管電圧値は高管電圧値であり、第２の管電圧値は当該高管電圧値よりも低い低管電圧値であるとする。

再構成機能４４２において処理回路４４は、データ収集回路１８から出力された投影データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施す。処理回路４４は、前処理後の投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法、機械学習等を用いた再構成処理を行い、ＣＴ画像を生成する。

画像処理機能４４３において処理回路４４は、再構成機能４４２により生成されたＣＴ画像を、任意断面の断面画像や任意視点方向のレンダリング画像に変換する。変換は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて行われる。例えば、処理回路４４は、当該ＣＴ画像データにボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画像値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planer Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved MPR）処理等の３次元画像処理を施して、任意視点方向のレンダリング画像を生成する。なお、任意視点方向のレンダリング画像の生成は再構成機能４４２が直接行っても構わない。

撮影条件設定機能４４４において処理回路４４は、管電流変調デュアルエナジースキャンに関する撮影条件を設定する。具体的には、処理回路４４は、デュアルエナジースキャンに用いられる第１の管電圧値と第２の管電圧値とを選択する。管電圧値の選択は、ユーザによる入力インターフェース４３を介した手動指示又は所定のアルゴリズムに従い自動的に行われる。処理回路４４は、第１の管電圧値のもとでの管電流値の時間変化を示す管電流テーブルを設定する。管電流テーブルの設定は、ユーザによる入力インターフェース４３を介した手動指示又は所定のアルゴリズムに従い自動的に行われる。

管電流値特定機能４４５において処理回路４４は、Ｉｆ／ｍＡテーブルと第１の管電圧値と第２の管電圧値とに基づいて、第１の管電圧値の管電圧の印可時における第１の管電流値と、第２の管電圧値の管電圧の印可時における第２の管電流値とを特定する。Ｉｆ／ｍＡテーブルは、複数の管電圧値毎に、フィラメント電流値に対応付けた管電流値のテーブルである。Ｉｆ／ｍＡテーブルは、Ｘ線照射時の管電流の立ち上がりを適正にするため、各管電圧値及び管電流値の組み合わせ毎に初期設定のフィラメント電流値を調整することにより生成される。この作業は、ＩＦ調整と呼ばれる。ＩＦ調整により得られたフィラメント電流値は、実装されているＸ線管１１及びＸ線高電圧装置１４の組み合わせ時のエミッション特性とみなすことができる。フィラメント電流値と管電流値との対応関係がＸ線管１１とＸ線高電圧装置１４との組み合わせ毎に異なるため、Ｉｆ／ｍＡテーブルは、当該組み合わせ毎に生成される。Ｉｆ／ｍＡテーブルは、メモリ４１に記憶されている。Ｉｆ／ｍＡテーブルは、ＬＵＴ（Look Up Table）やデータベース、ニューラルネットワーク、数式等、複数の管電圧値毎のフィラメント電流値と管電流値とを対応づける如何なるデータでもよい。

管電流値利用機能４４６において処理回路４４は、第１の管電流値と第２の管電流値とに基づいた処理を実行する。当該処理は、管電流値特定機能４４５により特定された管電流値を利用した処理であり、以下、管電流値利用処理と呼ぶことにする。

表示制御機能４４７において処理回路４４は、画像処理機能４４３により生成された各種画像をディスプレイ４２に表示する。例えば、ＣＴ画像、任意断面の断面画像、任意視点方向のレンダリング画像、撮影条件の設定画面等がディスプレイ４２に表示される。

なお、コンソール４０は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明したが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。処理回路４４は、コンソール４０に含まれる場合に限らず、複数の医用画像診断装置にて取得された投影データに対する処理を一括して行う統合サーバに含まれてもよい。後処理は、コンソール４０又は外部のワークステーションのどちらで実施することにしても構わない。また、コンソール４０とワークステーションの両方で同時に処理することにしても構わない。

ここで、本実施形態に係るＸ線発生系について、図面を参照してより詳細に説明する。図２は、図１のＸ線管１１とＸ線高電圧装置１４とを含むＸ線発生系の構成例を示す図である。なお、図２に示す例では、Ｘ線管１１は陽極接地型である。しかし、Ｘ線管１１は、陽極接地型に限定されず、中性点接地型等の如何なる型にも適用可能である。

図２に示すように、Ｘ線管１１は、陰極１１１及び陽極１１３を収容している。陰極１１１は、例えば、タングステンやニッケル等の金属により形成されるフィラメントを有する。陰極１１１は、ケーブル等を介してＸ線高電圧装置１４に接続されている。陰極１１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの陰極電圧の印加及びフィラメント電流の供給を受けて発熱し熱電子を放出する。

陽極１１３は、タングステンやモリブデン等の重金属により形成された円盤形状を有する電極である。陽極１１３は、図示しない回転子の軸回りの回転に伴い回転する。陰極１１１と陽極１１３との間には、Ｘ線高電圧装置１４により高電圧の管電圧が印加される。陰極１１１から放出された熱電子は、管電圧の作用により、陽極１１３に衝突する。陽極１１３は、熱電子を受けてＸ線を発生する。

図２に示すように、Ｘ線高電圧装置１４は、高電圧電源１４１、管電圧検出回路１４２、管電圧比較回路１４３、管電圧制御回路１４４、フィラメント電源１４５、管電流検出回路１４６、管電流比較回路１４７、フィラメント制御回路１４８及びメモリ１４９を有する。Ｘ線高電圧装置１４の各回路は、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡにより実現される。

高電圧電源１４１は、管電圧制御回路１４４による制御に従い、Ｘ線管１１に印加される管電圧を発生する。例えば、インバータ式Ｘ線高電圧装置の場合、高電圧電源１４１は、商用電源からの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータの直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、インバータからの交流電圧を昇圧する変圧器と、変圧器により昇圧された交流電圧を整流及び平滑して直流高電圧を発生する高圧整流平滑回路とを有する。高圧整流平滑回路からの直流高電圧は管電圧としてＸ線管１１の陰極１１１と陽極１１３との間に印加される。

管電圧検出回路１４２は、高電圧電源１４１とＸ線管１１との間に接続される。管電圧検出回路１４２は、陰極１１１と陽極１１３との間に印加された電圧を管電圧として検出する。検出された管電圧値（以下、管電圧検出値と呼ぶ）の信号（以下、管電圧検出信号と呼ぶ）は、管電圧比較回路１４３及びフィラメント制御回路１４８に供給される。

管電圧比較回路１４３は、メモリ１４９からの管電圧の設定値（以下、管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴと呼ぶ）を示す信号（以下、管電圧設定信号と呼ぶ）と、管電圧検出回路１４２からの管電圧検出信号とを入力する。管電圧比較回路１４３は、管電圧設定信号から管電圧検出信号を減じることにより、管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴと管電圧検出値との差分値を示す信号（以下、差分電圧信号と呼ぶ）を生成する。差分電圧信号は、管電圧制御回路１４４に供給される。

管電圧制御回路１４４は、デュアルエナジースキャンにおいて、Ｘ線管１１に印加される管電圧を第１の管電圧値と第２の管電圧値との間で切り替える。具体的には、管電圧制御回路１４４は、制御装置１５からの管電圧切替のタイミングを指示する制御信号（以下、管電圧切替信号Ｓ＿ｋＶ）を入力する。管電圧制御回路１４４は、管電圧切替信号Ｓ＿ｋＶに従うタイミングで、管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴを切り替える。管電圧制御回路１４４は、管電圧検出値と管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴとの比較、すなわち、差分電圧信号に基づいて高電圧電源１４１を制御する。より詳細には、管電圧制御回路１４４は、管電圧検出値が管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴに収束するように高電圧電源１４１をフィードバック制御（以下、管電圧フィードバック制御と呼ぶ）する。また、管電圧制御回路１４４は、スキャン中に管電圧に関する制御情報Ｉ＿ＴＶを生成する。管電圧に関する制御情報Ｉ＿ＴＶは、例えば高管電圧期間であるか否かを示す情報である。管電圧に関する制御情報Ｉ＿ＴＶは、スキャン中にフィラメント制御回路１４８に供給される。

フィラメント電源１４５は、フィラメント制御回路１４８による制御に従い、陰極１１１のフィラメントを加熱するためのフィラメント電流を発生する。より詳細には、フィラメント電源１４５は、陰極１１１のフィラメントに印加する電圧を制御するインバータ回路を有する。フィラメント電源１４５は、フィラメント制御回路１４８による制御に従い、陰極１１１のフィラメントに印加する電圧を制御することにより、フィラメント電流を発生する。

管電流検出回路１４６は、高電圧電源１４１とＸ線管１１との間に接続される。管電流検出回路１４６は、陰極１１１から陽極１１３に熱電子が流れることに起因して流れた電流を管電流として検出する。検出された管電流値（以下、管電流検出値と呼ぶ）の信号（以下、管電流検出信号と呼ぶ）は、管電流比較回路１４７に供給される。

管電流比較回路１４７は、メモリ１４９からの管電流の設定値（以下、管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴと呼ぶ）を示す信号（以下、管電流設定信号と呼ぶ）と、管電流検出回路１４６からの管電流検出信号とを入力する。管電流比較回路１４７は、管電流設定信号から管電流検出信号を減じることにより、管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴと管電流検出値との差分値を示す信号（以下、差分電流信号と呼ぶ）を生成する。差分電流信号は、フィラメント制御回路１４８に供給される。

フィラメント制御回路１４８は、管電圧検出回路１４２からスキャン中に取得される管電圧に関する制御情報Ｉ＿ＴＶと、管電流比較回路１４７からの差分電流信号とを入力する。フィラメント制御回路１４８は、フィラメント電源１４５の発生するフィラメント電流を制御することにより、管電流を制御する。より詳細には、フィラメント制御回路１４８は、管電圧に関する制御情報Ｉ＿ＴＶ及び差分電流信号に基づいて、フィラメント電流の設定値（以下、フィラメント電流設定値と呼ぶ）を示す信号（以下、フィラメント電流設定信号Ｓ＿ＦＣ＿ＳＥＴと呼ぶ）を生成する。フィラメント電流設定信号Ｓ＿ＦＣ＿ＳＥＴは、フィラメント電源１４５に供給される。すなわち、フィラメント制御回路１４８は、Ｘ線管１１の管電流を変調させつつ、第１の管電圧値と第２の管電圧値との切り替えに連動して管電流フィードバック制御のオンとオフとを切り替える。フィラメント制御回路１４８は、管電流制御回路の一例である。

フィラメント電流の制御は、管電流フィードバック制御を含む。管電流フィードバック制御においては、管電流検出値及び管電流設定値に基づいてフィラメント電流設定値が決定される。具体的には、管電流検出値及び管電流目標値の差分値を示す差分電流信号に基づいてフィラメント電流設定値が決定される。フィラメント制御回路１４８は、管電流フィードバック制御のオンとオフとを、管電圧の切り替えに応じて切り替える。換言すれば、フィラメント制御回路１４８は、管電圧に関する制御情報Ｉ＿ＴＶに基づいて、管電流フィードバック制御のオンとオフとを切り替える。

管電流フィードバック制御がオンであるとき、フィラメント制御回路１４８は、管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴに管電流検出値が収束するようにフィラメント電流の設定値を決定する。換言すれば、フィラメント制御回路１４８は、差分電流信号に基づいてフィラメント電流設定信号Ｓ＿ＦＣ＿ＳＥＴを生成する。管電流フィードバック制御がオフであるとき、フィラメント制御回路１４８は、その直前に管電流フィードバック制御がオンからオフに切り替わった時点のフィラメント電流設定値を保持する。換言すれば、フィラメント制御回路１４８は、その直前に管電流フィードバック制御がオンからオフに切り替わった時点のフィラメント電流設定値を示すフィラメント電流設定信号Ｓ＿ＦＣ＿ＳＥＴを生成する。

なお、管電流フィードバック制御がオフであるとき、フィラメント制御回路１４８は、フィラメント電流の目標値及び検出値に基づいて、フィラメント電流に関するフィードバック制御（以下、フィラメント電流フィードバック制御と呼ぶ）を行ってもよい。このとき、フィラメント電流フィードバック制御の目標値は、その直前に管電流フィードバック制御がオンからオフに切り替わった時点のフィラメント電流設定値に設定される。換言すれば、フィラメント制御回路１４８は、フィラメント電流の目標値にフィラメント電流の検出値が収束するようにフィラメント電流設定値を決定し、当該フィラメント電流設定値を示すフィラメント電流設定信号Ｓ＿ＦＣ＿ＳＥＴを生成してもよい。

メモリ１４９は、種々の情報を記憶するＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ１４９は、ＣＤやＤＶＤ、ＢＤ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ１４９の保存領域は、Ｘ線高電圧装置１４内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。メモリ１４９は、例えば、管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴや管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴ、各種のフィードバック制御で用いられる所定の閾値（収束基準）など、各種の制御パラメータを記憶する。

なお、Ｘ線高電圧装置１４の各回路は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡに限らず、ＣＰＬＤやＳＰＬＤにより実現されてもよいし、ＣＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとにより実現されてもよい。また、Ｘ線高電圧装置１４の有する複数の回路は、単一の回路により構成されていてもよいし、互いに異なる回路により構成されていてもよい。また、Ｘ線高電圧装置１４の各回路は、１つの回路により構成されていてもよいし、複数の独立した回路を組み合わせて構成されていてもよい。

管電圧設定信号及び管電流設定信号は、メモリ１４９に限らず、それぞれ制御装置１５から管電圧比較回路１４３及び管電流比較回路１４７へ入力されてもよい。

ここで、管電流変調デュアルエナジースキャンに係る動作例について詳細に説明する。

以下、管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴは、高管電圧側の目標値Ｈｉｇｈ＿ｋＶと、低管電圧側の目標値Ｌｏｗ＿ｋＶとに設定されるものとして説明する。このとき、Ｘ線高電圧装置１４は、高管電圧側の目標値Ｈｉｇｈ＿ｋＶと、低管電圧側の目標値Ｌｏｗ＿ｋＶとの間で、Ｘ線管１１に印加する管電圧を高速に切り替える。

図３は、図２のＸ線高電圧装置における管電流変調デュアルエナジースキャンの制御シーケンス例を示す図である。管電圧切替信号Ｓ＿ｋＶは、管電圧の切り替えのタイミングを示す。管電圧ＴＶは、図３に示すように、管電圧切替信号Ｓ＿ｋＶに従うタイミングで切り替えられる。より詳細には、管電圧制御回路１４４は、管電圧切替信号Ｓ＿ｋＶに従うタイミングで、高管電圧側の目標値Ｈｉｇｈ＿ｋＶ（第１の管電圧）と、高管電圧側の目標値Ｈｉｇｈ＿ｋＶより低い低管電圧側の目標値Ｌｏｗ＿ｋＶ（第２の管電圧）との間でスキャン中にＸ線管１１の管電圧ＴＶを切り替える。図３に示す例では、管電圧制御回路１４４は、管電圧切替信号Ｓ＿ｋＶの立ち上がりに同期して、低管電圧側の目標値Ｌｏｗ＿ｋＶから高管電圧側の目標値Ｈｉｇｈ＿ｋＶへ管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴを切り替える。また、管電圧制御回路１４４は、管電圧切替信号Ｓ＿ｋＶの立ち下がりに同期して、高管電圧側の目標値Ｈｉｇｈ＿ｋＶから低管電圧側の目標値Ｌｏｗ＿ｋＶへ管電圧設定値ＴＶ＿ＳＥＴを切り替える。

図３の管電圧切替のステータスＳＴＳ＿ｋＶにおいて、Ｈｉｇｈ、Ｆａｌｌ、Ｌｏｗ及びＲｉｓｅは、それぞれ、高管電圧期間、高管電圧期間から低管電圧期間への移行期間（以下、降圧期間と呼ぶ）、低管電圧期間及び低管電圧期間から高管電圧期間への移行期間（以下、昇圧期間と呼ぶ）を示す。管電流フィードバック制御のステータスＳＴＳ＿ＦＢＣは、管電流フィードバック制御の制御タイミングを示す。ステータスＳＴＳ＿ＦＢＣのＯＮ及びＯＦＦは、それぞれ、管電流フィードバック制御が実施されている状態及び管電流フィードバック制御が実施されていない状態を示す。図３に示す例では、高管電圧期間「Ｈｉｇｈ」であるとき、管電流フィードバック制御のステータスＳＴＳ＿ＦＢＣは「ＯＮ」であり、管電流フィードバック制御は実行される。一方で、高管電圧期間以外の他の期間「Ｆａｌｌ、Ｌｏｗ及びＲｉｓｅ」であるとき、管電流フィードバック制御のステータスＳＴＳ＿ＦＢＣは「ＯＦＦ」であり、管電流フィードバック制御は停止される。

図４は、管電流変調デュアルエナジースキャンに関する管電流値ＴＣと管電圧ＴＶとの一例を示す図である。図４に示すように、管電圧ＴＶが目標値Ｈｉｇｈ＿ｋＶと目標値ＬＯＷ＿ｋＶとの間で高速に切り替えられている間、フィラメント制御回路１４８は、管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴを変調させることにより、Ｘ線管１１を流れる管電流を変調させる。管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴは、時間又はＸ線管角度の経過に従い緩やかに変調されている。高管電圧期間「Ｈｉｇｈ」において管電流フィードバック制御がＯＮであり、他の期間「Ｆａｌｌ、Ｌｏｗ及びＲｉｓｅ」において管電流フィードバック制御がＯＦＦであるので、管電流の高電流側の包絡線が管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴに追従することになる。このような管電流フィードバック制御方式によれば、管電流変調デュアルエネルギースキャンにおいて、管電流フィードバック制御を常時ＯＮ又はＯＦＦする場合に比して、管電流の低下を防止することができる。

管電流フィードバック制御がＯＮの期間において管電流は、管電流フィードバック制御により管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴに追従するので、管電流を制御できるといえる。しかしながら、管電流フィードバック制御がＯＦＦの期間において管電流は、管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴに追従せず、管電流設定値ＴＣ＿ＳＥＴから下降（ドロップ）する。高管電圧印加時の管電流値から非高管電圧印加時の管電流値への減少分をドロップ量と呼ぶことにする。

図５は、エミッション特性のグラフを示す図である。図５に示すように、エミッション特性は、複数の管電圧毎に、複数の管電流値と複数のフィラメント電流値との対応関係を規定する。管電圧切替時における管電流のドロップ量は、同一の設定フィラメント電流における高管電圧印加時の管電流値と低管電圧印加時の管電流値との差分に相当する。例えば、図５においては、あるフィラメント電流設定値における管電圧Ｖ１印加時の管電流値から管電圧Ｖ２印加時の管電流値へのドロップ量が図示されている。ドロップ量は、Ｘ線管１１及びＸ線高電圧装置１４の組み合わせに応じて異なる。

管電流変調デュアルエナジースキャンを実施する前において、スキャン時の管電圧及び管電流の挙動を予測計算し、当該予測計算結果に基づいて管電流値利用処理が行われる。管電流値利用処理の一つとして、スキャン時のＸ線管１１の加熱量の推定が行われている。加熱量の推定に関し、高管電圧印加時と低管電圧印加時との双方において管電流値が同一であると仮定して推定を行う方法がある。しかしながら、上記のように、実際には高管電圧印加時と低管電圧印加時とでは管電流値が異なるので、例えば、高管電圧印加時の管電流値に基づいて加熱量が推定された場合、推定加熱量は、実際の加熱量よりも高い値に見積もられることになる。加熱量が高く見積もられると、Ｘ線管１１の冷却待ち時間も高く見積もられることになり、結果、ＣＴ検査のスループットが低下することとなる。

次に、本実施形態に係る処理回路４４による管電流値利用処理に係る一連の処理について説明する。

図６は、処理回路４４による管電流値利用処理に係る一連の処理の流れを示す図である。なお、管電流値利用処理としては、例えば、Ｘ線管１１の加熱量の推定、Ｘ線管１１の冷却待ち時間の推定、被検体の被曝線量の推定、再構成条件の決定がある。図６において管電流値利用処理は、Ｘ線管１１の加熱量及び冷却待ち時間の推定処理であるとする。

図６に示すように、処理回路４４は、撮影条件設定機能４４４の実現により、高管電圧値と低管電圧値とを選択する（ステップＳ１）。ステップＳ１において処理回路４４は、ユーザによる入力インターフェース４３を介した高管電圧値と低管電圧値との選択を受け付ける。例えば、高管電圧値と低管電圧値とについて、それぞれ複数の候補値が予め設定されており、ユーザは、複数の候補値の中から高管電圧値と低管電圧値とを指定する。処理回路４４は、ユーザにより入力インターフェース４３を介して指定された２つの候補値をそれぞれ高管電圧値と低管電圧値とに設定する。

ステップＳ１が行われると処理回路４４は、撮影条件設定機能４４４の実現により、高管電圧値の管電流テーブルを設定する（ステップＳ２）。高管電圧値の管電流テーブルは、高管電圧値の管電圧印加時における複数の時間［ｔ］又はＸ線管角度［°］と複数の管電流値［mA］とを対応付けたテーブルである。複数の時間と複数の管電流値との対応付けを表す曲線、換言すれば、管電流値の時間変化を表す曲線を管電流変調曲線と呼ぶことにする。管電流テーブルは、管電流変調曲線が表す複数の時間又はＸ線管角度と複数の管電流値とを対応付けている。

図７は、高管電圧値の管電流テーブルが表す管電流変調曲線の一例を図式的に示す図である。図７に示すように、高管電圧値の管電流テーブルは、高管電圧のもとで変調される管電流の値の時間変化のテーブルである。管電流テーブルは、少なくともＸ線管１１一周分の時間範囲の時間変化を規定する。各時刻の管電流値は、例えば、当該時刻のＸ線管角度と当該Ｘ線管角度におけるＸ線パスの被検体厚とに基づいて決定される。被検体厚は、位置決め画像に画像処理を施すことにより計測されてもよいし、光学計測器等の計測器により計測されてもよいし、ユーザにより入力インターフェース４３を介して入力されてもよい。被検体厚が厚いほど管電流値が大きい値に、被検体厚が薄いほど管電流値が小さい値に決定される。各時刻の管電流値は、被検体厚（より詳細には、水等価厚）と管電流値とを対応づけたＬＵＴにより決定されてもよいし、ユーザにより入力インターフェース４３を介して指定された値に決定されてもよい。管電流テーブルは、スライス毎に設定される。

ステップＳ２が行われると処理回路４４は、管電流値特定機能４４５の実現により、低管電圧値の管電流テーブルを生成する（ステップＳ３）。ステップＳ３において処理回路４４は、ステップＳ２において設定された管電流テーブルにおいて高管電圧値の管電圧印可時における管電流値を特定し、高管電圧値に関するＩｆ／ｍＡテーブルに基づいて、高管電圧値の管電圧印可時における当該特定された管電流値に対応付けられたフィラメント電流値を特定し、低管電圧値に関するＩｆ／ｍＡテーブルに基づいて、当該特定されたフィラメント電流値に対応付けられた低管電圧値の管電圧印可時における管電流値を特定する。これにより、低管電圧値の管電流テーブルが生成される。低管電圧値の管電流テーブルは、スライス毎に設定される。

以下、図８を参照しながら、ステップＳ３の処理を説明する。なお、図８において高管電圧値は「Ｖ１」、低管電圧値は「Ｖ２」であるとする。

図８は、低管電圧値の管電流テーブルの生成処理を模式的に示す図である。図８に示すように、ステップＳ４１において処理回路４４は、ステップＳ２において設定された高管電圧値Ｖ１の管電流テーブルを読み出す。処理回路４４は、高管電圧値Ｖ１の管電流テーブルにおいて特定対象時刻Ｔ１を設定する。特定対象時刻Ｔ１は、低管電圧印加時の管電流値についての特定対象時刻である。特定対象時刻Ｔ１は、高管電圧値Ｖ１の管電流テーブルに規定されている全時刻範囲のうちの、少なくとも低管電圧印加時の時刻範囲内の時刻に設定される。なお、ステップＳ４１において特定対象時刻Ｔ１は、高管電圧値Ｖ１の管電流テーブルに規定されている全時刻範囲内の時刻に設定されるとする。次に処理回路４４は、高管電圧値Ｖ１の管電流テーブルにおいて特定対象時刻Ｔ１に対応付けられた管電流値ＩＨを特定する。

図８に示すように、ステップＳ４２において処理回路４４は、高管電圧値Ｖ１のＩｆ／ｍＡテーブルをメモリ４１から読み出す。高管電圧値Ｖ１のＩｆ／ｍＡテーブルは、高管電圧値Ｖ１の管電圧印加時における各管電流値と当該管電流値に対応するフィラメント電流値とを対応付けている。処理回路４４は、高管電圧値Ｖ１のＩｆ／ｍＡテーブルにおいて管電流値ＩＨに対応付けられたフィラメント電流値ＩＦＶを特定する。

図８に示すように、ステップＳ４３において処理回路４４は、低管電圧値Ｖ２のＩｆ／ｍＡテーブルをメモリ４１から読み出す。低管電圧値Ｖ２のＩｆ／ｍＡテーブルは、低管電圧値Ｖ２の管電圧印加時における各管電流値と当該管電流値に対応するフィラメント電流値とを対応付けている。処理回路４４は、低管電圧値Ｖ２のＩｆ／ｍＡテーブルにおいてフィラメント電流値ＩＦＶに対応付けられた管電流値ＩＬを特定する。

図８に示すように、ステップＳ４４において処理回路４４は、低管電圧値Ｖ２の管電流テーブルのテンプレートにおいて、特定対象時刻Ｔ１に管電流値ＩＬを割り当てる。ステップＳ４１－Ｓ４４を全ての特定対象時刻について繰り返すことにより、低管電圧値Ｖ２の管電流テーブルが生成される。

図９は、高管電圧値Ｖ１の管電流テーブルが表す管電流変調曲線と低管電圧値Ｖ２の管電流テーブルが表す管電流変調曲線とを示す図である。高管電圧値Ｖ１の管電流変調曲線と低管電圧値Ｖ２の管電流変調曲線とは、各管電圧印加時のもとでの管電流変調スキャンにおける管電流値の時間変化を示し、各時刻においてフィラメント電流値が略一致する。同一時刻における高管電圧値Ｖ１の管電流値と低管電圧値Ｖ２の管電流値との差分はドロップ量に相当する。

なお、低管電圧値の管電流テーブルの生成方法は、上記のみに限定されず、例えば、高管電圧値の管電流テーブル、高管電圧値のＩｆ／ｍＡテーブル及び低管電圧値のＩｆ／ｍＡテーブルを入力し、低管電圧値の管電流テーブルを出力するニューラルネットワークを用いて、低管電圧値の管電流テーブルが生成されてもよい。

ステップＳ３が行われると処理回路４４は、管電流値特定機能４４５の実現により、管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルを生成する（ステップＳ４）。管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルは、ステップＳ２において設定された高管電圧値の管電流テーブルとステップＳ３において生成された低管電圧値の管電流テーブルとに基づいて生成される。例えば、処理回路４４は、高管電圧値の管電流テーブルと低管電圧値の管電流テーブルと管電圧値の切り替えタイミングとに基づいて、高管電圧値の管電圧印可時における管電流値と低管電圧値の管電圧印可時における管電流値とを特定する。そして処理回路４４は、特定された管電流値を各時刻に割り当てることにより、管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルを生成する。管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルは、スライス毎に設定される。

図１０は、管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルの生成処理を模式的に示す図である。図１０に示す上側の管電流変調曲線は、高管電圧値Ｖ１の管電流変調曲線であり、下側の管電流変調曲線は、低管電圧値Ｖ２の管電流変調曲線である。また、図１０に示す管電流変調曲線の実線部は、管電流変調デュアルエナジースキャンにおいて用いられる部分であり、管電流変調曲線の点線部は、管電流変調デュアルエナジースキャンにおいて用いられない部分である。

図１０に示すように、処理回路４４は、高管電圧値Ｖ１の管電流変調曲線と低管電圧値Ｖ２の管電流変調曲線とのうち、高管電圧から低管電圧への切り替え時刻ＴＬから、低管電圧から高管電圧への切り替え時刻ＴＨまでの期間は低管電圧値Ｖ２の管電流変調曲線部分を選択し、当該期間に低管電圧値Ｖ２の管電流値を割り当てる。同様に、処理回路４４は、高管電圧値Ｖ１の管電流変調曲線と低管電圧値Ｖ２の管電流変調曲線とのうち、切り替え時刻ＴＨから切り替え時刻ＴＬまでの期間は高管電圧値Ｖ１の管電流変調曲線部分を選択し、当該期間に高管電圧値Ｖ１の管電流値を割り当てる。これにより、高管電圧値Ｖ１及び低管電圧値Ｖ２に関する管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルが生成される。これにより、管電流変調デュアルエナジースキャンにおける管電流の変化の詳細を得ることが可能になる。以下、管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルが表す管電流変調曲線を合成管電流変調曲線と呼ぶことにする。合成管電流変調曲線は、各管電圧印加時のもとでの管電流変調スキャンにおける管電流値の時間変化を示し、各時刻においてフィラメント電流値が略一致する。よって、合成管電流変調曲線は、管電圧の切り替えに伴う管電流値のドロップ等、管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流値を正確に模擬している。

ステップＳ４が行われると処理回路４４は、管電流値利用機能４４６の実現により、Ｘ線管１１の推定加熱量及び推定冷却待ち時間を算出する（ステップＳ５）。ステップＳ５において処理回路４４は、高管電圧値の管電圧印加時における管電流値と低管電圧値の管電圧印加時における管電流値とに基づいて推定加熱量を算出する。例えば、推定加熱量の推定においては、管電流変調デュアルエナジースキャンにおいて高管電圧値と低管電圧値との平均管電圧値の管電圧を印加するものと仮定する。この場合、まず、処理回路４４は、単位時間あたりの高管電圧値と低管電圧値との平均管電圧値を算出する。また、処理回路４４は、管電流変調デュアルエナジースキャンのスキャン期間に亘る管電流値の積分値（以下、管電流積分値と呼ぶ）を算出する。例えば、処理回路４４は、合成管電流変調曲線を複数の単位時間に区切り、当該単位時間毎に管電流値の積分値を算出し、複数の単位時間の積分値を合計することにより管電流積分値を算出する。そして処理回路４４は、平均管電圧値と管電流積分値と任意係数とを乗じて推定加熱量を算出する。

次に、処理回路４４は、推定加熱量に基づいて推定冷却待ち時間を算出する。推定冷却待ち時間は、管電流変調デュアルエナジースキャンをＸ線管１１が飽和することなしに終えるために必要な、現在時刻から当該スキャンの開始時刻までの残り時間である。推定冷却時間は、推定加熱量と現時点のＸ線管１１の加熱量とに基づいて算出される。現時点のＸ線管１１の加熱量は、任意の方法により算出又は計測されればよい。

これら推定加熱量及び推定冷却待ち時間は、管電流変調デュアルエナジースキャンにおいて高電圧のみが印加されるという仮定的な条件における管電流値に基づくものではなく、高電圧及び低管電圧が交互に印加されるという実際的な条件における管電流値に基づくものであるので、より正確な値であるといえる。

なお、推定加熱量の算出方法は、上記のみに限定されない。例えば、処理回路は、管電流積分値として、管電流変調デュアルエナジースキャンのスキャン期間に亘り、合成管電流変調曲線の管電流値を積分することにより算出してもよい。この算出方法によれば、より正確な管電流積分値を算出することができる。

また、ステップＳ５において処理回路４４は、管電流変調デュアルエナジースキャンにおいて規定される、高管電圧印加時の管電流値から低管電圧印加時の管電流値へのドロップ量を算出してもよい。例えば、処理回路４４は、図１０に示すような、任意の切り替え時刻ＴＬにおける高管電圧印加時の管電流値から低管電圧印加時の管電流値へのドロップ量を算出する。また、処理回路４４は、各切り替え時刻ＴＬにおけるドロップ量の平均値（以下、平均ドロップ量と呼ぶ）を算出してもよい。

ステップＳ５が行われると処理回路４４は、表示制御機能４４７の実現により、ステップＳ５において算出された推定加熱量及び推定冷却待ち時間を表示する（ステップＳ６）。処理回路４４は、ディスプレイ４２に推定加熱量及び推定冷却待ち時間を表示する。

図１１は、推定加熱量及び推定冷却待ち時間の表示画面Ｉ１の一例を示す図である。図１１に示すように、表示画面Ｉ１には、ステップＳ１において選択された高管電圧値及び低管電圧値やステップＳ５において算出された推定加熱量及び推定冷却待ち時間が表示される。

推定冷却待ち時間は、ステップＳ５において推定冷却待ち時間が算出された時点からの経過時間をリアルタイムで減じられることにより、カウントダウン表示される。推定冷却待ち時間がゼロになるとユーザは、入力インターフェース４３を介してスキャン開始指示を入力し、スキャン開始指示の入力がされたことを契機として処理回路４４は、撮影制御機能４４１の実現により、管電流変調デュアルエナジースキャンを実行する。なお、処理回路４４は、推定冷却待ち時間がゼロになったことを契機として自動的に管電流変調デュアルエナジースキャンを実行してもよい。

上記の通り、推定加熱量及び推定冷却待ち時間は、管電流変調デュアルエナジースキャンにおいて高電圧のみが印加されるという仮定的な条件における管電流値に基づくものではなく、高電圧及び低管電圧が交互に印加されるという実際的な条件における管電流値に基づくものであるので、より正確な値であるといえる。特に、上記仮定的な条件に基づく加熱量に比して、上記実際的な条件に基づく加熱量は、ドロップ量が加味されているので、高い値に見積もられることなく正確な値になる。よって上記実際的な条件に基づく推定冷却待ち時間は、上記仮定的な条件に基づく推定冷却待ち時間に比して、短い値であり、結果、ＣＴ検査のスループットが向上することが期待される。

また、図１１に示すように、ステップＳ５等において平均ドロップ量等のドロップ量が算出された場合、算出されたドロップ量が表示されてもよい。これによりユーザは、デュアルエナジースキャンにおいて高電圧のみが印加されるという仮定的な条件においては算出されることのなかったドロップ量を知ることができる。

また、ステップＳ６において、処理回路４４は、図１０に示すような、ステップＳ４において生成された管電流変調デュアルエナジースキャンの合成管電流変調曲線を表示してもよい。また、図９に示すような、高管電圧値Ｖ１の管電流変調曲線と低管電圧値Ｖ２の管電流変調曲線とを表示してもよい。これにより、ユーザは、管電流変調デュアルエナジースキャンにおける管電流の挙動を事前に正確に確認することが可能になる。

以上により、本実施形態に係る処理回路４４による管電流値利用処理に係る一連の処理が終了する。

なお、上記の管電流値利用処理に係る一連の処理は上記のみに限定されず、種々の変形が可能である。

上記の説明においては、スキャン時において天板３２の移動を伴わないコンベンショナルスキャンを前提とした。しかしながら、本実施形態は、スキャン時において天板３２の移動を伴うヘリカルスキャンにも適用可能である。

例えば、ステップＳ２において低管電圧値の管電流テーブルが設定されてもよい。この場合、ステップＳ３においては低管電圧値の管電流テーブルに基づいて高管電圧値の管電流テーブルが生成されることとなる。管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流テーブルを生成することなく、高管電圧値の管電流テーブルと低管電圧値の管電流テーブルとに基づいて推定加熱量及び推定冷却待ち時間を算出可能であれば、ステップＳ４は実行されなくてもよい。

低管電圧側の目標値Ｌｏｗ＿ｋＶがゼロに設定され、Ｘ線高電圧装置１４は、Ｘ線管１１から射出されるＸ線のＯＮ（照射）とＯＦＦ（照射の停止）とを切り替えてもよい。この場合において上述の方法により、Ｘ線照射ＯＮ時の管電流テーブルは高管電圧値の管電流テーブルと同様に設定可能であり、Ｘ線照射ＯＦＦ時の管電流テーブルは低管電圧値の管電流テーブルと同様に生成可能である。

処理回路４４は、推定加熱量に基づいてＸ線管１１の冷却を行ってもよい。具体的には、処理回路４４は、推定加熱量に基づいてＸ線管１１の冷却能力を調整する。例えば、処理回路４４は、スキャン時刻が決まっている場合、推定加熱量と現在のＸ線管１１の負荷とに基づいて冷却すべき熱量（以下、冷却量と呼ぶ）を推定し、当該冷却量だけ冷却するために必要な単位時間あたりの冷却能力を、冷却量と現在時刻とスキャン開始予定時刻とに基づいて推定する。例えば、Ｘ線管１１をファンによって冷却する場合、駆動するファンの個数や回転速度、駆動時間等の任意のパラメータが冷却能力として決定されればよい。絶縁油によりＸ線管１１を冷却する場合、絶縁油のタンクの温度や絶縁油の流量等の任意のパラメータが冷却能力として決定されればよい。本実施形態によれば推定加熱量が正確であるので、スキャン予定時刻までにＸ線管１１を十分に冷却することができる。

処理回路４４は、管電流値利用機能４４６の一例として、被検体の被曝線量を推定してもよい。例えば、処理回路４４は、管電流変調デュアルエナジースキャンのスキャン時間、管電流値及び管電圧値に基づいて、ＣＴＤＩ（CT Dose Index）等の被曝線量を推定することが可能である。本実施形態によれば、管電流変調デュアルエナジースキャンにおける管電流値の挙動を正確に把握することが可能であるので被曝線量を正確に推定することが可能である。

処理回路４４は、管電流値利用機能４４６の一例として、高管電圧印加時の管電流値と低管電圧印加時の管電流値とに基づいて、管電流変調デュアルエナジースキャンに関する性能評価指数を算出してもよい。性能評価指数としては、例えば、画像ＳＤや被曝線量、コントラスト分解能、空間分解能が算出されるとよい。算出された性能評価指数は、ディスプレイ４２に表示される。本実施形態によれば、管電流変調デュアルエナジースキャンにおける管電流値の挙動を正確に把握することが可能であるので、より正確に管電流変調デュアルエナジースキャンのもとでの性能評価指数を算出することが可能である。

処理回路４４は、管電流値利用機能４４６の一例として、再構成条件を決定してもよい。具体的には、処理回路４４は、管電流変調デュアルエナジースキャンの管電流値に基づいて時刻毎のノイズを推定し、推定されたノイズ（以下、推定ノイズと呼ぶ）に応じて再構成条件を決定する。例えば、推定ノイズが閾値より高い場合、当該期間に収集された投影データに適用する再構成法として、ノイズ除去に優れ処理量の多い再構成法を決定し、推定ノイズが閾値より低い場合、当該期間に収集された投影データに適用する再構成法として、処理量の少ない再構成法を決定する。また、処理回路４４は、推定ノイズに応じて再構成関数等の再構成パラメータを決定してもよい。本実施形態によれば、管電流変調デュアルエナジースキャンにおける管電流値の挙動を正確に把握することが可能であるので、各時刻又は期間に最適な再構成条件を決定することが可能である。

上記実施形態においては、熱電子が陽極に衝突する範囲の寸法である焦点サイズは一定であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。処理回路４４は、焦点サイズを変更可能な機構が備えられている場合、ユーザによる入力インターフェース４３を介した指示に従い焦点サイズを選択する。フィラメント電流値と管電流値との関係は、管電圧値だけでなく、焦点サイズにも影響を受ける。よってメモリ４１は、複数の管電圧値と複数の焦点サイズとの組み合わせ毎に、フィラメント電流値に管電流値を対応付けたＩｆ／ｍＡテーブルを記憶する。例えば、管電圧値Ｖ１及び焦点サイズＳＳのＩｆ／ｍＡテーブル、管電圧値Ｖ１及び焦点サイズＳＬのＩｆ／ｍＡテーブル、管電圧値Ｖ２及び焦点サイズＳＳのＩｆ／ｍＡテーブル、管電圧値Ｖ２及び焦点サイズＳＬのＩｆ／ｍＡテーブル等が予め生成されメモリ４１に記憶される。

図６に示すステップＳ１において処理回路４４は、高管電圧値Ｖ１及び低管電圧値Ｖ２の他、焦点サイズＳＬを選択する。焦点サイズＳＬは、高管電圧値Ｖ１及び低管電圧値Ｖ２に共通である。処理回路４４は、ステップＳ２において、高管電圧値Ｖ１の管電流テーブルを生成し、ステップＳ３において、選択された高管電圧値Ｖ１及び焦点サイズＳＬの組み合わせに対応するＩｆ／ｍＡテーブルをメモリ４１から読み出し、読み出したＩｆ／ｍＡテーブルに基づいて、高管電圧値Ｖ１印加時の管電流値を特定し、低管電圧値Ｖ２及び焦点サイズＳＬの組み合わせに対応するＩｆ／ｍＡテーブルをメモリ４１から読み出し、読み出したＩｆ／ｍＡテーブルに基づいて、低管電圧値Ｖ２印加時の管電流値を特定し、低管電圧値Ｖ２の管電流テーブルを生成する。本実施形態によれば、焦点サイズを加味してより正確に管電流変調デュアルエナジースキャンにおける管電流値を特定することが可能になる。

上記の通り、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、メモリ４１及び処理回路４４を有する。メモリ４１は、複数の管電圧値毎に、フィラメント電流値に対応付けた管電流値のＩｆ／ｍＡテーブルを記憶する。処理回路４４は、デュアルエナジースキャンに関する第１の管電圧値と第２の管電圧値とを選択する。処理回路４４は、Ｉｆ／ｍＡテーブルと第１の管電圧値と第２の管電圧値とに基づいて、第１の管電圧値の管電圧の印可時における第１の管電流値と、第２の管電圧値の管電圧の印可時における第２の管電流値とを特定する。処理回路４４は、第１の管電流値と第２の管電流値とに基づいた処理を実行する。

なお、上記の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に適用されるものとしたが、本実施形態は、これに限定されない。本実施形態は、第１の管電圧と第２の管電圧とを交互に切り替えるＸ線撮影法を実行可能な如何なるＸ線撮影装置にも適用可能である。このようなＸ線撮影装置としては、例えば、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線管から発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線管とＸ線検出器とを移動自在に支持する支持機構と、を有するＸ線診断装置がある。支持機構としては、略Ｃ字形状を有する床置きのＣアームやΩ字形状を有する天井刷りのΩアームが知られている。メモリ４１及び処理回路４４は、Ｘ線診断装置のコンソールに搭載可能である。このような構成によれば、デュアルエナジースキャンに関して正確な管電流値に基づく運用を行うＸ線診断装置を提供することも可能である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、デュアルエナジースキャンに関して正確な管電流値に基づく運用を行うことができる。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現しても良い。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１及び図２における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

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、実施形態同士の組み合わせ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線コンピュータ断層撮影装置
１０ 架台
１１ Ｘ線管
１２ Ｘ線検出器
１３ 回転フレーム
１４ Ｘ線高電圧装置
１５ 制御装置
１６ ウェッジ
１７ コリメータ
１８ データ収集回路
１９ 開口部
３０ 寝台
３１ 基台
３２ 支持フレーム
３３ 天板
３４ 寝台駆動装置
４０ コンソール
４１ メモリ
４２ ディスプレイ
４３ 入力インターフェース
４４ 処理回路
１１１ 陰極
１１３ 陽極
１４１ 高電圧電源
１４２ 管電圧検出回路
１４３ 管電圧比較回路
１４４ 管電圧制御回路
１４５ フィラメント電源
１４６ 管電流検出回路
１４７ 管電流比較回路
１４８ フィラメント制御回路
１４９ メモリ
４４１ 撮影制御機能
４４２ 再構成機能
４４３ 画像処理機能
４４４ 撮影条件設定機能
４４５ 管電流値特定機能
４４６ 管電流値利用機能
４４７ 表示制御機能

Claims (11)

1. 複数の管電圧値毎に、フィラメント電流値に対応付けた管電流値の対応テーブルを記憶する記憶部と、
   デュアルエナジースキャンに関する第１の管電圧値と第２の管電圧値とを選択する選択部と、
   前記対応テーブルと前記第１の管電圧値と前記第２の管電圧値とに基づいて、前記第１の管電圧値の管電圧の印可時における第１の管電流値と、前記第２の管電圧値の管電圧の印可時における第２の管電流値とを特定する特定部と、
   前記第１の管電流値と前記第２の管電流値とに基づいた処理を実行する処理部と、
   を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記第１の管電圧値のもとでの管電流値の時間変化を示す第１の管電流テーブルを設定する設定部を更に備え、
   前記特定部は、
   前記第１の管電流テーブルにおいて前記第１の管電圧値の管電圧の印可時における前記第１の管電流値を特定し、
   前記第１の管電圧値に関する前記対応テーブルに基づいて、前記第２の管電圧値の管電圧の印可時における前記第１の管電流値に対応付けられたフィラメント電流値を特定し、
   前記第２の管電圧値に関する前記対応テーブルに基づいて、特定された前記フィラメント電流値に対応付けられた前記第２の管電圧値の管電圧の印可時における前記第２の管電流値を特定する、
   請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記特定部は、前記対応テーブルと前記第１の管電流テーブルとに基づいて、各時刻において前記フィラメント電流値が前記第１の管電流値と略一致する、第２の管電流テーブルを生成し、
   前記第１の管電流テーブルと前記第２の管電流テーブルと管電圧値の切り替えタイミングとに基づいて前記第１の管電圧値の管電圧の印可時における前記第１の管電流値と前記第２の管電圧値の管電圧の印可時における前記第２の管電流値とを特定する、
   請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記対応テーブルは、前記複数の管電圧値と複数の焦点サイズとの組み合わせ毎に、フィラメント電流値に管電流値を対応付けている、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 表示部を更に備え、
   前記処理部は、前記第１の管電流値と前記第２の管電流値とに基づいて、前記デュアルエナジースキャンにおけるＸ線管の推定加熱量を算出し、
   前記表示部は、前記推定加熱量を表示する、
   請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記処理部は、前記推定加熱量と前記Ｘ線管の現在の加熱量とに基づいて前記Ｘ線管の冷却待ち時間を算出し、
   前記表示部は、前記冷却待ち時間を表示する、
   請求項５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
7. 前記処理部は、前記推定加熱量に基づいて前記Ｘ線管の冷却を行う、請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
8. 前記処理部は、前記第１の管電流値と前記第２の管電流値とに基づいて、前記デュアルエナジースキャンに関する性能評価指数を算出する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
9. 前記処理部は、前記第１の管電流値と前記第２の管電流値とに基づいて再構成条件を決定する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
10. Ｘ線を発生するＸ線管と、
    前記デュアルエナジースキャン時において、前記Ｘ線管に印加される管電圧を前記第１の管電圧値と前記第２の管電圧値との間で切り替える管電圧制御回路と、
    前記Ｘ線管の管電流を変調させつつ、前記第１の管電圧値と前記第２の管電圧値との切り替えに連動して管電流フィードバック制御のオンとオフとを切り替える管電流制御回路と、を更に備える、
    請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
11. Ｘ線を発生するＸ線管と、
    前記Ｘ線管から発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
    前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを移動自在に支持する支持機構と、
    複数の管電圧値毎に、フィラメント電流値に対応付けた管電流値の対応テーブルを記憶する記憶部と、
    デュアルエナジースキャンに関する第１の管電圧値と第２の管電圧値とを選択する選択部と、
    前記対応テーブルと前記第１の管電圧値と前記第２の管電圧値とに基づいて、前記第１の管電圧値の管電圧の印可時における第１の管電流値と、前記第２の管電圧値の管電圧の印可時における第２の管電流値とを特定する特定部と、
    前記第１の管電流値と前記第２の管電流値とに基づいた処理を実行する処理部と、
    を具備するＸ線診断装置。

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