JP4434393B2

JP4434393B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4434393B2
Application number: JP35495299A
Authority: JP
Inventors: 豊成原田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: JP2001161677A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線を媒介として被検体の断層画像を撮影するＸ線ＣＴ装置に係り、特に、Ｘ線発生装置のＸ線管に供給する電力を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線発生装置は、小型化、軽量化、大電力化の要請に伴い、従来のインバータを一台用いる方式に代えて、複数のインバータを用いて高電力をＸ線管に供給することが多くなってきている。
【０００３】
また、Ｘ線管では、供給された電力に応じて加速・集束させた熱電子を陽極フィラメントに衝突させることによりＸ線を曝射するようになっており、Ｘ線発生装置は、Ｘ線管に供給する電力、すなわち電圧（以下「管電圧」という）と電流（以下「管電流」という）とを調整することで曝射するＸ線のエネルギー量を制御するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなＸ線発生装置においては、複数のインバータのうちいずれかのインバータが何らかの原因により故障した場合には、出力が全く不可能になるか最大定格を保証できなくなることからＸ線の曝射を停止するようになっていた。
【０００５】
このため、断層画像の撮影が途中で中断されてしまうばかりでなく、故障したインバータの修理が完了するまでの暫くの期間、断層画像の撮影が不可能となる問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一部のインバータが故障した場合でもＸ線発生装置によるＸ線の曝射を継続し得るＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、複数のインバータを同時に動作させてＸ線管に電力を供給しＸ線を曝射させるＸ線発生装置を有するＸ線ＣＴ装置において、インバータの故障の発生を検出する故障検出手段と、故障したインバータが供給していた電力を正常なインバータに補償させる電力補償手段と、を有することを要旨とする。
【０００８】
本発明にあっては、Ｘ線管に電力を供給するインバータの故障の発生を検出し、故障したインバータが供給していた電力を他の正常に動作しているインバータに補償させるようにしたことで、一部のインバータが故障した場合でもＸ線の曝射を継続できるようにしている。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載のＸ線ＣＴ装置において、正常なインバータの数に基づいて供給可能な電力を算出する算出手段と、Ｘ線の曝射を許可するか否かの判断を設定する設定手段とを有し、前記設定手段により許可の設定がされた場合には、Ｘ線管への電力の供給を続行させることを要旨とする。
【００１０】
本発明にあっては、正常なインバータの数に基づいて供給可能な電力を算出して出力設定値と比較をし、Ｘ線の曝射を許可するか否かの判断をして、許可の設定がされた場合にはＸ線管への電力の供給をそのまま続行するようにしている。また、供給可能な電力が出力設定値を下回った場合でも出力設定値の再設定によりＸ線の曝射を継続できるようにしている。
【００１１】
なお、Ｘ線の曝射の継続を許可するか否かの判断は、操作者が行ってもよいし、自動的に行うようにしてもよい。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、請求項１又は２記載のＸ線ＣＴ装置において、故障したインバータに関する情報を保存する保存手段を有することを要旨とする。
【００１３】
本発明にあっては、故障したインバータに関する情報を保存しておくことで、故障したインバータの修理に利用できるようにしている。例えば、当該情報をコンソールの表示部へ表示したり、ネットワークを介して修理技師（サービスエンジニア）に通知すること等を行うようにする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略の構成と動作について簡単に説明する。当該Ｘ線ＣＴ装置は、コンソールと架台を有する構成である。コンソールは、操作者が指示を入力するための操作パネルや、架台内部の機構部等の動作を制御する制御部、架台から伝送されてきたデータを処理するデータ処理部、断層画像やメッセージ等を表示する表示パネル等を有する構成である。一方、架台は、Ｘ線発生装置とＸ線検出器とが対向して設置された架台回転部と、Ｘ線発生装置とＸ線検出器との間に被検体を配置するための寝台と、コンソールからの指示に従って架台回転部を回転させる機構部等を有する構成である。
【００１５】
当該Ｘ線ＣＴ装置は、操作者がコンソールを用いて被検体の断層画像の撮影を指示すると、機構部により架台回転部を高速に回転させるとともに、Ｘ線発生装置にＸ線を曝射させ、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出して透過データを得る。そして、透過データをコンソールに伝送し、データ処理部で所定の画像再構成処理を行うことにより、被検体の断層画像を得るものである。
【００１６】
以下、本実施の形態の特徴であるＸ線発生装置について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係るＸ線発生装置の概略の構成を示すブロック図である。同図のＸ線発生装置１０は、コンソール１１からの指示に従ってインバータ１ａ乃至１ｎを制御するインバータ制御回路５と、インバータ制御回路５の指示に従ってＡＣ−ＤＣコンバータ７から供給されてきた直流電力を所定の周波数の交流電力に変換する複数のインバータ１ａ乃至１ｎと、インバータ１ａ乃至１ｎがそれぞれ出力する電圧を各インバータに対応する高電圧トランスにより変圧して高電圧を発生する高電圧発生器２と、高電圧発生器２が発生した高電圧の供給を受けてフィラメント８から熱電子を高速に放出して陽極ターゲット９に衝突させることによりＸ線を曝射するＸ線管３と、高電圧発生器２が発生した高電圧を直列に接続した抵抗４ａと４ｂとの抵抗比で分圧して出力するデバイダ４と、デバイダ４が出力した電圧をデジタル信号に変換してインバータ制御回路５へ伝送するＡ／Ｄコンバータ６を有する構成である。
【００１８】
コンソール１０は、操作者が操作パネルを用いて被検体の撮影開始を指示すると、被検体の撮影部位の大きさ、厚さ、架台の回転速度等に基づいて、Ｘ線管３に供給する管電圧、管電流を設定する。そして、この設定値の他、撮影開始の指示やＸ線を曝射するタイミング等をインバータ制御回路５へ伝送する。
【００１９】
インバータ制御回路５は、コンソール１０から伝送されてきた撮影開始の指示に従って、各インバータに別個に接続された駆動信号線６１を介して各インバータをそれぞれ駆動するとともに、Ｘ線管３に供給する電力の設定値に基づいて各インバータに供給させる電力を算出し、コンソールからの曝射タイミングに従って各インバータに電力を供給させる。また、Ａ／Ｄコンバータ６の出力結果に基づいて負帰還制御を行うことにより、Ｘ線管３に供給する電力が安定して設定値を維持するようにする。また、各インバータに別個に接続された故障検出信号線６２を介して各インバータの故障の発生を検出するようになっている。
【００２０】
図２は、各インバータの内部の構成を示す回路図である。直流電圧源２１の正極性端子がヒューズ２２を介して抵抗Ｒ１の一方の端子に接続され、抵抗Ｒ１の他方の端子がフォトカプラ２３に接続されている。フォトカプラ２３は、フォトダイオードＰＤ１のアノード端子が抵抗Ｒ１に接続されており、正常時にフォトダイオードＰＤ１が導通して発光した光信号をフォトトランジスタＰＴ１が受信して故障検出信号線６２に電流を流すようになっている。抵抗Ｒ１に接続されたヒューズ２２の端子には、さらにトランジスタＴ１とＴ３のコレクタ端子がそれぞれ接続され、トランジスタＴ１のエミッタ端子にはトランジスタＴ２コレクタ端子が接続され、トランジスタＴ３のエミッタ端子にはトランジスタＴ４のコレクタ端子が接続されている。トランジスタＴ２、Ｔ４のエミッタ端子、およびフォトダイオードＰＤ１のカソード端子は直流電圧源２１の負極性端子に接続されている。駆動信号線６１はバス線となっており、トランジスタＴ１乃至Ｔ４のそれぞれのベース端子に接続され、各トランジスタに独立した駆動信号を供給するようになっている。また、トランジスタＴ１のエミッタ端子に接続された接続線６３は高電圧トランスの一次側トランスの一方の端子に接続され、一次側トランスの他方の端子は、接続線６４を介してトランジスタＴ３のエミッタ端子に接続されている。
【００２１】
このようなインバータを作動させる場合には、まず、トランジスタＴ１とＴ４を駆動して導通状態とし、トランジスタＴ２とＴ３を非導通状態にする。この場合、トランジスタＴ１と接続線６３とを介して高電圧トランスに電流が流れ、その電流は接続線６４を介してトランジスタＴ４に流れる。次に、トランジスタＴ２とＴ３を導通状態とし、トランジスタＴ１とＴ４を非導通状態とする。この場合には、トランジスタＴ３と接続線６４を介して高電圧トランスに電流が流れ、この電流が接続線６３を介してトランジスタＴ２に流れる。このようにして高電圧トランスに交流電力を供給するようになっている。
【００２２】
同図のインバータが故障する原因としては、トランジスタＴ１乃至Ｔ４のいずれかかがショートすることが殆どである。かかる場合には、大電流が流れてヒューズ２２が溶解し、フォトダイオードＰＤ１が非導通状態となるので、フォトトランジスタＰＴ１も非導通状態となり、故障検出信号線６２に電流が流れなくなる。これをインバータ制御回路５が認識することにより、インバータの故障の発生を検出するようになっている。
【００２３】
図３は、高電圧発生回路２の内部の構成を示す回路図である。同図の高電圧発生回路２は、インバータ１ａ乃至１ｎに対応する高電圧トランス３ａ乃至３ｎを有しており、各インバータが出力した電圧を変圧するようになっている。この高電圧トランス３ａ乃至３ｎのそれぞれの２次側トランスは、整流器３１に接続され、複数のダイオードを介して直列に接続されており、最大で１５０ｋＶ程度の直流高電圧を発生できるようになっている。また、それぞれの２次側のトランスと整流器３１とを接続する接続線には共振用コンデンサ５ａ乃至５ｎがそれぞれ挿入されており、効率を高めている。
【００２４】
次に、このようなＸ線発生装置１０において、インバータ１ａ乃至１ｎのいずれかが故障した場合の処理について説明する。
【００２５】
通常、コンソールで設定した電力をＸ線管３に供給する際に、各インバータが最大定格で電力を供給しなければならないことは殆どなく、大抵の場合はある程度の余裕を有している。インバータの最大定格には、電圧・電流・電力の３つの要素があるが、この最大定格を超えない範囲であれば、インバータの負担を増加させることは可能である。
【００２６】
そこで、インバータ制御回路５では、まず、管電圧、管電流、電力の設定値と、各インバータの最大定格とに基づいて、各インバータを最大定格で使用した場合のインバータの必要最小数量を求める。
【００２７】
そして、一部のインバータが故障した場合に、正常なインバータの数が必要最小数量よりも多い場合には、故障したインバータが供給していた電力を他の正常に動作しているインバータに補償させるようにする。具体的には、故障したインバータが出力していた電圧を他の正常なインバータの数で割った電圧を、正常なインバータに出力させるようにする。このようにして管電圧がインバータの故障前の値に戻ると、高電圧トランスのそれぞれの２次側トランスが整流器３１を介して直列に接続されていることから、管電流もインバータの故障前の値に戻り、結果として電力が復帰することとなる。
【００２８】
図４は、Ｘ線管３に供給される管電圧の波形を示す図である。横軸は時間［ｓ］、縦軸は管電圧［Ｖ］である。管電圧は時間０［ｓ］で供給され始め、一定期間経過後に設定値に安定するようになっている。
【００２９】
管電圧が安定した後、いずれかのインバータに故障が発生すると、インバータ制御回路５は、前述したように故障検出信号線６２に電流が流れなくなったことを認識することで、故障の発生を検出する。そして、故障したインバータを停止させるとともに、前述したように故障したインバータが出力していた電圧を他の正常なインバータに出力させる。これにより、同図に示す波形のように、インバータの故障が発生した時点で管電圧は一時的に低下するが、一定期間の経過後に元の電圧値に復帰することとなる。
【００３０】
インバータが故障してから管電圧が復帰するまでの期間をＴとすると、この期間内においては、Ｘ線の曝射量は一定の状態ではないので、全てのインバータを一時的に停止してＸ線の曝射を停止するようにしてもよいし、継続するようにしてもよい。
【００３１】
また、インバータ制御回路５では、故障したインバータが何番目のものであるか等の当該インバータに関する情報を所定の記憶装置に記憶させて保存しておくようにする。これにより、この情報をコンソールの表示パネルに適宜表示させたり、あるいは、ネットワークを介して修理技師（サービスエンジニア）に通報することができ、当該情報を故障したインバータの修理に利用することができる。
【００３２】
その一方、正常なインバータの数が必要最小数量よりも少ない場合には、インバータ制御回路５は、正常なインバータの数に基づいて供給可能な管電圧と管電流を算出し、この算出結果をコンソール１１の表示パネルに表示させる。操作者は、かかる条件下でＸ線の曝射を許可するか否かの判断をコンソール１１を用いて設定する。操作者は、許可の設定をする場合には、当該条件を満足するように管電圧もしくは管電流の少なくとも一方を低く再設定するようにする。
【００３３】
インバータ制御回路５では、許可の設定がされた場合には、正常なインバータに可能なだけ電力を供給させ、許可しない設定がされた場合には、全てのインバータの駆動を停止してＸ線管３への電力の供給を停止する。
【００３４】
許可の設定がされ、Ｘ線管３に供給される電力が低下した状態では、Ｘ線管３が曝射するＸ線量が減少する。このため、Ｘ線検出器で検出するＸ線量も減少し、Ｓ／Ｎ比が低下して断層画像の画質に劣化が生じることとなる。そこで、かかる場合には、架台回転部の回転速度を遅くしてＸ線検出器によるＸ線の検出時間を長くすることで、検出されるＸ線量を相対的に増加させて画質の劣化を防止するようにしてもよい。
【００３５】
したがって、本実施の形態によれば、インバータ１ａ乃至１ｎの故障の発生をインバータ制御回路５により検出し、故障したインバータが供給していた電力を他の正常に動作しているインバータに補償させるようにしたことで、一部のインバータが故障した場合でもＸ線の曝射を継続させることができる。
【００３６】
また、正常に動作するインバータの数に基づいて供給可能な電力を算出し、Ｘ線の曝射を許可するか否かの判断を設定して、許可の設定がされた場合にはＸ線管３への電力の供給を続行するようにしたことで、供給可能な電力が設定値を下回った場合でもＸ線の曝射を継続させることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、正常なインバータの数が必要最小数量よりも少ない場合には、Ｘ線の曝射を許可するか否かを操作者が判断することとしたが、コンソール１１やインバータ制御回路５等に判断させるようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１記載の本発明によれば、Ｘ線管に電力を供給するインバータの故障の発生を検出し、故障したインバータが供給していた電力を他の正常に動作しているインバータに補償させるようにしたことで、一部のインバータが故障した場合でもＸ線の曝射を継続させることができる。
【００３９】
請求項２記載の本発明によれば、正常なインバータの数に基づいて供給可能な電力を算出し、Ｘ線の曝射を許可するか否かの判断を設定して、許可の設定がされた場合にはＸ線管への電力の供給を続行するようにしたことで、供給可能な電力が設定値を下回った場合でもＸ線の曝射を継続させることができる。
【００４０】
請求項３記載の本発明によれば、故障したインバータに関する情報を保存しておくことで、故障したインバータの修理に利用することができる。例えば、当該情報をコンソールの表示部へ表示したり、ネットワークを介してサービスエンジニアに通知すること等を行うようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線発生装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】各インバータの内部の構成を示す回路図である。
【図３】高電圧発生回路の内部の構成を示す回路図である。
【図４】Ｘ線管３に供給される管電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｎ…インバータ
２…高電圧発生器
３…Ｘ線管
４…デバイダ
４ａ，４ｂ…抵抗
５…インバータ制御回路
６…Ａ／Ｄコンバータ
７…ＡＣ−ＤＣコンバータ
８…フィラメント
９…陽極ターゲット
２１…直流電圧源
２２…ヒューズ
２３…フォトカプラ
ＰＤ１…フォトダイオード
ＰＴ１…フォトトランジスタ
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…トランジスタ
Ｒ１…抵抗
３ａ〜３ｎ…高電圧トランス
５ａ〜５ｎ…共振用コンデンサ
３１…整流器
６１…駆動信号線
６２…故障検出信号線
６３，６４…接続線

Claims

複数のインバータを同時に動作させてＸ線管に電力を供給しＸ線を曝射させるＸ線発生装置を有するＸ線ＣＴ装置において、
インバータの故障の発生を検出する故障検出手段と、
故障したインバータが供給していた電力を正常なインバータに補償させる電力補償手段と、
を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
正常なインバータの数に基づいて供給可能な電力を算出する算出手段と、
Ｘ線の曝射を許可するか否かの判断を設定する設定手段とを有し、
前記設定手段により許可の設定がされた場合には、Ｘ線管への電力の供給を続行させることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
故障したインバータに関する情報を保存する保存手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線ＣＴ装置。