JP4907922B2 - Ｘ線透視撮影装置 - Google Patents

Description

本発明はＸ線透視撮影装置に係り、透視撮影を断続的に実施する場合に、次の透視撮影における管電流が安定するまでの時間を短縮するようにしたＸ線透視撮影装置に関する。

Ｘ線透視撮影装置は、通常透視撮影とフィルム撮影とを行うことができ、両撮影に当っては撮影部位に応じて良好な画像を得るように、Ｘ線管から照射されるＸ線量や線質を適正とするための調整が必要となる。このＸ線量や線質はＸ線管の管電圧と管電流とによって定まるが、特に管電流はＸ線管のフィラメント温度に依存しており、フィラメント温度はフィラメント電流によって決まることになる。

また、フィラメント温度を常温から撮影に要する温度まで上昇させようとして、突然所望のフィラメント電流を流すようにしたとしても、フィラメントには熱慣性があるため、所定の温度に達するまでには相当の時間を要し、この間は診断に適した画像を得ることができなかった。このような不都合を排除するために、従来から、透視撮影、フィルム撮影に備えてＸ線管のフィラメントに常時予備加熱用のフィラメント電流を供給するようにして、撮影に当っての管電流の立ち上がり時間を短縮する配慮がなされていた（例えば、特許文献１参照。）。

図７は、従来のＸ線透視撮影装置において、透視撮影を繰り返し実施する場合の、タイミングチャートを示したものである。ここで、図７（ａ）は透視スイッチのオン／オフを繰り返している状況を示し、図７（ｂ）は透視スイッチのオン／オフに伴う、Ｘ線管に印加される高電圧の変化を示している。そして図７（ｃ）はこのときの管電流の変化を示し、図７（ｄ）はこのときのＸ線管のフィラメントに供給されるフィラメント電流の変化の様子を示している。

この図７から明らかなように、透視スイッチがオフの状態では、Ｘ線管に高電圧は印加されず、フィラメントには予備加熱状態としての弱い電流Ｉ１が流れるようにされている。そして、透視スイッチをオンにすることにより、Ｘ線管に高電圧が印加されるとともに、フィラメントにプリフラッシュ電流Ｉ３を流してフィラメントの温度を急上昇させ、その間に管電流が所定の値に達するようにしてＸ線の照射開始を助け、フィラメントの温度が安定する（すなわち、管電流が安定する）と本加熱用のフィラメント電流Ｉ２に低減させてこれを維持するようにしている。そして、透視スイッチをオフにしたときは、フィラメント電流を予備加熱用の弱い電流Ｉ１に下げるように制御している。なお、次に透視スイッチをオンにすると同様の状況が繰り返えされる。
特公平５−８２０３９号公報

ところで、例えば透視撮影のスイッチをオンにすることによって、フィラメント電流を予備加熱用から透視撮影用に増加させるとともにＸ線管に管電圧を供給することになるが、フィラメントの熱慣性のため、フィラメント温度が所望の温度に達する前にＸ線の照射が開始されてしまうことになる。従って、透視撮影スイッチをオンにして即透視撮影を開始しても、当初モニタに表示されるＸ線透視像は暗く診断に適している画像とは言えない。結局、モニタに診断に適した透視画像が得られるまでには、１ｓｅｃ程度の時間がかかることになっており、その間被検体は無用なＸ線被曝を受けることになるという問題があった。

さらに、透視撮影を一旦停止したときには、フィラメント電流を予備加熱状態に下げるようにしていたので、次の透視撮影の開始に当っても同じような待ち時間と無用なＸ線被曝を受けることになっていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。

上述の課題を解決するため、支持装置に対向するように支持され、寝台装置に載置される被検体へ向けてＸ線を照射するＸ線管および前記被検体のＸ線像を得る撮像装置と、前記Ｘ線管にフィラメント電流を供給するフィラメント加熱電源と、透視撮影のオン／オフを操作する透視スイッチとを備え、前記透視スイッチがオフにされているときに、前記フィラメント加熱電源から前記Ｘ線管に予備加熱用のフィラメント電流を供給するようにしたＸ線透視撮影装置において、前記透視スイッチをオフにしたときに、所定時間経過するまでは、前記Ｘ線管のフィラメント電流の供給を続け、その後予備加熱用に切替えるように、前記フィラメント加熱電源を制御するフィラメント加熱制御手段を具備することを特徴とする。

上記課題を解決するための手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する各請求項の発明によれば、次のような効果を奏する。

透視撮影を断続的に行う場合、２回目以降の透視撮影の応答性が改善される。すなわち管電流の応答性が良くなり、２回目以降の透視開始時には即診断に適した明るさの透視像を得ることができる。また、被検体が受ける無用なＸ線被曝も軽減することができる。

また、一旦透視スイッチをオフにした後、次の透視撮影に入ったときに、被写体の撮影部位が変わっているのにも拘わらず、透視スイッチをオフにしたときの条件でＸ線を照射してしまうことにより、所望の透視像が得られず、結果として被検体に無駄なＸ線照射をしてしまうような不都合が防止できる。

以下、本発明に係るＸ線透視撮影装置の一実施例について、図１ないし図６を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るＸ線透視撮影装置の一実施例の、概略的な構成を示した系統図である。

Ｘ線透視撮影装置は、Ｘ線管１およびＸ線検出器２を備えている。このＸ線管１とＸ線検出器２とは撮影装置を構成するものであり、互いに対向するように例えばＣ字状に形成されたアーム３の両端に対向するように支持されている。そしてアーム３は、図示しない支持器によって床または天井などに支持されており、アーム３を回転させたりスライドさせたりするように、支持器の動作を制御するための機構制御部４が備えられている。

なおＸ線検出器２は、例えばガラス基板上に形成されるスイッチング素子や容量を、Ｘ線を電荷などに変換する光導電膜などで覆うようにした半導体アレイで形成されるフラットパネル型放射線検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）或いは、Ｘ線像をイメージインテンシファイア（Image Intensifier：Ｉ．Ｉ．）により可視光像に変換し、その出力蛍光面に形成された可視光像の透過量を制御する光学系を介して可視光像をテレビカメラで撮影する形式のものなどである。

Ｘ線管１は、高電圧発生部５を介してＸ線制御部６に接続されている。このＸ線制御部６は、Ｘ線管１から所望のＸ線を発生させるために管電圧、管電流、Ｘ線パルス幅などのＸ線条件を制御するもので、その制御に基づき高電圧発生部５はＸ線管１を駆動する。またＸ線検出器２は画像処理部７に接続されており、その出力信号や制御信号の授受が行なわれる。

画像処理部７は、例えばテレビモニタのような画像表示部８に接続されているとともに、露出制御判定部９にも接続されている。そして、画像処理部７ではＸ線検出器２からの出力信号をもとに表示画像を生成し、その画像を画像表示部８に表示させるとともに、Ｘ線検出器２からの出力信号を自動露出制御のために使用する露出検出エリア（採光野）を設定したり、露出検出エリアにおける輝度の平均値を求めてそれを基準値と比較したりするための露出制御判定部９に供給する。従って、露出制御判定部９において撮影条件が最適になるように、基準値に対して変更すべきＸ線条件を求め、その結果をＸ線制御部６へ供給してＸ線管１の動作条件としての管電圧、管電流、Ｘ線パルス幅などを制御するので、最適なＸ線条件のもとでのＸ線透視像が得られる。

なお、被検体Ｐは寝台１０に寝載させられた状態でＸ線管１とＸ線検出器２との間に位置するように置かれるものであり、撮影装置と被検体Ｐとの撮影位置の関係を表す寝台１０の位置情報やアーム３を支持する支持器の位置情報が、機構制御部４からＸ線制御部６に供給されるようになっている。また、これら機構制御部４とＸ線制御部６は、操作部１１からの入力信号によって適宜制御指令を発する。

図２は、図１に示したＸ線管１を駆動する高電圧発生部５とＸ線制御部６との関係をより詳細に説明するために示したものである。

すなわち、Ｘ線管１は陽極１ａと陰極となるフィラメント１ｂとを有しており、また、高電圧発生部５は高電圧電源５ａとフィラメント加熱電源５ｂとを備えている。そして、Ｘ線管１の陽極１ａとフィラメント１ｂの間には高電圧電源５ａが接続されて、Ｘ線管１に例えば１００ｋｖ程度の管電圧が印加される。またフィラメント１ｂにはフィラメント加熱電源５ｂが接続されて、フィラメント１ｂにフィラメント電流が供給される。

Ｘ線制御部６はＣＰＵやメモリなどを備えた主制御器６ａと、この主制御器６ａからの指令に基づき動作する高電圧制御回路６ｂおよび加熱制御回路６ｃを備えている。すなわち、主制御器６ａは、透視撮影かフィルム撮影か、或いは被検体Ｐの体厚や撮影部位など、操作部１１からの入力信号に基づき設定される管電圧をＸ線管１へ印加するように、高電圧制御回路６ａを介して高電圧発生部５の高電圧電源５ａを制御する。また主制御器６ａは、同じく操作部１１からの入力信号に基づき設定される所望の管電流を得るのに必要なフィラメント温度となるようなフィラメント電流をフィラメント１ｂへ供給するように、加熱制御回路６ｂを介して高電圧発生部５のフィラメント加熱電源５ｂを制御する。

次に、このように構成されている本発明に係るＸ線透視撮影装置の一実施例の動作について説明する。

図３は、本発明に係るＸ線透視撮影装置において、透視撮影を繰り返し実施する場合の、タイミングチャートを示したものであり、図３（ａ）は透視スイッチのオン／オフを繰り返している状況を示し、図３（ｂ）は透視スイッチのオン／オフに伴う、Ｘ線管に印加される高電圧の変化を示し、図３（ｃ）は、このときのＸ線管のフィラメントに供給されるフィラメント電流の変化の様子を示したものである。

先ず、Ｘ線透視撮影装置がスタンバイ状態にあり、操作部１１の透視スイッチ（図示せず）がオフの状態では、Ｘ線管１に高電圧を印加せず、フィラメント１ｂに予備加熱用の弱い電流Ｉ１を流すように、Ｘ線制御部６の主制御器６ａは加熱制御回路６ｃを介して高電圧発生部５のフィラメント加熱電源５ｂを制御する。すなわち、加熱制御回路６ｃの制御によって、フィラメント加熱電源５ｂを介してＸ線管１のフィラメント１ｂに予備加熱用電流Ｉ１が流される。

このような状態において、操作者によって操作部１１の透視スイッチがオンにされると、Ｘ線制御部６の主制御器６ａは、高電圧発生部５の高電圧電源５ａを駆動して所望の高電圧を発生させるように高電圧制御回路６ｂを制御し、これを管電圧としてＸ線管１の陽極１ａに印加する。同時に主制御器６ａは、フィラメント加熱電源５ｂを駆動して、Ｘ線管１のフィラメント１ｂにプリフラッシュ電流Ｉ３を流してフィラメント１ｂの温度を急上昇させてＸ線の照射開始を助け、さらに所定時間後、フィラメント１ｂの温度が安定すると本加熱用のフィラメント電流Ｉ２に低減させるように加熱制御回路６ｃを制御する。従って、透視撮影に適したＸ線がＸ線管１から被検体Ｐへ照射され、Ｘ線検出器２で検出された透視像が画像表示部８に表示され診断に供される。ここまでは従来も同じであり、プリフラッシュ電流Ｉ３の流れる初期における透視画像は暗い画像となり、間もなく診断に適した明るい画像が得られるようになる。

その後、操作部１１の透視スイッチがオフにされたときは、Ｘ線制御部６の主制御器６ａは、高電圧制御回路６ｂを介して高電圧電源５ａの駆動を停止して、Ｘ線管１への管電圧の印加を停止する。しかしながら、主制御器６ａは、加熱制御回路６ｃに対してその時点での本加熱用のフィラメント電流Ｉ２の供給を継続させるように指示する。従ってフィラメント加熱電源５ｂは、フィラメント電流を予備加熱用の電流Ｉ１に下げることなく、透視スイッチをオフにした時点の本加熱用のフィラメント電流Ｉ２を供給し続ける。

なお、詳細は後述するが、透視スイッチをオフにした後本加熱用のフィラメント電流Ｉ２の供給を続けるのは、ある一定時間Ｔまでとし、その時間Ｔは適宜設定可能であり、その時間が経過したときは予備加熱用の電流Ｉ１に下げるものとする。

次に、操作者が操作部１１の透視スイッチをオンにして透視撮影を再開したとする。ただし透視の休止時間はＴ以下であったとする。このときは、Ｘ線管１のフィラメント１ｂには透視スイッチをオフにしたときの本加熱用のフィラメント電流Ｉ２が既に供給されているので、高電圧電源５ａからＸ線管１へ管電圧が印加されると同時に所望の管電流が得られ、即鮮明な透視像を得ることができる。すなわち、透視撮影を断続的に継続して行う場合、２回目以降の透視開始時には、フィラメント電流が前回の透視終了時の状態に維持されているので、フィラメント温度が既に透視撮影に適した温度になっており、２回目以降の透視開始時に得られる透視像は、即診断に適した明るさの画像となる。

そして、繰り返し透視撮影を実施していて、透視スイッチがオフにされてからの時間がＴを越えたものとする（この時間は、Ｘ線制御部６の主制御器６ａが持っているタイマ機能によって計測されている。）。そのときは、主制御器６ａは加熱制御回路６ｃに対して、それまで維持していた透視スイッチをオフにしたときにおける本加熱用のフィラメント電流Ｉ２を、予備加熱用の電流Ｉ１に下げるように指示する。よってフィラメント加熱電源５ｂからフィラメント１ｂへ供給する電流が予備加熱用の電流Ｉ１に下げられる。

さて、本発明に係るＸ線透視撮影装置の基本的な動作は以上説明してきたとおりであるが、露出制御判定部９による自動露出制御に基づき管電圧、管電流に変化がある場合と、寝台１０の位置やアーム３の位置が変化した場合には、透視スイッチをオフにしてから時間Ｔ以内であっても、本加熱用のフィラメント電流Ｉ２の保持は行わないので、次にそのことについて説明する。

露出制御判定部９により画像表示部８に表示する透視画像の輝度を一定に保つような制御が行われている場合も、基本的には上述の説明のとおり透視スイッチをオフにしたときから時間Ｔ以内は、透視スイッチをオフにした時点の本加熱用のフィラメント電流Ｉ２を継続して供給するように制御される。しかし、透視スイッチをオフにする寸前に、露出制御判定部９によって管電圧、管電流を変化させた場合には、その変化範囲が所定の範囲を越えていれば、本加熱用のフィラメント電流Ｉ２を継続させることはせず、透視スイッチがオフにされるのに伴い、予備加熱用の電流Ｉ１に下げる制御に切替える。この様子は、図３（ｃ）に点線で示されている。

その理由は、管電圧、管電流が変化している場合は、被検体Ｐに変化があるものとみなして、安全確保のためにそのようにしている。すなわち、一旦透視スイッチをオフにした後、次の透視撮影に入ったときに、被写体Ｐの撮影部位が変わっていて、体厚が薄くなっていたのにも拘わらず、透視スイッチをオフにしたときの条件でＸ線を照射させたとすると、被検体Ｐに過剰な被曝を強いることになるとともに、画像表示部８に表示される透視画像は、明る過ぎて診断に不向きなものとなるからである。逆に体厚が厚くなっていても所望の透視像を得ることができない訳で、結局所望の透視像が得られず、結果として被検体に無駄なＸ線照射をしてしまうことになるからである。

さらに、透視スイッチをオフにした前後で、アーム３や寝台１０の位置が一定以上変化していることを、Ｘ線制御部６において機構制御部４からの位置情報から読み取った場合も、透視スイッチをオフにした後時間Ｔ以内であても、本加熱用のフィラメント電流Ｉ２を継続させることはせず、直接予備加熱用の電流Ｉ１に下げるに制御に切替える。これも、被写体Ｐの撮影部位が変わっていて、体厚が薄くなっていたのに拘わらず、透視スイッチをオフにしたときの条件で次のＸ線を照射させたとすると、被検体Ｐに過剰な被曝を強いることになるとともに、画像表示部８に表示される透視画像は、明る過ぎて診断に不向きなものとなるという不都合を防ぐためである。

そして、次の透視撮影に入るときは、その撮影部位に合わせた条件が設定されることとなり、体厚の薄い部位であればプリフラッシュ電流Ｉ３も少なく、本加熱用のフィラメント電流Ｉ２も少ない値となる。この様子も図３（ｃ）に点線で示されているとおりである。

このように、本発明のＸ線透視撮影装置によれば、透視撮影を繰り返し実施する場合に、次の透視撮影時において管電流の応答性を改善することができる。このことを、図４を参照して説明する。

図４（ａ）は透視スイッチのオン／オフを繰り返している状況を示した図３（ａ）と同様の図であり、図４（ｂ）は透視スイッチのオン／オフに伴う、管電流の変化を示している。図４（ｂ）から明らかなように、最初に透視スイッチがオンにされたときは、フィラメント温度が低かったために立ち上がりが遅く、所定の管電流値に達するのに１ｓｅｃ程度の時間を要していた。しかし、一旦透視スイッチがオフにされ、再度オンにされて透視撮影が継続される場合は、オフの時間がＴ以内であれば本加熱用のフィラメント電流Ｉ２が継続して供給されていて、フィラメント温度は所定の温度に維持されているので、管電流は即立ち上がる。図中点線で従来のフィラメント電流制御での管電流の立ち上がり具合を示してあるが、これと比較することにより、本発明による効果が良く理解される。

なおこれまで、透視撮影中にＸ線を連続的に照射する連続透視の場合について説明してきたが、パルスＸ線によるパルス透視の場合にも本発明は適用されることは言うまでもない。この場合のタイミングチャートを図５に示してあるので、以下図５を参照して説明する。なお、図５（ａ）は透視スイッチのオン／オフを繰り返している状況を示し、図５（ｂ）は透視スイッチのオン／オフに伴う、Ｘ線管に印加される管電圧の変化を示し、図５（ｃ）は、このときのＸ線管のフィラメントに供給されるフィラメント電流の変化の様子を示している。

図５（ｃ）から明らかなように、スタンバイ状態ではフィラメント１ｂに予備加熱電流Ｉ１が供給されている。透視スイッチをオンにすると高電圧制御回路６ｂはパルス状の高電圧を発生させるように高電圧電源５ａを駆動し、図５（ｂ）に示すように、Ｘ線管１にパルス状の管電圧が印加される。そして、透視スイッチがオフにされても、フィラメント加熱電源５ｂは、時間Ｔの間は透視スイッチをオフにした時点の本加熱用のフィラメント電流Ｉ２をフィラメント１ｂに供給し続ける。従って、時間Ｔ以内に再度透視スイッチをオンにして透視撮影を再開すると、それまでフィラメント１ｂには透視スイッチをオフにしたときの本加熱用のフィラメント電流Ｉ２が供給されているので、高電圧電源５ａからＸ線管１へ管電圧が印加されると同時に、管電流が素早く立ち上がり、即鮮明な透視像を得ることができる。

なお、露出制御判定部９による自動露出制御に基づき、透視スイッチをオフにする寸前に、露出制御判定部９によって管電圧、管電流を変化させた場合と、
透視スイッチをオフにした前後で、アーム３や寝台１０の位置が一定以上変化していることを、Ｘ線制御部６において機構制御部４からの位置情報から読み取った場合も、透視スイッチをオフにした後時間Ｔ以内であても、本加熱用のフィラメント電流Ｉ２を継続させることはせず、直接予備加熱用の電流Ｉ１に下げるに制御に切替えるのは、連続透視の場合と同様である。このときの様子は図５（ｃ）に点線で示してある。

また、図６は、パルス透視の場合における管電流の応答性の改善効果を説明したものであり、図６（ａ）は透視スイッチのオン／オフを繰り返している状況を示した図５（ａ）と同様の図であり、図６（ｂ）は透視スイッチのオン／オフに伴う、管電流の変化を示している。図６（ｂ）から、最初に透視スイッチがオンにされたときは、フィラメント温度の立ち上がりが遅く、所定の管電流値に達するのに１ｓｅｃ程度の時間を要していたものが、一旦透視スイッチがオフにされ、再度オンにされて透視撮影が継続される場合は、オフの時間がＴ以内であれば管電流は即立ち上がることが分かる。

本発明に係るＸ線透視診断装置の一実施例の、概略的な構成を示した系統図である。 Ｘ線管を駆動する高電圧発生部とＸ線制御部との関係をより詳細に説明するために示した系統図である。 本発明において、透視撮影を繰り返し実施する場合の動作を説明するために示したタイミングチャートである。 本発明の効果を説明するために示したタイミングチャートである。 パルス透視時における本発明の動作を説明するために示したタイミングチャートである。 パルス透視時における本発明の効果を説明するために示したタイミングチャートである。 従来のＸ線透視撮影装置において、透視撮影を繰り返し実施する場合の動作を説明するために示したタイミングチャートである。

符号の説明

１ Ｘ線管
１ａ 陽極
１ｂ フィラメント（陰極）
２ Ｘ線検出器
３ アーム
４ 機構制御部
５ 高電圧発生部
５ａ 高電圧電源
５ｂ フィラメント加熱電源
６ Ｘ線制御部
６ａ 主制御器
６ｂ 高電圧制御回路
６ｃ 加熱制御回路
７ 画像処理部
８ 画像表示部
９ 露出制御判定部
１０ 寝台
１１ 操作部

Claims (3)

1. 支持装置に対向するように支持され、寝台装置に載置される被検体へ向けてＸ線を照射するＸ線管および前記被検体のＸ線像を得る撮像装置と、前記Ｘ線管にフィラメント電流を供給するフィラメント加熱電源と、透視撮影のオン／オフを操作する透視スイッチとを備え、前記透視スイッチがオフにされているときに、前記フィラメント加熱電源から前記Ｘ線管に予備加熱用のフィラメント電流を供給するようにしたＸ線透視撮影装置において、
   前記透視スイッチをオフにしたときに、所定時間経過するまでは、前記Ｘ線管のフィラメント電流の供給を続け、その後予備加熱用に切替えるように、前記フィラメント加熱電源を制御するフィラメント加熱制御手段を具備することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
2. 前記フィラメント加熱制御手段は、透視スイッチがオフにされる寸前に、管電圧、管電流が所定範囲を越えて変化していたときには、前記透視スイッチがオフにされるのに伴い、前記フィラメント加熱電源を予備加熱用に切替えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視撮影装置。
3. 前記フィラメント加熱制御手段は、前記透視スイッチがオフにされた前後において、前記支持装置および／または前記寝台装置が所定範囲を越えて移動していたときには、前記透視スイッチをオフにしてから所定時間内であっても、前記フィラメント加熱電源を予備加熱用に切替えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視撮影装置。

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