JP5383387B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開昭６３−１４７４４１号公報 特開平０５−０６２７９０号公報 特開２００６−１００１７４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 本実施形態によるＸ線ＣＴ装置が備えるＸ線管の構成を示す図である。 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（flow chart）である。 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。 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。 Ｘ線管の振動波形の一例を示す図である。 Ｘ線管の振動波形の各周波数の成分量の一例を示す図である。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (10)

1. 電子の衝突によりＸ線を発生するターゲット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。
2. 前記回転機構残寿命算出手段は、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請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記回転機構残寿命算出手段は、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請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記所定の係数は、前記回転速度の二乗に比例する値である請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記Ｘ線管は、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。
6. 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請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 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請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 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請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 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請求項１から請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 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請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。

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