JP6490911B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、ｘ線高電圧装置、管電圧発生方法および管電圧発生プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、被検体をスキャン中に複数の管電圧を切り替え可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線高電圧装置、管電圧発生方法および管電圧発生プログラムに関する。

従来、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＣＴと呼ぶ）装置は、Ｘ線管とＸ線検出器とを向かい合わせて搭載した回転フレームを、架台の開口部分に挿入された被検体周りに回転させることにより、被検体の断面画像を発生することができる。このとき、Ｘ線ＣＴ装置は、回転フレームの回転中に２つの管電圧を高速で切り替えることで矩形波状の管電圧を発生することにより、エネルギーの異なるＸ線を発生することができる。これにより、Ｘ線ＣＴ撮影装置は、管電圧の変化に同期して収集された被検体の投影データに基づいて、元素ごとに分離した画像を発生すること（以下、デュアルエネルギーＣＴと呼ぶ）ができる。デュアルエネルギーＣＴは、Ｘ線のエネルギーとＸ線の吸収量との関係が元素によって異なるという性質を利用している。デュアルエネルギーＣＴによれば、例えば、血管造影で用いられるヨウ素と、組織の石灰化によるカルシウムとを分離して画像化することができる。

デュアルエネルギーＣＴにおいて、回転フレームの回転中に管電圧を高速で切り替える高速ＫＶスイッチング方式におけるＸ線高電圧装置は、例えば、インバータと高電圧発生器とを有する。このとき、Ｘ線高電圧装置により発生される管電圧は、図１０に示すようにインバータの動作周波数の２倍の周波数を有するリプル電圧を有する。例えば、被検体の心臓の診断において、医用画像の高精細化が望まれているため、回転フレームの回転中における管電圧の切り替え周波数（以下、高速ＫＶスイッチング周波数と呼ぶ）は、ますます高まる傾向にある。このとき、リプル電圧が所望する管電圧に干渉することにより、医用画像の精細性が低下することがある。

上記管電圧リプルの干渉問題を解決する従来の方法として、例えば、インバータの動作周波数を、回転フレームの回転周期とビュー数から決まるビュー・レート（１秒当たりのビュー数）の整数倍とし、Ｘ線検出器のデータ収集タイミングに同期させる方法がある。しかしながら、上記従来の方法では、Ｘ線高電圧装置におけるインバータの動作周波数を、回転フレームの揺らぎに合わせて可変すると共に、インバータ動作のタイミングをＸ線検出器のデータ収集タイミングに合わせるため、インバータのスイッチングタイミングの制御が複雑になる問題がある。

特開２０１２−１８７２３２号公報

目的は、管電圧リプルを低減可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線高電圧装置、管電圧発生方法および管電圧発生プログラムを提供することにある。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、管電圧のリプルを低減するＸ線コンピュータ断層撮影装置であって、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管に印加する第１管電圧と、前記第１管電圧より高い第２管電圧とを発生する高電圧発生器と、前記第１管電圧および前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第１インバータ群と、前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第２インバータ群と、前記第２管電圧の発生において、前記複数の第１インバータ群に対応する複数の第１動作位相と、前記複数の第２インバータ群に対応する複数の第２動作位相とをそれぞれ相違させ、前記複数の第１動作位相に関する１周期において前記複数の第１動作位相と前記複数の第２動作位相とを均等にさせ、前記複数の第１動作位相のうち隣接する２つの第１動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせ、かつ前記複数の第２動作位相のうち隣接する２つの第２動作位相の差を前記１周期において不均等にさせるように、前記複数の第１インバータ群および前記複数の第２インバータ群を制御する制御部と、を具備することを特徴とする。

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の一例を示す図である。 図２は、本実施形態に係り、複数のインバータと、高電圧発生器と、高圧スイッチと、高電圧ケーブルと、Ｘ線管との電気的接続関係の一例を示す図である。 図３は、本実施形態に係り、インバータ１乃至８における動作の位相（ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ８、／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ８）を、ベクトルで示す図である。 図４は、スイッチＳ１がない場合において、スイッチＳ２をオフすることにより第２管電圧から第１管電圧への管電圧の降下の様子の一例を示す図である。 図５は、本実施形態に係り、スイッチＳ２のオフの後スイッチＳ１をオンした場合において、第２管電圧から第１管電圧への管電圧の降下の様子の一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係り、リプル電圧の低下の原理を説明するための図である。 図７は、本実施形態に係り、管電圧の切り替えに関するタイムチャートの一例を示す図である。 図８は、本実施形態の変形例に係り、複数のインバータと、高電圧発生器と、高圧スイッチと、高電圧ケーブルと、Ｘ線管との電気的接続関係の一例を示す図である。 図９は、本実施形態の変形例に係り、インバータ１乃至７における動作の位相（ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ７、／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ７）を、ベクトルで示す図である。 図１０は、従来のリプル電圧を説明するための図である。

以下、本Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置（Ｘ線ＣＴ装置）の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ、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。また、画像を再構成するには被検体の周囲一周、３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角度分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。また、入射Ｘ線を電荷に変化するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線によるセレン等の半導体内での電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよい。

なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

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の構成を示している。本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、架台部１００、前処理部２００、再構成部３００、記憶部４００、入力部５００、表示部６００、制御部７００を有する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、図示していないインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと呼ぶ）を有していてもよい。Ｉ／Ｆは、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１を電気的通信回線（以下、ネットワークと呼ぶ）と接続する。ネットワークには、図示していない放射線部門情報管理システムおよび図示していない病院情報システムなどが接続される。

架台部１００は、図示していない回転支持機構を収容する。回転支持機構は、回転フレーム１０３と、回転軸Ｚを中心として回転自在に回転フレーム１０３を支持するフレーム支持機構と、回転フレーム１０３の回転を駆動する回転駆動部（電動機）１０５とを有する。

回転フレーム１０３には、スリップリング１１７を介して外部の交流電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する図示していないコンバータと、コンバータにより発生された直流電圧を所定のインバータ駆動周波数で交流電圧に変換する複数のインバータ１０１と、高電圧発生器１０７と、Ｘ線管１０９と、図示していないコリメーターユニット、２次元アレイ型または多列型とも称されるエリア検出器（以下、Ｘ線検出器１１１と呼ぶ）と、データ収集回路（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＤＡＳと呼ぶ）１１３、非接触データ伝送部１１５、図示していない冷却装置及びガントリ制御装置などが搭載される。回転フレーム１０３は、回転駆動部１０５により所定の回転速度で回転する。以下、説明を簡単にするために、所定の回転速度は、例えば、２００回転／分（２００ＲＰＭ（Ｒｏｔａｔｉｏｎ Ｐｅｒ Ｍｉｎｉｔｅ））であるものとする。このとき、回転フレーム１０３が１回転するときに要する時間は、１／（２００／６０）＝０．３秒となる。なお、回転フレーム１０３の回転速度は、任意に設定可能である。

高電圧発生器１０７は、制御部７００による制御の下で、複数のインバータ１０１から供給された電圧を用いて、Ｘ線管１０９に印加する複数の管電圧と、Ｘ線管１０９に供給する管電流とを発生する。高電圧発生器１０７は、ビュー角ごとにＸ線管１０９に印加する管電圧（ＫＶ）を切り替える（以下、高速ＫＶスイッチング方式と呼ぶ）。なお、高電圧発生器１０７は、例えば、Ｘ線管１０９の被検体周りの回転ごと、すなわち１回転ごとに、Ｘ線管１０９に印加する管電圧を切り替えてもよい。以下、高電圧発生器１０７は、高速ＫＶスイッチング方式で、管電圧を切り替えるものとする。高電圧発生器１０７の詳細については、複数のインバータ１０１とともに、後程詳述する。

Ｘ線管１０９は、高電圧発生器１０７からの管電圧の印加および管電流の供給を受けて、Ｘ線の焦点からＸ線を放射する。なお、本実施形態におけるＸ線管１０９は、Ｘ線を発生するターゲットの冷却効率が高い陽極接地型Ｘ線管であるとするが、陽極接地型Ｘ線管以外のＸ線管を用いてもよい。高電圧発生器１０７により印加される管電圧が異なる場合、Ｘ線管１０９は、複数の管電圧にそれぞれ対応する複数のエネルギースペクトルを有するＸ線を発生する。以下、説明を簡単にするために、管電圧は２種類であるとし、それぞれ第１管電圧、第２管電圧と呼ぶ。第２管電圧は、第１管電圧より高い管電圧であるとする。第１管電圧とは、例えば、８０ｋＶである。第２管電圧とは、例えば、１４０ｋＶである。

なお、Ｘ線管１０９に印加される管電圧は、２種類（第１管電圧、第２管電圧）に限定されず、複数種類であってもよい。第１管電圧は、後述する入力部５００を介して入力された第１撮影条件により決定される。第２管電圧は、入力部５００を介して入力された第２撮影条件により決定される。第１管電圧に対応してＸ線管１０９により発生されたＸ線を第１Ｘ線と呼ぶ。また、第２管電圧に対応してＸ線管１０９により発生されたＸ線を第２Ｘ線と呼ぶ。

Ｘ線の焦点から曝射されたＸ線は、Ｘ線管１０９のＸ線放射窓に取り付けられたコリメーターユニットにより、例えばコーンビーム形（角錐形）に整形される。Ｘ線の放射範囲は、点線１１９で示されている。Ｘ軸は、回転軸Ｚと直交し、放射されるＸ線の焦点を通る直線である。Ｙ軸は、Ｘ軸および回転軸Ｚと直交する直線である。なお、説明の便宜上このＸＹＺ座標系は、回転軸Ｚを中心として回転する回転座標系として説明する。

Ｘ線検出器１１１は、回転軸Ｚを挟んでＸ線管１０９に対向する位置およびアングルで、回転フレーム１０３に搭載される。Ｘ線検出器１１１は、複数のＸ線検出素子を有する。ここでは、単一のＸ線検出素子が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。複数のチャンネルは、回転軸Ｚに直交し、かつ放射されるＸ線の焦点を中心として、この中心から１チャンネル分のＸ線検出素子の受光部中心までの距離を半径とする円弧方向（チャンネル方向）とＺ方向との２方向に関して２次元状に配列される。

なお、Ｘ線検出器１１１は、複数のＸ線検出素子を１列に配列した複数のモジュールで構成されてもよい。このとき、モジュール各々は、上記チャンネル方向に沿って略円弧方向に１次元状に配列される。

また、複数のＸ線検出素子は、チャンネル方向とスライス方向との２方向に関して２次元状に配列させてもよい。すなわち、２次元状の配列は、上記チャンネル方向に沿って一次元状に配列された複数のチャンネルを、スライス方向に関して複数列並べて構成される。このような２次元状のＸ線検出素子配列を有するＸ線検出器１１１は、略円弧方向に１次元状に配列される複数の上記モジュールをスライス方向に関して複数列並べて構成してもよい。

撮影又はスキャンに際しては、Ｘ線管１０９とＸ線検出器１１１との間の円筒形の撮影領域１２１内に、被検体が天板１２３に載置され挿入される。Ｘ線検出器１１１の出力側には、ＤＡＳ１１３が接続される。

ＤＡＳ１１３には、Ｘ線検出器１１１の各チャンネルの電流を電圧に変換する電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換器と、この電圧をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、積分器の出力信号を増幅するアンプと、アンプの出力信号をディジタル信号変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに取り付けられている。ＤＡＳ１１３から出力されるデータ（純生データ（ｐｕｒｅ ｒａｗ ｄａｔａ））は、磁気送受信又は光送受信を用いた非接触データ伝送部１１５を経由して、前処理部２００に伝送される。

前処理部２００は、ＤＡＳ１１３から出力される純生データに対して前処理を施す。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、Ｘ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下または、信号脱落を補正する処理等が含まれる。前処理部２００から出力される再構成処理直前のデータ（生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）または、投影データと称される、ここでは投影データという）は、データ収集したときにビューアングルを表すデータと関連付けられて、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた記憶部４００に記憶される。以下、被検体を透過した第１Ｘ線に対応する投影データを第１投影データと呼ぶ。また、被検体を透過した第２Ｘ線に対応する投影データを第２投影データと呼ぶ。すなわち、第1投影データは第１Ｘ線に由来し、第２投影データは第２Ｘ線に由来する。第１、第２投影データは、再構成部３００に出力される。なお、第１、第２投影データは、記憶部４００に記憶されてもよい。

なお、投影データとは、被検体を透過したＸ線の強度に応じたデータ値の集合である。ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集したビュー角が同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。また、ビュー角は、Ｘ線管１０９が回転軸Ｚを中心として周回する円軌道の各位置を、回転軸Ｚから鉛直上向きにおける円軌道の最上部を０°として３６０°の範囲の角度で表したものである。例えば、投影データセットの数を示すビュー数が１２００である場合、ビュー角は、３６０／１２００＝０．３°となる。このとき、高電圧発生器１０７と高圧スイッチ１３５は、０．３°毎に管電圧を切り替える。投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビュー角、コーン角、チャンネル番号によって識別される。以下、説明を簡単にするためにビュー数は１２００であるものとして説明する。

再構成部３００は、ビューアングルが３６０°又は１８０°＋ファン角の範囲内の投影データセットに基づいて、フェルドカンプ法またはコーンビーム再構成法により、略円柱形の３次元画像を再構成する機能を有する。再構成部３００は、例えばファンビーム再構成法（ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法ともいう）またはフィルタード・バックプロジェクション法により２次元画像（断面画像）を再構成する機能を有する。フェルドカンプ法は、コーンビームのように再構成面に対して投影レイが交差する場合の再構成法であり、コーン角が小さいことを前提として畳み込みの際にはファン投影ビームとみなして処理し、逆投影はスキャンの際のレイに沿って処理する近似的画像再構成法である。コーンビーム再構成法は、フェルドカンプ法よりもコーン角のエラーが抑えられる方法として、再構成面に対するレイの角度に応じて投影データを補正する再構成法である。

再構成部３００は、第１投影データセットに基づいて第１医用画像を再構成する。再構成部３００は、第２投影データセットに基づいて第２医用画像を再構成する。なお、再構成部３００は、第１投影データセットと第２投影データセットとに基づいて、複数の元素にそれぞれ対応する複数の元素画像を再構成すること可能である。ここで、複数の元素は、例えば、造影剤に含まれるヨウ素、石灰化した組織に含まれるカルシウムである。再構成部３００は、再構成した第１、第２医用画像、複数の元素画像などを、後述する記憶部４００に出力する。

記憶部４００は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の各種制御に関するプログラムを記憶する。具体的には、記憶部４００は、第１、第２管電圧をＸ線管１０９に印加するタイミングを制御する制御プログラムを記憶する。記憶部４００は、第１、第２投影データ、複数の元素画像などを記憶する。なお、記憶部４００は、第１、第２投影データセットを記憶してもよい。記憶部４００は、後述する管電圧発生プログラムを記憶する。記憶部４００は、第１管電圧の発生に関する第１撮影条件を記憶する。記憶部４００は、第２管電圧の発生に関する第２撮影条件を記憶する。

入力部５００は、操作者が所望するＸ線コンピュータ断層撮影の撮影条件（第１、第２撮影条件）、デュアルエネルギー撮影方式などを入力する。撮影条件は、例えば、複数の管電圧または複数のＸ線のエネルギーの設定などである。入力部５００は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を後述する制御部７００に出力する。

入力部５００は、ＲＯＩの設定などを行うための図示していないトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。入力部５００は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を制御部７００に出力する。なお、入力部５００は、後述する表示部６００の表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、入力部５００は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部７００に出力する。

表示部６００は、再構成部３００で再構成された第１、第２医用画像、複数の元素画像、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために設定される条件（第１、第２撮影条件）などを、表示画面に表示する。

制御部７００は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の中枢として機能する。制御部７００は、図示しないＣＰＵとメモリとを備える。制御部７００は、記憶部４００に記憶された制御プログラムに基づいて、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために、高電圧発生器１０７、高圧スイッチ１３５、複数のインバータ１０１（複数の第１インバータ群、複数の第２インバータ群）および架台部１００などを制御する。

具体的には、制御部７００は、入力部５００および図示していない放射線部門情報管理システムおよび図示していない病院情報システムなどから送られてくる操作者の指示、画像処理の条件、撮影条件（複数の管電圧または複数のＸ線のエネルギーの設定）などの情報を、一時的に図示していないメモリに記憶する。制御部７００は、メモリに一時的に記憶されたこれらの情報に基づいて、高電圧発生器１０７、複数のインバータ１０１および架台部１００などを制御する。制御部７００は、所定の画像再構成・表示等を実行するための制御プログラムを、記憶部４００から読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・処理等を実行する。

制御部７００は、記憶部４００から読み出された管電圧発生プログラムに基づいて、複数のインバータ１０１を制御する。具体的には、制御部７００は、複数のインバータ１０１におけるスイッチングタイミング、すなわち複数のインバータ１０１の動作位相を相違させるように、複数のインバータを制御する。制御部７００は、回転フレームの回転中において、ビューごとに第１管電圧と第２管電圧とを切り替えるために高電圧発生器１０７と高圧スイッチ１３５を制御する。複数のインバータ各々における動作位相（スイッチングタイミング）の制御と、第１管電圧と第２管電圧とを切り替える管電圧切り替え制御については、後程詳述する。制御部７００は、第１管電圧から第２管電圧に切り替える時点で、第２管電圧の発生に用いられる複数のインバータ（複数の第２インバータ群）を動作させるために、第２管電圧の発生に関する複数のインバータを制御する。制御部７００は、第２管電圧から第１管電圧に切り替える時点で、複数のインバータ１０１の動作を停止させるために、複数のインバータ１０１を制御する。

以下、複数のインバータ１０１と、高電圧発生器１０７とについて詳述する。
図２は、複数のインバータ１０１（複数の第１インバータ群１０２、複数の第２インバータ群１０４）と、高電圧発生器１０７と、高圧スイッチ１３５と、高電圧ケーブル１３０と、Ｘ線管１０９との電気的接続関係の一例を示す図である。図２に示すように、複数のインバータ１０１は、８つのインバータ（インバータ１乃至８）により構成される。なお、複数のインバータ１０１の数は、８に限定されない。また、複数のインバータ１０１が奇数の場合については、後述する変形例で説明する。複数のインバータ各々は、図示しない交流電源と図示しない前記交流電源の電圧を整流・平滑するＡＣ−ＤＣコンバータ（コンバータ）の直流電圧出力を受け、交流電圧を発生する。

インバータ１乃至８は、大別して２つのインバータ群（複数の第１インバータ群１０２、複数の第２インバータ群１０４）に分けられる。インバータ１乃至４は、複数の第１インバータ群１０２に分類される。インバータ５乃至８は、複数の第２インバータ群１０４に分類される。なお、複数の第１インバータ群１０２に含まれるインバータの数と、複数の第２インバータ群１０４に含まれるインバータの数とは、異なっていてもよい。

複数の第１インバータ群１０２におけるインバータ１乃至４各々は、コンバータにより発生された直流電圧を、所定のインバータ駆動周波数で交流電圧に変換する。このとき、インバータ１乃至４の動作周波数は同一である。インバータ１乃至４にそれぞれ対応する複数の第１スイッチングタイミングは制御部７００により制御され、インバータ１乃至４は、４５°ずつ異なる位相で動作する。

具体的には、例えば、インバータ１において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより交流電圧を発生するが、インバータ１の交流電圧を基準の０°とする。このとき、インバータ２において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相を、インバータ１の交流電圧に対し４５°遅らせる。

また、インバータ３において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相をインバータ１の交流電圧に対し９０°遅らせる。また、インバータ４において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相をインバータ１の交流電圧に対し１３５°遅らせる。

複数の第２インバータ群１０４におけるインバータ５乃至８各々は、コンバータにより発生された直流電圧を、所定のインバータ駆動周波数で交流電圧に変換する。インバータ５乃至８の動作周波数は、インバータ１乃至４の動作周波数と同一である。また、インバータ５乃至８にそれぞれ対応する複数の第２スイッチングタイミングは制御部７００により制御され、インバータ５乃至８は、インバータ１乃至４に対し２２．５°ずつ遅れた位相で動作し、インバータ６において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相を、インバータ５の交流電圧に対し４５°遅らせる。また、インバータ７において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相をインバータ５の交流電圧に対し９０°遅らせる。また、インバータ８において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相をインバータ５の交流電圧に対し１３５°遅らせる。

なお、インバータ５が発生する交流電圧は、インバータ１の交流電圧に対し位相を２２．５°遅らせる。

したがって、インバータ１乃至８が出力する交流電圧の位相は、
インバータ１の電圧の位相： ０°
インバータ２の電圧の位相： −４５°
インバータ３の電圧の位相： −９０°
インバータ４の電圧の位相： −１３５°
インバータ５の電圧の位相： −２２．５°
インバータ６の電圧の位相： −６７．５°
インバータ７の電圧の位相： −１１２．５°
インバータ８の電圧の位相： −１５７．５°
となる。

インバータ１乃至８は、たとえばフル・ブリッジ・インバータで構成され、正および、負の電圧を発生する。インバータ１乃至８が出力する交流電圧の位相（正の電圧の位相）をそれぞれＩＮＶ１乃至ＩＮＶ８とし、インバータ１乃至８が出力する交流電圧の負の電圧の位相を／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ８とすれば、／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ８はそれぞれＩＮＶ１乃至ＩＮＶ８から１８０°位相が遅れる。

したがって、インバータ１乃至８が出力する交流電圧の負の電圧の位相は、
インバータ１の負の電圧の位相： −１８０°
インバータ２の負の電圧の位相： −２２５°
インバータ３の負の電圧の位相： −２７０°
インバータ４の負の電圧の位相： −３１５°
インバータ５の負の電圧の位相： −２０２．５°
インバータ６の負の電圧の位相： −２４７．５°
インバータ７の負の電圧の位相： −２９２．５°
インバータ８の負の電圧の位相： −３３７．５°
となる。

図３は、インバータ１乃至８が出力する交流電圧の位相（ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ８、／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ８）をベクトル（以下、電圧ベクトルと呼ぶ）として示した図である。図３において、ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ４および／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ４に関する複数の電圧ベクトルにおいて隣接する複数の第１動作位相（電圧ベクトル）の間には、ＩＮＶ５乃至ＩＮＶ８および／ＩＮＶ５乃至／ＩＮＶ８に関する複数の電圧ベクトルがそれぞれ配置される。すなわち、図３は、インバータ１乃至４の動作位相の間に、インバータ５乃至８の第２動作位相（電圧ベクトル）が均等に配置されていることを示している。

なお、ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ８および／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ８における隣接する電圧ベクトルの間の角度は等しいことが望ましい。なお、本実施形態は、位相ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ８および／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ８における隣接する電圧ベクトルの間の角度の大きさに限定されない。

複数の第１インバータ群１０２の駆動は、第２管電圧から第１管電圧への電圧降下期間において停止する。また、複数の第２インバータ群１０４の駆動は、上記電圧降下期間および、第１管電圧の発生期間において停止する。

図２において、高電圧発生器１０７は、第１乃至第４変圧整流器（以下、第１変圧整流器群１３１と呼ぶ）と、第５乃至第８変圧整流器（以下、第２変圧整流器群１３３と呼ぶ）とを有する。

第１変圧整流器群１３１は、インバータ１乃至４にそれぞれ接続される。第１乃至第４変圧整流器は、インバータ１乃至４からそれぞれ出力された複数の交流電圧を、所定の電圧にそれぞれ昇圧し倍電圧整流する。第１乃至第４変圧整流器の出力は、直列に接続される。複数の第１インバータ群１０２および第１変圧整流器群１３１は、図２に示すように、電圧Ｖ１の発生に寄与する。

第２変圧整流器群１３３は、インバータ５乃至８にそれぞれ接続される。第５乃至第８変圧整流器は、インバータ５乃至８からそれぞれ出力された複数の交流電圧を、所定の電圧にそれぞれ昇圧し倍電圧整流する。第５乃至第８変圧整流器は、直列に接続される。複数の第２インバータ群１０４および第２変圧整流器群１３３は、図２に示すように、電圧Ｖ２の発生に寄与する。

第１変圧整流器群１３１のプラス側端子は、接地１３７に接地されると共に、Ｘ線管１０９の陽極に接続される。第１変圧整流器群１３１のマイナス側端子は、高圧スイッチ１３５内部を経由して第２変圧整流器群１３３のプラス側端子に接続されると共に、高圧スイッチ１３５内のスイッチＳ１のプラス端子とダイオードＤ１のカソードとに接続される。第２変圧整流器群１３３のマイナス側端子は、高圧スイッチ１３５内のスイッチＳ２のマイナス端子に接続される。高圧スイッチ１３５内のスイッチＳ１のマイナス端子は、ダイオードＤ１のアノードおよび、スイッチＳ２のプラス端子に接続される。さらに、スイッチＳ１とスイッチＳ２の接続点は、高電圧ケーブル１３０を介して、Ｘ線管１０９の陰極側に接続される。

スイッチＳ１および、スイッチＳ２は、例えば、スイッチ機能を有する素子（スイッチング素子）である。スイッチＳ１および、スイッチＳ２は、制御部７００による制御に基づいて、回路の開閉を切り替える。スイッチＳ１およびスイッチＳ２の開閉動作とダイオードＤ１の作用とにより、Ｘ線管１０９には第１管電圧または第２管電圧が印加される。

図２において、スイッチＳ２がオフのとき、Ｘ線管１０９の陰極側には第１変圧整流器群１３１の出力電圧Ｖ１が印加され、電流は、第１変圧整流器群１３１のプラス側端子からＸ線管１０９とダイオードＤ１とを通り、第１変圧整流器群１３１のマイナス側端子に流れる。このときＸ線管１０９には、第１管電圧が印加される。また、図２において、スイッチＳ１がオフ、スイッチＳ２がオンのとき、Ｘ線管１０９の陰極側には、第１変圧整流器群１３１の出力電圧Ｖ１と第２変圧整流器群１３３の出力電圧Ｖ２とを加算した電圧が印加され、高電圧発生器１０７の電流は、第１変圧整流器群１３１のプラス側端子からＸ線管１０９とスイッチＳ２とを通り、第２変圧整流器群１３３のマイナス側端子に流れる。このときＸ線管１０９には、第２管電圧が印加される。なお、スイッチＳ１および、スイッチＳ２は、制御部７００による制御のもとでオンまたは、オフする。

スイッチＳ１は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）である。

なお、スイッチＳ１とダイオードＤ１との代わりに、ダイオード機能を有する電界効果トランジスタであるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられても良い。このとき、図２に記載のスイッチＳ１およびダイオードＤ１は、ＭＯＳＦＥＴに置換される。

図４は、スイッチＳ１がない場合において、スイッチＳ２をオフすることにより第２管電圧から第１管電圧への管電圧の降下の様子の一例を示す図である。Ｘ線管１０９に印加される電圧を第２管電圧から第１管電圧に切り替えるため、スイッチＳ２をオフにすると、高電圧ケーブルの静電容量Ｃｓに蓄積された電荷はＸ線管１０９を通して放電し、管電圧は、第２管電圧から第１管電圧に向けて緩やかに降下する。そして、管電圧が第１管電圧に達するとダイオードＤ１がオンし、管電圧は第１管電圧に維持される。管電圧が第２管電圧から第１管電圧までに降下する期間は静電容量ＣｓとＸ線管１０９の管電流に依存するため、特に管電流が小さい場合は、管電圧が第２管電圧から第１管電圧までに降下する期間が長くなる。

ところで、スイッチＳ１及びスイッチＳ２の切り替え周期は、例えば、以下のようになる。回転フレーム１０３の１回転当たり係る時間は０．３秒であり、ビュー数が１２００の場合、
０．３／１２００×２＝５００×１０^−６秒＝５００マイクロ秒
から、第１管電圧と第２管電圧とは、スイッチＳ１及びスイッチＳ２の切り替え周期の１／２の時間、つまり２５０マイクロ秒ごと交互に切り替える必要がある。そして、第１管電圧から第２管電圧、また、第２管電圧から第１管電圧に移行する期間は、切り替え時間の１／１０以下、つまり、２５マイクロ秒以下にすることが望ましい。しかし、高電圧ケーブルの静電容量Ｃｓのために、管電圧が第２管電圧から第１管電圧に向けて緩やかに降下する現象が起こり問題になる。

図５は、スイッチＳ１がある場合において、スイッチＳ２がオフになった直後にスイッチＳ１をオンした場合に、第２管電圧から第１管電圧への管電圧の降下の様子の一例を示す図である。第２管電圧から第１管電圧への管電圧の切り替えにおいて、スイッチＳ２がオフになった直後にスイッチＳ１をオンすることにより、高電圧ケーブル１３０の静電容量Ｃｓに蓄積された電荷は、第1変圧整流器群１３１とスイッチＳ１を通して第１管電圧まで放電する。このとき、第１変圧整流器群１３１内の高圧コンデンサを充電するが、第１変圧整流器群１３１内の高圧コンデンサ容量は、静電容量Ｃｓよりも２０倍以上大きいので、第１変圧整流器群１３１の出力電圧Ｖ１の上昇（マイナス方向への上昇）はわずかである。高電圧ケーブルにおける接地１３９を基準とした静電容量Ｃｓに蓄積された電荷の放電の速さは、前記回路の抵抗と静電容量Ｃｓとによって決まるが、前記回路の抵抗が小さいため、管電圧を第２管電圧から第１管電圧へ短期間で降下させることができる。管電圧が第１管電圧に達すると、ダイオードＤ１がオンし、管電圧は、第１管電圧に維持される。

管電圧におけるリプルは、変圧整流器における高圧コンデンサの充電サイクルに依存し、高圧コンデンサの充電サイクルが高いほど、つまり、充電間隔が短いほど、管電圧におけるリプルの電圧（以下、リプル電圧と呼ぶ）を低減させることができる。

図６は、リプル電圧の低下の原理を説明するための図である。図６において、インバータは２つ（インバータ１およびインバータ２）であるとする。図６に示すように、インバータ１及びインバータ２におけるインバータ駆動周波数は同じである。インバータ２はインバータ１に対して９０°遅れた位相で動作するとする。このとき、インバータ１または、インバータ２の１サイクルの動作において、インバータ１に接続される変圧整流器およびインバータ２に接続される変圧整流器の４つの高圧コンデンサに対してそれぞれ１回ずつ、計４回の充電が実行される。図６の変圧整流器からの出力波形から明らかなように、インバータが１つのとき（図１０）と比べて、リプル電圧は１／２となる。また、リプル電圧の周波数（以下、リプル周波数と呼ぶ）は、インバータ駆動周波数の４倍となる。

本実施形態における第１管電圧の発生に関して、インバータ１乃至４は、４５°の位相差で駆動される。このとき、インバータの１サイクルの動作において、８個の高圧コンデンサに対してそれぞれ１回ずつ、計８回の充電が実行される。このとき、第１管電圧におけるリプル電圧は、インバータが１つのとき（図１０）と比べて、１／４になる。また、リプル周波数は、インバータの動作周波数の８倍になる。

本実施形態における第２管電圧の発生に関して、インバータ１乃至４の駆動に加えて、インバータ５乃至８が、インバータ１乃至４に対して２２．５°の位相遅れで駆動される。このとき、インバータの１サイクルの動作において、１６個の高圧コンデンサに対してそれぞれ１回ずつ、計１６回の充電が実行される。このとき、第２管電圧におけるリプル電圧は、インバータが１つのとき（図１０）と比べて、１／８になる。また、リプル周波数は、インバータ駆動周波数の１６倍になる。

なお、一般的に、管電圧の発生に関連するインバータの数がｎ（ｎは自然数）個のとき、リプル電圧はインバータが１つのとき（図１０）と比べて１／ｎとなり、リプル周波数はインバータの動作周波数の２ｎ倍となる。このとき、各インバータの動作の位相差は、３６０／（２×ｎ）となる。

インバータ１乃至４にそれぞれ接続された４つの変圧整流器各々から出力される電圧は、例えば、−２０ｋＶである。すなわち、第１変圧整流器群１３１による出力電圧Ｖ１は−２０ｋＶ×４＝−８０ｋＶであり、第１管電圧は８０ｋＶとなる（管電圧は、Ｘ線管１０９の陰極に対する陽極の電圧である）。加えて、インバータ５乃至８にそれぞれ接続された４つの変圧整流器各々から出力される電圧は、例えば、−１５ｋＶである。すなわち、第２変圧整流器群１３３から出力される直流電圧Ｖ２は、−１５ｋＶ×４＝−６０ｋＶとなる。第２管電圧は、第１変圧整流器群１３１による出力電圧Ｖ１と第２変圧整流器群１３３から出力される直流電圧Ｖ２を加えた電圧の逆極性であるから、
−（−８０ｋＶ＋（−６０ｋＶ））＝１４０ｋＶ
となる。

（管電圧切り替え機能）
図７は、管電圧の切り替えに関するタイムチャートの一例を示す図である。以下、図７に従って、管電圧の切り替え機能に係る処理を説明する。

第１管電圧の発生期間において、スイッチＳ１およびスイッチＳ２はオフ状態となる。このとき、複数の第１インバータ群１０２におけるインバータ１乃至４は、位相をそれぞれ相違させて駆動される。また、第１管電圧の発生期間において、複数の第２インバータ群１０４の駆動は停止される。

第１管電圧を第２管電圧に切り替える時点において、スイッチＳ２はオン状態となる。スイッチＳ２に関してオフからオンへの切り替え時点において、複数の第２インバータ群１０４の駆動が開始される。このとき、複数の第１インバータ群１０２は駆動されたままであるから、第２管電圧が発生される。このとき、制御部７００は、複数の第１インバータ群１０２に関する複数の第１動作位相と複数の第２インバータ群１０４に関する複数の第２動作位相とを交互に配置させるように、インバータ１乃至８を制御する。

第２管電圧を第１管電圧に切り替える時、スイッチＳ２は、オン状態からオフ状態に切り替えられる。具体的には、スイッチＳ２がオフにされた直後に、スイッチＳ１がオンにされる。スイッチＳ２のオフへの切替を契機として、複数の第２インバータ群１０４の駆動が停止される。スイッチＳ１のオンへの切替を契機として、複数の第１インバータ群１０２の駆動が停止される。スイッチＳ１のオンとともに、高電圧ケーブルにおける静電容量Ｃｓの電荷は、第１変圧整流器群１３１に流入することにより、図５に示すように、第２管電圧から第１管電圧へ電圧を、短期間で降下させることができる。スイッチＳ１は、例えば、電圧降下期間より長い時間に亘ってオン状態にされる。

第１管電圧の発生期間および第２管電圧から第１管電圧への電圧降下期間において複数の第２インバータ群１０４の駆動が停止される。このとき、第２変圧整流器群１３３における第５乃至第８変圧整流器各々における複数のキャパシタは、電荷をチャージしているため、第２変圧整流器群１３３の出力は維持される。

管電圧が第１管電圧に到達すると、電流はダイオードＤ１を介して流れることができる。このため、スイッチＳ１をオフに切り替えることができる期間は、管電圧が第１管電圧になった時点から管電圧を第２管電圧に切り替える時点までの任意の期間に設定可能である。

（変形例）
本実施形態との相違は、複数のインバータ１０１におけるインバータの個数と、高電圧発生器１０７における複数の変圧整流器の個数とが、それぞれ奇数であることにある。

本変形例におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成要素は、図１に示す本実施形態と同様である。以下、本実施形態と異なる機能を有する構成要素について説明する。

図８は、複数のインバータ１０１と、高電圧発生器１０７と、高圧スイッチ１３５と、高電圧ケーブル１３０と、Ｘ線管１０９との電気的接続関係の一例を示す図である。図８に示すように、複数のインバータ１０１は、７つのインバータ（インバータ１乃至７）により構成される。

インバータ１乃至７は、大別して２つのインバータ群（複数の第１インバータ群１０２、複数の第２インバータ群１０４）に分けられる。インバータ１乃至４は、複数の第１インバータ群１０２に分類される。インバータ５乃至７は、複数の第２インバータ群１０４に分類される。

複数の第１インバータ群１０２におけるインバータ１乃至４各々は、コンバータにより発生された直流電圧を、所定のインバータ駆動周波数で交流電圧に変換する。このとき、インバータ１乃至４の動作周波数は同一である。インバータ１乃至４にそれぞれ対応する複数の第１スイッチングタイミングは制御部７００により制御され、インバータ１乃至４は、５１．４°ずつ異なる位相で動作する。

具体的には、例えば、インバータ１において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより交流電圧を発生するが、インバータ１の交流電圧を基準の０°とする。このとき、インバータ２において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相を、インバータ１の交流電圧に対し５１．４°遅らせる。また、インバータ３において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相をインバータ１の交流電圧に対し１０２．８°遅らせる。また、インバータ４において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相をインバータ１の交流電圧に対し１５４．２°遅らせる。

複数の第２インバータ群１０４におけるインバータ５乃至７各々は、コンバータにより発生された直流電圧を、所定のインバータ駆動周波数で交流電圧に変換する。インバータ５乃至７の動作周波数は、インバータ１乃至４の動作周波数と同一である。また、インバータ５乃至７にそれぞれ対応する複数の第２スイッチングタイミングは制御部７００により制御され、インバータ５乃至７は、インバータ１乃至３に対し、２５．７°ずつ遅れた位相で動作し、インバータ６において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相を、インバータ５の交流電圧に対し５１．４°遅らせる。また、インバータ７において、コンバータの直流電圧のスイッチングにより発生する交流電圧の位相をインバータ５の交流電圧に対し１０２．８°遅らせる。

なお、インバータ５が発生する交流電圧は、インバータ１の交流電圧に対し位相を２５．７°遅らせる。

したがって、インバータ１乃至７が出力する交流電圧の位相は、
インバータ１の電圧の位相： ０°
インバータ２の電圧の位相： −５１．４°
インバータ３の電圧の位相： −１０２．８°
インバータ４の電圧の位相： −１５４．２°
インバータ５の電圧の位相： −２５．７°
インバータ６の電圧の位相： −７７．１°
インバータ７の電圧の位相： −１２８．５°
となる。

インバータ１乃至７は、たとえばフル・ブリッジ・インバータで構成され、正および、負の電圧を発生する。インバータ１乃至７が出力する交流電圧の位相（正の電圧の位相）をそれぞれＩＮＶ１乃至ＩＮＶ７とし、インバータ１乃至７が出力する交流電圧の負の電圧の位相を／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ７とすれば、／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ７はそれぞれＩＮＶ１乃至ＩＮＶ７から１８０°遅れる。

したがって、インバータ１乃至８が出力する交流電圧の負の電圧の位相は、
インバータ１の負の電圧の位相： −１８０°
インバータ２の負の電圧の位相： −２３１．４°
インバータ３の負の電圧の位相： −２８２．８°
インバータ４の負の電圧の位相： −３３４．２°
インバータ５の負の電圧の位相： −２０５．７°
インバータ６の負の電圧の位相： −２５７．１°
インバータ７の負の電圧の位相： −３０８．５°
となる。

図９は、インバータ１乃至７が出力する交流電圧の位相（ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ７、／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ７）をベクトル（以下、電圧ベクトルと呼ぶ）として示した図である。図９において、ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ４および／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ４に関する複数の電圧ベクトルにおいて隣接する複数の第１動作位相（電圧ベクトル）の間には、ＩＮＶ５乃至ＩＮＶ７および／ＩＮＶ５乃至／ＩＮＶ７に関する複数の電圧ベクトルがそれぞれ配置される。すなわち、図９は、インバータ１乃至４の動作位相の間に、インバータ５乃至８の第２動作位相（電圧ベクトル）が均等に配置されていることを示している。

なお、ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ７および／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ７における隣接する電圧ベクトルの間の角度は等しいことが望ましい。なお、本実施形態は、位相ＩＮＶ１乃至ＩＮＶ７および／ＩＮＶ１乃至／ＩＮＶ７における隣接する電圧ベクトルの間の角度の大きさに限定されない。

スイッチＳ１および、スイッチＳ２は、例えば、スイッチ機能を有する素子（スイッチング素子）である。スイッチＳ１および、スイッチＳ２は、制御部７００による制御に基づいて、回路の開閉を切り替える。スイッチＳ１およびスイッチＳ２の開閉動作とダイオードＤ１の作用とにより、Ｘ線管１０９には第１管電圧または第２管電圧が印加される。

図８において、スイッチＳ２がオフのとき、Ｘ線管１０９の陰極側には第１変圧整流器群１３１の出力電圧Ｖ１が印加され、電流は、第１変圧整流器群１３１のプラス側端子からＸ線管１０９とダイオードＤ１とを通り、第１変圧整流器群１３１のマイナス側端子に流れる。このときＸ線管１０９には、第１管電圧が印加される。また、図８において、スイッチＳ１がオフ、スイッチＳ２がオンのとき、Ｘ線管１０９の陰極側には、第１変圧整流器群１３１の出力電圧Ｖ１と第２変圧整流器群１３３の出力電圧Ｖ２とを加算した電圧が印加され、高電圧発生器１０７の電流は、第１変圧整流器群１３１のプラス側端子からＸ線管１０９とスイッチＳ２とを通り、第２変圧整流器群１３３のマイナス側端子に流れる。このときＸ線管１０９には、第２管電圧が印加される。なお、スイッチＳ１および、スイッチＳ２は、制御部７００による制御のもとでオンまたは、オフする。

本実施形態における第１管電圧の発生に関して、インバータ１乃至４は、５１．４°の位相差で駆動される。このとき、インバータの１サイクルの動作において、８個の高圧コンデンサに対してそれぞれ１回ずつ、計８回の充電が実行される。このとき、第１管電圧におけるリプル電圧は、インバータが１つのとき（図１０）と比べて、１／４になる。また、リプル周波数は、インバータの動作周波数の８倍になる。

本実施形態における第２管電圧の発生に関して、インバータ１乃至４の駆動に加えて、インバータ５乃至７が、インバータ１乃至３に対して２５．７°の位相遅れで駆動される。このとき、インバータの１サイクルの動作において、１４個の高圧コンデンサに対してそれぞれ１回ずつ、計１４回の充電が実行される。このとき、第２管電圧におけるリプル電圧は、インバータが１つのとき（図１０）と比べて、１／７になる。また、リプル周波数は、インバータ駆動周波数の１４倍になる。

（管電圧切り替え機能）
本実施形態との違いは、図７のタイムチャートにおいて、第２管電圧の発生が以下のようになることにある。
第１動作位相において隣接する２つの動作位相の間に第２動作位相をそれぞれ位置させるように、インバータ１乃至７が駆動される。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、第１動作位相を相違させてインバータ１乃至４を駆動することにより第１管電圧を発生し、第１動作位相のうち隣接する動作位相の間に第２動作位相をそれぞれ位置させるように、インバータ５乃至７を駆動することにより第２管電圧を発生することができる。これにより、インバータ駆動周波数を回転フレームの回転周期とビュー数とに同期させることなくかつ複雑な機構を必要とすることなく、かつ低コストで、インバータの動作位相を制御することができ、リプル電圧を低減させることができる。

加えて、本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、管電圧を第２管電圧（高管電圧）から第１管電圧（低管電圧）に切り替えるとき、高電圧ケーブルに静電容量Ｃｓで蓄積された電荷を、第１変圧整流器群１３１とスイッチＳ１とを通して、第１管電圧まで放電する。これにより、第２管電圧を第１管電圧に速やかに降下させることができる。すなわち、第２管電圧から第１管電圧への電圧降下期間を短縮させることができる。

以上のことから、本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、高速ＫＶスイッチング方式に関して、リプル電圧による再構成画像への干渉を低減させることができ、信頼性が高く高精細な医用画像を提供することができる。

また、本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１の技術的思想をＸ線高電圧装置で実現する場合には、例えば図１の構成図における破線３内の構成要素を有するものとなる。この時、管電圧切り替え処理は、図７のタイムチャートに従う。これらの処理につては、実施形態と同様である。

加えて、実施形態に係る各機能は、当該処理を実行する管電圧発生制御プログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、３…Ｘ線高電圧装置、１００…架台部、１０１…複数のインバータ、１０２…複数の第１インバータ群、１０３…回転フレーム、１０４…複数の第２インバータ群、１０５…回転駆動部、１０７…高電圧発生器、１０９…Ｘ線管、１１１…Ｘ線検出器、１１３…データ収集回路（ＤＡＳ）、１１５…非接触データ伝送部、１１７…スリップリング、１１９…Ｘ線の放射範囲、１２１…円筒形の撮影領域、１２３…天板、１３０…高電圧ケーブル、１３１…第１変圧整流器群、１３３…第２変圧整流器群、１３５…高圧スイッチ、１３７…接地、１３９…接地、２００…前処理部、３００…再構成部、４００…記憶部、５００…入力部、６００…表示部、７００…制御部。

Claims (10)

1. 管電圧のリプルを低減するＸ線コンピュータ断層撮影装置であって、
   Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管に印加する第１管電圧と、前記第１管電圧より高い第２管電圧とを発生する高電圧発生器と、
   前記第１管電圧および前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第１インバータ群と、
   前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第２インバータ群と、
   前記第２管電圧の発生において、前記複数の第１インバータ群に対応する複数の第１動作位相と、前記複数の第２インバータ群に対応する複数の第２動作位相とをそれぞれ相違させ、前記複数の第１動作位相に関する１周期において前記複数の第１動作位相と前記複数の第２動作位相とを均等にさせ、前記複数の第１動作位相のうち隣接する２つの第１動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせ、かつ前記複数の第２動作位相のうち隣接する２つの第２動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせるように、前記複数の第１インバータ群および前記複数の第２インバータ群を制御する制御部と、
   を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記制御部は、
   前記複数の第１動作位相において隣接する動作位相の間に前記複数の第２動作位相各々を位置させるために、前記複数の第２インバータ群を制御すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記高電圧発生器は、
   前記複数の第１インバータ群に接続された第１変圧整流器群と、
   前記複数の第２インバータ群に接続された第２変圧整流器群と、
   前記第１変圧整流器群と前記Ｘ線管との間であって、前記第２変圧整流器群に対して並列するように設けられ、前記第１変圧整流器群により発生された電圧を前記Ｘ線管に印加するために、前記第１変圧整流器群と前記Ｘ線管との接続をスイッチングするスイッチング素子と、
   を具備し、
   前記制御部は、
   前記第２管電圧から前記第１管電圧への電圧降下期間より長い期間に亘って前記スイッチング素子をオンにするために前記スイッチング素子を制御し、
   前記電圧降下期間に亘って前記複数の第１インバータ群および前記複数の第２インバータ群の駆動を停止させるために、前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群とを制御すること、
   を特徴とする請求項２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 管電圧のリプルを低減するＸ線高電圧装置であって、
   第１管電圧および前記第１管電圧より高い第２管電圧の発生に用いられる複数の第１インバータ群と、
   前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第２インバータ群と、
   前記複数の第１インバータ群から出力された交流電圧に基づいて前記第１管電圧を発生し、前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群とから出力された交流電圧に基づいて前記第２管電圧を発生する高電圧発生器と、
   前記第２管電圧の発生において、前記複数の第１インバータ群に対応する複数の第１動作位相と、前記複数の第２インバータ群に対応する複数の第２動作位相とをそれぞれ相違させ、前記複数の第１動作位相に関する１周期において前記複数の第１動作位相と前記複数の第２動作位相とを均等にさせ、前記複数の第１動作位相のうち隣接する２つの第１動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせ、かつ前記複数の第２動作位相のうち隣接する２つの第２動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせるように、前記複数の第１インバータ群および前記複数の第２インバータ群を制御する制御部と、
   を具備することを特徴とするＸ線高電圧装置。
5. 前記制御部は、
   前記複数の第１動作位相において隣接する動作位相の間に前記複数の第２動作位相各々を位置させるために、前記複数の第２インバータ群を制御すること、
   を特徴とする請求項４に記載のＸ線高電圧装置。
6. 前記高電圧発生器は、
   前記複数の第１インバータ群に接続された第１変圧整流器群と、
   前記複数の第２インバータ群に接続された第２変圧整流器群と、
   前記第１変圧整流器群とＸ線管との間であって、前記第２変圧整流器群に対して並列するように設けられ、前記第１変圧整流器群により発生された電圧を前記Ｘ線管に印加するために、前記第１変圧整流器群と前記Ｘ線管との接続をスイッチングするスイッチング素子と、
   を具備し、
   前記制御部は、
   前記第２管電圧から前記第１管電圧への電圧降下期間より長い期間に亘って前記スイッチング素子をオンにするために前記スイッチング素子を制御し、
   前記電圧降下期間に亘って前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群の駆動を停止させるために、前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群とを制御すること、
   を特徴とする請求項５に記載のＸ線高電圧装置。
7. 管電圧のリプルを低減する管電圧発生方法であって、
   第１管電圧の発生において、前記第１管電圧と第２管電圧との発生に用いられる複数の第１インバータ群に対応する複数の第１動作位相をそれぞれ相違させ、かつ前記複数の第１動作位相のうち隣接する２つの第１動作位相の差を前記複数の第１動作位相に関する１周期に亘って不均等にさせるように前記複数の第１インバータ群を制御し、
   前記第２管電圧の発生において、前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第２インバータ群に対応する複数の第２動作位相を前記複数の第１動作位相とそれぞれ相違させ、前記１周期において前記複数の第１動作位相と前記複数の第２動作位相とを均等にさせ、前記複数の第１動作位相のうち隣接する２つの第１動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせ、かつ前記複数の第２動作位相のうち隣接する２つの第２動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせるように、前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群とを制御すること、
   を具備することを特徴とする管電圧発生方法。
8. 管電圧のリプルを低減する管電圧発生プログラムであって、
   コンピュータに、
   第１管電圧の発生において、前記第１管電圧と第２管電圧との発生に用いられる複数の第１インバータ群に対応する複数の第１動作位相をそれぞれ相違させ、かつ前記複数の第１動作位相のうち隣接する２つの第１動作位相の差を前記複数の第１動作位相に関する１周期に亘って不均等にさせるように前記複数の第１インバータ群を制御させ、
   前記第２管電圧の発生において、前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第２インバータ群に対応する複数の第２動作位相を前記複数の第１動作位相とそれぞれ相違させ、前記１周期において前記複数の第１動作位相と前記複数の第２動作位相とを均等にさせ、前記複数の第１動作位相のうち隣接する２つの第１動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせ、かつ前記複数の第２動作位相のうち隣接する２つの第２動作位相の差を前記１周期に亘って不均等にさせるように、前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群とを制御させること、
   を具備することを特徴とする管電圧発生プログラム。
9. 管電圧のリプルを低減するＸ線コンピュータ断層撮影装置であって、
   Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管に印加する第１管電圧と、前記第１管電圧より高い第２管電圧とを発生する高電圧発生器と、
   前記第１管電圧および前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第１インバータ群と、
   前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第２インバータ群と、
   前記第２管電圧の発生において、前記複数の第１インバータ群に対応する複数の第１動作位相と、前記複数の第２インバータ群に対応する複数の第２動作位相とをそれぞれ相違させ、かつ前記複数の第１動作位相に関する１周期において前記複数の第１動作位相と前記複数の第２動作位相とを均等にさせるように、前記複数の第１インバータ群および前記複数の第２インバータ群を制御する制御部と、を具備し、
   前記高電圧発生器は、
   前記複数の第１インバータ群に接続された第１変圧整流器群と、
   前記複数の第２インバータ群に接続された第２変圧整流器群と、
   前記第１変圧整流器群と前記Ｘ線管との間であって、前記第２変圧整流器群に対して並列するように設けられ、前記第１変圧整流器群により発生された電圧を前記Ｘ線管に印加するために、前記第１変圧整流器群と前記Ｘ線管との接続をスイッチングするスイッチング素子と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記複数の第１動作位相において隣接する動作位相の間に前記複数の第２動作位相各々を位置させるために、前記複数の第２インバータ群を制御し、
   前記第２管電圧から前記第１管電圧への電圧降下期間より長い期間に亘って前記スイッチング素子をオンにするために前記スイッチング素子を制御し、
   前記電圧降下期間に亘って前記複数の第１インバータ群および前記複数の第２インバータ群の駆動を停止させるために、前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群とを制御すること、
   を特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
10. 管電圧のリプルを低減するＸ線高電圧装置であって、
    第１管電圧および前記第１管電圧より高い第２管電圧の発生に用いられる複数の第１インバータ群と、
    前記第２管電圧の発生に用いられる複数の第２インバータ群と、
    前記複数の第１インバータ群から出力された交流電圧に基づいて前記第１管電圧を発生し、前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群とから出力された交流電圧に基づいて前記第２管電圧を発生する高電圧発生器と、
    前記第２管電圧の発生において、前記複数の第１インバータ群に対応する複数の第１動作位相と、前記複数の第２インバータ群に対応する複数の第２動作位相とをそれぞれ相違させ、かつ前記複数の第１動作位相に関する１周期において前記複数の第１動作位相と前記複数の第２動作位相とを均等にさせるように、前記複数の第１インバータ群および前記複数の第２インバータ群を制御する制御部と、を具備し、
    前記高電圧発生器は、
    前記複数の第１インバータ群に接続された第１変圧整流器群と、
    前記複数の第２インバータ群に接続された第２変圧整流器群と、
    前記第１変圧整流器群とＸ線管との間であって、前記第２変圧整流器群に対して並列するように設けられ、前記第１変圧整流器群により発生された電圧を前記Ｘ線管に印加するために、前記第１変圧整流器群と前記Ｘ線管との接続をスイッチングするスイッチング素子と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記複数の第１動作位相において隣接する動作位相の間に前記複数の第２動作位相各々を位置させるために、前記複数の第２インバータ群を制御し、
    前記第２管電圧から前記第１管電圧への電圧降下期間より長い期間に亘って前記スイッチング素子をオンにするために前記スイッチング素子を制御し、
    前記電圧降下期間に亘って前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群の駆動を停止させるために、前記複数の第１インバータ群と前記複数の第２インバータ群とを制御すること、
    を特徴とするＸ線高電圧装置。

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