JP7309513B2

JP7309513B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP7309513B2
Application number: JP2019145608A
Authority: JP
Inventors: 輝西島
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2039-08-07
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Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography：コンピュータ断層診断）装置は、Ｘ線管装置、Ｘ線検出器等が設けられた回転体を備えており、この回転体の回転機構により被検体の周囲を回転しながらＸ線を被検体に照射することで被検体の撮影を行う。この回転体に対する給電は、例えば、架台装置の固定部に設けられた電源装置が、スリップリングを介して、高電圧を回転体に印加することで行われる。

上記のとおり、従来の技術では、回転体に対する給電のためにスリップリングが必要である。しかしながら、このスリップリングでは、通電時に金属部等の摩耗が生じるため、定期的な摩耗粉の除去や部品交換等のメンテナンスが必要となる場合があった。

特開２０１１－１６１０１７号公報国際公開第２０１４／３８４２１号特開平１０－６６６８９号公報

本発明が解決しようとする課題は、スリップリングを無くし、メンテナンス工数およびコストを削減することである。

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、データ処理部と、電池と、回転体と、残量監視部と、判定部とを備える。Ｘ線検出器は、前記Ｘ線管により出力されるＸ線を検出する。データ処理部は、前記Ｘ線検出器により出力される信号を処理する。電池は、前記データ処理部に電力を供給する。回転体は、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを対向して回転可能に支持し、前記データ処理部と前記電池とを更に回転可能に支持する。残量監視部は、前記電池の残量を監視する。判定部は、前記残量に基づいてスキャン条件を判定する。

実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成図。実施形態に係る検出装置１５の一例を示す図。実施形態に係る回転フレーム１６にＸ線検出器１９およびＤＡＳ２０が支持される様子を示す図。実施形態に係る接触式の充電装置１８における充電時の様子を説明する図。実施形態に係る接触式の充電装置１８における非充電時の様子を説明する図。実施形態に係る非接触式の充電装置１８Ａにおける充電時の様子を説明する図。実施形態に係る非接触式の充電装置１８Ａにおける非充電時の様子を説明する図。実施形態に係るコンソール装置４０の処理回路５０の処理の一例を示すフローチャート。実施形態に係るディスプレイ４２に表示された警告および実行可能なスキャンプロトコルの一例を示す図。実施形態に係るディスプレイ４２に表示された警告および調整可能なスキャンパラメータの一例を示す図。実施形態に係るコンソール装置４０の処理回路５０の処理の他の例を示すフローチャート。実施形態に係るコンソール装置４０の処理回路５０の充電処理の一例を示すフローチャート。実施形態に係る接触式の充電装置１８における充電時の様子を説明する図。

以下、実施形態のＸ線ＣＴ装置を、図面を参照して説明する。実施形態のＸ線ＣＴ装置は、架台装置の回転体に電力を供給する電池を備える。この電池の残量はコンソール装置等により監視されており、この残量に応じたスキャンプロトコル等が操作者に提示される。スキャンプロトコルには、Ｘ線ＣＴ撮影の撮影条件、造影条件、画像表示法などの情報が含まれる。回転体を電池により駆動することで、スリップリングの部品交換等のメンテナンス工数およびコストを削減することができる。また、スイッチング電源等が不要となるため、給電時に発生するノイズに起因したスキャン画像の画質低下を防ぐことができる。

［全体構成］
図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを備える。図１では、説明の都合上、架台装置１０をＺ軸方向から見た図とＸ軸方向から見た図の双方を掲載しているが、実際には、架台装置１０は一つである。本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１６の回転軸または寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して水平である軸をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して垂直である方向をＹ軸方向とそれぞれ定義する。

架台装置１０は、例えば、Ｘ線管１１と、ウェッジ１２と、コリメータ１３と、電池１４と、検出装置１５と、回転フレーム１６（回転体の一例）と、制御装置１７と、充電装置１８とを備える。検出装置１５は、例えば、Ｘ線検出器１９と、データ収集システム（以下、ＤＡＳ：Data Acquisition System）２０（データ処理部の一例）とを備える。

Ｘ線管１１は、電池１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生させる。Ｘ線管１１は、真空管を含む。例えば、Ｘ線管１１は、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管である。尚、架台装置１０の固定フレーム（不図示）側に、変圧器（トランス）および整流器等を含む電気回路を有する高電圧発生装置が設けられる場合、Ｘ線管１１は、この高電圧発生装置から供給される高電圧に基づいてＸ線を発生させてもよい。

ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量を調節するためのフィルタである。ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量の分布が予め定められた分布になるように、自身を透過するＸ線を減衰させる。ウェッジ１２は、ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter）とも呼ばれる。ウェッジ１２は、例えば、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したものである。

コリメータ１３は、ウェッジ１２を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための機構である。コリメータ１３は、例えば、複数の鉛板の組み合わせによってスリットを形成することで、Ｘ線の照射範囲（ＦＯＶ：Field of View）を絞り込む。コリメータ１３は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。

電池１４は、例えば、リチウムイオン電池、全個体電池等の大容量電池である。電池１４は、内部に蓄積された電力を、回転フレーム１６に設けられた各機器に供給する。電池１４は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のアイドリング時などのスキャンを実行していない間に、充電装置１８からの電力供給を受けて充電される。電池１４は、例えば、回転フレーム１６に設けられた検出装置１５や、回転フレーム１６の回転体（検出装置１５以外の支持部）等に設けられる。以下においては、電池１４が、検出装置１５に設けられる場合を例に挙げて説明する。

検出装置１５は、Ｘ線管１１が発生させ、被検体Ｐを通過して入射したＸ線を検出し、検出データをコンソール装置４０に出力する。図２は、検出装置１５の一例を示す図である。検出装置１５は、例えば、Ｘ線検出器１９と、ＤＡＳ２０と、電池１４と、センサ２１と、第１コネクタ２４とを備える。センサ２１は、例えば、電圧センサ２２と、電流センサ２３とを備える。

Ｘ線検出器１９は、Ｘ線管１１が発生させ、被検体Ｐを通過して入射したＸ線の強度を検出する。Ｘ線検出器１９は、検出したＸ線の強度に応じた電気信号（光信号等でもよい）をＤＡＳ２０に出力する。Ｘ線検出器１９は、例えば、複数のＸ線検出素子２５（２５－１～２５－５等）の列を有する。尚、図２においては、５つのＸ線検出素子２５－１～２５－５を示しているが、Ｘ線検出素子の数は任意である。また、以下において、Ｘ線検出素子２５－１～２５－５を互いに区別しない場合には、単に「Ｘ線検出素子２５」と呼ぶ。

複数のＸ線検出素子２５のそれぞれは、Ｘ線管１１の焦点を中心とした円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたものである。複数のＸ線検出素子２５の列は、スライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に配列される。

複数のＸ線検出素子２５のそれぞれは、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。それぞれのシンチレータは、シンチレータ結晶を有する。シンチレータ結晶は、入射するＸ線の強度に応じた光量の光を発する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線が入射する面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドは、コリメータ（一次元コリメータまたは二次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、例えば、Ｓｉフォトダイオード等の光センサを有する。光センサアレイは、シンチレータにより発せられる光の光量に応じた電気信号を出力する。Ｘ線検出器１９は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であってもよい。

ＤＡＳ２０は、例えば、複数のＤＡＳ基板２６（２６－１～２６－５等）を備えている。尚、図２においては、５つのＤＡＳ基板２６－１～２６－５を示しているが、ＤＡＳ基板の数は任意である。また、以下において、ＤＡＳ基板２６－１～２６－５を互いに区別しない場合には、単に「ＤＡＳ基板２６」と呼ぶ。

複数のＤＡＳ基板２６のそれぞれは、例えば、増幅器と、積分器と、Ａ／Ｄ変換器とを有する。増幅器は、Ｘ線検出器１９の各Ｘ線検出素子２５により出力される電気信号に対して増幅処理を行う。積分器は、増幅処理が行われた電気信号をビュー期間に亘って積分する。Ａ／Ｄ変換器は、積分結果を示す電気信号をデジタル信号に変換する。ＤＡＳ２０は、デジタル信号に基づく検出データをコンソール装置４０に出力する。検出データは、生成元のＸ線検出素子のチャンネル番号、列番号、及び収集されたビューを示すビュー番号により識別されたＸ線強度のデジタル値である。ビュー番号は、回転フレーム１６の回転に応じて変化する番号であり、例えば、回転フレーム１６の回転に応じてインクリメントされる番号である。従って、ビュー番号は、Ｘ線管１１の回転角度を示す情報である。ビュー期間とは、あるビュー番号に対応する回転角度から、次のビュー番号に対応する回転角度に到達するまでの間に収まる期間である。ＤＡＳ２０は、ビューの切り替わりを、制御装置１７から入力されるタイミング信号によって検知してもよいし、内部のタイマーによって検知してもよいし、図示しないセンサから取得される信号によって検知してもよい。フルスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ２０は、全周囲分（３６０度分）の検出データ群を収集する。ハーフスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ２０は、半周囲分（１８０度分）の検出データを収集する。

センサ２１は、電池１４の残量を計測するためのデータを取得し、取得したデータをコンソール装置４０に送信する。残量は、例えば、ＳＯＣ（State Of Charge）によって表される指標値である。センサ２１は、例えば、電圧センサ２２と、電流センサ２３とを備える。電圧センサ２２は、電池１４の電圧値を検出する。電圧センサ２２により検出される電圧は、例えば、ＯＣＶ（Open circuit voltage；「開放電圧」）である。電圧センサ２２は、検出した電圧値を示すデータをコンソール装置４０に送信する。電流センサ２３は、電池１４の充放電電流の電流値を検出する。電流センサ２３は、検出した電流値を示すデータをコンソール装置４０に送信する。コンソール装置４０は、受信した電圧値のデータ、電流値のデータ等に基づいて、電池１４の残量を算出する。

第１コネクタ２４は、電池１４の充電を行う際に、電池１４と、充電装置１８とを接続する。第１コネクタ２４は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のアイドリング時などのスキャンを実行していない間（スキャン停止中）に、充電装置１８側のコネクタと接続される。第１コネクタ２４を介した充電方式の詳細については後述する。

図１に戻り、回転フレーム１６は、Ｘ線管１１、ウェッジ１２、およびコリメータ１３と、Ｘ線検出器１９とを対向して回転可能に支持する円環状の部材である。回転フレーム１６は、固定フレームによって、内部に導入された被検体Ｐを中心として回転自在に支持される。回転フレーム１６は、更に、電池１４と、ＤＡＳ２０とを回転可能に支持する。ＤＡＳ２０が出力する検出データは、回転フレーム１６に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から、光通信によって、架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、受信機によってコンソール装置４０に転送される。なお、回転フレーム１６から非回転部分への検出データの送信方法として、前述の光通信を用いた方法に限らず、非接触型の任意の送信方法を採用してよい。回転フレーム１６は、Ｘ線管１１等を支持して回転させることができるものであれば、円環状の部材に限らず、アームのような部材であってもよい。

図３は、回転フレーム１６にＸ線検出器１９およびＤＡＳ２０が支持される様子を示す図である。Ｘ線検出素子２５は、Ｘ線管１１により出力され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出する。ＤＡＳ基板２６は、Ｘ線検出素子２５から出力される電気信号に対する処理を行い、処理結果である検出データをコンソール装置４０に出力する。図３に示されるように、ＤＡＳ基板２６は、回転フレーム１６に設けられたスロットに挿入されることで支持される。

Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、Ｘ線管１１とＸ線検出器１９の双方が回転フレーム１６によって支持されて被検体Ｐの周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－ＴｙｐｅのＸ線ＣＴ装置（第３世代ＣＴ）であるが、これに限らず、円環状に配列された複数のＸ線検出素子が固定フレームに固定され、Ｘ線管１１が被検体Ｐの周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－ＴｙｐｅのＸ線ＣＴ装置（第４世代ＣＴ）であってもよい。

図１に戻り、制御装置１７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを有する処理回路と、モータやアクチュエータ等を含む駆動機構とを有する。制御装置１７は、コンソール装置４０または架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３からの入力信号を受け付けて、架台装置１０および寝台装置３０の動作を制御する。

制御装置１７は、例えば、回転フレーム１６を回転させたり、架台装置１０をチルトさせたり、寝台装置３０の天板３３を移動させたりする。また、制御装置１７は、Ｘ線管１１に発生させるべきＸ線量に応じて電池１４の出力電圧を制御する。架台装置１０をチルトさせる場合、制御装置１７は、入力インターフェース４３に入力された傾斜角度（チルト角度）に基づいて、Ｚ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１６を回転させる。制御装置１７は、図示しないセンサの出力等によって回転フレーム１６の回転角度を把握している。また、制御装置１７は、回転フレーム１６の回転角度を随時、処理回路５０（制御部の一例）に提供する。制御装置１７は、架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。

充電装置１８は、回転フレーム１６に設けられた電池１４を充電する。充電装置１８は、Ｘ線ＣＴ装置１の固定部に配置される。充電装置１８は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のアイドリング時などのスキャンを実行していない間に、検出装置１５と接続され、検出装置１５に設けられた電池１４に電力を供給することで、電池１４を充電する。充電装置１８は、例えば、商用電源等から供給される交流電源を直流電源に変換した上で、電池１４に供給する。充電装置１８による充電方式の詳細については後述する。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置して移動させ、架台装置１０の回転フレーム１６の内部に導入する装置である。寝台装置３０は、例えば、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを有する。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体を含む。寝台駆動装置３２は、モータやアクチュエータを含む。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を、支持フレーム３４に沿って、天板３３の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。天板３３は、被検体Ｐが載置される板状の部材である。

寝台駆動装置３２は、天板３３だけでなく、支持フレーム３４を天板３３の長手方向に移動させてもよい。また、上記とは逆に、架台装置１０がＺ軸方向に移動可能であり、架台装置１０の移動によって回転フレーム１６が被検体Ｐの周囲に来るように制御されてもよい。また、架台装置１０と天板３３の双方が移動可能な構成であってもよい。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体Ｐが立位または座位でスキャンされる方式の装置であってもよい。この場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、寝台装置３０に代えて被検体支持機構を有し、架台装置１０は、回転フレーム１６を、床面に垂直な軸方向を中心に回転させる。

コンソール装置４０は、例えば、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、ネットワーク接続回路４４と、処理回路５０とを有する。実施形態では、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０の各構成要素の一部または全部が含まれてもよい。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。メモリ４１は、例えば、検出データや投影データ、再構成画像（ＣＴ画像）、スキャンプラン、スキャノ画像等を記憶する。これらのデータは、メモリ４１ではなく（或いはメモリ４１に加えて）、Ｘ線ＣＴ装置１が通信可能な外部メモリに記憶されてもよい。外部メモリは、例えば、外部メモリを管理するクラウドサーバが読み書きの要求を受け付けることで、クラウドサーバによって制御されるものである。外部メモリは、例えば、ＰＡＣＳ(Picture Archiving and Communication Systems)と称されるシステムにより実現される。ＰＡＣＳとは、各種画像診断装置によって撮影された画像等を体系的に記憶するシステムである。

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５０によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ（Graphical User Interface）画像等を表示する。ディスプレイ４２は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０の本体部と無線通信可能な表示装置（例えば、タブレット端末）であってもよい。

入力インターフェース４３は、操作者による各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作の内容を示す電気信号を処理回路５０に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、検出データまたは投影データを収集する際の収集条件、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の入力操作を受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、タッチパネル、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、カメラ、赤外線センサ、マイク等により実現される。入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０の本体部と無線通信可能な表示装置（例えば、タブレット端末）により実現されてもよい。

ネットワーク接続回路４４は、例えば、プリント回路基板を有するネットワークカード、或いは無線通信モジュール等を含む。ネットワーク接続回路４４は、接続する対象のネットワークの形態に応じた情報通信用プロトコルを実装する。ネットワークは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット、セルラー網、専用回線等を含む。

処理回路５０は、Ｘ線ＣＴ装置１の全体の動作を制御する。処理回路５０は、例えば、システム制御機能５１、前処理機能５２、再構成処理機能５３、画像処理機能５４、スキャン制御機能５５、表示制御機能５６、残量監視機能５７（「残量監視部」の一例）、判定機能５８（「判定部」の一例）、警告機能５９（「警告部」の一例）、推定機能６０（「推定部」の一例）等を実行する。処理回路５０は、例えば、ハードウェアプロセッサがメモリ４１に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。

ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、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）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、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（circuitry）を意味する。メモリ４１にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェア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。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。

コンソール装置４０または処理回路５０が有する各構成要素は、分散化されて複数のハードウェアにより実現されてもよい。処理回路５０は、コンソール装置４０が有する構成ではなく、コンソール装置４０と通信可能な処理装置によって実現されてもよい。処理装置は、例えば、一つのＸ線ＣＴ装置と接続されたワークステーション、あるいは複数のＸ線ＣＴ装置に接続され、以下に説明する処理回路５０と同等の処理を一括して実行する装置（例えば、クラウドサーバ）である。すわなち、本実施形態の構成を、Ｘ線ＣＴ装置と、他の処理装置とがネットワークを介して接続されたＸ線ＣＴシステム（医用診断システム）として実現することも可能である。

システム制御機能５１は、例えば、入力インターフェース４３により受け付けられた入力操作に基づいて、処理回路５０の各種機能を制御する。

前処理機能５２は、ＤＡＳ２０により出力された検出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、キャリブレーションデータを用いた補正処理等の前処理を行って投影データを生成し、生成した投影データをメモリ４１に記憶させる。キャリブレーションデータを用いた補正処理は、再構成処理機能５３により行われてもよい。

再構成処理機能５３は、前処理機能５２により生成された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等による再構成処理を行って再構成画像を生成し、生成した再構成画像をメモリ４１に記憶させる。

画像処理機能５４は、入力インターフェース４３により受け付けられた入力操作に基づいて、再構成画像を公知の方法により、三次元画像や任意断面の断面像データに変換する。三次元画像への変換は、前処理機能５２によって行われてもよい。

スキャン制御機能５５は、ＤＡＳ２０、制御装置１７、および寝台駆動装置３２に指示することで、架台装置１０における検出データの収集処理を制御する。スキャン制御機能５５は、位置合わせ画像、本撮影画像、および診断に用いる画像を撮影する際、キャリブレーションデータを収集する撮影の際の各部の動作をそれぞれ制御する。

表示制御機能５６は、ディスプレイ４２の表示態様を制御する。例えば、表示制御機能５６は、ディスプレイ４２を制御して、処理回路５０によって生成されたＣＴ画像や、操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ画像等を表示させる。

残量監視機能５７は、検出装置１５から受信した電池１４の電流値のデータ、電圧値のデータ等に基づいて、電池１４の残量を算出して監視する。残量監視機能５７は、例えば、電池１４の開放電圧および電池１４の充放電電流の積算値に基づいて、電池１４のＳＯＣを算出する。例えば、残量監視機能５７は、ＳＯＣ－ＯＣＶマップにより表されるＯＣＶとＳＯＣとの相関性に基づいて、ＳＯＣを算出する。

判定機能５８は、残量監視機能５７により算出された電池１４の残量に基づいて、スキャン条件を判定する。例えば、判定機能５８は、実行可能なスキャンプロトコルの候補を判定する。例えば、判定機能５８は、実行可能なスキャンプロトコルに含まれるスキャンパラメータの適用可否を判定する。

警告機能５９は、判定機能５８により実行予定のスキャン条件が実施不能であると判定された場合に、ディスプレイ４２に警告を表示させる。操作者は、この警告表示を確認することで、実行予定のスキャン条件が実施不能であることを認識することができる。

推定機能６０は、残量監視機能５７により算出された電池１４の残量と、実行予定のスキャンプロトコルとに基づいて、実行予定のスキャンプロトコルを実行した場合の電池１４の残量の推移を推定する。例えば、推定機能６０は、電池１４の残量が所定の閾値（例えばゼロ）になる時刻、残量がゼロになるまでの稼働時間等を推定する。

上記構成により、Ｘ線ＣＴ装置１は、ヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン、ステップアンドシュート等の態様で被検体Ｐのスキャンを行う。ヘリカルスキャンとは、天板３３を移動させながら回転フレーム１６を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンする態様である。コンベンショナルスキャンとは、天板３３を静止させた状態で回転フレーム１６を回転させて被検体Ｐを円軌道でスキャンする態様である。コンベンショナルスキャンを実行する。ステップアンドシュートとは、天板３３の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行う態様である。

［接触式の充電方式］
図４は、接触式の充電装置１８における充電時の様子を説明する図である。検出装置１５に設けられた電池１４は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のアイドリング時などのスキャンを実行していない間に、充電装置１８からの電力供給を受けて充電される。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のアイドリング時などのスキャンを実行していない間、回転フレーム１６に設けられた検出装置１５は、充電装置１８による電力供給を受けることが可能な位置（以下「ホームポジション」と呼ぶ）で停止する。検出装置１５に設けられた第１コネクタ２４は、このホームポジションにおいて、充電装置１８に設けられた第２コネクタ２７と接続される。例えば、第２コネクタ２７は、アーム駆動等を行う移動機構２９により、第１コネクタ２４との接触位置まで移動されて、第１コネクタ２４と着脱可能に接続される。或いは、第１コネクタ２４および第２コネクタ２７の材料として磁性材料を用い、ホームポジションに位置した第１コネクタ２４に、第２コネクタ２７が磁力により引き付けられることで、両者が接続されるようにしてもよい。

図５は、接触式の充電装置１８における非充電時の様子を説明する図である。検出装置１５に設けられた電池１４は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のスキャンを実行している間は、充電されない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のスキャンを実行している間、回転フレーム１６に設けられた検出装置１５は、充電装置１８とは分離されているため、検出装置１５は、充電装置１８による電力供給を受けない。尚、Ｘ線ＣＴ装置１のスキャンを実行している間、第２コネクタ２７は、移動機構２９により、第１コネクタ２４との非接触位置まで移動され、回転フレーム１６と分離される。或いは、第１コネクタ２４と第２コネクタ２７との接続に磁力が使用される場合、第２コネクタ２７は、Ｘ線ＣＴ装置１のスキャンを実行している間は第１コネクタ２４に引き付けられない位置（第１コネクタ２４から離隔した位置）に配置されるようにしてよい。また、第１コネクタ２４および第２コネクタ２７は、磁力の発生の有無を制御可能な電磁石等を用いた構成を採用してもよい。

［非接触式の充電方式］
図６は、非接触式の充電装置１８Ａにおける充電時の様子を説明する図である。検出装置１５Ａに設けられた電池１４は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のアイドリング時などのスキャンを実行していない間に、充電装置１８Ａからの電力供給を受けて充電される。例えば、充電装置１８Ａは、送電用コイルを含む送電部７２を備える。一方、検出装置１５Ａは、受電用コイルを含む受電部７１を備える。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のアイドリング時などのスキャンを実行していない間、回転フレーム１６に設けられた検出装置１５Ａは、ホームポジションで停止する。検出装置１５Ａがこのホームポジションに位置しているときに、充電装置１８の送電部７２に電流を流すことで、周囲に磁界を発生させる。検出装置１５Ａの受電部７１は、送電部７２により発生された磁界の影響により電力を発生し、発生した電力を電池１４に供給する。これにより、電池１４は、電力供給を受けて充電される。

図７は、非接触式の充電装置１８Ａにおける非充電時の様子を説明する図である。検出装置１５Ａに設けられた電池１４は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のスキャンを実行している間は、充電されない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のスキャンを実行している間、回転フレーム１６に設けられた検出装置１５Ａは、充電装置１８Ａとは分離されている。このため、検出装置１５は、充電装置１８による電力供給を受けない。

［処理フロー（１スキャンごとの条件判定）］
以下、コンソール装置４０の処理回路５０の処理フローについて説明する。図８は、コンソール装置４０の処理回路５０の処理の一例を示すフローチャートである。Ｘ線ＣＴ装置１により被検体Ｐのスキャンが実行される場合には、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者により、これから実行予定のスキャンに関するスキャンプロトコルの作成が行われる。以下においては、このスキャンプロトコルが作成されて、メモリ４１に記憶されているものとして説明する。

まず、処理回路５０の残量監視機能５７は、検出装置１５のセンサ２１から送信された電池１４の電圧値および電流値のデータに基づいて、電池１４の残量を算出する（ステップＳ１０１）。例えば、残量監視機能５７は、電池１４の開放電圧および電池１４の充放電電流の積算値に基づいて、電池１４のＳＯＣを算出する。

次に、判定機能５８は、メモリ４１からスキャンプロトコルを取得する（ステップＳ１０３）。次に、判定機能５８は、算出された電池１４の残量で、取得されたスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。例えば、スキャンプロトコルに含まれるスキャン範囲が「被検体Ｐの全身」であり、算出された電池１４の残量がこのスキャン範囲のスキャンを実行するために必要となる容量以上である場合、判定機能５８は、取得されたスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行可能であると判定する。判定機能５８により取得されたスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行可能であると判定された場合、スキャン制御機能５５は、スキャン制御を実行する（ステップＳ１０７）。これにより、架台装置１０では、電池１４を駆動源とするスキャンが実行される。

一方、例えば、スキャンプロトコルに含まれるスキャン範囲が「被検体Ｐの全身」であり、算出された電池１４の残量がこのスキャン範囲のスキャンを実行するために必要となる容量未満であり（すなわち、電池の容量が不足する場合）、判定機能５８によりスキャンプロトコルに基づくスキャンが実行可能ではないと判定された場合、警告機能５９は、ディスプレイ４２に、実行予定のスキャンを実行不可能であることを示す警告を表示させる（ステップＳ１０９）。

判定機能５８は、ディスプレイ４２に警告表示が表示された後、或いは、警告表示とともに、実行可能なスキャンプロトコルおよび／または調整可能なスキャンパラメータをディスプレイ４２に表示させる（ステップＳ１１１）。

図９は、ディスプレイ４２に表示された警告および実行可能なスキャンプロトコルの一例を示す図である。図９の例では、警告として「「全身」スキャンは実行できません」との文言が表示され、実行可能なスキャンプロトコルとして「「頭部」スキャン」、「「頭部」＋「肩部」スキャン」」、「「腹部」スキャン」等が表示されている。すなわち、判定機能５８は、当初に実行予定であった被検体Ｐの「全身」をスキャン範囲とするスキャンよりも、消費電力が少なく、且つ、算出された電池１４の残量で実行可能なスキャンプロトコルを表示する。また、図９の例では、実行可能なスキャンプロトコルとともに、操作者による選択を受け付け可能な表示（例えば「ラジオボタン」）が表示されている。操作者は、実行可能なスキャンプロトコルのうちのいずれかを指定することで、現在の電池１４の残量で実行可能なスキャンプロトコルを指定することができる。

図１０は、ディスプレイ４２に表示された警告および調整可能なスキャンパラメータの一例を示す図である。図１０の例では、警告として「「全身」スキャンは実行できません」との文言が表示され、調整可能なスキャンパラメータとして「スキャン幅」、「回転速度」等が表示されている。すなわち、判定機能５８は、当初に実行予定であったスキャンプロトコルは変更せずに、このスキャンプロトコルに含まれるスキャンパラメータを調整可能な画面をディスプレイ４２に表示させる。例えば、図１０の例では、現在の電池１４の残量で実行可能なスキャン幅のリストである「８０ｍｍ」、「６０ｍｍ」、「４０ｍｍ」が操作者による選択を受け付け可能な態様（例えば「プルダウン」）で表示されている。操作者は、表示されたリストの中から特定のスキャンパラメータの値を指定することで、現在の電池１４の残量で実行可能なスキャンパラメータを指定することができる。

次に、判定機能５８は、操作者により指定されたスキャンプロトコルおよび／またはスキャンパラメータを、実行予定のスキャンプロトコルおよび／またはスキャンパラメータとして再設定する（ステップＳ１１３）。次に、スキャン制御機能５５は、再設定されたスキャンプロトコルおよび／またはスキャンパラメータに基づくスキャン制御を実行する（ステップＳ１０７）。これにより、架台装置１０では、電池１４を駆動源とするスキャンが実行される。以上により、本フローチャートの処理が終了する。

尚、電池１４に加えて、スリップリングを介して給電を可能とする高電圧発生装置が架台装置１０に設けられている場合、判定機能５８は、実行可能なスキャンプロトコルおよび／または調整可能なスキャンパラメータをディスプレイ４２に表示させることに代えて或いは加えて、スリップリングを介した給電を行う指示を受け付ける画面を表示するようにしてもよい。操作者は、このスリップリングを介した給電を行う指示を入力することで、電池１４の残量では不足する電力を、スリップリングを介した給電で補うことができる。

また、回転フレーム１６の周囲を取り囲むように非接触式の充電装置の送電部が配置されている場合、判定機能５８は、実行可能なスキャンプロトコルおよび／または調整可能なスキャンパラメータをディスプレイ４２に表示させることに代えて或いは加えて、スキャン中における非接触式の充電装置による充電を行う指示を受け付ける画面を表示するようにしてもよい。操作者は、このスキャン中における非接触式の充電装置による充電を行う指示を入力することで、電池１４の残量では不足する電力を、スキャン中の充電により補うことができる。

［処理フロー（複数スキャンの条件判定）］
図１１は、コンソール装置４０の処理回路５０の処理の他の例を示すフローチャートである。Ｘ線ＣＴ装置１により被検体Ｐのスキャンが実行される場合には、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者により、これから実行するスキャンプロトコルの作成が行われる。このスキャンプロトコルは被検体Ｐごとに作成される。医療施設等では、１日に、多くの被検体Ｐに対するスキャンを実行する。このため、例えば、操作者は、スキャンを実施する日の朝に、当日実施する予定の複数のスキャンプロトコルに基づいてスキャンの計画を立てる場合がある。以下においては、このような複数のスキャンプロトコルが作成されて、メモリ４１に記憶されているものとして説明する。

まず、処理回路５０の残量監視機能５７は、検出装置１５のセンサ２１から送信された電池１４の電圧値および電流値のデータに基づいて、電池１４の残量を算出する（ステップＳ２０１）。例えば、残量監視機能５７は、電池１４の開放電圧および電池１４の充放電電流の積算値に基づいて、電池１４のＳＯＣを算出する。

次に、判定機能５８は、メモリ４１から複数のスキャンプロトコルを取得する（ステップＳ２０３）。次に、判定機能５８は、算出された電池１４の残量で、取得された複数のスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行可能であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。例えば、スキャンプロトコルが１０件あり、算出された電池１４の残量がこの１０件のスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行するために必要となる容量以上である場合、判定機能５８は、取得された複数のスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行可能であると判定する。この場合、判定機能５８は、取得された複数のスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行可能である旨を示す表示をディスプレイ４２に表示させてもよい。判定機能５８により取得されたスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行可能であると判定された場合、スキャン制御機能５５は、スキャン制御を実行する（ステップＳ２０７）。これにより、架台装置１０では、電池１４を駆動源とするスキャンが実行される。

一方、スキャンプロトコルが１０件あり、算出された電池１４の残量がこの１０件のスキャンプロトコルに基づくスキャンを実行するために必要となる容量未満であり（すなわち、電池の容量が不足し）、判定機能５８により複数のスキャンプロトコルに基づくスキャンが実行可能ではないと判定された場合、警告機能５９は、ディスプレイ４２に、実行予定のスキャンを実行不可能であることを示す警告を表示させる（ステップＳ２０９）。

次に、推定機能６０は、算出された電池１４の残量と、取得された複数のスキャンプロトコルとに基づいて、電池１４の残量の推移を推定し、電池残量情報をディスプレイ４２に表示させる（ステップＳ２１１）。電池残量情報とは、例えば、取得された複数のスキャンプロトコルに基づくスキャンを順次実行した場合に、電池１４の残量が所定の閾値未満（例えばゼロ）になるタイミング（例えば、ゼロになる時刻、ゼロになるまでの稼働可能時間、時系列に並べられた複数のスキャンプロトコルの内で実行不可となるスキャンプロトコル）を示す。

次に、判定機能５８は、ディスプレイ４２に警告や電池残量情報が表示された後、或いは、これらとともに、実行可能なスキャンプロトコルおよび／または調整可能なスキャンパラメータをディスプレイ４２に表示させる（ステップＳ２１３）。ここで、操作者は、優先して実行すべきスキャンプロトコルを選択することができる。また、電池１４の充電の計画を立てることができる。

次に、判定機能５８は、操作者により指定されたスキャンプロトコルおよび／またはスキャンパラメータを、実行予定のスキャンプロトコルとして再設定する（ステップＳ２１５）。次に、スキャン制御機能５５は、再設定されたスキャンプロトコルに基づくスキャン制御を実行する（ステップＳ２０７）。これにより、架台装置１０では、電池１４を駆動源とするスキャンが実行される。以上により、本フローチャートの処理が終了する。

［処理フロー（電池１４の充電）］
図１２は、コンソール装置４０の処理回路５０の充電処理の一例を示すフローチャートである。まず、処理回路５０の残量監視機能５７は、検出装置１５のセンサ２１から送信された電池１４の電圧値および電流値のデータに基づいて、電池１４の残量を算出する（ステップＳ３０１）。例えば、残量監視機能５７は、電池１４の開放電圧および電池１４の充放電電流の積算値に基づいて、電池１４のＳＯＣを算出する。

次に、操作者による入力インターフェースを介した充電指示を受け付けた場合や、電池１４の残量が所定の閾値未満となった場合、システム制御機能５１は、スキャンを停止し、検出装置１５がホームポジションに配置されるように回転フレーム１６を回転させる（ステップＳ３０３）。

次に、システム制御機能５１は、充電装置１８に電池１４を充電させる制御を行う（ステップＳ３０５）。これにより、充電装置１８は電池１４に電力を供給し、電池１４の充電が実行される。これにより、本フローチャートの処理が終了する。

以上、説明した実施形態のＸ線ＣＴ装置１によれば、回転体を電池により駆動することで、スリップリングの部品交換等のメンテナンス工数およびコストを削減することができる。また、スイッチング電源等を用いる必要がないため、給電時に発生するノイズに起因したスキャン画像の画質低下を防ぐことができる。これにより、Ｘ線の線量が小さい場合や低カウントの場合であっても、スキャン画像の画質低下を防ぐことができる。

また、ノイズ低減が可能な高性能なスイッチング電源、リニアレギュレータ、ノイズフィルタ等を用いる必要がなくなり、回路設計難易度を下げ、製造コストを低減することができる。

尚、上記の実施形態では、コンソール装置４０の処理回路５０が電池の残量の監視制御等を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、電池の残量の監視制御等は、架台装置１０に設けられた制御装置１７が行ってもよいし、ＤＡＳ２０のＤＡＳ基板２６の各々に設けられた制御部が行ってもよい。

また、上記の実施形態では、電池１４が検出装置１５に設けられる場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、図１３に示すように、電池１４および第１コネクタ２４は、検出装置１５Ｂではなく、回転フレーム１６内に設けられてもよい。この電池１４および第１コネクタ２４がホームポジションに位置された場合に、接触式の充電装置１８による充電が行われるようにしてもよい。また、図６に示すような非接触式の充電装置１８Ａによる充電方式が採用されてもよい。

以上、説明した実施形態のＸ線ＣＴ装置１によれば、Ｘ線管１１と、Ｘ線管１１により出力されるＸ線を検出するＸ線検出器１９と、Ｘ線検出器１９により出力される信号を処理するデータ処理部２０と、データ処理部２０に電力を供給する電池１４と、Ｘ線管１１とＸ線検出器１９とを対向して回転可能に支持し、データ処理部２０と電池１４とを更に回転可能に支持する回転体１６と、電池１４の残量を監視する残量監視部５７と、残量に基づいてスキャン条件を判定する判定部５８とを備えることで、スリップリングの部品交換等のメンテナンス工数およびコストを削減することができる。

本発明の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、種々の軽減、置き換え、変更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ＣＴ装置，１０…架台装置，１１…Ｘ線管，１２…ウェッジ，１３…コリメータ，１４…電池，１５，１５Ａ，１５Ｂ…検出装置，１６…回転フレーム，１７…制御装置，１８，１８Ａ…充電装置，１９…Ｘ線検出器，２０…データ収集システム，３０…寝台装置，３１…基台，３２…寝台駆動装置，３３…天板，３４…支持フレーム，４０…コンソール装置，５０…処理回路，５１…システム制御機能，５２…前処理機能，５３…再構成処理機能，５４…画像処理機能，５５…スキャン制御機能，５６…表示制御機能，５７…残量監視機能，５８…判定機能，５９…警告機能，６０…推定機能

Claims

Ｘ線管と、
前記Ｘ線管により出力されるＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器により出力される信号を処理するデータ処理部と、
前記データ処理部に電力を供給する電池と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを対向して回転可能に支持し、前記データ処理部と前記電池とを更に回転可能に支持する回転体と、
前記電池の残量を監視する残量監視部と、
前記残量に基づいてスキャン条件を判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、
前記残量が、実行予定のスキャンプロトコルに必要な容量未満である場合、前記残量で実行可能なスキャンプロトコルの候補を判定し、判定した前記候補を表示装置に表示させ、
前記表示装置に表示された前記候補のうち、操作者により指定された候補を、新たな実行予定のスキャンプロトコルとして設定する、
Ｘ線ＣＴ装置。
前記判定部は、前記残量に基づいて、前記実行予定のスキャンプロトコルに含まれるスキャンパラメータの適用可否を判定する、
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記判定部は、前記残量が、前記実行予定のスキャンプロトコルに必要な容量未満である場合、前記残量で実行可能なスキャンパラメータの候補を判定し、判定した前記候補を表示装置に表示させる、
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記判定部により前記スキャン条件が実施不能と判定された場合に、警告表示を行う警告部を更に備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記残量に基づいて、前記実行予定のスキャンプロトコルを実行したときに、前記電池の残量が所定の閾値になるタイミングを推定する推定部を更に備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記判定部により前記残量が前記実行予定のスキャンプロトコルに必要な容量未満であると判定された場合、前記データ処理部に電力を供給する電源をさらに備える、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線ＣＴ装置の固定部に配置され、前記Ｘ線ＣＴ装置のスキャン停止中に前記電池に対して電力を供給する充電装置をさらに備える、
請求項１から６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記回転体に支持され、且つ、前記電池と接続された第１コネクタを更に備え、
前記充電装置は、前記第１コネクタに着脱可能な第２コネクタを備え、
前記充電装置は、前記Ｘ線ＣＴ装置のスキャン停止中に、前記第２コネクタを前記第１コネクタに接続させることで、前記電池に対して電力を供給する、
請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記充電装置は、非接触で前記電池に電力を送電する送電部を備え、
前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記回転体に支持され、且つ、前記送電部により送電された電力を受電して前記電池に供給する受電部を更に備える、
請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。