JPH0556958A - Ｘ線ｃｔ装置のｘ線管冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】Ｘ線ＣＴ装置のＸ線休止時におけるＸ線管の冷
却によりＸ線焦点位置変動が生じ、アーチファクトが発
生しやすい問題に対して、Ｘ線管のウオームアップやエ
アーキャリブレーションを多用することを防いで作業効
率を向上する。 【構成】Ｘ線ＣＴ装置のＸ線計測条件（計測時間間隔
（Ｘ線休止時間）、Ｘ線管ヒートユニット値、Ｘ線管ハ
ウベ表面温度など）に応じてＸ線管１を冷却するための
ファン２ａの回転数を変化又は一時停止させて冷却能力
を制御する冷却制御手段３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線ＣＴ装置において
Ｘ線曝射履歴によるＸ線焦点の移動を防止するため、Ｘ
線ＣＴ装置に使用されるＸ線管を冷却するＸ線管冷却装
置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置では、最初にＸ線管のウオ
ームアップを行い、その後、検出系の感度補正を行うた
めのエアーキャリブレーションを行った後に通常の計測
が行われる。前記Ｘ線管のウオームアップは単にＸ線系
の暖気運転を行っているだけではなく、Ｘ線曝射による
熱でＸ線管ターゲット軸が熱膨張して焦点移動が起こる
ため、予め、通常計測時における焦点位置に変化させて
おいて検出系の感度補正（エアーキャリブレーション、
ファントームキャリブレーション）における誤差を少な
くし、アーチファクトの発生しない良好な画像を得るた
めの重要な手順である。

【０００３】最近のＸ線ＣＴ装置では、計測スループッ
トを向上させるためＸ線管が大容量化され、これに伴
い、Ｘ線ＣＴ装置に使用されるＸ線管を冷却するＸ線管
冷却装置の冷却能力も高いものが開発され、実用化され
ている。大容量化されたＸ線ＣＴ装置では、短時間に過
大なＸ線負荷が加えられるため、Ｘ線管を冷却するため
の前記冷却装置は不可欠で、その冷却能力は最大になる
ように設定されており、またＸ線が出されていない時で
も前記冷却装置は冷却動作状態にされている。このた
め、Ｘ線管の温度変化が短時間内に急峻、かつ頻繁にな
ってきており、これに伴い焦点位置の変動もしやすくな
ってきているのが実状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常は定期的に被検体
の検査が行われ、計測時におけるＸ線曝射による熱とＸ
線管の冷却が均衡するため、従来装置においてもＸ線焦
点の位置は安定している。 しかし計測時間間隔が長く
なると、Ｘ線管冷却装置の冷却によりＸ線管が冷え過ぎ
てしまい、その焦点位置が大きく変動してしまう。この
ため、図８に示すようにＸ線検出器８１のＸ線入射位置
が変化し、検出器８１のスライス方向（図中左右方向）
の感度バラツキのために検出器出力が変化し、感度補正
誤差が大きくなってアーチファクトを発生させてしま
う。なお図８において、８２はＸ線管のターゲット、８
２ａは同ターゲット軸、８３は焦点、８４はコリメー
タ、８５は被検体、８６はＸ線ビームである。

【０００５】従来装置では、２時間程度のＸ線休止時間
があるとＸ線管のウオームアップが必要なほどＸ線管が
冷えてしまい、したがって、操作者は計測を再開する前
にＸ線管のウオームアップを行わなければならず、作業
効率が低下した。また、Ｘ線休止時間が２時間以内でも
アーチファクトが生じやすくなるため、頻繁にエアーキ
ャリブレーションを必要とするなどの問題があった。更
にこの問題は、高精度検出器を用いた大容量のＸ線ＣＴ
装置において、冷却能力が大きいＸ線管冷却装置を用い
たものほど発生しやすくなっていた。

【０００６】本発明の目的は、計測時間間隔（Ｘ線休止
時間）が長いときでもＸ線焦点の位置変動を少なくする
ことができ、アーチファクトの発生が抑えられると共
に、ウオームアップやエアーキャリブレーションを頻繁
にする必要をなくしたＸ線ＣＴ装置のＸ線管冷却装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、Ｘ線ＣＴ装
置に使用されるＸ線管を冷却するＸ線管冷却装置におい
て、前記Ｘ線ＣＴ装置のＸ線計測条件に応じて前記Ｘ線
管を冷却するためのファンの回転数を変化又は一時停止
させて冷却能力を制御する冷却制御手段を設けることに
より達成される。

【０００８】

【作用】冷却制御手段は、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線計測条件
を見て、Ｘ線休止時間におけるＸ線管の冷え過ぎをなく
すためにＸ線管冷却用のファンの回転数を低下させた
り、回転自体を一時的に停止し、計測を開始すると前記
ファンの回転を正常に復帰させる。これによれば、計測
時間間隔（Ｘ線休止時間）が長くなってもＸ線焦点の位
置変動は少なくなり、アーチファクトの発生が抑えられ
ると共に、ウオームアップやエアーキャリブレーション
の必要性は少なくなる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
するが、それに先立ち、まず原理について説明する。Ｘ
線管冷却装置を備えたＸ線ＣＴ装置によるＸ線計測にお
いて、Ｘ線休止時間が長くなると、前記Ｘ線管冷却装置
の冷却効果によりＸ線管が冷え過ぎてＸ線管ターゲット
の収縮が速まり、Ｘ線焦点の移動が速く起こることにな
る。そのため、ある時間経過後に前記Ｘ線管冷却装置の
冷却能力を下げるような制御を行うことで、Ｘ線管ター
ゲットの収縮速度が遅くなり、焦点位置変動が少なくな
る。このことから、アーチファクトの発生が抑えられる
ことになり、許容Ｘ線休止時間も長くすることができ
る。

【００１０】この制御を行うためにはＸ線管が冷えすぎ
たかどうかを判断する基準が重要で、次の３項目を判断
基準とすることができる。 （１）Ｘ線管の冷却特性よりＸ線休止時間が何分以上経
てばどの程度冷えるかの目安が立つため、３０分から１
時間位の適当な時間で制御を行えばよい。 （２）Ｘ線ＣＴ装置では計測条件毎の発生熱量と冷却特
性を１計測（スキャン）毎に算出してＸ線管のオーバー
ヒートによる破損を防いでいる。このときの単位として
は、このＸ線管が許容できる熱量の何％に達しているか
を示すヒートユニットＨ．Ｕがあるが、これをモニタす
る方法が可能である。つまり、ある程度の連続計測が可
能なヒートユニット容量分まで冷却された時点で（ヒー
トユニットＨ．Ｕの値が小さくなる）制御を行う。 （３）Ｘ線管のケース（ハウベ）表面温度を測定して温
度が冷えた状態で制御を行う。

【００１１】時間の経過に対する、実際のヒートユニッ
トの値とハウベ表面温度の関係は図９のようになる。す
なわち、ウオームアップとエアーキャリブレーションで
Ｘ線管の温度が上がり、休止時間（被検体が計測される
までの時間）でヒートユニット値（実線で示す）は下が
るが、ハウベ表面温度（一点鎖線示す）は放出熱により
時間差をもつ上昇傾向を示す。一連（１０〜４０回）の
スキャン後、ハウベ表面温度は徐々に下がり２時間程度
でウオームアップ時点での温度近くになってしまう。Ｘ
線休止時間がなく、連続的に計測が繰り返されると点線
で示すようなノコギリ波形になり、ハウベ表面温度は３
０〜４５℃程度に保たれている。

【００１２】ハウベ表面温度とＸ線焦点位置の関係は図
１０に示すようになってる。これを見て分かるように、
一般的な計測が行われてハウベ表面温度が安定している
と、焦点移動量が少なく検出器系の感度変化が少ないこ
とが分かる。

【００１３】実際にＸ線管冷却装置のファンの制御を行
う場合に注意する点は、冷えた状態から温度が高くなる
場合（実線参照）は、Ｘ線管ターゲットが真っ先に熱く
なり、熱膨張で延びて焦点の移動変化が大きく、逆に熱
い状態から冷える過程では、点線で示すように早めに焦
点移動が完了するような形を示すことである。これは、
Ｘ線曝射が止まるとターゲット自身の温度は下がってい
るが、ターゲットからの蓄積放射熱がＸ線管内の冷却オ
イルの温度を上げており、ハウベ自身の温度は遅れてピ
ークをもつような形になるためである。このため、ハウ
ベ表面温度の立ち上がり時点と立ち下がり時点では、同
じハウベ表面温度でも焦点位置が異なっており、エアー
キャリブレーション時と同温度の場合でも立ち下がり時
点のターゲット温度は完全に冷えきっているため、焦点
位置はウオームアップ前の状態になっていることに注意
する必要がある。そのため、冷却立ち下がりにおける冷
却ファン制御温度はエアーキャリブレーション時の表面
温度より数℃高めに設定する。

【００１４】一般的な計測が行われる場合は上記
（１），（２），（３）のいづれか単独の制御でも可能
だが、厳密な制御を行う場合は（１），（２），（３）
を適宜組合せて制御基準を作ることが好ましい。

【００１５】以下、本発明装置の実施例について説明す
る。図１は、本発明によるＸ線ＣＴ装置のＸ線管冷却装
置の一実施例（上記（１）の例）を示すブロック図であ
る。この図１において、１はＸ線ＣＴ装置のＸ線管、２
はＸ線管冷却装置本体である。

【００１６】ここでＸ線管冷却装置本体２は、Ｘ線管１
のハウベ内に絶縁性の冷却油を循環させてＸ線管１を冷
却するもので、ポンプにより、ハウベからの冷却油はラ
ジエータを通って再びハウベに送られるようになってい
る。この際、ラジエータはファン（冷却ファン）により
冷却されるもので、２ａはそのファンを示す。

【００１７】３は、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線計測条件に応じ
てＸ線管１を冷却するための前記ファン２ａの回転数を
変化又は一時停止させて冷却能力を制御する冷却制御手
段で、ここでは、冷却装置本体電源制御器３ａ及びＸ線
曝射記録器３ｂからなる。この場合、電源制御器３ａ
は、Ｘ線曝射記録器３ｂからの制御信号Ｓ１でＸ線管冷
却装置本体２への供給電源の電圧値を定格より下げる
か、交流電源の周波数を変化させて冷却ファン２ａの回
転数を下げて冷却能力を下げるか、又は完全に停止さ
せ、冷却能力を零とする。Ｘ線曝射記録器３ｂは、一定
のＸ線休止時間が経過することにより電源制御器３ａに
制御信号Ｓ１を与えるように構成されている。すなわ
ち、Ｘ線の曝射時毎にその時刻を最終Ｘ線曝射時刻とし
て絶えずメモリ（図示せず）に記録しておき、一方、内
蔵ＣＰＵ（図示せず）は定期的にその最終Ｘ線曝射時刻
を呼び出し、Ｘ線休止時間を算出して一定時間経過後に
制御信号Ｓ１を発生し、又は、Ｘ線の曝射時毎にタイマ
回路（図示せず）をセットし、一定時間内に曝射が開始
されなければ制御信号Ｓ１を発生するように構成してあ
る。

【００１８】図２に上述本発明装置の制御シーケンスを
示す。Ｘ線曝射記録器３ｂは、現在、Ｘ線ＣＴ装置が計
測状態にあるか否かチェック（計測状態チェック）し、
計測状態にあるならば制御信号Ｓ１を発生しないで冷却
ファン２ａの回転を現状維持（ここでは全回転）させ
る。計測状態になければＸ線休止時間をチェックし、予
め定められた一定時間Ｔ（３０〜６０分程度）以下なら
ば冷却ファン２ａを全回転させ、Ｔ以上ならば制御信号
Ｓ１を発生して冷却ファン２ａの回転を低下（又は一時
停止）させる。このシーケンスは計測を開始しようとす
ると解除され、Ｘ線を出す前に冷却ファン２ａは通常動
作に復帰する。

【００１９】図３に本発明装置の他の実施例（上記
（２）の例）を示す。この例では、前記Ｘ線曝射記録器
３ｂの代わりにヒートユニット判定器３ｃを設け、Ｘ線
休止チェックの代わりにヒートユニットチェックを行う
ようにしたものである。すなわち、ヒートユニット判定
器３ｃは定期的にＸ線ＣＴ装置の画像処理装置３１内で
算出されているヒートユニット値を読み出し、それが予
め定められた値Ｈ（３０〜４０％程度）以下ならば制御
信号Ｓ１を発生して冷却ファン２ａの回転を低下（又は
一時停止）させる。図４にこのような本発明装置の制御
シーケンスを示しておく。

【００２０】図５に本発明装置の第３の実施例（上記
（３）の例）を示す。この例では、Ｘ線管１のハウベ表
面に温度センサ３ｄを取り付け、増幅器３ｅでその検出
温度信号を増幅し、温度判定器３ｆに送る。温度判定器
３ｆでは、検出温度信号（センサ温度）が予め定められ
た温度Ｃ（３２〜３５℃ 程度）以下を示したならば制
御信号Ｓ１を発生して冷却ファン２ａの回転を低下（又
は一時停止）させる。図６にこのような本発明装置の制
御シーケンスを示しておく。

【００２１】上述実施例では、制御基準の判定を専用機
（Ｘ線曝射記録器３ｂ，ヒートユニット判定器３ｃ，温
度判定器３ｆ）で行った場合について説明したが、Ｘ線
ＣＴ装置の動作全体を制御する制御装置や画像処理装置
内の演算装置（ＣＰＵ）行うようにしてもよい。また上
記（３）の例（図５の例）ではハウベ表面温度を測定し
たが、Ｘ線管冷却装置本体２の冷却油入口部分（Ｘ線管
ハウベ内を通って温度上昇した冷却油が装置本体２に供
給される部分）の冷却油温度を測定するようにしてもよ
い。更に、ターゲット軸８２ａ（図８参照）、又はター
ゲット軸８２ａを固定するベアリング部に直接に温度セ
ンサを組み込んだＸ線管を用いてもよい。このようなＸ
線管を用いた場合は、温度検知時遅れは小さくなる。

【００２２】

【発明の効果】図７に上述各実施例（上記（１）〜
（３）の例）により冷却ファン制御を行った場合のＸ線
管ハウベ表面温度の変化を示す。各実施例とも冷却ファ
ンの回転数を低下させると曲線ａのように冷却速度が遅
くなり、また冷却ファンを完全に停止した場合は曲線ｂ
のように若干温度は上昇するが１０〜２０分後に徐々に
冷却される。曲線ｃは従来装置の場合である。このよう
に本発明装置によれば、従来装置（曲線ｃ）に比べて
１．４〜１．８倍程度冷却時間が延長され、図８に示す
ように焦点位置がｃｏｌｄ時位置に戻る変化が少なくな
ることから、Ｘ線検出器の感度変化が抑えられ、アーチ
ファクトが生じ難くなる。またその分、Ｘ線管のウオー
ムアップやエアーキャリブレーションをしなくてもよく
なり、作業効率が向上するという効果がある。なお、冷
却時間を延ばすには早めに冷却ファンを制御すればよい
が、計測が開始された場合に早めにＸ線のオーバーヒー
ト待ちになるため、Ｘ線ＣＴ装置の計測条件やＸ線管の
容量に応じて最適値に調整する必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】同上装置の制御シーケンスを示す図である。

【図３】本発明装置の他の実施例を示すブロック図であ
る。

【図４】同上装置の制御シーケンスを示す図である。

【図５】本発明装置の第３の実施例を示すブロック図で
ある。

【図６】同上装置の制御シーケンスを示す図である。

【図７】本発明装置でファン制御を行った時のハウベ表
面温度の変化を示す図である。

【図８】Ｘ線管ターゲット軸の熱膨張により焦点位置が
変化することの説明図である。

【図９】Ｘ線ＣＴ装置でのヒートユニット曲線とハウベ
表面温度変化曲線を示す図である。

【図１０】ハウベ表面温度と焦点移動量との関係を示す
図である。

【符号の説明】

１ Ｘ線管 ２ Ｘ線管冷却装置本体 ２ａ 冷却ファン ３ 冷却制御手段 ３１ Ｘ線ＣＴ装置の画像処理装置 ８１ Ｘ線検出器 ８２ Ｘ線管のターゲット ８２ａ ターゲット軸 ８３ 焦点 ８６ Ｘ線ビーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ線ＣＴ装置に使用されるＸ線管を冷却す
   るＸ線管冷却装置において、前記Ｘ線ＣＴ装置のＸ線計
   測条件に応じて前記Ｘ線管を冷却するためのファンの回
   転数を変化又は一時停止させて冷却能力を制御する冷却
   制御手段を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置のＸ
   線管冷却装置。