JP2023179192A - X-ray ct apparatus, control method of x-ray tube rotor, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書及び図面に開示の実施形態は、X線CT装置、X線管ロータの制御方法、及びプログラムに関する。 Embodiments disclosed in this specification and drawings relate to an X-ray CT apparatus, an X-ray tube rotor control method, and a program.
X線CT(Computed Tomography)装置におけるX線管は、陽極や陰極、陽極を回転させるX線管ロータを備える。X線管ロータの回転の減速や停止は、例えば、オペレータの手動指示に基づいて行われる。このため、オペレータの判断により、X線の曝射が行われておらず、X線管ロータの回転が必要でないときにX線管ロータを回転させてしまうことがある。 An X-ray tube in an X-ray CT (Computed Tomography) device includes an anode, a cathode, and an X-ray tube rotor that rotates the anode. The rotation of the X-ray tube rotor is slowed down or stopped, for example, based on manual instructions from an operator. Therefore, depending on the operator's judgment, the X-ray tube rotor may be rotated when X-ray exposure is not being performed and rotation of the X-ray tube rotor is not necessary.
X線管の曝射が行われていないときには、例えば、次回X線曝射の前の架台や寝台の動作(架台のチルト動作、寝台の左右上下動作など)、またはインジェクタ、大腸注入器、心電同期、呼吸同期などの撮影プランなどが選択されることがある。この場合、次回X線ばく射までにある程度時間が見込まれ、X線管ロータの回転による騒音やX線管ベアリングの寿命に悪影響への悪影響に繋がる。 When X-ray tube exposure is not being performed, for example, the movement of the pedestal or bed before the next X-ray exposure (tilting of the pedestal, left/right/up/down movement of the bed, etc.), or the injector, colon injector, cardiac An imaging plan such as electrical synchronization or respiratory synchronization may be selected. In this case, a certain amount of time is expected until the next X-ray exposure, which leads to noise due to the rotation of the X-ray tube rotor and an adverse effect on the life of the X-ray tube bearing.
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題は、X線管ロータの不要な回転を抑制することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 The problem to be solved by the embodiments disclosed in this specification and the drawings is to suppress unnecessary rotation of the X-ray tube rotor. However, the problems to be solved by the embodiments disclosed in this specification and the drawings are not limited to the above problems. Problems corresponding to the effects of each configuration shown in the embodiments described later can also be positioned as other problems.
実施形態のX線CT装置は、X線管と、取得部と、回転制御部と、を持つ。X線管は、ロータを有する。取得部は、前記X線管によるX線の曝射タイミングに関する情報を含むスキャンプランを取得する。回転制御部は、前記スキャンプランに基づいて、前記ロータの回転数を制御する。 The X-ray CT apparatus of the embodiment includes an X-ray tube, an acquisition section, and a rotation control section. The X-ray tube has a rotor. The acquisition unit acquires a scan plan including information regarding the timing of X-ray exposure by the X-ray tube. The rotation control unit controls the rotation speed of the rotor based on the scan plan.
以下、図面を参照しながら、実施形態のX線CT装置、X線管ロータの制御方法、及びプログラムについて説明する。 Hereinafter, an X-ray CT apparatus, an X-ray tube rotor control method, and a program according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のX線CT装置1の構成の一例を示す図である。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、を有する。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。第1の実施形態では、非チルト状態での回転フレーム17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。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an
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、X線高電圧装置14と、X線検出器15と、データ収集システム(以下、DAS:Data Acquisition System)16と、回転フレーム17と、制御装置18とを有する。
The
X線管11は、例えば、陰極(フィラメント)11Aと、陽極(ターゲット)11Bと、陽極を回転させるX線管ロータ11Cと、を備える。X線管11は、X線高電圧装置14からの高電圧の印加により、陰極11Aから陽極11Bに向けて熱電子を照射する。陽極11Bは、X線管ロータ11Cにより回転させられているため、陽極11Bに熱電子が照射されることでX線が発生する。X線管11は、真空管を含む。X線管11は、回転する陽極11B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。
The
ウェッジ12は、X線管11から画像診断の対象となる被検体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。
The
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。コリメータ13の絞り込み範囲は、機械的に駆動可能であってよい。
The
X線高電圧装置14は、例えば、高電圧発生装置60と、X線制御装置70とを有する。高電圧発生装置60は、変圧器(トランス)および整流器などを含む電気回路を有し、X線管11に印加する高電圧を発生させる。X線制御装置70は、X線管11に発生させるX線量に応じて高電圧発生装置60の出力電圧を制御する。
The X-ray
高電圧発生装置60は、上述した変圧器によって昇圧を行うものであってもよいし、インバータによって昇圧を行うものであってもよい。X線高電圧装置14は、回転フレーム17に設けられてもよいし、架台装置10の固定フレーム(不図示)の側に設けられてもよい。
The
X線制御装置70は、主に、高電圧発生装置60とX線管ロータ11Cとを制御する。図2は、X線制御装置70の構成の一例を示す図である。X線制御装置70は、例えば、通信インターフェース71と、メモリ72と、処理回路80と、を備える。通信インターフェース71は、例えば、LANなどのネットワークや通信線を介して制御装置18やコンソール装置40などと通信する。
The
メモリ72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等により実現される。メモリ72は、例えば、コンソール装置40により送信され、通信インターフェース71により受信されたスキャンプランを格納する。
The
処理回路80は、例えば、取得機能81と、制御機能82と、を備える。処理回路80は、例えば、CPU(Central Processing Unit)など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などを含む駆動機構とを有する。処理回路80は、例えば、ハードウェアプロセッサ、例えばCPUがメモリ72(記憶回路)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。
The
処理回路80における取得機能81は、例えば、通信インターフェース71により受信されたスキャンプラン取得する。取得機能71は、取得したスキャンプランをメモリ72に格納する。スキャンプランは、例えば、病院内における病院情報システム(Hospital Information System:以下、HIS)によりX線CT装置1のコンソール装置40に提供され、コンソール装置40を介してX線制御装置70に提供される。
The
制御機能82は、例えば、電圧制御機能83と、回転制御機能84と、を備える。電圧制御機能83は、メモリ72に格納されたスキャンプランなどに基づき、高電圧発生装置60の出力電圧を制御する。回転制御機能84は、メモリ72に格納されたスキャンプランなどに基づき、X線管11におけるX線管ロータ11Cの回転を制御する。処理回路80の機能は、制御装置18やコンソール装置40に設けられていてもよい。
The
回転制御機能84は、メモリ72に格納されたスキャンプランなどに基づき、X線管ロータ11Cの回転速度(回転数)を制御する。回転制御機能84は、X線管ロータ11Cの回転速度を、複数の速度、例えば、曝射時速度と、複数の待機時速度と、に制御可能である。
The
曝射時速度は、X線管11によりX線が曝射されるタイミング(以下、曝射タイミング)におけるX線管ロータ11Cの回転速度である。待機時速度は、曝射タイミング以外の期間(タイミング)であり、複数の曝射タイミングの間のX線の曝射が休止されている期間(以下、曝射休止期間)におけるX線管ロータ11Cの回転速度であり、曝射時速度よりも遅い速度である。回転制御機能84は、例えば、曝射休止期間の長さに基づいて、第2回転数を調整する。回転制御機能84は、回転制御部の一例である。曝射時速度は、第1回転数の一例である。待機時速度は、第2回転数の一例である。
The speed at the time of exposure is the rotational speed of the
図1に戻り、X線検出器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線の強度を検出する。X線検出器15は、検出したX線の強度に応じた電気信号(光信号などでもよい)をDAS16に出力する。X線検出器15は、例えば、複数のX線検出素子列を有する。複数のX線検出素子列のそれぞれは、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線検出素子列は、スライス方向(列方向、row方向)に配列される。
Returning to FIG. 1, the
X線検出器15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、光電子増倍管(フォトマルチプライヤー:PMT)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15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。
The
DAS16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15の各X線検出素子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。DAS16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。
The
回転フレーム17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15とを対向支持する。回転フレーム17は、中央に円形の開口が形成された円形の両側面と、両側面の内側円同士を繋ぐ内側面と、両側面の外側円同士を繋ぐ外側面と、を備える円環状の部材である。回転フレーム17の両側面は平面であり、内側面及び外側面は曲面である。
The rotating
回転フレーム17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15とを対向支持する円環状の部材である。回転フレーム17は、不図示の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17は、更にDAS16を支持する。DAS16が出力する検出データは、回転フレーム17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17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17は、X線管11など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。
The rotating
X線CT装置1は、例えば、X線管11とX線検出器15の双方が回転フレーム17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。
The
制御装置18は、例えば、CPUなど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などを含む駆動機構とを有する。処理回路は、例えば、ハードウェアプロセッサが記憶装置(記憶回路)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。
The
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)などの回路(circuitry)を意味する。記憶装置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。記憶装置は、非一時的(ハードウェアの)記憶媒体でもよい。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。 A hardware processor is, for example, a CPU, a GPU (Graphics Processing Unit), an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), a programmable logic device (for example, a Simple Programmable Logic Device (SPLD), or Refers to circuits such as Complex Programmable Logic Devices (CPLDs) and Field Programmable Gate Arrays (FPGAs).Instead of storing programs in storage devices, hardware processor circuits A hardware processor may be configured to directly incorporate a program into the circuit. In this case, the hardware processor achieves its functions by reading and executing the program embedded within the circuit. It is not limited to the configuration, but it may be configured as a single hardware processor by combining multiple independent circuits to realize each function.The storage device is a non-temporary (hardware) storage medium. Alternatively, multiple components may be integrated into one hardware processor to implement each function.
制御装置18は、例えば、回転フレーム17を回転させたり、架台装置10の架台をチルトさせたり、寝台装置30の天板33を上下動動作などで移動させたり、X線管11からX線を放射(曝射)させたりする。制御装置18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。
For example, the
寝台装置30は、スキャン対象となる被検体Pを搭乗させて移動させ、架台装置10の回転フレーム17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、寝台上下動装置32と、天板33と、支持フレーム34と、を備える。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。
The
寝台装置30は、例えば、天板33が架台装置10から引き出されて下降した状態で被検体Pを搭乗させる。寝台装置30は、被検体Pを搭乗させた後、天板33を上昇させ、さらに、架台装置10の方向に移動させて被検体Pを架台装置10の内部に導入する。架台装置10は、天板33に搭載された被検体Pの周囲を回転可能である。
The
寝台装置30は、天板33に被検体Pを搭載し、曝射位置から離れた待機位置まで移動可能とされている。待機位置は、1か所でもよいし複数個所でもよい。曝射位置は、被検体PにX線管11によるX線を曝射する架台装置10の内側の位置である。寝台装置30は、寝台の一例である。
The
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、通信インターフェース44と、処理回路50とを有する。第1の実施形態では、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。
The
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、再構成画像データ、CT画像データ等を記憶する。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。メモリ41は、例えば、X線CT装置1により患者をスキャンする際のスケジュールを示すスキャンプランを記憶する。
The
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、医師や技師などの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)でもよい。
The
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などの入力操作を受け付ける。
The
入力インターフェース43は、例えば、マウスやキーボード、タッチパネル、ドラッグボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、ダイヤル、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、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。
The
なお、本明細書において入力インターフェースはマウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。 Note that in this specification, the input interface is not limited to one that includes physical operation components such as a mouse and a keyboard. For example, examples of the input interface include an electrical signal processing circuit that receives an electrical signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the device and outputs this electrical signal to a control circuit.
通信インターフェース44は、例えば、LANなどのネットワークや通信線を介して制御装置18やX線制御装置70などと通信する。
The
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、制御機能51と、前処理機能52と、再構成処理機能53と、画像処理機能54とを備える。処理回路50は、例えば、ハードウェアプロセッサが記憶装置(記憶回路)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。
The
ハードウェアプロセッサとは、例えば、CPU、GPU、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理デバイスまたは複合プログラマブル論理デバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイなどの回路を意味する。記憶装置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。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。記憶装置は、非一時的(ハードウェアの)記憶媒体でもよい。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。 By hardware processor is meant a circuit such as, for example, a CPU, a GPU, an application specific integrated circuit, a programmable logic device or composite programmable logic device, a field programmable gate array, and the like. Instead of storing the program in the storage device, the program may be directly incorporated into the circuit of the hardware processor. The hardware processor is not limited to being configured as a single circuit, but may be configured as one hardware processor by combining a plurality of independent circuits to realize each function. The storage device may be a non-transitory (hardware) storage medium. Further, a plurality of components may be integrated into one hardware processor to realize each function.
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、或いは、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。処理回路50に含まれる各機能は、複数の回路に分散されていてもよいし、メモリ41に記憶されたアプリケーションソフトを起動させることで利用可能となるようにしてもよい。
Each component included in the
制御機能51は、入力インターフェース43が受け付け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。例えば、制御機能51は、X線高電圧装置14、DAS16、制御装置18および寝台上下動装置32を制御することで、架台装置10における検出データの収集処理等を実行する。
The
前処理機能52は、DAS16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等の前処理を行い、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。
The
再構成処理機能53は、前処理機能52によって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、CT画像データを生成し、生成したCT画像データをメモリ41に記憶させる。CT画像は、X線検出器15の検出結果に基づく画像である。CT画像は、原画像の一例である。
The
画像処理機能54は、入力インターフェース43が受け付けた入力操作に基づいて、CT画像データを公知の方法により、三次元画像データや任意断面の断面画像データに変換する。三次元画像データへの変換は、前処理機能52によって行われてもよい。画像処理機能54は、例えば、再構成処理機能53により生成されたCT画像における複数の断面に相当する断面画像を複数生成する。
The
次に、第1の実施形態のX線CT装置1におけるX線制御装置70の処理について説明する。図3は、第1の実施形態のX線制御装置70の処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、X線CT装置1がスキャンプランに従って動作する際のX線制御装置70の例について説明する。
Next, the processing of the
X線CT装置1が動作を開始すると、X線制御装置70は、取得機能81により、HISからコンソール装置40を介して提供されるスキャンプランを取得する(ステップS101)。スキャンプランは、コンソール装置40を介して制御装置18にも提供され、制御装置18は、スキャンプランに従って架台装置10や寝台装置30を制御する。
When the
続いて、X線制御装置70は、X線管11におけるX線管ロータ11C及び高電圧発生装置60を起動させる(ステップS103)。続いて、X線制御装置70は、スキャンプランに従ってX線管ロータ11C及び高電圧発生装置60を制御して、X線管11にX線を曝射させる。曝射タイミング及び曝射休止期間は、それぞれスキャンプランにより定められる。
Subsequently, the
曝射休止期間は、例えば、熱容量の制約によるスキャンの待ち時間、造影剤スキャンをする際のスキャン間の休止時間を含む。スキャンの待ち時間は、スキャンプランに含まれる、例えば、インジェクタ、大腸注入器、心電同期、呼吸同期などの撮影プランに応じて決定されてよい。 The exposure pause period includes, for example, a scan waiting time due to heat capacity constraints and a pause time between scans when performing a contrast agent scan. The scan waiting time may be determined depending on the imaging plan included in the scan plan, such as, for example, injector, colon injector, electrocardiogram synchronization, and respiratory synchronization.
続いて、回転制御機能84は、曝射休止期間が第1加減速時間または第2加減速時間を超えるか否かにより、X線管ロータ11Cの回転速度を決定する。ここで、第1加減速時間及び第2加減速時間について説明する。図4は、第1加減速時間及び第2加減速時間を説明する図である。
Subsequently, the
X線管ロータ11Cは、回転制御機能84の制御により、停止(速度=0)した状態から加速されて、待機時速度で回転する状態となり、さらに加速されて、曝射時速度で回転する状態となる。また、曝射時速度から減速されて待機時速度で回転する状態となり、さらに減速されて停止する。
Under the control of the
第1加減速時間は、第1加速時間t1と第1減速時間t’1を加算した時間である。第1加速時間t1は、X線管ロータ11Cが待機時速度で回転する状態から加速して曝射時速度で回転する状態となるまでに要する時間である。第1減速時間t’1は、X線管ロータ11Cが曝射時速度で回転する状態から減速して待機時速度で回転する状態となるまでに要する時間である。
The first acceleration/deceleration time is the sum of the first acceleration time t1 and the first deceleration time t'1. The first acceleration time t1 is the time required for the
第2加減速時間は、第2加速時間t2と第2減速時間t’2を加算した時間である。第2加速時間t2は、X線管ロータ11Cが停止して状態から加速して曝射時速度で回転する状態となるまでに要する時間である。第2減速時間t’2は、X線管ロータ11Cが曝射時速度で回転する状態から減速して停止するまでに要する時間である。
The second acceleration/deceleration time is the sum of the second acceleration time t2 and the second deceleration time t'2. The second acceleration time t2 is the time required for the
続いて、回転制御機能84は、曝射休止期間であるか否かを判定する(ステップS105)。曝射休止期間でないと判定した場合、回転制御機能84は、処理をステップS115に進める。曝射休止期間であると判定した場合、回転制御機能84は、スキャンプランを参照して、曝射休止期間が第2加減速時間を超えるか否かを判定する(ステップS107)。
Subsequently, the
曝射休止期間が第2加減速時間を超えると判定した場合、回転制御機能84は、曝射時回転速度で回転中のX線管ロータ11Cを停止させる(ステップS109)。曝射休止期間が第2加減速時間を超えていない(第2加減速時間以下である)と判定した場合、回転制御機能84は、曝射休止期間が第1加減速時間を超えるか否かを判定する(ステップS111)。曝射休止期間が第1加減速時間を超えると判定した場合、回転制御機能84は、曝射時回転速度で回転中のX線管ロータ11Cを待機時速度まで減速させる(ステップS113)。曝射休止期間が第1加減速時間を超えていない(第1加減速時間以下である)と判定した場合、回転制御機能84は、ステップS113をスキップしてステップS115に進む。
If it is determined that the exposure pause period exceeds the second acceleration/deceleration time, the
続いて、回転制御機能84は、スキャンプランを参照して、X線管11による曝射を再開するか否かを判定する(ステップS115)。回転制御機能84は、例えば、曝射を開始するタイミングよりも第1加速時間t1前の時間となった場合にX線管11による曝射を再開すると判定する。
Subsequently, the
回転制御機能84は、X線管11による曝射を再開すると判定した場合、X線管ロータ11Cを曝射時速度となるまで加速する(ステップS117)。X線管11による曝射を再開しないと判定した場合、回転制御機能84は、現在のX線管ロータ11Cの回転状態を維持してステップS119に進む。
If the
続いて、X線制御装置70は、スキャンプランが完了したか否かを判定する(ステップS119)。スキャンプランが完了していないと判定した場合、X線制御装置70は、処理をステップS105に戻す。X線制御装置70は、スキャンプランが完了したと判定した場合、図3に示す処理を終了する。
Subsequently, the
第1の実施形態のX線CT装置1において、X線制御装置70は、スキャンプランに基づいてX線管ロータ11Cの回転速度(回転数)を制御する。このため、スキャンプランに応じてX線管ロータ11Cの回転が不要となるタイミングを把握できるので、X線管ロータ11Cの不要な回転を抑制することができる。さらに、スキャンプランに含まれる曝射タイミングではX線管ロータ11Cを第1回転数で回転させ、曝射のタイミングではX線管ロータ11Cを第1回転数よりも回転数の低い第2回転数で回転させる。このため、回転が不要となる適切なタイミングで、X線管ロータ11Cの回転を抑制することができる。
In the
X線制御装置70が、X線管ロータ11Cの回転数を制御するにあたり、制御装置18は、X線管ロータ11Cの回転に合わせて、架台装置10における架台(回転フレーム17)も回転させてよい。この場合、制御装置18は、例えば、X線制御装置70がX線管ロータ11Cを回転させる制御と同期させて架台を回転させるようにしてもよい。なお、X線管ロータ11Cと架台(回転フレーム17)の制御は、X線制御装置70または制御装置18のいずれかが行ってもよいし、コンソール装置40などのその他の装置が行ってもよい。
When the
以下に、X線管ロータ11Cと架台の制御について、従来のX線CT装置における制御と比較して説明する。図5は、X線管ロータ及び架台の回転速度の時間変化を示すグラフである。図5において、上段には、第1の実施形態のX線CT装置1におけるX線管ロータ11C(以下、本X線CT装置の本X線管ロータ)及び架台(以下、本架台)の回転速度の時間変化の一例を示し、下段には、従来のX線CT装置におけるX線管ロータ(以下、従来X線CT装置の従来X線管ロータ)の及び架台(以下、従来架台)の回転速度の時間変化の一例を示す。
Control of the
架台の回転速度は、例えば、本X線CT装置で言えば、回転フレーム17の回転速度である。この例では、共通のスキャンプランに基づいて、X線CT装置を作動させた場合のX線管ロータの回転速度の時間変化を示している。ここでのスキャンプランでは、まず、被検体に1回目の曝射をし、その後、一定の時間を空けて2回目の曝射を行うプランである。
The rotational speed of the gantry is, for example, the rotational speed of the
1回目の曝射が始まって、しばらくは、本X線CT装置の本X線管ロータ及び本架台においても、従来X線CT装置の従来X線管ロータ及び従来架台においても、共通した回転速度の時間変化を示す。まず、1回目の曝射を開始する所定時間前から本X線管ロータ及び本架台は加速し、曝射時の回転速度である曝射時速度となったときに曝射を行う。従来X線管ロータ及び従来架台も同様に、1回目の曝射を開始する所定時間前から加速し、曝射時の回転速度である曝射時速度となったときに曝射を行う。 For a while after the first exposure begins, the rotational speed is common for both the main X-ray tube rotor and main mount of this X-ray CT device, and the conventional X-ray tube rotor and conventional mount of the conventional X-ray CT device. shows the change over time. First, the main X-ray tube rotor and main mount are accelerated from a predetermined time before starting the first exposure, and when the rotational speed at the time of exposure reaches the exposure speed, the exposure is performed. Similarly, the conventional X-ray tube rotor and the conventional mount are accelerated from a predetermined time before starting the first exposure, and when the rotational speed at the time of exposure reaches the exposure speed, the exposure is performed.
1回目の曝射が終わる時刻tαとなり、曝射休止時間となった後は本X線管ロータ及び本架台は減速して徐々に回転速度が低下する。その後、所定の待機時速度となった時点で減速が終了し、一定の回転速度で回転となる。一方、従来X線管ロータ及び従来架台は、曝射休止期間となった後も減速せずに一定の回転速度で回転を継続する。 At time tα when the first exposure ends, and after the exposure pause time, the main X-ray tube rotor and main mount decelerate and the rotational speed gradually decreases. Thereafter, the deceleration ends when the speed reaches a predetermined standby speed, and rotation begins at a constant rotational speed. On the other hand, the conventional X-ray tube rotor and the conventional mount continue to rotate at a constant rotational speed without decelerating even after the exposure pause period.
続いて、2回目の曝射を開始する時刻tβよりも所定時間前となったときに、本X線管ロータ及び本架台は加速して徐々に回転速度が増加し、曝射時速度となったときに曝射を行う。従来X線管ロータ及び従来架台は、引き続き曝射時速度で定速回転した状態で曝射を行う。 Subsequently, at a predetermined time before the time tβ at which the second exposure starts, the main X-ray tube rotor and main mount accelerate and gradually increase the rotational speed until they reach the speed at the time of exposure. Exposure is carried out when The conventional X-ray tube rotor and the conventional mount continue to perform exposure while rotating at a constant speed at the exposure speed.
そして、曝射が終了した後、本X線管ロータ及び本架台は、徐々に減速して停止する。一方、従来X線管ロータ及び従来架台も同様に、徐々に減速して停止する。ここで、従来X線管ロータ及び従来架台は、回転を開始してから終了するまでの間、加速及び減速を1回ずつ行うのみで、加速と減速の間の時間は曝射時速度で回転を続ける。このため、曝射時速度で回転する時間が長くなる。具体的に、1回目の曝射を終了した時刻tαから2回目の曝射を開始する時刻tβよりも所定時間前までの間の時間txにおいて、曝射時速度で回転する。 After the exposure is completed, the main X-ray tube rotor and main mount gradually decelerate and come to a stop. On the other hand, the conventional X-ray tube rotor and the conventional mount similarly gradually decelerate and come to a stop. Here, the conventional X-ray tube rotor and conventional mount only accelerate and decelerate once from the start to the end of rotation, and during the time between acceleration and deceleration, the rotor rotates at the speed at the time of exposure. Continue. For this reason, the time for rotating at the speed during exposure becomes longer. Specifically, during the time tx from the time tα at which the first irradiation ends to the time tβ at which the second irradiation starts, it rotates at the irradiation speed.
一方、本X線管ロータ及び本架台は、1回目の曝射を終了してから減速を開始し、2回目の曝射を始める手前の時間まで高速度回転よりも低い回転速度で回転する。具体的に、1回目の曝射を終了した時刻tαから2回目の曝射を開始する時刻tβよりも所定時間前までの間の時間txに対して、1回目の曝射後の減速時間、2回目の曝射前の加速時間を除いた時間tyは、待機時速度で回転する。このため、本X線管ロータと本架台の不要な回転を抑制することができる。 On the other hand, the main X-ray tube rotor and main mount start deceleration after the first exposure is completed, and rotate at a rotation speed lower than the high-speed rotation until the time just before starting the second exposure. Specifically, with respect to the time tx from the time tα at which the first exposure ends to the predetermined time before the time tβ at which the second exposure starts, the deceleration time after the first exposure, During the time ty excluding the acceleration time before the second exposure, the rotation is performed at the standby speed. Therefore, unnecessary rotation of the main X-ray tube rotor and main mount can be suppressed.
(第2の実施形態)
続いて、第2の実施形態のX線CT装置1について説明する。第2の実施形態のX線CT装置1は、第1の実施形態のX線CT装置1の装置構成は共通し、X線制御装置70の処理が主に異なる。第2の実施形態のX線CT装置1では、曝射休止期間における寝台の待機位置に基づいて、X線管ロータ11Cの回転速度を制御する。
(Second embodiment)
Next, the
第2の実施形態においては、待機位置として、第1待機位置と第2待機位置が設定されている。第1待機位置は、曝射位置から水平移動した位置であり、第2待機位置は、第1待機位置から下降した位置である。また、天板33が曝射位置から第1待機位置まで移動する移動段階を第1段階とし、曝射位置から第2待機位置まで移動する移動段階を第2段階とする。以下、第1の実施形態のX線CT装置1との相違点を中心として、第2の実施形態のX線CT装置1について説明する。
In the second embodiment, a first standby position and a second standby position are set as standby positions. The first standby position is a position horizontally moved from the exposure position, and the second standby position is a position lowered from the first standby position. Moreover, the movement stage in which the
図6は、第2の実施形態のX線制御装置70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は、X線制御装置70において、スキャンプランを取得し(ステップS201)、続いて、X線制御装置70は、X線管ロータ11C及び高電圧発生装置60を起動させる(ステップS203)。続いて、回転制御機能84は、曝射休止期間であるか否かを判定し(ステップS205)。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing of the
曝射休止期間でないと判定した場合、回転制御機能84は、処理をステップS215に進める。曝射休止期間であると判定した場合、回転制御機能84は、寝台が移動中であるか否かを判定する(ステップS207)。寝台が移動中でないと判定した場合、回転制御機能84は、処理をステップS215に進める。
If it is determined that it is not the exposure pause period, the
一方、寝台が移動中であると判定した場合、回転制御機能84は、寝台の移動段階を判定する。ここで、寝台の移動段階は、寝台(天板33)が曝射位置から移動したときの段階を示し、移動段階としては、例えば、第1段階と第2段階が設定されている。移動段階が第1段階であるときに寝台は第1待機位置まで移動し、移動段階が第2段階であるときに寝台は第2待機位置まで移動する。図7は、寝台の移動段階を説明する図である。
On the other hand, if it is determined that the bed is moving, the
図7の左図は、寝台が曝射位置にある状態を示し、中図は、寝台が第1待機位置にある状態を示し、右図は、寝台が第2待機位置にある状態を示す。この例において、寝台が曝射位置にある状態では、天板33が基台31から架台装置10側に突出して架台装置10の内部に進入している。寝台が第1待機位置にある状態では、天板33が曝射位置から水平方向に移動して、架台装置10から抜け出している。寝台が第2待機位置にある状態では、天板33が第1待機位置から下降している。寝台の移動量は、寝台が曝射位置から第1待機位置まで移動するよりも曝射位置から第2待機位置まで移動する方が多くなる。
The left diagram in FIG. 7 shows the bed in the exposure position, the middle diagram shows the bed in the first standby position, and the right diagram shows the bed in the second standby position. In this example, when the bed is in the exposure position, the
図6に戻り、ステップS207において、寝台が移動中であると判定した場合、回転制御機能84は、寝台の移動段階を判定する(ステップS209)。寝台の移動段階が第1段階であると判定した場合、回転制御機能84は、X線管ロータ11Cの回転速度を減速させて(ステップS211)、例えば、待機中速度とする。寝台の移動段階が第2段階であると判定した場合、回転制御機能84は、X線管ロータ11Cの回転を停止させる(ステップS213)。
Returning to FIG. 6, if it is determined in step S207 that the bed is moving, the
図7に示すように、寝台の移動段階が第1段階であり寝台が第1待機位置にある場合には、曝射位置までの距離が短く、曝射位置に復帰するまでの時間が短くなる。このため、寝台の移動段階が第1段階であるときには、X線管ロータ11Cの回転速度が曝射中速度に到達する時間が長くなりすぎないように、X線管ロータ11Cの回転速度を待機中速度としておく。
As shown in FIG. 7, when the bed movement stage is the first stage and the bed is in the first standby position, the distance to the exposure position is short and the time required to return to the exposure position is short. . Therefore, when the stage of moving the bed is in the first stage, the rotational speed of the
一方、寝台の移動段階が第2段階であり寝台が第2待機位置にある場合には、曝射位置までの距離が長く、曝射位置に復帰するまでの時間も長くなる。このため、寝台の移動段階が第2段階であるときには、X線管ロータ11Cの回転速度が曝射中速度に到達する時間を長くとれるので、X線管ロータ11Cを停止させる。
On the other hand, when the bed movement stage is the second stage and the bed is at the second standby position, the distance to the exposure position is long and the time required to return to the exposure position is also long. Therefore, when the bed movement stage is in the second stage, the
その後、回転制御機能84は、第1の実施形態と同様に、スキャンプランを参照して、X線管11による曝射を再開するか否かを判定する(ステップS215)。その結果、曝射を再開すると判定した場合、X線管ロータ11Cを加速し(ステップS217)、再開しないと判定した場合には、現在のX線管ロータ11Cの回転状態を維持する。
Thereafter, similarly to the first embodiment, the
続いて、X線制御装置70は、スキャンプランが完了したか否かを判定する(ステップS219)。スキャンプランが完了していないと判定した場合、X線制御装置70は、処理をステップS205に戻す。X線制御装置70は、スキャンプランが完了していないと判定した場合、図3に示す処理を終了する。
Subsequently, the
第2の実施形態のX線CT装置1は、第1の実施形態のX線CT装置1と同様の作用効果を奏する。第2の実施形態のX線CT装置1は、さらに、寝台の移動段階に応じてX線管ロータの回転速度を調整している。第2の実施形態のX線CT装置1は、寝台の移動段階が進むほど、X線管ロータの曝射休止期間中の回転速度を低くする。このため、X線管ロータの無駄な回転をより好適に抑制することができる。
The
第2の実施形態では、曝射位置から第1待機位置や第2待機位置に移動するまでに要する時間を予め計算しまたは計測しておき、第1の実施形態で説明した第1加減速時間や第2加減速時間と比較して、X線管ロータ11Cの回転数を制御してもよい。また、X線管ロータ11Cの回転とともに、架台の回転を制御してもよい。
In the second embodiment, the time required to move from the exposure position to the first standby position or the second standby position is calculated or measured in advance, and the first acceleration/deceleration time described in the first embodiment is calculated or measured in advance. The number of rotations of the
上記の各実施形態において、スキャンプランは、検査が行われる前に作成されたものでもよいし、検査が行われる前に作成したものを、検査の進行に伴って修正したものでもよい。例えば、予め作成していた検査の時間と、実際に検査にかかった時間とが異なる場合に、実際に検査にかかった時間を予め作成した検査の時間と入れ替えるなどしてスキャンプランを修正してもよい。あるいは、スキャンプランは、検査が開始されてから、検査の進行に伴って、随時作成(更新)されるものでもよい。 In each of the embodiments described above, the scan plan may be created before the examination is performed, or may be created before the examination and modified as the examination progresses. For example, if the test time you created in advance differs from the time it actually took to perform the test, you can modify the scan plan by replacing the time it actually took to perform the test with the test time you created in advance. Good too. Alternatively, the scan plan may be created (updated) at any time after the examination is started and as the examination progresses.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、ロータを有するX線管と、前記X線管によるX線の曝射タイミングに関する情報を含むスキャンプランを取得する取得部と、前記スキャンプランに基づいて、前記ロータの回転数を制御する制御部と、を持つことにより、X線管ロータの不要な回転を抑制することができる。 According to at least one embodiment described above, an X-ray tube having a rotor, an acquisition unit that acquires a scan plan including information regarding the timing of X-ray exposure by the X-ray tube, and a , and a control unit that controls the rotation speed of the rotor, it is possible to suppress unnecessary rotation of the X-ray tube rotor.
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、種々の省略、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。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1…X線CT装置
10…架台装置
11…X線管
11A…陰極
11B…陽極
11C…X線管ロータ
12…ウェッジ
13…コリメータ
14…X線高電圧装置
15…X線検出器
16…データ収集システム
17…回転フレーム
18…制御装置
30…寝台装置
31…基台
32…寝台上下動装置
33…天板
34…支持フレーム
40…コンソール装置
41…メモリ
42…ディスプレイ
43…入力インターフェース
44…通信インターフェース
50…処理回路
51…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
60…高電圧発生装置
70…X線制御装置
71…通信インターフェース
72…メモリ
80…処理回路
81…取得機能
82…制御機能
83…電圧制御機能
84…回転制御機能
P…被検体
1...
Claims (11)
前記X線管によるX線の曝射タイミングに関する情報を含むスキャンプランを取得する取得部と、
前記スキャンプランに基づいて、前記X線管ロータの回転数を制御する回転制御部と、を備える、
X線CT装置。 an x-ray tube having an x-ray tube rotor;
an acquisition unit that acquires a scan plan including information regarding the timing of X-ray exposure by the X-ray tube;
a rotation control unit that controls the rotation speed of the X-ray tube rotor based on the scan plan;
X-ray CT device.
請求項1に記載のX線CT装置。 The rotation control unit rotates the X-ray tube rotor at a first rotation speed at the exposure timing included in the scan plan, and rotates the X-ray tube rotor at a first rotation speed at timings other than the exposure timing. controlling the X-ray tube rotor to rotate at a second rotation speed, which is also lower rotation speed;
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
請求項2に記載のX線CT装置。 The rotation control unit is configured to control a time required for the X-ray tube rotor to accelerate from a state in which it rotates at the second rotation speed to a state in which it rotates at the first rotation speed, and a time required for the X-ray tube rotor to rotate at the first rotation speed. If the exposure pause period between the plurality of exposure timings exceeds the time required to decelerate from the state of rotating at one rotational speed to the state of rotating at the second rotational speed, , decelerating the X-ray tube rotor rotating at the first rotation speed;
The X-ray CT apparatus according to claim 2.
請求項2に記載のX線CT装置。 The rotation control unit adjusts the second rotation speed based on the length of an exposure pause period between the plurality of exposure timings,
The X-ray CT apparatus according to claim 2.
請求項4に記載のX線CT装置。 The rotation control unit lowers the second rotation speed as the exposure pause period becomes longer.
The X-ray CT apparatus according to claim 4.
前記回転制御部は、前記寝台の移動段階に更に基づいて、前記X線管ロータの回転数を制御する、
請求項2に記載のX線CT装置。 further comprising a bed on which a subject is mounted and movable from an irradiation position where the subject is irradiated with X-rays from the X-ray tube to a standby position distant from the irradiation position;
The rotation control unit further controls the rotation speed of the X-ray tube rotor based on the stage of movement of the bed.
The X-ray CT apparatus according to claim 2.
請求項6に記載のX線CT装置。 The rotation control unit lowers the second rotation speed as the movement stage progresses;
The X-ray CT apparatus according to claim 6.
前記回転制御部は、前記X線管ロータを減速させる際に、前記X線管が設けられた架台の回転を減速させる、
請求項1に記載のX線CT装置。 The X-ray tube is provided with a pedestal that is rotatable around the subject;
The rotation control unit decelerates the rotation of a pedestal on which the X-ray tube is provided when decelerating the X-ray tube rotor.
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
請求項8に記載のX線CT装置。 The rotation control unit decelerates the pedestal in synchronization with the X-ray tube rotor.
The X-ray CT apparatus according to claim 8.
前記X線管によるX線の曝射タイミングに関する情報を含むスキャンプランを取得し、
前記スキャンプランに基づいて、前記X線管ロータの回転数を制御する、
X線管ロータの制御方法。 A computer of an X-ray CT apparatus equipped with an X-ray tube having an X-ray tube rotor,
obtaining a scan plan including information regarding the timing of X-ray exposure by the X-ray tube;
controlling the rotational speed of the X-ray tube rotor based on the scan plan;
Control method for X-ray tube rotor.
前記X線管によるX線の曝射タイミングに関する情報を含むスキャンプランを取得させ、
前記スキャンプランに基づいて、前記X線管ロータの回転数を制御させることを行わせる、
プログラム。 In a computer of an X-ray CT apparatus equipped with an X-ray tube having an X-ray tube rotor,
obtaining a scan plan including information regarding the timing of X-ray exposure by the X-ray tube;
controlling the rotational speed of the X-ray tube rotor based on the scan plan;
program.
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