JP5582137B2 - 高電圧装置、およびそれを備えた放射線源、放射線透視撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線強度の変更が可能な放射線源に電力を供給する高電圧装置、およびそれを備えた放射線源、放射線透視撮影装置に関する。

医療機関には、被検体の透視像を取得する放射線透視撮影装置が配備されている。この様な放射線透視撮影装置における従来の構成について説明する。従来の放射線透視撮影装置は、被検体を載置する天板と、天板の上部に設けられた放射線源と、天板の下部に設けられた放射線検出手段（ＦＰＤ）とを備えている。放射線源、およびＦＰＤは、被検体Ｍの体軸方向に沿って移動可能となっている。

放射線源５３の構成について、具体的に説明する。図７に示すように、放射線源５３は、周縁がテーパ状となっている円板状の回転陽極６１を有している。回転陽極６１は、真空容器６２の中空部に位置しており、そこは、真空に保たれている。支持軸６３は、回転陽極６１を回転自在に支持する。陰極６４は、回転陽極６１の周縁に対向する位置に設置されており、ここから電子Ｅを回転陽極６１の周縁部に向けて照射する。このときに、回転陽極６１，陰極６４の間に高電圧が印加される。陰極６４から発射される電子Ｅは、回転陽極６１の周縁部に当たり、そこからＸ線ビームＢが真空容器６２の外部に向けて照射される構成となっている。この様な構成の放射線源は、例えば、特許文献１に記載されている。

回転陽極６１，および陰極６４の間に印加される電圧は、電圧印加部６７より供給される。そして、支持軸６３を回転させる回転機構６５は、回転陽極６１を陰極６４に対して回転させる目的で設けられている。

入力部８０は、術者の指示を入力させるもので、これを通じて、術者は、放射線源５３を自在に操作することができる。主制御部８１は、Ｘ線管の各部を統括的に制御する。

この様な放射線源５３の動作について説明する。図８に示すように、放射線の照射が停止されている当初においては、両極６１，６４の間の電圧Ｖは、０である。

術者が入力部８０を通じ、放射線の照射の指示を行うと、その時点ＴＡにおいて、回転陽極６１の回転が開始され、当初０だった回転陽極６１の回転数Ｒが増加する。と同時に、電圧印加部６７は、両極６１，６４の間にまず、回転陽極６１が静止していても損傷することがない程度に低い最低電圧ＶＬが印加される。

回転陽極６１の回転が開始されると、回転陽極６１は、やがて所定の回転数ＲＡとされる。しかし、時点ＴＡにおいては、回転陽極は静止しており、所定の回転数ＲＡに達するまでいくらかの時間を要する。この所要時間をｔ１とする。

回転陽極６１の回転速度が十分でないうちに、高電圧を両極６１，６４の間に印加すると、回転陽極６１の周縁部における電子が当たっている部分が過度に熱せられ、回転陽極６１が損傷する危険性がある。従来の構成によれば、これを防ぐため、回転陽極が静止した状態から透視を開始する場合、時点ＴＡにおいて両極６１，６４には、まずは最低電圧ＶＬ（例えば５０ｋＶ）が印加される。そして、回転陽極６１のスピードが増加すると同時に、徐々に両極６１，６４に印加される電圧が上げられ、両極６１，６４に印加される電圧は、最終的には診断に適した電圧ＶＡ（例えば８０ｋＶ）となる。両極６１，６４に印加される電圧がＶＬから診断に適した電圧ＶＡに達する期間をＥとする。この電圧制御は、自動的に放射線強度を変化させることで透視画像の輝度を調節するＡＢＣ(automatic brightness controller)７０が行う。

この様に、従来の構成によれば、放射線の照射開始の時点ＴＡにおいて、回転陽極が静止した状態から透視を開始する場合、両極６１，６４には、常に最低電圧ＶＬが印加される構成となっている。
特開平９−２１３４９４号公報

しかしながら、従来構成の放射線源には次のような問題点がある。
すなわち、従来構成の放射線源において、回転陽極が静止した状態から透視を開始する場合、放射線の照射が開始されるとき、両極６１，６４に印加される電圧は、まず最低電圧ＶＬから開始され、それから診断に適した電圧ＶＡに上げられる。放射線の強さが術者の所望のものとなるのは、診断に適した電圧ＶＡが両極６１，６４に印加されたときからである。すなわち、両極６１，６４に印加される電圧が診断に適した電圧ＶＡとなるまでの間、放射線源から放出される放射線の強度は、弱いものとなっている。すなわち、診断に適した電圧ＶＡよりも低い電圧で以って照射された放射線は、診断に用いることができない。結局、両極６１，６４に印加される電圧が診断に適した電圧ＶＡとなるまで、待つ必要がある。

図８におけるＰの期間となって初めて診断に適した透視画像が得られる。つまり、図８におけるＥの期間中においては、被検体Ｍに対して不必要な放射線が進行する。被検体Ｍの被曝量を抑制する観点に立てば、診断に適した透視画像を得る間だけ放射線源から放射線が照射される構成となっていることが望ましく、期間Ｅにおける不必要な被曝は、抑制されるべきである。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、被検体に対する放射線被曝を抑制することができる高電圧装置、およびそれを備えた放射線源、放射線透視撮影装置を提供することにある。

発明を解決するための手段

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る高電圧装置は、回転陽極と、回転陽極を包含する容器と、回転陽極の回転数が目標の回転数となるまで増加するように回転陽極を回転させる回転手段と、回転陽極を制御する回転制御手段とを備えた放射線源に電圧を供給させる高電圧装置において、回転陽極に電圧を印加する電圧印加手段と、回転制御手段が行う回転陽極の回転開始動作に伴い、回転陽極の電圧の印加を中止させている電圧印加手段に放射線透視撮影が可能な所定の電圧を印加するよう指示することで放射線の照射を開始させる電圧印加指示手段とを備え、電圧印加支持手段は、回転陽極の回転数が目標の回転数に達する前でありかつ、損傷限界負荷に対応した回転陽極が損傷しない程度に高い回転数となった時を放射線の照射開始時点とすることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明に係る高電圧装置は、回転陽極が損傷しない程度に高い回転数となるまで待ってから回転陽極に所定の電圧が印加される。つまり、回転陽極が静止した状態から透視を開始する場合であっても、回転陽極に電圧が印加された時点から既に術者の所望の強度の放射線が出力される。したがって、回転陽極に電圧が印加された直後から診断に適した透視画像を得ることができる。つまり、従来のように、放射線照射が開始された後、放射線強度が増加して診断に適した強度となるまで待つ必要がなく、被検体に対して診断に利用できない放射線を照射させる必要もない。したがって、被検体に不必要な放射線が照射されるのを抑制することができる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の高電圧装置において、電圧印加指示手段は、回転陽極の回転が開始されてから回転陽極が電圧を印加しても損傷しない程度に高い回転数となった時点で電圧を印加するよう指示を行い、電圧印加指示手段は、（Ａ）回転陽極に印加される電流、電圧を基に回転陽極の回転が開始されてから回転陽極が電圧を印加しても損傷しない程度に高い回転数となるまでの期間を決定することを特徴とするものである。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の高電圧装置において、電圧印加指示手段は、回転陽極に電圧の印加が終了した時点から回転陽極が電圧を印加しても損傷しない程度に高い回転数となる期間を示すディレイ時間だけ経過した時点で電圧を印加するよう指示を行い、電圧印加指示手段は、（Ａ）回転陽極に印加される電流、電圧、および（Ｂ）回転陽極に電圧の印加が終了してから回転陽極の回転の制動が開始されるまでのズレ時間とを基にディレイ時間を決定することを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は、電圧印加指示手段がどのように回転陽極の回転数が十分に高まったことを判断するかという具体例である。すなわち、電圧印加指示手段は、停止状態の回転陽極の回転が開始されてからある期間だけ経過したとき、回転陽極が損傷しない回転数に達したと判断する。また、電圧印加支持手段は、回転陽極に電圧の印加が終了した時点からディレイ時間だけ経過したとき、回転陽極が損傷しない回転数に達したと判断する。この様に構成すれば、回転陽極の回転数は十分に高まった時点で電圧が印加されるので、回転陽極、陰極間に所定の電圧を印加しても、回転陽極が損傷することがない。このディレイ時間は印加する負荷に応じて可変であっても良い。

また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高電圧装置において、回転陽極の回転数を計測する回転数計測手段を更に備え、電圧印加指示手段は、計測された回転数が電圧を印加しても回転陽極が損傷しない程度に高い回転数以上となった時点で電圧を印加するよう指示を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は、電圧印加指示手段がどのように回転陽極の回転数が十分に高まったことを判断するかという具体例の一つである。すなわち、電圧印加指示手段は、回転数計測手段により実測された回転陽極の回転数が所定の回転数以上となったとき回転陽極が損傷しない回転数に達したと判断する。回転数が所定の回転数（許容回転数）以上となっていれば、回転陽極の回転数は十分に高まったといえるので、回転陽極、陰極間に所定の電圧を印加しても、回転陽極が損傷することがない。この許容回転数は印加する負荷に応じて可変であっても良い。

また、請求項５に係る発明は、請求項３に記載の高電圧装置において、術者の指示を入力させる入力手段を更に備え、電圧印加指示手段は、術者による前回の回転陽極に対する電圧の印加の終了の指示があった以降であって、回転陽極が損傷しない程度に高い回転数を維持した状態にあるとき、電圧を印加するよう指示を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は、電圧印加指示手段がどのように回転陽極の回転数が十分に高まったことを判断するかという具体例の一つである。放射線の照射が終了後、一定時間経過すると回転陽極に制動が掛けられて減速し、数分後に回転陽極は完全に停止するが、制動後も一定時間は回転陽極の回転は未だ停止していない。回転陽極の回転数が十分に高く保たれている場合、回転の開始からディレイ時間を待たなくても、回転陽極、陰極間に対する電圧の印加が即座に可能である。上述の構成において、前回の回転陽極に対する電圧の印加が終了した時点から入力手段に放射線の照射を開始する指示が入力された時点までの時間が所定の許容時間よりも短いとき、回転陽極の回転数は、損傷を来たさない程度に十分に高いのである。したがって、上述の構成における電圧印加指示手段は、この場合において、回転陽極の回転の開始からディレイ時間だけ経過する前であっても回転陽極が損傷しない回転数に達したと判断する。これにより、術者の入力に対する放射線源のレスポンスが改善される。この許容時間は印加する負荷に応じて可変であっても良い。

また、請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の高電圧装置において、電圧印加指示手段が参照する設定値を記憶する設定値記憶手段を備え、設定値は、変更可能となっていることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成によれば、検査の方法等の変更により自由に対応できる放射線源が提供できる。すなわち、術者は、設定電圧値を思い通りに変更できるので、回転陽極、陰極間に印加される電圧は、印加された時点から、確実に術者が所望したものとなっているのである。

また、請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の高電圧装置を搭載した放射線源において、回転陽極と、回転陽極を包含する容器と、回転陽極を回転させる回転手段と、回転陽極を制御する回転制御手段とを備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成によれば、照射開始から所望の強度の放射線が出力できる放射線源が提供できる。

また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の放射線源を備えた放射線透視撮影装置において、放射線源から照射された放射線を検出する放射線検出手段を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成によれば、照射開始から所望の強度の放射線が出力できる放射線源を備えた放射線透視撮影装置が提供できる。被検体に対して、診断に用いることができない放射線被曝を与えないので、被検体に対する放射線被曝が抑制された放射線透視撮影装置が提供できる。

実施例１に係るＸ線管の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る回転陽極の構成を説明する斜視図である。 実施例１に係るＸ線管の動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係るＸ線管の動作を説明するタイミングチャートである。 実施例１に係るＸ線管の動作を説明するタイミングチャートである。 実施例２に係るＸ線管の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例２に係るＸ線管の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例２に係る放射線源の構成を説明するタイミングチャートである。

１ 回転陽極
２ 真空容器（容器）
３ 支持軸
４ 陰極
５ 回転機構（回転手段）
６ 回転制御部（回転制御手段）
７ 電圧印加部（電圧印加手段）
８ 電圧印加指示部（電圧印加指示手段）
９ 回転数計測部（回転数計測手段）
１０ Ｘ線管（放射線源）
２２ 設定値記憶部（設定値記憶手段）
３４ ＦＰＤ（放射線検出手段）

以下、本発明に係る放射線源、および放射線透視撮影装置の最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明におけるＸ線は、本発明の放射線の一例である。

本発明に係るＸ線管１０の構成について説明する。Ｘ線管１０は、図１に示すように、回転陽極１を有している。回転陽極１は、真空容器２の中空部２ａに位置しており、そこは、真空に保たれている。図２は、実施例１に係る回転陽極の構成を説明する斜視図である。回転陽極１は、支持軸３によって回転自在に支持されている。この回転陽極１は、円盤状であるとともに、支持軸３から遠ざかる方向に沿って先細りのテーパ状となっている。すなわち、回転陽極１は、傘型となっており、その周縁部１ａ（図２参照）は、支持軸３に対して傾斜している。なお、周縁部１ａは、電子ビームのターゲットとも呼ばれる。真空容器は、本発明の容器に相当し、Ｘ線管は、本発明の放射線源に相当する。

陰極４の先端は、真空容器２の中空部２ａに位置しているとともに、回転陽極１の周縁部１ａに対向している。回転陽極１，陰極４に電圧が印加されると、この陰極４の先端から電子Ｅが回転陽極１の周縁部１ａに向けて照射される。陰極４から発射される電子Ｅは、回転陽極１の周縁部１ａに当たり、そこからＸ線ビームＢが真空容器２の外部に向けて照射される。なお、陰極４の先端は、電子を放出させるフィラメントとなっている。

回転陽極１，真空容器２，支持軸３，および陰極４は、合わせて管球１１と呼ばれる。

回転陽極１，および陰極４に印加される高い電圧は、電圧印加部７より供給される。電圧印加部７から供給される電圧は可変となっている。電圧印加指示部８は、電圧印加部７に指示信号を送出し、電圧印加部７は、この指示信号にしたがって回転陽極１，陰極４間の電圧の印加を中止したり、電圧の印加を再開したりする。電圧印加部は、本発明の電圧印加手段に相当し、電圧印加指示部は、本発明の電圧印加指示手段に相当する。

陰極加熱電流供給部１７は、低電圧の電流を陰極４に対して供給するものである。この電流は、コイル状となっている陰極４を通過し、陰極４を加熱させる。すなわち、Ｘ線管１０においては、Ｘ線を発生させる前に、陰極４を加熱しておくのである。加熱された陰極４は、熱電子放出を起こしやすく、この状態で電圧印加部７より高電圧が両極１，４に印加されると、電子Ｅが陰極４から回転陽極１に向けて次々に飛び出すことになる。この陰極加熱電流供給部１７は、陰極加熱電流制御部１２によって制御される。

支持軸３を回転させる回転機構５は、回転陽極１を陰極４に対して回転させる目的で設けられている。なお、回転機構５は、回転制御部６により制御される。また、入力部２１は、術者の指示を入力させるもので、これを通じて、術者は、透視開始の指示やＸ線条件の変更を行うことができる。絶縁リング３ａは、支持軸３の軸受けである。この絶縁リング３ａは、支持軸３と真空容器２とを絶縁するとともに、真空容器２の外部から真空となっている中空部２ａに向けて空気が流れるのを防止する。回転制御部は、本発明の回転制御手段に相当し、回転機構は、本発明の回転手段に相当する。

回転数計測部９は、回転陽極１の回転数を逐次監視している。回転数計測部９は、回転数データを後述の主制御部２９に送出する。回転数計測部は、本発明の回転数計測手段に相当する。

設定電圧値記憶部２２，ディレイ時間記憶部２３，および許容値記憶部２４のそれぞれは、後述の設定電圧値Ｖａ，ディレイ時間Ｄ，および許容時間ＡＴの各々を記憶する記憶部である。また、Ｘ線管１０には、時間差取得部１８が設けられている。これらを設けた意義については、後述のものとする。なお、術者は、入力部２１を通じて設定電圧値記憶部２２に記憶されている設定電圧Ｖａを更新することができる。

Ｘ線管１０には、回転制御部６，電圧印加指示部８，および陰極加熱電流制御部１２の各々を統括的に制御する主制御部２９が設けられている。主制御部２９は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。

次に、実施例１に係るＸ線管１０の動作について説明する。図３は、実施例１に係るＸ線管の動作を説明するフローチャートである。実施例１に係るＸ線管１０の動作の特徴を盛り込んだ一連の動作を示す。すなわち、下記に説明するＸ線管１０の動作例は、入力部２１に照射開始の指示が入力される照射開始指示ステップＳ１と、回転陽極１の回転を開始する回転開始ステップＳ２と、電圧印加部７の電圧を制御する電圧制御ステップＳ３と、電圧の印加を開始する電圧印加開始ステップＳ４と、入力部２１に照射終了の指示が入力される照射終了指示ステップＳ５と、回転陽極１の回転の制動を開始する回転制動開始ステップＳ６と、電圧の印加を中止する電圧印加中止ステップＳ７と、入力部２１に照射再開の指示が入力される照射再開指示ステップＳ８と、回転陽極１の回転を再開する回転再開ステップＳ９と、電圧印加部７の電圧を制御する電圧再制御ステップＳ１０と、電圧の印加を再開する電圧印加再開ステップＳ１１との各ステップを備えている。以降、これらの各ステップの詳細を順を追って説明する。

＜照射開始指示ステップＳ１，回転開始ステップＳ２＞
まず、術者は、入力部２１を通じ、Ｘ線管１０に対しＸ線の照射を指示する。すると、回転制御部６は直ちに、回転陽極１の回転の開始を指示し、回転が停止していた回転陽極１の回転が開始される。

＜電圧制御ステップＳ３＞
続いて、電圧印加部７の電圧が電圧制御部８により調節される。すなわち、電圧制御部８は、設定電圧値記憶部２２に記憶される設定電圧値Ｖａを読み出して、電圧印加部７の電圧をＶａとする。なお、この時点において電圧印加指示部８は、電圧の印加を電圧印加部７に指示していないので、電圧印加部７による両極１，４に対する電圧の印加は、中止されたままである。

なお、照射開始指示ステップＳ１において、術者は、Ｘ線照射を指示する前に設定電圧値Ｖａの変更を指示する場合がある。このときは、入力部２１において取得された新たな設定電圧値Ｖｂが設定電圧値記憶部２２に記憶された後、電圧制御部８は、この新たな設定電圧値Ｖｂに基づいて電圧印加部７を制御することになる。なお、照射開始指示ステップＳ１の時点で、陰極加熱電流供給部１７は、陰極加熱電流制御部１２に制御され、陰極４の加熱が開始される。

＜電圧印加開始ステップＳ４＞
次に、電圧印加指示部８は、ディレイ時間記憶部２３に記憶されている期間Ｎを読み出す。この期間Ｎは、例えば、０．５秒である。あるいは、期間Ｎとして、設定電圧値ＶａまたはＶｂによる負荷に応じて主制御部２９が算出した値を用いても良い。この期間Ｎの算出方法については後述する。電圧印加指示部８は、図４（ａ）に示すように、Ｘ線照射の指示がされた時点Ｓｔからある期間Ｎだけ経過した後、電圧印加部７に電圧印加開始の指示を与える。こうして、両極１，４に設定電圧Ｖａが印加され、Ｘ線管１０からＸ線が放出される。この様に、電圧印加指示部８は、期間Ｎを基に電圧の印加の指示を行う構成となっている。なお、期間Ｎは、回転が停止している回転陽極１の回転が開始されてから回転陽極１が電圧を印加しても損傷しない程度に高い回転数となるまでの期間を示している。

図４（ａ）を参照して電圧印加開始ステップＳ４について更に詳細に説明する。Ｘ線照射の指示がされた時点Ｓｔにおいて、回転陽極１の回転が直ちに開始される。しかし、時点Ｓｔにおいては、回転陽極１の回転が十分に高まっておらず、この時点より両極１，４に高電圧を印加してしまうと、回転陽極１が損傷してしまう可能性がある。そこで、実施例１の構成によれば、時点Ｓｔより期間Ｎだけ経過した時点Ｄｔにおいて両極１，４に高電圧を印加する構成となっている。時点Ｄｔにおいて回転陽極１の回転数は、十分に高まっているので、回転陽極１は、損傷することがない。

従来構成によれば、Ｘ線照射の開始時点では、Ｘ線強度は弱いものとなっていたが、実施例１の構成によれば、Ｘ線照射の開始時点Ｄｔにおいて、Ｘ線強度は、術者が所望のものとなっている。時点Ｄｔにおいて両極１，４に設定電圧Ｖａが印加されているからである。つまり、図４（ａ）における時点Ｄｔより診断に適した強度のＸ線が照射される期間Ｐが開始することになる。すなわち、Ｘ線照射が開始されるのと同時に診断を開始することができる。

＜照射終了指示ステップＳ５，回転制動開始ステップＳ６，電圧印加中止ステップＳ７＞
術者が入力部２１を通じて、Ｘ線照射の終了を指示すると［図４（ａ）における時点Ｅｔを参照］、電圧印加指示部８は、電圧印加部７に対して電圧の印加を中止する指示を与え、Ｘ線の照射が停止される。この後、一定時間（例えば６０秒）経過すると［図４（ａ）における時点Ｆｔを参照］回転制御部６は、回転陽極１の回転を減速させる制動を行うように回転機構５を制御する。制動後も回転陽極１は回転を続け、自然に減速し、やがて静止する。なお、この時点で電圧印加部７における電圧は、未だＶａとなっている。

＜照射再開指示ステップＳ８，回転再開ステップＳ９，電圧印加再開ステップＳ１１＞
次に、Ｘ線照射の終了後、再びＸ線を照射させる必要が生じたものとする。術者は、入力部２１を通じて、Ｘ線照射の再開を指示する。すると、回転制御部６は、回転陽極１を再び回転させるように回転機構５を制御する。つまり、図４（ｂ）に示すように、Ｘ線照射の再開が指示された時点Ｇｔより回転陽極１の回転の加速が開始される。なお、図４（ｂ）の矢印は、術者がＸ線照射の終了の指示を与えた時点（ステップＳ５の時点）を表している。被検体の放射線被曝を極力抑える目的で、Ｘ線照射の終了が指示されると直ちにＸ線の照射が中止される。一方、回転陽極１の回転は余裕を持って、Ｘ線の照射中止から所定のズレ時間Ｑが経過してから回転の制動がかかる様になっている。回転陽極１の制動がかかり始める時点を時点Ｆｔとする。

時点Ｆｔから時点Ｇｔまでの間の時間（以降、指示間時間ＦＧと呼ぶ）が時間差取得部１８によって算出される。そして、電圧印加指示部８は、許容値記憶部２４に記憶されている許容時間ＡＴを読み出して、指示間時間ＦＧと許容時間ＡＴとを比較する。そして、図４（ｂ）に示すように、電圧印加指示部８は、指示間時間ＦＧが許容時間ＡＴよりも短い場合、電圧印加指示部８が電圧印加の指示を行う。この様にして、Ｘ線照射の再開が指示された時点で直ちにＸ線が再照射される。許容時間ＡＴは、例えば５分である。この様に、電圧印加指示部８は、許容時間ＡＴを基に電圧の印加の指示を行う構成となっている。Ｘ線照射終了から、Ｘ線照射が再開されるまでの時間がディレイ時間Ｄである。図４（ｂ）のように指示間時間ＦＧが許容時間ＡＴがよりも短い場合、ディレイ時間Ｄは、ズレ時間Ｑと許容時間ＡＴとの和よりも短くなる。

許容時間ＡＴについて説明する。許容時間ＡＴとは次の様なものである。すなわち、前回の回転陽極１に対する電圧の印加が終了した時点から入力手段に放射線の照射を開始する指示が入力された時点までの時間がこの許容時間ＡＴよりも短いとき、回転陽極１は、電圧を印加しても損傷しない程度に高い回転数を維持した状態にある。

指示間時間ＦＧが許容時間ＡＴよりも小さいとき、回転陽極１の回転速度は十分に速いものであり、両極１，４に高電圧を印加させたとしても、回転陽極１は、損傷することがない。しかも、電圧印加部７の電圧は、Ｖａとなっているので、術者がＸ線照射の再開を指示した時点Ｇｔにおいて、両極１，４にはＶａの電圧が印加される。つまり、時点Ｇｔより診断に適した強度のＸ線が照射される期間Ｐが再開することになる。すなわち、術者は、Ｘ線照射が再開されるのと同時に診断に適したＸ線透視画像を得ることができる。

次に、指示間時間ＦＧが許容時間ＡＴ以上となっている場合について説明する。指示間時間ＦＧが許容時間ＡＴ以上となっているとき、回転陽極１の回転速度は遅いものであり、このまま両極１，４に高電圧を印加させると、回転陽極１は、損傷してしまう可能性がある。したがって、電圧印加指示部８は、指示間時間ＦＧが許容時間ＡＴ以上である場合、直ちに両極１，４に高電圧を印加させない。図５（ａ）にあるように、Ｘ線照射終了の時点Ｅｔからディレイ時間Ｄが経過してから電圧印加指示部８が電圧印加の指示を行う。時点Ｇｔからディレイ時間Ｄが経過していれば、両極１，４に高電圧を印加しても、回転陽極１の回転速度は十分に高まっているので、回転陽極１は、損傷することがない。Ｘ線照射終了から、Ｘ線照射が再開されるまでの時間がディレイ時間Ｄである。図５（ａ）のように指示間時間ＦＧが許容時間ＡＴ以上となっている場合、ディレイ時間Ｄは、ズレ時間Ｑと許容時間ＡＴとの和と等しいか、それよりも長くなっている。

つまり、指示間時間ＦＧがいかなる値であろうとも、Ｘ線が再照射される時点においては、回転陽極１の回転速度は十分に高まっており、回転陽極１は、損傷してしまうことがない。しかも、両極１，４にはＶａの電圧がＸ線が再照射される時点から印加される。したがって、術者は、Ｘ線照射が再開されるのと同時に診断に適したＸ線透視像を得ることができる。

＜電圧再制御ステップＳ１０＞
なお、Ｘ線を再照射するときに、設定電圧値Ｖａを変更させることもできる。すなわち、術者が入力部２１を通じて、Ｘ線照射の再開を指示する前に、設定電圧値をＶａからＶｂに変更する指示を行ったものとすると、図５（ｂ）に示すように、Ｘ線照射は、両極１，４にはＶｂの電圧が印加されることで再開される。この様な動作は、電圧印加指示部８が電圧印加部７に対して電圧の印加を再開する指示を与える前に、電圧印加部７が設定電圧値記憶部２２から電圧の設定値を読み出すことでなされる。この様に、Ｘ線照射を再開するたびに、先程のＸ線照射における両極１，４の印加電圧を自由に変更することができる。このような場合にも適切なディレイ時間Ｄを設定することで、設定電圧値ＶｂからＸ線照射開始することができる。

最後に、期間Ｎ，および指示間時間ＦＧが許容時間ＡＴ以上となっている場合におけるディレイ時間Ｄの算出方法について例を挙げて説明する。まず、回転陽極１が停止した状態における損傷限界負荷（損傷が起こり始める最大の負荷）は、２ｋＷである。そして、回転陽極１を６０Ｈｚで回転させたときの損傷限界負荷は、２０ｋＷである。

損傷限界負荷は、回転陽極１の回転数の平方根に比例するので、回転陽極１にかける負荷をａ（ｋＷ）とし、このとき回転陽極が損傷し始める最高の回転数をｒとすると、（６０）^１／２／（２０−２）＝ｒ^１／２／（ａ−２）という関係が成り立つ。これを、ｒについて解くと次の様になる。
ｒ＝６０・（ａ−２）^２／１８^２

この様にして回転陽極１が損傷し始める最高の回転数ｒを求める。例えば、ａ＝８ｋＷであると、ｒ＝約７Ｈｚとなる。これよりも回転陽極１の回転数が遅い状態で回転陽極１に８ｋＷの負荷を掛けると、回転陽極１が破壊される可能性ある。

回転陽極１は、停止状態から１秒当たり２０Ｈｚずつ増加するので、回転陽極１の回転数が回転開始から回転数ｒまで増加するのに、約０．３秒かかるのである。ここに安全係数１．３を考慮して約０．４秒とする。すなわち、回転陽極１の負荷が８ｋＷであるとき、期間Ｎは、約０．４秒となっている。回転陽極１の回転数増加速度をｖ（Ｈｚ／ｓｅｃ）とすると期間Ｎ，およびディレイ時間Ｄは一般的に、次の様に求められる。
Ｎ＞ｒ／ｖ
Ｄ＞ｒ／ｖ＋Ｑ

なお、Ｑは、上述のズレ時間である。期間Ｎ，およびディレイ時間Ｄの算出は、電圧印加指示部８が行う。したがって、管電圧、管電流に関するデータおよび、各動作が行われた時刻に関するデータは、逐次、電圧印加指示部８に送出される。

以上のように、実施例１に係る高電圧装置は、回転陽極１が損傷しない程度に高い回転数となるまで待ってから両極１，４に所定の電圧が印加される。つまり、両極１，４に電圧が印加された時点から既に所望の強度のＸ線が出力される。したがって、両極１，４に電圧が印加された直後からＸ線透視画像の取得を行うことができる。つまり、従来のように、Ｘ線照射が開始された後、Ｘ線強度が診断に適した強度になるまで待つ必要がなく、被検体Ｍに診断に利用できないＸ線を照射させる必要もない。したがって、被検体Ｍに不必要なＸ線が照射されるのを抑制することができる。

電圧印加指示部８がどのように回転陽極１の回転数が十分に高まったことを判断するかという具体例の一つとして次の様なものがある。すなわち、電圧印加指示部８は、停止状態の回転陽極１の回転が開始から期間Ｎ，またはディレイ時間Ｄだけ経過したとき、回転陽極１が損傷しない回転数に達したと判断する。期間Ｎ，またはディレイ時間Ｄだけ経過すれば、回転陽極１の回転数は十分に高まったといえるので、両極１，４に所定の電圧を印加しても、回転陽極１が損傷することがない。

また、Ｘ線の照射が終了し、制動をかけた後もしばらくの間、回転陽極１は回転を続ける。この状態で回転陽極１の回転数が十分に高く保たれている場合、回転の開始からディレイ時間Ｄを待たなくても、両極１，４に対する電圧の印加が即座に可能である。上述の構成において、前回の両極１，４に対する電圧の印加が終了した時点から入力手段にＸ線の照射を開始する指示が入力された時点までの時間が所定の許容時間ＡＴよりも短いとき、回転陽極１の回転数は、損傷を来たさない程度に十分に高いのである。したがって、上述の構成における電圧印加指示部８は、この場合において、回転陽極１の回転の開始からディレイ時間Ｄだけ経過する前であっても回転陽極１が損傷しない回転数に達したと判断する。これにより、術者の入力に対するＸ線源のレスポンスが改善される。

また、実施例１の構成によれば、検査の方法等の変更により自由に対応できるＸ線管１０が提供できる。すなわち、術者は、設定電圧値Ｖａを思い通りに変更できるので、回転陽極１に印加される電圧は、印加された時点から、確実に術者が所望したものとなっているのである。

次に、実施例１で説明したＸ線管１０を搭載した放射線透視撮影装置について説明する。また、実施例２の構成のＸ線は、本発明の放射線の一例である。

まず、実施例２に係るＸ線透視撮影装置３０の構成について説明する。図６は、実施例２に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。図６に示すように、実施例２に係るＸ線透視撮影装置３０には、被検体Ｍを載置する天板３２と、その天板３２の上部に設けられているパルス状のＸ線ビームを照射するＸ線管１０と、Ｘ線管１０から照射されるＸ線ビームをコリメートするコリメータ３９と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ）３４と、ＦＰＤ３４に入射する散乱Ｘ線を除去するＸ線グリッド３５とが設けられている。また、実施例２の構成は、Ｘ線管１０の管電圧、管電流やＸ線ビームの時間的なパルス幅を制御する管球制御部３６と、Ｘ線管１０を移動させる管球移動機構３７と、これを制御する管球移動制御部３８とを備えている。また、実施例２に係るＸ線透視撮影装置３０は、ＦＰＤ３４を移動させるＦＰＤ移動機構３１と、これを制御するＦＰＤ移動制御部３２とを備えている。

そして、Ｘ線透視撮影装置３０は、ＦＰＤ３４から出力された検出データを基にＸ線透視画像を生成する画像生成部４２とを備えている。なお、Ｘ線管は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤは、本発明の放射線検出手段に相当する。

また、Ｘ線透視撮影装置３０は、術者の指示を受け付ける操作卓４３と、Ｘ線透視画像、または動画が表示される表示部４４とを備えている。

さらにまた、Ｘ線透視撮影装置３０は、管球制御部３６，管球移動制御部３８，および画像生成部４２を統括的に制御する主制御部４５を備えている。この主制御部４５は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。なお、実施例１における主制御部２９は、この実施例２における主制御部４５に統合されている。

この様な構成のＸ線透視撮影装置３０の動作について説明する。まず、被検体Ｍを天板３２に載置する。術者は、管球制御部３６を通じて、Ｘ線管１０を制御し、Ｘ線を被検体Ｍに向けて照射させる。被検体Ｍを透過したＸ線は、ＦＰＤ３４によって検出され、検出データは、画像生成部４２に送出され、被検体Ｍの透視像が写りこんでいるＸ線透視画像が生成される。このＸ線透視画像が表示部４４で表示されて実施例２に係るＸ線透視撮影装置３０によるＸ線透視画像の取得は終了となる。

実施例２に係るＸ線透視撮影装置３０は、照射されるＸ線は、被検体ＭのＸ線被曝が抑制されたものとなっている。すなわち、Ｘ線照射の開始から直ちに術者が所望の強度のＸ線が被検体Ｍに向けて照射される。したがって、従来のように、Ｘ線の照射直後からＸ線強度が診断に適した強度になるまで待つ必要がなく、被検体Ｍに不必要な放射線が照射されるのを抑制することができる。

本発明は、上記構成に限られることなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例において、回転陽極１の回転数を実測して、これを基に電圧印加指示部８が電圧印加部７に指示を与えてもよい。回転数計測部９（図１参照）は、回転陽極１の現在の回転数を逐次計測している。電圧印加指示部８は、回転陽極１が損傷しない程度に十分に回転数が高まったと判断した時点を待って（回転陽極１の回転数が許容回転数に達した時点を待って）、この時点から電圧印加部７に電圧印加の指示を与えるようにしてもよい。すなわち、本変形例において、電圧印加指示部８は、期間Ｎ，またはディレイ時間Ｄの経過を待って電圧印加の指示を行うディレイ時間待機モードと、回転陽極１の回転数が十分に高まるのを待って電圧印加の指示を行う回転数到達待機モードの２つのモードを有する。どちらのモードを優先されるは、自由に選択できる。すなわち、回転数到達待機モードが優先されれば、回転陽極１の回転数によっては、期間Ｎ，またはディレイ時間Ｄの経過前であっても電圧の印加が行われる。また、ディレイ時間待機モードが優先されれば、期間Ｎ，またはディレイ時間Ｄが経過してしまえば回転陽極１の回転数によらず電圧の印加が行われる。なお、許容回転数は、許容値記憶部２４に記憶される。許容回転数の実際の値としては、上述の回転数ｒが利用できる。この様に、本変形例に係る電圧印加指示部８は、回転数計測部９によって計測された回転数を基に電圧の印加の指示を行う構成となっている。

上述の変形例において、電圧印加指示部８は、回転数計測部９により実測された回転陽極１の回転数が所定の回転数以上となったとき回転陽極１が損傷しない回転数に達したと判断する。回転数が所定の回転数（許容回転数）以上となっていれば、回転陽極１の回転数は十分に高まったといえるので、回転陽極１に所定の電圧を印加しても、回転陽極１が損傷することがない。

（２）上述した各実施例において、放射線検出手段の具体例としてＦＰＤを挙げて説明したが、本発明は、これに限らない。放射線検出手段として、放射線を可視光線に変換して表示するイメージインテンシファイアで構成してもよい。

（３）上述した各実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。

（４）上述した各実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。

以上のように、本発明は、医用の放射線透視撮影装置に適している。

Claims (8)

1. 回転陽極と、前記回転陽極を包含する容器と、前記回転陽極の回転数が目標の回転数となるまで増加するように前記回転陽極を回転させる回転手段と、前記回転陽極を制御する回転制御手段とを備えた放射線源に電圧を供給させる高電圧装置において、
   前記回転陽極に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記回転制御手段が行う前記回転陽極の回転開始動作に伴い、前記回転陽極の電圧の印加を中止させている前記電圧印加手段に放射線透視撮影が可能な所定の電圧を印加するよう指示することで放射線の照射を開始させる電圧印加指示手段とを備え、
   前記電圧印加支持手段は、前記回転陽極の回転数が目標の回転数に達する前でありかつ、損傷限界負荷に対応した前記回転陽極が損傷しない程度に高い回転数となった時を放射線の照射開始時点とすることを特徴とする高電圧装置。
2. 請求項１に記載の高電圧装置において、
   前記電圧印加指示手段は、前記回転陽極の回転が開始されてから前記回転陽極が前記電圧を印加しても損傷しない程度に高い回転数となった時点で前記電圧を印加するよう指示を行い、
   前記電圧印加指示手段は、（Ａ）前記回転陽極に印加される電流、電圧を基に
   前記回転陽極の回転が開始されてから前記回転陽極が前記電圧を印加しても損傷しない程度に高い回転数となるまでの期間を決定することを特徴とする高電圧装置。
3. 請求項１に記載の高電圧装置において、
   前記電圧印加指示手段は、前記回転陽極に電圧の印加が終了した時点から前記回転陽極が前記電圧を印加しても損傷しない程度に高い回転数となる期間を示すディレイ時間だけ経過した時点で前記電圧を印加するよう指示を行い、
   前記電圧印加指示手段は、（Ａ）前記回転陽極に印加される電流、電圧、および（Ｂ）前記回転陽極に電圧の印加が終了してから前記回転陽極の回転の制動が開始されるまでのズレ時間とを基に
   前記ディレイ時間を決定することを特徴とする高電圧装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高電圧装置において、
   前記回転陽極の回転数を計測する回転数計測手段を更に備え、
   前記電圧印加指示手段は、計測された回転数が前記電圧を印加しても前記回転陽極が損傷しない程度に高い回転数以上となった時点で前記電圧を印加するよう指示を行うことを特徴とする高電圧装置。
5. 請求項３に記載の高電圧装置において、
   術者の指示を入力させる入力手段を更に備え、
   前記電圧印加指示手段は、術者による前回の前記回転陽極に対する電圧の印加の終了の指示があった以降であって、前記回転陽極が損傷しない程度に高い回転数を維持した状態にあるとき、前記電圧を印加するよう指示を行うことを特徴とする高電圧装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の高電圧装置において、
   前記電圧印加指示手段が参照する設定値を記憶する設定値記憶手段を備え、
   前記設定値は、変更可能となっていることを特徴とする高電圧装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の高電圧装置を搭載した放射線源において、
   回転陽極と、
   前記回転陽極を包含する容器と、
   前記回転陽極を回転させる回転手段と、
   前記回転陽極を制御する回転制御手段とを備えていることを特徴とする放射線源。
8. 請求項７に記載の放射線源を備えた放射線透視撮影装置において、
   前記放射線源から照射された放射線を検出する放射線検出手段を備えることを特徴とする放射線透視撮影装置。

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