JP6609572B2 - Ｘ線画像診断装置及び異常検知方法 - Google Patents

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Description

本発明はX線画像診断装置、特にX線CT(Computed Tomography)装置に係り、X線管球の異常を検知する技術に関する。
X線画像診断装置は、被検体にX線を照射し、被検体を透過したX線量を検出することにより、被検体の医用画像を作成・表示する装置であり、作成された医用画像は被検体の診断に使用される。X線画像診断装置のX線源であるX線管球は、陰極から発せられる電子線を百数十kVの電圧で加速して、陽極に衝突させたときの制動放射によりX線を発生する装置である。陽極に衝突する電子線は陽極を加熱するので、加熱される箇所を分散させるために陽極を回転させる回転陽極型のX線管球が多くのX線画像診断装置に用いられている。
X線管球は様々な要因、例えば陽極の回転軸を回転自在に支持するベアリングの磨耗により異常をきたすことがあり、このような異常は発生する前に検出されることが望ましい。特許文献1には、陽極の振動を検出し、検出信号に含まれる所定帯域の交流成分に基づいてX線管球の異常状態を検出することが開示されている。
特開2002-280195号公報
しかしながら、特許文献1では陽極の回転軸を支持するベアリングの磨耗による異常を検出することはできるものの、ベアリングの磨耗以外による異常に関しては配慮されていない。
そこで本発明は、X線管球のベアリングの磨耗以外による異常を検知することが可能なX線画像診断装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、X線発生点であるX線焦点の変動量を計測し、X線焦点の変動量が予め定められた正常変動域内にあるかどうかに基づいてX線管球の異常を検知することを特徴とする。
具体的には、本発明は、被検体にX線を照射するX線管球と、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線検出器の出力に基づいて前記被検体の医用画像を作成する画像作成部と、前記X線管球のX線発生点であるX線焦点の変動量を計測する変動量計測部と、前記変動量が予め定められた正常変動域内にあるかどうかに基づいて前記X線管球の異常を検知する異常検知部と、を備えるX線画像診断装置であって、前記異常検知部は、前記変動量と、該変動量を計測したときの撮影条件と対応付けられた前記正常変動域とを比較することによって前記X線管球の異常の有無を判定する比較部を有することを特徴とする。
また、本発明は、X線画像診断装置とネットワークを介して接続される監視サーバであって、前記X線画像診断装置から前記変動量または前記異常検知部の出力に関わるデータを受信し、一括管理することを特徴とする。
また、本発明は、被検体にX線を照射するX線管球と、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線検出器の出力に基づいて前記被検体の医用画像を作成する画像作成部を備えるX線画像診断装置の異常を検知する異常検知方法であって、前記X線管球のX線発生点であるX線焦点の変動量を計測する計測ステップと、前記変動量が予め定められた正常変動域内にあるかどうかに基づいて前記X線管球の異常を検知する異常検知ステップと、を備え、前記異常検知ステップは、前記変動量と、該変動量を計測したときの撮影条件と対応付けられた前記正常変動域とを比較することによって前記X線管球の異常の有無を判定する比較ステップを有することを特徴とする。
本発明によれば、X線管球のベアリングの磨耗以外による異常を検知することが可能なX線画像診断装置を提供することができる。
第一の実施形態のX線画像診断装置の一例であるX線CT装置の全体構成図 X線画像診断装置に搭載されるX線管装置の全体構成図 X線焦点の変動量を計測する変動量計測部の一例を示す図 X線焦点の変動を説明する図 X線焦点の変動量の正常変動域と振動量の正常振動域を説明する図 第一の実施形態の要部を示すブロック図 第一の実施形態の処理の流れを示す図 第二の実施形態の要部を示すブロック図 第二の実施形態の処理の流れを示す図 第三の実施形態の要部を示すブロック図 第三の実施形態の処理の流れを示す図 第四の実施形態の要部を示すブロック図 第四の実施形態の処理の流れを示す図 第五の実施形態のX線画像診断装置を監視するシステムの構成図
以下、添付図面に従って本発明に係るX線画像診断装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
[第一の実施形態]
図1を用いて、本実施形態のX線画像診断装置の一例として、X線CT装置の概略を説明する。図1に示すようにX線CT装置1は、スキャンガントリ部100と操作ユニット120を備える。
スキャンガントリ部100は、X線管装置101と、回転円盤102と、コリメータ103と、X線検出器106と、データ収集装置107と、寝台装置105と、ガントリ制御装置108と、寝台制御装置109と、X線制御装置110と、変動量計測部300を備えている。
X線管装置101は寝台装置105上に載置された被検体にX線を照射する装置である。コリメータ103はX線管装置101から照射されるX線の放射範囲を制限する装置である。
回転円盤102は、寝台装置105上に載置された被検体が入る開口部104を備えるとともに、X線管装置101とX線検出器106を搭載し、X線管装置101とX線検出器106を被検体の周囲で回転させるものである。
X線検出器106は、X線管装置101と対向配置され被検体を透過したX線を検出することにより透過X線の空間的な分布を計測する装置であり、多数の検出素子を回転円盤102の回転方向に1次元に配列したもの、あるいは多数の検出素子を回転円盤102の回転方向と回転軸方向との2次元に配列したものである。データ収集装置107は、X線検出器106で検出されたX線量をデジタルデータとして収集する装置である。
ガントリ制御装置108は回転円盤102の回転及び傾斜を制御する装置である。寝台制御装置109は、寝台装置105の上下前後左右動を制御する装置である。なお、上下前後左右の各方向は、図1中に示した方向であり、以降の説明ではそれぞれをY方向、Z方向、X方向とも呼ぶ。X線制御装置110はX線管装置101に入力される電力を制御する装置である。
変動量計測部300は、X線発生点であるX線焦点の変動量、特にZ方向の変動量を計測する装置であり、被検体に照射されるX線の端部が入射される位置であってコリメータ103の後段に配置される。変動量計測部300の詳細については図3を用いて後述する。
操作ユニット120は、入力装置121と、画像処理装置122と、表示装置125と、記憶装置123と、システム制御装置124を備えている。
入力装置121は、被検体氏名、検査日時、撮影条件等を入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイス、タッチパネル等である。画像処理装置122は、データ収集装置107から送出される計測データを演算処理してCT画像の再構成を行う装置である。
表示装置125は、画像処理装置122で作成されたCT画像等を表示する装置であり、具体的にはCRT(Cathode-Ray Tube)や液晶ディスプレイ等である。記憶装置123は、データ収集装置107で収集したデータ及び画像処理装置122で作成されたCT画像の画像データ等を記憶する装置であり、具体的にはHDD(Hard Disk Drive)等である。
システム制御装置124は、これらの装置及びガントリ制御装置108と寝台制御装置109とX線制御装置110を制御する装置である。またシステム制御装置124は、後述する処理の流れを実行しても良い。
入力装置121から入力された撮影条件、特にX線管電圧やX線管電流等に基づきX線制御装置110がX線管装置101に入力される電力を制御することにより、X線管装置101は撮影条件に応じたX線を被検体に照射する。X線検出器106は、X線管装置101から照射され被検体を透過したX線を多数のX線検出素子で検出し、透過X線の分布を計測する。回転円盤102はガントリ制御装置108により制御され、入力装置121から入力された撮影条件、特に回転速度等に基づいて回転する。寝台装置105は寝台制御装置109によって制御され、入力装置121から入力された撮影条件、特にらせんピッチ等に基づいて動作する。
X線管装置101からのX線照射とX線検出器106による透過X線分布の計測が回転円盤102の回転とともに繰り返されることにより、様々な角度からの投影データが取得される。投影データは、各角度を表すビュー(View)と、X線検出器106の検出素子番号であるチャネル(ch)番号及び列番号と対応付けられる。取得された様々な角度からの投影データは画像処理装置122に送信される。画像処理装置122は送信された様々な角度からの投影データを逆投影処理することによりCT画像を再構成する。再構成して得られたCT画像は表示装置125に表示される。
図1を用いて説明したX線CT装置1以外のX線画像診断装置の例としてはX線透視撮影装置などがある。X線透視撮影装置はX線CT装置1から回転円盤102とガントリ制御装置108が取り除かれた装置であり、その他の構成はX線CT装置1と同様である。
図2を用いて、X線管装置101の構成について説明する。X線管装置101は、X線を発生するX線管球210と、X線管球210を収納する容器220とを備える。
X線管球210は、電子線を発生する陰極211と、陰極211に対し正の電位が印加される陽極212と、陰極211と陽極212を真空雰囲気中に保持する外囲器213とを備える。
陰極211はフィラメントもしくは冷陰極と、集束電極とを備える。フィラメントはタングステンなどの高融点材料をコイル状に巻いたものであり、電流が流されることにより加熱され、電子を放出する。冷陰極はニッケルやモリブデンなどの金属材料を鋭利に尖らせたもので、陰極表面に電界が集中することで電界放出により電子を放出する。集束電極は、放出された電子を陽極212上のX線焦点へ向けて集束させるための集束電界を形成する。
フィラメントもしくは冷陰極と、集束電極とは同電位である。
陽極212はターゲットと陽極母材とを備える。ターゲットはタングステンなどの高融点で原子番号の大きい材質で構成される。ターゲット上のX線焦点に陰極211から放出された電子が衝突することにより、X線焦点からX線217が放射される。陽極母材は、銅などの熱伝導率の高い材質からなり、ターゲットを保持する。ターゲットと陽極母材とは同電位である。
外囲器213は陰極211と陽極212の間を電気的に絶縁するために、陰極211と陽極212を真空雰囲気中に保持する。外囲器213にはX線217をX線管球210外へ放射するための放射窓218が備えられる。放射窓218は、X線透過率が高いベリリウムなどの原子番号の小さい材質で構成される。放射窓218は後述する容器220にも備えられる。外囲器213の電位は接地電位である。
陰極211から放出された電子は、陰極と陽極との間に印加される電圧により加速され電子線216となる。電子線216が集束電界により集束されてターゲット上のX線焦点に衝突すると、制動放射によりX線焦点からX線217が発生する。発生するX線のエネルギーは、陰極と陽極との間に印加される電圧、いわゆる管電圧によって決まる。発生するX線の線量は、陰極から放出される電子の量いわゆる管電流と、管電圧によって決まる。
電子線216のエネルギーの内、X線に変換される割合は1％程度に過ぎず、残りのほとんどのエネルギーは熱となる。医療用のX線画像診断装置に搭載されるX線管装置101では、管電圧は百数十kV、管電流は数百mAであるので、陽極212は数十kWの熱量で加熱される。
このような加熱により陽極212が過熱溶融することを防止するため、陽極212は回転体支持部215に接続されており、回転体支持部215の駆動により、図2中の1点鎖線219を回転軸として回転する。
以降の説明では、陽極212の回転軸を、符号219を用いて回転軸219と呼ぶ。回転体支持部215は、励磁コイル214が発生した磁界を回転駆動力として駆動する。陽極212を回転させることで、電子線216が衝突する部分であるX線焦点が常に移動するので、X線焦点の温度をターゲットの融点より低く保つことができ、陽極212が過熱溶融することを防止できる。
X線管球210と励磁コイル214とは、容器220の中に収納される。容器220の中には、X線管球210を電気的に絶縁するとともに冷却媒体となる絶縁油が充填される。容器220内に充填された絶縁油は、X線管装置101の容器220に接続された配管を通じて冷却器に導かれ、冷却器にて熱を放散した後、配管を通じて容器220内に戻される。
X線焦点で発生した熱の大半は陽極212の表面からの輻射により外囲器213へ放熱され、残りの熱は熱伝導により回転体支持部215を通じて外囲器213へ流れる。このような熱の流れにより陽極212は平均温度1000℃程度に、回転体支持部215は数百℃程度になり、X線管球210の各部が熱膨張し、X線焦点はZ方向に変動する。X線焦点の変動した量の計測には変動量計測部300が用いられる。
図3を用いて変動量計測部300の構成について説明する。変動量計測部300は、X線を検出するX線検出素子310-1、310-2と、スリット311とを備える。X線検出素子310-1、310-2は入射するX線量に応じた電気信号をそれぞれ出力する素子であり、基板312上にZ方向に並べて配置される。スリット311はX線遮蔽率の高い金属、例えばタングステン、モリブデン、鉛、真鍮等で構成され、図3中の破線で示すような凹形状を有し、X線検出素子310-1、310-2のX線入射面から離れて配置される。Z方向において、X線検出素子310-1と310-2の間の中心とスリット311の中心とは位置合わせされていることが望ましい。
図3に示した変動量計測部300によれば、X線管装置101から発せられたX線は、スリット311を介してX線検出素子310-1、310-2に入射する。X線検出素子310-1、310-2のそれぞれに入射するX線量は、X線焦点のZ方向での変動に応じて変化する。すなわち、X線焦点がZの正方向に動けばX線検出素子310-2の出力信号が大きくなり、X線焦点がZの負方向に動けばX線検出素子310-1の出力信号が大きくなる。そのため、X線検出素子310-1、310-2のそれぞれの出力信号を検出し、両者の差分値を算出することにより、X線焦点の変動量を計測することができる。
図4を用いてX線焦点が変動する様々な要因について説明する。正常状態のX線管球210において、X線焦点の変動の主たる要因は、X線管球210の各部の熱膨張と、回転円盤102の回転によってX線管球210に働く遠心力である。またX線焦点の変動の要因となるX線管球210の異常には、陰極211のフィラメントの異常と、回転体支持部215の異常がある。フィラメントの異常としては、断線、位置ずれ等が挙げられるが、ここではX線焦点の変動をもたらすフィラメントの位置ずれについて説明する。以下、各要因によってX線焦点が変動する様子について説明する。なお図4において、実線は変動前を、点線は変動後を示している。
図4(a)に、熱膨張によりX線焦点が変動する様子を示す。前述したように、電子線216の衝突により陽極212の加熱により、X線管球210の各部、特に回転体支持部215が熱膨張し、陽極212はZの正方向に移動する。その結果、X線焦点はZの正方向に変動する。なおX線焦点の変動量は陽極212に蓄積される熱量に概ね比例する。陽極212に蓄積される熱量は撮影条件から概ね見積もることができる。
図4(b)に、遠心力によりX線焦点が変動する様子を示す。回転円盤102の回転による遠心力はX線管球210に対しZ方向と直交する方向に働くため、陽極212はZ方向と直交する方向に移動する。その結果、X線焦点はZの負方向に変動する。なおX線焦点の変動量は回転円盤102の回転速度の二乗に概ね比例する。
図4(c)に、陰極211のフィラメントの異常によりX線焦点が変動する様子を示す。フィラメントが位置ずれを起こした場合、電子線216が陽極212に衝突する位置、すなわちX線焦点の位置が正規の位置からずれることになる。X線焦点の変動量はフィラメントの位置ずれ量に応じて大きくなる。またフィラメントの位置ずれは突発的に生じることが多い。
図4(d)に、回転体支持部215の異常によりX線焦点が変動する様子を示す。回転体支持部215に異常が生じた場合、回転体支持部215の回転軸がずれ、X線焦点が陽極212の回転数に同期して振動する。X線焦点の振動量は回転軸のずれ量に応じて大きくなる。また回転体支持部215の回転軸のずれは使用時間が長くなるにつれ大きくなる傾向にある。
X線管球210の異常によるX線焦点の変動量は、正常状態のX線管球210における変動量に上乗せされることなる。また、正常状態のときの変動量は撮影条件から概ね見積もることができるのに対し、異常が生じたときの変動量は異常の程度に応じて大きくなる。すなわち、撮影条件に基づいて見積もることができる正常状態におけるX線焦点の変動量と、撮影時に計測される変動量とを比較することにより、X線管球210に異常が生じているか否かを判定することができる。
なお、正常状態のX線管球210におけるX線焦点の変動量には、変動量計測部300の計測誤差や熱膨張の時遅れ、回転速度のばらつきを加味した許容範囲を設定しておくことが好ましい。すなわち正常状態における変動量に許容範囲を付加して定めた変動域である正常変動域を設定しておくことが好ましい。また回転支持部215の回転軸のずれによって発生するX線焦点の振動に関しても、許容される振動域として正常振動域を設定しておくことが好ましい。
図5を用いて、X線焦点の変動量の正常変動域と振動量の正常振動域について説明する。
正常変動域はX線焦点の変動の要因、すなわち熱膨張と遠心力に応じて設定される。以下、それぞれについて説明する。
図5(a)を用いて熱膨張に関する正常変動域について説明する。前述したように熱膨張によるX線焦点の変動量は陽極212に蓄積される熱量に概ね比例する。そこで、横軸を蓄積熱量、縦軸を変動量とした2次元空間において、蓄積熱量に基づいて見積もったX線焦点の変動量に許容範囲を付加して定めた正常変動域を図5(a)のように設定する。なお、蓄積熱量に基づいて見積もった変動量の代わりに、正常状態であることが確認されているX線管球210を用いて蓄積熱量を変えながら計測された変動量を用いても良い。この際、蓄積熱量以外の条件を同一としておくことが好ましい。
図5(b)を用いて遠心力に関する正常変動域について説明する。前述したように遠心力によるX線焦点の変動量は回転円盤102の回転速度の二乗に概ね比例する。そこで、横軸を回転速度、縦軸を変動量とした2次元空間において、回転速度に基づいて見積もったX線焦点の変動量に許容範囲を付加して定めた正常変動域を図5(b)のように設定する。なお、回転速度に基づいて見積もった変動量の代わりに、正常状態であることが確認されているX線管球210と回転円盤102を用いて回転速度を変えながら計測された変動量を用いても良い。
この際、回転速度以外の条件を同一としておくことが好ましい。なお、X線画像診断装置が回転円盤102を備えない場合、例えばX線透視撮影装置等である場合は、遠心力に関する正常変動域を扱わなくても良い。
以上のように設定された正常変動域と、撮影時に計測された変動量とを比較し、計測された変動量が正常変動域の外にある場合、X線管球210に異常があると判定できる。なお、正常変動域の外を異常変動域と呼ぶ。
図5(c)を用いて回転体支持部215の回転軸のずれに関わる正常振動域について説明する。X線焦点の振動量は回転体支持部215の回転軸のずれの程度に応じて大きくなり、回転体支持部215に異常が生じた場合、X線焦点の変動は正常変動域と異常変動域との間を陽極212の回転数に同期して振動する。また、回転軸のずれはX線管球210の使用時間とともに大きくなる傾向にある。そこで、横軸に使用時間を累積した累積使用時間、縦軸を振動量とした2次元空間において、X線画像診断装置として許容される振動量を正常振動域として図5(c)のように設定する。
なお、X線画像診断装置として許容される振動量の代わりに、正常状態であることが確認されているX線管球210を用いて振動量を計測し、計測された振動量に基づいて正常振動域を設定しても良い。例えば計測された振動量の最大値を正常振動域としても良い。
以上のように設定された正常振動域と、X線画像診断装置を使用していく間に計測された振動量とを比較し、計測された振動量が正常振動域の外である異常振動域にある場合、X線管球210の回転体支持部215に異常があると判定できる。また、振動量が正常振動域内にあっても、振動量が増加しはじめた場合、計測された振動量を用いてX線管球210の寿命を推定しても良い。すなわち、計測された振動量を累積使用時間の関数とみなして曲線近似し、得られた曲線が異常振動域に達する累積使用時間を算出することにより、X線管球210の回転体支持部215の寿命を推定できる。
図6を用いて本実施形態の要部について説明する。なおこれらの要部は専用のハードウェアで構成しても良いし、システム制御装置124上で動作するソフトウェアで構成しても良い。ここではソフトウェアで構成した場合について説明する。
本実施形態は、異常検知部70と表示制御部73を備える。また、記憶装置123には、図5に示したような正常変動域が記憶される。以下、各構成部について説明する。
異常検知部70は、撮影中に計測されたX線焦点の変動量が予め定められた変動域である正常変動域内にあるか外にあるかに基づいて、X線管球210の異常を検知する。異常検知部70は変動量記録部71と比較部72を有するのでそれぞれについて説明する。
変動量記録部71は、撮影中に計測されたX線焦点の変動量を撮影条件と対応付けて記録する。すなわち、変動量記録部71は、変動量計測部300から撮影中に計測されたX線焦点の変動量を取得するとともに、X線制御装置110から撮影時の撮影条件を取得し、両者を対応付けて記録する。具体的には、例えば図5(a)の2次元空間に計測された変動量をプロットできるように、変動量を計測したときの撮影条件からX線照射条件を抽出し、抽出されたX線照射条件から蓄積熱量を算出して、算出された蓄積熱量と計測された変動量とを対応付ける。
比較部72は、撮影条件と対応付けられた変動量を正常変動域と比較することにより、X線管球210の異常の有無を判定する。すなわち、比較部72は、変動量記録部71から撮影条件と対応付けられた変動量を取得するとともに、記憶装置123から正常変動域を取得し、両者を比較する。具体的には、変動量記録部71によって図5(a)の2次元空間にプロットされた変動量が、正常変動域内にあれば正常、異常変動域内にあれば異常と判定する。
表示制御部73は、X線管球210に異常があるかないかに応じて表示装置125の表示を制御する。すなわち、表示制御部73は、比較部72から正常であるか異常であるかの判定結果を受け取り、判定結果に応じて表示装置125に表示させる内容を制御する。具体的には、比較部72の判定結果をそのまま表示させてもよいし、X線管球210に異常がある場合のみ、異常が発生していることを表示させても良い。
図7を用いて、以上の構成部を備えるX線画像診断装置が実行する処理の流れの例について説明する。
(ステップ701)
変動量計測部300は、X線画像の撮影中にX線焦点の変動量を計測する。
(ステップ702)
変動量記録部71は、ステップ701で計測された変動量を、撮影時の撮影条件と対応付けて記録する。
(ステップ703)
比較部72は、ステップ701で記録された変動量を、正常変動域と比較する。変動量が正常変動域内にあればステップ704Aに進み、そうでなければステップ704Bに進む。
(ステップ704A)
表示制御部73は、X線管球210が正常であることを表示装置125に表示させる。また、X線管球210が正常であることを示す表示が操作者にとって煩わしい場合は、正常であることを表示装置125に表示させなくても良い。
(ステップ704B)
表示制御部73は、X線管球210に異常が発生していることを表示装置125に表示させる。
以上の処理の流れをX線画像診断装置が実行することにより、X線管球210の異常を検知することが可能となる。
[第二の実施形態]
次に第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、X線管球210の異常を検知することについて説明した。本実施形態では、X線管球210の中のどこで異常が発生しているかを特定する。以下、本実施形態と第一の実施形態との差異について詳細に説明し、第一の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図8を用いて本実施形態の要部について説明する。本実施形態は、第一の実施形態の構成において、異常検知部70が異常箇所特定部80をさらに有する。異常箇所特定部80は、計測されたX線焦点の変動量と正常変動域との比較結果に基づいて、異常箇所を特定する。
すなわち、異常箇所特定部80は、比較部72が異常ありと判定したときに、比較部72から計測された変動量と正常変動域との比較結果を受け取る。そして、変動量が異常変動域にある期間が設定したしきい値より長い場合には陰極211のフィラメントに、変動量が正常変動域と異常変動域との間で振動している場合には回転体支持部215に異常があると特定する。X線焦点は陽極212の回転に同期して振動し、例えば陽極212の回転数は、1秒間に60回転であるため、1秒間を上記のしきい値に設定する。特定された異常箇所は表示制御部73に送信され、表示制御部73は特定された異常箇所を表示装置125に表示させる。
図9を用いて、以上の構成部を備えるX線画像診断装置が実行する処理の流れの例について説明する。
(ステップ701〜ステップ704A)
第一の実施形態と同様である。
(ステップ704B)
第一の実施形態と同様に、表示制御部73は、X線管球210に異常が発生していることを表示装置125に表示させるが、その後ステップ900に進む。
(ステップ900)
異常箇所特定部80は、計測された変動量が異常変動域にある期間に基づいてX線管球210内の異常箇所を特定する。すなわち変動量が異常変動域にある期間が設定したしきい値より長い場合は陰極211のフィラメントが異常箇所であることを特定し、変動量が正常変動域と異常変動域との間で振動している場合は回転体支持部215が異常箇所であることが特定される。特定された異常箇所は表示制御部73によって表示装置125に表示させられる。
以上の処理の流れをX線画像診断装置が実行することにより、X線管球210の異常を検知することが可能となるとともに、異常箇所を特定することも可能になる。
[第三の実施形態]
次に第三の実施形態について説明する。第一の実施形態では、X線管球210の異常を検知することについて説明した。本実施形態では、X線管球210の寿命を推定する。以下、本実施形態と第一の実施形態との差異について詳細に説明し、第一の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図10を用いて本実施形態の要部について説明する。本実施形態は、第一の実施形態の構成に加えて、寿命推定部1000をさらに備える。寿命推定部1000は、計測されたX線焦点の振動量に基づいて、X線管球210の回転体支持部215の寿命を推定する。すなわち、寿命推定部1000は、計測された振動量をX線画像診断装置の累積使用時間の関数とみなして曲線近似し、得られた曲線が異常振動域に達する累積使用時間を算出することにより、X線管球210の回転体支持部215の寿命を推定する。推定された寿命は表示制御部73に送信され、表示制御部73は推定された寿命を表示装置125に表示させる。
図11を用いて、以上の構成部を備えるX線画像診断装置が実行する処理の流れの例について説明する。
(ステップ701〜ステップ703、ステップ704B)
第一の実施形態と同様である。
(ステップ704A)
第一の実施形態と同様に、表示制御部73は、X線管球210が正常であることを表示装置125に表示させるかまたは何もしないが、その後ステップ1100に進む。
(ステップ1100)
寿命推定部1000は、計測されたX線焦点の振動量に基づいてX線管球210の回転体支持部215の寿命を推定する。推定された寿命は表示制御部73によって表示装置125に表示させられる。寿命の表示形式は、残り使用時間でも良いし、X線画像診断装置の使用頻度と残り使用時間に基づいて予測される異常振動域に達するであろう時期でも良い。
以上の処理の流れをX線画像診断装置が実行することにより、X線管球210の異常を検知することが可能となるとともに、X線管球210に異常が発生する時期を予測することができる。
[第四の実施形態]
次に第四の実施形態について説明する。第一の実施形態では、X線管球210の異常を蓄積熱量と変動量との関係に基づいて検知することについて説明した。本実施形態では、さらに回転円盤102の回転速度と変動量との関係を考慮してX線管球210の異常を検知する。以下、本実施形態と第一の実施形態との差異について詳細に説明し、第一の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図12を用いて本実施形態の要部について説明する。本実施形態は、第一の実施形態の構成に加えて、成分分離部1200をさらに備える。また、変動量記録部71と比較部72は、蓄積熱量に関わる処理とともに、回転円盤102の回転速度に関わる処理も実行する。以下、変動量記録部71と、成分分離部1200と、比較部72について説明する。
変動量記録部71は、撮影中に計測されたX線焦点の変動量を撮影条件と対応付けて記録する。すなわち、変動量記録部71は、変動量計測部300から撮影中に計測されたX線焦点の変動量を取得するとともに、X線制御装置110とガントリ制御装置108から撮影時の撮影条件を取得し、両者を対応付けて記録する。
具体的には、例えば図5(a)の2次元空間に計測された変動量をプロットできるように、変動量を計測したときの撮影条件からX線照射条件を抽出し、抽出されたX線照射条件から蓄積熱量を算出して、算出された蓄積熱量と計測された変動量とを対応付ける。
また図5(b)の2次元空間に計測された変動量をプロットできるように、変動量を計測したときの撮影条件から回転円盤102の回転速度を抽出し、抽出された回転速度と計測された変動量とを対応付ける。
成分分離部1200は、計測されたX線焦点の変動量を熱膨張に関わる熱膨張成分と遠心力に関わる遠心力成分とに分離する。すなわち、成分分離部1200は、変動量記録部71から撮影条件と対応付けられた変動量を取得し、撮影条件に基づいて算出される蓄積熱量あるいは抽出される回転速度と対応付けられた変動量を整理することにより熱膨張成分と遠心力成分とに分離する。
具体的には、図5(a)のような変動量と蓄積熱量の軸を有する2次元空間においては、回転速度毎に計測された変動量がプロットされる。また図5(b)のような変動量と回転速度の軸を有する2次元空間においては、蓄積熱量毎に計測された変動量がプロットされる。
比較部72は、熱膨張成分と遠心力成分に分離された変動量を正常変動域と比較することにより、X線管球210の異常の有無を判定する。すなわち、比較部72は、成分分離部1200から変動量の熱膨張成分と遠心力成分を取得するとともに、記憶装置123から正常変動域を取得し、熱膨張成分と遠心力成分をそれぞれ正常変動域と比較する。
具体的には、成分分離部1200によって図5(a)の2次元空間にプロットされた変動量の熱膨張成分と図5(b)の2次元空間にプロットされた変動量の遠心力成分が、正常変動域内にあれば正常、異常変動域内にあれば異常と判定する。なお記憶装置123に記憶される正常変動域は、変動量と蓄積熱量からなる空間では回転速度毎に異なる正常変動域が設定され、変動量と回転速度からなる空間では蓄積熱量ごとに異なる正常変動域が設定される。
図13を用いて、以上の構成部を備えるX線画像診断装置が実行する処理の流れの例について説明する。
(ステップ701)
第一の実施形態と同様である。
(ステップ702)
第一の実施形態と同様に、変動量記録部71は、ステップ701で計測された変動量を、撮影時の撮影条件と対応付けて記録する。具体的には、蓄積熱量及び回転速度と計測された変動量とを対応付けて記録する。
(ステップ1300)
成分分離部1200は、計測されたX線焦点の変動量を熱膨張成分と遠心力成分とに分離する。
(ステップ703)
比較部72は、ステップ1300で分離された熱膨張成分と遠心力成分を、それぞれ正常変動域と比較する。変動量が正常変動域内にあればステップ704Aに進み、そうでなければステップ704Bに進む。
(ステップ704A、704B)
第一の実施形態と同様である。
以上の処理の流れをX線画像診断装置が実行することにより、X線管球210の異常を検知することが可能となる。また変動量を熱膨張成分と遠心力成分とに分離してから異常の有無を判定するので、判定精度をより向上させることができる。
[第五の実施形態]
次に第五の実施形態について説明する。第一乃至第四の実施形態では、撮影中のX線焦点の変動量に基づくX線管球210の異常検知をX線画像診断装置毎に実行することについて説明した。本実施形態では、X線画像診断装置毎に計測されたX線焦点の変動量を監視サーバで収集し、一括管理する場合について説明する。
図14を用いて本実施形態のX線画像診断装置を監視するシステムの構成について説明する。本システムは複数のX線画像診断装置13A〜13Dと、監視サーバ1400と、これらを接続するネットワーク12を備える。
複数のX線画像診断装置13A〜13Dは第一乃至第四の実施形態で説明したX線画像診断装置であって、遠隔の病院等に設置される。
監視サーバ1400は、CPU(Central Processing Unit)2、主メモリ3、記憶装置4、表示メモリ5、表示装置6、マウス8に接続されたコントローラ7、キーボード9、ネットワークアダプタ10がシステムバス11によって信号送受可能に接続されて構成される。監視サーバ1400は、ネットワーク12を介してX線画像診断装置13A〜13Dと接続される。ネットワーク12は、電気的あるいは光学的に信号を送受可能であれば有線であっても無線であっても良い。
CPU2は、監視サーバ1400の各構成要素の動作を制御する装置である。CPU2は、記憶装置4に格納されるプログラムやプログラム実行に必要なデータを主メモリ3にロードして実行する。記憶装置4は、CPU2が実行するプログラムやプログラム実行に必要なデータを格納する装置であり、具体的にはハードディスク等である。
主メモリ3は、CPU2が実行するプログラムや演算処理の途中経過を記憶するものである。表示メモリ5は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)等の表示装置6に表示するための表示データを一時格納するものである。マウス8やキーボード9は、操作者が監視サーバ1400に対して操作指示を行う操作デバイスである。マウス8はトラックパッドやトラックボールなどの他のポインティングデバイスであっても良い。
コントローラ7は、マウス8の状態を検出して、表示装置6上のマウスポインタの位置を取得し、取得した位置情報等をCPU2へ出力するものである。ネットワークアダプタ10は、監視サーバ1400をLAN、電話回線、インターネット等のネットワーク12に接続するためのものである。
X線画像診断装置13A〜13Dの各々で、撮影条件と対応付けて記録されたX線焦点の変動量または変動量に基づいて判定された結果、特定された異常箇所、推定された寿命に関わるデータは、ネットワーク12を介して監視サーバ1400に送信される。送信されたデータは記憶装置4に記憶されて一括管理される。
送信されたデータの一部は表示装置6に表示され、X線画像診断装置13A〜13D毎の状態が操作者に提示される。操作者はX線画像診断装置13A〜13Dの各々の状態、例えばX線管球210の寿命を確認することにより、X線管球210の交換時期を計画することができる。
監視サーバ1400はX線画像診断装置13A〜13Dの各々から送信されたX線焦点の変動量に関わるデータに基づいて、各X線管球210の異常を検知したり、各X線管球210の異常箇所を特定したり、各X線管球210の寿命を推定したりしても良い。さらに各X線管球210の寿命に基づいてX線管球210の交換時期を計画し、表示しても良い。
また、監視サーバ1400はX線画像診断装置13A〜13Dの各々で発生した異常の異常箇所の履歴に応じて、X線画像診断装置13A〜13Dの検査箇所を提示しても良い。
例えば、あるX線画像診断装置において陰極211のフィラメントの異常が頻発する場合、フィラメントに電力を供給する回路に異常があり、フィラメントに過剰な電力が突発的に供給され、フィラメントの位置ずれを生じさせる可能性がある。そこで、フィラメントの異常が頻発する場合にフィラメントに電力を供給する回路を検査箇所として監視サーバ1400が提案して表示しても良い。
また、あるX線画像診断装置において回転体支持部215の異常が頻発する場合、回転円盤102の動バランスのずれが発生している可能性がある。そこで、回転体支持部215の異常が頻発する場合に回転円盤102の動バランスを検査することを監視サーバ1400が提案して表示しても良い。
なお、本発明のX線画像診断装置及び監視サーバは上記実施形態に限定されるものではなく、発明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を適宜組み合わせても良い。例えば、第四の実施形態で説明した成分分離部1200を、第二の実施形態または第三の実施形態の構成と組み合わせても良い。さらに、上記実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。例えば、第一乃至第四の実施形態において表示制御部73が異常検知部70によって検知された異常を表示装置125に表示させる代わりに、音声等により報知しても良い。
1 X線CT装置、100 スキャンガントリ部、101 X線管装置、102 回転円盤、103 コリメータ、104 開口部、105 寝台装置、106 X線検出器、107 データ収集装置、108 ガントリ制御装置、109 寝台制御装置、110 X線制御装置、120 操作ユニット、121 入力装置、122 画像処理装置、123 記憶装置、124 システム制御装置、125 表示装置、210 X線管球、211 陰極、212 陽極、213 外囲器、214 励磁コイル、215 回転体支持部、216 電子線、217 X線、218 放射窓、219 回転軸、220 容器、300 変動量計測部、310-1、2 X線検出素子、311 スリット、312 基板、70 異常検知部、71変動量記録部、72 比較部、73 表示制御部、80 異常箇所特定部、1000 寿命推定部、1200 成分分離部、1400 監視サーバ、2 CPU、3 主メモリ、4 記憶装置、5 表示メモリ、6 表示装置、7 コントローラ、8 マウス、9 キーボード、10 ネットワークアダプタ、11 システムバス、12 ネットワーク、13A〜13D X線画像診断装置

Claims (11)

  1. 被検体にX線を照射するX線管球と、
    前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
    前記X線検出器の出力に基づいて前記被検体の医用画像を作成する画像作成部と、
    前記X線管球のX線発生点であるX線焦点の変動量を計測する変動量計測部と、
    前記変動量が予め定められた正常変動域内にあるかどうかに基づいて前記X線管球の異常を検知する異常検知部と、を備えるX線画像診断装置であって、
    前記異常検知部は、前記変動量と、該変動量を計測したときの撮影条件と対応付けられた前記正常変動域とを比較することによって前記X線管球の異常の有無を判定する比較部を有することを特徴とするX線画像診断装置。
  2. 請求項1に記載のX線画像診断装置において、
    前記比較部から前記X線管球が正常であるか異常であるかの判定結果を受け取り、前記判定結果を表示装置に表示させる表示制御部をさらに有することを特徴とするX線画像診断装置。
  3. 請求項1に記載のX線画像診断装置において、
    前記異常検知部は、前記変動量と、該変動量を計測したときの撮影条件とを対応付けて記録する変動量記録部をさらに有することを特徴とするX線画像診断装置。
  4. 請求項1に記載のX線画像診断装置において、
    撮影条件と対応付けて前記正常変動域を記憶する記憶部をさらに有することを特徴とするX線画像診断装置。
  5. 請求項1に記載のX線画像診断装置において、
    前記異常検知部は、前記比較部が異常有りと判定したときに、前記変動量が前記正常変動域外である異常変動域にある期間に基づいて異常箇所を特定する異常箇所特定部をさらに有することを特徴とするX線画像診断装置。
  6. 請求項5に記載のX線画像診断装置において、
    前記異常箇所特定部は前記変動量が前記異常変動域にある期間が、設定したしきい値より長い場合に前記X線管球の陰極を異常箇所として特定することを特徴とするX線画像診断装置。
  7. 請求項5に記載のX線画像診断装置において、
    前記異常箇所特定部は前記変動量が前記正常変動域と前記異常変動域との間で振動している場合は前記X線管球の回転体支持部を異常箇所として特定することを特徴とするX線画像診断装置。
  8. 請求項1に記載のX線画像診断装置において、
    前記X線焦点の振動量に基づいて前記X線管球の寿命を推定する寿命推定部をさらに備えることを特徴とするX線画像診断装置。
  9. 請求項3に記載のX線画像診断装置において、
    前記X線管球と前記X線検出器とを搭載する回転円盤をさらに備え、
    前記異常検知部は、前記変動量記録部によって前記撮影条件と対応付けて記録された前記変動量を熱膨張に関わる熱膨張成分と遠心力に関わる遠心力成分とに分離する成分分離部をさらに有することを特徴とするX線画像診断装置。
  10. 請求項9に記載のX線画像診断装置において、
    前記比較部は、前記成分分離部から前記変動量の前記熱膨張成分と前記遠心力成分を取得し、該熱膨張成分と該遠心力成分をそれぞれ正常変動域と比較することを特徴とするX線画像診断装置。
  11. 被検体にX線を照射するX線管球と、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線検出器の出力に基づいて前記被検体の医用画像を作成する画像作成部を備えるX線画像診断装置の異常を検知する異常検知方法であって、
    前記X線管球のX線発生点であるX線焦点の変動量を計測する計測ステップと、
    前記変動量が予め定められた正常変動域内にあるかどうかに基づいて前記X線管球の異常を検知する異常検知ステップと、を備え、
    前記異常検知ステップは、前記変動量と、該変動量を計測したときの撮影条件と対応付けられた前記正常変動域とを比較することによって前記X線管球の異常の有無を判定する比較ステップを有することを特徴とする異常検知方法。
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