特許 7547059 Ｘ線ＣＴ装置、Ｘ線ＣＴ装置の制御方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】Ｘ線ＣＴ装置、Ｘ線ＣＴ装置の制御方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/42 20240101AFI20240902BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

A61B6/42 530P

A61B6/03 521B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020046028

(22)【出願日】2020-03-17

(65)【公開番号】P2021145758

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-01-31

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西島 輝

(72)【発明者】

【氏名】高安 正郎

【審査官】佐藤 賢斗

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２６００４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０４６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０６５６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９４２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２００８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４２５６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／００ － ６／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを対向保持した状態で回転させる回転部と、
前記Ｘ線検出器の温度制御を行う制御部であって、前記回転部が回転しているときの前記回転部の回転速度に基づいて、前記回転部が回転しているときの前記温度制御に関するフィードバックパラメータを調整する制御部と、
を備える、Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項2】

前記制御部は、Ｐ制御、ＰＩ制御、またはＰＩＤ制御による前記温度制御に関するフィードバックパラメータを調整する、
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項3】

前記Ｘ線ＣＴ装置で実行するスキャンプロトコルを取得する取得部をさらに備え、
前記取得部は取得されたスキャンプロトコルに基づいて、前記回転部の回転速度に関する情報を取得し、
前記制御部は、前記取得部により取得された前記スキャンプロトコルに基づいて前記フィードバックパラメータを制御する、
請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記Ｘ線ＣＴ装置の撮影終了時には、スキャン用の前記フィードバックパラメータとは異なる、停止時専用フィードバックパラメータを制御する、
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項5】

前記Ｘ線ＣＴ装置の架台温度を計測する計測部と、
前記計測部による計測結果に基づいて、前記フィードバックパラメータを設定するパラメータ設定部と、をさらに備える、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項6】

コンピュータが、
Ｘ線管と前記Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とを対向保持した状態で回転させる回転部を回転させ、
前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を回転させる前記回転部が回転しているときの前記回転部の回転速度に基づいて、前記回転部が回転しているときの温度制御に関するフィードバックパラメータを調整する、
Ｘ線ＣＴ装置の制御方法。

【請求項7】

コンピュータに、
Ｘ線管と前記Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とを対向保持した状態で回転させる回転部を回転させ、
前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を回転させる前記回転部が回転しているときの前記回転部の回転速度に基づいて、前記回転部が回転しているときの温度制御に関するフィードバックパラメータを調整させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置、Ｘ線ＣＴ装置の制御方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スキャン画質維持のため、Ｘ線ＣＴ装置の架台装置（ガントリ）内のＸ線検出器の温度が所定温度（例えば、４０〔℃〕程度）に保たれることが望ましく、その温度調整をオペレータコンソール側で操作する医用画像診断装置が知られている。これに関する従来の技術では、医用画像診断装置を配置した架台装置内のＸ線検出器に温度取得手段を配置し、温度調整に関わる情報を取得してオペレータコンソールに提供することで、操作者がオペレータコンソール側で温度調整操作できるようにしていた。しかしながら、Ｘ線検出器の温度調整を自動的に行うことについては十分考慮されていなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－３４２５６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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線検出器の温度調整を自動的に行うことである。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。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器と、回転部と、制御部とを備える。Ｘ線検出器は、Ｘ線管から照射されたＸ線を検出する。回転部は、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを対向保持した状態で回転させる。制御部は、前記Ｘ線検出器の温度制御を行う制御部であって、前記回転部の回転速度に基づいて、前記温度制御に関するフィードバックパラメータを調整する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態のＸ線ＣＴ装置の概要を示す図。

【図2】スキャン制御機能の構成図。

【図3】メモリに格納されるデータの一例を示す図。

【図4】架台装置およびＸ線検出器の構成を示した斜視図。

【図5】検出ユニットの構成の一例を示す図。

【図6】Ｘ線ＣＴ装置による温度制御パラメータ取得処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図7】Ｘ線ＣＴ装置による撮影に伴う温度制御処理の流れの一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照しながら、実施形態のＸ線ＣＴ装置、Ｘ線ＣＴ装置の制御方法およびプログラムについて説明する。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を寝台装置に載置してＸ線撮影（スキャン）を行って医用画像を取得し、その医用画像に対する処理を行って被検体を診断する装置である。

【0008】

図１は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の概要を示す図である。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とを備える。

【0009】

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。

【0010】

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（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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

Ｘ線高電圧装置１４は、例えば、高電圧発生装置と、Ｘ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、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線制御装置は、Ｘ線管１１に発生させるべきＸ線量に応じて高電圧発生装置の出力電圧を制御する。高電圧発生装置は、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。

【0014】

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ＤＡＳ１８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。

【0015】

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かまわない。

【0016】

Ｘ線検出器１５には、複数の検出ユニット１５ａが含まれる。検出ユニット１５ａは、例えば、冷却装置１５ｂやヒータ１５ｃなどの温度調整機能が含まれる。Ｘ線検出器１５の構成については後述する。

【0017】

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（後述）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。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１７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１７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。ＤＡＳ１６は、ビューの切り替わりを、制御装置１８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、ＤＡＳ１６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、ＤＡＳ１６は、半周囲分（１８０度分）の検出データを収集する。

【0018】

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とを対向保持した状態で回転させる円環状の回転部材である。回転フレーム１７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。

【0019】

制御装置１８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。制御装置１８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。

【0020】

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。架台装置１０をチルトさせる場合、制御装置１８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１７を回転させる。制御装置１８は、図示しないセンサの出力等によって回転フレーム１７の回転角度を把握している。また、制御装置１８は、回転フレーム１７の回転角度を随時、処理回路５０に提供する。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。

【0021】

制御装置１８は、架台装置１０を移動レールに沿って自走させ、本スキャン撮影を行ったり、本スキャン撮影の実行前に行う位置決め撮影であるスキャノ撮影を行う。

【0022】

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置して、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。

【0023】

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、メモリ４１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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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（後述）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。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、ドラッグボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、フットペダル、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、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。なお、本明細書において入力インターフェース４３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。

【0027】

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などを含む。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。

【0028】

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、パラメータ設定機能５６などを実行する。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。

【0029】

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）や、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。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。

【0030】

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。

【0031】

システム制御機能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。

【0032】

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。前処理機能５２の処理の詳細については後述する。

【0033】

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画像を生成し、生成したＣＴ画像をメモリ４１に記憶させる。再構成処理機能５３は、「再構成部」の一例である。

【0034】

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。また、画像処理機能５４は、断面像データの画像を解析して、解析結果に基づいて被検体の体型を分類してもよい。

【0035】

スキャン制御機能５５は、Ｘ線高電圧装置１４、ＤＡＳ１６、制御装置１８、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、スキャノ画像を収集する撮影、および診断に用いる画像を撮影する際の各部の動作をそれぞれ制御する。

【0036】

パラメータ設定機能５６は、後述する温度センサの計測結果に基づいてＸ線検出器１５の温度制御のための、架台装置１０の回転フレーム１７の回転速度を制御するパラメータを設定する。パラメータ設定機能５６は、「パラメータ設定部」の一例である。

【0037】

上記構成により、Ｘ線ＣＴ装置１は、ヘリカルスキャンやステップアンドシュートスキャンなどの形式で被検体Ｐの本スキャン撮影を行う。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１７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。ステップアンドシュートスキャンとは、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。

【0038】

図２は、スキャン制御機能５５の構成図である。スキャン制御機能５５は、例えば、取得機能５５－１と、回転制御機能５５－２と、制御機能５５－３とを備える。

【0039】

取得機能５５－１は、システム制御機能５１により受け付けられた、入力インターフェース４３が受け付けた入力操作のうち、スキャンプロトコルに関する情報を取得する。スキャンプロトコルとは、Ｘ線ＣＴ装置１を用いて行われる撮影の各種条件のことであり、例えば、撮影対象部位、Ｘ線線量、撮影時間、被検体Ｐの年代、性別、体型などに関する情報が含まれる。取得機能５５－１は、スキャンプロトコルに関する情報に加え、撮影時間に関する情報をさらに取得してもよい。取得機能５５－１は、「取得部」の一例である。

【0040】

回転制御機能５５－２は、回転速度を指定して、制御装置１８に回転フレーム１７を制御させる。回転フレーム１７、制御装置１８および回転制御機能５５－２の機能を併せ持つものは、「回転部」の一例である。

【0041】

制御機能５５－３は、Ｘ線検出器１５の温度制御を行う。制御機能５５－３は、回転フレーム１７の回転速度に基づいて、Ｘ線検出器１５の温度制御に関するフィードバックパラメータを調整する。制御機能５５－３は、「制御部」の一例である。

【0042】

図３は、メモリ４１に格納されるデータの一例を示す図である。図３に示すように、メモリ４１には、例えば、プロトコル情報４１－１、回転速度情報４１－２、温度制御パラメータ４１－３などの情報が格納される。

【0043】

プロトコル情報４１－１は、架台装置１０により撮影可能なスキャンプロトコルの情報である。プロトコル情報４１－１には、例えば、撮影部位、スキャン方法、撮影時間などの情報が含まれる。

【0044】

回転速度情報４１－２には、回転フレーム１７を回転速度の情報が含まれる。

【0045】

温度制御パラメータ４１－３には、パラメータ設定機能５６により設定されたＸ線検出器１５の温度制御用のパラメータの設定情報が含まれる。

【0046】

〔Ｘ線検出器〕
図４は、架台装置１０およびＸ線検出器１５の構成を示した斜視図である。Ｘ線検出器１５は、複数の検出ユニット１５ａおよび各検出ユニット１５ａを冷却する冷却装置１５ｂを備える。検出ユニット１５ａのそれぞれは、図示のチャンネル方向Ｃに並べられて配置される。また、冷却装置１５ｂは、各検出ユニット１５ａのチャンネル方向Ｃに対して垂直な矢印で示した列方向Ｓにおける一端部側に配置される。

【0047】

図５は、検出ユニット１５ａの構成の一例を示す図である。検出ユニット１５ａは、 例えば、複数の検出モジュール７０と、ケーブル８０と、放熱部材８１と、遮蔽部材８５と、データ処理モジュール９０と、支持部材９５と、ヒータ１５ｃとを備える。

【0048】

検出モジュール７０は、例えば、基板７１と、Ｘ線変換素子７２と、ＡＤＣ７３を含む電子回路と、コネクタ７４と、保持部材７５とを備える。基板７１には、Ｘ線が入射する表面側の面上にＸ線変換素子７２と、このＸ線変換素子７２の近傍に配置されたＡＤＣ７３等の電子回路とが実装される。また、基板７１には、検出モジュール７０のＸ線が入射する面とは反対側（裏面側）にコネクタ７４および保持部材７５が配置される。

【0049】

検出モジュール７０は、例えば、架台装置１０の任意の場所の温度を計測する温度センサ（不図示）を備える。検出モジュール７０の温度センサは「計測部」の一例である。

【0050】

Ｘ線変換素子７２は、Ｘ線を光に変換するシンチレータ、およびシンチレータにより変換された光を電気信号に変換するフォトダイオードにより構成される。そして、Ｘ線変換素子７２は、Ｘ線管１１から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線を検出して電気信号に変換する。

【0051】

ＡＤＣ７３等の電子回路は、Ｘ線変換素子７２により変換された電気信号を電圧信号に変換して増幅し、増幅した電圧信号をデジタル信号に変換して投影データを生成する。

【0052】

コネクタ７４は、ＡＤＣ７３等の電子回路でデジタル信号への変換により生成された投影データをケーブル８０に出力する。

【0053】

保持部材７５は、剛性及び高熱伝導性を有する例えばアルミニウム等の材料により構成される。そして、保持部材７５は、一端部側が基板７１に配置され、他端部が放熱部材８１を介してケーブル８０を保持する。

【0054】

ケーブル８０は、各検出モジュール７０から出力された投影データをデータ処理モジュール９０に出力するケーブルである。ケーブル８０は、例えば、一端部側に配置されたコネクタ８０ａと、フレキシブル配線板８０ｂとにより構成される。

【0055】

各コネクタ８０ａは、フレキシブル配線板８０ｂの一端部側に配置され、列方向Ｓにおける各検出モジュール７０のコネクタ７４に係合して当該検出モジュール７０と電気的に接続される。

【0056】

フレキシブル配線板８０ｂは、放熱部材８１を介して各検出モジュール７０の保持部材７５に保持され、データ処理モジュール９０とこのデータ処理モジュール９０に最も近い検出モジュール７０との間では屈曲して配置される。そして、フレキシブル配線板８０ｂは、各検出モジュール７０からコネクタ８０ａに出力された投影データを他端部側に伝送する。

【0057】

放熱部材８１は、フレキシブル配線板８０ｂの両面の表面全域に亘って密着して配置され、一端部側の各検出モジュール７０の基板７１近傍では保持部材７５に接触して配置される。

【0058】

遮蔽部材８５は、各検出モジュール７０と、コネクタ８０ａを含む各検出モジュール７０近傍に配置された一端部側と、放熱部材８１の各検出モジュール７０近傍に配置された一端部側とを包囲して配置される。また、遮蔽部材８５は、貫通配置されたケーブル８０及び放熱部材８１により封止される開口部８６を有する。そして、遮蔽部材８５は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線が入射する面がＸ線を透過し外部からの光を遮蔽する材料により構成され、それ以外の面が外部からの光や不要なＸ線を遮蔽する。

【0059】

なお、遮蔽部材８５内に配置した放熱部材８１の一端部側を開口部８６まではケーブル８０に密着して配置し、遮蔽部材８５外に配置した放熱部材８１の他端部側をケーブル８０から離して配置するように実施してもよい。

【0060】

各検出モジュール７０を遮蔽部材８５で包囲して密閉することにより、外部からＸ線変換素子７２のフォトダイオードへの光の侵入を防ぐことができる。また、Ｘ線管１１に電力が供給されると各検出モジュール７０のＡＤＣ７３等の電子回路の発熱により遮蔽部材８５内の温度が遮蔽部材８５外の温度よりも高くなるため、放熱部材８１の一端部側を保持部材７５と接触させて遮蔽部材８５内に配置し、放熱部材８１の他端部側を遮蔽部材８５外に配置することにより、ＡＤＣ７３等の電子回路から発生した熱を、基板７１及び保持部材７５を経由して放熱部材８１の一端部側から他端部側に伝達させ、放熱部材８１の他端部側から放熱させることができる。また、ＡＤＣ７３等の電子回路から発生した熱を、コネクタ７４、８０ａ及びフレキシブル配線板８０ｂを経由して放熱部材８１の一端部側から他端部側に伝達させ、放熱部材８１の他端部側から放熱させることができる。これにより、検出モジュール７０の温度を下げることができる。

【0061】

データ処理モジュール９０は、各検出モジュール７０で生成された投影データを例えば光通信によりデータ受信装置２５に送信処理する送信回路、電源等が高密度に実装された基板を備える。

【0062】

支持部材９５は、開口部９６、９７、９８を有する箱状をなし、内部に配置されたデータ処理モジュール９０を支持する。そして、支持部材９５内には、開口部９６を貫通してケーブル８０及び放熱部材８１の他端部側が配置される。また、支持部材９５の開口部９８には、冷却装置１５ｂが配置される。

【0063】

冷却装置１５ｂは、支持部材９５の開口部９８に配置された例えばファンを備えている。そして、冷却装置１５ｂは、矢印で示すように、外部の空気を開口部９７から支持部材９５内へ流入させ、流入した空気をデータ処理モジュール９０及び放熱部材８１近傍を流動させてから、開口部９８より支持部材９５外へ流出させることにより、データ処理モジュール９０及び放熱部材８１の他端部側を冷却する。

【0064】

各検出モジュール７０で発生して放熱部材８１の一端部側から他端部側に伝達される熱を冷却装置１５ｂで強制的に放熱させることにより、より効果的に各検出モジュール７０の温度上昇を防ぐことができる。

【0065】

ヒータ１５ｃは、Ｘ線ＣＴ装置１の利用開始直後などのＸ線検出器１５が低温状態である場合などの、検出モジュール７０のそれぞれに対して加温が必要な場合に作用する。

【0066】

〔温度制御パラメータ〕
制御機能５５－３は、例えば、冷却装置１５ｂおよびヒータ１５ｃを制御することにより、Ｘ線検出器１５の温度制御をＰ制御（比例制御：Proportional Controller）やＰＩ制御（比例積分制御：Proportional-Integral Controller）、ＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）等のフィードバック制御により実現する。制御機能５５－３は、Ｘ線検出器１５の保温放熱性能を考慮した上で、Ｘ線ＣＴ装置１に関する所定の温度（例えば、メーカ推奨の目標温度）となるように、入力値（冷却装置１５ｂまたはヒータ１５ｃの制御量）の制御を、出力値（冷却装置１５ｂが機能することにより見込まれる温度低下、またはヒータ１５ｃが機能することにより見込まれる温度上昇）と目標値との偏差、その積分、および微分の３つの要素によって行う。

【0067】

制御機能５５－３は、取得機能５５－１により取得されたスキャンプロトコルに基づいて、または取得機能５５－１により取得された回転フレーム１７の回転速度に関する情報の取得結果に基づいて、温度制御パラメータ４１－３を参照して温度制御を行う。温度制御パラメータ４１－３は、パラメータ設定機能５６によりスキャンプロトコル毎に予め設定される。パラメータ設定機能５６は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の工場出荷時や、実際に撮影を行う場所（例えば、病院の撮影室）への納品時、定期メンテナンス時などにＸ線ＣＴ装置１において実行可能なスキャンプロトコルのそれぞれに対応付いた温度制御パラメータ４１－３を設定する。

【0068】

パラメータ設定機能５６は、例えば、スキャンプロトコルに基づいて回転フレーム１７が回転した状態で冷却装置１５ｂおよびヒータ１５ｃを制御することで温度のオートチューニングを行い、そのチューニング時の操作量に基づいて制御定数を導出し、導出結果を温度制御パラメータとして設定する。パラメータ設定機能５６は、各スキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータ４１－３を、少なくとも一組（冷却装置１５ｂおよびヒータ１５ｃのそれぞれの操作量）設定する。パラメータ設定機能５６は、スキャンプロトコルの実行時間が比較的長い場合には、スキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータ４１－３を、例えば、撮影前半用パラメータ、撮影後半パラメータのように複数設定してもよい。

【0069】

また、パラメータ設定機能５６は、撮影終了後に架台装置１０の回転を停止させるときのための専用温度制御パラメータや、撮影と撮影の間に待機時間が発生する場合の温度制御パラメータなどを設定してもよい。

【0070】

なお、パラメータ設定機能５６は、他のスキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータから、対象のスキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータを推測して設定してもよい。

【0071】

パラメータ設定機能５６は、例えば、撮影時間以外の条件が同一のスキャンプロトコルＡおよびＢの温度制御パラメータに基づいて、撮影時間が異なる対象のスキャンプロトコルＣの温度制御パラメータを推測する。
スキャンプロトコルＡの撮影時間：１．５〔ｓｅｃ〕
スキャンプロトコルＢの撮影時間：０．５〔ｓｅｃ〕
スキャンプロトコルＣの撮影時間：０．３〔ｓｅｃ〕

【0072】

この場合、パラメータ設定機能５６は、例えば、最小二乗法回帰分析方式などの線形推測により、スキャンプロトコルＡおよびスキャンプロトコルＢの温度制御パラメータの線形トレンドの計算をし、推測結果を用いてスキャンプロトコルＣの温度制御パラメータを推測する。これにより、すべてのスキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータを実測値に基づいて取得しなくてもよくなり、Ｘ線ＣＴ装置１の納品に要する時間や、Ｘ線ＣＴ装置１の設置から撮影が可能になるまでの時間を短縮することができる。

【0073】

制御機能５５－３は、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御の代わりに、より高度な理論に基づいてＰＩＤ制御以外の制御演算を行うアドバンスト制御を適用してもよい。アドバンスト制御とは、例えば、Ｘ線検出器１５の保温性能や、冷却装置１５ｂの冷却性能、ヒータ１５ｃの加熱性能などの特性を定量的に調査した結果が反映された制御モデルを用意することにより実現される。

【0074】

［処理フロー１］
図６は、Ｘ線ＣＴ装置１による温度制御パラメータ取得処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0075】

まず、回転制御機能５５－２は、対象のスキャンプロトコルに基づいて架台装置１０の回転フレーム１７の回転速度を設定する（ステップＳ１００）。次に、制御装置１８は、回転フレーム１７の回転を開始して、Ｘ線検出器１５の温度を安定させる（ステップＳ１０２）。次に、制御機能５５－３は、Ｘ線検出器１５の温度制御を行い、温度制御結果をパラメータ設定機能５６に対象のスキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータとして設定させる（ステップＳ１０４）。次に、パラメータ設定機能５６は、全てのスキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータの取得が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。全てのスキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータが取得されたと判定した場合、パラメータ設定機能５６は、取得結果を温度制御パラメータ４１－３として記録する（ステップＳ１０８）。全てのスキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータが取得されていないと判定された場合、回転制御機能５５－２は、対象のスキャンプロトコルを変更してステップＳ１００に処理を戻す。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

【0076】

なお、ステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理は、パラメータ設定機能５６による、他のスキャンプロトコルに対応付いた温度制御パラメータに基づいて対象のスキャンプロトコルの温度制御パラメータの推測処理により代替されてもよい。

【0077】

［処理フロー２］
図７は、Ｘ線ＣＴ装置１による撮影に伴う温度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0078】

まず、取得機能５５－１は、スキャンプロトコルを取得する（ステップＳ２００）。次に、回転制御機能５５－２は、スキャンプロトコルに基づいて回転速度を指定して、制御装置１８に回転フレーム１７を制御させる（ステップＳ２０２）。次に、制御機能５５－３は、温度制御パラメータ４１－３を読み出す（ステップＳ２０４）。次に、制御装置１８は、スキャンを開始する（ステップＳ２０６）。

【0079】

次に、制御機能５５－３は、ステップＳ２０４で読み出した温度制御パラメータを用いて温度制御を行う（ステップＳ２０８）。なお、ステップＳ２０６およびステップＳ２０８の処理順は逆でもよいし、略同時に行われてもよい。

【0080】

次に、制御装置１８は、スキャンを終了する（ステップＳ２１０）。次に、制御機能５５－３は、撮影終了後に架台装置１０の回転の停止時専用温度制御パラメータを用いて温度制御を行う（ステップＳ２１２）。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

【0081】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、Ｘ線検出器１５がＸ線管１１から照射されたＸ線を検出し、回転制御機能５５－２がＸ線管１１とＸ線検出器１５とを対向保持した状態で回転させる回転フレーム１７を制御し、制御機能５５－３が回転フレーム１７の回転速度に基づいて、温度制御に関するフィードバックパラメータを調整してＸ線検出器１５の温度制御を行うことによって、Ｘ線検出器１５の温度調整を自動的に行うことができる。

【0082】

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。

【符号の説明】

【0083】

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…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、５５－１…取得機能、５５－２…回転制御機能、５５－３…制御機能、５６…パラメータ設定機能

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】