X射线计算机断层摄影装置及x射线发生装置的制造方法
X射线计算机断层摄影装置及x射线发生装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实施方式涉及一种X射线计算机断层摄影装置及X射线发生装置。
【背景技术】
[0002]有时在X射线管中发生放电。当发生X射线管的放电时，立刻切断向X射线管供给的电力，停止X射线的照射。然后，在X射线管内的气氛稳定后，再向X射线管供给电力，再次开始X射线的照射。伴随着发生放电后的向X射线管供给电力的切断的X射线照射的停止期间是数十m秒至数百m秒。在该期间，因为无法收集用于图像重建的数据收集，所以在重建图像中产生伪影。因此，放电现象对诊断造成障碍。
[0003]先行技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平10-106792号公报
【发明内容】
[0006]实施方式的目的在于提供一种能够降低由放电引起的图像伪影的X射线计算机断层摄影装置及X射线发生装置。
[0007]本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置，包括:X射线管，产生X射线；逆变器式高电压部，产生对所述X射线管施加的高电压；x射线检测器，对从所述X射线管产生的X射线进行检测；支撑机构，对所述X射线管和所述X射线检测器进行支撑；以及重建部，基于来自所述X射线检测器的输出数据，重建图像数据，所述X射线计算机断层摄影装置的特征在于:所述逆变器式高电压部包括:直流电源部，产生直流；逆变器部，通过将来自所述直流电源部的直流进行开关，来将其转换成交流；高电压转换部，将来自所述逆变器部的交流的输出脉冲转换成对所述X射线管施加的高电压；检测部，检测所述X射线管中的放电；以及控制部，将检测出所述放电作为契机，为了使所述X射线管的实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，控制所述逆变器部的开关，使来自所述逆变器部的交流的输出脉冲的脉冲宽度或频率变化。
[0008]能够降低由于放电导致的图像伪影。
【附图说明】
[0009]图1是表示本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置的结构的图。
[0010]图2是表示图1的X射线发生装置的结构的图。
[0011]图3是表示通过图2的X射线发生装置所进行的脉冲宽度调制方式的动作的时间图的一个例子的图。
[0012]图4是表示通过图2的X射线发生装置所进行的频率调制方式的动作的时间图的一个例子的图。
[0013]图5是同时表示图1的逆变器式高电压发生部的动作的时间图和管电压的时间变化的图。
[0014]图6是用于说明基于图1的补正部的投影数据的补正处理的图。
[0015]图7是将以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部的动作的时间图与管电压的时间变化一起表示的图。
[0016]图8是将以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部的其他动作的时间图与管电压的时间变化一起表示的图。
【具体实施方式】
[0017]以下，参照附图，说明本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置及X射线发
目.0
[0018]图1是表示本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置的结构的图。如图1所示，本实施方式中，X射线计算机断层摄影装置I具备:架台10及控制台30。
[0019]架台10在形成有开口部的外壳(未图示)内装备旋转架11。以外壳的中心轴Z与旋转架11的中心轴(旋转轴)Z成为一致的方式，将旋转架11收纳于外壳内。旋转架11装备有相对配置的X射线管13 t X射线检测器15。旋转架11将X射线管13和X射线检测器15能够绕旋转轴Z旋转地支撑着。在外壳或者旋转架11的开口的内部，设定FOV(fieldof view)。以FOV中包含被检体(患者)P的拍摄区域的方式，对顶板17进行定位。旋转架11与旋转驱动部19连接。旋转驱动部19根据由架台控制部21进行的控制，使旋转架11以固定的角速度旋转，由此，使X射线管13和X射线检测器15绕旋转轴Z旋转。
[0020]X射线管13从逆变器式高电压发生部23接受高电压的施加后，产生X射线。逆变器式高电压发生部23将与由架台控制部21进行的控制对应的高电压施加至X射线管13。逆变器式高电压发生部23具有检测X射线管13内发生的放电的功能。逆变器式高电压发生部23以检测到放电为契机，为了防止进一步的放电诱发，并不是使管电压值急剧地上升至设定管电压值，而是随着时间变化，使管电压值逐渐上升。X射线管13与逆变器式高电压发生部23构成X射线发生装置25。关于X射线发生装置25的详细说明，参考后文。
[0021]X射线检测器15检测从X射线管13产生的X射线。X射线检测器15搭载了排列成二维状的多个X射线检测元件。例如，多个X射线检测元件沿着将旋转架11的旋转轴Z作为中心的圆弧进行排列。该沿着圆弧的X射线检测元件的排列方向被称为通道方向。沿着通道方向排列的多个X射线检测元件被称为X射线检测元件列。多个X射线检测元件列沿着列方向排列，其中，该列方向沿着旋转轴Z。各X射线检测元件检测从X射线管13产生的X射线，并生成与所检测的X射线的强度对应的电信号(电流信号)。所生成的电信号被供给至数据收集部(DAS) 27。
[0022]数据收集部27根据由架台控制部21进行的控制，通过X射线检测器15，收集每个视域(view)的电信号。正如所知的那样，视域与绕旋转轴Z的旋转架11的旋转角度对应。另外，从信号处理方面考虑，视域与旋转架11的旋转时的数据的采样点对应。数据收集部27将所收集到的模拟的电信号转换成数字数据。数字数据被称为原始数据。原始数据通过非接触型的传送部29将每个特定视域供给至控制台30。
[0023]架台控制部21根据基于控制台30内的系统控制部43的指示，将架台10中搭载的各种机器的控制进行总括。例如，架台控制部21控制旋转驱动部19、逆变器式高电压发生部23、及数据收集部27。
[0024]控制台30具备:前处理部31、补正部33、重建部35、显示部37、操作部39、存储部41、及系统控制部43。前处理部31对从传送部29传送的原始数据执行对数转换和灵敏度补正等前处理。实施了前处理的原始数据被称为投影数据。补正部33基于属于比放电视域区间在时间上早的视域区间的投影数据和属于比放电视域区间在时间上晚的视域区间的投影数据中的至少一个，对属于视域区间的投影数据进行补正，其中，该视域区间包括检测出放电的视域。重建部35基于投影数据，将与被检体相关的图像数据进行重建。显示部37将通过重建部35所生成的图像数据显示在显示机器上。操作部39接收来自基于输入机器的用户的各种指令和信息输入。存储部41存储原始数据、投影数据、及图像数据。另外，存储部41存储控制程序。系统控制部43读取存储部41中存储的控制程序后，在存储器上展开，根据所展开的控制程序，对各部进行控制。
[0025]以下，对本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置的详细内容进行说明。
[0026]图2是表示本实施方式所涉及的X射线发生装置25的结构的图。如图2所示，X射线发生装置25具有:X射线管13和逆变器式高电压发生部23。逆变器式高电压发生部23具有:直流电源部51、逆变器部53、高电压转换部55、管电压检测部57、管电流检测部59、放电检测部61、开关控制部63、及门电路65。另外，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23的动作形式可以适当使用方形波型(非共振型)、共振型中的某一方式。
[0027]直流电源部51基于来自设置了架台10的检查室等中设置的电源设备的交流，产生直流。具体而言，直流电源部51具有:整流电路、以及平流电容器。整流电路将来自电源设备的交流整流为直流。平流电容器使通过整流电路所整流的交流变得平滑。通过该整流及平滑，交流转换为直流。另外，对直流电源部51供给电力的电源不限于电源设备，还可以是电容器或者蓄电池。
[0028]逆变器部53通过开关将来自直流电源部51的直流转换为交流的输出脉冲。逆变器部53在直流电源部51与高电压转换部55之间具有多个开关。逆变器部53在根据由开关控制部63进行的控制的时间，选择性地切换多个开关，由此，将直流转换为交流的输出脉冲。逆变器式高电压发生部23是方形波型时，逆变器部53通过选择性 地切换多个开关，将来自直流电源部51的直流电力转换为方形波的交流电压脉冲及交流电流脉冲。共振型时，逆变器部53利用共振现象选择性地切换多个开关，由此，将来自直流电源部51的直流电力转换为方形波的交流电压脉冲及正弦波的交流电流，或者，正弦波的交流电压及方形波的交流电流脉冲。根据多个开关的每个的切换周期，确定逆变器部53的输出脉冲的周期及脉冲宽度。根据输出脉冲的周期及脉冲宽度，调整管电压的时间变化速度。
[0029]高电压转换部55将来自逆变器部53的交流的输出脉冲转换为直流的高电压。具体而言，高电压转换部55具有:高电压变压器、以及高电压整流器。高电压变压器通过绝缘磁电路，将来自逆变器部53的输出电压(一次电压)升压至交流的高电压(二次电压)。高电压整流器将通过高电压变压器进行了升压的交流的高电压整流为直流的高电压。通过该升压及整流，交流的电压脉冲转换为直流的高电压。
[0030]X射线管13通过阳极侧电缆和阴极侧电缆与高电压转换部55连接。X射线管13在容器131内具有阴极133和阳极135。高电压转换部55和阳极135与阳极侧电缆连接，高电压转换部55和阴极133与阴极侧电缆连接。在容器131内，保持真空。阴极133具有丝极137。丝极137接受来自未图示的丝极加热变压器的丝极电流的供给并被加热。被加热的丝极137放出热电子。阳极135具有绕旋转轴R旋转的标靶139。在阴极133-阳极135间，通过阳极侧电缆和阴极侧电缆，施加来自高电压转换部55的高电压。从丝极137放出的热电子通过基于高电压的电场的作用，与标靶139冲突。通过热电子与标靶139的相互作用，产生X射线。热电子与标靶139冲突后，从阳极135向阳极侧电缆流动。
[0031]在X射线管13与高电压转换部55之间，连接管电压检测部57。管电压检测部57将阴极133-阳极135间施加的高电压检测为管电压。所检测的管电压值的数据被供给至放电检测部61和开关控制部63。
[0032]管电流检测部59与阳极侧电缆连接。管电流检测部59将热电子从阴极133流向阳极135所导致的流向阳极侧电缆的电流检测为管电流。管电流值的数据被供给至放电检测部61和开关控制部63。
[0033]放电检测部61基于管电压值或者管电流值的时间变化，检测X射线管13中是否发生放电。放电是下述现象，即，容器131内的真空度劣化时，在容器131内发生绝缘破坏，异常的电流流过阴极133-阳极135间的现象。当发生放电时，管电流急剧上升，另外，管电压急剧下降。放电检测部61利用这样的放电时的特殊的X射线管输出值的时间变化，来检测放电。当检测出放电时，放电检测部将放电标记从OFF切换为0N。放电标记被传送至开关控制部63。
[0034]开关控制部63对基于逆变器部53的开关进行控制。开关控制部63在放电标记为ON的期间(放电期间)和放电标记为OFF的期间(非放电期间)，切换逆变器部53中的开关的控制方式。在非放电期间，开关控制部63执行通常的反馈控制。即，在非放电期间，开关控制部63为了将管电压值维持为设定管电压值，利用管电压值和设定管电压值，执行反馈控制。设定管电压值是设定作为X射线条件的管电压值，是在收集用于图像重建的原始数据时所需要的管电压值。在放电期间，开关控制部63对逆变器部53的开关进行控制，以使管电压值随着时间的经过，慢慢上升至设定管电压值。
[0035]如图2所示，开关控制部63具有:阈值设定部631、管电压控制量确定部633、及开关驱动部635。
[0036]阈值设定部631对用于管电压控制量确定部633中的阈值进行设定。阈值设定部631在非放电期间和放电期间，切换阈值的设定方式。在非放电期间，阈值设定部631将设定管电压值设定为阈值。在放电期间，阈值设定部631为了随着时间经过慢慢接近设定管电压值，将多个暂定值随着时间的经过从小依次设定为阈值。阈值可以随着时间经过连续地上升，也可以阶段性地上升。
[0037]管电压控制量确定部633基于来自管电压检测部57的管电压值和来自阈值设定部631的阈值，确定管电压控制量。具体而言，首先，管电压控制量确定部633将管电压值与阈值比较。接着，管电压控制量确定部633根据管电压值与阈值的偏差，来确定管电压控制量。
[0038]开关驱动部635在根据通过管电压控制量确定部633所确定的管电压控制量的切换时间，分别切换逆变器部53内的多个开关。
[0039]如图2所示，门电路65与开关控制部63的开关驱动部635连接。门电路65交替开关驱动部635的驱动和停止。具体而言，门电路65为了对开关驱动部635进行驱动，接收来自架台控制部21的开始指令并将门脉冲供给至开关驱动部635。以接受门脉冲的施加为契机，开关驱动部635如上所述，执行多个开关的切换。另外，门电路65为了停止开关驱动部635的驱动，接收来自架台控制部21的停止指令，并将停止信号供给至开关驱动部635。停止信号在扫描时序的结束时供给。接收了停止信号的供给后，开关驱动部635停止多个开关的切换。由此，逆变器式高电压发生部23的动作停止，S卩，管电压的施加停止，X射线的发生停止。
[0040]接着，以开关控制部63的动作为中心，对执行CT扫描时的X射线发生装置25的动作例进行说明。作为本实施方式所涉及的开关控制，列举了脉冲宽度调制方式和频率调制方式。脉冲宽度调制方式是，通过使逆变器部53的输出脉冲的脉冲宽度经时性地变化来改变管电压值的方式。频率调制方式是，通过使逆变器部53的输出脉冲的频率经时性地变化来改变管电压值的方式。以下，依次对脉冲宽度调制方式和频率调制方式进行说明。另夕卜，以下的说明中，放电检测部61利用管电压值来检测放电。
[0041]图3是表示通过X射线发生装置25所进行的脉冲宽度调制方式的动作的时间图的一个例子的图。图3的(a)是管电压值的图表，图3的(b)是表示来自逆变器部的输出脉冲的时间变化的图，图3的(c)是来自逆变器部的输出脉冲的脉冲宽度的图表。图3的(a)的纵轴被规定为管电压值，横轴被规定为时间。图3的(b)的纵轴被规定为输出脉冲的输出值，横轴被规定为时间。图3的(C)的纵轴被规定为输出脉冲的脉冲宽度，横轴被规定为时间。
[0042]CT扫描中，放电检测部61对来自管电压检测部57的管电压值的时间微分值进行监视，反复判断时间微分值是否超过用于放电检测的阈值(以下，称为放电检测阈值)。当判定为管电压值的时间微分值没有超过放电检测阈值时，放电检测部61将放电标记设定为OFF。放电检测阈值可以通过操作部39等任意设定。在放电标记是OFF的非放电期间，阈值设定部631将设定管电压值Ths设定为阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与设定管电压值Ths进行比较，来确定管电压控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，并将与管电压控制量对应的脉冲宽度的输出脉冲从逆变器部53输出。与该输出脉冲对应的高电压施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值维持为设定管电压值Ths。
[0043]当X射线管13的容器131内发生放电时，管电压急剧下降，管电压值的时间微分值急剧上升。当判定为管电压值的时间微分值超过放电检测阈值时，放电检测部61将放电标记设定为0N。在放电标记是ON的放电期间，阈值设定部631将多个暂定阈值Th从小依次设定为阈值。
[0044]具体而言，检测出放电时，阈值设定部631将最小的暂定阈值Thl立刻设定为阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与最小的暂定阈值Thl进行比较后，确定管电压控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，与管电压控制量对应的脉冲宽度的输出脉冲从逆变器部53反复输出。与该输出脉冲对应的高电压被施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值朝向第I的暂定阈值Thl上升。
[0045]满足了特定的条件后，阈值设定部631设定比最小的暂定阈值Thl大一级的暂定阈值Th2。特定的条件可以是:例如，经过固定期间、管电压值上升至阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与第2暂定阈值Th2比较后，确定管电压 控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，与管电压控制量对应的脉冲宽度的输出脉冲从逆变器部53被反复输出。与该输出脉冲对应的高电压施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值朝向第2暂定阈值Th2上升。
[0046]如此，每次满足特定的条件后，阈值设定部631将大一级的暂定阈值th设定为阈值。之后，同样地，对于新设定的暂定阈值，确定管电压控制量，在与管电压控制量对应的时间，切换逆变器部53内的开关。
[0047]放电检测部61在放电期间，对来自管电压检测部57的管电压进行监视，反复判定管电压值是否达到用于解除放电期间的阈值(以下，称为放电期间解除阈值)。当判定为管电压值没有达到放电期间解除阈值时，放电检测部61将放电标记维持为0N。当判定为管电压值达到放电期间解除阈值时，将放电标记变更为OFF。由此，放电期间解除，进入非放电期间。
[0048]如此，在脉冲宽度调制方式中，开关控制部63随着时间的经过，使用于反馈控制的阈值逐渐上升，使逆变器部53的输出脉冲的脉冲宽度逐渐变大。由此，能够使由于放电导致急剧下降的管电压值逐渐上升至设定管电压值。
[0049]接着，对频率调制方式中的X射线发生装置25的动作例进行说明。另外，关于与脉冲宽度调制方式中的X射线发生装置25的动作例重复的部分，省略其说明。
[0050]图4是表示通过X射线发生装置25所进行的频率调制方式的动作的时间图的一个例子的图。图4的(a)是管电压值的图表，图4的(b)是表示来自逆变器部53的输出脉冲的时间变化的图，图4的(c)是表示来自逆变器部53的输出脉冲的频率的图表。图4的(a)的纵轴被规定为管电压值，横轴被规定为时间。图4的(b)的纵轴被规定为输出脉冲的输出值，横轴被规定为时间。图4的(c)的纵轴被规定为输出脉冲的频率，横轴被规定为时间。
[0051]如图4所示，当检测出放电时，阈值设定部631将最小的暂定阈值Thl立刻设定为阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与最小的暂定阈值Thl进行比较后，确定管电压控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，以与管电压控制量对应的频率，输出脉冲从逆变器部53反复输出。与该输出脉冲对应的尚电压施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值朝向第I的暂定阈值上升。
[0052]满足了特定的条件后，阈值设定部631设定比最小的暂定阈值Thl大一级的暂定阈值Th2。特定的条件可以是:例如，经过固定期间、管电压值上升至阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与第2暂定阈值比较后，确定管电压控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，以与管电压控制量对应的频率，输出脉冲从逆变器部53被反复输出。与该输出脉冲对应的高电压施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值朝向第2暂定阈值上升。
[0053]如此，在脉冲宽度调制方式中，开关控制部63随着时间的经过，使用于反馈控制的阈值逐渐上升，使逆变器部53的输出脉冲的频率逐渐变大。由此，能够使由于放电导致急剧下降的管电压值逐渐上升至设定管电压值。
[0054]另外，本实施方式中，即使通过放电检测部61检测出放电，门电路65也能够使基于开关驱动部635的多个开关的切换继续。因此，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23即使在检测出放电的情况下也能够继续工作。
[0055]参照图5和图7，比较本实施方式与以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部的动作顺序。图5是同时表示本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23的动作的时间图和管电压的时间变化的图，图7是同时表示以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部的动作的时间图和管电压的时间变化的图。另外，以往例子是:在放电的发生前后，没有调制脉冲宽度或频率的方式。如图7所示，以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部以检测到放电为契机，停止工作直至X射线管内的气氛变得稳定。即，通过门电路，停止开关驱动部的开关切换。因此，图7中，从发生了放电后，至管电压到达目标管电压值的恢复时间(放电期间的时间长度)为10ms左右。另外，如图8所示，即使检测出放电，维持与目标管电压值对应的脉冲宽度时，由于来自放电发生的管电压值的急剧上升，诱发放电，并导致逆变器式高电压发生部毁坏。
[0056]如图5所示，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23如上所述，以检测出放电为契机，控制脉冲宽度或频率，以使管电压值慢慢上升至目标管电压值。这时，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23即使在检测出放电时，也能够继续工作。即，通过门电路65，不停止开关驱动部635，继续多个开关的切换。因此，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23相比以往例子，能够以较短的时间从放电期间恢复。
[0057]另外，由于放电，管电压值降低到比设定管电压值低的期间所收集的投影数据使重建图像产生伪影。发生放电的期间是数m秒，比较短。本实施方式所涉及的补正部33将管电压值降低至比设定管电压值低的期间所收集的投影数据修复成能够用于图像重建的程度。
[0058]图6是用于说明基于补正部33的投影数据的补正处理的图。如图6所示，在CT扫描中，X射线管13伴随着旋转架的旋转，绕旋转轴Z旋转的同时，照射X射线。在此，将放电期间的视域区间称为放电视域区间SI，将非放电期间的视域区间称为非放电视域区间S2。放电视域区间SI包括检测出放电的时刻的视域。与放电视域区间SI相关的投影数据基于以管电压值低于设定管电压值的状态下收集的原始数据。因此，与放电视域区间SI相关的投影数据无法直接用于图像重建。与放电视域区间SI相关的投影数据成为基于补正部33的补正对象。
[0059]补正部33基于属于非放电视域区间S2即比放电视域区间SI在时间上早的视域区间(以下，称为放电前视域区间)S21的投影数据和比放电视域区间SI在时间上晚的视域区间(以下，称为放电后视域区间)S22的投影数据，对与放电视域区间SI相关的投影数据进行补正。例如，补正部33基于与放电前视域区间S21相关的投影数据和与放电后视域区间S22相关的投影数据的至少一方的投影数据，对与放电视域区间SI相关的投影数据进行补正。例如，补正部33可以通过补正部33对放电前视域区间S21和放电后视域区间S22自动设定，也可以通过用户经由操作部39来任意设定。放电前视域区间S21和放电后视域区间S22可以不是多个视域，而是一个视域。
[0060]X射线管13是不环绕多次的扫描方式时，放电前视域区间和放电视域区间可以自动地设定在与放电视域区间相邻的视域区间。另外，与放电视域区间所关联的投影数据的各X射线路径相同的X射线路径存在于非放电视域区间时，可以将放电视域区间中的X射线路径的投影数据置换为非放电视域区间中的X射线路径的投影数据。
[0061]X射线管13是环绕多次的扫描方式时，可以将放电前视域区间和放电视域区间设定为与放电视域区间相同的视域区间，或者，180度不同的视域区间。另外，顶板17静止时，补正部33可以利用与放电前视域区间相关的投影数据或者与放电后视域区间相关的投影数据来置换与放电视域区间相关的投影数据。
[0062]补正处理的结束后，重建部35基于与放电视域区间相关的补正后的投影数据和与非放电视域区间相关的投影数据，重建图像。由于重建图像中包含的放电所导致的伪影成分少于不执行基于补正部33的补正处理的情形。
[0063]另外，图像重建中，不一定使用属于放电视域区间的投影数据。重建部35也可以基于属于非放电视域区间的投影数据，重建图像。如上所述，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23能够相比以往例子，缩短放电的发生后的恢复时间。因此，不利用属于放电视域区间的投影数据所重建的本实施方式所涉及的图像相比以往例子所涉及的图像，由于放电所导致的伪影成分较少。是否使用属于放电视域区间的投影数据，可以由用户通过操作部39来任意设定。
[0064]另外，本实施方式所涉及的开关控制部63还可以根据扫描模式，改变从放电至恢复的时间。例如，心脏扫描等要求高时间分辨率的扫描模式中，架台控制部21 即使在检测出放电时，为了使开关控制部63继续工作，不对门电路65供给停止指令。这时，开关控制部63为了相比以往，缩短从放电至恢复的时间，如上所述，将检测出放电作为契机，为了使实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，对逆变器部53的输出脉冲的脉冲宽度或频率进行调制控制。
[0065]头部扫描等要求高时间分辨率的扫描模式中，架台控制部21将检测出放电作为契机，向门电路65立刻供给停止指令。接收了停止指令的门电路65将开关控制部63暂时性地停止。既定的停止期间较佳的是，例如，X射线管13内的气氛达到稳定的时间。另外，停止期间不限于此，可以通过操作部39设定为任意的时间。经过停止期间后，架台控制部21向门电路65立刻供给开始指令。接收了开始指令的门电路65向开关驱动部635供给门脉冲。将接受了门脉冲的施加作为契机，开关驱动部635如上所述，将检测出放电作为契机，为了将实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，对逆变器部53的输出脉冲的脉冲宽度或频率进行调制控制。
[0066]如此，本实施方式所涉及的开关控制部63根据扫描模式，改变从放电的检测至脉冲宽度或频率的调制控制的开始的时间，由此，改变从放电至恢复的时间。
[0067]以下，对本实施方式的效果进行说明。
[0068]如以往的例子，在检测出放电后，使管电压值急速上升至设定管电压值时，因为X射线管内的气氛不稳定，所以很容易诱发放电。因此，在以往，在检测出放电时，立刻将向X射线管的电力的供给切断，暂时性地停止X射线输出，X射线管内的气氛稳定后，再次开始向X射线管的电力供给，使X射线输出。这时，无法用于图像重建的投影数据量较多，重建图像上产生了严重的伪影。另外，不切断向X射线管的电力供给，并使管电压值急速上升至设定管电压值时，进一步发生放电，结果为，能够用于图像重建的投影数据量变少，重建图像上还是产生了严重的伪影。
[0069]本实施方式所涉及的X射线发生装置25在检测出放电后，不切断向X射线管13的电力的供给，使管电压值渐渐上升至设定管电压值。因此，能够一边使X射线管13内的气氛稳定，一边使管电压值上升至设定管电压值，所以，很难导致放电的诱发。其结果为，X射线发生装置25相比以往例子，能够迅速地使管电压值恢复至设定管电压值，包含由于放电所导致的伪影成分的数据量相比以往例子较少。因此，X射线发生装置25能够相比以往例子，减少重建图像的伪影。另外，本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置为了提高重建图像的画质，能够基于与非放电视域区间相关的投影数据，修复与放电视域区间相关的投影数据。
[0070]如此，通过本实施方式，能够降低由于放电所导致的图像伪影。
[0071]虽然说明本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围和要旨中的同时，也包含于权利要求范围中记载的发明和其均等的范围内。
[0072]【标号说明】
[0073]10...架台，11...旋转架，13...Χ射线管，15...Χ射线检测器，17...顶板，19...旋转驱动部，21...架台控制部，23…逆变器式高电压发生部，25...Χ射线发生装置，27…数据收集部，29…传送部，30…控制台，31...前处理部，33...补正部，35...重建部，37...显示部，39…操作部，41...存储部，43...系统控制部，51...直流电源部，53...逆变器部，55...高电压转换部，57…管电压检测部，59...管电流检测部，61...放电检测部，63...开关控制部，65...门电路，631…阈值设定部，633…管电压控制量确定部，635…开关驱动部。
【主权项】
1.一种X射线计算机断层摄影装置，包括: X射线管，产生X射线； 逆变器式高电压部，产生对所述X射线管施加的高电压； X射线检测器，对从所述X射线管产生的X射线进行检测； 支撑机构，对所述X射线管和所述X射线检测器进行支撑；以及 重建部，基于来自所述X射线检测器的输出数据，重建图像数据， 所述X射线计算机断层摄影装置的特征在于: 所述逆变器式高电压部包括: 直流电源部，产生直流； 逆变器部，通过将来自所述直流电源部的直流进行开关，来将其转换成交流； 高电压转换部，将来自所述逆变器部的交流的输出脉冲转换成对所述X射线管施加的尚电压； 检测部，检测所述X射线管中的放电；以及 控制部，将检测出所述放电作为契机，为了使所述X射线管的实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，控制所述逆变器部的开关，使来自所述逆变器部的交流的输出脉冲的脉冲宽度或频率变化。2.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于:当没有检测出所述放电时，所述控制部根据所述X射线管的实测管电压值和目标管电压值，执行使所述X射线管的实测管电压值与所述目标管电压值立刻一致的反馈控制。3.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于: 所述逆变器部具有: 多个开关，用于将来自所述直流电源部的直流变更为所述交流的输出脉冲， 所述控制部将检测出所述放电作为契机，为了使所述X射线管的实测管电压值缓缓上升至所述目标管电压值，使所述多个开关的各个的切换时间随着时间的经过而变化。4.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于: 所述逆变器式高电压部具有: 多个开关，用于将来自所述直流电源部的直流变更为所述交流的输出脉冲， 所述控制部还具备: 确定部，根据所述实测管电压值与所述目标管电压值的偏差，确定管电压控制量； 开关驱动部，根据所述管电压控制量，分别切换多个开关；以及 门电路，切换开关驱动部的动作和停止， 所述开关驱动部与切换所述开关驱动部的动作和停止的门电路连接， 即使在检测出所述放电时，所述门电路也使所述开关驱动部继续动作。5.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于还包括: 补正部，对属于包含检测出所述放电的视域的放电视域区间的输出数据进行补正，该补正是基于属于比所述放电视域区间在时间上早的放电前视域区间的输出数据以及属于比所述放电视域区间在时间上晚的放电后视域区间的输出数据的至少一方进行的。6.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于:所述重建部基于属于包含检测出所述放电的视域的放电视域区间以外的视域区间的输出数据，重建所述图像数据。7.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于:所述控制部根据扫描模式，使在检测出所述放电后实测管电压值恢复至所述目标管电压值为止的时间变化。8.一种X射线发生装置，包括: 直流电源部，产生直流； 逆变器部，通过开关，将所述直流转换为交流的输出脉冲； 高电压转换部，将所述交流的输出脉冲转换为高电压； X射线管，接受所述高电压的施加后，产生X射线； 检测部，检测所述X射线管中的放电；以及 控制部，将检测出所述放电作为契机，为了使所述X射线管的实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，控制所述逆变器部的开关，使来自所述逆变器部的交流的输出脉冲的脉冲宽度或频率变化。
【专利摘要】本发明提供一种能够降低由于放电所导致的图像伪影的X射线计算机断层摄影装置及X射线发生装置。直流电源部(51)产生直流。逆变器部(53)通过开关将直流转换为交流的输出脉冲。高电压转换部(55)将交流的输出脉冲转换为高电压。X射线管(13)接受高电压的施加后产生X射线。放电检测部(61)对X射线管(13)中的放电进行检测。开关控制部(63)将检测出放电作为契机，为了使X射线管(13)的实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，控制逆变器部(53)的开关，使来自逆变器部(53)的交流的输出脉冲的脉冲宽度或频率变化。
【IPC分类】H05G1/32, A61B6/03, H05G1/26, H05G1/54
【公开号】CN104904322
【申请号】CN201480004231
【发明人】本多丰正
【申请人】株式会社东芝, 东芝医疗系统株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年1月10日
【技术领域】
[0001]本实施方式涉及一种X射线计算机断层摄影装置及X射线发生装置。
【背景技术】
[0002]有时在X射线管中发生放电。当发生X射线管的放电时，立刻切断向X射线管供给的电力，停止X射线的照射。然后，在X射线管内的气氛稳定后，再向X射线管供给电力，再次开始X射线的照射。伴随着发生放电后的向X射线管供给电力的切断的X射线照射的停止期间是数十m秒至数百m秒。在该期间，因为无法收集用于图像重建的数据收集，所以在重建图像中产生伪影。因此，放电现象对诊断造成障碍。
[0003]先行技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平10-106792号公报
【发明内容】
[0006]实施方式的目的在于提供一种能够降低由放电引起的图像伪影的X射线计算机断层摄影装置及X射线发生装置。
[0007]本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置，包括:X射线管，产生X射线；逆变器式高电压部，产生对所述X射线管施加的高电压；x射线检测器，对从所述X射线管产生的X射线进行检测；支撑机构，对所述X射线管和所述X射线检测器进行支撑；以及重建部，基于来自所述X射线检测器的输出数据，重建图像数据，所述X射线计算机断层摄影装置的特征在于:所述逆变器式高电压部包括:直流电源部，产生直流；逆变器部，通过将来自所述直流电源部的直流进行开关，来将其转换成交流；高电压转换部，将来自所述逆变器部的交流的输出脉冲转换成对所述X射线管施加的高电压；检测部，检测所述X射线管中的放电；以及控制部，将检测出所述放电作为契机，为了使所述X射线管的实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，控制所述逆变器部的开关，使来自所述逆变器部的交流的输出脉冲的脉冲宽度或频率变化。
[0008]能够降低由于放电导致的图像伪影。
【附图说明】
[0009]图1是表示本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置的结构的图。
[0010]图2是表示图1的X射线发生装置的结构的图。
[0011]图3是表示通过图2的X射线发生装置所进行的脉冲宽度调制方式的动作的时间图的一个例子的图。
[0012]图4是表示通过图2的X射线发生装置所进行的频率调制方式的动作的时间图的一个例子的图。
[0013]图5是同时表示图1的逆变器式高电压发生部的动作的时间图和管电压的时间变化的图。
[0014]图6是用于说明基于图1的补正部的投影数据的补正处理的图。
[0015]图7是将以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部的动作的时间图与管电压的时间变化一起表示的图。
[0016]图8是将以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部的其他动作的时间图与管电压的时间变化一起表示的图。
【具体实施方式】
[0017]以下，参照附图，说明本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置及X射线发
目.0
[0018]图1是表示本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置的结构的图。如图1所示，本实施方式中，X射线计算机断层摄影装置I具备:架台10及控制台30。
[0019]架台10在形成有开口部的外壳(未图示)内装备旋转架11。以外壳的中心轴Z与旋转架11的中心轴(旋转轴)Z成为一致的方式，将旋转架11收纳于外壳内。旋转架11装备有相对配置的X射线管13 t X射线检测器15。旋转架11将X射线管13和X射线检测器15能够绕旋转轴Z旋转地支撑着。在外壳或者旋转架11的开口的内部，设定FOV(fieldof view)。以FOV中包含被检体(患者)P的拍摄区域的方式，对顶板17进行定位。旋转架11与旋转驱动部19连接。旋转驱动部19根据由架台控制部21进行的控制，使旋转架11以固定的角速度旋转，由此，使X射线管13和X射线检测器15绕旋转轴Z旋转。
[0020]X射线管13从逆变器式高电压发生部23接受高电压的施加后，产生X射线。逆变器式高电压发生部23将与由架台控制部21进行的控制对应的高电压施加至X射线管13。逆变器式高电压发生部23具有检测X射线管13内发生的放电的功能。逆变器式高电压发生部23以检测到放电为契机，为了防止进一步的放电诱发，并不是使管电压值急剧地上升至设定管电压值，而是随着时间变化，使管电压值逐渐上升。X射线管13与逆变器式高电压发生部23构成X射线发生装置25。关于X射线发生装置25的详细说明，参考后文。
[0021]X射线检测器15检测从X射线管13产生的X射线。X射线检测器15搭载了排列成二维状的多个X射线检测元件。例如，多个X射线检测元件沿着将旋转架11的旋转轴Z作为中心的圆弧进行排列。该沿着圆弧的X射线检测元件的排列方向被称为通道方向。沿着通道方向排列的多个X射线检测元件被称为X射线检测元件列。多个X射线检测元件列沿着列方向排列，其中，该列方向沿着旋转轴Z。各X射线检测元件检测从X射线管13产生的X射线，并生成与所检测的X射线的强度对应的电信号(电流信号)。所生成的电信号被供给至数据收集部(DAS) 27。
[0022]数据收集部27根据由架台控制部21进行的控制，通过X射线检测器15，收集每个视域(view)的电信号。正如所知的那样，视域与绕旋转轴Z的旋转架11的旋转角度对应。另外，从信号处理方面考虑，视域与旋转架11的旋转时的数据的采样点对应。数据收集部27将所收集到的模拟的电信号转换成数字数据。数字数据被称为原始数据。原始数据通过非接触型的传送部29将每个特定视域供给至控制台30。
[0023]架台控制部21根据基于控制台30内的系统控制部43的指示，将架台10中搭载的各种机器的控制进行总括。例如，架台控制部21控制旋转驱动部19、逆变器式高电压发生部23、及数据收集部27。
[0024]控制台30具备:前处理部31、补正部33、重建部35、显示部37、操作部39、存储部41、及系统控制部43。前处理部31对从传送部29传送的原始数据执行对数转换和灵敏度补正等前处理。实施了前处理的原始数据被称为投影数据。补正部33基于属于比放电视域区间在时间上早的视域区间的投影数据和属于比放电视域区间在时间上晚的视域区间的投影数据中的至少一个，对属于视域区间的投影数据进行补正，其中，该视域区间包括检测出放电的视域。重建部35基于投影数据，将与被检体相关的图像数据进行重建。显示部37将通过重建部35所生成的图像数据显示在显示机器上。操作部39接收来自基于输入机器的用户的各种指令和信息输入。存储部41存储原始数据、投影数据、及图像数据。另外，存储部41存储控制程序。系统控制部43读取存储部41中存储的控制程序后，在存储器上展开，根据所展开的控制程序，对各部进行控制。
[0025]以下，对本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置的详细内容进行说明。
[0026]图2是表示本实施方式所涉及的X射线发生装置25的结构的图。如图2所示，X射线发生装置25具有:X射线管13和逆变器式高电压发生部23。逆变器式高电压发生部23具有:直流电源部51、逆变器部53、高电压转换部55、管电压检测部57、管电流检测部59、放电检测部61、开关控制部63、及门电路65。另外，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23的动作形式可以适当使用方形波型(非共振型)、共振型中的某一方式。
[0027]直流电源部51基于来自设置了架台10的检查室等中设置的电源设备的交流，产生直流。具体而言，直流电源部51具有:整流电路、以及平流电容器。整流电路将来自电源设备的交流整流为直流。平流电容器使通过整流电路所整流的交流变得平滑。通过该整流及平滑，交流转换为直流。另外，对直流电源部51供给电力的电源不限于电源设备，还可以是电容器或者蓄电池。
[0028]逆变器部53通过开关将来自直流电源部51的直流转换为交流的输出脉冲。逆变器部53在直流电源部51与高电压转换部55之间具有多个开关。逆变器部53在根据由开关控制部63进行的控制的时间，选择性地切换多个开关，由此，将直流转换为交流的输出脉冲。逆变器式高电压发生部23是方形波型时，逆变器部53通过选择性 地切换多个开关，将来自直流电源部51的直流电力转换为方形波的交流电压脉冲及交流电流脉冲。共振型时，逆变器部53利用共振现象选择性地切换多个开关，由此，将来自直流电源部51的直流电力转换为方形波的交流电压脉冲及正弦波的交流电流，或者，正弦波的交流电压及方形波的交流电流脉冲。根据多个开关的每个的切换周期，确定逆变器部53的输出脉冲的周期及脉冲宽度。根据输出脉冲的周期及脉冲宽度，调整管电压的时间变化速度。
[0029]高电压转换部55将来自逆变器部53的交流的输出脉冲转换为直流的高电压。具体而言，高电压转换部55具有:高电压变压器、以及高电压整流器。高电压变压器通过绝缘磁电路，将来自逆变器部53的输出电压(一次电压)升压至交流的高电压(二次电压)。高电压整流器将通过高电压变压器进行了升压的交流的高电压整流为直流的高电压。通过该升压及整流，交流的电压脉冲转换为直流的高电压。
[0030]X射线管13通过阳极侧电缆和阴极侧电缆与高电压转换部55连接。X射线管13在容器131内具有阴极133和阳极135。高电压转换部55和阳极135与阳极侧电缆连接，高电压转换部55和阴极133与阴极侧电缆连接。在容器131内，保持真空。阴极133具有丝极137。丝极137接受来自未图示的丝极加热变压器的丝极电流的供给并被加热。被加热的丝极137放出热电子。阳极135具有绕旋转轴R旋转的标靶139。在阴极133-阳极135间，通过阳极侧电缆和阴极侧电缆，施加来自高电压转换部55的高电压。从丝极137放出的热电子通过基于高电压的电场的作用，与标靶139冲突。通过热电子与标靶139的相互作用，产生X射线。热电子与标靶139冲突后，从阳极135向阳极侧电缆流动。
[0031]在X射线管13与高电压转换部55之间，连接管电压检测部57。管电压检测部57将阴极133-阳极135间施加的高电压检测为管电压。所检测的管电压值的数据被供给至放电检测部61和开关控制部63。
[0032]管电流检测部59与阳极侧电缆连接。管电流检测部59将热电子从阴极133流向阳极135所导致的流向阳极侧电缆的电流检测为管电流。管电流值的数据被供给至放电检测部61和开关控制部63。
[0033]放电检测部61基于管电压值或者管电流值的时间变化，检测X射线管13中是否发生放电。放电是下述现象，即，容器131内的真空度劣化时，在容器131内发生绝缘破坏，异常的电流流过阴极133-阳极135间的现象。当发生放电时，管电流急剧上升，另外，管电压急剧下降。放电检测部61利用这样的放电时的特殊的X射线管输出值的时间变化，来检测放电。当检测出放电时，放电检测部将放电标记从OFF切换为0N。放电标记被传送至开关控制部63。
[0034]开关控制部63对基于逆变器部53的开关进行控制。开关控制部63在放电标记为ON的期间(放电期间)和放电标记为OFF的期间(非放电期间)，切换逆变器部53中的开关的控制方式。在非放电期间，开关控制部63执行通常的反馈控制。即，在非放电期间，开关控制部63为了将管电压值维持为设定管电压值，利用管电压值和设定管电压值，执行反馈控制。设定管电压值是设定作为X射线条件的管电压值，是在收集用于图像重建的原始数据时所需要的管电压值。在放电期间，开关控制部63对逆变器部53的开关进行控制，以使管电压值随着时间的经过，慢慢上升至设定管电压值。
[0035]如图2所示，开关控制部63具有:阈值设定部631、管电压控制量确定部633、及开关驱动部635。
[0036]阈值设定部631对用于管电压控制量确定部633中的阈值进行设定。阈值设定部631在非放电期间和放电期间，切换阈值的设定方式。在非放电期间，阈值设定部631将设定管电压值设定为阈值。在放电期间，阈值设定部631为了随着时间经过慢慢接近设定管电压值，将多个暂定值随着时间的经过从小依次设定为阈值。阈值可以随着时间经过连续地上升，也可以阶段性地上升。
[0037]管电压控制量确定部633基于来自管电压检测部57的管电压值和来自阈值设定部631的阈值，确定管电压控制量。具体而言，首先，管电压控制量确定部633将管电压值与阈值比较。接着，管电压控制量确定部633根据管电压值与阈值的偏差，来确定管电压控制量。
[0038]开关驱动部635在根据通过管电压控制量确定部633所确定的管电压控制量的切换时间，分别切换逆变器部53内的多个开关。
[0039]如图2所示，门电路65与开关控制部63的开关驱动部635连接。门电路65交替开关驱动部635的驱动和停止。具体而言，门电路65为了对开关驱动部635进行驱动，接收来自架台控制部21的开始指令并将门脉冲供给至开关驱动部635。以接受门脉冲的施加为契机，开关驱动部635如上所述，执行多个开关的切换。另外，门电路65为了停止开关驱动部635的驱动，接收来自架台控制部21的停止指令，并将停止信号供给至开关驱动部635。停止信号在扫描时序的结束时供给。接收了停止信号的供给后，开关驱动部635停止多个开关的切换。由此，逆变器式高电压发生部23的动作停止，S卩，管电压的施加停止，X射线的发生停止。
[0040]接着，以开关控制部63的动作为中心，对执行CT扫描时的X射线发生装置25的动作例进行说明。作为本实施方式所涉及的开关控制，列举了脉冲宽度调制方式和频率调制方式。脉冲宽度调制方式是，通过使逆变器部53的输出脉冲的脉冲宽度经时性地变化来改变管电压值的方式。频率调制方式是，通过使逆变器部53的输出脉冲的频率经时性地变化来改变管电压值的方式。以下，依次对脉冲宽度调制方式和频率调制方式进行说明。另夕卜，以下的说明中，放电检测部61利用管电压值来检测放电。
[0041]图3是表示通过X射线发生装置25所进行的脉冲宽度调制方式的动作的时间图的一个例子的图。图3的(a)是管电压值的图表，图3的(b)是表示来自逆变器部的输出脉冲的时间变化的图，图3的(c)是来自逆变器部的输出脉冲的脉冲宽度的图表。图3的(a)的纵轴被规定为管电压值，横轴被规定为时间。图3的(b)的纵轴被规定为输出脉冲的输出值，横轴被规定为时间。图3的(C)的纵轴被规定为输出脉冲的脉冲宽度，横轴被规定为时间。
[0042]CT扫描中，放电检测部61对来自管电压检测部57的管电压值的时间微分值进行监视，反复判断时间微分值是否超过用于放电检测的阈值(以下，称为放电检测阈值)。当判定为管电压值的时间微分值没有超过放电检测阈值时，放电检测部61将放电标记设定为OFF。放电检测阈值可以通过操作部39等任意设定。在放电标记是OFF的非放电期间，阈值设定部631将设定管电压值Ths设定为阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与设定管电压值Ths进行比较，来确定管电压控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，并将与管电压控制量对应的脉冲宽度的输出脉冲从逆变器部53输出。与该输出脉冲对应的高电压施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值维持为设定管电压值Ths。
[0043]当X射线管13的容器131内发生放电时，管电压急剧下降，管电压值的时间微分值急剧上升。当判定为管电压值的时间微分值超过放电检测阈值时，放电检测部61将放电标记设定为0N。在放电标记是ON的放电期间，阈值设定部631将多个暂定阈值Th从小依次设定为阈值。
[0044]具体而言，检测出放电时，阈值设定部631将最小的暂定阈值Thl立刻设定为阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与最小的暂定阈值Thl进行比较后，确定管电压控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，与管电压控制量对应的脉冲宽度的输出脉冲从逆变器部53反复输出。与该输出脉冲对应的高电压被施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值朝向第I的暂定阈值Thl上升。
[0045]满足了特定的条件后，阈值设定部631设定比最小的暂定阈值Thl大一级的暂定阈值Th2。特定的条件可以是:例如，经过固定期间、管电压值上升至阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与第2暂定阈值Th2比较后，确定管电压 控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，与管电压控制量对应的脉冲宽度的输出脉冲从逆变器部53被反复输出。与该输出脉冲对应的高电压施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值朝向第2暂定阈值Th2上升。
[0046]如此，每次满足特定的条件后，阈值设定部631将大一级的暂定阈值th设定为阈值。之后，同样地，对于新设定的暂定阈值，确定管电压控制量，在与管电压控制量对应的时间，切换逆变器部53内的开关。
[0047]放电检测部61在放电期间，对来自管电压检测部57的管电压进行监视，反复判定管电压值是否达到用于解除放电期间的阈值(以下，称为放电期间解除阈值)。当判定为管电压值没有达到放电期间解除阈值时，放电检测部61将放电标记维持为0N。当判定为管电压值达到放电期间解除阈值时，将放电标记变更为OFF。由此，放电期间解除，进入非放电期间。
[0048]如此，在脉冲宽度调制方式中，开关控制部63随着时间的经过，使用于反馈控制的阈值逐渐上升，使逆变器部53的输出脉冲的脉冲宽度逐渐变大。由此，能够使由于放电导致急剧下降的管电压值逐渐上升至设定管电压值。
[0049]接着，对频率调制方式中的X射线发生装置25的动作例进行说明。另外，关于与脉冲宽度调制方式中的X射线发生装置25的动作例重复的部分，省略其说明。
[0050]图4是表示通过X射线发生装置25所进行的频率调制方式的动作的时间图的一个例子的图。图4的(a)是管电压值的图表，图4的(b)是表示来自逆变器部53的输出脉冲的时间变化的图，图4的(c)是表示来自逆变器部53的输出脉冲的频率的图表。图4的(a)的纵轴被规定为管电压值，横轴被规定为时间。图4的(b)的纵轴被规定为输出脉冲的输出值，横轴被规定为时间。图4的(c)的纵轴被规定为输出脉冲的频率，横轴被规定为时间。
[0051]如图4所示，当检测出放电时，阈值设定部631将最小的暂定阈值Thl立刻设定为阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与最小的暂定阈值Thl进行比较后，确定管电压控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，以与管电压控制量对应的频率，输出脉冲从逆变器部53反复输出。与该输出脉冲对应的尚电压施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值朝向第I的暂定阈值上升。
[0052]满足了特定的条件后，阈值设定部631设定比最小的暂定阈值Thl大一级的暂定阈值Th2。特定的条件可以是:例如，经过固定期间、管电压值上升至阈值。管电压控制量确定部633将来自管电压检测部57的管电压值与第2暂定阈值比较后，确定管电压控制量。开关驱动部635在与所确定的管电压控制量对应的切换时间，分别切换逆变器部53内的各开关，以与管电压控制量对应的频率，输出脉冲从逆变器部53被反复输出。与该输出脉冲对应的高电压施加在阴极133-阳极135间。由此，管电压值朝向第2暂定阈值上升。
[0053]如此，在脉冲宽度调制方式中，开关控制部63随着时间的经过，使用于反馈控制的阈值逐渐上升，使逆变器部53的输出脉冲的频率逐渐变大。由此，能够使由于放电导致急剧下降的管电压值逐渐上升至设定管电压值。
[0054]另外，本实施方式中，即使通过放电检测部61检测出放电，门电路65也能够使基于开关驱动部635的多个开关的切换继续。因此，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23即使在检测出放电的情况下也能够继续工作。
[0055]参照图5和图7，比较本实施方式与以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部的动作顺序。图5是同时表示本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23的动作的时间图和管电压的时间变化的图，图7是同时表示以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部的动作的时间图和管电压的时间变化的图。另外，以往例子是:在放电的发生前后，没有调制脉冲宽度或频率的方式。如图7所示，以往例子所涉及的逆变器式高电压发生部以检测到放电为契机，停止工作直至X射线管内的气氛变得稳定。即，通过门电路，停止开关驱动部的开关切换。因此，图7中，从发生了放电后，至管电压到达目标管电压值的恢复时间(放电期间的时间长度)为10ms左右。另外，如图8所示，即使检测出放电，维持与目标管电压值对应的脉冲宽度时，由于来自放电发生的管电压值的急剧上升，诱发放电，并导致逆变器式高电压发生部毁坏。
[0056]如图5所示，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23如上所述，以检测出放电为契机，控制脉冲宽度或频率，以使管电压值慢慢上升至目标管电压值。这时，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23即使在检测出放电时，也能够继续工作。即，通过门电路65，不停止开关驱动部635，继续多个开关的切换。因此，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23相比以往例子，能够以较短的时间从放电期间恢复。
[0057]另外，由于放电，管电压值降低到比设定管电压值低的期间所收集的投影数据使重建图像产生伪影。发生放电的期间是数m秒，比较短。本实施方式所涉及的补正部33将管电压值降低至比设定管电压值低的期间所收集的投影数据修复成能够用于图像重建的程度。
[0058]图6是用于说明基于补正部33的投影数据的补正处理的图。如图6所示，在CT扫描中，X射线管13伴随着旋转架的旋转，绕旋转轴Z旋转的同时，照射X射线。在此，将放电期间的视域区间称为放电视域区间SI，将非放电期间的视域区间称为非放电视域区间S2。放电视域区间SI包括检测出放电的时刻的视域。与放电视域区间SI相关的投影数据基于以管电压值低于设定管电压值的状态下收集的原始数据。因此，与放电视域区间SI相关的投影数据无法直接用于图像重建。与放电视域区间SI相关的投影数据成为基于补正部33的补正对象。
[0059]补正部33基于属于非放电视域区间S2即比放电视域区间SI在时间上早的视域区间(以下，称为放电前视域区间)S21的投影数据和比放电视域区间SI在时间上晚的视域区间(以下，称为放电后视域区间)S22的投影数据，对与放电视域区间SI相关的投影数据进行补正。例如，补正部33基于与放电前视域区间S21相关的投影数据和与放电后视域区间S22相关的投影数据的至少一方的投影数据，对与放电视域区间SI相关的投影数据进行补正。例如，补正部33可以通过补正部33对放电前视域区间S21和放电后视域区间S22自动设定，也可以通过用户经由操作部39来任意设定。放电前视域区间S21和放电后视域区间S22可以不是多个视域，而是一个视域。
[0060]X射线管13是不环绕多次的扫描方式时，放电前视域区间和放电视域区间可以自动地设定在与放电视域区间相邻的视域区间。另外，与放电视域区间所关联的投影数据的各X射线路径相同的X射线路径存在于非放电视域区间时，可以将放电视域区间中的X射线路径的投影数据置换为非放电视域区间中的X射线路径的投影数据。
[0061]X射线管13是环绕多次的扫描方式时，可以将放电前视域区间和放电视域区间设定为与放电视域区间相同的视域区间，或者，180度不同的视域区间。另外，顶板17静止时，补正部33可以利用与放电前视域区间相关的投影数据或者与放电后视域区间相关的投影数据来置换与放电视域区间相关的投影数据。
[0062]补正处理的结束后，重建部35基于与放电视域区间相关的补正后的投影数据和与非放电视域区间相关的投影数据，重建图像。由于重建图像中包含的放电所导致的伪影成分少于不执行基于补正部33的补正处理的情形。
[0063]另外，图像重建中，不一定使用属于放电视域区间的投影数据。重建部35也可以基于属于非放电视域区间的投影数据，重建图像。如上所述，本实施方式所涉及的逆变器式高电压发生部23能够相比以往例子，缩短放电的发生后的恢复时间。因此，不利用属于放电视域区间的投影数据所重建的本实施方式所涉及的图像相比以往例子所涉及的图像，由于放电所导致的伪影成分较少。是否使用属于放电视域区间的投影数据，可以由用户通过操作部39来任意设定。
[0064]另外，本实施方式所涉及的开关控制部63还可以根据扫描模式，改变从放电至恢复的时间。例如，心脏扫描等要求高时间分辨率的扫描模式中，架台控制部21 即使在检测出放电时，为了使开关控制部63继续工作，不对门电路65供给停止指令。这时，开关控制部63为了相比以往，缩短从放电至恢复的时间，如上所述，将检测出放电作为契机，为了使实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，对逆变器部53的输出脉冲的脉冲宽度或频率进行调制控制。
[0065]头部扫描等要求高时间分辨率的扫描模式中，架台控制部21将检测出放电作为契机，向门电路65立刻供给停止指令。接收了停止指令的门电路65将开关控制部63暂时性地停止。既定的停止期间较佳的是，例如，X射线管13内的气氛达到稳定的时间。另外，停止期间不限于此，可以通过操作部39设定为任意的时间。经过停止期间后，架台控制部21向门电路65立刻供给开始指令。接收了开始指令的门电路65向开关驱动部635供给门脉冲。将接受了门脉冲的施加作为契机，开关驱动部635如上所述，将检测出放电作为契机，为了将实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，对逆变器部53的输出脉冲的脉冲宽度或频率进行调制控制。
[0066]如此，本实施方式所涉及的开关控制部63根据扫描模式，改变从放电的检测至脉冲宽度或频率的调制控制的开始的时间，由此，改变从放电至恢复的时间。
[0067]以下，对本实施方式的效果进行说明。
[0068]如以往的例子，在检测出放电后，使管电压值急速上升至设定管电压值时，因为X射线管内的气氛不稳定，所以很容易诱发放电。因此，在以往，在检测出放电时，立刻将向X射线管的电力的供给切断，暂时性地停止X射线输出，X射线管内的气氛稳定后，再次开始向X射线管的电力供给，使X射线输出。这时，无法用于图像重建的投影数据量较多，重建图像上产生了严重的伪影。另外，不切断向X射线管的电力供给，并使管电压值急速上升至设定管电压值时，进一步发生放电，结果为，能够用于图像重建的投影数据量变少，重建图像上还是产生了严重的伪影。
[0069]本实施方式所涉及的X射线发生装置25在检测出放电后，不切断向X射线管13的电力的供给，使管电压值渐渐上升至设定管电压值。因此，能够一边使X射线管13内的气氛稳定，一边使管电压值上升至设定管电压值，所以，很难导致放电的诱发。其结果为，X射线发生装置25相比以往例子，能够迅速地使管电压值恢复至设定管电压值，包含由于放电所导致的伪影成分的数据量相比以往例子较少。因此，X射线发生装置25能够相比以往例子，减少重建图像的伪影。另外，本实施方式所涉及的X射线计算机断层摄影装置为了提高重建图像的画质，能够基于与非放电视域区间相关的投影数据，修复与放电视域区间相关的投影数据。
[0070]如此，通过本实施方式，能够降低由于放电所导致的图像伪影。
[0071]虽然说明本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围和要旨中的同时，也包含于权利要求范围中记载的发明和其均等的范围内。
[0072]【标号说明】
[0073]10...架台，11...旋转架，13...Χ射线管，15...Χ射线检测器，17...顶板，19...旋转驱动部，21...架台控制部，23…逆变器式高电压发生部，25...Χ射线发生装置，27…数据收集部，29…传送部，30…控制台，31...前处理部，33...补正部，35...重建部，37...显示部，39…操作部，41...存储部，43...系统控制部，51...直流电源部，53...逆变器部，55...高电压转换部，57…管电压检测部，59...管电流检测部，61...放电检测部，63...开关控制部，65...门电路，631…阈值设定部，633…管电压控制量确定部，635…开关驱动部。
【主权项】
1.一种X射线计算机断层摄影装置，包括: X射线管，产生X射线； 逆变器式高电压部，产生对所述X射线管施加的高电压； X射线检测器，对从所述X射线管产生的X射线进行检测； 支撑机构，对所述X射线管和所述X射线检测器进行支撑；以及 重建部，基于来自所述X射线检测器的输出数据，重建图像数据， 所述X射线计算机断层摄影装置的特征在于: 所述逆变器式高电压部包括: 直流电源部，产生直流； 逆变器部，通过将来自所述直流电源部的直流进行开关，来将其转换成交流； 高电压转换部，将来自所述逆变器部的交流的输出脉冲转换成对所述X射线管施加的尚电压； 检测部，检测所述X射线管中的放电；以及 控制部，将检测出所述放电作为契机，为了使所述X射线管的实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，控制所述逆变器部的开关，使来自所述逆变器部的交流的输出脉冲的脉冲宽度或频率变化。2.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于:当没有检测出所述放电时，所述控制部根据所述X射线管的实测管电压值和目标管电压值，执行使所述X射线管的实测管电压值与所述目标管电压值立刻一致的反馈控制。3.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于: 所述逆变器部具有: 多个开关，用于将来自所述直流电源部的直流变更为所述交流的输出脉冲， 所述控制部将检测出所述放电作为契机，为了使所述X射线管的实测管电压值缓缓上升至所述目标管电压值，使所述多个开关的各个的切换时间随着时间的经过而变化。4.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于: 所述逆变器式高电压部具有: 多个开关，用于将来自所述直流电源部的直流变更为所述交流的输出脉冲， 所述控制部还具备: 确定部，根据所述实测管电压值与所述目标管电压值的偏差，确定管电压控制量； 开关驱动部，根据所述管电压控制量，分别切换多个开关；以及 门电路，切换开关驱动部的动作和停止， 所述开关驱动部与切换所述开关驱动部的动作和停止的门电路连接， 即使在检测出所述放电时，所述门电路也使所述开关驱动部继续动作。5.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于还包括: 补正部，对属于包含检测出所述放电的视域的放电视域区间的输出数据进行补正，该补正是基于属于比所述放电视域区间在时间上早的放电前视域区间的输出数据以及属于比所述放电视域区间在时间上晚的放电后视域区间的输出数据的至少一方进行的。6.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于:所述重建部基于属于包含检测出所述放电的视域的放电视域区间以外的视域区间的输出数据，重建所述图像数据。7.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于:所述控制部根据扫描模式，使在检测出所述放电后实测管电压值恢复至所述目标管电压值为止的时间变化。8.一种X射线发生装置，包括: 直流电源部，产生直流； 逆变器部，通过开关，将所述直流转换为交流的输出脉冲； 高电压转换部，将所述交流的输出脉冲转换为高电压； X射线管，接受所述高电压的施加后，产生X射线； 检测部，检测所述X射线管中的放电；以及 控制部，将检测出所述放电作为契机，为了使所述X射线管的实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，控制所述逆变器部的开关，使来自所述逆变器部的交流的输出脉冲的脉冲宽度或频率变化。
【专利摘要】本发明提供一种能够降低由于放电所导致的图像伪影的X射线计算机断层摄影装置及X射线发生装置。直流电源部(51)产生直流。逆变器部(53)通过开关将直流转换为交流的输出脉冲。高电压转换部(55)将交流的输出脉冲转换为高电压。X射线管(13)接受高电压的施加后产生X射线。放电检测部(61)对X射线管(13)中的放电进行检测。开关控制部(63)将检测出放电作为契机，为了使X射线管(13)的实测管电压值缓缓上升至目标管电压值，控制逆变器部(53)的开关，使来自逆变器部(53)的交流的输出脉冲的脉冲宽度或频率变化。
【IPC分类】H05G1/32, A61B6/03, H05G1/26, H05G1/54
【公开号】CN104904322
【申请号】CN201480004231
【发明人】本多丰正
【申请人】株式会社东芝, 东芝医疗系统株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年1月10日
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