JP4748869B2

JP4748869B2 - X-ray equipment

Info

Publication number: JP4748869B2
Application number: JP2001087918A
Authority: JP
Inventors: 慶二小柳; 元達土肥
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002289396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線透視撮影装置のようなＸ線装置に係わり、特にＸ線管の寿命を制御するＸ線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の医療用あるいは工業用Ｘ線透視撮影装置あるいはＸ線露光装置等のＸ線装置には、多くの場合Ｘ線放射源としてＸ線管が搭載されている。
【０００３】
このＸ線管は周知のように陽極を固定体で機械的に支え、陰極から電子ビームを放出させて陽極表面のターゲット層に当て、Ｘ線を放射するものである。この際、ターゲット層の焦点面は電子衝撃を受けるため、局部的に温度が上昇する。
【０００４】
このターゲット部分で発生した熱は、モリブデン製の基体に電動されて陽極に蓄積される一方、主として放射により徐々に拡散されるが、Ｘ線曝射を繰り返すと焦点面は急激な温度上昇と熱伝導による冷却作用が繰り返されることになる。このとき、局部的な熱膨張により発生する繰り返し熱応力によって焦点面は疲労破壊し、焦点面表面は凸凹になる。そのため発生したＸ線が散乱、吸収を受け、Ｘ線管からのＸ線出力は減衰する。この線量の減衰量は、電子ビームのターゲットヘの入力負荷の大きさと曝射回数に応じて大きくなる。そして出力線量が必要量を下回ると透視画像の画質劣化につながるため、この時がＸ線管の寿命であり交換することになる。
【０００５】
従来のＸ線装置では、Ｘ線管のこのような特性を考慮して、ターゲットヘの入力負荷量を、製造者もしくは供給者が意図する寿命を全うするレベルに制限している。このような入力負荷量の制限は、多くの場合、Ｘ線装置に搭載される制御機能により行われており、Ｘ線管製造者もしくは供給者が定めるそのＸ線管の定格（以下、許容負荷と記述する）に基づき、これを超えないようにしているのが一般的である。例えば、Ｘ線管の寿命を10万曝射、線量減衰量20％と設定し、これに対応して許容負荷を曝射時間0.1秒の時、50kWと制限した時、Ｘ線装置の制御機能としては、常に50kWを超えないように制御する。
【０００６】
Ｘ線管の制御に関連する発明は例えば特開昭57−5298号、特開昭58−23199号、特開昭59−217995号、特開昭59−217996号、特開昭62−69495号の各特許公開公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら近年、医療現場における診断手技の進歩や産業分野における非破壊検査の対象物の多様化に伴い、Ｘ線管への入力負荷も多様化してきている。従来の考え方ではこのような多様化している現状にフレキシブルに対応できない。例えば前述の例で説明すると、50kWを超えないように制御しているが、使用方法によっては、60kW、あるいは70kWというより大きな負荷を入力して高画質の画像を得たいという要請があるが、従来の方法ではこれに対応できない。このような場合、従来はＸ線管そのものをもっと大きい入力ができるものに交換するしか手段がなく、時間的にも費用的にも非効率であった。
【０００８】
一方、Ｘ線管の制限をなくし、例えば従来50kWで制限していたＸ線管を70kWの負荷で使用した場合には、寿命がどの程度短縮されるかが予測できないので、撮影の途中で使用できなくなるというリスクを負うことになる。
【０００９】
そこで本発明は、Ｘ線管の寿命の予測が可能であるＸ線装置を提供することを目的とする。また本発明は、予測された寿命を考慮した適切な入力負荷で使用者が使用できるＸ線装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、予測寿命に加えて使用履歴を考慮して最適な入力負荷でＸ線装置を動作させることが可能なＸ線装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のＸ線装置は、Ｘ線管と、このＸ線管に電力を供給してＸ線曝射をさせるＸ線管電源と、このＸ線管電源の動作を制御する制御部と、前記Ｘ線管から曝射されたＸ線量を検出する検出手段とを備えるＸ線装置において、前記制御部は、前記Ｘ線管の累積曝射量と前記検出された出力線量から前記Ｘ線管の寿命を予測する寿命予測手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明のＸ線装置によれば、Ｘ線管の累積曝射量とＸ線管の使用に伴う出力線量（減衰量）からＸ線管の寿命を予測するようにしたので、例えば予測した寿命が十分長ければ、定められた負荷入力の制限値よりも大きな値でＸ線曝射可能にし、予測寿命が短ければ定められた負荷入力の制限値よりも小さな値でＸ線曝射可能にするなど、負荷入力を適宜、制御することができる。
【００１２】
また本発明のＸ線装置は、制御部が、Ｘ線管の負荷入力の制限値を設定する設定手段と、予測された寿命に応じて設定手段に設定された負荷入力の制限値を制御する負荷入力制御手段とを備えたものである。この場合、負荷入力制御手段を動作させるのは、自動でもよく、手動でもよい。手動の場合には、予測された寿命に応じて設定手段に所定の制限値を設定することにより、制限値を制御する。
【００１３】
これによって必要に応じて定められた負荷入力よりも大きな負荷入力でのＸ線曝射を可能にする。あるいは寿命に近いＸ線管でも負荷入力を下げることにより、予測された寿命よりも長い期間使用可能にすることができ、Ｘ線管交換の頻度を少なくすることができる。
【００１４】
また本発明のＸ線装置の好適な態様によれば、寿命予測手段は、Ｘ線管の履歴情報から最頻入力負荷を求め、この最頻入力負荷を用いて、前記負荷入力の制限値を変更することを特徴とする。
【００１５】
ここで最頻入力負荷とは、使用者が最も高い頻度で使用している入力負荷値を意味し、この最頻入力負荷によって制限値を決めることにより、使用者に適した制御を自動的に行うことができる。
【００１６】
さらに本発明のＸ線装置の好適な態様によれば、予測された寿命を表示する手段を有する。これによって使用者は、Ｘ線管交換の時期を知ることができ、また例えば制限値よりも低い負荷入力でＸ線装置を動作させて、計測中の線量低下とそれによる画像劣化を未然に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明が適用されるＸ線透視撮像装置の全体構成を示す斜視図である。
このＸ線透視撮影装置は、被検体が載るベッド1と、Ｘ線管装置を内蔵したＸ線発生部２と、被検体を通過したＸ線を検出する検出部３と、これらＸ線発生部２と検出部３を対向配置するように支持するアーム４、Ｘ線管装置に電力を供給する電源装置５と、この電源装置５に付属し、Ｘ線管装置にＸ線曝射信号を与えるＸ線曝射制御装置１０と、Ｘ線曝射条件の設定や曝射命令を入力する操作パネル６とを備えている。検出部３は、Ｘ線管の使用に伴う出力線量の減衰を計測するための検出手段としても機能する。
【００１８】
また操作パネル６は、Ｘ線曝射条件の設定や曝射命令を入力するのに必要なユーザーインターフェイスとしての画像や、後述するようにＸ線曝射制御装置１０において演算されたＸ線管の予測寿命を表示する表示部が備えられている。
【００１９】
Ｘ線曝射制御装置１０の詳細ブロック図を図２に示す。図示するように、Ｘ線曝射制御装置１０は、電源装置５にＸ線曝射に必要な信号を送るＸ線曝射制御部１１と、Ｘ線曝射回数を記録する曝射回数カウンタ１２と、あらかじめＸ線管に入力される負荷(負荷入力)の制限値を格納する負荷制限値データ格納部１３と、予め求められた曝射回数と出力線量との関係をテーブルとしてあるいは関数として格納する線量減衰データ格納部１４と、曝射回数および線量減衰データと検出部３が検出したＸ線管の出力線量からＸ線管の寿命を予測する寿命予測演算部１５とを備えている。
【００２０】
負荷制限値データ格納部１３に格納される負荷入力の制限値は、操作パネル６を介して使用者が設定することができ、初期状態では、例えばＸ線管の定格(許容負荷)を超えない所定の値、例えばＰ0に設定されている。この制限値は、後述するように、寿命予測演算部１５の演算結果に基づき、適宜変更される。また負荷制限値データ格納部１３には、入力負荷の制限値のほかに、Ｘ線管の交換寿命（例えば曝射回数10万回または線量減衰量20％）が設定されている。
【００２１】
線量減衰データ格納部１４に格納される線量減衰データは、所定の曝射条件における曝射回数と出力線量との関係を求めたものである。
一般に線量減衰現象は、焦点面の凹凸発生によるＸ線の吸収によるものであるため、凹凸の大きさに応じて指数関数的に減少する。すなわち、図３に示すような焦点面２０の凹凸によるＸ線減衰経路ｔの合計をＴ、初期線量をＤ0とするとき、線量Ｄは次式で表される。
【００２２】
【数１】

式中、μは減衰係数である。
【００２３】
一方、表面の凹凸の発生は繰り返し応力負荷による疲労破壊であり、この発生確率もまた指数関数的な現象であることが知られている（金属便覧）。すなわち、減衰経路Ｔ(表面凹凸の指標)と曝射回数Ｎとの関係は、次式で与えられる。
【００２４】
【数２】

式中、aは１曝射当たりに破壊の生じる確率、bは1破壊当たりのＸ線減衰経路の増分、cは初期値である。
【００２５】
上記式（１）および（２）より、線量Ｄと曝射回数Ｎは次式で与えられる。
【００２６】
【数３】

式（３）中、Ａ＝-a、Ｂ＝μbn、Ｃ＝μ(bn+c)であり、それぞれ焦点面の応力（温度）に比例し、入力負荷の大きさが一定であればほぼ一義的に決まることが本発明者らの研究でわかっている。そこで、入力負荷Ｐの大きさを種々に変更して、それぞれについて曝射回数と出力線量(あるいは出力線量を初期値で割った値)との関係を線量減衰データとして求めておき、線量減衰データ格納部１４に格納しておく。図４にこのような線量減衰データの一例を示す。ここでは、入力負荷をＰ1、Ｐ2、Ｐ3とした場合の線量減衰データが格納されている。これらは式（３）で表す関数として格納してもよいし、テーブルとして格納してもよい。
【００２７】
寿命予測演算部１５は、上述した曝射カウンタ７のカウント数と、Ｘ線検出部３が検出した出力線量に対応する電気信号（デジタル信号）とを入力し、これらカウント数および出力線量並びに上述した線量減衰データ格納部１０に格納された線量減衰データに基づきＸ線管の寿命を予測する。
【００２８】
次にこのＸ線曝射制御装置１０の動作を図５を参照して説明する。
【００２９】
まず操作パネル６からＸ線撮影、即ちＸ線曝射の要求があると（ステップ501）、その要求において設定された負荷値(要求値)と、負荷制限値データ格納部１３に格納された制限値とを比較し(ステップ502)、要求値が制限値以下であれば、Ｘ線曝射信号を電源装置５に送り、Ｘ線撮影を行う（ステップ503）。
【００３０】
要求値が制限値を超えている場合には、その旨の表示を操作パネル６の表示部に表示し、新たな要求を促す。
【００３１】
ステップ503においてＸ線撮影が開始され、曝射が行われると、Ｘ線検出部３が検出したＸ線量をＸ線管の出力線量としてモニターするとともに、曝射回数カウウタ１２が曝射回数をカウントする（ステップ504）。その撮影における出力線量は検出部３の出力電圧として寿命予測演算部１５に入力される。曝射回数は、初期からの累積値としてカウントされ、その値に対応する信号が寿命予測演算部１５に入力される。
【００３２】
寿命予測演算部１５は、入力された出力線量Ｄを用いて、まずＸ線管の線量の減衰量Ａを求める。減衰量は、線量の初期値をＤ0とするときＡ＝Ｄ／Ｄ0である。次に寿命予測演算部１５は予め線量減衰データ格納部１４に格納された線量減衰データ(図４)を参照し、入力された曝射回数Ｎにおいて曝射減衰量がＡとなる線量減衰曲線を求める。すでに述べたように線量減衰データ格納部１４には、図４に示すように負荷入力Ｐ1、Ｐ2、・・・に対応する線量減衰曲線が格納されているので、これらを参照することにより該当する減衰曲線を選択することができる。この選択された減衰曲線について、設定された減衰量、例えば20％（0.8）になる曝射回数を寿命として求める（ステップ505）。この曝射回数は、選択された減衰曲線の負荷入力で曝射を続けたときに、減衰量が20％となる曝射回数を表すものである。こうして求めたＸ線管の寿命は、操作パネル６の表示部に表示される。表示は、曝射回数を数値として示してもよいし、図４に示す減衰曲線のうち選択された減衰曲線を、その時点の減衰量の表示とともに表示してもよい。
【００３３】
次にこのように予測された寿命をもとに負荷制限値の制御を行う。即ち、上述した寿命予測において、負荷入力(例えば図４のＰ２であるとする)は、予め設定された負荷制限値Ｐ0以下の値であり、予測された寿命は、この曝射条件(負荷入力Ｐ２)を続けた場合の寿命である。この予測寿命が、使用者が要求する寿命あるいは設定した交換寿命よりも長いときには（ステップ506）、制限値Ｐ0を増大することが可能である。そこで負荷制限値データ格納部１４に格納された制限値を増大する変更を行う（ステップ507）。これによって、より高画質が得られる高出力Ｘ線曝射を実現させることができる。
【００３４】
一方、予測された寿命が、使用者が要求する寿命よりも短い場合には（ステップ506）、負荷制限値データ格納部１４に格納された制限値を抑制する変更を行い（ステップ508）、交換寿命の短縮を防止することができる。あるいは制限値はそのままとし、短縮された交換寿命に基づきＸ線管交換の準備等の対策を講じることも可能である。
【００３５】
このような制限値の制御は、予測寿命をもとに、自動的に行うことも可能であるが、操作パネル６の表示部に表示された予測寿命に基づき、操作パネル６を介して使用者が任意に設定することも可能である。
【００３６】
自動的に入力負荷制限値を設定する場合には、寿命予測演算部１５は、その機能として使用者の使用状況を記憶、学習する機能を有することが好ましい。この機能を用いて、使用者が最も高い頻度で使用する入力負荷（最頻入力負荷値）を演算する。この最頻入力負荷値を用いることにより、その使用者にとって最適な入力負荷制限値を自動演算することができる。
【００３７】
このように寿命の予測値が使用者の要求に対して余裕があるかないかに応じて、搭載Ｘ線管の寿命をコントロールすることができるので、従来にはないフレキシブルなＸ線管の使用方法が実現できるとともに、使用状況に応じたより効率的な使い方ができる。例えば、寿命に十分余裕がある場合には、そのＸ線透視撮影装置を、管電流として大電流を必要とするＸ線撮影用として用い、寿命が少なくなってきた場合には、比較的弱電流を必要とするＸ線透視に用いるなどの使い方も可能であり、これによりＸ線交換の頻度を減らすことが可能となる。
【００３８】
以上、本発明のＸ線装置の一実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、Ｘ線管の寿命を予測するために用いる累積曝射量としてＸ線曝射回数を用いた例を説明したが、Ｘ線管に供給された累積ヒートユニット値（電圧×電流×時間）を計測してもよい。この場合、線量減衰データとしては、ヒートユニット値を横軸とする減衰曲線を求めておき、寿命を残ヒートユニット量として求める。この残ヒートユニット量から、所定の入力負荷にした場合の曝射回数を推定するようにしてもよい。
【００３９】
また上記実施形態では、本発明をＸ線透視撮影装置に適用した例を説明したが、本発明はＸ線管によるＸ線曝射を伴う装置であれば、あらゆるＸ線装置に適用可能であり、例えば医療用のみならず工業用のＸ線透視撮影装置やＸ線露光装置、さらにはＸ線ＣＴ装置等にも適用可能である。
【００４０】
なおＸ線ＣＴ装置の場合には、累積曝射量を計測する手段として、従来のＸ線ＣＴ装置に搭載されたスキャン数カウンタをそのまま利用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、搭載Ｘ線管の寿命を予測してその予測値に応じて負荷入力の制限値を増減させることで、Ｘ線管の寿命をコントロールし、使用状況に応じたより効率的な使い方を実現するＸ線装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるＸ線透視撮影装置の概観を示す図。
【図２】Ｘ線曝射制御装置の全体を示すブロック図。
【図３】Ｘ線減衰経路を概念的に説明する図。
【図４】線量減衰曲線を示す図。
【図５】Ｘ線曝射制御装置の制御フローを示す図。
【符号の簡単な説明】
２・・・Ｘ線管
３・・・Ｘ線検出部
５・・・電源装置
６・・・操作パネル
１０・・Ｘ線曝射制御装置
１２・・曝射回数カウンタ
１３・・線量減衰データ格納部
１４・・負荷制限値データ格納部
１５・・寿命予測演算部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray apparatus such as an X-ray fluoroscopic apparatus, and more particularly to an X-ray apparatus that controls the life of an X-ray tube.
[0002]
[Prior art]
An X-ray tube as an X-ray radiation source is often mounted on an X-ray apparatus such as a general medical or industrial X-ray fluoroscopic apparatus or an X-ray exposure apparatus.
[0003]
As is well known, this X-ray tube mechanically supports the anode with a fixed body, emits an electron beam from the cathode, hits the target layer on the anode surface, and emits X-rays. At this time, since the focal plane of the target layer receives an electron impact, the temperature rises locally.
[0004]
The heat generated in the target portion is motorized by the molybdenum base and accumulated in the anode, while it is gradually diffused mainly by radiation. However, when X-ray exposure is repeated, the focal plane suddenly rises in temperature and heat. The cooling effect by conduction is repeated. At this time, the focal plane undergoes fatigue failure due to repeated thermal stress generated by local thermal expansion, and the focal plane surface becomes uneven. Therefore, the generated X-rays are scattered and absorbed, and the X-ray output from the X-ray tube is attenuated. The attenuation amount of the dose increases depending on the input load of the electron beam to the target and the number of exposures. If the output dose falls below the required amount, the image quality of the fluoroscopic image is deteriorated, and this time is the life of the X-ray tube, which must be replaced.
[0005]
In the conventional X-ray apparatus, in consideration of such characteristics of the X-ray tube, the input load amount to the target is limited to a level that achieves the life intended by the manufacturer or supplier. In many cases, the input load is limited by a control function installed in the X-ray apparatus, and the rating of the X-ray tube (hereinafter, allowable load) determined by the X-ray tube manufacturer or supplier. In general, this is not exceeded. For example, when the life of an X-ray tube is set to 100,000 exposure and the dose attenuation is 20%, and the allowable load is limited to 50 kW when the exposure time is 0.1 seconds, the control function of the X-ray equipment As always, control so as not to exceed 50kW.
[0006]
Inventions related to the control of the X-ray tube are disclosed in, for example, JP-A-57-5298, JP-A-58-23199, JP-A-59-217995, JP-A-59-217996, JP-A-62-69495. Are disclosed in each patent publication.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, with the progress of diagnostic techniques in the medical field and the diversification of non-destructive inspection objects in the industrial field, the input load to the X-ray tube has also diversified. The conventional way of thinking cannot flexibly cope with such diversified current situation. For example, in the above example, control is performed so that it does not exceed 50 kW, but depending on the method of use, there is a request to obtain a high-quality image by inputting a larger load of 60 kW or 70 kW, The conventional method cannot cope with this. In such a case, conventionally, there is no other way but to replace the X-ray tube itself with one capable of larger input, which is inefficient in terms of time and cost.
[0008]
On the other hand, it is not possible to predict how much the service life will be shortened when the X-ray tube, which has been limited to 50 kW in the past, is used at a load of 70 kW. There is a risk that it will not be possible.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an X-ray apparatus capable of predicting the life of an X-ray tube. It is another object of the present invention to provide an X-ray apparatus that can be used by a user with an appropriate input load in consideration of a predicted life. A further object of the present invention is to provide an X-ray apparatus capable of operating an X-ray apparatus with an optimum input load in consideration of a use history in addition to a predicted life.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The X-ray apparatus of the present invention that solves the above problems controls an X-ray tube, an X-ray tube power source that supplies power to the X-ray tube to cause X-ray exposure, and the operation of the X-ray tube power source. In an X-ray apparatus comprising a control unit and detection means for detecting an X-ray dose emitted from the X-ray tube, the control unit calculates the cumulative exposure dose of the X-ray tube and the detected output dose. A life prediction means for predicting the life of the X-ray tube is provided.
[0011]
According to the X-ray apparatus of the present invention, since the lifetime of the X-ray tube is predicted from the cumulative exposure dose of the X-ray tube and the output dose (attenuation amount) accompanying the use of the X-ray tube, for example, the predicted lifetime Is sufficiently long, X-ray exposure can be performed with a value larger than a predetermined load input limit value, and X-ray exposure can be performed with a value smaller than the predetermined load input limit value when the predicted life is short. For example, the load input can be appropriately controlled.
[0012]
In the X-ray apparatus of the present invention, the control unit controls the setting value for setting the load input limit value of the X-ray tube, and the load input limit value set in the setting means according to the predicted life. Load input control means. In this case, the load input control means may be operated automatically or manually. In the case of manual operation, the limit value is controlled by setting a predetermined limit value in the setting means in accordance with the predicted life.
[0013]
This enables X-ray exposure with a load input larger than the load input determined as necessary. Alternatively, by reducing the load input even for an X-ray tube that is near the end of its life, it can be used for a longer period than the predicted life, and the frequency of X-ray tube replacement can be reduced.
[0014]
According to a preferred aspect of the X-ray apparatus of the present invention, the life prediction means obtains the most frequent input load from the history information of the X-ray tube, and uses the most frequent input load to set the limit value of the load input. It is characterized by changing.
[0015]
Here, the most frequent input load means the input load value that the user uses the most frequently. By determining the limit value based on this most frequent input load, control suitable for the user is automatically performed. It can be carried out.
[0016]
Furthermore, according to the suitable aspect of the X-ray apparatus of this invention, it has a means to display the estimated lifetime. This allows the user to know when to replace the X-ray tube, and for example, by operating the X-ray device with a load input lower than the limit value, it is possible to prevent a decrease in dose during measurement and resulting image deterioration. can do.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of an X-ray fluoroscopic imaging apparatus to which the present invention is applied.
This X-ray fluoroscopic imaging apparatus includes a bed 1 on which a subject is placed, an X-ray generation unit 2 having a built-in X-ray tube device, a detection unit 3 that detects X-rays that have passed through the subject, and these X-ray generation units. 2 and an arm 4 that supports the detection unit 3 so as to face each other, a power supply device 5 that supplies power to the X-ray tube apparatus, and an X-ray exposure signal that is attached to the power supply apparatus 5 An X-ray exposure control device 10 and an operation panel 6 for inputting an X-ray exposure condition setting and an exposure command are provided. The detection unit 3 also functions as detection means for measuring the attenuation of the output dose associated with the use of the X-ray tube.
[0018]
In addition, the operation panel 6 is used to set an X-ray exposure condition and to display an image as a user interface necessary for inputting an exposure command and an X-ray tube calculated by the X-ray exposure control device 10 as will be described later. A display unit for displaying the predicted life is provided.
[0019]
A detailed block diagram of the X-ray exposure control apparatus 10 is shown in FIG. As shown in the figure, the X-ray exposure control device 10 includes an X-ray exposure control unit 11 that sends a signal necessary for X-ray exposure to the power supply device 5 and an exposure frequency counter 12 that records the number of X-ray exposures. And a load limit value data storage unit 13 for storing a limit value of a load (load input) input to the X-ray tube in advance, and a relationship between the number of exposures and the output dose obtained in advance as a table or as a function A dose attenuation data storage unit 14, and a life prediction calculation unit 15 that predicts the life of the X-ray tube from the number of exposure times and dose attenuation data and the output dose of the X-ray tube detected by the detection unit 3.
[0020]
The limit value of the load input stored in the load limit value data storage unit 13 can be set by the user via the operation panel 6, and does not exceed, for example, the rating (allowable load) of the X-ray tube in the initial state. A predetermined value, for example, P0 is set. As will be described later, this limit value is appropriately changed based on the calculation result of the life prediction calculation unit 15. In addition to the input load limit value, an X-ray tube replacement life (for example, 100,000 exposures or 20% dose attenuation) is set in the load limit value data storage unit 13.
[0021]
The dose attenuation data stored in the dose attenuation data storage unit 14 is obtained by obtaining the relationship between the number of exposures and the output dose under a predetermined exposure condition.
In general, the dose attenuation phenomenon is caused by the absorption of X-rays due to the occurrence of unevenness on the focal plane, and therefore decreases exponentially according to the size of the unevenness. That is, when the total of the X-ray attenuation paths t due to the unevenness of the focal plane 20 as shown in FIG. 3 is T and the initial dose is D0, the dose D is expressed by the following equation.
[0022]
[Expression 1]

In the equation, μ is an attenuation coefficient.
[0023]
On the other hand, the occurrence of surface irregularities is fatigue failure due to repeated stress loading, and the occurrence probability is also known to be an exponential phenomenon (Metal Handbook). That is, the relationship between the attenuation path T (surface roughness index) and the number of exposures N is given by the following equation.
[0024]
[Expression 2]

In the formula, a is a probability of occurrence of destruction per exposure, b is an increment of the X-ray attenuation path per destruction, and c is an initial value.
[0025]
From the above equations (1) and (2), the dose D and the number of exposures N are given by the following equations.
[0026]
[Equation 3]

In equation (3), A = −a, B = μbn, C = μ (bn + c), which are proportional to the focal plane stress (temperature), respectively, and are almost unambiguous if the input load is constant. It is known from the present inventors' study that it is determined in a determined manner. Therefore, the magnitude of the input load P is changed in various ways, and the relationship between the number of exposures and the output dose (or the value obtained by dividing the output dose by the initial value) is obtained as dose attenuation data for each. Stored in the storage unit 14. FIG. 4 shows an example of such dose attenuation data. Here, dose attenuation data when the input loads are P1, P2, and P3 are stored. These may be stored as a function represented by Equation (3) or as a table.
[0027]
The life prediction calculation unit 15 inputs the count number of the exposure counter 7 described above and an electrical signal (digital signal) corresponding to the output dose detected by the X-ray detection unit 3, and the count number, the output dose, and the above-mentioned The lifetime of the X-ray tube is predicted based on the dose attenuation data stored in the dose attenuation data storage unit 10.
[0028]
Next, the operation of the X-ray exposure control apparatus 10 will be described with reference to FIG.
[0029]
First, when there is a request for X-ray imaging, that is, X-ray exposure from the operation panel 6 (step 501), the load value (request value) set in the request and the limit stored in the load limit value data storage unit 13 are stored. If the requested value is equal to or less than the limit value, an X-ray exposure signal is sent to the power supply device 5 to perform X-ray imaging (step 503).
[0030]
If the request value exceeds the limit value, a display to that effect is displayed on the display unit of the operation panel 6 to prompt a new request.
[0031]
In step 503, when X-ray imaging is started and exposure is performed, the X-ray dose detected by the X-ray detector 3 is monitored as the output dose of the X-ray tube, and the number-of-exposure counter 12 counts the number of exposures. (Step 504). The output dose in the imaging is input to the life prediction calculation unit 15 as the output voltage of the detection unit 3. The number of exposures is counted as a cumulative value from the beginning, and a signal corresponding to the value is input to the life prediction calculation unit 15.
[0032]
The life prediction calculation unit 15 first obtains the dose attenuation A of the X-ray tube using the input output dose D. The attenuation amount is A = D / D0 when the initial value of the dose is D0. Next, the life prediction calculation unit 15 refers to the dose attenuation data (FIG. 4) stored in the dose attenuation data storage unit 14 in advance, and calculates a dose attenuation curve in which the exposure attenuation amount is A at the input number N of exposures. Ask. As described above, the dose attenuation data storage unit 14 stores dose attenuation curves corresponding to the load inputs P1, P2,... As shown in FIG. An attenuation curve can be selected. With respect to the selected attenuation curve, the set number of exposures, for example, the number of exposures that becomes 20% (0.8) is obtained as the lifetime (step 505). This number of exposures represents the number of exposures at which the attenuation amount becomes 20% when the exposure is continued with the load input of the selected attenuation curve. The life of the X-ray tube thus obtained is displayed on the display unit of the operation panel 6. The display may indicate the number of exposures as a numerical value, or may display the attenuation curve selected from the attenuation curves shown in FIG. 4 together with the display of the attenuation amount at that time.
[0033]
Next, the load limit value is controlled based on the predicted life. That is, in the life prediction described above, the load input (for example, P2 in FIG. 4) is a value that is not more than a preset load limit value P0, and the predicted life is the exposure condition (load input). This is the lifetime when P2) is continued. When the predicted life is longer than the life required by the user or the set replacement life (step 506), the limit value P0 can be increased. Therefore, a change is made to increase the limit value stored in the load limit value data storage unit 14 (step 507). As a result, it is possible to realize high-power X-ray exposure that can obtain higher image quality.
[0034]
On the other hand, when the predicted life is shorter than the life required by the user (step 506), the limit value stored in the load limit value data storage unit 14 is changed (step 508) and replaced. The shortening of the life can be prevented. Alternatively, the limit value can be left as it is, and measures such as preparation for X-ray tube replacement can be taken based on the shortened replacement life.
[0035]
Such control of the limit value can be automatically performed based on the predicted life, but based on the predicted life displayed on the display unit of the operation panel 6, the user can be controlled via the operation panel 6. Can be arbitrarily set.
[0036]
When the input load limit value is automatically set, the life prediction calculation unit 15 preferably has a function of storing and learning the usage status of the user as its function. Using this function, the input load (mode input load value) used by the user with the highest frequency is calculated. By using this most frequent input load value, the optimum input load limit value for the user can be automatically calculated.
[0037]
As described above, the life of the mounted X-ray tube can be controlled according to whether the predicted value of the life has a margin for the user's request. It can be realized and can be used more efficiently according to the usage situation. For example, when there is a sufficient margin in the lifetime, the X-ray fluoroscopic apparatus is used for X-ray imaging that requires a large current as a tube current. Can be used for X-ray fluoroscopy that requires X-rays, and the frequency of X-ray exchange can be reduced.
[0038]
Although one embodiment of the X-ray apparatus of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made. For example, the example in which the number of times of X-ray exposure is used as the cumulative exposure amount used for predicting the life of the X-ray tube has been described, but the cumulative heat unit value (voltage × current × time) supplied to the X-ray tube May be measured. In this case, as the dose attenuation data, an attenuation curve with the heat unit value as the horizontal axis is obtained, and the lifetime is obtained as the remaining heat unit amount. You may make it estimate the frequency | count of exposure at the time of setting it as predetermined input load from this remaining heat unit amount.
[0039]
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to an X-ray fluoroscopic apparatus has been described. However, the present invention can be applied to any X-ray apparatus as long as the apparatus is accompanied by X-ray exposure using an X-ray tube. For example, the present invention can be applied not only to medical use but also to industrial X-ray fluoroscopic apparatuses, X-ray exposure apparatuses, and X-ray CT apparatuses.
[0040]
In the case of an X-ray CT apparatus, a scan number counter mounted in a conventional X-ray CT apparatus can be used as it is as a means for measuring the cumulative exposure dose.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, the life of the mounted X-ray tube is predicted, and the limit value of the load input is increased or decreased according to the predicted value, thereby controlling the life of the X-ray tube and more efficiently depending on the use situation. An X-ray apparatus that realizes usage can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overview of an X-ray fluoroscopic apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing the entire X-ray exposure control apparatus.
FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating an X-ray attenuation path.
FIG. 4 is a diagram showing a dose decay curve.
FIG. 5 is a view showing a control flow of the X-ray exposure control apparatus.
[Brief description of symbols]
2 ... X-ray tube 3 ... X-ray detector 5 ... Power supply 6 ... Operation panel 10 ... X-ray exposure control device 12 ... Exposure number counter 13 ... Dose attenuation data storage 14 ··· Load limit value data storage 15 ·· Life prediction calculation unit

Claims

An X-ray tube, an X-ray tube power source for supplying power to the X-ray tube for X-ray exposure, a control unit for controlling the operation of the X-ray tube power source, and an X-ray tube exposed an X-ray apparatus comprising a detector for detecting the X-ray dosage, and a load input setting means for setting a limit value of the load input of the X-ray tube, further
A storage unit for storing dose attenuation data representing the relationship between the output dose and the cumulative exposure dose for each input load; and a life prediction means for predicting the life of the X-ray tube,
The life prediction means inputs the cumulative exposure dose of the X-ray and the detected output dose, and the dose corresponding to the input cumulative exposure dose and output dose from the dose attenuation data for each input load. Selecting attenuation data and using the selected dose attenuation data to predict the lifetime of the x-ray tube;
The load input setting means changes the limit value according to the life of the X-ray tube predicted by the life prediction means.

The load input setting means performs a change to increase the limit value when the input load of the dose attenuation data selected by the life prediction means is smaller than the limit value, and the dose attenuation data selected by the life prediction means. The X-ray apparatus according to claim 1, wherein when the input load is greater than the limit value, the limit value is changed.

The life prediction means obtains the most frequent input load from the history information of the X-ray tube,
The load input setting means, using said modal input load, X-rays according to claim 1, wherein computing the limit value of the optimum load input.

4. The X-ray apparatus according to claim 1, further comprising means for displaying the predicted life.