JPH04229937A

JPH04229937A - Ｘ線管を自動較正するためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JPH04229937A
Application number: JP3181690A
Authority: JP
Inventors: Robert J Sammon; ロバート　ジェイ．サモン
Original assignee: Picker International Inc
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1992-08-19
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: DE69104279D1; DE69104279T2; JP3275053B2; EP0464996A3; EP0464996B1; US5077773A; EP0464996A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動較正システムに関
し、特にＸ線管を自動較正するためのシステムおよび方
法に関する。以下これらに関連させて本発明について説
明する。

【０００２】

【従来の技術】各モデルおよびタイプのＸ線管は、公表
されているフィラメント放出曲線または表を有している
。一般に、これらの曲線群または表は、複数の固定され
た管電圧（ｋＶ）の各々に対するフィラメント電流と管
電流（ｍＡ）との関係を示すグラフとして表示される。例えば、曲線群は、５０ｋＶと１５０ｋＶとの間の３種
または４種の管電圧の各々に対する曲線とからなる。

【０００３】Ｘ線装置では、Ｘ線管は一般に所定の管電
流と電圧との組み合わせにて所定の間作動される。これ
により、所定の適当なエネルギーのＸ線を発生し、患者
または被検体を貫通し写真フィルムを適当に照射するか
、または他のＸ線検出装置に対し適当なＸ線フラックス
を発生する。管電流は、陰極フィラメントを流れる電流
を調節することにより制御される。フィラメント電流を
増加すれば、陰極からの電子の放出量が増加し、これに
より陰極と陽極との間の管電流すなわち電子流が増加す
る。フィラメント電子放出曲線群を参照すれば、所定の
管電圧で所定の管電流を容易に決定できる。

【０００４】このようにこれまでは、Ｘ線機器はフィラ
メント放出曲線から得たデータにより較正されていた。最も一般的には、選択可能なＸ線管電流と電圧の各組み
合わせに対し、供給されるフィラメント電流をセットす
るのにフィラメント放出曲線が使用されていた。これら
が必ず正確となるようにするために、初期の較正を頻繁
に行っていた。また複数の所定のＸ線管電流と電圧パラ
メータの各々により手動または自動で露出を行っていた
。すなわち、発生した実際の管電流を所定の管電流と比
較し、実際の管電流と所定の管電流が異なっていれば、
実際の管電流と所定の管電流とが一致するのに必要なだ
け曲線から読み取った値からフィラメント電流を上下に
調節していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来の較正法の問
題の一つは、Ｘ線管のフィラメントを損傷する恐れがあ
ることである。フィラメントは、インピーダンスが低く
、高電流にて作動する。フィラメント温度は、一般にこ
れにかかっている電力、すなわちＩ２Ｒ（ここで、Ｉは
フィラメント電流で、Ｒはフィラメント抵抗である）に
従って変化し、フィラメント電流は一般にＶ／Ｒ（ここ
でＶはフィラメントの両端の電圧である）に従って変化
する。このフィラメントの通常の製造許容差でも抵抗の
変化は大きいので、発生する温度およびその結果生じる
管電流も大きく変化する。例えば、曲線表上のフィラメ
ント電流の代表的許容差は、±０．１５アンペアである
。フィラメント電流が０．１５アンペア変動すると、管
電流は±３００〜４００ｍＡの差が生じる。特に管電流
値が大きな値のとき、フィラメントは予想値よりも大き
い４００ｍＡまでの電流を生じる。この過度の管電流は
、陽極の過熱を大きくする。３００〜４００ミリアンペ
アの範囲で管電流が増加すると、陽極温度は、融点まで
上昇したり、他の熱的な損傷を生じたりする恐れがある
。本発明の目的は、Ｘ線管の陽極の損傷を防止する新規
でかつ改良された較正方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、　フィ
ラメントのＸ線放出点の一次測定に基づいてＸ線管のフ
ィラメント電流を較正するための方法であって、　　Ｘ
線管の陰極フィラメントへ小電流を流す工程（ａ）と、
Ｘ線管の陰極と陽極との間に選択された電圧を印加する
工程（ｂ）と、上記選択した電圧を印加しながら、Ｘ線
放出点のためのモニタリンする工程（ｃ）と、陰極フィ
ラメント電流を調節する工程（ｄ）と、フィラメント放
出点をモニタするまで上記の工程（ａ）〜（ｃ）とを繰
り返すＸ線管較正方法が提供される。

【０００７】

【実施例】第１図を参照すると、Ｘ線管１０は陽極１２
と陰極フィラメント１４を有する。フィラメント電流制
御手段１６は、陰極フィラメント１４を通して選択可能
かつ調節自在な電流を発生し、フィラメントは電子を放
出する。ＫＶすなわち管電圧制御手段２２により制御さ
れた電源２０は、陰極フィラメント１４と陽極１２との
間に所定の電圧を印加する。放出された電子は、陰極フ
ィラメント１４から陽極１２の表面まで引き寄せられる
際この電位差により管電流２４が生じる。この高エネル
ギー電子ビーム２４が陽極に衝突すると、Ｘ線ビーム２
６が発生する。しかしながら、この衝突エネルギーは陽
極１２の温度が融点近くまで上昇するほど大きい。Ｘ線
２６は、患者支持領域を横断し、Ｘ線感光媒体２８、例
えば写真フィルム、固体Ｘ線検出器等に入射する。また
電子ビーム２４の陽極表面上の所定点での滞留期間がよ
り短くなり、加熱を低減しかつ熱劣化を防止するように
陽極１２を回転させてもよい。以下添付図面を参照して
例示して本発明に係わるシステムおよび方法について説
明する。

【０００８】電源２０は、１次例電圧が管電圧制御装置
２２により制御された高圧トランス３０を含む。１対の
２次巻線は出力ターミナル３６＋と３６−との間に所定
の管電圧が生じるようにそれぞれ同様な整流ブリッジ３
２、３４の両端に接続されている。

【０００９】Ｘ線管を流れる電流は、本質的には閉ルー
プであるので、陰極と陽極との間を流れる電流と同じ電
流が、整流ブリッジ３２、３４を接続する抵抗器４０を
流れる。従って、Ｘ線管電流２４は抵抗器４０の両端の
電圧を検出することにより検出できる。電圧制御発振器
４２は、周波数すなわちパルスレートが抵抗器４０の両
端の電圧すなわち管電流２４に比例して変化するような
出力信号をこの発振器が発生するように抵抗器４０の両
端に接続される。カウンタ手段４４は、単位時間の間電
圧制御発振器４２の出力パルスをカウントし、実際の管
電流２４を表示する数値出力を発生する。

【００１０】続いて第１図、更に第２図を参照すると、
マイクロプロセッサ制御回路５０はカウンタ４４により
測定された実際の管電流２４に従ってフィラメント電流
制御装置１６および管電圧制御装置２２に指令を与える
。所定の管電圧、一般に最大電圧定格、たとえば１２０
ＫＶでは、フィラメント電流Ｉｆｉｌが低いとき、例え
ば３．０アンペアより低いとき、管電流２４は流れない
。フィラメント電流が大きくなる際、放出点５２、例え
ば３．４アンペアに達するまで管電流は流れない。その
後は、フィラメントのアンペアはわずかに増加するごと
に、管電流は、一般に定電圧、ｍＡ対Ｉｆｉｌ曲線５４
に沿って変化する。管電圧が最底管電圧５６、例えば４
０ＫＶに向かって低下するとき、漸増フィラメント電流
は曲線５８によって描かれる放出点まで達する必要があ
る。このように管電圧と管電流と、フィラメント電流の
関係は、歪んだ表面によって定められる。

【００１１】続いて第２図を参照し、新たに第３図を参
照する。マイクロプロセッサ５０は、フィラメント電流
制御手段１６がフィラメント電流を初期の低い値、例え
ば３．０アンペアにセットさせる手段またはこのための
ステップ６０を実行する。ステップまたは手段６２はＸ
線管電圧制御手段２２が陰極１４と陽極１２との間に選
択可能な最大管電圧を印加して露出を開始するようにす
る。管電流測定手段またはステップ６４は、カウンタ４
４の出力をモニタし、管電流２４が流れているかどうか
判断する。管電流が流れていなければ、ステップまたは
手段５６は、フィラメント電流制御手段１６が所定増分
量だけフィラメント電流を増加するようにする。管電圧
は６２で再び印加され、管電流２４が流れ始めたか否か
の判断をするよう６４で再びチェックされる。この増加
、露出およびチェックルーチンは、管電流２４が検出さ
れるまで周期的に続けられる。

【００１２】管電流が一旦流れ始めると、ステップまた
は手段７０はフィラメント増分量を２で割り、増分量を
減少させる。ステップまたは手段７２は、フィラメント
電流制御手段１６がフィラメン電流を半分の増分量だけ
減少させるようにする。ステップまたは手段７４は電圧
制御手段２２が別の露出を開始させるので、この低フィ
ラメント電流でも管電流２４がまだ流れるかどうか管電
流モニタステップまたは手段７６でチェックできる。こ
の低電流でも管電流２４がまだ流れていれば、フィラメ
ント電流減少手段またはステップ７８は現在セットされ
ている増分量だけフィラメント電流を減少させる。この
フィラメント電流で管電流が流れていなければ、フィラ
メント電流増加手段またはステップ８０は現在セットさ
れている増分量の半分だけフィラメント電流を増加する
。増分量減少手段またはステップ８２は、またフィラメ
ント電流増分量を半分にする。また、ステップまたは手
段７４と７６との間にステップまたは手段８２を設けて
もよい。このようなフィラメント電流を調節し、露出を
開始して管電流が流れているかどうかを見てフィラメン
ト増分量を２で割るプロセスは、ステップまたは手段８
４で所定の最小フィラメント増分量に達するまで続ける
。この点でのフィラメント電流は、放出点５２における
フィラメント電流とする。

【００１３】第４図を参照し、つづいて第２図を参照す
る。一旦放出点５２を決定すると、最大管電圧で所定の
第１管電流を流すフィラメント電流が決定される。ステ
ップまたは手段９２は、放出電流レベルすなわち所定の
管電流９０よりも低い測定可能な最小の管電流を生じる
フィラメント電流レベルにフィラメント電流をセットす
る。管電流増分量手段またはステップ９４は、所望の管
電流を複数の所定値の各々に連続してセットし、管電圧
を最大電圧にリセットする。Ｘ線露出開始ステップまた
は手段９６は、管電圧制御手段２２が陽極１２と陰極１
４との間に管電圧を印加するようにし、管電流検出手段
またはステップ９８は、カウンタ手段４４により測定さ
れた管電流が管電流選択ステップまたは手段９４で選択
された管電流よりも大きくなったかどうかを判断する。実際の管電流が選択された管電流ほりも低ければ、フィ
ラメント電流増加ステップまたは手段１００は、所定の
フィラメント電流増分量だけフィラメント電流を増加し
、露出および比較ステップを繰り返す。こうして実際に
測定された管電流が選択された管電流よりも大きくなる
までこの露出、比較および増加ステップを繰り返す。

【００１４】一旦管電流が選択された管電流よりも大き
くなると、ステップまたは手段１０２は、フィラメント
電流増分量を減少させる。ステップまたは手段１０４は
、フィラメント電流制御手段１６がフィラメント電流制
御手段１６がフィラメント電流を半分だけ減少するよう
にさせる。ステップまたは手段１０６は、管電流がこの
低フィラメント電流で所定の管電流よりも大きくなった
かどうかを管電流モニタリングステップまたは手段１０
８がチェックできるよう管制御手段２２に別の露出を開
始させる。管電流がこの低フィラメント電流で所定の管
電流よりも大きければ、フィラメント電流減少手段また
はステップ１１０は現在セットされている増分量だけフ
ィラメント電流を減少させ、このフィラメント電流で管
電流が所定値より小さければ、フィラメント電流増加手
段またはステップ１１２は現在セットされている増分量
だけフィラメント電流を増加させる。増分量減少ステッ
プ１１４はフィラメント電流増分量を再び半分にする。所定の最小フィラメント電流増分量に達したとステップ
または手段１１６が判断するまでこのフィラメント電流
を調節し、露出を開始して管電流が所定電流に達したか
どうかを見て、フィラメント増分量を半分にするプロセ
スを続ける。この点でのフィラメント電流を所定のｋＶ
およびｍＡにおける較正されたフィラメント電流とする
。

【００１５】最小増分量決定ステップまたは手段１１６
が可能な最良の較正に達したと判断すれば、記録手段１
１８は所定の管電圧と管電流の組み合わせに対するフィ
ラメント電流をフィラメント電流メモリ手段１２２の適
当なメモリセル１２０（第１図）に記録する。管電圧減
少手段またはステップ１２４は、管電圧を所定の管電圧
のうちの一つの低電圧、例えば１２６に管電圧を減少す
る。次にフィラメント電流は、この所定の低電圧で第１
の選択された管電流を得るように再び増加されて、適当
なフィラメント電流にゼロインされる。このフィラメン
ト電流値は、フィラメント電流メモリ手段１２２の適当
なメモリセル１２８に記録される。

【００１６】選択可能な最低管電圧に達したと最低管電
圧決定ステップまたは手段１３０が判断するまでこのプ
ロセスは続けられる。最低管電圧に達すると、ステップ
または手段１３２は、最大ｋＶ点すなわち点９０でフィ
ラメント電流を先に較正したフィラメント電流値にリセ
ットする。この管電流増加ステップまたは手段９４は管
電流を増加し、管電圧の値を最大値にリセットする。従
って、この新しいｍＡ−ｋＶの組み合わせにおける第１
露出量は、陽極の負荷限界を超えないことが保証される
。この管電流較正プロセスは、次の選択された較正点１
３４が得られるよう適当なフィラメント電流が決定され
、複数の連続した管電圧と管電流の組み合わせの各々が
得られるまで繰り返される。

【００１７】どの選択可能な管電流、管電圧のどの組み
合わせも別々に選択し、較正できるが、管電流、管電圧
の組み合わせの一部のみを実際に較正しておいて、残り
は内挿法により決定することが好ましい。このために、
内挿手段またはステップ１４０は（第２図中の実線の円
および第１図中のメモリ１２２内の×で表示された）実
際に較正された管電流を内挿し、選択可能な管電流と管
電圧との組み合わせの各々に対する適当な管電流を決定
する。

【００１８】一旦放出電流レベルを決定すれば、所定の
管電流と管電圧の組み合わせは種々の順序で較正できる
と解すべきである。この較正は、最小管電流値から最大
管電流値に向けて実施することが好ましい。

【００１９】一旦フィラメント電流メモリ１２２がオー
バーフローすれば、Ｘ線管が較正され、作動の準備が完
了する。オペレータ用キーボード１４１は適当な入力ボ
タンまたはダイアルを有し、オペレータが選択可能なＸ
線管電圧と電流の組み合わせの一つを選択できるように
なっている。マイクロプロセッサ手段５０は、選択され
た管電圧および電流によってフィラメント電流メモリ１
２２をアドレス指定し、対応するフィラメント電流を検
索する。次にマイクロプロセッサは所定の露出時間の間
、検索されたフィラメント電流および選択された管電圧
を発生するようそれぞれフィラメント電流制御手段１６
および管電圧制御手段２２を制御する。

【００２０】

【発明の効果】本発明の効果の一つは、Ｘ線管への熱的
損傷を防止できる事である。本発明の別の効果は、各較
正電流に近似し、管電流のオーバーシュートをそれらよ
り小さくできることである。本発明の別の利点は、２分
以内にＸ線管の作動パラメータをフルレンジで自動的に
較正できることにある。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動較正および制御回路と共にＸ線管を示した
略図である。

【図２】管電流（ｍＡ）と、管電圧（ｋＶ）と、フィラ
メント電流（Ｉｆｉｌ）との関係の一例を示した図であ
る。

【図３】放出点を識別するためステップまたは手段を示
すフローチャートである。

【図４】複数の管電流と電圧のセット点の各々において
フィラメント電流の較正点を決定するための適当なステ
ップまたは手段を示す図である。

【符号の説明】

１０‥‥Ｘ線管１２‥‥陽極１４‥‥陰極フィラメント１６‥‥フィラメント電流制御手段２０‥‥電源２２‥‥管電圧制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　フィラメントのＸ線放出点（５２）の
一次測定に基づいてＸ線管のフィラメント電流を較正す
るための方法であって、Ｘ線管（１０）の陰極フィラメ
ント（１４）へ小電流を流す工程（ａ）と、Ｘ線管の陰
極（１４）と陽極（１２）との間に選択された電圧を印
加する工程（ｂ）と、上記選択した電圧を印加しながら
、Ｘ線放出点（５２）のためのモニタする工程（ｃ）と
、陰極フィラメント電流を調節する工程（ｄ）と、フィ
ラメントのＸ線放出点をモニタするまで上記の工程（ａ
）〜（ｃ）とを繰り返すＸ線管較正方法。
【請求項２】　　選択された第１の管電圧を印加する工
程（ｅ）と、フィラメント放出点（５２）を最初にモニ
タしたフィラメント電流値からフィラメント電流（Ｉｆ
ｉｌ）を増加する工程（ｆ）と、その結果生じる管電流
をモニタする工程（ｇ）と、モニタした管電流と所定管
電流とを比較する工程（ｈ）とを更に含み、選択した管
電流が得られるまで上記工程（ｅ）〜（ｈ）を繰り返す
請求項１の方法。
【請求項３】　　選択された管電圧および管電流により
アドレス指定可能なメモリセル（１２０）のフィラメン
ト電流メモリ手段（１２２）に選択された管電流が得ら
れたときのフィラメント電流を記憶する工程（ｉ）を更
に含む請求項３の方法。
【請求項４】　　選択された第１の管電圧を選択された
より低い管電圧に低下する工程（ｊ）を更に含み、工程
（ｅ）〜（ｉ）を繰り返す請求項３の方法。
【請求項５】　　選択された管電流を増加させ第１の選
択された管電圧にもどす工程（ｋ）を更に含み、先に較
正した値に各管電流／管電圧較正値をバイアスすること
により陽極の過負荷を防止するよう工程（ｅ）〜（ｊ）
を繰り返す請求項４の方法。
【請求項６】　　選択された管電流を増加することを更
に含み、工程（ｅ）〜（ｉ）を繰り返す請求項３に記載
の方法。
【請求項７】フィラメント電流を調節する工程は、第１
の大きさの増分量でフィラメント電流を変えることを含
む前記請求項１〜７のうちの一つの方法。
【請求項８】最初にフィラメントのＸ線放出点をモニタ
した後に前記第１の大きさの半分の増分量だけフィラメ
ント電流を減少し前記工程（ｂ）および（ｃ）を繰り返
し、管電流が検出されれば前記第１の大きさの４分の１
の増分量だけフィラメント電流を減少し、管電流が検出
されなければ前記第１の大きさの４分の１の増分量だけ
管電流を増加し、工程（ｂ）および（ｃ）を繰り返す請
求項７の方法。
【請求項９】管電流が所定の管電流よりも大きくなった
後に前記第１の大きさの半分の増分量だけフィラメント
電流を減少し、工程（ｅ），（ｇ）および（ｈ）を繰り
返し、管電流が所定の管電流よりも大きければ前記第１
の大きさの４分の１の増分量だけフィラメント電流を減
少し、管電流が所定の管電流ほりも低ければ、前記第１
の大きさの４分の１の増分量だけ管電流を増加し、工程
（ｅ），（ｇ）および（ｈ）を繰り返すことを更に含む
請求項２〜６に従属したときの請求項７の方法。
【請求項１０】　　フィラメント電流値と管電圧の対を
較正するための方法であって、先に較正した値の第１対
におけるフィラメント電流および管電圧をＸ線管（１０
）に印加し、この電圧を第２の選択された値にセットし
、管電流が第２の選択された値に達するまでフィラメン
ト電流を漸次調節し、第２のフィラメント電流および管
電圧の値を記録し、各較正値を先に較正された値にバイ
アスすることにより陽極の過負荷を防止するよううに複
数のフィラメント電流と電圧の対の各々に対し、増加お
よび漸次調節工程を繰り返すことを特徴とする較正方法
。
【請求項１１】　　陽極（１２）、陰極フィラメント（
１４）、陽極（１２）と陰極フィラメント（１４）との
間に電圧を選択的に印加するための電源手段（２０）を
有するＸ線管と、陽極（１２）と陰極フィラメント（１
４）との間に印加される電圧を選択的に制御するための
Ｘ線管電圧制御手段（２２）と、陰極フィラメントを流
れる電流を制御するための陰極フィラメント制御手段（
１６）と、陰極フィラメントと陽極との間の管電流（２
４）をモニタするための管電流モニタリング手段（６４
）と、較正手段とから成り、この較正手段はＸ線管電流
制御手段がＸ線管の陰極フィラメントに電流を流すよう
にする手段（５０）と、Ｘ線管電圧制御手段が陰極フィ
ラメントを陽極との間に選択された電圧を印加させる手
段（５０）と、所定の電圧が印加されている間陰極フィ
ラメントと陽極との間にＸ線管電流（２４）が流れてい
るかどうかを管電流モニタリング手段が判別するように
させる手段と、陰極フィラメントと陽極との間に管電流
が流れるまで陰極フィラメント電流制御手段が陰極フィ
ラメント電流を増加するようにさせる手段（６６）とか
ら成るＸ線管システム。
【請求項１２】　　較正手段がモニタされた管電流と所
定管電流とを比較するための手段（９８）を更に含む請
求項１１のＸ線管システム。
【請求項１３】　　選択された管電流をモニタしたとき
の各フィラメント電流を連絡するためのフィラメント電
流メモリ手段（１２２）を更に含み、このフィラメント
電流メモリ手段は複数の所定管電圧と管電流値の各々に
よりアドレス指定可能である請求項１１または１２のＸ
線システム。
【請求項１４】　　陰極フィラメント制御手段（１６）
にフィラメント電流を増加させる手段（６６）は、所定
の電流増分量でフィラメント電流を増加し、較正手段は
所定の電流増分量でフィラメント電流を減少させるため
の手段（７８）と、所定の電流増分量を減少させるため
の手段（７９、８２）を更に含む請求項１１、１２また
は１３のＸ線管システム。