JP2008108440A

JP2008108440A - Ｘ線高電圧装置およびｘ線高電圧装置を含むｘ線診断装置

Info

Publication number: JP2008108440A
Application number: JP2006287407A
Authority: JP
Inventors: Isao Nakanishi; 功中西
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-10-23
Also published as: JP4858701B2

Abstract

【課題】撮影条件から照射線量を算出する機能を有するＸ線高電圧装置において、照射線量が管電流と撮影時間に比例することを前提とした計算式により照射線量の算出を行っていたので、管電流が小さいときほど、また撮影時間が短いときほど実測値とのずれが大きくなっていた。
【解決手段】計算式として従来の管電流と撮影時間に比例する項に波尾Ｘ線として照射されるＸ線による照射線量に対応する項の線量特性定数ＤＴ（Ｖ）を追加し、管電流と撮影時間に比例する項の線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）とともに、事前にそれぞれＤＴ（Ｖ）記憶部１４およびＤｔ（Ｖ）記憶部１５に記憶しておき、撮影条件設定時にＸ線制御器３から得られる撮影条件および両記憶部の記憶値を用いて演算部１６が計算式により照射線量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明はＸ線透視および撮影に用いられるＸ線高電圧装置およびＸ線高電圧装置を含むＸ線診断装置に関する。

撮影条件から照射線量を算出する機能を有するＸ線高電圧装置の一例について図４を用いて説明する。Ｘ線高電圧装置１はＸ線管６からＸ線を照射するために、高電圧ケーブル５を介してＸ線管６に高電圧を供給するものであり、主として高電圧トランスにより構成される高電圧発生器２と、例えばマイクロコンピュータおよびそのメモリ等により構成され、操作者（図示しない）の操作に従って高電圧発生器２を制御するＸ線制御器３により構成される。Ｘ線撮影においては撮影ごとに被検者（図示しない）の被爆線量を知り、許容値を超えないように管理することが被検者の健康上極めて重要である。そのために図４に破線で示す、例えば電離箱等により構成される線量計８をＸ線管６に取り付けられたコリメータ７の前面部に取り付け、照射されるＸ線の線量を測定することがあるが、このような場合でも照射前にＸ線の線量を予測して許容値を超えないかどうか判断することはできない。そのため例えばマイクロコンピュータおよびメモリ等により構成される線量計算機４を内蔵して、Ｘ線制御器３により高電圧発生器２に設定される撮影条件、すなわち管電圧、管電流および撮影時間からＸ線照射前に照射線量を算出し、Ｘ線制御器３のパネル（図示しない）等に表示する機能を有するＸ線高電圧装置１がある。（例えば特許文献１参照）

上述のような線量計算機４によるＸ線の照射線量の計算は通常（式１）を用いて行われる。
Ｄｏｓｅ＝Ｄ（Ｖ）×Ａ×Ｂ・・・（式１）
ここでＤｏｓｅ：照射線量、Ａ：管電流値、Ｂ：撮影時間、Ｄ（Ｖ）：管電圧値Ｖに依存する線量特性係数である。そして線量特性係数Ｄ（Ｖ）は事前に以下の方法で取得される。すなわち図４に破線で示すようにコリメータ７の前面部に線量計８を取り付けて、Ｘ線制御器３から高電圧発生器２に設定される管電流値Ａおよび撮影時間Ｂをそれぞれ適当な値に固定し、管電圧値Ｖのみを設定可能なすべての値に変化させて、各管電圧値ＶごとにＸ線を照射し、各管電圧値Ｖにおける照射線量Ｄｏｓｅを実測する。演算部１２はＸ線が照射されるごとにＸ線制御器３から撮影条件を、また線量計８から照射線量Ｄｏｓｅを受け取り、（式１）を逆算して各管電圧値Ｖに対する線量特性係数Ｄ（Ｖ）を算出し、Ｄ（Ｖ）記憶部１３に記憶させる。

その後撮影が行われる前に撮影条件、すなわち管電圧値Ｖ、管電流値Ａおよび撮影時間Ｂが設定されると、演算部１２はＸ線制御器３から受け取った撮影条件、およびその中の管電圧値Ｖに対してＤ（Ｖ）記憶部１３から読み出される線量特性係数Ｄ（Ｖ）から（式１）により照射線量Ｄｏｓｅを算出する。この値はＸ線制御器３のパネル等に表示されるので、操作者（図示しない）はこれから行う撮影により被検者が被爆許容値を超えないかどうかを撮影前に判断することができる。また高電圧発生器２がＸ線照射時に撮影条件を実測する機能を有する場合、実測された撮影条件を用いて撮影後に（式１）の計算を行い、より実測値に近い照射線量Ｄｏｓｅを算出してＸ線制御器３のパネル等に表示することもできる。
特開２００３−２０３７９７号公報

Ｘ線高電圧装置において撮影条件から照射線量を算出する方法は上記のとおりであるが、（式１）は照射線量が管電流値と撮影時間に比例することを前提としている。しかし実際に照射線量を測定すると、管電流値が小さくなるほど、また撮影時間が短くなるほど比例関係からずれてくる。これは高電圧発生器とＸ線管を結ぶ高電圧ケーブルに電気的な容量が存在し、高電圧発生器による管電圧の印加が終了しても、図３に波尾期間として示す期間Ｘ線管には管電圧印加中にケーブル容量に充電された電荷による高電圧が印加され続ける。管電圧は波尾期間中に電荷が管電流として放電することにより、ケーブル容量と管電流値により決まる時定数に従って低下する。そのためＸ線照射も高電圧発生器による管電圧の印加の終了とともに停止するのではなく、波尾期間中漸減しながら続くことになるが、この波尾期間中の照射線量は（式１）では想定されていない。ここでケーブル容量はケーブルが変わらない限り一定なので、放電の時定数は管電流値のみに依存し、管電流値が小さいほど大きくなる。そのため（式１）による照射線量は管電流値が小さくなるほど比例関係からずれてくる。また撮影時間が短いほど照射線量に占める波尾部分の割合が大きくなるので比例関係からのずれが大きくなる。

この問題を改善するために管電圧に依存する線量特性係数の代わりに、管電圧に加えて管電流と撮影時間に依存する線量特性係数を使用する方法も提案されているが、事前に管電圧だけでなく管電流値と撮影時間についても多くの値に対して照射線量を実測して線量特性係数を収集しなければならないので多大な手間と時間を要するものである。本発明は管電圧遮断後に存在する管電圧波形の波尾部分に起因する照射線量の計算値の実測値からのずれをより簡易な方法で低減することを目的とする。

請求項１記載の発明は上記の目的を達成するために、設定または実測される管電圧、管電流、撮影時間から照射線量を算出する線量計算手段を有するＸ線高電圧装置において、前記線量計算手段が前記管電流と前記撮影時間および前記管電圧に依存する線量特性係数の積に前記管電圧に依存する線量特性定数を加算する計算式により前記照射線量を算出し表示するために、事前に前記各管電圧ごとに線量計測手段により実測された複数個の照射線量とそれぞれの照射線量に対する前記管電流および前記撮影時間を前記計算式に代入して得られる複数組の式を解いて得られる前記管電圧に依存する線量特性係数を記憶する線量特性係数記憶手段と、前記管電圧に依存する線量特性定数を記憶する線量特性定数記憶手段を有するＸ線高電圧装置を提供する。

請求項２記載の発明は上記の目的を達成するために、Ｘ線高電圧装置を含むＸ線診断装置において、前記Ｘ線高電圧装置により設定または実測される管電圧、管電流、撮影時間の情報を受け取り、前記管電流と前記撮影時間および前記管電圧に依存する線量特性係数の積に前記管電圧に依存する線量特性定数を加算する計算式で前記照射線量を算出し表示するために、事前に前記各管電圧ごとに線量計測手段により実測された複数個の照射線量とそれぞれの照射線量に対する前記管電流および前記撮影時間を前記計算式に代入して得られる複数組の式を解いて得られる前記管電圧に依存する線量特性係数を記憶する線量特性係数記憶手段と、前記管電圧に依存する線量特性定数を記憶する線量特性定数記憶手段を有する線量計算手段を設けたＸ線診断装置を提供する。

本発明により従来用いられてきた照射線量が管電流と撮影時間に比例することを前提とした計算式の代わりに、その式に管電圧波形の波尾部分に対応する項を追加した計算式を用いるという簡易な方法で照射線量の計算値の実測値からのずれを大幅に低減することができる。

本発明の実施例を図１、図２および図３を用いて説明する。Ｘ線高電圧装置２１はＸ線管６からＸ線を照射するために、高電圧ケーブル５を介してＸ線管６に高電圧を供給するものであり、主として高電圧トランスにより構成される高電圧発生器２と、例えばマイクロコンピュータおよびそのメモリ等により構成され、操作者（図示しない）の操作に従って高電圧発生器２を制御するＸ線制御器３、および例えばマイクロコンピュータおよびメモリ等により構成され、Ｘ線制御器３により高電圧発生器２に設定される撮影条件、すなわち管電圧、管電流および撮影時間から照射されるＸ線の線量を算出する線量計算機２４により構成される。そして線量計算機２４において算出される照射線量はＸ線制御器３のパネル（図示しない）等に表示されるので、操作者は被検者（図示しない）がこれから行う撮影により被爆許容値を超えないかどうか判断することができる。また高電圧発生器２がＸ線照射時に撮影条件を実測する機能を有する場合、撮影後に実測された撮影条件を用いて（式１）の計算を行い、より実測値に近い照射線量を算出してＸ線制御器３のパネル等に表示することもできる。

本発明において線量計算機２４は（式１）の代わりに（式２）を用いて照射線量の計算を行う。
Ｄｏｓｅｔ＝Ｄｔ（Ｖ）×Ａ×Ｂ＋ＤＴ（Ｖ）・・・（式２）
ここでＤｏｓｅｔ：照射線量、Ａ：管電流値、Ｂ：撮影時間、Ｄｔ（Ｖ）：管電圧値Ｖに依存する線量特性係数、ＤＴ（Ｖ）：管電圧値Ｖに依存する線量特性定数である。

背景技術の項で述べた（式１）が高電圧印加停止と同時にＸ線照射が停止する理想的な状態を前提としているのに対して、（式２）は高電圧印加時に高電圧ケーブル５のケーブル容量に充電された電荷が高電圧印加終了後にケーブル容量と管電流値により決まる時定数に従って放電する間、すなわち図３に波尾期間として示す期間中、いわゆる波尾Ｘ線として照射されるＸ線による照射線量を、管電流値Ａおよび撮影時間Ｂを変数とする（式２）の定数項の線量特性定数ＤＴ（Ｖ）として組み込んだものである。そして波尾Ｘ線による照射線量は主として管電圧値Ｖに依存するので、線量特性定数ＤＴ（Ｖ）を管電圧値Ｖごとに決まる定数としている。

そして線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）の値は事前に以下の方法で取得される。すなわち図１に破線で示すようにコリメータ７の前面部に線量計８を取り付けて、Ｘ線制御器３から高電圧発生器２に適当な管電流値Ａ１および撮影時間Ｂ１を設定し、さらに任意の管電圧値Ｖを設定した後Ｘ線を照射し、線量計８により照射線量値Ｄｏｓｅｔ１を実測する。その後管電圧値はＶのままで管電流値をＡ２に、撮影時間をＢ２に変更した後Ｘ線を照射し、照射線量値Ｄｏｓｅｔ２を実測する。線量計算機２４の演算部１６はこれら２回の撮影により得られた照射線量値およびそれぞれの撮影条件を（式２）に代入して以下の（式３）および（式４）を得る。
Ｄｏｓｅｔ１＝Ｄｔ（Ｖ）×Ａ１×Ｂ１＋ＤＴ（Ｖ）・・・（式３）
Ｄｏｓｅｔ２＝Ｄｔ（Ｖ）×Ａ２×Ｂ２＋ＤＴ（Ｖ）・・・（式４）
演算部１６はこれら２式を線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）を未知数とする連立方程式として解くことにより線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）の値を得る。

上述のＸ線照射、照射線量の測定、および線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）の算出を設定可能なすべての管電圧値Ｖについて繰り返し行うことにより得られた各管電圧値Ｖに対する線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）は演算部１２により、それぞれＤｔ（Ｖ）記憶部１５およびＤＴ（Ｖ）記憶部１４に記憶される。なお上記の作業はＸ線管６および高電圧ケーブル５のいずれかが交換されるごとに実行されねばならない。

その後撮影が行われる前に撮影条件、すなわち管電圧値、管電流値および撮影時間が設定されると、演算部１６はＸ線制御器３から受け取った撮影条件、および設定された管電圧値に対してＤｔ（Ｖ）記憶部１５、およびＤＴ（Ｖ）記憶部１４からそれぞれ読み出される線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）、および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）から（式２）により照射線量Ｄｏｓｅｔを算出する。この値はＸ線制御器３のパネル等に表示されるので、操作者はこれから行う撮影により被検者が被爆許容値を超えないかどうか等を撮影前に判断することができる。また高電圧発生器２がＸ線照射時に撮影条件を実測する機能を有する場合、実測された撮影条件を用いて撮影後に（式２）の計算を行い、算出された照射線量ＤｏｓｅｔをＸ線制御器３のパネル等に表示することもできる。

以下（式１）および（式２）によりそれぞれ算出される照射線量値を実測値と比較して（式２）の精度の高さを確認する。図２（ａ）は５０ｋＶから１１０ｋＶの７個の管電圧のそれぞれについて、撮影時間を８ｍｓｅｃに固定し、管電流を１００ｍＡ、２００ｍＡ、５００ｍＡの３個の値に切り替えて、いずれの電流値においても１５０回づつＸ線照射を繰り返し行ったときの照射線量の積算値を実測して表にしたものである。また図２（ｂ）は図２（ａ）の管電流１００ｍＡ、撮影時間８ｍｓｅｃのときの照射線量実測値を用い、（式１）を逆算して得られる各管電圧値に対するＤ（Ｖ）を表にしたものであり、図２（ｃ）は図２（ａ）の管電流１００ｍＡ、撮影時間８ｍｓｅｃのときの照射線量実測値、および管電流２００ｍＡ、撮影時間８ｍｓｅｃのときの照射線量実測値を（式２）に代入して得られる連立方程式を解いて得られる各管電圧値に対する線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）を表にしたものである。

これらの表を用いて例えば８０ｋＶ、５００ｍＡ、８ｍｓｅｃで１５０回繰り返しＸ線照射を行ったときの照射線量の積算値を（式１）および（式２）によりそれぞれ算出すると、（式１）の場合（０．０８２μＧｙ×５００ｍＡ×８ｍｓｅｃ）×１５０／１０００＝４９．２ｍＧｙが得られるのに対して、（式２）の場合｛（０．０６９μＧｙ×５００ｍＡ×８ｍｓｅｃ）＋１０．１０７μＧｙ｝×１５０／１０００＝４２．９ｍＧｙが得られる。これらの結果を図２（ａ）の表の８０ｋＶ、５００ｍＡ、８ｍｓｅｃで１５０回繰り返しＸ線照射を行ったときの照射線量の実測積算値４２．８０ｍＧｙと比較すると、（式２）により算出する方が（式１）により算出するより相当程度実測値に近いことがわかる。

上記の実施例で算出される照射線量Ｄｏｓｅｔは線量計８の位置での線量に相当するが、線量がＸ線管６の焦点からの距離の２乗に反比例することから、この値をもとに任意の位置における線量を得ることができる。

上記の実施例では事前に線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）の値を取得するとき、線量計８をコリメータ７の前面部に取り付けるようにしたが、線量計８は線量測定可能な任意の位置に取り付けてよい。また線量計８は常時取り付けておいてもよい。

上記の実施例では線量計算機２４をＸ線高電圧装置２１に内蔵する構成にしたが、線量計算機２４をＸ線制御器３や高電圧発生器２および線量計８と接続可能でＸ線高電圧装置２１から独立した構成にしてもよい。

本発明の実施例を説明するための図である。撮影条件と実測照射線量の関係、および式１または式２により得られた線量特性係数Ｄ（Ｖ）、線量特性係数Ｄｔ（Ｖ）および線量特性定数ＤＴ（Ｖ）の表の例を示す図である。波尾Ｘ線について説明するための図である。本発明に対する従来例を説明するための図である。

符号の説明

１：Ｘ線高電圧装置
２：高電圧発生器
３：Ｘ線制御器
４：線量計算機
５：高電圧ケーブル
６：Ｘ線管
７：コリメータ
８：線量計
１２：演算部
１３：Ｄ（Ｖ）記憶部
１４：ＤＴ（Ｖ）記憶部
１５：Ｄｔ（Ｖ）記憶部
１６：演算部
２１：Ｘ線高電圧装置
２４：線量計算機

Claims

設定または実測される管電圧、管電流、撮影時間から照射線量を算出する線量計算手段を有するＸ線高電圧装置において、前記線量計算手段が前記管電流と前記撮影時間および前記管電圧に依存する線量特性係数の積に前記管電圧に依存する線量特性定数を加算する計算式により前記照射線量を算出し表示するために、事前に前記各管電圧ごとに線量計測手段により実測された複数個の照射線量とそれぞれの照射線量に対する前記管電流および前記撮影時間を前記計算式に代入して得られる複数組の式を解いて得られる前記管電圧に依存する線量特性係数を記憶する線量特性係数記憶手段と、前記管電圧に依存する線量特性定数を記憶する線量特性定数記憶手段を有することを特徴とするＸ線高電圧装置。
Ｘ線高電圧装置を含むＸ線診断装置において、前記Ｘ線高電圧装置により設定または実測される管電圧、管電流、撮影時間の情報を受け取り、前記管電流と前記撮影時間および前記管電圧に依存する線量特性係数の積に前記管電圧に依存する線量特性定数を加算する計算式で前記照射線量を算出し表示するために、事前に前記各管電圧ごとに線量計測手段により実測された複数個の照射線量とそれぞれの照射線量に対する前記管電流および前記撮影時間を前記計算式に代入して得られる複数組の式を解いて得られる前記管電圧に依存する線量特性係数を記憶する線量特性係数記憶手段と、前記管電圧に依存する線量特性定数を記憶する線量特性定数記憶手段を有する線量計算手段を設けたことを特徴とするＸ線診断装置。