JP2004057559A - 呼吸同期ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークなどを精度良く捕捉して、患者の能力のいかんにかかわらず、Ｘ線撮影装置のＸ線放射を所定のタイミングで行えるようにする。
【解決手段】Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体に放射し、被検体を透過した透過Ｘ線をフィルムにより撮影するＸ線撮影装置において、被検体の胸部または腹部の少なくとも一方の体表面のＸ線源に対する変位量をレーザー距離計で計測し、その計測された変位量に基づいて被検体の呼気状態のピークや吸気状態のピ−クを検出し、吸気状態のピークを含むように被検体の呼吸周期中の所望の点に同期してＸ線を放射する。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｘ線撮影装置に係り、被検体（患者）の能力にかかわりなく、被検体の呼吸に同期させてＸ線撮影を行える呼吸同期Ｘ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
胸部Ｘ線写真や腹部Ｘ線写真は、診断のはじめに一般Ｘ線撮影装置を使用して一般Ｘ線撮影室で撮られることが多く、また、回診用Ｘ線撮影装置を使用して病室や集中治療室で撮られることもある。
【０００３】
このようなＸ線写真は、臨床医に初期の重要な情報を提供するために、画像の質が重要である。
胸部Ｘ線写真や腹部Ｘ線写真の質に影響を与える要因には、被検体（以下、患者と称することもある）の位置および動作、受けた指示に応答する患者の能力、Ｘ線の透過度などが含まれ、おそらく最も重要なこととして、Ｘ線放射と患者の呼吸とのタイミングが挙げられる。
【０００４】
通常、最も質の高い胸部Ｘ線写真は、吸気が完了した吸気状態のピーク時に撮影されたときに得られる。吸気状態のピークで横隔膜が最も腹部側に移動し、胸部に対する撮影領域が最も広範囲になっているからである。
逆に、最も質の高い腹部Ｘ線写真は、呼気が完了した呼気状態のピーク時に撮影されたときに得られる。呼気状態のピークで横隔膜が最も胸部側に移動し、腹部に対する撮影領域が最も広範囲になっているからである。
【０００５】
そのため、従来一般に、指示に応答することのできる患者には、「大きく息を吸って。ハイそこで止めて。」とか「息を吐いて。ハイそこで止めて。」といったように、Ｘ線技師が患者に指示を出し、Ｘ線撮影を行うのに十分な時間だけ息を止めておくように指示している。
【０００６】
ところが、乳幼児や人工呼吸器を用いている患者などのように、指示に応答できない患者にＸ線撮影を行う場合、Ｘ線技師は、Ｘ線放射と呼吸の周期とのタイミングを正確にとるようにしなければならない。
Ｘ線放射のタイミングを正しくとらないと、Ｘ線写真は最適なものでなくなり、撮り直しをしなければならなくなるからである。
【０００７】
そこで、従来では、Ｘ線放射と吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークと同期させるために、Ｘ線技師が、仰向けになった患者の胸部または腹部の体表面の変位を目視し、視覚的に吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークを確認していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の場合、Ｘ線技師が視覚的に吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークを確認するものであるため、吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークを精度良く捕捉できず、Ｘ線写真の画質が一定でなくなり、Ｘ線撮影を頻繁に繰り返す必要が生じたり、Ｘ線写真に含まれる診断情報の信頼性が低下する欠点があった。
【０００９】
また、同じ患者に対して、別のＸ線技師がＸ線撮影を行った場合、Ｘ線技師間の熟練度の違いなどに起因してＸ線放射のタイミングにズレを生じ、Ｘ線写真間どうしでの撮影領域そのものに差異を生じ、Ｘ線写真に含まれる診断情報の信頼性が低下する欠点があった。
【００１０】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークなどを精度良く捕捉して、患者の能力のいかんにかかわらず、Ｘ線撮影装置のＸ線放射を所定のタイミングで行えるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明の呼吸同期Ｘ線撮影装置は、Ｘ線源から照射されたＸ線を被検体に放射し、被検体を透過した透過Ｘ線をＸ線撮像手段により撮影するＸ線撮影装置において、（ａ）被検体の胸部または腹部の少なくとも一方の体表面の前記Ｘ線源に対する変位量を計測する変位量計測手段と、（ｂ）前記変位量計測手段によって計測された変位量に基づいて被検体の呼吸状態を検出する呼吸状態検出手段と、（ｃ）前記呼吸状態検出手段で検出された被検体の呼吸周期中の所望の点に同期してＸ線を放射するＸ線放射手段とを設けたことを特徴としている。
【００１２】
（作用・効果）
請求項１に係る発明の呼吸同期Ｘ線撮影装置の構成によれば、被検体の呼吸に伴い、胸部または腹部の少なくとも一方の体表面のＸ線源に対する変位量が変化することに着目し、それらの変位量を変位量計測手段で計測し、その最大値、すなわち、肺が最も収縮した呼気状態のピ−クと、最小値、すなわち、肺が最も膨張した吸気状態のピ−クなどに基づいて、被検体の呼吸状態を検出し、その呼吸状態に基づき、例えば、吸気状態のピ−クになる直前近傍などの所望の点に同期してＸ線を放射し、撮影領域の広い状態での胸部Ｘ線写真などを得ることができる。
【００１３】
したがって、指示を受けて呼吸したり息を止めたりといった応答のできない被検体（患者）に対しても、吸気状態および呼気状態を適確に検出でき、被検体（患者）の能力にかかわりなく、被検体の呼吸状態を精度良く検出でき、吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークなどを精度良く捕捉できる。
このような呼吸状態の検出に基づき、呼吸周期中の所望の点に同期してＸ線を放射することにより、吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークまたはその近傍で、Ｘ線放射と呼吸の周期とのタイミングを正確に一致させるといった最適なＸ線撮影を行うことができ、そのため、撮影領域が広い状態でＸ線写真を得て多くの情報量を得ることができ、Ｘ線写真に含まれる診断情報の信頼性を向上できる。
また、Ｘ線技師にとっては、Ｘ線放射と呼吸の周期とのタイミングをとるためのストレスから解放される利点を有し、一方、患者にとっては、Ｘ線放射と呼吸の周期とのタイミングをとるための時間が短くなって、Ｘ線撮影に要する負担を軽減できる利点を有している。
【００１４】
また、請求項２に係る発明の呼吸同期Ｘ線撮影装置は、請求項１に記載の呼吸同期Ｘ線撮影装置において、呼吸周期中の所望の点が、被検体の吸気状態のピークまたはその近傍あるいは呼気状態のピークまたはその近傍となるようにする。
【００１５】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の呼吸同期Ｘ線撮影装置の構成によれば、Ｘ線放射による撮影時間内に、被検体の吸気状態のピーク、換言すれば胸部の撮影領域が最も広い状態、あるいは、呼気状態のピーク、換言すれば腹部の撮影領域が最も広い状態を含ませることができる。
したがって、胸部Ｘ線写真および腹部Ｘ線写真それぞれにおいて、撮影領域が最も拡大した状態の良好な画像を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明に係る呼吸同期Ｘ線撮影装置の実施例を示す全体構成図であり、この呼吸同期Ｘ線撮影装置は、Ｘ線を放射するＸ線源としてのＸ線管１と、Ｘ線管１に高電圧を印加する高圧発生器２と、被検体３を乗せるテーブル４と、Ｘ線管１からのＸ線出力が被検体３を透過したＸ線像を撮影するＸ線撮像手段としてのフィルム５と、変位量計測手段としてのレーザー距離計６とを備えて構成されている。
【００１７】
高圧発生器２にはＸ線制御器７が接続され、そのＸ線制御器７に、撮影対象により、撮影時間、管電圧、管電流といった撮影条件を設定する撮影条件設定器８が接続されている。
レーザー距離計６に制御回路９が接続され、制御回路９とＸ線制御器７とが接続されている。
【００１８】
レーザー距離計６は、図２のブロック図に示すように、被検体３の胸部又は腹部の体表面にレーザービームを投射するレーザー発振器１０と、体表面で反射したレーザービームを受光するレーザービーム受光器１１と、時間差算出手段１２と距離演算手段１３とから構成されている。
【００１９】
時間差算出手段１２では、レーザービーム受光器１１によるレーザービームの受光時から、レーザー発振器１０によるレーザービームの投射時を減算し、レーザービームの投射時から受光時までの時間差を算出するようになっている。
【００２０】
距離演算手段１３では、時間差算出手段１２で算出された時間差にレーザービームの速度を乗算し、それを２で割算し、レーザー距離計６から被検体３の体表面までの距離を演算し、その演算した距離を距離信号として制御回路９に出力するようになっている。
【００２１】
制御回路９では、図３のタイミングチャートに示すように、レーザー距離計６の距離演算手段１３で演算されて出力される距離信号１４が波形化処理され、それに基づいて被検体の呼吸状態を検出できるように呼吸状態検出手段が構成されている。図２では、被検体３の呼気状態のピーク（呼吸により最も胸部および腹部を縮小した呼気完了状態）を破線で表し、吸気状態のピーク（呼吸により最も胸部および腹部を拡大した吸気完了状態）を実線で表している。
【００２２】
制御回路９において、被検体３に応じて、Ｘ線の放射を同期させる呼吸周期中の所望の点を設定するために、予め最小距離、すなわち、吸気状態のピークに対する閾値Ｙが割り当てられており、Ｘ線放射時の距離Ｘ１＝Ｘ×（１＋Ｙ）を算出するようになっている。そして、呼気状態のピークから吸気状態のピークに至る間で、吸気状態のピークの近傍の距離Ｘ１になった時点でＸ線制御器７にＸ線放射信号１５を出力するようにＸ線放射手段が構成されている。
【００２３】
次に、胸部Ｘ線写真の撮影動作について、図３のタイミングチャートも参照しながら説明する。Ｘ線技師が図示しないＲｅａｄｙスイッチを押すに伴い、Ｒｅａｄｙ信号１６が、Ｘ線制御器７に入力される。（図３のａ時点）
【００２４】
それに応答してＸ線制御器７から図示しないスタータ装置にスタータ起動信号１７が送られて起動し、Ｘ線管３の回転陽極が回転し始めるとともに、制御回路９に呼吸計測動作信号１８が送られる。
制御回路９は、呼吸計測動作信号１８に応答してレーザー距離計６へ計測動作信号１８ａを送る。これに伴い、レーザー距離計６のレーザー発振器１０よりレーザービームが出力され、被検体３により反射されたレーザービームをレーザービーム受光器１１により検出する。そしてその時間差により計測された距離信号１４が制御回路９に入力されはじめる。（図３のｂ時点）
【００２５】
距離信号１４を受けて、制御回路９では、距離信号を波形化処理し、かつ、前回の距離信号１４と今回の距離信号１４とを減算し、その減算結果がマイナス状態から零またはプラスに転じたことの検出に基づいて、被検体３の呼気状態のピーク（図３のｃ時点）を検出し、一方、減算結果がプラス状態から零またはマイナスに転じたことの検出に基づいて、被検体３の吸気状態のピーク（図３のｄ時点）を検出するようになっている。
【００２６】
上記吸気状態のピークの距離Ｘを測定して記憶しておく。
実際のＸ線放射時の距離が、吸気状態のピークの距離Ｘを含めその近傍の値になるように設定された閾値Ｙと距離Ｘとにより、Ｘ線放射時の距離Ｘ１＝Ｘ×（１＋Ｙ）を算出して記憶しておく。
【００２７】
Ｘ線管１の回転陽極の回転数が撮影に必要な回転数に達するとスタータ装置から回転確認信号がＸ線制御器７へ入力され、撮影準備完了状態（Ｒｅａｄｙ−ｕｐ状態）１９になり、そのことが、文字表示やランプの点灯などによりＸ線制御器７に表示される。（図３のｅ時点）
【００２８】
この表示を確認してＸ線技師が図示しないＸ−ｒａｙスイッチを押すと、それに伴ってＸ−ｒａｙ信号２０がＸ線制御器７へ入力される。（図３のｆ時点）
Ｘ−ｒａｙ信号２０の入力後の呼気状態のピーク（図３のｇ時点）からの距離縮小過程、すなわち、吸気過程においての距離を測定しながら距離Ｘ１と比較し、Ｘ１になった時点で制御回路９からＸ線放射信号１５が出力される。（図３のｈ時点）
【００２９】
制御回路９からＸ線放射信号１５がＸ線制御器７へ入力されると、Ｘ線制御器７から高圧発生器２に管電圧信号２１が出力され、高圧発生器２からＸ線管１へ高電圧が印加されてＸ線放射が始まる。（図３のｈ時点）
撮影条件設定器８にて設定された撮影時間の経過後に高圧発生器２から高電圧出力が止まりＸ線撮影が終了する。（図３のｉ時点）
【００３０】
Ｘ線技師が図示しないＲｅａｄｙスイッチおよびスイッチを離すに伴い、Ｒｅａｄｙ信号１６、Ｘ−ｒａｙ信号２０が停止され、胸部Ｘ線の撮影を終了する。（図３のｊ時点）
【００３１】
上記実施例では、胸部Ｘ線写真の撮影動作について説明したが、腹部Ｘ線写真の撮影にも適用できることはいうまでもない。すなわち、腹部Ｘ線写真の場合、距離信号１４に基づいて検出される被検体３の呼気状態のピーク（図３のｃ時点）の距離を測定して記憶しておき、そのピークを含むように閾値を設定するようになるだけである。
【００３２】
閾値Ｙは、実際の装置と被写体ファントムを用いてデータを測定して求めるとか、Ｙ値設定器を設けて乳幼児と成人等で個別に設定するなど、患者や撮影部位などに応じて適宜好適な値を選択して設定すれば良い。
【００３３】
次に、他の撮影動作について、図４のタイミングチャートも参照しながら説明する。
前述した実施例の呼吸同期Ｘ線撮影装置において、撮影条件設定器８により、予め設定された撮影時間Ｔ２をＸ線制御器７に入力しておく。
図４のａ時点からｄ時点までは、図３のａ時点からｄ時点と同一である。
【００３４】
制御回路９において、吸気状態のピークの距離Ｘの代わりに、呼気状態のピーク（図４のｃ時点）から吸気状態のピーク（図４のｄ時点）までの時間Ｔを測定して記憶しておく。
撮影条件設定器８によって設定されてＸ線制御器７に入力された撮影時間Ｔ２と時間ＴよりＴ１＝Ｔ−Ｔ２を算出して記憶しておく。
【００３５】
Ｘ線管１の回転陽極の回転数が撮影に必要な回転数に達するとスタータ装置から回転確認信号がＸ線制御器７へ入力される。撮影準備完了状態（Ｒｅａｄｙ−ｕｐ状態）になり、Ｘ線制御器７に表示される。（図４のｅ時点））
この表示を確認してＸ線技師が図示しないＸ−ｒａｙスイッチを押すとＸ−ｒａｙ信号２０が、Ｘ線制御器７へ入力される。（図４のｆ時点）　Ｘ−ｒａｙ信号２０入力後の呼気状態のピーク（図４のｇ時点）からの時間を計測し、Ｔ１の時点で制御回路９からＸ線放射信号１５が出力される。（図４のｈ時点）
【００３６】
制御回路９からＸ線放射信号１５がＸ線制御器７へ入力されると、Ｘ線制御器７に接続された高圧発生器２からＸ線管１へ高電圧が印加されＸ線放射が始まる。（図４のｈ〜ｉ時点）
撮影条件設定器８にて設定された撮影時間Ｔ２の経過後に、高圧発生器２からの高電圧出力が止まりＸ線撮影が終了する。（図４のｉ時点）
【００３７】
Ｘ線技師が図示しないＲｅａｄｙスイッチおよびスイッチを離し、それに伴ってＲｅａｄｙ信号１６、Ｘ−ｒａｙ信号２０が停止して終わる。（図４のｊ時点）
【００３８】
上記実施例では、Ｘ線管１に対する胸部または腹部の体表面の変位量を計測するのに、レーザー発振器１０によるレーザービーム発振時からレーザービーム受光器１１によるレーザービーム受光時までの時間に基づいて変位量を計測するように構成するレーザー距離計６を用いているが、高精度の超音波を用いた距離計を用いるとか、被検体３を挟むようにテーブル４にラインセンサを設け、遮光位置の変化に基づいて体表面の変位量を計測するなどしても良く、それらをして変位量計測手段と総称する。
【００３９】
上記実施例では、Ｘ線撮像手段としてＸ線フィルムを用いたが、回診用撮影装置や、デジタル画像として取り込むＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）システムを用いても同様である。
【００４０】
本発明としては、吸気状態のピークや呼気状態のピーク時にＸ線撮影するだけでなく、患者の呼吸周期の他の点、例えば、吸気状態のピークや呼気状態のピークの所望の中間状態でのＸ線撮影を行うこともできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明の呼吸同期Ｘ線撮影装置によれば、被検体の呼吸に伴う、胸部または腹部の少なくとも一方の体表面のＸ線源に対する変位量に基づいて被検体の呼吸状態を検出し、その呼吸状態に基づき、例えば、吸気状態のピ−クになる直前近傍などの所望の点に同期してＸ線を放射し、撮影領域の広い状態での胸部Ｘ線写真を得るなどといったことができるから、被検体（患者）の能力にかかわりなく、被検体の呼吸状態を精度良く検出でき、吸気状態のピークあるいは呼気状態のピークなどを精度良く捕捉でき、吸気状態のピークまたはその近傍あるいは呼気状態のピークまたはその近傍で、Ｘ線放射と呼吸の周期とのタイミングを正確に一致させるといった最適なＸ線撮影を行うことができ、そのため、撮影領域が広い状態でＸ線写真を得て多くの情報量を得ることができ、Ｘ線写真に含まれる診断情報の信頼性を向上できる。
また、Ｘ線技師にとっては、Ｘ線放射と呼吸の周期とのタイミングをとるためのストレスから解放される利点を有し、一方、患者にとっては、Ｘ線放射と呼吸の周期とのタイミングをとるための時間が短くなって、Ｘ線撮影に要する負担を軽減できる利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る呼吸同期Ｘ線撮影装置の実施例を示す全体構成図である。
【図２】レーザー距離計の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明に係る呼吸同期Ｘ線撮影装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】この発明に係る呼吸同期Ｘ線撮影装置の動作を説明する他のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…Ｘ線管
３…被検体
５…フィルム（Ｘ線撮像手段）
６…レーザー距離計（距離計測手段）

Claims (2)

1. Ｘ線源から照射されたＸ線を被検体に放射し、被検体を透過した透過Ｘ線をＸ線撮像手段により撮影するＸ線撮影装置において、（ａ）被検体の胸部または腹部の少なくとも一方の体表面の前記Ｘ線源に対する変位量を計測する変位量計測手段と、（ｂ）前記変位量計測手段によって計測された変位量に基づいて被検体の呼吸状態を検出する呼吸状態検出手段と、（ｃ）前記呼吸状態検出手段で検出された被検体の呼吸周期中の所望の点に同期してＸ線を放射するＸ線放射手段とを設けたことを特徴とする呼吸同期Ｘ線撮影装置。
2. 請求項１に記載の呼吸同期Ｘ線撮影装置において、呼吸周期中の所望の点が、被検体の吸気状態のピークまたはその近傍あるいは呼気状態のピークまたはその近傍である呼吸同期Ｘ線撮影装置。

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