JP2005160545A

JP2005160545A - ディジタルｘ線断層撮影装置

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Publication number: JP2005160545A
Application number: JP2003400084A
Authority: JP
Inventors: Shigeharu Oyu; 重治大湯; Yasuo Sakurai; 康雄櫻井
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】作業空間の拡大を実現するディジタルＸ線断層撮影装置を提供すること。
【解決手段】被検体にＸ線を発生するためのＸ線発生器装置３０と、被検体を透過したＸ線を検出するためのＸ線検出器装置４０とにそれぞれ可搬性を与え、且つ分離構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多方向から撮影したディジタルＸ線画像から断層画像を合成するディジタルＸ線断層撮影装置に関する。

多方向から撮影（３次元撮影という）した投影画像から断層画像を再構成（Ｘ線ＣＴの合成と区別するために以下、「合成」という）するディジタルＸ線断層撮影装置（digital tomosynthesis)は、例えば、２００１年２月発行のActa Radiologica Vol. 42の244-9頁に掲載されたC. Badea, Z. Kollitsi ,N. Pallikarakisらの著による"Image quality in Extended arc Filtered Digital Tomosynthesis " に詳述されている。

画像合成は、複数の方向から撮影した複数の投影画像、つまり複数の投影データセットから、指定されたスライス面上の各点（ピクセル）ごとにその点を通る投影データを選択し、加算する処理である。この処理により原理的にスライス面上の部位は鮮明に映り、スライス面から外れた位置の部位の像にはボケが生じる。その意味ではＸ線ＣＴのような断面を切り取ったような完全な２次元情報としての断層画像ではなく、スライス面以外の３次元情報を含んだ擬似的な断層画像である。しかし、以下では、説明の便宜上、「断層画像」と称するものとする。

ディジタルＸ線断層撮影法は、手術中の患部の状態を撮影する方法として特に有用である。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置のように被検体をドーナツ状に覆う必要が無いため術者が患部を治療するための操作空間を広く確保でき、また、回転血管造影（Rotation angiography）のように撮影のための回転部が露出することのない装置を実現できるため、術中に用いても装置が患部に衝突する可能性が少ないことがディジタル断層撮影法を用いた術中撮影装置の利点である。

ディジタルＸ線断層撮影法で正確で高解像度の断層画像を生成するためには、各々の画像を撮影した時点におけるＸ線管および検出器の位置および向きが正確に知られている必要がある。このための具体的な方法として、被検体とマーカとを同時に撮影しマーカーの写る位置からＸ線管および検出器の位置および向きを高精度に算出することができる。本方法を用いるためには撮影前にマーカーフレームに対するＸ線管および検出器の位置および向きをおおよそ合わせておく初期位置合わせが必要である。初期位置合わせではおおきく下記の３段階で位置合わせを行う必要がある。

（１）Ｘ線検出器をＸ線発生器に対して所定の位置関係になるように設置する。
Ｘ線検出器とＸ線発生器は筐体前面間が一定の距離になるように正対して設置したときに３次元撮影ができるように設計されている。従って、あらかじめ定められた位置関係になるように設置する必要がある。ただし、正確な位置関係は後にマーカを使って計測するため、初期位置合わせの段階では、例えば約１ｃｍの位置ずれが許容される。

（２）撮影範囲（画像合成可能範囲）内に患部（撮影部位）が収まるように、撮影部位をＸ線検出器とＸ線発生器に対して位置合わせをする。
断層画像を合成できる範囲（画像合成可能範囲という）は、Ｘ線検出器とＸ線発生器の間の特定の範囲に限定される。周知のとおり、ディジタル断層画像撮影に際しては、Ｘ線発生器がＸ線検出器とともに移動しながら撮影が繰り返される。画像合成の原理上、これら複数の撮影位置全てのＸ線束が重畳する範囲内で断層画像を合成可能である。従って、撮影したい患部が画像合成可能範囲にうまく収まるように、撮影部位を、Ｘ線検出器及びＸ線発生器に対して位置合わせをする必要がある。

（３）Ｘ線検出器とＸ線発生器とマーカーフレームとの位置関係を合わせる。
マーカーフレームは、Ｘ線吸収性の高い複数の微小片（マーカー）をＸ線透過性の高い例えばアクリル板に整然と分布させた板状部材である。撮影時には、被検体の撮影部位として例えば頭部に２枚のマーカーフレームを固定する。実際には頭部固定器具に装着される。撮影画像に写ったマーカー像どうしの位置関係からＸ線発生器、Ｘ線検出器、被検体の撮影部位の位置関係を正確に計算することができる。

マーカーフレームを使った高精度位置算出を容易にするため、あらかじめ初期位置合わせの段階では、例えば約１ｃｍの精度でマーカーフレームとＸ線発生器およびＸ線検出器との位置関係を合わせておく。

あらかじめ２方向からの透視像を撮影し、それら画像に写る撮影対象物の位置により位置合わせを行う方法が提案されている。本方法を用いて初期位置あわせを行う場合、透視画像を撮影する前に撮影したい対象領域が透視画像に写るようにあらかじめ装置を位置合わせする必要がある。本方法には大まかに位置を合わせる方法として「寝台天板に被検体が乗る位置のガイド、例えばマーキングや、突起物などを備える」、「十字型の光線や、円形の光線を発する光源をＸ線管球部に備え、被検体に投光する」といった方法が記載されている。このように本方法では、「大まかに位置を合わせる」作業と「透視画像を用いて位置を合わせる」作業の２段階の作業が必要である。大まかに位置を合わせる作業は数ｃｍ以下の精度で位置合わせする必要があり、前記の何らかの位置測定器具を用いて注意を払って作業する必要がある。

特に手術中に撮影する場面では、撮影のために手術を長時間停止させることは望ましくなく、撮影作業の主要な時間を占める初期位置合わせ作業は極力短時間で行うことが望まれる。そのため、２段階の作業を必要とせず短時間で位置合わせ作業を行う新たな位置合わせ方法が望まれる。

また、上述したように、ディジタルＸ線断層撮影は手術支援で用いられることが多い。そのためには術者の作業空間をできるだけ圧迫しない、術者の作業を阻害しないことが重要な課題である。しかし、従来のディジタルＸ線断層撮影は位置ズレを防止し、また位置計算を容易にするためにＸ線発生器とＸ線検出器をアーム機構で連結している。それを主な原因として作業空間が圧迫されている。しかも装置の大型化、高価格化を避けられない。
C. Badea, Z. Kollitsi ,N. Pallikarakis著「Acta Radiologica Vol. 42」２００１年２月発行

本発明の目的は、作業空間の拡大を実現するディジタルＸ線断層撮影装置を提供することにある。

本発明の局面は、被検体に向かってＸ線を発生するための可搬性を有するＸ線発生器装置と、前記Ｘ線発生器装置に対して分離構成され、前記被検体を透過したＸ線を検出するための可搬性を有するＸ線検出器装置と、前記Ｘ線発生器装置及び前記Ｘ線検出器装置により撮影された撮影方向の異なる複数の投影画像から単一の断層画像を合成する計算機装置とを具備する。

本発明によれば、作業空間が拡大され得る。

以下、図面を参照して本発明によるディジタルＸ線断層撮影装置の一実施形態を説明する。本実施形態は、Ｘ線発生器装置とＸ線検出器装置とを、機械的に分離して別体として構成することに着想したものである。分離構成し、しかもＸ線発生器装置とＸ線検出器装置とに可搬性を与えることで、アーム機構等の大型で且つ重量物を不要にして、狭い手術室内で目的部位を撮影するための設置性、手術のための作業空間の拡大およびコスト低減とを実現している。さらに、回転機構を鏡体内に全て収められるようになり回転部と患者および他の器具との干渉をおこすことなく手術室内で安心して撮影できる装置が実現する。これらの特徴はとくに手術中での撮影において欠くことのできないものである。ここで、周知のとおり、ディジタルＸ線断層撮影では、Ｘ線発生器装置と、Ｘ線検出器装置と、撮影部位との３者の位置関係を所定の関係に設定する必要がある。分離構成したことにより上記３者の位置関係を規定できないが、以下説明する様々な工夫で上記３者の位置関係を所定の関係に設定する作業を簡略化ししかもその精度を向上させるようにしている。

（第１実施形態）
図１、図２に示すように、第１実施形態に係るディジタルＸ線断層撮影装置は、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０と寝台５０とを有する。Ｘ線発生器装置３０、Ｘ線検出器装置４０及び寝台５０は、互いに機械的に分離されそれぞれ別体として構成されている。Ｘ線発生器装置３０は、キャスター付きスタンド３１により可搬性を有している。同様に、Ｘ線検出器装置４０、寝台５０もキャスター付きスタンド４１、５１により可搬性を有している。寝台５０は、キャスター付きスタンド５１とともに、長軸方向に移動可能に支持された天板５２を有している。

Ｘ線発生器装置３０は、キャスター付きスタンド３１とともに、Ｘ線管３２、Ｘ線管３２からのＸ線を例えば角錐形に成形するＸ線絞り３６、Ｘ線管３２に高電圧を印加する高電圧発生部３４、移動機構部３３、Ｘ線管３２等を収容するハウジング３５から構成される。移動機構部３３は、例えば図３（ａ）に示すようにＸ線管３２を水平な回転軸Ｚ回りに回転可能に支持する。Ｘ線管３２は回転軌道上のどの位置にあっても、Ｘ線錐の中心軸ＣＡがＸ線焦点の回転面から所定距離離れた回転軸Ｒ上の所定位置で交差するように、Ｘ線焦点の回転半径が、Ｘ線管３２及びＸ線絞り３６の向きと共に設計されている。この交点が画像合成可能範囲の中心に一致する。Ｘ線管３２等の可動部がハウジング３５に覆われていて露出しない構造となっているので手術中の患部の周辺に設置しても患部を不意に損傷する危険性を排除している。

Ｘ線検出器装置４０は、キャスター付きスタンド４１とともに、２次元状に配列された複数の固体検出素子を有するフラットパネルデテクタが採用されるＸ線検出器４２、Ｘ線検出器４２を動作制御する検出器制御部４３、移動機構部４４、Ｘ線検出器４２等を収容するハウジング４５から構成される。移動機構部４３は、例えば図３（ｂ）に示すようにＸ線検出器４２を水平な回転軸Ｒ回りに回転可能に支持する。Ｘ線検出器４２等の可動部がハウジング４５に覆われていて露出しない構造となっているので手術中の患部の周辺に設置しても患部を不意に損傷する危険性を排除している。

撮影に際しては、撮影制御部６０の制御のもとで、Ｘ線検出器４２はＸ線管３２と同期して回転しながらＸ線画像の撮影が繰り返される。このような撮影方法を一般的にループスキャンという。撮影制御部６０は、インターフェース６１、データ記憶部６２、システム制御部６５、入力部６６、表示部６７、表示プロセッサ６８、画像合成部７０、画像合成可能範囲計算部７１とともに計算機装置を構成する。データ記憶部６２には、システム制御部６５の制御のもとで、Ｘ線検出器４２から検出器制御部４３を介してインターフェース６１から供給された投影画像データを記憶する。画像合成部７０は、システム制御部６５の制御のもとで、データ記憶部６２に記憶されている撮影方向の異なる複数の投影画像、つまり複数の投影データセットから、指定されたスライス面上の各点（ピクセル）ごとにその点を通る投影データを選択し、加算する。それによりスライス面上の部位の像が鮮明で、スライス面から外れた部位の像がボケた擬似的な断層画像が合成される。表示プロセッサ６８は、投影画像、断層画像を表示部６７に表示する。

上述したようにＸ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０とを機械的に分離して別体として構成したことで、Ｘ線発生器装置３０およびＸ線検出器装置４０を被検体の左右に各々設置する横置き構成とすることにより患部上方から術者が治療を実施する空間を確保することができ、またＸ線発生器装置３０およびＸ線検出器装置４０を必要に応じて別々に退避させることができる。このような本実施形態のディジタルＸ線断層撮影装置では、Ｘ線発生器装置３０に対してＸ線検出器装置４０を所定の位置に設置するために、図４に示すように、位置合わせ補助具１０が装備されている。最初の設置作業は、手術台に被検体を設置し頭部固定フレームで被検体の頭部を固定した後に実施する。

最初に、被検体の（例えば）左側にＸ線発生器装置３０を移動する。次に被検体に対するＸ線発生器装置３０の位置合わせが完了した状態で、Ｘ線発生器装置３０はストッパーにより床面上に固定されている。この状態で、位置合わせ補助具１０をＸ線発生器装置３０のスタンド３１の下部に取り付ける。取り付け部１２は、スタンド３１の下部に装備されている脱着器具１１に上方から差し込むことで取り付けることができる。位置合わせ補助具１０は取り付け部１２と位置合わせシート１３からなっている。位置合わせシート１３は実質的に伸縮性がなく、可撓性を有する。位置合わせシート１３は、最初巻き取られているが、位置決めされたＸ線発生器装置３０に取り付けた後に展開され、床面に広げられる。位置合わせシート１３の裏面は、粘着が塗布されており床面に貼り付けることができる。その際、位置合わせシート１３の先端部を広げて貼り付ける。

位置合わせシート１３の上面には所定の位置に対をなす円形のマーカー１４，１５が印刷されている（図５（ａ）参照）。マーカ−１４，１５の形状は、Ｘ線検出器装置４０のスタンド４１に装着可能な２つのストッパー（固定具）４６の脚面形状に合わせられている。ストッパー４６が角形の場合はマーカー１４，１５も角形とする。

２つのストッパー４６がマーカー１４，１５上に一致するように、Ｘ線検出器装置４０の位置及び向きを調整することで、Ｘ線検出器装置４０をＸ線発生器装置３０に対して所定の距離を隔てて、且つ正対する向きに簡単に合わせることができる。なお、Ｘ線発生器装置とＸ線検出器装置との距離が異なる他のディジタルＸ線断層撮影装置との間で共用できるように、位置合わせシート１３はマーカー１４，１５以外の位置に複数の対でマーカーが印刷されている。

このように位置合わせシート１３のマーカー１４，１５に合わせてＸ線検出器装置４０を設置して、ストッパー４６を下ろすことによりＸ線検出器装置４０を床面上に固定することができる。撮影終了後はストッパー４６を外しＸ線検出器装置４０を手術の邪魔にならない場所に退避する。

これらの初期位置合わせ作業が終了したあとは、通常の手術の準備作業を継続し手術に移る。手術を実施する際にＸ線発生器装置３０が手術の邪魔になる場合はＸ線発生器装置３０をそれ単独で簡単に退避させることができる。その場合、位置合わせ補助具１０の取り付け部１２を位置合わせシート１３から剥がし位置合わせシート１３を床面に残したままＸ線発生器装置３０を移動して離れた位置に退避させることができる。図５（ｂ）に示すように、位置合わせシート１３の取り付け部１２の近傍はさらに展開することができ、展開した部分を床面に貼り付けることができる。位置合わせシート１３を展開すると、その展開した部分には、Ｘ線発生器装置３０をＸ線検出器装置４０に対して所定の距離離れて正対する向きに配置するための一対のマーカー１７，１８が印刷されている。撮影を行うため再びＸ線発生器装置３０を設置する際はＸ線発生器装置３０のストッパーをこのマーカー１７，１８に合わせて設置する。

手術中に撮影を実施する場合は、床面に貼り付けられた位置合わせシート１３のマーカー１４，１５，１７，１８に合わせてＸ線検出器装置４０およびＸ線発生器装置３０を設置し、撮影を実施する。位置合わせ作業はそれぞれのスタンド３１，４１の後方に設けられている図示しないハンドルを持って作業を行いストッパ４６もスタンド３１，４１の後方のレバーを操作する構造のため、作業者がＸ線検出器装置４０およびＸ線発生器装置３０の前側（被検体側）に回り込む必要が無く、除菌清浄不完全の可能性のあるナースであっても当該移動作業に従事することができる。手術終了後は位置合わせシート１３を床面から剥がし廃棄する。

以上説明した位置合わせ補助具１０を用いることにより、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０とを極めて容易に位置再現性良く設置できるようになるという特徴がある。この特徴によりＸ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０を分離した構成とすることができるようになり、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０を片方ずつ退避できるようになるため、それら装置３０，４０が手術の邪魔となる場合に容易に退避できるようになるという特徴がある。また、手術中に血液などが患部から下方にこぼれた場合も清掃作業はシートを剥がし廃棄するだけで良く、装置自体を汚染することが無いので清掃作業がきわめて簡単になるという特徴がある。

次に、撮影部位に対して、Ｘ線発生器装置３０の位置を合わせるための構成及び方法について説明する。撮影部位に対してＸ線発生器装置３０の位置を合わせるために、図６に例示する頭部固定フレームと、頭部固定フレームに対して装着するマーカーフレームとを利用する。図７に示すように、マーカーフレームを取り付ける台座となるマーカーフレームアタッチメント２１が頭部固定フレーム２０に手回しでねじ止めできるようになっている。マーカーフレームは水平を保って取り付けることが望ましい。取り付け時に水平を調節するための工夫としてマーカーフレームアタッチメント２１には水準器２２が備えられている。水平を合わせるには２方向の角度をあわせる必要があるため、２つの水準器２２を直行する向きに配置することが望ましい。また、必要に応じてマーカーフレームアタッチメント２１には方位磁針２３が取り付けられている。頭部固定フレーム２０はその下部は滅菌布で覆われ、上部は滅菌布の上から固定するようになっている。マーカーフレームアタッチメント２１は頭部固定フレーム２０の上部に固定するためマーカーフレームアタッチメント２１は滅菌布の外側に取り付けられることになる。

マーカーフレームは、マーカーフレームアタッチメント２１を介して頭部固定フレーム２０に固定される。マーカーフレームとは、Ｘ線発生器装置３０及びＸ線検出器装置４０に対する被検体の撮影部位の位置情報を投影画像に映しこむために被検体の撮影部位、例えば頭部に対して頭部固定フレームを介して固定した位置に装着される撮影補助器具である。図８，図９に示すように、マーカーフレーム２４は、一対のマーカー枚２５，２６を有する。マーカー枚２５は、Ｘ線透過性の高いアクリル等の材質で作られている。マーカー枚２５には、鉛等の高吸収物質で作られた円柱形の複数の小片マーカー２７が縦横に整然と装着又は埋め込まれている。同様に、マーカー枚２６もＸ線透過性の高い材質で作られ、マーカー枚２６には、鉛等の高吸収物質で作られたマーカー２７とは異なる形状の例えば短線状の複数の小片マーカー２８がマーカー２７と同じくマトリクス状に整然と装着又は埋め込まれている。撮影部位を２枚のマーカー板２５，２６と共に撮影することで画像にはその形状により判別可能にマーカー２７の像とマーカー２８の像と異なる形状として撮影されるため２種類のマーカをＸ線画像上で区別することが可能になる。被検体の撮影部位と共にマーカーフレーム２４を撮影することで、画像には撮影部位の像と共にマーカー２７、２８の像が写りこむ。画像上でのマーカー２７、２８の像の配列に基づいて、撮影部位に対するＸ線発生器装置３０及びＸ線検出器装置４０の位置を計算することができる。

図１０に示すように、マーカー板２５には、支持機構１０５を介して撮影部位に対してＸ線発生器装置３０を位置合わせするための複数のレーザー投光器１０１〜１０４がほぼ一列に取り付けられている。外側の投光器１０１と１０２は対を成し、それらからの光軸はマーカー板２５、２６の外部の交点ＣＰ１で交差する。また、内側の投光器１０３と１０４は対を成し、それらからの光軸はマーカー板２５、２６の内部の交点ＣＰ２で交差する。

図１１に示すように、支持機構１０５により、対を成す投光器１０１、１０２の間の距離は可変に設けられる。投光器１０１、１０２の間の距離が変化すると、投光器１０１、１０２からその交点ＣＰ１までの距離が変化する。同様に、他方の対を成す投光器１０３、１０４の間の距離は可変に設けられ、その距離が変化すると、投光器１０３、１０４からその交点ＣＰ２までの距離が変化する。支持機構１０５は、投光器１０１、１０２の間の距離と投光器１０３、１０４の間の距離とが連動して変化し、交点ＣＰ１と交点ＣＰ２との間の距離を常に所定距離Ｌに保つように構成されている。そのために、投光器１０１と１０４の発する光線が平行で、また投光器１０２と１０３の発する光線が平行になるそれぞれの向きで投光器１０１〜１０４が支持機構１０５に取り付けられている。

図１２に示すように、位置合わせに際しては、マーカー板２５，２６内の交点ＣＰ２を撮影部位に合わせ、もうひとつの交点ＣＰ１をＸ線発生器装置３０のハウジング３５の前面略中央に形成されたターゲットマーカー１０６に合わせることで、撮影部位とＸ線発生器装置３０の間の距離を一定距離Ｌに設定することができる。支持機構１０５は、投光器１０１〜１０４と共にマーカ板２５上で上下にスライドできるようになっている。それにより投光器１０３、１０４の交点ＣＰ２を目視できる高さに移動させることができる。ここでＸ線発生器装置３０のハウジング３５の前面略中央には、ターゲットマーカー１０６とともに、回転軸Ｒに光軸が一致する向きで、レーザ投光器１０８が取り付けられている。支持機構１０５の中央にはこのレーザ投光器１０８に対応するターゲットマーカー１０７が取り付けられている。レーザ投光器１０８からの光線をターゲットマーカー１０７に合わせることで撮影部位に対してＸ線発生器装置３０の向きを合わせることができる。

実際的には、撮影部位の位置合わせは次の手順で行う。マーカ板２５上の支持機構１０５を上方向にスライドさせ、光線が患部で遮られることのないようにして画像合成可能範囲内の撮影部位の上方で交点ＣＰ２を結ばせ、それを視認する。次に交点ＣＰ２が撮影部位のほぼ真上に位置するように投光器１０３,１０４の間の距離を調整する。光線および交点ＣＰ２を目視するためには撮影部位の上に手をかざす必要があるかもしれない。なお、図１３に示すように、支持機構１０５は横スライドガイド１０９に対のリンクスライダ１１２が移動可能に設けられていて、このリンクスライダ１１２はフリクションロック機構１１０により停止位置は例えば５ｍｍ間隔に設定される。

次に、支持機構１０５をを下方向にスライドさせ、光線が撮影部位の高さになるようにする。このとき交点ＣＰ２の位置は被検体頭部内部にあるため光線は頭部にさえぎられ実際は交点ＣＰ２は観察できないが、頭部表面に光線があたるため高さを合わせることができる。なお、図１３に示すように、横スライドガイド１０９は縦スライドガイド１１３に上下移動可能に支持されているが、自由な位置で止められるわけではなく、フリクションロック機構１１１により停止位置は例えば５ｍｍ間隔に設定されるようになっている。このためスライド時にクリック感を感じた位置で止めることにより正確に５ｍｍおきの決められた高さに支持機構１０５を止めることができる。止めた位置には番号がふられており、支持機構１０５の止めた位置の番号を読むことにより、後でＸ線発生器装置３０とマーカーフレーム２４の間の位置関係を決定することが可能になる。

なお、マーカーフレーム２４はガス滅菌に対応できるようになっており、そのために投光器１０１〜１０４、電池、電気配線、スイッチなどの機器部品は全てゴムカバーで封入されている。

本方法によれば、撮影部位に対してＸ線発生器装置３０の位置及び向きを高精度で合わせることができる。撮影部位を含むスライス面で画像合成可能か否かを確認するためには光線の交点ＣＰ１，ＣＰ２の位置や光線の高さを目視で確認すれば良く透視画像を撮影する必要も無いため、極めて短時間に撮影部位を合わせることが可能になる。また、撮影部位を光線の交点ＣＰ２で確認するためマーカーフレーム２４の２枚のマーカー板２５，２６の間に機械的な部品を配置する必要が無いため、術野周辺の手術器具と干渉し術野を損傷する危険性がないという特徴がある。さらに、投光器１０１〜１０４および投光器支持機構１０５をスライドする機構が備えられているため、撮影時には撮影の邪魔にならない位置に移動することができ、撮影時にＸ線が投光器１０１〜１０４を透過してしまうことにより、撮影するＸ線画像データに投光器１０１〜１０４の投影像が写りこむことにより合成した断層画像に好ましくない偽像を生じることがないという特徴がある。

上述した通り、位置合わせ方法により撮影部位に対してＸ線発生器装置３０の位置が決定され、その位置に光線の軸の延長の交点が配置される。以下、具体的に説明する。光線の２つの交点ＣＰ１，ＣＰ２は常に一定の距離に保たれているので、この作業で同時に、撮影部位から一定距離の点に光線の交点ＣＰ１が配置されていることになる。Ｘ線発生器装置３０は、そのハウジング３５と一定距離かつ一定の向きにある範囲（画像合成可能範囲）で、断層画像を合成可能なように構成されているので、撮影部位に画像合成可能範囲を合わせるには、ハウジング３５に表示されたターゲット点に光線の交点があたるように配置し、さらにハウジング３５の向きを撮影部位に画像合成可能範囲が重なるように調節すれば良い。

これを実現するために、図１２に示すようにハウジング３５の中心に投光器１０８が取り付けられ、その光軸は撮影中心を向いている。図１２は、画像合成可能範囲と撮影部位が重なるように配置された位置合わせ後の状態の模式図である。図１２からわかるように、ハウジング３５に取り付けられた投光器１０８の光軸はマーカーフレーム２４の投光器１０１〜１０４の中央を通ることがわかる。従ってその点にターゲットマーカー１０７を配置しそのマーカ−１０７に投光器１０８からの光線があたるようにＸ線発生器装置３０の向きを調節することにより、画像合成可能範囲を撮影部位に合わせられる。

図１３に示したようにマーカーフレーム２４の投光器１０１〜１０４のちょうど中央にターゲットマーカー１０７が配置されるように工夫された投光器支持具１０５の例である。投光器支持具１０５のスライダ１１２はマーカーフレーム２４に固定された縦スライドガイド１１３と上下にスライドする横スライドガイド１０９により支持され、縦横にスライド可能に支持されている。横スライドガイド１０９はフリクションロック１１１を介して縦スライドガイド１１３に支持され縦方向にスライドする。投光器支持具１０５のスライダ１１２はフリクションロック１１０を介して横スライドガイド１０９に支持され、各々横方向に独立にスライドする。ホーン１１４はその中央部にターゲットマーカー１０７が表示されており、このマーカー１０７の位置が常に内側の投光器１０３，１０４（撮影部位に向けて発行している投光器）の中央になる機構になっている。ホーン１１４は円形となっており縦方向の位置は横スライドガイド１０９により上下にはさまれているため、上下に移動することは無くホーン１１４の中心のターゲットマーカー１０７は常に内側の投光器を結ぶ直線状にある。ホーン１１４には２つの縦長のスリット１１５が形成されており、２つのスライダ１１２に付けられた突起により左右方向が固定されている。ホーン１１４のスリット１１５の位置およびスライダ１１２の突起はホーン１１４の中央が常に対の投光器（１０１と１０２、１０３と１０４）の中央になるような配置になっている。

上記の様な構成によりターゲットマーカー１０７が常に内側の投光器１０３、１０４の中央に配置されるため、Ｘ線発生器装置３０の投光器１０８から投光される光線をこのターゲットマーカ１０７にあてることにより、画像合成可能範囲を撮影部位に合わせることが可能になる。本方法の特徴は、このときマーカーフレーム２４とＸ線発生器装置３０も平行になっているということである。さらに、縦横のスライドの停止位置を読むことによりＸ線発生器装置３０とマーカーフレーム２４との間の平行移動距離も確定する。すなわち、本法によればＸ線発生器装置３０の投光器１０８から投光される光線をこのターゲットマーカー１０７にあてスライドの停止位置を読む、という簡単な操作で、マーカーフレーム２４とＸ線発生器装置３０の間の位置関係がすべて決定されることがわかる。さらに、構造が簡単であり、マーカーフレーム２４内部に機械部品を配置する必要がないなど、様々な要求が本方法により同時に実現されている。

上の例の投光器支持具１０５では、マーカーフレーム２４の内側を向く投光器１０３，１０４と外側を向く投光器１０１，１０２の高さが異なっている。このような場合は、図１４に示すようにＸ線発生器装置３０のターゲットマーカー１０８の高さを同じだけずらして配置する。

上述したように、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出機装置４０は可搬性を有している。そのためにキャスター付きスタンド３１，４１を備えている。これらキャスター付きスタンド３１，４１について説明する。これらキャスター付きスタンド３１，４１により、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出機装置４０それぞれの前後位置の調節、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出機装置４０それぞれの左右位置の調節、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出機装置４０それぞれの水平方向の回転角（向き）の調節、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出機装置４０それぞれの高さ方向の位置の調節が容易になる。

ここで説明する方法はこれらの位置合わせを上記の順番でひとつずつ実行するだけで最終的に全ての位置合わせが完了する。図１５は高さ位置調整を除く位置調節のための機構を説明するための模式図である。Ｘ線検出器装置４０のキャスター付きスタンド４１はＸ線発生器装置３０のキャスター付きスタンド３１と基本的に同一構造であるので、キャスター付きスタンド３１の説明を行い、キャスター付きスタンド４１の説明は省略する。スタンド３１のベース１２０には移動用キャスター１２１〜１２４と位置調整用キャスター１２５〜１２７の２種類のキャスターが設けられている。移動用キャスター１２１〜１２４は２つの固定キャスター１２３，１２４と２つの自由キャスター１２１，１２２とからなっており、手押しにより自由に移動できるようになっている。自由キャスター１２１，１２２は、車輪の回転軸の向きが自由状態であり、任意の向きに移動可能である。一方、固定キャスター１２３，１２４は車輪の回転軸の向きが固定されていて、それにより特定の向き、ここでは前後の向きに限り移動可能である。

Ｘ線発生器装置３０を手押しにより運搬する際にはこれらのキャスター１２１〜１２４を用い、格納場所や撮影場所の間の移動を行う。その際、位置調整用キャスター１２５〜１２７は床面から浮いた状態に持ち上げ状態になっており運搬操作には何ら干渉しない。移動用キャスター１２５〜１２７は搬入や搬出に用いるものなので、床面の多少の凹凸が存在する場合でも容易に搬送できるように、少なくとも１０ｃｍ以上の直径を持つ大径の車輪を備えることが望ましい。撮影の際にはまずＸ線発生器装置３０を撮影場所近辺に移動する。その際も撮影場所への移動は移動用キャスター１２１〜１２４にて行えばよい。設置の位置精度は数１０ｃｍ程度で良く、向きについても２０度程度の精度で合わせれば良いので、位置について特別な注意を払う必要は無く目視でおおよその位置に合わせれば十分である。

次に位置調整作業に移るため、位置調整用キャスター１２５〜１２７を降ろして設置状態にする。同時に、この操作により移動用キャスター１２１〜１２４は床面から浮いた状態に持ち上げる。位置調整用キャスター１２５〜１２７は操舵性を有し、つまり、操作者が所望の向きに移動方向を操ることができるが、移動用キャスター１２１〜１２４は操舵性を有さない。位置調整用キャスター１２５〜１２７は、前輪２輪１２６，１２７と後輪１輪１２５からなっており、前輪・後輪それぞれについてレバー１２８、１２９により向きを操作することができる。前輪１２６，１２７はロッド１３０で連結され、常に同じ向きに移動する。後輪１２５は、前輪１２６，１２７とは独立して操舵可能であり、ロッド１３１を介してレバー１２９に接続されている。

前後位置の調整を行うためには、図１６（ａ）に示すように、位置調整用キャスターの前輪１２６，１２７の向きは、後輪１２５と共に、前後方向（回転軸Ｒと平行な方向）に合わせられる。この状態ではＸ線発生器装置３０は前後方向に手押しで動かすことができ、かつ前後方向以外には動かない。この状態で前後方向の位置を合わせる。先に説明したように位置合わせ精度は約１ｃｍ程度で良く、先に説明した投光器１０１、１０２を用いる方法などで位置を確認しつつ位置調節を行う。その後、移動用キャスター１２５〜１２７の向きを図１６（ｂ）に示すように、横向きに操作する。この状態ではＸ線発生器装置３０を左右方向のみに動かすことができるので、手押しにより位置調節を行う。最後に、図１６（ｃ）に示すように、移動用キャスター後輪１２５の向きをの左右に合わせ、前輪１２６，１２７を前後に合わせる。この状態では前輪１２６，１２７の間の中心点を回転中心としてＸ線発生器装置３０が回転する。この回転中心×はハウジング３５のターゲットマーカー１０６を通る鉛直線上に位置するように設計されている。そのため、装置を鉛直上方から見たとき、２つの前輪１２６，１２７の中心位置のちょうど中間にターゲットマーカー１０６が位置する。このように前輪１２６，１２７が設置されていることにより例えば２０度の回転の範囲ではターゲットマーカー１０６は３次元的な位置を変えることが無いため、Ｘ線発生器装置３０の向きを合わせた後に再び前後あるいは左右の位置を調整する必要が無く、これら３つの調節をひとつずつ順番に実施することにより位置合わせが終了するようになり、位置合わせが短時間に終了するようになる。

これらの位置合わせが終了した後、図１７に示すように、固定器具１３３，１３４によりＸ線発生器装置３０を固定する。図１７では位置固定は昇降式のパッドを下ろし床面に接触させる方式を採用しているが、キャスター１２１〜１２７をロックする方式の固定方法を用いることもできる。

最後に、高さ調節であるが、これは図示しないリフト機構により実現すれば良い。鉛直方向に高さ調節を行う構造である限り高さ方向の位置調節の後、既に行った３つの位置調節を再びやり直す必要はない。

上記のような構成により、前後、左右、上下、回転など多くの自由度を持った位置合わせ作業であっても、作業をひとつずつ行うことにより、有限回数で位置合わせ作業が終了するので位置合わせ作業が短時間でできるようになるという特徴がある。

次に、Ｘ線発生器装置３０、Ｘ線検出器装置４０の滅菌方法について説明する。Ｘ線発生器装置３０、Ｘ線検出器装置４０を手術室で使用する場合、Ｘ線発生器装置３０、Ｘ線検出器装置４０を被検体の近傍に配置するためＸ線発生器装置３０、Ｘ線検出器装置４０自体を滅菌することにより、手術を行う術者が不意に装置に触れても汚染されないようにすることが必要である。そのためのひとつの方法としてＸ線発生器装置３０、Ｘ線検出器装置４０に滅菌カバーを被せる。本実施形態では、Ｘ線発生器装置３０に投光器１０８とターゲットマーカー１０６を取り付けているので、カバーをかぶせると光を遮断してしまい位置合わせを行うことができなくなってしまう。そのためここでではこの問題を解決し滅菌カバーをかぶせても投光器１０８による位置合わせを遂行できるように工夫された装置構成について説明する。

図１８（ａ）、図１８（ｂ）は、その構成を示した模式図である。滅菌カバー１４０，１４１は典型的には透明または半透明なビニールシートで作られており出荷時に滅菌されたのち、気密包装することにより衛生状態を試用直前まで保てるようになっている。カバー１４０、１４１はそれぞれの装置３０，４０を包むため概袋状の形状および大きさに加工されている。カバー１４０には、透明プラスチック窓１４５および投光器脱着器具１４２が取り付けられている。透明プラスチック窓１４５および投光器脱着器具１４２は当然滅菌に耐える材料で形成されている必要がある。とくに電池など金属部が露出しないように機密性を保つように形成されている。例えば、投光器１０８のON/OFFのスイッチにはゴムカバーがかぶせられている。

図１９（ａ）は投光器脱着器具１４２を正面から見た図である。この例では投光器脱着器具１４２は円板状の計上をしておりほぼ中央に投光器１０８が固定されている。また、投光器１０８の発光部を通る直線とこれに直交する直線が表示されておりターゲットマーカー１０６を形成している。投光器脱着器具１４２は撮影時にはＸ線発生器装置３０のハウジング３５の特定位置に取り付けられ、上述したように位置合わせを行うことができるが、図１９（ｂ）に示すような脱着機構１４３，１４４が備えられておりハウジング３５から特別な工具なしにカバー１４０を挟んで着脱することができるようになっている。このような器具が取り付けられた滅菌カバー１４０は出荷時に裏側が表になるようにたたまれて梱包されている。カバーの装置背中側にあたる部分には紐がついているのでこれを結わえてカバーを装置に密着させる。

滅菌カバー１４０をＸ線発生器装置３０にかける作業は非清潔作業者により次の手順で行う。まず、滅菌カバー１４０を開封する。滅菌カバー１４０の裏側は不潔区域、表側は清潔区域として作業者は裏側だけを持つよう注意する。次に投光器脱着器具１４２をハウジング３５の前面に取り付ける。最初、滅菌カバー１４０は裏側が表となるようにたたまれており投光器脱着器具１４２も裏面が露出しているので、裏面のフックを器具１４３，１４４にはめ合わせるだけで良い。次にカバー１４０を広げ表側の清潔区域に触れないよう注意してＸ線発生器装置３０にかぶせる。Ｘ線発生器装置３０は不潔区域なので、Ｘ線発生器装置３０に触れることは差し支えない。最後に装置背面で紐を結わえ、カバー１４０を装置に密着させる。結わえた紐の剰余部分は清潔作業者が触れないようにカバー１４０の裏側に挟み込む。

以上のように本実施形態によると、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０とを撮影部位に対して位置あわせをすることができる。つまり、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０とを所定の距離を隔てて正対させ、それらＸ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０の間の画像合成可能範囲の略中心に撮影部位を位置させることができる。そのような位置合わせが高精度で簡易に可能となったことで、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０とを別体で分離構成することが実現され得る。

（第２実施形態）
第１実施形態では位置合わせシート１３を使ってＸ線発生器装置３０に対してＸ線検出器装置４０の位置を合わせるものであった。しかし、図２０に示すように、Ｘ線発生器装置３０にＸ線検出器装置４０を連結させる位置合わせポール１４５で当該位置合わせを実現するようにしても良い。

図２０はＸ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０の連結機構の例である。本実施形態ではＸ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０とを機械的に連結することにより両者の位置関係を合わせる。Ｘ線発生器装置３０には位置合わせポール１４５が装着されている。位置合わせ完了後はＸ線発生器装置３０から位置合わせポール１４５を取り外すことができる。位置合わせポール１４５の先端部はＹ字形に開いており、Ｘ線検出器装置４０のキャスター付きスタンド４１のベース１５０の底面には上記Ｙ字形に対応する形状を有する三角形の凸部１５１が形成されている。Ｘ線検出器装置４０を位置合わせポール１４５のＹ字部１５２に合わせ押し当てるようにすると、Ｙ字部１５２にＸ線検出器装置４０のベース１５０の凸部１５１が嵌ることで、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０は決められた位置関係に自然に合わされる。多少ずれて押し当てても自然に位置合わせされるためにはＸ線検出器装置４０のキャスター１５３が自由キャスターであることが望ましい。キャスター１５３は速度のリミッタ機構のついたキャスターであることが望ましい。このとき、Ｘ線検出器装置４０の下部の突起１４９がラチェット状に位置合わせポール１４５のＹ部１５２の両側の穴１４６にかみ合うように挿入される。それによりＸ線発生器装置３０にＸ線検出器装置４０が連結される。連結を解除するにはＸ線検出器装置４０の連結解除レバー１４７を操作しＸ線検出器装置４０の下部の突起１４９を引き抜く。引き抜かれた状態でＸ線検出器装置４０を後退させると連結が解除される。連結された状態では位置合わせポール１４５とＸ線検出器装置４０の下部が固定され、さらに位置合わせポール１４５はＸ線発生器装置３０に固定されているため、Ｘ線検出器装置４０およびＸ線発生器装置３０は極めて転倒しにくくなる。各々の筐体が各々被検体側に転倒することは事実上ありえない。

本実施形態による位置合わせポール１４５を用いた場合、Ｘ線検出器装置４０をＹ字部１５２に押し当てるだけでＸ線発生器装置３０に対してＸ線検出器装置４０を決められた位置に合わせることができるため、位置合わせ作業に要する時間を短縮できるという特徴がある。さらに、連結した状態ではＸ線検出器装置４０とＸ線発生器装置３０が機械的に固定されているため、極めて転倒しにくくなり転倒事故により被検体へ傷害を与える可能が事実上なくすることができる。連結する際に検出器を押し当てる際の速度は作業者により異なるが、仮に高い速度で連結させた場合も接触と同時に連結するため連結前の慣性でＸ線検出器装置が転倒することも防止される。手術場での転倒事故は重篤な自体を生じる可能性があるため本実施例のように転倒防止の工夫がなされていることは極めて重要である。速度リミッタ付きキャスタを用いるとさらに安全性を高めることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、撮影部位の位置合わせの他の例に対応している。図２１に示すように、Ｘ線発生器装置３０のハウジング３５の前面にはその中心の回転軸Ｒから左右方向に大きくはずれた周辺付近に投光器１６０Ａが取り付けられている。投光器１６０Ａの光軸は回転軸Ｒと並行である。マーカーフレーム２４に投光器１６０Ａに対応するターゲットマーカー１６０Ｄが形成されている。マーカーフレーム２４には、所定距離Ｌ離れた水平位置で光線が交差するように位置及び向きが設計された対を成す投光器１６０Ｂが取り付けられ、Ｘ線発生器装置３０のハウジング３５の前面には投光器１６０Ｂの交点に対応するターゲットマーカー１６０Ｅが形成されている。また、マーカーフレーム２４には、所定距離離れた水平位置で光線が交差するように位置及び向きが設計された対を成す投光器１６０Ｊが取り付けられ、Ｘ線検出器装置４０のハウジング４１の前面には投光器１６０Ｊの交点に対応するターゲットマーカー１６０Ｆが形成されている。マーカーフレーム２４、Ｘ線発生器装置３０、Ｘ線検出器装置４０にはそれぞれ水準器１６０Ｇ，１６０Ｈ，１６０Ｉが装備されている。

投光器１６０Ｂ，１６０Ｊとマーカー１６０Ｄは、透明なＬ字形の支持具１６１を介してマーカーフレーム２４に取り付けられている。Ｌ字形の支持具１６１は、マーカーフレーム２４にに対して上下左右に移動可能に設けられる。支持具１６１にはさらに、およその撮影範囲（画像合成範囲）の大きさを表すグレーの半透明の帯１６２が形成されている。

Ｘ線発生器装置３０およびＸ線検出器装置４０にはそれぞれ支点ストッパー１６３，１６４が備えられる。支点ストッパー１６３，１６４を床面におろし固定したとき、支点ストッパー１６３，１６４を軸として水平にＸ線発生器装置３０、Ｘ線検出器装置４０を回転することができる。

この第３実施形態による位置合わせ手順を説明する。まず、マーカーフレーム２４を被検体に取り付ける。指示具１６１に表示された撮影範囲表示帯１６２を参照して被検体の撮影したい撮影部位に支持具１６１を上下左右に合わせる。次に、水準器１６０Ｇを見てマーカーフレーム２４を水平にする。Ｘ線発生器装置３０を被検体の側に移動する。Ｘ線発生器装置３０をおおよその位置に配置する。Ｘ線発生器装置３０の向きを変え、投光器１６０Ａをマーカー１６０Ｄの近辺に合わせる。水準器１６０Ｈを見てＸ線発生器装置３０の水平を確認する。

次に、マーカーフレーム２４の高さを合わせるために、手術台の高さを変えて、投光器１６０Ａの投影点をマーカー１６０Ｄの横線上近辺にあわせる。Ｘ線発生器装置３０に高さ調節機能がある場合はＸ線発生器装置３０の高さを変える。Ｘ線発生器装置３０の位置を合わせるために、Ｘ線発生器装置３０の位置を変えて、投光器１６０Ｂの交点をＸ線発生器装置３０のマーカー１６０Ｅの中央付近に合わせる。このとき、Ｘ線発生器装置３０は、横方向または前後方向のどちらにも直進できるようにステアリング付きキャスターが備えられていること望ましい。Ｘ線発生器装置３０の横方向および前後方向を片方ずつ独立に位置合わせすることができる。必要であれば、マーカーフレーム２４の角度を変える。

次に、Ｘ線発生器装置３０の向きを合わせるために、Ｘ線発生器装置３０の支点ストッパー１６３を止めて支点を軸にＸ線発生器装置３０を水平に回転させ、投光器１６０Ａの投影点をマーカー１６０Ｄ中心付近に合わせる。ここで、マーカー１６０Ｅが回転軸上に存在することが重要である。この様になっていればＸ線発生器装置３０の向きを調整することによるマーカー１６０Ｄの移動が無いので投影点とマーカー１６０との位置ずれが発生せず、向き調整のあとに再度筐体の位置調整を行う必要が無く位置合わせ作業を短時間に終わらせることができるようになる。

Ｘ線検出器装置４０を被検体の側に移動する。そして水準器１６０Ｉを見てＸ線検出器装置４０の水平を確認する。そしてＸ線検出器装置４０の高さを合わせるために、Ｘ線検出器装置４０の高さを変えて、投光器１６０Ｊの投影点をマーカー１６０Ｆの横線上近辺にあわせる。続いて、Ｘ線検出器装置４０の位置を合わせるために、Ｘ線検出器装置４０の位置を変え、投光器１６０Ｊの交点をＸ線検出器装置４０のマーカー１６０Ｆの中央付近に合わせる。Ｘ線検出器装置４０は、横方向または前後方向のどちらにも直進できるようなステアリング付きキャスターが備えられていること望ましい。必要であれば、Ｘ線検出器装置４０の高さ変える。最後に、Ｘ線検出器装置４０の向きを合わせるために、Ｘ線検出器装置４０の支点ストッパー１６４を止めて支点を軸にＸ線検出器装置４０を水平に回転させ、投光器１６０Ｃの投影点をマーカー１６０Ｄ中心付近に合わせる。

投光器１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃ，１６０Ｊの投影点をマーカ１６０Ｄ，１６０Ｅ，１６０Ｆに合わせるように、装置３０，４０を動かせば良いので、ビデオ画面を見ながら装置を動かすより直接的でわかりやすい。また、構成が簡単でＸ線発生器装置３０およびＸ線検出器装置４０に余計な突起物が無いので装置の可搬性が高い。

（第４実施形態）
第４実施形態は、Ｘ線発生器装置３０およびＸ線検出器装置４０を撮影部位に対して初期的に位置合わせする方法に対応している。図２２に示すように、例えばＣＣＤを使った動画用のカメラ１７０Ａがポール１７２によりＸ線検出器装置４０に対して固定された位置、具体的にはカメラ１７０Ａの視野内に常に一定の位置及び大きさで画像合成可能範囲が収まるように取り付けられる。カメラ１７０Ａの画像には、表示プロセッサ６８により、図２３に示すように、画像合成可能範囲の外径を示す枠線１７５と不動点位置を表すマーカー１７６とがスーパーインポーズで表示されている。もし、画像合成可能範囲が撮影部位を含まないようであればＸ線検出器装置４０を動かして撮影部位を含む位置に移動させる。

次に、Ｘ線検出器装置４０の側面に取り付けられたカメラ１７０Ｃで被検体カバー１７１を撮影する。被検体カバー１７１の検出器側の面には四角形の枠線が記されていて、これをカメラ１７０Ｃで撮影し、表示する。画面上で、四角形の４隅をポイントすることで検出器装置４０と被検体カバー１７１の位置関係がプロセッサ６８によりおおよそ計算され得る。

次に、Ｘ線発生器装置４０の位置を合わせる。被検体カバー１７１のＸ線発生器装置３０の側の面にも検出器装置側と同様の四角形の枠線がかかれていて、これをＸ線発生器装置３０の前面に取り付けられたカメラ１７０Ｂで撮影する。検出器装置４０とカバー１７１の位置関係がすでに計算されているので、Ｘ線発生器装置３０を所定の位置に設置したときカメラ１７０Ｂ画像のどこに四角形が現れるかが計算され得る。カメラ１７０Ｂの画像には、この計算した位置に、四角形の４隅を表す印がスーパーインポーズで表示されており、この４隅の印と撮影した四角形の隅とが一致するようにＸ線発生器装置３０を移動する。これで、Ｘ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０が所定の位置関係に設置されたことになる。

最後に、撮影部位の位置をＸ線画像で再確認する。管球３２と検出器４２が０度および１８０度の位置の２枚のＸ線画像を撮影しこれらを表示させる。ユーザは、これらの２枚の画像上で観察したい組織またはその周辺の目印となる点をポイントする。すると、カメラ１７０Ａの画像には対応する位置に、ポイントした点に対応するマーカ１７４が表示される。ユーザはこのマーカの位置を見て、画像合成可能範囲が不都合でないが再確認する。位置がよければＸ線検出器装置４０の位置を記録するための車止めを床に取り付け、初期位置合わせは終了となる。

初期位置合わせが終わるとＸ線検出器装置４０は別の場所に退避することができる。術中撮影を行う際は、まず、Ｘ線検出器装置４０を車止めの位置に合わせて設置し、カメラ１７０Ｃの画像で設置位置を確認する。カメラ１７０Ｃの画面には初期位置あわせのときにポイントした四角形の４隅のマーカ１７７が表示されている。もし、術中に診台の高さや頭部固定フレームの向きを変えている場合は、４隅のマーカ１７７と四角形４隅が重なり合うように位置を戻す。４隅マーカ１７７が一致した場所にあれば、初期位置合わせと同じ位置に設置されたことが確認できたので、立体撮影を開始する。

（第５実施形態）
第５実施形態では、図２４に示すように、位置合わせを、Ｘ線発生器装置３０に設置されている投光器１８１〜１８５のみを用い、Ｘ線発生器装置３０を撮影部位に対して直接位置合わせする方法を提供する。Ｘ線発生器装置３０の上部に、対の投光器１８４，１８５が、その交点が画像合成可能範囲の中心と同じ距離に位置するように、配置される。従って、画像合成可能範囲を撮影部位に合わせるためには光線の交点が撮影部位の真上になるようにＸ線発生器装置３０を平行移動する。マーカーフレーム２４とＸ線発生器装置３０の平行を合わせる必要がある場合は、画像合成可能範囲の位置合わせに先立って平行を合わせる方が良い。Ｘ線発生器装置３０の前面に取り付けられた２つの平行用投光器１８１，１８２からは扇形の光線が発生する。これをマーカーフレーム２４に投影すると２本の直線が現れる。２つの投光器１８１，１８２からの光の２本の直線は、Ｘ線発生器装置３０とマーカーフレーム２４が正対しているとき、平行になり、正対していなければ平行にならない。従って、マーカーフレーム２４に投影される直線が平行になるようにＸ線発生器装置３０を回転させれば正対させることができる。また、マーカーフレーム２４とＸ線発生器装置３０の距離は、２つの直線の間隔を読み取ることで知ることができる。このとき、２つの投光器１８１，１８２が発する光の色が異なるようにすることで、マーカーフレーム２４が光線の交差より近くにあるか遠くにあるかを知ることができる。

画像合成可能範囲の上下を合わせる際には、光軸が回転軸Ｒに一致する向きでＸ線発生器装置３０の前面の中心に取り付けられた上下左右用投光器１８３を用いる。投光器１８３は画像合成可能範囲の中心を通るようにＸ線発生器装置３０のハウジング３５に固定されているので、光線が撮影部位にあたるようにＸ線発生器装置３０を昇降させることにより上下方向の位置を合わせることができる。必要ならここで、左右方向の位置も合わせる。

平行用投光器１８１，１８２は同時にＸ線管３２が回転しながら発生するＸ線のおよその投影範囲も示している。図２５はＸ線焦点の軌道と発生するＸ線錐を示している。投光器１８１，１８２はＸ線発生器装置３０の前面付近に取り付けられＸ線錐の境界面のうち軌道の内側に沿って光線を発生するように取り付けられている。投光器１８１，１８２は回転軌道中の少なくとも２箇所、好ましくは９０度おきの４箇所に取り付けられる。投光器１８１，１８２は直線状の少なくとも３つの光線を発生するものでも良いが、望ましくは前記のような扇形状の光を発生するものが良い。このような配置で配置した投光器１８１，１８２の発生する光線は画像合成可能範囲以遠ではＸ線の投影範囲をおよそ表す。従って、Ｘ線検出器装置４０を配置した後、光線を発生させるとＸ線がＸ線検出器装置４０に全て当たっているかどうかを確認することができる。Ｘ線が正しくあたっていなければ正しく立体撮影を行うことはできないが、医用機器としてはむしろそのことよりも間違った配置による撮影により無用なＸ線被曝を避ける放射線防護の立場から上記のような確認手段は必須のものである。

平行用投光器１８１，１８２はマーカーフレーム２４とＸ線発生器装置３０の向きを合わせるために用いられるとともにＸ線錐の範囲も示すこともでき、その様にした場合、位置あわせの効果とともに放射線被曝の安全性を高める効果ももつという特徴がある。

（第６実施形態）
図２６に示すように、第６実施形態では、キャスターベース１２０上に、位置調節機構として、ＸＹステージ１９２、高さ調整機構１９１、回転機構１９０が順番に装備されている。これらＸＹステージ１９２、高さ調整機構１９１、回転機構１９０は、キャスター１２１〜１２４を床面に固定した状態で、Ｘ線発生器装置３０の水平位置、向き及び高さを微調整することを可能にしている。ＸＹステージ１９２は手回しハンドル操作あるいは電動により前後左右に、Ｘ線発生器装置３０の位置を微調節するために構成されている。このとき、前後だけあるいは左右だけ調節することができる。回転機構１９０は同様にターゲットマーカ１０６を通る軸でＸ線発生器装置３０を水平に回転させる機構であるが、手回しハンドルあるいは電動により操作することができる。注意すべき点は、これらの位置調節機構でＸ線発生器装置３０を中心からずらした位置に移動した場合、重心が偏り転倒しやすくなるという点である。少なくとも運搬中の転倒事故を防止するため、位置調節機構は位置を中心に戻すリセット操作が行えることが望ましい。さらに位置が中心に無ければ固定器具の解除が行えず運搬できない構造とすることも望ましい構成である。

（第７実施形態）
図２７には上述した実施形態を任意に組み合わせた例を示している。ここで本実施形態で特徴的なのは、Ｘ線発生器装置３０の前後左右回転位置調節機構２０３、高さ調節機構２０４、Ｘ線検出器装置４０の左右位置調節機構２０５、向き調節機構２０６、高さ調節機構２０８とともに、上述の実施形態にはない投光器２０１，２０２、距離計２１０がある。投光器２０１，２０２は対を成すもので、撮影に規定されるＸ線発生器装置３０とＸ線検出器装置４０との間の所定距離だけ離れた位置で交点を結ぶようにＸ線発生器装置３０への取り付け位置及び向きが設計されている。この交点に検出器装置４０の前面の図示しないマーカを合わせることで、Ｘ線発生器装置３０から所定距離はなれた位置にＸ線検出器装置４０を配置できる。超音波、赤外線等を利用した距離計２１０は、Ｘ線発生器装置３０からマーカーフレーム２４までの距離を非接触で計測するために、Ｘ線発生器装置３０の前面中心付近に取り付けられる。撮影時にはＸ線発生器装置３０から撮影部位までの距離をＬに規定する必要があるので、マーカーフレーム２４から撮影部位までの距離を距離Ｌから引き算した距離に、Ｘ線発生器装置３０からマーカーフレーム２４までの計測距離を合わせるように、Ｘ線発生器装置３０を前後に移動する。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１実施形態に係るディジタルＸ線断層撮影装置の撮影部分の正面略図。第１実施形態に係るディジタルＸ線断層撮影装置の構成を示すブロック図。図１のＸ線管とＸ線検出器の撮影時の動きを示す図。第１実施形態によるＸ線発生器装置に対するＸ線検出器装置の位置合わせシートを示す図。図４の位置合わせシートの平面図。第１実施形態において、マーカーフレームを装着する頭部固定器具を示す図。図６の頭部固定器具にマーカーフレームを装着するためのアタッチメントを示す図。第１実施形態において、マーカーフレームを示す図。図８のマーカー板を示す図。図８のマーカーフレームに取り付けられる投光器を示す図。図１０の投光器の組み合わせを示す図。図１０の投光器を用いた位置合わせの様子を示す図。図１０の投光器の支持機構を示す図。図１０の投光器の側面図。図１のキャスター付きスタンドのキャスター機構を示す図。図１５の位置調整用キャスターの操作性を示す図。図１５のキャスター機構の固定器具を示す図。第１実施形態において滅菌カバーを示す図。図１８の滅菌カバーの取り付け機構と投光器脱着器具とを示す図。第２実施形態によるディジタル断層撮影装置のＸ線発生器装置に対するＸ線検出器装置の連結機構を示す図。第３実施形態によるディジタル断層撮影装置の投光器を示す図。第４実施形態によるディジタル断層撮影装置のカメラを示す図。図２２のカメラの表示画面を示す図。第５実施形態によるディジタル断層撮影装置の投光器を示す図。図２４の投光器の光線を示す図。第６実施形態によるディジタル断層撮影装置のＸ線発生器装置を示す図。第７実施形態によるディジタル断層撮影装置を示す図。

符号の説明

３０…Ｘ線発生器装置、３１…キャスター付きスタンド、３２…Ｘ線管、３３…移動機構部、３４…高電圧発生部、３５…ハウジング、３６…Ｘ線絞り、４０…Ｘ線検出器装置、４１…キャスター付きスタンド、４２…Ｘ線検出器、４３…検出器制御部、４４…移動機構部、４５…ハウジング、５０…寝台、５１…キャスター付きスタンド、５２…天板、６０…撮影制御部、６１…インターフェース、６２…データ記憶部、６５…システム制御部、６６…入力部、６７…表示部、６８…表示プロセッサ、７０…画像合成部。

Claims

被検体に向かってＸ線を発生するための可搬性を有するＸ線発生器装置と、
前記Ｘ線発生器装置に対して分離構成され、前記被検体を透過したＸ線を検出するための可搬性を有するＸ線検出器装置と、
前記Ｘ線発生器装置及び前記Ｘ線検出器装置により撮影された撮影方向の異なる複数の投影画像から単一の断層画像を合成する計算機装置とを具備したことを特徴とするディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置に対して前記Ｘ線検出器装置を所定の位置に合わせるために前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線検出器装置との少なくとも一方の配置位置を表すマーカーが記された実質的に伸縮性がなく、可撓性を有するシート状の位置合わせ補助具を更に備えることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置及び前記Ｘ線検出器装置に対する前記被検体の撮影部位の位置情報を画像に映しこむために前記被検体の撮影部位に装着されるマーカーフレームに取り付けられる複数の投光器を更に備え、前記複数の投光器は光線が前記撮影部位に対する前記Ｘ線発生器装置の位置を指標するための第１の交点と、前記被検体の撮影部位を指標するための第２の交点との２箇所で交わるように配置され、
前記被検体の撮影部位に対して前記Ｘ線発生器装置を所定の位置に合わせるために前記Ｘ線発生器装置の前面には前記第１の交点に照準させるための第１ターゲットマーカーが設けられていることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記第１の交点と前記第２の交点との間の距離を一定に維持したままで前記投光器から前記第１の交点までの距離と前記投光器から前記第２の交点までの距離とを変更するために前記複数の投光器を中心位置に関して対称移動可能に支持する支持機構を更に備えることを特徴とする請求項３記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記支持機構をスライド可能且つフリクションロック機構により任意の位置で保持可能とするスライド機構を更に備えることを特徴とする請求項４記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置からの光線を照準するための第２ターゲットマーカーが前記第１の交点と第２の交点とを通る直線上であって前記支持機構の略中心位置に設けられることを特徴とする請求項４記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線検出器装置それぞれには、操舵性を持たない複数のキャスターと、操舵性を持つ複数の操舵キャスターとが択一的に床面接地するように設けられることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記複数の操舵キャスターの少なくとも一つは他の操舵キャスターとは独立して操舵可能に設けられ、前記他の操舵キャスターは相互に従属して操舵可能に設けられていることを特徴とする請求項７記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線検出器装置それぞれには、複数の固定用昇降脚が設けられていることを特徴とする請求項７記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線検出器装置それぞれに着脱自在の滅菌カバーを更に備え、前記滅菌カバーには、位置合わせ用の投光器及びターゲットマーカーを着脱するための構造が装備されていることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置に対して前記Ｘ線検出器装置を所定の位置に合わせるために前記Ｘ線発生器装置に対して前記Ｘ線検出器装置を連結する連結器を更に備えることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線発生器装置との少なくとも一方に取り付けられる第１投光器と、
前記Ｘ線発生器装置及び前記Ｘ線検出器装置に対する前記被検体の撮影部位の位置情報を画像に映しこむために前記被検体の撮影部位に装着されるマーカーフレームに取り付けられる第２投光器と、
前記マーカーフレームに取り付けらる前記第１投光器に対応する第１のターゲットマーカーと、
前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線発生器装置との少なくとも一方に取り付けられる前記第２投光器に対応する第２のターゲットマーカーとを更に備えることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線発生器装置との少なくとも一方は特定の軸回りに旋回可能に設けられ、前記旋回軸上に前記第２のターゲットマーカーが配置されることを特徴とする請求項１２記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置、前記Ｘ線発生器装置、前記マーカーフレームそれぞれに水準器が取り付けられることを特徴とする請求項１２記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置、前記Ｘ線発生器装置それぞれには、操舵性を持つ複数の操舵キャスターが設けられることを特徴とする請求項１２記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線検出器装置との間の特定領域を撮影するために配置されたカメラと、
前記カメラの画像を前記断層画像の合成可能領域を表す枠線と共に表示する表示部とを更に備えることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置及び前記Ｘ線検出器装置に対する前記被検体の撮影部位の位置情報を画像に映しこむために前記被検体の撮影部位に装着されるマーカーフレームを撮影するために前記Ｘ線発生器装置と前記Ｘ線検出器装置との少なくとも一方に装備されたカメラと、
前記カメラの画像を前記マーカーフレームの位置合わせマーカーと共に表示する表示部とを更に備えることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記断層画像の合成可能領域の中心に対応する点で光線が交差するように前記Ｘ線発生器装置に取り付けられた一対の第１投光器と、
前記断層画像の合成可能領域の中心に照準するように前記Ｘ線発生器装置に取り付けられた第２投光器とを更に備えることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記断層画像の合成可能領域の境界に沿って少なくとも２つの扇状光線又は少なくとも３つのビーム光線を発生するように前記Ｘ線発生器装置に取り付けられた第３投光器を更に備えることを特徴とする請求項１８記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置は、キャスター付きのベース上に水平移動機構、昇降機構及び旋回機構を介してＸ線検出器及びＸ線検出器移動機構が搭載されてなることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。
前記Ｘ線発生器装置及び前記Ｘ線検出器装置に対する前記被検体の撮影部位の位置情報を画像に映しこむために前記被検体の撮影部位に装着されるマーカーフレーム間でも距離を計測する距離計が前記Ｘ線発生器装置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線断層撮影装置。