JP2005204860A

JP2005204860A - 放射線画像撮影装置

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Publication number: JP2005204860A
Application number: JP2004013836A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Watabe; 哲緒渡部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】移動型もしくは据置き型の放射線発生装置との組合せをあらかじめ認識し、撮影システムの制御方法を切り替えることで操作性、良質な画像を得る撮影性能、および経済的投資効果向上を追求する。
【解決手段】放射線画像を撮影する撮影部と、被写体に放射線を照射する放射線発生装置と、放射線発生装置と撮影部とを連動し撮影を制御する制御部とから構成される放射線画像撮影装置において、制御部は通信手段、電源部、撮影部を制御する第１の制御手段、放射線発生装置と撮影部を連動させる第２の制御手段、撮影画像記憶手段、撮影部および放射線発生装置およびＡＣ電源に接続するコネクタ部、これらを一体に構成する制御部筐体とから構成され、組合わされる放射線発生装置の種別を認識し撮影装置の制御方法を切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は可搬性を有する電子カセッテとそれを組み合わされる移動型放射線発生装置とから構成される放射線画像撮影装置に関するものである。

従来から、対象物に放射線を照射し、対象物を透過した放射線の強度分布を検出して対象物の放射線画像を得る装置が、工業用の非破壊検査や医療診断の場で広く一般に利用されている。このような撮影の一般的な方法としては放射線に対するフィルム／スクリーン方が挙げられる。これは感光性フィルムと、放射線に対して感度を有している蛍光体を組合せて撮影する方法である。放射線を照射すると発光する希土類の蛍光体をシート状にしたものを感光性フィルムの両面に密着して保持し、被写体を透過した放射線を蛍光体で可視光に変換し、感光性フィルムで光を捉える。フィルム上に形成された潜像を化学処理で現像することで可視化することができる。

一方、近年のデジタル技術の進歩により、放射線画像を電気信号に変換し、この電気信号を画像処理した後に、可視画像としてＣＲＴ等に再生することにより高画質の放射線画像を得る方式が普及してきている。このような放射線画像を電気信号に変換する方法としては、放射線の透過画像をいったん蛍光体中に潜像として蓄積して、後にレーザー光等の励起光を照射することで潜像を光電的に読み出し可視像として出力する放射線画像記録再生システムが提案されている。

また、近年の半導体プロセス技術の進歩に伴い、半導体センサを使用して同様に放射線画像を撮影する装置が開発されている。これらのシステムは、従来の感光性フィルムを用いる放射線写真システムと比較して非常に広いダイナミックレンジを有しており、放射線の露光量の変動に影響されない放射線画像を得ることができる実利的な利点を有している。同時に従来の感光性フィルム方式と異なり化学処理が要らず、即時的に出力画像を得ることができる利点もある。

図６はこのような放射線画像撮影装置を用いたシステムを示す概念図である。１０３は放射線検出センサ１０４を内蔵した放射線画像撮影装置である。放射線発生装置１０１によって発せられた放射線を被写体１０２に照射し、被写体を透過した放射線は蛍光体を介して可視光に変換され、二次元の格子状に配列した光電変換素子によって電気信号として検出される。この検出手段に対して読出し駆動や画像転送などの制御を行う制御部１０５が構成されており、検出手段から出力された画像をデジタル画像処理し、モニタ１０６に前記被写体の放射線画像を表示する。このシステムは後処理で画像を読み出す前述の放射線画像記録再生システムとは異なり、即時的に画像をモニタできる点が長所である。このような撮影システムは立位、臥位などの撮影形態により専用の架台に検出パネルが設置され、必要に応じて使い分けられる。

従来、この種の撮像装置は、放射線室に設置され利用されてきた。しかし、近年、より迅速かつ広範囲な部位の撮影を可能にするため、薄型で軽量な可搬型の撮影装置（電子カセッテと言う）が開発されてきている。その結果、放射線室内でのカセッテ撮影だけではなく、課題であった回診の分野にも適用される撮影システムが提案されている（特許文献１参照）。

回診において、従来のフィルムや蛍光板を収納するカセッテを何枚も携帯しなければいけないという問題と撮影ミスが即時的に確認できないため、再撮影に手間がかかってしまうという問題の両者を解決できるため、非常に有効なシステムである。
特開平１−９９１４４号公報（第２−３頁、第１図）

撮影室内に構成される撮影システムは１台の電子カセッテを立位、臥位を含めた種々の架台に対して兼用し装置に要する経費を抑える安価な撮影システムが望まれてきている。この場合、電子カセッテを兼用し、放射線発生装置や制御部を固定に使用するものであるが、用途を回診用まで広げることで更なる汎用性の高いながらも安価なシステムが望まれる。反面、汎用性を高めた結果、回診用に特化した撮影形態に不便さを生じさせないような工夫が望まれる。

また、移動型撮影装置として画像は回診の最中、搭載している画像記憶手段に保存される。回診撮影が終わった時点で中央画像処理管理室に戻り画像を転送する作業を行う。特許文献１にあるような装置の場合、一体のシステムに構成されており、重い移動型撮影装置毎戻す作業が煩わしかった。

上述の目的を達成するための本発明の要旨は、
被写体を透過した放射線を二次元状に配列した検出手段により放射線画像として撮影する撮影部と、前記被写体に放射線を照射する放射線管球とを含む放射線発生装置と、該放射線発生装置と前記撮影部とを連動し放射線画像撮影を制御するための制御部とから構成される放射線画像撮影装置において、前記制御部は前記撮影部との通信を制御する通信手段と、前記撮影部および制御部自身の電力を供給するためのバッテリを含む電源部と、前記撮影部を制御する第１の制御手段と、前記放射線発生装置と前記撮影部を連動させるため第２の制御手段と、撮影された画像を記憶する画像記憶手段と、前記撮影部および前記放射線発生装置およびＡＣ電源に接続するコネクタ部と、これらを一体に構成する制御部筐体とから構成され、組み合わされる放射線発生装置の種別を認識する手段を備え、認識された情報に基づき撮影装置の制御方法を切り替えることを特徴とする。

このような構成により、制御部は移動型もしくは単独で別の据え置き型の放射線発生装置に接続されて放射線画像撮影装置を構成することができ、放射線室内での撮影や回診用途など幅広い使用方法ができ、投資効率のいい放射線画像撮影装置が提供できる。

また、組み合わされる放射線発生装置が移動型か据え置き型かの種別を認識し、それぞれ固有の撮影制御に切り替えることでより作業の効率化と性能的な面での改善が可能である。具体的には前記撮影部の放射線検出手段における励起状態への遷移駆動方法を切り替える手段、または撮影された画像保存先を切り替える手段、または撮影条件を選択するための撮影システムを切り替える手段を有する。

更に制御部に移動用の車輪を設けたことで、移動型の撮影装置の本体毎移動せずに、制御部のみで中央処理室へ戻り画像を転送することが可能であり操作者への利便性が向上する。

以上、説明したように本発明の放射線画像撮影装置の構成によって、放射線室内での撮影や回診用途など幅広い使用方法ができ、投資効率のいい放射線画像撮影装置が提供できる。また、Ｘ線発生装置の組合せ情報に基づき、撮影システムの制御方法を変えることで、省電力性能や回診用途の利便性を向上することができる。更に制御部自体に移動手段を形成したことで、回診撮影における操作者への負担が軽減できる。

本発明を図１〜図５に示される実施例に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施の形態では、本発明の放射線画像撮影装置の例として、Ｘ線を用いて被験者を撮影する医療用の撮影装置（Ｘ線画像撮影装置）について説明するが、本発明を他の被写体を撮影するＸ線画像撮影装置または他の放射線を用いた撮影装置に適用することも可能である。

図１は本実施例における撮影部の側面断面図であり、図２は制御部を移動撮影装置に装着した状態を説明する図である。図３は制御部を単体で使用する状態を説明する図である。図４は本実施例のシステムを説明するフロー図である。図５はフィルムカセッテ用途への転用を説明する図である。

図１において、１はＸ線像検出パネルであり、基本的に蛍光板１ａと光電変換素子１ｂと基板１ｃで構成されている。基板１ｃは、半導体素子との化学作用のないこと半導体プロセスの温度に耐えること、寸法安定性などの必要性からガラス板が多く用いられる。このようなガラス基板上に光電変換素子１ｂが半導体プロセスにより２次元配列的に形成される。蛍光板１ａは金属化合物の蛍光体を樹脂板に塗布したものが用いられ基板１ｃと接着によって一体化されている。

そしてこれらは、Ｘ線像検出パネル１として金属製の基台５２に固定支持され、機械的強度を確保している。３は光電変換素子５１ｂで変換された電気信号を処理する電子部品３ａを搭載した回路基板であり、フレキシブル回路基板４によって光電変換素子１ｂと接続されており、基台２の裏側に設けられた突起２ａに対して固定されている。

基台２は支持部２ｂを介して筐体本体５ａに固定され、Ｘ線透過性の筐体蓋５ｂで密閉され電子カセッテとして撮影部１０が構成される。

また、撮影部１０には回路基板３等に対して電源供給及び画像信号や制御信号などの信号伝送を目的としたケーブル６が中継部７等を介して接続されている。

このような撮影部１０は移動型Ｘ線発生装置２０とともに回診用として組み合わされて移動型撮影装置５０として使用される。図２に基づき本実施例における構成について説明する。

移動型撮影装置本体２１は底部に車輪２２を備え、任意に移動可能であり、本体２１前方には２本の支柱２３ａ，ｂが２箇所の回転軸２３ｃ、ｄに支持されて構成されているアーム機構２３が備えられている。アーム機構２３の先端にはＸ線管球を含むＸ線発生部２４が照射方向を調整可能に取り付けられている。また、本体２１前部にはＸ線発生部２４を駆動するための電気回路から構成されるＸ線発生制御部２５が配置され、本体２１上部にはＸ線制御部に対してＸ線曝射の条件を設定するための操作部２６が備えられている。

この操作部２６の下部には、撮影部１０用の制御部３０が収納できる空間２１ａが形成されている。制御部３０には複数の機能ユニットが内包されており、収納空間２１ａ内に一体に装着可能に構成されている。また、制御部筐体３０ａには、撮影部１０およびＸ線制御部２５およびＡＣ電源に接続するためのコネクタ３６、３７，３８を有している。

制御部３０内に内包される前記機能ユニットとしては第１にＸ線発生部２４と撮影部１０を連動するための制御回路を有した制御手段３１が備えられている。Ｘ線発生部２４からの曝射に連動してＸ線検出パネル１の駆動タイミングを制御するための信号を撮影部１０に伝達するためのもので、コネクタ３７を介してＸ線制御部２５と接続される。第２に図示しないケーブルにて撮影部１０および制御部３０内の機能ユニットへの電力を供給するための電源ユニット３２が備えられている。電源ユニット３２はバッテリおよびＡＣ電源からの入力部およびＤＣ変換部を有しており、コネクタ３８を介して外部コンセントに接続可能である。移動型で使用される場合はコネクタ３８への接続はなく、制御部３０を稼働させるための電力は撮影作業のない時間帯であらかじめ充電されているバッテリにより供給される。第３に撮影部１０に対して撮影時の制御信号を発信し、出力された画像を取り込み、画像補正および画像処理するための制御手段３３を備えている。第４に前述のように制御手段３３で処理された画像を保存するための記憶手段３４を備えている。第５に撮影部１０、制御手段３１、３３、および画像記憶手段３４からの信号線を中継し通信を行うための通信部３５が配置されている。尚、撮影部１０はあらかじめ制御部３０に対してコネクタ３６を介してケーブル６により接続されている。ケーブル６は前述のように電源供給及び画像信号や制御信号などの信号伝送を目的としており、操作に不自由がないような柔軟性と電源供給および信号転送に不具合がない範囲で十分な長さを有している。

更に、筐体３０ａの底部には車輪３０ｂからなる移動手段を備えている。このような移動撮影装置５０の収納空間２１ａの後部には断面がＬ型のアングル部材４０が支点４１を中心に回動可能に取り付けられている。図中一点鎖線のようにアングル材４０を倒すと床面から収納空間２１ａ内の制御部搭載面へと誘導するガイドとしての傾斜路を形成する。制御部３０をこの傾斜路に沿って収納部内の所定位置に設置した後に、移動型撮影装置内のＸ線制御部２５と制御部３０とをコネクタ３７を介して接続する。制御部３０はコネクタ３７が接続されたことを検知する回路が構成されており、制御部３０が装着されたことを自動認識することができる。最後に、アングル材４０を立てて図示しない係止部により固定することで、制御部３０の脱落防止を兼ねる。

一方、撮影部１０を一般撮影室６０内で使用する場合は、図３に示すように制御部３０を単体で分離した状態で使用する。撮影部１０は立位スタンド６２のホルダ部に収納したり、電子カセッテとしてテーブル６３上で使用したりといったように、撮影部位にあわせ架台を組み合わせて使用される。この際、撮影室６０内に備えられているＸ発生部６４およびＸ線発生装置制御部６５が使用される。
撮影室６０内のＸ線発生装置制御部６５との通信用インターフェースとして接続部６６が室内壁に設けられており、制御部３０とはケーブル６７にてコネクタ３７に対して接続される。また、制御部３０の電源はコネクタ３８に対して室内のＡＣコンセントにケーブル６８を介して接続される。

撮影部１０は転送速度や院内での無線制限等からケーブル６にて制御部３０に接続されている。電力供給効率や転送の信頼性の面からケーブル６は必要以上に長くするのは良くないため、室内の立位スタンド６２やテーブル６３などに使用できる範囲の長さに抑えられている。そのため、制御部３０自体も撮影室６０内に設置される。

通常、操作者は撮影室６０とは分かれた操作室６１内で撮影操作するため、撮影メニューを設定したりする制御手段３３は操作室６１内にあるのが望ましい。このため、制御手段３３は制御部３０から分離し、ケーブル６９を介して操作室６１内から操作可能に設置される。制御手段３３は操作室６１内のネットワークポート７０に接続される。

以上のように、制御部３０は移動型および据え置き型のＸ線発生装置との組合せにより形態を変えて使用されるが、システム制御自体も形態に合わせて操作性や性能の面から変更される。図４に基づきシステム制御の変更に関して以下に説明する。

まず制御部３０の電源が投入される（２００）と制御手段３３は、接続されている撮影部１０と接続されている発生装置の情報を取得しにいく（２０１）。撮影部１０およびＸ線発生装置にはそれぞれ固有の情報を識別できるようにＩＤがあらかじめ設定されており、撮影された画像がどのようなシステムで撮影されたか履歴として確認することができる。ＩＤが正常に読めない場合はシステム異常として撮影禁止状態になる（２０２）。

取得されたＩＤに対応して、各装置の情報が制御部３０にあらかじめ登録されており、その情報によりＸ線発生装置が移動型もしくは据え置き型であるかどうかが認識される。その認識結果により種々のシステム制御を各固有システムに切り替える（２０３）。

第１に撮影システムにおける撮影メニューのモードを切り替える（２０４）。一般撮影室内では撮影部は立位スタンドや臥位用テーブル等種々の架台と組み合わされて使用されるため撮影形態も多様である。そのため撮影される部位毎や組み合わされる架台毎に撮影する条件設定メニューを階層化したりしている。しかし、回診用は複雑な撮影姿勢をとることはないので必要な撮影部位に特化したように撮影メニューも簡素化することが可能であり、一般撮影にも兼用させる汎用性を持たせながらも操作者の利便性を向上することができる。

制御手段３３は移動時には撮影装置内部に収納されているが、使用時は図２の一点鎖線の位置まで引き出されて操作できるようになっており、制御手段上面にはタッチパネル式の表示部が形成されている。得られたＩＤに基づき、回診用には２１１、据え置き用には２１２として各モードへの切り替え行われ、それぞれに適した撮影メニューが制御手段３３の表示部に表示される（２０５）。操作者は表示部に表示された撮影メニューの中から必要な撮影部位を選択し（２０６）、指定された部位に対応してあらかじめ登録されていた管電圧等のＸ線撮影条件が自動的に発生装置の制御部に転送され設定される。

次に、２番目のシステム制御変更として撮影部の駆動方法の切り替えが行われる（２０７）。移動型の場合、撮影部１０はバッテリの消費を抑えるため、省電力駆動にする（２１３）。具体的には待機時にＸ線を検出する素子を励起しておく時間を短くすることで電力を抑制する駆動方法である。反面、励起しない状態からいきなり撮影すると暗電流のレベルが安定せず、良質な画像が得にくいため、一度励起状態を経て撮影しなければならず、時間的な制約は生まれるが、数十秒の範囲なので,特に移動型を使用する撮影の場合には支障がない。逆に、撮影室内では回診よりも撮影枚数も増えるため、安定した状態まで励起させるための時間的なオーバーヘッドが影響してくる。そのため、省電力駆動を待機時においてもＸ線を検出する素子を励起しておくことで暗電流を安定したレベルに保ち、短い待機時間で良質な画像を得ることができる駆動方法を用いる（２１４）。

駆動方法が確定すると、操作者は被写体の位置関係を確認し、図示しない操作スイッチによりＸ線を曝射し、撮影を行う（２０８）。被写体を透過したＸ線が検出パネル１で二次元像として取得されると、電気信号として制御手段３３内のメモリに取り込まれる。ここでＸ線発生装置の強度分布やＸ線検出パネル１の感度ばらつきを撮影された画像に対して除去する画像補正が行われ、表示部に表示される（２０９）。

操作者が画像を確認後、問題なければ画像を保存する。このとき、第３のシステム制御切り替えとして、撮影された画像の保存先を切り替える処理が行われる（２１０）。一般的に撮影された画像は中央画像処理管理室内にあるファイルサーバーにて保存管理される。移動型撮影装置の場合に常時ネットワーク接続するには病室内へのネットワーク環境を整えたり、院内での無線使用をしなければならず、障害が大きい。従って、移動型撮影装置は回診の最中、撮影された画像は搭載している画像記憶手段に保存するように保存先が指定される（２１５）。回診撮影が終わった時点で中央管理室ファイルサーバーへと画像を転送する作業を行う。撮影終了時、移動型撮影装置は所定の保管場所に設置され、制御部のみが分離されて画像転送環境が整った部屋へと移動される。そこで、ネットワークを介してファイルサーバーへデータを転送する。重量のある撮影装置全てを長い距離運ぶことなく制御部だけ移動することで、作業上の負荷を軽減することも可能である。

一方、撮影室６０内での撮影は、回診の場合とは違いネットワーク環境が整った操作室６１に制御部が設置されているので、撮影した画像は制御部３０内の記憶手段ではなく、ネットワークを経由しファイルサーバーに直接転送される（２１６）。

以上のように、制御部は単体で移動可能であるため、複数の撮影室があるような場合、制御部に不具合が生じた場合にも簡単に交換設置ができる。交換後、暫定で使用が可能であり、撮影ができない事態を避けることできる。一方、移動型撮影装置で使用している場合に制御部に不具合が発生した場合、制御部を収納している空間には図５のようにフィルムもしくは蛍光板用のカセッテ８１を入れるラック８０が装着可能に形成されており、ラック８０の装着が移動型Ｘ線発生装置２０内部に構成された検知器８２とラック８０に形成された検出部８３により検出されるとＸ線発生装置は制御部とは関係なく単独で撮影条件を設定できるように切り替わる。これにより撮影自体を止めずに回診ができる。また、このような移動型撮影装置は電子カセッテとフィルムもしくは蛍光板用カセッテとで基本的な移動型Ｘ線発生装置部分を共用しているので、製造上のコスト効果は大きい。

尚、上述の実施の形態のＸ線画像撮影装置は、特許請求の範囲を逸脱することなく、多様に変形することが可能であることは云うまでもない。

例えば、制御手段３３は分離可能であったが制御部と一体であってもよく、また、制御手段３３に表示部を兼用した操作部を設けた例としたが、操作部および表示部と制御手段を分けることで、制御手段は制御部に固定することが可能である。更に図２のように制御手段を引き出す形ではなく、Ｘ線発生装置操作部２６を表示部および操作部として兼用することも可能である。更に撮影部はバッテリ内蔵とし、制御部と無線通信する方式であっても良い。この場合は制御部自体を操作室に設置することが可能になる。

第１の実施例における撮影部の側面断面図である。第１の実施例における制御部を移動撮影装置に装着した状態を説明する図である。第１の実施例における制御部を単体で使用する状態を説明する図である。第１の実施例におけるシステムを説明するフロー図である。第１の実施例におけるフィルムカセッテ用途への転用を説明する図である。システムの概念図である。

符号の説明

１放射線検出パネル
２金属基台
３回路基板
４フレキシブルケーブル
５筐体
６ケーブル
１０撮影部
２０移動型放射線発生装置
２２、３０ｂ車輪
２５放射線発生装置制御部
２６放射線発生装置操作部
３０制御部
３１放射線制御手段
３２電源部
３３制御手段
３４画像記録手段
３５通信部

Claims

被写体を透過した放射線を二次元状に配列した検出手段により放射線画像として撮影する撮影部と、前記被写体に放射線を照射する放射線管球とを含む放射線発生装置と、該放射線発生装置と前記撮影部とを連動し放射線画像撮影を制御するための制御部とから構成される放射線画像撮影装置において、前記制御部は前記撮影部との通信を制御する通信手段と、前記撮影部および制御部自身の電力を供給するためのバッテリを含む電源部と、前記撮影部を制御する第１の制御手段と、前記放射線発生装置と前記撮影部を連動させるため第２の制御手段と、撮影された画像を記憶する画像記憶手段と、前記撮影部および前記放射線発生装置およびＡＣ電源に接続するコネクタ部と、これらを一体に構成する制御部筐体とから構成され、組み合わされる放射線発生装置の種別を認識する手段を備え、認識された情報に基づき撮影装置の制御方法を切り替えることを特徴とした放射線画像撮影装置。
前記放射線発生装置は本体に移動手段と前記制御部を内包する収納部とを備えた移動型放射線画像撮影装置であることを特許請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影装置。
前記制御部は単独で据置き型の放射線発生装置に接続されて放射線画像撮影装置を構成することを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影装置。
前記Ｘ発生装置の識別情報に基づき、待機時に前記撮影部の放射線検出手段における励起状態への遷移駆動方法を切り替える手段、または撮影された画像保存先を切り替える手段、または撮影条件を選択するための撮影システムを切り替える手段を有していることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影装置。
前記制御部を装着する空間にはフィルムまたは蛍光板を用いるカセッテを収納するラックが着脱可能であることを特徴とした特許請求の範囲第２項記載の放射線画像撮影装置。
前記移動型放射線画像撮影装置は単独で放射線発生を制御する第３の制御手段を有し、制御部の装着が検知されない場合は、フィルムまたは蛍光板を用いるカセッテに対応した第３の制御手段のみに切り替えることを特徴とした特許請求の範囲第２項記載の放射線画像撮影装置。
前記第１の制御手段は前記制御部から着脱可能に構成され、分離別体として通信用のケーブルにより接続されることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影装置。
前記制御部は底部に移動用の車輪を備えていることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影装置。