JP2006025942A - Ｘ線透視撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検者に対するＸ線照射を停止している状態でも、Ｘ線照射野の患部に対する位置補正が正確に行えるＸ線透視撮影装置を提供する。
【解決手段】 被検者に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、被検者を透過したＸ線を画像化するＸ線受像手段と、Ｘ線照射手段および受像手段を一括して被検者に対して移動可能に保持する支持手段とを有する。この受像手段から出力された画像を記憶する画像記憶手段と、画像記憶手段の画像を表示する表示手段と、Ｘ線照射中の最終画像を画像記憶手段に記憶し、Ｘ線照射終了後に最終画像（LIH像）を読み出して表示手段に表示するLIH手段を有する。支持手段の移動量を検出することによりＸ線照射手段および受像手段と被検者との位置関係を検出する位置関係検出手段と、LIH像を表示手段に表示する際、位置関係の情報に基づいてLIH像に対して移動、拡大、縮小の少なくともいずれかを行う位置補正手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラストイメージホールド（LIH）機能を備えたＸ線透視撮影装置に関するものである。特に、IVRや外科用のＸ線透視撮影装置において、Ｘ線被爆低減に好適なＸ線透視撮影装置に関するものである。

外科用Ｘ線透視撮影装置は、Ｘ線画像による診断のほか、治療行為に共されることが多い。このような装置として、移動型Ｘ線透視撮影装置が知られている（例えば特許文献１）。この装置は、図３に示すように、Cアーム51の一端にＸ線照射手段30を、他端にＸ線受像手段40を具備し、そのCアーム51は支持手段50を介して装置本体10に取り付けられている。そして、装置本体10は移動台車20に取り付けられている。

支持手段50は、Cアームを水平・垂直方向にスライド自在に保持すると共に、回転、円弧動させることもできる。より具体的には、移動台車20の上部には、Cアーム51を上下にスライド可能な上下動機構55を介して垂直支柱52が設置され、垂直支柱55の上端部にはCアーム51を前後左右にスライド可能な水平動機構56を介して水平支柱53が設置されている。また、水平支柱53には、同支柱53を回転軸としてCアーム51を回転させる回転機構54aと、水平支柱53の端部においてCアーム沿いにCアーム51をスライドさせる円弧動機構54bが設けられている。そして、移動台車20には車輪21、キャスタ22などの移動手段が具備されており、任意の位置と方向にＸ線透視撮影装置を移動できるようになっている。

一般に、Ｘ線照射手段の位置合わせを行う際は、まず上記支持手段で調整可能な範囲の中心付近に移動台車を設置し、位置合わせの微調整や、手技中に生じる観測視野の移動に対しては上下動機構、水平動機構、回転・円弧動機構で対応している。例えば、上記装置を手術に使用する場合、患部の位置と向き、手技者の立ち位置、他の医療器具などによりＸ線透視撮影装置の設置位置が制約される場合でも、移動台車によりＸ線透視撮影装置を移動させて、Ｘ線撮影を行おうとする部位が観測できる位置にＸ線透視撮影装置を配置する。

また、手技中に観測部位が一定範囲内で移動した場合は、台車を移動させることなく、支持手段でCアームのみ駆動し、観測部位の移動に対応してＸ線照射手段とＸ線受像手段とを適切な位置に位置合わせしている。この位置合わせにより、観測部位に対して好適な方向（角度）からのＸ線画像を得ることができる。

特開2002-272718号公報（図１）

しかし、上記のＸ線撮影装置では、Ｘ線の照射野を正確に位置合わせする際にＸ線を照射し続ける必要があり、患者の被爆量が多くなるという問題があった。

上記のようにして位置合わせを行ったとしても、Ｘ線を照射してその像を観測すると、Ｘ線画像の視野が意図した位置から僅かにずれている場合が生じる。この場合、正確な位置合わせを行うには、従来の装置ではＸ線を照射し続け、その像を見ながら前記上下動機構、水平動機構、回転・円弧動機構によりCアームの位置補正を行う必要がある。その結果、位置補正のために患者にＸ線照射を行わなければならず、Ｘ線を照射せずに位置補正可能な技術の提案が強く望まれていた。

本発明は、上記の事情に鑑み、Ｘ線照射を停止したときでも、Ｘ線画像の視野の位置補正が行えるＸ線透視撮影装置を提供することを目的とする。

本発明Ｘ線透視撮影装置では、Ｘ線照射中の最終画像（LIH像：Last Image Hold像）を利用することで上記の目的を達成する。

すなわち、本発明Ｘ線透視撮影装置は、被検者に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、被検者を透過したＸ線を画像化するＸ線受像手段と、Ｘ線照射手段およびＸ線受像手段を一括して被検者に対して移動可能に保持する支持手段と、前記Ｘ線受像手段から出力された画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段の画像を表示する表示手段と、Ｘ線照射中の最終画像を画像記憶手段に記憶し、Ｘ線照射終了後に前記最終画像（LIH像）を読み出して表示手段に表示するラストイメージホールド手段とを有する。そして、支持手段の移動量を検出することによりＸ線照射手段および受像手段と被検者との位置関係を検出する位置関係検出手段と、前記LIH像を表示手段に表示する際、前記位置関係の情報に基づいてLIH像に対して移動、拡大、縮小の少なくともいずれかを行う位置補正手段とを有することを特徴とする。

この装置では、Ｘ線照射手段および受像手段の移動量を検出し、その移動量からLIH像の表示手段に対するシフト量、拡大量、縮小量の少なくとも一つを演算する。つまり、Ｘ線照射手段およびＸ線受像手段の移動中または移動後にＸ線を照射すれば表示手段に表示されるであろうＸ線画像を演算により求め、このＸ線画像を表示手段に表示することにより、Ｘ線を連続照射せずにＸ線照射手段の正確な位置合わせを行うことができる。

前記支持手段は、Ｘ線照射手段および受像手段を対向した状態に保持するCアームが好適に利用される。また、支持手段は、Ｘ線照射手段および受像手段を一括して水平方向にスライドする水平動機構や、Ｘ線照射手段および受像手段を一括して垂直方向にスライドする上下動機構が挙げられる。代表的には、Cアームを上下動または水平動させる。水平動機構は、Ｘ線照射手段および受像手段を前後および左右に移動できるものが好ましい。前記のCアームは、移動型Ｘ線装置に装着されているものでもよいし、天井から吊下げられている構造のものでもよい。

前記位置補正手段は、例えば、水平動機構の移動量に基づいて、LIH像に対して移動を行なったり、上下動機構の移動量に基づいて、LIH像に対して拡大、縮小を行なう。

さらに、本発明装置において、Ｘ線受像手段としては、被検者を透過したＸ線を可視光学像に変換出力できるものであれば良い。例えば、イメージインテンシファイヤ（I.I.）を用い、I.I.から出力された可視光学像をTVカメラで撮影して画像データとして出力する。その他、FPD（Flat Panel Detector）を用いたものでも良い。

本発明Ｘ線透視撮影装置によれば、支持手段の駆動によりＸ線照射野の位置補正を行う際、Ｘ線照射を必要とせず、患者および術者に対し無用なＸ線被爆が行われることを回避できる。従って、手術全体を通してみれば低被爆を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図1に基づいて説明する。図1は本発明装置の概略機能構成図である。

このＸ線透視撮影装置は移動型の装置で、本体10と、本体10を移動自在に支持する台車20と、被検者200に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段30と、被検者200を透過したＸ線を画像化するＸ線受像手段40と、これら照射手段30および受像手段40を一括して本体10に対して移動自在に支持する支持手段50と、撮影したＸ線画像を表示するモニタ60とを有する。

本体10は、Ｘ線の照射から透視画像の生成までに必要な各部の制御と演算を実行する制御回路などが内蔵されている。その他、必要ならＸ線透視撮影装置の走行を行うモータや、後述する支持手段50の駆動を行うモータの制御回路が内蔵されていてもよい。この図では後述するＸ線制御部11、移動量演算部12やシフト部13は、本体10の外側に模式的に示しているが、実際には本体10内に収納されている。

台車20は、車輪21および回転自在のキャスタ22を有し、本発明装置自体を移動自在とする。この装置自体の移動により、被検者200に対して任意の位置に本発明装置を配置することができる。また、車輪21にはブレーキ機構が具備されており、所定位置に本発明装置を設置後は外力による意図しない移動が起こりにくいように工夫されている。

Ｘ線照射手段30は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線の照射野を規定する可動絞りとを有する。Ｘ線管は、図示しない高電圧装置からの所定の電圧が印加されることでＸ線を放出する。この高電圧装置に対する管電圧、管電流は後述するＸ線制御部11からの指令により決定される。また、Ｘ線制御部11は、Ｘ線ON／OFF信号を後述する画像メモリ14に出力する。

Ｘ線受像手段40は、Ｘ線を画像データに変換できるものであればよい。本例では、FPD41を用いた。被検者200を透過したＸ線は、FPD制御部42により可視画像データに変換され、デジタル画像データとして出力される。出力された画像データは、画像メモリ14に記憶され、フレームごとに順次更新される。

支持手段50は、一端にＸ線照射手段30が設けられて他端にＸ線受像手段40を有するCアーム51と、本体10から垂直方向に設けられた垂直支柱52と、垂直支柱52に対して直交方向に連結された水平支柱53と、水平支柱53の端部においてCアーム51を同アーム51の円弧沿いにスライドさせる円弧動機構54bと、水平支柱53を回転軸としてCアーム51を回転させる回転機構54aとを有する。

Cアーム51は、垂直支柱52が上下動機構55により上下方向にスライド自在に構成され、さらに水平動機構56により水平支柱53が水平方向にスライド自在に構成されることで、垂直・水平方向に移動自在とされている。また、この水平動機構56は、水平支柱53を前後方向と左右方向に独立駆動するリニアベアリングを有し、この機構により水平支柱53は垂直支柱52に対して前後左右にスライドさせることができる。

さらに、上下動機構55および水平動機構56の各々には、垂直支柱52及び水平支柱53の移動量を検知する移動量検知センサ（位置関係検出手段）が設けられている。移動量検知センサには、水平支柱53の前後方向の移動量を検知する前後量センサ58a、水平支柱53の左右方向の移動量を検知する水平量センサ58b、垂直支柱52の上下方向の移動量を検知する上下量センサ57が含まれ、各センサにより検知された移動量は移動量信号として出力される。本例では、エンコーダを用いて垂直支柱52及び水平支柱53の移動量を検知している。

そして、FPD41で画像データとして出力されたＸ線透視画像は、リアルタイムでモニタ60に表示される。

上記の装置において、Ｘ線照射手段30の正確な位置合わせ操作について図１および図2を用いて説明する。図２は本発明装置の処理手順を示すフローチャートである。

まず、本発明装置を被検者200に近接させ、装置自体の移動およびCアーム51の駆動によりＸ線照射手段30を手技対象部位（以降「患部」という）に概略的に位置合わせする（第1ポジショニング）。一般に、患部の位置は手技の前に把握されており、第1ポジショニングにより、おおよその位置合わせすることができる。

このポジショニング確認のため、短いＸ線照射を行う。Ｘ線照射時間は、リカーシブフィルタを使用しない場合、数ミリ秒から数十ミリ秒でよい。被検者200を透過したＸ線はFPD41で画像化され、FPD制御部42により画像データに変換されて、この画像データはＸ線ON中には画像メモリ14に随時記録、更新される。同時に、画像メモリ14に記録された画像はモニタ60に表示される。一方、Ｘ線照射がOFFすると、ラストイメージホールド手段により、Ｘ線が照射されなくても画像がモニタに表示される。ラストイメージホールド手段は、Ｘ線制御部11からのＸ線OFF信号に同期して画像メモリ14の書き換えを停止させ、Ｘ線ON時の最終画像（LIH像）をモニタ60に表示し続ける。

次に、Cアーム51を駆動して、より正確な位置合わせを行う（第2ポジショニング）。このポジショニングは、位置補正量が僅かであるため、台車20は固定したままでCアーム51の駆動のみにより行なう。

例えば、水平支柱53を駆動してCアーム51を前後または左右に移動させた場合、この移動量を移動量検知センサで把握し（ステップS101）、その移動量を位置補正手段に出力する。位置補正手段では、前記センサで検知した水平方向の移動量を移動量演算部12に入力し、その演算部12でモニタ60に映し出されたLIH像のモニタ60に対するシフト量を演算する（ステップS102）。そして、画像シフト部13により、画像メモリ上でLIH像をシフト量に応じて移動した状態として（ステップS103）、その移動後の画像をモニタ60上に表示する（ステップS104）。

また、垂直支柱52を駆動してCアーム51を上下動させた場合、この移動量を移動量検知センサで把握し（ステップS101）、その移動量を上記と同様に移動量演算部12に出力する。移動量演算部12では、既知のＸ線管とFPD間の距離、FPD41と患部間の距離、FPD画像サイズ（受像手段自身の拡大率）に加え、前記センサで検知した垂直方向の移動量からモニタ60上のLIH像の拡大（縮小）率を求める（ステップS102）。そして、画像シフト部13により、LIH像を拡大（縮小）率に応じて拡大（縮小）した状態として（ステップS103）、その移動後の画像をモニタ60上に表示する（ステップS104）。

Cアーム51の水平動と垂直動が複合して行われた場合、上述のシフトに拡大（縮小）を加味した画像処理を行って、Cアーム51の移動後の位置でＸ線が照射されれば表示されるであろう画像をモニタ60に表示する。

このように、第2ポジショニングにおいて、LIH像を利用した画像処理を行うことで、Cアーム駆動後にＸ線が照射されていればモニタ60に表示されるであろうＸ線画像をリアルタイムに演算・表示し、Ｘ線を照射することなく患部に対してＸ線照射手段30を正確に位置決めすることができる。

なお、Ｘ線は、Ｘ線画像として表示可能なエリアにのみに照射されるようになっているため、LIH像をモニタ上でシフトすると、Ｘ線が照射されていないためＸ線像が得られていない非画像部分がモニタ上に現れることとなる。しかし、第2ポジショニングの範囲は限定されており、かつ非画像部分は手技や診断目的に使用されるものではないため、実用上障害とはならない。

本発明装置は、医療用Ｘ線透視撮影装置として好適に利用することができる。

本発明装置の概略機能構成図である。 本発明装置の処理手順を示すフローチャートである。 従来装置の概略機能構成図である。

符号の説明

10 本体 11 Ｘ線制御部 12 移動量演算部 13 シフト部
14 画像メモリ
20 台車 21 車輪 22 キャスタ
30 Ｘ線照射手段 40 Ｘ線受像手段 41 FPD 42 FPD制御部
50 支持手段 51 Cアーム 52 垂直支柱 53 水平支柱
54a 回転機構 54b 円弧動機構 55 上下動機構 56 水平動機構
57 上下量センサ 58a 前後量センサ 58b 水平量センサ
60 モニタ 200 被検者

Claims (3)

1. 被検者に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、
   被検者を透過したＸ線を画像化するＸ線受像手段と、
   Ｘ線照射手段およびＸ線受像手段を一括して被検者に対して移動可能に保持する支持手段と、
   前記受像手段から出力された画像を記憶する画像記憶手段と、
   前記画像記憶手段の画像を表示する表示手段と、
   Ｘ線照射中の最終画像を画像記憶手段に記憶し、Ｘ線照射終了後に前記最終画像（LIH像）を読み出して表示手段に表示するラストイメージホールド手段と、
   前記支持手段の移動量を検出することによりＸ線照射手段およびＸ線受像手段と被検者との位置関係を検出する位置関係検出手段と、
   前記LIH像を表示手段に表示する際、前記位置関係の情報に基づいてLIH像に対して移動、拡大、縮小の少なくともいずれかを行う位置補正手段とを有することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
2. 前記支持手段は、Ｘ線照射手段およびＸ線受像手段を一括して水平方向にスライドする水平動機構を有し、
   前記位置補正手段は、水平動機構の移動量に基づいて、LIH像に対して移動を行なうことを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視撮影装置。
3. 前記支持手段は、Ｘ線照射手段およびＸ線受像手段を一括して垂直方向にスライドする上下動機構とを有し、
   前記位置補正手段は、上下動機構の移動量に基づいて、LIH像に対して拡大または縮小を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線透視撮影装置。

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