JP2007089923A - X線診断装置 - Google Patents

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邦夫 白石
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Abstract

【課題】 X線透視を長時間にわたり継続するIVR手技において、患者の皮膚線量が過大になるのを防止する。
【解決手段】 面積線量計21で計測した線量値を皮膚線量値に換算し、この値が予め設定した値に達したときに、X線管20およびX線検出器30を支持しているアーム11を駆動してX線の照射方向Rを逆にし、目的部位のX線透視像を継続して得られるようにした。
これにより、X線照射方向を変えて、被検体の同一目的部位のX線透視像を継続して得ることが可能となり、比較的長時間にわたるX線照射を行なっても、過度のX線被曝を抑制して、被曝障害の発生を防止することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、被検体(患者)の被曝線量を低減しながら、比較的長い時間の透視撮影を可能にするX線診断装置に関する。
近年医療の分野において、治療に際しての患者の負担を極力軽減しようとする低侵襲治療の考え方が注目され、X線診断装置によるX線透視下において、患者の体内に挿入したカテーテルなどの処置用部材を操作して行なう、画像診断的介入治療(インターベンショナルラジオロジー(Interventional Radiology)通常IVRと略称される。)が盛んに行われるようになった。このIVRは、通常、寝台天板に寝載した患者の大腿動脈にカテーテルを挿入し、それを頭部、胸部、腹部などの診断または治療の目的部位(以下、単に目的部位と称する。)へX線透視像を観察しながら導き、カテーテルの先端が目的部位に到達したところで、X線透視下で種々の処置を行なうものである。
このIVRの手技としては、例えば、先端にバルーンを取り付けたカテーテルを患者の血管に挿入し、X線透視下でその先端を閉塞した部位まで導き、そこでバルーンを膨らませることによって、閉塞した血管を拡張させる手技、また、出血している部位へカテーテルを導き、そこでカテーテル先端から血液凝固剤を注入して、出血した血管を閉塞する手技、同様に、カテーテル先端を癌細胞近辺まで送り込み、癌細胞に栄養を補給している血管を閉塞する手技、さらに、カテーテル先端から抗癌剤を投与した後に血管を閉塞する手技などが多い(例えば、特許文献1参照。)。
そして、このようなIVRは、開頭、開腹せずに手技を行なうことができるので、患者の負担が大幅に軽減され、術後の回復も早まるというメリットがある。
また、IVR手技を実施する場合には、患者の全身をいろいろな角度からX線透視撮影することが必要となり、そのために、例えば略C字状に形成されたアームに、X線管とX線検出器とを対向するように支持させた構造のX線診断装置が使用される。このようなX線診断装置は、天板に載置した患者(被検体)を、X線管とX線検出器との間に位置させて、C字状のアームを回転させたりスライドさせたりしながら、被検体の所望の目的部位のX線透視像を撮影し、その画像をモニタに表示するものである。
従って、X線管を患者の上方に位置させて、患者の上方からX線を照射する所謂オーバーチューブの状態(患者の前方向から後方向へX線が抜ける撮影方向として、Anterio-Posterior:A−Pとも称する。)で透視撮影を実施したり、逆にX線管を患者の下方に位置させて、患者の下方からX線を照射する所謂アンダーチューブの状態(患者の後方向から前方向へX線が抜ける撮影方向として、Postero- Anterior:P−Aとも称する。)で透視撮影を実施したりする場合が生ずる。しかしながら、オーバーチューブの状態で透視撮影を実施した場合と、アンダーチューブの状態で透視撮影を実施した場合とでは、モニタに表示される目的部位の画像は、上下・左右が反転した画像となるので操作や診断がし難くなるという問題があり、この問題の解消策として、オーバーチューブの状態、アンダーチューブの状態にかかわらず、モニタに表示される画像の上下・左右方向を一致させるようにすることが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開2002−119507号公報 特開2004−181114号公報
ところで、IVR手技にあっては難しい手技もあり、そのため長時間にわたってX線透視を継続する場合がある。特に手技中には、目的部位が変わらないのでその目的部位に対して同じ方向からX線を照射し続けることになり、従って患者の皮膚線量(X線被曝量)が過大となるおそれがあった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。
上述の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、被検体を載置する天板を挟んで、X線管とX線検出器とを対向するように支持する支持器を有し、前記被検体の所望の目的部位のX線透視像を撮影してモニタに表示するX線診断装置において、前記X線管から前記被検体へ照射されたX線に基づく前記被検体の被曝線量または、前記X線管から前記被検体へ照射されたX線の照射時間を検出する被曝検出手段と、この被曝検出手段により検出された前記被検体の被曝線量または照射時間が設定値に達したときに、前記X線管から前記被検体へのX線照射方向を逆にして、前記被検体の当該診断部位のX線透視像を得るX線照射方向変更手段とを具備することを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のX線診断装置において、前記X線照射方向変更手段は、前記支持器を駆動して、前記被検体に対する前記X線管と前記X線検出器との対向位置を対称にするものであることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2のいずれか1項に記載のX線診断装置において、前記X線照射方向変更手段によって、前記X線管から前記被検体へのX線照射方向を逆にして、前記被検体の当該目的部位のX線透視像を得るようにしたときは、前記モニタに表示される当該X線透視像の向きを、当初のX線透視像と同じ向きになるように処理する画像処理手段をさらに具備することを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のX線診断装置において、前記画像処理手段は、視野サイズの切替えまたはデジタルズーム処理により、前記モニタに表示される当該X線透視像を、当初のX線透視像と同等の大きさにする手段をさらに具備することを特徴とする。
上記課題を解決するための手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する各請求項の発明によれば、次のような効果を奏する。
請求項1および請求項2に記載の発明によれば、X線照射方向を変えて、被検体の同一目的部位のX線透視像を継続して得ることが可能となり、比較的長時間にわたるX線照射を行なっても、過度のX線被曝を抑制して、被曝障害の発生を防止することができる。
請求項3に記載の発明によれば、手技の実施中に、X線の入射方向を180度逆にした場合でも、モニタに表示される画像の向きは変わらないので、術者はX線の入射方向の変化を意識せずに手技を継続して実施することができ、瞬間的な判断を混乱させるおそれも防止できる。
請求項4に記載の発明によれば、手技の実施中に、X線の入射方向を180度逆にした場合でも、モニタに表示される画像の大きさは変わらないので、術者はX線の入射方向の変化を意識せずに手技を継続して実施することができ、瞬間的な判断を混乱させるおそれも防止できる。
以下、本発明に係るX線診断装置の一実施例について、図1ないし図7を参照して詳細に説明する。なおこれらの図において、同一部分には同一符号を付して示してある。
図1は、本発明に係るX線診断装置の一実施例の概略的な構成を示した系統図である。このX線診断装置は、例えば略C字形に湾曲したアーム11を、支持軸を中心に回転させたり、湾曲方向に沿ってスライドさせたりするように支持している支持器10と、アーム11の一方の端に取着されたX線管20と、アーム11の他方の端に取着されたX線検出器30と、X線管20に高電圧を供給してX線を発生させるX線発生装置40と、X線発生装置40に対してX線管20に供給する管電圧、管電流、X線パルス幅などの出力条件の設定を行なうX線制御器51や、X線検出器30から得られる映像信号に階調処理を施したり、画像の向きを反転させたり或いは拡大率を変えたりすることのできる画像処理装置52を有するX線画像制御装置50と、このX線画像制御装置50から得られるX線画像を表示するモニタ60と、被検体を載置する天板71を有する寝台70と、これら支持器10、X線検出器30、X線発生装置40、X線画像制御装置50、寝台70などを有機的に制御する演算装置(CPU)やメモリを有するシステム制御装置80と、操作者が適宜操作するキーボードやマウス、トラックボールなどを備えた操作部90とから構成されている。
なお、X線管20の前面部には、面積線量計21を有するX線絞り22が備えられている。この面積線量計21で計測された線量値は、システム制御装置80において、X線源と被検体との距離や角度などから検査プロトコル毎または被検体毎の皮膚線量値として計算し、その結果はモニタ60に表示される。また、所定時間にわたってアーム11や天板71が動かないままX線管10からX線が照射され続けていたときの被曝線量の積算値(すなわち、皮膚線量の積算値)またはX線が照射され続けていた時間が所定値に達したときに、警報を発することができるようになっている。そして、この警報を発するようにする皮膚線量の積算値やX線の照射継続時間は、操作者が操作部90によって適宜設定することができる。
さらにX線検出器30は、例えばX線像を可視光像に変換するイメージインテンシファイア(Image Intensifier:以下、I.I.と略称する。)と、I.I.の出力蛍光面に形成された可視光像の透過量を制御する光学系と、光学系を介して前記可視光像を撮影するテレビカメラとから構成されている。
次に、このように構成されている本発明に係るX線診断装置を、臨床に供するに当っての考え方について、図2を参照して説明する。
図2(a)は、アンダーチューブの状態(P−A)で被検体Pを透視撮影している様子を示したものであり、図中符号Obは目的部位を表している。このような状態では、X線管20からのX線が被検体Pに直接入射する符号Tで示した体表部分が最も大きなX線被曝を受けることになり、X線検出器30側へ行くほど各部位の被曝量は少なくなる。よって、皮膚線量値は、この体表部分Tの被曝量を表したものとなっている。
さて、目的部位Obの透視撮影を同じ体表部分TからX線の照射を続けて行なうと、その体表部分Tの皮膚線量が過大となって被検体Pに与えるダメージが大きくなる。そこで、図2(b)に示すように、X線の照射方向を180度反転させて同じ目的部位Obの透視撮影を行なえば、逆方向の体表部分T1からX線が被検体Pに入射することになるので、先の体表部分Tの皮膚線量は軽減されることになる。
このようなことに注目して本発明は、所定の目的部位Obに対して、ある方向からX線を照射しながらIVR手技を実施している際に、一部の体表部分Tの皮膚線量が過大になるのを避けるために、体表部分Tの皮膚線量が所定量に達したり、またはX線照射時間が所定時間に達したりしたときに、X線の照射方向を180度反転させて逆方向の体表部分T1からX線を照射するようにして、同じ目的部位Obの透視撮影を行ないながらIVR手技を実施できるようにしたものである。
このような考え方のもとで、図1に示した構成の本発明に係るX線診断装置を臨床に供する場合の動作を、以下に説明する。
図3は、被検体PにIVR手技を施す場合のX線診断装置の様子を示したものである。ここでは、X線管20とX線検出器30とを対向するように設けているアーム11と、被検体Pを載置した天板71とが所望の位置に停止しており、天板11の下方側にX線管20があり、従って天板11の上方側にX線検出器30が位置する所謂アンダーチューブの状態で、被検体Pの診断または治療の目的部位ObのX線透視像を得ながらIVR手技を実施するものである。なお、図中矢印Rは、目的部位Obを通るX線の照射方向を示している。そして、後の説明を分かり易くするために、図3におけるアーム11の位置を、具体的に例えばLAO=30度、CRA=30度(すなわち、観察方向が被検体Pの水平方向に対して左に30度、体軸方向に対して上方から30度である)とする。
この状態でX線透視を続けながら手技を実施すると、面積線量計21で計測された被曝線量値は、システム制御装置80によって皮膚線量値に換算され、その値がモニタ60に表示される。さらに、その皮膚線量値が予め設定しておいた値に達すると警報を発するようになっている。そして、その警報信号はシステム制御装置80からX線制御器51へ送られ、X線制御器51はX線発生装置40を制御してX線の照射を停止させる。またシステム制御装置80からの警報信号は支持器10へも供給され、この警報信号を受けて支持器10は、X線管20から被検体PへのX線照射方向Rを逆にして、被検体Pの当該目的部位ObのX線透視像が得られるようにアーム11を移動させる。
図4は、移動した後のアーム11の位置でIVR手技を実施する場合のX線診断装置の様子を示したものである。すなわち、アーム11を180度回転させることによって、天板71の上方側にX線管20を位置させ、従って天板71の下方側にX線検出器30が在るようにする所謂オーバーチューブの状態とする。さらに、X線の照射方向Rが図3の場合と同様に被検体Pの同じ目的部位Obを通るようにするために、アーム11を湾曲方向に沿ってスライドさせる。すなわち、LAO=30度、CRA=30度の位置にあるアーム11を、X線管20から被検体PへのX線照射方向Rを逆にして、被検体Pの同じ目的部位ObのX線透視像を得るようにするには、RAO=150度、CAU=30度(すなわち、観察方向が被検体Pの水平方向に対して右に150度、体軸方向に対して下方から30度)とすればよい。
従って、上記のように警報信号をトリガーとして、システム制御装置80において、LAO=30度、CRA=30度という現在位置にあるアーム11を、X線照射方向Rを逆にして被検体Pの同じ目的部位ObのX線透視像を得るようにするための位置を計算して、RAO=150度、CAU=30度にすればよいという解を求め、そのデータにもとづいて支持器10へ駆動信号を供給する。よって、アーム11が所定の位置へと移動させられるので、その状態で操作部90から再度X線の曝射開始の指示を与えることによって、透視撮影が開始され同じ目的部位Obに対するIVR手技を継続することができる。なおこのとき、システム制御装置80は皮膚線量の積算値をゼロにクリアして、新たな積算を開始する。
このようにすれば、全く逆方向からX線を照射して被検体Pの同一目的部位ObのX線透視像を得ながらIVR手技を継続することができる。しかも、X線の入射方向が体表部分Tと体表部分T1のように変わるので、皮膚線量が分散されて、被検体Pの被曝に伴うダメージを低減することができる。
ところで、アーム11を180度回転させる前と後、すなわち、アンダーチューブの状態(P−A)とオーバーチューブの状態(A−P)とで透視撮影を行なった場合、モニタ60に表示される画像の向きは、左右が反転した画像となっている。その様子が図5に示されている。
すなわち、図5(a)は、図2(a)または図3に示したアンダーチューブ(P−A)の状態で透視撮影した場合に、モニタ60に表示される目的部位Obの画像の一例を示したものである。これに対して、X線の入射方向を180度逆にして、図2(b)または図4に示したオーバーチューブ(A−P)の状態で透視撮影した場合には、モニタ60に表示される目的部位Obの画像は、図5(b)に示すように、左右の向きが逆になる。
そのため、このモニタ60に表示される画像を見ながら手技を行なう術者にとって、手技中に画像の向きが変わると、瞬間的な判断を必要とするような場合に、混乱を起こさせるおそれもあり、X線の照射方向が180度変わっても、同じ目的部位Obを観察しながら手技を実行するためには、表示される画像の向きが常に同じであることが望ましい。
そこで、図2(b)または図4に示したオーバーチューブ(A−P)の状態で透視撮影した場合に、本来モニタ60に、図5(b)に示すように表示される目的部位Obの画像を、画像処理装置52において左右の向きを反転させる処理を実施して、図2(a)または図3に示したアンダーチューブ(P−A)の状態で透視撮影した場合と同様になるようにする。その結果を示したものが図5(c)であり、図5(a)と同様の画像がモニタに表示されることになる。なお、オーバーチューブ(A−P)の状態で透視撮影したときに得られる画像の向きを標準とする場合は、アンダーチューブ(P−A)の状態で透視撮影した場合に得られる画像の向きを、左右反転させて表示するようにすれば良いことは言うまでもない。
さて、X線管20の焦点とX線検出器30の受像面との間の距離(Source Image Distance:以下、SIDと称する。)と、X線管20の焦点とアイソセンターとの間の距離(Source Object Distance:以下、SODと称する。)との関係を図6に示してある。この図からも分かるように、アーム11を図3に示す状態(アンダーチューブの状態:P−A)から、図4に示す状態(オーバーチューブの状態:A−P)へと180度回転させるだけだと、アーム11の回転中心がアイソセンターの位置にない限り、SIDが同じであっても、SODが変わってしまい、画像の拡大率が変わることになる。
このような場合には、アーム11を180度回転させた後、寝台70の天板71の高さ位置を調整することにより、SODをアーム11の回転前と同じになるようにして、アイソセンター付近の画像の大きさが変わらないようにすればよい。
また、天板71の高さの関係や支持器10を設置している床との干渉などから、必ずしも幾何学的配置が確保できないことも予想される。そのような場合には、次のような対策を講じるものとする。
すなわち、天板71の高さ位置を変えながら、天板71に干渉しないようにアーム11を回転させる。また、必要に応じてSIDを変更する。このとき、アイソセンター位置からの拡大率が同じになるようにSIDを変更する。なお、SIDの変更で拡大率が同じにならない場合は、画像の拡大・縮小による視野サイズを切替えて画像の大きさが同じになるようにする。
さらに、視野サイズの切替えだけでは対応しきれない場合には、デジタル拡大の技術を用いて、画像の拡大率をあわせるようにしても良い。SIDとSODとの比と視野サイズから拡大率が求まるので、画像サイズを合わせることは容易に行なえる。ただし、目的部位Obがアイソセンター上にない場合は、自動的に拡大率を合わせることが困難なので、マニュアル操作によって任意に拡大率を合わせる操作を実行することになる。
以上述べたような手順を、図7を参照しながら整理しておく。アンダーチューブの状態(P−A)であろうと、オーバーチューブの状態(A−P)であろうと差し支えないが、標準的な撮影方向で目的部位を透視撮影することによって、例えば図7(a)に示すような画像がモニタ60に表示されているものとする。そこで、支持器10を駆動して撮影方向を180度変更する操作を行ない、同一目的部位の透視撮影を実施すると、何も画像処理をしなければ、図7(b)に示すような画像がモニタ60に表示されることになる。すなわち、この画像は図7(a)に示した画像に対して左右が反転されており、さらに画像のサイズが、図7(a)に示したものと若干異なっている。
そこで、画像を左右反転させる操作を行なうと、モニタ60に表示される画像は、図7(c)に示すように図7(a)に示したものと同じ向きの画像となり、さらに拡大率の調整或いはデジタル拡大技術などによって画像サイズを合わせる操作を実施することによって、最終的に図7(d)に示すような図7(a)に示したものとほぼ同等の画像をモニタ60に表示させることができる。ただし、図7(a)と図7(d)との画像では、正しくは奥行き方向が逆になっているはずであるが、目的部位にのみ注目すれば、ほぼ同等の画像とみなすことができるものである。これらの操作を、撮影方向を180度変更する操作に応じて自動的に追従させるようにするが、場合によっては手動で操作するようにしても良い。
なお本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。
例えば、X線の照射方向を反転させるためのトリガーを与える警報信号は、面積線量計21による線量値の計測に限らず、X線照射時間を計測することによって発するようにしてもよい。すなわち、システム制御装置80においてX線照射時間を計測するようにしておき、或る部位に照射されるX線の照射時間か予め設定しておいた時間に達したときに、警報信号を発するようにすればよい。
また、図1に示したX線診断装置のX線検出器30は、I.I.と光学系およびテレビカメラとから構成されるものとして説明した。しかし近時、例えばガラス基板上に形成されるスイッチング素子や容量を、X線を電荷などに変換する光導電膜などで覆うようにした半導体アレイで形成されるフラットパネル型放射線検出器(Flat Panel Detector:FPD)が開発され実用に供されている。このFPDは、高解像度、軽量・コンパクトで、画像歪みも少ないという特徴を備えており、上記のI.I.、光学系、テレビカメラから構成されるX線検出器30に代えてFPDを用いてもよいことは言うまでもない。
本発明に係るX線診断装置の一実施例の概略的な構成を示した系統図である。 本発明に係るX線診断装置を、臨床に供するに当っての考え方を説明するために示した説明図である。 被検体にIVR手技を施す場合のX線診断装置の様子を示した説明図である。 図3の場合に対して逆方向からX線を照射して、同一部位のX線透視像を得てIVR手技を施す場合の様子を示した説明図である。 X線照射方向を逆にした場合に、画像の左右の向きが逆になることを説明した説明図である。 X線診断装置に関する幾何学的な位置関係を説明した説明図である。 本発明に係るX線診断装置の、操作手順の一例を説明した説明図である。
符号の説明
10 支持器
11 アーム
20 X線管
21 面積線量計
22 X線絞り
30 X線検出器
40 X線発生装置
50 X線画像制御装置
51 X線制御器
52 画像処理装置
60 モニタ
70 寝台
71 天板
80 システム制御装置
90 操作部

Claims (4)

  1. 被検体を載置する天板を挟んで、X線管とX線検出器とを対向するように支持する支持器を有し、前記被検体の所望の目的部位のX線透視像を撮影してモニタに表示するX線診断装置において、
    前記X線管から前記被検体へ照射されたX線に基づく前記被検体の被曝線量または、前記X線管から前記被検体へ照射されたX線の照射時間を検出する被曝検出手段と、
    この被曝検出手段により検出された前記被検体の被曝線量または照射時間が設定値に達したときに、前記X線管から前記被検体へのX線照射方向を逆にして、前記被検体の当該診断部位のX線透視像を得るX線照射方向変更手段と
    を具備することを特徴とするX線診断装置。
  2. 前記X線照射方向変更手段は、前記支持器を駆動して、前記被検体に対する前記X線管と前記X線検出器との対向位置を対称にするものであることを特徴とする請求項1に記載のX線診断装置。
  3. 前記X線照射方向変更手段によって、前記X線管から前記被検体へのX線照射方向を逆にして、前記被検体の当該目的部位のX線透視像を得るようにしたときは、前記モニタに表示される当該X線透視像の向きを、当初のX線透視像と同じ向きになるように処理する画像処理手段をさらに具備することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載のX線診断装置。
  4. 前記画像処理手段は、視野サイズの切替えまたはデジタルズーム処理により、前記モニタに表示される当該X線透視像を、当初のX線透視像と同等の大きさにする手段をさらに具備することを特徴とする請求項3に記載のX線診断装置。
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