JP2007190132A

JP2007190132A - Ｘ線検査装置

Info

Publication number: JP2007190132A
Application number: JP2006009916A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamanaka; 誓次山中
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】被曝量を軽減しつつも最適な撮影条件で、かつ、効率よく撮影を可能とするＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線出力を一定で撮影部位に応じた最適なフィルタを予め決定し、撮影部位とフィルタとを関連付けた情報として記憶部２５に記憶しておき、この記憶部２５に記憶された情報と撮影時に入力されている撮影条件に含まれる撮影部位とを比較・参照することにより、撮影部位に応じた最適なフィルタを自動で選択および切り替えを行うことができる。
【選択図】図１

Description

この発明はＸ線管から被検体に照射されたＸ線を検出し、被検体の撮影を行うＸ線検査装置に係り、特に、Ｘ線成分を抽出するフィルタを用いてＸ線撮影を行う技術に関する。

従来、Ｘ線検査装置は、所定のＸ線成分を抽出するフィルタを撮影ごとにオペレータが手動で切り替えている。また、撮影部位にＸ線の吸収率の高い部位と吸収率の低い部位とが混在するような場合、最適な撮影条件となるように管電圧、管電流を調整しながらＸ線出力（強度）を変更するとともに、Ｘ線出力が予め決めた基準値を超えるときには、フィルタも同時に変更している（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−９０９４１号公報

しかしながら、従来のＸ線検査装置は、被検体の部位によってはＸ線の吸収率の異なる部位が混在するような場合、一般に、Ｘ線の吸収しづらい部位を基準にしてＸ線出力を高めるとともに、選択使用するフィルタをＸ線出力に応じて変更するので、撮影部位に応じて適正化されたフィルタが選択されておらず、Ｘ線の吸収しやすい領域の被曝量が増加し過ぎるといった問題がある。

さらに、被検体の撮影部位が決定すると、その撮影部位に応じたフィルタをオペレータが手動で切り替えをしなければならず、操作が煩雑であるといった問題もある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被検体への被曝量を軽減しつつも最適な撮影条件で、かつ、効率よく撮影を可能とするＸ線検査装置を提供することを主たる目的とする。

発明者は、Ｘ線の吸収率の異なる撮影部位が混在する領域を撮影する際に、Ｘ線の吸収率の低い領域への被曝量を低減させるために鋭意検討した結果、撮影部位ごとに最適なフィルタを設定することにより、Ｘ線の吸収率の低い部位に合せてＸ線出力を高めなくても鮮明な画像を得られることが分かった。さらに、撮影部位ごとに適したフィルタを選択して撮影部位とフィルタの関係を関連情報として取得しておくことにより、撮影部位に応じて自動でフィルタを切り替えることが可能となった。

そこで、この発明は、こ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、第１の発明は、Ｘ線を被検体に照射するＸ線管と、前記被検体に照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管およびＸ線検出器を保持する保持部材と、被検体を載置する天板とを備えたＸ線検査装置であって、前記Ｘ線管から照射されるＸ線成分のうち被検体の撮影部位に応じて予め決定した所定のＸ線成分を抽出する複数種類のフィルタと、複数種類の前記フィルタから任意のフィルタに切り替える切替手段と、各種撮影条件を設定する条件設定手段と、撮影条件に含まれる被検体の撮影部位とフィルタの種類を対応付けした関連情報を記憶する記憶手段と、前記条件設定手段によって設定された撮影条件と記憶手段に記憶された関連情報とを比較し、撮影部位に応じたフィルタを選択する演算手段と、前記演算手段による選択結果に応じて前記切替手段を操作して選択されたフィルタに切り替えるフィルタ選択制御手段とを備えたことを特徴とする。

［作用・効果］この構成によると、条件設定手段によって設定された撮影条件に含まれる被検体の撮影部位に応じて、演算手段が予め撮影部位ごとに決められた最適なフィルタを記憶手段から選択し、フィルタ選択制御手段が選択結果に応じて切替手段を操作して選択したフィルタに自動設定する。したがって、オペレータは、条件設定の内容を確認するだけでよく、作業効率の向上を図ることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記フィルタ選択制御手段は、前記条件設定手段によって設定される管電圧および管電流の設定を一定に維持した状態で、撮影部位の変更ごとに切替手段を操作してフィルタを選択して切り替えることを特徴とする。

［作用・効果］この構成によると、撮影部位に関わらす、管電流と管電圧の設定を一定に維持してＸ線強度を一定にしたまま、撮影を行うことができる。したがって、Ｘ線吸収量の高い領域への被曝量を低減することができる。

この発明に係るＸ線検査装置によれば、被検体の撮影部位のうちＸ線の吸収率の高い部位への被曝量を低減することができるとともに、撮影部位に応じて最適なフィルタを自動で切り替え設定することができる。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。なお、本実施例ではＸ線検査装置として、造影剤注入用のカテーテルを介して被検体に造影剤を注入し、血管像を撮影するＸ線撮影装置を例に採って説明する。

図１は、本実施例に係るＸ線撮影装置の概略構成を示した側面図、図２は、その正面図、図３は、本実施例に係るＸ線撮影装置に用いられるＸ線管およびフィルタの一部破断図、図４は、それらの平面図、図５は、フィルタ内に備えられた切替機構の平面図である。

本実施例装置は、図１および図２に示すように、被検体Ｍを載置して検診するための天板１、支柱部２、およびＣ型アーム３から構成される。この支柱部２は、天井面に取り付けられて鉛直軸（図１、図２中のｚ軸）の軸心周りの回転を除いて固定されている。Ｃ型アーム３は、本発明における保持部材に相当する。

天板１は、昇降可能で、かつ、被検体Ｍの体軸方向に沿って移動可能に構成されている。天板１の駆動を制御する天板駆動制御部４が、天板１に接続されている。この天板駆動制御部４は、天板１を駆動させる駆動機構や、天板１の体軸方向の移動を止めるブレーキ機構や、その体軸方向の移動を解除するブレーキ解除機構や、天板１の位置を検出する検出機構など（いずれも図示省略）を制御するように構成されている。

Ｃ型アーム３の一端には、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管５が支持されており、他端には、被検体Ｍに照射されたＸ線を検出して光学像に変換するイメージインテンシファイア（以下、『Ｉ．Ｉ』と適宜略記する）６がそれぞれ支持されている。Ｃ型アーム３は、被検体Ｍの体軸（図１、図２中のｘ軸）の軸心周りに、被検体Ｍの体軸に対して水平面で垂直方向の軸（図１、図２中のｙ軸）の軸心周りにそれぞれ回転可能に構成されているとともに、支柱部２は、鉛直軸心周りに回転可能に構成されている。Ｉ．Ｉ６は、本発明におけるＸ線検出器に相当する。

支柱部２およびＣ型アーム３の駆動を制御するＣ型アーム駆動制御部７が、支柱部２およびＣ型アーム３にそれぞれ接続されており、このＣ型アーム駆動制御部７は、支柱部２およびＣ型アーム３を駆動させる駆動機構や、支柱部２およびＣ型アーム３の位置を検出する検出機構など（いずれも図示省略）を制御するように構成されている。

Ｘ線管５に管電圧および管電流を与える高電圧発生部８が、Ｘ線管５に接続されている。また、図３、図４に示すように、Ｘ線管５にはＸ線を照射する方向の面にコリメータ９が取り付けられている。このコリメータ９はＸ線の照視野を制御する。また、コリメータ９は、４本の板状部材１０ａから構成されるＸ線可動絞り１０と、複数種類のフィルタ１１を有する切替機構１２とを備えている。

Ｘ線可動絞り１０を構成する４本の板状部材１０ａは、開口部１０ｂを有するように互いに直交に配設されており、各板状部材１０ａは図３、図４中の矢印の方向に移動可能にそれぞれ構成されている。この開口部１０ｂ内を通るＸ線が、Ｘ線の照視野となって、各板状部材１０ａが上述のように移動可能に構成されることで開口部１０ｂの大きさを調節し、それによってＸ線の照視野を調節する。

図１および図２に示すように、コリメータ９の板状部材１０ａ（図３，図４参照）の駆動を制御するコリメータ駆動制御部１３が、板状部材１０ａに接続されている。このコリメータ駆動制御部１３は、板状部材１０ａを駆動させる駆動機構（図示省略）を制御するように構成されている。

また、コリメータ９には、複数種類のフィルタの切り替えを行う切替機構１２が備わっている。この切替機構１２のフィルタの切り替え選択制御するフィルタ選択制御部２４が接続されている。なお、切替機構１２は、本発明の切替手段に相当し、フィルタ選択制御部２４は、本発明のフィルタ選択制御手段に相当する。

この切替機構１２の具体的構成について、図３〜図５を参照して説明する。切替機構１２は、複数種類のフィルタ１１を配設したベースギア１６と、そのベースギア１６にそれぞれ嵌合された駆動ギア１７および位置検出用ギア１８と、ベースギア１６の中心部を貫通したベース軸１９と、駆動ギア１７の中心部を貫通した駆動軸２０と、位置検出用ギア１８の中心部を貫通した検出軸２１と、駆動軸２０を軸心周りに回転させるモータ２２と、検出軸２１の底部に連結されたロータリーエンコータなどの回転計２３とを備えている。

また、本実施例では、ベースギア１６に配設されたフィルタ１１は、図４に示すように、Ｘ線管５から照射されたＸ線から異なるＸ線成分を抽出する３つのフィルタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備えている。例えば、本実施例では、フィルタ１１ａに頭部撮影用、フィルタ１１ｂに腹部などの臓器類の軟組織撮影用、１１ｃに四肢など撮影範囲の広い四肢撮影用が設定され、ベースギア１６の１１ｄにはフィルタの設定されていない開口状態にしてある。ここで、各フィルタは、予め実験やシミュレーションなどによって、各部位に応じて最適なものが決定されている。各フィルタの特性としては、例えば、次にようになる。

頭部撮影用のフィルタ１１ａは、内組織が頭蓋骨で覆われているので、コントラストが高く、軟Ｘ線を除去する特性のものに決定される。つまり、図６（ａ）に示すように、Ｘ線の初期特性を示す破線に対して実線に示す減衰特性のフィルタが選択決定される。

軟組織撮影用のフィルタ１１ｂは、Ｘ線の吸収率が高く、広い撮影領域の設定が必要となるので、軟Ｘ線を小さく除去する特性のものに決定される。つまり、図６（ｂ）に示すように、Ｘ線の初期特性を示す破線に対して実線に示す減衰特性のフィルタが選択決定される。

四肢撮影用のフィルタ１１ｂは、Ｘ線の吸収率の低い骨の回りに少量の軟組織が存在し、かつ、広い撮影領域透の設定が必要となるので、軟Ｘ線を小さく除去するとともに、Ｘ線の爆射量も抑えた特性のものに決定される。つまり、図６（ｃ）に示すように、Ｘ線の初期特性を示す破線に対して実線に示す減衰特性のフィルタが選択決定される。

なお、これら各フィルタ１１ａ〜１１ｃを透過したＸ線束は矩形状に制限される。

図３および図４に戻り、モータ２２は、駆動軸２０を軸心周りに回転させる。この回転に伴って駆動ギア１７を回転駆動させ、駆動ギア１７に嵌合されたベースギア１６をも回転駆動させる。ベースギア１６の回転によりベースギア１６に配設された各フィルタ１１ａ〜１１ｃが、ベース軸１９の軸心周りに図４中の矢印の方向にそれぞれ回転される。また、ベースギア１６に嵌合された位置検出用ギア１８の回転数を、検出軸２１を介して回転計２３が測定することで、図４中の矢印の方向にそれぞれ回転される各フィルタ１１ａ〜１１ｃの位置を検出する。

各フィルタ１１ａ〜１１ｃは、図４に示すように、ベースギア１６を回転させることでＸ線可動絞り１０の開口部１０ｂ外・内間を移動、すなわちＸ線の照視野外と照視野内との間を移動する。また、ベースギア１６を９０°ずつ回転させることで３つのフィルタ１１ａ〜１１ｃのいずれかを選択して切り替える。このフィルタの切り替えは、制御部１４から選択された情報信号に基づいて、フィルタ選択制御部２４が行う。

フィルタ選択制御部２４は、ベースギア１６を駆動させるモータ２２の回転を制御する。つまり、回転計２３によって計数されたパルス数に応じてフィルタ１１の位置を検出し、設定対象のフィルタを所定位置で停止させる。

制御部１４は、Ｉ．Ｉ６によって光学像に変換されて送られてきたデータを、内部に含む演算部１５によって種々の演算処理を施した後に撮影画像として出力する。また、演算部１５は、記憶部２５を備えている。この記憶部２５には、実験やシミュレーションなどによって撮影部位に応じて予め決めたフィルタ（例えば、フィルタ１１ａ〜１１ｃ）の種類を、その撮影部位とフィルタおよびＸ線出力（管電圧値、管電流値）を関連付けした情報として記憶されている。つまり、操作部２６を操作して設定入力された条件と、記憶部２５に記憶されている情報とを比較し、入力情報の撮影部位と一致する情報を演算部１５が選択する。なお、演算部１５は、本発明の演算手段に相当し、記憶部２５は記憶手段に、操作部２６は条件設定手段に、それぞれ相当する。

また、制御部１４は、天板駆動制御部４、Ｃ型アーム駆動制御部７、高電圧発生部８、コリメータ駆動制御部１３、フィルタ選択制御部２４などを統括制御するように構成されている。

次に、下肢の血管造影撮影に係るＸ線撮影方法について、図７のフローチャートを参照して説明する。本実施例では、造影剤が血管の内部を流れる様子を腹部から足先に向けて順番に撮影する。

（ステップＳ１）初期設定
被検体Ｍの撮影条件を操作部２６を操作して設定する。例えば、撮影部位として腹部、下肢を選択設定し、管電圧および管電流は予め決めた一定値となるように設定する。演算部１５は、入力された撮影部位に応じたフィルタを記憶部２５から選択してＴＶモニタに表示する。

（ステップＳ２）天板の移動
被検体Ｍを天板１に載置した後、天板１の高さが所定の位置になるように被検体Ｍを載置したまま昇降移動する。そして、被検体Ｍの腹部がＣ型アーム３のＸ線管５とＩ．Ｉ６との間に位置するように天板１は被検体Ｍの体軸方向に沿って移動する。

（ステップＳ３）フィルタの設定
被検体Ｍの腹部がＣ型アーム３のＸ線管５とＩ．Ｉ６との間に位置したら、操作部２６を操作して軟組織撮影用のフィルタ１１ｂを選択する。この選択した指令信号に基づいて、フィルタ選択制御部２４が、モータ２２を駆動制御しながら回転計２３から送信されるパルス信号を読み取り、フィルタ１１ｂが所定位置にくるようする。

（ステップＳ４）腹部の撮影
フィルタ１１ｂの設定が完了すると腹部の撮影を開始する。このとき、Ｘ線管５からＸ線を照射し、コリメータ９内のフィルタ１１ｂ、Ｘ線可動絞り１０を介して被検体Ｍに照射する。被検体Ｍに照射されたＸ線をＩ．Ｉ６が検出して光学像に変換した後に、その変換されたデータを、制御部１４を介して演算部１５に送り、種々の演算処理を施した後に腹部の撮影画像を取得する。本実施例では、造影剤が血管の内部を流れる様子を診るのが目的であるので、撮影画像を実際に取得せずに撮影画像の出力結果をＴＶモニタ（図示省略）に表示して診断する。

腹部の撮影画像を診ながら腹部から足先に向けて撮影画像を得るように天板１は被検体Ｍの頭部方向へ移動する。そして、移動しながら撮影画像を順に得る。

（ステップＳ５）フィルタの切替
被検体Ｍの鼠蹊部（股のつけ根）付近がＣ型アーム３のＸ線管５とＩ．Ｉ６との間の位置にまで到達すると、オペレータは、操作部２６を操作して四肢撮影用のフィルタ１１ｃを選択する。この選択信号に基づいて、切替機構１２のモータ２２が駆動し、フィルタ１１ｂからフィルタ１１ｃへの切替を行う。つまり、フィルタ選択制御部２４が、モータ２２を駆動制御しながら回転計２３から送信されるパルス信号を読み取り、フィルタ１１ｃが所定位置にくるようにする。

（ステップＳ６）下肢の撮影
四肢撮影用フィルタ１１ｃに切り替わった後、両足または片足の撮影を開始する。ステップＳ４での腹部の撮影と同様に、被検体Ｍの両足に照射されたＸ線のデータに基づいて両足の撮影画像をＴＶモニタに表示して診断する。

下肢の撮影画像を診ながら鼠蹊部から足先に向けて撮影画像を得るように天板１は被検体Ｍの頭部方向へ移動する。そして、移動しながら撮影画像を順に得る。

足先まで撮影画像を得たら、Ｃ型アーム３から回避するように被検体Ｍを載置したまま天板１は被検体Ｍの体軸方向に沿って移動する。そして、天板１の昇降移動の後に被検体Ｍを天板１から降ろして一連のＸ線撮影を終了する。

上述の本実施例装置によれば、管電圧および管電流を一定にした状態で、被検体Ｍの撮影部位に応じた最適なフィルタを予め決定し、撮影部位とフィルタとを関連付けた情報として記憶部２５に記憶しておき、この情報と撮影時に入力されている撮影条件に含まれる撮影部位とを比較・参照することにより、撮影部位に応じた最適なフィルタを自動で選択・切替を行うことができる。すなわち、従来の手動でフィルタを切り替える場合に比べ、作業効率を大幅に向上させることができる。

また、管電圧および管電流を一定にした状態、つまり、Ｘ線出力を一定にした状態での撮影が可能となるので、被検体Ｍへの被曝量を抑えることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した本実施例では、被検体に造影剤を、造影剤注入用のカテーテルを介して注入して、造影剤が血管の内部を流れる様子を診断したが、カテーテル注入前と注入後との各々の撮影画像について減算処理を行うディジタルサブトラクション・アンギオグラフィに適用することもできる。また、カテーテルを注入しない、Ｘ線撮影を単に撮影または診断するＸ線撮影装置や、Ｘ線ＣＴ装置にも適用することができる。

（２）上述した本実施例では、切替の対象となったフィルタ１１は、軟組織用のフィルタ１１ｂや四肢用のフィルタ１１ｃであったが、これらのフィルタ１１ｂ，１１ｃに限定されない。また、フィルタ１１ａ〜１１ｃを使用しないときには、ブランク１１ｄを利用し、フィルタを通さずにＸ線撮影を行ってもよい。

（３）本発明における切替手段としての切替機構１２は、例えば、図７の断面図に示すように、ベルト３０に複数種類のフィルタ３１を配設し、そのベルト３０を図７中の矢印の方向に移動することで、フィルタ３１を選択して切り替えるように構成してもよい。

（４）上述した本実施例では、切替機構１２を、コリメータ９に備えたが、Ｘ線管５に直接に備えてもよい。

（５）上述した本実施例では、本発明における保持部材として、Ｃ型アーム８を備えたＣ型保持部材３を用いたが、Ｘ線管とＸ線検出器とを保持する部材であれば、特に限定されない。

本実施例に係るＸ線撮影装置の概略構成を示した側面図である。本実施例に係るＸ線撮影装置の概略構成を示した正面図である。本実施例に係るＸ線撮影装置に用いられるＸ線管、コリメータ、およびフィルタの一部破断図である。本実施例に係るＸ線管、コリメータ、およびフィルタの平面図である。本実施例に係るコリメータ内に備えられた切替機構の平面図である。実施例に係る各種フィルタの特性を示した図である。血管造影撮影に係る一連のＸ線撮影処理を示すフローチャートである。変形例に係る切替機構の断面図である。

符号の説明

１ … 天板
３ … Ｃ型アーム
５ … Ｘ線管
６ … イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）
９ … コリメータ
１１ａ〜１１ｃ … フィルタ
１２ … 切替機構
２４ … フィルタ選択制御部
Ｍ … 被検体

Claims

Ｘ線を被検体に照射するＸ線管と、前記被検体に照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管およびＸ線検出器を保持する保持部材と、被検体を載置する天板とを備えたＸ線検査装置であって、前記Ｘ線管から照射されるＸ線成分のうち被検体の撮影部位に応じて予め決定した所定のＸ線成分を抽出する複数種類のフィルタと、複数種類の前記フィルタから任意のフィルタに切り替える切替手段と、各種撮影条件を設定する条件設定手段と、撮影条件に含まれる被検体の撮影部位とフィルタの種類を対応付けした関連情報を記憶する記憶手段と、前記条件設定手段によって設定された撮影条件と記憶手段に記憶された関連情報とを比較し、撮影部位に応じたフィルタを選択する演算手段と、前記演算手段による選択結果に応じて前記切替手段を操作して選択されたフィルタに切り替えるフィルタ選択制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
請求項１に記載のＸ線検査装置において、前記フィルタ選択制御手段は、前記条件設定手段によって設定される管電圧および管電流の設定を一定に維持した状態で、撮影部位の変更ごとに切替手段を操作してフィルタを選択して切り替えることを特徴とするＸ線検査装置。