JP2007267787A

JP2007267787A - Ｘ線撮影装置

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Publication number: JP2007267787A
Application number: JP2006094076A
Authority: JP
Inventors: Tsunekazu Matsuyama; 恒和松山; Hajime Takemoto; 肇武本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP4682898B2

Abstract

【課題】長尺画像を取得する際に、立体表示用長尺画像も取得することができるＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】コーンビーム状のＸ線を被検体Ｍに照射するＸ線管３に付設される遮蔽板７は、天板１の長手方向と交差する方向に延びる細幅の中央開口部２１ａと１組の側方開口部２１ｂ、２１ｃが並んで形成されている。そして、保持移動機構９によって撮影位置を変更しつつ、撮影制御部１３はＸ線管３からＸ線を照射させて、スロットスキャン撮影を行う。各撮影において、中央開口部２１ａを透過したＸ線は真上から被検体Ｍを透過し、側方開口部２１ｂ、２１ｃを透過したＸ線は同じ傾斜角度で相反する方向から被検体Ｍを透過する。したがって、画像処理部１５は、被検体Ｍの長尺画像とともに、１対の立体表示用長尺画像を生成することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、被検体を撮影して得られた複数の投影像をつなげて長尺画像を生成するＸ線撮影装置に係り、特に、長尺画像のほかに、立体表示用長尺画像も併せて取得することができる技術に関する。

従来、この種の装置として、図５に示すようなＸ線撮影装置がある。図５において、Ｘ線管５１とフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）５３とが、天板５５に載置される被検体Ｍを挟んで対向して配置される。Ｘ線管５１には遮蔽板５７が付設されており、この遮蔽板５７には天板５５の長手方向と交差する方向に延びる細幅のＸ線透過部５９が形成されている。また、Ｘ線管５１とＦＰＤ５３は、保持移動機構６１の上端と下端にそれぞれ保持されており、互いに対向した状態で天板５５の長手方向に水平移動可能に構成されている。このとき、遮蔽板５７もＸ線管５１と一体となって移動する。

移動制御部６３は保持移動機構６１を操作して、Ｘ線管５１およびＦＰＤ５３による撮影位置を変更させる。撮影位置が変更されると、撮影制御部６５はＸ線管５１からコーンビーム状のＸ線を照射させる。照射されたＸ線はＸ線透過部５９を透過して天板５５の短手方向にのみ広がった細幅のＸ線となって被検体Ｍを透過し、ＦＰＤ５３によって検出される。このような撮影が行われると、保持移動機構６１が撮影位置を変更し、撮影制御部６５は新たな撮影位置において撮影を繰り返し行う。本明細書では、このような撮影方法をスロットスキャン撮影と記載する。画像処理部６７は、スロットスキャン撮影によってＦＰＤ５３から複数のＸ線画像を収集し、これらＸ線画像からＸ線透過部５９に応じた投影像を抽出し、抽出した投影像をつなぎあわせて長尺画像を生成する。モニタ６９は生成された長尺画像を表示する。

図６は、スロットスキャン撮影によって得られた被検体Ｍの長尺画像の模式図である。図中、一点鎖線は投影像のつなぎ目を示す。この長尺画像は、被検体Ｍを垂直上方から撮影した複数の投影像をつないでいるので、天板５５の長手方向に歪みのない被検体Ｍの長尺画像を取得することができる。よって、脊柱や下肢等の長尺な部位の画像を好適に得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２４２９２８号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、Ｘ線管５１から照射されるコーンビーム状のＸ線のうち、Ｘ線透過部５９を透過するＸ線のみしか利用されていない。このため、スロットスキャン撮影によって、１枚の長尺画像しか取得することができない。

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、長尺画像を取得する際に、立体表示用長尺画像も取得することができるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

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、請求項１に記載の発明は、撮影対象である被検体を載置する天板と、コーンビーム状のＸ線を被検体に照射するＸ線発生源と、前記Ｘ線発生源に付設されてＸ線を遮蔽する遮蔽部材であって、前記天板の長手方向と交差する方向に延びる細幅のＸ線透過部が３個以上並んで形成された遮蔽部材と、前記Ｘ線透過部と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線発生源、前記遮蔽部材および前記Ｘ線検出手段を前記天板に対して相対的に前記天板の長手方向に変位させて撮影位置を変える移動手段と、前記移動手段によって変更された撮影位置ごとに前記Ｘ線発生源からＸ線を照射させて被検体を撮影する撮影制御手段と、前記Ｘ線検出手段の検出結果に基づいて得られる複数のＸ線画像から各Ｘ線透過部に応じた投影像を抽出し、前記Ｘ線透過部ごとに前記投影像をつなげて１枚の長尺画像を生成するとともに、２枚１組の立体表示用長尺画像を１対以上生成する画像処理手段と、を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、遮蔽部材に天板の長手方向と交差する方向に延びる細幅のＸ線透過部が３個以上並んで形成されているので、１度の撮影において天板の短手方向に広がりつつ、異なる３方向に進むＸ線を被検体に照射することができる。このため、各撮影位置において撮影して得られた複数のＸ線画像から、画像処理手段は、１枚の長尺画像に加えて、１対の立体表示用長尺画像を生成することができる。

上述した発明において、前記Ｘ線透過部は、前記コーンビーム状のＸ線の照射軸が通る中央透過部と、前記照射軸に対して対称な１組以上の側方透過部とを含み、前記長尺画像は前記中央透過部に応じた投影像に基づいて生成され、前記立体表示用長尺画像は、前記側方透過部に応じた投影像に基づいて生成されることが好ましい（請求項２）。中央透過部はＸ線発生源の照射軸が通る位置に設けられているので、中央透過部を透過したＸ線は真上から被検体を透過し、天板の長手方向に歪みがない長尺画像を取得することができる。また、側方透過部は照射軸に対して対称となる位置に設けられているので、側方透過部を透過したＸ線は同じ傾斜角度で相反する方向から被検体を透過し、立体観察に好適な立体表示用長尺画像を取得することができる。

上述した発明において、前記Ｘ線透過部は開口部であることが好ましい（請求項３）。簡便にＸ線透過部を形成することができる。

上述した発明において、各Ｘ線透過部に応じた投影像の短辺の長さが略同一であることが好ましい（請求項４）。１度の撮影位置の変更で、各Ｘ線透過部に応じた投影像を、それぞれ連続性を有しつつ取得することができる。

この発明に係るＸ線撮影装置によれば、遮蔽部材に天板の長手方向と交差する方向に延びる細幅のＸ線透過部が３個以上並んで形成されているので、１度の撮影において天板の短手方向に広がりつつ、異なる３方向に進むＸ線を被検体に照射することができる。このため、各撮影位置において撮影して得られた複数のＸ線画像から、画像処理手段は、１枚の長尺画像に加えて、１対の立体表示用長尺画像を生成することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図であり、図２（ａ）は、遮蔽板の斜視図であり、図２（ｂ）は遮蔽板の断面図であり、図３は、立体表示装置の概略構成図である。

実施例に係るＸ線撮影装置は、撮像系として、天板１と、Ｘ線管３と、フラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）５と、遮蔽板７と、保持移動機構９とを備えている。また、このほかに、移動制御部１１と、撮影制御部１３と、画像処理部１５と、モニタ１７と、立体観察装置１９とを備えている。

天板１は略水平に配置されており、被検体Ｍを載置する。Ｘ線管３は、移動保持機構９の一端側（本実施例では上端）に設けられ、コーンビーム状のＸ線を被検体Ｍに照射する。ＦＰＤ５は、移動保持機構９の他端側（本実施例では下端）に設けられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出する。そして、入射したＸ線の強度に応じたＸ線検出信号を出力する。遮蔽板７はＸ線管３に装着されている。この遮蔽板７には３個の開口部２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成されている。以下では、各開口部の位置に応じて、中央開口部２１ａ、側方開口部２１ｂ、２１ｃと区別して記載するとともに、これらを区別しないときは単に開口部２１と記載する。Ｘ線管３とＦＰＤ５は、この発明におけるＸ線発生源とＸ線検出手段に相当する。

ここで、遮蔽板７についてより詳しく説明する。遮蔽板７に形成される各開口部２１は、天板１の長手方向と交差する方向に延びる細幅の矩形形状を有し、それぞれ天板１の長手方向に並んで設けられている。中央開口部２１ａはＸ線管３の照射軸Ｅが通る位置に配置されている。側方開口部２１ｂ、２１ｃは、照射軸Ｅに対して対称となる位置に配置されている。また、本実施例では、各開口部２１の内壁は、Ｘ線が各開口部２１に入射する角度に応じて、それぞれ傾斜している。遮蔽板７の材質としては、Ｘ線吸収率の高い物質が好ましい。具体的には、鉛等が例示される。

このような遮蔽板７は、Ｘ線管３から照射されるＸ線を各開口部２１において透過させるとともに、各開口部２１以外ではＸ線を遮蔽する。このとき、各開口部２１によって許容される視野は、それぞれ天板１の短手方向に細幅の略矩形形状となるが、これらの大きさが略同一となるように各開口部２１の大きさが決められていることが好ましい。特に、視野の短辺の長さが略同じとなるように各開口部２１の寸法が決められていることが好ましい。これによって、各開口部２１に応じてＦＰＤ５に投影される投影像の短辺の長さを略同一とすることができる。投影像の短辺の長さとしては、たとえば数ｍｍから数ｃｍの値が例示される。但し、本発明はこの範囲に限定されるものではなく、適宜にこの範囲を超えて設計変更してもよい。中央開口部２１ａは、この発明における中央透過部に相当し、側方開口部２１ｂ、２１ｃは、この発明における１組の側方透過部に相当する。

移動保持機構９は、天板１の長手側の一側方に設けられ、天板1の長手方向に直線的に前後に移動可能に構成されている。移動制御部１１は、保持移動機構９を操作して、Ｘ線管３およびＦＰＤ５の撮影位置を変更させる。このとき、上述した各開口部２１に応じた投影像の短辺の長さよりも若干短いピッチ量でステップ状に変更する。移動保持機構９は、この発明における移動手段に相当する。

撮影制御部１３は移動制御部１１と連携して、変更された撮影位置ごとにＸ線管３からコーンビーム状のＸ線を照射させる。撮影制御部１３は、この発明における撮影制御手段に相当する。

画像処理部１５は、ＦＰＤ５から出力されるＸ線検出信号に基づいてＸ線画像を取得する。そして、取得したＸ線画像から各透過部２１に応じた投影像を抽出する。さらに、抽出した投影像を、移動制御部９の制御を参照して透過部２１ごとに投影像をつなげて１枚の長尺画像を生成するとともに、２枚１組の立体表示用長尺画像を１対生成する。生成された長尺画像と立体表示用長尺画像とは適宜記憶部（図示省略）に記憶するとともに、モニタ１７または立体表示装置１９に出力される。画像処理部１５は、この発明における画像処理手段に相当する。

上述した移動制御部１１と撮影制御部１３と画像処理部１５とは、それぞれ所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶部等で実現される。

立体表示装置１９は、図３に示すように、左目用および右目用として、それぞれ１台の液晶表示器３１ａ、３１ｂと、対向配置される１対の観察鏡３３ａ、３３ｂとを備えている。そして、各液晶表示器３１ａ、３１ｂに１対の立体表示用長尺画像をそれぞれ表示させることで、観察鏡３３ａ、３３ｂを通して立体観察を行えるように構成されている。

次に、実施例１に係るＸ線撮影装置の動作について、スロットスキャン撮影と画像処理に分けて説明する。

＜スロットスキャン撮影＞
天板１に被検体Ｍを載置した状態で、移動制御部１１は保持移動機構９を操作して最初の撮影位置にＸ線管３およびＦＰＤ５を移動させる。このとき、遮蔽板７もＸ線管３と一体に移動する。続いて、撮影制御部１３がＸ線管３からＸ線を照射させる。Ｘ線管３はコーンビーム状のＸ線を照射する。照射されたX線は、各開口部２１を透過することで、天板１の短手方向にのみ広がった細幅のＸ線となる。ここで、中央開口部２１ａを透過したＸ線は略垂直下方に進む。他方、側方開口部２１ｂ、２１ｃを透過したＸ線は、天板１の長手方向に対して略等しい傾斜角度をなして、互いに相反する方向に下降する。したがって、中央各開口部２１ａを透過したＸ線は真上から被検体Ｍを透過し、ＦＰＤ５に入射する。また、側方開口部２１ｂ、２１ｃを透過したＸ線は、それぞれ相反する方向から略同一の傾斜角度で被検体Ｍを透過し、ＦＰＤ５に入射する。ＦＰＤ５は、入射したＸ線の強度に応じてＸ線検出信号を出力する。画像処理部１５は、ＦＰＤ５から出力されるＸ線検出信号に基づいてＸ線画像を収集する。そして、移動制御部１１の制御を参照して、取得したＸ線画像に撮影位置を対応付けて画像処理部１５が有する記憶部に記憶する。以上で、最初の撮影位置における撮影が終了する。

続いて、移動制御部１３は保持移動機構９を操作して、撮影位置を天板１の長手方向に所定のピッチ量だけ変更させる。新たな撮影位置にＸ線管３とＦＰＤ５と遮蔽板７が移動すると、撮影制御部１３はＸ線管３から再びＸ線を照射させる。画像処理部１５は、ＦＰＤ５からの検出結果に基づいてＸ線画像を取得し、記憶部に記憶する。以上で、次の撮影位置における撮影が終了する。

以降、同様にして撮影位置を天板１の長手方向にピッチ量だけステップ状に変更しつつ撮影を繰り返し、被検体ＭのＸ線画像を収集する。そして、被検体Ｍの関心部位（たとえば脊柱）のすべてを撮影すると、スロットスキャン撮影を終了する。

＜画像処理＞
画像処理部１５は、記憶部から収集されたＸ線画像を読み出して、被検体Ｍの投影像を抽出する。このとき、１のＸ線画像に３つの投影像が投影されているが、抽出された投影像のＸ線画像上の位置に応じて、対応する開口部２１を判別する。このようにして、スロットスキャン撮影によって得られた他のＸ線画像についても、各開口部２１に応じた投影像の抽出を行う。

そして、中央開口部２１ａに応じた投影像を、撮影位置の順につなげて１枚の長尺画像を生成する。また、側方開口部２１ｂ、２１ｃに応じた各投影像を、それぞれ撮影位置の順につなげて２枚１組の立体表示用長尺画像を１対生成する。

図４は、スロットスキャン撮影によって得られた一対の立体表示用長尺画像の模式図である。ここで、図４（ａ）は、側方開口部２１ｂに応じた投影像に基づいて生成された立体表示用長尺画像であり、足側から斜め下方に見た画像である。また、図４（ｂ）は、側方開口部２１ｃに応じた投影像に基づいて生成された立体表示用長尺画像であり、被検体Ｍを頭部側から斜め下方に見た画像となっている。これら図４（ａ）、（ｂ）に示す２枚の画像１組で１対の立体表示用長尺画像をなす。なお、図中、一点鎖線は、投影像のつなぎ目を模式的に示す。

生成された１枚の長尺画像と１対の立体表示用長尺画像とは画像処理部１５が有する記憶部に記憶する。そして、術者の指示に基づき、適宜モニタ１７または立体表示装置１９に出力される。

このように、実施例１に係るＸ線撮影装置によれば、遮蔽板７に天板１の長手方向と交差する方向に延びる細幅の開口部２１を３個、備えているので、１連のスロットスキャン撮影によって１枚の長尺画像と１対の立体表示用長尺画像を取得することができる。

また、中央開口部２１ａはＸ線管３の照射軸Ｅが通る位置に配置されているので、天板１の長手方向に歪みがない長尺画像を生成することができる。また、側方開口部２１ｂ、２１ｃは、照射軸Ｅに対して対称となる位置に配置されているので、立体観察に好適な１対の立体表示用長尺画像を取得することができる。

また、各開口部２１に応じた投影像の短辺の長さが略同一であるので、１度の撮影位置の変更で、各開口部２１に応じた投影像を、それぞれ連続性を有しつつ取得することができる。さらに、撮影位置は、各開口部２１に応じた投影像の短辺の長さよりも若干短いピッチ量でステップ状に変更するように構成することで、若干重なりを持ちながら投影像を取得することができる。

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）上述した実施例では、遮蔽板７に形成された開口部２１によってＸ線透過部を構成していたが、これに限られない。たとえば、Ｘ線を良好に透過させる物質でＸ線透過部を構成してもよいし、Ｘ線の線質を調整するフィルタによってＸ線透過部を構成してもよい。

（２）上述した実施例では、中央開口部２１ａはＸ線の照射軸Ｅを通る位置に配置されていたが、これに限られない。観察診断上、必要量の歪みが解消された長尺画像が得ることができれば、照射軸Ｅから外れた位置に中央開口部２１ａを設けてもよい。また、側方開口部２１ｂ、２１ｃは照射軸Ｅに対称な位置に配置されていたが、立体表示装置１９によって立体観察ができれば、側方開口部２１ｂ、２１ｃは照射軸Ｅに厳密に対称でなくてもよく、非対称であってもよい。

（３）上述した実施例では、遮蔽板７に形成された開口部２１は、３個であったが、さらに開口部を増やすように変更してもよい。これにより、複数対の立体表示用長尺画像を生成することができる。

（４）上述した実施例では、Ｘ線管３とＦＰＤ５は保持移動機構９に保持されて一体に移動する構成となっていたが、これに限られない。たとえば、Ｘ線管３とＦＰＤ５をそれぞれ別体の保持機構に保持させて、Ｘ線管３とＦＰＤ５を互いに同期して移動させるように構成してもよい。また、Ｘ線管３とＦＰＤ５を固定的に保持して、天板１を長手方向に移動させる機構を備えるように構成してもよい。これによっても、Ｘ線管３、遮蔽板７、およびＦＰＤ５とを、天板１に対して相対的に変位させて撮影位置を変えることができる。

（５）上述した実施例では、画像処理部１５は、移動制御部１１の制御を参照することでＸ線画像に撮影位置を対応付けていたが、これに限られない。その後の処理において投影像をつなげることができれば移動制御部１１と連携をとらなくてもよい。たとえば、スキャン撮影において計数される撮影回数をＸ線画像に対応付けるように変更してもよい。

（６）上述した実施例では、画像処理部１５は、ＦＰＤ５から得られたＸ線画像を記憶部に記憶していたが、これに限られない。たとえば、Ｘ線画像から投影像を逐次抽出し、抽出した投影像を記憶するように変更してもよい。また、上述した実施例では、動作説明において、スロットスキャン撮影と画像処理を分けて説明した都合上、スロットスキャン撮影を終了したのちに長尺画像を生成する処理を開始するように説明したが、スロットスキャン撮影を行っている際に長尺画像の生成処理を開始してもよい。

（７）上述した実施例では、Ｘ線撮影装置は立体表示装置１９を備えていたが、Ｘ線撮影装置とは別体で立体表示装置を備えてもよい。また、立体表示装置１９は４鏡式であったがこれに限られない。たとえば、レンティキュラレンズのレンズ作用によって右目用と左目用の光学像を生じさせる方式の立体表示装置等、公知の立体表示装置に適宜に変更することができる。

（８）上述した実施例では、医用のＸ線撮像装置であったが、これに限られない。たとえば、非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの工業分野や、原子力分野などに用いられるＸ線撮像装置にも適用できる。なお、各実施例において、被検体Ｍと記載したが、被検体Ｍは人体に限られるものではない。

実施例に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図２（ａ）は遮蔽板の斜視図であり、図２（ｂ）は遮蔽板の断面図である。立体表示装置の概略図である。本実施例に係るＸ線撮影装置によって得られる一対の立体表示用長尺画像の模式図である。従来例に係るＸ線撮影装置の概略構成を示すブロック図である。従来例に係るＸ線撮影装置によって得られる長尺画像の模式図である。

符号の説明

１ …天板
３ …Ｘ線管
５ …フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
７ …遮蔽板
９ …保持移動機構
１１ …移動制御部
１３ …撮影制御部
１５ …画像処理部
１９ …立体表示装置
２１ａ …中央開口部
２１ｂ、２１ｃ …側方開口部

Claims

撮影対象である被検体を載置する天板と、コーンビーム状のＸ線を被検体に照射するＸ線発生源と、前記Ｘ線発生源に付設されてＸ線を遮蔽する遮蔽部材であって、前記天板の長手方向と交差する方向に延びる細幅のＸ線透過部が３個以上並んで形成された遮蔽部材と、前記Ｘ線透過部と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線発生源、前記遮蔽部材および前記Ｘ線検出手段を前記天板に対して相対的に前記天板の長手方向に変位させて撮影位置を変える移動手段と、前記移動手段によって変更された撮影位置ごとに前記Ｘ線発生源からＸ線を照射させて被検体を撮影する撮影制御手段と、前記Ｘ線検出手段の検出結果に基づいて得られる複数のＸ線画像から各Ｘ線透過部に応じた投影像を抽出し、前記Ｘ線透過部ごとに前記投影像をつなげて１枚の長尺画像を生成するとともに、２枚１組の立体表示用長尺画像を１対以上生成する画像処理手段と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、前記Ｘ線透過部は、前記コーンビーム状のＸ線の照射軸が通る中央透過部と、前記照射軸に対して対称な１組以上の側方透過部とを含み、前記長尺画像は前記中央透過部に応じた投影像に基づいて生成され、前記立体表示用長尺画像は、前記側方透過部に応じた投影像に基づいて生成されることを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置において、前記Ｘ線透過部は開口部であることを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、各Ｘ線透過部に応じた投影像の短辺の長さが略同一であることを特徴とするＸ線撮影装置。