JP2008073424A - X-ray diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線診断装置に係り、特に透過X線量が部分的に過大となるために、表示画面にハレーションが起こるのを防止するための補償フィルタを備えたX線診断装置に関する。 The present invention relates to an X-ray diagnostic apparatus, and more particularly to an X-ray diagnostic apparatus provided with a compensation filter for preventing halation from occurring on a display screen because a transmitted X-ray dose is partially excessive.
X線を用いて被検体の心臓や血管を撮影するためのX線診断装置では、被検体の撮影対象部位とその周辺において、X線透過率に大きな差があると、X線透過率の大きい部位では表示画面にハレーションが起こることがある。このハレーションが起こると画面が見にくくなり診断に支障をきたすので、このような不都合を防止するために、従来からX線管から照射されるX線の照射野を形成するX線絞り器内に補償フィルタを備え、透視画像を見ながらハレーションの起こりそうな位置に手作業で補償フィルタを挿入して位置合わせをし、ハレーションの発生を防止していた。 In an X-ray diagnostic apparatus for imaging the heart and blood vessels of a subject using X-rays, if there is a large difference in X-ray transmittance between the imaging target region of the subject and its periphery, the X-ray transmittance is large. In some parts, halation may occur on the display screen. If this halation occurs, the screen becomes difficult to see and obstructs the diagnosis. Therefore, in order to prevent such inconvenience, compensation is conventionally made in the X-ray diaphragm that forms the X-ray field irradiated from the X-ray tube. A filter is provided, and a compensation filter is manually inserted at a position where halation is likely to occur while viewing a fluoroscopic image, thereby performing alignment, thereby preventing the occurrence of halation.
図4はその様子を示したものである。すなわち、寝台(天板)4に載置された被検体Pへ向けてX線管11からX線を照射し、透過したX線をX線検出部2で検出するものにおいて、X線絞り器12内に補償フィルタ13を備えておき、透視中などX線を照射している間に、操作者が画像を見ながら、ハレーションが起こらない最適な位置に、補償フィルタ13を挿入するように位置合わせを行っていた。
FIG. 4 shows such a situation. That is, the X-ray diaphragm is used to irradiate the subject P placed on the bed (top) 4 with X-rays from the X-ray tube 11 and detect the transmitted X-rays with the X-ray detector 2. 12 is provided with a
しかしながら、X線を照射している検査中に手作業で補償フィルタの位置を設定するのは煩雑であり、画像情報を基にして補償フィルタの挿入を自動制御することが提案されていた。すなわち、予め所定の画像レベルをハレーションレベルとして設定しておき、設定レベルより高いレベルの領域をハレーション領域として検出し、この検出されたハレーション領域に対応させて補償フィルタを移動させるものである(例えば、特許文献1参照。)。これによって、短時間に適切な位置に補償フィルタを自動的に配置させてハレーションの発生を防止している。
ところで、補償フィルタの自動制御においては、どのタイミングでどの位置に補償フィルタを挿入するか、またどのタイミングで補償フィルタを外すかの自動判別が必要となる。ハレーション位置の検出は、透視画像の画像レベルが最大値になっているかどうかなどで実現できるので、補償フィルタの自動挿入のタイミングは比較的容易に判別できる。また、X線通路のどの部分まで補償フィルタを挿入するかは、透視画像のハレーションの分布により、あらかじめ決められたアルゴリズムに従って最適な位置に制御するなどの方法がある。 By the way, in the automatic control of the compensation filter, it is necessary to automatically determine at which timing the compensation filter is inserted and at which timing the compensation filter is removed. Since the detection of the halation position can be realized by determining whether the image level of the fluoroscopic image is the maximum value, the timing for automatically inserting the compensation filter can be determined relatively easily. Further, to which part of the X-ray path the compensation filter is inserted may be controlled to an optimum position according to a predetermined algorithm based on the halation distribution of the fluoroscopic image.
しかし、既に挿入されている補償フィルタを外すタイミングについては、画像レベルだけでは判別ができない。なぜなら、補償フィルタを外した状態で、ハレーションが発生するかどうかは同じ画像レベルでもX線の線質などに影響されるためである。このことを考慮しないと、補償フィルタを外したときに再度ハレーションが起きてしまい、再度補償フィルタが自動挿入されるということを繰り返すようなハンチング現象が発生する可能性がある。 However, the timing for removing the already inserted compensation filter cannot be determined only by the image level. This is because whether or not halation occurs with the compensation filter removed is affected by the quality of X-rays even at the same image level. If this is not taken into consideration, there is a possibility that a hunting phenomenon occurs in which halation occurs again when the compensation filter is removed, and the compensation filter is automatically inserted again.
そこで本発明は、補償フィルタを外した状態ではどのような画像レベルになるかを精度良く推定できるように、管電圧毎のX線減弱特性を、各線質フィルタ毎に装置側で測定したデータに基づくテーブルを準備しておき、補償フィルタを外してもハレーションが発生しないかどうかをリアルタイムで計算させることによって、ハレーショの発生しない位置まで補償フィルタを退避させるような自動制御を、より精度良く実現できるX線診断装置を提供することを目的としてなされたものである。 Therefore, the present invention provides the X-ray attenuation characteristics for each tube voltage in the data measured on the device side for each quality filter so that the image level can be accurately estimated with the compensation filter removed. By preparing a table based on this and calculating in real time whether or not halation will occur even if the compensation filter is removed, automatic control that retracts the compensation filter to a position where no halation will occur can be realized with higher accuracy. The present invention has been made for the purpose of providing an X-ray diagnostic apparatus.
上述の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、被検体へX線を照射するX線管と、このX線管から照射され前記被検体を透過したX線に基づきX線画像を得るためのX線検出手段と、このX線検出手段に入射するX線量を部分的に減少させてハレーションを防止するためのフィルタ手段と、このフィルタ手段を前記X線の通過する所望の位置へ配置するためのフィルタ移動手段とを備えるX線診断装置において、予め所望のX線条件における前記フィルタ手段の厚みに対するX線透過率の変化をデータとして保存しているX線減弱データテーブルと、このX線減弱データテーブルがもっているデータをもとに、現在のX線条件と画像レベルとから、前記ハレーションを発生させない前記フィルタ手段の厚みを計算する演算手段と、既に前記X線の通過する位置に配置されている前記フィルタ手段を、この演算手段の演算結果に基づきハレーションを発生させない所望の位置へ移動させるように、前記フィルタ移動手段の駆動を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, an invention according to
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請求項1に記載の発明によれば、補償フィルタを外した状態ではどのような画像レベルになるかを精度良く推定できるように、管電圧毎のX線減弱特性を、各線質フィルタ毎に装置側で測定したデータに基づくテーブルとして準備しておき、補償フィルタを外してもハレーションが発生しないかどうかをリアルタイムで計算させることによって、ハレーショの発生しない位置まで補償フィルタを退避させることが可能となり、補償フィルタの自動制御をより精度良く実現することができる。
As indicated in the section for solving the above-described problems, according to the invention described in
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3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。 Hereinafter, an embodiment of an X-ray diagnostic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In these drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.
図1はX線診断装置の外観を示した図であり、先ずこの図1によりX線診断装置の外観構成について説明する。 FIG. 1 is a diagram showing the external appearance of an X-ray diagnostic apparatus. First, the external configuration of the X-ray diagnostic apparatus will be described with reference to FIG.
このX線診断装置100は、例えば心臓や血管など循環器系の診断に適するように構成されたもので、X線を照射するX線発生部1と、このX線発生部1から照射されたX線を2次元的に検出するX線検出部2と、X線発生部1とX線検出部2を対向する向きに保持する例えばC字形に形成された第1の保持アーム3と、これとは別にX線発生部1aとX線検出部2aとを対向する向きに保持する例えばU字形に形成された第2の保持アーム3aと、被検体を載せる寝台4と、X線検出部2およびX線検出部2aによって検出されたデータをもとに形成されたX線画像を表示する複数のモニタから成る表示部5と、第1の保持アーム3を支持する床に据付けられた据置形支持器6と、第2の保持アーム3aを支持しながら天井を走行可能に設けられた天井走行形支持器6aとを備えている。
The
次に、X線診断装置の系統図を示した図2を参照して、X線診断装置の内部構成について説明する。ただし、図1にはX線発生部1とX線検出部2およびX線発生部1aとX線検出部2aとから成る2系統の撮影部を備えているX線診断装置100の外観が示されているが、内部構成の説明に当たっては、どちらも機能は同様なので、説明が複雑になるのを避けるために、一方のX線発生部1とX線検出部2とから成る撮影部について説明するものとする。
Next, the internal configuration of the X-ray diagnostic apparatus will be described with reference to FIG. 2 showing a system diagram of the X-ray diagnostic apparatus. However, FIG. 1 shows an external appearance of an X-ray
X線発生部1は、寝台(天板)4に載置された被検体Pに対しX線を照射するX線管11と、このX線管11から照射されたX線をコリメートするX線絞り器12と、表示画像のハレーションを防止するためにX線通路の所望位置に挿入して部分的にX線量を減少させる補償フィルタ13を備えている。
The
X線管11はX線を発生する真空管であり、陰極(フィラメント)から放出された電子を高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させX線を発生させる。従って、X線管11には、その陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させる高電圧発生器21が接続されている。この高電圧発生器21は、例えばインバータ方式による80KW乃至100KWの大出力容量を有しており、X線制御部22によってX線管11に印加する高電圧値や印加時間などのX線条件が制御されるものである。
The X-ray tube 11 is a vacuum tube that generates X-rays, and accelerates electrons emitted from a cathode (filament) by a high voltage to collide with a tungsten anode to generate X-rays. Therefore, the X-ray tube 11 is connected to a
一方、X線絞り器12は、X線管11と被検体Pの間に位置し、拡大撮影の場合には、X線管11から放射されたX線ビームを拡大撮影領域のサイズに絞り込む機能を有している。また、X線絞り器12の内部には補償フィルタ13が設けられている。この補償フィルタ13は、当業者には良く知られているが、例えば中心にX線通路となる貫通穴を有する円盤状の回転テーブルに設けられていて、その回転テーブルに設けられている移動部によってX線通路となる貫通穴へ向けて移動可能となっている。さらに、回転テーブル自体もX線絞り器12内で回転可能に構成されている(例えば、特許文献1の図3参照。)。この補償フィルタ13は、通常2つまたは3つ備えられていて、X線通路へ向けて所望の方向から挿入されるようになっている。
On the other hand, the
また、補償フィルタ13は、X線に対して半透過する材料で形成されていて、ハレーションの発生する位置へ挿入してその部分のX線量を減少させるものであるが、補償フィルタ13の端部はテーパー状に形成されていて、X線通路内に挿入した際にその端部でのX線量が極端に変化せず、滑らかに変化するようになっている。この補償フィルタ13のX線通路内の所望の位置への挿入と挿入位置から退出させるための制御手段については後述する。
The
次に、X線検出部2は、被検体Pを透過したX線を電荷に変換して蓄積し、蓄積した電荷をX線画像信号として読み出す形式の平面検出器と呼ばれるものや、イメージインテンシファイアー(I.I.)によってX線を光に変換したものをテレビカメラで撮影する形式のものなどが使用される。 Next, the X-ray detection unit 2 converts the X-rays that have passed through the subject P into charges, accumulates them, and reads out the accumulated charges as an X-ray image signal. A type in which X-rays converted into light by a fire (II) are photographed with a television camera is used.
X線検出部2は画像処理ユニット23に接続されている。この画像処理ユニット23は、X線検出部2からシリアルに送られてくる画像データを保存したり、サブトラクション処理を実施したり、画像データをTVフォーマットに変換して映像信号を生成したりする。そして、画像処理ユニット23で生成された映像信号は、液晶あるいはCRTなどのモニタで構成される表示部5へ供給され、X線診断画像として表示される。
The X-ray detection unit 2 is connected to the
画像処理ユニット23は、画像レベル/分布計算部24にも接続されていて、画像処理ユニット23で得られた画像情報を供給する。また、画像レベル/分布計算部24には、補償フィルタ13の現在位置を検出するフィルタ位置検出器25が接続されていて、検出した補償フィルタ13の位置情報が供給される。なお、補償フィルタ13をX線通路の所望の位置へ挿入したり退出させたりすることを制御するために、補償フィルタ制御器26が設けられている。
The
なお、図中に符号27を付して示したものは、本発明の特徴的な構成要素とも言うべきX線減弱計算部であり、このX線減弱計算部27を含めて、上述したその他の構成要素を有機的に制御するためにメモリやCPUを備えたシステム制御部7と、このシステム制御部7に対して操作者が各種の指示を与えたり設定値を入力したりするためのキーボード、各種スイッチ、マウス等を備えた操作部8が設けられている。また、X線診断装置100としては、保持アーム3や寝台(天板)4を移動させる機構部、機構部の各機構を制御する機構制御部なども設けられていて、それらはシステム制御部7の制御のもとで、回転/移動操作がなされるが、これらは本発明の説明には直接的に必要としないので、ここではそれらに関する図示と説明は省略する。
In addition, what was shown with the code |
次に、X線減弱計算部27の機能について、図3を参照して説明する。
Next, the function of the X-ray
図3はX線減弱曲線と呼ばれる特性図を示したものである。このX線減弱曲線は、補償フィルタの厚みに対する入射線量と透過線量との割合を表したものであり、横軸を補償フィルタの厚さとし、縦軸を入射線量と透過線量の比として、X線管の管電圧によってその様子がどのように変化するかを示している。なお、図3では3種の管電圧A、管電圧B、管電圧Cについて示してあるが、各管電圧は、管電圧A<管電圧B<管電圧Cの関係となっている。この図3から明らかなように、管電圧が高くなると補償フィルタのX線透過率が高くなることがわかる。これは、管電圧が高くなるとX線管11から照射される平均X線エネルギーが高くなるためである。 FIG. 3 shows a characteristic diagram called an X-ray attenuation curve. This X-ray attenuation curve represents the ratio of the incident dose and the transmitted dose with respect to the thickness of the compensation filter. The horizontal axis is the thickness of the compensation filter, and the vertical axis is the ratio of the incident dose and the transmitted dose. It shows how the state changes depending on the tube voltage of the tube. In FIG. 3, three types of tube voltage A, tube voltage B, and tube voltage C are shown, but each tube voltage has a relationship of tube voltage A <tube voltage B <tube voltage C. As can be seen from FIG. 3, the X-ray transmittance of the compensation filter increases as the tube voltage increases. This is because the average X-ray energy irradiated from the X-ray tube 11 increases as the tube voltage increases.
そこで本発明では、予め使用する補償フィルタについての管電圧毎に、X線減弱曲線を求めておいて、それをX線減弱データテーブルとしてX線診断装置100の例えばシステム制御部7のメモリに保存しておく。そして、既に補償フィルタ13の挿入されている画像を観察していて、画像が暗くなったために補償フィルタ13を最適位置まで退避させようとするときに、X線管11に印加している現在の管電圧と補償フィルタ13の厚さとから、そのときのX線透過率を計算し、どの程度の厚さまで補償フィルタ13を退避させてもハレーションを起こさないかをリアルタイムに計算し、ハレーションを起こさない位置まで補償フィルタ13を退避させようとするものであり、その計算をX線減弱計算部27で行うことになる。
Therefore, in the present invention, an X-ray attenuation curve is obtained for each tube voltage of the compensation filter used in advance, and is stored as an X-ray attenuation data table in, for example, the memory of the system control unit 7 of the X-ray
このような構成をもったX線診断装置100において、補償フィルタ13を挿入する場合と退避させる場合の動作について説明する。
In the X-ray
先ず補償フィルタ13を挿入する場合であるが、X線透視時には、画像レベル(画像の輝度レベル)が一定になるように、通常、X線診断装置100が備えている自動輝度調整機能によって、X線条件が自動制御されて、表示部5に表示されるX線画像の輝度が一定に保たれるようにされている。また、画像処理ユニット23から得られる画像情報に基づいて、画像レベル/分布計算部24において画像レベルおよびハレーションの分布などを検出する。
First, when the
その結果、補償フィルタ13の挿入が必要だと判断された場合は、フィルタ位置検出器25で検出される補償フィルタ13の現在位置から、画像レベル/分布計算部24で検出されたハレーションの発生位置へと、補償フィルタ制御器26によって補償フィルタ13を自動的に移動させる。すなわち、画像レベルおよびハレーションの分布などのデータが画像レベル/分布計算部24からシステム制御部7へ送られるので、この情報に基づいてシステム制御部7は、補償フィルタ制御器26に対してハレーション発生位置への補償フィルタ13の移動を指示する。従って、指定された位置に補償フィルタ13が挿入される。
As a result, if it is determined that the
ところで、補償フィルタ13の挿入によって、必要以上に画像が暗くなったような場合は、補償フィルタ13を最適位置まで退避させることになる。この制御が従来はうまくいかなかったので、本発明では、現在の補償フィルタ13の厚さと現在のX線管11に印加されている管電圧条件とから、補償フィルタ13を外した場合の画像レベルや、ハレーションが始まる補償フィルタ13の厚みなどを、予めシステム制御部7にテーブルとして保存されているX線条件に応じたX線減弱データを参照しながら、X線減弱計算部27でリアルタイムに計算し、補償フィルタ13を外してもハレーションが発生しないかどうか確認しながら補償フィルタ13を移動させようとするものである。
By the way, when the image becomes darker than necessary due to the insertion of the
すなわち、現在挿入されている補償フィルタ13の位置との関係において、画像中の画像レベルとその分布が画像レベル/分布計算部24によって計算され、その結果はシステム制御部7へ送られる。その結果からシステム制御部7は、補償フィルタ13を外してもハレーションが発生しない種々の条件を推定して、その全ての条件について現在のX線条件に基づくX線減弱データから、補償フィルタ13をどの厚みまで、どの方向へ移動させてもハレーションが発生しないかを確認するための計算をX線減弱計算部27にさせる。そして、X線減弱計算部27での計算結果に基づき、システム制御部7は補償フィルタ制御器26に対して所定方向へ所定の厚さとなるまで補償フィルタ13を退出させる指示を与える。これによって補償フィルタ13は、画像レベルが所定レベルに回復し、かつハレーションを起こさない位置へと移動することになる。
That is, the image level in the image and its distribution are calculated by the image level /
このようにして、どのようなX線条件下にあっても、補償フィルタ13がハレーション領域から外れて、再度ハレーションが発生するようなことが確実に防止できる。そして、補償フィルタの挿入、退出を自動的に繰り返す如きハンチング現象の発生も防止され、補償フィルタの自動制御の精度が極めて向上する。
In this manner, it is possible to reliably prevent the
以上詳述したように本発明によれば、補償フィルタを外した状態ではどのような画像レベルになるかを精度良く推定できるように、管電圧毎のX線減弱特性を、各線質フィルタ毎に装置側で測定したデータに基づくX線減弱データテーブルとして準備しておき、補償フィルタを外してもハレーションが発生しないかどうかをリアルタイムで計算させることによって、ハレーショの発生しない位置まで補償フィルタを退避させることが可能となり、補償フィルタの自動制御をより精度良く実現したX線診断装置が提供される。 As described in detail above, according to the present invention, the X-ray attenuation characteristic for each tube voltage is determined for each quality filter so that the image level can be accurately estimated with the compensation filter removed. Prepared as an X-ray attenuation data table based on data measured on the apparatus side, and by calculating in real time whether or not halation will occur even if the compensation filter is removed, the compensation filter is retracted to a position where no halation occurs Accordingly, an X-ray diagnostic apparatus that realizes automatic control of the compensation filter with higher accuracy is provided.
なお本発明は、上述の一実施例に限定されることなく、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ことは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described one embodiment, but can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
1 X線発生部
2 X線検出部
3 保持アーム
4 寝台(天板)
5 表示部
6 支持器
7 システム制御部
8 操作部
11 X線管
12 X線絞り器
13 補償フィルタ
21 高電圧発生器
22 X線制御部
23 画像処理ユニット
24 画像レベル/分布計算部
25 フィルタ位置検出器
26 補償フィルタ制御器
27 X線減弱計算部
100 X線診断装置
1 X-ray generator 2
DESCRIPTION OF
Claims (1)
を備えるX線診断装置において、
予め所望のX線条件における前記フィルタ手段の厚みに対するX線透過率の変化をデータとして保存しているX線減弱データテーブルと、
このX線減弱データテーブルがもっているデータをもとに、現在のX線条件と画像レベルとから、前記ハレーションを発生させない前記フィルタ手段の厚みを計算する演算手段と、
既に前記X線の通過する位置に配置されている前記フィルタ手段を、この演算手段の演算結果に基づきハレーションを発生させない所望の位置へ移動させるように、前記フィルタ移動手段の駆動を制御する制御手段と
を具備することを特徴とするX線診断装置。 An X-ray tube for irradiating the subject with X-rays, an X-ray detection means for obtaining an X-ray image based on the X-rays emitted from the X-ray tube and transmitted through the subject, and incident on the X-ray detection means An X-ray diagnostic apparatus comprising: filter means for partially reducing the X-ray dose to prevent halation; and filter moving means for disposing the filter means at a desired position through which the X-ray passes.
An X-ray attenuation data table in which changes in the X-ray transmittance with respect to the thickness of the filter means under desired X-ray conditions are stored as data;
Based on the data that the X-ray attenuation data table has, an arithmetic means for calculating the thickness of the filter means that does not generate the halation from the current X-ray condition and the image level;
Control means for controlling the driving of the filter moving means so that the filter means already arranged at the position where the X-rays pass is moved to a desired position where halation is not generated based on the calculation result of the calculation means. An X-ray diagnostic apparatus comprising:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20091201 |