JP2008148925A - Ｘ線撮影装置およびｘ線撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】天板ローリング前後で患者におけるＸ線の照射領域が変わらないようにすること。
【解決手段】天板５０がローリングする際に、絞り開度指定部１５１が、照射野がＲ’（天板ローリング後にＸ線の照射領域がローリング前と同一となるような照射野）となるような絞り羽根の開度をローリング角度に基づいて計算して絞り制御部１４０に対してＸ線絞り装置４０の絞り羽根の開度を指定し、絞り制御部１４０が、照射野がＲ’となるように絞り羽根の開度を制御するよう構成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、Ｘ線撮影装置およびＸ線撮影方法に関し、特に、Ｘ線の照射野の設定に関するものである。

Ｘ線診断装置では、患者（被検体）を不要な被曝から守るために、Ｘ線照射野の境界とＸ線検出器の対応する境界とのずれは、Ｘ線管の焦点からＸ線検出器までの距離（ＳＩＤ）の３％を超えてはいけないなどのＸ線防護規格が定められている（例えば、非特許文献１参照。）。

このため、Ｘ線診断装置には、例えば、オートコリメーション機能など、不要な被曝が発生しないようにする機能が備えられている。ここで、オートコリメーション機能とは、図１２に示すように、Ｘ線検出器７０がＸ線管３０から遠ざかると、Ｘ線絞り装置４０の羽根を自動的に絞り込むことによって照射野を狭くする機能である。

ＪＩＳ規格Ｚ４７０１

しかしながら、オートコリメーション機能では、Ｘ線検出器７０の受光領域でない不要なＸ線は防護はできるが、照射野内の関心領域以外のＸ線（例えば照射野の端の部分）を防護することはできないため、関心領域以外のＸ線の照射を制限するには、術者がマニュアル操作にてＸ線絞り装置４０を絞り込む必要がある。

したがって、術者が患者へのアプローチを容易にするために、図１３に示すように、患者Ｐの頭尾方向を軸として天板５０が回転する天板ローリングをＸ線を照射しながら行うと、患者Ｐの関心部位から外れた部位にＸ線が照射され、不要な被曝が発生するという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、Ｘ線を照射しながら天板５０をローリングした場合に、不要な被曝の発生を防ぐことができるＸ線撮影装置およびＸ線撮影方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、天板上の被検体にＸ線を照射して該被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線に基づいて画像データを生成するＸ線撮影装置であって、所定の軸に対して天板を回転させる天板回転手段と、前記天板回転手段により天板が回転した際に被検体へのＸ線の照射範囲が変化しないように制御する天板回転連動照射野制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項７記載の本発明は、天板上の被検体にＸ線を照射して該被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線に基づいて画像データを生成するＸ線撮影装置によるＸ線撮影方法であって、所定の軸に対して天板を回転させる天板回転ステップと、前記天板回転ステップにより天板が回転した際に被検体へのＸ線の照射範囲が変化しないように制御する天板回転連動照射野制御ステップと、を含んだことを特徴とする。

請求項１または７記載の本発明によれば、不要な被曝の発生を防ぐことができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線撮影装置およびＸ線撮影方法の好適な実施例を詳細に説明する。

まず、本実施例１に係る天板ローリング連動照射野制御の概念について説明する。図１は、本実施例１に係る天板ローリング連動照射野制御の概念を説明するための説明図である。同図に示すように、本実施例１に係る天板ローリング連動照射野制御では、天板５０がローリングすると、Ｘ線絞り装置４０を自動的に絞り込むことによって、関心領域以外にＸ線が照射することを防ぐ。

すなわち、天板ローリング連動照射野制御を行わない場合には、図１（ａ）に示すローリング前の画像と比較すると、図１（ｂ）に示すローリング後の画像では、患者Ｐの広い範囲にＸ線が照射されて関心領域以外の領域が映し出される。これに対して、本実施例１に係る天板ローリング連動照射野制御を行う場合には、図１（ｃ）に示すローリング後の画像では、関心領域だけが映し出される。

このように、天板５０のローリングに連動して照射野を狭めることによって、患者Ｐを不要な被曝から守るとともに、照射野内に被写体のない領域が発生してハレーションを起こす可能性をなくすことができる。

次に、本実施例１に係るＸ線診断装置の構成について説明する。図２は、本実施例１に係るＸ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このＸ線診断装置１００は、Ｘ線制御部１０と、高電圧発生器２０と、Ｘ線管３０と、Ｘ線絞り装置４０と、天板５０と、Ｃアーム６０と、Ｘ線検出器７０と、Ｃアーム回転・移動機構１１０と、天板移動機構１２０と、Ｃアーム・天板機構制御部１３０と、絞り制御部１４０と、システム制御部１５０と、操作部１６０とを有する。

Ｘ線制御部１０は、高電圧発生器２０による高電圧の発生を制御することによってＸ線の発生を制御する制御部であり、高電圧発生器２０は、Ｘ線の発生に必要な高電圧をＸ線管３０に供給する装置である。Ｘ線管３０は、患者Ｐに照射するＸ線を高電圧発生器２０から供給される高電圧を用いて発生する装置であり、Ｘ線絞り装置４０は、Ｘ線管３０が発生したＸ線を遮蔽する装置である。天板５０は、患者Ｐが横たわる板であり、Ｃアーム６０は、Ｘ線管３０、Ｘ線絞り装置４０、Ｘ線検出器７０などを指示するアームである。Ｘ線検出器７０は、患者Ｐを透過したＸ線を検出する装置である。

Ｃアーム回転・移動機構１１０は、Ｃアーム６０を回転させたり移動させたりする機構であり、天板移動機構１２０は、天板５０を回転させたり移動させたりする機構である。Ｃアーム・天板機構制御部１３０は、Ｃアーム回転・移動機構１１０および天板移動機構１２０を制御してＣアーム６０および天板５０を回転・移動する制御部であり、絞り制御部１４０は、Ｘ線絞り装置４０の絞り羽根の開度を制御してＸ線の照射範囲を制御する制御部である。

システム制御部１５０は、操作部１６０からの指示に基づいてＸ線制御部１０、Ｃアーム・天板機構制御部１３０、絞り制御部１４０などに指示することによってＸ線診断装置１００全体を制御する制御部であり、天板５０のローリングに連動して絞り制御部１４０に対して絞り羽根の開度を指定する絞り開度指定部１５１を有する。操作部１６０は、術者からの指示を受け付けてシステム制御部１５０に術者の指示を伝えるコンソールである。

次に、天板５０のローリングに連動したＸ線絞り装置４０の絞り制御について説明する。図３は、天板５０のローリングに連動したＸ線絞り装置４０の絞り制御を説明するための説明図である。同図（ａ）は、関心領域（照射野）の中心とローリング回転の中心が一致している場合を示し、同図（ｂ）は、関心領域の中心とローリング回転の中心が一致していない場合を示す。

同図（ａ）に示すように、関心領域の中心とローリング回転の中心が一致している場合には、天板ローリング前の照射野Ｒおよび天板ローリング角度β₁ならびに天板ローリング後の天板ローリング角度β₂を用いて天板ローリング後の照射野Ｒ’はＲ’＝Ｒ×ｃｏｓ(β₂−β₁)となる。したがって、絞り開度指定部１５１は、Ｒ、β₁およびβ₂からＲ’を計算し、照射野がＲ’となるように絞り羽根の開度を計算して、絞り制御部１４０に対して計算した絞り羽根の開度を指定する。

一方、関心領域の中心とローリング回転の中心が一致していない場合には、同図（ｂ）に示すように、ローリング回転の中心から照射野の境界までの距離をｒ₁およびｒ₂とすると、Ｒ’＝ｒ₁×ｃｏｓ(β₂−β₁)＋ｒ₂×ｃｏｓ(β₂−β₁)となる。したがって、絞り開度指定部１５１は、ｒ₁、ｒ₂、β₁およびβ₂からＲ’を計算する。

このように、絞り開度指定部１５１が、Ｒ’および照射野がＲ’となるような絞り羽根の開度を計算し、絞り制御部１４０に対して計算した絞り羽根の開度を指定することによって、天板５０のローリングに連動して絞り羽根の開度を制御し、患者Ｐの照射範囲をローリング前後で一致させることができる。

次に、天板５０のローリングに連動したＸ線絞り装置４０の絞り制御の処理手順について説明する。図４は、天板５０のローリングに連動したＸ線絞り装置４０の絞り制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、絞り開度指定部１５１は、ローリング前の天板ローリング角度β₁、ローリング前の照射野Ｒならびにローリング回転の中心から照射野の境界までの距離ｒ₁およびｒ₂を記憶しているものとする。

図４に示すように、この絞り制御の処理では、絞り開度指定部１５１が、ローリング後の天板ローリング角度β₂をＣアーム・天板機構制御部１３０から取得する（ステップＳ１１）。なお、Ｃアーム・天板機構制御部１３０は、角度センサを備え、角度センサを用いて天板ローリング角度を測定する。

そして、絞り開度指定部１５１は、取得した天板ローリング角度β₂および記憶したローリング前の天板ローリング角度β₁からβ₂−β₁を計算し（ステップＳ１２）、関心領域の中心とローリング回転の中心が一致している場合には、ローリング後の照射野Ｒ’＝Ｒ×ｃｏｓ(β₂−β₁)をローリング前の照射野Ｒおよびｃｏｓ(β₂−β₁)を用いて計算し、関心領域の中心とローリング回転の中心が一致していない場合には、ローリング後の照射野Ｒ’＝ｒ₁×ｃｏｓ(β₂−β₁)＋ｒ₂×ｃｏｓ(β₂−β₁)をｒ₁、ｒ₂およびｃｏｓ(β₂−β₁)を用いて計算する（ステップＳ１３）。

そして、絞り開度指定部１５１は、照射野がＲ’となるように絞り羽根の開度を計算して、計算した絞り羽根の開度を絞り制御部１４０に対して指定し、絞り制御部１４０が、照射野がＲ’となるように絞り羽根の開度を制御する（ステップＳ１４）。

上述してきたように、本実施例１では、絞り開度指定部１５１が、照射野がＲ’となるような絞り羽根の開度を計算して絞り制御部１４０に対して絞り羽根の開度を指定し、絞り制御部１４０が、照射野がＲ’となるように絞り羽根の開度を制御することとしたので、天板ローリングの際にＸ線が関心領域以外に照射することを防ぐことができる。

ところで、上記実施例１では、患者Ｐへのアプローチのため天板ローリングが行われるケースなどを想定し、天板ローリングと連動してＸ線絞り装置４０を制御する場合について説明したが、天板ローリングを行った際に術者は関心領域をローリング前と同じ方向（角度）から見たい場合もある。そこで、本実施例２では、天板ローリングと連動してＣアーム６０の位置決めを行うことによって、天板ローリングの前後でＸ線が照射する領域および方向を同一に保つＸ線診断装置について説明する。

まず、本実施例２に係る天板ローリング連動照射野制御の概念について説明する。図５は、本実施例２に係る天板ローリング連動照射野制御の概念を説明するための説明図である。同図に示すように、本実施例２に係る天板ローリング連動照射野制御では、天板５０がローリングすると、Ｘ線管３０を天板５０と同様に回転させる。

このように、本実施例２に係る天板ローリング連動照射野制御では、Ｘ線管３０を天板５０と同様に回転させることによって、関心領域以外にＸ線が照射することを防ぐとともに、術者は関心領域をローリング前と同じ方向から見ることができる。

次に、本実施例２に係るＸ線診断装置の構成について説明する。図６は、本実施例２に係るＸ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図２に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。

図６に示すように、このＸ線診断装置２００は、図２に示したＸ線診断装置１００と比較すると、システム制御部１５０の代わりにシステム制御部２５０を有する。システム制御部２５０は、システム制御部１５０と同様に、操作部１６０からの指示に基づいてＸ線制御部１０、Ｃアーム・天板機構制御部１３０、絞り制御部１４０などに指示することによってＸ線診断装置２００全体を制御する制御部であるが、絞り開度指定部１５１の代わりにアーム位置指定部２５１を有する。

アーム位置指定部２５１は、天板５０がローリングした際にローリング前後で患者Ｐに対してＸ線を照射する領域が変化しないようにＣアーム・天板機構制御部１３０に対してＣアーム６０の位置を指定する処理部である。Ｃアーム・天板機構制御部１３０は、アーム位置指定部２５１により指定された位置にＣアーム６０を位置するように制御する。

図７は、天板５０のローリングに連動したＣアーム６０の位置決めを説明するための説明図である。同図（ａ）は、関心領域の中心とローリング軸が一致している場合を示し、同図（ｂ）は、関心領域の中心とローリング軸が一致していない場合を示す。

同図（ａ）に示すように、関心領域の中心とローリング軸が一致している場合には、アーム位置指定部２５１は、天板５０のローリング角度と同じ角度だけＸ線管３０およびＸ線検出器７０が回転するようにＣアーム６０の位置決めを行う。なお、このＣアーム６０の位置決めの詳細については後述する。

一方、関心領域の中心とローリング軸が一致していない場合には、同図（ｂ）に示すように、単に天板５０のローリング角度と同じ角度だけＸ線管３０およびＸ線検出器７０を回転させる、すなわち、臨床角度だけをローリング前とあわせると、関心部位が照射野からずれてしまう。

そこで、アーム位置指定部２５１は、同図（ｃ）に示すように、Ｃアーム６０の長手横手位置をあわせて照射野と関心領域の位置ずれを解消するように位置決めを行う。ただし、このようにＣアーム６０の位置決めを行うとＸ線管３０の焦点から関心部位までの距離、関心部位からＸ線検出器７０までの距離が変わるため、関心部位と照射野の広さにずれが発生する。そこで、アーム位置指定部２５１は、さらに、関心領域と照射野の広さが一致するようにＳＩＤを調整する。

なお、ここでは、術者の患者へのアプローチを重視して、天板５０はローリング動作のみで、ずれの補正はＣアーム６０によって行っているが、ずれの補正を天板５０とＣアーム６０が連携して行うようにすることもできる。例えば、天板５０の高さを変動させて問題ない場合には、天板ローリングに連動して天板５０の高さを変化させることによって、Ｘ線管３０の焦点から関心部位までの距離、関心部位から検出器までの距離を一定に保つようにすることもできる。

次に、天板５０のローリング角度と同じ角度だけＸ線管３０およびＸ線検出器７０が回転するようなＣアーム６０の位置決めについて図８および図９を用いて説明する。図８は、Ｃアーム６０の斜視図である。Ｘ線診断装置では、通常、図８の矢印「Ａ」の方向（この角度をγ角度０度とする）から患者Ｐの頭部を侵入させ、γ方向の角度を固定し、α、β方向にそれぞれ回転させることにより図９（ａ）に示すような患者Ｐに対する軌道１を得ていた。即ち、α方向に回転させることにより患者ＰのＣＲＡ、ＣＡＵの方向に移動可能であり、β方向に回転させることによりＬＡＯ、ＲＡＯの方向に移動が可能である。

しかしながら、実際には臨床時の周辺機器との干渉上の問題や、臨床上の必要性の問題から常に図８に示した矢印「Ａ」の方向から患者Ｐを撮影するとは限らず、斜めの方向（γ角度が０でない方向）から撮影する場合がある。このような場合においては患者Ｐの撮影方向が図９（ａ）の場合と異なるので例えば図９（ｂ）の符号２に示す如くの軌道となってしまう。つまり、α方向の回転、β方向の回転をそれぞれ単独に制御するだけでは図９（ａ）に示したＬＡＯ、ＲＡＯ、ＣＡＵ、ＣＲＡの方向の軌道を得ることができない。

そこで、図９（ｃ）に示すように、患者の「頭側」、「左手側」を決め、ξ（＋）をＣＲＡ、ξ（−）をＣＡＵ、η（＋）をＬＡＯ、η（−）をＲＡＯと決める。すると、天板５０をローリング角度β₁からβ₂へローリングすると、関心部位が、ＬＡＯ／ＲＡＯ方向に（β₂−β₁）だけ回転したことになるので、アーム位置指定部２５１は、アーム角度を（ＬＡＯ／ＲＡＯ η₁＋（β₂−β₁），ＣＲＡ／ＣＡＵ ξ₁）に位置決めする。ここで、（ＬＡＯ／ＲＡＯ η₁，ＣＲＡ／ＣＡＵ ξ₁）はローリング前の臨床角度である。なお、ＬＡＯ／ＲＡＯ，ＣＲＡ／ＣＡＵの臨床角度にアームを位置決めする制御については、特開平８−８４７２３号公報に記載されている。

次に、天板５０のローリングに連動したＣアーム６０の位置決め制御の処理手順について説明する。図１０は、天板５０のローリングに連動したＣアーム６０の位置決め制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、アーム位置指定部２５１は、ローリング前の臨床角度（ＬＡＯ／ＲＡＯ η₁，ＣＲＡ／ＣＡＵ ξ₁）および天板ローリング角度β₁を記憶しているものとする。

図１０に示すように、この位置決め制御の処理では、アーム位置指定部２５１が、ローリング後の天板ローリング角度β₂をＣアーム・天板機構制御部１３０から取得する（ステップＳ２１）。

そして、アーム位置指定部２５１は、記憶した臨床角度（ＬＡＯ／ＲＡＯ η₁，ＣＲＡ／ＣＡＵ ξ₁）および天板ローリング角度β₁ならびに取得したβ₂を用いてアーム角度を（ＬＡＯ／ＲＡＯ η₁＋（β₂−β₁），ＣＲＡ／ＣＡＵ ξ₁）に位置決めするようにＣアーム・天板機構制御部１３０に指示し、Ｃアーム・天板機構制御部１３０は、アーム角度を（ＬＡＯ／ＲＡＯ η₁＋（β₂−β₁），ＣＲＡ／ＣＡＵ ξ₁）に位置決めするように制御する（ステップＳ２２）。

また、アーム位置指定部２５１は、Ｃアーム６０の長手横手位置を、関心部位に位置決めするようにＣアーム・天板機構制御部１３０に指示するとともに、関心領域と照射野の広さが一致するようにＳＩＤを連動させて制御するようにＣアーム・天板機構制御部１３０に指示する。そして、Ｃアーム・天板機構制御部１３０が、アーム位置指定部２５１の指示に従ってＣアーム６０の位置決めを制御するとともに、ＳＩＤを連動して制御する（ステップＳ２３）。

上述してきたように、本実施例２では、アーム位置指定部２５１が、天板ローリングの前後でＸ線が照射する領域および方向を同一に保つように、天板５０のローリングに連動してＣアーム６０の位置決めを行い、Ｃアーム・天板機構制御部１３０がアーム位置指定部２５１の指示に従ってＣアーム６０の位置決めを制御することとしたので、天板ローリングの際にＸ線が関心領域以外に照射することを防ぐことができる。

なお、本実施例１および２では、Ｃアーム６０を備えるＸ線診断装置１００および２００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばΩアームなど他のアームを備えるＸ線診断装置あるいはＣアーム６０に加えて他のアームを備えるＸ線診断装置にも同様に適用することができる。

また、本実施例１では、システム制御部１５０の絞り開度指定部１５１が天板５０のローリングに対応させてＸ線絞り装置４０の絞り開度を指定し、本実施例２では、システム制御部２５０のアーム位置指定部２５１が天板５０のローリングに対応させてＣアーム６０の位置を指定する場合について説明したが、システム制御部が絞り開度指定部１５１およびアーム位置指定部２５１を備え、術者がどちらの機能を動作させるかを指定できるようにすることもできる。あるいは、絞り開度指定部１５１の機能を絞り制御部１４０が備え、アーム位置指定部２５１の機能をＣアーム・天板機構制御部１３０が備えるようにすることもできる。

また、本実施例１および２では、天板５０のローリング動作に連動させて照射野を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、寝台の支柱部を軸として天板が正傾（頭が上、足が下に傾いた状態）／逆傾（頭が下、足が上に傾いた状態）に動作する天板起倒動作に連動させて照射野を制御する場合にも同様に適用することができる。なお、天板起倒動作は、ＣＯ₂造影等の手技において行われる動作である。

また、本実施例１および２では、Ｘ線診断装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、天板上の被検体にＸ線を照射して撮影するＸ線撮影装置に対して同様に適用することができる。

以上のように、本発明に係るＸ線撮影装置およびＸ線撮影方法は、天板がローリングする場合に有用であり、特に、不必要なＸ線の被曝をできるだけ抑える必要がある場合に適している。

本実施例１に係る天板ローリング連動照射野制御の概念を説明するための説明図である。 本実施例１に係るＸ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。 天板のローリングに連動したＸ線絞り装置の絞り制御を説明するための説明図である。 天板のローリングに連動したＸ線絞り装置の絞り制御の処理手順を示すフローチャートである。 本実施例２に係る天板ローリング連動照射野制御の概念を説明するための説明図である。 本実施例２に係るＸ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。 天板のローリングに連動したＣアームの位置決めを説明するための説明図である。 Ｃアームの斜視図である。 Ｃアームの位置決めを説明するための説明図である。 天板のローリングに連動したＣアームの位置決め制御の処理手順を示すフローチャートである。 天板起倒動作を示す図である。 オートコリメーション機能を説明するための説明図である。 天板ローリング動作を示す図である。

符号の説明

１，２ 軌道
１０ Ｘ線制御部
２０ 高電圧発生器
３０ Ｘ線管
４０ Ｘ線絞り装置
５０ 天板
６０ Ｃアーム
７０ Ｘ線検出器
１００，２００ Ｘ線診断装置
１１０ Ｃアーム回転・移動機構
１２０ 天板移動機構
１３０ Ｃアーム・天板機構制御部
１４０ 絞り制御部
１５０，２５０ システム制御部
１５１ 絞り開度指定部
１６０ 操作部
２５１ アーム位置指定部

Claims (7)

1. 天板上の被検体にＸ線を照射して該被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線に基づいて画像データを生成するＸ線撮影装置であって、
   所定の軸に対して天板を回転させる天板回転手段と、
   前記天板回転手段により天板が回転した際に被検体へのＸ線の照射範囲が変化しないように制御する天板回転連動照射野制御手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記天板回転手段は、被検体の上下方向を軸として天板を回転させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記天板回転手段は、被検体の左右方向を軸として天板を回転させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記天板回転連動照射野制御手段は、前記天板回転手段により天板が回転した際に被検体へのＸ線の照射範囲が変化しないようにＸ線絞り装置の絞り開度を制御することを特徴とする請求項１、２または３に記載のＸ線撮影装置。
5. 前記天板回転連動照射野制御手段は、前記天板回転手段により天板が回転した際に被検体へのＸ線の照射範囲が変化しないようにＸ線管が取り付けられたアームの位置を制御することを特徴とする請求項１、２または３に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記天板回転連動照射野制御手段は、前記天板回転手段により天板が回転した際に被検体へのＸ線の照射範囲が変化しないようにＸ線管−Ｘ線検出器間距離を連動して制御することを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
7. 天板上の被検体にＸ線を照射して該被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線に基づいて画像データを生成するＸ線撮影装置によるＸ線撮影方法であって、
   所定の軸に対して天板を回転させる天板回転ステップと、
   前記天板回転ステップにより天板が回転した際に被検体へのＸ線の照射範囲が変化しないように制御する天板回転連動照射野制御ステップと、
   を含んだことを特徴とするＸ線撮影方法。

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