JP2009000252A - X線撮影装置及び撮影方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】透視撮影を行うX線画像撮影装置において、X線発生部とX線センサの位置関係を確保しながら位置関係が崩れた場合にX線発生を制御する。
【解決手段】 S101でX線発生部に設けられた電磁波発信器から電磁波を発信し、S102でX線センサに設けられた電磁波受信器で電磁波を受信し、S103で位置を判定する。S104で、S103による位置判定結果が対向位置にあると判定された場合はX線透視撮影を許可する。S105で機械移動の検知待ちをする。透視撮影可能状態において、機械移動があったと判定された場合には、S106で現在撮影装置が透視中であるかどうかを判別する。透視撮影が行われている場合には、S107で先ず透視撮影不可状態にする。透視撮影が停止されるとS108の透視禁止の処理を行う。また、S106で透視中途判断されなかった場合も、S108の透視禁止処理を行う。
【選択図】図3

Description

本発明は、X線撮影を行うためのX線撮影装置及び撮影方法に関するものである。
従来から、病院等ではX線撮影装置として、増感紙とX線写真フィルムを組み合わせたフィルムスクリーンシステムがよく使用されている。この方法によれば、被写体を通過したX線は増感紙によってX線の強度に比例した可視光に変換され、X線写真フィルムを感光させ、X線画像を形成する。このフィルムをシャーカステンと呼ばれる観察装置を用いることにより読影作業を行っている。
また、特許文献1のようにイメージインテンシファイアを用いてX線透視像をCRTに表示する透視撮影を行うX線TV装置も医用現場では広く利用されている。
近年、特許文献2に示すようにFPD(Flat Panel Detector)を用いた高分解能の固体X線検出器が提案されている。これにより、X線源とX線検出器の間に被写体を配置し、被写体を透過したX線量を電気信号に変換することにより、被写体のX線像をデジタルデータとして得る方法が実現されている。
また、最近では特許文献3に示すように、センサ部を携帯型として撮影が行えるカセッテタイプのセンサも実用化されている。一方、非特許文献1においては、カセッテタイプのセンサを用いてX線透視を行う場合は、X線照射野の受像面に対する一致がJIS規格等で規定されている。
特許文献4においては、X線発生装置側から平面検出器に電磁波を発信することにより撮影位置を容易に決定する方法が提案されている。
特開平5−64081号公報 特許第3066944号公報 特開2004−73354号公報 特許第3624106号公報 「JISハンドブック2005放射線(能)」、 C 0601-1-3医用電気機器 日本規格工業会
図16はX線平面検出器とX線照射領域との関係の模式図を示している。カセッテタイプの平面検出器1を用いてX線透視を行う場合には、所定の位置に平面検出器1を配置し、この平面検出器1上に被写体を配置しX線撮影を行う。
その際に、X線管から発するX線照射領域Tと平面検出器1の関係は、平面検出器1の直交する2本の主軸に沿ったX線照射領域Tの境界と平面検出器1の対応する境界とのずれは、X線管の焦点と平面検出器1間の距離の3%を越えてはならないとされている。また、両主軸上のずれの総和は、X線管の焦点とX線センサ13間の距離の4%を越えてはならないとされている。
平面検出器1、X線照射領域Tは、平面検出器1の主軸AxとX線照射領域Tとのずれx1、x2と、平面検出器1の主軸AyとX線照射領域Tとのずれy1、y2は次の式を満たす必要がある。なお、DはX線管の焦点から平面検出器までの距離を表している。
|x1|+|x2|≦0.03・D
|y1|+|y2|≦0.03・D
|x1|+|x2|+|y1|+|y2|≦0.04・D
しかし、特許文献4においては、平面検出器1の位置の検出は可能であるが、X線撮影を制御する手段がないため、全ての照射X線が平面検出器に照射しない場合であっても、X線の曝射ができるという問題がある。
また、特許文献3の発明も同様にX線撮影を制御する手段がなく、更にX線源と平面検出器の位置関係は考慮されておらず、全てのX線が平面検出器に照射されない位置関係であっても、透視用X線を照射してしまうという問題がある。
また、X線が全て平面検出器を照射する位置関係にあったとしても、その後に何らかの理由により全てのX線が平面検出器に照射せず、X線が漏洩するような位置関係であっても、透視用X線を照射し続けるという問題を有している。
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、X線源と平面検出器の位置関係に基づいてX線撮影動作を制御するX線撮影装置及び撮影方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係るX線撮影装置の技術的特徴は、X線を照射するためのX線源と、該X線源から照射されたX線を平面検出器で検出することによりX線画像を形成するX線撮影装置であって、前記X線源又は/及び前記平面検出器の移動を検知する移動検知手段と、該移動検知手段の検知結果に基づいてX線撮影動作を制御する制御手段とを有することにある。
また、本発明に係るX線撮影方法の技術的特徴は、X線源によりX線を照射する工程と、照射されたX線を平面検出器で検出することによりX線画像を形成する工程と、前記X線源又は/及び前記平面検出器の移動を検知する工程と、検知結果に基づいてX線撮影の動作を制御する工程とを備えることにある。
本発明に係るX線撮影装置及び撮影方法によれば、X線源と平面検出器の位置関係が全ての照射X線を平面検出器に照射する位置にあることが確保された場合にのみ透視撮影を行うことが可能となる。
また、透視撮影前であっても全ての照射X線を平面検出器に照射するような位置関係が崩れた場合には透視を禁止することができる。
更に、X線透視中にX線が平面検出器に全て入射しない場合にはX線の曝射を停止することにより、不要なX線の照射や被曝を防止することが可能になる。
本発明を図1〜図15に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1は回診車に搭載したX線撮影装置のシステム構成図を示しており、移動可能な回診車11にはX線発生部12、X線センサ13が設けられ、X線センサ13はケーブルを介して回診車11内の図示しない制御部に接続されている。
X線発生部12はX線を照射するX線管及びX線絞り、移動検知センサ14から構成され、X線センサ13はX線発生部12によって照射されたX線を受光し、画像信号を取得するセンサであり、移動検知センサ15を備えている。また、X線発生部12には1個の電磁波発信器、X線センサ13には少なくとも3個の電磁波受信器がそれぞれ取り付けられている。
更に、回診車11にはX線センサ13により撮影した画像を表示する表示部16が設けられている。表示部16はCRTや液晶ディスプレイ等の一般的なモニタによって構成され、画像データやGUI(グラフィカルユーザインタフェース)等を画面に表示する。更に、この回診車11の外部には、X線の照射や停止を指示するフットペダル17がケーブルを介して制御部に接続されている。
なお、X線撮影装置には、フットペダル17の他に、図示しないキーボード、マウス等の一般的な入力装置も含まれており、ユーザによる操作を入力できる機構が設けられている。
図2はX線撮影装置のブロック回路構成図を示している。制御部21には、X線発生部12、X線センサ13、移動検知センサ14、15、フットペダル17、位置判定部22が接続されている。この制御部21はX線発生部12やX線センサ13に様々な制御を行う制御部分であり、位置判定部22と共に、回診車11の筐体内に配置されている。
なお、制御部21及び位置判定部22は図示しないCPU(中央処理装置)のプログラム実行による機能として構成されており、CPUはLSIやASIC等で構成することもできる。
図3は本実施例における動作フローチャート図である。先ず、ステップS101において、X線発生部12に設けられた電磁波発信器から電磁波を発信し、ステップS102においてX線センサ13に設けられた電磁波受信器で電磁波を受信する。電磁波受信器は3つ以上で構成され、電磁波発信器からの電磁波受信時間の遅れ時間を基に、X線発生部12の焦点とX線センサ13の間の距離を計測する。なお、電磁波発信器側も必ずしも1つである必要はなく、複数の電磁波発信器を用いてもよい。
次に、ステップS103において位置判定部22により位置を判定する。この位置の判定には、ステップS101、S102で送受信した電磁波の受信に係る遅れ時間からX線発生部12とX線センサ13が対向位置にあるかどうかを判定する。ここで、対向位置にあるとは、X線発生部12から照射されたX線が全てX線センサ13内に照射される場合に対向位置にあるとする。
この対向位置にある条件としては、X線照射領域TがX線センサ13内に含まれることが求められる。例えば、図4(a)〜(l)はX線センサ13とX線照射領域Tの位置関係のパターンを示している。図4(k)のパターンではX線発生部12とX線センサ13は対向位置にあり、X線照射領域TがX線センサ13に包含されている。
ここで、例外的にX線照射領域Tが四角形の場合に、3つの頂点がX線センサ13に包含されている場合にも対向関係にあるという場合もある。また、X線源は点光源と同様なので、照射X線は距離と共に拡散する。つまり、X線発生部12とX線センサ13の距離が遠過ぎる場合は、X線の拡散の影響でX線センサ13内にX線照射領域Tが納まらない場合がある。
図5はX線発生部12とX線センサ13の距離が比較的近いため、X線照射領域TがX線センサ13内に納まる場合の例である。一方、図6は図5の場合よりもX線発生部12とX線センサ13の距離が遠いため、X線照射領域TがX線センサ13内に納まらずはみ出ている。これらの場合に、図5は対向関係にあると云えるが、図6は対向関係にあるとは云えない。
例えば図7に示すように、電磁波受信器1〜4はX線センサ13の面の固定位置に取り付けられていると、電磁波発信器と電磁波受信器1〜4とのそれぞれの間の距離が推定できれば、X線発生部12とX線センサ13との空間位置関係は一意的に決定する。また、電磁波の伝播速度は予め分かっているので、発信時間と受信時間の差からX線発生部12とX線センサ13との距離の推定も可能である。
図8に示すように電磁波発信器からtのタイミングで電磁波を発信し、各電磁波受信器1〜4で受信する。受信タイミングはそれぞれt1、t2、t3、t4であるが、これらの受信タイミングt1〜t4が全て等しければ、X線発生部12とX線センサ13の主軸が同一の状態と云える。
図9はX線発生部12の模式図であり、通常ではX線発生部12の照射角度θは開口部により予め決定されている。即ち、X線発生部12の出射側にX線絞り31が設けられており、X線絞り31の開閉を調整することによって、X線の照射領域を自在に変更可能なようになっている。従って、X線絞り31の調整により、X線照射のターゲット角度やX線照射領域Tの形状が様々に変化するが、この形状はX線絞り量からも計算可能である。X線照射領域Tの形状はX線絞り31の形状により、四角形のみならず、六角形や八角形や円形のものもあり得る。
前述したように、X線発生部12とX線センサ13との空間位置関係は電磁波送受信の時間から一意的に決定されている。従って、X線絞り情報によりX線の照射角度が推定され、X線発生部12から照射されたX線が、全てX線センサ13内に照射される位置に配置されているかを推定して、対向位置を求めることができる。
次に、図3のステップS104において、ステップS103の位置判定部22による判定結果が対向位置にあると判定された場合はX線透視撮影を許可する。透視撮影の許可には自動的に透視撮影モードに移行してもよいし、単に透視撮影モードに移行することが可能であるような状態でもよい。このとき、X線発生部12やX線センサ13が移動しないようにロックを掛けてもよい。ここで透視撮影モードとは、広い意味で1枚の静止画撮影以外の連続的に撮影される撮影手技を指し、例えば画像を保存する目的で撮影されるシネ撮影や、DSAと呼ばれる造影差分撮影等も含まれる。
続いて、ステップS105において機械移動の検知待ちをする。機械移動の検知には、X線発生部12に取り付けられている移動検知センサ14、X線センサ13に取り付けられている移動検知センサ15により移動を検知する。更に、X線発生部12のX線絞り31の開閉動作も移動として検知するほか、特許文献3に開示による移動体移動を検知するという方法でもよい。
移動検知センサ14、15としては、慣性センサが用いられているが、他の例えば公知の角度センサ、速度センサ、リニアセンサを利用してもよい。なお、これらのセンサは移動を検知するために利用するものであり、複数のセンサを用いてもよいし、複数種類のセンサを組み合わせて利用してもよいことは云うまでもない。
透視撮影可能状態において、移動検知センサ14、15を用いた検知結果により機械移動があったと判定された場合には、ステップS106では現在撮影装置が透視中であるかどうかを判別する。透視撮影が行われている場合には、ステップS107で先ず透視撮影不可状態にする。不可状態にする方法には、直ちにX線の照射を停止するように制御部21が制御する方法があるが、停止はこの他に或る一定時間経過後に停止するようにしても支障はない。透視撮影が停止されるとステップS108の処理を行う。また、ステップS106で透視中途判断されなかった場合も、同様にステップS108の処理を行う。
ステップS108では、透視撮影を禁止する。透視撮影の禁止とはGUIでユーザが透視撮影モードを選択できないようにする方法や、制御部21に対して外部から透視の要求があった場合でも、制御部21が透視動作を行わない方法や、電源を切断する方法等がある。
図10は実施例2の動作フローチャート図であり、実施例1の図3と同じステップ番号は同一の処理内容を示している。実施例1においては、ステップS105で機械移動を検知した場合に直ちに、又は或る一定時間後に透視撮影を禁止した。
実施例2では、ステップS101〜S103までは実施例1と同じである。ステップS201において、ステップS103におけるX線照射のターゲット角度、X線絞り位置、X線焦点とX線センサ13の距離及び位置からX線照射領域Tを位置情報として記憶しておく。例えば、X線照射領域TがX線センサ13のどの領域に照射されるかの情報を記憶しておく。
その後に、ステップS104を経て、ステップS105で機械移動が検知されると、移動検知センサ14、15からの情報を基に、X線照射領域Tがどの程度変化するのかを推定する。ステップS202では、推定結果とステップS201で記憶していた位置情報を比較更新し対向位置を判定する。例えば、X線センサ13上のX線照射領域Tは予め推定済みであるため、X線発生部12とX線センサ13の相対的な移動量を求めることにより、新たにX線センサ13上のX線照射領域Tが明らかとなり対向位置を判定できる。
対向位置を判定した結果、機械移動後であってもX線照射領域TがX線センサ13内に含まれる場合は、ステップS203で機械移動後の位置情報を記憶し、引き続き透視許可のままステップS105の処理に移る。一方、機械移動後にX線照射領域TがX線センサ13内に含まれない場合は、ステップS106の処理に移る。
図11は実施例3の動作フローチャート図を示し、実施例1、2と同じステップ番号は同一の処理内容を示している。この実施例2においては、ステップS103の位置判定時に収集した位置情報をステップS201で記憶しておき、ステップS105で機械移動を検知した場合に、位置情報と機械移動量から対向位置を判定した。
本実施例3では、機械移動を検知した場合に、ステップS301で再び電磁波を発信し、ステップS302で発信した電磁波を受信し、ステップS103で行った位置判定時と同様の処理で位置判定を行う。
なお、図11の動作フローチャート図では、電磁波の発受信は位置判定前に行うように記載しているが、常に電磁波の送受信をし続けて位置判定を行ってもよい。
図12は実施例4のブロック回路構成図であり、図2と比較して、制御部21に照射野認識部41が接続されている。
本実施例4では、実施例1〜3におけるステップS103の位置判定には、ステップS101で電磁波を発信し、ステップS102で電磁波を受信することで、位置判定を行う。図13はその部分の動作フローチャート図であり、ステップS401で静止画撮影を実行し、ステップS402で照射野認識を実行することで位置判定を行う。
ステップS401の静止画撮影においては、制御部21の制御により、X線発生部12から照射されたX線をX線センサ13が受光することにより画像化される。ステップS402で行われる照射野認識は照射野認識部41で処理され、X線センサ13に照射されるX線照射領域Tを画像解析処理することによって抽出する公知技術である。この照射野認識を行うことにより、X線センサ13上に照射されるX線照射領域Tを知ることができる。
次に、ステップS103の位置判定においては、ステップS402で抽出した照射野認識結果を用いて位置判定を行う。具体的には、X線センサ13の周囲の辺とX線照射領域Tの周囲の辺が何れも交差しない場合は、X線センサ13に照射されるX線照射領域TがX線センサ13内に包含されていると判定する。
図14はX線照射領域TがX線センサ13内に包含される場合の例である。X線センサ13の周囲の辺とX線照射領域Tの周囲の辺が何れも交差していない。なお、X線がX線センサ13に全く入射しなかった場合は、照射野認識部41が照射野を認識できずエラーとなる。
一方、X線センサ13の周囲の辺とX線照射領域Tの周囲の辺の何れかが交差する場合は、X線センサ13に照射されるX線照射領域SがX線センサ13内に包含されていないと判定する。
図15はX線照射領域TがX線センサ13内に包含されない場合の例である。X線センサ13とX線照射領域Tが重なっているため、X線センサ13の周囲の辺とX線照射領域Tの周囲の辺が交差している。
また、位置判定を行う他の方法として、ステップS402で抽出したX線照射領域Tの周囲の辺とX線センサ13の周囲の辺が一致する辺がない場合にX線照射領域TがX線センサ13内に納まっていると判定する。X線照射領域Tの周囲の辺とX線センサ13の周囲の辺が一致する辺がある場合に、X線照射領域TがX線センサ13内に納まっていないと判定する。
このように、位置判定の結果、X線照射領域Tが全てX線センサ13内に納まっていれば、ステップS104の実施例1〜3と同様の処理が行われ、X線照射領域TがX線センサ13の外にはみ出していれば初期状態に戻る。
なお、実施例4の静止画撮影は1枚の画像を意味しており、照射野認識が行える程度の画像が得られれば充分である。従って、X線の条件は通常静止画撮影の条件を用いてもよいし、透視時のX線条件を用いても何ら問題はない。
なお、本願発明の撮影方法については、そのプログラムをディスク、フロッピ等の記憶媒体に記憶してX線撮影装置に供給することもできる。
実施例のX線撮影装置のシステム構成図である。 ブロック回路構成図である。 実施例1の動作フローチャート図である。 X線センサとX線照射領域の関係図である。 X線照射領域がX線センサ面内に納まる状態の説明図である。 X線照射領域がX線センサ面内に納まらない状態の説明図である。 電磁波発信器受信器の概念図である。 電磁波発受信タイミング図である。 X線発生部の模式図である。 実施例2の動作フローチャート図である。 実施例3の動作フローチャート図である。 実施例4のX線撮影装置のシステム構成図である。 実施例4の動作フローチャート図である。 X線照射野がX線センサ面内に納まる状態の説明図である。 X線照射野がX線センサ面内に納まらない状態の説明図である。 X線照射領域とセンサ面の不一致の説明図である。
符号の説明
11 回診車
12 X線発生部
13 X線センサ
14、15 移動検知センサ
16 表示部
17 フットペダル
21 制御部
22 位置判定部
31 X線絞り
41 照射野認識部
T X線照射領域

Claims (12)

  1. X線を照射するためのX線源と、該X線源から照射されたX線を平面検出器で検出することによりX線画像を形成するX線撮影装置であって、前記X線源又は/及び前記平面検出器の移動を検知する移動検知手段と、該移動検知手段の検知結果に基づいてX線撮影動作を制御する制御手段とを有することを特徴とするX線撮影装置。
  2. 前記X線源と前記平面検出器の位置関係が前記X線源から照射したX線の前記平面検出器における位置を判定する位置判定手段を有し、前記制御手段は前記位置判定手段の判定結果に基づいて前記X線撮影動作を制御することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
  3. 前記制御手段はX線透視撮影が可能な透視撮影可能状態において、前記移動検知手段が移動を検知した場合に、X線透視撮影が実施できない透視撮影不可状態とする制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
  4. 前記制御手段はX線透視撮影を行っている透視中の状態であって、前記移動検知手段が移動を検知した場合に、X線透視撮影を停止する制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
  5. 前記制御手段はX線透視撮影の前に前記位置判定手段で判定した結果、前記X線源と前記平面検出器の位置関係が前記X線源から照射したX線が全て前記平面検出器に照射される位置関係にあると判定した場合に、透視撮影可能状態とする制御を行うことを特徴とする請求項2に記載のX線撮影装置。
  6. 前記制御手段はX線透視撮影が可能な透視撮影可能状態において、前記位置判定手段で判定した結果、前記X線源と前記平面検出器の位置関係が前記X線源から照射したX線が全て前記平面検出器に照射される位置関係にないと判定した場合に、X線透視撮影が実施できない透視撮影不可状態とする制御を行うことを特徴とする請求項2に記載のX線撮影装置。
  7. 前記制御手段はX線透視撮影を行っている透視中において、前記位置判定手段で判定した結果、前記X線源と前記平面検出器の位置関係が前記X線源から照射したX線が全て前記平面検出器に照射される位置関係にないと判定した場合−には、X線透視のためのX線透視撮影を停止する制御を行うことを特徴とする請求項2に記載のX線撮影装置。
  8. 前記X線源は電磁波発信器を有し、前記平面検出器は電磁波受信器を有し、前記電磁波発信器から発した電磁波を前記電磁波受信器で受信することにより、前記X線源と前記平面検出器の移動を検知することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
  9. 前記X線源及び/又は前記平面検出器は慣性センサを有し、前記慣性センサの情報を基に、前記X線源と前記平面検出器の移動を検知することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
  10. 前記位置判定手段は、X線照射領域を認識する照射野認識手段を有し、該照射野認識手段で認識した照射野が前記平面検出器の面に包含されているかどうかを基に判定を行うことを特徴とする請求項5に記載のX線撮影装置。
  11. X線源によりX線を照射する工程と、照射されたX線を平面検出器で検出することによりX線画像を形成する工程と、前記X線源又は/及び前記平面検出器の移動を検知する工程と、検知結果に基づいてX線撮影の動作を制御する工程とを備えることを特徴とするX線撮影方法。
  12. 請求項11に記載の撮影方法を実行するプログラムを記憶した記憶媒体。
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