JP2011062433A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮影位置、角度及び撮影拡大率に関する操作難易性を軽減すること。
【解決手段】 Ｘ線診断装置は、Ｘ線管７と、Ｘ線検出器２と、Ｃ形アーム３５と、Ｃ形アームを複数の移動軸及び複数の回転軸に関して移動及び回転自在に保持するＣ形アーム保持機構８と、被検体を載置する寝台２１を移動自在に保持する寝台保持機構９と、Ｘ線検出器で検出された被検体に関する画像を表示する表示部４と、表示された画像上に重ねられるポインタを操作者が操作するためのポインティングデバイス６と、ポインタに対する操作者による特定の操作に従って撮影位置及び撮影角度を変化させるためにＣ形アーム保持機構及び寝台保持機構を制御する制御部１３−２０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｃ形アームや寝台等に複数の可動軸を有するＸ線診断装置に関する。

従来のＸ線診断装置における寝台・保持装置では、各可動軸の位置決めを、自機や他構成コンポーネントから目標位置として伝達してもらい、機械的にその位置を復元するのみの動作としている。各軸の目標位置への位置決め動作は、目的の関心領域画像を撮影するための前段階の位置決め動作であり、その後の調整動作が必要となる。その際の調整動作では、Ｘ線照射を断続的・継続的におこないながらの位置決め動作となる。

昨今の寝台・保持装置は増大する要求を満たすために複雑な動作をすることが多く、操作時にもより高度な操作スキルを必要とすることが多い。一連の検査における関心領域への位置決め動作時には、断続的・連続的なＸ線照射を伴うことが多く、操作者のスキルに
よっては被曝量の増大と検査効率の悪化が懸念される。

寝台・保持装置の初期位置決め機能として、従来からのオートポジショニング機能を有しており、関心領域へのおおよその位置決め機能として利用されている。しかし、このオートポジショニング機能は患者体格や姿勢までは考慮されておらず、所望の部位を視野中心にとらえ、そして所望のアングルで所望の拡大率で観察するには、オートポジショニングの後の手動による微調整操作を必要とする。この微調整操作では最適な位置及び角度への位置決めには繊細さが必要とされるため、多くの場合で継続的・断続的なＸ線照射（透視）を伴うため、患者被曝量を意識した効率の良い動作が必要とされる。

しかし、Ｃアームの複数可能軸の角度を個々に設けられた操作ボタンで調整し、それとともに寝台の前後左右の動き、そして線源アイソセンタ間距離（ＳＩＤ）の調整など、多くの操作系統があり、それらを複合的に操作して所望の部位を視野中心にとらえ、そして所望のアングルで所望の拡大率で観察できるように調整するには容易なことではない。

特開２００８−２００３２７号公報

本発明の目的は、撮影位置、撮影角度及び撮影拡大率に関する操作難易性を軽減することにある。

本発明のある局面に係るＸ線診断装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、Ｃ形アームと、Ｃ形アームを複数の移動軸及び複数の回転軸に関して移動及び回転自在に保持するＣ形アーム保持機構と、被検体を載置する寝台を移動自在に保持する寝台保持機構と、Ｘ線検出器で検出された被検体に関する画像を表示する表示部と、表示された画像上に重ねられるポインタを操作者が操作するためのポインティングデバイスと、ポインタに対する操作者による特定の操作に従って撮影位置及び撮影角度を変化させるためにＣ形アーム保持機構及び寝台保持機構を制御する制御部とを具備する。

本発明によれば、撮影位置、撮影角度及び撮影拡大率に関する操作難易性を軽減することができる。

本発明の実施形態に係るＸ線診断装置の構成図である。 図１のＸ線診断装置の架台部を示す図である。 図１の操作支援部により提供される操作方法を表示画像とともに示す図である。 ＳＩＤの説明図である。 本実施形態の動作を示す流れ図である。

以下、図面を参照して本発明によるＸ線診断装置を好ましい実施形態により説明する。まず、本実施形態の概要としては、オートポジショニング動作による初期位置決め動作後、さらなる微調整操作のために、透視画像のモニタ上にＣ形アームや寝台の保持装置を直接操作可能なグラフィックユーザインタフェース(GUI)を設け、得られた画像を基点としその画像を撮影した撮影位置と撮影角度からの変位として撮影位置と撮影角度を変更操作することで直感的な操作を行えるようにしたことにある。

図１は本実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図である。図２は本実施形態に係るＸ線診断装置の架台部の外観を示す図である。Ｃ形アーム３５の一端には、Ｘ線管７が取り付けられる。Ｘ線管７のＸ線照射窓にはＸ線照射野を限定するためのＸ線絞り５が取り付けられる。Ｃ形アーム３５の他端には、Ｘ線管７に向き合う向きでＸ線検出器２が取り付けられる。Ｘ線管７の焦点とＸ線検出器２の中心とを結ぶ線を撮影軸（Ｙ軸）と称する。なお、撮影軸をＹ軸として後述の回転ｅ、ｆ、ｇによらない不動点（アイソセンタ）を原点として被検体の体軸にそってＺ軸、被検体の体幅にＸ軸を定義する。

Ｘ線検出器２はＹ軸にそってＸ線管７に対して接近／離反する向きに移動自在にＸ線検出器保持機構（スライド機構）１０を介してＣ形アーム３５に設けられる。このＸ線検出器保持機構１０はＣ形アーム３５に対するＸ線検出器２の位置を検出するために、ロータリーエンコーダなどの位置センサを装備している。Ｘ線検出器２としては、イメージインテンシファイア及びＴＶカメラの組み合わせ、またはＸ線を直接的に電気信号に変換する平面検出器が採用される。

Ｃ形アーム保持機構８は、Ｃ形アーム３５を矢印ｃ，ｄ，ｅ，ｆ、ｇについて移動自在に保持する。床スタンド３１には、水平アーム３３が上下（ｄ）に昇降自在且つチルト（ｅ）自在に支持される。水平アーム３３には、スライダ部３２が当該水平アーム３３にそってスライド（ｃ）自在に支持される。水平アーム３３の一端には、被検体を載置する寝台２１が上下（ａ）、左右（ｂ）に関して個々に移動自在に寝台保持機構９を介して支持される。寝台保持機構９は、昇降ベース２６と、昇降ベース２６に保持される伸縮アーム２４、２５からなる。

スライダ部３２には、Ｃ形アーム３５がスライド回転（ｆ）自在に、且つＸ軸を中心として傾斜回転（ｇ）自在に支持される。可動部分ａ〜ｇの全てに関して位置センサが個々に設けられる。

図１に戻る。この図２に示したＸ線診断装置の架台部は、撮影室に設置される。この撮影室には、撮影像を表示するための撮影像モニタ３と、透視像を表示するための透視像モニタ４とが設置され、撮影技師が撮影中に確認し、または術式を実施している医師が視認できるようになっている。装置本体１は、操作室に設置される。装置本体１は、架台部等の各部との間で主に制御信号に関する電気的な接続を媒介するためのネットワークインタフェース１２と、撮影像モニタ３及び透視像モニタ４に対して所定規格で映像信号を出力するモニタ出力部１１とを有する。

さらに装置本体１は、本実施形態に係る主要な構成要素として、Ｘ線診断装置全体の制御をになうシステム制御部１３とともに、画像記憶部１４、画像処理部１５、操作支援部１６、座標変換部１７、オートポジション（ＡＰ）制御部１８、寝台制御部１９、Ｃ形アーム制御部２０を有している。画像記憶部１４は、Ｘ線検出器２で検出した被検体に関するＸ線画像の少なくともＸ線停止直前の最新のいわゆる最終画像（ラストイメージ）のデータを記憶する。なお、Ｘ線画像には、比較的低線量のＸ線を継続的に照射してＸ線検出を例えば１／６０ｓｅｃで繰り返すことで動画として収集される透視像と、比較的高線量のＸ線を短時間だけワンショットで照射して高コントラストの静止画として収集される撮影像とが含まれる。画像記憶部１４に記憶されるＸ線画像のデータには、システム制御部１３の制御のもとで架台部全ての可動部分ａ〜ｇの位置センサのデータが関連付けられる。画像処理部１５は、記憶されたＸ線画像に対して、拡大、縮小、クリッピング（部分的切り取り）、画面内での画像の移動等に必要な画像処理を施す。

操作支援部１６は、ポインティングデバイスとして典型的にはマウス（マウスエミュレートデバイス）６の動きに連動するモニタ３、４に表示される画像上に重ねられるポインタに対する操作者による複数の特定操作の種類のいすれかを識別し、その操作量を認識し、そして識別した特定操作の種類及び認識した操作量に関するデータをシステム制御部１３に対して出力する。また、操作支援部１６は、上記複数の特定操作に対応する複数のグラフィックユーザインタフェースアイコンのデータを発生し、これらグラフィックユーザインタフェースアイコンに対するポインタ操作から特定操作の種類及びその操作量を認識して、システム制御部１３に対して出力する。このように操作支援部１６は、ポインタの動きから特定操作の種類のいずれか及びその操作量を識別するだけでなく、それらをグラフィックユーザインタフェースアイコンに対するポインタ操作からも識別できるようになっている。

図３にはモニタ３、４の表示画面を示している。図３に示すように、特定操作の種類として次の通りである。
・Ｘ線画像上の目標位置にポインタを合わせてマウス６の左ボタンをダブルクリックする操作（ダブルクリック操作）
・Ｘ線画像上でマウス６をその左ボタンを押しながら上下左右任意の向きに任意の距離（任意の操作量）で移動（ドラッグ）する操作（ドラッグ操作）
・Ｘ線画像上で、ファンクションキーを押しながらマウス６を上下左右任意の向きに任意の距離（任意の操作量）で移動（ドラッグ）する操作（ファンクションドラッグ操作）
・Ｘ線画像上でマウス６のホイールボタンを前後任意の方向に任意の回転数（任意の操作量）で回転する操作（スクロール操作）
上記ダブルクリック操作に対応するグラフィックユーザインタフェースアイコンとして、操作支援部１６により発生された十字アイコン１０５が画像上に重ねられる。上記ドラッグ操作に対応するグラフィックユーザインタフェースアイコンとして、操作支援部１６により発生された４方向に分散配置される矢印アイコン１０１〜１０４が画像上に重ねられる。矢印アイコン１０１〜１０４の何れかにポインタを合わせてシングルクリックすることで、ダブルクリック操作が認識される。上記ファンクションドラッグ操作に対応するグラフィックユーザインタフェースアイコンとして、操作支援部１６により発生された４方向の湾曲アイコン１０６〜１０９が画像上に重ねられる。湾曲アイコン１０６〜１０９の何れかにポインタを合わせてシングルクリックすることで、ファンクションダブルクリック操作が認識される。スクロール操作に対応するグラフィックユーザインタフェースアイコンとして、操作支援部１６により発生された前後２方向のアイコン１１０〜１１１が画像上に重ねられる。アイコン１１０〜１１１の何れかにポインタを合わせてシングルクリックすることで、スクロール操作が認識される。

座標変換部１７は、表示画面上での特定操作の種類とその操作方向とその操作量とを、画像の表示拡大率に従って、実空間座標系で表現された変位の方向とその距離とに変換するとともに、表示画像に対応する撮影位置、撮影角度及び、撮影拡大率を決めるＳＩＤを基準としてそこからの変位の方向と距離とから変位後の撮影位置、撮影角度及びＳＩＤを特定する。表示画像に対応する撮影位置、撮影角度及びＳＩＤは、表示画像に関連付けられている可動部分ａ〜ｇの位置に基づいて特定される。ＳＩＤは、図４に示すように、Ｘ線焦点−アイソセンタ間の距離であり、撮影拡大率を規定する。

オートポジション（ＡＰ）制御部１８は、座標変換部１７で特定された変位後の撮影位置、撮影角度及びＳＩＤに従って、架台部の可動部分ａ〜ｇそれぞれの移動量を特定し、それらに応じた制御信号を寝台制御部１９、Ｃ形アーム制御部２０に出力する。寝台制御部１９は可動部分ａ，ｂそれぞれに関する制御信号に従って寝台保持機構９を制御し、寝台２１を移動させる。Ｃ形アーム制御部２０は可動部分ｃ〜ｇそれぞれに関する制御信号に従ってＣ形アーム保持機構８、Ｘ線検出器保持機構１０を制御して、Ｃ形アーム３５を回転、移動させる。

上述した特定操作と、実際の移動との関係は次の通りである。
・Ｘ線画像上の目標位置にポインタを合わせてマウス６の左ボタンをダブルクリックするダブルクリック操作に対しては、そのポインタの位置に対応する被検体の部位が撮影中心に位置し、且つ撮影軸がもとの表示画像の撮影軸と平行になるように、Ｃ形アーム制御部２０及び寝台制御部１９による可動部分ａ〜ｇ各々の回転角及び移動距離がオートポジション制御部１８により決定され、移動される。

・Ｘ線画像上でマウス６をその左ボタンを押しながら上下左右任意の向きに任意の距離（任意の操作量）で移動（ドラッグ）するドラッグ操作に対しては、そのポインタがドラッグされる方向に応じた方向に撮影軸がもとの表示画像の撮影軸と平行を維持したまま、ポインタがドラッグで移動される表示画像上での移動距離に相当する実距離だけ移動して被検体に対する撮影位置が変位するように、Ｃ形アーム制御部２０及び寝台制御部１９による可動部分ａ〜ｇ各々の回転角及び移動距離がオートポジション制御部１８により決定され、移動される。

・Ｘ線画像上で、ファンクションキーを押しながらマウス６を上下左右任意の向きに任意の距離（任意の操作量）で移動（ドラッグ）するファンクションドラッグ操作に対しては、そのポインタがドラッグされる方向に応じた方向に応じて、可動部分ｆのプラス側、可動部分ｆのマイナス側、可動部分ｇのプラス側、可動部分ｇのマイナス側の何れか又はｆｇが組み合わされて、ポインタがドラッグで移動される表示画像上での距離に相当する回転角で回転し、被検体に対する撮影方向がＣＲＡ／ＣＡＵ、ＬＡＯ／ＲＡＯに関して傾斜するように、Ｃ形アーム制御部２０による可動部分ｆ、ｇが回転される。

・Ｘ線画像上でマウス６のホイールボタンを前後任意の方向に任意の回転数（任意の操作量）で回転するスクロール操作に対しては、ホイールボタンの回転数に応じた実距離だけ、ホイールボタンが回転される方向に応じてＳＩＤが短縮され又は伸長されるように、Ｃ形アーム制御部２０及び寝台制御部１９による可動部分ａ、ｈ各々の移動距離がオートポジション制御部１８により決定され、移動される。

図５に示すように、事前準備としてシステム制御部１３により、Ｃ形アーム３５を有するガントリとの間で機種としてここでは可動軸を８軸有する当該機種が識別され、検査の術式・手技が識別され、可動範囲などを制限する据付設定条件が識別され（Ｓ０）、上述した特定操作に対応するイベントの入力を待機する（Ｓ１）。特定操作によりイベントが入力されたとき、上述の通り操作に応じた撮影位置、撮影角度、ＳＩＤが、オートポジション処理への変換を経て、変化される（Ｓ２）。従前のオートポジションが要求されたとき、要求された既定値に撮影位置、撮影角度、ＳＩＤがそれぞれ変化される（Ｓ３）。変位後に撮影されたＸ線画像は任意の画像処理を受けてモニタ３、４に表示される。

このように本実施形態では、表示画像上で撮影位置、撮影角度、ＳＩＤを操作することができるので、当該操作の作業性が向上する。つまり、従来のように、関心領域の観察のために、寝台・保持装置の自動位置決め機能（オートポジション機能）を用いて、おおよその位置決めをおこなってから、その後、透視画像を得ながら位置の微調整を実施する必要が無い。この従来の位置微調整時の位置決め動作は、連続的な透視状況のもと、得られた透視画像から方向・距離を判断し、操作コンソールからの寝台・保持装置操作を要するため、被曝量の増大や装置操作スキルを要するが、本実施形態では、透視・撮影像として得られた画像に対し、目的部位とする箇所を画像上から指示することにより、それに追従した位置へ保持装置・寝台装置が同調動作（拡大率加味）し、位置決め作業を容易に行うことができる。このように本実施形態により、目標部位の詳細な位置を直感的に指定することが可能となり、Ｘ線被曝の低減および、装置操作技能の熟練が不要となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、Ｃ形アームや寝台等に複数の可動軸を有するＸ線診断装置の分野に利用可能性がある。

１…装置本体、２…Ｘ線検出器、３…撮影像モニタ、４…透視像モニタ、５…Ｘ線絞り、７…Ｘ線管、８…Ｃ形アーム保持機構、９…寝台保持機構、１０…Ｘ線検出器保持機構（スライド機構）、１２…ネットワークインタフェース、１１…モニタ出力部、１３…システム制御部、１４…画像記憶部、１５…画像処理部、１６…操作支援部、１７…座標変換部、１８…オートポジション（ＡＰ）制御部、１９…寝台制御部、２０…Ｃ形アーム制御部、２１…寝台、３１…床スタンド、３２…スライダ部、３３…水平アーム、３５…Ｃ形アーム。

Claims (5)

1. Ｘ線管と、
   Ｘ線検出器と、
   前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを搭載するＣ形アームと、
   前記Ｃ形アームを複数の移動軸及び複数の回転軸に関して移動及び回転自在に保持するＣ形アーム保持機構と、
   被検体を載置する寝台を移動自在に保持する寝台保持機構と、
   前記Ｘ線検出器で検出された前記被検体に関する画像を表示する表示部と、
   前記表示された画像上に重ねられるポインタを操作者が操作するためのポインティングデバイスと、
   前記ポインタに対する操作者による特定の操作に従って撮影位置及び撮影角度を変化させるために前記Ｃ形アーム保持機構及び前記寝台保持機構を制御する制御部とを具備するＸ線診断装置。
2. 前記制御部は、前記画像上で指定されたポインタの位置に対応する実空間上での位置を撮影中心とするために前記Ｃ形アーム保持機構及び前記寝台保持機構を制御することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記制御部は、前記画像上での前記ポインタに対する特定操作を伴う移動の方向と距離とに従って前記Ｃ形アームを回転させるために前記Ｃ形アーム保持機構を制御することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
4. 前記ポインティングデバイスはホイールボタンを有するマウスであり、
   前記制御部は、前記ホイールボタンの回転方向と回転量とに従ってＳＩＤを変化させるために前記Ｃ形アーム保持機構及び前記寝台保持機構を制御することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
5. 前記表示される画像は、Ｘ線照射停止の直前に発生された最終画像であることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。

Images