JP2011072501A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線源および／または放射線検出手段を移動させながら撮影を行なう放射線撮影装置において、被験者に対する恐怖感や威圧感を抑制しつつ、高速に撮影を行なえるようにする。
【解決手段】放射線源１０と放射線検出パネル１１とを備えた撮影部２、駆動部１５により回転させながら撮影を行なう放射線ＣＴ装置１において、被験者Ｐの知覚度合をカメラ４０等により検出し、被験者Ｐが恐怖感や威圧感を感じ易い状態のときは撮影部２の回転速度を遅く、被験者Ｐが恐怖感や威圧感を感じにくい状態のときは撮影部２の回転速度を速くするように駆動部１５をコンピューター３０により制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線源および／または放射線検出手段を移動させながら撮影を行なう放射線撮影装置において、特に撮影品質の向上に関するものである。

従来より、放射線撮影を行うためのコーンビームＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が知られている。このような放射線ＣＴ装置としては、円錐状に放射線を発する放射線源および２次元検出パネルが回転軸を間に挟んで対向配置された撮影部を回転させつつ、回転軸上に被験者を配して放射線像を連続撮影し、さらに連続撮影により得られた画像信号を基に画像再構成演算を行うことによって、３次元放射線ＣＴ像を得るものが知られている（例えば特許文献１等）。

このような放射線ＣＴ装置は、特許文献１に記載の装置のように、ベッドの上に被験者を寝かせ、撮影部を鉛直方向に回転させながら撮影を行なう装置の他にも、撮影部が可動式のアームで保持されており、撮影部の位置や角度を自由に調整可能で、被験者を寝かせた状態で撮影部を鉛直方向に回転させながら撮影を行なう態様のみならず、被験者を直立させた状態で撮影部を水平方向に回転させながら撮影を行なう態様等、種々の撮影を行なうことが可能な装置も提案されている。

特開２００５−０５８３０９号公報

撮影部が可動式のアームで保持され、種々の撮影を行なうことが可能な放射線ＣＴ装置の撮影部は、一般にＣアームの両端に各々放射線源および検出パネルが互いに対向するように取り付けられた構造であり、被験者の周囲を放射線源および検出パネルが回転しながら撮影が行なわれる。このとき、撮影部の回転速度を遅くすると被験者の心臓の鼓動や呼吸によるモーションアーティファクトが発生するという問題を生じるため、撮影はできるだけ高速に行なうことが要求される。

しかしながら、撮影部をあまり高速で回転させると被験者に恐怖感や威圧感を与えることになるため好ましくない。また、場合によっては被験者が震えたり避ける等の動作をし、撮影された画像にブレが発生するという問題も生じる。

このような問題は、撮影部を回転させながら撮影を行なうコーンビームＣＴ装置に限らず、トモセンシス撮影装置等、放射線源および／または検出パネルを移動させながら撮影を行なう放射線撮影装置では、共通の課題となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放射線源および／または放射線検出手段を移動させながら撮影を行なう放射線撮影装置において、被験者に対する恐怖感や威圧感を抑制しつつ、高速に撮影を行なうことが可能な放射線撮影装置を提供することを目的とするものである。

本発明による放射線撮影装置は、放射線を発する放射線源と、放射線を検出する放射線検出手段と、放射線源および／または放射線検出手段を移動させる移動手段とを備え、放射線源および／または放射線検出手段を移動させながら撮影を行なう放射線撮影装置であって、被験者の知覚度合を検出する知覚度合検出手段と、知覚度合が低い場合、放射線源および／または放射線検出手段の移動速度を知覚度合が高い場合よりも上げるように移動手段を制御する制御手段とを備えたものであることを特徴とするものである。

被験者の知覚度合の判断指標を被験者の視野とし、この視野に関する情報を取得する視野情報取得手段を備え、制御手段を、放射線源および／または放射線検出手段が被験者の視線から上下方向において１０°以上外れた状態で、放射線源および／または放射線検出手段の移動速度を上げるように移動手段を制御するものとしてもよい。

このとき、制御手段は、放射線源および／または放射線検出手段が被験者の視線から上下方向において７０°以上外れた状態で、放射線源および／または放射線検出手段の移動速度をさらに上げるように移動手段を制御するものとしてもよい。

また、被験者の知覚度合の判断指標を被験者の意識状態とし、この意識状態に関する情報を取得する意識状態情報取得手段を備え、制御手段を、意識状態を示す指標がＪＣＳ（Japan Coma Scale）で１０以上またはＧＣＳ（Glasgow Coma Scale）で１０以下の状態で、放射線源および／または放射線検出手段の移動速度を上げるように移動手段を制御するものとしてもよい。

本発明の放射線撮影装置によれば、放射線を発する放射線源と、放射線を検出する放射線検出手段と、放射線源および／または放射線検出手段を移動させる移動手段とを備え、放射線源および／または放射線検出手段を移動させながら撮影を行なう放射線撮影装置において、被験者の知覚度合を検出する知覚度合検出手段と、知覚度合が低い場合、放射線源および／または放射線検出手段の移動速度を知覚度合が高い場合よりも上げるように移動手段を制御する制御手段とを備え、被験者が恐怖感や威圧感を感じる状態のときは放射線源および／または放射線検出手段の移動速度を遅く、被験者が恐怖感や威圧感を感じにくい状態のときは放射線源および／または放射線検出手段の移動速度を速くするようにしたので、被験者対する恐怖感や威圧感を抑制しつつ、高速に撮影を行なうことが可能となる。

被験者の知覚度合の判断指標を被験者の視野とし、この視野に関する情報を取得する視野情報取得手段を備え、制御手段を、放射線源および／または放射線検出手段が被験者の視線から上下方向において１０°以上外れた状態で、放射線源および／または放射線検出手段の移動速度を上げるように移動手段を制御するものとした場合には、適切に被験者の知覚度合を判定して、効果的に速度を向上させることができる。

このとき、制御手段を、放射線源および／または放射線検出手段が被験者の視線から上下方向において７０°以上外れた状態で、放射線源および／または放射線検出手段の移動速度をさらに上げるように移動手段を制御するものとすれば、より高速に撮影を行なうことが可能となる。

また、被験者の知覚度合の判断指標を被験者の意識状態とし、この意識状態に関する情報を取得する意識状態情報取得手段を備え、制御手段を、意識状態を示す指標がＪＣＳ（Japan Coma Scale）で１０以上またはＧＣＳ（Glasgow Coma Scale）で１０以下の状態で、放射線源および／または放射線検出手段の移動速度を上げるように移動手段を制御するものとした場合には、適切に被験者の知覚度合を判定して、効果的に速度を向上させることができる。

本発明の放射線撮影装置の第１の実施の形態に係る放射線ＣＴ装置の概略構成図 放射線ＣＴ装置の被験者の上下方向視野の説明図 放射線ＣＴ装置の被験者の左右方向視野の説明図 ＪＣＳによる意識状態の判定基準を示す表（成人用） ＪＣＳによる意識状態の判定基準を示す表（乳幼児用） ＧＣＳによる意識状態の判定基準を示す表 意識状態の判定処理の手順を示すフローチャート

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の放射線撮影装置の第１の実施の形態に係る放射線ＣＴ装置の概略構成図である。

図１に示すように、放射線ＣＴ装置１は、放射線画像の撮影を行なう撮影装置と、被験者Ｐを支持するための支持台であるベッド２２と、被験者Ｐの状態を撮影するためのカメラ４０と、撮影装置およびカメラ４０と接続され、撮影装置の制御や撮影により得られた画像の処理を行うコンピューター３０と、このコンピューター３０に接続されたモニター３１とから構成される。

撮影装置は、円錐状の放射線（以後、円錐状放射線ともいう）を発する放射線源１０、放射線源１０から発せられた放射線を検出する検出パネル１１、放射線源１０および検出パネル１１を保持するＣアーム１２からなる撮影部２と、この撮影部２を回転させる駆動部１５と、駆動部１５を保持するアーム２０とを有するものである。

撮影部２は回転軸Ｃの周りに３６０°回転可能である。また、可動部２０ａを備えたアーム２０は、天井に対し移動可能に取り付けられた基部２１に保持されており、撮影室内において、広範の位置に移動可能であるとともに、撮影部２の回転方向（回転軸角度）も変更可能に構成されている。

放射線源１０と検出パネル１１とは回転軸Ｃを間に挟んで対向配置されており、放射線ＣＴ装置１により放射線ＣＴ撮影を行うときには、回転軸Ｃ、放射線源１０、検出パネル１１の互いの位置関係は固定される。なお、検出パネル１１を構成する検出画素が並べられた検出面は、平面であってもよいし湾曲をなすものであってもよい。

コンピューター３０は、制御手段としての不図示の中央処理装置（ＣＰＵ）、不図示のＨＤＤやＳＳＤ等のストレージデバイス、不図示のマウスやキーボード等の操作入力手段を備える。

ＣＰＵは、放射線源１０の動作制御、検出パネル１１の検出動作および画像信号読出動作の制御、駆動部１５による撮影部２の回転制御、アーム２０および基部２１の駆動制御等の各種動作制御手段としての機能の他、連続撮影により得られた複数の画像信号に対して画像再構成演算を行うことによって被写体の３次元放射線ＣＴ像を得る画像処理手段としての機能や、被験者Ｐの知覚度合が低い場合、撮影部２の回転速度を知覚度合が高い場合よりも上げるように駆動部１５を制御する制御手段としての機能も備える。

本実施の形態では、被験者の知覚度合の判断指標を被験者の視野としており、この視野に関する情報を取得する視野情報取得手段を備えている。この視野情報取得手段は、被験者Ｐを撮影するためのカメラ４０と、コンピューター３０とから構成されており、カメラ４０により撮影された被験者Ｐの顔の映像について、コンピューター３０で既知の画像認識技術を用いて被験者Ｐの視線方向を特定し、放射線源１０および検出パネル１１が視線からどの程度外れた位置にあるかを計算する。

ここで、被験者の知覚度合（視野）による撮影部２の回転速度の制御について詳細に説明する。図２は放射線ＣＴ装置の被験者の上下方向視野の説明図、図３は放射線ＣＴ装置の被験者の左右方向視野の説明図である。

一般的な放射線ＣＴ装置の撮影部の１回転にかかる所要時間は、撮影部がガントリー内に収容された装置で０．３５秒程度、本実施の形態のように撮影部が外部に露出した装置で５秒程度である。

本実施の形態では、撮影部２の回転速度を低速、中速、高速の３段階に変化させることができ、撮影部２の１回転にかかる所要時間が低速で７秒、中速で３秒、高速で１秒となるように設定される。なお、この速度は一例であり、装置毎に適宜好ましい速度を設定すればよい。

撮影部２の回転速度を決定する際は、図２に示すように、まず上下方向（被験者Ｐの目の並びと直交する方向）において撮影部２の被験者側端部が被験者Ｐの視線Ｅ０からどの程度ずれているか判定し、このずれ角θ１に基づいて撮影部２の基本速度を決定する。

ずれ角θ１の算出方法については、上述の通りカメラ４０の映像を解析することにより被験者Ｐの顔の位置および視線方向Ｅ０が特定でき、撮影部２の位置についてはコンピューター３０の制御により決定されるため既知であり、被験者Ｐの顔の位置から撮影部２の被験者側端部位置までの方向Ｅ１が特定できる。従って視線方向Ｅ０と方向Ｅ１に基づいてずれ角θ１を算出することが可能となる。

具体的には、被験者Ｐの目の位置から撮影部２の被験者側端部位置までの高さをｚ、視線軸Ｅ０から撮影部２の被験者側端部位置までの距離をｙとすると、式（１）の通り求められる。

θ１＝ｔａｎ^−１（ｙ／ｚ） （１）
人間の視野範囲は上下方向で７０°程度であり、これを超えるとほとんど知覚できなくなる。これとは逆に正面付近は強く知覚できるようになる。この点を踏まえ、本実施の形態では、基本速度について、上記のように求めたずれ角θ１が１０°未満で低速、１０°以上７０°未満で中速、７０°以上で高速と設定する。

次に、図３に示すように、左右方向（被験者Ｐの目の並び方向）において撮影部２の被験者側端部が被験者Ｐの視線Ｅ０からどの程度ずれているか判定し、このずれ角θ２に基づいて撮影部２の可変速度を決定する。

このずれ角θ２の算出方法については、上述の通りカメラ４０の映像を解析することにより被験者Ｐの顔の位置および視線方向Ｅ０が特定でき、撮影部２の位置についてはコンピューター３０の制御により決定されるため既知であり、被験者Ｐの顔の位置から撮影部２の被験者側端部位置までの方向Ｅ２が特定できる。従って視線方向Ｅ０と方向Ｅ２に基づいてずれ角θ２を算出することが可能となる。

具体的には、被験者Ｐの目の位置から撮影部２の被験者側端部位置までの高さをｚ、視線軸Ｅ０から撮影部２の被験者側端部位置までの距離をｘとすると、式（２）の通り求められる。

θ２＝ｔａｎ^−１（ｘ／ｚ） （２）
人間の視野範囲は左右方向で１１０°程度であり、これを超えるとほとんど知覚できなくなる。これとは逆に正面付近は強く知覚できるようになる。この点を踏まえ、本実施の形態では、上記のように求めたずれ角θ２が、１５°未満で基本速度、１５°以上１１０°未満で基本速度から高速までの加減速期間、１１０°以上で高速とする。

上記の手順に従って、撮影時には撮影部２の回転速度が制御される。

なお、上記では速度を３段階に変更するようにしたが、これに限らず、２段階、もしくは４段階以上としてもよい。また、段階的に変化させるのではなく、徐々に変化させるようにしてもよい。

また、撮影時に被験者Ｐの視線方向や顔の向きが移動してしまうのを防止するため、放射線ＣＴ装置１上方や天井等に視線を誘導するポイント（画像や映像の表示）を配置することで撮影時の緊張を和らげたり視線位置の固定を促すようにしてもよい。

視線を誘導するポイントとしては、視線のマークや注意事項の表記などの静止画の他に、例えば小児等ではマスコットキャラクターの表示やビデオ上映、大人向けでは説明や注意事項のビデオ上映やテレビ等のエンターテイメント性のある動画の表示などを行ってもよい。

また、カメラ４０の映像に基づいて被験者Ｐの視線方向を特定する場合、眼球の映像のみならず、鼻や口等の他の部位の位置と角度まで考慮して視線方向を決定するようにしてもよい。また、患者に酸素マスクやチューブ、眼帯等の医療用具が取り付けられている場合には、パターン認識によって顔認識画像からの重み付けを低減し誤認識を抑制する等の処理を行っても良い。

また、被験者Ｐの意識等が不明瞭で視線を自動認識できない場合には大まかな目の位置からベッドの垂直上方を視線の方向と設定するようにしてもよいし、枕や頭部の固定治具等による固定位置から視線方向を設定するようにしてもよい。

以下、放射線ＣＴ装置１の作用について説明する。

まず、被験者Ｐをベッド２２上に横たわらせ、被験者Ｐの体の略中心を回転軸Ｃとして、この回転軸Ｃを挟んで放射線源１０と検出パネル１１とが対称位置に配されるように撮影部２の位置決めを行なう。撮影部２の移動は、撮影者によるコンピューター３０の操作に基づいて行なわれる。

撮影部２の位置が決められるとコンピューター３０では、上下方向（被験者Ｐの目の並びと直交する方向）において撮影部２の被験者側端部が被験者Ｐの視線からどの程度ずれているか判定し、このずれ角に基づいて撮影部２の基本速度を決定する。

撮影が開始されると、撮影部２を回転させつつ所定角度毎に、放射線源１０から発せられ被験者Ｐを通った円錐状放射線の検出パネル１１への曝射および検出パネル１１に記録された画像信号の読出しを複数回繰り返して被験者Ｐを表す放射線画像を連続的に取得する。すなわち、連続撮影における各撮影毎に、検出パネル１１に記録された画像信号が読み出されてコンピューター３０に入力され、ストレージデバイスに蓄積される。このとき、左右方向（被験者Ｐの目の並び方向）において撮影部２の被験者側端部が被験者Ｐの視線からどの程度ずれているか判定し、このずれ角に基づいて撮影部２の回転速度を基本速度から変化させる。

上記の処理が繰り返し実行されて、被験者Ｐを被写体とする連続撮影が終了する。

連続撮影の終了後、ＣＰＵはストレージデバイスに蓄積されている複数の画像信号に基づいて画像再構成演算を行なうことにより３次元放射線ＣＴ像を生成し、モニター３１上に表示させる。

これら一連の処理は、いずれもコンピューター３０内のＣＰＵからの制御に基づいて行なわれる。

次に、本発明の放射線撮影装置の第２の実施の形態に係る放射線ＣＴ装置について説明する。本実施の形態の放射線ＣＴ装置の構成は、上記第１の実施の形態の放射線ＣＴ装置の構成と同じであるため図面は省略する。

本実施の形態では、被験者の知覚度合の判断指標を被験者の意識状態とした点が、上記第１の実施の形態と異なる。

本実施の形態の放射線ＣＴ装置は、意識状態に関する情報を取得する意識状態情報取得手段を備えている。この意識状態情報取得手段は、被験者Ｐを撮影するためのカメラ４０と、コンピューター３０とから構成されており、カメラ４０により撮影された被験者Ｐの映像および音声に基づいて、所定の判断基準により意識状態を判定する。

被験者Ｐの行動から意識状態を判定する手法については、図４、５に示すＪＣＳ（Japan Coma Scale）や、図６に示すＧＣＳ（Glasgow Coma Scale）等、どのような判定基準を用いてもよい。本実施の形態ではＪＣＳを用いて判定を行なう。

意識状態に応じた撮影部２の回転速度の導出は、撮影前の段階に、図７に示すフローチャートの手順に従って行なわれる。

なお、下記の手順において、呼びかけ等の動作はコンピューター３０が自動で行い、被験者Ｐの応答はカメラ４０により撮影された映像や音声をもとに既知の情報解析技術により自動的に認識される。

被験者Ｐの応答の認識について具体的な例を挙げると、被験者Ｐの動作についてはカメラ４０により撮影された映像から、顔の表情の変化や手の動きの変化等を認識すればよい。なお、動き検知や表情検知は動きベクトル探索等の既知のものを使用することができる。また、被験者Ｐの音声についてはカメラ４０に内蔵されたマイクにより音声を収音し、音声認識により発声の有無や会話の内容等を認識すればよい。

まず、被験者Ｐが目を開けているか判定する（ステップＳ１）。目を開けている場合、名前や誕生日等を尋ね（ステップＳ２）、回答できた場合には概ねＪＣＳで１０ポイント未満と判断して回転速度を低速に設定する。

ステップＳ１で目を開けていない場合、「大丈夫ですか？」等の音声を出して被験者Ｐが目を開けるか判定する（ステップＳ３）。ここで目を開けた場合にはステップＳ２に移行し、目を開けなかった場合にはベッド２２を前後に振動させたり機械的に軽くたたく様な機構を用いて刺激したりする（ステップＳ４）、ここで目を開けた場合にはステップＳ２に移行し、目を開けなかった場合には概ねＪＣＳで１００ポイント以上と判断して回転速度を高速に設定する。

ステップＳ２で回答できなかった場合、「手を握って下さい。」等の音声を出し、被験者Ｐが正しく反応するか判定する（ステップＳ５）。ここで正しく反応した場合には概ねＪＣＳで１０ポイント未満と判断して回転速度を低速に設定し、正しく反応しなかった場合には概ねＪＣＳで１０ポイント以上１００ポイント未満と判断して回転速度を中速に設定する。

上記のようにして撮影時の撮影部２の回転速度が決定された後、これに従って通常通りの撮影が行なわれる。

なお、本実施の形態において、意識状態に応じた撮影部の回転速度の導出は、上記のフローチャートの手順に限らず、どのような手順で行なってもよい。

また、自動的に判定を行なうものに限らず、撮影者等が手動で確認を行い、その結果をコンピューター３０に入力して、撮影時の撮影部２の回転速度を変更するようにしてもよい。

以上、本発明の放射線撮影装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、被験者の知覚度合の判断指標として視野もしくは意識状態を利用したが、これに限らず、被験者の知覚度合が判断できる指標であればどのようなものでもよい。ただし、本発明の効果を適切に得るためには、特に視覚に関する指標を用いることが好ましい。

また、上記実施の形態の装置構成は、被験者の胸部や四肢を撮影可能な比較的大型な装置であったが、このような態様に限らず、例えば乳房の周りを撮影部が回転しながら撮影を行なう比較的小型な装置とする等、どのような装置構成としてもよい。

また、放射線ＣＴ装置に限らず、トモセンシス撮影装置等、放射線源および／または検出パネルを移動させながら撮影を行なう放射線撮影装置であれば、どのような装置に本発明を適用することができる。

また、撮影対象部位が異なる場合には被験者の視野に対する影響の度合も変わるため、撮影対象部位に基づいて放射線源および／または検出パネルの移動速度を変更するようにしてもよい。この場合、例えば、速度が低い順に被験者の頭部正面、頭部背面、胸部、腹部、下肢とすればよい。

さらに、上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。

１ 放射線ＣＴ装置
２ 撮影部
１０ 放射線源
１１ 検出パネル
１２ Ｃアーム
１５ 駆動部
２０ アーム
２１ 基部
２２ ベッド
２３ バランサーウエイト
２４ 振動検出センサー
３０ コンピューター
３１ モニター
４０ カメラ
Ｃ 回転軸
Ｐ 被験者

Claims (4)

1. 放射線を発する放射線源と、前記放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線源および／または前記放射線検出手段を移動させる移動手段とを備え、前記放射線源および／または前記放射線検出手段を移動させながら撮影を行なう放射線撮影装置であって、
   被験者の知覚度合を検出する知覚度合検出手段と、
   前記知覚度合が低い場合、前記放射線源および／または前記放射線検出手段の移動速度を前記知覚度合が高い場合よりも上げるように移動手段を制御する制御手段とを備えたものであることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記知覚度合が、前記被験者の視野であり、
   前記視野に関する情報を取得する視野情報取得手段を備え、
   前記制御手段が、前記放射線源および／または前記放射線検出手段が前記被験者の視線から上下方向において１０°以上外れた状態で、前記放射線源および／または前記放射線検出手段の移動速度を上げるように移動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
3. 前記制御手段が、前記放射線源および／または前記放射線検出手段が前記被験者の視線から上下方向において７０°以上外れた状態で、前記放射線源および／または前記放射線検出手段の移動速度をさらに上げるように移動手段を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮影装置。
4. 前記知覚度合が、前記被験者の意識状態であり、
   前記意識状態に関する情報を取得する意識状態情報取得手段を備え、
   前記制御手段が、前記意識状態を示す指標がＪＣＳ（Japan Coma Scale）で１０以上またはＧＣＳ（Glasgow Coma Scale）で１０以下の状態で、前記放射線源および／または前記放射線検出手段の移動速度を上げるように移動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。

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