JP2014054323A - X線透視装置、x線ct装置及びx線出力制御プログラム - Google Patents

X線透視装置、x線ct装置及びx線出力制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、被検体のX線曝射量を低減するX線透視装置、X線CT装置及びX線出力制御プログラムを提供することである。
【解決手段】上記の課題を解決するために、一実施形態のX線透視装置は、X線出力条件に基づき被検体にX線を曝射するX線源と、前記X線を検出するX線検出部と、前記X線検出部にて検出されたX線のデータに基づいてX線画像を生成する画像生成部と、前記X線画像におけるパラメータの条件を設定する条件設定部と、前記X線の曝射が続いている間、連続的に得られるX線画像における前記パラメータを計測するパラメータ計測部と、前記パラメータ計測部にて計測されたパラメータと前記条件設定部にて設定されたパラメータの条件とを比較するパラメータ比較部と、前記パラメータ比較部の比較結果に基づき、前記X線出力条件を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、X線透視装置、X線CT装置及びX線出力制御プログラムに関する。
X線曝射中に曝射位置を任意に変えて被検体の診断画像をリアルタイムに表示する、X線透視撮影という技術がある。この技術は、X線源とX線検出器とが対向するようにCアームにて保持されるX線診断装置と、ドーム型のガントリを備えたX線CT装置とにおいて適用されている。操作者は、リアルタイムに表示されたX線透視画像を参考にして血管やカテーテル等の位置を確認しながら手術を行う。X線透視撮影にあたり、操作者は、被検体に曝射するX線の条件(管電圧、管電流等)を設定する。このとき、被検体の体型等に依存したX線の条件を設定するのが好ましいが、必ずしも常に最適な条件を設定して撮影に望むことができるわけではない。X線透視撮影を開始し、X線透視画像を確認すると、X線の線量不足によって必要な画像情報が得られていないケースがある。この場合、一度スキャンを中断して再度X線条件の設定を行わなくてはならない。故に操作者は、被検体の側からX線条件の設定を行うコンソールがある場所まで移動しなくてはいけない。これらは検査時間の遅延につながる。そして、X線透視撮影を開始し、X線透視画像が充分な画質であるか否かを操作者が判断するのに、どうしても数秒の時間を要する。従って、操作者の判断によってX線曝射を停止し、再度X線条件を設定してX線透視撮影を行う従来のやり方では、検査時間の遅延だけでなく、被検体の被曝量が増加してしまうという悪しき結果を招くことにもなる。
特開2007−289699号公報
本発明が解決しようとする課題は、被検体のX線曝射量を低減するX線透視装置、X線CT装置及びX線出力制御プログラムを提供することである。
上記の課題を解決するために、一実施形態のX線透視装置は、X線出力条件に基づき被検体にX線を曝射するX線源と、前記X線を検出するX線検出部と、 前記X線検出部にて検出されたX線のデータに基づいてX線画像を生成する画像生成部と、前記X線画像におけるパラメータの条件を設定する条件設定部と、前記X線の曝射が続いている間、連続的に得られるX線画像における前記パラメータを計測するパラメータ計測部と、前記パラメータ計測部にて計測されたパラメータと前記条件設定部にて設定されたパラメータの条件とを比較するパラメータ比較部と、前記パラメータ比較部の比較結果に基づき、前記X線出力条件を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本実施形態における、X線透視装置の一例を示す概略図である。 本実施形態における、それぞれのSD値におけるX線画像の一例を示す概略図である。 本実施形態における、回転リング、X線源及びX線検出部の概略図である。 本実施形態における、SD値に対応したX線出力制御の一例を示す概略図である。 本実施形態における、ROIを設定した場合のSD値計測の一例を示す概略図である。 本実施形態における、フローチャートである。
以下、図面を参照して本実施形態について説明する。
図1は、本実施形態におけるX線透視装置の一例を示す概略図である。ここではX線透視装置10としてX線CT装置を例にとって説明する。
X線透視装置1は、ガントリ10とコンソール20を有する。
ガントリ10内には回転リング14が設けられ、回転機構(図示なし)によって回転する。回転リング14内にはX線源11とX線検出部12が対向して配置されており、回転リング14の中心部は開口し、そこに寝台に備わる天板に載置された被検体Pが挿入される。
そしてガントリ10はX線源11によるX線の曝射を制御するX線源制御部13を有する。
コンソール20は、画像生成部21と、ROI設定部22と、条件設定部23と、SD値計測部24と、SD値比較部25と、システム制御部26と、操作部27と、画像表示部28と、データ保存部29とを有する。
X線検出部12は、X線源11と共に被検体Pの周りをX線源11との対向関係が保たれたまま回転制御が行われる。そしてX線検出部12は、回転動作中にX線源11から曝射され、被検体Pを透過し減衰したX線を検出する。そしてX線検出部12は、検出したX線のデータを画像生成部21へと送る。
画像生成部21は、X線検出部12にて検出されたX線をもとに投影データを収集し、FBP(Filtered Back Projection)法によって再構成し、被検体PのX線画像を生成する。即ち画像生成部21は、X線源11及びX線検出部12が被検体Pの周りを回転動作している間、実質的にリアルタイムで投影データを収集し画像再構成を行う。このとき画像生成部21は、FBP法によって画像再構成を行うために例えば半周程度の回転分の投影データを使用する。
ROI設定部22は、X線画像における関心領域(以下、ROI:Region Of Interest)を設定する。
条件設定部23は、X線画像のROI内における、例えば画素値の標準偏差(以下、SD:Standard Deviation)値の許容範囲等の条件を決める。
SD値計測部24は、X線画像のROI内におけるSD値を検出する。
SD値比較部25は、条件設定部23にて設定された条件と、SD値計測部24にて検出されたSD値とを比較する。このとき、例えばSD値の許容範囲が条件として設定されている場合は、SD値計測部24にて検出されたSD値がその許容範囲内にあるか否かを判断する。そしてSD値比較部25は、その判断の結果をシステム制御部26へと送る。
システム制御部26は、SD値比較部25による判断の結果に基づいて、X線源制御部13を制御する。詳細は図3を用いて後述する。また、システム制御部26は、コンソール20内における各構成要素の制御を行う。
操作部27は、例えばマウス等のポインティングデバイスであり、撮影条件の設定などの各種操作を行うために操作者によって操作される。
画像表示部28は、画像生成部21にて生成されたX線画像を表示する。
データ保存部29は、画像生成部21にて生成されたX線画像のデータや、条件設定部23にて設定されたSD値の条件等を保存する。
図2は、本実施形態における、それぞれのSD値におけるX線画像の一例を示す概略図である。
SD値はノイズの程度を測る尺度であり、SD値が大きいほど((a)→(b)→(c))画質が悪い。図2(c)に示すようなノイジーな画像は、操作者が治療を行うに際しての障害となりうる。
以下、図3を用いて、計測したSD値に基づいてX線出力を制御する一例を説明する。
具体的には、SD値計測部24がX線画像のSD値を計測する。そしてSD値比較部25が、その計測したSD値と、予め操作者によって定められていたSD値範囲とを比較する。そしてシステム制御部26が、その比較した結果に基づいてX線源制御部13の制御を行うことにより、X線出力を変化させる。ここでいうX線出力の変化とは、例えば管電流値の制御によるX線線量の変化や、管電圧値の制御によるX線の透過能力の変化等を指す。
このとき画像生成部21は、状況に応じて画像再構成を任意のタイミングにて行う。以下、画像再構成のタイミングを図3を用いて説明する。
図3は、回転リング14、X線源11及びX線検出部12の概略図である。
画像生成部21は、例えばX線源11がA地点からC地点まで(X線検出部12がC地点からA地点まで)回転したとき得られた実質的に半周分の投影データをもとに画像再構成を行う。そして前述のとおり、SD値計測部24は、その画像におけるSD値を計測する。SD値比較部25は、この計測されたSD値と予め設定された条件とを比較する。そしてシステム制御部26は、比較結果に基づいてX線源制御部13を制御することにより、X線条件を制御する。
このとき、例えば図3におけるB地点でX線条件が変更された場合、画像生成部21は例えば以下のような2つの方法により画像再構成を行う。
(1)画像生成部21は、途中(B地点)でX線条件が変更されても気にせず画像再構成を行う。(図3における回転α、回転γそれぞれの範囲において得られた投影データをもとに画像再構成)
(2)X線条件が変わった点(B地点)から半周分の投影データをもとに画像再構成を行う。(図3における回転βの範囲において得られた投影データをもとに画像再構成)
これら例えば2つの方法のうちどちらの方法を採用するかは、操作者が任意に決めてよい。
図4は、本実施形態における、SD値に対応したX線出力制御の一例を示す概略図である。
データ保存部29は、例えば図4に示すような「撮影モード」「SD値」がそれぞれ対応したテーブルを記憶している。そして操作者は、マウスやキーボード等の操作部27を操作することにより、所望の画質のX線画像を得るためのSD値の条件を設定する。ここではSD値の条件として「B < X2 ≦ C」を設定した場合の例を、(Case1)・(Case2)としてそれぞれ説明する。なおこのとき、SD値の範囲を「B < X2 ≦ C」のようにその場で範囲を定めてもいいし、予めその様な範囲と紐付けられている「中画質モード」等の撮影モードを選択することによって簡易的に定めてもよい。
(Case1:X線画像がノイジーな場合)
Case1におけるX線画像は、SD値がX3である。即ちSD値がCからDの範囲内にあるため、ノイズが多い低画質な画像である。そこで、システム制御部26は、SD値が予め設定されたX2になるようにX線源制御部13を制御する。このときシステム制御部26は、例えば所望の範囲内のSD値が得られるまで徐々に管電流値を上昇させていってもよいし、現在のSD値と所望のSD値との差分の値に基づいて、SD値が所望の範囲に収まるであろう管電流値まで一気に上昇させてもよい。
(Case2:過度のX線曝射が行われている場合)
Case2におけるX線画像は、SD値がX1である。即ちSD値がAからBの範囲内にあるため、予め設定された条件(X2)よりも被検体Pに対して過度のX線曝射が行われている。そこで、システム制御部26は、SD値がX2になるようにX線源制御部13を制御する。このときシステム制御部26は、例えば所望の範囲内のSD値が得られるまで徐々に管電流値を下降させていってもよいし、現在のSD値と所望のSD値との差分の値に基づいて、SD値が所望の範囲に収まるであろう管電流値まで一気に下降させてもよい。
図5は、本実施形態における、ROIを設定した場合のSD値計測の一例を示す概略図である。
図5(a)は、ROI内におけるSD値は、ROI外におけるSD値と比較して低い値である一例を示す概略図である。
図5(b)は、図5(a)と比較してROI内におけるSD値が高い値である一例を示す概略図である。
図5(c)は、ROI内及びROI外におけるSD値が、共に図5(b)と比較して低い値である一例を示す概略図である。
図5に示すようにROIを設定する場合、システム制御部26は、ROI内において計測されたSD値に基づき、上述したようなX線出力制御を行う。即ち、図4(a)に示すようにROI外における画質がノイジーなものであっても、ROI内におけるSD値が許容範囲内である限りは、システム制御部26はX線出力制御を行わなくてもよい。これは、予め設定したROI内において良好な画質が得られれば、治療の際に操作者にとっての支障とならないためである。
図6は、本実施形態におけるフローチャートである。
(ステップS1)
X線検出部13は、操作者による操作部の操作に基づいて曝射され、被検体Pを透過し減衰したX線を検出する。そして画像生成部21は、X線検出部13にて検出されたX線のデータに基づいて被検体PのX線画像を生成する。そしてROI設定部22は、そのX線画像をもとにした操作者による操作部27の操作に基づいてROIを設定する。
(ステップS2)
条件設定部23は、操作者による操作部27の操作に基づき、ステップS1において設定したROI内におけるSD値の許容範囲を設定する。
(ステップS3)
システム制御部26は、操作者による操作部27の操作に基づき、X線源制御部13を制御してX線源11からX線を曝射させる。これにより、X線透視撮影が開始される。なお、システム制御部26は、このX線曝射後に「X線曝射停止の操作」が例えば操作者等によって行われない限り、X線源11からのX線曝射を継続して行わせる。ここでいう「X線曝射停止の操作」とは、例えばフットスイッチである操作部27を足で踏む行為等である。
(ステップS4)
SD値計測部24は、ステップS2において設定されたROI内におけるSD値を計測する。
(ステップS5)
SD値比較部25は、ステップS4において計測されたSD値と、ステップS2において設定されたSD値の許容範囲とを比較する。ステップS4において計測されたSD値がこの許容範囲内であった場合(Y)はステップS4へと移る。一方、ステップS4において計測されたSD値がこの許容範囲外であった場合(N)はステップS6へと移る。
(ステップS6)
システム制御部26は、SD値がステップS2で設定された許容範囲内に収まるように、X線出力条件を制御する。ステップS4において計測されたSD値が、この許容範囲よりも高い場合(=画質がノイジーである場合)には、システム制御部26は、例えば管電流値を上げてX線源11から曝射されるX線の線量を増大させる制御を行う。一方、ステップS4において計測されたSD値が、この許容範囲よりも低い場合(=画質には問題ないが、過度のX線曝射が行われている場合)には、システム制御部26は、例えば管電流値を下げてX線源から曝射されるX線の線量を減少させる制御を行う。
(ステップE)
ステップS3〜ステップS6いずれかのステップ中において、例えば操作者によるフットスイッチの操作等による「X線曝射停止の操作」が行われると、システム制御部26は、X線源11からのX線曝射を停止させる制御を行う。これにより、X線透視撮影が終了する。
なお、予めROIを設定して、そのROI内におけるSD値の変化に基づいてX線出力制御を行う例を示したが、本実施形態はこれに限ることはない。例えばROIの設定を行わずとも、本実施形態における有用性が損なわれることはない。
また、画像のノイズを検出してその結果に基づいてX線出力制御を行う方法としてSD値を用いる例を示したが、本実施形態はこれに限ることはない。例えばSD値の代わりにCT(Computed Tomography)値を用い、画像内/画像に予め設定されたROI内におけるCT値の平均値を求めることによっても、本実施形態において扱う課題に対する1つの解決策となる。
また、SD値計測部24によるX線画像のSD値の計測は、X線透視撮影中に連続的に生成されるX線画像毎に行われてもよいし、任意のタイミングで行われてもよい。任意のタイミングにて計測する場合は、操作者が操作部27を操作することにより、予め条件設定部23にてそのタイミングの条件を設定する。
なお、本実施形態においてX線透視装置1の一例としてX線CT装置の説明を行ったが、本実施形態はX線CT装置に限るものではない。X線源及びX線検出部を湾曲するアームで保持し、X線の強度分布に基づいて透過画像を生成するX線診断装置においても、本実施形態は適用される。
以下、本実施形態における効果を説明する。
本実施形態によると、SD値計測部が、X線透視画像におけるSD値をX線透視撮影中は所定の間隔で検出することにより、操作者は適切なX線条件のもとでX線透視撮影を行うことができる。これにより、被検体に対する不要なX線被曝を防ぐことができる。
また、ROI設定部が、X線透視画像においてROIを設定することにより、操作者は、ROI内におけるSD値に基づいた適切なX線条件のもとでX線透視撮影及び治療を行うことができる。操作者にとって必要な箇所であるROI内におけるSD値に基づいたX線条件の制御が行われることから、操作者は、より好適なX線透視撮影及び各種治療を行うことができる。
なおSD値の変化は、例えば被検体の体動や、手技の最中にX線曝射範囲に操作者の手等が重なってしまった場合にも起こる。そこで、条件設定部にてSD値の許容範囲を設定しておくことにより、SD値がその範囲内に収まるようにX線出力を制御することができる。従ってSD値の変化にその都度対応することにより、操作者は、好適なX線出力条件のもとでX線透視撮影及び治療を行うことができる。
なお、X線透視撮影が開始されてからX線出力条件調整までのステップ(ステップS3〜ステップS6)は、1枚目のX線画像が収集されてから程なくして踏まれる。即ち、最初の「X線画像のSD値が、予め設定したSD値の条件に合っているか否か」の判断は、少なくとも従来の操作者によるX線画像の目視判断より早く行われる。即ち本実施形態によると、測定されたSD値をもとにして自動的にX線出力の制御を行うことから、操作者による目視によって画質を判断していた従来のやり方よりもより早く好適な条件のもとでX線透視撮影を行うことができる。これにより、検査時間の短縮や被検体のX線被曝量の低減を実現する。
1つの実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
P 被検体
10 X線透視装置
11 X線源
12 X線検出部
13 X線源制御部
21 画像生成部
23 条件設定部
24 SD値計測部
25 SD値比較部

Claims (9)

  1. X線出力条件に基づき被検体にX線を曝射するX線源と、
    前記X線を検出するX線検出部と、
    前記X線検出部にて検出されたX線のデータに基づいてX線画像を生成する画像生成部と、
    前記X線画像におけるパラメータの条件を設定する条件設定部と、
    前記X線の曝射が続いている間、連続的に得られるX線画像における前記パラメータを計測するパラメータ計測部と、
    前記パラメータ計測部にて計測されたパラメータと前記条件設定部にて設定されたパラメータの条件とを比較するパラメータ比較部と、
    前記パラメータ比較部の比較結果に基づき、前記X線出力条件を制御する制御部と、
    を有するX線透視装置。
  2. 前記パラメータはSD値であり、
    前記パラメータ計測部は、前記X線画像におけるSD値を計測し、
    前記パラメータ比較部は、前記SD値と前記条件設定部にて設定された条件とを比較し、
    前記制御部は、前記SD値と前記条件設定部にて設定された条件との比較結果に基づき、管電圧値又は管電流値のうち少なくともいずれか一方を制御することにより、前記X線出力条件を制御する請求項1に記載のX線透視装置。
  3. 前記制御部は、前記管電圧値又は管電流値のうち少なくともいずれか一方を、前記X線源が前記被検体に対してX線を曝射している最中に制御することにより、前記X線出力条件を制御する請求項2に記載のX線透視装置。
  4. 前記パラメータはCT値であり、
    前記パラメータ計測部は、前記X線画像におけるCT値の平均値を計測し、
    前記パラメータ比較部は、前記平均値と前記条件設定部にて設定された条件とを比較し、
    前記制御部は、前記CT値と前記条件設定部にて設定された条件との比較結果に基づき、管電圧値又は管電流値のうち少なくともいずれか一方を制御することにより、前記X線出力条件を制御する請求項1に記載のX線透視装置。
  5. 前記X線画像に対してROIを設定するROI設定部を更に有し、
    前記パラメータ計測部は、前記ROI内におけるSD値を計測する請求項1乃至3いずれか一項に記載のX線透視装置。
  6. 前記制御部は、前記パラメータ計測部にて計測された前記パラメータが前記条件を満たしていない場合に、前記X線源から曝射するX線の線量又は線質を増減させる制御を行う請求項1乃至4いずれか一項に記載のX線透視装置。
  7. X線出力条件に基づき被検体にX線を曝射するX線源と、
    前記X線を検出し、前記X線源とともに回転動作を行うX線検出部と、
    前記X線検出部にて検出された、ある回転範囲における投影データに基づいて画像再構成を行う画像生成部と、
    前記X線画像におけるパラメータの条件を設定する条件設定部と、
    前記X線の曝射が続いている間、連続的に得られるX線画像における前記パラメータを計測するパラメータ計測部と、
    前記パラメータ計測部にて計測されたパラメータと前記条件設定部にて設定されたパラメータの条件とを比較するパラメータ比較部と、
    前記パラメータ比較部の比較結果に基づき、前記X線出力条件を制御する制御部と、
    を有するX線CT装置。
  8. 前記画像生成部は、N回目の画像再構成を行うための投影データを取得する前記回転範囲において前記X線源及び前記X線検出部が回転しているときに前記比較結果に基づいて前記X線出力条件が変化する制御が行われた場合、その変化した場所以降の投影データのみを用いて前記N回目の画像再構成を行う請求項7記載のX線CT装置。
  9. X線源に、被検体に対してX線を曝射させ、
    画像生成部に、X線検出部にて検出した前記X線のデータに基づいてX線画像を生成させ、
    条件設定部に、前記X線画像におけるパラメータの条件を設定させ、
    パラメータ計測部に、前記X線の曝射が続いている間、連続的に得られるX線画像における前記パラメータを計測させ、
    パラメータ比較部に、前記パラメータ計測部にて計測されたパラメータと前記条件設定部にて設定されたパラメータの条件とを比較させ、
    制御部に、前記パラメータ比較部の比較結果に基づき、前記X線出力条件を制御させるX線出力制御プログラム。
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