JP2016022248A - Ｘ線透視撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の被曝を低減しつつ撮影範囲の確認および修正を容易に行うことが可能なＸ線透視撮影装置を提供する。
【解決手段】制御部５０は、機能的構成として、Ｘ線検出器１４が検出したＸ線にもとづくＸ線画像の表示部４１への表示等の各種画像処理を実行する画像処理部５１と、透視の指示に対してＸ線画像を取得する画像取得部５２と、Ｘ線管移動機構２１、天板移動機構２２およびＸ線検出器移動機構２３の動作を制御する移動制御部５３を備える。さらに、移動制御部５３は、画像処理部５１の作用により表示部４１の画面上で移動させたＸ線画像の移動量を、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４の寝台の長手方向の移動量、ならびに、天板の寝台の短手方向の移動量に換算する演算を実行する。
【選択図】図５

Description

この発明は、Ｘ線を照射するＸ線管と、被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線検出器で検出されたＸ線に基づいて表示部に画像を表示する画像処理部とを備え、Ｘ線透視またはＸ線撮影を行うＸ線透視撮影装置に関する。

このようなＸ線透視撮影装置においては、Ｘ線管とＸ線検出器が対向配置されており、Ｘ線管の焦点からＸ線検出器の受光面の中心に向かうＸ線照射軸を横切るように被検体載置寝台が配置されている。このようなＸ線透視撮影装置において、操作者が撮影範囲を設定するときには、Ｘ線照射範囲を絞るためのコリメータに配設された照射野ランプの投光領域からＸ線が照射される撮影範囲を確認するとともに、被検体に対して低線量Ｘ線照射による透視を行うことで、人体の内部構造まで含めた撮影範囲を確認している（特許文献１参照）。

特開２０００−２３９６０号公報

しかしながら、透視画像を見ながら撮影範囲を確認する場合、被検体に照射されるＸ線が低線量であっても、撮影範囲の修正のためにＸ線管、Ｘ線検出器および被検体のポジショニングに長い時間がかかってしまうと、積算線量が増え、被検体が必要以上に被曝する不都合が生じる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、被検体の被曝を低減しつつ撮影範囲の確認および修正を容易に行うことが可能なＸ線透視撮影装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線に基づいてＸ線画像を生成し表示部に表示する画像処理部と、操作者からの指示が入力される操作部とを備えるＸ線透視撮影装置において、前記操作部からの指示に応じて透視を実行するときに、透視により収集するＸ線画像のフレーム数を制限する制限モードに切り替える切替手段と、前記切替手段により前記制限モードに切り替えられた後、前記操作部からの透視の指示に対してＸ線画像を取得する画像取得部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示部に前記画像取得部により取得されたＸ線画像を表示させ、当該Ｘ線画像を画面上で移動させる画像移動手段と、前記画像移動手段により移動させた前記Ｘ線画像の画面上での移動量に基づいて、前記被検体と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器とを相対的に移動させる移動制御部と、を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制限モードにおける前記フレーム数は、前記Ｘ線管からのＸ線出力が安定するまでの時間でのフレーム数である。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記画像取得部は、フレーム数が制限された透視により収集した最終フレームのＸ線画像を取得する。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記画像取得部は、フレーム数が制限された透視により収集した全フレームの画像を利用して作成したＸ線画像を取得する。

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、操作部からの指示に応じて透視を実行するときに、透視により収集するＸ線画像のフレーム数を制限する制限モードに切り替える切替手段を備えることから、被検体に必要以上にＸ線を照射することを防止し、被検体の被曝を低減することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、Ｘ線画像を画面上で移動させる画像移動手段と、画像移動手段により移動させたＸ線画像の画面上での移動量に基づいて、被検体と、Ｘ線管およびＸ線検出器とを相対的に移動させる移動制御部と、を備えることから、操作者は、撮影範囲の設定を容易に行うことが可能となる。さらに、従来のようにＸ線撮影範囲を設定する間、透視により被検体にＸ線を照射し続けることがなく、積算線量を大幅に削減することも可能となる。

寝台１５が臥位位置に配置されたときのＸ線透視撮影台１０の正面図である。 寝台１５が立位位置に配置されたときのＸ線透視撮影台１０の正面図である。 寝台１５が臥位位置に配置されたときのＸ線透視撮影台１０の側面図である。 操作台４０の概要図である。 Ｘ線透視撮影装置の主要な制御系を説明するブロック図である。 撮影範囲の確認および修正手順を示すフローチャートである。 表示部４１に表示されたＸ線画像の移動動作の概要を示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この発明に係るＸ線透視撮影装置は、Ｘ線透視撮影台１０と、このＸ線透視撮影台１０の動作を遠隔操作する操作台４０から構成される。図１は、寝台１５が臥位位置に配置されたときのＸ線透視撮影台１０の正面図であり、図２は、寝台１５が立位位置に配置されたときのＸ線透視撮影台１０の正面図である。そして、図３は、寝台１５が臥位位置に配置されたときのＸ線透視撮影台１０の側面図である。また、図４は、操作台４０の概要図である。

Ｘ線透視撮影台１０は、天板１１上の被検体Ｍに対してＸ線を照射するＸ線管１２と、Ｘ線管１２から照射されたＸ線の照射野を規制するためのコリメータ１３と、Ｘ線管１２から照射され被検体Ｍを通過したＸ線を検出するイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）やフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）等のＸ線検出器１４とを備える。Ｘ線管１２とコリメータ１３とは、寝台１５に連結する支柱１６により支持されている。

これらの寝台１５および支柱１６は、モータ（図示せず）を内蔵した回動機構１８の作用により、図１に示す、天板１１の表面が床面２０と平行な水平方向を向く臥位位置と、図２に示す、天板１１の表面が床面２０と垂直となって鉛直方向を向く立位位置との間を回動可能となっている。また、回動機構１８自体は、床面２０に立設された主支柱１７に対して昇降可能となっている。

支柱１６と寝台１５との間には、リニアガイドやモータ等（図示せず）を内蔵したＸ線管移動機構２１が配設されている。Ｘ線管移動機構２１の作用により、支柱１６の移動に伴って、Ｘ線管１２が天板１１の表面に沿って寝台１５の長手方向に往復移動する。同様に、コリメータ１３も、天板１１の表面に沿って寝台１５の長手方向に往復移動する。

Ｘ線検出器１４は、寝台１５の背面に保持されており、リニアガイドやモータ等（図示せず）を内蔵したＸ線検出器移動機構２３の作用により、寝台１５の長手方向に往復移動可能となっている。

天板１１は、寝台１５に連結されている。また、天板１１は、リニアガイドやモータ等（図示せず）を内蔵した天板移動機構２２の作用により、寝台１５の短手方向に水平移動可能となっている。

寝台１５が臥位位置にあるときには、臥位状態の被検体Ｍに対して透視あるいは撮影が行われる。透視または撮影のための位置決めを行うときには、Ｘ線管１２とＸ線検出器１４を寝台１５の長手方向に移動させて対向配置するとともに、天板１１を寝台１５の短手方向に移動させる。

また、寝台１５が立位位置にあるときには、立位状態の被検体Ｍに対して透視あるいは撮影が行われる。透視または撮影のための位置決めを行うときには、被検体Ｍを天板１１の正面に起立させる。そして、Ｘ線管１２とＸ線検出器１４を寝台１５の長手方向に移動させて対向配置する。

このＸ線透視撮影装置は、寝台１５の起倒やＸ線撮影などの各種動作を操作する操作部としての操作台４０を備える。操作台４０には、Ｘ線画像を表示するための表示部４１と、寝台１５の起倒、支柱１６に支持されたＸ線管１２の移動、天板１１の移動、Ｘ線検出器１４の移動などの各種動作に対応付けられたスイッチ群が配設された操作パネル４２と、Ｘ線撮影を実行するための撮影用ハンドスイッチ４７および透視を実行するための透視用フットスイッチ４８が配設されている。

図５は、Ｘ線透視撮影装置の主要な制御系を説明するブロック図である。

操作台４０は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等から成る制御部５０を備える。

制御部５０は、操作台４０の操作パネル４２に配設された各スイッチ、撮影用ハンドスイッチ４７、透視用フットスイッチ４８に接続され、これらのスイッチからの入力を受けつける。操作パネル４２に配設されたスイッチのうち、切替ボタン４３は、操作者が透視用フットスイッチ４８を踏んだときの入力を、通常の透視を行う通常モードと、透視により収集するＸ線画像のフレーム数を制限する制限モードに切り替える切替手段として機能する。また、操作パネル４２に配設されたスイッチのうち、画像移動用ハンドル４４は、切替ボタン４３により透視用フットスイッチ４８からの操作入力が制限モードに切り替わっているときに収集されたフレーム数の画像に基づくＸ線画像を、表示部４１の画面上で移動させる画像移動手段として機能する。

制御部５０は、Ｘ線管制御部３０、コリメータ１３、Ｘ線検出器１４、回動機構１８、Ｘ線管移動機構２１、天板移動機構２２およびＸ線検出器移動機構２３に接続されている。制御部５０は、操作パネル４２のＸ線照射条件に対応付けられたスイッチからの入力に応じて、Ｘ線管制御部３０を介してＸ線管１２の管電流・管電圧を制御するとともに、コリメータ１３の絞りを制御する。

また、制御部５０は、機能的構成として、Ｘ線検出器１４が検出したＸ線に基づくＸ線画像の表示部４１への表示等の各種画像処理を実行する画像処理部５１と、透視の指示に対してＸ線画像を取得する画像取得部５２と、Ｘ線管移動機構２１、天板移動機構２２およびＸ線検出器移動機構２３の動作を制御する移動制御部５３を備える。さらに、移動制御部５３は、画像処理部５１の作用により表示部４１の画面上で移動させた１フレーム分のＸ線画像の移動量を、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４の寝台１５の長手方向の移動量、ならびに、天板１１の寝台１５の短手方向の移動量に換算する演算を実行する。

以上のような構成を有するＸ線透視撮影装置において、Ｘ線撮影を実行する前に撮影範囲を設定する動作について説明する。図６は、撮影範囲の確認および修正手順を示すフローチャートである。図７は、表示部４１に表示されたＸ線画像の移動動作の概要を示す説明図である。なお、図７では、被検体Ｍの腰部の撮影を行う例を示している。

被検体Ｍを天板１１上に載置した状態で、被検体Ｍの体内構造を含めた撮影範囲を確認するときには、操作者が、透視用フットスイッチ４８を踏み込むことにより透視が開始される（ステップＳ１）。このとき、切替ボタン４３により通常モードから制限モードへの切り替えが行われていなければ（ステップＳ２）、透視用フットスイッチ４８が踏み込まれている間、透視が続行され、表示部４１に所定のフレームレートで収集された透視画像が動画として表示される（ステップＳ３）。なお、透視が続行されている間は、被検体Ｍに低線量Ｘ線が照射され続ける。

操作者が操作台４０の操作パネル４２に配置されたＸ線透視撮影台１０の各構成の動作に対応づけられたスイッチを操作したことで、支柱１６に支持されたＸ線管１２の移動、天板１１の移動、Ｘ線検出器１４の移動を指示する信号が制御部５０に入力されると、その信号に基づいて、Ｘ線管移動機構２１、天板移動機構２２、Ｘ線検出器移動機構２３がそれぞれ駆動される（ステップＳ４）。しかる後、透視用フットスイッチ４８の踏み込みが解除されると（ステップＳ５）、透視が停止され、被検体ＭへのＸ線照射が遮断される（ステップＳ６）。

一方、切替ボタン４３により通常モードから制限モードへの切り替えが行われている場合には（ステップＳ２）、透視用フットスイッチ４８が踏み込まれている状態であっても、制限モードにより制限されているフレーム数分の画像が収集されると（ステップＳ７）、透視を停止して被検体ＭへのＸ線照射を遮断する（ステップＳ８）。そして、図７（ａ）に示すように、表示部４１に静止画像９１を表示する（ステップＳ９）。

なお、透視開始時にはＸ線管１２からのＸ線出力が不安定であるため、この実施形態では、制限モードにより制限する透視におけるフレーム数として、所定のフレームレートで透視を開始してからＸ線管１２のＸ線出力が安定するまでの時間に収集されるフレーム数（例えば５〜１０フレーム）を想定している。静止画像９１は、通常の透視であれば動画として表示部４１に表示されるが画像としては保存されないフレーム画像を、画像取得部５２が取得して保持するＸ線画像であり、制限モードでの透視で複数フレーム分の画像が収集される場合には、Ｘ線出力がある程度安定した状態での画像となる最終フレームの画像を画像取得部５２に取得・保持させて（ラストイメージホールド）、その最終フレームの１フレーム分の画像を静止画像９１として表示部４１に表示させる。また、静止画像９１は、Ｘ線出力が安定するまでに収集された全てのフレームの画像を、単純加算して得られた画像、もしくは、リカーシブルフィルタ処理をして形成された画像であってもよい。

このとき、Ｘ線撮影を行いたい撮影範囲が、図７（ａ）中に×印で示す被検体Ｍの第３腰椎を中心にした領域である場合、操作者が画像移動用ハンドル４４をＸ方向およびＹ方向に傾ける操作を行い、図７（ｂ）に示すように、静止画像９１を第３腰椎が画面の中央となるように移動させる。このような静止画像９１の移動が行われた場合には（ステップＳ１０）、表示部４１の画面上での静止画像９１のＸ方向およびＹ方向の移動量から、Ｘ線管移動機構２１、天板移動機構２２、Ｘ線検出器移動機構２３によるＸ線管１２、天板１１、Ｘ線検出器１４の移動量を演算する（ステップＳ１１）。そして、静止画像９１の移動量に基づく移動機構の駆動が実行される（ステップＳ１２）。

Ｘ線管１２、天板１１、Ｘ線検出器１４の移動量は、例えば、Ｘ線が照射される領域のサイズに対する画像サイズの縮尺等の情報から求めることができる。すなわち、Ｘ線が照射される領域のサイズに対する画像サイズの縮尺がわかれば、表示部４１に表示される画像の１画素あたりの実際の距離がわかることから、静止画像９１の表示部４１の画面上での移動量を、実際の移動量に換算することができる。なお、静止画像９１のＸ方向の移動は、寝台１５の短手方向の移動に対応し、静止画像９１のＹ方向の移動は、寝台１５の長手方向の移動に対応する。

この実施形態では、撮影範囲の修正における寝台１５の短手方向の位置調整は、天板１１の移動による被検体Ｍ側の移動により行われる。このため、静止画像９１のＸ方向の移動量は、天板１１の移動量に換算される。天板１１の移動速度は予め一定の速度に決められていることから、静止画像９１のＸ方向の移動量から換算された実際の距離だけ天板１１を移動させる時間が、天板移動機構２２への駆動制御量として与えられる。しかる後、天板移動機構２２の駆動により天板１１が移動する（ステップＳ１２）。

この実施形態では、撮影範囲の修正における寝台１５の長手方向の位置調整は、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４から成る撮像系の移動により行われる。このため、静止画像９１のＹ方向の移動量は、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４の移動量に換算される。Ｘ線管１２を支持した支柱１６の移動速度およびＸ線検出器１４の移動速度は予め一定の速度に決められていることから、静止画像９１のＹ方向の移動量から換算された実際の距離だけＸ線管１２およびＸ線検出器１４を移動させる時間が、Ｘ線管移動機構２１およびＸ線検出器移動機構２３への駆動制御量として与えられる。しかる後、Ｘ線管移動機構２１およびＸ線検出器移動機構２３の駆動によりＸ線管１２およびＸ線検出器１４が同期して移動する（ステップＳ１２）。

先の静止画像９１の表示部４１の画面上での移動量に基づいて天板１１、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を移動させたことにより被検体Ｍ、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４の相対的な位置の変更が行われた後に、撮影中心の修正ができたか否かを操作者が確認するには、操作者は、切替ボタン４３を操作せずに、再度透視用フットスイッチ４８を踏み込む（ステップＳ１）。このときには、制限モードに切り替えられているままであることから、ステップＳ７〜ステップＳ９の動作が繰り返し実行される。そして、表示部４１には、図７（ｃ）に示すように、第３腰椎を撮影中心とする１フレーム分のＸ線画像である静止画像９２が表示される。操作者は、静止画像９２から、撮影範囲の修正が適正に行われたことを確認できる。

撮影範囲の修正と確認が終了し、診断に必要となるＸ線画像を収集するためのＸ線撮影の準備が整えば、操作者は撮影用ハンドスイッチ４７を操作してＸ線撮影を行う。

上述したように、この発明に係るＸ線透視撮影装置では、切替ボタン４３により透視を通常モードから制限モードに切り替えたことで、撮影範囲の修正および確認が終了するまで、最低２フレーム分のＸ線画像を取得すればよいことになる。このため、通常モードのように撮影範囲の修正が完了するまで低線量Ｘ線を被検体Ｍに照射し続けることがなく、積算線量を大幅に削減することが可能となる。したがって、被検体Ｍの不必要な被曝を低減することが可能となる。

なお、透視を通常モードから制限モードに切り替えるためのボタンや透視等の実行のために操作者が操作するスイッチ類の態様は、この実施形態の態様に限定されるものではない。上述した実施形態においては、透視用のスイッチにフットスイッチを採用し、撮影用のスイッチにハンドスイッチを採用しているが、透視用、撮影用のスイッチが逆であってもよい。また、透視を通常モードから制限モードに切り替えるためのボタンは操作パネル４２に設けた機能ボタンやスイッチのいずれかにその機能を割り当てればよい。

また、上述した実施形態においては、天板１１、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４をそれぞれ移動させる構成を備えたＸ線透視撮影装置にこの発明を適用しているが、Ｘ線管１２とＸ線検出器１４を対向させた状態で支持するＣ型アーム３３を備えたＸ線透視撮影装置や、Ｘ線管１２を天井またはアームから垂下したＸ線透視撮影装置等、その他の構成を有するＸ線透視撮影装置にこの発明を適用してもよい。

１０ Ｘ線透視撮影台
１１ 天板
１２ Ｘ線管
１３ コリメータ
１４ Ｘ線検出器
１５ 寝台
１６ 支柱
１７ 主支柱
１８ 回動機構
２１ Ｘ線管移動機構
２２ 天板移動機構
２３ Ｘ線検出器移動機構
３０ Ｘ線管制御部
４０ 操作台
４１ 表示部
４２ 操作パネル
４３ 切替ボタン
４４ 画像移動用ハンドル
５０ 制御部
５１ 画像処理部
５２ 画像取得部
５３ 移動制御部

Claims (5)

1. Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線に基づいてＸ線画像を生成し表示部に表示する画像処理部と、操作者からの指示が入力される操作部とを備えるＸ線透視撮影装置において、
   前記操作部からの指示に応じて透視を実行するときに、透視により収集するＸ線画像のフレーム数を制限する制限モードに切り替える切替手段と、
   前記切替手段により前記制限モードに切り替えられた後、前記操作部からの透視の指示に対してＸ線画像を取得する画像取得部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線透視撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記表示部に前記画像取得部により取得されたＸ線画像を表示させ、当該Ｘ線画像を画面上で移動させる画像移動手段と、
   前記画像移動手段により移動させた前記Ｘ線画像の画面上での移動量に基づいて、前記被検体と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器とを相対的に移動させる移動制御部と、
   を備えるＸ線透視撮影装置。
3. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記制限モードにおける前記フレーム数は、前記Ｘ線管からのＸ線出力が安定するまでの時間でのフレーム数であるＸ線透視撮影装置。
4. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記画像取得部は、フレーム数が制限された透視により収集した最終フレームのＸ線画像を取得するＸ線透視撮影装置。
5. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記画像取得部は、フレーム数が制限された透視により収集した全フレームの画像を利用して作成したＸ線画像を取得するＸ線透視撮影装置。

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