JP2019017801A - X線撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】入射線量を抑えることができるX線撮影装置を提供することを目的とする。【解決手段】X線管21の焦点と被検体Mの表面との距離であるSSDを測定する距離センサと、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準SSDを設定する入力部と、距離センサで測定したSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時のSSDと、入力部で設定された基準SSDとを比較するコンパレータとを備える。これらを備えることで、SSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時のSSDが、基準SSDを基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かをコンパレータによって判別することができる。そして、コンパレータでの比較結果を用いて、所定の動作として、例えばX線管21の回転動作の停止を行うコントローラを備えることで、所定の動作を行うことにより入射線量を抑えることができる。【選択図】図6
Description
本発明は、X線による撮影を行うX線撮影装置に係り、特に、被検体への被曝低減の技術に関する。
従来、この種の装置として、被検体に造影剤を投与して血管造影像を取得する血管撮影装置を例に採って説明する。血管撮影装置は、X線を照射するためのX線管と、X線を検出するX線検出器とを備え、それらの両者を対向させたまま、患者である被検体の体軸心周りの回転(以下、「オブリーク」とも呼ぶ)や被検体の体軸方向の回転(以下、「サジタル」とも呼ぶ)の角度調整や、被検体を載置した天板を有する検診台(検診台天板)の高さ調節を行うことにより、天板に載置された被検体の血管の様子を観察することができる。
なお、本明細書での「撮影」とは、強い線量でX線を照射してX線画像を取得する場合と、それよりも弱い線量でX線を連続的に照射してX線画像を逐次に表示することで動画表示する場合(透視)とを含むことに留意されたい。
血管撮影装置を用いた検査・治療において、被検体への被曝を減らすことはとても重要である。従来から、以下のような被曝を低減する工夫がなされている。
例えば、(1)X線管の管電圧やX線曝射のパルス幅(曝射時間)などのX線条件(撮影条件)を変更設定することで被曝を低減する。
(2)上記(1)による画質低下を防止するために加算処理などのデジタルの画像処理を施すことで画質を保ったまま被曝を低減する。
(3)患者の線量マップなどのようにユーザ(術者)への情報提供によって、次回には被曝が少ない部位にX線を照射するようにずらして撮影を行うことで、被曝を低減する。
例えば、(1)X線管の管電圧やX線曝射のパルス幅(曝射時間)などのX線条件(撮影条件)を変更設定することで被曝を低減する。
(2)上記(1)による画質低下を防止するために加算処理などのデジタルの画像処理を施すことで画質を保ったまま被曝を低減する。
(3)患者の線量マップなどのようにユーザ(術者)への情報提供によって、次回には被曝が少ない部位にX線を照射するようにずらして撮影を行うことで、被曝を低減する。
本発明では、上記(1)〜(3)とは別のアプローチとして、X線管やX線検出器の保持機構の動かし方で被曝を低減するように図る。なお、X線管の焦点と被検体との距離はSOD(Source Object Distance)と呼ばれ、特にX線管の焦点と被検体の表面との距離はSSD(Source Surface Distance)とも呼ばれる。これらの距離は、光学センサからなる距離センサを用いて測定される(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、被検体への被曝を抑えるためには、被検体の表面(皮膚)に照射される入射線量を抑えなければならず、そのためには上述のSSDを大きく保つことが重要である。
すなわち、SSDが小さくなるとX線管の管球側の患者の表面(皮膚)に照射される入射線量が増大し、被曝が増大となる。そのために、被曝の低減の観点からは、できる限り大きなSSDを保つことが好ましい。
すなわち、SSDが小さくなるとX線管の管球側の患者の表面(皮膚)に照射される入射線量が増大し、被曝が増大となる。そのために、被曝の低減の観点からは、できる限り大きなSSDを保つことが好ましい。
ここで、「入射線量」は、患者の皮膚位置における線量であって、SSDの2乗に反比例してSSDが大きくなるのにしたがって入射線量は小さくなる。入射線量の単位は[Gy]である。また、「面積線量」は、上述の入射線量に照射面積を乗算したものであって、SSDのような距離に依らずに面積線量は一定である。面積線量の単位は[Gy・m2]である。実際には、照射面積はSSDが変化すると変わるので、面積線量はトータルの線量と見なすことができ、線量計で面積線量を計測する、あるいはX線条件(X線管の管電流やX線曝射のパルス幅など)で面積線量を求めることができる。
しかし、図12(a)の体軸方向の回転(サジタル回転)や図12(b)の体軸心周りの回転(オブリーク回転)に示すように、被検体Mは球形ではなく板状なので、真上あるいは真下からの照射を基準にしてサジタル・オブリークともに深い深度になるとSSDが小さくなり、ユーザ(術者)はSSDが小さくなり過ぎないように注意しながら操作しなければならない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、入射線量を抑えることができるX線撮影装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係るX線撮影装置は、X線による撮影を行うX線撮影装置であって、X線を照射するためのX線管と、前記X線管の焦点と被検体の表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段と、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量を設定する設定手段と、前記SSD導出手段で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量と、前記設定手段で設定された前記基準物理量とを比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果を用いて、所定の動作を行う制御手段とを備えるものである。
すなわち、本発明に係るX線撮影装置は、X線による撮影を行うX線撮影装置であって、X線を照射するためのX線管と、前記X線管の焦点と被検体の表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段と、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量を設定する設定手段と、前記SSD導出手段で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量と、前記設定手段で設定された前記基準物理量とを比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果を用いて、所定の動作を行う制御手段とを備えるものである。
[作用・効果]本発明に係るX線撮影装置によれば、X線管の焦点と被検体の表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段を備える。そして、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量を設定する設定手段と、SSD導出手段で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量と、設定手段で設定された基準物理量とを比較する比較手段とを備える。このような設定手段および比較手段を備えることで、SSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量が、基準物理量を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かを比較手段によって判別することができる。そして、比較手段での比較結果を用いて、所定の動作を行う制御手段を備えることで、所定の動作を行うことにより入射線量を抑えることができる。
所定の動作としては、例えば下記のような動作が挙げられる。比較手段での比較結果を用いて、制御手段は、撮影時の物理量が、基準物理量を基準とした撮影許容の範囲になるようなX線管の移動動作(所定の動作の前者の一例)を行う。あるいは、比較手段での比較結果を用いて、制御手段は、撮影時の物理量が、基準物理量を基準とした撮影許容の範囲から外れる時点で、その外れることを報知する(所定の動作の後者の一例)。また、前者の一例および後者の一例(報知)を組み合わせてもよい。所定の動作の前者の一例の具体的な態様については後述する。
また、比較の対象となる(入射線量に関連付けられた)物理量の一例は、上述したSSDである。物理量がSSDである場合には、比較手段は、撮影時のSSDと撮影許容となる基準SSDとを比較して、比較手段での比較結果を用いて、制御手段は、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管の移動動作を行う。もし、撮影時のSSDが基準SSDを下回ると、SSDが小さくなり過ぎて入射線量が撮影許容の範囲から外れて増大してしまう。そこで、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管の移動動作を行うことで、入射線量が撮影許容の範囲になるようにSSDを大きく保つことができ、入射線量を抑えることができる。なお、比較の対象となる(入射線量に関連付けられた)物理量は、入射線量であってもよい。入射線量の場合には、線量計で測定した面積線量[Gy・m2]または管電流値[A]・撮影時間[s]の積から、SSDの2乗[m2]で除算した値を係数倍することで求めることができる。
上述したSSD導出手段は、SSDを測定する距離センサである。SSD導出手段は距離センサに限定されずに演算によりSSDを算出してもよい。例えば、SSD導出手段は、予め撮影された被検体の形状データとX線管の焦点との相対位置からSSDを算出してもよい。また、例えば、SSD導出手段は、被検体を模したモデル(例えば被検体の頭部を模した楕円球や被検体の胴部を模した板状で近似したモデル)とX線管の焦点との相対位置からSSDを算出してもよい。
所定の動作の前者の一例の具体的な態様について述べる。比較の対象となる(入射線量に関連付けられた)物理量が上述したようなSSDである場合には、比較手段は、撮影時のSSDと撮影許容となる基準SSDとを比較して、比較手段での比較結果を用いて、制御手段は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管の移動動作を行う。撮影時のSSDが基準SSDを下回ることをユーザに報知して、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管の移動動作を自動的に行うことができる。
X線管の移動動作としては、X線管の回転動作が主に挙げられる。すなわち、制御手段は、上述の報知と同時に、X線管の回転動作を止める。これによって、真上あるいは真下からの照射を基準にして深い角度に回転移動しないようにする。「発明が解決しようとする課題」の欄でも述べたように、被検体は球形ではなく板状なので、真上あるいは真下からの照射を基準にしてサジタル・オブリークともに深い深度になるとSSDが小さくなるが、上述の報知と同時にX線管の回転動作を止めることで、深い角度に回転移動しないようにして撮影時のSSDが基準SSDを保つようにする。
X線管の移動動作としては、X線管の回転動作に限定されない。例えば、制御手段は、上述の報知と同時に、X線管を被検体から遠ざけるようにX線管を後退させてもよい。X線管を後退させることで、撮影時のSSDが大きくなり、基準SSDに対して余裕が生まれ、基準SSDの下限を保ちながらX線管の動作(例えば報知の直前と同じ方向のX線管の回転動作)が継続可能となる。
また、X線管に限定されずに、被検体を載置する天板を動作するように制御してもよい。すなわち、制御手段は、上述の報知と同時に、被検体をX線管から遠ざけるように天板の載置面に垂直な方向に天板を平行移動(載置面が水平で天板の下方にX線管が位置する場合には天板を上昇移動、載置面が水平で天板の上方にX線管が位置する場合には天板を下降移動)させて、上述の報知の直前と同じ方向のX線管の回転動作を継続させる。X線管を被検体から遠ざけるようにX線管を後退させる場合と同様に、天板の載置面に垂直な方向に天板を平行移動させることで、撮影時のSSDが大きくなり、基準SSDに対して余裕が生まれ、基準SSDの下限を保ちながら報知の直前と同じ方向のX線管の回転動作が継続可能となる。
また、上述した設定手段による基準SSDの設定については、複数段階で行ってもよい。具体的には、nを2以上の整数とし、kを2≦k≦nを満たす整数としたときに、上述した設定手段は、基準SSDの値を、A1,A2,…,Ak,…,A(n-1),Anに複数段階に降順に設定する(つまり、A1>A2>…>Ak>…>A(n-1)>An)。そして、制御手段は、撮影時のSSDが基準SSD(A1)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、設定手段によって再設定された基準SSD(A2)に達するまでX線管の回転動作を継続させる過程の後に、撮影時のSSDが基準SSD(A(k-1))を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、設定手段によって再設定された基準SSD(Ak)に達するまでX線管の回転動作を継続させる過程を繰り返し行う。さらに、撮影時のSSDが基準SSD(An)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、X線管の回転動作を止める。このように、真上あるいは真下からの照射を基準にして、より深い角度にX線管を回転移動させたい場合には、基準SSDを複数段階に降順に設定するようにする。
特に、n=2の場合には、基準SSDの値を、A1,A2に2段階に降順に設定する(つまり、A1>A2)。そして、制御手段は、撮影時のSSDが基準SSD(A1)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、設定手段によって再設定された基準SSD(A2)に達するまでX線管の回転動作を継続させて、撮影時のSSDが基準SSD(A2)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、X線管の回転動作を止める。このようにn=2に限定すると、真上あるいは真下からの照射を基準にして、より深い角度にX線管を回転移動させたい場合には、基準SSDを2段階に降順に設定するようにする。
所定の動作の後者の一例(報知)において、X線管,X線を検出するX線検出器または被検体を載置する天板の複数の移動動作モードからいずれか1つの移動動作モードを選択する選択手段を備える場合には、下記のような形態が挙げられる。
前者の形態として、制御手段は、上述の報知と同時に、上述の選択手段で選択された移動動作モードにしたがってX線管,X線検出器または天板の移動動作を行う。前者の形態の場合には、装置の操作前に選択を予め行うことで、報知と同時に、上述の選択手段で選択された移動動作モードにしたがってX線管,X線検出器または天板の移動動作を迅速に行うことができ、操作が簡易になるという効果を奏する。
後者の形態として、上述の報知の後で上述の選択手段での選択を行った後に、制御手段は、上述の選択手段で選択された移動動作モードにしたがってX線管,X線検出器または天板の移動動作を行う。後者の形態の場合には、報知をユーザが受けてから、その時々でユーザが各移動動作モードの選択を行いたい場合に有利である。
本発明に係るX線撮影装置によれば、X線管の焦点と被検体の表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段と、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量を設定する設定手段と、SSD導出手段で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量と、設定手段で設定された基準物理量とを比較する比較手段とを備える。これらを備えることで、SSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量が、基準物理量を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かを比較手段によって判別することができる。そして、比較手段での比較結果を用いて、所定の動作を行う制御手段を備えることで、所定の動作を行うことにより入射線量を抑えることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例1を説明する。
図1は、各実施例に係る多関節アームを備えたX線撮影装置の側面図であり、図2は、図1のX線撮影装置の正面図であり、図3は、実施例1〜6に係るX線撮影装置のブロック図である。
図1は、各実施例に係る多関節アームを備えたX線撮影装置の側面図であり、図2は、図1のX線撮影装置の正面図であり、図3は、実施例1〜6に係るX線撮影装置のブロック図である。
後述する実施例2〜7を含めて、本実施例1に係るX線撮影装置は、図1および図2に示すように、被検体Mを載置し、本体1bに対して長手方向に移動可能な可動式天板1aを有した検診台1と、X線管用の多関節アーム2とX線検出器用の多関節アーム3とを備えるとともに、図3に示すように、画像処理部41とコントローラ42と距離センサ43とコンパレータ44と高電圧発生器45と入力部46とメモリ部47とモニタ48とを備えている。
X線管用の多関節アーム2は、床面(図中のxy平面)に支持されており、先端のアームがX線管21を支持する。図1および図2では、多関節アーム2は3つのアームを端部でつないで構成されている。個々のアームの端部を支点として回転させることで、水平方向(図中のxy方向)に移動させたり、鉛直方向(図中のz方向)に昇降移動させたり、被検体Mの体軸(図中のx軸)方向に回転(サジタル回転)させたり、被検体Mの体軸心周りに回転(オブリーク回転)させることが可能である。多関節アーム2を構成するアームが、回転も含んだ各方向に移動することで、多関節アーム2に支持されたX線管21も、多関節アーム2と同じ方向に移動する。多関節アーム2を構成するアームの数は図1および図2に示すような3つに限定されず、3つ以上であってもよいし、2つであってもよい。
X線検出器用の多関節アーム3は、天井面(図中のxy平面)から吊り掛け支持されており、先端のアームがX線検出器31を支持する。X線管用の多関節アーム2と同様に、多関節アーム3は3つのアームを端部でつないで構成されている。個々のアームの端部を支点として回転させることで、水平方向(図中のxy方向)に移動させたり、鉛直方向(図中のz方向)に昇降移動させたり、被検体Mの体軸(図中のx軸)方向に回転(サジタル回転)させたり、被検体Mの体軸心周りに回転(オブリーク回転)させることが可能である。多関節アーム3を構成するアームが、回転も含んだ各方向に移動することで、多関節アーム3に支持されたX線検出器31も、多関節アーム3と同じ方向に移動する。X線管用の多関節アーム2と同様に、多関節アーム3を構成するアームの数は図1および図2に示すような3つに限定されず、3つ以上であってもよいし、2つであってもよい。
このように、X線管21およびX線検出器31は、それぞれ独立した多関節アーム2,3によって支持されており、X線管21・X線検出器31が互いに独立して駆動する。そして、コントローラ42(図3を参照)は、X線管21・X線検出器31の移動が互いに同期するように制御するとともに、X線管21・X線検出器31が可動式天板1aを挟んで対向するように制御する。X線検出器31については、フラットパネル型X線検出器(FPD: Flat Panel Detector)やイメージインテンシファイア(I.I)に例示されるように、通常において用いられるX線検出器であれば特に限定されない。
検診台1の本体1bは鉛直方向に昇降可能で、それによって、可動式天板1aも鉛直方向に昇降移動可能に構成されている。図1および図2に示すように被検体Mを臥位姿勢で撮影するときには、可動式天板1aの載置面は水平面であって、可動式天板1aの載置面に垂直な方向は鉛直方向である。したがって、被検体Mを臥位姿勢で撮影するときには、可動式天板1aの載置面に垂直な方向である鉛直方向に可動式天板1aを平行移動させている。なお、可動式天板1aの短手方向の軸(図中のy軸)心周りに回転させることで、可動式天板1aをティルト動作(傾斜)させるように構成してもよい。
可動式天板1aや多関節アーム2,3を上述のように移動させて、X線管21から照射されたX線をX線検出器31が検出して得られたX線検出信号を、画像処理部41(図3を参照)で処理することで被検体MのX線画像を得る。透視を行う場合には、撮影よりも弱い線量のX線をX線管21から照射して複数のX線画像を逐次に得て、各X線画像をモニタ48(図3を参照)にリアルタイムに表示する。撮影を行う場合には、X線管21からX線を照射して1枚のX線画像をモニタ48に出力表示またはプリンタ(図示省略)に出力印刷する。
コントローラ42(図3を参照)はX線撮影装置の各構成を統括制御する。特に、コントローラ42は、可動式天板1aや多関節アーム2,3を制御するとともに、距離センサ43(図3を参照)で測定された撮影時のSSDが、撮影許容となる基準SSDを下回る時点で、その下回ることを、モニタ48を介して術者に報知するように制御する。本実施例1では、上述の報知と同時に、X線管21の回転動作を止めるようにX線管用の多関節アーム2を制御する。なお、図3では、図示の便宜上、コントローラ42から、コントローラ42が制御する構成を結ぶ結線については、一部を除き図示を省略する。コントローラ42は、本発明における制御手段に相当する。
画像処理部41やコントローラ42は、中央演算処理装置(CPU)などで構成されている。なお、画像処理部41については、GPU(Graphics Processing Unit) などで構成されてもよい。
距離センサ43(図3を参照)はX線管21に取り付けられており、X線管21の焦点と被検体Mの表面(皮膚)との距離であるSSDを測定する。距離センサ43は例えば光学センサで構成される。図1や図2に示すようにX線管21が可動式天板1aの下部にあるときには、距離センサ43はX線管21の焦点と可動式天板1aとの距離を測定する。可動式天板1aの厚みが既知であるので、可動式天板1aの厚みと撮影時におけるX線の照射角度と測定された可動式天板1aとの距離とを用いた幾何学的演算によりSSDを求めればよい。X線管21が可動式天板1aの上部にあるときには距離センサ43はSSDを直接に測定することができる。距離センサ43は、本発明におけるSSD導出手段に相当する。
コンパレータ44(図3を参照)は、距離センサ43で測定された撮影時のSSDと、入力部46(図3を参照)で予め入力設定され、メモリ部46(図3を参照)で記憶された、撮影許容となる基準SSDとを比較する。コンパレータ44はオペアンプなどの比較器で構成される。コンパレータ44は、本発明における比較手段に相当する。
高電圧発生器45(図3を参照)は、X線管21の高電圧を発生する。X線管21の管電流や管電圧の設定は、コントローラ42からの指令に基づいて高電圧発生器45が行う。なお、管電流値[mA]とX線曝射のパルス幅(曝射時間)[s]との積は「mAs値」とも呼ばれ、線量(面積線量)に比例する。
入力部46(図3を参照)は、術者が入力したデータや命令をコントローラ42に送り込む。入力部46は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。後述する実施例2〜6を含めて、本実施例1では撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量として撮影許容となる基準SSDを入力部46で入力設定する。入力部46は、本発明における設定手段に相当する。
メモリ部47(図3を参照)は、コントローラ42を介して、画像処理部41で得られたX線画像や、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、被検体Mの体軸心周りのX線管21の回転動作量(オブリークの回転動作量),被検体Mの体軸方向のX線管21の回転動作量(サジタルの回転動作量)および可動式天板1aの載置面に垂直な方向である鉛直方向の動作量の組み合わせ(図4を参照)などのデータを書き込んで記憶し、適宜必要に応じて読み出して、コントローラ42を介して、各々のデータをモニタ48に送り込んで出力表示する。また、後述する実施例2〜6を含めて、本実施例1では入力部46で入力設定された撮影許容となる基準SSDを書き込んで記憶し、撮影時に読み出して、コントローラ42を介して、撮影許容となる基準SSDをコンパレータ44に送り込む。メモリ部47は、ROM(Read-only Memory)やRAM(Random Access Memory)などに代表される記憶媒体で構成されている。メモリ部47は、本発明における記憶手段に相当する。
モニタ48(図3を参照)は、透視を行う場合には画像処理部41で得られたX線画像をリアルタイムに表示し、撮影を行う場合には画像処理部41で得られメモリ部47に記憶されたX線画像を適宜必要に応じて読み出して表示するように構成されている。また、メモリ部47に記憶された上述の組み合わせを、可動式天板1aのある高さに応じて読み出して表示するようにモニタ48は構成されている(図5を参照)。また、距離センサ43で測定された撮影時のSSDが、撮影許容となる基準SSDを下回る時点で、その下回ることを、術者に報知する画面(例えばエラーメッセージや、警告を示すマーカや色)を表示するようにモニタ48は構成されている。モニタ48は、本発明における表示手段に相当する。
次に、本実施例1での具体的な制御について、図4〜図6を参照して説明する。図4は、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、オブリークの回転動作量,サジタルの回転動作量および可動式天板の鉛直方向の動作量の組み合わせを示した模式図であり、図5は、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、可動式天板のある高さにおけるオブリークの回転動作量の範囲およびサジタルの回転動作量の範囲を示したモニタの表示態様であり、図6は、実施例1に係るX線管の移動動作であって、オブリーク回転によるSSDの変化を示したX線管・X線検出器の正面図である。
上述したように、被検体M(図1および図2を参照)は球形ではなく板状なので、真上あるいは真下からの照射を基準にしてサジタル・オブリークともに深い深度になるとSSDが小さくなる。図1や図2に示すようにX線管21が可動式天板1aの下部にあるときには、X線管21による真下からの照射を基準にして照射角度を0°とする。この真下からの照射を基準にした照射角度0°からX線管21を回転させたときの回転動作量とそのときのSSDとを予め対応付けて、メモリ部47(図3を参照)に書き込んで記憶する。
可動式天板1a(図1〜図3を参照)の高さ毎に、撮影許容となる基準SSDを下回らないような範囲で、図4に示すように、照射角度0°からX線管21を回転させたときの回転動作量とそのときのSSDとを予め対応付けて、メモリ部47に書き込んで記憶する。そして、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、撮影時における可動式天板1aの高さにおけるオブリークの回転動作量の範囲およびサジタルの回転動作量の範囲をメモリ部47から読み出してモニタ48(図3を参照)に表示する。そのときの一態様を図5に示す。
なお、図4に示す組み合わせにおいてSSDを求めるには、上述したSSDを測定する距離センサ43(図3を参照)によってSSDを測定する。その他に、距離センサに限定されずに演算によりSSDを算出してもよい。例えば、予め撮影された被検体Mの形状データとX線管21の焦点との相対位置からSSDを算出してもよい。また、例えば、被検体Mを模したモデル(例えば被検体Mの頭部を模した楕円球や被検体Mの胴部を模した板状で近似したモデル)とX線管21の焦点との相対位置からSSDを算出してもよい。演算によりSSDを算出する場合には、コントローラ42(図3を参照)が行う。よって、演算によりSSDを算出する場合には、コントローラ42が、本発明におけるSSD導出手段に相当する。
図5では、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、サジタルの回転を停止させたときの撮影時における可動式天板1aの高さ(図5ではh1)におけるオブリークの回転動作量の範囲(図5では-θOi~θOi)、オブリークの回転を停止させたときの撮影時における可動式天板1aの高さ(h1)におけるサジタルの回転動作量の範囲(図5では-θSj~θSj)をモニタ48に表示する。さらに、図5では、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、可動式天板1aの高さ(h1)におけるオブリークの回転動作量θOの範囲およびサジタルの回転動作量θSの範囲をモニタ48に表示する。
例えば、オブリークの回転動作量θOが範囲下限である-θOiのときには、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、可動式天板1aの高さ(h1)におけるサジタルの回転動作量θSの範囲は0°である。一方、オブリークの回転動作量θOが-θO(i-1)(ただし、-θOi<-θO(i-1))のときには、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、可動式天板1aの高さ(h1)におけるサジタルの回転動作量θSの範囲は-θS1~θS1である。以下、同様にオブリークの回転動作量θOが所定の角度のときの、撮影許容となる基準SSDを下回らないような、可動式天板1aの高さ(h1)におけるサジタルの回転動作量θSの範囲をモニタ48にそれぞれ表示する。
図6では、図1や図2の本体1bについては図示を省略する。図6(a)に示すX線管21による真下からの照射を基準にしてX線管21をオブリーク回転させる。X線管21がオブリーク回転するのに同期して、X線検出器31もオブリーク回転させてX線管21・X線検出器31が可動式天板1aを挟んで対向するようにコントローラ42は制御する。これによって、図6(b)に示すようにSSDが小さくなる。
距離センサ43(図3を参照)で測定された撮影時のSSDと、撮影許容となる基準SSDとをコンパレータ44(図3を参照)が比較する。そして、コンパレータ44での比較結果を用いて、コントローラ42は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作(本実施例1ではX線管21の回転動作の停止)を行う。
本実施例1では、距離センサ43で測定された撮影時のSSDが、撮影許容となる基準SSDを下回る時点で、その下回ることを、モニタ48を介して術者に報知するようにコントローラ42は制御する。例えば、術者に報知する画面(例えばエラーメッセージや、警告を示すマーカや色)をモニタ48(図3を参照)に表示することでモニタ48を介して術者に報知する。なお、モニタ以外の手段で術者に報知するようにコントローラは制御してもよい。例えば、ブザー(図示省略)による警告音で術者に報知するようにコントローラは制御してもよい。さらに本実施例1では、上述の報知と同時に、X線管21のオブリーク回転動作を止めるようにX線管用の多関節アーム2をコントローラ42は制御する。図6では、オブリーク回転によるSSDの変化における制御を例に採って説明したが、サジタル回転によるSSDの変化における制御についても同様であるので、その説明を省略する。
本実施例1に係るX線撮影装置によれば、X線管21の焦点と被検体Mの表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段(各実施例では距離センサ43)を備えている。そして、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量(実施例1〜6では基準SSD)を設定する設定手段(各実施例では入力部46)と、SSD導出手段(距離センサ43)で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(実施例1〜6では撮影時のSSD)と、設定手段(入力部46)で設定された基準物理量(基準SSD)とを比較する比較手段(各実施例ではコンパレータ44)とを備えている。このような設定手段(入力部46)および比較手段(コンパレータ44)を備えることで、SSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かを比較手段(コンパレータ44)によって判別することができる。そして、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、所定の動作(本実施例1では報知およびX線管21の回転動作の停止)を行う制御手段(各実施例ではコントローラ42)を備えることで、所定の動作(報知およびX線管21の回転動作の停止)を行うことにより入射線量を抑えることができる。
所定の動作としては、本実施例1では例えば下記のような動作が挙げられる。比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、制御手段(コントローラ42)は、撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲になるようなX線管21の移動動作を行う。さらに、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、制御手段(コントローラ42)は、撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲から外れる時点で、その外れることを報知する。本実施例1では、この報知およびX線管21の移動動作を両方組み合わせている。
また、比較の対象となる(入射線量に関連付けられた)物理量は、後述する実施例2〜6を含めて、本実施例1では上述したSSDである。物理量がSSDである場合には、比較手段(コンパレータ44)は、撮影時のSSDと撮影許容となる基準SSDとを比較して、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、制御手段(コントローラ42)は、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を行う。もし、撮影時のSSDが基準SSDを下回ると、SSDが小さくなり過ぎて入射線量が撮影許容の範囲から外れて増大してしまう。そこで、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を行うことで、入射線量が撮影許容の範囲になるようにSSDを大きく保つことができ、入射線量を抑えることができる。上述したSSD導出手段は、各実施例ではSSDを測定する距離センサ43である。
本実施例1における報知の具体的な態様について述べる。後述する実施例2〜6を含めて、本実施例1のように比較の対象となる(入射線量に関連付けられた)物理量が上述したようなSSDである場合には、比較手段(コンパレータ44)は、撮影時のSSDと撮影許容となる基準SSDとを比較して、比較手段(コントローラ42)での比較結果を用いて、制御手段(コントローラ42)は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を行う。撮影時のSSDが基準SSDを下回ることをユーザ(術者)に報知して、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を自動的に行うことができる。
X線管21の移動動作としては、X線管21の回転動作が主に挙げられる。すなわち、本実施例1では制御手段(コントローラ42)は、上述の報知と同時に、X線管21の回転動作を止める。これによって、真上あるいは真下からの照射を基準にして深い角度に回転移動しないようにする。上述したように被検体Mは球形ではなく板状なので、真上あるいは真下からの照射を基準にしてサジタル・オブリークともに深い深度になるとSSDが小さくなるが、上述の報知と同時にX線管21の回転動作を止めることで、深い角度に回転移動しないようにして撮影時のSSDが基準SSDを保つようにする。
次に、図面を参照して本発明の実施例2を説明する。
図7は、実施例2に係るX線管の移動動作であって、オブリーク回転によるSSDの変化を示したX線管・X線検出器の正面図である。上述した実施例1と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例3〜7を含めて、本実施例2では、上述した実施例1と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
図7は、実施例2に係るX線管の移動動作であって、オブリーク回転によるSSDの変化を示したX線管・X線検出器の正面図である。上述した実施例1と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例3〜7を含めて、本実施例2では、上述した実施例1と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
上述した実施例1では、X線管21の移動動作として、X線管21の回転動作を止めた。これに対して、本実施例2では、X線管21の移動動作として、図7に示すようにX線管21を被検体Mから遠ざけるようにX線管21を後退させている。上述した実施例1の図6と同様にオブリーク回転を例に採って説明する。
上述した実施例1の図6と同様に図7では、図1や図2の本体1bについては図示を省略する。具体的には、図6(a)に示すX線管21による真下からの照射を基準にしてX線管21をオブリーク回転させて、図7(a)に示すようにSSDが基準SSDまで小さくなったとする。その場合には、図7(b)に示すようにX線管21を被検体Mから遠ざけるようにX線管21を後退させる。
このように、図7ではX線管21を被検体Mから遠ざけるようにX線管21を後退させることで、撮影時のSSDが大きくなり余裕ができる。ただし、回転動作を継続させる場合に回転動作量が大きいと、X線管21・X線検出器31の回転中心がずれることにより撮影部位が視野外に外れる恐れがある。そこで、X線管21を後退させた分だけX線検出器31も被検体Mから遠ざけるように後退させることで回転中心を固定させて、回転中心と撮影部位とを一致させるのが好ましい。もちろん、回転動作を継続させる場合に回転動作量が小さく、回転中心がずれても撮影部位が視野外に外れない場合には、必ずしも回転中心と撮影部位とを一致させる必要はない。
距離センサ43(図3を参照)で測定された撮影時のSSDと、撮影許容となる基準SSDとをコンパレータ44(図3を参照)が比較する。そして、コンパレータ44での比較結果を用いて、コントローラ42(図3を参照)は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作(本実施例2ではX線管21の後退)を行う。図7では、オブリーク回転によるSSDの変化における制御を例に採って説明したが、サジタルによるSSDの変化における制御についても同様であるので、その説明を省略する。
本実施例2に係るX線撮影装置によれば、上述した実施例1に係るX線撮影装置と同様に、X線管21の焦点と被検体Mの表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段(各実施例では距離センサ43)と、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量(実施例1〜6では基準SSD)を設定する設定手段(各実施例では入力部46)と、SSD導出手段(距離センサ43)で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(実施例1〜6では撮影時のSSD)と、設定手段(入力部46)で設定された基準物理量(基準SSD)とを比較する比較手段(各実施例ではコンパレータ44)とを備える。これらを備えることで、SSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かを比較手段(コンパレータ44)によって判別することができる。そして、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、所定の動作(本実施例2では報知およびX線管21の後退)を行う制御手段(各実施例ではコントローラ42)を備えることで、所定の動作(報知およびX線管21の後退)を行うことにより入射線量を抑えることができる。
上述した実施例1と同様に、本実施例2では、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、制御手段(コントローラ42)は、撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲から外れる時点で、その外れることを報知する。上述した実施例1と同様に、本実施例2では、この報知およびX線管21の移動動作を両方組み合わせている。
上述した実施例1と同様に、比較の対象となる(入射線量に関連付けられた)物理量は、本実施例2では上述したSSDである。もし、撮影時のSSDが基準SSDを下回ると、SSDが小さくなり過ぎて入射線量が撮影許容の範囲から外れて増大してしまう。そこで、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を行うことで、入射線量が撮影許容の範囲になるようにSSDを大きく保つことができ、入射線量を抑えることができる。
上述した実施例1と同様に、本実施例2では、制御手段(コントローラ42)は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を行う。撮影時のSSDが基準SSDを下回ることをユーザ(術者)に報知して、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を自動的に行うことができる。
本実施例2では、制御手段(コントローラ42)は、上述の報知と同時に、X線管21を被検体Mから遠ざけるようにX線管21を後退させることで、X線管21の移動動作を行っている。X線管21を後退させることで、撮影時のSSDが大きくなり、基準SSDに対して余裕が生まれ、基準SSDの下限を保ちながらX線管21の動作(例えば報知の直前と同じ方向のX線管21の回転動作)が継続可能となる。
次に、図面を参照して本発明の実施例3を説明する。
図8は、実施例3に係る可動式天板の移動動作であって、オブリーク回転によるSSDの変化を示したX線管・X線検出器の正面図である。上述した実施例1,2と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例4〜7を含めて、本実施例3では、上述した実施例1,2と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
図8は、実施例3に係る可動式天板の移動動作であって、オブリーク回転によるSSDの変化を示したX線管・X線検出器の正面図である。上述した実施例1,2と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例4〜7を含めて、本実施例3では、上述した実施例1,2と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
上述した実施例1,2では、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作(上述した実施例1ではX線管21の回転動作の停止,上述した実施例2ではX線管21の後退)を行った。これに対して、本実施例3では、所定の動作として、図8に示すように被検体MをX線管21から遠ざけるように可動式天板1aの載置面に垂直な方向に可動式天板1aを平行移動させる。上述した実施例1の図6や上述した実施例2の図7と同様にオブリーク回転を例に採って説明する。
上述した実施例1の図6や上述した実施例2の図7と同様に図8では、図1や図2の本体1bについては図示を省略する。具体的には、図6(a)に示すX線管21による真下からの照射を基準にしてX線管21をオブリーク回転させて、図8(a)に示すようにSSDが基準SSDまで小さくなったとする。その場合には、図8(b)に示すように被検体MをX線管21から遠ざけるように可動式天板1aの載置面に垂直な方向に可動式天板1aを平行移動させる。
図8に示すようにX線管21が可動式天板1aの下部にあって、被検体Mを臥位姿勢で撮影するときには、可動式天板1aの載置面は水平面であるので、可動式天板1aの載置面に垂直な方向である鉛直方向に可動式天板1aを上昇移動させることで、被検体MをX線管21から遠ざける。逆に、X線管21が可動式天板1aの上部にあって、被検体Mを臥位姿勢で撮影するときには、可動式天板1aの載置面に垂直な方向である鉛直方向に可動式天板1aを下降移動させることで、被検体MをX線管21から遠ざける。
このように、図8では可動式天板1aを上昇移動させて被検体MをX線管21から遠ざけることで、撮影時のSSDが大きくなり余裕ができる。ただし、回転動作を継続させる場合に回転動作量が大きいと、X線管21・X線検出器31の回転中心がずれることにより撮影部位が視野外に外れる恐れがある。そこで、可動式天板1aを上昇移動させた分だけ回転中心も移動させて、回転中心と撮影部位とを一致させるのが好ましい。もちろん、上述した実施例2でも述べたように、回転動作を継続させる場合に回転動作量が小さく、回転中心がずれても撮影部位が視野外に外れない場合には、必ずしも回転中心と撮影部位とを一致させる必要はない。
距離センサ43(図3を参照)で測定された撮影時のSSDと、撮影許容となる基準SSDとをコンパレータ44(図3を参照)が比較する。そして、コンパレータ44での比較結果を用いて、コントローラ42(図3を参照)は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、可動式天板1aの載置面に垂直な方向である鉛直方向に可動式天板1aを上昇移動させることで、被検体MをX線管21から遠ざける。図8では、オブリーク回転によるSSDの変化における制御を例に採って説明したが、サジタル回転によるSSDの変化における制御についても同様であるので、その説明を省略する。
本実施例3に係るX線撮影装置によれば、上述した実施例1,2に係るX線撮影装置と同様に、X線管21の焦点と被検体Mの表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段(各実施例では距離センサ43)と、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量(実施例1〜6では基準SSD)を設定する設定手段(各実施例では入力部46)と、SSD導出手段(距離センサ43)で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(実施例1〜6では撮影時のSSD)と、設定手段(入力部46)で設定された基準物理量(基準SSD)とを比較する比較手段(各実施例ではコンパレータ44)とを備える。これらを備えることで、SSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かを比較手段(コンパレータ44)によって判別することができる。そして、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、所定の動作(本実施例3では報知および可動式天板1aの上昇移動)を行う制御手段(各実施例ではコントローラ42)を備えることで、所定の動作(報知および可動式天板1aの上昇移動)を行うことにより入射線量を抑えることができる。
上述した実施例1,2と同様に、本実施例3では、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、制御手段(コントローラ42)は、撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲から外れる時点で、その外れることを報知する。本実施例3では、この報知および可動式天板1aの上昇移動を両方組み合わせている。
上述した実施例1,2と同様に、本実施例3では、制御手段(コントローラ42)は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を行う。撮影時のSSDが基準SSDを下回ることをユーザ(術者)に報知して、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないような移動動作を自動的に行うことができる。
本実施例3では、被検体Mを載置する天板(各実施例では可動式天板1a)を動作するように制御している。すなわち、制御手段(コントローラ42)は、上述の報知と同時に、被検体MをX線管21から遠ざけるように天板の載置面に垂直な方向に天板を平行移動(本実施例3の図8のように載置面が水平で可動式天板1aの下方にX線管21が位置する場合には可動式天板1aを上昇移動、載置面が水平で天板の上方にX線管21が位置する場合には天板を下降移動)させて、上述の報知の直前と同じ方向のX線管21の回転動作(図8の場合にはオブリーク回転)を継続させる。上述した実施例2のようにX線管21を被検体Mから遠ざけるようにX線管21を後退させる場合と同様に、天板(可動式天板1a)の載置面(図8では水平面)に垂直な方向(図8では鉛直方向)に天板(可動式天板1a)を平行移動(図8では上昇移動)させることで、撮影時のSSDが大きくなり、基準SSDに対して余裕が生まれ、基準SSDの下限を保ちながら報知の直前と同じ方向のX線管21の回転動作(図8ではオブリーク回転)が継続可能となる。
次に、図面を参照して本発明の実施例4を説明する。
図9は、実施例4に係るX線管の移動動作であって、オブリーク回転によるSSDの変化を示したX線管・X線検出器の正面図である。上述した実施例1〜3と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例5〜7を含めて、本実施例4では、上述した実施例1〜3と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
図9は、実施例4に係るX線管の移動動作であって、オブリーク回転によるSSDの変化を示したX線管・X線検出器の正面図である。上述した実施例1〜3と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例5〜7を含めて、本実施例4では、上述した実施例1〜3と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
上述した実施例1〜3では、基準SSDを1つのみに設定することで、特に実施例1では撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、X線管21の回転動作を止めた。これに対して、本実施例4では、基準SSDを複数段階に降順に設定することで、基準SSDの下限設定を低く再設定して、X線管21の回転動作を継続させる。上述した実施例1の図6や上述した実施例2の図7や上述した実施例3の図8と同様にオブリーク回転を例に採って説明する。
上述した実施例1の図6や上述した実施例2の図7や上述した実施例3の図8と同様に図9では、図1〜図3の本体1bについては図示を省略する。基準SSDの値を、A1>A2とする。具体的には、図6(a)に示すX線管21による真下からの照射を基準にしてX線管21をオブリーク回転させて、図9(a)に示すようにSSDが基準SSD(A1)まで小さくなったとする。その場合には、図9(b)に示すようにSSDが基準SSD(A2)までX線管21をオブリーク回転させる。上述した実施例1と同様に、X線管21がオブリーク回転するのに同期して、X線検出器31もオブリーク回転させてX線管21・X線検出器31が可動式天板1aを挟んで対向するようにコントローラ42(図3を参照)は制御する。これによって、図9(b)に示すようにSSDが第2基準SSD(A2)まで小さくなる。
距離センサ43(図3を参照)で測定された撮影時のSSDと、撮影許容となる基準SSDとをコンパレータ44(図3を参照)が比較する。そして、コンパレータ44での比較結果を用いて、コントローラ42(図3を参照)は、撮影時のSSDが基準SSD(A1)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、再設定された基準SSD(A2)に達するまでX線管21の回転動作を継続させる。図9では、オブリーク回転によるSSDの変化における制御を例に採って説明したが、サジタル回転によるSSDの変化における制御についても同様であるので、その説明を省略する。
本実施例4に係るX線撮影装置によれば、上述した実施例1〜3に係るX線撮影装置と同様に、X線管21の焦点と被検体Mの表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段(各実施例では距離センサ43)と、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量(実施例1〜6では基準SSD)を設定する設定手段(各実施例では入力部46)と、SSD導出手段(距離センサ43)で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(実施例1〜6では撮影時のSSD)と、設定手段(入力部46)で設定された基準物理量(基準SSD)とを比較する比較手段(各実施例ではコンパレータ44)とを備える。これらを備えることで、SSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かを比較手段(コンパレータ44)によって判別することができる。そして、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、所定の動作(本実施例4では報知およびX線管21の回転動作の停止)を行う制御手段(各実施例ではコントローラ42)を備えることで、所定の動作(報知およびX線管21の回転動作の停止)を行うことにより入射線量を抑えることができる。
上述した実施例1〜3と同様に、本実施例4では、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、制御手段(コントローラ42)は、撮影時の物理量(撮影時のSSD)が、基準物理量(基準SSD)を基準とした撮影許容の範囲から外れる時点で、その外れることを報知する。本実施例4では、この報知およびX線管21の移動動作を両方組み合わせている。
上述した実施例1〜3と同様に、本実施例4では、制御手段(コントローラ42)は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作を行う。撮影時のSSDが基準SSDを下回ることをユーザ(術者)に報知して、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないような移動動作を自動的に行うことができる。
本実施例4では、設定手段(入力部46)による基準SSDの設定については、複数段階で行っている。具体的には、nを2以上の整数とし、kを2≦k≦nを満たす整数としたときに、設定手段(入力部46)は、基準SSDの値を、A1,A2,…,Ak,…,A(n-1),Anに複数段階に降順に設定する(つまり、A1>A2>…>Ak>…>A(n-1)>An)。そして、制御手段(コントローラ42)は、撮影時のSSDが基準SSD(A1)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、設定手段(入力部46)によって再設定された基準SSD(A2)に達するまでX線管21の回転動作を継続させる過程の後に、撮影時のSSDが基準SSD(A(k-1))を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、設定手段(入力部46)によって再設定された基準SSD(Ak)に達するまでX線管21の回転動作を継続させる過程を繰り返し行う。さらに、撮影時のSSDが基準SSD(An)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、X線管21の回転動作を止める。このように、真上あるいは真下からの照射を基準にして、より深い角度にX線管21を回転移動させたい場合には、基準SSDを複数段階に降順に設定するようにする。
特に、n=2の場合には、基準SSDの値を、A1,A2に2段階に降順に設定する(つまり、A1>A2)。そして、制御手段(コントローラ42)は、撮影時のSSDが基準SSD(A1)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、設定手段(入力部46)によって再設定された基準SSD(A2)に達するまでX線管21の回転動作を継続させて、撮影時のSSDが基準SSD(A2)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、X線管21の回転動作を止める。このようにn=2に限定すると、真上あるいは真下からの照射を基準にして、より深い角度にX線管21を回転移動させたい場合には、基準SSDを2段階に降順に設定するようにする。
次に、図面を参照して本発明の実施例5を説明する。
図10は、実施例5,6に係るモニタの選択画面の表示態様である。上述した実施例1〜4と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例6,7を含めて、本実施例5では、上述した実施例1〜4と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
図10は、実施例5,6に係るモニタの選択画面の表示態様である。上述した実施例1〜4と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例6,7を含めて、本実施例5では、上述した実施例1〜4と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
後述する実施例6を含めて、本実施例5では、X線管21(図1や図2などを参照),X線検出器31(図1や図2などを参照)または可動式天板1a(図1や図2などを参照)の複数の移動動作モードからいずれか1つの移動動作モードを選択する選択手段の機能を入力部46(図3を参照)が備えている。モニタをタッチパネルで構成し、モニタに入力部46の機能を兼用する場合には、術者がモニタの選択画面上の各ボタンに触れることで、いずれか1つの移動動作モードを選択する。入力部46をポインティングデバイスで構成する場合には、ポインタをモニタの選択画面上の各ボタンに合わせてクリックすることで、いずれか1つの移動動作モードを選択する。入力部46は、本発明における選択手段に相当する。
図10のモニタ48では、上述した実施例1〜4の移動動作モードからいずれか1つの移動動作モードを選択する選択画面48Aを設けている。図10では、実施例1の移動動作モードを第1モード(X線管の回転動作の停止モード)48aとし、実施例2の移動動作モードを第2モード(X線管の後退モード)48bとし、実施例3の移動動作モードを第3モード(可動式天板の昇降移動モード)48cとし、実施例4の移動動作モードを第4モード(基準SSDの再設定モード)48dとする。図10では、X線管21または可動式天板1aの移動動作モードであるが、上述した実施例1〜4の移動動作モードに限定されず、X線検出器の移動動作モードを組み込んでもよい。
装置の操作前に図10に示すような選択画面48Aをモニタ48に表示して、術者は第1〜第4モード48a〜48dからいずれか1つの移動動作モードを選択することによって当該移動動作モードを強調表示して、決定ボタン48eによって最終的に決定して選択する。選択後に撮影を行い、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、選択された移動動作モードにしたがってX線管21または可動式天板1aの移動動作を行う。移動動作モードの選択手法については、図10に示す手法に限定されない。例えば、第1〜第4モード48a〜48dからいずれか1つの移動動作モードを選択した時点で、当該移動動作モードを最終的に選択してもよい。
本実施例5では、制御手段(各実施例ではコントローラ42)は、上述の報知と同時に、上述の選択手段(本実施例5では入力部46)で選択された移動動作モード(図10では第1〜第4モード48a〜48dのいずれか1つの移動動作モード)にしたがってX線管21,X線検出器31または天板(各実施例では可動式天板1a)の移動動作を行う。本実施例5の場合には、装置の操作前に選択を予め行うことで、報知と同時に、上述の選択手段(入力部46)で選択された移動動作モードにしたがってX線管21,X線検出器31または天板(可動式天板1a)の移動動作を迅速に行うことができ、操作が簡易になるという効果を奏する。
次に、図面を参照して本発明の実施例6を説明する。
上述した実施例1〜5と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例7を含めて、本実施例6では、上述した実施例1〜5と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。また、本実施例6では、上述した実施例5と同じ図10に示すモニタを用いて所定の移動動作モードを選択する。
上述した実施例1〜5と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、後述する実施例7を含めて、本実施例6では、上述した実施例1〜5と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。また、本実施例6では、上述した実施例5と同じ図10に示すモニタを用いて所定の移動動作モードを選択する。
上述した実施例5と同様に、本実施例6では、X線管21(図1や図2などを参照),X線検出器31(図1や図2などを参照)または可動式天板1a(図1や図2などを参照)の複数の移動動作モードからいずれか1つの移動動作モードを選択する選択手段の機能を入力部46(図3を参照)が備えている。
上述した実施例5と同様に、図10のモニタ48では、上述した実施例1〜4の移動動作モードからいずれか1つの移動動作モードを選択する選択画面48Aを設けている。上述した実施例5では、装置の操作前に選択を予め行うことで、報知と同時に、入力部46で選択された移動動作モード(図10では第1〜第4モード48a〜48dのいずれか1つの移動動作モード)にしたがってX線管21,X線検出器31または可動式天板1aの移動動作を行っていた。
これに対して、本実施例6では、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知した直後に、図10に示すような選択画面48Aをモニタ48に表示する。そして、術者は第1〜第4モード48a〜48dからいずれか1つの移動動作モードを選択することによって当該移動動作モードを強調表示して、決定ボタン48eによって最終的に決定して選択を行った後に、選択された移動動作モードにしたがってX線管21または可動式天板1aの移動動作を行う。
本実施例6では、上述の報知の後で上述の選択手段(本実施例6では入力部46)での選択を行った後に、制御手段(各実施例ではコントローラ42)は、上述の選択手段(入力部46)で選択された移動動作モード(図10では第1〜第4モード48a〜48dのいずれか1つの移動動作モード)にしたがってX線管21,X線検出器31または天板(可動式天板1a)の移動動作を行う。本実施例6の場合には、報知をユーザ(術者)が受けてから、その時々でユーザ(術者)が各移動動作モードの選択を行いたい場合に有利である。
次に、図面を参照して本発明の実施例7を説明する。
図11は、線量計で測定した面積線量から入射線量を求める場合における、実施例7に係るX線撮影装置のブロック図である。上述した実施例1〜6と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、本実施例7では、上述した実施例1〜6と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
図11は、線量計で測定した面積線量から入射線量を求める場合における、実施例7に係るX線撮影装置のブロック図である。上述した実施例1〜6と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、本実施例7では、上述した実施例1〜6と同じ図1〜図2に示すX線撮影装置を用いている。
上述した実施例1〜6では、比較の対象となる(入射線量に関連付けられた)物理量が上述したようなSSDであった。そして、比較手段(各実施例1〜6ではコンパレータ44)は、撮影時のSSDと撮影許容となる基準SSDとを比較して、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、制御手段(各実施例1〜6ではコントローラ42)は、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないようなX線管21の移動動作あるいは所定の動作(各実施例1〜6では報知および実施例3では可動式天板1aの上昇移動)を行った。これに対して、本実施例7では、比較の対象となる(入射線量に関連付けられた)物理量は、入射線量である。入射線量の場合には、線量計で測定した面積線量[Gy・m2]または管電流値[A]・撮影時間[s]の積から、SSDの2乗[m2]で除算した値を係数倍することで求めることができる。
図11に示すように、線量計49で測定した面積線量[Gy・m2]から入射線量を求める場合には、下記(1)式のように入射線量は表される。
D=α×S×(1/SSD2) …(1)
上記(1)式のDは入射線量[Gy],αは係数,Sは線量計から出力される面積線量[Gy・m2]である。つまり、上記(1)式により、面積線量S[Gy・m2]からSSDの2乗[m2]で除算した値を係数α倍することで、入射線量D[Gy]を求める。係数αについては、線量計の種類に応じて事前に適宜に設定する。上記(1)式による演算をコントローラ42(図11を参照)が行う。
本実施例7では、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量として撮影許容となる基準入射線量を入力部46(図11を参照)で入力設定する。入力部46で入力設定された撮影許容となる基準入射線量を、コントローラ42を介してメモリ部47(図11を参照)に書き込んで記憶し、撮影時に読み出して、コントローラ42を介して、撮影許容となる基準入射線量をコンパレータ44(図11を参照)に送り込む。
距離センサ43(図11を参照)で測定された撮影時のSSDを用いて上記(1)式で得られた撮影時の入射線量D[Gy]が、基準入射線量を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かをコンパレータ44によって判別する。具体的には、距離センサ43で測定された撮影時のSSDを用いて上記(1)式で得られた撮影時の入射線量D[Gy]と、撮影許容となる基準入射線量とをコンパレータ44が比較する。そして、コンパレータ44での比較結果を用いて、コントローラ42は、撮影時の入射線量D[Gy]が基準入射線量を基準とした撮影許容の範囲内となるようなX線管21(図11を参照)の移動動作(例えば、X線管21の回転動作の停止,またはX線管21の後退)あるいは所定の動作(例えば報知および可動式天板1aの上昇移動)を行う。また、所定の動作として、撮影時の入射線量D[Gy]が基準入射線量を上回らないようにX線条件(撮影条件)を変更してもよい。例えば、管電圧値や管電流値を下げてもよいし、X線曝射のパルス幅(曝射時間)を短くしてもよいし、フレームレートを下げてもよい。
図11に示す線量計がない場合には、管電流値[A]・撮影時間[s]の積から入射線量を求めることが可能である。管電流値[A]・撮影時間[s]の積から入射線量を求める場合には、下記(2)式のように入射線量は表される。
D=β×As×(1/SSD2) …(2)
上記(2)式のDは入射線量[Gy],βは係数,Asは管電流値[A]・撮影時間[s]の積である。つまり、上記(2)式により、管電流値[A]・撮影時間[s]の積AsからSSDの2乗[m2]で除算した値を係数β倍することで、入射線量D[Gy]を求める。係数βについては、X線管の種類に応じて事前に適宜に設定する。上記(2)式による演算をコントローラ42が行う。
線量計49で測定した面積線量[Gy・m2]から入射線量を求める場合と同様に、撮影許容となる基準入射線量を入力部46で入力設定する。入力部46で入力設定された撮影許容となる基準入射線量を、コントローラ42を介してメモリ部47に書き込んで記憶し、撮影時に読み出して、コントローラ42を介して、撮影許容となる基準入射線量をコンパレータ44に送り込む。
距離センサ43で測定された撮影時のSSDを用いて上記(2)式で得られた撮影時の入射線量D[Gy]が、基準入射線量を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かをコンパレータ44によって判別する。具体的には、距離センサ43で測定された撮影時のSSDを用いて上記(2)式で得られた撮影時の入射線量D[Gy]と、撮影許容となる基準入射線量とをコンパレータ44が比較する。そして、コンパレータ44での比較結果を用いて、コントローラ42は、撮影時の入射線量D[Gy]が基準入射線量を基準とした撮影許容の範囲内となるようなX線管21の移動動作(例えば、X線管21の回転動作の停止,またはX線管21の後退)あるいは所定の動作(例えば報知および可動式天板1aの上昇移動)を行う。線量計49で測定した面積線量[Gy・m2]から入射線量を求める場合と同様に、所定の動作として、撮影時の入射線量D[Gy]が基準入射線量を上回らないようにX線条件(撮影条件)を変更してもよい。
本実施例7に係るX線撮影装置によれば、上述した実施例1〜6に係るX線撮影装置と同様に、X線管21の焦点と被検体Mの表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段(各実施例では距離センサ43)と、撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量(本実施例7では基準入射線量)を設定する設定手段(各実施例では入力部46)と、SSD導出手段(距離センサ43)で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(本実施例7では撮影時の入射線量D[Gy])と、設定手段(入力部46)で設定された基準物理量(基準入射線量)とを比較する比較手段(各実施例ではコンパレータ44)とを備える。これらを備えることで、SSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量(撮影時の入射線量D[Gy])が、基準物理量(基準入射線量)を基準とした撮影許容の範囲内にあるのか否かを比較手段(コンパレータ44)によって判別することができる。そして、比較手段(コンパレータ44)での比較結果を用いて、所定の動作(例えば、X線管21の回転動作の停止,X線管21の後退,X線条件の変更または可動式天板1aの上昇移動からなる動作および報知)を行う制御手段(各実施例ではコントローラ42)を備えることで、所定の動作(X線管21の回転動作の停止,X線管21の後退,X線条件の変更または可動式天板1aの上昇移動からなる動作および報知)を行うことにより入射線量を抑えることができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した各実施例では、図1および図2に示すような多関節アーム2,3を備えたX線撮影装置であったが、X線管・X線検出器を保持する保持機構(例えばCアーム)を備え、保持機構を駆動することでX線管・X線検出器が一体的に移動可能なX線撮影装置や、被検体を載置する天板の移動(例えばティルト動作)に連動してX線管・X線検出器が一体的に移動可能なX線撮影装置に例示されるように、適用するX線撮影装置の構造については特に限定されない。
(2)上述した各実施例では、図1および図2に示すように、X線管用の多関節アーム2は床面に支持されており、X線検出器用の多関節アーム3は天井面から吊り掛け支持されていたが、逆に、X線管用の多関節アームが天井面から吊り掛け支持されており、X線検出器用の多関節アーム3が床面に支持された構造に適用してもよい。すなわち、図1および図2ではX線を下から照射したが、X線管用の多関節アームが天井面から吊り掛け支持された場合には、X線を上から照射してもよい。特に、上述した実施例3のように天板の載置面が水平で天板の下方にX線管が位置する場合には、天板を上昇移動させることで被検体をX線管から遠ざけるように天板の載置面に垂直な方向に天板を平行移動させたが、X線管用の多関節アームが天井面から吊り掛け支持された場合(天板の載置面が水平で天板の上方にX線管が位置する場合)には、天板を下降移動させることで被検体をX線管から遠ざけるように天板の載置面に垂直な方向に天板を平行移動させてもよい。
(3)上述した各実施例では、SSD導出手段は、SSDを測定する距離センサであったが、実施例1でも言及したようにSSD導出手段は演算によりSSDを算出してもよい。例えば、SSD導出手段は、予め撮影された被検体の形状データとX線管の焦点との相対位置からSSDを算出してもよい。また、例えば、SSD導出手段は、被検体を模したモデル(例えば被検体の頭部を模した楕円球や被検体の胴部を模した板状で近似したモデル)とX線管の焦点との相対位置からSSDを算出してもよい。
(4)上述した各実施例では、撮影時の物理量(実施例1〜6では撮影時のSSD,実施例7では撮影時の入射線量D[Gy])が、基準物理量(実施例1〜6では基準SSD,実施例7では基準入射線量)を基準とした撮影許容の範囲から外れる時点で、その外れることを報知したが、必ずしも報知する必要はない。報知以外の所定の動作(例えば、X線管の回転動作の停止,X線管の後退または天板の上昇移動)のみを行ってもよい。
1a … 可動式天板
21 … X線管
31 … X線検出器
42 … コントローラ
43 … 距離センサ
44 … コンパレータ
46 … 入力部
47 … メモリ部
48 … 表示手段
48A … 選択画面
49 … 線量計
θO … オブリークの回転動作量
θS … サジタルの回転動作量
A1,A2,…,Ak,…,A(n-1),An … 基準SSDの値
D … 入射線量
S … 線量計から出力される面積線量
As … 管電流値・撮影時間の積
α, β … 係数
M … 被検体
21 … X線管
31 … X線検出器
42 … コントローラ
43 … 距離センサ
44 … コンパレータ
46 … 入力部
47 … メモリ部
48 … 表示手段
48A … 選択画面
49 … 線量計
θO … オブリークの回転動作量
θS … サジタルの回転動作量
A1,A2,…,Ak,…,A(n-1),An … 基準SSDの値
D … 入射線量
S … 線量計から出力される面積線量
As … 管電流値・撮影時間の積
α, β … 係数
M … 被検体
Claims (15)
- X線による撮影を行うX線撮影装置であって、
X線を照射するためのX線管と、
前記X線管の焦点と被検体の表面との距離であるSSDを求めるSSD導出手段と、
撮影許容となる入射線量に関連付けられた基準物理量を設定する設定手段と、
前記SSD導出手段で求められたSSDを用いて得られた入射線量に関連付けられた撮影時の物理量と、前記設定手段で設定された前記基準物理量とを比較する比較手段と、
前記比較手段での比較結果を用いて、所定の動作を行う制御手段と
を備える、
X線撮影装置。 - 請求項1に記載のX線撮影装置において、
前記比較手段での比較結果を用いて、前記制御手段は、前記撮影時の物理量が、前記基準物理量を基準とした撮影許容の範囲になるような前記X線管の移動動作を行う、
X線撮影装置。 - 請求項2に記載のX線撮影装置において、
前記物理量は前記SSDであって、
前記比較手段は、撮影時のSSDと撮影許容となる基準SSDとを比較して、
前記比較手段での比較結果を用いて、前記制御手段は、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないような前記X線管の移動動作を行う、
X線撮影装置。 - 請求項1または請求項2に記載のX線撮影装置において、
前記SSD導出手段は、前記SSDを測定する距離センサである、
X線撮影装置。 - 請求項1または請求項2に記載のX線撮影装置において、
前記SSD導出手段は、予め撮影された被検体の形状データと前記X線管の焦点との相対位置から前記SSDを算出するSSD算出手段である、
X線撮影装置。 - 請求項1または請求項2に記載のX線撮影装置において、
前記SSD導出手段は、被検体を模したモデルと前記X線管の焦点との相対位置から前記SSDを算出するSSD算出手段である、
X線撮影装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載のX線撮影装置において、
前記物理量は前記SSDであって、
前記被検体を載置する天板と、
撮影許容となる基準SSDを下回らないような、前記被検体の体軸心周りの前記X線管の回転動作量,前記被検体の体軸方向の前記X線管の回転動作量および前記天板の載置面に垂直な方向の動作量の組み合わせを記憶する記憶手段と、
前記組み合わせを表示する表示手段と
を備える、
X線撮影装置。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載のX線撮影装置において、
前記比較手段での比較結果を用いて、前記制御手段は、前記撮影時の物理量が、前記基準物理量を基準とした撮影許容の範囲から外れる時点で、その外れることを報知する、
X線撮影装置。 - 請求項8に記載のX線撮影装置において、
前記物理量は前記SSDであって、
前記比較手段は、撮影時のSSDと撮影許容となる基準SSDとを比較して、
前記比較手段での比較結果を用いて、前記制御手段は、撮影時のSSDが基準SSDを下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、撮影時のSSDが基準SSDを下回らないような前記X線管の移動動作を行う、
X線撮影装置。 - 請求項9に記載のX線撮影装置において、
前記制御手段は、前記報知と同時に、前記X線管の回転動作を止める、
X線撮影装置。 - 請求項9に記載のX線撮影装置において、
前記制御手段は、前記報知と同時に、前記X線管を前記被検体から遠ざけるようにX線管を後退させる、
X線撮影装置。 - 請求項9に記載のX線撮影装置において、
前記被検体を載置する天板を備え、
前記制御手段は、前記報知と同時に、前記被検体を前記X線管から遠ざけるように前記天板の載置面に垂直な方向に天板を平行移動させて、前記報知の直前と同じ方向の前記X線管の回転動作を継続させる、
X線撮影装置。 - 請求項9に記載のX線撮影装置において、
nを2以上の整数とし、kを2≦k≦nを満たす整数としたときに、
前記設定手段は、基準SSDの値を、A1,A2,…,Ak,…,A(n-1),Anに複数段階に降順に設定し、
前記制御手段は、
撮影時のSSDが前記基準SSD(A1)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、前記設定手段によって再設定された前記基準SSD(A2)に達するまで前記X線管の回転動作を継続させる過程の後に、
撮影時のSSDが前記基準SSD(A(k-1))を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、前記設定手段によって再設定された前記基準SSD(Ak)に達するまで前記X線管の回転動作を継続させる過程を繰り返し行い、
撮影時のSSDが前記基準SSD(An)を下回る時点で、その下回ることを報知するのと同時に、前記X線管の回転動作を止める、
X線撮影装置。 - 請求項9から請求項13のいずれかに記載のX線撮影装置において、
前記X線管,X線を検出するX線検出器または前記被検体を載置する天板の複数の移動動作モードからいずれか1つの移動動作モードを選択する選択手段を備え、
前記制御手段は、前記報知と同時に、前記選択手段で選択された移動動作モードにしたがって前記X線管,前記X線検出器または前記天板の移動動作を行う、
X線撮影装置。 - 請求項9から請求項13のいずれかに記載のX線撮影装置において、
前記X線管,X線を検出するX線検出器または前記被検体を載置する天板の複数の移動動作モードからいずれか1つの移動動作モードを選択する選択手段を備え、
前記報知の後で前記選択手段での選択を行った後に、前記制御手段は、前記選択手段で選択された移動動作モードにしたがって前記X線管,前記X線検出器または前記天板の移動動作を行う、
X線撮影装置。
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