JP2022041680A - Ｘ線管保持装置及びｘ線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線管の自由度の高い配置を実現するＸ線管保持装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管保持装置１０は、Ｘ線管１１と、保持機構１２と、飛行体１３とを備える。保持機構１２は、保持本体部１２１と、角度変更部１２２とを備える。角度変更部１２２は、Ｘ線管１１が円筒の体軸中心に回転可能なようにＸ線管１１を保持する。Ｘ線管保持装置１０は、飛行体１３に位置センサ１４，１５を備え、Ｘ線管１１の位置と、Ｘ線管１１の方位角とが求められる。【選択図】図１

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、Ｘ線管保持装置及びＸ線撮影システムに関する。

従来、非破壊検査等の工業分野や、健康診断等の医療分野において、被検体の検査部位（例えば、胸部）に放射線（代表的には、Ｘ線）を照射して、検査部位を透過したＸ線の強度分布を透過データとして検出し、透過データからＸ線画像データを生成するＸ線撮影システムが広く利用されている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線照射を行って透過データを取得し、透過データに対する画像処理等を行ってＸ線画像データを生成することができる。

Ｘ線撮影システムにおいて、胸部や頸椎のＸ線撮影において診断に有用なＸ線画像データを得るためには、焦点検出器間距離（ＳＩＤ：Source to image receptor distance）が特に重要となる。しかし、従来のＸ線撮影システムでは、Ｘ線管やＸ線検出器等の配置に制限から、所望のＳＩＤに係るＸ線画像データを取得することができない場合がある。

特表２０１９－５２３６８７号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、Ｘ線管の自由度の高い配置を実現することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線管と、保持機構と、飛行体部とを備える。Ｘ線管を保持する。飛行体は、保持機構を搭載する。

図１は、実施形態に係るＸ線管保持装置の構成を示す概略図。 図２（Ａ）～（Ｃ）は、実施形態に係るＸ線管保持装置に備えられるＸ線管の回転を説明するための図。 図３は、実施形態に係るＸ線管保持装置を備えるＸ線撮影システムの構成を示す概略図。 図４は、実施形態に係るＸ線管保持装置に備えられる制御装置の機能の一例を示すブロック図。 図５は、実施形態に係るＸ線撮影システムにおけるＸ線撮影の制御方法をフローチャートとして示す図。 図６は、実施形態に係るＸ線管保持装置を備えるＸ線撮影システムの構成を示す概略図。 図７は、実施形態に係るＸ線撮影システムにおいて、トモシンセシス撮影を説明するための図。 図８は、実施形態に係るＸ線撮影システムにおいて、ケーブル支持装置によるケーブルの支持を説明するための図。 図９（Ａ）は、実施形態に係るＸ線管保持装置の着地装置の構成例を示す図であり、図９（Ｂ）は、着地装置の配置例を示す図。 図１０は、変形例に係るＸ線管保持装置の構成を示す概略図。 図１１は、変形例に係るＸ線管保持装置を備えるＸ線撮影システムの構成を示す概略図。

以下、図面を参照しながら、Ｘ線管保持装置及びＸ線撮影システムの実施形態について詳細に説明する。

図１は、実施形態に係るＸ線管保持装置の構成を示す概略図である。

図１は、実施形態に係るＸ線管保持装置１０を示す。Ｘ線管保持装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線管１１を保持する保持機構１２と、保持機構１２を搭載した飛行体１３とを備える。

Ｘ線管１１は、高電圧電源回路３７（図３に図示）から電力供給を受けて、被検体（例えば、患者）にＸ線を照射する。なお、Ｘ線管１１の前段の開口部Ｇ付近に、可動絞り部（図示省略）が設けられる。なお、Ｘ線管１１の前面に、Ｘ線管１１によって発生されたＸ線の線質を調整する線質調整フィルタ（図示省略）が設けられてもよい。

保持機構１２は、Ｘ線管１１を保持する。保持機構１２は、保持本体部１２１と、角度変更部１２２とを備える。保持本体部１２１は、後述する飛行体１３の脚部として飛行体１３に接続される。また、保持本体部１２１は、角度変更部１２２を支持する。

角度変更部１２２は、Ｘ線管１１が円筒の体軸中心に回転可能なようにＸ線管１１を保持する。この構成により、Ｘ線管１１からのＸ線照射の仰俯角（以下、単に「Ｘ線管の仰俯角」という）が制御される。なお、Ｘ線管１１の仰俯角を変更する角度変更部１２２は、保持機構１２に必須の構成ではない。Ｘ線管１１の仰俯角を変更する必要がない撮影の場合であって、立位撮影の場合は、Ｘ線管１１の仰俯角が水平方向となるようにＸ線管１１が保持機構１２に固定されていてもよい。また、Ｘ線管１１の仰俯角を変更する必要がない撮影の場合であって、臥位撮影の場合は、Ｘ線管１１の仰俯角が鉛直方向となるようにＸ線管１１が保持機構１２に固定されていてもよい。

ここで、Ｘ線管１１の円筒の体軸と平行な方向をＵ軸と定義し、鉛直方向をＶ軸と定義し、Ｕ軸とＶ軸との直交する方向をＷ軸と定義する。

図２（Ａ）～（Ｃ）は、Ｘ線管保持装置１０に備えられるＸ線管１１の回転を説明するための図である。

図２（Ａ）は、図１に示すＸ線管保持装置１０から抽出されたＸ線管１１を示す。Ｘ線管１１のＸ線照射の位置には、開口部Ｇが設けられる。図２（Ａ）の状態からＸ線管１１が体軸ＡＸを中心に矢印Ｌの向きに回転すると、図２（Ｂ）に示すように開口部Ｇが下方に移動する。一方で、図２（Ａ）の状態からＸ線管１１が体軸ＡＸを中心に矢印Ｒの向きに回転すると、図２（Ｃ）に示すように開口部Ｇが上方に移動する。このように、角度変更部１２２により、保持機構１２（図１に図示）に対してＸ線管１１が体軸ＡＸを中心に回転することで、Ｘ線管１１の仰俯角を変更することができる。以下、特に言及しない場合、Ｘ線管１１の仰俯角の制御を行う場合について説明する。

図１の説明に戻って、飛行体１３は、操縦手の搭乗しない無人航空機を意味し、「ドローン」とも呼ばれる。飛行体１３は、Ｘ線管１１と保持機構１２とを支持しながら、制御装置３０（図３に図示）による遠隔操作（主に無線）によって飛行可能である。

また、Ｘ線管保持装置１０は、飛行体１３に位置センサ１４，１５を備えてもよい。位置センサ１４，１５は、自身の位置情報をそれぞれ取得する。なお、飛行体１３に設けられる位置センサは、２個である場合を例に挙げて説明するが、その場合に限定されるものではない。飛行体１３に設けられる位置センサは、３個以上であってもよいし、Ｘ線管１１におけるＸ線焦点の位置（以下、単に「Ｘ線管の位置」という）の制御のみが必要で、Ｘ線管１１からの照射Ｘ線の方位角（以下、単に「Ｘ線管の方位角」という）の制御が不要である場合は、１個であってもよい。Ｘ線管１１の方位角の制御が不要な場合とは、例えば、飛行体１３が、飛行中にＶ軸中心に回転することを想定しない場合である。以下、特に言及しない場合、Ｘ線管１１の位置の制御と、Ｘ線管１１の方位角の制御とをともに行う場合について説明する。

位置センサ１４，１５の位置情報に基づいて、Ｘ線管１１の位置と、Ｘ線管１１の方位角とが求められる。位置センサ１４の位置と、位置センサ１５の位置との組み合わせに対する、Ｘ線管１１の位置との相対位置は予め設定されている。そのため、位置センサ１４，１５の位置情報に基づいて、Ｘ線管１１の位置が取得される。また、位置センサ１４の位置と、位置センサ１５の位置との組み合わせに対する、Ｘ線管１１の方位角との関係は予め設定されている。そのため、位置センサ１４の位置と、位置センサ１５の位置との組み合わせに基づいて、Ｘ線管１１の方位角が取得される。

また、位置センサ１４，１５の位置情報は、マルチ衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System Profile）、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning Satellite）、磁場センサ、Ｋｉｎｅｃｔ（登録商標）等の画像センサ、又は、それらの組み合わせ等を利用してそれぞれ取得される。マルチＧＮＳＳやＧＰＳが利用される場合、位置センサ１４，１５が、複数の衛星から電波で送信された信号を受信し、その送信時刻を測定することで、位置センサ１４，１５の位置情報がそれぞれ取得される。

磁場センサが利用される場合、磁場送信器が３軸の磁場を順次送信し、その磁場を位置センサ１４，１５で順次受信することにより、位置センサ１４，１５の位置情報がそれぞれ取得される。

図３は、Ｘ線管保持装置１０を備えるＸ線撮影システムの構成を示す概略図である。

図３は、Ｘ線撮影システム１を示す。Ｘ線撮影システム１は、図１に示すＸ線管保持装置１０と、立位撮影台２０と、制御装置（例えば、コンソール）３０とを備える。

Ｘ線管保持装置１０のＸ線管１１（図１に図示）のＵ軸、つまり体軸ＡＸは、後述する立位検出器２３の横軸、つまり、Ｘ軸に平行である場合を示す。なお、Ｘ線管１１のＶ軸は、立位検出器２３の縦軸（鉛直方向）、つまり、Ｙ軸に常に一致するものとする。

Ｘ線管１１は、飛行体１３によりホバリングした状態で、高電圧電源回路３７から電力供給を受けて、立位撮影台２０の前に配置された患者の検査部位に対してＸ線を照射する。なお、Ｘ線管１１の前段に、可動絞り部（図示省略）が設けられる。可動絞り部は、Ｘ線管１１のＸ線照射口で、Ｘ線を遮蔽する物質から構成されたスライド可能な絞り羽根を有する。可動絞り部は、処理回路３１による制御の下、可動絞り部によるＸ線照射口の開閉により、Ｘ線の拡がり角を変更することができる。なお、Ｘ線管１１の前面に、Ｘ線管１１によって発生されたＸ線の線質を調整する線質調整フィルタ（図示省略）が設けられてもよい。

制御装置３０による飛行体１３の制御により、Ｘ線管保持装置１０のＸ線管１１は、所定の位置に移動することができる。例えば、飛行体１３は、Ｘ線管１１が、制御装置３０によって設定された位置及び方位角に一致するように、自動操縦により移動される。

立位撮影台２０は、Ｘ線管１１に対向する位置に配置される。立位撮影台２０は、立位スタンド２１と、移動機構２２と、立位用のＸ線検出器（以下、「立位検出器」という）２３とを備える。立位スタンド２１は、移動機構２２をとおして立位検出器２３を保持する。移動機構２２は、立位スタンド２１に沿ってＹ軸方向にスライドすることで、立位検出器２３を、立位スタンド２１に沿ってＹ軸方向にスライドさせる。

立位検出器２３は、例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を含む。立位検出器２３は、撮影用、透視用、又は、それらの兼用のＸ線検出器である。立位検出器２３は、二次元に配列された複数の検出素子を備える。なお、立位検出器２３の前面（即ち、Ｘ線入射面）に、グリッド（図示省略）が備えられてもよい。立位検出器２３は、その前面にグリッドを備える。グリッドは、立位検出器２３に入射する散乱線を吸収してＸ線画像のコントラストを改善するために、Ｘ線吸収の大きい鉛等によって形成されるグリッド板と透過しやすいアルミニウムや木材等とが交互に配置される。ここで、３次元系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、立位スタンド２１の高さ方向をＹ軸方向とし、立位撮影台２０の前に立つ患者の左右方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。

なお、立位検出器２３は、ＦＰＤの他、Ａ／Ｄ（Analog to digital）変換回路等を含む場合もある。Ａ／Ｄ変換回路は、ＦＰＤから出力されるアナログ信号（ビデオ信号）を入力し、デジタルの画像信号に変換して制御装置３０に出力する。

制御装置３０は、Ｘ線管保持装置１０の飛行体１３の飛行を制御することでＸ線管１１の位置及び方位角を制御する機能と、Ｘ線管保持装置１０の角度変更部１２２を制御することでＸ線管１１の仰俯角を制御する機能と、Ｘ線撮影を制御する機能とを含む。制御装置３０は、処理回路３１と、メモリ３２と、画像生成回路３３と、入力インターフェース３４と、ネットワークインターフェース３５と、ディスプレイ３６と、高電圧電源回路３７とを備える。なお、画像生成回路３３は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）等によって構成されるものである。しかしながら、その場合に限定されるものではなく、画像生成回路３３の機能の全部又は一部は、処理回路３１がプログラムを実行することで実現されるものであってもよい。

処理回路３１は、制御装置３０の全体の動作を制御する。処理回路３１は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサの他、ＡＳＩＣ、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。

また、処理回路３１は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、メモリ３２は処理回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメモリ３２が複数の処理回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

メモリ３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メモリ３２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）等の可搬型メディアによって構成されてもよい。メモリ３２は、処理回路３１において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ３６への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース３４によって行うことができるＧＵＩ（Graphic User Interface）を含めることもできる。なお、メモリ３２は、記憶部の一例である。

画像生成回路３３は、処理回路３１による制御の下、立位検出器２３（又は、臥位検出器４３）のＡ／Ｄ変換回路（図示省略）から出力された透過データに対して対数変換処理（ＬＯＧ処理）を行って必要に応じて加算処理して、Ｘ線画像データを生成する。また、画像生成回路３３は、処理回路３１による制御の下、生成されたＸ線画像データに対して画像処理を施す。画像処理としては、データに対する拡大／階調／空間フィルタ処理や、時系列に蓄積されたデータの最小値／最大値トレース処理、及びノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。

画像生成回路３３は、生成したＸ線画像データをメモリ３２等の記憶装置に記録する。なお、画像生成回路３３は、画像生成部の一例である。

入力インターフェース３４は、操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等によって実現される。入力デバイスが操作者から入力操作を受け付けると、入力回路は当該入力操作に応じた電気信号を生成して処理回路３１に出力する。なお、入力インターフェース３４は、入力部の一例である。

ネットワークインターフェース３５は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワークインターフェース３５は、この各種プロトコルに従って、制御装置３０と、外部の画像サーバ（図示省略）等の機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続等を適用することができる。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線／有線の病院基幹のＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網の他、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワーク及び衛星通信ネットワーク等を含む。なお、ネットワークインターフェース３５は、ネットワーク接続部の一例である。

ディスプレイ３６は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ３６は、画像生成回路３３によって生成されたＸ線画像データや、後述する擬似画像データや、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ３６は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。なお、ディスプレイ３６は、表示部の一例である。

高電圧電源回路３７は、商用電源を入力として昇圧し、処理回路３１による制御の下、ケーブルＣを介してＸ線管保持装置１０のＸ線管１１に高電圧電力を供給する。

続いて、Ｘ線撮影システム１の制御装置３０の機能について説明する。
図４は、制御装置３０の機能の一例を示すブロック図である。

図４に示すように、処理回路３１は、メモリ３２に記憶された、又は、処理回路３１内に直接組み込まれたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、条件設定機能３１１と、位置制御機能３１２と、角度制御機能３１３と、Ｘ線撮影制御機能３１４とを実現する。以下、機能３１１～３１４がコンピュータプログラムの実行によりソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、機能３１１～３１４の全部又は一部の機能は、ＡＳＩＣ等の回路により実現されてもよい。また、機能３１１～３１３は、Ｘ線撮影制御機能３１４を有する制御装置３０とは異なるコンピュータ、例えば、ダブレット型のコンピュータ等に備えられてもよい。

条件設定機能３１１は、入力インターフェース３４を介した入力、又は、検査オーダに含まれる条件等により、ＳＩＤ（即ち、Ｚ座標）等の撮影条件を設定する機能を含む。例えば、立位検出器２３に正面からＸ線照射を行う場合、Ｘ線管１１の３次元座標［Ｘ，Ｙ，Ｚ］のＸ軸座標は、立位検出器２３の中心位置のＸ軸座標に一致し、Ｘ線管１１の３次元座標［Ｘ，Ｙ，Ｚ］のＹ軸座標は、立位検出器２３の中心位置のＹ軸座標に一致し、Ｘ線管１１の３次元座標［Ｘ，Ｙ，Ｚ］のＺ軸座標は、立位検出器２３の中心位置のＺ軸座標とＳＩＤとの差に一致する。立位検出器２３の位置は、予め取得されているものとする。なお、条件設定機能３１１は、条件設定部の一例である。

位置制御機能３１２は、無線により、Ｘ線管保持装置１０のＸ線管１１の位置及び方位角を制御する機能を含む。位置制御機能３１２は、現在のＸ線管１１の位置及び方位角と、条件設定機能３１１によって設定された目標のＸ線管１１の位置及び方位角を測位し、Ｘ線管保持装置１０の飛行ルートの設定を行う。例えば、立位検出器２３に正面からＸ線照射を行う場合、位置制御機能３１２は、Ｘ線管１１の体軸ＡＸがＸ軸に平行になるように飛行体１３の向きを制御することでＸ線管１１の方位角を制御する。つまり、位置制御機能３１２は、Ｘ線管１１が立位検出器２３に正対するよう飛行体１３を制御する。一方で、角度制御機能３１３は、飛行体１３の向きを制御してＸ線管１１の方位角を制御することで、立位検出器２３に対して左側から、又は、右側からＸ線を照射することも可能である。なお、位置制御機能３１２は、位置制御部の一例である。

角度制御機能３１３は、無線により、Ｘ線管保持装置１０のＸ線管１１の回転を制御する機能を含む。例えば、立位検出器２３に正面からＸ線照射を行う場合、角度制御機能３１３は、Ｘ線管１１のＸ線焦点と開口部Ｇとを結ぶ線がＷ軸に平行になるようにＸ線管１１の仰俯角を制御する（図２（Ａ）に図示）。つまり、角度制御機能３１３は、Ｘ線管１１が立位検出器２３に正対するよう角度変更部１２２を制御する。一方で、角度制御機能３１３は、Ｘ線管１１の仰俯角を制御することで、立位検出器２３に対して上方から、又は、下方からＸ線を照射することも可能である（図２（Ｂ），（Ｃ）に図示）。なお、角度制御機能３１３は、角度制御部の一例である。

Ｘ線撮影制御機能３１４は、Ｘ線管保持装置１０がホバリングしている状態で、無線により、Ｘ線管１１と、立位検出器２３等を制御して、また、ケーブルＣを介して高電圧電源回路３７からＸ線管１１に電力供給することで、立位検出器２３の前面に配置される患者の検査部位に対するＸ線撮影を制御する機能を含む。なお、Ｘ線撮影制御機能３１４は、Ｘ線撮影制御部の一例である。

ここで、Ｘ線照射は、撮影と透視に大別される。撮影は、比較的高い管電流にてＸ線を照射する。一方で、透視は、比較的低い管電流にてＸ線を照射する。また、透視は、連続透視及びパルス透視に大別される。パルス透視とは、連続透視と異なり、Ｘ線のパルスが断続的に繰り返し照射される透視方法を意味する。パルス透視によれば、連続透視に比べ、透視画像の連続性（フレームレート）がやや劣るが患者に対する被曝線量を抑えることができる。

続いて、Ｘ線撮影システム１におけるＸ線撮影の制御方法について説明する。
図５は、Ｘ線撮影の制御方法をフローチャートとして示す図である。図５において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

条件設定機能３１１は、入力インターフェース３４を介した入力、又は、検査オーダに含まれる条件等により、ＳＩＤ等の撮影条件を設定する（ステップＳＴ１）。位置制御機能３１２は、Ｘ線管保持装置１０の飛行体１３の飛行を制御することで、ステップＳＴ１によって設定されたＳＩＤに基づく位置及び方位角となるようにＸ線管１１の位置及び方位角をセットする（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２において、位置制御機能３１２は、現在のＸ線管１１の位置及び方位角と、条件設定機能３１１によって設定された目標のＸ線管１１の位置及び方位角を測位し、Ｘ線管保持装置１０の飛行ルートの設定を行う。Ｘ線管保持装置１０は、飛行ルートに沿って飛行を行い、Ｘ線管１１の位置及び方位角をセットする。

なお、ステップＳＴ２において、位置制御機能３１２は、所定の位置まで向かう最適な飛行ルートに機器等の障害物が存在する場合には、障害物を避けるように当該飛行ルートを変更し、障害物を避けるような飛行ルートを組んでもよい。障害物の位置は、予め設定されていてもよいし、画像センサ等の位置センサにより検出されるものであってもよい。これにより、Ｘ線管保持装置１０が障害物に衝突する危険を回避できる。なお、位置制御機能３１２は、立位検出器２３に対して正面となるようにＸ線管１１の位置を制御し、正面からＸ線を照射させることが一般的であるが、立位検出器２３に対して左側から、又は、右側からＸ線を照射させる場合がある。その場合、位置制御機能３１２は、Ｘ線管１１の位置のＸ軸座標を制御するとともに、可動絞り部（図示省略）を制御してＸ線管１１の方位角を制御する。

角度制御機能３１３は、ステップＳＴ２によりＸ線管保持装置１０がホバリングしている状態で、Ｘ線管保持装置１０のＸ線管１１の回転を制御することで、Ｘ線管１１の仰俯角をセットする（ステップＳＴ３）。なお、角度制御機能３１３は、立位検出器２３に対して正面となるようにＸ線管１１の位置を制御し、正面からＸ線を照射することが一般的であるが、立位検出器２３に対して上方から、又は、下方からＸ線を照射させる場合がある。その場合、角度制御機能３１３は、Ｘ線管１１の位置のＹ軸座標を制御するとともに、可動絞り部（図示省略）を制御してＸ線管１１の仰俯角を制御する。

Ｘ線撮影制御機能３１４は、ステップＳＴ２によりＸ線管保持装置１０がホバリングしている状態で、Ｘ線管１１と、高電圧電源回路３７と、立位検出器２３等を制御することで、立位検出器２３の前面に配置される患者の検査部位に対するＸ線撮影を実行する（ステップＳＴ４）。

画像生成回路３３は、ステップＳＴ４のＸ線撮影により取得された透過データに基づいてＸ線画像データを生成する（ステップＳＴ５）。Ｘ線撮影制御機能３１４は、ステップＳＴ５によって生成されたＸ線画像データをメモリ３２に保存するとともに、ディスプレイ３６に表示させる（ステップＳＴ６）。

以上のように、図１に示すＸ線管保持装置１０によれば、Ｘ線管１１を支持する天井レールやアームによりＸ線管１１の可動範囲が制限されることがないので、Ｘ線管１１の自由度の高い配置を実現することができる。また、Ｘ線管保持装置１０をＸ線撮影システム１に適用すれば、大きなＳＩＤによるＸ線撮影も実行可能である。

また、一般のＸ線撮影システムにＸ線管保持装置１０を適用する一方で、院内の回診用のシステムにＸ線管保持装置１０を適用することもできる。さらに、Ｘ線撮影システム１では、従来のＸ線撮影システムのようにＸ線管を支持するための天井工事を必要としないため、据え付け期間を短縮することもできる。

ここまで、図１に示すＸ線管保持装置１０を、立位撮影に係るＸ線撮影システム１に適用する場合を例にとって説明したが、本発明は、その場合に限定されるものではない。例えば、本発明では、図１に示すＸ線管保持装置１０を、臥位撮影に係るＸ線撮影システムに適用することもできる。その場合について説明する。

図６は、Ｘ線管保持装置１０を備えるＸ線撮影システムの構成を示す概略図である。

図６は、Ｘ線撮影システム１Ａを示す。Ｘ線撮影システム１Ａは、図１に示すＸ線管保持装置１０と、制御装置３０と、臥位撮影台４０とを備える。

臥位撮影台４０は、患者を載置可能なように横向きに配置され、Ｘ線管１１からのＸ線を検出可能なように配置される。臥位撮影台４０は、天板４１と、寝台４２と、臥位用のＸ線検出器（以下、「臥位検出器」という）４３とを備える。

天板４１は、臥位撮影台４０の上部側に配置される板状の形状を有し、上部に患者を載置するものである。

寝台４２は、天板４１を上方で支持する。寝台４２は、制御装置３０の処理回路３１による制御の下、天板４１を上下方向、左右方向、前後方向にスライドさせる。

臥位検出器４３は、立位検出器２３（図３に図示）と同様に、例えば、ＦＰＤを含む。臥位検出器４３は、撮影用、透視用、又は、それらの兼用のＸ線検出器である。臥位検出器４３は、二次元に配列された複数の検出素子を備える。なお、臥位検出器４３の前面（即ち、Ｘ線入射面）に、立位検出器２３の前面と同様に、グリッド（図示省略）が備えられてもよい。

臥位検出器４３は、ＦＰＤの他、Ａ／Ｄ変換回路等を含む場合もある。Ａ／Ｄ変換回路は、ＦＰＤから出力されるアナログ信号（ビデオ信号）を入力し、デジタルの画像信号に変換して制御装置３０に出力する。

なお、図６に示すＸ線撮影システム１Ａにおいて、図３に示すＸ線撮影システム１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。また、Ｘ線撮影システム１Ａの機能は、図４に示すＸ線撮影システム１の機能と同等であるので、説明を省略する。さらに、Ｘ線撮影システム１ＡによるＸ線撮影の制御方法は、図５に示すＸ線撮影システム１によるＸ線撮影の制御方法と同等であるので、説明を省略する。

以上のように、図１に示すＸ線管保持装置１０をＸ線撮影システム１Ａに適用すれば、大きなＳＩＤによるＸ線撮影も実行可能である。

（第１の変形例）
図６に示すＸ線撮影システム１Ａによれば、トモシンセシス撮影を行うことも可能である。その場合について、図７を用いて説明する。

図７は、Ｘ線撮影システム１Ａにおいて、トモシンセシス撮影を説明するための図である。

図７は、Ｘ線管保持装置１０と、臥位撮影台４０とを示す。図７に示すように、Ｘ線管保持装置１０、つまり、Ｘ線管１１がＺ軸方向に直線的にスライド移動されるとともにＸ線管１１の仰俯角を制御することで、トモシンセシス撮影が行われる。また、Ｘ線管１１は、Ｚ軸方向に直線的にスライド移動される場合に限定されるものでもなく、Ｘ線管１１の焦点位置と臥位検出器４３の中心との中点を中心にした円弧方向に移動することでトモシンセシス撮影を実現するものであってもよい。さらに、臥位検出器４３は、固定されたものに限定されるものではなく、Ｘ線管１１のＺ軸正方向の移動に合わせて、Ｚ軸負方向に移動されることでトモシンセシス撮影が行われてもよい。

このように、Ｘ線管保持装置１０を適用したＸ線撮影システム１Ａによれば、トモシンセシス撮影のようなＸ線管が一定の直線又は円弧のような軌道を行う場合、検査室内のカーテンレールのような障害により撮影できない事情もない。Ｘ線撮影システム１Ａによれば、カーテンレールを避けて、かつ、もともと予定していたトモシンセシスの軌道に近い撮影を行うことができる。つまり、Ｘ線撮影システム１Ａによれば、従来諦めていたＸ線管の軌道で撮影を行えるようになり、検査の幅を広げることができる。

（第２の変形例）
Ｘ線撮影システム１，１Ａに、１個のＸ線管保持装置１０のみならず、複数のＸ線管保持装置１０を適用してもよい。複数のＸ線管保持装置１０を順次交換して使用することにより、ヒートユニット（ＨＵ）の小さいＸ線管１１でも連続して撮影を続けることができる。Ｘ線管１１を、飛行体１３を使って飛ばすことを考えると、Ｘ線管１１を小さく軽量化することが好適である。そのためには、Ｘ線管１１として、陽極を回転させる回転陽極を搭載したものを採用することが困難で、固定陽極のものを搭載することが望ましい。その場合、同じＸ線条件であっても固定陽極のＸ線管の場合、早く熱くなってしまい撮影を行えない事態になりかねない。

そこで、バックアップ用として１個以上のＸ線管保持装置１０を使用できるようにする。制御装置３０は、複数のＸ線管保持装置１０のうちアクティブなＸ線管保持装置１０を制御してＸ線画像データを取得する。そうすることで、１つ目のＸ線管保持装置１０のＸ線管１１で撮影できなくなったとしても、他のＸ線管保持装置１０を使って撮影を継続して行える。なお、Ｘ線撮影制御機能３１４は、２個のＸ線管保持装置１０を制御することで、２個のＸ線管保持装置１０にそれぞれ対応する２個のＸ線管１１から交互にＸ線照射を行わせて立体視用のＸ線画像データ取得することもできる。

（第３の変形例）
Ｘ線撮影システム１，１Ａに、高電圧電源回路３７からＸ線管１１への電力供給のためのケーブルが弛まないように支持するケーブル支持装置５０をさらに設けてもよい。

図８は、Ｘ線撮影システム１，１Ａにおいて、ケーブル支持装置５０によるケーブルの支持を説明するための図である。

図８は、Ｘ線管保持装置１０と、臥位撮影台４０と、ケーブル支持装置５０とを示す。ケーブル支持装置５０は、Ｘ線管保持装置１０の飛行体１３（図１に図示）と同等の構成を備える飛行体５３と、飛行体５３の下部に、高電圧電源回路３７からＸ線管１１への電力供給のためのケーブルＣを支持する支持部５１（例えば、滑車）とを備える。ケーブル支持装置５０は、Ｘ線管保持装置１０の移動に追従して移動することが望ましい。

Ｘ線管保持装置１０が自由に飛行できるので、ケーブルＣが臥位撮影台４０上の患者に垂れ下がってしまうことが想定される（図８の太い破線）。そこで、飛行体５３により飛行するケーブル支持装置５０にケーブルＣを支持させた上で、位置制御機能３１２は、無線によりＸ線管保持装置１０の位置及び方位角を制御するとともに、Ｘ線管保持装置１０の位置に追従するように無線によりケーブル支持装置５０の位置を制御する。それにより、ケーブルＣが臥位撮影台４０上の患者に垂れ下がってしまうことを回避することができる。なお、ケーブル支持装置５０を用いずに、Ｘ線管保持装置１０の飛行体１３に、ケーブルＣを支持するためのアームをさらに備えてもよい。この場合でも、ケーブル支持装置５０による効果と同等の効果を簡易に得ることができる。

（第４の変形例）
Ｘ線撮影システム１，１Ａにおいて、Ｘ線撮影制御機能３１４は、飛行体１３の飛行状態に応じてＸ線管１１からのＸ線の照射を制御してもよい。飛行体１３、つまり、Ｘ線管１１の静止状態、又は、安定した飛行の状態の時に撮影しなければ、取得されるＸ線画像にブレが発生しかねない。そのため、Ｘ線撮影制御機能３１４は、Ｘ線管１１の静止状態、又は、安定した飛行の状態の時に撮影を行うように制御する。例えば、Ｘ線撮影制御機能３１４は、飛行体１３の位置情報の、時間当たりの移動量を計測することで、Ｘ線管１１の静止状態及び安定状態を認識することができる。これにより、Ｘ線管１１の動きによるＸ線画像のブレを防止することができる。

（第５の変形例）
飛行体１３に搭載される可動絞り部（図示省略）は、飛行体１３の最大積載重量との関係で、軽量であることが好適である。そのため、飛行体１３に搭載される可動絞り部は、機能が制限されたものとなることが想定される。例えば、重量の観点から飛行体１３に上下左右に非対称に動作するような複雑な絞りを搭載できない。そこで、Ｘ線撮影システム１Ａに、追加的な可動絞り部が搭載された、Ｘ線管保持装置１０の着地装置４４を設けてもよい。

図９（Ａ）は、Ｘ線管保持装置１０の着地装置４４の構成例を示す図である。図９（Ｂ）は、着地装置４４の配置例を示す図である。

図９（Ａ）に示すように、着地装置４４は、Ｘ線管保持装置１０の着地溝４４ａ，４４ｂと、可動絞り部４４ｃを備える。図９（Ｂ）に示すように、着地装置４４の着地溝４４ａ，４４ｂに、寝台４２（又は、天板４１）に固定されたＸ線管保持装置１０の脚部が接地することで、Ｘ線管保持装置１０が臥位撮影台４０に位置合わせされ、固定される。

テレビ寝台装置を用いた泌尿器の検査等のように、Ｘ線垂の下側だけを使用したい検査においては、非対称に動作する絞り羽を備えた可動絞り部を使用して検査を行いたい場合がある。そこで、臥位撮影台４０に所望の可動絞り部４４ｃを有する着地装置４４を設置した上で、位置制御機能３１２は、Ｘ線管保持装置１０が着地装置４４の所定位置に着地するように制御することで、所望の可動絞り部４４ｃを使用した撮影が可能である。

（第６の変形例）
図１に示すＸ線管保持装置１０は、高電圧電源回路を備えていない。一方で、制御装置３０が高電圧電源回路３７を備え、Ｘ線管保持装置１０のＸ線管１１は、制御装置３０の高電圧電源回路３７から電力を供給する。しかしながら、そのような構成に限定されるものではない。Ｘ線管１１を保持するＸ線管保持装置が、高電圧電源回路を備えてもよい。

図１０は、変形例に係るＸ線管保持装置の構成を示す概略図である。

図１０は、変形例に係るＸ線管保持装置１０Ｂを示す。Ｘ線管保持装置１０Ｂは、Ｘ線管１１と、保持機構１２と、飛行体１３と、高電圧電源回路１６と、蓄電池（バッテリ）１７とを備える。

高電圧電源回路１６は、バッテリ１７の電源を入力として昇圧し、処理回路３１による制御の下、Ｘ線管保持装置１０ＢのＸ線管１１に高電圧電力を供給する。

なお、図１０に示すＸ線管保持装置１０Ｂにおいて、図１に示すＸ線管保持装置１０と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

図１１は、Ｘ線管保持装置１０Ｂを備えるＸ線撮影システムの構成を示す概略図である。

図１１は、Ｘ線撮影システム１Ｂを示す。Ｘ線撮影システム１Ｂは、図１０に示すＸ線管保持装置１０Ｂと、立位撮影台２０と、制御装置３０Ｂとを備える。

Ｘ線管保持装置１０ＢのＸ線管１１（図１に図示）のＵ軸、つまり体軸ＡＸは、後述する立位検出器２３の横軸、つまり、Ｘ軸に平行である場合を示す。なお、Ｘ線管１１のＶ軸は、立位検出器２３の縦軸（鉛直方向）、つまり、Ｙ軸に常に一致するものとする。

Ｘ線管１１は、高電圧電源回路１６から電力供給を受けて、立位撮影台２０の前に配置された患者にＸ線を照射する。なお、Ｘ線管１１の前段に、可動絞り部（図示省略）が設けられる。可動絞り部は、Ｘ線管１１のＸ線照射口で、Ｘ線を遮蔽する物質から構成された、スライド可能な絞り羽根を有する。可動絞り部は、処理回路３１による制御の下、可動絞り部によるＸ線照射口の開閉により、Ｘ線の拡がり角を変更することができる。なお、Ｘ線管１１の前面に、Ｘ線管１１によって発生されたＸ線の線質を調整する線質調整フィルタ（図示省略）が設けられてもよい。

制御装置３０Ｂの位置制御機能３１２による飛行体１３の制御により、Ｘ線管保持装置１０ＢのＸ線管１１は、所定の位置に移動することができる。例えば、Ｘ線管１１は、所定の３次元座標［Ｘ，Ｙ，Ｚ］に移動することができる。

制御装置３０Ｂは、Ｘ線管保持装置１０Ｂの飛行体１３の飛行を制御することでＸ線管１１の位置及び方位角を制御する機能と、Ｘ線管保持装置１０Ｂの角度変更部１２２を制御することでＸ線管１１の仰俯角を制御する機能と、Ｘ線撮影を制御する機能とを含む。制御装置３０Ｂは、処理回路３１と、メモリ３２と、画像生成回路３３と、入力インターフェース３４と、ネットワークインターフェース３５と、ディスプレイ３６とを備える。つまり、制御装置３０Ｂは、制御装置３０（図３に図示）とは異なり、高電圧電源回路３７を備えていない。

なお、図１１に示すＸ線撮影システム１Ｂにおいて、図３に示すＸ線撮影システム１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。また、Ｘ線撮影システム１Ｂの機能は、Ｘ線撮影制御機能３１４の機能以外、図４に示すＸ線撮影システム１の機能と同等であるので、説明を省略する。Ｘ線撮影システム１ＢにおけるＸ線撮影制御機能３１４は、Ｘ線管保持装置１０Ｂがホバリングしている状態で、無線により、Ｘ線管１１と、立位検出器２３等を制御して、また、無線により、高電圧電源回路１６からＸ線管１１への電力供給を制御することで、立位検出器２３の前面（又は、臥位検出器４３上）に配置される患者の検査部位に対するＸ線撮影を制御する機能を含む。さらに、Ｘ線撮影システム１ＢによるＸ線撮影の制御方法は、図５に示すＸ線撮影システム１によるＸ線撮影の制御方法と同等であるので、説明を省略する。

以上のように、図１１に示すＸ線管保持装置１０Ｂによれば、Ｘ線管保持装置１０（図１に図示）と同様に、Ｘ線管１１を支持する天井レールやアームによりＸ線管１１の可動範囲が制限されることがないので、Ｘ線管の自由度の高い配置を実現することができる。また、Ｘ線管保持装置１０ＢをＸ線撮影システム１Ｂに適用すれば、大きなＳＩＤによるＸ線撮影も実行可能である。さらに、図１１に示すＸ線管保持装置１０Ｂによれば、高電圧電源回路１６と商用電源とをつなぐケーブルが不要となることによりＸ線管１１の可動範囲が制限されることがないので、Ｘ線管保持装置１０（図１に図示）の場合よりさらに、Ｘ線管１１の自由度の高い配置を実現することができる。

なお、条件設定機能３１１は、条件設定部の一例である。位置制御機能３１２は、位置制御部の一例である。角度制御機能３１３は、角度制御部の一例である。Ｘ線撮影制御機能３１４は、Ｘ線撮影制御部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、Ｘ線管の自由度の高い配置を実現することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１，１Ａ，１Ｂ Ｘ線撮影システム
１０，１０Ｂ Ｘ線管保持装置
１１ Ｘ線管
１２ 保持機構
１３ 飛行体
１４，１５ 位置センサ
１６，３７ 高電圧電源回路
１７ バッテリ
２０ 立位撮影台
２３ 立位検出器
３０ 制御装置
３１ 処理回路
３１１ 条件設定機能
３１２ 位置制御機能
３１３ 角度制御機能
３１４ Ｘ線撮影制御機能
４０ 臥位撮影台
４３ 臥位検出器
５０ ケーブル支持装置
５１ 支持部
５３ 飛行体

Claims (12)

1. Ｘ線管と、
   前記Ｘ線管を保持する保持機構と、
   前記保持機構を搭載した飛行体と、
   を備えるＸ線管保持装置。
2. 前記Ｘ線管の仰俯角を変更する角度変更部をさらに備える、
   請求項１に記載のＸ線管保持装置。
3. 請求項１に記載の前記Ｘ線管保持装置と、
   前記Ｘ線管保持装置を制御する制御装置と、
   を備えるＸ線撮影システム。
4. Ｘ線検出器をさらに備え、
   前記Ｘ線管保持装置は、前記Ｘ線管の照射角度を変更する角度変更部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記Ｘ線管が前記Ｘ線検出器に正対するよう前記角度変更部を制御する、
   請求項３に記載のＸ線撮影システム。
5. 前記制御装置は、前記Ｘ線検出器の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて前記飛行体を制御する、
   請求項４に記載のＸ線撮影システム。
6. 前記制御装置は、前記Ｘ線管保持装置の飛行ルート上に障害物が存在する場合、前記障害物を避けるように前記飛行ルートを変更する、
   請求項３乃至５のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
7. 前記Ｘ線管保持装置を複数備え、
   前記制御装置は、前記複数のＸ線管保持装置のうちアクティブなＸ線管保持装置を制御してＸ線画像データを取得するか、又は、２個のＸ線管保持装置を制御することで、前記２個のＸ線管保持装置にそれぞれ対応する２個のＸ線管から交互にＸ線照射を行わせて立体視用のＸ線画像データ取得する、
   請求項３乃至６に記載のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
8. 前記Ｘ線管保持装置は、高電圧電源回路及び蓄電池をさらに備え、
   前記制御装置は、前記高電圧電源回路及び前記蓄電池を制御してＸ線撮影を制御する、
   請求項３乃至７に記載のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
9. ケーブル支持装置をさらに備え、
   前記ケーブル支持装置は、
   第２の飛行体と、
   前記第２の飛行体の下部に、高電圧電源回路から前記Ｘ線管への電力供給のためのケーブルを支持する支持部と、
   を備える請求項３乃至７のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
10. 前記飛行体は、高電圧電源回路から前記Ｘ線管への電力供給のためのケーブルを支持するアーム、
    を備える請求項３乃至７のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
11. 前記制御装置は、前記Ｘ線管保持装置の飛行状態に応じて、前記Ｘ線管からのＸ線の照射を制御する、
    請求項３乃至１０のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
12. Ｘ線検出器を備える臥位撮影台と、
    前記臥位撮影台に取り付けられる着地装置と、
    をさらに備え、
    前記着地装置は、前記Ｘ線管保持装置が着地可能であり、可動絞り部を搭載する、
    請求項３乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。

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