JP3307519B2 - 医療用ｘ線撮影装置 - Google Patents

医療用ｘ線撮影装置

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JP3307519B2
JP3307519B2 JP06660195A JP6660195A JP3307519B2 JP 3307519 B2 JP3307519 B2 JP 3307519B2 JP 06660195 A JP06660195 A JP 06660195A JP 6660195 A JP6660195 A JP 6660195A JP 3307519 B2 JP3307519 B2 JP 3307519B2
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仁 浅井
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和久 宮口
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人体の頭部、胴、四肢
などの被写体を所望の断層面に沿って断層撮影するため
の医療用Ｘ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】先行技術として、特開昭６１−２２８４
１号公報および実公平４−４８１６９号公報があり、Ｃ
ＣＤセンサ上に動きを伴って形成されるＸ線像に対し、
その動きに合わせて電荷転送クロックの周波数を変化さ
せることによって、画像信号の時間遅延積分（ＴＤＩ：
Time Delay Integration）を行うＸ線撮影装置が開示さ
れている。
【０００３】また、特開昭６２−４３９９０号公報に
は、Ｘ線撮影後、Ｘ線強度の空間分布に対応する電荷パ
ターンを電位計で走査するＸ線撮影方法および装置が開
示されており、そこではＸ線画像の補正によってアーチ
ファクト（疑似画像）を低減させている。
【０００４】また、特開昭６０−１６０９４７号公報に
は、Ｘ線フィルムを用いたパノラマＸ線撮影装置が開示
されており、Ｘ線フィルム送り速度と被写体を透過した
Ｘ線残量との比較においてＸ線発生器の管電圧および管
電流を制御することによって、自動露出および中央濃度
補正を実現している。
【０００５】また、特開昭６０−５９７００号公報に
は、被写体の透過Ｘ線残量を複数のセグメントから成る
センサで検出して、Ｘ線源へ帰還制御を行うパノラマＸ
線撮影装置が開示されており、特殊部位突入時の濃度が
適正になるように自動露出を補償している。
【０００６】また、特開平６−３８９５０号公報には、
基板の裏面にＸ線量をモニタするフォトダイオードが形
成されたＸ線撮像装置が開示されており、撮像中の透過
Ｘ線をリアルタイムで検出することによってＸ線源の出
力を制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６１−２２８４１号公報および実公平４−４８１６９の
先行技術において、ＣＣＤセンサの特性ばらつきが生じ
たり、Ｘ線強度が変動すると、Ｘ線像に疑似画像が発生
し、画質や分解能の低下だけでなく、誤診断のおそれが
ある。さらに、歯科パノラマ撮影の場合、たとえば脊椎
や補綴物が存在して撮影中に被写体のＸ線透過率が大き
く変化すると、Ｘ線像の信号レベルが大きく変動してし
まい、極めて観察し難くくなる。
【０００８】また、特開昭６２−４３９９０号公報は、
セレンから成るＸ線変換用光導電体という特殊なＸ線撮
像素子を使用して、ＴＤＩ法とは全く異なる信号処理を
行っているため、そこで行われる画像補正方法をそのま
まＴＤＩ法に応用することは困難である。
【０００９】また、特開昭６０−１６０９４７号公報お
よび特開昭６０−５９７００号公報は、Ｘ線フィルムを
用いたパノラマＸ線撮影装置における自動露出および中
央濃度補正の手法であって、そのままＴＤＩ法に応用す
ることは極めて難しい。
【００１０】また、特開平６−３８９５０号公報は、撮
像中の透過Ｘ線を裏面側のフォトダイオードでリアルタ
イムで検出しているため、検出信号をＸ線源側へフィー
ドバックしてＸ線量の安定化を図るにはループ全体の応
答がかなり速くなければならず、現実にはかなり困難を
伴う。
【００１１】本発明の目的は、ＴＤＩ法を用いたＸ線断
層撮影において、撮影中に被写体のＸ線透過率が変化し
ても自動露出や濃度補正を確実に実施でき、診断し易い
Ｘ線画像を得ることができる医療用Ｘ線撮影装置を提供
することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、被写体に向け
てＸ線を発生するＸ線発生器と、被写体を通過したＸ線
像を検出するＸ線撮像器と、Ｘ線発生器およびＸ線撮像
器を対向させて被写体の周りに旋回させるための旋回ア
ームと、Ｘ線撮像器からの画像信号を表示する表示手段
とを備え、前記Ｘ線撮像器は２次元配列した複数の受光
画素を有するＣＣＤセンサを含み、旋回アームの旋回速
度に応じて電荷転送クロックの周波数を変化させて、所
定の断層面を撮像するように構成された医療用Ｘ線撮影
装置において、前記Ｘ線撮像器は被写体を通過したＸ線
量を検出する線量センサを含み、該線量センサはＣＣＤ
センサの旋回移動方向に対して前方に連設されており、
該線量センサの出力に基づいて前記Ｘ線発生器が発生す
るＸ線量を帰還制御することを特徴とする医療用Ｘ線撮
影装置である。 また本発明は、線量センサは、単一または複数の受光面
を有することを特徴とする。 また本発明は、線量センサは、前記ＣＣＤセンサと同じ
構造を有することを特徴とする。 また本発明は、線量センサからの出力と電荷転送クロッ
クの周波数との比に基づいて、前記Ｘ線発生器のＸ線量
を帰還制御することを特徴とする。 また本発明は、線量センサは、前記ＣＣＤセンサと隣接
して設けたＣＣＤによって構成され、ＣＣＤセンサとは
反対方向に電荷を転送できるように構成したことを特徴
とする。 また本発明は、線量センサは、前記ＣＣＤセンサと隣接
して設けた１列のＣＣＤ画素に設けられたフローティン
グゲートアンプ（Floating Gate Amplifier）による非
破壊の信号検出手段によって構成されたことを特徴とす
る。
【００１３】
【作用】本発明に従えば、線量センサはＣＣＤセンサの
旋回移動方向に対して前方に連設されているため、ＣＣ
Ｄセンサに入射するＸ線量を事前に検出することが可能
になる。したがって、Ｘ線量検出からＸ線撮像までの時
間的な余裕が生まれるため、Ｘ線発生器のＸ線量を確実
に帰還制御することができる。たとえば、断層撮影中に
旋回アームが旋回してＸ線ビームが脊椎を横切る場合、
通過Ｘ線量の減少を線量センサが先に検出して、同じ照
射部位がＣＣＤセンサに到達した時点を見計らってＸ線
発生器を制御してＸ線発生量を増加させる。その後、旋
回アームがさらに旋回してＸ線ビームが脊椎を横切って
しまうと、再び通過Ｘ線量が増加し始めるため、同様に
同じ照射部位がＣＣＤセンサに到達した時点を見計らっ
てＸ線発生器を制御してＸ線発生量を減少させる。こう
して被写体のＸ線透過率の変化を実際の撮像動作より前
に検知することによって、適切なＸ線露出量に制御で
き、全体に信号レベル変動の少ないＸ線断層画像が得ら
れる。
【００１４】また、線量センサは単一または複数の受光
面を有することによって、被写体を通過したＸ線残量の
先行検出を簡単な構造で実現できる。また、複数の受光
面からの出力を単純平均や重み付け平均をとることによ
って、被写体の局所的な透過率変化に対して安定したＸ
線量検出が可能になる。
【００１５】また、線量センサはＣＣＤセンサと同じ構
造を有することによって、旋回アームの旋回速度に応じ
て電荷転送クロックの周波数を変化させて所定の断層面
を撮像するＴＤＩ動作が可能になり、時間的に先行しな
がらＣＣＤセンサと同じ条件で撮像できる。したがっ
て、被写体の状況を精度良く検知することが可能にな
り、Ｘ線露出量をより適切に制御できる。
【００１６】また、線量センサからの出力と電荷転送ク
ロックの周波数との比に基づいてＸ線露出量を帰還制御
することによって、受光画素当りのＸ線露出量を適切に
制御できる。たとえば電荷転送クロックの周波数が低く
なると単位受光画素当りのＸ線露出量が増加し、逆に電
荷転送クロックの周波数が高くなると単位受光画素当り
のＸ線露出量が減少するため、クロック周波数の増減に
対応して帰還制御量を調整することで、精度の良い露出
制御が可能になる。
【００１７】また、ＣＣＤセンサから成る線量センサを
撮像用のＣＣＤセンサと隣接して設けることによって、
小型化が図られ製造が容易になる。
【００１８】
【実施例】図１は、本発明の第１実施例を示す構成図で
ある。医療用Ｘ線撮影装置は、人体等の被写体１に向け
て縦長スリット状のＸ線を発生するＸ線源２と、被写体
１を通過したＸ線像を検出するＸ線撮像器３と、Ｘ線源
２およびＸ線撮像器３を対向させるように保持し、これ
らを被写体１の周りに旋回させるための旋回アーム４な
どで構成される。Ｘ線源２にはＸ線管（不図示）が設置
され、管電圧、管電流、通電時間などの撮影条件を調整
することによって、被写体１への照射Ｘ線量が制御され
る。Ｘ線管から発生したＸ線は、１次スリット２ａを通
過することによって、縦長スリット状のＸ線ビームに変
換される。
【００１９】Ｘ線撮像器３には、Ｘ線源２からのＸ線を
通過させる２次スリット（不図示）が設けられ、さらに
入射したＸ線像を可視光像に変換するシンチレータと、
シンチレータからの可視光像を導く光ファイバプレート
（ＦＯＰ）と、光ファイバプレートからの可視光像を撮
像するＣＣＤ（電荷結合素子）センサ５とが設置されて
いる。ＣＣＤセンサ５は、２次元配列した複数の受光画
素を有し、旋回アーム４の旋回速度に応じて電荷転送ク
ロックの周波数を変化させるＴＤＩ（時間遅延積分）動
作を行うことによって、所定の断層面を撮像するように
構成される。
【００２０】旋回アーム４は、被写体１の上部付近を中
心として水平面内で旋回可能なように支持されており、
その回転軸はパルスモータ等のアームモータで駆動さ
れ、さらに旋回角度の時間変化を検出するための角度検
出器が設置されている。角度検出器の出力は、ＴＤＩ動
作の電荷転送クロックとの同期に使用される。
【００２１】Ｘ線撮像器３には、被写体１を通過したＸ
線量を検出する線量センサ６が設けられる。線量センサ
６はＣＣＤセンサ５の旋回移動方向に対して前方に連設
されており、ＣＣＤセンサ５で撮像されるＸ線量を事前
に検出している。線量センサ６として、Ｘ線に対する感
度を付与した半導体検出器やシンチレータとフォトセン
サとの組合せやＸ線電離箱などが使用可能であり、本実
施例では単一の受光面を有するものが用いられるが、複
数の線量センサを用いてもよい。
【００２２】ＣＣＤセンサの背面およびＸ線撮像器３の
内部は、散乱Ｘ線の悪影響を防ぐため、鉛などでＸ線遮
蔽されている。
【００２３】ＣＣＤセンサ５から出力される画像信号
は、ＡＤ変換器１０によってたとえば８ビット（＝２５
６レベル）のデジタルデータに変換され、マイクロプロ
セッサ１１に取り込まれた後、フレームメモリ１４に格
納される。フレームメモリ１４に格納された画像データ
は、所定の画像処理が施された後、ＣＲＴ（陰極線管）
などの画像表示回路１５によって表示され、各種診断に
供される。なお、マイクロプロセッサ１１には、信号処
理に必要な処理用メモリ１２やプログラム格納メモリ１
３が接続され、さらにキーボードやパネルスイッチ等の
操作者インタフェース１６が接続されている。
【００２４】マイクロプロセッサ１１は、ＣＣＤセンサ
５で受光蓄積された電荷を旋回アーム４の旋回方向に沿
って転送するための垂直転送クロック１７を出力し、さ
らに垂直転送された電荷を一走査線分読み出すための水
平転送クロック１８を出力する。
【００２５】一方、ＣＣＤセンサ５に連設した線量セン
サ６からは、被写体１の通過線量に比例したアナログ信
号が出力され、線量信号Ｙとして除算器２２に入力され
る。マイクロプロセッサ１１からは、垂直転送クロック
１７と同期した疑似垂直転送クロック２０が出力され、
ＦＶコンバータ（周波数−電圧変換）２１によって周波
数に比例したアナログ信号に変換され、転送速度信号Ｘ
として除算器２２に入力される。除算器２２は、線量信
号Ｙを転送速度信号Ｘで除算して制御信号Ｚを出力す
る。したがって、制御信号Ｚは、線量センサ６で検出さ
れる線量が増加すると比例的に増加するとともに、垂直
転送クロック１７の周波数が増加すると反比例的に減少
することになる。
【００２６】除算器２２からの制御信号Ｚは、いったん
遅延回路２３で所定時間遅延された後、Ｘ線制御回路３
０に入力される。遅延回路２３は、線量センサ６とＣＣ
Ｄセンサ５との間隔に対応する時間遅れを考慮したもの
であり、たとえば両センサの間隔とＣＣＤセンサ５の半
分の幅との合計分に対応する数のアナログディレイライ
ンなどで構成され、垂直転送クロック１７が駆動用クロ
ックとして用いられる。
【００２７】Ｘ線量制御回路３０は、遅延された制御信
号Ｚに基づいてＸ線発生用高圧回路３１を制御し、さら
にＸ線源２のＸ線管を帰還制御して、管電圧、管電流、
通電時間などの撮影条件を調整する。このようなＸ線帰
還ループにおいて、制御信号Ｚが増加すると照射Ｘ線量
を減少させるとともに、逆に制御信号Ｚが減少すると照
射Ｘ線量を増加させるように負帰還が動作する。なお、
除算器２２を用いて垂直転送クロック１７の周波数変化
を考慮することによって、単位時間当りのＸ線照射量が
正確に計測可能となる。
【００２８】図２は、線量センサ６の配置を示す説明図
である。ＣＣＤセンサ５の撮像領域はたとえば幅６ｍｍ
×長さ１５０ｍｍ程度であり、被写体１の回りを旋回す
ることによって断層画像ＰＩが得られる。線量センサ６
の受光領域はＣＣＤセンサ５と同一であってもよく、ま
た特定領域だけ受光するように構成してもよい。たとえ
ばデンタルパノラマ撮影の場合、上顎洞底付近を通過す
るラインＬ１と上顎歯根底部付近を通過するラインＬ２
との間をセンシング領域に設定することによって、画像
全体の適正露出が容易に実現する。
【００２９】図３は、ＣＣＤセンサ５の画素配列と電荷
転送動作を示す配置図である。ＣＣＤセンサ５は、マト
リクス状に２次元配列した複数の受光画素によって縦長
の受光部を形成している。各受光画素は、水平方向ＨＬ
に配置された複数の垂直シフトレジスタ５ａ（図３中斜
線部）と電気的接続されており、各垂直シフトレジスタ
５ａは垂直転送クロックによって水平方向ＨＬに順次転
送される。各垂直シフトレジスタ５ａの出力部は、垂直
方向ＶＬに配置された水平シフトレジスタ５ｂに電気的
接続されており、垂直シフトレジスタ５ａが１画素分の
転送を終える度に全ての電荷を外部へ転送する。こうし
てＸ線像は、水平走査と垂直走査との組合せによって時
系列の電気信号に変換される。なお、図３に示したＣＣ
Ｄセンサ５は、電荷蓄積部の無いフルフレームトランス
ファー（ＦＦＴ）型であるが、受光画素と同数の電荷蓄
積部を有するフレームトランスファー（ＦＴ）型であっ
ても本発明は同様に適用可能である。
【００３０】次にＣＣＤセンサ５のＴＤＩ動作について
説明する。旋回アーム４が旋回するとＸ線像も水平方向
ＨＬに移動するが、その移動速度はＸ線断層面の位置に
依存して異なる。そこで、所定の断層面に対応するＸ線
像の移動速度に一致するように、垂直シフトレジスタ５
ａの電荷転送速度、すなわち垂直転送クロックの周波数
を変化させることによって、所望のＸ線断層像による電
荷だけを電荷転送とともに次々と蓄積（積分）すること
ができる。こうして特定の電荷転送速度に一致したＸ線
像だけが静止画像として撮像され、電荷転送速度に一致
しないＸ線像は流れてしまい、従来のフィルムを用いた
断層撮影と同様な断層画像を得ることができる。ここ
で、電荷転送クロックの周波数をｆ、従来のフィルム断
層撮影におけるフィルム送り速度をｖ、ＣＣＤセンサ５
の画素間隔をｄとおくと、ｆ＝ｖ／ｄという関係式が成
立する。
【００３１】図４は、本発明の第２実施例を示す構成図
である。医療用Ｘ線撮影装置は、人体等の被写体１に向
けて縦長スリット状のＸ線を発生するＸ線源２と、被写
体１を通過したＸ線像を検出するＸ線撮像器３と、Ｘ線
源２およびＸ線撮像器３を対向させるように保持し、こ
れらを被写体１の周りに旋回させるための旋回アーム４
などで構成される。Ｘ線源２にはＸ線管（不図示）が設
置され、管電圧、管電流、通電時間などの撮影条件を調
整することによって、被写体１への照射Ｘ線量が制御さ
れる。Ｘ線管から発生したＸ線は、１次スリット２ａを
通過することによって、縦長スリット状のＸ線ビームに
変換される。
【００３２】Ｘ線撮像器３には、Ｘ線源２からのＸ線を
通過させる２次スリット（不図示）が設けられ、さらに
入射したＸ線像を可視光像に変換するシンチレータと、
シンチレータからの可視光像を導く光ファイバプレート
（ＦＯＰ）と、光ファイバプレートからの可視光像を撮
像するＣＣＤ（電荷結合素子）センサ５とが設置されて
いる。ＣＣＤセンサ５は、２次元配列した複数の受光画
素を有し、旋回アーム４の旋回速度に応じて電荷転送ク
ロックの周波数を変化させるＴＤＩ（時間遅延積分）動
作を行うことによって、所定の断層面を撮像するように
構成される。
【００３３】旋回アーム４は、被写体１の上部付近を中
心として水平面内で旋回可能なように支持されており、
その回転軸はパルスモータ等のアームモータで駆動さ
れ、さらに旋回角度の時間変化を検出するための角度検
出器が設置されている。角度検出器の出力は、ＴＤＩ動
作の電荷転送クロックとの同期に使用される。
【００３４】Ｘ線撮像器３には、被写体１を通過したＸ
線量を検出する線量センサ６が設けられる。線量センサ
６はＣＣＤセンサ５の旋回移動方向に対して前方に連設
されており、ＣＣＤセンサ５で撮像されるＸ線量を事前
に検出している。線量センサ６として、Ｘ線に対する感
度を付与した半導体検出器やシンチレータとフォトセン
サとの組合せやＸ線電離箱などが使用可能であり、本実
施例では複数の受光面が１次元に配置されたものが用い
られ、図２に示すような線量検出領域を任意に設定可能
に構成される。
【００３５】ＣＣＤセンサ５から出力される画像信号
は、ＡＤ変換器１０によってたとえば８ビット（＝２５
６レベル）のデジタルデータに変換され、マイクロプロ
セッサ１１に取り込まれた後、フレームメモリ１４に格
納される。フレームメモリ１４に格納された画像データ
は、所定の画像処理が施された後、ＣＲＴ（陰極線管）
などの画像表示回路１５によって表示され、各種診断に
供される。なお、マイクロプロセッサ１１には、信号処
理に必要な処理用メモリ１２やプログラム格納メモリ１
３が接続され、さらにキーボードやパネルスイッチ等の
操作者インタフェース１６が接続されている。
【００３６】マイクロプロセッサ１１は、ＣＣＤセンサ
５で受光蓄積された電荷を旋回アーム４の旋回方向に沿
って転送するための垂直転送クロック１７を出力し、さ
らに垂直転送された電荷を一走査線分読み出すための水
平転送クロック１８を出力する。
【００３７】一方、ＣＣＤセンサ５に連設した線量セン
サ６からは、被写体１の通過線量に比例したアナログ信
号が出力され、ＡＤ変換器１０ａによってたとえば８ビ
ット（＝２５６レベル）のデジタルデータに変換され、
マイクロプロセッサ１１に取り込まれた後、処理用メモ
リ１２に格納され、Ｘ線源２へのＸ線帰還制御に利用さ
れる。
【００３８】Ｘ線量制御回路３０は、マイクロプロセッ
サ１１からの指令に基づいてＸ線発生用高圧回路３１を
制御し、さらにＸ線源２のＸ線管を帰還制御して、管電
圧、管電流、通電時間などの撮影条件を調整する。
【００３９】図５は、第２実施例の動作を示すフローチ
ャートである。断層撮影が開始すると、まずステップａ
１において線量センサ６からの出力をマイクロプロセッ
サ１１に取り込む。次にステップａ２で濃度検出領域の
指定の有無を判定し、領域指定が無ければ、ステップａ
３において全領域の濃度平均値を計算する。一方、領域
指定がある場合には、ステップａ４において指定領域の
濃度平均値を計算する。
【００４０】次にステップａ５において、ＴＤＩクロッ
クレートによるデータ補正処理を行い、ステップａ３ま
たはａ４で算出された平均濃度を単位時間当りのＴＤＩ
クロック数で除算することによって、補正濃度が算出さ
れる。ここでの補正処理は、図１の除算器２２の処理に
相当し、垂直転送クロック１７の周波数変化を考慮する
ことによって、単位時間当りのＸ線照射量が正確に計測
可能となる。
【００４１】次にステップａ６で算出された補正濃度と
予め定められた濃度基準データとの比較を行う。この濃
度基準データは照射線量が適正であるか否かを判定する
閾値データである。まずステップａ７において、前段で
算出された補正濃度が濃度基準データより大きい場合、
ステップａ８に移行して、線量センサ６とＣＣＤセンサ
５との間隔に対応した所定時間だけ遅延した後、Ｘ線量
制御回路３０に指令を出してＸ線源２の照射線量を減少
させる。一方、ステップａ９において、補正濃度が濃度
基準データより小さい場合、ステップａ１０に移行し
て、線量センサ６とＣＣＤセンサ５との間隔に対応した
所定時間だけ遅延した後、Ｘ線量制御回路３０に指令を
出してＸ線源２の照射線量を増加させる。また算出され
た補正濃度が濃度基準データとほぼ等しい場合には、線
量補正を実施することなくステップａ１１を通過する。
こうして線量センサ６からの出力と濃度基準データとを
比較してＸ線照射線量を帰還制御することによって、適
正な画像濃度が得られる。
【００４２】次にステップａ１２において断層撮影が終
了したか否かを判定し、終了していなければステップａ
１３で次の撮影領域へ移動するため、旋回アーム４の旋
回運動を継続するとともにＣＣＤセンサ５のＴＤＩ動作
も続行し、引き続きステップａ１〜ａ１１を繰り返す。
撮影が終了すると、全体の濃度変動が少ない高品質の断
層画像が得られる。
【００４３】図６は、本発明の第３実施例を示す構成図
である。医療用Ｘ線撮影装置は、人体等の被写体１に向
けて縦長スリット状のＸ線を発生するＸ線源２と、被写
体１を通過したＸ線像を検出するＸ線撮像器３と、Ｘ線
源２およびＸ線撮像器３を対向させるように保持し、こ
れらを被写体１の周りに旋回させるための旋回アーム４
などで構成される。Ｘ線源２にはＸ線管（不図示）が設
置され、管電圧、管電流、通電時間などの撮影条件を調
整することによって、被写体１への照射Ｘ線量が制御さ
れる。Ｘ線管から発生したＸ線は、１次スリット２ａを
通過することによって、縦長スリット状のＸ線ビームに
変換される。
【００４４】Ｘ線撮像器３には、Ｘ線源２からのＸ線を
通過させる２次スリット（不図示）が設けられ、さらに
入射したＸ線像を可視光像に変換するシンチレータと、
シンチレータからの可視光像を導く光ファイバプレート
（ＦＯＰ）と、光ファイバプレートからの可視光像を撮
像するＣＣＤ（電荷結合素子）センサ５とが設置されて
いる。ＣＣＤセンサ５は、２次元配列した複数の受光画
素を有し、旋回アーム４の旋回速度に応じて電荷転送ク
ロックの周波数を変化させるＴＤＩ（時間遅延積分）動
作を行うことによって、所定の断層面を撮像するように
構成される。
【００４５】旋回アーム４は、被写体１の上部付近を中
心として水平面内で旋回可能なように支持されており、
その回転軸はパルスモータ等のアームモータで駆動さ
れ、さらに旋回角度の時間変化を検出するための角度検
出器が設置されている。角度検出器の出力は、ＴＤＩ動
作の電荷転送クロックとの同期に使用される。
【００４６】Ｘ線撮像器３には、被写体１を通過したＸ
線量を検出する線量センサ６が設けられる。線量センサ
６は、ＣＣＤセンサ５の旋回移動方向に対して前方に連
設されており、ＣＣＤセンサ５で撮像されるＸ線量を事
前に検出している。本実施例の線量センサ６はＣＣＤセ
ンサ５と同じ構造を有し、複数の受光画素が２次元配列
している。
【００４７】ＣＣＤセンサ５から出力される画像信号
は、ＡＤ変換器１０によってたとえば８ビット（＝２５
６レベル）のデジタルデータに変換され、マイクロプロ
セッサ１１に取り込まれた後、フレームメモリ１４に格
納される。フレームメモリ１４に格納された画像データ
は、所定の画像処理が施された後、ＣＲＴ（陰極線管）
などの画像表示回路１５によって表示され、各種診断に
供される。なお、マイクロプロセッサ１１には、信号処
理に必要な処理用メモリ１２やプログラム格納メモリ１
３が接続され、さらにキーボードやパネルスイッチ等の
操作者インタフェース１６が接続されている。
【００４８】マイクロプロセッサ１１は、ＣＣＤセンサ
５および線量センサ６で受光蓄積された電荷を旋回アー
ム４の旋回方向に沿って転送するための垂直転送クロッ
ク１７、１９をそれぞれ出力し、さらにＣＣＤセンサ５
および線量センサ６において垂直転送された電荷を一走
査線分読み出すための水平転送クロック１８を出力す
る。
【００４９】一方、ＣＣＤセンサ５に連設した線量セン
サ６からは、被写体１の通過線量に比例したアナログ信
号が出力され、ＡＤ変換器１０ａによってたとえば８ビ
ット（＝２５６レベル）のデジタルデータに変換され、
マイクロプロセッサ１１に取り込まれた後、処理用メモ
リ１２に格納され、Ｘ線源２へのＸ線帰還制御に利用さ
れる。
【００５０】Ｘ線量制御回路３０は、マイクロプロセッ
サ１１からの指令に基づいてＸ線発生用高圧回路３１を
制御し、さらにＸ線源２のＸ線管を帰還制御して、管電
圧、管電流、通電時間などの撮影条件を調整する。
【００５１】図７は、ＣＣＤセンサ５および線量センサ
６の配置図である。本実施例における線量センサ６はＣ
ＣＤセンサ５と同じ構造を有し、旋回移動方向に対して
前方に連設される。図３での説明と同様に、ＣＣＤセン
サ５および線量センサ６は、マトリクス状に２次元配列
した複数の受光画素によって縦長の受光部を形成してい
る。各受光画素は、水平方向ＨＬに配置された複数の垂
直シフトレジスタ５ａ、６ａ（図中斜線部）と電気的接
続されており、各垂直シフトレジスタ５ａ、６ａは垂直
転送クロックによって水平方向ＨＬに順次転送される。
各垂直シフトレジスタ５ａ、６ａの出力部は、垂直方向
ＶＬに配置された水平シフトレジスタ５ｂ、６ｂに電気
的接続されており、垂直シフトレジスタ５ａ、６ａが１
画素分の転送を終える度に全ての電荷を外部へ転送す
る。こうしてＸ線像は、水平走査と垂直走査との組合せ
によって時系列の電気信号に変換される。なお、図７に
示したＣＣＤセンサ５および線量センサ６は、電荷蓄積
部の無いフルフレームトランスファー（ＦＦＴ）型であ
るが、受光画素と同数の電荷蓄積部を有するフレームト
ランスファー（ＦＴ）型であっても本発明は同様に適用
可能である。
【００５２】図８は、垂直転送クロック１７、１９のタ
イミング図である。垂直転送クロック１７、１９は、Ｔ
ＤＩ動作のため各パルスの間隔Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎが
少しずつ変化している。全体としてＣＣＤセンサ５を駆
動する垂直転送クロック１７は線量センサ６を駆動する
垂直転送クロック１９に対して線量センサ６とＣＣＤセ
ンサ５との間隔に対応した時間だけ遅延しており、線量
センサ６がＣＣＤセンサ５に先行して線量検出動作を行
う。
【００５３】図９は、第３実施例の動作を示すフローチ
ャートである。断層撮影が開始すると、まずステップｂ
１において線量センサ６を構成するＣＣＤセンサから１
ライン分の出力をマイクロプロセッサ１１に取り込む。
次にステップｂ２で濃度検出領域の指定の有無を判定
し、領域指定が無ければ、ステップｂ３において全領域
の濃度平均値を計算する。一方、領域指定がある場合に
は、ステップｂ４において１ライン上の指定領域の全ピ
クセルの濃度平均値を計算する。
【００５４】次にステップｂ５において、前段で算出さ
れた濃度平均値と予め定められた濃度基準データとの比
較を行う。この濃度基準データは照射線量が適正である
か否かを判定する閾値データである。まずステップｂ６
において、濃度平均値が濃度基準データより大きい場
合、ステップｂ７に移行して、線量センサ６とＣＣＤセ
ンサ５との間隔に対応した所定時間だけ遅延した後、Ｘ
線量制御回路３０に指令を出してＸ線源２の照射線量を
減少させる。一方、ステップｂ８において、濃度平均値
が濃度基準データより小さい場合、ステップｂ９に移行
して、線量センサ６とＣＣＤセンサ５との間隔に対応し
た所定時間だけ遅延した後、Ｘ線量制御回路３０に指令
を出してＸ線源２の照射線量を増加させる。また濃度平
均値が濃度基準データとほぼ等しい場合には、線量補正
を実施することなくステップｂ１０を通過する。こうし
て線量センサ６からの出力と濃度基準データとを比較し
てＸ線照射線量を帰還制御することによって、適正な画
像濃度が得られる。
【００５５】次にステップｂ１１において断層撮影が終
了したか否かを判定し、終了していなければステップｂ
１２で次の撮影領域へ移動するため、旋回アーム４の旋
回運動を継続するとともにＣＣＤセンサ５および線量セ
ンサ６のＴＤＩ動作も続行し、引き続きステップｂ１〜
ｂ１０を繰り返す。撮影が終了すると、全体の濃度変動
が少ない高品質の断層画像が得られる。
【００５６】図１０は、ＣＣＤセンサと線量センサの平
面的な配置の他の例を示す図である。ＣＣＤセンサ２０
１の各有効画素は、水平方向ＨＬに配置された複数の垂
直シフトレジスタと垂直方向ＶＬに配置された水平シフ
トレジスタおよび信号電荷を出力するためのアンプから
成ることは上記の実施例と同様である。線量センサ２０
２は、ＣＣＤセンサ２０１の各有効画素に隣接して設け
られた同一またはサイズ的には異なるＣＣＤの画素によ
って構成され、ＣＣＤセンサ２０１とは対称的な構造で
もって構成される。この構成においてはＣＣＤセンサ２
０１の水平方向ＨＬの画素数に比べて、線量センサを構
成するＣＣＤの画素数は少なく設計される。
【００５７】ＣＣＤセンサは、上記の実施例と同様に旋
回アームの旋回速度に応じて電荷転送クロックの周波数
を変化させるＴＤＩ動作を行うことによって、所定の断
層像を撮像するように構成される。一方で線量センサを
構成するＣＣＤでは、ＴＤＩでの信号電荷の積分方向と
は逆方向に電荷が転送できるように構成されており、Ｃ
ＣＤの各画素はＴＤＩの始まりの位置に最も近接されて
配置されている。さらにＣＣＤセンサ２０１のＴＤＩの
１クロックサイクルに線量センサを構成するＣＣＤの画
素の信号は、その水平シフトレジスタに加算される。線
量センサを構成するＣＣＤ２０２は、たとえば３つの画
素２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃより成り、その水平シ
フトレジスタは２０４に対応する。ＴＤＩの１クロック
サイクルにおいて２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃの各画
素の信号は２０４に加算され、ＣＣＤセンサの信号列に
対応して、線量センサからの信号列が出力できる。この
方法によれば線量センサ２０２からの信号列は、ＣＣＤ
センサ２０１からのＴＤＩに必要な時間前の状態のＸ線
の線量をモニタすることができるため、図１の構成のＸ
線制御を行うことができる。
【００５８】図１１は、ＣＣＤセンサと線量センサの平
面的な配置のさらに他の例を示す図である。ＣＣＤセン
サの各有効画素は、水平方向ＨＬに配置された複数の垂
直シフトレジスタと垂直方向ＶＬに配置された水平シフ
トレジスタおよび信号電荷を出力するためのアンプから
成ることは上記の実施例と同様である。一方で線量セン
サとしてはＣＣＤセンサのＴＤＩの始まりの位置に垂直
方向ＶＬと同じ向きに配置された１列のＣＣＤの画素の
列２１１と、このＣＣＤの画素の列２１１の全てに接続
するように設けられたフローティングゲートアンプ（Fl
oating GateAmplifier）２１３による非破壊の信号検出
手段によって構成される。フローティングゲートアンプ
２１３は、一般にＣＣＤのアンプとして使用されている
フローティングディフュージョンアンプ（Floating Dif
fusion Amplifier）２１２が信号電荷の読出しにおいて
信号電荷を破壊してしまうのに対して信号を非破壊で検
出できることが知られている。
【００５９】本発明によれば、ＣＣＤセンサからの信号
検出手段２１２とは別に線量センサとしての非破壊の信
号検出手段２１３をＴＤＩの始まりの位置に配置するこ
とでＣＣＤセンサからのＴＤＩに必要な時間前の状態の
Ｘ線の線量をモニタすることができるため、図１の構成
のＸ線制御を行うことができる。
【００６０】図１０や図１１に示す例では、線量センサ
をＸ線撮影用ＣＣＤセンサ用の基板に一体的に隣接して
設けることができるため、センサの小型化が行われ、組
立てが容易になるとともに、コスト的に安く製作できる
メリットがある。
【００６１】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、Ｃ
ＣＤセンサに入射するＸ線量を事前に検出することが可
能になるため、Ｘ線発生器のＸ線量を確実に帰還制御す
ることができる。こうして被写体のＸ線透過率の変化に
対応してＸ線露出量を適切に制御でき、全体として濃度
変動の少なく診断し易い断層画像が得られる。
【００６２】また、線量センサは単一または複数の受光
面を有することによって、被写体の局所的な透過率変化
に対して安定したＸ線量検出が可能になる。
【００６３】また、線量センサはＣＣＤセンサと同じ構
造を有することによって、時間的に先行しながらＣＣＤ
センサと同じ条件で撮像できるため、Ｘ線露出量をより
適切に制御できる。
【００６４】また、線量センサからの出力と電荷転送ク
ロックの周波数との比に基づいてＸ線露出量を帰還制御
することによって、受光画素当りのＸ線露出量を適切に
制御できる。
【００６５】また、ＣＣＤセンサから成る線量センサを
撮像用のＣＣＤセンサと隣接して設けることによって、
小型化が図られ製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図である。
【図２】線量センサ６の配置を示す説明図である。
【図３】ＣＣＤセンサ５の画素配列と電荷転送動作を示
す配置図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図５】第２実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【図６】本発明の第３実施例を示す構成図である。
【図７】ＣＣＤセンサ５および線量センサ６の配置図で
ある。
【図８】垂直転送クロック１７、１９のタイミング図で
ある。
【図９】第３実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【図１０】ＣＣＤセンサと線量センサの平面的な配置の
他の例を示す図である。
【図１１】ＣＣＤセンサと線量センサの平面的な配置の
さらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 被写体 ２ Ｘ線源 ２ａ １次スリット ３ Ｘ線撮像器 ４ 旋回アーム ５ ＣＣＤセンサ ５ａ、６ａ 垂直シフトレジスタ ５ｂ、６ｂ 水平シフトレジスタ ６ 線量センサ １０、１０ａ ＡＤ変換器 １１ マイクロプロセッサ １２ 処理用メモリ １３ プログラム格納用メモリ １４ フレームメモリ １５ 画像表示回路 １７、１９ 垂直転送クロック １８ 水平転送クロック ２０ 疑似垂直転送クロック ２１ ＦＶコンバータ ２２ 除算器 ２３ 遅延回路 ３０ Ｘ線量制御回路 ３１ Ｘ線発生用高圧回路
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正和 京都府京都市伏見区東浜南町680番地 株式会社モリタ製作所内 (72)発明者 的場 一成 京都府京都市伏見区東浜南町680番地 株式会社モリタ製作所内 (72)発明者 浅井 仁 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 竹口 明孝 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 宮口 和久 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−31844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−166144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−22841（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−163642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−48342（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−84942（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−48169（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−190303（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 6/00 - 6/14 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被写体に向けてＸ線を発生するＸ線発生
    器と、 被写体を通過したＸ線像を検出するＸ線撮像器と、 Ｘ線発生器およびＸ線撮像器を対向させて被写体の周り
    に旋回させるための旋回アームと、 Ｘ線撮像器からの画像信号を表示する表示手段とを備
    え、 前記Ｘ線撮像器は２次元配列した複数の受光画素を有す
    るＣＣＤセンサを含み、旋回アームの旋回速度に応じて
    電荷転送クロックの周波数を変化させて、所定の断層面
    を撮像するように構成された医療用Ｘ線撮影装置におい
    て、 前記Ｘ線撮像器は被写体を通過したＸ線量を検出する線
    量センサを含み、該線量センサはＣＣＤセンサの旋回移
    動方向に対して前方に連設されており、該線量センサの
    出力に基づいて前記Ｘ線発生器が発生するＸ線量を帰還
    制御することを特徴とする医療用Ｘ線撮影装置。
  2. 【請求項２】 線量センサは、単一または複数の受光面
    を有することを特徴とする請求項１記載の医療用Ｘ線撮
    影装置。
  3. 【請求項３】 線量センサは、前記ＣＣＤセンサと同じ
    構造を有することを特徴とする請求項１記載の医療用Ｘ
    線撮影装置。
  4. 【請求項４】 線量センサからの出力と電荷転送クロッ
    クの周波数との比に基づいて、前記Ｘ線発生器のＸ線量
    を帰還制御することを特徴とする請求項１記載の医療用
    Ｘ線撮影装置。
  5. 【請求項５】 線量センサは、前記ＣＣＤセンサと隣接
    して設けたＣＣＤによって構成され、ＣＣＤセンサとは
    反対方向に電荷を転送できるように構成したことを特徴
    とする請求項１記載の医療用Ｘ線撮影装置。
  6. 【請求項６】 線量センサは、前記ＣＣＤセンサと隣接
    して設けた１列のＣＣＤ画素に設けられたフローティン
    グゲートアンプ（Floating Gate Amplifier）による非
    破壊の信号検出手段によって構成されたことを特徴とす
    る請求項１記載の医療用Ｘ線撮影装置。
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