JP3378309B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線診断装置、特にＸ
線発生器等が３軸制御の保持装置に搭載された場合にお
ける観察画像の回転補正に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線診断装置において、被検体にＸ線を
照射するＸ線発生器と、前記Ｘ線発生器と対向して配置
され、前記被検体を透過したＸ線を検出して光学像を出
力するイメージ・インテンシファイアと、前記光学像を
ビデオ信号に変換して前記被検体の透視画像を出力する
ＴＶカメラとを搭載し、前記Ｘ線発生器と前記イメージ
・インテンシファイアと前記ＴＶカメラとが相対的な位
置を保ちながら互いに直交する３軸を中心として回転す
る３軸制御の保持装置が知られている。

【０００３】この保持装置の概略構成を図３に示す。図
３において、保持装置４０は、Ｘ線発生器１０と、被検
体１５を挟んでＸ線発生器１０と対向して設けられたイ
メージ・インテンシファイア２０と、イメージ・インテ
ンシファイア２０に接続されたＴＶカメラ３０とを搭載
し、アーム中心Ｏを中心として直交する３軸の回りを独
立に回転する。図３には、保持装置４０に加え、ＴＶカ
メラ３０から出力された信号の概略処理ブロックを示
し、ＴＶカメラ３０から出力されたビデオ信号は、Ａ／
Ｄ変換器３２でデジタル信号に変換され、画像処理装置
３４で所望の画像処理を施されて、Ｄ／Ａ変換器３６で
アナログ信号に変換されて、ディスプレイ等からなる表
示部３８に表示される。なお、回転補正部４８は、詳細
は詳述するアーム等の回転を補正する。

【０００４】第１の回転軸はアーム４２を含む平面と直
交し、アーム中心を通る回転軸であり、アーム４２がア
ーム支柱４４に対してスライドすることにより、保持装
置４０が第１の回転軸の回りを矢印αで示す方向に回転
する。この回転角を以下「アームスライド角（記号αを
用いる）」と称する。第２の回転軸はアーム支柱４４で
あり、矢印βの方向に回転する。この第２の回転軸の回
転角を以下「アーム主回転角（記号βを用いる）」と称
する。第３の回転軸は、保持装置４０本体の支柱４６で
あり、矢印γの方向に回転する。この第３の回転軸の回
転角を以下「支柱回転角（記号γを用いる）」と称す
る。

【０００５】上記のような３軸制御の保持装置４０にお
いて、保持装置４０が基準位置にある場合に得られる被
検体１５の画像を「直立画像」と称し、その時の各回転
軸の角度を０°（すなわち、α＝β＝γ＝０°）と定義
する。

【０００６】この場合において、従来は、保持装置４０
が上記の第１から第３の３つの回転軸を中心にして、任
意の角度分回転した場合において、回転補正部４８は、
直立した画像が得られるようにＴＶカメラ３０（正確に
はＴＶカメラのカメラヘッドであるが、簡単のためＴＶ
カメラと称する。以下同様）を回転させるような制御を
行う。すなわち、例えば、アーム４２を被検体１５の頭
側から挿入した場合であっても、或いは、アーム４２を
被検体１５の横側から挿入した場合であっても被検体１
５の透視画像が同じ方向を向くように支柱回転角γと等
しい角度φ、ＴＶカメラ３０を矢印φで示す方向に回転
させることによって、被検体１５の直立した画像を得る
ように制御されている。

【０００７】しかし、上記の従来技術においては、保持
装置４０の残る２角、すなわちアームスライド角α及び
アーム主回転角βが考慮されていない。そのため、支柱
４６のみを回転させた場合には、直立した画像が得られ
るが、支柱４６以外の回転軸を回転させた場合には、そ
の回転に係る画像の補正がなされないために、直立した
画像が得られない可能性がある。すなわち、任意の支柱
回転角γにおいて、残りの２軸を回転させた場合には、
ＴＶカメラ３０の回転補正により直立した画像が得られ
ないので、撮影した過去の参照画像と現在撮影中の透視
画像とを同一臨床角で比較しても互いにねじれた画像と
なり、比較診断が困難であるという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
保持装置では、任意の支柱回転角における過去に得られ
た参照画像と現在観察中の透視画像が一致せず、比較診
断が困難であるという問題があった。

【０００９】本発明は、上記の事情に基づいてなされた
もので、３軸の回転角を任意に変化させても常に直立し
た画像が得られる３軸制御の保持装置を有するＸ線診断
装置を提供することを目的とする。

【００１０】本発明のＸ線診断装置は、被検体にＸ線を
曝射するＸ線管と、このＸ線管に対向配置され前記被検
体を透過したＸ線に基づく透視像を撮像するＸ線撮像手
段と、アイソセンタを通る互いに直交する３つの軸を中
心として前記Ｘ線管及び前記Ｘ線撮像手段の対を支持
し、支柱回転角γ、アームスライド回転角αおよびアー
ム主回転角βの３つの角度を変化し得るよう回転可能に
する支持手段と、この支持手段の３つの軸の回転角度を
それぞれ検出する回転角度検出手段と、前記Ｘ線撮像手
段により撮像された画像を表示する表示手段と、前記支
持手段において、支柱回転角γ≠０°のときは、アーム
スライド回転角αおよびアーム主回転角βを参照して、
前記表示手段に表示される被検体の方向が直立した画像
となるように前記回転角度検出手段の検出出力に基づき
表示画像を回転補正する補正手段を具備することを特徴
とする。上記のＸ線診断装置において、 （１） 表示に供する画像を回転させる機能を有する画
像処理手段を更に備え、前記補正手段はこの画像処理手
段によって画像を回転させることで回転補正を行うこ
と、及び （２） 前記Ｘ線撮像手段は、Ｘ線像を光学像に変換す
るイメージ・インテンシファイアと光学像を撮像するＴ
Ｖカメラを有し、前記補正手段は、前記ＴＶカメラをイ
メージ・インテンシファイアに対して回転させることに
より回転補正を行うことが好ましい。

【００１１】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。参照画像及び透視画像（観察画像）の回転補正にお
いて、従来の保持装置で考慮されていた支柱回転角に加
えてアームスライド角とアーム主回転角も考慮すること
によって画像の回転補正（ＴＶカメラのカメラヘッドの
回転、又は、画像処理による回転）を行うようにしたの
で、同一臨床角では常に直立した画像が得られ、参照画
像と透視画像とを比較した診断が容易になる。そして、
透視画像を参照画像と容易に比較することができるの
で、診断の速度が速くなり、診断の時間が短くなる。画
像の回転補正を表示部を見なくても自動的に行われるの
で、Ｘ線曝射量が減り、オペレータの負担が減少する。

【００１２】

【実施例】Ｘ線診断装置は、通常、被検体にＸ線を照射
するＸ線発生器と、前記Ｘ線発生器と対向して配置され
前記被検体を透過したＸ線を検出して光学像を出力する
イメージ・インテンシファイアと、前記光学像をビデオ
信号に変換して前記被検体の透視画像を出力するＴＶカ
メラと、前記ＴＶカメラから出力される前記被検体の透
視画像を表示する表示手段とを具備している。

【００１３】上記のＸ線診断装置において、前記Ｘ線発
生器と前記イメージ・インテンシファイアと前記ＴＶカ
メラとが搭載されて、これらの機器が相対的な位置を保
ちながら直交する３軸を中心にして各軸に対して独立に
回転する保持装置を有するＸ線診断装置がある。この保
持装置の概略構成は図３に述べたものと同様であるの
で、図示は省略し、図３を参照して本発明の詳細を説明
する。

【００１４】更に、先に述べたように、保持装置４０
は、アーム中心Ｏを中心として直交する３軸の回りを独
立に回転し、３つの回転軸を先と同様に次のように定義
する。第１の回転軸はアーム４２を含む平面と直交する
軸であり、アーム４２がアーム支柱４４に対してスライ
ドすることにより、保持装置４０が第１の回転軸の回り
を回転する。この回転角を以下「アームスライド角（記
号αを用いる）」と称する。第２の回転軸はアーム支柱
４４である。この第２の回転軸の回りの回転角を以下
「アーム主回転角（記号βを用いる）」と称する。第３
の回転軸は、保持装置４０本体の支柱４６である。この
第３の回転軸の回りの回転角を以下「支柱回転角（記号
γを用いる）」と称する。

【００１５】加えて、上記のような３軸制御の保持装置
４０において、保持装置４０が基準位置にある場合に得
られる被検体１５の画像を「直立画像」と称し、その時
の各回転軸の角度を０°（すなわち、α＝β＝γ＝０
°）と定義する。

【００１６】以下、アームスライド角α、アーム主回転
角β及び支柱回転角γを変化させた場合における画像回
転補正の詳細を述べる。まず、支柱回転角γ＝０°の時
は、アームスライド角α及びアーム主回転角βを変化さ
せた場合においても、画像は常に直立しているので、画
像回転補正をする必要はない。

【００１７】しかし、支柱回転角γ≠０°の時は、画像
が直立した状態ではないので、画像の回転補正を行う必
要がある。そこで、ある臨床角（γ≠０°）でＸ線透視
を行っている場合に、アームスライド角α、アーム主回
転角β及び支柱回転角γを変化させた場合におけるＴＶ
カメラ３０の回転角φ（以下、「画像回転角」と称す
る）を適切に設定することにより常に直立した画像が得
られることになる。

【００１８】本発明は、上記のように、アームスライド
角α、アーム主回転角β及び支柱回転角γをそれぞれ任
意に変化させた場合における画像回転角φを正確に設定
する画像回転手段を開示する。

【００１９】本発明による画像回転角φは、次のように
求められる。但し、以下の式において、角度の単位は
「度(degree)」である。まず、アームスライド角α、ア
ーム主回転角β及び支柱回転角γを用いて、 Ｘ＝ sinα・ cosγ− sinβ・ cosα・ sinγ …（１） とおく。

【００２０】（１）式において、Ｘ＝１又はＸ＝−１の
場合には、画像回転角φはアームスライド角αによらな
い値となり、 （ａ）Ｘ＝１の時には、 φ＝１８０−β（γ＝０の時） …（２） φ＝β （γ≠０の時） …（３） （ｂ）Ｘ＝−１の時には φ＝１８０−β（γ＝±１８０の時） …（４） φ＝β （γ≠±１８０の時） …（５） として、画像回転角φの値が求められる。

【００２１】（１）式において、Ｘ≠±１の時には、 γ・ cosβ＞＝０の時；φ＝φ₀ …（６） γ・ cosβ＜０の時 ；φ＝−φ₀ …（７） 但し、φ₀ ＝ cos^-1｛（ cosγ・ cosα＋ sinβ・ sinα・ sinγ） ／（１−Ｘ² ）^1/2 ｝ …（８） により、画像回転角φが求められる。

【００２２】上記の手段により位置合せを具体的に行う
場合を示す。この場合において、臨床角（ＣＲＡ，ＬＡ
Ｏ）＝（３０°，６０°）で診断を行っている場合を考
える。

【００２３】上記の臨床角に対して、２通りの機械角
（α，β，γ）で画像が得られているものと仮定する。
ここで、第１の画像はＡ（３０°，６０°，０°）であ
り参照画像を示し、第２の画像はＢ（６４°，−８°，
６０°）であり透視画像を示す。

【００２４】従って、第１の画像及び第２の画像の回転
角は、それぞれ、 参照画像；α＝３０°、β＝６０°、γ＝０° 透視画像；α＝６４°、β＝−８°、γ＝６０° である。

【００２５】本実施例において、従来の位置合せ方法を
用いた場合には、φ＝γとしているので、画像回転角φ
は６０°となり、ＴＶカメラ３０を６０°回転させて、
画像の位置合せを行う。この様子を図１に示す。図１に
おいて、（ａ）は参照画像を示し、（ｂ）は透視画像の
回転補正後の透視画像を示す。図１から明らかなよう
に、従来は、画像の位置合せを行う場合に、支柱回転角
γを考慮して画像回転角φを設定しているが、他のアー
ム主回転角β及び支柱回転角γの２軸の影響が考慮され
ていないので、正確な位置合せを行うことができない。
従って、図１（ｂ）に示すように画像の回転補正を行っ
た場合であっても直立した画像が得られないので、参照
画像と透視画像が一致しない。

【００２６】本発明手段を用いた場合の画像回転角φの
設定例を以下に示す。先に述べたように、 参照画像；α＝３０°、β＝６０°、γ＝０° 透視画像；α＝６４°、β＝−８°、γ＝６０° の回転角で参照画像及び透視画像が得られている。この
画像を合わせる場合、参照画像は、支柱回転角γ＝０°
であるので、画像は直立しており、画像回転による補正
は不要である。次に、透視画像について考慮する。

【００２７】（１）式より、Ｘの値は、 Ｘ ＝ sin64・cos60 −sin(-8) ・cos64 ・sin60 ＝
0.502 が得られ、Ｘ≠±１であるので、（８）式を用いてφ₀
を算出する。

【００２８】φ₀ ＝ cos^-1｛（ cos60・ cos64＋ sin(-
8)・ sin64・sin60 ）／（１−Ｘ² ）^1/2 ｝＝ ８２．
６ そして、γ・ cosβ＝ 60 ・cos(-8) ＝ 59 ＞０である
ので、画像回転角φは、（６）式を用いて、 φ ＝ ８２．６ となり、小数点以下を四捨五入することにより、画像回
転角φ＝８３°となる。このようにして得られた画像回
転角φを使用して画像の回転補正した様子を図２に示
す。図２において、（ａ）は参照画像を示し、（ｂ）は
透視画像の回転補正後の透視画像を示す。図２から、本
発明によれば、参照画像と透視画像の両者が直立して表
示され、両者の画像が一致することが確認される。すな
わち、本発明によれば、参照画像及び透視画像を表示す
る表示部３８に表示される画像は、常に直立した画像と
して表示することができる。

【００２９】従って、本発明によれば、支柱回転角γ以
外にアームスライド角α及びアーム主回転角βのいずれ
が変化した場合においても、常に直立した画像が得られ
るので、常に直立した画像が得られる。また、参照画像
及び透視画像共に常に直立した画像が得られるので、参
照画像と透視画像とを比較した診断が容易になり、診断
に係る速度が速く、時間が短くなる。

【００３０】加えて、画像の回転補正を表示部３８を見
なくても自動的に行われるので、Ｘ線曝射量が減り、オ
ペレータの負担が減少する。上記の実施例においては、
画像の回転をＴＶカメラ３０を画像回転角分回転させる
ことにより直立した画像を得る手段について説明した
が、これに限らず、画像処理装置３４により表示部３８
に表示する時点で画像を回転して回転補正を行っても良
い。その他、本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形して
実施できるのは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果が得られ
る。参照画像及び透視画像（観察画像）の回転補正にお
いて、従来の保持装置で考慮されていた支柱回転角に加
えてアームスライド角とアーム主回転角も考慮すること
によって画像の回転補正（ＴＶカメラのカメラヘッドの
回転、又は、画像処理による回転）を行うようにしたの
で、同一臨床角では常に直立した画像が得られ、参照画
像と透視画像とを比較した診断が容易になる。そして、
透視画像を参照画像と容易に比較することができるの
で、診断の速度が速くなり、診断の時間が短くなる。画
像の回転補正を表示部を見なくても自動的に行われるの
で、Ｘ線曝射量が減り、オペレータの負担が減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による画像回転補正を行った場合の参
照画像及び透視画像の表示部における表示例を示す図。

【図２】本発明による画像回転補正を行った場合の参照
画像及び透視画像の表示部における表示例を示す図。

【図３】Ｘ線診断装置における３軸制御の保持装置の概
略構成を示す図。

【符号の説明】

１０…Ｘ線発生器、１５…被検体、２０…イメージ・イ
ンテンシファイア、３０…ＴＶカメラ、３２…Ａ／Ｄ変
換器、３４…画像処理装置、３６…Ｄ／Ａ変換器、３８
…表示部、Ｏ…アーム中心、４０…保持装置、４２…ア
ーム、４４…アーム支柱、４６…支柱、４８…回転補正
部、α…アームスライド角、β…アーム主回転角、γ…
支柱回転角。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 6/00 - 6/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体にＸ線を曝射するＸ線管と、 このＸ線管に対向配置され前記被検体を透過したＸ線に
   基づく透視像を撮像するＸ線撮像手段と、 アイソセンタを通る互いに直交する３つの軸を中心とし
   て前記Ｘ線管及び前記Ｘ線撮像手段の対を支持し、支柱
   回転角γ、アームスライド回転角αおよびアーム主回転
   角βの３つの角度を変化し得るよう回転可能にする支持
   手段と、 この支持手段の３つの軸の回転角度をそれぞれ検出する
   回転角度検出手段と、 前記Ｘ線撮像手段により撮像された画像を表示する表示
   手段と、前記支持手段において、支柱回転角γ≠０°のときは、
   アームスライド回転角αおよびアーム主回転角βを参照
   して、前記表示手段に表示される被検体の方向が直立し
   た画像となるように前記回転角度検出手段の検出出力に
   基づき表示画像を 回転補正する補正手段を具備すること
   を特徴とするＸ線診断装置。
2. 【請求項２】 表示に供する画像を回転させる機能を有
   する画像処理手段を更に備え、前記補正手段はこの画像
   処理手段によって画像を回転させることで回転補正を行
   うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 【請求項３】 前記Ｘ線撮像手段は、Ｘ線像を光学像に
   変換するイメージ・インテンシファイアと光学像を撮像
   するＴＶカメラを有し、前記補正手段は、前記ＴＶカメ
   ラをイメージ・インテンシファイアに対して回転させる
   ことにより回転補正を行うことを特徴とする請求項１に
   記載のＸ線診断装置。