JP3863901B1 - 医療用ｘ線ｔｖ撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、既存の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置の基本構造を変えずに、デジタルの撮像手段を使用できるようにすること、また、この撮像手段に合わせて画角を広く取ることのできる医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置を提供することである。
【解決課題】 本発明は、被写体ＳＰを透過するＸ線の強弱により形成された蛍光像を分配する分配器２６と、前記蛍光像を前記分配器２６を介して入射することにより前記被写体ＳＰを撮像する撮像手段とを備えた医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置において、撮像手段を微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１とし、前記分配器２６と前記微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１との間に、前記微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１側に向かう前記蛍光を平行光にする無限平行光レンズ６８を配置したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、医療用透視撮像装置（Ｘ線ＴＶ検査装置）により撮像したデジタル画像を撮像し、加工することのできる医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置に関する。

一般に、医療用に被写体を撮像するために使用される医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置としては、アナログ式の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置が広く用いられている（例えば、特許文献１）。例えば、図４に示す医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置８０は、Ｘ線発生装置と、イメージインテンシファイアと、分配器と、スポットカメラと、アナログ撮像手段とを主に備えて構成されている。このような医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置８０は次のように作用する。すなわち、被写体ＳＰを透過するＸ線の強弱により形成された蛍光像は、分配器２６によってスポットカメラと５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２とに分配され、その後、スポットカメラ４０に分配された蛍光像は、フィルムに焼き付けられ、一方、５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２に分配された蛍光像は、動画として出力される。
特開平９−２３３３８８号公報

しかしながら、従来の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置では、スポットカメラ４０で蛍光像を撮像したフィルムが現像されることで蛍光像の撮像画像（静止画）が得られるため、以下のような問題点があった。
第１に、従来の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置は、蛍光像の撮像直後に、その場で撮像画像を見ることができなかった。したがって、蛍光像の撮像が適正に行われたか否かが確認できないために、撮像が失敗していたとしても撮り直しをすることができなかった。第２に、蛍光像が撮像されたフィルムは、損傷や劣化が起き易く、持ち運びや長期保存に適しなかった。第３に、蛍光像がフィルムで得られるために、複数の施設間で同じ撮像画像を共有することができなかった。このため、フィルムを読影する医師等の観察者が変わるたびに、フィルムを持ち運びする必要があった。また、複数の観察者が異なる場所で同時にフィルムを観察することも不可能であった。第４に、フィルムによる撮像画像の保存量は膨大になるため、検索に時間を要し、また、保存場所の確保も困難となっていた。
このような問題点を解決すべく、従来の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置に買い換えてシステム全体を一新してデジタル方式とした医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置が開発されたが、非常に高額であるため、既存設備を備えた病院などの診療機関では容易に新規購入をすることが出来ない状況にある。
このような背景から、既存の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置を活用しつつ、デジタル化を図ることが望まれていた。
しかしながら、従来の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置の構造では、スポットカメラ４０に代えてデジタルカメラを使用しても、画角はスポットカメラのフィルムの大きさに合わせられていることから、デジタルカメラを取り付けても画角が合わず、デジタルカメラのチップ上に結像できないという問題があった。

そこで、本発明では、既存の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置の基本構造を変えずに、デジタルの撮像手段を使用できるようにすること、また、この撮像手段に合わせて画角を広く取ることのできるデジタルＸ線画像を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するため、本発明の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置は、被写体を透過するＸ線の強弱により形成された蛍光像を入射させるタンデムレンズと、前記タンデムレンズを透過した前記蛍光像を分配する分配器と、前記蛍光像を前記分配器を介して入射することにより前記被写体を撮像する撮像手段と、を備えた既存のアナログ式の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置において、前記アナログ式の撮像手段をデジタル式撮像手段に置き換え、かつ、前記分配器と前記デジタル式撮像手段との間に、前記デジタル式撮像手段側に向う前記蛍光像を平行光にし結像する無限平行光レンズを配置してデジタル化したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、デジタル式撮像手段は、無限平行光レンズを備えているため、撮像手段の蛍光像を入射口に合わせ込むように確実に平行光を送り込むことができる。その結果、本発明は画角を任意に合わせる事が可能になり、また容易にピント調整が可能になった。
このため既存の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置の基本構造を変えずに、デジタル式の撮像手段を設けることにより、医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置のデジタル化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置において、前記デジタル式撮像手段は、微弱光用冷却ＣＣＤカメラであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、微弱光用冷却ＣＣＤカメラを用いることによって蛍光像の解像度が向上し、より鮮明な画像を得ることが出来る。また、無限平行光レンズを用いることにより、焦点を合わせることが容易にできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置において、前記デジタル式撮像手段は、ズーム機構を有しており、前記デジタル式撮像手段での撮像画像が最大寸法で結像されるように画像を調整可能としたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による作用に加えて、デジタル式撮像手段はズーム機構を有していることから、画角がさらに広くなり、これにより画像分解能がさらに向上することとなる。また、画像周辺に発生するサチュレーションを防止することができる。

請求項１に記載の発明によれば、既存の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置の基本構造を変えずに、デジタル画像を撮像することが出来る。このため、新規に医療用アナログＸ線ＴＶ撮像装置そのものを医療用デジタルＸ線ＴＶ撮像装置に買い換えることなく、安価に、医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置によるＸ線ＴＶ検査のデジタル化が可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、画質を向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加え、
画像分解能を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置の実施形態について説明する。参照する図面において、図１は、本発明に係る医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置１０の概略全体図である。図２は、図１における、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ（デジタル式撮像手段）５１の拡大図である。図３は、図１における微弱光用冷却ＣＣＤカメラ（デジタル式撮像手段）５１での撮像画像を示した図である。図４は、従来の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置８０の概略全体図である。

図１に示す医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置１０は、Ｘ線発生装置１２と、イメージインテンシファイア２０と、タンデムレンズ２５と、分配器２６と、デジタル式撮像手段としての微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１と無限平行光レンズ６８と、を主に有して構成されている。
なお、以下では、便宜上、Ｘ線発生装置１２側を前方として説明する。

Ｘ線発生装置１２は、被写体ＳＰの前方に配置され、Ｘ線管球１２ａと絞り１２ｂとを備えて構成されている。

イメージインテンシファイア２０は、被写体ＳＰの後方に配置され、入力面２２と、出力蛍光面２４とを備えて構成されている。
ここで、イメージインテンシファイア２０と被写体ＳＰとの間には、イメージインテンシファイア２０の入力面２２と当接して、グリッド１８が配置されている。

タンデムレンズ２５は、イメージインテンシファイア２０に連続して配置されている。

分配器２６は、タンデムレンズ２５に連続して配置され、筐体および筐体の内部中心部に配置されるミラー部材とを備えて構成されている。

無限平行光レンズ６８は、公知のレンズを複数枚組み合わせた組レンズとして構成されており、レンズ取り付け部５４（図２参照）を介して微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１に接続されている。ちなみに、後記する微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１における蛍光像の入射口は、レンズ取り付け部５４に形成されている。

微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１は、画像撮像面を分配器２６側に向けて配置されている。

以下、図２を参照して本発明のデジタル式撮像手段としての微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１について説明する。
図２に示すように、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１は、無限平行光レンズ６８と、ＣＣＤチップ５６と、ＣＣＤ冷却部５２と、筐体５０とを主に備えて構成されている。なお、表記の順は配置の順と同一である。

無限平行光レンズ６８は、複数枚のレンズが所定間隔をおいて配置され、多端にレンズ取り付け部５４が接続されている。

レンズ取り付け部５４は、ＣＣＤ冷却部５２と一体として構成され、一方は無限平行光レンズ６８と接続されている。

ＣＣＤチップ５６は、公知のものを使用し、レンズ取り付け部５４とＣＣＤ冷却部５２との間に配置される。
かかるＣＣＤチップ５６は、横１０２４ピクセル、縦１３６０ピクセルの画素を備えている。

ＣＣＤ冷却部５２は、レンズ取り付け部５４と一体として形成され、筐体５０とレンズ取り付け部５４との間に延びて配置されている。ＣＣＤ冷却部５２は、公知のペルチェ素子、窒素などを採用したもので、筐体５０との間に冷却フィン５２ａを複数枚備えて構成されている。冷却フィン５２ａは、所定間隔を空けて配置されている。

筐体５０は、レンズを囲んで、冷却フィン５２ａに隣接して配置されている。

次に、図１に戻り、アナログ撮像手段４１について説明する。
アナログ撮像手段４１は、５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２と、映像増幅器４４と、５００本系アナログＴＶモニタ４６とを主に備えて構成されている。

５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２は、公知のアナログカメラまたはデジタルカメラから構成され、分配器２６側に向けて配設されており、分配器２６側にＣＣＤチップまたは撮像管４２を向けて配置されている。

映像増幅器４４は、５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２と５００本系アナログＴＶモニタ４６とに接続され、５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２と５００本系アナログＴＶモニタ４６の間に配置されている。

５００本系アナログＴＶモニタ４６は、公知のアナログＴＶモニタなどから構成され、５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２と接続されて配置されている。

以下、本発明のデジタル処理システムの概略的構成を説明する。
図１に示すデジタル処理システムは、光学システムとして構成された医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置１０と、撮像制御装置８２と、画像処理装置８４と、ディスプレイ・スクリーン８４ｃとを含んで構成されている。撮像制御装置８２は、シャッター制御部と、トリガー信号発生部と、露光調節部と、駆動制御装置とから構成されている。ここで、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１からは撮像制御ライン８６ａと、イメージ・データ出力ライン８６ｂとが導出されている。撮像制御ライン８６ａは、露光調節装置（図示せず）に接続されて配置されている。

以下、本発明にかかる医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置１０の動作について説明する。
Ｘ線発生装置１２のＸ線管球１２ａから出力されたＸ線は、Ｘ線発生装置１２に備えられた絞り１２ｂ、被写体ＳＰ、グリッド１８の順に透過する。被写体ＳＰを透過するとき、被写体ＳＰのＸ線吸収係数や厚みの違いにより濃淡ができ、Ｘ線像となる。このようにして得られたＸ線像は、イメージインテンシファイア２０の入力面２２に入射する。入力面２２に入射したＸ線像は、一次蛍光面で可視像に変換され、光電陰極によって光電子に変換され、集束電極と陽極で加速し集束され、出力蛍光面２４（二次蛍光面）に衝突し輝度が倍増する。光電子は、出力蛍光面２４で再び蛍光像に変換されて、蛍光像は、入射した強度に応じて、出力蛍光面２４上に強弱の蛍光像を形成する。出力蛍光面２４に形成された蛍光像は、タンデムレンズ２５を経て分配器２６に光学的に接続された後、分配器２６によって光学分配され、無限平行光レンズ６８、あるいは、５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２の撮像面のいずれかに選択的に光学接続される。
このとき、ＣＣＤチップ５６は、ＣＣＤ冷却部５２および冷却フィン５２ａの放熱作用により常に冷却されている。

また、このとき、無限平行光レンズ６８を移動させることにより、蛍光を平行光にして微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１の入射口に送り込む。これにより、画角を合わせることが可能となる。また、無限平行光レンズ６８と微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１の図示しない焦点レンズとの間が一定距離以上であれば、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１の焦点を容易に合わせることができ、これにより、ＣＣＤチップ５６上に蛍光像を結像させる。

無限平行光レンズ６８の倍率は、Ｘ線蛍光像がＣＣＤチップ５６の画素領域よりも小さく、かつ、１０００×１０００マトリックス以上に対応する大きさとなるように決定される。
さらに詳細に説明すると、無限平行光レンズ６８は、出力蛍光面２４から最大に離間した位置でＸ線写真に相当する画像を１０００×１０００ピクセル以上の分解能で与えるものである。例えば、図３（ａ）に示すのは、１０２４×１０２４ピクセルの画像分解能で撮像した画像である。

また、ＣＣＤチップ５６の寸法に限りなく近づけて結像させることもできる。例えば、図３（ｂ）に示すように、ＣＣＤチップ５６上に結像される左右両端の画像を取り込まないようにして、縦方向が最大画角（１１８０×１０２４ピクセル）となるように調節することができる。これにより、図３（ａ）と比較して、ＣＣＤチップの画像分解能が向上している。また、画像周辺に発生するサチュレーションが防止されている。

微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１は、ＣＣＤチップ５６上に結像されたイメージ・データを、露光終了後、適切なメモリ、例えば、ランダム・アクセス・メモリ、小型ハードディスクといった記憶手段に一旦格納させる。その後、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１に含まれた処理装置は、格納されたイメージ・データを読み出して、適切な形式に変換する。変換後のイメージ・データは、画像処理装置８４へと送られるイメージ・データとして、例えば、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ，小型ハードディスクといった書き換え可能な記憶媒体に格納される。

このとき、適切なイメージ形式としては、これまで知られたいかなる形式でも使用することができ、例えばビットマップ（ＢＭＰ）形式、ＪＰＥＧ、ＪＰＥＧ２０００、ＴＩＦＦ、ＭＰＥＧ、ＤＩＣＯＭ３といった形式などを使用することができる。また、濃度階調はできるだけ細分できることが高画質化のためには好ましいので、格納されるイメージ・データのデータ・ビット数は、１６ｂｉｔ以上のフォーマットとすることが好ましい。適切な形式として格納されたイメージ・データは、例えば、データ入出力コネクタとしてＵＳＢコネクタを使用する場合には、接続されたイメージ・データ出力ライン８６ｂを介して、画像処理装置８４へと出力され、画像解析、画面表示、必要に応じてハード・コピーなどが行われる。

撮像制御ライン８６ａは、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１からの電気信号を撮像制御装置８２に伝送する。
また、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１からのイメージ・データは、イメージ・データ出力ライン８６ｂを通って後述する画像処理装置８４へと送られる。

トリガー信号発生部は、露光開始を指令する信号に関連して、Ｘ線発生装置１２からＸ線を照射させるトリガー信号または露光開始を指令する信号によりトリガーされ、所定の露光量を与えるように露光を制御している。

微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１から、撮像制御ライン８６ａを通して各信号は撮像制御装置８２に送られ、イメージ・データが形成される。形成されたイメージ・データは、ライン８６ｃを通って、画像処理装置８４へと送られ、適切なメモリに格納された後、種々の処理が行われる。所定の露光時間または露光量の撮像により取得されたイメージ・データは、画像処理装置８４へと送られて、画像処理が実行される。

本発明における画像処理は、コントラストや、濃度などの調整の他、所定のサイズのイメージを与えるトリミング処理など、これまで知られた処理を、オペレーターがキーボード８４ａや、マウス８４ｂを操作することにより実行することができる。画像処理が終了したイメージ・データは、ディスプレイ・スクリーン８４ｃ上に表示され、読影が可能となる。

このようにして得られたイメージ・データは、画像処理装置８４に接続されたデータベースなどとして構成された記憶手段８８へと、患者の氏名、部位、撮像日時、所見、撮像者などのテキスト・データを参照できる形式で格納される。

また、画像処理装置８４には、インターネットまたは専用の通信回線により接続されたネットワーク９０が接続されており、例えば図示しない遠隔サーバへとディジタル・イメージを付随するテキスト・データと共に送付することができる。ここで、送付する手段としては、例えば電子メールなどの適宜手段を用いることができる。

この場合、遠隔サーバはメール・サーバ機能を含んで構成することができ、専用のメールアドレス、ユーザ・アカウント、パスワードなどを発行することもできる。

一方、分配器２６から５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２に送られた蛍光像は、５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２の撮像面に光学的に接続される。この場合、５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管４２から出力された電気信号は、映像増幅器４４を経て、５００本系アナログＴＶモニタ４６に動画像として映し出される。

以上によれば、前記実施形態において、次のような効果を得ることができる。
無限平行光レンズ６８は、ＣＣＤチップ５６の焦点を自動的に合わせることができ、かつ、無限平行光レンズ６８の移動により、画角を合わせこむことができるため、ＣＣＤチップ５６上に結像させることができる。
また、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ５１を使用することにより、画質が向上し、より鮮明な画像を得ることができる。
また、ＣＣＤチップ５６の最大寸法に結像されるように、焦点と画角サイズを調整することが出来るため、ＣＣＤチップ５６を有効活用することができ、画像分解能が向上する。また、ＣＣＤチップ５６上に結像される左右両端の画像を取り込まないようにすることで、画像周辺に発生するサチュレーションを防止することが出来る。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
また、分配器２６のミラー部材は、反射鏡、プリズムあるいはハーフミラーを用いてもよい。また、分配器２６による光分配の切り換えは、手動で行うようにしてもよいし、ステップ・モータなどの駆動装置によって切り換えを行わせ、その駆動を図示しない駆動制御装置によって制御してもよい。
また、画像処理装置８４と撮像制御装置８２とは、一体として構成することもできる。
また、ＣＣＤ冷却部５２は空冷、または、水冷など流体媒体による冷却が行われていてもよい。

本発明にかかる医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置の概略全体図である。 図１における、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ（デジタル式撮像手段）を示す拡大図である。 図１における、微弱光用冷却ＣＣＤカメラ（デジタル式撮像手段）での撮像画像を示した図である。 従来の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置の概略全体図である。

符号の説明

１０ 医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置
２０ イメージインテンシファイア
２６ 分配器
４２ ５００本系ＣＣＤチップまたは撮像管
４６ ５００本系アナログＴＶモニタ
５１ 微弱光用冷却ＣＣＤカメラ（デジタル式撮像手段）
６８ 無限平行光レンズ
ＳＰ 被写体

Claims (3)

1. 被写体を透過するＸ線の強弱により形成された蛍光像を入射させるタンデムレンズと、前記タンデムレンズを透過した前記蛍光像を分配する分配器と、
   前記蛍光像を前記分配器を介して入射することにより前記被写体を撮像する撮像手段と、を備えた既存のアナログ式の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置において、
   前記アナログ式の撮像手段をデジタル式撮像手段に置き換え、かつ、前記分配器と前記デジタル式撮像手段との間に、前記デジタル式撮像手段側に向う前記蛍光像を平行光にし結像する無限平行光レンズを配置してデジタル化したことを特徴とする医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置。
2. 前記デジタル式撮像手段は、微弱光用冷却ＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１に記載の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置。
3. 前記デジタル式撮像手段は、ズーム機構を有しており、前記デジタル式撮像手段での撮像画像が最大寸法で結像されるように画像を調整可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の医療用Ｘ線ＴＶ撮像装置。