JP4510497B2 - Ｘ線撮像の作成方法およびｘ線設備 - Google Patents

Description

本発明は、長手方向に延び、長手方向に対して直角の主撮像方向において少なくとも部分的に湾曲した形状を有する撮像対象物のＸ線撮像を作成するために、先ず、撮像対象物の長手方向に沿って種々の位置にＸ線源およびＸ線検出器を位置決めすることによって、撮像対象物の個々のセクションの部分撮像を作成し、その後、セクションの部分撮像を合成して撮像対象物のＸ線全体撮像を作成するＸ線撮像の作成方法に関する。
更に、本発明は、かかる撮像対象物のＸ線撮像を作成するために、少なくとも撮像対象物の長手方向に沿ってそれぞれ移動可能であるＸ線源およびＸ線検出器と、撮像対象物の個々のセクションの部分撮像を作成するためにＸ線源およびＸ線検出器を相関させて長手方向に沿って搬送させるための制御装置と、セクションの部分撮像から撮像対象物のＸ線全体撮像を形成する画像結合装置および／または部分撮像に後の結合のために符号を付すための手段とを備えたＸ線設備に関する。

数年前からディジタルＸ線検出器が古典的なＸ線撮像を変えた。既に長く使用されているかまたは市場に売り出される段階に達する直前にある最も新しい種々の技術は、テレビカメラまたはＣＣＤカメラに基づく画像増幅器−カメラシステム、内蔵のまたは外部の読出しユニットを備えたメモリフィルムシステム、コンバータフィルムをＣＣＤまたはＣＭＯＳチップへ光学的に結合させたシステム、静電読出しを行なうセレンベースの検出器、並びに能動的な読出しマトリックスを備えた固体検出器である。これらの全ての技術は、Ｘ線情報が最終的に位置に関しては２次元のピクセル構造の形で存在し、信号高さに関しては与えられたビット深さを持つグレイ値の形でディジタル的に存在することで共通である。

このようなディジタルＸ線システムは、例えば使用された検出器の検出器面の大きさよりも極めて遥かに大きい器官の表示のように、一連の新しい応用を可能にする。古典的なＸ線撮像法の場合、撮像対象物とＸ線源との距離が大きい際に巨大なＸ線フィルムにより、このような撮像が行なわれる。これに対して、ディジタル検出器システムによれば、冒頭に述べたように、検査対象物の個々の部分撮像を有する撮像シリーズが取得され、引続いて個々の画像が画像融合法により合成され、それによって大きな全体撮像が生じる。このようなディジタル方法により、古典的方法におけるよりも、一方では大きなフレキシビリティーが得られ、他方では画質が改善される。

撮像シリーズを作成するために、Ｘ線源が、そしてこれに合わせてＸ線検出器が撮像対象物の長手方向に沿って直線状に移動され、定められた位置で部分撮像が作成される。その場合、一般には、隣接した部分セクションの個々の撮像はそれぞれ端部側で若干オーバーラップするように配慮される。これは、検査対象物の所望のＸ線全体撮像に個々の部分撮像を結合するための個々の部分画像相互の正確な位置決めを容易にする。一般に長手方向に延びている大きな撮像対象物が多数の部分撮像によって捕捉され、これらの多数の部分撮像から全体撮像が形成されるような検査の例は、患者の全身撮像、あるいは腕、脚、血管または脊柱の撮像である。このようなＸ線撮像では、撮像対象物の個々の構造物ができるだけ詳細に正しく模写されることが常に重要である。これは、特に、脊柱のような複雑な骨構造物において問題がある。例えば脊柱においては、形状のほかに、特に椎体の縁部における構造および個々の椎体間の間隙つまり椎間板が極めて重要である。直線移動されるＸ線源と平行搬送されるＸ線検出器とにより個々の部分撮像を作成する従来様式によって、不都合なことに椎体の縁範囲および間隙において個々の椎体のオーバーラップおよび視差効果によって影が形成される。これにより、欠陥を定まった椎体に一義的に対応させ得ないことがある。しかしながら、定まった椎体への欠陥の正確な対応付けは治療にとって不可欠である。すなわち、公知のディジタル撮像方法により作成された脊柱のＸ線全体撮像は、脊柱全体が巨大なＸ線フィルム上に表示される古典的な撮像方法の場合におけると同様の縁範囲における個々の椎体の影形成を有する。類似の問題点が他の大きな骨構造物特に関節範囲における骨構造物の撮像時にも生じる。

本発明の課題は、複雑な形状を有する対物の撮像時にも、特に脊柱の撮像時にも良質な表示が得られるように冒頭に述べたＸ線撮像の作成方法およびＸ線設備を改善することにある。

Ｘ線撮像の作成方法に関する課題は、本発明によれば、長手方向に延び、この長手方向に対して直角の主撮像方向において少なくとも部分的に湾曲した形状を有する撮像対象物のＸ線撮像を作成する装置を制御装置が制御する方法であって、先ず、撮像対象物の長手方向に沿って種々の位置にＸ線源およびＸ線検出器を位置決めすることによって、撮像対象物の個々のセクションの部分撮像を作成し、その後、セクションの部分撮像を合成して撮像対象物のＸ線全体撮像を作成するＸ線撮像の作成方法において、撮像対象物の湾曲した形状にほぼ整合した曲線経過に沿って部分撮像を作成するために、Ｘ線源およびＸ線検出器を、撮像対象物の湾曲した形状にほぼ整合した曲線経過に沿って互いにかつ撮像対象物の被撮像セクションに対してその都度適切に位置決めしかつ向けることによって解決される。
Ｘ線設備に関する課題は、本発明によれば、長手方向に延び、この長手方向に対して直角の主撮像方向において少なくとも部分的に湾曲した形状を有する撮像対象物のＸ線撮像を作成するために、少なくとも撮像対象物の長手方向に沿ってそれぞれ移動可能であるＸ線源およびＸ線検出器と、撮像対象物の個々のセクションの部分撮像を作成するためにＸ線源およびＸ線検出器を相関させて長手方向に沿って搬送させるための制御装置と、セクションの部分撮像から撮像対象物のＸ線全体撮像を形成する画像結合装置および／または部分撮像に後の結合のために符号を付すための手段とを備えたＸ線設備において、制御装置が、撮像対象物の形状にほぼ整合した曲線経過に沿って部分撮像を作成するためにＸ線源およびＸ線検出器を互いにかつ撮像対象物の被撮像セクションに対してその都度適切に位置決めしかつ向けるための手段を有することによって解決される。

本発明によれば、本発明による方法では、撮像対象物の形状にほぼ整合した（すなわち撮像対象物の形状にほぼ従う）曲線経過に沿って部分撮像を作成するために、Ｘ線源およびＸ線検出器が、Ｘ線方向もしくは撮像方向に関して互いにかつ撮像対象物の被撮像セクションに対してその都度適切に位置決めされかつ向けられる。このために本発明によるＸ線設備は、所望の曲線経過に沿ってこのような部分撮像を作成するためにＸ線源およびＸ線検出器を適切に位置決めしかつ向けるための手段を備えた制御装置を有する。

従って、Ｘ線源およびＸ線検出器は、部分撮像を作成するために、互いに平行に撮像対象物の長手方向に沿って直線状に単純に移動されるのではなく、従って個々のセクションの単純な部分投影が撮像対象物の長手方向に対して垂直にある主投影方向において作成されるのではない。その代わりに、曲線経過に整合した個々の部分撮像が作成される。それによって、特に湾曲した形状から来るオーバーラップおよび視差効果、およびそれにともなう影形成を低減させることができ、あるいはそれどころか完全に避けることすら可能である。全体撮像の品質は簡単に著しく改善される。このような方法を脊柱の撮像のために使用する場合、椎骨端および個々の椎体間における構造も詳細に良好に表示される。

撮像対象物の湾曲に整合させるために、当該部分撮像における現在の投影方向（以下では「部分撮像投影方向」とも呼ぶ。）が撮像対象物の被撮像セクションに対してほぼ直角になるように、すなわち部分撮像投影方向が当該セクションの局部的な延び方向に対して直角になるか、もしくは強く湾曲したセクション群の場合には例えば中央の接線等に対して直角になるように、Ｘ線源およびＸ線検出器が、特に互いにかつ撮像対象物の被撮像セクションに対してその都度位置決めされかつ向けられる。これによって、投影方向に対する撮像対象物セクションの傾斜姿勢によるその都度の部分撮像の際に望ましくないオーバーラップ効果および視差効果が発生することが十分完全に回避される。従って、脊柱の撮像の場合、脊柱の湾曲した範囲において隣接する椎骨端も現在の部分撮像投影において覆い隠されることがなく、それゆえ椎体端およびその間にある椎間板構造の詳細が十分に検出されることが保証される。

現在の部分撮像投影方向は、Ｘ線源およびＸ線検出器の位置と撮像対象物に対するそれらの向きとによって決まる。従って、Ｘ線設備におけるＸ線源およびＸ線検出器は、特に撮像対象物の長手方向に対して垂直に位置しかつ主投影方向に対して垂直に位置する軸線を中心として揺動可能であった方がよい。

更に、Ｘ線源および／またはＸ線検出器自体は、Ｘ線ビーム方向に関して撮像対象物の前もしくは後に位置し撮像対象物の形状にほぼ従っている曲線上でそれぞれ位置決めされると特に好ましい。すなわち、Ｘ線源および／またはＸ線検出器は、例えば従来のように撮像対象物の長手方向に対して平行な直線に沿って搬送されるのではなく、撮像対象物の形状に整合している曲線形に沿って搬送される。脊柱の撮像の場合、Ｘ線源および／またはＸ線検出器の位置決めは、例えば二重Ｓ字曲線に沿って行なわれる。それによって、Ｘ線源およびＸ線検出器が各部分撮像において現在の部分撮像投影方向に関係なく互いにかつ撮像対象物の現在の撮像セクションに対してほぼ同じ間隔を持つことが達成される。

このためには、Ｘ線源および／またはＸ線検出器は付加的に少なくとも主投影方向に移動可能でなければならない。Ｘ線源および／またはＸ線検出器が相応の自由度をもって、ほぼ自由に選択可能な任意の曲線上にそれぞれ位置決め可能であるように支承されていると特に好ましい。すなわち、例えばＸ線源もＸ線検出器も、３つの全空間方向に自由に搬送可能でかつ揺動可能であり、従って相応の操作要素を介して制御装置によって自動的に空間内の任意の曲線に沿って搬送することができ、しかも任意の方向に揺動させることができる。この場合、制御装置は、Ｘ線源およびＸ線検出器が検査対象物の個々のセクションの部分撮像を作成する際に所望の曲線に沿って搬送され、そして揺動によって現在の部分撮像投影方向が撮像対象物の被撮像セクションに対してできるだけ垂直に位置するように両構成要素（Ｘ線源およびＸ線検出器）が向けられるように相応にプログラムされるだけでよい。

他の従属請求項はそれぞれ同様に本発明の特に有利な実施態様を含んでいる。

好ましい実施態様では、撮像シリーズを作成するために、撮像対象物の長手方向に比較的幅の狭い検出器面を有するＸ線検出器が使用される。たしかに、Ｘ線全体撮像を作成するために、このような幅の狭い検出器面を用いて多数の部分撮像を作成しなければならない。しかしながら、多数の部分撮像の利点は、撮像対象物の形状への撮像シリーズの投影ジオメトリの著しく改善された適合が可能でありしかも歪アーチファクトを最小化することができることにある。その場合、撮像対象物の長手方向に幅の狭い検出器を使用することによって、多数の部分撮像の場合に、個々の隣接する部分撮像間におけるオーバーラップが、個々の部分撮像の後での合成のために必要とするだけの大きさであり不必要な範囲の重複撮像が行なわれないことが保証される。もし不必要な範囲の重複撮像が行なわれたとすれば、それはディジタル検出器を使用する場合には不必要な検出器範囲における読出しに著しい時間的損失を伴うであろう。この場合、短縮された読出しプロセスは高速の画像列を可能にし、従って運動アーチファクトおよび歪アーチファクトを減少させる。

代替として特に好ましい実施態様では、部分撮像を作成する際、Ｘ線検出器の検出器面における撮像対象物の長手方向に幅の狭い範囲のみが活性面としてその都度利用される。これは、通常の寸法を持った「標準形」ディジタルＸ線検出器を使用できる利点を有する。従って、本発明によるＸ線設備は改造なしに他の用途に使用することができる。本発明による方法のためにＸ線設備を使用する場合、適当な検出器駆動によって、小さい検出器範囲のみが駆動されるかもしくは読出され、それによって幅の狭い検出器を使用した場合と同じ撮像当たりの時間節減が得られる。この場合に、検出器面の中央範囲を活性面として利用すると好ましい。

個々の部分撮像を作成するために、Ｘ線源およびＸ線検出器を搬送させなければならない曲線と、その曲線上で両構成要素（Ｘ線源およびＸ線検出器）がその都度適切に位置決めされかつ向けられなければならない個々の位置とを確定するために、種々の可能性が存在する。例えば、あらゆる可能性のある撮像対象物に対して曲線セットが予め設定され、例えば制御装置の適当なメモリ内に格納されているとよい。このような曲線セットは、個々の部分撮像のためのＸ線源およびＸ線検出器の位置および向きに関する全てのデータを含んでいた方がよい。すなわち、曲線セットは、例えばＸ線源のための曲線経過と、Ｘ線検出器のための曲線経過と、それに加えて、それぞれの曲線上における撮像位置と、個々の位置における向きとを含んでいる。代替として、曲線セットが解析的に算出される相応の式が格納されていてもよい。

一般に、種々の同様の撮像対象物が同じ大きさを有するという前提は存在しない。従って、例えば脊柱の長さは被検査者の全身長に関係する。

個々の各検査のために正しい曲線セットを選択するために、撮像対象物型、例えば通常の形をした脊柱に対して、標準曲線セットが予め設定され、これはその都度における現在の被撮像対象物の寸法に応じて適切に段階分けされる。代替として、１つの撮像対象物型に対しても異なる寸法を持った撮像対象物のための種々の曲線セットを予め設定することができる。個々の撮像対象物型は、この具体例では、例えば標準の形をした脊柱および典型的な丸い背中の如き頻繁に発生する典型的な欠陥を有する脊柱のような種々の形をした脊柱の種々の型であってよい。

被検査者の脊柱の見込み長さは、例えば被検査者の外側の身体寸法に基づいて求められる。これは、例えばＸ線源が先ず被検査者の種々の高さにおける正確に規定された点へ搬送され、これらの高さが手動的または自動的にシステムによって記憶されることにより自動的に行なうことができる。このようなデータセットにより、制御装置自体が、予め設定された標準曲線セットを適切に段階分けするか、または多数の予め設定された曲線セットから最善の曲線セットを選択することができる。

他の好ましい変形例では、検査対象物の形状および／または寸法をより正確に求め、それにより適切な曲線セットを求めるために、基準Ｘ線撮像（ロカライザまたはトポグラフとも呼ばれる。）が、撮像対象物の長手方向に対してほぼ平行に位置に位置する平面および主撮像方向に対してほぼ平行に位置する平面において予め行なわれる。このために、脊柱の検査の場合には、先ず好ましくは少ない線量による被検査者の横からの全身撮像を作成するとよい。代替として、他の装置、例えば他のＸ線装置、コンピュータ断層撮影装置または磁気共鳴断層撮影装置で既に作成された基準撮像を利用することもできる。

本発明による方法は、既に説明したように、特に人間または動物における脊柱撮像に適している。しかしながら、更に、少なくとも長手方向に延び広がった区間に亘って、すなわち通常のディジタルＸ線検出器の寸法を越えて延び、かつ湾曲した形状を有するその他の撮像対象物の撮像にも適している。

２つの方向に延びている撮像対象物への拡張は、本発明による方法に従って、先ず第１の長手方向において「撮像列」を形成する部分撮像が作成され、その後定められた移動により、この第１の長手方向に対して垂直に延びる方向において隣接する第２の「撮像列」における部分撮像を有する第２の撮像シリーズが作成される。このようにして、２次元に広がっている撮像対象物におけるマトリックス状の個々のセクションが撮像され、これらが全体撮像に合成される。この場合、両主長手方向のそれぞれにおいて検査対象物の形状への本発明による適合化が可能である。

本発明によるＸ線撮像方法もしくは本発明によるＸ線設備は医療分野のみならず、例えば科学技術分野にも適用可能である。

以下において添付図面を参照しながら本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。
図１は脊柱の従来技術による撮像方法の原理図、
図２は脊柱の本発明による撮像方法の原理図、
図３は活性的マトリックスを備えたディジタルＸ線検出器の部分斜視図を、スイッチ素子を備えたホトダイオードマトリックス素子の部分拡大図と共に示す。
図４は個々の部分撮像からＸ線全体撮像を作成する場合の方法経過の概略図、
図５は本発明によるＸ線設備の実施例の概略図を示す。

これらの図および以下の説明では、本発明による方法により人間の脊柱のできるだけ影のない表示を作成することから出発している。しかしながら、既に述べたように、本発明はこのような適用例に限定されない。

図１には、撮像対象物Ｏとして、脊柱Ｏにおける通常「二重Ｓ字形」に並んだ個々の椎体２が概略的に示されている。脊柱Ｏはほぼ長手方向Ｌに延びている。

一般に、このような脊柱Ｏの完全撮像は、Ｘ線源３およびＸ線検出器４が脊柱Ｏの前および後において長手方向Ｌ対して平行に延びる直線上をそれぞれ同じに搬送され、定められた位置で、すなわちこの場合には３つの位置で、脊柱Ｏの隣接するセクション（区分）の部分撮像が作成されることによって得られる。その後、これらの部分撮像が合成されて１つのＸ線全体撮像Ｂ_Gが作成される。この撮像方法における問題は、脊柱Ｏが、典型的な二重Ｓ字形によって、長手方向Ｌに対して直角に延びる投影方向Ｐにおいて曲がっている形状を有することにある。それによって、視差効果および個々の椎体のオーバーラップが生じるので、Ｘ線全体撮像Ｂ_Gには影が形成される。この影は、特に、椎体２の大抵の場合に臨床上極めて重要である端部および椎体２間の間隙すなわち椎間板を撮影画像上で正しく識別することを妨げる。

これを避けるために、図２による本発明方法では、Ｘ線源３もＸ線源４も、脊柱Ｏの形状に整合している曲線、すなわち脊柱Ｏの曲線経過Ｋにほぼ従う曲線Ｋ_Q，Ｋ_Dに沿って搬送される。この場合、各撮像位置Ｓ₁，Ｓ₂〜Ｓ_Nにおいて、Ｘ線源３およびＸ線検出器４は、その都度の部分撮像についての現在の部分撮像投影方向Ｐ_Tが図２の下に示されている如く脊柱Ｏの被撮像セクションに対してできるだけ直角になるように互いに向けられる。それによって、部分撮像において、端部範囲における個々の椎体の視差効果およびオーバーラップが避けられるので、合成された撮像Ｂ_Gにおいてもこれらの効果はもはや現われ得ない。

個々の部分撮像を脊柱Ｏの曲線経過にできるだけ良好に合わせるために、従来技術における場合よりも著しく多くの部分撮像が異なる位置で作成される。図１の実施例では３つだけの部分撮像が作成されたが、図２による本発明の実施例では全部で７つの個々の部分撮像が作成された。しかしながら、部分撮像の個数は原理的に任意に選択することができる。

妥当な時間内において異なる位置でこのように多数の部分撮像を可能にするために、図示の実施例では検出器４の中央範囲だけが活性面Ｆ_Aとして利用される。すなわち、例えば４０×４０ｃｍ²の通常の正方形検出器では、４０×２０ｃｍ²の中央範囲のみが使用され、その場合に脊柱Ｏの長手方向に２０ｃｍの広がりが延びる。検出器面積を縮小させて同時に部分撮像の個数を増大させることは、歪アーチファクトを最小化させ、投影ジオメトリを最適化させる。

さらに説明するために図３を示す。図３は典型的な固体Ｘ線検出器４の構成を示す。このＸ線検出器４は、まずＸ線ビーム方向Ｒにおいて最前の位置に、例えばヨウ化セシウムまたは類似の物質からなる画像に有効なＸ線変換層５を有する。このＸ線変換層５において、到来するＸ線が光に変換される。この光は、Ｘ線変換層５の直ぐ背後にありかつアモルファスシリコンなどを基にして形成された活性読出マトリックス６（本来の撮像器６）により検出され、電荷に変換される。このために、マトリックス６は、それぞれ活性スイッチ素子７、例えば集積化トランジスタまたはダイオードを介して読出し可能である多数のホトダイオード素子８を有する。駆動は、例えば、ここでは矢印によって示されているラインドライバ９を介して行なわれる。読出しは列状に矢印方向１０に行なわれ、出力される信号は適当な増幅器、マルチプレクサおよびアナログ−ディジタル変換器に導かれる。これは通常の固体検出器構造であるので、構成と駆動および読出メカニズムに関する詳細は当業者には知られており、これ以上詳しく説明する必要のないものである。

ラインドライバ９の相応の駆動によって、検出器４の中央の列のみを読み出すこと、すなわち実際に検出器４の中央範囲のみを利用することは容易に可能である。それによって、読出プロセスが相応に短縮されるので、検出器４の面全体が使用される図１に示された方法に比べて著しく高速の画像列が可能である。従って、運動アーチファクトまたははみ出しアーチファクトの発生確率が低減する。更に、高速の画像列は、本発明による方法の場合にはより多い個数の部分撮像が作成されるので、全体として本発明による方法による撮像が場合よっては公知の方法による脊柱撮像よりもほんの少しだけ長く続くことを補償する。

図４は、個々の部分撮像Ｂ₁，Ｂ₂〜Ｂ_NからＸ線全体撮像Ｂ_Gを合成する方法をもう一度概略的に示す。

まず、方法ステップ（ａ）に示されているように、脊柱Ｏの長手方向Ｌに沿った種々の位置Ｓ₁，Ｓ₂〜Ｓ_Nにおける個々の撮像が作成される。しかしながら、この場合に絶えずＸ線検出器４の全検出器面Ｆの中央条帯のみが活性面Ｆ_Aとして使用される。

次の方法ステップ（ｂ）では、個々の位置Ｓ₁，Ｓ₂〜Ｓ_Nにおいて活性面によって検出された個々の画像内容すなわち部分撮像Ｂ₁，Ｂ₂〜Ｂ_Nが読出される。これらは、方法ステップ（ｃ）において、当業者に知られている通常の画像融合方法により合成される。個々の撮像Ｂ₁，Ｂ₂〜Ｂ_N間のオーバーラップ範囲により、これらは歪除去されかつグレイ値を合わされるので、最後の方法ステップ（ｄ）では所望のＸ線全体撮像Ｂ_Gが生じる。

本発明によるＸ線設備１の可能な実施例が図５に示されている。

Ｘ線設備１は３つのすべての空間座標ｘ，ｙ，ｚにおいて任意に移動可能であるように懸架されているＸ線源３を有する。このためにＸ線源３は天井レール１２における伸縮ホルダ１１に懸架されている。伸縮ホルダ１１を伸ばすことによってＸ線源３の高さがｚ方向に定められ、懸架レール１２における伸縮ホルダ１１の移動によって、もしくは空間内での懸架レール１２の移動によって、Ｘ線源３はｘ方向およびｙ方向に位置決めされる。更に、伸縮ホルダ１１の長手軸線Ｄ₂を中心として伸縮ホルダ１１およびそれにともなうＸ線源３の回転が可能である。更に、Ｘ線源３は、伸縮ホルダ１１に対して直角に延びる軸線Ｄ₁を中心にして任意に揺動することができる。

同様に、Ｘ線検出器４（ここでは図３による固体検出器４）が伸縮ホルダ１３および天井レール１４に懸架されているので、Ｘ線検出器４は同様に高さ（ｚ方向）およびｘ／ｙ方向に自由に空間内を移動できる。このＸ線検出器４も、伸縮ホルダ１３の長手方向に延びる軸線Ｄ₄を中心にして左右に揺動可能であり、この第１の軸線Ｄ₄に対して垂直に延びる第２の軸線Ｄ₃を中心にして上下に揺動可能である。

Ｘ線源３およびＸ線検出器４の位置決めを全自動的に行なうことができるようにするために、Ｘ線設備１は相応の駆動装置もしくは操作要素を有する（図示されていない）。このために、操作要素は制御装置１５によって制御線１６，１７を介して駆動される。

更に、Ｘ線設備１はＸ線源３に導線１９を介して必要な高電圧を供給する通常のＸ線発生器１８を有する。導線１９の配線は通常のように天井レール１２を介して伸縮ホルダ１１を通して行なわれる。

全体のＸ線設備１は中央で操作ユニット２０によって駆動される。この操作ユニット２０は同時に適当なモニタを備えた画像ステーションも構成する。制御線２３，２１を介して操作装置２０によって、Ｘ線発生器１８と、Ｘ線源３およびＸ線検出器４の位置決めのための制御装置１５とが制御される。更に、操作装置２０によってＸ線検出器４が相応の検出器駆動装置２５により制御線２２を介して駆動されもしくは読出される。

すべての制御および給電線１６，１７，１９，２１，２２，２３は、図５に破線矢印の形で概略的にのみ示されている。

読出された画像は、通常の画像評価装置（図示されていない）内で評価され、モニタ上に表示されるか、もしくは、この例におけるように被検体Ｏの定められたセクションの部分撮像を問題にする場合、先ず、画像評価装置の構成要素でもある画像結合装置２４において全体撮像に合成される。部分撮像も全体撮像もメモリ２８に一時記憶されるか、または最終的に保管される。画像結合装置２４（場合によっては画像評価装置のサブモジュールとしても）および検出器駆動装置２５は、操作装置２０の中央演算ユニット２６にソフトウェアの形で設置することができる。

Ｘ線設備１は、このＸ線設備内に一般に存在するその他の全ての構成要素を有する。従って、例えば操作装置２０は、病院もしくは診療所等における画像情報システムもしくは管理情報システムに接続するための相応のインターフェースを持つことができる。しかしながら、これらの全ての構成要素は図の見易さのために明確には示されていない。

図５に示されたＸ線設備１は、移動可能かつ回転可能な天井懸垂ホルダ１１，１３における独立の懸架によってＸ線源３およびＸ線検出器４が空間内で任意の曲線を通過することができるという利点を有する。従って、制御装置１５により、脊柱Ｏの撮像シリーズの際にＸ線源３にもＸ線検出器４にもできるだけ脊柱Ｏの解剖学的構造に合わせた曲線Ｋ_Q，Ｋ_D（図２参照）をそれぞれ予め設定することができる。Ｘ線源３およびＸ線検出器４を、懸架軸線Ｄ₁，Ｄ₂を中心とする相応の揺動によって、各位置において自動的に、現在の部分撮像投影方向Ｐ_Tが脊柱Ｏの被撮像セクションに対してできるだけ垂直になるように向けることができる。それによって、図２に示されているように、脊柱の影形成およびオーバーラップが多いに最小化される。

それぞれの用途について、Ｘ線源３およびＸ線検出器４のために正しい曲線、画像位置および向きを与える種々の可能性がある。

1つには、システム側で制御装置１５のメモリ２７内に、種々の身長およびそれにともなう脊柱Ｏの種々の長さを考慮した種々の曲線セットが格納されている。この曲線セットは、Ｘ線源３のための曲線Ｋ_Qと、これに合ったＸ線検出器４のための曲線Ｋ_Dと、個々の部分撮像が生じる位置と、その都度の位置におけるＸ線源３およびＸ線検出器４の向きとからなる。最も良く適した曲線セットが、患者の実際の身長と格納されているシステムの曲線群との比較によって求められる。

代替例では、システム内には脊柱の標準の大きさに対応した標準曲線セットだけが予め設定されている。この標準曲線セットの整合化のために、患者が起立している際に、先ずＸ線源が頭の高さにおける具合の良い点へ、例えば目の高さへ搬送される。その後、高さが手動または自動でシステムによって記憶される。続いてＸ線源は骨盤の高さにおける具合の良い点へ、例えば骨盤骨の高さへ搬送される。この高さも記憶される。高さの差から、システム内に記憶されている曲線セットを段階分けする係数が生じる。このためにフィット法を利用するとよい。しかし、標準高さによって割算された測定高さに相当する係数Ｆによる簡単な掛算も可能である。

その後、撮像手順が例えばコンピュータにより模擬されることによって、制御システムが自動的にＸ線源３およびＸ線検出器４のふさわしい位置を自動的に求める。これは、種々の位置において作成された部分撮像が画像融合に望ましいオーバーラップを有することを保証する。

個々の部分撮像が操作装置２０の画像評価ユニット内で直接に合成されない場合、個々の部分撮像に相応に適切な符号を付して記憶することができるので、容易に後の時点で任意に他のコンピュータで合成することができる。

最後にもう一度指摘すると、図示された具体的な方法経過もしくは図示されたＸ線設備１は実施例にすぎない。本発明の枠を逸脱することなく、この実施例の任意の変形が広範囲に可能である。特に、制御装置１５および／または曲線セットを格納しているメモリ２７は操作装置２０の内蔵の構成要素で有り得る。同様に、操作装置２０の機能を分散させることも、もしくは相応に機能的に共同動作する別のサーバのネットに配分することもできる。

更に、既に電動で任意の位置に搬送可能なＸ線源３および相応のＸ線検出器４を有する既存のＸ線設備が、本発明による方法によってもこの設備を利用するために、本発明による制御装置１５および適当な検出器駆動装置を追加装備することも考えられる。この設備が適切なプロセッサを備えた制御装置を既に有する場合、場合によっては適切な制御用ソフトウェアモジュールを備えた制御ソフトウェアのアップデートでも十分である。

脊柱の従来技術による撮像方法の原理図 脊柱の本発明による撮像方法の原理図 ディジタルＸ線検出器の部分斜視図 個々の部分撮像からＸ線全体撮像を作成する場合の方法経過の概略図 本発明によるＸ線設備の実施例の概略図

符号の説明

１ Ｘ線設備
２ 椎体
３ Ｘ線源
４ Ｘ線検出器
５ Ｘ線変換層
６ 読出しマトリックス
７ スイッチ素子
８ ホトダイオード素子
９ ラインドライバ
１０ 読出し方向
１１ 伸縮ホルダ
１２ 天井レール
１３ 伸縮ホルダ
１４ 天井レール
１５ 制御装置
１６ 制御線
１７ 制御線
１８ Ｘ線発生器
１９ 導線
２０ 操作装置
２１ 制御線
２２ 制御線
２３ 制御線
２４ 画像結合装置
２５ 検出器駆動装置
２６ 中央演算ユニット
２７ メモリ
２８ メモリ
Ｆ 検出器面
Ｋ 曲線経過
Ｌ 長手方向
Ｏ 撮像対象物／脊柱
Ｐ 主投影方向
Ｒ Ｘ線ビーム方向
Ｂ_G Ｘ線全体撮像
Ｂ₁ 部分撮像
Ｂ₂ 部分撮像
Ｂ_N 部分撮像
Ｄ₁ 軸線
Ｄ₂ 軸線
Ｄ₃ 軸線
Ｄ₄ 軸線
Ｆ_A 活性検出器面
Ｋ_D 曲線
Ｋ_Q 曲線
Ｐ_T 部分撮像投影方向
Ｓ₁ 撮像位置
Ｓ₂ 撮像位置
Ｓ_N 撮像位置

Claims (22)

1. 長手方向（Ｌ）に延び、この長手方向（Ｌ）に対して直角の主撮像方向（Ｐ）において少なくとも部分的に湾曲した形状を有する撮像対象物（Ｏ）のＸ線撮像を作成する装置を制御装置が制御する方法であって、
   先ず、撮像対象物（Ｏ）の長手方向（Ｌ）に沿って種々の位置にＸ線源（３）およびＸ線検出器（４）を位置決めすることによって、撮像対象物（Ｏ）の個々のセクションの部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）を作成し、
   その後、セクションの部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）を合成して撮像対象物（Ｏ）のＸ線全体撮像（Ｂ_G）を作成するＸ線撮像の作成方法において、
   撮像対象物（Ｏ）の湾曲した形状にほぼ整合した曲線経過（Ｋ）に沿って部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）を作成するために、Ｘ線源（３）およびＸ線検出器（４）を、撮像対象物（Ｏ）の湾曲した形状にほぼ整合した曲線経過（Ｋ）に沿って互いにかつ撮像対象物（Ｏ）の被撮像セクションに対してその都度適切に位置決めしかつ向けることを特徴とするＸ線撮像の作成方法。
2. 現在の部分撮像投影方向（Ｐ_T）が撮像対象物（Ｏ）の被撮像セクションに対してほぼ直角になるように、Ｘ線源（３）およびＸ線検出器（４）を互いにかつ撮像対象物（Ｏ）の被撮像セクションに対して位置決めしかつ向けることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. Ｘ線源（３）および／またはＸ線検出器（４）を、Ｘ線ビーム方向（Ｒ）において撮像対象物（Ｏ）の前もしくは後に位置し撮像対象物（Ｏ）の形状にほぼ従っている曲線（Ｋ_Q，Ｋ_D）上でその都度位置決めすることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 部分撮像を作成するために、撮像対象物の長手方向に幅の狭い検出器面を有するＸ線検出器を使用することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. 部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）を作成するために、その都度Ｘ線検出器（Ｄ）の検出器面（Ｆ）の、撮像対象物（Ｏ）の長手方向（Ｌ）に幅の狭い範囲（Ｆ_A）のみを活性面（Ｆ_A）として利用することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
6. 撮像対象物（Ｏ）の長手方向（Ｌ）に関して検出器面（Ｆ）の中央に位置する中央範囲（Ｆ_A）を活性面（Ｆ_A）として利用することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 撮像対象物（Ｏ）に対して、個々の部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）のためのＸ線源（３）およびＸ線検出器（４）の位置および向きを含んだ曲線セットを予め設定することを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. 撮像対象物（Ｏ）の型に対して、その都度の現在の撮像すべき撮像対象物（Ｏ）の寸法に応じて段階分けした曲線セットを予め設定することを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 撮像対象物（Ｏ）の型に対して、異なる寸法を有する撮像対象物のための種々の曲線セットを予め設定することを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
10. 撮像対象物（Ｏ）は脊柱であることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
11. 脊柱（Ｏ）の長さを被検査者の外側の身体寸法に基づいて求めることを特徴とする請求項８乃至１０の１つに記載の方法。
12. 撮像対象物（Ｏ）の形状および／または寸法を求めるために、まず、撮像対象物（Ｏ）の長手方向（Ｌ）に対してほぼ平行に位置する平面および主撮像方向（Ｐ）に対してほぼ平行に位置する平面において基準撮像を作成することを特徴とする請求項９乃至１１の１つに記載の方法。
13. 長手方向（Ｌ）に延び、この長手方向（Ｌ）に対して直角の主撮像方向（Ｐ）において少なくとも部分的に湾曲した形状を有する撮像対象物（Ｏ）のＸ線撮像を作成するために、
    少なくとも撮像対象物（Ｏ）の長手方向（Ｌ）に沿ってそれぞれ移動可能であるＸ線源（３）およびＸ線検出器（４）と、
    撮像対象物（Ｏ）の個々のセクションの部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）を作成するためにＸ線源（３）およびＸ線検出器（４）を相関させて長手方向（Ｌ）に沿って搬送させるための制御装置（１５）と、
    セクションの部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）から撮像対象物（Ｏ）のＸ線全体撮像（Ｂ_G）を形成する画像結合装置（２４）および／または部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）に後の結合のために符号を付すための手段とを備えたＸ線設備（１）において、
    制御装置（１５）は、撮像対象物（Ｏ）の湾曲した形状にほぼ整合した曲線経過（Ｋ）に沿って部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）を作成するために、Ｘ線源（３）およびＸ線検出器（４）を、撮像対象物（Ｏ）の湾曲した形状にほぼ整合した曲線経過（Ｋ）に沿って互いにかつ撮像対象物（Ｏ）の被撮像セクションに対してその都度適切に位置決めしかつ向けるための手段を有することを特徴とするＸ線設備。
14. Ｘ線源（３）およびＸ線検出器（４）は撮像対象物（Ｏ）の長手方向（Ｌ）に対して垂直に位置しかつ主投影方向（Ｐ）に対して垂直に位置する軸線（Ｄ₁，Ｄ₃）を中心にして揺動可能であることを特徴とする請求項１３記載のＸ線設備。
15. Ｘ線源（３）および／またはＸ線検出器（４）は主撮像方向（Ｐ）に移動可能であることを特徴とする請求項１３又は１４記載のＸ線設備。
16. Ｘ線源（３）および／またはＸ線検出器（４）は、ほぼ自由に選択可能な曲線（Ｋ_Q，Ｋ_D）上にその都度自動的に位置決め可能であることを特徴とする請求項１３乃至１５の１つに記載のＸ線設備。
17. 制御装置（１５）は、現在の部分撮像投影方向（Ｐ_T）が撮像対象物（Ｏ）の被撮像セクションに対してほぼ直角になるように、Ｘ線源（３）およびＸ線検出器（４）をその都度位置決めし互いにかつ撮像対象物（Ｏ）の被撮像セクションに対して向けるように構成されていることを特徴とする請求項１３乃至１６の１つに記載のＸ線設備。
18. Ｘ線検出器（４）は、撮像対象物の長手方向に幅の狭い検出器面を有するＸ線検出器であることを特徴とする請求項１３乃至１７の１つに記載のＸ線設備。
19. Ｘ線撮像シリーズの作成時に、Ｘ線検出器（４）の検出器面（Ｆ）の撮像対象物（Ｏ）の長手方向（Ｌ）に幅の狭い範囲（Ｆ_A）のみを作動させるためのＸ線検出器駆動装置（２５）が設けられていることを特徴とする請求項１３乃至１８の１つに記載のＸ線設備。
20. 制御装置（１５）は、撮像対象物（Ｏ）および／または撮像対象物型のために格納されかつ個々の部分撮像（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ_N）のためのＸ線源（３）およびＸ線検出器（４）の位置および向きを含む曲線セットを有する記憶装置（２７）を備えていることを特徴とする請求項１３乃至１９の１つに記載のＸ線設備。
21. 制御装置（１５）は、撮像対象物型に対して予め設定された曲線セットをその都度の現在に撮像すべき撮像対象物（Ｏ）の寸法に応じて段階分けするための手段を有することを特徴とする請求項１３乃至２０の１つに記載のＸ線設備。
22. 請求項１３乃至２１の１つに記載のＸ線設備（１）のための制御装置。

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