JP4788440B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線照射用のＸ線管と透過Ｘ線検出用のＸ線検出器が支持用のアームの両端に対向配備されているＸ線撮像機構を複数組備えるとともに、これらＸ線撮像機構を移動させるＸ線撮像系移動機構とを備えているＸ線撮影装置に係り、特に、Ｘ線撮像機構の接触事故を回避させながらも、異なる所望の複数角度から同時撮影を可能にする技術に関する。

従来、病院等の医療機関で用いられているダブル撮像機構方式のＸ線撮影装置は、図９に示すように、２組のＸ線撮像機構８１，８２を備えている。一方のＸ線撮像機構８１では、Ｘ線照射用のＸ線管８３と透過Ｘ線検出用のＸ線検出器８４が支持用のＣ型アーム８５の両端に対向配備されている。他方のＸ線撮像機構８２では、Ｘ線管８６とＸ線検出器８７が、支持用のＣ型アーム８８の両端に対向配備されている。Ｃ型アーム８５，８８を回転または平行移動させてＸ線撮像機構８１，８２を移動させることにより、各Ｘ線撮像機構８１，８２のそれぞれによるＸ線撮影の方向や位置が撮影目的に合わせてセットされる。

また、両Ｘ線撮像機構８１，８２は、装置の機械的中心点（アイソセンタ）を基準点とする共通の位置座標系にしたがってそれぞれが移動制御されている。さらに、両Ｘ線撮像機構が作動している最中に、互いのＸ線撮像機構同士が接触しないように相対的位置関係の情報を利用し、互いの接近をリアルタイムにモニタリングするとともに、接近状態になると、少なくとも一方のＸ線撮像機構の移動を停止させて接触を回避している（例えば、特許文献１参照）。
特表２００４−２６７６２５号公報

しかしながら、従来装置では、次のような問題がある。

すなわち、従来装置は、各Ｘ線撮像機構を所望の撮影方向に設定した場合、Ｘ線撮像機構同士および／またはアーム保持部分の外形より大きくてはみ出たＸ線検出器の部位同士が接触する位置にあるため、オペレータの望む方向（角度）から撮影ができないといった問題がある。つまり、Ｘ線撮像機構同士が接近した場合に、ブレーキ制動距離などを考慮して両Ｘ線撮像機構同士および／またはＸ線検出器が全く接触しないように十分な距離が確保されているので、両Ｘ線撮像機構同士を目標とする距離まで近接させることができないといった問題がある。つまり、両Ｘ線撮像機構を利用して同時撮影できないデッドスペースが発生している。

また、Ｘ線検出器は、その検出面の中心にコーンビーム状のビーム径中心がくるようにして透過Ｘ線を検出している。この場合、コーンビーム状の透過Ｘ線は、図９に示すように、Ｘ線検出器の検出面の端部領域を含む全面に広がらない場合が頻繁にある。したがって、Ｘ線照射対象の関心部位を通過する２つの透過Ｘ線がなす開き角αは大きくなり、撮像不可能なデッドスペースを一層に拡大している。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線撮像機構の接触事故を回避させながらも異なる所望の複数角度から効率よく同時撮影をすることができるＸ線撮影装置を提供することを主たる目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、第１の発明は、Ｘ線照射用のＸ線管と透過Ｘ線検出用のＸ線検出器が支持用のアームの両端に対向配備されたＸ線撮像機構を備えているとともに、このＸ線撮像機構を移動させるＸ線撮像系移動機構を備えたＸ線撮影装置において、前記Ｘ線撮像機構のアームに配備されたＸ線検出器を保持平面上で平行移動させるＸ線検出器移動機構と、前記Ｘ線撮像機構が移動しているとき、前記Ｘ線撮像機構の位置を検出するセンサ、および前記センサの検出結果に基づいて対象物に接近していることを検知して検知信号を出力し、かつ、前記Ｘ線検出器の接触回避方向を決定する位置関係算出手段を有する検知手段と、前記検知手段から信号が出力された場合、前記Ｘ線撮像機構を近接させつつ、少なくともＸ線検出器が、接近する対象物に対して離反するように前記アームの保持平面上で前記接触回避方向に平行移動させるように、前記Ｘ線検出器移動機構を作動制御する移動機構制御手段とを特徴とするものである。

［作用・効果］この構成によれば、Ｘ線撮像機構を作動させているとき、対象物（例えば、他のＸ線撮像機構、他の装置、機構部、および構造物など）にＸ線撮像機構が接近していることが検知手段によって検知される。このときの検知信号が移動機構制御手段に出力される。検知信号を受信した移動機構制御手段は、Ｘ線撮像系機構を対象物に接触しない程度に近接させる。同時に、少なくもそのＸ線撮像機構に備わったＸ線検出器が、対象物との接触を回避する方向に離反するようにＸ線検出器移動機構を作動制御する。

したがって、例えば、対象物が他の組のＸ線撮像機構であれば、Ｘ線撮像系機構同士を従来装置に比べて限りになく近接させることがきる（請求項２）。換言すれば、アームの保持部分からはみ出るＸ線検出器をアーム保持部分の内側に納めるように接触対象物に対して離反させることにより、Ｘ線撮像機構同士を近接させることができる。その結果、Ｘ線検出器の検出面の端部まで有効に利用し、各Ｘ線検出器に投影されるＸ線同士を近接させることができ、両Ｘ線撮像機構同士の接近によって同時撮影できないデッドスペースを最小限に抑えることができる。

なお、この構成において、本発明は、例えば次にように構成してもよい。

検知手段は、各Ｘ線撮像機構の３次元外形形状に対応する３次元モデル外形データを登録する形状データ登録手段を有し、前記位置関係算出手段は、各Ｘ線撮像機構の現在位置および３次元モデル外形データに基づいて、各Ｘ線撮像機構同士とＸ線検出器同士の距離情報、および各Ｘ線撮像機構同士とＸ線検出器同士の相対的位置関係の情報をリアルタイムに算出し、移動機構制御手段は、各Ｘ線撮像機構を装置の機械的中心点を基準点とする共通の位置座標系にしたがってそれぞれを移動させるとともに、位置関係算出手段により算出された前記各情報を参酌しながらＸ線撮像機構同士を近接させつつ、Ｘ線検出器が接触を回避する方向に移動するようにＸ線検出器移動手段を作動制御するように構成することが好ましい（請求項３）。

また、センサは、静電容量式の近接センサであり、位置関係算出手段は、各近接センサの容量変化に基づいてＸ線検出器同士の相対的位置関係の情報をリアルタイムに算出し、移動機構制御手段は、位置関係算出手段により算出された各Ｘ線検出器の相対的位置関係の情報を参酌しながらＸ線撮像機構同士を近接させつつ、接近し合うＸ線検出器同士が接触を回避する方向に移動するように、Ｘ線撮像系移動およびＸ線検出器移動手段を作動制御するように構成することが好ましい（請求項４）。

上述のように構成することによって、上記発明を好適に実施することができる。

なお、位置関係算出手段は、近接するＸ線撮像機構同士およびＸ線線検出器同士の最小距離を算出するアルゴリズムを利用してＸ線検出器同士の相対的位置関係の情報を算出するように構成することが好ましい（請求項５）。

また、本発明のＸ線撮影装置において、各Ｘ線管は、Ｘ線照射対象へのＸ線照射領域を調節する絞りと、各Ｘ線検出器同士が接近したとき、Ｘ線照射対象の関心部位の最小領域のみにＸ線を照射するように絞りを調節する絞り調節手段とを備え、位置関係算出手段は、絞り調節手段により照射領域の調節されＸ線が前記Ｘ線検出器の検出面内で検出されつつも、Ｘ線検出同士が接触しない最小間隔となる相対的位置関係の情報を算出するように構成されていることが好ましい（請求項６）。

この構成によれば、Ｘ線の照射領域を絞ることにより、複数の照射Ｘ線が関心部位を透過し、この関心部位を起点に各Ｘ線検出器に向う近接し合う透過Ｘ線がなす開き角度を、より一層に小さくすることができる。すなわち、複数のＸ線撮像機構を利用して同時撮像するときのデッドスペースをより小さいく抑えることができる。

この発明のＸ線撮影装置によれば、Ｘ線撮像機構と接近する対象物とを近接させて互いの距離が接触しない程度に維持したたまま、Ｘ線検出器によって透過Ｘ線を検出することができる。すなわち、従来装置に比べてＸ線撮像機構を対象物により近接させることができるので、透過Ｘ線の検出できないデッドスペースを最小限に抑えることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。なお、本実施例では医療用のＸ線撮影装置として、Ｘ線透視撮影装置を例に採って説明する。

図１は実施例に係るＸ線透視撮影装置の全体構成を示す斜視図、図２は全体構成を示すブロック図である。

本実施例のＸ線透視撮影装置は、図１に示すように、Ｘ線照射用のＸ線管１と透過Ｘ線検出用のＸ線検出器であるフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、単に「ＦＰＤ」という）２が、支持用のＣ型アーム３の両端に対向配備されている床設置タイプの第１Ｘ線撮像機構４と、Ｘ線照射用のＸ線管５と透過Ｘ線検出用のＸ線検出器であるＦＰＤ６が支持用のＣ型アーム７の両端に対向配備されている天井走行タイプの第２Ｘ線撮像機構８の２組のＸ線撮像機構を備えている。なお、ＦＰＤ２，６は、その形状が四角形であり、保持される各Ｃ型アーム３，７の保持部分の外形いより大きく、Ｃ型アーム３，７からはみ出ている。

また、各Ｘ線撮像機構４，８を装置の機械的中心点（アイソセンタ）を基準点とする共通の位置座標系にしたがって、それぞれ移動させるＸ線撮像系移動機構９（１７，１８）を備えており、Ｘ線撮像系移動機構９によりＸ線撮像機構４，８をそれぞれ移動させて各Ｘ線撮像機構４，８の現在位置を変化させることによって、天板１０上の被検体Ｍを撮影する際の方向（撮影方向）ないし位置（撮影位置）を撮影目的に合わせてＸ線撮像機構４，８ごとにそれぞれセットできるように構成されたダブル撮像機構方式の装置である。

第１および第２Ｘ線撮像機構４，８の現在位置を定める装置のアイソセンタＱを原点（基準点）とする位置座標系は、天板１０の長手（縦）方向をＸ、天板３の短手（横）方向をＹ、垂直方向をＺとするＸＹＺ直交座標である。そして、天板１０も両Ｘ線撮像機構４，８と共通のＸＹＺ直交座標にしたがって現在位置が定められるようにし、天板移動機構１１によりＸ、Ｙ、Ｚの各方向にそれぞれ移動させられる構成となっている。

また、実施例装置は、図２に示すように、第１Ｘ線撮像機構４により撮影された被検体ＭのＸ線透視画像ないしＸ線撮影画像を表示する第１画像モニタ１２と、第２Ｘ線撮像機構８により撮影された被検体ＭのＸ線透視画像ないしＸ線撮影画像を表示する第２画像モニタ１３とを備えている。

さらに、実施例装置は、Ｘ線撮影の実行の際、被検体Ｍを載置した天板１０を天板移動機構１１により移動させて被検体ＭをＸ線管１，５とＦＰＤ２，６の間に配置した後、Ｘ線撮像系移動機構９により第１および第２Ｘ線撮像機構４，８をそれぞれ移動させて撮影方向ないし撮影位置を撮影目的に合わせてセットしたりしながら、照射制御部１５の制御にしたがってＸ線管１，５から天板１０上の被検体ＭにＸ線が照射される。同時に、ＦＰＤ２，６から出力されるＸ線検出信号が後段の信号処理部１６で処理されてＸ線透視画像あるいはＸ線撮影画像が作成され、第１および第２画像モニタ１２，１３の画面に表示されるように構成されている。

以下、本実施例のＸ線透視撮影装置の各部構成を詳しく説明する。

Ｘ線撮像系移動機構９は、さらに第１Ｘ線撮像機構４の移動を行う第１撮像系移動機構１７と第２Ｘ線撮像機構８の移動を行う第２撮像系移動機構１８からなり、各撮像系移動機構１７，１８は、撮像系移動制御部１９の制御にしたがって各Ｘ線撮像機構４，８を移動させる。なお、撮像系移動制御部１９は、本発明の移動機構制御手段の一機能を担う。つまり、後述する検出器移動制御部２８と協働して本発明の移動機構制御手段を構成する。

第１撮像系移動機構１７はＣ型アーム３を回転したり平行移動したりすることにより第１Ｘ線撮像機構４を移動させる。第１Ｘ線撮像機構４の移動にともなって第１Ｘ線撮像機構４の現在位置は変化する。

第１撮像系移動機構１７によるＣ型アーム３の回転移動としては、例えば、Ｃ型アーム３がアーム長手方向にアイソセンタＱの周りを巡りながらアームの曲がりに沿って矢印ＲＡで示す向きに回転するスライド回転と、軸線１７ｂがアイソセンタＱを常に通るようにしてＣ型アーム３の真ん中を背後から支える支軸１７ａの軸線１７ｂを回転軸として矢印ＲＢで示す向きにＣ型アーム３が回転するサジタル回転とがある。

スライド回転の場合も、サジタル回転の場合も、Ｃ型アーム３の回転に伴ってＸ線管１の中心とＦＰＤ２の中心とを結ぶＸ線軸２０の角度が変化し撮影方向が変わるのに加えて、スライド回転とサジタル回転とでは、Ｘ線軸２０の角度が変化する向きが９０°異なるので、撮影方向を調整することが可能となる。

また、第１撮像系移動機構１７によるＣ型アーム３の平行移動としては、矢印で示す向き（Ｘ方向ないしＹ方向）にアーム全体が平行に移動する水平移動がある。第１撮像系移動機構１７の場合、３個の保持ブロック１７Ａ〜１７Ｃが積み重ね方式でリンク結合されていて、Ｘ，Ｙ方向の水平移動は、３個の保持ブロック１７Ａ〜１７Ｃがそれぞれ行う矢印ＲＤ〜ＲＦで示す回転を適当に組み合わせることで行われる。Ｃ型アーム３の水平移動にともなってＸ線軸２０の位置が同じ方向に平行移動することで撮影位置を調整することができる。

さらに、第１撮像系移動機構１７による矢印ＲＡ，ＲＢ方向の回転量や矢印ＲＤ〜ＲＦ方向の回転量（矢印ＲＣ方向の平行移動量に相当）は適当なセンサ（図示省略）で検出されるととも、検出結果が第１Ｘ線撮像機構４の現在位置を示す情報として撮像系移動制御部１９や制御系側におけるその他の情報必要箇所へフィードバックされて知らされるように構成されている。

図２に戻り、第１撮像系移動機構１７は、Ｃ型アーム３の先端に備わったＦＰＤ２を保持平面上で平行移動させる第１検出器移動機構２６を備えている。なお、具体的な動作については、詳述する。なお、第１検出器移動機構２６は、本発明のＸ線検出器移動機構に相当する。

第２撮像系移動機構１８はＣ型アーム７を回転したり平行移動したりすることにより第２Ｘ線撮像機構８を移動させる。第２Ｘ線撮像機構８の移動にともなって第２Ｘ線撮像機構８の現在位置は変化する。

第２撮像系移動機構１８によるＣ型アーム３の回転移動としては、例えば、図１に示すように、Ｃ型アーム７がアーム長手方向にアイソセンタＱの周りを巡りながらアームの曲がりに沿って矢印Ｒａで示す向きに回転するスライド回転と、軸線１８ｂがアイソセンタＱを常に通るようにしてＣ型アーム７の真ん中を背後から支える支軸１８ａの軸線１８ｂを回転軸として矢印Ｒｂで示す向きにＣ型アーム７が回転するサジタル回転とがある。

スライド回転の場合も、サジタル回転の場合も、Ｃ型アーム７の回転にともなってＸ線管５の中心とＦＰＤ６の中心とを結ぶＸ線軸２１の角度が変化し撮影方向が変わるのに加えて、スライド回転とサジタル回転とでは、Ｘ線軸２１の角度が変化する向きが９０°異なるので、撮影方向を調整することが可能となる。

また、第２撮像系移動機構１８によるＣ型アーム７の平行移動としては、矢印Ｒｃで示す向き、即ちＸ方向に平行に移動する水平移動がある。具体的には、Ｃ型アーム７を支軸１８ａを介して天井から吊り下げたキャリッジ１８Ａが、天井にＸ方向に延びるように敷設されたレール１８Ｂ，１８Ｂに走行可能に配設されており、キャリッジ１８Ａがレール１８Ｂ，１８Ｂ沿いに走行するのにともなって、Ｃ型アーム７がＸ方向に水平移動するように構成されている。Ｃ型アーム７の水平移動にともなってＸ線軸２１の位置がＸ方向に平行移動することで撮影位置を調整することができる。

さらに、第２撮像系移動機構１８による矢印Ｒａ，Ｒｂ方向の回転量や矢印Ｒｃ方向の平行移動量は適当なセンサ（図示省略）で検出されるとともに、検出結果が第２Ｘ線撮像機構８の現在位置を示す情報として撮像系移動制御部１９や制御系側におけるその他の情報必要箇所へフィードバックされて知らされるように構成されている。

また、第２Ｘ線撮像機構８の場合、Ｃ型アーム７はアーム両端のハンド７Ａ、７Ｂだけが矢印Ｒｄ，Ｒｅで示す向き、即ちＺ方向に若干の等距離ずつ平行に伸縮することによりＣ型アーム７上におけるＸ線管５およびＦＰＤ６の配備状況を変化させ、Ｚ方向の撮影位置（撮影態様）の微調整が行えるように構成されている。Ｘ線管５およびＦＰＤ６の配備状況の変化もＸＹＺ直交座標にしたがって行われ、ハンド７Ａ、７Ｂの平行移動量も適当なセンサ（図示省略）で検出されるとともに、検出結果がＸ線管５およびＦＰＤ６の配備状況の変化量として撮像系移動制御部１９や制御系側におけるその他の情報必要箇所へフィードバックされて知らされるように構成されている。

また、第２撮像系移動機構１８は、Ｃ型アーム７の先端に備わったＦＰＤ６を保持平面上で平行移動させる第２検出器移動機構２７を備えている。なお、具体的な動作については、詳述する。なお、第２検出器移動機構２７は、本発明のＸ線検出器移動機構に相当する。

さらに、第１および第２Ｘ線撮像機構４，８の場合、Ｘ線管１，５は、Ｃ型アーム３，７に固定状態で配設されている。ＦＰＤ２，６は、Ｘ線軸２０，２１に沿って往復移動可能にＣ型アーム３，７に配設されている。つまり、ＦＰＤ２，６をＸ線軸２０，２１の方向に沿って移動させることにより、ＦＰＤ２，６のＸ線検出面に投影される透過Ｘ線像の拡大率を変化させて撮影倍率の調整がおこなえる構成となっている。このＦＰＤ２，６の移動量も適当なセンサ（図示省略）で検出されるとともに、検出結果がＦＰＤ２，６の現在位置を示す情報として撮像系移動制御部１９などの制御系側における情報必要箇所へフィードバックされて知らされるように構成されている。

なお、実施例装置の主制御部２２は、操作部２３による入力操作やＸ線撮影の進行状況に応じて、Ｘ線管１，５によるＸ線照射を制御する照射制御部１５や、第１，第２撮像系移動機構１７，１８を制御する撮像系移動制御部１９や、ＦＰＤ２，６を平行移動させる第１および第２検出器移動機構２６、２７を制御する検出器移動制御部２８、あるいは天板移動機構１１を制御する天板移動制御部１４などに必要な指令やデータを送出するように構成されている。なお、検出器移動制御部２８は、本発明の移動機構制御手段の一機能を担う。

そして、さらに本実施例のＸ線透視撮影装置は、第１および第２Ｘ線撮像機構４，８同士および／またはＦＰＤ２，６が接触するのを回避させるために、ＦＰＤ２，６を含む各Ｘ線撮像機構４，８の３次元外形形状に対応する３次元モデル外形データを登録する形状データ登録部２４と、各Ｘ線撮像機構４，８の現在位置および３次元モデル外形データに基づいて各Ｘ線撮像機構４，８の相対的位置関係情報をリアルタイムで算出する位置関係算出部２５とを備えるとともに、撮像系移動制御部１９および検出器移動制御部２８が位置関係算出部２５により算出されたＸ線撮像機構４，８同士およびＦＰＤ２，６同士の相対的位置関係情報を参酌しながら第１，第２撮像系移動機構１７，１８および第１検出器移動機構２６，２７を作動制御するように構成されている。なお、形状データ登録手段２４は、本発明の形状データ登録手段に、位置関係算出部２５は、位置関係算出手段に相当する。

形状データ登録部２４には、各Ｘ線撮像機構４，８の３次元外形形状に対応する３次元モデル外形データが次のようなプロセスで予め登録されている。

第１および第２撮像系移動機構１７，１８の３次元外形形状に実質的に相似の形状を表すＳＴＬ(Standard Triangle Language)形式の３次元モデル外形データを先ず準備する。ＳＴＬ形式のデータの場合、三角形の集合体で所望の３次元形状を表すフォーマットであるので、３次元モデル外形データは各三角形の３つの頂点全てを３次元座標上の位置座標として保持される。その結果、比較的少ないデータ量で両Ｘ線撮像機構４，８の３次元外形形状に対応する３次元モデル外形を表すことができる。このＳＴＬ形式の３次元モデル外形データは、例えば各ＦＰＤ２，６を含む第１，第２撮像系移動機構１７，１８の設計の際に作成される第１，第２撮像系移動機構１７，１８の外形に相似の形状を正確に表す３次元ＣＡＤデータをＳＴＬデータ変換技術を適用して容易に作成することができる。

次に、ＳＴＬ形式の３次元モデル外形データをＶＯＸＥＬ( Volume Pixel )形式のデータに変換する。ＶＯＸＥＬ形式のデータ変換は、図３に示すように、ＳＴＬ形式の３次元モデル外形データを３次元仮想空間に表した場合にデータの存在領域を完全に抱合するように設定した立方体ないし直方体の親ボックスＶａを立方体ないし直方体の子ボックスＶｂ１，Ｖｂ２、孫ボックスＶｃ１〜Ｖｃ４、曾孫ボックスＶｄ１〜Ｖｄ８、・・・・と次々に何段階かにわたって最終段階まで分割した最小ボックスと、各最小ボックスが３次元モデル外形データを含有するか否かを示すデータ含有情報とにすることに相当する。最小ボックスの寸法を第１，第２撮像系移動機構１７，１８の実寸に直すと、例えば１ｃｍ角程度の立方体となる。

各最小ボックスが３次元モデル外形データを含有するか否かは、各段階毎にボックスが３次元モデル外形データを含有するか否かを繰り返しおこなうことで決定される。その際、ある段階で３次元モデル外形データを含有しない（否）と判定されたボックスについては、データを含まないボックスは幾ら分割してもデータを含まないから、以後の分割段階からチェックはせずに全て否として迅速に決定することができる。

続いて、ＶＯＸＥＬ形式のデータをＢＳＰ(Binary separated partition)ツリーデータに変換する。ＢＳＰツリーデータへのデータ変換は、図３の場合とは逆に、図４に示すように、最終の分割段階のデータ含有情報を随伴した最小ボックスを元の親ボックスのかたちに纏めることに相当する。つまり、ＢＳＰツリーデータの場合、第１，第２Ｘ線撮像機構４，８の３次元外形形状がデータ含有情報を随伴するボックスの集合体で表すものである。このＢＳＰツリー形式の３次元モデル外形データを形状データ登録部２４に予め登録する。

なお、３次元モデル外形データは各Ｘ線撮像機構４，８の３次元外形の全てを表すものである必要はなく、全く接触する可能性のない箇所についてはデータが省かれていてもよい。実施例装置の場合には、全く接触する可能性のない箇所はデータが省かれていた方が、相対的位置関係の情報を算出するための演算処理負荷を減らすことができるので有効である。

位置関係算出部２５は、ＦＰＤ２，６を含む各Ｘ線撮像機構４，８の各現在位置および形状データ登録部２４に登録された３次元モデル外形データに基づいて、各Ｘ線撮像機構４，８同士の相対的位置関係の情報を、これら物体同士が接触する位置関係にあるか否かを判定するアルゴリズムを利用してリアルタイムに算出する。具体的には、各Ｘ線撮像機構４，８の外形形状に相応するＢＳＰツリー形式の３次元モデル外形データの２つの親ボックスを仮想３次元空間で各Ｘ線撮像機構４，８の動きに合わせ、その現在位置に基づき回転・平行移動させる。そうすると、３次元モデル外形データの２つの親ボックスが、常に仮想３次元空間において各Ｘ線撮像機構４，８と同じ配置になり、接触が起こる各Ｘ線撮像機構４，８同士の外面同士の対置状況を示す。

次に、２つの親ボックス同士が接触する場合、３次元モデル外形データの親ボックスを分割してゆき最小ボックス同士の接触の有無を判定する。本実施例の場合、接触の有無をチェックする際、各撮像系移動機構１７，１８の制動距離などを考慮して接触を防止できる一定の仮想接触距離を予め設定しておく。第１撮像系移動機構１７の３次元モデル外形データの最小ボックスと、第２撮像系移動機構１８の３次元モデル外形データの最小ボックス同士の距離を算出する。そして、その結果が仮想接触距離未満であれば、接触有りと判定し、仮想接触距離以上であれば接触無しと判定する。この距離算出・判定処理をデータ含有情報をともなう（データを含有する）最小ボックスの全ての間で繰り返し行う。

こうして求めた接触の有無の判定結果は、各Ｘ線撮像機構４，８同士の相対的位置関係の情報として撮像系移動制御部１９に出力される。相対的位置関係の情報としての接触有無の判定結果は、装置のアイソセンタＱを基準点とする共通の位置座標系にしたがって移動させられる各２Ｘ線撮像機構４，８の現在位置に基づくものであるので、極めて正確となる。

この接触の有無をチェックする過程で、位置関係算出部２５は、接触する外面に少なくともＦＰＤ２，６の一方を含む場合、さらに、接触を回避させるためのＦＰＤの移動方向、移動軌道、および移動距離を算出する。

例えば、本実施例装置の場合、位置関係算出部２５は、ＦＰＤとその接触対象物の３次元モデル外形データの親ボックスから最小ボックスの順番に分割利用し、仮想３次元空間において両物体の接触を回避可能とするＦＰＤの移動距離を算出する。つまり、接触しそうなＦＰＤとその対象物のそれぞれの移動方向と移動軌道を演算により算出する。そして、仮想３次元空間において、ＦＰＤと接触対象物の３次元モデル外形データの最小ボックスを、先に算出した対象物同士の移動軌跡上に沿って移動させながら、形状データ登録部２４に予め登録しておいた保持平面上で平行移動可能な距離の範囲でＦＰＤの最小ボックスを接触回避方向に移動させるシミュレーションを演算により実行する。このシミュレーションにより、接触回避の有無および接触回避可能なＦＰＤの移動距離を求める。

以上のように、位置関係算出部２５により、第１Ｘ線撮像機構４と第２Ｘ線撮像機構８が接触しない場合、撮像系移動制御部１９は、特に退避措置はとらない。また、両Ｘ線撮像機構４，８同士が接触しそうな場合であっても、ＦＰＤ２，６を接触回避方向に移動させれば接触を回避可能な場合、第１または第２撮像系移動検機構１７，１８を作動させて近接させながら、検出器移動機構２６，２７によって接触しそうなＦＰＤ２，６の少なくとも一方を接触回避方向に移動させる。さらに、位置関係算出部２５によって、両Ｘ線撮像機構４，８同士の接触が回避できず、かつ、ＦＰＤ２，６の移動によっても接触を回避できないと判定された場合は、位置関係算出部２５は、作動中の両Ｘ線撮像機構４，８のうち少なくとも一方を直ちに移動停止させる制御信号を撮像系移動制御部１９に出力するように構成されている。

なお、本実施例装置の場合、位置関係算出部２５によって、両Ｘ線撮像機構４，８の接触有りと判定された場合に、移動中のＸ線撮像機構を停止させてしまうのではなく、移動中のＸ線撮像機構と接触しそうな他方のＸ線撮像機構を退避させて、移動中のＸ線撮像機構をそのまま移動させるように構成してもよい。

また、位置関係算出部２５は、撮影倍率を調整する為にＣ型アーム７のアーム両端のハンド７Ａ、７Ｂだけを伸縮する微調整によるＸ線管５およびＦＰＤ６の配備状況の変化にともなうＸ線撮像機構８の外形変化を斟酌して、両Ｘ線撮像機構４，８同士の相対的位置関係の情報を算出するように構成されている。Ｃ型アーム７上でのＸ線管５およびＦＰＤ６の配備状況の変化によって第２Ｘ線撮像機構８の外形変化があると、両Ｘ線撮像機構の外面同士の対置状況が変わるので、そのまま相対的位置関係の情報を算出すると誤差が生じる。そこで、Ｘ線管５およびＦＰＤ６の配備状況の変化にともなうＸ線撮像機構８の外形変化を斟酌して両Ｘ線撮像機構４，８同士の相対的位置関係の情報を算出するようにする。

実施例装置の場合、Ｘ線撮像機構８のＢＳＰツリー形式の３次元モデル外形データをＸ線管５およびＦＰＤ６とＣ型アーム７のそれぞれに分割して登録し、Ｘ線管５およびＦＰＤ６の配備状況の変化に応じて、Ｘ線管５およびＦＰＤ６の各３次元モデル外形データを構成するボックスをそれぞれ移動させてから、接触の有無を判定するように構成されている。

さらに、実施例装置の場合、第１，第２Ｘ線撮像機構４，８と天板１０が接触することを確実に回避するための構成を備えている。すなわち、形状データ登録部２４が天板１０の３次元外形形状に対応する３次元モデル外形データもＸ線撮像機構の時と同様のプロセスで登録する構成となっている。つまり、位置関係算出部２５が各Ｘ線撮像機構４，８と天板１０の間の接触の有無を相対的位置関係の情報としてそれぞれの現在位置および３次元モデル外形データに基づきＸ線撮像機構の時と同様のプロセスで算出するように構成されている。撮像系移動制御部１９が各Ｘ線撮像機構４，８と天板１０の相対的位置関係の情報も参酌しながら第１，第２撮像系移動機構１７，１８を制御するように構成されている。

また、実施例装置では、各Ｘ線撮像機構４，８と天板１０の間の相対的位置関係の情報が、天板移動制御部１４へも出力されており、天板移動制御部１４が各Ｘ線撮像機構４，８と天板１０の間の相対的位置関係の情報を参酌しながら天板移動機構１１を制御するように構成されてもいる。ただし、天板１０は通常、基準的な位置にいったんセットした後は動かさないのが普通であるので、天板移動制御部１４へは各Ｘ線撮像機構４，８と天板１０の間の相対的位置関係の情報が出力されない構成であってもよい。

そして、撮像系移動制御部１９や、天板移動制御部１４は、位置関係算出部２５から出力された信号の内容が各Ｘ線撮像機構４，８と天板１０が接触有と判定された場合は、Ｘ線撮像機構４，８や天板１０の移動停止を指示する制御信号を直ちに出力するように構成されている。

なお、この発明の装置の場合、接触有りという情報内容のときは、移動中の第１および第２撮像系移動機構１７，１８ないし天板１０の移動を妨害する対象物を退避させて、移動中のＸ線撮像系機構１７，１８ないし天板１０をそのまま移動させる構成であってもよい。

次に、上記実施例装置において、第１および第２Ｘ線撮像機構４，８の移動中の接触回避処理を、図５に示すフローチャートおよび図６〜８に基づいて説明する。

なお、図６に示すように、各Ｘ線撮像機構４，８の各Ｘ線軸２０，２１がともにアイソセンタＱを通ると同時に、両Ｘ線撮像機構４，８が同一平面上にある状態において、一方の第１Ｘ線撮像機構４を停止したままの状態（Ａ地点）にする。他方の第２Ｘ線撮像機構８を現在位置（Ｂ地点）からＣ型アーム７をスライド回転させてＣ地点に移動させる場合を例にとって説明する。

〔ステップＳ１〕Ｃ型アーム７のスライド回転開始にともなって第２Ｘ線撮像機構８が矢印ｒｂで示す方向へ移動し始める。

〔ステップＳ２〕この第２Ｘ線撮像機構８の移動開始に連動し、第１および第２撮像系移動機構１７，１８の作動情況に応じて両Ｘ線撮像機構４，８の現在位置が検知されて位置関係算出部２５に出力される。

〔ステップＳ３〕位置関係算出部２５は、両Ｘ線撮像機構４，８の現在位置と、それぞれの３次元モデル外形データの親ボックスとに基づいて、両Ｘ線撮像機構４，８同士の接触の有無を予測する判定処理をする。

〔ステップＳ４〕 位置関係算出部２５による判定結果が、接触無しという情報内容ならば、再びステップＳ１へ戻り、Ｘ線管１から照射されるＸ線の投影中心位置がＣ地点に達するまでＣ型アーム７のスライド回転を続行させながらステップＳ２からの処理を繰り返し行う。算出結果が、接触有りという情報内容ならば、ステップＳ５に進む。

〔ステップＳ５〕位置関係算出部２５は、３次元モデル外形データの親ボックスに基づいて接触対象物を特定する。このとき、接触対象物に各Ｘ線撮像機構４，８に備わったＦＰＤ２，６が含まれていない場合、ステップＳ６に進み、接触対象物に少なくともＦＰＤ２，６のいずれか一方が含まれていればステップＳ７に進む。

〔ステップＳ６〕接触対象物がＦＰＤ２，６以外の部分であることを示す信号が位置関係算出部２５から撮像系移動制御部１９に向けて出力される。この信号を受信した撮像系移動制御部１９は、両Ｘ線撮像機構４，８同士の接近距離が予め設定した接触回避可能な最小距離となる位置で停止するように第２撮像系移動機構１８を作動制御する。そして、第２Ｘ線撮像機構８の移動が停止した時点で接触回避処理が終了する。

〔ステップＳ７〕位置関係算出部２５は、接触対象物であるＦＰＤを移動制御した場合の接触回避の可能性について判定する。この判定としては、ＦＰＤおよび接触対象物の移動方向と移動目的地に到達するまでのＦＰＤと対象物の移動軌道を演算により算出する。そして、仮想３次元空間において、算出して求めた両接触対象物の移動軌跡上に沿って接触対象物の３次元モデル外形データの親ボックスを移動させるシミュレーションを行う。このシミュレーションの過程で、親ボックス同士が接触するとき、さらに最小ボックスに分割してゆき接触部位を特定する。このシミュレーションによりＦＰＤの接触部位が特定されると、この特定結果および移動方向から、Ｃ型アームの保持平面上に相当する仮想３次元空間におけるＦＰＤ２，６の接触回避方向を求める。

ＦＰＤ２，６の回避方向が求まると、位置関係算出部２５は、接触回避シミュレーションを実行し、接触の有無の判定を行う。本実施例の場合、図７に示すように、Ｃ型アーム７をＣ地点方向にスライド回転させつつ、ＦＰＤ６をＣ型アーム７のスライド回転方向と反対方向にスライドさせるとともに、ＦＰＤ２をＦＰＤ６と反対方向にスライドさせる。つまり、Ｃ型アーム７については、他方の第１Ｘ線撮像機構４に近接させつつ、ＦＰＤ２，６については、それそれをＣ型アーム３，７の保持平面上で移動可能な範囲内で相対離反移動させる。

さらに、このシミュレーションの過程で、ＦＰＤ２，６の検出面に透過Ｘ線の全てが投影されつつもＦＰＤ２，６同士の接触回避可能な移動距離を求める。

ずなわち、このシミュレーションでは両ＦＰＤ２，６の接触を回避可能であると判定した場合、位置関係算出部２５は、ＦＰＤ２，６同士が接触しない最小距離となる位置、およびそのときの第２Ｘ線撮像機構８の停止位置を算出する。そして、この算出結果を撮像系移動制御部１９および検出器移動制御部２８に送信し、ステップＳ９進む。

逆に、シミュレーションの結果、両ＦＰＤ２，６の接触を回避できないと判定した場合、位置関係算出部２５は、ＦＰＤ２，６同士が接触しない距離で、第２Ｘ線撮像機構８が停止可能な位置情報を含む停止信号を撮像系移動制御部１９に送信し、ステップＳ８に進む。

〔ステップＳ８〕撮像系移動制御部１９は、位置関係算出部２５からの受信信号の情報の応じて第２撮像系移動機構１８を作動制御し、第２Ｘ線撮像機構８を所定の位置で強制的に停止させる。この処理により、ＦＰＤ２，６同士の接触回避処理が終了する。なお、この場合は、Ｃ型アーム７が目的地のＣ地点に到達していないので、Ｘ線管５から照射され、被検体Ｍを透過した透過Ｘ線をＦＰＤ６は検出できない。

〔ステップＳ９〕撮像系移動制御部１９は、位置関係算出部２５からの受信信号の情報の応じて第２Ｘ線撮像機構８のＣ型アーム７を回転するモータ（図示省略）を減速させて所定の位置で停止させる。このＣ型アーム７を停止させるまでに検出器移動制御部２８は、両検出器移動機構２６，２７を作動制御してＦＰＤ２，６のそれぞれを、図８に示すように、相対離反移動させて所定の位置に停止させる。したがって、ＦＰＤ２，６同士の接触が回避される。同時に、ＦＰＤ６は、Ｘ線管５から照射され、被検体Ｍを透過した透過Ｘ線を検出する。以上で、本実施例装置の回避動作が終了する。

以上に詳述したように、実施例装置によれば、各Ｘ線撮像機構４，８が移動することにより両Ｘ線撮像機構４，８同士が接触するような場合であっても、その接触する対象物がＣ型アーム３，７の保持部位の外形からはみ出るＦＰＤ２，６であれば、ＦＰＤ２，６を保持平面上で接触を回避する方向に移動させることにより、ＦＰＤ２，６で透過Ｘ線を検出しつつも接触を回避させることができる。

このとき、ＦＰＤ２，６同士を相対離反移動させることにより、ＦＰＤ２，６同士が、互いに近接する側寄りの検出面を利用して透過Ｘ線を検出することができるので、被検体Ｍの関心部位を起点に分岐する２つのコーンビーム状の透過Ｘ線がなす開き角度α’を、図９に示す従来装置の開き角度αに比べて小さくすることができる。すなわち、従来装置に比べて、両Ｘ線撮影機構４，８をより近接させることができるので、撮像透過Ｘ線の検出できないデッドスペースを抑えることができる。

この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）実施例装置では、物体同士が接触する位置関係にあるか否かを判定するアルゴリズムを利用して相対的位置関係の情報を算出する構成であったが、次にように構成してもよい。

例えば、Ｘ線管１，５やＦＰＤ２，６やＣ型アーム３，７など各Ｘ線撮像機構４，８を構成する可動部分の各側面に複数個の静電容量式の近接センサを配備し、その近接センサが接近する対象物を検出したときに、その静電容量の変化をもとに、接近する対象物が存在する方向、距離などを位置関係算出部２５により算出させる。そして、その算出結果に基づいて位置関係算出部２５が、接触対象物である両Ｘ線撮像機構４，８同士や、ＦＰＤ２，６同士の接触を回避可能とする移動方向および移動距離を算出するように構成すればよい。

（２）実施例装置において、さらにＸ線管にビーム径を絞る絞りを備え、関心部位にのみＸ線が照射されるようにビーム径を縮小した状態で、かつ、両ＦＰＤ２，６を保持平面上で相対離反移動させた状態で、ＦＰＤ２，６が互いに近接する検出面よりで透過Ｘ線を検出するように構成してもよい。この構成によれば、２つの透過Ｘ線がなす開き角度αをより一層に小さくすることができ、透過Ｘ線を検出できないデッドスペースを最小限に縮小することができる。

（３）実施例装置は、床設置タイプと天井走行タイプのＸ線撮像機構を装備する構成であったが、Ｘ線撮像機構は、全て床設置タイプでもよいし、全て天井走行タイプであってもよく、さらに床走行タイプのものを用いることもできる。

（４）実施例装置は、Ｘ線検出器がＦＰＤであったが、Ｘ線検出器としてイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ管）を用いてもよい。

（５）実施例装置では、Ｘ線撮像機構が２組であったが、２組に限らず３組以上であってもよい。また、ＦＰＤ２，６の移動制御は、ＦＰＤ同士が接近した場合に限らず、他の対処物、例えば天板や他の構造物に接近した場合についても、その対象物に対して離反するように移動制御される。

（６）実施例装置は、医療用の装置であったが、この発明の装置は、工業用の装置にも適用することができる。

（７）実施例装置では、天板１０が移動可能な構成であったが、この発明の装置は、天板１０が移動しない構成にも適用することができる。

実施例のＸ線透視撮影装置の全体構成を示す斜視図である。 実施例のＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。 ＶＯＸＥＬ形式の３次元モデル外形データのフォーマットを説明するための模式図である。 ＢＳＰツリー形式の３次元モデル外形データのフォーマットを説明するための模式図である。 実施例装置における接触回避プロセスを示すフローチャートである。 実施例装置におけるＸ線撮像機構の移動状況を示す模式図である。 実施例装置におけるＸ線撮像機構の移動状況を示す模式図である。 実施例装置におけるＸ線撮像機構の移動状況を示す模式図である。 従来のダブル撮像機構方式のＸ線撮像機構における２組のＸ線撮像機構を示す模式図である。

符号の説明

１，５ … Ｘ線管
２，６ … ＦＰＤ（Ｘ線検出器）
３，７ … Ｃ型アーム（支持用のアーム）
４ … 第１Ｘ線撮像機構
８ … 第２Ｘ線撮像機構
９ … Ｘ線撮像系移動機構
１０ … 天板
１７ … 第１撮像系移動機構
１８ … 第２撮像系移動機構
１９ … 撮像系移動制御部
２４ … 形状データ登録部
２５ … 位置関係算出部
２６ … 第１検出器移動機構
２７ … 第２検出器移動機構
２８ … 検出器移動制御部
Ｍ … 被検体
Ｑ … アイソセンタ

Claims (6)

1. Ｘ線照射用のＸ線管と透過Ｘ線検出用のＸ線検出器が支持用のアームの両端に対向配備されたＸ線撮像機構を備えているとともに、このＸ線撮像機構を移動させるＸ線撮像系移動機構を備えたＸ線撮影装置において、
   前記Ｘ線撮像機構のアームに配備されたＸ線検出器を保持平面上で平行移動させるＸ線検出器移動機構と、
   前記Ｘ線撮像機構が移動しているとき、前記Ｘ線撮像機構の位置を検出するセンサ、および前記センサの検出結果に基づいて対象物に接近していることを検知して検知信号を出力し、かつ、前記Ｘ線検出器の接触回避方向を決定する位置関係算出手段を有する検知手段と、
   前記検知手段から信号が出力された場合、前記Ｘ線撮像機構を近接させつつ、少なくともＸ線検出器が、接近する対象物に対して離反するように前記アームの保持平面上で前記接触回避方向に平行移動させるように、前記Ｘ線検出器移動機構を作動制御する移動機構制御手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
   前記対象物は、前記Ｘ線管とＸ線検出器を備えたＸ線撮像機構であり、
   少なくとも１つの前記Ｘ線撮像機構が移動しているとき、他のＸ線検撮像機構に接近していることを前記検知手段が検知した場合、前記移動機構制御手段が、その検知信号に基づいて、前記Ｘ線撮像機構同士を近接させつつ、少なくとも一方のＸ線検出器が、接近する他のＸ線撮像機構に対して離反するように前記アームの保持平面上でＸ線検出器を平行移動させるように前記Ｘ線検出器移動機構を作動制御するように構成した
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
3. 請求項２に記載のＸ線撮影装置において、
   前記検知手段は、各Ｘ線撮像機構の３次元外形形状に対応する３次元モデル外形データを登録する形状データ登録手段を有し、
   前記位置関係算出手段は、各Ｘ線撮像機構の現在位置および３次元モデル外形データに基づいて、各Ｘ線撮像機構同士とＸ線検出器同士の距離情報、および各Ｘ線撮像機構同士とＸ線検出器同士の相対的位置関係の情報をリアルタイムに算出し、
   前記移動機構制御手段は、前記各Ｘ線撮像機構を装置の機械的中心点を基準点とする共通の位置座標系にしたがってそれぞれを移動させるとともに、前記位置関係算出手段により算出された前記各情報を参酌しながら前記Ｘ線撮像機構同士を近接させつつ、前記Ｘ線検出器が接触を回避する方向に移動するように前記Ｘ線検出器移動手段を作動制御することを特徴とするＸ線撮影装置。
4. 請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
   前記センサは、静電容量式の近接センサであり、
   前記位置関係算出手段は、各近接センサの容量変化に基づいてＸ線検出器同士の相対的位置関係の情報をリアルタイムに算出し、
   前記移動機構制御手段は、前記位置関係算出手段により算出された各Ｘ線検出器の相対的位置関係の情報を参酌しながら前記Ｘ線撮像機構同士を近接させつつ、接近し合う前記Ｘ線検出器同士が接触を回避する方向に移動するように、前記Ｘ線検出器移動手段を作動制御する
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
5. 請求項３または請求項４に記載のＸ線撮影装置において、
   前記位置関係算出手段は、近接するＸ線撮像機構同士およびＸ線線検出器同士の最小距離を算出するアルゴリズムを利用してＸ線検出器同士の相対的位置関係の情報を算出するように構成されている
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
   前記各Ｘ線管は、Ｘ線照射対象へのＸ線照射領域を調節する絞りと、
   前記各Ｘ線検出器同士が接近したとき、Ｘ線照射対象の関心部位の最小領域のみにＸ線を照射するように前記絞りを調節する絞り調節手段とを備え、
   前記位置関係算出手段は、前記絞り調節手段により照射領域の調節されＸ線が前記Ｘ線検出器の検出面内で検出されつつも、Ｘ線検出同士が接触しない最小間隔となる相対的位置関係の情報を算出するように構成されている
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。

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