JP5062312B2 - X線透視装置 - Google Patents

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この発明は、X線照射手段による被検体へのX線照射に伴って透過X線像検出手段から読み出しフレームレートにしたがって出力されるX線検出信号に基づいてX線透視画像が繰り返し取得・表示されるX線透視装置に係り、特に被検体の透過X線像の線量不足に起因するX線透視画像の画質低下を回避するための技術に関する。
近年、病院等の医療機関で診断・治療に用いられているX線透視装置は、図4に示すように、天板60の上に載置された被検体MにX線透視用のX線を照射するX線管61と、被検体Mの透過X線像を検出する2次元X線検出器62とを備え、X線管61による被検体MへのX線照射に伴って2次元X線検出器62から読み出しフレームレートにしたがってX線透視用のX線検出信号が繰り返し出力されるのと平行して、透過X線像検出器62から出力されるX線検出信号に基づいてX線透視画像が繰り返し取得・表示される(例えば、特許文献1を参照。)。
2次元X線検出器62は、イメージインテンシファイア(以下、適宜「I・I管」と略記)63とTVカメラ64を中心に構成されており、被検体Mの透過X線像はI・I管63でいったん電子に変換されてから更に可視光像に変換された後、TVカメラ64で撮影されてX線検出信号が得られる。透過X線像の線量が少なくて不足する時は、TVカメラ64から出力されるX線検出信号の信号強度が小さい時は、I・I管63とTVカメラ64の間に設置されているアイリス絞り65を開いて可視光像の光量を増加させてX線検出信号の信号強度を高めることで、透過X線像の線量不足を補っている。
特開2004−194702号公報(第3〜4頁、図1)
しかしながら、従来のX線透視装置は、透過X線像の線量が不足している場合、往々にしてX線透視画像の画質が低下するという問題がある。
2次元X線検出器62から出力されるX線検出信号の信号強度が微弱な時は、普通、アイリス絞り65を大きく開いて可視光像の光量を必要量にする。ただ、アイリス絞り65を大きく開くと光雑音が増す一方、被検体Mの透過X線像の線量は変わらないので、X線検出信号のS/N比が大きく低下する。その結果、X線透視画像はノイズが多い低画質画像となってしまうのである。
X線管61で被検体Mに照射するX線の線量を増やせば、透過X線像の線量が増えることにはなるが、被検体Mが被曝する線量は被検体Mへの照射X線の線量に比例して増える。そのため、透過X線像の線量が不足するからといって、被検体Mに照射するX線の線量を増やすのにも限度があり、被検体Mの腹部を横からX線透視する場合や、被検体Mが非常に太っている場合には、アイリス絞り65を大きく開かないと必要な光量を確保することができず、X線透視画像の画質低下が起こり易い。
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、被検体の透過X線像の線量不足に起因するX線透視画像の画質低下を被検体の被曝線量の増加を伴わずに回避することができるX線透視装置を提供することを目的とする。
本発明は、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、本発明に係るX線透視装置は、被検体にX線透視用のX線を照射するX線照射手段と、被検体の透過X線像を検出して蓄積処理しX線透視用のX線検出信号として出力する透過X線像検出手段とを備え、X線照射手段による被検体へのX線照射に伴い透過X線像検出手段から読み出しフレームレートにしたがって出力されるX線検出信号に基づいてX線透視画像が繰り返し取得・表示されるX線透視装置において、X線検出信号の読み出しフレームレートが下がると蓄積処理の時間が延びる透過X線像検出手段として備えられた2次元X線検出手段と、前記透過X線像の線量を測り、前記線量が十分か否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、透過X線像の線量不足とならないように被検体への照射X線の線量を該被検体の許容被曝線量に基づく単位時間当たりの最大許容線量を超えない範囲で増加させるX線照射制御部と、照射X線の線量が前記最大許容線量に到達したことを示す前記X線照射制御部からの報知と前記判定手段の判定結果とに基づいて、被検体に最大許容線量のX線が実際に照射されている状態で透過X線像の線量が不足していることを検知する線量不足検知手段と、線量不足検知手段により透過X線像の線量不足が検知された時に読み出しフレームレートを引き下げるフレームレート引き下げ手段とを備えていることを特徴とするものである。
[作用・効果]本発明のX線透視装置によるX線透視撮影の実行中は、X線照射手段が被検体にX線透視用のX線が照射すると共に、透過X線像検出手段としての2次元X線検出手段が被検体の透過X線像を検出して蓄積処理しX線透視用のX線検出信号として読み出しフレームレートで出力するのと平行して、2次元X線検出手段から読み出しフレームレートにしたがって出力されるX線検出信号に基づいてX線透視画像が繰り返し取得・表示される。
そして、X線透視実行中、X線照射手段により被検体に最大許容線量のX線を照射しても透過X線像の線量が不足することが線量不足検知手段によって検知された時は、直ちにフレームレート引き下げ手段によって読み出しフレームレートが引き下げられて2次元X線検出手段では被検体の透過X線像を検出して蓄積処理する時間が延長される。その結果、透過X線像の線量が不足していても、2次元X線検出手段から出力されるX線透視用のX線検出信号は、被曝線量の増加も雑音の増加も伴わない蓄積処理の時間延長により十分な信号強度になる。したがって、透過X線像の線量が不足している時でも、被曝線量の増加を伴うことなくノイズの少ないX線透視画像が取得できる。
即ち、本発明のX線透視装置の場合、X線透視実行中、被検体の透過X線像の線量が被検体に最大許容線量のX線を照射しても不足することが線量不足検知手段によって検知された時は、透過X線像検出用の2次元X線検出手段に対する読み出しフレームレートが直ちにフレームレート引き下げ手段で引き下げられ、2次元X線検出手段では透過X線像を検出して蓄積処理する時間が延長されるので、透過X線像の線量が不足していても、2次元X線検出手段から出力されるX線透視用のX線検出信号は、雑音の増加も伴わない蓄積処理の時間延長により、透過X線像の線量が同一のままで十分な信号強度になる。したがって、透過X線像の線量が不足している時でも、被曝線量の増加を伴うことなくノイズの少ないX線透視画像が取得できる。
その結果、被検体の透過X線像の線量不足に起因するX線透視画像の画質低下を被検体の被曝線量の増加を伴わずに回避することができる。
本発明のX線透視装置の場合、X線透視実行中、被検体の透過X線像の線量が被検体に最大許容線量のX線を照射しても不足することが線量不足検知手段によって検知された時は、透過X線像検出用の2次元X線検出手段に対する読み出しフレームレートが直ちにフレームレート引き下げ手段で引き下げられ、2次元X線検出手段では透過X線像を検出して蓄積処理する時間が延長されるので、透過X線像の線量が不足していても、2次元X線検出手段から出力されるX線透視用のX線検出信号は、雑音の増加も伴わない蓄積処理の時間延長により、透過X線像の線量が同一のままで十分な信号強度になる。したがって、透過X線像の線量が不足している時でも、被曝線量の増加を伴うことなくノイズの少ないX線透視画像が取得できる。
よって、本発明のX線透視装置によれば、被検体の透過X線像の線量不足に起因するX線透視画像の画質低下を被検体の被曝線量の増加を伴わずに回避することができる。
実施例のX線透視装置の全体構成を示すブロック図である。 実施例のX線透視装置に用いられている2次元X線検出器の具体的構成を示す模式図である。 2次元X線検出器に対する読み出しフレームレートの引き下げによる透過X線像の線量不足解消プロセスを示すフローチャートである。 従来のX線透視装置の撮像系の要部構成を示す模式図である。
この発明のX線透視装置の実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。図1は実施例に係る医用のX線透視装置の全体構成を示すブロック図、図2は実施例のX線透視装置で用いられている透過X線像検出用の2次元X線検出器の具体的構成を示す模式図である。
実施例のX線透視装置は、図1に示すように、被検体MにX線透視用のX線を照射するX線管1と、被検体Mの透過X線像を検出して蓄積処理してX線透視用のX線検出信号として出力する検出する2次元X線検出器2と、X線透視対象の被検体Mを載置する天板3と、2次元X線検出器2から出力されるX線透視用のX線検出信号に基づいてX線透視画像を取得する透視画像取得部4と、透視画像取得部4で取得されたX線透視画像やX線透視に必要な操作メニュー等を表示する表示モニタ5などを備えている。
被検体MのX線透視を実行する場合、X線管1から天板3に載置された被検体MにX線が照射されるのに伴って2次元X線検出器2から出力されるX線検出信号に基づいて透視画像取得部4でX線透視画像が取得されると共に、透視画像取得部4で取得されたX線透視画像は速やかに表示モニタ5の画面に映し出されて表示される。また、X線透視の為の指令やデータを入力する時は、必要に応じて表示モニタ5の画面に操作メニューを表示したり等して、操作部6から指令やデータを入力する。
X線管1による被検体MへのX線照射は、高圧電源(図示省略)を含むX線照射制御部7が実行する制御にしたがって行なわれる。X線照射制御部7は操作部6などで予め設定された管電圧・管電流等の照射条件に応じてX線管1に対してX線照射に必要な制御を実行する。
2次元X線検出器2からのX線検出信号の出力(読み出し)は、フレームレート設定部8で設定されている読み出しフレームレートで規定される時間間隔で繰り返し行なわれるのに加え、2次元X線検出器2からX線検出信号が出力される毎に透視画像取得部4でX線透視画像が取得されて表示モニタ5の画面に映し出される。
即ち、X線透視画像の取得・表示がフレームレートで規定される時間間隔で繰り返されることによってX線透視が実行される。
実施例のX線透視装置では、通常、フレームレート設定部8で設定される読み出しフレームレートの値は、30フレーム/秒である。つまり、実施例の装置の場合、通常時のX線透視では、約33ミリ秒(mSEC)間隔でX線透視画像の取得・表示が繰り返し行なわれる。
なお、フレームレート設定部8で設定される読み出しフレームレートの値は、操作部6による設定操作で変更が可能となっている。
透過X線像検出用の2次元X線検出器2は、図2に示すように、イメージインテンシファイア(以下、適宜「I・I管」と略記)9と、可視光像伝達用光学系10と、TVカメラ11と、カメラコントロールユニット(以下、適宜「CCU」と略記)12とを中心に構成されている。
2次元X線検出器2では、イメージインテンシファイア9によって被検体Mの透過X線像がいったん電子に変換されてから出力蛍光面9Aで可視光像に変換されて検出された後、可視光像伝達用光学系10の光学レンズ10A,10B等によってTVカメラ11の受光面に伝達結像されて蓄積処理される。
TVカメラ11の受光面には多数の光電変換蓄積ユニット(図示省略)が2次元マトリックスで配置されており、各光電変換蓄積ユニットによって可視光像が分割された状態で積分処理されることにより光電変換蓄積ユニット毎にX線検出信号が生成される。
CCU12はフレームレート設定部8で設定されている読み出しフレームレートで規定される時間間隔で光電変換素子毎に生成されたX線検出信号を読み出して透視画像取得部4へ出力する動作を繰り返す。つまり、X線透視の実行中は、光電変換蓄積ユニットから画像1枚分のX線検出信号が読み出されると、光電変換蓄積ユニットが次の画像1枚分のX線検出信号生成の為に再び可視光像の蓄積処理を始める動作が繰り返される。
2次元X線検出器2の場合、X線検出信号の読み出しフレームレートが下がると蓄積処理の時間が延長される構成となっている。画像1枚についての可視光像の蓄積処理の時間は、X線検出信号の読み出しの繰り返し時間間隔と略同じ時間である。ひとつの繰り返し時間間隔の到来と略同時に蓄積処理が始まり、その繰り返し時間間隔が終わる直前まで蓄積処理が続けられるのである。ちなみに、30フレーム/秒のフレームレートでの蓄積処理時間は約30mSECであり、15フレーム/秒のフレームレートでの蓄積処理時間は約60mSECである。
また、2次元X線検出器2の可視光像伝達用光学系10で伝達される可視光像の光量は光学レンズ10A,10Bの間に設けられたアイリス絞り13で適当に調整される。光量調整用のアイリス絞り13の開度は一定の固定絞りでもよいし、開き過ぎで画質が低下しない範囲で開度が調節できる可変絞りであってもよい。
一方、可視光像伝達用光学系10の光学レンズ10Aとアイリス絞り13の間には、I・I管9で検出された可視光像の光量を測定するフォトマルチプライア14が設けられている。このフォトマルチプライア14の測定出力は透過X線像の線量と正比例関係にあり、フォトマルチプライア14の測定出力の大きさで透過X線像の線量を知ることができる。すなわちフォトマルチプライア14の測定出力が大きいほど透過X線像の線量が多く、フォトマルチプライア14の測定出力が小さいほど透過X線像の線量が少ないことになる。
他方、フォトマルチプライア14の後段にフォトマルチプライア14の測定出力に基づき可視光像の光量が十分か否かをチェックする光量チェック部15が設けられている。光量チェック部15の場合、具体的にはX線透視画像の画質低下を招かない必要最小限の透過X線像の線量の時の可視光像の光量に対応するフォトマルチプライア14の測定出力が予め測定されてしきい値としてセットされていて、フォトマルチプライア14の測定出力がしきい値以上であると可視光像の光量は十分(つまり透過X線像の線量不足なし)と判定され、しきい値未満であると可視光像の光量は不十分(つまり透過X線像の線量不足有り)と判定される。
この光量チェック部15のチェック結果はX線照射制御部7に送り込まれており、フォトマルチプライア14の測定出力がしきい値未満で可視光像の光量は不十分と判定された時は、X線照射制御部7は被検体Mへの照射X線の線量を増加させる。このX線照射制御部7による照射X線の線量増加は、光量チェック部15のチェック結果がフォトマルチプライア14の測定出力がしきい値以上で可視光像の光量が十分と判定されるか、あるいは、照射X線の線量が最大許容線量に達する迄続けられる。
さらに、実施例のX線透視装置は、被検体に最大許容線量のX線を照射しても透過X線像の線量が不足することを検知する線量不足検知部16と、線量不足検知部16により透過X線像の線量不足が検知された時に読み出しフレームレートを引き下げるフレームレート引き下げ部17を備えている。以下、これら線量不足検知部16およびフレームレート引き下げ部17について具体的に説明する。
線量不足検知部16には光量チェック部15により可視光像の光量が不十分であることが報知されると共に、X線照射制御部7により照射X線の線量が最大許容線量へ到達したことが報知される構成とされていて、線量不足検知部16に光量チェック部15による透過X線像の線量不足を意味する可視光像の光量不十分の報知と、X線照射制御部7による照射X線線量の最大許容線量への到達とが同時に報知された時は、線量不足検知部16が被検体Mに最大許容線量のX線を照射しても透過X線像の線量が不足することを検知する。
フレームレート引き下げ部17には線量不足検知部16から透過X線像の線量不足検知が報知される構成とされていて、線量不足検知部16からの透過X線像の線量不足検知の報知がフレームレート引き下げ部17に到達すると、フレームレート引き下げ部17は直ちにフレームレート設定部8で設定されている読み出しフレームレートを引き下げる。フレームレートを引き下げは、例えばフレームレート設定部8で設定中のフレームレートを半分に落とす形態が挙げられる。この形態の場合、30フレーム/秒のフレームレートであれば、15フレーム/秒のフレームレートに引き下げられる。
読み出しフレームレートが半分に引き下げられると、透過X線像の線量が不足していても、被検体の透過X線像を検出して蓄積処理しX線透視用のX線検出信号として出力する2次元X線検出器2の場合は蓄積処理の時間が倍に延長される。したがって、透過X線像の線量が変わらなくても、X線透視用のX線検出信号の信号強度が倍となり、照射X線の線量が同じままで透過X線像の線量不足が事実上解消されたことになる。
なお、実施例の装置の場合、被検体Mに最大許容線量のX線が実際に照射されている状態で線量不足検知部16による透過X線像の線量不足検知がなされるので、線量不足検知部16の検知精度は高い。
また、主制御部18は、コンピュータ(CPU)と動作プログラムを中心に構成されていて、操作部6等による各種の指令入力、あるいは、X線撮影の進行状況などに応じて適切な命令信号やデータを必要な処へ適時に送出し、装置全体を常に適切に動作させる統括制御機能を果たす。
続いて、以上に述べた実施例のX線透視装置において、透過X線像の線量不足の時、2次元X線検出器に対する読み出しフレームレートの引き下げにより線量不足を解消するプロセスを図面を参照しながら説明する。図3は2次元X線検出器に対する読み出しフレームレートの引き下げによる透過X線像の線量不足解消プロセスを示すフローチャートである。以下、被検体Mは天板3に搭載されていて、X線透視が既に始まっている段階から説明する。
〔ステップ1〕光量チェック部15が可視光像の光量が十分か否かをチェックし、可視光像の光量が不十分であれば、次のステップS2に進み、可視光像の光量が十分であれば、再びステップS1を繰り返す。
〔ステップ2〕X線照射制御部7が被検体Mへの照射X線の線量を増加させる。
〔ステップ3〕照射X線の線量が最大許容線量に達していなければ、ステップS1に戻る。照射X線の線量が最大許容線量に達していれば、ステップS4に進む。
〔ステップ4〕線量不足検知部16が光量チェック部15から可視光像の光量が不十分である報知を受けとっているか否かをチェックし、可視光像の光量が不十分であることが報知されていれば、ステップS5に進み、可視光像の光量が十分であればステップS1に戻る。
〔ステップ5〕フレームレート引き下げ部17によりフレームレート設定部8で設定されている読み出しフレームレートが引き下げられる。
〔ステップ6〕X線透視を継続するのであれば、引き下げられた読み出しフレームレートでX線透視を続行すると共に、ステップS1に戻る。X線透視を停止するのであれば、読み出しフレームレートの引き下げによる透過X線像の線量不足解消プロセスは終了することとなる。
以上に述べたように、実施例のX線透視装置の場合、X線透視実行中、被検体Mの透過X線像の線量が被検体Mに最大許容線量のX線を照射しても不足することが線量不足検知部16によって検知された時は、透過X線像検出用の2次元X線検出器2に対する読み出しフレームレートが直ちにフレームレート引き下げ部17で引き下げられ、2次元X線検出器2では透過X線像を検出して蓄積処理する時間が延長されるので、透過X線像の線量が不足していても、2次元X線検出器2から出力されるX線透視用のX線検出信号は、雑音の増加も伴わない蓄積処理の時間延長により、透過X線像の線量が同一のままで十分な信号強度になる。したがって、透過X線像の線量が不足している時でも、被曝線量の増加を伴うことなくノイズの少ないX線透視画像が取得できる。
よって、実施例のX線透視装置によれば、被検体Mの透過X線像の線量不足に起因するX線透視画像の画質低下を被検体Mの被曝線量の増加を伴わずに回避できる。
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)実施例のX線透視装置の場合、I・I管9を用いた透過X線像検出用の2次元X線検出器2が用いられていたが、透過X線像検出用の2次元X線検出器としてフラットパネル型X線検出器(FPD)を用いるようにしてもよい。
(2)実施例のX線透視装置の場合、透過X線像の線量を可視光像の光量で測る構成であったが、透過X線像の線量は可視光像の光量で測ることに限られるものではなく、例えば透過X線像の線量をX線検出信号の信号強度で測る構成であってもよい。
(3)実施例のX線透視装置の場合、被検体Mの透過X線像の線量不足時に読み出しフレームレートを半分に切り下げる態様を挙げたが、読み出しフレームレートの切り下げの度合いは、例えば被検体Mの透過X線像の線量不足の程度に比例させて連続的に引き下げる構成としてもよい。
(4)実施例のX線透視装置の場合、フレームレート設定部8あるいはフレームレート切り下げ部17が2次元X線検出器2の外にあったが、フレームレート設定部8あるいはフレームレート切り下げ部17は2次元X線検出器2の例えばCCU12に組み込まれているようであってもよい。
(5)実施例のX線透視装置の場合、被検体Mに最大許容線量のX線が実際に照射されている状態で線量不足検知部16による透過X線像の線量不足検知がなされる構成であったが、フォトマルチプライア14の測定出力とX線の照射条件等にしたがって演算を行なって被検体Mに最大許容線量のX線を仮に照射した時のフォトマルチプライア14の測定出力を算定することにより透過X線像の線量をチェックするようにして、被検体Mに最大許容線量のX線が仮に照射した状態で線量不足検知部16による透過X線像の線量不足検知がなされる構成としてもよい。
(6)実施例の装置は、医用の装置であったが、この発明の装置は、医用に限らず、例えば工業用や原子力用の装置などにも適用することができる。
1 … X線管(X線照射手段)
2 … 2次元X線検出器(透過X線像検出手段)
4 …透視画像取得部
5 …表示モニタ
7 …X線照射制御部
8 …フレームレート設定部
16 …線量不足検知部(線量不足検知手段)
17 …フレームレート引き下げ部(フレームレート引き下げ手段)
M …被検体

Claims (1)

  1. 被検体にX線透視用のX線を照射するX線照射手段と、
    被検体の透過X線像を検出して蓄積処理しX線透視用のX線検出信号として出力する透過X線像検出手段とを備え、
    X線照射手段による被検体へのX線照射に伴い透過X線像検出手段から読み出しフレームレートにしたがって出力されるX線検出信号に基づいてX線透視画像が繰り返し取得・表示されるX線透視装置において、
    X線検出信号の読み出しフレームレートが下がると蓄積処理の時間が延びる透過X線像検出手段として備えられた2次元X線検出手段と、
    前記透過X線像の線量を測り、前記線量が十分か否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段の判定結果に基づいて、透過X線像の線量不足とならないように被検体への照射X線の線量を該被検体の許容被曝線量に基づく単位時間当たりの最大許容線量を超えない範囲で増加させるX線照射制御部と、
    照射X線の線量が前記最大許容線量に到達したことを示す前記X線照射制御部からの報知と前記判定手段の判定結果とに基づいて、被検体に最大許容線量のX線が実際に照射されている状態で透過X線像の線量が不足していることを検知する線量不足検知手段と、
    線量不足検知手段により透過X線像の線量不足が検知された時に読み出しフレームレートを引き下げるフレームレート引き下げ手段と
    を備えていることを特徴とするX線透視装置。
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