JP5110295B2

JP5110295B2 - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JP5110295B2
Application number: JP2008107016A
Authority: JP
Inventors: 裕介三浦
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: JP2009254570A

Description

本発明は、Ｘ線管から被検体に対してＸ線を照射し、被検体からの透過Ｘ線をＸ線検出器によって検出することにより、被検体のＸ線透視像を撮影するＸ線診断装置に関するものである。

従来のＸ線診断装置においては、Ｘ線管およびＸ線検出器が天板を挟んで対向するように支持アームに取り付けられ、支持アームおよび天板が相対移動せしめられることによって、Ｘ線管およびＸ線検出器の対が天板の長手方向に沿って互いに同一方向に移動せしめられ、その移動の間に、Ｘ線管から被検体に対してＸ線が順次照射され、その都度被検体からの透過Ｘ線がＸ線検出器によって検出されて、複数のＸ線透視像が撮影されるようになっている（例えば、特許文献１、２参照）。

得られたＸ線透視像はモニタに表示されまたはプリントアウトされ、医師による診断や治療に用いられる。そして、例えば、人体下肢の血管内治療においては、Ｘ線透視像に基づいて血管の寸法が測定されることによって血管の断面情報や３次元的構造情報が取得され、診断がなされ、また、治療に必要な器具や材料等が決定される。

ところで、Ｘ線診断装置によって取得されるＸ線透視像は２次元の投影像であるから、Ｘ線管、被検体中の撮影対象およびＸ線検出器の位置関係が変動すると、その撮影対象のＸ線透過像中の拡大率が変動する。すなわち、図６に示すように、Ｘ線管２１、天板２２およびＸ線検出器２３の位置が固定されているとき、被検体２４中の浅い位置にある撮影対象２５と、深い位置にある撮影対象２６とではＸ線透視像２７中におけるその拡大率が異なる。したがって、Ｘ線透視像から撮影対象の実際の寸法を精度良く測定するためには、Ｘ線管２１、天板２２およびＸ線検出器２３の位置関係と、撮影方向に沿ったその撮影対象の被検体２４中の深さが知られていなければならない。特に、血管等の組織については、体内のどの深さ位置にあるかは個体差があるので、一方向から撮影したＸ線透過像だけでは実際の寸法を測定することが難しい。

しかしながら、従来のＸ線診断装置を用いた人体下肢の血管治療においては、Ｘ線管、天板およびＸ線検出器の位置関係や、大腿部からつま先に向かって先細り状になっているという下肢の構造、および下肢中の血管の深さ等は考慮されず、一方向から撮影されたＸ線透過像に基づいて、血管の寸法が測定され、その測定結果が診断や治療に用いられていた。このため、Ｘ線透視像に基づいて測定された血管の寸法と、実際の寸法とが大きく異なる場合があり、正確な診断および的確な治療を行うことができない場合があるという問題があった。
特開２００４−２６１５２８号公報特開２００７−２６０２５０号公報

したがって、本発明の課題は、Ｘ線透視像から撮影対象の寸法を精度良く測定することができるＸ線診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、被検体が載置される天板と、前記被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管と、前記被検体からの透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を、それらが前記天板を挟んで対向するように支持する支持部と、前記支持部および前記天板を相対移動させる移動機構と、前記天板に対する前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の位置を検出する相対位置検出部と、前記移動機構を制御して、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を、前記天板の左右にそれぞれ位置する第１動作位置、または前記天板の上下にそれぞれ位置する第２動作位置に配置する動作位置切替部と、前記第１動作位置において、前記Ｘ線管からＸ線を前記被検体に照射し、前記被検体からの透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器によって検出し、第１のＸ線透視像を撮影する第１撮影部と、前記第１のＸ線透視像に基づき、撮影対象の前記被検体中における位置を測定し、その測定値を、当該撮影時の前記相対位置検出部の検出値とともに基準データとして記録する基準データ取得部と、を備え、前記基準データ取得部は、前記第１のＸ線透視像中の撮影対象部分を特定する撮影対象特定手段と、前記第１のＸ線透視像中の前記撮影対象部分の位置を測定する撮影対象位置測定手段と、を有しており、さらに、前記第２動作位置において、前記基準データ、並びに前記相対位置検出部の検出値を参照しつつ前記移動機構を制御して、撮影すべき第２のＸ線透視像中の撮影対象の拡大率が一定になるように前記支持部および前記天板を相対移動させて前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を前記被検体の長手方向に移動させ、その移動の間に、前記Ｘ線管から前記被検体に対してＸ線を順次照射し、その都度前記被検体からの透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器によって検出して、前記第２のＸ線透視像を撮影する第２撮影部と、前記第２のＸ線透視像を出力するＸ線透視像出力部と、を備えたことを特徴とするＸ線診断装置を構成したものである。

上記構成において、好ましくは、前記撮影対象特定手段は、前記第１のＸ線透視像をディスプレイに表示し、操作者から、前記ディスプレイに表示した前記第１のＸ線透視像中の前記撮影対象部分の位置を特定する入力を受けるようになっており、また好ましくは、前記撮影対象特定部は、前記第１のＸ線透視像を画像処理することにより前記撮影対象部分を特定するようになっている。

また、前記第１撮影部は、前記第１動作位置において、前記移動機構を制御して、前記支持部および前記天板を相対移動させることにより前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を前記被検体の長手方向に移動させ、その移動の間に複数の位置において前記第１のＸ線透視像を撮影することが好ましい。
また、前記Ｘ線診断装置は、前記第１撮影部によって撮影されなかった撮影対象があった場合に、前記基準データ取得部に記録された基準データのうち、前記被検体の長手方向に沿った当該撮影対象の前後において取得されたデータに基づき、補間計算によって、当該撮影対象の前記被検体中における位置の推定測定値および対応する前記相対位置検出部の推定検出値を算出し、基準データとして前記基準データ取得部に記録する補間計算部をさらに備えていることが好ましく、また、前記第２のＸ線透視像から、前記拡大率に基づき前記被検体中の撮影対象の寸法を測定し、測定値を出力する寸法測定部をさらに備えていることが好ましい。

また好ましくは、前記移動機構は、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の対が前記天板に対して前記天板の長手方向に移動するとともに前記天板の長手方向中心軸に垂直な面内において前記長手方向中心軸のまわりに少なくとも９０°回転するように前記支持部を移動させる支持部移動機構と、前記天板を上下方向に移動させる移動機構と、からなっている。
また、前記支持部は支持アームからなり、前記支持アームの一端側に前記Ｘ線管が取り付けられ、他端側には前記Ｘ線検出器が取り付けられることが好ましく、また、好ましくは、前記被検体中の撮影対象は、人体の下肢の血管である。

本発明によれば、被検体中の撮影対象を、互いに直交する２方向からＸ線撮影するようにし、１の方向から撮影したＸ線透視像に基づいて撮影対象の被検体内における深さを測定しておき、次に、その測定値を参照して、該方向に直交する方向から、撮影対象の拡大率が一定になるように撮影を行うようにしたので、得られたＸ線透視像から撮影対象の寸法を高い精度で測定することができ、それによって、正確な診断および的確な治療が可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。図１は、本発明の１実施例によるＸ線診断装置の概略構成を示す側面図であり、図２は、図１の矢印Ｘ方向に見た図である。また、図３は、図１のＸ線診断装置の平面図であり、図４は、図３の矢印Ｙ方向に見た図である。なお、図４中、天板移動機構１２は省略してある。

図１を参照して、本発明によれば、被検体Ｍが載置される天板１と、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍからの透過Ｘ線を検出するＸ線検出器３と、Ｘ線管２およびＸ線検出器３を、それらが天板１を挟んで対向するように支持する支持部４が備えられる。Ｘ線検出器３は、この実施例では、ＦＰＤ（フラットパネル型Ｘ線検出器）からなっているが、ＦＰＤの代わりに、Ｉ．Ｉ．（Ｘ線蛍光増倍管）およびＴＶカメラ、あるいはＩＰ（イメージングプレート）等の任意の公知のＸ線検出器を用いることができる。また、支持部４は、この実施例では、Ｃ字状アームからなっているが、Ｃ字状アームの代わりに、任意の形状の支持アームを用いることができ、あるいは支持部をアーム以外の構造にしてもよい。
この実施例では、Ｘ線管２はＣ字状アーム４の一端側に取り付けられ、ＦＰＤ３はＣ字状アーム４の他端側に取り付けられている。

また、Ｃ字状アーム４を支持するとともに、Ｘ線管２およびＦＰＤ３の対が天板１に対して天板１の長手方向に移動し、かつ天板１の長手方向中心軸に垂直な面内において長手方向中心軸のまわりに少なくとも９０°回転するようにＣ字状アーム４を移動させるアーム移動機構が備えられる。アーム移動機構は、床面１１に配置され、天板１の長手方向にのびるガイドレール７と、ガイドレール７にスライド運動可能に取り付けられた支柱部５と、ガイドレール７の両端側にそれぞれ垂直な回転軸のまわりに回転可能に設けられた一対のロール９ａ、９ｂと、一対のロール９ａ、９ｂ間に張られたエンドレスベルト１０と、一方のロール９ａを回転させるモータ８と、を有している。そして、支柱部５がエンドレスベルト１０に固定され、モータ８によってエンドレスベルト１０が双方向に回転駆動せしめられることにより、支柱部５がガイドレール７に沿って往復スライド運動し得るようになっている。

Ｃ字状アーム４は、保持部６によって支柱部５に連結されている。支柱部５は、保持部６を、天板１の長手方向中心軸に垂直な平面内において、該中心軸のまわりに９０°回転させ、それによって、Ｘ線管２およびＦＰＤ３は、天板１の左右にそれぞれ位置する第１動作位置（図３および図４参照）、または天板１の上下にそれぞれ位置する第２動作位置（図１および図２参照）に配置され得るようになっている。
天板１は、天板移動機構１２によって支持されるとともに、上下方向に移動可能になっている。
また、本発明によれば、天板１に対するＸ線管２およびＦＰＤ３の位置を検出する相対位置検出部１３が備えられる。相対位置検出部１３は、ローラ９ａの回転軸に備えられたエンコーダからの出力信号に基づき、天板１の長手方向に測定されるＸ線管２およびＦＰＤ３の天板１に対する位置を検出する。一方、Ｘ線管２およびＦＰＤ３の光軸を結ぶ直線方向に測定されるＸ線管２およびＦＰＤ３のそれぞれの天板１に対する位置については、天板１および保持部６のそれぞれの床面１１からの高さ、保持部６に対するＣ字状アームの幾何学的配置、並びにＣ字状アームに対するＸ線管２およびＦＰＤ３の幾何学的配置がそれぞれ予め知られているので、相対位置検出部１３は、それらに基づく計算によって求めたものを検出値とする。

さらに、支柱部５を制御して、Ｘ線管２およびＦＰＤ３を、第１動作位置または第２動作位置に配置する動作位置切替部１５が備えられる。また、第１撮影部１６が備えられ、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が第１動作位置に配置されるとき（図３および図４参照）、モータ８および天板移動機構１２を制御して、Ｃ字状アーム４を天板１に対して移動させて、Ｘ線管２およびＦＰＤ３を被検体Ｍの長手方向に移動させ、その移動の間に、複数の位置においてＸ線管２からＸ線を被検体Ｍに照射し、被検体Ｍからの透過Ｘ線をＦＰＤ３によって検出し、第１のＸ線透視像を撮影するようになっている。

また、第１のＸ線透視像に基づき、撮影対象の被検体Ｍ中における位置を測定し、その測定値を、当該撮影時の相対位置検出部の検出値（この場合は、天板１の長手方向に測定されるＸ線管２およびＦＰＤ３の天板１に対する位置）とともに基準データとして記録する基準データ取得部１７が備えられる。基準データ取得部１７は、第１のＸ線透視像中の撮影対象部分を特定する撮影対象特定手段１７ａと、第１のＸ線透視像中の撮影対象部分の位置を測定する撮影対象位置測定手段１７ｂを有している。
撮影対象特定手段１７ａは、第１のＸ線透視像をディスプレイに表示し、例えば、操作者に対し、マウスを用いて、ディスプレイ表示された第１のＸ線透視像ディスプレイに表示した第１のＸ線透視像中の撮影対象部分にポインタを置いてマウスボタンをクリックさせることによって、第１のＸ線透視像中の撮影対象部分を特定する入力を受けるようになっている。あるいは、撮影対象特定手段１７ａは、第１のＸ線透視像を画像処理することにより撮影対象部分を特定するようになっている。これは、例えば、撮影対象部分に対して予め決定された画素値の閾値に基づいて第１のＸ線透視像のデータを２値化処理し、撮影対象部分を抽出することによってなされる。

第１撮影部１６によって撮影されなかった撮影対象があった場合には、補間計算部１８が、基準データ取得部１７に記録された基準データのうち、被検体Ｍの長手方向に沿った当該撮影対象の前後において取得されたデータに基づき、補間計算によって、当該撮影対象の被検体Ｍ中における位置の推定測定値および対応する相対位置検出部１３の推定検出値を算出し、基準データとして基準データ取得部１７に記録する。

この実施例では、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が第１動作位置に配置されるとき、Ｘ線管２およびＦＰＤ３を被検体Ｍの長手方向に移動させて、複数の位置で第１のＸ線透視像を撮影する構成としているが、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が第１動作位置に配置されるときに、適当な一箇所でのみ第１のＸ線透視像を撮影し、そのＸ線透視像に基づいて基準データを取得する構成とすることもできる。

さらに第２撮影部１９が備えられ、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が第２動作位置に配置されるとき（図１および図２参照）、基準データ、並びに相対位置検出部１３の検出値を参照しつつ、モータ８および天板移動機構１２を制御して、撮影すべき第２のＸ線透視像中の撮影対象の拡大率が一定になるようにＣ字状アーム４および天板１を相対移動させてＸ線管２およびＦＰＤ３を被検体Ｍの長手方向に移動させ、その移動の間に、Ｘ線管２から被検体Ｍに対してＸ線を順次照射し、その都度被検体Ｍからの透過Ｘ線をＦＰＤ３によって検出して、第２のＸ線透視像を撮影するようになっている。
第２のＸ線透視像は、Ｘ線透視像出力部１９によって、例えばプリントアウトまたはモニタ表示の形態で出力される。

本発明のＸ線診断装置の動作について、この装置を人体の下肢の血管内治療に使用した場合について具体的に説明する。図５を参照して、まず、Ｘ線管およびＦＰＤが第１動作位置にあるとき、人体下肢（被検体Ｍ）の複数の位置（関心領域）（i）、（ii）、（iii）において、第１撮影部１６によって第１のＸ線透視像が撮影される。得られた各Ｘ線透視像のデータが基準データ取得部１７において画像処理され、下肢中の治療対象となる血管（撮影対象）Ｎの天板１からの距離が測定され、その測定値が、当該撮影時の相対位置検出部の検出値とともに基準データとして基準データ取得部１７に記録される。
この場合、撮影されなかった血管部分があったときは、補間計算部１８において、当該血管部分の前後に位置する血管部分の測定データに基づいて、補間計算によって当該血管部分の天板１からの距離の推定測定値が算出され、対応する相対位置検出部１３の推定検出値とともに基準データ取得部１７に記録される。

次に、Ｘ線管およびＦＰＤが第２動作位置に配置され、第２撮影部１９によって、Ｘ線管２および天板１間の距離と、ＦＰＤ３および天板１間の距離と、基準データ取得部１７に記録された基準データと、相対位置検出部１３の検出値とを参照しながら、天板１の高さを調節してＸ線透視像中の血管Ｎの拡大率が一定となるようにしつつ、Ｘ線管２およびＦＰＤ３を天板１に対して移動させることによって第２のＸ線透視像が撮影される。そして、Ｘ線透視像がＸ線透視像出力部２０から出力される。

こうして、本発明によるＸ線診断装置によれば、出力されたＸ線透視像のいずれにおいても撮影対象が同じ拡大率で撮影されているので、得られたＸ線透視像から撮影対象の寸法を高い精度で測定することができ、そして、その測定値に基づいて正確な診断および的確な治療ができる。

別の実施例によれば、さらに、第２撮影部１９によって撮影されたＸ線透視像から、対応する拡大率に基づき、画像処理を行うことによって被検体Ｍ中の撮影対象の寸法を測定し、測定値を出力する寸法測定部が備えられる。

本発明の１実施例によるＸ線診断装置の概略構成を示す側面図である。図１の矢印Ｘ方向に見た図である。図１のＸ線診断装置の平面図である。図３の矢印Ｙ方向に見た図であり、図中、天板移動機構は省略してある。本発明のＸ線診断装置を人体下肢の血管内治療に使用した場合の動作方法を説明する図である。被検体中の撮影対象の深さと、Ｘ線透過像中における拡大率との関係を説明する図である。

符号の説明

１天板
２Ｘ線管
３ＦＰＤ
４Ｃ字状アーム
５支柱部
６保持部
７ガイドレール
８モータ
９ａ、９ｂローラ
１０エンドレスベルト
１１床面
１２天板移動機構
１３相対位置検出部
１５動作位置切替部
１６第１撮影部
１７基準データ取得部
１７ａ撮影対象特定手段
１７ｂ撮影対象位置測定手段
１８補完計算部
１９第２撮影部
２０Ｘ線透視像出力部
２１Ｘ線管
２２天板
２３Ｘ線検出器
２４被検体
２５、２６撮影対象
２７Ｘ線透視像
Ｍ被検体
Ｎ血管（撮影対象）

Claims

被検体が載置される天板と、
前記被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管と、
前記被検体からの透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を、それらが前記天板を挟んで対向するように支持する支持部と、
前記支持部および前記天板を相対移動させる移動機構と、
前記天板に対する前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の位置を検出する相対位置検出部と、
前記移動機構を制御して、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を、前記天板の左右にそれぞれ位置する第１動作位置、または前記天板の上下にそれぞれ位置する第２動作位置に配置する動作位置切替部と、
前記第１動作位置において、前記Ｘ線管からＸ線を前記被検体に照射し、前記被検体からの透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器によって検出し、第１のＸ線透視像を撮影する第１撮影部と、
前記第１のＸ線透視像に基づき、撮影対象の前記被検体中における位置を測定し、その測定値を、当該撮影時の前記相対位置検出部の検出値とともに基準データとして記録する基準データ取得部と、を備え、前記基準データ取得部は、前記第１のＸ線透視像中の撮影対象部分を特定する撮影対象特定手段と、前記第１のＸ線透視像中の前記撮影対象部分の位置を測定する撮影対象位置測定手段と、を有しており、さらに、
前記第２動作位置において、前記基準データ、並びに前記相対位置検出部の検出値を参照しつつ前記移動機構を制御して、撮影すべき第２のＸ線透視像中の撮影対象の拡大率が一定になるように前記支持部および前記天板を相対移動させて前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を前記被検体の長手方向に移動させ、その移動の間に、前記Ｘ線管から前記被検体に対してＸ線を順次照射し、その都度前記被検体からの透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器によって検出して、前記第２のＸ線透視像を撮影する第２撮影部と、
前記第２のＸ線透視像を出力するＸ線透視像出力部と、を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
前記撮影対象特定手段は、前記第１のＸ線透視像をディスプレイに表示し、操作者から、前記ディスプレイに表示した前記第１のＸ線透視像中の前記撮影対象部分の位置を特定する入力を受けることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
前記撮影対象特定手段は、前記第１のＸ線透視像を画像処理することにより前記撮影対象部分を特定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
前記第１撮影部は、前記第１動作位置において、前記移動機構を制御して、前記支持部および前記天板を相対移動させることにより前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を前記被検体の長手方向に移動させ、その移動の間に複数の位置において前記第１のＸ線透視像を撮影することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＸ線診断装置。
前記第１撮影部によって撮影されなかった撮影対象があった場合に、前記基準データ取得部に記録された基準データのうち、前記被検体の長手方向に沿った当該撮影対象の前後において取得されたデータに基づき、補間計算によって、当該撮影対象の前記被検体中における位置の推定測定値および対応する前記相対位置検出部の推定検出値を算出し、基準データとして前記基準データ取得部に記録する補間計算部をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のＸ線診断装置。
前記第２のＸ線透視像から、前記拡大率に基づき前記被検体中の撮影対象の寸法を測定し、測定値を出力する寸法測定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のＸ線診断装置。
前記移動機構は、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の対が前記天板に対して前記天板の長手方向に移動するとともに前記天板の長手方向中心軸に垂直な面内において前記長手方向中心軸のまわりに少なくとも９０°回転するように前記支持部を移動させる支持部移動機構と、前記天板を上下方向に移動させる天板移動機構と、からなっていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のＸ線診断装置。
前記支持部は支持アームからなり、前記支持アームの一端側に前記Ｘ線管が取り付けられ、他端側には前記Ｘ線検出器が取り付けられることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のＸ線診断装置。
前記被検体中の撮影対象は、人体の下肢の血管であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のＸ線診断装置。