JP5344807B2

JP5344807B2 - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JP5344807B2
Application number: JP2007272941A
Authority: JP
Inventors: 武夫松崎
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: JP2009100808A

Description

本発明は、Ｘ線診断装置に係わり、特に、Ｘ線絞り部の絞り開口量によって変化するＸ線採光野の面積比率に基いてＸ線出力信号を調整するＸ線診断装置に関する。

Ｘ線診断装置ではＸ線管球から患者にＸ線を照射し、このＸ線をＸ線検出器で検出するようになっている。また、Ｘ線検出器の前面側にはフォトマルセンサが設けられ、このフォトマルセンサはＸ線採光野を有し、そのＸ線採光野を通過するＸ線量が光電変換された光信号として検出される。検出された光信号は、光電子増倍管にて電気信号に変換され、フォトタイマ制御回路内の積分回路に入る。積分回路では、光電子増倍管からの電気信号の電圧、電流を変換増幅し時間積分することにより、その積分値を乗算器に供給する。乗算器では、供給された積分値にＡＥＣ補正計数を乗算して積分値を補正した値を比較検出器に供給する。比較検出器では、供給された補正値と基準電圧が一致した時に、Ｘ線制御回路に対するＸ線遮断のための信号をスイッチに送り、Ｘ線出力が遮断される。これによりＸ線検出器でのＸ線入射線量が一定に制御されるようになっている。

ところで、Ｘ線は必要に応じて絞り部によって絞られ、患者の必要な部位にのみ照射される。このときには、フォトマルセンサのＸ線採光野の一部が遮られた状態になり、Ｘ線採光野の有効面積が減少する。このようにＸ線採光野の有効面積が減少すると、この減少量に比例してフォトマルセンサで検出されるＸ線量も低下する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−３３４１５４号公報

しかしながら、従来においては、絞り部の絞り動作によりＸ線採光野の有効面積が減少してフォトマルセンサで検出されるＸ線量が低下した場合には、その低下した分だけＸ線の出力を増大させていた。このため、必要以上のＸ線が出力されてしまい、Ｘ線検出器への入射線量が一定とならないという問題があった。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、Ｘ線が絞られてフォトマルセンサで検出されるＸ線量が低下した場合でも、Ｘ線検出手段への入射線量を一定に制御できるようにした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、請求項１記載の発明は、被検体に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、前記被検体に照射されたＸ線を検出するＸ線検出手段と、このＸ線検出手段のＸ線入射側に設けられ、Ｘ線を採光するＸ線採光野領域を有し、採光したＸ線量に応じてＸ線出力信号を送信するフォトマルセンサと、このフォトマルセンサから送信されるＸ線出力信号に基づいて前記Ｘ線発生手段のＸ線出力を制御する制御手段と、前記Ｘ線発生手段と前記フォトマルセンサとの間に設けられ、上下、左右の絞り羽根を有し、これら上下、左右の絞り羽根を個別に移動させることにより前記Ｘ線採光野領域の有効面積を可変する絞り手段と、前記上下、左右の絞り羽根の移動位置を検出する検出手段とを具備し、前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記上下、左右の各絞り羽根の移動位置に応じた複数の異なる位置パターンに基づいて前記Ｘ線採光野領域の有効面積Ｓａ及び有効面積比率Ｙを求め、前記フォトマルセンサから送信されるＸ線出力信号に１／Ｙを乗算して得られるＸ線出力信号に基づいて前記Ｘ線発生手段のＸ線出力を制御する。

本発明によれば、Ｘ線が絞り手段によって絞られた場合でも、必要以上のＸ線を出力させることがなく、Ｘ線検出手段への入射線量を常に一定にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態であるＸ線診断装置を概略的に示す全体構成図である。

このＸ線診断装置はＸ線発生手段としてのＸ線管球１を備え、このＸ線管球１の下方部にはＸ線絞り手段としてのＸ線可動絞り部２が設けられている。Ｘ線可動絞り部２の下方部には患者を寝かせる寝台３、フォトマルセンサ４、及びＸ線検出器（Ｘ線検出手段）５が設けられている。

フォトマルセンサ４には光信号回路を介して光電子倍増管８が接続され、光電子倍増管８には電気信号回路を介してフォトタイマ制御回路９の積分回路１０に接続されている。積分回路１０には順次、乗算器１２、比較検出器１３、及びスイッチ１４が接続されている。スイッチ１４にはＸ線制御回路１５が接続され、比較検出器１３にはＸ線濃度調整レバー１６が接続されている。

また、Ｘ線管球１、Ｘ線可動絞り部２、及び患者を寝かせる寝台３は送信回路を介してシステムコントローラ１８にそれぞれ接続され、このシステムコントローラ１８は送信回路を介して乗算器１２に接続されている。

図２は上記したフォトマルセンサ４を示す平面図である。

フォトマルセンサ４の中央部には、Ｘ線採光野領域（以下、Ｘ線採光野という）２０が設けられ、フォトマルセンサ４はＸ線採光野２０を通過するＸ線を蛍光紙により光信号に変換するものである。採光野２０は、たとえば縦１１ｃｍ、横８ｃｍのサイズを有している。

図３はフォトマルセンサ４の上方部に設けられる絞り手段としてのＸ線可動絞り部２を示す平面図である。

このＸ線可動絞り部２は、左右の絞り羽根２１，２２、及び上下の絞り羽根２３，２４を有している。左右の絞り羽根２１，２２は左右方向、上下の絞り羽根２３，２４は左右方向に対して直交する方向に図示しない駆動機構によりそれぞれスライド移動されるようになっている。

図４は、先に述べた上下左右の絞り羽根２１〜２４によって決定されるＸ線照射領域をフォトマルセンサ４上での投影像として図示された平面図である。

フォトマルセンサ４の検出面は縦２Ｌ、横２Ｍで、その中心はＸ線採光野２０の中心Ｏに一致している。Ｘ線採光野２０は中心Ｏからその上端までの距離がａ、下端までの距離がｂ、左端までの距離がｃ、右端までの距離がｄとなっており、その全面積Ｓは（ａ＋ｂ）×（ｃ＋ｄ）である。

また、上側の絞り羽根２３のフォトマルセンサ４の上端からの移動距離はＡａ、下側の絞り羽根２４のフォトマルセンサ４の下端からの移動距離はＡｂ、左側の絞り羽根２１のフォトマルセンサ４の左端からの移動距離はＡｌ、右側の絞り羽根２２のフォトマルセンサ４の右端からの移動距離はＡｒとなっている。

絞り羽根２１〜２４の位置変化に伴うＸ線採光野２０の大きさは、４方向の絞り羽根２１〜２４が独立に動く場合、各辺の採光野２０の長さは下記のようになる。

上側の絞り羽根２３の移動距離Ａａ＞距離ａ、或いは移動距離Ａａ≦距離ａの場合、上側領域の採光野２０の長さは、Ａａ−ａ、或いはａとなる。

下側の絞り羽根２４の移動距離Ａｂ＞距離ｂ、或いは移動距離Ａｂ≦距離ｂの場合、下側領域の採光野２０の長さは、Ａｂ−ｂ、或いはｂとなる。

左側の絞り羽根２１の移動距離Ａｌ＞距離ｃ、或いは移動距離Ａｌ≦距離ｃの場合、左側領域の採光野２０の長さは、Ａｌ−ｃ、或いはｃとなる。

右側の絞り羽根２２の移動距離Ａｒ＞距離ｄ、或いは移動距離Ａｒ≦距離ｄの場合、右側領域の採光野の長さは、Ａｒ−ｄ、或いはｄとなる。

次に、上記したように構成されるＸ線診断装置の動作について説明する。

Ｘ線管球１から出力されたＸ線は患者に照射され、Ｘ線検出器５によって検出される。また、患者に照射されたＸ線はフォトマルセンサ４のＸ線採光野２０を通過して検出され、その検出信号が光信号として光電子倍増管８に送信される。そして、この光電子倍増管８で電気信号に変換されたのちフォトタイマ制御回路９の積分回路１０に送信される。積分回路１０で処理されたデータは乗算器１２でＡＥＣ補正計数が乗算されたのち、比較検出器１３に送信される。この比較検出器１３で基準電圧と比較され、その比較値に基いてスイッチ１４がオン、オフされる。このスイッチ１４のオン、オフにより、Ｘ線制御回路１５はＸ線の曝射時間を長く、或いは短く制御する。これによりＸ線検出器５の入射線量が一定になるように制御される。なお、外部からユーザがＸ線量を増加／減少させる場合には、Ｘ線濃度調整レバー１６を操作する。この操作によりＸ線濃度調整電圧が比較検出器１３で考慮されるようになっている。

ところで、Ｘ線管球１から出力されるＸ線は、必要に応じてＸ線可動絞り部２によって絞られ、患者の必要な部位にのみに照射される。このときには、フォトマルセンサ４のＸ線採光野２０の一部が遮られてＸ線採光野２０の有効面積が減少する。フォトマルセンサ４によって検出されるＸ線量は、Ｘ線管球１から出力されるＸ線量が同じならばＸ線採光野２０の面積の大きさに比例するため、Ｘ線採光野２０の有効面積が減少すると、フォトマルセンサ４によって検出されるＸ線量が低下し、フォトマルセンサ４から送信されるＸ線出力信号量が低下する。

従来においては、フォトマルセンサ４によって検出されるＸ線量が低下すると、その分Ｘ線の出力を増大させようとする制御であったため、必要以上のＸ線が出力され、Ｘ線検出器５への入射線量が一定にならないという不都合があった。

そこで、本発明では、絞りによりＸ線採光野２０の一部が覆われた場合には、フォトマルセンサ４から送信されるＸ線出力信号を調整して必要以上のＸ線を出力することのないように制御する。

次に、Ｘ線採光野２０の一部が覆われた場合におけるＸ線出力信号の調整動作について説明する。

まず、左右、及び上下の絞り羽根２１〜２４がスライド移動されてＸ線が絞られた場合には、絞り羽根２１〜２４の移動位置を例えば、エンコーダや、ポテンショ等を用いて検出する。具体的には、例えばポテンショを用いた場合には、絞り羽根２１〜２４を移動した時の移動量を抵抗値の変化として表すことにより、抵抗値の変化が絞り羽根２１〜２４の移動量となる。この絞り羽根２１〜２４の移動量をシステムコントローラ１８が認識することにより、絞りの開度情報が得られる。

絞りの開度情報を得た後、Ｘ線採光野２０の有効面積Ｓａ、及びＸ線採光野２０の有効面積比率Ｙがシステムコントローラ１８で求められる。

即ち、図５に示すようにＸ線焦点Ｆから絞り羽根２１〜２４までの距離をＬａ、Ｘ線焦点Ｆからフォトマルセンサまでの距離をＬｂ（但しＬｂはＳＩＤから求める）、絞りの開度情報から求まる照射野をＳｂとしたとき、Ｘ線検出器前面における有効なＸ線採光野２０の面積Ｓａは、
式…Ｓａ＝（Ｓｂ×Ｌｂ)÷Ｌａで求められる。

また、Ｘ線採光野２０の有効面積比率Ｙは、
式…Ｙ＝Ｓａ÷Ｓで求められる。（但し、ＳはＸ線採光野の全面積)
Ｘ線採光野２０が全視野の場合に検出されるＸ線量と同等のＸ線量にするためには、フォトマルセンサ４から送信されるＸ線出力信号を１／Ｙ倍する必要がある。

そこで、この実施の形態では、上記したようにして求められたＸ線採光野２０の有効面積比率Ｙの逆数１／Ｙがシステムコントローラ１８から乗算器１２に送信される。この乗算器１２でフォトマルセンサ４から送信されてきたＸ線出力信号に有効面積比率Ｙの逆数１／Ｙが乗算される。この乗算により得られたＸ線出力信号が最終的なＸ線出力信号として比較検出器１３に送信され、この最終的なＸ線出力信号に基いてＸ線の出力が制御される。

このように本発明の実施の形態によれば、絞りによりＸ線採光野２０の一部が覆われた場合には、フォトマルセンサ４から送信されるＸ線出力信号に有効面積比率Ｙの逆数１／Ｙを乗算して得られるＸ線出力信号を最終信号とするため、Ｘ線採光野２０の一部が遮られても、必要以上のＸ線が出力されることがなく、Ｘ線検出器５の入射線量を常に一定とすることができる。

なお、図６及び図７はＸ線採光野２０に対する絞り羽根２１〜２４の位置、即ち、有効なＸ線採光野の面積比率（全１２パターン）を示すものである。

図６（ａ）は、絞りが無いパターン１を示すものである。即ち、Ａａ≦ａ，Ａｂ≦ｂ，Ａｌ≦ｃ，Ａｒ≦ｄのときで、面積比率Ｙ１は｛（ａ＋ｂ）×（ｃ＋ｄ）｝／Ｓ＝１となる。

図６（ｂ）は、４方向の絞りが有るパターン２を示すものである。即ち、Ａａ＞ａ，Ａｂ＞ｂ，Ａｌ＞ｃ，Ａｒ＞ｄのときで、面積比率Ｙ２は［｛（Ａａ−ａ）＋（Ａｂ−ｂ）｝×｛（Ａｌ−ｃ）＋（Ａｒ−ｄ）｝］／Ｓとなる。

図６（ｃ）は、上側の絞りが有るパターン３を示すものである。即ち、Ａａ＞ａ，Ａｂ≦ｂ，Ａｌ≦ｃ，Ａｒ≦ｄのときで、面積比率Ｙ３は［｛（Ａａ−ａ）＋ｂ｝×（ｃ＋ｄ）］／Ｓとなる。

図６（ｄ）は、下側の絞りが有るパターン４を示すものである。即ち、Ａａ≦ａ，Ａｂ＞ｂ，Ａｌ≦ｃ，Ａｒ≦ｄのときで、面積比率Ｙ４は［｛ａ＋（Ａｂ−ｂ）｝×（ｃ＋ｄ）］／Ｓとなる。

図６（e）は、右側の絞りが有るパターン５を示すものである。即ち、Ａａ≦ａ，Ａｂ≦ｂ，Ａｌ≦ｃ，Ａｒ＞ｄのときで、面積比率Ｙ５は［（ａ＋ｂ）×｛ｃ＋（Ａｒ−ｄ）｝］／Ｓとなる。

図６（ｆ）は、左側の絞りが有るパターン６を示すものである。即ち、Ａａ≦ａ，Ａｂ≦ｂ，Ａｌ＞ｃ，Ａｒ≦ｄのときで、面積比率Ｙ６は［（ａ＋ｂ）×｛（Ａｌ−ｃ）＋ｄ｝］／Ｓとなる。

図７（ａ）は、上下側の絞りが有るパターン７を示すものである。即ち、Ａａ＞ａ，Ａｂ＞ｂ，Ａｌ≦ｃ，Ａｒ≦ｄのときで、面積比率Ｙ７は［｛（Ａａ−ａ）＋（Ａｂ−ｂ）｝×（ｃ＋ｄ）］／Ｓとなる。

図７（ｂ）は、上右側絞りが有るパターン８を示すものである。即ち、Ａａ＞ａ，Ａｂ≦ｂ，Ａｌ≦ｃ，Ａｒ＞ｄのときで、面積比率Ｙ８は［｛（Ａａ−ａ）＋ｂ｝×｛ｃ＋（Ａｒ−ｄ）｝］／Ｓとなる。

図７（ｃ）は、上左側絞りが有るパターン９を示すものである。即ち、Ａａ＞ａ，Ａｂ≦ｂ，Ａｌ＞ｃ，Ａｒ≦ｄのときで、面積比率Ｙ９は［｛（Ａａ−ａ）＋ｂ｝×｛（Ａｌ−ｃ）＋ｄ｝］／Ｓとなる。

図７（ｄ）は、下右側絞りが有るパターン１０を示すものである。即ち、Ａａ≦ａ，Ａｂ＞ｂ，Ａｌ≦ｃ，Ａｒ＞ｄのときで、面積比率Ｙ１０は［｛ａ＋（Ａｂ−ｂ）｝×｛ｃ＋（Ａｒ−ｄ）｝］／Ｓとなる。

図７（ｅ）は、下左側絞りが有るパターン１１を示すものである。即ち、Ａａ≦ａ，Ａｂ＞ｂ，Ａｌ＞ｃ，Ａｒ≦ｄのときで、面積比率Ｙ１１は［｛ａ＋（Ａｂ−ｂ）｝×｛（Ａｌ−ｃ）＋ｃ｝］／Ｓとなる。

図７（ｆ）は、左右側の左側絞りが有るパターン１２を示すものである。即ち、Ａａ≦ａ，Ａｂ≦ｂ，Ａｌ＞ｃ，Ａｒ＞ｄのときで、面積比率Ｙ１２は［（ａ＋ｂ）×｛（Ａｌ−ｃ）＋（Ａｒ−ｄ）｝］／Ｓとなる。

なお、本発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

本発明の一実施の形態であるＸ線診断装置を示す概略的構成図。図１のＸ線診断装置のフォトマルセンサを示す平面図。図１のＸ線可動絞り部が有する上下左右の絞り羽根を示す平面図。図３の上下左右の絞り羽根によって決定されるＸ線照射領域をフォトマルセンサ上での投影像として図示した平面図。図３のＸ線可動絞り部によって覆われたＸ線採光野の有効面積を求めるための図。図３のＸ線可動絞り部によって覆われたＸ線採光野の有効面積パターンを示す図。図３のＸ線可動絞り部によって覆われたＸ線採光野の有効面積パターンを示す図。

符号の説明

１…Ｘ線管球（Ｘ線発生手段）、２…Ｘ線可動絞り部（絞り手段）、４…フォトマルセンサ、５…Ｘ線検出手段、１５…Ｘ線制御手段（制御手段）、２０…Ｘ線採光野領域、２１〜２４…絞り羽根、Ｙ…Ｘ線採光野の有効面積比率、Ｓａ…Ｘ線採光野の有効面積、Ｓ…Ｘ線採光野の全面積、Ｓｂ…絞り手段の絞り量から求められる照射野、Ｌａ…Ｘ線焦点から絞り羽根までの距離、Ｌｂ…Ｘ線焦点からフォトマルセンサまでの距離。

Claims

被検体に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、
前記被検体に照射されたＸ線を検出するＸ線検出手段と、
このＸ線検出手段のＸ線入射側に設けられ、Ｘ線を採光するＸ線採光野領域を有し、採光したＸ線量に応じてＸ線出力信号を送信するフォトマルセンサと、
このフォトマルセンサから送信されるＸ線出力信号に基づいて前記Ｘ線発生手段のＸ線出力を制御する制御手段と、
前記Ｘ線発生手段と前記フォトマルセンサとの間に設けられ、上下、左右の絞り羽根を有し、これら上下、左右の絞り羽根を個別に移動させることにより前記Ｘ線採光野領域の有効面積を可変する絞り手段と、
前記上下、左右の絞り羽根の移動位置を検出する検出手段とを具備し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記上下、左右の各絞り羽根の移動位置に応じた複数の異なる位置パターンに基づいて前記Ｘ線採光野領域の有効面積Ｓａ及び有効面積比率Ｙを求め、前記フォトマルセンサから送信されるＸ線出力信号に１／Ｙを乗算して得られるＸ線出力信号に基づいて前記Ｘ線発生手段のＸ線出力を制御することを特徴とするＸ線診断装置。
前記Ｘ線採光野領域の全面積をＳとしたとき、
前記Ｙは、式…Ｙ＝Ｓａ÷Ｓで求められることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。