JP5371705B2 - X線診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、X線診断装置に係わり、特に、X線透視下におけるIVRに好適なX線診断装置に関する。
X線診断装置は画像による診断だけでなく、治療の補助としても使われるようになっている。その治療はインターベンショナルラジオロジ(IVR:lnterventional Radiology)と呼ばれる血管内治療である。IVRには血管にカテーテル等を通し、目的部位に抗がん剤等を送り込み病変部位を治療する手技や、腫瘍部を針の先で熱を発生させ焼いて治療する手技等がある。ただし、カテーテルを通す時には血管の形状を知る必要が有り、X線診断装置を用いて血管像を得ることが一般的になされている。
一方、IVRは低侵襲な治療ではあるが、長時間の手技は合併症につながる恐れもある。そのため、より迅速な手技が求められている。また、迅速な手技は被検者である患者への負担軽減にもつながる。
迅速な手技を助けるものとして、血管造影像をX線透視中の画像とあわせ表示するものがある。特許文献1には、予め作成した血管造影像で目標部位に印をつけ、透視画像を重ね合わせ目標部位を目指す技術が開示されている。
特開2002−119502号公報
IVRの術中では、術者は被検者に正対し、血管の透視撮影像や一般撮影像等のX線像が写しだされるモニタ(画像表示装置)を観ながら手技を行う。このとき、術者は被検者の容態を観察しながら手技を行うことが一般的である。このため、術者が直接被検者を観察することができるように、術者と被検者との間には視界を遮るような遮蔽物を配置しないようにしている。このため、従来のX線診断装置では、被検者と正対する術者の斜め横方向にモニタが配置される構成となっている。
しかしながら、IVRによる手技では多くの時間はX線透視画像を観察しながらの手技すなわちカテーテル操作となるために、術者は被検者に正対したままの体勢で顔のみを斜め横方向に向けた手技を行わなければならず、術者には大きな身体的な負担となっている。
さらには、身体的に大きな負担がかかった姿勢での手技となるために、手技の効率が低下してしまうことが懸念されている。
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、術者の身体的な負担を低減させると共に、術者の効率を向上させることが可能なX線診断装置を提供することにある。
前記課題を解決すべく、X線を被検者に照射するX線管装置と、前記被検者を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線に基づくX線像を表示させる画像表示装置とを有するX線診断装置であって、前記画像表示装置を支持し、前記画像表示装置を配置させる懸架手段と、前記画像表示装置の裏面側に搭載され、前記被検者の外観映像を撮影する撮影手段と、前記被検者の外観映像と前記X線像とを前記画像表示装置に表示させる表示制御手段とを備えるX線診断装置である。
本発明によれば、IVRにおける術者の身体的な負担を低減させると共に、術者の効率を向上させることができる。
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
本発明の実施形態1のX線診断装置の全体構成を説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態1のX線診断装置の概略構成を説明するための側面図であり、被検者に体軸方向の頭頂部側からの側面図である。 本発明の実施形態1のX線診断装置におけるモニタ及びCCDカメラの詳細構成を説明するための拡大図である。 本発明の実施形態2のX線診断装置におけるモニタ及びCCDカメラの詳細構成を説明するための図である。 本発明の実施形態3のX線診断装置の概略構成を説明するための図である。 本発明の実施形態3のX線診断装置におけるモニタ及びCCDカメラ並びにX線遮蔽鉛の詳細構成を説明するための拡大図である。 本発明の実施形態3のX線診断装置におけるX線遮蔽鉛の概略構成を説明するための図である。 本発明の実施形態1のX線診断装置における被検者の撮影映像とX線画像とのモニタでの表示の一例を示す図である。 本発明の実施形態4のX線診断装置の概略構成を説明するための図である。
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
〈実施形態1〉
図1は本発明の実施形態1のX線診断装置の全体構成を説明するためのブロック図であり、以下、図1に基づいて、実施形態1のX線診断装置の全体構成を説明する。ただし、実施形態1のX線診断装置において、画像処理装置、モニタ、及びCCDカメラを除く構成は従来と同様の構成となる。従って、以下の説明では、実施形態1のX線診断装置に特徴的な画像処理装置、モニタ、及びCCDカメラについて詳細に説明する。なお、図1において、点線は各ブロックの機械的接続を示し、実線は電気的接続を示す。
図1に示すように、実施形態1のX線診断装置は、被検者(被検体)110を載せる天板120と、被検者110にX線(X線ビーム)を照射するX線管装置50と、被検者110に対するX線照射領域を設定する絞り装置70と、入力された撮影条件に対応した管電圧及び管電流をX線管装置50へ供給するX線発生装置60と、X線管装置50に対向する位置に配置され、被検者110を透過したX線を検出する平面検出器であるFPD(Flat Panel Detector)40と、被検者110を介してX線管装置50とFPD40とを対向する位置に支持するU字型アーム90と、FPD40から出力されたX線信号に対して画像処理を行なう画像処理装置30と、画像処理装置30からの出力映像としてX線画像及びCCDカメラ20の撮影映像を表示する画像表示装置であるモニタ10と、モニタの裏面に配置されるX線遮蔽用のX線遮蔽鉛130と、術者から見てモニタ10の陰になる領域を撮影する撮影手段であるCCDカメラ20と、CCDカメラ20の撮影映像(撮影画像)とX線画像とを切り替えてモニタ10に表示させるための切り替え指示装置として機能するフットスイッチ100と、被検者110を搭載する天板120と、X線ビームの照射範囲の絞りやX線画像の撮影条件等の設定等の操作を行う撮影装置操作部80とを備えている。
X線管装置50は、X線発生装置60から電力供給を受けてX線を発生させるX線管球を有する。また、X線管装置50は特定のエネルギーのX線を選択的に透過させるX線フィルタなどを有してもよい。
絞り装置70は、X線管装置50から発生したX線を遮蔽するX線遮蔽用鉛板を複数有し、複数のX線遮蔽用鉛板をそれぞれ移動することにより、被検者110に照射するX線照射領域を決定する。
X線像を撮像するFPD40は、例えば、X線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配置される構成となっている。この構成により、X線管装置50から照射され、被検者110を透過したX線の入射量に応じた電気信号であるX線信号を検出する構成となっている。
画像処理装置30は、FPD40から出力されたX線信号を画像処理し、この画像処理で得られた画像をX線撮影画像やX線透視画像として出力する。このときの画像処理は、ガンマ変換、階調変換処理、及び画像の拡大・縮小等である。なお、予め撮影された血管画像とリアルタイムに撮像される透視画像との重ね合わせ処理等の周知の画像処理も画像処理装置30で行う。
モニタ10は、画像処理装置30からX線画像データとして出力されたX線信号を被検者110のX線画像として表示する。また、実施形態1のX線診断装置では、モニタ10の裏面側に配置されるCCDカメラ20で撮影した被検者110の画像(外観映像)、すなわちモニタ10を被検者110と図示しない術者との間に配置することに伴う術者の視界領域の画像も表示する構成となっている。
図2は本発明の実施形態1のX線診断装置の概略構成を説明するための側面図であり、被検者の体軸方向の頭頂部側からの側面図である。ただし、実施形態1のX線診断装置では、U字型アーム90の一端にX線管装置50、他端にFPD40を対向配置する構成のX線診断装置に本願発明を適用した場合について説明する。しかしながら、周知のC字型アームの一端にX線管装置、他端にFPDを対向配置した周知のCアーム型のX線診断装置等の他のX線診断装置にも本願発明を適用可能である。
図2から明らかなように、実施形態1のX線診断装置は床面に立設される図示しない立設部によりU字型アーム(支持部材)90を片持ちに支持する構成となっている。U字型アーム90の一端には被検者110にX線ビームを照射するX線管装置50が配置され、他端には被検者110を透過したX線すなわち被検者110のX線像を検出するX線検出器であるFPD40が対向配置される構成となっている。また、対向配置されるFPD40とX線管装置50との間には、片持ちに支持される天板120が配置され、該天板120の上面に仰臥位で被検者110が載置される構成となる。なお、懸架アーム92の取り付け個所(固定個所)は天井93に限定されることはなく、床面やX線診断装置本体等であってもよい。
また、実施形態1のX線診断装置においては、懸架アーム(懸架手段)92が天井93に取り付けられ、該懸架アーム92によりモニタ10を支持する構成となっている。特に、実施形態1のX線診断装置では、被検者110に正対する術者(検者)91と当該被検者110との間にモニタ10が配置される構成となる。
さらには、実施形態1のX線診断装置においては、モニタ10の裏面側にCCDカメラ20が配置される構成となっている。該CCDカメラ20の撮影視野はモニタ10の裏面側から被検者110の外観映像を撮影するように配置されている。このような構成とすることにより、天板120に仰臥位で載置される被検者110を正面にして術者91がIVR等の手技を行う姿勢において、術者91の視線移動が極力少なく、かつ術者の手元の視界を遮らない位置にモニタ10を配置することが可能となる。すなわち、術者は被検者に正対しつつ顔も正面方向を向いたままの姿勢で、被検者の変化を適宜観察しつつ、モニタに表示されるX線画像を用いた所望の手技を行うことができる。
術者91の足下には、モニタ10に表示させる表示画像を切り替えるためのフットスイッチ100が配置される構成となっており、術者91が手技の進行状況に応じてフットスイッチ100を操作することにより、X線画像とCCDカメラ20の撮影画像とを順次切り替え表示させる構成となっている。なお、モニタ10に表示させる画像の表示形態については後に詳述する。
図3は本発明の実施形態1のX線診断装置におけるモニタ及びCCDカメラの詳細構成を説明するための拡大図である。なお、図3中の右上側面がモニタ10の画像表示面であり、図3中の左下方向すなわち当該モニタ10からのCCDカメラ20の突出方向が、本CCDカメラ20の撮影視野方向である。
図3から明らかなように、本実施形態1のX線診断装置では、モニタ10の裏面側の中央部分にCCDカメラ20が配置される一体構成としている。また、実施形態1においては、CCDカメラ20の取り付け位置の周辺部には周知のX線遮蔽部材である鉛を用いたX線遮蔽鉛130が配置される構成としている。この構成により、実施形態1のX線診断装置では、CCDカメラ20の配置位置を考慮することなく任意の位置へモニタ10を移動させることが可能となる。その結果、術者はIVR等の手技に最適な姿勢で手術を行うことが可能となる。
さらには、実施形態1のX線診断装置では、CCDカメラ20の視野の中心軸方向すなわちCCDカメラ20が備えるレンズの中心軸と、モニタ10の表示画面の面内方向とが直交するように配置される構成となっている。しかしながら、手技時におけるモニタ10の位置は、術者が最も負担なく手技ができる位置に移動されることとなるので、モニタ10で遮られる被検者側の視野も当該モニタ10の位置及び術者の姿勢によっても大きく変動することとなる。従って、CCDカメラ20の撮影視野方向及び視野角は任意に調整可能な構成とすることにより、術者の負担をさらに低減できるという格別の効果を得ることができる。
なお、実施形態1においては、モニタ10の中央部にCCDカメラ20を配置する構成としたが、これに限定されることはなく、モニタ10の裏面内の他の位置やモニタ10の周縁部等に配置する構成であってもよい。また、実施形態1においては、X線遮蔽材料として鉛を用いたX線遮蔽鉛130を用いる構成としたが、これに限定されることはなく、他のX線遮蔽部材を用いてもよい。さらには、被検者の外観映像を撮影する撮影手段はCCDカメラ20に限定されることはなく、CMOSイメージセンサ等の他の撮像素子を用いたものであってもよい。
図8は本発明の実施形態1のX線診断装置における画像表示の一例を説明するための図である。図8に示す実施形態1のX線診断装置における画像表示の一例では、モニタ10の表示領域を大きさの異なる2つの表示領域11、12に分け、CCDカメラ20の撮影映像とX線画像とを何れかの表示領域11、12に表示させる構成となっている。このとき、実施形態1では、モニタ10の表示領域の内で、図8中の右上に点線で示す表示領域12にCCDカメラ20が順次撮影する撮影画像を縮小表示させ、残りの表示領域11にX線画像を表示させる構成としている。
ここで、フットスイッチ100から切り替え指示が入力された場合には、画像処理装置が表示領域12にX線画像を表示させ、表示領域11にCCDカメラ20の撮影画像を表示させるように、それぞれの表示領域を切り替える。このように、術者が操作するフットスイッチ100からの切り替え指示に基づいて、モニタ10の表示領域11、12に表示させる映像を切り替える構成としているので、術者はモニタ10を自身の正面に配置した姿勢で被検者の様子を観察しつつ、モニタ10に表示されるX線画像を用いたIVR等の手技を行うことが可能となる。
なお、モニタ10に表示させるX線画像とCCDカメラ20の撮影画像との表示形態は前述の表示形態に限定されることはなく、例えば、表示領域を同じ面積の2つの表示領域2分け、一方の表示領域にX線画像を表示させると共に、他方の表示領域にCCDカメラ20の撮影画像を表示させる第1表示モードと、モニタ10の表示領域の全域にX線画像を表示させる第2表示モードと、モニタ10の表示領域の全域にCCDカメラ20の撮影画像を表示させる第3表示モードを設け、フットスイッチ100からの表示切り替え指示に基づいて、適宜、第1〜第3表示モードを切り替える構成としてもよい。さらには、前述する第2表示モードと第3表示モードとのみを切り替える等の他の表示形態であってもよい。
以上説明したように、実施形態1のX線診断装置では、懸架アームで画像表示装置であるモニタを配置する構成としている。このとき、画像表示装置であるモニタの裏面側にCCDカメラを搭載し、被検者の外観映像(例えば、モニタが遮り死角となる被検者側の視野領域の映像)をCCDカメラで撮影する構成となっている。さらには、術者の足下に配置したフットスイッチによりモニタに表示させる画像を指定させる構成とし、該フットスイッチからの指示に基づいて、CCDカメラの撮影した映像とX線撮影で得られたX線像とを画像処理装置がモニタに切り替え表示させる構成となっているので、術者は被検者に正対したままの姿勢で顔も被検者の側を向いて手技を行いつつ、必要に応じて被検者の様子を撮影している映像をモニタに適宜表示させて観察することができる。その結果、術者の身体にかかる負担を大幅に低減させることが可能となり、手技の効率を向上させることが可能となる。さらには、術者が負担の掛からない姿勢で手技を行うことが可能となるので、被検者の容態変化にも迅速に対処できるという格別の効果が得られる。
〈実施形態2〉
図4は本発明の実施形態2のX線診断装置におけるモニタ及びCCDカメラの詳細構成を説明するための図である。ただし、実施形態2のX線診断装置は、モニタの構成を除く他の構成は実施形態1のX線診断装置と同様の構成となる。従って、以下の説明では、実施形態1のX線診断装置と構成が異なるモニタの構成について詳細に説明する。
図4に示すように、実施形態2のX線診断装置のモニタ10では、当該モニタ10の裏面側の全域がX線遮蔽鉛130で覆われると共に、CCDカメラ20のレンズ等が収納される突出部もX線遮蔽鉛131により覆われる構成となっている。このとき、CCDカメラ20の備えるレンズ部分すなわち図示しない被検者からの可視光が入射される部分には、X線遮蔽鉛130、131が配置されない構成となっている。ただし、通常、レンズ部分は鉛を含有するので、実施形態2においては、X線遮蔽鉛130を配置しない構成としている。従って、鉛を含有しないレンズ材料で形成されたCCDカメラ20を用いる場合には、例えば、CCDカメラ20とモニタ10の裏面との間にX線遮蔽鉛130を配置することにより、レンズ部分を透過する散乱線を遮蔽することが可能となる。
このように、実施形態2のX線診断装置では、被検者と術者との間に配置されるモニタ10の被検体側にX線遮蔽鉛130を配置すると共に、レンズ等が収納される突出部もX線遮蔽鉛131で遮蔽する構成となっているので、被検者へのX線照射で発生する散乱線(散乱X線)をモニタ10に設けたX線遮蔽鉛130で遮蔽することが可能となる。すなわち、実施形態2のX線診断装置では、術者側に照射される散乱線をモニタ10で遮蔽することが可能となるので、術者をより軽装のX線防護服やゴーグル等の着用のみで散乱X線を遮蔽することができる。その結果、前述する実施形態1の効果に加えて、術者の動作に対する負担が低減可能となり、さらに手技の効率を向上させることが可能となる。
〈実施形態3〉
図5は本発明の実施形態3のX線診断装置の概略構成を説明するための図である。ただし、実施形態3のX線診断装置は、モニタの裏面側に配置されるX線者遮蔽鉛の形状を除く他の構成は実施形態1のX線診断装置と同様の構成となる。従って、以下の説明では、X線遮蔽鉛の構成について詳細に説明する。
図5に示すように、実施形態3のX線診断装置におけるX線遮蔽鉛132は、モニタ10の裏面側から被検者110と術者91との間の領域にまで延在される構成となっている。すなわち、実施形態3のX線診断装置においては、X線遮蔽鉛132が術者91の前面側に床面に向かって延在するように形成されているので、X線透視時における散乱線の内で、術者91の側に向かう散乱線をX線遮蔽鉛132で遮蔽することが可能となる。
図6は本発明の実施形態3のX線診断装置におけるモニタ及びCCDカメラ並びにX線遮蔽鉛の詳細構成を説明するための拡大図であり、図7は本発明の実施形態3のX線診断装置におけるX線遮蔽鉛の概略構成を説明するための図である。ただし、図7に示すX線遮蔽鉛の範囲はモニタの裏面に相当する部分を除いた範囲を示すものである。
図6から明らかなように、実施形態3のモニタ10では、その裏面側から当該モニタ10を超えて下方に延在するX線遮蔽鉛132が配置される構成となっている。すなわち、実施形態3のX線診断装置では、術者と被検者との間に配置されるモニタ10の裏面側を取り付け位置とし、術者に向かう散乱線を遮蔽するX線遮蔽鉛132を配置する構成としている。
このとき、実施形態3のX線遮蔽鉛132は、術者91の手技の妨げにならないような形状とする必要がある。従って、実施形態3のX線遮蔽鉛132では、図7に示すように、例えば術者の両腕が自由に前方に移動可能な形状であり、かつ術者の足下付近まで延在される形状となっている。すなわち、実施形態3のX線遮蔽鉛132は術者91の作業性を低下させないように、その形状は、術者91の胸部や腹部の幅に対応する形状、すなわち術者91の両手の動作を妨げない幅で形成されている。
その結果、術者91は比較的X線の遮蔽性能の低い、すなわち術者91の動作を妨げないX線防護服等を着用することが可能となるので、実施形態1の効果に加えてさらに作業効率を向上させることができるという格別の効果を得ることができる。
なお、X線遮蔽鉛132の形状は図7に示す矩形形状に限定されることはなく、例えば、術者の両腕が覆われる以上の横幅を有し、両腕を前方に差し出す個所すなわち片部分のみが体の幅程度となる形状であってもよい。さらには、術者91が被検者の体内にカテーテル等を刺入する個所に対応する位置に、散乱線を遮蔽しつつ可視光を透過させることが可能な透明体を設けることにより、術者は適宜自身の手元を容易に確認することが可能となる。
また、実施形態3のX線遮蔽鉛132はモニタ10の裏面側全域を覆わない構成としたが、これに限定されることはなく、実施形態2に示すように、モニタ10の裏面側全域及びCCDカメラ20のレンズ部分を覆うように形成してもよい。この場合には、前述する実施形態2の効果に加えて、本実施形態3の効果を得ることが可能となる。
〈実施形態4〉
図9は本発明の実施形態4のX線診断装置の概略構成を説明するための図であり、3D画像記録装置140及び位置情報検出器141を除く他の構成は実施形態1のX線診断装置と同様の構成である。従って、以下の説明では、3D画像記録装置140及び位置情報検出器141について詳細に説明する。
図9に示すように、実施形態4のX線診断装置では、周知のMRI装置やX線CT装置等の3次元画像の撮影が可能な装置を用い、予め手技を行う部位の3次元画像(3D画像)を3D画像記録装置140に保存する構成となっている。また、モニタ10には当該モニタ10の位置や傾斜角度等の位置情報を検出する位置情報検出器141が配置される構成となっている。なお、位置情報検出器141としては、モニタ10を天井から支持する懸架アームの可動部等に周知のポテンショメータ等からなる検出器を用いることが可能であるが、これに限定されることはない。また、基準位置の設定等は、例えば、CCDカメラ20の撮影画像と、3D画像記録装置に格納される3D画像とを重畳させて表示させ、2つの画像の尺度、向き、及び表示部位が一致するように、画像処理装置30が3次元画像の投影方向や拡大率等を調整することにより可能である。
ここで、実施形態4のX線診断装置では、画像処理装置30がフットスイッチ100からの切り替え指示に基づいて、例えば、予め撮影された3次元画像とFPD40で撮像されたX線画像(X線透視画像)とを重ね合わせた画像すなわち重畳させた画像表示を行う。この重畳表示を行うことにより、術者は血管の位置や形状等の情報を視覚的に把握することが可能となる。すなわち、術者はカテーテル等を挿入した血管位置等の情報を3次元表示で確認しながら手技を行うことが可能となるので、実施形態1の効果に加えて、さらに術者の負担を低減させることができる。その結果、さらに効率的に手技(手術)を行うことが可能となり、被検者110の負担も低減させることが可能となる。
なお、本実施形態では、実施形態1のX線診断装置に3D画像記録装置140及び位置情報検出器141を設ける構成としたがこれに限定されることはなく、実施形態2、3のX線診断装置にも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
10……モニタ、20……CCDカメラ、30……画像処理装置、40……FPD
50……X線管装置、60……X線発生装置、70……絞り装置
80……撮影装置操作部、90……U字型アーム、91……術者、92……懸架アーム
93……天井、100……フットスイッチ、110……被検者、120……天板
130、131、132……X線遮蔽鉛、140……3D画像記録装置
141……位置情報検出器

Claims (4)

  1. X線を被検者に照射するX線管装置と、前記被検者を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線に基づくX線像を表示させる画像表示装置とを有するX線診断装置であって、
    前記画像表示装置を支持し、前記画像表示装置を配置させる懸架手段と、
    前記画像表示装置の裏面側に搭載され、前記被検者の外観映像を撮影する撮影手段と、
    前記被検者の外観映像と前記X線像とを前記画像表示装置に表示させる表示制御手段と
    を備えることを特徴とするX線診断装置。
  2. 請求項1に記載のX線診断装置において、
    前記画像表示装置に表示する画像を指定する指定手段を備え、
    前記表示制御手段は、前記指定手段からの指示に基づいて、前記被検者の外観映像と前記X線像とを前記画像表示装置に切り替え表示させることを特徴とするX線診断装置
  3. 請求項1又は2に記載のX線診断装置において、
    前記画像表示装置に配置され、前記X線の照射で発生する散乱線を遮蔽するX線遮蔽手段を備えることを特徴とするX線診断装置。
  4. 請求項3に記載のX線診断装置において、
    前記X線遮蔽手段は、前記画像表示装置から床面側に延在し、前記被検者と術者との間に介在してなることを特徴とするX線診断装置。
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