JP5439932B2

JP5439932B2 - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP5439932B2
Application number: JP2009106036A
Authority: JP
Inventors: 俊晶中村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: JP2010253013A

Description

この発明は、Ｘ線照射部と、Ｘ線検出器と、Ｘ線照射部を移動させる移動機構とを備え、被検者における断層面に向けて照射され被検者を通過したＸ線を検出することによりＸ線断層撮影を行うＸ線撮影装置に関する。

このようなＸ線撮影装置は、例えば特許文献１に記載されているように、被検者における撮影すべき断層面を中心にＸ線照射部を移動させることにより、その断層面に焦点を絞り、その他の断層面をぼかして撮影して、必要な断層面の画像を得るものである。

また、このようなＸ線撮影装置においては、適切なＸ線の線量でＸ線撮影を実行するために、被検者の体厚に応じてＸ線管の管電圧や管電流時間積等の撮影条件を変更する必要がある。ここで、Ｘ線管を有するＸ線照射部とＸ線検出器を有する撮影台との距離は、一般的に、ポテンショメータ等により測定される。一方、被検者の体表面とＸ線管との距離は、従来、Ｘ線照射部に取り付けられたメジャーを利用して測定している。そして、それらの距離から、被検者の体厚を計算し、計算された体厚に応じてＸ線管の管電圧や管電流時間積等の撮影条件を変更していた。また、特許文献２に記載されたように、Ｘ線照射部に超音波センサを付設し、この超音波センサによる測定値に基づいて、被検者の体厚を測定するＸ線撮影装置も提案されている。

特開２００５−２１３２８号公報特開２００６−１４９４２６号公報

上述したＸ線断層撮影を行うＸ線撮影装置においては、断層撮影から断層画像を得るまでには、一定の時間を要する。一方、断層撮影中に被検者が移動したときには、撮影した画像にブレが生じ、適正な断層画像が得られない。例えば、立位撮影台を使用してＸ線撮影を行う場合、被検者がバランスを崩して動いてしまい、適正な画像が得られない場合がある。また、臥位撮影台を使用してＸ線撮影を行う場合に、被検者が急に立ち上がってしまう場合もある。

このように、被検者が移動してしまった場合においても、それに気づかずに撮影を継続した場合には、被検者に余分な被曝が生ずることになる。また、再撮影を行う場合にも、余分な時間がかかってしまうという問題も生ずる。さらには、被検者がバランスを崩す等により大きく移動してしまった場合には、この被検者が断層撮影のために移動しているＸ線照射部に衝突する危険性もある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、被検者が移動した場合においても、過剰な被曝を防止し、また、速やかに再撮影を行うことが可能なＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、Ｘ線照射部と、Ｘ線検出器と、前記Ｘ線照射部を移動させる移動機構とを備え、被検者における断層面に向けて照射され被検者を通過したＸ線を検出することによりＸ線断層撮影を行うＸ線撮影装置であって、Ｘ線撮影時に、前記Ｘ線照射部と前記被検者との距離を測定する距離計と、前記距離計による前記Ｘ線照射部と前記被検者との距離の測定値の変化量が、予め設定した設定値ＬＸ以上となったときに、Ｘ線撮影を停止させるとともに表示部にエラー表示を行い、前記測定値の変化量が、前記設定値ＬＸより大きいＬＹ以上となったときに、前記移動機構によるＸ線照射部の移動を停止させる制御部とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記距離計によるＸ線撮影時の前記Ｘ線照射部と前記被検者との距離の測定値と、Ｘ線撮影条件とに基づいて、前記被検者に対するＸ線の入射線量を計算する計算手段を備える。

請求項１に記載の発明によれば、被検者が移動した場合に速やかにＸ線撮影を中止することができ、被検者に対する過剰な被曝を防止することが可能となる。このとき、被検者の体厚を測定するために従来より使用されている距離計を利用して被検者の移動を測定することから、被検者の移動を測定するために新たに特別な測定装置を設置する必要がない。

また、エラー表示によって、被検者の移動によりＸ線撮影を中止したことを認識することができ、その後速やかに再撮影を行うことが可能となる。

さらに、移動機構によりＸ線照射部の移動を停止させることにより、被検者がＸ線断層撮影のために移動するＸ線照射部に衝突することを防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、被検者の移動に伴うＸ線の入射線量の変化を考慮して入射線量の計算を行うことができ、正確な入射線量を算出することが可能となる。このとき、入射線量の計算に従来より使用されている距離計を利用することから、被検者との距離を測定するために新たに特別な測定装置を設置する必要がない。

この発明に係るＸ線撮影装置を使用してＸ線撮影を行う様子を示す説明図である。Ｘ線検出部２の側面概要図である。Ｘ線照射部３および移動機構４の側面図である。移動機構４の平面図である。移動機構４の斜視図である。この発明に係るＸ線撮影装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。この発明に係るＸ線撮影装置によるＸ線撮影動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線撮影装置を使用してＸ線撮影を行う様子を示す説明図である。

このＸ線撮影装置は、撮影室外に設置されハンドスイッチ１１、操作パネル１２およびテーブル１３上に設置された表示部１４を備えた操作部１を有する。また、このＸ線撮影装置は、ケーシング２１に対して昇降するフラットパネルディテクタ２０と衝立１９とを有するＸ線検出部２と、Ｘ線管３０を有するＸ線照射部３と、このＸ線照射部３を移動させる移動機構４とを備える。これらのＸ線検出部２、Ｘ線照射部３および移動機構４は、撮影室内に設置されている。

このＸ線撮影装置は、移動機構４の作用により、Ｘ線照射部３を昇降および揺動させながら被検者９における断層面９１に向けてＸ線を照射し、被検者９を通過したＸ線をＸ線照射部３と同期して昇降移動するフラットパネルディテクタ２０により検出することで、被検者９のＸ線断層撮影を行うものである。

図２は、Ｘ線検出部２の側面概要図である。

このＸ線検出部２は、立位撮影台を構成するものであり、Ｘ線検出器としてのフラットパネルディテクタ２０を備える。このフラットパネルディテクタ２０は、図示しないガイド部材に案内されることにより、ケーシング２１に対して昇降可能となっている。また、このフラットパネルディテクタ２０は、プーリ２６に巻回されたワイヤ２８の一端に連結されている。このワイヤ２８の他端は、カウンターウエイト２３と連結されている。ケーシング２１にはブラケット２９を介して昇降モータ２４が固定されている。プーリ２６は、昇降モータ２４の回転軸に付設された駆動プーリ２５とベルト２７を介して接続されている。このため、フラットパネルディテクタ２０は、昇降モータ２４の駆動により昇降する。そして、フラットパネルディテクタ２０の上下位置は、ポテンショメータ２２により検出される。フラットパネルディテクタ２０の昇降位置のＸ線照射部３側には、被検者９とフラットパネルディテクタ２０との干渉を防止するための衝立１９が設置されている。

図３は、Ｘ線照射部３および移動機構４の側面図である。

この図に示すように、Ｘ線照射部３は、Ｘ線を照射するＸ線管３０と、Ｘ線管３０から照射されたＸ線の照射範囲を制限するコリメータ３１と、操作ハンドル３２とを備える。このＸ線照射部３は、揺動モータ４２の駆動により、移動機構４の下端部に配設された軸４１を中心に揺動可能となっている。そして、このＸ線照射部３は、移動機構４の駆動により昇降可能となっている。

このＸ線照射部３には、Ｘ線撮影時に、Ｘ線管３０と被検者９の体表面との距離を測定する距離計としての超音波センサ３３が付設されている。この超音波センサ３３は、超音波を発信する発信部と、この発信部から発信され被検者９の体表面で反射した超音波を受信する受信部とを備える。この超音波センサ３３においては、発信部から発信された超音波は空気中を放射状に伝播し、被検者９の体表面で反射して受信部に戻ってくる。このときの発信から受信までの時間と、空気中の超音波の伝播速度とから、被検者９と超音波センサ３３との距離を測定することが可能となる。

次に、Ｘ線照射部３を昇降移動させる移動機構４の構成について説明する。図４は、移動機構４の平面図であり、図５は、移動機構４の斜視図である。なお、図４においては、バランスバネ５３の図示を省略している。

図３乃至図５を参照して、この移動機構４は、支持枠４３と、Ｘ線照射部３を懸垂保持するワイヤ４４と、支持枠４３の所定位置に設けられた第１定滑車４５、第２定滑車４６および第３定滑車４７と、支持枠４３に対して軸７１を中心に揺動可能に取り付けられた左右一対の揺動アーム４９と、この揺動アーム４９に回転可能に取り付けられた動滑車４８とを備える。

ワイヤ４４の両端は、揺動アーム４９に設けた固定部５０（図５参照）に固定されている。そして、このワイヤ４４は、動滑車４８と第１、第２、第３定滑車４５、４６、４７に順次巻回された上で、その中央部がＸ線照射部３に連結された懸垂部６１に固定されている。これにより、Ｘ線照射部３は、懸垂部６１を介してワイヤ４４により懸垂保持される。また、Ｘ線照射部３は、筒状で伸縮可能な取付具６２を介して支持枠４３に取り付けられている。さらに、この支持枠４３自体は、天井に設けられた図示しない走行レール上を走行可能となっている。そして、Ｘ線照射部３とフラットパネルディテクタ２０との距離は、ポテンショメータ５９（図１（ａ）参照）により検出されている。

第１定滑車４５は、Ｘ線照射部３の直上部に一対設けられ、Ｘ線照射部３を上下動させる力を水平方向への力に変えるべく構成されている。第２定滑車４６は、左右の支持枠付近に水平方向を向いて設けられ、ワイヤ４４を支持枠４３と平行に配置させる作用を奏する。第３定滑車４７は鉛直方向を向いて左右対称に配設され、支持枠４３を貫通する駆動軸６３に固定されている。この駆動軸６３の一端は、ブラケット６４を介して支持枠４３に固定された駆動モータ６５と連結されている。また、この駆動軸６３の他端は、ブラケット６６を介して支持枠４３に固定されたブレーキ機構６７と連結されている。

また、この移動機構４は、バランスバネ５３を備える。このバランスバネ５３は圧縮バネであり、その一端は、円板５５と当接している。そして、この円板５５は、支持枠４３に固定された軸５４を中心に回動するバネ取付部材５６に対して、ナット５７により固定されている。また、このバランスバネ５３の他端は、リテーナ５２内に収納されており、このリテーナ５２はバネ連結部５１を介して、左右一対の揺動アーム４９に揺動可能に連結されている。

この揺動アーム４９は、その一端部を支持枠４３に軸７１を介して取り付けられるとともに、他端部に上述した動滑車４８を回転可能に固定している。そして、上述したワイヤ４４は、動滑車４８と第３定滑車４７との間で巻回されている。このため、動滑車４８は、Ｘ線照射部３が下降すると上方に移動し、Ｘ線照射部３が上昇すると下方に移動する構成となっている。

そして、上述したバランスバネ５３は、その弾性力が常にＸ線照射部３を引き上げる方向に揺動アーム４９に作用し、Ｘ線照射部３の自重とバランスさせる構成を有する。すなわち、Ｘ線照射部３の上下運動に伴い、リテーナ５２はバネ連結部５１を中心に回転し、前記バネ取付部材５６は、このバネ連結部５１に連動して軸５４を中心に回転する。このとき、リテーナ５２はＸ線照射部３が下方に移動するにつれて円板５５に接近し、バランスバネ５３を圧縮する。圧縮されたバランスバネ５３は、リテーナ５２およびバネ連結部５１を介して、揺動アーム４９がＸ線照射部３を上昇させる方向に揺動させるべく作用する。

このような構成を有する移動機構においては、駆動モータ６５の駆動により駆動軸６３を回転させることで、Ｘ線照射部３を昇降することが可能となる。そして、Ｘ線照射部３を緊急停止させるためには、ブレーキ機構６７の作用により駆動軸６３の回転を停止させる。

図６は、この発明に係るＸ線撮影装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

このＸ線撮影装置は、論理演算を実行するＣＰＵを備え、装置全体を制御する制御部８０と、予め設定したデータをテーブルとして保持し、あるいは、その他のデータを一時的に記憶するデータ記憶部８１とを備える。この制御部８０は、フラットパネルディテクタ２０を昇降駆動するための昇降モータ２４と、Ｘ線照射部３を揺動駆動するための揺動モータ４２と、Ｘ線照射部３を昇降駆動するための駆動モータ６５と、ブレーキ機構６７と接続されている。また、この制御部８０は、上述したハンドスイッチ１１、操作パネル１２、表示部１４、超音波センサ３３およびポテンショメータ２２、５９と接続されている。さらに、この制御部８０は、フラットパネルディテクタ２０と、Ｘ線管３０に付与する管電圧および管電流を制御してＸ線管３０を駆動するＸ線管駆動部３９とも接続されている。

次に、上述したＸ線撮影装置によるＸ線撮影動作について説明する。図７は、この発明に係るＸ線撮影装置によるＸ線撮影動作を示すフローチャートである。

Ｘ線撮影を行うときには、最初に、被検者９の体厚を測定する（ステップＳ１）。この体厚の測定は、図１および図６に示すポテンショメータ５９により測定したＸ線照射部３とフラットパネルディテクタ２０との距離と、図３および図６に示す超音波センサ３３により測定した被検者９と超音波センサ３３との距離Ｌ０とを利用して制御部８０により演算される。演算後の被検者９の体厚のデータは、データ記憶部８１に記憶される。

次に、Ｘ線照射条件を設定する（ステップＳ２）。このＸ線照射条件は、先に測定した被検者９の体厚や、撮影すべき部位、撮影すべき断層面、Ｘ線の照射角度等に基づいて設定される。オペレータは、図１および図６に示す操作パネル１２を使用して、必要なデータを入力し、あるいは、データ記憶部８１から必要なデータを読み出すことにより、Ｘ線照射条件を設定する。

この状態において、オペレータがハンドスイッチ１１を操作して撮影開始準備を行うと、超音波センサ３３による被検者９と超音波センサ３３との距離の測定を開始する（ステップＳ３）。この距離の測定は、Ｘ線撮影が終了するまで継続される。ここで、撮影開始時における被検者９と超音波センサ３３との距離は、図１（ａ）に示すように、Ｌ０となっている。

そして、オペレータがハンドスイッチ１１の撮影開始ボタンを押圧すると、Ｘ線断層撮影が開始される（ステップＳ４）。このときには、図３乃至図６に示す駆動モータ６５の駆動によりＸ線照射部３が昇降するとともに、図３および図６に示す揺動モータ４２の駆動によりＸ線照射部３が揺動する。これにより、図１（ａ）に示すように、Ｘ線管３０から照射されたＸ線は、被検者９における断層面９１における断層中心を常に照射する。また、図１（ａ）に示すように、Ｘ線照射部３の移動と同期して、図２および図６に示す昇降モータ２４の駆動によりフラットパネルディテクタ２０を昇降させることにより、移動するＸ線管３０から照射され被検者９を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ２０により検出する。

Ｘ線断層撮影の実行中には、超音波センサ３３により、被検者９と超音波センサ３３との距離Ｌ１が常に測定されており、撮影開始時における被検者９と超音波センサ３３との距離Ｌ０と現在の距離Ｌ１との差、すなわち距離の変化量が常に演算されている。そして、この変化量が予め設定した設定値ＬＸ以上となるか否かは、常に監視されている（ステップＳ５）。この設定値ＬＸは、例えば、ゼロまたは、それに近い値である。すなわち、設定値ＬＸは、被検者９がＸ線照射部３に近づいた場合に、すぐにそれを検出できる値となるように設定されている。

被検者９がＸ線照射部３に近づくことがなく、距離の変化量が設定値ＬＸ以下であれば、そのまま撮影が継続される（ステップＳ６）。一方、例えば図１（ｂ）に示すように、被検者９がＸ線照射部３に近づいて距離の変化量が設定値ＬＸを越えた場合には、制御部８０がＸ線管駆動部３９に指令を送信し、Ｘ線管３０からのＸ線の照射が停止され、Ｘ線撮影が停止される（ステップＳ７）。これにより、被検者９に対する不要な被曝を防止することができる。

そして、制御部８０は、超音波センサ３３による測定値から、撮影開始時における被検者９と超音波センサ３３との距離Ｌ０と現在の距離Ｌ１との距離の変化量が、予め設定した設定値ＬＹ以上であるか否かを判断する（ステップＳ８）。距離の変化量が設定値ＬＹ以上であれば、制御部８０は図４および図６に示すブレーキ機構６７に指令を出し、ブレーキ機構６７により駆動軸６３の回転を停止させることで、Ｘ線照射部３を急停止させる。これにより、被検者９が移動するＸ線照射部３と衝突することを防止することができる。なお、この設定値ＬＹは、被検者９が急に移動したとしても移動中のＸ線照射部３との衝突を未然に防止できる、前記設定値ＬＸより大きな距離であり、例えば、１０ｃｍ程度の距離である。

そして、制御部８０は、図１および図６に示す表示部１４にエラー表示を行う（ステップＳ１０）。このエラー表示は、Ｘ線撮影を中止した旨の表示と、緊急停止を行った場合にはその旨の表示とを含む。これにより、オペレータは、撮影が中止されたことを瞬時に認識することが可能となる。このため、すぐに再撮影の準備を開始することが可能となる。

次に、被検者９に照射された放射線量が計算される（ステップＳ１１）。この放射線量の計算は、Ｘ線管３０に付与された管電圧および管電流と被検者９と超音波センサ３３との距離との関係を、Ｘ線照射時における各時間毎に積算することにより計算される。すなわち、予め、Ｘ線管３０に付与する管電圧と管電流とを変化させたときのＸ線量を電離箱式線量計で測定することにより、そのときのＸ線撮影条件に応じた放射線量は実験的に測定されている。そして、そのときの被検者９に入射する放射線量は、Ｘ線管３０との距離に依存することから、放射線量の計算には被検者９と超音波センサ３３との距離、すなわち、被検者９とＸ線管３０との距離が利用される。なお、この計算を行うときには、例えば、特開２００３−２０３７９７号公報に記載されたように、照射距離、計測値情報、固有値情報および照射面積を利用して面積線量を計算するようにしてもよい。計算された放射線量は、図１および図６に示す表示部１４に表示される。

以上のように、この発明に係るＸ線照射装置によれば、被検者９の体厚測定用の超音波センサ３３を利用して被検者９の移動を監視することにより、被検者９が移動した場合に速やかにＸ線撮影を中止することができ、被検者９に対する過剰な被曝を防止することが可能となる。また、Ｘ線撮影の中止が、すぐに表示部１４に表示されることから、オペレータがＸ線撮影を中止したことを認識することができ、その後速やかに再撮影を行うことが可能となる。さらに、被検者９の移動量が設定値ＬＹ以上になれば、Ｘ線照射部３の昇降動作を緊急停止させることにより、被検者９が昇降するＸ線照射部３に衝突することを防止することが可能となる。

また、この発明に係るＸ線照射装置によれば、被検者９の体厚測定用の超音波センサ３３を利用して被検者９とＸ線管３０との距離を常に測定することにより、Ｘ線管３０に付与された管電圧および管電流と被検者９と超音波センサ３３との距離とをＸ線撮影時における各時間毎に積算して、被検者９に対する入射線量を正確に計算することが可能となる。このため、被検者９がＸ線管３０に接近して大きな線量の被曝を受けた場合にも、それを正確に計算することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、距離の変化量が設定値ＬＹ以上となったときに、図４および図６に示すブレーキ機構６７により駆動軸６３の回転を停止させることで、Ｘ線照射部３の昇降動作を急停止させている。これは、Ｘ線照射部３の昇降動作が、移動量が大きく被検者と衝突した場合に最も危険であるためである。より安全を期するため、揺動モータ４２によるＸ線照射部３の揺動動作も、昇降動作と同様、ブレーキ機構等により緊急停止させる構成としてもよい。

１操作部
２Ｘ線検出部
３Ｘ線照射部
４移動機構
９被検者
１１ハンドスイッチ
１２操作パネル
１４表示部
１９衝立
２０フラットパネルディテクタ
２１ケーシング
２２ポテンショメータ
２４昇降モータ
３０Ｘ線管
３１コリメータ
３３超音波センサ
３９Ｘ線管駆動部
４２揺動モータ
４４ワイヤ
５９ポテンショメータ
６１懸垂部
６２取付具
６５駆動モータ
６７ブレーキ機構
８０制御部
８１データ記憶部
９１断層面

Claims

Ｘ線照射部と、Ｘ線検出器と、前記Ｘ線照射部を移動させる移動機構とを備え、被検者における断層面に向けて照射され被検者を通過したＸ線を検出することによりＸ線断層撮影を行うＸ線撮影装置であって、
Ｘ線撮影時に、前記Ｘ線照射部と前記被検者との距離を測定する距離計と、
前記距離計による前記Ｘ線照射部と前記被検者との距離の測定値の変化量が、予め設定した設定値ＬＸ以上となったときに、Ｘ線撮影を停止させるとともに表示部にエラー表示を行い、前記測定値の変化量が、前記設定値ＬＸより大きいＬＹ以上となったときに、前記移動機構によるＸ線照射部の移動を停止させる制御部と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記距離計によるＸ線撮影時の前記Ｘ線照射部と前記被検者との距離の測定値と、Ｘ線撮影条件とに基づいて、前記被検者に対するＸ線の入射線量を計算する計算手段を備えるＸ線撮影装置。