JP5532954B2 - Ｘ線透視撮影装置およびこのｘ線透視撮影装置を使用した立体画像の表示方法 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線透視撮影装置およびこのＸ線透視撮影装置を使用した立体画像の表示方法に関する。

このような、Ｘ線透視撮影装置は、Ｘ線管と、このＸ線管から発生し被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出部とを備えている。そして、このようなＸ線透視撮影装置に使用されるＸ線管としては、電子を放出するフィラメントを備えた陰極と、回転陽極と、ガラス製の外囲器とを備え、陰極から発生させた電子線を陽極に衝突させることによりＸ線を発生させるようにしたものが知られている。

また、近年、電子ビームを発生させる陰極と、この陰極から発生した電子ビームと衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、陰極から発生した電子ビームを偏向させることによりこの電子ビームが陽極と衝突する焦点の位置を制御する偏向コイルと、陰極および陽極を内部に収容する外囲器とを備え、陽極が外囲器と一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管が提案されている（特許文献１参照）。このようなＸ線管によれば、冷却効率を向上させることができ、Ｘ線を効果的に照射することが可能となる。

ところで、このようなＸ線透視撮影装置により得られる画像は、静止画撮影の場合も透視撮影の場合も、二次元的な平面画像である。一方、カテーテルを使用した検査を行う場合等においては、カテーテルや血管を立体的に観察しながらカテーテル操作を行うことにより、操作性を向上させることが可能となる。このように、近年、立体画像を表示することへの要請が高まっている。

このため、左右一対の焦点を備えたステレオＸ線管を使用し、左右の焦点から交互にＸ線を照射させて画像を撮影するとともに、この画像データを左右の画像を高速で切替可能なステレオモニターに表示することにより、立体画像を表示するステレオ透視システムが提案されている（非特許文献１参照）。

なお、デュアルスペクトル検査を行うため、通常のＸ線管を使用したＸ線撮影時に、高速で焦点位置を切り換えることにより、フィルターユニットを通過したＸ線による測定データと、フィルターユニットを通過しないＸ線による測定データとを取り込むことができる検査装置も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００９−９７９４号公報 特開２００９−５３２１６１号公報

社団法人日本放射線学会第４８回総会学術研究発表抄録第１１００頁「ステレオ透視システムの開発」

上述した非特許文献１に記載されたようなステレオ透視システムにおいては、特殊なステレオＸ線管を使用する必要があり、また、そのＸ線透視撮影装置はステレオ撮影専用のものとなる。さらに、上述した非特許文献１に記載されたステレオ透視システムにおいては、常に焦点の位置が一定であることから、被検体に対する検査内容に応じて視差の大きさを変更することは不可能であった。

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、特殊なステレオＸ線管を使用することなく、任意の視差を有する立体映像を表示することが可能なＸ線透視撮影装置およびこのＸ線透視撮影装置を使用した立体画像の表示方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、電子ビームを発生させる陰極と、前記陰極から発生した電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極から発生した電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームが前記陽極と衝突する焦点の位置を制御する偏向コイルと、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、前記陽極が前記外囲器と一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管と、前記Ｘ線管から発生し、被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線管における偏向コイルを制御することにより、前記焦点の位置を第１焦点位置と第２焦点位置とに交互に切り換える焦点位置制御部と、前記Ｘ線管における焦点の位置が第１焦点位置となったときに前記Ｘ線検出部で検出した第１画像と、前記Ｘ線管における焦点の位置が第２焦点位置となったときに前記Ｘ線検出部で検出した第２画像とを取り込む画像処理部と、前記画像処理部により取り込まれた第１画像および第２画像から、立体映像を表示する３Ｄ対応モニターとを備え、前記焦点位置制御部は、被検体に対する検査内容に応じて、前記第１焦点位置と前記第２焦点位置とを、各々、変更することを特徴とする。

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、前記画像処理部により取り込まれた第１画像および第２画像を記憶する記憶部をさらに備え、当該記憶部に記憶した第１画像および第２画像に基づいて、前記３Ｄ対応モニターにより、Ｘ線撮影後に立体画像を表示する。

請求項３に記載の発明は、電子ビームを発生させる陰極と、前記陰極から発生した電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極から発生した電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームが前記陽極と衝突する焦点の位置を制御する偏向コイルと、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、前記陽極が前記外囲器と一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管と、前記Ｘ線管から発生し、被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出部と、を備えたＸ線透視撮影装置を使用した立体画像の表示方法において、前記Ｘ線管における偏向コイルを制御することにより、前記焦点の位置を第１焦点位置と第２焦点位置とに交互に切り換えた状態で、前記Ｘ線検出部により、前記Ｘ線管から発生し前記被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出工程と、前記Ｘ線管における焦点の位置が第１焦点位置となったときに前記Ｘ線検出部で検出した第１画像と、前記Ｘ線管における焦点の位置が第２焦点位置となったときに前記Ｘ線検出部で検出した第２画像とを取り込む画像取り込み工程と、前記画像取り込み工程において取り込まれた第１画像および第２画像を３Ｄ対応モニターに入力することにより、当該３Ｄ対応モニターに立体映像を表示する立体画像表示工程とを備え、前記Ｘ線検出工程においては、被検体に対する検査内容に応じて、前記第１焦点位置と前記第２焦点位置とを、各々、変更することを特徴とする。

請求項１および請求項３に記載の発明によれば、特殊なステレオＸ線管等を使用することなく、Ｘ線の照射効率のよい外囲器回転型のＸ線管を使用して、立体画像を表示することが可能となる。このとき、第１、第２焦点位置を任意に設定することができ、必要に応じた視差を有する立体画像を表示することが可能となる。

また、被検体に対する検査内容に応じて第１焦点位置と第２焦点位置とを変更することにより、その検査に必要な視差を有する立体画像を表示することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、第１画像および第２画像を記憶することにより、検査終了後に立体画像を再生することが可能となる。

この発明に係るＸ線透視撮影装置の概要図である。 外囲器回転型のＸ線管１の概要図である。 立体画像の表示動作を示すフローチャートである。 Ｘ線管１において焦点Ｆの位置を第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２との間で交互に切り換えた状態におけるＸ線検出器４による撮影画像を示す模式図である。 焦点Ｆの位置の移動状態を示す模式図である。

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線透視撮影装置の概要図である。

このＸ線透視撮影装置は、後程詳細に説明する外囲器回転型のＸ線管１と、このＸ線管１から発生したＸ線の照射範囲を規制するためのコリメータ６と、コリメータ６およびテーブル５上の被検体である患者Ｍを通過したＸ線３２を検出するためのＸ線検出器４と、焦点位置制御部７１、画像処理部７２および記憶部７３を備えたコントローラ７と、入力部８と、立体画像を表示可能な３Ｄ対応モニター９とを備える。

Ｘ線検出器４は、Ｘ線を可視光に変換するためのイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）２と、この可視光を画像信号に変換するためのＴＶカメラ３とから構成される。なお、これらのイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）２とＴＶカメラ３とから構成されるＸ線検出器４にかえて、フラットパネルディテクタ等のその他のＸ線検出装置を使用してもよい。

図２は、外囲器回転型のＸ線管１の概要図である。

この外囲器回転型のＸ線管１は、その内部が真空排気された外囲器１１を備える。この外囲器１１内には、高温に加熱され熱電子を放出するフィラメント１３と、このフィラメント１３を溝の中に取り付けた集束電極１４とから構成され、電子ビーム３１を発生させる陰極１５が配設されている。また、この陰極１５と対向する外囲器１１の端面には、陰極１５から発生した電子ビーム３１が衝突することによりＸ線を発生させる陽極２１が配設されている。陰極１５および陽極２１には、図示を省略したスリップリング機構により、陰極側回転軸１６および陽極側回転軸１８を介して高電圧が印加される。なお、陰極側回転軸１６および陽極側回転軸１８は、各々、軸受１７、１９により軸支されている。そして、外囲器１１は、図示しないモータの駆動により、陰極１５および陽極２１とともに、陰極側回転軸１６および陽極側回転軸１８を中心に回転する。

加熱されたフィラメント１３において発生した熱電子は収束電極により収束され、陰極１５より電子ビーム３１が発生する。この電子ビーム３１は、高電圧が作る電界の作用により陽極２１に向けて加速される。そして、この電子ビーム３１は、外囲器１１の外周部に設けられた偏向コイル１２の作用により偏向され、陽極２１のターゲットディスク傾斜部２２に対して焦点Ｆにおいて衝突し、Ｘ線３２を発生させる。このＸ線３２は、外囲器１１に形成された放射口２３から外部に放射される。電子ビーム３１が陽極２１に衝突する焦点Ｆの位置は、偏向コイル１２に印加する電流を制御することにより変更することができる。

次に、以上のような構成を有するＸ線透視撮影装置により患者Ｍを撮影して立体画像を表示する立体画像の表示動作について説明する。図３は、立体画像の表示動作を示すフローチャートである。

このＸ線透視撮影装置において患者Ｍを撮影して立体画像を表示するときには、最初に、初期設定を行う（ステップＳ１）。この初期設定は、患者Ｍに対する検査内容に応じて３Ｄ対応モニター９に表示する立体画像の視差を必要なものとするために、後述する第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２とを指定する設定を含む。この視差を調整するための第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２とのデータは、オペレータが図１に示す入力部８から必要なデータを入力することにより設定される。なお、コントローラ７に、患者Ｍに対する検査内容に応じた複数のデータを予め記憶しておき、それらの中から検査内容に対応するデータを選択するようにしてもよい。

初期設定が完了すれば、Ｘ線の照射を開始する（ステップＳ２）。

また、これと並行して、焦点位置の切替を行う（ステップＳ３）。この焦点位置の切替は、コントローラ７における焦点位置制御部７１により、偏向コイル１２に印加する電流を制御することにより実行される。この焦点位置の切替工程により、電子ビーム３１が陽極２１に衝突する焦点Ｆの位置は、図１に示す第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２との間で、交互に切り換えられる。なお、このときの第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２とは、上述した初期設定工程（ステップＳ１）において設定されている。

そして、このようにして、Ｘ線管１において電子ビーム３１が陽極２１に衝突する焦点Ｆの位置を、第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２との間で交互に切り換えた状態で、Ｘ線３２を患者Ｍに向けて照射し、このＸ線３２をＸ線検出器４により検出する（ステップＳ４）。

図４は、Ｘ線管１において焦点Ｆの位置を第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２との間で交互に切り換えた状態におけるＸ線検出器４による撮影画像１０を示す模式図である。なお、図４（ａ）は、Ｘ線管１において焦点Ｆが第１焦点位置Ｆ１にある状態の第１画像を示し、図４（ｂ）は、Ｘ線管１において焦点Ｆが第２焦点位置Ｆ２にある状態の第２画像を示している。また、これらの図において符号Ｍ１およびＭ２は、患者Ｍの画像を示している。

次に、Ｘ線管１において焦点Ｆの位置を第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２との間で交互に切り換えた状態における第１、第２画像を、各々、取り込む（ステップＳ５）。この画像の取り込みは、コントローラ７における画像処理部７２により実行される。このときには、焦点Ｆの位置が第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２との間を移動中には画像の取り込みは行われず、焦点Ｆの位置が第１焦点位置に一致したときの第１画像と、焦点Ｆの位置が第２焦点位置に一致したときの第２画像のみの取り込みが行われる。

図５は、焦点Ｆの位置の移動状態を示す模式図である。

この図に示すように、Ｘ線管１における焦点Ｆの位置は、第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２との間を連続的に移動する。このため、画像処理部７２は、撮影画像の取り込み時に、焦点Ｆの位置が第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２との間を移動中の画像は取り込まず、焦点Ｆの位置が第１焦点位置Ｆ１に一致した第１画像または第２焦点位置Ｆ２に一致した第２画像のみを取り込む。この第１、第２画像の取り込みのタイミングは、立体画像を透視映像として表示するのに必要な、例えば３０ｆｐｓ（Ｆｒａｍｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）程度の速度で実行される。

そして、このようにして取り込まれた第１、第２画像は、コントローラ７における記憶部７３に、経時的に記憶される（ステップＳ６）。

また、これと並行して、順次取り込まれた第１、第２画像は、コントローラ７から３Ｄ対応モニター９に送信される。そして、３Ｄ対応モニター９は、順次送信された第１、第２画像に基づいて、立体映像を、透視映像として表示する（ステップＳ７）。以上の動作を撮影が終了するまで繰り返す（ステップＳ８）。

このときには、３Ｄ対応モニター９としては、第１画像と第２画像に基づいて左目用の画像と右目用の画像とを表示することにより、裸眼体で立体画像を認識しうる裸眼体用の３Ｄ対応液晶モニターを使用することができる。このような３Ｄ対応モニターとしては、例えば、シャープ株式会社製の液晶カラーモニターＬＬ−１５１Ｄを使用することができる。但し、裸眼体用の３Ｄ対応モニター９を使用するかわりに、専用メガネを使用することにより立体映像を認識可能な３Ｄ対応モニターを使用してもよい。

このようにして撮影し、記憶部７３に記憶された第１、第２画像のデータは、必要に応じ、検査終了後に立体画像を再生するときに利用される。

なお、このような構成を有するＸ線透視撮影装置において、立体映像ではなく、平面画像を表示する必要がある場合には、コントローラ７における焦点位置制御部７１が、焦点Ｆの位置を切り換えることなく、一定の位置に固定した状態でＸ線撮影を実行する。これにより、上述したＸ線透視撮影装置を使用して、平面的な画像を利用した透視を行うことが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、この発明に係るＸ線透視撮影装置において透視撮影を実行しているが、この発明に係るＸ線透視撮影装置は、静止画の撮影や動画の撮影および保存を実行するための撮影装置を含むものである。

１ Ｘ線管
２ イメージインテンシファイア
３ ＴＶカメラ
４ Ｘ線検出器
５ テーブル
６ コリメータ
７ 制御部
８ 入力部
９ ３Ｄ対応モニター
１０ 撮影画像
１１ 外囲器
１２ 偏向コイル
１３ フィラメント
１４ 収束電極
１５ 陰極
１６ 陰極側回転軸
１８ 陽極側回転軸
２１ 陽極
２２ ターゲットディスク傾斜部
３１ 電子ビーム
３２ Ｘ線
７１ 焦点位置制御部
７２ 画像処理部
７３ 記憶部
Ｆ 焦点
Ｆ１ 第１焦点位置
Ｆ２ 第２焦点位置
Ｍ 患者

Claims (3)

1. 電子ビームを発生させる陰極と、前記陰極から発生した電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極から発生した電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームが前記陽極と衝突する焦点の位置を制御する偏向コイルと、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、前記陽極が前記外囲器と一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生し、被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
   前記Ｘ線管における偏向コイルを制御することにより、前記焦点の位置を第１焦点位置と第２焦点位置とに交互に切り換える焦点位置制御部と、
   前記Ｘ線管における焦点の位置が第１焦点位置となったときに前記Ｘ線検出部で検出した第１画像と、前記Ｘ線管における焦点の位置が第２焦点位置となったときに前記Ｘ線検出部で検出した第２画像とを取り込む画像処理部と、
   前記画像処理部により取り込まれた第１画像および第２画像から、立体映像を表示する３Ｄ対応モニターと、を備え、
   前記焦点位置制御部は、被検体に対する検査内容に応じて、前記第１焦点位置と前記第２焦点位置とを、各々、変更することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記画像処理部により取り込まれた第１画像および第２画像を記憶する記憶部をさらに備え、
   当該記憶部に記憶した第１画像および第２画像に基づいて、前記３Ｄ対応モニターにより、Ｘ線撮影後に立体画像を表示するＸ線透視撮影装置。
3. 電子ビームを発生させる陰極と、前記陰極から発生した電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極から発生した電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームが前記陽極と衝突する焦点の位置を制御する偏向コイルと、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、前記陽極が前記外囲器と一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生し、被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
   を備えたＸ線透視撮影装置を使用した立体画像の表示方法において、
   前記Ｘ線管における偏向コイルを制御することにより、前記焦点の位置を第１焦点位置と第２焦点位置とに交互に切り換えた状態で、前記Ｘ線検出部により、前記Ｘ線管から発生し前記被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出工程と、
   前記Ｘ線管における焦点の位置が第１焦点位置となったときに前記Ｘ線検出部で検出した第１画像と、前記Ｘ線管における焦点の位置が第２焦点位置となったときに前記Ｘ線検出部で検出した第２画像とを取り込む画像取り込み工程と、
   前記画像取り込み工程において取り込まれた第１画像および第２画像を３Ｄ対応モニターに入力することにより、当該３Ｄ対応モニターに立体映像を表示する立体画像表示工程と、
   を備え、
   前記Ｘ線検出工程においては、被検体に対する検査内容に応じて、前記第１焦点位置と前記第２焦点位置とを、各々、変更することを特徴とするＸ線透視撮影装置を使用した立体画像の表示方法。

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