JP5619535B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。

平面検出器（flat panel detector：以下ＦＰＤと呼ぶことにする）を使用して、血管や臓器のＸ線透視・撮影が行われている。また、穿通枝や非対称ステント等の微細な部分（２００μｍ以下）の抽出用として、マイクロアンギオ検出器（micro angio detector：以下ＭＡと呼ぶことにする）が考案されている。現在、ＦＰＤとＭＡとの両方を搭載し、ＦＰＤとＭＡとを切替えて使用可能なＸ線診断装置が開発されている。

ＦＰＤとＭＡとを切替え可能なＸ線診断装置において、通常はＦＰＤが使用され、ＦＰＤでは確認できない微細な部分を確認する場合はＭＡが使用される。ＦＰＤの前面にＭＡが配置されている。Ｘ線発生系は、ＦＰＤ使用時とＭＡ使用時とで共通である。ＦＰＤとＭＡとの切替えの際における、ＦＰＤやＭＡの退避・設置の操作は、煩雑である。また、ＭＡ使用時におけるＸ線量をＦＰＤ使用時におけるＸ線量と同様にしようとすると、ＭＡ使用時におけるＸ線の実効焦点のサイズをＦＰＤ使用時と同様に大きくしなければならない。しかし、実効焦点のサイズを大きくすると、画質が劣化してしまう。このようにＸ線量の確保と実効焦点のサイズの縮小とは二律背反の関係にある。

特開２００８―２２９２７０号公報

目的は、検査効率や検査精度の向上を実現するＸ線診断装置を提供することにある。

本実施形態に係るＸ線診断装置は、電子を放出する陰極と前記陰極から放出された電子を受けてＸ線を発生する陽極とを有するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生されたＸ線を検出し、第１の画素サイズを有する第１検出器と、前記Ｘ線管から発生されたＸ線を検出し、前記第１の画素サイズに比して小さい第２の画素サイズを有し、前記第１検出器に隣接して設けられる第２検出器と、前記Ｘ線管、前記第１検出器、及び前記第２検出器を回動可能に支持するアームと、前記アームに取り付けられ、前記第１検出器と前記第２検出器との何れか一方に前記Ｘ線管から発生されたＸ線が照射されるように、前記第１検出器と前記第２検出器とをスライド可能に支持するスライド機構と、前記アームに取り付けられ、前記陽極上のＸ線の実効焦点のサイズを変更するために、前記Ｘ線管を傾斜可能に支持する傾斜機構と、前記スライド機構による前記第１検出器と前記第２検出器とのスライドと、前記傾斜機構による前記Ｘ線管の傾斜とを連動制御する制御部と、を具備する。

第１実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図。 図１の撮影機構の概略的な外観を示す図。 図１のＦＰＤ使用時におけるＸ線管の配置の典型例を示す図。 図１のＭＡ使用時におけるＸ線管の配置の典型例を示す図。 第２実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図。 図５の撮影機構の概略的な外観を示す図。 図５のＦＰＤ使用時におけるＸ線管の配置の典型例を示す図。 図５のＭＡ使用時におけるＸ線管の配置の典型例を示す図。 図５の通常透視時におけるジオメトリの典型例を示す図。 図５の拡大透視撮影時におけるジオメトリの典型例を示す図。 変形例における機構制御部の制御のもとに行なわれる、ＦＯＶサイズの切替え指示に連動した第１の切替え動作を説明するための図。 変形例における機構制御部の制御のもとに行なわれる、ＦＯＶサイズの切替え指示に連動した第２の切替え動作を説明するための図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線診断装置を説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るＸ線診断装置１の構成を示す図である。図１に示すように、Ｘ線診断装置１は、撮影機構１０を有している。図２は、撮影機構１０の概略的な外観を示す図である。撮影機構１０は、図示しないスタンドにより床に旋回可能又は固定して設置されたＣアームホルダ１１を有している。Ｃアームホルダ１１は、Ｃアーム１３を回転軸Ａ１回りにスライド可能に支持している。Ｃアーム１３は、回転軸Ａ１回りスライドすることでＣアーム１３のＣ形状に沿ったスライド方向Ｄ１にスライドする。また、Ｃアームホルダ１１は、Ａ１に直交する回転軸Ａ２回りに回転可能にＣアーム１３を支持している。Ｃアーム１３は、軸Ａ２回りに回転することで回転方向Ｄ２回りに回転する。回転軸Ａ１と回転軸Ａ２との交点は、アイソセンタと呼ばれている。Ｃアーム１３は、アイソセンタが空間的に固定されるように回転軸Ａ１やＡ２回りに動作する。Ｃアーム１３は、Ｘ線管１５とＸ線検出器１７とを互いに向き合わせて搭載している。

Ｘ線透視・撮影時においては、被検体Ｐが載置される天板１９がＸ線管１５とＸ線検出器１７との間に移動される。天板１９は、長手方向、横手方向、上下方向に沿って移動可能に寝台（図示せず）により支持されている。寝台は、寝台駆動部２１からの駆動信号に従って天板１９を移動させる。

Ｘ線管１５は、Ｘ線制御部２３の制御のもと高電圧発生部２５からの高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。Ｘ線管１５のＸ線照射口には、絞り機構２７が取り付けられている。絞り機構２７は、いわゆる可動絞りである。すなわち、絞り機構２７は、Ｘ線を遮蔽する物質から構成された絞り羽根を移動可能に支持している。絞り羽根は、例えば、鉛により形成される。絞り羽根の位置が調整されることで、撮像視野（field of view：以下、ＦＯＶと呼ぶことにする）のサイズや形状が変化される。絞り機構２７は、絞り機構駆動部２９からの駆動信号の供給を受けて絞り羽根を移動する。

Ｘ線管１５は、Ｃアーム１３に取り付けられた傾斜機構３１上に搭載される。傾斜機構３１は、Ｘ線管１５を傾斜可能に支持する。傾斜機構３１は、傾斜機構駆動部３３からの駆動信号の供給を受けてＸ線管１５を電動で傾斜させることで、Ｘ線量を大きく変化させること無くＸ線の実効焦点のサイズを変化させる。なお実効焦点とは、Ｘ線照射方向（例えば、Ｘ線検出器１７からＸ線管１５を眺める方向）から見たＸ線の焦点である。また、傾斜機構３１とＣアーム１３とは独立に駆動可能である。

Ｘ線検出器１７は、Ｘ線管１５から発生されたＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器１７は、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とを有する。ＦＰＤ１７１は、ＭＡ１７３に比して大きい画素サイズを有するＸ線検出器である。ＦＰＤ１７１は、Ｘ線管１５から発生されたＸ線を検出し、検出されたＸ線に応じた第１画像のデータを生成する。生成された第１画像の画素サイズは、ＦＰＤ１７１の画素サイズに対応している。第１画像のデータは、第１画像入力部３５に供給される。ＭＡ１７３は、ＦＰＤ１７１に比して小さい画素サイズを有するＸ線検出器である。ＭＡ１７３は、Ｘ線管１５から発生されたＸ線を検出し、検出されたＸ線に応じた第２画像のデータを生成する。生成された第２画像の画素サイズは、ＭＡ１７３の画素サイズに対応している。すなわち、第２画像の画素サイズは、第１画像の画素サイズに比して小さい。第２画像のデータは、第２画像入力部３７に供給される。

ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とは、スライド機構３９上に隣り合わせに配列される。ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とは、隙間を介して配列されていても、隙間無く配列されていてもどちらでも良い。Ｃアーム１３は、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とのどちらか一方がＦＯＶに含まれるように、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３との配列方向に沿ってスライド可能に支持している。配列方向は、例えば、回転軸Ａ２に平行である。スライド機構３９は、スライド機構駆動部４１からの駆動信号の供給を受けて配列方向（スライド方向）に沿って電動でスライドすることで、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とをスライドさせる。このようにスライド機構３９がスライドすることにより、使用するＸ線検出器をＦＰＤ１７１からＭＡ１７３へ、またはＭＡ１７３からＦＰＤ１７１へ切替える。なお、スライド機構３９とＣアーム１３とは独立に駆動可能である。

第１画像入力部３５は、ＦＰＤ１７１からの第１画像のデータを画像記憶部４３に入力する。第２画像入力部３７は、ＭＡ１７３からの第２画像のデータを画像記憶部４３に入力する。

画像処理部４５は、システム制御部５５からの制御に従って画像記憶部４３から第１画像のデータや第２画像のデータを読み出して画像処理する。画像処理された第１画像のデータや第２画像のデータは、画像記憶部４３に記憶される。

画像記憶部４３は、第１画像入力部３５からの第１画像のデータや第２画像入力部３７からの第２画像のデータ、画像処理部４５からの画像処理された第１画像のデータ、画像処理部４５からの画像処理された第２画像のデータを記憶する。

画像出力部４７は、システム制御部５５からの制御に従って画像記憶部４３から第１画像のデータや第２画像のデータを読み出して、表示部４９に供給する。表示部４９は、画像出力部４７からの第１画像や第２画像を所定のレイアウトで表示する。

機構制御部５１は、システム制御部５５からの制御に従ってスライド機構駆動部４１、寝台駆動部２１、絞り機構駆動部２９、及び傾斜機構駆動部３３をそれぞれ制御する。具体的には、機構制御部５１は、システム制御部５５からの制御信号に基づいてスライド機構駆動部４１を制御して、スライド機構３９に駆動信号を供給させる。機構制御部５１は、システム制御部５５からの制御信号に基づいて寝台駆動部２１を制御して、寝台に駆動信号を供給させる。機構制御部５１は、システム制御部５５からの制御信号に基づいて絞り機構駆動部２９を制御して、絞り機構２７に駆動信号を供給させる。機構制御部５１は、システム制御部５５からの制御信号に基づいて傾斜機構駆動部３３を制御して、傾斜機構３１に駆動信号を供給させる。

操作部５３は、操作者から入力デバイスを介して各種指令や情報入力を受け付け、受付けた指令や情報に応じた操作信号をシステム制御部５５に供給する。入力デバイスとしては、例えば、キーボードやマウス、各種ボタン、タッチキーパネル等が適用可能である。入力デバイスは、Ｘ線管１５の傾斜ボタン、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３との切替えボタンや、ＦＯＶサイズの切替えボタン等を有している。

システム制御部５５は、Ｘ線診断装置１の中枢として機能する。例えば、システム制御部５５は、操作部５３からの操作信号に応じて機構制御部５１、Ｘ線制御部２３、画像処理部４５、及び画像出力部４７を制御する。

次に第１実施形態に係るＸ線診断装置１の動作例について詳細に説明する。上述のように、第１実施形態に係るＸ線診断装置１は、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３との両方を搭載している。ＦＰＤ１７１は、通常のＸ線撮影・透視において使用される。ＭＡ１７３は、例えば、穿通枝や非対称ステント等の微細な部分（２００μｍ以下）を観察するために使用される。従って、ＦＰＤ１７１の使用頻度の方が、ＭＡ１７３の使用頻度に比して多い。

例えば、機構制御部５１は、スライド機構４１によるＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とのスライドと、傾斜機構３１によるＸ線管１５の傾斜とを連動して制御する。より詳細には、上述のように、スライド機構駆動部４１は、機構制御部５１による制御に従ってスライド機構３９を駆動し、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３との何れか一方にＸ線管１５から発生されたＸ線が照射されるようにＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とをスライドさせる。また、傾斜機構駆動部３３は、機構制御部５１による制御に従って傾斜機構３１を駆動し、実効焦点のサイズを変更するために前記Ｘ線管を傾斜させる。機構制御部５１は、スライド機構駆動部４１によるスライド機構３９の駆動に連動して傾斜機構駆動部３３による傾斜機構３１を制御する。

例えば、機構制御部５１は、使用するＸ線検出器がＦＰＤ１７１からＭＡ１７３へ切替えられる場合、実効焦点のサイズが小さくなるようにＸ線管１５を傾かせる。逆に機構制御部５１は、使用するＸ線検出器がＭＡ１７３からＦＰＤ５１へ切替えられる場合、実効焦点のサイズが大きくなるようにＸ線管１５を傾かせる。機構制御部５１は、上述のようにＦＰＤ１７１の使用頻度の方がＭＡ１７３の使用頻度に比して多いことが想定されるので、典型的には、ＦＰＤ１７１使用時におけるＸ線管１５の傾斜角度を基準角度として、ＭＡ１７３使用時において傾斜角度を基準角度に対して傾斜させる。

次に図３と図４とを参照しながらＸ線管１５の構造とＸ線管１５の傾斜について詳細に説明する。図３は、ＦＰＤ１７１使用時におけるＸ線管１５の配置を示す図である。図４は、ＭＡ１７３使用時におけるＸ線管１５の配置を示す図である。

図３と図４とに示すように、Ｘ線管１５は、内部が高真空に保たれた筐体１５１を有する。筐体１５１には、陰極１５２と陽極１５３とが設けられている。陰極１５２は、フィラメントからなる。陰極１５２は、高電圧発生部２５からフィラメント電流の供給を受けて発熱し電子を発生する。陽極１５３は、回転軸Ａ３回りに高速に回転する回転陽極である。陰極１５２と陽極１５３との間は、高電圧発生部２５により高電圧が印加されている。この高電圧により、陰極１５２で発生された電子は、ビーム状に集束しながら加速され、回転中の陽極１５３に衝突する。陽極１５３は、陰極１５２からの電子を受けてＸ線照射口に向けてＸ線を放射する。電子が衝突する陽極１５３上の領域は、焦点Ｐ１と呼ばれている。なお陽極１５３表面の法線方向から見た焦点Ｐ１は実焦点と呼ばれている。また、Ｘ線照射方向（図３においては、ＦＰＤ１７１の検出面中心Ｐ２と焦点Ｐ１とを結ぶ軸Ａ４（以下、ＦＰＤ―焦点軸Ａ４と呼ぶことにする））から見た焦点Ｐ２は実効焦点と呼ばれている。回転軸Ａ３は、電子ビームの陰極１５２から陽極１５３への直進方向に平行する。なお陰極１５２と陽極１５３との相対的な位置関係は、Ｘ線管１５の傾斜角度に依らず不変である。

筐体１５１のＸ線照射口は、Ｘ線検出器１７側に設けられている。筐体１５１のＸ線照射口部には絞り機構２７が取り付けられている。絞り機構２７は、ＦＯＶサイズを変更するための絞り羽根２７１が移動可能に支持されている。典型的には、絞り機構２７には、複数の絞り羽根２７１が設けられている。絞り機構２７は、複数の絞り羽根２７１を連動して適切な位置に配置することで、ＦＯＶサイズを切替えたり、ＦＰＤ１７１やＭＡ１７３の形状に応じてＸ線照射野（ＦＯＶ）を四角形状や丸形状に成形したりできる。筐体１５１のＸ線照射口の反対側は、傾斜機構３１により傾斜可能に支持されている。

図３に示すように、ＦＰＤ１７１使用時において傾斜機構３１は、回転軸Ａ３がＦＰＤ―焦点軸Ａ４に略直交するようにＸ線管１５を支持する。ＦＰＤ１７１使用時においてＸ線管１５の傾斜角度、すなわちＦＰＤ―焦点軸Ａ４に対する回転軸Ａ３の傾斜角度は、基準角度である略９０度に設定される。

図４に示すように、ＭＡ１７３使用時において傾斜機構３１は、回転軸Ａ３がＭＡ１７３の検出面中心Ｐ３と焦点Ｐ１とを結ぶ軸Ａ５（以下、ＭＡ―焦点軸Ａ５と呼ぶことにする）に対して傾斜するようにＸ線管１５を支持する。例えば、傾斜機構３１は、筐体１５１の陽極１５３側が陰極１５２側に比してＭＡ１７３に近づくようにＸ線管１５を支持する。ＭＡ１７３使用時においてＸ線管１５の傾斜角度、すなわち陰極１５２側から見たＭＡ―焦点軸Ａ５に対する回転軸Ａ３の傾斜角度は、９０度より大きく設定される。なお、ＭＡ１７３使用時におけるＭＡ１７３の検出面中心Ｐ３は、ＦＰＤ１７１使用時におけるＦＰＤ―焦点軸Ａ４上に配置される。すなわち、ＦＰＤ１７１使用時におけるＦＰＤ―焦点軸Ａ４とＭＡ１７３使用時におけるＭＡ―焦点軸Ａ５とは、重なる。

また、ＦＰＤ１７１使用時における検出面中心Ｐ２とＭＡ１７３使用時における検出面中心Ｐ３との位置を一致させ、さらに傾斜角度によらずに焦点Ｐ１位置を不動にさせる。これにより、被検体Ｐの幾何学的拡大率を一定にすることができる。

次に機構制御部５１の制御のもとに行なわれるＸ線管１５の傾斜とＸ線検出器１７の切替えと絞り羽根２７１の移動との動作例について説明する。例えば、機構制御部５１は、操作部５３に設けられたＸ線検出器１７の切替えボタンが押されることを契機として、Ｘ線管１５の傾斜とＸ線検出器１７の切替えと絞り羽根２７１の移動とを実行する。

機構制御部５１は、ＦＰＤ１７１のためのＸ線管１５の傾斜角度と絞り羽根２７１の配置とをテーブルに記憶している。同様に、機構制御部５１は、ＭＡ１７３のためのＸ線管１５の傾斜角度と絞り羽根２７１の配置とをテーブルに記憶している。ＦＰＤ１７１使用時におけるＸ線管１５の傾斜角度と絞り羽根２７１の配置とは、例えば、ＦＯＶがＦＰＤ１７１の検出面の形状とサイズとに略一致するように設定される。ＭＡ１７３使用時におけるＸ線管１５の傾斜角度と絞り羽根２７１の配置とは、ＦＯＶがＭＡ１７３の検出面の形状とサイズとに略一致するように設定される。この際、ＦＰＤ１７１のための傾斜角度は、９０度に設定される。また、ＭＡ１７３のための傾斜角度は、ＦＰＤ１７１使用時に比してＭＡ１７３使用時における実効焦点のサイズが小さくなるように、９０度から１８０度までの角度に設定される。より厳密には、傾斜角度は、９０度＋陽極１５３ターゲット角までの角度に設定される。

例えば、ＦＰＤ１７１からＭＡ１７３への切替え指示がなされると機構制御部５１は、ＭＡ１７３のための傾斜角度をテーブルから読み出し、読み出された傾斜角度にＸ線管１５が傾斜されるように傾斜機構駆動部３３を制御する。傾斜機構駆動部３３は、傾斜機構３１を駆動して、ＭＡ１７３のための傾斜角度までＸ線管１５を傾斜する。典型的には、ＭＡ１７３のための傾斜角度に配置されるように筐体１５１の陽極１５３側を持ち上げ陰極側１５２を下げる。同様に、機構制御部５１は、ＦＰＤ１７１からＭＡ１７３への切替え指示がなされると、ＭＡ１７３のための絞り羽根２７１の配置をテーブルから読み出し、読み出された配置に絞り羽根２７１が配置されるように傾斜機構駆動部３３を制御する。傾斜機構駆動部３３は、絞り機構２７を駆動して、ＭＡ１７３のための配置に絞り羽根２７１を移動する。

また、ＭＡ１７３からＦＰＤ１７１への切替え指示がなされると機構制御部５１は、ＦＰＤ１７１のための傾斜角度をテーブルから読み出し、読み出された傾斜角度にＸ線管１５が傾斜されるように傾斜機構駆動部３３を制御する。傾斜機構駆動部３３は、傾斜機構３１を駆動して、ＦＰＤ１７１のための傾斜角度までＸ線管１５を傾斜する。典型的には、ＦＰＤ１７１のための傾斜角度に配置されるように筐体１５１の陽極１５３側を下げ陰極側１５２を持ち上げる。同様に、機構制御部５１は、ＭＡ１７３からＦＰＤ１７１への切替え指示がなされると、ＦＰＤ１７１のための絞り羽根２７１の配置をテーブルから読み出し、読み出された配置に絞り羽根２７１が配置されるように傾斜機構駆動部３３を制御する。傾斜機構駆動部３３は、絞り機構２７を駆動して、ＭＡ１７３のための配置に絞り羽根２７１を移動する。

上記のようにＸ線診断装置１は、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とをスライドさせるためのスライド機構３９を有している。スライド機構３９は、ユーザによるボタン操作を契機として、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とを電動でスライドすることにより、使用するＸ線検出器を迅速に切替えることができる。このスライド機構３９により、従来必要であったＦＰＤ１７１とＭＡ１７３との切替え操作に際における、ＦＰＤやＭＡの退避・設置の操作は、第１実施形態においては無くなる。従ってＸ線診断装置は、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３との切替え操作に関するユーザの手間や切替え時間を削減することができる。

またＸ線診断装置１は、Ｘ線管１５を傾斜させるための傾斜機構３１を有している。傾斜機構３１は、ユーザによるボタン操作を契機として、実効焦点のサイズが変化するようにＸ線管１５を傾斜させることができる。具体的には、検出面中心と焦点とを結ぶ軸Ａ４、Ａ５に対する回転軸Ａ３（電子ビームの直進方向と略同一）を傾斜させる。Ｘ線管１５の傾斜により実効焦点サイズを変更することで、ＭＡ１７３使用時におけるＸ線量を確保しつつ、実効焦点のサイズを小さくできる。このため、従来生じていたＸ線量の確保と実効焦点のサイズの縮小との間に生じていた二律背反の関係を解消できる。この結果、Ｘ線量を確保するために、実効焦点のサイズを大きくする必要がないため、従来にしてＭＡ１７３に由来する第２画像の鮮鋭度が向上する。従ってＭＡ１７３の特性を有効活用しながら、微細な部分を精度良く抽出することができる。

かくして、第１実施形態によれば、検査効率や検査精度の向上を実現するＸ線診断装置を提供することが可能となる。

なお、上記の説明においてはＸ線検出器１７の切替え指示を契機として、Ｘ線管１５の傾斜とＸ線検出器１７の切替えと絞り羽根２７１の移動とが実行されるとした。しかしながら第１実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、Ｘ線管１５の傾斜指示や実効焦点のサイズの切替え指示等がなされることを契機として、Ｘ線管１５の傾斜とＸ線検出器１７の切替えと絞り羽根２７１の移動とが実行されてもよい。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。なお以下の説明において、第１実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図５は、第２実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図である。図６は、第２実施形態に係る撮影機構１０の概略的な外観を示す図である。図５と図６とに示すように、撮影機構１０は、回転機構６１を装備している。回転機構６１は、Ｘ線管１５を回転軸Ａ６回りに回転可能に支持する。回転機構６１は、例えば、Ｃアーム１３とＸ線管１５との間に設けられる。回転軸Ａ６は、例えば、使用中のＸ線検出器１７の検出面中心と実行焦点とを結ぶ軸に規定される。すなわち、使用中のＸ線検出器１７がＦＰＤ１７１の場合、回転軸Ａ６は、ＦＰＤ―焦点軸Ａ４に規定され、使用中のＸ線検出器１７がＭＡ１７３の場合、回転軸Ａ６は、ＭＡ―焦点軸Ａ５に規定される。回転機構６１は、回転機構駆動部６３からの駆動信号の供給を受けて回転軸Ａ６回りに回転する。

また、撮影機構１０は、上下動機構６５を装備している。上下動機構６５は、Ｃアーム１３を略鉛直方向に沿って上下動可能に支持する。上下動機構６５は、上下動機構駆動部６７からの駆動信号の供給を受けてＣアーム１３を略鉛直方向に上下動する。

機構制御部５１は、システム制御部５５からの制御に従って、さらに回転機構駆動部６３と上下動機構駆動部６７とを制御する。具体的には、機構制御部５１は、システム制御部５５からの制御信号に基づいて回転機構駆動部６３を制御して、回転機構６１に駆動信号を供給させる。機構制御部５１は、システム制御部５５からの制御信号に基づいて上下動機構駆動部６７を制御して、上下動機構６５に駆動信号を供給させる。

次に、Ｘ線管１５の傾斜と回転とについて詳細に説明する。

まずは、Ｘ線管１５の傾斜のみによる実行焦点のサイズの変更の制約について説明する。傾斜機構３１によってＸ線管１５が傾斜された場合、実効焦点のサイズは、Ｘ線焦点と検出面中心とを結ぶ軸の直交軸に沿ってのみ変化する。Ｘ線管１５が傾斜された場合、Ｘ線画像（第１画像又は第２画像）のＸ方向又はＹ方向のみしか空間解像度を向上させるこができない。

第２実施形態に係る機構制御部５１は、Ｘ線管１５を回転させることができる。従って、Ｘ線管１５を傾斜させ、且つＸ線管１５を回転させることで、Ｘ線画像の任意の方向に関して空間解像度を向上させることができる。

次に図７と図８とを参照しながら、Ｘ線管１５の傾斜と回転とについて詳細に説明する。図７は、ＦＰＤ１７１使用時におけるＸ線管１５の配置の典型例を示す図である。図８は、ＭＡ１７３使用時におけるＸ線管１５の配置の典型例を示す図である。

図７に示すように、ＦＰＤ１７１使用時において傾斜機構３１は、回転軸Ａ３がＦＰＤ―焦点軸Ａ４に略直交するようにＸ線管１５を支持する。ＦＰＤ１７１使用時において回転機構６１は、Ｘ線管１５の回転角度が基準回転角度に配置されるようにＸ線管１５を支持する。Ｘ線管１５の回転角度は、ＦＰＤ―焦点軸Ａ４回りの角度である。Ｘ線管１５の回転角度は、例えば、−９０度から＋９０度に設定される。基準回転角度は、回転角度０°を指す。

図８に示すように、ＭＡ１７３使用時において傾斜機構３１は、回転軸Ａ３がＭＡ―焦点軸Ａ５に対して傾斜するようにＸ線管１５を支持する。ＭＡ１７３使用時において回転機構６１は、Ｘ線管１５の回転角度が基準回転角度からずれるようにＸ線管１５を支持する。典型的には、ユーザによる操作部５３を介した指示に従う回転角度にＸ線管１５は配置される。

なお、ＦＰＤ１７１使用時であっても、Ｘ線管１５の回転角度が基準回転角度以外であってもよい。また。ＭＡ１７３使用時であっても、Ｘ線管１５の回転角度が基準回転角度であってもよい。

次に機構制御部５１の制御のもとに行われるＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とのスライドと、Ｘ線管１５の傾斜動作と、Ｘ線管１５の回転動作との制御について説明する。例えば、機構制御部５１は、第１実施形態と同様に、操作部５３に設けられたＸ線検出器１７の切替えボタンがユーザにより押されることを契機として、Ｘ線管１５の傾斜とＸ線検出器１７の切替えと絞り羽根２７１の移動とを実行する。

これら動作の実行後、機構制御部５１は、ユーザによりＸ線管１５の回転ボタンが押されることを契機として、Ｘ線管１５の回転を実行する。例えば、Ｘ線管１５は、回転ボタンが押されている間、所定の回転速度で回転する。そして回転ボタンが離された場合、Ｘ線管１５は、停止する。従って任意の方向に沿って実効焦点のサイズを変化させることができるので、任意の方向に沿ってＸ線画像の空間分解能を向上させることができる。Ｘ線管１５の回転による実効焦点のサイズの変更は、ＭＡ１７３を必要とするような高空間分解能が要求される場合、臨床的に特に有用である。

なお、上記の説明において回転機構６１は、Ｃアーム１３とＸ線管１５との間に設けられるとした。しかしながら、第２実施形態は、これに限定されない。例えば、回転機構６１は、天井吊り式のＣアームの天井回転や床回転式のＣアームの床回転により実現されてもよい。

必要に応じて、Ｘ線管１５の回転に連動して、Ｘ線検出器１７を回転させてもよい。この場合、Ｘ線検出器１７の回転軸は、Ｘ線管１５の回転軸（すなわち、ＦＰＤ―焦点軸Ａ４又はＭＡ―焦点軸Ａ５）に一致する。

また、絞り機構２７は、Ｘ線管１５に固着されていても固着されていなくてもよい。固着されている場合、絞り機構２７は、Ｘ線管１５の回転とともに回転される。固着されていない場合、絞り機構２７は、Ｘ線管１５の回転ともに回転しない。この場合、絞り機構２７は、図示しない回転部により、Ｘ線管１５とは独立して回転されてもよい。

次に、図９と図１０とを参照しながら、Ｃアーム１３の上下動について詳細に説明する。図９は、通常透視・撮影時における幾何学的配置を示す図である。図１０は、拡大透視・撮影時における幾何学的配置を示す図である。なお、図９と図１０とにおいて使用時のＸ線検出器１７は、ＭＡ１７３であるものとする。しかしながら、第２実施形態はこれに限定されず、使用時のＸ線検出器１７はＦＰＤ１７１であってもよい。また、通常透視・撮影時においてＦＰＤ１７１が使用され、拡大透視・撮影においてＭＡ１７３が使用されてもよい。この場合、ＦＰＤ１７１とＭＡ１７３との切替えは、上述のように、スライド機構３９によるスライドにより実現される。

図９に示すように、通常の幾何学的な拡大率で透視・撮影を行う場合、Ｃアーム１３の高さは、撮影領域がＭＡ１７３とＸ線管１５との略中間に配置されるように設定される。典型的には、撮影領域は、Ｘ線束内の被検体の一部領域に規定される。図１０に示すように、通常に比して大きい幾何学的な拡大率で透視・撮影時を行う場合、Ｃアーム１３の高さは、通常透視・撮影時に比して、撮影領域がＸ線管１５に近くなるように設定される。なお第２実施形態は、通常に比して小さい拡大率で透視・撮影時を行う場合にも適用可能である。この場合、Ｃアーム１３の高さは、通常透視・撮影時に比して、撮影領域がＸ線管１５に遠くなるように設定される。

機構制御部５１は、操作部５３に設けられたＣアーム１３の拡大ボタンがユーザにより押されることを契機として、Ｃアーム１３の上下動を実行する。例えば、Ｃアーム１３は、上下動ボタンが押されている期間、所定の速度で鉛直方向に沿ってＸ線管１５に近づくように上昇又は下降する。例えば、図９や図１０に示すようにＸ線管１５が天板１９の下に位置する場合、Ｃアーム１３は、拡大率を上げるために上昇する。一方、Ｘ線管１５が天板１９の上に位置する場合、Ｃアーム１３は、拡大率を上げるために下降する。

なおＣアーム１３の高さ調整は、ユーザのマニュアル操作のみに限定されない。機構制御部５１は、予め設定された複数の拡大率の中からユーザ指定の拡大率に切替えてもよい。この場合、機構制御部５１は、複数の拡大率とＣアーム１３の複数の配置とを関連付けたテーブルを記憶しているとよい。ユーザにより拡大率が指定された場合、機構制御部５１は、指定された拡大率にテーブル上で関連付けられたＣアーム１３の配置を特定する。そして機構制御部５１は、特定された配置に従って上下動駆動部６７を制御する。上下動駆動部６７は、特定された配置にＣアーム１３を移動させる。

このようにＣアーム１３の高さを変更することで、機構制御部５１は、Ｘ線検出器１７の解像度を劣化させることなく、幾何学的な画像拡大率を上昇することができる。

なお幾何学的な画像拡大率の変更方法は、Ｃアーム１３の上下動のみに限定されない。機構制御部５１は、天板１９を上下動することにより幾何学的な画像拡大率を変更してもよい。天板１９を上下動する場合であっても、機構制御部５１は、Ｃアーム１３を上下動する場合と同様の動作により、幾何学的な画像拡大率の変更を実現することができる。例えば、通常の拡大率で透視・撮影を行う場合、天板１９の高さは、撮影領域がＭＡ１７３とＸ線管１５との略中間に配置されるように設定される。通常に比して大きい拡大率で透視・撮影時を行う場合、天板１９の高さは、通常透視・撮影時に比して、撮影領域がＸ線管１５に近くなるように設定される。通常に比して小さい拡大率で透視・撮影時を行う場合、Ｃアーム１３の高さは、通常透視・撮影時に比して、撮影領域がＸ線管１５に遠くなるように設定される。

かくして、第２実施形態によれば、検査効率や検査精度の向上を実現するＸ線診断装置を提供することが可能となる。

（変形例）
Ｘ線透視・撮影時においては、ＦＯＶサイズの切替えが行なわれることがある。変形例に係るＸ線診断装置は、ＦＯＶサイズの切替えに連動してＸ線管１５の傾斜動作やＸ線検出器１７の切替え動作、絞り羽根２７１の移動動作を行なう。以下、変形例に係るＸ線診断装置について説明する。なお以下の説明において、第１実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

機構制御部５１は、操作部５３を介してＦＯＶサイズの切替えが行なわれることを契機としてＸ線管１５の傾斜とＸ線検出器１７の切替えと絞り羽根２７１の移動とを行なう。典型的には、ＦＯＶサイズは、複数種類用意されている。機構制御部５１は、各ＦＯＶサイズとＸ線管１５の傾斜角度、Ｘ線検出器１７の種類、及び絞り羽根２７１の配置とを関連付けたテーブルを記憶している。以下、説明を具体的に行なうためＦＯＶは、サイズが大きい方から順番にＦＯＶサイズＮ、Ｍ１、Ｍ２、及びＭ３の４種類が用意されているものとする。ＦＯＶサイズＮ、Ｍ１、Ｍ２は、ＦＰＤ１７１使用時に用いられ、Ｍ３は、ＭＡ１７３使用時に用いられるとする。ＦＯＶサイズＮは、ＦＰＤ１７１使用時において標準的に使用されるサイズである。

変形例に係るＸ線検出器の切替え動作には、２種類ある。第１の切替え動作は、ＦＯＶサイズＭ２とＭ３との間の切替え時のみにＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とをスライドさせる方法である。第２切替え動作は、全ＦＯＶサイズＮ、Ｍ１、Ｍ２、及びＭ３の切替え毎にＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とを段階的にスライドさせる方法である。

まずは第１の切替え動作について説明する。

図１１は、ＦＯＶサイズの切替え指示に連動したＸ線検出器１７の第１の切替え動作を説明するための図である。図１１は、検出面から見たＦＯＶ位置（検出面固定でのＦＯＶ位置）を示している。ＦＰＤ１７１の検出面上における各ＦＯＶサイズＮ、Ｍ１、及びＭ２のＦＯＶ中心は、ＦＰＤ１７１の検出面中心Ｐ２に一致し、不動である。ＭＡ１７３の検出面上におけるＦＯＶサイズＭ３のＦＯＶ中心は、ＭＡ１７３の検出面中心Ｐ３に一致する。なお、図１１では、サイズＭ２とＭ３との切替え時にＦＯＶ中心が移動しているように見えるが、実際にはＦＯＶ中心は不動でありＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とがスライドする。

図１１に示すように、ＦＯＶサイズＮとＭ１とＭ２との間の切替え指示が操作部５３を介してなされた場合、機構制御部５１は、スライド機構駆動部４１にスライド動作を待機させている。ＦＯＶサイズＭ２とＭ３との間の切替え指示が操作部５３を介してなされた場合、機構制御部５１は、スライド機構駆動部４１にスライド動作を行わせる。この場合スライド機構駆動部４１は、スライド機構３９をスライドしてＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とを切替える。具体的には、ＦＯＶサイズＭ２からＭ３への切替え指示がなされた場合、スライド機構駆動部４１は、スライド機構３９を駆動して、ＦＰＤ１７１の検出面がＦＯＶから外れ、ＭＡ１７３の検出面がＦＯＶ内に含まれるようにＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とをスライドさせる。この場合、ＦＰＤ１７１の検出面中心Ｐ２とＭＡ１７３の検出面中心Ｐ３との間の距離Ｌ１だけＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とはスライドされる。

このように第１の切替え動作によれば、例えば、ＭＡ１７３用のＦＯＶサイズへの切替え指示がなされたことを契機として、使用するＸ線検出器をＦＰＤ１７１からＭＡ１７３に自動的に切替えることができる。また、後述する第２の切替え動作と比較すればわかるように、全てのＦＯＶサイズにおいてＦＯＶ中心と検出面中心とを一致させることができる。

次に第２の切替え動作について説明する。

図１２は、ＦＯＶサイズの切替え指示に連動したＸ線検出器１７の第２の切替え動作を説明するための図である。図１２も図１１と同様に、検出面から見たＦＯＶ位置（検出面固定でのＦＯＶ位置）を示している。ＦＰＤ１７１の検出面上における各ＦＯＶサイズＮ、Ｍ１、Ｍ２のＦＯＶ中心位置は、変化する。より詳細には、Ｘ線検出器の切替え時におけるスライド量を最小限にするため、ＦＯＶサイズが小さくなるにつれＦＯＶ位置がＭＡ１７３側にシフトしている。なお、図１２では、ＦＯＶサイズの切替え毎にＦＯＶ中心が移動しているように見えるが、実際にはＦＯＶ中心は不動でありＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とが段階的にスライドする。

第２の切替え動作のために機構制御部５１は、例えば、ＦＯＶサイズとＸ線検出器１７（ＦＰＤ１７１及びＭＡ１７３）の配置とを関連付けたテーブルを記憶している。Ｘ線検出器の切替え時におけるスライド量を最小限にするため、ＦＯＶの一辺がＦＰＤ１７１の検出面とＭＡ１７３の検出面との境界に一致するようにＦＰＤ１７１及びＭＡ１７３の配置が設定される。

ＦＯＶサイズＮとＭ１とＭ２との間の切替え指示が操作部５３を介してなされた場合、機構制御部５１は、第１のスライド動作を行う。第１のスライド動作において機構制御部５１は、切替え後のＦＯＶサイズに関するＦＰＤ１７１及びＭＡ１７３の配置をテーブルから読み出し、読み出された配置にＦＰＤ１７１及びＭＡ１７３が配置されるようにスライド機構駆動部４１を制御する。スライド機構駆動部４１は、スライド機構３９を駆動して、読み出された配置にＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とをスライドする。ＦＯＶサイズＭ２とＭ３との間の切替え指示が操作部５３を介してなされた場合、機構制御部５１は、第２のスライド動作を行う。第２のスライド動作において機構制御部５１は、切替え後のＦＯＶサイズに関するＦＰＤ１７１及びＭＡ１７３の配置をテーブルから読み出し、読み出された配置にＦＰＤ１７１及びＭＡ１７３が配置されるようにスライド機構駆動部４１を制御する。スライド機構駆動部４１は、スライド機構３９を駆動して、読み出された配置にＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とをスライドする。ＦＯＶサイズＭ２からＭ３への切替え指示がなされた場合、サイズＭ２のＦＯＶ中心Ｐ４とＭＡ１７３の検出面中心Ｐ３との間の距離Ｌ２だけＦＰＤ１７１とＭＡ１７３とはスライドされる。

このように第２の切替え動作によれば、第１の切替え動作と同様に、例えば、ＭＡ１７３用のＦＯＶサイズへの切替え指示がなされたことを契機として、使用するＸ線検出器をＦＰＤ１７１からＭＡ１７３に自動的に切替えることができる。また、この場合のスライド量Ｌ２は、第１の切替え動作時におけるスライド量Ｌ１よりも短い。従って第２の切替え動作は、第１の切替え動作に比して、Ｘ線検出器の切替え時におけるスライド量が距離Ｌ１と距離Ｌ２との差分だけ短くて済み、切替え動作がスムーズに行われる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…Ｘ線診断装置、１０…撮影機構、１１…Ｃアームホルダ、１３…Ｃアーム、１５…Ｘ線管、１５１…筐体、１５２…陰極、１５３…陽極、１７…Ｘ線検出器、１７１…平面検出器（ＦＰＤ）、１７３…マイクロアンギオ検出器（ＭＡ）、１９…天板、２１…寝台駆動部、２３…Ｘ線制御部、２５…高電圧発生部、２７…絞り機構、２９…絞り機構駆動部、３１…傾斜機構、３３…傾斜機構駆動部、３５…第１画像入力部、３７…第２画像入力部、３９…スライド機構、４１…スライド機構駆動部、４３…画像記憶部、４５…画像処理部、４７…画像出力部、４９…表示部、５１…機構制御部、５３…操作部、５５…システム制御部

Claims (11)

1. 電子を放出する陰極と前記陰極から放出された電子を受けてＸ線を発生する陽極とを有するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生されたＸ線を検出し、第１の画素サイズを有する第１検出器と、
   前記Ｘ線管から発生されたＸ線を検出し、前記第１の画素サイズに比して小さい第２の画素サイズを有し、前記第１検出器に隣接して設けられる第２検出器と、
   前記Ｘ線管、前記第１検出器、及び前記第２検出器を回動可能に支持するアームと、
   前記アームに取り付けられ、前記第１検出器と前記第２検出器との何れか一方に前記Ｘ線管から発生されたＸ線が照射されるように、前記第１検出器と前記第２検出器とをスライド可能に支持するスライド機構と、
   前記アームに取り付けられ、前記陽極上のＸ線の実効焦点のサイズを変更するために、前記Ｘ線管を傾斜可能に支持する傾斜機構と、
   前記スライド機構による前記第１検出器と前記第２検出器とのスライドと、前記傾斜機構による前記Ｘ線管の傾斜とを連動制御する制御部と、
   を具備するＸ線診断装置。
2. 前記スライド機構を駆動し、前記第１検出器と前記第２検出器との何れか一方に前記Ｘ線管から発生されたＸ線が照射されるように前記第１検出器と前記第２検出器とをスライドさせるスライド機構駆動部と、
   前記傾斜機構を駆動し、前記陽極上のＸ線の実効焦点のサイズを変更するために前記Ｘ線管を傾斜させる傾斜機構駆動部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記スライド機構駆動部による前記スライド機構の駆動に連動して前記傾斜機構駆動部による前記傾斜機構を制御する、
   請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記傾斜機構は、前記第１検出器の検出面中心又は前記第２検出器の検出面中心と前記実効焦点とを結ぶ軸に対して前記陽極の回転軸を傾斜可能に前記Ｘ線管を支持する、請求項１記載のＸ線診断装置。
4. 前記傾斜機構をユーザからの指示に従って駆動させる傾斜機構駆動部をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。
5. 前記スライド機構をユーザからの指示に従って駆動させるスライド機構駆動部をさらに備える、請求項１記載のＸ線診断装置。
6. 前記Ｘ線管に取り付けられ、撮像視野のサイズを変更するためにＸ線遮蔽物を移動可能に支持する絞り機構と、
   前記絞り機構をユーザからの指示に従って駆動させる絞り機構駆動部と、
   をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。
7. 前記Ｘ線管に取り付けられ、前記第１検出器又は前記第２検出器に到達されるＸ線の立体角のサイズが変更されるように、Ｘ線遮蔽物を移動可能に支持する絞り機構と、
   ユーザからの指示に従って、撮像視野のサイズが段階的に変更されるように前記絞り機構を駆動させる絞り駆動部と、
   前記絞り駆動部により前記撮像視野のサイズが変更される毎に、前記第１検出器と前記第２検出器とが段階的にスライドされるように、前記スライド機構を駆動するスライド機構駆動部であって、前記撮像視野のサイズを前記第１検出器のためのサイズの間で変更される場合、前記撮像視野が前記第１検出器内で段階的にスライドするように前記第１検出器と前記第２検出器とを段階的にスライドさせ、前記撮像視野のサイズを前記第１検出器のためのサイズと前記第２検出器のためのサイズとの間で変更される場合、前記撮像視野が前記第１検出器と前記第２検出器との間で移動するように前記第１検出器と前記第２検出器とをスライドさせる、
   をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。
8. 前記Ｘ線管を前記Ｘ線管の実効焦点と、前記第１検出器と前記第２検出器とのうちの使用中の検出器の検出面中心とを結ぶ軸回りに回転可能に支持する回転機構をさらに備え、
   前記制御部は、前記スライド機構による前記第１検出器と前記第２検出器とのスライドと、前記傾斜機構による前記Ｘ線管の傾斜と、前記回転機構による前記Ｘ線管の前記軸回りの回転とを制御する、
   請求項１記載のＸ線診断装置。
9. 前記回転機構をユーザからの指示に従って駆動させる回転機構駆動部をさらに備える請求項８記載のＸ線診断装置。
10. 前記アームを上下動可能に支持する上下動機構と、
    幾何学的な画像拡大率を変更するために前記上下動機構を駆動させる上下動機構駆動部と、
    をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。
11. 被検体が載置される天板を上下動可能に支持する上下動機構と、
    幾何学的な画像拡大率を変更するために前記上下動機構を駆動させる上下動機構駆動部と、
    をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。

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