JP5907467B2 - Ｘ線システム - Google Patents

Description

本発明はＸ線映像取得分野に関し、より詳しくは、Ｘ線技術を利用して人間の脊椎の映像を取得する分野に関する。

患者の脊椎変形は各種疾病をもたらす。このような疾病の予後を知るためには、患者の脊椎の映像を取得し、このような映像を肉眼で検査し、患者の診療記録を検討するなどの標準処置を数年間に渡って行うようになる。一般的に脊椎変形は、先天的、自動車事故、墜落、喧嘩などによる深刻な外傷によって生じる。ＡＭＡ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）のガイドによれば、日常的な脊椎評価を行うときには非正常的に運動する脊椎区間別に評価しなければならず、このような評価範囲と定量化プロトコルに関するデータを公開している。残念なことに、今までは技術的な困難とＸ線処理過程中の歪曲により、このような映像を定量的に分析した例が殆どない。したがって医師は、立証のない証拠と自身の経験に基づいて診断をしたり定量化したりするしかなかった。脊椎のような人間の解剖学的構造を現す映像を撮影するために、数百年間に渡ってＸ線を使用してきた。しかし、既存のシステムは、Ｘ線映像で定量的な報告書を生成するため、正確なＸ線を生成するのに多くの問題点があった。例えば、多くの人間を処理するのに多くの時間がかかる上に誤差も多く生じ、定量的な報告書が極めて不正確であった。

本発明者の先行出願である米国特許出願１２／８８１、４１１では、患者の脊椎の一部分のＸ線映像をキャプチャするＸ線システムを紹介しており、患者の身体に付着して寸法が知られたＬ型標的がＸ線映像に含まれる。Ｘ線映像内に標的映像が共に入り、この標的を測定してＸ線映像を分析することによって医師が患者の診断を行うことをサポートする定量データを生成し、このような分析は自動あるいは半自動で行われる。

このシステムは従来に比べると大きく進歩したものの、依然としていくつかの問題を抱えている。例えば、ＧＥで生産された新しいＸ線システムのみに適用が可能であり、既存のシステムには適用することができず、生成されたエネルギーの強度変化を引き起こすシステム発生器の規模と関連する誤差や不確実性のために、生成された映像で標的を見ることができないなどの信頼性に欠けている。

本発明は、Ｘ線を出すＸ線ソース、Ｘ線を受けてＸ線映像を生成するＸ線感光体、及びＸ線ソースと連結したサーバを有するＸ線システムを提供する。

Ｘ線ソースとＸ線感光体の間に位置した患者に患者衛星が固定され、患者衛星は患者の角度方向を感知する角度方向センサと距離センサを備える。角度方向センサはＸ線方向に対する患者の角度方向を感知し、この角度方向は９０度に近いことが好ましい。角度方向センサは映像の角度方向の歪曲をなくす位置としてＸ線ソースとＸ線感光体に対して患者を位置させる信号を作業者に出力する。距離センサは、倍率調整のために患者とＸ線感光体の間の距離を測定する。Ｘ線センサは、人間の身体に蓄積しているＸ線量を定量化して書類化するのに利用され、このような書類は放射線定量化報告書に含まれ、このセンサはＸ線発生器の放射線量の監視にも使用される。本発明者の観察と様々なＸ線装備の試験によれば、発生器ごとにＸ線放射線量が異なることはもちろん、同じ発生器であったとしても、Ｘ線ヘッドの温度や、電気部やＸ線装置の寿命のような多様な要因により、同じＸ線過程でも様々な出力を出すということが明らかになった。ニューヨーク市に登録された様々なＸ線装置に関する試験によれば、冷間Ｘ線ヘッドが備えられた装備は、Ｘ線を放出した後よりもさらに少ない放射線量を放出する。Ｘ線は透過性があり、その効果が潜伏されながら蓄積されるため、公衆健康に極めて危険となる恐れがある。また、同じ製造社の同じモデルの装備の発生器を同じ種類で露出してもＸ線放射線量が異なることがある。本発明では、患者と管理者の安全と分析、さらには放射線量調節のために記録を格納することを目的とし、Ｘ線センサがＸ線処理過程中のすべての蓄積放射線量を記録する。

本発明はＸ線映像取得方法も提供する。この方法は、Ｘ線を出すＸ線ソースを提供する段階と、Ｘ線を受けてＸ線映像を生成するＸ線感光体を提供する段階を含む。この方法は、Ｘ線ソースとＸ線感光体の間に位置した患者に、のセンサと、Ｘ線強度を測定するＸ線センサと、倍率調整用距離センサを備えた患者衛星を固定する段階、角度方向センサを利用して患者の角度方向を感知し、Ｘ線映像の角度方向の歪曲をなくす位置としてＸ線ソースとＸ線感光体に対して患者を位置させる信号を作業者に出力する段階をさらに含む。距離センサは、患者とＸ線感光体の間、Ｘ線ソースとＸ線感光体の間の距離を測定する。正確な距離が分かれば、簡単な数学的計算によって倍率を計算することができる。本発明によれば、Ｘ線ソースとＸ線感光体と患者衛星にマイクロプロセッサとブルートゥースによってサーバが連結し、Ｘ線映像はパーシング（ｐａｒｓｉｎｇ）という過程によってＸ線感光体からサーバに送信される。

上述した特徴はあくまでも例示に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではないことを理解しなければならない。

以下、添付の図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。

患者の正面にセンサを配置した本発明の一例を示している概略図である。 患者の側面にセンサを配置した本発明の一例を示している概略図である。 本発明のＸ線システムのブロック図である。

脊椎は、一連の脊椎骨と脊椎骨の間に配置されている連結組職とで構成されている。人間の脊髓は多様に曲がった姿勢をとり、４部分、すなわち頸部、胸部、腰推部、及び腰推−仙骨部に区分される。各部分の脊椎骨は形状と大きさがそれぞれ異なり、さらには同じ部分でも形状と大きさが異なる。

脊椎ラインに直角あるいは斜めに急に衝撃が加えられて損傷したり、先天的な欠陷があったり、いずれかの疾患があったりすれば、脊椎骨が変形したり脊椎骨の一部分が骨折して不便や痛みが生じ、腰を曲げたり動いたりするのに困難をもたらすようになる。また、隣接する脊椎骨の間で（捩れではなく）長さ方向の外傷力が加えられても脊椎骨の内部通路が噛み合わなくなり、ここを通過する脊髓が傷ついたり、さらには切断することもあるため、患者に深刻な健康問題を引き起こし、身体の一部分を動かなくなったり感覚を失うこともある。

本発明者の米国特許出願１２／８８１、４１１に紹介されているように、多様な脊椎骨の大きさと互いに対する相対的な位置は普通のＸ−線映像を利用して判断することができ、この情報は患者の状態を評価する手段として利用される。

具体的に、脊椎骨の形状と位置はＸ−線映像によって知ることができる。映像でそれぞれの脊椎骨が確認されて装置で処理されれば、装置に設置されたソフトウェアを利用して脊椎の全体や一部分を数学的に分析し、このような分析を利用して患者を診断する。このような分析における今までの問題点は、それぞれの脊椎骨が患者の大きさに特定され、撮影した映像においても、Ｘ−線ソース、患者とＸ−線映像フィルムの相対的位置による倍率／配向上の歪曲を引き起こし、これによって他の脊椎骨に対する正確な形状と大きさと位置を正確に決めることが困難であった。脊椎骨の形状と方向と大きさを決めるとき、若干の誤差があっても病気の診断と治療と予後に誤りが生じる恐れがある。

脊椎骨の形状と大きさと位置の正確な感知における他の問題は、脊椎骨と全体脊椎の実際の形状が極めて異なり、人間によっても、年齢、性別、脊椎骨と脊椎自体内の傷や異常の有無に応じて変わることがあるという点である。

他の問題は、ＤＸ分析機のような既存のシステムは、倍率や配向による歪曲問題を解決することができなという点である。作業者がＸ−線ソースとフィルムの間隔をあらかじめ決めたとしても、Ｘ線ソースとフィルムに対する患者の位置を特定することはできない。患者がＸ線ソースに近いほどフィルムの映像が実際よりも大きくなり、フィルムに近いほど映像は実際の大きさに近くなる。また、患者が完全に真っ直ぐに立っていられずにＸ線ソース方向に正確に直角方向に対向することができなければ、Ｘ線映像の配向（角度方向）歪曲が生じるようになり、これは脊椎骨が三軸空間に対して再配置されるときに三軸脊椎骨の陰影の二軸構造が変わるためである。このような欠陥により、ＤＸ分析機では正確な測定値を求めることができない。

米国特許出願１２／８８１、４１１は、患者をＸ線ソースに対して正確に位置させるデジタルコンパスを紹介している。実験によれば、デジタルコンパスのみを使用してＸ−Ｘ軸に直角であるＹ−Ｙ軸に身体を正確に一致させることは容易であったが、倍率歪曲を補正するのに使用される鉛板（ｌｅａｄ ｐｌａｔｅ）の映像が常に正確に現れなかった。このような鉛板の映像はＸ線機械の強度に相当部分が左右されることが明かになり、このような強度は、機械に応じてはもちろん、正常な使用中に発生器に影響を与える因子のために機械内でも大きく変わる。

このような問題をなくすために、本発明は、Ｘ線装備で作用するＸ線を取得する新しいシステムを提案する。本発明のシステムは、Ｘ線映像を取得する途中に三次元歪曲を制御するセンサを利用し、Ｘ線映像を取得する途中に登録されたすべての角度方向歪曲を調節する。Ｘ線を取得する途中に登録された情報は、ブルートゥース回路基板や他の適した無線連結によってサーバに送信される。

図１〜２に示すように、本発明のシステムは、患者１にＸ線を放出するＸ線ソース２を有する。Ｘ線は患者を透過して感光体に入り、感光体は原本映像を生成するのに使用される。市上には多くの種類の感光体が存在するが、本実施形態ではＸ線センサレイ３を使用する。このようなセンサレイはＧＥで販売するものがあるが、異なるものを使用してもよい
このシステムには、二対の無線センサ、１次センサセットと２次センサセットがある。図１〜２はこのようなセンサの配置を示している。１次センサセットは、メインボード機器６、正面撮影のためにＸ線検査時の肌透過有効放射線量を測定する正面放射線センサモジュール４、Ｘ線センサレイ３との距離（Ｓ）を測定する距離センサモジュール５、及び側面撮影のために肌透過有効放射線量を測定する側面放射線センサモジュール８を含む。距離センサモジュール５はケーブルによって正面放射線センサモジュール４と連結し、このセンサモジュール４はケーブルによってメインボード機器６と連結する。１次センサセットと（デジタルコンパスを含んだ）角度方向センサはすべて患者衛星１０と連結する。患者衛星１０は後述するように、ローカルサーバと通信するためのブルートゥーストランシーバを有する。

２次センサセットは、メインボード機器（図示せず）と第２距離センサモジュール７を有し、第２距離センサモジュールは、Ｘ線ソース２とＸ線センサレイ３の間の距離（Ｔ）を測定する。メインボード機器と第２距離センサモジュール７は、Ｘ線ソース衛星１２として一つのハウジング内にあることが好ましい。

Ｘ線ソース衛星１２と患者衛星１０は、ブルートゥースのような無線通信によってローカルサーバ２０と通信する（図３を参照）。Ｘ線センサレイ３によって収集された原本映像もローカルサーバに送られる。

患者衛星は、１「ｘ１」、１００ｇ未満の小型軽量であることが好ましい。必要によっては、上述した要素を二つ以上のケース内に配置してもよい。衛星は撮影する部分に近く、患者の身体に付着する。

一例として、ボタンが付いたシングルＥＣＧ電極型パッドを患者の肌に付着した後、ボタンを使用してＥＣＧ電極に衛星を結合する。

このシステムは次のように動作する。先ず、患者の衛星をＸ線装置のＸ線チューブに向かって補正し、三番目軸線に沿って０度に配置し、三番目軸の干渉を受けずに純粋な側面Ｘ線撮影をする。このような補正角度方向はシステムに格納される。患者は患者衛星を受け、この衛星をボタンを使用してＥＣＧ電極に付着する。続いて、Ｘ線ソースとセンサレイの間に患者が位置する。

角度方向センサが決めた位置に患者が移動し、三軸角度方向センサを利用する特定Ｘ線映像に適合するように患者の角度方向を調整して純粋側面映像を取得する。患者の角度方向位置は角度方向センサが監視する。このセンサは技術者に適合する位置を知らせる。一例として、技術者が患者を特定角度方向に向かうように光や音によって知らせることができる。したがって、角度方向を三次元で規定することができる。

患者が正確に位置すれば、Ｘ線ソースが作動してＸ線の生成を開始する。Ｘ線は患者と患者衛星を透過してＸ線センサレイに到着する。患者衛星のＸ線センサがＸ線を感知すれば、角度方向センサと超音波センサのデータが格納され、ローカルサーバにメッセージが送信されてＸ線センサを連結し、Ｘ線映像を感知する。

ローカルサーバ２０と連結したＤＩＣＯＭビューア２２で映像を分析する。ＤＩＣＯＭビューアは、受信したＸ線映像を補正してディスプレイすれば、放射線技師がこの映像に適切なマーキングを行う。このような映像マーキングはローカルサーバに格納され、マーキングの座標は遠隔地に送信されて定量化され、Ｘ線センサによって登録された特定Ｘ線強度によって報告書（好ましくは、ＰＤＦフォーマット）が作成される。

ローカルサーバ２０が受けたＸ線映像は数回に渡って修正が加えられる。先ず、Ｘ線ソースと患者とＸ線センサレイの間の距離を考慮した倍率修正が行われる。倍率誤差を修正するため、Ｘ線映像を取得するたびに倍率値を計算する。倍率値ＭはＭ＝Ｔ／（Ｔ−Ｓ）式によって計算され、ここで、Ｔは第２距離センサモジュール７によって測定したＸ線ソースとセンサレイの間の距離であり、Ｓは距離センサモジュール５によって測定した患者とセンサレイの間の距離である。倍率値が分かれば、それぞれの映像を調整することができる。

その他の修正は、Ｘ線映像内の多くのビジュアル要素の角度方向差を考慮したものである。

最後に、Ｘ線露出に対する修正が必要となる場合がある。同じＸ線装置によるＸ線露出であっても、Ｘ線の温度に応じて偏差が生じることが明かになった。Ｘ線システムの出力を監視すれば、Ｘ線装置の性能を監視し続け、患者に対する不必要なＸ線露出を避けることができる。Ｘ線の強度が不適切であれば、映像を調節して報告書に表示する。

Claims (7)

1. Ｘ線を出すＸ線ソース、
   Ｘ線を受けてＸ線映像を生成するＸ線感光体、
   前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線感光体の間に位置した患者に固定され、前記患者の角度方向を感知する角度方向センサと前記患者と前記Ｘ線感光体の間の距離を測定する距離センサを備えた患者衛星、
   前記Ｘ線ソースに固定されたＸ線ソース衛星であって、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線感光体の間の距離を測定する第２距離センサを備えたＸ線ソース衛星、および
   前記Ｘ線ソース、前記Ｘ線感光体、前記患者衛星および前記Ｘ線ソース衛星と連結し、Ｘ線感光体からＸ線映像を受けるサーバ、を含み
   前記距離センサと前記第２距離センサは超音波センサであり、
   前記角度方向センサは、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線感光体に対して、Ｘ線映像の角度方向の歪曲をなくすように、前記患者を位置させる信号を作業者に出力することを特徴とする、Ｘ線システム。
2. 前記患者衛星は、前記患者のＸ線露出度を測定するＸ線センサをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のＸ線システム。
3. 前記距離センサと前記第２距離センサの測定値が前記サーバに送信され、前記サーバは、前記Ｘ線感光体から受けたＸ線映像の実際の倍率を計算して倍率誤差を調整することを特徴とする、請求項１に記載のＸ線システム。
4. 前記実際の倍率ＭはＭ＝Ｔ／（Ｔ−Ｓ）式によって計算され、ここで、Ｔは前記第２距離センサで測定した前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線感光体の間の距離であり、Ｓは前記距離センサで測定した前記患者と前記Ｘ線感光体の間の距離であることを特徴とする、請求項３に記載のＸ線システム。
5. 前記サーバは前記Ｘ線映像をディスプレイするＤＩＣＯＭビューアを含み、ディスプレイされる前記Ｘ線映像には角度方向の歪曲がなく、前記実際の倍率Ｍを利用して倍率歪曲が修正されることを特徴とする、請求項４に記載のＸ線システム。
6. 前記作業者に出力される前記信号は視覚信号であることを特徴とする、請求項１に記載のＸ線システム。
7. 前記作業者に出力される前記信号は聴覚信号であることを特徴とする、請求項１に記載のＸ線システム。