JP5939193B2 - X線透視装置 - Google Patents

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Description

この発明は、C型アームを備えたX線透視装置に関する。
このようなX線透視装置は、X線管と、このX線管から照射され被検者を通過したX線を検出するX線検出器と、X線管とX線検出器とを支持する略C字状のC型アームと、このC型アームにおける円弧状の案内部と係合することによりC型アームをスライド可能に支持する支持部と、支持部を水平方向を向く軸心を中心に回転可能に支持する旋回部とを備えている。
このようなX線透視装置においては、被検者における透視すべき部位に応じてC型アームを回転およびスライドさせ、X線管からX線検出器に至るX線の光軸が、透視に適した角度となるようにしている。また、特許文献1には、最適な撮像方向からX線透視像を撮像できるような位置に、X線管とイメージインテンシファイアを含む撮像系を正確に移動させることができる医療用X線装置が開示されている。
特開平9−66050号公報
C型アームを備えたX線透視装置においては、C型アームと被検者を載置するテーブルとの干渉や、X線管等と床面との干渉、あるいは、C型アームの移動機構上の制限等により、C型アームが移動可能な範囲が限定されている。このため、C型アームを被検者における透視すべき部位に対応した透視位置にまで移動させることが不可能となる場合がある。このような場合には、C型アームを、上記透視位置とは異なる位置に移動させて透視を行う必要が生じ、透視作業の効率が低下する。
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、透視作業をより効率的に実行することが可能なX線透視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線管と、前記X線管から照射され被検者を通過したX線を検出するX線検出器と、円弧状の案内部を有し、前記X線管と前記X線検出器とを支持する略C字状のC型アームと、前記C型アームにおける円弧状の案内部と係合することにより、前記C型アームをスライド可能に支持する支持部と、前記支持部を水平方向を向く軸心を中心に回転可能に支持する旋回部と、を備えたX線透視装置において、前記C型アームを配置可能な位置と配置不可能な位置とを示す位置情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された位置情報に基づいて、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置に配置できるか否かを判定する第1移動可否判定部と、前記記憶部に記憶された位置情報に基づいて、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置とは前記X線管と前記X線検出器の配置が逆となる位置に配置できるか否かを判定する第2移動可否判定部と、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、前記第1移動可否判定部の判定結果および前記第2移動可否判定部の判定結果を表示する表示部を備える。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記C型アームの移動許可スイッチと、前記第1移動可否判定部が、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置に配置できないと判定し、かつ、前記第2移動可否判定部が、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置とは前記X線管と前記X線検出器の配置が逆となる位置に配置できると判定した場合に、前記移動許可スイッチが操作された後に、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置とは前記X線管と前記X線検出器の配置が逆となる位置に移動させる前記C型アームの移動制御部と、を備える。
請求項1に記載の発明によれば、C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置に配置できない場合であっても、C型アームをその位置とはX線管とX線検出器の配置が逆となる位置に配置して透視を行うことができることを認識することができる。このため、X線管とX線検出器の配置が逆となる位置において透視を行うことにより、透視作業をより効率的に実行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移動可否判定部の判定結果と第2移動可否判定部の判定結果とを容易に認識することができることから、C型アームをどのような位置に配置しての透視が可能かを容易に理解することが可能となる。
請求項3に記載の発明によれば、移動許可スイッチが操作された後にC型アームを指定された透視領域が透視可能な位置とは前記X線管と前記X線検出器の配置が逆となる位置に移動させることから、オペレータがX線透視時のC型アームの位置を認識してスイッチを操作することにより、自動的に透視位置を変更することが可能となる。
この発明に係るX線透視装置の概要図である。 テーブル18に付設された操作部19の斜視図である。 この発明に係るX線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。 この発明に係るX線透視装置による透視方向の切替動作を示す説明図である。 この発明の第2実施形態に係るX線透視装置の概要図である。
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線透視装置の概要図である。
このX線透視装置は、X線管11と、このX線管11から照射されテーブル18に横たわった被検者を通過したX線を検出するX線検出器としてのフラットパネルディテクタ12と、円弧状の案内部13を有しX線管11とフラットパネルディテクタ12とを支持する略C字状のC型アーム14と、このC型アーム14における円弧状の案内部13と係合することによりC型アーム14をスライド可能に支持する支持部15と、この支持部15を水平方向を向く軸心を中心に回転可能に支持する旋回部16と、この旋回部16を被検者に対して水平移動させる水平移動部17と、C型アーム14を移動させるためのテーブル18に付設された操作部19とを備える。
図2は、テーブル18に付設された操作部19の斜視図である。
この操作部19は、上下および左右の4方向に操作可能な操作レバー31と、第1の操作パネル32および第2の操作パネル33を備える。操作レバー31には、C型アーム14のスライドおよび旋回用のボタン35と、C型アーム14の水平移動用のボタン34と、フラットパネルディテクタ12の昇降用のボタン36と、後述するC型アーム14の移動許可ボタン37とが付設されている。
C型アーム14のスライドおよび旋回用のボタン35を押しながら操作レバー31を左右方向に操作したときには、C型アーム14が支持部15に対してスライドする。C型アーム14のスライドおよび旋回用のボタン35を押しながら操作レバー31を上下方向に操作したときには、C型アーム14が支持部15とともに旋回する。C型アーム14の水平移動用のボタン34を押しながら操作レバー31を左右方向に操作したときには、C型アーム14が支持部15および旋回部16とともに第1の方向に水平移動する。C型アーム14の水平移動用のボタン34を押しながら操作レバー31を上下方向に操作したときには、C型アーム14が支持部15および旋回部16とともに第1の方向と直交する第2の方向に水平移動する。
以下、C型アーム14の角度座標系について、C型アーム14を頭方向から挿入した場合を例に説明する。上述したC型アーム14が支持部15とともに回転するときの回転角度は、プライマリーアングル(Primary Angle)と呼ばれ、その回転可能角度はLAO(Left Anterior Oblique)方向、すなわち、被検者の左手にフラットパネルディテクタ12が配置される方向に最大180度、また、RAO(Right Anterior Oblique)方向、すなわち、被検者の右手にフラットパネルディテクタ12が配置される方向に最大180度となっている。また、上述したC型アーム14が支持部15に対してスライドするときのスライド角度は、セカンダリーアングル(Secondary Angle)と呼ばれ、その回転可能角度は、CRA(Cranial)方向、すなわち、フラットパネルディテクタ12が被検者から離れる方向に最大90度、また、CAU(Caudal)方向、すなわち、フラットパネルディテクタ12が被検者に近づく方向に最大90度となっている。
図3は、この発明に係るX線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。
このX線透視装置は、論理演算を実行するCPU等を有し、X線透視装置全体を制御する制御部50を備える。この制御部50は、上述したX線管11およびフラットパネルディテクタ12と接続されている。また、この制御部50は、上述した操作レバー31を備えた操作部19と接続されている。さらに、この制御部50は、フラットパネルディテクタ12で検出したX線に基づいてX線画像を表示する液晶表示パネルからなる表示部40と接続されている。
また、この制御部50は、支持部15によりC型アーム14をスライドさせるためのスライドモータ81と、このスライドモータ81の駆動によるC型アーム14のスライド量を検出するためのエンコーダ82と、旋回部16により支持部15をC型アーム14とともに旋回させるための旋回モータ83と、この旋回モータ83の駆動による支持部15の旋回量を検出するためのエンコーダ84と、水平移動部17により旋回部16を支持部15およびC型アーム14とともにX方向に移動させるためのX駆動モータ85と、このX駆動モータ85の駆動による旋回部16のX方向の移動量を検出するためのエンコーダ86と、水平移動部17により旋回部16を支持部15およびC型アーム14とともにY方向に移動させるためのY駆動モータ87と、このY駆動モータ87の駆動による旋回部16のY方向の移動量を検出するためのエンコーダ88と接続されている。
また、この制御部50は、後述するように、透視領域を確認するための画像を取得する画像取得部51と、透視領域を透視するためのC型アーム14の角度を算出する角度算出部52と、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できるか否かを判定する第1移動可否判定部53と、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置とはX線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置に配置できるか否かを判定する第2移動可否判定部54と、上述したエンコーダ82、84、86、88の信号に基づいてスライドモータ81、旋回モータ83、X駆動モータ85、Y駆動モータ87を回転させることによりC型アーム14の移動を制御する移動制御部55とを備える。
さらに、この制御部50は、メモリーからなる記憶部56と接続されている。この記憶部56には、C型アーム14を配置可能な位置と配置不可能な位置とを示す位置情報を記憶したテーブル57が格納されている。
次に、この発明に係るX線透視装置の基本的な考え方について説明する。図4は、この発明に係るX線透視装置による透視方向の切替動作を示す説明図である。
この発明に係るX線透視装置においては、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できない場合には、X線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置にC型アーム14を配置して透視を実行する構成を有する。すなわち、C型アーム14を備えたX線透視装置においては、C型アーム14と被検者を載置するテーブル18との干渉や、X線管11等と床面との干渉、あるいは、C型アーム11の移動機構上の制限等により、C型アーム11が移動可能な範囲が限定されている。このため、この発明に係るX線透視装置においては、このような場合に、X線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置にC型アーム14を配置して透視を行うようにしている。
例えば、図4(a)に示すように、指定された透視領域が透視可能な位置にX線管11およびフラットパネルディテクタ12をPA方向に配置しようとしても、装置の制限からこれが不可能な場合には、図4(b)に示すように、X線管11およびフラットパネルディテクタ12をAP方向に配置して透視を行う。ここで、AP(Antero Posterior)方向とは、X線透視時においてX線入射が被検者の前面から後面に至る方向であり、いわゆるオーバチューブ位置と呼ばれる方向である。一方、PA(Posterior Antero)方向とは、X線透視時においてX線入射が被検者の後面から前面に至る方向であり、いわゆるアンダーチューブ位置と呼ばれる方向である。なお、図4に示すように、PA方向とAP方向では、X線管11とフラットパネルディテクタ12とが入れ替わって配置されることになる。
ここで、図4(a)に示す状態でのプライマリーアングルをPA1、セカンダリーアングルをSA1とし、図4(b)に示す状態でのプライマリーアングルをPA2、セカンダリーアングルをSA2とした場合には、下記の式(1)、式(2)、式(3)が成立する。
PA2=PA1−180(LAOの場合) ・・・(1)
PA2=PA1+180(RAOの場合) ・・・(2)
SA2=−SA1 ・・・(3)
例えば、図4(a)に示す状態では、プライマリーアングルがLAOで30度、セカンダリーアングルがCRAで30度の位置にX線管11およびフラットパネルディテクタ12を支持したC型アーム14が配置されるとした場合には、図4(b)に示す状態では、プライマリーアングルがRAOで150度、セカンダリーアングルがCAUで30度の位置にX線管11およびフラットパネルディテクタ12を支持したC型アーム14が配置されることになる。
以上のような構成を有するX線透視装置においてX線透視を実行するときには、最初に、透視すべき透視領域を指定する。この場合には、図3に示す制御部50における画像取得部51が取得している透視領域を確認するための画像に基づいて、透視領域を指定する。この透視領域を確認するための画像は、例えば、このX線透視装置によるCBCT(Cone−Beam CT)機能により画像取得部51が取得した3D画像を使用してもよく、また、過去の同一被検者の透視・撮影画像や、事前に取得された同一被検者のCTあるいはMR画像を利用してもよい。
透視すべき透視領域が指定されれば、制御部50における角度算出部52がこの透視領域に対応するC型アーム14の角度を算出する。また、角度算出部52は、このC型アーム14の角度とX線管11およびフラットパネルディテクタ12の配置が逆となるC型アーム14の角度も算出する。このX線管11およびフラットパネルディテクタ12の配置が逆となるC型アーム14の角度は、上記の式(1)、式(2)、式(3)を利用して算出される。
以上の計算が実行された後に、第1移動可否判定部53が、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できるか否かを判定する。この判定は、記憶部56におけるテーブル57に記憶されたC型アーム14を配置可能な位置と配置不可能な位置とを示す位置情報に基づいて実行される。テーブル57は、C型アーム14の角度PA1、PA2を入力として、C型アーム14の配置の可否を出力するようなデータが格納されている。上述の通り、C型アーム14と被検者を載置するテーブル18との干渉や、X線管11等と床面との干渉、あるいは、C型アーム14の移動機構上の制限等により、C型アーム14が移動可能な範囲が限定されており、この制限にかかるPA1、PA2の組み合わせでは配置不可を出力し、制限のかからないPA1、PA2の組み合わせでは、配置可能を出力する。ここで、C型アーム14以外の構成物が移動する場合には、それらの構造物の現在の位置をもテーブル57の入力とすることもできる。更に、本実施例では、テーブル57にC型アーム14を配置可能な位置と配置不可能な位置とを示す位置情報を記憶することとしたが、テーブル方式に限定されるものではなく、例えば、C型アーム14やテーブル18等の3次元立体モデルを内部に記憶し、仮想的にそれらのモデルを回転及び平行移動させて、構造物の干渉を判定するものが記憶されていても良い。その他、移動しようとするC型アーム14の角度に応じて、配置の可否を出力するという機能を有する限りにおいて、情報の記憶形態を変更可能である。また、これと同時に、第2移動可否判定部54が、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置とはX線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置に配置できるか否かを判定する。この判定も、記憶部56におけるテーブル57に記憶されたC型アーム14を配置可能な位置と配置不可能な位置とを示す位置情報に基づいて実行される。これらの第1移動可否判定部53の判定結果および第2移動可否判定部54の判定結果は、図3に示す表示部40に表示される。
第1移動可否判定部53による判定結果が、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できるというものであった場合には、C型アーム14をその位置に移動させて透視を実行する。
一方、第1移動可否判定部53による判定結果が、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できないというものであった場合においては、第2移動可否判定部54による判定結果が、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置とはX線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置に配置できるというものであった場合には、オペレータが図2に示す操作レバー31に付設されたC型アーム14の移動許可ボタン37を操作するのを待つ。そして、オペレータが移動許可ボタン37を押圧した後に、C型アーム14の移動を制御する移動制御部55の制御により、C型アーム14を、指定された透視領域が透視可能な位置とはX線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置に移動させる。そして、その位置で透視を実行する。
表示部40には、第1移動可否判定部53の判定結果および第2移動可否判定部54の判定結果が表示されている。オペレータは、これらの判定結果に基づいて、X線透視が可能なC型アーム14の角度位置を認識し、C型アーム14の移動許可ボタン37を押圧する。このため、オペレータはどのような状態でX線透視が実行されるのかを認識することができ、また、移動許可ボタン37を押圧するのみでC型アーム14を必要な位置に自動的に移動させることが可能となる。
なお、第1移動可否判定部53の判定結果が、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できないというものであり、かつ、第2移動可否判定部54による判定結果が、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置とはX線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置に配置できないというものであった場合には、オペレータは異なる透視位置を捜す必要がある。しかしながら、このような判定がなされる可能性は低いものと考えられ、上述した構成を採用することにより、透視作業をより効率的に実行することが可能となる。
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図5は、この発明の第2実施形態に係るX線透視装置の概要図である。
このX線透視装置は、図1に示す実施形態同様のC型アーム14を備えた内側の撮影ユニットと、第2のC型アーム24を備えた外側の撮影ユニットとの一対の撮影ユニットにより、テーブル18上の被検者に対してバイプレーン撮影等を可能としたものである。
この第2実施形態に係るX線透視装置における内側の撮影ユニットは、図1に示す実施形態と同様のX線管11とフラットパネルディテクタ12を備えたC型アーム14を備える。また、外側の撮影ユニットは、X線管21と、このX線管21から照射されテーブル18に横たわった被検者を通過したX線を検出するフラットパネルディテクタ22と、円弧状の案内部23を有しX線管21とフラットパネルディテクタ22とを支持する略C字状の第2のC型アーム24と、この第2のC型アーム24における円弧状の案内部23と係合することにより第2のC型アーム24をスライド可能に支持するとともに、第2のC型アーム24を被検者に対して水平移動させる天井に指示された基部27とを備える。
この第2実施形態に係るX線透視装置においては、操作部19における第2の操作パネル33に設置された切り替えボタン39(図2参照)を押すことにより、C型アーム14に支持されたフラットパネルディテクタ12により撮影したX線画像と、第2のC型アーム24に支持されたフラットパネルディテクタ22により撮影したX線画像とを選択的に表示部40に表示する構成となっている。
この第2実施形態に係るX線透視装置において、C型アーム14または第2のC型アーム24のうちのいずれか一方を利用してX線透視を実行しようとした場合に、C型アーム14または第2のC型アーム24を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できない場合には、X線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置にC型アーム14または第2のC型アーム24を配置して透視を実行する点は、上述した実施形態と同様である。
一方、例えば、C型アーム14について、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できないというものであり、かつ、第2移動可否判定部54による判定結果が、C型アーム14を指定された透視領域が透視可能な位置とはX線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置に配置できないというものであった場合には、制御部50は、第2のC型アーム24を使用すれば指定された透視領域を透視可能か否かを判断する。このときには、C型アーム14の座標系を第2のC型アーム24の座標系に変換することにより、第2のC型アーム24を使用すれば指定された透視領域を透視可能か否かが判断される。
この判断時においては、C型アーム14の場合と同様、第2のC型アーム24に対しても、第2のC型アーム24を指定された透視領域が透視可能な位置に配置できない場合には、X線管11とフラットパネルディテクタ12の配置が逆となる位置に第2のC型アーム24を配置して透視を実行する対応が考慮される。
なお、上述した実施形態においては、C型アーム14の移動許可スイッチとして、操作レバー31に配設された移動許可ボタン37を使用しているが、表示部40等にソフト的に表示されたボタンを使用してもよい。また、何らかの操作を実行しうるスイッチであれば、ボタン以外の構成を採用してもよい。
11 X線管
12 フラットパネルディテクタ
13 案内部
14 C型アーム
15 支持部
16 旋回部
17 水平移動部
18 テーブル
19 操作部
21 X線管
22 フラットパネルディテクタ
23 案内部
24 第2のC型アーム
27 基部
31 操作レバー
37 移動許可ボタン
40 表示部
50 制御部
51 画像取得部
52 角度算出部
53 第1移動可否判定部
54 第2移動可否判定部
55 移動制御部
56 記憶部
57 テーブル

Claims (3)

  1. X線管と、
    前記X線管から照射され被検者を通過したX線を検出するX線検出器と、
    円弧状の案内部を有し、前記X線管と前記X線検出器とを支持する略C字状のC型アームと、
    前記C型アームにおける円弧状の案内部と係合することにより、前記C型アームをスライド可能に支持する支持部と、
    前記支持部を水平方向を向く軸心を中心に回転可能に支持する旋回部と、
    を備えたX線透視装置において、
    前記C型アームを配置可能な位置と配置不可能な位置とを示す位置情報を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶された位置情報に基づいて、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置に配置できるか否かを判定する第1移動可否判定部と、
    前記記憶部に記憶された位置情報に基づいて、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置とは前記X線管と前記X線検出器の配置が逆となる位置に配置できるか否かを判定する第2移動可否判定部と、
    を備えたことを特徴とするX線透視装置。
  2. 請求項1に記載のX線透視装置において、
    前記第1移動可否判定部の判定結果および前記第2移動可否判定部の判定結果を表示する表示部を備えるX線透視装置。
  3. 請求項2に記載のX線透視装置において、
    前記C型アームの移動許可スイッチと、
    前記第1移動可否判定部が、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置に配置できないと判定し、かつ、前記第2移動可否判定部が、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置とは前記X線管と前記X線検出器の配置が逆となる位置に配置できると判定した場合に、前記移動許可スイッチが操作された後に、前記C型アームを指定された透視領域が透視可能な位置とは前記X線管と前記X線検出器の配置が逆となる位置に移動させる前記C型アームの移動制御部と、
    を備えるX線透視装置。
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