JP5971401B2 - X線診断装置 - Google Patents

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Description

この発明は、被検体として人体とした場合にX線画像を得るX線診断装置に係り、特に、X線透視やX線撮影を行う透視/撮影の技術に関する。
X線撮影では、X線撮影に用いられるX線検出器に電池を内蔵し、電源ケーブルを不要としている(例えば、特許文献1参照)。さらに、画像処理部などを有したX線画像収集コンピュータとX線検出器とを互いに無線通信することで、X線検出器が完全な無線となっている。電池が切れた場合には、X線検出器に電源ケーブルを接続することで、X線撮影を継続させる。また、有線のみであるがX線透視も可能なX線検出器が知られている。
特開2010−22836号公報
しかしながら、透視は撮影よりも線量が少ないが、撮影の場合にはX線を1回照射するだけであるのに対して、透視の場合にはX線を連続的に照射し、得られた各々のX線画像を逐次に連続に出力表示する。したがって、撮影に比べて透視では情報量が多く、電力をより一層消耗する。また、透視の場合には線量が少ない分アンプの増幅率を高くしなければいけないので、増幅率を高くすると電力がさらに消耗しやすくなる。
よって、透視中にX線検出器の電池が切れてしまう可能性がある。電池が切れてしまうとX線画像情報が失われてしまう。したがって、被検体(患者)は検査をやり直さなければならず、不必要に被曝してしまう。しかし、透視は撮影と比べて、例えば体内に針を刺して薬剤を注入する、胆汁や膿を排出する、血管の造影剤のためにカテーテルを体内に挿入するなどのように、より侵襲的な検査(外科に準じた検査)に使用される。よって、検査の中断・やり直しは許されない。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電力切れとなることなく、汎用性の高いX線診断装置を提供することを目的とする。
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明のX線診断装置は、X線画像を得るX線診断装置であって、X線を検出するX線検出器と、前記X線検出器が無線状態の場合には撮影のみが可能となるように制御し、前記X線検出器に電源ケーブルが接続されている場合には透視および撮影の両方が可能となるように制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
[作用・効果]この発明に係るX線診断装置によれば、制御手段は、X線検出器が無線状態の場合には撮影のみが可能となるように制御し、X線検出器に電源ケーブルが接続されている場合には透視および撮影の両方が可能となるように制御する。したがって、透視を行う際にはX線検出器に電源ケーブルが接続されている場合のみとなり、透視中には電源ケーブルが接続されて電力がなくなることがないのでX線画像情報が失われることはない。すなわち、被検体(患者)が再検査をしなければならないという状況は発生しない。また、X線検出器に電源ケーブルが接続されている場合やX線検出器が無線状態の場合を問わず撮影が行われ、撮影の場合にはX線を1回照射するだけであるので、透視や撮影のいずれの場合であっても術者(検査者)はX線検出器の電力切れを心配する必要もない。また、X線検出器のソフトウェア(X線検出器を制御するためのプログラム)に修正を加えるだけでよく、従来のハードウェアのみで実現することができる。その結果、電力切れとなることなく、汎用性の高いX線診断装置を実現することができる。
上述した発明に係るX線診断装置の一例(前者の発明)は、電源ケーブルの接続の有無を検出する接続検出手段を備えることである。この接続検出手段を備えることで、電源ケーブルの接続がないときにはX線検出器の無線状態を検出し、電源ケーブルの接続があるときにはX線検出器に電源ケーブルが接続されているのを検出する。したがって、X線検出器が無線状態の場合、またはX線検出器に電源ケーブルが接続されている場合のいずれかを接続検出手段により検出して、制御を自動的に行うことができる。
また、上述した発明に係るX線診断装置の他の一例(後者の発明)は、電源ケーブルに流れる電流の有無を検出する電流検出手段を備えることである。この電流検出手段を備えることで、電流が流れていないときにはX線検出器の無線状態を検出し、電流が流れているときにはX線検出器に電源ケーブルが接続されているのを検出する。したがって、X線検出器が無線状態の場合、またはX線検出器に電源ケーブルが接続されている場合のいずれかを電流検出手段により検出して、制御を自動的に行うことができる。また、前者の発明と後者の発明とを両方組み合わせてもよい。
この発明に係るX線診断装置によれば、透視中には電源ケーブルが接続されて電力がなくなることがないのでX線画像情報が失われることはない。また、透視や撮影のいずれの場合であっても術者(検査者)はX線検出器の電力切れを心配する必要もない。また、X線検出器のソフトウェア(X線検出器を制御するためのプログラム)に修正を加えるだけでよく、従来のハードウェアのみで実現することができる。その結果、電力切れとなることなく、汎用性の高いX線診断装置を実現することができる。
実施例に係るX線診断装置のブロック図である。 実施例に係るX線診断装置において側面視したフラットパネル型X線検出器(FPD)の等価回路である。 実施例に係るX線診断装置において平面視したフラットパネル型X線検出器(FPD)の等価回路である。 実施例に係るX線診断装置のX線検出器ユニット,コントローラおよび接続検出回路のブロック図である。 変形例に係るX線診断装置のX線検出器ユニット,コントローラおよび電流検出回路のブロック図である。
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図1は、実施例に係るX線診断装置のブロック図である。本実施例ではX線検出器としてフラットパネル型X線検出器(以下、「FPD」と略記する)を例に採って説明する。
本実施例に係るX線診断装置は、図1に示すように、被検体Mを載置する天板1と、その被検体Mに向けてX線を照射するX線管2と、被検体Mを透過したX線を検出するフラットパネル型X線検出器(FPD)3とを備えている。FPD3は、この発明におけるX線検出器に相当する。
X線診断装置は、他に、天板1の昇降および水平移動を制御する天板制御部4や、X線管2やFPD3からなる映像系の走査を制御する映像系制御部5や、X線管2の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部6を有するX線管制御部7やFPD3から電荷信号であるX線検出信号をディジタル化して取り出すA/D変換器8や、A/D変換器8から出力されたX線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部9や、これらの各構成部を統括するコントローラ10や、処理されたX線画像などを記憶するメモリ部11や、術者(検査者)が入力設定を行う入力部12や、処理されたX線画像などを表示するモニタ13や、電源ケーブルCを介してFPD3に電力を供給する外部電源14や、電源ケーブルCの接続の有無を検出する接続検出回路15などを備えている。コントローラ10は、この発明における制御部に相当し、接続検出回路15は、この発明における接続検出手段に相当する。
天板制御部4は、天板1を水平移動させて被検体Mを透視位置あるいは撮影位置にまで収容したり、昇降、回転および水平移動させて被検体Mを所望の位置に設定したり、水平移動あるいは回転移動させながら透視あるいは撮影を行ったり、透視あるいは撮影終了後に水平移動させて透視位置あるいは撮影位置から退避させる制御などを行う。これらの制御は、モータやエンコーダ(図示省略)などからなる天板駆動機構(図示省略)を制御することで行う。
映像系制御部5は、X線管2やFPD3を水平移動あるいは回転移動させて所望の透視位置あるいは撮影位置にまで移動させたり、水平移動あるいは回転移動させながら透視あるいは撮影を行う制御などを行う。これらの制御は、モータやエンコーダ(図示省略)などからなる映像系駆動機構(図示省略)を制御することで行う。
高電圧発生部6は、X線を照射させるための管電圧や管電流を発生してX線管2に与える。特に、本実施例では、FPD3が無線状態の場合にはコントローラ10は通常の線量となる管電圧や管電流を発生するように高電圧発生部6を制御する。一方、FPD3に電源ケーブルCが接続されている場合には透視あるいは撮影の両方が可能となる管電圧や管電流を発生するように高電圧発生部6を制御する。撮影を行う場合には、通常の線量となる管電圧や管電流を発生するようにコントローラ10は高電圧発生部6を制御し、X線管2から被検体MにX線を1回照射するようにコントローラ10はX線制御部7を制御する。透視を行う場合には、撮影のときよりも線量が少なくなる管電圧や管電流を発生するようにコントローラ10は高電圧発生部6を制御し、X線管2から被検体MにX線を連続的に照射するようにコントローラ10はX線制御部7を制御する。また、X線管制御部7は、X線管2側のコリメータ(図示省略)の照視野の設定の制御を行う。
コントローラ10は、中央演算処理装置(CPU)などで構成されており、メモリ部11は、ROM(Read-only Memory)やRAM(Random-Access Memory)などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部12は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。
画像処理部9は、X線検出信号に対してラグ補正やゲイン補正などを行って、FPD3の検出面に投影されたX線画像を出力する。撮影を行う場合には、通常の線量でX線管2から照射されて被検体Mを透過したX線をFPD3が検出して得られたX線検出信号に対して画像処理部9はラグ補正やゲイン補正などの各種の処理を行ってX線画像を出力して、メモリ部11に書き込んで記憶し、適宜必要に応じて、メモリ部11から読み出して、モニタ13に出力表示あるいはプリンタやフィルム等(図示省略)に印刷表示する。一方、透視を行う場合には、撮影のときよりも少ない線量でX線管2から連続的に照射されて被検体Mを透過したX線をFPD3が検出して得られた各々のX線検出信号に対して画像処理部9はラグ補正やゲイン補正などの各種の処理をそれぞれ行って各々のX線画像を逐次に連続的にモニタ13に出力表示する。このようにメモリ部11を介さずにモニタ13に直接的に出力表示することで、透視で得られた各々のX線画像を動画としてリアルタイムに表示することができる。なお、透視で得られた各々のX線画像をメモリ部11に書き込んで記憶してもよい。
メモリ部11は、画像処理部9で処理された各々のX線画像を書き込んで記憶するように構成されている。天板制御部4や映像系制御部5やX線管制御部7も、コントローラ10と同様にCPUなどで構成されている。
次に、フラットパネル型X線検出器(FPD)3の構造について、図2および図3を参照して説明する。図2は、実施例に係るX線診断装置において側面視したフラットパネル型X線検出器(FPD)の等価回路であり、図3は、実施例に係るX線診断装置において平面視したフラットパネル型X線検出器(FPD)の等価回路である。
FPD3は、図2に示すように、ガラス基板31と、ガラス基板31上に形成された薄膜トランジスタTFTとから構成されている。薄膜トランジスタTFTについては、図2、図3に示すように、縦・横式2次元マトリクス状配列でスイッチング素子32が多数個(例えば、1024個×1024個)形成されており、キャリア収集電極33ごとにスイッチング素子32が互いに分離形成されている。すなわち、FPD3は、2次元アレイX線検出器でもある。
図2に示すようにキャリア収集電極33の上にはX線感応型半導体34が積層形成されており、図2、図3に示すようにキャリア収集電極33は、スイッチング素子32のソースSに接続されている。ゲートドライバ35からは複数本のゲートバスライン36が接続されているとともに、各ゲートバスライン36はスイッチング素子32のゲートGに接続されている。一方、図3に示すように、電荷信号を収集して1つに出力するマルチプレクサ37には増幅器38を介して複数本のデータバスライン39が接続されているとともに、図2、図3に示すように各データバスライン39はスイッチング素子32のドレインDに接続されている。
図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン36の電圧を印加(または0Vに)することでスイッチング素子32のゲートがONされて、キャリア収集電極33は、検出面側で入射したX線からX線感応型半導体34を介して変換された電荷信号(キャリア)を、スイッチング素子32のソースSとドレインDとを介してデータバスライン39に読み出す。なお、スイッチング素子がONされるまでは、電荷信号はキャパシタ(図示省略)で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン39に読み出された電荷信号を増幅器38で増幅して、マルチプレクサ37で1つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をA/D変換器8でディジタル化してX線検出信号として出力する。
次に、X線検出器ユニット,コントローラおよび接続検出回路の具体的な構造について、図4を参照して説明する。図4は、実施例に係るX線診断装置のX線検出器ユニット,コントローラおよび接続検出回路のブロック図である。FPD3およびその周辺部分はユニット化されており、図4に示すようにX線検出器ユニット40で構成されている。図3のスイッチング素子32やゲートドライバ35やマルチプレクサ37等を、図4ではまとめてFPD回路41として図示している。
X線検出器ユニット40は、上述したFPD回路41と、電源回路42とを備えており、電源回路42は電源用コネクタ43を介して電源ケーブルCおよびジャンパ線Jに電気的に接続され、FPD回路41はコントローラ用コネクタ44を介してコントローラ10の接続ケーブルに電気的に接続されている。電源回路42は、バッテリ用の電源回路あるいはバッテリ(図示省略)とは独立した電源回路で構成され、後述するようにX線検出器ユニット40が無線状態の場合には、バッテリからの電力をFPD3(図1〜図3を参照)に供給する。なお、ジャンパ線Lは接続検出回路15に電気的に接続されている。
電源ケーブルCは外部電源14に電気的に接続されており、電源用コネクタ43がX線検出器ユニット40に接続されている場合には、FPD3に電源ケーブルCが接続されるので外部電源14は電源ケーブルCを介してFPD3に電力を供給する。逆に、電源用コネクタ43をX線検出器ユニット40から取り外している場合には、X線検出器ユニット40は無線状態となりバッテリからの電力をFPD3に供給する。
また、電源用コネクタ43がX線検出器ユニット40に接続されている場合には、ジャンパ線JもX線検出器ユニット40に接続されるので、接続検出回路15はジャンパ線Jの電位を検出することでX線検出器ユニット40(さらにはFPD3)に電源ケーブルCが接続されているのを検出する。逆に、電源用コネクタ43をX線検出器ユニット40から取り外している場合には、ジャンパ線JもX線検出器ユニット40から取り外され、接続検出回路15はジャンパ線Jの電位が無いことを検出することでX線検出器ユニット40(さらにはFPD3)の無線状態を検出する。
接続検出回路15はコントローラ10に接続されており、接続検出回路15による検出結果をコントローラ10に送り込む。したがって、コントローラ10は、接続検出回路15による検出結果に基づいて、FPD3の無線状態、FPD3に電源ケーブルCが接続されているのを検知することができる。
なお、電源用コネクタ43の着脱状態に応じて、バッテリからの電力・外部電源14からの電力の切り替えを行ってもよい。例えば、電源用コネクタ43がX線検出器ユニット40に接続されている場合には、電源回路42を介さずに外部電源14からの電力をFPD3に直接的に供給するように切り替える。逆に、電源用コネクタ43をX線検出器ユニット40から取り外している場合には、バッテリからの電力をFPD3に直接的に供給するように切り替える。
本実施例に係るX線診断装置によれば、コントローラ10は、フラットパネル型X線検出器(FPD)3が無線状態の場合には撮影のみが可能となるように制御し、FPD3に電源ケーブルCが接続されている場合には透視および撮影の両方が可能となるように制御する。したがって、透視を行う際にはFPD3に電源ケーブルCが接続されている場合のみとなり、透視中には電源ケーブルCが接続されて電力がなくなることがないのでX線画像情報が失われることはない。すなわち、被検体(患者)Mが再検査をしなければならないという状況は発生しない。また、FPD3に電源ケーブルCが接続されている場合やFPD3が無線状態の場合を問わず撮影が行われ、撮影の場合にはX線を1回照射するだけであるので、透視や撮影のいずれの場合であっても術者(検査者)はFPD3の電力切れを心配する必要もない。また、FPD3のソフトウェア(FPD3を制御するためのプログラム)に修正を加えるだけでよく、従来のハードウェアのみで実現することができる。その結果、電力切れとなることなく、汎用性の高いX線診断装置を実現することができる。なお、本実施例では、FPD3を制御するためのプログラムをコントローラ10が実行する。
本実施例では、電源ケーブルCの接続の有無を検出する接続検出回路15を備えている。この接続検出回路15を備えることで、電源ケーブルCの接続がないときにはFPD3の無線状態を検出し、電源ケーブルCの接続があるときにはFPD3に電源ケーブルCが接続されているのを検出する。したがって、FPD3が無線状態の場合、またはFPD3に電源ケーブルCが接続されている場合のいずれかを接続検出回路15により検出して、制御を自動的に行うことができる。
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した実施例では、天板1やX線管2(図1を参照)をX線診断装置の構成に入れたが、X線検出器(実施例ではFPD3)と制御手段(実施例ではコントローラ)とを少なくとも備えれば、天板やX線管を必ずしもX線診断装置の構成に入れる必要はない。
(2)被検体を人体としたX線診断装置であれば、侵襲的な検査(外科に準じた検査)に使用される外科用X線診断装置や、回診用X線診断装置などに例示されるように、特に限定されない。
(3)上述した実施例では、X線検出器としてフラットパネル型X線検出器を例に採って説明したが、イメージインテンシファイア(I.I)のように、通常において用いられるX線検出器であれば、特に限定されない。
(4)上述した実施例では、電源ケーブルの接続の有無を検出する接続検出手段として、ジャンパ線J(図1、図4を参照)の電位を検出することで電源ケーブルC(図1、図4を参照)の接続の有無を検出する接続検出回路15(図1、図4を参照)を例に採って説明したが、端子に接続された電源ケーブルの有無を検出することで電源ケーブルの接続の有無を検出するセンサなどに例示されるように、電源ケーブルの接続の有無を検出する接続検出手段の構造については特に限定されない。また、外部電源14(図1、図4を参照)にも電源用コネクタにジャンパ線を接続し、当該ジャンパ線の電位を接続検出回路が検出することで電源ケーブルの接続の有無を検出してもよい。
(5)上述した実施例では、電源ケーブルの接続の有無を検出する接続検出手段(実施例では接続検出回路15)を備えることで、電源ケーブルの接続がないときにはX線検出器(実施例ではFPD3)の無線状態を検出し、電源ケーブルの接続があるときにはX線検出器(FPD3)に電源ケーブルが接続されているのを検出したが、これに限定されない。例えば、図5に示すように電流検出回路16を備えてもよい。電流検出回路16は、電源ケーブルCに流れる電流の有無を検出する。この電流検出回路16を備えることで、電流が流れていないときにはX線検出器(ここではFPD)の無線状態を検出し、電流が流れているときにはX線検出器(FPD)に電源ケーブルCが接続されているのを検出する。したがって、X線検出器(FPD)が無線状態の場合、またはX線検出器(FPD)に電源ケーブルCが接続されている場合のいずれかを電流検出回路16により検出して、制御を自動的に行うことができる。また、実施例の接続検出手段(接続検出回路15)と電流検出手段(電流検出回路16)とを両方組み合わせてもよい。電流検出回路16は、この発明における電流検出手段に相当する。
3 … フラットパネル型X線検出器(FPD)
10 … コントローラ
15 … 接続検出回路
16 … 電流検出回路
C … 電源ケーブル
J … ジャンパ線

Claims (12)

  1. X線画像を得るX線診断装置であって、
    X線を検出するX線検出器と、
    前記X線検出器が無線状態の場合には撮影のみが可能となるように制御し、前記X線検出器に電源ケーブルが接続されている場合には透視および撮影の両方が可能となるように制御する制御手段と
    を備えることを特徴とするX線診断装置。
  2. 請求項1に記載のX線診断装置において、
    前記電源ケーブルの接続の有無を検出する接続検出手段を備えることを特徴とするX線診断装置。
  3. 請求項1に記載のX線診断装置において、
    前記電源ケーブルに流れる電流の有無を検出する電流検出手段を備えることを特徴とするX線診断装置。
  4. 請求項2に記載のX線診断装置において、
    前記電源ケーブルに流れる電流の有無を検出する電流検出手段を備えることを特徴とするX線診断装置。
  5. 請求項1に記載のX線診断装置において、
    前記X線検出器は、2次元マトリクス状配列でスイッチング素子が複数個形成されたフラットパネル型X線検出器であることを特徴とするX線診断装置。
  6. 請求項5に記載のX線診断装置において、
    前記フラットパネル型X線検出器およびその周辺回路はX線検出器ユニットとしてユニット化されており、
    当該X線検出器ユニットは電源回路を備え、
    当該電源回路は前記電源ケーブルに接続されており、
    前記電源回路に接続された電源ケーブルの接続の有無を検出する接続検出手段を備えることを特徴とするX線診断装置。
  7. 請求項5に記載のX線診断装置において、
    前記フラットパネル型X線検出器およびその周辺回路はX線検出器ユニットとしてユニット化されており、
    当該X線検出器ユニットは電源回路を備え、
    当該電源回路は前記電源ケーブルに接続されており、
    前記電源回路に接続された電源ケーブルに流れる電流の有無を検出する電流検出手段を備えることを特徴とするX線診断装置。
  8. 請求項5に記載のX線診断装置において、
    前記フラットパネル型X線検出器およびその周辺回路はX線検出器ユニットとしてユニット化されており、
    当該X線検出器ユニットは電源回路を備え、
    当該電源回路は前記電源ケーブルに接続されており、
    前記電源回路に接続された電源ケーブルの接続の有無を検出する接続検出手段と、
    当該電源ケーブルに流れる電流の有無を検出する電流検出手段と
    を備えることを特徴とするX線診断装置。
  9. 請求項2に記載のX線診断装置において、
    ジャンパ線および当該ジャンパ線に接続された電源用コネクタを備え、
    前記ジャンパ線の電位を前記接続検出手段が検出することにより前記電源ケーブルの接続の有無を検出することを特徴とするX線診断装置。
  10. 請求項2に記載のX線診断装置において、
    前記接続検出手段は、端子に接続された前記電気ケーブルの電源ケーブルの有無を検出することを特徴とするX線診断装置。
  11. 請求項4に記載のX線診断装置において、
    ジャンパ線および当該ジャンパ線に接続された電源用コネクタを備え、
    前記ジャンパ線の電位を前記接続検出手段が検出することにより前記電源ケーブルの接続の有無を検出することを特徴とするX線診断装置。
  12. 請求項4に記載のX線診断装置において、
    前記接続検出手段は、端子に接続された前記電気ケーブルの電源ケーブルの有無を検出することを特徴とするX線診断装置。
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