JP6058329B2

JP6058329B2 - Ｘ線源保持装置及びｘ線診断装置

Info

Publication number: JP6058329B2
Application number: JP2012205058A
Authority: JP
Inventors: 貴紘黒木; 佐藤　弘明; 弘明佐藤
Original assignee: Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2032-09-18
Also published as: JP2014057752A

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線源保持装置及びＸ線診断装置に関する。

Ｘ線診断装置に備わるＸ線源保持装置は、内部にＸ線管球を搭載している。そしてこのＸ線管球に高電圧を印加することにより、Ｘ線を発生させている。Ｘ線管球は重量物であり、また高電圧によって発熱してしまう。一方、Ｘ線源保持装置は、操作者が装置使用のときに頻繁に位置を変更するものであるため、空間的（放熱、配線）・重量的に制約が課せられる。

昨今では、カーボンナノ構造体やトリボルミネッセンスといったＸ線発光源の研究・実用化が進められている。これらＸ線発生源は、従来と比べて低電圧でＸ線を発生させることができる。従って発熱を抑え、また、従来のＸ線管球よりも軽量であるという特徴がある。

特開２００５−１１０７２２号公報

本発明が解決しようとする課題は、同一のＸ線源保持装置内に複数のＸ線源を備えることである。

上記の課題を解決するために、一実施形態のＸ線源保持装置は、被検体に対してＸ線を照射する複数のＸ線源と、前記Ｘ線を１つの開口部にてコリメートするコリメータと、前記複数のＸ線源を、いずれのＸ線源を用いる場合でもＸ線焦点位置が実質的に変わらないように、前記開口部に対して実質的に同一な位置への移動を可能にするＸ線源位置制御手段と、を備えることを特徴とする。

第１の実施形態における、Ｘ線診断装置の概略図である。第１の実施形態における、Ｘ線源保持装置の概略図である。第１の実施形態における、複数のＸ線源の移動制御の一例を示す概略図である。第１の実施形態における、フローチャートである。第２の実施形態における、Ｘ線源保持装置及びＸ線検出部の概略図である。従来における、Ｘ線源保持装置及びＸ線検出部の概略図である。第３の実施形態における、Ｘ線源保持装置及びＸ線検出器の概略図である。第３の実施形態における、Ｘ線源保持装置及びＸ線検出器の概略図である。第４の実施形態における、Ｘ線源保持装置及びＸ線検出器の概略図である。第４の実施形態における、フローチャートである。

以下、図面を参照して各実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態のＸ線診断装置について、以下に詳細な説明を行う。

図１は、本実施形態におけるＸ線診断装置の概略図である。

Ｘ線診断装置１は、複数のＸ線源１３を保持するＸ線源保持装置１０と、Ｘ線検出部１７と、コンソール１９とを有する。操作者によるハンドスイッチ１８又はコンソール１９の操作に依存し、システム制御部２０は、低電圧発生部１４を制御する。そしてＸ線源１３は、寝台に載置された被検体Ｐに対してＸ線を曝射する。そしてＸ線検出部１７は、被検体Ｐを透過・減衰したＸ線を検出する。その後画像生成部２２は、Ｘ線検出部１７にて検出されたＸ線に処理を施し、被検体Ｐの診断画像を生成する。なお操作者は、Ｘ線源保持装置１０に備わるＸ線源１３を診断前に予め操作することにより、複数のＸ線源１３の中から１つのＸ線源１３を、診断に使用するＸ線源１３として選択しておく。

Ｘ線源保持装置１０は、トリボルミネッセンスの原理又はカーボンナノ構造体を用いてＸ線を発生させる複数のＸ線源１３と、コリメータ１５と、低電圧発生部１４と、を保持する。トリボルミネッセンスとは、物質が摩擦等によってエネルギーを受け取って励起され、その受け取ったエネルギーを特定波長の光として放出する発光現象である。一方、カーボンナノ構造体とは、カーボンナノチューブやグラフェン等のことを指す。これらを用いたＸ線源１３は、従来のフィラメントを用いたＸ線源と比較して小型軽量であり、低電圧にてＸ線を発生させる。

複数のＸ線源１３は、それぞれ最大出力／線質等が異なる。また、複数のＸ線源１３は、それぞれ移動／回動可能となるように設けられる。

コリメータ１５は、各々のＸ線源１３のうち、所定の位置にあるＸ線源１３から被検体Ｐに対して曝射されるＸ線をコリメートするように設けられる。

低電圧発生部１４は、Ｘ線を曝射するための低電圧をＸ線源１３に印加する。

その他、Ｘ線源保持装置１０に関する詳細な説明は、図２を用いて後述する。

Ｘ線検出部１７は、Ｘ線源１３から曝射され、被検体Ｐを透過し減衰したＸ線を検出する。そしてＸ線検出部１７は、検出したＸ線のデータを画像生成部２２へと送る。

コンソール１９は、Ｘ線検出部１７及び低電圧発生部１４等システム全般の制御を行うシステム制御部２０と、撮影条件や被検体Ｐの画像データ等を記憶する記憶部２１と、Ｘ線検出部１７にて検出されたデータの処理等を行い被検体Ｐの画像の生成を行う画像生成部２２と、画像生成部２２にて生成された被検体Ｐの画像を表示する表示部２３と、を備える。

ハンドスイッチ１８は、低電圧発生部１４の制御のために操作者によって操作される。操作者がスイッチを押し続けている間はＸ線源１３からＸ線を曝射し続けるようにしてもよいし、一度操作者がスイッチを押したらその後再びスイッチを押すまでＸ線を曝射し続けるようにしてもよい。

以下、図２を用い、Ｘ線源保持装置１０にＸ線源１３が複数備わる例を説明する。

図２は、本実施形態におけるＸ線源保持装置１０の概略図である。

複数のＸ線源１３は、例えば図２（ａ）に示すように移動可能に設けられる。そして異なる種類のＸ線源１３を使い分けるにあたり、操作者は、使用するＸ線源１３がコリメータ１５の開口部１６にくるようにＸ線源１３の位置を操作する。Ｘ線源１３は、操作者によって直接的に移動操作が行われてもよいし、もしくは操作者がコンソール１９を操作することによって間接的に行われてもよい。Ｘ線源１３の移動操作に関しては図３を用いて後述する。

なお、複数のＸ線源１３は図２（ｂ）に示すような配置でもよく、その他種々の配置が適用される。そして複数のＸ線源１３のうち、いずれのＸ線源１３が診断に使用するＸ線源１３として選択された場合でも、そのＸ線源１３の位置は一定である。即ち、複数のＸ線源１３のうちいずれのＸ線源１３から被検体ＰにＸ線曝射を行う場合でも、Ｘ線焦点の位置は等しい。

次に、図３を用いて複数のＸ線源１３の移動制御に関して説明する。

図３は、本実施形態における複数のＸ線源１３の移動制御の一例を示す概略図である。

図３（ａ）は、Ｘ線源１３に、Ｘ線源１３を移動させるための把持部１２が設けられた例を示す概略図である。

図３（ｂ）は、Ｘ線源１３の移動制御を、システム制御部２０にて行う例を示す概略図である。

操作者は、複数備わるＸ線源１３のうち、診断に用いる所望のＸ線源１３を所定の位置に移動させる。これをふまえ、Ｘ線源保持装置１０は、図３（ａ）又は図３（ｂ）等に示すような構成をとる。その他、図２で示したとおり、複数のＸ線源１３は種々の構成が適用される。操作者は把持部１２を用いて操作することによってＸ線源１３を移動させてもよいし、或いはコンソール１９を操作することにより、Ｘ線源１３の移動制御を行っても良い。

なお、被検体Ｐに対してＸ線を曝射するＸ線源１３は、移動制御が行われない間は、何らかの手段によって位置が固定されることが好ましい。

次に、図４を用いて本実施形態の一連の動作の流れを説明する。

図４は、本実施形態のフローチャートである。

（ステップＳ１）
操作者は、寝台に被検体Ｐを載置させる。そして操作者は、コンソール１９を操作することによって撮影条件を入力する。

（ステップＳ２）
図３（ａ）に示した方法でＸ線源１３を移動させる場合、操作者は、把持部１２を操作することによって診断に使用するＸ線源１３を所定の位置へと移動させる。一方、図３（ｂ）に示した方法でＸ線源１３を移動させる場合は、操作者は、コンソール１９を操作することによって使用するＸ線源１３を選択する。以下、図３（ｂ）に示した方法でＸ線源１３の移動制御を行うものとして説明をする。なおこのとき、診断に使用するＸ線源１３が既に所定の位置に備わっている場合（Ｙ）は、ステップＳ４へと移る。そうでない場合（Ｎ）は、ステップＳ３へと移る。

（ステップＳ３）
システム制御部２０は、ステップＳ１において、操作者が使用するＸ線源１３をコンソール１９の操作によって選択した場合、その選択されたＸ線源１３を所定の位置へと移動させる。このとき、全てのＸ線源１３からのＸ線曝射を禁止するために、システム制御部２０は、低電圧発生部１４の制御を行うことができない「撮影禁止状態」に遷移する。

（ステップＳ４）
ステップＳ２において、診断に使用するＸ線源１３が既に所定の位置に備わっている場合、又はステップＳ３において、システム制御部２０がＸ線源１３の移動制御を行い、診断に使用するＸ線源１３が所定の位置へと移動完了した場合において、診断に使用されるＸ線源１３は、低電圧発生部１４と電気的に接続される。そしてそのＸ線源１３は、Ｘ線源保持装置１０に備わるバッテリー（図示無し）又はＸ線源保持装置１０外部から電力が供給される。このとき、システム制御部２０は、低電圧発生部１４の制御を行うことが可能な「撮影可能状態」に遷移する。

（ステップＳ５）
システム制御部２０は、操作者によるハンドスイッチ１８又はコンソール１９の操作に依存し、低電圧発生部１４を制御する。即ち操作者は、ハンドスイッチ１８又はコンソール１９を操作することにより、Ｘ線源１３から被検体Ｐに対してＸ線を曝射させる。

（ステップＳ６）
Ｘ線検出部１７は、ステップＳ５にて被検体Ｐに対して曝射され、透過／減衰したＸ線を検出し、そのデータをコンソール１９へと送る。そして画像生成部２２は、そのデータをもとに被検体Ｐの診断画像を生成し、表示部２３は、その診断画像を表示する。

次に、本実施形態に係るＸ線源保持装置及びＸ線診断装置の効果を説明する。

本実施形態によると、従来よりも低電圧でＸ線の発生を行い、且つ小型軽量なＸ線源（トリボルミネッセンスの原理又はカーボンナノ構造体を用いたもの）を用いることにより、同一のＸ線源保持装置に複数のＸ線源を備えることができる。これにより、最大出力／線質等が異なるＸ線源をＸ線源保持装置に設けることで、診断に応じて適したＸ線源を使用することができる。また、本実施形態に係るＸ線源保持装置に設けられる複数のＸ線源は小型軽量であるため、それら複数のＸ線源を保持するＸ線源保持装置は、従来と比べて操作の煩雑さを軽減することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は第１の実施形態と比較し、Ｘ線源保持装置１０において、Ｘ線源１３から曝射されるＸ線をコリメートするコリメータ１５が二箇所に設けられる点が異なる。以下、第１の実施形態との一致点の説明は省き、相違点を説明する。

図５は、本実施形態におけるＸ線源保持装置１０の概略図である。

Ｘ線源保持装置１０は、例えば最大出力／線質等がそれぞれ異なる複数のＸ線源１３を保持する。図５においては、Ｘ線源１３を４つ保持している。

Ｘ線源保持装置１０に保持されたＸ線源１３は、例えば図５に示すように回転可能に設けられることにより、いずれのＸ線源１３を用いて診断を行うかの選択肢を操作者に与える。Ｘ線源１３の操作は、第１の実施形態における操作方法と同様の方法が適用される。

コリメータ１５は、二箇所に設けられ、それぞれＸ線源１３からのＸ線がＸ軸方向・Ｙ軸方向に沿って照射されるようにＸ線をコリメートする。

図５に示す通り、本実施形態におけるＸ線源保持装置１０は、複数のＸ線源１３を保持し、コリメータ１５が二箇所に設けられることにより、二箇所からＸ線曝射を行う。従って操作者は、臥位及び立位いずれの診断においても、Ｘ線源保持装置１０の向きを変更させなくてもよい。これに関し、図６を用いて具体的に説明する。

図６は、従来のＸ線源保持装置１０の概略図である。

従来のＸ線源保持装置１０は、図６に示す通りＸ線源１３を１つしか保持していない。従って、臥位状態にある被検体Ｐに対してＸ線を曝射する場合（図６（ａ））と、立位状態にある被検体Ｐに対してＸ線を曝射する場合（図６（ｂ））とで使い分けるにあたり、図６（ａ）→図６（ｂ）のように回動部２４を回動させなくてはならない。これは操作者にとって煩雑な作業であり、回動に伴って被検体Ｐ等にＸ線源保持装置１０が接触してしまう可能性もある。

一方、本実施形態におけるＸ線源保持装置は、図５に示すとおり、複数のＸ線源が設けられ、臥位用・立位用のコリメータが備わる。これにより、操作者は、図６に示したような回動作業を行わなくてもそれぞれの体位における診断を行うことが可能になる。故に操作に慣れない未熟者であってもより安全に、且つ効率良く診断を行うことができる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態及び第２の実施形態と比較し、Ｘ線源１３が臥位状態にある被検体Ｐの体軸に沿って並列に配置されるように設けられる点が異なる。これにより、広範囲なＸ線撮影が可能になる。

図７（ａ）は、本実施形態におけるＸ線源保持装置の概略図である。

図７（ｂ）は、本実施形態におけるコリメータの概略図である。

Ｘ線源保持装置１０は、図７（ａ）に示すように、被検体Ｐの体軸方向に沿って２つのＸ線源を保持している。

Ｘ線検出部１７は、少なくとも被検体Ｐの体軸方向に移動可能に設けられる。そしてＸ線検出部１７は、システム制御部２０によって図７（ａ）に示すように移動制御されることにより、各Ｘ線源１３から曝射されるＸ線（１）及びＸ線（２）をそれぞれ検出する。

システム制御部２０は、Ｘ線検出部１７の移動制御を行い、Ｘ線検出部１７の位置情報をもとに低電圧発生部１４を制御することにより、Ｘ線源１３のＸ線曝射タイミングの制御を行う。すなわち、システム制御部２０は、Ｘ線検出部１７がＸ線源１３Ａから曝射されるＸ線１を検出した後、Ｘ線検出部１７を、Ｘ線源１３Ｂから曝射されるＸ線２を検出するように移動させる（図７（ａ）中の矢印）。そしてＸ線検出部１７がＸ線１を検出する位置からＸ線２を検出する位置へと移動するとき、システム制御部２０は、Ｘ線源１３Ａ及びＸ線源１３ＢからそれぞれＸ線を曝射させない状態である「撮影不可能状態」に遷移する。そしてシステム制御部２０は、Ｘ線検出部１７をＸ線源１３Ｂから曝射されるＸ線２を検出する位置に移動させ、移動が終わった後、「Ｘ線源Ｂ撮影可能状態」に遷移し、Ｘ線源１３ＢからＸ線を曝射させる。

コリメータ１５は、図７（ｂ）に示すように絞り羽１５１が移動する。そしてコリメータ１５は、Ｘ線源１３Ａ及びＸ線源１３Ｂから照射されるＸ線をそれぞれコリメートする。このとき、Ｘ線源位置制御部（図示なし）は、コリメータ１５に備わる絞り羽１５１の移動とともに、図７（a）に示すようにＸ線源１３の角度や位置を変更する制御を行ってもよい。

また、図８（ａ）に示すように、２つのＸ線源１３及び２つのＸ線検出部１７を被検体Ｐの体軸に沿って並べて固定して配置させてもよい。

また、図８（ｂ）に示すように、２つのＸ線源１３から曝射されるＸ線の照射範囲をカバーした、広範囲なＸ線検出部１７を配置させてもよい。

このように、複数のＸ線源１３を被検体Ｐの体軸方向に並列に配置することにより、簡便に広範囲なＸ線撮影を行うことができる。

（第４の実施形態）
本実施形態は第１〜第３の実施形態と比較し、並んだ２つのＸ線源１３から、それぞれ被検体Ｐに対して同一範囲にＸ線を曝射する点が異なる。そして２つのＸ線源１３は、それぞれ被検体Ｐに対してＸ線を交互に曝射する。

図９は、本実施形態におけるＸ線源保持装置の概略図である。

Ｘ線源保持装置１０は、第３の実施形態と同様に被検体Ｐの体軸方向に沿って２つのＸ線源１３を並列に保持してもよいし（図９（ａ））、そうでなくでもよい（図９（ｂ））。

Ｘ線源１３は、それぞれ角度の変更や位置の変更が可能なように設けられる。

図１０は、本実施形態におけるフローチャートである。

（ステップＳ１０）
操作者は、寝台に被検体Ｐを載置させる。そして操作者は、コンソール１９を操作することによって撮影条件を入力する。

（ステップＳ１１）
撮影にあたり、操作者は、ハンドスイッチ１８又はコンソール１９を操作する。そしてシステム制御部２０は、２つのＸ線源１３のうちいずれか１つ（Ｘ線源１３Ａ）からＸ線を曝射することができる「Ｘ線源Ａ撮影可能状態」に遷移する。なおこのときシステム制御部２０は、他方のＸ線源１３（Ｘ線源１３Ｂ）からはＸ線を曝射することができない「Ｘ線源Ｂ撮影不可能状態」である。

なお、操作者による撮影操作は、例えばハンドスイッチを押し続けている間はずっと撮影を継続するようにしてもよいし、その他種々の手段が適用される。

（ステップＳ１２）
システム制御部２０による低電圧発生部１４の制御に依存し、Ｘ線源１３Ａは、被検体Ｐに対してＸ線を曝射する。

（ステップＳ１３Ａ）
そしてシステム制御部２０は、「Ｘ線源Ａ撮影不可能状態」及び「Ｘ線源Ｂ撮影可能状態」に遷移する。

（ステップＳ１３Ｂ）
Ｘ線検出部１７は、ステップＳ１２でＸ線源１３Ａから曝射され、被検体Ｐを透過し減衰したＸ線を検出する。そして画像生成部２２は、その検出したデータに基づき画像を生成する。そして表示部２３はその画像を、例えば「右目情報」として表示する。

（ステップＳ１４）
システム制御部２０による低電圧発生部１４の制御に依存し、Ｘ線源Ｂは、被検体Ｐに対してＸ線を曝射する。そしてシステム制御部２０は、「Ｘ線源Ａ撮影可能状態」及び「Ｘ線源Ｂ撮影不可能状態」に遷移する。そしてステップＳ１５へ移るとともに、ステップＳ１１へ戻る。

（ステップＳ１５）
Ｘ線検出部１７は、ステップＳ１４でＸ線源１３Ｂから曝射され、被検体Ｐを透過し減衰したＸ線を検出する。そして画像生成部２２は、その検出したデータに基づき画像を生成する。そして表示部２３はその画像を、例えば「左目情報」として表示する。

（ステップＳ１６）
表示部２３は、ステップＳ１３及びステップＳ１５にて取得した「右目情報」及び「左目情報」の画像を、一般的な３次元画像描画手法を用いて再生する。表示部２３は、操作者によって撮影停止の操作が行われない限り、これら画像をもとにした３次元画像をリアルタイムで再生し続ける。

（ステップＥ）
システム制御部２０は、操作者による撮影停止操作に依存して「Ｘ線源Ａ撮影不可能状態」及び「Ｘ線源Ｂ撮影不可能状態」に遷移する。

ここでいう撮影停止操作とは、例えば操作者がハンドスイッチ１８を押し続けている間は撮影を行う場合において、操作者がハンドスイッチ１８から手を離すような操作のことを指す。

故に、ステップＳ１１〜ステップＳ１６Ａ／Ｂいずれかのタイミングでこの撮影停止操作が行われた場合、撮影が終了する。

以上、本実施形態におけるフローチャートの説明を行った。

なお本実施形態において、Ｘ線源１３とコリメータ１５は移動可能に設けられることが好ましい。２つのＸ線源間の距離を変化させることにより、操作者は、視差に応じた適切な３次元画像を確認することができる。故に、操作者の相違に依存せず、好適な３次元画像が表示部に表示されることにより、いずれの操作者にとっても、より適切な診断を行うことが可能になる。

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。これらの実施形態は、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。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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。

Ｐ被検体
１Ｘ線診断装置
１０Ｘ線源保持装置
１２把持部
１３、１３Ａ、１３ＢＸ線源
１４低電圧発生装置
１５コリメータ
１５１絞り羽
１６開口部
１７Ｘ線検出部
１８ハンドスイッチ
１９コンソール
２０システム制御部
２１記憶部
２２画像生成部
２３表示部
２４回動部

Claims

被検体に対してＸ線を照射する複数のＸ線源と、
前記Ｘ線を１つの開口部にてコリメートするコリメータと、
前記複数のＸ線源を、いずれのＸ線源を用いる場合でもＸ線焦点位置が実質的に変わら
ないように、前記開口部に対して実質的に同一な位置への移動を可能にするＸ線源位置制
御手段と、
を有するＸ線源保持装置。
前記複数のＸ線源は、トリボルミネッセンスの原理又はカーボンナノ構造体を利用して
Ｘ線を照射する請求項１に記載のＸ線源保持装置。
前記コリメータが複数設けられ、
前記Ｘ線源位置制御手段は、複数設けられた前記コリメータそれぞれの開口部に対して
実質的に同一な位置に前記複数のＸ線源がくるように、前記複数のＸ線源を移動可能にす
る請求項１又は２に記載のＸ線源保持装置。
請求項１乃至３いずれか１項に記載のＸ線源保持装置と、
Ｘ線源から照射されるＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記検出したデータに基づいて画像を生成する画像生成部と、
を有するＸ線診断装置。