JP6277951B2 - X線撮影装置 - Google Patents

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この発明は、被検者に向けてX線を照射するX線管と、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線検出部と、X線管と被検者との間に配設された複数のコリメータリーフを備え、X線管から被検者に向けて照射されるX線照射野を形成するコリメータと、を備えたX線撮影装置に関する。
このようなX線撮影装置においては、X線管から被検者に向けて照射されるX線の範囲であるX線照射野を設定するために、コリメータリーフの位置を調整する必要がある。このような場合において、実際にX線管からX線を照射することでコリメータリーフの位置を調整したのでは、被検者に対する被曝量が増加する。このため、このようなX線撮影装置においては、コリメータリーフを移動させてX線管から被検者に向けて照射されるX線照射野を調整するときには、コリメータ機構に対し患者とは逆側に配設されたコリメータランプを点灯させることにより可視光の照射野を形成し、可視光の照射野を視認することでコリメータ機構により形成されるX線照射野を確認している。
このようなコリメータランプを使用したX線照射野の調整機構は、被検者に対するX線の被曝量を増加させることなくX線照射野を調整し得るものではあるが、ランプによる発熱の問題や、ランプを一定期間ごとに交換する必要があるという問題があるばかりではなく、可視光の照射野の範囲が不明確であることから、X線照射野を正確に設定することは困難であり、また、その調整に時間がかかるという問題がある。
特許文献1には、コリメータの内部にミラーを配設するとともに、コリメータ内部のX線管の焦点と共役となる位置にカメラを配置し、このカメラの光軸とX線管からのX線の照射軸とを一致させるようにしたX線撮影装置が開示されている。この特許文献1に記載されたX線撮影装置においては、カメラによりX線照射野を撮影して映像データを取得し、これを表示部に表示することにより、コリメータランプを使用することなくX線照射野を確認しうる構成となっている。そして、この特許文献1に記載されたX線撮影装置においては、オートフォーカス機構を利用することにより、X線管の焦点と被検者の表面との距離であるSOD(Source Object Distance)を測定するようにしている。
特開平6−217973号公報
このようなX線撮影装置においては、X線の撮影部は撮影室に配置されており、X線照射野の調整(サイズの変更と位置の変更)は撮影室で行われるが、実際のX線撮影のための撮影操作は、撮影室とは別に設けられた操作室内で実行される。このため、上述したコリメータランプを使用したX線照射野の調整機構を使用した場合には、X線照射野の調整を行った後、オペレータが撮影室から操作室に移動する間に被検者が動いてしまう場合がある。このような場合には、適切なX線撮影を実行し得ず、再度の撮影により被検者への被曝量が増加することになる。
また、X線照射野の調整を撮影室とは別に設けられた操作室内で実行する場合がある。この場合においては、可視光の照射野を調整するためのコリメータリーフの開閉もしくはコリメータの移動は、操作室内に設置された操作部を用いて行われる。このときにも、上述したコリメータランプを使用したX線照射野の調整機構を使用した場合には、オペレータは、操作室と撮影室の間に設けられた鉛ガラス窓を介して被検者に照射された可視光の範囲を目視で確認し、コリメータリーフの開閉操作もしくはコリメータの移動操作を実行している。しかしながら、鉛ガラス窓の大きさはさほど大きくないこともあり、鉛ガラス窓越しに可視光の照射野を確認する作業は視認性がよいとは言えない。このため、可視光の照射野の調整は作業効率が悪く、可視光の照射野を正確に調整できない場合もある。このような場合においても、適切なX線撮影を実行し得ず、再度の撮影により被検者への被曝量が増加することになる。
特許文献1に記載されたように、コリメータ内部のX線管の焦点と共役となる位置にカメラを配置し、このカメラにより取得した映像データを操作室に配設した表示部に表示することで、上述した問題を解決しようとすることも考えられる。その場合、特許文献1に記載されるように、カメラにより取得した画像で確認できるのはX線照射野だけである。しかしながら、撮影領域を決定するときには、X線照射野だけでなく、その周辺の情報も必要となる。例えば、X線照射野を絞っていくとき、すなわちX線照射野のサイズを小さくしていくとき、カメラで取得した画像が被検者の衣服または皮膚のみであれば、X線照射野のサイズが適切であるのかどうか判断できない。同様に、X線照射野を絞った状態で移動させるときにも、X線照射野の画像だけでは不十分であり、X線照射野を適切に動かすことはできない。すなわち、特許文献1に記載のX線撮影装置を使用した場合においても、X線照射野の調整(サイズの変更と位置の変更)を適切に実行することは困難となる。
なお、特許文献1の図17に示された第6実施例においては、予め撮影した被検者の画像と、絞り開度検出部により検出したコリメータリーフの開度に対応した絞り枠とを、合成した上で表示部に表示する構成が開示されている。この特許文献1の第6実施例に記載された構成は、被検者におけるX線照射野の外部の画像も表示することは可能ではあるが、その被検者の画像はリアルタイムの画像ではないことから、この画像に基づいてX線照射野が正しく設置されているか否かを判断することはできない。
また、特許文献1に記載されたように、コリメータ内部のX線管の焦点と共役となる位置にカメラを配設し、このカメラの光軸とX線管からのX線の照射軸とを一致させる構成を採用した場合には、コリメータが大型化するだけではなく、その軸合わせが煩雑なものとなる。このため、X線照射部の構造が複雑なものとなり、製造コストが高額になるという問題が生ずる。
さらに、特許文献1に記載のX線撮影装置においては、オートフォーカス部で測定された値を用いてX線管の焦点と被検者の表面との距離であるSOD等の値を演算し、その演算結果に基づいてモニター上に表示されるX線照射野の大きさを算出している。しかしながら、取得した画像が比較的均質な被検者の衣服または皮膚のみである場合には、オートフォーカスのみでは、X線管の焦点と被検者の表面との距離であるSOD等の値の演算を正確に実行することができないという問題が生ずる。
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、簡易な構成でありながら、コリメータランプを使用しない場合においても、X線照射野を表す画像を表示部に表示することが可能なX線撮影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、被検者に向けてX線を照射するX線管と、前記X線管から照射され前記被検者を通過したX線を検出するX線検出部と、前記X線管と前記被検者との間に配設された複数のコリメータリーフを備え、前記X線管から前記被検者に向けて照射されるX線照射野を形成するコリメータと、を備えたX線撮影装置において、前記コリメータリーフの開度を検出する開度検出器と、光学センサと、画像を前記光学センサに集光するレンズ系とを備え、前記X線管および前記コリメータとともに移動するカメラと、前記カメラにより撮影した前記被検者の画像を表示する表示部と、前記カメラにおける前記光学センサと前記レンズ系との配置と、前記X線管と前記コリメータリーフとの配置と、前記開度検出器により検出したコリメータリーフの開度とに基づいて、前記表示部に表示される前記被検者の画像におけるX線照射野の範囲を演算する照射野演算部と、前記照射野演算部により演算したX線照射野の範囲を表す画像を、前記表示部に表示する照射野表示部と、を備え 前記カメラの前記レンズ系と前記被検者との距離と、前記X線管の焦点と前記被検者との距離は実質的に同一であり、前記光学センサにおける撮像範囲をP、前記光学センサと前記レンズ系との距離をQ、前記カメラによる前記被検者の撮影範囲をS、前記X線管の焦点と前記コリメータリーフとの距離をT、前記コリメータリーフの開度をU、としたときに、前記照射野演算部は、X線照射野Rを下記の式により演算することを特徴とする。
R=(S×U×Q)/(T×P)
請求項に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記照射野表示部は、前記X線照射野の範囲を表す画像を、前記表示部に表示される被検者の画像と重ね合わせて表示する。
請求項に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記コリメータにおける前記コリメータリーフを移動させるためのモータを備えたコリメータリーフ移動機構と、前記表示部と、前記コリメータリーフ移動機構を操作するための操作部とを有し、X線撮影が行われる撮影室とは別に設けられた操作室に配設されるコンソール部と、をさらに備える。
請求項1に記載の発明によれば、簡易な構成でありながら、コリメータランプを使用しない場合においても、X線照射野の範囲を表す画像を表示部に表示することが可能となる。このとき、カメラにおける光学センサとレンズとの配置と、X線管とコリメータリーフとの配置と、コリメータリーフの開度とに基づいてX線照射野の範囲を演算することから、X線管の焦点と被検者の表面との距離を測定することなくX線照射野の範囲を表す画像を表示部に表示することが可能となる。
請求項に記載の発明によれば、X線照射野の範囲を表す画像を表示部に表示される被検者の画像と重ね合わせて表示することから、X線照射野をその周囲の情報とともに認識することが可能となる。
請求項に記載の発明によれば、操作室内においてコリメータリーフの開度を操作する場合においても、操作室内においてX線照射野を、被検者の画像とともに確認することが可能となる。
この発明に係るX線撮影装置の概要図である。 この発明に係るX線撮影装置における検診台3および撮影部4の斜視図である。 この発明に係るX線撮影装置の主要な制御系を示すブロック図である。 高電圧装置2の概要図である。 コリメータ43におけるコリメータリーフ40を模式的に示す斜視図である。 操作部41の正面図である。 X線管42の焦点10とコリメータ43のコリメータリーフ40とを含む装置の配置関係を示す説明図である。 カメラ49のレンズ系52と光学センサ51とを含む装置の配置関係を示す説明図である。 カメラ49とコリメータ43のコリメータリーフ40とを含む装置の配置関係を示す説明図である。 表示部11、46に表示される被検者20の画像を示す概要図である。 表示部11、46に表示される被検者20の画像の他の実施形態を示す概要図である。
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線撮影装置の概要図である。また、図2は、この発明に係るX線撮影装置における検診台3および撮影部4の斜視図である。さらに、図3は、この発明に係るX線撮影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線撮影装置は、オペレータがX線撮影操作を実行するための操作室101に設置されたコンソール部1および高電圧装置2と、被検者20に対して撮影を行うための撮影室100に設置された検診台3および撮影部4とを備える。撮影室100と操作室101とは、隔壁102により遮断されている。
操作室101に設置されたコンソール部1は、液晶表示器等から構成される表示部11と、各種の操作を実行するためのキーボードやマウス等からなる操作部12とを備える。表示部11には、X線撮影画像と、後述するカメラ49により撮影した被検者20の画像とが表示される。このコンソール部1は、図3に示す制御部13により制御される。この制御部13は、後述する照射野演算部14と照射野表示部15とを備える。また、このコンソール部1は、図3に示すように、病院内の被検者管理システムの院内通信である院内ネットワーク103と接続されている。
図4は、高電圧装置2の概要図である。
この高電圧装置2は、操作室101内において隔壁102に配設される。図3および図4に示すように、高電圧装置2は、タッチパネル式の液晶表示器から構成される表示部22と入力ボタン24と有する操作パネル21と、X線管42からのX線の照射を開始するためのスイッチ23とを備える。この高電圧装置2は、X線管42の管電圧や管電流、あるいは、X線照射時間等のX線の照射条件を設定するためのものである。この高電圧装置2は、図3に示す制御部25により制御される。
再度、図1から図3を参照して、検診台3は、被検者20を載置する天板31と、内部にX線検出機としてのフラットパネルディテクタ(FPD)38(図3参照)を収納したX線検出部33と、天板31およびX線検出部33を昇降するための昇降部34とを備える。X線検出部33は、図2に示すG方向に水平移動可能となっている。また、X線検出部33は、天板31とともに、図2に示すF方向に昇降可能となっている。この検診台3は、図3に示す制御部39により制御される。
なお、この実施形態においては、天板31上の被検者20を臥位状態で撮影するテーブル式の検診台3を採用しており、X線検出部33が図2に示すG方向に水平移動する構成となっている。これに対して、被検者20を立位状態で撮影するスタンド式の撮影台を使用した場合には、X線検出部33は昇降することになる。
撮影部4は、図2に示すように、撮影室100の天井に対して互いに直交するA方向およびB方向に移動可能な基部61と、この基部61から下方に延びる支持部62と、この支持部62に対してC方向に昇降するともに、D方向に回動する移動部63と、この移動部63の下端部に軸支され、操作部41、X線管42およびコリメータ43を一体としてE方向に回動させる支持軸64とを備える。このため、操作部41、X線管42およびコリメータ43は、A、B、C、D、E方向に移動可能となっている。この撮影部4は、図3に示す制御部48により制御される。
図1および図2では図示を省略しているが、この撮影部4には、被検者20の画像を撮影するためのカメラ49が付設されている。このカメラ49は、X線管42およびコリメータ43とともに移動して、被検者20の画像を撮影する。このカメラ49は、後述するように、このカメラ49におけるレンズ系52と被検者20との距離と、コリメータ43におけるコリメータリーフ40(後述する図5および図7参照)と被検者20との距離とが実質的に同一となる位置において、X線管42またはコリメータ43に付設されている。
図5は、上述したコリメータ43におけるコリメータリーフ40を模式的に示す斜視図である。
上述したコリメータ43は、4枚のコリメータリーフ40を備える。X線管42の焦点10から照射されたX線は、その一部がこれら4枚のコリメータリーフ40により遮断されることにより、矩形状のX線照射野Rを形成する。なお、これらのコリメータリーフ40は、図3に示すモータ58の駆動により水平移動する。そして、コリメータリーフ40の開度は、図3に示す開度検出器59により検出される。この開度検出器59としては、エンコーダやポテンショメータ等が使用される。但し、ステッピングモータ等を使用する場合には、モータ58の駆動部を開度検出器59として利用し、モータ58への駆動信号によりコリメータリーフ40の開度を検出してもよい。
図6は、撮影部4における操作部41の正面図である。
この操作部41は、X線管42をコリメータ43やカメラ49とともに移動させるためのハンドル45と、操作パネル44とから構成される。操作パネル44の中央部には、タッチパネル式の液晶表示器から構成される表示部46が配設されている。また、この表示部46の周囲には、複数のボタン53が配設されている。なお、表示部46には、カメラ49により撮影した被検者20の画像も表示される。
図7は、X線管42の焦点10とコリメータ43のコリメータリーフ40とを含む装置の配置関係を示す説明図である。
この図に示すように、X線管42の焦点10と被検者20の表面(X線照射野R)との距離であるSODがLであり、X線管42の焦点10とコリメータ43におけるコリメータリーフ40との距離がTであり、コリメータリーフ40間の距離(コリメータリーフ40の開度)がUであった場合、X線照射野R一辺の長さは図7において矢印Rで示す大きさとなる。
図8は、カメラ49のレンズ系52と光学センサ51とを含む装置の配置関係を示す説明図である。
上述したカメラ49は、CCDやCMOS等の撮像素子からなる光学センサ51と、画像をこの光学センサ51に集光するレンズ系52とを備える。この図においては、レンズ系52を単一のレンズとして表現しているが、このレンズ系52は、複数のレンズより構成されることがある。この図に示すように、レンズ系52と光学センサ51との距離(焦点距離)は、Qとなっている。また、このときのカメラ49による撮影領域はSであり、レンズ系52と被検者20の表面との距離はMとなる。なお、この図に示すように、[P/Q]の値と[S/M]の値は互いに等しく、この値については、画角としてカメラメーカにより各種のカメラの仕様として公表されている。
図9は、カメラ49とコリメータ43のコリメータリーフ40とを含む装置の配置関係を示す説明図である。
この図に示すように、カメラ49のレンズ系52と被検者20との距離Mと、X線管42の焦点10と被検者20との距離Lが実質的に同一となるように、カメラ49が配置されている。すなわち、図7に示す距離Lと図8に示す距離Mとは、実質的に同一となっている。なお、カメラ49はX線管42の内部に配置されるのではなく、X線管42を備えた撮影部4に付設されている。このため、カメラ49のレンズ系52と被検者20との距離と、X線管42の焦点10と被検者20との距離とを完全に同一とすることは不可能であり、一定の誤差が生ずる。しかしながら、カメラ49のレンズ系52と被検者20との距離Mや、X線管42の焦点10と被検者20との距離Lが,この誤差に対して十分大きい場合には、この誤差は無視し得るものとなる。
このような配置関係において、図7に示すように、U/T=R/Lであり、L=T×R/Uとなる。一方、図8に示すように、P/Q=S/Mであり、M=Q×S/Pとなる。そして、L=Mとすると、下記の式(1)が成立する。
R=(S×U×Q)/(T×P) ・・・ (1)
次に、以上のような構成を有するX線撮影装置において、コンソール部1の表示部11と操作部41の表示部46に表示される被検者20の画像とともに、X線照射野Rの範囲を示す画像を表示する、この発明の特徴的動作について説明する。
このX線撮影装置によりX線撮影またはX線透視を実行するためにX線照射野Rを調整するときには、最初に、被検者20を撮影室100に入れ、検診台3の天板31上に載置する。そして、撮影部4のカメラ49を利用して被検者20を撮影する。カメラ49により撮影された被検者20の画像は、撮影部4における操作部41の表示部46と、コンソール部1における表示部11とに表示される。
次に、撮影部4における操作部41を操作し、被検者20に対してX線管42およびコリメータ43をカメラ49とともに移動させることにより、X線照射野Rの位置を調整する。そして、この状態において、X線照射野Rを設定する。このときには、オペレータは、操作室101に移動して、操作部12を操作することにより、図3に示すモータ58の駆動でコリメータリーフ40を移動させ、X線の照射野を調整してもよい。また、オペレータが撮影室100において撮影部4の操作部41を操作することにより、コリメータリーフ40を移動させてX線照射野Rを調整してもよい。このときのコリメータリーフ40の開度は、図3に示す開度検出器59により検出される。
この状態において、コンソール部1における照射野演算部14は、上述した式(1)に基づいて、カメラ49による撮影領域Sに対するX線照射野Rのサイズを演算する。そして、コンソール部1における照射野表示部15は、撮影部4における操作部41の表示部46とコンソール部1における表示部11とに対して、X線照射野Rの範囲を表す画像を、表示部11、46に表示される被検者20の画像と重ね合わせて表示する。
図10は、表示部11、46に表示される被検者20の画像を示す概要図である。
この図に示すように、表示部11、46に表示された画像には、X線照射野Rの範囲を示す画像が、矩形状の線画として、被検者20の画像と重ね合わせて表示される。このため、オペレータは、被検者20に対するX線照射野Rを、その周囲の画像とともに認識することが可能となる。これにより、X線照射野Rを、X線撮影またはX線透視によって診断したい部位のサイズに簡単に合わせることが可能となる。
そして、オペレータは、操作室101に移動した後においても、コンソール部1における表示部11を確認することにより、被検者20が移動していないかの確認とともに、X線照射野Rが適切であるか確認することができる。そして、必要に応じ、操作部12を操作して、X線照射野Rを調整する。このときにも、コンソール部1における表示部11には、X線照射野Rの範囲を表す画像が被検者20の画像と重ね合わせて表示されていることから、X線照射野Rの調整を容易に実行することができる。
X線照射野Rの調整が終了すれば、オペレータは操作室101において高電圧装置2のスイッチ23を操作して、X線撮影またはX線透視を実行する。
図11は、表示部11、46に表示される被検者20の画像の他の実施形態を示す概要図である。
図10に示す実施形態においては、X線照射野Rを表す画像として、X線照射野Rの範囲を表す画像を、矩形所の線画として、被検者20の画像と重ね合わせて表示している。これに対して、図11に示す実施形態においては、被検者20におけるX線照射野R内の画像のみを、表示部11、46に表示する構成となっている。
なお、上述した実施形態においては、X線検出部33において、X線を検出するためにフラットパネルディテクタ38を使用しているが、フラットパネルディテクタ38のかわりにイメージインテンシファイア(I.I.)を使用してもよい。また、X線検出器ではなく、フィルムを収納したカセッテ等を使用してもよい。
また、上述した実施形態においては、被検者20の画像とX線照射野Rを表す画像とを、コンソール部1の表示部11と操作部41の表示部46との両方に表示しているが、被検者20の画像とX線照射野Rを表す画像とを、コンソール部1の表示部11または操作部41の表示部46のいずれか一方のみに表示してもよい。また、X線画像を表示する表示部を有さないX線撮影装置の場合には、被検者20の画像とX線照射野Rの範囲を表す画像を表示するための、専用の表示部を付設してもよい。
1 コンソール部
2 高電圧装置
3 検診台
4 撮影部
10 焦点
11 表示部
12 操作部
20 被検者
21 操作パネル
22 表示部
23 スイッチ
25 制御部
31 天板
33 X線検出部
34 昇降部
35 制御部
40 コリメータリーフ
41 操作部
42 X線管
43 コリメータ
44 操作パネル
45 ハンドル
46 表示部
48 制御部
49 カメラ
51 光学センサ
52 レンズ系
58 モータ
59 開度検出器
100 撮影室
101 操作室
103 院内ネットワーク

Claims (3)

  1. 被検者に向けてX線を照射するX線管と、前記X線管から照射され前記被検者を通過したX線を検出するX線検出部と、前記X線管と前記被検者との間に配設された複数のコリメータリーフを備え、前記X線管から前記被検者に向けて照射されるX線照射野を形成するコリメータと、を備えたX線撮影装置において、
    前記コリメータリーフの開度を検出する開度検出器と、
    光学センサと、画像を前記光学センサに集光するレンズ系とを備え、前記X線管および前記コリメータとともに移動するカメラと、
    前記カメラにより撮影した前記被検者の画像を表示する表示部と、
    前記カメラにおける前記光学センサと前記レンズ系との配置と、前記X線管と前記コリメータリーフとの配置と、前記開度検出器により検出したコリメータリーフの開度とに基づいて、前記表示部に表示される前記被検者の画像におけるX線照射野の範囲を演算する照射野演算部と、
    前記照射野演算部により演算したX線照射野の範囲を表す画像を、前記表示部に表示する照射野表示部と、
    を備え
    前記カメラの前記レンズ系と前記被検者との距離と、前記X線管の焦点と前記被検者との距離は実質的に同一であり、
    前記光学センサにおける撮像範囲をP、前記光学センサと前記レンズ系との距離をQ、前記カメラによる前記被検者の撮影範囲をS、前記X線管の焦点と前記コリメータリーフとの距離をT、前記コリメータリーフの開度をU、としたときに、前記照射野演算部は、X線照射野Rを下記の式により演算することを特徴とするX線撮影装置。
    R=(S×U×Q)/(T×P)
  2. 請求項1に記載のX線撮影装置において、
    前記照射野表示部は、前記X線照射野の範囲を表す画像を、前記表示部に表示される被検者の画像と重ね合わせて表示するX線撮影装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載のX線撮影装置において、
    前記コリメータにおける前記コリメータリーフを移動させるためのモータを備えたコリメータリーフ移動機構と、
    前記表示部と、前記コリメータリーフ移動機構を操作するための操作部とを有し、X線撮影が行われる撮影室とは別に設けられた操作室に配設されるコンソール部と、
    をさらに備えるX線撮影装置。
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