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JP4737793B2 - X-ray diagnostic equipment - Google Patents

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JP4737793B2
JP4737793B2 JP2000075843A JP2000075843A JP4737793B2 JP 4737793 B2 JP4737793 B2 JP 4737793B2 JP 2000075843 A JP2000075843 A JP 2000075843A JP 2000075843 A JP2000075843 A JP 2000075843A JP 4737793 B2 JP4737793 B2 JP 4737793B2
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diaphragm
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aperture
rotation
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Toshiba Corp
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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はX線診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線診断装置とは、被験者の体内を透過したX線の強弱を濃淡画像として表示する画像装置であり、診断用途に応じて種々のものが存在する。例えば、循環器診断用や消化器診断用のX線診断装置は、収集したX線像を透視画像としてTVモニタにリアルタイムに動画として観察することができ、即時性に優れている。
【0003】
図12は、従来の循環器用X線診断装置の外観を示した図である。
【0004】
循環器用X線診断装置は、被験者にX線を曝射するためのX線発生部50と、被験者の体内を通過したX線データと検出するX線検出部51とを設置するためのアーム構造の保持装置を有している。
【0005】
一般に、保持装置のアーム形状は、大きく分けてC型とU型とに分類することができる。現在では、三次元的ポジショニングの効率化の観点から、C型が主流となっている。
【0006】
図12に示す循環用X線診断装置は、Cアーム構造の保持装置を例として示してある。Cアーム52の一端にX線発生部50、他端にX線検出部51が設けられており、双方を対向配置させて固定保持する構造になっている。そして、Cアーム52の背面または側面にはレールが設けられており、ホルダ53に設けられたローラで挟み込むことにより当該Cアーム52はスライド可能になっている。
【0007】
Cアーム52の一端に設けられたX線検出部51は、一般にI.I.(イメージ・インテンシファイア)と光学系とによって構成されている。X線検出部51は、I.I.によって被検者を透過したX線情報を光学情報に変換し、光学系によってこの光学情報を光学レンズで集光する。そして、TVカメラに取り込み画像処理部により所定の処理を行った後、X線透視画像が表示される。
【0008】
ところで、一般にI.I.によるX線検出は、I.I.を被検者により密着させて透視撮影することで、X線管の半影の影響が少ない良好な画像を得ることができる。しかしながら、この(I.I.+光学系)は重厚長大であり、従来の構造では被検者へのアクセス性には限界があった。すなわち、従来の保持装置が有する機構では、I.I.前面を体表面に接するように角度付けすることはできない。更なるI.I.の被検体への密着を実現するためには、I.I.検出面のあおり回転機能が必要である。
【0009】
一方、X線画像の検出装置として、最近ではX線平面検出器も多く用いられている。この平面検出器をI.I.の代わりX線検出部に使用すれば、比較的簡単にあおり回転が可能であると考えられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平面検出器をCアームの一端に取り付け、あおり回転をした場合、SID(Source Image Distance:X線管焦点〜検出器受像面間距離)が、平面検出器の位置によって変化する。すなわち、あおり回転した検出器の一方のエッジはSIDが大きく、他方のエッジはSIDが小さくなる。このため、X線絞りはX線管から放射されたX線束を台形に絞り込まなければならないが、従来のX線絞り機構では、この複雑な絞りに対応することはできない。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされるものであり、X線検出器を被検体により密着させることを可能とし、より良好なX線透視画像を容易に取得し得るX線診断装置を提供することを目的としている。
【0012】
また、本発明は、X線検出器が種々の移動を行う場合であっても、適切にX線束を絞り込むことが可能なX線診断装置の提供を目的としている。
【0013】
また、本発明は、撮影の際、X線検出器が種々の移動を行う場合であっても、良好なX線透視画像を容易に取得でき、的確な診断を可能とするX線診断装置を提供することを目的としている。
【0014】
上記X線診断装置を実現するため、本発明は以下の特徴を具備している。
【0015】
請求項1に記載の発明は、被検者に対してX線ビームを曝射するX線発生手段と、曝射された前記X線ビームを成形するX線絞り手段と、前記X線絞り手段のX線絞り動作に関する制御を行う絞り制御手段と、前記被検者を透過したX線ビームを検出するX線検出手段と、前記X線検出手段を回転移動させる回転制御手段と、を具備するX線診断装置であって、前記回転制御手段は、前記X線ビーム中心と直交する軸を回転軸として前記X線検出手段を回転移動させ、前記絞り制御手段は、前記回転移動後の前記X線検出手段に対する前記X線発生手段の向きを維持したまま、前記X線検出手段の前記回転移動に対応させて前記X線絞り手段のX線絞りに関する制御を行うこと、を特徴とするX線診断装置である。
【0016】
この様な構成によれば、X線検出手段は回転移動可能であるから、当該X線検出手段を被検体により密着させ、より良好なX線透視画像を取得できる。その結果、的確な診断を可能とすることができる。また、X線絞り手段は、X線検出手段の回転移動に応じて絞り制御される。従って、X線検出手段が移動を行う場合であっても、適切にX線束を絞り込むことができ、余分な被爆を防止することができる。また、X線検出手段がX線ビーム中心と直交する軸を回転軸としてを回転移動可能であるから、このことによっても、当該X線検出手段を被検体により密着させ、より良好なX線透視画像を取得できる。
【0021】
請求項2記載の発明は、上記X線診断装置において、上記絞り制御手段は、上記X線検出手段の回転移動と同期させて、上記X線ビーム中心と直交する軸を回転軸として上記X線絞り手段を回転移動させることを特徴とするものである。
【0022】
この様な構成によれば、X線絞り手段は、X線検出手段の回転移動と同期して、X線ビーム中心と直交する軸を回転軸として回転移動する。従って、適切にX線束を絞り込むことができ、余分な被爆を防止することができる。
【0023】
請求項3記載の発明は、上記X線診断装置において、上記絞り制御手段は、上記X線発生手段から曝射されるX線をX線絞り手段によって所定の受像サイズに絞り込んだ後、上記X線ビーム中心と直交する軸を回転軸として上記X線絞り手段を回転移動させることを特徴とするものである。
【0024】
この様な構成によれば、絞り制御手段は、X線発生手段から曝射されるX線をX線絞り手段によって所定の受像サイズに絞り込んだ後、X線ビーム中心と直交する軸を回転軸としてX線絞り手段を回転移動させる制御を行う。従って、適切にX線束を絞り込むことができ、余分な被爆を防止することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るX線診断装置の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0026】
図1は、本発明に係るX線診断装置10の外観を示した図である。
【0027】
X線診断装置10は、X線発生部12、X線検出器14、Cアーム16、高電圧発生装置18、高電圧発生装置I/F20、絞りI/F22、検出器I/F、CアームI/F26、CPU28、ビデオ信号変換部32、操作卓30、TVモニタ34を具備している。
【0028】
高電圧発生装置11は、X線発生部12に高電圧を供給する装置であり、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、高電圧切替器等から成る。
【0029】
X線発生部12は、被検体に対しX線を曝射するX線管球121と、当該X線管球121から曝射されたX線をコリメートするX線絞り装置123を有している。X線管球121は、X線を発生する真空管であり、高電圧発生装置11で発生された高電圧により電子を加速させ、ターゲットに衝突させることでX線を発生させる。X線絞り装置123は、X線管球121と被検体の間に設けられ、X線管球のX線焦点から曝射されたX線ビームを所望の受像サイズに絞り込む絞り装置である。X線を絞るのは、X線診断装置による診断時において、被検体の余分な被曝の防止或いは表示された画像をより見やすくする等のためである。
【0030】
また、X線絞り装置123は、後述する駆動機構を有しており、X線検出器14と連動して駆動制御されるあおり回転移動Qと回転移動Rが可能である。この特徴については、後に詳しく説明する。
【0031】
X線検出器14は、比較的厚さが薄く検出面が平面状であるX線平面検出器である。このX線平面検出器は、被検体を透過したX線を光電膜に当てることで電子正孔を生成し、これを半導体スイッチにおいて蓄積し、電気信号として読み出すことでX線信号を検出するものである。
【0032】
また、X線検出器14は、X線絞り装置と同様の後述する駆動機構を有しており、あおり回転移動Qと回転移動Rが可能である。この点についても、後で詳しく説明する。
【0033】
なお、X線絞り装置123及びX線検出装置14は、あおり回転移動Qと回転移動Rについての各回転機構部にポテンショメータやエンコーダ等の移動検出器を有している。各種移動によって変化したX線絞り装置123、X線検出器14のそれぞれの移動量(位置)は、それぞれセンサ122、センサ140によって把握される。
【0034】
X線発生部12とX線検出器14は、Cアーム16の両端部に対向配置され固定保持されている(図12参照)。このCアーム16は、図示していないホルダによってスライド可能に保持されている。
【0035】
高電圧発生装置I/F20は、X線発生のためのCPU28からの制御信号を、高電圧発生装置11に転送するインタフェースである。
【0036】
X線絞りI/F22は、CPU28からの絞り動作・移動動作に関する制御信号を所定の信号列に変換し、X線絞り装置123へ送信の送信を行う。
【0037】
また、X線絞りI/F22は、X線絞り装置123の回転機構部に設けられたセンサ122からの位置情報をCPU28に送信する。
【0038】
検出器I/F24は、X線検出器14によってデジタル変換されたデジタル透視画像データを入力し、CPU28や図示していない画像メモリ等に転送する。
【0039】
また、検出器I/F24は、CPU28からの検出動作・移動動作に関する制御信号を所定の信号列に変換し、X線絞り装置123へ送信の送信を行う。
【0040】
さらに、検出器I/F22は、X線検出器14の回転機構部に設けられたセンサ140からの位置情報をCPU28に送信する。
【0041】
CPU28は、X線透視画像データの収集に関する制御、及び収集した画像データの画像処理に関する制御を行う中央処理装置である。また、CPU28は、センサ122、センサ140から入力した位置情報に基づいて、あおり回転移動Qと回転移動R等によるX線検出器14及びX線絞り装置123の移動に関する制御を行う。
【0042】
操作卓30は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備えた入力装置である。
【0043】
ビデオ信号変換部32は、入力したX線透視画像データの信号列を、ビデオフォーマットのラスタ信号列に変換する。
【0044】
TVモニタ34は、ビデオ信号変換部により生成された再構成透視画像データを表示する。
【0045】
次に、X線絞り装置123とX線検出器14との移動動作(上下動P、あおり回転動Qと回転動作R)について、X線検出器14を例として説明する。
【0046】
図2は、Cアーム16が順Cとなる方向から見たX線診断装置10の側面図である。
【0047】
X線検出器14は、Cアーム16の他端に保持されたX線発生部12に対向して、上下動P、あおり回転Q、光軸回転R可能なようにCアーム16の一端に保持されている。
【0048】
上下動Pは、X線発生部12に近づく方向とX線発生部12から遠ざかる方向とに関する移動である。あおり回転Qは、X線発生部10から照射されるX線に対する検出面の角度を変化させる回転移動である。光軸回転Rは、X線発生部120から照射されるX線の光軸を軸とした回転である。
【0049】
本発明に係るX線診断装置10の特徴であるあおり回転Qおよび光軸回転Rは、次に述べる各回転機構によって実現される。以下、X線絞り装置123を例として説明する。
【0050】
図3は、X線絞り装置123のあおり回転機構124を説明するための図である。
【0051】
図3において、あおり回転の回転軸とX線ビームセンターとが直交するように、シャフト125が固定したままの絞り羽根(以下、固定され一体化された絞り羽根を「ユニットU」と称する)に取り付けられている。あおり回転移動Qは、このシャフト125をあおり回転モータ127により回転駆動することで実現できる。また、トルク、回転速度などを考慮して減速が必要な場合は、ベルト&プーリなどを動力伝動部に追加しても良い。
【0052】
図4(a)、(b)は、X線絞り装置123の光軸回転機構126を説明するための図である。
【0053】
図4(a)に示すように、本あおり回転機構124と絞り羽根ユニットUに、X線ビームセンターを軸とした回転、すなわち軸回転移動Rを実現する光軸回転機構126が設けられている。この光軸回転機構126は、あおり回転機構124にさらに設けられた中空ギア128とモータ129のギア130とを噛み合わせ、当該モータ129によって回転するものである。図4(b)にG−G方向の断面図を示す。この様な構成によれば、あらゆる方向へのあおり回転も可能となる。
【0054】
以上、X線絞り装置123を例としてあおり回転機構を説明したが、同様の機構によって、X線検出器のあおり回転Q及び光軸回転Rともに実現することができる。
【0055】
上記構成を有するX線検出器14によれば、透視撮影の際、操作卓からの所定の操作により、この様なあおり回転Q、或いは各種回転(上下動P、あおり回転Q、光軸回転R)移動を組み合わせることで、被検体に検出器12をより密着させることが可能となる。その結果、X線管の半影の影響が少ない良好な画像を得ることができる。
【0056】
また、本発明に係るX線診断装置10は、X線検出器14のみならずX線絞り装置123も各種回転可能な構成としている。それは、次の理由による。
【0057】
一般に、X線検出器14を移動した場合には、SID(Source Image Distance:X線管焦点〜検出器受像面間距離)が変化する。すなわち、X線検出器14をX線発生部12に近づくように移動させたときは、SIDが小さくなり、検出器受像サイズの内側にX線が照射されることになる。この場合、所望の受像サイズより小さな像しか得ることができなくなるため、X線絞りを開く必要がある。一方、X線検出器14をX線発生部12から遠ざかるように移動させたときは、SIDが大きくなり、受像サイズに対してX線照射視野が大きくなる。この場合、画像に寄与しない無駄なX線が被検者に照射されることになるため、X線絞りを絞り込む必要がある。従来、これらのX線絞りの調節は、図5に示すX線絞り装置の各絞り羽根a,b,c,dを、SIDの変化に対応させて移動する方法をとっている。
【0058】
本発明に係るX線検出器14は、従来のX線検出器と比較して、さらに図6に示すようなあおり回転動作Qが可能である。この検出器14のあおり回転移動Qは、検出器14の検出面におけるX線照射領域を台形状に変化させ、また、検出面の位置ごとに異なるSID変化を生じさせる(すなわち、図6において、X線検出器14のA端では本来のSIDよりその距離が短くなり、X線絞り装置123の絞りを広げなければならず、一方、B端では距離が長くなり、線絞り装置123の絞りをより絞り込まなければならない。)。従って、X線照射領域を適切な受像サイズに成形するため、余分な被爆を防止するために、新たなX線絞り方法を考慮する必要がある。
【0059】
例えば、図5に示した従来のX線絞りを利用した場合、X線絞り装置の各絞り羽根を移動させ、X線絞りの形状を台形状にする方法が考えられる。すなわち、図5に示すように、この場合の絞り羽根の動作は、羽根aを矢印方向に距離Laを移動させ、羽根bを矢印方向に距離Lb移動させる。このときLa≠Lbである。また、羽根c,羽根dをそれぞれθc,θd回転させ、必要に応じてLc,Ld移動させる。こうして、あおり回転の結果SIDが短くなった領域については絞りを広げ、SIDが長くなった領域は絞りを狭くする調節を行う。このSID変化に伴う絞り調節は、通常SID変化に連動して自動制御されている。
【0060】
しかし、このような方法では、機構が複雑になるばかりでなく、制御が煩雑となり実用的でない。
【0061】
本発明に係るX線診断装置は、X線検出器14があおり回転としてθ回転した場合、X線絞りも検出器14に対応してθだけあおり回転することで、上記課題の解決を図っている。以下、X線絞り装置123の作用・効果について述べる。
【0062】
図7は、X線検出器14のあおり回転移動Qに連動して実行されるX線絞り装置123のあおり回転移動Qについて説明するための図である。
【0063】
X線絞り装置123は、検出器14のあおり回転動作Rの際、各絞り羽根を固定したままユニットUとして(図3参照)X線検出器と同じあおり回転動作Qを行う。CPU28は、X線検出器14の移動と共に、常に当該X線検出器14の検出面とX線絞り装置とが平行となるように、X線絞り装置123を駆動制御する。
【0064】
このX線絞り装置123の各移動に関する駆動制御は、予め設定されたプログラムによる方法、オペレータのボタン操作等による方法、オペレータの手動による方法が考えられる。いずれの制御も、図示していない移動検出器からの情報に基づいて実行される。
【0065】
なお、当然ではあるが、ユニットUには、SIDによって連動する絞り羽根a,b,c,dを並進駆動する自動制御機能(上述した既成装置が含む機能)も含まれているものとする。
【0066】
この様な構成によれば、X線検出器14の検出面とX線絞り装置123との間の距離を常に一定に保つことができる。従って、X線絞り装置123は、ユニットUのままX線検出器14の検出面と平行状態を保っているから、X線照射領域は台形に成らない。その結果、余計な被爆を防止することができる。
【0067】
ところで、近年、Cアームを回転しながら画像を収集し、断層像を得ようとする試みが為されている。この撮影方法は、取得しようとする断層面と常に対向する検出面による透視画像を必要とする。
【0068】
従来の装置のX線検出器受像面14a(実線で示す)は、図8に示すようにX線管には常に対向しているが、断層面とは常に対向(平行)する訳ではない。従って、この撮影法を実行した場合、現実の検出面142から得られた透視画像から、断層面と常に対向する仮想の検出面14b(点線で示す)によって得られたものとするため、透視画像の再構築する必要があった。この再構築は、図9(a)に示す正方形状の画像を図9(b)に示す台形状の画像に変換する、非線形変換をすることである。一般に、この演算処理は複雑なものであり、実用的ではない。
【0069】
これに対し、本発明に係るX線診断装置10によれば、この撮影を実行する際、X線検出器14をあおり回転させることで、取得しようとする断層面と常に対向する検出面による透視画像を得ることができる。従って、非線形変換をする必要性はなく、容易に断層像のための透視画像を得ることができる。
【0070】
次に、光軸回転Rの適用例を図10、図11に基づいて説明する。
【0071】
図10は、図示していない寝台に横になった被験者を真上から見た図である。
Cアーム16は、天井または床に回転可能に取り付けられたアームにホルダーを介して保持されている(図12参照)。
【0072】
図10において、CアームポジションP1でのモニター画像が最適表示方向とする。このとき、TVモニタ34には図11(a)の透視画像が表示されているものとする。そして、Cアーム16をポジションP1からポジションP2までE方向に回転すると、表示画像は図11(b)に示すように回転してしまい、観察しにくくなる。
【0073】
そこで、本発明に係るX線診断装置10によれば、X線検出器14をF方向へ光軸回転Rさせることで、図11(b)から図11(c)に修正した本来の最適表示方向の画像を得ることができる。すなわち、Cアーム16のE方向回転に連動し、X線検出器14をCアーム16と逆方向(F方向)に同角度回転制御することにより、画像方向を常に一定方向に表示させることができる。このとき、X線絞り装置123もX線検出器14の回転に連動して同方向に同角度回転させることで、余計な被爆を防止することが可能である。
【0074】
この様に、X線検出器14及びX線絞り装置123は光軸回転R可能であるから、Cアーム16が回転した場合でも、観察者は最適表示方向の画像を継続的に観察することができる。
【0075】
従って、以上述べた構成を有するX線診断装置によれば、X線検出器を如何様にも移動させることが可能である。そして、X線検出器をどのように移動させても、X線束を受像サイズに一致した形状に絞り込むことが可能となり、被検者への無用な被曝を排除できる。さらには、断層撮影時、X線検出器受像面が断層撮影面に常に平行になるようにX線検出器を回転制御させることができるようになり、容易に断層像を得ることも可能になる。
【0076】
その結果、X線検出部を回転させ、被検者に真に密着させて透視撮影することが可能となり、良好な画像を得ることができ。さらに、モニター表示画像の観察(診断)を的確に行うことが可能となる。
【0077】
以上、本発明を実施形態に基いて説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【0078】
【発明の効果】
以上本発明に係るX線診断装置によれば、X線検出器を被検体により密着させ、より良好なX線透視画像を取得できる。また、撮影の際、X線検出器が種々の移動を行う場合であっても、適切にX線束を絞り込むことができ、余分な被爆を防止することができる。さらに、撮影の際、X線検出器を回転移動させることで、良好なX線透視画像を容易に取得できる。その結果、的確な診断を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るX線診断装置10の外観を示した図である。
【図2】図2は、X線絞り装置とX線検出器とが有する移動動作(上下動P、あおり回転動Qと回転動作R)を説明するための図である。
【図3】図3は、X線絞り装置のあおり回転機構を説明するための図である。
【図4】図4(a)、(b)は、X線絞り装置の光軸回転機構を説明するための図である。
【図5】図5は、従来のX線絞り装置が有する各絞り羽根の、絞り動作を説明するための図である。
【図6】図6は、X線検出器のあおり回転移動を説明するための図である。
【図7】図7は、X線検出器のあおり回転移動Qに連動して実行されるX線絞り装置のあおり回転移動Qについて説明するための図である。
【図8】図8は、従来のX線診断装置によって断層像を得る撮影方法を説明するための図である。
【図9】図9は、断層像を得る撮影方法において実行される非線形変換を説明するための図である。
【図10】図10は、X線診断装置の上面図である。
【図11】図11は、X線検出器の回転移動により修正されるモニタ画像を示している。
【図12】図12は、従来の循環器用X線診断装置の外観を示した図である。
【符号の説明】
10…X線診断装置
11…高電圧発生装置
12…X線発生装置
14…X線検出器
16…Cアーム
20…高電圧発生装置I/F
22…絞りI/F
24…検出器I/F
26…CアームI/F
28…CPU
30…操作卓
32…ビデオ信号変換部
34…TVモニタ
121…X線管球
122…センサ
123…X線絞り装置
124…X線絞り機構
125…シャフト
127…モータ
128、130…ギア
131…ベアリング
U…ユニット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray diagnostic apparatus.
[0002]
[Prior art]
An X-ray diagnostic apparatus is an image apparatus that displays the intensity of X-rays transmitted through the body of a subject as a grayscale image, and there are various types of apparatuses depending on the diagnostic application. For example, an X-ray diagnostic apparatus for cardiovascular diagnosis or digestive organ diagnosis can observe a collected X-ray image as a fluoroscopic image on a TV monitor in real time as a moving image, and is excellent in immediacy.
[0003]
FIG. 12 is a diagram showing the appearance of a conventional cardiovascular X-ray diagnostic apparatus.
[0004]
The cardiovascular X-ray diagnostic apparatus has an arm structure for installing an X-ray generation unit 50 for irradiating a subject with X-rays and an X-ray detection unit 51 for detecting and detecting X-ray data that has passed through the body of the subject. Holding device.
[0005]
In general, the arm shape of the holding device can be roughly classified into a C type and a U type. At present, the C type is the mainstream from the viewpoint of improving the efficiency of three-dimensional positioning.
[0006]
The circulating X-ray diagnostic apparatus shown in FIG. 12 shows a C-arm structure holding apparatus as an example. An X-ray generation unit 50 is provided at one end of the C arm 52 and an X-ray detection unit 51 is provided at the other end. A rail is provided on the back surface or side surface of the C arm 52, and the C arm 52 is slidable by being sandwiched between rollers provided in the holder 53.
[0007]
The X-ray detector 51 provided at one end of the C-arm 52 is generally an I.D. I. (Image intensifier) and an optical system. The X-ray detection unit 51 includes I.D. I. X-ray information transmitted through the subject is converted into optical information, and this optical information is collected by an optical lens by an optical system. Then, after being taken into the TV camera and subjected to predetermined processing by the image processing unit, an X-ray fluoroscopic image is displayed.
[0008]
By the way, generally I.D. I. X-ray detection by I.S. I. Can be obtained with less influence of the penumbra of the X-ray tube. However, this (I.I. + optical system) is heavy and long, and the conventional structure has a limit to the accessibility to the subject. That is, in the mechanism of the conventional holding device, the I.D. I. The front cannot be angled so that it touches the body surface. Further I.D. I. In order to achieve close contact with the subject, I. The tilting function of the detection surface is required.
[0009]
On the other hand, as an X-ray image detection device, an X-ray flat panel detector has recently been frequently used. This planar detector is called I.D. I. If it is used for the X-ray detection unit instead of, it can be considered that the rotation is relatively easy.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a flat detector is attached to one end of the C-arm and tilted, the SID (Source Image Distance: distance between the X-ray tube focus and the detector image-receiving surface) changes depending on the position of the flat detector. That is, one edge of the tilted detector has a large SID, and the other edge has a small SID. For this reason, the X-ray diaphragm must narrow down the X-ray bundle radiated from the X-ray tube into a trapezoid, but the conventional X-ray diaphragm mechanism cannot cope with this complicated diaphragm.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an X-ray diagnostic apparatus that enables an X-ray detector to be closely attached to a subject and that can easily obtain a better X-ray fluoroscopic image. The purpose is to do.
[0012]
It is another object of the present invention to provide an X-ray diagnostic apparatus that can appropriately narrow down an X-ray bundle even when the X-ray detector performs various movements.
[0013]
In addition, the present invention provides an X-ray diagnostic apparatus that can easily obtain a good X-ray fluoroscopic image and enable accurate diagnosis even when the X-ray detector performs various movements during imaging. It is intended to provide.
[0014]
In order to realize the X-ray diagnostic apparatus, the present invention has the following features.
[0015]
The invention according to claim 1 is an X-ray generation unit that exposes an X-ray beam to a subject, an X-ray aperture unit that shapes the exposed X-ray beam, and the X-ray aperture unit Aperture control means for performing control relating to the X-ray aperture operation, X-ray detection means for detecting the X-ray beam transmitted through the subject, and rotation control means for rotating the X-ray detection means. an X-ray diagnostic apparatus, the rotation control means, an axis orthogonal to the X-ray beam center is rotated moving the X-ray detecting means as a rotational axis, the diaphragm control means, wherein the X after the rotational movement X-ray control of the X-ray diaphragm of the X-ray diaphragm is performed in correspondence with the rotational movement of the X-ray detector while maintaining the orientation of the X-ray generator with respect to the radiation detector. It is a diagnostic device.
[0016]
According to such a configuration, since the X-ray detection means can be rotated, the X-ray detection means can be brought into close contact with the subject to obtain a better X-ray fluoroscopic image. As a result, accurate diagnosis can be made possible. The X-ray aperture means is controlled in accordance with the rotational movement of the X-ray detection means. Therefore, even when the X-ray detection means moves, the X-ray flux can be appropriately narrowed down and excessive exposure can be prevented. Further, since the X-ray detection means can be rotated about an axis orthogonal to the center of the X-ray beam as a rotation axis, the X-ray detection means is also brought into close contact with the subject so that better X-ray fluoroscopy is possible. Images can be acquired.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, in the X-ray diagnostic apparatus, the aperture control unit synchronizes with the rotational movement of the X-ray detection unit and uses the axis orthogonal to the X-ray beam center as a rotation axis. The diaphragm means is rotationally moved.
[0022]
According to such a configuration, the X-ray diaphragm means rotates about the axis orthogonal to the X-ray beam center as a rotation axis in synchronization with the rotational movement of the X-ray detection means. Therefore, the X-ray flux can be appropriately narrowed down and excessive exposure can be prevented.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, in the X-ray diagnostic apparatus, the diaphragm control means narrows down the X-rays emitted from the X-ray generation means to a predetermined image receiving size by the X-ray diaphragm means, and then The X-ray diaphragm means is rotationally moved about an axis orthogonal to the center of the line beam as a rotation axis.
[0024]
According to such a configuration, the diaphragm control means narrows the X-rays emitted from the X-ray generation means to a predetermined image receiving size by the X-ray diaphragm means, and then sets the axis orthogonal to the X-ray beam center as the rotation axis. The X-ray aperture means is controlled to rotate. Therefore, the X-ray flux can be appropriately narrowed down and excessive exposure can be prevented.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an X-ray diagnostic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a diagram showing the appearance of an X-ray diagnostic apparatus 10 according to the present invention.
[0027]
The X-ray diagnostic apparatus 10 includes an X-ray generator 12, an X-ray detector 14, a C arm 16, a high voltage generator 18, a high voltage generator I / F 20, an aperture I / F 22, a detector I / F, and a C arm. An I / F 26, a CPU 28, a video signal conversion unit 32, a console 30, and a TV monitor 34 are provided.
[0028]
The high voltage generator 11 is a device that supplies a high voltage to the X-ray generator 12, and includes a high voltage transformer, a filament heating converter, a rectifier, a high voltage switch, and the like.
[0029]
The X-ray generation unit 12 includes an X-ray tube 121 that emits X-rays to a subject, and an X-ray diaphragm device 123 that collimates the X-rays emitted from the X-ray tube 121. . The X-ray tube 121 is a vacuum tube that generates X-rays, and generates X-rays by accelerating electrons by the high voltage generated by the high-voltage generator 11 and colliding with a target. The X-ray diaphragm 123 is a diaphragm that is provided between the X-ray tube 121 and the subject and narrows the X-ray beam exposed from the X-ray focal point of the X-ray tube to a desired image receiving size. The reason for narrowing down X-rays is to prevent excessive exposure of the subject or to make the displayed image easier to see during diagnosis by the X-ray diagnostic apparatus.
[0030]
Further, the X-ray diaphragm device 123 has a drive mechanism to be described later, and is capable of tilting movement Q and rotation movement R that are driven and controlled in conjunction with the X-ray detector 14. This feature will be described in detail later.
[0031]
The X-ray detector 14 is an X-ray flat detector having a relatively small thickness and a flat detection surface. This X-ray flat panel detector generates X-rays by applying X-rays that have passed through the subject to the photoelectric film, accumulates them in a semiconductor switch, and reads them as electrical signals to detect X-ray signals. It is.
[0032]
Further, the X-ray detector 14 has a drive mechanism, which will be described later, similar to the X-ray diaphragm device, and is capable of tilting movement Q and rotation movement R. This point will also be described in detail later.
[0033]
Note that the X-ray aperture device 123 and the X-ray detection device 14 have movement detectors such as a potentiometer and an encoder in each rotation mechanism section for the tilt rotation movement Q and the rotation movement R. The movement amounts (positions) of the X-ray diaphragm device 123 and the X-ray detector 14 changed by various movements are grasped by the sensor 122 and the sensor 140, respectively.
[0034]
The X-ray generator 12 and the X-ray detector 14 are disposed opposite to both ends of the C-arm 16 and fixedly held (see FIG. 12). The C arm 16 is slidably held by a holder (not shown).
[0035]
The high voltage generator I / F 20 is an interface that transfers a control signal from the CPU 28 for generating X-rays to the high voltage generator 11.
[0036]
The X-ray diaphragm I / F 22 converts a control signal related to the diaphragm operation / movement operation from the CPU 28 into a predetermined signal sequence, and transmits the transmission to the X-ray diaphragm device 123.
[0037]
Further, the X-ray diaphragm I / F 22 transmits position information from the sensor 122 provided in the rotation mechanism unit of the X-ray diaphragm device 123 to the CPU 28.
[0038]
The detector I / F 24 receives the digital fluoroscopic image data digitally converted by the X-ray detector 14 and transfers it to the CPU 28, an image memory (not shown), or the like.
[0039]
The detector I / F 24 converts a control signal related to the detection operation / movement operation from the CPU 28 into a predetermined signal sequence, and transmits the transmission to the X-ray diaphragm device 123.
[0040]
Further, the detector I / F 22 transmits position information from the sensor 140 provided in the rotation mechanism unit of the X-ray detector 14 to the CPU 28.
[0041]
The CPU 28 is a central processing unit that performs control related to collection of X-ray fluoroscopic image data and control related to image processing of the collected image data. Further, the CPU 28 performs control related to the movement of the X-ray detector 14 and the X-ray diaphragm device 123 by the tilt rotation movement Q and the rotation movement R based on the position information input from the sensors 122 and 140.
[0042]
The console 30 is an input device including a keyboard, various switches, a mouse, and the like.
[0043]
The video signal conversion unit 32 converts the signal sequence of the input X-ray fluoroscopic image data into a raster signal sequence in a video format.
[0044]
The TV monitor 34 displays the reconstructed fluoroscopic image data generated by the video signal conversion unit.
[0045]
Next, the movement operation (vertical movement P, tilt rotation movement Q and rotation movement R) between the X-ray diaphragm device 123 and the X-ray detector 14 will be described using the X-ray detector 14 as an example.
[0046]
FIG. 2 is a side view of the X-ray diagnostic apparatus 10 as seen from the direction in which the C-arm 16 is in the forward C direction.
[0047]
The X-ray detector 14 is held at one end of the C arm 16 so as to be capable of vertical movement P, tilt rotation Q, and optical axis rotation R facing the X-ray generation unit 12 held at the other end of the C arm 16. Has been.
[0048]
The vertical movement P is a movement in a direction approaching the X-ray generation unit 12 and a direction moving away from the X-ray generation unit 12. The tilt rotation Q is a rotational movement that changes the angle of the detection surface with respect to the X-rays emitted from the X-ray generator 10. The optical axis rotation R is rotation about the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray generation unit 120.
[0049]
The tilt rotation Q and the optical axis rotation R, which are the features of the X-ray diagnostic apparatus 10 according to the present invention, are realized by each rotation mechanism described below. Hereinafter, the X-ray diaphragm device 123 will be described as an example.
[0050]
FIG. 3 is a view for explaining the tilt rotation mechanism 124 of the X-ray diaphragm device 123.
[0051]
In FIG. 3, the diaphragm blade with the shaft 125 fixed (hereinafter, the fixed diaphragm blade is referred to as “unit U”) so that the rotation axis of the tilt rotation and the X-ray beam center are orthogonal to each other. It is attached. The tilt rotation movement Q can be realized by rotating the shaft 125 by a tilt rotation motor 127. In addition, when deceleration is required in consideration of torque, rotational speed, etc., a belt & pulley may be added to the power transmission unit.
[0052]
4A and 4B are diagrams for explaining the optical axis rotation mechanism 126 of the X-ray diaphragm device 123. FIG.
[0053]
As shown in FIG. 4A, the main axis rotation mechanism 124 and the aperture blade unit U are provided with an optical axis rotation mechanism 126 that realizes rotation about the X-ray beam center, that is, an axial rotation movement R. . The optical axis rotating mechanism 126 is configured to mesh a hollow gear 128 further provided in the tilt rotating mechanism 124 with a gear 130 of the motor 129 and rotate by the motor 129. FIG. 4B shows a cross-sectional view in the GG direction. According to such a configuration, tilting rotation in any direction is possible.
[0054]
The tilt rotation mechanism has been described above using the X-ray diaphragm device 123 as an example, but both the tilt rotation Q and the optical axis rotation R of the X-ray detector can be realized by the same mechanism.
[0055]
According to the X-ray detector 14 having the above-described configuration, such a tilt rotation Q or various rotations (vertical movement P, tilt rotation Q, optical axis rotation R) can be performed by a predetermined operation from the console during fluoroscopic imaging. ) By combining the movement, the detector 12 can be more closely attached to the subject. As a result, it is possible to obtain a good image with little influence of the penumbra of the X-ray tube.
[0056]
Further, the X-ray diagnostic apparatus 10 according to the present invention is configured such that not only the X-ray detector 14 but also the X-ray diaphragm 123 can be rotated in various ways. The reason is as follows.
[0057]
In general, when the X-ray detector 14 is moved, the SID (Source Image Distance: distance between the X-ray tube focus and the detector image receiving surface) changes. That is, when the X-ray detector 14 is moved so as to approach the X-ray generator 12, the SID becomes small, and X-rays are irradiated inside the detector image receiving size. In this case, only an image smaller than the desired image receiving size can be obtained, so it is necessary to open the X-ray diaphragm. On the other hand, when the X-ray detector 14 is moved away from the X-ray generator 12, the SID increases, and the X-ray irradiation field increases with respect to the image receiving size. In this case, since the subject is irradiated with useless X-rays that do not contribute to the image, it is necessary to narrow down the X-ray aperture. Conventionally, these X-ray diaphragms are adjusted by moving the diaphragm blades a, b, c, and d of the X-ray diaphragm apparatus shown in FIG. 5 in accordance with changes in the SID.
[0058]
Compared with the conventional X-ray detector, the X-ray detector 14 according to the present invention can further perform a tilting rotation operation Q as shown in FIG. This tilt rotation movement Q of the detector 14 changes the X-ray irradiation area on the detection surface of the detector 14 into a trapezoidal shape, and causes a different SID change for each position of the detection surface (that is, in FIG. At the A end of the X-ray detector 14, the distance is shorter than the original SID, and the aperture of the X-ray aperture device 123 must be widened, while at the B end, the distance becomes longer, and the aperture of the line aperture device 123 is reduced. I have to narrow down more.) Therefore, in order to shape the X-ray irradiation region to an appropriate image receiving size, it is necessary to consider a new X-ray aperture method in order to prevent excessive exposure.
[0059]
For example, when the conventional X-ray diaphragm shown in FIG. 5 is used, a method of moving the diaphragm blades of the X-ray diaphragm apparatus to make the X-ray diaphragm shape trapezoidal is conceivable. That is, as shown in FIG. 5, the operation of the diaphragm blades in this case moves the blade a by a distance La in the arrow direction and moves the blade b by a distance Lb in the arrow direction. At this time, La ≠ Lb. Further, the blades c and d are rotated by θc and θd, respectively, and moved as necessary by Lc and Ld. In this way, adjustment is performed so that the diaphragm is widened for the area where the SID is shortened as a result of tilt rotation, and the diaphragm is narrowed for the area where the SID is long. The aperture adjustment accompanying this SID change is usually automatically controlled in conjunction with the SID change.
[0060]
However, such a method is not practical because not only the mechanism becomes complicated but also the control becomes complicated.
[0061]
In the X-ray diagnostic apparatus according to the present invention, when the X-ray detector 14 rotates by θ as the rotation, the X-ray diaphragm also rotates by θ corresponding to the detector 14 to solve the above problem. Yes. The operation and effect of the X-ray diaphragm device 123 will be described below.
[0062]
FIG. 7 is a diagram for explaining the tilt rotation movement Q of the X-ray diaphragm device 123 executed in conjunction with the tilt rotation movement Q of the X-ray detector 14.
[0063]
The X-ray diaphragm device 123 performs the same tilting rotation operation Q as that of the X-ray detector as a unit U (see FIG. 3) while the diaphragm blades are fixed during the tilting rotation operation R of the detector 14. As the X-ray detector 14 moves, the CPU 28 drives and controls the X-ray diaphragm device 123 so that the detection surface of the X-ray detector 14 is always parallel to the X-ray diaphragm device.
[0064]
As the drive control for each movement of the X-ray diaphragm 123, a method based on a preset program, a method based on an operator's button operation, etc., and a method based on an operator's manual can be considered. Both controls are executed based on information from a movement detector (not shown).
[0065]
Needless to say, the unit U also includes an automatic control function (a function included in the above-described existing device) that translates the diaphragm blades a, b, c, and d linked by the SID.
[0066]
According to such a configuration, the distance between the detection surface of the X-ray detector 14 and the X-ray diaphragm device 123 can always be kept constant. Therefore, since the X-ray diaphragm 123 maintains the unit U in a state parallel to the detection surface of the X-ray detector 14, the X-ray irradiation area does not form a trapezoid. As a result, excessive exposure can be prevented.
[0067]
By the way, in recent years, an attempt has been made to obtain a tomographic image by collecting images while rotating the C-arm. This imaging method requires a fluoroscopic image with a detection surface that always faces the tomographic plane to be acquired.
[0068]
The X-ray detector image receiving surface 14a (shown by a solid line) of the conventional apparatus always faces the X-ray tube as shown in FIG. 8, but does not always face (parallel) the tomographic plane. Therefore, when this imaging method is executed, the fluoroscopic image is obtained from the fluoroscopic image obtained from the actual detection surface 142 by the virtual detection surface 14b (indicated by a dotted line) that always faces the tomographic plane. There was a need to rebuild. This reconstruction is to perform non-linear transformation that transforms the square image shown in FIG. 9A into a trapezoidal image shown in FIG. 9B. In general, this arithmetic processing is complicated and impractical.
[0069]
On the other hand, according to the X-ray diagnostic apparatus 10 according to the present invention, when performing this imaging, the X-ray detector 14 is rotated so that the fluoroscope is detected through the detection surface always facing the tomographic plane to be acquired. An image can be obtained. Therefore, there is no need to perform nonlinear conversion, and a fluoroscopic image for a tomographic image can be easily obtained.
[0070]
Next, an application example of the optical axis rotation R will be described with reference to FIGS.
[0071]
FIG. 10 is a view of a subject lying on a bed (not shown) as viewed from directly above.
The C arm 16 is held via a holder on an arm rotatably attached to the ceiling or floor (see FIG. 12).
[0072]
In FIG. 10, the monitor image at the C-arm position P1 is the optimum display direction. At this time, it is assumed that the fluoroscopic image of FIG. 11A is displayed on the TV monitor 34. When the C arm 16 is rotated in the E direction from the position P1 to the position P2, the display image is rotated as shown in FIG.
[0073]
Therefore, according to the X-ray diagnostic apparatus 10 according to the present invention, the original optimum display corrected from FIG. 11B to FIG. 11C is obtained by rotating the optical axis R in the F direction. A directional image can be obtained. That is, the image direction can always be displayed in a constant direction by controlling the X-ray detector 14 to rotate in the same direction opposite to the C arm 16 (F direction) in conjunction with the rotation of the C arm 16 in the E direction. . At this time, the X-ray diaphragm 123 can also be rotated at the same angle in the same direction in conjunction with the rotation of the X-ray detector 14, thereby preventing unnecessary exposure.
[0074]
As described above, since the X-ray detector 14 and the X-ray diaphragm device 123 can rotate the optical axis R, the observer can continuously observe the image in the optimum display direction even when the C-arm 16 rotates. it can.
[0075]
Therefore, according to the X-ray diagnostic apparatus having the above-described configuration, the X-ray detector can be moved in any way. Then, no matter how the X-ray detector is moved, the X-ray flux can be narrowed down to a shape that matches the image receiving size, and unnecessary exposure to the subject can be eliminated. Furthermore, during tomography, the X-ray detector can be rotationally controlled so that the X-ray detector image plane is always parallel to the tomography plane, and a tomogram can be easily obtained. .
[0076]
As a result, it is possible to rotate the X-ray detection unit so that the X-ray detection unit is truly brought into close contact with the subject and perform fluoroscopic imaging, and a good image can be obtained. Furthermore, it is possible to accurately observe (diagnose) the monitor display image.
[0077]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the summary.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the X-ray diagnostic apparatus of the present invention, a better X-ray fluoroscopic image can be acquired by bringing the X-ray detector into close contact with the subject. Further, even when the X-ray detector performs various movements during imaging, the X-ray flux can be appropriately narrowed down and excessive exposure can be prevented. Furthermore, a good X-ray fluoroscopic image can be easily acquired by rotating the X-ray detector during imaging. As a result, accurate diagnosis can be made possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an appearance of an X-ray diagnostic apparatus 10 according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a movement operation (vertical movement P, tilt rotation movement Q and rotation movement R) of the X-ray diaphragm device and the X-ray detector;
FIG. 3 is a view for explaining a tilt rotation mechanism of the X-ray diaphragm device;
FIGS. 4A and 4B are views for explaining an optical axis rotation mechanism of the X-ray diaphragm device. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the diaphragm operation of each diaphragm blade included in the conventional X-ray diaphragm apparatus.
FIG. 6 is a view for explaining tilting movement of the X-ray detector.
FIG. 7 is a diagram for explaining the tilt rotation movement Q of the X-ray diaphragm device executed in conjunction with the tilt rotation movement Q of the X-ray detector;
FIG. 8 is a diagram for explaining an imaging method for obtaining a tomographic image by a conventional X-ray diagnostic apparatus;
FIG. 9 is a diagram for explaining nonlinear transformation executed in an imaging method for obtaining a tomographic image;
FIG. 10 is a top view of the X-ray diagnostic apparatus.
FIG. 11 shows a monitor image corrected by the rotational movement of the X-ray detector.
FIG. 12 is a diagram showing an external appearance of a conventional cardiovascular X-ray diagnostic apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... X-ray diagnostic apparatus 11 ... High voltage generator 12 ... X-ray generator 14 ... X-ray detector 16 ... C arm 20 ... High voltage generator I / F
22: Aperture I / F
24. Detector I / F
26 ... C-arm I / F
28 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Console 32 ... Video signal conversion part 34 ... TV monitor 121 ... X-ray tube 122 ... Sensor 123 ... X-ray aperture device 124 ... X-ray aperture mechanism 125 ... Shaft 127 ... Motor 128, 130 ... Gear 131 ... Bearing U …unit

Claims (4)

被検者に対してX線ビームを曝射するX線発生手段と、
曝射された前記X線ビームを成形するX線絞り手段と、
前記X線絞り手段のX線絞り動作に関する制御を行う絞り制御手段と、
前記被検者を透過したX線ビームを検出するX線検出手段と、
前記X線検出手段を回転移動させる回転制御手段と、
を具備するX線診断装置であって、
前記回転制御手段は、前記X線ビーム中心と直交する軸を回転軸として前記X線検出手段を回転移動させ、
前記絞り制御手段は、前記回転移動後の前記X線検出手段に対する前記X線発生手段の向きを維持したまま、前記X線検出手段の前記回転移動に対応させて前記X線絞り手段のX線絞りに関する制御を行うこと、
を特徴とするX線診断装置。
X-ray generating means for exposing the subject to an X-ray beam;
X-ray diaphragm means for shaping the exposed X-ray beam;
Aperture control means for controlling the X-ray aperture operation of the X-ray aperture means;
X-ray detection means for detecting an X-ray beam transmitted through the subject;
Rotation control means for rotating the X-ray detection means;
An X-ray diagnostic apparatus comprising:
The rotation control means rotates the X-ray detection means about an axis orthogonal to the X-ray beam center as a rotation axis,
The aperture control means maintains the orientation of the X-ray generation means with respect to the X-ray detection means after the rotational movement, and corresponds to the rotational movement of the X-ray detection means to correspond to the X-ray of the X-ray diaphragm means Control the aperture,
X-ray diagnostic apparatus characterized by the above.
前記絞り制御手段は、前記X線検出手段の回転移動と同期させて、前記X線ビーム中心と直交する軸を回転軸として前記X線絞り手段を回転移動させることを特徴とする請求項1記載のX線診断装置。  2. The aperture control means rotates the X-ray aperture means about an axis orthogonal to the X-ray beam center in synchronization with the rotational movement of the X-ray detection means. X-ray diagnostic equipment. 前記絞り制御手段は、前記X線発生手段から曝射されるX線をX線絞り手段によって所定の受像サイズに絞り込んだ後、前記X線ビーム中心と直交する軸を回転軸として前記X線絞り手段を回転移動させることを特徴とする請求項1記載のX線診断装置。  The diaphragm control means narrows down the X-rays emitted from the X-ray generation means to a predetermined image receiving size by the X-ray diaphragm means, and then uses the axis orthogonal to the X-ray beam center as a rotation axis. 2. An X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein said means is rotated. 前記回転制御手段は、前記X線ビーム中心を回転軸として前記X線検出手段を回転移動可能とすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のX線診断装置。  The X-ray diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotation control unit enables the X-ray detection unit to rotate about the X-ray beam center as a rotation axis.
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