JP5550209B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、二次元配置したマルチＸ線発生源と二次元配置した平面検出器を同期させて、領域毎にＸ線の放射及び検出をすることにより、画像を取得し表示を行うＸ線撮影装置に関するものである。

図１７は従来のＸ線撮影装置の１つであり、主に外科用ＩＶＲ（Interventional Radiology）装置として用いられる可搬型のＸ線撮影装置の構成図を示している。本体１には移動を可能とするための走行部２が取り付けられていると共に、支持部３を介してＣアーム４が取り付けられ、このＣアーム４の両端部には、Ｘ線発生装置５と検出器６が対向して設けられている。本体１には、図示しないケーブルを介してモニタ７を有する本体１と個別に移動可能なモニタカート８が接続されており、このモニタ７を介して透視、撮影画像を観察することができる。

また、図１８は従来のＸ線撮影装置の１つであり、主に循環器用ＩＶＲ装置として用いられる据置型のＸ線撮影装置の構成図を示している。天井等には移動可能な走行部１１が取り付けられ、支持部１２を介してＣアーム１３が設けられている。このＣアーム１３の両端部にはＸ線発生装置１４と検出器１５が対向して設けられている。また、天井には撮影された画像を観察するためのモニタ１６が吊されている。

これらのＸ線撮影装置に使用されている検出器６、１５としては、イメージインテンシファイヤや平面検出器が用いられている。イメージインテンシファイヤの場合には、被検者を透過したＸ線を電子情報に変換して増倍した後に、出力面で光学情報に変換し、レンズで集光した後にＣＣＤ等のＴＶカメラに取り込むことにより画像を表示している。

また平面検出器の場合には、照射されたＸ線量に比例した信号電荷が二次元に配列された検出素子のそれぞれに蓄積される。この蓄積された信号電荷は、スイッチング機能を有するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を介して順次に信号出力線を介して、読み出される。そして、信号電荷は電荷・電圧変換器を介して、Ａ／Ｄ変換器においてデジタル信号に変換された後に表示される。

これらの装置においては、透視時と撮影時とでは照射野が異なるため、Ｘ線遮蔽マスクを円形又は矩形に切換えて、透視又は撮影を行うこともある。

また、これらの装置は被検者に接近するために、各種の可動部として回転部を有しており、例えば図１７、図１８におけるＣアーム４、１３の回転部は、スライド回転動作Ａ、主軸回転動作Ｂ、支柱回転動作Ｃを行うことが可能とされている。

医師はこのような回転部を使用して、様々な方向の透視を同時に行い、空間的位置関係をイメージしながら手術を進めるようになっている。

特開平９−１８０８９４号公報 特開２００４−３２９７８４号公報

上述のように、可搬型や据置型のＸ線撮影装置においては、手術時にモニタカート上にあるモニタ７や、天井から吊るされているモニタ１６を観察しながら、医師は血管にカテーテルを挿入するような作業を行う。そのため、医師の視線は上方のモニタ７、１６に向けているが、作業は手元で行うという状態で手術が行う場合もある。

そのため、実際の患者の何れの部位を観察しているかを、イメージし難い状況となる場合もある。また、挿管作業に集中するあまり、患者の状態を観察し難い等の場合もある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、被験者の所望の注目領域に対してリアルタイムでＸ線撮影を行うことを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線を発生させることが可能なＭ個×Ｎ個のＸ線源から構成されるマルチＸ線発生源と、該マルチＸ線発生源から放射されるＸ線を検出するＫ個×Ｌ個のセンサを有する平面検出器を備え、前記各Ｘ線源を切換えてＸ線を放射し、前記平面検出器で前記Ｘ線の放射された領域に該当する画像を取得する画像取得手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、被験者の所望の注目領域に対してリアルタイムでＸ線撮影を行うことが出来る。

本発明を図１〜図１６に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施例１におけるＸ線撮影装置の構成図を示し、図示しないＣアームの一端には、Ｍ個×Ｎ個のＸ線源からＸ線を曝射するマルチＸ線発生源２１と、Ｍ個×Ｎ個のＸ線源のそれぞれが有する絞り２２とが取り付けられている。また、Ｃアームの他端にはＫ個×Ｌ個のセンサを有しＸ線量を検出する平面検出器２３と、平面検出器２３の散乱線を低減させるためのＭ個×Ｎ個のＸ線源の方向に対応可能な方向可変グリッド２４とが取り付けられている。

システム制御部２５の出力はＸ線管の管電圧、管電流、絞り等を制御するＸ線発生装置制御部２６を介して、マルチＸ線発生源２１に接続されると共に回転や撮影を制御する検出器制御部２７を介して平面検出器２３に接続されている。また、システム制御部２５には、各パラメータをユーザが入力するキーボードやマウス、タッチパネル、フットペダル等を備えた操作部２８が接続されている。

更に平面検出器２３の出力は、検出した透過データを収集し、画像を生成する画像生成部２９を介して各種画像処理を施す画像処理部３０、作成した画像を一時的に保存するメモリ３１に順次に接続されている。メモリ３１には、得られた画像を蓄積する画像蓄積部３２及び画像を表示するＣＲＴや液晶モニタ等を備えた表示部３３が接続されている。また、画像処理部３０は後述するフィードバック情報を送信したり、Ｘ線条件を受信するためにＸ線発生装置制御部２６と接続されている。

図２は使用するマルチＸ線発生源２１の構成図を示し、真空壁４１により囲まれた真空室４２内にはマルチＥＢ発生部４３と透過ターゲット４４が対向して設けられている。マルチＥＢ発生部４３はマルチＥＢ素子基板４５と、その上に複数個のマルチＥＢ素子４６が配列されたマルチＥＢ素子アレー４７とから構成され、マルチＥＢ素子４６は駆動信号部４８により駆動が制御されている。

このマルチＥＢ素子４６から発生するマルチ電子ビームｅを制御するために、絶縁体４９に固定されたレンズ電極５０とアノード電極５１が設けられ、これらのレンズ電極５０とアノード電極５１に高電圧導入部５２、５３を介して高電圧が供給されている。

マルチＥＢ素子４６から発生するマルチ電子ビームｅを衝突させる透過ターゲット４４は、マルチ電子ビームｅに対応して離散的に配置されている。更に、透過ターゲット４４にはＸ線遮蔽板５４が設けられ、このＸ線遮蔽板５４にＸ線取出部５５が設けられ、その前方の真空壁４１にはＸ線透過膜５６を備えたＸ線取出窓５７が設けられている。

マルチＥＢ素子４６から発生したマルチ電子ビームｅは、レンズ電極５０によるレンズ作用を受け、アノード電極５１の透過ターゲット４４の部分で最終電位の高さに加速される。透過ターゲット４４で発生したＸ線ビームｘはＸ線取出部５５を通り、更にＸ線取出窓５７から大気中に取り出される。

図３はマルチＸ線発生源２１からＸ線ビームを放射した状態の概略図を示している。マルチＸ線発生源２１からの各Ｘ線源から非常に細いＸ線ビーム、所謂ペンシルビームが出射され、それぞれ平面検出器２３の１画素又は複数画素に到達する。

この場合に、マルチＸ線発生源２１と平面検出器２３は同期をとり、放射しているＸ線源に相当するセンサのみ駆動する。上述の処理を用い、マルチＸ線発生源２１のＸ線源を１個ずつ順次に動作させたり、又は飛び飛びのＸ線源をまとめて動作させる等することにより、近接する他Ｘ線源による散乱線の進入を防止することが可能となる。

図４はＸ線発生装置制御部２６の詳細な構成図を示し、Ｘ線発生装置制御部２６内には、システム制御部２５から信号を入力されるＸ線源設定制御部６１及びＸ線条件制御部６２が設けられている。Ｘ線源設定制御部６１はマルチＸ線発生源２１のそれぞれのＸ線源を設定するためのＸ線源設定部６３ａ〜６３ｄに接続されている。Ｘ線条件制御部６２はスイッチ６４を介して、マルチＸ線発生源２１のそれぞれのＸ線源を制御する撮影制御部６５ａ〜６５ｄに接続されている。また、Ｘ線発生装置制御部２６のＸ線条件制御部６２には、画像処理部３０を介して画像生成部２９が接続されている。なお図４においては、マルチＸ線発生源２１のＸ線源を説明の都合上、４個としたが、勿論４個に限定されるものではない。

操作部２８においてＸ線源毎の焦点距離、方向、絞りが設定され、システム制御部２５を介してＸ線源設定制御部６１に送信され、Ｘ線源毎のＸ線源設定部６３ａ〜６３ｄによりＸ線源毎に焦点距離、方向、絞りが反映される。

上述の設定後に、操作部２８により手動操作でＸ線源番号、線質、線量、パルスＸ線の照射を行うか、自動線量コントロールを行うか等のＸ線条件設定と曝射命令が設定され、Ｘ線条件制御部６２に伝達される。上述のＸ線条件設定と曝射命令がＸ線源番号によって、スイッチ６４で振り分けられ、撮影制御部６５ａ〜６５ｄに伝達され、マルチＸ線発生源２１のそれぞれのＸ線源から曝射が行われる。

また、自動線量コントロールを使用した場合は、画像処理部３０において取得された画像の照射画像エリア内のＲＯＩを解析することにより、フィードバック情報をＸ線条件制御部６２に送信し、次回のＸ線曝射に反映する。

図５は図１に示すＸ線撮影装置を用いた実施形態の一例を示しており、具体的には、立位や臥位の一般撮影やＲ／Ｆ装置等のように平面検出器２３が固定されている構成を示している。マルチＸ線発生源２１と平面検出器２３が所定の位置関係に固定され、マルチＸ線発生源２１と平面検出器２３との間には被写体Ｓを載置するための天板７１が設けられている。また、マルチＸ線発生源２１の上方にはモニタ７２が配置されている。

通常のＸ線画像は被検者Ｓに一様のＸ線を照射し、被検者Ｓの撮影部位毎における透過率の差による分布を観察するものである。しかし、本実施例におけるＸ線撮影装置においては、マルチＸ線発生源２１のＸ線源毎に線質、線量を個別に設定可能である。そのため、画像生成部２９で取得される画像は、撮影部位毎で観察するためには適しているが、観察領域全体での診断に適した画像ではない可能性が高い。更に、上述した自動線量コントロールを使用した場合には、取得される画像は一様な画素で得られる画像に近付くことになる。

図６は画像処理部３０における診断可能な画像を生成するためのフローチャート図である。先ず、ステップＳ１において、画像生成部２９からの画像を画像処理部３０で画像を受信するとステップＳ２に進み、Ｘ線発生装置制御部２６から各Ｘ線源のＸ線条件を受信する。続いて、ステップＳ３において、各Ｘ線源の線質が同じか否か判断し、同じと判断された場合にはステップＳ４に進み、異なると判断された場合にはステップＳ５に進む。

ステップＳ４において、Ｘ線条件を画像に反映するＸ線条件による画像反映処理を行い、診断可能な画像を作成する。ステップＳ５において、線質毎に別画像として分割した後にステップＳ４に進み、Ｘ線条件の画像反映処理を行う。

そして、ステップＳ６において各種の画像処理を行った後に、ステップＳ７に進み、メモリ３１に渡され、得られた画像の表示を行い一連の処理を終了する。

従来のＸ線撮影装置においては、Ｘ線発生源や検出器を配置するための空間が必要であったが、本実施例におけるＸ線撮影装置においては、医師が被検者Ｓのイメージをし易い空間に、上述のマルチＸ線発生源２１を配置することができる。これにより、図５に示すようにマルチＸ線発生源２１又は平面検出器２３上にモニタ７２を配置することができる。

図７は実施例１の変形例の側面図、図８は平面図をそれぞれ示しており、平面検出器２３上に鉛層８１を介してタッチパネル液晶モニタ８２が配置されている。この場合には、液晶モニタ８２に表示される画像は、被検者Ｓとオーバーレイされて表示されているイメージになり、被検者Ｓのイメージがし易くなる。また、タッチパネル液晶モニタ８２を設けることにより、例えば図８に示すように容易にＸ線を発生するＸ線源の選択、つまり黒い部分をＸ線発生オフとした照射野の照射範囲選択をすることが可能となる。

また、例えば図９に示すような撮影領域が狭い場合には、被検者Ｓは図１０に示すように部分的に撮影され、被検者Ｓ全体をイメージし難い。このような場合には、図１１に示すようにタッチパネルのパネル領域毎に最後に撮影した画像である旧撮影画像を、最後にそのパネル領域が使用された時の現撮影画像に合成して使用することも可能である。

また、図１２に示すように、照射野選択情報と最終利用画像情報をカラー情報、透過情報等を加味して併せて表示することもできる。

図１３は実施例２におけるＸ線撮影装置の側面図、図１４は平面図をそれぞれ示している。本実施例２においては、マルチＸ線発生源２１と平面検出器２３をアーム９１を介して支持し、アーム９１の回転を制御する機構制御部が設けられている。また、手動で動作するための可動アーム９２が設けられ、その先端にはモニタ９３が取り付けられている。

回転機構であるアーム９１を設けたことにより、平面検出器２３又はマルチＸ線発生源２１上にモニタを配置する方法や、平面検出器２３又はマルチＸ線発生源２１上にタッチパネルを有する液晶モニタを備える方法は困難となる。そのため、本実施例２においては可動アーム９２の先にモニタ９３が取り付けられ、手元まで引き寄せられるようになっている。

図１５に示す実施例３においては、マルチＸ線発生源２１と平面検出器２３を可搬可能なモバイルに利用できるようなカセッテ利用を想定している。画像取得して持ち帰った後に画像を診断する場合もあるため、表示部は設けられていない。

また、変形例として図１６に示すように、図１３で説明したタッチパネル液晶モニタ８２を使用する形態等が考えられる。図１６では、マルチＸ線発生源２１を被検者Ｓの上方に配置して撮影するオーバチューブ撮影を想定して、タッチパネル液晶モニタ８２はマルチＸ線発生源２１のＸ線発生方向の反対側に設けられている。しかし、マルチＸ線発生源２１を被写体Ｓの下方に配置して撮影するアンダチューブ撮影に対応するために、平面検出器２３の検出方向の反対側に表示手段を設けたり、或いは両方に設ける場合もある。

また、このモバイル利用の際には、周辺への散乱線の影響が考えられるため、散乱線漏洩防止のための機構が必要となる場合もある。

実施例１のＸ線撮影装置全体の概略構成図である。 マルチＸ線発生源の構成図である。 ペンシルビーム照射の説明図である。 Ｘ線発生装置制御部の構成図である。 撮影状態の側面図である。 画像処理部の動作フローチャート図である。 変形例の撮影状態の側面図である。 変形例の撮影状態の平面図である。 撮影領域の説明図である。 撮影領域の説明図である。 画像合成の説明図である。 画像合成の説明図である。 実施例２の撮影状態の側面図である。 撮影状態の平面図である。 実施例３の撮影状態の側面図である。 変形例の撮影状態の側面図である。 従来の可搬型Ｘ線撮影装置の構成図である。 従来の据置型Ｘ線撮影装置の構成図である。

符号の説明

２１ マルチＸ線発生源
２２ 絞り
２３ 平面検出器
２４ 方向可変グリッド
２５ システム制御部
２６ Ｘ線発生装置制御部
２７ 検出器制御部
２８ 操作部
２９ 画像生成部
３０ 画像処理部
３１ メモリ
３２ 画像蓄積部
３３ 表示部
６１ Ｘ線源設定制御部
６２ Ｘ線条件制御部
６３ａ〜６３ｄ Ｘ線源設定部
６４ スイッチ
６５ａ〜６５ｄ 撮影制御部
７１ 天板
７２、９３ モニタ
８１ 鉛層
８２ タッチパネル液晶モニタ
９１ アーム
９２ 可動アーム
Ｓ 被検者

Claims (8)

1. Ｘ線を発生させることが可能なＭ個×Ｎ個のＸ線源から構成されるマルチＸ線発生源と、前記Ｘ線源から照射するＸ線を、前記Ｘ線が透過する被検者の撮影部位に基づいて個別に設定する設定手段と、該マルチＸ線発生源から照射されるＸ線を検出するＫ個×Ｌ個のセンサを有する平面検出器と、前記設定手段による該設定に基づいて前記Ｘ線源を切換えてＸ線を照射し、前記平面検出器で前記Ｘ線の照射された領域に該当する画像を取得する画像取得手段とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記Ｘ線源の切換えは、順次に動作させる場合、又は飛び飛びにまとめて動作させる場合としたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記設定手段により選択されなかった前記Ｘ線源及び前記平面検出器の領域の画像は、何も写さず黒く表示、又は最後に撮影した画像を表示することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記設定手段は、前記Ｘ線源から照射するＸ線の線質や線量を、前記撮影部位に基づいて設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
5. 前記設定手段で設定されたＸ線条件と前記画像取得手段で取得された画像とから診断可能な画像を作成する画像反映処理手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記画像反映処理手段によって得られた画像を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
7. 前記表示手段は前記マルチＸ線発生源のＸ線発生方向と反対側に表示装置を備え又は前記平面検出器の検出方向と反対側に設けたことを特徴とする請求項６に記載のＸ線撮影装置。
8. 使用する際に散乱線が漏れないように防止する散乱線漏洩防止手段を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。