JPH06189947A - Ｘ線ｔｖ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像メモリや残像対策機構が不要な簡単な構造
で、高画質の透視画像を得る。 【構成】被検体Ｐを透過したＸ線に応じた可視光を入射
させるＴＶカメラ７に、フレーム蓄積モードで動作する
ＣＣＤを搭載する。透視時に、ＴＶカメラ７のパルス発
生整形回路はフィールドシフトパルスをＸ線制御器９に
出力。Ｘ線制御器９はフィールドシフトパルスの間隔の
１／２をＸ線パルスの上限幅とするようにＸ線パルス幅
が設定される。また、Ｘ線パルスの繰返し周波数をフィ
ールドシフトパルスのそれと同じに設定。さらに、奇
数、偶数フィールドシフトパルスのいずれかに同期して
Ｘ線パルスの曝射をＸ線高電圧装置２に指令。これに呼
応してＸ線管１が、設定した幅及び周波数のＸ線パルス
を曝射。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｘ線ＴＶ装置に係
り、特にＴＶカメラにＣＣＤ（Charge CoupledDevice
）などの固体撮像素子を用いたＸ線ＴＶ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、消化器などの検査では、Ｘ線診
断が必要不可欠の検査項目となっている。例えば、Ｘ線
を用いた消化器造影検査は、通常、臓器の動態観察やフ
ィルム撮影の位置決めのために行う透視とその後の撮影
とを繰り返しながら実施される。この透視及び撮影を行
うための装置としてＸ線ＴＶ装置が知られている。この
Ｘ線ＴＶ装置における透視は、被検体を透過したＸ線を
可視光に変換し、その光信号をＴＶカメラで撮影するこ
とにより行われている。このＸ線ＴＶ装置において、動
きの早い被写体を動態観察したり、静止画を得る場合、
繰り返しＸ線パルスや単発Ｘ線パルスが用いられてい
る。

【０００３】撮像素子としては従来、撮像管が用いられ
てきたが、その撮像管の走査方式とＸ線パルスとには様
々の組み合わせがある。繰り返しＸ線パルスを用いる場
合、ａ１）インターレース走査方式、ａ２）プログレッ
シブ（ノンインターレース）走査方式、があり、単発Ｘ
線パルスを用いる場合、ｂ１）プログレッシブ走査方
式、がある。

【０００４】方式「ａ１」は各フィールド毎にＸ線を曝
射するもので、被検体の動きが早い場合、奇数、偶数フ
ィールドで得られる出力信号が異なるため、フリッカー
が発生し易く、また垂直変調度が良くない。ＮＴＳＣ方
式の場合、毎秒６０回のＸ線曝射を行えば、メモリ装置
無しで画像が得られ、簡便性がある。方式「ａ２」、
「ｂ１」は通常、メモリ装置を必要とするが、被写体の
動きによるフリッカー発生が無く、垂直変調度も良いな
ど、画質が優れているので、一般にこの方式が採用され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た撮像管には残像があるため、バイアスライトなど、残
像対策が必要になるし、また残像防止機構を組み込んで
もＸ線パルス列に対する映像信号の立上がりが悪い。さ
らに、Ｘ線パルス間隔を変えると、一般に映像信号が変
動するなどの理由から、Ｘ線ＴＶを使う上での機能制限
がある。

【０００６】この発明は、上述した従来技術の問題に鑑
みてなされたもので、メモリや残像対策の必要の無い簡
単な構成で、良好な透視画像を得ることを、目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、この発明に係るＸ線ＴＶ装置は、Ｘ線パルスを被検
体に向けて曝射するＸ線管と、上記被検体を透過したＸ
線を光信号に変換する変換器と、この変換器により変換
された光信号に応じた映像信号を生成するＴＶカメラと
を備えた。上記ＴＶカメラには、上記光信号を入射させ
且つ奇数フィールドシフトパルス及び偶数フィールドシ
フトパルスに基づいたフレーム蓄積モードで動作する固
体撮像素子を内蔵する一方、上記フィールドシフトパル
スに応じて上記Ｘ線パルスの幅の上限値を１フィールド
分に設定する上限値設定手段と、この上限値設定手段に
より設定された上限値に収まる幅のＸ線パルスを設定す
るパルス幅設定手段と、このパルス幅設定手段により設
定されたパルス幅のＸ線パルスを上記両フィールドシフ
トパルスの一方に同期して前記Ｘ線管から曝射させるＸ
線パルス曝射手段とを備えた。

【０００８】

【作用】上限値設定手段により、フィールドシフトパル
スのパルス間隔の１／２（即ち１フィールド分）に相当
する幅がＸ線パルス幅の上限値として設定される。また
撮影情報、即ち被検体の造影剤のスピードやＸ線条件に
応じてＸ線パルス幅がパルス幅設定手段により設定され
るが、このＸ線パルスの幅は上記上限値を越えない。こ
のように設定されたＸ線パルスが、Ｘ線パルス曝射手段
により、奇数、偶数フィールドシフトパルスの一方に同
期してＸ線管から曝射される。これにより、Ｘ線パルス
は１フィールド内に収まる。このＸ線パルスに対応した
光信号はＴＶカメラの、ＣＣＤなどの固体撮像素子によ
り受光される。この固体撮像素子はフレーム蓄積モード
で動作しており、奇数フィールド、偶数フィールドの光
蓄積時間に蓄積された電荷が、これらの期間に引き続く
フィールドシフトパルスで順次、殆ど完全に読み出さ
れ、１つの完全なフレーム信号となる。このフレーム信
号が透視画像としてモニタに表示される。つまり、イン
ターレース走査であっても、メモリ無しの構造で、プロ
グレッシブ走査相当の垂直解像度が得られる。またＣＣ
Ｄなどの固体撮像素子は残像が殆ど無いので、残像対策
の必要もない。

【０００９】

【実施例】この発明の一実施例を図１〜図４に基づき説
明する。

【００１０】図１に示すＸ線ＴＶ装置は、Ｘ線を照射可
能なＸ線管１と、このＸ線管１に接続されたＸ線高電圧
装置２とを備えている。Ｘ線高電圧装置２は、透視のと
きに、後述するように与えられる指令信号に対応した高
電圧をＸ線管１に供給可能になっている。これにより、
Ｘ線管１は被検体Ｐに向けて指令強度、指令パルス幅の
Ｘ線を曝射できる。

【００１１】Ｘ線管１が形成するＸ線照射野の所定位置
には、Ｘ線蛍光倍増管（Ｉ．Ｉ．）３が配設されてい
る。このＸ線蛍光倍増管３は、被検体Ｐを透過してきた
Ｘ線を、その強度に対応した可視光に変換する。Ｘ線蛍
光倍増管３の出力光側には、屈折レンズ群４で形成され
る光学系を介してＴＶカメラ７が設けられ、このＴＶカ
メラ７の出力端は画像表示器８に接続されている。

【００１２】さらに、Ｘ線高電圧装置２とＴＶカメラ７
との間にはＸ線制御器９が介挿されている。Ｘ線制御器
９は、後述するＴＶカメラ７から出力されるフィールド
シフトパルスなどを入力して、Ｘ線高電圧装置２に所望
強度、パルス幅及び繰返し周波数のＸ線パルス指令信号
を出力するようになっている。

【００１３】これをＴＶカメラ７との関連で説明する。

【００１４】上記ＴＶカメラ７は図２に示すように、固
体撮像素子（ＳＩＤ）としてのインターライン型ＣＣＤ
２０を、その光信号の入射位置に備えている。このＣＣ
Ｄ２０は、入射する光信号を映像電気信号に変換するも
ので、フレーム蓄積（積分）モードで動作可能に構成さ
れている。ＣＣＤ２０の出力側は映像増幅回路２１を介
して映像プロセス回路２２が接続され、この映像プロセ
ス回路２２で処理した映像信号が前記画像表示器８に出
力される。

【００１５】また、ＣＣＤ２０には水平駆動回路２３及
び垂直駆動回路２４を介してパルス発生整形回路２５が
接続されている。パルス発生整形回路２５はＣＣＤ２０
のフレーム蓄積モードの動作制御や映像処理に必要な各
種のパルス信号を発生・整形するもので、フィールドシ
フトパルスを含む動作制御用パルス群が水平駆動回路２
３及び垂直駆動回路２４に出力され、映像処理用のパル
スが映像増幅回路２１及び映像プロセス回路２２に出力
されている。パルス発生整形回路２５はまた、上記フィ
ールドシフトパルスをＸ線制御器９に出力する回路を内
臓している。

【００１６】ここで、フィールドシフトパルスを受けた
Ｘ線制御器９の動作について説明する。

【００１７】一般に、Ｘ線管１から発生されるＸ線量
は、Ｘ線管電圧、管電流およびＸ線照射時間つまりＸ線
パルス幅によって決定される。Ｘ線パルス幅は、Ｘ線制
御器９によって外部から設定できるようになっている
が、Ｘ線パルス幅を狭くすると、必要なＸ線量を確保す
るため、管電圧や管電流を増加させなければならず、Ｘ
線管１やＸ線高電圧装置２の定格条件からＸ線パルス幅
の下限に制限を受ける。一方、Ｘ線パルス幅の上限は、
奇数あるいは偶数のフィールドシフトパルスの時間間隔
の１／２となっている。術者はこの制限内にあるＸ線パ
ルス幅を被検体の造影剤のスピードや体厚などを考慮し
て選択する。なお、画像の輝度を一定とするため、図示
しない透視輝度調整（ＡＢＣ）が一般的に用いられてお
り、Ｘ線パルスの選択を変えても管電圧や管電流はこれ
に応じて自動的に設定されるようになっている。

【００１８】次に、パルス幅をフィールドシフトパルス
の時間間隔１の１／２に上限値を設定する具体例を図３
（ａ）に示す。図３（ａ）はＸ線制御器９のフィールド
シフトパルスを受ける回路例で、９１は単安定マルチバ
イブレータ（Ｍ／Ｍ）、９２はＸ線パルスの上限幅を設
定する調整器、９３はＡＮＤ回路を示している。ＡＮＤ
回路９３には前記した術者が選択するＸ線パルス幅が入
力されており、また、出力には決定されたＸ線パルス幅
が得られる。このＸ線パルス幅でＸ線管１からＸ線が発
生する。入力されたフィールドシフトパルスＡはパルス
幅調整器９２によって設定された上限パルス幅に整形さ
れ、図３（ｂ）に示すようにＭ／Ｍ出力Ｂが得られ、Ａ
ＮＤ回路９３に入力される。

【００１９】ＡＮＤ回路９３では選択パルス幅が上限パ
ルス幅より狭いときは図のように選択パルス幅が出力さ
れる。何等かの理由で選択パルス幅が上限パルス幅より
広い場合が生じても、図３（ｃ）に示すようにＡＮＤ出
力Ｄには上限パルス幅が得られるので、Ｘ線パルス幅は
常に上限パルス幅以下となり、パルス周波数はフィール
ドシフトパルスの周波数と同一となる。

【００２０】続いて本実施例の全体動作を図４により説
明する。

【００２１】電源投入により、ＴＶカメラ７のパルス発
生整形回路２５からフィールドシフトパルスがＸ線制御
器９にも送られる。被検体の体厚や造影剤のスピードな
どを考慮して術者がＸ線パルス幅を選択すると、前述し
た図３記載の動作が行なわれる。すなわち、透視Ｘ線の
Ｘ線周波数、Ｘ線パルス幅が決定される。なお、Ｘ線強
度に係わる前述したＡＢＣ動作については、便宜上説明
を除く。

【００２２】そして、図示しないＸ線スイッチを投入す
ると、Ｘ線制御器９からＸ線高電圧装置２に指令が送ら
れ、Ｘ線管１から指令されたパルス幅、周波数、強度の
Ｘ線パルスＸ_１，Ｘ_２，…が図４（ｄ）の如く２フィー
ルド毎に曝射される。このＸ線パルスＸ_１，Ｘ_２，…
は、例えば偶数フィールドのフィールドシフトパルスに
同期し（そのパルス立上がりよりも所定時間遅らせても
よい）且つその偶数フィールドシフトパルス間隔の半分
の幅（即ち１フィールドの幅＝上限値）を越えないパル
スとなる。このため、ある１つのＸ線パルスＸ_１は、偶
数フィールドの光蓄積期間Ｂ_１の前半１フィールド内に
収まり、且つ、奇数フィールドの光蓄積期間Ａ_１の後半
１フィールド内に収まる。Ｘ線パルスＸ_２以降について
も同様である。

【００２３】このように周期的に曝射されたＸ線パルス
Ｘ_１，Ｘ_２，…は被検体Ｐを透過し、Ｘ線蛍光増倍管３
出力面で透視画像になる。この透視画像は可視光線とし
て光学系４を通りＴＶカメラ７に入射し、ＴＶカメラ７
のＣＣＤ２０で撮像される。これにより、例えばＸ線パ
ルスＸ_１に係る可視光線は奇数、偶数フィールドの光蓄
積期間Ａ_１，Ｂ_１に電荷としてＣＣＤ２０の受光部に蓄
積される。この蓄積電荷は、Ｘ線パルスＸ_１のみに依存
するもので、それらの蓄積期間Ａ_１，Ｂ_１に引き続くフ
ィールドシフトパルスで順次完全に読み出され、図４
（ｅ）に示すようにＣＣＤ出力信号Ａ_１´，Ｂ_１´とな
る。この出力信号Ａ_１´，Ｂ_１´は１枚の完全なフレー
ム信号Ｆ_１を形成するもので、映像回路２１、映像プロ
セス回路２２を経て画像表示器８に送られる。これによ
り、画像表示器８には、一組の出力信号Ａ_１´，Ｂ_１´
に係る透視画像が表示される。Ｘ線パルスＸ_２，Ｘ_３，
…についても同様であり、奇数、偶数フィールドの光蓄
積期間Ａ_２，Ｂ_２、Ａ_３，Ｂ_３、…に係る電荷蓄積に対
応して、夫々、ＣＣＤ出力信号Ａ_２´，Ｂ_２´、Ａ
_３´，Ｂ_３´、…が得られ、フレーム信号Ｆ_２、Ｆ_３、
…が形成される（図４（ｅ）参照）。このフレーム信号
Ｆ_２、Ｆ_３、…による透視画像が画像表示器８で切れ目
無く連続的に表示されるから、動態観察が可能になる。

【００２４】このように、残像が殆ど零（これは蓄積し
た電荷が引き続くフィールド期間に殆ど完全に読み出さ
れることに相当）のＣＣＤをフレーム積分モードで動作
させ、Ｘ線パルス幅を１フィールド期間内に収めた。こ
のため、メモリを付加しなくても、インターレース走査
を利用してプログレッシブ走査相当の透視画像を得るこ
とができ、動きボケの少ない、高画質のＸ線ＴＶ装置を
提供できる。

【００２５】この画質向上を、従来のフィールド蓄積モ
ードとフレーム蓄積モードとの関連でさらに説明する。
フレーム蓄積モードでは上述した如く、フィールド蓄積
モード時と同様に、奇数、偶数各フィールド毎に出力信
号が得られる（図４（ｅ））。このフレーム蓄積モード
での光蓄積期間は２フィールドであるため、放送用のビ
デオカメラのように、時間的に連続した光で撮像する場
合、被写体の動きによる残像が大きいので、光蓄積期間
が１フィールドである、図示しないフィールド蓄積モー
ドが一般に用いられている。

【００２６】このフィールド蓄積モードでは、垂直方向
の２画素の信号を合算して読み取るため、画像の垂直方
向の開口が大きくなり、垂直解像度が劣る。これを解消
するため、垂直２画素の合算を行わず、１画素分の信号
を捨てる（つまり信号値を半分にする）ことにより、垂
直解像度を向上させる考えも提案されている。しかし、
Ｘ線ＴＶ装置において信号を半分捨てることは、Ｘ線の
エネルギーを半分捨てることになるため、Ｘ線カンタム
雑音のレベルを同じに保つためには２倍のＸ線量が必要
になる。これは、被曝線量を考慮すると好ましいことで
はない。

【００２７】これに対して、フレーム蓄積モードの場
合、垂直方向の１画素を読み込むためフログレッシブ走
査相当の解像度となり、フィールド蓄積モードの場合よ
りも高い垂直解像度が得られるのである。

【００２８】さらに、本実施例によれば、従来、撮像管
に用いられていたバイアスライトなどの残像対策が不要
になり、装置の構成が簡素化される。さらに、残像が殆
ど無いので、映像信号の立上がり時間が短くなる。

【００２９】さらに、この実施例のＸ線ＴＶ装置には以
下の利点がある。Ｘ線パルスが単発の場合、繰り返し周
波数を下げる場合、又はＸ線曝射中に繰り返し周波数を
変える場合にも安定な信号が得られる。この特性は固体
撮像素子（ＳＩＤ）の画素数に関係無く得られるので、
例えば静止画を得るために単発のＸ線を曝射する場合、
多画素の固体撮像素子を用いれば、フィルム撮影（透視
に続いて実施される、いわゆる撮影）を行うときのＸ線
条件より遥かに少ない線量で、フィルム画像に代わる良
質な画像を提供できるようになる。また、Ｘ線パルスの
頻度を図４に示す、例えば１／４にすれば、患者の被曝
線量を１／４に下げることができ、動きの遅い被検体の
観察に有用となる。さらに、撮像管の残像に対比される
利点がある。つまり、撮像管を用いると残像が出るた
め、Ｘ線曝射中にＸ線パルスの繰返し周波数を変えると
出力信号が変化し、とくに画像の引き算を行う必要があ
るＤＳＡ(Digital Subtraction Angiography) 装置で
は、その引き算が困難になっていた。しかし、この実施
例によれば、Ｘ線曝射中にＸパルスの繰返し周波数を変
えても出力信号のレベルが一定のため、Ｘ線パルス間隔
を変化させた引き算が可能で、ＤＳＡ装置においても新
たな臨床価値を生み出すことができる。

【００３０】一方、画像メモリを用いて特定の１フレー
ムの画像を継続観察することもできる。例えば図４のＸ
線パルスＸ_４に係るＣＣＤ出力信号Ａ_４´，Ｂ_４´は、
他のＸ線パルスによるＣＣＤ出力信号の影響を受けない
ので、動きの早い被検体であっても、そのスピードに適
するＸ線幅を設定することにより、動きボケの無い鮮明
な画像となり、画像の診断価値を一層高めることができ
る。

【００３１】なお、上記実施例では固体撮像素子として
ＣＣＤを使うとしたが、これは例えばＣＭＤ(Charge Mo
dulation Device)であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るＸ
線ＴＶ装置では、ＴＶカメラにフレーム蓄積モードで動
作する固体撮像素子を内蔵する一方、フィールドシフト
パルスに応じてＸ線パルスの幅の上限値を１フィールド
分に設定し、この上限値に収まる幅のＸ線パルスを設定
し、このパルス幅のＸ線パルスを奇数、偶数フィールド
シフトパルスの一方に同期して曝射させるようにしたの
で、画像メモリや残像対策の必要の無い簡単な構造に形
成でき、またインターレース走査でありながらプログレ
ッシブ走査相当の良好な透視画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る、透視用のＸ線ＴＶ
装置の概略構成を示すブロック図。

【図２】ＴＶカメラの概略を示すブロック図。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）はＸ線パルス幅の設定
についての説明図。

【図４】全体動作の一例を説明するタイミングチャー
ト。

【符号の説明】

１ Ｘ線管 ２ Ｘ線高電圧装置 ３ Ｘ線蛍光増倍管 ４ 屈折レンズ群 ７ ＴＶカメラ ９ Ｘ線制御器 ２０ ＣＣＤ ２４ 垂直駆動回路 ２５ パルス発生整形回路 ９１ モノマルチバイブレータ ９２ パルス幅調整器 ９３ ＡＮＤ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線パルスを被検体に向けて曝射するＸ
   線管と、上記被検体を透過したＸ線を光信号に変換する
   変換器と、この変換器により変換された光信号に応じた
   映像信号を生成するＴＶカメラとを備えたＸ線ＴＶ装置
   において、上記ＴＶカメラには、上記光信号を入射させ
   且つ奇数フィールドシフトパルス及び偶数フィールドシ
   フトパルスに基づいたフレーム蓄積モードで動作する固
   体撮像素子を内蔵する一方、上記フィールドシフトパル
   スに応じて上記Ｘ線パルスの幅の上限値を１フィールド
   分に設定する上限値設定手段と、この上限値設定手段に
   より設定された上限値に収まる幅のＸ線パルスを設定す
   るパルス幅設定手段と、このパルス幅設定手段により設
   定されたパルス幅のＸ線パルスを上記両フィールドシフ
   トパルスの一方に同期して前記Ｘ線管から曝射させるＸ
   線パルス曝射手段とを備えたことを特徴とするＸ線ＴＶ
   装置。