JP2001095789A - X線透視撮影装置 - Google Patents

X線透視撮影装置

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JP2001095789A JP27947099A JP27947099A JP2001095789A JP 2001095789 A JP2001095789 A JP 2001095789A JP 27947099 A JP27947099 A JP 27947099A JP 27947099 A JP27947099 A JP 27947099A JP 2001095789 A JP2001095789 A JP 2001095789A
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spherical
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detector
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裕介 三浦
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 X線管と撮像機構間の距離の変化に関わら
ず、像歪みのない透視撮影画像が得られるX線透視撮影
装置を得る。 【解決手段】 X線管1より放射されるX線ビームの放
射方向に突出する凹面状の可撓性の球面状基体12の凹
面側に形成されてなる球面X線検出器11が、記憶合金
球面支持体13の凹面側に固定されて配置され、球面X
線検出器11は、X線放射軸O方向(上下方向)に移動
できるようになっており、それの移動によるX線焦点F
と球面X線検出器11間の距離Dが距離検出器5で検出
される。曲率制御回路3は、X線焦点Fを中心とする曲
率を計算し、記憶合金球面支持体13に供給する電流を
求めて該球面支持体13に供給し、球面X線検出器11
の曲率を、X線焦点Fを中心としてX線焦点Fと球面X
線検出器11間の距離Dを半径とする曲率に変化させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医用診断に用いら
れるX線透視撮影装置、特に、被検体透過X線を受像
し、画像データを得る撮像機構としてX線検出素子が2
次元(マトリックス状)に配列された2次元X線検出器
を使用したX線透視撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のX線透視撮影装置は、被検体に
X線を照射するX線管と、このX線管と対向配置され
た、被検体透過X線を受像して画像データに変換する撮
像機構とを備えており、撮像機構として一般に、被検体
透過X線を受像して可視画像に変換するイメージインテ
ンシファイア(I.I.)とI.I.の出力像を映像信
号(画像データ)に変換するテレビカメラとを組み合わ
せてなるものが用いられている。
【0003】I.I.は大型の真空管で、X線管方向に
突出する凸球面状の入力面の形状、電子レンズ系等の構
成上、像歪みは避けられず、この像歪みは画像の中心よ
りも周辺に至るほど歪みが大きく、この周辺歪みを画像
処理でもって補正することも行われているが、完全では
なく、また、非常に周辺歪みの少ないI.I.も開発さ
れているが、周辺歪みを完全に解消ものではなく、画像
処理による歪み補正や周辺歪みの少ないI.I.の使用
は、装置が高価となる。また、X線検出素子が縦横にマ
トリックス状に配列された周辺歪みのない平面型X線検
出器(フラットパネルX線検出器)が開発され、実用に
供されるようになってきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撮像機
構として周辺歪みのないフラットパネルX線検出器を使
用しても、像歪みは避けられず、根本的な解決にはなら
ない。すなわち、フラットパネルX線検出器は平面であ
るので、X線が検出器に垂直に入射すれば像歪みは生じ
ない。しかしながら、X線は、X線管の焦点より錘状
(コーン状)に照射されるので、このコーンビームをフ
ラットパネルX線検出器の平面の撮像面で受けるので、
フラットパネルX線検出器の中央と周辺部とでX線焦点
までの距離が異なり、周辺に至るほど距離が大きくなる
ことから、周辺部程画像が拡大されるという像歪みは避
けられず、像歪みのない画像データが得られないという
問題がある。
【0005】また、この種X線透視撮影装置では、診断
目的、診断部位等に応じて撮像機構を被検体に密着させ
た密着撮影と、撮像機構を被検体から離した拡大撮影と
が行われ、そのためにX線管と撮像機構間の距離が変え
られるように構成されている。したがって、中央部と周
辺部とで拡大率が異なることによる像歪みは、X線管と
撮像機構間の距離により変わるので、画像上での臓器、
関心部位等の位置関係や物体の大きさ・形状等の把握、
ならびに、画像上での計測が正確に行うことができない
という問題がある。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、X線管と撮像機構間の距離の変化に関
わらず、像歪みの著しく軽減され画像、ないし、像歪み
のない画像データが得られるX線透視撮影装置を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のX線透視撮影装置は、撮像機構を撮像面が
X線放射方向に突出する凹面に多数のX線検出素子が2
次元に配列されている球面状の2次元X線検出器とし、
この球面状の2次元X線検出器の曲率を、X線管と該2
次元X線検出器間の距離に応じて変化させるようにした
ことを特徴としている。
【0008】したがって、このような構成を有する本発
明のX線透視撮影台によれば、球面状の2次元X線検出
器の曲率は、X線管と球面状の2次元X線検出器間の距
離に応じて変化し、その曲率は、X線管(正確にはX線
焦点)と球面状の2次元X線検出器間の距離を半径とす
る曲率となり、X線管と2次元X線検出器間の距離に関
係なく、2次元X線検出器の中央から周辺部に至るまで
撮像面のどに位置でもX線焦点までの距離が同一とな
り、像歪みが生じない。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のX線透視撮影台の一実施
例について図面を参照しながら説明する。図1に示すよ
うに被検体(患者)MがテーブルB上に載置されてお
り、その下方にX線管1が、上方にX線管1と対向して
撮像機構11が配置されている。撮像機構10は、X線
検出素子が2次元(縦横)に配列された球面状2次元X
線検出器10で、この実施例では、X線検出素子がX線
管1より放射されるX線ビームの放射方向に突出する凹
面状の可撓性の球面状基体12の凹面側に形成され球面
状の2次元X線検出器とされている。
【0010】この球面状2次元X線検出器(以下、球面
X線検出器と称する)11は、例えば、銅基形態の形状
記憶合金製で球形状に形成された球面状支持体13の凹
面側に固定されており、この形状記憶合金製の球面状支
持体(以下、記憶合金球面支持体と称する)13は、そ
れに供給される電流に応じて球面の曲率半径が変化す
る。
【0011】また、記憶合金球面支持体13は、管状の
支持アーム14を介してケース15に保持されており、
そのアーム14内を、記憶合金球面支持体13に接続す
るリード線2と、球面X線検出器11のX線検出素子よ
りの信号線4′が貫通してケース15外に導出されてお
り、導出された一端が記憶合金球面支持体13に接続す
るリード線2の他端は曲率制御回路3に、球面X線検出
器11の信号線3は画像処理回路4にそれぞれ接続され
ている。
【0012】さらに、X線管1と球面X線検出器11よ
りなる撮像機構10は、図示しないフレームに取り付け
られており、対向配置するX線管1と撮像機構10と
は、テーブルに対して図において、少なくとも紙面に垂
直方向に移動できるようになっていると共に、撮像機構
10は不図示のフレームに対して図中矢印で示すように
X線放射軸O方向(上下方向)に移動できるようになっ
ており、また、フレーム、ないし、撮像機構10のケー
ス15には、撮像機構10が上下移動した際のX線管1
の焦点Fと、球面X線検出器11間の距離Dを検出する
距離検出器5が設けられており、この距離検出器5の出
力信号は、曲率制御回路3に供給される。なお、図中、
6はモニタ、7は画像メモリである。
【0013】つぎに、球面X線検出器について説明す
る。図1における球面X線検出器11は、基本的構成、
機能は、フラットパネルX線検出器と同じであり、この
種の固体操作方式のフラットパネルX線検出器は、特開
平4−212456号公報、特開平4−212458号
公報で知られているように、X線、ないし、X線より変
換された光を感知し電荷に変換する半導体層と、薄膜ト
ランジスタ、電界効果トランジスタ等のスイッチング素
子で構成されたスイッチング素子マトリックスとを一体
化し、スイッチング素子を2次元的に走査して画像信号
を得るようにしたもので、その構成を図2、図3に示す。
【0014】図2において、20は半導体層で、一方の
面にバイアス電源21に接続されるバイアス電極22
が、他方面に検出素子(画素)が2次元(縦横)に配列
するように形成されたマトリックス状の信号電極23が
形成されている。24は薄膜トランジスタ(TFT)等
のスイッチング素子25で構成されたスイッチング素子
マトリックスで、各スイッチング素子25は半導体層2
0のそれぞれの信号電極23に接続されており、半導体
層20とスイッチング素子マトリックス24とは不図示
の基体上に薄膜技術で製造される。なお、図中、26は
電荷を蓄積するコンデンサで、半導体層20、スイッチ
ング素子マトリックス25と同様に薄膜技術で製造され
る。
【0015】この構成において、被検体を透過したX線
がバイアス電極22を透過し半導体層20に入射する
と、X線は半導体層20で吸収され電子−正孔対(電
荷)を生成する。生成された電荷は、バイアス電源21
よりバイアス電極22に印加された電圧により電荷シフ
トが起こり、この電荷がコンデンサ26に蓄積され、こ
のコンデンサ26に蓄積される電荷の量は、半導体層2
0に入射するX線量に依存する。
【0016】スイッチング素子マトリックス24を構成
するスイッチング素子25のスイッチングライン27
は、図3の等価回路に示すようにスイッチング素子駆動
回路28に、読み出しライン29は増幅器30を介して
マルチプレクサ31に接続されており、スイッチング素
子駆動回路28でスイッチング素子25が駆動される
と、スイッチング素子25がオンされた1ラインの各検
出素子(画素)のコンデンサ26に蓄積された電荷が同
時に読み出しライン29に出力され、スイッチング素子
駆動回路28がスイッチング素子25を順次駆動するこ
とにより、画素が2次元的に走査され、読み出しライン
29に出力された信号は、マルチプレクサ31で画素ご
との画像信号とされてA/D変換器32に入力され、A
/D変換器32より各画素ごとのデジタル画像信号が得
られ、このデジタル画像信号を処理することによりX線
2次元画像が得られる。
【0017】なお、図2、図3に示したものは、入射X
線を半導体層で直接電荷(電気信号)に変換する直接変
換タイプのフラットパネルX線検出器であるが、入射X
線を光に変換するシンチレータ層と、そのシンチレータ
層の表面に光検出素子としてマトリックス状に形成され
たフォトダイオードアレイと、各フォトダイオードアレ
イに接続されたTFTとで構成され、X線照射後、各T
FTスィッチを順次ONすることで、各画素に蓄積され
た信号電荷を読み出して画像信号を得る間接変換タイプ
のフラットパネルX線検出器であってもよい。フラット
パネルX線検出器では、平板の基体に半導体層20、ス
イッチング素子マトリックス24、コンデンサ26等が
薄膜技術で製造されるが、本願発明において用いられる
球面状2次元X線検出器11は、球面状の可撓性の基体
の凹面側に薄膜技術で製造される。
【0018】続いて、上記した構成を有する実施例装置
でX線透視撮影を行うには、まず、X線管1で発生され
たX線をベッドBに載置された被検体Mに向けて照射す
る。被検体Mを透過した透過X線は、球面X線検出器1
1の半導体層20により電荷に変換され、スイッチング
素子25にて電気信号に変換されてデジタルビデオ信号
(画像データ)として出力され、画像処理回路4で画像
強調等の画像処理が施されてモニタ6に透視画像が映し
出される。
【0019】術者は、モニタ6に映し出された透視画像
を観察しながらX線管1と撮像機構10を対向保持する
フレーム、および/または、ベッドBの移動、ないし、
撮像機構10を上下に移動(密着撮影の場合には被検体
の体表に撮像機構を密着、拡大撮影に際しては被検体体
表より撮像機構を遠ざける)して目的画像が観察できる
ように位置決めし、適当なタイミングで撮影を行なって
撮影部位を静止画像、ないし、動御画像として画像メモ
リ7に記録する。撮影時の画像メモリ7への記録画像は
モニタ6で確認できる。
【0020】位置決め時の撮像機構10の上下移動によ
るX線焦点Fと球面X線検出器11間の距離Dは、距離
検出器5で検出され、その検出信号は曲率制御回路3に
供給される。曲率制御回路3は、距離検出器5で検出さ
れたX線管焦点Fと球面X線検出器11間の距離Dに基
づき、それに対応する曲率を計算し、球面X線検出器1
1の曲率を、計算した曲率にするための記憶合金球面支
持体13に供給する電流を求めて、その電流を記憶合金
球面支持体13に供給し、球面X線検出器11の曲率
を、X線焦点Fと球面X線検出器11間の距離Dを半径
とする曲率に変化させる。
【0021】この状態を模式的に示した図4で説明す
る。図において、X線焦点Fと球面X線検出器11間の
距離がD1にあるときの球面X線検出器11の曲率は、
X線管焦点Fを中心とする距離D1を半径とする曲率の
球面KIにされているが、球面X線検出器11が上方に
移動してX線焦点Fと球面X線検出器11間の距離がD
2に変化すると、その距離D2が距離検出器5で検出さ
れて曲率制御回路3に供給される。曲率制御回路3は、
検出された距離D2に基づいて、X線焦点Fを中心とす
る距離D2を半径とする曲率を計算し、球面X線検出器
11を計算した曲率に湾曲するための記憶合金球面支持
体13に供給する電流を求め、その求めた電流を記憶合
金球面状支持体13に供給して、球面X線検出器11の
曲率を、X線焦点Fと球面X線検出器11間の距離D2
を半径とする曲率の球面K2に変化させる。
【0022】このように、移動によるX線焦点Fと球面
X線検出器11間の距離Dに応じて、球面X線検出器1
1の曲率が、X線焦点Fを中心とする、X線焦点Fと球
面X線検出器11間の距離Dを半径とする曲率の球面と
されるので、球面X線検出器11の中心からそれの周縁
部に至る球面X線検出器11の撮像面のどの位置におい
てもX線焦点Fまでの距離は、撮像面のどの位置でも等
しく、X線焦点Fと球面X線検出器11間の距離Dとな
り、球面X線検出器11の中心部と周縁部の撮像面とX
線焦点Fとの距離が異なることによる拡大率の相違に起
因する像歪みが生ぜず、像歪みのない透視撮影画像が得
られる。
【0023】図5は、ケース(図示せず)に固定された
固定部41と可動部42からなる複数本の伸縮腕(アク
チュエータ)40でもって、球面X線検出器11の曲率
を調整するよにした他の実施例を示すのもで、この実施
例では、曲率制御回路は、距離検出器で検出されたX線
焦点Fと球面X線検出器11間の距離に基づいて、各伸
縮腕40の長さ(伸縮量)を調整して、球面X線検出器
11の曲率を、X線焦点Fと球面X線検出器11間の距
離Dを半径とする曲率に変化させる。なお、図中、図1
と同一構成品には同一符号が付されており、また、各伸
縮腕40の各可動部42と球面X線検出器11の球面状
基体12との連結は、不図示の自在(ピボット)継ぎ手
を介してなされる。
【0024】なお、上記の実施例では、球面状基体にX
線検出素子を薄膜技術で形成して球面2次元X線検出器
としたが、小さな平面上のフラットパネルX線検出器を
多数枚使用し、各フラットパネルX線検出器の多数の平
面の組み合わせでもって擬似球面の球面X線検出器(以
下、擬似球面X線検出器と称する)を形成し、隣接する
各フラットパネルX線検出器の傾斜角度の調整でもって
曲率を変えるようにしてもよい。
【0025】図6はこのように構成した擬似球面X線検
出器とそれの曲率調整の説明用の模式図で、複数枚の小
さなフラットパネルX線検出器11′が、伸縮性支持体
43に固定されて大面積の2次元検出器とされ、各フラ
ットパネルX線検出器11′は、例えば、図5に示した
ようなケースに固定された固定部と可動部42とよりな
る伸縮腕に連結されて、球面を平面で近似した擬似球面
状のX線検出器とされている。このような構成において
は、距離検出器で擬似球面X線検出器とX線焦点F間の
距離Dが検出されると、曲率制御回路は、距離検出器で
検出された距離Dを半径とする曲率を計算し、各フラッ
トパネルX線検出器11′で計算された曲率の球形面に
外接、または、内接する擬似球面を形成するための、各
隣接検出器との傾斜角度θ1、θ2、θ3…を求め、そ
の角度になるように各伸縮腕の長さを調整することで、
擬似球面X線検出器の曲率が変えられる。
【0026】この図6の実施例では、曲率をX線焦点と
撮像機構(擬似球面X線検出器)間の距離を半径とする
曲率の球面を平面で近似するので、図1の実施例のよう
に像歪みを完全になくすことはできないが、大面積のフ
ラットパネルX線検出器で撮像するよりも周辺歪みは著
しく改善でき、特に、各フラットパネルX線検出器の大
きさを小さくすればする程、曲率を、X線焦点と撮像機
構間の距離を半径とするの曲率の球面に近づけることが
でき、より像歪みのない透視撮影画像が得られる。
【0027】また、現在の技術では、大面積のフラット
パネルX線検出器、特に、球面状2次元X線検出器の作
成は、歩留まりが悪く、高価であるので、図6のよう
に、小さなフラットパネルX線検出器の組み合わせでも
って球面を形成するようにすれば、安価に2次元検出器
が構成できる。なお、図1はアンダーチューブ型X線透
視撮影装置に本発明を適用した実施例であるが、本発明
は、X線管を上方に、下方に撮像機構を配置したオーバ
ーチューブ型X線透視撮影装置、X線管と撮像機構とを
端部に対向保持するCアーム形X線透視撮影装置等にも
適用可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明のX線透視撮影装置によれば、球
面状2次元X線検出器の曲率が可変できるので、X線管
と撮像機構間の距離の変化に関わらず、像歪みの著しく
軽減された透視撮影画像、ないし、像歪みのない透視撮
影画像が得られる。その結果、画像上での臓器、関心部
位等の位置関係、物体の大きさ・形状の把握や計測が正
確に行うことができ、的確な診断や治療が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のX線透視撮影装置の一実施例を示す
図である。
【図2】 フラットパネルX線検出機の構成を示す模式
図である。
【図3】 図2の等価回路図である。
【図4】 図1に用いられている球面状2次元X線検出
器の曲率の変化説明用の模式図である。
【図5】 球面状2次元X線検出器の曲率の調整機構の
他の実施例を示す図である。
【図6】 他の球面状2次元X線検出器の構成、ならび
に、曲率調整の説明用の模式略図である。
【符号の説明】
1:X線管 3:曲率制御回路 4:画像処理回路 5:距離検出回路 6:モニタ 7:画像メモリ 10:撮像機構 11…球面状2次元X線検出器(球面X線検出器) 11′…フラットパネルX線検出器 12…球面状基体 13…形状記憶合金製球面状支持体(記憶合金球面支持
体) 14…支持アーム 15…ケース 40:伸縮腕 41…固定部 42…可動部 F:X線焦点 O:X線放射軸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体を挟んで被検体にX線を照射する
    X線管と、被検体を透過した透過X線を受像する撮像機
    構とが対向配置されており、前記X線管と撮像機構間の
    距離が可変できるX線透視撮影装置であって、前記撮像
    機構がX線放射方向に突出する凹面に多数のX線検出素
    子が2次元に配列されている球面状2次元X線検出器で
    あると共に、前記2次元X線検出器の曲率が、X線管と
    2次元X線検出器間の距離に応じて変化することを特徴
    とするX線透視撮影装置。
  2. 【請求項2】 被検体にX線を照射するX線管と、被検
    体を透過した透過X線を受像する撮像面がX線放射方向
    に突出する凹面に多数のX線検出素子が2次元に配列さ
    れている球面状の2次元X線検出器と、前記X線管と球
    面状2次元X線検出器間の距離を検出する距離検出手段
    と、前記距離検出手段の検出信号に応じて前記2次元X
    線検出器の曲率を可変する制御手段とを備えていること
    を特徴とするX線透視撮影装置。
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