JP2009131323A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 Ｘ線検出器と光学撮像手段との相対的な位置関係を補正可能とし、これにより被検体のＸ線像と光学像との位置を合わせることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】 Ｘ線発生源と被検体との間にＸ線を透過し可視光線を反射するハーフミラーを設け、テレビカメラは、このハーフミラーで反射した被検体表面の光学像を撮像する。表示手段は、テレビカメラにより撮像される光学像と共にその基準位置を示す基準マークと、所定の基準物体を被検体としてＸ線撮像手段で撮像されたＸ線像を重畳表示する。調整手段は、表示手段に表示される基準物体が基準マークと合致するようにＸ線検出器の位置姿勢を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検体の透視像を撮像する撮像装置に関する。
近年のＸ線撮像装置には、従来のスクリーン／フィルム系に代わり、デジタルデータを出力する平面検出器が広く用いられるようになってきた。平面検出器は、照射されたＸ線量に比例した電荷（以下、「信号電荷」という。）が２次元に配列された検出素子のそれぞれに蓄積され、この蓄積された信号電荷がスイッチング機能を有するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を介して順次信号出力線に読み出される構成になっている。さらに、信号出力線に出力された信号電荷は電荷・電圧変換器を介してＡ／Ｄ変換器にてデジタル信号に変換され、表示される。
Ｘ線撮像装置は３つに大きく分類することができ、被検者を立位にて撮影を行う立位型、被検者をベッドに横たえて撮影を行う臥位型、持ち運びが可能でどのような姿勢にも対応可能な可搬型（カセッテ型）に分けられる。
外科的な手術を行う際の穿刺等のためのガイドや照射野の認識等のために、Ｘ線撮像装置による撮像面における被検体表面の光学像を光学カメラで撮像しこれを表示することが提案されている。特許文献１は、Ｘ線撮像装置の撮像方向と同じ方向の光学像が得られるように、Ｘ線発生源と被検体との間に配されたハーフミラーを介して被検体表面の光学像を光学カメラで撮像しモニタに表示する技術を開示している。
特開昭５４−１５８９８４号公報
特許文献１に開示された構成は、Ｘ線発生源と、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、被検体表面の光学像を撮像する光学撮像手段との相対的な位置関係が崩れないことが前提となっている。しかし、とりわけ可搬型のＸ線撮像装置の場合には、これらの相対的な位置関係がずれる可能性がある。
そこで、本発明は、Ｘ線検出器と光学撮像手段との相対的な位置関係を補正可能とし、これにより被検体のＸ線像と光学像との位置を合わせることができる撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面によれば、Ｘ線発生源で発生し被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することにより被検体のＸ線像を撮像するＸ線撮像手段と、前記Ｘ線発生源と被検体との間に設けられ、Ｘ線を透過し可視光線を反射するハーフミラーと、前記ハーフミラーで反射した被検体表面の光学像を撮像するための光学撮像手段と、前記光学撮像手段により撮像される光学像と共に当該光学像の基準位置を示す基準マークを表示し、更に、所定の基準物体を被検体として前記Ｘ線撮像手段により撮像して得られたＸ線像を重畳表示する表示手段と、前記表示手段に表示される前記基準物体が前記基準マークと合致するように前記Ｘ線撮像手段と前記光学撮像手段との少なくともいずれか一方の位置姿勢を調整する調整手段とを備えることを特徴とする撮像装置が提供される。
本発明によれば、Ｘ線検出器と光学撮像手段との相対的な位置関係を補正することが可能となり、これにより被検体のＸ線像と光学像との位置を合わせることができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。
図１は、本実施形態に係るＸ線回診車の外観を示す斜視図である。
Ｘ線回診車１００は、Ｘ線発生部１０１、テレビカメラ１０２、Ｘ線検出器１０３、フットペダル１０４、表示部１０５を備えた可搬型Ｘ線撮影装置である。
Ｘ線発生部１０１は、被検体に照射するＸ線を発生するための機構を備えている。具体的には、Ｘ線発生源であるＸ線管や、Ｘ線の照射範囲を画定するＸ線絞りなどを含む。
光学撮像手段としてのテレビカメラ１０２は、Ｘ線発生部１０１の内部に設けられたハーフミラーを介してＸ線管と共役な位置に配置され、Ｘ線照射範囲の被検体表面の光学像を撮像することができる。また、本実施形態におけるテレビカメラ１０２は、公知のズーム調整機構を備えている。テレビカメラ１０２とＸ線発生部１０１との位置関係については後述する。
Ｘ線発生部１０１とＸ線検出器１０３とによって、被検体のＸ線像を撮像するＸ線像撮像手段が構成される。Ｘ線検出器１０３は、その上に被検体を載置し、Ｘ線発生部１０１によって照射され被検体を透過したＸ線を検出することで、被検体透視像の画像信号を取得する。
フットペダル１０４はＸ線の照射や停止を指示するための入力装置である。表示部１０５はＣＲＴや液晶ディスプレイなどによって構成され、操作のためのＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）をはじめ、被検体のＸ線像及びテレビカメラ１０２で撮像された光学像を表示する。ここで、表示部１０５は、オペレータからの指示に応じて、被検体のＸ線像及び光学像を、それぞれ切り替えて表示することもできるし、重畳表示することも可能である。また、表示部１０５は、テレビカメラ１０２で撮像された光学像と共に当該光学像の基準位置を示す基準マークを表示する。この基準マークは、例えば表示部１０５の表示面に配されたスクリーンに形成されたものでもよいし、基準マークの画像データを表示させるものでもよい。
なお、Ｘ線回診車１００にはこれらの他に、キーボード、マウス等の入力装置も含まれている。なお、Ｘ線回診車１００の筐体の中には、Ｘ線撮影装置を制御する制御装置が内蔵されていることは言うまでもない。
次に、Ｘ線発生部１０１の詳細な構成について、図２を用いて説明する。図２は、Ｘ線発生部１０１及びテレビカメラ１０２の位置関係及び構成を示す図である。
Ｘ線発生部１０１は、Ｘ線発生源であるＸ線管２００と、Ｘ線管２００から照射されたＸ線の照射方向及び照射領域を限定するためのコリメータ２０１を備える。更にＸ線発生部１０１は、コリメータ２０１と被検体との間の位置に設けられ、Ｘ線を透過し可視光線を反射するハーフミラー２０２を備える。Ｘ線発生部１０１からのＸ線は、ハーフミラー２０２を透過して被検体に照射される一方、被検体表面の光学像はハーフミラー２０２で反射してテレビカメラ１０２へと入力される。これにより、テレビカメラ１０２はＸ線の照射方向と同じ方向の被検体表面の光学像を撮像することができる。
Ｘ線検出器１０３は、その位置姿勢を調整可能に構成されている。例えば、Ｘ線検出器１０３は、図１０に示すような公知の送りねじ機構によって水平方向のうちの一方向（Ｘ方向）への移動が可能である。ベース５０に、駆動モータ５１と送りねじ支持部５２，５２が固定される。駆動モータ５１が回転すると同軸上に連結された送りねじ５３が回転し、送りねじナット５４を介してＸ線検出器１０３のＸ方向の位置を調整できる。また、図示は省略するが、同様な機構によってＸ方向に直交するＹ方向への移動も可能に構成される。更に、図１１に示すように、Ｘ線検出器１０３の中央下部には従動ギア５５が固定されており、駆動モータ５６の出力軸に固定された駆動ギア５７が従動ギア５５と噛み合っている。この構成によれば、駆動モータ５６を駆動することでＸ線検出器１０３の水平方向の回転角を調整することができる。
次に、本実施形態におけるテレビカメラ１０２とＸ線検出器１０３との相対的な位置合わせを行う処理の一例を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
まずはじめに、Ｘ線検出器１０３上に所定の基準物体を被検体として載置し、Ｘ線発生部１０１からＸ線を照射してそのＸ線像を取得する。基準物体としては例えば、一定のカルシウムを含有した、上記の基準マークと同形状のファントムを使用する。本処理では、この基準物体のＸ線像をＸ線検出器照準として使用する。
表示部１０５は、テレビカメラ１０２により撮像される光学像を基準マークと共に表示する。本処理では、この基準マークをテレビカメラ照準として使用する。表示部１０５は更に、Ｘ線検出器１０３で得られる基準物体のＸ線像であるＸ線検出器照準を重畳表示する。
オペレータは、表示部１０５に表示されたテレビカメラ照準４０１を認識する（Ｓ３０１）。次に、オペレータは、表示部１０５の映像上にＸ線検出器照準４０２が映っているかを確認する（Ｓ３０２）。ここで、Ｘ線検出器照準４０２が、図４に示される状態のように映っていなければ、図５に示されるようにＸ線検出器照準４０２が映る状態になるまでＸ線検出器１０３を移動する。
図５に示されるようにＸ線検出器照準４０２が映る状態が認識されると（Ｓ３０４）、テレビカメラ照準４０１の中心位置とＸ線検出器照準４０２の中心位置とが一致しているかを確認する（Ｓ３０５）。両者の中心位置が一致していない場合は、図６に示されるように、両者の中心位置が一致するまでＸ線検出器１０３を移動する（Ｓ３０６）。
テレビカメラ照準４０１の中心位置とＸ線検出器照準４０２の中心位置とが合致したことが確認できたら、次に、テレビカメラ照準４０１の回転角とＸ線検出器照準４０２の回転角とが一致しているかを確認する（Ｓ３０７）。両者の回転角が一致していなければ、図７に示されるように両者が一致するまでＸ線検出器１０３を回転させる（Ｓ３０８）。
テレビカメラ照準４０１とＸ線検出器照準４０２の回転角が合致することが確認できたら、本実施形態では更に、テレビカメラ照準４０１の大きさとＸ線検出器照準４０２の大きさとが合致しているかを確認する（Ｓ３０９）。両方の大きさが合致していない場合は、図８に示されるように、両方の大きさが合致するまでテレビカメラ１０２のズーム機能によってズーム倍率の調整を行う（Ｓ３１０）。
なお、上述した、Ｓ３０５及びＳ３０６における中心位置の補正、Ｓ３０７及びＳ３０８における回転角の補正、Ｓ３０９及びＳ３１０のズーム倍率の調整については、それらの順序を変えてもよい。
また、Ｘ線検出器照準の中心位置を補正するためにＸ線検出器１０３を移動させるＳ３０６については、テレビカメラ１０２で取得される画像の画像処理、又は、Ｘ線検出器１０３で取得されるＸ線画像の画像処理によって代替が可能である。また、Ｘ線発生部１０１及びテレビカメラ１０２を移動させることによって、Ｘ線検出器照準の中心位置を補正することも可能である。
また、Ｘ線検出器照準の回転角を補正するためにＸ線検出器１０３を回転させるＳ３０８については、テレビカメラ１０２で取得される画像の画像処理で代替が可能である。あるいは、テレビカメラ１０２の回転、又は、テレビカメラ１０２の光学系の回転によっても代替が可能である。また、Ｘ線発生部１０１及びテレビカメラ１０２を移動させることによって、Ｘ線検出器照準の回転角を補正することも可能である。
また、テレビカメラ１０２のズーム機能による倍率調整を行うＳ３１０については、テレビカメラ１０２で取得される画像の画像処理、又は、テレビカメラ１０２の移動によって代替が可能である。あるいは、Ｘ線検出器１０３で取得されるＸ線像の画像処理、又は、Ｘ線管２００の移動、又は、Ｘ線焦点の選択によっても代替が可能である。
また、図４乃至８に示した例では、テレビカメラ照準４０１とＸ線検出器照準４０２の例として十字形の照準を用いたが、十字形の照準の場合、上下反転及び／又は左右反転し状態で照準の合致が行われる可能性がある。そこで、上下反転や左右反転を起こさない強固な補正を行うため、図９の（ａ）に示すように、非線対称かつ非点対称な形状のものを用いるとよい。あるいは、図９の（ｂ）に示すように、非線対称かつ非点対称に配置された複数個のマーク及び物体を用いてもよい。
また、図９の（ｃ）に示すように、照準として、テレビカメラ１０２の撮像枠に対応するマーク及びＸ線検出器１０３の外枠に配置された物体を用いると、簡易な形状の物体を加えるだけで、非線対称かつ非点対称な照準を作ることが可能である。
実施形態に係るＸ線回診車の外観を示す斜視図である。 実施形態におけるＸ線発生部及びテレビカメラの構成を示す図である。 実施形態におけるテレビカメラとＸ線検出器との相対的な位置合わせを行う処理の一例を示すフローチャートである。 、 、 、 、 、実施形態におけるテレビカメラとＸ線検出器との相対的な位置合わせを行う処理を説明する図である。 非線対称かつ非点対称に配置される複数の照準の例を示す図である。 Ｘ線検出器の移動機構の一例を示す図である。 Ｘ線検出器の回転機構の一例を示す図である。
符号の説明
１００：Ｘ線回診車
１０１：Ｘ線発生部
１０２：テレビカメラ
１０３：Ｘ線検出器
１０４：フットペダル
１０５：表示部

Claims (11)

  1. Ｘ線発生源で発生し被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することにより被検体のＸ線像を撮像するＸ線撮像手段と、
    前記Ｘ線発生源と被検体との間に設けられ、Ｘ線を透過し可視光線を反射するハーフミラーと、
    前記ハーフミラーで反射した被検体表面の光学像を撮像するための光学撮像手段と、
    前記光学撮像手段により撮像される光学像と共に当該光学像の基準位置を示す基準マークを表示し、更に、所定の基準物体を被検体として前記Ｘ線撮像手段により撮像して得られたＸ線像を重畳表示する表示手段と、
    前記表示手段に表示される前記基準物体が前記基準マークと合致するように前記Ｘ線撮像手段と前記光学撮像手段との少なくともいずれか一方の位置姿勢を調整する調整手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記調整手段は、
    前記表示手段に表示される前記基準物体の中心位置が前記基準マークの中心位置と一致するように前記Ｘ線検出器を移動させる移動手段と、
    前記表示手段に表示される前記基準物体の回転角が前記基準マークの回転角と一致するように前記Ｘ線検出器を回転させる回転手段と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記調整手段は、
    前記表示手段に表示される前記基準物体と前記基準マークとが同じ大きさになるように前記光学撮像手段のズーム倍率を調整する倍率調整手段と、
    を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
  4. 前記基準マーク及び前記基準物体はそれぞれ十字形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
  5. 前記基準マーク及び前記基準物体はそれぞれ、非線対称かつ非点対称な形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
  6. 前記基準マーク及び前記基準物体はそれぞれ、非線対称かつ非点対称に配置された複数個のマーク及び物体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
  7. 前記基準マークを構成する前記複数個のマークは、前記光学撮像手段の撮像枠に対応するマークを含み、前記基準物体を構成する前記複数個の物体は、前記Ｘ線検出器の外枠に配置された物体を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
  8. Ｘ線発生源で発生し被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することにより被検体のＸ線像を撮像するＸ線撮像手段と、
    前記Ｘ線発生源と被検体との間に設けられ、Ｘ線を透過し可視光線を反射するハーフミラーと、
    前記ハーフミラーで反射した被検体表面の光学像を撮像するための光学撮像手段と、
    前記光学撮像手段により撮像される光学像と共に当該光学像の基準位置を示す基準マークを表示し、更に、所定の基準物体を被検体として前記Ｘ線撮像手段により撮像して得られたＸ線像を重畳表示する表示手段と、
    前記表示手段に表示される前記基準物体が前記基準マークと合致するように前記Ｘ線像と前記光学像とのいずれか一方に対して画像処理を行う画像処理手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  9. Ｘ線発生源で発生し被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することにより被検体のＸ線像を撮像するＸ線撮像手段と、
    前記Ｘ線発生源と被検体との間に設けられ、Ｘ線を透過し可視光線を反射するハーフミラーと、
    前記ハーフミラーで反射した被検体表面の光学像を撮像するための光学撮像手段と、
    前記光学撮像手段により撮像される光学像と共に当該光学像の基準位置を示す基準マークを表示し、更に、所定の基準物体を被検体として前記Ｘ線撮像手段により撮像して得られたＸ線像を重畳表示する表示手段と、
    前記表示手段に表示される前記基準物体と前記基準マークとが同じ大きさになるように、前記光学撮像手段のズーム倍率を調整する調整手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  10. Ｘ線発生源で発生し被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することにより被検体のＸ線像を撮像するＸ線撮像手段と、
    前記Ｘ線発生源と被検体との間に設けられ、Ｘ線を透過し可視光線を反射するハーフミラーと、
    前記ハーフミラーで反射した可視光線に基づいて被検体表面の光学像を撮像するための光学撮像手段と、
    前記光学撮像手段により撮像される光学像と共に当該光学像の基準位置を示す基準マークを表示し、更に、前記Ｘ線撮像手段により撮像されたＸ線像を重畳表示する表示手段と、
    前記Ｘ線検出器の位置姿勢を調整する調整手段と、
    を備えた撮像装置において、前記光学撮像手段と前記Ｘ線検出器との相対的な位置合わせを行う方法であって、
    所定の基準物体を被検体として前記Ｘ線撮像手段により撮像し、
    前記表示手段に表示される前記基準物体の中心位置が前記基準マークの中心位置と一致するように前記Ｘ線検出器を前記調整手段により移動させ、
    前記表示手段に表示される前記基準物体の回転角が前記基準マークの回転角と一致するように前記Ｘ線検出器を前記調整手段により回転させる、
    ことを特徴とする方法。
  11. 前記光学撮像手段は、ズーム倍率を調整するズーム調整手段を備え、
    前記方法は更に、前記表示手段に表示される前記基準物体と前記基準マークとが同じ大きさになるように前記光学撮像手段のズーム倍率を前記ズーム調整手段により調整する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
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