JP4534459B2

JP4534459B2 - 外科用ｘ線装置

Info

Publication number: JP4534459B2
Application number: JP2003352408A
Authority: JP
Inventors: 章中川; 剛岡本; 達也清水
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005111152A

Description

この発明は、被検体との相対位置を三次元的に変更可能なＣ型アームを備え、透視・撮影したＸ線画像をモニタなどの画像表示手段に表示させる外科用Ｘ線装置に関する。

従来のこの種の外科用Ｘ線装置として、装置本体に、被検体との相対位置を三次元的に変更可能なＣ型アームと、このＣ型アームの一端側に備えられ、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、Ｃ型アームの他端側に備えられ、透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器に取り付けられたＴＶカメラと、このＴＶカメラからの画像データを処理する画像処理部と、この画像処理部で処理された画像データに基づき画像を表示するモニタとを備えているものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

このように構成されている従来装置では、例えば、Ｘ線管からＸ線を被検体に照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し、ＴＶカメラを介して透過Ｘ線像をモニタで確認する。そして、モニタを観察しつつ透視を行い、関心部位が撮影視野のほぼ中央に位置するようにＣ型アームの位置を調節し、その後、関心部位の撮影を行う。
特開２００１−４３９９４号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、モニタに映し出された画像が傾いている場合には、Ｘ線検出器に取り付けられているＴＶカメラを適宜に回転させて再び透視を行い、モニタ上で画像の天地が正しくなるように傾きを調節した上で撮影を行う。したがって、最終的な画像を撮影するまでに余計な被曝を被検体に与えてしまうという問題がある。

また、上記のような画像の回転角度の他に、所望の撮影を行うために、Ｘ線管の可動絞り、例えば、平行コリメータや八角コリメータの設定を変えて撮影することがあるが、その場合にも上記のように試行錯誤を行って適切な設定になるようにしている。したがって、同様に余計な被曝を被検体に与えてしまうという問題がある。

なお、上述したＴＶカメラの回転やＸ線管の可動絞りの設定を調節するには、Ｃ型アームを支持している支持台側に設けられているボタンなどを操作するが、一般的には操作部がモニタとは離れた位置にあることからその調節が煩雑であるという問題もある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、設定を直接的に行ってその結果を仮想的に表示することにより、撮影のための設定を容易に行うことができ、被検体への被曝を低減することができる外科用Ｘ線装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被検体との相対位置を変更するために三次元的に変位可能に構成されたＣ型アームと、前記Ｃ型アームの一端側に設けられ、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｃ型アームの他端側に設けられ、透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器に取り付けられたＴＶカメラと、前記ＴＶカメラからの画像データを処理する画像処理手段と、前記画像処理手段で処理された画像データに基づき画像を表示する画像表示手段とを備えた外科用Ｘ線装置において、前記Ｘ線管の可動絞り、前記ＴＶカメラの回転角度の設定のうち少なくとも一つを、前記画像表示手段の表示画面上にて指示するための指示手段と、前記画像表示手段に表示されている画像に対して、前記指示手段により指示された設定を仮想的に施した画像を前記画像表示手段に表示する仮想処理手段とを備え、前記仮想的に施した画像を前記画像表示手段に表示した状態で、前記指示手段により指示された設定に基づき、前記Ｘ線管の可動絞り、又は前記ＴＶカメラの回転の一つを実際に実施する制御部を備えたことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、可動絞りや回転角度の設定を画像表示手段の表示画面上にて指示手段により直接的に指示し、その設定を仮想処理手段によって仮想的に施し、その結果を画像表示手段に対して表示する。このように指示手段により直接的に設定を指示し、その設定による結果を仮想的に表示するので、その設定による結果を簡単に予測することができ、撮影のための設定を容易に行うことができる。また、試行錯誤のＸ線照射回数を少なくすることができるので、被検体への被曝を低減することができる。

ここでいう「直接的に指示する」とは、例えば、画面上の画像付近を指示手段で指示し、その画像の天地などが正しくなるように画像の回転方向を指定したり、可動絞りの移動先を指示手段により画面上の画像付近で指定したりすることである。

各発明において、前記指示手段は、前記画像表示手段の表示面に表示されているカーソルを移動させることに基づき指示を行うポインティングデバイスであることが好ましい（請求項３）。マウスやトラックボールなどのポインティングデバイスでは画面上のカーソルを移動させて直接的な指示が可能である。

また、前記指示手段は、前記画像表示手段に表示されている画像または設定を指示するとともに所望設定となるように移動させるドラッグ＆ドロップに基づき指示を行うことが好ましい（請求項４）。例えば、画像の一部位を指示し、それを回転させたい角度だけ回転させるように移動させるドラッグ＆ドロップを行うことで、細かい操作や数値指定を行う必要がなく、撮影者がより感覚的に設定を行うことができる。

この発明に係る外科用Ｘ線装置によれば、可動絞りや回転角度の設定を表示画面上にて直接的に指示し、その設定を仮想的に施し、その結果を表示する。このように指示手段により直接的に設定を指示し、その設定による結果を仮想的に表示するので、その設定による結果を簡単に予測でき、撮影のための設定を容易に行うことができる。また、試行錯誤のＸ線照射回数を少なくすることができるので、被検体への被曝を低減することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、この実施例に係る外科用Ｘ線装置の概略構成を示す外観図であり、図２は概略構成を示すブロック図であり、図３は画像表示モニタの表示例を示した模式図である。

この装置の移動可能に構成された装置本体１は、被検体にＸ線を照射するＸ線管３と、被検体Ｍを透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器としてのイメージインテンシファイア５とを被検体Ｍを挟んで対向する状態でＣ型アーム７の両端に取り付けて構成されたＸ線撮像機構９を備えている。

Ｃ型アーム７は、装置本体１に対して鉛直方向に昇降可能（Ｒ１）に、かつ水平方向に進退可能（Ｒ２）に構成されている。さらに、アーム支持体１１は、鉛直方向の軸心周りに回転可能（Ｒ３）に取り付けられている。Ｃ型アーム７は、水平方向の軸心周りで回転可能（Ｒ４）であって、アーム支持体１１に対して円弧状に移動可能（Ｒ５）に取り付けられている。

透視・撮影の際には、Ｃ型アーム７を上述した各方向へ移動させて位置調整し、撮影方向や撮影位置あるいは撮影範囲（撮影倍率）などを調節する。

アーム支持体１１の基部１２側の下部には、ベース部１３が設けられている。その内部には制御部１５が備えられている。この制御部１５は、Ｘ線管３に高電圧を供給する高電圧装置を制御したり、Ｘ線管３に取り付けられているコリメータ１６（可動絞りであり、アイリスとも呼ばれる）の開度を調節したり、Ｘ線管３に対する回転（Ｒ６）を調節する。また、制御部１５は、イメージインテンシファイア５に取り付けられたＴＶカメラ１７の制御と、イメージインテンシファイア５に対するＴＶカメラ１７の回転角度（Ｒ７）も調節する。

上述した方向Ｒ１〜Ｒ７の選択及びその移動量や、コリメータ１６の開度やＴＶカメラ１７の回転などに関する設定は、ベース部１３の上面に設けられている操作パネル１９で撮影者によって行われる。その操作及び操作量は、制御部１５に入力される。そして、コリメータ１６に対する操作が絞り駆動部２１を介して行われ、ＴＶカメラ１７に対する操作がＴＶカメラ回転駆動部２３を介して行われる。

装置本体１の近傍には、図示しないケーブルにより装置本体１に接続され、移動可能に構成されている台車２５が配置されている。この台車２５は、処理ユニット２７と、二台の画像表示モニタ２９Ａ，２９Ｂ（画像表示手段）と、キーボード３１と、マウス３３（ポインティングデバイス）とを備えている。

処理ユニット２７は、ＴＶカメラ１７からの信号である画像データを記憶する画像メモリ３５を備えている。その記憶容量は、撮影された画像を複数フレーム分記憶可能なように設定されているのが好ましいが、少なくとも最後に透視・撮影された画像を記憶可能な容量であることが好ましい。画像メモリ３５の画像データは、表示用メモリ３７に一旦書き込まれ、画像表示モニタ２９Ａ，２９Ｂに対して出力される。これにより、例えば、画像表示モニタ２９Ａには透視・撮影された直後の画像が表示され、画像表示モニタ２９Ｂには後述するメニュー表示に重ねて透視・撮影された画像などが表示される。

なお、画像表示モニタ２９Ｂの表示面側には、タッチパネル３９が取り付けられている。このタッチパネル３９は二次元的位置を検出してその信号を出力するものであり、その位置信号は仮想処理部４１（仮想処理手段）に与えられる。また、同様の位置信号は、マウス３３からも出力される。

仮想処理部４１は、後述するように、位置信号に基づきメニュー表示に対するカーソルや撮影者の指の位置を判断し、どの処理が選択されたかに応じて後述するような各種の仮想処理を施す。その後、図示しない撮影スイッチが操作された場合には、その仮想処理に応じ、制御部１５を介して絞り駆動部２１やＴＶカメラ回転駆動部２３などを制御し、透視・撮影を行う。

画像表示モニタ２９Ｂには、例えば、図３に示すようなメニュー表示がされている。
すなわち、表示面の右側大部分を占める撮影画像表示領域４２に設定されたイメージインテンシファイア５の視野領域４３と、この視野領域の左側を占めるメニュー領域４５とである。視野領域４３は、透視・撮影された最後の画像が表示されるとともに、撮影者による後述するような操作中及び操作後の操作画像が表示される。

メニュー領域４５は、上から順に、回転処理４７と、平行コリメータ回転処理４９と、平行コリメータ開度調節処理５１と、八角コリメータ開口調節処理５３などとなっている。また、回転処理４７は、左から順に、処理を選択・非選択とするための選択ボタン４７ａと、反時計回り方向に所定角度回転させる第１のボタン４７ｂと、時計回りに所定角度回転させる第２のボタン４７ｃとを備える。同様に、平行コリメータ回転処理４９は、選択ボタン４７ａと、第１のボタン４７ｂと、第２のボタン４７ｃとを備える。また、平行コリメータ開度調節処理５１は、選択ボタン５１ａと、コリメータ１６を平行に開口させてその開度を狭くする第１のボタン５１ｂと、その開度を広くする第２のボタン５１ｃとを備えている。八角コリメータ開口調節処理５３は、選択ボタン５３ａと、コリメータ１６を八角コリメータとして作動させてその径を狭くする第１のボタン５３ｂと、その径を広くする第２のボタン５３ｃとを備えている。

なお、上記の選択ボタン４７ａ，４９ａ，５１ａ，５３ａは、撮影者の意図に反してマウス３３やタッチパネル３９に触れて操作が行われてしまう不具合を防止するために設けられている。

仮想処理部４１は、以下に説明するようにマウス３３やタッチパネル３９からの位置信号に基づき各種の処理を行う。ここでは処理として、図４から図７を参照して画像の回転処理と、八角コリメータ開口調節処理を例に採って説明する。なお、図４は画像回転を指示する態様を示した模式図であり、図５は画像回転を指示する他の態様を示した模式図であり、図６は八角コリメータの調節を指示する態様を示した模式図であり、図７は八角コリメータの調節後に撮影された画像の例を示す模式図である。

まず、撮影者がマウス３３を操作して指示する場合について図４を参照して説明する。
この場合、既に装置本体１の操作パネル１９を操作して透視または撮影が行われ、そのときの画像が画像表示モニタ２９Ａ，２９Ｂに表示されているものとする。その画像は、図中にアルファベットＡで示すように、天地が傾き左側に傾斜した画像ｆであったものとする。

撮影者は、この画像の天地を修正するために、マウス３３を操作し、まずはカーソルＣをメニュー領域４５に移動させて回転処理４７の選択ボタン４７ａをクリックして指示する。次いで、第２のボタン４７ｃをクリックしつつ、視野領域４３に表示されている画像ｆ（図４中に実線で示す）の天地が正しく表示されるまで繰り返す（図４中に点線で示す）。あるいは、視野領域４３内にカーソルＣを位置させ、所定位置でマウス３３のボタンをクリックしたまま維持し、所定角度カーソルＣを移動させてその位置でボタンを離す、いわゆるドラッグ＆ドロップという操作を行う。その操作は、例えば、図４に示すように、画像ｆのアルファベットＡにおける頂部付近にカーソルＣを移動してクリックし、そのまま二点鎖線で示すようにドラッグしてボタンを離すようになる。なお、この操作を、画像ｆの頂部以外の箇所で行ってもよく、例えば、撮影画像表示領域４２で行ってもよい。また、画像ｆのうち、１２時方向になって欲しい箇所にカーソルＣを移動させ、そこでクリックするように操作してもよい。これにより、画像ｆのその箇所が１２時方向に向くように回転処理される。

この他、図５に示すように、撮影者がマウス３３を操作することなく自身の指先を用いてもよい。
すなわち、指で操作ボタン４７ａを指示した後、上述したマウス３３による操作と同様に、画像ｆのアルファベットＡにおける頂部付近に触れたままで時計方向に向かって指ＦＧを移動させ、画像ｆの天地が正しくなった状態で指ＦＧをタッチパネル３９から離すのである（図５中に実線で示す画像ｆ及び点線で示す画像ｆ）。このように操作しても上述したマウス３３による操作と同様の操作を行うことができる。

上述した処理が行われると、その回転処理が仮想処理部４１により仮想的に施され、その結果が画像表示モニタ２９Ｂに表示される。この表示が撮影者に対して調節の目安を示すことになる。そして、撮影者がそれで良いと判断した場合には、図示しない撮影スイッチを操作する。すると、仮想処理部４１から制御部１５に対して回転処理に応じた情報が送られ、制御部１５がＴＶカメラ回転駆動部２３を駆動し、ＴＶカメラ１７を操作量に応じた角度だけ回転させた後に実際の撮影が行われる。その結果、画像表示モニタ２９Ａには、先に仮想的に行った処理とほぼ同じ画像ｆが天地正しく表示されることになる。

次に、図６を参照し、八角コリメータ開口調節処理５３を例に採って説明する。

ここでは、画像ｆが既に天地正しく調整されているが、視野領域４３のほぼ中央部に小さく画像ｆが表示されているとする。この場合には、例えば、八角コリメータ開口調節処理５３の選択ボタン５３ａをクリックし、続いて、マウス３３を操作してカーソルＣを視野領域４３の最大径付近に移動し（図６中に実線のカーソルＣで示す）、マウス３３のボタンをクリックするとともに画像ｆの近くまでドラッグした後にマウス３３のボタンを離してドラッグする（図６中に点線のカーソルＣで示す）。すると、そのドラッグに合わせて点線で示す八角コリメータ枠５５（簡易的に円形で示す）が表示される。画像ｆを囲う適宜の位置でドロップを行うと、その位置に八角コリメータ枠５５（図中の点線）が表示される。これが撮影者にとって調整の目安となる。また、ドラッグすることなく、画像ｆのあるポイントにカーソルＣを移動させてクリックすると、その箇所に八角コリメータ枠５５が表示されるようにしてもよい。

八角コリメータ枠５５の位置が撮影者によって良いと判断され、図示しない撮影スイッチが操作されると、仮想処理部４１から制御部１５に対してコリメータ１６の開口調節処理に応じた情報が送られ、制御部１５が絞り駆動部２１を駆動し、コリメータ１６を八角コリメータとして作動させるとともにその操作量に応じて開口径を調整した後に実際の撮影が行われる。その結果、画像表示モニタ２９Ａには、先に仮想的に行った処理とほぼ同じ画像ｆが八角コリメータととともに表示されることになる。

その表示は、例えば、図７に示すようになる。
すなわち、画像表示モニタ２９Ａに画像ｆが表示されるとともに、視野の外縁から、上述して直接的に調整した八角コリメータ枠５５に相当する位置までが黒く遮蔽された状態でコリメータ１６による陰影が表示される。これは、上述した八角コリメータ５５の調整処理において八角コリメータ枠５５を直接的に移動した位置にまで陰影が位置することを示しており、上述した仮想処理を行うことにより予め予測することができたものである。換言すると、仮想処理を行うことにより、Ｘ線を照射する試行錯誤を繰り返すことなく、最終的に所望する画像を撮影するための調整が容易にできることを意味する。

上述したように、可動絞りや回転角度の設定を画像表示モニタ２９Ｂの表示画面上にてマウス３３や指により直接的に指示し、その設定を仮想処理部４１によって仮想的に施し、その結果を画像表示モニタ２９Ｂに対して表示する。このようにマウス３３や指により直接的に設定を指示し、その設定による結果を仮想的に表示するので、その設定による結果を簡単に予測することができ、撮影のための設定を容易に行うことができる。また、試行錯誤のＸ線照射回数を少なくすることができるので、被検体Ｍへの被曝を低減することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、Ｘ線検出器としてイメージインテンシファイア５を例に採って説明したが、これに代えて、例えば、多数のＸ線検出素子を縦横にアレイ配列して構成されたフラットパネル検出器（ＦＰＤ）等を採用してもよい。

（２）上述した実施例では、画像表示手段として二台の画像表示モニタ２９Ａ，２９Ｂを採用しているが、３台以上の画像表示モニタを用いてもよく、また１台だけの画像表示モニタを用いてもよい。

（３）上述した実施例では、指示手段及びポインティングデバイスとしてマウス３３を例示しているが、例えば、トラックボールやスタイラスペンを採用してもよい。

（４）上述した実施例では、画像表示モニタ２９Ｂのメニュー領域４５に表示されるメニューとして図４のような構成を採用している。これは一例であり、操作する内容によりその表示が異なるものである。

実施例に係る外科用Ｘ線装置の概略構成を示す外観図である。実施例に係る外科用Ｘ線装置の概略構成を示すブロック図である。画像表示モニタの表示例を示した模式図である。画像回転を指示する態様を示した模式図である。画像回転を指示する他の態様を示した模式図である。八角コリメータの調節を指示する態様を示した模式図である。八角コリメータの調節後に撮影された画像の例を示す模式図である。

符号の説明

Ｍ … 被検体
１ … 装置本体
３ … Ｘ線管
５ … イメージインテンシファイア（Ｘ線検出器）
７ … Ｃ型アーム
９ … Ｘ線撮像機構
１６ … コリメータ
１７ … ＴＶカメラ
２１ … 絞り駆動部
２３ … ＴＶカメラ回転駆動部
２９Ａ，２９Ｂ … 画像表示モニタ（画像表示手段）
３３ … マウス（指示手段、ポインティングデバイス）
３９ … タッチパネル（指示手段）
４１ … 仮想処理部（仮想処理手段）
４５ … メニュー領域
５５ … 八角コリメータ枠
Ｃ … カーソル
ｆ … 画像

Claims

被検体との相対位置を変更するために三次元的に変位可能に構成されたＣ型アームと、前記Ｃ型アームの一端側に設けられ、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｃ型アームの他端側に設けられ、透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器に取り付けられたＴＶカメラと、前記ＴＶカメラからの画像データを処理する画像処理手段と、前記画像処理手段で処理された画像データに基づき画像を表示する画像表示手段とを備えた外科用Ｘ線装置において、前記Ｘ線管の可動絞り、前記ＴＶカメラの回転角度の設定のうち少なくとも一つを、前記画像表示手段の表示画面上にて指示するための指示手段と、前記画像表示手段に表示されている画像に対して、前記指示手段により指示された設定を仮想的に施した画像を前記画像表示手段に表示する仮想処理手段とを備え、前記仮想的に施した画像を前記画像表示手段に表示した状態で、前記指示手段により指示された設定に基づき、前記Ｘ線管の可動絞り、又は前記ＴＶカメラの回転の一つを実際に実施する制御部を備えたことを特徴とする外科用Ｘ線装置。
請求項１に記載の外科用Ｘ線装置において、
前記制御部は、前記仮想的に施した画像を前記画像表示手段に表示した状態で撮影者による指示を受けて、前記指示手段により指示された設定に基づき、前記Ｘ線管の可動絞り、又は前記ＴＶカメラの回転の一つを実際に実施することを特徴とする外科用Ｘ線装置。
請求項１に記載の外科用Ｘ線装置において、前記指示手段は、前記画像表示手段の表示面に表示されているカーソルを移動させることに基づき指示を行うポインティングデバイスであることを特徴とする外科用Ｘ線装置。
請求項１から３のいずれかに記載の外科用Ｘ線装置において、前記指示手段は、前記画像表示手段に表示されている画像または設定を指示するとともに所望設定となるように移動させるドラッグ＆ドロップに基づき指示を行うことを特徴とする外科用Ｘ線装置。