JP5490981B2 - Ｘ線装置及び、その作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、身体マップの再構成の方法に関する。本発明は、限定しないが医用撮像、非破壊Ｘ線制御、及びさらに具体的には、医療診断装置の分野において格別に有利に適用することができる。本発明はまた、身体マップの再構成のためにこの種の方法を含むＸ線装置に関する。

関連技術のＸ線診断装置はＸ線画像取得装置である。これらの装置は、生体、特に人体の内部に位置する器官の画像又は場合によっては画像系列を得るために用いられている。このようなＸ線装置の一例を図１に示す。

図１のＸ線装置は、患者を中心として様々な方向で回転することを可能にする移動部品を有している。これらの移動部品は、空間の三つ全ての次元で移動することが可能である。これらの移動部品は一般的には、一方の端部にＸ線管を、また他端に検出器を含むＣアームから成っている。この管は、Ｘ線ビームを一つの放出方向に沿って放出することを可能にする。

検出器４は、放出方向で管３に対向してＣアーム２に係留されている。検出器４は、検出器を放出方向に上下させるのに用いられる昇降装置に連結されている。

Ｃアームは、Ｘ線装置のアイソセンタ１２を通る軸１１の周りで回転する回転アーム７によって支柱６に連結されている。支柱６は、Ｘ線装置のアイソセンタ１２を通る軸１３の周りで回転する。

Ｘ線装置はまた、検査テーブル８すなわち寝台を有し、この上に患者９が横臥する。検査テーブル８はＣアーム２の内部に配置されており、管３が検査テーブルの下方に位置し、検出器４が検査テーブルの上方に位置するようになっている。

三つ全ての要素すなわち支柱６、回転アーム７及びＣアーム２が、互いに対して蝶番式で取り付けられている。支柱６、回転アーム７及びＣアーム２のこの蝶番式取り付けによって、Ｘ線装置１は三つの次元で移動することが可能になっている。Ｘ線装置１の移動部品の三つの次元でのこの運動は、被検査器官の何枚かの画像を様々な入射角で撮影することを可能にする。

放射線検査では、施術者がＣアーム２及び／又は支柱６及び／又は回転アーム７を患者９の周りで移動させ、特に患者の身体の検査したい部分の周りで移動させる。よりよい品質の画像を得るために、検出器４に付設されている昇降装置５が患者に向かって下降する。この昇降装置が患者９に向かって下降している間には、検出器４が患者９と衝突する危険性が存在する。

関連技術では、患者との衝突の危険性を防ぐために、Ｘ線装置は、仮想的な患者の仮想的な容積測定身体のモデルをデータベース内に有している。仮想的な患者のこのモデルは、固定された単純な形状を含んでいる。Ｘ線装置はまた、Ｘ線装置の様々な要素のモデルをデータベース内に有している。

仮想的な患者のモデルと組み合わされるＸ線装置のモデルは、仮想的な患者の身体の近接の検出の事象時、又はＸ線装置の要素の一つの仮想的な患者の身体との接触の事象時に、Ｘ線装置の移動部品の運動を減速させることを狙いとしたものである。Ｘ線装置のモデルと仮想的な患者との間の接触によって装置は停止する訳ではなく、単に減速するだけである。従って、衝突防止システム１０は、Ｘ線装置のモデルと仮想的な患者の身体のモデルとの組み合わせに関連付けされていなければならない。この衝突防止システム１０は、近接検出器及び／又は接触検出器であってよい。この衝突防止システムは、実際の患者との接触の事象時には装置の移動部品の運動を停止させる。
米国特許出願公開第２００７／００１４４５２号明細書

しかしながら、これらのＸ線装置には欠点がある。放射線検査時に、患者の形態学的特徴が仮想的な患者の形態学的特徴と同じでないと、検出器と患者との間の衝突の危険性は極めて大きくなる。

患者の寸法が仮想的な患者の寸法よりも小さい場合には、移動部品の運動の減速及びＸ線の投影が実際の患者から離隔した距離で行なわれる。この場合には、検出器が患者に十分に接近していないため、低線量のＸ線でのラジオグラフィを受けている身体部分の高品質画像を与えることができない。

患者の寸法が仮想的な患者の寸法よりも大きい場合には、移動部品は、検出器と患者との間の衝突を防ぐのが手遅れになってから減速し又は停止する。

この衝突防止システムでは、Ｃアーム及び／又は支柱及び／又は回転アームが最高速度にあり、且つ実際の患者の形態学的特徴が仮想的な患者よりも大きいときに、検出器と、検出器と患者との間に位置している患者の部分との間の衝突の危険性を抑えるために、施術者はこれらの移動部品の速度を手動で低下させなければならない。施術者はまた、実際の患者の形態学的特徴が仮想的な患者よりも小さいときには、検出器をこの実際の患者に手動で近付けなければならない。

移動部品が最高速度にあるときに、施術者は患者の怪我を常に懸念している。結果として、これらの移動部品が移動しているときに施術者は一定程度の重圧下にある。すると、施術者は、患者の怪我の危険性がない場合でも移動部品の速度を抑えがちになる。これにより、Ｘ線機械の生産性が低下する。

この形式のＸ線装置の利用は本質的に、施術者がＸ線装置の移動部品の速度を制御する動作に関係付けられる。従って、移動部品の速度は最高値になることはない。

さらに、施術者とは医師又は看護士又はこれらの装置を利用する可能性の高い全ての人員であってよく、これらの人員は、Ｘ線装置の移動部品の速度を操作し得るようになるために訓練されていなければならない。

本発明は、以上に述べた関連技術の欠点を克服することを正確に狙いとしている。この目的のために、本発明は、実際の患者の身体の輪郭の再構成の方法であって、好ましくは学習による方法を提案する。実際の患者の形態学的特徴のこの再構成は、上述の動作から、仮想的な患者の形態学的特徴、及びこの仮想的な形態学的特徴の利用に伴う欠点をなくす。

このことを行なうために、従来のセンサに加えて、検出器はＸ線の放出方向に配置されているアンテナを有する。このアンテナは電極を有する。患者の周りの移動部品の各々の位置において、これらの電極は、患者の身体と検出器との間の距離を同時に測定する。検出器に対する検査テーブルの空間内位置の事前知識を得ることにより、測定された距離をアンテナの各々の電極に割り当てることが可能になる。

これらのデータは、位置及び容積測定形態の患者の身体マップを得るために、データベースへ伝送される。これにより、移動部品の患者の皮膚に対する位置の実時間知見が得られる。

このように、検出器の運動と、アンテナの電極の測定及びセンサの測定とを組み合わせることにより、検査テーブルに載置された任意の導電性物体の容積測定マップの取得が可能になる。

身体マップのこの形式の再構成は、割り当てられた距離から、Ｘ線装置の移動部品の運動について速度を統御することを可能にする。本発明のこの方法は完全に客観的であり、施術者の動作による影響を受けない。

検査の開始前の患者の身体マップの容積測定再構成によって、被検査器官をアイソセンタに予備配置するのに掛かる時間が短縮し、またこの予備配置動作に必要とされるＸ線量が不要になる。アイソセンタは、ビームの中心軸と、Ｘ線管の回転運動又は曲線の軸との間の交点に位置する点である。本発明では、器官のアイソセンタでのこの予備配置はＸ線を用いずに行なわれ、このようにして、検査時に患者が受けるＸ線の量の減少を可能にする。

同様に、患者の身体マップの容積測定再構成は、検出器と患者の身体との間の距離を最適化することを可能にし、これにより患者が受けるＸ線量を減少させる。患者の身体の各々の点と検出器との間の距離についての情報を用いてＸ線量を調節する。

患者の身体マップの容積測定再構成は、画質を改善することを狙いとしている。

放射線検査では、患者の身体マップの容積測定再構成を用いて、曝射される患者の皮膚の各々の区画について放射線検査時に蓄積されたＸ線量を算出する。

患者の身体マップの容積測定再構成は、高速取得段階の前の予備的な衝突防止試験段階を不要にすることを狙いとしている。

患者の身体マップの容積測定再構成は、二つの取得段階の間に起こったあらゆる移動を検出するために、患者の位置の検証の実行を可能にする。これにより、画像の減算を必要とする検査の二つの段階の間に患者が移動していた場合の造影剤の注入を防ぐ。

さらに明確に述べると、本発明の目的は、身体マップの三次元（３Ｄ）再構成の方法であって、この方法では、
Ｘ線管と、この管に対向するように配置されている検出器に固定されている昇降装置とを担持するＸ線装置のアームを、身体に対して相対的な軌跡に沿って移動させ、
昇降装置を検出器から身体に向けて降下させ、
検出器の縁に配置されているセンサを用いてＸ線照射野の外部に位置している身体の部分について検出器との間の距離の測定を行ない、
これら測定された距離に従って身体に対する検出器の昇降装置の接近速度を自動的に制御し、
ここで、
検出器とＸ線照射野内に位置している身体の部分との間の距離についての測定が行なわれ、
検出器とＸ線照射野内に位置している身体の部分との間の距離の測定、及び検出器とＸ線照射野の外部に位置している身体の部分との間の距離の測定は、測定された距離を身体の各々のピクセルに割り当てる画像学習ベースへ伝送され、
学習ベースは、身体マップの３Ｄ再構成パラメータを出力する。

本発明は、以下の特徴の１又は複数を含み得る。すなわち、
検出器の身体への接近速度が上述の測定された距離から算出され、
算出された接近速度及び身体マップの３Ｄ再構成に従って検出器の昇降装置の運動の速度を自動的に制御し、
検出器と身体マップの３Ｄ再構成との間の衝突の危険性に従って検出器から身体までの検出位置の距離を自動的に制御し、
身体マップの３Ｄ再構成に応じて身体の厚みを決定し、
身体の厚み及び測定された距離に従って身体が受けるＸ線の強度を調節し、
Ｘ線放出を行なわずに、検出器と患者の身体との間の距離について２種の測定を行ない、
これらの測定を学習ベースへ伝送して、出力において身体マップの粗い３Ｄ再構成を与え、
身体マップの粗い３Ｄ再構成に従って被検査器官をＸ線装置のアイソセンタに配置し、
行ないたい検査に従って管又は身体を予め決められた位置に配置し、
管によって、管のコリメータによって画定される寸法を有するＸ線ビームを再構成された身体マップに放出し、
Ｘ線ビームによるこの表面の曝射時間を測定し、
Ｘ線ビームの測定された曝射時間及び寸法に従って上述の表面での積算Ｘ線量を算出し、
画像の減算を必要とする検査において、身体の管を、行ないたい検査に従って予め決められた位置に配置し、
身体の外被の第一の再構成を決定し、
検出器によって検出されるＸ線から身体の第一のラジオグラフィ画像を形成し、
身体マップの第二の再構成を決定し、
身体マップの第一の再構成を身体マップの第二の再構成と比較し、
身体マップの第二の再構成が身体マップの第一の再構成に対して移動していた場合には、新たなラジオグラフィ画像及び身体マップの新たな再構成を決定して、身体マップのこの新たな再構成を身体マップの第二の再構成と比較し、以下同様に繰り返し、
他の場合には、身体に造影剤を注入して、身体の第二のラジオグラフィ画像を決定し、
第一のラジオグラフィ画像を第二のラジオグラフィ画像と比較して、医学的分析を容易にする。

本発明の目的はまた、
放出方向に沿ってＸ線ビームを放出するＸ線管と、
管に対向するようにＸ線の放出方向に配置されているＸ線検出器と、
Ｘ線検出器を放出方向に上下させるのに用いられる昇降装置と、
検出器及びＸ線管を担持したアームと、
回転アームによって上述のアームに連結されている支柱と、
検出器に配置されているセンサと、
を含むＸ線装置であって、
検出器は、Ｘ線の放出方向に配置されたアンテナを有し、
この装置は、検出器のセンサ及びアンテナによって与えられる検出器と身体との間の距離の同時測定に基づいて、学習ベースから患者の身体の３Ｄ再構成を行なう回路を有する。

本発明は、以下の１又は複数を有し得る。すなわち、
上述の再構成及び測定された距離に基づいて回転アーム及び／又はアーム及び／又は支柱及び／又は昇降装置の速度の自動制御を行なう回路、
上述の再構成及び測定された距離に基づいてＸ線の強度を調節する回路、
再構成された身体マップの表面のＸ線による曝射時間を算出する回路、
上述の表面が受ける積算Ｘ線量を算出する回路、
導電性材料で製造された複数の容量型電極を含む上述のアンテナ、並びに
プラスチックのようなＸ線透過性材料で製造されており、電極がアルミニウムのような導電性材料で製造されている可撓性印刷回路である上述のアンテナ
である。

本発明は、以下の記載及び添付図面からさらに明らかに理解されよう。これらの図面は、純然たる表示のために掲げられており、本発明の範囲を制限するものではない。

図２は、本発明による血管撮影型のＸ線装置１００の空間内での図である。装置１００は、例えばＸ線管１０１及びＸ線検出器１０２を含んでいる。管１０１は、放出方向１０４に沿ってＸ線ビーム１０３を放出する。

管１０１及び検出器１０２は両方とも、Ｃアーム１０５の両端に係留されている。アーム１０５は、図２の例では輪状の形状を有している。検出器１０２は、Ｘ線ビーム１０３を受光するように、放出方向１０４で管１０１に対向してアーム１０５に係留されている。検出器１０２は、該検出器１０２を放出方向１０４に上下させるのに用いられる昇降装置Ａに連結されている。昇降装置Ａはアーム１０５に連結されている。

アーム１０５は、回転アーム１０７によってＬ型支柱１０６に連結されている。管１０１の端部に配置されているコリメータを用いて、管１０１によって放出されるＸ線ビーム１０３に形状を伝達することができる。このように、このコリメータは特にビーム１０３の幅を修正することができる。

Ｘ線装置はまた検査テーブル１０８を有し、この上に患者１０９が横臥している。検査テーブル１０８は、フレーム１１０に固定されて係留されている。検査テーブル１０８はＣアーム１０５の内部に配置されており、管１０１が検査テーブル１０８の下方に位置し、検出器１０２が検査テーブル１０８の上方に位置するようになっている。行なわれる検査を問わず、管１０１及び検出器１０２は好ましくは、この空間的構成を常に保つ。検査によっては、管１０１を検査テーブル１０８の上方に配置し、検出器１０２を検査テーブル１０８の下方に配置してもよい。

このように、患者の身体の一部を透過したビーム１０３を受光したら、検出器１０２は、受光した線の強度に対応する電気信号を放出する。次いで、これらの電気信号を有線リンク（図示されていない）によってコンピュータ１１１へ送信することができる。これらの電気信号はこのコンピュータ１１１によって用いられて、解析される身体の部分に対応する画像を形成する。この画像を、ラジオスコピィについてはこのコンピュータ１１１の画面に表示したり、ラジオグラフィ術については用紙に印刷したりすることができる。

患者１０９の身体の各々の部分の検査を可能にするために、ビーム１０３を患者を中心として多数の方向に配向させることができる。実際に、管１０１及び検出器１０２の位置は利用者によって変更され得る。この目的のために、Ｌ型支柱１０６、回転アーム１０７及びＣ字形アーム１０５の三つ全てが、互いに対して軸回転する位置に蝶番式で取り付けられている。

さらに明確に述べると、Ｌ型支柱は床に蝶番式で取り付けられて、第一のモータ１１２によって床上で軸回転する。このように、モータ１１２は、支柱１０６が垂直軸１１３の周りに回転することを可能にする。特定の実施形態では、支柱１０６は、−１００°〜＋１００°にわたる角度１１４で患者１０９の周りを回転することができる。

回転アーム１０７は支柱１０６に蝶番式で取り付けられて、第二のモータ１１５によって支柱１０６の周りを軸回転する。第二のモータ１１５は、回転アーム１０７が支柱１０６の面に垂直な水平軸１１６の周りに回転することを可能にする。特定の実施形態では、回転アーム１０７は、−１１７°〜＋１０５°にわたる角度１１７でこの軸の周りを回転することができる。

アーム１０５は、リンク１１８の周りを摺動することができる。このように、アーム１０５は、並置された２本のＣアームが描く円板の中心を通る軸１１９の周りを回転することができる。この軸１１９はさらに、図示の位置については軸１１６及び軸１１３に垂直である。

３本の軸１１３、１１６及び１１９の周りでの回転の運動を結合すると、リンク１１８は、Ｘ線１０のビーム１０３が、球面内に含まれるＸ線の全ての放出方向を描くことを可能にする。モータ１１２及び１１５、並びにリンク１１８を介して、ビーム１０３は、多数の可能な配向に沿って患者の各々の部分を透過することができる。

一変形として、装置１００の自由度の数をさらに高めるように、２基よりも多い１１２又は１１５の形式のモータを用いることが可能である。システムの自由度を高めると、管１０１及び検出器１０２の移動が容易になる。このように、幾つかの異なる方法で正確な所与の位置に達することが可能である。

検出器１０２は、縁にセンサ１０２ａが配置されている。これらのセンサ１０２ａは、検出器１０２と、Ｘ線ビーム１０３の照射野内に位置していない患者１０９の身体の部分との間の距離の少なくとも一つの測定を含む情報を装置１に供給することを可能にする。

センサ１０２ａは好ましくは、容量型のものであってよい。他の形式のセンサ、例えば光学式センサ、超音波式センサ又は赤外線式センサを用いてもよい。

容量型センサ１０２ａは、患者が滅菌シートの覆いを介して検出を受けることを可能にする。この形式の容量型センサを用いると、検出器１０２に存在するセンサの数がかなり減少する。患者１０９を覆う滅菌シートはセンサの測定を妨げないので、センサ１０２ａはフィルタ回路を全く有しない。この容量型検出によれば、患者１０９を覆う滅菌シートはセンサ１０２ａでは検出されない。

検出器１０２は、Ｘ線照射野に位置する面にアンテナを有する。このアンテナを図４に示す。アンテナは、Ｘ線照射野において検出器と患者の身体マップとの間に位置する区画の特性を決定するために用いられる。一例では、アンテナは、検出器から患者の身体マップまでのＸ線照射野内の２０ｃｍの距離の特性を決定する。

このアンテナは、画像の品質に影響を与えたり、Ｘ線を妨げたり阻止したりしないでＸ線照射野に位置する全ての導電性物体を検出するように設計されている。

このアンテナは電極を有する。患者の周りでの移動部品の各々の位置において、電極はセンサと同時に、患者の身体と検出器との間の距離を測定する。電極は、検出器が患者から離隔しているときには約１センチメートルの精度で患者の身体と検出器との間の距離の測定を可能にするようにアンテナに配置されている。精度は、検出器が患者の近傍に位置しているときには１ミリメートルの範囲にある。このように、検出器が患者に接近するほど距離の測定の精度が高まり、また身体マップの再構成の精度が高まる。

容量型センサ及びアンテナの電極によって行なわれた測定は、電気信号の形態で外部バスＢによって制御論理ユニット１２０へ伝送される。これらの電気信号は、この制御論理ユニット１０が、画像のデータベースにおいて学習することにより患者の身体マップに対応する３Ｄ画像を再構成することを可能にする。この画像は、制御論理ユニット１２０が各々の時間点での検出器１０２に対する患者の身体の位置の知見を有することを可能にし、この知見は、Ｘ線装置１００の移動部品に呼応して自動制御リンクを設定し、検出器の検出位置の距離についての自動制御リンクを設定し、曝射される身体マップの各々の区画毎の積算Ｘ線量を算出し、患者が受けるＸ線量を調節するために用いられる。

一例では、制御論理ユニット１２０は、マイクロプロセッサ１２１、プログラム・メモリ１２２、データ・メモリ１２３、キーボード１２７を設けた表示スクリーン１２６、並びに入出力インタフェイス１２４及び１２５を含んでいる。マイクロプロセッサ１２１、プログラム・メモリ１２２、データ・メモリ１２３、キーボード１２７を設けた表示スクリーン１２６、並びに入出力インタフェイス１２４及び１２５は、内部バス１２８によって相互接続されている。

実際には、ある動作が装置に帰せられるときには、この動作は装置のプログラム・メモリに記録されている命令コードによって制御される装置のマイクロプロセッサによって実行される。制御論理ユニット１２０はかかる装置である。この制御論理ユニット１２０はしばしば、集積回路の形態で製造される。

プログラム・メモリ１２２は幾つかのゾーンに分割されており、各々のゾーンが装置の一つの作用を果たす命令コードに対応している。本発明の各種変形に応じて、メモリ１２２は、管３の軌跡を設定してこの軌跡に沿った多数の投影を指令する命令コードを含むゾーン１２９を有する。メモリ１２２は、好ましくは検出器と患者の身体との間の距離の同時測定を実行するようにセンサ及びアンテナの電極に指令する命令コードを含むゾーン１３０を有する。メモリ１２２は、患者の身体マップの容積測定再構成を実行する命令コードを含むゾーン１３１を有する。メモリ１２２は、よりよいラジオグラフィ画質を得るために、Ｘ線装置１００の可動部品の速度及び検出器の検出位置の距離の自動制御を行なうために自動制御リンクを設定する命令コードを含むゾーン１３２を有する。

メモリ１２２は、ゾーン１３０で測定された距離に従って放射線検査及び患者の身体の再構成のために患者に加えられるＸ線の強度を調節する命令コードを含むゾーン１３３を有する。メモリ１２２は、各々の入射角又は投影についてＸ線による曝射時間を測定して、曝射される身体の皮膚表面についてのＸ線投与線量の積算を算出する命令コードを含むゾーン１２５を有する。メモリ１２２は、患者の身体の再構成に基づいて、被検査器官をＸ線装置のアイソセンタに自動的に配置する命令コードを含むゾーン１２５を有する。

制御論理ユニット１２０は、様々なセンサ１０２ａ及びアンテナの電極によって届けられる情報、並びにＸ線装置１００のアーム１０５及び／又は支柱１０６及び／又は回転アーム１０７及び／又は昇降装置Ａの速度に基づいて自動制御を可能にする速度制御システムである。制御論理ユニット１２０は、Ｘ線装置１００の各要素と患者１０９の皮膚との間の距離の測定を最適化するときに患者が受ける線量の調節のシステムである。制御論理ユニット１２０はまた、得たい画質、昇降装置Ａの接近速度及び身体マップの再構成に従って検出器の位置の距離に対する自動制御を設定するシステムである。制御論理ユニット１２０は、患者の曝射される皮膚表面についてのＸ線投与線量の積算を算出するシステムである。

放射線検査では、施術者が入力インタフェイス１２４の命令Ｃ１及び／又はＣ２及び／又はＣ３及び／又はＣ４を起動すると、制御論理ユニットは、作動させられた命令に対応する指示Ｏ１及び／又はＯ２及び／又はＯ３及び／又はＯ４を出力インタフェイス１２５へ送る。これらの指示Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４を用いて、モータ１１２、モータ１１５、リンク１１８、昇降装置Ａの運動の開始をそれぞれ作動させる。モータ１１２は支柱１０６を軸１１３の周りに移動させ、リンク１１８はアーム１０５を軸１１９の周りに移動させ、昇降装置Ａは検出器１０２を移動させる。

図３は、本発明の方法を具現化する手段を示す。本発明のこの具現化形態では、患者の身体の再構成の方法は、ディジタル検出器によって制御論理ユニットへ直接与えられるデータから得られる。

図３を参照して述べると、ステップ２００において、施術者が、所与の入射角についての命令Ｃ１及び／又はＣ２及び／又はＣ３及び／又はＣ４を起動する。制御論理ユニットはステップ２０１を適用して、検出器と患者の身体との間の好ましくは絶対値としての距離の測定のための指示をセンサ及び射線アンテナへ送る。制御論理ユニットは測定を同時に取得する。

第一の２種の測定が得られたら直ちに、制御論理ユニットはステップ２０２を適用する。ステップ２０２では、制御論理ユニットは患者の身体マップの再構成のためのアルゴリズムを適用する。この再構成アルゴリズムは、例えば決定樹、ニューラル・ネットワーク又は他にはサポート・ベクタ・マシンを用いてデータベースにおける学習によって得られる。この再構成を実行するために、制御論理ユニットは、距離の測定を画像学習ベースへ伝送し、学習ベースは測定された距離を身体の各々のピクセルに割り当てる。学習ベースは、身体マップの３Ｄ再構成のためのパラメータを出力する。

実際に、固有のものである患者の形状、並びに検査テーブル、管及び検出器の空間的位置の事前知識によって、距離測定から患者の身体の再構成が可能になる。

制御論理ユニットは、センサ及びアンテナによって生成されたこれらの第一の２種の距離測定から患者の身体マップの粗い再構成を与える。

ステップ２０３では、制御論理ユニットはこの患者の身体マップの粗い再構成を用いて、被検査器官をＸ線装置のアイソセンタに直接配置する。これにより第一に、関連技術では２分間超が掛かっていた再配置時間の解消が可能になる。第二に、被検査器官をアイソセンタに配置するのに必要とされていたＸ線量が不要になる。

ステップ２０４では、昇降機Ａを患者１０９に向けて降下させる。この降下の最中に、検出器のセンサ及びアンテナは、検出器と患者の身体との間の好ましくは絶対距離である距離の同時測定を継続的に実行する。

ステップ２０５では、ステップ２０４で行なわれた測定を制御論理ユニットへ伝送する。検出器保護本体が近いほど、すなわち距離の絶対値の減少が大きいほど、制御論理ユニットによって受信される信号は強くなる。

ステップ２０６では、制御論理ユニットは、検出器によって取得された各々の新たな測定に再構成アルゴリズムを適用する。検出器によって制御論理ユニットへ与えられる測定される距離の個数が多いほど、身体マップの再構成が細かくなる。というのは、患者の身体マップの再構成の精度を高めるのに利用可能なデータがさらに多くなるからである。

ステップ２０７では、制御論理ユニットは、患者の身体の再構成及び測定された距離に従ってＸ線装置のアーム１０５及び／又は支柱１０６及び／又は回転アーム８及び／又は昇降装置Ａの速度に対する自動制御を確立する。制御論理ユニットはＸ線装置に対し、アーム１０５及び／又は支柱１０６及び／又は回転アーム８及び／又は昇降装置Ａの減速又は継続的な加速又は停止を統御する。昇降装置Ａのこの減速が制御論理ユニットによって行なわれるという事実から、昇降装置が最高速度に留まる時間が最適化される。また、検出器と患者１０９との間の衝突の危険性が最小限に抑えられる。

ステップ２０７では、制御論理ユニットはまた、昇降装置Ａの接近速度、得たい画質及び身体マップの再構成に従って検出器の検出位置の距離に対する自動制御を確立する。このように、制御論理ユニットは検出器の最適な検出位置の距離を決定することを可能にする。この最適な位置の距離では、検出器は、この距離による患者との衝突を絶対に生ずることなく、同時に最適なラジオグラフィ画質を可能にしつつ、患者に可能な限り接近している。

Ｘ線装置が正しい入射角に位置したら、すなわち検出器が最適な検出位置の距離に位置したら直ちに、施術者は、Ｘ線の放出を作動させるための命令を起動する。結果的に、Ｘ線管は、Ｘ線強度、さらに一般的にはＸ線量と呼ばれる量を放出して、患者の身体を透過させて検査を行なう。これらのＸ線強度は、管によってＸ線ビームの形態で放出される。管に装着されたコリメータを用いてＸ線ビームの寸法を決定する。

ステップ２０８では、制御論理ユニットは、患者が受ける線量を調節する。この目的のために、制御論理ユニットは患者の厚みを算出する。この厚みは、測定された距離及び身体マップの再構成に基づいて算出される。線量の調節は、患者の身体マップの再構成及び患者の算出厚みに従って行なわれる。

ステップ２０９では、制御論理ユニットは、患者の各々の曝射される皮膚表面について積算Ｘ線量を算出する。この目的のために、制御論理ユニットは、Ｘ線ビームを受ける位置にある再構成された身体マップの区画についてＸ線曝射時間を測定する。ビームの寸法及び測定された曝射時間に応じて、制御論理ユニットは、身体マップのこの区画についての積算Ｘ線量を算出する。この積算Ｘ線量は、一定量を超えるとＸ線が突然変異の誘発剤となるため１回の検査過程で制限されなければならない。

曝射された区画についての積算Ｘ線量の算出によって、画像の品質を低下させずに患者の身体マップの新たな区画に向けて管を移動させなければならない瞬間を決定することが可能になる。このことから、例えば曝射時間が一般的には極めて長い外科手術時に、患者の身体の部分について患者が受ける投与線量の限界時間を知ることが可能になる。

ステップ２１０では、制御論理ユニットは検出器を上昇させて管を被検査器官の周りの新たな入射角に移動させる。幾つかのラジオグラフィ検査では、制御論理ユニットは、被検査器官の新たなラジオグラフィ画像を得るためにステップ２０４に戻る。

画像減算検査の場合には、制御論理ユニットはステップ２１１〜ステップ２１５を適用する。ステップ２０９において制御論理ユニットによって与えられるラジオグラフィ画像はこの場合には、マスク画像と一般に呼ばれる。

ステップ２１１では、制御論理ユニットは、検出器と患者の身体との間の距離の測定のための指示をセンサ及びアンテナへ送信する。

この新たな入射角において２種の第一の測定が得られたら直ちに、制御論理ユニットはステップ２１２を適用する。ステップ２１２では、制御論理ユニットは、患者の身体マップの再構成のためのアルゴリズムを適用する。

制御論理ユニットは、センサ及びアンテナによって実行されるこれら第一の２種の距離の測定から患者の身体の粗い再構成を与える。

ステップ２１３では、制御論理ユニットは、ステップ２１２で得られた患者の身体マップの新たな再構成と、ステップ２０２及びステップ２０６で得られた患者の身体マップの古い再構成との間のずれの可能性を検証する。

二つの身体マップが互いに対して同じ位置にない場合には、制御論理ユニットはステップ２１４を適用する。他の場合には、ステップ２１５を適用する。

ステップ２１４では、制御論理ユニットは、二つの身体マップが同じ位置になるまでステップ２００〜ステップ２１３を再び適用する。ステップ２１５では、制御論理ユニットは、患者の体内に被検査器官に対して造影剤を注入する。制御論理ユニットは、造影剤を用いたときの被検査器官の新たなラジオグラフィ画像を与える。

制御論理ユニットは、造影剤の注入を行なわないで得られたラジオグラフィ画像と造影剤を用いて得られたラジオグラフィ画像との減算を行なう。この減算は施術者に対し、解析にさらに適した最終画像を与える。

このようにして得られた画像は、診断を実行するために又は外科手術の実行時の支援として専門医によって読影される。

患者にとっては、本発明は、安全性、検査の速度及び姿勢の安楽さを高めることを狙いとしている。また施術者にとっても、安全性、画質、速度、人間工学的品質及び利用し易さを高めることを狙いとしている。

この形式のＸ線装置は、患者の周りでのアーム１０５及び／又は支柱１０６及び／又は回転アーム１０７及び／又は昇降装置Ａの移動時の施術者に対する重圧の程度を小さくする。アーム１０５及び／又は支柱１０６及び／又は回転アーム１０７及び／又は昇降装置Ａの速度が制御論理ユニットによって統御されるという事実から、移動速度命令について施術者の側の動作がかなり少なくなると同時にＸ線装置１００の生産性が高まる。

本発明は、回転アーム１０７及び／又は支柱１０６及び／又はアーム１０５が最高速度にあるときに患者の怪我の危険性を一切伴わずに検出器を患者に接近させて配置するのに掛かる時間を最適化する。このようにして、検出器の接近速度に対する自動制御を確立して、患者が受けるＸ線量を調節する。

図４は、アンテナの模式図の一例を示す。アンテナ３００は、Ｘ線照射野に位置する検出器の一面に配置される。アンテナ３００はＸ線透過性材料、例えばプラスチックで製造される。アンテナ３００は可撓性多層印刷回路である。アンテナは、少なくとも２個の電極３０１を有する。図３の例では、アンテナ３００は２５個の電極３０１を有する。

電極３０１は、予め決められた幾何学的構成に従ってアンテナ２５のプラスチック・フィルムに印刷される。この幾何学的構成は、得たい測定及び検出したい器官に従って決定される。これらの電極は、全ての有用ゾーンを網羅するために何本かの軸に沿って配向される。図３の例では、電極３０１は規則的な格子を形成している。一変形では、電極３０１が不規則な格子を形成していてもよい。各電極３０１は相異なる寸法を有していてよい。図３の例では、電極は３０１全て同じ寸法を有している。

測定の精度を高めるためには、可能な限り多くのアンテナをＸ線照射野に配置することができる。電極の数が多いほど、測定の分解能は高まる。さらに、幾つかの電極と何枚かのプラスチック・フィルムとを組み合わせると、測定される距離の分解能が高まる。

電極３０１の表面積は、測定される距離の精度を与える。従って、表面積が３６ｃｍ^２である場合、すなわち電極の１辺が６センチメートルである場合には、検出器が患者から一定の距離に位置しているときには１ｃｍの精度で１５ｃｍの測定の距離を達成することができる。検出器が患者の身体に接近するほど精度の向上は大きくなり、ミリメートル単位にすることができる。

制御論理ユニットは、電極３０１によって、アンテナ３００と患者の身体との間の距離の測定を同時に命令する。これらの測定は、導電路３０２を介して電子回路板へ送られる。最後に、電子回路板は、行なわれた測定を制御論理ユニットへ送信する。これらの測定は、患者の身体マップを再構成するためにカバーの容量型センサによって行なわれた測定と組み合わされて、このようにして管及び／又は検出器の接近速度の自動制御、検出器と再構成された身体マップとの間の距離の自動制御、患者の各々の曝射される皮膚表面についての積算Ｘ線量の計算、及びＸ線量の調節が可能になる。

アンテナの電極及び検出器のセンサは、各々のピクセルが１個ずつの電極によって構築されているようなピクセル・カメラの等価構成を形成する。このカメラを患者の身体に沿って移動させると、学習過程によって患者の身体マップの３Ｄ再構成の構築が可能になる。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

関連技術の血管撮影型のＸ線装置の模式図であり、背景技術の項で説明されている。 本発明による血管撮影型のＸ線装置の模式図である。 本発明による方法を具現化する手段を示す図である。 本発明によるアンテナの模式図である。

符号の説明

１ Ｘ線装置
２ Ｃアーム
３ Ｘ線管
４ 検出器
５ 昇降装置
６ 支柱
７ 回転アーム
８ 検査テーブル
９ 患者
１０ 衝突防止システム
１１ 軸
１２ アイソセンタ
１３ 軸
１００ Ｘ線装置
１０１ Ｘ線管
１０２ Ｘ線検出器
１０２ａ センサ
１０３ Ｘ線ビーム
１０４ 放出の方向
１０５ Ｃアーム
１０６ Ｌ型支柱
１０７ 回転アーム
１０８ 検査テーブル
１０９ 患者
１１０ フレーム
１１１ コンピュータ
１１２ 第一のモータ
１１３ 垂直軸
１１４ 角度
１１５ 第二のモータ
１１６ 水平軸
１１７ 角度
１１８ リンク
１１９ 軸
１２０ 制御論理ユニット
１２１ マイクロプロセッサ
１２２ プログラム・メモリ
１２３ データ・メモリ
１２４、１２５ 入出力インタフェイス
１２６ 表示スクリーン
１２７ キーボード
１２８ 内部バス
１２９〜１３５ ゾーン
Ａ 昇降装置
Ｂ 外部バス
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 命令
Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４ 指示
２００〜２１５ ステップ
３００ アンテナ
３０１ 電極
３０２ 導電路

Claims (8)

1. Ｘ線装置のアームを、身体に対して相対的な軌跡に沿って移動させるステップであって、前記Ｘ線装置が、Ｘ線管と、該Ｘ線管に対向するように配置されている検出器とを担持し、前記検出器が昇降装置に固定され、前記昇降装置が前記アームに接続する、前記移動させるステップと、
   前記昇降装置と前記検出器を前記身体に向けて降下させるステップと、
   前記検出器の縁に配置されているセンサを用いてＸ線照射野の外部に位置している前記身体の複数の部分と前記検出器との間の距離を測定するステップと、
   前記測定された距離に従って前記身体に対する前記昇降装置の接近速度を制御するステップと、
   前記検出器の１つの面上のアンテナを用いて前記Ｘ線照射野内に位置している前記身体の複数の部分と前記検出器との間の距離を測定するステップと、
   前記検出器と前記Ｘ線照射野内に位置している前記身体の前記複数の部分との間の測定された前記距離、及び前記検出器と前記Ｘ線照射野の外部に位置している前記身体の前記部分との間の測定された前記距離を、画像学習ベースへ伝送するステップと、
   前記身体の各ピクセルに対する前記測定された距離に少なくとも基づいて、前記身体の３Ｄ再構成を出力するステップと、
   を備え、
   さらに、
   前記３Ｄ再構成に応じて、前記身体の厚みを決定するステップと、
   前記身体の前記厚み及び前記測定された距離に従って、前記身体が受けるＸ線の強度を調節するステップを含んでいる、
   Ｘ線装置の作動方法。
2. 前記検出器の前記身体への接近速度を前記測定された距離から算出するステップと、
   前記算出された接近速度及び前記３Ｄ再構成に従って前記昇降装置の運動速度を制御するステップと、
   を含んでいる請求項１に記載のＸ線装置の作動方法。
3. 前記検出器と前記３Ｄ再構成との間の衝突の危険性に従って前記検出器から前記身体までの検出位置を制御するステップ
   を含んでいる請求項１に記載のＸ線装置の作動方法。
4. Ｘ線放出を行なわずに、前記検出器と前記身体との間の距離の少なくとも２種の測定を行なうステップと、
   該測定を前記学習ベースへ伝送するステップと、
   前記３Ｄ再構成に従って、被検査器官を前記Ｘ線装置のアイソセンタに配置するステップと、
   を含んでいる請求項１に記載のＸ線装置の作動方法。
5. 行ないたい検査に従って、管又は前記身体を予め決められた位置に配置するステップと、
   前記管のコリメータにより画定される寸法を有するＸ線ビームを再構成された身体マップに放出するステップと、
   前記Ｘ線ビームによるこの表面の曝射時間を測定するステップと、
   該測定された曝射時間及び前記Ｘ線ビームの前記寸法に従って、前記表面での積算Ｘ線量を算出するステップと、
   を含んでいる請求項１に記載のＸ線装置の作動方法。
6. 放出方向に沿ってＸ線ビームを放出するＸ線管と、
   前記管に対向するように配置されており、前記放出方向に配置された面を有しているＸ線検出器と、
   該Ｘ線検出器を前記放出方向に上下させるのに用いられる昇降装置と、
   前記検出器及び前記Ｘ線管を担持したアームと、
   回転アームにより前記アームに連結されている支柱と、
   前記検出器の縁に配置されているセンサと、
   前記検出器の前記面上のアンテナと、
   を備えたＸ線装置であって、
   当該装置は、前記検出器の前記センサ及び前記アンテナにより与えられる前記検出器と当該検出器に対向して配置される身体との間の距離の同時測定に基づいて、学習ベースから得たデータを使用して前記身体の三次元（３Ｄ）再構成を生成するように構成された回路と、
   前記再構成及び前記測定された距離に基づいて前記Ｘ線の強度を調節する回路と、
   前記Ｘ線による前記再構成された身体マップの表面の曝射時間を算出する回路と、
   前記表面が受ける積算Ｘ線量を算出する回路と、
   を有する、
   Ｘ線装置。
7. 前記再構成及び前記測定された距離に基づいて前記回転アーム及び／又は前記アーム及び／又は前記支柱及び／又は前記昇降装置の速度の自動制御を行なう回路
   を含んでいる請求項６に記載の装置。
8. 前記アンテナは、導電性材料で製造された複数の容量型電極を含むと共に、Ｘ線透過性材料で製造された可撓性印刷回路をさらに含んでいる、
   請求項６に記載の装置。

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