JP5581704B2

JP5581704B2 - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP5581704B2
Application number: JP2010014041A
Authority: JP
Inventors: 英樹藤井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: JP2011152197A

Description

この発明は、Ｘ線撮影装置に関する。

このようなＸ線撮影装置においては、従来、コリメータランプを使用して被検者に対して光を照射することにより、撮影位置の確認を行っている（特許文献１参照）。しかしながら、コリメータランプにより撮影位置の確認を行っても、撮影部位の微妙な角度誤差や、体の重なりを確認することは困難である。また、内臓と骨部の重なり等、体内の部位の位置の確認までは不可能である。

このため、実際にＸ線撮影を行う前に、位置確認のための透視を行い、この位置確認のための透視により被検者の位置等を確認した上で、実際のＸ線撮影を行うようにしたＸ線撮影装置も提案されている（特許文献２参照）。

２００７−２２９３８７号公報２０００−１２２８０号公報

特許文献２に記載のＸ線撮影装置においては、実際のＸ線撮影の前に透視作業を行う必要があることから、検査を迅速に実行することは不可能である。また、透視撮影を行うことができるＸ線撮影装置は、一般的に高価であり、全ての検査施設に設置されているわけではない。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、高価で操作に時間がかかるＸ線透視撮影装置を使用する必要が無く、容易に撮影位置の位置確認を行い、迅速にＸ線撮影を実行することが可能なＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段によるＸ線の検出値に基づいてＸ線撮影画像を表示する画像表示部と、２段階に押圧可能な操作ボタンを備え、第１、第２の信号を送信可能なハンドスイッチと、前記ハンドスイッチから第１の信号が送信されたときに、前記Ｘ線管に対し、陽極の回転開始と、陰極のフィラメントへの通電の指示を送信し、前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線を照射させるとともに、前記ハンドスイッチから第２の信号が送信されたときに、前記Ｘ線管からＸ線撮影に必要な通常線量または通常エネルギーのＸ線を照射させる制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線が照射されるときに、前記画像表示部に表示する画像を低解像度とするとともに、前記Ｘ線管からＸ線撮影に必要な通常線量または通常エネルギーのＸ線が照射されるときに、前記画像表示部に表示する画像を高解像度とする画像処理部を備える。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線が照射されるときに、前記画像表示部に入力される画像信号に乗算するゲインを上げるとともに、前記Ｘ線管からＸ線撮影に必要な通常線量または通常エネルギーのＸ線が照射されるときに、前記画像表示部に入力される画像信号に乗算するゲインを下げる画像処理部を備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記低線量または低エネルギーのＸ線を照射するときには、前記Ｘ線管に付与する管電圧は前記通常線量または通常エネルギーのＸ線を照射するときと同じ値とし、前記Ｘ線管に付与する管電流時間積を前記通常線量または通常エネルギーのＸ線を照射するときより小さい値とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、コリメータランプと可動絞りとを備えたコリメータ機構をさらに備え、当該コリメータ機構により規定される曝射範囲に前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線を照射させる。

請求項１に記載の発明によれば、低線量または低エネルギーのＸ線により位置確認用の画像を表示して位置確認を行った後、通常線量または通常エネルギーのＸ線によりＸ線撮影を行うことができることから、容易に撮影位置の位置確認を行い、迅速にＸ線撮影を実行することが可能となる。このとき、高価で操作に時間がかかるＸ線透視撮影装置を使用する必要がない。

また、低線量または低エネルギーのＸ線により位置確認用の画像を表示して位置確認を行うときに、Ｘ線撮影の準備を実行することができる。このため、その後のＸ線撮影を迅速に行うことが可能となるとともに、ハンドスイッチにおける操作ボタンを順次押圧することで、位置確認とＸ線撮影を速やかに連続して実行することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、低線量または低エネルギーのＸ線により位置確認用の画像を表示して位置確認を行うときに、画像表示部に表示する画像を低解像度とすることにより、画像の表示に要する時間を短縮することができる。このため、位置確認を速やかに完了して、その後のＸ線撮影を迅速に行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、低線量または低エネルギーのＸ線により位置確認用の画像を表示して位置確認を行うときに、Ｘ線のエネルギーの低さにより画像表示部に表示される画像が暗くなるという現象を防止することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、撮影に必要な部位を適切に表示しながら、被検体へのＸ線の被曝量を減少させることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、コリメータ機構により規定される曝射範囲に前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線を照射させることから、被検体への被曝量をさらに減少させることが可能となる。

この発明に係るＸ線撮影装置の概要図である。この発明に係るＸ線照射装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。コリメータ機構７の斜視図である。Ｘ線管３の概要図である。ハンドスイッチ８０の概要図である。この発明に係るＸ線撮影装置によるＸ線撮影動作を示すフローチャートである。この発明に係るＸ線撮影装置によるＸ線撮影動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線撮影装置の概要図である。

このＸ線撮影装置は、被検体である被検者１を載置するテーブル２と、被検者１に向けてＸ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線検出手段としてのフラットパネルディテクタ４と、コリメータランプ５および可動絞り６を備えるコリメータ機構とを備える。Ｘ線管３から照射されたＸ線は、被検者１を透過してフラットパネルディテクタ４に入射する。フラットパネルディテクタ４は、入射したＸ線に対応した画像信号を出力する。

図２は、この発明に係るＸ線照射装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

このＸ線照射装置は、装置全体を制御する制御部１０と、制御時等にデータが記憶される記憶部１１とを備える。この制御部１０は、図１に示すコリメータランプ５および可動絞り６を備えるコリメータ機構７と接続されている。また、この制御部１０は、キーボード８４、ハンドスイッチ８０および上述したフラットパネルディテクタ４と接続されている。また、この制御部１０は、上述したＸ線管３と、Ｘ線管制御部８を介して接続されている。さらに、この制御部１０は、ＣＲＴ等の表示部９１と、画像処理部９を介して接続されている。

図３は、上述したコリメータ機構７の斜視図である。

このコリメータ機構７は、コリメータランプ５と、４枚の可動絞り６を備える。Ｘ線撮影を行うときには、コリメータランプ５を点灯した状態で、図示しない駆動モータにより可動絞り６を各々移動させることにより、Ｘ線の曝射範囲Ｅを設定する。そして、この状態でＸ線管３からＸ線を照射することにより、４枚の可動絞り６により規定された曝射範囲ＥにのみＸ線が照射される。

図４は、上述したＸ線管３の概要図である。

このＸ線管３は、放射窓３７を有し、Ｘ線を遮蔽するために鉛が内張されたケーシング３６を備える。このケーシング３６内には、真空排気されたガラスバルブ３１が配設されている。このガラスバルブ３１内には、一対の図示を省略したフィラメントを有し、熱電子Ａを発生させる陰極３２と、この陰極３２から放出された熱電子Ａを受けてＸ線Ｂを発生する回転陽極（ターゲット）３３とが配設されている。この回転陽極３３は、モータロータ３４と接続されている。このモータロータ３４は、ガラスバルブ３１の外部に配設されたモータステータ３５により高速回転される。回転陽極３３から発生したＸ線Ｂは、ケーシング３６に設けられた放射窓３７から放射される。

このＸ線管３においては、陰極３２のフィラメントの立ち上げのための時間と、回転陽極３３が所定の回転数に達するまでの時間が必要となる。このため、装置の稼働直後には、低線量のＸ線のみを照射することができる。そして、装置稼働後、数秒程度の時間が経過することにより、Ｘ線撮影に必要な通常線量のＸ線を照射することが可能となる。

図５は、上述したハンドスイッチ８０の概要図である。

このハンドスイッチ８０は、この発明の入力手段として機能するものであり、オペレータが把持する把持部８３と、この把持部８３の一端に配設された第１、第２操作ボタン８１、８２を備える。これらの第１、第２操作ボタン８１、８２は、連続して２段階に押圧が可能なボタンとなっている。そして、第１操作ボタン８１が押圧されたときには、制御部１０に向けて第１信号が送信され、第２操作ボタン８２が押圧されたときには、制御部１０に向けて第２信号が送信される。

次に、上述したＸ線撮影装置によるＸ線撮影動作について説明する。図６および図７は、この発明に係るＸ線撮影装置によるＸ線撮影動作を示すフローチャートである。

なお、この実施形態に係るＸ線撮影方法においては、低線量のＸ線を照射して位置確認用Ｘ線撮影画像を画像表示部９１に表示するとともに、Ｘ線管３によるＸ線撮影の準備を開始する準備工程と、Ｘ線撮影に必要な通常線量のＸ線を照射して、Ｘ線撮影画像を画像表示部９１に表示するＸ線撮影工程とが実行される。

Ｘ線撮影を開始するときには、最初に、初期設定を行う（ステップＳ１）。この初期設定時には、準備工程において照射される低線量のＸ線照射条件と、Ｘ線撮影時において照射される通常線量のＸ線照射条件が設定される。例えば、Ｘ線撮影時に画像を適切に撮影するためのＸ線撮影条件として、管電圧が７５キロボルト、管電流が３２０ミリアンペア、Ｘ線のパルス幅が８０ミリセカンドと設定された場合には、準備工程におけるＸ線撮影条件は次のようにして決定される。

すなわち、管電圧は主として撮影に必要な部位によって決定されることから、準備工程においても撮影に必要な部位を適切に表示するため、管電圧はＸ線撮影時と同様に７５キロボルトに設定される。そして、管電流時間積については、これをＸ線撮影時の２００分の一程度としても、撮影位置の設定は可能であることと、パルス幅を１０ミリセカンド程度以下にしたいこと等を考慮し、例えば、管電流が１６ミリアンペア、Ｘ線のパルス幅が８ミリセカンドと設定される。これにより、被検者１へのＸ線の被曝量を大幅に減少させることが可能となる。

初期設定が完了すれば、コリメータ機構７により概略撮影位置を確認する（ステップＳ２）。具体的には、コリメータランプ５を点灯させた状態で４枚の可動絞り６を移動させることにより、被検者１に対して光を照射し、その照射領域を確認することで図２に示すＸ線の曝射範囲Ｅを設定する。

そして、適切な撮影位置が確認できれば（ステップＳ３）、制御部１０が画像処理部９に指令を出し、画像表示部９１に表示する画像の解像度を低解像度に設定する（ステップＳ４）。例えば、通常の解像度が２０００画素×２０００画素の４メガバイトで画像を表示している場合、低解像度においては、５００画素×５００画素の０．２５メガバイトで画像を表示させる。これにより、表示に必要なデータ量が１／１６となる。また、フラットパネルディテクタ４で検出され画像処理部９を介して画像表示部９１に入力される画像信号に乗算するゲインを大きな値とする（ステップＳ５）。

この状態において、オペレータによりハンドスイッチ８０における第１ボタン８１が押圧されるのを待つ。オペレータによりハンドスイッチ８０における第１ボタン８１が押圧され、第１の信号がハンドスイッチ８０から制御部１０に送信されれば（ステップＳ６）、Ｘ線管制御部８の指令により、Ｘ線管３から低線量のＸ線が照射される（ステップＳ７）。

Ｘ線管３から照射され被検者１を通過したＸ線はフラットパネルディテクタ４により検出される。フラットパネルディテクタ４による検出値は、制御部１０に入力され、制御部１０は、画像処理部９を介して画像表示部９１に画像信号を送信する。画像表示部９１は、この画像信号に応じて、位置確認用のＸ線撮影画像を表示する。このときには、上述したように、画像処理部９により、画像表示部９１に表示する画像の解像度が低解像度に設定されている。このため、画像の表示に要する時間を短縮することができ、位置確認を速やかに完了して、その後のＸ線撮影を迅速に行うことが可能となる。また、このときには、上述したように、画像表示部９１に入力される画像信号に乗算するゲインが大きな値に設定されている。このため、Ｘ線管３から照射されるＸ線が低線量であるにもかかわらず、画像表示部９１に表示される画像が暗くなるという現象を防止することができる。

なお、上述した解像度の設定とゲインの設定とは、初期設定工程（ステップＳ１）の前に行われてもよく、また、オペレータによりハンドスイッチ８０における第１ボタン８１が押圧され、第１の信号がハンドスイッチ８０から制御部１０に送信されたときに行われてもよい。

この状態において、オペレータは画像表示部９１に表示されたＸ線画像を見て撮影位置の適否を判定する（ステップＳ８）。すなわち、概略撮影位置については、先にコリメータ機構７を利用して確認しているが、コリメータ機構７による撮影位置の確認では、撮影部位の微妙な角度誤差や、体の重なりを確認することは困難であり、また、内臓と骨部の重なり等、体内の部位の位置の確認までは不可能である。このため、この撮影位置確認工程において、画像表示部９１に表示されたＸ線画像に基づいて撮影位置の適否を判定する。このときには、画像表示部８に表示される画像の解像度が低くなっているが、診断を行うわけではなく、位置の確認のみであることから問題はない。

撮影位置が適切でない場合には、オペレータはハンドスイッチ８０における第１ボタン８１の押圧を解除して、撮影を中断する（ステップＳ９）。そして、再度、ステップＳ１に戻って撮影をやり直す。このときには、被検者１が被曝するＸ線量は、極めて小さいことから、再撮影を行っても全く問題はない。

また、上述したように、画像表示部９１に表示する画像の解像度を低解像度に設定し、画像信号に乗算するゲインを大きな値に設定した後には、画像表示部９１への表示状態はこのままに維持した状態で、制御部１０が画像処理部９に指令を出し、画像表示部９１に表示する画像の解像度を高解像度に設定する（ステップＳ１０）。また、フラットパネルディテクタ４で検出され画像処理部９を介して画像表示部９１に入力される画像信号に乗算するゲインを小さな値とする（ステップＳ１１）。

この状態において、オペレータによりハンドスイッチ８０における第２ボタン８２が押圧されるのを待つ。そして、撮影位置が適切であった場合には（ステップＳ９）、オペレータがハンドスイッチ８０における第２ボタン８２を押す。オペレータによりハンドスイッチ８０における第２ボタン８２が押圧され、第２の信号がハンドスイッチ８０から制御部１０に送信されれば（ステップＳ１２）、Ｘ線管制御部８の指令により、Ｘ線管３から通常の撮影時に必要とされる通常線量のＸ線が照射される（ステップＳ１３）。

Ｘ線管３から照射され被検者１を通過したＸ線はフラットパネルディテクタ４により検出される。フラットパネルディテクタ４による検出値は、制御部１０に入力され、制御部１０は、この画像信号を記憶部１１に取り込むとともに（ステップＳ１４）、画像処理部９を介して画像表示部９１に画像信号を送信する。画像表示部９１は、この画像信号に応じて、位置確認用のＸ線撮影画像を表示する。

このときには、上述したように、画像処理部９により、画像表示部９１に表示する画像の解像度が高解像度に設定されている。このため、画像表示部９１に診断に必要な高解像度の画像が表示される。また、上述したように、画像表示部９１に入力される画像信号に乗算するゲインは小さな値に設定されている。このため、Ｘ線管３から照射されるＸ線の線量に応じた明るさの画像が画像表示部９１に表示される。

以上のように、この発明に係るＸ線撮影装置によれば、オペレータが自然な流れで、撮影位置の確認とＸ線撮影を実行することができ、また、撮影位置が適切でなかった場合の再撮影時にも、被検者１に対する被曝量を最小とすることが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、管電圧を７５キロボルトという一定値に維持した状態で、低線量のＸ線照射条件として、管電流が１６ミリアンペアでＸ線のパルス幅が８ミリセカンドという条件を採用するとともに、通常線量のＸ線照射条件として、管電流が３２０ミリアンペアでＸ線のパルス幅が８０ミリセカンドという条件を採用している。すなわち、上述した実施形態においては、Ｘ線管３から照射されるＸ線の線量を、低線量から通常線量に変更している。

これに対して、Ｘ線管３に付与する管電圧を変更することにより、Ｘ線管３から照射されるＸ線のエネルギーを、低エネルギーから通常エネルギーに変更するようにしてもよい。この場合においては、Ｘ線の周波数分布が、通常エネルギー側から高エネルギー側にシフトすることになる。また、管電圧、管電流およびパルス幅の全てを変更することにより、Ｘ線のエネルギーを、低エネルギーから通常エネルギーに変更するようにしてもよい。

１被検者
２テーブル
３Ｘ線管
４フラットパネルディテクタ
５コリメータランプ
６可動絞り
７コリメータ機構
８Ｘ線管制御部
９画像処理部
１０制御部
１１記憶部
３１ガラスバルブ
３２陰極
３３回転陽極
３４モータロータ
３５モータステータ
３７放射窓
８０ハンドスイッチ
８１第１ボタン
８２第２ボタン
８３把持部
９１画像表示部

Claims

被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管と、
前記Ｘ線管から照射され被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段によるＸ線の検出値に基づいてＸ線撮影画像を表示する画像表示部と、
２段階に押圧可能な操作ボタンを備え、第１、第２の信号を送信可能なハンドスイッチと、
前記ハンドスイッチから第１の信号が送信されたときに、前記Ｘ線管に対し、陽極の回転開始と、陰極のフィラメントへの通電の指示を送信し、前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線を照射させるとともに、前記ハンドスイッチから第２の信号が送信されたときに、前記Ｘ線管からＸ線撮影に必要な通常線量または通常エネルギーのＸ線を照射させる制御手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線が照射されるときに、前記画像表示部に表示する画像を低解像度とするとともに、前記Ｘ線管からＸ線撮影に必要な通常線量または通常エネルギーのＸ線が照射されるときに、前記画像表示部に表示する画像を高解像度とする画像処理部を備えるＸ線撮影装置。
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線が照射されるときに、前記画像表示部に入力される画像信号に乗算するゲインを上げるとともに、前記Ｘ線管からＸ線撮影に必要な通常線量または通常エネルギーのＸ線が照射されるときに、前記画像表示部に入力される画像信号に乗算するゲインを下げる画像処理部を備えるＸ線撮影装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
前記低線量または低エネルギーのＸ線を照射するときには、前記Ｘ線管に付与する管電圧は前記通常線量または通常エネルギーのＸ線を照射するときと同じ値とし、前記Ｘ線管に付与する管電流時間積を前記通常線量または通常エネルギーのＸ線を照射するときより小さい値とするＸ線照射装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
コリメータランプと可動絞りとを備えたコリメータ機構をさらに備え、当該コリメータ機構により規定される曝射範囲に前記Ｘ線管から低線量または低エネルギーのＸ線を照射させるＸ線照射装置。