JP6125200B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

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Description

本発明は、Ｘ線撮影装置に関し、特に、比較的狭い範囲の検出エリアを有するＸ線撮像手段を使用してＣＴ（コンピュータ断層撮影法）画像を取得するＸ線撮影装置に関する。
Ｘ線束を被写体に照射するＸ線源と、被写体を透過したＸ線束を検出するＸ線撮像手段と、Ｘ線源およびＸ線撮像手段を被写体の周りで旋回させる旋回駆動手段とを備え、ＣＴ撮影およびパノラマ撮影が可能な歯科診療用のＸ線撮影装置が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載のＸ線撮影装置は、ＣＴ撮影に必要とされる広範囲な検出エリアを有する二次元センサをＸ線撮像手段として使用している。
しかし、広範囲な検出エリアを有する二次元センサは高価であり、Ｘ線撮影装置が全体として高額になる。そこで、比較的狭い範囲の検出エリアを有するＸ線撮像手段を、移動手段により移動させて被写体を透過したＸ線束を検出することにより、移動させた範囲における仮想的な二次元Ｘ線撮像手段として機能させるようにしたＸ線撮影装置が提案されている（特許文献２参照）。
特開平１０−２２５４５５号公報 国際公開第２０１０／１５０７１９号
しかしながら、特許文献２に記載のＸ線撮影装置では、例えば、移動手段によりＸ線撮像手段を所定範囲で移動させながら撮像するステップと、旋回駆動手段によりＸ線源およびＸ線撮像手段を被写体の周りでシフト旋回させるステップとを繰り返し実行しなければならず、Ｘ線撮像手段等の被動部材の一時的な停止および再始動時に、それぞれ減速および加速を行う必要がある。これにより、Ｘ線撮像手段の移動開始直後および停止直前にはＸ線撮像手段の移動速度が低下するため、全体的な撮影時間が長くなり撮影作業効率が低下する。また、Ｘ線撮像手段等の被動部材に加速・減速に起因する慣性力が作用して、被動部材を振動させる原因にもなる。
本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、比較的狭い範囲の検出エリアを有するＸ線撮像手段を使用してコストを低減できるとともに、撮影作業効率の向上、およびＸ線撮像手段等の被動部材の振動の低減を図ることができるＸ線撮影装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線束を被写体に照射するＸ線源と、前記被写体を透過した前記Ｘ線束を検出するＸ線撮像手段と、前記Ｘ線源および前記Ｘ線撮像手段を支持する支持部材と、該支持部材を鉛直軸の周りに回転させて前記Ｘ線源および前記Ｘ線撮像手段を前記被写体の周りで旋回させる旋回駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段により検出される前記Ｘ線束の前記被写体における透過部位を、前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線に略垂直な水平方向にシフトさせるシフト手段と、前記旋回駆動手段および前記シフト手段の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記旋回駆動手段を動作させることで前記支持部材を回転させて前記Ｘ線源および前記Ｘ線撮像手段を前記被写体の周りで旋回させることと、前記シフト手段を動作させることで前記Ｘ線撮像手段により検出される前記Ｘ線束の前記被写体における透過部位をシフトさせることとを同時に実行しながら、前記Ｘ線撮像手段による前記被写体を透過した前記Ｘ線束の検出を実行し、前記旋回駆動手段によって前記支持部材をＸ線撮影の開始から終了までの間中一方向に複数回回転させるとともに、前記シフト手段によって前記Ｘ線束の前記被写体における透過部位のシフトをＸ線撮影の開始から終了までの間中とどまることなく前記被写体の一方の最外側から他方の最外側に向けて一方向に行うこと、を特徴とする。
この発明によれば、Ｘ線撮像手段により検出されるＸ線束の被写体における透過部位を、Ｘ線源とＸ線撮像手段とを結ぶ線に略垂直な水平方向にシフトさせることで、Ｘ線撮像手段を、透過部位の水平方向へのシフトに対応する範囲における仮想的な広範囲の二次元Ｘ線撮像手段として機能させることができる。このようにして、例えば比較的狭い範囲の検出エリアを有する安価なＸ線撮像手段を使用してＣＴ画像を取得することができ、コスト低減に寄与し得る。
また、Ｘ線源およびＸ線撮像手段の被写体の周りでの旋回と、Ｘ線撮像手段により検出されるＸ線束の被写体における透過部位のシフトとを同時に実行しながら、被写体を透過したＸ線束の検出を実行し、前記旋回駆動手段によって前記支持部材をＸ線撮影の開始から終了までの間中一方向に複数回回転させるとともに、前記シフト手段によって前記Ｘ線束の前記被写体における透過部位のシフトをＸ線撮影の開始から終了までの間中とどまることなく前記被写体の一方の最外側から他方の最外側に向けて一方向に行うことで、Ｘ線撮像手段等の被動部材の一時的な停止および再始動を削減することができる。この結果、Ｘ線撮影の開始から終了までの間の被動部材の一時停止や再始動の動作のため速度低下を抑制できるため、全体的な撮影時間が短くて済み、撮影作業効率が向上する。さらに、被動部材に作用する加速度・減速度を減少させることができるので、該加速度・減速度に基づく慣性力を低減できることから、該慣性力に起因する被動部材の振動を低減できて、被動部材の耐久性の向上が可能になる。
すなわち、比較的狭い範囲の検出エリアを有するＸ線撮像手段を使用してコストを低減できるとともに、撮影作業効率の向上、およびＸ線撮像手段等の被動部材の振動の低減を図ることができるＸ線撮影装置を提供することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、前記制御部は、前記支持部材が１回転する前後の両時点における前記Ｘ線束の隣り合う透過部位同士が、前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線に略垂直な水平方向の端部で相互に接触するように、前記旋回駆動手段および前記シフト手段の動作を制御すること、を特徴とする。
この発明によれば、ＣＴ画像の生成に必要な画像データ（投影データ）を効率的に取得できるため、画質を確保しつつ、撮影作業効率の向上をより図ることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置であって、前記支持部材の旋回中心位置を、前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線に沿う方向に水平移動させる旋回中心位置水平移動機構をさらに備えること、を特徴とする。
この発明によれば、旋回中心位置水平移動機構によりＸ線源と被写体との間の距離を変化させることができ、これによりＦＯＶ（視野）の大きさを調整することが可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置であって、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の範囲を規制するスリットが前記被写体を挟んで前記Ｘ線撮像手段と対向するように配設されていること、を特徴とする。
この発明によれば、Ｘ線束の範囲を規制するスリットを配設したことで、散乱線の量を低減させることによって画質を向上させることができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置であって、前記シフト手段は、前記被写体と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線上に配設された円弧移動中心軸の周りに前記Ｘ線撮像手段を回転させて前記被写体の周りで円弧移動させる円弧移動手段であり、前記支持部材は、前記旋回駆動手段により旋回させられる旋回アームに配設された前記円弧移動中心軸に軸支された円弧移動アームからなり、前記円弧移動アームを円弧移動させる前記円弧移動手段を前記旋回アームに配設して、前記旋回駆動手段により前記旋回アームを旋回させることで、前記円弧移動アームを回転させて前記Ｘ線源および前記Ｘ線撮像手段を前記被写体の周りに回転させるとともに、前記円弧移動手段により前記円弧移動アームを回転させることで、前記Ｘ線撮像手段を前記被写体の周りで円弧移動させるように構成されていること、を特徴とする。
この発明によれば、支持部材である円弧移動アームにＸ線源とＸ線撮像手段とを配設し、円弧移動アームを旋回アームに配設された円弧移動中心軸に軸支することで、円弧移動アームに配設されたＸ線源およびＸ線撮像手段を、旋回アームを介して旋回駆動手段により被写体の周りに旋回させることができる。また、円弧移動手段により円弧移動アームを回転させることで、Ｘ線撮像手段を円弧移動中心軸の周りで円弧移動させることができ、これにより、被写体におけるＸ線束の透過部位をシフトさせることができる。したがって、円弧移動手段によりＸ線撮像手段を円弧移動させながら被写体を透過したＸ線束を検出することで、Ｘ線撮像手段を、円弧移動させた範囲における仮想的な広範囲の二次元Ｘ線撮像手段として機能させることができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のＸ線撮影装置であって、前記円弧移動中心軸は、前記Ｘ線源が配設された位置に設けられていること、を特徴とする。
この発明によれば、Ｘ線源を中心としてＸ線撮像手段を円弧移動させて、Ｘ線源を円弧移動させないので、安定したＸ線束を照射して、画像のぶれを抑制することができる。また、例えば、Ｘ線撮像手段の円弧移動に併せてＸ線源をＸ線撮像手段の移動方向に回転させれば、Ｘ線束の一定の領域をＸ線撮像手段に照射することができるため、常にばらつきのない均一なＸ線束を被写体に照射することができる。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置であって、前記シフト手段は、前記支持部材の旋回中心位置を、前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線上の点を中心とする円の周方向に移動させる旋回中心位置周方向移動機構であること、を特徴とする。
この発明によれば、Ｘ線源およびＸ線撮像手段が配設された支持部材が、旋回駆動手段により支持部材の旋回中心位置の周りに旋回させられるとともに、支持部材の旋回中心位置が、旋回中心位置周方向移動機構によりＸ線源とＸ線撮像手段とを結ぶ線上の点を中心とする円の周方向に移動させられる。これにより、Ｘ線撮像手段が前記点の周りで円弧移動させられ、被写体におけるＸ線束の透過部位をシフトさせることができる。したがって、旋回中心位置周方向移動機構によりＸ線撮像手段を円弧移動させながら被写体を透過したＸ線束を検出することで、Ｘ線撮像手段を、円弧移動させた範囲における仮想的な広範囲の二次元Ｘ線撮像手段として機能させることができる。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置であって、前記シフト手段は、前記支持部材に配設され前記Ｘ線撮像手段を直線移動させる直線移動手段であること、を特徴とする。
この発明によれば、直線移動手段によりＸ線撮像手段を直線移動させることができ、これにより、被写体における前記Ｘ線束の透過部位をシフトさせることができる。したがって、直線移動手段によりＸ線撮像手段を直線移動させながら被写体を透過したＸ線束を検出することで、直線移動させた範囲における仮想的な広範囲の二次元Ｘ線撮像手段として機能させることができる。
本発明によれば、比較的狭い範囲の検出エリアを有するＸ線撮像手段を使用してコストを低減できるとともに、撮影作業効率の向上、およびＸ線撮像手段等の被動部材の振動の低減を図ることができるＸ線撮影装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の概略構成を模式的に示す側面図である。 シフト手段の動作を説明するための要部底面図である。 Ｘ線撮影装置の主要な制御構成を示すブロック図である。 ＣＴ撮影動作の概略の手順を示すフローチャートである。 Ｘ線源およびＸ線センサを被写体の周りで旋回させる場合の１周目の様子を模式的に示す平面図である。 Ｘ線源およびＸ線センサを被写体の周りで旋回させる場合の２周目の様子を模式的に示す平面図である。 Ｘ線源およびＸ線センサを被写体の周りで旋回させる場合の３周目の様子を模式的に示す平面図である。 Ｘ線源およびＸ線センサを被写体の周りで旋回させる場合の４周目の様子を模式的に示す平面図である。 Ｘ線源およびＸ線センサを被写体の周りで旋回させる場合の５周目の様子を模式的に示す平面図である。 図５〜図９を重ね合わせて表示した平面図である。 再構成画像取得可能領域を説明するための平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置の概略構成を模式的に示す側面図である。 第２の実施形態に係るシフト手段の周辺を模式的に示す平面図である。 第２の実施形態に係るシフト手段の周辺を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るＸ線撮影装置の概略構成を模式的に示す側面図である。
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置１の概略構成を模式的に示す側面図である。図２は、シフト手段５の動作を説明するための要部底面図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る歯科用のＸ線撮影装置１は、Ｘ線束Ｌを被写体Ｋに照射するＸ線源１１ａを有するヘッド１１と、Ｘ線撮像手段としてのＸ線センサ１２と、Ｘ線源１１ａおよびＸ線センサ１２を支持する支持部材としての円弧移動アーム２と、この円弧移動アーム２をアーム旋回中心軸Ｃ１の周りに回転させるサーボモータ等からなる旋回駆動手段３と、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位をシフトさせるシフト手段５と、を備えている。
なお、本実施形態においては歯科用に適用する場合について説明するが、これに限定されるものではなく、医療の分野等で広く適用することができる。
旋回駆動手段３は、ＸＹテーブル１５に設置されているとともに、図示しない減速機構を介して旋回軸３１を回転駆動可能に構成されている。ＸＹテーブル１５により、旋回駆動手段３および旋回軸３１は、二次元平面内で移動自在とされている。
旋回駆動手段３およびＸＹテーブル１５は、水平方向に延伸するフレーム１０内に配置されており、フレーム１０は、鉛直方向に延伸する支柱９に対して上下方向に移動可能に支持されている。なお、図１中の符号８１は、操作者により操作される操作部を示す。
旋回軸３１は、旋回中心位置水平移動機構４の上部に固定されており、この旋回中心位置水平移動機構４は、旋回アーム３２の上面に固定される連結軸４１を有している。
旋回中心位置水平移動機構４は、連結軸４１を、Ｘ線源１１ａとＸ線センサ１２とを結ぶ線に沿う方向、具体的には旋回アーム３２の長手方向に水平移動させる機能を有している。ここでは、旋回中心位置水平移動機構４は、連結軸４１が固定されるナット部４２と、ナット部４２に螺合される雄ねじ部材４３と、雄ねじ部材４３を回転駆動するサーボモータ等の雄ねじ部材回転駆動手段４４とを備えている。すなわち、旋回中心位置水平移動機構４は、雄ねじ部材回転駆動手段４４の作動によりナット部４２が回転させられ、ねじ送り作用によって、アーム旋回中心軸Ｃ１に対して連結軸４１を、旋回アーム３２の長手方向にずらすことが可能となっている。このような構成によれば、Ｘ線源１１ａと被写体Ｋとの間の距離を変化させることができ、これによりＦＯＶ（視野）の大きさを調整することが可能となる。
旋回駆動手段３は、旋回中心位置水平移動機構４、および旋回アーム３２を介して、円弧移動アーム２を回転させてＸ線源１１ａおよびＸ線センサ１２を被写体Ｋの周りで旋回させる機能を有する。
シフト手段５は、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位を、Ｘ線源１１ａとＸ線センサ１２とを結ぶ線に略垂直な水平方向にシフトさせる機能を有する。本実施形態では、シフト手段５は、被写体ＫとＸ線センサ１２とを結ぶ線上に配設された円弧移動中心軸Ｃ２の周りにＸ線センサ１２を回転させて被写体Ｋの周りで円弧移動させる円弧移動手段である。
Ｘ線撮影装置１は、かかる構成により、旋回駆動手段３により旋回アーム３２を旋回させることで、円弧移動アーム２を回転させてＸ線源１１ａおよびＸ線センサ１２を被写体Ｋの周りに回転させるとともに、シフト手段５により円弧移動アーム２を回転させることで、Ｘ線センサ１２を被写体Ｋを挟んで円弧移動させることができる。
Ｘ線源１１ａは、円弧移動アーム２から下方に固定された支持部材１１ｂに配設されている。このため、Ｘ線源１１ａから照射されたＸ線束Ｌの照射方向は、円弧移動アーム２の回転に伴って変化し、Ｘ線束Ｌの照射方向に追従するように同期しながらＸ線センサ１２も円弧移動する（図２参照）。
また、Ｘ線源１１ａから照射されたＸ線束Ｌの範囲を規制するスリット１３が、被写体Ｋを挟んでＸ線センサ１２と対向するように、ヘッド１１の被写体Ｋ側に配設されている。このスリット１３により、被写体Ｋには絞られたＸ線束Ｌが被写体Ｋを通過してＸ線センサ１２で検出される。スリット１３を配設したことで、散乱線の量を低減させることによって画質を向上させることができる。なお、スリット１３は、円弧移動アーム２から垂下するように配設されていてもよい。
Ｘ線センサ１２は、被写体Ｋを通過したＸ線束Ｌを検出し、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ、ＣｄＴｅセンサ、その他比較的狭い範囲の縦長の検出エリアを有するイメージセンサを使用して構成することができる。
例えば、ＣＭＯＳセンサは、安価で電力消費が少ないという特徴を有し、ＣＣＤセンサは解像度が高いという特徴を有するため、Ｘ線撮影装置に要求される仕様に基づいて最適なイメージセンサを選択することができる。
円弧移動アーム２は、旋回駆動手段３により旋回させられる旋回アーム３２に配設された円弧移動中心軸Ｃ２を有する軸部材２１の周りで回転自在に軸支されている。円弧移動中心軸Ｃ２は、ここでは、円弧移動アーム２に配設されたヘッド１１のＸ線源１１ａと同軸上に設けられている。このように構成すれば、Ｘ線源１１ａを中心としてＸ線センサ１２を円弧移動させて、Ｘ線源１１ａを円弧移動させないので、安定したＸ線束Ｌを照射して、画像のぶれを抑制することができる。また、例えば、Ｘ線センサ１２の円弧移動に併せてＸ線源１１ａをＸ線センサ１２の移動方向に回転させれば、Ｘ線束の一定の領域をＸ線撮像手段に照射することができるため、常にばらつきのない均一なＸ線束Ｌを被写体Ｋに照射することができる。
円弧移動アーム２には、Ｘ線源１１ａ、スリット１３、およびＸ線センサ１２が直線状に配設されている。このため、Ｘ線源１１ａから照射されたＸ線束Ｌの一定の領域をスリット１３で絞ってＸ線センサ１２に照射することができるため、常にばらつきのない均一なＸ線束Ｌを効率よく被写体Ｋに照射することができる。
図１および図２に示すように、シフト手段５は、旋回アーム３２に設置されたサーボモータ等の回動アーム回転駆動手段５１と、回動アーム回転駆動手段５１に連結された回転軸５２と、一端部に回転軸５２の先端が固定された回動アーム５３と、回動アーム５３の他端部に配設された駆動ピン５４と、駆動ピン５４が係合されるように円弧移動アーム２に形成された案内溝５５と、を備えて構成されている。
シフト手段５は、かかる構成により、回動アーム５３を回転軸５２の周りで図２中の時計回りＲ１に回転させると、円弧移動アーム２が円弧移動中心軸Ｃ２の周りで中央位置Ｐ０から図２中の傾斜位置Ｐ１まで円弧移動し、同様に回動アーム５３を回転軸５２の周りで図２中の反時計回りＲ２に回転させると、円弧移動アーム２が円弧移動中心軸Ｃ２の周りで中央位置Ｐ０から図２中の傾斜位置Ｐ２まで円弧移動する。
このようにして、円弧移動アーム２を円弧移動中心軸Ｃ２の周りに円弧移動させることで、円弧移動アーム２に配設されたスリット１３およびＸ線センサ１２を円弧移動させることができる。
ＸＹテーブル１５は、図示は省略するが、水平方向において直交するように配設されたＸ軸方向に移動自在に配設された直線移動ガイドと、Ｙ軸方向に移動自在に配設された直線移動ガイドと、を組み合わせて構成されている。
ＸＹテーブル１５を備えたことで、Ｘ線撮影装置１は、円弧移動アーム２を水平方向の二次元平面内で平行移動することができるため、ＣＴ画像およびパノラマ画像の両方を撮影可能な撮影装置として機能する。
つまり、Ｘ線撮影装置１は、ＣＴ撮影装置として使用する場合には、ＸＹテーブル１５を固定してアーム旋回中心軸Ｃ１の水平面内での位置を固定することで、ＣＴ撮影が可能となる。一方、通常のパノラマ撮影装置として使用する場合には、円弧移動アーム２を円弧移動させずに固定した状態で、ＸＹテーブル１５により円弧移動アーム２と旋回アーム３２とを一体として水平方向の二次元平面内で平行移動させることで、パノラマ撮影が可能となる。
図３は、Ｘ線撮影装置１の主要な制御構成を示すブロック図である。
図３に示すように、Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線撮影装置１全体の統括制御をおこなう制御部８を備えている。例えば、制御部８は、被写体ＫのＸ線撮影動作の制御をおこなう。すなわち、制御部８は、Ｘ線源１１ａの照射動作を制御するとともに、Ｘ線センサ１２による被写体Ｋを透過したＸ線束Ｌ（図１参照）の検出を実行する。また、制御部８は、旋回駆動手段３、シフト手段５（図１参照）の回動アーム回転駆動手段５１、および雄ねじ部材回転駆動手段４４の動作を制御する。
本実施形態では、制御部８は、Ｘ線源１１ａおよびＸ線センサ１２の被写体Ｋ（図１参照）の周りでの旋回と、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌ（図１参照）の被写体Ｋにおける透過部位のシフトとを同時に実行しながら、被写体ＫのＸ線撮影動作を制御するように構成されている。
Ｘ線撮影装置１はまた、画像処理部８２、外部記憶装置８３、および表示部８４を備えており、これらは制御部８に接続されている。画像処理部８２は、Ｘ線センサ１２により検出されて得られた画像データ（投影データ）に対して画像処理を施して、ＣＴ画像、パノラマ画像等の各種画像を生成する。外部記憶装置８３は、例えばハードディスク装置、光ディスク装置であり、各種画像を保存することができる。表示部８４は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）であり、各種画像を表示することができる。
また、操作部８１を通して、ＣＴ撮影、パノラマ撮影等の各種撮影モードの切換や、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位をシフトさせるシフト量の設定等が可能となっている。
以上のように構成されたＸ線撮影装置１の動作について、図４〜図１１を参照しながら説明する。図４は、ＣＴ撮影動作の概略の手順を示すフローチャートである。図５〜図９は、Ｘ線源およびＸ線センサを被写体の周りで旋回させる場合の１〜５周目の様子をそれぞれ模式的に示す平面図である。
図４に示すように、操作者が操作部８１（図１、図３参照）を操作することにより、Ｘ線撮影装置１によるＸ線撮影処理が実行される（ステップＳ１）。ここでは、ＣＴ撮影がおこなわれる場合について説明する。
本実施形態では、制御部８（図３参照）は、旋回駆動手段３（図１参照）を動作させることで円弧移動アーム２を回転させてＸ線源１１ａおよびＸ線センサ１２を被写体Ｋの周りで旋回させることと、シフト手段５（図１参照）を動作させることでＸ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位をシフトさせることとを同時に実行しながら、Ｘ線センサ１２による被写体Ｋを透過したＸ線束Ｌの検出を実行する。
具体的には、図５に示すように、まず、１周目の図５中の位置Ｐ１０（０度位置）にあるＸ線源１１ａから照射されたＸ線束Ｌは、被写体Ｋの最外側（図５では最下位側）に相当する図５中の第１領域Ｒ１を透過してＸ線センサ１２により検出される。１周目では、この状態から、Ｘ線源１１ａが位置Ｐ１１〜Ｐ１５を経て位置Ｐ１６（図６参照）に３６０度回転移動するように、Ｘ線源１１ａおよびＸ線センサ１２が被写体Ｋの周りで旋回させられると同時に、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位が、図５中の第１領域Ｒ１から図６中の第２領域Ｒ２まで徐々に上側にシフトさせられる。
同様にして、２周目では、図６に示すように、図６中の位置Ｐ２０（０度位置）にあるＸ線源１１ａが位置Ｐ２１〜Ｐ２５を経て位置Ｐ２６（図７参照）に３６０度回転移動すると同時に、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位が、図６中の第２領域Ｒ２から図７中の第３領域Ｒ３まで徐々に上側にシフトさせられる。３周目では、図７に示すように、図７中の位置Ｐ３０（０度位置）にあるＸ線源１１ａが位置Ｐ３１〜Ｐ３５を経て位置Ｐ３６（図８参照）に３６０度回転移動すると同時に、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位が、図７中の第３領域Ｒ３から図８中の第４領域Ｒ４まで徐々に上側にシフトさせられる。４周目では、図８に示すように、図８中の位置Ｐ４０（０度位置）にあるＸ線源１１ａが位置Ｐ４１〜Ｐ４５を経て位置Ｐ４６（図９参照）に３６０度回転移動すると同時に、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位が、図８中の第４領域Ｒ４から図９中の第５領域Ｒ５まで徐々に上側にシフトさせられる。そして、５周目では、図９に示すように、図９中の位置Ｐ５０（０度位置）にあるＸ線源１１ａが位置Ｐ５１〜Ｐ５５を経て位置Ｐ５６に３６０度回転移動すると同時に、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位が、図９中の第５領域Ｒ５よりも上側に徐々にシフトさせられる。なお、図９では、位置Ｐ５６における透過部位の図示を省略している。
図１０は、図５〜図９を重ね合わせて表示した平面図である。図１１は、再構成画像取得可能領域を説明するための平面図である。
図１０に示すように、各周の同じ角度位置（Ｖ０〜Ｖ５位置）において、Ｘ線源１１ａは同じ位置にあり、Ｘ線センサ１２の位置は、周回を重ねるにつれて、Ｘ線源１１ａの位置を中心として円弧移動、すなわちシフトしていることがわかる。つまり、図１０は、Ｘ線センサ１２がシフトすることによって仮想的に形成される広範囲の仮想Ｘ線センサ１２ｖを被写体Ｋの周りで１周旋回させる場合の様子を模式的に示す平面図に相当する。そして、図１０において、被写体Ｋの領域はＦＯＶ（視野）を示している。
また、本実施形態では、制御部８は、旋回アーム３２を介して円弧移動アーム２が１回転する前後の両時点におけるＸ線束Ｌの隣り合う透過部位同士が、Ｘ線源１１ａとＸ線センサ１２とを結ぶ線に略垂直な水平方向の端部で相互に接触するように、旋回駆動手段３およびシフト手段５の動作を制御する。このとき、円弧移動アーム２が１回転するときにＸ線センサ１２がシフトするシフト量Ｓは、Ｘ線センサ１２の幅（有効幅）Ｗに概ね等しい。図１０の例では、Ｘ線センサ１２をシフトさせながら、（仮想Ｘ線センサ１２ｖの幅Ｗｖ）÷（Ｘ線センサ１２の幅Ｗ）＝５回、円弧移動アーム２を回転させればよい。このような構成によれば、ＣＴ画像の生成に必要な画像データ（投影データ）を効率的に取得できるため、画質を確保しつつ、撮影作業効率の向上をより図ることができる。
なお、本実施形態では、Ｘ線源１１ａおよびＸ線センサ１２の被写体Ｋの周りでの旋回中に、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位がシフトする。このため、図１１に示す例では、ＦＯＶの外周部分におけるＸ線センサ１２の幅１個分に対応する領域は、全方向からの画像データ（投影データ）を得ることができず、ＣＴ画像等の再構成画像の生成が困難な領域となる。したがって、再構成画像取得可能領域ＲＡ（図１１参照）は、ＦＯＶからＸ線センサ１２の幅１個分に対応する外周部分を除いた領域となる。
図４のステップＳ２に戻って、ＣＴ撮影により得られた画像データ（投影データ）が画像処理部８２に転送されると、制御部８は、画像処理部８２が画像データ（投影データ）に対して所定の画像処理を施してＣＴ画像を生成するように制御する。
続いて、制御部８は、生成されたＣＴ画像を表示部８４に表示させる（ステップＳ３）。また、生成されたＣＴ画像は、必要に応じて外部記憶装置８３に保存され得る。
前記したような本実施形態によれば、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位を、Ｘ線源１１ａとＸ線センサ１２とを結ぶ線に略垂直な水平方向にシフトさせることで、Ｘ線センサ１２を、透過部位の水平方向へのシフトに対応する範囲における仮想的な広範囲の二次元Ｘ線撮像手段として機能させることができる。このようにして、例えば比較的狭い範囲の検出エリアを有する安価なＸ線センサ１２を使用してＣＴ画像を取得することができ、コスト低減に寄与し得る。
また、Ｘ線源１１ａおよびＸ線センサ１２の被写体Ｋの周りでの旋回と、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位のシフトとを同時に実行しながら、被写体Ｋを透過したＸ線束Ｌの検出を実行し、旋回駆動手段３によって円弧移動アーム２をＸ線撮影の開始から終了までの間中一方向に複数回回転させるとともに、シフト手段５によってＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位のシフトをＸ線撮影の開始から終了までの間中とどまることなく前記被写体の一方の最外側から他方の最外側に向けて一方向に行うことで、Ｘ線センサ１２等の被動部材の一時的な停止および再始動を削減することができる。この結果、Ｘ線撮影の開始から終了までの間の被動部材の一時停止や再始動の動作のため速度低下を抑制できるため、全体的な撮影時間が短くて済み、撮影作業効率が向上する。さらに、被動部材に作用する加速度・減速度を減少させることができるので、該加速度・減速度に基づく慣性力を低減できることから、該慣性力に起因する被動部材の振動を低減できて、被動部材の耐久性の向上が可能になる。
すなわち、比較的狭い範囲の検出エリアを有するＸ線センサ１２を使用してコストを低減できるとともに、撮影作業効率の向上、およびＸ線センサ１２等の被動部材の振動の低減を図ることができるＸ線撮影装置１を提供することができる。
また、本実施形態では、支持部材である円弧移動アーム２にＸ線源１１ａとＸ線センサ１２とを配設し、円弧移動アーム２を旋回アーム３２に配設された円弧移動中心軸Ｃ２に軸支することで、円弧移動アーム２に配設されたＸ線源１１ａおよびＸ線センサ１２を、旋回アーム３２を介して旋回駆動手段３により被写体Ｋの周りに旋回させることができる。また、シフト手段５としての円弧移動手段により円弧移動アーム２を回転させることで、Ｘ線センサ１２を円弧移動中心軸Ｃ２の周りで円弧移動させることができ、これにより、被写体ＫにおけるＸ線束Ｌの透過部位をシフトさせることができる。したがって、円弧移動手段によりＸ線センサ１２を円弧移動させながら被写体Ｋを透過したＸ線束Ｌを検出することで、Ｘ線センサ１２を、円弧移動させた範囲における仮想的な広範囲の二次元Ｘ線撮像手段として機能させることができる。
〔第２の実施形態〕
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置１ａの概略構成を模式的に示す側面図である。図１３は、第２の実施形態に係るシフト手段の周辺を模式的に示す平面図である。図１４は、第２の実施形態に係るシフト手段の周辺を模式的に示す斜視図である。第２の実施形態に係るＸ線撮影装置１ａについて、前記した第１の実施形態に係るＸ線撮影装置１と相違する点を説明する。
図１２に示すように、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置１ａにおいて、シフト手段６は、支持部材としての旋回アーム３２の旋回中心位置を、Ｘ線源１１ａとＸ線センサ１２とを結ぶ線上の点、ここではＸ線源１１ａを通る鉛直軸である円弧移動中心軸Ｃ２上の点を中心とする円の周方向に移動させる旋回中心位置周方向移動機構である点で、第１の実施形態のシフト手段５と相違している。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態のような旋回中心位置水平移動機構４が省略されているが、設置されるように構成されてもよい。
旋回軸３１は、シフト手段６の上部に固定されており、このシフト手段６は、旋回アーム３２の上面に固定される連結軸６１を有している。
シフト手段６は、連結軸６１を円弧移動中心軸Ｃ２の周りで円弧移動させることにより、結果として旋回アーム３２の旋回中心位置を円弧移動中心軸Ｃ２の周りで円弧移動させる機能を有している。ここで、旋回アーム３２の旋回中心位置は、旋回アーム３２上のアーム旋回中心軸Ｃ１との交点に相当する。
図１２〜図１４に示すように、シフト手段６は、連結軸６１が固定される円弧形状を呈するスライドギア６２と、スライドギア６２に噛合されるピニオンギア６３と、ピニオンギア６３を回転駆動するサーボモータ等のピニオンギア回転駆動手段６４と、スライドギア６２の周方向移動（円弧移動）を案内する案内部材６５とを備えている。スライドギア６２の内側には、円弧移動中心軸Ｃ２を中心とした内歯が形成されている。すなわち、シフト手段６は、ピニオンギア回転駆動手段６４の作動によりピニオンギア６３が回転させられ、ギア力によりスライドギア６２を移動させることによって、連結軸６１を円弧移動中心軸Ｃ２を中心とした半径ｒ（図１４参照）の円周方向にずらすことが可能となっている。なお、図１３および図１４中の符号６６は、連結軸６１の移動を案内する案内溝を示す。
第２の実施形態によれば、Ｘ線源１１ａおよびＸ線センサ１２が配設された支持部材としての旋回アーム３２が、旋回駆動手段３により旋回アーム３２の旋回中心位置の周りに旋回させられるとともに、旋回アーム３２の旋回中心位置が、旋回中心位置周方向移動機構であるシフト手段６により円弧移動中心軸Ｃ２を中心とした周方向に移動させられる。これにより、Ｘ線センサ１２が円弧移動中心軸Ｃ２の周りで円弧移動させられ、被写体ＫにおけるＸ線束Ｌの透過部位をシフトさせることができる。したがって、旋回中心位置周方向移動機構であるシフト手段６によりＸ線センサ１２を円弧移動させながら被写体Ｋを透過したＸ線束Ｌを検出することで、Ｘ線センサ１２を、円弧移動させた範囲における仮想的な広範囲の二次元Ｘ線撮像手段として機能させることができる。
したがって、第２の実施形態によっても、前記した第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
〔第３の実施形態〕
図１５は、本発明の第３の実施形態に係るＸ線撮影装置１ｂの概略構成を模式的に示す側面図である。以下、第３の実施形態に係るＸ線撮影装置１ｂについて、前記した第１の実施形態に係るＸ線撮影装置１と相違する点を説明する。
図１５に示すように、本発明の第３の実施形態に係るＸ線撮影装置１ｂにおいて、シフト手段７は、支持部材としての旋回アーム３２に配設されＸ線センサ１２を直線移動させる直線移動手段である点で、第１の実施形態のシフト手段５と相違している。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態のような旋回中心位置水平移動機構４が省略されているが、設置されるように構成されてもよい。
前記した第１の実施形態および第２の実施形態では、Ｘ線センサ１２が円弧移動中心軸Ｃ２の周りで円弧移動させられるが、第３の実施形態は、円弧移動中心軸Ｃ２（図１、図１２参照）が被写体Ｋから極めて遠い距離に設定された場合に相当する。
直線移動手段であるシフト手段７は、Ｘ線センサ１２を直線移動させる直線移動手段７０と、Ｘ線源１１ａから照射されたＸ線束Ｌの範囲を規制するスリット１３を直線移動させる直線移動手段７５と、を備えている。直線移動手段７０は、旋回アーム３２に配設されている。直線移動手段７５は、支持部材１１ｂを介して、旋回アーム３２に配設されているが、旋回アーム３２に直接配設されていてもよい。
直線移動手段７０は、直線移動させる方向に沿って配設されたガイドレール７１と、ガイドレール７１に沿って往復移動自在に装着されたホルダ７２と、ホルダ７２に固定されたナット部７３と、ナット部７３に螺合される雄ねじ部材７４と、雄ねじ部材７４を回転駆動するサーボモータ等の図示しない雄ねじ部材回転駆動手段とを備えている。
また、スリット１３を直線移動させる直線移動手段７５も同様に、ガイドレール７６と、ホルダ７７と、ナット部７８と、雄ねじ部材７９と、雄ねじ部材７９を回転駆動するサーボモータ等の図示しない雄ねじ部材回転駆動手段とを備えている。そして、直線移動手段７０と直線移動手段７５とは、互いに同期して移動するように制御される。
第３の実施形態によれば、直線移動手段であるシフト手段７によりＸ線センサ１２を直線移動させることができ、これにより、被写体ＫにおけるＸ線束Ｌの透過部位をシフトさせることができる。したがって、直線移動手段であるシフト手段７によりＸ線センサ１２を直線移動させながら被写体Ｋを透過したＸ線束Ｌを検出することで、直線移動させた範囲における仮想的な広範囲の二次元Ｘ線撮像手段として機能させることができる。
したがって、第３の実施形態によっても、前記した第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
例えば、前記実施形態では、円弧移動アーム２が１回転するときにＸ線センサ１２がシフトするシフト量Ｓは、Ｘ線センサ１２の幅（有効幅）Ｗに概ね等しくなるように設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。シフト量Ｓの大きさは、必要とされるＣＴ画像の解像度等により適宜設定することが可能である。例えば、シフト量Ｓは、円弧移動アーム２が１回転する前後の両時点におけるＸ線束Ｌの隣接する透過部位同士の間に間隙が生じるように設定されてもよいし、前記隣接する透過部位同士が相互に一部重なるように設定されてもよい。また、円弧移動アーム２が例えば半回転するときにＸ線センサ１２がシフトするシフト量ＳがＸ線センサ１２の幅（有効幅）Ｗに概ね等しくなるように設定することも可能である。
また、前記実施形態では、Ｘ線撮影において円弧移動アーム２を旋回させる回数を例えば５回としたが、操作部８１を通して必要に応じた回数を設定可能としてもよい。
また、Ｘ線センサ１２により検出されるＸ線束Ｌの被写体Ｋにおける透過部位をシフトさせるシフト手段５〜７は例示であり、前記した第１〜第３の実施形態に記載した構成に限定されるものではない。例えば、第２の実施形態ではＸ線センサ１２がＸ線源１１ａの周りで円弧移動させられる構成とされているが、Ｘ線源１１ａがＸ線センサ１２の周りで円弧移動させられる構成とされてもよく、この場合にも被写体ＫにおけるＸ線束Ｌの透過部位をシフトさせることができる。また、第３の実施形態に係るシフト手段７は、前記した構成に特に限定されるものではなく、例えば図１２〜図１４に示す第２の実施形態に係る円弧形状を呈するスライドギア６２の代わりに真直なラックを採用することにより、直線移動手段を構成することも可能である。
また、第１の実施形態および第２の実施形態においては、円弧移動中心軸Ｃ２をＸ線源１１ａに配設したが、これに限定されるものではなく、被写体ＫとＸ線センサ１２とを結ぶ線上に配設することができる。また、本実施形態においては、Ｘ線束Ｌの範囲を規制するスリット１３を配設して構成したが、これに限定されるものではなく、スリット１３を設けなくても本発明を実施することができる。
また、前記実施形態では、Ｘ線撮影処理（ステップＳ１）が終了してからＣＴ画像生成処理（ステップＳ２）が実行されるようになっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｘ線撮影処理の途中で、画像の再構成が可能となった領域から順次ＣＴ画像の生成を実行するようにしてもよい。このようにすれば、ＣＴ撮影動作時間の全体的な短縮がより図られる。
Ｘ線撮影装置は、歯科診療以外の医療に使用されてもよい。また、撮影対象は人間以外の物であってもよく、したがって、Ｘ線撮影装置が物の検査に使用されてもよい。
１，１ａ，１ｂ Ｘ線撮影装置
２ 円弧移動アーム（支持部材）
３ 旋回駆動手段
４ 旋回中心位置水平移動機構
５〜７ シフト手段
８ 制御部
１１ａ 線源
１２ Ｘ線センサ
１３ スリット
３２ 旋回アーム（支持部材）
７０ 直線移動手段
Ｃ１ アーム旋回中心軸
Ｃ２ 円弧移動中心軸
Ｋ 被写体
Ｌ 線束
Ｒ１〜Ｒ５ 透過部位の領域

Claims (8)

  1. Ｘ線束を被写体に照射するＸ線源と、
    前記被写体を透過した前記Ｘ線束を検出するＸ線撮像手段と、
    前記Ｘ線源および前記Ｘ線撮像手段を支持する支持部材と、
    該支持部材を鉛直軸の周りに回転させて前記Ｘ線源および前記Ｘ線撮像手段を前記被写体の周りで旋回させる旋回駆動手段と、
    前記Ｘ線撮像手段により検出される前記Ｘ線束の前記被写体における透過部位を、前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線に略垂直な水平方向にシフトさせるシフト手段と、
    前記旋回駆動手段および前記シフト手段の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記旋回駆動手段を動作させることで前記支持部材を回転させて前記Ｘ線源および前記Ｘ線撮像手段を前記被写体の周りで旋回させることと、前記シフト手段を動作させることで前記Ｘ線撮像手段により検出される前記Ｘ線束の前記被写体における透過部位をシフトさせることとを同時に実行しながら、前記Ｘ線撮像手段による前記被写体を透過した前記Ｘ線束の検出を実行し、前記旋回駆動手段によって前記支持部材をＸ線撮影の開始から終了までの間中一方向に複数回回転させるとともに、前記シフト手段によって前記Ｘ線束の前記被写体における透過部位のシフトをＸ線撮影の開始から終了までの間中とどまることなく前記被写体の一方の最外側から他方の最外側に向けて一方向に行うこと、
    を特徴とするＸ線撮影装置。
  2. 前記制御部は、前記支持部材が１回転する前後の両時点における前記Ｘ線束の隣り合う透過部位同士が、前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線に略垂直な水平方向の端部で相互に接触するように、前記旋回駆動手段および前記シフト手段の動作を制御すること、
    を特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
  3. 前記支持部材の旋回中心位置を、前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線に沿う方向に水平移動させる旋回中心位置水平移動機構をさらに備えること、
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置。
  4. 前記Ｘ線源から照射されたＸ線の範囲を規制するスリットが前記被写体を挟んで前記Ｘ線撮像手段と対向するように配設されていること、
    を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
  5. 前記シフト手段は、前記被写体と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線上に配設された円弧移動中心軸の周りに前記Ｘ線撮像手段を回転させて前記被写体の周りで円弧移動させる円弧移動手段であり、
    前記支持部材は、前記旋回駆動手段により旋回させられる旋回アームに配設された前記円弧移動中心軸に軸支された円弧移動アームからなり、
    前記円弧移動アームを円弧移動させる前記円弧移動手段を前記旋回アームに配設して、
    前記旋回駆動手段により前記旋回アームを旋回させることで、前記円弧移動アームを回転させて前記Ｘ線源および前記Ｘ線撮像手段を前記被写体の周りに回転させるとともに、
    前記円弧移動手段により前記円弧移動アームを回転させることで、前記Ｘ線撮像手段を前記被写体の周りで円弧移動させるように構成されていること、
    を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
  6. 前記円弧移動中心軸は、前記Ｘ線源が配設された位置に設けられていること、
    を特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
  7. 前記シフト手段は、前記支持部材の旋回中心位置を、前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを結ぶ線上の点を中心とする円の周方向に移動させる旋回中心位置周方向移動機構であること、
    を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
  8. 前記シフト手段は、前記支持部材に配設され前記Ｘ線撮像手段を直線移動させる直線移動手段であること、
    を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
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