JP6281119B2 - Portable 3D display X-ray imaging system - Google Patents
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Description
本発明は、可搬式で、複数のＸ線源を備え、異なる方向から撮影対象にＸ線を照射し、前記撮影対象の撮影方向の異なる複数の２次元画像を撮影し、それらを用いてその場で立体視可能な画像（以下「３次元画像」、単に「立体画像」ともいう）を生成、表示するポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置に関する。 The present invention is portable, includes a plurality of X-ray sources, irradiates a subject to be photographed from different directions, photographs a plurality of two-dimensional images having different photographing directions of the subject, and uses them to The present invention relates to a portable 3D display X-ray imaging apparatus that generates and displays an image that can be stereoscopically viewed in the field (hereinafter also referred to as “three-dimensional image”, or simply “stereoscopic image”).
昨今、災害、事故時の救急、緊急診察、在宅介護の回診に用いられる小型の可搬式のＸ線撮影装置が注目されている。 In recent years, attention has been paid to small portable X-ray imaging apparatuses used for disasters, emergency in emergency, emergency medical examinations, and home care rounds.
そして、複数のメーカー（例えば、株式会社ケンコー・トキナ）から可搬式のＸ線撮影装置が販売されている。しかし、いずれも２次元のＸ線画像であるので、レントゲン写真と同程度で鮮明ではない。そして、流通品は、１９０ｋｇ程度もあり、まだまだ小型とも言い難く、被災地或いは事故現場などの屋外での使用、医師の自宅回診に携帯することはとてもできるものではない。 A plurality of manufacturers (for example, Kenko Tokina Co., Ltd.) sell portable X-ray imaging apparatuses. However, since both are two-dimensional X-ray images, they are as sharp as X-ray photographs. The distribution item is about 190 kg, and it is still difficult to say that it is small, and it is not possible to use it outdoors in a disaster area or accident site, or carry it for a doctor's home visit.
一方、ＣＴ画像は鮮明であるが、高価で大掛かりな装置ため、個人開業医での設置は困難である。また、可搬式とすることはできない。そして、被曝量も高い。患者にとっては、低被曝で、鮮明画像を得られることが望ましい。 On the other hand, although the CT image is clear, it is expensive and large-scale apparatus, so that it is difficult to install it by a private practitioner. It cannot be portable. And the exposure dose is also high. It is desirable for patients to obtain clear images with low exposure.
他方、可搬型の放射線画像撮影システムとして、特許文献１が公開されている。特許文献１の発明は、可搬型のＸ線画像撮影システムの様々な重要課題を同時にクリアするものであって、二個のＸ線源１０ａ、１０ｂを有し、Ｘ線源１０ａ、１０ｂは、コネクタ２５ａ、２５ｂで保持具１４の横棒２３のレール２７ａ、２７ｂに取り付けられ、移動機構２８ａ、２８ｂによりレール２７ａ、２７ｂに沿って移動可能とし、Ｘ線源１０ａは横棒２３の一端から中心、Ｘ線源１０ｂは中心から他端の範囲の撮影を担う。また、撮影制御装置１２は、Ｘ線源１０ａ、１０ｂが撮影と移動を交互に繰り返す（Ｘ線源１０ａ、１０ｂの一方が移動している間に他方が撮影を行う）よう、Ｘ線源１０ａ、１０ｂと移動機構２８ａ、２８ｂの駆動を制御する、というものである。 On the other hand, Patent Document 1 is disclosed as a portable radiographic imaging system. The invention of Patent Document 1 is to simultaneously solve various important problems of a portable X-ray imaging system, and has two X-ray sources 10a and 10b. The X-ray sources 10a and 10b are The connectors 25a and 25b are attached to the rails 27a and 27b of the horizontal bar 23 of the holder 14, and can be moved along the rails 27a and 27b by the moving mechanisms 28a and 28b. The X-ray source 10a is centered from one end of the horizontal bar 23. The X-ray source 10b is responsible for imaging in the range from the center to the other end. Further, the imaging control device 12 causes the X-ray source 10a and 10b to alternately repeat imaging and movement (the other performs imaging while one of the X-ray sources 10a and 10b is moving). 10b and the movement mechanisms 28a and 28b are controlled.
特許文献１では、Ｘ線源を２つ備えるものの、それらはスライドと撮影を交互に繰り返すため、撮影時間に差が生じ、その間の患者の動き、特に、脈拍、呼吸の影響を受けることとなり、異なる方向の複数のＸ線画像を取得し、生成したとしても、鮮明な３次元画像を得ることはできない。そもそも、撮影対象、撮影部位によるＸ線源の位置、Ｘ線の照射方向、Ｘ線量の最適化は考慮されていない。その点からも鮮明な３次元画像を得ることは到底できない。 In Patent Document 1, although two X-ray sources are provided, since they repeatedly alternate between slide and radiography, there is a difference in radiographing time, and the patient's movement during that period, in particular, pulse and respiration are affected. Even if a plurality of X-ray images in different directions are acquired and generated, a clear three-dimensional image cannot be obtained. In the first place, optimization of the X-ray source position, X-ray irradiation direction, and X-ray dose according to the imaging target and imaging site is not taken into consideration. From this point, it is impossible to obtain a clear three-dimensional image.
そこで、本発明は、可搬式で、低被曝を確保しつつ、撮影場所で、鮮明な３次元画像を取得できるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a portable 3D display X-ray imaging apparatus that is portable and can acquire a clear three-dimensional image at an imaging location while ensuring low exposure.
上記の課題を解決するために、本発明は、
（１）
可搬式で、複数のＸ線源を備え、異なる方向から撮影対象にＸ線を照射し、前記撮影対象の撮影方向の異なる複数の２次元画像を撮影し、それらを用いてその場で３次元画像を生成、表示するポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置であって、
前記Ｘ線の照射量、照射タイミングを制御するコントローラを内蔵した本体、前記本体から立設した支軸、前記支軸に回動可能に接続するアーム、前記アームに回動可能に接続するフレーム及び前記フレームに設置されパルス高電圧の印加を受けて前記撮影対象にＸ線を照射する２個以上のＸ線源から構成されるＸ線照射装置と、
前記撮影対象を透過したＸ線を感知するデジタル式のＸ線イメージセンサと、
前記Ｘ線イメージセンサから送信された撮影方向の異なる複数の２次元画像データを基に３次元画像データにする画像生成部と、
前記３次元画像データを基に３次元画像として表示する３Ｄモニタと、
からなることを特徴とする
ポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（２）
前記コントローラが、前記撮影対象に応じて、パルス高電圧値、パルス幅及びパルス数の内いずれか１種以上を変動させ、前記Ｘ線の照射量を可変としたことを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（３）
前記支軸が上下に昇降可能なシャフトであることを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（４）
前記フレームに、前記撮影対象までの距離を測定する距離計を備え、前記距離計による前記撮影対象までの距離測定結果に基づき、前記シャフトが上下に昇降して前記Ｘ線照射部の高さ位置を前記撮影対象に応じて最適位置に移動させることを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（５）
前記フレームに、前記撮影対象の形状を撮影するビデオカメラを備え、前記ビデオカメラの撮影画像に基づき、前記シャフトが上下に昇降して前記Ｘ線照射部の高さ位置を前記撮影対象に応じて最適位置に移動させることを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（６）
前記フレームに、前記撮影対象の形状を撮影するビデオカメラを備え、前記ビデオカメラの撮影画像に基づき、前記Ｘ線源が回動し、前記撮影対象の形状に応じてＸ線照射向きを最適方向に自動設定することを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（７）
前記Ｘ線源の出射口にコリメータを設け、前記コリメータを移動させることで、前記Ｘ線の照射方向を変更制御することを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（８）
前記フレームに、前記撮影対象の形状を撮影するビデオカメラを備え、前記ビデオカメラの撮影画像に基づき、前記フレームが隣り合う前記Ｘ線源方向に伸縮して、前記Ｘ線源が横方向に位置移動することで前記撮影対象の形状に応じてＸ線照射位置を最適位置移動することを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（９）
前記コントローラが、前記撮影対象である患者の脈拍及び／又は呼吸の１周期内に、全ての前記Ｘ線源に前記パルス高電圧を印加することでＸ線が前記撮影対象に照射し、前記３次元画像データが生成されることを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（１０）
前記コントローラが、前記撮影対象である患者の脈拍又は／及び呼吸の周期の位相に同期した前記パルス高電圧を生成し、前記パルス高電圧を前記Ｘ線源に印加することでＸ線が前記撮影対象に照射され、前記３次元画像データが生成されることを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（１１）
前記Ｘ線イメージセンサが、撮影対象範囲をスライドし、撮影対象の複数の２次元画像データを取得し、前記画像生成部が、前記複数の２次元画像データを基に撮影対象の３次元画像データを生成することを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（１２）
前記画像生成部での生成は、前記撮影対象の撮影部位を選択することにより、予め格納された前記撮影部位に最適な撮影条件とアルゴリズムにしたがって、３次元画像データを生成することを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（１３）
前記Ｘ線源が、カーボンナノ構造体冷陰極Ｘ線管を含むことを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
（１４）
前記本体に、水平方向に伸び縮み可能な伸縮脚を備えることを特徴とする（１）に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。
とした。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
(1)
Portable, equipped with a plurality of X-ray sources, irradiates X-rays from different directions, shoots a plurality of two-dimensional images with different shooting directions, and uses them to perform three-dimensional A portable 3D display X-ray imaging apparatus for generating and displaying an image,
A main body with a built-in controller for controlling the irradiation amount and irradiation timing of the X-ray, a support shaft erected from the main body, an arm rotatably connected to the support shaft, a frame rotatably connected to the arm, and An X-ray irradiator configured by two or more X-ray sources installed in the frame and irradiating the imaging object with X-rays upon application of a pulse high voltage;
A digital X-ray image sensor for sensing X-rays transmitted through the imaging object;
An image generating unit that converts the two-dimensional image data transmitted from the X-ray image sensor into different three-dimensional image data based on different imaging directions;
A 3D monitor for displaying a 3D image based on the 3D image data;
A portable 3D display X-ray imaging apparatus comprising:
(2)
The controller may vary one or more of a pulse high voltage value, a pulse width, and the number of pulses in accordance with the imaging target to vary the X-ray irradiation amount (1) A portable 3D display X-ray imaging apparatus described in 1.
(3)
The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein the support shaft is a shaft that can be moved up and down.
(4)
The frame includes a distance meter for measuring a distance to the imaging target, and the shaft moves up and down based on a distance measurement result to the imaging target by the distance meter, and the height position of the X-ray irradiation unit The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein the portable 3D display X-ray imaging apparatus is moved to an optimal position according to the imaging target.
(5)
The frame includes a video camera that captures the shape of the imaging target, and the shaft moves up and down based on the captured image of the video camera, and the height position of the X-ray irradiation unit is set according to the imaging target. The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein the portable 3D display X-ray imaging apparatus is moved to an optimal position.
(6)
The frame includes a video camera that captures the shape of the object to be imaged, the X-ray source rotates based on the image captured by the video camera, and the X-ray irradiation direction is set in an optimum direction according to the shape of the object to be imaged. The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), which is automatically set to
(7)
The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein a collimator is provided at an emission port of the X-ray source, and the collimator is moved to change and control the irradiation direction of the X-ray.
(8)
The frame includes a video camera that captures the shape of the imaging target, and the frame expands and contracts in the direction of the adjacent X-ray source based on the captured image of the video camera, and the X-ray source is positioned in the lateral direction. The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein the X-ray irradiation position is moved optimally according to the shape of the imaging target by moving.
(9)
The controller applies the pulse high voltage to all the X-ray sources within one cycle of the pulse and / or respiration of the patient who is the imaging target, so that the X-ray is irradiated to the imaging target, and the 3 The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein the three-dimensional image data is generated.
(10)
The controller generates the pulse high voltage synchronized with the phase of the pulse or / and breathing cycle of the patient to be imaged, and applies the pulse high voltage to the X-ray source, so that X-rays are captured. The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein the object is irradiated and the three-dimensional image data is generated.
(11)
The X-ray image sensor slides the imaging target range, acquires a plurality of two-dimensional image data of the imaging target, and the image generation unit acquires the three-dimensional image data of the imaging target based on the plurality of two-dimensional image data. The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein:
(12)
The generation by the image generation unit is to generate three-dimensional image data according to an imaging condition and algorithm optimum for the imaging region stored in advance by selecting the imaging region to be imaged. The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1).
(13)
The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein the X-ray source includes a carbon nanostructure cold cathode X-ray tube.
(14)
The portable 3D display X-ray imaging apparatus according to (1), wherein the main body includes a telescopic leg that can be expanded and contracted in a horizontal direction.
It was.
本発明は以上の構成であるので、以下の効果を発揮する。複数のＸ線源、例えば、冷陰極Ｘ線管、より具体的にはカーボンナノ構造体三極式をＸ線源、とし、デジタルＸ線画像を撮影することで、撮影場所で立体画像を生成、表示することができる小型のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置を提供することができる。 Since this invention is the above structure, the following effects are exhibited. Multiple X-ray sources, for example, cold cathode X-ray tubes, more specifically, carbon nanostructure triodes, are used as X-ray sources, and three-dimensional images are generated at the shooting location by taking digital X-ray images. A small portable 3D display X-ray imaging apparatus capable of displaying can be provided.
その結果、低価格で購入でき、移動が簡便で、設置スペースの問題も解決し、高精度のＸ線立体画像撮影、診察が可能になる。人体の診察のみならず、動物病院、その回診でも導入することが容易になる。さらに、産業用として、各種機器の非破壊Ｘ線検査にも応用することができる。 As a result, it can be purchased at a low price, it is easy to move, the problem of installation space is solved, and high-precision X-ray stereoscopic imaging and medical examination are possible. In addition to medical examinations, it can be easily introduced at animal hospitals and rounds. Furthermore, it can be applied to non-destructive X-ray inspection of various devices for industrial use.
また、Ｘ線照射部が昇降し、Ｘ線源が回動、横方向に移動することで、撮影部位に応じて、Ｘ線量、Ｘ線照射位置・方向を最適化することができ、予め格納されたパラメータにしたがえば、自動設定することもできる。最適化することで、低被曝、バッテリの長持ちに繋がる。 Also, the X-ray irradiation unit moves up and down, and the X-ray source rotates and moves laterally, so that the X-ray dose and X-ray irradiation position / direction can be optimized according to the imaging region, and stored in advance. According to the set parameters, it can be automatically set. By optimizing, it leads to low exposure and long battery life.
その結果、低被曝の鮮明なＸ線画像が撮影でき、立体視可能であるので、高精度の診察が可能になる。Ｘ線照射部の高さ位置を、フレームに備えられたビデオカメラで検出した撮影対象範囲、距離計でＸ線照射部と撮影対象の距離測定結果に基づき、設定、補正すれば、より低被曝で、高精度の立体画像を表示することができる。 As a result, a clear X-ray image with low exposure can be taken and stereoscopic viewing is possible, so that highly accurate examination is possible. Lower exposure by setting and correcting the height position of the X-ray irradiation unit based on the measurement target range detected by the video camera provided in the frame and the distance measurement result of the X-ray irradiation unit and the imaging target by the distance meter. Thus, a highly accurate stereoscopic image can be displayed.
さらに、脈拍又は及び呼吸の１周期内でかつ例えば０．５秒以内に、全ての冷陰極Ｘ線管にパルス高電圧を印加すること、或いは患者の脈拍の周期の位相又は／及び呼吸に同期したパルス高電圧を印加することで、Ｘ線を患部に照射し、３次元画像を生成するため、撮影対象の動き、特に、脈拍、呼吸の影響の少ない、鮮明な３次元画像を表示することができる。また、本発明は、一定のリズムの動きを伴う撮影対象にも応用することができる。 In addition, a pulsed high voltage is applied to all cold-cathode X-ray tubes within one pulse or respiration cycle, for example within 0.5 seconds, or synchronized to the phase or / and respiration of the patient's pulse cycle. By applying the high pulse voltage, the affected part is irradiated with X-rays to generate a three-dimensional image, so that a clear three-dimensional image with little influence of movement of the object to be imaged, particularly pulse and respiration is displayed. Can do. The present invention can also be applied to a subject to be photographed with a certain rhythmic movement.
以下、添付図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、本発明はそれら実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
図１に示すように、本発明の一例であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置１は、可搬式で、複数のＸ線源を備え、異なる方向から撮影対象にＸ線５ｐを照射し、撮影対象、ここでは患者１０（人体）、の撮影方向の異なる複数の２次元Ｘ線画像を撮影し、それらを用いてその場で３次元画像（立体画像８ｄ）を生成、表示するポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置であって、Ｘ線照射装置６と、Ｘ線イメージセンサ７と、画像生成部と、３Ｄモニタ８ａとからなる。 As shown in FIG. 1, a portable 3D display X-ray imaging apparatus 1 that is an example of the present invention is portable, includes a plurality of X-ray sources, and irradiates an imaging target with X-rays 5p from different directions. Here, a portable 3D display X-ray that captures a plurality of two-dimensional X-ray images of the patient 10 (human body) in different imaging directions and generates and displays a three-dimensional image (stereoscopic image 8d) on the spot using them. An imaging apparatus, which includes an X-ray irradiation device 6, an X-ray image sensor 7, an image generation unit, and a 3D monitor 8a.
Ｘ線照射装置６は、本体２と、支軸３と、アーム４と、Ｘ線照射部５とからなる。 The X-ray irradiation device 6 includes a main body 2, a support shaft 3, an arm 4, and an X-ray irradiation unit 5.
本体２は、下部から本体２の設置面と略平行（水平方向）でＸ線照射部５の重さによりＸ線照射装置６を転倒させない方向に継目２ｇ部分で伸び縮み可能な伸縮脚２ｆと、本体２及び伸縮脚２ｆの底部に備えられたキャスタ２ａと、上部に取り付けられた取っ手２ｂとからなる。 The main body 2 includes a telescopic leg 2f that can extend and contract at the joint 2g in a direction that does not cause the X-ray irradiation device 6 to fall down due to the weight of the X-ray irradiation unit 5 from the lower part substantially parallel to the installation surface of the main body 2 (horizontal direction). The caster 2a provided at the bottom of the main body 2 and the telescopic legs 2f and the handle 2b attached to the top.
キャスタ２ａと取っ手２ｂにより本体２の移動が容易になる。伸縮脚２ｆは、例えば、平面視で、Ｖ字、Ｕ字などになるよう、本体２の底部に２本備えられ、撮影の際には伸縮脚２ｆを伸ばすことでＸ線照射部５の重さでＸ線照射装置６の転倒を防ぎ、Ｘ線照射装置６の移動の際には伸縮脚２ｆを縮めることでコンパクトに収納することができる。伸縮脚２ｆは、伸縮することなく、本体２に回動可能に接続し、伸び縮みなどしてもよい。 The main body 2 can be easily moved by the casters 2a and the handle 2b. For example, two telescopic legs 2f are provided at the bottom of the main body 2 so as to be V-shaped, U-shaped, etc. in plan view, and the X-ray irradiation unit 5 is overlapped by extending the telescopic legs 2f during imaging. Now, it is possible to prevent the X-ray irradiation device 6 from overturning and to retract the telescopic leg 2f when the X-ray irradiation device 6 is moved so that the X-ray irradiation device 6 can be stored compactly. The extendable legs 2f may be connected to the main body 2 so as to be rotatable without extending or contracting, and may be expanded or contracted.
さらに、上面には、Ｘ線５ｐの照射強度、時間、回数を制御、調節し、さらに立体画像８ｄを表示する３Ｄモニタ兼操作パネル２ｃを備える。また、起動のオン・オフスイッチ、駆動電源の切り換えスイッチなども備える。 Furthermore, on the upper surface, a 3D monitor and operation panel 2c that controls and adjusts the irradiation intensity, time, and number of X-rays 5p, and further displays a stereoscopic image 8d is provided. It also has a start on / off switch, a drive power supply switch, and the like.
３Ｄモニタ兼操作パネル２ｃは、３Ｄモニタと操作パネルを別体としてもよい。他方、３Ｄモニタ兼操作パネル２ｃの操作に換え、ＰＣ８から制御信号８ｂとして本体２の各機器に送信（有線、無線通信）してもよい。 The 3D monitor and operation panel 2c may have a 3D monitor and an operation panel as separate bodies. On the other hand, instead of operating the 3D monitor / operation panel 2c, a control signal 8b may be transmitted from the PC 8 to each device of the main body 2 (wired or wireless communication).
本体２の内部には、ポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置１の駆動電源であるバッテリ２ｄを内蔵する。バッテリ２ｄに換えて、商用電源を用いてもよい。それらは併用でき、本体２に備える駆動電源の切り換えスイッチで切り替えられる。 Inside the main body 2, a battery 2 d that is a drive power source of the portable 3D display X-ray imaging apparatus 1 is built-in. A commercial power source may be used instead of the battery 2d. They can be used together, and can be switched by a drive power source switch provided in the main body 2.
本体２は、さらに、Ｘ線５ｐの照射量、照射タイミングを制御するコントローラ９を内蔵する。コントローラ９についての詳細は、図２を参照して後述する。 The main body 2 further includes a controller 9 that controls the irradiation amount and irradiation timing of the X-ray 5p. Details of the controller 9 will be described later with reference to FIG.
支軸３は、本体２から立設し、上下に昇降（本体２への挿抜）可能なシャフト３ａと、シャフト３ａの係止及び係止を解除するストッパ３ｂとからなる。シャフト３ａを備えることで、患部とＸ線照射部５との距離を最適に設定することができる。シャフト３ａにモータを備えることで、コントローラ９の指令でシャフトの高さ及びＸ線照射部５の位置（撮影対象からの距離）を自動制御することもできる。 The support shaft 3 is composed of a shaft 3a that is erected from the main body 2 and can be moved up and down (inserted and removed from the main body 2), and a stopper 3b that locks and releases the shaft 3a. By providing the shaft 3a, the distance between the affected part and the X-ray irradiation part 5 can be set optimally. By providing the shaft 3a with a motor, it is possible to automatically control the height of the shaft and the position of the X-ray irradiation unit 5 (distance from the imaging target) according to a command from the controller 9.
アーム４は、支軸３（シャフト３ａ）の上端部に回動可能に接続し、Ｘ線照射部５の向き調節するためのものである。ここでは、２本の継手４ａと、シャフト３ａとの接続部、継手４ａと継手４ａの接続部、Ｘ線照射部５との接続部に設けられ、それぞれを回動可能に接続する回動部４ｂとからなる。回動部４ｂにモータを備えることで、コントローラ９の指令でアーム４及びＸ線照射部５の角度を自動制御することもできる。 The arm 4 is rotatably connected to the upper end portion of the support shaft 3 (shaft 3a), and adjusts the direction of the X-ray irradiation unit 5. Here, the rotation part which is provided in the connection part of the two joints 4a and the shaft 3a, the connection part of the joint 4a and the joint 4a, and the connection part of the X-ray irradiation part 5, and connects each so that rotation is possible. 4b. By providing the rotating unit 4b with a motor, the angles of the arm 4 and the X-ray irradiation unit 5 can be automatically controlled by a command from the controller 9.
Ｘ線照射部５は、アーム４の他端に回動可能に接続するフレーム５ｎと、フレーム５ｎに回動可能に固定されＸ線５ｐを照射する４個（第１〜第４）のＸ線源である冷陰極Ｘ線管の一例であるカーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａと、距離計５ｒと、ビデオカメラ５ｔからなる。 The X-ray irradiation unit 5 includes a frame 5n that is rotatably connected to the other end of the arm 4, and four (first to fourth) X-rays that are rotatably fixed to the frame 5n and emit X-rays 5p. It consists of a carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tube 5a, which is an example of a cold cathode X-ray tube as a source, a distance meter 5r, and a video camera 5t.
フレーム５ｎは、上に凸に湾曲するとともに、４個のカーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａが等間隔に固定され、かつ、それぞれのＸ線５ｐの出射口５ｇが撮影対象（患部）に向けられている。さらに、Ｘ線源の間には伸縮部５ｗが設けられ、伸縮部５ｗが、隣り合うＸ線源方向の横方向に伸縮してＸ線源の位置を横方向にスライドさせることができる。伸縮部５ｗにモータを備えることで、コントローラ９の指令でＸ線源、カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａの位置を横方向の位置を自動制御することもできる。 The frame 5n is convexly curved upward, the four carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tubes 5a are fixed at equal intervals, and the emission ports 5g of the respective X-rays 5p are to be imaged ( It is directed to the affected area. Further, an expansion / contraction part 5w is provided between the X-ray sources, and the expansion / contraction part 5w can expand and contract in the lateral direction in the direction of the adjacent X-ray source to slide the position of the X-ray source in the lateral direction. By providing the extendable portion 5w with a motor, the position of the X-ray source and the carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tube 5a can be automatically controlled in the lateral direction by a command from the controller 9.
シャフト３ａ及びＸ線照射部５の高さ、Ｘ線源の回転角度、Ｘ線源の横方向（撮影対象とフレーム５ｎとを結ぶ方向に直交する方向）の位置をコントローラ９による自動制御によって自動設定することで、撮影対象の撮影部に最適な２次元画像の組み合わせが取得できる。 The controller 9 automatically controls the height of the shaft 3a and the X-ray irradiation unit 5, the rotation angle of the X-ray source, and the position of the X-ray source in the lateral direction (the direction orthogonal to the direction connecting the imaging target and the frame 5n). By setting, it is possible to acquire a combination of two-dimensional images that is optimal for the imaging unit to be imaged.
Ｘ線源は、Ｘ線管、例えばカーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａが、モールドでホールドされ、鉛で照射方向以外を遮蔽されるとともに、出射口５ｇを有する。図面では、便宜上、Ｘ線管をむき出しとして記載した。Ｘ線源が回動すると、Ｘ線管も回動する。すなわち、Ｘ線源の回動は、Ｘ線管或いは出射口５ｇの回動と同義である。 The X-ray source has an X-ray tube, for example, a carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tube 5a, held by a mold, shielded by lead other than the irradiation direction, and has an exit port 5g. In the drawing, for convenience, the X-ray tube is shown as being exposed. When the X-ray source rotates, the X-ray tube also rotates. That is, the rotation of the X-ray source is synonymous with the rotation of the X-ray tube or the emission port 5g.
４個（第１〜第４）のカーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａは、図３（Ａ）に示すように同一であり、図１に示すように撮影対象と等距離に配置され、その内部構造を図３（Ｂ）に示す。運用に当たっては、Ｘ線照射部５には、鉛などで照射方向以外は遮蔽されたボックスに内蔵されることとなる。 The four (first to fourth) carbon nanostructure triode-type cold cathode X-ray tubes 5a are the same as shown in FIG. 3A, and are equidistant from the object to be imaged as shown in FIG. The internal structure is shown in FIG. In operation, the X-ray irradiation unit 5 is built in a box that is shielded by lead or the like except for the irradiation direction.
なお、Ｘ線源（Ｘ線管）は、２個以上、視差をもって備えられることが本発明の立体画像８ｄの生成には必須で、３個、４個と増える毎に、立体画像８ｄの精度が向上する。小型化、画像精度の観点から４個のＸ線管とすることが望ましい。カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａは、予熱が不要で、待機電力を抑えることができるため、Ｘ線管を増やす時、特に有効である。バッテリ２ｄの長時間使用、軽量化に資する。 Note that it is essential for the generation of the stereoscopic image 8d according to the present invention that two or more X-ray sources (X-ray tubes) are provided with parallax, and the accuracy of the stereoscopic image 8d increases every time three or four. Will improve. It is desirable to use four X-ray tubes from the viewpoint of miniaturization and image accuracy. The carbon nanostructure triode-type cold cathode X-ray tube 5a does not require preheating and can suppress standby power, and thus is particularly effective when increasing the number of X-ray tubes. Contributes to long-term use and light weight of the battery 2d.
図５（Ｂ）に示すように、Ｘ線源としては、例えば、カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管（例えば、７０ｋＶ〜１２０ｋＶの出力）などがあり、小型で、パルス高電圧の印加を受けて、陰極５ｂ側のカーボンナノ構造体冷陰極５ｄで発生した電子５ｅを陽極５ｃ側のターゲット５ｆに照射して、Ｘ線５ｐを発生させ、出射口５ｇから放出する。Ｘ線源にモータを備えることで、コントローラ９の指令でＸ線源の出射口５ｇの向きを自動制御することもできる。 As shown in FIG. 5B, as the X-ray source, for example, there is a carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tube (for example, an output of 70 kV to 120 kV), which is small and has a pulse high voltage. Upon application, electrons 5e generated at the carbon nanostructure cold cathode 5d on the cathode 5b side are irradiated onto the target 5f on the anode 5c side to generate X-rays 5p, which are emitted from the emission port 5g. By providing a motor in the X-ray source, the direction of the exit port 5g of the X-ray source can be automatically controlled by a command from the controller 9.
なお、Ｘ線源の回動に換えて、Ｘ線源の出射口５ｇにコリメータを設け、スライド、回動などの移動をさせて、Ｘ線の向きを変更制御することもできる。Ｘ線源の可動同様に、コリメータもビデオカメラの撮影画像に基づき、撮影対象の形状に応じてＸ線照射向きを最適方向に自動設定することもできる。コリメータは、Ｘ線５ｐの形状を整えるためにも用いられる。 In place of the rotation of the X-ray source, a collimator can be provided at the exit 5g of the X-ray source, and the X-ray direction can be changed and controlled by moving such as sliding or rotating. Similar to the movement of the X-ray source, the collimator can also automatically set the X-ray irradiation direction in the optimum direction according to the shape of the object to be imaged based on the image captured by the video camera. The collimator is also used to adjust the shape of the X-ray 5p.
乾電池、バッテリ、商用電源で駆動する原理、構成は、特許文献２及び非特許文献１に詳しく記載されている。電源（バッテリ２ｄ）は、図２に示すように、カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａの陰極５ｂ及び陽極５ｃにそれぞれ負及び正のパルス高電圧９ａを供給する。パルス高電圧９ａは、コントローラ９が、撮影対象に応じてパルス高電圧値を変動させ、Ｘ線の照射量を可変にし、最適、低被曝を実現する。 The principle and configuration of driving with a dry cell, a battery, and a commercial power source are described in detail in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1. As shown in FIG. 2, the power supply (battery 2d) supplies negative and positive pulse high voltages 9a to the cathode 5b and the anode 5c of the carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tube 5a, respectively. For the pulse high voltage 9a, the controller 9 varies the pulse high voltage value in accordance with the object to be imaged to vary the X-ray irradiation amount, thereby realizing optimum and low exposure.
距離計５ｒは、フレーム５ｎに備えられ、撮影対象までの距離を測定するレーザー距離計などで、距離計による撮影対象までの距離測定結果（図２距離情報５ｓ）に基づき、コントローラ９が自動制御信号９ｄ（図２）を生成し、シャフト３ａの駆動装置に送り、シャフト３ａが上下に昇降して、Ｘ線照射部５の高さ位置を撮影対象（部位）に応じて最適位置に移動させるために用いることができる。 The distance meter 5r is provided in the frame 5n and is a laser distance meter or the like that measures the distance to the object to be imaged. The controller 9 automatically controls the distance meter 5d based on the distance measurement result (distance information 5s in FIG. 2). A signal 9d (FIG. 2) is generated and sent to the drive device of the shaft 3a, and the shaft 3a moves up and down to move the height position of the X-ray irradiation unit 5 to the optimum position according to the imaging target (part). Can be used for
ビデオカメラ５ｔは、フレーム５ｎに備えられ撮影対象の形状を撮影する。そして、ビデオカメラ５ｔは、撮影対象（患者１０）を写し、その視野５ｙにある撮影対象の形状を認識して、その映像（図２形状情報５ｕ）を基に、コントローラ９が自動制御信号９ｄ（図２）を生成し、各機器に指令を送り、各機器を自動制御する。 The video camera 5t is provided in the frame 5n and photographs the shape of the photographing target. The video camera 5t then captures the object to be imaged (patient 10), recognizes the shape of the object to be imaged in the visual field 5y, and based on the image (shape information 5u in FIG. 2), the controller 9 automatically controls the signal 9d. (FIG. 2) is generated, a command is sent to each device, and each device is automatically controlled.
例えば、撮影対象の最適範囲を撮影するためＸ線照射部５の高さを調節するよう、シャフトの高さ、アーム４の角度を最適に自動設定すること、Ｘ線源が回動し撮影対象の位置、形状に応じてＸ線５ｐの照射向きを最適方向に自動設定すること、フレーム５ｎの伸縮部５ｗを伸縮させてＸ線源が横方向に位置移動することで、撮影対象の形状に応じてＸ線照射位置を最適化することに利用できる。 For example, the height of the shaft and the angle of the arm 4 are optimally automatically set so as to adjust the height of the X-ray irradiator 5 in order to capture the optimal range of the imaging target, and the X-ray source rotates and the imaging target By automatically setting the irradiation direction of the X-rays 5p in the optimum direction according to the position and shape of the X-ray, the X-ray source is moved in the horizontal direction by expanding and contracting the expansion / contraction part 5w of the frame 5n, so that the shape of the object to be imaged is obtained. Accordingly, it can be used to optimize the X-ray irradiation position.
さらに、コントローラ９で、撮影対象、撮影部位に最適なＸ線量、パルス高電圧９ａの値、パルス幅、パルス数を自動制御し、撮影対象の低被曝を確保しつつ、鮮明が立体画像８ｄを表示することも可能になる。 Further, the controller 9 automatically controls the X-ray dose, the value of the pulse high voltage 9a, the pulse width, and the number of pulses that are optimal for the imaging target and the imaging site, and ensures a low exposure of the imaging target, while the sharp image of the stereoscopic image 8d is obtained. It can also be displayed.
また、ビデオカメラの映像は、呼吸の状態、撮影対象の動きを把握することにも利用できる。 The video from the video camera can also be used to grasp the state of breathing and the movement of the subject.
このようにしてなるＸ線照射装置６は、図１（Ｂ）に示すように、使用しないとき、さらに移動させるときには、シャフト３ａを本体２内に収納し、アーム４、Ｘ線照射部５を回動、屈曲させ、コンパクトに折りたたむことができる。 As shown in FIG. 1 (B), the X-ray irradiation apparatus 6 thus configured houses the shaft 3a in the main body 2 when not in use or further moves, and the arm 4 and the X-ray irradiation unit 5 are connected. It can be turned, bent and folded compactly.
Ｘ線イメージセンサ７は、撮影対象（患者１０の患部）の下に配置し、上方からＸ線５ｐを照射することで、撮影対象（患部）を透過したＸ線５ｐをデジタル式の２次元画像データ７ａ（３次元Ｘ画像データの基データ）として感知し、画像生成部に、有線、無線通信で送信する。 The X-ray image sensor 7 is disposed below the imaging target (affected part of the patient 10), and irradiates the X-ray 5p from above, so that the X-ray 5p transmitted through the imaging target (affected part) is a digital two-dimensional image. It is detected as data 7a (base data of three-dimensional X image data), and is transmitted to the image generation unit by wired or wireless communication.
Ｘ線イメージセンサ７としては、例えば、シンチレータ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＣｄＴｅ半導体などが例示される。 Examples of the X-ray image sensor 7 include a scintillator, a CCD, a CMOS, and a CdTe semiconductor.
画像生成部は、Ｘ線イメージセンサ７から送信された撮影方向の異なる複数の２次元画像データ７ａを基に３次元画像データ９ｃにデジタル生成するもので、図２に示すように、本体２のコントローラ９の記録部に格納された画像生成ソフトウエア９ｂ又はＰＣ８に格納された画像生成ソフトウエアによって行われる。 The image generation unit digitally generates three-dimensional image data 9c based on a plurality of two-dimensional image data 7a transmitted from the X-ray image sensor 7 and having different photographing directions. As shown in FIG. This is performed by the image generation software 9b stored in the recording unit of the controller 9 or the image generation software stored in the PC 8.
ここでは、コントローラ９に組み込まれた画像生成ソフトウエア９ｂによって生成するものとして説明する。画像生成ソフトウエア９ｂは、２方向のデジタルＸ線画像を立体視可能に生成する、従来のＣＴ技術、デジタル３次元化技術を用いることができる。立体画像８ｄの生成には、２次元画像データ７ａ、３次元画像データ９ｃ、立体画像８ｄの補正、合成、再構築が含まれる。 Here, description will be made assuming that the image is generated by the image generation software 9b incorporated in the controller 9. The image generation software 9b can use a conventional CT technique or a digital three-dimensional technique that generates a two-way digital X-ray image in a stereoscopic manner. The generation of the stereoscopic image 8d includes correction, synthesis, and reconstruction of the two-dimensional image data 7a, the three-dimensional image data 9c, and the stereoscopic image 8d.
３Ｄモニタ８ａは、ＰＣ８又は本体２（３Ｄモニタ兼操作パネル２ｃ）に備えつけられ、画像生成部で生成された３次元画像データ９ｃを取得（有線、無線通信）し、３次元画像データ９ｃを基に３次元画像（立体画像８ｄ）として表示する。 The 3D monitor 8a is provided in the PC 8 or the main body 2 (3D monitor / operation panel 2c), acquires the 3D image data 9c generated by the image generation unit (wired or wireless communication), and uses the 3D image data 9c as a basis. Are displayed as a three-dimensional image (stereoscopic image 8d).
３Ｄモニタ８ａは、ここでは、ＰＣ８の３次元表示可能なディスプレイとした。４個のカーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａから照射されるＸ線５ｐに対応した複数の組み合わせの複数の立体画像８ｄを表示することもでき、医師が、各立体画像８ｄを比較して、患部の様子を詳細に把握することもできる。 Here, the 3D monitor 8a is a display capable of three-dimensional display of the PC 8. It is also possible to display a plurality of stereoscopic images 8d of a plurality of combinations corresponding to the X-rays 5p irradiated from the four carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tubes 5a. In comparison, the state of the affected part can be grasped in detail.
次に、図２を参照して、コントローラ９について、詳しく説明する。コントローラ９は、マイコン等の計算機（ＣＰＵ含む）、パルス高電圧生成回路、記録部、記録部に格納された画像生成ソフトウエア９ｂ等からなる。 Next, the controller 9 will be described in detail with reference to FIG. The controller 9 includes a computer (including a CPU) such as a microcomputer, a pulse high voltage generation circuit, a recording unit, and image generation software 9b stored in the recording unit.
コントローラ９のパルス高電圧生成回路で生成された高圧のパルス高電圧９ａによってカーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａは、駆動され、Ｘ線５ｐを出射する。第１〜第４カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａは、パルス高電圧９ａの印加により、順次、Ｘ線５ｐを照射する。 The carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tube 5a is driven by the high voltage pulse high voltage 9a generated by the pulse high voltage generation circuit of the controller 9, and emits X-rays 5p. The first to fourth carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tubes 5a sequentially irradiate X-rays 5p by applying a pulse high voltage 9a.
パルス高電圧９ａは、撮影対象の部位に応じた撮影条件（電圧値、電流値、パルス幅、パルス数、撮影対象とＸ線照射部の距離など）となるよう、予め格納された撮影部位毎の最適パラメータに基づき生成される。また、パルス高電圧９ａは、撮影対象である患者１０の脈拍１０ａ及び／又は呼吸１０ｂの１周期内でかつ０．５秒以内に、全てのＸ線源に印加することが望ましい。そうすることで、短時間でより鮮明な立体画像８ｄが得られる。 The pulse high voltage 9a is stored for each imaging region stored in advance so as to satisfy imaging conditions (voltage value, current value, pulse width, number of pulses, distance between the imaging object and the X-ray irradiation unit, etc.) according to the region to be imaged. Based on the optimal parameters of The pulse high voltage 9a is desirably applied to all X-ray sources within one cycle of the pulse 10a and / or the breath 10b of the patient 10 to be imaged and within 0.5 seconds. By doing so, a clearer stereoscopic image 8d can be obtained in a short time.
また、パルス高電圧９ａは、患者１０の脈拍１０ａ又は／及び呼吸１０ｂの周期の位相に同期（図６参照）して、すなわち計算機によって計算、制御されて生成され、カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａに順次送られる。 The pulse high voltage 9a is generated in synchronization with the phase of the pulse 10a or / and the breathing 10b of the patient 10 (see FIG. 6), that is, calculated and controlled by a computer, and the carbon nanostructure tripolar type. It is sequentially sent to the cold cathode X-ray tube 5a.
その結果、２次元画像データ７ａは、患者１０の脈拍１０ａ又は／及び呼吸１０ｂの周期の位相に同期して取得され、脈拍１０ａ又は／及び呼吸１０ｂの影響を排除して、取得されることとなる。 As a result, the two-dimensional image data 7a is acquired in synchronization with the phase of the pulse 10a or / and the breath 10b of the patient 10, and is acquired by eliminating the influence of the pulse 10a or / and the breath 10b. Become.
このような方法であれば、短時間で冷陰極管への十分な電流値を確保できない場合にも、長時間（数秒）の撮影であっても、心拍、呼吸に影響を低減して、鮮明な立体画像８ｄを表示するための３次元画像データを生成することができる。 With such a method, even if a sufficient current value to the cold cathode tube cannot be secured in a short time, even if shooting for a long time (several seconds), the influence on heartbeat and breathing is reduced and clear. 3D image data for displaying a stereoscopic image 8d can be generated.
立体画像８ｄは、Ｘ線イメージセンサ７から送信されてくる２次元画像データ７ａを基に、ここでは、コントローラ９の記録部に格納された画像生成ソフトウエア９ｂで、立体視可能なデータに加工され、ＰＣ８に３次元画像データ９ｃとして送信され、３Ｄモニタ８ａ上で、３次元画像（立体画像８ｄ）として観察できる。 The stereoscopic image 8d is processed into data that can be stereoscopically viewed by the image generation software 9b stored in the recording unit of the controller 9 based on the two-dimensional image data 7a transmitted from the X-ray image sensor 7. Then, it is transmitted to the PC 8 as three-dimensional image data 9c and can be observed as a three-dimensional image (stereoscopic image 8d) on the 3D monitor 8a.
立体画像の撮影ペアは、図２に例示したように、第１及び第２カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａのＸ線５ｐに対応した立体画像撮影ペアＡ、第２及び第３のＸ線５ｐに対応した立体画像撮影ペアＢ、第３及び第４のＸ線５ｐに対応した立体画像撮影ペアＣなどが例示できる。 As illustrated in FIG. 2, the stereoscopic image capturing pair includes a stereoscopic image capturing pair A corresponding to the X-ray 5 p of the first and second carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tube 5 a, the second and second stereo image capturing pairs. 3D image capturing pair B corresponding to 3 X-rays 5p, 3D image capturing pair C corresponding to third and fourth X-rays 5p, and the like can be exemplified.
その他、第１と第３或いは第４の組み合わせ、第２と第４の組み合わせにより立体画像撮影ペアにすることも可能である。さらには、２方向の２次元画像データ７ａから生成された３次元画像データ９ｃに、それらと異なる方向の２次元画像データ７ａを組み込み、３次元画像データ９ｃを生成することも可能である。 In addition, it is possible to form a stereoscopic image photographing pair by the first and third or fourth combination, and the second and fourth combination. Furthermore, it is also possible to generate the three-dimensional image data 9c by incorporating the two-dimensional image data 7a in the direction different from the three-dimensional image data 9c generated from the two-dimensional two-dimensional image data 7a.
このように、複数のＸ線源であるカーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａを備えることで、複数のカーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管５ａのＸ線５ｐに対応した種々の立体画像８ｄの生成が可能である。 Thus, by providing the carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tube 5a as a plurality of X-ray sources, the X-ray 5p of the plurality of carbon nanostructure triode cold cathode X-ray tubes 5a is supported. It is possible to generate various three-dimensional images 8d.
種々の２次元画像データの組み合わせによる３次元画像（立体画像８ｄ）を並べて、３Ｄモニタ８ａに表示することもできる。それらの３次元画像の中から、医師が患部に応じた好適な方向の３次元画像を選択し、或いは他の３次元画像と比較して、患部を詳細に観察することができる。 A three-dimensional image (stereoscopic image 8d) by a combination of various two-dimensional image data can be displayed side by side on the 3D monitor 8a. From these three-dimensional images, the doctor can select a three-dimensional image in a suitable direction according to the affected area, or compare it with other three-dimensional images to observe the affected area in detail.
他方、撮影対象の撮影部位に応じて、画像生成部に予め格納されたアルゴリズムにしたがって、必要な冷陰極Ｘ線管のみにパルス高電圧９ａを送り、或いは撮影された２次元画像データ７ａを選択し、３次元画像データに生成することもできる。 On the other hand, according to the imaging part to be imaged, the pulse high voltage 9a is sent only to the necessary cold cathode X-ray tube or the photographed two-dimensional image data 7a is selected according to the algorithm stored in the image generation unit in advance. It is also possible to generate three-dimensional image data.
部位に応じたアルゴリズムは、撮影部位に応じて、医師が３Ｄモニタ兼操作パネル２ｃ、或いはＰＣ８操作、又はビデオカメラ映像から判断して選択され、制御信号８ｂとして、コントローラ９に送られ、格納されたアルゴリズムから選択される。 The algorithm corresponding to the region is selected by the doctor from the 3D monitor / operation panel 2c, the PC 8 operation, or the video camera image according to the imaging region, and is sent to the controller 9 as a control signal 8b and stored. Selected algorithm.
選択されたアルゴリズムにしたがって、撮影部位の最適な組み合わせにより、２次元画像データ７ａの取得、選択され、３次元画像データ９ｃが生成される。そして、３次元画像データ９ｃに基づき、立体画像８ｄが３Ｄモニタ８ａ上に表示される。 According to the selected algorithm, the two-dimensional image data 7a is acquired and selected by an optimal combination of imaging parts, and three-dimensional image data 9c is generated. Based on the three-dimensional image data 9c, the stereoscopic image 8d is displayed on the 3D monitor 8a.
次に、本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置１の具体的使用例について、図４、図５を参照して説明する。 Next, a specific usage example of the portable 3D display X-ray imaging apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図４に示すように、院内でのポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置の使用例について説明する。本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置１は、小型で低被曝の可搬式であるので、医師が、病室１２への回診に際して、病室へ持ち込み、ベッド１２ａに横になっている患者１０の患部のＸ線画像撮影が可能である。 As shown in FIG. 4, an example of using a portable 3D display X-ray imaging apparatus in the hospital will be described. Since the portable 3D display X-ray imaging apparatus 1 according to the present invention is a small and low-exposure portable type, when a doctor makes a round-trip to the hospital room 12, the doctor 10 brings it to the hospital room and lies on the bed 12a. X-ray imaging of the affected area is possible.
そして、撮影方向の異なる複数の２次元画像データ７ａを基に、その場で、３次元画像データ９ｃを生成し、３Ｄモニタ８ａで立体画像８ｄとして確認することができる。立体画像８ｄは、ＰＣ８が３次元画像データ９ｃを本体２との通信８ｅで取得し、又は２次元画像データ７ａを本体２と通信で取得し、ＰＣ８の画像生成ソフトウエアで３次元画像データ９ｃを生成して、３Ｄモニタ８ａに表示される。 Then, based on a plurality of two-dimensional image data 7a having different shooting directions, three-dimensional image data 9c can be generated on the spot and confirmed as a stereoscopic image 8d on the 3D monitor 8a. For the stereoscopic image 8d, the PC 8 acquires the three-dimensional image data 9c by communication 8e with the main body 2, or acquires the two-dimensional image data 7a by communication with the main body 2, and the three-dimensional image data 9c by the image generation software of the PC 8. Is generated and displayed on the 3D monitor 8a.
先ず、本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置１を病室１２に搬入し、Ｘ線イメージセンサ７を患部の下に置き、その後、Ｘ線照射装置６を患部近傍に移動させ、支軸３を最適高さに昇降調節し、アーム４、Ｘ線照射部５を患部に最適な位置に回動させる。これらは、予め撮影部位について決められ、コントローラ９に格納されたパラメータによって自動制御することもできる。図５においても同じ。続いて、医師又は操作者１１が、ＰＣ８又は３Ｄモニタ兼操作パネル２ｃを操作して、Ｘ線照射部５からＸ線５ｐを照射させる。ＰＣ８によってＸ線照射装置６を操作する場合には、図４に示すように、有線通信の他に、無線による通信８ｅで制御信号８ｂをＸ線照射装置６に送り、Ｘ線照射装置６を操作することもできる。 First, the portable 3D display X-ray imaging apparatus 1 according to the present invention is carried into the hospital room 12, the X-ray image sensor 7 is placed under the affected area, and then the X-ray irradiation apparatus 6 is moved to the vicinity of the affected area to support the support shaft 3. Is adjusted to an optimum height, and the arm 4 and the X-ray irradiation unit 5 are rotated to an optimum position for the affected part. These are determined in advance for the imaging region, and can be automatically controlled by parameters stored in the controller 9. The same applies to FIG. Subsequently, the doctor or the operator 11 operates the PC 8 or the 3D monitor / operation panel 2c to irradiate the X-ray 5p from the X-ray irradiation unit 5. When the X-ray irradiation apparatus 6 is operated by the PC 8, as shown in FIG. 4, in addition to wired communication, a control signal 8b is sent to the X-ray irradiation apparatus 6 by wireless communication 8e, and the X-ray irradiation apparatus 6 is It can also be operated.
その結果、Ｘ線イメージセンサ７でデジタルＸ線画像が取得され、３Ｄモニタ８ａで立体画像８ｄを医師が観察して、患部の詳細な様子を確認することができる。そうすることで、医師は、その後の処置等を的確に判断することができる。 As a result, a digital X-ray image is acquired by the X-ray image sensor 7, and a doctor can observe the stereoscopic image 8d on the 3D monitor 8a to confirm the detailed state of the affected area. By doing so, the doctor can accurately determine the subsequent treatment and the like.
図５に示すように、院外、例えば、患者の自宅、屋外での本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置１の使用例について説明する。 As shown in FIG. 5, an example of using the portable 3D display X-ray imaging apparatus 1 according to the present invention outside a hospital, for example, at a patient's home or outdoors will be described.
本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置１は、小型で低被曝の可搬式であるので、医師が、患者１０の自宅への回診に際して、患者１０の自宅に持ち込み、患者１０がいる場所において、Ｘ線画像撮影が可能である。 Since the portable 3D display X-ray imaging apparatus 1 according to the present invention is small and portable with low exposure, the doctor brings the patient 10 to his / her home when the patient 10 visits his / her home, and the patient 10 is there. X-ray imaging can be performed.
そして、撮影方向の異なる複数の２次元画像データ７ａを基に、その場で、３次元画像データ９ｃを生成し、３Ｄモニタ８ａで立体画像８ｄとして確認することができる。 Then, based on a plurality of two-dimensional image data 7a having different shooting directions, three-dimensional image data 9c can be generated on the spot and confirmed as a stereoscopic image 8d on the 3D monitor 8a.
自宅又は屋外１３では、患者１０のためのベッドが用意されていないことがある。自宅であれば布団１３ａ等に患者が横になっていることがあるが、シャフト３ａが上下に伸縮するため、床に臥している患者１０に対しても、シャフト３ａを縮めることで、最適のＸ線照射部５の高さを設定することができる。 A bed for the patient 10 may not be prepared at home or outdoors 13. If at home, the patient may lie on the futon 13a, etc., but since the shaft 3a expands and contracts up and down, it is optimal for the patient 10 lying on the floor by contracting the shaft 3a. The height of the X-ray irradiation unit 5 can be set.
先ず、本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置１を患者１０がいる場所に搬入し、Ｘ線イメージセンサ７を患部の下に置き、その後、Ｘ線照射装置６を患部近傍に移動させ、支軸３を最適高さにスライド調節し、アーム４、Ｘ線照射部５を患部に最適な位置に回動させる。続いて、医師又は操作者１１が、ＰＣ８又は３Ｄモニタ兼操作パネル２ｃを操作して、Ｘ線照射部５からＸ線５ｐを照射させる。 First, the portable 3D display X-ray imaging apparatus 1 according to the present invention is carried into a place where the patient 10 is present, the X-ray image sensor 7 is placed under the affected part, and then the X-ray irradiation apparatus 6 is moved to the vicinity of the affected part. The support shaft 3 is slid and adjusted to the optimum height, and the arm 4 and the X-ray irradiation unit 5 are rotated to the optimum position for the affected part. Subsequently, the doctor or the operator 11 operates the PC 8 or the 3D monitor / operation panel 2c to irradiate the X-ray 5p from the X-ray irradiation unit 5.
その結果、Ｘ線イメージセンサ７でデジタルＸ線画像が取得され、３Ｄモニタ８ａで立体画像８ｄを医師が観察して、患部の詳細な様子を確認することができる。そうすることで、医師は、その後の処置、移送場所等を的確に判断することができる。 As a result, a digital X-ray image is acquired by the X-ray image sensor 7, and a doctor can observe the stereoscopic image 8d on the 3D monitor 8a to confirm the detailed state of the affected area. By doing so, the doctor can accurately determine the subsequent treatment, the transfer location, and the like.
次に、図７を参照して、広範囲の撮影対象の立体画像８ｄを生成する方法について説明する。図７（Ａ）に示すように、広範囲の撮影対象の立体画像８ｄを取得するには、横方向にスライドするＸ線イメージセンサ７を内蔵した検出装置７ｂを用いる。 Next, with reference to FIG. 7, a method for generating a wide range of stereoscopic images 8d to be photographed will be described. As shown in FIG. 7A, in order to acquire a wide range of stereoscopic images 8d to be photographed, a detection device 7b incorporating an X-ray image sensor 7 that slides in the horizontal direction is used.
検出装置７ｂは、図７（Ｂ）の断面模式図に示すように、箱体７ｃと、Ｘ線イメージセンサ７の移動をガイドするレール７ｄと、箱体７ｃに内蔵され、レール７ｄ上を位置移動するＸ線イメージセンサ７と、Ｘ線イメージセンサ７の移動のための駆動源とからなる。 As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 7B, the detection device 7b includes a box 7c, a rail 7d that guides the movement of the X-ray image sensor 7, a built-in box 7c, and is positioned on the rail 7d. It consists of a moving X-ray image sensor 7 and a drive source for moving the X-ray image sensor 7.
箱体７ｃは、Ｘ線５ｐを透過する素材で、内部にＸ線イメージセンサ７を内蔵するとともに、Ｘ線イメージセンサ７の移動機構を備え、撮影対象の下に設置される。 The box 7c is a material that transmits X-rays 5p. The box 7c includes the X-ray image sensor 7 therein, and includes a moving mechanism for the X-ray image sensor 7, and is placed under the imaging target.
前記移動機構は、レール７ｄと、Ｘ線イメージセンサ７を移動させるモータ、バネなどの駆動源と、前記駆動源の駆動力となる電源からなる。電源は、本体２のバッテリ２ｄでもよい。 The moving mechanism includes a rail 7d, a driving source such as a motor and a spring for moving the X-ray image sensor 7, and a power source serving as a driving force for the driving source. The power source may be the battery 2d of the main body 2.
撮影対象が広範囲の場合、Ｘ線イメージセンサ７が小さい場合に、Ｘ線イメージセンサ７が横方向にスライドする検出装置７ｂを採用するとよい。また、Ｘ線イメージセンサ７の面積を小さくすることで、製造コストを低く抑えることができるとともに、Ｘ線検出部の面積が大きいイメージセンサと同等の高精度の立体画像８ｄも生成することができる。 When the imaging target is a wide range, when the X-ray image sensor 7 is small, a detection device 7b that slides in the horizontal direction may be employed. Further, by reducing the area of the X-ray image sensor 7, the manufacturing cost can be kept low, and a highly accurate stereoscopic image 8d equivalent to an image sensor having a large area of the X-ray detection unit can be generated. .
１ ポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置
２ 本体
２ａ キャスタ
２ｂ 取っ手
２ｃ ３Ｄモニタ兼操作パネル
２ｄ バッテリ
２ｆ 伸縮脚
２ｇ 継目
３ 支軸
３ａ シャフト
３ｂ ストッパ
４ アーム
４ａ 継手
４ｂ 回動部
５ Ｘ線照射部
５ａ カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管
５ｂ 陰極
５ｃ 陽極
５ｄ カーボンナノ構造体冷陰極
５ｅ 電子
５ｆ ターゲット
５ｇ 出射口
５ｈ 中間極
５ｉ 孔
５ｋ グランド
５ｎ フレーム
５ｐ Ｘ線
５ｒ 距離計
５ｓ 距離情報
５ｔ ビデオカメラ
５ｕ 形状情報
５ｗ 伸縮部
５ｙ 視野
６ Ｘ線照射装置
７ Ｘ線イメージセンサ
７ａ ２次元画像データ
７ｂ 検出装置
７ｃ 箱体
７ｄ レール
８ ＰＣ
８ａ ３Ｄモニタ
８ｂ 制御信号
８ｄ 立体画像
８ｅ 通信
９ コントローラ
９ａ パルス高電圧
９ｂ 画像生成ソフトウエア
９ｃ ３次元画像データ
９ｄ 自動制御信号
１０ 患者
１０ａ 脈拍
１０ｂ 呼吸
１１ 医師又は操作者
１２ 病室
１２ａ ベッド
１３ 自宅又は屋外
１３ａ 布団
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Portable 3D display X-ray imaging apparatus 2 Main body 2a Caster 2b Handle 2c 3D monitor and operation panel 2d Battery 2f Telescopic leg 2g Joint 3 Support axis 3a Shaft 3b Stopper 4 Arm 4a Joint 4b Rotating part 5 X-ray irradiation part 5a Carbon nano Structure tripolar cold cathode X-ray tube 5b Cathode 5c Anode 5d Carbon nanostructure cold cathode 5e Electron 5f Target 5g Outlet 5h Middle pole 5i Hole 5k Ground 5n Frame 5p X-ray 5r Distance meter 5s Distance information 5t Video camera 5u Shape information 5w Expansion / contraction part 5y Field of view 6 X-ray irradiation device 7 X-ray image sensor 7a Two-dimensional image data 7b Detection device 7c Box 7d Rail
8 PC
8a 3D monitor 8b control signal 8d stereoscopic image 8e communication 9 controller 9a pulse high voltage 9b image generation software 9c 3D image data 9d automatic control signal 10 patient 10a pulse 10b breathing 11 doctor or operator 12 hospital room 12a bed 13 home or outdoors 13a Futon
Claims (5)
前記Ｘ線の照射量、照射タイミングを制御するコントローラを内蔵した本体、前記本体から立設した支軸、前記支軸に回動可能に接続するアーム、前記アームに回動可能に接続するフレーム及び前記フレームに設置されパルス高電圧の印加を受けて前記撮影対象にＸ線を照射する２個以上のＸ線源から構成されるＸ線照射装置と、
前記撮影対象を透過したＸ線を感知するデジタル式のＸ線イメージセンサと、
前記Ｘ線イメージセンサから送信された撮影方向の異なる複数の２次元画像データを基に３次元画像データにする画像生成部と、
前記３次元画像データを基に３次元画像として表示する３Ｄモニタと、
からなり、
前記フレームに、前記撮影対象の形状を撮影するビデオカメラを備え、前記ビデオカメラの撮影画像に基づき、前記フレームが隣り合う前記Ｘ線源方向に伸縮して、前記Ｘ線源が横方向に位置移動することで前記撮影対象の形状に応じてＸ線照射位置を最適位置移動する
ことを特徴とするポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。 Portable, equipped with a plurality of X-ray sources, irradiates X-rays from different directions, shoots a plurality of two-dimensional images with different shooting directions, and uses them to perform three-dimensional A portable 3D display X-ray imaging apparatus for generating and displaying an image,
A main body with a built-in controller for controlling the irradiation amount and irradiation timing of the X-ray, a support shaft erected from the main body, an arm rotatably connected to the support shaft, a frame rotatably connected to the arm, and An X-ray irradiator configured by two or more X-ray sources installed in the frame and irradiating the imaging object with X-rays upon application of a pulse high voltage;
A digital X-ray image sensor for sensing X-rays transmitted through the imaging object;
An image generating unit that converts the two-dimensional image data transmitted from the X-ray image sensor into different three-dimensional image data based on different imaging directions;
A 3D monitor for displaying a 3D image based on the 3D image data;
Tona is,
The frame includes a video camera that captures the shape of the imaging target, and the frame expands and contracts in the direction of the adjacent X-ray source based on the captured image of the video camera, and the X-ray source is positioned in the lateral direction. A portable 3D display X-ray imaging apparatus , wherein the X-ray irradiation position is moved optimally according to the shape of the imaging target by moving .
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