WO2020054211A1 - Ｘ線画像撮影装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an X-ray imaging apparatus, and more particularly, to a technique for improving the accuracy of an X-ray image captured by the X-ray imaging apparatus.
  • an X-ray image capturing apparatus that captures a state of a bone or the like using X-rays has been used in a medical site for treating a person or an animal.
  • X-rays are emitted radially from an X-ray tube.
  • the X-ray detection unit the X-ray film and the imaging table
  • X-rays may be obliquely incident from the X-ray tube to the X-ray detection unit.
  • the X-ray detector As the distance from the X-ray tube to the X-ray tube becomes shorter in the X-ray detector (the point of intersection between the perpendicular from the X-ray tube to the X-ray detector and the X-ray detector), the X-ray detector The incident angle of the X-ray was large. When the X-rays are obliquely incident on the X-ray detection unit, the X-ray image is distorted or the X-ray image becomes unclear, which causes a reduction in image accuracy.
  • Patent Literature 1 describes an X-ray image capturing apparatus in which an X-ray film and an imaging table are curved in a concave shape so that a distance from an X-ray tube becomes a radius of curvature.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problem, and makes X-ray images clear by increasing the incidence of X-rays perpendicularly to all portions of the X-ray detection unit, thereby improving image accuracy. It is an object of the present invention to provide an X-ray imaging apparatus that can be improved.
  • An X-ray imaging apparatus includes an imaging table on which a subject is mounted, and an X-ray tube provided above the imaging table and emitting X-rays toward the imaging table.
  • An image photographing apparatus wherein an X-ray detecting unit that detects X-rays emitted from the X-ray tube and transmitted through the subject is provided on an upper surface of the photographing table, and the X-ray detecting unit includes: It is curved into a spherical shape whose radius of curvature is the distance from the X-ray tube.
  • the X-ray detection unit is configured by arranging X-ray detection elements in a spherical shape.
  • an X-ray image can be easily captured even if the X-ray detection unit is configured in a three-dimensional manner.
  • the X-ray imaging apparatus includes an image processing unit that generates, processes, and stores image data based on the X-rays detected by the X-ray detection unit, and the image processing unit converts the image data into It is preferable that each part can be divided and stored.
  • the X-ray imaging apparatus preferably includes a display unit that displays the image data generated, processed, and stored by the image processing unit, and the display unit is preferably formed in a spherical shape.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of an X-ray imaging apparatus.
  • FIG. 2 is a plan view showing an imaging table and an X-ray tube in the X-ray image imaging apparatus.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line YY in FIG. 2.
  • the X-ray image photographing apparatus 10 irradiates X-rays from the X-ray tube 12 toward the subject P, detects the transmitted X-rays with the X-ray detection unit 13, and visualizes the X-ray image.
  • the X-ray image photographing apparatus 10 includes a photographing table 11 on which a subject P is placed, and is provided above the photographing table 11 and emits X-rays toward the photographing table 11 (see FIGS. 3 and 3). (See arrows R1 to R4 in FIG. 4))
  • the subject P is described as being a human, but an animal may be used as a subject in the X-ray imaging apparatus 10.
  • the imaging stand 11 is made of a synthetic resin, light metal, or the like, and is formed in a column shape with the bottom face facing up and down. As shown in FIG. 1, the imaging stand 11 is used by being placed on a floor surface. On the upper surface of the imaging table 11, a disk-shaped X-ray detector 13 that detects X-rays emitted from the X-ray tube 12 and transmitted through the subject P is provided. As shown in FIGS. 3 and 4, the X-ray detection unit 13 is formed to be spherically curved with the radius of curvature R being the distance from the X-ray tube 12. The X-ray detector 13 is arranged with the curved concave surface facing upward.
  • the technology of the flat panel detector is applied to the X-ray detector 13.
  • the X-ray detection unit 13 is configured by arranging X-ray detection elements 13a, 13a,.
  • the X-ray detection elements 13a, 13a,... Detect the incident X-rays and convert the detected X-ray signals into electric signals.
  • the X-ray detecting unit 13 outputs an electric signal corresponding to the X-ray dose detected by the X-ray detecting elements 13a to the control unit 100.
  • a cassette into which an X-ray film is inserted or an imaging plate can be employed as the X-ray detection unit.
  • the imaging stand 11 is formed in a size that can cover the whole body of the subject P. That is, when the subject P is a human, the X-ray detector 13 is formed to have a diameter of about 2 m. On the other hand, when the subject P is an animal such as a dog or a cat, the X-ray detector 13 is formed to have a diameter of about 1 m.
  • the control unit 100 is constructed as a computer system including a CPU (central processing unit), a memory, and the like, and controls the operation of the X-ray imaging apparatus 10. A program or the like for controlling the operation of the X-ray imaging apparatus 10 is executed by the CPU loading the memory. As shown in FIG. 1, the control unit 100 is electrically connected to the X-ray tube 12, the X-ray detection unit 13, and the display unit 102 by wire or wirelessly.
  • the control unit 100 includes an image processing unit 101.
  • the image processing unit 101 generates image data based on the electric signal output from the X-ray detection unit 13, performs necessary image processing such as plane correction on the image data, and temporarily stores the image data.
  • the image processing unit 101 can store the image data by dividing the image data into portions (for example, a head, a torso, both arms, and both legs).
  • the image data generated or stored by the image processing unit 101 is transmitted to and displayed on a display unit 102 including a monitor or the like.
  • an X-ray image is directly displayed on the X-ray film. Therefore, an X-ray image can be viewed without using the display unit 102 by attaching the X-ray film to a spherical sharkstain (light box) or the like.
  • an X-ray image taken on a spherical surface is processed into a plane and diagnosed on a monitor, distortion will occur at that point. Therefore, ideally, it is preferable to display an image captured on a spherical surface on a spherical monitor.
  • the diagnostician can see the whole body at a glance by looking at the monitor. Moreover, when the monitor is viewed from the same distance as the height of the X-ray tube 12 set at the time of imaging, all parts of the monitor are located perpendicular to the eyes of the diagnostician. Thus, there is no distortion in the visible image.
  • the diagnostician can first look over the entire body, then grab the area of interest with the mouse, move it to the center of the monitor, enlarge it, and examine it closely.
  • the X-ray tube 12 it is also possible for the X-ray tube 12 to have a function of automatically measuring the distance to each part of the body. As a result, the approximate thickness of each part can be known, and the amount of radiation emitted for each part can be adjusted accordingly. For example, since the thickness of the abdomen and the fingers are quite different, a high radiation dose is suitable for the abdomen and a small radiation dose is suitable for the fingers. As described above, it is preferable to apply a radiation dose according to the thickness to two portions having different thicknesses. That is, the thickness of each part is measured by measuring the distance from the X-ray tube 12 to the surface of the part of the body, and the radiation dose according to the thickness of each part is automatically adjusted and emitted. Accordingly, it is possible to irradiate a radiation dose according to the thickness of each part.
  • the X-ray detection unit 13 is formed to be spherically curved with the radius of curvature R being the distance from the X-ray tube 12. For this reason, as shown in FIGS. 3 and 4, the X-rays radiated from the X-ray tube 12 can be made to be incident perpendicularly to all points in the X-ray detector 13. Thereby, when the image processing unit 101 generates the image data, the X-ray image can be made clear and the image accuracy can be improved.
  • the X-ray imaging apparatus 10 can irradiate the X-rays to the whole body of the subject P, such as the hands and toes, in a substantially vertical direction, so that an X-ray image with less distortion and accurate can be taken. It becomes possible.
  • the X-ray detecting unit is a flat X-ray image photographing apparatus, it is necessary to take a large number of times for each part, so that it takes a long time for image diagnosis. In addition, when imaging is performed many times in this manner, the total radiation exposure amount has been large.
  • an image of each part of the whole body can be quickly acquired at once with a single imaging.
  • the total radiation exposure amount at the time of imaging can be small, and the radiation can be accurately captured because the radiation is vertically incident on all parts of the whole body.
  • the X-ray detection unit 13 is configured by a flat panel detector in which the X-ray detection elements 13a are arranged in a spherical shape.
  • the three-dimensional X-ray detection unit 13 can be configured by arranging the X-ray detection elements 13a in a spherical shape. That is, in the present embodiment, it is possible to easily capture an X-ray image as compared with the case where the X-ray detection unit is configured by an X-ray film or an imaging plate.
  • the image processing unit 101 can store image data by dividing the image data into parts.
  • the image processing unit 101 can store image data by dividing the image data into parts.
  • distortion when the two-dimensional data is corrected can be reduced. That is, it is easy to utilize three-dimensional image data.
  • the X-ray imaging apparatus 10 can image the whole body of the subject P at one time, it is possible to suppress the radiation exposure amount of the subject P, the time required for the imaging, the cost, and the like.

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Abstract

本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０は、被写体Ｐを載置する撮影台１１と、撮影台１１の上方に設けられるとともに撮影台１１に向けてＸ線を放射するＸ線管球１２と、を備え、撮影台１１の上面には、Ｘ線管球１２から放射されて被写体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出部１３が設けられ、Ｘ線検出部１３は、Ｘ線管球１２との距離を曲率半径Ｒとする球面状に湾曲される。

Description

Ｘ線画像撮影装置
　本発明は、Ｘ線画像撮影装置に関し、詳細にはＸ線画像撮影装置で撮影するＸ線画像の精度を向上させる技術に関する。
　従来、人又は動物を治療する医療現場において、Ｘ線を用いて骨などの状態を撮影するＸ線画像撮影装置が用いられている。Ｘ線画像撮影装置において、Ｘ線はＸ線管球から放射状に照射される。このため、Ｘ線検出部（Ｘ線フィルム及び撮影台）を平面状にした場合、Ｘ線管球からＸ線検出部に対してＸ線が斜めに入射する場合があった。また、Ｘ線検出部においてＸ線管球との距離が最短となる点（Ｘ線管球からＸ線検出部への垂線とＸ線検出部との交点）から離れるほど、Ｘ線検出部に対するＸ線の入射角が大きくなっていた。Ｘ線検出部に対してＸ線が斜めに入射した場合、Ｘ線画像に歪みが生じたり、Ｘ線画像が不明瞭になったりするため、画像精度の低下の要因となっていた。
　上記の課題を解決するために、Ｘ線検出部に対するＸ線の入射角を小さくする（Ｘ線検出部に対してＸ線を垂直に近い角度で入射させる）技術が公知となっている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、Ｘ線管球との距離が曲率半径となるようにＸ線フィルム及び撮影台を凹面状に湾曲したＸ線画像撮影装置が記載されている。このように構成することにより、Ｘ線フィルムの湾曲方向に対して平行かつＸ線管球を通る平面でＸ線フィルムを切断した断面において、円弧の中心点からＸ線を垂直に入射させることを可能としている。
特開平７－３２８０４６号公報
　しかし、上記特許文献１に記載の技術では、前記断面から離れた箇所においてはＸ線が斜めに入射することとなる。また、前記断面から、湾曲方向と直交する方向（Ｘ線フィルムが湾曲していない方向）に離れるほど、Ｘ線の入射角が大きくなっていた。
　本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、Ｘ線検出部の全ての箇所に対してＸ線を垂直に入射させることにより、Ｘ線画像を明瞭として、画像精度を向上させることができる、Ｘ線画像撮影装置の提供を目的とする。
　以下では、上記課題を解決するための手段を説明する。
　本発明に係るＸ線画像撮影装置は、被写体を載置する撮影台と、前記撮影台の上方に設けられるとともに前記撮影台に向けてＸ線を放射するＸ線管球と、を備えるＸ線画像撮影装置であって、前記撮影台の上面には、前記Ｘ線管球から放射されて前記被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部が設けられ、前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線管球との距離を曲率半径とする球面状に湾曲される。
　本構成により、Ｘ線検出部の全ての箇所に対してＸ線を垂直に入射させることが可能となるため、Ｘ線画像を明瞭かつ正確にして、画像精度を向上させることができる。
　また、Ｘ線画像撮影装置は、前記Ｘ線検出部がＸ線検出素子を球面状に並べることにより構成されることが好ましい。
　本構成により、Ｘ線検出部を立体的に構成してもＸ線画像を容易に撮影することができる。
　また、Ｘ線画像撮影装置は、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて画像データを生成、処理、及び、保存する画像処理部を備え、前記画像処理部は、前記画像データを部分ごとに分割して保存可能とされることが好ましい。
　本構成により、三次元的なＸ線画像のデータを活用することが可能となる。
　　また、Ｘ線画像撮影装置は、前記画像処理部で生成、処理、及び、保存された画像データを表示する表示部を備え、前記表示部が球面形状に形成されることが好ましい。
　本構成により、Ｘ線画像を三次元的に表示することが可能となる。
Ｘ線画像撮影装置の全体的な構成を示す斜視図。 Ｘ線画像撮影装置における撮影台及びＸ線管球を示す平面図。 図２におけるＸ－Ｘ線断面図。 図２におけるＹ－Ｙ線断面図。
　以下、図１から図４を用いて、本発明の一実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０について説明する。Ｘ線画像撮影装置１０は、Ｘ線管球１２から被写体Ｐに向けてＸ線を照射し、透過したＸ線をＸ線検出部１３で検出し、Ｘ線画像を可視化するものである。
　図１に示す如く、Ｘ線画像撮影装置１０は、被写体Ｐを載置する撮影台１１と、撮影台１１の上方に設けられるとともに撮影台１１に向けてＸ線を放射する（図３及び図４中の矢印Ｒ１～Ｒ４を参照）Ｘ線管球１２と、Ｘ線画像撮影装置１０の動作を制御する制御部１００と、Ｘ線画像を表示する表示部１０２と、を備える。本実施形態において、被写体Ｐは人間であるものとして説明するが、Ｘ線画像撮影装置１０において動物を被写体とすることも可能である。
　撮影台１１は合成樹脂や軽金属等により、上下方向に底面を向けた円柱状に構成される。図１に示す如く、撮影台１１は床面に載置されて使用される。撮影台１１の上面には、Ｘ線管球１２から放射されて被写体Ｐ透過したＸ線を検出する、円盤状のＸ線検出部１３が設けられている。図３及び図４に示す如く、Ｘ線検出部１３はＸ線管球１２との距離を曲率半径Ｒとする球面状に湾曲して形成されている。Ｘ線検出部１３は湾曲した凹面を上方に向けて配置される。
　本実施形態においてＸ線検出部１３にはフラットパネルディテクターの技術が応用される。具体的には図２から図４に示す如く、Ｘ線検出部１３は、Ｘ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・を球面状に並べることにより構成される。Ｘ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・は、入射したＸ線を検出し、検出したＸ線の信号を電気信号に変換する。Ｘ線検出部１３は、Ｘ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・で検出したＸ線量に相当する電気信号を、制御部１００に出力する。なお、Ｘ線検出部として、Ｘ線フィルムを挿入したカセッテ、又は、イメージングプレートを採用することも可能である。
　撮影台１１は、被写体Ｐの全身を横たえることのできる大きさに形成される。即ち、被写体Ｐが人間の場合、Ｘ線検出部１３は直径２ｍ程度に形成される。一方、被写体Ｐが犬や猫などの動物の場合、Ｘ線検出部１３は直径１ｍ程度に形成される。
　制御部１００はＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ等を含むコンピュータシステムとして構築され、Ｘ線画像撮影装置１０の動作を制御する。Ｘ線画像撮影装置１０の動作を制御するためのプログラム等は、ＣＰＵがメモリにロードすることにより実行される。図１に示す如く、制御部１００はＸ線管球１２、Ｘ線検出部１３、及び、表示部１０２と有線又は無線により電気的に接続されている。
　制御部１００は、画像処理部１０１を備えている。画像処理部１０１は、Ｘ線検出部１３から出力される電気信号に基づいて画像データを生成し、画像データに平面補正等の必要な画像処理を行い、画像データを一時的に記憶する。画像処理部１０１は、画像データを部分ごと（例えば、頭部、胴部、両腕、及び、両脚等）に分割して保存可能とされる。画像処理部１０１で生成又は保存された画像データは、モニター等で構成された表示部１０２に送信されて表示される。
　なお、Ｘ線検出部としてＸ線フィルムを採用した場合はＸ線画像が直接的にＸ線フィルムに表示される。このため、球面形状のシャーカステン（ライトボックス）等にＸ線フィルムを貼付することにより、表示部１０２を使用せずにＸ線画像を見ることができる。
　また、球面で撮影したＸ線画像を平面に処理してモニターで見て診断しようとすると、その時点において歪みが生じる。そこで、理想的には、球面で捕らえた画像を球面のモニターに映し出すことが好ましい。診断者はそのモニターを見ることにより、全身を一挙に把握することができる。しかも撮影時に設定したＸ線管球１２の高さと同じ距離からモニターを見れば、モニターの各所はすべて診断者の目に対して垂直に位置している。よって見える画像にはまったく歪みがない。診断者はまず全身を一望した後、気になる部位をマウスで掴み、モニター中央へ移動させ、拡大し精査することができる。
　なお、Ｘ線管球１２に、身体の各部位までの距離を自動的に測定する機能を持たせることも可能である。これにより、各部位におけるおおよその厚さを知ることができ、それに応じて部位毎に発射する放射線量を調節することができる。たとえば、腹部と手指では厚さがかなり異なるため、腹部には大きな放射線量、手指には小さな放射線量が適している。このように、厚さの異なる二つの部位には、その厚さに応じた放射線量を適用することが好ましい。即ち、Ｘ線管球１２から身体の部位表面までの距離を測定することにより各部位の厚さを計測し、それぞれの部位の厚さに応じた放射線量を自動的に調節して発射することにより、各部位の厚さに応じた放射線量を照射することが可能となる。
　上記の如く、本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０において、Ｘ線検出部１３はＸ線管球１２との距離を曲率半径Ｒとする球面状に湾曲して形成されている。このため、図３及び図４に示す如く、Ｘ線管球１２から放射状に照射されたＸ線を、Ｘ線検出部１３における全ての箇所に対して垂直に入射させることができる。これにより、画像処理部１０１で画像データを生成する際に、Ｘ線画像を明瞭として、画像精度を向上させることができる。また、Ｘ線画像撮影装置１０では、被写体Ｐの手先や足先等の全身に対して、概ね垂直にＸ線を照射することができるため、正確で歪みの少ないＸ線画像を撮影することが可能となる。
　また、交通事故などで身体の各所が損傷を受けている患者に対して画像診断を行なう場合は、身体のどの部位が損傷を受けているのかは詳細には分からないため、全身を撮影しなければならない。しかも極短時間で撮影し、止血などの医療処置に移行する必要がある。または医療処置の合間に極短時間で撮影することが望ましい。Ｘ線検出部が平面のＸ線画像撮影装置であれば、各部位毎に多数回撮影するしかなかったので、画像診断に長時間を要した。また、このように多数回の撮影を行った場合、合計放射線被ばく量も大きくなっていた。しかし、本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０においては、一回の撮影により、全身の各部位の画像を、迅速に一挙に獲得することが出来る。また、撮影時の合計放射線被ばく量が小さくて済むとともに、放射線が全身の全部位に垂直に入射するので正確に撮影することが可能となる。
　また、Ｘ線画像撮影装置１０において、Ｘ線検出部１３はＸ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・を球面状に並べたフラットパネルディテクターにより構成される。これにより、Ｘ線検出部１３を立体的に構成した場合でも、Ｘ線画像を容易に撮影することができる。詳細には、例えばＸ線フィルム又はイメージングプレートでＸ線検出部を構成した場合、Ｘ線フィルム又はイメージングプレートを球面状に湾曲させることは困難である。しかし、本実施形態においてはＸ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・を球面状に並べることにより立体的なＸ線検出部１３を構成できる。即ち、本実施形態においては、Ｘ線フィルム又はイメージングプレートでＸ線検出部を構成した場合と比較して、Ｘ線画像を容易に撮影することが可能となるのである。
　また、Ｘ線画像撮影装置１０において、画像処理部１０１は画像データを部分ごとに分割して保存可能とされる。これにより、三次元的な画像データを局部的に分割することにより、二次元データに補正した際の歪みを小さくすることができる。即ち、三次元の画像データを活用が容易となるのである。また、Ｘ線画像撮影装置１０は一回で被写体Ｐの全身を撮影できるため、被写体Ｐの放射線被ばく量、撮影にかかる時間、及び、費用等を抑制することが可能となる。
　本発明に係るＸ線画像撮影装置によれば、Ｘ線検出部の全ての箇所に対してＸ線を垂直に入射させることが可能となるため、Ｘ線画像を明瞭かつ正確にして、画像精度を向上させることができる。
　この出願は、２０１８年９月１４日に出願された日本国特許出願特願２０１８－１７２２６９を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明は、そのような具体例のみに限定して狭義に解釈されるべきものではない。
　　１０　　Ｘ線画像撮影装置       　　１１　　撮影台                 
　　１２　　Ｘ線管球               　　１３　　Ｘ線検出部             
　　１３ａ　Ｘ線検出素子           　１００　　制御部                 
　１０１　　画像処理部             　１０２　　表示部                 
　１０２　　表示部                 　　　Ｐ　　被写体                 
　　　Ｒ　　曲率半径               　Ｒ１～Ｒ４　　矢印               
 
 

Claims (4)

  1. 　被写体を載置する撮影台と、前記撮影台の上方に設けられるとともに前記撮影台に向けてＸ線を放射するＸ線管球と、を備えるＸ線画像撮影装置であって、
    　前記撮影台の上面には、前記Ｘ線管球から放射されて前記被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部が設けられ、
    　前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線管球との距離を曲率半径とする球面状に湾曲される、Ｘ線画像撮影装置。
  2. 　前記Ｘ線検出部は、Ｘ線検出素子を球面状に並べることにより構成される、請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
  3. 　前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて画像データを生成、処理、及び、保存する画像処理部を備え、
    　前記画像処理部は、前記画像データを部分ごとに分割して保存可能とされる、請求項１又は請求項２に記載のＸ線画像撮影装置。
  4. 　　前記画像処理部で生成、処理、及び、保存された画像データを表示する表示部を備え、
    　　前記表示部が球面形状に形成される、請求項３に記載のＸ線画像撮影装置。
     
     
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