JP5104649B2

JP5104649B2 - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JP5104649B2
Application number: JP2008212800A
Authority: JP
Inventors: 大輔村上
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: JP2010046261A

Description

この発明は、心臓や頭部などの検査・治療を行うために、被検者の体軸周りで被検者の全周にわたって高速回転可能に構成して被検者にＸ線を照射して撮影する第１のＸ線撮影手段と、被検者の体軸周りで回転可能に構成して被検者にＸ線を照射して撮影する第２のＸ線撮影手段と、それぞれのＸ線検出手段で検出される画像データを処理する第１および第２の画像処理部とを備えたＸ線診断装置に関する。

このような二つのＸ線撮影手段を備えたＸ線診断装置としては、従来、次のようなものが知られている。
正面系のＸ線撮影システムと側面系のＸ線撮影システムとを備え、寝台の天板上に載置された被検者を２方向から同時に撮影可能に構成されている。
正面系のＸ線撮影システムが、Ｃアームの一端側にＸ線管が、他端側にＸ線検出器がそれぞれ取り付けられて構成されている。Ｃアームは、アームホルダを介して床に据え付けられたスタンドに支持されている。
側面系のＸ線撮影システムが、Ｃアームの一端側にＸ線管が、他端側にＸ線検出器がそれぞれ取り付けられて構成されている。Ｃアームは、アームホルダを介して、スライダベースから吊り下げられている。スライダベースは、天井面に施設された走行レールに縦横に移動可能に係合されている（特許文献１参照）。
特開２００５−２４５８１４号公報

しかしながら、上述従来例の場合、次のような課題があった。
三次元画像データが事前に取得されたデータであるため、心臓や頭部などの検査・治療を行う際のリアルタイムなデータとしては適切ではない不都合があった。
すなわち、従来、ひとつのＸ線撮影手段を用いたＸ線診断装置において、Ｘ線照射手段とＸ線検出手段とを被検者の体軸周りで回転させて多数の平面画像を撮影し、その平面画像をアプリケーションにより再構成して三次元画像を取得し、この三次元画像をマップ画像として、リアルタイムに二次元透視画像と重ね合わせ処理を行い、造影剤を注入することなく、血管構造を把握することが可能になる三次元ロードマップを行うことができるものはあったが、二つのＸ線撮影手段を用いたＸ線診断装置において、一方のＸ線撮影手段で得た三次元画像を他方のＸ線撮影手段のＸ線透視にリアルタイムで利用できるものは無かった。

この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであって、三次元ファントムを撮影して二つのＸ線撮影手段どうしの撮影方向を一致させることにより、一方のＸ線撮影手段で得た三次元画像を他方のＸ線撮影手段のＸ線透視にリアルタイムで利用できるＸ線診断装置を提供できるようにすることを目的とする。

この発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、Ｘ線を被検者に照射する第１のＸ線照射手段と前記第１のＸ線照射手段から照射されるＸ線を受ける第１のＸ線検出手段とを備えるとともに前記第１のＸ線照射手段および第１のＸ線検出手段を被検者の体軸周りで被検者の全周にわたって高速回転可能に構成した第１のＸ線撮影手段と、前記第１のＸ線検出手段で検出される第１の画像データを処理する第１の画像処理部と、前記第１のＸ線撮影手段とは別個に駆動するように配置されてＸ線を被検者に照射する第２のＸ線照射手段と前記第２のＸ線照射手段から照射されるＸ線を受ける第２のＸ線検出手段とを備えるとともに前記第２のＸ線照射手段および第２のＸ線検出手段を被検者の体軸周りで回転可能に構成した第２のＸ線撮影手段と、前記第２のＸ線検出手段で検出される第２の画像データを処理する第２の画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、
前記第１のＸ線照射手段および第１のＸ線検出手段の位置を検出して前記第１のＸ線撮影手段による被検者に対する第１の撮影方向を判別する第１の撮影方向判別手段と、前記第２のＸ線照射手段および第２のＸ線検出手段の位置を検出して前記第２のＸ線撮影手段による被検者に対する第２の撮影方向を判別する第２の撮影方向判別手段と、予め三次元ファントムを前記第１および第２のＸ線撮影手段で撮影することにより取得した第２の撮影方向それぞれに対応する第１の撮影方向を記憶させた撮影方向特定手段と、前記第１のＸ線照射手段および第１のＸ線検出手段を回転させて被検者を撮影することにより第１の画像処理部で得られた第１の画像データと前記第１の撮影方向判別手段による撮影方向とに基づいて、被検者に対する三次元画像を再構成する三次元画像再構成部と、前記三次元画像再構成部で再構成した三次元画像のデータを記憶する三次元画像記憶部と、前記第２のＸ線撮影手段による被検者に対する透視撮影時に、前記第２の撮影方向判別手段で判別された第２の撮影方向に対応する第１の撮影方向を前記撮影方向特定手段から導出し、その導出された第１の撮影方向から見た重ね合わせ用の二次元マップ画像を前記三次元画像記憶部から抽出して作成する重ね合わせ画像処理部と、を備え、かつ、前記重ね合わせ画像処理部で作成された二次元マップ画像と前記第２のＸ線検出手段で検出された透視画像データとを第２の画像処理部で重ね合わせてロードマップ画像を取得可能に構成したことを特徴としている。

この発明の請求項１に係る発明のＸ線診断装置の構成によれば、第２のＸ線撮影手段による第２の撮影方向に対して、それに対応する第１のＸ線撮影手段による第１の撮影方向を三次元ファントムに対する撮影で予め求め、その相関関係を撮影方向特定手段に記憶させておき、第１のＸ線撮影手段で被検者を撮影して三次元画像を得るときに、三次元画像のデータを三次元画像記憶部に記憶させ、第２のＸ線撮影手段で透視撮影するときに、その透視撮影を行った撮影方向に対応する第１のＸ線撮影手段における第１の撮影方向を撮影方向特定手段から導き、導かれた第１のＸ線撮影手段における第１の撮影方向での三次元画像のデータを三次元画像記憶部から抽出し、重ね合わせ画像処理部で重ね合わせ用の二次元マップ画像を作成し、その二次元マップ画像と第２のＸ線検出手段で検出された透視画像データとを第２の画像処理部で重ね合わせてロードマップ画像を取得することができる。
したがって、第１のＸ線撮影手段で三次元画像を取得するに伴い、その三次元画像を利用して第２のＸ線撮影手段による透視撮影の際のロードマップ画像を取得できるから、一方のＸ線撮影手段で得た三次元画像を他方のＸ線撮影手段のＸ線透視にリアルタイムで利用できるＸ線診断装置を提供できる。
このように、第２のＸ線撮影手段では、Ｘ線照射量の少ない透視撮影でロードマップ画像を取得でき、第２のＸ線撮影手段でも通常の撮影を行って三次元画像を得る場合に比べ、第２のＸ線撮影手段では、被検者の全周にわたる撮影をせずに済み、Ｘ線被曝量を少なくできるとともに、撮影時間を短縮でき、術者および被検者への負担を大幅に低減できる。

次に、この発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明に係るＸ線診断装置の実施例を示す全体概略斜視図であり、支持台１に被検者Ｈを載せる検診台２が設けられている。
床面に第１のＸ線撮影手段３が設置され、一方、天井に設けたレール４に、水平二次元方向に移動および固定可能に第２のＸ線撮影手段５が設けられている。

第１のＸ線撮影手段３は次のように構成されている。
すなわち、基台６に鉛直方向の軸心周りで回転可能に第１の保持部材７が設けられ、その第１の保持部材７に、水平方向の軸心（被検者Ｈの体軸）周りで回転可能に第２の保持部材８が設けられ、その第２の保持部材８に、被検者Ｈの体軸に直交する水平方向の軸心周りで回転可能にＣ形の第１のアーム９が設けられている。第１のアーム９の一端側には、Ｘ線を被検者Ｈに照射する第１のＸ線照射手段としての第１のＸ線管１０が、他端側には、第１のＸ線管１０から照射されるＸ線を受ける第１のＸ線検出手段としての第１のＸ線検出器１１がそれぞれ取り付けられ、第２の保持部材８の回転により、第１のＸ線管１０および第１のＸ線検出器１１を被検者Ｈの体軸周りで回転できるように構成されている。

第２のＸ線撮影手段５は次のように構成されている。
すなわち、レール４に水平方向（被検者Ｈの体軸方向）に移動可能に第３の保持部材１２が設けられ、その第３の保持部材１２に、その移動方向に直交する水平方向（被検者Ｈの体軸に直交する水平方向）に移動可能に第４の保持部材１３が設けられ、その第４の保持部材１３に、鉛直方向の軸心周りで回転可能に第５の保持部材１４が設けられ、その第５の保持部材１４に水平方向の軸心（被検者Ｈの体軸）周りで回転可能にリング状の第２のアーム１５が設けられている。第２のアーム１５の一端側に、Ｘ線を被検者Ｈに照射する第２のＸ線照射手段としての第２のＸ線管１６が、他端側に、第２のＸ線管１６から照射されるＸ線を受ける第２のＸ線検出手段としての第２のＸ線検出器１７がそれぞれ取り付けられ、第２のアーム１５の回転により、第２のＸ線管１６および第２のＸ線検出器１７を被検者Ｈの体軸周りで回転できるように構成されている。

図２は、第２の撮影方向それぞれに対応する第１の撮影方向を記憶させるための構成の説明に供するブロック図である。
第１のＸ線撮影手段３において、基台６に対して第１の保持部材７を駆動回転する第１の電動モータＭ１が設けられるとともに、基台６に対する第１の保持部材７の回転量を検出する第１のセンサＳ１が付設されている。
また、第１の保持部材７に対して第２の保持部材８を駆動回転する第２の電動モータＭ２が設けられるとともに、第１の保持部材７に対する第２の保持部材８の回転量を検出する第２のセンサＳ２が付設されている。
また、第２の保持部材８に対して第１のアーム９を駆動回転する第３の電動モータＭ３が設けられるとともに、第２の保持部材８に対する第１のアーム９の回転量を検出する第３のセンサＳ３が付設されている。

第２のＸ線撮影手段３において、レール４に対して第３の保持部材１２を駆動移動する第４の電動モータＭ４が設けられるとともに、レール４に対する第３の保持部材１２の移動量を検出する第４のセンサＳ４が付設されている。
また、第３の保持部材１２に対して第４の保持部材１３を駆動移動する第５の電動モータＭ５が設けられるとともに、第３の保持部材１２に対する第４の保持部材１３の移動量を検出する第５のセンサＳ５が付設されている。
また、第４の保持部材１３に対して第５の保持部材１４を駆動回転する第６の電動モータＭ６が設けられるとともに、第４の保持部材１３に対する第５の保持部材１４の回転量を検出する第６のセンサＳ６が付設されている。
また、第５の保持部材１４に対して第２のアーム１５を駆動回転する第７の電動モータＭ７が設けられるとともに、第５の保持部材１４に対する第２のアーム１５の回転量を検出する第７のセンサＳ７が付設されている。

第１、第２および第３のセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３が第１の撮影方向判別手段１８に接続され、第４、第５、第６および第７のセンサＳ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７が第２の撮影方向判別手段１９に接続され、第１および第２の撮影方向判別手段１８、１９が撮影方向特定手段２０に接続されている。
第１のＸ線検出器１１に、第１のＸ線検出器１１で検出される第１の画像データを処理する第１の画像処理部２１が接続され、その第１の画像処理部２１に、第１の画像データを処理して得られた第１の画像を記憶する第１の画像記憶部２２が接続されている。
第２のＸ線検出器１７に、第２のＸ線検出器１７で検出される第２の画像データを処理する第２の画像処理部２３が接続され、その第２の画像処理部２３に、第２の画像データを処理して得られた第２の画像を記憶する第２の画像記憶部２４が接続されている。
第１および第２の画像記憶部２２、２４に画像表示モニタ２５ａが接続されている。

第１、第２、第３、第４、第５、第６および第７の電動モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、第１および第２の撮影方向判別手段１８、１９、ならびに、第１および第２の画像記憶部２２、２４それぞれが操作部２６に接続されている。

第１の撮影方向判別手段１８では、第１のＸ線撮影手段３による撮影時に、第１および第２の保持部材７、８、ならびに、第１のアーム９の回転量を第１、第２および第３のセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３で検出することにより、第１のＸ線管１０および第１のＸ線検出器１１の位置を検出して第１のＸ線撮影手段３による三次元ファントムや被検者Ｈに対する第１の撮影方向を判別するようになっている。

また、第２の撮影方向判別手段１９では、第２のＸ線撮影手段５による撮影時に、第３および第４の保持部材１２、１３の移動量、ならびに、第５の保持部材１４および第２のアーム１５の回転量を第４、第５、第６および第７のセンサＳ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７で検出することにより、第２のＸ線管１６および第２のＸ線検出器１７の位置を検出して第２のＸ線撮影手段５による三次元ファントムや被検者Ｈに対する第２の撮影方向を判別するようになっている。

第１の画像処理部２１では、第１の画像データを処理するときに、第１の撮影方向判別手段１８で判別される第１の撮影方向をも併せて第１の画像記憶部２２に記憶させるようになっている。
また、第２の画像処理部２３では、第２の画像データを処理するときに、第２の撮影方向判別手段１９で判別される第２の撮影方向をも併せて第２の画像記憶部２４に記憶させるようになっている。

上記構成により、第１および第２のＸ線撮影手段３、５による被検者Ｈに対する検診・治療のために行う撮影に先立っての撮影方向特定のための操作について説明する。
検診台２上に三次元ファントム（図示せず）を載置し、操作部２６における所定の操作を行い、第１、第２および第３の電動モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３を駆動して第１のＸ線撮影手段３により三次元ファントムを撮影し、第１の撮影方向とともに第１の画像を第１の画像記憶部２２に記憶させる。
次いで、操作部２６における所定の操作を行い、第４、第５、第６および第７の電動モータＭ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７を駆動して第２のＸ線撮影手段５により三次元ファントムを撮影し、第２の撮影方向とともに第２の画像を第２の画像記憶部２４に記憶させる。

しかる後、第２のＸ線撮影手段５による所定の第２の撮影方向での第２の画像を画像表示モニタ２５ａに表示させ、その第２の画像に第１の画像を重ねて表示させ、操作部２６
における所定の操作を行い、第２の画像に一致させるように第１の画像を回転させて補正し、一致したときの第１の撮影方向を第２の撮影方向に対応させて撮影方向特定手段２０に記憶させる。
同様の操作を繰り返し、複数の第２の撮影方向それぞれに対応させて撮影方向特定手段２０に記憶させる。

所定の第２の撮影方向としては、２方向以上あれば良いが、基準位置から０°、３０°、６０°、９０°の４方向などにするのが整合性を高くできて良い。例えば、検診・治療のために第２のＸ線撮影手段５により透視撮影を行う第２の撮影方向が決まっている場合であれば、それらの第２の撮影方向すべてに対応する第１の撮影方向を記憶させておくのが好ましい。
また、画像表示モニタ２６ａ上で、上下方向のずれ（検診台２の長手方向のずれ）とか、左右方向のずれ（検診台２の高さ方向のずれ）がある場合には、そのずれ量を調整し、Ｘ線管とＸ線検出器との距離（ＳＩＤ）に違いがある場合には、拡大や縮小処理をして調整すれば良い。

図３は制御構成を示すブロック図であり、第１のＸ線検出器１１と第１の撮影方向判別手段１８とが第１の画像処理部２１に接続され、第１の画像処理部２１に画像表示モニタ２５ｂと第１の画像記憶部２２とが接続されている。第１の画像記憶部２２に三次元画像再構成部２７が接続され、その三次元画像再構成部２７に三次元画像記憶部２８が接続されている。三次元画像記憶部２８に撮影方向特定手段２０が接続されるとともに、三次元画像記憶部２８が重ね合わせ画像処理部２９に接続されている。

第２のＸ線検出器１７と第２の撮影方向判別手段１９とが第２の画像処理部２３に接続され、第２の画像処理部２３に画像表示モニタ２５ｃと第２の画像記憶部２４とが接続されている。
第２の撮影方向判別手段１９に操作部２６が接続されるとともに、その撮影方向特定手段２０が三次元画像記憶部２８に接続され、重ね合わせ処理部２９が第２の画像処理部２３に接続されている。
三次元画像記憶部２８に画像表示モニタ２５ｄが接続されている。
前述した画像表示モニタ２５ａや、ここで説明した画像表示モニタ２５ｂ、２５ｃ、２５ｄとしては、それぞれ個々のもので構成するものでも、兼用構成するものでも良く、更には、ひとつの画面上で分割表示するものでも良い。

上記構成により、第１のＸ線撮影手段３で被検者Ｈを撮影する、すなわち、第１のＸ線管１０および第１のＸ線検出器１１を回転させて被検者Ｈを撮影することにより第１の画像処理部２１で得られた第１の画像データと第１の撮影方向判別手段１８による撮影方向とに基づいて、被検者Ｈに対する三次元画像を三次元画像再構成部２７で再構成し、その三次元画像再構成部２７で再構成した三次元画像のデータを三次元画像記憶部２８に記憶する。

第２のＸ線撮影手段５による被検者Ｈに対する透視撮影時に、操作部２６での操作に伴い、第２の撮影方向判別手段１９で判別された第２の撮影方向に対応する第１の撮影方向を撮影方向特定手段２０から導出し、その導出された第１の撮影方向から見た重ね合わせ用の二次元マップ画像を三次元画像記憶部２８から抽出して作成する。
その重ね合わせ画像処理部２９で作成された二次元マップ画像と第２のＸ線検出器１７で検出された透視画像データとを第２の画像処理部２３で重ね合わせてロードマップ画像を取得できるようになっている。

この発明に係るＸ線診断装置の実施例を示す全体概略斜視図である。第２の撮影方向それぞれに対応する第１の撮影方向を記憶させるための構成の説明に供するブロック図である。制御構成を示すブロック図である。

符号の説明

３…第１のＸ線撮影手段
５…第２のＸ線撮影手段
１０…第１のＸ線管（第１のＸ線照射手段）
１１…第１のＸ線検出器（第１のＸ線検出手段）
１６…第２のＸ線管（第２のＸ線照射手段）
１７…第２のＸ線検出器（第２のＸ線検出手段）
１８…第１の撮影方向判別手段
１９…第２の撮影方向判別手段
２０…撮影方向特定手段
２１…第１の画像処理部
２３…第２の画像処理部
２７…三次元画像再構成部
２８…三次元画像記憶部
２９…重ねあわせ画像処理部
Ｈ…被検者

Claims

Ｘ線を被検者に照射する第１のＸ線照射手段と前記第１のＸ線照射手段から照射されるＸ線を受ける第１のＸ線検出手段とを備えるとともに前記第１のＸ線照射手段および第１のＸ線検出手段を被検者の体軸周りで被検者の全周にわたって高速回転可能に構成した第１のＸ線撮影手段と、前記第１のＸ線検出手段で検出される第１の画像データを処理する第１の画像処理部と、前記第１のＸ線撮影手段とは別個に駆動するように配置されてＸ線を被検者に照射する第２のＸ線照射手段と前記第２のＸ線照射手段から照射されるＸ線を受ける第２のＸ線検出手段とを備えるとともに前記第２のＸ線照射手段および第２のＸ線検出手段を被検者の体軸周りで回転可能に構成した第２のＸ線撮影手段と、前記第２のＸ線検出手段で検出される第２の画像データを処理する第２の画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、
前記第１のＸ線照射手段および第１のＸ線検出手段の位置を検出して前記第１のＸ線撮影手段による被検者に対する第１の撮影方向を判別する第１の撮影方向判別手段と、前記第２のＸ線照射手段および第２のＸ線検出手段の位置を検出して前記第２のＸ線撮影手段による被検者に対する第２の撮影方向を判別する第２の撮影方向判別手段と、予め三次元ファントムを前記第１および第２のＸ線撮影手段で撮影することにより取得した第２の撮影方向それぞれに対応する第１の撮影方向を記憶させた撮影方向特定手段と、前記第１のＸ線照射手段および第１のＸ線検出手段を回転させて被検者を撮影することにより第１の画像処理部で得られた第１の画像データと前記第１の撮影方向判別手段による撮影方向とに基づいて、被検者に対する三次元画像を再構成する三次元画像再構成部と、前記三次元画像再構成部で再構成した三次元画像のデータを記憶する三次元画像記憶部と、前記第２のＸ線撮影手段による被検者に対する透視撮影時に、前記第２の撮影方向判別手段で判別された第２の撮影方向に対応する第１の撮影方向を前記撮影方向特定手段から導出し、その導出された第１の撮影方向から見た重ね合わせ用の二次元マップ画像を前記三次元画像記憶部から抽出して作成する重ね合わせ画像処理部と、を備え、かつ、前記重ね合わせ画像処理部で作成された二次元マップ画像と前記第２のＸ線検出手段で検出された透視画像データとを第２の画像処理部で重ね合わせてロードマップ画像を取得可能に構成したことを特徴とするＸ線診断装置。