Ｘ線診断装置

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【発明の名称】	Ｘ線診断装置
【発明者】	【氏名】田村和宏【住所又は居所】栃木県大田原市下石上１３８５番地東芝医用システムエンジニアリング株式会社内
【要約】	【課題】適正露出での透視撮影が可能となるまでの時間を短縮すること。【解決手段】Ｘ線発生器１とＸ線検出器２から成る撮影装置によって、被検体の透視像を得、Ｘ線検出器の受像エリア内に設けた露出検出エリア１１における輝度レベルを基に、Ｘ線条件を制御するＸ線診断装置において、撮影装置または寝台１０の移動方向と移動速度とから、所定時間後に露出検出エリアに到達すると予測される所望の観察部位の位置に新たな露出検出エリア１１ａを設定し、新たな露出検出エリアから輝度レベルを得てＸ線曝射条件を制御するようにした

【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生器およびＸ線検出器を有する撮影装置によって、寝台に載置された被検体の透視像を得、前記Ｘ線検出器の受像エリア内に設けた所定の露出検出エリアにおける輝度レベルを基に、前記Ｘ線発生器のＸ線条件を制御するＸ線診断装置において、
前記撮影装置または前記寝台の移動方向と移動速度とから、所定時間後に前記露出検出エリアに到達すると予測される所望の観察部位の位置に新たな露出検出エリアを設定し、この新たな露出検出エリアから輝度レベルを得てＸ線曝射条件を制御するようにしたことを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記露出検出エリアは、その大きさ、形、数を適宜に設定できることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記露出検出エリアから前記新たな露出検出エリアまでの距離は、前記撮影装置または前記寝台の移動速度、前記透視像のフレームレートまたは空間解像度、前記Ｘ線発生器の動作条件のうち、１または２以上によって決定されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記露出検出エリアから前記新たな露出検出エリアまでの設定可能な距離には、上限を設けることを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動露出制御装置を備えたＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＸ線診断装置は、Ｘ線発生器としてのＸ線管から間欠パルスＸ線を被検体へ照射することによって、Ｘ線検出器に被検体の透視像を結像させ、これをＸ線透視画像としてテレビモニタなどに表示させて診断に供している。ところで、被検体の撮影部位によって組織構造が異なるために、撮影部位に応じて透視像が適正な濃度（輝度レベル）となるように、個別に管電圧、管電流、Ｘ線曝射時間などＸ線条件の調整が必要となる。また、胃や大腸を対象としたＸ線撮影では、造影剤が用いられる。そのため、透視像の中に造影剤がどの程度占めているかによっても、診断に適した適正な濃度の透視像を得るためにＸ線条件の調整が必要となる。
【０００３】
このＸ線管から曝射される間欠パルスＸ線によって得られるＸ線透視画像の輝度レベルを自動的に最適値となるように制御するものとして、自動露出制御装置がＸ線診断装置に備えられている。このような従来の自動露出制御装置として、例えば、透視像のビデオ信号から採光野に相当する範囲の信号のみを取り出して、そのレベルを基準値と比較することにより所望の露出となるようにするものが知られている。なおこの場合、透視像内に定めた採光野を、上下、左右に移動させて適宜の位置に設定することも行われていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、Ｘ線透視画像の輝度レベルを、Ｘ線管の管電圧、管電流、Ｘ線パルス幅などを、自動露出制御装置によって制御するようにして、輝度レベルが適正値に達するまでの時間を短縮するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５－２９２４０２号公報
【特許文献２】特開２００３－１１５３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の自動露出制御装置にあっては、撮影範囲が静止しているものとして、その範囲内に自動露出制御のための採光野を定め、その採光野における輝度レベルの平均値からＸ線条件を設定していた。そのため、例えば、胃の下部から上部へ向けて移動しながら透視像を観察するような場合は、胃の下部には造影剤が溜まっていて撮影範囲内でのＸ線透過量が少なくなるので、管電流を増やして適正な輝度を得ることになるが、Ｘ線条件をそのままにして撮影部位を胃の上部へ移動させると、胃の上部へ向うほど撮影範囲内の造影剤の量が少なくなり、その分Ｘ線透過量が多くなって輝度レベルが高くなってしまい、観察には適さない透視像が表示されることになる。
【０００６】
このような場合には、撮影範囲内の輝度変化に合わせてＸ線条件を変化させなければならないが、輝度変化を検知してからそれに合わせてＸ線条件を変更し、その条件でＸ線管からＸ線を曝射させるまでには、数msecから十数msecの時間を要することになる。そのため、適正露出でのＸ線透視撮影ができるまでに時間がかかるという問題と、Ｘ線条件が収束できずハンチングという明暗を繰り返す状態を引き起こすことにもなりかねないという問題があった。さらに、Ｘ線条件が安定するまでに時間がかかるので、被検体に余分なＸ線被曝を与えることになることも大きな問題だった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、Ｘ線発生器およびＸ線検出器を有する撮影装置によって、寝台に載置された被検体の透視像を得、前記Ｘ線検出器の受像エリア内に設けた所定の露出検出エリアにおける輝度レベルを基に、前記Ｘ線発生器のＸ線条件を制御するＸ線診断装置において、前記撮影装置または前記寝台の移動方向と移動速度とから、所定時間後に前記露出検出エリアに到達すると予測される所望の観察部位の位置に新たな露出検出エリアを設定し、この新たな露出検出エリアから輝度レベルを得てＸ線曝射条件を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線診断装置において、前記露出検出エリアは、その大きさ、形、数を適宜に設定できることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のＸ線診断装置において、前記露出検出エリアから前記新たな露出検出エリアまでの距離は、前記撮影装置または前記寝台の移動速度、前記透視像のフレームレートまたは空間解像度、前記Ｘ線発生器の動作条件のうち、１または２以上によって決定されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のＸ線診断装置において、前記露出検出エリアから前記新たな露出検出エリアまでの設定可能な距離には、上限を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記課題を解決するための手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する各請求項の発明によれば、次のような効果を奏する。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、所望の観察部位が所定の露出検出エリアに到達する前からその観察部位に対する輝度データの収集を始めるので、適正露出レベルでの透視撮影ができるようになるまでの時間が従来と同じ時間かかったとしても、結果として従来よりも早い時間に安定した透視像が得られることになる。
【００１４】
よって、診断に要する時間が短縮されて被検体や術者の負担を軽減することが可能であるとともに、Ｘ線の被曝量も軽減できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、観察対象部位の形状や大きさなどに合わせて露出検出エリアを設定することによって、観察対象部位についてより適正な露出条件での透視像を得ることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、循環器用、消化器用など用途に適したＸ線診断装置毎に、それぞれに適した制御が可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、撮像装置や寝台の移動速度がＸ線検出器や画像処理部で透視像を得るまでに要する反応時間を上回って、自動露出制御の追従が困難となるような不都合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るＸ線診断装置の一実施例について、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るＸ線診断装置の一実施例の、概略的な構成を示した系統図である。
【００２０】
Ｘ線診断装置には、Ｘ線発生器１およびＸ線検出器２を備えている。このＸ線発生器１とＸ線検出器２とは撮影装置を構成するものであり、互いに対向するように例えばＣ字状に形成されたアーム３の両端に支持されている。そしてアーム３は、図示しない支持器によって床または天井などに支持されており、アーム３を回転させたりスライドさせたりするように、支持器の動作が機構制御部４によって制御されるようになっている。
【００２１】
なお、Ｘ線発生器１は通常Ｘ線管であり、Ｘ線検出器２は例えばガラス基板上に形成されるスイッチング素子や容量を、Ｘ線を電荷などに変換する光導電膜などで覆うようにした半導体アレイで形成されるフラットパネル型放射線検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）或いは、Ｘ線像をイメージインテンシファイア（Image Intensifier：Ｉ．Ｉ．）により可視光像に変換し、その出力蛍光面に形成された可視光像の透過量を制御する光学系を介して可視光像をテレビカメラで撮影する形式のものなどである。
【００２２】
Ｘ線発生器１は、高電圧発生部５を介してＸ線制御部６に接続されている。このＸ線制御部６は、Ｘ線発生器１から所望のＸ線を発生させるために管電圧、管電流、Ｘ線パルス幅などのＸ線条件を制御するもので、その制御に基づき高電圧発生部５はＸ線発生器１を駆動する。またＸ線検出器２は画像処理部７に接続されており、その出力信号や制御信号の授受が行なわれる。
【００２３】
画像処理部７は、例えばテレビモニタのような画像表示部８に接続されているとともに、露出制御判定部９にも接続されている。そして、画像処理部７ではＸ線検出器２からの出力信号をもとに表示画像を生成し、その画像を画像表示部８に表示させるとともに、Ｘ線検出器２からの出力信号を自動露出制御のために使用する露出検出エリア（採光野）を設定したり、露出検出エリアにおける輝度の平均値を求めてそれを基準値と比較したりするための露出制御判定部９に供給する。さらに、露出制御判定部９の出力はＸ線制御部６へ供給される。
【００２４】
なお、被検体Ｐは寝台１０に寝載させられた状態でＸ線発生器１とＸ線検出器２との間に位置するように置かれるものであり、撮影装置に対する被検体Ｐの撮影位置の関係を示すための寝台１０の位置情報と機構制御部４の制御情報などが露出制御判定部９に供給されるようになっている。
【００２５】
次に、上記のように構成された本発明に係るＸ線診断装置の動作について説明する。
【００２６】
図２は、本発明の考え方を概念的に説明するために示したもので、画像表示部８の表示画面８ａを表している。Ｘ線診断装置では、通常、観察しようとする対象部位の透視像が表示画面８ａの中央部に表示されるように、撮影装置と被検体Ｐの位置関係を調整しながら撮影操作が実行される。すなわち、撮影対象部位が表示画面８ａの中央部に位置するようにされるので、自動露出制御のための露出検出エリア１１も通常表示画面８ａの中央部に設定される。なおこの露出検出エリア１１は、その大きさ、形、数を適宜に設定してもよい。このようにすれば、観察対象部位についてより適正な露出条件での透視像を得ることができる。
【００２７】
従って、画像が静止した状態（言いかえれば、撮影装置と被検体Ｐが共に静止している状態）にあれば、露出検出エリア１１における輝度情報によって、露出制御判定部９において撮影条件が最適になるように、基準値に対して変更すべきＸ線条件を求め、その結果をＸ線制御部６へ供給してＸ線発生器１の動作条件としての管電圧、管電流、Ｘ線パルス幅などを制御するので、最適なＸ線条件のもとでのＸ線透視像が得られる。この点は従来も同じである。
【００２８】
一方、撮影装置と被検体Ｐとのいずれかを移動して広い範囲を観察しながらＸ線透視を実施している場合は、その移動速度と移動方向を検出することによって、所定時間後に露出検出エリア１１に到達するであろうと予測される撮影位置を表示画面８ａ内に先に求めることにより、その位置に新たに露出検出エリア１１ａを設定し、新たな露出検出エリア１１ａでの輝度情報を先に収集するようにする。このことを「先読み」と称することにする。この新たな露出検出エリア１１ａの設定は、今までの露出検出エリア１１の設定と同じく、露出制御判定部９において行われる。
【００２９】
そして、露出制御判定部９では、新たに露出検出エリア１１ａにおける輝度情報を収集し、その平均値を求めて基準値と比較することによって、適正露出での透視像を得るために必要な撮影条件となるようにＸ線条件を変更してＸ線制御器６へ出力信号を供給する。従って、図２に示されているように、現在の露出検出エリア１１の位置に対して、矢印方向へ被検体Ｐが所定速度でゆっくり移動している場合（この移動は、撮影装置が停止しており寝台１０が動いている場合でも良いし、逆に、寝台１０が停止していて撮影装置が動いていても良い。）、移動方向の手前に新たな露出検出エリア１１ａを設定することになる。なお、新たな露出検出エリア１１ａは、現在の露出検出エリア１１と大きさ、形、数を同じになるように設定するものとする。
【００３０】
そして、この新たな露出検出エリア１１ａでの輝度レベルを露出制御判定部９で検出し、それに合うＸ線条件をＸ線制御部６へ供給すれば、新たな露出検出エリア１１ａに相当する位置が丁度表示画面８ａの中央部に位置するようになる（露出検出エリア１１の位置にくる）ときに、その撮影位置に最適なＸ線条件でＸ線が曝射されるので、最適露出での透視像を得ることができることになる。
【００３１】
なお、先読みのための新たな露出検出エリア１１ａの設定は、図１に示すアーム３或いは寝台１０の位置情報と速度情報を、機構制御部４を介して露出制御判定部９へ供給し、ここで位置情報と速度情報および画像収集条件をもとにして行っている。ここで位置情報には進行方向に関する情報を含み、速度情報は、一般にシステム的に決められてプログラミングされていることが多いので、その情報を利用することもできる。
【００３２】
ただし、アーム３或いは寝台１０の移動速度は必ずしも一定ではないので、その移動速度に応じて先読み可能な距離を定めておくのがよい。図３はその様子を示したものである。すなわち、静止時の露出検出エリア１１と先読みのための新たな露出検出エリア１１ａとの間の距離は、移動速度が遅い場合は小さくし、移動速度が速い場合は大きくなるように、移動速度が或る速度になるまでは、リニアな変化となるように設定するものとする。
【００３３】
そして、Ｘ線制御部６が制御信号を発してからＸ線発生器１でＸ線を曝射し、その結果としてＸ線検出器２や画像処理部７で透視像を得るまでに要する反応時間の遅れを考慮して、その距離には上限を設定しておくのがよい。すなわち、移動速度が上記の反応時間を上回ったのでは追従が困難となるので、先読み可能な距離に上限を設けるものである。
【００３４】
また、先読み可能な距離は、必ずしもアーム３或いは寝台１０の移動速度で決めるだけではなく、画像信号のフレームレート、空間解像度、Ｘ線条件などに応じて変えるようにしても良い。それは、例えば循環器用のＸ線診断装置と消化器用のＸ線診断装置とではフレームレートが違うし、ピクセル量にも大小があり、管電流の大小によってもＸ線管の反応速度が異なってくるからである。
【００３５】
なお、露出検出エリア１１および先読みのための新たな露出検出エリア１１ａからの輝度情報の抽出は、透視像のビデオ信号から各エリアに相当する範囲の信号のみを取り出し、或いはフラットパネル型放射線検出器の座標位置を指定して、その範囲内の信号を取り出すようにすればよい。
【００３６】
以上詳述したように本発明によれば、Ｘ線発生器１およびＸ線検出器２を有する撮影装置または被検体Ｐを寝載した寝台１０を移動しながら、所望の観察対象部位の透視像を表示しようとする際に、短時間に適正露出を得るように補正することができる。すなわち、図４にその様子を示しており、図４（ａ）は従来の様子を示し、図４（ｂ）は本発明の場合の様子を示したものであって、横軸は経過時間を、縦軸は露出レベルを表している。
【００３７】
先ず、図４（ａ）に示す従来の場合であるが、アーム３或いは寝台１０を移動させて所望の観察部位を見つけたとき、その部位が表示画面８ａの中心にくるようにして、移動を止め画像を静止させる。そのときをＴ１とする。そこで、Ｔ１から露出検出エリア１１での輝度情報の収集が始まり、そのデータと基準値とを比較しながらその差に基づきＸ線条件を変えて透視を続けるので、露出レベルが上下しながら時間Ｔ３で安定した適正露出レベルでの透視撮影ができるようになる。
【００３８】
一方本発明によれば、所望の観察部位を見つけるのに、図４（ａ）に示した従来の場合と同様の軌跡を辿るとすれば、図４（ｂ）に示すように、時間Ｔ０において見つけた所望の観察部位に対して新たな露出検出エリア１１ａを設定することになり、この時点から新たな露出検出エリア１１ａでの輝度情報の収集が始まり、そのデータと基準値とを比較しながらその差に基づきＸ線条件を変えて透視が続けられる。そして、△Ｔ時間後にその観察部位が表示画面８ａの中心に移動して来て新たな露出検出エリア１１ａと静止時の露出検出エリア１１とが一致することとなり、移動が止まって静止画像が得られる。引続き露出レベルが上下しながら基準値と比較しながらＸ線条件を変えての透視が続くものの、時間Ｔ２で安定した適正露出レベルでの透視撮影ができるようになる。
【００３９】
この従来の様子を示した図４（ａ）と、本発明の場合について示した図４（ｂ）とを比較すると明らかなように、本発明では、所望の観察部位が表示画面８ａの中央部に表示されて停止する時間Ｔ１よりも△Ｔも早く所望の観察部位に対する輝度データの収集を始めることになるので、適正露出レベルでの透視撮影ができるようになるまでの時間が従来と同じ時間かかったとしても、結果として従来のＴ３よりも△Ｔ早いＴ２には安定した透視像が得られることになるものである。
【００４０】
よって、本発明によれば、診断に要する時間が短縮されて被検体や術者の負担を軽減することが可能であるとともに、Ｘ線の被曝量も軽減できるという顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るＸ線診断装置の一実施例の、概略的な構成を示した系統図である。
【図２】本発明の考え方を概念的に説明するために示した説明図である。
【図３】本発明における一つの動作条件を説明するために示した特性図である。
【図４】本発明の効果を、従来のものと比較して説明するために示した特性図である。
【符号の説明】
【００４２】
１Ｘ線発生器
２Ｘ線検出器
３アーム
４機構制御部
５高電圧発生部
６Ｘ線制御部
７画像処理部
８画像表示部
９露出制御判定部
１０寝台
１１静止時の露出検出エリア
１１ａ先読みのための露出検出エリア
Ｐ被検体

【出願人】	【識別番号】０００００３０７８【氏名又は名称】株式会社東芝【住所又は居所】東京都港区芝浦一丁目１番１号【識別番号】５９４１６４５４２【氏名又は名称】東芝メディカルシステムズ株式会社【住所又は居所】栃木県大田原市下石上１３８５番地【識別番号】５９４１６４５３１【氏名又は名称】東芝医用システムエンジニアリング株式会社【住所又は居所】栃木県大田原市下石上１３８５番地
【出願日】	平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【代理人】	【識別番号】１００１０９９００【弁理士】【氏名又は名称】堀口浩
【公開番号】	特開２００６－２７１８６８（Ｐ２００６－２７１８６８Ａ）
【公開日】	平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【出願番号】	特願２００５－９９２９５（Ｐ２００５－９９２９５）