特許 6281119 ポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6281119

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】ポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20180208BHJP

   A61B 6/02 20060101ALI20180208BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20180208BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/00 310

   A61B6/00 300D

   A61B6/00 335

   A61B6/02 351A

   A61B6/03 360G

   A61B6/00ZNM

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-102915(P2014-102915)

(22)【出願日】2014年5月17日

(65)【公開番号】特開2015-217137(P2015-217137A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2016年8月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】511006476

【氏名又は名称】つくばテクノロジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100093816

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 邦雄

(72)【発明者】

【氏名】王 波

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 良一

(72)【発明者】

【氏名】王 暁東

(72)【発明者】

【氏名】松岡 一夫

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 典生

(72)【発明者】

【氏名】劉 小軍

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１２６５０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１４−５０３３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２５４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８９４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７６１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１３３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０８３６７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０６５７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００−６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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請求項１に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。

【請求項3】

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請求項１に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。

【請求項4】

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請求項１に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。

【請求項5】

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請求項１に記載のポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２− ６５７６８号公報

【特許文献2】特開２０１２−１３３８９７号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】http://beam-physics.kek.jp/bpc/procs/suzuki.pdf「“乾電池駆動超小型電子加速器・高エネルギーＸ線源の開発とその応用”２００９年３月２９日 鈴木良一 産業技術総合研究所」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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。

【発明の効果】

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置の模式図（Ａ）及びコンパクト収納時の模式図（Ｂ）である。

【図2】ポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置の制御ブロック図である。

【図3】カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管の説明図である。

【図4】本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置の病室での使用状態図の一例である。

【図5】本発明であるポータブル３Ｄ表示Ｘ線撮影装置の病院外での使用状態図の一例である。

【図6】脈拍又は／及び呼吸の周期の位相に同期したパルス高電圧の生成の説明図である。

【図7】Ｘ線イメージセンサをスライドさせ、広範囲の撮影対象を立体画像として表示する場合の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【実施例1】

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【実施例2】

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【符号の説明】

【0079】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】