特開 2023-102795 Ｘ線画像撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023102795

(43)【公開日】2023-07-26

(54)【発明の名称】Ｘ線画像撮影装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20230719BHJP

【ＦＩ】

A61B6/00 300Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020100188

(22)【出願日】2020-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】593090204

【氏名又は名称】岸上 義弘

(74)【代理人】

【識別番号】100074561

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 隆生

(74)【代理人】

【識別番号】100177264

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 嘉秀

(74)【代理人】

【識別番号】100124925

【弁理士】

【氏名又は名称】森岡 則夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141874

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 久由

(74)【代理人】

【識別番号】100166958

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 喜代造

(72)【発明者】

【氏名】岸上 義弘

【テーマコード（参考）】

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C093AA07

4C093CA01

4C093EB16

4C093EB21

4C093EC29

4C093FA15

4C093FA22

4C093FA53

4C093FA60

(57)【要約】

【課題】Ｘ線検出部の曲率を変更して、撮影対象の姿勢に応じてＸ線画像を撮影することにより、センサの湾曲形状を撮影対象の弯曲形状に沿わせて、Ｘ線を撮影対象の弯曲形状に対して垂直に入射させることができ、Ｘ線画像を明瞭として画像精度を向上させることが可能となる、Ｘ線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０は、撮影対象に向けてＸ線を放射するＸ線管球１２と、Ｘ線管球１２から放射されて撮影対象を透過したＸ線を検出するＸ線検出部１３と、を備え、Ｘ線検出部１３は、Ｘ線管球１２を通る少なくとも一の断面形状が円形状の一部となるように形成されるとともに円形状の曲率半径が変更可能とされ、Ｘ線管球１２は、Ｘ線検出部１３における円形状の曲率半径が変更された際に、Ｘ線検出部１２からの距離を変更することにより円形状の中心に配置可能とされる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮影対象に向けてＸ線を放射するＸ線管球と、前記Ｘ線管球から放射されて前記撮影対象を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、を備えるＸ線画像撮影装置であって、
前記Ｘ線検出部は、多数のＸ線検出素子が面状に並べられて構成され、
前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線管球を通る少なくとも一の断面形状が円形状の一部となるように形成されるとともに、前記円形状の曲率半径が変更可能とされ、
前記Ｘ線管球は、前記Ｘ線検出部における前記円形状の曲率半径が変更された際に、前記Ｘ線検出部からの距離を変更することにより前記円形状の中心に配置可能とされる、Ｘ線画像撮影装置。

【請求項2】

前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線管球を通る複数の断面形状が円形状の一部となる球面形状に形成されるとともに、前記球面形状の曲率半径が変更可能とされる、請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。

【請求項3】

前記Ｘ線検出部における前記円形状の曲率半径の変更に伴って、前記Ｘ線管球が前記円形状の中心に変位する、請求項１又は請求項２に記載のＸ線画像撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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線検出部の各所に対して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センサを球面状に湾曲した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、球面の中心点に配置されたＸ線管球からセンサに対してＸ線を垂直に入射させることを可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－２１０２７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記特許文献１に記載の技術では、センサの曲率を変更することができない。このため、撮影対象の病態（骨格の弯曲度）や体形等に起因した姿勢に応じてＸ線画像を撮影することは困難であった。例えば、脊椎側弯症や脊椎後弯症など、弯曲した形状を撮影対象とする際に、センサの湾曲形状が撮影対象の弯曲形状に沿っていない場合、Ｘ線はセンサに対して垂直に入射するものの、撮影対象には垂直に入射しない。このように、従来技術に係るＸ線画像撮影装置においては、Ｘ線を撮影対象の弯曲形状に対して垂直に入射させることができないために、充分なＸ線画像の画像精度を得ることが困難な場合があった。

【0006】

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線検出部の曲率を変更することにより、センサの湾曲形状を撮影対象の弯曲形状に沿わせて、Ｘ線を撮影対象の弯曲形状に対して垂直に入射させることができ、Ｘ線画像を明瞭として画像精度を向上させることが可能となる、Ｘ線画像撮影装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下では、上記課題を解決するための手段を説明する。

【0008】

本発明に係るＸ線画像撮影装置は、撮影対象に向けてＸ線を放射するＸ線管球と、前記Ｘ線管球から放射されて前記撮影対象を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、を備えるＸ線画像撮影装置であって、前記Ｘ線検出部は、多数のＸ線検出素子が面状に並べられて構成され、前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線管球を通る少なくとも一の断面形状が円形状の一部となるように形成されるとともに、前記円形状の曲率半径が変更可能とされ、前記Ｘ線管球は、前記Ｘ線検出部における前記円形状の曲率半径が変更された際に、前記Ｘ線検出部からの距離を変更することにより前記円形状の中心に配置可能とされる。

【0009】

本構成により、センサの湾曲形状を撮影対象の弯曲形状に沿わせて、Ｘ線を撮影対象の弯曲形状に対して垂直に入射させることができ、Ｘ線画像を明瞭として画像精度を向上させることが可能となる。

【0010】

また、前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線管球を通る複数の断面形状が円形状の一部となる球面形状に形成されるとともに、前記球面形状の曲率半径が変更可能とされることが好ましい。

【0011】

本構成により、撮影対象が二次元的に弯曲している場合でも、センサの湾曲形状を撮影対象の弯曲形状に沿わせて、Ｘ線を撮影対象の弯曲形状に対して垂直に入射させることができ、Ｘ線画像を明瞭として画像精度を向上させることが可能となる。

【0012】

また、前記Ｘ線検出部における前記円形状の曲率半径の変更に伴って、前記Ｘ線管球が前記円形状の中心に変位することが好ましい。

【0013】

本構成により、Ｘ線検出部の曲率半径を設定するだけで、Ｘ線管球を適切な位置に配置することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係るＸ線画像撮影装置によれば、Ｘ線検出部の曲率を変更して、病態（骨格の弯曲度）や体形等に起因した撮影対象の姿勢に応じてＸ線画像を撮影することにより、センサの湾曲形状を撮影対象の弯曲形状に沿わせて、Ｘ線を撮影対象の弯曲形状に対して垂直に入射させることができ、Ｘ線画像を明瞭として画像精度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】Ｘ線画像撮影装置の全体的な構成を示す斜視図。

【図2】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3】第一実施例における図２中のＸ－Ｘ線断面図。

【図4】第二実施例における図２中のＸ－Ｘ線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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から撮影対象に向けて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。本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０においては、下方に向けてＸ線を照射する構成としているが、側方に向けてＸ線を照射する構成とすることも可能である。

【0017】

図１に示す如く、Ｘ線画像撮影装置１０は、図示しない撮影対象を載置する撮影台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２００と、を備える。本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０においては、人間又は動物を撮影対象とすることができる。

【0018】

撮影台１１は、撮影対象の大きさに応じて形成される。即ち、撮影対象が人間の場合、Ｘ線検出部１３は直径１～２ｍ程度に形成される。一方、撮影対象が犬や猫などの動物の場合、Ｘ線検出部１３は直径０．５～１ｍ程度に形成される。

【0019】

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から放射されて撮影対象を透過した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。Ｘ線検出部１３はＸ線管球１２との距離（例えば、図３中に示す距離Ｄ１又は図４に示す距離Ｄ２等）を曲率半径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。

【0020】

本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０においては、Ｘ線管球１２は図示しないアクチュエータに設けられて、図２に示す如く平面視でＸ線検出部１３の中央部に配置される。また、Ｘ線管球１２は図３及び図４に示す如く、Ｘ線検出部１３からの距離が変更可能とされる。具体的には、後述する制御部１００の制御により、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離が設定される。この際、Ｘ線管球１２に距離センサを設け、Ｘ線検出部１３までの測定距離が設定値となるようにＸ線管球１２を変位させる構成とすることが可能である。または、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離に対応して予めアクチュエータの出力値を設定しておき、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離が設定値となるようにアクチュエータの出力を制御する構成とすることも可能である。

【0021】

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、多数のＸ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・を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。

【0022】

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は図３及び図４に示す如く、Ｘ線管球１２を通る少なくとも一の断面形状（図２におけるＸ－Ｘ線断面形状）が円形状の一部となるように形成される。詳細には、Ｘ線検出部１３はＸ線管球１２を通る複数の断面形状が円形状の一部となる球面形状に形成される。

【0023】

また、Ｘ線検出部１３は、断面形状である円形状の曲率半径が変更可能とされる。具体的には図３に示す如く、Ｘ線検出部１３を構成するＸ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・の位置及び姿勢を変位させることにより、円形状の曲率半径を大きくすることができる。そして、図４に示す如く、Ｘ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・の位置及び姿勢を変位させることにより、Ｘ線検出部１３における円形状の曲率半径を小さくすることができる。本実施形態においては、それぞれのＸ線検出素子１３ａをアクチュエータに設け、各アクチュエータの出力を制御部１００で制御することにより、Ｘ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・の位置及び姿勢を変位させる構成としている。

【0024】

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の動作を全体的に制御する。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２００と有線又は無線により電気的に接続されている。

【0025】

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２００に送信されて表示される。

【0026】

制御部１００は、曲率変更部１０２を備えている。曲率変更部１０２は、予め設定された設定値に基づいてＸ線検出素子１３ａが設けられたアクチュエータを駆動させることにより、Ｘ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・の位置及び姿勢を変位させる。これにより、図３及び図４に示す如くＸ線検出部１３の断面形状である円形状の曲率半径が変更される。

【0027】

制御部１００は、距離変更部１０３を備えている。距離変更部１０３は、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離（図３中に示す距離Ｄ１又は図４に示す距離Ｄ２等）を制御する。本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０においては、Ｘ線管球１２がＸ線検出部１３の断面形状である円形状の中心に配置され、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離が円形状の曲率半径となるように、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離が自動的に制御される。

【0028】

このように、Ｘ線画像撮影装置１０においては、Ｘ線検出部１３における円形状の曲率半径の変更に伴って、Ｘ線管球１２が円形状の中心に変位するように構成されている。これにより、Ｘ線検出部１３における円形状の曲率半径の大きさに関わらず、円形状の中心点に配置されたＸ線管球１２からＸ線検出部１３に対してＸ線を垂直に入射させることが可能となる。

【0029】

なお、本実施形態において、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離は距離変更部１０３により自動的に制御される構成としたが、Ｘ線検出素子１３ａが設けられたアクチュエータと、Ｘ線管球１２が設けられたアクチュエータとが連動するように構成することにより、Ｘ線管球１２がＸ線検出部１３の断面形状である円形状の中心に配置されるようにすることもできる。

【0030】

また、Ｘ線管球１２を手動で円形状の中心に配置する構成とすることも可能である。例えば、それぞれのＸ線検出素子１３ａ・１３ａ・・・のＸ線検出面の法線方向に可視光を照射し、この可視光が集まる部分にＸ線管球１２を配置する構成とすることもできる。

【0031】

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を通る少なくとも一の断面形状が円形状の一部となるように形成されるとともに、当該円形状の曲率半径が変更可能とされる。そして、Ｘ線管球１２は、Ｘ線検出部１３における円形状の曲率半径が変更された際に、Ｘ線検出部１３からの距離を変更することにより円形状の中心に配置可能とされる。

【0032】

これにより、撮影対象の病態（骨格の弯曲度）や体形等に起因した姿勢に応じてＸ線画像を容易に撮影することが可能となる。例えば、脊椎側弯症や脊椎後弯症など、弯曲した形状を撮影対象とした場合でも、Ｘ線検出部１３を撮影対象の弯曲形状に沿った形状として撮影することができる。これにより、Ｘ線検出部１３の形状が撮影対象の弯曲形状に沿って配置されるため、Ｘ線を撮影対象の弯曲形状に対して垂直に入射させることができる。このため、弯曲した脊椎の形状を正確に撮影することができ、Ｘ線画像の画像精度を向上させることができる。

【0033】

即ち、Ｘ線画像撮影装置１０によれば、Ｘ線検出部１３の曲率を変更した場合でも、Ｘ線管球１２からＸ線検出部１３に対してＸ線を垂直に入射させることができる。このため、Ｘ線を撮影対象の弯曲形状に対して垂直に入射させて、撮影対象の姿勢に応じてＸ線画像を撮影することにより、Ｘ線画像を明瞭として画像精度を向上させることが可能となるのである。

【0034】

また、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を通る複数の断面形状が円形状の一部となる球面形状に形成される。これにより、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。このため、画像処理部１０１で画像データを生成する際に、Ｘ線画像を全体的に明瞭として、画像精度を向上させることができる。即ち、Ｘ線画像撮影装置１０では、Ｘ線検出部１３の全面において、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。

【0035】

なお、Ｘ線検出部１３は、Ｘ線管球１２を通る一の断面形状が円形状の一部となるように形成することもできる。換言すれば、Ｘ線検出部１３を円筒形状と一部となるように形成することも可能である。この場合でも、撮影対象の姿勢に応じてＸ線画像を容易に撮影することが可能となる。即ち、円筒形状のＸ線検出部１３の曲率を変更して、撮影対象の姿勢に応じてＸ線画像を撮影することにより、Ｘ線画像を明瞭として画像精度を向上させることが可能となる。

【0036】

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。

【0037】

また、本実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０においては、Ｘ線管球１２がＸ線検出部１３の断面形状である円形状の中心に配置され、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離が円形状の曲率半径となるように、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離が自動的に制御される。これにより、Ｘ線検出部１３の曲率半径を設定するだけで、Ｘ線管球１２を適切な位置に配置することができる。

【0038】

また、Ｘ線画像撮影装置１０においては、Ｘ線管球１２とＸ線検出部１３との距離を小さくした場合でも、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に対して垂直に入射させることができる。即ち、Ｘ線検出部１３へのＸ線の入射角度を小さくするためにＸ線管球１２とＸ線検出部１３との距離を大きく確保する必要がない。Ｘ線画像の撮影において、必要な放射線量は距離の二乗に比例するため、本実施形態の如くＸ線管球１２とＸ線検出部１３とを近づけることにより、放出するＸ線の放射線量を小さくすることができる。即ち、Ｘ線画像撮影装置１０においては、撮影対象の放射線被曝量を小さくして、高精度のＸ線画像を撮影することが可能となる。

【0039】

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は一回で撮影対象の全身を撮影できるため、撮影対象の放射線被ばく量、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。

【符号の説明】

【0040】

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 曲率変更
１０３ 距離変更部 ２００ 表示部
Ｄ 距離 Ｒ１～Ｒ４ 矢印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】