(57)【要約】【課題】  マルチＸ線源を備えるＸ線撮影装置において、患者被曝を減らすために観察領域を絞って透視する場合の、観察面積の拡大縮小、観察領域のシフト、観察方向の変更に係る制御の改良。【解決手段】  Ｘ線撮影装置は、マルチＸ線源と、Ｘ線が通過する複数の絞り孔が２次元状に形成され、これら複数の絞り孔の大きさ及び位置を調節可能なコリメータを備える。制御部は、第１の制御モードとして、Ｘ線を照射するＸ線源が別のＸ線源に変更されたとき、観察領域を平行移動するべく、その変更後と変更前とで観察方向が平行になるように前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する。また、制御部は、第２の制御モードとして、Ｘ線を照射するＸ線源が別のＸ線源に変更されたとき、観察方向を回転させるべく、その変更後と変更前とで観察領域の中心が同じになるように前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する。【選択図】  図１
2010115270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配された複数のＸ線源を有するマルチＸ線源と、
前記マルチＸ線源に対向して２次元状に配された複数の検出素子を有するＸ線検出器と、
前記マルチＸ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられ、前記マルチＸ線源からのＸ線の照射範囲を制限するためのコリメータであって、Ｘ線が通過する複数の絞り孔を前記複数のＸ線源に対応して２次元状に形成し、前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を調節可能なコリメータと、
被写体の観察領域を選択するために、前記複数のＸ線源のうちＸ線照射を行う１つ以上のＸ線源を選択する選択手段と、
前記選択手段による選択に応じて前記コリメータの前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記選択手段により別のＸ線源に変更されたとき、観察領域を平行移動するべく、その変更後と変更前とで観察方向が平行になるように前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する第１の制御モードと、
前記選択手段により別のＸ線源に変更されたとき、観察方向を回転させるべく、その変更後と変更前とで観察領域の中心が同じになるように前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する第２の制御モードと、
を有することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記複数のＸ線源のうちの１つのＸ線源から仮想被写体の中心までの距離を設定する設定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記設定手段により設定された前記距離に基づいて前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、更に、前記マルチＸ線源から照射されるＸ線が全て前記Ｘ線検出器に投影されるように前記コリメータを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記マルチＸ線源から照射されるＸ線が前記Ｘ線検出器に対して斜入射となる場合は、前記Ｘ線検出器で検出されたＸ線の強度分布を表すＸ線透視画像に対して、Ｘ線を照射したＸ線源と観察領域の中心とを結ぶ線と直交し、かつ、その線と前記Ｘ線検出器とが交わる点を含む面をアフィン変換面とするアフィン変換を行う画像処理手段と、
前記画像処理手段により得られたアフィン変換後のＸ線透視画像を表示する表示手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記選択手段により前記複数のＸ線源のうちＸ線照射を行う少なくとも２つのＸ線源が選択されているときに、前記少なくとも２つのＸ線源のうちの第１のＸ線源を別の位置の第２のＸ線源に変更する指示を受け付ける受付手段を更に備え、
前記選択手段は、前記受付手段により前記指示を受け付けたとき、前記第１のＸ線源を前記第２のＸ線源に変更するとともに、前記少なくとも２つのＸ線源の残りのＸ線源についても、変更前の前記少なくとも２つのＸ線源の相対的な位置関係が維持される位置のＸ線源に変更することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記選択手段により前記複数のＸ線源のうちＸ線照射を行う少なくとも２つのＸ線源が選択されているときに、前記少なくとも２つのＸ線源のうちの第１のＸ線源を別の位置の第２のＸ線源に変更する指示を受け付ける受付手段を更に備え、
前記選択手段は、前記受付手段により前記指示を受け付けたとき、前記第１のＸ線源を前記第２のＸ線源に変更するとともに、前記少なくとも２つのＸ線源の残りのＸ線源についても、変更前の前記少なくとも２つのＸ線源の相対的な位置関係が拡大又は縮小される位置のＸ線源に変更することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮影装置に関し、特に、複数のＸ線源を選択的に使用してＸ線透視画像を提供するＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電子源を２次元状に分布させて各電子源を個別に制御してマルチＸ線ビームを発生させる技術を開示している。マルチＸ線ビームの発散角は、真空内に配置されたＸ線取出し窓の開口条件で決められる。
【０００３】
しかし、撮影条件によってマルチＸ線ビームの発散角を調整したい場合がある。これに対応するために、特許文献１では、真空内Ｘ線遮蔽板２３を第一の遮蔽板に加えて第二の遮蔽板である大気内Ｘ線遮蔽板４１を組み合わせている。この大気中に設けられた第二の遮蔽板の交換は容易であることから、被写体の照射条件に合せてマルチＸ線ビームの発散角を自由に選択することができる。
【０００４】
特許文献２は、ステレオ撮影時の撮影拡大率又は撮影ジオメトリの情報に基づいて、２個のＸ線管球( 焦点 )の距離又は１個のＸ線管球の焦点間距離を移動する移動機構を開示する。同文献は更に、この移動機構の駆動に対応して、適切なＸ線曝射範囲を設定できるように、Ｘ線絞りを調節可能にする移動機構を設けることを開示している。
【０００５】
特許文献３は、透視撮影装置において、可動絞り器の移動機構が、撮影範囲の情報に基づいて絞り羽根を所定位置に移動し診断用撮影領域を形成することを開示する。ここには、モニタリング用撮影領域が形成されている場合の絞り羽根の状態、診断用撮影領域が形成されている場合の絞り羽根の状態が開示されている。そして、モニタリング用画像データの生成時に４枚の絞り羽根は、絞り移動制御部が画素値比較部から到達信号を受信することによって高速移動し、診断用撮影領域を形成する。
【０００６】
特許文献４は、被撮影者を寝かせるクレードルと、そのクレードルを挟んで対向しうるＣアームの第１端および第２端にそれぞれ取り付けられた第１Ｘ線管および半導体検出器とを備えたＸ線透視撮影装置を開示する。この装置は、半導体検出器から第１Ｘ線管までの距離よりも大きく離れた位置に第２Ｘ線管を具備する。更に、第１Ｘ線管の方を向く第１の位置または姿勢と第２Ｘ線管の方を向く第２の位置または姿勢とをとりうるように半導体検出器を可動式に支持する半導体検出器可動式支持手段も具備する。
【０００７】
また、特許文献５は、ＣＴ撮影用のＸ線管及びＸ線検出器の他に、２つの血管造影用アームを備えるＣＴガントリを開示している。１つの血管造影用アームは、被検体の垂直方向の血管撮影を行うためのＸ線管及びＸ線受像装置を備えた正面方向アームである。もう１つの血管造影用アームは、被検体の水平方向の血管撮影を行うためのＸ線管及びＸ線受像装置を備えた側面方向アームである。同文献によれば、操作者の指示に基づいて、ＣＴガントリを血管撮影の邪魔にならない位置へ退避させ且つ正面方向アームおよび側面方向アームを血管撮影位置へ移動させる。また、操作者の指示に基づいて、正面方向アームおよび側面方向アームをＣＴ撮影の邪魔にならない位置へ退避させることが可能である。
【０００８】
【特許文献１】国際公開WO/2007/100105
【特許文献２】特開平09-187447
【特許文献３】特開2006-136500
【特許文献４】特開2001-120526
【特許文献５】特開2001-137221
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
手術室では外科医は自らＣアーム装置を動かしてベストアングルを探す。外科医はＣアーム装置全体の微妙な位置設定を行う必要がある。本発明は、この位置設定を容易にするために、複数のＸ線源を有するＸ線撮像装置（マルチＸ線源、MBX）を適用することを前提にしている。
【００１０】
患者被曝を減らす為にＸ線絞りで観察領域を絞って透視する場合、観察領域の変更には、具体的には下記の３種類がある。
【００１１】
第１は観察面積の拡大縮小、第２は観察領域のシフト、第３は観察方向の変更である。
【００１２】
この３種類の観察領域の変更それぞれに対して複数の絞り部が連動して変更される必要がある。観察領域のシフトの場合は、観察方向、好ましくは観察面積をも維持することが必要であり、観察方向の変更の場合は、観察中心、好ましくは観察面積をも維持することが必要であると考えられる。
【００１３】
しかし、複数のＸ線源を使用する従来装置としては、上記の如く、ステレオ撮影装置やダブルＣアーム装置の公知例があるのみで、マルチＸ線源を使用したＣアーム装置の公知技術はない。よって、上記課題の認識もなく、ゆえにそれを解決する技術もない。
【００１４】
他方、複数のＸ線源を使用して複数の観察領域をほぼ同時に（または逐次的に）観察したい場合がある。この場合に、１のＸ線源の選択変更に対応して他のＸ線源の選択を変更したい場合が想定される。しかし、このような要求を満たす技術も現在のところない。
【００１５】
したがって本発明は、上記課題の少なくともいずれか１つを解決することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一側面によれば、２次元状に配された複数のＸ線源を有するマルチＸ線源と、前記マルチＸ線源に対向して２次元状に配された複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記マルチＸ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられ、前記マルチＸ線源からのＸ線の照射範囲を制限するためのコリメータであって、Ｘ線が通過する複数の絞り孔を前記複数のＸ線源に対応して２次元状に形成し、前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を調節可能なコリメータと、被写体の観察領域を選択するために、前記複数のＸ線源のうちＸ線照射を行う１つ以上のＸ線源を選択する選択手段と、前記選択手段による選択に応じて前記コリメータの前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記選択手段により別のＸ線源に変更されたとき、観察領域を平行移動するべく、その変更後と変更前とで観察方向が平行になるように前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する第１の制御モードと、前記選択手段により別のＸ線源に変更されたとき、観察方向を回転させるべく、その変更後と変更前とで観察領域の中心が同じになるように前記複数の絞り孔の大きさ及び位置を制御する第２の制御モードとを有することを特徴とするＸ線撮影装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マルチＸ線源を備えるＸ線撮影装置において、患者被曝を減らすために観察領域を絞って透視する場合の、観察面積の拡大縮小、観察領域のシフト、観察方向の変更に係る制御を好適に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の好ましい実施形態を、図１乃至図８を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るＸ線撮影装置としてのＣアーム装置で、人体のＸ線透視画像を撮影している場面を示している。
【００２１】
Ｃアーム２５には２次元検出器２８とマルチＸ線源２６が固定されている。Ｘ線絞り手段であるコリメータ２７は、マルチＸ線源２６の照射側に固定されている。
【００２２】
例えば患者の背面側に、２次元状に配された複数のＸ線源、具体的には、Ｎ×Ｍ点のＸ線焦点を有するマルチＸ線源２６が設けられる。マルチＸ線源２６の後述する透過型ターゲット１３（Ｘ線焦点）から発射したＸ線は人体を透過して２次元検出器２８に到達する。２次元検出器２８は、マルチＸ線源に対向して２次元状に配された複数の検出素子を有するＸ線検出器である。２次元検出器２８に到達したＸ線の強度分布がＸ線透視画像として表示手段としてのディスプレイ３１に表示される。
【００２３】
制御パネル３０は制御部２９に接続される。制御部２９は、制御パネル３０からの医者の操作に従って、Ｎ×Ｍ点中から曝射するＸ線焦点を選択し、２次元検出器２８から読み出された画像をもとにディスプレイ３１のＸ線透視画像を変更することができる。また、制御パネル３０からの指令に対応して、Ｎ×Ｍ点中から曝射するＸ線焦点が選択され、対応するコリメータ２７が変化することでＸ線の照射面積、照射角度も変更されうる。
【００２４】
図８を使用してマルチＸ線源２６の構造を説明する。なお、図８は特許文献１に開示された図と同じものである。
【００２５】
素子アレイ１６上に構成されたマルチ電子放出素子１５の一つから電子が放出される。放出電子はレンズ電極１９で整形され、加速電界で加速され透過型ターゲット１３に衝突する。透過型ターゲット１３から透過したＸ線は、真空内Ｘ線遮蔽板２３で方向制限される。ただし、図８では大気内Ｘ線遮蔽板４１を使用して、透過Ｘ線が更に方向制限されているが、本実施形態では、大気内Ｘ線遮蔽板４１に相当する部分をコリメータ２７に置換している。本実施形態では、コリメータ２７において大気内Ｘ線遮蔽板４１を変形可能にすることで本発明の目的を達成する。
【００２６】
コリメータ２７は、マルチＸ線源２６と２次元検出器２８との間に設けられ、マルチＸ線源２６からのＸ線の照射範囲を制限するためのコリメータである。このコリメータ２７は、図３に示すように、複数の絞り板３２によって、Ｘ線が通過する複数の絞り孔４２（スリット）をマルチＸ線源２６における複数のＸ線源に対応して２次元状に形成している。複数の絞り孔４２の大きさ及び位置は、絞り板３２を制御することにより調節可能に構成されている。
【００２７】
図２を使用して本実施形態における主要部分であるコリメータ２７の制御について説明する。
【００２８】
図２において１次元方向に限定して説明する理由は、２次元に拡張しても各次元間で作用は独立であるからである。１次元から２次元に容易に拡張することができる。
【００２９】
図２の（a）は、マルチＸ線源２６を構成する各Ｘ線源が２次元検出器２８上の同一の場所に照射領域を有するようにコリメータ２７の絞り板３２が制御された例を示す。絞り板３２はＸ線を遮蔽する部材であり、例えば、タングステン、鉛、銅、鉄、又はこれらの合金で製造される。本実施形態では、図３に示すように、絞り板３２は、３２１，３２２，３２３，３２４で示される４種類の絞り板で構成される。すなわち、コリメータ２７は、絞り板の集合とそれらを駆動する不図示の駆動機構で構成される。
【００３０】
図２の（a）で示すような２次元検出器２８上の同一の場所に受光領域４０を有するようなコリメータ２７の制御は、以下の点で臨床上不便になる場合がある。
【００３１】
例えば、Ｘ線源であるターゲットt2からのＸ線で被写体３４を観察しているときに、医師が被写体３４の右側を観察したい場合を想定する。医師は、制御パネル３０から、被写体の観察領域を選択するために、複数のＸ線源のうちＸ線照射を行う１つ以上のＸ線源を選択し、さらにそれを切り替える要求を出すことができる。
【００３２】
この要求に対しＸ線源とするターゲットをt2からt3に切り替えると、被写体３４の右側領域を観察することは可能になるが被写体３４の観察方向（観察角度）が変更されてしまう。この観察方向の変化は医者の要求ではない。
【００３３】
同様に、ターゲットt2からのＸ線で被写体３４を観察しているときに、医師が被写体３４を右側回転して観察したい場合を想定する。この要求に対してＸ線源とするターゲットをt2からt3に切り替えると、被写体３４の観察方向を右側に回転した画像を観察することは可能になるが被写体３４の観察領域３３及び観察中心が変更されてしまう。この観察領域３３及び観察中心の変化は医者の要求ではない。
【００３４】
図２の（b）を使用してコリメータ２７のシフトモードでの制御を説明する。
【００３５】
シフトモード（第１の制御モード）では、ターゲットtiと他のターゲットtjで形成される観察領域３３が、それぞれ観察方向を維持しつつ観察領域３３がシフト（水平移動）した関係になるように絞り板３２を制御する。言い換えると、Ｘ線照射を行うＸ線源が別のＸ線源に変更されたとき、観察領域を平行移動するべく、その変更後と変更前とで観察方向が平行になるように複数の絞り孔４２の大きさ及び位置を制御する。
【００３６】
シフトモードでの制御では、観察方向に加えて観察面積も維持することが好ましいので、本実施形態では観察方向及び観察面積の両方を維持する制御を説明する。
【００３７】
本実施形態に係るＣアーム装置では、シフトモードの他に回転モードがある。シフトモードと回転モードの切り替えは制御パネル３０の操作によって行うことができる。シフトモードでは、医師がターゲットt2からのＸ線で被写体３４を観察している場合、医師が観察領域３３の拡大縮小を行う為にターゲットt2に対向した絞り板３２を制御すると、他のターゲットt1,t3に対向する絞り板３２も連動して拡大縮小する。同様に、シフトモードにおいては、医師がターゲットt3からのＸ線で被写体３４を観察している場合、医師が観察領域３３の拡大縮小を行う為にターゲットt3に対向した絞り板３２を制御すると、他のターゲットt1,t2に対向する絞り板３２も連動して変化する。
【００３８】
図２の（c）を使用してコリメータ２７の回転モードでの制御を説明する。
【００３９】
回転モード（第２の制御モード）では、ターゲットtiと他のターゲットtjで形成される観察領域３３が、それぞれ観察中心を維持しつつ観察方向を回転した関係になるように絞り板３２を制御する。言い換えると、Ｘ線照射を行うＸ線源が別のＸ線源に変更されたとき、観察方向を回転させるべく、その変更後と変更前とで観察領域の中心が同じになるように複数の絞り孔４２の大きさ及び位置を制御する。追加的には観察面積も一定になるように維持することが望ましい。ここでは、観察中心及び観察面積の両方を維持することを、「観察領域３３を維持する」という。
【００４０】
回転モードでは、医師がターゲットt2からのＸ線で被写体を観察している場合、医師が観察領域３３の拡大縮小を行う為にターゲットt2に対向した絞り板３２を制御すると、他のターゲットt1,t3に対向する絞り板３２も連動して拡大縮小する。透過型ターゲット１３の間隔は物理的に固定であるので、観察方向の変化量はマルチＸ線源２６の中心の透過型ターゲットから被写体３４中心までの距離（FCD : Focus Center Distance）を仮想的に設定すると計算することができる。本実施形態においては、制御パネル３０からＦＣＤを入力することができる。
【００４１】
図３は絞り板３２の構造例を示している。
【００４２】
（a）及び（b）は、シフトモードで照射野を縮小した例を示している。（a）から（b）への変化においては、各絞り孔４２の中心間の距離関係は変化せず、絞り孔４２の面積のみが縮小している。
【００４３】
（c）及び（d）は、回転モードで照射野を縮小した例を示している。（c）から（d）への変化においては、絞り孔４２の面積のみが縮小すると同時に各絞り孔４２の中心間の距離関係も変化する。
【００４４】
図４を使用して、シフトモードと回転モードが複合した場合のコリメータ２７の制御を説明する。
【００４５】
図４の（a）は、シフトモードから回転モードに切り替えられた場合である。シフトモードでの制御下でターゲットt1を使用し被写体３４の一部を観察中に、回転モードに変更された場合を想定する。この場合、他のターゲットt2、t3は、（a）に示すように観察領域３３を維持して観察方向が回転するように制御される。
【００４６】
図４の（b）は、回転モードでの制御下でターゲットt3を使用し被写体３４の一部を観察中に、シフトモードに変更された変更された場合である。この場合、他のターゲットt1、t2は（b）に示すように観察方向を維持して観察領域３３がシフトするように制御される。
【００４７】
図４では注意すべき問題がある。各モードを満足するようにコリメータ２７を設定すると、コリメータ２７を通過したＸ線が２次元検出器２８面からはみ出す場合がある。この場合患者への無意味な被曝を生じる。このような無意味な被曝を禁止するために、Ｘ線が２次元検出器２８からはみ出さないようにコリメータ２７が制御される。言い換えると、マルチＸ線源２６から照射されるＸ線が全て２次元検出器２８に投影されるようにコリメータ２７が制御される。
【００４８】
本実施形態に係るＣアーム装置は、透過型ターゲット１３の選択及びシフトモードと回転モードの切り替えを無限に繰り返すことができる。
【００４９】
本実施形態に係るＣアーム装置は、操作者が選択した透過型ターゲット１３及び選択されたターゲットが形成する観察領域３３、観察方向を操作者に知らせるディスプレイ３１を有する。
【００５０】
図５はディスプレイ３１の表示画面構成の例を示している。
【００５１】
ディスプレイ３１は液晶ディスプレイ等で構成される。画像表示部３５は現在選択された透過型ターゲット１３からのＸ線で撮影された画像を表示する。画像表示部３５の上部には患者情報表示部３６、ウィンドウ情報などを表示する画像処理情報表示部３７が配されている。ターゲット表示部３８は、選択されたターゲットを表示する部分であり、操作者によって現在選択されている透過型ターゲット１３のマルチビームＸ線全体上での位置を表示する。観察領域・方向表示部３９は、被写体３４の観察領域３３及び観察方向を表示する部分で、仮想的な被写体３４を想定した場合の観察領域３３と観察方向を断面情報として表示する。仮想的な被写体３４は、制御パネル３０から入力されたFCD（Focus Center Distance）を使用して計算される。
【００５２】
次に、コリメータ２７のリセット動作について説明する。
【００５３】
上述したように、本実施形態におけるＣアーム装置は、透過型ターゲット１３の選択及びシフトモードと回転モードの切り替えを無限に繰り返すことができる。しかし、周辺の透過型ターゲット１３で観察方向の角度を大きく設定すると他のターゲットが形成するＸ線が２次元検出器２８上に画像を形成しない場合がある。この場合に、操作者がコリメータ２７をリセット状態に戻すことができることが好ましい。また、被写体３４（患者）を変更する場合にもリセット状態に戻すことが必要である。
【００５４】
コリメータ２７のリセット状態は操作者が設定できる。コリメータ２７のリセット状態の例としては、図２（b）、図２（c）の状態がある。
【００５５】
次に、図６を参照して、図４に示した絞り板３２の運動ではなく絞り孔４２の位置と大きさを使用して、コリメータ２７の制御方法を説明する。説明は１次元で説明するが、２次元でも各軸独立に計算することができる。
【００５６】
マルチＸ線源２６の透過型ターゲット１３から２次元検出器２８に下ろした垂線の距離をFDD（Focus Detector Distance）とする。マルチＸ線源２６の中心に位置する透過型ターゲット１３から仮想被写体の中心までの距離をFCD（Focus Center Distance）とする。透過型ターゲット１３から絞り孔４２までの距離をFSD（Focus Slit Distance）とする。また、透過型ターゲット１３の幅をFW（Focus Width）、絞り孔４２の幅をSW（Slit Width）、観察領域３３の幅をROI（Region Of Interest）とすると、式（１）の関係が成立する。ただし、SW≧FWを仮定している。
【００５７】
ROI＝(FW＋SW)・(FCD／FSD)−FW      式（１）
【００５８】
式（１）の第２項は第２項に比して非常に小さいので、式（２）のように概算できる。
【００５９】
ROI≒(FW＋SW)・(FCD／FSD)          式（２）
【００６０】
式（２）を変形すると、操作者によってROIが決定された時の絞り孔４２の幅SWは、式（３）で計算することができる。
【００６１】
SW＝ROI・(FSD／FCD)−FW      式（３）
【００６２】
コリメータ２７の制御モードがシフトモードの場合、操作者が観察しているターゲットt0に対向する絞り孔４２の幅SW(t0)とｎ個分離れたターゲットtnに対向する絞り孔４２の幅SW(tn)は、式（４）のように等しい。
【００６３】
SW(t0)＝SW(tn)                式（４）
【００６４】
制御モードがシフトモードの場合、操作者が観察しているターゲットt0に対向する絞り孔４２の位置P(SW(t0))と、ｎ個分離れたターゲットtnに対向する絞り孔４２の位置P(SW(tn))との間には、式（５）の関係が成立する。ここで透過型ターゲット１３のピッチをFP（Focus Pitch）とする。図６の（b）が、式（４）と式（５）の関係を表している。
【００６５】
P(SW(tn))＝P(SW(t0))＋n・FP      式（５）
【００６６】
コリメータ２７の制御モードが回転モードの場合、操作者が観察しているターゲットt0に対向する絞り孔４２の幅SW(t0)とｎ個分離れたターゲットtnに対向する絞り孔４２の幅SW(tn)は、式（６）のように等しい。
【００６７】
SW(t0)＝SW(tn)              式（６）
【００６８】
コリメータ２７の制御モードが回転モードの場合、操作者が観察しているターゲットt0に対向する絞り孔４２の位置P(SW(t0))とｎ個分離れたターゲットtnに対向する絞り孔４２の位置P(SW(tn))との間には、式（７）の関係が成立する。図６の（c）が、式（６）と式（７）の関係を表している。
【００６９】
P(SW(tn))＝P(SW(t0))＋n・FP・((FCD−FSD)／FCD))    式（７）
【００７０】
FCDはマルチＸ線源２６の中心に位置する透過型ターゲット１３から仮想被写体の中心までの距離を定義している。実際の被写体３４の設置と制御手段が記憶しているFCDが異なる場合は、上記式（１）から式（７）で計算される値と操作者の感覚が一致しない。そこでFCDの値は制御パネル３０から随時変更することができる。
【００７１】
次に、回転モードでの制御において、複数のＸ線源の切り替えに対して観察中心を一致させる技術について説明する。
【００７２】
上述のように、回転モードにおいては、観察領域３３の中心（観察中心）が一致するようにコリメータ２７が制御される。観察領域３３にＸ線を投影させた場合の２次元検出器２８上の領域が受光領域４０である（図６（a）参照）。
【００７３】
透過型ターゲット１３の正面に絞り孔４２が位置する場合は、受光領域４０は長方形になる。ここで、絞り孔４２は長方形とし、正面とは透過型ターゲット１３の中心からコリメータ２７の平面に下ろした垂線が絞り孔４２の中心を通過することをいう（図７（a）のＸ線源t0からの受光領域４０を参照）。透過型ターゲット１３の正面に絞り孔４２が位置しない（この場合を斜入射という。）場合は、受光領域４０は正方形、長方形以外の四角形になる。
【００７４】
他方、回転モードにおいては、Ｘ線発射する透過型ターゲット１３が観察領域３３の中心を通過する光線に直交するように画像表示することが適切である。そこで、図７（b）に示すようなアフィン変換面４４を想定して、２次元検出器２８から画像をアフィン変換（投影）する。アフィン変換面４４はＸ線を発射するＸ線源と観察領域３３の中心とを結ぶ線と直交し、且つその線と２次元検出器２８とが交わる点を含む面である。
【００７５】
２次元検出器２８から読み出される画像から受光領域４０を切り出す方法は２種類ある。一つはＸ線の信号値を利用して受光領域４０を切り出す方法である。他の一つはコリメータ２７の絞り孔４２の位置及び面積から２次元検出器２８上の受光領域４０を計算で求める方法である。いずれの方法でも切り出された受光領域４０に対してアフィン変換が適用されてディスプレイ３１に表示される。アフィン変換の計算時間が短い場合は２次元検出器２８からの全体画像をアフィン変換した後に受光領域４０を切り出すことが可能である。アフィン変換に計算時間を長い場合は、受光領域４０を含むように、２次元検出器２８からの部分画像を切り出して、その後にアフィン変換処理を行う。上記の処理により得られたアフィン変換後の画像は観察中心が一致した画像になる。
【００７６】
無意味な患者被曝を禁止するために、Ｘ線が２次元検出器２８からはみ出さない（けられない）ようにコリメータ２７が制御される。コリメータ２７の各モードに対応して、コリメータ２７の絞り孔４２の位置及び面積が計算される。計算された絞り孔４２の位置及び面積から２次元検出器２８上の受光領域４０が計算で求められる。コリメータ２７の制御モードがシフトモードの場合の受光領域IRA（Irradiation Area）の幅は、式（８）で計算される。
【００７７】
IRA＝(FW＋SW)・(FDD／FSD)          式（８）
【００７８】
コリメータ２７の制御モードがシフトモードの場合、操作者が観察しているターゲットt0が形成する受光領域４０の位置P(IRA(t0))とｎ個分離れたターゲットtnが形成する受光領域４０の位置P(IRA(tn))は、式（９）の関係が成立する。
【００７９】
P(IRA(tn))＝P(IRA(t0))＋n・FP        式（９）
【００８０】
２次元検出器２８の幅をDW（Detector Width）とし、P(IRA(t0))が２次元検出器２８の中心に一致すると仮定すると、式（１０）が成立すれば受光領域４０は２次元検出器２８からはみ出すことになる。式（１０）の等号が成り立つように絞り板３２が制御される。
【００８１】
IRA(tn)／２＋n・FP≧DW／２            式（１０）
【００８２】
コリメータ２７の制御モードが回転モードの場合の受光領域IRA（Irradiation Area）は、式（１１）で計算される。
【００８３】
IRA＝(FW＋SW)・(FDD／FSD)          式（１１）
【００８４】
制御モードが回転モードの場合、操作者が観察しているターゲットt0が形成する受光領域４０の位置P(IRA(t0))と、ｎ個分離れたターゲットtnが形成する受光領域４０の位置P(IRA(tn))との間には、式（１２）の関係が成立する。
【００８５】
P(IRA(tn))＝P(IRA(t0))＋n・FP・((FDD−FCD)／FCD)    式（１２）
【００８６】
P(IRA(t0))が２次元検出器２８の中心に一致すると仮定すると、式（１３）が成立すれば受光領域４０は２次元検出器２８からはみ出すことになる。式（１３）の等号が成り立つように絞り板３２が制御される。
【００８７】
IRA(tn)／２＋n・FP・((FDD−FCD)／FCD)≧DW／２    式（１３）
【００８８】
本発明の第１実施形態は、以上のとおりである。
【００８９】
従来技術には、上述したような、マルチＸ線源において１の絞りの変更に連動してその他の絞りが変更される技術はなかった。また、上記連動には２種類のモードがあり、第１のモードは観察領域のシフト、第２のモードは観察方向の回転とすることも、従来技術にはなかった。
【００９０】
これに対し、本実施形態によれば、観察方向を変えて被写体３４を透視観察する場合に、観察領域の中心（観察中心）及び観察面積が維持された画像を瞬時に提供できる。
【００９１】
また、観察方向を変更する前に観察中心及び観察面積が好適に変更されているので患者に無駄な被曝を生じさせない。
【００９２】
さらに、観察領域の変更が容易であり、手術時間の短縮、患者被曝の低減が期待できる。
【００９３】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態を説明する。第２実施形態のＣアーム装置の構成は図１に示した構成と同様である。以下では、コリメータ２７の制御について詳細には説明しない。コリメータ２７は上述の第１実施形態と同様にシフトモード、回転モードの２つの制御モードで制御されるが、この２つの制御モードに限定されるものではない。
【００９４】
本実施形態の特徴を図９及び図１０を使用して説明する。
【００９５】
図９の(a)は、２次元のマルチＸ線源中の黒丸で示される５点のＸ線源を選択して人体を撮像している例を示している。図９の(a)の２次元のマルチＸ線源は、９行、9列、合計81個のＸ線源から構成される。選択されているＸ線源をX(m, n)の形式で表現すると、X(5, 4)、X(4, 5)、X(5, 5)、X(6, 5)、及びX(5, 6)となる。
【００９６】
選択中の５点のＸ線源は同時に曝射されるのではなく、常に１のＸ線源のみが曝射される。曝射切り替えの方式は、制御部に内蔵されたタイマーにより周期的に切り替え曝射される方式と、術者によって非周期的に切り替え曝射される方式が考えられる。
【００９７】
ディスプレイには曝射されたＸ線源によるＸ線画像が表示される。複数のＸ線源による画像の表示方式としては、選択されている全てのＸ線画像を表示する方式と最近に曝射されたＸ線による画像のみを表示する方式がある。
【００９８】
図９の(b)は、選択中のＸ線源の入射角度関係を実質的に維持するモード（関係維持モード）でのＸ線源の選択変更について説明するものである。関係維持モード及び図９の(c)で説明するＸ線源の入射角度関係を実質的に比例維持するモード（比例維持モード）との切り替えは、制御パネルからの術者の指示で変更される。
【００９９】
受付手段としての制御パネル３０は、複数のＸ線源のうちＸ線照射を行う少なくとも２つのＸ線源が選択されているときに、その少なくとも２つのＸ線源のうちの第１のＸ線源を別の位置の第２のＸ線源に変更する指示を受け付けることができる。
【０１００】
関係維持モードの場合は、図９(a)で選択されているＸ線源 X(5, 4)をX(6, 6)に選択変更すると、他のＸ線源はぞれぞれX(4, 5)→X(5, 7)、X(5, 5) →X(6, 7)、X(6, 5) →X(7, 7)、及びX(5, 6) →X(6, 8)に変更される。つまり、関係維持モードの場合は、選択中の１のＸ線源 X(m1, n1)をX(m1+Δm, n1+Δn)に変更すると、変更前の選択されたＸ線源の相対的な位置関係が維持されるように、選択中の他のX線源 X(m2, n2)もX(m2+Δm, n2+Δn)に変更される。
【０１０１】
関係維持モードの場合に撮影されるＸ線画像の変化を図１０に示す。
【０１０２】
図１０では簡単の為に１次元のマルチＸ線源の場合を示す。図１０の(a)では、３点のＸ線源が選択されている。(a)で選択されている３点のＸ線源中の中央の黒丸のＸ線源を右方向のＸ線源に選択変更すると、両側の他のＸ線源が入射角度を実質的に維持するように選択変更される（図１０(b)）。
【０１０３】
(b)で選択される３点のＸ線源によるＸ線画像と、(a)で選択される３点のＸ線源によるＸ線画像の関係をみると、関心領域に対する入射角度は変更されている。しかし、選択される３点の入射角度関係は実質的に維持されている。ここで「実質的に維持」するとは、次のとおりである。マルチＸ線源中の線源が等間隔で配置されている場合は、入射角度関係を選択変更前後で完全に一致させることはできない。しかし、マルチＸ線源の線源配置ピッチが、マルチＸ線源から被写体までの距離に較べて非常に小さい場合は、選択変更前後での入射角度関係の差異は無視できる。このことを「実質的に維持」されていると表現している。
【０１０４】
図９の(c)は、入射角度関係を実質的に比例維持するモード（比例維持モード）でのＸ線源の選択変更について示すものである。比例維持モードの場合は、図９の(a)で選択されているＸ線源 X(6, 5)をX(7, 5)に選択変更すると、残りのＸ線源はぞれぞれX(5, 4)→X(5, 3)、X(4, 5) →X(3, 5)、及びX(5, 6) →X(5, 7)に変更される。ここで、移動しない基準Ｘ線源をX(5, 5)としている。
【０１０５】
つまり、比例維持モードの場合は、移動しない基準Ｘ線源をX0とし、選択中の１のＸ線源 X1をX1'に変更すると、選択中の他のＸ線源 XnがXn'に変更される。すなわち、変更前の少なくとも２つのＸ線源の相対的な位置関係が拡大又は縮小される位置のＸ線源に変更される。ここで、Ｘ線源 X1からX1'への変位を次のように表す。
2010115270.tif 000003
【０１０６】
すると、次の式（１４）と式（１５）が成立する。
2010115270.tif 000004
2010115270.tif 000005
【０１０７】
比例維持モードの場合に撮影されるＸ線画像の変化を図１０に示す。
【０１０８】
図１０では簡単の為に１次元のマルチＸ線源の場合を示す。図１０の(a)では、３点のＸ線源が選択されている。(a)で選択されている３点のＸ線源中の右端のハッチングされた丸で示されたＸ線源を、更に右方向のＸ線源に選択変更すると両側の他のＸ線源が入射角度を実質的に比例維持するように選択変更される（図１０(c)）。
【０１０９】
(c)で選択される３点のＸ線源によるＸ線画像と、(a)で選択される３点のＸ線源によるＸ線画像の関係をみると、関心領域に対する入射角度は変更されている。しかし、選択される３点の入射角度差の関係は実質的に維持されている。ここで「実質的に維持」するとは、次のとおりである。マルチＸ線源中の線源が等間隔で配置されている場合は、入射角度差を選択変更前後で完全に一致させることはできない。しかし、マルチＸ線源の線源配置ピッチが、マルチＸ線源から被写体までの距離に較べて非常に小さい場合は、選択変更前後での入射角度差の差異は無視できる。このことを「実質的に維持」されていると表現している。
【０１１０】
なお、第２実施形態の関係維持モードと比例維持モードは、第１実施形態のシフトモード、回転モードのコリメータ２７の制御にそれぞれ対応している。特には第１実施形態の回転モードで第２実施形態を実施すると有効である。ただし、第２実施形態の関係維持モードと比例維持モードは、第１実施形態のシフトモード、回転モードに限定されない。
【０１１１】
以上、第２実施形態を説明した。
【０１１２】
以下、本発明の従来技術に対する優位性を説明しておく。
【０１１３】
従来は、複数のＣアームを有する装置において複数のＣアーム撮像系が一定の関係を持って連動する技術が専らであった。
【０１１４】
また、複数の撮影系のＸ線源の数は高々２個のものが一般的であり、上述の第１，第２実施形態のように１０個乃至１００個のＸ線源数を持つことができる撮影系はなかった。
【０１１５】
よって、従来はそもそも、複数のＸ線源を使用した撮影において、現在選択中のＸ線源を他の位置のＸ線源に選択変更する必要もなかった。
【０１１６】
したがって、本発明が解決する課題は、従来知られていなかった新規な課題であるとも言える。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施形態に係るＣアーム装置の例を示す図。
【図２】実施形態におけるコリメータの制御を説明する図。
【図３】実施形態における絞り板の構造例を示す図。
【図４】実施形態におけるシフトモードと回転モードが複合した場合のコリメータの制御を説明する図。
【図５】実施形態におけるディスプレイの表示画面構成の例を示す図。
【図６】実施形態におけるコリメータの制御方法を説明する図。
【図７】実施形態における斜入射時の画像のアフィン変換を説明する図。
【図８】マルチＸ線源の構造例を示す図。
【図９】第２実施形態におけるＸ線源の選択方法を説明する図。
【図１０】第２実施形態における撮影画像の関係を説明する図。
【符号の説明】
【０１１８】
２５  Ｃアーム
２６  マルチＸ線源
２７  コリメータ
２８  ２次元検出器
２９  制御部
３０  制御パネル
３１  ディスプレイ
【図１】
2010115270.tif 000006
【図２】
2010115270.tif 000007
【図３】
2010115270.tif 000008
【図４】
2010115270.tif 000009
【図５】
2010115270.tif 000010
【図６】
2010115270.tif 000011
【図７】
2010115270.tif 000012
【図８】
2010115270.tif 000013
【図９】
2010115270.tif 000014
【図１０】
2010115270.tif 000015