(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源と対向配置され前記被検体を透過した放射線像を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を受像面に平行な方向に直線移動させる第１の移動手段と、前記放射線検出器の移動量を検出して該移動量に対応する信号を出力する移動検出手段と、前記移動検出手段から出力される信号に基づいて、前記放射線検出器の移動に追従するように前記放射線源を直線移動させる第２の移動手段と、前記放射線源を、放射線を発する焦点を中心とした角度変更を可能とする角度変更手段とを備えた放射線撮影システムに用いられる補助装置であって、
前記放射線源に着脱自在に装着され、前記角度変更手段により変更された前記放射線源の角度を検出する角度検出手段と、
前記角度変更手段により前記放射線源の角度が変更された場合に、前記角度検出手段により検出された角度と、前記放射線源から前記放射線検出器までの距離とに基づいて、前記放射線源の向きに対向する位置まで前記放射線検出器を移動させるための移動量を算出する移動量算出手段と、
前記移動量算出手段により算出された移動量に基づき、前記移動検出手段から出力される信号を補正することにより、前記移動量に依って変動しない一定の値を取る擬似信号を生成し、この擬似信号を前記第２の移動手段に供給する擬似信号出力手段と、
を備えたことを特徴とする補助装置。
【請求項２】
前記放射線源は、放射線の線質を変更するための付加フィルタを装着可能とする一対のフィルタ保持レールが形成されたコリメータ装置を有しており、前記角度検出手段は、前記フィルタ保持レールに装着可能とする装着部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の補助装置。
【請求項３】
前記装着部は、前記一対のフィルタ保持レールの間隔に適合するように幅が可変であることを特徴とする請求項２に記載の補助装置。
【請求項４】
前記角度検出手段は、加速度センサにより前記角度を検出するものであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の補助装置。
【請求項５】
前記角度検出手段は、軸方向が９０度異なるように配置された２つの１軸加速度センサからなり、前記移動量算出手段は、角度分解能が高い方の１軸加速度センサからの角度情報を選択して前記移動量を算出することを特徴とする請求項４に記載の補助装置。
【請求項６】
前記移動検出手段は、ポテンショメータであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の補助装置。
【請求項７】
前記角度検出手段は、検出した角度情報を前記移動量算出手段に無線送信する無線通信手段を備えることを特徴とする請求項１から６いずれか１項に記載の補助装置。
【請求項８】
前記角度検出手段は、前記放射線検出器に取り付けられた超音波発信機からの超音波を受信することにより、前記超音波発信機からの距離をそれぞれ測定する２つの超音波受信機と、前記超音波受信機により測定された各距離に基づいて前記放射線源の角度を算出する角度算出手段とからなることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の補助装置。
【請求項９】
被検体に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源と対向配置され前記被検体を透過した放射線像を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を受像面に平行な方向に直線移動させる第１の移動手段と、前記放射線検出器の移動量を検出して該移動量に対応する信号を出力する移動検出手段と、前記移動検出手段から出力される信号に基づいて、前記放射線検出器の移動に追従するように前記放射線源を直線移動させる第２の移動手段と、前記放射線源を、放射線を発する焦点を中心とした角度変更を可能とする角度変更手段とを備えた放射線撮影システムにおいて、
前記放射線源に着脱自在に装着され、前記角度変更手段により変更された前記放射線源の角度を検出する角度検出手段と、
前記角度変更手段により前記放射線源の角度が変更された場合に、前記角度検出手段により検出された角度と、前記放射線源から前記放射線検出器までの距離とに基づいて、前記放射線源の向きに対向する位置までの前記放射線検出器の移動量を算出する移動量算出手段と、
前記移動量算出手段により算出された移動量に基づき、前記移動検出手段から出力される信号を補正することにより、前記移動量に依って変動しない一定の値を取る擬似信号を生成し、この擬似信号を前記第２の移動手段に供給する擬似信号出力手段と、
前記移動量算出手段により算出された移動量に基づき、前記第１の移動手段の制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項１０】
被検体に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源と対向配置され前記被検体を透過した放射線像を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を受像面に平行な方向に直線移動させる第１の移動手段と、前記放射線検出器の移動量を検出して該移動量に対応する信号を出力する移動検出手段と、前記移動検出手段から出力される信号に基づいて、前記放射線検出器の移動に追従するように前記放射線源を直線移動させる第２の移動手段と、前記放射線源を、放射線を発する焦点を中心とした角度変更を可能とする角度変更手段とを備えた放射線撮影システムにおいて、
前記放射線源に着脱自在に装着され、前記角度変更手段により変更された前記放射線源の角度を検出する角度検出手段と、
前記角度変更手段により前記放射線源の角度が変更された場合に、前記角度検出手段により検出された角度と、前記放射線源から前記放射線検出器までの距離とに基づいて、前記放射線源の向きに対向する位置までの前記放射線検出器の移動量を算出する移動量算出手段と、
前記移動量算出手段により算出された移動量に基づき、前記移動検出手段から出力される信号から前記移動量に相当する信号値を減じて擬似信号を生成し、この擬似信号を前記第２の移動手段に供給する擬似信号出力手段と、
を備えたことを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項１１】
前記放射線検出器は、フラットパネル型検出器であることを特徴とする請求項９または１０に記載の放射線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源から発せられ被検体を透過したＸ線等の放射線を放射線検出器により検出して画像を生成する放射線撮影システム及びその補助装置に関し、特に、全脊椎や全下肢を対象とした長尺撮影を可能とする放射線撮影システム及びその補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、主に患者（被検体）の骨の計測を目的とし、全脊椎や全下肢を対象とした長尺撮影が行われている。放射線検出器として、縦長の長尺ＩＰ（Imaging Plate）カセッテや長尺フィルムを用いる場合には、撮影の全範囲をカバーするように放射線源から放射線検出器までの距離（ＳＩＤ：source image distance）を大きく設定することにより、１回の撮影動作で全脊椎や全下肢の長尺画像を得ることが可能である。
【０００３】
これに対して、近年では、放射線検出器として、検出した放射線像を直接デジタル画像に変換することが可能なフラットパネル型検出器（ＦＰＤ）が普及しつつあるが、ＦＰＤは、長尺ＩＰカセッテや長尺フィルムとは異なり大型化が容易でなく、現状では、ＦＰＤは、大きいものでも１７インチ×１７インチ程度の大きさである。このため、ＦＰＤを用いて全脊椎や全下肢を対象とした長尺撮影を行う場合には、撮影範囲を分割して複数回の撮影を行い、各撮影位置で得られた画像を繋ぎ合わせることにより長尺画像を得る必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このＦＰＤを用いた長尺撮影では、放射線源から発せられる放射線がＦＰＤの検出領域に正確に入射するように、ＦＰＤの移動に追従して放射線源を移動させる必要がある。この放射線源の移動方式には、ＦＰＤの移動に伴って放射線源を直線的に移動させる「直線移動方式」と、ＦＰＤの移動に伴って放射線の照射方向を変更するように放射線源の角度を変更する「首振り方式」とがある。
【０００５】
この直線移動方式と首振り方式とを比較すると、隣接する撮影位置の画像の繋ぎ合わせの観点から、直線方式より、首振り方式の方が好ましいことが知られている（例えば、特許文献２参照）。これは、ＦＰＤに照射される放射線が、平行ビームでなく、放射線源の焦点から放射される拡散ビームであることに起因している。直線移動方式では、各撮影位置で放射線の焦点位置が異なるため、隣接する画像の重複部分における放射線の入射角度が画像間で異なり、重複部分における画像間のマッチング精度が悪い。この結果、直線移動方式で得られる長尺画像は、画像間の重複部分の連続性が悪い。一方の首振り方式では、放射線の焦点が固定されて、照射方向だけが変更されるため、上記重複部分における放射線の入射角度には差異が生じず、重複部分の連続性が高い長尺画像が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７０２７７号公報
【特許文献２】特開平７−５９７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現在、日本国内の中小病院で一般的に使用されている放射線撮影システムには、上記長尺撮影機能を有するものは少なく、単に、操作者により設定されたＦＰＤの位置に追従するように放射線源を直線移動させる「オートトラッキング機能」のみが可能となっている。このオートトラッキングは、ＦＰＤの位置をポテンショメータなどの位置センサで検出し、この位置センサからの出力値を、ケーブルを介したアナログ接続（レトロ接続とも称される）によって放射線源の制御部に取り込むことによりなされるものであり、放射線源の光軸が水平である場合に限って動作可能となっている。
【０００８】
一般的に放射線源は、立位撮影や臥位撮影に対応するように、手動での角度変更が可能となっているため、上記オートトラッキング機能のみを備えた放射線撮影システムであっても、オートトラッキング機能を無効化したうえで、ＦＰＤの位置と放射線源の位置及び角度を手動で調整することにより、首振り方式の長尺撮影を実行することが可能である。しかしながら、このような手動調整では、各撮影の調整に時間が掛かるため、全体の撮影時間が長くなり、効率が悪く、また、患者の負担が増加するといった問題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、オートトラッキング機能のみを備えた放射線撮影システムにおいて、放射線源の角度と放射線検出器の位置とを連動させる機能を付加することにより、放射線源の角度変更を行う首振り方式の撮影を効率良く実行可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の補助装置は、被検体に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源と対向配置され前記被検体を透過した放射線像を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を受像面に平行な方向に直線移動させる第１の移動手段と、前記放射線検出器の移動量を検出して該移動量に対応する信号を出力する移動検出手段と、前記移動検出手段から出力される信号に基づいて、前記放射線検出器の移動に追従するように前記放射線源を直線移動させる第２の移動手段と、前記放射線源を、放射線を発する焦点を中心とした角度変更を可能とする角度変更手段とを備えた放射線撮影システムに用いられる補助装置であって、前記放射線源に着脱自在に装着され、前記角度変更手段により変更された前記放射線源の角度を検出する角度検出手段と、前記角度変更手段により前記放射線源の角度が変更された場合に、前記角度検出手段により検出された角度と、前記放射線源から前記放射線検出器までの距離とに基づいて、前記放射線源の向きに対向する位置まで前記放射線検出器を移動させるための移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量算出手段により算出された移動量に基づき、前記移動検出手段から出力される信号を補正することにより、前記移動量に依って変動しない一定の値を取る擬似信号を生成し、この擬似信号を前記第２の移動手段に供給する擬似信号出力手段と、を備えたことを特徴とするものである。これにより、放射線源が角度変更された場合に、放射線源は移動せず、放射線検出器が放射線源の角度に対応する位置に移動する。
【００１１】
なお、前記放射線源は、放射線の線質を変更するための付加フィルタを装着可能とする一対のフィルタ保持レールが形成されたコリメータ装置を有しており、前記角度検出手段は、前記フィルタ保持レールに装着可能とする装着部を備えていることが好ましい。
【００１２】
また、前記装着部は、前記一対のフィルタ保持レールの間隔に適合するように幅が可変であることが好ましい。
【００１３】
また、前記角度検出手段は、加速度センサにより前記角度を検出するものであることが好ましい。
【００１４】
また、前記角度検出手段は、軸方向が９０度異なるように配置された２つの１軸加速度センサからなり、前記移動量算出手段は、角度分解能が高い方の１軸加速度センサからの角度情報を選択して前記移動量を算出することが好ましい。
【００１５】
また、前記移動検出手段は、ポテンショメータであることが好ましい。
【００１６】
また、前記角度検出手段は、検出した角度情報を前記移動量算出手段に無線送信する無線通信手段を備えることが好ましい。
【００１７】
また、前記角度検出手段は、前記放射線検出器に取り付けられた超音波発信機からの超音波を受信することにより、前記超音波発信機からの距離をそれぞれ測定する２つの超音波受信機と、前記超音波受信機により測定された各距離に基づいて前記放射線源の角度を算出する角度算出手段とからなることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の放射線撮影システムは、被検体に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源と対向配置され前記被検体を透過した放射線像を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を受像面に平行な方向に直線移動させる第１の移動手段と、前記放射線検出器の移動量を検出して該移動量に対応する信号を出力する移動検出手段と、前記移動検出手段から出力される信号に基づいて、前記放射線検出器の移動に追従するように前記放射線源を直線移動させる第２の移動手段と、前記放射線源を、放射線を発する焦点を中心とした角度変更を可能とする角度変更手段とを備えた放射線撮影システムにおいて、前記放射線源に着脱自在に装着され、前記角度変更手段により変更された前記放射線源の角度を検出する角度検出手段と、前記角度変更手段により前記放射線源の角度が変更された場合に、前記角度検出手段により検出された角度と、前記放射線源から前記放射線検出器までの距離とに基づいて、前記放射線源の向きに対向する位置までの前記放射線検出器の移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量算出手段により算出された移動量に基づき、前記移動検出手段から出力される信号を補正することにより、前記移動量に依って変動しない一定の値を取る擬似信号を生成し、この擬似信号を前記第２の移動手段に供給する擬似信号出力手段と、前記移動量算出手段により算出された移動量に基づき、前記第１の移動手段の制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。これにより、放射線源が角度変更された場合に、放射線源は移動せず、放射線検出器が放射線源の角度に対応する位置に移動する。
【００１９】
さらに、本発明の放射線撮影システムは、被検体に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源と対向配置され前記被検体を透過した放射線像を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を受像面に平行な方向に直線移動させる第１の移動手段と、前記放射線検出器の移動量を検出して該移動量に対応する信号を出力する移動検出手段と、前記移動検出手段から出力される信号に基づいて、前記放射線検出器の移動に追従するように前記放射線源を直線移動させる第２の移動手段と、前記放射線源を、放射線を発する焦点を中心とした角度変更を可能とする角度変更手段とを備えた放射線撮影システムにおいて、前記放射線源に着脱自在に装着され、前記角度変更手段により変更された前記放射線源の角度を検出する角度検出手段と、前記角度変更手段により前記放射線源の角度が変更された場合に、前記角度検出手段により検出された角度と、前記放射線源から前記放射線検出器までの距離とに基づいて、前記放射線源の向きに対向する位置までの前記放射線検出器の移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量算出手段により算出された移動量に基づき、前記移動検出手段から出力される信号から前記移動量に相当する信号値を減じて擬似信号を生成し、この擬似信号を前記第２の移動手段に供給する擬似信号出力手段と、を備えたことを特徴とするものである。この放射線撮影システムでは、移動量算出手段により算出された移動量が第１の移動手段に供給されないため、放射線源が角度変更された場合に、放射線検出器は移動せず、一方の放射線源が角度変更に対応した移動量だけ移動する。これにより、放射線検出器への放射線の斜め照射が可能となる。
【００２０】
前記放射線検出器は、フラットパネル型検出器であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、放射線検出器に追従して放射線源を並進移動させるオートトラッキング機能のみを備えた放射線撮影システムにおいて、放射線源の角度変更を行う首振り方式の撮影が効率良く実行可能となり、既存の装置を有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【図２】擬似信号出力回路の構成を示すブロック図である。
【図３】コリメータ装置及び角度センサユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】立位用角度センサ及び臥位用角度センサの出力電圧とＸ線源の角度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るＸ線撮影システムの作用を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【図９】角度センサユニットの変形例を示す図である。
【図１０】角度センサユニットの別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システム１０は、被検体である患者Ｐを立位状態として撮影するＸ線診断装置であり、患者ＰにＸ線を照射するＸ線源１１と、患者Ｐを透過したＸ線を検出して画像データを生成するフラットパネル型検出器（ＦＰＤ）１２と、天井から吊り下げられ、Ｘ線源１１を上下方向（Ｙ方向）に移動自在に保持するＸ線源保持装置１３と、床上に設置され、ＦＰＤ１２を上下方向に移動自在に保持する撮影台１４と、患者Ｐを立位状態に支持するように撮影台１４のＸ線源１１側に近接して配置される衝立１５と、操作部や画像表示部を備え、操作者の操作に基づいてＸ線源１１の曝射動作やＦＰＤ１２の受像動作を制御する撮影制御部を内蔵したコンソール１６とに大別される。
【００２４】
Ｘ線源１１は、高電圧発生器（図示せず）から印加される高電圧に応じてＸ線を発生するＸ線管１７と、Ｘ線管１７から発せられたＸ線のうちの患者ＰのＸ線像に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を矩形状に制限するコリメータ（Ｘ線絞り）装置１８とから構成されている。Ｘ線源１１は、コンソール１６の操作部の操作に基づいて、撮影制御部により、Ｘ線を照射するタイミングや、照射するＸ線量が制御される。また、コリメータ装置１８は、可動式のコリメータリーフ（遮蔽羽根）を有しており、撮影制御部の制御に基づいてコリメータリーフの開度が調整される。
【００２５】
Ｘ線源保持装置１３は、天井に設置された天井レール（図示せず）により水平方向（Ｘ方向）移動自在に連結された台車部１３ａと、台車部１３ａに上下方向に連結された複数の支柱部１３ｂとからなる。台車部１３ａには、支柱部１３ｂを上下方向に伸縮させて、Ｘ線源１１の上下方向に関する位置を変更するモータ１３ｃが設けられている。
【００２６】
モータ１３ｃは、第１モータ制御部２０により制御される。この第１モータ制御部２０は、後述する擬似信号出力回路３４からの信号に応じてモータ１３ｃを制御するものである。同図では、第１モータ制御部２０をＸ線源保持装置１３の外側に図示しているが、第１モータ制御部２０は、例えば、モータ１３ｃとともに台車部１３ａに内蔵される。
【００２７】
また、Ｘ線源保持装置１３の支柱部１３ｂには、Ｘ線管１７のＸ線焦点１７ａを中心として、Ｘ線源１１を回転自在に保持する回転保持機構２１が連結されている。操作者は、手動操作により、Ｘ線源１１の角度変更を行い、Ｘ線の照射領域を患者Ｐの体軸方向（上下方向）に変更することができる。
【００２８】
以上説明したＸ線源１１、Ｘ線源保持装置１３、及びコンソール１６は、基本的に、本発明以前から知られている既存の構成である。本発明の第１実施形態では、既存のＸ線源１１のコリメータ装置１８に、Ｘ線源１１の角度（Ｘ線の照射方向）を検出する角度センサユニット２２を着脱自在に取り付ける。
【００２９】
撮影台１４は、床に設置された本体２３に、ＦＰＤ１２を保持する保持部２４が上下方向に移動自在に取り付けられている。保持部２４は、プーリ２５に架設されたワイヤ２６の一端に接続されており、ワイヤ２６の他端には、保持部２４とのバランスをとるためのカウンタウェイト２７が接続されている。プーリ２５は、モータ２８により回転駆動され、プーリ２５の回転に伴ってＦＰＤ１２が上下方向に移動する。なお、保持部２４の移動機構は、上記構成に限られず、例えば、プーリと無端ベルトとからなる構成としても良い。
【００３０】
モータ２８には、第２モータ制御部２９が接続されている。第２モータ制御部２９は、操作者により操作される昇降操作スイッチ３０からの操作信号に基づいてモータ２８を制御する。同図では、第２モータ制御部２９を本体２３の外側に図示しているが、第２モータ制御部２９は、例えば、モータ２８とともに本体２３に内蔵される。昇降操作スイッチ３０は、本体２３の外面等に適宜配置されるものである。
【００３１】
また、本体２３には、ワイヤ２６の移動量を検出することにより、ＦＰＤ１２の上下方向に関する位置を検出するポテンショメータ３１が設けられている。ポテンショメータ３１は、ＦＰＤ１２の位置情報を電圧値（アナログ信号）として出力するものであり、この位置情報は、コネクタ（図示せず）を介して本体２３に接続されるケーブル３２に出力される。
【００３２】
以上説明した撮影台１４は、後述する制御ユニット３３からＦＰＤ１２の移動指示信号が第２モータ制御部２９に入力されるように構成されていること以外は、基本的に、本発明以前から知られている既存の撮影台と同一である。
【００３３】
ＦＰＤ１２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が２次元配列されたマトリクス基板上に、各ＴＦＴに対応するように複数のＸ線検出素子が配列されたものであり、Ｘ線検出素子は、入射Ｘ線の量に応じた電荷を発生して蓄積する。この蓄積電荷は、ＴＦＴがオン状態になることにより読み出される。Ｘ線検出素子には、直接変換型のものと間接変換型のものが知られており、いずれのタイプのＸ線検出素子を用いることも可能である。
【００３４】
直接変換型のＸ線検出素子は、Ｘ線を直接電荷に変換するアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の変換層と、この変換層により変換された電荷を蓄積するためのキャパシタとからなる。一方の間接変換型のＸ線検出素子は、Ｘ線を可視光に変換する酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等のシンチレータと、シンチレータにより変換された可視光を電荷に変換して蓄積するフォトダイオードとからなる。ＦＰＤ１２は、例えば、１７インチ×１７インチの大きさの受像面を有する。
【００３５】
また、ＦＰＤ１２は、ＴＦＴを行毎に走査して各行のＴＦＴを順にオン状態とする走査制御回路、Ｘ線検出素子からＴＦＴを介して出力された電荷を積分して電圧信号に変換する積分アンプ、この積分アンプにより変換された電圧信号をデジタル化して画像データとするＡ／Ｄ変換器を備え、コンソール１６に含まれる撮影制御部により、駆動及び読み出しが制御される。
【００３６】
また、本Ｘ線撮影システム１０には、制御ユニット３３及び擬似信号出力回路３４が、上記した既存の構成に付加するように設けられている。制御ユニット３３は、コンソール１６及び角度センサユニット２２と接続され、コンソール１６からＸ線源・ＦＰＤ間距離ＳＩＤ（Ｘ線焦点１７ａからＦＰＤ１２までの距離）を取得するとともに、角度センサユニット２２からＸ線源１１の角度αを取得する。制御ユニット３３には、Ｘ線源１１の角度αに対応したＦＰＤ１２の移動量を算出するための移動量算出部３３ａが設けられている。
【００３７】
移動量算出部３３ａは、Ｘ線源・ＦＰＤ間距離ＳＩＤ及び角度αに基づき、次式（１）に従ってＦＰＤ１２の移動量ΔＨを算出する。ここで、αは、Ｘ線の照射方向が水平方向であって、Ｘ線の光軸がＦＰＤ１２の中央に一致する場合を基準（α＝０）とした角度であり、Ｘ線源１１の回転方向（上方向であるか下方向であるか）に応じて正または負の値を取る。
【００３８】
ΔＨ＝ＳＩＤ×ｔａｎα  ・・・（１）
【００３９】
この移動量ΔＨは、受像面の中央がＸ線焦点１７ａとほぼ同一の高さとなるＦＰＤ１２の基準位置Ｐ０に対する上下方向への変位量である。移動量算出部３３ａにより算出された移動量ΔＨは、撮影台１４の第２モータ制御部２９に、ＦＰＤ１２の移動指示信号として入力される。この結果、第２モータ制御部２９は、ＦＰＤ１２を基準位置Ｐ０から移動量ΔＨだけ変位した位置Ｐ１に移動させる。
【００４０】
制御ユニット３３は、移動量ΔＨを撮影台１４の第２モータ制御部２９に入力すると同時に、擬似信号出力回路３４に入力する。擬似信号出力回路３４は、Ｘ線源１１の角度変更（首振り）に応じてＦＰＤ１２が移動した場合に、このＦＰＤ１２の移動に伴って変化するポテンショメータ３１の出力電圧の変動をキャンセルすることにより、一定電圧の擬似信号を出力する回路である。
【００４１】
擬似信号出力回路３４は、第１及び第２の入力端子３４ａ，３４ｂと出力端子３４ｃとを備えている。第１の入力端子３４ａには、ポテンショメータ３１の出力電圧を擬似信号出力回路３４内に入力するように、上記ケーブル３２が接続されている。第２の入力端子３４ｂには、制御ユニット３３から出力された移動量ΔＨに応じた信号を擬似信号出力回路３４内に入力するように、ケーブル（図示せず）が接続されている。そして、出力端子３４ｃには、擬似信号出力回路３４から出力される擬似信号をＸ線源保持装置１３の第１モータ制御部２０に入力するように、ケーブル３５が接続されている。
【００４２】
従来のシステムでは、ポテンショメータ３１と第１モータ制御部２０とがケーブルにより直結されており、第１モータ制御部２０は、ポテンショメータ３１の出力電圧に応じてＸ線源１１をＦＰＤ１２に対応する高さに上下動させる構成となっている（いわゆる、オートトラッキング機能）。これに対して、本発明の第１実施形態では、上記したようにポテンショメータ３１と第１モータ制御部２０との間を、擬似信号出力回路３４を介してケーブル接続することにより、Ｘ線源１１の角度変更によるＦＰＤ１２の移動に追従してＸ線源１１が上下動することがないように、ポテンショメータ３１の出力値を変換している。ただし、前述の昇降操作スイッチ３０によりＦＰＤ１２を移動させた場合には、このＦＰＤ１２の移動は、Ｘ線源１１の角度変更によるものではないため移動量ΔＨは“０”であり、Ｘ線源１１は、ＦＰＤ１２の移動に追従して上下動する。
【００４３】
擬似信号出力回路３４は、具体的には図２に示すように、変換回路３６とアナログ演算回路３７とにより構成されている。変換回路３６は、制御ユニット３３から入力された移動量ΔＨに応じた信号を、実際にＦＰＤ１２がΔＨだけ移動した際にポテンショメータ３１により生成される出力電圧の変動量ΔＶに変換する。アナログ演算回路３７は、ポテンショメータ３１からの入力電圧Ｖｉｎから上記変動量ΔＶを減じることにより、移動量ΔＨに依存しない擬似信号を生成する。この擬似信号が出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。なお、本第１実施形態では、擬似信号出力回路３４は、単体であるため、制御ユニット３３とは別の電源から給電されるものであることが好ましい。
【００４４】
図３において、コリメータ装置１８には、Ｘ線管１７から照射されるＸ線の照射口１８ａが設けられている。照射口１８ａは矩形状であり、上下に対向する２辺に沿って一対のフィルタ保持レール１８ｂが設けられている。このフィルタ保持レール１８ｂは、患者Ｐの撮影部位に応じてＸ線スペクトル（線質）を変更するための付加フィルタを着脱可能に保持するものであり、一般的な既存の医療用Ｘ線源に用いられるコリメータ装置には必須の構成である。
【００４５】
角度センサユニット２２は、上記フィルタ保持レール１８ｂを利用してコリメータ装置１８に着脱可能に構成されている。具体的には、角度センサユニット２２は、ほぼ照射口１８ａに対応する大きさの開口部２２ａを有し、フィルタ保持レール１８ｂに差し込み可能な大きさに形成された枠状の装着部２２ｂと、装着部２２ｂに接続され、立位用角度センサ４０及び臥位用角度センサ４１を収納したセンサ収納部２２ｃと、各角度センサ４０，４１により検出される角度情報（上記角度α）を出力するためのケーブル２２ｄとから構成されている。なお、角度センサユニット２２の給電は、ケーブル２２ｄを介して、制御ユニット３３から行われる。また、装着部２２ｂは、開口部２２ａを形成せずに、低アルミ当量部材等により形成しても良い。
【００４６】
Ｘ線源１１は、図１に示したようにＸ線を水平方向に照射して立位状態の患者を撮影する立位撮影の他に、Ｘ線を鉛直下方向に照射して臥位状態の患者を撮影する臥位撮影にも使用可能であることから、立位用角度センサ４０及び臥位用角度センサ４１を角度センサユニット２２に設けている。立位用角度センサ４０及び臥位用角度センサ４１は、それぞれ１軸加速度センサであり、例えば、半導体により形成された静電容量式の加速度センサである。
【００４７】
一般に、１軸加速度センサは、角度に対する出力電圧の変化が正弦波状であり、軸方向が水平方向に一致する付近において、角度変化に対する出力電圧がほぼリニアとなり、角度分解能が最も高くなるという特性がある。このため、立位撮影時（α＝０）に立位用角度センサ４０の軸方向が水平方向となり、臥位撮影時（α＝−９０°）に臥位用角度センサ４１の軸方向が水平方向となるように、立位用角度センサ４０及び臥位用角度センサ４１は、それぞれの軸方向が９０°異なるように配置されている（すなわち、一方の軸方向が水平方向（Ｘ方向）の場合に、他方の軸方向が重力方向（Ｙ方向）となる）。
【００４８】
図４は、Ｘ線源１１の角度αに対する立位用角度センサ４０及び臥位用角度センサ４１のそれぞれの出力電圧を示している。立位用角度センサ４０及び臥位用角度センサ４１の出力電圧は、それぞれケーブル２２ｄを介して制御ユニット３３に入力されるため、制御ユニット３３は、いずれかの出力電圧を選択的に用いて角度αを特定する。制御ユニット３３は、立位及び臥位の双方の場合において高精度に角度αを特定するために、角度αに応じて高い角度分解能が得られる角度センサからの出力電圧を選択する。同図の実線は、制御ユニット３３により選択される出力電圧を示している。
【００４９】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影システム１０により患者Ｐの長尺撮影を行う場合の作用について説明する。まず、操作者は、昇降操作スイッチ３０を操作して、ＦＰＤ１２を長尺撮影範囲のほぼ中央（例えば、全脊椎撮影であれば胸部の位置（図１に示す位置Ｐ０））に設定する。このとき、Ｘ線源１１の向きが水平（α＝０）であれば、制御ユニット３３の移動量算出部３３ａにより算出されるΔＨは“０”であるため、擬似信号出力回路３４は、ポテンショメータ３１から入力された電圧値をそのまま第１モータ制御部２０に出力する（すなわち、Ｖｉｎ＝Ｖｏｕｔ）。このポテンショメータ３１の電圧値に基づいて、モータ１３ｃが作動することにより、Ｘ線源１１の上下動（オートトラッキング）が行われ、Ｘ線焦点１７ａがＦＰＤ１２の中央とほぼ同一の高さとなる位置にＸ線源１１が移動する。操作者は、この状態でコンソール１６を操作することにより、第１枚目の撮影を行う。
【００５０】
次いで、第２枚目の撮影を行うために、操作者は、Ｘ線源１１を手動で操作して、Ｘ線源１１の向きを上下方向に変更する。このとき、Ｘ線源１１の角度αが角度センサユニット２２により逐次検出され、制御ユニット３３に入力される。制御ユニット３３では、入力された角度αに基づきＦＰＤ１２を移動させるための移動量ΔＨが移動量算出部３３ａにより算出され、算出された移動量ΔＨが第２モータ制御部２９及び擬似信号出力回路３４に出力される。この結果、第２モータ制御部２９により、ＦＰＤ１２がＸ線源１１の向きに対応する位置（図１に示す位置Ｐ１）に移動する。このＦＰＤ１２の移動に応じてポテンショメータ３１の電圧値が変化するが、この電圧変化は擬似信号出力回路３４によりキャンセルされ、一定電圧の擬似信号が第１モータ制御部２０に入力される。これにより、Ｘ線源１１の位置が固定されたままとなる。操作者は、この状態でコンソール１６を操作することにより、第２枚目の撮影を行う。
【００５１】
この後、操作者は、同様に、Ｘ線源１１の向きを適宜変更し、第３枚目以降の撮影を行うことにより、長尺撮影が完了する。以上のように、本発明の第１実施形態は、制御ユニット３３及び擬似信号出力回路３４を、既存のＸ線撮影システムに付加することで、首振り方式の長尺撮影を実行可能とするものである。
【００５２】
なお、上記第１実施形態では、角度センサユニット２２の角度センサを、２つの１軸加速度センサにより構成しているが、これに代えて、２軸以上の軸を有する１つの加速度センサにより角度センサを構成してもよい。また、角度センサとしては、加速度センサに限定されず、傾斜センサを用いてもよい。ただし、角度センサとしては、凡そ０．３°以下の角度分解能を有するものが望ましい。
【００５３】
また、上記第１実施形態では、角度センサユニット２２にケーブル２２ｄを設け、ケーブル２２ｄを介して角度情報の送信及び角度センサユニット２２への給電を行っているが、これに代えて、角度センサユニットにバッテリ及び無線通信回路を搭載し、無線通信により角度情報の送信を可能とするように角度センサユニット及び制御ユニットを構成しても良い。
【００５４】
また、上記第１実施形態では、ポテンショメータ３１によりＦＰＤ１２の位置検出を行っているが、これに代えて、リニアエンコーダやロータリエンコーダからなる位置センサを用いても良い。
【００５５】
また、上記第１実施形態では、Ｘ線源・ＦＰＤ間距離ＳＩＤを予めコンソール１６に入力しておき、コンソール１６から制御ユニット３３にＸ線源・ＦＰＤ間距離ＳＩＤを供給するように構成しているが、これに代えて、Ｘ線源・ＦＰＤ間距離ＳＩＤを計測する距離センサを付加し、この距離センサから制御ユニット３３にＸ線源・ＦＰＤ間距離ＳＩＤを供給するように構成しても良い。
【００５６】
また、上記第１実施形態では、制御ユニット３３と擬似信号出力回路３４とを別体としているが、両者を一体のユニットとして構成することも好ましい。
【００５７】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係るＸ線撮影システム５０を示す。制御ユニット５１は、撮影台１４の第２モータ制御部２９を制御可能なＰＣ（パーソナルコンピュータ）等からなる既存の制御装置であり、元来、コンソール１６により指示された撮影位置（例えば、撮影メニューから患者Ｐの撮影部位を指定することにより撮影位置を指定）にＦＰＤ１２を移動させるように第２モータ制御部２９に移動指示信号を入力するものである。
【００５８】
本第２実施形態では、プログラムの改変などを行うことにより、制御ユニット５１の内部に、第１実施形態と同様の移動量算出部５１ａを構成し、通信ポートなどを用いて角度センサユニット２２と接続する。操作者により、Ｘ線源１１の向きが変更された場合には、角度センサユニット２２から制御ユニット５１にＸ線源１１の角度情報（上記角度α）が入力される。制御ユニット５１では、移動量算出部５１ａにより、Ｘ線源１１の角度αに対応したＦＰＤ１２の移動量ΔＨが算出され、この移動量ΔＨに基づく移動指示信号が第２モータ制御部２９に入力される。
【００５９】
Ｘ線撮影システム５０のその他の構成は、撮影台１４に昇降操作スイッチ３０が設けられていないこと以外は、第１実施形態のＸ線撮影システム１０の構成と同一であり、作用も同一であるため、説明は省略する。
【００６０】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係るＸ線撮影システム６０を示す。Ｘ線撮影システム６０は、制御ユニット３３を撮影台１４の第２モータ制御部２９に接続していないこと以外は、第１実施形態のＸ線撮影システム１０の構成と同一である。
【００６１】
Ｘ線撮影システム６０では、Ｘ線源１１の向きを変更した場合には、制御ユニット３３の移動量算出部３３ａにより算出される移動量ΔＨが第２モータ制御部２９に供給されないため、ＦＰＤ１２は移動しない。だたし、この移動量ΔＨは、第１実施形態と同様に擬似信号出力回路３４に入力される。
【００６２】
本第３実施形態では、上記のようにＸ線源１１の向きを変更してもＦＰＤ１２が移動しないため、ポテンショメータ３１から擬似信号出力回路３４に入力される電圧値は変化しないが、擬似信号出力回路３４では、前述したように、ポテンショメータ３１の電圧値から移動量ΔＨに相当する電圧値が減算される。このため、同図のように、Ｘ線源１１を上方向に角度αだけ回転させた場合には、ＦＰＤ１２の位置Ｐ０より移動量ΔＨだけ低い位置に相当する擬似信号がＸ線源保持装置１３の第１モータ制御部２０に入力される。この結果、図７に示すように、Ｘ線源１１が移動量ΔＨだけ下方向に移動し、Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、受像面の垂線に対する傾斜角がαの斜め照射となる。
【００６３】
このように、本第３実施形態では、Ｘ線源１１の向きを手動操作で変更することにより、ＦＰＤ１２の位置を固定したまま、Ｘ線のＦＰＤ１２に対する照射角を変更することができる。
【００６４】
（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係るＸ線撮影システム７０を示している。本第４実施形態では、Ｘ線源保持装置７１は、Ｘ線源１１を上下動させる移動機構を備えておらず、撮影台１４のポテンショメータ３１からはケーブルが取り外されている。すなわち、本第４実施形態は、オートトラッキング機能を備えていないＸ線撮影システムにおいて、首振り式の長尺撮影を可能とするものである。
【００６５】
本第４実施形態では、レーザや超音波を用いて床からＸ線焦点１７ａまでの高さＨを測定する高さセンサ７２をＸ線源１１に取り付け、高さセンサ７２と制御ユニット７４とをケーブル等により接続する。制御ユニット７４は、高さセンサ７２により検出された高さＨに基づいて、撮影台１４の第２モータ制御部２９を制御することにより、ＦＰＤ１２の高さをＸ線源１１の高さに一致させる。Ｘ線源１１の向きの変更が行われた場合には、制御ユニット７４は、移動量算出部７４ａにより算出される移動量ΔＨを高さＨに加算した値に基づいて第２モータ制御部２９を制御し、ＦＰＤ１２をＸ線源１１の向きに対応する位置に移動させる。
【００６６】
以上のように、高さセンサ７２を設けることで、オートトラッキング機能を備えないＸ線撮影システムであっても首振り式の長尺撮影が可能となる。
【００６７】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態として、角度センサユニットの変形例を示す。図９において、角度センサユニット８０は、コリメータ装置１８のフィルタ保持レール１８ｂに装着するための装着部８１と、立位用角度センサ４０及び臥位用角度センサ４１を収納したセンサ収納部８２と、角度情報を出力するためのケーブル８３とによって構成されている。センサ収納部８２及びケーブル８３については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００６８】
装着部８１には、開口部８１ａが形成されており、その上下には、それぞれ上下方向に独立して可動する可動部８１ｂ，８１ｃが設けられている。可動部８１ｂ，８１ｃは、手動で位置調整が可能であり、装着部８１の上下方向に関する幅を変更することが可能となっている（例えば、１４０ｍｍ〜１７０ｍｍの範囲で幅が可変となっている）。
【００６９】
現在、コリメータ装置１８は、各種メーカによって製造されており、メーカによってフィルタ保持レール１８ｂの間隔が異なることがあるが、本第５実施形態の角度センサユニット８０を用いれば、可動部８１ｂ，８１ｃの位置調整により幅が可変であるため、各種メーカのフィルタ保持レール１８ｂに装着可能となる。
【００７０】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態として、角度センサユニットの別の変形例を示す。図１０において、角度センサユニット９０は、上記各実施形態と同様に、コリメータ装置１８のフィルタ保持レール１８ｂに装着可能となっている。角度センサユニット９０には、加速度センサに代えて、上下方向に関して対称な位置に、第１及び第２の超音波受信機９１ａ，９１ｂが内蔵されている。第１及び第２の超音波受信機９１ａ，９１ｂは、それぞれＦＰＤ１２の側面に取り付けられた超音波発信機９２から出力される超音波を受信し、超音波発信機９２からの距離を測定する距離センサとして機能する。なお、超音波発信機９２は、ＦＰＤ１２の側面の高さ方向に関する中央部に、ベルト等のアタッチメントを用いて着脱自在に取り付けられている。
【００７１】
角度センサユニット９０と制御ユニット９３とは、ケーブル等によって接続されており、超音波発信機９２から第１の超音波受信機９１ａまでの距離Ｌ１と、超音波発信機９２から第２の超音波受信機９１ｂまでの距離Ｌ２とがそれぞれ、距離情報として、角度センサユニット９０から制御ユニット９３に入力される。制御ユニット９３には、入力された距離情報Ｌ１，Ｌ２に基づきＸ線源１１の角度を算出する角度算出部９４と、角度算出部９４により算出された角度に基づき、ＦＰＤ１２を移動させる移動量ΔＨを算出する移動量算出部９５とが設けられている。
【００７２】
角度算出部９４は、Ｘ線源１１の向きが水平方向の場合には距離Ｌ１，Ｌ２が同一であって、Ｘ線源１１の向きが変更されると距離Ｌ１，Ｌ２に差が生じることに基づいて、Ｘ線源１１の上記角度αを算出する。移動量算出部９５は、上記各実施形態のものと同一の構成であり、上記式（１）に基づいて移動量ΔＨを算出し、この移動量ΔＨに対応する信号を撮影台１４の第２モータ制御部２９及び擬似信号出力回路３４に入力する。
【００７３】
このように、角度センサユニット９０は、ＦＰＤ１２に取り付けられた超音波発信機９２に基づいてＸ線源１１の角度を検出するものである。なお、角度算出部９４を角度センサユニット９０に内蔵させることも好ましい。また、Ｘ線源１１の角度変更に伴うＦＰＤ１２の位置制御を行うには、必ずしも角度αを算出する必要はなく、距離Ｌ１，Ｌ２に基づき、両者が一致する位置へＦＰＤ１２を移動させるように第２モータ制御部２９を制御すれば良い。
【００７４】
なお、上記各実施形態では、立位の患者に対して放射線検出器を上下方向に移動させる長尺撮影を例に挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、放射線検出器を受像面に平行な方向に直線移動させて長尺撮影を行うものであれば、いずれの撮影形態にも適用可能である。例えば、臥位の患者に対して放射線検出器を水平方向に移動させる長尺撮影にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  Ｘ線撮影システム
１１  Ｘ線源（放射線源）
１２  フラットパネル型検出器（放射線検出器）
１３  Ｘ線源保持装置（第２の移動手段）
１３ａ  台車部
１３ｂ  支柱部
１３ｃ  モータ
１４  撮影台（第１の移動手段）
１６  コンソール
１７  Ｘ線管
１７ａ  線焦点
１８  コリメータ装置
１８ｂ  フィルタ保持レール
２０  第１モータ制御部
２１  回転保持機構（角度変更手段）
２２  角度センサユニット
２２ａ  開口部
２２ｂ  装着部
２２ｃ  センサ収納部
２２ｄ  ケーブル
２８  モータ
２９  第２制御部
３１  ポテンショメータ（移動検出手段）
３３  制御ユニット
３３ａ  移動量算出部
３４  擬似信号出力回路
４０  立位用角度センサ
４１  臥位用角度センサ
５０  Ｘ線撮影システム
８０  角度センサユニット
８１  装着部
８１ａ  開口部
８１ｂ  可動部
９０  角度センサユニット
９１ａ，９１ｂ  超音波受信機
９２  超音波発信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005438493.tif 000009
【図９】
0005438493.tif 000010
【図１０】
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