(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが、スライド回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、
前記Ｃアームを前記スライド回転軸回りに周期的に往復回転運動するために、前記Ｃアームの外周面に接触される摩擦ローラと、前記摩擦ローラを往復回転駆動するための渦巻スプリングとを有する往復回転機構を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが、スライド回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、
前記Ｃアームを前記スライド回転軸回りに周期的に往復回転運動する往復回転手段と、
前記Ｃアームが周期的に往復回転している間、前記撮像装置により撮像された画像を前記画像内の関心領域が表示画面の中の一定位置に表示されるように、前記Ｃアームの回転変位に応じて前記表示画面に対する前記画像の表示位置をシフトする手段とを具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項３】
Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが水平回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、
前記Ｃアームを前記水平回転軸回りに周期的に往復回転運動するために、前記Ｃアームの前記水平回転軸の周囲に接触される摩擦ローラと、前記摩擦ローラを往復回転駆動するための渦巻スプリングとを有する往復回転機構を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項４】
Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが水平回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、
前記Ｃアームを前記水平回転軸回りに周期的に往復回転運動する手段と、
前記Ｃアームが周期的に往復回転している間、前記撮像装置により撮像された画像を前記画像内の関心領域が表示画面の中の一定位置に表示されるように、前記Ｃアームの回転変位に応じて前記表示画面に対する前記画像の表示位置をシフトする手段とを具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体のＸ線透視像を撮像するＸ線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステレオ透視は、両眼視差を与えて撮像した右目用の画像（Ｌ像）と左目用の画像（Ｒ像）とを左右の目でそれぞれ観察することにより、観察者に立体構造を知覚させるための技術である。
【０００３】
ステレオ透視のためのＸ線管には、通常、両眼視差に相当する距離隔てて２つの焦点が設けられている。一方の焦点は右目に対応し、他方の焦点は左目に対応している。２つの焦点から交互にＸ線束が被検体に向けて照射される。撮像装置では、このような焦点のスイッチングに同期して、Ｌ像とＲ像とが交互に撮像される。
【０００４】
ディスプレイには、Ｌ像とＲ像とが交互に表示され、観察者は、時分割メガネや偏光メガネを介してＬ像とＲ像とをそれぞれ右目と左目で見ることにより、血管等の対象の立体構造（奥行き感）を知覚することができる。
【０００５】
しかし、このようなステレオ透視では、対象の立体構造はあくまで観察者の頭の中で再構成されるシステムであるので、立体構造を知覚するためには又は正確に知覚するには、観察者にとってもある程度の熟練を必要とされるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ステレオ透視において観察者による立体構造の知覚作業を支援することのできるＸ線診断装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面は、Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが、スライド回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、前記Ｃアームを前記スライド回転軸回りに周期的に往復回転運動するために、前記Ｃアームの外周面に接触される摩擦ローラと、前記摩擦ローラを往復回転駆動するための渦巻スプリングとを有する往復回転機構を備える。
本発明の第２局面は、Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが、スライド回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、前記Ｃアームを前記スライド回転軸回りに周期的に往復回転運動する往復回転手段と、前記Ｃアームが周期的に往復回転している間、前記撮像装置により撮像された画像を前記画像内の関心領域が表示画面の中の一定位置に表示されるように、前記Ｃアームの回転変位に応じて前記表示画面に対する前記画像の表示位置をシフトする手段とを具備する。
本発明の第３局面は、Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが水平回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、前記Ｃアームを前記水平回転軸回りに周期的に往復回転運動するために、前記Ｃアームの前記水平回転軸の周囲に接触される摩擦ローラと、前記摩擦ローラを往復回転駆動するための渦巻スプリングとを有する往復回転機構を備える。  
本発明の第４局面は、Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが水平回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、前記Ｃアームを前記水平回転軸回りに周期的に往復回転運動する手段と、前記Ｃアームが周期的に往復回転している間、前記撮像装置により撮像された画像を前記画像内の関心領域が表示画面の中の一定位置に表示されるように、前記Ｃアームの回転変位に応じて前記表示画面に対する前記画像の表示位置をシフトする手段とを具備する。
【０００８】
（作用）
本発明によれば、Ｃアームは、スライド回転軸又は水平回転軸回りに周期的に往復回転運動をする。Ｃアームが往復回転すると、それに応じて被検体に対するＸ線装置と撮像装置の向き、すなわち撮像方向が変化する。撮像方向が変化すると、それに応じて画像上での例えば血管の重なり具合が変化するので、観察者は対象の立体構造を理解しやすい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のＸ線診断装置の好ましい実施形態について説明する。
図１に本実施形態によるＸ線診断装置の主要構造体の側面図を示している。底部にキャスター１１を取り付けられた架台（スタンド）１３の上部には、水平アーム１５が取り付けられる。この水平アーム１５の一端には、Ｃアームホルダ１７が水平回転軸に関して回転（水平軸回転）自在に設けられる。Ｃアームホルダ１７には、半リング状のＣアーム１９がその円周方向に沿ってスライド回転自在に設けられる。
【００１０】
Ｃアーム１９の一端には、２焦点型のＸ線管や絞り装置等を有するＸ線装置２１が支持される。Ｃアーム１９の他端には、イメージインテンシファイアや光学系やＴＶカメラ等を有する撮像装置２３が支持される。Ｘ線管の２焦点は両眼視差に応じた距離隔てられ、一方が右目に対応し、他方が左目に対応している。ステレオ透視時には、２焦点から一定の周期で交互にＸ線が被検体に照射され、ＴＶカメラでは２焦点の切り替えに同期して右目用画像（Ｒ像）と左目用画像（Ｌ像）とが交互に撮像される。
【００１１】
ここで、Ｃアーム１９、Ｃアームホルダ１７、水平アーム１５の３者は、Ｘ線管からイメージインテンシファイアに向けて照射されるＸ線束の中心軸、正確には２焦点からのＸ線束それぞれの中心軸の中線と水平回転軸とが、Ｃアーム１９のスライド回転の中心で交差するという幾何学的な関係のもとで組み立てられている。したがって、Ｃアーム１９が水平回転し、またスライド回転しても、上記幾何学的な中心点は空間的に変位しないし、常にＴＶカメラの画像フレームの中心に位置する。この点を“アイソセンタ”と定義する。
【００１２】
揺動機構２５は、Ｃアーム１９のスライド回転を揺動する、つまり比較的微小な角度範囲内でＣアーム１９が順方向のスライド回転と逆方向のスライド回転とを交互に繰り返すという往復回転をするために、Ｃアームホルダ１７の内部に装備される。
【００１３】
なお、揺動機構２５と同様の機構が、Ｃアーム１９の水平軸回転を揺動する、つまり比較的微小な角度範囲内でＣアーム１９が順方向の水平軸回転と逆方向の水平軸回転とを交互に繰り返すという往復回転をするために、水平アーム１５の内部に装備されるが、この構造及び作用は揺動機構２５と実質的に同一であるので、以下の揺動機構２５の構造及び作用の説明において“スライド回転”を「水平軸回転」、“Ｃアームホルダ１７”を「水平アーム１５」、“Ｃアーム１９の外周（面）”を「Ｃアーム１９の水平回転軸の周囲（面）」にそれぞれ読み替えて理解されたい。
【００１４】
図２に揺動機構２５の詳細な側面図を示し、図３に図２のＡ−Ａ断面図を示している。円柱状のスライダ２７は、軸回転が係止された状態（軸回転ができない（禁止された）状態）で、Ｃアーム１９の外周面に接近し、またＣアーム１９の外周面から離間することができるように、Ｃアームホルダ１７に設けられたスライドレール３５にスライド自在に設けられる。スライダ２７のＣアーム１９の外周面に対する接近／離間の動きは、オペレータがＣアームホルダ１７の外部からレバー３２の操作により実現される。
【００１５】
スライダ２７にはベアリング２９を介して円筒状の摩擦ローラ３３が挿入される。摩擦ローラ３３とスライダ２７とは渦巻スプリング３１により連結され、摩擦ローラ３３の軸回転は渦巻スプリング３１のスプリング強度に応じた緩やかな制約を受けている。
【００１６】
スライダ２７がＣアーム１９の外周面に十分接近されたとき、摩擦ローラ３３はＣアーム１９の外周面に押付けられ、スライダ２７がＣアーム１９の外周面から十分離間されたとき、摩擦ローラ３３はＣアーム１９の外周面から離れる。摩擦ローラ３３がＣアーム１９の外周面に強く押付けられたとき、摩擦ローラ３３とＣアーム１９の外周面との間の摩擦力は、摩擦ローラ３３とＣアーム１９との一方の回転力が他方に損失少なく伝達されるのに十分な強さを有している。
【００１７】
摩擦ローラ３３がＣアーム１９の外周面から離間されたとき、Ｃアーム１９は全くフリーな状態でスライド回転することができ、また任意の位置で停止することができる。
【００１８】
一方、摩擦ローラ３３がＣアーム１９の外周面に強く押付けられたとき、Ｃアーム１９のスライド回転は、渦巻スプリング３１の制約を受ける。なお、この状態で且つ渦巻スプリング３１が平衡状態にある状態を揺動の初期状態と定義し、この初期状態のときのＣアーム１９の角度を０°として取り扱うものとする。
【００１９】
この初期状態から、Ｃアーム１９が例えばオペレータにより任意の比較的微小角度θ°だけ順方向に強制的にスライド回転されると、摩擦ローラ３３も順方向に軸回転され、渦巻スプリング３１には順向きのプレッシャーがかかる。
【００２０】
そして、オペレータが手を放したとき、渦巻スプリング３１が平衡状態に戻ろうとする逆向きの復元力は、摩擦ローラ３３を逆方向に軸回転し、さらにＣアーム１９を逆方向にスライド回転する。
【００２１】
Ｃアーム１９がその慣性力により０°の位置を通り越したとき、渦巻スプリング３１には逆向きのプレッシャーがかかる。慣性力と渦巻スプリング３１の復元力とが平衡になったとき、Ｃアーム１９の逆方向のスライド回転は停止する。
【００２２】
そして、渦巻スプリング３１が平衡状態に戻ろうとする順方向の復元力は、摩擦ローラ３３を順方向に軸回転し、さらにＣアーム１９を順方向にスライド回転する。
【００２３】
このようなＣアーム１９の往復回転運動、つまり揺動運動は、上記初期状態に戻るまで減衰的に継続される。
Ｃアーム１９が揺動運動を行っている間、Ｘ線装置２１から撮像装置２３に向かう撮像方向は、被検体に対して逐次周期的に変化する。撮像方向が変化すると、それに応じて画像上での例えば血管の重なり具合が変化するので、観察者は対象の立体構造を理解しやすい。
【００２４】
ところで図４（ａ），（ｂ）に示すように関心領域がアイソセンタに一致している場合、Ｃアーム１９が揺動しても、ディスプレイ５１の画面上での関心領域の位置は固定的であるが、図４（ｃ），（ｄ）に示すように関心領域がアイソセンタに一致していない場合、Ｃアーム１９が揺動すると、ディスプレイ５１の画面上での関心領域の位置は変動し、ステレオ透視が非常に困難になってしまう。そこで本実施形態では次のような画像シフト処理によりこの問題を解決する。
【００２５】
図５に本実施形態によるＸ線診断装置の画像シフトに関わる主要部に関するブロック図を示している。Ｘ線から被検体に照射され、各々のパスに応じた減衰率を反映しているＸ線信号は、Ｘ線管の２つの焦点のスイッチングに同期して特定のフレームレートで周期的にＴＶカメラ３９により撮像される。２つの焦点のうち右目用焦点からのばく射に同期して撮像されたＬ像データは前段スイッチ４１、Ｌ像用フレームメモリ４３、後段スイッチ４７を順に介してディジタルスキャンコンバータ（Ｄ・Ｓ・Ｃ）４９に供給される。２つの焦点のうち左右目用焦点からのばく射に同期して撮像されたＲ像データは前段スイッチ４１、Ｒ像用フレームメモリ４５、後段スイッチ４７を順に介してディジタルスキャンコンバータ４９に供給される。
【００２６】
ディジタルスキャンコンバータ４９は、必要に応じて補間処理を行い、ディスプレイ５１のフレームレートに同期してＬ像データとＲ像データとを交互にディスプレイ５１に供給する。
【００２７】
角度センサ５３は、揺動しているＣアーム１９の初期状態からの角度θ(t) を検出するために、例えば一定角度回転する毎にパルスを発生するロータリエンコーダがＣアーム１９に対して設けられる。シフトコントローラ５５は、Ｃアーム１９が揺動運動を行っていたとしても、Ｌ像とＲ像の中の関心部位がディスプレイ５１の画面上の特定の位置、例えば画面中心で動かないように、図６、図７（ａ），（ｂ）、図８に示すように、角度センサ５３により検出された角度θ(t) に基づいて、Ｌ像とＲ像のディスプレイ５１の画面上でのシフト量Ｓ(t) を
0003651520.tif 000002
ただし、αは実空間での距離と表示画面上での距離との換算係数
ａ(t) は関心領域からＸ線束中心軸までの垂直距離
Ｌはアイソセンタから関心領域までの距離
により計算し、このシフト量Ｓ(t) にしたがってディジタルスキャンコンバータ４９へのＬ像データとＲ像データの書き込み又はディジタルスキャンコンバータ４９からＬ像データとＲ像データの読み出しを制御する。
【００２８】
なお、アイソセンタから関心領域までの距離Ｌは、例えばＣアーム１９をスライド回転しながら最大距離として求めるようにしてもよいし、その他任意の方法を採用することができる。
【００２９】
したがって、関心領域がアイソセンタに一致していない場合であっても、Ｃアーム１９が揺動してもディスプレイ５１の画面上での関心領域の位置は変動しないので、関心領域の位置が画面上で変動することによりステレオ透視が困難になるという問題を解決できる。
【００３０】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
本発明は、ステレオ透視に限定されるものではなく、通常の透視（モノラル透視）で実施してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の第１局面は、Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが、スライド回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、前記Ｃアームを前記スライド回転軸回りに周期的に往復回転運動するために、前記Ｃアームの外周面に接触される摩擦ローラと、前記摩擦ローラを往復回転駆動するための渦巻スプリングとを有する往復回転機構を備える。
本発明の第２局面は、Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが、スライド回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、前記Ｃアームを前記スライド回転軸回りに周期的に往復回転運動する往復回転手段と、前記Ｃアームが周期的に往復回転している間、前記撮像装置により撮像された画像を前記画像内の関心領域が表示画面の中の一定位置に表示されるように、前記Ｃアームの回転変位に応じて前記表示画面に対する前記画像の表示位置をシフトする手段とを具備する。
本発明の第３局面は、Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが水平回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、前記Ｃアームを前記水平回転軸回りに周期的に往復回転運動するために、前記Ｃアームの前記水平回転軸の周囲に接触される摩擦ローラと、前記摩擦ローラを往復回転駆動するための渦巻スプリングとを有する往復回転機構を備える。  
本発明の第４局面は、Ｘ線装置と撮像装置とを支持するＣアームが水平回転軸回りに回転自在に設けられるＸ線診断装置において、前記Ｃアームを前記水平回転軸回りに周期的に往復回転運動する手段と、前記Ｃアームが周期的に往復回転している間、前記撮像装置により撮像された画像を前記画像内の関心領域が表示画面の中の一定位置に表示されるように、前記Ｃアームの回転変位に応じて前記表示画面に対する前記画像の表示位置をシフトする手段とを具備する。
【００３３】
本発明によれば、Ｃアームは、スライド回転軸又は水平回転軸回りに周期的に往復回転運動をする。Ｃアームが往復回転すると、それに応じて被検体に対するＸ線装置と撮像装置の向き、すなわち撮像方向が変化する。撮像方向が変化すると、それに応じて画像上での例えば血管の重なり具合が変化するので、観察者は対象の立体構造を理解しやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるＸ線診断装置の主要構造体の側面図。
【図２】図１の揺動機構の詳細図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】Ｃアームが揺動するときの問題説明図。
【図５】本実施形態によるＸ線診断装置の画像シフトに関わる主要部のブロック図。
【図６】画像シフトで扱われるパラメータの説明図。
【図７】Ｃアームの揺動運動の変位に対する画像シフト量の変化を示す図
【図８】ディスプレイの表示画面上での画像シフトの説明図。
【符号の説明】
１１…キャスター、
１３…架台（スタンド）、
１５…水平アーム、
１７…Ｃアームホルダ、
１９…Ｃアーム、
２１…Ｘ線装置、
２３…撮像装置、
２５…揺動機構。
２７…スライダ、
２９…ベアリング、
３１…渦巻スプリング、
３３…摩擦ローラ、
３５…スライドレール、
３７…レバー。
【図１】
0003651520.tif 000003
【図２】
0003651520.tif 000004
【図３】
0003651520.tif 000005
【図４】
0003651520.tif 000006
【図５】
0003651520.tif 000007
【図６】
0003651520.tif 000008
【図７】
0003651520.tif 000009
【図８】
0003651520.tif 000010