(57)【要約】【課題】撮影した画像を見て、撮影の位置や方向が不満足である場合には、すぐに直感的に微調整でき、撮影しないとき、術者の立ち位置や姿勢を制約せず、術野上方の作業空間が広く取れ、撮影の際には術者の立ち位置を動かすなどの邪魔をせず、撮影したいときに素早く直感的に位置決めをして撮影が行えるＸ線撮影装置を提供する。【解決手段】実施形態のＸ線撮影装置において、Ｘ線管は、天板に載置された被検体に対しＸ線を照射する。Ｘ線絞り手段は、Ｘ線の照射範囲を変更する。第１支持手段は、Ｘ線管を支持するものであり、Ｘ線管の位置、及び、方向の少なくとも１つを変更可能に構成される。検出器は、Ｘ線を検出する。第２支持手段は、検出器を移動可能に支持する。位置検出手段は、検出器の位置を検出する。制御手段は、位置検出手段の検出結果に基づいて、Ｘ線絞り手段及び第１支持手段を制御する。【選択図】図１
2014117584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板に載置された被検体に対しＸ線を照射するＸ線管と、
前記Ｘ線の照射範囲を変更するＸ線絞り手段と、
前記Ｘ線管を支持するものであり、前記Ｘ線管の位置、及び、方向の少なくとも１つを変更可能に構成された第１支持手段と、
前記Ｘ線を検出する検出器と、
前記検出器を移動可能に支持する第２支持手段と
前記検出器の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記Ｘ線絞り手段及び前記第１支持手段を制御する制御手段と、
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出器の検出面内にＸ線が照射されるように、前記Ｘ線管の位置、方向の少なくも１つを制御する
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、前記検出器の検出面内にＸ線が照射されるように、前記Ｘ線絞り手段によるＸ線の照射範囲を制御する
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４】
前記位置検出手段は、前記第２支持手段の動きを基に、前記検出器の位置及び方向を検出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記Ｘ線管から照射され、前記Ｘ線絞り手段の開口を通り、前記検出器により検出されたＸ線に基づいて、前記Ｘ線絞り手段の透過像を再構成する再構成部をさらに有し、
前記制御手段は、前記Ｘ線管と前記Ｘ線絞り手段との間の距離、及び前記Ｘ線絞り手段の開口の大きさにより予め定められる画角、並びに前記Ｘ線絞り手段の透過像に基づき、前記Ｘ線管を前記検出器に正対させるように、かつ、前記Ｘ線の照射範囲を前記検出器の検出面内に入れるように前記照射部駆動手段を制御する
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６】
前記制御手段は、前記Ｘ線管の位置を求める制御において、前記Ｘ線管から照射されたＸ線が前記検出器に検出されないときは、前記Ｘ線の照射を中止する
ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記Ｘ線管の位置を求める制御において、前記Ｘ線絞り手段の透過像が前記検出器からはみ出しているときは、前記Ｘ線の照射を中止する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
前記制御手段は、Ｘ線管が検出器に正対する位置に移動するまで、前記Ｘ線の照射の開始を禁止する
ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項９】
前記Ｘ線の照射の開始が禁止されていることを報知する報知手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項８に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記Ｘ線絞り手段の透過像として表れた特徴部に基づき、前記Ｘ線管の位置を求め、該求めたＸ線管の位置に基づいて、前記Ｘ線管を前記検出器に正対させる制御を行う
ことを特徴とする請求項５から請求項９のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項１１】
前記Ｘ線絞り手段の透過像は、少なくとも３つの特徴点を有し、
前記制御手段は、小さな前記Ｘ線絞り手段の透過像となるように前記Ｘ線絞り手段の開口を制御し、さらに、前記小さなＸ線絞り手段の透過像に含まれる前記特徴部に基づき、前記検出器に正対させるときの前記Ｘ線管の位置を求め、当該求めた位置に基づいて前記Ｘ線管を前記検出器に正対させるように前記照射部駆動手段を制御し、さらに、大きな前記Ｘ線絞り手段の透過像となるように前記Ｘ線絞り手段の開口を制御し、前記大きなＸ線絞り手段の透過像に含まれる前記特徴部に基づき、前記検出器に正対させるとき前記Ｘ線管の位置を求める
ことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記Ｘ線絞り手段の開口が予め定められた最大になるまで、前記Ｘ線管の位置を求める制御を繰り返す
ことを特徴とする請求項１１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１３】
前記検出器の背面に、該検出器により検出されたＸ線を基に再構成されたＸ線画像を表示するディスプレイを設ける
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
手術中にＸ線撮影を行う場合や、Ｘ線透視下で血管カテーテル等を使って血管内治療等を行う（ＩｎｔｅｒＶｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ：ＩＶＲ）場合において、手術は患者の上側から行う。これはいずれにしても、術野をよく見える状態に保つため、上方から手術を行うことによって、術野を広げて保持しやすく、また出血で術野が汚れにくいためである。
【０００３】
同じ術野をＸ線撮影するために設置されたＸ線撮影装置の一例として、Ｘ線管は検出器ともに、寝台の天板上の被検体を挟んで互いに対向する向きでＣアームに搭載されている。Ｃアームは保持機構及びスタンドを介して床面に支持されている（例えば、特許文献１）。また、その他の例として、Ｃアームは、保持機構及び移動機構を介して天井に支持されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４４２７２号公報
【特許文献２】特開２００８−２００３２７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、このように設置されたＸ線撮影装置では、次の問題点（１）、（２）がある。
【０００６】
問題点（１）術野の上方にＸ線管あるいは検出器が配置されることとなる。撮影時以外は、これを多少動かしてどけるのであるが、それでも術野上方（すなわち、作業空間）の近くにＸ線管あるいは検出器が置かれた状態になり、手術しにくい。
また、術者が立つための足場の近くにＸ線管あるいは検出器やその支持機構（Ｃアーム）が置かれた状態になり、立てる場所が制限されたり、術者が適切な姿勢で立てなくなることがあり、そうなると手術しにくい。
【０００７】
撮影時以外にはＸ線撮影装置と術野とを離すためにＸ線撮影装置あるいは寝台天板を移動させることによってこの問題は軽減できる。しかしそうすると、（ａ）すぐには撮影できずＸ線撮影装置あるいは寝台天板を撮影用の配置に移動させなくてはならない。（ｂ）術中にＸ線撮影装置を動かすと、患者に取り付けられた麻酔機チューブ、バイタルモニタ用ケーブル、動脈ライン等を引っ掛けるおそれがあって危険である。（ｃ）術中に寝台天板を動かすと、一般的に術中に患者に加速度を与えるおそれがあって安全でない。などの問題が生じてしまう。
【０００８】
問題点（２）手術中あるいはＩＶＲ中に撮影方向を大きく変える必要はほとんどない。しかし、見たい部分が術野に挿入された器具の像によって隠れてしまう場合や、奥行き方向の情報を得たい場合など、撮影方向を多少変えたいことはしばしばある。その際に、時間のロスを生じる作業が必要になると、手術時間が延長して患者／術者／施設の負担が増えるばかりか、術者と放射線技師のストレスが大きくなるという問題を生じる。具体的には、Ｘ線撮影装置の制御コンソール（寝台の足元側についているレバーなど）を操作しようとすると、術者は姿勢や立ち位置を変えなくてはならない。手術操作に戻るためには、再び立ち位置と姿勢をきちんと決める段階からやり直さねばならないので、時間がかかる。また、（ａ）術野から離れた場所にあるコンソールは（うっかり触れるなどして）不潔になりやすく、これを術中に術者が操作すると感染のリスクが増える。（ｂ）放射線技師に口頭で指示を出して撮影方向を変えることにすると、術者の望む通りの方向で撮影を行うことが難しく、時間がかかる。（ｃ）そこで、コンソールを術者の近くに設置するように構成すると、手術中に触れてしまいやすく、手術の邪魔になる。（ｄ）ゲーム機などで使われているジェスチャー認識技術を応用して術者のジェスチャーによってＸ線撮影装置を操作する構成にすると、意図しない動作を起こして撮影装置が手術器具や術者に衝突したり、術野を汚損する危険性があるほか、術者の望む通りの位置と方向で撮影できるように適切に微調整することは容易でなく、時間がかかる。
【０００９】
この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、検出器を撮影時領域内で移動するように、また、撮影時領域と非撮影時領域との間に移動するように構成し、撮影時領域内の検出器の移動に応じてＸ線管の位置等を調整するようにＸ線照射部を制御するようにしたので、ｉ）撮影した画像を見て、撮影の位置や方向が不満足である場合には、すぐに直感的に微調整できる。ｉｉ）撮影しないとき、術者の立ち位置や姿勢を制約せず、術野上方の作業空間が広く取れる。ｉｉｉ）撮影の際には術者の立ち位置を動かすなどの邪魔をしない。ｉｖ）撮影したいときに素早く直感的に位置決めをして撮影が行えるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、実施形態のＸ線撮影装置は、Ｘ線管と、Ｘ線絞り手段と、第１支持手段と、検出器と、第２支持手段と、位置検出手段と、制御手段とを有する。Ｘ線管は、天板に載置された被検体に対しＸ線を照射する。Ｘ線絞り手段は、Ｘ線の照射範囲を変更する。第１支持手段は、Ｘ線管を支持するものであり、Ｘ線管の位置、及び、方向の少なくとも１つを変更可能に構成される。検出器は、Ｘ線を検出する。第２支持手段は、検出器を移動可能に支持する。位置検出手段は、検出器の位置を検出する。制御手段は、位置検出手段の検出結果に基づいて、Ｘ線絞り手段及び第１支持手段を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の構成ブロック図。
【図２】Ｘ線撮影装置の正面図。
【図３】Ｘ線撮影装置の平面図。
【図４】変形例に係るＸ線撮影装置の正面図。
【図５】Ｘ線撮影装置の平面図。
【図６】平面検出器及び検出器支持手段を概念的に表した図。
【図７】平面検出器の向きを概念的に示す図。
【図８】第２の実施形態において、Ｘ線管が平面検出器に正対しているとき、平面検出器上に作られた可動絞りの透過像を示す図。
【図９】Ｘ線管が平面検出器に正対していないとき、平面検出器上に作られた可動絞りの透過像を示す図。
【図１０】焦点の位置ずれを計算する方法を示す図。
【図１１】Ｘ線管を平面検出器に正対させるときの手順を示すフローチャート。
【図１２】変形例において、小さな開口の透過像が作られた平面検出器を示す図。
【図１３】平面検出器をセットするための治具を示す図。
【図１４】大きな開口の透過像が作られた平面検出器を示す図。
【図１５】Ｘ線管を検出器に正対させたときの可動絞りの透過像が作られた平面検出器を示す図。
【図１６】特徴点の具体例を示す図。
【図１７】平面検出器の背面に取り付けられたディスプレイを示す図。
【図１８】Ｘ線管、可動絞り、被検体、及び、平面検出器の配置を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、Ｘ線撮影装置の各種実施形態について図面を参照して説明する。
このＸ線撮影装置は、平面検出器を移動させると、それに応じてＸ線管の位置／方向／Ｘ線の照射範囲を自動的に調整する機構を持つ。特にＩＶＲや術中の撮影において有用性が高い。ここで、Ｘ線管をＸＲＴ（Ｘ−ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）という場合がある。また、平面検出器をＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）という場合がある。
【００１３】
［第１実施形態］
図１はＸ線撮影装置の構成ブロック図、図２はＸ線撮影装置の正面図、図３はＸ線撮影装置の平面図である。
【００１４】
図１に示すように、Ｘ線撮影装置１は、撮影部１０、寝台１１、及びコンソール３０を有する。図１及び図２に示すように、寝台１１には、天板１４を長手方向（被検体Ｐの体軸方向）に沿って移動させるように天板移動手段（図示省略）が設けられている。また、寝台１１には、天板１４を鉛直方向（上下方向）に沿ってスライドさせる昇降手段（図示省略）が設けられている。天板移動手段及び昇降手段は、コンソール３０内の駆動制御部４１による制御に従って天板１４を移動させる。
【００１５】
ここで、ＸＹＺ直交座標系を定義する。Ｚ軸は、天板１４の長手方向に沿った軸に規定される。Ｘ軸は、水平方向の軸に規定され、Ｙ軸は、鉛直方向の軸に規定される。
【００１６】
撮影部１０は、Ｘ線照射部２０、平面検出器（ＦＰＤ）１８、Ａ／Ｄ変換部２６、及び、検出器支持手段５１を有している。Ｘ線照射部２０は、Ｘ線管（ＸＲＴ）１６、可動絞り１７、Ｘ線管配置駆動機構２１、モータードライブ２３、及び、高電圧発生部２５を有している。なお、Ｘ線管配置駆動機構２１が「第１支持手段」の一例である。また、検出器支持手段５１が「第２支持手段」の一例である。さらに、可動絞り１７及びモータードライブ２３が「Ｘ線絞り手段」の一例である。
【００１７】
（Ｘ線管１６：ＸＲＴ）
Ｘ線管１６は、高電圧発生部２５から高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。Ｘ線管１６は、出射面（図示省略）を有し、出射面からコーンビーム状のＸ線を照射する。
【００１８】
図２に示すように、天板１４の下方位置には、Ｘ線管１６が配置されるとともに、Ｘ線管１６の位置（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各位置）、及び、Ｘ線管１６の向き（Ｚ軸に沿った軸回りの回転角度）を調整するＸ線管配置駆動機構２１が配置されている。Ｘ線管配置駆動機構２１は、コンソール３０内の駆動制御部４１からの制御信号に従って駆動する。なお、「Ｘ線管１６の向き」を「Ｘ線の照射方向」という場合がある。
【００１９】
Ｘ線管配置駆動機構２１は、Ｘ線管１６の向きを調整する機構２１１と、その機構２１１を支える上下一対のアーム２１２、２１３と、下側のアーム２１３が設けられるベース２１４と、一対のアーム２１２、２１３の成す角度を調整する機構２１５と、ベース２１４に対する下側アーム２１３の角度を調整する機構２１６と、ガイドレール２１７と、ベース２１４をガイドレール２１７に沿って移動させる機構２１８と、を有している。
【００２０】
（Ｘ線絞り手段）
可動絞り１７は、Ｘ線管１６に取り付けられている。Ｘ線管１６は（普通行われるように）可動絞り１７を駆動するモータードライブ２３が取り付けられている。可動絞り１７は、Ｘ線が通過する開口１７１を有している（図８参照）。開口１７１の大きさをモータードライブ２３で変化させることができる。モータードライブ２３は、コンソール３０内の駆動制御部４１からの制御信号を受けて、開口１７１の範囲を調整することにより、被検体に対してＸ線の照射範囲を制限する。
【００２１】
（平面検出器：ＦＰＤ）
図２に示すように、平面検出器１８は、天板１４の上方領域を含む撮影時領域とそれから離れた非撮影時領域との間を自由に手動で移動できるように、かつ、撮影時領域内においても自由に手動で移動できるように検出器支持手段５１により支持されている。さらに、天板１４の下方にはＸ線照射部２０が配置され、平面検出器１８の移動に応じて、Ｘ線管１６の位置、その向き（Ｘ線の照射方向）、可動絞り１７によるＸ線の照射範囲が自動的に調整されるように構成されている。
【００２２】
すなわち、比較的軽く操作がし易い平面検出器１８を天板１４の上方に配置し、比較的重く操作が困難となるＸ線管１６を天板１４の下方に配置した。平面検出器１８は見易い天板１４の上方にあるので、その位置の設定が容易である。Ｘ線照射部２０は見え難い天板１４の下方にあるので、平面検出器１８の位置に対応して、Ｘ線照射部２０を自動で追従させる形態が好ましい。
【００２３】
それにより、前にも述べたように、撮影した画像を見て、撮影の位置や方向が不満足である場合には、すぐに直感的に微調整できる。また、撮影しないときは、術者の立ち位置や姿勢を制約せず、術野上方の作業空間が広く取れることができる。さらに、撮影の際には術者の立ち位置を動かすなどの邪魔をしない。さらに、撮影したいときに素早く直感的に位置決めをして撮影が行える。
【００２４】
平面検出器１８は、術者が持って平面検出器１８を手動で動かすための操作用ハンドル１８１を有している。操作用ハンドル１８１は、平面検出器１８の背面（検出面とは反対の面）の中央部から面直な方向に延びており、手で握れる長さを有している。
【００２５】
寝台１１の天板１４には検出器支持手段５１が設けられている。平面検出器１８は、検出器支持手段５１を介して天板１４に設けられる。それにより、平面検出器１８は、体軸（Ｚ軸）に移動する天板１４に対し相対位置を不変に構成されている。
【００２６】
検出器支持手段５１は、支柱５１１、二つの支持アーム５１２、５１３、並びに、関節である二つの回転軸５１４、５１５、及び、一つの球面ジョイント（スフェリカルジョイント；Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｊｏｉｎｔ）５１６を有している。
【００２７】
平面検出器１８は、支持アーム５１２、５１３、回転軸５１４、５１５、及び球面ジョイント５１６を用いることにより、天板１４の上方の領域内を移動可能に構成されている。
【００２８】
３次元空間内で平面検出器１８は６自由度を有する。支柱５１１は、天板１４の先端部１４１にＹ軸方向（高さ方向）１自由度に移動可能に設けられている。支柱５１１の上端部には、Ｙ軸回りの回転１自由度を有する回転軸５１４を介して、支持アーム５１２の一端部が連結されている。支持アーム５１２の他端部には、Ｙ軸回りの回転１自由度を有する回転軸５１５を介して支持アーム５１３の一端部が連結されている。支持アーム５１３の他端部には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸回りの回転３自由度を有する球面ジョイント５１６を介して平面検出器１８が連結されている。
【００２９】
なお、平面検出器１８の位置及び向きを測定する位置計測手段５２については後述する。なお、位置計測手段５２は、「位置検出手段」の一例である。
【００３０】
平面検出器１８は、Ｘ軸方向に複数のＸ線検出素子が配置されたＸ線検出素子群をＺ軸（体軸）方向に多列に配置して構成されている。平面検出器１８は、Ｘ線管１６から発生され撮影領域を透過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じた信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部２６は、平面検出器１８から出力された信号をデジタル信号に変換する。
【００３１】
〔コンソール〕
図１に示すように、コンソール３０は、画像処理部３１、システム制御部４０、駆動制御部４１、操作部４４、表示部４５、記憶部４６、報知手段４７を有している。なお、システム制御部４０及び駆動制御部４１を制御手段という場合がある。
【００３２】
（画像処理部）
画像処理部３１は、平面検出器１８からリアルタイムで供給される画像データに感度補正等の処理を施す。
【００３３】
（駆動制御部）
駆動制御部４１は、Ｘ線撮影を実行するために、Ｘ線管配置駆動機構２１、モータードライブ２３、高電圧発生部２５を制御する。
【００３４】
駆動制御部４１は、システム制御部４０から出力された可動絞り１７の開口１７１の範囲を受けて、モータードライブ２３を制御する。
【００３５】
駆動制御部４１は、位置ずれ量算出部４２及び駆動量算出部４３を有している。位置ずれ量算出部４２は、位置計測手段５２により計測された平面検出器１８の位置及び向きに基づいて、Ｘ線管１６の位置及び向き、並びに、それらに応じた可動絞り１７の開口１７１の大きさを計算する。なお、これらの計算方法については後述する。
【００３６】
駆動量算出部４３は、位置ずれ量算出部４２により計算されたＸ線管１６の位置等に基づいて、Ｘ線管配置駆動機構２１およびモータードライブ２３を制御する。
【００３７】
（操作部）
操作部４４は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。例えば、操作部４４は、ユーザにより入力デバイスを介して、Ｘ線撮影モードを入力する。入力デバイスとしては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。
【００３８】
（表示部）
表示部４５は、画像を表示デバイスに表示する。表示デバイスとしては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が利用可能である。
【００３９】
（記憶部）
記憶部４６は、画像データを記憶する。また、記憶部４６は、制御プログラムを予め記憶する。
【００４０】
〔位置計測手段〕
平面検出器１８は３次元空間内で６自由度を有する。そのため、平面検出器１８の位置及び方向を測定し、平面検出器１８の移動に応じて、Ｘ線管１６の位置、その向き、及び、可動絞り１７によるＸ線の照射範囲を変更する必要がある。
【００４１】
平面検出器１８の位置及び向きは位置計測手段５２によって常時検出される。位置計測手段５２の検出結果に基づいて、Ｘ線管１６がＸ線管配置駆動機構２１により平面検出器１８の中心に正対する位置に移動され、可動絞り１７は、モータードライブ２３により平面検出器１８の検出面に合う大きさに絞られる。この機構によって、術者は手動で（すなわち極めて直感的に）撮影の範囲と方向を随時調節することができる。また、邪魔になるときには平面検出器１８を手動で術野から離すことができる。平面検出器１８及びその支持アーム５１２、５１３には滅菌袋（図示しない）を被せることによって清潔な状態を容易に保つことができる。
【００４２】
このとき、重要なのは次の２点である。１点目は、Ｘ線管１６を平面検出器１８に正対するように配置すること。もし正対していないと、像が歪む。２点目は、平面検出器１８の検出面外にＸ線が放射されないように可動絞り１７を適切に絞ること。もし絞れないと、術者に直接Ｘ線が当たるおそれがあり、術者の被ばく線量が大きくなってしまう。
【００４３】
したがって、平面検出器１８の位置と向きを常時十分な精度で測定しなくてはならない。つまり、この実施形態を適切に構成するためには、高い精度を持ちながら使い勝手がよい、さらに、できればコストが低くメンテナンスの手間がかからない手段が求められる。
【００４４】
〔変形例〕
なお、前記実施形態では、図２及び図３に示すように、平面検出器１８を支持する支持アーム５１２、５１３は、寝台１１の天板１４に取り付けられている。これに限らず、支持アーム５１２、５１３は、Ｘ線管配置駆動機構２１から伸ばす構成にしてもよく、あるいは、床に独自のスタンドを置いたり、天井から懸架してもよい。いずれにせよ、術者の作業空間をなるべく侵略しないようにするために、術者が立たない方向から支持アーム５１２、５１３を延長して平面検出器１８を支持する機構とすればよい。
【００４５】
前記実施形態と同じく、平面検出器１８の移動に応じてＸ線管１６の位置、その向き、及び可動絞り１７によるＸ線の照射範囲が自動的に調整されるので、Ｘ線管１６の位置をどうするかについては術者は気にしなくてよい。また、平面検出器１８の位置及び向きを検出する手段を適切に構成するためには、高い精度を保ちながら使い勝手がよい、さらに、できれば、コストが低くメンテナンスの手間がかからない、位置計測手段５２が求められる。
【００４６】
仮に平面検出器１８を非常に軽くできたとすれば、支持アーム５１２、５１３を不要とする設計もありうることになる。しかし現実には、平面検出器１８に当たったＸ線が平面検出器１８を透過しないように遮断する必要があるから、平面検出器１８の背面（検出面とは反対の面）には重金属製の遮蔽層を設けることが不可欠である。このため、支持なしで操作できるほど非常に軽い平面検出器１８を実現できる見込みはない。
【００４７】
常時平面検出器１８に正対するようにＸ線管１６を駆動し、さらに可動絞り１７を適切に調節するには、３次元空間内での平面検出器１８の位置および方向（６自由度）を常時リアルタイムで測定する手段が必要である。
【００４８】
〔位置計測手段５２の具体例〕
次に、公知の位置計測として、光学式位置計測、磁気式位置計測、機械式位置測定、超音波位置測定、カメラによる測定を例に挙げて説明する。
【００４９】
（光学式位置計測）
公知の位置計測として最も精度が高いのは、２眼もしくは３眼の光学式位置計測である。例えば、ノーザンデジタル社（Ｎｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｃ）製のポラリス（Ｐｏｌａｒｉｓ：）は、平面検出器１８に取り付けた反射マーカの位置を約０．５〜１ｍｍの不確かさで測定できる。
【００５０】
図４は変形例に係るＸ線撮影装置の正面図、図５はＸ線撮影装置の平面図である。図４及び図５に位置計測手段５２及び反射マーカ１８２の一例を示す。
【００５１】
図４及び図５に示すように、位置計測手段５２はＸ線管配置駆動機構２１の本体に設けられている。反射マーカ１８２は、平面検出器１８の背面の４隅のうちの３箇所に設けられている。なお、反射マーカ１８２は、操作用ハンドル１８１及びそれを把持する手を避けた所であればいずれに設けられてもよい。なお、反射マーカ１８２に代えて発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）をマーカとしてもよい。
【００５２】
Ｘ線管配置駆動機構２１は、回転軸２２１と、回転軸２２１中心に回動するアーム２２２と、アーム２２２の先端部に設けられたシャフト２２３と、シャフト２２３の先端部に設けられ、Ｘ線管１６をシャフト軸（Ｚ軸）に沿って移動させるとともに、シャフト軸回りに回転させる機構２２４とを有する。それにより、Ｘ線管配置駆動機構２１は、Ｘ線管１６の位置（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各位置）、及び、Ｘ線管１６の向き（Ｚ軸に沿った軸回りの回転角度）を調整する。
【００５３】
しかし、汚染を避けるために滅菌袋に平面検出器１８を入れることがある。滅菌袋の内部に反射マーカ１８２があると、測定の不確かさは倍程度にまで広がる。光学式位置計測の弱点は、反射マーカ１８２あるいはＬＥＤと位置計測手段５２との間に障害物があると測定ができなくなる（欠測を生じる）ことであるが、逆に欠測していないならば、その測定値は信頼できる。また、価格が高い。
【００５４】
１眼の光学式位置計測は安価であるが精度が劣る。欠測が生じるという弱点は２眼もしくは３眼の光学式位置計測と共通である。
【００５５】
（磁気式位置計測）
磁気式位置計には、例えば、ノーザンデジタル社製のオーロラ（Ａｕｒｏｌａ）などがよく用いられる。既知の位置に置かれた磁場発生装置の作り出す磁場を平面検出器１８に取り付けたコイルで測定することによって、コイルの位置と方向を測定する。測定できる範囲が比較的狭いこと、磁性体が近くにあると誤差が生じるが、誤差が生じているかどうかを知る手段がないこと、などが弱点である。
【００５６】
（機械式位置計測）
機械式位置測定では、支持アーム５１２、５１３の各関節（回転軸５１４、５１５、及び、球面ジョイント５１６）にエンコーダ（図示省略）を設けて、関節の回転角度を測定し、それらに基づいて平面検出器１８の位置と方向を計算する。
【００５７】
平面検出器１８の位置及び方向を計算する方法について図６を参照して説明する。
図６は、平面検出器１８及び検出器支持手段５１を概念的に表した図である。図６に平面検出器１８の検出面の重心をＧで示す。なお、説明の都合上、回転軸５１４の座標を（０、ｙ１、０）とする。
重心Ｇの３次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）は次の式で表される。
【００５８】
【数１】
2014117584.tif 000003
【００５９】
なお、Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚは次の式で表される。
2014117584.tif 000004
【００６０】
ここで、ｌ１は支持アーム５１２の長さ、ｌ２は支持アーム５１３の長さ、ｌ３は、球面ジョイント５１６から重心Ｇまでの距離、θ１は回転軸５１４のＹ軸回りの回転角、θ２は回転軸５１５のＹ軸回りの回転角、θｘ、θｙ、及びθｚは、球面ジョイント５１６のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転角である。
【００６１】
式（１）に、エンコーダの出力信号を基に計測されたθ１、θ２、θｘ、θｙ、θｚを代入すれば、重心Ｇの３次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）を求めることができる。すなわち、平面検出器１８の位置を計算することができる。
【００６２】
図７は、平面検出器１８の向きを概念的に示す図である。図７に、Ｘ軸及びＹ軸回りの回転角θｘ、θｚが０のときの平面検出器１８の向きを単位ベクトルで示す。
平面検出器１８の向きは、次の式で表される。
【００６３】
【数２】
2014117584.tif 000005
式（２）に、θｘ、θzを代入すれば、平面検出器１８の向きを計算することができる。
【００６４】
エンコーダの出力信号を基に平面検出器１８の位置及び向きを求める、この方法は安価で、しかも欠測が生じないことが利点である。しかし、支持アーム５１２、５１３の長さに比例して測定値の不確かさが大きくなり、また、支持アーム５１２、５１３のたわみによっても誤差が生じるので、分解能が高いエンコーダと剛性の高い支持アーム５１２、５１３を使わないと精度が出ない。剛性の高い支持アーム５１２、５１３は重くなってしまうので、手動で操作しにくい。
【００６５】
（超音波位置計測）
超音波位置測定の例としては、特開平１１−３４５８５７号公報に記載された超音波センサを用いたものがある。このセンサは、超音波を対象物に放射してその反射波から測距することにより、対象物の左右及び前後の位置を検出する。この方法を利用し、センサから平面検出器１８に超音波を放射することで、平面検出器１８の位置及び方向を検出する。
【００６６】
なお、超音波位置測定は、測定範囲が広いことが利点であるが、精度、コスト、信頼性のすべてにおいて劣っており、本応用には余り適さない。
【００６７】
（カメラによる位置測定）
カメラによる位置測定の例としては、２台のカメラで撮影した対象物の画像から、画像処理によって、対象物の３次元位置を検出することが可能な３次元位置検出方法がある（特開２０１２−３７２４号公報）。
２台のカメラで平面検出器１８を撮って、その画像を解析することにより平面検出器１８の位置及び方向を測定することもできる。この測定は、どのようなカメラをどこに配置し、また、画像をどのように解析するかによって、測定できる空間領域や精度が大きく異なる。測定ができた場合はその測定値を信頼できるのが特長である。高い精度を求めると、価格が高くなる。
【００６８】
手術中など、磁性体が近くに置かれる可能性がある状況での磁気式位置計測は、測定誤差が大きく、測定誤差がどの程度生じているか知る方法がないという弱点を有するものの、欠測がなく常時計測でき、しかも術者の作業を妨げないという意味で使い勝手がよい。
【００６９】
剛性の低い支持アーム５１２、５１３と比較的低分解能のロータリーエンコーダやリニアエンコーダで構成された機械式位置計測では、測定誤差が大きく、測定誤差がどの程度生じているか知る方法がないという弱点を有するものの、欠測がなく常時計測でき、しかも術者の作業を妨げない。低価格で構成できることが利点となる。
【００７０】
１台のカメラによる光学式位置計測も可能である。測定誤差が比較的大きく、死角になる部分に欠測が生じるという弱点を有するものの、非常に低価格で構成できることが利点となる。
【００７１】
［第２実施形態］
以上に挙げられた位置計測手段５２の測定結果を用いて、Ｘ線管１６の位置及び方向、並びに、可動絞り１７を調整することにより、Ｘ線管１６を平面検出器１８の中心に正対する位置に移動させ、可動絞り１７を平面検出器１８の検出面に合う大きさに絞ることが可能となる。
【００７２】
〔透過像に基づくＸ線の姿勢制御方法〕
次に、Ｘ線管１６を平面検出器１８と正対する位置に移動させ、可動絞り１７を平面検出器１８の検出面に合う大きさに絞る際の正対の精度を上げる姿勢制御方法について説明する。
【００７３】
この姿勢制御方法は概ね次のようなものである。すなわち、Ｘ線管１６から照射され、可動絞り１７の開口１７１を通り、平面検出器１８で検出されたＸ線に基づいて画像処理された可動絞り１７の透過像（以下、単に「透過像」という場合がある。）を用いて、後述する「透過像に基づくＸ線の姿勢制御方法」を適用すれば、Ｘ線管１６を平面検出器１８に正対させるように移動するには、どちらにどちらだけ動かせばよいか（後述する式（３）のベクトルｄ及び行列Ｓ）が決定できるので、位置計測の誤差を修正できる。
【００７４】
なお、可動絞り１７は、Ｘ線管１６に取り付けられていて、開口１７１の大きさをモータードライブ２３で変化させることができる。
【００７５】
図８は、平面検出器１８に正確に正対するＸ線管１６、及び、平面検出器１８上の作られた可動絞り１７の透過像を示す図である。図８に示すように、Ｘ線管１６を平面検出器１８に正対させたとき、焦点ｆから放射されたＸ線が最大に開かれた可動絞り１７の開口１７１を通過することによって、作られる透過像は、平面検出器１８の検出面の長方形Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の四辺と平行な辺を持つ長方形Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ’４で、長方形Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ’４の重心Ｇは平面検出器１８の検出面の長方形Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の重心に一致する。この状態を以下、「Ｘ線管１６が平面検出器１８に正対する」と呼ぶことにする。作られる像（長方形の像）の角部Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ’４が特徴点となる。これらは各々可動絞り１７の角部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の影である。
【００７６】
図９は、Ｘ線管１６が平面検出器１８に正確には正対していないとき、平面検出器１８上に作られた可動絞り１７の透過像を示す図である。図９に示すように、Ｘ線管１６が平面検出器１８に正対していないと、可動絞り１７によって作られる透過像は四辺形Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ’４となって、上記の関係は満たされない（破線は図８と同じ「理想的な状態」を示す。
【００７７】
そこで、焦点ｆから放射されたＸ線ビームのうち、たとえばＣ’１，Ｃ’２，Ｃ’３に投影されるビームに注目し、上記の影Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３の平面検出器１８上での位置を測定することによって、焦点ｆが最適な配置からどちらにどれだけずれているかを計算できる。
【００７８】
（焦点ｆの位置ずれの計算方法）
次に、焦点ｆの位置ずれを計算する方法について図１０を参照して説明する。図１０は、焦点の位置ずれを計算する方法を示す図である。
【００７９】
図１０は、平面検出器１８、患者座標系で見た平面検出器１８の原点ｄ、及び、患者座標系で見たＸ線管１６の焦点ｆを示している。ここで、原点ｄとは、Ｘ線管１６が置かれるべき理想的な位置をいう。
【００８０】
図１０に、可動絞り１７の開口１７１の４つの隅のうちの３つＣ１，Ｃ２，Ｃ３を通るＸ線ビームを示し、また、そのうちのひとつを通るＸ線ビームの方向ベクトル（単位ベクトル）を”ｌｋ”で示す（ｋ＝１，２，３）。
【００８１】
ＦＰＤ固有座標系を（ｕ、ｖ、ｗ）とすると、ＦＰＤ固有座標系における上記の影の位置（ｕ、ｖ、ｗ）＝（ａｋ、ｂｋ、Ｌ）は、次の式で表わされる。
【００８２】
【数３】
2014117584.tif 000006
ここで、（ｘ、ｙ、ｚ）は患者座標系における影の位置の座標値、Ｓは３×３の行例、ｄは３次元ベクトルである。
Ｓとｄによって患者座標系とＦＰＤ固有座標系との間の変換が決められる。なお、Ｓとｄは未知である。
【００８３】
また、上記の影の位置は、Ｘ線管（ＸＲＴ）固有座標系を用いることにより次の式でも表される。
【００８４】
【数４】
2014117584.tif 000007
ここで、（ｐ、ｑ、ｒ）はＸＲＴ固有座標系における影の位置の座標値、Ｔは３×３の行例、ｆは３次元ベクトルである。
Ｔとｆによって患者座標系とＸＲＴ固有座標系との間の変換が決められる。なお、Ｔとｆは既知である。
【００８５】
式（４）（５）から次の式を導くことができる。
【００８６】
【数５】
2014117584.tif 000008
ここで、Ｌは、原点ｄから平面検出器１８までの距離（一定）である。ｃｋは、焦点ｆから上記の影の位置までの長さである。
また、回転変換であることの条件は、次の式で表される。
【００８７】
【数６】
2014117584.tif 000009
【００８８】
Ｔ、ｆ、ｌｋ（ｋ＝１、２、３）が既知のとき、未知数Ｓ、ｄ、ｃｋ（ｋ＝１、２、３）は以上の連立方程式で決定される。すなわち、影の位置ａｋ、ｂｋ（ｋ＝１、２、３）を測定すれば、Ｓとｄが決定される。
【００８９】
位置ずれ量算出部４２は、測定された影の位置ａｋ、ｂｋ、及び、一定値Ｌ、既知の値Ｔ、ｆ、ｌｋから式（５）を用いて、Ｓとｄを決定する。駆動量算出部４３は、決定されたＳ、ｄを用いて、Ｘ線管１６の位置（焦点位置をｆからｄへ）、その向き、可動絞り１７の開口１７１の大きさを計算する。Ｘ線管配置駆動機構２１及びモータードライブ２３は、それらの計算値に基づいて、Ｘ線管１６の位置、その向き、可動絞り１７を調整する。それにより、Ｘ線管１６を平面検出器１８に正対させることができる。
【００９０】
この方程式の解き方として、解析的に解いた上で測定した数値を代入するように実装できるのみならず、測定した数値を最初に代入した上で数値的に解くように実装することもできるのは言うまでもない。いずれにせよ公知であって、どちらを採るかは設計者の自由である。
【００９１】
前者であれば射影幾何学におけるド・カステリョのアルゴリズム等を応用することになり（しかし測定誤差に敏感になる場合がある）、後者であれば線形代数の反復計算による逐次近似を行うことになる。なお、ｋ≧４のときは、最少二乗法により解く。それにより、Ｘ線管１６を平面検出器１８に正対させるときの精度を上げることができる。
【００９２】
〔第２実施形態の変形例１〕
次に、Ｘ線管１６を平面検出器１８に正対させるための制御について図１１から図１５を参照して説明する。図１１はＸ線管１６を平面検出器１８に正対させるときの手順を示すフローチャートである。以下に、可動絞り１７を小さく絞ったときの透過像に基づく第１制御と、可動絞り１７を徐々に大きくしたときの透過像に基づく第２制御とに分けて説明する。
【００９３】
（第１制御：Ｓ１０１−Ｓ１０９）
図１２は小さな透過像が作られた平面検出器１８を示す図である。Ｘ線の照射を開始する時点では、図１２に示すように、可動絞り１７を小さく絞って（たとえば可動絞り１７が長方形である場合）平面検出器１８上にできる透過像の四角形Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ’４の面積を小さくする（Ｓ１０１）。
【００９４】
こうすると、もし位置計測手段５２の精度がかなり悪くても、平面検出器１８の検出面以外にＸ線を照射してしまうおそれがほとんどない（図では、平面検出器１８から四角形がはみ出していない。すなわち、平面検出器１８の検出面以外にはＸ線を照射していないことを示す。）
【００９５】
万一、Ｘ線を照射したのに平面検出器１８がこれを検出できないかった場合には（Ｓ１０２：Ｎｏ）、平面検出器１８の検出面以外にＸ線を照射してしまうという状態が生じているのであるから、直ちに照射を中止する（Ｓ１０５）。
【００９６】
照射されたＸ線を平面検出器１８が検出した場合には（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、次のステップＳ１０３で、透過像が平面検出器１８の辺縁からはみ出しているかどうかを判断する。万一透過像が平面検出器１８の辺縁からはみ出している場合には（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、Ｘ線の照射を中止し、かつ、Ｘ線の照射を中止している旨を報知する。そして、Ｘ線管１６の位置及び向きを修正する（Ｓ１０６）。次に、Ｘ線管１６の位置等の修正ができたと判断したとき（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、Ｘ線の照射を再開する（Ｓ１０９）。
【００９７】
Ｘ線管１６の位置等の修正ができなかったと判断したとき（Ｓ１０７：Ｎｏ）、また、前述したように、Ｘ線の照射を中止したとき（Ｓ１０５）、平面検出器１８を特定の配置にしたかどうかを判断する（Ｓ１０８）。平面検出器１８を特定の配置にしたと判断したとき（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、Ｘ線の照射を再開する（Ｓ１０９）。平面検出器１８を特定の配置にしたと判断しなかったとき（Ｓ１０８：Ｎｏ）、所定時間が経過した後にステップＳ１０８の判断に戻る。
【００９８】
ここで、特定の配置とは、平面検出器１８にＸ線が正しく当たることが確実にわかっている位置（例えば、Ｘ線管１６は可動範囲の中央で真上を向け、平面検出器１８は支持アーム５１２、５１３が規定の角度にセットした状態）をいう。
【００９９】
平面検出器１８の検出面以外にＸ線を照射してしまうという状態が生じているとき、直ちに照射を中止することが望ましい。しかし、手術中に装置が全く使えなくなると大変困るので、ステップＳ１１２、Ｓ１０９に示すように、平面検出器１８を特定の配置にすることで、手術中に装置が使えなくなるという事態を避けるようにした。
【０１００】
特定の配置を実現する手段の一例について図１３を参照して説明する。図１３は、平面検出器１８、及びそれをセットするための治具を示す図である。図１３に示すように、平面検出器１８をそこにセットすることで、平面検出器１８とＸ線管１６とが互いにほぼ正対するようにした治具５３を設けてもよい。さらに、Ｘ線の照射を開始する前において、平面検出器１８が治具５３にセットされるまで、制御手段がＸ線の照射の開始を禁止するように制御してもよい。
【０１０１】
透過像が平面検出器１８の辺縁からはみ出していない場合には（Ｓ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０１で得た透過像の頂点の位置を利用して、第２実施形態の手段を用いてＸ線管１６を平面検出器１８により正しく正対する位置を算出し、その位置にＸ線管１６を移動する。
【０１０２】
（第２制御：Ｓ１１０−Ｓ１１２）
図１４は大きな透過像が作られた平面検出器１８を示す図である。図１４に示すように、可動絞り１７を少しだけ広げて、Ｘ線撮影を行う（Ｓ１１０）。こうして、平面検出器１８の検出面のより広い範囲にＸ線が照射されるようにする。
【０１０３】
次に、可動絞り１７が予め定められた最大まで広げられたかどうかを判断する（Ｓ１１１）。最大まで広げられた場合には（Ｓ１１１；Ｙｅｓ）、Ｘ線管１６を平面検出器１８に正対させるための制御（第１制御、第２制御）を終了する。
【０１０４】
可動絞り１７が予め定められた最大まで広げられない場合には（Ｓ１１１；Ｙｅｓ）、次のステップに移る。可動絞り１７を広げるにしたがって、四辺形Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ’４の面積が大きくなり、それにつれて、実施形態２の手段によるベクトルｄ、行列Ｓの計算精度が向上する。その計算結果を基に、Ｘ線管１６の位置とその向き（Ｘ線の照射方向）、可動絞り１７の開口１７１の大きさ（Ｘ線の照射範囲）をさらに修正する（Ｓ１１２）。
【０１０５】
次に、絞りを少しだけ広げて、Ｘ線撮影を行うステップＳ１１０に戻る。
図１５はＸ線管を平面検出器１８に正対させたときの透過像が作られた平面検出器１８を示す図である。図１５に示すように、ステップＳ１１０〜ステップＳ１１２を繰り返すことで、より大きな透過像に基づいて、Ｘ線管１６の配置を修正することとなるため、Ｘ線管１６を平面検出器１８にさらに正対させることが可能となる。
【０１０６】
このように構成することによって、位置計測手段５２の精度がかなり悪くても、「計測の誤差のせいで誤って平面検出器１８の検出面以外にＸ線を照射してしまう」という事態を起こすことなく、しかも平面検出器１８の検出面のほぼ全部を無駄なく利用して広い視野の画像を撮影できる。
【０１０７】
〔第２実施形態の変形例２〕
Ｘ線の照射開始後に、第２実施形態に述べた「透過像に基づくＸ線の姿勢制御方法」を利用すると、欠測がある位置計測手段５２（たとえば光学式位置計測）を用いていても、Ｘ線照射を継続しながら平面検出器１８で手動で移動させたとき、位置計測手段５２による計測値に全く依存せずに、Ｘ線管１６を平面検出器１８に常時正対させることが可能である。すなわち、Ｘ線の照射を開始する前に、Ｘ線管１６の位置等を調整するときには、位置計測手段５２よる平面検出器１８の位置と向きの情報を用いてＸ線管１６を平面検出器１８に正対させる必要がある。可動絞り１７の影が平面検出器１８の検出面に適正に投影される状態がひとたび実現されたとする。すると、以後、Ｘ線の照射を中止せず、毎秒数フレーム以上のレートで撮影を継続していさえすれば、「透過像に基づくＸ線の姿勢制御方法」によって、Ｘ線管１６を平面検出器１８に常時正対させ続けられる。
【０１０８】
つまり、欠測が生じうる位置計測手段５２を使った構成でも、「位置計測手段５２が平面検出器１８の位置と方向を計測できていて、これに基づいてＸ線管１６が平面検出器１８に正対する位置に移動している、という状態が実現するまではＸ線の照射開始を禁止する」というインターロックを構成に加え、このインターロックが働いてＸ線の照射開始が禁止されている間は、そのこと（禁止）を運転者（術者や操作者）に知らせる報知手段４７を設けることによって、所与の課題が解決できる。
【０１０９】
Ｘ線撮影を開始しようとしたときにこのインターロックが働いていたならば、運転者はまず位置計測を妨げている原因を特定して取り除き、インターロックが解除されるようにする必要がある。しかし、ある瞬間（いわば「シャッターチャンス」）にすぐさま撮影を開始しなければならない、という状況は医用現場ではまず起こらないので、この構成は十分に実用性を持つ。
【０１１０】
第２実施形態では、作られる透過像（長方形の像）の角部Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ’４を特徴点とし、これらの特徴点に基づいて、位置計測手段５２が平面検出器１８の位置及び向きを計算したが、特徴点はこれらに限らず、作られる透過像のうち、可動絞り１７の特徴的な部分が透視像上に写し出されるものならよい。
【０１１１】
図１６は、特徴点の具体例を示す図である。図１６に示すように、可動絞り１７には、突出部１７２、凹部１７３、及び、小孔１７４が設けられている。
【０１１２】
突出部１７２は、可動絞り１７の開口１７１の周縁の一部を内方に突出させたものである。Ｘ線が突出部１７２を透過するとき、その透過像が図１６にＣ’5で示す特徴点となる。
【０１１３】
これとは反対に、凹部１７３は、開口１７１の周縁の一部を凹入させたものである。Ｘ線が凹部１７３を透過するとき、その透過像が図１６にＣ’6で示す特徴点となる。
【０１１４】
さらに、小孔１７４は、開口の周縁部に穿たれたものである。Ｘ線が小孔１７４を透過するとき、その透過像が図１６にＣ’7で示す特徴点となる。
【０１１５】
これらの特徴点Ｃ’5，Ｃ’6，Ｃ’7に基づき、位置計測手段５２が平面検出器１８の位置及び向きを計算することが可能となる。
【０１１６】
［第３実施形態］
第１実施形態において、検出器支持手段５１を用いて平面検出器１８を移動させる操作を行うとき、平面検出器１８が所望の位置と方向に設置できたかどうかを判断するためには、術者は平面検出器１８が捉えたＸ線画像を即座に表示部（ディスプレイ）４５（図１参照）で観察しなくてはならない。
【０１１７】
このため、装置はＸ線を連続的にあるは数フレーム毎秒の反復パルスで照射して、動画を撮影し、これをリアルタイムでディスプレイ４５に表示する構成でなくてはならない。
【０１１８】
さて、特に外科手術の術野近辺でこの操作を行う場合、術者は「平面検出器１８が所望の位置と方向に設置できたかどうか」を判断するのみならず、平面検出器１８が術野やその周辺にある手術器具に衝突しないようにも注意しながら平面検出器１８を動かす必要がある。
【０１１９】
すなわち、術者は、Ｘ線動画を表示しているディスプレイ４５と、平面検出器１８と患者の相互の位置関係を見るために手元との両方を、常時観察しなくてはならない。
【０１２０】
図１７は、その背面にディスプレイ４５が設けられた平面検出器１８の図である。動画の撮影及び平面検出器１８の移動の操作を着実かつ簡便に行えるようにするため、図１７に示すように、本実施形態では平面検出器１８の背面に薄型軽量のディスプレイ（たとえばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＥＬＤ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などで構成できる）を取り付けた構成とし、平面検出器１８に常時正対が捉えたＸ線像をリアルタイム動画として表示する。従って、術者は手元だけ見ていれば、上記の両方を常時観察でき、操作性がよい。
【０１２１】
これに加えて、Ｘ線像を平面検出器１８上の物理的な像とほぼ同じ寸法で表示するように構成する。
【０１２２】
この構成について図１８を参照して説明する。図１８は、Ｘ線管１６、可動絞り１７、被検体Ｐ、及び、平面検出器１８の配置を模式的に示す図である。図１８では、焦点ｆから出射され、被検体Ｐの体軸（Ｚ軸）上の点Ｓを透過したＸ線が平面検出器１８上の位置Ｓ’で検出されたことを示す。なお、ここで、点ＳのＸ−Ｚ座標を（０、ｚ１）とし、位置Ｓ’のＵ−Ｖ座標を（０、ｖ１）とする。
【０１２３】
表示部４５は、例えば、ディスプレイの画面の中心から長さｖ１だけ離れた位置に点ＳのＸ線像を表示する。それにより、Ｘ線像が平面検出器１８上の物理的な像とほぼ同じ寸法で表示される。その結果、「所望の画像が得られるようにするには平面検出器１８の位置と方向をどちらかにどれほど動かせばよいか」が直感的にわかる。術者はあたかも「人体を透視するレンズ」を使っているかのようにして、所望の画像が得られるよう平面検出器１８と位置と方向を調整できる。また、実施形態１の構成のおかげで、Ｘ線管１６の位置をどうするかについては術者は気にしなくてよいので、操作性がよく、しかも、平面検出器１８と術野等とが衝突するなどのトラブルを容易に避けることができる。
【０１２４】
なお、図１８に示すように、Ｘ線像をそれとほぼ同じ寸法で表示するように構成してもよい。
図１８に示すように、ｚ１とｖ１との関係は次の式で表される。
ｚ１＝ｖ１ｙ１／ｄ            （７）
ここで、ｙ１は焦点ｆから体軸Ｚまでの距離、ｄは焦点ｆから平面検出器１８までの距離である。
【０１２５】
表示部４５は、例えば、ディスプレイの画面の中心から長さ（ｖ１ｙ１／ｄ）だけ離れた位置に点ＳのＸ線像Ｓ’を表示する。それにより、Ｘ線像がそれとほぼ同じ寸法で表示される。
【０１２６】
なお、上記の第３実施形態では、平面検出器１８の背面のほぼ全部にディスプレイ４５を設けたものを示したが、小さなディスプレイ４５を背面の一部に設けるようにしてもよい。小さなディスプレイ４５であっても、Ｘ線像を見ながら平面検出器１８を移動させる操作を行えるので、所望のＸ線像を迅速かつ的確に取得することが可能である。
【０１２７】
〔他の変形例〕
平面検出器１８に取り付けた操作用ハンドル１８１を術者が持って平面検出器１８を手動で動かす構成を開示したが、それに限らない。たとえば、支持アーム５１２、５１３の各自由度をモータードライブで動かせる構成とし、操作用ハンドル１８１を術者が持って力を加えると、その力をセンサで測定して、力の方向に平面検出器１８が動くようにモーター群を駆動する。要するに、パワーアシストを行うように構成してもよいのはいうまでもない。
【０１２８】
また、当然の設計として、操作用ハンドル１８１に術者が触れていないときには、支持アーム５１２、５１３の各自由度をロックして、動かないようにすべきである。操作用ハンドル１８１に術者が触れたかどうかを検出するセンサの例としては、特開２００１−２５５９８６号公報に記載された静電容量変化検出センサがある。このセンサを操作用ハンドル１８１の被接触部（把持部）の裏側に配置すればよい。術者が操作用ハンドル１８１に触れると、センサの出力電圧が変化する。その変化を基に、術者が触れたかどうかを検出することができる。
【０１２９】
また、静電容量変化検出センサの代わりに、感圧導電ゴムを用いてもよい。感圧導電ゴムに加わる力に応じて段階的に抵抗値が変化し、それにより出力電圧が変化する。この感圧導電ゴムを操作用ハンドル１８１の把持部に利用することで、操作用ハンドル１８１に術者が触れたかどうかを検出する。
【０１３０】
支持アーム５１２、５１３やＸ線管配置駆動機構２１は、言うまでもなく様々な実装方法が選択できる。図はその例を示すものに過ぎない。
【０１３１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるととともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３２】
Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ’４，Ｃ’5，Ｃ’6，Ｃ’7  影の特徴点
１  Ｘ線撮影装置
１０  撮影部
１４  天板
１６  Ｘ線管
１７  可動絞り
１７１  開口
１８  平面検出器
１８１  操作用ハンドル
２０  Ｘ線照射部
２１  Ｘ線管配置駆動機構
２３  モータードライブ
２５  高電圧発生部
２６  Ａ／Ｄ変換部
３０  コンソール
３１  画像処理部
４０  システム制御部
４１  駆動制御部
４２  位置ずれ量算出部
４３  駆動量算出部
４４  操作部
４５  表示部（ディスプレイ）
４６  記憶部
４７  報知手段
５１  検出器支持手段
５１１  支柱
５１２、５１３  支持アーム
５１４、５１５  回転軸
５１６  球面ジョイント
５２  位置計測手段
５３  治具
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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