(57)【要約】【課題】被検体の側面撮影をする場合に、Ｘ線照射器およびＸ線平面検出器の中心軸を一致させる。【解決手段】  水平移動機構１１、懸垂保持機構１２、Ｘ線管アーム１３およびＸ線管２に備えられたエンコーダより検出信号が焦点位置情報検出部５８に入力されることでＸ線管２内のＸ線の焦点座標が検出される。また、検出器アーム２５の有する関節およびアームベース部２４に備えられたエンコーダより検出信号がＦＰＤ位置情報検出部５７に入力されることで、ＦＰＤ４の検出面の中心座標が検出される。ＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線管２の照射面の中心軸とが一致するための撮影系駆動ベクトルを撮影系駆動ベクトル算出部６１が算出する。これより、撮影系駆動制御部６２が、水平移動機構１１、懸垂保持機構１２、Ｘ線管アーム１３およびＸ線管２の移動を制御してＸ線管２の位置合わせをする。【選択図】  図６
2011101745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線撮影装置であって、
Ｘ線を照射するＸ線照射器と、
被検体を載置する天板と、
前記天板の前記被検体が載置される面に対して前記Ｘ線照射器と同じ側に配置され、前記Ｘ線照射器と独立して移動されるＸ線平面検出器と、
天板の一方の側部に接続され前記Ｘ線検出器を支持するアームと、
前記アームに備えられた関節と、
前記関節の回転角度を検出する角度検出器と、
前記角度検出器が検出する回転角度を基に、前記Ｘ線平面検出器の検出面の中心座標および中心軸角度を検出する検出器位置情報検出部と、
前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の焦点座標および中心軸角度を検出する焦点位置情報検出部と、
前記検出面の中心軸と前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とを一致させる位置決め制御部と
を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記位置決め制御部は、
前記検出面の中心座標に対して予め定められた距離にあるＸ線の焦点目標座標および前記検出面の中心軸と一致するＸ線の中心軸目標角度を算出する焦点目標値算出部と、
前記焦点目標値算出部が算出する焦点目標座標および中心軸目標角度と前記焦点位置情報検出部が検出するＸ線の焦点座標および中心軸角度との差である照射器駆動ベクトルを算出する照射器駆動ベクトル算出部と、
前記照射器駆動ベクトルに基づいて前記Ｘ線照射器の移動を制御する照射器駆動制御部とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記位置決め制御部は、
前記焦点座標に対して予め定められた距離にある前記検出面の中心目標座標および前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸と一致する前記検出面の中心軸目標角度を算出する検出器目標値算出部と、
前記検出器目標値算出部が算出する前記検出面の中心目標座標および中心軸目標角度と前記検出器位置情報検出部が検出する前記検出面の中心座標および中心軸角度との差である検出器駆動ベクトルを算出する検出器駆動ベクトル算出部と、
前記検出器駆動ベクトルに基づいて前記Ｘ線平面検出器の移動を制御する検出器駆動制御部とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線撮影装置であって、
前記アームは、前記関節の回転を駆動するモータを前記関節ごとに備える
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項５】
Ｘ線撮影装置であって、
Ｘ線を照射するＸ線照射器と、
被検体を載置する天板と、
前記天板の前記被検体が載置される面に対して前記Ｘ線照射器と同じ側に配置され、前記Ｘ線照射器と独立して移動されるＸ線平面検出器と、
天板の一方の側部に接続され前記Ｘ線検出器を支持するアームと、
前記アームに設けられた関節と、
前記関節の回転角度を検出する角度検出器と、
前記角度検出器が検出する回転角度を基に、前記Ｘ線平面検出器の検出面の中心座標および中心軸角度を検出する検出器位置情報検出部と、
前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の焦点座標および中心軸角度を検出する焦点位置情報検出部と、
前記検出面の中心座標に対して予め定められた距離にあるＸ線の焦点目標座標および前記検出面の中心軸と一致するＸ線の中心軸目標角度を算出する焦点目標値算出部と、
前記焦点目標値算出部が算出したＸ線の焦点目標座標および中心軸目標角度と前記焦点位置情報検出部が検出したＸ線の焦点座標および中心軸角度との差である照射器駆動ベクトルを算出する照射器駆動ベクトル算出部と、
前記検出面の中心軸と前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とが一致したことを報知する報知器と
を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載のＸ線撮影装置であって、
前記アームは前記関節を複数個備える
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のＸ線撮影装置であって、
前記天板の側部に前記天板の長手方向に沿って設けられたレールを備え、
前記アームは、前記レールに沿ってスライド可能なアームベース部を介して前記天板と接続される
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載のＸ線撮影装置であって、
前記被検体を透過したＸ線から散乱Ｘ線を除去するグリッドを前記Ｘ線平面検出器の前記Ｘ線照射器側に備える
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の透視画像を得るＸ線撮影装置に係わり、特に、被検体の側面の撮影に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線撮影装置は、Ｘ線を照射するＸ線照射器と、被検体を載置する天板と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線平面検出器とを備えている。被検体の透視画像を撮影する場合、被検体の上部からＸ線を照射して、被検体および天板を透過したＸ線を天板の下部に設けられたＸ線平面検出器により検出することが一般的である。天板はＸ線を吸収しにくい物質で構成されているので、天板によるＸ線の減衰は微小である。
【０００３】
また、Ｘ線撮影装置は、Ｘ線照射器とＸ線平面検出器とがＣ型アームで連結されているＣ型アーム撮影装置と、Ｘ線照射器およびＸ線平面検出器とをそれぞれ独立して位置決めできるＸ線撮影装置とがある。さらには、特許文献１に開示されているように、多関節ロボットアームの先端にＸ線照射器およびＸ線平面検出器をそれぞれ取り付けて、多関節ロボットを操作することでＸ線照射器とＸ線平面検出器との位置合わせを行う撮影装置もある。特許文献１には、天板および被検体の要所に印された標的マークを視覚センサシステムが検知して多関節ロボットの位置決めをすることが記載されている。
【０００４】
これらのＸ線撮影装置を撮影者は被検体の撮影部位によって使い分ける。天板を透過して上部から下部へ透視撮影するよりも、天板を透過させないで、天板の載置面よりも上側にＸ線照射器およびＸ線平面検出器を配置する方が鮮明に撮影できる場合もある。例えば、足首関節の側面を撮影する場合、天板に載置された被検体の足首を持ち上げて、側面からＸ線を照射して撮影する方が好ましい場合もある。Ｘ線照射器およびＸ線平面検出器をそれぞれ独立して位置決めする方が、Ｃ型アーム撮影装置よりも透視撮影の方向を自由に決めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−７１７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｘ線照射器およびＸ線平面検出器とをそれぞれ独立して位置決めする場合、撮影者はＸ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とＸ線平面検出器の検出面の中心軸とを一致させて、Ｘ線照射器とＸ線平面検出器とを相対するように配置させなければならない。これは、手動で位置合わせする場合も、多関節ロボットを操作して位置合わせする場合でも同様である。特許文献１の技術の場合、側面撮影の際には天板の標的マークを位置決めに利用することができないので、多関節ロボットを直接操作して位置決めしなければならない。
【０００７】
Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸、すなわちＸ線照射器の照射面の中心軸とＸ線平面検出器の検出面の中心軸とを一致するように目測で位置決めした場合、相当な時間を必要とし、また、互いの中心軸にズレが生じやすい。Ｘ線照射器の照射面の中心軸とＸ線平面検出器の検出面の中心軸とにズレが生じると、注目部位が撮影画像の中央に配置されない撮影となってしまい、再度透視撮影を行わなければならない。
【０００８】
また、Ｘ線照射器の照射面とＸ線平面検出器の検出面とが互いに平行に配置されていないと、斜入撮影となってしまい、撮影部位が斜めに引き延ばされた透視画像を得ることになる。さらに、Ｘ線平面検出器にグリッドが備えられていると、グリッドの影も斜めに延伸する。これより、最適な透視画像を得ることができない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線照射器とＸ線平面検出器とが独立して移動されるＸ線撮影装置において、Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とＸ線検出器の検出面の中心軸とを一致させることができる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】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、Ｘ線撮影装置であって、Ｘ線を照射するＸ線照射器と、被検体を載置する天板と、前記天板の前記被検体が載置される面に対して前記Ｘ線照射器と同じ側に配置され、前記Ｘ線照射器と独立して移動されるＸ線平面検出器と、天板の一方の側部に接続され前記Ｘ線検出器を支持するアームと、前記アームに備えられた関節と、前記関節の回転角度を検出する角度検出器と、前記角度検出器が検出する回転角度を基に、前記Ｘ線平面検出器の検出面の中心座標および中心軸角度を検出する検出器位置情報検出部と、前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の焦点座標および中心軸角度を検出する焦点位置情報検出部と、前記検出面の中心軸と前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とを一致させる位置決め制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、Ｘ線照射器とＸ線平面検出器とが互いに独立して移動されるＸ線撮影装置において、Ｘ線平面検出器は天板の一方の側部にアームを介して接続されている。このアームには関節が備えられており、関節の回転角度は角度検出器により検出される。検出された回転角度を基に、Ｘ線平面検出器の検出面の中心座標および中心軸角度を検出器位置情報検出部が検出する。また、Ｘ線照射器から照射されるＸ線の焦点座標および中心軸角度は焦点位置情報検出部により検出される。これら検出面の中心座標および中心軸角度とＸ線の焦点および中心軸角度を基に、位置決め制御部が検出面の中心軸とＸ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とを一致させる。
【００１２】
これより、撮影者が目測でＸ線平面検出器の検出面の中心軸とＸ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とを一致させなくてもよいので、撮影時間を短縮することができる。また、目測よりも正確にＸ線平面検出器とＸ線照射器とを位置決めできるので、撮影部位が撮影画像の中央からズレない。また、撮影画像が斜めに伸びることがない。この結果、誤撮影による再撮影を防止することができる。
【００１３】
また、前記位置決め制御部は、前記検出面の中心座標に対して予め定められた距離にあるＸ線の焦点目標座標および前記検出面の中心軸と一致するＸ線の中心軸目標角度を算出する焦点目標値算出部と、前記焦点目標値算出部が算出する焦点目標座標および中心軸目標角度と前記焦点位置情報検出部が検出するＸ線の焦点座標および中心軸角度との差である照射器駆動ベクトルを算出する照射器駆動ベクトル算出部と、前記照射器駆動ベクトルに基づいて前記Ｘ線照射器の移動を制御する照射器駆動制御部とを備えてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、焦点目標値算出部がＸ線平面検出器の検出面の中心座標に対して予め定められた距離にあるＸ線の焦点目標座標および検出面の中心軸と一致するＸ線の中心軸目標角度を算出する。このＸ線の焦点目標座標および中心軸目標角度が照射器を移動する目標となる。焦点目標値算出部が算出する焦点目標座標および中心軸目標角度と、焦点位置情報検出部が検出するＸ線の焦点座標および中心軸角度との差である照射器駆動ベクトルを照射器駆動ベクトル算出部が算出する。この照射器駆動ベクトルがＸ線照射器をＸ線平面検出器と相対して位置合わせするのに必要な移動量である。照射器駆動制御部は照射器駆動ベクトルに基づいて照射器の移動を制御することで、Ｘ線平面検出器の中心座標に対して予め定められた距離を隔てて互いの中心軸が一致する座標および角度にＸ線の焦点および中心軸が配置されるようにＸ線照射器を位置合わせすることができる。
【００１５】
また、前記位置決め制御部は、前記焦点座標に対して予め定められた距離にある前記検出面の中心目標座標および前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸と一致する前記検出面の中心軸目標角度を算出する検出器目標値算出部と、前記検出器目標値算出部が算出する前記検出面の中心目標座標および中心軸目標角度と前記検出器位置情報検出部が検出する前記検出面の中心座標および中心軸角度との差である検出器駆動ベクトルを算出する検出器駆動ベクトル算出部と、前記検出器駆動ベクトルに基づいて前記Ｘ線平面検出器の移動を制御する検出器駆動制御部とを備えてもよい。
【００１６】
上記構成によれば、検出器目標値算出部がＸ線の焦点座標に対して予め定められた距離にある前記検出面の中心目標座標および前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸と一致する前記検出面の中心軸目標角度を算出する。この検出面の中心目標座標および中心軸目標角度がＸ線平面検出器を移動する目標となる。検出器目標値算出部が算出する検出面の中心目標座標および中心軸目標角度と、検出器位置情報検出部が検出する検出面の中心座標および中心軸角度との差である検出器駆動ベクトルを検出器駆動ベクトル算出部が算出する。この検出器駆動ベクトルがＸ線平面検出器照射器をＸ線照射器と相対して位置合わせするのに必要な移動量である。検出器駆動制御部は検出器駆動ベクトルに基づいてＸ線平面検出器の移動を制御することで、Ｘ線の焦点座標に対して予め定められた距離を隔てて互いの中心軸が一致する座標および角度に検出面の焦点および中心軸が配置されるようにＸ線平面検出器を位置合わせすることができる。
【００１７】
また、前記アームは前記関節の回転を駆動するモータを前記関節ごとに備えていることが好ましい。これより、検出器駆動制御部によりＸ線平面検出器を正確に移動制御することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、Ｘ線撮影装置であって、Ｘ線を照射するＸ線照射器と、被検体を載置する天板と、前記天板の前記被検体が載置される面に対して前記Ｘ線照射器と同じ側に配置され、前記Ｘ線照射器と独立して移動されるＸ線平面検出器と、天板の一方の側部に接続され前記Ｘ線検出器を支持するアームと、前記アームに設けられた関節と、前記関節の回転角度を検出する角度検出器と、前記角度検出器が検出する回転角度を基に、前記Ｘ線平面検出器の検出面の中心座標および中心軸角度を検出する検出器位置情報検出部と、前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の焦点座標および中心軸角度を検出する焦点位置情報検出部と、前記検出面の中心座標に対して予め定められた距離にあるＸ線の焦点目標座標および前記検出面の中心軸と一致するＸ線の中心軸目標角度を算出する焦点目標値算出部と、前記焦点目標値算出部が算出したＸ線の焦点目標座標および中心軸目標角度と前記焦点位置情報検出部が検出したＸ線の焦点座標および中心軸角度との差である照射器駆動ベクトルを算出する照射器駆動ベクトル算出部と、前記検出面の中心軸と前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とが一致したことを報知する報知器とを備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、Ｘ線照射器とＸ線平面検出器とが互いに独立して移動されるＸ線撮影装置において、Ｘ線平面検出器は天板の一方の側部にアームを介して接続されている。このアームには関節が備えられており、関節の回転角度は角度検出器により検出される。検出された回転角度を基に、Ｘ線平面検出器の検出面の中心座標および中心軸角度を検出器位置情報検出部が検出する。また、Ｘ線照射器から照射されるＸ線の焦点座標および中心軸角度は焦点位置情報検出部により検出される。焦点目標値算出部が算出する焦点目標座標および中心軸目標角度と、焦点位置情報検出部が検出するＸ線の焦点座標および中心軸角度との差である照射器駆動ベクトルを照射器駆動ベクトル算出部が算出する。この照射器駆動ベクトルがＸ線照射器をＸ線平面検出器と相対して位置合わせするのに必要な移動量である。撮影者がＸ線平面検出器に対してＸ線照射器を移動することで照射器駆動ベクトルがゼロになると、前記検出面の中心軸と前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とが一致する。報知器は前記検出面の中心軸と前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の中心軸とが一致したことを報知する。
【００２０】
これより、撮影者がＸ線照射器およびＸ線平面検出器を手動で位置合わせを行う場合でも、Ｘ線平面検出器の検出面の中心軸とＸ線照射器の照射面の中心軸とを正確に一致させることができる。この結果、撮影部位が撮影画像の中央からズレることがなく、撮影画像が斜めに伸びないので、誤撮影による再撮影を防止することができる。
【００２１】
また、前記アームは前記関節を複数個備えることが望ましい。アームに関節が複数個備えられることで、アームの動きの自由度を増すことができ、Ｘ線平面検出器の移動の自由度を増すことができる。
【００２２】
また、前記天板の側部に前記天板の長手方向に沿って設けられたレールを備え、前記アームは、前記レールに沿ってスライド可能なアームベース部を介して前記天板と接続されてもよい。レールに沿ってスライド可能なアームベース部を介してアームが天板と接続されることで、アームは天板の長手方向の移動を円滑に行うことができる。
【００２３】
前記被検体を透過したＸ線から散乱Ｘ線を除去するグリッドを前記Ｘ線平面検出器の前記Ｘ線照射器側に備えてもよい。Ｘ線照射器の照射面の中心軸とＸ線平面検出器の検出面の中心軸とが一致しているので、グリッドの影が斜めに伸びるのを防止できる。このように、Ｘ線照射器とＸ線平面検出器とが互いに独立して移動されるＸ線撮影装置においてもグリッドを用いることができるので、散乱Ｘ線を除去することができ、ノイズを低減した撮影画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るＸ線撮影装置によれば、Ｘ線照射器とＸ線平面検出器とが互いに独立して移動されるＸ線撮影装置において、Ｘ線平面検出器の検出面の中心軸とＸ線照射器の照射面の中心軸とを正確に一致させることができる。この結果、撮影部位が撮影画像の中央からズレることがなく、撮影画像が斜めに伸びないので、誤撮影による再撮影を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１に係るＸ線撮影装置の側面図である。
【図２】実施例１に係るＸ線撮影装置の側面図である。
【図３】実施例１に係るＸ線撮影装置の正面図である。
【図４】実施例１に係るアームベース部の縦断面図である。
【図５】実施例１に係る検出器アームの概要図である。
【図６】実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施例１に係るＸ線平面検出器とＸ線の焦点との位置関係を示す説明図である。
【図８】実施例２に係る検出器アームの概要図である。
【図９】実施例２に係るＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施例３に係るＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１はＸ線撮影装置の側面図であり、図２は被検体頭部からみたＸ線撮影装置の側面図であり、図３はＸ線撮影装置の正面図である。
【００２７】
＜Ｘ線撮影装置＞
図１に示すように、Ｘ線撮影装置１は、天井から垂直下方に吊り下げられたＸ線管２と、撮影対象である被検体Ｍを載置する寝台３と、寝台３に取り付けられたＸ線平面検出器４（Flat Panel Detector；以下、ＦＰＤと称す。）とを備える。
【００２８】
Ｘ線管２は、Ｘ線撮影の種々の条件設定を行うＸ線管操作部５と、設定された条件を表示するＸ線管モニタ６と、Ｘ線管２を手動で移動および回転するハンドル７と、Ｘ線管２で発生するＸ線を絞るコリメータ８とを備える。なお、コリメータ８の面をＸ線照射面と称す。Ｘ線管操作部５は、Ｘ線管２内のＸ線焦点Ｇ（図３参照）とＦＰＤ４の中心Ｆとを結ぶ距離すなわちＳＩＤ(Source Image Distance)であるＬＧＦを設定することができる。Ｘ線管２は本発明におけるＸ線照射器に相当する。
【００２９】
またＸ線管２は、天井に配設された水平移動機構１１により寝台３の短手方向であるＸ方向と、寝台３の長手方向であるＹ方向に対して移動可能である。水平移動機構１１には、Ｘ線管２を垂直方向に昇降自在に保持する懸垂保持機構１２の上端が取り付けられている。懸垂保持機構１２の下端には、Ｘ線管アーム１３を介してＸ線管２が取り付けられている。懸垂保持機構１２は、Ｘ線管２を垂直方向、つまり床面から天井方向であるＺ方向に昇降可能に保持する。Ｘ線管アーム１３は、懸垂保持機構１２の軸心周りを回転可能に取り付けられている。また、Ｘ線管２は懸垂保持機構１２の軸心とＸ線管アーム１３の軸心とを含む平面と平行なθ１周りと、Ｘ線管アーム１３の軸心周りのθ２周りと、懸垂保持機構１２の軸心周りのθ３周りに回転可能である。
【００３０】
水平移動機構１１、懸垂保持機構１２、Ｘ線管アーム１３およびＸ線管２にはそれぞれモータ（図示省略）が備えられており、それぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ１、θ２およびθ３の６方向に手動または電動にてＸ線管２を移動することができる。手動で移動するか電動で移動するかは、Ｘ線管操作部２で選択できる。手動でＸ線管２を移動する場合は、ハンドル７の操作により移動することができる。電動でＸ線管２を移動する場合は、Ｘ線管操作部２の操作により移動することができる。このように、Ｘ線管２は３次元空間内の位置と３軸周りの回転角の計６自由度を任意に変更することができる。
【００３１】
また、水平移動機構１１、懸垂保持機構１２、Ｘ線管アーム１３およびＸ線管２にはそれぞれエンコーダが備えられており、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ１、θ２およびθ３の６方向の各移動量を検出することができる。
【００３２】
図２に示すように、水平移動機構１１は、天井に互いに平行に固定された２本の固定レール１４および固定レール１５と、両レールと直交するように両レールに沿って移動可能に支持された移動レール１６とを備えている。移動レール１６は固定レール１４および固定レール１５に沿ってＹ方向に移動する。移動レール１６には懸垂保持機構１２の上端が取り付けられている。懸垂保持機構１２は移動レール１６と共に固定レール１４および固定レール１５に沿ってＹ方向に移動するとともに、移動レール１６に沿ってＸ方向に移動する。
【００３３】
寝台３は、被検体Ｍを載置する天板２１と天板２１を支える基台２２とを備えている。天板２１の一方の側部には天板２１の長手方向に沿ってレール２３が固定されている。レール２３にはアームベース部２４を介して検出器アーム２５が接続されている。検出器アーム２５の先端にはＦＰＤ４が取り付けられている。このように、Ｘ線管２とＦＰＤ４は、それぞれ独立して移動することができる。検出器アーム２５は本発明におけるアームに相当する。
【００３４】
ＦＰＤ４は、実施例１ではａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）等のＸ線感応半導体を用いた直接変換型Ｘ線検出器を採用している。また、Ｘ線管２から照射されるＸ線に含まれる散乱Ｘ線を除去するグリッド２６がＦＰＤ４の面上に着脱可能に装着されている。
【００３５】
次に、図４を参照して、検出器アーム２５と天板２１の側部とを接続するアームベース部２４について説明する。図４はアームベース部の縦断面図である。アームベース部２４は天板２１の側部に設けられたレール２３に天板２１に沿って移動可能に取り付けられている。アームベース部２４の上部は検出器アーム２５の下端と接続されている。レール２３の上端部を２枚のローラ３１およびローラ３２により挟み込んでアームベース部２４を支持している。アームベース部２４の移動量は、一端がレール２３と接触しているローラ３３の回転量を検出するエンコーダ３４により検出される。
【００３６】
＜検出器アーム＞
次に図５を参照して、検出器アーム２５の構成を説明する。図５は、検出器アームの関節とリンクの連結構造をスケルトン図で示した概要図である。
【００３７】
検出器アーム２５は、第１リンクＬＮ１〜第７リンクＬＮ７の７本のリンクと第１関節ＥＬ１〜第６関節ＥＬ６の６個の関節を有する。第１リンクＬＮ１の下端はアームベース部２４に固定されている。すなわち、検出器アーム２５は、アームベース部２４と共にレール２３上を天板２１の側部に沿ってＹ方向に移動することができる。
【００３８】
第１リンクＬＮ１と第２リンクＬＮ２とは、第１関節ＥＬ１によりリンク軸を回転軸として回転可能に連結されている。第２リンクＬＮ２と第３リンクＬＮ３とは第２関節ＥＬ２により、第２リンクＬＮ２および第３リンクＬＮ３の両リンク軸を含む平面に対して垂直方向を回転軸として回転可能に連結されている。図５において、第１関節ＥＬ１のように矩形で表わされている第３関節ＥＬ３および第５関節ＥＬ５は、それぞれの関節に接続されているリンクのリンク軸を回転軸とする関節である。また、第２関節ＥＬ２のように円で表示されている第４関節ＥＬ４および第６関節ＥＬ６は、それぞれ接続されているリンクのリンク軸を含む平面に対して垂直方向を回転軸とする。
【００３９】
第３リンクＬＮ３と第４リンクＬＮ４とは第３関節ＥＬ３により回転可能に接続され、第４リンクＬＮ４と第５リンクＬＮ５とは第４関節ＥＬ４により回転可能に接続されている。同様に、第５リンクＬＮ５と第６リンクＬＮ６とは第５関節ＥＬ５により回転可能に接続され、第６リンクＬＮ６と第７リンクＬＮ７とは第６関節ＥＬ６により回転可能に接続されている。また、第１関節ＥＬ１〜第６関節ＥＬ６までのそれぞれの関節には、エンコーダ４１ａ〜エンコーダ４１ｆが取り付けられている。
【００４０】
検出器アーム２５は、第１関節ＥＬ１から第６関節ＥＬ６まで６個の関節を有する６自由度の多関節アームである。従って、検出器アーム２５の先端に取り付けられたＦＰＤ４は３次元空間内の位置と３軸周りの回転角の計６自由度を任意に変更することができる。
また、以下では、第１リンクＬＮ１から第７リンクＬＮ７までの全てのリンクを総称する場合にはリンクＬＮと表し、第１関節ＥＬ１から第６関節ＥＬ６の全ての関節を総称する場合には、関節ＥＬと表す。また、第１エンコーダ４１ａ〜第６エンコーダ４１ｆの全てのエンコーダを総称する場合は、エンコーダ４１と表す。エンコーダ４１は本発明における角度検出器に相当する。
【００４１】
関節ＥＬのそれぞれに取り付けられたエンコーダ４１によって、各関節の回転角を検出することができる。また、各関節ＥＬは手動で回転することができる。それぞれの関節ＥＬは摩擦力により自重による回転を阻止している。撮影者は、被検体Ｍの体の大きさや撮影部位によって、任意にＦＰＤ４の位置および向きを手動で設定することができる。
【００４２】
また、第１間接ＥＬ１から第２関節ＥＬ２までの長さはａであり、第２関節ＥＬ２から第３関節ＥＬ３までの長さはｂである。第３関節ＥＬ３から第４関節ＥＬ４までの長さはｃであり、第４関節ＥＬ４から第５関節ＥＬ５までの長さはｄである。第５関節ＥＬ５から第６関節ＥＬ６までの長さはｅであり、第６関節ＥＬ７からＦＰＤ４の中心までの長さはｆである。
【００４３】
＜制御構成＞
次に図６を参照してＸ線撮影装置の制御構成を説明する。図６は、Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【００４４】
Ｘ線撮影装置１は、他にもＦＰＤ４にてＸ線から変換されたＸ線検出信号を基に透視画像を構成する画像処理部５１と、構成された透視画像を表示するモニタ５２と、構成された透視画像を保管する記憶部５３と、Ｘ線管操作部５とは別体に設けられた、Ｘ線撮影の種々の条件を設定する操作部５４と、これらを統括制御するホストコンピュータ５５を備える。操作部５４は、キーボード、マウス、ジョイスティック等により構成されている。
【００４５】
ホストコンピュータ５５は、撮影制御部５６と、ＦＰＤ位置情報検出部５７と、焦点位置情報検出部５８と位置決め制御部５９とを有する。撮影制御部５６は、画像処理部５１から転送される透視画像を操作部５４の指示に従いモニタ５２または記憶部５３へ転送する。
【００４６】
ＦＰＤ位置情報検出部５７には、検出器アーム２５の有するエンコーダ３４から検出信号が入力される。さらに、ＦＰＤ位置情報検出部５７には、検出器アーム２５の有する各エンコーダ４１からも検出信号が入力される。ＦＰＤ位置情報検出部５７は、これらの検出信号より、ＦＰＤ４の中心部Ｆの基準座標系における座標および中心部Ｆを通る中心軸の角度を検出する。ＦＰＤ位置情報検出部５７は本発明における検出器位置情報検出部に相当する。
【００４７】
焦点位置情報検出部５８には、Ｘ線管２、水平移動機構１１、懸垂保持機構１２およびＸ線管アーム１３のそれぞれに備えられたエンコーダより検出信号が入力される。これらの検出信号を基に、Ｘ線管２の焦点Ｇの基準座標系における座標および焦点Ｇを通るＸ線の中心軸の角度を検出する。
【００４８】
位置決め制御部５９は、ＦＰＤ位置情報検出部５７により検出されたＦＰＤ４の中心座標および中心軸の角度とＳＩＤの距離ＬＧＦ離れた座標を算出し、この座標にＸ線管２の焦点Ｇを位置決め制御するとともに、Ｘ線管２から照射されるＸ線軸とＦＰＤ４の中心軸とが一致するように位置決め制御する。位置決め制御部５９は、焦点目標値算出部６０と、撮影系駆動ベクトル算出部６１と、撮影系駆動制御部６２とを備える。
【００４９】
焦点目標値算出部６０は、ＦＰＤ位置情報検出部５７により検出されたＦＰＤ４の座標からＳＩＤ離れたＸ線の焦点目標座標を算出するとともに、ＦＰＤ４の中心軸と一致するＸ線の中心軸目標角度を算出する。すなわち、焦点目標値算出部６０が算出する焦点目標座標および焦点目標角度が、Ｘ線管２の焦点Ｇの移動の目標となる。この際、算出された焦点目標座標が、例えば天板１の下部など、Ｘ線管２の移動不可能な位置にある場合は、撮影制御部５６を介して、モニタ５２またはＸ線管モニタ５上にて警告を発して撮影者に知らせる。
【００５０】
撮影系駆動ベクトル算出部６１は、焦点目標値算出部６０が算出した焦点目標座標および焦点目標角度と焦点位置情報検出部５８が検出したＸ線の焦点Ｇの座標および中心軸の角度との差である撮影系駆動ベクトルを算出する。算出された撮影系駆動ベクトルは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ１、θ２、θ３の各６方向の駆動量である。撮影系駆動ベクトル算出部６１は本発明における照射器駆動ベクトル算出部に相当する。
【００５１】
撮影系駆動制御部６２は、撮影系駆動ベクトル算出部６１により算出された各６方向の駆動量を基に、Ｘ線管２、水平移動機構１１、懸垂保持機構１２、Ｘ線管アーム１３に備わる各モータへ制御信号（電流指令値）を出力する。撮影系駆動制御部６２が各モータを制御することで、Ｘ線管２、水平移動機構１１、懸垂保持機構１２およびＸ線管アーム１３が移動し、Ｘ線管２を目標の位置へ目標の姿勢での位置決めをすることができる。撮影系駆動制御部６２は本発明における照射器駆動制御部に相当する。
【００５２】
＜位置決め動作＞
次に、ＦＰＤ４の基準座標における座標と、焦点目標座標と、焦点目標角度の算出を図２、図４、図５〜７を参照して説明する。図７は、Ｘ線平面検出器と位置合わせの目標位置にあるＸ線の焦点との位置関係を示す説明図である。撮影者が手動でＦＰＤ４の位置決めをした後、Ｘ線管操作部５または操作部５４によりＸ線管２の位置決め指示をすると、ホストコンピュータ５５内のＦＰＤ位置情報検出部５７がＦＰＤ４の基準座標を算出する。
【００５３】
第１関節ＥＬ１の回転量をφＯ、第２関節ＥＬ２の回転量をθＡ、第３関節ＥＬ３の回転量をφＢ、第４関節ＥＬ４の回転量をθＣ、第５関節ＥＬ５の回転量をφＤ、第６関節ＥＬ６の回転量をθＥとする。
【００５４】
基準座標系をＯＲ−ＸＲＹＲＺＲとして、関節ＥＬ１の回転により変換された座標系をＯＯ−ＸＯＹＯＺＯとする。また、関節ＥＬ２の回転により変換された座標系をＯＡ−ＸＡＹＡＺＡとする。以下同様に、関節ＥＬ３〜関節ＥＬ６により変換された座標系をそれぞれ、ＯＢ−ＸＢＹＢＺＢ、ＯＣ−ＸＣＹＣＺＣ、ＯＤ−ＸＤＹＤＺＤ、ＯＥ−ＸＥＹＥＺＥとする。
【００５５】
関節ＥＬ１が全く回転していない第１関節部ＥＬ１の中心原点の座標系をＯ−ＸＹＺとすると、Ｏ−ＸＹＺを基準座標系ＯＲ−ＸＲＹＲＺＲに関係づける変換は以下の変換式となる。
【００５６】
【数１】
2011101745.tif 000003
【００５７】
関節ＥＬ１がφＯ回転した座標系をＯ−ＸＯＹＯＺＯとすると、Ｏ−ＸＯＹＯＺＯを関節ＥＬ１が回転する前の座標系Ｏ−ＸＹＺに関係づける変換は以下の変換式となる。
【００５８】
【数２】
2011101745.tif 000004
【００５９】
関節ＥＬ２がθＡ回転した座標系Ａ−ＸＡＹＡＺＡと関節ＥＬ２が全く回転していない座標系Ｏ−ＸＯＹＯＺＯについては、以下の変換式で関係づけられる。
【００６０】
【数３】
2011101745.tif 000005
【００６１】
関節ＥＬ３がφＢ回転した座標系Ｂ−ＸＢＹＢＺＢと関節ＥＬ３が全く回転していない座標系Ａ−ＸＡＹＡＺＡについては、以下の変換式で関係づけられる。
【００６２】
【数４】
2011101745.tif 000006
【００６３】
関節ＥＬ４がθＣ回転した座標系Ｃ−ＸＣＹＣＺＣと関節ＥＬ４が全く回転していない座標系Ｂ−ＸＢＹＢＺＢについては、以下の変換式で関係づけられる。
【００６４】
【数５】
2011101745.tif 000007
【００６５】
関節ＥＬ５がφＤ回転した座標系Ｄ−ＸＤＹＤＺＤと関節ＥＬ５が全く回転していない座標系Ｃ−ＸＣＹＣＺＣについては、以下の変換式で関係づけられる。
【００６６】
【数６】
2011101745.tif 000008
【００６７】
関節ＥＬ６がθＥ回転した座標系Ｅ−ＸＥＹＥＺＥと関節ＥＬ６が全く回転していない座標系Ｄ−ＸＤＹＤＺＤについては、以下の変換式で関係づけられる。
【００６８】
【数７】
2011101745.tif 000009
【００６９】
座標系Ｅ−ＸＥＹＥＺＥを基準座標系ＯＲ−ＸＲＹＲＺＲに関係づける変換は以下の変換式である。
【００７０】
【数８】
2011101745.tif 000010
【００７１】
ＦＰＤ４の中心Ｆの座標系Ｆ−ＸＦＹＦＺＦを基準座標系ＯＲ−ＸＲＹＲＺＲに関係づける変換は以下の変換式である。
【００７２】
【数９】
2011101745.tif 000011
【００７３】
位置合わせ目標である検出器２の焦点Ｇの座標系Ｇ−ＸＧＹＧＺＧを基準座標系ＯＲ−ＸＲＹＲＺＲに関係づける変換は以下の変換式である。
【００７４】
【数１０】
2011101745.tif 000012
【００７５】
ＦＰＤ４の中心Ｆは座標系Ｅ−ＸＥＹＥＺＥ上の（０，０，ｆ）であるから、下式で点Ｆは座標系ＯＲ−ＸＲＹＲＺＲに変換される。
【００７６】
【数１１】
2011101745.tif 000013
【００７７】
図７に示すように、点Ｇは座標系Ｆ−ＸＦＹＦＺＦ上の（Ｌ，０，０）に位置するので、点Ｇは座標系Ｅ−ＸＥＹＥＺＥ上の（Ｌ，０，ｆ）である。これより、下式で点Ｇは座標系ＯＲ−ＸＲＹＲＺＲに変換される。
【００７８】
【数１２】
2011101745.tif 000014
【００７９】
また、座標系Ｇ−ＸＧＹＧＺＧのオイラー角（φ，θ，ξ）は以下の式により算出される。
【００８０】
【数１３】
2011101745.tif 000015
【００８１】
数式８〜１１により、ＦＰＤ４の中心Ｆの座標を検出することができる。また、数式８〜１３により、Ｘ線の焦点目標座標およびＦＰＤの検出面の中心軸と一致するＸ線の中心軸目標角度を算出することができる。このようにして算出されたＸ線の焦点目標座標および中心軸目標角度と位置合わせを行う前のＸ線の焦点座標および中心軸角度との差である照射器駆動ベクトルを算出する。この照射器駆動ベクトルに基づいて、Ｘ線管２を移動させることにより、焦点ＧとＦＰＤ４の中心ＦとがＳＩＤ距離ＬＧＦを隔てて同軸上に相対する。
【００８２】
＜Ｘ線撮影＞
Ｘ線管２とＦＰＤ４との位置合わせが終了した後、撮影者が操作部５４より撮影指示を入力すると、Ｘ線管２よりＸ線が被検体Ｍに照射される。被検体Ｍを透過したＸ線はＦＰＤ４にて検出される。ＦＰＤ４はＸ線の強度に応じてＸ線をＸ線検出信号に変換する。変換されたＸ線検出信号は、画像処理部５１にてノイズが除去されて透視画像が構成される。構成された透視画像は、撮影制御部３２を介して、モニタ３３で表示されるか記憶部１１にて保管される。  
【００８３】
このように、実施例１のＸ線撮影装置１によれば、ＦＰＤ４を任意の位置に位置合わせしても、ＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線管２の焦点Ｇを通る中心軸とを一致させることができる。撮影者が目測でＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線の中心軸とを一致させなくてもよいので、撮影時間を短縮することができる。また、目測よりも正確にＦＰＤ４とＸ線管２とを位置決めできるので、撮影部位が撮影画像の中央からズレない。また、ＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線管２の焦点Ｇを通る中心軸とが一致することで、ＦＰＤ４の検出面とＸ線管２の照射面とが平行に位置するので撮影画像が斜めに伸びたり、グリッドの影が伸びたりしない。この結果、誤撮影による再撮影を防止することができる。
【実施例２】
【００８４】
以下、図８および図９を参照してこの発明の実施例２を説明する。図８は実施例２における検出器アームの概要図であり、図９は実施例２におけるＸ線撮影装置の構成図である。なお、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００８５】
実施例２の特徴は、検出器アーム７１に備わる関節ＥＬ１〜ＥＬ６に、各関節ＥＬを回転駆動するモータＭＴ１〜ＭＴ６を備える点である。実施例２におけるＸ線撮影装置７０では、Ｘ線管２を手動で位置合わせした後、制御部７２によりＸ線管２から照射されるＸ線の中心軸に対してＦＰＤ４の検出面の中心軸が一致するように検出器アーム７１の移動を制御する。制御部７２は実施例１と同様に撮影制御部５６とＦＰＤ位置情報検出部５７と焦点位置情報検出部５８とを有し、さらに位置決め制御部７３を有する。
【００８６】
実施例２における位置決め制御部７３は、焦点位置情報検出部５８により検出されたＸ線管２内のＸ線焦点Ｇの座標およびＸ線の中心軸の角度とＳＩＤの距離ＬＧＦ離れた座標を算出し、この座標にＦＰＤ４の検出面の中心Ｆを位置決め制御するとともに、Ｘ線管２から照射されるＸ線軸とＦＰＤ４の検出面の中心軸とが一致するように位置決め制御する。位置決め制御部７３は、ＦＰＤ目標値算出部７４と、検出器系駆動量算出部７５と、検出器系駆動制御部７６とを備える。
【００８７】
ＦＰＤ目標値算出部７４は、焦点位置情報検出部５８により検出された焦点Ｇの座標からＳＩＤ離れたＦＰＤ４の検出面の中心目標座標を算出するとともに、Ｘ線管２より照射されるＸ線の中心軸と一致するＦＰＤ４の検出面の中心軸目標角度を算出する。すなわち、ＦＰＤ目標値算出部７４が算出する中心目標座標および中心軸目標角度がＦＰＤ４の中心Ｆの移動の目標となる。この際、算出された中心目標座標が、例えば天板１の下部などＦＰＤ４の移動不可能な位置にある場合は、撮影制御部５６を介して、モニタ５２またはＸ線管モニタ５上にて警告を発して撮影者に知らせる。
【００８８】
検出器系駆動ベクトル算出部７５は、ＦＰＤ目標値算出部７４が算出した中心目標座標および中心軸目標角度とＦＰＤ位置情報検出部５７が検出したＦＰＤ４の検出面の中心座標および中心軸の角度との差である検出器系駆動ベクトルを算出する。算出された検出器系駆動ベクトルは、アームべース部２５および検出器アーム７１に備えられた各モータの駆動量である。
【００８９】
検出器系駆動制御部７６は、検出器系駆動ベクトル算出部７５により算出された検出器系駆動ベクトルを基に、アームべース部２５に備わるモータおよび検出器アーム７１に備わる各モータＭＯへ制御信号（電流指令値）が出力される。検出器系駆動制御部７６が各モータを制御することで、アームべース部２５および検出器アーム７１が移動し、ＦＰＤ４を目標の位置へ目標の姿勢での位置決めをすることができる。
【００９０】
実施例２の発明によれば、Ｘ線管２を任意の位置に位置合わせしても、ＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線管２の焦点を通るＸ線の中心軸とを一致させることができる。撮影者が目測でＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線の中心軸とを一致させなくてもよいので、撮影時間を短縮することができる。また、目測よりも正確にＦＰＤ４とＸ線管２とを位置決めできるので、撮影部位が撮影画像の中央からズレ無い。また、また、ＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線管２の焦点Ｇを通る中心軸とが一致することで、ＦＰＤ４の検出面とＸ線管２の照射面とが平行に位置するので、撮影画像が斜めに伸びたり、グリッドの影が伸びたりしない。この結果、誤撮影による再撮影を防止することができる。
【実施例３】
【００９１】
以下、図１０を参照してこの発明の実施例３を説明する。図１０は実施例３におけるＸ線撮影装置の構成図である。
【００９２】
実施例３の特徴は、ＦＰＤ４を手動で位置合わせた後、Ｘ線管２も手動で位置合わせを行う点である。実施例３における制御部８１は、実施例１と同様に撮影制御部５６と、ＦＰＤ位置情報検出部５７と、焦点位置情報検出部５８と、焦点目標値算出部６０に加え、撮影系駆動ベクトル算出部８２とを有する。
【００９３】
撮影系駆動ベクトル算出部８２は実施例１の撮影系駆動ベクトル算出部６１と同様に、焦点目標値算出部６０が算出した焦点目標座標および焦点目標角度と焦点位置情報検出部５８が検出したＸ線の焦点Ｇの座標および中心軸の角度との差である撮影系駆動ベクトルを算出する。撮影系駆動ベクトル算出部８２は、さらに、撮影系駆動ベクトルをＸ線管モニタ６に表示する。つまり、Ｘ線管モニタ６に、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ１、θ２、θ３の各方向の必要な駆動量を表示する。この表示を参考に撮影者は正確にＸ線管２から照射されるＸ線の中心軸とＦＰＤ４の検出面の中心軸とを一致させることができる。この表示は、具体的な方向を示すものでもよいし、撮影者のＸ線管２を操作する方向が目標に近づいていれば点滅するようなものでもよい。また、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ１、θ２、θ３の各方向の移動が正確にされた場合、各方向ごとに移動がロックされる構成でもよい。Ｘ線管モニタ６は本発明における報知器に相当する。
【００９４】
実施例３の発明によれば、撮影者がＸ線照射器およびＸ線平面検出器を手動で位置合わせを行う場合でも、ＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線管２から照射されるＸ線の中心軸とを正確に一致させることができる。また、また、ＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線管２の焦点Ｇを通る中心軸とが一致することで、ＦＰＤ４の検出面とＸ線管２の照射面とが平行に位置するので撮影画像が斜めに伸びたり、グリッドの影が伸びたりしない。この結果、撮影部位が撮影画像の中央からズレ無いので、誤撮影による再撮影を防止することができる。
【００９５】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００９６】
（１）上述した実施例では、天板３の側面に沿って移動可能なアームベース部２４上に検出器アーム２５を取り付けていたが、検出器アーム２５を直接天板３の側面に取り付けてもよい。
【００９７】
（２）上述した実施例では、検出器アーム２５は６個の関節ＥＬを備えていたが、関節の数はこれよりも多くてもよいし、少なくてもよい。関節ＥＬの数が多ければＦＰＤ４の細かな移動を可能とする。また、関節ＥＬの数が少くても、Ｘ線管２が６つの自由度を有するので、ＦＰＤ４の検出面の中心軸とＸ線管２から照射されるＸ線の中心軸とを一致させることができる
【００９８】
（３）上述した実施例では、ＦＰＤ４は半導体を用いた直接変換型Ｘ線検出器であったが、間接変換型Ｘ線検出器でも、フィルムカセッテでも、イメージインテンシファイアでもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１  …  Ｘ線撮影装置
２  …  Ｘ線管
４  …  Ｘ線平面検出器（ＦＰＤ）
６  …  Ｘ線管モニタ
９  …  グリッド
２１  …  天板
２３  …  レール
２４  …  アームベース部
２５  …  検出器アーム
４１  …  エンコーダ
５７  …  ＦＰＤ座標検出部
５８  …  焦点座標検出部
５９、７３  …  位置決め制御部
ＥＬ１〜ＥＬ６  …  関節
ＭＴ１〜ＭＴ７  …  モータ
【図１】
2011101745.tif 000016
【図２】
2011101745.tif 000017
【図３】
2011101745.tif 000018
【図４】
2011101745.tif 000019
【図５】
2011101745.tif 000020
【図６】
2011101745.tif 000021
【図７】
2011101745.tif 000022
【図８】
2011101745.tif 000023
【図９】
2011101745.tif 000024
【図１０】
2011101745.tif 000025