(57)【要約】【課題】  X線照射中の被検体の近傍にいても無効被曝をする虞が無く、さらに身体的な負担を強いることがないX線画像診断装置を提供する。【解決手段】  被検体にX線を照射するX線源と、被検体を配置するための空間を介してX線源と対向配置され、被検体を透過した透過X線を検出して電気信号に変換するX線検出器と、X線検出部により検出された透過X線を用いてX線画像を生成する画像処理部と、X線源、X線検出部、及び空間を囲いX線遮蔽材を有して構成される外容器と、を備えること、を特徴とする。【選択図】          図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検体を配置するための空間を介して前記Ｘ線源と対向配置され、前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出して電気信号に変換するＸ線検出部と、該Ｘ線検出部により検出された透過Ｘ線を用いてＸ線画像を生成する画像処理部と、前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出部、及び前記空間を囲いＸ線遮蔽材を有して構成される外容器と、を備えること、
を特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項２】
前記Ｘ線源は、二次元アレイ状に配置した複数の微小Ｘ線源を有して構成され、前記Ｘ線検出部は、二次元アレイ状に配置した複数のＸ線検出素子を有して構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項３】
前記複数の微小Ｘ線源は、それぞれ内部が真空状態となっている真空容器と、該真空容器内に配置された陽極と、該陽極に対向するように配置された陰極と、該陰極に付設された電子放出源と、該電子放出源近傍に配置されたゲート電極と、を有し、
前記陽極と前記陰極間に所定の電圧を印加した状態で、前記ゲート電極に所定の電圧を印加することで、前記微小Ｘ線源から前記被検体に照射するＸ線を発生させること、
を特徴とする請求項２に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項４】
前記複数の微小Ｘ線源の陽極、陰極、及びゲート電極に印加する電圧は、前記複数の微小Ｘ線源ごと、又は、所定の数の微小Ｘ線源ごとに制御するよう構成させていること、
を特徴とする請求項３に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項５】
前記Ｘ線遮蔽材の少なくとも一部は有鉛ガラスであり、該有鉛ガラスは前記外容器の上面及び／又は側面に配置されること、
を特徴とする請求項１乃至４の少なくとも何れか一項に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項６】
前記外容器の前面部には前記被検体を前記空間の中に配置するための開口部が備えられていること、
を特徴とする請求項１乃至５の少なくとも何れか一項に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項７】
前記空間内に前記被検体を配置するための天板を有し、前記天板は前記開口部を介して前記空間内から前記外容器の外側へスライド移動するよう構成されていること、
を特徴とする請求項６に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項８】
前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出部は、二次元平面上を移動するよう構成されていること、
を特徴とする請求項１乃至７の少なくとも何れか一項に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項９】
前記Ｘ線源から前記被検体に対しＸ線を照射する領域を表示するＸ線照射領域表示部と、前記Ｘ線照射領域表示部を用いて指定されたＸ線照射領域の位置に基づいて、Ｘ線照射領域を設定するＸ線照射領域指定部と、を有し、
前記Ｘ線源は、前記Ｘ線照射領域指定部によって設定されたＸ線照射領域に対応する位置に移動するよう構成されていること、
を特徴とする請求項８に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線照射領域表示部は可視光を透過するタッチセンサを有して構成され、前記タッチセンサと、前記タッチセンサにより移動可能な前記Ｘ線照射領域表示部に表示される照射領域マーカーを用いて前記Ｘ線照射領域を指定すること、
を特徴とする請求項９に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項１１】
前記Ｘ線照射領域表示部は、Ｘ線を照射した領域のＸ線量に対応する表示を当該照射した領域対応する位置に表示すること、
を特徴とする請求項１０に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項１２】
前記表示はＸ線量に応じて色及び／又は点滅速度が変化する表示であること、
を特徴とする請求項１１に記載のＸ線画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作者の無効被曝を低減するX線画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天板上に配置した被検体に対し、さまざまな角度及び/又は位置からX線を照射することで、所望のX線画像を取得するX線画像診断装置がある。このようなX線画像診断装置は、例えば、被検体にカテーテルなどを挿入する際などに用いられる。被検体にカテーテルを挿入する際は、被検体内のカテーテルの位置をリアルタイムで把握する必要があるため、被検体には常にX線が照射された状態となる。このため、被検体近傍に位置する操作者は、被検体の体表や天板などで発生する散乱X線などにより被曝する虞がある。
【０００３】
特許文献1には、この散乱X線などによる無効被曝を防ぐために鉛シールドを有して構成された放射線防護服について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2009-66390号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この放射線防護服は、X線を遮蔽するために所定の厚み以上の鉛を必要とするため、その重量が非常に重く、放射線防護服を着た操作者への負担は大きなものになっていた。
【０００６】
本発明の目的は、X線照射中の被検体の近傍にいても無効被曝をする虞が無く、さらに身体的な負担を強いることがないX線画像診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明におけるX線画像診断装置は、被検体にX線を照射するX線源と、被検体を配置するための空間を介してX線源と対向配置され、被検体を透過した透過X線を検出して電気信号に変換するX線検出部と、X線検出部により検出された透過X線を用いてX線画像を生成する画像処理部と、X線源、X線検出部、及び空間を囲いX線遮蔽材を有して構成される外容器と、を備えること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、X線照射中の被検体の近傍にいても、無効被曝をする虞が無く、さらに、身体的な負担を強いることがないX線画像診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のX線画像診断装置の構成例を説明するための図
【図２】本発明のX線源の構成の一例を説明するための図
【図３】本発明の外容器の構成の一例を説明するための図
【図４】本発明の外容器内に被検体を配置するための構成を説明するための図
【図５】本発明の外容器外に被検体を引き出すための構成を説明するための図
【図６】本発明のX線源の移動機構を説明するための図
【図７】本発明のX線照射領域指定部について説明する。
【図８】本発明の外容器の構成の一例を説明するための図
【図９】本発明のX線源の構成の一例を説明するための図
【図１０】本発明のX線照射領域表示部を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を用いて本発明に係るX線画像診断装置の実施の形態について説明する。本発明の実施形態を説明する全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
本発明の実施形態につき、図1乃至10を用いて説明する。
【００１２】
図1は、本発明のX線画像診断装置の構成例を説明するための図である。図2は、本発明のX線源の構成の一例を説明するための図である。図3は、本発明の外容器の構成の一例を説明するための図である。図4は、本発明の外容器内に被検体を配置するための構成を説明するための図である。図5は、本発明の外容器外に被検体を引き出すための構成を説明するための図である。図6は、本発明のX線源の移動機構を説明するための図である。図7は、本発明のX線照射領域指定部について説明する。図8は、本発明の外容器の構成の一例を説明するための図である。図9は、本発明のX線源の構成の一例を説明するための図である。図10は、本発明のX線照射領域表示部を説明するための図である。
【００１３】
図1に示すように、本発明のX線透視撮影装置1は、二次元アレイ状に配置した複数の微小X線源を有し被検体101にX線を照射するX線源102と、X線源102に対向配置され、二次元アレイ状に配置されたX線を検出する複数のX線検出素子を有して構成され、X線源102から照射され被検体101を透過した透過X線を検出して電気信号に変換するX線検出部103と、X線源102とX線検出部103の間であって被検体101を配置するための空間104と、X線源102、X線検出部103、及び空間104を囲い、X線遮蔽材105aを有し形成される外容器105と、外容器105の上面に付設されX線源102から被検体101に対しX線を照射する領域を表示するX線照射領域表示部112aと、X線照射領域表示部112aによって表示されたX線照射領域の位置に基づいて、X線照射領域を設定するX線照射領域指定部112と、X線源102に電力供給を行なう高電圧発生部106と、X線検出部103により検出された透過X線を用いてX線画像を生成する画像処理部107と、画像処理部107から出力されたX線画像を記憶する画像記憶部108と、画像記憶部108に記憶されたX線画像及び/又は画像処理部107で生成されたX線画像を表示する表示部109と、これら各構成要素を制御する制御部110と、制御部110に対して指令を行なう操作部111と、を備えている。
【００１４】
次に、図2を用いてX線源102の構成について詳細に説明する。
【００１５】
図2(a)に示すように、本発明のX線源102は、2次元状に配置された複数の微小X線源201から構成されている。本図では微小X線源201がn行m列に配置されたX線源102の例を示している。
【００１６】
また、図2(b)に示すように、微小X線源201は、内部が真空状態となっている真空容器202と、真空容器202内に配置された陽極203と、陽極203に対向するように配置された陰極204と、陰極204に付設された電子放出源205と、電子放出源205近傍に備えられたゲート電極206と、を有して構成される。電子放出源205は、ニードル型の形状をした金属で構成されており、ゲート電極206に電圧を印加することで金属の先端に局所電界が与えられ、先端部より電子が真空中に放出させる。電子放出源205から放出された電子は、陰極204と陽極203との間に印加された数十から百数十kV程度の高電圧による電位差で加速され陽極203に衝突する。陽極203は、タングステンなどを用いて構成されており、微小X線源201は、電子が陽極203に衝突することで発生したX線の中で、電子が衝突した面とは異なる反対側の面から発生したX線を用いて、被検体101へ照射するように構成されている。微小X線源201からのX線発生の有無は、陽極203と陰極204間に予め所定の電圧を印加しておき、そこへゲート電極206に所定の電圧を印加することで制御される。また、陽極203、陰極204、ゲート電極206に印加する電圧は、微小X線源201ごとに設定可能なように構成されており、所望の微小X線源201からのみX線を発生させることができる。
【００１７】
次に、図3を用いて外容器105の構成について説明する。
【００１８】
図3(a)〜(c)は、外容器105を3方向から見た場合の断面図であって、それぞれ、図3(a)は上面、図3(b)は側面、図3(c)は前面から見た断面図である。先に図1を用いても説明したが、X線源102とX線検出部103は、被検体101を配置する空間104を設けた上で対向配置され、更にそれらは外容器105で囲まれる。
【００１９】
外容器105は、外容器105の近傍にいる操作者への無効被曝が十分無視できるレベルまで、X線を減衰させる能力を有する重金属から成るX線遮蔽材105aを、プラスチックやアクリル等の外装材で覆ったものであり、さらにその外容器105の一部は、被検体101を外容器105の外側から容易に目視可能なよう、X線遮蔽能力は保ちつつ、かつ、可視光は透過するような、例えば有鉛ガラスで構成されている。
【００２０】
次に、図4を用いて外容器105内に被検体101を配置する構成について説明する。
【００２１】
説明をより明瞭にするため、図4では一部の構成につき図示していない。図4(a)(b)はそれぞれ外容器105を上面と側面から見た断面図である。
【００２２】
また、図4(c)は外容器105を前面から見た図である。外容器105の前面部には被検体101を外容器105内の空間104に配置するための開口部400が備えられている。また、空間104には、被検体101を配置する天板401と、空間104内に設置されたレール403と、レール403に設置された車輪404が備えられおり、天板401の長手方向の端部に備えられた握り部402を持って、天板401を当該天板401の長手方向に引くことで、天板401を開口部400から引き出すことができる。これにより、X線照射中に、万一被検体101の容態が急変したとしても、被検体101を天板401に載せたまま外容器105の外に引出すことが可能となり、被検体101へのアクセスを迅速かつ容易に行なうことが可能となる。
【００２３】
また、図5に示すように天板401の裏面には折り畳み可能な支持棒501が付設されており、天板401を開口部400から引きだした際、支持棒501は床面502と天板401との間に配置されるように構成されている。これにより、天板401を引出した状態で万一被検体101への心臓マッサーシ゛が必要となった場合でも、その荷重に耐える構造とすることができる。
【００２４】
次に、図6を用いてX線源102の移動機構について説明する。
【００２５】
説明をより明瞭にするため、図6では一部の構成につき図示していない。図6に示すように空間104内には被検体101の体軸方向に沿ってレール601a、601bが配置されており、更にレール601aとレール601bは平行に配置されている。また、レール601a、601bに直交するようにレール602a、602bが配置されている。レール602a、602bはレール601a、601b上をスライド移動可能なように構成され、X線源102は、レール602a、602b上をスライド移動可能なように構成されている。これにより、X線源102は天板401の長手方向と短手方向に自在に移動することができ、天板401上に配置された被検体101の所望の部位にX線を照射することができる。また、X線源102の移動には前記レールの他、ラック、ピニオン、モーターなどの従来技術を用いて電動にて移動可能なように構成されている。X線源102に対向配置されるX線検出部103についても、同様の機構により移動可能なように構成されるため、ここでの説明は省略する。
【００２６】
次に、図7を用いてX線照射領域表示部112aについて説明する。
【００２７】
X線照射領域表示部112aは、タッチセンサ機能と、X線源102から被検体101に対しX線を照射する領域を表示する機能とを備えたものであり、図7(a)に示すように、X線源102が移動可能な領域をカバーするよう、外容器105の上面に設置される。このX線照射領域表示部112aにおいてX線照射領域は、図7(b)に示すように、照射領域マーカー701により表示される。操作者はこの照射領域マーカー701を指で指定し、スライドさせることで照射領域マーカー701を、X線照射領域表示部112a上の、所望の位置に移動させることができる。この照射領域マーカー701の移動に伴い、X線源102も、対応する位置に移動する。
【００２８】
図7(b)では被検体101の腹部の位置に、照射領域マーカー701およびX線源102が位置していることを示している。ここで、操作者が照射領域マーカー701を指で指定し、下方向にスライドさせると、図7(c)に示すように、照射領域マーカー701が被検体101の足部に移動し、これに伴いX線源102も被検体101の足部に移動する。さらに、照射領域マーカー701内で2点をタップすると、X線照射領域指定部112は、前記2点を対角線とする詳細照射領域702を設定する。制御部110は、X線照射領域指定部112で設定されたX線照射領域に基づいて、X線源102は複数の微小X線源の内、この設定された詳細照射領域702に対応する位置にあたる微小X線源を用いて被検体101にX線を照射するよう制御する。図7(c)では図面向かって左側の足にX線が照射されるようにX線照射領域が設定されている。
【００２９】
次に本発明のX線透視撮影装置1を用いて被検体101のX線画像を取得するまでの動作フローについて説明する。
【００３０】
操作者は初めに天板401を空間104の中から引き出し、引き出した天板401上に被検体101を配置した後、天板401とともに被検体101を空間104に配置する。次に、操作部111に設けられたX線条件設定部(特に図示しない)を用いてX線照射条件を設定する。なお、ここでのX線条件とは、X線源102の陰極204と陽極203との間に印加する電圧(以下、管電圧)と、陰極204と陽極203との間に流れる電子の量(以下、管電流)と、X線を放射する時間(以下、パルス幅)の3つのパラメータであり、例えば、X線照射する部位を腹部とするならば、管電圧は80kV、管電流は400mA、パルス幅は80msecのように、被検体の体格により、ほぼ一義的に決まるものである。次に操作者は、X線照射領域表示部112aを用いてX線照射領域を指定しX線照射を行うことで、被検体101の所望の部位のX線画像を取得する。
【００３１】
以上、本発明のX線透視撮影装置1によれば、X線源102と、X線源102に対向配置されたX線検出部103と、X線源102とX線検出部103の間であって被検体101を配置するための空間104が、X線遮蔽材105aを有する外容器105によって囲むよう構成されているため、操作者はX線照射中の被検体101の近傍にいても無効被曝をする虞が無く、さらに身体的な負担を強いられるとなく操作を行うことができる。特に、被検体101の近傍に長時間立ち、カテーテル操作を行なう際には有効である。
【００３２】
また、本発明はこれに限定されない。
【００３３】
本発明では、電子放出源205として、ニードル型の形状をした金属について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、カーボンナノチューフ゛や表面伝導型電子源などを用いて電子を真空中に放出させる構造であってもよい。また、被検体101へ照射するX線は、陽極203に電子が衝突した面と同様の面から発生したX線を用いて、被検体101へ照射するように構成してもよい。また、陽極203を回転させることで電子が衝突する面積を増やし、衝突により発生する熱を分散するように構成してもよい。
【００３４】
また、上記説明では、陽極203、陰極204、ゲート電極206に印加する電圧は、複数の微小X線源201ごとに設定可能なように構成する例をしめしたが、陽極203、陰極204に印加する電圧のみ全ての微小X線源201で共通で、ゲート電極206に印加する電圧のみ微小X線源201ごとに設定可能なように構成し、ゲート電極206に印加する電圧を用いて複数の微小X線源201からX線を発生させる微小X線源201を選択するように構成してもよい。
【００３５】
これにより、回路規模を縮小することが可能になる。また、複数の微小X線源201の内、所定の数を1単位とし、1単位ごとに陽極203、陰極204、ゲート電極206に印加する電圧を設定可能なように構成してよい。また、その場合は、上記単位ごとに区切られた微小X線源201に対応する領域を照射領域マーカー701内に表示するよう構成され、操作者はその区切られた領域内をタップすることで対応する微小X線源201からX線が照射されるように構成される。これにより操作者はX線源102を移動した後に選択可能なX線照射領域が容易に把握することができる。
【００３６】
また、当然、全ての微小X線源201で陽極203、陰極204、ゲート電極206に印加する電圧が共通となるように構成してもよい。この場合は、X線源102から被検体101に照射する領域を制限する数枚の鉛板を有して構成されるX線遮蔽装置(特に図示しない)をX線源102のX線照射側に設け、X線源102移動後の詳細なX照射領域の設定は、このX線遮蔽装置によって行われる。この場合であっても、X線照射領域の設定方法は微小X線源201を個別に制御する場合と同様である。
【００３７】
また、上記説明では開口部400を外容器105の前面部のみに設けたが、後面部のみに設けてもよいし、もしくは双方に設けてもよい。また、開口部400を塞ぐよう蓋を備えるように外容器105を構成してもよい。また、図8に示すように外容器105の対向する側面にそれぞれ蝶番801と取手802を設け、外容器105が上下方向に開閉するように構成してもよい。本構成では天板401の移動機構が不要となる。
【００３８】
また、上記説明ではX線源102とそれに対向するX線検出部103が天板401の長手方向と短手方向に自在に移動可能な構成について説明したが、図9に示すようにX線源102を天板401の短手方向一杯に設置し、X線源102を支持するレール901a、901bをレール601a、601b上をスライドするように設置し、X線源102を長手方向にのみ移動可能なように構成してもよいし、反対にX線源102を天板401の長手方向一杯に設置し、天板401の短手方向のみに移動可能なように構成してもよい。また、X線源102のみ移動可能に構成し、X線検出部103はX線源102がどの位置からX線が照射しても検出できるように、天板401の面積に相当する面積を有して構成してもよい。
【００３９】
これによりX線検出部103の移動機構を省略することができる。また、X線源102も天板401に相当する面積を有して構成してもよい。この場合、空間104内にカメラを設置し、該カメラで撮影した被検体101の映像をX線照射領域表示部112aに表示させてもよいし、外容器105の側面に有鉛ガラスを設置、側面から被検体101の位置を把握し、X線照射領域を設定してもよい。この場合でも、X線検出部103の移動機構を省略することができる。また、X線源102とそれに対向するX線検出部103が天板401の長手方向に移動可能に構成するとともに長手方向を軸として回転可能に構成してもよい。これにより被検体101の任意の角度からX線画像を取得することができる。
【００４０】
また、上記説明ではX線照射領域表示部112aにはX線照射領域のみ表示する例について説明したが、照射した領域のX線量を、カラー表示などを用いて表示してもよい。例えば、図10(a)に示すように、図面向かって左側の足にX線照射領域を設定しX線を照射した後、照射領域マーカー701を図10(b)に示すように上方へ移動した場合、先程まで照射していた領域に対応する位置にX線量表示1001を残すことで、カテーテルなど、長時間にわたり被検体101にX線を照射する場合などに、どの位置にどれだけX線が照射されていたかを把握することができる。
【００４１】
また、X線照射領域表示部112aにはX線照射中のX線量をリアルタイムで表示してもよい。表示方法は上記のようなカラー表示や点滅パターンなどを用いて表示する。線量が多くなるに従い、青色から赤色へ、また点滅サイクルを短くするように表示することで操作者が直感的に被検体101に照射されている線量を把握することができる。
【００４２】
これまで説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
101  被検体、102  X線源、103  X線検出部、104  空間、105  外容器、105a  X線遮蔽材、106  高電圧発生部、107  画像処理部、108  画像記憶部、109  表示部、110  制御部、111  操作部、112  X線照射領域指定部、112a  X線照射領域表示部、201  微小X線源、202  真空容器、203  陽極、204  陰極、205  電子放出源、206  ゲート電極、400  開口部、401  天板、402  握り部、403  レール、404  車輪、501  支持棒、502  床面、601a、601b、602a、602b、901a、901b  レール、701  照射領域マーカー、702  詳細照射領域、801  蝶番、802  取手、1001  X線量表示
【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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