(57)【要約】本発明は立体視覚効果を産生させるX線発生装置及び該装置を採用した医用X線設備を提供する。本発明は、２つの互いに距離を有して、人類の目の立体視覚効果に見合う位置からX線を交互に発射するX線発生装置において、人類の目の立体視覚効果に見合うX線画像データを獲得し、コンピュータにより処理した後、立体テレビジョン技術或いは立体映像技術を採用してイメージシステム中で立体画像を形成させる。本発明の技術方案により製造された立体視覚効果を産生させるX線発生装置によれば、リアルタイムの立体視覚効果画像を観察することが可能になり、医師の診断と手術操作が便利になる。
2010526558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体視覚効果を産生させるX線発生装置及び立体視覚効果を有する医用X線設備であって、前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、２つの互いに距離（D）を有する人類の目の立体視覚効果に見合う位置からX線を交互に発射するX線発生装置であり；前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を産生させるX線発生装置（１０１）を採用して、該当医用X線設備のX線源とすることを特徴とする、立体視覚効果を産生させるX線発生装置及び立体視覚効果を有する医用X線設備。
【請求項２】
前記２つのX線を交互に発射する位置の距離（D）は、人類の目の距離に近付くように、４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、最適値は、５８ｍｍ〜７２ｍｍの間であることを特徴とする、請求項１に記載の立体視覚効果を産生させるX線発生装置。
【請求項３】
前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、２つ又は２つ以上のX線チューブ（１）を含み、異なるX線チューブ（１）の間からX線を交互に発射し、異なるX線チューブ（１）の間の距離（D）は４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、最適値は、５８ｍｍ〜７２ｍｍの間であることを特徴とする、請求項１に記載の立体視覚効果を産生させるX線発生装置。
【請求項４】
前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、少なくとも陰極（１１）、陽極（１２）、偏向電極（１３）及び２つ又は２つ以上の陽極焦点（１４）を含み；陰極（１１）から発射する高エネルギ電子ビーム（１６）は偏向電極（１３）の制御により交互されて異なる陽極焦点（１４）に発射され、異なる陽極焦点（１４）がX線を交互に発射し；異なる陽極焦点（１４）の間の距離（D）は４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、最適値は、５８ｍｍ〜７２ｍｍの間であることを特徴とする、請求項１に記載の立体視覚効果を産生させるX線発生装置。
【請求項５】
前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、３つの陽極焦点（１４）を備え、その中で、何れかの２つの焦点の間でX線を交互に発射し、或いは、３つの陽極焦点（１４）がX線を交互に発射することを特徴とする、請求項４に記載の立体視覚効果を産生させるX線発生装置。
【請求項６】
前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、２つ又は２つ以上の陰極（１１）を備え、各陰極（１１）の高エネルギ電子ビームは、対応する陽極焦点（１４）に交互に発射され、それにより、陽極焦点（１４）がX線を交互に発射することを特徴とする、請求項４に記載の立体視覚効果を産生させるX線発生装置。
【請求項７】
前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を有するデジタル減算血管造影機を含み、立体視覚効果を産生させるX線発生装置（１０１）をデジタル減算血管造影機のX線源とすることを特徴とする、請求項１に記載の立体視覚効果を有する医用X線設備。
【請求項８】
前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を有するデジタル胃腸機を含み、立体視覚効果を産生させるX線発生装置（１０１）をデジタル胃腸機のX線源とすることを特徴とする、請求項１に記載の立体視覚効果を有する医用X線設備。
【請求項９】
前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を有するデジタルX線透視機を含み、立体視覚効果を産生させるX線発生装置（１０１）をデジタルX線透視機のX線源とすることを特徴とする、請求項１に記載の立体視覚効果を有する医用X線設備。
【請求項１０】
前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を有する直接X線撮影装置を含み、立体視覚効果を産生させるX線発生装置（１０１）を直接X線撮影装置のX線源とすることを特徴とする、請求項１に記載の立体視覚効果を有する医用X線設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線発生装置及びX線設備に関し、特に、医用X線発生装置及び医用X線設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（一）従来のX線発生装置
X線チューブが発明されてから今まで１００年以上の歴史があり、X線は、工業探査、化学分析、宝石検定、交通分野での旅客検査など人類社会の各領域で幅広く応用され、医療分野でのX線検査、撮影、及び１９７０年代に発明されたCTスキャナ装置などにも応用されており、その後に発明されたデジタル減算血管造影機（Digital subtraction Angiography,DSA）、デジタル胃腸機、デジタルX線透視機、直接X線撮影装置（Direct Radiography，DR）などの装置にもX線チューブが応用されている。しかし、X線チューブの作動原理は変化されておらず、電子ビームで重金属を衝撃することでX線を産生させる原理は不変であった。
【０００３】
最初のX線チューブは冷陰極管であり、その作動原理は、放電管の放電経路に１つの電極−陽極を設置し、該陽極上に電圧を加え、放電管が放電する際にX線が発生され、前記設置された電極はモリブデン、タングステン、ニッケル、コバルトなどの重金属であった。冷陰極管はX線のみ産生させるため、X線量はきわめて弱いものであり、真空ダイオード形式のX線管に設計する必要があった。
【０００４】
従来に幅広く応用されていたX線チューブは、固定陽極管と回転陽極管の２種類があった。
小型X線装置及び工業X線装置に使われているX線チューブはたいてい固定陽極管式を採用し、多くの封入方式はガラス管による封入であり、僅かの封入方式として金属管を採用し、それらの優点としては陽極が固定され、構造が簡単で、コストが低いことであり、欠点としては、低出力で、X線量が小さいため、小型X線装置及び工業X線装置のみに応用され、大きい作動電流を要求する医用精密X線設備（例えば、CT機或いはDSA機）などには適用できない。これらの固定陽極管は、ヒラメント、重金属からなる陽極ターゲット、および真空ガラスケースからなり、場合によって、金属管も採用している。
【０００５】
回転陽極管は、高出力のX線装置に対応する高性能チューブであり、これらのチューブは小さい焦点でもっと大きい電流を使って作動し、金属の放熱問題のため、チューブが小さい焦点で大きい電流を使って作動するため、陽極ターゲットに高温が発生し、電子ビームが固定位置から絶えずに衝撃する場合、ターゲット面が溶解し易くなり、そこで、ターゲット面を移動可能に設計し、電子ビームが異なる位置を衝撃するようにした場合、チューブが大きい電流下で作動しても、ターゲット面に発生される熱量が金属内部で発散されるため、ターゲット面の溶解問題が解決できる。
【０００６】
回転陽極管と固定陽極管の構造的な区別は主に陽極にあり、回転陽極管は軸を備える円盤であり、陽極の回転は管芯外部のモータの固定子コイルによる回転磁界により駆動され、前記回転陽極の軸は、真空中に密閉されたいわゆるヒステリシス・モータの回転子である。回転陽極の機能は電子ビームの衝撃によりX線を産生させることである。
【０００７】
回転陽極管の陰極は直熱式真空管の陰極であり、その機能は電子ビームを産生させて陽極を衝撃することである。そのヒラメントはタングステンからなり、その隣には電子線角度と方向を制御するビーム調節キャップを設け、それにより、チューブの焦点の大きさが制御される。
【０００８】
現在、両焦点を有するチューブが販売されており、これらのチューブは２組の前記ヒラメント陰極を備え、その内、１つは大焦点大出力のヒラメントであって、強いX線を産生させることができ、もう１つは小焦点小出力のヒラメントであって、細かい画像を産生させることができ、これらの両焦点は位置差がなくて、大焦点が小焦点を被っており、これらの両焦点から産生させるX線からは、人類の目の立体視覚効果に見合う互いに関連するデータを獲得することが不可能であり、それにより、立体視覚効果を有する画像が獲得できない。
【０００９】
なお、X線チューブは循環冷却システム及びその他のサブシステムを含み、ここでは省略する。前記の通り、何れかのX線チューブであってもシングルX線光源を利用して平面画像を形成するものであり、人類の目の立体視覚効果に見合う互いに関連するデータを獲得することは不可能であり、それにより、立体視覚効果を有する画像が獲得できない。
【００１０】
（二）従来の立体映像技術
欧洲文芸復興時期の絵画透視とスカルプチヤード芸術研究および実践から知られるように、両目にそれぞれ独立した画像を提供し、両目視差を回復した状況で、リアル立体視覚効果を得ることができる。早期の両目立体視覚技術はサンガラスと実体鏡を利用して立体画像を観察する方法であった。１６世紀になって、人類は異なる色を利用して一定規律を持つ画像を描いて、その後、フィルターを利用して観察することにより立体視覚効果を得た。１７世紀末１８世紀初に使われた“実体鏡”は、それぞれの目に独立した視覚通路を提供し、立体視覚効果は非常に強烈であって、これらの“実体鏡”は現在にも立体画像を観察する有効な手段として利用される。１９世紀になって科学家達はサブシステム無しで直接立体画面を観察する方法を考案したが、失敗であった。
【００１１】
１９世紀末になって、人類は映像技術により動く立体視覚画像を表現する考案をした。まず、２つの撮影装置を利用して人類の両目をシミュレートして撮影し、その後、プロジェクタ装置の偏光フィルターを通じて作成された映像をスクリーンに射影することにより、立体画像を観察することにした。これらの立体映像技術は現在にも使われている。
２０世紀初、テレビジョン技術が開発された後、人類は立体テレビの開発に取り込み、伝統的なすべての静止画像或いは映像の立体表示方法は立体テレビジョン技術に応用されて来た。
【００１２】
初期のモノクロームテレビジョン時代に、比較的に成功した立体テレビジョンは、２つの撮影機により撮影された映像を２つの互いに独立する映像チャンネルを通じて２つのテレビに送信し、それぞれのテレビのスクリーン上には偏光パネルを設置し、その後、偏光メガネを利用して観察することにより立体映像を見ることにした。この種類の両チャンネル偏光分離立体テレビジョン技術は高品質の立体テレビシステムとして現在も利用されている。
【００１３】
２０世紀５０年代になって、カラーテレビジョン時代になって、“補色立体映像技術”が立体テレビに応用されるようになった。基本的な方法は、レンズ前端にフィルターを取り付けた２つの撮影装置を利用して同じ風景を撮影し、テレビ上で見えるのは２つの異なる色の重なった映像であり、関連のフィルターを通じて観察した場合に立体映像が見える方法であった。この種類の立体映像技術は互換性が良くて、立体映像技術分野で幅広く応用されていた。しかし、問題点としては、フィルターを通じて観察するため、色データの損失は大きくなり；また、カラーテレビ自体の“クロス・カラー”現象が激しくなり；さらには、左/右目の入射スペクトルが一致しないため、視覚的な疲労感が起こり易くななった。
【００１４】
２０世紀７０年代末になって、セラミック光スイッチ新材料の発明により、人類は光スイッチメガネを製造し、これにより、時分式立体映像技術が開発された。時分式立体映像技術は、カラーテレビジョン信号の奇数フィールドと偶数フィールドに対して立体映像信号のエンコーダを行う技術である。１９８０年代初、東芝から偏光フィルターを通じて観覧できる時分式立体テレビジョン装置を開発した。１９８５年、松下から時分式液晶メガネ式立体テレビジョン装置を開発した。現在、ヘルメットを被って両スクリーンのモニターにより立体映像を観覧する設備の立体視覚効果がかなり理想的である。中国の清華大学から高透光性の新型液晶光弁メガネを開発し、かつ、２００１年には時分式液晶メガネ式立体テレビジョン装置を開発した。
【００１５】
現在、時分式立体テレビジョン技術は成熟しており、その優点としては：リアルなカラー立体画像を提供し；テレビのフィールド周波数が高い時にも映像が安定であり；現在のカラーテレビジョンシステムとコンピュータモニター装置と通用され；デジタルテレビジョンシステムへの移行が順調にできる。
【００１６】
２０００年、中国では最初の実時立体モニターシステムが開発された。１枚の普通のVCDディスクでゴースト画面を再生し、無線赤外線メガネをかけてよりリアル立体画面を観覧することができる。この種類の立体映像システムは、従来の信号源の２次元画像をモニター上で３次元画像に変換することができる。しかし、技術的な面から見ると、これらの立体映像効果は、光学或いは信号処理の方法で画面を変換するレベルに止まっている。
【００１７】
現在、この業界では、新型立体撮影装置と立体モニター装置の開発に注力している。新型立体撮影装置は２つのレンズユニットを備え、コンピュータ、制御、画像処理技術を組み合わせ、撮影過程が人類の視覚機能に合っている。新型立体モニター装置は、時分割或いは同時に左右画像を入力し、光学技術を採用して、左右画像を正確な視差で人類の両目に投射させ、メガネを付けない状況で、モニター上で直接に立体映像を観覧することができる。２００３年、東京の３D連盟成立大会では、三洋電機からメガネを付けなくて立体画像を観覧するモニター装置を展示し、ソニーからは立体映像の撮影及び再生システムを展示した。しかし、上記製品の立体効果には、観覧角度と距離の制限がある。
【００１８】
立体テレビジョン技術の基本原理
人類の視覚経験から見ると、両目で同じ物体の視覚信号を見て立体感を感じる；しかし、1つの目で見ても立体感を感じる、これは、両目立体視覚と一目立体視覚に対応し、前者は立体テレビジョン技術の基礎になり；後者は経験から感じた立体感である。
【００１９】
両目立体視覚：
立体テレビジョンは、人類の目の立体視覚特性を利用して立体画像を産生させる。人類は世の中を見るとき、物体の幅と高さを見ると共に、それらの深さも知っており、物体の間、或いは、観覧者と物体の間の距離を判断することができる。このような3次元視覚特性が産生される主な原因としては：人類は常に両目から同じ物体を観覧し、両目の間には距離を持ち（約６５ｍｍ）、左目と右目が一定距離を有する物体を見るときに受け入れる視覚画像は異なることであり、そして、脳はこれらの２つの画像データに対して調節を行って立体感を感じる。1つの目で物体を見る時に感じる画像変位は視差とも言える。図１５と合わせて具体的に説明する。
【００２０】
図１５に示すように、２つの完全に同様な撮影装置を設け、２つの画像平面は同じ平面Q上に位置し、両装置の座標軸は平行し、X軸が重合しており、両装置のX方向上の距離は基線Bである。場面上の特徴点Pが両画像平面の中での投影点GL、GRは共役組と言い、即ち、一つの投影点は他の投影点と対応している。両画像が重なり合った後、共役組の間の位置差XL−XRは視差である。座標原点を左レンズ中心にした場合、相似三角形関係により下記式を得る：
X/Z=XL/F和(X-B)/Z=XR/F
前記式から下記を得る：Z=BF/(XL-XR)
前記のように、物体の深さデータは視差により回復され、視差が大きいほど物体とレンズの間の距離が短い、視差が小さいほど物体とレンズの間の距離が長いことが分かる。両レンズを備える立体撮影装置により立体画像組を獲得することが可能になる。
【００２１】
立体テレビジョンの実現方式：
立体テレビジョンの実現方式は主に2種類に分けられ、その一つ目は、1対の視差信号を有する２つの画像を同時にスクリーン上に投影させ、両目からそれぞれ２つの画像を見ることにより立体感を感じることである。これは、前記の両チャンネル偏光分離立体テレビジョン技術と“補色立体映像技術”である。もう1つは、1対の視差信号を有する２つの画像を前後交互にスクリーン上に投影させ、両目から時間差を持って見ることにより立体感を感じることである。これは、前記の時分式立体テレビジョン技術である。具体的には、時分式立体テレビジョン技術は、左目、右目に対応する映像を交替にスクリーン上に投影させ、同期装置（即ち、立体メガネ）を利用して、スクリーン上に左目に対応する映像が表示される時に右目を遮り；スクリーン上に右目に対応する映像が表示される時に左目を遮るようにする。このように繰り返し操作を行って、人類の視覚的な残像速度より速い速度で交替表示することにより、立体感を感じるようになる。
【００２２】
（三）従来技術の医用X線設備
従来技術のX線チューブに基づくいろんな医療X線診断治療設備として、下記のような装置がある： デジタル減算血管造影機（Digital subtraction Angiography,DSA）、デジタル胃腸機、デジタルX線透視機、直接X線撮影装置（Direct Radiography，DR）などの装置では、シングルX線光源を利用して、平面画像を形成させ、立体感がない。
【００２３】
その以外に、デュアルソースCT装置（Dual Source CT）とダブルCアーム型DSA装置（DSA by Double C-arm）がある。デュアルソースCT装置でデュアルチューブを利用したことはスキャン速度の提高が目的であり、立体視覚効果の形成とは関係ない；しかし、ダブルCアーム型DSA装置でデュアルチューブを利用したことは１つの投射角度を追加し、ダブルCアームの間に固定の位置関係がなく、各チューブは互いに独立的にそれぞれの平面画像を形成させ、これらの２組の画像の間では人類の立体視覚機能に見合うデータが形成できなく、更には、立体視覚効果を有する画像が形成できなくなり、臨床操作をする医師にただの異なる検察角度を提供することになる。
【００２４】
現代医学の発展により、人体の組織、構造の空間位置関係及びそれらの間の相互位置関係を知って置く必要があり、それに従って、コンピュータ技術に基づく三次元表示技術（例えば、CT三次元表示技術、MRA三次元表示技術、DSA三次元表示技術）が発展されており、しかし、これらの三次元表示技術によっても、リアルタイムの立体視覚効果画像を提供することができないため、医師の臨床操作の際に、従来のX線源による平面画像により診断或いは手術操作を行うことに伴う、上下左右だけ判別でき、その深さが判別できないし、従って、操作の盲目性があり、リスク高くなっている。特に、神経介入、心臓介入、外周介入などの臨床操作過程において、従来の平面画像には明らかな欠点があり、立体視覚画像の直感的な効果を持っていない。
【００２５】
前記の通り、従来技術のX線チューブ技術は非常に成熟して精密であるもの、シングルX線源を提供して平面画像を形成させるだけであって、人類の立体視覚機能に見合う一対のデータによる立体視覚効果を提供することができない。また、従来技術の医用X線設備も非常に成熟して精密であるもの、リアルタイムの立体視覚効果画像を観察することができない。
【００２６】
前記の通り、従来技術のX線チューブは前記要求を満足できないため、新技術によるX線発生装置の開発必要があり、これにより、リアルタイムの立体視覚効果画像を観察することができる医用X線設備を製造する必要があり、このような装置により、透視モード下、介入医師が立体頭蓋、立体骨格血管を見ることができ、操作し易くなり、診断水準を大幅に高めると共に手術操作におけるリスクを下げることが可能になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明は、立体視覚効果を産生させるX線発生装置及び該装置を関連部品として採用した立体視覚効果を有する医用X線設備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】
【００２８】
本発明の目的は、下記のようにして実現されている：
立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、２つの互いに距離を有して、人類の目の立体視覚効果に見合う位置からX線を交互に発射するX線発生装置である。
更には、前記２つのX線を交互に発射する位置の距離は、人類の目の距離に近付くように、４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、最適値は、５８ｍｍ〜７２ｍｍの間である。２つのX線を交互に発射する位置の距離は、固定された設計も可能であり、調節するような設計も可能である。
【００２９】
前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、２つ又は２つ以上のX線チューブを含み、異なるX線チューブの間からX線を交互に発射し、異なるX線チューブの間の距離は４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、最適値は、５８ｍｍ〜７２ｍｍの間である。このような２つのX線チューブからX線を交互に発射する仕組みの本発明の立体視覚効果を産生させるX線発生装置をダブルチューブ型立体視覚X線発生装置と呼び；このような３つのX線チューブからX線を交互に発射する仕組みの本発明の立体視覚効果を産生させるX線発生装置を３チューブ型立体視覚X線発生装置と呼ぶ、それ以上のものも同じ呼び方で名称を付ける。幾つかのX線チューブを採用しても、２つのX線チューブの間の距離が人類の立体視覚要求を満足する際にこそ、これらの1組の２つのX線チューブの間から交互に発射するX線が人類の立体視覚機能に見合うデータを有し、即ち、２つの互いに独立しながら、かつ、互いに関連するデータを有し、従って、更に立体テレビジョン技術或いは立体映画技術を採用して立体視覚効果を有する画像を形成させることが可能になる。
【００３０】
前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、少なくとも陰極、陽極、偏向電極及び２つ又は２つ以上の陽極焦点を含み；陰極から発射する高エネルギ電子ビームは偏向電極の制御により交互されて異なる陽極焦点に発射され、異なる陽極焦点がX線を交互に発射し；異なる陽極焦点の間の距離は４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、最適値は、５８ｍｍ〜７２ｍｍの間である。このような本発明の立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、いろんな具体的な構造に設計されることが可能であり、例えば、陽極焦点の個数によりシングル焦点型、ダブル焦点型、３焦点型などに分けられ；陽極の個数によりシングル陽極型、ダブル陽極型、３陽極型などに分けられ；陽極の移動可能により固定陽極型、回転陽極型などに分けられる。幾つかの陽極焦点を採用するX線であっても、２つの陽極焦点の間の距離が人類の立体視覚要求を満足する際にこそ、これらの1組の２つの陽極焦点から交互に発射するX線が人類の立体視覚機能に見合うデータを有し、即ち、２つの互いに独立しながら、かつ、互いに関連するデータを有し、従って、更に立体テレビジョン技術或いは立体映画技術を採用して立体視覚効果を有する画像を形成させることが可能になる。
【００３１】
更に、前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は３つの陽極焦点を備え、その中で、何れかの２つの焦点の間でX線を交互に発射し、或いは、３つの陽極焦点がX線を交互に発射する。これらのシングル管３焦点の立体視覚効果を産生させるX線発生装置では、何れかの２つの焦点の間の距離が人類の立体視覚要求を満足する際に、1対の人類の立体視覚機能に見合うデータを得ることが可能になり、更に、立体視覚効果を有する画像を形成させることが可能になる。これにより、シングル管３焦点の立体視覚効果を産生させるX線発生装置では、X線発生装置を移動させない状況で、３つの異なる角度の立体視覚画像を提供する。
【００３２】
前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置は、２つ又は２つ以上の陰極を備え、各陰極の高エネルギ電子ビームは、対応する陽極焦点に交互に発射され、それにより、陽極焦点がX線を交互に発射する。陰極の個数によりシングル陰極型、ダブル陰極型、３陰極型などに分けられる。
【００３３】
本発明は、前記立体視覚効果を産生させるX線発生装置を採用して製造された立体視覚効果を産生させるX線設備を含み、特に、立体視覚効果を有する医用X線設備を含む。
【００３４】
前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を産生させるX線発生装置を採用してこれらの医用X線設備のX線源とする。
【００３５】
更に、前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を有するデジタル減算血管造影機（Digital subtraction Angiography,DSA）を含み、立体視覚効果を産生させるX線発生装置をデジタル減算血管造影機のX線源とする。
【００３６】
前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を有するデジタル胃腸機を含み、立体視覚効果を産生させるX線発生装置をデジタル胃腸機のX線源とする。
前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を有するデジタルX線透視機を含み、立体視覚効果を産生させるX線発生装置をデジタルX線透視機のX線源とする。
【００３７】
前記立体視覚効果を有する医用X線設備は、立体視覚効果を有する直接X線撮影装置（Direct Radiography，DR）を含み、立体視覚効果を産生させるX線発生装置を直接X線撮影装置のX線源とする。
【００３８】
本発明の立体視覚効果を産生させるX線発生装置をX線源として、各種類の立体視覚効果を有する医用X線設備を製造するほか、いろんな立体視覚効果を有する工業用X線設備を製造することも可能であり、工業探査、化学分析、宝石検定、交通分野での旅客検査など人類社会の各領域で幅広く応用されることが可能である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、２つの互いに距離を有する人類の目の立体視覚効果に見合う位置からX線を交互に発射するX線発生装置を提供するため、人類の目の立体視覚効果に見合うX線画像データを獲得し、コンピュータによる処理を通じて、立体テレビジョン技術或いは立体映像技術を採用してイメージシステム中に立体画像を形成させる。本発明の技術方案で製造された立体視覚効果を産生させるX線発生装置によれば、リアルタイムの立体視覚効果画像を観察することが可能になり、医師の診断と手術操作が便利になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明におけるダブルチューブ型立体視覚X線発生装置の構成を示す。
【図２】図２は、本発明におけるダブル窓/ダブルチューブ型立体視覚X線発生装置の構成を示す。図１との異なる点は、各X線チューブはそれぞれの対応する窓を通じてX線を発射する。
【図３】図３は、本発明における独立ダブルチューブ型立体視覚X線発生装置の構成を示す。図２との異なる点は、各X線チューブはそれぞれのハウジング内でシールドされ、それぞれの窓を通じてX線を発射する。
【図４】図４は、本発明における３チューブ型立体視覚X線発生装置の構成を示す。図１から図３までの構造と主な区別点は、１つのX線チューブを追加して３つのX線チューブを構成し、従って、X線発生装置を回転しない状況で、３つの異なる角度の立体視覚画像を得る。
【図５】図５は、本発明におけるシングルチューブ２焦点型立体視覚X線発生装置の構成を示す。
【図６】図６は、本発明におけるシングルチューブ２焦点ダブル陽極型立体視覚X線発生装置の構成を示す。図５との異なる点は、２つの回転陽極を採用し、陰極の高エネルギー電子ビームがそれぞれ２つの異なる回転陽極を衝撃し、２つの陽極焦点を形成し、それにより、２つのX線発生源を形成させる。それに比べ、図５に示す構造においては、１つの回転陽極を採用し、陰極の高エネルギー電子ビームがそれぞれ１つの回転陽極上の２つの固定された空間位置を交互に衝撃し、１つの回転陽極上で２つの陽極焦点を形成し、それにより、２つのX線発生源を形成させる。
【図７】図７は、本発明におけるシングルチューブ3焦点型立体視覚X線発生装置の構成を示す。図５との異なる点は、３つの焦点を採用し、陰極の高エネルギー電子ビームがそれぞれ１つの回転陽極上の3つの固定された空間位置を交互に衝撃し、１つの回転陽極上で3つの陽極焦点を形成し、それにより、3つのX線発生源を形成させる。何れかの２つの焦点の間のデータが立体視覚画像を形成するため、X線発生装置を回転しなくでも、３つの異なる角度の立体視覚画像を得る。
【図８】図８は、本発明におけるダブル陰極シングルチューブ２焦点型立体視覚X線発生装置の構成を示す。 図５との異なる点は、2つの陰極を採用し、これらの2つの陰極の高エネルギー電子ビームがそれぞれ１つの回転陽極上の対応する空間位置を交互に衝撃し、１つの回転陽極上で2つの陽極焦点を形成し、それにより、２つのX線発生源を形成させる。
【図９】図９は、本発明における３陰極シングルチューブ3焦点型立体視覚X線発生装置の構成を示す。図8との異なる点は、3つの陰極を採用し、これらの3つの陰極の高エネルギー電子ビームがそれぞれ１つの回転陽極上の対応する空間位置を交互に衝撃し、１つの回転陽極上で3つの陽極焦点を形成し、それにより、3つのX線発生源を形成させる。何れかの２つの焦点の間のデータが立体視覚画像を形成するため、X線発生装置を回転しなくでも、３つの異なる角度の立体視覚画像を得る。
【図１０】図１０は、本発明のシングルチューブ２焦点型立体視覚X線発生装置を装着したX線リアルタイムの立体視覚映像の診断介入治療機（DSA機）の動作原理を示す。
【図１１】図１１は、本発明のシングルチューブ２焦点型立体視覚X線発生装置を装着したX線リアルタイムの立体視覚映像の診断介入治療機（DSA機）の動作原理を示す。図１０との異なる点は、コンピュータによるデータ処理と立体視覚表示システムによる処理を行った後、医師は専用の立体視覚メガネをかけない状況で、直接に立体視覚表示システム上で立体視覚画像を観察することができる。それに比べ、図１０では、医師が専用の立体視覚メガネをかけることにより立体視覚画像を観察することができる。
【図１２】図１２は、本発明のシングルチューブ3焦点型立体視覚X線発生装置を装着したX線リアルタイムの立体視覚映像デジタルX線透視機の動作原理を示す。
【図１３】図１３は、本発明のダブルチューブ型立体視覚X線発生装置を装着したX線リアルタイムの立体視覚映像デジタル胃腸機の動作原理を示す。
【図１４】図１４は、本発明の３チューブ型立体視覚X線発生装置を装着したX線リアルタイムの立体視覚映像直接X線撮影装置（Direct Radiography，DR）の動作原理を示す。
【図１５】図１５は、両目の立体視覚を示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００４１】
ダブルチューブ型立体視覚X線発生装置
図１に示すように、実施例１において、２つのX線チューブ１として従来の技術で広く使用されている回転陽極チューブを採用し、この２つのチューブの陽極焦点の間では距離Dを有し、該距離Dは４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、最適値は、５８ｍｍ〜７２ｍｍの間である。 ２つのX線チューブ１はハウジング２内に設置されている。ハウジング２にはX線窓口３を設け、光学格子４によりX線ビームの大きさを制御し、これにより、本発明のダブルチューブ型立体視覚X線発生装置を得る。
【００４２】
電源、回路、及びその他の補機により、２つのX線チューブ上からX線を交互に発射し、これらの２つのX線チューブから発射されたX線ビームによりハウジング２の外部で同時に覆われる区域が立体視覚データ収集区域５を形成し、前記２つのX線チューブの内の１つのX線チューブの焦点から発射されたX線ビームにより覆われる区域が非立体視覚データ収集区域６を形成する。図１を参照。
【００４３】
その動作原理は図１３に示すようになり、説明の便利性を考えて、本発明のダブルチューブ型立体視覚X線発生装置１０１上で左側のX線チューブ１をｈと標記し、右側のX線チューブ１をｋに標記する場合、チューブｈの陽極焦点とチューブｋの陽極焦点の間の距離がDになる。距離Dは調節装置により調節できるようになり、該距離Dは４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、通常、６５ｍｍ+/-２ｍｍに設定する。
本発明のダブルチューブ型立体視覚X線発生装置１０１から発射されるX線に対し、光学格子４によりX線ビームの大きさを制御し、それにより、X線ビームに覆われる区域を調節し、イメージング視野を制御する。X線が手術台１１７と患者１１６を貫通した後、X線データ収集システム１１１に至り、X線データ収集システム１１１はX線ビームにより覆われる区域に装着され、画像データを収集する。
【００４４】
X線データ収集システム１１１は収集したチューブｈから発射されたX線ビームにより形成されたデータをH組データと標記し、チューブｋから発射されたX線ビームにより形成されたデータをK組データと標記し、その中で、立体視覚データ収集区域５内において、チューブｈから発射されたX線ビームにより形成されたデータをH５として記録し、チューブｋから発射されたX線ビームにより形成されたデータをK５として記録し、データH５とデータK５は人類の立体視覚原理に見合う関連データであり、データH５とデータK５はコンピュータデータ処理システム１１２を通じて処理された後、立体テレビジョン技術或いは立体映像技術を採用して立体画像表示システム１１３の中で立体画像を形成させる。
【００４５】
立体画像表示システム１１３の中で形成された立体画像は色んな種類があり、主には、２つの成熟技術があり、その一つは１対の視差信号の2枚の画像を同時にスクリーン上に表示させる技術であって、両目がそれぞれ前記2枚の画像を見ることにより立体感を感じる。例えば、両チャンネル偏光分離立体テレビジョン技術と補色立体映像技術である。もう1つは、1対の視差信号を有する２つの画像を前後交互にスクリーン上に投影させ、両目から時間差を持って見ることにより立体感を感じる技術であり、例えば、時分式立体テレビジョン技術である。それ以外に、新型立体モニター装置を採用することも可能であり、時分割或いは同時に左右画像を入力し、光学技術を採用して、左右画像を正確な視差で人類の両目に投射させ、メガネを付けない状況で、モニター上で直接に立体映像を観覧することができる。
【００４６】
電源及び補機１１５はすべての装置に対して動力を提供して自動化制御を行い、機械アーム１１４の運動により異なる角度、異なる部位でリアルタイムの立体視覚効果画像を得て、医師１１８の手術操作が便利になる。
【実施例２】
【００４７】
シングルチューブ２焦点型立体視覚X線発生装置
図５に示すように、本実施例と実施例１は大きな異なる点がある。
本実施例において、シングルチューブ２焦点型立体視覚X線発生装置を採用し、その基本構造と原理は従来の技術で広く使用されている回転陽極チューブと似ていて、陰極１１と陽極１２を含み、更に、陰極電子ビームを制御する偏向電極１３を含み、陰極１１から発射される電子ビームは偏向電極１３を通じて制御された後、陽極１２上の焦点１４を交互に衝撃し、X線を交互に発射する。
【００４８】
２つの焦点１４は距離Dを維持し、該距離Dは４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、最適値は、５８ｍｍ〜７２ｍｍの間である。偏向電極１３を調節することにより、陽極焦点１４が陽極１２上での位置を便利に調節すると共に、２つの焦点１４の間の距離Dを制御し、通常、距離Dは６５ｍｍ+/-２ｍｍに設定する。
陰極１１、陽極１２、偏向電極１３は真空容器１５内に設置され、その後、ハウジング２内に装着される。ハウジング２にはX線窓口３を設け、光学格子４によりX線ビームの大きさを制御し、これにより、本発明のシングルチューブ２焦点型立体視覚X線発生装置を得る。
【００４９】
本実施例の動作原理は図１０に示すようになり、電源及び補機１１５により、陰極１１から発射された電子ビームは偏向電極１３を通じて制御された後、陽極焦点１４を交互に衝撃し、２つの焦点１４上でX線を交互に発射する。この２つの焦点１４から発射されたX線ビームがハウジング２の外部で同時に覆われる区域が立体視覚データ収集区域５を形成し、前記２つの焦点１４の内の１つの焦点１４から発射されたX線ビームにより覆われる区域が非立体視覚データ収集区域６を形成する。
【００５０】
X線データ収集システム１１１はX線ビームに覆われる区域に装着され、立体視覚データ収集区域５内の同じ焦点から発射されたX線からなるデータを1組として記録する。説明の便利のため、左側の陽極焦点をaとし、右側の陽極焦点をｂとした場合、立体視覚データ収集区域５内で記録した焦点aから発射されたX線からなるデータをA５として記録し；立体視覚データ収集区域５内で記録した焦点ｂから発射されたX線からなるデータをB５として記録し；データA５とデータB５は一組の人類立体視覚原理に見合う関連データであり、データA５とデータB５は、コンピュータデータ処理システム１１２を通じて処理された後、立体テレビジョン技術或いは立体映像技術を採用して立体画像表示システム１１３の中で立体画像を形成させる。
【実施例３】
【００５１】
シングルチューブ3焦点型立体視覚X線発生装置
図７に示すように、本実施例の原理は実施例２とほぼ同じであり、下記で図７と図５を比較しながら説明する。実施例２との異なる点は、本実施例では３つの焦点を採用し、陰極１１の高エネルギー電子ビーム１６がそれぞれ１つの回転陽極１２上の3つの異なる空間位置を交互に衝撃し、１つの回転陽極上で3つの陽極焦点１４を形成し、それにより、3つの陽極焦点１４から交互又は循環してX線を発生する。
【００５２】
３つの焦点の中で、何れかの２つの焦点の間の距離が人類の立体視覚要求を満足する際に、３対の人類の立体視覚機能に見合うデータを得ることが可能になり、それに対応して、３組の立体視覚画像を形成し、この技術によれば、X線発生装置を回転しない状況で、３つの異なる角度の立体視覚画像を得て、医師が画面を切り替えるだけて、３つの異なる角度からリアルタイムの立体視覚画像を観察することが可能になり、医師の診断と手術操作が極めて便利になる。
【実施例４】
【００５３】
シングルチューブダブル陰極２焦点型立体視覚X線発生装置
図8に示すように、本実施例の原理は実施例2とほぼ同じであり、下記で図8と図５を比較しながら説明する。
【００５４】
実施例２との異なる点は、本実施例では２つの陰極１１を採用し、これらの２つの陰極１１の高エネルギー電子ビーム１６がそれぞれ１つの回転陽極１２上の対応する空間位置を交互に衝撃し、１つの回転陽極上で２つの陽極焦点１４を形成し、それにより、1対の人類の立体視覚効果に見合うデータを提供して立体視覚画像を形成する。
【実施例５】
【００５５】
シングルチューブ３陰極3焦点型立体視覚X線発生装置
図9に示すように、本実施例の原理は実施例4とほぼ同じであり、下記で図8と図9を比較しながら説明する。
【００５６】
図4との異なる点は、本実施例では3つの陰極１１を採用し、これらの３つの陰極の高エネルギー電子ビーム１６がそれぞれ１つの回転陽極１２上の対応する空間位置を交互に衝撃し、１つの回転陽極12上に３つの陽極焦点１４を形成し、それにより、3つのX線発生源を形成させる。３つの焦点の中で、何れかの２つの焦点の間の距離が人類の立体視覚要求を満足する際に、３対の人類の立体視覚機能に見合うデータを得ることが可能になり、それに対応して、３組の立体視覚画像を形成し、この技術によれば、X線発生装置を回転しない状況で、３つの異なる角度の立体視覚画像を得て、医師が画面を切り替えるだけて、３つの異なる角度からリアルタイムの立体視覚画像を観察することが可能になり、医師の診断と手術操作が極めて便利になる。
【実施例６】
【００５７】
リアルタイムの立体視覚映像診断介入治療機（DSA機）
図１０と図１１に示すように、本実施例では、本発明のシングルチューブ２焦点型立体視覚X線発生装置を採用してリアルタイムの立体視覚映像診断介入治療機のX線源とする。
【００５８】
電源及び補機１１５により、陰極１１から発射された電子ビームは偏向電極１３を通じて制御された後、陽極焦点１４を交互に衝撃し、２つの焦点１４上でX線を交互に発射する。それにより、X線データ収集システム１１１は、立体視覚データ収集区域５内で人類の立体視覚原理に見合う1対のデータを得て、該1対のデータはコンピュータデータ処理システム１１２を通じて処理された後、立体テレビジョン技術或いは立体映像技術を採用して立体画像表示システム１１３の中で立体画像を観察することが可能になる。
【００５９】
これらのリアルタイムの立体視覚効果画像を観察することができる医用X線設備によれば、立体視覚を産生させることが可能になり、透視モード下、介入医師が立体頭蓋、立体骨格血管を見ることができ、操作し易くなり、診断水準を大幅に高めると共に手術操作におけるリスクを下げることが可能になる。
【００６０】
本実施例で採用した立体テレビジョン技術或いは立体映像技術は、両チャンネル偏光分離立体テレビジョン技術、 “補色立体映像技術”、 或いは、時分式立体テレビジョン技術であり、これらの立体テレビジョン技術或いは立体映像技術を使用する際に、図１０に示すように、医師１１８は立体視覚メガネ１１９をつけて、立体画像表示システム１１３の中から立体視覚効果画像を観察する。
【００６１】
図１１に示すように、新型立体モニター装置を採用して、時分割或いは同時に左右画像を入力し、光学技術を採用して、左右画像を正確な視差で人類の両目に投射させ、これらの立体テレビジョン技術を使用する際に、医師としてはメガネを付けない状況で、モニター上で直接に立体映像を観覧することができる。
【実施例７】
【００６２】
X線リアルタイムの立体視覚映像のデジタルX線透視機
図１２に示すように、本実施例では、シングルチューブ3焦点型立体視覚X線発生装置１０１を採用してX線リアルタイムの立体視覚映像のデジタルX線透視機のX線源とする。
【００６３】
電源及び補機１１５により、陰極11の高エネルギー電子ビーム１６がそれぞれ１つの回転陽極１２上の対応する空間位置を交互に衝撃し、１つの回転陽極１２上で3つの陽極焦点を形成し、それにより、３つのX線発生源を形成させる。
【００６４】
図１２に示すように、３つの焦点１４の中で、何れかの２つの焦点の間の距離Dが人類の立体視覚要求を満足する際に、３対の人類の立体視覚機能に見合うデータを得ることが可能になり、それに対応して、３組の立体視覚画像を形成し、この技術によれば、X線発生装置を回転しない状況で、３つの異なる角度の立体視覚画像を得て、医師が画面を切り替えるだけて、３つの異なる角度からリアルタイムの立体視覚画像を観察することが可能になり、透視モード下、手術医師は立体感がある人体組織を観察することが可能になり、診断が正確になり、かつ、操作における空間感がある。
【実施例８】
【００６５】
X線リアルタイムの立体視覚映像のデジタル胃腸機
図13に示すように、本実施例では、ダブルチューブ型立体視覚X線発生装置を採用してX線リアルタイムの立体視覚映像のデジタル胃腸機のX線源とする。
【００６６】
電源及び補機１１５により、２つのX線チューブ１上からX線を交互に発射し、これらの２つのX線チューブから発射されたX線ビームによりハウジング２の外部で同時に覆われる区域が立体視覚データ収集区域５を形成し、前記２つのX線チューブの内の１つのX線チューブの焦点から発射されたX線ビームにより覆われる区域が非立体視覚データ収集区域６を形成する。
【００６７】
本発明のダブルチューブ型立体視覚X線発生装置１０１上で左側のX線チューブ１をｈと標記し、右側のX線チューブ１をｋに標記する場合、チューブｈの陽極焦点とチューブｋの陽極焦点の間の距離がDになる。距離Dは調整装置により調整できるようになり、該距離Dは４０ｍｍ〜９０ｍｍの間であり、通常、６５ｍｍ+/-２ｍｍに設定する。
【００６８】
本発明のダブルチューブ型立体視覚X線発生装置１０１から発射されるX線に対し、光学格子４によりX線ビームの大きさを制御し、それにより、X線ビームに覆われる区域を調整し、イメージング視野を制御する。X線が手術台１１７と患者１１６を貫通した後、X線データ収集システム１１１に至り、X線データ収集システム１１１はX線ビームにより覆われる区域に装着され、画像データを収集する。
【００６９】
X線データ収集システム１１１は収集したチューブｈから発射されたX線ビームにより形成されたデータをH組データと標記し、チューブｋから発射されたX線ビームにより形成されたデータをK組データと標記し、その中で、立体視覚データ収集区域５内において、チューブｈから発射されたX線ビームにより形成されたデータをH５として記録し、チューブｋから発射されたX線ビームにより形成されたデータをK５として記録し、データH５とデータK５は人類の立体視覚原理に見合う関連データであり、データH５とデータK５はコンピュータデータ処理システム１１２を通じて処理された後、立体テレビジョン技術或いは立体映像技術を採用して立体画像表示システム１１３の中で立体画像を形成させる。
【００７０】
電源及び補機１１５はすべての装置に対して動力を提供して自動化制御を行い、機械アーム１１４の運動により異なる角度、異なる部位でリアルタイムの立体視覚効果画像を得て、医師１１８の手術操作が便利になる。
【実施例９】
【００７１】
X線リアルタイムの立体視覚映像直接X線撮影装置（DR機）
図14に示すように、本実施例では、本発明の３チューブ型立体視覚X線発生装置を採用してX線リアルタイムの立体視覚映像直接X線撮影装置のX線源とする。
【００７２】
電源及び補機１１５により、前記３つのX線チューブから交互又は循環してX線を発射し、その中の何れかの２つのX線発射源の間のデータから人類の立体視覚機能に見合う1対のデータを得て、これらのデータはコンピュータデータ処理システム１１２を通じて処理された後、立体テレビジョン技術或いは立体映像技術を採用して立体画像表示システム１１３の中で立体画像を観察することが可能になる。X線発生装置を回転しない状況で、３つの異なる角度の立体視覚画像を得ることが可能になる。これらのリアルタイムの立体視覚効果画像を観察することができる医用X線設備によれば、立体視覚を産生させることが可能になり、透視モード下、手術医師は立体感がある人体組織を観察することが可能になり、操作における空間感があり、診断水準を大幅に高めると共に手術操作におけるリスクを下げることが可能になる。
【００７３】
本発明で公開した構造は他の同じ効果を有する構造で切り替えることが可能であり、本発明で紹介した実施例は本発明の唯一の構造ではない。本発明の優先実施例は前記で説明したが、他の種々の変形、変更例も可能であることは当業者にとって明白であり、本発明はその技術的思想から逸脱することのないそのような変形、変更例を含むことを意図するものである。
【符号の説明】
【００７４】
１    X線チューブ
２    ハウジング
３    窓口
４    光学格子
５    立体視覚データ収集区域
６    非立体視覚データ収集区域
１１    陰極
１２    陽極
１３    偏向電極
１４    陽極焦点
１５    真空容器
１６    高エネルギー電子ビーム
１０１    本発明の立体視覚効果を産生させるX線発生装置
１１１    データ収集システム
１１２    コンピュータデータ処理システム
１１３    立体画像表示システム
１１４    機械アーム
１１５    電源及び補機
１１６    患者
１１７    手術台
１１８    医師
１１９    立体視覚メガネ
【図１】
2010526558.tif 000003
【図２】
2010526558.tif 000004
【図３】
2010526558.tif 000005
【図４】
2010526558.tif 000006
【図５】
2010526558.tif 000007
【図６】
2010526558.tif 000008
【図７】
2010526558.tif 000009
【図８】
2010526558.tif 000010
【図９】
2010526558.tif 000011
【図１０】
2010526558.tif 000012
【図１１】
2010526558.tif 000013
【図１２】
2010526558.tif 000014
【図１３】
2010526558.tif 000015
【図１４】
2010526558.tif 000016
【図１５】
2010526558.tif 000017
【国際調査報告】
2010526558.tif 000018
2010526558.tif 000019
2010526558.tif 000020
2010526558.tif 000021
2010526558.tif 000022
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