(57)【要約】  移動型放射線透視撮像システムは、単一放出及び代替的にパルス状放出の両方で放射線を放出する能力を有し、あらゆる自由度で移動するように適合された携帯型放射線源と、前記放射線源からの放射線を検出するように動作可能であり、あらゆる自由度で前記放射線源とは独立に移動するように適合された携帯型検出器と、を有し、前記放射線源と前記検出器はそれぞれ、コンピュータと通信する位置合わせセンサを備え、前記コンピュータは、前記放射線源及び前記検出器と通信し、前記放射線源と前記検出器の位置、距離、及び向きが前記コンピュータによって確認され、前記コンピュータは、放射線が放出されてよい時を指示する起動信号を前記放射線源へ送る。好適には、前記放射線源は、前記検出器と前記放射線源が既定の位置合わせ条件を達成するまでは放射線の放出を防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらゆる自由度で移動し、単一放出及び代替的にパルス状放出の両方で放射線を放出するように適合された携帯型放射線源と、
前記放射線源からの放射線を検出するように動作可能であり、あらゆる自由度で前記放射線源とは独立に移動するように適合された携帯型検出器と、を備え、
前記放射線源と前記検出器はそれぞれ、コンピュータと通信する位置合わせセンサを備え、
前記コンピュータは、前記放射線源及び前記検出器と通信し、
前記放射線源と前記検出器の位置、距離、及び向きが前記コンピュータによって確認され、前記コンピュータは、放射線が放出されてよい時を指示する起動信号を前記放射線源へ送る、
移動型放射線透視撮像システム。
【請求項２】
前記放射線源と前記検出器はそれぞれ、他方に対する前記放射線源と前記検出器の位置、距離、及び向きを検出するためのセンサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記検出器は、前記放射線源から視覚的に隠されていてよい、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記放射線源は、前記検出器と前記放射線源が１又は複数の既定の位置合わせ条件を達成するまでは放射線の放出を防止される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記検出器と前記放射線源との間の１又は複数の既定の位置合わせ条件が達成された時及び達成されている間、前記放射線源からの放射線の放出が自動的に行われる、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記検出器と前記放射線源が１又は複数の既定の位置合わせ条件を達成した時に操作者に通知するように適合された指示器を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記指示器は可視指示器である、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記指示器は可聴指示器である、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記指示器は、前記検出器が前記放射線源の既定範囲内にある時に操作者に通知するように適合されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記放射線源はＸ線源である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記検出器は携帯型フラットパネルデジタルＸ線検出器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コンピュータは、前記位置合わせセンサから位置、距離、及び向きの信号を受け取るように適合され、前記位置合わせセンサからの位置合わせデータを前記放射線源へ送るように更に構成されたソフトウェアで符号化されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
対象物の放射線画像を生成するために前記対象物に放射線を透過させる放射線透視医療処置において、
前記対象物を携帯型検出器と携帯型放射線源の間に配置するステップであって、前記携帯型検出器は、前記携帯型放射線源からの放射線を検出するように動作可能であり、前記検出器と前記放射線源は、相互に独立に且つあらゆる自由度で移動するようにそれぞれ適合され、前記放射線源は、単一放出及び代替的にパルス状放出の両方で放射線を放出するように適合され、前記放射線源と前記検出器はそれぞれ、コンピュータと通信する位置合わせセンサを備える、ステップと、
前記コンピュータを前記放射線源及び前記検出器と通信可能に配置するステップと、
前記放射線源と前記検出器の位置、距離、及び向きを確認し、放射線が放出されてよい時を指示する起動信号を前記放射線源へ送るように、前記コンピュータを動作させるステップと、
を含む改良。
【請求項１４】
前記検出器と前記放射線源が１又は複数の既定の位置合わせ条件を達成するまでは、前記放射線源が放射線を放出するのを自動的に防止するステップを更に含む、請求項１３に記載の改良。
【請求項１５】
前記検出器と前記放射線源との間の１又は複数の既定の位置合わせ条件が達成された時及び達成されている間、前記放射線源からの放射線の放出を自動的に引き起こすステップを更に含む、請求項１３に記載の改良。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
[0001]  この出願は、２０１２年４月２４日に出願された、所有者が共通で同時係属中の米国仮特許出願番号６１／６３７，７３３の優先権の利益を主張し、その開示内容が参照によってここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
１．発明の分野
[0002]  本発明は、放射線写真画像を得るために用いられる装置及び方法に関連し、検出器と放射線源が当該検出器と放射線源の向き及び位置に関してコンピュータと通信するような装置に関連する。
【０００３】
２．関連技術の説明
[0003]  病院又は救急治療施設などの最新の医療施設は、巨大で複雑な組織であることが多い。医療施設は、特定の種類の患者看護若しくは専門技術に特化した、様々な部門又は分科に組織化されている場合がある。例えば、医療施設は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、（旧来の撮像システム及びデジタル又はデジタル化撮像システムの両方を含む）Ｘ線システム、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）システム、超音波システム、核医学システム等の様々な医学的撮像業務を取り扱う放射線科を有しているかもしれない。このようなシステムは、健康状態を特定し、診断し、治療するための貴重な手段を提供すると共に、外科的診断処置の必要性を大幅に低減する。多くの場合、これらの治療法は、相互に補完し合い、特定の種類の組織、臓器、生理学的システムなどを撮像するための様々な手法を内科医に提供する。しかしながら、Ｘ線を必要としている患者はしばしば、例えば、放射線科や、場合によっては別の地理的に遠い撮像センターへ搬送されなければならない。このことは、余分な時間遅延、費用、及び不便さを患者と開業医に提起し得る。
【０００４】
[0004]  デジタル撮像システムは、有用な放射線写真画像に再構築されることの可能なデジタルデータを生成するものとして、ますます普及してきている。デジタル撮像システムの１つの適用において、線源からの放射線が対象物、医療診断用途では典型的には患者に向けられ、放射線の一部がその対象物を通り抜けて、検出器に衝突する。検出器の表面は放射線を光子に変換し、光子が検出される。検出器は離散的な画像要素、即ち画素のアレイに分割されており、出力信号を各画素領域に衝突する放射線の量、あるいは強度に基づいて符号化する。放射線が対象物を通り抜ける際に放射線強度が変化を受けるため、出力信号に基づいて再構築された画像は、旧来の写真フィルムの手法を通じて利用可能であるものと同様の、組織や他の特色の投影図を提供することができる。
【０００５】
[0005]  作動中、検出器の画素位置で生成された信号は、サンプリングされ、デジタル化される。デジタル値は処理回路へ転送されて、そこでフィルタリング及びスケーリングされ、画像データセットを生成するよう更に処理される。次いでこのデータセットは、結果としての画像を再構築し、その画像を表示するために用いられることができる。
【０００６】
[0006]  携帯可能な放射線写真技術の必要性に対処するために、携帯型のユニット、検出器、及び関連するデジタル撮像機構における開発を含む、数多くの装置が考えられてきた。例えば、Ｂｒｏｏｋｓに対して発行された米国特許番号７，０１６，４６７は、デジタルＸ線画像を生成しそれを遠隔地へ送信するための移動型Ｘ線装置を開示している。当該装置は、第１コンピュータ、第１コンピュータと通信するフラットパネル検出器、及び第１コンピュータを着脱可能に支持するＸ線カートアセンブリを含み、Ｘ線カートアセンブリは、充電器を有したカート、及びフラットパネル検出器と通信するＸ線装置を含む。当該装置は更に、カートから伸長可能なＸ線管、及び患者の目標身体エリアを枠取りするための機構を含む。
【０００７】
[0007]  Ｋｕｍｐらに対して発行された米国特許番号７，３４２，９９８は、エンドユーザが携帯型Ｘ線検出器をＸ線スキャナ／ホストから分離することを可能にするＸ線システムの迅速接続接続法を開示している。
【０００８】
[0008]  Ｋｏｒｅｎに対して発行された米国特許番号７，４３４２８，４７０は、移動型コンピュータ放射線写真ユニットを開示している。このシステムは、画像記録媒体から１又は複数の画像を取得するように適合されたスキャナ、スキャナを支持するフレーム、フレームに取り付けられたＸ線源、フレームに結合され、移動型装置の場所間の移動を容易化するように適合された移動機構、及び、フレームに結合され、スキャナによって取得された画像を表示するためにスキャナに接続されたディスプレイを含む。
【０００９】
[0009]  Ｊａｂｒｉに対して発行された米国特許番号７，７８３，００８は、投影Ｘ線画像やトモシンセシス画像などのデジタル放射線写真画像上にマーカーを配置するための技術を開示している。データを符号化したタグが、放射線写真撮像システムの構成要素の上又はその近く、例えばデジタル検出器の上に配置される。当該タグは撮像セッション中に読み取られ、人間が読み取ることの可能なマーカーの証印が生成されて、結果としての画像に恒久的に含められたり、所望された場合には例えばオーバーレイに表示されたりすることが可能である。
【００１０】
[0010]  Ｂａｒｎｅｓに対して発行された米国特許番号７，７９８，７１０は、改良されたＸ線散乱制御を備えた移動型放射線写真ユニットを開示している。改良されたＸ線散乱制御は、システムと散乱線除去グリッドの焦線との位置合わせを通じてもたらされる。好適な一実施態様では、システムは、Ｘ線源アセンブリ、真空管筐体取付具、測定システム、モーションコントロールシステム、並びに、測定システム及びモーションコントロールシステムと通信するプロセッサを備える。当該システムは最適な位置合わせを確立しようとしているが、放射線の放出を制御又は防止するための手段を何ら開示していない。
【００１１】
[0011]  Ｈｏｍａｎｆａｒらに対して発行された米国特許番号７，８１７，０４０は、位置合わせの条件を検出する無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムを開示しており、このシステムは、携帯型装置、固定型装置、据え置き型装置、及び恒久取り付け型装置で用いられることができる。ＲＦ質問器、ＲＦ応答器、及びＸ線感知撮像装置とそのホルダが、歯科用Ｘ線機器ヘッド装置に臨界的に位置合わせされるように構成され、繰り返しの撮像を不要にする。Ｘ線放出器が、更に、所望のＸ線画像を自動的に得るように構成され、又は、応答器及び関連のＸ線感知撮像装置との位置合わせが行われるまでは当該装置が起動し放射線写真を生成することができないように、構成されることができる。このシステムの重要な制限は、向きと位置を決定するのにそれがＲＦＩＤ方式に依拠していることである。何故なら、無線周波数は、例えば集中治療室（ＩＣＵ）にある、他の重大な又は生命維持の機器と干渉することがあるからである。慣性測定装置（ＩＭＵ）など向き及び位置を決定するための他の方法や、この装置をＩＣＵ又は新生児ＩＣＵ（ＮＩＣＵ）の状況での使用に相応しいものにするであろう他の特徴に関する言及も全くない。
【００１２】
[0012]  Ｗｕらに対して発行された米国特許番号７，９４７，９６０は、その表面上にＸ線検出面を有するＸ線検出器アセンブリと、当該Ｘ線検出器アセンブリを内部に収容し、Ｘ線検出面と向かい合った上部がＸ線に対して透過性である箱状容器とを含んだ携帯型検出器パネルを開示している。
【００１３】
[0013]  Ｆｏｏｓらに対して発行された米国特許番号８，０４１４１，０４５は、移動型Ｘ線源と、放射線写真画像及び関連情報のためのディスプレイを有する移動型コンピュータと、デジタル放射線写真検出器とを含み、検出器とＸ線源がコンピュータと通信しコンピュータの制御下にある、移動型デジタル放射線写真システムを開示している。位置合わせ機能はこのシステムには何ら開示されておらず、検出器の位置合わせ若しくは位置に基づいて放射線の放出を制御又は防止するための如何なる機能性もまた、開示されていない。
【００１４】
[0014]  Ｂａｒｎｅｓらによって発明された米国公開番号２００２／０１５０４１４１５は、改良されたＸ線散乱制御を備えた移動型放射線写真ユニットを開示している。改良されたＸ線散乱制御は、システムと散乱線除去グリッドの焦線との位置合わせを通じてもたらされる。システムは、Ｘ線源アセンブリ、真空管筐体取付具、自動測定手段、モーションコントロール手段、並びに、自動測定システム及びモーションコントロールシステムと通信する処理手段を備える。システムの位置合わせは操作者による最小限の入力で行われるが、位置合わせ条件に基づいて放射線源の放出を制御又は防止する手段は何も提供されていない。
【００１５】
[0015]  Ｈｅａｔｈらによって発明された米国公開番号２００８／０１４２４２８３７は、放射線撮像のための位置感知装置を開示している。システムは、放射線源及び調整可能な角度配向を有した放射線ヘッドを含む。放射線画像検出装置は、放射線源から放出された放射線による画像を記録する輝尽性媒体（検出器など）を有する。測定センサ装置、好適には慣性センサ装置が検出器に結合され、輝尽性媒体の向きを決定するための３次元データを提供する。放射線源の向きの調整が少なくとも１つの方向で必要であることを指示するための、測定センサ装置からの向きデータに応答する少なくとも１つの指示器が存在する。このシステムは、検出器と放射線源の向きを確立しようとしているが、放射線源からの放射線の放出を制御又は防止するものではない。
【００１６】
[0016]  当該分野における前述の進展にもかかわらず、画像診断に用いられる既存のシステムには重大な欠点が残っている。現在の移動型放射線写真／放射線透視撮像システムは、扱いにくく、高価である。これらの移動型システムは、通常は政府規制による既定の許容範囲外の位置ずれを防止すべく、検出器をＸ線源に対して機械的に固定するために、固定型の機械的なＣアーム、又は放射線源と検出器を相互に繋ぐ他の機械的構造を搭載しているのが普通である。加えて、固定の常設型デジタル放射線写真／放射線透視（ＤＲ）撮像システムにはよくあるように、Ｘ線源に対する検出器の空間的な位置は、常に既知であるわけではない。特に、撮像される対象物が非常に虚弱であるか、又はほとんど動けない場合において、様々な設置方法で用いるのが容易且つ安全でありながら、適用される政府規制に準拠した移動型システムに対する必要性が存在し続けている。
【発明の概要】
【００１７】
[0017]  本発明は、とりわけこの必要性に、非常に容易且つ効果的な方法で応えると思われる。特に、本発明は、ユーザがＸ線源に対する検出器の空間的な位置を実質的に絶えず把握することを可能にする移動型システムを提供する。Ｘ線源は、処置の間に既定の許容範囲内で携帯型検出器とより容易に位置合わせされ、また位置合わせの維持のために監視されることができる。好適な実施態様では、本発明は更に、Ｘ線源と検出器が、如何なる理由であれ、既定の許容範囲内に位置合わせされていない場合に放射線の放出を妨げるための、放射線インターロックスイッチを提供する。
【００１８】
[0018]  よって、この発明の一実施態様では、単一（放射線写真的（radiographic））曝露又はパルス状（放射線透視的（fluoroscopic））曝露で放射線を放出するように動作可能であり、Ｘ線源があらゆる自由度で移動するように適合されている携帯型放射線源と、前記放射線源からの単一（放射線写真的）放出又はパルス状（放射線透視的）放出の放射線を検出するように動作可能であり、あらゆる自由度で前記放射線源とは独立に移動するように適合されている携帯型検出器と、を備え、前記放射線源と前記検出器はそれぞれ、コンピュータと通信する位置合わせセンサを含み、前記コンピュータは、前記放射線源及び前記検出器と通信し、前記放射線源と前記検出器の位置及び／又は向きが前記コンピュータによって確認され、前記コンピュータは、放射線が放出されてよい時を指示する起動信号を前記放射線源へ送る、移動型放射線写真／放射線透視撮像システムが提供される。
【００１９】
[0019]  好適な一実施態様では、前記放射線源と前記検出器はそれぞれ、相互に対する位置及び／又は向きを検出するためのモーショントラッキングデバイス（ＭＴＤ）を含む。本開示の目的のために、位置とは対象物のｘ軸位置とｙ軸位置を意味し、距離とは２つの対象物の位置間のｚ軸変分を意味し、向きとは対象物のロール、ピッチ、及びヨーを意味する。
【００２０】
[0020]  有利には、前記検出器は、前記放射線源から視覚的に隠されていてよい。
【００２１】
[0021]  更に好適な一実施態様では、前記放射線源は、前記検出器と前記放射線源が既定の位置合わせ条件を達成するまでは放射線の放出を防止される。
【００２２】
[0022]  別の実施態様では、前記検出器と前記放射線源との間の既定の位置合わせ条件が達成された時及び達成されている間、前記放射線源からの放射線の放出が自動的に行われる。
【００２３】
[0023]  好適には、前記放射線源は、単一放出及びパルス状放出で放射線を放出する能力を有する。
【００２４】
[0024]  本発明は、前記検出器と前記放射線源が既定の位置合わせ条件を達成した時に操作者に通知するように適合された指示器を更に含んでよく、前記指示器は、可視指示器又は可聴指示器である。
【００２５】
[0025]  更なる実施態様では、前記指示器は、前記検出器が前記放射線源の既定範囲内にある時に操作者に通知するように適合されている。
【００２６】
[0026]  より好適な実施態様では、前記検出器は携帯型フラットパネルデジタルＸ線検出器である。
【００２７】
[0027]  好適には、前記コンピュータは、前記位置合わせセンサから位置及び／又は向きの信号を受け取るように適合され、前記位置合わせセンサからの位置合わせデータを前記放射線源へ送るように更に適合されたソフトウェアを含む。
【００２８】
[0028]  本発明の更に別の実施態様は、対象物の放射線画像を生成するために前記対象物に放射線を透過させる医療処置に対する改良を提供し、前記改良は以下を含む。
【００２９】
[0029]  前記対象物を携帯型検出器と携帯型放射線源の間に配置するステップであって、前記携帯型検出器は、前記携帯型放射線源からの放射線を検出するように動作可能であり、前記検出器と前記放射線源は、相互に独立に且つあらゆる自由度で移動するようにそれぞれ適合され、前記放射線源と前記検出器はそれぞれ、コンピュータと通信する位置合わせセンサを備える、ステップ。
【００３０】
[0030]  前記コンピュータを前記放射線源及び前記検出器と通信可能に配置するステップと、前記放射線源と前記検出器の位置、距離、及び／又は向きを確認し、放射線が放出されてよい時を指示する起動信号を前記放射線源へ送るように、前記コンピュータを動作させるステップ。
好適には、前記放射線源は、単一放出及び代替的に（例えば放射線透視処置における使用のために）パルス状放出の両方で放射線を放出するようにも適合される。
【００３１】
[0031]  別の実施態様では、前記改良は、前記検出器と前記放射線源が１又は複数の既定の位置合わせ条件を達成するまでは、前記放射線源が放射線を放出するのを自動的に防止するステップを更に含む。
【００３２】
[0032]  前記改良の更に別の実施態様は、前記検出器と前記放射線源との間の１又は複数の既定の位置合わせ条件が達成された時及び達成されている間、前記放射線源からの放射線の放出を自動的に引き起こすステップを更に含む。
【００３３】
[0033]  本発明に関するこれらの、そして更に他の実施態様、特徴、及び利点は、付随する図、詳細な説明、及び請求項から、今ここにより一層明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
[0034]  本発明の本質、実施態様、及び利点に対する更なる理解のために、以下の詳細な説明への参照がなされ、以下の図面と共に解釈されるべきである。以下の図面では、同様の参照文字又は参照番号は、同様の要素を表す。
【００３５】
【図１】図１は、本発明の好適な実施態様による、放射線を対象物に照射している移動型撮像システムの側面図を示す。
【図２】図２は、位置及び向きセンサを表している（対象物が存在した状態の）図１の装置のより詳細な側面図を示す。
【図３】図３は、図１の装置の多関節支持アームの機構を側面図においてより具体的に示す。
【図４】図４は、Ｘ線源の位置決めを提供するための、図１の装置の多関節アームの移動範囲を示す。
【図５Ａ】図５ａは、図１の装置の携帯型放射線源の拡大された、部分的に透視の側面図を示す。
【図５Ｂ】図５ｂは、図１の装置と一緒に用いられる携帯型Ｘ線検出器の拡大された、部分的に透視の上面図を示す。
【図６】図６は、図１の装置に存在するコンピュータ及び或るセンサの入力と出力の模式図である。
【図７Ａ】図７Ａ−７Ｄは、図１の実施態様におけるＬＣＤモニタ表示の様々なビューの例示的表現を示す。
【図７Ｂ】図７Ａ−７Ｄは、図１の実施態様におけるＬＣＤモニタ表示の様々なビューの例示的表現を示す。
【図７Ｃ】図７Ａ−７Ｄは、図１の実施態様におけるＬＣＤモニタ表示の様々なビューの例示的表現を示す。
【図７Ｄ】図７Ａ−７Ｄは、図１の実施態様におけるＬＣＤモニタ表示の様々なビューの例示的表現を示す。
【図８】図８は、図１の装置を利用した典型的なＸ線検査のワークフロー図である。
【図９】図９は、放射線検出器と放射線源によって放出された放射線流とに対する位置合わせの範囲及び許容誤差の模式的表現である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
[0045]  様々な実施態様による本発明、及び本発明がもたらす改良を十分に理解するために、我々は最初に、移動型放射線写真／放射線透視システムが対処しなければならないいくつかの重要なチャレンジを検討する必要がある。
【００３７】
[0046]  移動型放射線写真撮像システムは、あらゆる自由度で移動するように適合された（例えば図１に見られるようなＸ線源１８などの）携帯型放射線源と、放射線源からの放射線を検出するように動作可能な（図１に見られるような携帯型検出器２２などの）携帯型検出器とを備え、ここで検出器は、あらゆる自由度で放射線源とは独立に移動するように適合されている。患者はＸ線検査のために必ずしも水平の姿勢になくてもよく、必要とされる検査の種類と検査のために患者を移動させる能力とに応じて、或る角度に存在することができる。より重要なことに、もしＸ線放射線写真が撮影され、携帯型検出器とＸ線源が１又は複数の既定の許容範囲内に位置合わせされていないならば、放射線の質と量が低下する可能性があり、通常はＸ線放射線写真を撮り直すことになって、患者が余分な放射線量を浴びることを要する。放射線透視処置を行うために、或る政府機関、例えば米国ＦＤＡは、Ｘ線源と携帯型検出器が１又は複数の既定の許容範囲内に位置合わせされなければならないことを要求することがある。よって、もしＸ線源と携帯型検出器が既定の許容範囲内に位置合わせされていないならば、この発明に従い、（例えば図６に見られるような）放射線源曝露インターロック１８Ａが起動して、Ｘ線源が放射線を対象物又は患者に放出するのを防止すべきである。
【００３８】
[0047]  主題発明が更に説明される前に、本発明は、後述される発明の特定の実施態様には限定されない、ということが理解されなければならない。何故なら、当該特定の実施態様の変形が行われてもよく、それは依然として、添付された請求項の範囲内に入るからである。そしてまた、用いられる用語は、特定の実施態様を記述する目的のためのものであり、限定的であることを意図されてはいない、ということも理解されなければならない。そうではなく、本発明の範囲は、添付された請求項によって確立されるであろう。
【００３９】
[0048]  この明細書及び添付された請求項において、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その文脈が明確に別段の規定をしているのでない限り、複数の言及を含んでいる。別段の定義がない限り、本明細書において用いられるあらゆる技術用語及び科学用語は、この発明が属する分野の当業者に通常理解されるのと同じ意義を有している。
【００４０】
[0049]  この説明では放射線写真システムが記載されるが、その概念は放射線写真／放射線透視システムにも同様に等しく適用可能である。実際、この発明のシステムは、放射線透視処置中に利用されるパルス化放射線源からのＸ線放出の安全管理の必要性のため、放射線透視処置での使用に対して、多くの点において特別且つ好適に適合している。このシステムの安全性機能は、移動型システムを用いて行われる放射線透視処置中に、Ｘ線放射線に対する慎重な使用及び曝露を促進すると共に、動けないか又は虚弱であり、容易には放射線医学処置のために搬送不可能な対象物に対して適用される場合に、特に有益である。
【００４１】
[0050]  図１を全体的に参照すると、移動型Ｘ線撮像システムが、符号１６によって全体を参照されて提示されている。図示された実施態様において、移動型Ｘ線撮像システム１６は、本手法に従って、放射線写真画像データ及び／又は放射線透視画像データを取得すると共に、当該画像データを表示のために処理するように設計されたデジタルＸ線システムである。特に、システム１６は、放射線写真画像と放射線透視画像の両方を生成するように動作可能である。
【００４２】
[0051]  図１の好適な実施態様において、移動型放射線撮像システム１６は、概して、キャスターホイール１２を有した携帯型カートと、操作可能アーム１７に動作的に取り付けられて、あらゆる自由度で移動する能力のある放射線（Ｘ線）源１８と、携帯型フラットパネルデジタル放射線（Ｘ線）検出器２２とを備えている。重要なことに、Ｘ線源１８及び検出器２２は、（単一の放射線の放出による）放射線写真的Ｘ線画像と（パルス状の放射線の放出による）放射線透視的Ｘ線画像の両方を生成する能力を有している。撮像システム１６はまた、テーブル２上に患者１１が置かれた領域へ制御された放射線流１４が進むことを可能にする、放射線源１８に取り付けられたコリメータ１９を含んでいる。放射線透視処置の場合には、鉛製開口１９ｃと鉛製開口インターロック１９ｃｃとによって、放射線流１４が、更に説明される検出器２２のアクティブ撮像エリア２２ａのサイズより大きくならないことが保証される。この制御された放射線流１４は、患者１１を通り抜けて検出器２２に衝突する。検出器２２は、その表面で受けたＸ線光子を低エネルギー光子へ、そしてその後電気信号へ変換し、この電気信号が取得及び処理されて、患者１１の内部の特徴の画像を再構築する。図１から認識できるように、放射線源１８と検出器２２との位置合わせ、及び放射線流１４のサイズは非常に重要である。もし放射線源１８と検出器２２が位置合わせされていなければ、放射線流１４の一部は意図された位置、向き、あるいは角度で患者１１を通り抜けないかもしれず、そのため放射線流１４は検出器２２に正しく受け取られることが不可能であり、患者１１の正確な画像が得られることができない。その上、もし検出器２２が放射線源１８と直線的に調和していたとしても、検出器２２は、放射線１４の正しい検出のためには、その面が放射線源１８に対して垂直となるように方向付けられなければならない。加えて放射線透視処置の場合には、位置合わせと放射線流１４は、検出器２２に対するＸ線源１８の放射線流サイズの位置合わせに関する規制基準に準拠しなければならず、もしＸ線源１８が位置合わせの許容範囲内にないか、又は放射線流１４が正しいサイズでないならば、位置合わせシステムが、Ｘ線源１８が放射線１４を発生させるのを抑止しなければならない。当該許容範囲は様々であろうが、典型的には、放射線源と検出器の間の距離（ＳＩＤ；線源撮像面間距離）の２％であろう。この発明の既定の位置合わせ条件も様々であってよいが、米国では典型的に、例えば、ＳＩＤの１又は複数は通常４０インチに設定され、（４０インチ×０．２＝合計０．８インチ）放射線源と検出器は、中心軸から０．４インチよりも大きくは軸ずれしてはならないだろう。これに関しては、そのような許容範囲を検出器エリアと放射線流エリアの模式図で更に示している図９を参照されたい。
【００４３】
[0052]  ある動作配置において、患者１１はテーブル又は他の患者支持具２の上に置かれ、放射線源１８と検出器２２の間に位置付けられる。検出器２２は、検出器２２で生成された信号の取得を命令するワークステーションコンピュータ３５にデータケーブル２４を介して結合されることができるが、検出器２２と当該コンピュータ間の無線通信が、より好適な方法である。検出器が患者１１を通り抜けた放射線１４を受け取るにつれて、撮像データがワークステーションコンピュータ３５へ転送される。大抵の場合、ワークステーションコンピュータ３５は、例えばダイナミックレンジの初期調整、デジタル画像データのインターリーブなどの、様々な信号処理及びフィルタ機能を実行することもできる。ワークステーション３５はまた、ユーザが所望の画像を生成するようにシステムの動作を制御することを可能にする。ワークステーション３５によって処理された画像は、モニタ１５に表示される。放射線源１８、ワークステーションコンピュータ３５、及びデジタル検出器２２のための電力は、カート内に配置された通常の電源２０によって供給されるが、電池によって供給され、又は任意の利用可能な１１０ＶＡＣ電力源に電気的に接続されてもよい。
【００４４】
[0053]  検出器２２の移動は放射線源１８から独立しているので、放射線流１４は、ある角度で検出器２２に当たるか、或いは検出器２２の中心に向けられないことで、患者１１の不正確な画像を生じさせる可能性がある。より明瞭に図２に示されているように、放射線源１８及び検出器２２は、それぞれ放射線源１８と検出器２２の相互に対する位置と向きの両方を確認する、例えばモーショントラッキングデバイス（ＭＴＤ）の形態の位置合わせセンサ／送信器４３、４２をそれぞれ有している。センサ／送信器４２、４３は、検出器２２を放射線源１８と位置合わせして、放射線源１８からの放射線１４が正しい角度、位置、及び向きで検出器２２に当たることを保証するのに使用される。
【００４５】
[0054]  図６に更に示されているように、位置合わせセンサ／送信器４２、４３は、位置合わせセンサ／送信器４２、４３によって生成される信号からのデータをコンピュータ４０へ転送する。それらの信号は、放射線源１８に対する検出器２２の配向距離と位置を確認して、検出器２２が放射線源１８から放出される放射線流１４の経路に対して直角に位置合わせされているか否かを判定するために、コンピュータ４０内に配置された位置合わせシステムソフトウェアによって処理される。コンピュータ４０内の位置合わせシステムソフトウェアは処理データをＬＣＤディスプレイ４１へ送り、ＬＣＤディスプレイ４１により受け取られたデータは、検出器２２と放射線源１８の位置及び向きを視覚的に表示する。既定の条件に合致した位置合わせが達成されると、コンピュータ４０は起動信号を放射線源１８へ送り、それに応じて、可聴指示器３７及び／又は視覚指示器４１が、放射線１４が執行されてよいことを操作者に通知すべく起動するだろう。位置合わせセンサ／送信器４２、４３はまた、検出器２２が放射線源１８の範囲の中にある時を指示するように動作可能であってもよい。最後に、システム１６は、システム１６により生成された画像がリモートユーザ、例えば放射線科医のワークステーションへ送られることができるように、インターネット又は他の通信ネットワークに接続されてよい。重要なことに、コンピュータ４０はまた、正しい位置合わせ条件が達成されるまで放射線１４の放出が妨げられるように、放射線源１８を制御するのに用いられることもできる。同様に、コンピュータ４０と位置合わせソフトウェアは、当該既定の位置合わせ条件が達成されると直ぐに、放射線写真画像又は放射線透視画像のいずれか向けの放射線１４線量の放出を自動的に可能にするようにプログラムされることができる。こうして、本発明は、不適切な位置合わせが原因である特定の状況における不必要な又は過剰な放射線１４への患者１１の曝露を限定すべく用いられることができる。このシステムの開発までは、この「インターロック」１８Ａを位置合わせ条件と放射線源との間に確立することによる、放射線の放出に対するそのような制御は、携帯型の放射線撮像システムや放射線透視システムにおいて、とりわけ集中治療室及び新生児集中治療室の適用の状況においては、利用可能ではなかった。
【００４６】
[0055]  図３は、垂直運動アーム１７ａ、固定垂直支持アーム１７ｂ、真空管支持アーム旋回アセンブリ１７ｃ、真空管支持アーム回転アセンブリ１７ｆ、真空管支持アーム縦方向軸受アセンブリ１７ｇ及び１７ｈから成る、多関節真空管支持アームを示している。垂直運動アーム１７ａは、（例えば付勢のためのガススプリングにより）Ｘ線管アセンブリ１８の支持及び垂直方向の移動を提供して、Ｘ線管アセンブリ１８とＸ線コリメータ１９が旋回アセンブリ１７ｃによって許容される移動範囲の全体にわたってそれらの配置される垂直方向位置に留まるように、相殺力を発生させる。固定垂直アーム１７ｂは、垂直運動アーム１７ａのために旋回アセンブリ１７ｃを支持する。回転シャフト１７ｅは、Ｘ線管アセンブリ１８の横方向の移動を提供する。縦方向軸受軌道アセンブリ１７ｇは、Ｘ線管アセンブリ１８に横方向の移動を提供する。ヨーク１７ｄは、Ｘ線管アセンブリ１８を垂直運動アーム１７ａの軸の周りに回転させる。真空管回転アセンブリ１７ｅは、Ｘ線管アセンブリをその軸の周りに縦方向に回転させる。
【００４７】
[0056]  図４は、多関節アームが図１の装置におけるＸ線源の位置決めに対して提供する移動範囲を示している。こうして、回転運動１７ｇ、１７ｈ、１７ｉ、１７ｊ、及び１７ｋの方向は、当該装置が移動型放射線又は放射線透視用途において放射線源を位置決めするために可能とされた回転の動きを表す。
【００４８】
[0057]  図５ａは、Ｘ線管ヘッド１８、Ｘ線ビームコリメータ１９、ＬＣＤモニタ４１、コリメータライト１９Ｂ、レーザ位置決め十字線１９Ａ、及び鉛製開口１９Ｃを備えた図１の装置の携帯型Ｘ線源を示している。位置決めセンサ４３が、Ｘ線ビームコリメータ筐体１９の内部に収容又は固定搭載されている。
【００４９】
[0058]  図５ｂは、アクティブ撮像パネル２２Ａ、電源２２Ｂ、及び位置決めセンサ４２を備えた前記装置の携帯型検出器２２を示している。全ての構成部品は、検出器筐体２２の内部に収容されている。位置決め検出器センサ４２及び放射線源センサ４３は、例えばＲＦＩＤタグ、内部測定ユニット（ＩＭＵ）、移動トラッキングデバイス（ＭＴＤ）、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）等、及び前述の２以上の組み合わせを含む、様々なセンサ又は電子装置から成ることができる、ということが認識されるだろう。詳細な構成は、与えられたシステムの設計基準及び経済性により決定されるだろう。
【００５０】
[0059]  図６は、検出器センサ４２、放射線源センサ４３、位置合わせシステムコンピュータ／ＣＰＵ４０、可聴ブザー３７の形態のアラーム、放射線源曝露インターロック１８Ａ、及びＬＣＤモニタ４１の形態のユーザインターフェイスを備えた、図１の位置決めシステムのセンサ及びコンピュータ制御の模式図である。前述されたように、放射線源と検出器の位置情報は、それぞれセンサ４３及び４２からコンピュータ４０へ与えられ、それを受けてコンピュータ４０は、ブザー３７、インターロック１８Ａ、及びＬＣＤモニタ４１などのユーザインターフェイスへの出力を制御する。当業者に知られた幅広い様々な制御システムソフトウェアが、センサ４２及び４３から信号を受け取り、ブザー３７などのアラーム、インターロック１８Ａ、及びＬＣＤモニタ４１などのユーザインターフェイスの動作を制御するように、コンピュータ４０上での実行のために適合されることができる。
【００５１】
[0060]  図７Ａ−７Ｄは、操作者が携帯型検出器２２に対してＸ線源１８の位置合わせをするのを補助するためのＬＣＤモニタ４１の情報表示の４つの代替例を示している。これらのスクリーンショットは、放射線源１８を携帯型検出器２２に対して位置決めする、又は携帯型検出器２２を放射線源１８に対して位置決めするのに操作者に利用可能であり得る情報の種類の例を示している。様々なアイコン、ＬＥＤ、棒グラフ、又は図形記号が、放射線源１８と検出器２２の位置又は向きをＬＣＤモニタ４１に表示するために用いられることができる。図７Ａは、検出器が傾斜した角度に配置されている場合のＬＣＤモニタの位置決めデータを示している。「開始アイコン」４１Ａは、センサの較正、及び検出器２２と放射線源１８の現在位置の計算を始動させる。４１Ｃは検出器と放射線源の距離を表示し、４１Ｄは放射線源のアイコンであり、４１Ｅは検出器のアイコンであり、４１Ｆは縦方向位置を示すＬＥＤ棒グラフであり、４１Ｇは横方向位置を示すＬＥＤ棒グラフである。図７Ｃは、検出器が垂直に配置されている場合のＬＣＤモニタの位置決めデータを示しており、４１Ｈは検出器であり、４１Ｊは放射線源である。図７Ｂ及び７Ｄは、検出器と放射線源が位置合わせされていない場合のＬＣＤモニタの位置決めデータを示している。
【００５２】
[0061]  図８には、この発明の装置を利用した典型的なＸ線検査のワークフローが示されている。ステップ８０において、操作者は先ず、携帯型検出器２２を患者の下に配置する（注：携帯型検出器２２は、通常、配置の後は操作者にはもう見えない）。携帯型検出器２２は、検査される身体部分が携帯型検出器のアクティブ撮像エリア２２Ａの中にあることを保証するように位置決めされる。次のステップ８１において、操作者は次いで、ＬＣＤ４１上に提供されたデータの支援を用いて携帯型放射線源１８を位置決めする。コンピュータ４０が、それぞれ放射線源１８及び検出器２２上に装備されたセンサ／送信器４３及び４２を通じて、放射線源１８と携帯型検出器２２の位置合わせの計算を自動的に実行し、又は実行するように起動されることができる。システムは、較正と位置決め計算が完了した時に、操作者にプロンプトを表示するだろう。次いでステップ８３において、システムは、放射線源１８に対する携帯型検出器２２の位置を正確に表示し、操作者が既定の許容範囲内で放射線源を検出器に対して位置決めするために放射線源及び／又は携帯型検出器を動かさなければならない方向、角度、向き、及び／又は距離のデータを提供するだろう。検出器に対する放射線源の位置合わせに成功すると、ステップ８４において、システムは、位置合わせが既定の許容範囲内であることを確認する視覚的信号４１Ｂ及び／又は可聴信号４４を活性化させるだろう。ステップ８５において、システムは次いで、「放射線インターロック」１８Ａを解除するだろう。そしてステップ８６において、操作者は、レーザ十字線ボタン１９ｂを押して、患者が放射線源１８に位置合わせされていることを検証するだろう。もし患者が位置合わせされていなければ、操作者は患者を正しい位置合わせとなるように動かし、ステップ８７において、操作者は、コリメータライトボタンを押して、放射線流１４のサイズの表現物を提示するコリメータ光源を起動させ、その光のサイズを検査中の身体部分のサイズに合うように調整する。ステップ８８において、付加的に、もし操作者が放射線透視処置を実施することを選択したならば、操作者は、鉛製開口１９ｃを取り付けて、鉛製開口曝露インターロック１９ｃｃを解除しなければならない。全ての条件が満たされた場合、ステップ８９において、操作者は今や、Ｘ線の曝露を開始し、デジタル放射線写真を撮影することができる。
【００５３】
[0062]  この明細書で引用された全ての参考文献は、あたかも各参考文献が参照によって組み込まれるものとして明確に且つ個別的に示されているかのように、参照によってここに組み込まれる。いかなる参考文献の引用も本出願日以前におけるそれの開示のためのものであり、本発明が先行発明によってそのような参考文献に先立つ資格を有しないという自認として解されるべきではない。
【００５４】
[0063]  上述された要素のそれぞれ、又は２以上を一緒にしたものは、上述された種類とは異なる他の種類の方法において有益な応用を見出すこともある、ということが理解されるだろう。更なる分析をしなくても、前記内容は本発明の趣旨を十分に明らかにしたので、他者は、添付された請求項に記載されたこの発明の包括的な又は特定の側面に関する本質的特性を先行技術の観点から適正に構成している特徴を欠落させてしまうことなく、現在の知識を適用することによって、本発明を様々な用途に容易に適合させることが可能である。前記の実施態様は例としてのみ提示されているのであって、本発明の範囲は、以下に続く請求項によってのみ限定されなければならない。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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