(57)【要約】【課題】Ｘ線撮影装置は、診断目的に応じた散乱Ｘ線除去用集束グリッドを、Ｘ線検出器の前段に取り付けて撮影を行う。このグリッドは、位置固定であり、Ｘ線管を移動しての撮影を行うと、グリッドカットオフが発生する。それを除去したい。【解決手段】このＸ線撮影装置は、グリッド３の回転を制御するグリッド回転駆動部１０を持つ。Ｘ線管１を移動させて初期位置（０，０）から撮影位置（Ｘｉ，Ｙｊ）に移動させる。初期位置（０，０）では、Ｘ線管の焦点とグリッドの集束点とが一致しており、両者の角度は０°である。初期位置から置（Ｘｉ，Ｙｊ）に移動すると、両者の角度はθ＝ｔａｎ−１（Ｘｉ／Ｙｊ）となる。そこでこの角度θになるようにグリッド回転駆動部１０でグリッド３を回転させることで、Ｘ線管１の焦点とグリッド３の集束方向との一致がはかられ、グリッドカットオフを除去できる。【選択図】図３
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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線管と、このＸ線管に対向配置され前記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、被検体とＸ線検出器との間に配置され散乱Ｘ線を除去する集束グリッドとを備えたＸ線撮影装置において、前記Ｘ線検出器の入力面の中心位置の垂線が定める軸から外れた位置に前記Ｘ線管の焦点位置を移動可能なＸ線管駆動手段と、この移動されたＸ線管焦点の移動方向と前記グリッドの中心縞の方向が一致するようにグリッドを回転する回転駆動部と、を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記回転駆動部は、前記グリッドのカットオフによる入力の低下量によって駆動することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮影装置に係り、特に、散乱線除去用集束グリッドを有するＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＸ線撮影装置は工業用および医療の画像診断の分野で使用されている。Ｘ線管から放射されたＸ線を被検体に照射すると、Ｘ線と被検体の相互作用(吸収、散乱)により前記Ｘ線は被検体の構造に応じて透過し、その透過Ｘ線をＸ線検出器がＸ線像として検出する。被検体を透過したときに被検体の構造や組織に応じて、Ｘ線は強度変調されると共に散乱することがある。この散乱Ｘ線は計測上、一種のノイズとなるため、被検体とＸ線検出器の間に、散乱線除去のためのグリッドを設けて、散乱Ｘ線の除去をはかっている。このグリッドは散乱線除去用集束グリッドと呼ばれる。
【０００３】
Ｘ線検出器としては増感紙とフィルムとの組合せ、ＣｓＩなどの蛍光体結晶を用いたイメージ増倍管、輝尽蛍光体を塗布したイメージングプレート、さらに微小な光電変換素子とスイッチング素子からなる画素を格子状に並べた平面パネル検出器等が開発されている。
【０００４】
グリッドは一般にＸ線遮蔽物である鉛とＸ線透過物（たとえぱアルミニウム板）とを交互に積層した積層物を薄く切り出した板であり、それぞれほぼ平行に並ぶ鉛板を1次Ｘ線進行方向と一致させるように傾きを調整することで被検体から発生する散乱Ｘ線を除去し、Ｘ線画像のコントラストを改善するように作用する。これが集束グリッドと呼ばれる理由である。被検体で散乱したＸ線が画像に与える影響は大きく、グリッドはこの散乱Ｘ線を効率よく除去するために、コントラストと鮮鋭度を向上させた診断能の高いＸ線画像を得るのに役立っている。かかるグリットを開示した文献としては、特許文献１、２、３がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６６０５４号公報
【特許文献２】特開２００１−３２７４８４号公報
【特許文献３】特許第３４５９７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の散乱線除去用グリッドを用いて撮影を行うＸ線撮影装置は、Ｘ線源から直接に放出される1次Ｘ線が遮蔽されないようにＸ線焦点（Ｘ線管内のＸ線発生位置）とグリッドの集束点とが一致するように設定しなければならない。そうでなければ特許文献１に記載されたように、グリッドカットオフによる周辺Ｘ線入力の低下と画質低下が起きる。
【０００７】
グリッドカットオフには、以下の場合がある。
（１）Ｘ線管焦点がグリッドの中心とグリッド集束点を結ぶ中心線上にあるが、Ｘ線焦点の位置がグリッドの集束点からずれている場合である。この場合、グリッドの中心部附近では１次Ｘ線の被検体透過Ｘ線の正しい入射及び散乱線の正しい除去を行えるが、この中心部からずれて周辺部に行く程にそうでなくなる。この結果、Ｘ線画像の中心部は影響を受けないが周辺部は暗くなる。グリッドには使用距離限界が記載される場合があるが、ＪＩＳではグリッド横方向の両端で４０％のカットオフが生じるのを許容しており、その距離を記載している。しかし使用距離限界が記載される場合でも正しいグリッド集束距離での使用が望ましい。
（２）Ｘ線管焦点がグリッドの中心とグリッド集束点を結ぶ中心線上にない場合である。この場合、グリッドのすべての鉛の存在する個所で１次Ｘ線をグリッドカットオフする。図８に例を示すように無用な被曝と濃度むらが起きる。
【０００８】
即ち、図８（イ）は、散乱線除去用集束グリッド１００とＸ線管１０１との位置関係を示す図である。Ｘ線管１０１がＰ１位置にあるときはＸ線管焦点がグリッドの中心とグリッド集束点とを結ぶ中心線上にあることを意味する。ここで、グリッド１００において、Ｘが被検体の体軸方向の座標系、Ｙがその直角方向の座標系であり、Ａが透過物、Ｂが鉛等の遮蔽物であり、Ａ（０）がグリッド１００の中心にある透過物を示す。Ｘ線管１０１がＰ２位置にあるときが、グリッドカットオフの発生する例であって、グリッドの集束方向とＸ線管の放出方向とが完全にずれている例を示す。
図８（ロ）がグリッド１００の下側に設けたパネル形（平面形）Ｘ線検出器による、被検体がない事例（又は等質なファントム設置例）での検出信号値を示す。信号Ｗ１が位置Ｐ１によるもので、信号Ｗ２が位置Ｐ２によるものであり、図でみると、位置Ｐ２がＰ１に比して左側にずれている故に、逆に信号Ｗ２は左側で小さくなっている。
こうした場合の他に、撮影個所や目的によってカットオフの除去や解消を要求される事例がある。例えばＸ線撮影室では、ひとつの撮影装置を撮影目的に応じて、Ｘ線管をグリッドとＸ線検出器とより成る検出手段と対向させ、位置合わせをする。特に四肢関節撮影や斜位撮影を行う場合、撮影方向の微妙な角度設定が必要であるが、Ｘ線管焦点が正しいグリッド集束距離の位置からずれると上記のカットオフを生じて被曝の増加と濃度むらが起きるという問題があった。位置合わせはカットオフが最小になるようにする必要があるため、Ｘ線管とグリッドとＸ線検出器とより成る検出手段の位置関係を最適かつ簡単に合わせる方法と装置が望まれていた。また動かすことのできない被検体の場合には、こうした撮影では角度設定が難しかった。
【０００９】
本発明は、グリッドカットオフの大幅軽減を可能にする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、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、このＸ線管に対向配置され前記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、被検体とＸ線検出器との間に配置され散乱Ｘ線を除去する集束グリッドとを備えたＸ線撮影装置において、前記Ｘ線検出器の入力面の中心位置の垂線が定める軸から外れた位置に前記Ｘ線管の焦点位置を移動可能なＸ線管駆動手段と、この移動されたＸ線管焦点の移動方向と前記グリッドの中心縞の方向が一致するようにグリッドを回転する回転駆動部と、を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置を開示する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｘ線管がグリッドの中心とグリッド集束点を結ぶ中心線上に常にあるのでＸ線のカットオフはグリッド集束距離のズレ(使用距離限界)だけに限定され、撮影時の被曝の大幅低減の達成及び良好な画像の撮影が可能となる。
また、骨格系の撮影や動かすことのできない被検体の場合でも撮影装置の位置決めの微調整ができ、良好な画像が迅速に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１、図２は本発明のＸ線撮影装置の実施の態様を示す図であり、図１が被検体２を横方向からみたときの構成図、図２が被検体２を頭方向からみたときの構成図である。このＸ線撮影装置とりわけＸ線管は、体軸方向（これをＸ方向と呼ぶ）とそれに直交する方向（これをＹ方向と呼ぶ）との直交２軸で移動可能になっている。
Ｘ線撮影装置は、Ｘ線発生源としてのＸ線管１、被検体２を載置する天板１１、グリッド３、Ｘ線検出器４、信号収集部５、天井走行部６、中央制御部７、Ｘ軸方向移動モータ８、Ｙ軸方向移動モータ９、グリッド回転駆動部１０、コリメータ１２、及び術者の手動によって動作する回転駆動系Ｒを備える。
【００１３】
Ｘ線管１は、天井走行部６に吊り下げられており、この天井走行部６を、Ｘ軸方向移動モータ８とＹ軸方向移動モータ９とで、Ｘ、Ｙ方向に移動させることで、Ｘ−Ｙ平面上で定まる空間で自在に移動する。更に、Ｘ線管１は、それ自体がモータ８、９の駆動とは別個の駆動系ＲによりＸ−Ｙ平面内で回転（首振り）可能になっている。
グリッド３は、図８に示したと同様な構造のグリッドである。グリッド３は種々の種類（鉛の厚さや配列サイズ等で種々変わる）を持ち、診断目的によって１つのグリッドを選び挿入させて使う。Ｘ線検出器４は２次元パネル形Ｘ線検出器であって例えば２次元光増倍素子群（シンチレータ群）と２次元光電変換素子群との積層した構造である。信号収集部５は、Ｘ線検出器４の出力信号（又はデータ）を収集し、記録したり、画像再構成や画像処理に利用する。
グリッド３の回転制御をはかるものがグリッド回転駆動部１０である。
中央制御部７は、術者等の指令を受けて、モータ８、９の位置制御、及びその制御に応じて定まるＸ線管１の回転に同期してのグリッド回転駆動部１０の制御をはかる。
【００１４】
さて、図２は、Ｘ線管焦点がグリッド集束点上にある例を示す。この状態はいわゆる初期状態でもあり、グリッドカットオフは生じない。そしてＸ線管１がグリット縞の方向（被検体体軸方向）に移動して位置決めを行ってもＸ線カットオフは生じない。
かかる図２の初期状態のもとで、術者は、Ｘ線管のＸ−Ｙ平面内での位置決め、及びその位置決め後の撮影方向に従ってのＸ線管の回転（即ち手動によりＸ線管の中心がＸ線検出器４の中心位置に向くような回転）を回転駆動系Ｒにより行って撮影に備える。このときの様子を図３に示す。
【００１５】
図３は術者の指令によりモータ８、９によってＸ線管１を移動させ、Ｘ線管焦点をグリットの中心とグリッド集束点を結ぶ中心線から離れた位置に移動させた配置を示す。術者は所望の撮影方向の位置を決定し、この位置になるように回転駆動系Ｒによって手動によって回転を行って最終姿勢の位置決めを行う。然るに、この段階でグリッド３及びＸ線検出器４を図２に示すように位置に固定したままとすると、図３に示すようなＸ線管１と、グリッド３とＸ線検出器４との配置関係となり、Ｘ線画像はグリッドカットオフの影響で暗い画像となる。
かかるグリッドカットオフの影響をなくすための手段が回転グリッド駆動部１０である。この動作を図４、図５で説明する。
【００１６】
図４はグリッド３が円盤形状としたときの、グリッドカットオフを最小にする位置にグリッド３を自動合わせする機能を有するグリッド回転駆動部１０の動作説明図を示す。円盤形状のグリッドとしたのは、矩形の平面パネル形Ｘ線検出器のＸ線入射面上で、自由に３６０°回転可能にできると共にいずれの回転位置でもグリッドを介してＸ線検出器が被検体透過Ｘ線を全て検出可能にするためである。グリッド縞となる遮蔽物（鉛）は、例えば数１０本／ｃｍの単位で配置されている。術者は中央制御部７を介して初期位置（０，０）からＸ線管１をＸ軸方向移動モータ８、Ｙ軸方向移動モータ９を使って所望の撮影位置（Ｘｉ，Ｙｊ）に移動させる。この位置（Ｘｉ，Ｙｊ）で術者は回転駆動系Ｒを介してＸ線管１を回転させて撮影方向を定める。
【００１７】
この後で、グリッド回転駆動部１０は、Ｘ線管の位置（Ｘｉ，Ｙｊ）及びＸ線管の向き（回転方向）に、Ｘ線管焦点とグリッド集束点とが一致するような、中央制御部７からの回転制御指令を受けて、グリッド３の回転制御を行う。図４で回転矢印Ｑがその回転例を示す。
この回転制御指令の算出の考え方を遮蔽体の長手方向を示すグリッド縞（鉛縞）Ｓを用いた図５に示す。図（０，０）が初期位置であり、グリット縞Ｓ１となる。これが移動により位置（Ｘｉ，Ｙｊ）へ移動したことになる。これをグリッド３からみると、回転角θでグリッド３が初期位置から回転したことになる。そこで、この回転角θ（Ｘｉ，Ｙｊ）との間では下式が成立する。
【数１】
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従って、位置（Ｘｉ，Ｙｊ）は既知な故に数１で回転角θを求め、この回転角θになるようにグリッド回転駆動部１０を制御することで、グリッド縞はＳ１→Ｓ２となり、Ｘ線管焦点とグリッド集束点とが一致する。かくして、グリッドカットオフを除去できる。
【００１８】
図６、図７は動作処理フローを示す。図６は、中央制御部７がモータ８、９、駆動系Ｒ、グリッド回転駆動部１０を制御するシステムに適し、図７は、モータ８、９、駆動系Ｒの制御を中央制御部７を介さずに、術者が直接に制御し、中央制御部７がグリッド回転駆動部１０を制御するシステムに適する。前者のシステムに比し、後者のシステムは術者に操作の自由度を大きく与えたものである。両システムを同時に組み込んだ例もシステムとしてはありうる。
図６は動作処理チャートを示す。この動作は、中央制御部７を中心とするものである。先ず、ステップＦ１では、術者が入力した位置（Ｘｉ，Ｙｊ）を取り込み、移動先位置として設定する。ステップＦ２ではＸ線管を（Ｘｉ，Ｙｊ）に移動させる。ステップＦ３で、術者は、この移動終了後、Ｘ線管をグリッド方向に向くように回転させる。ステップＦ４で、グリッド回転角θを数１によって算出し、ステップＦ５で、グリッド回転駆動部１０によってグリッドの回転を行う。
図７では、中央制御部７がモータ８、９、駆動系Ｒの駆動に関与していないことから、モータ８、９、での位置設定の位置検出を中央制御部７が行うとしている（ステップＦ２）。これに対して、図６の例では中央制御部７が位置Ｘｉ，Ｙｊの移動指令を出している故に、図７のステップＦ２は不要である。ステップＦ６はグリッド回転制御のフィードバック制御を行うステップであり、これにより許容の集束範囲までの回転を行う。
【００１９】
回転駆動系Ｒによる、Ｘ線管１の焦点をグリッドの中心に向かうような手動操作について述べる。この手動操作は、術者の感覚にまかされたものであって、Ｘ線管１が位置（Ｘｉ，Ｙｊ）に位置決めした後で、術者がＸ線管１のＸ線検出方向がグリッド方向に向いているかを確認し、向いていなければその向きがグリッド３の中心位置になるように術者が回転駆動系Ｒを手動操作にして方向の一致をはかる。
かかる操作は術者の感覚にまかされているために、自動化で術者の負担を軽減するやり方もある。例えば、位置決め後のＸ線管のＸ線放出方向がグリッドの中心方向に向くような姿勢角度を、Ｘ線管の方向検出値に基づいて算出し、この姿勢角度になるように駆動系ＲによってＸ線管１の姿勢制御を行うやり方である。この場合、姿勢角度の算出から姿勢制御までを自動的に行うことができ、術者の負担の軽減、及び姿勢の正しい角度設定が可能となる。
【００２０】
Ｘ線管１は、２次元（Ｘ，Ｙ）の動きを行う例としたが、高さ方向の動き（Ｚ）を行う例にも本願発明は適用できる。
【００２１】
なお上記の実施例では、グリッドを回転移動させる方法を述べたが、グリッドとＸ線検出器を一体化し同時に回転移動しても同じ効果が得られる。この場合、グリッドは、円盤である必要はなく、例えばＸ線検出器と同一サイズの矩形体でよい。
【００２２】
また、回転移動手段はカットオフによるＸ線入力の低下に応じた設定値を持ち、その設定値に基づき回転移動を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明におけるＸ線撮影装置の実施態様例を示す図である。
【図２】本発明におけるＸ線撮影装置の実施態様例を示す図である。
【図３】本発明におけるＸ線撮影装置のカットオフがある場合の説明図である。
【図４】本発明におけるＸ線撮影装置のグリッド回転駆動を説明する図である。
【図５】本発明におけるＸ線撮影装置のグリッド回転駆動によるＸ線管の移動とグリッド縞の関係を示す図である。
【図６】本発明の処理手順例を示す図である。
【図７】本発明の他の処理手順例を示す図である。
【図８】グリッドカットオフの説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    Ｘ線管
２    被検体
３    グリッド
４    Ｘ線検出器
５    信号収集部
６    天井走行部
７    中央制御部
８    Ｘ軸方向移動モータ
９    Ｙ軸方向移動モータ
１０    グリッド回転駆動部
【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】
2005261695.tif 000008
【図６】
2005261695.tif 000009
【図７】
2005261695.tif 000010
【図８】
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