JP2012249846A - Ｘ線撮影システム、ｘ線撮影方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信で接続されるＸ線撮影装置とＸ線管が間違った状態でＸ線照射されてしまう。
【解決手段】Ｘ線管近辺に設けた無線ＬＡＮアクセスポイントからＸ線撮影装置までの電波到達範囲を限定することでＸ線管とＸ線撮影装置の組み合わせを確認し、確認が完了した段階でＸ線管からのＸ線照射および電波到達範囲の限定を解除する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線を用いて人体等の内部構造を撮影するために用いられるＸ線撮影システム等に関する。

人体又は物体を透過するＸ線強度の空間分布を画像化することにより、内部構造を観察するＸ線画像は、現在デジタル画像が一般化している。特に、医療又は非破壊検査の分野においては、人体等の比較的大きな物体内部をデジタル画像で観察するために大判の平板半導体撮像装置（フラットパネルディテクタ；以下ＦＰＤ）によって、Ｘ線強度分布をデジタル化したデジタルＸ線画像を得る。

デジタル画像の一般的な特徴は、画像情報を損傷することなく正確且つ高速に伝送できることである。近年の無線ＬＡＮ技術の発展に代表されるように、ＦＰＤで取得された画像データを観察・保存・管理するためのコンピュータシステムへ無線伝送することも可能となっている。

Ｘ線による大きな物体(被写体)内部を撮影する場合の難点は、Ｘ線源とＦＰＤとの間に被写体を配置することであり、一般には大きな被写体の位置移動の自由度は少ないため、Ｘ線源とＦＰＤの位置を変更して被写体を挟む。特に、ＦＰＤは被写体に近づけることが必要であるため、ＦＰＤの位置選択の自由度は必要であり、例えば、電源・制御／画像伝送用のケーブルがＦＰＤに接続されている場合では、ＦＰＤ位置選択の自由度が減少する。そこで、無線接続するＦＰＤ（以下、無線ＦＰＤ）が注目され、無線ＬＡＮ技術の発達により安定なデジタル通信が可能になり、実用化されつつある。

無線ＦＰＤのさらなる特徴は、撮影位置選択の自由度が高いことのほかに、利用場所の自由度が高いことも挙げられる。例えば、複数のＸ線源が複数の部屋又は位置にあった場合でも無線ＦＰＤは複数準備することなく、無線ＦＰＤをそれぞれのＸ線源の部屋又は位置に移動して用いることが可能であり、比較的高価な無線ＦＰＤの利用効率が向上することができる。

図７は、Ｘ線撮影の例を示す図であり、Ａ及びＢで示す２つのＸ線システムがある場合を示し、１０１及び１０２がＸ線管及びコリメータで構成されるＸ線源であり、１０３及び１０４がＸ線発生のための高電圧制御装置を模式的に示している。１０５及び１０６は高電圧制御装置を制御してパルス状のＸ線を発生させるためのＸ線インタフェース、１０７及び１０８は無線通信によりＸ線インタフェースを制御するための無線ＬＡＮの無線基地局（アクセスポイント；以下、ＡＰ）である。１０９は無線ＦＰＤであり、ＢのＸ線システムによって１１０で示す被写体を撮影しようとしている。

Ｘ線制御の特徴は、ＦＰＤの駆動動作と同期してＸ線パルスを発生させることであり、制御系の伝送時間には即時性が要求される。そのため、通常無線ＦＰＤ用のＡＰは、それぞれのＸ線システム固有のものとする。具体的には、図７のＡ、Ｂそれぞれに専用のＡＰ１０７、１０８を用意することにより、制御の即時性と安定性を担保している。

無線ＦＰＤ１０９を使用する場合は、予めＸ線システムＡ、Ｂのどちらかを用いるのかを別手段で設定し、無線ＦＰＤ１０９の無線通信は、１０７又は１０８のどちらかに接続されている。両者に接続されることはない。さらに、無線ＦＰＤは複数の無線通信装置を保有することが困難であるため、Ｘ線制御に用いるＡＰを通じて、画像データの伝送も行うことが一般的である。

特許第３４９４６８３号公報

しかしながら、無線ＬＡＮの電波は比較的広範囲に到達する。このため、図７に示すように、ユーザは、Ｘ線システムＢで撮影しようとしているにも拘わらず、実際にはＸ線システムＡと無線ＦＰＤ１０９が接続されている場合がある。例えユーザが無線ＦＰＤ１０９をＸ線システムＢの近所へ配置したとしても、無線接続されてＸ線システムがＡであるため、ＡＰ１０７と通信が確立した状態で、無線接続していないＸ線システムＢを用いてＸ線照射してしまうリスクがある。この場合、Ｘ線システムＢのＸ線が照射されないか、無線ＦＰＤと同期が取れないままで照射されてしまうため、正常なＸ線撮影はできない。

このような事態が発生する原因として、本来ユーザとしては、別手段によってＸ線システムＢを用いる無線接続の設定切換え操作を実施しなければならないが、無線ＦＰＤの場所移動をしたのみで、無線接続の設定切換え操作を失念する場合がある。

この場合の解決方法の一つとして、使用するＸ線管及びコリメータと無線ＦＰＤの距離に着目したものがある。例えば、Ｘ線撮影は近距離（例えば通常１〜３ｍ）で規定される距離で行うため、無線ＦＰＤとＸ線管の距離が通常のＸ線撮影で規定される距離又は範囲であるかを判定すればよい。この場合、Ｘ線管又はコリメータの部分に無線ＦＰＤと通信するＡＰを置き、無線通信できる範囲を限定することで、容易に実施できる。

しかし、ここで新たな課題が発生する。無線ＦＰＤの無線装置の本来の目的は、無線ＦＰＤで得られた画像データの伝送にあり、ＡＰをＸ線管の位置に設置し、無線通信ができる距離を限定し、Ｘ線撮影をする距離とほぼ合致させることで、正しい無線接続を確認する目的のみで存在するのではない。

ここでの課題は、無線ＦＰＤが撮影後移動され、例え撮影に適さない場所にあっても画像データの伝送は確実に行うことが求められることにある。即ち、ＡＰとの無線通信が限定された距離に内でのみで行われることで、正しいＸ線管と接続して撮影することと、撮影後には、距離を限定せず画像データを確実に伝送しなければならないことの両立が求められる。

そこで、本発明の目的は、Ｘ線管と無線ＦＰＤの正しい組み合わせを容易に確認できるとともに、安定した画像データ転送を可能とすることにある。

本発明のＸ線撮影システムは、Ｘ線発生源から放射されるＸ線を被写体に照射し、被写体を透過したＸ線の空間強度分布を２次元の画像に変換するＸ線受像装置と、無線通信のための無線基地局と、前記Ｘ線受像装置の無線通信手段と、前記無線基地局と前記無線通信手段の間での通信可能範囲を限定する手段と、Ｘ線撮影が行われた後に前記通信可能範囲の限定を解除する手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、Ｘ線管と無線ＦＰＤの正しい組み合わせを容易に確認できるとともに、安定した画像データ転送が可能になる。

本発明の実施形態に係るＸ線撮影システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るＸ線撮影システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るＸ線撮影システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るＸ線撮影システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るＸ線撮影システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るＸ線撮影システムの動作を示すフローチャートである。 従来技術を説明するための図である。

以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す図である。図１において、１は、Ｘ線を放射するＸ線発生源及びＸ線の照射範囲を規制するＸ線絞り（コリメータ）であり、矢印１２の方向にＸ線を照射する。照射されたＸ線は人体に代表される被写体１３を透過し、Ｘ線の透過量の違いによって被写体内部構造が表現されるＸ線の２次元の空間強度分布をＸ線受像装置（ＦＰＤ）３で電気信号として検出する。

ＦＰＤ３は、内部に内蔵の無線ＬＡＮ通信装置４を保有しており、無線ＬＡＮ通信装置４を通して、Ｘ線照射タイミングとＸ線受像動作のタイミングを同期させ、得られたＸ線画像データを送信する機能を有する。２は、Ｘ線管の位置に設置されたＦＰＤの無線ＬＡＮ通信装置と無線通信を行う無線ＬＡＮの無線基地局（アクセスポイント；ＡＰ）であり、無線ＬＡＮ通信装置４と通信することにより、Ｘ線照射とＸ線受像動作の同期、及び、得られたＸ線画像の受信を行う。無線ＬＡＮのＡＰとしては、この位置にアンテナのみが存在してもよい。８は、Ｘ線発生用高電圧発生装置７と接続し、Ｘ線照射タイミングを制御するＸ線制御インタフェースである。Ｘ線制御インタフェース８は、無線ＬＡＮのＡＰ２に接続され、Ｘ線照射とＸ線受像動作の同期をとる。

さらにＸ線インタフェース８は、無線ＬＡＮのＡＰ２を通じて、ＦＰＤから得られるＸ線画像データを、撮影制御用コンピュータ９へ伝送する。撮影制御用コンピュータ９は、コンピュータ内部のプログラム手段を用いて、Ｘ線撮影操作全体を制御する機能をもち、得られたＸ線画像データは、被写体情報（患者情報）及びＸ線撮影条件等と併せて、コンピュータ９内部のデータ保存手段に保存される。

さらに、コンピュータ９内部のプログラム手段は、Ｘ線タイミング制御インタフェースを通じて、無線ＬＡＮのＡＰ２の電波状態を制御することができる。ここでいう電波状態の制御とは、無線ＬＡＮから発する電波の指向性を制御することにある。

指向性を制御する目的は、アクセスポイントから無線通信手段（ＦＰＤ）が所定の通信可能範囲に存在するか否かの判断をすることであり、通常のＸ線管とＦＰＤの距離は１ｍ〜３ｍの範囲であり、ＦＰＤの幅は４０ｃｍ程度である。これらの幾何学的な関係（距離１ｍ／幅４０ｃｍ）から考慮して、指向性を強くしてＦＰＤが適切な位置にあることを確認するために、指向性の角度の目安として２０度程度以下が望まれる。指向性を変化させる方法としては、指向性の強いアンテナと指向性の弱い通常のアンテナを用意し、給電先を切り替えることで指向性を切り替える等の方法がとられる。

Ｘ線発生用高電圧発生装置７は、発生した高電圧をＸ線管１へ与えることにより、Ｘ線を発生させる。さらにＸ線発生用高電圧発生装置７は、Ｘ線発生制御用コンソール６に接続され、ユーザは当該コンソールを通じてＸ線の照射条件（例：Ｘ線管へ与える電圧・電流（管電圧・管電流）、及び、Ｘ線持続時間（Ｘ線パルス幅）を設定する。Ｘ線発生制御コンソール６からはＸ線照射指示ボタン５が付属しており、ユーザはＸ線の照射条件を設定した後、当該照射指示ボタンを押下することによりＸ線を照射する。

無線ＬＡＮ通信装置４と無線ＬＡＮのＡＰ２とは、通信可能であるように無線通信方式、通信周波数（チャンネル）、暗号解読用キーワード等が不図示の別手段にて合致させてあり、通信可能範囲にあれば両者はそのまま通信可能状態に設定してある。

図１において、仮想線１０は、無線ＬＡＮのＡＰからの電波の指向性を模式的に表す線であり、Ｘ線照射方向と同方向に強い指向性がある状態を表す。また、仮想線１１は、ＡＰからの電波の指向性が弱い状態を表す線であり、広い範囲で無線ＬＡＮのＡＰ２と無線ＬＡＮ通信装置４両者の通信が可能となる。

次に、本実施形態の動作について説明する。操作者は、Ｘ線管１とＦＰＤ３とを対面させ、その間に被写体１３を配置させ、Ｘ線画像データを得るために、Ｘ線照射指示ボタンを押下する。この押下するタイミングは、Ｘ線発生用高電圧発生装置７及びＸ線発生制御インタフェースを通じて、撮影制御用コンピュータ９へ伝えられる。

この後のコンピュータプログラムの動作を図２のフローチャートを用いて説明する。図２において、ステップＳ２０１は、上記のＸ線照射指示ボタン押下を確認する処理であり、押下が確認されると、次のステップＳ２０２で無線ＬＡＮのＡＰの電波状態を制御し、Ｘ線照射方向に対して強い指向性を持たせるように制御する。その後、ステップＳ２０３で無線ＬＡＮのＡＰからの情報を受け取ることで、無線ＬＡＮのＡＰとＦＰＤに内蔵される無線ＬＡＮ通信装置との通信が確立したかどうかを評価する。この通信確立の評価指標の具体例としては、
・試験的なデータ通信を試み、双方が受け取る電波強度が規定値より上かどうか？
・試験的なデータ通信を試み、データ誤送による再送信を含んだ結果的な総合データ通信速度（bit/秒）が規定値より上かどうか？
等が挙げられる。

上記の評価指標により、通信が確立しているかどうかを判断し、処理を分ける処理がステップＳ２０４である。通信が確立していない場合は、強い指向性のもとで通信が確立していないため、図１のＦＰＤ３がＸ線撮影に適した位置（通信可能範囲内）にないと判断し、その後のＸ線照射を断念する。この場合、ステップＳ２０９において、ユーザにその旨を伝えるために警告メッセージをコンピュータの表示部分に表示する。

ステップＳ２０４にて通信が確立していることが確認された場合、ステップＳ２０５のステップでは、図１のＸ線制御インタフェース８を通じ、Ｘ線発生用高電圧発生装置７に対してＸ線照射の許可情報を伝える。Ｘ線発生用高電圧発生装置７は、許可情報が得られた段階で、Ｘ線管１に対して高電圧を付加して、Ｘ線を照射する。

図２のステップＳ２０６では、Ｘ線照射状態を監視することを表し、Ｘ線照射が終了した段階で次のステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７の目的は、ＦＰＤの位置にかかわらず、Ｘ線画像データを確実に伝送させることにある。これにより、無線ＬＡＮのＡＰの電波の指向性を弱くして通信可能範囲の限定を解除して、広い範囲で通信可能とすることで、撮影制御用コンピュータ中のデータ保存手段へ確実にデータを保存する。従って、撮影直後にデータ転送しながら、ＦＰＤ自体は比較的自由に場所移動できる。このステップＳ２０７は、ステップＳ２０３での通信状態評価によりＸ線源とＦＰＤの位置関係を確認したのちであれば、Ｘ線照射前に行う構成でも問題ない。

本実施形態において指向性の変化は、無線ＬＡＮのＡＰ側で行ったが、これはＦＰＤ内蔵の無線ＬＡＮ装置で指向性の変化を行ってもよい。また、両者同時に指向性の変化を行っても同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２に示す第１の実施形態のフローチャートにおいては、ステップＳ２０２の無線ＬＡＮ電波指向性を強に設定するタイミングを照射ボタン押下直後としたが、図３のフローチャートで示すようにボタン押下の前に行ってもよい。さらに図３では、ステップＳ２０７、Ｓ２０８、Ｓ２１０に示すように、Ｘ線照射終了直後にデータ受信のため、指向性を弱設定する。Ｘ線画像データの受信が終了した段階で強設定に戻すことも可能であり、この場合、画像データ受信時以外は常に強指向性の設定になっている。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１又は第２の実施形態では、Ｘ線照射前後で、電波の指向性を変化させたが、本実施形態では電波強度を変化させることにより同様の効果を得る。

図４は、第３の実施形態を示す図であり、基本的に図１と同様である。異なる点は、１４の電波強度が弱い状態を模式的に表現したものと、１５の電波強度が強い状態を模式的に表現したものがあることである。

通常のＸ線撮影におけるＸ線管とＦＰＤの距離は、１ｍ〜２ｍであり、電波強度を弱い状態に設定するとは、Ｘ線管の位置に置かれた無線ＬＡＮの電波の強度を調整し、到達距離を２ｍ程度にすることを意味する。ここでいう到達距離の定義は、単純に物理的に電波が到達する距離という意味ではなく、十分な強度によって通信が確立した状態である距離という意味である、具体的には、電波強度が規定値より上である、又は、誤送による再送を含む情報の総合的な伝達速度（bit/秒）が規定値以上である距離を意味する。

この無線ＬＡＮのＡＰの電波強度の強弱の設定は、撮影制御用コンピュータ９からのコマンド指示で行うことが可能であり、コマンドを受けた無線ＬＡＮのＡＰでは、アンテナへの給電電力を調整することで、電波の強弱の設定が可能となる。

図５は、本実施形態の動作を示すフローチャートであり、図２とほぼ同様である。照射ボタン押下後に無線ＬＡＮの電波強度を弱い状態に設定するステップＳ２１１があり、この状態で、ステップＳ２０３で通信状態評価をすることで、ＦＰＤがＸ線管からみて適切な位置にあるかどうかの判定をする。この通信確立の評価指標の具体例としては、
・試験的なデータ通信を試み、ＦＰＤが受け取る電波強度が規定値より上かどうか？
・試験的なデータ通信を試み、データ誤送による再送信を含んだ結果的な総合データ通信速度（bit/秒）が規定値より上かどうか？
等が挙げられる。

通信が確立していることが評価確認された場合、ステップＳ２０５では、図４のＸ線制御インタフェース８を通じ、Ｘ線発生用高電圧発生装置７に対して、Ｘ線照射の許可情報を伝える。Ｘ線発生用高電圧発生装置７は、許可情報が得られた段階で、Ｘ線管１に対して高電圧を付加して、Ｘ線を照射する。

図５のステップＳ２０６では、Ｘ線照射状態を監視することを表し、Ｘ線照射が終了した段階で次のステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２の目的は、ＦＰＤの位置にかかわらずＸ線画像データを確実に伝送させることにあり、無線ＬＡＮのＡＰの電波強度を強くし、広い範囲で電波を利用可能とすることで、撮影制御用コンピュータ中のデータ保存手段へ確実にデータを保存する。従って、撮影直後にデータ転送しながら、ＦＰＤ自体は比較的自由に場所移動できる。このステップＳ２１２は、ステップＳ２０３の通信状態評価によりＸ線源とＦＰＤの位置関係を確認した後であれば、Ｘ線照射前に行う構成でも問題ない。

本実施形態において電波強度の変化は、無線ＬＡＮのＡＰ側で行ったが、これはＦＰＤ内蔵の無線ＬＡＮ装置で指向性の変化を行ってもよい。また、両者同時に電波強度の変化を行っても同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図５に示す第３の実施形態のフローチャートにおいては、ステップＳ２１１の無線ＬＡＮの電波強度を弱く設定するタイミングを照射ボタン押下直後としたが、図６のフローチャートに示すようにボタン押下の前に行ってもよい。さらに図６では、ステップＳ２１２、Ｓ２０８、Ｓ２１３で示すように、Ｘ線照射終了直後にデータ受信のため、無線ＬＡＮの電波強度を強くし、Ｘ線画像データの受信が終了した段階で、無線ＬＡＮの電波強度を弱い状態に戻すことも可能である。この場合、画像データ受信時以外は常に無線ＬＡＮの電波強度は弱い状態の設定になっている。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１：Ｘ線管及びコリメータ、２：無線ＬＡＮの基地局（アクセスポイント）、３：Ｘ線受像装置（ＦＰＤ）、４：ＦＰＤの内蔵無線ＬＡＮ通信装置、５：Ｘ線照射指示ボタン、６：Ｘ線発生装置の制御コンソール、７：Ｘ線発生用高電圧発生装置、８：Ｘ線発生タイミング制御インタフェース、９：撮影制御用コンピュータ

Claims (7)

1. Ｘ線発生源から放射されるＸ線を被写体に照射し、被写体を透過したＸ線の空間強度分布を２次元の画像に変換するＸ線受像装置と、無線通信のための無線基地局と、前記Ｘ線受像装置の無線通信手段と、
   前記無線基地局と前記無線通信手段の間での通信可能範囲を限定する手段と、
   Ｘ線撮影が行われた後に前記通信可能範囲の限定を解除する手段とを有することを特徴とするＸ線撮影システム。
2. 前記通信可能であるということは、前記無線基地局又は通信手段で受信する電波強度が規定値以上であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
3. 前記通信可能であるということは、正しく通信される一定時間の情報量が規定値以上であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
4. 前記通信可能範囲を限定させることは、前記無線基地局又は無線通信手段の電波の指向性を限定させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
5. 前記通信可能範囲を限定させることは、前記無線基地局又は無線通信手段の電波の強度を弱めて通信可能な距離を限定させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
6. Ｘ線発生源から放射されるＸ線を被写体に照射し、被写体を透過したＸ線の空間強度分布を２次元の画像に変換するＸ線受像装置と、無線通信のための無線基地局と、前記Ｘ線受像装置の無線通信手段を有するＸ線撮影システムにおけるＸ線撮影方法であって、
   前記無線基地局と前記無線通信手段の間での通信可能範囲を限定する工程と、
   Ｘ線撮影が行われた後に前記通信可能範囲の限定を解除する工程とを有することを特徴とするＸ線撮影方法。
7. 請求項６に記載の方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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