JP4724760B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線細隙ビームとＸ線広域ビームとを選択的に切換えてＸ線の発生を可能とし、このＸ線ビームに応じて２種類の断層面画像を撮影するＸ線撮影装置の改良に関するものである。

近時、Ｘ線を計測してＸ線像を得るためのＸ線検知器として、正方形に近い短形の受光部を有する２次元型のイメージセンサと、より細長い受光部を備えたライン型のイメージセンサの２種類が利用可能である。

前者の２次元型のイメージセンサを利用したデジタルＸ線撮影装置は、そのイメージセンサを従来のＸフィルムの代替として利用する構成のものが多く、そのようなＸ線撮影装置では、既に公知となっている種々の透過画像、断層面画像の撮影原理を利用している。

一方、後者のライン型のイメージセンサを利用したデジタルＸ線撮影装置は、所定の撮影軌道に従って、Ｘ線細隙ビームにより被写体を照射し、被写体を透過したＸ線をライン型のイメージセンサで追跡して短冊型の多数のＸ線像を撮影したあと、それらのＸ線像を時系列的に連結配置することにより、１枚のＸ線画像を得る仕組みとなっている。

以下の特許文献１、特許文献２には、ライン型のイメージセンサを利用してパノラマＸ線撮影を行うＸ線撮影装置が開示されている。

すなわち、特許文献１では、フィルムカセットを用いたパノラマＸ線撮影とデジタルセンサカセットを用いたパノラマＸ線撮影を自由に選択できるものが開示されており、デジタルセンサカセットには、ライン型のイメージセンサが利用されている。

特許文献２では、カセットのハウジング前面の中央に設けたＸ線受光部の内面に、ライン型のイメージセンサである電気的Ｘ線像検出器を配設し、旋回アームの旋回に対応した制御信号により電気的に制御し、Ｘ線を電気信号に変換してパノラマＸ線画像の生成に必要な画像信号をデジタル信号の形で出力できる構成としたものが開示されている。

特許文献３では、患者の頭部を保持固定する患者フレームを昇降変位自在にして、その周囲を旋回する旋回アームとの間での相対的な位置変位を可能として、所望の部位を撮影できるようにした医療用Ｘ線撮影装置が開示されている。また、Ｘ線イメージセンサとしては、ＭＩＳ型も近時開発されている（特許文献４）。

特開平１１−１０４１２７号公報 特開平１１−１０４１２８号公報 特開平７−２７５２４０号公報 特許第３０６６９４４号公報

ところで、上記２次元型のイメージセンサは、その形状から、従来のＸ線フィルムの代替として極めて容易に利用できるものの、その受光部のサイズに応じて、入手価格が飛躍的に上昇してしまうという問題があり、大判サイズな２次元型のイメージセンサの利用は、現実的には難しい。また、被写体を撮影し、その撮影された画像から断層面画像を生成する断層面撮影において、大判サイズの２次元イメージセンサを利用し、そのサイズに応じたＸ線コーンビームを被写体に照射してしまうと、被写体となる被験者に対する被爆の問題も発生する。

これに対して、特に多数の画像から断層面画像を生成する断層面画像撮影では、被写体の関心領域付近の小部分に限定して、不必要な他の部分は撮影対象としないように、比較的狭いＸ線コーンビームを用い、それに応じたサイズの２次元型のイメージセンサでＸ線像を得るようにする構成とすれば、コスト的にも、被爆の問題からも有利である。その為には、それぞれに応じたサイズのイメージセンサを撮影目的に応じて簡易に切換えるようにすることが望ましいが、前記の従来技術では、この切換える作業は必ずしも容易でなく、煩雑さを伴うものであった。

本発明は、Ｘ線検出部の簡易な切換えによって、少なくとも２種類の断層面画像を撮影することができる新規な構成のＸ線撮影装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明のＸ線撮影装置は、次のような構成になっている。
被写体を挟んで互いに対面するようＸ線発生器及びＸ線検出部を設けた支持部を有し、前記支持部を移動することで前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出部を移動させる移動手段と、
前記移動手段を動作させ、前記Ｘ線発生器と、Ｘ線検出部とを撮影の種別に応じた撮影軌道に沿って移動させる撮影軌道制御手段を備えたＸ線撮影制御手段と、
撮影種別を選択する撮影種別選択手段とを備えたＸ線撮影装置であって、
ａ）前記Ｘ線発生器は、照射Ｘ線の照射野形状を切換える照射野制御手段によりＸ線細隙ビームとＸ線広域ビームとを選択的に切換えてＸ線の発生が可能とされ、
ｂ）前記Ｘ線検出部は、Ｘ線細隙ビームを受けて被写体を透過したＸ線像を撮像するための縦長で幅の小さい第１のＸ線イメージセンサと、Ｘ線広域ビームを受けて、被写体を透過したＸ線像を撮像するための第２のＸ線イメージセンサとを筐体の相対する２面のそれぞれに備え、この筐体を水平に反転させることにより、前記第１のＸ線イメージセンサと第２のＸ線イメージセンサとのいずれか一方を、前記Ｘ線発生器に対面可能に設定して、前記第１のＸ線イメージセンサをパノラマ断層面画像の撮影に、かつ前記第２のＸ線イメージセンサをＸ線ＣＴ画像の撮影に用いられる構成になっており、
ｃ）前記支持部は、垂直な回転軸を有しており、
ｄ）前記Ｘ線撮影制御手段は、前記撮影軌道制御手段の作動により、
パノラマ撮影が撮影種別に選択されたときには、前記支持部の回転軸を移動しつつ、前記支持部を水平に旋回させて 前記被写体を透過した前記Ｘ線細隙ビームが前記第１のイメージセンサ上で検出されるように制御する一方、ＣＴ撮影が撮影種別に選択されたときには、被写体の診断部位として特定された関心領域の中心に前記回転軸をおいて、前記被写体を透過した前記Ｘ線広域ビームが前記第２のＸ線イメージセンサ上で検出されるように制御し、
ｅ）前記ＣＴ撮影には、前記照射野制御手段が撮影中は前記関心領域の全部を照射するよう前記Ｘ線広域ビームを制御するＣＴ撮影のほか、前記照射野制御手段が撮影中は前記関心領域の１／２以上の一部分を照射するよう前記Ｘ線広域ビームを制御するオフセットスキャンＣＴ撮影が含まれ、
ｆ）前記Ｘ線広域ビームが撮影中に前記関心領域の全部を照射する前記ＣＴ撮影における前記ＣＴ撮影における前記Ｘ線発生器と前記第２のＸ線イメージセンサの最小の水平旋回角度は１８０°に設定され、前記オフセットスキャンＣＴ撮影における前記Ｘ線発生器と前記第２のＸ線イメージセンサの最小の水平旋回角度は１回転に設定されていることを特徴としている。

また、請求項２のＸ線撮影装置は、請求項１において、前記撮影軌道制御手段が、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出部が目的とする所定の断層面を挟んで互いに逆方向に移動してリニア断層面画像の撮影を行う制御を行い、前記リニア断層面画像の撮影が、前記所定の断層面を通過した前記Ｘ線広域ビームを前記第２のＸ線イメージセンサが検出することで行われることを特徴としている。

本発明によれば、第１のＸ線イメージセンサとして、比較的低価格なライン型のイメージセンサが利用でき、かつ、断層面画像の撮影では、関心領域周囲の狭い範囲だけを撮影できればよいので、Ｘ線パノラマ撮影の場合は、第１のＸ線イメージセンサとして、受光部が小面積な２次元型のイメージセンサを利用できる。従って、コスト的にも有利である。そして、広域ビームのＸ線を受けてＣＴ撮影する場合は、第２のＸ線イメージセンサを用いることにより、撮影目的に応じたイメージセンサの使い分けができる。
さらに、第１のＸ線イメージセンサ（パノラマ断層撮影用センサ）と、第２のＸ線イメージセンサ（ＣＴ撮影用センサ）とを直方体の筐体の相対する２面のそれぞれに備え、この筐体を水平に１８０度回転させることにより、前記第１のＸ線イメージセンサと第２のＸ線イメージセンサのいずれかを選択して前記Ｘ線発生器と対面可能とされているから、撮影態様に応じたＸ線イメージセンサの切換えが、何ら煩わしさを伴うことなく簡易になされ、撮影診療の効率化が図られる。
また、回転軸が垂直で、その回転軸を軸として支持手段が水平に旋回する構造なので、パノラマ撮影時には旋回軸移動となり、ＣＴ撮影は旋回軸を固定して行われるので、患者を立位のままで撮影でき、装置のスペースも採らない。
また、ＣＴ撮影では、関心領域の全部を照射するようＸ線広域ビームを制御する通常のＣＴ撮影に加えて、関心領域の１／２以上の一部分を照射するようにＸ線広域ビームを制御するオフセットスキャンＣＴ撮影も可能なため、検出面の小さなイメージサンサを用いて広い領域のＣＴ撮影ができる。。
また、照射野制御手段によって、前記Ｘ線発生器においてＸ線細隙ビームとＸ線広域ビームとを選択的に切換えてＸ線を発生し得るようにしているから、撮影態様に応じたＸ線ビームの発生が適正になされ、被写体に対する必要以上のＸ被爆抑制制御が簡易になされる。

更に、請求項２のＸ線撮影装置によれば、前記撮影軌道制御手段が、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出部が目的とする所定の断層面を挟んで互いに逆方向に移動させることで、リニア断層面画像の撮影が、前記所定の断層面を通過した前記Ｘ線広域ビームを前記第２のＸ線イメージセンサで検出して行うことができる。

本発明の一実施形態としてのＸ線撮影装置の概略構成を説明するブロック図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は図１のＸ線撮影装置に用いられるＸ線発生器の仕組みを説明する模式図である。 図１のＸ線撮影装置に用いられるＸ線検出器の基本構成の例を説明する外観図である。 （ａ）（ｂ）は、それぞれ第１のイメージセンサ検出面、第２のイメージセンサの検出面の形状の例を示す図である。 パノラマ断層面画像撮影時に、Ｘ線細隙ビームの軌跡が描く包絡線を示す図面である。 （ａ）（ｂ）は、リニア断層面画像を撮影する際に、Ｘ線発生器、Ｘ線検出部が同期的に移動する２種類の撮影軌道を説明する平面図である。 Ｘ線ＣＴ画像を撮影する際に、Ｘ線発生器、Ｘ線検出部が同期的に移動する撮影軌道を説明する平面図である。 本発明によるＸ線撮影装置のより具体的な例を示す斜視図である。 セファロ画像撮影手段を付加したＸ線撮影装置の平面図である。 セファロ画像撮影手段を付加したＸ線撮影装置の側面図である。 （ａ）（ｂ）は、それぞれＸ線撮影装置に用いられるＸ線発生器の構成を示す断面図と、１次スリットの駆動部斜視図である。 （ａ）（ｂ）は、それぞれ、通常のＸ線ＣＴ撮影用と軌跡と、オフセットスキャンＣＴ撮影用の軌跡を示す平面図である。

以下、本発明によるＸ線撮影装置の例を図に従って説明する。

図１は、Ｘ線撮影装置Ｍの概略構成を説明するブロック図である。また、図２は、このＸ線撮影装置Ｍに用いられるＸ線発生器１１の仕組みを説明する模式図、図３は、Ｘ線検出器１２の基本構成の例を説明する外観図である。

Ｘ線撮影装置Ｍは、図１に示すように、被写体Ｏを挟んで互いに対面するＸ線発生器１１と、Ｘ線検出器１２ａ，１２ｂを有したＸ線検出部１２とを備えた移動手段１３と、これらＸ線発生器１１、Ｘ線検出部１２、移動手段１３を制御するＸ線撮影制御手段１４とで構成されている。

Ｘ線発生器１１は、Ｘ線撮影制御手段１４によって制御された管電流や管電圧によりＸ線を発生させるＸ線管１１ａ、Ｘ線管１１ａから放射されたＸ線を取り出すための図示しないコリメータ、Ｘ線の照射範囲を規制する１次スリット板１１ｂ、１１ｂ等からなる。ここに、Ｘ線管１１ａはＸ線源を構成し、コリメータや１次スリット板１１ｂは、照射野制御手段１１Ｄを構成する。

図２（ａ）に示された１次スリット板１１ｂは、Ｘ線遮蔽板に縦長（縦横比５：１〜１００：１程度、好ましくは１０：１〜５０：１、さらに好ましくは１５：１〜３０：１程度）の細溝状空隙１１ｃが形成されたもので、Ｘ線管１１ａで発生したＸ線は、細溝状空隙１１ｃによって照射範囲が規制され、縦長で幅の狭いＸ線細隙ビームＢとして、被写体Ｏに向かって照射される。Ｘ線細隙ビームの進行方向に直交する照射野の形状は長方形でも楕円形でも四隅に丸みを持たせた長方形でも任意の形状でよく、これは細溝状空隙１１ｃの形状を変更することで実現できる。

一方、図２（ｂ）に示された１次スリット板１１ｂは、Ｘ線遮蔽板により正方形に近い矩形状空隙１１ｄ（縦横比１：０．５〜１：１．５、好ましくは１：０．８〜１：１．２程度）が形成されたもので、Ｘ線管１１ａで発生したＸ線は、矩形状空隙１１ｄによって照射範囲が規制され、所定の広がりを有したＸ線広域ビームＢＢとして、被写体Ｏに向かって照射される。

Ｘ線広域ビームにはＸ線コーンビームを用いることができる。Ｘ線広域ビームの進行方向に直交する照射野の形状は円形でも楕円形でも方形でも八角形でも、任意の形状でよい。すなわち、Ｘ線広域ビームは円錐形、四角錐形、八角錐形等さまざまな形状がありうる。これは矩形状空隙１１ｄの形状を変更することで実現できる。

従って、図２（ａ）、（ｂ）に示された１次スリット板１１ｂからなる照射野制御手段１１Ｄを採用したＸ線発生器１１では、Ｘ線撮影制御手段１４によって照射野制御手段１１Ｄを制御して、図２（ａ）、（ｂ）で示した２つの１次スリット板１１ｂ、１１ｂの一方を選択することにより、選択された空隙に対応したＸ線細隙ビームＢか、Ｘ線広域ビームＢＢかを選択的に切換えて発生させることができる。

また、図２（ｃ）に示された１次スリット板１１ｂは、１枚のＸ線遮蔽板に上記の細溝状空隙１１ｃと矩形状空隙１１ｄとの両方が形成されたものである。このスリット板１１ｂからなる照射野制御手段１１Ｄを採用した構成のＸ線発生器１１では、Ｘ線撮影制御手段１４が照射野制御手段１１Ｄの図示されないアクチュエータ等を駆動して、Ｘ線管１１ａの前方に配置された１次スリット板１１ｂを左右にスライドさせることにより、Ｘ線細隙ビームＢか、Ｘ線広域ビームＢＢかを選択的に切換えて発生させることができる。

Ｘ線検出部１２は、Ｘ線発生器１１が照射するＸ線細隙ビームＢ、Ｘ線広域ビームＢＢにそれぞれ対応する、第１のイメージセンサ１２ａと、第２のイメージセンサ１２ｂとを備える。第１のイメージセンサ１２ａはＸ線細隙ビームＢに対応した縦長の受光部を有するＣＣＤイメージセンサとし、第２のイメージセンサ１２ｂはＸ線広域ビームＢＢに対応した矩形の受光部を有する２次元型のＣＭＯＳイメージセンサとするのが好ましい。しかしながら、これだけには限定されず、両者を共にＣＣＤイメージセンサ、あるいはＣＭＯＳイメージセンサとしてもよい。

すなわち、本発明では、Ｘ線イメージセンサの構成を限定しておらず、第１、第２のイメージセンサ１２ａ、１２ｂは、ＣＣＤセンサ、あるいはＭＯＳセンサ、ＣＭОＳセンサ、ＴＦＴセンサ、ＦＴセンサ、Ｘ線固体撮像素子、ＸＩＩ（Ｘ線イメージインテンシファイア）、ＭＩＳ型センサのいずれかによって構成される。なお、ＭＩＳ型センサとは、特許文献４に記載されている金属、絶縁層、半導体層からなる構造を有したＭｅｔａｌ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒセンサを意味している。

また、上記にては、第２のイメージセンサとして矩形の受光部のセンサを掲げているが、これに限定されず、要はＸ線広域ビームＢＢに対応した広がりを持つ２次元型イメージセンサであればよく、円形、楕円形、八角形他様々に考えうる。

図３に示したＸ線検出部１２では、直方体の筐体１２ｃの相対する２面のそれぞれに、第１のイメージセンサ１２ａと、第２のイメージセンサ１２ｂとが設けられており、Ｘ線撮影制御手段１４によって図示されないアクチュエータ等を駆動して、この筐体１２ｃを水平に１８０度回転させることにより、第１のイメージセンサ１２ａと、第２のイメージセンサ１２ｂとのいずれかを選択して、Ｘ線発生器１１と対面させる。

図４（ａ）（ｂ）は第１のイメージセンサ１２ａの検出面Ｓ１、第２のイメージセンサ１２ｂの検出面Ｓ２の形状の例を示している。図４（ａ）の例は、検出面Ｓ１、検出面Ｓ２が長方形、矩形の例であるが、例えば図４（ｂ）のような方形の四隅に丸みがつけてある形状でもよく、任意である。

ここで、検出面Ｓ１の縦の最大幅の寸法をＷ１ｆ、検出面Ｓ２の縦の最大幅の寸法をＷ１ｇとし、検出面Ｓ１の横の最大幅の寸法をＷ２ｆ、検出面Ｓ２の横の最大幅の寸法をＷ２ｇとすれば、Ｗ１ｆ＞Ｗ１ｇ、Ｗ２ｆ＜Ｗ２ｇという関係にあるように設定できる。また、これら縦横の寸法は、比率から設定することもでき、Ｗ１ｆ／Ｗ２ｆ＞Ｗ１ｇ／Ｗ２ｇという関係になるように設定してもよい。例えば、Ｗ２ｆを１とすれば、Ｗ１ｆを３〜３０の比率で設定し、Ｗ２ｇを１とすれば、Ｗ１ｇを０．３〜２の比率で設定するようにしてもよい。

さらに具体的には、Ｗ１ｆを従来、最もパノラマ断層面画像に適した１５０ｍｍまたは１５０ｍｍ±３０ｍｍ程度に、Ｗ２ｆを同じく目的とする断層を鮮明に撮像するのに適した１０ｍｍまたは１０ｍｍ±５ｍｍ程度に設定し、Ｗ１ｇを数本の歯列または耳のアブミ骨周辺のみを撮像するのに適した１２０ｍｍまたは１２０ｍｍ±３０ｍｍ程度に、Ｗ２ｇを同じく数本の歯列または耳のアブミ骨周辺のみを撮像するのに適した１２０ｍｍまたは１２０ｍｍ±３０ｍｍ程度に設定してもよい。

スリットの設定により、前述のＸ線細隙ビームの上記検出面Ｓ１における照射野の形状を上記検出面Ｓ１に適合した形状に形成し、前述のＸ線広域ビームの上記検出面Ｓ２における照射野の形状を上記検出面Ｓ２に適合した形状に形成すれば、無駄なくＸ線ビームを照射することができる。

なお、本発明の全ての第２のイメージセンサ１２ｂの横の幅を、歯科、耳鼻科といった特定の医療分野において必要な関心領域Ｓ（例えば歯列弓のみ、あるいは歯列の中の特定の部分のみ、耳のアブミ骨の周囲のみといった関心領域）の横の幅に対応したサイズに設定しておき、第２のイメージセンサ１２ｂに照射される広域ビームＢＢの照射野の大きさも、その第２のイメージセンサ１２ｂに必要なだけのサイズに設定すれば、関心領域のみに向けて広域ビームを照射することができ、被爆量を軽減できる。

同様に、第２のイメージセンサ１２ｂの縦の幅を、関心領域Ｓの縦の幅に対応したサイズに設定しておき、第２のイメージセンサ１２ｂに照射される広域ビームＢＢの照射野の大きさも、その第２のイメージセンサ１２ｂに必要なだけのサイズに設定してもよい。

移動手段１３は、Ｘ線発生器１１と、Ｘ線検出部１２とを備えた支持部１３ａと、この支持部１３ａの回転軸Ａを回転自在な状態で垂直に懸架保持し、更に、この回転軸Ａを水平面に沿って移動できる軸移動台１３ｂと、被写体Ｏを位置決めする保持手段１３ｃとで構成されている。支持部１３ａの旋回移動や、支持部１３ａの回転軸の水平移動は、Ｘ線撮影制御手段１４の制御する、おのおの独立したステッピングモータが駆動源に用いられている。更に、同様なステッピングモータによって保持手段１３ｃを上下動させるようにしてもよい。

なお、Ｘ繊細隙ビームＢあるいはＸ線広域ビームＢＢの照射角は、基本的には、水平面と平行であるが、これには限定されない。すなわち、被写体Ｏに対して、水平面に対して斜めの照射角でＸ線照射する構成も考えられる。というのは、義歯などの金属部分は、Ｘ線撮影でのアーチファクトが大きいので、金属部分を避けて撮りたいことがあるからである。これは、特にＸ線ＣＴ画像撮影で問題となる。従って、その場合には、金属部分を避けるように、被写体Ｏに対して斜めにＸ繊細隙ビームＢあるいはＸ線広域ビームＢＢが照射されるようにするのが望ましい。

Ｘ線撮影制御手段１４は、移動手段１３を駆動するステッピングモータを有するモータ制御部１３ｄ、モニタテレビ等にＸ線画像等の情報を表示する表示部１５ａ、キーボードやマウス等の操作を受付ける操作部１５ｂ等が接続されており、機能的要素として、Ｘ線発生器１１のＸ線管１１ａの管電流や管電圧を制御し、更に照射野制御手段１１Ｄの１次スリット板１１ｂを操作して、Ｘ線細隙ビームＢか、Ｘ線広域ビームＢＢかを選択的に切換えて発生させるＸ線発生制御手段１４ａと、第１のイメージセンサ１２ａと第２のイメージセンサ１２ｂのいずれかをＸ線発生器１１と対面させた状態にして動作させ、被写体Ｏを透過したＸ線像のデータを取得するイメージセンサ制御手段１４ｂと、モータ制御部１３ｄを制御することにより移動手段１３を動作させ、Ｘ線発生器１１と、Ｘ線検出部１２とを撮影の種別に応じた撮影軌道に沿って移動させる撮影軌道制御手段１４ｃと、取得したＸ線像のデータから透過画像や断層面画像を生成する画像生成手段１４ｄとを備える。

表示部１５ａ、操作部１５ｂは、被写体Ｏの広範囲な画像、目的の断層撮影に先だって撮影された画像を表示し、被写体Ｏの内部で断層撮影されるべき断層面あるいは診断部位である関心領域Ｓを選択し、更に、関心領域Ｓについて、断層面画像の撮影種別を選択する撮影種別選択手段１５を構成する。

次いで、Ｘ線撮影装置Ｍの基本動作である撮影種別の選択、断層面画像の撮影を順に説明する。オペレータは、例えば操作部１５ｂのマウス等を用いて、そのカーソルを断層面や診断部位などの関心領域Ｓへ移動させてから、マウスクリック等の操作によって関心領域Ｓを確定することができる。そして、所定のキーを押す等の操作によって、その関心領域Ｓについて撮影される断層面画像の撮影種別を選択すれば、断層面撮影が開始される。なお、断層面画像としては、リニア断層面画像、Ｘ線ＣＴ画像、パノラマ断層面画像などが選択可能である。

断層面画像の撮影では、Ｘ線発生器１１と、Ｘ線検出部１２とを所定の撮影軌道に沿って同期的に移動させながら、例えばＸ線ＣＴ画像やリニア断層面画像の撮影であれば、Ｘ線発生器１１からＸ線広域ビームＢＢを照射させ、Ｘ線検出部１２の第２のイメージセンサ１２ｂによって、所定の広がりを有したフレーム画像として、被写体Ｏの透過画像を複数撮影して、撮影軌道の位置に応じた複数の透過画像を得たのち、それらを合成、あるいは演算処理する画像処理により、関心領域Ｓの断層面画像を得る。また、例えばパノラマ断層面画像の撮影であれば、図３に示す状態から、筐体１２ｃを水平に１８０度回転させて、第１のイメージセンサ１２ａをＸ線発生器１１に対面させ、Ｘ線発生器１１からＸ線細隙ビームＢを第１のイメージセンサ１２ａに向けて照射させて得た透過画像を演算で画像処理し、パノラマ断層面画像を得る。

この撮影において、撮影軌道制御手段１４ｃは、図示されない撮影軌道メモリに蓄積された軌道データを読み出し、モータ制御部１３ｄを通じて、移動手段１３を制御することにより、Ｘ線発生器１１、Ｘ線検出部１２を、その読み出された軌道データで規定される断層面画像撮影用の撮影軌道に沿って同期的に移動させる。また、Ｘ線発生制御手段１４ａは、所定の撮影軌道の位置となったとき、図示されない照射強度メモリに蓄積された強度データ、すなわちプロファイルに従って、Ｘ線発生器１１からＸ線広域ビームＢＢを被写体Ｏの関心領域Ｓに向けて照射させる一方、イメージセンサ制御手段１４ｂは、第２のイメージセンサ１２ｂや第１のイメージセンサ１２ａによって関心領域Ｓを透過したＸ線を受光させ、透過画像を画像生成手段１４ｄに送信させている。この撮影が終了すれば、画像生成手段１４ｄは、送信されてきた透過画像に対して所定の処理を行い、関心領域Ｓの断層面画像を生成することができる。なお、上記プロファイルは、被写体Ｏとなる被験者の性別や体格などに従って選択するようにしてもよく、あるいは、プロファイルに寄らず、第２のイメージセンサ１２ｂや第１のイメージセンサ１２ａが受光し、計測したＸ線強度をフィードバックして制御するようにしてもよい。

本願にいうパノラマ断層面画像は、歯列弓に沿った歯牙、顎の断層画像であり、このような撮影軌道に従った撮影によって、被写体Ｏのパノラマ断層面画像が得られる。

なお、パノラマ断層面画像撮影時の軌道については、図５に示すように、Ｘ線細隙ビームの移動軌跡が歯列弓の前歯部に向いて突出する頂点を境として左右対象な略三角形状の包絡線軌跡を描くようにＸ線検出器とＸ線発生器を移動させる周知のパノラマＸ線撮影装置の構成を採用することができる。

図５は、Ｘ線発生器１１から第１のイメージセンサ１２ａに向けて照射されるＸ線細隙ビームＢの軌跡が包絡線ＥＮを描く様子を示している。すなわち、支持部１３ａの旋回によるＸ線発生器１１と第１のイメージセンサ１２ａの旋回と、支持部１３ａの回転軸Ａの移動との組合せでＸ線細隙ビームＢの軌跡が包絡線ＥＮを形成している。

更に、断層面画像としてリニア断層面画像、あるいはＸ線ＣＴ画像を撮影する際の撮影軌道の例を図に従って説明する。また、断層面画像としてパノラマ断層面画像を撮影することも可能である。

リニア断層面画像の撮影は、被写体Ｏに対して、常に目的とする所定の断層面のみを中心にして、投影角度を変えてＸ線広域ビームＢＢを照射して、所定の断層面のみが強調されるように、所定の断層面以外の部位を透過したＸ線による画像情報を分散させることにより断層面画像を得るものである。本願にいうリニア断層面とは、上記の、中心となって撮影される所定の断層面である。撮影位置は、撮影軌道上の投影角度が異なる複数の点を含んでいる。なお、リニア断層面画像の撮影を、Ｘ線細隙ビームＢを用いてなすことも可能である。

また、Ｘ線ＣＴ画像の撮影は、被写体Ｏに設定された関心領域Ｓが常時含まれるように、その関心領域Ｓを中心として、Ｘ線広域ビームＢＢを少なくとも１８０°以上の角度で旋回させて、所定の旋回角度毎に撮影した多数の透過画像について、逆投影像を算出することにより、任意方向の断層面画像を得るものである。

パノラマ断層面画像の撮影は、被写体Ｏに設定された関心領域Ｓである歯列弓に向けて、Ｘ線細隙ビームＢが垂直に照射されるように、かつ歯列弓を細分化した透過画像を順次重ね合わせて、あるいは合成して１枚のパノラマ断層面画像を得るものであるが、微視的には異なる角度から撮影された画像の重ね合わせあるいは合成となる。すなわち、パノラマ断層面画像では、Ｘ線細隙ビームで取得した画像について、歯列弓の断面が強調されるように順次重ね合わせあるいは合成が実行される。

図６（ａ）は、断層面画像としてリニア断層面画像を撮影する際に、Ｘ線発生器１１、Ｘ線検出部１２が同期的に移動する撮影軌道を説明する平面図である。ここに、被写体Ｏには、関心領域Ｓとして、断層面が設定されている。図６（ｂ）は、図６（ａ）とＸ線発生器１１、Ｘ線検出部１２が移動する軌跡が異なるものである。すなわち、図６（ａ）の軌跡ではＸ線発生器１１とＸ線検出部１２とが図の関心領域Ｓで示される、目的とする所定の断層面を挟んで互いに逆方向に直線的移動をするのに対して、図６（ｂ）の軌跡ではＸ線発生器１１とＸ線検出部１２とが互いに逆方向に円弧移動している。

この場合、撮影軌道制御手段１４ｃは、Ｘ線広域ビームＢＢを照射するようにしたＸ線発生器１１を、移動手段１３を制御することにより、位置（ｐ３１）から位置（ｐ３３）に向かう撮影軌道に沿って移動させつつ、Ｘ線検出部１２の第２のイメージセンサ１２ｂを位置（ｑ３１）から位置（ｑ３３）に向かう撮影軌道に沿って同期的に移動させる。このような撮影軌道に従った撮影で、リニア断層面画像を合成することができる。

例えば、撮影軌道に従った撮影の間、透過画像を逐次単位フレーム画像として獲得し、フレーム画像同士を所望の断層面の部分のみを重ね合わせてリニア断層面画像に合成することができる。

また、例えば、撮影軌道に従った撮影の間、複数の画像に分けた透過画像を得ることなく、単一の画像として画像データを蓄積した、１枚のリニア断層面画像を取得することもできる。これは、目標であるリニア断層面以外に存在する部位は情報が分散するので、特定のリニア断層面の情報のみが蓄積されて強調されるという従来のフィルムによる撮影と全く同じ原理による。

図７は、断層面画像としてＸ線ＣＴ画像を撮影する際に、Ｘ線発生器１１、Ｘ線検出部１２が同期的に移動する撮影軌道を説明する平面図である。ここに、被写体Ｏには、関心領域Ｓとして、円柱状の診断部位が設定されている。

この場合、撮影軌道制御手段１４ｃは、Ｘ線広域ビームＢＢを照射するようにしたＸ線発生器１１を、移動手段１３を制御することにより、位置（ｐ４１）から位置（ｐ４３）に向かう撮影軌道に沿って移動させつつ、Ｘ線検出部１２の第２のイメージセンサ１２ｂを位置（ｑ４１）から位置（ｑ４３）に向かう撮影軌道に沿って同期的に移動させる。Ｘ線発生器１１は、位置（ｐ４１）から位置（ｐ４３）に向かって、第２のイメージセンサ１２ｂは、位置（ｑ４１）から位置（ｑ４３）に向かって、Ｘ線発生器１１と第２のイメージセンサ１２ｂとの旋回中心を関心領域Ｓにおいて、円を描いて旋回移動する。Ｘ線ＣＴ撮影に必要な旋回角度は、最低１８０°である。

このような撮影軌道に従った撮影で得た透過画像を、公知の手法で逆投影することにより、関心領域Ｓの任意断面について断層面画像を合成することができる。

ついで、本発明によるＸ線撮影装置Ｍのより具体的な例を図に従って説明する。図８は、そのＸ線撮影装置Ｍの斜視図を示し、図９、１０はセファロ画像撮影手段１８を更に付加した例の平面図、側面図を示している。

デジタルＸ線断層面撮影装置Ｍは、Ｘ線発生器１１と、Ｘ線検出部１２とを備えた移動手段１３と、この移動手段１３を強固に支持する本体フレーム１６から構成されている。

移動手段１３は、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とが固定された支持部１３ａと、この支持部１３ａの回転軸Ａと直交する平面Ｘ−Ｙ上で、Ｚ方向の回転軸Ａ（図１参照）を水平移動させる軸移動台１３ｂとからなる。この軸移動台１３ｂは、移動手段１３の機構を駆動するステッピングモータを有するモータ制御部１３ｄ（図１参照）と、Ｘ軸用ステッピングモータ、Ｙ軸ステッピングモータによって、Ｘ−Ｙ平面を自在に移動可能な軸移動機構を構成する軸用スライド部を有し、これに連結している回転軸を水平に移動させるとともに、回転軸用ステッピングモータによって、支持部１３ａを自在に旋回させることもできる。なお、移動手段１３は、Ｚ軸用ステッピングモータにより、本体フレーム１６に沿った上下動も可能である。

支持部１３ａの回転軸方向は、被写体Ｏとなる患者が立位となる構成にしている。

Ｘ線発生器１０は、図２で説明した基本構成に基づくもので、固定型アノードを有するＸ線管１１ａ、金属製コリメータ、Ｘ線細隙ビームＢ用の細溝状空隙１１ｃとＸ線広域ビームＢＢ用の矩形状空隙１１ｄを有する１次スリット板１１ｂ等から構成されており、Ｘ線細隙ビームＢ、Ｘ線広域ビームＢＢのいずれかを選択的に照射する。ここにＸ線管１１ａはＸ線源を構成し、金属製コリメータや１次スリット板１１ｂは、照射野制御手段１１Ｄを構成する。

図１１は、１次スリット設定の例である。撮影の種類が切換えられるとき、Ｘ線発生器１１から照射されるＸ線の照射野形状とＸ線検出部１２側の受光形状が撮影形態に応じて切換えられる。Ｘ線発生器１１を含むハウジングの中には、Ｘ線管球１１ａからなるＸ線源Ｘが内蔵され、このハウジングのＸ線検出部１２に対向する前面には、１次スリットＳＬ１を有するＸ線遮蔽板とその１次スリットの形状を変更する調整機構などを含むスリットモジュールＳＬが配置される。Ｘ線源Ｘの前面側に設けられる１次スリット板ＳＬ２（図２における１次スリット板１１ｂに相当）には、１次スリットＳＬ１として、パノラマ断層面画像撮影用の縦長のスリットＳＬ３（図２における細溝状空隙１１ｃ）と、Ｘ線ＣＴ撮影用の矩形のスリットＳＬ４（図２における矩形状空隙１１ｄ）と、長尺のセファロ撮影用スリットＳＬ５（図２における細溝状空隙１１ｃ）が形成されていて、撮影の種類が変更されると、スリットモジュールＳＬでは、その駆動モータ１１Ｄ１により、ねじ軸１１Ｄ２を回転させて、１次スリット板ＳＬ２を滑車１１Ｄ３にガイドさせて左右に移動可能とし、その撮影の種類に対応する１次スリットＳＬ１を設定する。

Ｘ線検出部１２を構成するＸ線検出部１２は、図３で説明した基本構成に基づくもので、Ｘ線を可視光に変換する蛍光フィルタ、第１のイメージセンサ１２ａとしてＸ線細隙ビームＢに対応した縦長の受光部を有するＣＣＤイメージセンサ、第２のイメージセンサ１２ｂとしてＸ線広域ビームＢＢに対応した短形の受光部を有するＣＭＯＳイメージセンサ、更に散乱Ｘ線を遮蔽する２次スリット板等を内蔵して直方体の筐体１２ｃとして構成される、この筐体１２ｃが支持部１３ａに垂直軸周りに回転自在に取り付けられている。

本体フレーム１６に設けられた収容フレーム１７の側面には、表示灯や操作スイッチから構成される表示部１５ａ、操作部１５ｂが設けられ、さらに内部には、ＣＰＵ等からなる制御部が格納されている。また、収容フレーム１７には、被写体Ｏを位置決めする保持手段１３ｃも取り付けられている。

保持手段１３ｃの正面から見て中央に見えるのは、患者が顎を置くチンレスト１３ｇである。該チンレスト１３ｇは、上下昇降或いは傾動可能とされ患者の体形に合わせてその位置付けがなされる。チンレスト１３ｇをこのように可動に構成することで、例えば上顎、下顎などの撮影部位ごとに照射線の水平面に対する傾きを調節することや、上方に位置する顎関節と、下方に位置する下顎先端とのように、上下に離れた部位をうまく照射野の中心に位置するように調節することもできる。

ここで、移動手段１３と収容フレーム１７の構成を詳述しておく。軸移動台１３ｂは、図８の例では、患者の体格に合わせて本体フレーム１６に対して昇降変位する。軸移動台１３ｂと収容フレーム１７は一体的に形成されている。従って、Ｘ線発生器１１と、Ｘ線検出部１２とは収容フレーム１７及び保持手段１３ｃと共に昇降することになる。

しかし、上述の、収容フレーム１７と、Ｘ線発生器１１とＸ線検出部１２の昇降を伴う軸移動台１３ｂとを別体に構成して、それぞれが本体フレーム１６に対して独立に変位するようにしても構わない。また、収容フレーム１７ないし保持手段１３ｃに対し、Ｘ線発生器１１が変位するように構成しても構わない。本出願人の出願に係る上記特許文献３は、そのように上述の収容フレーム１７と軸移動台１３ｂとを別体に構成した例や、収容フレーム１７ないし保持手段１３ｃに対し、Ｘ線発生器１１が変位するように構成した例を開示している。

上記特許文献３においては、上述の収容フレーム１７に相当する部分を「患者フレーム」、軸移動台１３ｂに相当する部分を「昇降本体」と称しており、その目的は、撮影可能な領域を広げることであると共に、例えば撮影部位ごとに照射線の水平面に対する傾きを調節することであり、上方に位置する顎関節と、下方に位置する下顎先端とのように、上下に離れた部位をうまく照射野の中心に位置するように調節することである。

チンレスト１３ｇを上下昇降或いは傾動可能とする構成と、上述の収容フレーム１７と軸移動台１３ｂとを別体にした構成や、収容フレーム１７ないし保持手段１３ｃに対し、Ｘ線発生器１１が変位するようにした構成とを組み合わせて、より微妙な調節ができるようにしても構わない。

このＸ線撮影装置の制御部は、Ｘ線撮影制御手段１４として、Ｘ線発生器１１のＸ線管１１ａの管電流や管電圧を制御し、更に１次スリット板１１ｂを操作して、Ｘ線細隙ビームＢか、Ｘ線広域ビームＢＢかを選択的に切換えて発生させるＸ線発生制御手段１４ａと、第１のイメージセンサ１２ａと、第２のイメージセンサ１２ｂとのいずれかをＸ線発生器１１と対面させた状態にして動作させ、被写体Ｏを透過したＸ線像のデータを取得するイメージセンサ制御手段１４ｂと、モータ制御部１３ｄを制御することにより移動手段１３を動作させ、Ｘ線発生器１１と、Ｘ線検出部１２とを、撮影の種別に応じた撮影軌道に沿って移動させる撮影軌道制御手段１４ｃと、取得したＸ線像のデータから透過画像や断層面画像を生成する画像生成手段１４ｄとを構成する。

なお、この制御部には、図示しないモニタテレビ等にＸ線画像等の情報を表示する表示部１５ａ、図示しないキーボードやマウス等の操作を受付ける操作部１５ｂが接続できる。これら表示部１５ａ、操作部１５ｂによって、被写体Ｏの内部で断層撮影されるべき断層面あるいは診断部位である関心領域Ｓを選択し、更に、その関心領域Ｓについて、断層面画像の撮影種別を選択する撮影種別選択手段１５が構成される。

セファロ画像撮影手段１８は、軸移動台１３ｂの後部に連結される取り付けアーム部１８ａと、セファロ画像撮影時に被写体Ｏを位置決めする保持手段１３ｃ２と、Ｘ線検出部１２と同様な構成とされるＸ線検出器からなる別のＸ線検出部１２Ａとを備えている。

そして、セファロ画像撮影時には、図９に示すように、Ｘ線発生器１１と、Ｘ線検出部からなる別のＸ線検出部１２Ａとを対面させた状態にすることにより、Ｘ線発生器１１を利用したセファロ画像の撮影が可能になる。

本発明においては、被写体Ｏに対し、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサ（Ｘ線検出部）が移動するのは、相対的な運動である。よって、被写体が固定でＸ線検出器とＸ線イメージセンサを動かしてもよいし、Ｘ線検出器とＸ線イメージセンサが固定で、それに対して被写体を動かしてもよい。このように、本発明において、被写体に対するＸ線発生器とＸ線イメージセンサの移動は、全て上記の相対的移動で定義付けられる。

例えば、断層面画像の撮影において、被写体に対し、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサを相対的に旋回（回転）をさせる必要がある場合、被写体を固定してＸ線発生器とＸ線イメージセンサを旋回させてもよいが、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサを固定して被写体を回転ないし移動させても構わない。さらに、被写体の回転ないし移動と、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサの旋回を組み合わせてもてもよい。なお、旋回（回転）以外の作動についても同様である。

本出願では、特に区別することなく単にパノラマ断層面画像というときは、全顎パノラマ断層面画像を指している。いずれの断層面画像撮影においても、好ましくは被写体に対し、２方向から取得する。これは、２方向から取得することにより、関心領域の３次元位置が把握できるからである。

図１２は、Ｘ線ＣＴ撮影用のＸ線ビームの軌跡を示す平面図で、オフセットスキャンＣＴ撮影用の軌跡を示している。オフセットスキャンＣＴ撮影時には、Ｘ線発生器１１とＸ線検出部１２とが、それぞれ関心領域Ｓの中心に位置合わせされた回転軸Ａを旋回の軸とし、かつＸ線発生器１１と、関心領域Ｓとを通過する直線に対して第２のイメージセンサ１２ｂがオフセットした状態で、少なくとも１回転以上は同期的に旋回し、関心領域Ｓの１／２以上の割合の部分が第２のイメージセンサ１２ｂに常に投影されるようになっている。

なお、本発明の思想は、医療以外の用途に用いられるＸ線撮影装置にも適用することが可能である。すなわち、工業用としても、非破壊検査用撮影をする場合等が考えられ、そのような用途のＸ線撮影装置には、本発明の思想を適用することが望ましい。

１１ Ｘ線発生器
１１Ｄ 照射野制御手段
１２ Ｘ線検出部
１２ａ 第１のＸ線イメージセンサ
１２ｂ 第２のＸ線イメージセンサ
１２ｃ 筐体
１４ Ｘ線撮影制御手段
１５ 撮影種別選択手段
Ｂ Ｘ線細隙ビーム
ＢＢ Ｘ線広域ビーム
Ｍ 線撮影装置
Ｏ 被写体

Claims (2)

1. 被写体を挟んで互いに対面するようＸ線発生器及びＸ線検出部を設けた支持部を有し、前記支持部を移動することで前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出部を移動させる移動手段と、
   前記移動手段を動作させ、前記Ｘ線発生器と、Ｘ線検出部とを撮影の種別に応じた撮影軌道に沿って移動させる撮影軌道制御手段を備えたＸ線撮影制御手段と、
   撮影種別を選択する撮影種別選択手段とを備えたＸ線撮影装置であって、
   ａ）前記Ｘ線発生器は、照射Ｘ線の照射野形状を切換える照射野制御手段によりＸ線細隙ビームとＸ線広域ビームとを選択的に切換えてＸ線の発生が可能とされ、
   ｂ）前記Ｘ線検出部は、Ｘ線細隙ビームを受けて被写体を透過したＸ線像を撮像するための縦長で幅の小さい第１のＸ線イメージセンサと、Ｘ線広域ビームを受けて、被写体を透過したＸ線像を撮像するための第２のＸ線イメージセンサとを筐体の相対する２面のそれぞれに備え、この筐体を水平に反転させることにより、前記第１のＸ線イメージセンサと第２のＸ線イメージセンサとのいずれか一方を、前記Ｘ線発生器に対面可能に設定して、前記第１のＸ線イメージセンサをパノラマ断層面画像の撮影に、かつ前記第２のＸ線イメージセンサをＸ線ＣＴ画像の撮影に用いられる構成になっており、
   ｃ）前記支持部は、垂直な回転軸を有しており、
   ｄ）前記Ｘ線撮影制御手段は、前記撮影軌道制御手段の作動により、
   パノラマ撮影が撮影種別に選択されたときには、前記支持部の回転軸を移動しつつ、前記支持部を水平に旋回させて 前記被写体を透過した前記Ｘ線細隙ビームが前記第１のイメージセンサ上で検出されるように制御する一方、ＣＴ撮影が撮影種別に選択されたときには、被写体の診断部位として特定された関心領域の中心に前記回転軸をおいて、前記被写体を透過した前記Ｘ線広域ビームが前記第２のＸ線イメージセンサ上で検出されるように制御し、
   ｅ）前記ＣＴ撮影には、前記照射野制御手段が撮影中は前記関心領域の全部を照射するよう前記Ｘ線広域ビームを制御するＣＴ撮影のほか、前記照射野制御手段が撮影中は前記関心領域の１／２以上の一部分を照射するよう前記Ｘ線広域ビームを制御するオフセットスキャンＣＴ撮影が含まれ、
   ｆ）前記Ｘ線広域ビームが撮影中に前記関心領域の全部を照射する前記ＣＴ撮影における前記Ｘ線発生器と前記第２のＸ線イメージセンサの最小の水平旋回角度は１８０°に設定され、前記オフセットスキャンＣＴ撮影における前記Ｘ線発生器と前記第２のＸ線イメージセンサの最小の水平旋回角度は１回転に設定されていることを特徴としたＸ線撮影装置。
   
2. 前記撮影軌道制御手段が、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出部が目的とする所定の断層面を挟んで互いに逆方向に移動してリニア断層面画像の撮影を行う制御を行い、前記リニア断層面画像の撮影が、前記所定の断層面を通過した前記Ｘ線広域ビームを前記第２のＸ線イメージセンサが検出することで行われることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。

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