生体内留置物可視化装置
【課題】生体内における生体内留置物を高解像度で可視化する。
【解決手段】生体内留置物可視化装置Ａは、指向性を有するＸ線を発生して患者Ｐｔ（生体）に射出するＸ線射出装置１と、患者Ｐｔを透過したＸ線を検出し、検出結果に基づいて画像データを生成して出力する高感度カメラ２と、高感度カメラ２から入力された検出結果に基づく画像データに基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示することにより生体内留置物を可視化する表示装置３とを具備する。
【解決手段】生体内留置物可視化装置Ａは、指向性を有するＸ線を発生して患者Ｐｔ（生体）に射出するＸ線射出装置１と、患者Ｐｔを透過したＸ線を検出し、検出結果に基づいて画像データを生成して出力する高感度カメラ２と、高感度カメラ２から入力された検出結果に基づく画像データに基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示することにより生体内留置物を可視化する表示装置３とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内留置物可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、外科手術を施術される患者においては、開頭や開腹等における切開の範囲が広くなる程、身体的負担が大きくなってしまう。そのため、最近においては、患者の身体的負担の少ない血管内手術が行なわれている。これはカテーテルやガイドワイヤーを用いて管状器官内から所要の患部にアプローチして治療するカテーテル手術である。特に、心臓における冠動脈の動脈硬化や脳動脈瘤等の血管疾患の治療には、狭窄した血管を内側から拡張するステントや、血管を閉塞させる塞栓物質（例えば、コイル、液体塞栓物質等）等の生体内留置物を患部に留置する血管内手術が行われる。しかしながら、血管内等の患部に留置されるこれらの生体内留置物は、一旦不適切な位置に留置あるいは放出された場合には、その回収や位置の修正がほとんど不可能である。
【０００３】
生体内留置物の不適切な配置を防ぐために、外科手術において、術者は、Ｘ線透視装置によりリアルタイムで写し出された患部における生体内留置物を視認しながら、該生体内留置物を適切な位置や状態に調整する。上記Ｘ線透視装置は、Ｘ線管を用いてＸ線を発生、つまり、高エネルギー状態の電子線をタングステン等の金属から成るターゲットに衝突させることによりＸ線を発生させ、該Ｘ線を用いて生体内を映像化する。例えば、下記非特許文献１には、上述したＸ線透視装置が開示されている。また、下記非特許文献２には、Ｘ線透視装置により撮影されたステントが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Allura Xper FD10のホームページ”（平成23年8月24日検索，URL：http://www.innervision.co.jp/expo/angio/philips/fd10/index.html）
【非特許文献２】ジョンソン・エンド・ジョンソン株式会社,パンフレット”Codman enterpriseＴＭ vascular reconstruction device”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、Ｘ線管内のターゲットからＸ線が発生する方向は一定方向ではなく、電子線が衝突する金属における電子の位置等に応じて複数方向にＸ線が発生する。つまり、上記従来技術においては、散乱線が多いＸ線が発生する。上記従来技術においては、このような散乱線の多いＸ線を用いて生体内の生体内留置物を撮影するので、カメラにより散乱線が捉えられてしまうために画像の解像度が低くなる。例えば、上記従来技術においては、解像度が約２００μｍであり、脳の血管手術に使用されるステントを撮影する場合には、該ステントを構成するワイヤーの太さが４０μｍ程度であるので、該ステントを鮮明に写し出すことができない。そのため、例えば、ステントにおけるワイヤーの一部を太くし、該部位をマーカーとして写し出すことによりステントの位置を特定している。
【０００６】
また、上記従来技術においては、塞栓物質の一つであるコイルも鮮明に写し出すことができない。そのため、コイルが留置された血管の瘤においてコイルと瘤との隙間等を正確に把握することができない。さらに、上記従来技術においては、塞栓物質の一つである液体塞栓物質の流れを鮮明に写し出すことができないので、液体塞栓物質にはその流れを確認し易くするための金属粉を混入しなければならない。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、生体内における生体内留置物を高解像度で可視化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第１の解決手段として、指向性を有するＸ線を発生して生体に射出するＸ線射出手段と、生体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて生体内の生体内留置物を可視化する可視化手段とを具備するという手段を採用する。
【０００９】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、Ｘ線射出手段は、シンクロトロン放射現象を利用してＸ線を発生させるという手段を採用する。
【００１０】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、Ｘ線射出手段は、レーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生させるという手段を採用する。
【００１１】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの一つの解決手段において、Ｘ線検出手段は、アモルファスセレン光電変換膜を有するＨＡＲＰ撮像管を備え、生体を透過したＸ線をＨＡＲＰ撮像管により検出するという手段を採用する。
【００１２】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの一つの解決手段において、生体を透過したＸ線を反射させてＸ線検出手段に入射させる反射手段を具備するという手段を採用する。
【００１３】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第６の解決手段として、上記第５の解決手段において、反射手段及びＸ線検出手段は、位置または角度の少なくとも一方が変更可能であるという手段を採用する。
【００１４】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第７の解決手段として、上記第１〜第６のいずれか一つの解決手段において、生体内留置物は、管状器官内に留置される生体材料であるという手段を採用する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、指向性を有するＸ線を発生して生体に射出するＸ線射出手段と、生体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて生体内の生体内留置物を可視化する可視化手段とを具備する。このように、本発明によれば、指向性を有するＸ線、すなわち散乱線の少ないＸ線を用いて生体内における生体内留置物を可視化するので、該生体内留置物を高解像度で可視化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ａの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態により撮影された映像を示す図である。
【図３】従来において撮影された映像を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ｂの概略構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態により撮影された映像を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ｃの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に第１実施形態について説明する。
第１実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ａは、心臓における冠動脈の動脈硬化や脳動脈瘤等の血管疾患の血管内手術において、施術される患者Ｐｔ（生体）にＸ線を射出し、該患者Ｐｔを透過したＸ線に基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示することにより血管内の患部に留置されるステントや塞栓物質（例えば、コイル、液体塞栓物質等）等の生体材料である生体内留置物を可視化するものである。
【００１８】
このような生体内留置物可視化装置Ａは、図１に示すように、患者ＰｔにＸ線を射出するＸ線射出装置１と、Ｘ線射出装置１により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線を検出し、該検出結果に基づいて画像データを生成する高感度カメラ２と、高感度カメラ２から入力された画像データに基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示する表示装置３とを備えている。なお、Ｘ線射出装置１は、本実施形態におけるＸ線射出手段であり、高感度カメラ２は、本実施形態におけるＸ線検出手段であり、表示装置３は、本実施形態における可視化手段である。
【００１９】
上記Ｘ線射出装置１は、シンクロトロン放射現象により発生させた白色のシンクロトロン放射光からＸ線を分光し、該Ｘ線を患者Ｐｔに射出するものであり、シンクロトロン放射現象を利用してＸ線を発生させることにより、指向性を有するＸ線、つまり散乱線が少ないＸ線を発生することができる。このようなＸ線射出装置１は、図１に示すように、電子銃１１、線型加速器１２、静電インフレクター１３、周回部１４、偏向電磁石１５、ビームライン１６、分光器１７及び主加速器１８を備えている。
【００２０】
電子銃１１は、固体中の電子を高熱や高電界により空間に放出させ、該電子を高電圧で加速すると共にビーム状に収束させることにより電子ビームを線形加速器２に射出するものである。
線型加速器１２は、周回部１４に電子ビームが入射される前段において電子ビームを加速する前段加速器であり、電子銃１１から入射された電子ビームを直線状に並ぶ加速電場により加速し、輸送管を介して静電インフレクター３に射出する。
【００２１】
静電インフレクター１３は、周回部１４内における電子ビームの周回軌道上に電子ビームが入射されるように線型加速器２から入射された電子ビームの軌道を静電偏向により偏向するものである。
周回部１４は、直線部と湾曲部とが設けられることにより環状に形成された真空ダクトであり、加速された電子ビームが内部を周回する。なお、周回部１４内を周回する電子ビームには、後述する主加速器１８により加速されることにより電子バンチと呼ばれるいくつかに区切られた電子集団が形成されている。
【００２２】
偏向電磁石１５は、図１に示すように、周回部１４における各湾曲部に配置されており、電子ビームの軌道を磁場によって偏向することにより電子ビームの周回軌道を制御する。この際、偏向電磁石１５は、図示しない制御部から入力される制御信号に基づいて電子ビームが同じ円軌道を周回するように電子の加速に合わせて磁場を強くする。
【００２３】
ビームライン１６は、偏向電磁石１５に設けられており、所定の運動エネルギーを持つ電子ビームが偏向される際に、シンクロトロン放射現象により発生する白色のシンクロトロン放射光を分光器１７まで導くよう配設されている。
分光器１７は、ビームライン１６を介して入射された白色のシンクロトロン放射光からＸ線を分光し、分光されたＸ線を患者Ｐｔに射出するものである。
【００２４】
主加速器１８は、ビームライン１６が設けられた偏向電磁石１５に対して電子ビームの進行方向後段に設けられた電子ビームの加速装置であり、内部に有する加速空洞内にあらかじめ形成した高周波電場により電子ビームを一定の運動エネルギーに保つように制御する。つまり、主加速器１８は、加速空洞１８ａ内の高周波電場により電子ビームが周回軌道を回る際に失われる運動エネルギー(シンクロトロン放射現象により失われるエネルギー)を電子ビームに与えて加速するものである。
【００２５】
高感度カメラ２は、アモルファスセレン光電変換膜を有し、該アモルファスセレン光電変換膜に発生する電子なだれ現象を利用して可視光、Ｘ線を高感度で検出するＨＡＲＰ（High-gain Avalanche Rushing amorphous Photoconductor）撮像管を備え、Ｘ線射出装置１により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線をＨＡＲＰ撮像管により検出し、検出したＸ線（検出結果）に基づく画像データを生成し、表示装置３に出力する。
表示装置３は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、高感度カメラ２から出力された検出結果に基づく画像データに基づいて映像を表示、すなわち患者Ｐｔの内部映像を表示することにより患者Ｐｔ内の生体内留置物を可視化するものである。
【００２６】
次に、このように構成された生体内留置物可視化装置Ａの動作について説明する。
最初に本生体内留置物可視化装置Ａの全体動作を説明する。
生体内留置物可視化装置Ａにおいて、図示しない操作部が操縦者により操作されることにより患者Ｐｔの撮影開始が指示されると、Ｘ線射出装置１は、指向性を有するＸ線、つまり散乱線の少ないＸ線を患者Ｐｔに射出する。
【００２７】
すなわち、Ｘ線射出装置１における電子銃１１は、電子を発生させ、該電子から成る電子ビームを線型加速器１２に射出する。そして、線型加速器１２は、電子銃１１から入射される電子ビームを加速し、静電インフレクター３に射出する。静電インフレクター１３は、周回部１４内における電子ビームの周回軌道上に電子ビームが入射されるように線型加速器１２から入射される電子ビームの軌道を静電偏向を用いて偏向する。
【００２８】
周回部１４内においては、周回軌道上に入射された電子ビームが、偏向電磁石１５による磁場により周回軌道が制御されながら、主加速器１８により加速される。そして、電子ビームは、所定の運動エネルギーまで加速されると、偏向電磁石１５の磁場によって偏向される際に、シンクロトロン放射現象により白色のシンクロトロン放射光を発生する。該シンクロトロン放射光は、ビームライン１６により分光器１７に導かれる。分光器１７は、ビームライン１６から入射されたシンクロトロン放射光からＸ線を分光すると共に分光されたＸ線を患者Ｐｔに向けて射出する。
【００２９】
そして、高感度カメラ２は、Ｘ線射出装置１により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線をＨＡＲＰ撮像管により検出し、検出結果に基づく画像データを生成し、表示装置３に出力する。そして、表示装置３は、高感度カメラ２から出力された画像データに基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示する。
【００３０】
図２は、このような生体内留置物可視化装置Ａにおいて撮影された映像である。図２（ａ）は、生体内留置物可視化装置Ａにおいて撮影された太さ及び間隔の異なる（２５０〜２０μｍ）並列なラインの映像であり、また、図２（ｂ）〜（ｄ）は、生体内留置物可視化装置Ａにおいて撮影された脳血管手術において使用されるステントＳｔの映像である。生体内留置物可視化装置Ａについては、図２（ａ）に示すように、３１〜２５μｍ程度の解像度を実現することができる。
【００３１】
さらに、生体内留置物可視化装置Ａについては、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ステントＳｔの構造、ステントＳｔのワイヤーＷｒ（太さ：約４０μｍ）一本一本及びステントＳｔのマーカーＭＫを鮮明に写し出すことができる。例えば、従来であれば、図３に示すように、ステントＳｔのマーカーＭｋが辛うじて見える程度（約２００μｍ）の解像度であるので、ステントＳｔの構造及びステントＳｔのワイヤーＷｒを可視化するができない。
【００３２】
このように、生体内留置物可視化装置Ａが高解像度を実現できるのは、Ｘ線射出装置１により射出されるＸ線に散乱光が少ないためである。つまり、従来においては、Ｘ線射出装置として使用されるＸ線管によって発生されるＸ線には多くの散乱光が含まれているため、該散乱光がノイズとなって高解像度を実現できなかった。しかしながら、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、Ｘ線射出装置１が、シンクロトロン放射現象を利用してＸ線を発生させることにより、指向性を有するＸ線、つまり散乱線が少ないＸ線を発生して患者Ｐｔに射出することができる。そのため、従来のように、散乱光がノイズとなって解像度が低下しないので、高精細な解像度を実現して、ステントＳｔを高解像度で可視化できる。
【００３３】
特に、脳血管手術においては、脳の血管が体の血管に比べて微細であるために、ワイヤーＷのｒの太さが４０μｍ程度の微細なステントＳｔを使用しなければならない。生体内留置物可視化装置Ａは、このような微細なステントＳｔを精細に写し出すことができるので、術者は、ステントＳｔを適切な位置や状態に調整することが従来よりも容易になる。
【００３４】
また、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、高解像度を実現することにより血管を閉塞させるコイルや、液体塞栓物質の流れを精細に写し出すことが可能になる。これにより、術者は、コイルが留置された血管の瘤においてコイルと瘤との隙間等を正確に把握することが可能になる。また、液体塞栓物質の流れを鮮明に写し出すことが可能になることにより、液体塞栓物質には、その流れを確認し易くするための金属粉を混入しなくてもよくなる可能性がある。
【００３５】
さらに、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、Ｘ線検出手段として、高感度カメラ２を使用することにより、少ないＸ線量で高解像の映像を撮影することができる。これによって、一般的に脳動脈瘤塞栓術における被爆線量が平均２．６Ｇｙ（最大５．４Ｇｙ）と言われているが、その被爆線量を低減することが可能になる。また、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、リアルタイムで生体内留置物を表示するものであり、撮影した画像データを解析処理しなければならないＣＴ（Computed Tomography）とは構成が大幅に異なる。また、現在、血管を撮影する際には、血管の組織を強調するために一般的にヨード造影剤が使用されているが、該ヨード造影剤は、腎機能を低下させる副作用を有するので、腎機能が悪い人には使用できない。しかしながら、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、高解像度で血管を写し出すことが可能であるので、ヨードを含まない新たな造影剤を用いて血管の組織を強調できるようになる可能性がある。
【００３６】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ｂは、第１実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ａと同様に、血管内手術において、施術される患者Ｐｔ（生体）にＸ線を射出し、患者Ｐｔを透過したＸ線に基づいて患者Ｐｔの内部画像を表示することにより血管内の患部に留置される生体材料である生体内留置物を可視化するものである。
【００３７】
このような生体内留置物可視化装置Ｂは、図４に示すように、患者ＰｔにＸ線を射出するＸ線射出装置４と、Ｘ線射出装置４により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線を検出し、該Ｘ線に基づいて画像を現像する感光板５とを備えている。なお、Ｘ線射出装置４は、本実施形態におけるＸ線射出手段であり、感光板５は、本実施形態におけるＸ線検出手段及び可視化手段である。
【００３８】
上記Ｘ線射出装置４は、レーザーコンプトン散乱現象、つまり電子ビームとレーザー光とを衝突させることにより発生させたＸ線を患者Ｐｔに射出するものであり、レーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生させることにより、指向性を有するＸ線、つまり散乱線が少ないＸ線を発生することができる。このようなＸ線射出装置４は、図４に示すように、電子ビーム発生部４１及びレーザー光発生部４２を備えている。
【００３９】
電子ビーム発生部４１は、電子ビームを発生すると共に加速して、該電子ビームをレーザー光発生部４２によって発生されるレーザー光との衝突点に向けて射出するものであり、図４に示すように、電子銃４１ａ、線形加速器４１ｂ、入射偏向電磁石４１ｃ、出射偏向電磁石４１ｄ及び電子ビームダンプ４１ｅを備えている。
【００４０】
電子銃４１ａは、固体中の電子を高熱や高電界により空間に放出させ、該電子を高電圧で加速すると共にビーム状に収束させることにより電子ビームを線形加速器４１ｂに射出するものである。
線型加速器４１ｂは、電子銃１１から入射された電子ビームを直線状に並ぶ加速電場により加速し、射出する。
【００４１】
入射偏向電磁石４１ｃは、線形加速器４１ｂから射出された電子ビームを磁場によって偏向することによりレーザ光との衝突点に電子ビームを導くものである。
出射偏向電磁石４１ｄは、所定の衝突点を通過した電子ビームを磁場によって衝突軌道外の電子ビームダンプ４１ｅに向けて偏向するものである。
電子ビームダンプ４１ｅは、レーザー光に衝突した後の電子ビームを捕捉して、放射線の漏洩を防止するものである。上記構成の電子ビーム発生部４１は、電子ビームを発生し、該電子ビームを予め設定されているレーザー光との衝突点を通過させることができる。
【００４２】
レーザー光発生部４２は、レーザー光を発生し、該レーザー光を上記電子ビーム発生部４１により発生される電子ビームとの衝突点に向けて射出するものである。上記構成のＸ線射出装置４においては、上記電子ビーム発生部４１により発生される電子ビームと、上記レーザー光発生部４２によって発生されるレーザー光とを衝突させることによりＸ線を発生、つまりレーザーコンプトン散乱現象によりＸ線を発生し、該Ｘ線を患者Ｐｔに射出する。このようなレーザーコンプトン散乱現象に由来するＸ線は、指向性を有し、散乱線が少ないという特徴を有する。
【００４３】
感光板５は、例えば、「Fuji Film FLA-7000（登録商標）」であり、Ｘ線射出装置４により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線を表示面において検出し、検出したＸ線（検出結果）に基づいて該表示面に患者Ｐｔの内部画像を現像することにより患者Ｐｔ内の生体内留置物を可視化する。
【００４４】
次に、このように構成された生体内留置物可視化装置Ｂの動作について説明する。
最初に本生体内留置物可視化装置Ｂの全体動作を説明する。
生体内留置物可視化装置Ｂにおいて、図示しない操作部が操縦者により操作されることにより患者Ｐｔの撮影開始が指示されると、Ｘ線射出装置４は、指向性を有するＸ線、つまり散乱線の少ないＸ線を患者Ｐｔに射出する。
【００４５】
すなわち、Ｘ線射出装置４における電子銃４１ａは、電子を発生させ、該電子から成る電子ビームを線型加速器４１ｂに射出する。そして、線型加速器４１ｂは、電子銃４１ａから入射される電子ビームを加速し、入射偏向電磁石４１ｃに射出する。入射偏向電磁石４１ｃは、線形加速器４１ｂから射出された電子ビームを磁場によって偏向することによりレーザー光との衝突点に電子ビームを導く。また、レーザー光発生部４２は、レーザー光を発生し、該レーザー光を電子ビームとの衝突点に向けて射出する。そして、電子ビームとレーザー光とが衝突点において衝突することによりＸ線が発生し、患者Ｐｔに射出される。
【００４６】
図５は、このような生体内留置物可視化装置Ｂにおいて撮影された映像であり、脳血管手術において使用されるステントＳｔ及びコイルＣｌが撮影されている。生体内留置物可視化装置Ｂについては、図５に示すように、ステントＳｔの構造、ステントＳｔのワイヤーＷｒ（太さ：約４０μｍ）一本一本及びステントＳｔのマーカーＭＫを鮮明に写し出すことができる。さらに、生体内留置物可視化装置Ｂは、図５に示すように、コイルＣｌ（一次コイルの太さ：２０〜２５μｍ）の２次コイルをはっきり写し出すことができる。なお、コイルＣｌの一次コイルまで精細に写し出すことができなかったのは、感光板６の解像度が約２５μｍであるからである。
【００４７】
このように、生体内留置物可視化装置Ｂが高解像度を実現できるのは、Ｘ線射出装置４により射出されるＸ線に散乱光が少ないためである。つまり、生体内留置物可視化装置Ｂにおいては、Ｘ線射出装置４が、レーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生させることにより、指向性を有するＸ線、つまり散乱線が少ないＸ線を発生して患者Ｐｔに射出することができる。そのため、従来のように、散乱光がノイズとなって解像度が低下しないので、高精細な解像度を実現して、ステントＳｔ及びコイルＣｌを高解像度で可視化できる。
【００４８】
特に、脳血管手術においては、脳の血管が体の血管に比べて微細であるために、ワイヤーの太さが４０μｍ程度のステントＳｔや、コイルＣｌ、つまり微細な生体内留置物を使用しなければならない。生体内留置物可視化装置Ｂはこれら生体内留置物を精細に写し出すことができるので、術者は、ステントＳｔやコイルＣｌを適切な位置や状態に調整することが従来よりも容易になる。また、高解像度を実現することにより液体塞栓物質の流れを精細に写し出すことも可能になるので、液体塞栓物質には、その流れを確認し易くするための金属粉を混入しなくてもよくなる可能性がある。
【００４９】
また、現在、血管を撮影する際には、血管の組織を強調するために一般的にヨード造影剤が使用されているが、該ヨード造影剤は、腎機能を低下させる副作用を有するので、腎機能が悪い人には使用できない。しかしながら、生体内留置物可視化装置Ｂにおいては、高精細な解像度で血管を写し出すことが可能であるので、ヨードを含まない新たな造影剤を用いて血管の組織を強調できるようになる可能性がある。
【００５０】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明する。
第３実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ｃは、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、血管内手術において、施術される患者Ｐｔ（生体）にＸ線を射出し、患者Ｐｔを透過したＸ線に基づいて患者Ｐｔの内部画像を表示することにより血管内の患部に留置されるの生体材料である生体内留置物を可視化するものである。
【００５１】
このような生体内留置物可視化装置Ｃは、図６に示すように、シンクロトロン放射現象またはレーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生し、該Ｘ線を患者Ｐｔに射出するＸ線射出装置６と、Ｘ線射出装置４により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線を反射させるシリコン結晶板７と、シリコン結晶板７により反射されたＸ線を検出し、該検出結果に基づいて画像データを生成する高感度カメラ８と、高感度カメラ８から入力された検出結果に基づく画像データに基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示する表示装置９とを備えている。なお、Ｘ線射出装置６は、本実施形態におけるＸ線射出手段であり、シリコン結晶板７は、本実施形態における反射手段であり、高感度カメラ８は、本実施形態におけるＸ線検出手段であり、表示装置９は、本実施形態における可視化手段である。また、Ｘ線射出装置６、高感度カメラ８及び表示装置９については、上述した第１実施形態及び第２実施形態における構成要素と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００５２】
シリコン結晶板７は、シリコン原子が等間隔に並ぶ平板状の結晶体であり、患者Ｐｔを透過したＸ線を反射させて高感度カメラ８に入射させる。このように、患者Ｐｔを透過したＸ線をシリコン結晶板７に反射させることにより、散乱線を低減することができる。Ｘ線は、患者Ｐｔの体に衝突すると、その一部が散乱線となって放射される。この散乱線が高感度カメラ８に入射されると、該散乱線がノイズとなって解像度の低下を引き起こしてしまう。しかしながら、患者Ｐｔを直進して透過したＸ線をシリコン結晶板７に反射させ、反射されたＸ線を高感度カメラ８に入射させるようにすることで散乱線を低減することができる。すなわち、散乱線は、直進するＸ線に比べてシリコン結晶板７に入射される角度が異なるので、直進するＸ線とは異なる方向に反射される。このように、直進するＸ線のみを高感度カメラ８に入射させることで、散乱線を低減して、高解像度を実現することができる。
【００５３】
また、シリコン結晶板７及び高感度カメラ８は、その位置または角度の少なくとも一方が変更可能であるようにしてもよい。シリコン結晶板７及び高感度カメラ８の位置または角度の少なくとも一方を変更可能にすることにより、さらなる高解像度を実現することができる。つまり、外科手術において、術者は、シリコン結晶板７及び高感度カメラ８の位置または角度の少なくとも一方を適切に調整することにより、最も精細に映し出される環境を作り出すことが可能になる。
【００５４】
さらに、シリコン結晶板の角度を、直進するＸ線に対して平行に近づければ近づける程、シリコン結晶板７に入射される散乱線が少なくなるので、高感度カメラに入射される散乱線をさらに低減して、解像度をさらに向上させることができる。上述したように、高感度カメラに入射される散乱線をさらに低減することにより、さらなる高解像度を実現できるので、高感度カメラ８から表示装置９に入力された画像データを拡大表示しても、微細な箇所を精細に表示することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第１実施形態においては、シンクロトロン放射現象を利用してＸ線を発生するＸ線射出装置１と、高感度カメラ２及び表示装置３とを組み合わせた構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２実施形態におけるレーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生するＸ線射出装置４と、高感度カメラ２及び表示装置３とを組み合わせた構成にするようにしてもよい。
【００５６】
（２）上記実施形態においては、生体内留置物としてステントＳｔ、コイルＣｌ及び液体塞栓物質の生体材料を可視化することに利用されているが、本発明はこれに限定されない。上記実施形態は、例えば、コイルＣｌ及び液体塞栓物質以外の塞栓物質である粒子状塞栓物質等を可視化することに利用されてもよい。また、上記実施形態においては、生体内留置物として、血管内に留置される生体材料に限定されず、胆管等の血管以外の管状器官内に留置されるステント等の生体材料を可視化することに利用されてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ，Ｂ，Ｃ…生体内留置物可視化装置、１…Ｘ線射出装置（Ｘ線射出手段）、２…高感度カメラ（Ｘ線検出手段）、３…表示装置（可視化手段）、１１…電子銃、１２…線型加速器、１３…静電インフレクター、１４…周回部、１５…偏向電磁石、１６…ビームライン、１７…分光器、１８…主加速器、４…Ｘ線射出装置（Ｘ線射出手段）、５…感光板（Ｘ線検出手段，可視化手段）、４１…電子ビーム発生部、４２…レーザー光発生部、４１ａ…電子銃、４１ｂ…線形加速器、４１ｃ…入射偏向電磁石、４１ｄ…出射偏向電磁石、４１ｅ…電子ビームダンプ、６…Ｘ線射出装置（Ｘ線射出手段）、７…シリコン結晶板（反射手段）、８…高感度カメラ（Ｘ線検出手段）、９…表示装置（可視化手段）、Ｐｔ…患者、Ｓｔ…ステント、Ｃｌ…コイル、Ｗｒ…ワイヤー、Ｍｋ…マーカー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内留置物可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、外科手術を施術される患者においては、開頭や開腹等における切開の範囲が広くなる程、身体的負担が大きくなってしまう。そのため、最近においては、患者の身体的負担の少ない血管内手術が行なわれている。これはカテーテルやガイドワイヤーを用いて管状器官内から所要の患部にアプローチして治療するカテーテル手術である。特に、心臓における冠動脈の動脈硬化や脳動脈瘤等の血管疾患の治療には、狭窄した血管を内側から拡張するステントや、血管を閉塞させる塞栓物質（例えば、コイル、液体塞栓物質等）等の生体内留置物を患部に留置する血管内手術が行われる。しかしながら、血管内等の患部に留置されるこれらの生体内留置物は、一旦不適切な位置に留置あるいは放出された場合には、その回収や位置の修正がほとんど不可能である。
【０００３】
生体内留置物の不適切な配置を防ぐために、外科手術において、術者は、Ｘ線透視装置によりリアルタイムで写し出された患部における生体内留置物を視認しながら、該生体内留置物を適切な位置や状態に調整する。上記Ｘ線透視装置は、Ｘ線管を用いてＸ線を発生、つまり、高エネルギー状態の電子線をタングステン等の金属から成るターゲットに衝突させることによりＸ線を発生させ、該Ｘ線を用いて生体内を映像化する。例えば、下記非特許文献１には、上述したＸ線透視装置が開示されている。また、下記非特許文献２には、Ｘ線透視装置により撮影されたステントが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Allura Xper FD10のホームページ”（平成23年8月24日検索，URL：http://www.innervision.co.jp/expo/angio/philips/fd10/index.html）
【非特許文献２】ジョンソン・エンド・ジョンソン株式会社,パンフレット”Codman enterpriseＴＭ vascular reconstruction device”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、Ｘ線管内のターゲットからＸ線が発生する方向は一定方向ではなく、電子線が衝突する金属における電子の位置等に応じて複数方向にＸ線が発生する。つまり、上記従来技術においては、散乱線が多いＸ線が発生する。上記従来技術においては、このような散乱線の多いＸ線を用いて生体内の生体内留置物を撮影するので、カメラにより散乱線が捉えられてしまうために画像の解像度が低くなる。例えば、上記従来技術においては、解像度が約２００μｍであり、脳の血管手術に使用されるステントを撮影する場合には、該ステントを構成するワイヤーの太さが４０μｍ程度であるので、該ステントを鮮明に写し出すことができない。そのため、例えば、ステントにおけるワイヤーの一部を太くし、該部位をマーカーとして写し出すことによりステントの位置を特定している。
【０００６】
また、上記従来技術においては、塞栓物質の一つであるコイルも鮮明に写し出すことができない。そのため、コイルが留置された血管の瘤においてコイルと瘤との隙間等を正確に把握することができない。さらに、上記従来技術においては、塞栓物質の一つである液体塞栓物質の流れを鮮明に写し出すことができないので、液体塞栓物質にはその流れを確認し易くするための金属粉を混入しなければならない。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、生体内における生体内留置物を高解像度で可視化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第１の解決手段として、指向性を有するＸ線を発生して生体に射出するＸ線射出手段と、生体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて生体内の生体内留置物を可視化する可視化手段とを具備するという手段を採用する。
【０００９】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、Ｘ線射出手段は、シンクロトロン放射現象を利用してＸ線を発生させるという手段を採用する。
【００１０】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、Ｘ線射出手段は、レーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生させるという手段を採用する。
【００１１】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの一つの解決手段において、Ｘ線検出手段は、アモルファスセレン光電変換膜を有するＨＡＲＰ撮像管を備え、生体を透過したＸ線をＨＡＲＰ撮像管により検出するという手段を採用する。
【００１２】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの一つの解決手段において、生体を透過したＸ線を反射させてＸ線検出手段に入射させる反射手段を具備するという手段を採用する。
【００１３】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第６の解決手段として、上記第５の解決手段において、反射手段及びＸ線検出手段は、位置または角度の少なくとも一方が変更可能であるという手段を採用する。
【００１４】
本発明では、生体内留置物可視化装置に係る第７の解決手段として、上記第１〜第６のいずれか一つの解決手段において、生体内留置物は、管状器官内に留置される生体材料であるという手段を採用する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、指向性を有するＸ線を発生して生体に射出するＸ線射出手段と、生体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて生体内の生体内留置物を可視化する可視化手段とを具備する。このように、本発明によれば、指向性を有するＸ線、すなわち散乱線の少ないＸ線を用いて生体内における生体内留置物を可視化するので、該生体内留置物を高解像度で可視化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ａの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態により撮影された映像を示す図である。
【図３】従来において撮影された映像を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ｂの概略構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態により撮影された映像を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ｃの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に第１実施形態について説明する。
第１実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ａは、心臓における冠動脈の動脈硬化や脳動脈瘤等の血管疾患の血管内手術において、施術される患者Ｐｔ（生体）にＸ線を射出し、該患者Ｐｔを透過したＸ線に基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示することにより血管内の患部に留置されるステントや塞栓物質（例えば、コイル、液体塞栓物質等）等の生体材料である生体内留置物を可視化するものである。
【００１８】
このような生体内留置物可視化装置Ａは、図１に示すように、患者ＰｔにＸ線を射出するＸ線射出装置１と、Ｘ線射出装置１により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線を検出し、該検出結果に基づいて画像データを生成する高感度カメラ２と、高感度カメラ２から入力された画像データに基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示する表示装置３とを備えている。なお、Ｘ線射出装置１は、本実施形態におけるＸ線射出手段であり、高感度カメラ２は、本実施形態におけるＸ線検出手段であり、表示装置３は、本実施形態における可視化手段である。
【００１９】
上記Ｘ線射出装置１は、シンクロトロン放射現象により発生させた白色のシンクロトロン放射光からＸ線を分光し、該Ｘ線を患者Ｐｔに射出するものであり、シンクロトロン放射現象を利用してＸ線を発生させることにより、指向性を有するＸ線、つまり散乱線が少ないＸ線を発生することができる。このようなＸ線射出装置１は、図１に示すように、電子銃１１、線型加速器１２、静電インフレクター１３、周回部１４、偏向電磁石１５、ビームライン１６、分光器１７及び主加速器１８を備えている。
【００２０】
電子銃１１は、固体中の電子を高熱や高電界により空間に放出させ、該電子を高電圧で加速すると共にビーム状に収束させることにより電子ビームを線形加速器２に射出するものである。
線型加速器１２は、周回部１４に電子ビームが入射される前段において電子ビームを加速する前段加速器であり、電子銃１１から入射された電子ビームを直線状に並ぶ加速電場により加速し、輸送管を介して静電インフレクター３に射出する。
【００２１】
静電インフレクター１３は、周回部１４内における電子ビームの周回軌道上に電子ビームが入射されるように線型加速器２から入射された電子ビームの軌道を静電偏向により偏向するものである。
周回部１４は、直線部と湾曲部とが設けられることにより環状に形成された真空ダクトであり、加速された電子ビームが内部を周回する。なお、周回部１４内を周回する電子ビームには、後述する主加速器１８により加速されることにより電子バンチと呼ばれるいくつかに区切られた電子集団が形成されている。
【００２２】
偏向電磁石１５は、図１に示すように、周回部１４における各湾曲部に配置されており、電子ビームの軌道を磁場によって偏向することにより電子ビームの周回軌道を制御する。この際、偏向電磁石１５は、図示しない制御部から入力される制御信号に基づいて電子ビームが同じ円軌道を周回するように電子の加速に合わせて磁場を強くする。
【００２３】
ビームライン１６は、偏向電磁石１５に設けられており、所定の運動エネルギーを持つ電子ビームが偏向される際に、シンクロトロン放射現象により発生する白色のシンクロトロン放射光を分光器１７まで導くよう配設されている。
分光器１７は、ビームライン１６を介して入射された白色のシンクロトロン放射光からＸ線を分光し、分光されたＸ線を患者Ｐｔに射出するものである。
【００２４】
主加速器１８は、ビームライン１６が設けられた偏向電磁石１５に対して電子ビームの進行方向後段に設けられた電子ビームの加速装置であり、内部に有する加速空洞内にあらかじめ形成した高周波電場により電子ビームを一定の運動エネルギーに保つように制御する。つまり、主加速器１８は、加速空洞１８ａ内の高周波電場により電子ビームが周回軌道を回る際に失われる運動エネルギー(シンクロトロン放射現象により失われるエネルギー)を電子ビームに与えて加速するものである。
【００２５】
高感度カメラ２は、アモルファスセレン光電変換膜を有し、該アモルファスセレン光電変換膜に発生する電子なだれ現象を利用して可視光、Ｘ線を高感度で検出するＨＡＲＰ（High-gain Avalanche Rushing amorphous Photoconductor）撮像管を備え、Ｘ線射出装置１により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線をＨＡＲＰ撮像管により検出し、検出したＸ線（検出結果）に基づく画像データを生成し、表示装置３に出力する。
表示装置３は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、高感度カメラ２から出力された検出結果に基づく画像データに基づいて映像を表示、すなわち患者Ｐｔの内部映像を表示することにより患者Ｐｔ内の生体内留置物を可視化するものである。
【００２６】
次に、このように構成された生体内留置物可視化装置Ａの動作について説明する。
最初に本生体内留置物可視化装置Ａの全体動作を説明する。
生体内留置物可視化装置Ａにおいて、図示しない操作部が操縦者により操作されることにより患者Ｐｔの撮影開始が指示されると、Ｘ線射出装置１は、指向性を有するＸ線、つまり散乱線の少ないＸ線を患者Ｐｔに射出する。
【００２７】
すなわち、Ｘ線射出装置１における電子銃１１は、電子を発生させ、該電子から成る電子ビームを線型加速器１２に射出する。そして、線型加速器１２は、電子銃１１から入射される電子ビームを加速し、静電インフレクター３に射出する。静電インフレクター１３は、周回部１４内における電子ビームの周回軌道上に電子ビームが入射されるように線型加速器１２から入射される電子ビームの軌道を静電偏向を用いて偏向する。
【００２８】
周回部１４内においては、周回軌道上に入射された電子ビームが、偏向電磁石１５による磁場により周回軌道が制御されながら、主加速器１８により加速される。そして、電子ビームは、所定の運動エネルギーまで加速されると、偏向電磁石１５の磁場によって偏向される際に、シンクロトロン放射現象により白色のシンクロトロン放射光を発生する。該シンクロトロン放射光は、ビームライン１６により分光器１７に導かれる。分光器１７は、ビームライン１６から入射されたシンクロトロン放射光からＸ線を分光すると共に分光されたＸ線を患者Ｐｔに向けて射出する。
【００２９】
そして、高感度カメラ２は、Ｘ線射出装置１により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線をＨＡＲＰ撮像管により検出し、検出結果に基づく画像データを生成し、表示装置３に出力する。そして、表示装置３は、高感度カメラ２から出力された画像データに基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示する。
【００３０】
図２は、このような生体内留置物可視化装置Ａにおいて撮影された映像である。図２（ａ）は、生体内留置物可視化装置Ａにおいて撮影された太さ及び間隔の異なる（２５０〜２０μｍ）並列なラインの映像であり、また、図２（ｂ）〜（ｄ）は、生体内留置物可視化装置Ａにおいて撮影された脳血管手術において使用されるステントＳｔの映像である。生体内留置物可視化装置Ａについては、図２（ａ）に示すように、３１〜２５μｍ程度の解像度を実現することができる。
【００３１】
さらに、生体内留置物可視化装置Ａについては、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ステントＳｔの構造、ステントＳｔのワイヤーＷｒ（太さ：約４０μｍ）一本一本及びステントＳｔのマーカーＭＫを鮮明に写し出すことができる。例えば、従来であれば、図３に示すように、ステントＳｔのマーカーＭｋが辛うじて見える程度（約２００μｍ）の解像度であるので、ステントＳｔの構造及びステントＳｔのワイヤーＷｒを可視化するができない。
【００３２】
このように、生体内留置物可視化装置Ａが高解像度を実現できるのは、Ｘ線射出装置１により射出されるＸ線に散乱光が少ないためである。つまり、従来においては、Ｘ線射出装置として使用されるＸ線管によって発生されるＸ線には多くの散乱光が含まれているため、該散乱光がノイズとなって高解像度を実現できなかった。しかしながら、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、Ｘ線射出装置１が、シンクロトロン放射現象を利用してＸ線を発生させることにより、指向性を有するＸ線、つまり散乱線が少ないＸ線を発生して患者Ｐｔに射出することができる。そのため、従来のように、散乱光がノイズとなって解像度が低下しないので、高精細な解像度を実現して、ステントＳｔを高解像度で可視化できる。
【００３３】
特に、脳血管手術においては、脳の血管が体の血管に比べて微細であるために、ワイヤーＷのｒの太さが４０μｍ程度の微細なステントＳｔを使用しなければならない。生体内留置物可視化装置Ａは、このような微細なステントＳｔを精細に写し出すことができるので、術者は、ステントＳｔを適切な位置や状態に調整することが従来よりも容易になる。
【００３４】
また、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、高解像度を実現することにより血管を閉塞させるコイルや、液体塞栓物質の流れを精細に写し出すことが可能になる。これにより、術者は、コイルが留置された血管の瘤においてコイルと瘤との隙間等を正確に把握することが可能になる。また、液体塞栓物質の流れを鮮明に写し出すことが可能になることにより、液体塞栓物質には、その流れを確認し易くするための金属粉を混入しなくてもよくなる可能性がある。
【００３５】
さらに、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、Ｘ線検出手段として、高感度カメラ２を使用することにより、少ないＸ線量で高解像の映像を撮影することができる。これによって、一般的に脳動脈瘤塞栓術における被爆線量が平均２．６Ｇｙ（最大５．４Ｇｙ）と言われているが、その被爆線量を低減することが可能になる。また、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、リアルタイムで生体内留置物を表示するものであり、撮影した画像データを解析処理しなければならないＣＴ（Computed Tomography）とは構成が大幅に異なる。また、現在、血管を撮影する際には、血管の組織を強調するために一般的にヨード造影剤が使用されているが、該ヨード造影剤は、腎機能を低下させる副作用を有するので、腎機能が悪い人には使用できない。しかしながら、生体内留置物可視化装置Ａにおいては、高解像度で血管を写し出すことが可能であるので、ヨードを含まない新たな造影剤を用いて血管の組織を強調できるようになる可能性がある。
【００３６】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ｂは、第１実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ａと同様に、血管内手術において、施術される患者Ｐｔ（生体）にＸ線を射出し、患者Ｐｔを透過したＸ線に基づいて患者Ｐｔの内部画像を表示することにより血管内の患部に留置される生体材料である生体内留置物を可視化するものである。
【００３７】
このような生体内留置物可視化装置Ｂは、図４に示すように、患者ＰｔにＸ線を射出するＸ線射出装置４と、Ｘ線射出装置４により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線を検出し、該Ｘ線に基づいて画像を現像する感光板５とを備えている。なお、Ｘ線射出装置４は、本実施形態におけるＸ線射出手段であり、感光板５は、本実施形態におけるＸ線検出手段及び可視化手段である。
【００３８】
上記Ｘ線射出装置４は、レーザーコンプトン散乱現象、つまり電子ビームとレーザー光とを衝突させることにより発生させたＸ線を患者Ｐｔに射出するものであり、レーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生させることにより、指向性を有するＸ線、つまり散乱線が少ないＸ線を発生することができる。このようなＸ線射出装置４は、図４に示すように、電子ビーム発生部４１及びレーザー光発生部４２を備えている。
【００３９】
電子ビーム発生部４１は、電子ビームを発生すると共に加速して、該電子ビームをレーザー光発生部４２によって発生されるレーザー光との衝突点に向けて射出するものであり、図４に示すように、電子銃４１ａ、線形加速器４１ｂ、入射偏向電磁石４１ｃ、出射偏向電磁石４１ｄ及び電子ビームダンプ４１ｅを備えている。
【００４０】
電子銃４１ａは、固体中の電子を高熱や高電界により空間に放出させ、該電子を高電圧で加速すると共にビーム状に収束させることにより電子ビームを線形加速器４１ｂに射出するものである。
線型加速器４１ｂは、電子銃１１から入射された電子ビームを直線状に並ぶ加速電場により加速し、射出する。
【００４１】
入射偏向電磁石４１ｃは、線形加速器４１ｂから射出された電子ビームを磁場によって偏向することによりレーザ光との衝突点に電子ビームを導くものである。
出射偏向電磁石４１ｄは、所定の衝突点を通過した電子ビームを磁場によって衝突軌道外の電子ビームダンプ４１ｅに向けて偏向するものである。
電子ビームダンプ４１ｅは、レーザー光に衝突した後の電子ビームを捕捉して、放射線の漏洩を防止するものである。上記構成の電子ビーム発生部４１は、電子ビームを発生し、該電子ビームを予め設定されているレーザー光との衝突点を通過させることができる。
【００４２】
レーザー光発生部４２は、レーザー光を発生し、該レーザー光を上記電子ビーム発生部４１により発生される電子ビームとの衝突点に向けて射出するものである。上記構成のＸ線射出装置４においては、上記電子ビーム発生部４１により発生される電子ビームと、上記レーザー光発生部４２によって発生されるレーザー光とを衝突させることによりＸ線を発生、つまりレーザーコンプトン散乱現象によりＸ線を発生し、該Ｘ線を患者Ｐｔに射出する。このようなレーザーコンプトン散乱現象に由来するＸ線は、指向性を有し、散乱線が少ないという特徴を有する。
【００４３】
感光板５は、例えば、「Fuji Film FLA-7000（登録商標）」であり、Ｘ線射出装置４により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線を表示面において検出し、検出したＸ線（検出結果）に基づいて該表示面に患者Ｐｔの内部画像を現像することにより患者Ｐｔ内の生体内留置物を可視化する。
【００４４】
次に、このように構成された生体内留置物可視化装置Ｂの動作について説明する。
最初に本生体内留置物可視化装置Ｂの全体動作を説明する。
生体内留置物可視化装置Ｂにおいて、図示しない操作部が操縦者により操作されることにより患者Ｐｔの撮影開始が指示されると、Ｘ線射出装置４は、指向性を有するＸ線、つまり散乱線の少ないＸ線を患者Ｐｔに射出する。
【００４５】
すなわち、Ｘ線射出装置４における電子銃４１ａは、電子を発生させ、該電子から成る電子ビームを線型加速器４１ｂに射出する。そして、線型加速器４１ｂは、電子銃４１ａから入射される電子ビームを加速し、入射偏向電磁石４１ｃに射出する。入射偏向電磁石４１ｃは、線形加速器４１ｂから射出された電子ビームを磁場によって偏向することによりレーザー光との衝突点に電子ビームを導く。また、レーザー光発生部４２は、レーザー光を発生し、該レーザー光を電子ビームとの衝突点に向けて射出する。そして、電子ビームとレーザー光とが衝突点において衝突することによりＸ線が発生し、患者Ｐｔに射出される。
【００４６】
図５は、このような生体内留置物可視化装置Ｂにおいて撮影された映像であり、脳血管手術において使用されるステントＳｔ及びコイルＣｌが撮影されている。生体内留置物可視化装置Ｂについては、図５に示すように、ステントＳｔの構造、ステントＳｔのワイヤーＷｒ（太さ：約４０μｍ）一本一本及びステントＳｔのマーカーＭＫを鮮明に写し出すことができる。さらに、生体内留置物可視化装置Ｂは、図５に示すように、コイルＣｌ（一次コイルの太さ：２０〜２５μｍ）の２次コイルをはっきり写し出すことができる。なお、コイルＣｌの一次コイルまで精細に写し出すことができなかったのは、感光板６の解像度が約２５μｍであるからである。
【００４７】
このように、生体内留置物可視化装置Ｂが高解像度を実現できるのは、Ｘ線射出装置４により射出されるＸ線に散乱光が少ないためである。つまり、生体内留置物可視化装置Ｂにおいては、Ｘ線射出装置４が、レーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生させることにより、指向性を有するＸ線、つまり散乱線が少ないＸ線を発生して患者Ｐｔに射出することができる。そのため、従来のように、散乱光がノイズとなって解像度が低下しないので、高精細な解像度を実現して、ステントＳｔ及びコイルＣｌを高解像度で可視化できる。
【００４８】
特に、脳血管手術においては、脳の血管が体の血管に比べて微細であるために、ワイヤーの太さが４０μｍ程度のステントＳｔや、コイルＣｌ、つまり微細な生体内留置物を使用しなければならない。生体内留置物可視化装置Ｂはこれら生体内留置物を精細に写し出すことができるので、術者は、ステントＳｔやコイルＣｌを適切な位置や状態に調整することが従来よりも容易になる。また、高解像度を実現することにより液体塞栓物質の流れを精細に写し出すことも可能になるので、液体塞栓物質には、その流れを確認し易くするための金属粉を混入しなくてもよくなる可能性がある。
【００４９】
また、現在、血管を撮影する際には、血管の組織を強調するために一般的にヨード造影剤が使用されているが、該ヨード造影剤は、腎機能を低下させる副作用を有するので、腎機能が悪い人には使用できない。しかしながら、生体内留置物可視化装置Ｂにおいては、高精細な解像度で血管を写し出すことが可能であるので、ヨードを含まない新たな造影剤を用いて血管の組織を強調できるようになる可能性がある。
【００５０】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明する。
第３実施形態に係る生体内留置物可視化装置Ｃは、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、血管内手術において、施術される患者Ｐｔ（生体）にＸ線を射出し、患者Ｐｔを透過したＸ線に基づいて患者Ｐｔの内部画像を表示することにより血管内の患部に留置されるの生体材料である生体内留置物を可視化するものである。
【００５１】
このような生体内留置物可視化装置Ｃは、図６に示すように、シンクロトロン放射現象またはレーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生し、該Ｘ線を患者Ｐｔに射出するＸ線射出装置６と、Ｘ線射出装置４により射出され患者Ｐｔを透過したＸ線を反射させるシリコン結晶板７と、シリコン結晶板７により反射されたＸ線を検出し、該検出結果に基づいて画像データを生成する高感度カメラ８と、高感度カメラ８から入力された検出結果に基づく画像データに基づいて患者Ｐｔの内部映像を表示する表示装置９とを備えている。なお、Ｘ線射出装置６は、本実施形態におけるＸ線射出手段であり、シリコン結晶板７は、本実施形態における反射手段であり、高感度カメラ８は、本実施形態におけるＸ線検出手段であり、表示装置９は、本実施形態における可視化手段である。また、Ｘ線射出装置６、高感度カメラ８及び表示装置９については、上述した第１実施形態及び第２実施形態における構成要素と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００５２】
シリコン結晶板７は、シリコン原子が等間隔に並ぶ平板状の結晶体であり、患者Ｐｔを透過したＸ線を反射させて高感度カメラ８に入射させる。このように、患者Ｐｔを透過したＸ線をシリコン結晶板７に反射させることにより、散乱線を低減することができる。Ｘ線は、患者Ｐｔの体に衝突すると、その一部が散乱線となって放射される。この散乱線が高感度カメラ８に入射されると、該散乱線がノイズとなって解像度の低下を引き起こしてしまう。しかしながら、患者Ｐｔを直進して透過したＸ線をシリコン結晶板７に反射させ、反射されたＸ線を高感度カメラ８に入射させるようにすることで散乱線を低減することができる。すなわち、散乱線は、直進するＸ線に比べてシリコン結晶板７に入射される角度が異なるので、直進するＸ線とは異なる方向に反射される。このように、直進するＸ線のみを高感度カメラ８に入射させることで、散乱線を低減して、高解像度を実現することができる。
【００５３】
また、シリコン結晶板７及び高感度カメラ８は、その位置または角度の少なくとも一方が変更可能であるようにしてもよい。シリコン結晶板７及び高感度カメラ８の位置または角度の少なくとも一方を変更可能にすることにより、さらなる高解像度を実現することができる。つまり、外科手術において、術者は、シリコン結晶板７及び高感度カメラ８の位置または角度の少なくとも一方を適切に調整することにより、最も精細に映し出される環境を作り出すことが可能になる。
【００５４】
さらに、シリコン結晶板の角度を、直進するＸ線に対して平行に近づければ近づける程、シリコン結晶板７に入射される散乱線が少なくなるので、高感度カメラに入射される散乱線をさらに低減して、解像度をさらに向上させることができる。上述したように、高感度カメラに入射される散乱線をさらに低減することにより、さらなる高解像度を実現できるので、高感度カメラ８から表示装置９に入力された画像データを拡大表示しても、微細な箇所を精細に表示することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第１実施形態においては、シンクロトロン放射現象を利用してＸ線を発生するＸ線射出装置１と、高感度カメラ２及び表示装置３とを組み合わせた構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２実施形態におけるレーザーコンプトン散乱現象を利用してＸ線を発生するＸ線射出装置４と、高感度カメラ２及び表示装置３とを組み合わせた構成にするようにしてもよい。
【００５６】
（２）上記実施形態においては、生体内留置物としてステントＳｔ、コイルＣｌ及び液体塞栓物質の生体材料を可視化することに利用されているが、本発明はこれに限定されない。上記実施形態は、例えば、コイルＣｌ及び液体塞栓物質以外の塞栓物質である粒子状塞栓物質等を可視化することに利用されてもよい。また、上記実施形態においては、生体内留置物として、血管内に留置される生体材料に限定されず、胆管等の血管以外の管状器官内に留置されるステント等の生体材料を可視化することに利用されてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ，Ｂ，Ｃ…生体内留置物可視化装置、１…Ｘ線射出装置（Ｘ線射出手段）、２…高感度カメラ（Ｘ線検出手段）、３…表示装置（可視化手段）、１１…電子銃、１２…線型加速器、１３…静電インフレクター、１４…周回部、１５…偏向電磁石、１６…ビームライン、１７…分光器、１８…主加速器、４…Ｘ線射出装置（Ｘ線射出手段）、５…感光板（Ｘ線検出手段，可視化手段）、４１…電子ビーム発生部、４２…レーザー光発生部、４１ａ…電子銃、４１ｂ…線形加速器、４１ｃ…入射偏向電磁石、４１ｄ…出射偏向電磁石、４１ｅ…電子ビームダンプ、６…Ｘ線射出装置（Ｘ線射出手段）、７…シリコン結晶板（反射手段）、８…高感度カメラ（Ｘ線検出手段）、９…表示装置（可視化手段）、Ｐｔ…患者、Ｓｔ…ステント、Ｃｌ…コイル、Ｗｒ…ワイヤー、Ｍｋ…マーカー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有するＸ線を発生して生体に射出するＸ線射出手段と、
前記生体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて前記生体内の生体内留置物を可視化する可視化手段とを具備することを特徴とする生体内留置物可視化装置。
【請求項２】
前記Ｘ線射出手段は、シンクロトロン放射現象を利用して前記Ｘ線を発生させることを特徴とする請求項１に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項３】
前記Ｘ線射出手段は、レーザーコンプトン散乱現象を利用して前記Ｘ線を発生させることを特徴とする請求項１に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項４】
前記Ｘ線検出手段は、アモルファスセレン光電変換膜を有するＨＡＲＰ撮像管を備え、前記生体を透過した前記Ｘ線を前記ＨＡＲＰ撮像管により検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項５】
前記生体を透過した前記Ｘ線を反射させて前記Ｘ線検出手段に入射させる反射手段を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項６】
前記反射手段及び前記Ｘ線検出手段は、位置または角度の少なくとも一方が変更可能であることを特徴とする請求項５に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項７】
前記生体内留置物は、管状器官内に留置される生体材料であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項１】
指向性を有するＸ線を発生して生体に射出するＸ線射出手段と、
前記生体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて前記生体内の生体内留置物を可視化する可視化手段とを具備することを特徴とする生体内留置物可視化装置。
【請求項２】
前記Ｘ線射出手段は、シンクロトロン放射現象を利用して前記Ｘ線を発生させることを特徴とする請求項１に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項３】
前記Ｘ線射出手段は、レーザーコンプトン散乱現象を利用して前記Ｘ線を発生させることを特徴とする請求項１に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項４】
前記Ｘ線検出手段は、アモルファスセレン光電変換膜を有するＨＡＲＰ撮像管を備え、前記生体を透過した前記Ｘ線を前記ＨＡＲＰ撮像管により検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項５】
前記生体を透過した前記Ｘ線を反射させて前記Ｘ線検出手段に入射させる反射手段を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項６】
前記反射手段及び前記Ｘ線検出手段は、位置または角度の少なくとも一方が変更可能であることを特徴とする請求項５に記載の生体内留置物可視化装置。
【請求項７】
前記生体内留置物は、管状器官内に留置される生体材料であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の生体内留置物可視化装置。
【図１】
【図４】
【図６】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図２】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６３１６４（Ｐ２０１３−６３１６４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３４４８（Ｐ２０１１−２０３４４８）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【出願人】（５０４１５１３６５）大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 (125)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【出願人】（５０４１５１３６５）大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 (125)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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