JP2005007064A

JP2005007064A - 外科用ｘ線装置

Info

Publication number: JP2005007064A
Application number: JP2003177010A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Hiragaki; 圭一平垣
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】術者自身が装置のそばで視野切換スイッチを操作できるイメージインテンシファイア装置を装備した外科用Ｘ線装置を提供する。
【解決手段】手術台３２に患者３を載せ、制御器３０を搭載した台車から保持Ｃアーム３１が保持され、その両端にＸ線管１とそれに対向して上部に視野切換スイッチ４０ｃ、Ｉ．Ｉ．電源部４０を装着したＩ．Ｉ．管１５とＴＶカメラ８が取付けられている。これらの装置には滅菌カバー３３が被せられ、術者は滅菌カバー３３の外部から視野切換スイッチ４０ｃを操作し、Ｘ線像の入力視野サイズを選択して、モニタ３４上で透視視野を望みの大きさで観察することが出来る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力面視野を視野切換スイッチで選択できるイメージインテンシファイア（以下、Ｉ．Ｉ．という）装置に関し、特に、外科用Ｘ線装置などに用いられたＩ．Ｉ．装置の視野切換スイッチの装着位置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｉ．Ｉ．装置は患者のＸ線像を可視光像に変換し、テレビカメラ（ＣＣＤ）で電気信号に換え透視像として、また、デジタルフロログラフィの画像取り込みセンサーとして、撮影などに広く用いられる。
図３に、外科用Ｘ線装置にＩ．Ｉ．装置が用いられた状態を示す。手術台３２に患者３が載せられ、保持Ｃアーム３１の両端に、Ｘ線管１と対向して上方にＩ．Ｉ．装置（Ｉ．Ｉ．電源部２０付きＩ．Ｉ．管１５）とＴＶカメラ８が取付けられている。保持Ｃアーム３１は制御器１３を搭載した台車に支持部を介して保持され、Ｉ．Ｉ．装置とＸ線管１が、上下方向及び保持Ｃアーム３１の円弧方向にスライドし、Ｘ線透視位置を患者３の患部位置に合わせることができる。手術のときは、Ｉ．Ｉ．装置及びＴＶカメラ８に滅菌カバー３３が被せられ、施術者が触れても良いようにセットされる。
一般に、Ｉ．Ｉ．装置には手術目的に応じてＸ線透視視野が切換えられる可変視野Ｉ．Ｉ．装置が用いられ、手術中に施術者の指示によりＸ線技師などによって、制御器１３の操作盤１３ａに設けられた視野切換スイッチ１３ｃを選択することで、Ｘ線透視視野が切換えられ、モニタ３４で観察することができる。
また、モニタ３４上に映し出される画像の明るさは、みやすい明るさに自動的に制御するＡＢＣ制御が使われ、ＴＶカメラの映像信号をフィードバックして管電圧と管電流がともにある関係を持って連動制御され、多くはフルオート方式で、Ｘ線条件が設定される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図４に、Ｉ．Ｉ．装置の構造を示す。Ｉ．Ｉ．管１５の外側には、漏洩Ｘ線防護用鉛及び外部磁気シールドを含む管容器１４があり、内部には、電極として入力面４と、集束電極５ａ、５ｂ、５ｃと、陽極６と出力蛍光面７とで電子レンズ系１６を構成し、内部電極へ高電圧を供給するためのＩ．Ｉ．電源部２０が、管容器１４に備えられている。そして、各電極には入力面４に０Ｖ、集束電極５ａ、５ｂに数１００Ｖ、集束電極５ｃ（視野可変電極）に数ｋＶ、陽極６（出力蛍光面７）に２５〜３０ｋＶが印加される。Ｉ．Ｉ．管１５は、Ｘ線の入射する面に透過率の高いアルミニュウム、またはチタンの入力窓をもつ真空容器からなり、真空ポンプ１０によって高真空に維持または向上されている。
【０００４】
透視または撮影時に、Ｘ線管１からのＸ線ビームをコリメータ２で照射野を制限し患者３に一様なＸ線を照射すると、患者３内の組織のＸ線吸収係数の違い、臓器の厚さの違いなどにより、透過したＸ線に濃淡ができ、Ｘ線像が得られる。
このＸ線像は、Ｉ．Ｉ．管１５の入力面４の入力蛍光面４ａに入る。ここで一度光に変換され、さらに光電面４ｂで電子に変換されて真空中に放出される。電子レンズ系１６は、入力面４、出力蛍光面７、集束電極５ａ、５ｂ、５ｃ及び陽極６によって構成され、入力面４から放出した電子ビームを縮小・加速して出力蛍光面７に高速で衝突させる。ここで電子は再び光に変換されるが、一般的に、出力蛍光面７上で入力面４サイズの約１／１０、面積では１／１００に縮小される。これにより電子密度は入力面４の光電面４ｂから放出されたときの１００倍となり、輝度も１００倍になる。そして、陽極６には２５〜３０ｋＶの高電圧が印加されており、光電面４ｂから出た電子は光速の約１／３に加速される。この高速電子を出力蛍光面７に衝突させることによって数百倍の輝度増倍が起こり、縮小による輝度増倍とあわせて数万倍の輝度増倍が得られる。この可視像をタンデムレンズ系によって、ＴＶカメラ８により効率よくリアルタイムの動画像として捉えることができる。
【０００５】
Ｉ．Ｉ．管１５は、入力視野サイズによって分類され、１０、１５、１７、２３、３１、３６、４０形（数値は公称入射面視野寸法をセンチメートル単位で表した無名数）などがある。そして固定視野形と可変視野形があり、可変視野形では、２種（ＤｕａｌＭｏｄｅ：２３ｃｍ／１７ｃｍ）、または３種（ＴｒｉｐｌｅＭｏｄｅ：３１ｃｍ／２３ｃｍ／１５ｃｍ）、または４種（ＱｕａｄｒｕｐｌｅＭｏｄｅ：３１ｃｍ／２３ｃｍ／１７ｃｍ／１０ｃｍ）に視野切換スイッチ１３ｃで切換えて使用できるものがある。
Ｉ．Ｉ．電源部２０は、各電極に電圧を供給する電極電圧供給部２０ａと、視野切換スイッチ１３ｃの信号によって電圧を切換える供給電圧切換回路２０ｃと、真空ポンプ１０を作動させる真空ポンプ電源回路２０ｂと、電源ケーブル２０ｄおよび視野切換用の信号ケーブル２０ｅとから構成され、外部に設けられた図３に示す制御器１３の操作盤１３ａに、Ｘ線条件設定器１３ｂと視野切換スイッチ１３ｃが設けられ、遠隔操作によって視野が切換えられる。
図４に示したＩ．Ｉ．管１５は、５極管構造をした可変視野形で、操作盤１３ａの視野切換スイッチ１３ｃを選択することで、信号ケーブル２０ｅを介して、供給電圧切換回路２０ｃから電極電圧供給部２０ａのＡ、Ｂ、Ｃの電圧を変え、集束電極５ａ、５ｂ、５ｃに印加することで、選択した視野で透視画像を見ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−４３９９４号公報（第４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の外科用Ｘ線装置は、以上のように構成されているが、Ｉ．Ｉ．管１５の集束電極５ａ、５ｂ、５ｃに印加する電圧を切換えて、Ｘ線像の視野範囲を切換えるためには、外科用Ｘ線装置の制御器１３の操作盤１３ａに設けられた視野切換スイッチや、別途設けられた遠隔操作卓の視野切換スイッチ１３ｃを操作しなければならない。外科用Ｘ線装置においては、手術を行う施術者（医師）は滅菌された手袋をはめ、施術者が患者３に対し充分滅菌された状態を保たなければならない。このような状態で施術者は、手術部位をＸ線透視し、部位の大きさに応じたＸ線像の視野で観察したいとき、操作盤１３ａ上の視野切換スイッチ１３ｃや、別途設けられた遠隔操作卓の視野切換スイッチ１３ｃに触れることができない。
そのため第３者（Ｘ線技師など）に操作を依頼しなければならないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、外科用Ｘ線装置に用いられる可変視野イメージインテンシファイアの視野切換スイッチを、滅菌された手袋をはめた施術者が、汚染されること無くその場で操作できるようにした外科用Ｘ線装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の外科用Ｘ線装置は、Ｘ線像を可視光像に変換し光電子を放出する入力面と、その光電子を加速集束する複数の集束電極と、その高速電子のエネルギーを受けて可視光像に変換する出力蛍光面と、電極に電圧を印加する電源部と、前記複数の集束電極に印加する電圧を切換える視野切換スイッチとを備え、その視野切換スイッチを切換えて出力蛍光面上の結像視野寸法を変化できるようにしたイメージインテンシファイア装置を備えた外科用Ｘ線装置において、前記視野切換スイッチをイメージインテンシファイア外囲器またはＣアームのイメージインテンシファイア外囲器側半分の部分に装着したものである。
【００１０】
本発明の外科用Ｘ線装置は、上記のように構成されており、視野切換スイッチがイメージインテンシファイア外囲器またはＣアームのイメージインテンシファイア外囲器側半分の部分に装着され、その外側に、滅菌カバーがイメージインテンシファイア外囲器と共に被されて使用される。そして、滅菌された手袋をはめた施術者はイメージインテンシファイア装置のそばで、滅菌カバーが被された視野切換スイッチを外部から汚染されること無く操作して、望みの視野で観察する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の外科用Ｘ線装置の一実施例を、図１、図２を参照しながら説明する。
図１は本発明の外科用Ｘ線装置の使用状態を示し、図２は本発明の外科用Ｘ線装置に装備されるイメージインテンシファイア装置の構造を示す。
本発明の外科用Ｘ線装置は、保持Ｃアーム３１の一端に取付けられたＸ線管１と、それに対向して他端に取付けられた受像部（イメージインテンシファイア装置、ＴＶカメラ８）と、イメージインテンシファイア外囲器またはＣアームのイメージインテンシファイア外囲器側半分の部分に装着され、Ｉ．Ｉ．電源部４０の出力電圧を切換え出力蛍光面７上の結像視野寸法を変化させる視野切換スイッチ４０ｃと、滅菌カバー３３と、Ｘ線条件を設定し操作する操作盤３０ａを備えた制御器３０と、その制御器３０を搭載し上下左右前後に伸縮する保持腕に保持Ｃアーム３１を備えた台車と、Ｘ線像を表示するモニタ３４とで構成される。
そして、イメージインテンシファイア装置は、Ｘ線像を光像に輝度増倍して変換する可変視野形のＩ．Ｉ．管１５と、Ｘ線及び磁気からの保護のためにＩ．Ｉ．管１５を収納する管容器１４と、電源ケーブル４０ｄを有しＩ．Ｉ．管１５の各電極に電圧を供給して必要により結像視野寸法を変更するＩ．Ｉ．電源部４０とで構成される。
【００１２】
本外科用Ｘ線装置に取付けられるイメージインテンシファイア装置と従来の装置と異なるところは、従来の装置では、図３、図４に示すように、Ｉ．Ｉ．管１５の集束電極５ａ、５ｂ、５ｃに印加する電圧を切換えて、Ｘ線像の視野範囲を切換えるための視野切換スイッチ１３ｃが、Ｘ線システムの制御器１３の操作盤１３ａに設けられ、また、別途設けられた遠隔操作卓に設けられていたが、本外科用Ｘ線装置のイメージインテンシファイア装置では視野切換スイッチ４０ｃが、イメージインテンシファイア外囲器またはＣアームのイメージインテンシファイア外囲器側半分の部分に装着される。そのため、外科用Ｘ線装置では、滅菌カバー３３で覆われた視野切換スイッチ４０ｃに、術者が装置のそばで汚染されることなくタッチすることができ、術者自信で望みの視野寸法をすばやく選択することができる。
【００１３】
次に、本外科用Ｘ線装置のイメージインテンシファイア装置を構成する各部について説明する。
Ｉ．Ｉ．管１５は、Ｘ線の入射する面に透過率の高いアルミニュウム、またはチタンの入力窓をもつ真空容器からなり、真空ポンプ１０によって高真空に維持される。内部には、電極として入力面４と、集束電極５ａ、５ｂ、５ｃと、陽極６（出力蛍光面７）の５極からなる電子レンズ系１６を構成し、入力面４に０Ｖ（アース電位）、集束電極５ａ、５ｂに数１００Ｖ、集束電極５ｃに数ｋＶ、陽極６（出力蛍光面７）に２５〜３０ｋＶが、Ｉ．Ｉ．電源部４０から印加される。そして、集束電極５ａ、５ｂ、５ｃに印加する電圧を切換えることにより、出力蛍光面７上の結像視野寸法を変化させることができる。このＩ．Ｉ．管１５は、可変視野形では、２種（ＤｕａｌＭｏｄｅ：２３ｃｍ／１７ｃｍ）、または３種（ＴｒｉｐｌｅＭｏｄｅ：３１ｃｍ／２３ｃｍ／１５ｃｍ）、または４種（ＱｕａｄｒｕｐｌｅＭｏｄｅ：３１ｃｍ／２３ｃｍ／１７ｃｍ／１０ｃｍ）に視野切換スイッチ４０ｃで切換えて使用することができる。
管容器１４は、入射Ｘ線及び散乱線が外部に漏洩しないように鉛などを内張りし、さらに内部の電子レンズ系１６を外部の磁気から保護するために透磁率の高い特殊鋼板を用い、Ｉ．Ｉ．管１５を内部に収納する容器である。そして、通常Ｉ．Ｉ．電源部４０は管容器１４の後方部に装着される。
【００１４】
Ｉ．Ｉ．電源４０は、電極電圧供給部４０ａ、供給電圧切換回路４０ｂ、真空ポンプ電源回路２０ｂから構成される。電極電圧供給部４０ａは供給電圧切換回路４０ｂからの信号により、出力端子−、Ａ、Ｂ、Ｃ、＋に所定の電圧を出力する。
これらの出力は、Ｉ．Ｉ．管１５内の５電極（入力面４、集束電極５ａ、５ｂ、５ｃ、陽極６（出力蛍光面７））に電圧を供給するための電源で、入力面４に０Ｖ（アース電位−）、陽極６（出力蛍光面７）に＋２５〜３０ｋＶが印加され、視野を切換えるために、集束電極５ａ、５ｂ（Ａ、Ｂ）に数１００Ｖ、集束電極５ｃ（Ｃ）に数ｋＶが所定の設定値に切換えられて供給される。真空ポンプ電源回路２０ｂは、Ｉ．Ｉ．管１５に設けられた真空ポンプ１０に電圧を供給し、Ｉ．Ｉ．管１５内を高真空に維持及び向上する。
視野切換スイッチ４０ｃは、イメージインテンシファイア外囲器またはその周辺に装着され、供給電圧切換回路４０ｂに視野変更の切換信号を送り、供給電圧切換回路４０ｂが電極電圧供給部４０ａの出力電圧を切換える。そして、集束電極５ａ、５ｂ、５ｃに印加する電圧によって出力蛍光面７上の結像視野寸法が変化する。視野切換スイッチ４０ｃは、Ｉ．Ｉ．管１５が５極構成であり、２３ｃｍ／１７ｃｍ、または３１ｃｍ／２３ｃｍ／１５ｃｍ、または３１ｃｍ／２３ｃｍ／１７ｃｍ／１０ｃｍの視野切換が可能である。外科手術支援用Ｘ線透視システムでは、視野切換スイッチ４０ｃがイメージインテンシファイア外囲器に装着され、全体が滅菌カバーで覆われて使用される。
【００１５】
次に、イメージインテンシファイア装置および視野切換スイッチ４０ｃが装着された本外科用Ｘ線装置の操作について説明する。
患者３を手術台３２に載せ、Ｉ．Ｉ．管１５とＸ線管１が保持Ｃアーム３１の両端に取付けられた外科手術支援用Ｘ線透視システムを、患者３の所に移動させる。そして滅菌カバー３３をイメージインテンシファイア外囲器全体に被せる。滅菌された手袋をはめた術者が患者３の側に立ち、Ｘ線技師が制御器３０の側に立ち操作盤３０ａでＸ線条件を設定する。そして、Ｘ線管１からコリメータ２を介して患者３に一様なＸ線を照射する。このときのＸ線像は、Ｉ．Ｉ．管１５の入力面４の入力蛍光面４ａに入り、ここで一度光に変換され、さらに光電面４ｂで電子に変換されて真空中に放出され、電子レンズ系１６によって、入力面４から放出した電子ビームを縮小・加速して出力蛍光面７に高速で衝突させる。ここで数百倍の輝度増倍が起こり、縮小による輝度増倍とあわせて数万倍の輝度増倍が得られる。この可視像をタンデムレンズ系によって、ＴＶカメラ８により効率よくリアルタイムの動画像として捉え、モニタ３４で観察する。手術中、術者はモニタ３４上のＸ線像を観察し、イメージインテンシファイア外囲器に取付けられた視野切換スイッチ４０ｃを滅菌カバー３３の上から操作して、望みの視野を選択しモニタ３４上で観察する。視野切換スイッチ４０ｃを操作すると供給電圧切換回路４０ｂが電極電圧供給部４０ａの出力電圧を切換え、集束電極５ａ、５ｂ（Ａ、Ｂ）に数１００Ｖ、集束電極５ｃ（Ｃ）に数ｋＶが所定の設定値に切換えられ、望みの視野に切換わる。そして、Ｘ線条件はフルオート方式で制御され、最適なＸ線条件で透視することができる。
【００１６】
上記の実施例では、滅菌カバー３３を覆ったイメージインテンシファイア装置について説明したが、滅菌カバー３３を付けない透視、撮影装置についても、視野切換スイッチ４０ｃを同様にイメージインテンシファイア外囲器またはＣアームのイメージインテンシファイア外囲器側半分の部分に装着することができる。
また、視野切換スイッチ４０ｃを装置の制御卓とイメージインテンシファイア外囲器またはＣアームのイメージインテンシファイア外囲器側半分の部分の両方にセットし、切換方式を採用しても良い。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の外科用Ｘ線装置は上記のように構成されており、視野切換スイッチがイメージインテンシファイア外囲器またはＣアームのイメージインテンシファイア外囲器側半分の部分に装着され、イメージインテンシファイア装置全体及びその付近に設けられたハンドルなどは、通常滅菌カバーが装着される。そのため手術を行う施術者は触れても汚染されることが無い。そして、滅菌された手袋をはめた施術者はイメージインテンシファイア装置のそばで、滅菌カバーが被された視野切換スイッチを外部から汚染されること無く操作することができる。従来のように操作盤上の視野切換スイッチをＸ線技師などに操作してもらう必要が無くなり、必要なときに施術者自身がすばやく望みの視野に切換えて観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の外科用Ｘ線装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の外科用Ｘ線装置に用いられるイメージインテンシファイア装置の電源回路構成を示す図である。
【図３】従来の外科用Ｘ線装置を示す図である。
【図４】従来のイメージインテンシファイア装置の電源回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１Ｘ線管
２コリメータ
３患者
４入力面
４ａ入力蛍光面
４ｂ光電面
５ａ、５ｂ、５ｃ集束電極
６陽極
７出力蛍光面
８ＴＶカメラ
１０真空ポンプ
１４管容器
１５Ｉ．Ｉ．管
１６電子レンズ系
２０ｂ真空ポンプ電源回路
３０制御器
３０ａ操作盤
３０ｂＸ線条件設定器
３１保持Ｃアーム
３２手術台
３３滅菌カバー
３４モニタ
４０Ｉ．Ｉ．電源部
４０ａ電極電圧供給部
４０ｂ供給電圧切換回路
４０ｃ視野切換スイッチ
４０ｄ電源ケーブル

Claims

Ｘ線像を可視光像に変換し光電子を放出する入力面と、その光電子を加速集束する複数の集束電極と、その高速電子のエネルギーを受けて可視光像に変換する出力蛍光面と、電極に電圧を印加する電源部と、複数の前記集束電極に印加する電圧を切換える視野切換スイッチとを備え、その視野切換スイッチを切換えて出力蛍光面上の結像視野寸法を変化できるようにしたイメージインテンシファイア装置を備えた外科用Ｘ線装置において、前記視野切換スイッチをイメージインテンシファイア外囲器またはＣアームのイメージインテンシファイア外囲器側半分の部分に装着したことを特徴とする外科用Ｘ線装置。