JP2006149858A - 医用ｘ線透視撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検査手技に関わらず任意に駆動可能な駆動機構を選択でき、X線発生部、X線撮像部、被検者の位置関係を臨機応変に決定できるX線透視撮影装置を提供する。
【解決手段】 本発明医用X線透視撮影装置は、被検者が載せられる天板と、被検者にX線を照射するX線発生部と、被検者を透過したX線を可視画像とするX線撮像部とを有する。そして、様々な角度から被検者の関心領域を撮像できるように、X線発生部、X線撮像部および天板の相対位置を変更する複数の駆動機構と、これら複数の駆動機構から任意の駆動機構を選択して、動作可能な可動駆動機構と動作不能の固定駆動機構とに区分する駆動機構選択手段20Aを有する
【選択図】 図4

Description

本発明は、被検者のX線透視撮影像により検査、診断、治療を行う医用X線透視撮影装置に関するものである。

X線画像診断の手技の多様化に伴い、より複合的な角度からX線照射が可能となるように、Cアームを用いた透視撮影台を備えるX線透視撮影装置が提案されている（例えば特許文献１および２）。

図１に示すように、透視撮影台10は、Cアーム11および天板12を具え、Cアーム11の一端にX線発生部13を、他端にX線撮像部14を有する。被検者は天板12上に載せられ、X線発生部13とX線撮像部14との間に挟まれる。その状態で、Cアーム11や天板12の駆動により、被検者に対する照射中心軸（X線発生部とX線撮像部を結ぶ軸）の角度を任意に変化させ、所望の角度から被検者の関心領域が撮像される。

Cアーム11や天板12の駆動は、複数の操作軸（駆動機構）により行われる。例えば、(1)Cアーム11がX軸方向に移動する、(2)Cアーム11がY軸を中心に回転する、(3)Cアーム11が円弧方向にスライドする、(4)天板12がX軸方向に移動する、(5)天板12がY軸方向に移動する等の駆動が行なわれる。

その際、X線発生部13、X線撮像部14および天板12（被検者）は、Cアーム11や天板12の駆動により互いに接触(ここでは干渉ともいう)しないようにする必要がある。そのため、各々の動作に対して干渉判定を行い、操作者の操作に応じて減速、停止または自動退避動作を行わせることにより、各構成部材同士の干渉を生じないように回避動作を行っている。

そして、このX線透視撮影装置において、Cアームや天板の操作軸は、事前に検査手技に合わせて透視撮影台の操作軸を登録しておき、登録された操作軸以外は操作できないように構成されている。

特開2000-325331号公報 特開2000-210277号公報

しかし、上記のX線透視撮影装置では、事前に検査手技に合わせて登録された操作軸以外は操作できない。そのため、検査状況の変化に応じ、登録された操作軸以外を操作したい場面があっても、その操作軸を操作することができないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その主目的は、検査手技に関わらず任意に駆動可能な駆動機構を選択でき、X線発生部、X線撮像部、被検者の位置関係を臨機応変に決定できるX線透視撮影装置を提供することにある。

本発明医用X線透視撮影装置は、被検者が載せられる天板と、被検者にX線を照射するX線発生部と、被検者を透過したX線を可視画像とするX線撮像部と、様々な角度から被検者の関心領域を撮像できるように、X線発生部、X線撮像部および天板の相対位置を変更する複数の駆動機構と、これら複数の駆動機構から任意の駆動機構を選択して、動作可能な可動駆動機構と動作不能の固定駆動機構とに区分する駆動機構選択手段とを有することを特徴とする。

上記の装置によれば、駆動機構選択手段を設けることで、複数の駆動機構から任意の駆動機構を選択することができる。そのため、臨機応変に可動駆動機構と固定駆動機構との変更を行なうことができ、検査状況に応じてX線発生部、X線撮像部、天板を動作することができる。

以下、本発明装置をより詳しく説明する。

本発明装置は、通常、透視撮影台と、操作卓と、画像処理装置と、モニタとを有している。

透視撮影台は、X線発生部、X線撮像部、被検者が載せられる天板とを有している。代表的には、X線発生部およびX線撮像部を保持するCアームを用いた構成が挙げられる。その他、Cアームを用いず、天井からX線発生部を可動自在に支持した構成も挙げられる。

X線発生部は被検者にX線を照射する。通常、X線を発生するX線管、X線管からのX線照射野を制限するX線絞りを有している。

X線撮像部は、被検者を透過したX線を可視画像とする種々の構成が利用できる。例えばイメージインテンシファイヤ（I.I.）とTVカメラとを組み合わせたものやFPD（Flat Panel Detector）が利用できる。X線撮像部で可視化された画像は、画像処理装置に送られて、必要に応じて画像処理され、その処理された画像がモニタに表示される。

これらのX線発生部およびX線撮像部は、例えばCアームの両端部に設けられて、X線発生部およびX線撮像部の間に天板を挟むように配置される。そして、このCアームが種々の方向に駆動自在に構成されている。一方、被検者が載せられる天板も種々の方向に駆動自在に構成されている。このCアームおよび天板は、操作卓からの操作により相対的に駆動され、それにより被検者に対する照射中心軸を種々変更して、被検者の関心領域を様々な角度から撮影することができるように構成されている。

Cアームの駆動方向としては、X軸方向（左右方向）への移動、Z軸方向（上下方向）への移動、Cアームの円弧に沿ったスライド、Cアーム自体のY軸（前後軸）を中心とした回転などが挙げられる。

天板の駆動方向としては、天板のX軸方向への移動、天板のY軸方向への移動、天板のZ軸方向への移動、天板のX軸を中心とした回転、天板のY軸を中心とした回転などが挙げられる。

その他、X線発生部あるいはX線撮像部自体を照射中心軸方向に進退させる動作も挙げられる。

ここで、上記の各動作は、操作卓などの操作手段から出力される操作信号に基づいて各々独立して制御可能な駆動機構により行われる。この駆動機構は複数設けられているが、その数は特に限定されない。これら複数の駆動機構は、駆動機構選択手段により動作可能な可動駆動機構と動作不能の固定駆動機構とに区分される。常時は全ての駆動機構が動作しないように設定されており、駆動機構選択手段により選択された駆動機構のみが可動駆動機構とできるように制御しても良い。あるいは、常時は全ての駆動機構が動作するように設定されており、駆動機構選択手段により選択された駆動機構のみが固定駆動機構とできるように制御しても良い。

本発明装置において、操作手段からの操作信号に基づいて、操作信号により駆動しようとする駆動機構が駆動機構選択手段で可動駆動機構として選択されているかどうかを判定し、可動駆動機構として選択されていれば、その駆動機構の動作を許容し、選択されていなければ、その駆動機構の動作を規制する動作規制判定手段とを有することが好適である。この場合、固定駆動機構に対して誤って操作信号を出力した場合でも、固定駆動手段が動作することは無く、誤動作を確実に防止することができる。代表的には、動作規制判定手段には、操作信号により駆動しようとする駆動機構が駆動機構選択手段で可動駆動機構として選択されているかどうかを判定する選択判定手段と、選択判定手段の判定結果に基づいて、動作許容信号のON/OFF制御を行う動作信号制御手段とを有する。より望ましくは、選択手段の判定結果に基づいて、可動駆動機構の動作に伴ってX線透視撮影装置の各部に干渉が起こるかどうかを判定する干渉演算・判定手段を有することが望ましい。その場合、干渉演算・判定手段の判定結果によりX線透視撮影装置の各部が干渉しない場合だけ動作信号制御手段は動作許容信号をONにする。

上記の駆動機構選択手段による可動駆動機構と固定駆動機構との変更は、検査におけるどのような場面でも任意に行なうことができるため、検査状況に応じて適宜可動駆動機構と固定駆動機構とを変更することができる。それに伴い、検査状況に応じて必要な駆動機構のみを動作させ、かつ不要な駆動機構は動作しないようにできるため、安全且つ迅速にX線発生部、X線撮像部、被検者の位置関係を決定することができる。

さらに、検査手技に応じて可動駆動機構と固定駆動機構とを予め登録しておくデフォルト設定手段を有することも好ましい。このデフォルト設定手段を有する場合、駆動機構選択手段には、デフォルト設定手段の登録内容に関わらず、可動駆動機構と固定駆動機構の変更を可能にするデフォルト解除部を設ける。この構成によれば、デフォルト設定手段により設定されてない可動駆動機構を固定駆動機構に変更したり、その逆を行なうことが任意に可能になり、デフォルト設定手段の登録内容に拘束されること無く、自由な駆動機構の選択を行なうことができる。

その他、駆動機構選択手段で区分された可動駆動機構と固定駆動機構とを識別可能にして表示する操作表示部を有することも望ましい。この操作表示部により、現在、可動（固定）駆動機構として選択されている駆動機構がどれかを操作者が容易に認識することができ、固定駆動機構に対する無用の操作指令を行うことなく、操作性を向上することができる。操作表示部は、例えば操作卓上の画面に各部の動作を模式的に示すマークが点灯表示できるように構成し、点灯しているマークで表される動作が可動駆動機構による動作であるとする構成が挙げられる。

本発明装置によれば、次の効果を奏することができる。

(1)駆動機構選択手段を設けることで、複数の駆動機構から任意の駆動機構を選択することができ、それに伴って、臨機応変に可動駆動機構と固定駆動機構との変更を行うことができる。

(2)駆動機構選択手段により固定駆動機構とされている駆動手段は動作しないため、意図しない動作は行われず、これにより安全性が向上する。加えて、誤操作による無駄な操作が減ることで素早い関心領域へのポジショニングが可能となり、X線透視撮影装置に対してストレスを感じずに検査、診断、治療に集中することが可能となる。

(3)検査手技に応じて可動駆動機構と固定駆動機構とを予め登録しておくデフォルト設定手段を有する場合であっても、その登録内容に関わらず可動駆動機構と固定駆動機構の変更を可能にするデフォルト解除部を設けることで、検査場面に応じた自由な駆動機構の選択を行なうことができる。

(4)可動駆動機構と固定駆動機構とを識別可能にして表示する操作表示部を設けることで、操作者にどの駆動機構が動作可能かを容易に認識させることができる。それに伴い、固定駆動機構に対する無用の操作指令を行うことなく、操作性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

＜実施例１＞
まず、全ての駆動機構が動作可能な通常モードと、選択した特定の駆動機構のみ動作可能な選択モードとを有する本発明実施例を図1〜図5に基づいて説明する。

（全体構成）
本例のX線透視撮影装置は、図１に示すように、透視撮影台10と、透視撮影台10の操作を行う操作卓20および画像処理装置30とを具えている。

（透視撮影台）
透視撮影台10は、Cアーム11および天板12を具え、Cアーム11の一端にX線発生部13、他端にX線撮像部14を有する。被検者は天板12上に載せられ、X線発生部13とX線撮像部14との間に挟まれて、所望の角度からX線透視画像の撮像が行われる。関心領域を所定の角度から撮影するには、Cアーム11や天板12の駆動により、被検者に対する照射中心軸（X線発生部とX線撮像部を結ぶ軸）の角度を任意に変化させる。

X線発生部13には、X線管装置（X線源）と、X線の照射範囲を制限する可動絞りと、X線管装置に高電圧を印加してX線を発生させる高電圧装置とが含まれる。X線撮像部14には、X線発生部13から照射されて被検者を透過したX線を可視光線に変換するイメージインテンシファイヤ（I.I.）と変換された可視光線を撮影して画像データとして出力するTVカメラが含まれる。

このような透視撮影台10は複数の駆動機構を持っている。例えば、天板長手動、天板左右動、天板独立昇降、Cアーム長手動、Cアーム回転動、Cアーム円弧方向のスライド動、X線撮像部前後動、天板ローリング動、天板起倒動、Cアーム11と天板12とを一体とした天板一体昇降が動作可能である。

ここでは、合計10の駆動機構を有する透視撮影台10としている。この透視撮影台10は、Zコラム15と、Zコラム15沿いにスライドすると共にZコラム15に対して回転できるXビーム16と、Xビーム16の一端に連結された伸縮自在のYビーム17を有する。Cアーム11はXビーム16に沿って移動するスライダ18に装着されている。また、Yビーム17の端部にXビーム16と平行の天板12が取り付けられている。各部の動作は次の通りである。

(1)Cアーム長手動：Cアーム11がX軸方向に移動する。
(2)Cアーム回転：Cアーム11がY軸を中心に回転する。
(3)Cアームスライド：Cアーム11が円弧方向にスライド、つまりX軸を中心に回転する。
(4)I.I.前後動：I.I.がX線発生部方向に前後する。
(5)天板長手動：天板12がX軸方向に移動する。
(6)天板左右動：天板12がY軸方向に移動する。
(7)天板独立昇降：天板12とCアーム11が独立にZ軸方向に移動する。
(8)天板ローリング：天板12がX軸を中心に回転する。
(9)天板一体昇降：天板12とCアーム11が一体にZ軸方向に移動する。
(10)天板起倒動：天板12とCアーム11が一体にY軸を中心に回転する。

（操作卓）
一方、X線の照射、Cアーム11や天板12の駆動は、操作卓20から遠隔にて行う。操作卓20には、X線照射スイッチ、Cアーム操作器21、天板操作器22および構成要素の位置情報などを表示する操作パネル23が具えられている。

Cアーム操作器21および天板操作器22は、ここでは、ジョイスティックが用いられている。操作パネル23は、いわゆるタッチパネルで構成され、モードの切り替え、可動駆動機構と固定駆動機構の設定変更、各駆動機構の動作可否が表示される。

例えば、図２に示すように、操作パネル23にはモードボタンが表示され、このモードボタンを押すことで全ての駆動機構が動作可能な通常モードと、選択した特定の駆動機構のみ動作可能な選択モードとの切り替えを行うことができる。

選択モードの場合、操作パネル23に示される模式マークに触れることで、その模式マークで表される駆動機構を動作可能な可動駆動機構としたり、動作不能の固定駆動機構としたり、任意に変更することができる。図２では、Cアーム回転と天板独立昇降が可動駆動機構として選択されていることを示している。また、図２はCアームのスライドを選択すると、その模式マークが点灯（図では矩形網掛け表示）されることを示している。

また、図３に示すように、Cアーム、天板などの各構成要素の模式図が示されて、その動作状況が表示される。例えば、Cアーム回転、Cアームスライド、I.I.前後動、天板独立昇降、天板起倒動、天板一体昇降および天板ローリング、各構成部材の回転角（移動距離）や○×による駆動の可否が表示される。図３(A)では、Cアーム回転および天板独立昇降が可動駆動手段でかつ動作可能であることを示している。同様に、図３(B)では、さらにCアームスライドも可動駆動手段でかつ動作可能であることを示している。

さらに、操作卓20上には、X線画像を表示するモニタ24が搭載されている（図１）。このモニタ24には、次に述べる画像処理装置30を経て出力されたX線透視画像が表示される。

（画像処理装置）
画像処理装置30では、X線撮像部から出力されたデジタル画像データを元に、必要な階調処理など、種々の画像処理が施される。

（駆動機構選択手段）
上述したCアームや天板の動作を選択モードで行う場合、図４の機能ブロック図に示すように、駆動機構選択手段20Aが用いられる。駆動機構選択手段20Aは、動作可能な駆動機構を操作パネル23より入力して駆動機構設定メモリ25に可動駆動機構として設定し、それ以外の駆動機構を固定駆動機構として区分する。可動駆動機構としては複数の駆動機構を設定することができる。この設定は、図２の操作パネル23において、各駆動機構の模式マークを押すことで行われ、設定の解除は、再度模式マークを押すことで行われる。

操作器21,22から特定の駆動機構に操作指令があった場合、その操作指令が出された駆動機構が可動駆動機構であるかどうかを選択判定手段26にて判定する（図４）。その結果、操作指令が出された駆動機構が可動駆動機構であれば、可動駆動機構を駆動した場合に、X線発生部、X線撮像部および天板（被検者）が互いに干渉しないよう、干渉演算・判定手段27により判定する。そして、その判定結果に基づいて、可動駆動機構の減速、停止または自動退避動作を行わせ、各構成部材同士の干渉を回避している。

いずれの駆動機構も制御装置41を介してモータ42の駆動により動作される。各駆動機構の動作状態は、位置検出器43により検出され、その検出結果を干渉演算・判定手段27での判定処理に用いている。なお、図４では、制御装置、モータ、位置検出器を３つずつしか示していないが、これらの各構成は、実際には各駆動機構ごとに存在する。

一方、通常モードの場合、全ての駆動機構が可動駆動機構であるため、選択判定手段26による判断は行う必要が無い。操作器21,22から操作指令があれば、その駆動機構を動作した場合に、X線発生部、X線撮像部、天板の相互で干渉が生じないかどうかを干渉演算・判定手段27にて判定し、操作者の操作に応じて減速、停止または自動退避動作を行わせる。

（処理手順）
次に、この装置の駆動機構の動作手順を図１〜図４を参照しながら図５のフローチャートに基づいて説明する。

まず、Cアーム操作器21や天板操作器22などの操作器からの操作信号があった場合（ステップS1）、現状の操作モードが選択モードか通常モードかの判定を行う（ステップS2）。

その際、選択モードであれば、操作信号が入力された駆動機構が可動駆動機構であるかどうかを選択判定手段26により判定する（ステップS3）。この判定は、駆動機構設定メモリ25より可動駆動機構の設定データを読み込み（ステップS4）、その設定データが、操作信号が入力された駆動機構と照合するかどうかにより行う。この可動駆動機構の設定データは、操作パネル23からの入力により任意に変更可能であるため、設定変更があれば（ステップS5）、その設定変更が反映された更新データに基づいて選択判定手段26による判定を行う。

一方、通常モードであれば、全ての駆動機構が動作可能であるため、干渉演算・判定手段27にて後述するステップS5〜7の処理を行い、動作させようとする駆動機構の動作に伴って、各部の干渉が生じないかどうかを演算して判定する。

続いて、通常モードの場合または選択モードにおいて操作信号の入力された駆動機構が可動駆動機構であった場合、干渉演算・判定手段27により、各構成部材同士の干渉の有無を判定する。この判定は、Cアーム11、天板12の動作状況を位置検出器43で検出し（ステップS6）、その位置データに基づいて、各構成部材の位置を演算する（ステップS7）。そして、演算結果に基づき、干渉するかどうかを判定し（ステップS8）、干渉しないと判定されれば、動作許可信号をONとし（ステップS9）、操作信号の入力された駆動装置を動作させる。逆に、選択モードにおいて操作信号の入力された駆動機構が固定駆動機構であった場合、もしくは駆動機構の動作により干渉が生じると判断された場合は、動作許可信号をOFFとし（ステップS10）、操作信号の入力された駆動装置を動作させない。

このように、上記の装置によれば、任意に可動駆動機構と固定駆動機構とを変更することが可能である。そのため、検査状況に応じた駆動機構の動作が可能となる。

なお、本例では、ソフトウェア上により駆動機構の制御を行っているが、各駆動機構に動作範囲制限回路を設け、別個のハードウェア上で同様の機構を構成することも可能である。

＜実施例２＞
次に、アナトミカルプログラムに規定された検査手技に応じて可動駆動機構が規定されているX線透視撮影装置を用いた本発明実施例を図６〜図7に基づいて説明する。ここでは、主として実施例１との相違点を中心に説明し、共通点についての説明は省略する。

この装置では、透視撮影台10、操作卓20および画像処理装置30が設けられている点は実施例１と共通しているが、検査手技に応じて可動駆動機構が自動的に設定されている検査手技連動モードと、検査手技にかかわらず可動駆動機構が選択できる検査手技非連動モードとが利用できる点で異なっている。

図６の機能ブロック図に示すように、通常、検査手技連動モードとなっており、検査手技を選択すれば、その検査手技に応じた駆動機構を登録テーブル28から読み込む。

一方、操作パネル23から解除部29（デフォルト解除部）を操作することにより、検査手技非連動モードとすることができる。その場合、実施例１と同様に、操作パネル23から適宜可動駆動手段を選択し、駆動機構設定メモリ25の内容を更新する。

本例による一連の動作手順を図７のフローチャートにより説明する。

まず、操作器21,22からの操作信号入力（ステップS21）および解除部29のON/OFF入力（ステップS22）を行い、検査手技連動モードかどうかの判定を行う（ステップS23）。

検査手技連動モードであれば、登録テーブル28からデフォルト設定データを読み込み、検査手技に応じた可動駆動機構を選択する（ステップS24）。一方、検査手技非連動モードであれば、適宜可動駆動機構を操作パネルより設定し、駆動機構設定メモリ25の設定データを更新する（ステップS25）。

続いて、検査手技連動モードの場合は、操作器21,22から操作信号が入力された駆動機構がデフォルト設定データで可動駆動機構とされているかどうかを判定し、検査手技非連動モードの場合は、操作器21,22から操作信号が入力された駆動機構が駆動機構設定メモリ25の設定データで可動駆動機構とされているかどうかを判定する（ステップS27）。

この判定以降、実施例１と同様に、ステップS28〜32により、操作信号の入力された駆動機構が可動駆動機構でなければ動作許可信号をOFFにすること、可動駆動機構の干渉判定を行うこと、干渉判定により動作許可信号をONまたはOFFにすることが行われる。

本例の装置によれば、アナトミカルプログラムのデフォルト設定内容に関わらず、任意に可動駆動機構を変更することができ、検査状況に応じた駆動機構の動作が可能になる。

本発明装置は、医療現場におけるX線透視撮影装置として利用することができる。

X線透視撮影装置の概観図である。 本発明実施例１の操作パネルの表示例を示す説明図である。 本発明実施例１の操作パネルの表示例を示す説明図である。 本発明実施例１の機能ブロック図である。 本発明実施例１の処理手順を示すフローチャートである。 本発明実施例2の機能ブロック図である。 本発明実施例2の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

10 透視撮影台 11 Cアーム 12 天板 13 X線撮像部
14 X線発生部 15 Zコラム 16 Xビーム 17 Yビーム
18 スライダ
20 操作卓 21 Cアーム操作器 22 天板操作器 23 操作パネル
24 モニタ 25 駆動機構設定メモリ
26 選択判定手段 27 干渉演算・判定手段
28 登録テーブル 29 解除部
20A 駆動機構選択手段
30 画像処理装置
41 制御装置 42 モータ 43 位置検出器

Claims (3)

1. 被検者が載せられる天板と、
   被検者にX線を照射するX線発生部と、
   被検者を透過したX線を可視画像とするX線撮像部と、
   様々な角度から被検者の関心領域を撮像できるように、X線発生部、X線撮像部および天板の相対位置を変更する複数の駆動機構と、
   これら複数の駆動機構から任意の駆動機構を選択して、動作可能な可動駆動機構と動作不能の固定駆動機構とに区分する駆動機構選択手段とを有することを特徴とする医用X線透視撮影装置。
2. さらに検査手技に応じて可動駆動機構と固定駆動機構とを予め登録しておくデフォルト設定手段を有し、
   前記駆動機構選択手段は、デフォルト設定手段の登録内容に関わらず、可動駆動機構と固定駆動機構の変更を可能にするデフォルト解除部を有することを特徴とする請求項１に記載の医用X線透視撮影装置。
3. さらに、駆動機構選択手段で区分された可動駆動機構と固定駆動機構とを識別可能にして表示する操作表示部を有することを特徴とする請求項１に記載の医用X線透視撮影装置。

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