JP3422853B2 - X-ray diagnostic equipment - Google Patents
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- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３軸方向に回転制御可
能なＣ形アームを有するＸ線診断装置に係り、特に、撮
影する軌道を任意に制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、医用診断装置の開発が進められる
中で、Ｘ線診断装置が多く用いられている。Ｘ線診断装
置は、互いに対向配置されたＸ線管とイメージ増倍管と
の間に被検体を挿入させ、Ｘ線管からＸ線を照射し被検
体を透過した後のＸ線をイメージ増倍管にて収集して画
像化するものである。このようなＸ線診断装置の１つと
して例えば図３に示すようにＣ形アーム５を有するもの
がある。以下、これについて説明する。
【０００３】図３に示すように、Ｃ形アーム５の一端に
はＸ線管６が取り付けられ、他端にはＸ線管６と相対峙
してイメージ増倍管７が配置されている。また、Ｃ形ア
ーム５は支持部４にて支持され、該支持部４は支柱３を
介してスライド部材２に固定されている。そして、スラ
イド部材２は天端１に対してスライドし得るようになっ
ている。また、このＸ線診断装置は、Ｃ形アーム５が支
持部４に対してスライドする方向への回転（α方向），
支持部４の支柱３に対しての回転（β方向），支柱３の
軸方向への回転（γ方向）がそれぞれ可能となってお
り、これら各方向に回転させることによってＸ線管の照
射方向を任意に設定することができる。
【０００４】この際、各方向（α，β，γ）の回転制御
はそれぞれ単独に行われる。図６は、Ｃ形アーム５をα
方向にスライドさせるためのスライド用モータ２３を制
御する制御回路を示すブロック線図であり、スライド角
度設定値が与えられるとコントローラ２１、アンプ２２
を介してモータ２３に制御信号が供給され、Ｃ形アーム
５が所望の方向にスライドする。このときのスライド量
はエンコーダ２４にて検出され、この検出結果は減算器
２５にフィードバックされる。そして、所望の角度だけ
スライドしたところでモータ２３は停止する。そして、
図示しないが、β，γ方向についても同様な制御回路に
て回転が制御される。
【０００５】ところで、このようなＣ形アーム５を有す
るＸ線診断装置では、通常、図３の矢印「Ａ」の方向
（この角度をγ角度０度とする）から被検体の頭部を侵
入させ、γ方向の角度を固定し、α，β方向にそれぞれ
回転させることにより図４に示すような被検体１２に対
する軌道１１を得ていた。即ち、α方向に回転させるこ
とにより被検体１２のＣＲＡ，ＣＡＵの方向に移動可能
であり、β方向に回転させることによりＬＡＯ，ＲＡＯ
の方向に移動が可能である。
【０００６】しかしながら、実際には臨床時の周辺機器
との干渉上の問題や、臨床上の必要性の問題から常に図
３に示した矢印「Ａ」の方向から被検体１２を撮影する
とは限らず、斜めの方向（γ角度が０でない方向）から
撮影する場合がある。このような場合においては被検体
１２の撮影方向が図４の場合と異なるので例えば図５の
符号１３に示す如くの軌道となってしまう。つまり、α
方向の回転，β方向の回転を図６に示したような制御回
路でそれぞれ単独に制御するだけでは図４に示したＬＡ
Ｏ，ＲＡＯ，ＣＡＵ，ＣＲＡの方向の軌道を得ることが
できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来にお
けるＸ線診断装置においては、Ｃ形アーム５のα方向の
回転，β方向の回転がそれぞれ単独に制御されるので、
アームの挿入角度、即ちγ方向の角度が変化すると、被
検体１２に対してＬＡＯ，ＲＡＯ，ＣＡＵ，ＣＲＡの方
向の軌道を得ることができなくなるという欠点があっ
た。
【０００８】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、ア
ームの挿入方向が変化してもＬＡＯ，ＲＡＯ，ＣＡＵ，
ＣＲＡ等、所望の軌道を得ることのできるＸ線診断装置
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、一端にＸ線照射手段を配置し、他端に被
検体を透過したＸ線を検出する検出手段を配置するＣ形
アームと、前記Ｃ形アームをスライド可能に支持する支
持部と、前記支持部を回転可能に支持する支柱と、前記
支柱を回転可能に支持する部材と、前記Ｃ形アームの前
記支持部に対するアームスライド回転の制御、前記支持
部の前記支柱に対する支持部回転の制御、及び前記支柱
の支柱回転の制御を行う制御回路と、前記支柱の回転角
度が予め設定された基準角度の時に、前記アームスライ
ド回転を行った場合の前記Ｃ形アーム端部の動きを示す
第１の軌道及び前記支持部回転を行った場合の前記Ｃ形
アーム端部の動きを示す第２の軌道を記憶する記憶手段
と、前記支柱の回転角度が前記基準角度からずれた時、
前記Ｃ形アーム端部の動きを示す軌道が前記第１の軌道
又は第２の軌道と同一となるように前記アームスライド
回転と前記支持部回転を連動させて前記Ｃ形アームを動
かすための前記アームスライド回転及び前記支持部回転
の回転制御量を求める演算手段とを備え、前記制御回路
は、前記演算手段により求められた前記アームスライド
回転及び前記支持部回転の回転制御量に基づいて前記支
持部回転及び前記アームスライド回転の制御を行うこと
を特徴とするものである。
【００１０】
【作用】上述の如く構成された本発明によれば、Ｃ形ア
ームに対してγ角度０度の方向からアームを挿入させた
ときに得られるＬＡＯ，ＲＡＯ，ＣＡＵ，ＣＲＡ等の軌
道と同一の軌道を、γ角度０度でない方向からアームを
挿入させたときに得られるように、演算手段によりα方
向，β方向を連動させて回転させる制御量が求められ
る。そして、制御手段ではこの制御量に基づいて実際に
α方向，β方向の回転制御を行う。こうして、γ角度０
度の方向からアームを挿入させたときと同一の軌道を得
ることができる。従って、γ角度０度の方向からアーム
を挿入させることができない場合においてもＬＡＯ，Ｒ
ＡＯ，ＣＲＡ，ＣＡＵの軌道を得ることができるように
なる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は以下に述べる演算式に用いる記号の定義を
説明するための図であり、同図に示すように被検体の
「頭側」、「左手側」を決め、η（＋）をＣＲＡ，η
（−）をＣＡＵ，θ（＋）をＬＡＯ，θ（−）をＲＡＯ
と決める。このとき、Ｃ形アームは被検体に対してγ角
度０度の方向から挿入しないことを想定しているので、
図３に示したα，β方向と図２のθ，η方向とは勿論一
致しない。また、γ角度は固定であるので既知である。
【００１２】そして、角度α，βと角度θ，η，γとの
幾何学的関係は以下に示す（１）、（２）式の如くとな
る。
【００１３】
【数１】
ここで、図２に示したη方向に移動させるときにはθ方
向は不変であり、反対にθ方向に移動させるときにはη
方向は不変であるので、（１）、（２）式において、
θ，ηのうち一方は一定値である。即ち、ＣＲＡ／ＣＡ
Ｕ（η）の方向に移動させたいときにはＬＡＯ／ＲＡＯ
（θ）方向は一定であるので、α，βはそれぞれηの関
数α（η），β（η）となる。従って、ηの角度を変化
させていき、それに伴うα（η），β（η）を求めれ
ば、ＣＲＡ／ＣＡＵ方向へ軌道を描くためのα，βの制
御量を求めることができるのである。
【００１４】図１は本発明の一実施例に係る制御系の構
成を示すブロック線図である。図示のように、この制御
系は、ＣＲＡ／ＣＡＵ、ＬＡＯ／ＲＡＯの軌道が予め記
憶される記憶部３７と、この軌道データから得られる回
転角度θ，η、及び既知である角度γとに基づいて角度
αの目標値αr (t) を求める演算部３１と、この目標値
αr (t) と角度αの現在値α(t) との偏差を求める減算
器３２と、この偏差から制御量ｕα(t) を求めるコント
ローラ３３と、この制御量ｕα(t) を増幅した制御量ｖ
α(t) を求めるアンプ３４とを有している。
【００１５】そして、このような構成において、演算部
３１では前記した（１）式により角度αの目標値α
r (t) を求める。その後、コントローラ３３、アンプ３
４を介して得られる制御量ｖα(t) をモータ３５に出力
してα方向の回転を制御する。また、このときの回転角
度はエンコーダ３６にて検出され減算器３２にフィード
バックされる。
【００１６】また、これと同様に、角度βについても制
御することができる。従って、このうような方法で角度
α，βを連動して制御すれば、アームを挿入させる方
向、即ちγ方向の角度がいかなる場合においても容易に
ＣＲＡ／ＣＡＵ、ＬＡＯ／ＲＡＯの軌道を得ることがで
きるようになる。
【００１７】また、（１），（２）式にて、θ，ηを一
定としγを可変とすれば、図３に示すＸ線管６、イメー
ジ増倍管７の位置を変化させることなく支柱３を回転さ
せることができる。これによれば、例えば診断中にＣ形
アーム５が邪魔になったときには診断画像を変化させる
ことなくＣ形アーム５の位置を変えることができるよう
になる。
【００１８】また、図１の例では角度の位置制御につい
て説明したが、（１），（２）式を時間で微分すること
により角速度を導出することができ、速度フィードバッ
ク制御も可能である。
【００１９】更に、本実施例では、横型のＣ形アームの
制御について説明したが、縦型のＣ形アーム（いわゆ
る、Ωアーム）についても適用できることは自明であ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
支柱の回転角度が基準角度からずれた時にでも、Ｃ形ア
ーム端部が支柱の回転角度が基準角度の時と同じ軌道上
を動くように、アームスライド回転と支持部回転とを制
御させることができる。従って、臨床時の周辺機器との
干渉上の問題や臨床上の必要性から、Ｃ形アームを支柱
回転角度が基準角度（例えば０度）の位置でＣ形アーム
を挿入することができない場合に、支柱回転角度を基準
角度よりずらしてＣ形アームを挿入したとしても、Ｃ形
アームを基準角度の位置で挿入した場合と同様の診断画
像を得ることができ、臨床上極めて有用となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray diagnostic apparatus having a C-arm which can be controlled to rotate in three axial directions, and more particularly, to arbitrarily controlling a trajectory to be imaged. Related to technology. 2. Description of the Related Art In recent years, X-ray diagnostic apparatuses have been widely used in the development of medical diagnostic apparatuses. The X-ray diagnostic apparatus inserts a subject between an X-ray tube and an image intensifier tube which are arranged opposite to each other, irradiates the subject with X-rays, and amplifies the X-rays after passing through the subject. The images are collected and imaged by a multiplier. As one of such X-ray diagnostic apparatuses, for example, there is an apparatus having a C-shaped arm 5 as shown in FIG. Hereinafter, this will be described. [0003] As shown in FIG. 3, an X-ray tube 6 is attached to one end of a C-shaped arm 5, and an image intensifier tube 7 is arranged at the other end so as to face the X-ray tube 6. Further, the C-shaped arm 5 is supported by a support 4, which is fixed to the slide member 2 via the support 3. The slide member 2 can slide with respect to the top end 1. In addition, this X-ray diagnostic apparatus is configured such that the C-arm 5 rotates in the direction in which the C-arm 5 slides with respect to the
The rotation of the support 4 with respect to the column 3 (β direction) and the rotation of the column 3 in the axial direction (γ direction) are possible, and by rotating in each of these directions, the irradiation direction of the X-ray tube is obtained. Can be set arbitrarily. At this time, rotation control in each direction (α, β, γ) is performed independently. FIG. 6 shows that the C-shaped arm 5 is
FIG. 4 is a block diagram showing a control circuit for controlling a slide motor 23 for sliding in a direction, and when a slide angle set value is given, a controller 21 and an amplifier 22
, A control signal is supplied to the motor 23, and the C-arm 5 slides in a desired direction. The sliding amount at this time is detected by the encoder 24, and the detection result is fed back to the subtractor 25. Then, when the motor 23 slides by a desired angle, the motor 23 stops. And
Although not shown, the rotation in the β and γ directions is controlled by a similar control circuit. In the X-ray diagnostic apparatus having such a C-shaped arm 5, the head of the subject usually enters the direction of arrow "A" in FIG. 3 (this angle is assumed to be 0 degree). Then, the trajectory 11 for the subject 12 as shown in FIG. 4 was obtained by fixing the angle in the γ direction and rotating each in the α and β directions. That is, the subject 12 can be moved in the directions of CRA and CAU by rotating in the α direction, and LAO and RAO by rotating in the β direction.
In the direction of. However, in practice, the subject 12 is not always imaged in the direction of the arrow "A" shown in FIG. 3 due to the problem of interference with peripheral devices at the time of clinical practice and the problem of clinical necessity. Instead, the photographing may be performed from an oblique direction (a direction in which the γ angle is not 0). In such a case, since the imaging direction of the subject 12 is different from that in FIG. 4, the trajectory is, for example, as indicated by reference numeral 13 in FIG. That is, α
If the rotation in the .beta. Direction and the rotation in the .beta. Direction are each independently controlled by the control circuit as shown in FIG. 6, the LA shown in FIG.
Orbits in the directions of O, RAO, CAU, and CRA cannot be obtained. As described above, in the conventional X-ray diagnostic apparatus, the rotation of the C-arm 5 in the α-direction and the rotation in the β-direction are independently controlled.
If the insertion angle of the arm, that is, the angle in the γ direction changes, there is a disadvantage that it is impossible to obtain a trajectory in the directions of LAO, RAO, CAU, and CRA with respect to the subject 12. The present invention has been made to solve such a conventional problem. It is an object of the present invention to provide a method for LAO, RAO, CAU, and CAU even if the insertion direction of the arm changes.
An object of the present invention is to provide an X-ray diagnostic apparatus capable of obtaining a desired orbit, such as a CRA. To achieve the above object, the present invention provides an X-ray irradiating means at one end and a detecting means at the other end for detecting X-rays transmitted through a subject. A C-shaped arm to be arranged; a support portion for slidably supporting the C-shaped arm; a support for rotatably supporting the support; a member for supporting the support rotatably; A control circuit for controlling the arm slide rotation with respect to the support portion, controlling the support portion rotation of the support portion with respect to the column, and controlling the column rotation of the column, and when the rotation angle of the column is a preset reference angle. A first trajectory indicating the movement of the end of the C-arm when the arm slide is rotated, and a second trajectory indicating the movement of the end of the C-arm when the support section is rotated. Storage means for performing When the rotation angle of the support deviates from the reference angle,
The arm for rotating the C-shaped arm by interlocking the rotation of the arm slide and the rotation of the support portion so that the trajectory indicating the movement of the end of the C-shaped arm is the same as the first trajectory or the second trajectory. Calculating means for calculating a rotation control amount of the arm slide rotation and the support part rotation, wherein the control circuit is configured to control the support based on the rotation control amounts of the arm slide rotation and the support part rotation obtained by the calculation means. The rotation of the arm and the rotation of the arm slide are controlled. According to the present invention constructed as described above, the trajectories of LAO, RAO, CAU, CRA, etc. obtained when the arm is inserted from the direction of the γ angle of 0 ° with respect to the C-shaped arm. The calculation means determines a control amount for rotating the α and β directions in conjunction with each other so that the same trajectory is obtained when the arm is inserted from a direction other than the γ angle of 0 °. Then, the control means actually performs the rotation control in the α direction and the β direction based on the control amount. Thus, the γ angle 0
The same trajectory as when the arm is inserted from the degree direction can be obtained. Therefore, even when the arm cannot be inserted from the direction of the γ angle of 0 °, LAO, R
AO, CRA, and CAU orbits can be obtained. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram for explaining the definitions of symbols used in the arithmetic expressions described below. As shown in FIG. 2, the “head side” and “left hand side” of the subject are determined, and η (+) is CRA, η
(-) Is CAU, θ (+) is LAO, θ (-) is RAO
Decide. At this time, since it is assumed that the C-arm is not inserted into the subject from the direction of the γ angle of 0 degree,
The α and β directions shown in FIG. 3 do not coincide with the θ and η directions shown in FIG. The γ angle is known because it is fixed. The geometric relationship between the angles α, β and the angles θ, η, γ is as shown in the following equations (1) and (2). ## EQU1 ## Here, when moving in the η direction shown in FIG. 2, the θ direction is unchanged, and conversely, when moving in the θ direction, η
Since the direction is invariable, in equations (1) and (2),
One of θ and η is a constant value. That is, CRA / CA
When you want to move in the direction of U (η), LAO / RAO
Since the (θ) direction is constant, α and β are functions α (η) and β (η) of η, respectively. Therefore, if the angle of η is changed and α (η) and β (η) are obtained, the control amounts of α and β for drawing the trajectory in the CRA / CAU direction can be obtained. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control system according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, this control system is based on a storage unit 37 in which the trajectories of CRA / CAU and LAO / RAO are stored in advance, and rotation angles θ and η obtained from the trajectory data, and a known angle γ. Te an arithmetic unit 31 for obtaining the target value α r (t) of the angle alpha, a subtracter 32 for obtaining a deviation between the current value of the target value α r (t) and angle α α (t), controlled from the deviation the amount u alpha controller 33 to determine the (t), the controlled variable v which amplifies the control quantity u alpha (t)
and an amplifier 34 for obtaining α (t). In such a configuration, the calculating section 31 calculates the target value α of the angle α by the above-mentioned equation (1).
Find r (t). Then, the controller 33 and the amplifier 3
The control amount v α (t) obtained through the control unit 4 is output to the motor 35 to control the rotation in the α direction. The rotation angle at this time is detected by the encoder 36 and fed back to the subtractor 32. Similarly, the angle β can be controlled. Therefore, if the angles α and β are controlled in conjunction with each other in this manner, the CRA / CAU and LAO / RAO trajectories can be easily obtained regardless of the angle in which the arm is inserted, that is, the angle in the γ direction. Will be able to If θ and η are fixed and γ is made variable in the equations (1) and (2), the positions of the X-ray tube 6 and the image intensifier tube 7 shown in FIG. The column 3 can be rotated. According to this, for example, when the C-arm 5 gets in the way during diagnosis, the position of the C-arm 5 can be changed without changing the diagnostic image. Although the position control of the angle has been described in the example of FIG. 1, the angular velocity can be derived by differentiating the equations (1) and (2) with respect to time, and the velocity feedback control is also possible. Further, in this embodiment, the control of the horizontal C-arm has been described, but it is obvious that the present invention can be applied to a vertical C-arm (so-called Ω arm). As described above, according to the present invention,
Even when the rotation angle of the support deviates from the reference angle, it is possible to control the arm slide rotation and the support part rotation so that the end of the C-shaped arm moves on the same trajectory as when the support rotation angle is the reference angle. it can. Therefore, when the C-arm cannot be inserted at a position where the column rotation angle is the reference angle (for example, 0 degree) due to a problem of interference with peripheral devices at the time of clinical practice and clinical necessity. Even if the C-arm is inserted with the support column rotation angle shifted from the reference angle, the same diagnostic image as when the C-arm is inserted at the reference angle can be obtained, which is extremely useful clinically.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る回転制御系の構成を示
すブロック線図である。
【図２】角度θ，ηの方向を示す説明図である。
【図３】一般的なＣ形アームの構成を示す斜視図であ
る。
【図４】従来におけるγ角度が０度のときの軌道を示す
説明図である。
【図５】従来におけるγ角度が０度でないのときの軌道
を示す説明図である。
【図６】従来における回転制御系の構成を示すブロック
線図である。
【符号の説明】
１ 天端 ２ スライド部材 ３ 支柱 ４ 支
持部
５ Ｃ形アーム ６ Ｘ線管 ７ イメージ増倍管
１１，１３ 軌道 １２ 被検体 ３１ 演算部
３２ 減算器
３３ コントローラ ３４ アンプ ３５ モータ
３６ エンコーダ
３７ 記憶部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a rotation control system according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing directions of angles θ and η. FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a general C-shaped arm. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a conventional trajectory when the γ angle is 0 degrees. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a trajectory when a γ angle is not 0 degrees in the related art. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional rotation control system. [Description of Signs] 1 Top end 2 Slide member 3 Support 4 Support 5 C-shaped arm 6 X-ray tube 7 Image intensifier tube 11, 13 Orbit 12 Subject 31 Operation unit
32 Subtractor 33 Controller 34 Amplifier 35 Motor 36 Encoder 37 Storage
Claims (1)
体を透過したＸ線を検出する検出手段を配置するＣ形ア
ームと、 前記Ｃ形アームをスライド可能に支持する支持部と、 前記支持部を回転可能に支持する支柱と、 前記支柱を回転可能に支持する部材と、 前記Ｃ形アームの前記支持部に対するアームスライド回
転の制御、前記支持部の前記支柱に対する支持部回転の
制御、及び前記支柱の支柱回転の制御を行う制御回路
と、 前記支柱の回転角度が予め設定された基準角度の時に、
前記アームスライド回転を行った場合の前記Ｃ形アーム
端部の動きを示す第１の軌道及び前記支持部回転を行っ
た場合の前記Ｃ形アーム端部の動きを示す第２の軌道を
記憶する記憶手段と、 前記支柱の回転角度が前記基準角度からずれた時、前記
Ｃ形アーム端部の動きを示す軌道が前記第１の軌道又は
第２の軌道と同一となるように前記アームスライド回転
と前記支持部回転を連動させて前記Ｃ形アームを動かす
ための前記アームスライド回転及び前記支持部回転の回
転制御量を求める演算手段とを備え、 前記制御回路は、前記演算手段により求められた前記ア
ームスライド回転及び前記支持部回転の回転制御量に基
づいて前記支持部回転及び前記アームスライド回転の制
御を行うことを特徴とするＸ線診断装置。(57) Claims: 1. A C-shaped arm having X-ray irradiating means disposed at one end and detecting means for detecting X-rays transmitted through a subject at the other end; A support portion that slidably supports the arm, a column that rotatably supports the support portion, a member that rotatably supports the column, control of arm slide rotation of the C-shaped arm with respect to the support portion, A control circuit for controlling the rotation of the support portion with respect to the support of the support, and controlling the rotation of the support of the support, When the rotation angle of the support is a preset reference angle,
A first trajectory indicating the movement of the end of the C-shaped arm when the arm slide rotation is performed and a second trajectory indicating the movement of the end of the C-shaped arm when the support section is rotated are stored. A storage means, and when the rotation angle of the support column deviates from the reference angle, the arm slide rotation so that the trajectory indicating the movement of the end of the C-shaped arm is the same as the first trajectory or the second trajectory. And a calculation means for calculating a rotation control amount of the arm slide rotation and the support part rotation for moving the C-shaped arm in conjunction with the rotation of the support part, wherein the control circuit is obtained by the calculation means. An X-ray diagnostic apparatus, wherein the control unit controls the rotation of the support unit and the rotation of the arm slide based on a rotation control amount of the rotation of the arm slide and the rotation of the support unit.
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-
1994
- 1994-09-20 JP JP22492694A patent/JP3422853B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0884723A (en) | 1996-04-02 |
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