JP4406101B2 - X線ct装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続して高速回転が可能な回転部が設けられている架台を有するX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、従来のX線CT(Computed Tomography)装置の架台には高速(1秒/回転以上)で連続回転可能な回転部が設けられている。この回転部において、X線管ユニット、X線検出ユニット、冷却ユニットなどのユニット(以下、回転部ユニットと呼ぶ)を取り付けるための回転ベースは平板リング形状を有し、回転部ユニットを取り付けるユニット取付面はX線の透過面に対して平行に形成されている。一方、各回転部ユニットにはユニット実装のためのブラケットが設けられている。
【0003】
従って、作業者が回転部ユニットを持ち上げてブラケットを回転ベースのユニット取付面に位置合わせをした後、例えば固定ボルトを用いて回転部ユニットを回転ベースに取り付けている。このため、この固定ボルトは、回転部ユニットの自重だけではなく、回転部の回転による遠心力によって生じる負荷をも支えていることになる。
【0004】
また、従来の別のX線CT装置においては、回転ベースをL字断面形状とし、各回転部ユニットの取り付けに適したユニット取付用フレームをこのような回転ベースのユニット取付面に予め取り付けておき、このユニット取付用フレームに回転部ユニットを取り付けていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のX線CT装置では次のような問題があった。
【0006】
(1) 上述した回転ベースでは、回転部の回転による遠心力によって生じる負荷を固定ボルトのみで支えることになるので、回転部ユニットの取付け時に例えば作業者が固定ボルトを締め忘れた場合には、回転部の回転中に固定ボルトが外れて回転部ユニットが飛散する恐れがある。特に回転部が高速回転する場合には、回転部ユニットが飛散する確率が高くなるので、患者や操作者などに対する安全性が十分であるとはいえない。
【0007】
(2) 回転部ユニットの故障などにより回転部ユニットを回転ベースから取り外すために固定ボルトを外す場合、回転部ユニットが落下するのを防止するために、回転部ユニットを下側から支えるかまたは上側から吊すかなど何らかの支持を行う必要があるので、作業者などの作業性や安全性が十分ではない。
【0008】
(3) 回転ベースに各回転部ユニットを取り付ける場合においては、回転部の回転軸方向における各回転部ユニットの重心の位置は回転ベースのユニット取付面に一致していないことが多い。そのため、回転部が高速回転した時に各回転部ユニットに作用する遠心力によって回転ベースが変形する。これにより、高速回転時におけるX線の透過面の位置の精度を確保することが困難となる。また、回転ベースの変形の程度が大きい場合には、回転ベースの破損やCT値シフトによるCT画像の異常などを引き起こしかねない。
【0009】
(4) 回転部の回転およびそのロックはベルトを介して駆動モータによって行っているため、ベルトが損傷して破断した場合には回転ベースの回転をロックすることができなくなる。そのため、作業者などが回転部に巻き込まれる恐れがある。
【0010】
(5) 回転部ユニットの大型化に伴いその重量は増加している。そのため、各回転部ユニットの交換時における重量のアンバランスによりベルトにかかる負荷が増加している。回転部ユニット、特に寿命が短いX線管ユニットの交換を繰り返す度に重量の大きなアンバランスによる負荷がベルトにかかるため、ベルトがこれまで以上に厳しい動作環境にさらされることになり、ベルトが損傷する危険性が高くなっている。
【0011】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、回転部の回転ベースをドラム形状とし、この回転ベースの内周側にガイドレールを設けて各回転部ユニットを取付け、さらに回転ロック時に回転ベースを固定部材を用いて固定することにより、回転部の高速回転時における安全性、回転部ユニットの取付け/取り外しの際の作業性、回転部の回転ロックの信頼性を向上させることが可能なX線CT装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、被検体のX線CT画像を取得するために回転する回転部を有するX線CT装置において、前記回転部は、ドラム状の回転ベースと、前記ドラム状の回転ベースの内周側に取り付けられる回転部ユニットと、前記ドラム状の回転ベースを前記回転部ユニットが取り付けられる所定の回転位置で固定する固定手段と、前記ドラム状の回転ベースの内周側に形成されたガイドレールと、を備え、前記回転部ユニットは、前記ガイドレールに沿ってスライドさせて取り付けられ、前記固定手段は、前記回転部ユニットが取り付けられる位置で前記回転ベースを固定するために不等間隔に設けられていることを特徴とする。
【0014】
上記課題を解決するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のX線CT装置において、前記ガイドレールは2つ設けられ、前記所定の回転位置は、取り付けられる回転部ユニットの前記各ガイドレールが上下になる位置であることを特徴とする。
【0015】
上記課題を解決するために、上記請求項1又は2に記載の発明のX線CT装置において、請求項3に記載の発明は、前記回転部の回転速度は1秒/回転以上であることを特徴とする。
【0016】
上記課題を解決するために、上記請求項1又は2に記載の発明のX線CT装置において、請求項4に記載の発明は、前記ドラム状の回転ベースは、前記回転部の回転により前記回転部ユニットに作用する力を受けるための面を有することを特徴とする。
【0017】
上記課題を解決するために、上記請求項1に記載の発明のX線CT装置において、請求項5に記載の発明は、前記固定手段は、前記回転部の回転ロック時において前記ドラム状の回転ベースに形成された固定穴に固定部材を挿入することを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0019】
(実施の形態1)
本発明の第1の実施の形態では、架台内に設けられる回転部の回転ベースをドラム形状にし、その内周側に設けたユニット取付面に回転部ユニットを取り付けている。
【0020】
図1は本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の外観構成を示す図、図2は本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の構成を示すブロック図、図3は本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられる回転部の構成を示す図である。図1および図2において、本発明の第1の実施の形態のX線CT(Computed Tomography)装置1は、患者などの被検体(図示しない)を載せるための寝台10と、被検体を挿入してX線を曝射するための撮影口5を有し、架台カバー21で覆われている架台20と、X線CT装置1全体の動作を制御する制御装置30とを備えている。
【0021】
被検体のX線CT画像を取得する場合には、駆動ユニット11により寝台10を架台20に接近させ、寝台10に載せられている被検体を架台20の撮影口5に挿入する。
【0022】
制御装置30は、X線CT画像を取得するために必要な種々のコマンドを入力するための入力ユニット31と、X線CT画像の取得に必要な情報や取得したX線CT画像などを表示する表示ユニット32と、X線CT画像の取得に必要な情報や取得したX線CT画像などを記憶する記憶ユニット33と、X線CT装置1の各ユニットの動作を制御するシステム制御ユニット34とを備えている。
【0023】
図3に示すように、架台20内には回転部40が設けられている。回転部40は、X線を発生するX線管ユニット41と、X線管ユニット41から曝射され被検体を透過したX線を検出するために、被検体を挟んでX線管ユニット41と対向して配置されるX線検出ユニット42と、X線検出ユニット42によって検出された信号を増幅する信号増幅ユニット43と、X線管ユニット41に隣接して設けられ、X線管ユニット41を冷却する冷却ユニット44と、X線管ユニット41に管電圧(管電流)を供給するための電源ユニット45、46と、電源ユニット45、46を制御する電源制御ユニット47と、X線管ユニット41、X線検出ユニット42、信号増幅ユニット43、冷却ユニット44、電源ユニット45、46、電源制御ユニット47が図示しない固定ボルトなどを用いて内周側に取り付けられ、撮影口5に挿入された被検体の周りを回転するドラム状の回転ベース48と、各ユニットで発生した熱を外部に放出するための放熱口49とを備えている。
【0024】
図3からわかるように、X線管ユニット41、X線検出ユニット42、信号増幅ユニット43、冷却ユニット44、電源ユニット45、46、および電源制御ユニット47は回転部ユニットとしてドラム状の回転ベース48の内周側の面(ユニット取付面)に配置される。
【0025】
ドラム状の回転ベース48は回転制御ユニット50の制御により駆動モータ51で回転する。従って、回転部40が被検体の周りを高速で回転する。なお、回転部40の回転速度は、例えば、1秒/回転以上、特に0.5秒/回転以上である。すなわち、被検体のX線CT画像を得るために回転部40が被検体の周りを1回転するのに必要な時間は1秒以下、特に0.5秒以下となる。
【0026】
被検体のX線CT画像を取得する場合には、回転部40が被検体の周囲を1回転する間に、電源制御ユニット47の制御により電源ユニット45、46からX線管ユニット41に所定の管電圧(管電流)が供給されることによってX線管ユニット41からX線が被検体に曝射され、被検体を透過したX線がX線検出ユニット42によって検出される。X線検出ユニット41によって検出されたX線に関する検出信号は信号増幅ユニット43で増幅され、システム制御ユニット34に供給される。システム制御ユニット34では、この検出信号を基にして所定の画像再構成処理などを行ってX線CT画像を取得し、取得したX線CT画像を表示ユニット32に表示させ、記憶ユニット33に記憶させる。
【0027】
図4は本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられる回転部のドラム状の回転ベースとこのドラム状の回転ベースに取り付けられる回転部ユニットの位置関係を説明するための断面図である。なお、ここでは、回転部ユニットとしてX線管ユニット41を例にして説明する。
【0028】
図4に示すように、ドラム状の回転ベース48の内周側のユニット取付面に回転部ユニットであるX線管ユニット41を固定ボルトなどを用いて取り付ける。ドラム状の回転ベース48は回転軸21を中心として回転するので、撮影口5に挿入される被検体の周りをX線管ユニット41が回転する。この場合、回転軸21から離れる方向(外向き)に遠心力がX線管ユニット41に作用することになる。しかし、X線管ユニット41の外側にはドラム状の回転ベース48が設けられているので、遠心力により生じる大きな荷重をドラム状の回転ベース48の内周側の面で受けてX線管ユニット41を支えることが可能となる。
【0029】
従って、本発明の第1の実施の形態によれば、回転部ユニットの取付け時において例えば作業者が固定ボルトを締め忘れた場合においても、回転部の回転中、特に回転部の高速回転中に固定ボルトが外れて回転部ユニットが飛散するのを防止することができ、患者や操作者などに対する安全性を向上させることが可能となる。
【0030】
(実施の形態2)
本発明の第2の実施の形態では、架台内に設けられる回転部の回転ベースをドラム形状にし、このドラム状の回転ベースの内周側にガイドレールを設けることにより各回転部ユニットをこのガイドレールに沿ってスライドさせてユニット取付面に取付けている。
【0031】
図5は本発明の第2の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられる回転部のドラム状の回転ベースに対するガイドレールによる回転部ユニットの取付けを説明するための図、図6は図5に示す回転部の一部を拡大した図、図7は本発明の第2の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられる回転部のドラム状の回転ベースに形成されるガイドレールに沿って回転部ユニットをスライドさせて取り付けた場合の正面図である。なお、図5および図6では、ガイドレールはドラム状の回転ベースの手前側に図示しているが、実際には、ドラム状の回転ベースの内周側のユニット取付面に形成されている。
【0032】
図5、図6、および図7に示すように、回転部70のドラム状の回転ベース71の内周側に設けられたユニット取付面にガイドレール73a、73bが形成される。回転部ユニットである例えばX線管ユニット72の上部に設けられているガイド部材74をガイドレール73a、73bに沿って回転部70の回転軸(図4に示す回転軸21に対応する)の方向にスライドさせてドラム状の回転ベース71のユニット取付面にX線管ユニット72を取り付けている。
【0033】
以上のことから、ドラム状の回転ベースに対する回転部ユニットの取付けの際に固定ボルトなどを用いることなく、回転部ユニットをドラム状の回転ベースに形成されたガイドレールによって支えることができる。また、回転部の高速回転中に生じる遠心力は外向きに作用するが、各回転部ユニットはドラム状の回転ベースのユニット取付面に押し付けられることになるので、ドラム状の回転ベースに形成されているガイドレールに対して回転部ユニットの自重以上の負荷がかかることはない。
【0034】
従って、本発明の第2の実施の形態によれば、回転部ユニットはガイドレールに支えられていることから、回転部ユニットの交換時において回転部ユニットを保持する必要がなく、作業者の作業性を向上させることができる。
【0035】
(実施の形態3)
本発明の第3の実施の形態では、架台内に設けられる回転部の回転ベースをドラム形状とし、このドラム状の回転ベースの内周側にガイドレールを設けて各回転部ユニットを取付け、回転部の回転ロック時においてはドラム状の回転ベースの外周側の面に設けられた固定穴に固定部材である金属製のピン部材を挿入することによりドラム状の回転ベースを固定している。
【0036】
図8は本発明の第3の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられている回転部およびこの回転部を保持するスタンドを示す背面外観図、図9は本発明の第3の実施の形態のX線CT装置の構成を示すブロック図である。なお、図2に示す本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の構成と比較して、図9に示す本発明の第3の実施の形態のX線CT装置は、さらにドラム状の回転ベース81の回転位置を検出するための位置エンコーダを有する位置検出ユニット60と、回転部80の回転ロック時においてドラム状の回転ベース81を固定する固定部材である金属製のピン部材85を挿入するためのピン挿入ユニット61とを備えている。
【0037】
図8に示すように、回転部80はスタンド82のアーム部83、86によって保持されている。回転部80のドラム状の回転ベース81の外周側の面には、その外周に沿って所定の位置に複数の固定穴84a、84bが形成されている。なお、固定穴84a、84bは、例えば、ドラム状の回転ベース81の外周側の面において回転部ユニットが取り付けられる位置に対応する位置に形成される。一方、アーム部83には金属製のピン部材85を挿入可能なピン挿入穴83aが設けられている。
【0038】
従って、例えば故障により回転部ユニットを交換する場合には、作業者が交換作業をしやすい位置(作業者が回転部ユニットをガイドレール73a、73に沿って引き出しやすい位置)、例えば、アーム部83または86の位置(ガイドレール73a、73bが上下になる位置)までその回転部ユニットを移動させ、ピン部材85をピン挿入穴83aから固定穴84aまたは84bに挿入することによりドラム状の回転ベース81を回転しないように固定する。例えば、回転部ユニットがアーム部83の位置にある場合には、回転部ユニットの重量が主として下側のガイドレール73aにかかるので、回転部ユニットを引き出しやすいことになる。
【0039】
具体的には、回転部80の回転ロック時には、位置検出ユニット60により回転が停止した回転部80の回転位置を検出し、その検出結果を基にして固定穴84aまたは84bの位置とピン挿入穴83aの位置をシステム制御ユニット34において計算する。その計算結果を基にして、システム制御ユニット34により回転制御ユニット50を制御し、駆動モータ51によりベルトを介して回転ベース81を回転させてピン挿入穴83aの位置と固定穴84aまたは84bの位置を一致させる。ピン挿入穴83aの位置と固定穴84aまたは84bの位置が一致した場合には、システム制御ユニット34によりピン挿入ユニット61の動作を制御して、ピン部材85をアーム部83のピン挿入穴83aからドラム状の回転ベース81の固定穴84aまたは84bに挿入する。
【0040】
以上のことから、回転部ユニットの取り外しの際に生じるアンバランスによるベルトに対する負荷が大きくなっても、その負荷を十分な機械的強度を有する金属製のピン部材で支えられることとなる。
【0041】
従って、本発明の第3の実施の形態によれば、回転部の回転ロックの信頼性を向上させることができ、ベルトの破断によって回転部に作業者が巻き込まれることを防止して作業者に対する安全性を向上させることが可能となる。
【0042】
なお、回転部の回転ロック時において、ピン部材はピン挿入ユニットにより自動的にドラム状回転ベースの固定穴に挿入することに限られず、必要に応じて、作業者が手作業でピン部材を固定穴に挿入することも可能である。
【0043】
また、ピン挿入穴は、スタンドのアーム部に形成することに限定されず、スタンドの他の部分に形成することも可能である。
【0044】
さらに、固定穴は、ドラム状の回転ベースの外周側の面において回転部ユニットが取り付けられている位置に対応する位置に形成されることに限定されることなく、必要に応じて、ドラム状の回転ベースの外周側の面の他の位置に固定穴を形成することも可能である。
【0045】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、回転ベースをドラム形状にし、その内周側に回転部ユニットを取り付けるようにしたので、例えば固定ボルトを締め忘れた場合においても、回転部の回転中、特に回転部の高速回転中に回転部ユニットが飛散することを防止することができ、患者や操作者などに対する安全性を向上させることが可能となる。
【0046】
また、本発明によれば、回転ベースをドラム形状とし、さらにその内周側にガイドレールを形成して回転部ユニットをそのガイドレールに沿ってスライドさせて取り付けているので、例えば固定ボルトを締め忘れた場合においても回転部ユニットが落下することがなく、作業者の作業性や安全性を向上させることができる。
【0047】
さらに、回転部の高速回転により回転部ユニットには外向きに遠心力が作用するが、ドラム状の回転ベースの内周側の面とガイドレールによって回転部ユニットを支えているので、例えば固定ボルトを締め忘れた場合においても回転部ユニットが飛散することを防止することができ、患者や操作者などに対する安全性をさらに向上させることが可能となる。
【0048】
さらにまた、回転部ユニットをガイドレールに沿ってスライドさせて取り付けているので、固定ボルトなどを使用しなくても回転部ユニットが支えられることとなり、回転部ユニットの取り付け/取り外し作業における作業性および安全性を向上させることができる。
【0049】
また、本発明によれば、弾性体であるベルトを介することなく、スタンドのアーム部に形成されたピン挿入穴からドラム状の回転ベースに形成された固定穴に金属製のピン部材を直接挿入して回転部の回転ロックを行っているので、回転部ユニットの取り外しの際に生じるアンバランスによるベルトに対する負荷が大きくなっても、その負荷を十分な機械的強度を有する金属製のピン部材で支えることができる。従って、回転部の回転ロックの信頼性を向上させることができ、これによって作業者に対する安全性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の外観構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられる回転部の構成を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられる回転部のドラム状の回転ベースとこのドラム状の回転ベースに取り付けられる回転部ユニットの位置関係を説明するための断面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられる回転部のドラム状の回転ベースに形成されるガイドレールによる回転部ユニットの取付けを説明するための図である。
【図6】図5に示す回転部の一部を拡大した図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられる回転部のドラム状の回転ベースに形成されるガイドレールに沿って回転部ユニットをスライドさせて取り付けた場合の正面図である。
【図8】本発明の第3の実施の形態のX線CT装置の架台内に設けられている回転部およびこの回転部を保持するスタンドを示す背面外観図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態のX線CT装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 X線CT装置
5 撮影口
10 寝台
11 駆動ユニット
20 架台
21 架台カバー
30 制御装置
31 入力ユニット
32 表示ユニット
33 記憶ユニット
34 システム制御ユニット
40、70、80 回転部
41、72 X線管ユニット
42 X線検出ユニット
43 信号増幅ユニット
44 冷却ユニット
45、46 電源ユニット
47 電源制御ユニット
48、71、81 回転ベース
49 放熱口
50 回転制御ユニット
51 駆動モータ
60 位置検出ユニット
61 ピン挿入ユニット
73a、73b ガイドレール
74 ガイド部材
82 スタンド
83、86 アーム部
83a ピン挿入穴
84a、84b 固定穴
85 ピン部材
Claims (5)
- 被検体のX線CT画像を取得するために回転する回転部を有するX線CT装置において、
前記回転部は、
ドラム状の回転ベースと、
前記ドラム状の回転ベースの内周側に取り付けられる回転部ユニットと、
前記ドラム状の回転ベースを前記回転部ユニットが取り付けられる所定の回転位置で固定する固定手段と、
前記ドラム状の回転ベースの内周側に形成されたガイドレールと、
を備え、
前記回転部ユニットは、前記ガイドレールに沿ってスライドさせて取り付けられ、
前記固定手段は、前記回転部ユニットが取り付けられる位置で前記回転ベースを固定するために不等間隔に設けられている
ことを特徴とするX線CT装置。 - 前記ガイドレールは、2つ設けられ、
前記所定の回転位置は、取り付けられる回転部ユニットの前記各ガイドレールが上下になる位置であることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 - 前記回転部の回転速度は1秒/回転以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のX線CT装置。
- 前記ドラム状の回転ベースは、前記回転部の回転により前記回転部ユニットに作用する力を受けるための面を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のX線CT装置。
- 前記固定手段は、前記回転部の回転ロック時において前記ドラム状の回転ベースに形成された固定穴に固定部材を挿入することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
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