JP6243141B2 - Ｘ線ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、カテーテル治療における血管内でのカテーテルの位置や内視鏡治療における体内での内視鏡の先端位置を正確にリアルタイムで観察可能なＸ線ナビゲーション装置に関する。

動脈硬化にはカテーテル治療が有効である。この治療法は血管内にバルーンカテーテルを挿入し、血管内に挿入したカテーテルを移動し動脈硬化が生じている箇所でバルーン部分を膨らませ、動脈硬化が起きている部分の断面積を大きく広げて血流を確保するものである。

また、従来の開腹手術に代って内視鏡治療が行われている。この内視鏡治療は腹部に小さな穴を数カ所開け、これらの穴から体内にスコープ、坩子、超音波メスなどを挿入し、体外からの操作でポリープなどを摘出するものである。

上記のカテーテル治療や内視鏡治療を行うには、カテーテルの先端位置、内視鏡の先端位置を正確に医師が手術中に把握する必要がある。このためカテーテルや内視鏡の先端位置を検出するＸ線ナビゲーション装置が特許文献１、２に提案されている。

特許文献１に開示される装置は被検体の立体画像を撮像するため、左画像用のＸ線管と右画像用のＸ線管とを備え、それぞれのＸ線管から交互に被検体にＸ線を照射し、一方のＸ線管で得られた透視画像を観察者の右目で観察できるようにし、他方のＸ線管で得られた透視画像を観察者の左目で観察できるようにすることで画像に遠近感（３Ｄ画像）をもたせるようにしている。

また特許文献２には、１つのＸ線管の両端にアノードであるタングステン製のターゲットを配置し、Ｘ線管の中央にカソードを配置し、１つのＸ線管にＸ線の照射窓を離間して２つ形成したものが開示されている。このＸ線管は特許文献１と同様に用いることで３次元画像を得ることができる。

特開平９−１８７４４７号公報 特開２０１３−３３６４５号公報

上述した特許文献１、２に開示された装置を用いても、３次元の立体画像を見ることはできる。しかしながら、その立体画像は特定の角度、つまり真上から見た平面の立体画像である。

人が物の正確な位置を知るには、特定の方向からのみ対象物を見ていては自分との正確な距離が分からないので、少し横に廻って対象物を見ることは日常的に行っていることである。

カテーテルや内視鏡の先端位置も同様で、手術をする医師と患者とを結ぶ線に沿った位置は特定方向から見た３次元画像のみでは正確に把握することができない。しかしながら、カテーテルや内視鏡が体内に入った状態即ち手術中に患者の体の角度を変えることはできない。

またＣＴスキャンが可能であればよいのであるが、カテーテルや内視鏡を体内に入れた状態でＣＴスキャンすることはできない。

上記課題を解決するため本発明に係るＸ線ナビゲーション装置は、患者を支えるベッドと、このベッドを挟んで対向配置されるＸ線照射装置及びＸ線検知装置を備え、前記Ｘ線照射装置及びＸ線検知装置はアーチ状アームに支持され、更に前記Ｘ線照射装置は少なくとも３本のＸ線管が等間隔で前記アームに取付けられた構成である。

前記Ｘ線管の数を４本とした場合には、２本づつ２組の対とし、一方の対の２本のＸ線管からのＸ線によって、例えば平面視の３Ｄ画像を生成し、他方の対の２本のＸ線管からのＸ線によって、前記平面視よりも若干横から見た３Ｄ画像を生成する。

また前記Ｘ線管の数を３本とした場合には、中央のＸ線管を共通のＸ線管とし、左側のＸ線管と共通のＸ線管とで一方の対とし、右側のＸ線管と共通のＸ線管とで他方の対とするようにすれば、Ｘ線管の数を少なくして同様の効果を発揮することができる。

前記アーチ状アームは患者とＸ線管との距離を一定に維持した状態で円弧に沿って移動可能とすることができる。このような構成とすることで、多数の角度からの３Ｄ画像を得ることができ、カテーテルや内視鏡の位置を更に正確に把握することができる。

また、Ｘ線検知装置としてはフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を用いることが好ましい。フラットパネルディテクタはＸ線管の数だけ用意し、１つのＸ線管からのＸ線を１枚のフラットパネルディテクタが検知する構成とすることで、２枚の３Ｄ画像を略同時に撮影したと看做すことができる。

例えば４本のＸ線管を０．２秒以内で動作させ、１台のＦＰＤで検出することも可能である。この場合は、前面にシンチレータを置き、その後ろに多数の一眼レフカメラを取付けて同期させてシンチレータの画像を撮影し、カメラ内に保存し、４枚の画像を取り込んだ後、パソコンに送りソフトウェアにて解析し３Ｄ画像として表示する。

本発明に係るＸ線ナビゲーション装置によれば、異なる角度から夫々３Ｄ画像を作成することができるため、カテーテルや内視鏡先端の体内位置を従来よりも正確に把握することができる。

また、一般的なＸ線撮影条件（ＩＡＥＡ）では、１ｍの距離から例えば頭部（正面）は７０ｋＶ、２００ｍＡ、照射時間０．１ｓで照射量は５ｍＧｙとなるが、本発明にあっては、例えばＸ線の焦点サイズを０．５ｍｍとし、５０ｃｍの距離から撮影すると、照射量は１／９となり、１本のＸ線管が２０ｍＡとすると４本のＸ線管でも従来に比べて２／３程度で済む。

本発明に係るＸ線ナビゲーション装置の全体構成図 同Ｘ線ナビゲーション装置に組み込むＸ線発生装置の断面図 同Ｘ線ナビゲーション装置の原理を説明した図 別実施例を示す図３と同様の図

以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。
Ｘ線ナビゲーション装置１は、キャスター２を備えたベース３にコラム４が設けられ、このコラム４に水平方向のレール５が上下方向に移動可能に取付けられている。

前記水平方向のレール５の一端からは前方に向かってアーム６が水平に突出し、このアーム６の先端に患者を支持するベッド７が取付けられている。このベッド７は水平方向のレール５と平行でアーム６に沿って位置調整可能とされている。

また水平方向のレール５にはスライダ８が摺動可能に係合し、このスライダ８にはブロック９が水平軸廻りに揺動自在に設けられ、このブロック９の前面に設けたガイド１０、１０間にＣアーム（アーチ状アーム）１１が保持されている。

前記ガイド１０、１０間には図示しないモータによって回転するギヤ１２が設けられ、このギヤ１２はＣアーム１１の内側面に形成したラック１３に噛合し、ギヤ１２が回転することで自らの円弧に沿って所定角度移動可能とされている。

Ｃアーム１１の上部にはＸ線照射装置１４が設けられ、Ｃアーム１１の下部にはＸ線検知装置１５が設けられている。これらＸ線照射装置１４及びＸ線検知装置１５は前記ベッド７を挟んで対向配置されている。

実施例にあっては、Ｘ線照射装置１４は等間隔（１５〜２０°）で取付けられた４本のＸ線管１４ａ〜１４ｄからなり、このうちＸ線管１４ａと１４ｂは同じ高さにあり、Ｘ線管１４ｃはＸ線管１４ａと１４ｂよりも下に、更にＸ線管１４ｄは一番低い位置にある。

またＸ線検知装置１５はフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を用いている。フラットパネルディテクタで検知したＸ線は信号としてコンピュータ１６に送られ、３Ｄ画像となるように処理されディスレイ１７に表示される。

３Ｄ画像を得るには前記Ｘ線管１４ａ〜１４ｄから例えば０．２秒間隔で時間をずらせてＸ線を照射し、各Ｘ線管１４ａ〜１４ｄからのＸ線をフラットパネルディテクタで検知する。ここで、フラットパネルディテクタの性能が検知したＸ線をクリアして次の検知に備えるまでに０．２秒以上かかるような場合には、Ｘ線管１４ａ〜１４ｄに対応してそれぞれ１枚のフラットパネルディテクタを用意し（合計４枚）、０．２秒毎に新しいフラットパネルディテクタに切り替える。
この切替を可能とする構成としては、例えば４枚のフラットパネルディテクタを回転体に等間隔で取付け、回転体の回転によってフラットパネルディテクタの切り替えを行うことが考えられる。

前記Ｘ線管１４ａ〜１４ｄは本体２０に絶縁体を介してエミッタ２１が設けられ、このエミッタ２１の先端は本体２０内の中間部に臨み、本体２０の他端には絶縁体を介してタングステンターゲット２２が設けられ、本体２０の外側端には冷却ファン２３が配置されている。

前記エミッタ２１に近い箇所に一体的にグリッド電極２４が形成され、エミッタ２１から発生した電子線を絞って前記タングステンターゲット２２に当てるようにしている。電子線がタングステンターゲット２２に当たるとＸ線が発生し、このＸ線は本体２０に形成した窓２５から患者に向けて放出される。

本実施例にあってはＸ線管１４ａ〜１４ｄをＸ線管１４ａと１４ｂを第１の対、Ｘ線管１４ｃと１４ｄを第２の対とする２つの組に分け、夫々の対で３Ｄ画像を得るようにしている。

即ち図３に示すように、Ｘ線管１４ａからのＸ線によって得られた画像を左目で、Ｘ線管１４ｂからのＸ線によって得られた画像を右目で見るようにして平面視の３Ｄ画像が得られる。また、Ｘ線管１４ｃからのＸ線によって得られた画像を左目で、Ｘ線管１４ｄからのＸ線によって得られた画像を右目で見るようにして前記平面視よりも少し斜めから見た３Ｄ画像が得られる。
尚、Ｘ線管１４ａとＸ線管１４ｃで対を構成し、Ｘ線管１４ｂとＸ線管１４ｄで対を構成してもよい。

上記の見る角度を異ならせた２枚の３Ｄ画像により、体内に挿入したカテーテルや内視鏡の先端位置を正確に把握することができる。
そして、更に見る角度を異ならせた３Ｄ画像を得たい場合には、Ｃアーム１１をアームの円弧に沿って移動させて同様の操作を繰り返す。Ｃアーム１１はアームの円弧に沿って移動するためＸ線管１４ａ〜１４ｄと患者との距離は変化しない。

Ｘ線管の数が３本の場合は図４に示すように、Ｘ線管１４ａとＸ線管１４ｂで対を構成し、Ｘ線管１４ｂとＸ線管１４ｃで対を構成する。つまりＸ線管１４ｂを夫々の対に共通のＸ線管とする。

本発明に係るＸ線ナビゲーション装置は、カテーテル治療や内視鏡治療に限らず、ＤＳＡ機能を追加することで、頭部や腹部の欠陥造影にも適用することができる。

１…Ｘ線ナビゲーション装置、２…キャスター、３…ベース、４…コラム、５…水平方向のレール、６…アーム、７…ベッド、８…スライダ、９…ブロック、１０…ガイド、１１…Ｃアーム（アーチ状アーム）、１２…ギヤ、１３…ラック、１４…Ｘ線照射装置、１４ａ〜１４ｄ…Ｘ線管、１５…Ｘ線検知装置、１６…コンピュータ、１７…ディスレイ、２０…Ｘ線管の本体、２１…エミッタ、２２…タングステンターゲット、２３…冷却ファン、２４…グリッド電極、２５…窓。

Claims (3)

1. 体内に挿入されたカテーテルや内視鏡などの治具の位置を検出して表示するＸ線ナビゲーション装置において、このＸ線ナビゲーション装置は患者を支えるベッドと、このベッドを挟んで対向配置されるＸ線照射装置及びＸ線検知装置を備え、前記Ｘ線照射装置及びＸ線検知装置はアーチ状をなすアームに支持され、更に前記Ｘ線照射装置は３本または４本の少なくともＸ線管が等間隔で前記アームに取付けられ、３本の場合は中央のＸ線管と左側のＸ線管の画像から１つの３Ｄ画像が生成され、中央のＸ線管と右側のＸ線管の画像から前記３Ｄ画像とは見る位置が異なる別の３Ｄ画像が生成され、４本の場合は、左側の２本のＸ線管の画像から１つの３Ｄ画像が生成され、右側の２本のＸ線管の画像から前記３Ｄ画像とは見る位置が異なる別の３Ｄ画像が生成されることを特徴とするＸ線ナビゲーション装置。
2. 請求項１に記載のＸ線ナビゲーション装置において、前記アーチ状アームは患者とＸ線管との距離を一定に維持した状態で円弧に沿って移動可能とされていることを特徴とするＸ線ナビゲーション装置。
3. 請求項１に記載のＸ線ナビゲーション装置において、前記Ｘ線検知装置はフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）からなり、このフラットパネルディテクタはＸ線管の数だけ用意され、１つのＸ線管からのＸ線を１枚のフラットパネルディテクタが検知することを特徴とするＸ線ナビゲーション装置。

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