CN102573633B - X射线诊断装置 - Google Patents
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Abstract
为了在小型轻量化的同时实现臂的强度确保,X射线诊断装置具备X射线发生部(1);X射线检测部(2);臂(51),支撑X射线发生部和X射线检测部,具有拱形状;以及至少一个加强部件(301),具有比臂高的弹性系数,具有薄板形状,固定于壁。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及X射线诊断装置。
背景技术
使用X射线诊断装置、MRI装置或X射线CT装置等进行的医用图像诊断技术,随着计算机技术的发展而取得了飞速的进步,已经成为现代医疗中不可缺少的技术。
近年来,X射线诊断伴随着导管插入术的发展,以循环系统领域为中心取得了进步。循环系统诊断用的X射线诊断装置通常包括X射线发生部、X射线检测部、对X射线发生部及X射线检测部进行保持的保持装置、诊视床(顶板)、信号处理部、显示部等。而且,保持装置通过使C形臂或Ω形臂在患者(以下称为被检测体)周围转动、旋转或移动,能够进行最佳的位置、方向上的X射线摄像。
但是,X射线发生部及X射线检测部对置地搭载于圆弧状的C形臂的两端,为了防止不必要的照射而得到正确的图像,需要使X射线中心和检测器中心一致。为此需要提高C形臂的刚性并确保强度,来防止因挠曲引起的位置偏离,但是由于近年来对装置的小型化、轻量化的需求,确保必要的刚性变难。
近年来,对于X射线诊断装置,小型化、轻量化的需求也在变大。此外,还有为了降低将C形臂直立的状态下的上下方向的高度而使C形臂的厚度变薄的要求。这里所说的厚度是指C形臂的前面(朝向面对等中心(isocenter)的面)和背面(与前面相反一侧的面)之间的长度,该厚度越薄则越能促进包括C形臂的装置整体的省尺寸化。
为满足这样的需求,对C形臂的材质和尺寸进行了各种研究,但是现有的C形臂是用铝的挤压成型品、或者将钢材弯折并焊接加工的单一材料的一体构件来制作的,由于这些部件的物理性能值,难以确保必要的刚性和强度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-86836号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于,在实现小型轻量化的同时实现臂的强度确保。
用于解决技术问题的技术手段
X射线诊断装置具备:X射线发生部;X射线检测部;臂,支撑所述X射线发生部和所述X射线检测部,具有拱形状;以及至少一个加强部件,具有比所述臂高的弹性系数,具有薄板形状,固定于所述臂。
发明效果
在实现小型轻量化的同时实现臂的强度确保。
附图说明
图1是本实施方式的X射线诊断装置的外观图。
图2是本实施方式的X射线诊断装置的外观图。
图3是图1的C形臂的横截面图。
图4是以往的C形臂的横截面图。
图5是图1的C形臂的侧视图。
图6是表示针对图1的C形臂的加强部件的固定方法的一例的图。
图7是表示针对图1的C形臂的加强部件的固定方法的其他例的图。
图8是表示针对图1的C形臂的加强部件的固定方法的其他例的图。
图9是表示针对图1的C形臂的加强部件的固定方法的其他例的图。
图10是表示针对图1的C形臂安装的加强部件的范围的一例的图。
图11是表示对图1的C形臂安装的加强部件的范围的其他例的图。
图12是表示对图1的C形臂安装的加强部件的范围的其他例的图。
图13是表示对图1的C形臂安装的加强部件的范围的其他例的图。
图14表示通过图1的支架对C形臂在其背面侧进行支撑的方式的构造的截面图。
图15是表示对与图14的结构对应的C形臂从其内侧面和侧面进行加强的加强部件的C形臂的横截面图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。
如图1、图2所示,地面回转臂54以一端绕着大致铅垂的第一旋转轴Z1自由回转(d)的方式设置在地面59之上。第一旋转轴Z1是铅垂轴,与水平的基准线BL正交。另外,在摄像时,以被检测体150的体轴与基准线BL大致一致的方式,将被检测体150设置在顶板17之上。此外,基准线BL与顶板17的中心线大致一致。顶板17能够沿着与基准线BL平行的长边方向移动地设置在诊视床18上。第一旋转轴Z1在顶板17的长边方向的可动范围MR内与基准线BL相交。即,地面回转臂54设置在顶板17的长边方向的可动范围MR内。
在地面回转臂54的另一端支撑有支架53,该支架53能够绕着大致铅垂的第二旋转轴Z2自由旋转(c)。在支架53上支撑有臂保持架52,该臂保持架52能够绕着大致水平的第三旋转轴(C形臂水平旋转轴)Z3自由旋转(b)。在臂保持架52上支撑有C形臂51,该C形臂51能够绕着与C形臂水平旋转轴Z3正交的大致水平的第四旋转轴(滑动旋转轴)Z4自由滑动旋转(a)。C形臂51具有拱形状。典型地,C形臂51具有C字形状。将C形臂51位于中心侧的面称为内侧面或前面。
在C形臂51的一端搭载有具有X射线管的X射线发生部1,在C形臂51的另一端典型地搭载有具有排列成2维状的多个X射线检测半导体元件的X射线检测部(通称为flat panel detector(FPD:平板检测器)2。
从X射线发生部1的X射线焦点和X射线检测部2的检测面中心通过的摄像轴SA(Z5)被设计为与C形臂水平旋转轴Z3和滑动旋转轴Z4在一个点相交。众所周知,不管C形臂51要绕着C形臂水平旋转轴Z3旋转,还是C形臂51要绕着滑动旋转轴Z4旋转,还是地面回转臂54要绕着第一旋转轴Z1回转,只要支架53不绕着第二旋转轴Z2旋转,该交点的绝对坐标(摄像室坐标系上的位置)就不会发生位移,所以通常被称作等中心IS。
如图1所示那样设计成,当支架53绕着第二旋转轴Z2的旋转角为基准角度(0°)、C形臂51处于重叠在地面回转臂54之上而成为折叠为最小的姿势时,该等中心位于地面回转臂54的第一旋转轴Z1之上,换言之,摄像轴SA(Z5)、C形臂水平旋转轴Z3、以及滑动旋转轴Z4在该等中心处与地面回转臂54的第一旋转轴Z1相交。即,综合决定地面回转臂54的长度、支架53的大小、臂保持架52的大小、以及C类C形臂51的半径,以使地面回转臂54的第一旋转轴Z1和支架53的第二旋转轴Z2的距离,与支架53的第二旋转轴Z2和等中心IS的距离相同。
C形臂51具备用于实现圆弧方向的滑动动作的支撑引导机构。C形臂51以比钢材还轻量、且弹性系数较高的铝合金或镁合金为素材制造而成。
当C类C形臂51绕着C形臂水平旋转轴Z3的旋转角是基准角度(0°)、且C类C形臂51绕着滑动旋转轴Z4的旋转角是基准角度(0°)、从而该摄像轴SA(Z5)位于铅垂方向时,在支架53绕着上述第二旋转轴Z2的旋转角是基准角度(0°)的状况下,摄像轴SA(Z5)与地面回转臂54的第一旋转轴Z1大致一致。
图3是实施方式的C形臂51的截面图。C形臂51例如由铝合金的挤压件形成为圆弧状,为了支持绕着滑动旋转轴Z4的滑动旋转(a)而形成有支撑轨道20。该支撑轨道20成为被臂保持架52从两侧夹持的姿态。
在C形臂51上通过粘接剂或螺旋夹或其两者固定有形成为薄板形状的加强部件301、302、303。由加强部件301、302、303加强的C形臂51在确保与未被进行该加强的仅由铝合金构成的C形臂同等的弹性系数的同时,与未被进行该加强的仅由铝合金构成的C形臂相比,能够实现轻量且小型。
加强部件301、302、303具有比C形臂51更高的纵向弹性系数。加强部件301、302、303与C形臂51相比,每单位体积的质量较低。加强部件301、302、303利用碳纤维强化树脂(CFRP)或玻璃纤维强化树脂(GFRP)来制造。
如图3、图5所示,加强部件301固定于C形臂51的内侧面(前面)。C形臂51的内侧面是指C形臂51的圆弧中心侧的面。加强部件302、303固定于C形臂51的外侧面(背面)。
如图7所示,加强部件301、302、303粘贴在C形臂51的表面。如图6所示,加强部件301、302、303也可以嵌入在C形臂51的凹部中。加强部件301、302、303也可以埋入C形臂51的内部。加强部件301、302、303也可以夹入被多层化的C形臂51的层间。如图8、图9所示,加强部件301也可以设置成以覆盖内侧面到侧面一部分的方式覆盖C形臂51。
如图10、图11所示,加强部件301典型地为,从X射线检测部2和C形臂51的中心之间的位置起,设置到作为重量物的X射线发生部1的正下方位置为止。另外,如图12所示,加强部件301至少设置在包含应力最大的C形臂51中心在内的C形臂51的一部分上。此外如图13所示,加强部件301也可以由纵列连结的多个加强片301-1、301-2、…301-n构成。
另外,如图14所示,存在C形臂51在其背面具有由臂保持架52通过辊521~524而被支撑的结构511的情况。这种情况下,加强部件无法设置在C形臂51的背面。如图15所示,加强部件304、305设置在C形臂51的侧面。
C形臂51的前面是朝向等中心的面,背面是其相反侧的面。在背面形成有用于收纳用于使C形臂51绕着滑动旋转轴Z4旋转的驱动带(未图示)的凹轨道,所以碳素纤维强化材料301、302、303以不与凹轨道及驱动带干涉的方式安装。
例如将CFRP(碳纤维强化树脂)的关于刚性、强度的物理性质值视为纵向弹性系数为铝的约5倍以上,拉伸强度为10倍以上。因此,即使是局部地使用了碳素纤维强化材料30,通过粘接或压入、螺合等使其密接而一体化,从而能够实现C形臂51整体的刚性、强度提高。
由此,与仅使用单一的铝合成基材的情况相比,提高了C形臂的强度,能够减小前面和背面之间的长度即厚度,所以能够实现比以往小型、轻量化的C形臂形保持装置。图4所示的现有的C形臂,其厚度越薄,则刚性越差,容易产生挠曲和变形。
C形臂具有用来实现圆弧方向的滑动动作的支撑引导机构。对于作用在C形臂支撑引导部分的接触面压而言,以CFRP为代表的纤维强化型复合树脂材料的一般的物理性质比基材弱,所以接触面需要使用金属或工程塑料这样的容许面压较高的材料,存在不能使用碳素纤维强化材料的制约。因此,在该实施方式中,在以铝或钢材为基材形成的C形臂上,对于支撑引导部分的形成面以外的面贴附了碳素纤维强化材料。由此,能够在使C形臂省尺寸化的同时提高刚性,能够实现比以往更小型、轻量化的X射线诊断装置。
在以上说明的该实施方式中,为了在减少C形臂51的挠曲(刚性提高)的同时提高强度,对于C形臂51的基材即铝或钢材,组合使用纵向弹性系数(杨氏模量)更高的材料,通过贴附或螺合等作为结构体而一体化。通过使用纵向弹性系数(杨氏模量)较高的材料、例如碳纤维强化树脂(CFRP)等材料,能够实现比基材更高的强度、刚性,能够提高作为C形臂整体的结构体的刚性、强度。因此,能够在确保强度的同时,缩小C形臂的截面积,能够实现C形臂的小型、轻量化。
以上说明了本发明的实施方式,但是上述实施方式只是作为例子提示的,不意欲限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨内,包含在权利要求的范围所记载的发明及其等同范围内。
Claims (14)
1.一种X射线诊断装置,具备:
X射线发生部;
X射线检测部;
臂,支撑所述X射线发生部和所述X射线检测部,具有拱形状;以及
至少一个加强部件,具有比所述臂高的弹性系数,具有薄板形状,以不将所述臂的整体包围的方式固定于所述臂,
所述加强部件固定于所述臂的内侧面。
2.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件从所述X射线检测部与所述臂的中心之间的位置起,设置到所述X射线发生部的正下方位置为止。
3.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件设置在所述臂的内侧面和所述臂的外侧面。
4.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件设置在所述臂的内侧面和所述臂的侧面。
5.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件安装在所述臂的表面。
6.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件嵌入在所述臂的凹部中。
7.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件埋入所述臂。
8.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件从内侧面到侧面一部分地覆盖所述臂。
9.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件通过粘接剂固定于所述臂。
10.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件通过螺栓固定于所述臂。
11.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件由碳纤维强化树脂或玻璃纤维强化树脂形成,所述臂由铝合金或镁合金形成。
12.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述加强部件具有比所述臂高的纵向弹性系数。
13.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,
所述臂具有C形状。
14.如权利要求1所述的X射线诊断装置,其特征在于,还具备:
第一支撑部,将所述臂支撑成旋转自由;
第二支撑部,将所述第一支撑部支撑成旋转自由;以及
地面支撑部,将所述第二支撑部支撑成回转自由。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160803 Address after: Japan Tochigi Patentee after: Toshiba Medical System Co., Ltd. Address before: Tokyo, Japan, Japan Patentee before: Toshiba Corp Patentee before: Toshiba Medical System Co., Ltd. |