JP2005013490A - C-arm type x-ray equipment - Google Patents

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嘉章 三浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily reproduce an imaging position and direction in a simple constitution. <P>SOLUTION: A C-arm 25 is so retained by a retainer 26 as to move in respective directions of arrows A, B, C, D and E and, when recording X-ray images by moving and setting the C-arm in a desired position and direction, movements (positions) in the respective directions are detected by a position detector and recorded along with the images. When the recorded X-ray images are read, the position data are also read and compared with position data obtained when moving the C-arm, and when they are agreed in one moving direction, an electromagnetic lock device moves to lock the movement in all the moving directions of the arrows A, B, C, D and E, so that the X-ray images in the positions and directions perfectly agreed with the case when recording the X-ray images in the last time can be obtained, in the locked state. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、X線による透視や撮影を行うX線撮像装置に関し、とくに外科手術室において手術支援のために使用される、いわゆるCアーム形X線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、外科手術室において手術支援のために使用されるX線透視およびX線撮影可能なX線撮像装置として、C型アームの両端にそれぞれX線発生装置とX線受像装置とが固定されたX線撮像装置が知られている。このC型アームを用いたX線撮像装置は、JISではCアーム形X線装置と呼ばれている。
【0003】
このCアーム形X線装置では、下記の特許文献1に示されるように、C型アームの円弧に沿ってC型アーム自体が移動可能で、かつC型アームの鉛直軸および水平軸方向での位置およびそれら各軸周りの角度が調整可能となっていて、被検体(手術を受ける患者)に対するX線画像が、あらゆる位置(高さ方向および水平方向)で、あらゆる方向(鉛直軸周りの方向および互いに直交する2つの水平軸周りでの方向)から取得可能となっており、これにより、種々の部位に対してなされる多様な手術を有効に支援することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−43994公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のCアーム形X線装置では、X線撮像の方向・位置をあらゆるものにすることができて実際のいかなる手術にも有効に対応できる反面、その撮像方向・位置の再現性がないため、一度ある位置・方向で撮像した後、その位置・方向を変え、さらに再び同じ位置・方向に戻そうとする場合に、同じ位置・方向とすることが難しいという問題があった。そのため、手術の進行に応じて撮像位置・方向を変化させていった後、最初の位置・方向に戻って、同じ位置・方向からの画像を再度得て、先の同位置・方向からの画像と比較するような場合に困難をきたしていた。
【0006】
この発明は、上記に鑑み、簡単な構成で容易に、撮像位置・方向を再現できるよう改善したCアーム形X線装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明によるCアーム形X線装置においては、X線発生装置と、X線受像装置と、これらX線発生装置とX線受像装置とが対向するようその両端において固定されているC型アームと、このC型アームを種々の方向に動かすことができるよう保持する保持装置と、各々の動き方向での位置を検出して位置データを得る位置検出器と、各々の動き方向での動きをロックする電磁ロック装置と、上記C型アームを所望の位置および方向とした状態で得たX線画像とともにそのときの位置データを記録する記録装置と、該記録装置からX線画像を読み出すときに同時に読み出した位置データと現在の位置データとを比較して両者が一致したときに電磁ロック装置を作動させることを各動き方向のすべてにおいて行う制御装置とが備えられることが特徴となっている。
【0008】
C型アームは、種々の方向において自由に動かすことができるようになっており、このようにして動かすことによって、望む方向・位置でX線画像を得ることができる。そして、その各動き方向での位置(角度も含む)は位置検出器によってそれぞれ検出され、その位置データが出力されるようになっている。上記のように望む方向・位置でX画像を得てこれを記録するとき、同時にそのときの位置データも記録される。この記録されたX線画像を読み出すと同時に位置データも読み出される。読み出された位置データは、現に位置検出器によって検出された位置データと比較され、両者が一致したときに電磁ロック装置が作動させられる。そのため、C型アームを動かして撮像方向・位置をセットしようとするときに、ある動き方向において位置データの一致が見られるとその方向での動きがロックされる。すべての動き方向においてこのような位置データ比較とそれに基づいた動きのロックがなされるので、記録画像と完全に一致した方向・位置で再びX線画像を得ることが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1はこの発明の実施の形態を示す。この図1において、被検者10は手術台(天板)11に横たえられており、この被検者10を挟むようにX線発生装置であるX線管21と、X線受像装置たるイメージインテンシファイア22およびTVカメラ23とが対向配置される。ここでTVカメラ23は撮像管やCCDカメラなどからなる。入射したX線透過像がイメージインテンシファイア22により変換されて光学像として出力され、この光学像がTVカメラ23によって映像信号に変換される。
【0010】
X線管21はC型アーム25の一端に、イメージインテンシファイア22およびTVカメラ23は他端にそれぞれ固定されている。C型アーム25は保持装置26によって保持され、この保持装置26はスタンド27に取り付けられている。このスタンド27にはキャスターが取り付けられて手術室などの床上で移動可能とされているが、ストッパによって床上の所望の位置で固定されるようになっている。
【0011】
C型アーム25は、保持装置26によって、スタンド27に対して、矢印で示すように種々の方向および位置に移動可能とされている。まず、矢印Aに示すように上下動可能とされて鉛直軸方向の位置(高さ)が調整できるようになっており、また鉛直軸周りの回転方向(矢印B)での方向調整が可能である。さらに、水平軸方向(矢印C)での位置調整ができるとともに、その水平軸周りの回転方向(矢印D)での方向調整ができるようにされている。また、C型アーム25はその円弧方向(矢印E)で移動可能に保持されていて矢印E方向に回転できるようになっている。つまり、矢印D方向で角度が決められた平面内で矢印Eに示すような回転方向の動きが可能となっている。
【0012】
これらの各方向の動きを可能とするために図示しないが、保持装置26には、矢印A方向についての上下動機構、矢印B方向についての鉛直軸周り回転機構、矢印C方向についての左右動機構、矢印D方向についての水平軸周り回転機構、および矢印E方向についてのアーム円弧方向回転機構が備えられている。これらの各機構は機械的な機構であって各方向での動きを手動で自由に行えるようになっている。
【0013】
そして、これらの各機構には、図2に示すように、それぞれ、ポテンショメータなどの位置検出器と、可動部を特定の位置・方向(角度)で固定する電磁ロック装置とが備えられている。すなわち、上下動機構40にはA方向の位置を検出する位置検出器41とA方向で固定する電磁ロック装置42とが備えられ、鉛直軸周り回転機構50には、B方向の位置(角度)を検出する位置検出器51と、B方向で固定する電磁ロック装置52とが備えられている。さらに左右動機構60にはC方向の位置を検出する位置検出器61とC方向で固定する電磁ロック装置62とが備えられ、水平軸周り回転機構70には、D方向の位置(角度)を検出する位置検出器71と、D方向で固定する電磁ロック装置72とが備えられ、アーム円弧方向回転機構80にはE方向の位置(角度)を検出する位置検出器81とE方向で固定する電磁ロック装置82とが備えられている。
【0014】
スタンド27内には、X線管21に高電圧電力を供給する電源装置が納められているともに、図2に示す撮像回路24や制御装置30、表示装置32、記録装置33などが収められている。イメージインテンシファイア22、TVカメラ23および撮像回路24から得られた映像信号は制御装置30を経て表示装置32に送られ、別の筐体に搭載された画像モニター装置31によりX線透視像などが表示される。
【0015】
手術を行う医師は、その手術のために最も適切な位置・方向から所望の部位についてのX線画像が得られるようにC型アーム25を各方向に動かして、撮像方向・位置を定める。このときのX線透視像が画像モニター装置31に現れるので、これを観察しながら手術を行っていくことができる。また、医師の必要に応じてそのX線画像を撮影して記録装置33に記録することもできる。この記録装置33はハードディスク記録装置や、光磁気ディスク装置などのリムーバブルな媒体を用いた記録装置などからなる。
【0016】
このようにX線画像を記録するとき、撮像方向・位置を表わす位置データもその画像に添付されて記録される。すなわち、上記のようにC型アーム25の方向・位置を定めたとき、その各方向・位置を表わす位置信号が位置検出器41、51、61、71および81より制御装置30に送られてきており、これらの位置データがX線画像とともに記録される。
【0017】
手術が進行して撮像方向・位置を順次変化させていった後で、再び同じ撮像方向・位置での画像を観察する必要が生じた場合には、記録装置33に記録されていた画像を読み出して画像モニター装置31で表示させる。すると、その画像を撮影した方向・位置に関する位置データも読み出されて制御装置30に取り込まれる。
【0018】
この状態で医師等がC型アーム25を手動により各方向に動かすと、そのときの各位置が位置検出器41、51、61、71、81によって検出されて位置信号が制御装置30に送られる。制御装置30では、この検出された位置データと上記の読み出した位置データとを比較し、両者が一致したとき電磁ロック装置42、…に指令を送りその機構をロックさせる。たとえばE方向に動かしている場合、位置検出器81から出力されるその時点のE方向位置信号がE方向の記録データと一致したときに、電磁ロック装置82に指令が送られてアーム円弧方向回転機構80のロックがなされ、E方向での動きが固定され、以降、そのE方向では手動で動かすことができなくなる。こうして順次各方向での移動およびロックを行い、すべての動き方向でロックがなされるなら、そのロックされた撮像方向・位置は、先に記録した画像を撮影した方向・位置と完全に一致することになる。そのため、まったく同じ方向・位置でX線画像を得ることができるので、先に撮像した画像との有益な比較を行うことが可能となる。
【0019】
なお、上記において、X線受像装置としてイメージインテンシファイア22とTVカメラ23とを組み合わせたものを用いたが、いわゆるFPD(フラットパネルディテクタ)と呼ばれる、X線透過像を直接電気的な画像信号に変換する半導体X線検出器を用いることもできる。また、C型アーム25の保持装置26の構成や、可動型のスタンド27に取り付けられている点や、画像モニター装置31が別筐体に搭載されている構成なども限定されない。その他の構成についても種々に変更可能である。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のCアーム形X線装置によれば、各方向での動きを可能とする機構のそれぞれに位置検出器と電磁ロック装置とを備えるという簡単な構成で、先に記録したX線画像と同じ撮影方向・位置を再現して、同じ撮影方向・位置でのX線画像を容易に得ることができる。そのため、2つのX線画像を比較する際に、その撮影方向・位置の同一性が確保されることになるので、医学的に意味のある有益な比較が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の外観を示す概略正面図。
【図2】同実施形態の信号系統を示すブロック図。
【符号の説明】
10 被検者
11 手術台
21 X線管
22 イメージインテンシファイア
23 TVカメラ
24 撮像回路
25 C型アーム
26 保持装置
27 スタンド
30 制御装置
31 画像モニター装置
32 表示装置
33 記録装置
40 上下動機構
41 上下方向の位置検出器
42 上下方向の電磁ロック装置
50 鉛直軸周り回転機構
51 鉛直軸周りの位置(角度)検出器
52 鉛直軸周りの電磁ロック装置
60 左右動機構
61 左右方向の位置検出器
62 左右方向の電磁ロック装置
70 水平軸周り回転機構
71 水平軸周りの位置(角度)検出器
72 水平軸周りの電磁ロック装置
80 アーム円弧方向回転機構
81 アーム円弧方向の位置(角度)検出器
82 アーム円弧方向の電磁ロック装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray imaging apparatus that performs X-ray fluoroscopy and imaging, and more particularly to a so-called C-arm X-ray apparatus that is used for surgical support in a surgical operating room.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an X-ray imaging apparatus capable of X-ray fluoroscopy and X-ray imaging used for surgical support in a surgical operating room, an X-ray generator and an X-ray image receiving apparatus are respectively fixed to both ends of a C-arm. An X-ray imaging apparatus is known. The X-ray imaging apparatus using the C-arm is called a C-arm X-ray apparatus in JIS.
[0003]
In this C-arm type X-ray apparatus, as shown in Patent Document 1 below, the C-type arm itself can move along the arc of the C-type arm, and in the vertical and horizontal axis directions of the C-type arm. The position and the angle around each axis can be adjusted, and the X-ray image of the subject (the patient undergoing surgery) can be adjusted in any direction (height direction and horizontal direction) in any direction (direction around the vertical axis). And directions around two horizontal axes orthogonal to each other), thereby effectively supporting various operations performed on various parts.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-43994
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional C-arm type X-ray apparatus, the direction and position of X-ray imaging can be made variously and can effectively cope with any actual operation, but there is no reproducibility of the imaging direction and position. Therefore, there is a problem that it is difficult to change the position / direction after taking an image at a certain position / direction and then return to the same position / direction again. Therefore, after changing the imaging position / direction according to the progress of the operation, the image is returned to the initial position / direction, and the image from the same position / direction is obtained again, and the image from the previous same position / direction is obtained. It was difficult to compare with.
[0006]
In view of the above, an object of the present invention is to provide an improved C-arm X-ray apparatus that can easily reproduce the imaging position and direction with a simple configuration.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the C-arm type X-ray apparatus according to the present invention, the X-ray generator, the X-ray receiver, and the X-ray receiver and the X-ray receiver are opposed to each other at both ends. A fixed C-arm, a holding device that holds the C-arm so that the C-arm can be moved in various directions, a position detector that detects position in each movement direction and obtains position data, An electromagnetic lock device that locks the movement in the direction of movement of the image, a recording device that records the position data together with the X-ray image obtained with the C-arm in the desired position and direction, and the recording device When the X-ray image is read out, the position data read at the same time is compared with the current position data, and the electromagnetic lock device is operated in all the movement directions when they match. The device and is provided is a feature.
[0008]
The C-arm can be freely moved in various directions. By moving in this way, an X-ray image can be obtained in a desired direction and position. The position (including the angle) in each movement direction is detected by a position detector, and the position data is output. When the X image is obtained and recorded in the desired direction / position as described above, the position data at that time is also recorded. The position data is read simultaneously with reading the recorded X-ray image. The read position data is compared with the position data actually detected by the position detector, and the electromagnetic lock device is activated when they match. For this reason, when an attempt is made to set the imaging direction and position by moving the C-arm, if the position data matches in a certain movement direction, the movement in that direction is locked. Since such position data comparison and movement lock based on the position data comparison are performed in all the movement directions, it is possible to obtain an X-ray image again in the direction and position completely coincident with the recorded image.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a subject 10 is laid on an operating table (top plate) 11, and an X-ray tube 21 that is an X-ray generator and an image that is an X-ray image receiver so as to sandwich the subject 10. The intensifier 22 and the TV camera 23 are arranged to face each other. Here, the TV camera 23 includes an image pickup tube, a CCD camera, and the like. The incident X-ray transmission image is converted by the image intensifier 22 and output as an optical image, and this optical image is converted into a video signal by the TV camera 23.
[0010]
The X-ray tube 21 is fixed to one end of the C-shaped arm 25, and the image intensifier 22 and the TV camera 23 are fixed to the other end. The C-arm 25 is held by a holding device 26, and this holding device 26 is attached to a stand 27. A caster is attached to the stand 27 so as to be movable on the floor of an operating room or the like, but is fixed at a desired position on the floor by a stopper.
[0011]
The C-arm 25 can be moved in various directions and positions by the holding device 26 with respect to the stand 27 as indicated by arrows. First, as shown by the arrow A, it can be moved up and down so that the position (height) in the vertical axis direction can be adjusted, and the direction in the rotational direction around the vertical axis (arrow B) can be adjusted. is there. Further, the position adjustment in the horizontal axis direction (arrow C) can be performed, and the direction adjustment in the rotation direction (arrow D) around the horizontal axis can be performed. The C-arm 25 is held so as to be movable in the arc direction (arrow E) and can rotate in the arrow E direction. That is, movement in the rotational direction as indicated by the arrow E is possible in a plane whose angle is determined in the direction of the arrow D.
[0012]
Although not shown in order to enable movement in each of these directions, the holding device 26 includes a vertical movement mechanism in the direction of arrow A, a rotation mechanism around the vertical axis in the direction of arrow B, and a horizontal movement mechanism in the direction of arrow C. , A rotation mechanism around the horizontal axis in the direction of arrow D, and an arm arc direction rotation mechanism in the direction of arrow E. Each of these mechanisms is a mechanical mechanism and can freely move manually in each direction.
[0013]
As shown in FIG. 2, each of these mechanisms is provided with a position detector such as a potentiometer and an electromagnetic lock device that fixes the movable part at a specific position and direction (angle). That is, the vertical movement mechanism 40 is provided with a position detector 41 that detects the position in the A direction and an electromagnetic lock device 42 that is fixed in the A direction, and the rotation mechanism 50 around the vertical axis has a position (angle) in the B direction. Is provided, and a position detector 51 for detecting the electromagnetic wave and an electromagnetic lock device 52 for fixing in the B direction are provided. Further, the left-right movement mechanism 60 is provided with a position detector 61 that detects the position in the C direction and an electromagnetic lock device 62 that is fixed in the C direction. The rotation mechanism 70 around the horizontal axis has a position (angle) in the D direction. A position detector 71 for detecting and an electromagnetic lock device 72 for fixing in the D direction are provided, and the arm arc direction rotating mechanism 80 is fixed in the E direction with a position detector 81 for detecting a position (angle) in the E direction. An electromagnetic lock device 82 is provided.
[0014]
In the stand 27, a power supply device for supplying high voltage power to the X-ray tube 21 is housed, and an imaging circuit 24, a control device 30, a display device 32, a recording device 33 and the like shown in FIG. Yes. Video signals obtained from the image intensifier 22, the TV camera 23, and the image pickup circuit 24 are sent to the display device 32 through the control device 30, and an X-ray fluoroscopic image or the like is transmitted by the image monitor device 31 mounted in another housing. Is displayed.
[0015]
A doctor who performs the operation moves the C-arm 25 in each direction so as to obtain an X-ray image of a desired part from the most appropriate position and direction for the operation, and determines the imaging direction and position. The X-ray fluoroscopic image at this time appears on the image monitor device 31, so that the operation can be performed while observing this. Further, the X-ray image can be taken and recorded in the recording device 33 as required by the doctor. The recording device 33 includes a hard disk recording device, a recording device using a removable medium such as a magneto-optical disk device, and the like.
[0016]
When an X-ray image is recorded in this way, position data representing the imaging direction / position is also attached to the image and recorded. That is, when the direction and position of the C-arm 25 are determined as described above, position signals representing the respective directions and positions are sent from the position detectors 41, 51, 61, 71 and 81 to the control device 30. These position data are recorded together with the X-ray image.
[0017]
When it becomes necessary to observe the image in the same imaging direction / position again after the operation has progressed and the imaging direction / position has been changed sequentially, the image recorded in the recording device 33 is read out. Display on the image monitor device 31. Then, position data relating to the direction and position where the image was taken is also read and taken into the control device 30.
[0018]
When a doctor or the like manually moves the C-arm 25 in each direction in this state, each position at that time is detected by the position detectors 41, 51, 61, 71, 81 and a position signal is sent to the control device 30. . The control device 30 compares the detected position data with the read position data, and when they match, sends a command to the electromagnetic locking devices 42,... To lock the mechanism. For example, when moving in the E direction, when the current E direction position signal output from the position detector 81 matches the E direction recording data, a command is sent to the electromagnetic lock device 82 to rotate the arm in the arc direction. The mechanism 80 is locked and the movement in the E direction is fixed. Thereafter, the mechanism 80 cannot be manually moved in the E direction. In this way, if the movement and lock are sequentially performed in each direction, and the lock is made in all the movement directions, the locked image pickup direction / position must completely match the direction / position in which the previously recorded image was taken. become. Therefore, since X-ray images can be obtained in exactly the same direction and position, it is possible to make a useful comparison with the previously captured image.
[0019]
In the above, a combination of the image intensifier 22 and the TV camera 23 is used as the X-ray image receiving apparatus. However, an X-ray transmission image called a so-called FPD (flat panel detector) is directly converted into an electrical image signal. It is also possible to use a semiconductor X-ray detector that converts to X. Further, the configuration of the holding device 26 of the C-arm 25, the point attached to the movable stand 27, the configuration in which the image monitor device 31 is mounted in a separate housing, and the like are not limited. Other configurations can be variously changed.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the C-arm type X-ray apparatus of the present invention, the simple structure of including the position detector and the electromagnetic lock device in each of the mechanisms capable of moving in each direction, The same imaging direction and position as the recorded X-ray image can be reproduced and an X-ray image in the same imaging direction and position can be easily obtained. For this reason, when two X-ray images are compared, the same imaging direction and position are ensured, so that medically meaningful and useful comparison is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing the appearance of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a signal system of the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Subject 11 Operating table 21 X-ray tube 22 Image intensifier 23 TV camera 24 Imaging circuit 25 C type arm 26 Holding device 27 Stand 30 Control device 31 Image monitor device 32 Display device 33 Recording device 40 Vertical movement mechanism 41 Up and down Position detector 42 in the vertical direction Electromagnetic lock device 50 in the vertical direction Rotating mechanism 51 around the vertical axis 51 Position (angle) detector around the vertical axis 52 Electromagnetic lock device 60 around the vertical axis Left and right movement mechanism 61 Position detector 62 in the left and right direction Directional electromagnetic locking device 70 Horizontal axis rotation mechanism 71 Horizontal axis position (angle) detector 72 Horizontal axis electromagnetic locking device 80 Arm arc direction rotation mechanism 81 Arm arc direction position (angle) detector 82 Arm arc Directional electromagnetic lock device

Claims (1)

X線発生装置と、X線受像装置と、これらX線発生装置とX線受像装置とが対向するようその両端において固定されているC型アームと、このC型アームを種々の方向に動かすことができるよう保持する保持装置と、各々の動き方向での位置を検出して位置データを得る位置検出器と、各々の動き方向での動きをロックする電磁ロック装置と、上記C型アームを所望の位置および方向とした状態で得たX線画像とともにそのときの位置データを記録する記録装置と、該記録装置からX線画像を読み出すときに同時に読み出した位置データと現在の位置データとを比較して両者が一致したときに電磁ロック装置を作動させることを各動き方向のすべてにおいて行う制御装置とを備えることを特徴とするCアーム形X線装置。An X-ray generator, an X-ray receiver, a C-arm fixed at both ends so that the X-ray generator and the X-ray receiver face each other, and moving the C-arm in various directions Desired holding device, position detector for detecting position in each movement direction to obtain position data, electromagnetic lock device for locking movement in each movement direction, and C-arm Compares the recording device that records the X-ray image obtained in the position and direction with the position data at that time, and the position data read simultaneously when reading the X-ray image from the recording device with the current position data A C-arm X-ray apparatus, comprising: a control device that operates the electromagnetic locking device in all the movement directions when the two coincide with each other.
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