JP2005245560A - テーブルシステムおよびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送力の余裕が適切なテーブルシステムおよびそのようなテーブルシステムを有するＸ線ＣＴ装置を実現する。
【解決手段】 基台とこの基台から水平方向に繰り出し可能な天板とこの天板を水平方向に繰り出す繰り出し手段とを有するテーブルシステムであって、繰り出し手段は、基台の天板繰り出し側の端部に天板（１０２）の下面に接触するように設けられた回転軸位置が固定の駆動ローラ（２０２）と、駆動ローラの軸と同心の回転軸を有するベース部材（２００）と、ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側に設けられ天板の下面が接触可能なローラ（２０４）と、ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側とは反対側に設けられベース部材の回転のモーメントを検出する検出手段（２０８）と、検出手段の検出信号
に基づいて駆動ローラの回転力を制御する制御手段とを有する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、テーブルシステム（ｔａｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ）およびＸ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、とくに、基台から水平方向に繰り出される天板を有するテーブルシステム、および、そのようなテーブルシステムを有するＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置では、撮影の対象すなわち患者を横たえて支持するテーブルシステムが用いられる。テーブルシステムは、天板を基台から水平方向に繰り出し患者を撮影空間に搬入するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１０８８６１号公報（第３−４頁、図１）

上記のようなテーブルシステムでは、天板の繰り出し量が増すにつれて天板のオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）荷重が増大するため、搬送抵抗が大きくなる。予想される最大荷重の下での搬送抵抗に打ち勝って円滑な搬送が可能なように、搬送力をあらかじめ大きくしておくと、体重が軽い患者については搬送力の余裕がありすぎて安全上の問題が生じる。

そこで、本発明の課題は、搬送力の余裕が適切なテーブルシステムおよびそのようなテーブルシステムを有するＸ線ＣＴ装置を実現することである。

（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、基台とこの基台から水平方向に繰り出し可能な天板とこの天板を水平方向に繰り出す繰り出し手段とを有するテーブルシステムであって、前記繰り出し手段は、前記基台の天板繰り出し側の端部に前記天板の下面に接触するように設けられた回転軸位置が固定の駆動ローラと、前記駆動ローラの軸と同心の回転軸を有するベース部材と、前記ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側に設けられ前記天板の下面が接触可能なローラと、前記ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側とは反対側に設けられベース部材の回転のモーメントを検出する検出手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動ローラの回転力を制御する制御手段と、を具備することを特徴とするテーブルシステムである。

（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、テーブルシステムに搭載されて撮影空間に搬入された対象をＸ線でスキャンして得られる複数ビューの投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記テーブルシステムは基台とこの基台から水平方向に繰り出し可能な天板とこの天板を水平方向に繰り出す繰り出し手段とを有し、前記繰り出し手段は、前記基台の天板繰り出し側の端部に前記天板の下面が接触するように設けられた回転軸位置が固定の駆動ローラと、前記駆動ローラの軸と同心の回転軸を有するベース部材と、前記ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側に設けられ前記天板の下面が接触可能なローラと、前記ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側とは反対側に設けられベース部材の回転のモーメントを検出する検出手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動ローラの回転力を制御する制御手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

前記検出手段はロードセルを有することが、回転のモーメントを適切に検出する点で好ましい。前記ローラには荷重による前記天板の下降によってその下面が接触することが、荷重が軽いときの搬送力の余裕を適切にする点で好ましい。前記ベース部材は前記駆動ローラに回転力を与えるモータを備えることが、駆動ローラを適切に駆動する点で好ましい。

上記各観点での発明では、天板の繰り出し手段が、基台の天板繰り出し側の端部に天板の下面に接触するように設けられた回転軸位置が固定の駆動ローラと、駆動ローラの軸と同心の回転軸を有するベース部材と、ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側に設けられ天板の下面が接触可能なローラと、ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側とは反対側に設けられベース部材の回転のモーメントを検出する検出手段と、検出手段の検出信号に基づいて前記駆動ローラの回転力を制御する制御手段とを具備するので、搬送力の余裕が適切なテーブルシステムおよびそのようなテーブルシステムを有するＸ線ＣＴ装置を実現することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。また、本装置の構成の一部によって、テーブルシステムに関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、テーブルシステム（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）Ｘ線となるように成形（コリメーション： ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）され、Ｘ線検出器２４に照射される。Ｘ線検出器２４は、Ｘ線ビームの広がりに合わせてアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された多数の検出素子を有する。Ｘ線検出器２４の構成については後にあらためて説明する。

Ｘ線管２０とＸ線検出器２４の間の空間には、撮影の対象がテーブルシステム１００に搭載されて搬入される。テーブルシステム１００は、本発明におけるテーブルシステムの一例である。テーブルシステム１００については後にあらためて説明する。Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。

Ｘ線検出器２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々の検出素子の検出信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。検出素子の検出信号は、Ｘ線による対象の投影を表す信号となる。以下、これを投影データあるいは単にデータともいう。

Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。

以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。

操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インターフェース６２には、走査ガントリ２とテーブルシステム１００が接続されている。データ処理装置６０は制御インターフェース６２を通じて走査ガントリ２およびテーブルシステム１００を制御する。

走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が、制御インターフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インターフェース６２との個別の接続については図示を省略する。

データ処理装置６０には、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。

データ処理装置６０には記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６には、データ収集バッファ６４および制御インターフェース６２を通じてそれぞれデータ処理装置６０に入力された投影データが記憶される。記憶装置６６にはまたデータ処理装置６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）が記憶される。データ処理装置６０がそのプログラムを実行することにより、本装置の動作が遂行される。

データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて記憶装置６６に収集した投影データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。

データ処理装置６０には、表示装置６８および操作装置７０が接続されている。表示装置６８は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作装置７０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。

表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。

図２に、Ｘ線検出器２４の模式的構成を示す。同図に示すように、Ｘ線検出器２４は、多数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）を２次元アレイ（ａｒｒａｙ）状に配列した多チャンネルのＸ線検出器となっている。複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線受光面を形成する。

ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１，２，・・・，１０２４である。ｋは列番号であり例えばｋ＝１，２，・・・，３２である。Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、列番号ｋが同一なもの同士でそれぞれ検出素子列を構成する。なお、Ｘ線検出器２４の検出素子列は３２列に限るものではなく、適宜の複数あるいは単数であってよい。

Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、例えばシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子であってよい。

図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２４の相互関係を示す。なお、図３の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２によりファン状のＸ線ビーム４００となるように成形されてＸ線検出器２４に照射される。

図３の（ａ）では、ファン状のＸ線ビーム４００のひとつの方向の広がりを示す。以下、この方向を幅方向ともいう。Ｘ線ビーム４００の幅方向は、Ｘ線検出器２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。（ｂ）ではＸ線ビーム４００の他の方向の広がりを示す。以下、この方向をＸ線ビーム４００の厚み方向ともいう。Ｘ線ビーム４００の厚み方向は、Ｘ線検出器２４における複数の検出素子列の並設方向に一致する。Ｘ線ビーム４００の２つの広がり方向は互いに垂直である。

このようなＸ線ビーム４００に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、テーブルシステム１００の天板１０２に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。

Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライスされた対象８の像がＸ線検出器２４に投影される。Ｘ線検出器２４によって、対象８を透過したＸ線が検出器列ごとに検出される。対象８に照射するＸ線ビーム４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャの開度により調節される。

Ｘ線照射・検出装置の回転に並行して、矢印４２で示すように天板１０２を対象８の体軸方向に連続的に移動させることにより、Ｘ線照射・検出装置は、対象８に関して相対的に、対象８を包囲する螺旋状の軌道に沿って旋回することになる。これによっていわゆるヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）が行われる。天板１０２を停止させた状態でＸ線照射・検出装置の回転させればアキシャルスキャン（ａｘｉａｌ ｓｃａｎ）が行われる。

スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビュー（ｖｉｅｗ）の投影データが収集される。投影データの収集は、Ｘ線検出器２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系列によって行われる。このようにして収集された投影データに基づいて、データ処理装置６０により画像再構成が行われる。

テーブルシステム１００について説明する。図５に、テーブルシステム１００の外観を示す。同図に示すように、テーブルシステム１００は天板１０２を有する。天板１０２は基台１０４によって水平に支持されている。天板１０２は、対象８を搭載して基台１０４から水平方向への繰り出し（右方向）および引き戻し（左方向）が可能になっている。繰り出し方向には走査ガントリ２（図略）が存在する。天板１０２は本発明における天板の一例である。基台１０４は本発明における基台の一例である。

基台１０４は、図６に示すように、水平なレール１４２を有し、その上を天板１０２が移動できるようになっている。天板１０２は、繰り出し側とは反対側の端部に複数の車輪１４４を有し、これら車輪１４４でレール１４２を上下に挟むようして、レール１４２に装架されている。

基台１０４は搬送部１１２を有する。搬送部１１２は、レール１４２の天板繰り出し側の先端付近に、天板１０２の下面に接するように設けられる。搬送部１１２は、後述のロードセル（ｌｏａｒｄ ｓｅｌｌ）および送りローラ（ｒｏｌｌｅｒ）を有する。ロードセルの検出信号が増幅部１１４で増幅されて制御部１１６に入力され、この入力信号に基づく制御信号が制御部１１６から駆動部１１８に与えられ、この制御信号に基づき駆動部１１８によって送りローラが駆動される。

図７に、搬送部１１２の構成を示す。同図に示すように、搬送部１１２は、送りローラ２０２、受けローラ２０４およびモータ（ｍｏｔｏｒ）２０６を有する。これらはベース（ｂａｓｅ）２００の上に回転軸が平行になるように取り付けられている。

送りローラ２０２は、本発明における駆動ローラの一例である。受けローラ２０４は、本発明におけるローラの一例である。ベース２００は、本発明におけるベース部材の一例である。

送りローラ２０２は天板１０２の下面に接触し、摩擦を利用して天板１０２を水平方向に送るようになっている。受けローラ２０４は、送りローラ２０２に関して、天板繰り出し側に取り付けられる。モータ２０６は、送りローラ２０２に関して天板引き戻し側に取り付けられる。

送りローラ２０２とモータ２０６は、それぞれのプーリ（ｐｕｌｌｅｙ）２２２，２６２同士がベルト（ｂｅｌｔ）２６４によって連結され、モータ２０６から送りローラ２０２回転力を与えるようになっている。なお、送りローラ２０２とモータ２０６の連結は、プーリとベルトの代わりに歯車等の適宜の回転伝達手段によって行うようにしてもよい。

モータ２０６は可逆的に回転可能なものである。したがって、天板１０２は送りローラ２０２によって水平方向に可逆的に送られ、繰り出し（右方向）および引き戻し（左方向）が行われる。このようなモータを有することにより、送りローラ２０２を適切に駆動することができる。

送りローラ２０２の回転軸は、基台１０４に固定された軸受によって支えられている。このことを黒く塗りつぶした三角形で表す。送りローラ２０２の回転軸に、ベース２００に立てられた柱２２４が遊嵌している。送りローラ２０２の回転軸の位置が固定されているので、送りローラ２０２による天板１０２の支持剛性を高めることができる。

ベース２００の、天板引き戻し側の端部は、ロードセル２０８を介して基台１０４に結合されている。このため、ベース２００に送りローラ２０２の回転軸を中心とする回転のモーメント（ｍｏｍｅｎｔ）が加わったとき、それを検出することができる。ロードセル２０８は、本発明における検出手段の一例である。ロードセルを用いることにより、回転のモーメントを適切に検出することができる。

受けローラ２０４は、ベース２００上の柱２４４に取り付けられ、天板１０２の下面と対向するようになっている。受けローラ２０４は、天板１０２が完全な水平状態にあるとき、所定の距離ｄを隔てて対向するように高さが設定されている。なお、受けローラ２０４の高さは、天板１０２の水平状態において天板２０２の下面との距離が０となるようにしてもよい。これによって、受けローラ２０４が天板１０２の下面に常時接触するようになる。

このような搬送部１１２によって天板１０２を繰り出すと、繰り出し量すなわちオーバーハング量の増加とともに、天板１０２の自重と対象８の体重を合わせた荷重によって天板１０２に作用する曲げモーメントすなわちオーバーハング荷重が増加し天板１０２が下に撓む。受けローラ２０４との対向部分での天板１０２の撓み量が距離ｄに達すると、受けローラ２０４が天板１０２の下面に接触するようになる。

この状態を図８に示す。このような状態になると、これ以降は天板１０２のオーバーハング荷重による力が受けローラ２０４に加わる。受けローラ２０４は、送りローラ２０２の回転軸に遊嵌した柱２２４を持つベース２００に取り付けられているので、ベース２００に回転のモーメントが働き、これがロードセル２０８によって検出される。

図９に、オーバーハング荷重とロードセル２０８の検出信号との関係を例示する。同図に示すように、検出信号はオーバーハング荷重に対応したものとなる。また、検出信号はオーバーハング荷重に対して不感帯を持つ。不感帯の大きさは受けローラ２０４と天板１０２の下面の間の距離ｄに対応し、距離ｄを大きくするほど広がり、距離ｄを小さくするほど狭まる。このように不感帯を設けることにより、荷重が軽いときの搬送力の余裕を適切にすることができる。なお、距離ｄを０としたときは不感帯は消滅する。

制御部１１６は、このような検出信号に基づいて、送りローラ２０２が天板１０２を搬送する力を制御する。搬送力の制御は、例えば、ロードセル２０８の検出信号が所定の閾値Ｍを超えない間は搬送力を２００Ｎとし、閾値Ｍを超えたときは３００Ｎに上げるような制御である。制御部１１６は、本発明における制御手段の一例である。

なお、これに限らず、閾値を多段階に設定しそれら閾値に対する検出信号の大小に応じて搬送力を多段階に制御するようにしてもよく、あるいは、検出信号に応じて搬送力を連続的に制御するようにしてもよい。

このようにすることにより、天板１０２に働くオーバーハング荷重に応じて適切な余裕を持たせた力で天板１０２を搬送することができる。したがって、従来のように、搬送力の余裕がありすぎて安全上問題となるようなことはない。また、このような制御は天板の繰り出し量を検出し、それに応じて搬送力を制御する方法よりも応答性の良い制御を行うことができる。

発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置のブロック図である。 Ｘ線検出器の構成を示す図である。 Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。 Ｘ線照射・検出装置と対象との関係を示す図である。 テーブルシステムの外観を示す図である。 テーブルシステムの要部を示すブロック図である。 搬送部の構成を示す図である。 搬送部の構成を示す図である。 ロードセルの検出信号を示す図である。

符号の説明

２ 走査ガントリ
６ 操作コンソール
１００ テーブルシステム
１０２ 天板
１０４ 基台
１１２ 搬送部
１１４ 増幅部
１１６ 制御部
１１８ 駆動部
２０２ 送りローラ
２０４ 受けローラ
２０６ モータ
２０８ ロードセル
２００ ベース

Claims (8)

1. 基台とこの基台から水平方向に繰り出し可能な天板とこの天板を水平方向に繰り出す繰り出し手段とを有するテーブルシステムであって、
   前記繰り出し手段は、
   前記基台の天板繰り出し側の端部に前記天板の下面に接触するように設けられた回転軸位置が固定の駆動ローラと、
   前記駆動ローラの軸と同心の回転軸を有するベース部材と、
   前記ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側に設けられ前記天板の下面が接触可能なローラと、
   前記ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側とは反対側に設けられベース部材の回転のモーメントを検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動ローラの回転力を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とするテーブルシステム。
2. 前記検出手段はロードセルを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のテーブルシステム。
3. 前記ローラには荷重による前記天板の下降によってその下面が接触する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のテーブルシステム。
4. 前記ベース部材は前記駆動ローラに回転力を与えるモータを備える、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のテーブルシステム。
5. テーブルシステムに搭載されて撮影空間に搬入された対象をＸ線でスキャンして得られる複数ビューの投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
   前記テーブルシステムは基台とこの基台から水平方向に繰り出し可能な天板とこの天板を水平方向に繰り出す繰り出し手段とを有し、
   前記繰り出し手段は、
   前記基台の天板繰り出し側の端部に前記天板の下面が接触するように設けられた回転軸位置が固定の駆動ローラと、
   前記駆動ローラの軸と同心の回転軸を有するベース部材と、
   前記ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側に設けられ前記天板の下面が接触可能なローラと、
   前記ベース部材の回転軸に関して天板繰り出し側とは反対側に設けられベース部材の回転のモーメントを検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動ローラの回転力を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
6. 前記検出手段はロードセルを有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記ローラには荷重による前記天板の下降によってその下面が接触する、
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記ベース部材は前記駆動ローラに回転力を与えるモータを備える、
   ことを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。

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