JP2006136555A - Cアーム形x線透視撮影装置 - Google Patents

Cアーム形x線透視撮影装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 簡単な構造でCアームのタイミングベルトの固定部の強度を向上させることができるCアーム形X線透視撮影装置を提供する。
【解決手段】 Cアーム形X線透視撮影装置のCアーム6の円弧状の外周に沿って、歯型を有するタイミングベルト21を掛け、Cアーム6の端部にタイミングベルト21の引張力に負荷される方向に移動できるロッド25と、ベルト固定用金具22のガイド22aとの隙間に、タイミングベルト21をUターンさせて挿入する。そして、装置のベルトテンション機構により、張力をタイミングベルト21の端部に加える。Uターンさせて挿入したタイミングベルト21が上記隙間に挟まれ、挟まれた側のタイミングベルト21の歯面とロッド25に巻きつけたタイミングベルト21の歯面が噛合部24で噛み合わされて、ガイド22aに沿ってタイミングベルト21が外れないように固定される。
【選択図】 図2

Description

本発明は、医用X線診断用のCアーム形X線透視撮影装置に係わり、特に、映像系を保持しているCアームの駆動機構に関するものである。
X線画像診断の手技の多様化に伴い、より複合的な角度からX線照射が可能となるように従来の透視撮影台の機能とCアーム保持部を組み合わせた多軸制御可能な透視撮影台が使われている。非血管系IVR(Interventioal Radiology)検査(診断装置としてカテーテルによる血管造影検査以外に、バルーン付きカテーテルで狭窄血管を拡張し、また、カテーテルの先端から抗癌剤や塞栓物質を注入し治療まで行う手技)から消化管検査までの多目的な検査に対応できる透視撮影台として、特にIVRでは目的部位の3次元形態を正確に把握できる多方向からの透視・撮影が可能なCアームを持つ保持機構が有効である。被検者を動かすことなく、X線管とそれに対向して取付けられた受像部(イメージ管、TVカメラ)を、Cアームを回転又は回動させ、平行移動させ、天板を起倒させて多方向から容易に透視・撮影が行われる。
図6に、従来のCアームを備えた多目的のCアーム形X線透視撮影装置を示す。このCアーム形X線透視撮影装置は、被検者を天板3に載せ、被検者の前方にTVカメラ5を備えたイメージ管4と、これと対向して被検者の後方にコリメータ2を備えたX線管1とからなる映像系12が、Cアーム保持部7に保持されたCアーム6に取付けられ、被検者の体軸周りに、イメージ管4とX線管1とをCアーム6と共に矢印Aで示す方向にスライド回転することができる。そして、映像系支持部8は、Cアーム保持部7を保持して、ガイド9上を被検者に対して矢印Bで示す方向に移動する。そして、ゴンドラ10が基台11上を矢印Cで示す方向に回転し、透視撮影台を立位にまで起倒することができる。
そして、さらに映像系支持部8は、Cアーム保持部7を保持して矢印Fで示す方向に回転し、X線管1とイメージ管4を回動することができる。また、天板3が左右に矢印Eで示す方向に移動することができ、さらに、矢印Dで示す方向に天板支持部(図示せず)によって天板3を上下に移動することができる。そして上記の機構を基台11上に設置している(例えば、非特許文献1参照。)。
また、従来のCアーム形X線透視撮影装置には、外科用のCアーム形の装置などがある。これらの装置は外科手術室にて移動形のCアーム台車式のもの、天井からCアームが懸垂されたものなどである(例えば、特許文献1参照。)。
Cアーム6をCアーム保持部7上で矢印Aで示す方向にスライド回転させるためには、タイミングベルトが使用されている。
図7に、Cアーム6にタイミングベルト31が掛けられた状態の断面を示す。Cアーム6の円弧上の周囲に沿って歯型状の溝を有したタイミングベルト31が掛けられ、Cアーム6の端部で折り曲げられ、タイミングベルト31に穴を開け、ベルト固定金具32を介してボルト33でCアーム6側に固定される。そして、タイミングベルト31に矢印に示す方向の引張力が掛けられ、Cアーム6がスライド回転する。
「島津評論」(株)島津製作所 1998年3月27日 Vol.55 No.2 p133−142 特開平6−70918号公報 (第3頁、第1図)
従来のCアーム形X線透視撮影装置は以上のように構成されているが、タイミングベルト31の引張力がボルト33に直接負荷され、常に、ボルト33にせん断力のみならず、曲げ・引張力が加わっているため、安全上、ボルト33の直径を大きくして、破壊しないようにしなければならない。しかし、タイミングベルト31に穴を開けることによるタイミングベルト31自体の強度の低下が大きくなる。また、穴でタイミングベルト31を支えるため、ベルト穴部に応力集中が発生する。
そのため、タイミングベルト31の強度を確保するのに大きなタイミングベルト31を選定することになり、ボルト33を含めた構造が大きくなり非効率であるという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構造でコンパクトにタイミングベルトの固定部の強度を向上することができるCアーム形X線透視撮影装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明のCアーム形X線透視撮影装置は、Cアームの両端にX線管とX線受像部とを互いに対向配置させ、かつ前記Cアームがアーム保持部に保持されアーム保持部上を円弧方向にスライド回転するCアーム形X線透視撮影装置であって、前記Cアームに沿って配置したCアーム駆動用の歯型付タイミングベルトと、前記Cアームの端部に固定された前記タイミングベルト用のガイドと、前記タイミングベルトを巻きつけるロッドとを設け、前記ロッドに前記タイミングベルトの一端を巻き付け前記ガイドに沿って反転させ、前記反転させたタイミングベルトの部分と前記ロッドの手前の前記タイミングベルトの歯同士を前記ガイド上で噛み合わせて固定したものである。
また、本発明のCアーム形X線透視撮影装置は、前記Cアームの前記ガイド間近に前記ロッドが挿入される長穴を設け、前記ロッドを前記長穴をガイドとして移動可能に構成すると共に、前記長穴を前記タイミングベルトの引張力に負荷される方向に形成し、かつ、前記ロッドが前記負荷される方向に移動することによりCアームに固定された前記ガイドとの間で前記反転させたタイミングベルトをはさみ込んで固定できるように形成したものである。
本発明のCアーム形X線透視撮影装置は上記のように構成されており、Cアームの外周に沿ってCアーム駆動用の歯型付タイミングベルトを配置し、Cアーム端部にベルトスライド用のガイドと、タイミングベルトを巻きつける移動可能なロッドと、Cアーム側にロッドが上記タイミングベルトの引張力に負荷される方向に移動できる長穴とをCアーム端部に設ける。そして、タイミングベルトを緩めた状態で、ロッドとCアームに固定されたガイドとの隙間に、タイミングベルトの一端をロッドに巻きつける。その後、タイミングベルトの他端に取付けた装置のベルトテンション機構により、Cアームを回転させるタイミングプーリとタイミングベルトが外れないようにするため、張力をタイミングベルト端部に加える。
これによりロッドには常に引張力が加わっている状態になり、タイミングベルト端部はロッドとCアームに固定された部品の間に挟みこまれて固定される。この固定されたタイミングベルト端部の歯面とロッドに巻きつけたタイミングベルトの歯面が噛み合わされてタイミングベルトが外れないようにする。
本発明のCアーム形X線透視撮影装置は上記のように構成されており、タイミングベルトの引張力がCアーム端部のガイド上に面全体に均一に負荷されるため、効率的にタイミングベルトを固定することができる。従来のようにタイミングベルトに穴を開け、固定金具で折り曲げてボルトでCアーム端部に固定する方法に比べて、本方式ではタイミングベルトの歯型をCアーム端部のガイド面上で噛み合わせ、タイミングベルトを加工することなく面全体に均一に負荷をかけるので、タイミングベルト固定部の強度が向上する。
また、タイミングベルトの長さ調節が歯の噛み合わせ位置を変えるだけで容易にでき、また、タイミングベルトに追加穴加工が不要なため市販のベルトをそのまま使用でき、経済的である。
そして、タイミングベルトの歯面をかみ合わせるだけで固定できるので、構造をコンパクトにすることができる。
本発明のCアーム形X線透視撮影装置は、Cアームをスライド回転させるタイミングベルトを、Cアーム端部のガイド上で面全体に均一に負荷される歯型面でかみ合うコンパクトな構造にして、タイミングベルトの固定部の強度を向上させた装置を実現した。
本発明のCアーム形X線透視撮影装置の1実施例を、図1、図2、図3を参照しながら説明する。図1は本Cアーム形X線透視撮影装置の斜視図を示し、図2は本Cアーム形X線透視撮影装置のCアーム6の端部におけるタイミングベルト21の固定部を示し、図3は固定部におけるタイミングベルト21の挟み込み方法を示し、(a)はCアーム6の端部の側面を示し、(b)はタイミングベルト21が挟み込まれる状態を示す。
本発明のCアーム形X線透視撮影装置は、図1に示すように、Cアーム6の一端に取付けられたコリメータ2付のX線管1と、Cアーム6の他端に取付けられたTVカメラ5付のイメージ管4と、映像系12(X線管1、イメージ管4)を両端に取付けCアーム保持部7のスライド溝を本発明のCアーム駆動機構を実施して矢印A方向にスライド回転するCアーム6と、Cアーム6を保持し映像系支持部8上で矢印F方向に回動するCアーム保持部7と、Cアーム保持部7を保持しガイド9上を矢印B方向に移動する映像系支持部8と、基台11上でガイド9を取付け矢印C方向に回転するゴンドラ10と、被検者を載せ矢印E方向、および矢印D方向に移動する天板3とから構成される。
そして、Cアーム駆動機構の端部は、図2に示すCアーム6の端部に引張力を伝達する歯型を有するタイミングベルト21と、Cアーム6の端部に固定されたベルト固定用金具22のガイド22aと、図3に示すCアーム6の端部に設けられた長穴26に沿ってタイミングベルト21の引張力方向に移動する端面に垂直方向のロッド25とから構成される。
本Cアーム形X線透視撮影装置と従来の装置と異なるところは、従来の装置は、図6に示すように、Cアーム6の円弧上の周囲に沿って歯型状の溝を有したタイミングベルト31が掛けられ、Cアーム6の端部で折り曲げられ、ベルト固定金具32を介してボルト33でCアーム6側に固定されている。これに対し本Cアーム形X線透視撮影装置は、従来装置と同様に、図2に示すCアーム6の外周に沿ってCアーム駆動用の歯型付のタイミングベルト21が配置され、Cアーム6の端部に固定されたベルト固定用金具22のベルトスライド用のガイド22aと、タイミングベルト21が巻きつけられる移動可能なロッド25と、Cアーム6側にロッド25が上記タイミングベルト21の引張力に負荷される方向に移動できるように、図3に示す長穴26がCアーム6端部に設けられる。
そして、タイミングベルト21を緩めた状態で、ロッド25とCアーム6に固定されたベルト固定用金具22のガイド22aとの隙間27に、タイミングベルト21の一端がロッド25に巻きつけ折り返される。その後、タイミングベルト21の他端に取付けられた装置のベルトテンション機構(図示せず)により、Cアーム6を回転させるタイミングプーリ(図示せず)とタイミングベルト21が外れないように、張力がタイミングベルト21の端部に加えられる。
これによりロッド25には常に引張力が加わっている状態になり、タイミングベルト21の端部はロッド25とCアーム6に固定された部品(ガイド22aなど)の隙間27に挟みこまれる。そして、タイミングベルト21の端部の歯面とロッド25に巻きつけ折り返したタイミングベルト21の歯面が、図2に示す噛合部24で噛み合わされ、さらに、ロッド25がタイミングベルト21の引張力方向に引っ張られると、噛合部24は引張力方向に移動し、ロッド25が図3(a)に示す長穴26の上方に移動し、端面にあたり停止する。そして、図3(b)に示すように、折り返したタイミングベルト21がロッド25とベルト固定用金具22のガイド22aの間に挟まれ、タイミングベルト21が噛合った状態でロッド25に掛けられて固定される。
次に、本装置の各構成部品について説明する。
図1に示したように、映像系12は、Cアーム6の内側上下に取付けられたX線管取付金具(図示せず)とイメージ管取付金具(図示せず)に、コリメータ2を有するX線管1とTVカメラ5を有するイメージ管4が互いに対向配置させて取付けられる。
X線管1は、Cアーム6の一端に取付けられ、X線放射口にコリメータ2を取付け、陽極蓄積熱容量の大きい大容量X線管が用いられ、ハウジング内熱冷却を促進させるため、内部のオイルを外部に取付けた熱交換器に循環させて冷却する方式が多く用いられる。そのため重量物となる。そして外部が保護カバーで被われる。
イメージ管4は、固定視野形と可変視野形があり、可変視野形では、たとえば、31cm/23cm/15cmのように視野を切り替えることができるので、関心領域の大きさによって切換えて利用が可能である。また、固定視野形では23cm(9インチ)、31cm(12インチ)などが多く使われている。イメージ管4を用いての透視およびデジタル撮影が行われる。TVカメラ5は、CCD撮像素子を用いたカメラが用いられる。そして、TVカメラ系でデジタル処理が行われ記憶される。イメージ管4とTVカメラ5との合計重量は、X線管1の重量とバランス調整される。
Cアーム6は、コリメータ2を有するX線管1とTVカメラ5を有するイメージ管4からなる重量物の映像系12を保持し、天板3に載せられた被検者の体軸周りにCアーム保持部7に保持されてスライド回転(矢印A)、または、被検者の体軸と直行する水平軸周りに映像系12を回動(矢印F)するものである。
図4にCアーム駆動機構の斜視図を示し、(a)は請求項1に該当する機構を示し、(b)は請求項2に該当する機構を示す。
(a)は、Cアーム6に沿って配置したCアーム駆動用の歯型付のタイミングベルト21と、Cアーム6の端部の板6a、6bに固定されたタイミングベルト21用のガイド22aと、タイミングベルト21を巻きつけるロッド25とを設け、ロッド25にタイミングベルト21の一端を巻き付けガイド22aに沿って反転させ、反転させたタイミングベルト21とロッド25の手前のタイミングベルト21の歯同士をガイド22a上で噛み合わせて噛合部24で固定される。
(b)は、Cアーム6の端部の板6a、6bに設けられたガイド22a間近にロッド25が挿入される長穴26を設け、ロッド25を長穴26をガイドとして移動可能に構成すると共に、長穴26をタイミングベルト21の引張力に負荷される方向に形成し、かつ、ロッド25が負荷される方向に移動することによりCアーム6の端部の板6a、6bに固定されたガイド22aとの間で反転させたタイミングベルト21をはさみ込んで固定できるように形成される。
Cアーム駆動機構は、装置のベルトテンション機構(図示せず)と、Cアーム6を回転させるタイミングプーリ(図示せず)と、図4に示すCアーム6の端部に引張力を伝達する歯型を有するタイミングベルト21と、Cアーム6の端部の両側に設けられた板6a、6bに固定されたベルト固定用金具22のガイド22aと、図4(b)に示すCアーム6の端部の両側に設けられた板6a、6bに加工された長穴26をタイミングベルト21の引張力方向に移動する両方の長穴26に掛けられたロッド25とから構成され、張力がCアーム6の端部に伝達される。
ロッド25は、Cアーム6の端面の板6a、6bに加工された長穴26を、板6a、6bに垂直に移動することができるように、ロッド25の端面にフランジ(図示せず)などが取り付けられ、ロッド25が両側の長穴26から脱落しない機構が備えられ、両側にロッド25を保持する長穴26の溝に沿って移動できるように構成される。板6a、6bに設けられた長穴26の方向は、タイミングベルト21の引張力の方向に加工されており、タイミングベルト21の引張力がロッド25を両端で保持する板6a、6bに負荷される構造にする。固定手段として、ロッド25は引張力により長穴26の溝上方の端面で停止し、タイミングベルト21の引張力は図4に示す噛合部24と、ガイド22aとロッド25に挟まれたタイミングベルト21と、最終的にタイミングベルト21がロッド25に掛けられた状態でロッド25に負荷されて固定される。
映像系支持部8は、被検者の体軸と直行する水平軸周りに映像系12をCアーム保持部7とCアーム6を介して回動(矢印F)するとともに、体軸方向にガイド9に沿って映像系12がCアーム6、Cアーム保持部7を介して往復移動(矢印B)する。
ゴンドラ10は、装置を起倒回転させるためのゴンドラで、基台11上でガイド9を取付け、映像系支持部8、Cアーム保持部7、Cアーム6を介して矢印C方向に起倒回転する。
天板3は、装置本体側から片持ちで支持され、被検者を載せて、矢印E方向、および矢印D方向に移動する。
本装置の一変形例を、図5を参照しながら説明する。
図5は、Cアーム駆動機構の端部断面図を示す。本装置はCアーム6の端部に引張力を伝達する歯型を有するタイミングベルト21と、Cアーム6の端部に固定されたCアーム固定側ロッド28と、図3(a)に示すCアーム6の端部に設けられた長穴26に沿ってタイミングベルト21の引張力方向に移動する端面に垂直方向のロッド25とから構成される。
図2に示す装置ではベルト固定用金具22にガイド22aの板状のものを設けていたが、本装置は、Cアーム6の端部に端面に垂直方向の図5に示すCアーム固定側ロッド28の棒状のものを設けている。タイミングベルト21がCアーム固定側ロッド28の棒状でガイドされ、タイミングベルト21の引張力によってロッド25が図3(a)に示す長穴26に沿って移動することにより棒状のCアーム固定側ロッド28との間が狭くなり、両タイミングベルト21が接近し、両歯型が噛合部24で容易に噛み合い、さらに、ロッド25がタイミングベルト21の引張力方向に引っ張られると、噛合部24は引張力方向に移動し、ロッド25が図3(a)に示す長穴26の上方の端面にあたり停止する。そして、折り返したタイミングベルト21がロッド25とCアーム固定側ロッド28に挟まれ、タイミングベルト21が噛合った状態でロッド25に掛けられて固定される。
次に本装置の操作及び動作について説明する。
術者は、まず、図1に示す天板3を水平位にして天板3の高さを低くする(矢印D方向)。被検者を天板3に載せ、X線透視を行う。映像系12をガイド9上で被検者の体軸方向に移動させる(矢印B方向)。次に、天板3を前後方向に移動させる(矢印E方向)。そして、被検者の体軸周りにCアーム6をCアーム保持部7のガイドに沿ってスライド回転させる(矢印A方向)。以上の操作を繰り返し、被検者の診断部位の位置決めを行う。
Cアーム6のスライド回転(矢印A方向)は、Cアーム駆動機構によって行われる。Cアーム駆動機構は、装置にベルトテンション機構(図示せず)が設けられ、Cアーム6を回転させるタイミングプーリ(図示せず)によって、図2に示すタイミングベルト21に引張力が負荷される。そして、Cアーム6の端部に引張力を伝達する歯型を有するタイミングベルト21が、Cアーム6の端部に固定されたベルト固定用金具22のガイド22aに沿って、図2に示す長穴26をロッド25がタイミングベルト21の引張力方向に移動する。ロッド25とガイド22aの隙間27(図3に示す)にタイミングベルト21が挟み込まれ、タイミングベルト21には引張力により折り重ねられたタイミングベルト21が密着し、歯型が互いに噛み合いガイド22aに沿って噛合部24で固定される。そして、Cアーム6が引張力によってスライド回転する。
上記の実施例では、Cアーム6の一端の機構に関して説明したが、同様の機構がCアーム6の他端にも設けられ、Cアーム6は正逆どちらの方向にも図1に示す矢印A方向にスライド回転する。
なお、上記の実施例では、床上据付型のCアーム形X線透視撮影装置について説明したが、本発明は天井懸垂式のCアーム形心血管および頭腹部下肢血管撮影システム、外科用Cアーム移動型システムなどのCアームの駆動機構に同様に適用することができる。
本発明は、医用X線診断用のCアーム形X線透視撮影装置に係わり、特に、映像系を保持しているCアームの駆動機構に関するものである。また、本発明の活用例として、医用X線診断用以外の装置において、Cアームを備え、Cアーム保持部上をスライド回転させる機構を備えた装置にも適用できる。
本発明のCアーム形X線透視撮影装置の概観を示した説明図である。 本発明のCアーム形X線透視撮影装置の一実施例を示した説明図である。 本発明のCアーム形X線透視撮影装置のタイミングベルトを挟込む状態を示した説明図である。 本発明のCアーム形X線透視撮影装置の一実施例の斜視図を示す。 本発明のCアーム形X線透視撮影装置の変形例を示した説明図である。 Cアーム形X線透視撮影装置を説明するための斜視図を示す。 従来のCアーム形X線透視撮影装置のタイミングベルトの固定部を示す。
符号の説明
1 X線管
2 コリメータ
3 天板
4 イメージ管
5 TVカメラ
6 Cアーム
6a 板
6b 板
7 Cアーム保持部
8 映像系支持部
9 ガイド
10 ゴンドラ
11 基台
12 映像系
21 タイミングベルト
22 ベルト固定用金具
22a ガイド
24 噛合部
25 ロッド
26 長穴
27 隙間
28 Cアーム固定側ロッド
31 タイミングベルト
32 ベルト固定金具
33 ボルト

Claims (2)

  1. Cアームの両端にX線管とX線受像部とを互いに対向配置させ、かつ前記Cアームがアーム保持部に保持されアーム保持部上を円弧方向にスライド回転するCアーム形X線透視撮影装置であって、前記Cアームに沿って配置したCアーム駆動用の歯型付タイミングベルトと、前記Cアームの端部に固定された前記タイミングベルト用のガイドと、前記タイミングベルトを巻きつけるロッドとを設け、前記ロッドに前記タイミングベルトの一端を巻き付け前記ガイドに沿って反転させ、前記反転させたタイミングベルトと前記ロッドの手前の前記タイミングベルトの歯同士を前記ガイド上で噛み合わせて固定したことを特徴とするCアーム形X線透視撮影装置。
  2. 前記Cアームの前記ガイド間近に前記ロッドが挿入される長穴を設け、前記ロッドを前記長穴をガイドとして移動可能に構成すると共に、前記長穴を前記タイミングベルトの引張力に負荷される方向に形成し、かつ、前記ロッドが前記負荷される方向に移動することによりCアームに固定された前記ガイドとの間で前記反転させたタイミングベルトをはさみ込んで固定できるように形成したことを特徴とする請求項1記載のCアーム形X線透視撮影装置。
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