JP2007136201A - 検査対象のx線診断方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】停止位置におけるX線放射器および/またはX線検出器の位置決めを改善する。
【解決手段】X線放射器(30)および/またはX線検出器(31)として構成されかつ検査対象用寝台(23)に対して移動可能である構成要素(30,31)を有し、構成要素(30,31)の少なくとも1つの予め定め得る停止位置(80)が設定されている検査対象のX線診断装置(10)において、構成要素(30,31)の位置を検出する位置検出装置(40,41)と、移動可能な構成要素(30,31)を制動する制動装置(70)と、位置検出装置(40,41)および制動装置(70)と連係する制御装置(60)とが設けられ、制御装置(60)により制動装置(70)が停止位置(80)に対する構成要素(30,31)の相対的な位置に依存して作動可能である。
【選択図】図1

Description

本発明は、X線放射器および/またはX線検出器として構成されかつ検査対象用寝台に対して移動可能である構成要素を備え、構成要素の少なくとも1つの予め定め得る停止位置が設定されている検査対象のX線診断装置に関する。
更に、本発明は、検査対象のX線診断を実施するために、X線放射器および/またはX線検出器として構成された構成要素が、設定された停止位置へ移動される検査対象のX線診断方法に関する。
本発明は一般的にはX線装置の構成要素の位置決めの改善に関する。医療技術分野、特に、例えばコンピュータ断層撮影法および磁気共鳴断層撮影法のような画像化法の分野の発展にもかかわらず、X線システムは依然として医療診断および患者監視のための重要な機器のままである。X線検査は、骨折、腫瘍、嚢腫、石灰化、空気封入体の解明にも、あるいは患者血管系の検出のための血管撮影検査にも使用される。インターベンション処置中のX線検査により、挿入された医療器具の位置も測定することができる。X線検査のために患者に使用された線量の低減によって、特に技術的進歩によって、X線診断の更なる適用分野が開拓される。
X線システムの構成要素、特にX線源およびX線検出器の柔軟な位置決めは、医療診断分野において大きな意義を有する。構成要素の使用におけるこの種の柔軟性は使用者の側から望ましいことである。なぜならば、それによってX線装置のより広い使用範囲を開拓することができるからである。頻繁に行なわれるX線検査の場合に、一般に、X線検出器およびX線源のような構成要素の同一の位置もしくは停止位置が必要とされる。X線検査のための有り得る停止位置は、例えば患者用寝台の上側におけるX線源の配置であり、したがってX線は、ほぼ垂直に、例えば寝台上に位置決めされた患者の胸部に入射し、患者の下側においてX線検出器によって検出される。更に別の可能性のある位置は、X線源およびX線検出器の90度回転させられた配置を含む。更に、例えばX線とX線検出器の表面との定められた角度組み合わせが有利である。
シーメンス社の天井支持体3D−T.O.P.の取扱説明書から次のようなX線装置用支持体、すなわち、取扱説明書においてオーバーテーブルX線放射器の撮影位置と呼ばれる停止位置を、縦走行軌道および横走行軌道内における係止位置により予め定めるX線装置用支持体が知られている。オーバーテーブルX線放射器の移動は医師によって手動で行なわれる。係止位置は接触係止装置または電気機械的係止穴によって予め定められる。したがって、決定された停止位置の調整のために接触係止装置または電気機械的係止装置の機械的調整が必要であるという欠点につながる。
本発明の課題は、停止位置における構成要素の位置決めが改善されている冒頭に述べたX線診断装置および冒頭に述べたX線診断を実施するためのX線診断方法を提供することにある。
X線診断装置に関する課題は、本発明によれば、冒頭で述べたX線診断装置において、構成要素の位置を検出する位置検出装置と、移動可能な構成要素を制動する制動装置と、位置検出装置および制動装置と連係する制御装置とが設けられ、制御装置により制動装置が停止位置に対する構成要素の相対的な位置に依存して作動可能であることによって解決される。したがって、多数存在し得る停止位置のうちの1つの特定の停止位置に構成要素、例えばX線放射器および/またはX線検出器を高速移動させることが可能になる。構成要素の変位および回転を含む停止位置への構成要素の移動は自動的に位置検出装置を介して制御装置によって検出される。
位置検出装置は例えばセンサシステムとして構成されるとよい。この場合に、X線装置の移動すべき各構成要素に少なくとも1つのセンサが取付けられている。センサの位置はセンサ呼び出しシステムの無線接続により検出されるとよく、場合によっては算定されてもよい。代替として、構成要素の位置を検出するための絶対値発信器もしくは回転発信器を使用することができる。同様に、リニア測定システム、例えば磁気ひずみセンサまたは磁気抵抗センサの使用も可能である。構成要素の求められた位置は、それぞれの構成要素の停止位置が検出された座標系に登録される。停止位置は、マン−マシンインターフェースを介して、例えばX線装置におけるディスプレイまたは操作キーにてまたは制御装置に接続されているパーソナルコンピュータにて設定される。停止位置の周りに空間的な停止範囲が予め定められ、この停止範囲は同様にマン−マシンインターフェースを介して設定可能であるとよい。
構成要素が停止位置の周りの予め定められた停止範囲に進入すると、制動装置が作動させられる。停止位置ならびに停止位置の周りの予め定められた停止範囲は、装置製造者によって予め設定されていてもよいし、あるいは装置始動時または始動後に使用者の要望に合わせられてもよい。制動装置はその作動後に構成要素の動きを、構成要素が停止するまで制動する。制動装置の作動は使用者および/または制御装置によって行なわれる。例えば、使用者がX線放射器を停止範囲へ移動させ、制動装置を例えば操作キーの操作によって作動させる。引続いて制御装置および位置検出装置を介して駆動装置の使用下でX線放射器が停止位置へ移動される。
代替として、構成要素の位置の検出のほかに構成要素の速度も検出されるとよい。速度は、場合によっては付加的に制動装置を作動させるための基準として利用される。すなわち、予め定められた限界速度が、例えば停止位置の予め定められた停止範囲の外側の周辺範囲において超過される場合、制動装置が作動させられることなく停止位置が無視される。これに対して、予め定められた限界速度が、停止位置の予め定められた停止範囲の外側の周辺範囲において超過されず、かつ構成要素が停止位置の予め定められた停止範囲内に達した場合、制動装置が作動させられる。限界速度値の記憶は制御装置内で行なわれる。速度検出のために、例えば、移動された構成要素の定量的な位置変化を検出するセンサが設けられるとよい。
停止位置へ構成要素を位置決めするためのこの種の装置により、装置の構造上の変更なしに、付加的な停止位置および/または可変の停止位置を用意することができる。
本発明の有利な実施態様においては、構成要素を駆動する駆動装置が設けられ、駆動装置は、構成要素が停止位置へ移動可能であるように制御装置と連係する。それにより、停止位置の設定は、全く構成要素の移動の手動駆動なしに、すなわち使用者によって発生された駆動なしに実現される。しかしながら、異なる駆動の組み合わせ、例えば手動駆動および電動駆動を使用することもできる。例えば、手動駆動によって構成要素は停止位置への粗調整を受け、これに対して電動駆動によって構成要素の停止位置の微調整が実現される。特に構成要素の停止位置の微調整の際、駆動装置が構成要素を僅かのステップ幅で移動させ、位置検出が制御装置によってリアルタイムで行なわれると有利である。したがって、停止位置の高精度の到達を保証することができる。
本発明の有利な実施態様においては、駆動装置と移動可能な構成要素との間に連結装置が設けられている。それによって、構成要素に伝達すべき推進力を適正に配分し、構成要素の位置に合わせることができる。これは同様に位置決め精度を高める。
本発明の有利な実施態様においては、X線放射器が回転可能に支持され、X線放射器がX線を垂直方向もしくは水平方向に放射可能であるX線放射器の第1の停止位置もしくは第2の停止位置が設定可能である。垂直方向は重力方向に対して平行に向けられ、水平方向は重力方向に対して直角に向けられている。X線放射器の垂直および水平の停止位置はX線検査において頻繁に使用され、したがって容易に設定可能である方がよい。しかしながら、他の停止位置も制御装置の操作を介して労力なしに設定可能である。これは、例えばX線検出器の検出面に対するX線の定められた角度の設定も含み得る。この種の角度を使用者によって手動で設定することは困難である。したがって、本発明装置による構成要素設定支援は役に立つ。
本発明の有利な実施態様にしたがって、駆動装置が電動機として構成されおよび/または制動装置が永久磁石ブレーキとして構成されていると好ましい。電動機は簡単に大きさおよび出力を設計して、装置に配置することができる。更に、電動機は簡単に制御可能であるという利点を有する。X線装置においては、例えば支持体台車の移動または支持体に固定されている構成要素の回転のような種々の構成要素の回転および移動のために多数の電動機が存在する。
制動装置としては電磁ブレーキ装置を使用すると好ましい。なぜならば、電磁ブレーキ装置の場合には制御性能が良好であると共に磨耗が少ないからである。例えば、電磁ブレーキ装置は永久磁石ブレーキとして構成するとよい。移動の制動のほかに停止位置での停止後の構成要素の固定を達成することができる。したがって、停止後の構成要素の付加的な固定装置は必要でない。付加的にX線診断装置のエネルギー供給は永久磁石ブレーキの動作に対しては必要でなく、このことはX線診断装置の安全性を高める。更に、磁気的に釈放されてばね力で操作される摩擦ブレーキの使用も可能である。この制動装置も永久磁石ブレーキの利点を有するが、しかし機械的なブレーキ構成要素(例えば、ばね)の荷重による比較的高い磨耗が存在する。制動装置として同様に、磁界およびそれにともなう制動作用を例えばコイル電流によって制御可能である磁石ブレーキが使用されてもよい。磁石ブレーキは簡単に制御可能な制動作用の利点を有している。このブレーキの動作の前提はブレーキの電流供給である。
代替として、固定装置、すなわち定められた位置に構成要素を固定すなわち保持するためにのみ構成されている装置と、移動された構成要素を制動する装置とを互いに分離して設けてもよい。例えば永久磁石ブレーキとして構成されている固定装置のほかに、構成要素の移動を制動するために磨耗なしに作用する渦電流ブレーキが存在していてもよい。
X線診断方法に関する課題は、本発明によれば、冒頭で述べた方法において、構成要素が手動および/または電動で停止位置の方向へ移動され、構成要素の位置が検出され、構成要素の位置が停止位置の周りの予め定められた停止範囲に達するや否や、移動された構成要素が制動されることによって解決される。この方法によって、移動可能な構成要素の磨耗なしに素早い位置決めが可能となる。更に、制御装置に変更されたもしくは新たな停止位置を供給することによって、既存の停止位置を簡単に変更し、新たな停止位置を定めることができる。
以下において図面に基づいて更に詳しく説明する実施例から、本発明による装置および本発明による方法の他の利点を明らかにする。
図1は本発明による装置の側面図を、
図2本発明による方法を表示するフローチャートを概略的に具体例で示す。
図1には検査対象を検査する
ためのX線診断装置10が示されている。X線診断装置10は使用の柔軟性を高めるために天井ガイドレールシステム22を有する。この天井ガイドレールシステム22には2つの台車20が次のように、すなわち、2つの台車20が天井に対して平行な一平面において任意にかつ互いに独立に移動できるように移動可能に支持されている。天井ガイドレールシステム22の下方には検査対象を受入れるための寝台23が配置されている。検査対象を異なる位置で異なる方向から検査することを可能にするために、台車20には伸縮自在支持体21が固定され、この支持体21の長さを医療検査の要求に合わせることができる。両伸縮自在支持体21の端部には、それぞれ2つの回転軸線の周りに回転可能に支持されたX線放射器30ならびにX線検出器31が固定されている。
頻繁に行なうべき検査のために、X線放射器30およびX線検出器31の停止位置が予め設定されている。図1に示されたX線診断装置については、X線放射器30およびX線検出器31のそれぞれ2つの停止位置が定められている。すなわち、X線放射器30の垂直の停止位置およびX線検出器31の付属の水平の停止位置80が定められている。更に、X線放射器30の水平の停止位置およびX線検出器31の付属の垂直の停止位置が可能であるが、これは図1には示されていない。X線放射器30およびX線検出器31がそれらの停止位置を取った後に、X線検査を開始することができる。その際に、X線放射器30とX線検出器31との間にX線ビーム範囲32が形成される。X線ビーム範囲32は寝台23上に位置決めされた検査対象の検査すべき範囲を捕捉する。X線診断装置10の使用分野に応じて停止位置は上述の停止位置とは異なっていてもよい。
停止位置は、制御装置60と連係する入力/出力装置61を介して変更することができ、あるいは新たな停止位置を補充することができる。停止位置の変更および/または新設定はそれぞれの構成要素30,31の操作パラメータの使用者による入力によって行なわれる。
図1においてX線放射器30は垂直の停止位置を有する。しかしながら、X線検出器31はまだ付属の水平の停止位置80にない。検査を実行できるためには、X線検出器31が先ずその停止位置80に移行させられなければならない。X線放射器30にもX線検出器31にも、位置検出装置に属する位置センサ41が存在する。更に、位置検出装置は位置データ送信/受信ユニット40を含む。位置データ送信/受信ユニット40は、X線放射器30における位置センサ41およびX線検出器31における位置センサ41と無線で通信する。位置検出装置は、位置センサ41および位置データ送信/受信ユニット40により、X線放射器30およびX線検出器31の位置および姿勢および場合によってそれらの位置変化を検出することができる。検出された位置データは制御装置60に導かれる。制御装置60に記憶されている座標系により、制御装置60に導かれた位置データから、X線放射器30およびX線検出器31の位置が求められる。これは任意選択的に既に位置検出装置において行なうこともできる。
X線検査の実行を可能にするために、X線検出器31は付属の水平の停止位置80にもたらされねばならない。X線検出器31および/またはX線放射器30を任意の位置に固定するために固定装置が存在し、この固定装置は図1においては制動装置70と同一である。代替として、固定装置および制動装置70は場合によって空間的に別々の異なる装置で実現されていてもよい。X線検出器31を図1に示された停止位置80へ動かすためには、X線診断装置10の使用者、例えば現場にいる医療従事者または医師が、先ず制動装置70の制動を操作キー50の操作によって解除することが必要である。使用者は、その後X線検出器31の所望の水平の停止位置80の方向にX線検出器31を回転させる。使用者によって操作されたX線検出器31の動きは位置検出装置によって検出され、制御装置60に導かれる。制御装置60には停止位置80を取囲む停止範囲81が記憶されている。X線検出器31が停止位置80の停止範囲81内に入ると、制御装置60は、ここでは永久磁石ブレーキとして構成されている制動装置70を作動させる。永久磁石ブレーキ70はX線検出器31の回転を完全に制動する。したがって、X線検出器31は予め定められた停止位置80で停止する。
制動過程の精度向上のために、図1に示された停止範囲81よりも大きい停止範囲81を選ぶと有利である。それによって、X線検出器31が正確に停止位置80で停止するように、制動中に、停止範囲81内におけるX線検出器31の検出された位置を考慮して永久磁石ブレーキ70の制動力を制御することができる。
予め設定された停止位置、例えばX線検出器31の停止位置80への構成要素30もしくは31の移動も、種々の停止位置の選択も、例えばマン−マシンインターフェースを介して実行することができる。例えば、胸部検査を行なうべき場合、胸部検査のための停止位置は、一般に、例えば足骨折が表示されるべきX線検査とは、例えば支持体台車20の位置、伸縮自在支持体21の長さ、X線放射器30およびX線検出器31の停止位置によって異なっている。この種の検査シナリオは図示されていないデータ処理システムに記憶され、使用者による検査シナリオの選択後に制御装置60に供給されるとよい。検査シナリオの選択は、例えば付設の操作キー50を備えたタッチ画面または表示部51において、
使用者によるキー操作によって行なわれる。それにより迅速かつ簡単に新たな停止位置が決定される。場合によっては、構成要素30もしくは31の全移動を、ここでは電動機として構成されている駆動装置90によって行なわせることもできる。制御装置60は、構成要素30もしくは31が構成要素の決定された停止位置に到達するように電動機90を制御する。この停止位置は、1つ又は複数の支持体台車20の位置、伸縮自在支持体21の長さなどを含むことができる。
次に図2によるステップを図1に示された装置に結びつけて説明する。装置構成要素の符号は図1に関係する。
方法は上述の実施例において、X線検出器31の位置を定めるために、存在する制動装置70が作動状態にあるところから出発する。使用者がX線検出器31の移動および/または回転を行なわせたい場合、方法は、ステップ101において制動装置70の制動が解除されることによって開始される。制動の解除は、例えば操作キー50の操作によって、例えば機械的にまたはタッチ画面上で行なわれる。操作キー50はX線放射器30に配置されている。代替として、使用者によってキー50が押されている間だけ制動が解除されてもよい。この場合に、制動を解除するキー50は移動すべき構成要素30もしくは31に取付けると好ましい。
X線検出器31は制動の解除によって今や自由に移動可能であり、使用者によって停止位置80の方向へ移動させることができる。次のステップ102においてX線検出器31の位置が検出される。X線検出器31の位置は例えば連続的にまたは周期的な時間間隔で求めることができる。各位置検出後に、X線検出器31の検出された位置が予め定め得る設定された停止範囲81内にあるかどうかが比較されるステップ103が実行される。X線検出器31の検出された位置が停止範囲81の外にある場合、X線検出器31は前と同じように更に移動される。これに対して、X線検出器31の検出された位置が予め定め得る設定された停止範囲81内にある場合、ステップ104においてX線検出器31が制動されて固定される。この制動および固定は永久磁石ブレーキとして構成されている制動装置70により行なわれる。X線検出器31の停止状態に至るまでのX線検出器31の制動中に、X線検出器31の位置がステップ102にしたがって更に検出される。移動されたX線検出器31の制動後、ステップ105において、X線検出器31の位置が予め定められた停止位置80と比較される。制動されたX線検出器31の位置が予め定められた停止位置80と一致すると、X線検出器31のために方法が終了する。
制動されたX線検出器31の位置と予め設定された停止位置80との間に大きな偏差が存在し、この偏差が制御装置60によって認識された場合、X線検出器31の固定がステップ101において制御装置60によって再び解除される。その後、電動機として構成されている駆動装置90が制御装置60によって始動され、制御装置60はステップ106においてX線検出器31を予め定められた停止位置80の方向に移動させる。ステップ102にしたがって更にX線検出器31の位置が検出され、ステップ105にしたがって予め定められた停止位置80と比較される。X線検出器31の位置が予め定められた停止位置80と一致しない間、X線検出器31は電動機90によって更に停止位置80の方向へ移動される。X線検出器31の位置が予め定められた停止位置80と一致するや否や、駆動装置90は遮断され、ステップ104において制動装置70が作動させられ、X線検出器31を制動する。停止位置80の到達までの推進力は、制動装置の作動によりX線検出器31のほぼ即座の停止を可能にする大きさに選ばれる。停止位置80でX線検出器31に制動を掛けることにより、方法が終了する。この方法は、他の構成要素、例えばX線放射器30に対しても、X線診断に必要な全ての構成要素が予め設定された停止位置に位置決めされるまで繰り返される。引続いてX線検査が開始される。
代替として、移動された構成要素30もしくは31の絶え間のない位置検出が必要でない方法を選ぶこともできる。これを模範的にX線放射器30について説明する。使用者がX線放射器30の停止位置を垂直方向の停止位置から水平方向の停止位置へ変化させようとする場合、X線放射器30に対する制動がステップ101にしたがって解除される。これは、ここでは制動を解除するキー、例えばX線放射器30のための操作キー50を使用者が押すことによって行なわれる。操作キー50が押されている間、X線放射器30の制動は解除されている。使用者はX線放射器30を、予め定められた図1に示されていない水平の停止位置の方向に移動させる。X線放射器30が図示されていない水平の停止位置の周りの停止範囲に進入すると、使用者は、X線放射器30が今や停止範囲にあるという出力を表示部51で受け取る。それにしたがって使用者は制動を解除するキー50を解放し、X線放射器30が制動される。位置検出は、X線放射器30の停止後に作動させられてもよいし、あるいはしかし既にX線放射器30の停止範囲への進入にともなって作動させられてもよい。更に、X線放射器30の現在位置が、例えば制御装置60において、予め定められた停止位置と比較される。制御装置は電動機90を作動させ、X線放射器30の制動を解除し、電動機90および連続的な位置検出によりX線放射器30を予め定められた停止位置へ移動させる。この種の方法によってデータ処理費用が低減される。なぜならば、構成要素30もしくは31が予め定められたそれぞれの停止位置の近くに既に位置決めされている場合にのみ、構成要素30もしくは31の位置データが検出されるからである。
本発明による装置の実施例の概略構成を示す側面図 本発明による方法の実施例を示すフローチャート
符号の説明
10 X線診断装置
20 台車
21 伸縮自在支持体
22 天井ガイドレールシステム
23 寝台
30 X線放射器
31 X線検出器
32 X線ビーム範囲
40 位置データ送信/受信ユニット
41 位置センサ
50 操作キー
51 タッチ画面または表示部
60 制御装置
61 入力/出力装置
70 制動装置(永久磁石ブレーキ)
80 停止位置
81 停止範囲
90 駆動装置

Claims (6)

  1. X線放射器(30)および/またはX線検出器(31)として構成されかつ検査対象用寝台(23)に対して移動可能である構成要素(30,31)を備え、構成要素(30,31)の少なくとも1つの予め定め得る停止位置(80)が設定されている検査対象のX線診断装置(10)において、
    構成要素(30,31)の位置を検出する位置検出装置(40,41)と、移動可能な構成要素(30,31)を制動する制動装置(70)と、位置検出装置(40,41)および制動装置(70)と連係する制御装置(60)とが設けられ、制御装置(60)により制動装置(70)が停止位置(80)に対する構成要素(30,31)の相対的な位置に依存して作動可能であることを特徴とする検査対象のX線診断装置。
  2. 構成要素(30,31)を駆動する駆動装置(90)が設けられ、駆動装置(90)は、構成要素(30,31)が停止位置(80)へ移動可能であるように制御装置(60)と連係することを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 駆動装置(90)と移動可能な構成要素(30,31)との間に連結装置が設けられていることを特徴とする請求項2記載の装置。
  4. X線放射器(30)が回転可能に支持され、X線放射器(30)がX線を垂直方向もしくは水平方向に放射可能であるX線放射器(30)の第1の停止位置もしくは第2の停止位置が設定可能であることを特徴とする請求項1乃至3の1つに記載の装置。
  5. 駆動装置(90)が電動機として構成されおよび/または制動装置が永久磁石ブレーキとして構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の1つに記載の装置。
  6. 検査対象のX線診断を実施するために、X線放射器(30)および/またはX線検出器(31)として構成された構成要素(30,31)が、設定された停止位置(80)へ移動される検査対象のX線診断方法において、
    構成要素(30,31)が手動および/または電動で停止位置の方向へ移動され、構成要素(30,31)の位置が検出され、構成要素(30,31)の位置が停止位置(80)の周りの予め定められた停止範囲(81)に達するや否や、移動された構成要素(30,31)が制動されることを特徴とする検査対象のX線診断方法。
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