JP2007229447A - 乳房用ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線管球とＸ線検出器とを同期的に回転させる動作と、Ｘ線検出器は静止させてＸ線管球を回転させる動作との双方を実行可能でありながら、高い同軸度を達成できるとともに、高精度な同期回転を容易に行うことを可能とする。
【解決手段】 フレーム２１は、回転軸ＲＡ回りに回転可能にスタンドユニット１に取り付けられて、Ｘ線管球を内蔵するＸ線管装置２３を支持する。フレーム２２は、回転軸ＲＡ回りにフレーム２１とは無関係に回転可能にスタンドユニット１に取り付けられて、Ｘ線検出器を内蔵した検出部２８を支持する。モータ１２、ギア１３，１４、円弧ギア２２ａ、平歯車２５、モータ２６および減速器２７は、フレーム２１の回転に伴ってその回転力によりフレーム２２を回転させる第１のモードと、フレーム２１をフレーム２２とは無関係に回転させる第２のモードを選択的に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線管球から放射されて被検者の乳房を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することによって前記乳房を撮影する乳房用Ｘ線撮影装置に関する。

乳房用Ｘ線撮影装置での基本的な撮影法では、例えば図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示すように、いかなる撮影角度での撮影においても、Ｘ線管球ＴとＸ線検出器Ｄとを正対させた状態とする。

一方、乳房用Ｘ線撮影装置において３次元画像を得る手法として、トモシンセス撮影法（トモ撮影）がある。

このトモシンセンス撮影法は、図１１に示すように、乳房（撮影部）およびＸ線検出器Ｄを固定した状態で、Ｘ線管球Ｔを乳房に相対的に回転させながら撮影を行なう。

かくして、これらの２つの撮影法のいずれにも対応する乳房用Ｘ線撮影装置においては、Ｘ線管球ＴとＸ線検出器Ｄとを同期的に回転させる動作と、Ｘ線検出器Ｄは静止させてＸ線管球Ｔを回転させる動作との双方を行える必要がある。

上記の動作を実現するためには、Ｘ線管球ＴおよびＸ線検出器Ｄを個別のフレームに取り付け、これらのフレームを個別に回転させることになる。

このとき、Ｘ線管球ＴおよびＸ線検出器Ｄのそれぞれの回転軌道の同軸度を高めようとするならば、典型的には、各フレームを同一の回転軸周りを個別に回転可能なように支持することになる。そして各フレームをそれぞれ別々のモータによって回転させる。

しかしこの構成においては、Ｘ線管球ＴとＸ線検出器Ｄとを同期的に回転させる場合には、２つのモータを高精度に同期制御することが必要になるが、これを実現するのは容易ではない。

またＸ線管球を取り付けたフレームを円弧軌道に沿って移動させる構造が提案されている（例えば特許文献１を参照）。しかしこの構造では、Ｘ線管球ＴおよびＸ線検出器Ｄのそれぞれの回転軌道の同軸度が悪化してしまう。
特開２００３−３０５０３１

以上のように従来は、Ｘ線管球およびＸ線検出器のそれぞれの回転軌道の同軸度を高めつつ、高精度な同期回転を行うことが困難であった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、Ｘ線管球とＸ線検出器とを同期的に回転させる動作と、Ｘ線検出器は静止させてＸ線管球を回転させる動作との双方を実行可能でありながら、高い同軸度を達成できるとともに、高精度な同期回転を容易に行うことが可能な乳房用Ｘ線撮影装置を提供することにある。

以上の目的を達成するために本発明は、Ｘ線管球から放射されて被検者の乳房を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することによって前記乳房を撮影する乳房用Ｘ線撮影装置において、スタンドと、回転軸回りに回転可能に前記スタンドに取り付けられて前記Ｘ線管球を支持する第１の支持フレームと、前記回転軸回りに前記第１の支持フレームとは無関係に回転可能に前記スタンドに取り付けられて前記Ｘ線検出器を支持する第２の支持フレームと、前記第１の支持フレームの回転に伴ってその回転力により前記第２の支持フレームを回転させる第１のモードおよび前記第１の支持フレームを前記第２の支持フレームとは無関係に回転させる第２のモードを選択的に形成する機構とを備えた。

本発明によれば、Ｘ線管球とＸ線検出器とを同期的に回転させる動作と、Ｘ線検出器は静止させてＸ線管球を回転させる動作との双方を実行可能でありながら、高い同軸度を達成できるとともに、高精度な同期回転を容易に行うことが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る乳房用Ｘ線撮影装置の構成を示す図である。

図１に示される乳房用Ｘ線撮影装置は、スタンドユニット１とＣアームユニット２とを含む。Ｃアームユニット２は、スタンドユニット１に突設された軸部１１に取り付けられる。これによりＣアームユニット２は、軸部１１の軸心を回転軸ＲＡとして回転可能なようにスタンドユニット１により支持される。

Ｃアームユニット２は、アーム本体となる２つのフレーム２１，２２を備える。これらのフレーム２１，２２は、回転軸ＲＡ回りをそれぞれ個別に回転可能なようにスタンドユニット１により支持される。フレーム２１には、Ｘ線管装置２３、絞り部２４、平歯車２５、モータ２６および減速器２７が、図１に示すように取り付けられている。フレーム２２には、検出部２８および圧迫板２９が、図１に示すように取り付けられている。またフレーム２２には、円弧ギア２２ａが設けられている。

Ｘ線管装置２３は、Ｘ線管球を内蔵し、このＸ線管球が放射するＸ線を検出部２８に向けて出射する。絞り部２４は、Ｘ線管装置２３から出射されたＸ線の照射野を制限する。

検出部２８は、図１における上面が平面をなし、この面が撮影台２８ａとなる。圧迫板２９は、撮影台２８ａに対向して配置される。圧迫板２９は、フレーム２２に内蔵された移動機構によって、撮影台２８ａとの離間距離が変更される。これにより圧迫板２９は、撮影台２８ａに載置された乳房を圧迫する。検出部２８は、Ｘ線検出器を内蔵し、Ｘ線管装置２３から放出されて乳房を透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器は、検出したＸ線が表すＸ線像に応じた画像信号を出力する。

図２は平歯車２５および円弧ギア２２ａを拡大して示す斜視図である。

図２に示すように円弧ギア２２ａは、フレーム２２から突出する状態でフレーム２２と一体的に形成されている。円弧ギア２２ａは、回転軸ＲＡに近い側に、回転軸ＲＡを軸心とした円弧に沿った曲面を有し、この曲面に溝を切ることにより構成されている。円弧ギア２２ａは、平歯車２５と噛み合っている。

平歯車２５には、モータ２６の回転力が減速器２７を介して伝達される。減速器２７は、モータ２６の回転力を減速することによってトルクを増加させた上で平歯車２５に伝達する。減速器２７は、周知のセルフロック機能を備える。すなわち減速器２７は、モータ２６が停止しているときには、平歯車２５の回転を抑止する。

図３はフレーム２１の一部を破断して示すとともに、スタンドユニット１の内部構成の一部を示す図である。

フレーム２１は、端部に形成された貫通孔に、フレーム２２から突出した軸部２２ｂが挿入されている。フレーム２１は、例えばフレーム２１と軸部２２ｂとの間にベアリングを配置するなどの周知の手法によって、軸部２２ｂとは無関係に回転することが可能とされている。

軸部２２ｂは、フレーム２１に一体的に形成されているか、あるいはフレーム２１に固着されている。軸部２２ｂは、その軸心が回転軸ＲＡに一致するように軸部１１に固着されている。

軸部１１は、回転が可能なようにスタンドユニット１の内部で支持されている。スタンドユニット１の内部には、モータ１２、ギア１３およびギア１４が配置されている。ギア１３とギア１４とは、互いに噛み合っている。ギア１３はモータ１２に取り付けられている。ギア１４は、軸部１１に取り付けられている。

かくして、モータ２６を停止させた状態でモータ１２を回転させた場合、モータ１２の回転力がギア１３，１４を介して伝達されることで、軸部１１および軸部２２ｂが回転される。この結果、フレーム２２が回転される。このフレーム２２の回転に伴って、円弧ギア２２ａが移動する。円弧ギア２２ａは平歯車２５と噛み合っており、かつ減速器２７はセルフロック状態であるから、円弧ギア２２ａの移動力はそのまま平歯車２５を介して減速器２７に伝達される。このため、減速器２７によってフレーム２１が押され、フレーム２１が回転する。すなわちこの状態では、フレーム２１，２２が同期的に回転する。このとき、フレーム２１，２２のいずれも回転軸ＲＡ回りに回転するから、良好な同軸度が達成される。また、モータ１２の回転力のみによってフレーム２１，２２を回転させるから、複数のモータを同期制御する必要は無い。従って、容易に、かつ高精度にフレーム２１，２２を同期回転させることができる。

一方、モータ１２を停止させた状態でモータ２６を回転させた場合、平歯車２５が回転する。このとき、モータ１２が停止されていることによってフレーム２２は現状の姿勢を維持するから、円弧ギア２２ａと平歯車２５との噛み合いによって、平歯車２５が円弧ギア２２ａの曲面に沿って移動する。平歯車２５の移動力はそのまま減速器２７に伝達される。このため、減速器２７によってフレーム２１が押され、フレーム２１が回転する。すなわちこの状態では、フレーム２１が静止しているフレーム２２に相対的に回転する。

かくして第１の実施形態によれば、Ｘ線管装置２３と検出部２８とを同期的に回転させる動作と、検出部２８は静止させてＸ線管装置２３を回転させる動作との双方を実行可能でありながら、高い同軸度を達成できるとともに、高精度な同期回転を容易に行うことが可能である。

（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態に係る乳房用Ｘ線撮影装置の構成を示す図である。なお図４において、図１乃至図３と同一部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

この図４に示される乳房用Ｘ線撮影装置は、Ｃアームユニット２とスタンドユニット３とを含む。すなわち第２の実施形態の乳房用Ｘ線撮影装置は、第１の実施形態の乳房用Ｘ線撮影装置におけるスタンドユニット１に代えてスタンドユニット３を備えている。なお図４は、フレーム２１の一部を破断して示すとともに、スタンドユニット１の内部構成の一部を示している。

Ｃアームユニット２は、スタンドユニット３に突設された軸部３１に取り付けられる。軸部３１は、外側部３１ａおよび内側部３１ｂを含む。外側部３１ａおよび内側部３１ｂは、いずれも円筒状をなしていて、それらの軸心は一致する。外側部３１ａは、例えば外側部３１ａと内側部３１ｂとの間にベアリングを配置するなどの周知の手法によって、内側部３１ｂとは無関係に回転することが可能とされている。

外側部３１ａは、その一端がフレーム２１に固着されている。外側部３１ａは、その他端がギア３２に固着されている。内側部３１ｂは、その一端がフレーム２１に固着されている。内側部３１ｂは、その中間部にトゥース（tooth）クラッチ３３が固着されている。このトゥースクラッチ３３は、ギア３２の近傍に配置されている。

ギア３２は、その周面に形成された歯によってギア１３と噛み合っている。ギア３２は、外側部３１ａが固着されているのとは反対側の面に、トゥースクラッチ３３と噛み合うための歯が形成されている。トゥースクラッチ３３は、その一部が回転軸ＲＡに沿った方向に往復移動する。このように移動する部分の先端には、ギア３２に設けられた歯と噛み合う歯が形成されている。

内側部３１ｂのフレーム２２に固着されているのとは反対側の端部には、クラッチ板３５が固着されている。このクラッチ板３５の近傍には、クラッチ板３５に対向して電磁ブレーキ３４が配置されている。

図４に示す状態では、トゥースクラッチ３３がlock状態にあり、電磁ブレーキ３４がopen状態にある。この状態でモータ１２を回転させた場合、モータ１２の回転力がギア１３，３２を介して伝達されることで、外側部３１ａが回転される。この結果、フレーム２１が回転される。一方、トゥースクラッチ３３がギア３２に噛み合っているので、モータ１２の回転力がギア１３，３２およびトゥースクラッチ３３を介して伝達される。電磁ブレーキ３４はクラッチ板３５をlockしていないから、内側部３１ｂも回転される。この結果、フレーム２２が回転される。すなわちこの状態では、フレーム２１，２２が同期的に回転する。このとき、フレーム２１，２２のいずれも回転軸ＲＡ回りに回転するから、良好な同軸度が達成される。また、モータ１２の回転力のみによってフレーム２１，２２を回転させるから、複数のモータを同期制御する必要は無い。従って、容易に、かつ高精度にフレーム２１，２２を同期回転させることができる。

図５に示す状態では、トゥースクラッチ３３がopen状態にあり、電磁ブレーキ３４がlock状態にある。この状態でモータ１２を回転させた場合、モータ１２の回転力がギア１３，３２を介して伝達されることで、外側部３１ａが回転される。この結果、フレーム２１が回転される。しかしながら、トゥースクラッチ３３がギア３２に噛み合っていないので、モータ１２の回転力は内側部３１ｂには伝達されない。さらに電磁ブレーキ３４はクラッチ板３５をlockしている。従って、内側部３１ｂは回転せず、フレーム２２は回転されない。すなわちこの状態では、フレーム２１が静止しているフレーム２２に相対的に回転する。

図６は電磁ブレーキ３４の構造を示す分解図である。

図６に示すように電磁ブレーキ３４は、ベース板３４１、電磁石ユニット３４２、複数のスプリング３４３およびクラッチ板３４４を含む。図６にてベース板３４１および電磁石ユニット３４２は、破断して示している。

ベース板３４１は、スタンドユニット３の筐体などに固着されている。ベース板３４１は、回転軸ＲＡにほぼ平行な穴３４１ａが複数形成されている。

電磁石ユニット３４ｃは、円柱状のケース３４２ａの内部に電磁石３４２ｂを収容して構成されている。ケース３４２ａは、回転軸ＲＡにほぼ平行な穴３４２ａが複数形成されている。電磁石ユニット３４ａは、複数の穴３４２ａが複数の穴３４１ａのそれぞれに連通する状態でベース板３４１に取り付けられる。

複数のスプリング３４３は、複数の穴３４２ａのそれぞれの中に配置される。

クラッチ板３４４は、金属により形成され、クラッチ板３５に対向して配置される。クラッチ板３４４のクラッチ板３５に対向されるのとは反対側の面には、当該面にほぼ垂直に複数のピン３４４ａが突設されている。これらの複数のピン３４４ａは、複数の穴３４２ａのそれぞれの中に配置された複数のスプリング３４３のそれぞれの中を通して、複数の穴３４１ａに挿入される。

クラッチ板３４４およびクラッチ板３５には、図７に示すように互いに噛み合う凹凸が形成されている。この凹凸は、互いに噛み合っているときに、クラッチ板３５が回転するのを抑止するように設けられている。

図８はopen状態であるときの電磁ブレーキ３４の状態を示す図である。

図８に示すようにopen状態では、電磁石３４２ｂに通電される。このため、クラッチ板３４４が電磁石３４２ｂによって磁気的に吸着されて、クラッチ板３５から離れる。この状態では、クラッチ板３４４およびクラッチ板３５の凹凸が互いに噛み合わないので、クラッチ板３５が、ひいては軸部３１の内側部３１ｂが回転できる。

図９はlock状態であるときの電磁ブレーキ３４の状態を示す図である。

図９に示すようにlock状態では、電磁石３４２ｂには通電されない。このため、クラッチ板３４４はスプリング３４３によってクラッチ板３５に押しつけられる。この状態では、クラッチ板３４４およびクラッチ板３５の凹凸が互いに噛み合い、クラッチ板３５、ひいては軸部３１の内側部３１ｂの回転が抑止される。

かくして第２の実施形態によれば、Ｘ線管装置２３と検出部２８とを同期的に回転させる動作と、検出部２８は静止させてＸ線管装置２３を回転させる動作との双方を実行可能でありながら、高い同軸度を達成できるとともに、高精度な同期回転を容易に行うことが可能である。

また第２の実施形態によれば、第１の実施形態に比べてフレーム２１に取り付けられる部品を減少することができる。この結果、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に比べてフレーム２１の回転トルクを小さくすることができ、モータ１２の負荷を軽減することができる。また、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に比べてＣアームユニット２を小型化することができ、被検者に与える圧迫感を和らげることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る乳房用Ｘ線撮影装置の構成を示す図。 図１中の平歯車２５および円弧ギア２２ａを拡大して示す斜視図。 図１中のフレーム２１の一部を破断して示すとともに、スタンドユニット１の内部構成の一部を示す図。 第２の実施形態に係る乳房用Ｘ線撮影装置の構成および１つ目の動作状態の様子を示す図。 第２の実施形態に係る乳房用Ｘ線撮影装置の構成および２つ目の動作状態の様子を示す図。 図４および図５中の電磁ブレーキ３４の構造を示す分解図。 図６中のクラッチ板３４４およびクラッチ板３５にそれぞれ形成された凹凸を示す図。 open状態であるときの電磁ブレーキ３４の状態を示す図。 lock状態であるときの電磁ブレーキ３４の状態を示す図。 基本的な撮影法での撮影に際してのＸ線管球とＸ線検出器との位置関係を示す図。 トモシンセンス撮影法での撮影に際してのＸ線管球とＸ線検出器との位置関係を示す図。

符号の説明

１，３…スタンド、２…アーム、１１…軸部、１２，２６…モータ、１３，１４，３２…ギア、２１，２２…フレーム、２２ａ…円弧ギア、２２ｂ…軸部、２３…Ｘ線管装置、２４…絞り部、２５…平歯車、２７…減速器、２８…検出部、２９…圧迫板、３１…軸部、３１ａ…外側部、３１ｂ…内側部、３３…トゥースクラッチ、３４…電磁ブレーキ、ベース板３４１、電磁石ユニット３４２、複数のスプリング３４３、クラッチ板３４４、３５…金属板。

Claims (7)

1. Ｘ線管球から放射されて被検者の乳房を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することによって前記乳房を撮影する乳房用Ｘ線撮影装置において、
   スタンドと、
   回転軸回りに回転可能に前記スタンドに取り付けられて前記Ｘ線管球を支持する第１の支持フレームと、
   前記回転軸回りに回転可能に前記スタンドに取り付けられて前記Ｘ線検出器を支持する第２の支持フレームと、
   前記第１の支持フレームの回転力により前記第２の支持フレームを回転させる第１のモードおよび前記第１の支持フレームを前記第２の支持フレームとは独立に回転させる第２のモードを選択的に切り換える機構とを具備したことを特徴とする乳房用Ｘ線撮影装置。
2. 前記機構はさらに、
   前記第２の支持フレームを回転させる第１のモータと、
   前記第２の支持フレームに固定された円弧状の第１のギアと、
   前記第１の支持フレームに回転可能に設けられ、前記第１のギアに噛み合った第２のギアと、
   前記第２のギアを回転させる第２のモータとを含むことを特徴とする請求項１に記載の乳房用Ｘ線撮影装置。
3. 前記機構はさらに、
   前記第２のモードにて前記第２の支持フレームの回転を抑止する抑止手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の乳房用Ｘ線撮影装置。
4. 前記抑止手段は、セルフロック機能を有し、前記第２のモータの駆動力を前記第２のギアに伝達するギアユニットであることを特徴とする請求項３に記載の乳房用Ｘ線撮影装置。
5. 前記機構はさらに、
   前記第２の支持フレームを回転させるモータと、
   前記モータの回転力を、前記第１のモードでは前記第１の支持フレームに伝達し、前記第２のモードでは前記第１の支持フレームに伝達しないクラッチとを具備することを特徴とする請求項１に記載の乳房用Ｘ線撮影装置。
6. 前記機構はさらに、
   前記第２のモードにて前記第２の支持フレームの回転を抑止する抑止手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の乳房用Ｘ線撮影装置。
7. 前記抑止手段は、電磁ブレーキであることを特徴とする請求項６に記載の乳房用Ｘ線撮影装置。

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