JP2007252550A - Ｘ線透視撮影台 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来の斜入撮影機能付きのＸ線透視撮影台の複雑な構造および制御方式を簡易化するとともに小型化し、小占有スペースと低価格が要求される普及型のＸ線透視撮影台に斜入撮影機能を付加する。
【解決手段】
支柱１１に支柱回動ギヤ１４を設け、支柱回動ギヤ１４を下部支柱１２天部のラック１６と噛合させ、支柱回動ギヤ１４の回転により支柱１１を支点１３を中心として回動させる。また下部支柱１２と固着した下部スプロケット１７を設け、チェーン１８を介して上部スプロケット１９と噛合させる。上部スプロケット１９は支柱１１と回転可能に、Ｘ線管装置１と固着して保持され、支柱１１の回動によりＸ線管装置１を支柱１１と逆方向に回転させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は被検者のＸ線透視により医用診断を行うためのＸ線透視撮影台に関する。

Ｘ線透視撮影においては、Ｘ線透視撮影台のＸ線発生部とＸ線検出部の中間の天板上に被検者を配置して必要な撮影部位の撮影が行われる。１回のＸ線透視撮影像にはＸ線の光路にある被検者のすべての臓器情報が重畳して現れるので、同じ方向からの１回のＸ線透視撮影では特定の臓器に関する診断情報が十分ではない。Ｘ線透視撮影の結果から多くの診断情報を得るために、Ｘ線透視撮影台には天板面に対し通常垂直に入射するＸ線束を頭足方向に傾斜（以下、回動と記載する）させ、多数方向からのＸ線により多数回の撮影を行う斜入撮影機能を装備した機種が増加している（たとえば特許文献１参照）。

以下、図４によって斜入撮影機能を備えた従来のＸ線透視撮影台の基本構成と作動を説明する。Ｘ線発生部であるＸ線管装置１は支柱２の天部に取り付けられており、被検者３の方向にＸ線を放射する。Ｘ線管装置１は支柱２とともに、支点４部に設けられている回動機構（図示せず）によって支点４の回りに回動する。被検者３の載置台となる天板５の下方には、被検者３を通過したＸ線を検出するためのＸ線検出器６が配設されている。Ｘ線検出器６にはＸ線フィルムまたはイメージインテンシファイアなどの検出素子が内蔵される。支点４の位置は、左右はＸ線検出器６の中央に、上下はＸ線検出器６のＸ線像検出面と一致する点に設けられているので、Ｘ線管装置１が回動してもＸ線管装置１から下方に放射されるＸ線は常にＸ線検出器６の中央に向いている。上記の各要素は基台７上に配設されている。

撮影時は目的に応じて支柱２の回動度を定め、被検者３の撮影部位をＸ線管装置１とＸ線検出器６を結ぶ位置に置き、Ｘ線を放射する。必要によって支柱２を別の回動角度に定め、撮影を繰り返す。なお、支柱２の回動度を変更した場合に被検者３の撮影部位が変化するが、これが撮影の支障になる場合にはＸ線管装置１、支柱２、Ｘ線検出器６の３者の相互位置関係を保ちながら共に水平に移動させる構造を付加するか、天板５をスライド移動させる構造を付加する方法がとられる。

図５は斜入撮影機能を備えた従来の装置の他の構造を示している。Ｘ線管装置１は回転軸Ｃの回りに回転可能な構造（図示せず）を備え、アーム８を介して支柱２Ａに装着されている。支柱２ＡはＸ線管装置１とともに水平方向すなわち図５の左右方向に移動可能な構造（図示せず）を備えている。天板５Ａの内部にはＸ線検出器６Ａが内蔵されている。Ｘ線検出器６Ａは天板５Ａの内部で図の左右方向に移動可能な構造（図示せず）を備えている。上記の各要素は基台７Ａ上に配設されている。

斜入撮影に際しては最初にＸ線管装置１を回転させ、その回転速度と回転角の情報により、Ｘ線放射方向が被検者（図示せず）の撮影部位に向くように支柱２Ａを天板５Ａに対して天板５Ａの長手方向に水平移動させる。同時に天板５Ａ内のＸ線検出器６Ａを支柱２Ａの移動方向と反対方向に、図６に示すようにＸ線管装置１、したがってＸ線管１ＡのＸ線放射方向と撮影部位とＸ線検出器６Ａが常に一直線上に配置されるように移動させる。これらの相互関連移動のため、Ｘ線管装置１、支柱２Ａ、Ｘ線検出器６Ａにはそれぞれ独立の駆動機構（図示せず）が備えられ、前記のＸ線管装置１の回転速度と回転角の情報に基づいたコンピュータ制御により、相互の移動の大きさが制御されている。

特開２００２−２８１５５号公報

従来のＸ線透視撮影台の構造は以上のとおりであるが、これらの構造では斜入撮影機能の装備による装置の大型化や複雑化が避けられない。すなわち、図４の構造では支柱の回動中心はＸ線像検出部にあるため、最上部のＸ線管装置から最下部のＸ線像検出部までの長い支柱全体を回動させる必要があり、回動部の重量が増加し、回動駆動力も大きくなり装置全体が大型化する。また図５の構造では、図６に示されるようにＸ線管装置とＸ線検出器が常に撮影部位を中心として一直線上に配置されるように移動させる必要があり、またＸ線束を常にＸ線検出器の中央に向くように回転させる必要があるため、Ｘ線管装置移動、Ｘ線束回転、受像面移動の独立した３軸のコンピュータによる精密制御が必要で、装置全体が大型化し、構造・制御の複雑化が生じていた。このため従来の斜入撮影機能の採用は高機能・多目的の高級Ｘ線透視撮影台に限定され、占有スペースが少なくまた低価格が要求される普及型のＸ線透視撮影台には採用が見送られていた。本発明はこのような問題点を解決する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、被検体を挟んで対向して配設されたＸ線を受像するＸ線検出器と、Ｘ線を放射するＸ線管と、前記Ｘ線管を支持する支柱と、前記支柱を保持する基台と、被検体の頭足方向に前記支柱を回動させる回動機構とを備え、前記支柱の回動中心と前記Ｘ線検出器の検出面とを異なる位置に設けたＸ線透視撮影台において、前記支柱の回動度の変化に応じてＸ線放射方向が前記Ｘ線検出器の検出面の中央に変向するよう前記Ｘ線管の回動角度を機械的に制御する機械的制御手段を備える。

また前記機械的制御手段は、前記支柱の回動中心を中心とし前記基台に配設された円弧形状のラックと、前記支柱に回動中心を持ち前記ラックと噛合しながら前記支柱と共に回動する支柱回動ギヤと、支柱の回動中心を軸とし前記基台に回動不能に配設された第１の円板と、前記Ｘ線管の回動軸に前記Ｘ線管と共に回動するよう前記支柱に固設された第２の円板と、前記２個の円板間を連結し前記２個の円板に契合するベルトとを内蔵し、前記Ｘ線管のＸ線照射方向が前記Ｘ線検出器の検出面の中央に変向するよう第１、第２の円板の径を定める。このようにすることで、電子制御等による複雑な機構を要せずに支柱の回動機構のみを駆動するだけで、常にＸ線を前記Ｘ線検出器の検出面の中央に自動的に経時変化なく放射することが可能になる。

本発明によれば、小型軽量の支柱を支柱の回動機構１箇所のみの駆動によって回動させるだけで、常にＸ線をＸ線検出部の中央に自動的に経時変化なく放射することが可能となるので、斜入撮影用Ｘ線透視撮影台の小型軽量化が可能となり、占有スペースが少なくまた低価格が要求される普及型のＸ線透視撮影台に斜入撮影機能を付加することが可能になる。

本発明が提供するＸ線透視撮影台はつぎのような特徴を有している。第１の特徴は支柱の回動度の変化に応じてＸ線放射方向がＸ線検出器の検出面の中央に変向するようＸ線管の回動角度を機械的に制御する機械的制御手段を備えた点であり、第２の特徴は前記機械的制御手段は、支柱の回動中心を中心とし前記基台に配設された円弧形状のラックと、支柱に回動中心を持ちラックと噛合しながら支柱と共に回動する支柱回動ギヤと、支柱の回動中心を軸とし基台に回動不能に配設された第１の円板と、Ｘ線管の回動軸にＸ線管と共に回動するよう前記支柱に固設された第２の円板と、前記２個の円板間を連結し前記２個の円板に契合するベルトとを内蔵し、Ｘ線管のＸ線照射方向がＸ線検出器の検出面の中央に変向するよう第１、第２の円板の径が定められている点であり、これらの特徴を備えた形態が最良の形態である。

以下図示例にしたがって説明する。図１（Ａ）は本発明の実施例の構成を示す側面図、図１（Ｂ）は回動時のＸ線管１Ａ、支点１３、Ｘ線検出器中央Ｍ等の相互関係を示す側面図である。図１において図４〜図６と同一符号の部品の構造および作動は図４〜図６と同一である。図１（Ａ）において、Ｘ線管装置１は支柱１１の天部に、支柱１１に対して図の紙面に垂直な軸（図示せず）の回りに回転可能に装着されている。支柱１１は下部支柱１２に設けられている支点１３を中心として回動可能に装着されている。天板５の下方にはＸ線検出器６が配設されている。上記各要素は基台７上に配設されている。

支点１３がＸ線検出器６より上方に設けられているため、たとえば支柱１１の垂直位置でＸ線管装置１のＸ線放射方向がＸ線検出器６の中央に向かっている場合に、Ｘ線管装置１と支柱１１が固定されていると支柱１１の回動によりＸ線放射方向はＸ線検出器６の中央からずれていくが、本実施例ではこのずれの補正が機械的・自動的に行われる。すなわち図１（Ｂ）に示すように、Ｘ線管装置１内に配設されたＸ線管１Ａ（Ｘ線管装置１とＸ線管１Ａの相互位置関係は図６参照）は支柱１１が垂直位置にある時は一般に焦点と呼ばれるＸ線管最高面Ｈ内の位置にあり、支柱１１の回動により支点１３の回りに回動軌道Ｐ上を回動するが、後記の協動機構により、Ｘ線管１ＡのＸ線放射方向は常にＸ線検出器６の中央であるＸ線検出器中央Ｍに向かう。この詳細については図２を参照して以下に説明する。

図２は図１を裏側から見た、Ｘ線管装置１、支柱１１および下部支柱１２の接続部分の基本構造を示している。支柱１１の中間部には支柱回動ギヤ１４の駆動電源を内蔵したギヤボックス１５が固定されている。支柱回動ギヤ１４は下部支柱１２の天部に設けられた半円形のラック１６と噛合している。支柱回動ギヤ１４およびラック１６は回動機構を構成しており、支柱回動ギヤ１４を回転させることによって支柱１１は支点１３を中心として回動する。また下部支柱１２には前記支点１３を中心とする下部スプロケット１７が、下部支柱１２と固着して設けられている。下部スプロケット１７は回動度の検出手段として作動する。下部スプロケット１７はチェーン１８と噛合しており、チェーン１８は支柱１１上部の上部スプロケット１９と噛合している。チェーン１８は回動度をＸ線管装置１の回転量としてＸ線管装置１に伝達する。また上部スプロケット１９はＸ線管装置１を回転させる。

すなわち上部スプロケット１９はＸ線管装置１と固着され、支点２０を中心として支柱１１と回転可能に保持されているので、支柱１１が支点１３の回りに回動すると、上部スプロケット１９には回転力が発生し、Ｘ線管装置１したがって図１（Ｂ）に示すＸ線管１Ａは支柱１１の回動方向と逆方向に回転する。支柱１１とＸ線管１Ａの回転角度の関係は下部スプロケット１７と上部スプロケット１９の径の大小関係で決まるので、この寸法を装置の設計時に適切に定めればＸ線管１Ａの回転角度が自動的に決定され、Ｘ線管１Ａを常にＸ線検出器６の中央に向けることが可能になる。したがって支柱回動ギヤ１４部分のみの１箇所の駆動により、複雑な制御を要せずに斜入撮影角度を任意に設定することができ、設計時に機械的構造を決定しておけば、Ｘ線管１Ａの最適な回転角度が経時変化することはない。

図３は支柱１１の回動時の回動角度（以下、角度はラジアンとする）と上部スプロケット１９、したがって図１（Ｂ）に示すＸ線管１Ａの回転角度の関係を示している。図３において図１、２および図４〜図６と同一符号の部品の構造および作動は図１、２および図４〜図６と同一である。図３において、支点１３と支点２０の距離をｒ、支柱が垂直位置にある時のＸ線検出器中央Ｍと支点２０の距離をＲ、支柱が垂直位置にある時の支点１３と支点２０を結ぶ線（以下、垂線と記載する）から測定した回動角度をθ、回動角度θにおける上部スプロケット１９の支柱１１に対する回転角度をδ、δを垂線方向に対して示した角度をψ（ψ＝θ−δ）、上部スプロケット１９の半径をＴ、下部スプロケット１７の半径をｔとする。回動角度θにおいてチェーン１８は下部スプロケット１７に長さｔθだけ巻き付く。上部スプロケット１９はこの巻き付きにより回転力を受け、支柱１１に対して角度δ回転する。

支点１３と支点２０の距離ｒは一定であるので、下部スプロケット１７の巻き付きの長さｔθは上部スプロケット１９における引っ張り長さＴδに対応する。したがってｔθ＝Ｔδが成立し、ｔとＴの比率を決めれば、δ＝θ×ｔ÷Ｔの関係によってδが決まり、また前記のようにδ＝θ−ψでもあるから、これらの式からδを消去すれば、回動角度θにおけるψがψ＝（１−ｔ／Ｔ）θから定まる。

以下、図１（Ｂ）に示すＸ線管１ＡからのＸ線放射方向がＸ線検出器中央Ｍに向かっている場合、すなわち図３に示すように、Ｘ線検出器中央Ｍから回動角度θにおける支点２０と垂線を挟む角度をχとして、χがψに等しい場合について説明する。回動角度θが支柱１１の垂直位置からθだけ回動した場合の上部スプロケット１９の移動距離はｒθで示されるが、この距離はθがあまり大きくない場合は近似的にＲχ、すなわちχ＝ψの場合はＲψと考えることができ、ｒθ＝Ｒψ（近似式）が成立するから、これらの関係すなわちψ＝（１−ｔ／Ｔ）θおよびｒθ＝Ｒψからθとψを消去することができ、ｔ／Ｔ＝（１−ｒ／Ｒ）の関係が得られる。すなわち、ｒとＲを定めれば、ｔとＴの比率を決めることができる。

本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば図２において支柱１１の下部をさらに延長して上部との重量バランスをとり、支柱回動ギヤ１４の駆動力をさらに低減することができる。支柱１１の下部に適切な質量の錘を設けても同じ効果が得られる。図２におけるチェーン１８はチェーンに限定されることはなく、タイミングベルトなど、他の構造を採用しても良い。また図２の各要素の相互寸法は説明上選択されたものであり決定的なものではなく、必要に応じて自由に変更することができる。さらに本発明の回動度の検出手段、Ｘ線管装置１の回転手段、回動度のＸ線管装置１への伝達手段などを構成する機械要素はスプロケット、チェーン等に限定されることはなく、たとえばワイヤやバーなど他の構造によって構成しても良い。本発明はこれらをすべて包含する。

本発明は被検者のＸ線透視により医用診断を行うためのＸ線透視撮影台に適用することができる。

本発明の実施例の構成を示す側面図である。 本発明の実施例の詳細構成を示す側面図である。 本発明の実施例の回動角度とＸ線管の回転角度の相互関係を示す図である。 従来のＸ線透視撮影台の構成を示す側面図である。 従来のＸ線透視撮影台の他の構成を示す斜視図である。 図４のＸ線透視撮影台の、斜入撮影における要素の協動を示す図である。

符号の説明

１ Ｘ線管装置
１Ａ Ｘ線管
２、２Ａ 支柱
３ 被検者
４ 支点
５、５Ａ 天板
６、６Ａ Ｘ線検出器
７、７Ａ 基台
８ アーム
１１ 支柱
１２ 下部支柱
１３ 支点
１４ 支柱回動ギヤ
１５ ギヤボックス
１６ ラック
１７ 下部スプロケット
１８ チェーン
１９ 上部スプロケット
２０ 支点
Ｃ 回転軸
Ｈ Ｘ線管最高面
Ｍ Ｘ線検出器中央
Ｐ 回動軌道

Claims (2)

1. 被検体を挟んで対向して配設されたＸ線を受像するＸ線検出器と、Ｘ線を放射するＸ線管と、前記Ｘ線管を支持する支柱と、前記支柱を保持する基台と、被検体の頭足方向に前記支柱を回動させる回動機構とを備え、前記支柱の回動中心と前記Ｘ線検出器の検出面とを異なる位置に設けたＸ線透視撮影台において、前記支柱の回動度の変化に応じてＸ線放射方向が前記Ｘ線検出器の検出面の中央に変向するよう前記Ｘ線管の回動角度を機械的に制御する機械的制御手段を備えたことを特徴とするＸ線透視撮影台。
2. 前記機械的制御手段は、前記支柱の回動中心を中心とし前記基台に配設された円弧形状のラックと、前記支柱に回動中心を持ち前記ラックと噛合しながら前記支柱と共に回動する支柱回動ギヤと、前記支柱の回動中心を軸とし前記基台に回動不能に配設された第１の円板と、前記Ｘ線管の回動軸に前記Ｘ線管と共に回動するよう前記支柱に固設された第２の円板と、前記２個の円板間を連結し前記２個の円板に契合するベルトとを内蔵し、前記Ｘ線管のＸ線照射方向が前記Ｘ線検出器の検出面の中央に変向するよう第１、第２の円板の径が定められていることを特徴とする請求項１記載のＸ線透視撮影台。

Images