JP2013121394A

JP2013121394A - 保持装置およびｘ線診断装置

Info

Publication number: JP2013121394A
Application number: JP2011270319A
Authority: JP
Inventors: Katsuie Igawa; 勝家井川; Masaki Kobayashi; 正樹小林; Hajime Yoshida; 元吉田; Tomohito Yamashita; 山下　　智史
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-06-20
Also published as: US20130148783A1; CN103156624A; US9176077B2; CN103156624B

Abstract

【課題】Ｘ線発生装置及びＸ線検出装置を保持する保持装置乃至はＸ線診断装置をコンパクト化し、また、これら装置の清潔性の向上を図ること。
【解決手段】一実施形態に係る保持装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線発生装置および被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置を保持する保持装置であって、内部に中空部を有し、前記Ｘ線発生装置およびＸ線検出装置を正対させた状態で保持する円弧状のアームと、前記アームの外周面に沿って設けられたガイド溝と、前記中空部の前記外周面側の内壁に当接した状態で前記中空部内を走行する第１のローラと、前記ガイド溝に嵌め合って前記ガイド溝内を走行し、前記第１のローラとともに前記アームをその円弧方向に沿ってスライド可能に狭持する第２のローラと、を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線発生装置およびＸ線検出装置を正対させた状態で保持する保持装置、およびこの保持装置を備えるＸ線診断装置に関する。

Ｘ線診断装置は、被検体に向けてＸ線源からＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により捉えて、その透過線量に比例した陰影像であるＸ線透過画像を生成する装置である。上記Ｘ線源およびＸ線検出器は、例えばＣアームやΩアーム等のアームを有する保持装置によって正対した状態で保持されており、被検体のＸ線透過画像を種々の角度から撮影することが可能である。

従来、Ｘ線診断装置を用いたインターベンション（血管内治療）を実施するカテーテル室と、外科手術室とは別々に設けられており、インターベンションの実施中に外科手術が必要となった場合、患者をカテーテル室から外科手術室へと移動させる必要があった。

最近では、例えば外科手術室に天井走行式の上記保持装置を備えたＸ線診断装置を設置することで、血管外科医と循環器内科医が協働して循環器疾患の治療を行える環境も実現している。これにより、患者を外科手術室とカテーテル室との間で移動させる必要がなくなり、よりスピーディな治療を可能としている。このようなシステムは、ＨｙｂｒｉｄＯＲＳｙｓｔｅｍと呼ばれている。

特開２０１０−２４０２５４号公報

ＨｙｂｒｉｄＯＲＳｙｓｔｅｍ用の部屋は、レイアウトがインターベンションに特化したカテーテル部屋と異なる上、種々の装置や器具が配されるためにスペースも限られている。そのため、当該部屋に設置されるＸ線診断装置、特に患者や術者の近くに位置することが多い上記保持装置は、術者の妨げにならないような形状にしなければならない。また、当該ＨｙｂｒｉｄＯＲＳｙｓｔｅｍ用の部屋は、外科手術を行うこともあるため、清潔に保つことが望ましい。しかしながら、術中に造影剤や血液がＸ線診断装置の上記保持装置等に付着していまい、上記保持装置を清潔に保つことが難しい面もある。

本発明が解決しようとする課題は、術者の妨げとならないよう上記保持装置ないしはＸ線診断装置をコンパクト化し、また、これら装置の清潔性の向上を図ることである。

一実施形態に係る保持装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線発生装置および被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置を保持する保持装置であって、内部に中空部を有し、前記Ｘ線発生装置およびＸ線検出装置を正対させた状態で保持する円弧状のアームと、前記アームの外周面に沿って設けられたガイド溝と、前記中空部の前記外周面側の内壁に当接した状態で前記中空部内を走行する第１のローラと、前記ガイド溝に嵌め合って前記ガイド溝内を走行し、前記第１のローラとともに前記アームをその円弧方向に沿ってスライド可能に狭持する第２のローラと、を備えている。

また、一実施形態に係るＸ線診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線発生装置と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、内部に中空部を有し、前記Ｘ線発生装置およびＸ線検出装置を正対させた状態で保持する円弧状のアームと、前記アームの外周面に沿って設けられたガイド溝と、前記中空部の前記外周面側の内壁に当接した状態で前記中空部内を走行する第１のローラと、前記ガイド溝に嵌め合って前記ガイド溝内を走行し、前記第１のローラとともに前記アームをその円弧方向に沿ってスライド可能に狭持する第２のローラと、を備えている。

一実施形態に係るＸ線診断装置の要部構成を示すブロック図。同実施形態に係るＣアームおよびスライド駆動機構の一部を示す斜視図。図２に示した各要素の側面図。図３に示した各要素のＡ−Ａ断面図。図３に示した各要素のＢ−Ｂ断面図。図５に示した各要素のＣ−Ｃ断面図。同実施形態に係るスライド動作を説明するための図。同実施形態に係るスライド動作を説明するための図。変形例に係るガイド溝およびブレ防止ローラの断面図。

一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
以下の説明において、同一の構成要素には同一の符合を付し、重複説明は必要な場合に限り行う。

本実施形態に係るＸ線診断装置として、撮影画像をリアルタイムに表示できる循環器用のＸ線診断装置１を例に挙げて説明する。図１は、Ｘ線診断装置１の要部構成を示すブロック図である。

図示したように、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線発生装置２、Ｘ線検出装置３、Ｃアーム４、アーム駆動装置５、寝台６、寝台駆動装置７、Ｘ線ＴＶカメラ８、ＡＤ変換器９、画像メモリ１０、ＤＡ変換器１１、モニタ１２、制御装置１３、画像記憶用メモリ１４、入出力装置１５、および位置情報メモリ１６等を備えている。

Ｘ線発生装置２は、Ｘ線源としてのＸ線管球、Ｘ線の照射範囲を制限する絞り、および、Ｘ線管球に高電圧を印加してＸ線を発生させる高電圧装置等を含んでいる。また、Ｘ線検出装置３は、寝台６上に寝かされた被検体Ｐを透過したＸ線を光学画像に変換するイメージインテンシファイア等を含んでいる。なお、イメージインテンシファイアの代わりに平面検出器（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ）が用いられてもよい。

Ｃアーム４は、Ｘ線発生装置２及びＸ線検出装置３を正対するようにして保持し、被検体Ｐの様々な部位を多様な角度からＸ線透視・撮影できるようにアーム駆動装置５により移動制御される。

アーム駆動装置５は、例えばＣアーム４を被検体Ｐの体軸周りで回転させる主回転動作（ＬＡＯ／ＲＡＯ）を行うための回転駆動機構５０や、Ｃアーム４を後述の図２に示すスライド方向にスライド移動（ＣＲＡ／ＣＡＵ）させるスライド駆動機構５１等を備えている。寝台駆動装置７は、寝台６を被検体Ｐの体軸方向並びに被検体Ｐの左右方向に移動制御する。

Ｘ線ＴＶカメラ８は、Ｘ線検出装置３により受像された光学画像を映像信号に変換し、ＡＤ変換器９に出力する。ＡＤ変換器９は、Ｘ線ＴＶカメラ２１から入力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換し、画像メモリ１０に出力する。画像メモリ１０は、ＡＤ変換器９から入力されるデジタル映像信号で示されるＸ線画像（ＤｉｇｉｔａｌＡｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ：ＤＡ像）を、Ｘ線画像の収集に伴う情報（画像付帯情報）とともに記憶する。ＤＡ変換器１１は、画像メモリ１０に記憶されたＸ線画像に応じたデジタル映像信号をアナログ映像信号に変換し、モニタ１２に出力する。モニタ１２は、ＤＡ変換器１１から入力されるアナログ映像信号に基づき、Ｘ線画像等を表示する。

制御装置１３は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等で構成され、Ｘ線診断装置１が備える各部の制御や、Ｘ線画像に関する各種画像処理等を行う。

画像記憶用メモリ１４は、画像メモリ１０に記憶されたＸ線画像等を取得し、多数フレーム分を蓄積記憶する。位置情報メモリ１６は、画像メモリ１０に記憶されたＸ線画像の撮影時における寝台６の体軸方向位置や、Ｃアーム４の主回転角度およびスライド角度等の位置情報を記憶する。入出力装置１５は、Ｘ線診断装置１を操作する医師等の操作者が各種コマンドや情報を入力するために用いるマウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティック、フットスイッチ等を有し、これらのデバイスにて入力されたコマンドや情報を制御装置１３に出力する。画像記憶用メモリ１４に記憶されている画像は、例えば診断の際などに、入出力装置１５から入力される指示によって任意の画像が選出され、画像記憶用メモリ１４から画像メモリ１０に読み出されて、モニタ１２に表示される。

次に、上記Ｃアーム４と、上記アーム駆動装置５の一部である上記スライド駆動機構５１について説明する。

図２は、Ｃアーム４およびスライド駆動機構５１の一部を示す斜視図であり、図３は、図２に示した各要素の側面図である。また、図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図であり、図５は、図３におけるＢ−Ｂ断面図であり、図６は、図５におけるＣ−Ｃ断面図である。

図２に示すように、Ｃアーム４は円弧形状をなしている。Ｃアーム４の端部４ａ，４ｂには、それぞれ上記Ｘ線発生装置２，上記Ｘ線検出装置３が正対するように取り付けられる。図４に示すように、Ｃアーム４の内部にはその全長に亘り中空部４０，４１，４２が設けられている。

Ｃアーム４の外周面４ｃには、同面の全長に亘り互いに平行なガイド溝４３，４４が設けられている。図４に示すように、ガイド溝４３は底部４３ａと、底部４３ａの左右に設けられた傾斜部４３ｂ，４３ｃとを有する。同様に、ガイド溝４４は底部４４ａと、底部４４ａの左右に設けられた傾斜部４４ｂ，４４ｃとを有する。また、Ｃアーム４の外周面４ｃにおけるガイド溝４３，４４の間には、同面の全長に亘りこれらガイド溝４３，４４と平行に、中空部４０に繋がる開口部４５が設けられている。

中空部４０には、開口部４５を介してスライド駆動機構５１に含まれる支持フレーム５２の一部が挿入される。支持フレーム５２の中空部４０内への挿入部分には、図３，図５に示すように左右対となった５組の支持ローラ５３，５４（第１のローラ）が、ベアリングを介して回動可能に軸支されている。各組の支持ローラ５３，５４の外周面は、図５に示すように、中空部４０の外周面４ｃ側の内壁に当接しており、この状態で各支持ローラ５３，５４は中空部４０内を走行する。なお、各図においては各組の支持ローラ５３，５４の回転軸等の図示を省略している。

ガイド溝４３，４４には、図２，図３，図５に示すように、スライド駆動機構５１に含まれる左右対となった２組のブレ防止ローラ５５，５６がそれぞれ当接する。ブレ防止ローラ５５，５６は、支持フレーム５２との相対位置関係がずれないよう、スライド駆動機構５１に含まれる図示せぬ支持機構を介して回動可能に軸支されている。なお、各図においては各組の支持ローラ５３，５４の支持機構等の図示を省略している。図５に示すように、各組のブレ防止ローラ５５，５６の外周面はその左右縁部が面取りされており、それぞれガイド溝４３，４４に嵌め合う形状となっている。各組のブレ防止ローラ５５，５６は、このようにガイド溝４３，４４に嵌め合った状態で、ガイド溝４３，４４内を走行する。

このように、Ｃアーム４は、中空部４０内に配置された各組の支持ローラ５３，５４および外周面４ｃ側に配置された各組のブレ防止ローラ５５，５６にて狭持されることにより、図２に矢印で示したスライド方向（Ｃアーム４の円弧方向）へスライド可能に保持される。

次に、Ｃアーム４をスライド動作させるための機構について説明する。この機構は、スライド駆動機構５１に含まれるスライドベルト５７、スライドベルトローラ５８，５９、スライドベルト駆動プーリ６０（駆動部材）、スライド動力伝達キー６１、図示せぬ動力源（モータ、サーボアンプ類等）および動力伝達機構（減速機構等）によって構成される。

図２，図４に示すように、スライドベルト５７はその一端がＣアーム４の端部４ａ近傍で固定され、他端がＣアーム４の端部４ｂ近傍で固定されて、支持フレーム５２が挿入された部分を除き開口部４５を塞ぐように外周面４ｃに沿って張設されている。なお、スライドベルト５７の幅は開口部４５の幅よりも広く設計されている。

スライドベルトローラ５８，５９は、支持フレーム５２の開口部４５からの突出部分を、スライド動作時における移動経路上で挟むように設けられ、スライドベルト５７を外周面４ｃに対して押し当てる。なお、スライドベルトローラ５８，５９は、支持フレーム５２との相対位置関係がずれないよう、スライド駆動機構５１に含まれる図示せぬ支持機構を介して回動可能に軸支されている。各図においてはスライドベルトローラ５８，５９の支持機構等の図示を省略している。

スライドベルト駆動プーリ６０は、支持フレーム５２の開口部４５からの突出部分の上方に設けられ、その表面には全周に亘り所定ピッチの歯が設けられている。スライド動力伝達キー６１はスライドベルト駆動プーリ６０の回転軸であり、上記動力源から上記動力伝達機構を介して伝達される動力にて回転駆動され、それに伴いスライドベルト駆動プーリ６０を回転させる。スライドベルト５７のスライドベルトローラ５８，５９間に位置する部分を図２等に示すようにスライドベルト駆動プーリ６０に掛け渡すことにより、スライドベルト５７に支持フレーム５２の突出部分を跨がせ、他の部分では外周面４ｃに密着させて開口部４５を塞がせている。スライドベルト５７の下面（スライドベルト駆動プーリ６０との接触面）には、スライドベルト駆動プーリ６０の歯と噛み合う直線歯が全長に亘り設けられており、スライドベルト駆動プーリ６０の回転に伴い、その回転方向に向けて送り出される。なお、スライド動力伝達キー６１は、スライドベルト駆動プーリ６０および支持フレーム５２との相対位置関係がずれないよう上記動力伝達機構や他の支持機構によって支持されている。各図においてはスライド動力伝達キー６１を支持する機構の図示を省略している。

次に、上記のような構成による作用について説明する。
スライドベルト駆動プーリ６０が停止しているとき、各組の支持ローラ５３，５４、各組のブレ防止ローラ５５，５６、および、スライドベルト５７の張力等によって支持フレーム５２（ないしはスライド駆動機構５１）に対するＣアーム４の相対位置が固定される。

図７に示すようにスライドベルト駆動プーリ６０を矢印Ｒ１方向に回転させると、スライドベルト５７が矢印Ｒ２で示すようにＣアーム４の端部４ａ側から端部４ｂ側に送られる。これに伴いＣアーム４の端部４ａが引っ張られて、各組の支持ローラ５３，５４およびブレ防止ローラ５５，５６がそれぞれ中空部４０の外周面４ｃ側内壁およびガイド溝４３，４４に接触しながら転動し、Ｃアーム４が支持フレーム５２（ないしはスライド駆動機構５１）に対して矢印Ｒ３方向にスライドする。

一方、図８に示すようにスライドベルト駆動プーリ６０を矢印Ｌ１方向に回転させると、スライドベルト５７が矢印Ｌ２で示すようにＣアーム４の端部４ｂ側から端部４ａ側に送られる。これに伴いＣアーム４の端部４ｂが引っ張られて、各組の支持ローラ５３，５４およびブレ防止ローラ５５，５６がそれぞれ中空部４０の外周面４ｃ側内壁およびガイド溝４３，４４に接触しながら転動し、Ｃアーム４が支持フレーム５２（ないしはスライド駆動機構５１）に対して矢印Ｌ３方向にスライドする。

このようにＣアーム４がスライド動作する際には、Ｃアーム４の自重量等に起因して種々の方向への揺れやブレが生じ、安定したＸ線画像が撮影できなくなる虞がある。特に、リアルタイムで得られるＸ線画像と予め得ておいた血管等の画像とを重ね合わせてモニタ１２に表示する、いわゆるロードマップ撮影においては、上記のような揺れやブレが診断に与える影響が大きい。この点に関し、本実施形態では上記のような形状のガイド溝４３，４４およびブレ防止ローラ５５，５６を設けているので、ガイド溝４３，４４の底面４３ａ，４４ａと各組のブレ防止ローラ５５，５６の外周面とが接触する方向（図５における上下方向）、その垂直方向（図５における左右方向）、およびこれら各方向の中間方向への揺れやブレが抑制される。したがって、Ｃアーム４の安定したスライドが可能となり、良好なＸ線画像が得られる。

なお、従来の循環器用Ｘ線診断装置のスライド駆動機構は、例えばＣアームの両側面にガイド溝を設け、これら各ガイド溝にサイドローラを圧着させることによりＣアームを保持しており、スライド駆動機構がＣアームの幅方向（図５における左右方向に相当する）に大型化するとの問題があった。これに対し、本実施形態のようにＣアーム４を中空部４０内から支持する構成であれば、Ｃアーム４内のデッドスペースを有効活用でき、Ｃアーム４を支持するための機構を従来のようにＣアームの側面に設ける必要がないので、Ｃアーム４やアーム駆動装置５等で構成される保持装置ないしはＸ線診断装置１をコンパクト化できる。

また、上記した従来のスライド駆動機構のようにＣアームを両側面のガイド溝からサイドローラにて支持する構成においては、患者に対する施術中に飛散した造影剤や血液等の汚染物が上記両側面のガイド溝やサイドローラ等の除去し難い箇所に付着し、装置が汚れる虞がある。これに対し、本実施形態のようにＣアーム４を中空部４０内から支持する構成であれば、Ｃアーム４を支持するための機構を従来のようにＣアームの側面に設ける必要がないので、造影剤や血液等の汚染物が付着し難いし、付着しても容易に拭き取ることができる。しかも、Ｃアーム４の開口部４５は、スライドベルト５７によってその殆どが塞がれる構成としたので、中空部４０への汚染物の侵入が防がれる。このように、本実施形態に係る上記保持装置ないしはＸ線診断装置１の構成であれば、従来構造に比べ清潔性が格段に向上する。
その他、本実施形態の構成からは、種々の好適な効果が得られる。

なお、上記実施形態に開示した構成は、適宜変形して実施可能である。
例えば、上記実施形態ではＣアーム４を備えるＸ線診断装置１を例示したが、Ｃアーム４に代えてΩアーム等の他の形状のアームを採用してもよい。

また、上記実施形態では図５等に示す形状のガイド溝４３，４４およびこれに対応した外周面形状のブレ防止ローラ５５，５６を備えるとしたが、ガイド溝４３，４４およびブレ防止ローラ５５，５６の外周面形状は、ガイド溝４３，４４およびブレ防止ローラ５５，５６の接地方向（図５における上下方向）、ブレ防止ローラ５５，５６の回転軸方向（図５における左右方向）、およびこれら各方向の中間方向への揺れやブレが防止できれば他の形状であってもよい。

他の形状としては、例えば図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す形状を採用し得る。これら各図においては、ガイド溝４３およびブレ防止ローラ５５の断面形状を示しているが、ガイド溝４４およびブレ防止ローラ５６については各図に示した形状のＣアーム４中心軸に関する線対称形状を採用すればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…Ｘ線診断装置、２…Ｘ線発生装置、３…Ｘ線検出装置、４…Ｃアーム、５…アーム駆動装置、７…寝台駆動装置、４０〜４２…中空部、４３，４４…ガイド溝、４５…開口部、５１…スライド駆動機構、５２…支持フレーム、５３，５４…支持ローラ、５５，５６…ブレ防止ローラ、５７…スライドベルト、５８，５９…スライドベルトローラ、６０…スライドベルト駆動プーリ、６１…スライド動力伝達キー

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線発生装置および被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置を保持する保持装置であって、
内部に中空部を有し、前記Ｘ線発生装置およびＸ線検出装置を正対させた状態で保持する円弧状のアームと、
前記アームの外周面に沿って設けられたガイド溝と、
前記中空部の前記外周面側の内壁に当接した状態で前記中空部内を走行する第１のローラと、
前記ガイド溝に嵌め合って前記ガイド溝内を走行し、前記第１のローラとともに前記アームをその円弧方向に沿ってスライド可能に狭持する第２のローラと、
を備えていることを特徴とする保持装置。
前記アームの外周面に沿って設けられ、当該外周面から前記中空部に連通する開口部と、
前記開口部から前記中空部に挿入されるフレームと、
をさらに備え、
前記第１のローラは、前記フレームの前記中空部への挿入部分に対して回動自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
両端がそれぞれ前記アームの端部に固定され、前記開口部を塞ぐように前記アームの外周面上に張設されたスライドベルトと、
前記フレームの前記突出部分をその移動経路上で挟むように設けられ、前記スライドベルトを前記アームの外周面に押し当てるスライドベルトローラと、
前記フレームの前記突出部分を前記スライドベルトが跨ぐように、前記スライドベルトの前記各スライドベルトローラ間に位置する部分が掛け渡され、前記スライドベルトをいずれかの方向に送ることにより前記アームをその円弧方向に沿ってスライドさせる駆動部材と、
を備えていることを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
被検体にＸ線を照射するＸ線発生装置と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、
内部に中空部を有し、前記Ｘ線発生装置およびＸ線検出装置を正対させた状態で保持する円弧状のアームと、
前記アームの外周面に沿って設けられたガイド溝と、
前記中空部の前記外周面側の内壁に当接した状態で前記中空部内を走行する第１のローラと、
前記ガイド溝に嵌め合って前記ガイド溝内を走行し、前記第１のローラとともに前記アームをその円弧方向に沿ってスライド可能に狭持する第２のローラと、
を備えていることを特徴とするＸ線診断装置。
前記アームの外周面に沿って設けられ、当該外周面から前記中空部に連通する開口部と、
前記開口部から前記中空部に挿入されるフレームと、
をさらに備え、
前記第１のローラは、前記フレームの前記中空部への挿入部分に対して回動自在に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のＸ線診断装置。
両端がそれぞれ前記アームの端部に固定され、前記開口部を塞ぐように前記アームの外周面上に張設されたスライドベルトと、
前記フレームの前記突出部分をその移動経路上で挟むように設けられ、前記スライドベルトを前記アームの外周面に押し当てるスライドベルトローラと、
前記フレームの前記突出部分を前記スライドベルトが跨ぐように、前記スライドベルトの前記各スライドベルトローラ間に位置する部分が掛け渡され、前記スライドベルトをいずれかの方向に送ることにより前記アームをその円弧方向に沿ってスライドさせる駆動部材と、
を備えていることを特徴とする請求項５に記載のＸ線診断装置。