JP2015039384A - Medical bed device and x-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、医用寝台装置及びX線CT装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a medical bed apparatus and an X-ray CT apparatus.
X線CT装置に用いられる医用寝台装置は、寝台本体と、被検体が載置される天板と、天板を寝台本体に対して被検体の体軸方向に移動させる天板移動手段とを有している(例えば、特許文献1)。 A medical couch device used in an X-ray CT apparatus includes a couch body, a couchtop on which a subject is placed, and couchtop moving means for moving the couchtop in the body axis direction of the couch body. It has (for example, patent document 1).
X線CT装置は、被検体の体軸回りに回転するX線撮影手段を備えた架台を有している。天板上の被検体を体軸に沿って移動しつつ、体軸の回りにX線撮影手段を回転させ、X線撮影手段から照射され、被検体を透過したX線に基づいて、被検体の断層画像の画像データ(以下、単にデータという)が取得される。被検体の広い範囲を短時間に撮影するために、天板移動時の高速化が図られている。なお、天板を緊急停止させるとき、天板を所定距離内に停止させることで、安全性が確保されている。 The X-ray CT apparatus has a gantry equipped with X-ray imaging means that rotates around the body axis of the subject. While moving the subject on the top plate along the body axis, rotate the X-ray imaging means around the body axis, and based on the X-rays irradiated from the X-ray imaging means and transmitted through the subject Image data of the tomographic image (hereinafter simply referred to as data) is acquired. In order to image a wide range of the subject in a short time, the speed of moving the top plate is increased. When the top plate is stopped urgently, safety is ensured by stopping the top plate within a predetermined distance.
CT撮影の一例としては、天板上の被検体を体軸に沿って架台の外から中の方向(IN方向)と架台の中から外の方向(OUT方向)とに往復移動させながらX線撮影するシャトルスキャンがある。ここで、IN方向でCT撮影を開始するときの天板の位置を始端、CT撮影を終了するときの天板の位置を終端といい、OUT方向でCT撮影を開始するときの天板の位置を終端、CT撮影を終了するときの天板の位置を始端という場合がある。 As an example of CT imaging, X-ray is performed while reciprocating a subject on the top plate from the outside to the inside (IN direction) and from the inside to the outside (OUT direction) along the body axis. There is a shuttle scan to shoot. Here, the position of the top plate at the start of CT imaging in the IN direction is referred to as the start, the position of the top plate at the end of CT imaging is referred to as the end, and the position of the top plate at the start of CT imaging in the OUT direction May be referred to as the end, and the position of the top plate at the end of CT imaging may be referred to as the start.
シャトルスキャンを通して、天板を所定の位置に移動させたときに取得されるデータと、その後、再び天板を所定の位置に移動させたときに取得されるデータとの差分画像に基づき、時系列の変化を観察することが可能となる。正確な差分画像を得るためには、天板を始端から終端に移動させ、その後、再び、天板を始端から終端に移動させるとき、X線源の軌道と一致させる必要がある。両方の移動において、X線源の軌道と一致させるためには、天板の始端同士の位置合わせ、終端同士の位置合わせ、さらに、始端と終端との間を移動するときの天板の速度合わせが重要である(高精度な位置再現性)。 Based on the difference image between the data acquired when the top plate is moved to a predetermined position through the shuttle scan and the data acquired when the top plate is moved again to the predetermined position after that, time series It becomes possible to observe the change of. In order to obtain an accurate difference image, it is necessary to match the trajectory of the X-ray source when the top plate is moved from the start end to the end and then the top plate is moved again from the start end to the end. In order to match the trajectory of the X-ray source in both movements, alignment of the top ends of the top plates, alignment of the end points, and speed adjustment of the top plate when moving between the start and end points Is important (highly accurate position repeatability).
しかし、従来の医用寝台装置では、天板移動時の高速化に応じて、天板及び被検体の慣性力が大きくなるため、天板を緊急停止させるとき、天板が制動されてから停止されるまでの制動距離が長くなって、天板を所定距離内に停止させることが難しく、安全性を確保することが困難となる。 However, in the conventional medical couch device, the inertial force of the top plate and the subject increases as the top plate moves, so that when the top plate is urgently stopped, the top plate is stopped after being braked. It becomes difficult to stop the top plate within a predetermined distance, and it is difficult to ensure safety.
また、従来のシャトルスキャンでは、天板移動時の高速化に応じて、天板及び被検体の慣性力が大きくなるため、天板の位置合わせ及び速度合わせが難しくなって、天板の位置を高精度で再現することが困難となるという問題点があった。 In addition, with conventional shuttle scans, the inertial force of the top plate and the subject increases as the speed of the top plate moves. There was a problem that it was difficult to reproduce with high accuracy.
この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、安全性を確保することが可能な医用寝台装置を提供し、また、天板の位置を高精度で再現することが可能なX線CT装置を提供することを目的とする。 This embodiment solves the above-described problem, provides a medical bed apparatus capable of ensuring safety, and X-ray CT capable of reproducing the position of the top plate with high accuracy. An object is to provide an apparatus.
上記課題を解決するために、実施形態の医用寝台装置は、寝台本体と、天板と、天板移動手段と、中間部材と、中間移動手段と、制御手段と、を有する。天板は被検体が載置される。天板移動手段は、天板を寝台本体に対して体軸方向に沿って往復移動させる。中間部材は、寝台本体と天板との間に、被検体の体軸方向に沿って移動可能に配置される。中間移動手段は、中間部材を寝台本体または天板に対して体軸方向に沿って移動させることにより、天板を寝台本体に対して移動させる。制御手段は、中間移動手段を制御することにより、天板移動手段により移動された天板の位置を補正する。
また、実施形態のX線CT装置は、寝台本体と、天板と、X線撮影手段と、天板移動手段と、中間移動手段と、制御手段と、を有する。X線撮影手段は、天板に載置される被検体をX線により撮影する。天板移動手段は、天板を寝台本体に対して体軸方向に往復移動させる。中間部材は、寝台本体と天板との間に、被検体の体軸方向に沿って移動可能に配置される。中間移動手段は、中間部材を寝台本体または天板に対して体軸方向に沿って移動させることにより、天板を寝台本体に対して移動させる。制御手段は、中間移動手段を制御することにより、天板移動手段により移動された天板の位置を補正する。
In order to solve the above-described problems, a medical bed apparatus according to an embodiment includes a bed body, a top plate, a top plate moving unit, an intermediate member, an intermediate moving unit, and a control unit. A subject is placed on the top board. The top plate moving means reciprocates the top plate with respect to the bed body along the body axis direction. The intermediate member is disposed between the bed body and the top plate so as to be movable along the body axis direction of the subject. The intermediate moving means moves the top plate relative to the bed main body by moving the intermediate member along the body axis direction with respect to the bed main body or the top plate. The control unit corrects the position of the top plate moved by the top plate moving unit by controlling the intermediate moving unit.
In addition, the X-ray CT apparatus of the embodiment includes a bed body, a top plate, X-ray imaging means, a top plate moving means, an intermediate moving means, and a control means. The X-ray imaging unit images the subject placed on the top board with X-rays. The top plate moving means reciprocates the top plate in the body axis direction with respect to the bed main body. The intermediate member is disposed between the bed body and the top plate so as to be movable along the body axis direction of the subject. The intermediate moving means moves the top plate relative to the bed main body by moving the intermediate member along the body axis direction with respect to the bed main body or the top plate. The control unit corrects the position of the top plate moved by the top plate moving unit by controlling the intermediate moving unit.
[第1の実施形態]
次に、X線CT装置の一実施形態について各図を参照して説明する。図1は、X線CT装置の構成ブロック図、図2は医用寝台装置の部分断面図である。なお、この実施形態において、被検体の体軸方向に直交する水平方向をX方向、体軸方向に直交する垂直方向をY方向、IN方向/OUT方向をZ方向という場合がある。
[First Embodiment]
Next, an embodiment of an X-ray CT apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration block diagram of an X-ray CT apparatus, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a medical bed apparatus. In this embodiment, the horizontal direction orthogonal to the body axis direction of the subject may be referred to as the X direction, the vertical direction orthogonal to the body axis direction may be referred to as the Y direction, and the IN direction / OUT direction may be referred to as the Z direction.
図1に示すように、X線CT装置は、寝台本体1、天板2、中間部材3、天板移動手段4、中間移動手段5、コンソール6、及び、架台7を有している。
As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus has a bed
(天板、中間部材)
天板2は被検体Pを載置するものである。寝台本体1と天板2との間には中間部材3が配置されている。
(Top plate, intermediate member)
The
図1及び図2に示すように、天板2と中間部材3との間には天板ガイド手段21が配置されている。天板ガイド手段21は、天板2に設けられたスライダ22と、中間部材3に設けられ、長尺状に形成され、長尺方向をZ方向とするガイドレール23とを有している。ガイドレール23にはスライダ22がZ方向に移動可能なように嵌合されている。それにより、天板2は、中間部材3に対してZ方向に案内されるように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a top plate guide means 21 is disposed between the
寝台本体1と中間部材3との間には中間ガイド手段31が配置されている。中間ガイド手段31は、中間部材3に設けられたスライダ32と、寝台本体1に設けられ、長尺状に形成され、長尺方向をZ方向とするガイドレール33とを有している。ガイドレール33にはスライダ32がZ方向に移動可能なように嵌合されている。それにより、中間部材3は、寝台本体1に対してZ方向に案内されるように構成されている。
Intermediate guide means 31 is disposed between the bed
天板ガイド手段21及び中間ガイド手段31により、天板2は次のように動作する。
天板2が中間部材3に対して速度V1で移動され、中間部材3が寝台本体1に対して速度V2で移動されるとき、天板2の寝台本体1に対する速度は、速度V1と速度V2とを加算した値(V1+V2)となる。
The
When the
すなわち、天板2が移動されているとき、中間部材3を天板2と同じ方向/異なる方向に移動させ、天板2を加速/減速させることで、天板2の速度を補正することが可能となる。速度の補正については、後述する。
That is, when the
また、天板2が移動されているとき、また、停止されているとき、中間部材3をIN/OUT方向に移動させることで、天板2の位置を補正することが可能となる。位置の補正については後述する。
Further, when the
(天板移動手段、天板制御部)
図2に示すように、天板移動手段4は、モータ41、出力ギア42、ピニオン43、及びラック44を有している。ここでは、説明を簡単にするために、出力ギア42とピニオン43とは、直接的に噛み合わせられているが、減速ギアを介して間接的に噛み合わせられてもよい。
(Top plate moving means, top plate control unit)
As shown in FIG. 2, the top
制御手段は、システム制御部61及びスキャン制御部62のいずれか一つまたはそれらの組み合わせにより構成されている(図7参照)。なお、天板移動手段4に制御信号を出力することにより、天板2を往復移動させる制御手段を天板制御部601(図3参照)という場合がある。
The control means is configured by any one of the system control unit 61 and the
図2に示すように、モータ41は天板2に設けられている。モータ41としては、例えば、パルスを一つ受けると、ステップ角だけ回転して停止するステッピングモータが用いられる。ここで、モータ41をステップ角だけ回転させるこのパルスを制御信号または駆動パルスという場合がある。また、ステップ角を例えば0.9°とする(図4参照)。さらに、モータ41には駆動パルスの他に回転方向を制御する方向指示信号も付与されるものとする。さらに、モータ41というときは、駆動パルス及び方向指示信号を基にモータ41に電力を供給する駆動回路を含むものとする。
As shown in FIG. 2, the
出力ギア42は、モータ41により回転される。ピニオン43は、出力ギア42に噛み合わされている。ラック44は中間部材3に設けられている。ラック44は、ピニオン43に噛み合わされている。モータ41が出力ギア42を正転/逆転させると、ピニオン43がラック44を繰り出し/繰り込み、それにより、天板2を寝台本体1(及び中間部材3)に対してIN方向/OUT方向に移動させる。出力ギア42、ピニオン43及びラック44を含む構成が天板用動力伝達機構の一例である。
The output gear 42 is rotated by the
モータ41は、連続的に一定周波数でパルスを受けると、一定の速度で回転する。モータ41が400パルスを受けると、ステップ角の400倍(0.9°×400)だけ回転した位置(1回転した位置)に停止する。なお、制御手段は、モータ41に400パルスを与えて、1回転させると、出力ギア42及びピニオン43をそれぞれ1回転(360°回転)させて、ラック44(天板2)を40[mm]IN方向/OUT方向に移動させる(図4参照)。
When the
(回転量検出部)
図3は制御手段のブロック図である。図3に示すように、制御手段は、回転量検出部602を有している。回転量検出部602の一例としては、ピニオン43を所定角度(例えば、4.5°)回転させる毎に出力されるパルスの数をカウントすることにより、ピニオン43の回転量を検出するロータリエンコーダがある(図4参照)。なお、ピニオン43の回転量を検出するためのパルスを検出パルスという場合がある。
(Rotation amount detector)
FIG. 3 is a block diagram of the control means. As shown in FIG. 3, the control means has a rotation
回転量検出部602が一つの検出パルスをカウントするとき、ピニオン43を4.5°(=360°/80)度回転させているはずであるから、天板2を0.5(=40/80)[mm]移動させたことが検出される。
When the rotation
すなわち、回転量検出部602により検出された検出結果(検出パルスの数)は、天板移動手段4により移動された天板2の移動量に対応しているから、天板2の移動前の位置に、この検出結果を加算することで、移動後の天板の実際の位置を求めることができる。回転量検出部602は、ピニオン43の回転量に基づき、天板2の位置を検出する位置検出部の一例である。
That is, the detection result (number of detection pulses) detected by the rotation
また、一定時間に出力された検出パルスの数は、天板2の移動速度に対応しているから、一秒間に出力された検出パルスの数をカウントすれば、天板2を移動させているときの速度[mm/s]を求めることができる。すなわち、回転量検出部602を用いて、天板2の移動速度を求めることが可能となる。このとき、回転量検出部602は、速度検出部の一例に相当する。
Further, since the number of detection pulses output in a certain time corresponds to the moving speed of the
(駆動パルスの数と検出パルスの数との対応関係)
次に、制御手段からモータ41に送られる制御信号である駆動パルスの数と、回転量検出部602により検出される検出パルスの数との対応関係について図4を参照して説明する。図4は、駆動パルスの数と検出パルスの数との対応関係を示す図である。
(Correspondence between the number of drive pulses and the number of detection pulses)
Next, the correspondence between the number of drive pulses, which is a control signal sent from the control means to the
図4に示すように、制御手段により天板2を40[mm]移動させるには、制御手段から400個の駆動パルスをモータ41に送信すればよい。これに対して、天板2を40[mm]移動させたとき、回転量検出部602は、80個の検出パルスをカウントするはずである。すなわち、駆動パルスの数と検出パルスの数との対応関係は400対80(5対1)の関係になる。この対応関係が成立すれば、検出された天板2の実際の位置と、制御手段からの制御信号に基づく天板2の位置とが一致していることがわかる。なお、制御信号に基づく天板2の位置を予定の位置という場合がある。
As shown in FIG. 4, in order to move the top 2 by 40 [mm] by the control means, 400 drive pulses may be transmitted from the control means to the
しかし、この対応関係(5対1)が成立しないとき、何らかの原因(例えば、非常に大きな慣性力)で、天板2の実際の位置と予定の位置とが一致せず、天板2の実際の位置に対して予定の位置がずれていることがわかる。
However, when this correspondence (5 to 1) is not established, the actual position of the
例えば、制御手段からモータ41に400個の駆動パルス(制御信号)が送られ、制御信号に基づき天板2を移動させたところ、回転量検出部602が82個の検出パルスをカウントしたとき、対応関係が400対82となり、5対1の関係が成立しないから、天板2の実際の位置に対して予定の位置がずれていることがわかる。なお、予定の位置がずれてなければ、対応関係が400対80となるはずである。このときの検出パルスの数の差2(=82−80)が天板2の実際の位置と予定の位置との差1[mm]に相当する。検出パルスの数の差、あるいは、天板2の実際の位置と予定の位置との差が、位置ずれ量δ(図5参照)となる。
For example, when 400 driving pulses (control signal) are sent from the control means to the
図5は、天板2の変位線図である。図5に、横軸に時間軸、縦軸に変位を示す。また、図5に正常時の変位線図を実線で示し、異常時の変位線図を破線で示す。図5に、天板2の加速領域、定速領域、及び減速領域を、時間(t0−t1)、時間(t1−t2)、及び、時間(t2−t3)で示す。時間t0及びt3の位置を例えばIN方向でのX線撮影における始端及び終端の位置とする。
FIG. 5 is a displacement diagram of the
図5に示すように、天板2の加速、定速、及び減速が異常となると、当然に、天板2の実際の位置が予定の位置からずれることとなる。したがって、シャトルスキャンにおいては、天板の位置合わせ、及び、速度合わせが難くなる。
As shown in FIG. 5, when the acceleration, constant speed, and deceleration of the
図6は、図5に示す変位線図に対応する天板2の速度線図である。図6に、横軸に時間軸、縦軸に速度を示す。
FIG. 6 is a velocity diagram of the
天板2を加速、定速及び減速させるとき異常となる場合がある。原因の一つとしては、天板2上に載置される被検体の体重が標準値を大きく上回ったり、また、天板2を高速で移動させたりして、慣性力が非常に大きくなるためである。図6に正常時の速度線図を実線で示し、異常時の速度線図を破線で示す。
When the
(ずれ量算出部)
図3に示すように、例えば、ずれ量算出部603は、天板2の実際の位置に対して予定の位置がずれてないときにカウントされるべき検出パルスの数と、回転量検出部602により実際にカウントされた検出パルスの数との差を求める。
(Deviation amount calculation unit)
As illustrated in FIG. 3, for example, the shift
ずれ量算出部603は、天板2が始端から終端まで移動されるときの位置ずれ量δを積算する。
The deviation
位置ずれ量δを積算していくことで、始端と終端との間の移動領域内の任意の位置で位置ずれ量δを求めることが可能となる。 By accumulating the positional deviation amount δ, the positional deviation amount δ can be obtained at an arbitrary position in the moving region between the start end and the end point.
(中間移動手段、中間制御部)
天板2の加速、定速及び減速が異常となっても、シャトルスキャンにおける始端同士や終端同士を位置合わせする中間移動手段5が設けられている。なお、中間移動手段5に制御信号を出力することにより、天板移動手段4により移動された天板2の位置を補正する制御手段を中間制御部604(図3参照)という場合がある。
(Intermediate moving means, intermediate control unit)
Even if acceleration, constant speed and deceleration of the
図2に示すように、中間移動手段5は、モータ51、出力ギア52、ピニオン53、及びラック54を有している。なお、この実施形態では、中間移動手段5には、天板移動手段4の構成と同じものが用いられているが、同じである必要はなく、モータ51のステップ角を変更してもよく、また、出力ギア52、ピニオン53、及びラック54のギア比などを変更してもよい。
As shown in FIG. 2, the intermediate moving means 5 includes a
モータ51は、中間部材3に設けられている。モータ51としては、パルスを一つ受けると、ステップ角だけ回転して停止するステッピングモータが用いられる。ここで、モータ51をステップ角だけ回転させるこのパルスをフィードバックパルスという場合がある。また、ステップ角を例えば0.9°とする。さらに、モータ51にはフィードバックパルスの他に回転方向を制御する方向指示信号も付与されるものとする。さらに、モータ51というときは、フィードバックパルス及び方向指示信号を基にモータ51に電力を供給する駆動回路を含むものとする。
The
出力ギア52は、モータ51により回転される。ピニオン53は、出力ギア52に噛み合わされている。ラック54は寝台本体1に設けられている。ラック54は、ピニオン53に噛み合わされている。モータ51が出力ギア52を正転/逆転させると、ピニオン53がラック54を繰り出し/繰り込み、それにより、天板2(及び中間部材3)を寝台本体1に対してIN方向/OUT方向に移動させる。出力ギア52、ピニオン53及びラック54を含む構成が中間用動力伝達機構の一例である。
The output gear 52 is rotated by the
モータ51は、連続的に一定周波数でフィードバックパルスを受けると、一定の速度で回転する。モータ51が400個のフィードバックパルスを受けると、ステップ角の400倍(0.9°×400)だけ回転した位置(1回転した位置)に停止する。なお、制御手段は、モータ51に400個のフィードバックパルスを与えて、1回転させると、出力ギア52及びピニオン53をそれぞれ1回転させて、ラック54(中間部材3)を40[mm]IN方向/OUT方向に移動させる。
When the
(位置の補正)
前述したように、駆動パルスの数と検出パルスの数との対応関係が400対80(5対1)でないとき、天板2の実際の位置と、予定の位置とが一致しなかったことがわかる。両位置を一致させるには、制御手段により中間移動手段5を移動させればよい。
(Position correction)
As described above, when the correspondence between the number of drive pulses and the number of detection pulses is not 400 to 80 (5 to 1), the actual position of the top 2 and the expected position did not match. Recognize. In order to match both positions, the intermediate moving means 5 may be moved by the control means.
(フィードバックパルスの数と検出パルスの数との対応関係)
次に、制御手段からモータ51に送られる制御信号であるフィードバックパルスの数と、回転量検出部602により検出される検出パルスの数との対応関係について図4を参照して説明する。図4は、フィードバックパルスの数と検出パルスの数との対応関係を示す図である。
(Correspondence between the number of feedback pulses and the number of detection pulses)
Next, a correspondence relationship between the number of feedback pulses, which is a control signal sent from the control means to the
この実施形態では、説明をわかりやすくするために、中間移動手段5には、天板移動手段4の構成と同じものが用いられている。そのため、フィードバックパルスの数と検出パルスの数との対応関係は、駆動パルスの数と検出パルスの数との対応関係と同じである。すなわち、400対80(5対1)の関係となる。
In this embodiment, the same structure as that of the top
事例として、制御手段からモータ41に400個の駆動パルス(制御信号)が送られ、制御信号に基づき天板2を正常に例えばIN方向に移動させたとき、回転量検出部602が80個の検出パルスをカウントすべきところ、回転量検出部602が82個の検出パルスをカウントするケースを挙げる。このケースでは、ずれ量算出部603は、検出パルスで2(=82−80)個を位置ずれ量δとして算出する。2個の検出パルスは、10個のフィードバックパルスに相当する。
As an example, when 400 driving pulses (control signals) are sent from the control means to the
この実施形態では、シャトルスキャンにおける始端と終端との間の移動領域の任意の位置において、天板2の位置を補正することが可能であるが、位置ずれ量δがしきい値δ0以上(位置異常)になったとき、天板2の位置を補正することとする。
1個の検出パルスに相当する位置ずれ量δ0をしきい値とする。制御手段は、位置ずれ量δがしきい値δ0以上(位置異常)になると、中間移動手段5を制御して、天板2の位置を補正する。
In this embodiment, it is possible to correct the position of the
A positional deviation amount δ 0 corresponding to one detection pulse is set as a threshold value. Control means, when the position shift amount [delta] is a threshold [delta] 0 or more (position error), and controls the intermediate moving means 5, to correct the position of the
位置ずれ量δとして、2個の検出パルスがあるとき、制御手段は10個のフィードバックパルスをモータ51に送り、ラック54(中間部材3)を1[mm]OUT方向に移動させる。それにより、天板2の実際の位置と、予定の位置とを一致させて、天板2の位置を補正することが可能となる。
When there are two detection pulses as the positional deviation amount δ, the control means sends ten feedback pulses to the
以上のように、天板2が例えば高速で移動されているとき、慣性力が大きいことから、天板2を予め定められた始端や終端の位置に停止させることが困難となっても、制御手段が中間移動手段5を制御して、天板2を予め定められた始端の位置等に補正するので、天板2の位置合わせが容易となる。
As described above, when the
(速度の補正)
以上のように、中間移動手段5及び回転量検出部602を用いることにより、天板2の位置の補正(位置ずれの補正)をすることができるが、これらを用いることで、天板2の移動速度の補正(速度差の補正)をすることもできる。ここでは、回転量検出部602は、速度検出部の一例である。
(Speed correction)
As described above, by using the intermediate moving means 5 and the rotation
回転量検出部602は、一定時間に出力された検出パルスの数をカウントする。一定時間に出力された検出パルスの数は、天板2の実際の移動速度に対応している。
The rotation
速度検出部は、一秒間に出力された検出パルスの数に基づき、天板2の実際の移動速度[mm/s]を求める。 The speed detector obtains the actual moving speed [mm / s] of the top 2 based on the number of detection pulses output per second.
モータ41は、連続的に一定周波数で駆動パルスを受けると、一定の速度で回転するように構成されている。したがって、速度差検出部は、駆動パルスの周波数に基づく天板2の速度[mm/s]を求める。
The
さらに、速度差算出部605は、天板2の実際の速度と駆動パルスの周波数に基づく天板2の速度との差γを求める(図6参照)。中間制御部604は、求められた速度の差γに基づいて、中間移動手段5を制御することにより、天板2の実際の速度を、駆動パルスの周波数に基づく天板2の速度に補正する。
事例として、制御手段がモータ41に一定周波数1000[Hz]の駆動パルスを送り、天板2を正常に例えばIN方向に移動させたとき、回転量検出部602が一秒間に200(=1000/5)個の検出パルスをカウントすべきところ、回転量検出部602が202個の検出パルスをカウントするケースを挙げる。このケースでは、速度差算出部605は、一秒間の検出パルスで2(=202−200)個を速度の差γとして算出する。2個の検出パルスは、一秒間に10個のフィードバックパルス、1[mm/s]の速度に相当する。
Further, the speed
As an example, when the control means sends a drive pulse with a constant frequency of 1000 [Hz] to the
なお、1個の検出パルスに相当する速度の差γ0をしきい値とする。制御手段は、速度の差γがしきい値γ0以上(速度異常)になると、中間移動手段5を制御して、天板2の移動速度を補正する。 A speed difference γ 0 corresponding to one detection pulse is used as a threshold value. When the speed difference γ becomes equal to or greater than the threshold value γ 0 (speed abnormality), the control means controls the intermediate moving means 5 to correct the moving speed of the top 2.
速度の差γとして、2個の検出パルスがあるとき、制御手段は周波数10[Hz](一秒間に10個)のフィードバックパルスをモータ51に送り、ラック54(中間部材3)を速度1[mm/s]でOUT方向に移動させる。それにより、天板2の実際の速度と、予定の速度とを一致させて、天板2の速度を補正することが可能となる。
When there are two detection pulses as the speed difference γ, the control means sends a feedback pulse with a frequency of 10 [Hz] (10 pulses per second) to the
以上のように、天板2が例えば高速で移動されているとき、慣性力が大きいことから、移動速度が異常になると、中間制御部604が正常な速度に補正するので、速度合わせが容易となり、ひいては、天板2を予め定められた始端や終端の位置に停止させることが容易となる。
As described above, when the
(コンソール)
次に、コンソール6について図1及び図7を参照して説明する。図7は、コンソール等の構成ブロック図である。装置の実装上の都合により、架台あるいは寝台内部に実装され、またそれらの外部に実装される場合がある。
(console)
Next, the console 6 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a configuration block diagram of a console or the like. Depending on the mounting convenience of the apparatus, it may be mounted inside the gantry or bed, or may be mounted outside them.
コンソール6は、システム制御部61、スキャン制御部62、記憶部63、テーブル64、画像再構成処理部65、インターフェース66を有している。また、インターフェース66は、表示部67、入力部68、及び、表示制御部69を有している。
The console 6 includes a system control unit 61, a
システム制御部61及びスキャン制御部62のいずれか一つまたはそれらの組み合わせにより制御手段が構成される。制御手段は、天板制御部601、ずれ量算出部603、中間制御部604、及び、速度差算出部605を有する(図3参照)。
A control unit is configured by any one of the system control unit 61 and the
記憶部63は、天板2を一往復させるときの所要時間、X線照射部81の旋回周期、複数のスキャン範囲を予め記憶する。
The storage unit 63 stores in advance the time required for reciprocating the top 2, the turning cycle of the
また、テーブル64は、スキャン範囲に対応させて加速時間、定速時間、減速時間等を記憶する。 In addition, the table 64 stores acceleration time, constant speed time, deceleration time, and the like corresponding to the scan range.
制御手段は、スキャン範囲に基づいて、テーブル64を用いて、加速時間、定速時間、減速時間を求める。制御手段は、求めたそれらの時間に基づいて、天板移動手段4、旋回移動手段71、X線制御装置72、高電圧発生装置73、X線照射部81、X線検出器83、回転機構85、及び、データ収集部87を制御する。
The control means obtains acceleration time, constant speed time, and deceleration time using the table 64 based on the scan range. Based on the obtained times, the control means includes a top plate moving means 4, a turning movement means 71, an X-ray control device 72, a high
天板移動手段4は、天板制御部601からの制御信号を受けて、天板2を被検体Pの体軸方向に沿って、予め定められた始端から予め定められた終端への方向と、終端から始端への方向とに往復移動させる。
The top
旋回移動手段71は、システム制御部61からの制御信号を受けて、回転機構85を回転させる。
The turning movement means 71 receives the control signal from the system control unit 61 and rotates the
X線制御装置72は、システム制御部61から出力されたX線ビーム発生制御信号に基づき、高電圧発生装置73による高電圧発生のタイミングを制御する。高電圧発生装置73は、X線ビームを曝射させるための高電圧をX線制御装置72からの制御信号に従ってX線照射部81に供給する。
The X-ray controller 72 controls the timing of high voltage generation by the
X線照射部81は、高電圧発生装置73から供給された高電圧によってスライス方向に厚みを持った扇状のX線ビームを被検体Pに向けて多方向から曝射する。X線検出器83は、X線照射部81から曝射され、被検体Pを透過したX線ビームを検出する。
The
X線検出器83は、多チャンネルの検出素子を有し且つスライス方向に複数配列された2次元X線検出器からなる。各列については、例えば、1,000チャンネル程度の検出素子がX線照射部81の焦点を中心として円弧状に配置される。
The
回転機構85は、X線照射部81とX線検出器83とを被検体Pの体軸を中心にして回転可能に保持する。
The
データ収集部87は、システム制御部61から出力されたデータ収集制御信号に基づき被検体Pの複数スライスの投影データを収集して出力する。 The data collection unit 87 collects and outputs projection data of a plurality of slices of the subject P based on the data collection control signal output from the system control unit 61.
画像再構成処理部65は、データ収集部87によって収集された被検体Pの複数スライスの投影データに基づき被検体Pの複数の断層画像を同時に再構成する。表示制御部69は、再構成された被検体Pの複数の断層画像を表示部67に表示させる。
The image
インターフェース66は、表示部67、入力部68、及び、表示部67を制御する表示制御部69を有している。 The interface 66 includes a display unit 67, an input unit 68, and a display control unit 69 that controls the display unit 67.
入力部68は、マウス、キーボード等であり、各種の情報を入力する。 The input unit 68 is a mouse, a keyboard, or the like, and inputs various information.
表示制御部69は、記憶部63に記憶された複数のスキャン範囲を選択可能に表示部67に表示させる。 The display control unit 69 causes the display unit 67 to display a plurality of scan ranges stored in the storage unit 63 so as to be selectable.
(パワーシーケンス回路)
次に、パワーシーケンス回路について図8を参照して説明する。図8は、パワーシーケンス回路の図である。
(Power sequence circuit)
Next, the power sequence circuit will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram of a power sequence circuit.
図8に示すように、モータ41、51などに供給される電源を制御するパワーシーケンス回路が設けられている。パワーシーケンス回路は継電器、コンデンサ55、b接点56、及びa接点57を含む。さらに、モータ41に供給される電源を遮断するための操作スイッチ681が設けられている。なお、操作スイッチ681を緊急停止スイッチという場合がある。
As shown in FIG. 8, a power sequence circuit for controlling the power supplied to the
シャトルスキャンにおいて、天板制御部601は、天板移動手段4を制御して、天板2を被検体Pの体軸方向に沿って、予め定められた始端から予め定められた終端への方向と、終端から始端への方向とに往復移動させる。モータ41の減速時に、モータ41の運動エネルギーから変換された電力がコンデンサ55に貯められる。
In the shuttle scan, the top
天板移動手段4により天板2を移動させているとき、操作スイッチ681を操作すると、パワーシーケンス回路の継電器が動作することで、b接点56が開き、a接点57が閉じる。
b接点56が開くと、モータ41に供給される電源が遮断され、モータ41の保持力により、天板2が制動され、そして、天板2が停止される。
When the
When the b-contact 56 is opened, the power supplied to the
天板2を高速で移動させているとき、天板2等の慣性力が大きいことから、天板2が制動されてから天板2が停止されるまでの制動距離が長くなって、天板2が所定距離内に停止されないおそれがある。
When the
また、操作スイッチ681を操作することで、a接点57が閉じると、コンデンサ55からモータ51に電力が供給される。中間制御部604は、中間移動手段5を制御して、中間部材3を天板2の移動方向とは反対の方向に移動させる。それにより、制動距離が短くなって、天板2を所定距離内に停止させることが可能となる。
Further, by operating the
以上のように、中間移動手段5及び中間制御部604を用いることにより、緊急停止時に安全な停止距離内に天板2を停止させることができる。
As described above, by using the intermediate moving means 5 and the
次に、シャトルスキャンにおける一連の動作について図9を参照して説明する。図9は、シャトルスキャンにおける一連の動作を示すフローチャートである。なお、天板2を被検体Pの体軸方向(Z方向)に始端と終端との間を往復移動させながらスキャンするシャトルスキャンにおいては、速度の差γあるいは位置ずれ量δを所定時間毎に求め、求められた速度の差γあるいは位置ずれ量δを基に速度や位置が異常であるかどうかを判断し、速度や位置を補正するようにすればよい。以下に、シャトルスキャンにおいて、所定時間毎に求められた速度の差γを基に速度が異常であるかどうかを判断し、速度を補正する一連の動作について説明する。 Next, a series of operations in the shuttle scan will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing a series of operations in shuttle scan. In a shuttle scan in which the top 2 is scanned while reciprocating between the start and end in the body axis direction (Z direction) of the subject P, the speed difference γ or the positional deviation amount δ is set at predetermined intervals. The speed and position may be corrected by determining whether or not the speed and position are abnormal based on the obtained speed difference γ or positional deviation amount δ. In the following, a series of operations for determining whether the speed is abnormal based on the speed difference γ obtained every predetermined time in the shuttle scan and correcting the speed will be described.
図9に示すように、先ず、中間制御部604は、求められた速度の差γを読み出す(S101)。
As shown in FIG. 9, first, the
次に、中間制御部604は、速度の差γがしきい値γ0以上(速度異常)であるかどうかを判断する(S102)。
Next, the
速度の差γがしきい値γ0以上(速度異常)でないと中間制御部604が判断したとき(S102:No)、中間制御部604は、シャトルスキャンが終了であるかどうかを判断する(S103)。
シャトルスキャンが終了でないと中間制御部604が判断したとき(S103:No)、求められた速度の差γを読み出すステップS101に戻る。
When the
When the
シャトルスキャンが終了であると中間制御部604が判断したとき(S103:Yes)、終了する。
When the
速度の差γがしきい値γ0以上(速度異常)であるかどうかを中間制御部604が判断するステップS102において、速度の差γがしきい値γ0以上(速度異常)であると中間制御部604が判断したとき(S102:Yes)、中間制御部604が中間移動手段5を制御することで、天板2の速度の補正が行われる(S104)。その後、シャトルスキャンが終了であるかどうかを判断するステップS103に移行する。
In step S102 the difference in speed gamma is to determine whether the threshold gamma 0 or more (speed error) is
以上のように、シャトルスキャンにおいて、予め定められた始端と終端との間に天板2を往復移動させるとき、所定時間毎に、速度及び位置が異常であるかどうかの判断をし、高速により慣性力が大きくなって、速度や位置に異常が生じたと判断すれば、即座に、速度や位置の補正を行うので、天板2の速度合わせが容易になるとともに、始端や終端の位置合わせが容易となる。
As described above, in the shuttle scan, when the
なお、前記実施形態では、シャトルスキャンにおいて始端と終端との間の全領域において、速度や位置の補正を行うものであったが、加速領域、定速領域、減速領域の種類に応じて、速度や位置の補正を選択的に行うようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the speed and position are corrected in the entire area between the start and end in the shuttle scan. However, depending on the types of the acceleration area, the constant speed area, and the deceleration area, the speed is changed. Alternatively, the position correction may be selectively performed.
前記実施形態では、天板移動手段4により天板2を移動させているとき、前記求められた速度差γが予め定められたしきい値γ0以上であると、中間制御部604が実際の移動速度を制御信号に基づく移動速度に補正するものを示したが、これに限らない。すなわち、天板移動手段4により天板2を移動させているとき、前記求められた位置ずれ量δが予め定められたしきい値δ0以上であると、中間制御部604が天板2の実際の位置を制御信号に基づく位置に補正してもよい。
In the embodiment, when the
また、図2に示すように、天板移動手段4と中間移動手段5との基本的な構成は同じであるため、逆の態様であってもよい。すなわち、中間移動手段5により天板2を移動させているとき、天板制御部601が、天板2の実際の速度や位置を制御信号に基づく速度や位置に補正するようにしてもよい。
Moreover, as shown in FIG. 2, since the basic structure of the top-plate moving means 4 and the intermediate | middle moving means 5 is the same, the reverse aspect may be sufficient. That is, when the
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、書き換え、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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, rewrites, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 寝台本体
2 天板
21 天板ガイド手段
22 スライダ
23 ガイドレール
3 中間部材
31 中間ガイド手段
32 スライダ
33 ガイドレール
4 天板移動手段
41 モータ
42 出力ギア
43 ピニオン
44 ラック
5 中間移動手段
51 モータ
52 出力ギア
53 ピニオン
54 ラック
55 コンデンサ
56 b接点
57 a接点
6 コンソール
61 システム制御部
62 スキャン制御部
63 記憶部
64 テーブル
65 画像再構成処理部
66 インターフェース
67 表示部
68 入力部
681 操作スイッチ
69 表示制御部
601 天板制御部
602 回転量検出部
603 ずれ量算出部
604 中間制御部
605 速度差算出部
7 架台
71 旋回移動手段
72 X線制御装置
73 高電圧発生装置
81 X線照射部
83 X線検出器
85 回転機構
87 データ収集部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
被検体が載置される天板と、
前記天板を前記寝台本体に対して体軸方向に沿って往復移動させる天板移動手段と、
前記寝台本体と前記天板との間に、被検体の体軸方向に沿って移動可能に配置される中間部材と、
前記中間部材を前記寝台本体または前記天板に対して体軸方向に沿って移動させることにより、前記天板を前記寝台本体に対して移動させる中間移動手段と、
前記中間移動手段を制御することにより、前記天板移動手段により移動された前記天板の位置を補正する制御手段と、
を有すること、
を特徴とする医用寝台装置。 The bed body,
A top plate on which the subject is placed;
A top plate moving means for reciprocating the top plate with respect to the bed body along the body axis direction;
An intermediate member disposed between the bed body and the top plate so as to be movable along the body axis direction of the subject;
Intermediate moving means for moving the top plate relative to the bed main body by moving the intermediate member along the body axis direction with respect to the bed main body or the top plate;
Control means for correcting the position of the top plate moved by the top plate moving means by controlling the intermediate movement means;
Having
A medical couch device characterized by.
前記天板を前記寝台本体に対して体軸方向に往復移動させる天板移動手段と、
前記寝台本体と前記天板との間に、被検体の体軸方向に沿って移動可能に配置される中間部材と、
前記中間部材を前記寝台本体または前記天板に対して体軸方向に沿って移動させることにより、前記天板を前記寝台本体に対して移動させる中間移動手段と、
前記中間移動手段を制御することにより、前記天板移動手段により移動された前記天板の位置を補正する制御手段と、
を有すること、
を特徴とするX線CT装置。 A bed body, a top plate, and an X-ray imaging unit that images the subject placed on the top plate by X-rays, while rotating the X-ray imaging unit around the body axis of the subject, In the X-ray CT apparatus for reciprocating the top plate along the body axis direction of the subject,
A top plate moving means for reciprocating the top plate in the body axis direction with respect to the bed body;
An intermediate member disposed between the bed body and the top plate so as to be movable along the body axis direction of the subject;
Intermediate moving means for moving the top plate relative to the bed main body by moving the intermediate member along the body axis direction with respect to the bed main body or the top plate;
Control means for correcting the position of the top plate moved by the top plate moving means by controlling the intermediate movement means;
Having
X-ray CT apparatus characterized by this.
前記中間部材が前記寝台本体に対し所定位置にあるとき、前記天板移動手段に制御信号を出力することにより、前記天板を前記寝台本体に対し移動させる天板制御部と、
前記天板移動手段により移動された前記天板の位置を検出する位置検出部と、
前記検出された前記天板の実際の位置と、制御信号に基づく前記天板の位置との差である位置ずれ量を求めるずれ量算出部と、
前記求められた位置ずれ量に基づいて前記中間移動手段を制御して、前記中間部材を前記寝台本体に対して前記所定位置に移動させることにより、前記天板の実際の位置を制御信号に基づく位置に補正する中間制御部と、
を有すること、
を特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。 The control means includes
When the intermediate member is in a predetermined position with respect to the bed main body, a top board control unit that moves the top board relative to the bed main body by outputting a control signal to the top board moving means;
A position detector that detects the position of the top plate moved by the top plate moving means;
A displacement amount calculation unit for obtaining a displacement amount that is a difference between the detected actual position of the top plate and the position of the top plate based on a control signal;
Based on the obtained positional deviation amount, the intermediate movement means is controlled to move the intermediate member to the predetermined position with respect to the bed body, whereby the actual position of the top plate is based on the control signal. An intermediate control unit for correcting the position;
Having
The X-ray CT apparatus according to claim 2.
を特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。 The intermediate control unit corrects the actual position of the top plate to a position based on a control signal when the obtained positional deviation amount is larger than a predetermined threshold value.
The X-ray CT apparatus according to claim 3.
を特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。 The deviation amount calculation unit obtains a positional deviation amount at a starting end that is a position of the top plate when imaging by X-rays is started and an end that is a position of the top plate when imaging by X-rays is started. ,
The X-ray CT apparatus according to claim 3.
を特徴とする請求項5に記載のX線CT装置。 The deviation amount calculation unit integrates the positional deviation amount when the top plate is moved from the start end to the end, and the positional deviation amount when the top plate is moved from the end end to the start end,
The X-ray CT apparatus according to claim 5.
前記天板移動手段に制御信号を出力することにより、前記天板を前記寝台本体に対し移動させる天板制御部と、
前記天板移動手段により移動された前記天板の移動速度を検出する速度検出部と、
前記検出された前記天板の実際の移動速度と、制御信号に基づく前記天板の移動速度との差である速度差を求める速度差算出部と、
前記求められた前記速度差に基づいて前記中間移動手段を制御して、前記中間部材を前記寝台本体に対して移動させることにより、前記天板の実際の移動速度を制御信号に基づく移動速度に補正する中間制御部と、
を有すること、
を特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。 The control means includes
A top plate control unit for moving the top plate relative to the bed body by outputting a control signal to the top plate moving means;
A speed detector for detecting a moving speed of the top plate moved by the top plate moving means;
A speed difference calculating unit for obtaining a speed difference which is a difference between the detected actual moving speed of the top plate and a moving speed of the top plate based on a control signal;
The intermediate movement means is controlled based on the obtained speed difference, and the intermediate member is moved relative to the bed main body, so that the actual movement speed of the top plate is changed to a movement speed based on a control signal. An intermediate control unit to correct,
Having
The X-ray CT apparatus according to claim 2.
を特徴とする請求項7に記載のX線CT装置。 The intermediate control unit corrects the actual moving speed to a moving speed based on a control signal when the obtained speed difference is larger than a predetermined threshold;
The X-ray CT apparatus according to claim 7.
前記中間部材及び前記寝台本体のうちの一方に設けられたモータと、
前記中間部材及び前記寝台本体のうちの他方に設けられ、前記モータの動力を受けて、前記中間部材を前記寝台本体に対して平行な方向に移動させる中間用動力伝達機構と、
を有すること、
を特徴とする請求項2から請求項7のいずれかに記載のX線CT装置。 The intermediate moving means is
A motor provided on one of the intermediate member and the bed body;
An intermediate power transmission mechanism that is provided on the other of the intermediate member and the bed body, receives the power of the motor, and moves the intermediate member in a direction parallel to the bed body;
Having
An X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein:
前記中間部材及び前記天板のうちの一方に設けられたモータと、
前記中間部材及び前記天板のうちの他方に設けられ、前記モータの動力を受けて、前記中間部材を前記天板に対して平行な方向に移動させる天板用動力伝達機構と、
を有すること、
を特徴とする請求項9に記載のX線CT装置。 The top plate moving means includes:
A motor provided on one of the intermediate member and the top plate;
A power transmission mechanism for a top plate that is provided on the other of the intermediate member and the top plate, receives the power of the motor, and moves the intermediate member in a direction parallel to the top plate;
Having
The X-ray CT apparatus according to claim 9.
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