JP2015173759A - Ｃｔ装置のガントリーのための位置決めシステムおよびそれを含むｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＴ装置のガントリーのための位置決めシステム、および、それを含むＣＴ装置を提供する。【解決手段】ＣＴ装置のガントリーは、スキャンを実施するためにスキャン期間中に回転する回転部分と、回転しない非回転部分とを含み、位置決めシステムは、回転部分の動作を検知するために回転部分の中に位置付けされている第１の動作センシング手段と、第１の動作センシング手段によって検知された回転部分の動作情報を読み込むために、および、情報を処理するために、回転部分の中に位置付けされている処理ユニットとを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、ＣＴ画像技術の分野に関し、とりわけ、ＣＴ装置のガントリーのための位置決めシステムおよびそれを含むＣＴ装置に関する。

ＣＴ装置のガントリーは、一般的に、回転部分と非回転部分とを含む。スキャン期間中に、回転部分は、ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面で回転し、スキャンを実施するが、一方で、非回転部分は、一般的に静止したままであるか、または、ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面からわずかに離れている。適切なＣＴデータ収集および画像再構成のために、回転部分の回転角度に対応するトリガー信号は、データ収集手段に送信され、データ収集および／またはＡ／Ｄ変換をトリガーする（ｔｒｉｇｇｅｒ）必要がある。時には、ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面からのＣＴ装置ガントリーの傾斜角度も、調べられる必要がある。

本発明の一態様によれば、ＣＴ装置のガントリーのための位置決めシステムであって、ＣＴ装置の前記ガントリーは、スキャンを実施するためにスキャン期間中に回転する回転部分と、回転しない非回転部分とを含み、前記位置決めシステムは、
回転部分の動作を検知するために回転部分の中に位置付けされている第１の動作センシング手段と、
第１の動作センシング手段によって検知された回転部分の動作情報を読み込むために、および、前記情報を処理するために、回転部分の中に位置付けされている処理ユニットと
を含む、位置決めシステムが提供される。

本発明の一実施形態によれば、処理ユニットが、回転部分の動作情報に基づいて、回転部分の回転角度を計算し、前記回転角度にしたがってＣＴスキャンデータを収集するために、データ収集および処理ユニットに制御命令を送信する。

本発明の一実施形態によれば、前記制御命令が、データ収集および処理ユニットが、ＣＴスキャンデータの収集を開始させるためのトリガー信号を含む。

本発明の一実施形態によれば、処理ユニットが、回転部分の動作情報にしたがって、ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面に対する回転部分の傾斜角度を計算する。

本発明の一実施形態によれば、前記処理ユニットが、前記回転部分の動作情報にしたがって、ＣＴ装置のガントリーのバランス状態を決定する。

本発明の一実施形態によれば、位置決めシステムが、前記非回転部分の中に位置付けされている第２の動作センシング手段および第２の処理ユニットをさらに含み、第２の動作センシング手段が、非回転部分の動作を検知し、第２の処理ユニットが、第２の動作センシング手段によって検知された非回転部分の動作情報を読み込み、前記情報を処理する。

本発明の一実施形態によれば、第２の処理ユニットが、非回転部分の動作情報にしたがって、ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面に対する非回転部分の傾斜角度を計算する。

本発明の一実施形態によれば、前記動作情報が、回転部分の以下の項目、すなわち、変位、速度、加速度、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。

本発明の一実施形態によれば、前記動作情報が、非回転部分の以下の項目、すなわち、変位、速度、加速度、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。

本発明の一実施形態によれば、第１の動作センシング手段が、ジャイロスコープ、加速度センサー、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つである。

本発明の一実施形態によれば、第２の動作センシング手段が、ジャイロスコープ、加速度センサー、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つである。

本発明の一実施形態によれば、第１の動作センシング手段が、ジャイロスコープチップ、加速度センサーチップ、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つである。

本発明の一実施形態によれば、第１の動作センシング手段および処理ユニットが、前記回転部分のプリント基板の中のデータ収集制御チップの上に位置決めされている。

本発明の一実施形態によれば、第２の動作センシング手段が、ジャイロスコープチップ、加速度センサーチップ、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つである。

本発明の一実施形態によれば、第２の動作センシング手段および第２の処理ユニットが、前記非回転部分の制御回路基板の上に位置決めされている。

本発明の一実施形態によれば、前記回転角度が、ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面において回転部分が回転する回転角度である。

本発明の一実施形態によれば、複数の測定において、回転部分の動作情報の中に、繰り返される外乱（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）が出現するときに、処理ユニットが、ＣＴ装置のガントリーのアンバランスを決定する。

本発明の一実施形態によれば、処理ユニットが、前記外乱にしたがって、回転部分のそれぞれのコンポーネントに関するアンバランスの可能性を計算する。

本発明の一実施形態によれば、処理ユニットが、回転部分のそれぞれのコンポーネントに関するアンバランスの可能性を、ディスプレーの上に絵の形態で表示する。

本発明の別の態様によれば、前記の位置決めシステムを含むＣＴ装置が提供される。

より完全な本開示の理解は、添付の図面と併用されるときに、以下の詳細な説明を参照して得ることが可能である。

ある実施形態によるＣＴ装置の概略図である。 本発明の一実施形態による位置決めシステムの作動原理を示すダイアグラムである。 本発明の別の実施形態による位置決めシステムの作動原理を示すダイアグラムである。 本発明の一実施形態による、ＣＴガントリーのアンバランス状態の、ディスプレーの上の表示を示すダイアグラムである。 本発明の一実施形態による動作センシング手段を示すダイアグラムである。 本発明の別の実施形態による動作センシング手段を示すダイアグラムである。

本発明を実行するためのいくつかの特定の実施形態が、図面を参照して、以下に詳細に説明されることとなる。しかし、本発明は、これらの特定の実施形態に限定されないということが認識されるべきである。

図１は、ある実施形態によるＣＴ装置の概略図である。図１では、回転部分および非回転部分と、ＣＴガントリーの前方にあるベッド（その上に患者が横たわる）と、ＣＴ装置に接続されているワークステーションとを含むＣＴガントリーが図示されている。全体として、ベッドの平面に平行な方向は、Ｚ−軸方向として設定され、ベッド平面に垂直な方向は、Ｘ−Ｙ平面方向として設定されている。スキャン期間中に、回転部分は、通常、Ｘ−Ｙ平面内を回転するが、一方、非回転部分は、静止したままである。しかし、ガントリーのアンバランス、または、確実でない固定、または、他の理由に起因して、回転部分および非回転部分は、回転部分の回転中に、Ｘ−Ｙ平面から傾く可能性がある。

上述のように、適切なＣＴデータ収集および画像再構成のために、回転部分の回転角度に対応するトリガー信号が、データ収集手段に送信され、データ収集およびＡ／Ｄ変換を適切な時にトリガーする必要がある。データ収集およびＡ／Ｄ変換手段は、通常、回転部分の中に位置付けされている。先行技術では、非回転部分の中に位置付けされている専用のトリガー信号発生回路が、トリガー信号を発生させるように採用されており、ＣＴデータ収集手段を制御し、Ａ／Ｄ変換を行い、かつ、画像再構成のためにデータを生成するようになっている。トリガー信号は、一般的に、ガントリーの回転角度に対応するように発生させられる。例えば、約１０００のトリガー信号が、それぞれのガントリー回転サイクルの中で発生させられる。また、ガントリーの回転角度を検出するためのセンサーとして、エンコーダーも、非回転部分の中に位置付けされている。トリガー信号は、エンコーダー信号周波数の複数の分割（ｍｕｌｔｉｐｌｅ／ｆｒａｃｔｉｏｎ）に基づいて発生させられる。その後に、発生させられたトリガー信号は、非回転部分および回転部分を接続するスリップリングを通して、回転部分に伝送される。さらに、エンコーダーは、インクリメンタル形であるので、Ｇ−パルスは、適切なトリガー信号を発生させるために、ガントリーのゼロ位置を指示することも必要とされる。

本発明の一実施形態によれば、ＣＴ装置のガントリーのための位置決めシステムが提供されており、位置決めシステムは、動作センシング手段および処理ユニットを含む。動作センシング手段は、ＣＴ装置のガントリーの回転部分の中に位置付けされており、回転部分の動作を検知するために使用される。処理ユニットは、動作センシング手段によって検知された回転部分の動作情報を読み込み、前記情報を処理する。動作センシング手段によって検知されるものは、回転部分の以下の項目、すなわち、変位、速度、加速度、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つであることが可能である。処理ユニットは、読み込まれた動作情報を処理することによって、回転部分の回転角度データを発生させることが可能である。得られた回転角度データに基づいて、処理ユニットは、回転部分が対応する角度まで回転すると、トリガー信号を送信する。トリガー信号は、それもまた回転部分の中に位置付けされているデータ収集およびＡ／Ｄ変換手段へ伝送され、データ収集およびＡ／Ｄ変換手段を制御し、対応する回転角度において、データ収集、Ａ／Ｄ変換、データ再構成などを実行するようになっている。また、処理ユニットは、他の制御命令を送信することもできるということが認識され得る。本発明の上記実施形態による位置決めシステムによって、適切なトリガー信号は、トリガー信号発生器、エンコーダー、スリップリング、Ｇ−パルサーなどを含む複雑な構造体を必要とすることなく、回転部分の中に位置付けされている動作センシング手段および処理ユニットだけによって発生させられることが可能であり、システム構造体が簡単化され、コストが節約されるようになっている。

動作センシング手段は、例えば、ジャイロスコープ、加速度センサー、および、それらの組み合わせなどのような、動作情報を検知するのに適切な任意のセンサー、または、それらの組み合わせであることが可能である。図２は、本発明の一実施形態による位置決めシステムの作動原理を示すダイアグラムである。ある実施形態では、動作センシング手段は、ジャイロスコープチップであり、一方、処理ユニットは、ＦＰＧＡ、ＭＣＵ、またはＤＳＰチップであり、それらの両方は、回転部分のプリント基板の中のデータ収集制御チップ（ＤＣＢ）の上に位置付けされている。この実施形態では、動作センシング手段と処理ユニットとの間のインターフェースは、図２に示されているように、Ｉ２Ｃ／ＳＰＩ規格を採用している。また、他のインターフェース規格も可能であるということが認識され得る。斜視図である図５Ａ、および、底面図である図５Ｂは、この実施形態で使用されることが可能なジャイロスコープチップの例を図示している。ジャイロスコープチップは、回転部分の３軸（Ｘ−軸、Ｙ−軸、Ｚ−軸、地面／ベッド平面に平行なものはＺ−軸である）の角速度Ω（ｘ、ｙ、ｚ）を検知する。角速度情報を読み込むと、処理ユニットは、前記角速度を時間領域にわたって積分し、回転部分の３軸の角度データを結果として生じさせる（角度＝∫Ωｄｔ）。３軸の角度データから、回転部分がベッド表面に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）内で回転する回転角度を得ることが可能である。その後に、回転部分の回転角度にしたがって、処理ユニットは、回転部分が適当な回転角度まで回転するときに、トリガー信号をＡ／Ｄおよびデータ収集手段に伝送し、適切なデータ収集および画像再構成をトリガーするようになっている。

図３は、本発明の別の実施形態による位置決めシステムの作動原理を示すダイアグラムである。この実施形態では、動作センシング手段は、加速度センサー（例えば、３軸の加速度センサー、または、３つ以上の単一軸の加速度センサーの組み合わせなど）であり、処理ユニットは、ＦＰＧＡ、ＭＣＵ、またはＤＳＰチップであり、それらの両方は、回転部分のプリント基板の中のデータ収集制御チップ（ＤＣＢ）の上に位置付けされている。この実施形態では、動作センシング手段と処理ユニットとの間のインターフェースも、Ｉ２Ｃ／ＳＰＩ規格を採用している。斜視図である図６Ａ、および、上面図である図６Ｂは、この実施形態で使用されることが可能な加速度センサーの例を図示している。加速度センサーは、回転部分の３軸（Ｘ−軸、Ｙ−軸、Ｚ−軸、地面／ベッド平面に配向なものはＺ−軸である）の角加速度Ａ（ｘ、ｙ、ｚ）を検知する。角加速度情報を読み込んだ後に、処理ユニットは、時間領域にわたって前記角加速度を積分し、回転部分の３軸の角速度データを結果として生じさせる（Ω＝∫Ａｄｔ）。時間領域にわたって角速度Ωをさらに積分することによって、回転部分の３軸の角度データを得ることが可能である（角度＝∫Ωｄｔ）。同様に、回転部分がベッド表面に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）内で回転する回転角度を、３軸の角度データから得ることが可能である。次いで、回転部分の回転角度にしたがって、処理ユニットは、回転部分が適当な回転角度まで回転するときに、トリガー信号をＡ／Ｄおよびデータ収集手段に伝送し、適切なデータ収集および画像再構成をトリガーするようになっている。

上記の実施形態では、処理ユニットが、動作センシング手段によって検知された動作情報にしたがって、回転部分の回転角度を計算する。しかし、他のデータも、検知された動作情報にしたがって計算されることが可能であるということが理解され得る。

本発明の別の実施形態では、処理ユニットは、動作センシング手段によって検知された回転部分の動作情報にしたがって、ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面（すなわち、Ｘ−Ｙ平面）に対するＣＴガントリーの傾斜角度を計算することが可能である。動作センシング手段によって検知された動作情報（例えば、角速度、角加速度など）にしたがって、処理ユニットは、回転部分の角度データをＸ−Ｙ−Ｚ座標系で計算することが可能であり、Ｘ−Ｙ平面からの回転部分の傾斜角度、すなわち、ＣＴガントリーの傾斜角度を得るようになっている。

本発明のさらなる別の実施形態では、処理ユニットは、回転部分の動作情報にしたがって、ＣＴガントリーのバランス状態をさらに決定することが可能である。随意的に、処理ユニットは、複数の測定の結果を解析することが可能であり、複数の測定において、回転部分の動作情報の中に、繰り返される外乱が出現するときには、ＣＴガントリーがアンバランス状態にあるということを決定する。また、処理ユニットは、前記外乱にしたがって、回転部分のそれぞれのコンポーネントに関するアンバランスの可能性を計算し、それを、図４に図示されているように、ディスプレーの上に絵の形態で表示することが可能である。

上記の実施形態では、動作センシング手段および処理ユニットは、回転部分の中に位置付けされている。随意的に、または、追加的に、動作センシング手段および処理ユニットは、ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面（すなわち、Ｘ−Ｙ平面）に対するＣＴガントリーの傾斜角度を測定するために、非回転部分の中に位置付けされることが可能である。そのように、動作センシング手段は、非回転部分の動作を検知し、処理ユニットは、動作センシング手段によって検知された非回転部分の動作情報を読み込み、前記情報を処理する。例えば、処理ユニットは、動作センシング手段によって検知された動作情報（例えば、角速度、角加速度など）にしたがって、非回転部分の角度データをＸ−Ｙ−Ｚ座標系で計算することが可能であり、Ｘ−Ｙ平面からの非回転部分の傾斜角度、すなわち、ＣＴガントリーの傾斜角度を得るようになっている。同様に、非回転部分の中の動作センシング手段によって検知された動作情報は、非回転部分の以下の項目、すなわち、変位、速度、加速度、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つであることが可能であり、動作センシング手段は、ジャイロスコープ、加速度センサー、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つであることが可能である。同様に、動作センシング手段は、ジャイロスコープチップ、加速度センサーチップ、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つであることが可能である。一実施形態では、動作センシング手段および処理ユニットは、非回転部分の制御回路基板の上に位置付けされている。

本発明の様々な実施形態による位置決めシステム、および／または、そのような位置決めシステムを含むＣＴ装置に起因して、トリガー信号の適切な発生および伝送が、エンコーダーおよびスリップリングなどのようなデバイスなしに実現されることが可能であり、また、ＣＴガントリーのバランス状態も、検出されることが可能である。

図面を参照して、特定の実施形態の観点から、本発明が上述されてきたが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、および代替例を作ることが可能であろう。そのような変形例、修正例、および代替例は、すべて、添付の特許請求の範囲に規定されているような範囲および精神の中に入ることが意図されている。

Claims (20)

1. ＣＴ装置のガントリーのための位置決めシステムであって、前記ＣＴ装置の前記ガントリーは、スキャンを実施するためにスキャン期間中に回転する回転部分と、回転しない非回転部分とを含み、前記位置決めシステムは、
   前記回転部分の動作を検知するために前記回転部分の中に位置付けされている第１の動作センシング手段と、
   前記第１の動作センシング手段によって検知された前記回転部分の動作情報を読み込むために、および、前記情報を処理するために、前記回転部分の中に位置付けされている処理ユニットと
   を含む、位置決めシステム。
2. 前記処理ユニットが、前記回転部分の前記動作情報に基づいて、前記回転部分の回転角度を計算し、前記回転角度にしたがってＣＴスキャンデータを収集するために、データ収集および処理ユニットに制御命令を送信する、請求項１記載の位置決めシステム。
3. 前記制御命令が、前記データ収集および処理ユニットが、ＣＴスキャンデータの収集を開始させるためのトリガー信号を含む、請求項２記載の位置決めシステム。
4. 前記処理ユニットが、前記回転部分の前記動作情報にしたがって、前記ＣＴ装置のベッド表面に垂直な平面に対する前記回転部分の傾斜角度を計算する、請求項１記載の位置決めシステム。
5. 前記処理ユニットが、前記回転部分の前記動作情報にしたがって、前記ＣＴ装置の前記ガントリーのバランス状態を決定する、請求項１記載の位置決めシステム。
6. 前記位置決めシステムが、前記非回転部分の中に位置付けされている第２の動作センシング手段および第２の処理ユニットをさらに含み、前記第２の動作センシング手段が、前記非回転部分の動作を検知し、前記第２の処理ユニットが、前記第２の動作センシング手段によって検知された前記非回転部分の動作情報を読み込み、前記情報を処理する、請求項１記載の位置決めシステム。
7. 前記第２の処理ユニットが、前記非回転部分の前記動作情報にしたがって、前記ＣＴ装置の前記ベッド表面に垂直な平面に対する前記非回転部分の傾斜角度を計算する、請求項６記載の位置決めシステム。
8. 前記動作情報が、前記回転部分の以下の項目、すなわち、変位、速度、加速度、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項１乃至５のいずれか１項記載の位置決めシステム。
9. 前記動作情報が、前記非回転部分の以下の項目、すなわち、変位、速度、加速度、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項６または７記載の位置決めシステム。
10. 前記第１の動作センシング手段が、ジャイロスコープ、加速度センサー、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つである、請求項１乃至５のいずれか１項記載の位置決めシステム。
11. 前記第２の動作センシング手段が、ジャイロスコープ、加速度センサー、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つである、請求項６または７記載の位置決めシステム。
12. 前記第１の動作センシング手段が、ジャイロスコープチップ、加速度センサーチップ、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つである、請求項１乃至５のいずれか１項記載の位置決めシステム。
13. 前記第１の動作センシング手段および前記処理ユニットが、前記回転部分のプリント基板の中のデータ収集制御チップの上に位置決めされている、請求項１２記載の位置決めシステム。
14. 前記第２の動作センシング手段が、ジャイロスコープチップ、加速度センサーチップ、および、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つである、請求項６または７記載の位置決めシステム。
15. 前記第２の動作センシング手段および前記第２の処理ユニットが、前記非回転部分の制御回路基板の上に位置決めされている、請求項１４記載の位置決めシステム。
16. 前記回転角度が、前記ＣＴ装置の前記ベッド表面に垂直な平面において前記回転部分が回転する回転角度である、請求項１乃至７のいずれか１項記載の位置決めシステム。
17. 複数の測定において、前記回転部分の動作情報の中に、繰り返される外乱が出現するときに、前記処理ユニットが、前記ＣＴ装置の前記ガントリーのアンバランスを決定する、請求項５記載の位置決めシステム。
18. 前記処理ユニットが、前記外乱にしたがって、前記回転部分のそれぞれのコンポーネントに関するアンバランスの可能性を計算する、請求項１７記載の位置決めシステム。
19. 前記処理ユニットが、前記回転部分のそれぞれのコンポーネントに関するアンバランスの可能性を、ディスプレーの上に絵の形態で表示する、請求項１８記載の位置決めシステム。
20. 請求項１乃至１９のいずれか１項記載の位置決めシステムを含むＣＴ装置。