JP4429910B2 - 診断スキャン装置 - Google Patents

Description

本発明は医療撮像技術に関し、より詳細には、第三及び第四世代のＣＴスキャナに見られるような回転ガントリに関し、以下に詳述する。しかしながら、本発明は例えば回転ガントリを使用する原子力カメラのような他のシステムと共に用いることができ、上記の適用に限定されない。

第三及び第四世代のＣＴスキャナは機械的な玉軸受又は転がり軸受システムを備えるのが典型的である。軸受と回転ガントリとの間に物理的な接触があるので、スキャナの使用を通じて磨耗が発生する。加えて、回転ガントリの機能的速度は機械的軸受によって制限される。

そのような医療撮像装置のための機械的軸受システムの制限を克服する試みとして、流体軸受システムが用いられている。幾つかの流体軸受システムは回転ガントリの軸受軌道輪に滑合する多孔性の軸受パッドを含む。軸受システムに負荷がかかると、流体の超薄層が多孔性の軸受パッドからパッドと軸受軌道輪との間に排出される。これによって、回転ガントリが実質上無摩擦状態で支持される。

そのようなシステムにおいては、回転ガントリの重みを受ける軸受パッドは空気ハンマリングと呼ばれる現象を示すのが典型的である。軸受パッドの形状及びガントリの重みによって軸受に働く圧力のために、軸受の軽微な圧力の不整合が軸受パッドの回転ぶれを招来する。空気ハンマリングは端部近辺での軸受パッドの早期磨耗の原因となり得る。そこでは、軸受パッドは頻繁に軌道輪と接触するため、同様の理由で、軌道輪の早期磨耗及びスキャナからの過剰なノイズの原因となる。

空気ハンマリングに起因する振動外乱に対抗する試みから、以前のシステムは従来技術であるバネ及び制動手段を含んだ。制動体は固定ガントリのような剛的な本体に取り付けられている。この制動体は次に軸受要素に取り付けられる。これは面倒なセットアップ作業であり、狭苦しいガントリシステムでは得ることのできないような空間量を要求する。加えて、軸受要素が固定ガントリから除去されると、そのような制動体は軸受要素から除去される。

本発明は上述及び他の制限を解決する改良された装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の１つの特徴によれば、診断撮像装置が提供されている。第一及び第二のガントリが撮像領域を定める。軸受システムは複数の軸受要素を含み、少なくともそれらの１つは機械的外乱を示す。機械的制動体が少なくとも１つの軸受要素に据え付けられ、機械的外乱を制動する。

本発明の他の特徴によれば、診断スキャン方法が提供されている。ガントリが検査領域の被検者の周りで回転される。回転ガントリは複数の軸受要素によって支持されており、少なくともそれらの１つが固有周波数で振動する傾向にある。軸受要素の振動は制動される。

本発明の１つの利点は、流体軸受の構成部材の磨耗が低減されることである。

本発明の他の利点は、流体軸受システムにおけるノイズの低減である。

本発明の他の利点は、回転ガントリの回転ポテンシャルの増大である。

本発明の他の利点は、固定の本体への接続が不要な制動体である。

本発明の数々の追加的な利点及び利益は好適実施態様に関する以下の詳細な記述を読むことによって当業者に明らかである。

本発明は多様な構成部材、構成部材の配置、ステップ及びステップの配置の形をとる。図面は好適実施態様を単に例示するものであり、本発明を制限するものではない。

図１を参照すると、ＣＴスキャナ１０は被検者ベッド１２を含み、その上に配置された被検者を撮像領域１４に出し入軌道輪る。Ｘ線源１６からのＸ線は扇形状に形状化及び平行化され、撮像領域１４を通過し、撮像領域１４の向こう側にある検知体アセンブリ２０によって検知される。例示の第三世代の実施態様によれば、Ｘ線源１６は検知体アセンブリ２０と一緒に回転し、Ｘ線源１６が軸Ａの周りで回転するとき、Ｘ線源１６は検知体アセンブリ２０から撮像領域１４の周りで１８０°のままである。代替的に、第四世代のＣＴスキャナのように、固定ガントリ２２上の別個の検知体リングが検知体配列２０に取り替わってもよい。

回転ガントリ２４が被検者の周りでＸ線源１６を回転すると、検知されたＸ線の強度がデータメモリ３０に収集される。データが収集されると、再構築プロセッサ３２が回旋及び逆投影アルゴリズム又は他の適切な再構築技術を収集されたデータに適用し、影像表示を形成する。影像表示は影像メモリ３４に記憶される。ビデオプロセッサ３６が影像表示の選択された部分を取り出し、それらを人間が読みやすいモニタ３８で見るためのフォーマットにする。このようなモニタとしては、例えば、ＣＴＲモニタ、アクティブマトリックスモニタ、ＬＣＤディスプレイ又はそれらの類似物がある。

第一の回転ガントリ２４が第二の固定ガントリ２２の内側に配置されている。Ｘ線源１６及び検知体配列２０は回転ガントリ２４に据え付けられている。径方向の空気軸受要素４０が玉継手によって固定ガントリに取り付けられ、回転ガントリ２４の軸受軌道輪４２に当接している。背景技術において議論されたように、回転ガントリ２４の重量は回転ガントリ２４と下部軸受要素４０との間の空気軸受を圧縮することで、空気ハンマリング現象が発生する傾向にある。内部制動体４４が下部軸受要素４０に取り付けられ、空気パッドの動きを抑える。

図２を参照すると、下部空気軸受要素４０は空気ハンマリングを示し、それは矢印Ｂによって指し示される。内部制動体４４は、制動質量体４６と、弾性的な制動コネクタ４８とを含む。ハンマリング外乱の共振周波数でより大きな制動効果を得るために、質量体４６は軸受要素４０に比例した大きさとされている。加えて、外乱の回転軸から離れれば離れる程、（この場合軸受要素４０の固体ガントリ２２への接続）制動体はより有効である。制動体４４は空気軸受要素４０の先端に位置するのが好ましく、代替的に、図１、２及び３に示されるような頂部ではなく、軸受要素４０の側部に位置することも可能である。質量体４６は弾性的なコネクタ４８によって軸受要素４０に接続されている。コネクタ４８は高制動エラストマポリマで形成されている。適切なエラストマはポリウレタン及びウレタンを含むが、これらに限定されない。コネクタ４８は内部質量体４６と共に固有の空気ハンマリングの大部分を制動する。

コネクタ４８はバネ及び制動体の双方として働く。制動質量体４６及びコネクタ４８の制動周波数は軸受要素４０の不安定周波数より僅かに小さいように調整されている。軸受要素４０はその不安定周波数で励起し始めると、軸受要素４０は制動質量体４６を励起し始める。コネクタ４８はそのエネルギーの幾らかを吸収し、よって、軸受要素４０の運動を軽減する。好適な実施態様では、コネクタは複数のピンを含み、各ピンはネジ付きコネクタによって空気軸受に締着されている。代替的に、図３に示されるように、コネクタ４８は単一のエラストマ質量体であってもよい。他のコネクタ及び接着材も意図されているのが理解されよう。

図４を参照すると、好適な実施態様が機械的な概略図に示されている。軸受要素４０及び制動体４４システムの運動を以下の微分方程式によって記載することができる。

及び

ここで、ｚは軸受要素４０の１つの軸に沿った位置、ｚ_２は制動質量体４６の同一の軸に沿った位置、Ｌは軸受要素４０の回転中心と制動体４４の接続位置との間の距離、Ｊ_ｐは軸受要素４０の回転変移、Ｋ_ｐは空気軸受それ自体の回転バネ定数、Ｋ_２はエラストマコネクタ４８の直線バネ定数、Ｂ_ｐは軸受要素４０の固定ガントリ２２への接続の制動係数、Ｂ_２はコネクタ４８の制動係数、Ｔ_ｉは軸受要素４０上のトルク、Ｇ_ｃは重力変換定数、Ｍは制動質量体４８の質量である。これらの方程式から、Ｋ_ｐ、Ｊ_ｐ、Ｔ_ｉ、Ｌ及びＢ_ｐが既知又は測定により確定しているとすると、Ｂ_２、Ｋ_２及びＭの適切な数値が決定され得る。

本発明に従ったＣＴスキャナを示す線図である。 本発明に従った内部制動体を含む下部空気軸受要素を示す斜視図である。 図２の内部制動体の他の実施態様を示す斜視図であり、単一の実体コネクタを備える。 図２の空気軸受要素を表わす概略図である。

Claims (12)

1. 回転ガントリと、
   固定ガントリと、
   前記回転ガントリ内の空洞によって定められる撮像領域と、
   複数の軸受手段を有し、該軸受手段の少なくともその１つが機械的外乱を示す軸受システムと、
   前記機械的外乱を制動するよう、前記少なくとも１つの軸受手段に取り付けられる機械的制動手段とを含み、
   該機械的制動手段は、
   前記機械的外乱のモーメントと反対のモーメントをもたらす制動質量体と、
   前記機械的外乱からのエネルギーを吸収するエラストマコネクタ手段とを含む、
   診断スキャン装置。
2. 前記軸受システムは、空気軸受システムである、請求項１に記載の診断スキャン装置。
3. 前記エラストマコネクタ手段は、前記軸受手段を前記制動手段に接続する複数のロッドを含む、請求項１に記載の診断スキャン装置。
4. 各ロッドは、ネジ付きファスナによって前記軸受手段に締着される、請求項３に記載の診断スキャン装置。
5. 前記エラストマコネクタ手段及び前記制動質量体は、前記機械的外乱の共振周波数より僅かに小さい周波数に調整される、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の診断スキャン装置。
6. 前記機械的制動手段は、前記機械的外乱が最大の振幅を有する位置で前記軸受手段に接続される、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の診断スキャン装置。
7. 前記回転ガントリと共に回転するよう、前記回転ガントリに据え付けられるＸ線生成手段と、
   前記Ｘ線生成手段で生成されるＸ線を、該Ｘ線が前記撮像領域を通過後、検知するための検知手段配列と、
   前記検知されるＸ線を影像表示に再構築するための再構築手段とをさらに含む、
   請求項１乃６のうちいずれか１項に記載の診断スキャン装置。
8. 回転ガントリを検査領域内の被検者の周りで回転するステップと、
   少なくとも１つが固有周波数で振動する傾向にある複数の軸受手段の上で前記回転ガントリを支持するステップと、
   振動する前記軸受手段を機械的制動手段によって機械的に制動するステップとを含み、
   前記機械的制動手段は、
   前記機械的外乱のモーメントと反対のモーメントをもたらす制動質量体と、
   前記機械的外乱からのエネルギーを吸収するエラストマコネクタ手段とを含む、
   診断スキャン方法。
9. 前記制動質量体及び前記エラストマコネクタ手段を固有振動周波数の近傍で制動周波数に調整するステップをさらに含む、請求項８に記載の診断スキャン方法。
10. 前記制動周波数は、前記固有振動周波数より僅かに小さい、請求項９に記載の診断スキャン方法。
11. 前記軸受手段は、空気軸受要素である、請求項８乃至１０のうちのいずれか１項に記載の診断スキャン方法。
12. 前記空気軸受要素の振動によって引き起こされる空気ハンマリングのエネルギーは、前記機械的制動手段によって吸収されることで、空気ハンマリング運動が低減される、請求項１１に記載の診断スキャン方法。

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