JP4674394B2

JP4674394B2 - X-ray diagnostic equipment

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Publication number: JP4674394B2
Application number: JP2000310767A
Authority: JP
Inventors: 好二阿久津
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: JP2002112987A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検体を挟んでＸ線照射手段と透過Ｘ線像検出手段とが対向配置されたアームを、互いに直交する３軸の各軸周り方向に自在に回動させるアーム回動機構を有するＸ線診断装置に関し、特に、アームを回動制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線診断装置としては、例えば、被検体の血管造影撮影を行うものがある。このＸ線診断装置は、互いに対向配置されたＸ線管とイメージインテンシファイア（適宜「Ｉ・Ｉ管」と略記）との間に、被検体が載置された天板を挿入させ、この被検体にＸ線管からＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＩ・Ｉ管で検出して透過Ｘ線像を得るものである。このようなＸ線診断装置の一例として、図５に示すように、Ｃ字状をなすＣ形アーム１０１を有するものがある。Ｃ形アーム１０１の一端にはＸ線管１０２が取り付けられ、Ｃ形アーム１０１の他端にはＸ線管１０２と対向してＩ・Ｉ管１０３が取り付けられている。また、Ｃ形アーム１０１は保持部１０４にて保持され、この保持部１０４は支柱部１０５を介してスライド部材１０６に固定されている。スライド部材１０６は、天端１０７に対してスライドできるようになっている。また、このＸ線診断装置は、Ｃ形アーム１０１が保持部１０４に対してスライドする方向への回動（α方向）、保持部１０４の支柱部１０５に対しての回動（β方向）、支柱部１０５の軸周り方向への回動（γ方向）がそれぞれ可能であり、これらの各方向に回動させることによってＸ線管１０２の照射方向を任意に設定できる。なお、各方向（α，β，γ）の回動制御はそれぞれ単独に行われる。例えば、α，β方向への回動は、天板の側面側に取り付けられた操作レバー（図示省略）を操作者が操作することで行われ、γ方向への回動は、回動スイッチ（図示省略）を操作者が操作することで行われる。
【０００３】
ところで、このようなＣ形アーム１０１を有するＸ線診断装置では、通常、図５に示す矢印「Ａ」の方向（この矢印「Ａ」の方向をγ角度０度とする）から被検体Ｍの頭部を進入させ、γ方向の角度をこの０度の状態で固定し、Ｃ形アーム１０１をα，β方向にそれぞれ回動させることにより、図６に矢印で示すような被検体Ｍに対する軌道を得ていた。すなわち、Ｃ形アーム１０１をα方向に回動させることにより、被検体Ｍの頭部方向（ＣＲＡＮＩＡＬ方向）あるいは下肢方向（ＣＡＵＤＡＬ方向）に移動可能であり、Ｃ形アーム１０１をβ方向に回動させることにより、被検体Ｍの左方向（ＬＡＯ方向）あるいは右方向（ＲＡＯ方向）に移動可能である。
【０００４】
なお、上述した被検体Ｍの頭部方向（ＣＲＡＮＩＡＬ方向），下肢方向（ＣＡＵＤＡＬ方向），左方向（ＬＡＯ方向），右方向（ＲＡＯ方向）は、診断学上において、被検体Ｍを診断する方向（透視方向）として非常に重要な意味を持っており、図７に示すように、臨床角θ，ηとして定義されている。すなわち、臨床角θは、天板の被検体載置面の鉛直方向（この鉛直方向を０度とする）を基準に、頭部方向（ＣＲＡＮＩＡＬ方向）あるいは下肢方向（ＣＡＵＤＡＬ方向）にどの程度傾けた角度からこの被検体Ｍを診断しているのかを示す角度である。また、臨床角ηは、前述と同様の鉛直方向（この鉛直方向を０度とする）を基準に、左方向（ＬＡＯ方向）あるいは右方向（ＲＡＯ方向）にどの程度傾けた角度からこの被検体を診断しているのかを示す角度である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来装置では、次に示すような問題がある。すなわち、実際には、臨床時の周辺機器との干渉上の問題や、臨床上の必要性の問題などの理由から、図５に示した矢印「Ａ」の方向（γ角度が０度である方向）から被検体Ｍを挿入させた状態で常に撮影するとは限らず、斜めの方向（γ角度が０度でない方向）から被検体Ｍを挿入させた状態で撮影する場合がある。このような場合においては、被検体Ｍの撮影方向が図６の場合と異なるので、例えば図８に示すように、矢印で示す軌道とは別の軌道にＣ形アーム１０１が回動することになってしまう。つまり、γ方向の角度（Ｃ形アーム１０１の挿入角度）を変更すると、α方向，β方向への回動をそれぞれ単独に制御するだけでは、図６に矢印で示した被検体Ｍの頭部方向（ＣＲＡＮＩＡＬ方向），下肢方向（ＣＡＵＤＡＬ方向），左方向（ＬＡＯ方向），右方向（ＲＡＯ方向）の軌道を得ることができないという問題がある。
【０００６】
例えば、図５に示した矢印「Ａ」の方向（γ角度が０度である方向）から被検体Ｍを挿入させるとともに、Ｃ形アーム１０１をα，β方向にそれぞれ任意の角度に回動させた状態で、被検体Ｍの透過Ｘ線像を得ていたとする。その後、臨床上の必要性の理由などにより、Ｃ形アーム１０１のγ方向の角度（Ｃ形アーム１０１の挿入角度）を変更したとすると、被検体Ｍを別方向から透視することになるので、当然にγ角度変更後の透過Ｘ線像は元の透過Ｘ線像と一致しないものになる。そこで、操作者が上述の操作レバーを操作して、元の透視方向と一致させるようにＣ形アーム１０１を各回動方向（α，β方向）に回動させるが、この各回動方向（α，β方向）は上述した臨床角θ，ηの方向、すなわち、被検体Ｍの頭部方向（ＣＲＡＮＩＡＬ方向），下肢方向（ＣＡＵＤＡＬ方向），左方向（ＬＡＯ方向），右方向（ＲＡＯ方向）に不一致となっているので、Ｃ形アーム１０１の各回動方向（α，β方向）を交互に小刻みに回動させたりして目的の位置に移動させるように回動操作しなければならず、回動操作が煩雑で非常に困難となり、操作者の操作負担になるという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記の事情に鑑み、アームを所望の軌道に迅速に回動させることができるとともに、アームの操作性を向上させたＸ線診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明に係るＸ線診断装置は、
（Ａ）Ｘ線照射手段と透過Ｘ線像検出手段とが対向配置されたアームと、
（Ｂ）当該アームをα方向にスライド移動可能に支持するスライド機構と、
（Ｃ）当該スライド機構をα方向の回転軸と直交する回転軸周りのβ方向に回転可能に支持する回動機構と、
（Ｄ）当該回動機構を前記β方向の回転軸と直交する鉛直軸周りのγ方向に回転可能に支持する旋回機構と、
（Ｅ）第３軸を鉛直方向とする直交座標系において、その幅方向が前記直交座標系の第１軸方向に、その長手方向が前記直交座標系の第２軸方向に、その厚み方向が前記直交座標系の第３軸方向に合うようにして配設され、被検体を載置する天板とを有し、
（Ｆ）前記Ｘ線照射手段からのＸ線照射に伴って、前記透過Ｘ線像検出手段で検出される前記被検体の透過Ｘ線像を撮影するＸ線診断装置において、
（Ｇ）前記Ｘ線照射手段と前記透過Ｘ線像検出手段とを結ぶアイソセンターの前記直交座標系に対する回動方向及び速度が入力される入力手段と、
（Ｈ）前記β方向の回転軸が前記第１軸又は第２軸と平行である状態において、前記アイソセンターの回動方向及び速度が、前記入力された回動方向及び速度と一致するように、前記スライド機構及び前記回動機構を制御するとともに、前記γ方向への回転により前記β方向の回転軸が前記第１軸又は第２軸と平行でない状態となった場合において、前記アイソセンターの回動方向及び速度が、前記β方向の回転軸が前記第１軸又は第２軸と平行である状態のときと一致するように、前記スライド機構及び前記回動機構を制御するアーム回動機構制御手段と
（Ｉ）を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明のＸ線診断装置は、請求項１に記載のＸ線診断装置において、前記アーム回動機構制御手段は、前記アイソセンターを前記天板の被検体載置面の鉛直方向を基準として第１軸方向および第２軸方向に傾けた角度で表される現在の臨床角の値と、前記γ方向の回転角度と、前記入力手段によって入力された回動方向及び速度とに基づいて算出される前記アームの角速度指令に応じて前記アームを前記回動方向に回動させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３の発明のＸ線診断装置は、請求項２に記載のＸ線診断装置において、以下の式に基づいて、前記アームの角速度指令を算出することを特徴とするものである。
【数１】

【００１２】
〔作用〕
次に、この発明に係るＸ線診断装置における作用を説明する。請求項１の発明に係るＸ線診断装置では、スライド機構は、Ｘ線照射手段と透過Ｘ線像検出手段とが対向配置されたアームをα方向にスライド移動可能に支持する。回動機構は、当該スライド機構をα方向の回転軸と直交する回転軸周りのβ方向に回転可能に支持する。旋回機構は、当該回動機構を前記β方向の回転軸と直交する鉛直軸周りのγ方向に回転可能に支持する。天板は、第３軸を鉛直方向とする直交座標系において、その幅方向が前記直交座標系の第１軸方向に、その長手方向が前記直交座標系の第２軸方向に、その厚み方向が前記直交座標系の第３軸方向に合うようにして配設され、被検体を載置する。入力手段は、前記Ｘ線照射手段と前記透過Ｘ線像検出手段とを結ぶアイソセンターの前記直交座標系に対する回動方向及び速度が入力される。アーム回動機構制御手段は、前記β方向の回転軸が前記第１軸又は第２軸と平行である状態において、前記アイソセンターの回動方向及び速度が、前記入力された回動方向及び速度と一致するように、前記スライド機構及び前記回動機構を制御するとともに、前記γ方向への回転により前記β方向の回転軸が前記第１軸又は第２軸と平行でない状態となった場合において、前記アイソセンターの回動方向及び速度が、前記β方向の回転軸が前記第１軸又は第２軸と平行である状態のときと一致するように、前記スライド機構及び前記回動機構を制御する。したがって、γ方向への回転によりβ方向の回転軸が第１軸又は第２軸と平行でない状態となった場合において、入力手段によってアーム（アイソセンター）の回動方向を入力したときに、β方向の回転軸が第１軸又は第２軸と平行である状態と同じようにアームがスライド移動及び回転するので、アームが迅速に回動され、アームの操作性が向上され、操作者の作業負担が軽減される。
【００１３】
また、請求項２の発明に係るＸ線診断装置では、アーム回動機構制御手段は、アイソセンターを天板の被検体載置面の鉛直方向を基準として第１軸方向および第２軸方向に傾けた角度で表される現在の臨床角の値と、入力手段によって入力された回動方向及び速度とに基づいて算出されるアームの角速度指令に応じて、アームを入力された回動方向に回動させる。したがって、目的の臨床角のみを与えてアームを回動させる場合に比べて不要な演算処理をかけることがない。
【００１４】
また、請求項３の発明に係るＸ線診断装置では、前述の数１の式に基づいて、アームの角速度指令を算出する。したがって、請求項３に係る発明を好適に実現することができる。また、前述の数１のＡ〜Ｄの係数をＣＰＵ部のメモリに記憶すれば、演算速度が十分でないＣＰＵを採用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のＸ線診断装置の一実施例を図面を参照しながら説明する。図１は、実施例に係るＸ線診断装置の構成を示すブロック図である。図２（ａ）は、実施例装置のＣ形アームを側面から見た側面図であり、図２（ｂ）は、実施例装置のＣ形アームを正面から見た正面図である。
【００１７】
本実施例に係るＸ線診断装置は、図１に示すように、天板１上に載置された被検体Ｍを挟んでＸ線管２とＩ・Ｉ管３とが対向配置されたＣ形アーム４と、このＣ形アーム４を互いに直交する３軸の各軸周り方向に自在に回動させるＣ形アーム回動機構部５と、天板１を駆動する天板駆動部６と、Ｘ線管２を制御する照射制御部７と、Ｉ・Ｉ管３を制御するＩ・Ｉ管制御部８と、Ｉ・Ｉ管３により得られた光学像を撮影するＴＶ（テレビ）カメラ９と、このＴＶカメラ９で撮影されたデータ画像を処理するデータ画像処理部１０と、このデータ画像処理部１０からのデータ画像を画像表示するモニタ１１と、Ｃ形アーム回動機構部５と天板駆動部６と照射制御部７とＩ・Ｉ管制御部８とデータ画像処理部１０を制御する撮像制御部１２となどを備えている。上述したＸ線管２は本発明におけるＸ線照射手段に相当し、Ｉ・Ｉ管３は本発明における透過Ｘ線像検出手段に相当し、Ｃ形アーム４は本発明におけるアームに相当する。以下に各部の構成について詳細に説明する。
【００１８】
Ｃ形アーム回動機構部５は、図１，図２に示すように、Ｃ形アーム４を保持した状態でα方向にスライド移動できる保持部２１と、この保持部２１を支持する支柱部２２と、この支柱部２２の上端側に固定されたスライド部材２３と、このスライド部材２３が取り付けられた天端２４とを備えている。この支柱部２２の下側端部には、Ｃ形アーム４を保持部２１ごとβ方向に回動する回動機構部２５が備えられ、この支柱部２２の上側端部には、この支柱部２２をγ方向に回動する旋回機構部２６が備えられている。この天端２４には、例えば、天井面２７にｘ方向，ｙ方向に敷かれた天井レール（図示省略）が備えられている。なお、図１には、Ｘ方向を便宜上斜め方向に図示しているが、このＸ方向は図１紙面に垂直方向であることを示すものである。スライド部材２３は、このｘ方向，ｙ方向に敷かれた天井レール（図示省略）を走行することで、ｘ方向，ｙ方向にスライド移動できるようになっている。こうすることで、図２（ａ）に示した、Ｘ線管２とＩ・Ｉ管３との対向方向（アイソセンター）Ｉsoが、被検体Ｍの関心部位からずれないように位置合わせされる。上述したＣ形アーム回動機構部５は、本発明におけるアーム回動機構に相当する。
【００１９】
天板１は、被検体Ｍを載置したままで水平移動自在に構成されていて、天板１の上に載置された被検体Ｍと、Ｘ線管２及びＩ・Ｉ管３との位置関係が、被検体Ｍの体軸Ｊ方向に相対的に変位可能になっている。この天板１の移動は天板駆動部６により行われる。なお、この天板１は、その幅方向が第１軸方向としてのｘ方向に、その長手方向が第２軸方向としてのｙ方向に、その厚み方向が第３軸方向としてのｚ方向に一致するように配設されている。
【００２０】
また、図３に示すように、天板１の側面側１ａには、Ｃ形アーム４の回動方向とその回動速度とに関する操作指令が入力される操作レバー１３と、支柱部２２をγ方向に回動させるための回動スイッチ１４とが備えられている。この操作レバー１３は、上下方向に傾斜させることができ、左右に回転させることができる。具体的には、操作者が操作レバー１３を上方向に傾斜させると、Ｉ・Ｉ管３が遠ざかる方向、すなわち、被検体Ｍの左方向（ＬＡＯ方向）に移動する。操作者が操作レバー１３を下方向に傾斜させると、Ｉ・Ｉ管３が近づいてくる方向、すなわち、被検体Ｍの右方向（ＲＡＯ方向）に移動する。また、操作者が操作レバー１３を左回りに回転させると、Ｉ・Ｉ管３が被検体Ｍの頭部方向（ＣＲＡＮＩＡＬ方向）に移動する。操作者が操作レバー１３を右回りに回転させると、Ｉ・Ｉ管３が被検体Ｍの下肢方向（ＣＡＵＤＡＬ方向）に移動する。また、Ｘ線管２とＩ・Ｉ管３とは対向するようにＣ形アーム４に配設されているので、Ｉ・Ｉ管３がある方向に移動するということは、その移動分だけＸ線管２がＩ・Ｉ管３の移動方向とは反対方向に移動することは言うまでもない。なお、図１では操作レバー１３および回動スイッチ１４を天板１の側面側１ａに図示すると、却って見にくくなるので、便宜上、天板１の外部に図示している。
【００２１】
このように操作者から操作レバー１３に対して操作方向が与えられると、Ｃ形アーム４はその操作方向に回動する、すなわち、支柱部２２がγ方向に任意の角度に回動された状態であっても、図７に示した臨床角θ，ηの方向にＣ形アーム４が回動するように、後述するＣ形アーム回動機構制御部１５によって制御されている。
【００２２】
さらに、操作レバー１３の上下方向の傾きの大きさ、および、操作レバー１３の左右への回転角の大きさに応じた回動速度Ｖθ，Ｖηで、Ｃ形アーム４は回動することになる。なお、上述した操作レバー１３は本発明における入力手段に相当する。
【００２３】
また、回動スイッチ１４には、例えば、右回転ボタン１４ａと左回転ボタン１４ｂとが備えられている。操作者が右回転ボタン１４ａを押している間だけ、γ方向に右回りに支柱部２２が回動する。操作者が左回転ボタン１４ｂを押している間だけ、γ方向に左回りに支柱部２２が回動する。ここでは、この回動スイッチ１４は、支柱部２２をγ方向の任意の角度に回動できるものを採用しているが、予め設定されたγ方向における特定の角度（例えば、0 度，22.5度，45度，…のように22.5度刻みの角度）に支柱部２２を回動するものであっても良い。
【００２４】
Ｘ線管２は、天板１上の被検体Ｍに対して接離自在に構成されている。また、Ｘ線管２には、高電圧発生装置（図示省略）が接続されていて、所定の管電圧，管電流が供給されて、Ｘ線束を被検体Ｍに向けて照射する。また、Ｘ線管２には、Ｘ線コリメータ（図示省略）が取り付けられていて、Ｘ線管２から照射されるＸ線束がＩ・Ｉ管３の入射面に入射されるように絞られる。Ｘ線管２に関するこれらの動作は照射制御部７により行われる。
【００２５】
被検体Ｍを透過したＸ線は、Ｉ・Ｉ管３により可視光に変換される。Ｉ・Ｉ管３は、電極電圧を調節することで、入射面の視野サイズが大小に切り換えられるようになっている。
【００２６】
Ｘ線管２によるＸ線照射に伴ってＩ・Ｉ管３の出力面に被検体Ｍの撮影部位（関心部位）の透過Ｘ線像が光学像として結像する。Ｉ・Ｉ管３の出力面の光学像は、Ｉ・Ｉ管３の後部に取り付けられたＴＶカメラ９によって撮影されてアナログ映像信号がＸ線透視像としてデータ画像処理部１０に出力される。データ画像処理部１０では、ＴＶカメラ９からのＸ線透視像に所定の画像処理を施して画像メモリ１０ａに記憶する。この画像メモリ１０ａに記憶されたＸ線透視像が読み出されてモニタ１１に出力される。モニタ１１は、被検体Ｍの血管造影撮影されたＸ線透視画像を表示する。
【００２７】
撮像制御部１２は、Ｘ線照射や、Ｉ・Ｉ管３の視野サイズの切り換えや、天板１の水平方向（体軸Ｊ方向）への駆動や、操作指示に基づくＣ形アーム４の回動などを制御して、被検体Ｍの血管造影撮影する。撮像制御部１２には、操作者からの各種の操作指示が入力される操作部１６が接続されている。この操作部１６には、上述した操作レバー１３や回動スイッチ１４や、撮影開始を撮像制御部１２に指示するためのフットスイッチ１７などが備えられている。
【００２８】
撮像制御部１２は、図４に示すように、操作レバー１３からの操作指令に応じてＣ形アーム４を回動させるようにＣ形アーム回動機構部５を制御するＣ形アーム回動機構制御部１５を備えている。このＣ形アーム回動機構制御部１５は、操作レバー１３からの操作指令としての回動速度Ｖθ，Ｖηと、回動スイッチ１４からの支柱部２２の回動速度Ｖγとをアナログデジタル変換して出力するＡ／Ｄ変換器３１と、このＡ／Ｄ変換器３１でデジタル化された回動速度Ｖθ，ＶηをＣ形アーム４の角速度指令Ｖα，Ｖβに変換してＣ形アーム回動機構部５を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）３２とを備えている。
【００２９】
ＣＰＵ３２は、入力された回動速度Ｖθ，Ｖηを時間微分した値を、前回の臨床角θ，ηに加算して、現在の臨床角θ，ηの値を算出する。このＣＰＵ３２には、回動スイッチ１４の操作により変更された支柱部２２の回転角度γも入力される。さらに、このＣＰＵ３２は、前記の算出した現在の臨床角θ，ηの値と、回動スイッチ１４からの支柱部２２の回転角度γと、入力された回動速度Ｖθ，Ｖηとを、次に示す演算式（１）〜（７）に基づいて、Ｃ形アーム４の角速度指令Ｖα，Ｖβとを算出する。なお、この演算式（１）〜（７）は、ＣＰＵ３２内のメモリ３２ａに記憶されている。
【００３０】
【数２】

【００３１】
なお、上述したＣ形アーム回動機構制御部１５は本発明におけるアーム回動機構制御手段に相当する。
【００３２】
Ｃ形アーム回動機構部５は、ＣＰＵ３２からのＣ形アーム４の角速度指令Ｖα，Ｖβ，Ｖγを電力増幅してそれぞれのモータＭα，Ｍβ，Ｍγに出力する各速度サーボ回路Ｓα，Ｓβ，Ｓγと、Ｃ形アーム４をα，β，γ方向に駆動させる各モータＭα，Ｍβ，Ｍγと、各モータＭα，Ｍβ，Ｍγの回転角度を検出する各ポテンショメータＰα，Ｐβ，Ｐγと、各ポテンショメータＰα，Ｐβ，Ｐγで検出された回転角度をアナログデジタル変換して出力するＡ／Ｄ変換器３３とを備えている。ＣＰＵ３２は、上述したように、操作レバー１３からの回動速度Ｖθ，Ｖηと、回動スイッチ１４からの支柱部２２の回動速度Ｖγとに基づいて、現在の臨床角θ，ηを算出可能であるが、算出した現在の臨床角θ，ηにＣ形アーム４が実際に位置しているかどうかを確認するために、Ａ／Ｄ変換器３３を介して入力される、各ポテンショメータＰα，Ｐβ，Ｐγで検出された各モータＭα，Ｍβ，Ｍγの回転角度を用いている。
【００３３】
また、ＣＰＵ３２には、Ｘ線管２とＩ・Ｉ管３との対向方向（アイソセンター）Ｉsoにおける第１軸方向への回転角度成分（ｘ成分）としての臨床角ηと第２軸方向への回転角度成分（ｙ成分）としての臨床角θとを表示する角度表示器１８が接続されている。この角度表示器１８は、ＣＰＵ３２で算出されたＣ形アーム４の現在の臨床角θ，ηと、支柱部２２のγ方向への回転角度とを表示する。上述した角度表示器１８は本発明における角度表示手段に相当する。
【００３４】
続いて、以上の構成を有する実施例のＸ線診断装置の動作を説明する。
【００３５】
なおここでは、図５に示した矢印「Ａ」の方向（γ角度が０度である方向）から被検体Ｍを挿入させて、Ｃ形アーム４をα，β方向にそれぞれ任意の角度に回動させた状態で、被検体Ｍの透過Ｘ線像を得ていたとする。その後、臨床上の必要性の理由などにより、Ｃ形アーム４のγ方向の角度（Ｃ形アーム４の挿入角度）を変更したとすると、被検体Ｍを別方向から透視することになるので、当然にγ角度変更後の透過Ｘ線像は元の透過Ｘ線像と一致しないものになる。そこで、元の透視方向と一致させるように、操作者が操作レバー１３を操作してＣ形アーム４を回動させる場合について説明する。
【００３６】
操作者は、元の透視方向と一致させるように、操作レバー１３を上下あるいは左右回りに操作して、Ｃ形アーム４を回動させる。このとき、Ｃ形アーム回動機構制御部１５により、Ｃ形アーム４は、被検体Ｍの頭部方向（ＣＲＡＮＩＡＬ方向），下肢方向（ＣＡＵＤＡＬ方向），左方向（ＬＡＯ方向），右方向（ＲＡＯ方向）のうちで操作レバー１３の操作方向に応じた方向に回動することになる。さらに、このＣ形アーム４は、操作レバー１３の上下方向の傾きの大きさ、あるいは、操作レバー１３の左右への回転角の大きさに比例した回動速度で回動することになる。
【００３７】
具体的には、操作者によって操作レバー１３に入力された操作指令としてのＣ形アーム４の回動方向（臨床角θ，ηの方向）およびその回動速度Ｖθ，Ｖηは、ＣＰＵ３２に入力される。ＣＰＵ３２は、入力された回動速度Ｖθ，Ｖηを時間微分した値を、前回の臨床角θ，ηに加算して、現在の臨床角θ，ηの値を算出し、その各値を角度表示器１８に表示させる。なお、このＣＰＵ３２には、操作者による回動スイッチ１４の操作で変更された支柱部２２の回転角度γも入力されており、支柱部２２の回転角度γも合わせて角度表示器１８に表示させている。さらに、このＣＰＵ３２は、前記の算出した現在の臨床角θ，ηの値と、回動スイッチ１４からの支柱部２２の回転角度γと、入力された回動速度Ｖθ，Ｖηとを、前述の演算式（１）〜（７）に基づいて、臨床角θ，η方向のうちで操作方向に応じた方向にＣ形アーム４を回動させるためのＣ形アーム４の角速度指令Ｖα，Ｖβとを算出し、このＣ形アーム４の角速度指令Ｖα，Ｖβとを各速度サーボ回路Ｓα，Ｓβに出力する。各モータＭα，Ｍβは、Ｃ形アーム４の角速度指令Ｖα，Ｖβに基づいて駆動し、操作レバー１３の操作方向に応じた臨床角θ，η方向に、なおかつその操作の大きさに応じた回動速度でＣ形アーム４が回動する。
【００３８】
操作者は、操作レバー１３を上下あるいは左右に回転させて操作し、元の透視方向と一致するようになると、操作レバー１３の操作を終了してＣ形アーム４の回動を停止させる。具体的には、現在の角度検出器の臨床角θ，ηがＣ形アーム４のγ方向の角度変更前の臨床角θ，ηに一致した時点で、操作者は操作レバー１３に対する操作を終了する。
【００３９】
以上述べたように、この実施例においては、Ｘ線管２とＩ・Ｉ管３との対向方向（アイソセンター）Ｉsoがｘ方向またはｙ方向の軸周りに回転するようにＣ形アーム４を回動させる回動方向（臨床角θ，ηの方向）と、その回動速度Ｖθ，Ｖηとに関する操作指令が入力される操作レバー１３と、Ｃ形アーム４がｚ方向の軸回りの任意の角度に回動された状態であっても、操作レバー１３からの操作指令に応じてＣ形アーム４を臨床角θ，ηの方向に回動させるようにＣ形アーム回動機構部５を制御するＣ形アーム回動機構制御部１５とを備えているので、Ｃ形アーム４がｚ方向の軸周りに回動されて任意の角度に変更されている場合であっても、アイソセンターＩsoがｘ方向またはｙ方向の軸周りに回転するようにＣ形アーム４を回動させる回動方向（臨床角θ，ηの方向）のうちで、操作レバー１３に入力された方向に、Ｃ形アーム４を迅速に回動させることができ、Ｃ形アーム４の操作性を向上させることができ、操作者の作業負担を軽減でき、被検体Ｍへの被爆線量を低減できる。
【００４０】
また、アイソセンターＩsoにおける第１軸方向への回転角度成分（ｘ成分）としての臨床角ηと第２軸方向への回転角度成分（ｙ成分）としての臨床角θとを表示する角度表示器１８を備えているので、Ｃ形アーム４をγ方向に回動した後の臨床角θ，ηを、Ｃ形アーム４をγ方向に回動させる前に角度表示器１８に表示されていた臨床角θ，ηに合わせるようにＣ形アーム４を駆動制御することができ、透過Ｘ線像の再現性を高精度にしかも容易に確保でき、操作者の作業負担を軽減できる。
【００４１】
また、ＣＰＵ３２に目的の臨床角θ，η（位置データ）のみを与えてＣ形アーム４を位置制御する場合では、Ｃ形アーム４の軌跡がジグザグにふらつきながら、目的の臨床角θ，ηに向かい、ＣＰＵ３２における演算処理に関して不要な演算処理をすることになり、演算処理に負担がかかってしまうが、上述した実施例装置では、操作レバー１３からの回動速度Ｖθ，ＶηをＣＰＵ３２に与え、このＣＰＵ３２では、この回動速度Ｖθ，Ｖηに基づいて、Ｃ形アーム４を目的の臨床角θ，ηの方向に回動させるように、Ｃ形アーム４をα，β方向に回動させる各モータＭα，Ｍβに対する速度指令を算出して、Ｃ形アーム４を速度制御するようにしているので、Ｃ形アーム４を臨床角θ，ηの方向の軌道に迅速に回動させることができ、ＣＰＵ３２に不要な演算処理をかけることがない。
【００４２】
この発明は、上記実施の形態に限られることなく、下記のように変形実施することができる。
【００４３】
（１）上述した実施例では、天板１の側面側１ａに操作レバー１３と回動スイッチ１４とを設けているが、天板１以外の操作卓など適宜必要な場所にこの操作レバー１３と回動スイッチ１４とを配設するようにしても良い。
【００４４】
（２）上述した実施例では、ＣＰＵ３２は、操作レバー１３に入力された回動速度Ｖθ，Ｖηから現在の臨床角θ，ηの値を算出し、この現在の臨床角θ，ηと回動スイッチ１４からの支柱部２２の回転角度γと回動速度Ｖθ，Ｖηとを前述の演算式（１）〜（７）に代入し、臨床角θ，η方向のうちで操作方向に応じた方向にＣ形アーム４を迅速に回動させるＣ形アーム４の角速度指令Ｖα，Ｖβとを、リアルタイムに算出してＣ形アーム４を回動制御しているが、予め取り得る臨床角θ，ηと支柱部２２の回転角度γにおける前述の演算式（２）〜（５）のＡ〜Ｄの係数を、ＣＰＵ３２内部のメモリに記憶しておいても良い。この場合には、演算速度が十分でないＣＰＵを採用することができる。
【００４５】
（３）上述した実施例では、ＣＰＵ３２により、入力された回動速度Ｖθ，Ｖηを時間微分した値を、前回の臨床角θ，ηに加算して、現在の臨床角θ，ηの値を算出し、この算出された現在の臨床角θ，ηを角度表示器１８に表示するようにしているが、ポテンショメータＰα，Ｐβ，Ｐγなどの角度検出器で検出された回転角度α，β，γを、次に示す演算式（８），（９）に代入して、現在の臨床角θ，ηの値を算出するようにしても良い。
【００４６】
【数３】

【００４７】
（４）上述した実施例では、各モータＭα，Ｍβ，Ｍγの回転角度を検出する各ポテンショメータＰα，Ｐβ，Ｐγを用いているが、ポテンショメータに限定されるものではなく、ロータリーエンコーダなどのように各モータＭα，Ｍβ，Ｍγの回転角度を検出できるものであれば、適宜に変更可能である。
【００４８】
（５）上述した実施例では、アームをＣ形アーム４としているが、Ｃ形アームに限定されるものではなく、Ｕ形アームや環状アームなど、Ｘ線管２とＩ・Ｉ管３とが対向するように配置されたアームにも適用できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１のＸ線診断装置によれば、天板上に載置された被検体を挟んでＸ線照射手段と透過Ｘ線像検出手段とが対向配置されたアームと、互いに直交する３軸の各軸周り方向に自在に前記アームを回動させるアーム回動機構とを有し、被検体へのＸ線照射に伴って透過Ｘ線像検出手段で透過Ｘ線像を撮影するＸ線診断装置において、天板は、その幅方向が３軸のうちの第１軸方向に、その長手方向が３軸のうちの第２軸方向に、その厚み方向が３軸のうちの第３軸方向に合うようにして配設され、Ｘ線照射手段と透過Ｘ線像検出手段との対向方向が第１軸または第２軸の軸周りに回転するようにアームを回動させる回動方向と、その回動速度とに関する操作指令が入力される入力手段と、アームが第３軸周りの任意の角度に回動された状態であっても、入力手段からの操作指令に応じてアームを回動させるようにアーム回動機構を制御するアーム回動機構制御手段とを備えているので、アームが第３軸周りに回動されて任意の角度に変更されている場合であっても、Ｘ線照射手段と透過Ｘ線像検出手段との対向方向が天板の幅方向の軸（第１軸）または長手方向の軸（第２軸）の軸周りに回転するようにアームを回動させる回動方向のうちで、入力手段に入力された方向に、アームを迅速に回動させることができ、アームの操作性を向上させることができ、操作者の作業負担を軽減できる。
【００５０】
また、請求項２の発明に係るＸ線診断装置では、対向方向における第１軸方向への回転角度成分と第２軸方向への回転角度成分とを表示する角度表示手段を備えているので、対向方向における各第１，第２軸方向への回転角度成分を、アームを第３軸周りに回動させる前に角度表示手段に表示されていた各第１，第２軸方向への回転角度成分に合わせるようにアームを駆動制御することができ、透過Ｘ線像の再現性を高精度にしかも容易に確保でき、操作者の作業負担を軽減できる。
【００５１】
また、請求項３の発明に係るＸ線診断装置では、アーム回動機構制御手段は、アームを天板の被検体載置面の鉛直方向を基準として第１軸方向および第２軸方向に傾けた角度で表される現在の臨床角または回転角度の値と、第３軸周りの回転角度と、入力手段によって入力された回動速度とに基づいて算出されるアームの角速度指令に応じて、アームを入力された回動方向に回動させるので、目的の臨床角のみを与えてアームを回動させる場合に比べて不要な演算処理をかけることがない。
【００５２】
また、請求項４の発明に係るＸ線診断装置では、前述の数１の式に基づいて、アームの角速度指令を算出するので、請求項３に係る発明を好適に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るＸ線診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は実施例装置のＣ形アームを側面から見た側面図であり、（ｂ）は実施例装置のＣ形アームを正面から見た正面図である。
【図３】実施例装置の操作レバーなどを説明するための概略斜視図である。
【図４】実施例装置のＣ形アーム回動機構制御部とＣ形アーム回動機構部の構成を示すブロック図である。
【図５】Ｃ形アームの一般的な構成を示す概略斜視図である。
【図６】 γ角度が０度のときの軌道を示す説明図である。
【図７】臨床角θ，ηの方向を示す説明図である。
【図８】 γ角度が０度でないときの軌道を示す説明図である。
【符号の説明】
１ …天板
２ …Ｘ線管
３ …Ｉ・Ｉ管
４ …Ｃ形アーム
５ …Ｃ形アーム回動機構部
１３ …操作レバー
１５ …Ｃ形アーム回動機構制御部
１８ …角度表示器
Ｍ …被検体
Ｉso …Ｘ線管とＩ・Ｉ管との対向方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention provides an arm rotation mechanism for freely rotating an arm in which an X-ray irradiation unit and a transmitted X-ray image detection unit are opposed to each other with a subject interposed therebetween, in directions around three axes orthogonal to each other. More particularly, the present invention relates to a technique for controlling the rotation of an arm.
[0002]
[Prior art]
  As a conventional X-ray diagnostic apparatus, for example, there is an apparatus that performs angiographic imaging of a subject. This X-ray diagnostic apparatus inserts a top plate on which a subject is placed between an X-ray tube and an image intensifier (appropriately referred to as “I / I tube”) arranged opposite to each other, A subject is irradiated with X-rays from an X-ray tube, and X-rays transmitted through the subject are detected with an I / I tube to obtain a transmitted X-ray image. As an example of such an X-ray diagnostic apparatus, there is one having a C-shaped arm 101 having a C-shape as shown in FIG. An X-ray tube 102 is attached to one end of the C-shaped arm 101, and an I / I tube 103 is attached to the other end of the C-shaped arm 101 so as to face the X-ray tube 102. Further, the C-arm 101 is held by a holding portion 104, and the holding portion 104 is fixed to the slide member 106 via a support column portion 105. The slide member 106 can slide with respect to the top end 107. Further, this X-ray diagnostic apparatus is configured such that the C-arm 101 rotates in the direction in which the C-arm 101 slides with respect to the holding unit 104 (α direction), the rotation of the holding unit 104 with respect to the support column 105 (β direction), The support column 105 can be rotated in the direction around the axis (γ direction), and the irradiation direction of the X-ray tube 102 can be arbitrarily set by rotating in each direction. The rotation control in each direction (α, β, γ) is performed independently. For example, the rotation in the α and β directions is performed by an operator operating an operation lever (not shown) attached to the side surface of the top plate, and the rotation in the γ direction is performed by a rotation switch ( (Not shown) is operated by the operator.
[0003]
  By the way, in such an X-ray diagnostic apparatus having the C-shaped arm 101, the subject M is usually viewed from the direction of the arrow “A” shown in FIG. The head is advanced, the angle in the γ direction is fixed at this 0 degree, and the C-arm 101 is rotated in the α and β directions, respectively, so that the trajectory with respect to the subject M as shown by the arrows in FIG. Was getting. That is, by rotating the C-shaped arm 101 in the α direction, the subject M can be moved in the head direction (CRANIAL direction) or the lower limb direction (CAUMAL direction), and the C-shaped arm 101 is rotated in the β direction. By doing so, the subject M can move in the left direction (LAO direction) or right direction (RAO direction).
[0004]
  The head direction (CRANIAL direction), lower limb direction (CAUMAL direction), left direction (LAO direction), and right direction (RAO direction) of the subject M described above are directions in which the subject M is diagnosed in terms of diagnostics. This has a very important meaning as the fluoroscopic direction, and is defined as clinical angles θ and η as shown in FIG. That is, how much the clinical angle θ is inclined in the head direction (CRANIAL direction) or the lower limb direction (CAUMAL direction) with respect to the vertical direction of the subject placement surface of the top plate (this vertical direction is 0 degree). This is an angle indicating whether or not the subject M is diagnosed from the determined angle. In addition, the clinical angle η is determined based on the tilt angle in the left direction (LAO direction) or the right direction (RAO direction) with respect to the vertical direction (this vertical direction is 0 degree) as described above. Is an angle indicating whether or not
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the above conventional apparatus has the following problems. That is, in reality, the direction of the arrow “A” shown in FIG. 5 (γ angle is 0 degree) due to problems such as clinical interference with peripheral devices and clinical necessity. The imaging is not always performed in a state in which the subject M is inserted from the (direction), and the imaging may be performed in a state in which the subject M is inserted from an oblique direction (a direction in which the γ angle is not 0 degrees). In such a case, since the imaging direction of the subject M is different from that in FIG. 6, for example, as shown in FIG. 8, the C-arm 101 rotates in a different track from the track indicated by the arrow. turn into. That is, if the angle in the γ direction (insertion angle of the C-arm 101) is changed, the head of the subject M indicated by the arrow in FIG. 6 can be controlled only by independently controlling the rotation in the α direction and the β direction. There is a problem that it is impossible to obtain trajectories in the direction (CRANIAL direction), the lower limb direction (CAUMAL direction), the left direction (LAO direction), and the right direction (RAO direction).
[0006]
  For example, the subject M is inserted from the direction of the arrow “A” shown in FIG. 5 (the direction in which the γ angle is 0 degree), and the C-arm 101 is rotated to arbitrary angles in the α and β directions, respectively. Suppose that a transmitted X-ray image of the subject M was obtained in the above state. Thereafter, if the angle in the γ direction of the C-shaped arm 101 (insertion angle of the C-shaped arm 101) is changed due to clinical necessity or the like, the subject M is seen through from another direction. Naturally, the transmitted X-ray image after changing the γ angle does not coincide with the original transmitted X-ray image. Therefore, the operator operates the operation lever described above to rotate the C-arm 101 in each rotation direction (α, β direction) so as to coincide with the original see-through direction. β direction) does not match the above-described clinical angles θ and η directions, that is, the head direction (CRANIAL direction), lower limb direction (CAUMAL direction), left direction (LAO direction), and right direction (RAO direction) of subject M Therefore, it is necessary to rotate the C-arm 101 so that each of the C-arms 101 is alternately rotated in small increments (α and β directions). There is a problem that the operation is complicated and extremely difficult, and the operation burden on the operator is increased.
[0007]
  In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an X-ray diagnostic apparatus that can quickly rotate an arm to a desired trajectory and that improves the operability of the arm.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problem, an X-ray diagnostic apparatus according to the invention of claim 1
  (A) an arm in which an X-ray irradiation unit and a transmission X-ray image detection unit are arranged to face each other;
  (B) a slide mechanism that supports the arm so as to be slidable in the α direction;
  (C) a rotation mechanism that supports the slide mechanism so as to be rotatable in the β direction around a rotation axis orthogonal to the rotation axis in the α direction;
  (D) a turning mechanism that rotatably supports the turning mechanism in a γ direction around a vertical axis orthogonal to the β-direction rotating axis;
  (E) In an orthogonal coordinate system with the third axis as the vertical direction, the width direction is the first axis direction of the orthogonal coordinate system, the longitudinal direction is the second axis direction of the orthogonal coordinate system, and the thickness direction is A top plate on which the subject is placed and is arranged so as to match the third axis direction of the orthogonal coordinate system;
  (F) In an X-ray diagnostic apparatus that captures a transmission X-ray image of the subject detected by the transmission X-ray image detection means along with X-ray irradiation from the X-ray irradiation means,
  (G) Rotation direction of the isocenter connecting the X-ray irradiation means and the transmitted X-ray image detection means with respect to the orthogonal coordinate systemAnd speedInput means for inputting,
  (H) In the state where the rotation axis in the β direction is parallel to the first axis or the second axis, the rotation direction of the isocenterAnd speedIs the input rotation directionAnd speedTo match the slide mechanism and the frontWritingAnd the rotation direction of the isocenter when the rotation axis in the β direction is not parallel to the first axis or the second axis due to the rotation in the γ direction.And speedIs the same as when the rotation axis in the β direction is parallel to the first axis or the second axis.WritingArm turning mechanism control means for controlling the moving mechanism;
  (I) is provided.
[0009]
  The X-ray diagnostic apparatus according to claim 2 is the X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the arm rotation mechanism control means sets the isocenter vertically to the subject placement surface of the top plate. Of the current clinical angle expressed as an angle tilted in the first axis direction and the second axis direction with respect to the direction.Value andThe arm is rotated in the rotation direction in accordance with an angular velocity command of the arm calculated based on the rotation angle in the γ direction and the rotation direction and speed input by the input means. It is what.
[0010]
  The X-ray diagnostic apparatus according to claim 3 is the claim.2In the X-ray diagnostic apparatus according toBased on the following formula, the angular velocity command of the arm is calculated.It is characterized by this.
[Expression 1]

[0012]
    [Action]
  Next, the operation of the X-ray diagnostic apparatus according to the present invention will be described. In the X-ray diagnostic apparatus according to the first aspect of the present invention, the slide mechanism supports the arm in which the X-ray irradiation means and the transmitted X-ray image detection means are arranged so as to be slidable in the α direction. The rotation mechanism supports the slide mechanism so as to be rotatable in the β direction around the rotation axis orthogonal to the α direction rotation axis. The turning mechanism supports the rotation mechanism so as to be rotatable in a γ direction around a vertical axis orthogonal to the rotation axis in the β direction. In the orthogonal coordinate system in which the third axis is the vertical direction, the top plate has a width direction in the first axis direction of the orthogonal coordinate system, a longitudinal direction in the second axis direction of the orthogonal coordinate system, and a thickness direction. Is arranged so as to be aligned with the third axis direction of the orthogonal coordinate system, and the subject is placed thereon. The input means is a rotation direction of the isocenter connecting the X-ray irradiation means and the transmitted X-ray image detection means with respect to the orthogonal coordinate system.And speedIs entered. The arm rotation mechanism control means is configured to rotate the isocenter in a state where the rotation axis in the β direction is parallel to the first axis or the second axis.And speedIs the input rotation directionAnd speedTo match the slide mechanism and the frontWritingAnd the rotation direction of the isocenter when the rotation axis in the β direction is not parallel to the first axis or the second axis due to the rotation in the γ direction.And speedIs the same as when the rotation axis in the β direction is parallel to the first axis or the second axis.WritingControl the movement mechanism. Therefore, when the rotation direction in the γ direction causes the rotation direction in the β direction to be not parallel to the first axis or the second axis, when the rotation direction of the arm (isocenter) is input by the input means, Since the arm slides and rotates in the same manner as when the rotation axis of the direction is parallel to the first axis or the second axis, the arm is quickly rotated, the operability of the arm is improved, and the operator's work The burden is reduced.
[0013]
  In the X-ray diagnostic apparatus according to the second aspect of the present invention, the arm rotation mechanism control means sets the isocenter in the first axis direction and the second axis direction with respect to the vertical direction of the subject placement surface of the top plate. Of the current clinical angle expressed as a tilted angleValue andThe arm is rotated in the input rotation direction in accordance with the angular velocity command of the arm calculated based on the rotation direction and speed input by the input means. Therefore, unnecessary arithmetic processing is not applied as compared with the case where the arm is rotated by giving only the target clinical angle.
[0014]
  In the X-ray diagnostic apparatus according to the invention of claim 3,Based on the above-described equation (1), the angular velocity command of the arm is calculated. Therefore, the invention according to claim 3 can be suitably realized. Further, if the above-described coefficients A to D of Equation 1 are stored in the memory of the CPU unit, a CPU with an insufficient calculation speed can be employed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  An embodiment of the X-ray diagnostic apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the X-ray diagnostic apparatus according to the embodiment. FIG. 2A is a side view of the C-arm of the embodiment apparatus as viewed from the side, and FIG. 2B is a front view of the C-arm of the embodiment apparatus as viewed from the front.
[0017]
  As shown in FIG. 1, the X-ray diagnostic apparatus according to the present embodiment is a C in which an X-ray tube 2 and an I / I tube 3 are arranged to face each other with a subject M placed on the top 1. A C-shaped arm 4, a C-shaped arm rotating mechanism unit 5 that freely rotates the C-shaped arm 4 in directions around three axes orthogonal to each other, a top plate driving unit 6 that drives the top plate 1, An irradiation control unit 7 for controlling the X-ray tube 2, an I / I tube control unit 8 for controlling the I / I tube 3, and a TV (television) camera 9 for taking an optical image obtained by the I / I tube 3. A data image processing unit 10 for processing a data image taken by the TV camera 9, a monitor 11 for displaying a data image from the data image processing unit 10, a C-arm rotation mechanism unit 5 and a ceiling The plate drive unit 6, the irradiation control unit 7, the I / I tube control unit 8, the imaging control unit 12 that controls the data image processing unit 10, and the like Eteiru. The X-ray tube 2 described above corresponds to the X-ray irradiation means in the present invention, the I / I tube 3 corresponds to the transmitted X-ray image detection means in the present invention, and the C-arm 4 corresponds to the arm in the present invention. The configuration of each part will be described in detail below.
[0018]
  As shown in FIGS. 1 and 2, the C-arm turning mechanism 5 includes a holding portion 21 that can slide and move in the α direction while holding the C-shaped arm 4, and a column portion 22 that supports the holding portion 21. And a slide member 23 fixed to the upper end side of the column portion 22 and a top end 24 to which the slide member 23 is attached. At the lower end portion of the column portion 22, there is provided a rotation mechanism unit 25 that rotates the C-arm 4 together with the holding portion 21 in the β direction. A turning mechanism unit 26 is provided to turn 22 in the γ direction. The top end 24 is provided with, for example, a ceiling rail (not shown) laid on the ceiling surface 27 in the x and y directions. In FIG. 1, the X direction is illustrated in an oblique direction for convenience, but this X direction indicates a direction perpendicular to the paper surface of FIG. The slide member 23 can slide in the x direction and the y direction by traveling on the ceiling rail (not shown) laid in the x direction and the y direction. By doing so, the opposing direction (isocenter) Iso between the X-ray tube 2 and the I / I tube 3 shown in FIG. 2A is aligned so as not to deviate from the region of interest of the subject M. . The C-shaped arm rotation mechanism 5 described above corresponds to the arm rotation mechanism in the present invention.
[0019]
  The top plate 1 is configured to be horizontally movable with the subject M placed thereon, and the subject M placed on the top plate 1, the X-ray tube 2, and the I / I tube 3. The positional relationship is relatively displaceable in the body axis J direction of the subject M. The top plate 1 is moved by a top plate driving unit 6. The top plate 1 has a width direction in the x direction as the first axis direction, a longitudinal direction in the y direction as the second axis direction, and a thickness direction in the z direction as the third axis direction. It is arranged to do.
[0020]
  Further, as shown in FIG. 3, on the side surface 1 a of the top plate 1, an operation lever 13 to which an operation command relating to the rotation direction and the rotation speed of the C-arm 4 is input, and the column portion 22 are γ. A rotation switch 14 for rotating in the direction is provided. The operation lever 13 can be tilted in the vertical direction and can be rotated left and right. Specifically, when the operator tilts the operation lever 13 upward, the I / I tube 3 moves away, that is, the left direction of the subject M (LAO direction). When the operator tilts the operation lever 13 downward, the I / I tube 3 moves in the approaching direction, that is, the right direction (RAO direction) of the subject M. When the operator rotates the operation lever 13 counterclockwise, the I / I tube 3 moves in the head direction (CRANIAL direction) of the subject M. When the operator rotates the operation lever 13 clockwise, the I / I tube 3 moves in the lower limb direction (CAUMAL direction) of the subject M. Further, since the X-ray tube 2 and the I / I tube 3 are arranged on the C-arm 4 so as to face each other, the movement of the I / I tube 3 in a certain direction means that X It goes without saying that the wire tube 2 moves in the direction opposite to the moving direction of the I / I tube 3. In FIG. 1, when the operation lever 13 and the rotation switch 14 are illustrated on the side surface 1 a of the top plate 1, it is difficult to see, and therefore, it is illustrated outside the top plate 1 for convenience.
[0021]
  Thus, when the operation direction is given to the operation lever 13 from the operator, the C-arm 4 rotates in the operation direction, that is, the column portion 22 is rotated at an arbitrary angle in the γ direction. Even so, it is controlled by the C-arm rotation mechanism controller 15 described later so that the C-arm 4 rotates in the directions of the clinical angles θ and η shown in FIG.
[0022]
  Furthermore, the C-arm 4 rotates at the rotation speeds Vθ and Vη according to the magnitude of the vertical tilt of the operation lever 13 and the rotation angle of the operation lever 13 to the left and right. . The operation lever 13 described above corresponds to the input means in the present invention.
[0023]
  Further, the rotation switch 14 includes, for example, a right rotation button 14a and a left rotation button 14b. The support column 22 rotates clockwise in the γ direction only while the operator presses the right rotation button 14a. The support column 22 rotates counterclockwise in the γ direction only while the operator presses the left rotation button 14b. Here, the rotation switch 14 employs a switch that can rotate the column portion 22 to an arbitrary angle in the γ direction. However, a specific angle (for example, 0 degree, 22.5 degrees) in a predetermined γ direction is adopted. , 45 degrees,..., And the support column 22 may be rotated at an angle of 22.5 degrees.
[0024]
  The X-ray tube 2 is configured to be able to contact and separate from the subject M on the top 1. A high voltage generator (not shown) is connected to the X-ray tube 2, and a predetermined tube voltage and tube current are supplied to irradiate the subject M with the X-ray bundle. Further, an X-ray collimator (not shown) is attached to the X-ray tube 2, and the X-ray bundle irradiated from the X-ray tube 2 is narrowed so as to enter the incident surface of the I / I tube 3. These operations relating to the X-ray tube 2 are performed by the irradiation controller 7.
[0025]
  X-rays transmitted through the subject M are converted into visible light by the I / I tube 3. The I / I tube 3 is configured such that the field size of the incident surface can be switched between large and small by adjusting the electrode voltage.
[0026]
  Along with the X-ray irradiation by the X-ray tube 2, a transmission X-ray image of the imaging region (region of interest) of the subject M is formed as an optical image on the output surface of the I / I tube 3. The optical image of the output surface of the I / I tube 3 is taken by the TV camera 9 attached to the rear portion of the I / I tube 3, and an analog video signal is output to the data image processing unit 10 as an X-ray fluoroscopic image. The data image processing unit 10 performs predetermined image processing on the X-ray fluoroscopic image from the TV camera 9 and stores it in the image memory 10a. The X-ray fluoroscopic image stored in the image memory 10 a is read and output to the monitor 11. The monitor 11 displays an X-ray fluoroscopic image of the subject M taken by angiography.
[0027]
  The imaging control unit 12 performs X-ray irradiation, switching of the visual field size of the I / I tube 3, driving of the top 1 in the horizontal direction (body axis J direction), and rotation of the C-arm 4 based on operation instructions. The angiography of the subject M is taken by controlling the movement and the like. An operation unit 16 to which various operation instructions from an operator are input is connected to the imaging control unit 12. The operation unit 16 includes the operation lever 13 and the rotation switch 14 described above, a foot switch 17 for instructing the imaging control unit 12 to start photographing, and the like.
[0028]
  As illustrated in FIG. 4, the imaging control unit 12 controls the C-arm rotation mechanism unit 5 to rotate the C-arm 4 in response to an operation command from the operation lever 13. A control unit 15 is provided. The C-arm rotation mechanism control unit 15 converts the rotation speeds Vθ and Vη as operation commands from the operation lever 13 and the rotation speed Vγ of the column 22 from the rotation switch 14 from analog to digital. The output A / D converter 31 and the rotation speeds Vθ and Vη digitized by the A / D converter 31 are converted into angular speed commands Vα and Vβ of the C-arm 4 to convert the C-arm rotation mechanism. And a CPU (Central Processing Unit) 32 for controlling 5.
[0029]
  The CPU 32 adds the values obtained by time-differentiating the input rotation speeds Vθ and Vη to the previous clinical angles θ and η, and calculates the current clinical angles θ and η. The rotation angle γ of the support column 22 changed by the operation of the rotation switch 14 is also input to the CPU 32. Further, the CPU 32 calculates the calculated values of the current clinical angles θ and η, the rotation angle γ of the support column 22 from the rotation switch 14, and the input rotation speeds Vθ and Vη. The angular velocity commands Vα and Vβ of the C-arm 4 are calculated based on the calculation formulas (1) to (7) shown. The arithmetic expressions (1) to (7) are stored in the memory 32a in the CPU 32.
[0030]
[Expression 2]

[0031]
  The C-shaped arm rotation mechanism control unit 15 described above corresponds to the arm rotation mechanism control means in the present invention.
[0032]
  The C-arm rotation mechanism 5 amplifies the angular velocity commands Vα, Vβ, and Vγ of the C-arm 4 from the CPU 32 and outputs them to the motors Mα, Mβ, and Mγ, and outputs them to the respective motors Sα, Sβ, and Sγ. The motors Mα, Mβ, Mγ that drive the C-arm 4 in the α, β, γ directions, the potentiometers Pα, Pβ, Pγ that detect the rotation angles of the motors Mα, Mβ, Mγ, and the potentiometers Pα , Pβ, Pγ, and an A / D converter 33 that performs analog-digital conversion and outputs the rotation angle. As described above, the CPU 32 can calculate the current clinical angles θ and η based on the rotation speeds Vθ and Vη from the operation lever 13 and the rotation speed Vγ of the column portion 22 from the rotation switch 14. However, in order to confirm whether or not the C-arm 4 is actually located at the calculated current clinical angles θ and η, the potentiometers Pα and Pβ input via the A / D converter 33 , Pγ, the rotation angles of the motors Mα, Mβ, Mγ detected are used.
[0033]
  Further, the CPU 32 has a clinical angle η as a rotation angle component (x component) in the first axis direction in the facing direction (isocenter) Iso between the X-ray tube 2 and the I / I tube 3 and the second axis direction. An angle indicator 18 for displaying the clinical angle θ as the rotation angle component (y component) is connected. The angle display 18 displays the current clinical angles θ and η of the C-arm 4 calculated by the CPU 32 and the rotation angle of the support column 22 in the γ direction. The angle indicator 18 described above corresponds to the angle display means in the present invention.
[0034]
  Next, the operation of the X-ray diagnostic apparatus according to the embodiment having the above configuration will be described.
[0035]
  Here, the subject M is inserted from the direction of the arrow “A” shown in FIG. 5 (the direction in which the γ angle is 0 degree), and the C-arm 4 is rotated at arbitrary angles in the α and β directions, respectively. It is assumed that a transmission X-ray image of the subject M has been obtained in a moved state. Thereafter, if the angle in the γ direction of the C-shaped arm 4 (insertion angle of the C-shaped arm 4) is changed for reasons of clinical necessity, the subject M will be seen through from another direction. Naturally, the transmitted X-ray image after changing the γ angle does not coincide with the original transmitted X-ray image. Therefore, a case where the operator operates the operation lever 13 to rotate the C-arm 4 so as to coincide with the original fluoroscopic direction will be described.
[0036]
  The operator rotates the C-arm 4 by operating the operation lever 13 up and down or left and right so as to coincide with the original fluoroscopic direction. At this time, the C-arm 4 is moved by the C-arm rotation mechanism control unit 15 so that the head of the subject M is in the head direction (CRANIAL direction), the lower limb direction (Caudal direction), the left direction (LAO direction), and the right direction (RAO). Direction) in the direction corresponding to the operation direction of the operation lever 13. Further, the C-arm 4 is rotated at a rotation speed proportional to the magnitude of the vertical tilt of the operation lever 13 or the rotation angle of the operation lever 13 to the left and right.
[0037]
  Specifically, the rotation direction (clinical angles θ and η directions) and the rotation speeds Vθ and Vη of the C-arm 4 as the operation commands input to the operation lever 13 by the operator are input to the CPU 32. The The CPU 32 adds the values obtained by time-differentiating the input rotational speeds Vθ and Vη to the previous clinical angles θ and η, calculates the current clinical angles θ and η, and displays each value as an angle. It is displayed on the device 18. The CPU 32 also receives the rotation angle γ of the support column 22 changed by the operation of the rotation switch 14 by the operator. The rotation angle γ of the support column 22 is also displayed on the angle display 18. ing. Further, the CPU 32 uses the calculated values of the current clinical angles θ and η, the rotation angle γ of the support column 22 from the rotation switch 14, and the input rotation speeds Vθ and Vη as described above. Based on the arithmetic expressions (1) to (7), angular velocity commands Vα and Vβ for the C-arm 4 for rotating the C-arm 4 in the direction according to the operation direction among the clinical angles θ and η directions and And the angular velocity commands Vα and Vβ of the C-arm 4 are output to the respective velocity servo circuits Sα and Sβ. The motors Mα and Mβ are driven based on the angular velocity commands Vα and Vβ of the C-arm 4, and rotate in the clinical angles θ and η directions according to the operation direction of the operation lever 13 and according to the size of the operation. The C-arm 4 rotates at the moving speed.
[0038]
  The operator operates the operation lever 13 by rotating it up and down or left and right. When the operator matches the original fluoroscopic direction, the operation of the operation lever 13 is terminated and the rotation of the C-arm 4 is stopped. Specifically, when the clinical angles θ and η of the current angle detector coincide with the clinical angles θ and η before the angle change of the C-arm 4 in the γ direction, the operator finishes the operation on the operation lever 13. To do.
[0039]
  As described above, in this embodiment, the C-arm 4 is moved so that the facing direction (isocenter) Iso between the X-ray tube 2 and the I / I tube 3 rotates about the axis in the x direction or the y direction. An operation lever 13 to which an operation command related to the rotation direction (clinical angles θ and η) to be rotated and the rotation speeds Vθ and Vη is input, and the C-arm 4 is an arbitrary one around an axis in the z direction. Even in the state of being rotated to an angle, the C-shaped arm rotation mechanism 5 is controlled so as to rotate the C-shaped arm 4 in the directions of clinical angles θ and η in accordance with an operation command from the operation lever 13. Since the C-arm rotating mechanism control unit 15 is provided, even if the C-arm 4 is rotated around the axis in the z direction and changed to an arbitrary angle, the isocenter Iso is Rotation to rotate the C-arm 4 so as to rotate around the axis in the x or y direction Of the directions (directions of clinical angles θ and η), the C-arm 4 can be quickly rotated in the direction input to the operation lever 13, and the operability of the C-arm 4 can be improved. It is possible to reduce the burden on the operator and reduce the radiation dose to the subject M.
[0040]
  Further, an angle indicator that displays a clinical angle η as a rotation angle component (x component) in the first axis direction and a clinical angle θ as a rotation angle component (y component) in the second axis direction at the isocenter Iso. 18, the clinical angles θ and η after the C-arm 4 is rotated in the γ direction are displayed on the angle display 18 before the C-arm 4 is rotated in the γ direction. The C-arm 4 can be driven and controlled to match the angles θ and η, the reproducibility of the transmitted X-ray image can be easily ensured with high accuracy, and the work burden on the operator can be reduced.
[0041]
  Further, in the case of controlling the position of the C-shaped arm 4 by giving only the desired clinical angles θ, η (position data) to the CPU 32, the locus of the C-shaped arm 4 fluctuates in a zigzag manner to the desired clinical angles θ, η. On the other hand, unnecessary calculation processing is performed on the calculation processing in the CPU 32, and the calculation processing is burdened. However, in the above-described embodiment apparatus, the rotation speeds Vθ and Vη from the operation lever 13 are given to the CPU 32, The CPU 32 rotates each of the C-arms 4 in the α and β directions so that the C-arms 4 are rotated in the directions of the intended clinical angles θ and η based on the rotation speeds Vθ and Vη. Since the speed command for the motors Mα and Mβ is calculated and the speed of the C-arm 4 is controlled, the C-arm 4 can be quickly rotated in the path of the clinical angles θ and η, Not good for CPU32 It is not possible to apply the Do the arithmetic processing.
[0042]
  The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
[0043]
(1) In the above-described embodiment, the operation lever 13 and the rotation switch 14 are provided on the side surface 1a of the top plate 1. However, the operation lever 13 and the operation lever 13 can be installed at an appropriate place such as a console other than the top plate 1. A rotation switch 14 may be provided.
[0044]
(2) In the above-described embodiment, the CPU 32 calculates the current clinical angles θ and η from the rotation speeds Vθ and Vη input to the operation lever 13, and rotates with the current clinical angles θ and η. The rotation angle γ and the rotation speeds Vθ and Vη of the column portion 22 from the switch 14 are substituted into the above-described arithmetic expressions (1) to (7), and the direction according to the operation direction among the clinical angles θ and η directions. The angular velocity commands Vα and Vβ of the C-shaped arm 4 for rapidly rotating the C-shaped arm 4 are calculated in real time to control the rotational movement of the C-shaped arm 4. And the coefficients A to D of the above-described arithmetic expressions (2) to (5) at the rotation angle γ of the support column 22 may be stored in a memory inside the CPU 32. In this case, a CPU with insufficient calculation speed can be employed.
[0045]
(3) In the embodiment described above, the CPU 32 adds the values obtained by time differentiation of the input rotational speeds Vθ and Vη to the previous clinical angles θ and η, and obtains the current clinical angles θ and η values. The calculated current clinical angles θ, η are displayed on the angle display 18, but the rotation angles α, β, γ detected by an angle detector such as potentiometers Pα, Pβ, Pγ are calculated. May be substituted into the following arithmetic expressions (8) and (9) to calculate the current clinical angles θ and η.
[0046]
[Equation 3]

[0047]
(4) In the above-described embodiments, the potentiometers Pα, Pβ, and Pγ that detect the rotation angles of the motors Mα, Mβ, and Mγ are used. However, the present invention is not limited to the potentiometers. As long as the rotation angle of each motor Mα, Mβ, Mγ can be detected, it can be changed appropriately.
[0048]
(5) In the embodiment described above, the arm is the C-shaped arm 4, but the arm is not limited to the C-shaped arm, and the X-ray tube 2 and the I / I tube 3 such as a U-shaped arm and an annular arm are provided. It can also be applied to arms arranged to face each other.
[0049]
【The invention's effect】
  As is apparent from the above description, according to the X-ray diagnostic apparatus of claim 1, the X-ray irradiation means and the transmitted X-ray image detection means are arranged to face each other with the subject placed on the top plate interposed therebetween. And an arm rotation mechanism for rotating the arm freely in directions around three axes orthogonal to each other, and transmitted by the transmitted X-ray image detecting means in accordance with the X-ray irradiation to the subject. In the X-ray diagnostic apparatus for taking an X-ray image, the top plate has a width direction in a first axis direction among three axes, a longitudinal direction in a second axis direction in the three axes, and a thickness direction in the top direction. The arm is arranged so as to match the third axis direction of the three axes, and the facing direction of the X-ray irradiation means and the transmitted X-ray image detection means rotates around the axis of the first axis or the second axis. An input means for inputting an operation command related to the rotation direction for rotating the rotation and the rotation speed, and the arm around the third axis Since it is provided with an arm rotation mechanism control means for controlling the arm rotation mechanism so as to rotate the arm in response to an operation command from the input means even in a state of being rotated at an arbitrary angle, Even when the arm is rotated around the third axis and changed to an arbitrary angle, the opposing direction of the X-ray irradiation means and the transmitted X-ray image detection means is the axis in the width direction of the top (first The arm is quickly rotated in the direction input to the input means among the rotation directions in which the arm is rotated so as to rotate about the axis of the first axis) or the longitudinal axis (second axis). Therefore, the operability of the arm can be improved, and the work burden on the operator can be reduced.
[0050]
  Further, the X-ray diagnostic apparatus according to the invention of claim 2 includes angle display means for displaying the rotation angle component in the first axis direction and the rotation angle component in the second axis direction in the facing direction. The rotation angle component in each of the first and second axial directions displayed in the angle display means before the arm is rotated about the third axis is shown as the rotation angle component in each of the first and second axial directions in the facing direction. The arm can be driven and controlled to match the component, and the reproducibility of the transmitted X-ray image can be easily ensured with high accuracy, and the work burden on the operator can be reduced.
[0051]
  In the X-ray diagnostic apparatus according to the invention of claim 3, the arm rotation mechanism control means tilts the arm in the first axis direction and the second axis direction with reference to the vertical direction of the subject placement surface of the top plate. In accordance with the angular velocity command of the arm calculated based on the current clinical angle or rotation angle value represented by the angle, the rotation angle around the third axis, and the rotation speed input by the input means, Since the arm is rotated in the input rotation direction, unnecessary arithmetic processing is not applied as compared with the case where the arm is rotated by giving only the target clinical angle.
[0052]
  Further, in the X-ray diagnostic apparatus according to the invention of claim 4, since the arm angular velocity command is calculated based on the above equation 1, the invention according to claim 3 can be suitably realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an X-ray diagnostic apparatus according to an embodiment.
FIG. 2A is a side view of a C-shaped arm of the embodiment device as viewed from the side, and FIG. 2B is a front view of the C-arm of the embodiment device as viewed from the front.
FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining an operation lever and the like of the embodiment device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a C-arm rotation mechanism control unit and a C-arm rotation mechanism unit of the embodiment device.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a general configuration of a C-arm.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a trajectory when the γ angle is 0 degree.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing directions of clinical angles θ and η.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a trajectory when the γ angle is not 0 degrees.
[Explanation of symbols]
  1 ... top plate
  2 ... X-ray tube
  3… I ・ I tube
  4 C-arm
  5 ... C-arm rotation mechanism
  13 ... Control lever
  15 ... C-arm rotation mechanism controller
  18… Angle indicator
  M: Subject
  Iso ... Opposite direction of X-ray tube and I / I tube

Claims

(A) an arm in which an X-ray irradiation unit and a transmission X-ray image detection unit are arranged to face each other;
(B) a slide mechanism that supports the arm so as to be slidable in the α direction;
(C) a rotation mechanism that supports the slide mechanism so as to be rotatable in the β direction around a rotation axis orthogonal to the rotation axis in the α direction;
(D) a turning mechanism that rotatably supports the turning mechanism in a γ direction around a vertical axis orthogonal to the β-direction rotating axis;
(E) In an orthogonal coordinate system with the third axis as the vertical direction, the width direction is the first axis direction of the orthogonal coordinate system, the longitudinal direction is the second axis direction of the orthogonal coordinate system, and the thickness direction is A top plate on which the subject is placed and is arranged so as to match the third axis direction of the orthogonal coordinate system;
(F) In an X-ray diagnostic apparatus that captures a transmission X-ray image of the subject detected by the transmission X-ray image detection means along with X-ray irradiation from the X-ray irradiation means,
(G) Input means for inputting a rotation direction and speed of the isocenter connecting the X-ray irradiation means and the transmitted X-ray image detection means with respect to the orthogonal coordinate system;
(H) In a state in which the rotation axis in the β direction is parallel to the first axis or the second axis, the rotation direction and speed of the isocenter coincide with the input rotation direction and speed. the controls the slide mechanism and the front Machinery kinematic mechanism, in a case where the β direction of the rotating shaft by rotation of the said γ direction becomes a state not parallel to the first axis or the second axis, the isocenter in the rotational direction and speed, the so rotation axis of β direction coincides with the state is parallel to the first axis or the second axis, the arm rotating to control the sliding mechanism and the front Machinery kinematic mechanism An X-ray diagnostic apparatus comprising: a moving mechanism control means; and (I).

2. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the arm rotation mechanism control unit sets the isocenter in a first axis direction and a second axis direction with respect to a vertical direction of a subject placement surface of the top plate. According to the angular velocity command of the arm calculated based on the current clinical angle value represented by the tilted angle, the rotation angle in the γ direction, and the rotation direction and speed input by the input means. An X-ray diagnostic apparatus, wherein the arm is rotated in the rotation direction.

The X-ray diagnostic apparatus according to claim 2, wherein an angular velocity command of the arm is calculated based on the following expression.