JP5462447B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特に、寝台の移動速度および停止位置の精度を向上させることができるＸ線ＣＴ装置に関する。

従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置は、寝台の天板に被検体を載置し、その天板を被検体の体軸方向に移動させて撮像部に進入させることにより、所望の部位の撮影を行うことができるようになされている。

スキャン時、寝台（天板）の移動を制御する制御部は、所定の移動速度で移動するためのパルスを駆動モータに供給する。このパルスを受けた駆動モータは、モータの回転力をベルトなどに伝達させることで天板を水平移動させる。モータ軸延長上に取り付けられた位置検出のためのエンコーダは、駆動モータの回転量を読み取り、パルス数が天板移動速度精度と停止位置精度の仕様値以内であるかをチェックしている。

例えば、特許文献１には、Ｘ線ＣＴ装置とＸ線撮影装置とで寝台制御信号の規格が異なる場合にも、円滑に位置制御を行うことができるようにする技術が提案されている。
特開平８−６０８号公報

従来のＸ線ＣＴ装置のエンコーダは、位置情報を認識しているだけで、実際にその移動速度で移動しているかどうか、および正確な位置で停止しているかどうかは認識していない。そのため、寝台の移動速度精度や停止位置精度は、駆動モータ、エンコーダの性能、および伝達部品や取り付け部品の剛性に依存してしまうという課題があった。

また、上述した特許文献１の技術では、寝台の位置制御を行うのみであって、移動速度や停止位置の制御を行うことができない課題があった。

ところで、撮影の向きには、頭からスキャンするパターンと、足からスキャンするパターンがあり、撮影の向きにより天板にかかる患者の体重の加重分布が異なるため、寝台の移動速度精度や停止位置精度にバラツキが生じてしまう。そこで、全ての撮影パターンに対応するために、機構部品の調整やモータパラメータの調整などを行わなくてはならない課題があった。

また、従来のＸ線ＣＴ装置は、体の周りを回転し撮影する検出器が１列であるのに対し、近年のＸ線ＣＴ装置は、４列、８列、１６列、３２列、６４列と検出器が多列化し、撮影時間が高速化してきている。

さらに、今後、被検体の許容体重を２０５ｋｇから３００ｋｇまで増加させる傾向にあり、高分解能の撮影も要求されてきている。

以上のように、Ｘ線ＣＴ装置の多列化、被検体の許容体重の増加、および撮影画像の高画質化を実現させるためには、寝台（天板）の移動速度精度や停止位置精度を向上させなければならない課題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、寝台の移動速度精度や停止位置精度を向上させることができるＸ線ＣＴ装置を提供することである。

請求項１記載の発明の特徴は、被検体が載置される天板と、天板を長手方向に移動可能に保持するフレームと、フレームに長手方向に沿って配置されたリニアスケールと、リニアスケールの所定のパターンを検出可能に天板に設置され、天板の移動量を検出する検出ヘッドと、検出ヘッドにより検出された天板の移動量を用いて天板の移動を制御する制御手段と、を備え、その制御手段は、撮影画像を生成するための本スキャンを行う前に、被検体が載置された天板を長手方向に移動させ、天板の移動量を実移動情報として収集し、収集した実移動情報と予め記憶している理論値から補正値を算出し、本スキャンを行うとき、算出した補正値を用いて天板の移動を制御する。

本発明によれば、寝台の移動速度精度や停止位置精度を向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置１の概略外観図である。このＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線ＣＴ装置本体２および寝台３から構成される。

Ｘ線ＣＴ装置本体２は、図示しないＸ線管、Ｘ線検出器、およびこれらを回転させる回転機構などを内蔵している。寝台３には、患者である被検体Ｐが載置される。寝台３は、制御部４の制御の下、モータＭを回転させて、図中の矢印が示す方向に移動する。これにより、被検体ＰがＸ線ＣＴ装置本体２内に進入するようになっている。

Ｘ線ＣＴ装置本体２のＸ線管およびＸ線検出器は、回転機構により被検体Ｐの周りを回転移動する。Ｘ線管は、被検体Ｐの周囲を回転移動しながらＸ線を被検体Ｐに曝射する。Ｘ線検出器は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。検出された信号は制御部４に出力される。

制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＨＤＤ（Hard Disc Drive）などを実装したコンピュータで構成され、Ｘ線ＣＴ装置１の各部を統括的に制御する。

制御部４は、寝台３を図中矢印が示す方向に移動させるためのパルスを寝台３のモータＭに与える。制御部４は、寝台３から移動速度と停止位置の情報を収集し、収集した情報と予め記憶している理論値から補正値を算出する。そして制御部４は、補正値に応じたパルスを寝台３のモータＭに与える。

制御部４は、操作パネル５からの入力信号に従って、Ｘ線ＣＴ装置本体２に高電圧を印加することによりＸ線管にＸ線を曝射させたり、Ｘ線検出器に被検体Ｐを透過したＸ線を検出させたりする。制御部４は、Ｘ線検出器により検出された信号を取得して被検体Ｐの撮影画像を生成する。

図２は、図１に示す寝台３の外観斜視図である。

図２に示すように、寝台３は、寝台上部フレーム３ａ、天板３ｂ、リニアスケール３ｃ、および検出ヘッド３ｄから構成されている。

寝台上部フレーム３ａは、天板３ｂを長手方向に移動可能に保持する。天板３ｂには、患者である被検体Ｐが載置される。天板３ｂは、図示せぬＬＭ（リニアモーション）ガイドに沿って移動し、Ｘ線ＣＴ装置本体２内に案内される。

リニアスケール３ｃは、寝台上部フレーム３ａの長手方向の長さとほぼ同じ長さ（最大患者撮影範囲以上の長さ）を有し、寝台上部フレーム３ａの底面上に長手方向に沿って設置される。このリニアスケール３ｃには、一定のピッチで所定のパターン（目盛り）が付されている。所定のパターンは、光学的なパターンあるいは磁気的なパターンであり、位置情報を認識できるように付されたものである。

検出ヘッド３ｄは、天板３ｂの裏面（天板３ｂの寝台上部フレーム３ａ側の面）であって、寝台上部フレーム３ａ上のリニアスケール３ｃに対向してその所定のパターンを検出可能な領域内に設置される。なお、検出ヘッド３ｄは、天板３ｂの長手方向の両端部のどちらか一方に設けられ、撮影範囲外の領域に設置されるため、検出ヘッド３ｄが撮影画像に影響を及ぼすことはない。この検出ヘッド３ｄは、リニアスケール３ｃ上の所定のパターンを検出し、天板３ｂの移動量に応じたアナログ信号をデジタルデータに変換して制御部４に出力する。

図３は、制御部４の機能構成例を示す図である。

実移動データ収集部４ａは、寝台３の検出ヘッド３ｄで検出された移動量に応じたデジタルデータから、移動速度データおよび停止位置データの実移動データ（実移動情報）を収集する。収集した実移動データは、補正部４ｂに供給される。

補正部４ｂは、実移動データ収集部４ａから供給された実移動データとメモリ４ｃに記憶されている理論値とのズレを分析し、補正値を算出する。算出した補正値は、サーボ制御部４ｄに供給される。

メモリ４ｃには、寝台３の天板３ｂを水平方向に移動させた場合の、移動速度データおよび停止位置データの理論値が記憶されている。

サーボ制御部４ｄは、補正部４ｂから供給された補正値から、寝台３の天板３ｂの移動データが理論値に近づくように、補正をかけたパルスを寝台３のモータＭに与える。

次に、図４のフローチャートを参照して、制御部４が実行する、寝台の移動速度と停止位置の補正処理について説明する。

ステップＳ１において、実移動データ収集部４ａは、寝台３をプリ移動させ、実移動データを収集する。より具体的には、天板３ｂに被検体Ｐを載置した後、本スキャンする前に、OUT-Limit→IN-Limit→OUT-Limitとフルストロークで往復移動させる。このとき、検出ヘッド３ｄで検出された移動量に応じたデジタルデータから、移動速度データおよび停止位置データの実移動データを収集する。

ステップＳ２において、補正部４ｂは、ステップＳ１の処理で収集された実移動データとメモリ４ｃに記憶されている理論値とのズレを分析し、補正値を算出する。

ここで、天板３ａの実移動データと理論値の関係について、図５および図６を参照して説明する。

図５は、天板３ｂの実移動データと理論値の関係を示す図である。縦軸は天板３ｂの移動距離を表し、横軸は時間を表している。なお、縦軸および横軸のそれぞれは、実移動データと理論値を比較することができればよく、そのため、具体的な軸の値は省略されている。図５の例において、Ｌ１は、天板３ｂをプリ移動させることにより得られた実移動データと時間との関係を示す線である。Ｌ２は、天板３ｂが一定の速度で移動した場合の移動データの理論値と時間との関係を示す直線である。

図６は、天板３ｂの実速度データと理論値の関係を示す図である。縦軸は、天板３ｂの移動速度を表し、横軸は、時間を表している。なお、図５と同様に、縦軸および横軸のそれぞれは、具体的な軸の値が省略されている。図６の例において、Ｌ３は、天板３ｂをプリ移動させることにより得られた実速度データと時間との関係を示す線である。Ｌ４は、天板３ｂが一定の速度で移動した場合の速度データの理論値と時間との関係を示す線である。

すなわち、図５および図６に示すように、天板３ｂは、理論値Ｌ２、Ｌ４に近い値をとりながら移動できることが望ましいが、実際には実移動データＬ１、実速度データＬ３のようにバラツキが生じる。

そこで、補正部４ｂは、プリ移動により得られた実移動データと理論値とのバラツキを分析して補正値を算出するとともに、プリ移動により得られた実速度データと理論値とのバラツキを分析して補正値を算出する。

図４の説明に戻る。ステップＳ３において、サーボ制御部４ｄは、ステップＳ２の処理で算出された補正値から、寝台３の天板３ｂの移動データが理論値に近づくように、補正をかけたパルスを寝台３のモータＭに与えることでサーボ制御を行う。

これにより、天板３ｂは、図７および図８に示すように、理論値Ｌ２、Ｌ４に近づくような値をとりながら移動することができる。

以上のように、本スキャンの前に実移動データを収集して理論値とのズレを分析し、ズレ分を補正したパルスを寝台３のモータＭに与えるようにしたので、患者の体重や加重分布、および撮影の向きに依存せず、また機構部品の調整やモータパラメータの調整などを行わずに、寝台３の移動速度精度および停止位置精度を向上させることができる。

これにより、Ｘ線ＣＴ装置の多列化、被検体の許容体重の増加、および撮影画像の高画質化を実現させることが可能となる。

以上において、寝台上部フレーム３ａにリニアスケール３ｃを実装することが困難な場合には、寝台３の移動を案内するためのＬＭガイド表面にリニアスケールが一体化されているＬＭガイド／リニアスケール一体型を用いるようにしてもよい。

また、位置検出のためにリニアスケール（絶対値リニアスケール）を用いるようにしたが、これに限らず、例えば、回転運動を直線運動に変えることができるラックピニオン、あるいは、ワイヤ引き出し量を調子して直線の距離を測定するワイヤーエンコーダなどを用いるようにしてもよい。

さらに、本発明をＸ線ＣＴ装置に適用した場合の例について説明したが、これに限らず、寝台３を有するＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置など他の医用画像診断装置に適用することも勿論可能である。

なおこの発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせたりすることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

本発明の実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置１の概略外観図である。 図１に示す寝台の外観斜視図である。 制御部の機能構成例を示す図である。 補正処理を説明するフローチャートである。 実移動データと理論値の関係を示す図である。 実速度データと理論値の関係を示す図である。 補正後の実移動データと理論値の関係を示す図である。 補正後の実速度データと理論値の関係を示す図である。

符号の説明

１ Ｘ線ＣＴ装置
３ 寝台
３ａ 寝台上部フレーム
３ｂ 天板
３ｃ リニアスケール
３ｄ 検出ヘッド
４ 制御部

Claims (3)

1. 被検体が載置される天板と、
   前記天板を長手方向に移動可能に保持するフレームと、
   前記フレームに前記長手方向に沿って配置されたリニアスケールと、
   前記リニアスケールの所定のパターンを検出可能に前記天板に設置され、前記天板の移動量を検出する検出ヘッドと、
   前記検出ヘッドにより検出された前記天板の移動量を用いて前記天板の移動を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、撮影画像を生成するための本スキャンを行う前に、前記被検体が載置された前記天板を前記長手方向に移動させ、前記天板の移動量を実移動情報として収集し、収集した実移動情報と予め記憶している理論値から補正値を算出し、前記本スキャンを行うとき、算出した前記補正値を用いて前記天板の移動を制御する
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記制御手段は、前記本スキャンを行う前に、前記被検体が載置された前記天板を前記長手方向にフルストロークで移動させ、前記天板の移動量を実移動情報として収集する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記検出ヘッドは、前記天板における前記長手方向の両端部のどちらか一方に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

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