JP5630407B2

JP5630407B2 - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JP5630407B2
Application number: JP2011191363A
Authority: JP
Inventors: 大介能登原; 高村　祥司; 祥司高村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2031-09-02
Also published as: JP2013052071A

Description

この発明は、Ｘ線管およびＸ線検出手段からなる映像系により撮影を行うＸ線診断装置に係り、特に、映像系を回転させて撮影を行う技術に関する。

従来、この種の装置として、図８に示すように、一端でＸ線管１０１を保持し、他端でＸ線検出器１０２を保持する湾曲状に形成されたＣアーム１０３を備えた外科用Ｘ線診断装置がある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。このＣアーム１０３は、図８（ａ）の正面図に示すように、Ｃアーム１０３自身に沿って被検体Ｍの体軸ｚの軸心周りに（矢印ＲＡ方向に）回転することで、Ｃアーム１０３に保持されたＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２も同方向に回転することが可能である。さらに、図８（ｂ）の側面図に示すように、Ｃアーム１０３は体軸ｚと直交する回転中心軸ｘの軸心周りに（矢印ＲＢ方向に）回転することで、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０２も同方向に回転することが可能である。

図８（ｂ）のように、回転中心軸ｘの軸心周りに（矢印ＲＢ方向に）Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０２を回転させると、回転中心に対して互いに異なる方向（投影角度）からＸ線を照射する。各々照射されて取得された複数のＸ線画像から、逆投影による再構成により、被検体Ｍを載置した天板１０４に平行な任意高さ（裁断面）の断層画像を取得することができる。このような断層撮影は、「トモシンセシス」とも呼ばれている。

Ｘ線管およびＸ線検出器からなる映像系が床面（、天井面あるいは壁面）に対して固定式の透視台システムでは、映像系の位置と天板の位置とが既知であるので、回転中心軸に対して被検体を容易に配置することができる。また、特許文献１や非特許文献１のようにＣアームごと映像系を自在に移動させる移動式のように、Ｃアームを備えた撮影システムと独立した天板を組み合わせて使用する場合には、映像系の位置が既知でない。

しかし、そのような映像系の位置が既知でない移動式であっても、Ｃアーム１０３が半円形であれば、図９（ａ）の正面図から図９（ｂ）の正面図に示すように、Ｃアーム１０３を体軸ｚの軸心周りに９０度回転させると、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０２とを結ぶＸ線の照射軸が回転中心軸ｘに平行になって一致する。したがって、回転中心軸ｘに一致した照射軸に合わせてＣアーム１０３または天板１０４のいずれかを移動させれば、回転中心軸ｘに被検体Ｍを配置することができる。そして、回転中心軸ｘに被検体Ｍを配置した後に、図８（ａ）の正面図に示すように、Ｃアーム１０３を体軸ｚの軸心周りに−９０度回転させて０度に戻す。その後、図８（ｂ）の側面図に示すように、回転中心軸ｘの軸心周りにＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２を回転させながら、Ｘ線管１０１から被検体Ｍに向けてＸ線を照射し、Ｘ線検出器１０２がＸ線を検出して、断層撮影（トモシンセシス）を行う。

特開２００７−２６７７８８号公報

Ｃ５０３−００８０Ｅ「外科用Ｘ線テレビシステムＯＰＥＳＣＯＰＥＰＬＥＮＯ」株式会社島津製作所

しかしながら、上述のＣアームが半円形でない場合、あるいはＣアームが半円形であっても、図１０（ａ）の側面図に示すように、Ｘ線管１０１やＸ線検出器１０２の取り付け位置が、Ｃアーム１０３から飛び出してずれている場合、図１０（ｂ）の側面図に示すようにＣアーム１０３を９０度回転させても回転中心軸ｘに被検体Ｍを配置することができない。また、手術台などとの組み合わせで使用する場合には、スペース上の関係上、回転自体が困難な場合もある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被検体を回転の中心に容易に配置することができるＸ線診断装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係るＸ線診断装置は、Ｘ線管およびＸ線検出手段からなる映像系を備え、その映像系を回転可能に保持する保持手段を有したＸ線診断装置であって、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出手段とを結ぶＸ線の照射軸と光の照射軸とが直交し、かつ前記回転の中心を光の照射軸が通るように光を照射する光照射手段を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］この発明に係るＸ線診断装置によれば、映像系を回転可能に保持する保持手段とともに、Ｘ線管とＸ線検出手段とを結ぶＸ線の照射軸と光の照射軸とが直交し、かつ（保持手段による映像系の）回転の中心を光の照射軸が通るように光を照射する光照射手段を備え、当該光照射手段から光を照射することで、回転の中心を通る光照射手段から照射された光を確認することができる。したがって、光照射手段から照射された光に基づいて、被検体を映像系に対して光の照射軸が通る回転の中心に相対的に移動させて容易に配置することができる。

上述したＸ線診断装置の一例は、上述の保持手段は、一端でＸ線管を保持し、他端でＸ線検出手段を保持し、かつ回転中心軸方向に屈曲状あるいは湾曲状に形成されており、その保持手段を上述の回転中心軸の軸心周りに回転させ、Ｘ線の照射軸と回転中心軸とが直交した状態で、回転中心軸のみを回転させているときに、回転中心軸に沿って光を照射するように光照射手段を回転中心軸に備えることで、映像系を当該回転中心軸に回転させる。屈曲状に形成された保持手段としては、例えばコの字形状のアームがあり、湾曲状に形成された保持手段としては、例えばＣ字形状のアーム（Ｃアーム）やＵ字形状のアームがある。また、保持手段が半円形でなかったとしても、あるいは保持手段に保持されたＸ線管やＸ線検出手段の取り付け位置が円軌道から外れていたとしても、光照射手段から照射された当該回転中心軸に沿った光に基づいて、被検体を映像系に対して当該回転中心軸に相対的に移動させて配置することで、当該回転中心軸の軸心周りにＸ線管およびＸ線検出手段からなる映像系を回転させて撮影を行うことができる。

したがって、従来のように、保持手段を９０度回転させて回転中心軸に被検体を配置して、−９０度回転させて０度に戻した後に撮影を行う必要はなく、さらにスペース上の関係上、回転自体が困難な場合であっても、光照射手段から照射された当該回転中心軸に沿った光に基づいて、被検体を映像系に対して当該回転中心軸に相対的に移動させて配置することができる。

また、（回転中心軸方向に屈曲状あるいは湾曲状に形成された）保持手段を、回転中心軸とは別の軸の軸心周りに回転可能に構成してもよい。この場合には、保持手段とともに映像系を回転中心軸の軸心周りに回転させて、さらに保持手段とともに映像系を当該別の軸の軸心周りに回転させることもできる。

この発明に係るＸ線診断装置によれば、映像系を回転可能に保持する保持手段とともに、Ｘ線管とＸ線検出手段とを結ぶＸ線の照射軸と光の照射軸とが直交し、かつ（保持手段による映像系の）回転の中心を光の照射軸が通るように光を照射する光照射手段を備え、当該光照射手段から光を照射することで、回転の中心を通る光照射手段から照射された光に基づいて、被検体を映像系に対して光の照射軸が通る回転の中心に相対的に移動させて容易に配置することができる。

実施例に係る外科用Ｘ線診断装置の概略構成を示した正面図である。（ａ）〜（ｃ）は被検体の配置の説明に供するＣアームおよび映像系の概略図である。変形例に係るＸ線診断装置の概略図である。（ａ）、（ｂ）は変形例に係るＸ線診断装置の概略図である。変形例に係るＸ線診断装置の概略図である。変形例に係るＸ線診断装置の概略図である。（ａ）、（ｂ）は変形例に係るＸ線診断装置の概略図である。（ａ）、（ｂ）は従来のＸ線診断装置の概略図である。（ａ）、（ｂ）は従来の被検体の配置の説明に供するＣアームおよび映像系（Ｘ線管およびＸ線検出器）の概略図である。（ａ）、（ｂ）は映像系（Ｘ線管およびＸ線検出器）の取り付け位置がずれている場合の従来の被検体の配置の説明に供するＣアームおよび映像系（Ｘ線管およびＸ線検出器）の概略図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係る外科用Ｘ線診断装置の概略構成を示した正面図である。本実施例では、Ｘ線診断装置として、Ｃアームごと映像系を自在に移動させる移動式の外科用Ｘ線診断装置を例に採って説明する。

本実施例に係る外科用Ｘ線診断装置は、図１に示すように、被検体Ｍ（図２を参照）を載置する天板１（図２を参照）に対して独立して動くように構成されている。外科用Ｘ線診断装置は、Ｘ線管２およびＸ線検出器３からなる映像系４を備えている。Ｘ線管２は、この発明におけるＸ線管に相当し、Ｘ線検出器３は、この発明におけるＸ線検出手段に相当し、映像系４は、この発明における映像系に相当する。

この他に、外科用Ｘ線診断装置は、一端でＸ線管２を保持し、他端でＸ線検出器３を保持するＣアーム５を備えている。Ｃアーム５は、回転中心軸ｘ方向に湾曲状に形成されている。Ｃアーム５は、Ｃアーム５自身に沿って被検体Ｍ（図２を参照）の体軸ｚの軸心周りに（矢印ＲＡ方向に）回転することで、Ｃアーム５に保持されたＸ線管２およびＸ線検出器３も同方向に回転することが可能である。さらに、Ｃアーム５は体軸ｚと直交する回転中心軸ｘの軸心周りに（矢印ＲＢ方向に）回転することで、Ｘ線管２およびＸ線検出器３も同方向に回転することが可能である。Ｃアーム５は、この発明における保持手段に相当し、回転中心軸ｘは、この発明における回転中心軸に相当し、体軸ｚは、この発明における回転中心軸とは別の軸に相当する。

具体的に、Ｃアーム５は、キャスター６ａ付きの台車６に保持され、床面に対してＣアーム５ごと映像系４を自在に移動させることができ、任意の場所に設置された天板１（図２を参照）や手術台（図示省略）にまで移動させることができる。また、Ｃアーム５は、支柱７、水平支持部８およびアーム保持部９を介して、上述の台車６に保持されている。支柱７は鉛直方向に上下に昇降移動可能であり、支柱７に保持されたＣアーム５ごと映像系４を昇降移動させることができる。水平支持部８は、回転中心軸ｘ方向に平行な水平方向に進退移動可能であり、水平支持部８に保持されたＣアーム５ごと映像系４を進退移動させることができる。

また、水平支持部８に対してアーム保持部９を回転中心軸ｘの軸心周りに回転可能に保持することで、アーム保持部９に保持されたＣアーム５ごと映像系４を回転中心軸ｘの軸心周りに回転させることができる。アーム保持部９に対してＣアーム５を被検体Ｍ（図２を参照）の体軸ｚの軸心周りに保持することで、Ｃアーム５ごと映像系４を体軸ｚの軸心周りに回転させることができる。

また、Ｃアーム５には、手動操作用のハンドル１０を設けており、オペレータが手動操作用のハンドル１０を握って、Ｃアーム５ごと映像系４（Ｘ線管２およびＸ線検出器３）を体軸ｚの軸心周りに（矢印ＲＡ方向に）手動で回転させ、Ｃアーム５ごと映像系４（Ｘ線管２およびＸ線検出器３）を回転中心軸ｘの軸心周りに（矢印ＲＢ方向に）手動で回転させることができる。また、支柱７を鉛直方向に上下に手動で昇降移動させて、支柱７に保持されたＣアーム５ごと映像系４（Ｘ線管２およびＸ線検出器３）を手動で昇降移動させ、水平支持部８を水平方向に手動で進退移動させて、水平支持部８に保持されたＣアーム５ごと映像系４（Ｘ線管２およびＸ線検出器３）を手動で進退移動させることができる。

ここでは、Ｃアーム５および映像系４（Ｘ線管２およびＸ線検出器３）を手動で回転あるいは移動させる構成について説明したが、モータや駆動軸やピニオン等（いずれも図示省略）を備えて、Ｃアーム５および映像系４を自動で回転あるいは移動させてもよい。また、手動と自動とを両方組み合わせて、手動または自動のいずれかを選択あるいはモータ等により手動をアシスト（支援）するように構成してもよい。同様に、台車６についてもモータ等により自動で移動させて、台車６に保持されたＣアーム５および映像系４を自動で移動させてもよいし、手動と自動とを両方組み合わせて、手動または自動のいずれかを選択あるいはモータ等により手動をアシスト（支援）するように構成してもよい。

さらに、外科用Ｘ線診断装置は、回転中心軸ｘにレーザーマーカー１１を備えている。レーザーマーカー１１は、当該回転中心軸ｘに沿ってレーザー光Ｏを照射するように配設されている。なお、オペレータが光を視認することができるのであれば、レーザー光に限定されず、ハロゲンランプから照射された光や、ＬＥＤから照射された光であってもよいが、レーザー光のように指向性の強い光の方が視認し易いので、指向性の強い光の方がより好ましい。レーザーマーカー１１は、この発明における光照射手段に相当する。

次に、被検体Ｍを配置（セットアップ）して断層撮影を行う場合について、図２を参照して説明する。図２は、被検体の配置の説明に供するＣアームおよび映像系の概略図である。図２では、図１の台車６や支柱７や水平支持部８やアーム保持部９については図示を省略する。

図２（ａ）に示すように、Ｃアーム５および映像系４を、被検体Ｍを載置した天板１あるいは手術台（図示省略）にまで移動させる。Ｃアーム５の回転角度を０度に微調整して、必要に応じて、Ｘ線管２とＸ線検出器３とを結ぶＸ線の照射軸が被検体Ｍの関心領域に位置するように、Ｃアーム５および映像系４を進退移動あるいは昇降移動させて、おおよその位置にまでセットアップする。

次に、図２（ｂ）に示すように、回転中心軸ｘに沿ってレーザーマーカー１１からレーザー光Ｏを照射する。レーザー光Ｏが被検体Ｍの関心領域を通過するか否かは、レーザー光Ｏを視認することで確認することができる。もし、レーザー光Ｏが被検体Ｍの関心領域から外れている場合には、被検体Ｍを映像系４に対して回転中心軸ｘに相対的に移動させて配置する。

具体的には、図２（ｃ）に示すように、レーザー光Ｏを照射しながら天板１あるいは手術台を昇降移動させることで、被検体Ｍを映像系４に対して回転中心軸ｘに相対的に移動させて配置する。あるいは、レーザー光Ｏを照射しながらＣアーム５を昇降移動させて、映像系４を昇降移動させることで、被検体Ｍを映像系４に対して回転中心軸ｘに相対的に移動させて配置してもよいし、レーザー光Ｏを照射しながらＣアーム５および天板１あるいは手術台の両方を昇降移動させることで、被検体Ｍを映像系４に対して回転中心軸ｘに相対的に移動させて配置してもよい。

被検体Ｍを配置（セットアップ）した後に、回転中心軸ｘの軸心周りにＸ線管２およびＸ線検出器３を回転させながら、Ｘ線管２から被検体Ｍに向けてＸ線を照射し、Ｘ線検出器３がＸ線を検出して、断層撮影を行う。また、必要に応じて、被検体Ｍの体軸ｚの軸心周りにＸ線管２およびＸ線検出器３を回転させて撮影を行ってもよい。

本実施例に係る外科用Ｘ線診断装置によれば、映像系４を回転させる回転中心軸ｘにレーザーマーカー１１を備え、当該回転中心軸ｘに沿ってレーザーマーカー１１からレーザー光Ｏを照射することで、回転中心軸ｘに備えられたレーザーマーカー１１から照射された当該回転中心軸ｘに沿ったレーザー光Ｏを確認することができる。したがって、レーザーマーカー１１から照射された当該回転中心軸ｘに沿ったレーザー光Ｏに基づいて、被検体Ｍを映像系４に対して当該回転中心軸ｘに相対的に移動させて容易に配置することができる。

本実施例では、一端でＸ線管２を保持し、他端でＸ線検出器３を保持し、上述の回転中心軸ｘ方向に屈曲状あるいは湾曲状に形成された保持手段としてＣアーム５を備えている。その保持手段を上述の回転中心軸ｘの軸心周りに回転させることで、映像系４を当該回転中心軸ｘに回転させる。屈曲状に形成された保持手段としては、例えば後述する変形例のようにコの字形状のアームがあり、湾曲状に形成された保持手段としては、例えばＣ字形状のアーム（本実施例のＣアーム５）や後述する変形例のようにＵ字形状のアームがある。また、保持手段（本実施例ではＣアーム５）が半円形でなかったとしても、あるいは保持手段（Ｃアーム５）に保持されたＸ線管２やＸ線検出器３の取り付け位置が円軌道から外れていたとしても、レーザーマーカー１１から照射された当該回転中心軸ｘに沿ったレーザー光Ｏに基づいて、図２（ｃ）に示すように、被検体Ｍを映像系４に対して当該回転中心軸ｘに相対的に移動させて配置することで、当該回転中心軸ｘの軸心周りにＸ線管２およびＸ線検出器３からなる映像系４を回転させて撮影を行うことができる。

したがって、従来のように、Ｃアームのような保持手段を９０度回転させて回転中心軸に被検体を配置して、−９０度回転させて０度に戻した後に撮影を行う必要はなく、さらにスペース上の関係上、回転自体が困難な場合であっても、レーザーマーカー１１から照射された当該回転中心軸ｘに沿ったレーザー光Ｏに基づいて、被検体Ｍを映像系４に対して当該回転中心軸ｘに相対的に移動させて配置することができる。

また、本実施例では、回転中心軸ｘに湾曲状に形成されたＣアーム５を、回転中心軸ｘとは別の軸（本実施例では体軸ｚ）の軸心周りに回転可能に構成している。この場合には、Ｃアーム５とともに映像系４を回転中心軸ｘの軸心周りに回転させて、さらにＣアーム５とともに映像系４を当該別の軸（体軸ｚ）の軸心周りに回転させることもできる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、断層撮影を行う装置に適用したが、単なる透視撮影を行う装置に適用してもよい。もちろん、断層撮影および透視撮影の両方の撮影が可能な装置に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、図１に示すように回転中心軸ｘと体軸ｚとは直交したが、図３に示すように、回転中心軸が体軸ｚと一致あるいは回転中心軸が体軸ｚに平行であってもよい。もちろん、図３に示すように、光照射手段（ここではレーザーマーカー１１）を回転中心軸（体軸ｚ）に合わせて配設する。

（３）上述した実施例では、図１に示すように回転中心軸ｘは水平軸であったが、図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように鉛直軸であってもよいし、斜め方向に延びた軸であってもよい。図４（ａ）に示す保持手段はＵ字形状のアームとなる。もちろん、図４に示すように、光照射手段（ここではレーザーマーカー１１）を回転中心軸ｘに合わせて配設する。

（４）上述した実施例では、図１に示すように保持手段（実施例ではＣアーム５）を、回転中心軸ｘとは別の軸（実施例では体軸ｚ）の軸心周りに回転可能に構成したが、保持手段を回転中心軸ｘの軸心周りのみに回転させてもよい。

（５）上述した実施例では、図１に示すように回転中心軸ｘとは別の軸は体軸ｚであったが、図５に示すように回転中心軸ｘおよび体軸ｚで形成される面（図１では水平面）に直交する軸ｙ（図５では鉛直軸）であって、この軸ｙの軸心周りに保持手段（ここではＣアーム５）を回転させてもよい。また、図１および図５を組み合わせて、各々の軸ｘ、ｙおよびｚの軸心周りに保持手段をそれぞれ回転させてもよい。

（６）上述した実施例では、図１に示すように保持手段はＣアーム５であったが、変形例（３）でも述べたようにＵ字形状のアームであってもよいし、回転中心軸ｘ方向に屈曲状に形成された保持手段として、図６に示すようにコの字形状のアームであってもよい。もちろん、図６に示すように、光照射手段（ここではレーザーマーカー１１）を回転中心軸ｘに合わせて配設する。

（７）上述した実施例では、図１に示すように保持手段は、回転中心軸ｘ方向に湾曲状に形成されたＣアーム、あるいは変形例（６）でも述べたように回転中心軸ｘ方向に屈曲状に形成されたコの字形状のアームであったが、図７（ａ）の正面図や図７（ｂ）の側面図に示すように、Ｘ線管２およびＸ線検出器３を収納する筐体１２を保持手段として採用してもよい。具体的には、図７（ａ）の正面図に示すように、回転中心軸ｘに光照射手段（ここではレーザーマーカー１１）を備え、当該回転中心軸ｘに沿ってレーザーマーカー１１からレーザー光Ｏを照射して、図７（ｂ）の側面図に示す方向に筐体１２を回転中心軸ｘの軸心周りに回転させて撮影を行ってもよい。図７の構造の場合には被検体を載置する天板あるいは筐体１２の少なくともいずれか一方を上下に昇降移動させるように構成することで、被検体を映像系４に対して回転中心軸ｘに相対的に移動すればよい。

（８）上述した実施例では、図１に示すように移動式の外科用Ｘ線診断装置であったが、映像系が床面（、天井面あるいは壁面）に対して固定式の透視台システムに適用してもよい。この場合には、映像系の位置と天板の位置とが既知であったとしても、回転中心軸ｘと被検体の関心領域との実際のズレを光により確認することができる。

２ … Ｘ線管
３ … Ｘ線検出器
４ … 映像系
５ … Ｃアーム
１１ … レーザーマーカー
ｘ … 回転中心軸
ｚ … 体軸
Ｏ … レーザー光
Ｍ … 被検体

Claims

Ｘ線管およびＸ線検出手段からなる映像系を備え、
その映像系を回転可能に保持する保持手段を有したＸ線診断装置であって、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出手段とを結ぶＸ線の照射軸と光の照射軸とが直交し、かつ前記回転の中心を光の照射軸が通るように光を照射する光照射手段を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
請求項１に記載のＸ線診断装置において、
前記保持手段は、一端で前記Ｘ線管を保持し、他端で前記Ｘ線検出手段を保持し、かつ回転中心軸方向に屈曲状あるいは湾曲状に形成されており、
その保持手段を前記回転中心軸の軸心周りに回転させ、
前記Ｘ線の照射軸と前記回転中心軸とが直交した状態で、前記回転中心軸のみを回転させているときに、前記回転中心軸に沿って前記光を照射するように前記光照射手段を前記回転中心軸に備えることを特徴とするＸ線診断装置。
請求項２に記載のＸ線診断装置において、
前記保持手段を、前記回転中心軸とは別の軸の軸心周りに回転可能に構成することを特徴とするＸ線診断装置。