JP5639483B2

JP5639483B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP5639483B2
Application number: JP2011004266A
Authority: JP
Inventors: 持立　幹雄; 幹雄持立
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2031-01-12
Also published as: JP2012143404A

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置のガントリに関する。

Ｘ線ＣＴ装置では回転フレームにＸ線管やＸ線検出器を搭載し、被検体の周囲を回転させながら撮影を行う。このため、回転フレームとこれを支持する静止フレームとの間で電力や制御信号を受け渡すための構造が必要であり、従来よりスリップリングが用いられている。

従来の特許文献１に記載されているスリップリングの構造を図８に示す。図８のように、回転フレーム２０２は、ベアリング２０５を介して静止フレーム２０６により支持され、回転軸２１０を中心に回転する。回転フレーム２０２には、Ｘ線管やＸ線検出器等の回転搭載物２１１が搭載されている。回転フレーム２０２には、回転軸２１０を中心とする円筒状のスリップリング保持体２０３が固定されている。円筒状スリップリング保持体２０３の外周には、複数本のスリップリング２０１が回転軸２１０方向に並べて固定されている。静止フレーム２０６には、平板状のブラシ保持部２０９が、スリップリング保持体２０３の外周面と対向するように支持されている。平板状のブラシ保持部２０９には、スリップリング２０１と接触するように、導電性のブラシ２０７が固定されている。スリップリング２０１と回転搭載物２１１とを接続するケーブル（不図示）は、回転フレーム２０２に設けた貫通孔２０４を通すことにより配線される。

しかし、図８のような従来の構造では、回転搭載物２１１がブラシ保持部２０９の外周側にかぶさるように張り出しているため、メンテナンス時等にブラシ保持部２０９およびブラシ２０７にアクセスしにくく、メンテナンス作業がやり辛いという問題があった。そのため、近年では、図８の点線２１２で示したように、回転フレーム２０２に接続された大プーリ２１５の先端に、円板状のスリップリング保持部を固定したＣＴ装置も用いられている。円板状のスリップリング保持部は、主平面が回転軸２１０に垂直であり、直径の異なる複数スリップリングが径方向に並べられている。

特開平８−１１２２７３号公報（図２）

しかしながら、図８のように、大プーリ２１５の先端（点線２１２の位置）に円板状のスリップリング保持部を固定する構成は、回転搭載物とスリップリングがベアリング２０５の正面側と裏面側に離れて配置されるため、これらを接続するケーブルを、ベアリング２０５を跨いで配置する必要がある。そのため、回転フレーム２０２の開口の内側にケーブルを配置しなければならず、ガントリの開口径を狭める原因となる。また、高速に回転する回転フレーム２０２の開口内壁とケーブルとの干渉を避けるために、回転フレーム２０２の開口内壁に冶具等を使用してケーブルを固定する必要がある。

近年、ガントリが被検体へ与える圧迫感を軽減するために、開口径を広げることが望まれている。装置を大型化することなく回転フレーム２０２の開口径を大きくするためには、ベアリング２０５を径方向に肉薄としてベアリング開口径を広げることが考えられる。しかしながら、ベアリング２０５を径方向に肉薄にするとベアリング強度および剛性の低下を招く。

本発明の目的は、開口径が大きく、スリップリングへのアクセスが容易なガントリを備えたＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば以下のようなＸ線ＣＴ装置が提供される。すなわち、Ｘ線管と、Ｘ線管を含めて複数の搭載物を搭載して回転する回転フレームと、回転フレームを回転可能に支持するための静止フレームと、回転フレームを回転駆動するプーリと、複数の導体リングが径方向に配置されたスリップリングと、ベアリングとを有するＸ線装置であって、ベアリングは、回転側の内輪と、静止側の外輪とを含み、回転フレームとプーリは、内輪を介して接続され、静止フレームは、外輪に接続されている。スリップリングは、プーリの開口端に接続され、内輪には１以上の貫通孔が設けられている。導体リングと搭載物を接続するケーブルは、貫通孔を通って、プーリ側から回転フレームまで配置されている。

上述の貫通孔は複数である場合、内輪の周方向に等間隔に配置することが可能である。貫通孔の軸方向は、内輪の回転軸方向に平行に配置することが可能である。また、貫通孔は複数である場合、そのうちの二つは、隣接して配置することが可能である。

また、本発明の第２の態様によれば、以下のようなＸ線ＣＴ装置が提供される。すなわち、Ｘ線管と、Ｘ線管を含めて複数の搭載物を搭載して回転する回転フレームと、回転フレームを回転可能に支持するための静止フレームと、回転フレームを回転駆動するプーリと、複数の導体リングが径方向に配置されたスリップリングと、ベアリングとを有するＸ線ＣＴ装置であって、ベアリングは、回転側の内輪と、静止側の外輪とを含む。回転フレームとプーリは、内輪を介して接続され、静止フレームは、外輪に接続されている。スリップリングは、プーリの先端に接続されている。内輪には、１以上の貫通孔が設けられ、貫通孔内には、導電体が充填されている。導体リングと貫通孔内の導電体の一端は、第１のケーブルで接続され、貫通孔内の導電体の他端と搭載物は、第２のケーブルで接続されている。

貫通孔の内壁に絶縁体層を配置し、導電体と内輪とを絶縁することも可能である。

本発明によれば、プーリの開口端にスリップリングを配置する構成であっても、ベアリングの貫通孔を通してケーブルを配置するため、ガントリの開口径をケーブルが狭めない。また、開口径を確保するためにベアリングを肉薄にする必要もなく、開口径が大きく、スリップリングへのアクセスが容易なＸ線ＣＴ装置を提供できる。

実施形態のＸ線ＣＴ装置の全体の外観を説明する斜視図。実施形態のＸ線ＣＴ装置のガントリカバー１００ａを外した回転円盤部１０２の正面図。図２の回転円盤部１０２から回転フレーム４０を取り外した状態の正面図。図２の回転円盤部１０２のＡ−Ａ断面図。図４の拡大図。比較例の回転円盤部の断面図。第２の実施形態の回転円盤部の断面図。従来のＸ線ＣＴ装置の回転円盤部の断面図。

本発明の一実施形態のＸ線ＣＴ装置について説明する。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置の構造を図１〜図５に示す。図１は、Ｘ線ＣＴ装置１の外観斜視図、図２は、ガントリのカバーを外した回転円盤部の正面図、図３は、回転円盤部から回転フレームを取り外した構造の正面図である。図４は、回転円板部のＡ−Ａ断面図、図５は、図４の拡大図である。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ガントリ１００と寝台１０５と入力装置１２１と画像演算装置１２２と表示装置１２５とを備える。

ガントリ１００は、ガントリカバー１００ａと、その内部に配置された回転円盤部１０２（図２〜図５参照）とを含む。回転円盤部１０２は、開口部１０４が設けられた回転フレーム４０と、ベアリング５を介して回転フレーム４０を背面側から支持する主フレーム（静止フレーム）３０と、回転フレーム４０を回転駆動するための大プーリ６と、主フレーム３０を傾斜可能に支持するティルト機構を備える。ティルト機構は、スタンド１と、主フレーム３０に固定されたサイドフレーム３と、サイドフレーム３を傾斜可能にスタンド１に接続するティルト軸２とを含む。

回転フレーム４０には、Ｘ線管５１、Ｘ線検出ユニット５６、冷却装置５２、制御部５５、高電圧発生ユニット５４，５３等が搭載され、被検体２の周囲を回転する。Ｘ線検出ユニット５６は、Ｘ線管５１と対向配置され、被検体２を透過したＸ線を検出することにより透過Ｘ線の空間的な分布を計測する。

画像演算装置１２２は、Ｘ線検出ユニット５６の計測データを演算処理してＣＴ画像再構成を行う。表示装置１２５は、画像演算装置１２２で作成されたＣＴ画像を表示する。入力装置１２１は、撮影条件等の入力を操作者から受け付ける。

図３〜図５のように、回転円盤部１０２の回転フレーム４０の背面側には、主フレーム３０が配置されている。主フレーム３０は、２枚の板状部材３０ａ，３０ｂと、外縁リブ３０ｃと、円錐部材３０ｄと、一部が切り欠かれたリング状リブ３０ｅとを有する。

２枚の板状部材３０ａ，３０ｂは、多角形であり、所定の間隙を挟んで対向している。２枚の板状部材３０ａ，３０ｂには、円形の開口１０４が設けられている。２枚の板状部材３０ａ，３０ｂの間には、外縁に沿って外縁リブ３０ｃが挟まれ、円形の開口１０４側の縁に沿ってリング状リブ３０ｅが挟まれている。回転フレーム４０側に位置する板状部材３０ａの開口１０４の縁には、円錐部材３０ｄが連結されている。円錐部材３０ｄの端部は、ベアリング５の外輪（固定部側）５ａに連結され、ベアリング５を支持している。

円錐部材３０ｄの開口１０４の内側には、円錐状の大プーリ６が配置され、大プーリ６の端部は、ベアリング５の内輪（回転部側）５ｂに連結されている。ベアリング５の内輪５ｂは、回転フレーム４０に連結されている。

板状部材３０ｂの端部には、モータ（不図示）が固定されている。モータと大プーリ６には、駆動ベルト８が巻回され、大プーリ６を回転させることにより回転フレーム４０を回転駆動する。

大プーリ６の先端（開口端）には、スリップリング９が連結具９１を介して連結されている。スリップリング９は、板状でリング状の保持部材９ｂと、複数の導体リング９ａとを含む。板状でリング状の保持部材９ｂの主平面は、回転フレーム４０の回転軸２３に対して直交している。複数の導体リング９ａは、それぞれ直径が異なり、保持部材９ｂの裏面側に並べて配置されている。導体リング９ａに対向する位置には、図示していないが、導体リング９ａと接触する導体ブラシが主フレーム３０等の静止側構造体によって支持されている。

大プーリ６の回転に伴い、スリップリング９も回転するが、固定側の導体ブラシが、スリップリング９の導体リング９ａと接触することにより、導体リング９ａとの間で電力や電気信号を受け渡しを行うことができる。

ベアリング５の内輪５ｂには、図３のように所定の間隔で複数の貫通孔５ｃが設けられている。貫通孔５ｃの軸方向は、回転フレーム４０の回転軸２３に平行である。

スリップリング９の複数の導体リング９ａには、複数のケーブル１０がそれぞれ接続され、複数のケーブル１０は、大プーリ６の内側を通って、ベアリング５の内輪５ｂの複数の貫通孔５ｃのいずれかに挿入され、ベアリング５の正面側に位置する回転フレーム４０に到達している。さらに回転フレーム４０に設けられた開口を通って、回転フレーム４０上の搭載物（Ｘ線管５１、Ｘ線検出ユニット５６、冷却装置５２、制御部５５、高電圧発生ユニット５４，５３）まで引き回され、搭載物に接続されている。

このように、本実施形態では、大プーリ６の先端に、主平面が回転軸に垂直な円板状のスリップリング９を取り付けた構成であるため、スリップリング９から回転フレーム４０の搭載物までケーブル１０を引き回す必要がある。本実施形態では、ベアリング５に貫通孔５ｃを設け、貫通孔５ｃの内部にケーブル１０を通すことにより、ガントリ１００の開口１０４をケーブル１０によって狭めることがなく、開口径の大きなガントリを提供できる。

また、スリップリング９が円板状で、大プーリ６の先端（開口端）に配置されているため、メンテナンス時にスリップリング９へ容易にアクセスすることができる。

また、図６に比較例として、ベアリング５の内輪５ｂの内側にケーブル１０を治具５ｄで固定した構造を示す。図６の比較例と比べ、本実施形態の構造は、ベアリング５の内径側にケーブル１０や治具が突出しないため、高速回転時のケーブル１０と治具との干渉や、治具とガントリカバー１００ａとの干渉等の恐れがない。また、ケーブル１０の長さを図６の比較例よりも短くすることができる。

さらに、本実施形態の構造と図６の比較例の構造において、ガントリ１００の開口１０４を同じ直径にしようとした場合、ベアリング５の内径に突起物が生じない本実施形態の構造は、図６の比較例よりもベアリング５の内径を小さくすることができる。よって同じ開口径の場合、本実施形態の構造の方が、ベアリング５の剛性および強度を高めることができる。

さらに、本実施形態の構造では、ベアリング５の内輪５ｂに予め貫通孔５ｃを設けておく構造であるため、製造時の組み立て工程では貫通孔５ｃにケーブル１０を通すという簡単な作業で、精度よく、所定の位置にケーブル１０を配置することができる。よって、図６の比較例の構造と比べて、ケーブル１０の位置にバラつきが少なく、かつ、効率よく組み立て作業を行うことができる。

複数の貫通孔５ｃの間隔は、ベアリング５の内輪５ｂ上で等間隔でなくてもよい。例えば、２つの貫通孔５ｃを近接させて設けておくことが可能である。この場合、所定の２本のケーブル１０をペアにして、近接する２つの貫通孔５ｃにそれぞれ挿入することにより、２本のケーブルを精度よく平行に配線することができる。これにより、２本のケーブル１０のノイズを低減することが可能である。

複数の貫通孔５ｃを内輪５ｂに予め配置し、いくつかの貫通孔５ｃにケーブル１０を通し、使用しない貫通孔５ｃの全てまたは一部には重りを挿入し、バランスをとることも可能である。これにより、ケーブル１０が挿入された状態のベアリング５の慣性モーメントを小さくすることができるため、小さな駆動力でベアリング５の内輪５ｂを回転させることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を図７を用いて説明する。

図７のように、第２の実施形態では、ベアリング５の内輪５ｂに設けた貫通孔５ｃ内に、導電体円柱５ｅが圧入されている。導電体円柱５ｅと内輪５ｂとが接する面には、セラミック等の絶縁体層５ｆが配置され、導電体円柱５ｅと内輪５ｂとを電気的に絶縁している。導電体円柱５ｅの両端面には、メネジが設けられ、貫通孔５ｃから両側に突出している。

スリップリング９と回転フレーム４０の搭載物とを接続するケーブル１０は、ケーブル１０ａとケーブル１０ｂに分けられている。ケーブル１０ａの一端は、スリップリング９に接続され、他端は、導電体円柱５ｅのスリップリング９側端部のメネジにネジ５ｇを螺合させることにより接続されている。一方、ケーブル１０ｂの一端は、導電体円柱５ｅの回転フレーム４０側端部のメネジにネジ５ｈを螺合させることにより接続されている。他端は回転フレーム４０上の搭載物に接続されている。これにより、ケーブル１０ａと導電体円柱５ｅとケーブル１０ｂとが電気的および物理的に接続され、スリップリング９と回転フレーム４０との間の電気信号等を受け渡す。他の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

第２の実施形態の構成では、ケーブル１０ａ、１０ｂの配線作業を回転フレーム４０の正面側と背面側とで分けて行うことができるため、製造時の組み立て工程の作業が容易になる。また、ケーブル１０が貫通孔５ｃの内部に挿入されないため、貫通孔５ｃ内でのケーブルのガタつきを防止できる。

１…スタンド、２…軸受け、３…サイドフレーム、５…ベアリング、５ａ…外輪（固定側）、５ｂ…内輪（回転側）、５ｃ…貫通孔、５ｄ…治具、６…大プーリ、８…駆動ベルト、２３…回転軸、３０…主フレーム、３０ａ，３０ｂ…板状部材、３０ｃ…外縁リブ、３０ｄ…円錐部、３０ｅ…リング状リブ、４０…回転フレーム、５１…Ｘ線管、５２…冷却装置、５３、５４…高電圧発生ユニット、５５…制御部、５６…Ｘ線検出ユニット、１００…ガントリ、１０２…回転円盤部、１０４…開口部、１０５…寝台、１２１…入力装置、１２２…画像演算装置、１２５…表示装置

Claims

Ｘ線管と、前記Ｘ線管を含めて複数の搭載物を搭載して回転する回転フレームと、前記回転フレームを回転可能に支持するための静止フレームと、前記回転フレームを回転駆動するプーリと、複数の導体リングが径方向に並べて配置されたスリップリングと、ベアリングとを有し、
前記ベアリングは、回転側の内輪と、静止側の外輪とを含み、
前記回転フレームと前記プーリは、前記内輪を介して接続され、前記静止フレームは、前記外輪に接続され、
前記スリップリングは、前記プーリの開口端に接続され、
前記内輪には、１以上の貫通孔が設けられ、
前記導体リングと前記搭載物を接続するケーブルは、前記貫通孔を通って、前記プーリ側から前記回転フレームまで配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記貫通孔は、複数であり、前記内輪の周方向に等間隔に配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記貫通孔の軸方向は、前記内輪の回転軸方向に平行であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記貫通孔は複数であり、そのうちの二つは、隣接して配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Ｘ線管と、前記Ｘ線管を含めて複数の搭載物を搭載して回転する回転フレームと、前記回転フレームを回転可能に支持するための静止フレームと、前記回転フレームを回転駆動するプーリと、複数の導体リングが径方向に並べて配置されたスリップリングと、ベアリングとを有し、
前記ベアリングは、回転側の内輪と、静止側の外輪とを含み、
前記回転フレームと前記プーリは、前記内輪を介して接続され、前記静止フレームは、前記外輪に接続され、
前記スリップリングは、前記プーリの開口端に接続され、
前記内輪には、１以上の貫通孔が設けられ、前記貫通孔内には、導電体が充填され、
前記導体リングと前記貫通孔内の導電体の一端は、第１のケーブルで接続され、前記貫通孔内の導電体の他端と前記搭載物は、第２のケーブルで接続されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記貫通孔の内壁には絶縁体層が配置され、前記導電体と前記内輪とを絶縁していることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。