JP5641676B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線を用いて被検体を撮像するＸ線診断装置に係り、特に超音波診断装置を備え、その超音波診断装置のプローブを把持する遠隔操作可能なアームを有するＸ線診断装置に関する。

例えば血管壁の治療などにおいては、Ｘ線によって血管位置を確認し、さらにその位置における血管の超音波断層映像を得ることが、効果的な治療に不可欠となる。このため、超音波診断装置を備えるＸ線診断装置が開発されてきた（例えば、特許文献１）。

しかし、特許文献１に記載の技術においては、経皮的に超音波プローブを血管内に挿入しなければならず、患者にとって負担となるという問題点があった。

このため、従来は超音波プローブを手に持って、非経皮的に血管の断層映像を撮像していた。
特開平５−６４６３８号公報

しかし、従来の方法によっては超音波プローブを持つ手がＸ線に被ばくしてしまうという問題点があった。また、Ｘ線の操作者のほかに超音波プローブを操作する操作者が必要となるという問題点があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、超音波断層映像の撮像時に操作者が被ばくすることがなく、一人の操作者がＸ線と超音波プローブを操作できるＸ線診断装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、Ｘ線検出部の出力からＸ線画像データを生成して出力するＸ線画像データ生成部と、を有するＸ線診断部と、被検体に超音波を照射し、被検体が反射した超音波を受信するプローブと、プローブの出力から超音波画像データを生成して出力する超音波画像データ生成部と、を有する超音波診断部と、プローブを把持し、Ｘ線照射部とＸ線検出部を有する可動アームに可動係止部を介して取り付けられ、可動係止部及び内部に備えるモータによってプローブの位置が三次元的に変位するプローブアームと、プローブアームを操作するための操作部と、現在のプローブの位置を示すプローブ位置情報を記憶する操作機構位置情報記憶部と、Ｘ線画像データと超音波画像データとプローブ位置情報とを格納する画像位置情報記憶部と、画像位置情報記憶部にプローブ位置情報を移動目標としてＸ線画像データと超音波画像データとともに格納し、操作機構位置情報記憶部から現在のプローブ位置情報を読み出し、画像位置情報記憶部から移動目標を読み出し、読み出した現在のプローブ位置情報及び移動目標に従って可動係止部及びプローブアームを駆動させてプローブの位置を移動目標に再現させる制御部と、を備えるＸ線診断装置を提供する。

本発明によれば、超音波断層映像の撮像時に操作者が被ばくすることがなく、一人の操作者がＸ線とプローブを操作できるという効果がある。

以下、本発明によるＸ線診断装置の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

＜構成の説明＞
本実施形態のＸ線診断装置は、被検体のＸ線画像を撮像するＸ線診断部と、被検体の超音波画像を撮像する超音波診断部と、遠隔操作によって駆動される各種機器からなる操作機構と、これらの機器から情報を入力し、これらの機器の一部を制御する制御部とを備える。

図１は本実施形態のＸ線診断装置における操作機構の外観斜視図である。図１に示すように、本実施形態のＸ線診断装置における操作機構は、遠隔操作される可動アーム１１と、この可動アーム１１を支持する支持アーム１２とを含む。

可動アーム１１は、被検体にＸ線を照射するＸ線照射部１４と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部１５と、被検体に超音波を照射し、前記被検体が反射した前記超音波を受信するプローブを把持し、遠隔操作によって駆動するプローブアーム１３とを備える。

プローブアーム１３は、伸縮することにより、プローブをＸ線照射部１４とＸ線検出部１５の間に出し入れすることができる。

図２は、本実施形態のＸ線診断装置におけるプローブアーム１３の外観斜視図である。図２に示すように、本実施形態のＸ線診断装置におけるプローブアーム１３は、先端にプローブ２５を有し、プローブ２５は複数の連結アーム２４を介して係止アーム２３に連結される。

さらに係止アーム２３は可動係止部２２に矢印Ｘ方向に、スリット２２Ｓ内に可動に支持される。また、可動係止部２２は可動アーム１１に、矢印Ｘと垂直である矢印Ｙ方向に、スリット２１Ｓ内に可動に支持される。

連結アーム２４の連結部には、矢印Ｘに回転軸が平行な、複数の駆動モータ２４Ｍxと、矢印Ｙに回転軸が平行な、少なくとも一つの駆動モータ２４Ｍｙとを有する。

プローブ２５の矢印ｘ方向を軸とした回転と、プローブアーム１３の伸縮は駆動モータ２４Ｍｘが回転することによって行われる。プローブ２５の矢印ｙ方向を軸とした回転は駆動モータ２４Ｍｙの回転によって行われる。

駆動モータ２４Ｍｘ、２４Ｍｙ、及び係止アーム２３を駆動させるモータ、及び可動係止部２２を駆動させるモータにはエンコーダが取り付けられており、このエンコーダの出力は制御部に出力され、制御部はこのエンコーダからの出力からプローブ２５の位置を算出する。

図３は、本実施形態のＸ線診断装置の概要を示す構成図である。図３に示すように、本実施形態のＸ線診断装置は、超音波診断部３０と、Ｘ線診断部４０と、制御部５０と、操作機構６０と、入出力装置と、を含む。

超音波診断部３０は、プローブ２５から入力した信号から超音波画像データを生成する超音波画像データ生成部３１と、生成された超音波画像データを記憶する超音波画像データ記憶部３２と、超音波画像データをディスプレイ３４に表示させる超音波画像表示部３３と、を備える。

Ｘ線診断部４０は、制御部５０の指示に従ってＸ線の生成の制御をおこなうＸ線制御部４３と、Ｘ線制御部４３の制御に従って、Ｘ線を発生し、被検体に照射するＸ線照射部１４と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部１５と、Ｘ線検出部１５の出力からＸ線画像データを生成して出力するＸ線画像データ生成部４１と、生成されたＸ線画像データを記憶するＸ線画像データ記憶部４２と、Ｘ線画像データをディスプレイ４５に表示させるＸ線画像表示部４４と、を備える。

制御部５０は、Ｘ線画像データ生成部４１からＸ線画像データを入力し、画像と座標との関連付けを行う画像データ解析部５２と、システム制御部５３と、操作機構位置情報記憶部５４と、画像位置情報記憶部５５と、操作機構制御部５１と、を備える。

なお、位置操作部４７は、例えばディスプレイ４５のタッチパネル及びマウスのようなポインティングディバイスを含むものとする。しかし、位置操作部４７はこれらに限られるものではなく、またこれらのうちいずれかを省略することができる。

操作機構６０は、可動アーム１１を駆動させる可動アーム駆動機構６１と、プローブアーム１３を駆動させるプローブアーム駆動機構６３と、被検体を載置する寝台１６を駆動させる寝台駆動機構６２と、を有する。

可動アーム駆動機構６１及び寝台駆動機構６２及びプローブアーム駆動機構６３は、操作機構制御部５１によって制御される。

＜動作の説明＞
（プローブ２５の遠隔操作）
システム制御部５３は、位置操作部４７からの入力に従い、駆動信号を操作機構制御部５１に出力する。

位置操作部４７はジョイスティック又はプッシュスイッチの動作を検出してシステム制御部５３に出力する。システム制御部５３はこの情報を操作機構制御部５１に出力する。操作機構制御部５１は入力した信号を駆動信号に変換する。駆動信号はたとえば方向と時間である。操作機構制御部５１はこの駆動信号から、駆動モータなどの各駆動機構の動きに変換し、各駆動機構を制御する。

例えば、プローブ２５をＸ線照射部１４とＸ線検出部１５との間に伸ばすときは、操作機構制御部５１は、駆動モータ２４Ｍｘを所定の方向に所定の角度だけ回転するように制御する。

また、プローブ２５の角度を変化させるときは、操作機構制御部５１は、同時にプローブアーム１３を伸縮させるように駆動モータ２４Ｍｘを制御し、必要に応じて可動係止部２２を摺動させるようにモータを制御する。

このように、本実施形態のＸ線診断装置においてはプローブ２５の位置を遠隔操作することができる。このため、超音波診断部３０とＸ線診断部４０とを一人で操作することが可能となる。また、エンコーダからの入力に基づいて、プローブ位置情報を算出することができる。プローブ位置情報はシステム制御部５３のメモリに格納され、一定時間ごとに更新される。また、操作者が記憶を指示したとき、システム制御部５３はこのプローブ位置情報を操作機構位置情報記憶部５４に格納する。

（寝台１６の遠隔操作）
システム制御部５３は、位置操作部４７からの入力に従い、寝台１６の動作に関する駆動信号を操作機構制御部５１に出力する。

操作機構制御部５１は、駆動信号を寝台１６の位置を変化させる寝台駆動機構６２に出力するための信号に変換して寝台駆動機構６２に出力する。寝台駆動機構６２に含まれる駆動モータにはエンコーダが取り付けられており、このエンコーダからの出力はシステム制御部５３に入力される。

このように、本実施形態のＸ線診断装置においては寝台１６の位置を遠隔操作することができる。また、エンコーダからの入力に基づいて、寝台位置情報を算出することができる。この寝台位置情報は操作機構位置情報記憶部５４に格納される。

（プローブ２５及び寝台１６の位置の再現）
システム制御部５３は、プローブ２５及び寝台１６の位置の再現の指示を入力したとき、操作機構位置情報記憶部５４からプローブ位置情報を読み出し、読みだしたプローブ位置情報に従ってプローブアーム１３を駆動させることにより、プローブ２５を移動させ、操作機構位置情報記憶部５４から前記寝台位置情報を読み出し、読みだした前記寝台位置情報に従って寝台１６を駆動させる。

このようにして、本実施形態のＸ線診断装置は、記憶したプローブ２５と寝台１６の位置を再現する。

（Ｘ線画像上でのプローブ２５の位置指定）
システム制御部５３は、位置操作部４７によって指定された画像位置情報を移動目標に変換し、操作機構制御部５１に出力する。操作機構制御部５１はプローブ位置情報を各駆動モータの動作に変換し、操作機構６０を制御する。

図４は、Ｘ線画像７０とカーソル７１を表した図である。マウスを移動させるとカーソル７１はそれに従って移動する。マウスをダブルクリック、又はプローブ２５と寝台１６の位置の再現を指示するスイッチである再現ボタンを押下すると、位置操作部４７は座標を画像データ解析部５２に出力する。

画像データ解析部５２は、Ｘ線画像上における指定位置である画像位置情報を解析し、現在の各軸との位置関係を解析する。すなわち、画像データ解析部５２は、入力した座標をプローブ位置情報の座標軸に基づいて変換して画像位置情報を算出し、システム制御部５３に出力する。システム制御部５３は画像位置情報をプローブ位置情報の座標軸に基づいて移動目標に変換し、操作機構制御部５１に出力する。

例えば、プローブ位置情報が（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）であり、移動目標が（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）のとき、操作機構制御部５１は各駆動モータをプローブ２５が（Ｇｘ−Ｐｘ，Ｇｙ−Ｐｙ，Ｇｚ−Ｐｚ）だけ移動するように制御する。

このようにして、本実施形態のＸ線診断装置は、画像位置情報、すなわち位置操作部４７による指定に従ってプローブ２５と寝台１６の位置を移動する。このため、Ｘ線診断部３０が表示する画像上において指定された位置にプローブ２５を迅速に移動でき、また、Ｘ線画像における位置とプローブの位置の関係を容易に把握することができる。

（プローブ位置情報と寝台位置情報の格納と読み出し）
システム制御部５３は、画像位置情報記憶部５５にＸ線画像データとプローブ位置情報とを関連付けて格納する。

画像位置情報記憶部５５はハードディスクドライブであっても磁気テープであっても、また他のリムーバブルディバイスであってもよい。Ｘ線画像データごとに複数のプローブ位置情報を関連付けて格納することもできる。また、Ｘ線画像データごとに、超音波画像データとその超音波画像データを得たプローブ位置情報とを関連付けて格納することもできる。さらに、寝台位置情報を関連付けて格納することもできる。

関連付けの方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、同じフォルダに格納したり、ファイル名の一部を共通化したり、ポインタで結ぶなどの方法がある。

格納したこれらの情報は、任意の再生装置において画像データが再生されるだけではなく、本実施形態のＸ線診断装置において再生できる。

すなわち、システム制御部５３が、画像位置情報記憶部５５からプローブ位置情報を読み出し、読みだしたプローブ位置情報に従ってプローブアーム１３を駆動させることにより、プローブ２５を移動させる。このため、Ｘ線診断部３０のＸ線画像から、その画像を撮像したときのプローブ２５、及び寝台１６の位置を容易に再現できる。

＜本実施形態の効果＞
以上述べたように、本実施形態のＸ線診断装置は、プローブ２５を把持し、遠隔操作によって駆動するプローブアーム１３を可動アーム１１に備える。このため、超音波断層映像の撮像時に操作者が被ばくすることがなく、一人の操作者がＸ線とプローブ２５を操作できるという効果がある。

さらに、本実施形態のＸ線診断装置は、プローブ２５の位置を記憶し、その位置にプローブを再び移動する。このため、プローブ２５を他の位置に移動した後であっても、記憶した位置から素早く診断を開始することができるという効果がある。

＜本発明の具体化における可能性＞
なお、本発明は上記実施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できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施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、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

操作機構の外観斜視図である。 プローブアームの外観斜視図である。 Ｘ線診断装置の概要を示す構成図である。 Ｘ線画像とカーソルを表した図である。

符号の説明

１１：可動アーム、
１２：支持アーム、
１３：プローブアーム、
１４：Ｘ線照射部、
１５：Ｘ線検出部、
２５：プローブ

Claims (5)

1. 被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部の出力からＸ線画像データを生成して出力するＸ線画像データ生成部と、を有するＸ線診断部と、
   前記被検体に超音波を照射し、前記被検体が反射した前記超音波を受信するプローブと、
   前記プローブの出力から超音波画像データを生成して出力する超音波画像データ生成部と、を有する超音波診断部と、
   前記プローブを把持し、前記Ｘ線照射部と前記Ｘ線検出部を有する可動アームに可動係止部を介して取り付けられ、前記可動係止部及び内部に備えるモータによって前記プローブの位置が三次元的に変位するプローブアームと、
   前記プローブアームを操作するための操作部と、
   現在の前記プローブの位置を示すプローブ位置情報を記憶する操作機構位置情報記憶部と、
   前記Ｘ線画像データと前記超音波画像データと前記プローブ位置情報とを格納する画像位置情報記憶部と、
   前記画像位置情報記憶部に前記プローブ位置情報を移動目標として前記Ｘ線画像データと前記超音波画像データとともに格納し、前記操作機構位置情報記憶部から現在の前記プローブ位置情報を読み出し、前記画像位置情報記憶部から前記移動目標を読み出し、読み出した現在の前記プローブ位置情報及び前記移動目標に従って前記可動係止部及び前記プローブアームを駆動させて前記プローブの位置を前記移動目標に再現させる制御部と、
   を備えるＸ線診断装置。
2. 前記被検体を載置し、遠隔操作可能な寝台をさらに備え、
   前記操作機構位置情報記憶部が寝台の位置を示す寝台位置情報をさらに記憶し、
   前記制御部が前記操作機構位置情報記憶部から前記寝台位置情報を読み出し、読みだした前記寝台位置情報に従って前記寝台を駆動させる
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記Ｘ線画像データ生成部が生成したＸ線画像内の前記プローブの位置である画像位置情報を指定する位置操作部をさらに備え、
   前記制御部が前記位置操作部によって指定された画像位置情報に基づいて前記プローブアームを駆動させることにより前記プローブを移動させる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線診断装置。
4. 前記制御部が、前記画像位置情報記憶部から前記プローブ位置情報を読み出し、読みだした前記プローブ位置情報に従って前記プローブアームを駆動させることにより、前記プローブを移動させることを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。
5. 前記プローブアームは、
   一端が前記可動アームに駆動可能に取り付けられ、第１の回転軸周りに駆動する複数の連結アームと、
   前記連結アームの他端に連結し、前記プローブを把持し、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸周りに駆動するプローブ把持部と、
   を備える請求項１記載のＸ線診断装置。