JP5774144B2 - Ｘ線束調整遮断装置及びｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線束調整遮断装置及びＸ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）に関する。

ＣＴ装置は、Ｘ線で患者を診断する医療診断装置である。図１に示すように、ＣＴ装置は、Ｘ線を放射するＸ線管１０、Ｘ線の幅を調整するスリット機構（光学調整手段）１１ａ、患者を載置する寝台１２、Ｘ線を検出し信号処理を行う検出部１３を有する。

一般、ＣＴ装置で診断を行う前に、Ｘ線を放射するＸ線管１０を予熱する必要がある。余熱期間中、不要なＸ線を照射することを避けるためにシャッター板（Ｘ線遮断機構）でＸ線を遮断する必要がある。

シャッター板は、光学系ユニット１１に装備される。シャッター機構は、Ｘ線遮断を実現するために、Ｘ線の通路にＸ線遮断機能を有するシャッター板、例えば鉛板を装備する。

また、Ｘ線管１０が正常にＸ線を放射する時に、Ｘ線遮断を行わず、この時に、Ｘ線を遮断するシャッター板は、Ｘ線の通路から離れる。

従来のＣＴ装置の光学系ユニットは、図２に示すように、Ｘ線を濾過するウエッジ機構１１ａ、Ｘ線の幅を調整するスリット機構１１ｂ、シャッター機構１１ｃを含む。ウエッジ機構は、複数種タイプを有することができ、異なるタイプのウエッジは、異なる類型の診断に適用される。ウエッジとシャッター板は同一の駆動機構を共用し、駆動機構の駆動により、ウエッジとシャッター板とを移動させて、異なるタイプのウエッジとシャッター板との切替を実現する。

従来のシャッター機構は、ウエッジ機構と一体化され、駆動機構によりシャッター板を直線レールに沿ってＸ線の通路に移動するように駆動し、その構造は複雑である。特に、図３に示すように、ウエッジが１枚だけでその移動を制御する必要がない場合に、Ｘ線の遮断と正常な放射との切替を実現するために、やはりウエッジ機構のような駆動系を駆動して移動させる必要があり、必要でない構造が増加し、コストが高くなる。

本発明の目的は、シャッター機構とスリット機構との制御及び構造を簡単化することにある。

本発明のある局面は、調整板を備えるＸ線束調整手段と、遮断板を備えるＸ線遮断手段と、切替手段とを含み、Ｘ線束を調整遮断するＸ線束調整遮断装置であって、前記切替手段がＸ線束を遮断する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段がＸ線を遮断し、前記切替手段がＸ線束を調整する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段の遮断板によりＸ線束を通過させるスリットは、常に前記Ｘ線束調整手段の調整板によりＸ線束を通過させるスリットより大きいことを特徴とする。

本発明によれば、シャッター機構とスリット機構との制御及び構造を簡単化することができる。

図１はＣＴ装置の構造を示す概略図である。 図２は従来のＣＴ装置におけるウエッジ機構及びスリット機構の構造を示す概略図である。 図３は従来の１枚のウエッジ板を有する構造を示す概略図である。 図４は本実施形態に係るＣＴ装置のスリット機構の外観図である。 図５は本実施形態に係るスリット機構の斜視図である。 図６は本実施形態に係るスリット機構の正面図である。 図７は本実施形態に係るシャッター板とシャッターリンクバーとの長さ関係の概略図である。 図８は本実施形態に係るスリット機構の動作プロセスの概念図である。 図９は本実施形態に係るシャッターリンクバーとスリットリンクバーとの角度関係の概念図である。 図１０はシャッターリンクバーとスリットリンクバーとの角度―長さ関係の変化の概念図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図４は本実施形態に係るＣＴ装置のスリット機構の外観図である。本実施形態においては、スリット機構とシャッター機構とは開閉機構と駆動機構とを共用する。

図５は本実施形態に係るスリット機構の斜視図、図６は本実施形態に係るスリット機構の正面図である。本実施形態に係るスリット機構は、Ｘ線の幅を調整するスリット機能とともに、Ｘ線を遮断するシャッター機能を有する。本実施形態のスリット機構は、シャッター機構を備えている。スリット機構は、同じ長さ且つ同じ幅を有する２つのスリット板（Ｘ線幅調整板）Ｌ３、Ｌ４を具備する。スリット板Ｌ３、Ｌ４はその両端において同じ長さの２つのリンクバーＳ２、Ｓ４で連結される。リンクバーＳ２、Ｓ４は、連動回転する２本のシャフトＲ１，Ｒ２に取り付けられる。２本のシャフトＲ１，Ｒ２の回転は、互いに平行な状態を維持したまま、スリット板Ｌ３、Ｌ４を接近／離反させる。それによりスリット板Ｌ３、Ｌ４の間隙（スリット）の幅が変化する。スリットの幅の変化に応じて、Ｘ線幅が変化される。

２つのシャッター板Ｌ１、Ｌ２は、その両端において同じ長さの２つのリンクバーＳ１、Ｓ３で連結される。リンクバーＳ１、Ｓ３は、スリット板Ｌ３、Ｌ４のリンクバーＳ２、Ｓ４が取り付けられる２本のシャフト（共通シャフト）Ｒ１，Ｒ２に、リンクバーＳ２、Ｓ４とともに取り付けられる。リンクバーＳ１、Ｓ３は、スリット板Ｌ３、Ｌ４とシャッター板Ｌ１、Ｌ２とが互いに干渉しないように、リンクバーＳ２、Ｓ４と所定距離を隔ててシャフトＲ１，Ｒ２に取り付けられる。２本のシャフトＲ１，Ｒ２の回転は、互いに平行な状態を維持したまま、シャッター板Ｌ１、Ｌ２の間の間隙を開閉させる。それによりＸ線が遮断／通過される。

シャッターリンクバーＳ１、Ｓ３はスリットリンクバーＳ２、Ｓ４に対してそれぞれ５０°〜１４０°の範囲の何れかの角度、例えば９０°で交差される。これにより、２つのクロスバー（切替手段）が構成される。これにより２本のシャフトＲ１，Ｒ２の順方向回転により、スリット板Ｌ３、Ｌ４が互いに離反するとき、シャッター板Ｌ１、Ｌ２は互いに接近して最終的には完全に閉じる。２本のシャフトＲ１，Ｒ２の逆方向回転により、シャッター板Ｌ１、Ｌ２が互いに離反するとき、スリット板Ｌ３、Ｌ４は互いに接近する。

なお、シャッターリンクバーＳ１とスリットリンクバーＳ２とは別体で設けなくてもよい。シャッターリンクバーＳ１とスリットリンクバーＳ２とは一体構造で設けられても良い。同様にシャッターリンクバーＳ３とスリットリンクバーＳ４とは一体構造で設けられても良い。

２つのシャッターリンクバーＳ１、Ｓ３の両端は、それぞれ例えばねじで２つのシャッター板Ｌ１、Ｌ２の両端に枢接されて、平行四辺形を構成し、２つのスリットリンクバーＳ２、Ｓ４の両端は、それぞれ例えばねじで２つのスリット板Ｌ３、Ｌ４の両端に枢接されて、別の平行四辺形を構成する。

シャッターリンクバーＳ１とスリットリンクバーＳ２とが、所定の角度で相互に交差して設置され、一つの「クロスバー」を構成し、シャッターリンクバーＳ３とスリットリンクバーＳ４とが、所定の角度で相互に交差して設置され、一つの「クロスバー」を構成した。交差点がシャフトＲ１，Ｒ２で固定されることにより、シャッターリンクバーＳ１とスリットリンクバーＳ２、及びシャッターリンクバーＳ３とスリットリンクバーＳ４は、その交差点の共通シャフトＲ１，Ｒ２を中心として回転することができる。シャッターリンクバーＳ１とスリットリンクバーＳ２、及びシャッターリンクバーＳ３とスリットリンクバーＳ４がその交差点のシャフトＲ１，Ｒ２を中心として回転する際に、２組の平行四辺形の長辺は、逆方向に移動する。

シャッターリンクバーＳ１とスリットリンクバーＳ２との長さ関係、シャッターリンクバーＳ３とスリットリンクバーＳ４との長さ関係、及びクロスバーの交差の角度関係を予め確定することにより、スリット機構とシャッター機構は、その機能が互いに連係し、互いに干渉しないことを実現することができる。ここで、シャッターリンクバーＳ１の長さは、シャッターリンクバーＳ３と同じであり、スリットリンクバーＳ２の長さは、スリットリンクバーＳ４と同じである。

以下、シャッターリンクバーＳ１とスリットリンクバーＳ２との長さ関係、及びシャッターリンクバーＳ３とスリットリンクバーＳ４との長さ関係を、具体例を挙げて説明しているが、本実施形態は、上記実施形態に限定されることはない。

本実施形態において、例えば、シャッターリンクバーＳ１、Ｓ３の長さを３９ｍｍ、スリットリンクバーＳ２、Ｓ４を３５ｍｍ、クロスバーの交差角度を９０°と設定している。図７には、さらに、シャッター板Ｌ１の辺からシャッター板Ｌ１とシャッターリンクバーＳ１との枢接点の中心までの距離を８．３ｍｍ、スリット板Ｌ３の辺からスリット板Ｌ３とスリットリンクバーＳ２との枢接点の中心までの距離を９．５ｍｍとすることを示す。

図８は本実施形態に係るスリット機構の動作プロセスの概念図である。図８（ａ）〜（ｂ）は、シャッター機構でＸ線を遮断しない時に、スリット機構のスリット幅が小から大になるまでの変化プロセスを示す。このプロセスでは、シャッター機構がＸ線を通過させるスリット幅は常にスリット機構がＸ線を通過させるスリット幅より大きくなる。このような設置により、シャッター機構は、スリット機構によるＸ線幅の調整に干渉しなくなる。この要求を実現するためには、シャッターリンクバーＳ１、Ｓ３の長さがスリットリンクバーＳ２、Ｓ４の長さ以上であることが必要である。また、本実施形態の機器類型では、スリット機構によるスリット幅の調整範囲は、１ｍｍ〜６．７ｍｍである。

図８（ｃ）は、シャッター機構でＸ線を遮断する時の概念図である。Ｘ線を遮断する時に、シャッター機構の２つのシャッター板は一部重なり合い、Ｘ線の通路を完全に遮断する。

図９はシャッターリンクバーＳ１とスリットリンクバーＳ２、及びシャッターリンクバーＳ３とスリットリンクバーＳ４との角度関係の概念図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）の角度を時計回りに回転させた後の角度関係を示す。

図９に示すように、Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’は、シャッターリンクバーＳ１、Ｓ３の四つの端点、Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’は、スリットリンクバーＳ２、Ｓ４の四つの端点である。左右は全く同じ構造であり、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の八箇所は、平面回転自由度を有する。

Ｌ（ＡＢ）とＬ（ＣＤ）は、Ｏ点で交差し互いに固定される。固定されたＬ（ＡＢ）とＬ（ＣＤ）は、、「クロスバー」を構成する。Ｌ（ＡＢ）とＬ（ＣＤ）は、角度βで交差する。Ｌ（Ａ’Ｂ’）とＬ（Ｃ’Ｄ’）は、Ｏ’点で交差し互いに固定される。Ｌ（Ａ’Ｂ’）とＬ（Ｃ’Ｄ’）は、「クロスバー」を構成する。Ｌ（Ａ’Ｂ’）とＬ（Ｃ’Ｄ’）は、角度βで交差する。

平行四辺形ＡＢＢ’Ａ’は、Ｏ及びＯ’の周りを回転することができる。ＡＡ’とＢＢ’は平行四辺形ＡＢＢ’Ａ’の２つの長辺である。平行四辺形ＣＤＤ’Ｃ’は、Ｏ及びＯ’の周りを回転することができる。ＣＣ’とＤＤ’は平行四辺形ＣＤＤ’Ｃ’の２つの長辺である。

２つの「クロスバー」がＯ及びＯ’の周りを時計回りに回転する時に、図９（ｂ）に示すように、ＡＡ’とＢＢ’との間の距離が小さくなり、その変化量は△Ｌ（ＡＢ）＝Ｌ（ＡＢ）＊（ＳＩＮα―ＳＩＮα’）であり、ＣＣ’とＤＤ’との間の距離が大きくなり、その変化量は△Ｌ（ＣＤ）＝Ｌ（ＣＤ）＊{ＳＩＮ（α’＋β）―ＳＩＮ（α＋β）}である。

これによって、ＡＡ’とＢＢ’との間の距離の変化量△Ｌ（ＡＢ）と、ＣＣ’とＤＤ’との間の距離の変化量△Ｌ（ＣＤ）は、その方向が逆となり、所定の関係で変化し、その変化関係は図１０に示される。

実際の状況をまとめると、以下の具体的な応用の際の制約範囲を挙げることができる（しかし、この範囲に限られない）。

１）Ｌ（ＡＢ）＞Ｌ（ＣＤ）、即ち、シャッター機構の平行四辺形の短辺が、スリット機構の平行四辺形の短辺より大きい。

その内、シャッター機構の平行四辺形の短辺Ｌ（ＡＢ）の範囲は２０ｍｍ〜１５０ｍｍである。

スリット機構の平行四辺形の短辺Ｌ（ＣＤ）の範囲は２０ｍｍ〜１４０ｍｍである。

２）シャッター機構の平行四辺形の短辺とスリット機構の平行四辺形の短辺とが「クロスバー」の型に固定される。固定箇所から各短辺の中心までの距離の範囲は、０ｍｍ〜５０ｍｍである。

３）シャッター機構の平行四辺形の短辺とスリット機構の平行四辺形の短辺とがなした角度βは、５０°〜１４０°の任意の固定値である。

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。

本発明は、シャッター機構とスリット機構とを装備する分野に利用可能性がある。

Ｌ１…シャッター板、Ｌ２…シャッター板、Ｌ３…スリット板、Ｌ４…スリット板、Ｓ１…シャッターリンクバー、Ｓ２…スリットリンクバー、Ｓ３…シャッターリンクバー、Ｓ４…スリットリンクバー、Ｒ１…共通シャフト、Ｒ２…共通シャフト。

Claims (13)

1. 調整板を備えるＸ線束調整手段と、遮断板を備えるＸ線遮断手段と、切替手段とを含み、Ｘ線束を調整遮断するＸ線束調整遮断装置であって、
   前記Ｘ線束調整手段は、二つの調整板を備え、前記二つの調整板間のスリットを調整することにより、Ｘ線束の強度を調整し、
   前記Ｘ線遮断手段は、前記Ｘ線束調整手段の上方に配置され、二つの遮断板を備え、前記二つの遮断板間のスリットを０とすることにより、Ｘ線の通過を遮断し、
   前記切替手段は、二つの遮断切替板と二つの調整切替板とを含み、前記二つの遮断切替板がそれぞれ前記二つの調整切替板と交差して設置されることにより、二つのクロスバーを構成し、
   前記二つの遮断切替板の両端は、それぞれ前記二つの遮断板の両端と接続されて、平行四辺形を構成し、前記二つの調整切替板の両端は、それぞれ二つの調整板の両端と接続されて、別の平行四辺形を構成することを特徴とするＸ線束調整遮断装置。
2. 前記切替手段がＸ線束を遮断する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段がＸ線を遮断し、前記切替手段がＸ線束を調整する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段の遮断板によりＸ線束を通過させるスリットは、常に前記Ｘ線束調整手段の調整板によりＸ線束を通過させるスリットより大きいことを特徴とする請求項１記載のＸ線束調整遮断装置。
3. 前記遮断切替板の長さは、前記調整切替板の長さ以上であることを特徴とする請求項１記載のＸ線束調整遮断装置。
4. 前記遮断切替板と前記調整切替板との交差角度は一定であることを特徴とする請求項３記載のＸ線束調整遮断装置。
5. 前記遮断切替板と前記調整切替板との交差角度は５０°〜１４０°であることを特徴とする請求項４記載のＸ線束調整遮断装置。
6. 調整板を備えるＸ線束調整手段と、遮断板を備えるＸ線遮断手段と、切替手段とを含み、Ｘ線束を調整遮断するＸ線束調整遮断装置であって、
   前記Ｘ線遮断手段は、前記Ｘ線束調整手段の上方に配置され、
   前記切替手段は、二つの遮断切替板と二つの調整切替板とを含み、前記二つの遮断切替板がそれぞれ前記二つの調整切替板と交差して設置されることにより、二つのクロスバーを構成し、
   前記二つの遮断切替板の両端は、それぞれ前記二つの遮断板の両端と接続されて、平行四辺形を構成し、前記二つの調整切替板の両端は、それぞれ二つの調整板の両端と接続されて、別の平行四辺形を構成することを特徴とするＸ線束調整遮断装置。
7. 前記切替手段がＸ線束を遮断する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段がＸ線を遮断し、前記切替手段がＸ線束を調整する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段の遮断板によりＸ線束を通過させるスリットは、常に前記Ｘ線束調整手段の調整板によりＸ線束を通過させるスリットより大きいことを特徴とする請求項６記載のＸ線束調整遮断装置。
8. 前記遮断切替板の長さは、前記調整切替板の長さ以上であることを特徴とする請求項６記載のＸ線束調整遮断装置。
9. 前記遮断切替板と前記調整切替板との交差角度は一定であることを特徴とする請求項６記載のＸ線束調整遮断装置。
10. Ｘ線を放射するＸ線放射手段と、Ｘ線を濾過する光学調整手段と、患者を載置する寝台、Ｘ線を検出し信号処理を行う検出手段とを含むＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    調整板を備えるＸ線束調整手段と、遮断板を備えるＸ線遮断手段と、切替手段とを含み、Ｘ線束を調整遮断するＸ線束調整遮断装置をさらに備え、
    前記Ｘ線束調整手段は、二つの調整板を備え、前記二つの調整板間のスリットを調整することにより、Ｘ線束の強度を調整し、
    前記Ｘ線遮断手段は、前記Ｘ線束調整手段の上方に配置され、二つの遮断板を備え、前記二つの遮断板間のスリットを０とすることにより、Ｘ線の通過を遮断し、
    前記切替手段は、二つの遮断切替板と二つの調整切替板とを含み、前記二つの遮断切替板がそれぞれ前記二つの調整切替板と交差して設置されることにより、二つのクロスバーを構成し、
    前記二つの遮断切替板の両端は、それぞれ前記二つの遮断板の両端と接続されて、平行四辺形を構成し、前記二つの調整切替板の両端は、それぞれ二つの調整板の両端と接続されて、別の平行四辺形を構成することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
11. 前記Ｘ線束調整遮断装置は、前記切替手段がＸ線束を遮断する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段がＸ線を遮断し、前記切替手段がＸ線束を調整する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段の遮断板によりＸ線束を通過させるスリットは、常に前記Ｘ線束調整手段の調整板によりＸ線束を通過させるスリットより大きいことを特徴とする請求項１０記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
12. Ｘ線を放射するＸ線放射手段と、Ｘ線を濾過する光学調整手段と、患者を載置する寝台、Ｘ線を検出し信号処理を行う検出手段とを含むＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    調整板を備えるＸ線束調整手段と、遮断板を備えるＸ線遮断手段と、切替手段とを含み、Ｘ線束を調整遮断するＸ線束調整遮断装置をさらに備え、
    前記Ｘ線遮断手段は、前記Ｘ線束調整手段の上方に配置され、
    前記切替手段は、二つの遮断切替板と二つの調整切替板とを含み、前記二つの遮断切替板がそれぞれ前記二つの調整切替板と交差して設置されることにより、二つのクロスバーを構成し、
    前記二つの遮断切替板の両端は、それぞれ前記二つの遮断板の両端と接続されて、平行四辺形を構成し、前記二つの調整切替板の両端は、それぞれ二つの調整板の両端と接続されて、別の平行四辺形を構成することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
13. 前記Ｘ線束調整遮断装置は、前記切替手段がＸ線束を遮断する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段がＸ線を遮断し、前記切替手段がＸ線束を調整する状態にある場合に、前記Ｘ線遮断手段の遮断板によりＸ線束を通過させるスリットは、常に前記Ｘ線束調整手段の調整板によりＸ線束を通過させるスリットより大きいことを特徴とする請求項１２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。

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