JP5850727B2

JP5850727B2 - Ｘ線撮影診断装置

Info

Publication number: JP5850727B2
Application number: JP2011266010A
Authority: JP
Inventors: 哲士西来路; 寿一北; 文仁能勢
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2031-12-05
Also published as: JP2013116274A

Description

この発明は、撮影方向を変化させながらＸ線撮影を行うＸ線撮影診断装置に関し、特にそのケーブル処理技術に関するものである。

従来のＸ線撮影診断装置では、Ｃ形アームの一端にＸ線発生部が配置され、他端にＸ線検出器が配置されている。Ｘ線検出器としては、イメージインテンシファイア（I.I.）が主に用いられているが、近年、コンパクトなフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）が用いられることもある。そして、Ｘ線発生部及びＸ線検出器には、配線を束ねたケーブルがそれぞれ接続されている。

このようなＸ線撮影診断装置では、Ｃ形アームは、旋回動作可能になっているとともに、その円周に沿ってスライド動作可能になっている。これにより、Ｘ線発生部及びＸ線検出器を被検者の体軸周りに回転させながら撮影することができ、被検者の診断部位を立体画像として観察することができる。このような回転撮影は、例えば循環器系疾患の検査、ＩＶＲ（Interventional Radiology）、及び整形外科での検査などの高度な診断に使用されている。

しかし、Ｃ形アームをスライド動作させるには、大きなストロークが必要になり、Ｘ線発生部及びＸ線検出器に配線されるケーブルの長さも長くなる。また、Ｘ線撮影診断装置を手術中の透視撮影に使用する場合、Ｃ形アームの内側に術者のワーキングスペースを確保する必要がある。このため、従来のＸ線撮影診断装置では、Ｃ形アームを旋回させた際にワーキングスペースにケーブルが入らないように、Ｃ形アームの動きに応じてケーブルを巻き取るケーブル巻取装置がＣ形アームの支持部に設けられている（例えば、特許文献１、２参照）。

また、回転撮影を行うためには、被検者の診断部位とアーム旋回センタとを幾何的に一致させるのが一般的であるが、Ｃ形アームの回転と同時にアーム全体の位置を駆動・制御することにより一致させることも可能である（例えば、特許文献３参照）。

特許第４６６６８５７号公報特開平７−２６５２８７号公報特開２００１−２０４７１８号公報

上記のような従来のケーブル巻取装置を有するＸ線撮影診断装置では、Ｃ形アームのスライド動作のストロークと同じ長さのケーブルを巻き取る必要があるため、Ｃ形アームのスライド動作のストロークが大きくなるとケーブル巻取装置が大型化し、装置全体も大型化する。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ケーブル巻取装置を小型化し、全体の小型化を図ることができるＸ線撮影診断装置を得ることを目的とする。

この発明に係るＸ線撮影診断装置は、アーム支持部と、円周に沿ってスライド動作可能にアーム支持部に支持されているＣ形アームと、Ｃ形アームに支持されているＸ線発生部と、Ｘ線発生部に対向してＣ形アームに支持されており、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｃ形アームに沿って配置されている少なくとも１本のケーブルと、アーム支持部に設けられており、かつケーブルを巻き取る巻取ドラムを有しており、Ｃ形アームのスライド動作に応じてケーブルの巻取・繰出を行うケーブル巻取装置とを備え、Ｃ形アームのスライド動作の途中で巻取ドラムの回転方向が反転される。

この発明のＸ線撮影診断装置は、Ｃ形アームのスライド動作の途中で巻取ドラムの回転方向が反転されるようになっているので、巻取ドラムへのケーブルの巻取量を少なくすることができ、これにより、ケーブル巻取装置を小型化し、Ｘ線撮影診断装置全体の小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１によるＸ線撮影診断装置を示す側面図である。図１のケーブル巻取装置によるケーブルの巻取・繰出動作を示す説明図である。図１のＸ線発生部への配線接続の一例を示す説明図である。図１のＣ形アーム及びケーブル巻取装置を右後方から見た斜視図である。図１のＣ形アーム及びケーブル巻取装置を左後方から見た斜視図である。図４の要部を矢印ＶＩに沿って見た側面図である。図５の要部を矢印ＶＩＩに沿って見た側面図である。図１のＸ線撮影診断装置を示すブロック図である。この発明の実施の形態２によるケーブル巻取装置の要部を示す側面図である。図９のケーブル巻取装置の要部を図９とは反対側から見た側面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＸ線撮影診断装置を示す側面図であり、ここでは手術中の透視撮影に使用される外科用Ｃアーム装置を示している。図において、装置本体１の下部には、複数の車輪２が設けられている。これにより、装置本体１は、移動可能になっている。装置本体１には、ほぼ半円形状のＣ形アーム３が、その駆動機構を介して支持されている。

Ｃ形アーム３の一端には、Ｘ線発生部４が支持されている。Ｃ形アーム３の他端には、Ｘ線検出器５が支持されている。Ｘ線検出器５は、Ｘ線発生部４に対向している。Ｘ線発生部４及びＸ線検出器５は、寝台６に載せられた被検体７を挟むように配置される。Ｘ線発生部４は、被検体７に対してＸ線を照射する。Ｘ線検出器５は、被検体７を透過したＸ線を検出する。

装置本体１の内部には、上下動機構部８が設けられている。上下動機構部８には、支柱９が垂直に支持されている。支柱９上には、左右・前後動機構部１０が支持されている。左右・前後動機構部１０には、支持軸１１が水平に支持されている。支持軸１１の一端には、アーム支持部としてのスライド機構部１２が支持されている。

支柱９は、上下動機構部８により上下動される（図中矢印Ａ方向）。これにより、Ｃ形アーム３の上下方向位置が調整される。支持軸１１は、左右・前後動機構部１０により前後動される（図中矢印Ｂ方向）。これにより、Ｃ形アーム３の前後方向位置が調整される。また、支持軸１１は、左右・前後動機構部１０により左右方向（図のＹ軸方向）へも移動される。これにより、Ｃ形アーム３の左右方向位置が調整される。

また、スライド機構部１２は、支持軸１１と同軸に設けられた軸を中心として回転可能となっている（図中矢印Ｃ方向）。これにより、Ｃ形アーム３は旋回動作される。Ｃ形アーム３は、スライド機構部１２により、その円周に沿ってスライド動作される（図中矢印Ｄ方向）。

Ｘ線検出器５には、電力供給及び信号送受信を行うための複数本の配線を束ねたケーブル１４が接続されている。Ｃ形アーム３の外周部には、ケーブル１４を収容するケーブル収容溝（図示せず）が設けられている。

スライド機構部１２には、Ｃ形アーム３のスライド動作に応じてケーブル１４の巻取・繰出を行うケーブル巻取装置１５が収容されている。ケーブル巻取装置１５は、ケーブル１４を巻き取る巻取ドラム１６を有している。巻取ドラム１６の回転方向は、Ｃ形アーム３のスライド動作の途中で反転される。

具体的には、Ｃ形アーム３がその円周に沿ってスライド動作される場合の巻取ドラム１６の回転方向は、Ｃ形アーム３のスライド動作の途中の所定の位置を通過する際に反転され、通過前とは逆方向となる。この例では、巻取ドラム１６が反転される位置は、Ｃ形アーム３のスライド動作のストロークの中心位置（中立位置）、即ち図１に示すようにＸ線検出器５がＸ線発生部４の真上にある位置である。

図２は図１のケーブル巻取装置１５によるケーブル１４の巻取・繰出動作を示す説明図である。ケーブル１４は、ケーブル巻取装置１５に出し入れされる巻取部分１４ａと、Ｃ形アーム３のスライド動作によらず常にＣ形アーム３に沿って固定されている固定部分１４ｂ（図では破線で示す）とを有している。

図２の（ａ）では、Ｃ形アーム３が図の時計方向に最大にスライド動作（回動）されている。この状態では、巻取部分１４ａのほぼ全体が巻取ドラム１６から繰り出されており、巻取部分１４ａはＣ形アーム３の固定部分１４ｂが設けられていない領域の外周に沿って配置されている。この状態から、Ｃ形アーム３が図の反時計方向へスライド動作されると、巻取ドラム１６が図の時計方向へ回転され、巻取部分１４ａが巻取ドラム１６に巻き取られる。

この後、図２の（ｂ）に示すように、Ｃ形アーム３が中立位置までスライド動作されると、巻取部分１４ａの全体が巻取ドラム１６に巻き取られる。そして、中立位置を過ぎてＣ形アーム３が図の反時計方向へさらにスライド動作されると、巻取ドラム１６の回転方向が反転されて図の反時計方向となる。これにより、巻取部分１４ａが再び巻取ドラム１６から繰り出される。

図２の（ｃ）では、Ｃ形アーム３が図の反時計方向に最大にスライド動作されている。この状態では、巻取部分１４ａのほぼ全体が巻取ドラム１６から繰り出されており、巻取部分１４ａはＣ形アーム３の固定部分１４ｂが設けられている領域の外周に沿って配置されている。この状態から、Ｃ形アーム３が図の時計方向へスライド動作される場合の動作は、上記の逆となる。

なお、図１では省略したが、Ｘ線発生部４に対する電力供給及び信号送受信は、上記のようなＸ線検出器５へのケーブル配置と同様のケーブル配置により行うことができる。この場合、Ｘ線検出器５に接続されたケーブル１４用のケーブル巻取装置１５とは別に、Ｘ線発生部４に接続されたケーブル用のケーブル巻取装置がスライド機構部１２に設けられる。

また、図３に示すように、ケーブル１４を、Ｘ線検出器５に接続された第１の固定部分１４ｂと、Ｘ線発生部４に接続された第２の固定部分１４ｃとに分岐してもよい。
さらに、Ｃ形アーム３に沿ってＸ線検出器５とＸ線発生部４との間に複数の配線を固定し、Ｘ線発生部４に対する電力供給及び信号送受信を、Ｘ線検出器５を経由して行ってもよい。また、Ｘ線検出器５に対する電力供給及び信号送受信を、Ｘ線発生部４を経由して行ってもよい。

次に、巻取ドラム１６の回転をＣ形アーム３の中立位置で反転させるための構造について説明する。図４は図１のＣ形アーム３及びケーブル巻取装置１５を右後方から見た斜視図、図５は図１のＣ形アーム３及びケーブル巻取装置１５を左後方から見た斜視図、図６は図４の要部を矢印ＶＩに沿って見た側面図、図７は図５の要部を矢印ＶＩＩに沿って見た側面図である。

Ｃ形アーム３の外周面（背面）には、樹脂製の第１及び第２のラック１７，１８が取り付けられている。第１のラック１７は、Ｃ形アーム３の中間部から一端（Ｘ線発生部４側端部）に渡って連続して設けられている。第２のラック１８は、Ｃ形アーム３の中間部から他端（Ｘ線検出器５側端部）に渡って連続して設けられている。また、第１及び第２のラック１７，１８は、Ｃ形アーム３の幅方向に互いにずらして配置されている。即ち、ケーブル１４はＣ形アーム３の幅方向の中央に配置され、第１及び第２のラック１７，１８はケーブル１４の左右に振り分けて配置されている。

ケーブル巻取装置１５には、第１のラック１７と噛み合う第１のピニオン１９と、第２のラック１８と噛み合う第２のピニオン２０とが設けられている。第１のピニオン１９と第２のピニオン２０とは、同軸に配置され互いに独立して回転可能である。

第１のピニオン１９には、第１の小径プーリ２１が設けられている。第１の小径プーリ２１は、第１のピニオン１９と同軸に配置され、第１のピニオン１９と一体に回転される。第２のピニオン２０には、第１の小径プーリ２１と同径の第２の小径プーリ２２が設けられている。第２の小径プーリ２２は、第２のピニオン２０と同軸に配置され、第２のピニオン２０と一体に回転される。

巻取ドラム１６の一方の側面には、第１の小径プーリ２１よりも大径の第１の大径プーリ２３が設けられている。第１の大径プーリ２３は、巻取ドラム１６と同軸に配置され、巻取ドラム１６と一体に回転される。巻取ドラム１６の他方の側面には、第１の大径プーリ２３と同径の第２の大径プーリ２４が設けられている。第２の大径プーリ２４は、巻取ドラム１６と同軸に配置され、巻取ドラム１６と一体に回転される。

第１の小径プーリ２１と第１の大径プーリ２３との間には、ループ状の第１のベルト２５が巻き掛けられている。これにより、第１の小径プーリ２１の回転が第１の大径プーリ２３に伝達され、第１の大径プーリ２３が第１の小径プーリ２１と同方向へ回転される。

第２の小径プーリ２２と第２の大径プーリ２４との間には、ループ状の第２のベルト２６が８の字状にクロスして巻き掛けられている。これにより、第２の小径プーリ２２の回転が第２の大径プーリ２４に伝達され、第２の大径プーリ２４が第１の小径プーリ２１とは反対方向へ回転される。

Ｃ形アーム３の中立位置よりもＸ線発生部４側がピニオン１９，２０に対向しているときには、第１のピニオン１９が第１のラック１７と噛み合っているため、Ｃ形アーム３のスライド動作により第１のピニオン１９及び第１の小径プーリ２１が回転され、巻取ドラム１６がＣ形アーム３とは逆方向へ回転される。このとき、第２のピニオン２０は、巻取ドラム１６の回転に従動して回転するが、第２のラック１８と噛み合っていないため空転する。

また、Ｃ形アーム３の中立位置よりもＸ線検出器５側がピニオン１９，２０に対向しているときには、第２のピニオン２０が第２のラック１８と噛み合っているため、Ｃ形アーム３のスライド動作により第２のピニオン２０及び第２の小径プーリ２２が回転され、巻取ドラム１６がＣ形アーム３と同方向へ回転される。このとき、第１のピニオン１９は、巻取ドラム１６の回転に従動して回転するが、第１のラック１７と噛み合っていないため空転する。

実施の形態１の第１の伝達機構２７は、第１のラック１７、第１のピニオン１９、第１の小径プーリ２１、第１の大径プーリ２３及び第１のベルト２５を有している。また、第１の伝達機構２７は、Ｃ形アーム３のスライド動作のストロークの中間から一端側でＣ形アーム３がスライド動作しているときに、Ｃ形アーム３の動作を巻取ドラム１６に伝達して巻取ドラム１６を回転させる。

実施の形態１の第２の伝達機構２８は、第２のラック１８、第２のピニオン２０、第２の小径プーリ２２、第２の大径プーリ２４及び第２のベルト２６を有している。また、第２の伝達機構２８は、Ｃ形アーム３のスライド動作のストロークの中間から他端側でＣ形アーム３がスライド動作しているときに、Ｃ形アーム３の動作を巻取ドラム１６に伝達して巻取ドラム１６を回転させる。さらに、Ｃ形アーム３の同じ方向へのスライド動作に対して、第１及び第２の伝達機構２７，２８は巻取ドラム１６を反対方向に回転させる。

このようなＸ線撮影診断装置では、Ｃ形アーム３のスライド動作の途中で巻取ドラム１６の回転方向が反転されるようになっているので、巻取ドラム１６へのケーブル１４の巻取量を少なくすることができる。これにより、ケーブル巻取装置１５を小型化し、Ｘ線撮影診断装置全体の小型化を図ることができる。

即ち、従来は、Ｃ形アームが一方向へスライド動作している間はケーブルを巻き取るだけであり、他方向へスライド動作している間はケーブルを繰り出すだけであるため、最大でＣ形アームのスライド動作のストロークと同じ量のケーブルを巻き取る必要があった。しかし、本実施の形態では、Ｃ形アーム３のスライド動作の中間位置で巻取ドラム１６の回転方向を逆転させるため、ケーブル１４の巻取長さが最大でもストロークの半分で済み、これによりケーブル巻取装置１５を小型化することができる。

また、第１及び第２の伝達機構２７，２８により、異なる領域でのＣ形アーム３のスライド動作を巻取ドラム１６に機械的に伝達して巻取ドラム１６を回転させるとともに、第１の伝達機構２７と第２の伝達機構２８とで巻取ドラム１６を反対方向に回転させるので、簡単な構成で、より確実に巻取ドラム１６を反転させることができる。

ここで、図８は図１のＸ線撮影診断装置を示すブロック図である。Ｘ線発生部４は、Ｘ線発生装置３１、Ｘ線管装置３２及び絞り装置３３を有している。Ｘ線検出器５としては、ＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）が用いられている。

装置本体１には、撮影装置操作器３４、画像処理装置３５、画像表示装置３６及び制御部３７が設けられている。Ｘ線発生部４は、撮影装置操作器３４により操作される。Ｘ線検出器５からの検出信号は、画像処理装置３５に送られて画像処理される。画像処理された信号は、画像表示装置３６に送られ、撮影部位の画像がモニタに表示される。制御部３７は、Ｘ線の出力やアーム動作を制御する。

なお、撮影装置操作器３４、画像処理装置３５及び画像表示装置３６等は、装置本体１とは別体のユニットに設置してもよい。

実施の形態２．
次に、図９はこの発明の実施の形態２によるケーブル巻取装置の要部を示す側面図、図１０は図９のケーブル巻取装置の要部を図９とは反対側から見た側面図である。この例では、実施の形態１の第１のラック１７、第２のラック１８、第１のピニオン１９及び第２のピニオン２０の代わりに、第１の部分歯付きベルト４１、第２の部分歯付きベルト４２、第１の歯付きプーリ４３及び第２の歯付きプーリ４４がそれぞれ用いられている。

第１及び第２の歯付きベルト４１，４２は、Ｃ形アーム３のスライド動作に伴って移動される。また、第１の歯付きベルト４１の歯は、実施の形態１の第１のラック１７に対応する範囲のみに設けられており、残りの部分には歯が設けられていない。第２の歯付きベルト４２の歯は、実施の形態１の第２のラック１８に対応する範囲のみに設けられており、残りの部分には歯が設けられていない。

第１の歯付きベルト４１は、第１の歯付きプーリ４３に巻き掛けられている。第１の歯付きベルト４１の第１の歯付きプーリ４３への巻き付け角度は、一対のローラ４５により増大されている。第２の歯付きベルト４２は、第２の歯付きプーリ４４に巻き掛けられている。第２の歯付きベルト４２の第２の歯付きプーリ４４への巻き付け角度は、一対のローラ４５により増大されている。

実施の形態２の第１の伝達機構は、第１の歯付きベルト４１、第１の歯付きプーリ４３、第１の小径プーリ２１、第１の大径プーリ２３及び第１のベルト２５を有している。また、実施の形態２の第２の伝達機構は、第２の歯付きベルト４２、第２の歯付きプーリ４４、第２の小径プーリ２２、第２の大径プーリ２４及び第２のベルト２６を有している。但し、回転方向が逆になるので、第１のベルト２５はクロスにかけ、第２のベルト２６はストレートにかける必要がある。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような構成によっても、Ｃ形アーム３のスライド動作の途中で巻取ドラム１６の回転方向が反転されるようになっているので、巻取ドラム１６へのケーブル１４の巻取量を少なくすることができる。これにより、ケーブル巻取装置１５を小型化し、Ｘ線撮影診断装置全体の小型化を図ることができる。

なお、上記の例では、Ｃ形アーム３のスライド動作を機械的に伝達して巻取ドラム１６を回転させたが、Ｃ形アーム３のスライド動作をエンコーダ等のセンサにより検出し、その検出信号に応じて巻取ドラム１６をモータで回転させてもよい。
また、ケーブル１４を複数層に巻き重ねる場合、巻取径が変化するので、巻取径に応じて巻取ドラム１６の回転速度を変化させるのが好適である。これに対して、巻取径が変化しないように、巻取ドラム１６に対して螺旋状にケーブル１４を巻き取る方法もある。
さらに、巻取ドラム１６の回転方向を反転させる位置は、必ずしもＣ形アーム３のストロークの中心位置に限定されるものではなく、中心位置から一端側又は他端側にずらしてもよい。この場合も、巻取ドラム１６を反転させない場合よりはケーブル巻取装置の小型化を図ることができる。

３Ｃ形アーム、４Ｘ線発生部、５Ｘ線検出器、１２スライド機構部（アーム支持部）、１５ケーブル巻取装置、１６巻取ドラム、２７第１の伝達機構、２８第２の伝達機構。

Claims

アーム支持部と、
円周に沿ってスライド動作可能に前記アーム支持部に支持されているＣ形アームと、
前記Ｃ形アームに支持されているＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部に対向して前記Ｃ形アームに支持されており、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｃ形アームに沿って配置されている少なくとも１本のケーブルと、
前記アーム支持部に設けられており、かつ前記ケーブルを巻き取る巻取ドラムを有しており、前記Ｃ形アームのスライド動作に応じて前記ケーブルの巻取・繰出を行うケーブル巻取装置と
を備え、
前記Ｃ形アームの同じ方向へのスライド動作の途中で前記巻取ドラムの回転方向が反転されることを特徴とするＸ線撮影診断装置。
前記Ｃ形アームのスライド動作のストロークの所定位置から一端側で前記Ｃ形アームがスライド動作しているときに、前記Ｃ形アームの動作を前記巻取ドラムに伝達して前記巻取ドラムを回転させる第１の伝達機構と、
前記Ｃ形アームのスライド動作のストロークの前記所定位置から他端側で前記Ｃ形アームがスライド動作しているときに、前記Ｃ形アームの動作を前記巻取ドラムに伝達して前記巻取ドラムを回転させる第２の伝達機構と
を備え、前記Ｃ形アームの同じ方向へのスライド動作に対して、前記第１及び第２の伝達機構は前記巻取ドラムを反対方向に回転させることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影診断装置。