JP6469336B2

JP6469336B2 - Ｘ線診断装置、及びｘ線診断装置の制御方法

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Publication number: JP6469336B2
Application number: JP2013024897A
Authority: JP
Inventors: 剛小嶋
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2019-02-13
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Description

本発明の実施形態は、例えばＣアーム等のアームを有するＸ線診断装置、及びＸ線診断装置の制御方法に関する。

Ｘ線診断装置やＭＲＩ装置、あるいはＸ線ＣＴ装置などを用いた医用画像診断技術は、コンピュータ技術の発展に伴って急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。

Ｘ線診断は、近年ではカテーテル手技の発展に伴い循環器分野を中心に進歩を遂げている。例えば循環器診断用のＸ線画像診断装置は、通常、Ｘ線発生部、Ｘ線検出部、及びＸ線発生部及びＸ線検出部を支持するＣアーム等の撮影ユニットを移動し、天板上に載置された被検体に対して最適な角度からの撮影を可能にしている。また、Ｘ線検出部を被検体の撮影部位の近傍に移動して最適な位置からの撮影を可能にしている。

このように、撮影ユニットを被検体の近くで移動させるため、撮影ユニットが被検体に接触等する恐れがある。このような問題を避けるために、移動する部分の速度、駆動手段への電流及び／又は電力、移動する部分の位置等の検出により、撮影ユニットが天板や患者等と接触等したときに、移動部の動作を阻止して、接触等による損害又は損傷を避ける方法が知られている。

また、例えば特許文献１に開示されている技術によれば、天板上に載置された被検体について複数の角度からのＸ線透視等で取得した三次元画像データを用いて、当該被検体の外形の寸法を算出し、該算出した寸法に基づいて当該被検体の外形に応じた干渉回避領域を設定する。そして、この設定した干渉回避領域内に撮影ユニットが入ったときに、その撮影ユニットの移動速度を減速させる。

上述したような従来の干渉制御においては、Ｘ線診断装置のうち干渉（接触）しやすい部位（着目部位）に干渉ポイントを設置し、各可動軸の位置（角度や距離）を考慮してそれら干渉ポイントの三次元的位置（Ｘ−Ｙ−Ｚ系の座標）を算出し、それら干渉ポイントと、干渉（接触）の対象物（例えば静止物や動体）との空間距離を算出する。そして、実際に干渉（接触）が生じる前に、その旨を示す警告音・警告表示を行うと共に、該当する軸動作を減速／停止させる。

特開２００８−１４８８６６号公報

従来の干渉制御においては、各干渉ポイントの座標の算出処理、及び、対象物との距離の算出処理は、当該Ｘ線診断装置のファームウェアの処理ループ毎に行われている。従って、或る時刻における干渉ポイントと対象物との空間距離を所定の閾値と比較判定し、その結果に基づいて干渉動作を制御している。干渉ポイントの空間座標は、制御処理中における最新の各可動軸の位置情報及び角度情報に基いて、処理ループが実行される毎に生成されて更新される。

このような従来の干渉制御では、干渉ポイントの移動方向（可動軸の動作方向）や移動速度（可動軸の動作速度）を鑑みての制御ではない為、複数の可動軸が同時に動作する際の加速度合や、平行に動作する際の非干渉(すれ違うが接触等はしないこと)を検出することができない。従って、従来の干渉制御では、各可動軸の動作速度及び動作方向を加味したより精密な干渉動作を抑制することが困難である。

本発明は前記の事情に鑑みて為されたものであり、干渉制御を行うＸ線診断装置及びＸ線診断装置の制御方法であって、各可動軸の動作方向及び動作速度を考慮した適切な干渉制御を実現したＸ線診断装置、及びＸ線診断装置の制御方法を提供することを目的とする。

一実施形態に係るＸ線診断装置は、
天板を移動可能に保持する天板駆動機構を備える寝台と、
前記天板上に載置された被検体にＸ線を照射するＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部に対向して配置され、前記Ｘ線発生部によって照射されたＸ線を検出してＸ線投影データを生成するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出部とを移動可能に保持する保持部駆動機構を備える保持部と、
を具備し、少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及び前記Ｘ線検出部の外形部位に着目ポイントを設定し、設定された着目ポイントに係る干渉制御を行うＸ線診断装置であって、
前記着目ポイントの空間座標を算出する座標算出部と、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つを移動するための指示をする移動指示部と、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つが前記移動指示部の指示に基づいて移動された場合、前記着目ポイントが移動によって到達すると予測される空間座標を示す到達予測座標を算出する推測部と、
前記算出された到達予測座標と干渉対象物との間の距離に応じて、前記天板駆動機構及び前記保持部駆動機構を制御する干渉制御部と、
を具備し、
前記推測部は、前記着目ポイントの空間座標の移動速度および移動方向に基づいて、前記着目ポイントの空間座標の到達予測座標を算出することを特徴とする。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の外観図である。図２は、本一実施形態に係るＸ線診断装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。図３は、寝台・保持装置制御部による処理の流れを示す図である。図４は、寝台・保持装置制御部による干渉制御に係る処理のフローチャートを示す図である。図５は、本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の干渉制御の処理を模式的に示す図である。図６は、本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の干渉制御の処理を模式的に示す図である。図７は、本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の干渉制御の処理を模式的に示す図である。図８は、本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の干渉制御の処理を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置及びＸ線診断装置の制御方法について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の外観図である。

図１に示すように、床旋回アーム５４の一方端においては、床面５９に対して略鉛直な支柱回転軸Ｚ１まわりに（両矢印ｃ方向に）回転自在にスタンド５３が支持されている。

このスタンド５３には、床面５９に対して略水平なアーム主回転軸Ｚ２まわりに（両矢印ｂ方向に）回転自在に、アームホルダ５２が支持されている。

アームホルダ５２には、アーム主回転軸Ｚ２に対して直交し且つ床面５９に対して略水平なアームスライド軸Ｚ３まわりに（両矢印ａ方向に）スライド回転自在に、Ｃアーム５１が支持されている。

上述したように、Ｃアーム５１は、床旋回アーム５４とスタンド５３とアームホルダ５２とを備える保持装置本体５によって、支柱回転軸Ｚ１，アーム主回転軸Ｚ２、及びアームスライド軸Ｚ３まわりに回転可能に保持されている。

前記支柱回転軸Ｚ１，前記アーム主回転軸Ｚ２、及び前記アームスライド軸Ｚ３は、被検体１５０の診断対象部位に対する位置決めに際して重要な要素である“臨床上の角度方向である臨床角（ＬＡＯ／ＲＡＯ，ＣＲＡ／ＣＡＵ）”の各値を支配的に決定する動作軸である。

そして、支柱回転軸Ｚ１まわりの動作が固定（回転角度が固定）状態の際に、アーム主回転軸Ｚ２まわりの動作と、アームスライド軸Ｚ３まわりの動作とによって、所望の臨床角（ＬＡＯ／ＲＡＯ，ＣＲＡ／ＣＡＵ）を設定・維持する同調動作は、“臨床角制御動作”と称されている。

この臨床角制御動作によれば、保持装置本体５が被検体１５０に対して如何なる角度から挿入されていようが、所望の臨床角（ＬＡＯ／ＲＡＯ，ＣＲＡ／ＣＡＵ）を実現するように、被検体１５０の体軸方向・体軸直交軸方向へ、Ｃアーム５１を動作させることができる。

Ｃアーム５１の一方端にはＸ線発生部１が搭載され、Ｃアーム５１の他方端には、典型的には、二次元状に配列された複数のＸ線検出半導体素子を有するＸ線検出部（フラットパネルデテクタ（ＦＰＤ）と通称される）２が搭載されている。

Ｘ線発生部１は、Ｘ線管と、Ｘ線照射野を矩形／円形等の任意の形状に成形するＸ線絞り機構と、を有する。Ｘ線絞り機構は、Ｘ線管のＸ線焦点とＸ線検出部２の検出面中心を結ぶ撮影軸ＳＡ回りに軸回転自在に支持される。同様に、Ｘ線検出部２は、撮影軸ＳＡ回りに軸回転自在に支持される。

なお、Ｘ線絞り機構がＸ線照射野を円形に成形するとき、画像を正立させるために、Ｘ線絞り機構をＸ線検出部２と共に撮影軸ＳＡ回りに軸回転する必要は必ずしもない。

Ｘ線発生部１のＸ線焦点と、Ｘ線検出部２の検出面中心とを通る撮影軸ＳＡは、アーム主回転軸Ｚ２と、アームスライド軸Ｚ３とに一点で交差するように、設計されている。

当然ながら、当該交点の絶対座標（撮影室座標系上の位置）は、Ｃアーム５１がアーム主回転軸Ｚ２まわりに回転しようと、Ｃアーム５１がアームスライド軸Ｚ３まわりに回転しようと、スタンド５３が支柱回転軸Ｚ１まわりに回転しない限りにおいては変位しないものであり、一般的には、アイソセンタＩＳと呼ばれている。

撮影時には、図１に示すように被検体１５０の体軸が基準線ＢＬに略一致するように、被検体１５０は天板１７上に設置される。また、基準線ＢＬは、天板１７の中心線に略一致する。天板１７は、基準線ＢＬと平行な長手方向に沿った方向、及び該長手方向に垂直な方向に移動可能に寝台１８に設けられている。また、天板１７は、床面５９に対して垂直な方向（上下方向）に移動可能に寝台１８に設けられている。すなわち、寝台１８は、天板１７を上述の方向に駆動する為の天板駆動機構（動作軸）を備えている。

ここで、上述した保持装置本体５及び天板１７の動作に係る各動作軸は、電動／手動により個別に操作可能に構成されており、本一実施形態に係るＸ線診断装置は、各動作軸の現在位置を示すデータ（位置センサデータと称する）を生成する位置センサを備えている。

ところで、Ｘ線診断装置の外観形状を反映する部位（特に干渉（例えば接触等）しやすい部位）には、図１に示すように着目ポイントたる干渉ポイントＰを設定する。干渉ポイントＰの設定個数については、多く設定するほどより精密な干渉制御が可能となるが、後述する寝台・保持装置制御部５Ｃの処理能力に応じた設定個数とすることが好ましい。

図２は、本一実施形態に係るＸ線診断装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。本一実施形態に係るＸ線診断装置は、画像処理等を行う処理装置１０を具備する。この処理装置１０は、Ｘ線発生部１、Ｘ線検出部２、及び保持装置本体５の駆動制御を行う寝台・保持装置制御部５Ｃと、当該Ｘ線診断装置の操作コンソール９とに対して、ネットワークを介して通信可能に接続されている。

前記処理装置１０は、制御処理部１１と、ネットワークインターフェイス１２と、イメージインターフェイス１３と、モニタ出力部１４と、を有する。

前記制御処理部１１は、当該Ｘ線診断装置によって収集された医用画像データの画像処理・表示処理を統括的に制御する。

前記ネットワークインターフェイス１２は、Ｘ線発生部１、寝台・保持装置制御部５Ｃ、及び操作コンソール９を通信可能に接続する為のインターフェイスである。

前記イメージインターフェイス１３は、Ｘ線検出部２によって収集されたデータを入力する為のインターフェイスである。

前記モニタ出力部１４は、検査室モニタ１０１及び操作室モニタ１０３に所定の医用画像データを出力する為のインターフェイスである。

前記Ｘ線発生部１は、Ｘ線管（不図示）とＸ線絞り機構１−１とを備えている。前記Ｘ線管は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧により加速してタングステン陽極に接触等させＸ線を発生する。前記Ｘ線絞り機構１−１は、所望の撮影対象部位のみにＸ線を照射する為のＸ線照射範囲の制限手段であり、被検体Ｐに対する被曝線量の低減及び画質向上を目的として設けられている。

前記Ｘ線検出部２は、平面検出器（ＦＰＤ）と、ゲートドライバと、投影データ生成部と、を備えている。前記ＦＰＤは、被検体Ｐの関心領域を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する。このＦＰＤには、Ｘ線を検出する微小な検出素子が列方向及びライン方向に２次元的に配列されて構成されている。前記検出素子は、それぞれ、Ｘ線を感知し入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する光電膜と、この光電膜に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサと、電荷蓄積コンデンサに蓄積された電荷を所定のタイミングで読み出すＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、を備えている。

前記操作コンソール９は、ユーザによる操作に応じて操作信号（動作要求）を生成し、ネットワークを経由して寝台・保持装置制御部５Ｃに送信する。この操作コンソール９からの操作信号（動作要求）は、寝台・保持装置制御部５Ｃが実行するプログラムによって、当該Ｘ線診断装置の各動作軸モータの駆動信号に変換処理され、単純な個別機械角軸動作乃至複雑な多軸同調動作を実行・制御する。

前記検査室モニタ１０１及び前記操作室モニタ１０３は、処理装置１０のモニタ出力部１４から出力された医用画像データを表示するモニタである。

前記寝台・保持装置制御部５Ｃは、通常の臨床角制御や臨床角補正制御等の他、本一実施形態に係るＸ線診断装置に特有の干渉制御を実行する処理プロセッサである。すなわち、この寝台・保持装置制御部５Ｃは、Ｃアーム５１、アームホルダ５２、及びスタンド５３を駆動して、臨床角の設定・維持に係る制御及び干渉制御を行う。

ところで、上述したＸ線診断装置の各動作軸は、電動／手動により個別に操作することが可能である為、それらの可動範囲内において、例えば、床面５９と、壁面（不図示）と、Ｘ線検出部２と、Ｘ線発生部１と、天板１７と、スタンド５３と、被検体１５０との間で干渉が発生する可能性がある。また、それらの間以外の部材間でも同様に干渉が発生する可能性はある。そのような干渉を防ぐ為に、本一実施形態に係るＸ線診断装置では、例えば下記のような干渉制御を行う。

すなわち、本一実施形態に係るＸ線診断装置では、各干渉ポイントの空間座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ系の三次元座標）を算出して時系列で保持していき（座標データ群を生成・保持し）、現時点までの所定期間（例えば、数百ｍｓ前の時点から現時点まで）に算出した空間座標を考慮に入れたベクトルデータを算出し、該ベクトルデータに基づいた干渉制御を行う。

つまり、本一実施形態に係るＸ線診断装置では、従来の技術では静的なデータとして扱っている干渉ポイントに係るデータを、過去の空間座標を利用して算出した移動速度及び移動方向を加味した動的なデータ（ベクトルデータ）として扱い、該ベクトルデータに基づいて効率的な干渉制御を行う。

以下、図３乃至図５を参照して、本一実施形態に係るＸ線診断装置による干渉制御について詳細に説明する。図３は、寝台・保持装置制御部５Ｃによる処理の流れ（制御ループ）を示す図である。

まず、当該Ｘ線診断装置の電源が投入されると、寝台・保持装置制御部５Ｃは初期化処理を行う（初期化ステップ；ステップＳ１）。すなわち、寝台・保持装置制御部５Ｃは、図５に示すＸ線診断装置における各デバイス間のネットワークを初期化し、当該ネットワーク経由で各デバイスに係る情報を取得する。

この初期化ステップにおいて、寝台・保持装置制御部５Ｃは、各干渉ポイントについて初期設定時点での現在位置の空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し、その後、当該制御ループを回していきながら各動作軸の位置の変化を加味して空間座標を算出する（干渉ポイントの動きを追跡していく）。ここで、空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、各動作軸の現在位置を複合的に反映させて成る、原点(０，０，０)からの位置データを示している。なお、空間座標の原点としては、例えば寝台１８の中心の床面を原点（０，０，０）とすればよい。寝台・保持装置制御部５Ｃは、干渉ポイントの空間座標を算出する座標算出部として機能する。

続いて、寝台・保持装置制御部５Ｃは、所定のファームウェアを読み込むと共に操作コンソール９によって生成された操作信号を入力し、各可動軸の現在位置を示す位置センサデータを入力する（入力ステップ；ステップＳ２）。このステップＳ２において、寝台・保持装置制御部５Ｃは、上述の各動作軸に備えられた位置センサによって生成された位置センサデータに基づいて、各動作軸の移動方向及び移動速度を算出する。すなわち、ステップＳ２は、いわゆる動作モード解析、スイッチ入力解析、及び位置センサ入力解析を実行するステップである。

そして、寝台・保持装置制御部５Ｃは、前記ステップＳ２における処理結果に基づいてモード設定を行って当該モードに係る制御を実行すると共に、図４に示すフローチャートに記載の本一実施形態に係るＸ線診断装置に特有の干渉制御を行う（制御ステップ；ステップＳ３）。以下、この干渉制御について、図４を参照して説明する。図４は、寝台・保持装置制御部５Ｃによる干渉制御に係る処理のフローチャートを示す図である。

すなわち、寝台・保持装置制御部５Ｃは、ステップＳ２で取得した各動作軸の現在位置を示す位置センサデータ等に基づいて干渉ポイントの座標変換を実施し、現時点における干渉ポイントの空間座標を生成し、例えばメモリ等の記録部５ｍに記録する（ステップＳ３１）。当該制御ループにおける処理を繰り返し実行していく中で、ステップＳ３１の処理を経る毎に、前記記録部５ｍには干渉ポイントの空間座標が時系列で蓄積されていき、干渉ポイントに係る座標データ群が生成される。すなわち、記録部５ｍは、過去の時点で記録された干渉ポイントの空間座標を時系列で保持する。

続いて、寝台・保持装置制御部５Ｃは、記録部５ｍに記録された座標データ群（時系列で保存された過去の時点における干渉ポイントの空間座標を示すデータ）を利用して、干渉ポイントの移動方向を示す方向データ及び移動量を示す移動量データを生成する（ステップＳ３２）。

そして、このステップＳ３２で生成した方向データと移動量データとに基づいて、寝台・保持装置制御部５Ｃは、現時点の干渉ポイントの空間座標をベクトル化（ベクトルデータを生成）する（ステップＳ３３）。

例えば、寝台・保持装置制御部５Ｃは、今回の制御ループにおけるステップＳ３１で算出した空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、前回の制御ループにおけるステップＳ３１で算出した空間座標（Ｘ^１，Ｙ^１，Ｚ^１）との差分から、当該干渉ポイントの移動方向と移動量とを算出する。

ここで、例えば過去n回分の制御ループにおける処理結果を利用できる場合、それら空間座標（Ｘ^ｎ，Ｙ^ｎ，Ｚ^ｎ）を利用することにより、現在の干渉ポイントにおける干渉制御に係る判断の精度を、より向上させることができる。なお、前記ｎの値については、寝台・保持装置制御部５Ｃの処理リソースと処理速度とを鑑みて許容される範囲内で最適値を設定すればよい。

さらに、寝台・保持装置制御部５Ｃは、ステップＳ３３で生成したベクトルデータに基づいて、当該干渉ポイントの到達座標を予測する（ステップＳ３４）。換言すれば、寝台・保持装置制御部５Ｃは、ステップＳ３４において、干渉ポイントが次回処理時点で位置すると推測される空間座標（到達予測座標と略称する）を、座標データ群（過去の空間座標）に基づいて算出する。寝台・保持装置制御部５Ｃは、前記記録部５ｍに時系列で記録された空間座標に基づいて、干渉ポイントが移動によって到達すると予測される空間座標を示す到達予測座標を算出する推測部として機能する。

そして、寝台・保持装置制御部５Ｃは、ステップＳ３４で算出した到達予測座標に基づいて、干渉制御の処理内容を決定する（ステップＳ３５）。その後、図３に示すステップＳ４へ移行する。なお、具体的な干渉制御の処理・作用については後に詳述する。

ステップＳ３（図４に示すステップＳ３１乃至ステップＳ３５）における処理の後、寝台・保持装置制御部５Ｃが出力する動作指令・表示出力等の制御信号によって、当該Ｘ線診断装置の各デバイスが駆動される（出力ステップ；ステップＳ４）。すなわち、このステップＳ４において実行される干渉制御としては、ステップＳ３５において決定された処理内容の干渉制御が実行される。すなわち、寝台・保持装置制御部５Ｃは、前記到達予測座標に基づいて、上述の各動作軸（天板１７各部を駆動する為の機構、及び、保持装置本体５各部を駆動する為の機構）を制御する干渉制御部として機能する。

ところで、ステップＳ４における処理を終えると、再び前記ステップＳ２へ移行する。

以下、本一実施形態に係るＸ線診断装置に特有の干渉制御の処理について詳細に説明する。図５乃至図８は、本一実施形態に係るＸ線診断装置に特有の干渉制御の処理を模式的に示す図である。図５乃至図８において符号２００を付されているのは、干渉ポイントＰに対する干渉対象物である。また、符号Ｖが付されている矢印は、干渉ポイントＰの移動方向を示している。

ここで、図６及び図８に示す“干渉ポイントＰ−ｎ（ｎ＝１，２，３，４）”は、ｎ回前の前記制御ループ実行時における干渉ポイントの位置を示している。図６及び図８における“干渉ポイントＰ＋１”は、到達予測座標（本例では次回の制御ループ実行時の座標）の位置を示している。

また、図５乃至図８において両矢印４００で示されている距離は、干渉制御を実行する際の閾値となる閾値距離である。すなわち、干渉ポイントＰ＋１と干渉対象物２００との間の距離が、閾値距離４００以下になると、寝台・保持装置制御部５Ｃは、当該干渉ポイントＰが設置されている部材（例えばＣアーム５１、アームホルダ５２、スタンド５３、及び天板１７等）の移動を停止／減速させるよう制御する。

ここで、干渉制御のその他の例としては、例えば、上述した停止／減速を行うと共に（又は行う代わりに）、操作コンソール９が備える表示部（不図示）への警告メッセージの表示やスピーカ部（不図示）による警告音鳴動等の処理を挙げることができる。

なお、この閾値距離４００は、各干渉ポイントＰ及び各干渉対象物２００について、それぞれ必要とされる適切な値に設計され、予め不図示のメモリ等に記録されている。

図５に示す例では干渉ポイントＰが干渉対象物２００に向かって直進移動し、次回の制御ループにおける処理の実行時には、図６に示すように干渉対象物２００と到達予測座標（図６に示す干渉ポイントＰ＋１）との距離が、閾値距離４００未満の距離となる。このような場合、寝台・保持装置制御部５Ｃは、当該干渉ポイントＰの移動を停止／減速させるよう制御する。すなわち、当該干渉ポイントＰが設置されている部材（例えばＣアーム５１、アームホルダ５２、スタンド５３、及び天板１７等）の移動を停止／減速させるよう制御する。

なお、上述した移動の停止／減速を行うと共に（又は行う代わりに）、操作コンソール９が備える表示部（不図示）への警告メッセージの表示やスピーカ部（不図示）による警告音鳴動等の処理を行っても勿論よい。

他方、従来の干渉制御によれば、図５及び図６に示す例では、各干渉ポイントの空間座標が静的に生成されていることから、干渉ポイントＰと干渉対象物２００との距離が“現実に”閾値距離４００未満の値となるまでは、何ら干渉制御が行われない。従って、従来の干渉制御では、干渉ポイントＰの移動速度が想定以上に早く、即時に停止／減速等の干渉制御を開始しなければ干渉ポイントＰと干渉対象物２００とが接触等してしまうような状況である場合には手遅れとなる（接触等してしまう）可能性がある。

本一実施形態に係るＸ線診断装置では、過去の干渉ポイントの空間座標が時系列に保持された座標データ群を利用して、次回の制御ループにおける処理の実行時の干渉ポイントＰ＋１の位置（到達予測座標）を算出し、この到達予測座標と干渉対象物２００との位置関係に基づいて干渉制御の判断を行う。従って、干渉制御を適切な時点で開始することが可能となる（干渉制御の開始時点の遅れに起因する接触等を防ぐことができる）。

図７に示す例では、干渉ポイントＰと干渉対象物２００との距離が、閾値距離４００未満であるものの、干渉ポイントＰは干渉対象物２００から離れる方向に移動している。そして、次回の制御ループにおける処理の実行時には、図８に示すように到達予測座標（干渉ポイントＰ＋１）と干渉対象物２００との間の距離は、閾値距離４００以上の距離となると推測されている。

このような場合、寝台・保持装置制御部５Ｃは、当該干渉ポイントＰの移動について何ら干渉制御を行わない（干渉ポイントＰの移動を停止／減速させるような制御を行わない）。すなわち、当該干渉ポイントＰが設置されている部材（例えばＣアーム５１、アームホルダ５２、スタンド５３、及び天板１７等）の移動について何ら干渉制御を行わない（それら部材の停止／減速処理や警告音発生処理等を行わない）。

一方、従来の干渉制御によれば、図７及び図８に示す例のように少なくとも１つの干渉ポイントと干渉対象物２００との距離が閾値距離４００未満であれば、干渉制御が行われてしまう。つまり、干渉ポイントの移動方向を鑑みれば、干渉ポイントＰと干渉対象物２００との接触等は有り得ないのにも関わらず干渉制御が行われてしまう。従って、不要な停止／減速処理、操作コンソール９が備える表示部（不図示）への警告メッセージの表示処理、及びスピーカ部（不図示）による警告音鳴動等の処理が行われてしまう。

本一実施形態に係るＸ線診断装置では、従来の干渉制御では不要な干渉制御が行われてしまう状況であっても、現実に干渉ポイントＰと干渉対象物２００とが接触等する可能性が無い場合には、不要な干渉制御が行われない。従って、例えばすれ違い動作等が可能となる。

なお、上述の例においては、説明の便宜上、３軸回転動作を行うＸ線診断装置を想定しているが、本一実施形態は４軸以上の回転軸を有する動作態様のＸ線診断装置にも適用できる。また、上述した態様のＸ線診断装置のみならず、天井吊り態様のＸ線診断装置やＲＦ装置と称されているＸ線診断装置等にも本一実施形態を適用することができる。また、本一実施形態は、接触センサ／非接触センサを用いた干渉制御を行うＸ線診断装置にも適用することができる。

以上説明したように、本一実施形態によれば、干渉制御を行うＸ線診断装置及びＸ線診断装置の制御方法であって、各動作軸の動作方向及び動作速度を考慮した適切な干渉制御を実現したＸ線診断装置、及びＸ線診断装置の制御方法を提供することができる。

すなわち、本一実施形態に係るＸ線診断装置及びＸ線診断装置の制御方法によれば、干渉ポイントと干渉対象物との相対位置関係の将来における変化（例えば、互いの距離が縮まっている状況、互いに距離が遠ざかっている状況、互いにすれ違おうとしている状況等）を検出することができる為、適切なタイミングで、停止／減速処理、操作コンソール９が備える表示部（不図示）への警告メッセージの表示処理、及びスピーカ部（不図示）による警告音鳴動処理等の適切な干渉制御を行うことが可能となる。従って、従来の干渉制御を行うＸ線診断装置を利用する場合よりも、効率的な手技を進めることができるようになる為、手技進捗が効率化されると共に操作性改善が果たされる。

換言すれば、本一実施形態に係るＸ線診断装置及びＸ線診断装置の制御方法によれば、干渉ポイントが設置された部材の動作速度を考慮したタイミングでの干渉制御、及び、動作方向を考慮したすれ違い動作が予測される際の干渉制御動作の抑制が実現する。従って、当該Ｘ線診断装置に係るシステムの操作性が改善され、さらに、改善された干渉制御により、手技を効率的に進めることができるようになる。

より具体的には、本一実施形態願に係るＸ線診断装置及びＸ線診断装置の制御方法によれば、干渉ポイントが干渉対象物に対して接近して行くような動作を行う場合であっても、当該動作に係る動作軸をゆっくり動かすことで、干渉制御を発動させずに安全性を確保した上でぎりぎりの距離まで、当該動作を継続させることができる。なお、干渉ポイントと干渉対象物とが接近する速度が所定以上の速度であれば、干渉ポイントと干渉対象物との接触等が防止される余裕をもったタイミングで干渉制御が行われる（停止／減速処理が行われる）。

他方、従来の干渉制御では、各動作軸の位置を反映した空間座標を算出し、干渉ポイントと干渉対象物との距離をその都度（各時点毎に）算出し、その算出結果のみに基づいて干渉制御をしている。すなわち、従来の干渉制御では、干渉ポイントの動作速度や動作方向が干渉制御に反映されず、干渉ポイントと干渉対象物との接近による接触等の実現度合いを判断する材料は両者の各時点における距離（間隔）のみである。

従来の干渉制御では、上述したように動作速度が加味されていないことに起因して、干渉ポイントが対象干渉物に接近する速度が低速の場合には減速区間を不必要に大きくとってしまう為（不要な停止／減速を行ってしまう為）に操作効率が下がってしまい、高速の場合には減速区間が足らない為に干渉制御が間に合わない（接触してしまう）可能性がある。

また、従来の干渉制御では、上述したように動作方向が加味されていないことに起因して、干渉ポイントが干渉対象物に近づく場合と遠ざかる場合とを判定することが困難である。また、干渉ポイントが干渉対象物と接触等せずに単にすれ違うような動作であっても、干渉制御が為されてしまい停止／減速処理が行われてしまう場合がある。

上述したような従来の干渉制御が有する課題は、本一実施形態に係るＸ線診断装置及びＸ線診断装置の制御方法によって解決される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…Ｘ線発生部，１−１…線絞り機構，２…Ｘ線検出部，５…保持装置本体，５Ｃ…寝台・保持装置制御部，９…操作コンソール，１０…処理装置，１１…制御処理部，１２…ネットワークインターフェイス，１３…イメージインターフェイス，１４…モニタ出力部，１７…天板，１８…寝台，５１…Ｃアーム，５２…アームホルダ，５３…スタンド，５４…床旋回アーム，５９…床面，１０１…検査室モニタ，１０３…操作室モニタ，１５０…被検体，２００…干渉対象物。

Claims

天板を移動可能に保持する天板駆動機構を備える寝台と、
前記天板上に載置された被検体にＸ線を照射するＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部に対向して配置され、前記Ｘ線発生部によって照射されたＸ線を検出してＸ線投影データを生成するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出部とを移動可能に保持する保持部駆動機構を備える保持部と、
を具備し、少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及び前記Ｘ線検出部の外形部位に着目ポイントを設定し、設定された着目ポイントに係る干渉制御を行うＸ線診断装置であって、
前記着目ポイントの空間座標を算出する座標算出部と、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つを移動するための指示をする移動指示部と、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つが前記移動指示部の指示に基づいて移動された場合、前記着目ポイントが移動によって到達すると予測される空間座標を示す到達予測座標を算出する推測部と、
前記算出された到達予測座標と干渉対象物との間の距離に応じて、前記天板駆動機構及び前記保持部駆動機構を制御する干渉制御部と、
を具備し、
前記推測部は、前記着目ポイントの空間座標の移動速度および移動方向に基づいて、前記着目ポイントの空間座標の到達予測座標を算出することを特徴とするＸ線診断装置。
天板を移動可能に保持する天板駆動機構を備える寝台と、
前記天板上に載置された被検体にＸ線を照射するＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部に対向して配置され、前記Ｘ線発生部によって照射されたＸ線を検出してＸ線投影データを生成するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出部とを移動可能に保持する保持部駆動機構を備える保持部と、
を具備し、少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及び前記Ｘ線検出部の外形部位に着目ポイントを設定し、設定された着目ポイントに係る干渉制御を行うＸ線診断装置であって、
前記着目ポイントの空間座標を算出する座標算出部と、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つを移動するための指示をする移動指示部と、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つが前記移動指示部の指示に基づいて移動された場合、前記着目ポイントが移動によって到達すると予測される空間座標を示す到達予測座標を算出する推測部と、
前記算出された到達予測座標と干渉対象物との間の距離に応じて、前記天板駆動機構及び前記保持部駆動機構を制御する干渉制御部と、
を具備し、
前記推測部は、記録部に時系列で記録された前記着目ポイントの空間座標に基づいて、前記着目ポイントの移動方向を示す移動方向データ、及び移動量を示す移動量データを生成し、前記移動方向データと前記移動量データとに基づいて、前記着目ポイントの空間座標の到達予測座標を算出することを特徴とするＸ線診断装置。
天板を移動可能に保持する天板駆動機構を備える寝台と、
前記天板上に載置された被検体にＸ線を照射するＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部に対向して配置され、前記Ｘ線発生部によって照射されたＸ線を検出してＸ線投影データを生成するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出部とを移動可能に保持する保持部駆動機構を備える保持部と、
を具備し、少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及び前記Ｘ線検出部の外形部位に着目ポイントを設定し、設定された着目ポイントに係る干渉制御を行うＸ線診断装置であって、
前記着目ポイントの空間座標を算出する座標算出部と、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つを移動するための指示をする移動指示部と、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つが前記移動指示部の指示に基づいて移動された場合、前記着目ポイントが移動によって到達すると予測される空間座標を示す到達予測座標を算出する推測部と、
前記算出された到達予測座標と干渉対象物との間の距離に応じて、前記天板駆動機構及び前記保持部駆動機構を制御する干渉制御部と、
を具備し、
前記推測部は、記録部に時系列で記録された前記着目ポイントの空間座標に基づいて、現時点における前記着目ポイントの空間座標をベクトル化してベクトルデータを生成し、当該ベクトルデータに基づいて、前記着目ポイントの空間座標の到達予測座標を算出することを特徴とするＸ線診断装置。
天板を移動可能に保持する天板駆動機構を備える寝台と、
前記天板上に載置された被検体にＸ線を照射するＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部に対向して配置され、前記Ｘ線発生部によって照射されたＸ線を検出してＸ線投影データを生成するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出部とを移動可能に保持する保持部駆動機構を備える保持部と
を具備し、少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及び前記Ｘ線検出部の外形部位に着目ポイントを設定し、設定された着目ポイントに係る干渉制御を行うＸ線診断装置の制御方法であって、
前記着目ポイントの空間座標を算出し、
前記算出された空間座標を時系列で記録し、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つを移動するための指示をし、
少なくとも前記天板、前記Ｘ線発生部及前記Ｘ線検出部の一つが前記指示に基づいて移動された場合、前記時系列で記録された前記着目ポイントの空間座標に基づいて、前記着目ポイントの移動方向を示す移動方向データ、及び移動量を示す移動量データを生成し、前記移動方向データと前記移動量データとに基づいて、前記着目ポイントが移動によって到達すると予測される空間座標を示す到達予測座標を算出し、
前記算出された到達予測座標と干渉対象物との間の距離に応じて、前記天板駆動機構及び前記保持部駆動機構を制御する
ことを特徴とするＸ線診断装置の制御方法。