JP7083435B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

Ｘ線コンピュータ断層撮影は、通常、患者が寝台に横になる臥位状態で行われる。しかしながら、嚥下等の診断においては立位状態でのＸ線コンピュータ断層撮影が望まれている。立位状態でのＸ線コンピュータ断層撮影は実用化に至っていない。

特開２０１３－００９８１９号公報

発明が解決しようとする課題は、立位状態の被検体を所定位置に保持してＣＴ撮影することである。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、架台本体、支柱及び固定具を有する。架台本体は、撮影空間を形成する開口を有し、Ｘ線管とＸ線検出器とを有する。支柱は、前記開口の中心軸が床面に対して垂直方向に向いた状態の前記架台本体を前記垂直方向に移動可能に支持する、固定具は、被検体保持具を被検体に装着する段階において、前記被検体保持具が前記開口の通過経路に配置され且つ前記被検体保持具の一部が前記開口に含まれるように前記被検体保持具を固定する。

図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。 図２は、図１に係る架台装置の外観を示す図である。 図３は、本実施形態の装着段階における架台本体と被検体保持具との配置を示す図である。 図４は、実施例１に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例を示す図である。 図５は、本実施形態における、被検体保持具に備えられた固定具による被検体保持具への被検体の固定を説明するための図である。 図６は、実施例２に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例を示す図である。 図７は、実施例３に係る架台装置の外観を示す図である。 図８は、実施例３に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例を示す図である。 図９は、本実施形態の変形例に係る２本の柱状体からなる被検体保持具の一例を示す図である。 図１０は、図９の被検体保持具を被検体と共に示す図である。 図１１は、本実施形態の変形例に係る１本の柱状体からなる被検体保持具の一例を示す図である。 図１２は、図１１の被検体保持具を被検体と共に示す図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線コンピュータ断層撮影装置を説明する。

図１は、本実施形態に係わるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、架台装置１０とコンソール５０とを有する。例えば、架台装置１０はＣＴ検査室に設置され、コンソール５０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。架台装置１０とコンソール５０とは互いに通信可能に有線又は無線で接続されている。架台装置１０は、被検体Ｓを立位状態でＸ線コンピュータ断層撮影（以下、Ｘ線ＣＴ撮影と呼ぶ）するための構成を有するスキャン装置である。コンソール５０は、架台装置１０を制御するコンピュータである。

架台装置１０は、架台本体１１と、支柱１３と、梁１４とを有する。図２は、架台装置１０の外観を示す図である。なお、以下、床面に対する垂直方向をＹ方向に規定し、開口１５の中心軸Ｒ１に水平に直交する水平軸Ｒ２に平行する方向をＸ方向に規定し、Ｙ方向及びＸ方向に直交する方向をＺ方向に規定する。

図２に示すように、架台本体１１は、撮影空間（field of view）をなす開口１５が形成された略円筒形状の構造体である。図１に示すように、架台本体１１は、開口１５を挟んで対向するように配置されたＸ線管１７とＸ線検出器１９とを収容する。

より詳細には、架台本体１１は、アルミ等の金属により形成されたメインフレーム（図示せず）と、メインフレームにより中心軸Ｒ１回りに軸受等を介して回転可能に支持された回転フレーム２１とを更に有している。メインフレームの回転フレーム２１との接触部には環状電極（図示せず）が設けられている。メインフレームの当該接触部には環状電極に摺り接触するように導電性の摺動子（図示せず）が取り付けられている。回転フレーム２１は、アルミ等の金属により円環形状に形成された金属枠であり、例えば、Ｘ線管１７とＸ線検出器１９とが取付けられている。Ｘ線管１７とＸ線検出器１９とは、例えば、回転フレーム２１に形成された凹部に嵌め込まれても良いし、ネジ等の締結具により締結されても良い。

回転フレーム２１は、回転駆動装置２３からの動力を受けて中心軸Ｒ１回りに一定の角速度で回転する。回転駆動装置２３は、架台制御回路２５からの制御に従って回転フレーム２１を回転させるための動力を発生する。回転駆動装置２３は、架台制御回路２５からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。回転駆動装置２３は、例えば、ダイレクトドライブモータやサーボモータ等のモータにより実現される。回転駆動装置２３は、例えば、架台本体１１に収容されている。

図２に示すように、支柱１３は、架台本体１１を床面から離反して支持する基体である。具体的には支柱１３は、架台本体１１を床面に対して垂直方向にスライド自在に支持する。支柱１３は、架台本体１１を水平軸回りに回転自在に支持する。支柱１３は、金属や強化プラスチック等により形成される。一対の支柱１３の上部には、梁１４が架設される。梁１４は、金属や強化プラスチック等により形成される。梁１４は、典型的には支柱１３と同じ素材により形成される。支柱１３と梁１４とは一体であっても良い。

典型的には、支柱１３は二本一対で設けられる。片側の支柱１３は、架台本体１１のＸ方向に関する片方の側部に接続され、他の側の支柱１３は、架台本体１１のＸ方向に関する他の側部に接続される。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、一本の支柱１３が架台本体１１の両側部のうちの片側のみに接続されても良い。また、支柱１３は柱状形状を有するとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、支柱１３は、架台本体１１の少なくとも一方の側部を支持可能であれば、Ｕ字形状等の如何なる形状を有していても良い。

なお、支柱１３は、中心軸Ｒ１が鉛直Ｙ方向を向くように架台本体１１を固定している必要はない。すなわち、支柱１３は、水平軸Ｒ２回りに回転可能に架台本体１１を支持するように構成されても良い。具体的には、支柱１３と架台本体１１とは、架台本体１１が水平軸Ｒ２回りに回転可能に軸受等を介して接続されている。以下、支柱１３は、架台本体１１を長手方向に関してスライド可能に支持し且つ水平軸Ｒ２回りに回転（チルト）可能に支持するものとする。支柱１３が架台本体１１を水平軸Ｒ２回りに支持する構造を有することにより、図１に示すような立位状態でのＸ線ＣＴ撮影の他に臥位状態でのＸ線ＣＴ撮影を一台の架台装置１０で行うことができる。

また、支柱１３は、架台本体１１を中心軸Ｒ１がＹ方向を維持する姿勢又は中心軸Ｒ１がＺ方向を維持する姿勢をとるように支持できることに留まらず、中心軸Ｒ１が水平軸Ｒ２回りの如何なる角度を向くように静止させても良い。

保持具用固定具２７は、開口１５の通過経路ＲＴに被検体保持具２９を固定する。ここで被検体保持具２９は、開口１５の通過経路ＲＴに被検体を保持するための器具である。具体的には保持具用固定具２７は、開口１５の中心軸が床面に対して垂直方向を向くように架台本体１１が配置されている場合において、開口１５の通過経路ＲＴに被検体保持具２９を固定する。

保持具用固定具２７は、上部固定具２７１と下部固定具２７３とを有する。上部固定具２７１は、図１に示すように、梁１４の一部に設けられる。上部固定具２７１は、梁１４のうち開口１５の通過経路ＲＴに交差する位置に設けられる。上部固定具２７１は、被検体保持具２９を収納する。上部固定具２７１は例えば、巻き取り可能に被検体保持具２９を備える。巻き取り可能な構造を有する被検体保持具２９は、例えば、ロープ状の軟体又は半剛体である。この場合、被検体保持具２９は、例えばカーボンや木材、ビニル等を材料として形成される。上部固定具２７１は、当該被検体保持具２９を送り出して被検体保持具２９を開口１５に挿し入れ、被検体保持具２９を巻き取って被検体保持具２９を開口１５から引き抜く。

また、被検体保持具２９は、例えば、Ｙ方向にスライド自在な複数のはしご状の剛体（はしご部）により形成されても良い。換言すれば、被検体保持具２０は、互いに連結された、入れ子構造を有する複数のはしご部を有する。被検体保持具２９は、複数のはしご部をスライドさせることにより長さを自在に伸縮できる。この場合、上部固定具２７１は、当該被検体保持具２９を展開して被検体保持具２９を開口１５に挿し入れ、被検体保持具２９を折り畳んで被検体保持具２９を開口１５から引き抜く。

被検体保持具２９は、ＣＴ画像へのノイズの混入を防止するため、金属等のＸ線高吸収材を含まない素材である方が良い。換言すれば、被検体保持具２９は、非金属材料により形成される。

下部固定具２７３は、床面のうち開口１５の通過経路に交差する位置に設けられ、被検体保持具２９の下部を固定する。下部固定具２７３は、被検体保持具２９を開口１５に出し入れ可能に支持する。下部固定具２７３は、具体的には例えばフック形状を有する剛体の器具である。被検体保持具２９が下部固定具２７３にフックされた後、上部固定具２７１は被検体保持具２９を張るために巻き取る。下部固定具２７３は、具体的には例えば磁石であり、被検体保持具２９の下端に取り付けた磁石に近づくと自動的に吸引されるよう配置される。なお、上部固定具２７１と下部固定具２７３とは、逆に設けられても良い。その場合、下部固定具２７３は、開口１５の通過経路に交差する位置に設けられる。下部固定具２７３は、被検体保持具２９を備える。

図１に示すように、支柱１３には架台本体１１のＹ方向に関するスライドのための支柱駆動装置３１と架台本体１１のチルトのための駆動装置（以下、チルト駆動装置と呼ぶ）３３とが収容されている。支柱駆動装置３１は、駆動制御回路３５からの制御に従って、架台本体１１を長手方向に関してスライドするための動力を発生する。具体的には、支柱駆動装置３１は、駆動制御回路３５からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。支柱１３は、支柱駆動装置３１からの動力を受けて、支柱１３に対して架台本体１１を長手方向に関してスライドする。チルト駆動装置３３は、駆動制御回路３５からの駆動信号に従って、架台本体１１を水平軸Ｒ２回りに回転するための動力を発生する。具体的には、チルト駆動装置３３は、駆動制御回路３５からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。支柱１３は、チルト駆動装置３３からの動力を受けて架台本体１１を水平軸Ｒ２回りに回転する。支柱駆動装置３１及びチルト駆動装置３３は、例えば、サーボモータ等のモータにより実現される。

駆動制御回路３５は、架台制御回路２５からの制御に従い支柱駆動装置３１及びチルト駆動装置３３を制御する。例えば、駆動制御回路３５は、架台本体１１を最高高さから最低高さまでの任意の範囲において昇降するために支柱駆動装置３１を制御する。ハードウェア資源として、駆動制御回路３５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置（メモリ）とを有する。また、駆動制御回路３５は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されても良い。処理装置は、記憶装置に保存されたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。なお、記憶装置にプログラムを保存する代わりに、処理装置の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、処理装置は、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。

図１に示すように、Ｘ線管１７は、高電圧発生器３９からの高電圧の印加を受けてＸ線を発生する。高電圧発生器３９は、例えば、回転フレーム２１に取付けられている。高電圧発生器３９は、架台本体１１の電源装置（図示せず）から環状電極を介して供給された電力から、架台制御回路２５による制御に従いＸ線管１７に印加する高電圧を発生する。高電圧発生器３９とＸ線管１７とは高圧ケーブル（図示せず）を介して接続されている。高電圧発生器３９により発生された高電圧は、高圧ケーブルを介してＸ線管１７に印加される。

Ｘ線検出器１９は、Ｘ線管１７から発生され被検体Ｓを透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器１９は、二次元湾曲面に配列された複数のＸ線検出素子（図示せず）を搭載する。各Ｘ線検出素子は、Ｘ線管１７からのＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じた波高値を有する電気信号に変換する。各Ｘ線検出素子は、例えば、シンチレータと光電変換器とを有する。シンチレータはＸ線を受けて蛍光を発生する。光電変換器は、発生された蛍光を電荷パルスに変換する。電荷パルスはＸ線の強度に応じた波高値を有する。光電変換器としては、具体的には、光電子増倍管やフォトダイオード（Photo Diode）等の光子を電気信号に変換する機器が用いられる。なお、本実施形態に係るＸ線検出器１９としてはＸ線を一旦蛍光に変換してから電気信号に変換する間接検出型の検出器に限定されず、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接検出型の検出器であっても良い。

データ収集回路４１は、被検体Ｓにより減弱されたＸ線の強度を示すデジタルのデータをビュー毎に収集する。データ収集回路４１は、例えば、複数のＸ線検出素子の各々について設けられた積分回路とＡ／Ｄ変換器とが並列して実装された半導体集積回路により実現される。データ収集回路４１は、架台本体１１内においてＸ線検出器１９に接続されている。積分回路は、Ｘ線検出素子からの電気信号を所定のビュー期間に亘り積分し、積分信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器は、生成された積分信号をＡ／Ｄ変換し、当該積分信号の波高値に対応するデータ値を有するデジタルデータを生成する。変換後のデジタルデータは、生データと呼ばれている。生データは、生成元のＸ線検出素子のチャンネル番号、列番号、及び収集されたビューを示すビュー番号により識別されたＸ線強度のデジタル値のセットである。生データは、例えば、架台本体１１に収容された非接触データ伝送装置（図示せず）を介してコンソール５０に供給される。

なお、架台本体１１には、上記のＸ線管１７、Ｘ線検出器１９、回転フレーム２１、メインフレーム、電源装置、高電圧発生器３９、及びデータ収集回路４１だけでなく、ＣＴ撮影に必要なその他の種々の装置を収容しても良い。例えば、回転フレーム２１にはＸ線管を冷却する冷却装置が取付けられても良い。また、空調のためのファンが架台本体１１に取付けられても良い。

架台制御回路２５は、コンソール５０のシステム制御回路６１からの制御に従い高電圧発生器３９、回転駆動装置２３、及び駆動制御回路３５を制御する。架台制御回路２５は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置（メモリ）とを有する。また、架台制御回路２５は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤ等により実現されても良い。当該処理装置は、当該記憶装置に保存されたプログラムを読み出して実現することで上記機能を実現する。なお、当該記憶装置にプログラムを保存する代わりに、当該処理装置の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該処理装置は、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。

なお、駆動制御回路３５と架台制御回路２５とは、個別の基板に実装されても良いし、単一の基板に実装されても良い。駆動制御回路３５と架台制御回路２５とは、架台本体１１の支柱１３に設けられても良いし、コンソール５０に設けられても良い。なお、駆動制御回路３５が支柱駆動装置３１及びチルト駆動装置３３に近い位置に設置されるほど、駆動制御回路３５に起因するノイズを低減することができる。よって当該ノイズを低減するため駆動制御回路３５は支柱１３に収容されると良い。しかしながら、駆動制御回路３５が支柱１３に収容される場合、支柱１３の体積が増大する。よって支柱１３の体積の増大を防止するため駆動制御回路３５は、支柱１３とは別の装置、例えば、コンソール５０や専用の装置に収容されても良い。駆動制御回路３５と架台制御回路２５とは、同一の装置に設けられている必要はなく、別々の装置に設けられても良い。

図１に示すように、コンソール５０は、バス（bus）を介して接続された画像再構成回路５１、画像処理回路５３、表示機器５５、入力機器５７、主記憶回路５９、及びシステム制御回路６１を有する。画像再構成回路５１、画像処理回路５３、表示機器５５、入力機器５７、主記憶回路５９、及びシステム制御回路６１間のデータ通信は、バスを介して行われる。

画像再構成回路５１は、コンソール５０からの生データに基づいて被検体Ｓに関するＣＴ画像を再構成する。具体的には、画像再構成回路５１は、前処理部５１１、投影データ記憶部５１３、及び再構成演算部５１５を有する。前処理部５１１は、コンソール５０からの生データに前処理を施す。前処理としては、対数変換やＸ線強度補正、オフセット補正等の各種の補正処理を含む。前処理後の生データは、投影データと呼ばれている。投影データ記憶部５１３は、前処理部５１１により生成された投影データを記憶するＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。再構成演算部５１５は、投影データに基づいて被検体Ｓに関するＣＴ値の空間分布を表現するＣＴ画像を発生する。画像再構成アルゴリズムとしては、ＦＢＰ（filtered back projection）法やＣＢＰ（convolution back projection）法等の解析学的画像再構成法や、ＭＬ－ＥＭ（maximum likelihood expectation maximization）法やＯＳ－ＥＭ（ordered subset expectation maximization）法等の統計学的画像再構成法等の既存の画像再構成アルゴリズムが用いられれば良い。

画像再構成回路５１は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置（メモリ）とを有する。また、画像再構成回路５１は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されても良い。当該処理装置は、当該記憶装置に保存されたプログラムを読み出して実行することで前処理部５１１と再構成演算部５１５との機能を実現する。なお、当該記憶装置にプログラムを保存する代わりに、当該処理装置の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該処理装置は、回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで前処理部５１１と再構成演算部５１５との機能を実現する。また、上記前処理部５１１として機能する専用のハードウェア回路と再構成演算部５１５として機能する専用のハードウェア回路とが画像再構成回路５１に実装されても良い。

画像処理回路５３は、画像再構成回路５１により再構成されたＣＴ画像に種々の画像処理を施す。例えば、画像処理回路５３は、ＣＴ画像がボリュームデータの場合、当該ＣＴ画像にボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画素値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planer Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved MPR）処理等の３次元画像処理を施して表示画像を発生する。画像処理回路５３は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ等の処理装置（プロセッサ）とＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置（メモリ）とを有する。また、画像処理回路５３は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されても良い。

表示機器５５は、２次元のＣＴ画像や表示画像等の種々の情報を表示する。表示機器５５としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。

入力機器５７は、ユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器５７としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。なお入力機器５７は、コンソール５０に設けられても良いし、架台装置１０に設けられても良い。患者および術者の安全を考えると、入力機器５７はコンソール５０に設けられた方が良い。

主記憶回路５９は、種々の情報を記憶するＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、主記憶回路５９は、ＣＤ－ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。例えば、主記憶回路５９は、本実施形態に係るＣＴ撮影に関する制御プログラム等を記憶する。

システム制御回路６１は、ハードウェア資源として、上記の処理装置と記憶装置とを有する。システム制御回路６１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の中枢として機能する。具体的には、システム制御回路６１は、主記憶回路５９に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってＸ線コンピュータ断層撮影装置の各部を制御する。

画像再構成回路５１、画像処理回路５３及びシステム制御回路６１は、コンソール５０内の単一の基板に集約されても良いし、複数の基板に分散して実装されても良い。

以下、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の詳細について説明する。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体Ｓの立位姿勢を保持するための被検体保持具２９を固定する保持具用固定具２７を有する。保持具用固定具２７は、被検体保持具２９を被検体Ｓに装着する段階（以下、装着段階と呼ぶ）において、被検体Ｓを安全に通過経路ＲＴ内に配置し且つ被検体保持具２９に装着可能なように被検体保持具２９を固定する。

図３は、装着段階における架台本体１１と被検体保持具２９との配置を示す図である。図３に示すように、装着段階において保持具用固定具２７は、被検体保持具２９の一部が開口１５に含まれ且つ被検体保持具２９が開口１５の通過経路ＲＴに配置されるように被検体保持具２９を固定する。

図３に示すように、支柱１３は、架台本体１１を垂直方向Ｙに関して昇降可能に支持している。支柱１３における架台本体１１の機械的な可動範囲ＲＭは、支柱１３に設けられたストッパ等の機械的要素により上限ＰＭＵと下限ＰＭＬとの間に制限される。安全のため、スキャン時等において架台本体１１の可動範囲は、機械的可動範囲ＲＭよりも狭い通常可動範囲ＲＳに電気的に制限される。通常可動範囲ＲＳの上限ＰＳＵは、機械的可動範囲ＲＭの上限ＰＭＵより低く、通常可動範囲ＲＳの下限ＰＳＬは、機械的可動範囲ＲＭの下限ＰＭＬより高く設定される。

図３に示すように、装着段階において支柱１３は、架台本体１１を通常可動範囲ＲＳの上限ＰＳＵに配置する。例えば、支柱１３等に設けられた装着段階への移行指示ボタンの押下を契機として駆動制御回路３５は、支柱駆動装置３１を制御して架台本体１１を上限ＰＳＵに配置する。架台本体１１が上限ＰＳＵに配置された状態において被検体保持具２９が開口１５を貫通し且つ通過経路ＲＴに包含されるように被検体保持具２９が保持具用固定具２７に固定される。このように、被検体保持具２９が配置されることにより被検体Ｓは安心して架台本体１１の真下に立位し、被検体保持具２９に装着されることができる。

保持具用固定具２７は、被検体保持具２９の長手方向に関する両端部を、架台本体１１の垂直方向に関する上側（＋Ｙ方向）及び下側（－Ｙ方向）において固定する。具体的には、被検体保持具２９の長手方向に関する上端は上部固定具２７１により固定され、被検体保持具２９の長手方向に関する下端は下部固定具２７３により固定される。これにより、被検体保持具２９を安定させることができる。なお、安定されるのであれば、被検体保持具２９は、上部固定具２７１又は下部固定具２７３の何れか一方により固定されれば良い。

なお、上記の説明においては、装着段階において架台本体１１が通常可動範囲ＲＳの上限ＰＳＵに配置されるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、架台本体１１は、装着段階において、機械的可動範囲ＲＭの上限ＰＭＵに配置されても良い。

以下、保持具用固定具２７による被検体保持具２９の固定の仕方ごとに、架台装置１０の動作例を説明する。

（実施例１）
以下、上部固定具２７１に被検体保持具２９が設けられ、下部固定具２７３で被検体保持具２９を固定する場合の動作例について説明する。図４は、実施例１に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例を示す図である。

入力機器５７を介して操作者から被検体保持具２９の降下指示が入力されると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、システム制御回路６１または架台制御回路２５は、上部固定具２７１を制御して、被検体保持具２９を降下させる（ステップＳ１２）。被検体保持具２９は、駆動機構（図示せず）を有する。被検体保持具２９は、駆動機構の駆動により降下する。上記の通り、被検体保持具２９は、駆動機構により巻き取り可能な構造を有する。この場合、上部固定具２７１は、被検体保持具２９を開口１５に出し入れする。すなわち、上部固定具２７１は、被検体保持具２９を送り出すことにより被検体保持具２９を開口１５に挿通し、被検体保持具２９を巻き取ることにより被検体保持具２９を開口１５から引き抜く。なお、駆動機構はなくても良い。その場合、被検体保持具２９は、重力または手動により降下する。

ステップＳ１２が行われると、術者は、被検体保持具２９を下部固定具２７３により固定させる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において術者は、被検体保持具２９を床に固定する。具体的には、下部固定具２７３は、フック状の器具を有し、当該フック状の器具により被検体保持具２９を床に固定させる。下部固定具２７３による固定手段はこれに限定されない。例えば、下部固定具２７３は、磁石であっても良い。この場合、被検体保持具２９の下端には、下部固定具２７３に設けられた磁石とは異なる磁極を有する磁石が設けられる。下部固定具２７３に設けられた磁石と被検体保持具２９に設けられた磁石とが磁力により引き合うことで、被検体保持具２９が床に固定させる。

ステップＳ１３において保持具用固定具２７により被検体保持具２９が固定され、架台本体１１が通常可動範囲の上限又は機械的可動範囲の上限に配置された場合、装着段階に移行する。装着段階においては、上記の通り、被検体保持具２９が開口１５を貫通し且つ通過経路ＲＴに包含されるように被検体保持具２９が保持具用固定具２７に固定される。

ステップＳ１３が行われると、術者は、付属固定具２９１で被検体保持具２９に被検体Ｓを固定させる（ステップＳ１４）。図５は、本実施形態における、被検体保持具２９に備えられた付属固定具２９１により被検体保持具２９に固定された被検体Ｓを示す図である。付属固定具２９１は、具体的には、例えば、ベルト等である。被検体保持具２９および付属固定具２９１によって、Ｘ線ＣＴ撮影時の被検体の姿勢を固定する。なお保持具用固定具２７は、被検体保持具２９を垂直方向Ｙおよび水平方向Ｘ及びＺに移動自在に支持しても良い。具体的には保持具用固定具２７の上下左右動により、被検体保持具２９に保持された被検体Ｓの通過経路ＲＴ内での位置が調整されても良い。これにより有効視野（Ｆｉｅｌｄ＿Ｏｆ＿Ｖｉｅｗ：ＦＯＶ）に対する撮影部位の位置を調整可能である。

ステップＳ１４が行われると、術者は任意のタイミングで入力機器５７を介してＸ線ＣＴ撮影の開始指示を入力し、Ｘ線ＣＴ撮影が開始される（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、上から下へ架台本体１１をスライドしてＸ線ＣＴ撮影が行われる。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、臥位撮影も可能である。例えば、支柱１３により、開口１５の中心軸Ｒ１が水平を向くように架台本体１１を水平軸（チルト軸）Ｒ２回りにチルトする。これにより、臥位の被検体Ｓを架台本体１１の開口１５内に配置し、臥位撮影が可能である。なお本実施形態において、チルト機能は必須構成ではない。

上記のとおり、実施例１に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、上部固定具２７１から被検体保持具２９を降下させることができる。降下された被検体保持具２９を下部固定具２７３に固定することができる。固定された被検体保持具２９に固定具２９１により被検体を保持して、立位状態の被検体Ｓに対してＸ線ＣＴ撮影を行うことができる。被検体保持具２９が上部固定具２７１に収納されるので、被検体保持具２９が術者および患者の邪魔になることはない。被検体保持具２９が開口１５の内部を通るため、患者の不要な体動を除去することができ、安全と安心が確保できる。かくして、実施例１によれば、立位状態の被検体Ｓを所定位置に保持して撮影することを可能とするＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することができる。

（実施例２）
以下、下部固定具２７３に被検体保持具２９が設けられ、上部固定具２７１で被検体保持具２９を固定する場合の動作例について説明する。図６は、実施例２に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例を示す図である。

入力機器５７を介して操作者から被検体保持具の上昇指示が入力されると（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、システム制御回路６１は、下部固定具２７３を制御して被検体保持具２９を上昇させる（ステップＳ２２）。被検体保持具２９は、駆動機構（図示せず）を有する。被検体保持具２９は、当該駆動機構の駆動により上昇する。なお、駆動機構はなくても良い。その場合、被検体保持具２９は、手動により上昇する。

ステップＳ２２が行われると、術者は、被検体保持具２９を上部固定具２７１により固定させる（ステップＳ２３）。具体的には、上部固定具２７１は、フック状の器具を有し、当該フック状の器具により被検体保持具２９が梁１４又は天井に固定させる。上部固定具２７１による固定手段はこれに限定されない。例えば、上部固定具２７１は、磁石であっても良い。この場合、被検体保持具２９の上端には、上部固定具２７１に設けられた磁石とは異なる磁極を有する磁石が設けられる。上部固定具２７１に設けられた磁石と被検体保持具２９に設けられた磁石とが磁力により引き合うことで、被検体保持具２９を梁１４又は天井に固定させる。

ステップＳ２３において保持具用固定具２７により被検体保持具２９が固定され、架台本体１１が通常可動範囲の上限又は機械的可動範囲の上限に配置された場合、装着段階に移行する。装着段階においては、上記の通り、被検体保持具２９が開口１５を貫通し且つ通過経路ＲＴに包含されるように被検体保持具２９が保持具用固定具２７に固定される。

ステップＳ２３が行われると、術者は、付属固定具で被検体保持具２９に被検体Ｓを固定させる（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４が行われると、術者は任意のタイミングで入力機器５７を介してＸ線ＣＴ撮影の開始指示を入力し、Ｘ線ＣＴ撮影が開始される（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において、下から上へ架台本体１１をスライドしてＸ線ＣＴ撮影が行われる。

上記のとおり、実施例２に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、下部固定具２７３から被検体保持具２９を上昇させることができる。上昇された被検体保持具２９を上部固定具２７１に固定することができる。固定された被検体保持具２９に固定具２９１により被検体Ｓを保持して、立位状態の被検体Ｓに対してＸ線ＣＴ撮影を行うことができる。被検体保持具２９が下部固定具２７３に収納されるので、被検体保持具２９が術者および患者の邪魔になることはない。かくして、実施例２によれば、立位状態の被検体Ｓを所定位置に保持して撮影することを可能とするＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することができる。

（実施例３）
図７は、実施例３に係る架台装置の外観を示す図である。実施例３に係るＸ線ＣＴ装置は、下部固定具２７３のみで被検体保持具２９を固定する。下部固定具２７３は、例えば、被検体保持具２９を所定位置に立位させるよう床に設けられた凹部である。または下部固定具２７３は、被検体保持具２９の載置位置を決定するための印でも良い。被検体保持具２９は、例えば、はしご又は椅子である。

以下、下部固定具２７３により被検体保持具２９を固定する場合の動作例について説明する。図８は、実施例３に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作例を示す図である。

術者は、被検体保持具２９を下部固定具２７３により固定させる（ステップＳ３１）。ステップＳ３１において術者は下部固定具２７３、具体的には凹状器具に被検体保持具２９を差し込むことにより固定させる。

ステップＳ３１において保持具用固定具２７により被検体保持具２９が固定され、架台本体１１が通常可動範囲の上限又は機械的可動範囲の上限に配置された場合、装着段階に移行する。装着段階においては、上記の通り、被検体保持具２９が開口１５を貫通し且つ通過経路ＲＴに包含されるように被検体保持具２９が保持具用固定具２７に固定される。

ステップＳ３１が行われると、術者は、付属固定具で被検体保持具２９に被検体Ｓを固定させる（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２が行われると、術者は任意のタイミングで入力機器５７を介してＸ線ＣＴ撮影の開始指示を入力し、Ｘ線ＣＴ撮影が開始される（ステップＳ３３）。

上記のとおり、実施例３に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、被検体保持具２９を下部固定具２７３に固定し、固定された被検体保持具２９に対して、被検体Ｓを付属固定具により固定することにより、立位状態の被検体Ｓに対してＸ線ＣＴ撮影を行うことができる。かくして、実施例３によれば、立位状態の被検体Ｓを所定位置に保持して撮影することを可能とするＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することができる。

（変形例）
被検体保持具２９は、上記の構造のみに限定されない。被検体保持具２９は、１本又は複数本の柱状体であっても良い。

図９は、２本の柱状体２９３からなる被検体保持具２９の一例を示す図である。図１０は、図９の被検体保持具２９３を被検体Ｓと共に示す図である。図９及び図１０に示すように、２本の柱状体２９３は、保持具用固定具２７により固定される。具体的には、２本の柱状体２９３の上端部は上部固定具２７１により固定され、２本の柱状体２９３の下端部は下部固定具２７３により固定される。２本の柱状体２９３の配置は通過経路ＲＴ内において如何なる位置に配置されても良い。例えば、図９及び図１０に示すように、２本の柱状体２９３は、被検体Ｓの両脇に位置するように上部固定具２７１と下部固定具２７３とにより固定される。

図１０に示すように、被検体Ｓを２本の柱状体２９３に対してより強固に固定するため、２本の柱状体２９３にはバンド等の付属固定具２９４が着脱可能に取り付けられても良い。当該付属固定具２９４により被検体Ｓを２本の柱状体２９３に固定することが可能である。

図１１は、１本の柱状体２９５からなる被検体保持具２９の一例を示す図である。図１２は、図１１の被検体保持具２９５を被検体Ｓと共に示す図である。図１１及び図１２に示すように、１本の柱状体２９５は、保持具用固定具２７により固定される。具体的には、１本の柱状体２９５の上端部は上部固定具２７１により固定され、１本の柱状体２９５の下端部は下部固定具２７３により固定される。１本の柱状体２９５の配置は通過経路ＲＴ内において如何なる位置に配置されても良い。例えば、図１１及び図１２に示すように、１本の柱状体２９５は、被検体Ｓの背中に接触可能な位置に配置されるように上部固定具２７１と下部固定具２７３とにより固定される。被検体Ｓが背中から１本の柱状体２９５に寄りかかることにより、１本の柱状体２９５は、被検体Ｓの立位状態を保持することができる。また、柱状体２９５が被検体Ｓの背中の中央部の窪みに位置するように被検体Ｓが柱状体２９５に寄りかかることができるので、柱状体２９５は、２本の柱状体２９３に比して、より被検体Ｓを保持し易い。

図１２に示すように、被検体Ｓを１本の柱状体２９５に対してより強固に固定するため、１本の柱状体２９５にはバンド等の付属固定具２９６が着脱可能に取り付けられても良い。当該付属固定具２９６により被検体Ｓを１本の柱状体２９５に固定することが可能である。

（総括）
上記の説明の通り、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、架台本体１１、及び保持具用固定具２７を有する。架台本体１１は、撮影空間を形成する開口１５を有し、開口１５を挟んで対向して配置されたＸ線管１７とＸ線検出器１９とを有する。保持具用固定具２７は、開口１５の中心軸が鉛直を向くように架台本体１１が配置されている場合において、開口１５の通過経路に被検体を保持するための被検体保持具２９を、通過経路ＲＴに配置されるように固定する。

上記の構成により、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、上部固定具２７１から被検体保持具２９を降下させることができる。降下された被検体保持具２９を下部固定具２７３に固定することができる。また、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、下部固定具２７３から被検体保持具２９を上昇させることができる。上昇された被検体保持具２９を上部固定具２７１に固定することができる。さらに、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、被検体保持具２９を下部固定具２７３に固定することができる。以上の各種手法により固定された被検体保持具２９に附属固定具２９１により被検体を保持して、立位状態の被検体に対してＸ線ＣＴ撮影を行うことができる。また、被検体保持具２９が開口１５の内部を通るため、患者の不要な体動を除去することができ、安全と安心を確保できる。さらに被検体保持具２９の固定に手間がかからない。床に大きな工事を施す必要がないので、設置の工数が削減できる。かくして、本実施形態によれば、立位状態の被検体を所定位置に保持して撮影することを可能とするＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することができる。

なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、専用又は汎用のprocessor, circuit (circuitry), processing circuit (circuitry), operation circuit (circuitry), arithmetic circuit(circuitry)或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit : ASIC）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラム論理デバイス(Simple Programmable Logic Device : SPLD)）、復号プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device : CPLD)）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array : FPGA)）等を意味する。また、本実施形態の各構成要素（各処理部）は、単一のプロセッサに限らず、複数のプロセッサによって実現するようにしてもよい。さらに、複数の構成要素（複数の処理部）を、単一のプロセッサによって実現するようにしてもよい。

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ものである。

１０…架台装置、１１…架台本体、１３…支柱、１４…梁、１５…開口、１７…Ｘ線管、１９…Ｘ線検出器、２１…回転フレーム、２３…回転駆動装置、２５…架台制御回路、２７…保持具用固定具２７、２９…被検体保持具、３１…支柱駆動装置、３３…チルト駆動装置、３５…駆動制御回路、３９…高電圧発生器、４１…データ収集回路、５０…コンソール、５１…画像再構成回路、５３…画像処理回路、５５…表示機器、５７…入力機器、５９…主記憶回路、６１…システム制御回路。

Claims (11)

1. 撮影空間を形成する開口を有し、Ｘ線管とＸ線検出器とを有する架台本体と、
   前記開口の中心軸が床面に対して垂直方向に向いた状態の前記架台本体を前記垂直方向に移動可能に支持する一対の支柱を有する支柱部と、
   立位の被検体を保持する被検体保持具と、を具備し、
   前記被検体保持具は、柱形状又は梯子形状を有し、前記一対の支柱を架橋する梁部に接続される上部と、床面のうちの前記開口の通過経路の直下に位置する凹部に着脱可能に接続される下部とを有し、
   前記被検体保持具は、前記架台本体の前記開口を通した状態において、前記上部が前記梁部に、且つ前記下部が前記凹部に接続される、
   Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 撮影空間を形成する開口を有し、Ｘ線管とＸ線検出器とを有する架台本体と、
   前記開口の中心軸が床面に対して垂直方向に向いた状態の前記架台本体を前記垂直方向に移動可能に支持する支柱部と、
   被検体保持具を被検体に装着する段階において、前記被検体保持具の一部が前記開口に含まれ且つ前記被検体保持具が前記開口の通過経路に配置されるように前記被検体保持具を固定する固定部と、を具備し、
   前記固定部は、前記被検体保持具を前記開口に出し入れ可能に支持し、
   前記被検体保持具は、前記固定部により巻き取り可能な構造を有し、
   前記固定部は、前記被検体保持具を送り出すことにより前記被検体保持具を前記開口に挿通し、前記被検体保持具を巻き取ることにより前記被検体保持具を前記開口から引き抜く、
   Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 撮影空間を形成する開口を有し、Ｘ線管とＸ線検出器とを有する架台本体と、
   前記開口の中心軸が床面に対して垂直方向に向いた状態の前記架台本体を前記垂直方向に移動可能に支持する支柱部と、
   被検体保持具を被検体に装着する段階において、前記被検体保持具の一部が前記開口に含まれ且つ前記被検体保持具が前記開口の通過経路に配置されるように前記被検体保持具を固定する固定部と、を具備し、
   前記固定部は、前記被検体保持具を前記開口に出し入れ可能に支持し、
   前記被検体保持具は、互いに連結された、入れ子構造を有する複数のはしご部を有し、
   前記固定部は、前記複数のはしご部を展開することにより前記被検体保持具を前記開口に挿通し、前記複数のはしご部を折り畳むことにより前記被検体保持具を前記開口から引き抜く、
   Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 撮影空間を形成する開口を有し、Ｘ線管とＸ線検出器とを有する架台本体と、
   前記開口の中心軸が床面に対して垂直方向に向いた状態の前記架台本体を前記垂直方向に移動可能に支持する支柱部と、
   被検体保持具を被検体に装着する段階において、前記被検体保持具の一部が前記開口に含まれ且つ前記被検体保持具が前記開口の通過経路に配置されるように前記被検体保持具を固定する固定部と、を具備し、
   前記固定部は、前記被検体保持具を前記垂直方向および水平方向に関して移動自在に支持する、
   Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記支柱部は、前記段階において前記架台本体をスキャン時の可動範囲又は機械的可動可能範囲の上端に配置し、
   前記固定部は、前記架台本体が前記上端に配置された場合において、前記被検体保持具が前記開口を貫通し且つ前記通過経路に包含されるように前記被検体保持具を固定する、
   請求項２乃至４の何れか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記固定部は、前記床面のうちの前記通過経路の交差位置に設けられ、前記被検体保持具の下端部を固定する、請求項２乃至４の何れか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
7. 前記被検体保持具は、前記通過経路に配置された前記被検体の立位姿勢を保持する、請求項２乃至４の何れか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
8. 前記被検体保持具は、前記固定部により前記床面に固定される一本又は複数本の柱である、請求項７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
9. 前記固定部は、前記床面の前記通過経路との交差位置で前記被検体保持具を立位させるために前記交差位置に設けられた凹部を有する、請求項２乃至４の何れか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
10. 前記被検体保持具は、非金属により形成される、請求項１乃至４の何れか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
11. 前記支柱部は、前記架台本体を水平軸回りに回転自在に支持する、請求項１乃至４の何れか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。

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