JP7159467B2 - Ｘ線撮像構成部 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線撮像に関し、特には、Ｘ線撮像のための撮像構成部、Ｘ線撮像システム、及びＸ線撮像のための撮像構成部を移動するための方法に関する。

介入性のＸ線撮像システムは、例えば心血管系の解剖学的構造の画像を取得するために使用される。これらの画像は、医療処置中に、臨床医にフィードバックを提供するために使用される。更に、これは、先進の最小侵襲治療を可能とする。例えば、Ｃアーム構造が、治療中心の周りで球状に移動するＸ線源及びＸ線検知器を提供する。これは、コンピュータ断層撮影のために使用される。しかしながら、Ｃアームは比較的かさばる。従って、線源及び検知器のために個々の支持体を有するＸ線システムが提供される。

例えば、米国特許第４８０７２７３Ａ号は、線源及び検知器を保持する２つのロボットアームを有するシステムを説明している。更なる例として、米国特許出願公開第２０１８／０２４２９３８Ａ１号は、７軸垂直複数関節ロボットによって支持されたＸ線源及びＸ線検知器を有するＸ線撮像システムを説明している。ロボットの動作は、Ｘ線源及び検知器が、治療中心Ｃを中心とする球状のシェル上で、患者を中心に移動するように制御される。

しかしながら、機器の量の増加の面から見ると、Ｘ線診察デバイスによって必要とされる空間の更なる低減に対する需要が増大していることが分かる。

故に、容易化された、省スペースの医療用Ｘ線撮像を提供する必要性が存在する。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態が従属請求項に組み込まれる。以下に説明される本発明の態様は、Ｘ線撮像のための撮像構成部、Ｘ線撮像システム、及びＸ線撮像のための撮像構成部を移動するための方法にも適用されることに留意されたい。

本発明によると、Ｘ線撮像のための撮像構成部が提供される。撮像構成部は、Ｘ線源を移動可能に保持する下側可動支持構成部を備える。撮像構成部は、Ｘ線検知器を移動可能に保持する上側可動支持構成部も備える。下側可動支持構成部は床に据え付けられるように構成され、上側可動支持構成部は天井に据え付けられるように構成される。下側可動支持構成部は、下側ベースに回転可能に取り付けられた下側ブームを備える。下側ブームは、水平に、すなわち天井又は床に平行に配置された対応する回転軸を中心に、垂直平面内、すなわち天井又は床に垂直な平面内を移動するように構成された、回転可能に接続された２つの下側アームを備える。下側ベースは、垂直軸の周りで回転可能である。

上側可動支持構成部は、上側ベースに回転可能に取り付けられた上側ブームを備える。更に、上側ブームは、垂直に、すなわち天井又は床に垂直に配置された対応する回転軸を中心に、水平平面内、すなわち天井又は床に平行な平面内を移動するように構成された、回転可能に接続された２つの上側アームを備える。なおも更に、上側可動支持構成部は、回転可能に接続された２つの上側アームのうちの１つの自由端部に移動可能に取り付けられた伸縮部材を備え、伸縮部材は、Ｘ線検知器の垂直移動を可能とするように構成される。

結果として、撮像システムのために使用される室内の空間が最小限まで低減され、室内の構成が容易化される。このことは、臨床的ワークフローを最適化し、患者へのアクセスを向上させることも意味する。更に、運動学的レイアウトが、支持システムの運動性能の向上を可能とし、このことは、より少ないＸ線量での画像品質の向上を可能とする。

実施例によると、回転可能に接続された２つの下側アームにおいて、下側ブームは、下側ベースに第１の軸の周りで移動可能に取り付けられた第１のアームと、第１のアームの自由端部に第２の軸の周りで移動可能に取り付けられた第２のアームとを備える。更に、回転可能に接続された２つの上側アームにおいて、上側ブームは、上側ベースに第３の軸の周りで移動可能に取り付けられた第３のアームと、第３のアームの自由端部に第４の軸の周りで移動可能に取り付けられた第４のアームとを備える。なおも更に、下側ブームの回転軸では、第１の軸及び第２の軸は互いに対して略平行に水平方向に配置され；上側ブームの回転軸では、第３の軸及び第４の軸は互いに対して略平行に垂直方向に配置される。

実施例によると、下側可動支持構成部は、第１及び第２の軸に垂直な第５の軸の周りで回転可能な第２のアームの自由端部に移動可能に取り付けられた保持セグメントを更に備え、Ｘ線源は保持セグメントの自由端部に移動可能に取り付けられる。上側可動支持構成部は、第３及び第４の軸に平行な第６の軸の周りで回転可能な第４のアームの自由端部に移動可能に取り付けられた垂直な伸縮部材を更に備え、Ｘ線検知器は、垂直な伸縮部材の自由端部に移動可能に取り付けられる。

実施例によると、第５の軸は、第２のアームの長手軸に対して下向き方向に傾斜している。

こうして、更なる空間的構成オプションが提供される。

実施例によると、Ｘ線源は、第５の軸に垂直な第７の軸の周りで回転可能な保持セグメントに移動可能に装着された装着セグメントによって担持される。Ｘ線検知器は、傾斜した第８の軸の周りで回転可能な伸縮部材に移動可能に装着された装着部材によって担持される。

実施例によると、第８の軸は、第３、第４及び第６の軸に対して傾斜している。

オプションによると、第８の軸は、垂直方向に５２．５°だけ傾斜している。実施例において、傾斜角度は、４５°から６０°の範囲内で提供される。

実施例によると、Ｘ線源は、第７の軸に垂直な第９の軸の周りで回転可能な装着セグメントに取り付けられる。第９の軸は、Ｘ線源のＸ線束方向の中心線と同一直線上にある。第７の軸と第９の軸との間に第１のオフセットが設けられる。更に、第７の軸とＸ線源の焦点との間に第２のオフセットが設けられる。

実施例によると、第２のアームは第１のアームよりも長い。追加的に又は代替的に、第４のアームは第３のアームよりも長い。

実施例によると、下側ベースは、垂直軸の周りで回転可能に床に据え付けられる。下側ベースは、床レールに沿って滑動可能に移動可能に装着され、床レールは、患者テーブルの長さに沿った移動を可能とする。更に、オプションとして提供されるものであるが、下側システムの合計で７自由度の、冗長性を有する運動学的レイアウトが提供され、これは、下側ブームが対象者支持テーブルの幅の範囲内で動作するようにシステムの移動がプログラムされることを可能とする。

本発明によると、Ｘ線撮像システムも提供される。Ｘ線撮像システムは、上述の実施例のいずれかによる、Ｘ線撮像のための撮像構成部と、対象者支持テーブルとを備える。下側可動支持構成部は対象者支持テーブルの下方に配置される。

「対象者」という語は、個人としても言及される。「対象者」は更に、患者としても言及されるが、この語は、なんらかの病気又は疾病が対象者に実際に存在するか否かを示すものではないことに留意されたい。

実施例によると、Ｘ線源が対象者支持テーブルの下方に配置されたとき、下側ブームは対象者支持テーブルの下方に留まる。

別の実施例によると、上側可動支持構成部は、その上側ベースが、対象者支持テーブルに対して長手方向に及び／又は横方向に変位された状態で配置される。この変位は、対象者支持体の長さ方向において、例えば、患者テーブルの長手方向の延長上に提供される。横方向の変位は、対象者支持体の幅方向において提供される。

本発明によると、対象者のＸ線画像を取得するための方法も提供される。方法は以下の、
ａ）対象者支持テーブル上に対象者を提供するステップと；
ｂ１）対象者支持テーブルの下方で床に据え付けられた下側可動支持構成部によってＸ線源を位置決めするステップであって；ｉ）下側ブームの回転可能に接続された２つの下側アームを、水平に配置された対応する回転軸を中心に垂直平面内で移動させるステップ、及び、ｉｉ）下側アームが取り付けられた下側ベースを垂直軸の周りで回転させるステップを有する、Ｘ線源を位置決めするステップと；
ｂ２）天井に据え付けられた上側可動支持構成部によってＸ線検知器を位置決めするステップであって；ｉ）上側ブームの回転可能に接続された２つの上側アームを、垂直に配置された対応する回転軸を中心に水平平面内で移動させるステップ、及び、ｉｉ）回転可能に接続された２つの上側アームのうちの１つの自由端部に移動可能に取り付けられた伸縮部材によってＸ線検知器を垂直に移動させるステップを有する、Ｘ線検知器を位置決めするステップと；
ｃ）Ｘ線源によってＸ線放射を生成し、生成されたＸ線放射をＸ線検知器によって検知するステップと
を有する。

本発明の実施形態によると、撮像構成部は、Ｘ線源及びＸ線検知器それぞれのための移動の６自由度を提供するための運動学的作業スキームが互いに異なる２つの同一でないメカトロニックシステムを備える。どちらのシステムも、手術室において使用可能な空間の最適に使用する。故に、上に示されたように、臨床医及び他の医療機器に対する障害物がより少なくなり、患者へのアクセスが向上される。

撮像構成部の上側部、すなわち検知器支持体では、水平平面内で移動するように各々が構成された２つの部分を有し、天井に据え付けられた２リンク上側アームが提供される。例えば、上側アーム部分の移動は、水平平面内での移動に制限される。伸縮部材が一方の上側アーム部分の自由端部に取り付けられ、垂直移動のために使用される。この設定は、全ての移動コンポーネントが、頭部の高さ（２．１０ｍ）よりも上で、又は検知器の真上で、動作することを保証する。

撮像構成部の下側部、すなわち、線源支持体では、６つの回転自由度と、これ加えて、任意選択的に、レールに沿った追加的な冗長並進移動とを有する運動学的レイアウトが患者テーブルの下方に提供される。２リンクアームが、垂直平面内での移動のために提供される。例えば、上側アーム部分の移動は、水平平面内での移動に制限される。これらの水平移動は、放射されるべき対象者に対する異なる位置をカバーするために垂直軸の周りでの下側ベースの回転と組み合わされる。２リンクアームと垂直軸の周りでの回転との組み合わせは、ロボットアームが比較的限られた空間内で動作するようにシステムの移動がプログラムされることを可能とする。

実施例において、レールに沿った任意選択的な並進移動が実現され、ロボットアームは患者テーブルの幅の範囲内で動作し、すなわち、撮像構成部の下側部の移動は、患者テーブルの輪郭内に制限される。

撮像構成部が使用されないとき、すなわちニュートラル位置にあるとき、構成部の一部は、患者支持体、例えば患者テーブルの下方に収容され得、他の部分は、患者テーブルの周りの作業フィールドの上方の天井エリアに配置される。撮像構成部は、Ｘ線源及び検知器を、患者テーブルに対して長手方向及び横方向において、又は仮想的治療中心の周りで球状に位置決めし得る。構成部の両部分は、Ｘ線源及びＸ線検知器を６自由度で自由に移動させることができる。

２つの専用のメカトロニックシステムがＸ線源及びＸ線検知器を支持する。これらの支持システムの運動学的レイアウトは、これらのコンポーネントが広い運動範囲にわたって正確に位置決めされることを可能とする一方、臨床医及び他の医療機器に対する障害物を最小化する。Ｘ線源を床に、検知器を天井に接続することによって、両支持システムのペイロードは、建築物構造、すなわちいわゆる固定世界、の最も近い部分に結合される。更に、ペイロードと固定世界との間の力の経路を短く維持しつつ、例えば２１０°などの広いスキャン範囲が提供される。構造的コンポーネントの長さを更に減少させる特別な運動学的レイアウトが提案される。従って、軽量で強固なメカトロニック設計が作成され得、これは、撮像機器を、向上された整列と運動再現性とを有しつつ十分に広い範囲にわたって移動させることができる。このことは、より良好な３Ｄ画像の品質につながり、必要とされる放射の過剰な使用を減少させ、放射線は、患者を通過して、完全な検知器のカバー範囲を保証するように放射される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下において説明される実施形態から明らかになり、これらを参照することで解明されるであろう。

以下において、本発明の例示的な実施形態が以下の図面を参照して説明される。

Ｘ線撮像のための撮像構成部の実施例の横側図を図示する。オプションとして、構成部は、Ｘ線撮像システムの実施例のコンテキストで図示される。 図１の実施例の前端側図を図示する。 図１及び図２の実施例の上面図を図示する。 第１の撮像位置にあるＸ線撮像のための撮像構成部の別の実施例の前端側図を図示する。 第２の撮像位置にある図４ａの撮像構成部を図示する。 撮像位置にある図１の実施例の斜視図を図示する。 図４ａの実施例の斜視図を図示する。 パーキング位置にある撮像構成部の横側図を図示する。 図７の撮像構成部を上面図において図示する。 Ｘ線撮像のための撮像構成部を移動させるための方法の実施例の基本的ステップを図示する。

図１は、Ｘ線撮像のための撮像構成部１０の実施例の横側図を図示する。Ｘ線撮像のための撮像構成部１０は、Ｘ線源１４を移動可能に保持する下側可動支持構成部１２を備える。Ｘ線撮像のための撮像構成部１０は、Ｘ線検知器１８を移動可能に保持する上側可動支持構成部１６を更に備える。下側可動支持構成部１２は床２０に据え付けられるように構成され、上側可動支持構成部１６は天井２２に据え付けられるように構成される。下側可動支持構成部１２は、下側ベース２６に回転可能に取り付けられた下側ブーム２４を備える。下側ブーム２４は、回転可能に接続された２つの下側アーム２８を備える。下側ベース２６は、垂直軸３０の周りで回転可能である。上側可動支持構成部１６は、上側ベース３４に回転可能に取り付けられた上側ブーム３２を備える。上側ブーム３２は、回転可能に接続された２つの上側アーム３６を備える。下側ブームの回転軸は水平に配置され、上側ブームの回転軸は垂直に配置される。

オプションとして、構成部は、Ｘ線撮像システム１００の実施例のコンテキストで図示される。Ｘ線撮像システム１００は、上述の及び以下の実施例の１つによる、Ｘ線撮像のための撮像構成部１０を備える。更に、対象者支持テーブル１０２が提供される。下側可動支持構成部は対象者支持テーブル１０２の下方に配置される。

対象者支持テーブル１０２は調節可能スタンド１０４を備え、これはテーブルの高さを調節するために下降又は上昇され得る。

下側可動支持構成部１２は第１の可動支持構成部とも称され得、上側可動支持構成部１６は第２の可動支持構成部とも称され得る。下側ブーム２４は第１のブームとも称され得、上側ブーム３２は第２のブームとも称され得る。下側ベース２６は床ベースとも称され得る。下側可動支持構成部１２は、可動ベース支持構成部とも称され得る。上側ベース３４は天井ベースとも称され得る。上側可動支持構成部１６は天井支持構成部とも称され得る。２つのアームを有するブームは２アームブームとも称され得る。２アームブームは更に、２セグメント片持ち式アームとも称され得る。

実施例において、上側ベース３４は固定的なベースである。

図示される実施例において、上側ベース３４は天井２２のような天井構造に据え付けられ、下側ベース２６は床２０などの床構造に据え付けられる。

故に、Ｘ線源１４及びＸ線検知器１８は、Ｘ線源１４及びＸ線検知器１８が互いに対向するようなやり方で、オブジェクトに対する多くの位置に配置され得る。

Ｘ線撮像システム１００の使用中にユーザに対する構成部１０による障害物が最小限となることを保証する同期制御が提供される。

更なる実施例において、図１にオプションとして図示されるように、回転可能に接続された２つの下側アーム２８では、下側ブームは、下側ベース２６に第１の軸３８の周りで移動可能に取り付けられた第１のアーム２８ａと、第１のアーム２８ａの自由端部に第２の軸４０の周りで移動可能に取り付けられた第２のアーム２８ｂとを備える。更に、回転可能に接続された２つの上側アーム３６では、上側ブームは、上側ベース３４に第３の軸４２の周りで移動可能に取り付けられた第３のアーム３６ａと、第３のアーム３６ａの自由端部に第４の軸４４の周りで移動可能に取り付けられた第４のアーム３６ｂとを備える。

下側ブーム２４の回転軸では、第１の軸３８及び第２の軸４０は互いに対して略平行に水平方向に配置される。例えば、動作中に、第１の軸３８及び第２の軸４０はそれらの水平配置を維持し、下側ブーム２４のアームは、事実上、垂直平面内でのみ移動する。換言すれば、この実施例において、下側ブーム２４のアームの移動は、垂直平面内に制限される。

上側ブーム３２の回転軸では、第３の軸４２及び第４の軸４４は互いに対して略平行に垂直方向に配置される。例えば、動作中に、第３の軸４２及び第４の軸４４はそれらの垂直配置を維持し、上側ブーム３２のアームは、事実上、水平平面内でのみ移動する。換言すれば、この実施例において、上側ブーム３２のアームの移動は、水平平面内に制限される。

本出願全体を通じて、軸の種々の向きは、僅かな偏位又は許容差の範囲を有して言及されることが留意される。例えば、１０°未満の偏位、例えば５°未満又は１°未満の偏位が提供される。

「略」平行という語は理論的な平行整列からの小さな偏位が提供される配置を指す。例えば、１０°未満の偏位、例えば５°未満又は１°未満の偏位が提供される。「略平行」という語は、「事実上平行」又は「名目上平行」とも称され得る。

アームは、それらのそれぞれの端部において接続される。「自由端部」という語は、他端部が接続されていると既に説明されたことを考慮にいれた遠位端部を指し、従って、他端部は近位端部である。「遠位」及び「近位」という語は、ベースから出発してＸ線源１４及びＸ線検知器１８の形態の移動端部に向かう構造上の見る方向に関する。

下側部２４の第１のアーム２８ａは第１の下側アームとも称され得、下側ブーム２４の第２のアーム２８ｂは第２の下側アームとも称され得る。上側部３２の第３のアーム３６ａは第１の上側アームとも称され得、上側ブーム３２第４のアーム３６ｂは第２の上側アームとも称され得る。

第１の軸３８及び第２の軸４０は、使用中にずっと事実上水平な向きを維持する。更に、第３の軸４２及び第４の軸４４は、使用中にずっと事実上垂直な向きを維持する。

更なる実施例において、図１における別のオプションとして図示されるように、下側可動支持構成部１２は、第１の軸３８及び第２の軸４０に垂直な第５の軸４８の周りで回転可能な第２のアームの自由端部に移動可能に取り付けられた保持セグメント４６を更に備え、Ｘ線源１４は保持セグメント４６の自由端部に移動可能に取り付けられる。

オプションにおいて、更に図示されてはいないが、第５の軸４８は第２のアーム２８ｂの長手軸に対して下向き方向に傾斜している。例えば、第２のアーム２８ｂが水平に配置されたとき、下に向かったおよそ４５°の傾斜が提供される。

上側可動支持構成部１６は、第３の軸４２及び第４の軸４４に略平行な第６の軸５２の周りで回転可能な第４のアーム３６ｂの自由端部に移動可能に取り付けられた垂直な伸縮部材５０を更に備え、Ｘ線検知器１８は、垂直な伸縮部材５０の自由端部に移動可能に取り付けられる。伸縮部材は、第１の両矢印５１によって示されるように、垂直移動を可能とする。実施例において、図示されるように、伸縮部材５０は、互いに対して移動する２つの部品又は要素と；支持体に固定された１つの部品又は要素とを有する１つのステージを備える。

別の実施例において、伸縮部材５０は、互いに対して移動する３つの部品又は要素と；支持体に固定された１つの部品又は要素とを有する２つのステージを備える。

更なる実施例において、図１における別のオプションとして図示されるように、Ｘ線源１４は、第５の軸４８に垂直な第７の軸５６の周りで回転可能な保持セグメントに移動可能に装着された装着セグメント５４によって担持される。Ｘ線検知器１８は、傾斜した第８の軸６０の周りで回転可能な伸縮部材に移動可能に装着された装着部材５８によって担持される。実施例において、図示されるように、伸縮部材５０は、装着部材５８が回転可能に装着された、Ｌ字形状の端部又は延長部６３を有する下側部６１を備える。

実施例において、第８の軸６０は、第３、第４及び第６の軸に対して傾斜している。例えば、オプションとして提供されるものであるが、第８の軸６０は垂直方向に５２．５°の角度だけ傾斜している。

更なる実施例において、図１における別のオプションとして図示されるように、Ｘ線源１４は、第７の軸５６に垂直な第９の軸６２の周りで回転可能な装着セグメント５４に取り付けられる。第９の軸６２は、Ｘ線源１４のＸ線束方向の中心線６４、すなわち、輪郭６６によって示されるＸ線ビームの中心線６４と同一直線上にある。中心線は主放射方向とも称され得る。第７の軸５６と第９の軸６２との間に第１のオフセット（Ｂ、図４ｂを参照）が設けられる。更に、第７の軸５６とＸ線源１４の焦点６８との間に第２のオフセット（Ａ、やはり図４ｂを参照）が設けられる。第１のオフセット及び第２のオフセットは、個別に又は一緒に提供され得る２つのオプションとして提供されることが留意される。

更なる実施例において、図１における別のオプションとして図示されるように、Ｘ線検知器１８は、Ｘ線検知器１８の撮像平面に垂直な第１０の軸７０の周りで回転可能な装着部材５８に取り付けられる。第９の軸６２は焦点６８、すなわちＸ線源１４の焦点スポットを通る。第１０の軸７０は、検知器１８の撮像平面の中央を通る。

第９及び第１０の軸が焦点６８及び撮像平面の中央をそれぞれ通ることは、オプションとして提供されることが留意される。

オプションとして、Ｘ線源１４及びＸ線検知器１８が整列されたとき、第１０の軸７０も焦点６８を通るが、システムがパーキング位置にあるときはこれを通らないことが提供される。

別のオプションとして、第６の軸５２、第８の軸６０及び第１０の軸７０の仮想交点ポイントが提供される。交点ポイントと伸縮部材への装着部材の接続部との間にオフセット（Ｃ、図４ｂを参照）が設けられる。実施例において、交点ポイントは、Ｘ線検知器の画像平面内に配置される。

更なる実施例において、図１における別のオプションとして図示されるように、下側ベース２６は、垂直軸３０の周りで回転可能に床２０に据え付けられ、下側ベース２６は、床レール７２に沿って滑動可能に移動可能に装着される。床レール７２は、第２の両矢印７４によって示されるように、患者テーブル１０２の長さに沿った移動を可能とする。下側ベースの垂直な回転軸は、第１１の軸とも称される。

床レール７２が図１から図９の全体を通して図示されているが、床レールはオプションとして提供されることが留意される。下側ベースがレールなしに床に据え付けられる実施例も提供される。

更なる実施例において、詳細には図示されないが、床に据え付けられた第１の部品と、水平方向に滑動するように第１の部品に装着された第２の部品とを有する２部品ベースが提供される。下側ブームは第２の部品に回転可能に取り付けられる。ベースの第１及び第２の部品の間のシフトは、水平方向における一定の調節を可能とする。

伸縮部材５０の垂直移動５１は、更なる運動のライン、すなわち並進移動を提供する。これは、運動の第１２のライン又は軸とも称され得る。

実施例において、下側ベース２６は、床レール７２に沿って滑動可能な台車２７（詳細には図示されない）に装着される。レール７２に沿った滑動移動７４は、更なる運動のライン、すなわち並進移動を提供する。これは、運動の第１３のライン又は軸とも称され得る。

床レールによって提供される追加的な自由度は、運動の自由における冗長性を提供する。

下側ベースが装着されたレールの場合、レールは対象者支持体の長手軸と整列され、又は少なくともこれと平行である。

第１の軸３８はＡ_１、第２の軸４０はＡ_２、第３の軸４２はＡ_３、第４の軸４４はＡ_４、第５の軸４８はＡ_５、第６の軸５２はＡ_６、第７の軸５６はＡ_７、第８の軸６０はＡ_８、第９の軸６２はＡ_９、第１０の軸７０はＡ_１０、第１１の軸３０はＡ_１１、運動の第１２のライン又は軸５１はＡ_１２、運動の第１３のライン又は軸７４はＡ_１３とも称される。

図２は、対象者支持テーブル１０２の前端側図を図示する。Ｘ線源１４はテーブルの下方に配置され、Ｘ線放射６６が検知器１８に向かって放射される。テーブルの脇の空間は撮像構成部によって邪魔されない。

図３は、図１及び図２の実施例の上面図を図示する。Ｘ線検知器１８は対象者支持テーブル１０２の上方に配置され、Ｘ線源１４は対象者支持テーブル１０２の下方に配置される。対象者支持テーブル１０２の長さ方向における下側可動支持構成部１２の下側ベース２６の移動性（図１における矢印７４を参照）に加えて、上側可動支持構成部１６の一部としてのＸ線検知器１８も、両矢印７５によって示されるように、対象者支持テーブル１０２の長さ方向など、広い運動範囲にわたって移動され得る。

図４ａは、第１の撮像位置にあるＸ線撮像のための撮像構成部１０の別の実施例の前端側図を図示する。下側可動支持構成部１２は、Ｘ線源１４のためのメカトロニック支持システムを提供する。上側可動支持構成部１６は、Ｘ線検知器１８のためのメカトロニック支持システムを提供する。図４ａ及び図４ｂにおいて示されるように、２つのメカトロニック支持システムは、Ｘ線源１４及びＸ線検知器１８を、患者テーブル１０２に対して長手方向及び横方向において、又は仮想的治療中心７６の周りで球状に位置決めするために使用される。両メカトロニック支持システムは、Ｘ線源１４及びＸ線検知器１８を６自由度で自由に移動させることができる。

図４ｂは、第２の撮像位置にある図４ａの撮像構成部１０を図示する。下側部において、６自由度は、Ｘ線源１４を仮想的治療中心７６の周りで球状に移動させるために、レールに沿った直線移動と組み合わされ得る。±１０５°までの斜め方向の投影が達成され得る。このことは、例えば２１０°の３Ｄスキャン範囲を可能とし、これは正確な再構成アルゴリズムの使用のために十分である。

実施例において、第１のアーム２８ａ及び第２のアーム２８ｂの長さは任意的に選ばれてよい。

オプションにおいて、第２のアーム２８ｂは第１のアーム２８よりも長い。このことは、移動中に対象者支持テーブル１０２の下方に第１のアーム２８ａと第２のアーム２８ｂとの間の接合部を保つことをより容易にする。組み合わされた長さは、アームを完全に伸ばすことなく（運動ベロシティの調節の困難さをもたらす運動学における特異点を回避するため）、±１０５°のスキャン範囲を可能とするように選ばれる。更に、これは、第１のアーム２８ａの全ての位置について、この接合部と患者テーブルとの間の隙間を保証する。図４ａにおいて、この隙間はＴＣによって示される。この隙間は、患者テーブルが人間工学的な作業高さに、例えば１００ｍｍの範囲において、調節されることを可能とする。

次いで、上部及び底部の両システムの６自由度運動能力は、適宜に仮想治療中心７６の高さを変化させるためにも使用され得る。

上部システムにおいて、軸４２、４４、及び５２の周りでの第３及び第４のアーム３６ａ、３６ｂ並びに垂直な伸縮部材５０の回転は、検知器１８が水平平面内で３自由度にわたって移動されることを可能とする。伸縮部材は検知器１８の垂直移動を可能とする。この実施形態において、第６の軸５２と垂直移動５１とは一直線である。

これら全ての組み合わされた要因は、上部システムのコンポーネントが、頭部の高さ（２．１０ｍ）よりも上で、又は検知器の真上（図２を参照）で、移動することを保証する。このことも、撮像構成部が臨床医又は他の医療機器の障害物になることを制限する。

図４ｂにおいて図示される実施例において、Ｘ線源１４は一定のオフセット（Ａ、Ｂ）を有するように装着される。これらのオフセットは、±１０５°のスキャン範囲を達成するために必要とされる第１及び第２のアームの長さを低減する。更に、上部システムにおいて、第６の軸、第８の軸及び第１０の軸は、単一のポイント７７において交差する。このことは、球状の運動ステージを作り出す。装着オフセット（Ｃ）とともに、このことは、必要とされる伸縮部材５０のストロークを低減する。

オプションとして提供される下側システムの冗長性を有する運動学的レイアウト（合計で７自由度）は、全ての投影角度及び３Ｄスキャン軌道（図４ａ及び図４ｂ）について、下側ブームが対象者支持テーブル１０２の幅の範囲内で動作するようにシステムの移動がプログラムされることを可能とする。このことは、Ｘ線源１４に接続する部分のみを患者テーブルの下から突出させる。更に、Ｘ線源１４は、患者の長手軸及び検知器１８に対して一定の向きに保持され得る。このことは、更に障害物を制限し、線源のヒール効果の視覚化を最小化する。

図５は、図１の実施例の斜視図を図示する。実施例において、例えば図５において示されるように、Ｘ線源１４が対象者支持テーブル１０２の下方に配置されたとき、下側ブーム２８は対象者支持テーブル１０２の下方に留まる。対象者１０６は対象者支持テーブル１０２上に載っているところが図示されている。更に、スタッフメンバ１０８、例えば外科医師が対象者支持テーブル１０２の隣に立っているところが図示されている。図５において示されるように、運動学的レイアウトは、人間工学的な作業姿勢、容易なパーキング（図７を参照）、向上された患者へのアクセスを可能とし、臨床医又は他の医療機器への障害物を最小限にする。別の実施例において、上側可動支持構成部１６は、その上側ベース３４が、対象者支持テーブル１０２に対して長手方向に及び／又は横方向に変位された状態で配置される。この変位の結果として、（上側）ベースは患者テーブルの上にはなく、故に、層状の空気流フィールドの外側にある。

図６は、図４ａの実施例の斜視図を図示する。

リンクの長さ及び伸縮ストロークを低減することで、重力負荷及び慣性負荷に起因する力及びトルクがより小さくなる。従って、構成部をより軽量化することが可能となり、より強固な設計に寄与する。結果としてもたらされる質量比へのより大きな強固さは、動的運動性能の向上につながり、故に、画像品質の向上につながる。運動性能の向上は、６自由度運動能力と組み合わされて、撮像機器の間の整列の能動的な制御も可能とする。システムの自由度を使用して、機械的構造における準静的撓みが定量化され得、補償され得る。これによって、検知器上でのＸ線ビームの誤整列が最小化され、従って、不必要な放射線量も最小化され得る。性能の向上の他に、システムのより小さい質量は、製造、輸送及び設置のコストの低減をもたらす。

もしもデバイスが（一時的に）必要とされないなら、その柔軟な設定は、デバイスが容易にパーキングされることを可能とする。ここで、底部システムは患者テーブルの下でそのニュートラル位置に折り畳まれる。上部システムでは、検知器、伸縮部材及びアームを患者テーブルから離間するように移動させるためにアームが使用され得る。

図７は、パーキング位置にある撮像構成部１０の横側図を図示する。実施例において、例えば図７において示されるように、上側可動支持構成部１４は、その上側ベース３４が対象者支持テーブル１０２の上方で長手方向に変位された状態で配置される。故に、滅菌用の層状の下降流は、対象者支持テーブル１０２をカバーするように配置され得、上側ベース３４は、層状の下降流の外側に配置される。例えば、上側ベース３４は、テーブルの長さ方向の延長上に置かれる。オプションとして、横向きの変位、すなわち、テーブルの幅方向の変位も提供される。

図８は、図７の撮像構成部１０を上面図において図示する。Ｘ線検知器１８を有する上側可動支持構成部１６は、（垂直に投影されたときに）対象者支持テーブル１０２の脇に位置する。Ｘ線源１４を有する下側可動支持構成部１２は対象者支持テーブル１０２の下方に配置される。

オプションとして、第４のアーム３６ｂは第３のアーム３６ａよりも長い。このことは、伸縮部材５０及び取り付けられたコンポーネントが、伸縮部材の一部が第４のアーム３６ｂの上方に突出しているにもかかわらず、ベース３４に横付けに、テーブルから離間するように移動されることを可能とする。

図９は、Ｘ線撮像のための撮像構成部を移動させるための方法２００の実施例の基本的ステップを図示する。方法２００は以下のステップを有する。

ステップａ）とも称される第１のステップ２０２において、対象者支持テーブル上に対象者が提供される。

ステップｂ１）とも称される第２のステップ２０４において、対象者支持テーブルの下方で床に据え付けられた下側可動支持構成部を使用してＸ線源が位置決めされる。下側ブームは、回転可能に接続された２つの下側アームを備え、これらは、水平に配置された対応する回転軸を中心に垂直平面内で回転する。下側ブームは、床に据え付けられた下側ベースに取り付けられ、下側ベースは、垂直軸の周りで回転可能である。

ステップｂ２）とも称される第３のステップ２０６において、天井に据え付けられた上側可動支持構成部を使用してＸ線検知器が位置決めされる。上側ブームは、回転可能に接続された２つの上側アームを備え、これらは、垂直に配置された対応する回転軸を中心に水平平面内で回転する。上側ブームは、天井に据え付けられた上側ベースに取り付けられ、上側ベースは、更なる垂直軸の周りで回転可能である。なおも更に、回転アームのうちの１つの自由端部、例えば、上側ベースまで最も大きな距離を有する回転アームの自由端部に、Ｘ線検知器を垂直に移動させるように、すなわちＸ線検知器の高さ調節を実施するように、伸縮部材が移動可能に取り付けられる。

ステップｃ）とも称される第４のステップ２０８において、Ｘ線源によってＸ線放射が生成され、生成されたＸ線放射がＸ線検知器によって検知される。オプションにおいて、第２のステップ、第３のステップ及び第４のステップは同期して実行されることが留意される。

構成部は、広い運動範囲にわたって撮像機器が移動されることを可能とする。その運動学的レイアウトは、人間工学的な作業姿勢、容易なパーキング、向上された患者へのアクセスを可能とし、臨床医又は他の医療機器への障害物を最小限にする。

本発明の実施形態は、異なる主題に関して説明されていることに留意されたい。特には、いくつかの実施形態は方法タイプの請求項に関して説明されている一方、他の実施形態はデバイスタイプの請求項に関して説明されている。しかしながら、当業者は、上記及び下記の説明から、そうでないことが通告されていない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴の間の任意の組み合わせも、本出願によって開示されると見なされることを推測されよう。しかしながら、全ての特徴は組み合わされて、特徴を単に合わせたものよりも大きい相乗効果を提供し得る。

本発明が、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び説明は、説明的又は例示的なものと見なされるべきであり、制限的なものと見なされるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形が、特許請求された本発明を実践するにあたって当業者によって、図面、本開示、及び従属請求項を検討することにより、理解され、実行され得る。

特許請求の範囲において、「備える、有する」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数性を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載されたいくつかのアイテムの機能を完遂し得る。特定の手段が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. Ｘ線撮像のための撮像構成部であって、前記撮像構成部は、
   Ｘ線源を移動可能に保持する下側可動支持構成部と、
   Ｘ線検知器を移動可能に保持する上側可動支持構成部と
   を備え、
   前記下側可動支持構成部は床に据え付けられるように構成され、前記上側可動支持構成部は天井に据え付けられるように構成され、
   前記下側可動支持構成部は、下側ベースに回転可能に取り付けられた下側ブームを備え、前記下側ブームは、水平に配置された対応する回転軸を中心に垂直平面内を移動する、回転可能に接続された２つの下側アームを備え、前記下側ベースは、垂直軸の周りで回転可能であり、
   前記上側可動支持構成部は、上側ベースに回転可能に取り付けられた上側ブームを備え、前記上側ブームは、垂直に配置された対応する回転軸を中心に水平平面内を移動する、回転可能に接続された２つの上側アームを備え、
   前記上側可動支持構成部は、前記回転可能に接続された２つの上側アームのうちの１つの上側アームの自由端部に移動可能に取り付けられた伸縮部材を更に備え、前記伸縮部材は、前記Ｘ線検知器の垂直移動を可能とする、
   撮像構成部。
2. 前記回転可能に接続された２つの下側アームにおいて、前記下側ブームは、前記下側ベースに第１の軸の周りで移動可能に取り付けられた第１のアームと、前記第１のアームの自由端部に第２の軸の周りで移動可能に取り付けられた第２のアームとを備え、
   前記回転可能に接続された２つの上側アームにおいて、前記上側ブームは、前記上側ベースに第３の軸の周りで移動可能に取り付けられた第３のアームと、前記第３のアームの自由端部に第４の軸の周りで移動可能に取り付けられた第４のアームとを備え、
   前記下側ブームの前記回転軸において、前記第１の軸及び前記第２の軸は互いに対して略平行に水平方向に配置され、前記上側ブームの前記回転軸において、前記第３の軸及び前記第４の軸は互いに対して略平行に垂直方向に配置される、
   請求項１に記載の撮像構成部。
3. 前記下側可動支持構成部は、前記第１及び第２の軸に垂直な第５の軸の周りで回転可能な前記第２のアームの自由端部に移動可能に取り付けられた保持セグメントを更に備え、前記Ｘ線源は前記保持セグメントの自由端部に移動可能に取り付けられ、
   前記上側可動支持構成部の垂直な前記伸縮部材は、前記第３及び第４の軸に事実上平行な第６の軸の周りで回転可能な前記第４のアームの自由端部に移動可能に取り付けられ、前記Ｘ線検知器は、垂直な前記伸縮部材の自由端部に移動可能に取り付けられる、
   請求項２に記載の撮像構成部。
4. 前記第５の軸は、前記第２のアームの長手軸に対して下向き方向に傾斜している、請求項３に記載の撮像構成部。
5. 前記Ｘ線源は、前記第５の軸に垂直な第７の軸の周りで回転可能な前記保持セグメントに移動可能に装着された装着セグメントによって担持され、
   前記Ｘ線検知器は、傾斜した第８の軸の周りで回転可能な前記伸縮部材に移動可能に装着された装着部材によって担持される、
   請求項３又は４に記載の撮像構成部。
6. 前記第８の軸は、前記第３の軸、第４の軸及び第６の軸に対して傾斜し、
   好ましくは、前記第８の軸は、垂直方向に５２．５°だけ傾斜している、
   請求項５に記載の撮像構成部。
7. 前記Ｘ線源は、前記第７の軸に垂直な第９の軸の周りで回転可能な前記装着セグメントに取り付けられ、ここで、
   前記第９の軸は、前記Ｘ線源のＸ線束方向の中心線と同一直線上にあるか、
   前記第７の軸と前記第９の軸との間に第１のオフセットが設けられるか、及び／又は、
   前記第７の軸と前記Ｘ線源の焦点との間に第２のオフセットが設けられる、
   請求項５又は６に記載の撮像構成部。
8. 前記Ｘ線検知器は、前記Ｘ線検知器の撮像平面に垂直な第１０の軸の周りで回転可能な前記装着部材に取り付けられ、
   前記第９の軸は前記Ｘ線源の焦点スポットを通り、
   前記第１０の軸は前記Ｘ線検知器の前記撮像平面の中央を通る、
   請求項７に記載の撮像構成部。
9. 前記第６の軸、前記第８の軸及び前記第１０の軸の仮想交点ポイントが提供され、
   前記仮想交点ポイントと前記伸縮部材への前記装着部材の接続部との間にオフセットが設けられる、
   請求項８に記載の撮像構成部。
10. 前記第２のアームは前記第１のアームよりも長く、及び／又は、
    前記第４のアームは前記第３のアームよりも長い、
    請求項２から９のいずれか一項に記載の撮像構成部。
11. 前記下側ベースは、垂直軸の周りで回転可能に前記床に据え付けられ、
    前記下側ベースは、床レールに沿って滑動可能に移動可能に装着され、
    前記床レールは、患者テーブルの長さに沿った移動を可能とし、
    下側システムの合計で７自由度の、冗長性を有する運動学的レイアウトが提供されて、前記下側ブームが前記患者テーブルの幅の範囲内で動作するようにシステムの移動がプログラムされることを可能とする、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の撮像構成部。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のＸ線撮像のための撮像構成部と、
    対象者支持テーブルと
    を備え、
    前記下側可動支持構成部は前記対象者支持テーブルの下方に配置される、
    Ｘ線撮像システム。
13. 前記Ｘ線源が前記対象者支持テーブルの下方に配置されたとき、前記下側ブームは前記対象者支持テーブルの下方に留まる、請求項１２に記載のＸ線撮像システム。
14. 前記上側可動支持構成部は、その上側ベースが、下方に投影されたとき、前記対象者支持テーブルに対して横方向に及び／又は長手方向に変位された状態で配置される、請求項１２又は１３に記載のＸ線撮像システム。
15. 対象者のＸ線画像を取得するための方法であって、前記方法は、
    ａ）対象者支持テーブル上に対象者を提供するステップと、
    ｂ１）前記対象者支持テーブルの下方で床に据え付けられた下側可動支持構成部によってＸ線源を位置決めするステップであって、ｉ）下側ブームの回転可能に接続された２つの下側アームを、水平に配置された対応する回転軸を中心に垂直平面内で移動させるステップ、及び、ｉｉ）前記下側アームが取り付けられた下側ベースを垂直軸の周りで回転させるステップを有する、前記Ｘ線源を位置決めするステップと、
    ｂ２）天井に据え付けられた上側可動支持構成部によってＸ線検知器を位置決めするステップであって、ｉ）上側ブームの回転可能に接続された２つの上側アームを、垂直に配置された対応する回転軸を中心に水平平面内で移動させるステップ、及び、ｉｉ）前記回転可能に接続された２つの上側アームのうちの１つの自由端部に移動可能に取り付けられた伸縮部材によって前記Ｘ線検知器を垂直に移動させるステップを有する、前記Ｘ線検知器を位置決めするステップと、
    ｃ）前記Ｘ線源によってＸ線放射を生成し、生成された前記Ｘ線放射を前記Ｘ線検知器によって検知するステップと
    を有する、方法。

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