WO2014088042A1

WO2014088042A1 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置

Info

Publication number: WO2014088042A1
Application number: PCT/JP2013/082629
Authority: WO
Inventors: 洋平松澤
Original assignee: 株式会社東芝; 東芝メディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-06-12
Also published as: JP6245967B2; US20150265230A1; US10548547B2; JP2014131637A

Abstract

　限られたスペースの中で効率的に架台の剛性を強化すること。　架台回転部１０は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１４とを取り付け可能な構造を有している。メインフレーム４１は、架台回転部１０を回転軸Ｒ１回りに回転可能に支持する。ベーススタンド４３は、メインフレーム４１を床面から支持する。架台アーム４５は、メインフレーム４１の水平軸Ｒ２を挟んだ片側部分とベーススタンド４３とに結合される。補強フレーム４７は、メインフレーム４１の水平軸Ｒ２を挟んだ他の片側部分と架台アーム４５とに結合される。

Description

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置

　本実施形態は、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装置においては、画質向上のため、架台回転時に発生する架台の振動を可能な限り小さくした方が良い。人体の心臓などの動く臓器を良好な画質でスキャンするためには、架台を高速に回転する必要がある。しかし、架台の高速回転に伴い架台の振動が増加してしまう。

　架台回転に伴う振動の低減策としては、架台回転部の回転・前後バランスを調整用ウェイトにより調整する方法や、架台各部のフレームの剛性を強化させる方法等が知られている。

　最近のＸ線コンピュータ断層撮影装置に対する市場のニーズとしては、高速回転ができ、かつ、コンパクトな外形サイズ及び低重量が求められている。すなわち、架台各部のフレームの剛性を強化するために、単純にフレームを大きくしたり、重量を増したりすることは市場から求められていない。

　実施形態の目的は、限られたスペースの中で効率的に架台の剛性を強化することが可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。

　本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管とＸ線検出器とを取り付け可能な環状の回転部と、前記回転部を回転軸回りに回転可能に支持するメインフレームと、前記メインフレームを床面から支持するベーススタンドと、前記メインフレームの前記回転軸に直交する水平軸を挟んだ片側部分と前記ベーススタンドとに結合される架台アームと、前記メインフレームの前記水平軸を挟んだ他の片側部分と前記架台アームとに結合される結合フレームと、を具備する。

　限られたスペースの中で効率的に架台の剛性を強化すること。

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の架台の概略的な斜視図である。図３は、図２の架台回転部の概略的な斜視図である。図４は、図２の架台固定部の概略的な斜視図である。図５は、図１の架台固定部の正面側から見た斜視図である。図６は、図１の架台固定部の背面側から見た斜視図である。図７は、図１の他の架台固定部の正面側から見た斜視図である。図８は、図１の他の架台固定部の正面側から見た斜視図である。図９は、図１の架台回転部と架台固定部とが取り付けられた架台を一部切り取って背面側から見た斜視図である。

　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１とコンソール１００とを有している。架台１は、病院等のＣＴ撮影室に据え付けられている。コンソール１００は、ＣＴ撮影室やＣＴ撮影室に隣接する制御室等に据え付けられている。コンソール１００は、入力機器２００を介した操作者からの指示等に従って架台１を制御する。架台１は、コンソール１００からの制御に従ってＸ線ＣＴ撮像を実行する。架台１は、被検体を挟んで対向して配置されたＸ線管とＸ線検出器とを装備している。架台１は、Ｘ線管とＸ線検出器とを回転軸周りに回転させながらＸ線曝射をＸ線検出とを高速に繰り返し、Ｘ線の減弱を示す生データを収集する。収集された生データは、架台１からコンソール１００に伝送される。コンソール１００は、生データに基づいて被検体内のＸ線減弱係数の空間分布を表現するＣＴ画像を再構成する。コンソール１００は、ＣＴ画像を表示機器３００に表示する。

　図２は、概略的な架台１の斜視図である。なお、図２においては、カバーが取り外された架台１が示されている。図２に示すように、架台１は、架台回転部１０と架台固定部４０とを有している。図３は、概略的な架台回転部１０の斜視図であり、図４は、概略的な架台固定部４０の斜視図である。

　図２及び図３に示すように、架台回転部１０は、中央に開口１１ａが形成された略円筒形の回転フレーム１１を有している。回転フレーム１１には、Ｘ線管１２や高電圧発生装置１３、Ｘ線検出器１４、データ収集回路１５、データ伝送装置１６、及び冷却装置１７等の各種機器を取り付けるための穴または凹部が形成されている。回転フレーム１１は、アルミニウム等の金属により形成される金属枠である。Ｘ線管１２や高電圧発生装置１３、Ｘ線検出器１４、データ収集回路１５、データ伝送装置１６、冷却装置１７等の各種機器は、架台固定部４０からの電力の供給を受けて作動する。Ｘ線管１２とＸ線検出器１４とは開口１１ａを挟んで対向するように回転フレーム１１に取り付けられる。高電圧発生装置１３は、Ｘ線管１２に高電圧を印可し、フィラメント電流を供給する。Ｘ線管１２は、高電圧発生装置１３からの高電圧の印可とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。Ｘ線検出器１４は、Ｘ線管１２から発生されたＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じた電気信号を発生する。データ収集回路１５は、Ｘ線検出器１４により発生された電気信号にＡ／Ｄ変換を施して電気信号から生データに変換する。生データは、データ伝送装置１６を介してコンソール１００に伝送される。冷却装置１７は、Ｘ線管１２を冷却する。

　図４に示すように、架台固定部４０は、メインフレーム４１、ベーススタンド４３、及び架台アーム４５を有している。メインフレーム４１は、アルミニウム等の金属により形成されている金属枠である。メインフレーム４１には、中央に開口４１ａが形成されている。メインフレーム４１は、縁部４１ｂにおいて、回転軸Ｒ１周りに架台回転部１０を回転可能に支持している。架台回転部１０は、図示しない駆動装置からの駆動信号の供給を受けて回転軸Ｒ１周りに回転する。

　ベーススタンド４３は、ＣＴ撮影室の床面に据え付けられている。ベーススタンド４３は、メインフレーム４１を床面から離反して支持する。ベーススタンド４３は、例えば、二つの立設フレーム４３１と接続フレーム４３３とを含んでいる。二つの立設フレーム４３１は、メインフレーム４１の両側面に取り付けられ、直立して床面に設置される。接続フレーム４３３は、二つの立設フレーム４３１によるメインフレーム４１の支持を強固にするため、二つの立設フレーム４３１を接続する。ベーススタンド４３は、アルミニウム等の金属により形成される。

　二つの架台アーム４５は、回転軸Ｒ１に直交し床面に平行する水平軸Ｒ２回りに傾斜（チルト）可能にメインフレーム４１を支持している。二つの架台アーム４５は、架台回転部１０が水平軸Ｒ２に交わるように配置されるので、メインフレーム４１が回転軸Ｒ１に沿って水平軸Ｒ２から離反するようにメインフレーム４１を支持する。各架台アーム４５は、ベーススタンド４３の上部に取り付けられ、ベーススタンド４３とメインフレーム４１とを結合している。メインフレーム４１のチルトにより、回転軸Ｒ１及び水平軸Ｒ２に直交する垂直軸Ｒ３が床面に対して傾斜する。架台アーム４５は、カバー内の図示しない駆動装置からの駆動信号の供給を受けてメインフレーム４１をチルトする。架台アーム４５は、アルミニウム等の金属により形成される。なお、典型的には、水平軸Ｒ２が床面から１０００ｍｍ程度の高さに位置するように、架台固定部４０の各部が設計される。

　架台回転部１０の回転軸Ｒ１回りの高速回転に伴い、メインフレーム４１の上部と下部とに回転軸Ｒ１方向に力が加わる。メインフレーム４１の小規模化及び軽量化に伴い、メインフレーム４１の強度が弱くなっている。従って、回転軸Ｒ１方向の力により、メインフレーム４１の上部と下部とは、回転軸Ｒ１方向に折り曲がってしまう。また、メインフレーム４１の変形に伴い、架台アーム４５に水平軸Ｒ２方向に力が加わる。この回転軸Ｒ２方向の力により、架台アーム４５は、水平軸Ｒ２方向に折り曲がってしまう。

　本実施形態に係る架台固定部４０は、架台回転部１０の高速回転に伴うメインフレーム４１と架台アーム４５との変形を防止するために、補強フレームを装備する。以下、本実施形態に係る架台固定部４０の詳細な構造について説明する。

　図５は、架台固定部４０の正面側から見た斜視図であり、図６は、架台固定部４０の背面側から見た斜視図である。なお正面は、メインフレーム４１の架台回転部１０が配置される面であるものとする。図５及び図６に示すように、架台アーム４５は、メインフレーム４１の水平軸Ｒ２を挟んだ上方片側部分４１Ｕとベーススタンド４３とに結合されている。より詳細には、架台アーム４５は、架台回転部１０との干渉を避けるため、折り曲り構造を有している。折り曲り構造を有することにより架台アーム４５は、架台回転部１０との接触を避けたうえで、ベーススタンド４３と上方片側部分４１Ｕとに結合されることが可能となる。架台アーム４５は、メインフレーム４１の剛性を高めるため、メインフレーム４１の上方片側部分４１Ｕの側面縁部だけでなく、正面にも結合されると良い。あるいは、架台アーム４５は、メインフレーム４１の上方片側部分４１Ｕの側面縁部と背面とに結合されても良い。また、さらに剛性を高めるため、架台アーム４５は、メインフレーム４１の上方片側部分４１Ｕの側面縁部と正面と背面とに結合されても良い。

　メインフレーム４１の水平軸Ｒ２を挟んだ下方片側部分４１Ｓと架台アーム４５とは、補強フレーム４７により結合されている。上述のように、典型的には、水平軸Ｒ２が床面から１０００ｍｍ程度の高さに位置するように架台固定部４０の各部が設計される。従って、上方片側部分４１Ｕは、換言すれば、メインフレーム４１の床面から１０００ｍｍ以上の部分であり、下方片側部分４１Ｓは、換言すれば、メインフレーム４１の床面から１０００ｍｍ以下の部分であると言える。

　補強フレーム４７は、金属で形成されたフレームである。補強フレーム４７は、メインフレーム４１よりも強度の強い金属で形成されると良い。例えば、メインフレーム４１がアルミニウムにより形成されている場合、補強フレーム４７は、鉄等の金属により形成されると良い。なお、強度が十分に確保できる場合、補強フレーム４７は、メインフレーム４１メインと同じ材料で形成されても良い。補強フレーム４７は、例えば、板金溶接により個別に形成される。また、補強フレーム４７は、メインフレーム４１と架台アーム４５と共に鋳型で一体形成されても良い。一体形成の態様としては、鋳型による一体形成に限定されず、個別に形成されたメインフレーム４１、補強フレーム４７、及び架台フレーム４５が溶接により一体化されることを含んでも良い。後述するように、補強フレーム４７は、架台回転部１０との干渉を避けるため、折り曲り構造を有している。折り曲り構造を有することにより架台アーム４５は、架台回転部１０との接触を避けたうえで、架台アーム４５と下方片側部分４１Ｓとに結合されることが可能となる。

　なお、図６に示すように、補強フレーム４７と架台アーム４５とのみが一体形成されても良い。図６の架台アーム４５’は、架台アーム４５に対応する部分（以下、架台アーム部分）４５Ｕと補強フレーム４７に対応する部分（以下、補強フレーム部分）４７Ｕとを有している。架台アーム部分４５Ｕは、上方片側部分４１Ｕとベーススタンド４３とを結合する。補強フレーム部分４７Ｕは、下方片側部分４１Ｓと架台アーム部分４５Ｕとを結合する。架台アーム部分４５Ｕは、補強フレーム部分４７Ｕと一体形成されていること以外は架台アーム４５と同一の構造を有する。反対に、補強フレーム部分４７Ｕは、架台アーム部分４５Ｕと一体形成されていること以外は補強フレーム４７と同一の構造を有している。

　あるいは、図７に示すように、補強フレーム４７とメインフレーム４１とのみが一体形成されても良い。図７のメインフレーム４１’は、メインフレーム４１に対応する部分（以下、メインフレーム部分）４１Ｍと補強フレーム４７に対応する部分（以下、補強フレーム部分）４７Ｕ’とを有している。メインフレーム部分４１Ｍの上方片側部分４１Ｕは、架台アーム４５に結合される。メインフレーム部分４１Ｍの下方片側部分４１Ｓは、架台アーム４５に結合される。より詳細には、下方片側部分４１Ｓの補強フレーム部分４７Ｕ’が折り曲り構造を有し、補強フレーム部分４７Ｕ’において架台アーム４５とメインフレーム４１部分が結合される。メインフレーム部分４１Ｍは、補強フレーム部分４７Ｕ’と一体形成されていること以外はメインフレーム４１と同一の構造を有する。反対に、補強フレーム部分４７Ｕ’は、メインフレーム部分４１Ｍと一体形成されていること以外は補強フレーム４７と同一の構造を有している。以下、説明を具体的に行うため、メインフレーム４１、補強フレーム４７、及び架台フレーム４５は個別に形成されるものとする。

　図５及び図６に示すように、架台アーム４５と補強フレーム４７とは、例えば、ねじ等の締結具により結合され、同様に、メインフレーム４１と補強フレーム４７とは、例えば、ねじ等の締結具により結合される。補強フレーム４７との結合の容易さのため、架台アーム４５における補強フレーム４７との結合部４５Ｋと、メインフレーム４１における補強フレーム４７との結合部４１Ｋとは、平面形状を有していると良い。

　より詳細には、補強フレーム４７は、架台アーム４５の下端部と、メインフレーム４１の下方片側部分４１Ｓの側面縁部とに結合されると良い。しかしながら、補強フレーム４７の結合箇所はこれに限定されず、結合可能な場所であれば如何なる場所であっても良い。例えば、補強フレーム４７は、架台アーム４５の下端部ではなく、内側面または外側面に結合されても良い。また、補強フレーム４７は、メインフレーム４１の下方片側部分４１Ｓの側面縁部ではなく、下方片側部分４１Ｓの正面に結合されても良いし、背面に結合されても良い。このように、補強フレーム４７がメインフレーム４１の下方片側部分４１Ｓの側面縁部のみでなく、正面又は背面にも結合されることにより、メインフレーム４１の剛性をより高めることが可能となる。

　次に、補強フレーム４７と架台回転部１０との位置関係について図９を参照しながら説明する。図９は、回転フレーム１１が取り付けられた架台固定部４０を一部切り取って背面側から見た斜視図である。図９７に示すように、回転フレーム１１の垂直軸Ｒ２から下方の片側部分を覆うためのカバー（以下、メインアンダーカバーと呼ぶ）４９が設けられている。メインアンダーカバー４９は、回転フレーム１１とメインフレーム４１とがチルトされた場合に架台回転部１０が外部から見えてしまうことを防止するために取り付けられる。メインアンダーカバー４９は、架台アーム４５に直接的に、または、構造物を介して間接的に接続されている。補強フレーム４７は、メインアンダーカバー４９と回転フレーム１１（すなわち、架台回転部１０）との間に設けられる。

　この際、補強フレーム４７が直線形状（平坦形状）を有している場合、メインフレーム４１とベーススタンド４３とが直線的に接続されることとなる。この場合、架台回転部１０と補強フレーム４７とが接触してしまい、架台回転部１０をメインフレーム４１に取り付けることができなくなってしまう。従って、補強フレーム４７は、架台回転部１０との干渉を避けることが可能な折り曲がり部４７Ａを有している。より詳細には、補強フレーム４７は、第１部分４７１と第２部分４７２とが折り曲がり部４７Ａにおいて直交するような構造を有している。第１部分４７１は、架台アーム４５に結合され、架台アーム４５の内側面に滑らかに接続している。第２部分４７２は、メインフレーム４１に結合され、メインフレーム４１の正面に滑らかに接続している。第１部分４７１と第２部分４７２とは交差するように結合される。このように補強フレーム４７が折り曲がり部４７Ａを有していることで、補強フレーム４７と架台回転部１０との干渉を防止しつつ、補強フレーム４７を架台回転部１０とメインアンダーカバー４９との間に収容することができる。

　メインフレーム４１の強度をさらに高めるため、メインフレーム４１の外側に他の補強フレーム５１，５３が設けられても良い。補強フレーム５１は、メインフレーム４１の下方片側部分４１Ｓの縁部に取り付けられる。補強フレーム５１が下方片側部分４１Ｓの縁部に取り付けられることにより、架台回転部１０の回転に伴う下方片側部分４１Ｓの回転軸Ｒ１方向の変形を防止することができる。補強フレーム５３は、メインフレーム４１の上方片側部分４１Ｕと架台アーム４５との縁部に取り付けられる。補強フレーム５１が上方片側部分４１Ｕの縁部に取り付けられることにより、架台回転部１０の回転に伴う上方片側部分４１Ｕの回転軸Ｒ１方向の変形を防止することができる。補強フレーム５１，５３は、メインフレーム４１よりも強度の強い金属で形成されると良い。例えば、メインフレーム４１がアルミニウムにより形成されている場合、補強フレーム５１，５３は、鉄等の金属により形成されると良い。なお、強度が十分に確保できる場合、補強フレーム５１，５３は、メインフレーム４１と同じ材料で形成されても良い。

　（変形例）
　上記実施形態において、架台アーム４５がメインフレーム４１の上方片側部分４１Ｕに結合され、補強フレーム４７がメインフレーム４１の下方片側部分４１Ｓに結合されるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、架台アーム４５がメインフレーム４１の下方片側部分４１Ｓに結合され、補強フレーム４７がメインフレーム４１の上方片側部分４１Ｕに結合されても良い。

　［効果］
　上述の通り、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、架台回転部１０、メインフレーム４１、ベーススタンド４３、架台アーム４５、及び補強フレーム４７を少なくとも有している。架台回転部１０は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１４とを取り付け可能な構造を有している。メインフレーム４１は、架台回転部１０を回転軸Ｒ１回りに回転可能に支持する。ベーススタンド４３は、メインフレーム４１を床面から離反して支持する。架台アーム４５は、メインフレーム４１を回転軸Ｒ１に直交する水平軸Ｒ２回りにチルト可能に支持し、メインフレーム４１の水平軸Ｒ２を挟んだ片側部分とベーススタンド４３とに結合される。補強フレーム４７は、メインフレーム４１の水平軸Ｒ２を挟んだ他の片側部分と架台アーム４５とに結合される。

　上記構成の通り、補強フレーム４７をメインフレーム４１の片側部分と架台アーム４５とに結合することにより、架台回転部１０の回転軸Ｒ１回りの高速回転に伴うメインフレーム４１及び架台アーム４５の振動及び変形を抑制することが可能となる。また、補強フレーム４７は、小規模の構造物であるため、補強フレーム４７が取り付けられたとしても、架台１全体の外形サイズを変更することがなく、重量にも大きな変化を与えない。従って、補強フレーム４７により空間的に効率的に架台１の剛性を強化することができ、架台回転部１０の高速回転に伴う振動及び変形を抑制することができる。

　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ものである。

　１…架台、１０…架台回転部、１１…回転フレーム、１２…Ｘ線管、１３…高電圧発生装置、１４…Ｘ線検出器、１５…データ収集回路、１６…データ伝送装置、１７…冷却装置、４０…架台固定部、４１…メインフレーム、４３…ベーススタンド、４５…架台アーム、４７…補強フレーム、４９…メインアンダーカバー、５１…補強フレーム、５３…補強フレーム、１００…コンソール、２００…入力機器、３００…表示機器。

Claims

　Ｘ線管とＸ線検出器とを取り付け可能な環状の回転部と、
　前記回転部を回転軸回りに回転可能に支持するメインフレームと、
　前記メインフレームを床面から支持するベーススタンドと、
　前記メインフレームの前記回転軸に直交する水平軸を挟んだ片側部分と前記ベーススタンドとに結合される架台アームと、
　前記メインフレームの前記水平軸を挟んだ他の片側部分と前記架台アームとに結合される結合フレームと、
　を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　前記他の片側部分は、前記メインフレームの前記水平軸よりも下方の部分である、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　前記他の片側部分は、前記メインフレームの床面から１０００ｍｍ以下の高さの部分である、請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　前記回転部の前記水平軸よりも下方の片側部分を覆うカバーをさらに備え、
　前記結合フレームは、前記カバーと前記回転部との間に設けられる、
　請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　前記結合フレームは、前記回転部との干渉を避けるための折り曲がり部分を有している、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　前記架台アームにおける前記結合フレームとの結合部は、平面形状を有している、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　前記メインフレームにおける前記結合フレームとの結合部は、平面形状を有している、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　前記メインフレームの前記水平軸よりも下方の縁部に設けられた補強フレームをさらに備える、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　前記架台アームは、前記回転部を前記水平軸回りにチルト可能に支持する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　Ｘ線管とＸ線検出器とを取り付け可能な環状の回転部と、
　前記回転部を回転軸回りに回転可能に支持するメインフレームと、
　前記メインフレームを床面から支持するベーススタンドと、
　前記ベーススタンドと前記メインフレームとに結合される架台アームであって、前記メインフレームの前記回転軸に直交する水平軸を挟んだ片側部分に結合可能に折り曲り構造を有する第１部分と、前記メインフレームの前記水平軸を挟んだ他の片側部分に結合可能に折り曲り構造を有する第２部分とを有する、架台アームと、
　を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
　Ｘ線管とＸ線検出器とを取り付け可能な環状の回転部と、
　前記回転部を回転軸回りに回転可能に支持するメインフレームと、
　前記メインフレームを床面から支持するベーススタンドと、
　前記メインフレームの前記回転軸に直交する水平軸を挟んだ片側部分と前記ベーススタンドとを結合するための折り曲り構造を有する架台アームと、
　を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置であって、
　前記メインフレームの前記水平軸を挟んだ片側部分は、前記架台アームに結合するための折り曲り構造を有する、
　Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。