WO2017029690A1 - Ｘ線撮影システム - Google Patents

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WO2017029690A1
WO2017029690A1 PCT/JP2015/004075 JP2015004075W WO2017029690A1 WO 2017029690 A1 WO2017029690 A1 WO 2017029690A1 JP 2015004075 W JP2015004075 W JP 2015004075W WO 2017029690 A1 WO2017029690 A1 WO 2017029690A1
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WO
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robot
ray imaging
ray
imaging system
doctor
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/004075
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中　博文
博明 北辻
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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Priority to JP2017535164A priority patent/JP6637508B2/ja
Priority to US15/753,813 priority patent/US10561384B2/en
Priority to KR1020187006905A priority patent/KR102023676B1/ko
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    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4452—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being able to move relative to each other
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    • A61B6/4464—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit or the detector unit being mounted to ceiling
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/587—Alignment of source unit to detector unit

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray imaging system.
  • angiographic examination is known as one of the examination methods of the human body using X-rays.
  • a contrast medium is injected into a blood vessel of a subject, and the shape of the blood vessel itself is observed by photographing the flow using an X-ray imaging system.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose this type of X-ray imaging system (X-ray imaging apparatus).
  • An X-ray imaging system (X-ray imaging apparatus) disclosed in Patent Document 1 is provided with a C-arm, a 6-axis robot arm that supports the C-arm suspended from the ceiling, and one end of the C-arm. And an X-ray detector provided at the other end of the C-arm.
  • An X-ray imaging system described in Patent Document 2 includes a first robot arm suspended from a ceiling, an X-ray tube supported by the first robot arm, and a second robot arm installed on the floor. And a photographing device supported by the second robot arm.
  • each robot arm operates so that the X-ray tube and the imaging apparatus are moved in two parallel planes while facing each other.
  • a doctor works near the bed on which the subject lies when injecting a contrast medium into the blood vessel of the subject. For example, when performing an angiographic examination of the subject's heart, the doctor passes a catheter inserted from the blood vessel of the subject's foot to the heart along the blood vessel and reaches the target location, and then the contrast agent from the catheter is reached. Pour. Furthermore, the doctor may treat the subject at the same time while performing an angiographic examination.
  • doctors and their assistants In such angiographic examinations, doctors and their assistants must work while paying attention to their posture so as not to interfere with the components of the X-ray imaging system. If doctors and their caregivers struggle to avoid contact with the components of the x-ray imaging system, they may not only reduce their work efficiency but also promote their fatigue.
  • an X-ray imaging system is for X-ray imaging of a region to be examined of a subject supported by a bed, An X-ray source; An X-ray imaging apparatus that is disposed opposite to the X-ray source and that images the X-rays that are irradiated from the X-ray source to the subject and pass through the subject; A seven-axis vertical articulated first robot that supports the X-ray source; A seven-axis vertical articulated second robot that supports the X-ray imaging apparatus; The first robot and the second robot are arranged such that the X-ray source and the X-ray imaging apparatus move on a spherical shell centered on the isocenter while substantially matching the isocenter and the inspection site. And a control device for controlling the operation.
  • each of the first robot that supports the X-ray source and the second robot that supports the X-ray imaging apparatus is a seven-axis robot having redundant axes. Therefore, when the X-ray source and the X-ray imaging apparatus are held and moved to a predetermined imaging position, the components of the X-ray imaging system are caused to avoid the doctor's work range by the wraparound posture of the first robot and the second robot. be able to. Thereby, since the doctor's work range is ensured, it can be expected that the work efficiency of the doctor is suppressed from being reduced and the fatigue is reduced due to the work in a difficult posture.
  • the components of the X-ray imaging system can avoid the doctor's work range.
  • FIG. 1 is a side view showing an overall schematic configuration of an X-ray imaging system according to an embodiment of the present invention as viewed from the X direction.
  • FIG. 2 is a side view showing the overall schematic configuration of the X-ray imaging system as seen from the Y direction.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control system of the X-ray imaging system.
  • FIG. 4 is a perspective view of the examination room.
  • FIG. 5 shows a modification of the X-ray imaging system capable of biplane imaging.
  • FIG. 1 is a side view showing an overall schematic configuration of an X-ray imaging system 1 according to an embodiment of the present invention as viewed from the X direction
  • FIG. 2 is a Y direction showing an overall schematic configuration of the X-ray imaging system 1.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control system of the X-ray imaging system 1
  • FIG. 4 is a perspective view of the examination room 100.
  • the depth direction in FIG. 1 is referred to as “X direction”.
  • the X direction is a certain horizontal direction
  • a horizontal direction orthogonal to the X direction is referred to as a “Y direction”
  • a vertical direction is referred to as a “Z direction”.
  • an X-ray imaging system 1 is built in an examination room 100 in which a bed 10 is installed.
  • the bed 10 has a length direction (longitudinal direction) and a width direction (short direction), and the inside of the examination room 100 is such that the length direction is parallel to the Y direction and the width direction is parallel to the X direction. Is arranged.
  • the bed 10 may be fixed or movable.
  • the subject 98 lies on the bed 10 so that the left-right direction of the subject 98 is parallel to the width direction of the bed 10, and the doctor 99 and his / her assistant perform work related to the examination near the bed 10.
  • the X-ray imaging system 1 generally includes at least a pair of robots 2 and 2, an X-ray generation device 31, an X-ray imaging device 32, a monitor 34, a camera 35, and a control system 20 that controls these. Yes.
  • the X-ray imaging system 1 may include the bed 10 described above.
  • the control system 20 includes an X-ray imaging control device 210 related to the control of the X-ray generation device 31 and the X-ray imaging device 32, an image processing device 220, a doctor detection device 230, and a robot control device 240 related to the control of the robot 2. And each functional element with the servo amplifier 250.
  • Each element of the control system 20 may be, for example, a calculation control unit including at least one of a microcontroller, a CPU, an MPU, a PLC, a DSP, an ASIC, and an FPGA.
  • the servo amplifier 250 is configured such that the CPU is in charge of interface processing with the host arithmetic control means, and the DSP is in charge of basic calculations (position loop calculation, speed loop calculation, and current loop calculation) of the servo amplifier 250.
  • each element of the control system 20 is configured by one arithmetic control unit, a plurality of arithmetic control units that perform distributed control in cooperation with each other, or a plurality of elements of the control system 20 May be constituted by one arithmetic control means.
  • One robot 2 (2A) of the pair of robots 2 and 2 is fixed to the floor of the inspection room 100, and the other robot 2 (2B) is fixed to the ceiling of the inspection room 100.
  • a specific configuration of the robot 2 will be described in detail later.
  • the X-ray generator 31 is supported by the robot 2 (2A) fixed to the floor of the examination room 100 among the pair of robots 2 and 2.
  • the X-ray generator 31 may be composed of, for example, a high voltage generator and an X-ray tube that generates X-rays upon application of a high voltage.
  • the X-ray imaging device 32 is disposed so as to face the X-ray generation device 31 with the part to be examined of the subject 98 in between. More specifically, the radiation window 31a of the X-ray generation device 31 and the image receiving surface 32a of the X-ray imaging device 32 are opposed to each other with a portion H to be inspected therebetween and with a predetermined focus image receiving distance H.
  • the X-ray imaging device 32 includes, for example, an image intensifier, an optical system, and a camera (all not shown).
  • the X-ray imaging device 32 is supported by a robot 2 (2B) fixed to the ceiling of the examination room 100 among the pair of robots 2 and 2.
  • the operations of the X-ray generation device 31 and the X-ray imaging device 32 are controlled by the X-ray imaging control device 210. That is, the X-ray imaging control apparatus 210 controls the X-ray generation apparatus 31 so as to generate X-rays at a predetermined timing. X-rays generated by the X-ray generator 31 are emitted from the radiation window 31 a of the X-ray generator 31 toward the image receiving surface 32 a of the X-ray imaging device 32. The X-ray imaging control apparatus 210 controls the X-ray imaging apparatus 32 so as to capture X-rays at a timing that matches the generation of X-rays. In the X-ray imaging device 32, X-rays transmitted through the subject 98 are converted into an optical image, and this optical image is taken into a camera via an optical system and converted into an image signal.
  • the image processing device 220 generates image data that has been subjected to image processing so that the doctor 99 can easily view the part to be examined based on the image signal received from the X-ray imaging device 32, and outputs the image data to the monitor 34.
  • the image processing apparatus 220 may be configured to generate multi-slice tomographic image data or three-dimensional image data based on image signals taken from multiple directions.
  • the doctor 99 can perform examination and treatment while visually recognizing the image of the examination site of the subject 98 output to the monitor 34.
  • the camera 35 is installed in the examination room 100 so that the doctor 99 can be photographed.
  • the camera 35 may capture at least one of the subject 98 and the robots 2 and 2 in addition to the doctor 99.
  • the camera 35 is connected to the doctor detection device 230, and video (image) data obtained by the camera 35 is transmitted to the doctor detection device 230.
  • the doctor detection device 230 detects the work range of the doctor 99 based on the video data.
  • the work range of the doctor 99 may include the existence range of the doctor 99, the operation range of the doctor 99, the predicted operation range of the doctor 99, and the like.
  • Information on the work range of the doctor 99 detected by the doctor detection device 230 is sent to the robot control device 240, and is used to operate the components of the X-ray imaging system 1 so as to avoid the work range of the doctor 99.
  • the pair of robots 2 and 2 have substantially the same structure.
  • the structure of one of the pair of robots 2 and 2 will be described in detail, and the description of the other will be omitted.
  • the robot 2 includes a base 21 and a robot arm 22.
  • the base 21 is fixed to the ceiling or floor of the examination room 100.
  • a traveling device may be provided between the base 21 and the ceiling or floor of the examination room 100, and the base 21 may be configured to be movable with respect to the ceiling or floor of the examination room 100.
  • the robot arm 22 includes a turntable 3, links 4, 5, 6, 7, 8, and an attachment 9 arranged in this order from the base end to the tip end.
  • the swivel base 3 is supported by the base 21 so as to be rotatable around the rotation axis A1. Consecutive elements 3 to 9 from the swivel base 3 to the attachment 9 are connected so as to be rotatable relative to each other.
  • An X-ray generator 31 (or X-ray imaging device 32) is attached to the flange surface that forms the tip of the attachment 9.
  • the robot 2 configured as described above is a so-called 7-axis vertical articulated robot having seven joints JT1 to JT7.
  • the robot 2 has a joint JT7 for adding a redundant axis between the joint JT2 and the joint JT3 in addition to the six joints JT1 to JT6 defined in the same manner as a general 6-axis multi-joint robot.
  • the seven joints JT1 to JT7 have rotation axes A1 to A7, respectively.
  • a rotation axis for turning the next joint and a rotation axis for turning the next joint appear alternately from the base end toward the wrist.
  • the symbols (JT1 to JT7, A1 to A7) given to the seven joints and the seven rotation axes are given for convenience, and any symbols can be used as long as the seven joints and the seven rotation axes can be identified. It may be.
  • the rotation axis A2 to the rotation axis A3 is referred to as the upper arm
  • the rotation axis A3 to the rotation axis A5 is referred to as the lower arm
  • the connecting portion between the upper arm and the lower arm is referred to as the elbow
  • the tip of the robot arm 22 may be called a wrist.
  • the rotation axes A4 to A6 are rotation axes set on the wrist.
  • the rotation axis A1, the rotation axis A2, the rotation axis A7, and the rotation axis A3 are used as rotation axes for horizontally turning or swinging the X-ray generator 31 (or the X-ray imaging device 32). It is the main axis of the 7-axis vertical articulated robot.
  • the joints JT1 to JT7 are provided with servo motors M1 to M7 and position detectors E1 to E7, respectively.
  • the position detectors E1 to E7 are composed of, for example, a rotary encoder. By driving the servo motors M1 to M7, rotations around the rotation axes A1 to A7 that are allowed in the joints JT1 to JT7 are performed.
  • the servo motors M1 to M7 can be driven independently of each other. When the servo motors M1 to M7 are driven, the position detectors E1 to E7 detect rotational positions around the rotation axes A1 to A7 of the servo motors M1 to M7.
  • the operation of the robot 2 is controlled by the control device 240 and the servo amplifier 250.
  • one servo amplifier 250 is provided for one robot 2, but one servo amplifier 250 may be provided for a plurality of robots 2.
  • the servo amplifier 250 has the tip of the attachment 9 (that is, the tip of the robot arm 22) at an arbitrary position and orientation along an arbitrary path with respect to each of the servo motors M1 to M7 included in the joints JT1 to JT7 of the robot 2. Servo control to move.
  • a plurality of servo amplifiers 250 are provided so as to form individual servo loops for each of the servo motors M1 to M7, but the servo motors M1 to M7 are driven in a unified manner by one servo amplifier 250. It may be configured.
  • the robot controller 240 controls the entire control system 20 including the servo amplifier 250.
  • the robot control device 240 can be connected to a teach pendant or the like. An operator can perform teaching work using the teach pendant.
  • the robot control device 240 calculates a target position where the X-ray generation device 31 (or the X-ray imaging device 32) is to be located based on an operation program created by a teaching work, an offline tool, or the like.
  • the robot control device 240 performs reverse conversion of the coordinate data of the target position, avoids interference between the doctor 99 detected by the doctor detection device 230 and its predicted motion range by a posture such as wraparound, and The joint angles ⁇ 1 to ⁇ 7 required to move the X-ray generator 31 (or X-ray imaging device 32) to the target position are calculated.
  • the robot control device 240 controls the position and posture of the robot 2 so that the fourth joint JT3 from the base end of the robot 2, that is, the elbow joint is positioned within the width W of the bed 10.
  • the “X position of the joint JT3” is the X position (X coordinate) of the reference point of the joint JT3 when the intersection of the rotation axis A7 and the rotation axis A3 is used as the reference point of the joint JT3.
  • “within the width W of the bed 10” means a three-dimensional region from the X position (Xa) of the right end of the bed 10 to the X position (Xb) of the left end with respect to the subject 98, and This means a three-dimensional region that extends in the Y direction beyond the lengthwise end of the bed 10.
  • a three-dimensional area corresponding to “within the width W of the bed 10” in the examination room 100 is shown in black.
  • “within the width W of the bed 10” when the width W of the bed 10 changes in the middle of the length direction means “on the right side of the portion of the bed 10 that supports the trunk of the subject 98. It means the interval from the X position (Xa) of the end to the X position (Xb) of the left end.
  • the dimensions of the bed 10 and the X positions Xa and Xb of the end of the bed 10 are stored in the robot controller 240 in advance. Then, the robot controller 240 operates the robot 2 while maintaining the state where the X position of the joint JT3 of the robot 2 exists in the range from Xa to Xb. If the base 21 of the robot 2 is disposed within the width W of the bed 10, it is desirable because the control for positioning the joint JT3 of the robot 2 within the width W of the bed 10 is facilitated as described above.
  • the arrangement of the base 21 is not limited to the width W of the bed 10.
  • the robot controller 240 is provided at the joints JT1 to JT7 based on the deviation between the calculated joint angles ⁇ 1 to ⁇ 7 and the rotational position at the time of power-on detected by the position detectors E1 to E7. Command values for the operation amounts of the servo motors M1 to M7 are calculated and supplied to the servo motors M1 to M7. Thereby, the X-ray generator 31 (or the X-ray imaging device 32) is moved to the target position.
  • the two robots 2 and 2 are controlled by the single robot controller 240.
  • the robot control device 240 cooperatively controls the pair of robots 2 and 2.
  • the X-ray generator 31 and the X-ray imaging device 32 synchronize on the spherical shell centering on the isocenter C while substantially matching the isocenter C and the site to be inspected. Moving. During this time, the distance H between the focus images of the X-ray generator 31 and the X-ray imaging device 32 is maintained at a predetermined value.
  • the isocenter C (irradiation center) is on the X-ray bundle center line L passing through the focal point of the X-ray generator 31 and the center of the image receiving surface 32a of the X-ray imaging device 32. Note that the pair of robots 2 and 2 can operate independently, and the operations of the pair of robots 2 and 2 are synchronized as necessary, and are not always synchronized.
  • the robot control device 240 controls the positions and postures of the robots 2 and 2 as described above to move the X-ray generation device 31 and the X-ray imaging device 32 to predetermined imaging positions.
  • the X-ray imaging control device 210 causes the X-ray generator 31 and the X-ray imaging device 32 to X-ray the site to be examined. In this manner, X-ray imaging is performed at a plurality of positions at different angles of the X-ray bundle center line L with respect to the examination site.
  • the predetermined photographing position and the predetermined focus-receiving distance H may be taught in advance to the robot control device 240, or the operator can input the robot control device 240 in a timely manner via input means (not shown). It may be configured as follows.
  • the X-ray imaging system 1 of the present embodiment is disposed so as to face the X-ray generator 31 (X-ray source) and the X-ray generator 31, and from the X-ray generator 31 to the subject 98.
  • An X-ray imaging device 32 that images X-rays that have been irradiated and passed through the subject 98, a seven-axis vertical articulated first robot 2 (2A) that supports the X-ray generation device 31, and an X-ray imaging device 32
  • the X-ray generation device 31 and the X-ray imaging device 32 are centered on the isocenter C while the isocenter C and the part to be inspected substantially coincide with the 7-axis vertical articulated second robot 2 (2B) supporting
  • a robot controller 240 that controls the operation of the first robot 2 (2A) and the second robot 2 (2B) so as to move on the spherical shell.
  • the X-ray imaging system 1 is for X-ray imaging of a site to be examined of a subject 98 supported by
  • the robot control device 240 cooperates the first robot 2 and the second robot 2 so as to move the X-ray generation device 31 and the X-ray imaging device 32 in synchronization. Configured to control.
  • each of the first robot 2 (2A) that supports the X-ray generator 31 (X-ray source) and the second robot 2 (2B) that supports the X-ray imaging device 32 is redundant.
  • the distance H between the focus images of the X-ray generator 31 and the X-ray imaging device 32 is variable.
  • the distance H between the focus images may be increased or decreased from a predetermined reference length according to the size of the region to be inspected.
  • at least one of the X-ray radiation amount and the radiation angle from the X-ray generator 31 may be changed.
  • the amount of X-ray radiation from the X-ray generator 31 may be reduced in proportion to the distance H between the focus images.
  • the X-ray emission angle from the X-ray generator 31 may be increased in proportion to the focal image distance H.
  • each of the pair of robots 2 and 2 includes a rotation axis for turning the next joint and a rotation axis for turning the next joint from the base end toward the wrist.
  • the robot controller 240 controls at least one of the pair of robots 2 and 2 so that the fourth joint JT3 (that is, the elbow joint) from the proximal end is positioned within the width W of the bed 10. It is configured.
  • the X-ray generator 31 or the X-ray imaging device connected to the robot 2 or its hand. 32 does not protrude greatly from the width W of the bed 10 in the X direction, so that the working range of the doctor 99 and the assistant can be secured, or the feeling of pressure applied to the doctor 99 and the like can be reduced.
  • the X-ray imaging system 1 of the present embodiment further includes a doctor detection device 230 that detects the work range of the doctor 99 who performs the examination. Then, the control system 20 performs the work of the doctor 99 in which the constituent elements of the X-ray imaging system 1 (the X-ray generation device 31, the X-ray imaging device 32, and the pair of robots 2 and 2) are detected by the doctor detection device 230. The pair of robots 2 and 2 are controlled so as to avoid the range.
  • the components of the X-ray imaging system 1 are moved or positioned so as to avoid the work range of the doctor 99, and are moved or positioned so as not to interfere with the predicted operating range. Since the work range of the doctor 99 is ensured, the work range of the doctor 99 is secured, so that it is possible to expect a reduction in the work efficiency of the doctor 99 due to work in a difficult posture and reduction of fatigue.
  • the robot controller 240 determines that the X position of the second joint JT2 from the base end and the X position of the fourth joint JT3 from the base end are in the range from Xa to Xb. 2 is determined, and the servo amplifier 250 is commanded.
  • the “X position of the joint JT2” is the X position (X coordinate) of the reference point of the joint JT2 when the intersection of the rotation axis A7 and the rotation axis A2 is used as the reference point of the joint JT2.
  • the robot 2 controlled in this manner transforms the robot arm 22 while maintaining the state where the second joint JT2 to the fourth joint JT3 from the base end are within the width of the bed 10, and the X-ray The generator 31 or the X-ray imaging device 32 is moved to a predetermined imaging position.
  • the robot 2 since the second joint JT2 to the fourth joint JT3 from the base end of the robot 2 are located within the width W of the bed 10, the robot 2 and its hand The X-ray generation device 31 or the X-ray imaging device 32 connected to the bed 10 does not protrude greatly from the width W of the bed 10 in the X direction, so that the work range of the doctor 99 and the assistant can be secured, It can reduce the feeling of pressure.
  • the robot control device 240 regards the links 4 and 5 constituting the upper arm as a columnar body passing through the second joint JT2 and the fourth joint JT4 from the base end.
  • the position and posture of the robot 2 are determined so that the X position is in the range from Xa to Xb, and the servo amplifier 250 is commanded.
  • the robot 2 controlled as described above transforms the robot arm 22 while maintaining the state in which the links 4 and 5 constituting the upper arm are within the width W of the bed 10, so that the X-ray generator 31 or the X-ray imaging device is used. 32 is moved to a predetermined photographing position.
  • the upper arm of the robot 2 is positioned within the width W of the bed 10, so that the X-ray generator 31 or the X-ray imaging device 32 connected to the robot 2 or its hand is provided. It is possible to secure the working range of the doctor 99 and the assistant or reduce the feeling of pressure given to the doctor 99 and the like without projecting greatly from the width W of the bed 10 in the X direction.
  • FIG. 5 is a view showing a modification of the X-ray imaging system 1 capable of biplane imaging.
  • the same or similar members as those in the above-described embodiment may be denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof may be omitted.
  • the X-ray imaging system 1 includes a set of X-ray imaging units (that is, an X-ray generation device 31, an X-ray imaging device 32, and a pair of robots 2 and 2 that support them). As shown in FIG. 5, the X-ray imaging system 1 according to this modification further includes another set, that is, two sets of X-ray imaging units.
  • the X-ray imaging system 1 has four robots 2, but these robots 2 may be controlled by one robot control device 240.
  • the X-ray imaging system 1 can simultaneously perform X-ray imaging from two directions (referred to as biplane imaging, dual plane imaging, etc.).
  • the examination time can be shortened and the amount of contrast medium can be reduced.
  • the installation space and the operation space of the components are reduced. It is remarkable. Since each robot 2 can operate independently, the positions and postures of the X-ray generation device 31 and the X-ray imaging device 32 are avoided while avoiding the interference between the robots 2 and the interference between the robot 2 and the doctor 99. Is easy to change.
  • the degree of freedom of installation of the X-ray imaging unit is high and small as compared with a conventional X-ray imaging system having a C-shaped arm. Therefore, as in the X-ray imaging system 1 according to the modification 3, it is easy to construct a system that includes two or more types of X-ray imaging units and can simultaneously perform X-ray imaging from a plurality of directions.
  • one of the pair of robots 2 and 2 is fixed to the ceiling of the examination room 100 and the other is fixed to the floor of the examination room 100.
  • the installation mode is not limited to this.
  • the pair of robots 2 and 2 are both fixed to the wall of the examination room 100, the pair of robots 2 and 2 are both fixed to the floor of the examination room 100, or one of the pair of robots 2 and 2 is inspected. It may be fixed to the ceiling or floor of the room 100 and the other may be fixed to the wall of the examination room 100.
  • one robot control device 240 is provided for each of the plurality of robots 2.
  • the robot control device 240 is provided for each robot 2, and each robot control device 240 is connected to another robot. It may be configured to control the robot 2 in conjunction with the control device 240.
  • both the pair of robots 2 and 2 have the elbow joint JT3 (or the second to fourth joint from the proximal end or the upper arm) within the width W of the bed 10. Although it is controlled to exist, only one of the pair of robots 2 and 2 may be controlled as such.
  • the work range of the doctor 99 that the robot control device 240 uses to control the robots 2 and 2 is detected by performing image processing on the image captured by the camera 35 with the doctor detection device 230.
  • the doctor 99 and its surroundings may be photographed with an infrared thermal camera, and the work range of the doctor 99 detected by processing the obtained temperature distribution image may be used for controlling the robots 2 and 2.
  • the work range of the doctor 99 detected by the doctor 99 carrying the marker and mapping the coordinates of the marker may be used for controlling the robots 2 and 2.
  • the work range of the doctor 99 corresponding to the examination content is stored in the robot control device 240 in advance, and the work range of the doctor 99 stored in advance may be used for controlling the robots 2 and 2.
  • X-ray imaging system 2 Robot 3: Turntable 4 to 8: Link 9: Attachment 10: Bed 20: Control system 21: Base 22: Robot arm 31: X-ray generator (X-ray source) 32: X-ray imaging device 34: Monitor 35: Camera 98: Subject 99: Doctor 100: Exam room 210: X-ray imaging control device 220: Image processing device 230: Doctor detection device 240: Robot control device 250: Servo amplifier A1 A7: Rotating axis C: Isocenters E1 to E7: Position detector H: Focus image receiving distances JT1 to JT7: Joint L: X-ray bundle center lines M1 to M7: Servo motor

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Abstract

Ｘ線撮影システム１は、ベッド１０に支持された被験体９８の被検査部位をＸ線撮影するためのものである。Ｘ線撮影システム１は、Ｘ線源であるＸ線発生装置３１と、Ｘ線発生装置３１と対向配置され、Ｘ線発生装置３１から被験体９８へ照射され当該被験体９８を通過したＸ線を撮像するＸ線撮像装置３２と、Ｘ線発生装置３１を支持する７軸垂直多関節型の第１ロボット２（２Ａ）と、Ｘ線撮像装置３２を支持する７軸垂直多関節型の第２ロボット２（２Ｂ）と、アイソセンタＣと被検査部位とを実質的に一致させながらＸ線発生装置３１及びＸ線撮像装置３２がアイソセンタＣを中心とする球殻上を移動するように、第１ロボット２（２Ａ）及び第２ロボット２（２Ｂ）の動作を制御するロボット制御装置２４０とを備えている。

Description

Ｘ線撮影システム
　本発明は、Ｘ線撮影システムに関する。
　従来、Ｘ線を使用する人体の検査方法の一つとして、血管造影検査法（アンギオグラフィー）が知られている。血管造影検査法では、被験体の血管内に造影剤を注入し、その流れをＸ線撮影システムを用いて撮影することによって、血管そのものの形状などを観察する。特許文献１，２には、この種のＸ線撮影システム（Ｘ線撮影装置）が開示されている。
　特許文献１に示されたＸ線撮影システム（Ｘ線撮影装置）は、Ｃ型アームと、Ｃ型アームを天井から吊り下げ支持する６軸ロボットアームと、Ｃ型アームの一方の端部に設けられたＸ線管と、Ｃ型アームの他方の端部に設けられたＸ線検出器とを備えている。
　また、特許文献２に記載されたＸ線撮影システムは、天井に吊り下げられた第１ロボットアームと、第１ロボットアームに支持されたＸ線管と、床に設置された第２ロボットアームと、第２ロボットアームに支持された撮影装置とを備えている。このＸ線撮影システムでは、Ｘ線管と撮影装置が向かい合って互いに関連しながら平行な２つの平面内で移動するように、各ロボットアームが動作する。
特開２００１－２１８７５７号公報 米国特許第４８９４８５５号公報
　上記のような血管造影検査において、医師は、被験体の血管内に造影剤を注入する際に、被験体が横たわっているベッドの傍で作業を行う。例えば、被験体の心臓の血管造影検査を行う際には、医師は、被験体の足の血管から入れたカテーテルを血管の走行に沿って心臓まで通し、目的箇所に達したところでカテーテルから造影剤を流し込む。更に、医師は、被験体に対し血管造影検査を行いつつ、同時に治療をすることもある。
　このような血管造影検査においては、医師及びその介助者は、Ｘ線撮影システムの構成要素と干渉しないように自らの体勢に気を配りながら作業を行わねばならない。医師及びその介助者がＸ線撮影システムの構成要素との接触を避けようとして辛い体勢となれば、彼らの作業効率が低下するだけでなく、彼らの疲労の促進につながるおそれがある。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであって、本発明の一態様に係るＸ線撮影システムは、ベッドに支持された被験体の被検査部位をＸ線撮影するものであって、
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源と対向配置され、前記Ｘ線源から前記被験体へ照射され当該被験体を通過したＸ線を撮像するＸ線撮像装置と、
前記Ｘ線源を支持する７軸垂直多関節型の第１ロボットと、
前記Ｘ線撮像装置を支持する７軸垂直多関節型の第２ロボットと、
アイソセンタと前記被検査部位とを実質的に一致させながら前記Ｘ線源及び前記Ｘ線撮像装置が前記アイソセンタを中心とする球殻上を移動するように、前記第１ロボット及び前記第２ロボットの動作を制御する制御装置とを備えることを特徴としている。
　上記Ｘ線撮影システムでは、Ｘ線源を支持する第１ロボット及びＸ線撮像装置を支持する第２ロボットの各々が冗長軸を有する７軸ロボットである。したがって、Ｘ線源及びＸ線撮像装置の保持及び所定の撮影位置への移動に際し、第１ロボット及び第２ロボットの回り込み姿勢などによって、Ｘ線撮影システムの構成要素に医師の作業範囲を回避させることができる。これにより、医師の作業範囲が確保されるので、辛い体勢での作業に起因する、医師の作業効率の低下の抑制や、疲労の軽減が期待できる。
　本発明によれば、Ｘ線撮影システムの構成要素に医師の作業範囲を回避させることができる。
図１は本発明の一実施形態に係るＸ線撮影システムの全体的な概略構成を示すＸ方向から見た側面図である。 図２はＸ線撮影システムの全体的な概略構成を示すＹ方向から見た側面図である。 図３はＸ線撮影システムの制御系統の構成を示すブロック図である。 図４は検査室の斜視図である。 図５はバイプレーン撮影を可能なＸ線撮影システムの変形例である。
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るＸ線撮影システム１の全体的な概略構成を示すＸ方向から見た側面図、図２はＸ線撮影システム１の全体的な概略構成を示すＹ方向から見た側面図、図３はＸ線撮影システム１の制御系統の構成を示すブロック図、図４は検査室１００の斜視図である。以下では、説明の便宜を図って、図１の紙面奥行き方向を「Ｘ方向」ということとする。Ｘ方向は或る水平方向であって、このＸ方向と直交する水平な方向を「Ｙ方向」といい、鉛直方向を「Ｚ方向」ということとする。
　図１～４に示すように、本発明の一実施形態に係るＸ線撮影システム１は、ベッド１０が設置された検査室１００内に構築されている。ベッド１０は、長さ方向（長手方向）と幅方向（短手方向）とを有し、長さ方向がＹ方向と平行であり且つ幅方向がＸ方向と平行であるように検査室１００内に配置されている。ベッド１０は固定式であっても可動式であってもよい。被験体９８は当該被験体９８の左右方向がベッド１０の幅方向と平行であるようにベッド１０に横臥しており、医師９９及びその介助者はベッド１０の傍で検査に係る作業を行う。
　Ｘ線撮影システム１は、少なくとも一対のロボット２，２と、Ｘ線発生装置３１と、Ｘ線撮像装置３２と、モニタ３４と、カメラ３５と、これらを制御する制御システム２０とを概ね備えている。Ｘ線撮影システム１には、上述のベッド１０が含まれていてもよい。
　制御システム２０は、Ｘ線発生装置３１及びＸ線撮像装置３２の制御に係るＸ線撮影制御装置２１０と、画像処理装置２２０と、医師検出装置２３０と、ロボット２の制御に係るロボット制御装置２４０及びサーボアンプ２５０との各機能要素を有している。制御システム２０の各要素は、例えば、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＰＬＣ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ及びＦＰＧＡの少なくとも１つで構成された演算制御手段であってよい。例えば、サーボアンプ２５０は、上位演算制御手段とのインタフェース処理をＣＰＵが担当し、サーボアンプ２５０の基本演算（位置ループ演算、速度ループ演算及び電流ループ演算）をＤＳＰが担当するように構成されてよい。また、例えば、制御システム２０の各要素が１の演算制御手段で構成されていたり、互いに協働して分散制御する複数の演算制御手段によって構成されていたり、或いは、制御システム２０の複数の要素が１の演算制御手段によって構成されていてよい。
　一対のロボット２，２のうち一方のロボット２（２Ａ）は検査室１００の床に固定され、他方のロボット２（２Ｂ）は検査室１００の天井に固定されている。ロボット２の具体的な構成は後で詳述する。
　Ｘ線発生装置３１は、一対のロボット２，２のうち検査室１００の床に固定されたロボット２（２Ａ）に支持されている。Ｘ線発生装置３１は、例えば、高電圧発生器と、高電圧の印加を受けてＸ線を発生するＸ線管などから構成されていてよい。
　Ｘ線撮像装置３２は、被験体９８の被検査部位を間に挟んでＸ線発生装置３１と対向配置されている。より具体的には、Ｘ線発生装置３１の放射窓３１ａとＸ線撮像装置３２の受像面３２ａは被検査部位を間に挟み且つ所定の焦点受像間距離Ｈをおいて対向している。Ｘ線撮像装置３２は、例えば、イメージインテンシファイア、光学系、及び、カメラなどから構成されている（いずれも図示略）。Ｘ線撮像装置３２は、一対のロボット２，２のうち検査室１００の天井に固定されたロボット２（２Ｂ）に支持されている。
　Ｘ線発生装置３１とＸ線撮像装置３２の動作は、Ｘ線撮影制御装置２１０により制御される。即ち、Ｘ線撮影制御装置２１０は、所定のタイミングでＸ線を発生させるようにＸ線発生装置３１を制御する。Ｘ線発生装置３１で発生したＸ線は、Ｘ線発生装置３１の放射窓３１ａからＸ線撮像装置３２の受像面３２ａに向けて照射される。Ｘ線撮影制御装置２１０は、Ｘ線の発生に合わせたタイミングでＸ線を撮影するようにＸ線撮像装置３２を制御する。Ｘ線撮像装置３２では、被験体９８を透過したＸ線が光学像に変換され、この光学像は光学系を介してカメラに取り込まれて画像信号に変換される。
　画像処理装置２２０は、Ｘ線撮像装置３２から受けた画像信号に基づいて医師９９が被検査部位を視認しやすいように画像処理された画像データを生成し、モニタ３４に出力する。なお、画像処理装置２２０は、多方向から撮影した画像信号に基づいてマルチスライスの断層画像データを生成したり、三次元画像データを生成したりするように構成されていてもよい。医師９９は、モニタ３４に出力された被験体９８の被検査部位の像を視認しながら、検査や治療を行うことができる。
　カメラ３５は医師９９の姿を撮影できるように検査室１００に設置されている。カメラ３５は、医師９９に加えて、被験体９８及びロボット２，２の少なくとも一方の姿を撮影するものであってもよい。カメラ３５は医師検出装置２３０と接続されており、カメラ３５が得た映像（画像）データは医師検出装置２３０へ送信される。医師検出装置２３０は、この映像データに基づいて、医師９９の作業範囲を検出する。なお、医師９９の作業範囲には、医師９９の存在範囲、医師９９の動作範囲、及び、予測される医師９９の動作範囲などが含まれていてよい。医師検出装置２３０で検出された医師９９の作業範囲に係る情報はロボット制御装置２４０へ送られ、Ｘ線撮影システム１の構成要素を医師９９の作業範囲を回避するように動作させるために利用される。
　ここで、ロボット２の構造について詳細に説明する。一対のロボット２，２は実質的に同じ構造であり、以下では、一対のロボット２，２のうち一方についてその構造を詳細に説明し、他方についての説明を省略する。
　ロボット２は、基台２１と、ロボットアーム２２とから構成されている。基台２１は、検査室１００の天井又は床に固定されている。但し、基台２１と検査室１００の天井又は床との間に走行装置を備えて、基台２１が検査室１００の天井又は床に対して移動可能に構成されていてもよい。
　ロボットアーム２２は、旋回台３、リンク４，５，６，７，８、及びアタッチメント９が基端から先端に向かってこの順に連設されて成る。旋回台３は、基台２１に回転軸Ａ１回りに回動可能に支持されている。旋回台３からアタッチメント９までの連設された要素３～９は互いに相対回転可能となるよう連結されている。アタッチメント９の先端を成すフランジ面には、Ｘ線発生装置３１（又はＸ線撮像装置３２）が取り付けられている。
　上記構成のロボット２は、７つの関節ＪＴ１～ＪＴ７を有する、いわゆる、７軸垂直多関節型ロボットである。ロボット２は、一般的な６軸多関節型ロボットと同様に規定された６つの関節ＪＴ１～ＪＴ６に加えて、関節ＪＴ２と関節ＪＴ３との間に冗長軸を追加するための関節ＪＴ７を有する。７つの関節ＪＴ１～ＪＴ７は、回転軸Ａ１～Ａ７をそれぞれに有する。７つの回転軸Ａ１～Ａ７は、基端から手首に向かって、次の関節を旋回させる回転軸と次の関節を回動させる回転軸とが交互に現れている。なお、７つの関節及び７つの回転軸に付与された符号（ＪＴ１～ＪＴ７、Ａ１～Ａ７）は便宜上付したものであり、７つの関節及び７つの回転軸それぞれを識別可能であれば如何なる符号であってよい。
　上記構成のロボット２において、回転軸Ａ２から回転軸Ａ３までを上腕といい、回転軸Ａ３から回転軸Ａ５までを下腕といい、上腕と下腕の連結部を肘といい、回転軸Ａ５からロボットアーム２２の先端までを手首ということがある。回転軸Ａ４～Ａ６は、手首に設定される回転軸である。また、回転軸Ａ１、回転軸Ａ２、回転軸Ａ７及び回転軸Ａ３は、Ｘ線発生装置３１（又はＸ線撮像装置３２）を水平旋回させたり揺動させたりするための回転軸として用いられ、７軸垂直多関節型ロボットの主軸を成している。
　関節ＪＴ１～ＪＴ７にはそれぞれサーボモータＭ１～Ｍ７及び位置検出器Ｅ１～Ｅ７が設けられている。位置検出器Ｅ１～Ｅ７は、例えば、ロータリーエンコーダで構成されている。上記の各サーボモータＭ１～Ｍ７を駆動することにより、関節ＪＴ１～ＪＴ７においてそれぞれ許容される回転軸Ａ１～Ａ７周りの回転が行われる。なお、各サーボモータＭ１～Ｍ７は互いに独立して駆動することが可能である。また、上記の各サーボモータＭ１～Ｍ７が駆動されると、上記の各位置検出器Ｅ１～Ｅ７によって上記の各サーボモータＭ１～Ｍ７の回転軸Ａ１～Ａ７周りの回転位置の検出が行われる。
　ロボット２の動作は、制御装置２４０とサーボアンプ２５０により制御される。本実施形態においては、１つのロボット２に対し１つのサーボアンプ２５０が設けられているが、複数のロボット２に対し１つのサーボアンプ２５０が設けられていてもよい。サーボアンプ２５０は、ロボット２の関節ＪＴ１～ＪＴ７が具備するサーボモータＭ１～Ｍ７のそれぞれに対し、アタッチメント９の先端（即ち、ロボットアーム２２の先端）を任意の位置姿勢に任意の経路に沿って移動させるサーボ制御を行う。サーボアンプ２５０は、サーボモータＭ１～Ｍ７それぞれに対して個別のサーボループを形成するように複数設けられているが、１つのサーボアンプ２５０によってサーボモータＭ１～Ｍ７が統括して駆動されるように構成されてもよい。
　ロボット制御装置２４０は、サーボアンプ２５０を含めた制御システム２０全体の制御を司るものである。ロボット制御装置２４０は、ティーチペンダント等と接続可能である。このティーチペンダントを用いてオペレータが教示作業を行うことができる。ロボット制御装置２４０は、教示作業やオフラインツール等により作成された動作プログラムに基づいて、Ｘ線発生装置３１（又はＸ線撮像装置３２）が位置すべき目標位置を算出する。更に、ロボット制御装置２４０は、目標位置の座標データの逆変換を行い、医師検出装置２３０で検出された医師９９及びその予測される動作範囲との干渉を回り込みなどの姿勢により回避し、且つ、Ｘ線発生装置３１（又はＸ線撮像装置３２）を目標位置に移動させるために必要となる関節角θ１～θ７を算定する。
　上記において、ロボット制御装置２４０は、ロボット２の基端から４つ目の関節ＪＴ３、即ち、肘関節がベッド１０の幅Ｗ内に位置するように、ロボット２の位置及び姿勢を制御する。ここで「関節ＪＴ３のＸ位置」とは、回転軸Ａ７と回転軸Ａ３の交点を関節ＪＴ３の基準点としたときの、関節ＪＴ３の基準点のＸ位置（Ｘ座標）である。また、「ベッド１０の幅Ｗ内」とは、被験体９８基準でベッド１０の右側の端部のＸ位置（Ｘa）から左側の端部のＸ位置（Ｘb）までの三次元領域、及び、その領域をベッド１０の長さ方向端部を超えてＹ方向に延長した三次元領域を意味する。図４では、検査室１００のうち「ベッド１０の幅Ｗ内」に該当する三次元領域を墨塗りで表している。なお、ベッド１０の幅Ｗが長さ方向の途中で変化する形状のものである場合の「ベッド１０の幅Ｗ内」とは、ベッド１０の被験体９８の胴部を支持する部分の右側の端部のＸ位置（Ｘa）から左側の端部のＸ位置（Ｘb）までの間を意味する。
　ベッド１０の寸法やベッド１０の端部のＸ位置Ｘa，Ｘbは予めロボット制御装置２４０に記憶されている。そして、ロボット制御装置２４０は、ロボット２の関節ＪＴ３のＸ位置がＸaからＸbまでの範囲に存在する状態を維持させながら、ロボット２を動作させる。なお、ロボット２の基台２１がベッド１０の幅Ｗ内に配置されていれば、上記のようにロボット２の関節ＪＴ３をベッド１０の幅Ｗ内に位置させる制御が容易となるため望ましいが、基台２１の配置はベッド１０の幅Ｗ内に限定されない。
　そして、ロボット制御装置２４０は、上記の算定した関節角θ１～θ７と上記の位置検出器Ｅ１～Ｅ７により検出される電源オン時の回転位置との偏差に基づき、関節ＪＴ１～ＪＴ７に設けられたサーボモータＭ１～Ｍ７の動作量の指令値を演算し、各サーボモータＭ１～Ｍ７に供給する。これにより、Ｘ線発生装置３１（又はＸ線撮像装置３２）が目標位置に移動される。
　本実施形態に係るＸ線撮影システム１では、２つのロボット２，２が１つのロボット制御装置２４０で制御される。ロボット制御装置２４０は、一対のロボット２，２を協調制御する。一対のロボット２，２が協調動作により、Ｘ線発生装置３１とＸ線撮像装置３２は、アイソセンタＣと被検査部位を実質的に一致させながらアイソセンタＣを中心とする球殻上を同期して移動する。この間、Ｘ線発生装置３１とＸ線撮像装置３２の焦点受像間距離Ｈは所定の値に維持される。アイソセンタＣ（照射中心）は、Ｘ線発生装置３１の焦点とＸ線撮像装置３２の受像面３２ａの中央を通るＸ線束中心線Ｌ上にある。なお、一対のロボット２，２は各々独立して動作することが可能であって、一対のロボット２，２の動作は必要に応じて同期されるのであって常に同期するわけではない。
　Ｘ線撮影システム１では、上記のようにロボット制御装置２４０でロボット２，２の位置及び姿勢を制御することにより、Ｘ線発生装置３１とＸ線撮像装置３２を所定の撮影位置へ移動させて、Ｘ線撮影制御装置２１０でＸ線発生装置３１とＸ線撮像装置３２に被検査部位をＸ線撮影させる。このようにして、被検査部位に対するＸ線束中心線Ｌの角度の異なる複数位置でＸ線の撮影が行われる。なお、所定の撮影位置、並びに、所定の焦点受像間距離Ｈは、予めロボット制御装置２４０に教示されていてもよいし、オペレータが図示されない入力手段を介して適時にロボット制御装置２４０へ入力できるように構成されていてもよい。
　以上に説明したように、本実施形態のＸ線撮影システム１は、Ｘ線発生装置３１（Ｘ線源）と、Ｘ線発生装置３１と対向配置され、Ｘ線発生装置３１から被験体９８へ照射され当該被験体９８を通過したＸ線を撮像するＸ線撮像装置３２と、Ｘ線発生装置３１を支持する７軸垂直多関節型の第１ロボット２（２Ａ）と、Ｘ線撮像装置３２を支持する７軸垂直多関節型の第２ロボット２（２Ｂ）と、アイソセンタＣと被検査部位とを実質的に一致させながらＸ線発生装置３１及びＸ線撮像装置３２がアイソセンタＣを中心とする球殻上を移動するように、第１ロボット２（２Ａ）及び第２ロボット２（２Ｂ）の動作を制御するロボット制御装置２４０とを備えている。このＸ線撮影システム１は、ベッド１０に支持された被験体９８の被検査部位をＸ線撮影するためのものである。
　更に、本実施形態のＸ線撮影システム１において、ロボット制御装置２４０は、Ｘ線発生装置３１及びＸ線撮像装置３２を同期して移動させるように、第１ロボット２及び第２ロボット２を協調制御するように構成されている。
　上記Ｘ線撮影システム１によれば、Ｘ線発生装置３１（Ｘ線源）を支持する第１ロボット２（２Ａ）及びＸ線撮像装置３２を支持する第２ロボット２（２Ｂ）の各々が冗長軸を有する７軸ロボットである。したがって、Ｘ線発生装置３１及びＸ線撮像装置３２の保持及び所定の撮影位置への移動に際し、これらのロボット２，２の回り込み姿勢などによって、Ｘ線撮影システム１の構成要素に医師９９の作業範囲を回避させることができる。これにより、医師９９の作業範囲が確保されるので、辛い体勢での作業に起因する、医師９９の作業効率の低下の抑制や、疲労の軽減が期待できる。
　更に、上記Ｘ線撮影システム１によれば、Ｘ線発生装置３１とＸ線撮像装置３２の焦点受像間距離Ｈが可変である。例えば、被検査部位の大きさなどに応じて、焦点受像間距離Ｈを所定の基準長さから長く又は短くしたりしてよい。また、例えば、焦点受像間距離Ｈの変動に伴って、Ｘ線発生装置３１からのＸ線放射量及び放射角度の少なくとも一方を変化させるようにしてよい。また、例えば、焦点受像間距離Ｈと比例してＸ線発生装置３１からのＸ線放射量が少なくなるようにしてよい。Ｘ線発生装置３１からのＸ線放射量を低減することによって、医師９９及び被験体９８の被ばく量の低減が期待できる。また、例えば、焦点受像間距離Ｈと比例してＸ線発生装置３１からのＸ線の放射角度が大きくなるようにしてよい。
　また、本実施形態のＸ線撮影システム１において、一対のロボット２，２の各々は、基端から手首に向かって、次の関節を旋回させる回転軸と次の関節を回動させる回転軸とを交互に有している。そして、ロボット制御装置２４０は、一対のロボット２，２の少なくとも一方を、基端から４つ目の関節ＪＴ３（即ち、肘関節）がベッド１０の幅Ｗ内に位置するように制御するように構成されている。
　このように、ロボット２の基端から４つ目の関節ＪＴ３がベッド１０の幅Ｗ内に位置することによれば、ロボット２やその手先に連結されたＸ線発生装置３１又はＸ線撮像装置３２がベッド１０の幅Ｗ内から大きくＸ方向へ張り出すことがなく、医師９９や介助者の作業範囲を確保したり、医師９９らに与える圧迫感を軽減したりすることができる。
　また、本実施形態のＸ線撮影システム１は、検査を行う医師９９の作業範囲を検出する医師検出装置２３０を更に備えている。そして、制御システム２０は、Ｘ線撮影システム１の構成要素（Ｘ線発生装置３１、Ｘ線撮像装置３２、及び、一対のロボット２，２）が医師検出装置２３０で検出された医師９９の作業範囲を回避するように、一対のロボット２，２を制御する。
　これにより、Ｘ線撮影システム１の構成要素は医師９９の作業範囲を回避するように移動又は位置するので、及びその予測される動作範囲と干渉しないように移動又は位置する。医師９９の作業範囲が確保されるので、医師９９の作業範囲が確保されるので、辛い体勢での作業に起因する、医師９９の作業効率の低下の抑制や、疲労の軽減が期待できる。
[変形例１]
　次に、上記実施形態の変形例１を説明する。上記実施形態に係るＸ線撮影システム１では、ロボット２は基端から４つ目の関節ＪＴ３がベッド１０の幅Ｗ内に位置するように制御されるのに対し、変形例１に係るＸ線撮影システム１では、ロボット２はその基端から２つ目の関節ＪＴ２から４つ目の関節ＪＴ３までがベッド１０の幅Ｗ内に位置するように制御される。
　より具体的には、ロボット制御装置２４０は、基端から２つ目の関節ＪＴ２のＸ位置及び基端から４つ目の関節ＪＴ３のＸ位置がＸaからＸbまでの範囲に存在するようにロボット２の位置及び姿勢を決定し、サーボアンプ２５０に指令する。ここで「関節ＪＴ２のＸ位置」とは、回転軸Ａ７と回転軸Ａ２の交点を関節ＪＴ２の基準点としたときの、関節ＪＴ２の基準点のＸ位置（Ｘ座標）である。このように制御されるロボット２は、基端から２つ目の関節ＪＴ２から４つ目の関節ＪＴ３までをベッド１０の幅内にある状態を維持しながらロボットアーム２２を変態させて、Ｘ線発生装置３１又はＸ線撮像装置３２を所定の撮影位置へ移動させる。
　上記変形例１に係るＸ線撮影システム１では、ロボット２の基端から２つ目の関節ＪＴ２から４つ目の関節ＪＴ３までがベッド１０の幅Ｗ内に位置するので、ロボット２やその手先に連結されたＸ線発生装置３１又はＸ線撮像装置３２がベッド１０の幅Ｗ内から大きくＸ方向へ張り出すことがなく、医師９９や介助者の作業範囲を確保したり、医師９９らに与える圧迫感を軽減したりすることができる。
[変形例２]
　次に、上記実施形態の変形例２を説明する。上記実施形態に係るＸ線撮影システム１では、ロボット２は基端から４つ目の関節ＪＴ３がベッド１０の幅Ｗ内に位置するように制御されるのに対し、変形例２に係るＸ線撮影システム１では、ロボット２は上腕を構成するリンク４，５がベッド１０の幅Ｗ内に位置するように制御される。
　より具体的には、ロボット制御装置２４０は、上腕を構成するリンク４，５を基端から２つ目の関節ＪＴ２と４つ目の関節ＪＴ４とを通る柱状体と捉えて、この柱状体のＸ位置がＸaからＸbまでの範囲に存在するようにロボット２の位置及び姿勢を決定し、サーボアンプ２５０に指令する。このように制御されるロボット２は、上腕を構成するリンク４，５がベッド１０の幅Ｗ内にある状態を維持しながらロボットアーム２２を変態させて、Ｘ線発生装置３１又はＸ線撮像装置３２を所定の撮影位置へ移動させる。
　上記変形例２に係るＸ線撮影システム１では、ロボット２の上腕がベッド１０の幅Ｗ内に位置するので、ロボット２やその手先に連結されたＸ線発生装置３１又はＸ線撮像装置３２がベッド１０の幅Ｗ内から大きくＸ方向へ張り出すことがなく、医師９９や介助者の作業範囲を確保したり、医師９９らに与える圧迫感を軽減したりすることができる。
[変形例３]
　次に、上記実施形態の変形例３を説明する。図５はバイプレーン撮影を可能なＸ線撮影システム１の変形例を示す図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
　上記実施形態に係るＸ線撮影システム１は一式のＸ線撮影ユニット（即ち、Ｘ線発生装置３１、Ｘ線撮像装置３２、及びこれらを支持する一対のロボット２，２）を備えているが、図５に示すように、本変形例に係るＸ線撮影システム１は、更にもう一式、つまり、二式のＸ線撮影ユニットを備えている。なお、Ｘ線撮影システム１に備わるロボット２は４台となるが、これらのロボット２は１つのロボット制御装置２４０で制御されてよい。
　上記の変形例３に係るＸ線撮影システム１は、同時に２方向からのＸ線撮影（バイプレーン撮影、デュアルプレーン撮影などと呼ばれている）が可能である。このようなＸ線撮影システム１では、検査時間の短縮化、造影剤量の低減を図ることができる。
　特に、変形例３のようなバイプレーン撮影を可能なＸ線撮影システム１では、Ｃ型アームを備えた従来のＸ線撮影システムと比較して、構成要素の設置空間及び動作空間の削減効果が著しい。また、各ロボット２は独立して動作可能であるので、ロボット２同士の干渉及びロボット２と医師９９の作業範囲の干渉を避けながら、Ｘ線発生装置３１及びＸ線撮像装置３２の位置及び姿勢を変化させることが容易である。
　更に、Ｘ線撮影システム１では、Ｃ型アームを備えた従来のＸ線撮影システムと比較してＸ線撮影ユニットの設置自由度が高く且つ小型である。よって、変形例３に係るＸ線撮影システム１のように、二式以上のＸ線撮影ユニットを備えて同時に複数方向からのＸ線撮影が可能なシステムを構築することが容易である。
　以上に本発明の好適な実施形態（及びその変形例）を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　例えば、上記実施形態及び変形例において、一対のロボット２，２の一方は検査室１００の天井に固定されており、他方は検査室１００の床に固定されているが、一対のロボット２，２の設置態様はこれに限定されない。例えば、一対のロボット２，２が共に検査室１００の壁に固定されていたり、一対のロボット２，２が共に検査室１００の床に固定されていたり、一対のロボット２，２の一方は検査室１００の天井又は床に固定されており他方が検査室１００の壁に固定されていたりしてよい。
　また、上記実施形態及び変形例において、複数のロボット２につき１つのロボット制御装置２４０が設けられているが、各ロボット２につきロボット制御装置２４０が設けられて、各ロボット制御装置２４０が他のロボット制御装置２４０と連係してロボット２を制御するように構成されていてもよい。
　また、上記実施形態及び変形例において、一対のロボット２，２の両方が肘関節ＪＴ３（又は、基端から２つ目から４つ目の関節、或いは、上腕）がベッド１０の幅Ｗ内に存在するように制御されるが、一対のロボット２，２のうち一方のみがそのように制御されてもよい。
　また、上記実施形態及び変形例において、ロボット制御装置２４０がロボット２，２の制御に用いる医師９９の作業範囲は、カメラ３５で撮影された画像を医師検出装置２３０で画像処理することによって検出されたものであるが、これに限定されない。例えば、赤外線サーマルカメラで医師９９及びその周囲を撮影し、得られた温度分布画像を画像処理することにより検出された医師９９の作業範囲が、ロボット２，２の制御に用いられてよい。また、例えば、医師９９がマーカを携帯し、このマーカの座標をマッピングすることにより検出された医師９９の作業範囲が、ロボット２，２の制御に用いられてよい。また、例えば、検査内容に応じた予め医師９９の作業範囲が予めロボット制御装置２４０に記憶されており、予め記憶された医師９９の作業範囲がロボット２，２の制御に用いられてよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
１　　　：Ｘ線撮影システム
２　　　：ロボット
３　　　：旋回台
４～８　：リンク
９　　　：アタッチメント
１０　　：ベッド
２０　　：制御システム
２１　　：基台
２２　　：ロボットアーム
３１　　：Ｘ線発生装置（Ｘ線源）
３２　　：Ｘ線撮像装置
３４　　：モニタ
３５　　：カメラ
９８　　：被験体
９９　　：医師
１００　：検査室
２１０　：Ｘ線撮影制御装置
２２０　：画像処理装置
２３０　：医師検出装置
２４０　：ロボット制御装置
２５０　：サーボアンプ
Ａ１～Ａ７　　：回転軸
Ｃ　　　：アイソセンタ
Ｅ１～Ｅ７　　：位置検出器
Ｈ　　　：焦点受像間距離
ＪＴ１～ＪＴ７　：関節
Ｌ　　　：Ｘ線束中心線
Ｍ１～Ｍ７　　：サーボモータ
 
 

Claims (7)

  1. 　ベッドに支持された被験体の被検査部位をＸ線撮影するＸ線撮影システムであって、
    　Ｘ線源と、
    　前記Ｘ線源と対向配置され、前記Ｘ線源から前記被験体へ照射され当該被験体を通過したＸ線を撮像するＸ線撮像装置と、
    　前記Ｘ線源を支持する７軸垂直多関節型の第１ロボットと、
    　前記Ｘ線撮像装置を支持する７軸垂直多関節型の第２ロボットと、
    　アイソセンタと前記被検査部位とを実質的に一致させながら前記Ｘ線源及び前記Ｘ線撮像装置が前記アイソセンタを中心とする球殻上を移動するように、前記第１ロボット及び前記第２ロボットの動作を制御する制御装置とを
    備えるＸ線撮影システム。
  2. 　前記制御装置は、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線撮像装置を同期して移動させるように、前記第１ロボット及び前記第２ロボットを協調制御する、
    請求項１に記載のＸ線撮影システム。
  3. 　前記第１ロボット及び前記第２ロボットの各々は、基端から手首に向かって次の関節を旋回させる回転軸と次の関節を回動させる回転軸とを交互に有し、
    　前記制御装置は、前記第１ロボット及び前記第２ロボットの少なくとも一方を、基端から４つ目の関節が前記ベッドの幅内に位置するように制御する、
    請求項１又は２に記載のＸ線撮影システム。
  4. 　前記第１ロボット及び前記第２ロボットの各々は、基端から手首に向かって次の関節を旋回させる回転軸と次の関節を回動させる回転軸とを交互に有し、
    　前記制御装置は、前記第１ロボット及び前記第２ロボットの少なくとも一方を、基端から２つ目から４つ目の関節が前記ベッドの幅内に位置するように制御する、
    請求項１又は２に記載のＸ線撮影システム。
  5. 　前記第１ロボット及び前記第２ロボットの各々は、上腕、下腕、及び手首を有し、
    　前記制御装置は、前記第１ロボット及び前記第２ロボットの少なくとも一方を、前記上腕が前記ベッドの幅内に位置するように制御する、
    請求項１又は２に記載のＸ線撮影システム。
  6. 　検査を行う医師の作業範囲を検出する医師検出装置を更に備え、
    　前記制御装置は、前記Ｘ線源、前記Ｘ線撮像装置、前記第１ロボット及び前記第２ロボットが前記医師検出装置で検出された医師の作業範囲を回避するように、前記第１ロボット及び前記第２ロボットを制御する、
    請求項１～５のいずれか一項に記載のＸ線撮影システム。
  7. 　前記Ｘ線源、前記Ｘ線撮像装置、前記第１ロボット、及び前記第２ロボットから成るＸ線撮影ユニットを二式以上備え、同時に複数方向からのＸ線撮影を行えるように構成されている、
    請求項１～６のいずれか一項に記載のＸ線撮影システム。
     
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