(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を寝載する被検体テーブルと、この被検体テーブルを間にして対向配置されたＸ線管装置及びＸ線像検出器を支持する支持機構と、上記Ｘ線管装置及びＸ線像検出器で収集したＸ線像を表示する表示装置と、上記被検体テーブル又は支持機構或いはＸ線像検出器等の移動対象物をそれぞれ電動で移動操作するために該移動対象物の移動目標位置を示す位置指令値を与えると共に移動の現在位置情報を検出し且つ速度情報を検出して負帰還して位置制御する移動制御機構部と、上記各構成要素に操作指令を送出する操作部とを有して成るＸ線診断装置において、
上記それぞれの移動対象物の所定箇所に取り付けられ該移動対象物を手動で移動操作する操作ハンドルに、操作者の手による移動操作力を検出する力検出手段を設け、この力検出手段で検出した移動操作力に比例する量を、上記移動制御機構部に与えられる位置指令値と上記移動対象物の移動操作による現在位置との位置偏差量に加算するようにしたことを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
上記力検出手段の次段には、この力検出手段で検出した移動操作力に比例する量を、上記移動対象物の移動操作による位置偏差量に加算する際の係数を可変とした利得器を設けたことを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検体テーブルに寝載した被検体にＸ線を放射しその透過Ｘ線を検出して診断部位のＸ線像を得るＸ線診断装置に関し、特に被検体テーブル又は支持機構或いはＸ線像検出器等の移動対象物を手動操作の感覚を保持しながら一定の軽い力で容易に移動操作することができるＸ線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＸ線診断装置、例えば循環器撮影システムは、図３に示すように、被検体１を寝載する被検体テーブル２と、この被検体テーブル２を間にして対向配置されたＸ線管装置３ａ，３ｂ及びＸ線像検出器４ａ，４ｂを支持する支持機構５ａ，５ｂと、上記Ｘ線管装置３ａ，３ｂ及びＸ線像検出器４ａ，４ｂで収集したＸ線像を表示する表示装置６と、上記被検体テーブル２又は支持機構５ａ，５ｂ或いはＸ線像検出器４ａ，４ｂ等の移動対象物をそれぞれ電動で移動操作するために該移動対象物の移動目標位置を示す位置指令値を与えると共に移動の現在位置情報を検出し且つ速度情報を検出して負帰還して位置制御する移動制御機構部７と、上記各構成要素に操作指令を送出する操作部８とを有して成っていた。なお、上記Ｘ線像検出器４ａ，４ｂは、イメージインテンシファイヤと呼ばれるものである。そして、この例では二つの映像撮影系を有し、第一のＸ線管装置３ａと第一のＸ線像検出器４ａとが対向配置されると共に、第二のＸ線管装置３ｂと第二のＸ線像検出器４ｂとが対向配置され、それぞれ支持機構５ａ，５ｂで支持されて被検体１に対して異なった位置、方向からＸ線像を収集するようになっている。
【０００３】
図３に示すＸ線診断装置は、主に心臓や頭部、腹部などの血管の造影検査を行うための装置である。特に、心臓や頭部の造影検査において、被検体１に対して大腿静脈などからカテーテルを挿入し、その進み具合をＸ線透視により表示装置６で確認しながら進めて行く際に、支持機構５ａ，５ｂを移動操作して上記被検体１に対する透視方向を変えて別の角度で見ることにより血管の走行状態を確認して進めていた。また、撮影している場所の視野を広げたり、或いは大きく映すためにＸ線像検出器４ａ，４ｂを被検体１に向けて前進又は後退させることがあった。一方、被検体テーブル２は、被検体１の体軸方向に矢印Ａ，Ｂのように移動が可能であり、さらに高さ方向にも矢印Ｃ，Ｄのように昇降可能とされている。このように、多方向から上記二つの映像撮影系の位置決めを行い、体内を複雑に走行する血管からカテーテルを挿入すべき目的の血管を選択することができる。そして、目的の血管を選択しカテーテルを挿入して位置決めが終わると、造影剤をそのカテーテルを通して注入し、心臓や頭部の撮影を行っていた。
【０００４】
上記のような使用をしている循環器撮影システムにおいて、近年、インターベンショナル・ラジオロジー（以下「ＩＶＲ」と略称する）と呼ばれるカテーテルを利用した治療法が盛んに行われるようになってきた。これは、例えば環状動脈の中に梗塞があり、これを治療する場合、大動脈などからカテーテルを挿入し、このカテーテルをＸ線透視下において目的とする血管まで進め、その目的部位においてバルーンカテーテルやアテレクトミーカテーテルを使用し、血管の狭窄部の開大を行うものである。このようなＩＶＲ手技では、Ｘ線透視下で目的の血管を見つけ、この目的の血管に対し早くカテーテルを挿入する必要があるが、そのためにはＸ線透視下において映像撮影系（３ａ，４ａ；３ｂ，４ｂ）や支持機構５ａ，５ｂを移動させたり、被検体テーブル２を移動させる必要があった。このような動作は、従来の造影検査でも行われていたが、ＩＶＲ手技により一層必要となった動作である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のＸ線診断装置においては、図３に示すような大掛りな装置であり、被検体テーブル２も映像撮影系の支持機構５ａ，５ｂも電動で駆動する移動制御機構部７で移動操作するようになっていた。例えば、被検体テーブル２を矢印Ａ，Ｂのように移動するには、操作部８に設けられた操作スイッチの操作によりモータ駆動により移動操作していた。そして、そのモータ駆動による移動操作は、例えば図４に示すような制御ブロック図で表される位置制御系で行われていた。すなわち、この位置制御系は、操作部８で入力された移動対象物１１の移動目標位置を示す位置指令値を増幅する増幅器９と、この増幅器９からの位置指令値を入力して回転駆動されるモータ１０と、このモータ１０の回転駆動により移動操作される負荷としての移動対象物１１と、この移動対象物１１の移動量を積分する積分器１２と、この積分器１２からの出力を取り込んで移動の現在位置情報を検出して位置指令値の入力部へ負帰還する位置検出器１３と、上記移動対象物１１の移動の速度情報を検出して上記増幅器９の次段へ負帰還する速度検出器１４とから成る。
【０００６】
このような位置制御系による例えば被検体テーブル２の移動操作は、図３に示す操作部８に設けられた操作スイッチの操作により行っていた。この場合、操作者は、操作部８においてスイッチ操作を行うだけであり、操作力はほとんど感じず、手で直接動かすような微妙な操作はできなかった。従って、大きく速く動かしたり、細かくゆっくり動かしたりするような操作者の意のままの微妙な移動操作ができず、カテーテルの位置合わせがなかなか思うようにはできなかった。
【０００７】
これに対して、例えば被検体テーブル２をモータ駆動ではなく手動で移動操作するものもあるが、この場合は、操作者の手動操作力は小さく、被検体１の体重が掛かった重い被検体テーブル２を容易に移動することができない半面、動かしたときはその慣性力の影響で所望位置より行き過ぎてしまうことがあり、移動操作が難しいものであった。特に、図５に示すように、被検体１の体重変化などにより実線Ｅで示すように負荷が変動すると、操作者の発揮する操作力も変化して更に操作がしにくくなるものであった。
【０００８】
なお、このような状況は、映像撮影系や支持機構５ａ，５ｂを移動操作する場合も同じであり、同様の問題点を有していた。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被検体テーブル又は支持機構或いはＸ線像検出器等の移動対象物を手動操作の感覚を保持しながら一定の軽い力で容易に移動操作することができるＸ線診断装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるＸ線診断装置は、被検体を寝載する被検体テーブルと、この被検体テーブルを間にして対向配置されたＸ線管装置及びＸ線像検出器を支持する支持機構と、上記Ｘ線管装置及びＸ線像検出器で収集したＸ線像を表示する表示装置と、上記被検体テーブル又は支持機構或いはＸ線像検出器等の移動対象物をそれぞれ電動で移動操作するために該移動対象物の移動目標位置を示す位置指令値を与えると共に移動の現在位置情報を検出し且つ速度情報を検出して負帰還して位置制御する移動制御機構部と、上記各構成要素に操作指令を送出する操作部とを有して成るＸ線診断装置において、上記それぞれの移動対象物の所定箇所に取り付けられ該移動対象物を手動で移動操作する操作ハンドルに、操作者の手による移動操作力を検出する力検出手段を設け、この力検出手段で検出した移動操作力に比例する量を、上記移動制御機構部に与えられる位置指令値と上記移動対象物の移動操作による現在位置との位置偏差量に加算するようにしたものである。
【００１１】
また、上記力検出手段の次段には、この力検出手段で検出した移動操作力に比例する量を、上記移動対象物の移動操作による位置偏差量に加算する際の係数を可変とした利得器を設けてもよい。
【００１２】
【作用】
このように構成されたＸ線診断装置は、それぞれの移動対象物の所定箇所に取り付けられ該移動対象物を手動で移動操作する操作ハンドルに設けた力検出手段で操作者の手による移動操作力を検出し、この力検出手段で検出した移動操作力に比例する量を、移動制御機構部に与えられる位置指令値と上記移動対象物の移動操作による現在位置との位置偏差量に加算するように動作する。これにより、被検体テーブル又は支持機構或いはＸ線像検出器等の移動対象物を手動操作の感覚を保持しながら一定の軽い力で容易に移動操作することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるＸ線診断装置の要部を示す斜視説明図である。まず、本発明に係るＸ線診断装置の全体構成は、図３に示す従来例と同じであるので、以下に図３を参照してその構造を説明する。すなわち、本発明に係るＸ線診断装置、例えば循環器撮影システムは、図３に示すように、被検体テーブル２と、支持機構５ａ，５ｂと、表示装置６と、移動制御機構部７と、操作部８とを有して成る。
【００１４】
上記被検体テーブル２は、被検体１を寝載するもので、所定の幅の細長い板状に形成され、後述の移動制御機構部７により被検体１の体軸方向に矢印Ａ，Ｂのように移動されると共に、高さ方向に矢印Ｃ，Ｄのように昇降可能とされている。
【００１５】
支持機構５ａ，５ｂは、上記被検体テーブル２を間にして対向配置されたＸ線管装置３ａ，３ｂ及びイメージインテンシファイヤなどのＸ線像検出器４ａ，４ｂを支持するもので、一方の支持機構５ａで第一のＸ線管装置３ａと第一のＸ線像検出器４ａとを支持し、他方の支持機構５ｂで第二のＸ線管装置３ｂと第二のＸ線像検出器４ｂとを支持している。そして、一方の支持機構５ａは例えば天井面１５から吊下されて被検体テーブル２の長手方向に沿って移動可能とされ、他方の支持機構５ｂは床面上に設置されてＸ線管装置３ｂとＸ線像検出器４ｂとを上記被検体テーブル２の長手方向の軸を中心としてその周りに回転可能とされている。これらの支持機構５ａ，５ｂで支持された２系統のＸ線管装置３ａ，３ｂとＸ線像検出器４ａ，４ｂとで、被検体テーブル２上の被検体１に対して異なった位置、方向からＸ線像を収集するようになっている。
【００１６】
表示装置６は、上記２系統のＸ線管装置３ａ，３ｂ及びＸ線像検出器４ａ，４ｂで収集したＸ線像を表示するもので、例えば複数台のテレビモニタから成り、操作部８の近傍に設けられている。
【００１７】
移動制御機構部７は、上記被検体テーブル２又は支持機構５ａ，５ｂ或いはＸ線像検出器４ａ，４ｂを移動対象物としてそれぞれ電動で移動操作するために該移動対象物の移動目標位置を示す位置指令値を与えると共に移動の現在位置情報を検出し且つ速度情報を検出して負帰還して位置制御するもので、被検体テーブル２を支える台座の内部に組み込んである。この移動制御機構部７による位置制御は、図２に示すような制御ブロック図で表される位置制御系で行われる。すなわち、この位置制御系は、操作部８で入力された位置指令値を増幅する増幅器９と、この増幅器９からの位置指令値を入力して回転駆動されるモータ１０と、このモータ１０の回転駆動により移動操作される負荷としての移動対象物１１と、この移動対象物１１の移動量を積分する積分器１２と、この積分器１２からの出力を取り込んで移動の現在位置情報を検出して位置指令値の入力部へ負帰還する位置検出器１３と、上記移動対象物１１の移動の速度情報を検出して上記増幅器９の次段へ負帰還する速度検出器１４とを有して成る。
【００１８】
操作部８は、上記の各構成要素に操作指令を送出するもので、上記被検体テーブル２を移動可能に支える保持枠などの前面に設けられ、各種の操作スイッチが配列されている。なお、図３において、符号１６は透視撮影の操作をするフットスイッチを示している。
【００１９】
ここで、本発明においては、上記それぞれの移動対象物の所定箇所に取り付けられ該移動対象物を手動で移動操作する操作ハンドルに、操作者の手による移動操作力を検出する力検出手段を設け、この力検出手段で検出した移動操作力に比例する量を、上記移動制御機構部７に与えられる位置指令値と上記移動対象物の移動操作による現在位置との位置偏差量に加算するように構成されている。以下、一例として被検体テーブル２を移動対象物とし、これに本発明を適用した実施例について図１及び図２を参照して説明する。
【００２０】
図１において、被検体テーブル２の一側辺部の１箇所には例えば棒状に形成された操作ハンドル１７が取り付けられている。この操作ハンドル１７は、被検体テーブル２を手動により矢印Ａ，Ｂのように水平方向に直線移動させるための把手となるもので、該被検体テーブル２の長手方向に直交して突出している。そして、この操作ハンドル１７の被検体テーブル２への取付部には、操作者の手による移動操作力を検出する力検出手段として、例えば歪ゲージ又はたわみ検出器などが設けられている（図示せず）。従って、操作者が上記操作ハンドル１７を握って、被検体テーブル２を矢印Ａ方向又はＢ方向に動かそうとして力を加えると、該操作ハンドル１７の取付部がたわんでその部位に設けられた歪ゲージ又はたわみ検出器などで移動操作力を検出することができる。
【００２１】
なお、図１において、被検体テーブル２を移動させる駆動機構の構造は、駆動源としてのモータ１０と、このモータ１０の回転軸に取り付けられたエンコーダ又はポテンショメータ等の位置検出器１３と、同じく上記回転軸に取り付けられた速度検出器１４と、上記位置検出器１３が設けられたプーリ及び上記被検体テーブル２の保持枠に設けられた第一のプーリ１８の間に掛け回された第一の動力伝達ベルト１９と、上記第一のプーリ１８及び被検体テーブル２の保持枠の他の箇所に設けられた第二のプーリ２０の間に掛け回された第二の動力伝達ベルト２１と、上記モータ１０の駆動を制御する制御回路部２２とから成る。この場合、上記第一のプーリ１８又は第二のプーリ２０又は第二の動力伝達ベルト２１のそれぞれの一部が被検体テーブル２の側辺部又は下面に係合しており、この係合によりモータ１０の回転による駆動力を上記被検体テーブル２へ伝達して、該被検体テーブル２を移動するようになっている。上記の係合手段は、上記プーリ１８，２０に取り付けられた歯車でもよいし、第二の動力伝達ベルト２１の１箇所又は数箇所に取り付けられた結合具でもよい。
【００２２】
そして、図２に示す位置制御系において、図１に示す操作ハンドル１７の取付部に設けられた歪ゲージ又はたわみ検出器などの力検出手段は、力検出器２３として、操作部８で入力された位置指令値を増幅する増幅器９の前段へ出力信号を送るように設けられている。さらに、上記力検出器２３の次段には、該力検出器２３で検出した移動操作力に比例する量を、上記移動制御機構部７に与えられる位置指令値と上記移動対象物１１の移動操作による現在位置との位置偏差量に加算する際の係数を可変とした利得器２４が設けられている。
【００２３】
次に、このように構成されたＸ線診断装置における移動制御機構部７の動作について説明する。まず、操作者は、図１において、被検体１の寝載された被検体テーブル２を例えば矢印Ａ方向に移動させようとして操作ハンドル１７を握る。そして、矢印Ａ方向に移動させるべく、上記操作ハンドル１７に所要の力を加えて移動操作する。すると、上記被検体テーブル２はそのままの位置にとどまろうとするので、上記操作ハンドル１７の取付部には移動操作力によってたわみが発生する。従って、操作ハンドル１７の取付部に設けられた歪ゲージ又はたわみ検出器などの力検出器２３で、操作者の手による移動操作力が検出される。
【００２４】
次に、図２において、上記力検出器２３で検出した移動操作力の信号は、次段の利得器２４へ入力する。すると、この利得器２４は、上記入力した移動操作力に比例する信号を、後述する位置検出器１３で検出した位置情報を位置指令値の入力部に負帰還するところへ送る。これは、上記力検出器２３で検出した移動操作力に比例する量を、上記移動制御機構部７に与えられる位置指令値と上記移動対象物１１の現在位置との位置偏差量に加算し、移動操作力がゼロとなるように目標指令をモータ１０に与えるものである。例えば、ある力を操作ハンドル１７に加えたとき、力を加えた方向に上記操作ハンドル１７のたわみがゼロとなるように被検体テーブル２を移動させると、そのときの操作ハンドル１７から受ける力はゼロとなる。これにより、操作者の移動操作力に相当する力を補償することができる。なお、このとき、上記利得器２４で移動操作力に比例する量を、上記移動制御機構部７に与えられる位置指令値と上記移動対象物１１の現在位置との位置偏差量に加算する際の係数を変化させることにより、操作ハンドル１７に加える力を補償する量を可変できる。
【００２５】
このような移動制御を実行することから、図２に示す位置制御系の外側の帰還ループには位置のフィードバックループが必要となる。そのため、図１に示す位置検出器１３で被検体テーブル２の現在位置を検出する。すなわち、モータ１０の回転軸に取り付けられた位置検出器１３で上記回転軸の回転角度量を検出することにより、被検体テーブル２の現在位置を検出し、その位置情報を図２に示すように位置指令値の入力部に負帰還する。これと同時に、図１に示す速度検出器１４で被検体テーブル２の移動速度を検出し、その速度情報を図２に示すように増幅器９の次段へ負帰還する。なお、この速度情報の検出は、上記位置検出器１３で検出した位置情報を時間微分することにより求めることもできる。このように、被検体テーブル２の移動の位置検出及び速度検出を行うことにより、上記被検体テーブル２の位置制御及び速度制御を行い、現在位置の保持及び速度オーバーの防止などの基本的な制御が可能となる。
【００２６】
このような位置制御系を有する移動制御機構部７の動作による負荷変動と操作力との関係を示すと、図６のグラフのようになる。すなわち、被検体１が変わることによる体重変化等により、図２に示す位置制御系にかかる負荷は実線Ｅで示すように変動する。この負荷変動に対し、操作者が図１に示す操作ハンドル１７を移動操作することにより図２に示す力検出器２３で検出される操作力がやや変化し、そのときのモータ１０への指令値が変化する。これにより、モータ１０は負荷の変動に対応した力を出力し、図６に示す補償力Ｆを発揮する。従って、操作者は、被検体１の変化（体重変化等）によらず、常に一定の軽い操作力Ｇで被検体テーブル２を移動操作することができる。この結果、操作者は、負荷の大小にかかわらず、一定の軽い操作力Ｇのみでほとんど力を感じることなく上記被検体テーブル２を移動することができる。
【００２７】
なお、以上の説明においては、移動対象物として被検体テーブル２を取り上げた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図３に示すＸ線像検出器４ａ，４ｂ又は支持機構５ａ，５ｂを移動対象物とした場合も同様に適用できる。Ｘ線像検出器４ａ，４ｂを移動対象物とした場合は、該Ｘ線像検出器４ａ，４ｂの側面に図１に示す操作ハンドル１７に相当するハンドルを突出させ、このハンドルを操作者が手で握って上記Ｘ線像検出器４ａ，４ｂを被検体テーブル２側に向けて前進又は後退させるように構成すればよい。また、一方の支持機構５ａを移動対象物とした場合は、例えば第一のＸ線管装置３ａの取付基部の側面に図１に示す操作ハンドル１７に相当するハンドルを突出させ、このハンドルを手で握って上記支持機構５ａの全体を被検体テーブル２の長手方向に沿って移動させるように構成すればよい。さらに、他方の支持機構５ｂを移動対象物とした場合は、例えば第二のＸ線管装置３ｂの取付基部の側面に図１に示す操作ハンドル１７に相当するハンドルを突出させ、このハンドルを手で握って上記支持機構５ｂの全体を被検体テーブル２の長手方向の軸を中心としてその回りに回転させるように構成すればよい。上記いずれの場合も、図２に示す位置制御系は全く同様に構成されている。
【００２８】
なお、図２において力検出器２３の次段に設けた利得器２４は、図１に示す操作ハンドル１７に加える力を補償する量を可変とする必要がない場合は省略してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、それぞれの移動対象物の所定箇所に取り付けられ該移動対象物を手動で移動操作する操作ハンドルに設けた力検出手段で操作者の手による移動操作力を検出し、この力検出手段で検出した移動操作力に比例する量を、移動制御機構部に与えられる位置指令値と上記移動対象物の移動操作による現在位置との位置偏差量に加算することができる。これにより、被検体テーブル又は支持機構或いはＸ線像検出器等の移動対象物を手動操作の感覚を保持しながら一定の軽い力で容易に移動操作することができる。従って、各移動対象物を操作者の意のままに大きく速く動かしたり、細かくゆっくり動かしたりして微妙な移動操作をすることができ、例えばＩＶＲ手技においてカテーテルの位置合わせを容易として、その操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＸ線診断装置の要部を示す斜視説明図である。
【図２】本発明に係る移動制御機構部を構成する位置制御系を示す制御ブロック図である。
【図３】本発明及び従来例に係るＸ線診断装置の全体構成を示す斜視説明図である。
【図４】従来例に係る移動制御機構部を構成する位置制御系を示す制御ブロック図である。
【図５】従来の手動操作の場合の負荷変動と操作者の操作力との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る移動制御機構部の動作による負荷変動と操作者の操作力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…被検体
２…被検体テーブル
３ａ，３ｂ…Ｘ線管装置
４ａ，４ｂ…Ｘ線像検出器
５ａ，５ｂ…支持機構
６…表示装置
７…移動制御機構部
８…操作部
９…増幅器
１０…モータ
１１…移動対象物
１２…積分器
１３…位置検出器
１４…速度検出器
１７…操作ハンドル
２３…力検出器
２４…利得器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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