(57)【要約】  被検体に対するX線検出器の撮像角度が撮影ユニット移動前後で常に一定となるように本発明の移動型X線診断装置は、前記課題を解決するために、本発明に係る移動型X線診断装置は、床面上での移動による本体部の水平面内における回転量を検出し、該検出結果に基づいてX線検出器の回転駆動の制御を行う。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線を照射するX線源と、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、X線源及びX線検出器を対向させて保持する保持手段と、前記保持手段に対し前記X線検出器を回転駆動するX線検出器回転駆動手段と、前記保持手段を床面上で移動可能に支持する本体部と、を備える移動型X線診断装置において、
前記床面上での移動による前記本体部の水平面内における回転量を検出する第一検出手段と、該第一検出手段の検出結果に基づいて前記X線検出器回転駆動手段を用いて前記X線検出器の回転駆動を制御するX線検出器制御手段と、を有すること
を特徴とする移動型X線診断装置。
【請求項２】
前記X線検出器制御手段は、前記本体部の移動に伴い移動する前記X線検出器の向きを前記本体部の移動前の向きに戻すために必要な目標回転量を前記第一検出手段が検出した回転量に基づいて算出する目標回転量算出手段と、該目標回転量算出手段により算出された前記目標回転量に基づいて前記X線検出器回転駆動手段に前記X線検出器の回転の指示をするX線検出器回転制御手段と、を有すること
を特徴とする請求項1に記載の移動型X線診断装置。
【請求項３】
前記保持手段を、前記本体部に対して回転可能に支持する支持部と、前記支持部の回転量を検出する第二検出手段と、を更に備え、
前記目標回転量算出手段は、前記第一検出手段が検出した回転量及び前記第二検出手段が検出した回転量を基に前記目標回転量を算出すること
を特徴とする請求項2に記載の移動型X線診断装置。
【請求項４】
前記第一検出手段及び前記第二検出手段による検出の開始及び終了の指示を入力する指示入力手段を更に備え、
前記第一検出手段及び前記第二検出手段は、前記指示入力手段から検出の開始の指示が入力された時点の前記本体部及び前記支持部の位置を基準とし、それら基準の位置から前記検出の終了の指示が入力されるまでの変位量を回転量として検出すること
を特徴とする請求項3に記載の移動型X線診断装置。
【請求項５】
前記X線検出器の回転量を検出する第三検出手段を更に備え、
前記目標回転量算出手段は、前記第一検出手段及び前記第二検出手段が前記検出を開始してから終了するまでの間に、前記第三検出手段が検出した前記X線検出器の回転量を更に加えて前記目標回転量を検出し、
前記第三検出手段は、前記X線検出器回転制御手段が前記X線検出器回転駆動手段に対し、前記目標回転量の回転を指示することにより前記X線検出器が回転した回転量を検出し、前記制御手段は、当該回転量と前記目標回転量との角度偏差を基に、前記目標回転量相当の回転が終了したか否かを判定すること
を特徴とする請求項4に記載の移動型X線診断装置。
【請求項６】
前記本体部は、前記床面上を移動する車輪を更に備え、
前記第一検出手段は、前記車輪の回転量を検出するセンサにより構成されること
を特徴とする請求項1に記載の移動型X線診断装置。
【請求項７】
前記第一検出手段は、前記本体部の角加速度を検出するセンサにより構成されること
を特徴とする請求項1に記載の移動型X線診断装置。
【請求項８】
前記第二検出手段は、前記支持部の回転量を検出するセンサ又は前記支持部の角加速度を検出するセンサにより構成されること
を特徴とする請求項3に記載の移動型X線診断装置。
【請求項９】
前記第三検出手段は、前記X線検出器回転駆動手段の回転量を検出するセンサ又は前記X線検出器の角加速度を検出するセンサにより構成されること
を特徴とする請求項5に記載の移動型X線診断装置。
【請求項１０】
前記X線源からX線を照射して動画像を検出する透視の指示を入力する曝射ボタンを更に備え、
前記指示入力手段は、前記曝射ボタンを用いて構成され、前記曝射ボタンから透視開始の指示が入力されると前記検出を開始し、前記曝射ボタンから透視終了の指示が入力されるまで、前記第一検出手段及び前記第二検出手段は前記検出を継続すること
を特徴とする請求項4に記載の移動型X線診断装置。
【請求項１１】
X線源から被検体に照射された透過X線を検出するX線検出器を床面上で移動可能に支持する本体部を備えた移動型X線診断装置の制御方法であって、
前記床面上での移動による前記本体部の水平面内における回転量を検出するステップと、該検出結果に基づいて前記X線検出器を回転駆動させるステップと、を有することを特徴とする移動型X線診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動型X線診断装置に係り、特に、X線検出器の位置制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線源とX線検出器とを備えた撮影ユニットと、X線検出器から送信される画像を表示するためのモニタユニットの2ユニットと、を備えた移動型外科用Cアーム装置がある。
この移動型外科用Cアーム装置では、I.I.(イメージインテンシファイア)を用いた丸型X線検出器と、FPD(フラットパネルディテクタ)を用いた角型X線検出器と、を備えたものがある。いずれも撮影ユニットを水平面と平行に回転させた際に、撮影ユニットと共にX線検出器が回転することによって、画像の被検体に対する向きが回転する。【０００３】
画像の向きを一定に保つ方法として、特許文献1には、天井走行型X線診断装置において、Cアームの回転量と検出器の回転量とを相殺させ、検出器自体の向きを一定に保つ方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11-226001号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献1では、天井に懸架台を固定し、この懸架台の位置を基準に天井走行型Cアームの回転量を検出する。すなわち、天井に固定された懸架台を、Cアームの回転量検出の基準にすることができる。しかし、移動型外科用Cアーム装置の場合、撮影ユニットが床面に対して移動するため、撮影ユニットの回転量検出の基準が得られず、特許文献1の手法を適用することができないという問題があった。【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、軸支する構造物によらず、移動型X線診断装置の移動前後に亘って、画像の向きを一定に保つことができる移動型X線診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る移動型X線診断装置は、床面上での移動による本体部の水平面内における回転量を検出し、該検出結果に基づいてX線検出器の回転駆動の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軸支する構造物によらず、移動型X線診断装置の移動前後に亘って、画像の向きを一定に保つことができる移動型X線診断装置、及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る移動型X線診断装置の概略構成を示す全体構成図
【図２】第一実施形態に係る撮影ユニット10の構成を示す説明図
【図３】移動型X線診断装置の処理手順を示す説明図
【図４】目標回転角度算出処理の処理手順を示すフローチャート
【図５】X線検出器回転角のフィードバック処理の処理手順を示すフローチャート
【図６】第二実施形態に係る撮影ユニット10の構成を示す説明図
【図７】その他の実施形態に係る撮影ユニット10の構成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用する実施形態について説明する。
本発明の移動型X線診断装置は、X線を照射するX線源と、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、X線源及びX線検出器を対向させて保持する保持手段と、前記保持手段に対し前記X線検出器を回転駆動するX線検出器回転駆動手段と、前記保持手段を床面上で移動可能に支持する本体部と、を備える移動型X線診断装置において、前記床面上での移動による前記本体部の水平面内における回転量を検出する第一検出手段と、該第一検出手段の検出結果に基づいて前記X線検出器回転駆動手段を用いて前記X線検出器の回転駆動を制御するX線検出器制御手段と、を有することを特徴とする移動型X線診断装置。
【００１１】
また、前記X線検出器制御部は、前記本体部の移動に伴い移動する前記X線検出器の向きを前記本体部の移動前の向きに戻すために必要な目標回転量を前記第一検出手段が検出した回転量に基づいて算出する目標回転量算出手段と、該目標回転量算出手段により算出された前記目標回転量に基づいて前記X線検出器回転駆動手段に前記X線検出器の回転の指示をするX線検出器回転制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、前記保持手段を、前記本体部に対して回転可能に支持する支持部と、前記支持部の回転量を検出する第二検出手段と、を更に備え、前記目標回転量算出手段は、前記第一検出手段が検出した回転量及び前記第二検出手段が検出した回転量を基に前記目標回転量を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、前記第一検出手段及び前記第二検出手段による検出の開始及び終了の指示を入力する指示入力手段を更に備え、前記第一検出手段及び前記第二検出手段は、前記指示入力手段から検出の開始の指示が入力された時点の前記本体部及び前記支持部の位置を基準とし、それら基準の位置から前記検出の終了の指示が入力されるまでの変位量を回転量として検出することを特徴とする。
【００１４】
また、前記X線検出器の回転量を検出する第三検出手段を更に備え、前記目標回転量算出手段は、前記第一検出手段及び前記第二検出手段が前記検出を開始してから終了するまでの間に、前記第三検出手段が検出した前記X線検出器の回転量を更に加えて前記目標回転量を検出し、前記第三検出手段は、前記X線検出器回転制御手段が前記X線検出器回転駆動手段に対し、前記目標回転量の回転を指示することにより前記X線検出器が回転した回転量を検出し、前記制御手段は、当該回転量と前記目標回転量との角度偏差を基に、前記目標回転量相当の回転が終了したか否かを判定することを特徴とする。
【００１５】
また、前記本体部は、前記床面上を移動する車輪を更に備え、前記第一検出手段は、前記車輪の回転量を検出するセンサにより構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記第一検出手段は、前記本体部の角加速度を検出するセンサにより構成されることを特徴とする。
【００１７】
また、前記第二検出手段は、前記支持部の回転量を検出するセンサ又は前記支持部の角加速度を検出するセンサにより構成されることを特徴とする。
【００１８】
また、前記第三検出手段は、前記X線検出器回転駆動手段の回転量を検出するセンサ又は前記X線検出器の角加速度を検出するセンサにより構成されることを特徴とする。
【００１９】
また、前記X線源からX線を照射して動画像を検出する透視の指示を入力する曝射ボタンを更に備え、前記指示入力手段は、前記曝射ボタンを用いて構成され、前記曝射ボタンから透視開始の指示が入力されると前記検出を開始し、前記曝射ボタンから透視終了の指示が入力されるまで、前記第一検出手段及び前記第二検出手段は前記検出を継続すること
を特徴とする。
【００２０】
また、本発明の移動型X線診断装置の制御方法は、X線源から被検体に照射された透過X線を検出するX線検出器を床面上で移動可能に支持する本体部を備えた移動型X線診断装置の制御方法であって、前記床面上での移動による前記本体部の水平面内における回転量を検出するステップと、該検出結果に基づいて前記X線検出器を回転駆動させるステップと、を有することを特徴とする。
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。同一機能を有する構成及び同一の処理内容の手順には同一符号を付し、その説明の繰り返しを省略する。
【００２２】
本発明に係る移動型X線診断装置は、床面上を自在に移動可能に構成され、被検体に近接配置して、透視(動画像によるX線撮像)及び撮影(静止画像からなるX線撮像)を行える移動型X線診断装置である。まず、図1に基づいて本実施形態に係る移動型X線診断装置の概略構成について説明する。図1は、本実施形態に係る移動型X線診断装置の概略構成を示す全体構成図である。
【００２３】
図1に示すように移動型X線診断装置1は、主に2種類のユニット、即ち、透視撮影を行うユニットである撮影ユニット10と、透視撮影画像を映し出すユニットであるモニタユニット40と、を備える。撮影ユニット10とモニタユニット40とは、ケーブル30により電気的に接続される。
【００２４】
撮影ユニット10は、寝台101に載置した被検体100にX線を照射するためのX線源11と、被検体100に対するX線照射領域を設定する絞り装置(図示を省略)と、X線源11に電力供給を行う高電圧発生器12と、被検体100を挟んでX線源11に対向した位置に取り付けられ、被検体100を透過したX線を検出するためのX線検出器13と、X線源11とX線検出器13とを対向して保持するC型形状のアームを備えたCアーム14と、撮影ユニット10の各構成要素の制御及びモニタユニット40との通信を行う制御部を備えた本体部18と、本体部18を搭載し、床面上を移動する台車25と、を備える。
【００２５】
本体部18の上部には、床面に対して鉛直方向に立設された垂直支柱17と、垂直支柱17により支持され、床面に対して水平方向に、かつCアーム14の取り付け方向に向かって突出した支持部回転部16と、支持部回転部16におけるCアーム14の取り付け方向側に連続して備えられ、Cアーム14を支持する支持部15と、が備えられる。垂直支柱17は、支持部回転部16を床面に対し鉛直方向に移動可能に、更に鉛直方向に沿って伸びる軸L(以下「垂直軸」という)を中心に回転可能に支持する。
【００２６】
支持部回転部16は、支持部15を床面に対して平行に、すなわち矢印H’方向に沿って進退可能に支持する(紙面左右方向に移動可能に支持する)とともに、支持部15を床面に対して水平となる軸H(以下「水平軸」という)を中心に回転可能に支持する。支持部15は、Cアーム14をその円弧方向に沿って回転可能に支持する。また、台車25には、手動で台車25を移動させるための車輪20(図1では、左車輪20Lが描画されている)と、車輪20(20L)に従動する自在キャスター19(図1では、左キャスター19Lが描画されている)と、を備える。なお、操作者を補助し、車輪20を回転駆動させるモータを備えて、車輪20がモータにより回転、自在キャスター19が従動するように構成しても良い。
【００２７】
本体部18のCアーム14が位置する側と反対側の側面には、操作者が撮影ユニット10を移動させるときに把持するハンドル23が備えられる。ハンドル23には、所定位置に撮影ユニット10を配置した後は、外力による意図しない移動が起こりにくいようにするために、車輪20をロックするブレーキ機構を備えても良い。ブレーキ機構は、ハンドル23に連結され、操作者がハンドル23を把持しながらブレーキのロック・解除操作が行えるように構成されても良い。これにより、撮影ユニット10自体が移動でき、被検体100に対して任意の位置に撮影ユニット10を配置することができる。
【００２８】
モニタユニット40には、X線検出器13及びX線源11を制御するX線検出器制御部41と、X線検出器13で検出した画像を処理する画像処理装置42と、処理した画像を表示するモニタ43と、X線検出器制御部41、画像処理装置42、及び表示器43を搭載して水平面上で自在に移動可能とする本体部44と、本体部44を搭載して移動及び水平面内において回転移動する自在キャスター45と、を備える。
【００２９】
＜第一実施形態＞
次に図2乃至図5に基づいて、第一実施形態について説明する。図2は、第一実施形態に係る撮影ユニット10の構成を示す説明図である。図3は、移動型X線診断装置の処理手順を示す説明図である。図4は、目標回転角度算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図5は、X線検出器回転角のフィードバック処理の処理手順を示すフローチャーである。
【００３０】
図2に示すように、X線検出器13は、Cアーム14に対し、X線検出器回転駆動部22を介して水平面内において回転可能に取り付けられる。X線検出器回転駆動部22は、図示を省略するもののX線検出器13の回転量を検出するX線検出器回転量センサ22aを備える。X線検出器回転量センサ22aは、X線検出器回転駆動部22の回転数や回転量を検出するロータリーエンコーダを用いてもよい。X線検出器回転量センサ22aは、X線検出器13の回転量であるX線検出器回転量θD[rad]を検出する。なお、X線検出器13は、X線検出器回転駆動部22による回動のみでなく、手動での回動も行えるようにしてもよい。この場合、X線検出器回転量センサ22aは、手動による回転量の検出も行う。
【００３１】
支持部回転部16は、手動或いは自動で支持部15を垂直面内、及び水平面内において回転させる機構を備えており、図示を省略するものの、支持部15の回転量を検出する支持部回転量センサ16aを搭載している。支持部回転量センサ16aは、支持部回転部16の回転数や回転量を検出するロータリーエンコーダを用いてもよい。支持部回転量センサ16aは、支持部回転部16に対する支持部15の回転量である支持部回転量θC[rad]を検出する。
【００３２】
車輪20は、右車輪20Rと左車輪20Lとからなる。本体部18の右車輪20R近傍には、右車輪20Rの回転量を検出する右車輪回転量センサ21Rを備える。本体部18の左車輪20L近傍には、左車輪20Lの回転量を検出する左車輪回転量センサ21Lを備える。右車輪回転量センサ21R及び左車輪回転量センサ21Lは、車輪の移動量(回転量)や回転数を検出するものであり、例えば回転量を検出するロータリーエンコーダを用いてもよい。右車輪回転量センサ21R及び左車輪回転量センサ21Lは、右車輪20L及び左車輪20Lのそれぞれの回転量である右車輪回転量θB[rad]、左車輪回転量θA[rad]をそれぞれ検出する。
自在キャスター19は、右キャスター19Rと左キャスター19Lとを含む。
【００３３】
X線検出器制御部41は、演算器411とX線検出器回転制御部412とを備える。X線検出器回転制御部412は、上述のX線検出器回転駆動部22に対して、X線検出器13の回転指示信号を出力し、X線検出器回転駆動部22によるX線検出器13の回転動作の制御を行う。
【００３４】
演算器411は、左車輪回転量センサ21L及び右車輪回転量センサ21Rが検出した左車輪回転量θA[rad]及び右車輪回転量θB[rad]を取得し、これらの回転量を本体部18の水平面内の回転量に変換する本体回転量算出部411a(以下「本体回転量」をθABと記載する)と、X線検出器回転量センサ22aからX線検出器回転量θD[rad]を取得し、支持部回転量センサ16aから支持部回転量θC[rad]を取得し、更に上記で算出された本体回転量θABを取得し、これら各部の回転量に基づいて、撮影ユニット10の移動に伴うX線検出器13の水平面内の回転を相殺するために必要な目標回転量を算出する目標回転量算出部411b(以下「目標回転量」をθDrefと記載する)と、目標回転量θDrefを記憶する目標回転量記憶部411cと、目標回転量θDrefに到達するまでに必要なX線検出器13の回転量を算出し続けるフィードバック制御部411dと、を備える。
【００３５】
本体回転量算出部411aが左車輪回転量θA[rad]及び右車輪回転量θB[rad]の回転量を、本体部18の水平面内の回転量に変換するために必要なパラメータがある場合、例えば左右の車輪20L、20Rの間の両輪の間隔ｌAB[m]、左右の車輪20L、20Rの車輪半径r[m]の値は、予め本体回転量算出部411a記憶させておいてもよい。
【００３６】
フィードバック制御部411dは、必要な回転量を示す信号をX線検出器回転制御部412に出力する。X線検出器回転制御部412は、回転量情報を含む回転指示信号をX線回転駆動部22に出力し、X線検出器13が回転する。X線検出器回転量センサ22aは、随時X線検出器13の回転量を検出しフィードバック制御部411dに出力する。フィードバック制御部411dは、X線検出器回転量センサ22aの検出信号と目標回転量とを基に、再度回転量を算出する。
【００３７】
X線検出器制御部41は、撮影ユニット10又はモニタユニット40に備えられ、操作者の操作により入力信号を受け付ける操作部50に電気的に接続される。操作部50には、X線検出器回転制御の開始及び終了の指示を入力する制御指示入力ボタンや、移動型X線診断装置1により透視の開始及び終了の指示を入力するX線曝射ボタンが備えられる。
【００３８】
制御指示入力ボタンが押されると、X線検出器回転制御の開始動作が行われ、再度制御指示入力ボタンが押されると、回転制御の終了動作が行われる。また、X線曝射ボタンを押し、透視を開始するとX線検出器回転制御の開始動作を行い、X線曝射ボタンの押下げを止めるとモニタ43にラストイメージホールド(LIH画像)が表示され、それと同時に回転制御の終了動作を行ってもよい。また、撮影ユニット10のブレーキ機構が働き、撮影ユニット10にブレーキがかかったことをトリガとしてX線検出器回転制御の開始動作を行ってもよい。更に、撮影ユニット10の主電源がONになると同時に回転量の検出・演算を開始し、OFFになるまでその検出・演算を行ってもよい。
【００３９】
次に第一実施形態に係る移動型X線診断装置のX線検出器13の回転制御処理の処理手順について図3乃至図5を用いて説明する。以下、図3内のフローチャートの各ステップ順に沿って説明する。
【００４０】
(ステップS1)
まず、台車25を目的の位置へ移動する、すなわち、本実施形態に係る移動型X線診断装置1を被検体に近接させ、撮影ユニット10の移動およびCアーム14の駆動によりX線源11及びX線検出器13を手技対象部位に概略的に位置合わせをする(S1)。
【００４１】
(ステップS2)
操作者は、操作部50に備えられるX線曝射ボタンを押し、試験的にX線透視を行い、最終フレームのX線画像がLIH画像としてモニタ43に表示される。操作者は、LIH画像を目視してX線検出器13の位置確認を行う(S2)。LIH画像の一例を取得画像1に示す。取得画像1では画像の上下方向と、被検体100の頭足方向とが一致し、手技対象部位が取得画像1のほぼ中央に位置している。X線検出器13の位置が操作者にとって許容できるものであれば、この位置で次の手技、例えば透視・撮影を行う。
【００４２】
ステップS2における撮影ユニット10と被検体100及び寝台101との位置関係を状態1により示す。被検体100の頭足方向(矢印A方向)は、寝台101の長手方向と一致している。矩形状の平面を有する本体部18において、長辺と平行なx1軸と短辺に平行なy1軸とを定義し、x1−y1軸からなる直交座標系を想定した場合、Cアーム14は本体部18に対してx1軸と平行に支持される。また、矩形状のX線検出器13は、短辺が頭足方向と平行に、長辺が頭足方向と垂直になるよう、ポジショニングされている。
【００４３】
(ステップS3)
撮影ユニット10は、検出開始指示の入力待ちとなる。すなわち、手技を行った後、操作者や術者の立ち位置の変更等により、撮影ユニット10の位置を移動する必要が生じると、操作者は、回転量検出開始のトリガを発生ための操作を行い、ステップS4へ進む。
【００４４】
一方、撮影ユニット10の位置を移動する必要がなければ、ステップS3のまま、待機状態となる(S3)。本実施形態では、操作部50に備えられた制御指示入力ボタンをONにすることにより、トリガを発生させるが、トリガ発生は、操作者によるトリガ信号の入力操作を伴うものだけではなく、例えば、LIH画像の表示によりトリガを発生させてもよい。この場合、本ステップは省略し、上記ステップS2のLIH画像の表示により、トリガが発生する。
【００４５】
(ステップS4)
トリガが発生すると、X線検出器制御部41は、回転制御の開始動作を行う(S4)。
具体的には、まず、各センサ、すなわち、X線検出器回転量センサ22a、支持部回転量センサ16a、右車輪回転量センサ21R、及び左車輪回転量センサ21Lは、トリガ発生時における支持部15、X線検出器13、右車輪20R、及び左車輪20Lの各位置を基準位置に設定する。以後、この基準位置からの変位量を回転量として算出する。すなわち、例えば支持部15が一方向、例えば基準位置から時計回りに90°回転した後、反時計回りに45°回転して、後述する回転制御の終了指示が入力されると、支持部回転量θCの検出値は、時計回りに45°と検出される。X線検出器回転量θD、左車輪回転量θA、右車輪回転量θBも同様である。
【００４６】
(ステップS5)
操作者は、撮影ユニット10を移動させと、それに伴いX線検出器13も移動する(S5)。
【００４７】
ステップS5における撮影ユニット10と被検体100及び寝台101との位置関係を状態2に示す。被検体100の頭足方向は、寝台101の長手方向と一致しており状態1から不変である。移動後の本体部18の長辺と平行なx2軸と短辺に平行なy2軸とを定義し、x2−y2軸からなる直交座標系を想定した場合、Cアーム14は本体部18のx2軸に対して角度θcの回転している。また、x2−y2軸からなる直交座標系は、x1−y1軸からなる直交座標系に対して角度θABの回転している。
【００４８】
(ステップS6)
目標回転角度の算出処理を行う(S6)。本ステップの処理手順を図4の各ステップに沿って説明する。
【００４９】
ステップS601では、各部ロータリーエンコーダ、即ち、X線検出器回転量センサ22a、支持部回転量センサ16a、左車輪回転量センサ21L、及び右車輪回転量センサ21Rが、θD[rad]、θC[rad]、θA[rad]、θB[rad]を検出する。θC[rad]、θD[rad]は、それぞれ支持部15の回転角度θCとX線検出器回転駆動部22の回転角度θDを表すものなので、目標回転量算出部411bに出力される。一方、ロータリーエンコーダの値θA、θBは、本体回転量算出部411aに出力される。なお、本ステップでいう「撮影ユニットの移動」には、移動量が0、すなわち、実際には撮影ユニットを移動させていない場合も含む。この場合、各出力センサの値は0となる。
【００５０】
ステップS602では、本体回転量算出部411aが以下の式(1)によって撮影ユニット10の本体部18の回転量θABへと変換する(S602)。
2013047438.tif 000003
算出された撮影ユニット10の本体部18の回転量θABは、目標回転量算出部411bに出力される。
【００５１】
ステップS603では、目標回転量算出部411bが、撮影ユニット10の移動に伴うX線検出器13の回転移動を相殺するために必要な回転角度(目標角度：θDref)の算出を行う(S603)。目標回転量算出部411bは、以下の式(2)により、X線検出器回転駆動部22の目標回転角度θDrefを計算する。
【００５２】
θDref＝θAB＋θC＋θD・・・・・(2)
θDref[rad]：X線検出器回転駆動部の目標回転角度、
θAB[rad]：本体部18の回転角度
θC[rad]：支持部15の回転角度、
θD[rad]：X線検出器回転部の回転角度
なお、ステップS4以後、例えば操作者が手動でX線検出器13を回転させた場合は、θDは0より大きい値、または0より小さい値となり、X線検出器13を回転させていない場合は、θDは0となる。
【００５３】
ステップS604では、目標回転量記憶部411cは、算出された目標回転角度θDrefを記憶する(S604)。
【００５４】
(ステップS7)
検出終了指示の有無を判断し、検出終了指示があればステップS8へ進み、なければステップS5へ戻り、回転量の検出を続行する(S7)。
【００５５】
(ステップS8)
X線検出器回転角のフィードバック制御を行う(S8)。本ステップの処理手順を図5の各ステップに沿って説明する。
【００５６】
ステップS801では、フィードバック制御部411dが、目標回転量記憶部411cに記憶された目標回転角度θDrefを読み出す(S801)。
【００５７】
ステップS802では、X線検出器回転量センサ22aは、X線検出器13の基準位置に対する現在位置の回転角度θDintを検出し、フィードバック制御部411dに出力する(S802)。
【００５８】
ステップS803では、フィードバック制御部411dは、式(3)により、目標回転量θDref及びθDintの差を角度偏差εとして計算する(S803)。
【００５９】
ε＝−θDref−θDint・・・・・(3)
ε[rad]：目標回転量θDref及び現在の回転角度θDintの偏差
θDint[rad]：X線検出器13の基準位置に対する現在位置の回転角度ステップS804では、フィードバック制御部411dは、予め用意された(記憶されていた)収束判定用の定数である目標角度偏差εrefを読出し、角度偏差εが式(4)を満たすか否かを判定する(S804)。
【００６０】
｜ε｜＜εref・・・・・(4)
εref[rad]：目標角度偏差
角度偏差εが式(4)を満たせば一連の処理を終了し、満たしてなければステップS805へ進む。
【００６１】
ステップS805では、フィードバック制御部411dは、式(5)によりX線検出器回転制御部412に対し、X線検出器回転制御部412に対する操作量の値を出力する。
【００６２】
y＝ε×Kp・・・・・・(5)
y：X線検出器回転制御部412に対する操作量
Kp：フィードバックゲイン
X線検出器回転制御部412では、操作量yを回転駆動に適した出力量(例えば電流や電圧等)に変換し、X線検出器回転駆動部22がX線検出器13を出力量に応じて回転させ、フィードバック制御を行う(S805)。
【００６３】
その後、ステップS802へ戻り、角度偏差εが目標角度偏差εrefに収束するまで、ステップS802からステップS805までの処理を繰り返す。
【００６４】
フィードバック制御終了時の撮影ユニット10と被検体100及び寝台101との位置関係を図3の状態3により示す。被検体100の頭足方向は、寝台101の長手方向と一致しており状態1及び2から不変である。また、本体部18の位置も状態2から不変である。しかし、X線検出器13はCアーム14に対して目標角度θDrefの回転をしている。その結果、取得画像2は、取得画像1と同様、画像の上下方向と、被検体100の頭足方向とが一致し、撮影ユニット10が移動しても、取得画像1と取得画像2とでは、被検体の手技対象部位が同じ方向で撮像される。
【００６５】
本実施形態によれば、撮影ユニット10を移動しても、移動の前後に亘って、取得画像における手技対象部位の向きを一定に保つことができ、操作者に撮影ユニット10の移動を意識させないようにできる。また、X線検出器13として、角型X線検出器(例えばFPD)を搭載している場合、X線検出器13自体を回転させるため、撮影ユニット10移動後も角型X線検出器本来の大視野を確保できる。そして、撮影ユニット10の移動に伴うX線検出器13の向きの調整に人手を介することがなくなるため、操作者の技量による差が無くなる。なお、上記の説明に限らず、回転制御及びフィードバック制御が、トリガ発生と同時に開始するようにしても良い。
【００６６】
＜第二実施形態＞
第二実施形態を、図6を用いて説明する。図6は、第二実施形態に係る撮影ユニット10の構成を示す説明図である。
【００６７】
第二実施形態に係る撮影ユニット10は、本体部18の移動量を検出するセンサとしてロータリーエンコーダではなく、角加速度センサ(ジャイロセンサ)80と、角加速度センサ80で検出される各角加速度θ’’ABを数値積分して回転量θABを算出する本体回転量算出部411eと、を備える。そして、本体回転量算出部411eが各角加速度θ’’ABを数値積分して得た回転量θABは、目標回転量算出部411bに出力され、第一実施形態と同様に目標回転量θDrefの計算に使用する。
【００６８】
第一実施形態では、撮影ユニットの本体部18の向きの移動量(回転量)を検出するために、左右の各車輪に一つずつセンサが必要であったが、本実施形態では角加速度センサを一つ用いればよいので、センサ数を減らすことができる。また、車輪半径や両輪の間隔が異なる場合であっても、センサ及びX線検出器制御部41内の撮影ユニット10の回転量を計算する関数を変更する必要が無い。
【００６９】
＜その他の実施形態＞
上記第一、第二実施形態は実施形態の一例を示すに過ぎず、本発明は、これら実施形態の記載に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施形態がありうる。例えば、ロータリーエンコーダを搭載している回転部について、ロータリーエンコーダに代わり、ジャイロセンサを搭載しても良い。また、移動型X線診断装置における回転部は、上記実施形態ではX線検出器13、支持部15、及び本体部18の合計3箇所であったが、例えばCアーム14を多関節にするなどの設計変更により、回転部の数が増減してもよい。その場合には、その増減分を含む全ての回転部の回転量を検出して、目標回転量θDrefを算出すればよい。
【００７０】
更に、図7に基づいてその他の実施形態について説明する。図7は、その他の実施形態に係る撮影ユニット10の構成を示す説明図である。図7に示すように、Cアーム14を本体部18に固定した撮影ユニット10にも、本発明を適用できる。この場合、本体部18の回転量を検出するセンサと、X線検出器回転量センサ22aと、を備える。なお、図7の移動型X線診断装置では、左右の車輪20L、20Rを回転駆動する車輪回転駆動機構20mを備える。そのため、車輪回転駆動機構20mに、左車輪回転量センサ21L及び右車輪回転量センサ21Rを備え、車輪回転駆動機構20mによる左車輪及び右車輪の回転駆動による回転数を検出し、演算器411において本体部回転量に変換し、目標回転量を算出する。そして、この目標回転量を用いてX線検出器回転制御部412のフィードバック制御を行う。
【００７１】
図7においても、本体部18の回転量の検出は、左車輪回転量センサ21L及び右車輪回転量センサ21Rに代えて角加速度センサを用いてもよい。また、X線検出器回転量センサ22aも、ロータリーエンコーダや角加速度センサを用いてもよい。
【００７２】
また、第一実施形態及び第二実施形態では、X線検出器制御部41をモニタユニット40に備えたが、撮影ユニット10に備えてもよい。更に、処理手順は、図3、4、5のフローチャートに限定されることなく、本発明の効果を奏することができる範囲で、ステップの順序を入れ替えてもよい。例えばステップS6の目標回転角度の算出のうち、ステップS601のみをステップS7前に行い、ステップS602以下の処理を、ステップS7以降に行ってもよい。この場合、各部センサの出力値を検出し続け、検出終了の指示後に本体部18の回転角度や目標回転角度を算出することとなる。
【符号の説明】
【００７３】
1  移動型X線診断装置、10  撮影ユニット、11  X線源、12  高電圧発生器、13  X線検出器、14  Cアーム、15  支持部、16  支持部回転部、17  垂直支柱、18  本体部、19  自在キャスター、20  車輪、30  ケーブル、40  モニタユニット、41  X線検出器制御部、42  画像処理装置、43  モニタ、44  本体部、45  自在キャスター
【図１】
2013047438.tif 000004
【図２】
2013047438.tif 000005
【図３】
2013047438.tif 000006
【図４】
2013047438.tif 000007
【図５】
2013047438.tif 000008
【図６】
2013047438.tif 000009
【図７】
2013047438.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月6日(2014.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線を照射するX線源と、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、X線源及びX線検出器を対向させて保持する保持手段と、前記保持手段に対し前記X線検出器を回転駆動するX線検出器回転駆動手段と、前記保持手段を床面上で移動可能に支持する本体部と、を備える移動型X線診断装置において、
前記床面上での移動による前記本体部の水平面内における回転量を検出する第一検出手段と、該第一検出手段の検出結果に基づいて前記X線検出器回転駆動手段を用いて前記X線検出器の回転駆動を制御するX線検出器制御手段と、を有すること
を特徴とする移動型X線診断装置。
【請求項２】
前記X線検出器制御手段は、前記本体部の移動に伴い移動する前記X線検出器の向きを前記本体部の移動前の向きに戻すために必要な目標回転量を前記第一検出手段が検出した回転量に基づいて算出する目標回転量算出手段と、該目標回転量算出手段により算出された前記目標回転量に基づいて前記X線検出器回転駆動手段に前記X線検出器の回転の指示をするX線検出器回転制御手段と、を有すること
を特徴とする請求項1に記載の移動型X線診断装置。
【請求項３】
前記保持手段を、前記本体部に対して回転可能に支持する支持部と、前記支持部の回転量を検出する第二検出手段と、を更に備え、
前記目標回転量算出手段は、前記第一検出手段が検出した回転量及び前記第二検出手段が検出した回転量を基に前記目標回転量を算出すること
を特徴とする請求項2に記載の移動型X線診断装置。
【請求項４】
前記第一検出手段及び前記第二検出手段による検出の開始及び終了の指示を入力する指示入力手段を更に備え、
前記第一検出手段及び前記第二検出手段は、前記指示入力手段から検出の開始の指示が入力された時点の前記本体部及び前記支持部の位置を基準とし、それら基準の位置から前記検出の終了の指示が入力されるまでの変位量を回転量として検出すること
を特徴とする請求項3に記載の移動型X線診断装置。
【請求項５】
前記X線検出器の回転量を検出する第三検出手段を更に備え、
前記目標回転量算出手段は、前記第一検出手段及び前記第二検出手段が前記検出を開始してから終了するまでの間に、前記第三検出手段が検出した前記X線検出器の回転量を更に加えて前記目標回転量を算出し、
前記第三検出手段は、前記X線検出器回転制御手段が前記X線検出器回転駆動手段に対し、前記目標回転量の回転を指示することにより前記X線検出器が回転した回転量を検出し、前記X線検出器回転制御手段は、当該回転量と前記目標回転量との角度偏差を基に、前記目標回転量相当の回転が終了したか否かを判定すること
を特徴とする請求項4に記載の移動型X線診断装置。
【請求項６】
前記本体部は、前記床面上を移動する車輪を更に備え、
前記第一検出手段は、前記車輪の回転量を検出するセンサにより構成されること
を特徴とする請求項1に記載の移動型X線診断装置。
【請求項７】
前記第一検出手段は、前記本体部の角加速度を検出するセンサにより構成されること
を特徴とする請求項1に記載の移動型X線診断装置。
【請求項８】
前記第二検出手段は、前記支持部の回転量を検出するセンサ又は前記支持部の角加速度を検出するセンサにより構成されること
を特徴とする請求項3に記載の移動型X線診断装置。
【請求項９】
前記第三検出手段は、前記X線検出器回転駆動手段の回転量を検出するセンサ又は前記X線検出器の角加速度を検出するセンサにより構成されること
を特徴とする請求項5に記載の移動型X線診断装置。
【請求項１０】
前記X線源からX線を照射して動画像を検出する透視の指示を入力する曝射ボタンを更に備え、
前記指示入力手段は、前記曝射ボタンを用いて構成され、前記曝射ボタンから透視開始の指示が入力されると前記検出を開始し、前記曝射ボタンから透視終了の指示が入力されるまで、前記第一検出手段及び前記第二検出手段は前記検出を継続すること
を特徴とする請求項4に記載の移動型X線診断装置。
【請求項１１】
X線源から被検体に照射された透過X線を検出するX線検出器を床面上で移動可能に支持する本体部を備えた移動型X線診断装置の制御方法であって、
前記床面上での移動による前記本体部の水平面内における回転量を検出するステップと、該検出結果に基づいて前記X線検出器を回転駆動させるステップと、を有することを特徴とする移動型X線診断装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、前記X線検出器の回転量を検出する第三検出手段を更に備え、前記目標回転量算出手段は、前記第一検出手段及び前記第二検出手段が前記検出を開始してから終了するまでの間に、前記第三検出手段が検出した前記X線検出器の回転量を更に加えて前記目標回転量を算出し、前記第三検出手段は、前記X線検出器回転制御手段が前記X線検出器回転駆動手段に対し、前記目標回転量の回転を指示することにより前記X線検出器が回転した回転量を検出し、前記X線検出器回転制御手段は、当該回転量と前記目標回転量との角度偏差を基に、前記目標回転量相当の回転が終了したか否かを判定することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
車輪20は、右車輪20Rと左車輪20Lとからなる。本体部18の右車輪20R近傍には、右車輪20Rの回転量を検出する右車輪回転量センサ21Rを備える。本体部18の左車輪20L近傍には、左車輪20Lの回転量を検出する左車輪回転量センサ21Lを備える。右車輪回転量センサ21R及び左車輪回転量センサ21Lは、車輪の移動量(回転量)や回転数を検出するものであり、例えば回転量を検出するロータリーエンコーダを用いてもよい。右車輪回転量センサ21R及び左車輪回転量センサ21Lは、右車輪20R及び左車輪20Lのそれぞれの回転量である右車輪回転量θB[rad]、左車輪回転量θA[rad]をそれぞれ検出する。
自在キャスター19は、右キャスター19Rと左キャスター19Lとを含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本体回転量算出部411aが左車輪回転量θA[rad]及び右車輪回転量θB[rad]の回転量を、本体部18の水平面内の回転量に変換するために必要なパラメータがある場合、例えば左右の車輪20L、20Rの間の両輪の間隔ｌAB[m]、左右の車輪20L、20Rの車輪半径r[m]の値は、予め本体回転量算出部411aに記憶させておいてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
制御指示入力ボタンが押されると、X線検出器回転制御の開始動作が行われ、再度制御指示入力ボタンが押されると、回転制御の終了動作が行われる。また、X線曝射ボタンを押し、透視を開始するとX線検出器回転制御の開始動作を行い、X線曝射ボタンの押下げを止めるとモニタ43にラストイメージホールド(LIH)画像が表示され、それと同時に回転制御の終了動作を行ってもよい。また、撮影ユニット10のブレーキ機構が働き、撮影ユニット10にブレーキがかかったことをトリガとしてX線検出器回転制御の開始動作を行ってもよい。更に、撮影ユニット10の主電源がONになると同時に回転量の検出・演算を開始し、OFFになるまでその検出・演算を行ってもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
(ステップS3)
撮影ユニット10は、検出開始指示の入力待ちとなる。すなわち、手技を行った後、操作者や術者の立ち位置の変更等により、撮影ユニット10の位置を移動する必要が生じると、操作者は、回転量検出開始のトリガを発生するための操作を行い、ステップS4へ進む。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
(ステップS5)
操作者は、撮影ユニット10を移動させて、それに伴いX線検出器13も移動する(S5)。
【国際調査報告】
2013047438.tif 000011
2013047438.tif 000012
2013047438.tif 000013
2013047438.tif 000014