(57)【要約】【課題】  関節等の可動部位を正確に撮影するために用いる駆動装置を提供すること。【解決手段】  本発明の駆動装置は、被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って移動させる移動手段と、を有することを特徴としている。本発明の駆動装置によれば、被検体の関節や脊椎を連続的に動かしながらＣＴ画像、透視画像、ＭＲＩ画像を撮影する際に、被検体の関節や脊椎に荷重をかけながら、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）によって関節や脊椎を連続的に動かし、滑らか且つ正確な関節等の動態撮影を行うことができる。【選択図】  図１
2006149488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、
前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って移動させる移動手段と、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、
前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って前記回転中心を一定に保ちながら移動させる移動手段と、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
前記荷重手段は、往復機構と、前記往復機構と前記固定手段との間に設けられた弾性部材とを有し、前記弾性部材及び前記ロードセルを介して前記往復機構の前後運動を被検体に伝達することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記ロードセルからの情報を前記モータにフィードバックすることにより、前記被検体に前記所定の荷重をかけることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記ロードセル及び前記荷重手段は、回転フレームに固定されており、前記ロードセル及び前記荷重手段を前記回転フレーム上で移動させるための手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一に記載の駆動装置。
【請求項６】
被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、
前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って移動させる移動手段と、
前記回転中心を撮影する撮影手段と、
を有することを特徴とする動態撮影システム。
【請求項７】
被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、
前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って前記回転中心を一定に保ちながら移動させる移動手段と、
前記回転中心を撮影する撮影手段と、
を有することを特徴とする動態撮影システム。
【請求項８】
前記荷重手段は、往復機構と、前記往復機構と前記固定手段との間に設けられた弾性部材とを有し、前記弾性部材及び前記ロードセルを介して前記往復機構の前後運動を被検体に伝達することを特徴とする請求項６又は７に記載の動態撮影システム。
【請求項９】
前記ロードセルからの情報を前記モータにフィードバックすることにより、前記被検体に前記所定の荷重をかけることを特徴とする請求項８に記載の動態撮影システム。
【請求項１０】
前記ロードセル及び前記荷重手段は、回転フレームに固定されており、前記ロードセル及び前記荷重手段を前記回転フレーム上で移動させるための手段を有することを特徴とする請求項６乃至９の何れか一に記載の動態撮影システム。
【請求項１１】
前記撮影手段は、ＣＴ、ＭＲＩ又はＸ線透視撮影装置であることを特徴とする請求項６乃至１０の何れか一に記載の動態撮影システム。
【請求項１２】
ロードセルを介して被検体に所定の荷重をかけ、且つ前記被検体の所定部位の回転中心を一定に保ち、前記ロードセルの外側に設けられた円弧状のレールに沿って前記回転中心を一定に保ちながら前記ロードセルを移動させ前記回転中心を撮影する動態撮影方法。
【請求項１３】
前記荷重手段は、往復機構と、前記往復機構と前記固定手段との間に設けられた弾性部材とを有し、前記弾性部材及び前記ロードセルを介して前記往復機構の前後運動を被検体に伝達することを特徴とする請求項１２に記載の動態撮影方法。
【請求項１４】
前記ロードセル及び前記荷重手段は、回転フレームに固定されており、前記ロードセル及び前記荷重手段を前記回転フレーム上で移動させるための手段を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の動態撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法に関する。特に、関節や脊髄の駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、膝や肘の関節や脊椎等の可動部位の損傷を診断する際、関節等を動かしながらＸ線透視装置等を用いて撮影を行う、所謂「動態撮影」が盛んに研究されてきている。動態撮影技術は、関節等の可動部位の診断には好適な技術であり、優れた動態撮影技術の開発が医療関係者にとって望まれている。
【０００３】
動態撮影技術には、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ連動断層撮像法）、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：磁気共鳴画像法）、Ｘ線透視装置等が用いられることが多い。
【０００４】
ＣＴは、Ｘ線とその受光器を組み合わせて用いる断層画像撮影装置であり、連続して円運動を行うＸ線を被検体に照射することにより、平面状の多数且つ異なる方向のＸ線透過性データを受光器で得ることができる。このＸ線透過性データに基づいて２次元断層画像や３次元画像を得ることが可能となる。
【０００５】
また、ＭＲＩは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して断層画像を得る方法であり、所定の静磁場下に置かれた被検体に所定のパルスシーケンスでＲＦパルス及び傾斜磁場を印加し、これによって発生したエコー信号を収集処理して２次元や３次元の核磁気共鳴断層画像を得るものである。
【０００６】
従来、ＣＴ、Ｘ線透視装置やＭＲＩは、静止している被検体の診断に広く用いられてきたが、近年のコンピュータ処理技術の発展により、ＣＴやＭＲＩによって得られた断層画像にデジタル処理を行うことより、関節や脊椎の複雑な動態撮影が可能となってきている。
【０００７】
また、従来のＣＴを改良した「４次元ＣＴ（２５６列以上の検出器を有するＣＴを言う。）」の登場や、ＭＲＩの改良により関節や脊椎の２次元画像や３次元画像を連続して動態撮影することが可能となってきている。これらの動態撮影技術は、関節等の可動部位の診断には欠かせない診断技術となってきている。
【０００８】
一方、関節等の可動部位の損傷を診断するにあたっては、関節等に所定の動きを与えつつ動態撮影を行う必要がある。従来、関節等に所定の動きを与える装置としては、例えば、以下の特許文献１及び特許文献２に開示されているような手術後の関節や変性疾患で回復を目的とした理学療法に用いられるものが知られている。これらの装置は、一般に、ＣＰＭ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｍｏｔｉｏｎ）装置と言われている。
【０００９】
特許文献１には、設定した軌道を患者からの抵抗力に合わせて柔軟に可変することができる膝関節の訓練装置が開示されている。この装置は、サーボモータ１４によって２次特性ばね１１を伸縮させ、２次特性ばねに繋がれた拮抗点の部材１２を動かすことによって、拮抗点の部材に繋がれた脚部保持部材３０を動かし、脚関節を動かすものである。
【００１０】
また、特許文献２には、駆動手段２２によってアーム２、３を動かし、アーム２、３に固定された脚を動かし、脚関節の屈伸運動を行う装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０５６０９
【特許文献２】特開２００２−２６３１４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、関節等の正確な動態撮影を行うためには、関節中心を一定に保ちつつ関節に所定の動きを与えながら撮影を行うことが必要となってくる。また、関節や脊髄は荷重時（負荷をかけた時）に異常が出現することが殆どであることが分かっている。よって、関節等の障害の正確な診断を行うためには、関節中心を一定に保ち、荷重（負荷）をかけながらＣＴ検査等の動態撮影を行うことが必要となる。また、場合によっては、関節を動かす速度や荷重を変化させながら動態撮影を行うことが必要となってくる。
【００１２】
従来、関節の動態撮影を行うにあたり、従来の理学療法に用いられる訓練装置を用いて関節を動かしつつ動態撮影を行うことも試みられたが、従来の訓練装置では、関節中心が大きく動いてしまいＣＴやＭＲＩによる正確な動態撮影を行うことはできなかった。また、従来の訓練装置では、関節に加わる負荷を調節することができず、また関節を動かす速度を変化させることはできず、正確な関節障害の診断を行うことはできなかった。
【００１３】
そこで、本発明は上述の問題を鑑みてなされたものであり、関節障害を正確に診断することができる駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の駆動装置は、回転運動（周動運動）によって被検体の関節や脊椎等の部位を連続的に動かすものである。
【００１５】
また、本発明の駆動装置は、被検体の関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）によって被検体の関節や脊椎等の部位を連続的に動かすものである。本発明の駆動装置は、固定手段によって被検体の端部を固定することにより関節や脊椎が固定され、この固定手段に対してロードセルを介してモータ等で加重を加えながらロードセルで荷重を感知しコントロールしている。また、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）を行わせるためにモータと減速機を有している。また、前記被検体の端部周辺に空間を設けるために円弧状のレールを回転中心の外側に設けている。
【００１６】
本発明の動態撮影システム及び動態撮影方法においては、被検体の関節や脊椎に荷重をかけながら、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）によって関節や脊椎を連続的に動かし、関節等の動態撮影を行うものである。本発明の動態撮影システム及び動態撮影方法においては、固定手段によって被検体の端部を固定することにより関節や脊椎が固定され、固定手段に接続する部分にモータ等で加重を加えながらロードセルで荷重を感知しコントロールしている。また、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動周動運動）を行わせるためにモータと減速機を有している。本発明の動態撮影システムにおいては、関節等に加える加重パターンと関節等の回転速度（周動速度）を自由に設定でき、Ｘ線透視装置、ＣＴ、ＭＲＩの撮影シークエンスと同期させるものである
【００１７】
また、本発明の訓練装置は、被検体の関節や脊椎に荷重をかけながら、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）によって関節や脊椎を連続的に動かすことによって理学療法を行う訓練装置である。本発明の訓練装置は、被検体の関節や脊椎にかける荷重を自由に変化させることができ、手術後や変性疾患に対して選択的に筋肉を増強させることができる。
【００１８】
本発明によると、被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って移動させる移動手段と、を有することを特徴とする駆動装置が提供される。
【００１９】
また、本発明によると、被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って前記回転中心を一定に保ちながら移動させる移動手段と、を有することを特徴とする駆動装置が提供される。
【００２０】
また、前記荷重手段は、往復機構と、前記往復機構と前記固定手段との間に設けられた弾性部材とを有し、前記弾性部材及び前記ロードセルを介して前記往復機構の前後運動を被検体に伝達するようにしてもよい。
【００２１】
また、前記ロードセルからの情報を前記モータにフィードバックすることにより、前記被検体に前記所定の荷重をかけるようにしてもよい。
【００２２】
また、前記ロードセル及び前記荷重手段は、回転フレームに固定されており、前記ロードセル及び前記荷重手段を前記回転フレーム上で移動させるための手段を有するようにしてもよい。
【００２３】
また、本発明によると、被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って移動させる移動手段と、前記回転中心を撮影する撮影手段と、を有することを特徴とする動態撮影システムが提供される。
【００２４】
また、本発明によると、被検体を固定する固定手段及びロードセルを介して前記被検体に所定の荷重をかける荷重手段を有する荷重装置と、前記荷重駆装置を前記固定手段の回転中心の外側に設けられた円弧状のレールに沿って前記回転中心を一定に保ちながら移動させる移動手段と、前記回転中心を撮影する撮影手段と、を有することを特徴とする動態撮影システムが提供される。
【００２５】
また、前記荷重手段は、往復機構と、前記往復機構と前記固定手段との間に設けられた弾性部材とを有し、前記弾性部材及び前記ロードセルを介して前記往復機構の前後運動を被検体に伝達するようにしてもよい。
【００２６】
また、前記ロードセルからの情報を前記モータにフィードバックすることにより、前記被検体に前記所定の荷重をかけるようにしてもよい。
【００２７】
また、前記ロードセル及び前記荷重手段は、回転フレームに固定されており、前記ロードセル及び前記荷重手段を前記回転フレーム上で移動させるための手段を有するようにしてもよい。
【００２８】
また、前記撮影手段は、ＣＴ、ＭＲＩ又はＸ線透視撮影装置であってもよい。
【００２９】
また、本発明によると、ロードセルを介して被検体に所定の荷重をかけ、且つ前記被検体の所定部位の回転中心を一定に保ち、前記ロードセルの外側に設けられた円弧状のレールに沿って前記回転中心を一定に保ちながら前記ロードセルを移動させ前記回転中心を撮影する動態撮影方法が提供される。
【００３０】
また、前記荷重手段は、往復機構と、前記往復機構と前記固定手段との間に設けられた弾性部材とを有し、前記弾性部材及び前記ロードセルを介して前記往復機構の前後運動を被検体に伝達するようにしてもよい。
【００３１】
また、前記ロードセル及び前記荷重手段は、回転フレームに固定されており、前記ロードセル及び前記荷重手段を前記回転フレーム上で移動させるための手段を有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の駆動装置よれば、被検体の関節や脊椎を連続的に動かすことができる。また、本発明の駆動装置によれば、ＣＴ画像、透視画像、ＭＲＩ画像を撮影する際に、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）によって関節や脊椎を連続的に動かし、滑らか且つ正確な関節等の動態撮影を行うことがでる。また、本発明の駆動装置によれば、被検体の関節や脊椎を連続的に動かしながらＣＴ画像、透視画像、ＭＲＩ画像を撮影する際に、被検体の関節や脊椎に荷重をかけながら、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）によって関節や脊椎を連続的に動かし、滑らか且つ正確な関節等の動態撮影を行うことができる。また、本発明の動態撮影システムは、遠隔操作によりＣＴやＭＲＩの撮影シークエンスと同期させることが可能で、一連の動作を遠隔操作にて駆動でき、操作性が向上し、撮影時間の短縮化を図ることができる。
【００３３】
また、本発明の動態撮影システム及び動態撮影方法によれば、被検体の関節や脊椎を連続的に動かしながらＣＴ画像、透視画像を撮影する際に、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）によって関節や脊椎を連続的に動かし、滑らか且つ正確な関節等の動態撮影を行うことにより、関節等の障害の正確な診断を行うことができる。また、本発明の動態撮影システム及び動態撮影方法によれば、被検体の関節や脊椎に荷重をかけながら、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動（周動運動）によって関節や脊椎を連続的に動かし、滑らか且つ正確な関節等の動態撮影を行うことにより、関節等の障害の正確な診断を行うことができる。また、本発明の動態撮影システム及び動態撮影方法は、遠隔操作によりＣＴやＭＲＩの撮影シークエンスと同期させることが可能で、一連の動作を遠隔操作にて駆動でき、操作性が向上し、撮影時間の短縮化を図ることができ、ひいては診断時間の短縮化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本実施の形態においては、本発明の駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法を被検体の膝関節に用いた例について説明する。なお、本発明は、被検体の膝関節だけではなく、肘等その他の関節、又は脊髄等その他可動部位の駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法に用いることができる。
【００３５】
図１を参照する。図１には、本発明の駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法に用いる駆動装置１００が示されている。駆動装置１００は、荷重制御装置１０１、滑車１０２、ワイヤ１０３、重り１０４並びにガイドレール１０５、１０６及び１０７、回転フレーム１０８、モータ１０９、減速器１１０、ガイドレール１１１、レバー１１２、ガイド１１３、ステイ１１４並びに設定装置１１５を有している。図１においては、説明の便宜上、荷重制御装置１０１を２つ記載し、荷重制御装置１０１がガイドレール１０５、１０６及び１０７に沿って移動する動作の様子を示しているが、実際の駆動装置は、荷重制御装置１０１を１つだけ備えている。
【００３６】
荷重制御装置１０１は、カバー１０１−１、減速器１０１−４（図示せず）、レバー１０１−５及び１０１−６、モータ１０１−７、圧縮バネ筒１０１−８、ロードセル１０１−９、固定靴１０１−１０を有している。なお、荷重制御装置１０１の詳細な構成については、図２及び図３を参照して後述する。
【００３７】
回転フレーム１０８には、ガイドレール１１１が設けられており、このガイドレール１１１に沿って荷重制御装置１０１を円弧状のガイドレール１０５、１０６及び１０７に沿って移動させる（回転させる、周動させる）ことができる。ガイドレール１０５、１０６及び１０７は、所定の曲率で作製されている。本発明においては、この円弧状のガイドレール１０５、１０６及び１０７が、回転中心の外側にあることを特徴の一つとしている。
【００３８】
回転フレーム１０８には、モータ１０９及び減速器１１０が設けられている。減速器１１０は、駆動装置１００のガイドレール１０６に刻まれたギアと噛み合っており、モータ１０９及び減速器１１０の回転により、回転フレーム１０８及び回転フレーム１０８に固定されている荷重制御装置１０１がガイドレール１０５、１０６及び１０７に沿って移動する。回転フレーム１０８に設けられたステイ１１４は、回転フレーム１０８がガイドレール１０５に沿って移動するのを補助する役目を果たしている。また、回転フレーム１０８に設けられたガイド１１３は、回転フレーム１０８がガイドレール１０７に沿って移動するのを補助する役目を果たしている。これらガイドレール１０５、１０６及び１０７とモータ１０９及び減速器１１０とで、回転中心を一定として荷重制御装置１０１を回転（周動）させる移動手段を構成している。なお、本実施の形態においては、ガイドレール１０５及び１０６には凸状のレールを用い、ガイドレール１０７には凹状の溝を用いたが、本発明に係る駆動装置は、これに限定されるわけではい。ガイドレールの種類又は数は、荷重制御装置１０１が駆動装置の側面をある所定の曲率で移動する（回転する、周動）ように適当に変更することができる。なお、固定靴１０１−１０には、被検体の端部（本実施の形態においては、足）が装着されることになり、荷重制御装置１０１に被検体を固定する固定手段となる。
【００３９】
駆動装置１００の設定装置１１５を用いて荷重制御装置１０１のロードセル１０１−９にかかる荷重（最大荷重及び最小荷重、又は一定荷重）を入力し、荷重を変化させながら撮影する場合には、荷重の変化率を設定する。また、荷重制御装置１０１の速度、即ち被検体の関節を動かす角速度を設定する。なお、この設定装置１１５は表示装置も兼ねておりコードを用いて遠隔操作が可能となっている。本実施の形態においては、３段階の角速度が設定できるようにした。
【００４０】
また、回転フレーム１０８には、ワイヤ１０３及び滑車１０２を介して重り１０４が付けられている。この重り１０４は、回転フレーム１０８及び荷重制御装置１０１がガイドレール１０５、１０６及び１０７に沿って移動する場合のバランスをとる役目を果たしている。
【００４１】
荷重制御装置１０１においては、モータ１０１−７を制御することによって、圧縮バネ筒内に組み込まれている圧縮バネ１０１−１４（図示せず）の伸張を制御し、ロードセルにかかる荷重を制御している。
【００４２】
本実施の形態においては、図１に示すとおり、荷重制御装置１０１の下部の延長線が回転中心を通るように設定されている。また、固定靴１０１−１０は、固定靴を履く被検体の脚関節の中心が回転中心となるように、その位置が設定されている。なお、荷重制御装置１０１の角度及び固定靴１０１−１０の位置は変更することができ、回転中心の位置を変更することができる。
【００４３】
なお、図１には、荷重制御装置１０１を備えた本発明の駆動装置１００を示したが、本発明の駆動装置は、荷重制御装置１０１の機能を備えないようにしてもよい。即ち固定靴１０１−１０には荷重（負荷）をかけず、回転フレーム１０８をガイドレール１１１に沿って所定の曲率で移動させる（回転させる、周動させる）、固定靴１０１−１０を所定の曲率で移動させる（回転させる、周動させる）機能のみを有するようにしてもよい。
【００４４】
次に、図２及び図３を参照する。図２及び図３は、本発明の駆動装置の一実施形態における荷重制御装置１０１の内部構造及び回転フレーム１０８に設けられている部品を示す図である。なお、図２には本実施形態における荷重制御装置１０１の側面図が示されており、図３にはその背面図が示されている。なお、図２及び図３においては、説明の便宜上、カバー１０１−１を外した状態の荷重制御装置１０１が示されている。
【００４５】
図２及び図３に示すとおり、荷重制御装置１０１は、減速器１０１−４、レバー１０１−５及び１０１−６、モータ１０１−７、圧縮バネ筒１０１−８、ロードセル１０１−９、固定靴１０１−１０、ピン１０１−１２、台座１０１−１３、圧縮バネ１０１−１４、台座１０１−１５、軸１０１−１６、軸受１０１−１７、１０１−１８及び１０１−１９、カップリング１０１−２０、軸１０１−２１及び１０１−２２、台座１０１−２３及び１０１−２４、ステイ１０１−２５及び１０１−２６、台形ネジ１０１−２７、ロードセルプレート１０１−２８、軸受１０１−２９及び１０１−３０、固定靴台１  １０１−３１、固定靴台２  １０１−３２、プレート１０１−３３、軸受１０１−３４並びにネジナット１０１−３５を有している。
【００４６】
まず、図２を参照する。図２に示すとおり、本実施形態の荷重制御装置１０１においては、モータ１０１−７は減速器に接続されている。モータ１０１−７は、コンピュータによって制御されており、ロードセル１０１−９にかかる荷重、つまり固定靴１０１−１０にかかる荷重を制御するために用いられている。ロードセルにかかる荷重の情報をリアルタイムでモニタリングし、モータ１０１−７にフィードバックすることにより、ロードセルにかかる荷重が予め設定しておいた値を保つようにしている。
【００４７】
モータ１０１−７の回転は、減速器１０１−４によって減速され、回転トルクを増大させてカップリング１０１−２０へ伝達される。カップリング１０１―２０によって減速器の回転トルクが軸１０１−１６に伝達されると、軸１０１−１６の外周に設けられた台形ネジ１０１−２７が回転するので、圧縮ばね筒１０１−８側に設けられたネジナット１０１−３５が直動し、それにより回転トルクを２次元の動きに変換し（往復運動、前後運動に変換し）、軸１０１−１６を台座１０１−１５方向に押し引きする。なお、モータ１０１−７、減速器１０１−４、カップリング１０１―２０に代えて、リニアモータ、アクチュエータを用いるようにしてもよい。本実施の形態においては、モータ１０１−７、減速器１０１−４、カップリング１０１−２０、台形ネジ１０１−２７、軸１０１−１６、ネジナット１０１−３５及び台座１０１−１５が往復機構として機能し、圧縮バネ１０１−１４の伸張を制御している。
【００４８】
なお、荷重手段の荷重が大きくて膝関節が押圧方向に逃げてしまう場合は、回転中心方向から紐、テープなどで膝関節を逃げないように押さえることが好ましい。
【００４９】
圧縮バネ筒１０１−８には、台座１０１−１３、圧縮バネ１０１−１４及び台座１０１−１５がこの順序で組み込まれており、台座１０１−１５に伝わる荷重は、圧縮バネ１０１−８を圧縮し、台座１０１−１３に伝達される。台座１０１−１３に伝達した荷重は、ピン１０１−１２を介してロードセル１０１−９に伝達される。ロードセルに伝達した荷重は、固定靴台２  １０１−３２及び固定靴台１  １０１−３１を介して固定靴１０１−１０に伝達され、固定靴を装着している被検体に伝達される。なお、ロードセルと固定靴台２  １０１−３２との間に圧縮バネ１０１−１４を設けるようにしてもよい。
【００５０】
軸１０１−２２及び軸１０１−２１は、ロードセルプレート１０１−２８及び固定靴台２  １０１−３２を直動運動させるための直動ガイドである。
【００５１】
図２及び図３に示すように、回転フレーム１０８に設けられたガイドレール１１１には、荷重制御装置の骨格となるプレート１０１−３３に設けられたステイ１０１−３４及び１０１−３５が噛み合わさっている。このような構成を採ることにより、図４に示すように、プレート１０１−３３を回転フレーム１０８のガイドレール１１１に沿って移動させて、前記のように固定靴を履く被検体の脚関節の中心が回転中心となるようにすることができる。プレート１０１−３３を適当な位置まで移動させ、レバー１０１−５及び１０１−６によって、プレート１０１−３３の位置をロックする。
【００５２】
本実施の形態で説明した本発明の駆動装置においては、被検体に所定の荷重をかけるための弾性部材としてバネを用いたが、その他の伸縮及び復元する弾性部材を使用することもできる。往復機構の押圧力をばねの変形復元力に変換して被検体に伝達することにより、被検体による反力をより正確にロードセルに伝達させることができる。
【００５３】
また、ロードセル及び荷重手段を固定する回転フレームの構造体は、プレートに限定するものではく、パイプ部材などでもよい。
【００５４】
次に、図５を参照する。図５には、本発明の動態撮影システムの概略が記載されている。ここでは、撮影装置に、ＣＴ装置を用いた例について説明するが、ＭＲＩ装置やＸ線透視撮影装置等の撮影装置を用いてもよい。
【００５５】
ＣＴ装置３００のガントリ３０１に被検体２００の脚を挿入する。被検体の脚は、ベルト２０３でしっかりと固定する。なお、被検体２００を背板２０１にもたれかけさせた座位の状態としてもよいし、背板２０１を用いず、被検体を仰向けにさせてもよい。このとき、被検体の脚の関節がガントリ３０１の中央に位置するように台２０２を調整する。なお、撮影しない方の脚は、外側にはずすか、別途設けた足置き装具に入れておくようにする。
【００５６】
次に、図５に示すように、被検体に荷重制御装置１０１の固定靴１０１−１０を装着する。その後、駆動装置１００の設定装置１１５を用いて荷重制御装置１０１のロードセル１０１−９にかかる荷重（最大荷重及び最小荷重、又は一定荷重）を入力し、荷重を変化させながら撮影する場合には、荷重の変化率を設定する。また、荷重制御装置１０１の速度、即ち被検体の関節を動かす角速度を設定する。なお、この設定装置１１５は表示装置も兼ねておりコードを用いて遠隔操作が可能となっている。
【００５７】
図６には、ＣＴ装置３００を正面から見た様子が示されている。ガントリ３０１の向こう側に荷重制御装置１０１の固定靴１０１−１０が位置しているのがわかる。
【００５８】
荷重、角速度の設定が完了したら、実際の撮影に移る。駆動装置１００の動作開始と同時にＣＴ装置による撮影を開始する。駆動装置１００において、モータ１０９及び減速器１１０の回転により、回転フレーム１０８及び回転フレーム１０８に固定されている荷重制御装置１０１がガイドレール１０５、１０６及び１０７に沿って移動する。このとき、被検体の脚の関節の中心が回転中心となり、関節の動きが正確にＣＴ装置によって撮影される。
【００５９】
本発明においては、上述したとおり、被検体の関節の中心が荷重制御装置１０１の回転中心となるように駆動装置１００が動作するので、ＣＴ装置により動態撮影を正確に行うことができる。
【００６０】
なお、撮影装置にＭＲＩ装置を用いる場合には、駆動装置１００及び荷重制御装置１０１その他の部品を非磁性体で構成するか、駆動装置１００及び荷重制御装置１０１その他部品とＭＲＩ装置との間に磁場シールドを設置し、駆動装置１００及び荷重制御装置１０１等に磁場が影響しないようにする必要がある。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、荷重をかけながら撮影する例について説明したが、荷重をかけないで撮影してもよい。また、荷重制御装置１０１の角速度は一定であってもよいし、変化させてもよい。
【００６２】
なお、本発明の動態撮影システムによって関節等を撮影する際には、関節の動態撮影をより明確に行うために、撮影装置にＣＴ装置を用いる場合は、イオトロラン系の関節造影剤等を用いるとよい。また、イオベルソール系の血管造影剤を用いることによって、関節部の血管組織の動態撮影を行うことができ、関節障害の診断に資することが出来る。また、撮影装置にＭＲＩを用いる場合は、ガドペンテト酸ジメグルミン系の造影剤を用いて血管造影を用いてもよい。
【００６３】
以上、説明したとおり、本発明の駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法によれば、被検体の関節や脊椎を連続的に動かしながらＣＴ画像、透視画像を撮影する際に、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動によって関節や脊椎を連続的に動かし、滑らか且つ正確な関節等の動態撮影を行うことにより、関節等の障害の正確な診断を行うことができる。また、本発明の駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法によれば、被検体の関節や脊椎に荷重をかけながら、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動によって関節や脊椎を連続的に動かし、滑らか且つ正確な関節等の動態撮影を行うことにより、関節等の障害の正確な診断を行うことができる。また、本発明の駆動装置、動態撮影システム及び動態撮影方法は、遠隔操作によりＣＴやＭＲＩの撮影シークエンスと同期させることが可能で、一連の動作を遠隔操作にて駆動でき、操作性が向上し、撮影時間の短縮化を図ることができ、ひいては診断時間の短縮化を図ることができる。
【実施例１】
【００６４】
上述の実施形態で説明した本発明の駆動装置を被検体の膝関節のリハビリテーションで手術後や変性疾患の関節のトレーニングに用いることによって、優れた訓練方法を提供することができる。本発明の訓練方法は、被検体の関節や脊椎に荷重をかけながら、関節や脊椎の回転中心を一定に保った回転運動によって関節や脊椎を連続的に動かし、理学療法を行うことができ、手術後や変性疾患に対して選択的に筋肉を増強させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上述べたとおり、本発明の駆動装置、動態撮影システム、動態撮影方法は、関節障害の診断に大変有効であるだけではなく、リハビリテーション等の理学療法に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の駆動装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の駆動装置の一実施形態における荷重制御装置の内部構造を示す図である。
【図３】本発明の駆動装置の一実施形態における荷重制御装置の内部構造を示す図である。
【図４】本発明の駆動装置の一実施形態における荷重制御装置の内部構造及びその動き示す図である。
【図５】本発明の動態撮影システムの一実施形態を示す図である。
【図６】本発明の動態撮影システムの一実施形態において、荷重制御装置１０１の動きを示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００  駆動装置
１０２  滑車
１０３  ワイヤ
１０４  重り
１０５、１０６、１０７  ガイドレール
１０８  回転フレーム
１０９  モータ
１１０  減速器
１１１  ガイドレール
１１２  レバー
１１３  ガイド
１１４  ステイ
１０１  荷重制御装置
１０１−１  カバー
１０１−２  空き
１０１−３  空き
１０１−４  減速器
１０１−５  レバー
１０１−６  レバー
１０１−７  モータ
１０１−８  圧縮バネ筒
１０１−９  ロードセル
１０１−１０  固定靴
１０１−１２  ピン
１０１−１３  台座
１０１−１４  圧縮バネ
１０１−１５  台座
１０１−１６  軸
１０１−１７  軸受
１０１−１８  軸受
１０１−１９  軸受
１０１−２０  カップリング
１０１−２１  軸
１０１−２２  軸
１０１−２３  台座
１０１−２４  台座
１０１−２５  ステイ
１０１−２６  ステイ
１０１−２７  台形ネジ
１０１−２８  ロードセルプレート
１０１−２９  軸受
１０１−３０  軸受
１０１−３１  固定靴台１
１０１−３２  固定靴台２
１０１−３３  プレート
１０１−３４  軸受
１０１−３５  ネジナット
【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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