(57)【要約】ｚ軸に関して検査領域の周りを回転するように構成されている回転ガントリーと、ｚ軸に沿って検査領域の中及び外へ水平に並進するように構成されたテーブルトップを有する被験者サポートと、回転ガントリー及び被験者サポートによって共有されているコミュニケーションネットワークと、コミュニケーションネットワークを通じて、回転ガントリーの回転動作と前記テーブルトップの並進動作の両方をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーと、を含む画像システム。
2014526363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｚ軸に関して検査領域の周りを回転するように構成されている回転ガントリーと、
ｚ軸に沿って検査領域の中及び外へ水平に並進するように構成されたテーブルトップを有する、被験者サポートと、
前記回転ガントリー及び前記被験者サポートによって共有されているコミュニケーションネットワークと、
前記コミュニケーションネットワークを通じて、前記回転ガントリーの回転動作と前記テーブルトップの並進動作の両方をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーと、を含む、
ことを特徴とする画像システム。
【請求項２】
前記マスター動作コントローラーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて、前記回転ガントリーの回転位置と前記テーブルトップの並進位置を交互にポーリングするように構成されている、
請求項１に記載の画像システム。
【請求項３】
前記画像システムは、さらに、
前記回転ガントリーを回転するように構成されている回転ガントリーモーターと、
前記回転ガントリーモーターを駆動するように構成されている回転ガントリードライブと、
前記回転ガントリーにより支持され、前記回転ガントリーの回転位置を示す第１の信号を決定するように構成されている回転ガントリーエンコーダーと、を含み、
前記回転ガントリーエンコーダーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記第１の信号を前記マスター動作コントローラーに対して伝達し、かつ、
前記マスター動作コントローラーは、少なくとも前記第１の信号に基づいて、前記回転ガントリーがコントロール可能に回転するように前記回転ガントリードライブをコントロールする、
請求項１または２に記載の画像システム。
【請求項４】
前記画像システムは、さらに、
前記テーブルトップを並進させるように構成されている被験者サポート水平モーターと、
前記被験者サポート水平モーターを駆動するように構成されている被験者サポート水平ドライブと、
前記テーブルトップの水平位置を示す第２の信号を決定するように構成されている被験者サポート水平エンコーダーと、を含み、
前記被験者サポート水平エンコーダーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記第２の信号を前記マスター動作コントローラーに対して伝達し、かつ、
前記マスター動作コントローラーは、少なくとも前記第２の信号に基づいて、前記テーブルトップがコントロール可能に水平に並進するように前記被験者サポート水平ドライブをコントロールする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項５】
前記被験者サポートは、さらに、
前記テーブルトップがスライド可能に取り付けられ、前記テーブルトップをｙ軸に沿って垂直に並進するように構成されているベースと、を含み、
前記ベースは、また、前記コミュニケーションネットワークを共有しており、かつ、
前記マスター動作コントローラーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記ベースを追加的にコントロールするように構成されている、
請求項４に記載の画像システム。
【請求項６】
前記画像システムは、さらに、
前記ベースを並進するように構成されている被験者サポート垂直モーターと、
前記被験者サポート垂直モーターを駆動するように構成されている被験者サポート垂直ドライブと、
前記テーブルトップの垂直位置を示す第３の信号を決定するように構成されている被験者サポート垂直エンコーダーと、を含み、
前記被験者サポート垂直エンコーダーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記第３の信号を前記マスター動作コントローラーに対して伝達し、かつ、
前記マスター動作コントローラーは、少なくとも前記第３の信号に基づいて、前記テーブルトップがコントロール可能に垂直に並進するように前記被験者サポート垂直ドライブをコントロールする、
請求項５に記載の画像システム。
【請求項７】
前記被験者サポート垂直エンコーダー、前記被験者サポート水平エンコーダー、および、前記被験者サポート水平モーターは、前記被験者サポート水平ドライブのポートを通じて前記コミュニケーションネットワークとインターフェイスで接続しており、かつ、
前記被験者サポート垂直モーターは、前記被験者サポート垂直ドライブのポートを通じて前記コミュニケーションネットワークとインターフェイスで接続している、
請求項４または５に記載の画像システム。
【請求項８】
前記被験者サポート水平エンコーダー、および、前記被験者サポート水平モーターは、前記被験者サポート水平ドライブのポートを通じて前記コミュニケーションネットワークとインターフェイスで接続しており、かつ、
前記被験者サポート垂直エンコーダー、および、前記被験者サポート垂直モーターは、前記被験者サポート垂直ドライブのポートを通じて前記コミュニケーションネットワークとインターフェイスで接続している、
請求項４または５に記載の画像システム。
【請求項９】
前記コミュニケーションネットワークは、ＣＡＮｏｐｅｎ基盤のネットワークを含む、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１０】
前記コミュニケーションネットワークは、ＥｔｈｅｒＣＡＴ基盤のネットワークを含む、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１１】
前記画像システムは、さらに、
前記回転ガントリーを回転可能に支持するように構成されている据え付けガントリーと、
前記回転ガントリーと前記据え付けガントリーとの間のスリップリングと、を含み、
前記コミュニケーションネットワークは、前記スリップリングを通じて前記回転ガントリーと前記据え付けガントリーとの間に延びている、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１２】
前記画像システムは、さらに、
前記回転ガントリーによって支持された放射線源、または、検出器アレイのうち少なくとも一つを含み、
前記放射線源、または、前記検出器アレイのうち少なくとも一つは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記据え付けガントリーと通信する、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１３】
前記画像システムは、さらに、
前記回転ガントリー、前記テーブルトップ、または、放射線源の前記ベースのうち少なくとも一つに係る冗長エンコーダーを含み、
前記冗長エンコーダーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて通信する、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１４】
コミュニケーションネットワークを通じて回転ガントリー及び被験者サポートの動作をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーを介して、回転ガントリーエンコーダー又は被験者サポートエンコーダーのうちの一つをそれぞれに、前記コミュニケーションネットワークを通じて回転ガントリー又は被験者サポートの位置情報のためにポーリングし、かつ、前記回転ガントリー又は前記被験者サポートの位置情報を受け取るステップと；
前記受け取った前記回転ガントリー又は前記被験者サポートの位置情報を、対応する所望の前記回転ガントリー又は前記被験者サポートの位置情報と比較するステップと；
前記マスター動作コントローラーを介して、前記比較の結果に基づいて、前記回転ガントリー又は前記被験者サポートの動作をコントロールするステップと；を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記方法は、さらに、
前記マスター動作コントローラーを介して、前記回転ガントリーエンコーダー又は前記被験者サポートエンコーダーのうちのいずれか一方に、前記コミュニケーションネットワークを通じて位置情報のためにポーリングし、かつ、前記位置情報を受け取るステップと；
前記受け取った前記位置情報を、対応する所望の位置と比較するステップと；
前記マスター動作コントローラーを介して、前記比較の結果に基づいて、前記回転ガントリー又は前記被験者サポートのいずれか一方の動作をコントロールするステップと；を含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記マスター動作コントローラーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて、前記回転ガントリーの回転位置と前記テーブルトップの並進位置を交互にポーリングする、
請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記回転ガントリーエンコーダーは、回転ガントリー上に配置され、前記マスター動作コントローラーは、据え付けガントリー上に配置され、かつ、前記回転ガントリーと前記据え付けガントリーは、コミュニケーションネットワークを介してスリップリングを通じて通信する、
請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記被験者サポート動作は、前記被験者サポートのテーブルトップの水平動作を含む、
請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記被験者サポート動作は、前記被験者サポートのベースの垂直動作を含む、
請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記コミュニケーションネットワークは、ＣＡＮｏｐｅｎ基盤のネットワークを含む、
請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記コミュニケーションネットワークは、ＥｔｈｅｒＣＡＴ基盤のネットワークを含む、
請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
据え付けガントリーと；
前記据え付けガントリーによって回転可能に支持され、ｚ軸に関して検査領域の周りを回転するように構成されている回転ガントリーと、
前記回転ガントリーによって支持され、イオン化放射線を放射するように構成されている放射線源と；
前記イオン化放射線を検出し、それらを示すプロジェクションデータを生成するように構成されている検出器アレイと、
被験者サポートであり、
ｙ軸に沿って垂直に並進するように構成されたベースと、
前記テーブルに対してスライド可能に取り付けられ、前記ｚ軸に沿って検査領域の中及び外へ水平に並進するように構成されたテーブルトップと、
を有する、被験者サポートと、
前記回転ガントリー及び前記被験者サポートによって共有されているコミュニケーションネットワークと、
前記コミュニケーションネットワークを通じて、前記回転ガントリーの回転動作、および、前記テーブルトップの並進動作をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーと、を含む、
ことを特徴とする画像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以降は、一般的に画像システムに関する。より特定的には、中央マスター動作コントローラーを通じたガントリーと被験者サポートを回転する画像システムの動作コントロールに関し、コンピュータートモグラフィー（ＣＴ）に対する所定のアプリケーションを用いて説明される。しかしながら、以降のものは、他の画像システムのガントリーと被験者サポートを回転する動作コントロールについても受け入れられるものである。
【背景技術】
【０００２】
図１と図２は、コンピュータートモグラフィー（ＣＴ）スキャナー１００の実施例を示している。図１は、ＣＴスキャナー１００の正面図であり、図２は、ＣＴスキャナーの側面図である。ＣＴスキャナー１００は、据え付けガントリー１０４に対して回転可能に取り付けられた回転ガントリー１０２を含んでいる。回転ガントリー１０２は、Ｘ線管１０６と検出器アレイ１０８をサポートしている。検出器アレイは、検査領域を横切って、Ｘ線管１０６の反対側に配置されている。被験者サポート１１０は、被験者又は対象物を積んで垂直及び水平に移動し、検査領域の中で被験者又は対象物を位置決めし、そして、被験者又は対象物を降ろすように構成されている。回転ガントリー１０２と、従ってＸ線管１０６は、長手方向またはＺ軸に関して検査領域の周りを回転する。Ｘ線管１０６は、放射線を発し、検査領域、および、被験者サポート１１０を介してその中に配置された被験者又は対象物の一部を横切る。検出器アレイ１０８は、検査領域を横切る放射線を検知して、検知された放射線を表す信号を生成する。
【０００３】
被験者サポート１１０は、テーブルトップ１１２、ベース１１４、専用垂直駆動システム１１６、および、専用水平駆動システム１１８を含んでいる。垂直駆動システム１１６は、垂直コントローラー１２０、垂直ドライブ１２２、垂直モーター１２４、および、垂直エンコーダー１２５を含んでおり、ベース１１４の垂直方向の動作をコントロールする。一般的に、垂直コントローラー１２０は、垂直動作プロファイルを保管し、垂直ドライブ１２２をコントロールする。垂直エンコーダー１２５からのフィードバックに基づいて垂直モーター１２４をコントロールするものであり、ベース１１４を垂直に移動する。水平駆動システム１１８は、水平コントローラー１２６、水平ドライブ１２８、水平モーター１３０、および、水平エンコーダー１３１を含んでおり、テーブルトップ１１２の水平方向の動作をコントロールする。一般的に、水平コントローラー１２６は、水平動作プロファイルを保管し、水平ドライブ１２８をコントロールする。水平エンコーダー１３１からのフィードバックに基づいて水平モーター１３０をコントロールするものであり、テーブルトップ１１２を水平に移動する。
【０００４】
回転ガントリー１０２と据え付けガントリー１０４は、専用ローター駆動システム１３２を含んでいる。据え付けガントリー１０４は、ローター駆動システム１３２の第１部分を有しており、ローターコントローラー１３４、ロータードライブ１３６、および、ローターモーター１３８を含んでいる。回転ガントリー１０２は、ローター駆動システム１３２の第２部分を有しており、ローターエンコーダー１４０を含んでいる。一般的に、ローターコントローラー１３４は、回転動作プロファイルを保管し、ロータードライブ１３６をコントロールする。ローターエンコーダー１４０からの位置フィードバックに基づいてローターモーター１３８をコントロールするものであり、回転ガントリー１０２を回転させる。ローターエンコーダー１４０からのロータードライブ１３６に対するフィードバックは、チャネル１４２といった専用ハードワイヤード（ｈａｒｄ−ｗｉｒｅｄ）チャネルを介して、スリップリング（ｓｌｉｐ  ｒｉｎｇ）を通じて、回転ガントリー１０２から据え付けガントリー１０４に対して伝達される。追加的または代替的に、据え付けガントリー１０４において垂直モーター１２４に配置されたエンコーダー（この実施例には含まれていない）が使用され、ローターコントローラー１３４に対して回転ガントリー位置フィードバックを提供する。
【０００５】
上記の実施例において、回転ドライブシステム１３２、垂直ドライブシステム１１６、および、水平ドライブシステム１１８のそれぞれは、専用動作コントローラー（つまり、ローターコントローラー１４、垂直コントローラー１２０、および、水平コントローラー１２６）を含んでいる。回転ドライブシステム１３２は、チャネル１４２といった専用ハードワイヤードチャネルを含んでいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
あいにく、それぞれの専用動作コントローラー１３２、１１６、１１８は、全体システム１００のコストを追加し、スペースを費やすものである。よって、スキャナー１００といったＣＴスキャナーに係る少なくとも回転ガントリー１０２、テーブルトップ１１４、および、ベース１１６の動作をコントロールする別のアプローチに対する未解決の必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここにおいて説明される態様は、上記に参照された問題及び他の問題を取り扱うものである。
【０００８】
一つの態様において、画像システムは、ｚ軸に関して検査領域の周りを回転するように構成されている回転ガントリーと、ｚ軸に沿って検査領域の中及び外へ水平に並進するように構成されたテーブルトップを有する被験者サポートと、回転ガントリー及び被験者サポートによって共有されているコミュニケーションネットワークと、コミュニケーションネットワークを通じて、回転ガントリーの回転動作とテーブルトップの並進動作の両方をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーと、を含む画像システム。
【０００９】
別の態様において、方法は、コミュニケーションネットワークを通じて回転ガントリー及び被験者サポートの動作をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーを介して、回転ガントリーエンコーダー又は被験者サポートエンコーダーのうちの一つをそれぞれに、コミュニケーションネットワークを通じて回転ガントリー又は被験者サポートの位置情報のためにポーリングし、かつ、回転ガントリー又は被験者サポートの位置情報を受け取るステップを含んでいる。本方法は、さらに、受け取った回転ガントリー又は被験者サポートの位置情報を、対応する所望の回転ガントリー又は被験者サポートの位置情報と比較するステップを含んでいる。本方法は、さらに、マスター動作コントローラーを介して、比較の結果に基づいて、回転ガントリー又は被験者サポートの動作をコントロールするステップを含んでいる。
【００１０】
別の態様において、画像システムは、据え付けガントリーと；据え付けガントリーによって回転可能に支持され、ｚ軸に関して検査領域の周りを回転するように構成されている回転ガントリーを含んでいる。画像システムは、さらに、回転ガントリーによって支持され、イオン化放射線を放射するように構成されている放射線源と；イオン化放射線を検出し、それらを示すプロジェクションデータを生成するように構成されている検出器アレイを含んでいる。画像システムは、さらに、被験者サポートであり、ｙ軸に沿って垂直に並進するように構成されたベースと、テーブルに対してスライド可能に取り付けられ、ｚ軸に沿って検査領域の中及び外へ水平に並進するように構成されたテーブルトップとを有する被験者サポートを含んでいる。画像システムは、さらに、回転ガントリー及び被験者サポートによって共有されているコミュニケーションネットワークと、コミュニケーションネットワークを通じて、回転ガントリーの回転動作、および、テーブルトップの並進動作をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーとを含んでいる。
【００１１】
本発明は、種々のコンポーネントとコンポーネントの構成、および、種々のステップとステップの構成における体裁をとってよい。図面は、所望の実施例を説明する目的だけのものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、従来技術によるＣＴスキャナーの正面図を模式的に示している。ＣＴスキャナーは、専用回転ガントリー、被験者サポート水平テーブルトップ、被験者サポート垂直ベースコントローラー、および、ローターエンコーダーのための回転ガントリーから据え付けガントリーへの専用ハードワイヤードチャネルを有している。
【図２】図２は、図１に係る従来技術によるＣＴスキャナーの側面図を模式的に示している。
【図３】図３は、回転ガントリー、被験者サポート水平テーブルトップ、および、被験者サポート垂直ベースの集中動作コントロールを含んでいる画像システムの実施例を模式的に示している。
【図４】図４は、集中動作コントロールに係るアーキテクチャーの実施例を模式的に示している。
【図５】図５は、集中動作コントロールに基づいて、回転ガントリー、被験者サポート水平テーブルトップ、および、被験者サポート垂直ベースの動作をコントロールする方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
最初に図３を参照すると、コンピュータートモグラフィー（ＣＴ）スキャナーといった、画像システム３００が模式的に示されている。画像システム３００は、据え付けガントリー３０２と回転ガントリー（ローター）３０４を含んでおり、回転ガントリーは、ボールベアリング、空気ベアリング、等又は類似のものを介して、回転可能に据え付けガントリーによってサポートされている。回転ガントリー３０４は、長手方向またはＺ軸に関して検査領域の周りを回転する。ローターモーター３１０は、直接的に、または、ベルト、チェイン、ギヤ又は類似のものといった別のコンポーネントを通じて、回転ガントリー３０４を回転させる。ロータードライブ３１２は、回転ガントリーの位置フィードバックに基づいてローターモーター３１０をコントロールする。回転ガントリー３０２上に配置されたローターエンコーダー３１４は、回転ガントリー３０４の回転角度位置を決定する。ローターエンコーダー３１４は、スリップリング又は類似のものを通じて、回転ガントリー３０４から据え付けガントリー３０２に対して、位置情報を伝達する。
【００１４】
Ｘ線管といった、放射線源３１６は、回転ガントリー３０４によってサポートされており、長手方向またはＺ軸に関して検査領域３０６の周りを回転ガントリーと共に回転する。放射線源３１６は、検査領域３０６を横切るファン（ｆａｎ）、くさび（ｗｅｄｇｅ）、又は、コーン（ｃｏｎｅ）形状の放射線ビームを生成するように、コリメーターによって視準された放射線を発する。検出器アレイ３１８は、放射線源３１６に関して検査領域３０６の反対側の円弧部分に対応している。検出器アレイ１１８は、検査領域３０６を横切る放射線を検知して、それを表す信号を生成する。再構成器３２０は、信号を再構成して、検査領域３０６を表す立体画像データを生成する。
【００１５】
被験者サポート３２２、カウチ（ｃｏｕｃｈ）といったもの、は、検査領域３０６において対象物又は被験者をサポートする。被験者サポート３２２は、ｙ軸３２８及び/又はｚ軸３０８方向に動くように構成されており、画像検査の前、最中、及び/又は、後に、検査領域３０６において被験者又は対象物を位置決めする。被験者サポート３２２は、テーブツトップ３２４とばーす３２６を有している。テーブルトップ３２４は、水平動作（ｚ軸方向３０８）を提供するように構成されており、ベース３２６は、垂直動作（ｙ軸方向３２８）を提供するように構成されている。水平モーター３３６は、テーブットップ３２４を移動させ、水平ドライブ３３８は、水平位置フィードバックに基づいて水平モーター３３６を駆動する。そして、水平エンコーダー３４０は、テーブルトップ３２４の水平位置を判断し、この情報を水平ドライブ３３８に伝達する。垂直モーター３３０は、ベース３２６を移動させ、垂直ドライブ３３２は、垂直位置フィードバックに基づいて垂直モーター３３０を駆動する。そして、垂直エンコーダー３３４は、ベース３０４の垂直位置を判断し、この情報を垂直ドライブ３２２に伝達する。
【００１６】
以降により詳しく説明されるように、システム３００は、さらに、以下のものを含んでいる。ローターエンコーダー３１４によって共有されているコミュニケーションネットワーク３４２、ロータードライブ３１２、垂直ドライブ３２２、水平ドライブ３３８、および、ロータードライブ３１２、垂直ドライブ３２２、水平ドライブ３３８をコントロールするように構成されたマスター動作コントローラー３４４である。マスター動作コントローラーは、ローターエンコーダー３１４、垂直エンコーダー３３４、および、水平エンコーダー３４０からの位置フィードバックにそれぞれ基づいて、コミュニケーションネットワーク３４２を通じてコントロールを行う。一つの非限定的な実施例では、こうした構成が複数の異なるコントローラーを軽減する。コントローラーは、回転ガントリー３０２、テーブルトップ３２４、および、ベース３２６、及び/又は、回転ガントリーの位置フィードバックを伝達するための回転ガントリー３０２と据え付けガントリー３０４との間の専用ハードワイヤードデータチャネル、それぞれに対するものである。一つの実施例において、このことは、システム全般の複雑性及び/又はコストを軽減することができる。
【００１７】
汎用コンピューターシステムは、オペレーターコンソール３４６として働き、ディスプレイといった出力デバイス、そして、キーボード、マウス、及び/又は、類似のものといった入力デバイスを含んでいる。コンソール３４６上に駐在するソフトウェアによい、オペレーターは、システム３００のオペレーションをコントロールすることができる。
【００１８】
図４は、マスター動作コントローラー３３４が、ロータードライブ３１２、垂直ドライブ３２２、および、水平ドライブ３３８を、コミュニケーションネットワーク３４２を通じてコントロールする実施例を模式的に示している。
【００１９】
この実施例において、ネットワーク３４２は、速く、信頼性があり、タイムスタンプ機能を有する決定論的なネットワークを含んでいる。好適なネットワークとしては、これらに限定されるわけではないが、ＥｔｈｅｒＣＡＴまたはＣＡＮｏｐｅｎがある。簡潔に説明する目的のために、以降ではＣＡＮｏｐｅｎに関して説明する。ＣＡＮｏｐｅｎは、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）バスのデータリンク層及び物理層に基づいたアプリケーション層のネットワークプロトコルである。一般的に、ＣＡＮｏｐｅｎは、低コストのスレーブ／マスターのノードインプリメンテーションであり、ハードウェアとソフトウェアの利用可能性が広く、ＣＴコントロールと信号データフローに対して好適なバンド幅であり、決定論的なレスポンスをする。
【００２０】
図４において、コミュニケーションネットワーク３４２は、スリップリング４０２を介して、回転ガントリー３０２と据え付けガントリー３０４との間に延びている。回転ガントリー３０２の側では、ローターエンコーダー３１４が、コントロールコミュニケーションネットワーク３４２と、直接に電気的に通信している。据え付けガントリー３０４の側では、マスター動作コントローラー３４４が、コントロールコミュニケーションネットワーク３４２と、直接に電気的に通信しており、ロータードライブ３１２が、コントロールコミュニケーションネットワーク３４２及びローターモーター３１０と、直接に電気的に通信している。
【００２１】
こうしたやり方で、マスター動作コントローラー３４４は、既定のポーリング周波数に基づいて回転ガントリーの位置情報（フィードバック）のためにエンコーダー３１４をポーリングし、それに基づいてモータースピード又は周波数としての同期したコントロールコマンドを決定し、フィードバックに基づいて、ローターモーター３１０を駆動するようにロータードライブ３１２に命令するために、ロータードライブ３１２に対してコントロールコマンドを伝達する。コミュニケーションネットワーク３４２を共有することにより、ネットワークベースのローターフィードバック及びコマンドチャネルは、図１と図２に示されている専用ハードワイヤードチャネル１４２を軽減している。加えて、ロータードライブ３１２は、エンコーダー機能をもつ必要がなく、よって、そうした機能性が無いために、より安価なロータードライブを採用することができる。従って、システム全般のコストが削減できる。
【００２２】
回転ガントリー３０２の側でも、コントロールコミュニケーションネットワーク３４２と直接に電気的に通信する他の回転ガントリー入力／出力（ローターＩ／Ｏ）４０４を含んでいる。ローターＩ／Ｏ４０４は、コントロールコミュニケーションネットワーク３４２をローターエンコーダー３１４と共有している。ローターＩ／Ｏ４０４は、これらに限定されるわけではないが、放射線源３１６に対応するＩ／Ｏ、検出器アレイ３１８に対応するＩ／Ｏ、及び/又は、回転ガントリー３０２の他のコンポーネントに対応するＩ／Ｏを含んでいる。別の実施例においては、ローターＩ／Ｏが除外されている。コントロールコミュニケーションネットワーク３４２は、また、回転ガントリー３０２の側に、少なくとも一つのオープンポート、４０６で示されているように、を含んでよい。
【００２３】
据え付けガントリー３０４の側では、水平ドライブ３３８及び垂直ドライブ３２２が、コントロールコミュニケーションネットワーク３４２と直接に電気的に通信する。垂直エンコーダー３３４、水平エンコーダー３４０、および、水平モーター３３６は、全てが水平ドライブ３３８のポートに接続されている。水平ドライブは、図示された実施例において、より洗練されたマルチポートドライブであり、ＤＣ及び/又はＡＣサーボモーターコントロールのために設計されたものである。垂直エンコーダー３３４と通信するために垂直ドライブ３３８のポートを使用することにより、垂直ドライブ３２２は、エンコーダーモジュール機能をもつ必要がなく、よって、そうした機能性が無いために、より安価な垂直ドライブを採用することができる。従って、システム全般のコストが削減できる。しかしながら、垂直エンコーダー３３４は、代替的に、垂直ドライブ３２２に接続することができる。
【００２４】
このように、マスター動作コントローラー３４４は、既定のポーリング周波数に基づいてテーブルトップの位置情報及びベースの垂直位置情報（フィードバック）のために水平及び垂直エンコーダー３３４と３４０をポーリングし、同期したコントロールコマンドを決定し、水平及び垂直ドライブ３３８と３２２に対してコマンドを伝達する。水平及び垂直モーター３３６と３３０を駆動して、テーブルトップ３２４とベース３２６を水平及び垂直に移動するように、水平及び垂直ドライブ３３８と３２２に命令するようにである。
【００２５】
図示された実施例において、据え付けガントリー３０４の側は、また、コントロールコミュニケーションネットワーク３４２と直接に電気的に通信する冗長エンコーダー４０８を含んでいる。別の実施例においては、冗長エンコーダー４０８は除外されている。コントロールコミュニケーションネットワーク３４２は、また、据え付けガントリー３０４の側に、少なくとも一つのオープンポート、４１０で示されているように、を含んでよい。
【００２６】
図４に係る構成を用いて、同期されたＣＡＮｏｐｅｎは、データ対象の受信と送信、同期化されたデータ処理を扱い、そして、ＣＡＮｏｐｅｎマスターにおいて、ネットワークデータのアップデート率を得るためにコントロール計算を使用することができる。エンコーダーフィードバックと電気的ドライブの物理的な場所が、直接的または間接的に、ＣＡＮネットワーク上で分離され、選択的に配置されるようにである。
【００２７】
以降に、回転ガントリーと被験者サポートの位置決めに対するスイッチングコントロールの規定の実施例について説明する。
【００２８】
低コスト、ＡＣ、可変周波数ドライブは、典型的に、ボルト／ヘルツ単位、または。センサーレスベクトルコントロールのいずれかで、速度コントロールモードにおいて動作する。こうしたオープンループの速度コントロールモードは、集中動作コントローラー３４４からの速度リファレンス入力を必要とする。速度リファレンスを用いて、エンコーダー又はタコメーターのフィードバックなしに、設定された速度を達成するために、モードに対する出力周波数及び電圧が調整される。
【００２９】
ドライブの速度レスポンスは、以下の数式１に示されるように、１次のローパスフィードバックとしてモデル化することができる。
【数１】
2014526363.tif 000003
ここで、λは、フィルターのバンド幅であり、ｐは、ラプラス変数である。数式１は、ベルト減速機又はギア減速機のダイナミクス、および、可変周波数ドライブ調整とモーター特性を考慮したものである。
【００３０】
システムは、以下の数式２に示されるように記述することができる。
【数２】
2014526363.tif 000004
ここで、ｘは、実際の位置である。
【数３】
2014526363.tif 000005
は、実際の速度である。
【数４】
2014526363.tif 000006
は、実際の加速度である。そして、ｕは、速度リファレンス入力である。
【００３１】
位置トラッキング誤差は、以下の数式３に示されるように記述することができる。
【数５】
2014526363.tif 000007
ここで、ｘｄは、所望の位置プロファイルである。
【００３２】
数式１から数式３により、フィードバックスイッチングコントロール及びフィードフォワード規定が、以下の数式４に示されるように決定される。
【数６】
2014526363.tif 000008
ここで、
【数７】
2014526363.tif 000009
は、速度フィードフォワード部分としての、位置決めプロファイルに係る所望の速度である。
【数８】
2014526363.tif 000010
は、加速度フィードフォワード部分としての、位置決めプロファイルに係る所望の加速度である。ηは、位置と速度トラッキング誤差の結合された値に基づいたスイッチングフィードバックコントロールエフォート（ｅｆｆｏｒｔ）である。ｓｇｎ（ｓ）は、滑り面（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）変数のサイン（ｓｉｇｎ）である。そして、ｓは、以下の数式５に示されるように決定された滑り面変数である。
【数９】
2014526363.tif 000011
ここで、ｓはゼロに収束するので、トラッキング誤差である
【数１０】
2014526363.tif 000012
は、ゼロに収束する。これは、実際の位置が、所望の回転ガントリー３０２の回転位置又は被験者サポートベース３２６の垂直位置に追従することを意味している。
【００３３】
位置決めコントロールシステムは、η＞α／λを満たす際に安定である。ここで、αは、総合絶対モデル不確定量を表しており、包含されていない高周波数のシステムダイナミクス、および、摩擦レベルの変化といった外乱を含んでいる。
【００３４】
理論的には、ηの値が大きく、コントロールエフォートｕの値が大きいほど、より速く、かつ、より小さい位置決めトラッキング誤差が安定状態になる。実際には、あまりに大きいコントロールエフォートは、大きな電気的ドライブとモーターを必要とし、システム共振を引き起こして、結果として歪んだレスポンスを生じる。
【００３５】
上記のスイッチングコントロール規定の派生は、連続コントロールシステムであるとの仮定に基づいている。一方、実際の動作コントロールシステムは、サンプル化された個別のデジタルシステムである。サンプルされた動作コントロールシステムに対して、スイッチングコントロールエフォートの量とスイッチング周波数がコントロールされて、許容可能なトラッキング誤差およびレスポンス率が達成される。
【００３６】
ＡＣ可変周波数ドライブについて、システムから最大加速度及び減速度を得るために、ηがモーターの定格スリップ周波数にマップされてよい。システムレスポンスが滑り面に近い場合、コントロールエフォートをスムーズにするために、スイッチイングコントロール規則は、数式６に示すように見積もることができる。
【数１１】
2014526363.tif 000013
ここで、Ｗｓは、滑り面変数ｓの境界層の深さであり、許容できる位置トラッキング精度を直接的に反映している。
【００３７】
図５は、一つのマスター動作コントローラーと共有ネットワークを使用したスキャンの最中に、回転ガントリーとテーブルトップ動作をコントロールする方法を示している。
【００３８】
ここにおいて説明される本方法のアクトの順序は、限定的なものではないことが正しく理解されるべきである。そのように、他の順序もここにおいては是認できるものである。加えて、一つまたはそれ以上のアクトが除外されてよいし、及び/又は、一つまたはそれ以上の追加のアクトが含まれてよい。
【００３９】
ステップ５０２では、回転ガントリーの回転位置、または、被験者サポート（テーブルトップ及び/又はベース）の並進位置のうち一つに対応する位置情報が、共有ネットワークにわたるマスターコントローラーによる画像処理の最中に対応するエンコーダーから得られる。一つの実施例において、このことは、共有ネットワークを通じて、エンコーダーをポーリングするマスター動作コントローラーによって達成される。
【００４０】
ステップ５０４では、得られた位置情報が、マスター動作コントローラーによって処理される。
【００４１】
ステップ５０６では、得られた回転位置又は並進位置、および、対象の回転位置又は対象の並進位置に基づいて、回転ガントリー又は被験者サポートのうち一つの動作ドライブがマスター動作コントローラーを用いてコントロールされる。
【００４２】
ステップ５０８では、回転ガントリーの回転位置又は被験者サポートの並進位置、以外のものに対応する位置情報が、共有ネットワークにわたるマスターコントローラーによる画像処理の最中に対応するエンコーダーから得られる。同様に、このことは、共有ネットワークを通じて、エンコーダーをポーリングするマスター動作コントローラーによって達成される。
【００４３】
ステップ５１０では、得られた位置情報が、マスター動作コントローラーによって処理される。
【００４４】
ステップ５１２では、得られた回転位置又は並進位置、および、対象の回転位置又は対象の並進位置に基づいて、回転ガントリー又は被験者サポート以外の動作ドライブがマスター動作コントローラーを用いてコントロールされる。
【００４５】
ステップ５１４では、画像処理が未だ実行されている場合に、ステップ５０２から５１２のアクトが繰り返される。そうでない場合、ステップ５１６において、スキャニング最中の動作コントロールは停止する。
【００４６】
スキャニングに関して上記に説明されたが、類似のアプローチが、ガントリー回転位置、テーブルトップ水平位置、および、ベース垂直位置に対するスキャニングの前及び/又は後に使用されてよい。
【００４７】
上記のことは、コンピューターで読取り可能な記録媒体上でエンコード又は具現化された一つまたはそれ以上のコンピューターで読取り可能なインストラクションを実行する一つまたはそれ以上のプロセッサを介して実施され得る。記録媒体は、一つまたはそれ以上のプロセッサに、種々のアクト、及び/又は、他の機能及び/又はアクトを実施させる物理メモリーといったものである。
【００４８】
本発明は、所望の実施例に関して説明されてきた。前述の詳細な説明を読んで理解すれば、他者が本発明の変形又は代替を見出し得る。そうした変形又は代替の全ては、それらが添付の特許請求の範囲又は均等物の範囲内から生じている限り、本発明に含まれるものと理解されるように意図されている。
【図１】
2014526363.tif 000014
【図２】
2014526363.tif 000015
【図３】
2014526363.tif 000016
【図４】
2014526363.tif 000017
【図５】
2014526363.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月27日(2014.3.27)
【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】
ｚ軸に関して検査領域の周りを回転するように構成されている回転ガントリーと、
ｚ軸に沿って検査領域の中及び外へ水平に並進するように構成されたテーブルトップを有する、被験者サポートと、
前記回転ガントリー及び前記被験者サポートによって共有されているコミュニケーションネットワークと、
前記コミュニケーションネットワークを通じて、前記回転ガントリーの回転動作と前記テーブルトップの並進動作の両方をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーと、を含む、
ことを特徴とする画像システム。
【請求項２】
前記マスター動作コントローラーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて、前記回転ガントリーの回転位置と前記テーブルトップの並進位置を交互にポーリングするように構成されている、
請求項１に記載の画像システム。
【請求項３】
前記画像システムは、さらに、
前記回転ガントリーを回転するように構成されている回転ガントリーモーターと、
前記回転ガントリーモーターを駆動するように構成されている回転ガントリードライブと、
前記回転ガントリーにより支持され、前記回転ガントリーの回転位置を示す第１の信号を決定するように構成されている回転ガントリーエンコーダーと、を含み、
前記回転ガントリーエンコーダーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記第１の信号を前記マスター動作コントローラーに対して伝達し、かつ、
前記マスター動作コントローラーは、少なくとも前記第１の信号に基づいて、前記回転ガントリーがコントロール可能に回転するように前記回転ガントリードライブをコントロールする、
請求項１または２に記載の画像システム。
【請求項４】
前記画像システムは、さらに、
前記テーブルトップを並進させるように構成されている被験者サポート水平モーターと、
前記被験者サポート水平モーターを駆動するように構成されている被験者サポート水平ドライブと、
前記テーブルトップの水平位置を示す第２の信号を決定するように構成されている被験者サポート水平エンコーダーと、を含み、
前記被験者サポート水平エンコーダーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記第２の信号を前記マスター動作コントローラーに対して伝達し、かつ、
前記マスター動作コントローラーは、少なくとも前記第２の信号に基づいて、前記テーブルトップがコントロール可能に水平に並進するように前記被験者サポート水平ドライブをコントロールする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項５】
前記被験者サポートは、さらに、
前記テーブルトップがスライド可能に取り付けられ、前記テーブルトップをｙ軸に沿って垂直に並進するように構成されているベースと、を含み、
前記ベースは、また、前記コミュニケーションネットワークを共有しており、かつ、
前記マスター動作コントローラーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記ベースを追加的にコントロールするように構成されている、
請求項４に記載の画像システム。
【請求項６】
前記画像システムは、さらに、
前記ベースを並進するように構成されている被験者サポート垂直モーターと、
前記被験者サポート垂直モーターを駆動するように構成されている被験者サポート垂直ドライブと、
前記テーブルトップの垂直位置を示す第３の信号を決定するように構成されている被験者サポート垂直エンコーダーと、を含み、
前記被験者サポート垂直エンコーダーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記第３の信号を前記マスター動作コントローラーに対して伝達し、かつ、
前記マスター動作コントローラーは、少なくとも前記第３の信号に基づいて、前記テーブルトップがコントロール可能に垂直に並進するように前記被験者サポート垂直ドライブをコントロールする、
請求項５に記載の画像システム。
【請求項７】
前記被験者サポート垂直エンコーダー、前記被験者サポート水平エンコーダー、および、前記被験者サポート水平モーターは、前記被験者サポート水平ドライブのポートを通じて前記コミュニケーションネットワークとインターフェイスで接続しており、かつ、
前記被験者サポート垂直モーターは、前記被験者サポート垂直ドライブのポートを通じて前記コミュニケーションネットワークとインターフェイスで接続している、
請求項５に記載の画像システム。
【請求項８】
前記被験者サポート水平エンコーダー、および、前記被験者サポート水平モーターは、前記被験者サポート水平ドライブのポートを通じて前記コミュニケーションネットワークとインターフェイスで接続しており、かつ、
前記被験者サポート垂直エンコーダー、および、前記被験者サポート垂直モーターは、前記被験者サポート垂直ドライブのポートを通じて前記コミュニケーションネットワークとインターフェイスで接続している、
請求項５に記載の画像システム。
【請求項９】
前記コミュニケーションネットワークは、ＣＡＮｏｐｅｎ基盤のネットワークを含む、
請求項５乃至８のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１０】
前記コミュニケーションネットワークは、ＥｔｈｅｒＣＡＴ基盤のネットワークを含む、
請求項５乃至８のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１１】
前記画像システムは、さらに、
前記回転ガントリーを回転可能に支持するように構成されている据え付けガントリーと、
前記回転ガントリーと前記据え付けガントリーとの間のスリップリングと、を含み、
前記コミュニケーションネットワークは、前記スリップリングを通じて前記回転ガントリーと前記据え付けガントリーとの間に延びている、
請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１２】
前記画像システムは、さらに、
前記回転ガントリーによって支持された放射線源、または、検出器アレイのうち少なくとも一つを含み、
前記放射線源、または、前記検出器アレイのうち少なくとも一つは、前記コミュニケーションネットワークを通じて前記据え付けガントリーと通信する、
請求項１１に記載の画像システム。
【請求項１３】
前記画像システムは、さらに、
前記回転ガントリー、前記テーブルトップ、または、放射線源の前記ベースのうち少なくとも一つに係る冗長エンコーダーを含み、
前記冗長エンコーダーは、前記コミュニケーションネットワークを通じて通信する、
請求項５乃至１２のいずれか一項に記載の画像システム。
【請求項１４】
コミュニケーションネットワークを通じて回転ガントリー及び被験者サポートの動作をコントロールするように構成されているマスター動作コントローラーを介して、回転ガントリーエンコーダー又は被験者サポートエンコーダーのうちの一つをそれぞれに、前記コミュニケーションネットワークを通じて回転ガントリー又は被験者サポートの位置情報のために交互にポーリングし、かつ、前記回転ガントリー又は前記被験者サポートの位置情報を受け取るステップと；
前記受け取った前記回転ガントリー又は前記被験者サポートの位置情報を、対応する所望の前記回転ガントリー又は前記被験者サポートの位置情報と比較するステップと；
前記マスター動作コントローラーを介して、前記比較の結果に基づいて、前記回転ガントリー又は前記被験者サポートの動作をコントロールするステップと；を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記方法は、さらに、
前記マスター動作コントローラーを介して、前記回転ガントリーエンコーダー又は前記被験者サポートエンコーダーのうちのいずれか一方に、前記コミュニケーションネットワークを通じて位置情報のためにポーリングし、かつ、前記位置情報を受け取るステップと；
前記受け取った前記位置情報を、対応する所望の位置と比較するステップと；
前記マスター動作コントローラーを介して、前記比較の結果に基づいて、前記回転ガントリー又は前記被験者サポートのいずれか一方の動作をコントロールするステップと；を含む、
請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
2014526363.tif 000019
2014526363.tif 000020
2014526363.tif 000021