(57)【要約】【課題】移動中のテーブルが目標位置に到達したことを高精度に検出することのできるＸ線ＣＴシステム、医用搬送装置およびその制御方法を提供すること。【解決手段】テーブルが目標位置ｚｔに到達するまでの見込み時間ｔｗを、現在位置ｚｎから目標位置ｚｔまでの距離と、現在位置ｚｎにおけるテーブルの移動速度ｖとに基づいて計算する（Ｓ７）。そして、見込み時間ｔｗがテーブル位置の検出周期Ｔ以下になったとき、そのテーブル位置の検出周期Ｔより短いクロック周期で動作するタイマーを用いて、その見込み時間ｔｗだけウェイトする。【選択図】  図７
2004201947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に移動可能な被検体載置用のテーブルを有する医用搬送装置であって、
テーブルの移動中、所定のサンプリング周期でテーブルの現在位置を検出する検出手段と、
前記現在位置から、あらかじめ設定された目標位置に到達するまでの見込み時間を計算する計算手段と、
計算した前記見込み時間だけ、そのテーブル速度でテーブルを動かす搬送手段と、
を有することを特徴とする医用搬送装置。
【請求項２】
前記搬送手段は、
前記サンプリング周期より短いクロック周期で動作するタイマーと、
前記見込み時間が前記サンプリング周期に満たないときに、前記タイマーによる当該見込み時間の経過をもってテーブルが前記目標位置に到達したことを推定する推定手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の医用搬送装置。
【請求項３】
テーブルの移動方向に沿って設けられた磁歪線と、
その磁歪線の近傍に位置するようにテーブルに設けられた、永久磁石を含む計測用ターゲットと、
を更に有し、
前記検出手段は、テーブルの移動中、磁歪線に前記所定のサンプリング周期で電流パルスを供給し、その電流パルスによって計測用ターゲット付近の磁歪線の部位で生じる歪み波の伝搬時間を計測することで、テーブルの現在位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の医用搬送装置。
【請求項４】
前記計算手段は、前記現在位置から前記目標位置までの距離と、当該現在位置におけるテーブルの移動速度とに基づいて、前記見込み時間を計算することを特徴とする請求項１に記載の医用搬送装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の医用搬送装置を有するＸ線ＣＴシステム。
【請求項６】
所定方向に移動可能な被検体載置用のテーブルを有する医用搬送装置の制御方法であって、
テーブルの移動中、所定のサンプリング周期でテーブルの現在位置を検出する検出ステップと、
前記現在位置から、あらかじめ設定された目標位置に到達するまでの見込み時間を計算する計算ステップと、
計算した前記見込み時間だけ、そのテーブル速度でテーブルを動かす搬送ステップと、
を有することを特徴とする医用搬送装置の制御方法。
【請求項７】
前記搬送ステップは、
前記見込み時間が前記サンプリング周期に満たないときに、前記サンプリング周期より短いクロック周期で動作するタイマーによる当該見込み時間の経過をもってテーブルが前記目標位置に到達したことを推定することを特徴とする請求項６に記載の医用搬送装置の制御方法。
【請求項８】
前記計算ステップは、前記現在位置から前記目標位置までの距離と、当該現在位置におけるテーブルの移動速度とに基づいて、前記見込み時間を計算することを特徴とする請求項６に記載の医用搬送装置の制御方法。
【請求項９】
所定方向に移動可能な被検体載置用のテーブルと、テーブルの移動方向に沿って設けられた磁歪線と、その磁歪線の近傍に位置するようにテーブルに設けられた永久磁石を含む計測用ターゲットとを有する医用搬送装置の制御方法であって、
テーブルの移動中、磁歪線に所定のサンプリング周期で電流パルスを供給し、その電流パルスによって計測用ターゲット付近の磁歪線の部位で生じる歪み波の伝搬時間を計測することで、テーブルの現在位置を検出する検出ステップと、
前記現在位置から、あらかじめ設定された目標位置に到達するまでの見込み時間を計算する計算ステップと、
計算した前記見込み時間だけ、そのテーブル速度でテーブルを動かす搬送ステップと、
を有することを特徴とする医用搬送装置の制御方法。
【請求項１０】
前記搬送ステップは、
前記見込み時間が前記サンプリング周期に満たないときに、前記サンプリング周期より短いクロック周期で動作するタイマーによる当該見込み時間の経過をもってテーブルが前記目標位置に到達したことを推定することを特徴とする請求項９に記載の医用搬送装置の制御方法。
【請求項１１】
前記計算ステップは、前記現在位置から前記目標位置までの距離と、当該現在位置におけるテーブルの移動速度とに基づいて、前記見込み時間を計算することを特徴とする請求項９に記載の医用搬送装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体にＸ線を投影して得たデータに基づき被検体の断層像を提供するＸ線ＣＴシステム、医用搬送装置およびその制御方法に関し、特に、医用搬送装置における被検体載置用のテーブルの位置検出技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴシステムは、被検体を透過したＸ線より得られる投影データを収集し、その投影データに基づいて被検体の断層像を提供することを主目的とする。具体的には、まず、被検体をテーブル装置上に横たえさせて、ガントリが有する空洞部に向けて搬送する。そして、ガントリの回転部（Ｘ線管およびＸ線検出器を含むＸ線検出機構が取り付けられている）を回転駆動して、異なる角度から被検体に向けてＸ線を照射し、各角度での被検体を透過したＸ線を検出する。そして、その検出されたデータ（投影データ）を操作コンソールが受信し、算術演算によって断層像を再構成する、という工程を踏むことになる。上記のＸ線を検出する一連の工程が、一般にスキャンとよばれるものである。
【０００３】
スキャン方式としては、テーブル位置を固定したままスキャンを行い、順次、テーブルの位置を所定量移動した後にその位置で次のスキャンを行う、いわゆるアキシャルスキャンと、テーブル位置を移動させながら連続してスキャンを行う、いわゆるヘリカルスキャンがある。ヘリカルスキャンの場合、テーブルを一定速度で移動させることが要求されるため、テーブル移動の助走区間が必要である。そして、それに伴ってテーブルの移動中にスキャンの開始位置を正確に検出することも必要である（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
ところで、テーブルの位置検出は従来、テーブルを駆動するモータに設けられたエンコーダを用いて行うのが一般的であった。これに対し、近年、磁歪線を用いた位置センサを用いてテーブルの位置を検出することが提案されている。
【０００５】
磁歪線を用いた位置検出の方法は、概ね次のとおりである。
【０００６】
磁歪線は、テーブルの移動方向に沿って設けられる。また、永久磁石を含む計測用ターゲットが、その磁歪線の近傍に位置するように、テーブルに設けられる。そして、テーブルの移動中、磁歪線に所定のサンプリング周期で電流パルスを供給する。すると、その電流パルスによって計測用ターゲット付近の磁歪線の部位には磁場の作用によって歪み波を生じる。この歪み波は機械的振動として磁歪線を伝搬する。そこで、この歪み波の所定の受信ポイントまでの伝搬時間を計測することで、テーブルの現在位置を検出することができる。
【０００７】
このような磁歪線を用いた位置検出機構は、テーブルを駆動するモータに設けられたエンコーダを用いるものに比べ、低コストで実現できるという利点を有する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−３４３６２８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
磁歪線を用いた場合、上記のように所定のサンプリング周期で位置が検出されることになる。しかし、設定される目標位置（スキャン開始位置）は、上記のサンプリング周期で検出される位置と一致するとは限らない。サンプリング周期を短くしていけば、頻繁に現在位置を検出することになるので、検出した位置と目標位置（スキャン開始位置）との近似度合いが高まり検出精度を高めることはできるが、現状ではこのサンプリング周期を短くすることには限界があり、低コストを維持しつつ目標位置の検出精度を高めることは困難であるという問題があった。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、移動中のテーブルが目標位置に到達したことを高精度に検出することのできるＸ線ＣＴシステム、医用搬送装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、例えば本発明の医用搬送装置は、次の構成を備える。すなわち、所定方向に移動可能な被検体載置用のテーブルを有する医用搬送装置であって、テーブルの移動中、所定のサンプリング周期でテーブルの現在位置を検出する検出手段と、前記現在位置から、あらかじめ設定された目標位置に到達するまでの見込み時間を計算する計算手段と、前記サンプリング周期より短いクロック周期で動作するタイマーと、前記見込み時間が前記サンプリング周期に満たないときに、前記タイマーに当該見込み時間を設定し、当該見込み時間の経過をもってテーブルが前記目標位置に到達したことを推定する推定手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
上記の医用搬送装置は、テーブルの移動方向に沿って設けられた磁歪線と、その磁歪線の近傍に位置するようにテーブルに設けられた、永久磁石を含む計測用ターゲットとを更に有し、前記検出手段は、テーブルの移動中、磁歪線に前記所定のサンプリング周期で電流パルスを供給し、その電流パルスによって計測用ターゲット付近の磁歪線の部位で生じる歪み波の伝搬時間を計測することで、テーブルの現在位置を検出することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの構成を示す図である。図示の如く、本装置は、被検体へのＸ線照射と被検体を透過したＸ線を検出するためのガントリ１と、ガントリ１に対して各種動作設定を行うとともに、ガントリ１から出力されてきたデータに基づいてＸ線断層像を再構成し、表示する操作コンソール２、被検体を載置してガントリ１の空洞部１１に搬送するための医用搬送装置（以下、単に「搬送装置」という。）３により構成されている。
【００１５】
搬送装置３は、被検体を載置させるテーブル３１を備える。このテーブルはクレードルまたは天板とも呼ばれ、Ｘ線透過率が高いアクリル等の発泡材をＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）等で包んで補強されたものが使用される。このテーブル３１上に被検体を載置させた後、テーブル３１をガントリ１の空洞部１１内に搬送する構造を有する。また、３２は、テーブル３１を支持するとともに、テーブル３１をガントリ１に向けてスライドさせるガイドとして機能するテーブル支持部であり、十分な強度を有するため、金属等で構成されている。
【００１６】
次に、テーブル３１のスライド機構について説明する。
【００１７】
図２は、搬送装置３内部に設けられる、テーブル３１を移動させるための機構を示す図である。同図に示すように、テーブル３１の後端近傍には、ベルト３４が固定されたベルト固定部３３が設けられ、ベルト３４は、プーリ３５と３６とで張着された状態になっている。プーリ３６は、ギア３７およびピニオン（pinion）３８を介して、モータ３９の駆動によって回動する。この構成により、モータ３９を回転駆動することで、テーブル３１をガントリ１に向けて移動させ、またはその逆向きに移動させることを可能にしている。
【００１８】
図３は、テーブル３１の後端近傍（ベルト固定部３３近傍）における断面図（図１のＣ−Ｃ断面図）を示している。同図において、４１、４２はテーブル３１の後端部に固定接続され、テーブル３１をテーブル支持部３２の内側に沿って設けられた案内溝に固定する固定部である。この案内溝にはベアリング４３、４４が設けられ、テーブル３１はテーブル支持部３２に沿って滑らかな移動を実現している。
【００１９】
次に、テーブル３１の位置検出機構について説明する。
【００２０】
図４は、搬送装置３内部に設けられる、テーブル３１の位置を検出するための機構を示す図である。同図に示すように、テーブル３１の移動方向に沿って磁歪線５０が設けられる。磁歪線は例えばニッケル等を含む合金製であるが、その磁歪線がステンレス等で覆われた構造であってもよい。また、永久磁石を含む計測用ターゲット５１が、磁歪線５０の近傍に位置するようにして、テーブル５１に固定される。具体的には、計測用ターゲット５１は例えば、図示のように中空状をなし、その空洞部を磁歪線５０が非接触状態で貫通するように設けられる。この構成により、テーブル３１の移動に伴い、計測用ターゲット５１が磁歪線５０に沿って移動することになる。また、５３はセンサユニットで、その機能ついては後述する。
【００２１】
機構上の構成は概ね上記のとおりであるが、本実施形態における制御系統を詳細に示すと図５のようになる。
【００２２】
同図において、ガントリ１は、その全体をつかさどるメインコントローラ１０８をはじめ、以下の構成を備える。
【００２３】
１０９は搬送装置３との通信を行うためのインタフェース、１１０は操作コンソール２との通信を行うためのインタフェースである。
【００２４】
１０１はＸ線発生源であるＸ線管（Ｘ線管コントローラ１０２により駆動制御される）、１０３はＸ線の照射範囲を制限するためのスリットを有するコリメータである。１０４は被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部、１０５はＸ線検出部１０４で得た透過Ｘ線より得られる投影データを収集するデータ収集部である。Ｘ線管１０１およびコリメータ１０３と、Ｘ線検出部１０４とは互いに空洞部１１（図１を参照）を挟んで対向する位置に設けられ、その関係が維持された状態で空洞部１１のまわりを回転するようになっている。この回転は、モータドライバ１０７からの駆動信号により駆動される回転モータ１０６によって行われる。
【００２５】
メインコントローラ１０８は、インタフェース１１０を介して受信した操作コンソール２からの各種コマンドの解析を行い、それに基づいて上記のＸ線管コントローラ１０２、モータドライバ１０７、データ収集部１０５、および、搬送装置３のコントローラ３０１に対し、各種制御信号を出力することになる。メインコントローラ１０８は、さらに、データ収集部１０５で収集された投影データを、インタフェース１１０を介して操作コンソール２に送出する処理も行う。
【００２６】
搬送装置３において、３０１がこの搬送装置３の動作全体を統括するコントローラ、３０２はモータ３９の駆動を制御するモータドライバ、３０３はガントリ１との通信を行うためのインタフェースである。
【００２７】
コントローラ３０１は、ＣＰＵ３１０、ＲＡＭ／ＲＯＭ３１２の他、テーブル３１がスキャン開始位置に到達したことをガントリ１に通知するためのトリガを生成するトリガジェネレータ３１３を有する。また、ＣＰＵ３１０は、アラーム割り込みのためのタイマー３１１も備える。このタイマー３１１は、ＣＰＵ３１０の基本クロック周期を分周したクロック周期（例えば、10μsec）で動作する。
【００２８】
また、センサユニット５３は、図示のように、電流パルスを生成するシグナルジェネレータ５３１、および磁歪線５０を伝搬してきた歪み波を検出する受信回路５３２を含む。
【００２９】
かかる構成において、テーブル３１の位置検出は次のように行われる。
【００３０】
テーブル３１の移動中、センサユニット５３に内蔵されたシグナルジェネレータ５３１は、所定のサンプリング周期Ｔ（例えばＴ＝10msec）で磁歪線５０に電流パルスを供給する。すると、その電流パルスによって磁歪線５０の計測用ターゲット５１付近の部位には磁場の作用によって歪み波を生じる。この歪み波は機械的振動として磁歪線５０を伝搬する。この歪み波は、同じくセンサユニット５３に内蔵された受信回路５３２で受信される。ＣＰＵ３１０は、電流パルスを印加してから歪み波を受信するまでの伝搬時間を計測することで、テーブルの現在位置を検出する。つまり、この方法によれば、テーブル３１の現在位置は、上記のサンプリング周期Ｔによる時間間隔で検出される。
【００３１】
次に、テーブル３１があらかじめ設定された目標位置（スキャン開始位置）に到達したことを検知する方法について説明する。
【００３２】
いま、テーブル３１は図６に示すようにｚ軸に沿って移動する場面を考える。同図において、ｚｔが目標位置である。一方、ｚ１、ｚ２、．．．、ｚｎは所定のサンプリング周期Ｔで磁歪線５０に電流パルスを供給することで検出される位置を示している。すなわち、目標位置ｚｔは、サンプリング周期Ｔで検出される位置とは一致したところにはない。従来手法によれば、位置ｚn-1もしくはｚｎでもって目標位置ｚｔに到達したと判断していた。そのため、目標位置と実際の位置とはずれが生じていた。スキャン開始位置を精度よく検出することは高品質な断層像を提供する上での基本的な要請である。
【００３３】
そこで、本件発明者は、テーブルの移動中、現在位置から目標位置までに到達するまでの見込み時間を割り出し、その見込み時間に応じて、テーブル位置のサンプリング周期Ｔよりも短いクロック周期で動作するタイマー３１１を使用してその見込み時間の経過を待つことで、より高精度に目標位置への到達を推定することを提案する。
【００３４】
図７は、本実施形態における目標位置の検出処理を示すフローチャートである。このフローチャートに対応するプログラムはＲＯＭ３１２に記憶され、ＣＰＵ３１０によって実行されるものである。
【００３５】
まず、ステップＳ１では、ガントリ１のメインコントローラ１０８からのスキャン開始指令を待機する。このスキャン開始指令にはスキャン開始位置の指示が含まれる。
【００３６】
ステップＳ１でスキャン開始指令を受け取ると、ステップＳ２に進み、その指令に含まれるスキャン開始位置を目標位置ｚｔとして、ドライバ３０２にモータ３９の駆動指示を出し、テーブル３１を移動させる。このテーブル３１の移動中、次のステップＳ３で、センサユニット５３のシグナルジェネレータ５３１にサンプリング周期Ｔ（例えば10msec）で電流パルスを生成するよう指示する。その結果、上述したような作用によって磁歪線５０から歪み波が伝搬してくることになるので、ステップＳ４で、受信回路５３２を介して歪み波を受信し、ステップＳ５で、電流パルスの出力時から歪み波の受信時までの時間間隔に基づいてテーブル３１の現在位置を特定する。
【００３７】
次に、ステップＳ６で、次式により現在位置におけるテーブル３１の移動速度ｖを計算する。
【００３８】
ｖ＝（ｚｎ−ｚn-1）／Ｔ                      （１）
【００３９】
ただし、ｚｎは第ｎ回サンプリングで特定された現在位置、ｚn-1は直前の第n-1回サンプリングで特定された位置を表す。
【００４０】
続いて、テーブル３１が目標位置ｚｔに到達するまでの見込み時間ｔｗを、次式により計算する。
【００４１】
ｔｗ＝（ｚｔ−ｚｎ）／ｖ                      （２）
【００４２】
すなわち、テーブル３１が目標位置ｚｔに到達するまでの見込み時間ｔｗは、現在位置ｚｎから目標位置ｚｔまでの距離と、現在位置ｚｎにおけるテーブル３１の移動速度ｖとに基づいて計算される。
【００４３】
次に、ステップＳ８で、テーブル３１が目標位置ｚｔに到達するまでの見込み時間ｔｗが、テーブル３１の位置の検出周期Ｔよりも大きいか否かを判断する。ここで、見込み時間ｔｗが周期Ｔよりも大きいときは、ステップＳ４に戻り、次のサンプリングによる位置検出を行う。一方、見込み時間ｔｗが周期Ｔ以下であるときは、ステップＳ９以降の処理に進む。
【００４４】
ステップＳ９では、サンプリング周期Ｔより短いクロック周期（例えば10μsec）で動作するタイマー３１１に見込み時間ｔｗを設定してそのタイマー３１１をスタートさせる。次のステップＳ１０では、そのタイマー３１１によって、ｔｗだけウェイトする。そして、この見込み時間ｔｗの経過をもって、テーブル３１が目標位置ｚｔに到達したと推定する。
【００４５】
そして、ステップＳ１１で、アラーム割り込みによって、トリガジェネレータ３１３にスキャン開始指示の合図となるスタートトリガを発生させ、これをガントリ１に出力する。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、テーブルが目標位置に到達するまでの見込み時間がテーブル位置の検出周期以下になったとき、そのテーブル位置の検出周期より短いクロック周期で動作するタイマーを用いて、その見込み時間だけウェイトする。これによりスキャン開始位置の推定精度を高めることができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、スカウトスキャンのＤＡＳトリガの源パルス生成にも、繰り返し位置検出を行うことにより、利用できる可能性がある。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動中のテーブルが目標位置に到達したことを高精度に検出することのできるＸ線ＣＴシステム、医用搬送装置およ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】
【図１】実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの構成を示す図である。
【図２】実施形態におけるテーブルを移動させるための機構を示す図である。
【図３】実施形態におけるテーブルの後端近傍における断面図である。
【図４】実施形態におけるテーブルの位置を検出するための機構を示す図である。
【図５】実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの制御系統を示す図である。
【図６】実際に検出されるテーブルの位置と目標位置との関係を説明する図である。
【図７】実施形態における目標位置の検出処理を示すフローチャートである。
【図１】
2004201947.tif 000003
【図２】
2004201947.tif 000004
【図３】
2004201947.tif 000005
【図４】
2004201947.tif 000006
【図５】
2004201947.tif 000007
【図６】
2004201947.tif 000008
【図７】
2004201947.tif 000009