(57)【要約】【課題】  衝突検出システム（３００、４００）を提供する。【解決手段】  衝突検出システムは、該システムに接続された構成要素の実際位置を求める位置インジケータ（３５０、４５０）と、実際位置と選択位置との間の位置誤差を求めるための誤差カルキュレータ（３６０、４６０）と、位置誤差を位置誤差限界（４８０）と比較するためのコンパレータ（４７０）を含む。コンパレータは、位置誤差及び位置誤差限界に基づいて停止信号（４９０）を生成する。システムはさらに、構成要素の運動を制御するための運動コントローラ（３２０、４２０）を含み、運動コントローラは、停止信号（４９０）に基づいて構成要素の運動を停止させる。コンパレータは、位置誤差が位置誤差限界に等しいか又は該位置誤差限界よりも大きい場合に、停止信号を生成する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良された衝突検出を備えたＣ形アームシステム（１００、２００、３００、４００）であって、
Ｘ線源（１３０）及びＸ線レセプタ（１２０）を位置決めするための移動可能なＣ形アーム（１１０）と、
前記Ｃ形アーム（１１０）の実際位置を求めるための位置インジケータ（３５０、４５０）と、
前記Ｃ形アームの実際位置と選択位置との間の位置誤差を求めるための誤差カルキュレータ（３６０、４６０）と、
前記位置誤差を位置誤差限界（４８０）と比較し、該位置誤差及び位置誤差限界（４８０）に基づいて停止信号（４９０）を出力するためのコンパレータ（４７０）と、
前記Ｃ形アーム（１１０）の運動を制御し、前記停止信号（４９０）に基づいて該Ｃ形アーム（１１０）を停止させるための運動コントローラ（２２０、３２０、４２０）と、
を含むシステム。
【請求項２】
前記位置誤差が前記位置誤差限界（４８０）に等しいか又は該位置誤差限界（４８０）よりも大きい場合に、前記停止信号（４９０）が出力される、請求項１記載のシステム（１００、２００、３００、４００）。
【請求項３】
前記運動コントローラ（２２０、３２０、４２０）が比例積分偏差（ＰＩＤ）コントローラ（２２０、３２０、４２０）を含む、請求項１記載のシステム（１００、２００、３００、４００）。
【請求項４】
前記運動コントローラ（２２０、３２０、４２０）に指令を送信する主制御ユニット（２１０、３１０、４１０）をさらに含み、前記主制御ユニット（２１０、３１０、４１０）が、前記コンパレータ（４７０）からの停止信号（４９０）を受信して、前記運動コントローラ（２２０、３２０、４２０）に停止指令を送信する、請求項１記載のシステム（１００、２００、３００、４００）。
【請求項５】
衝突検出システム（３００、４００）であって、
該衝突検出システム（３００、４００）に接続された構成要素の実際位置を求めるための位置インジケータ（３５０、４５０）と、
前記実際位置と選択位置との間の位置誤差を求めるための誤差カルキュレータ（３６０、４６０）と、
前記位置誤差を位置誤差限界（４８０）と比較し、該位置誤差及び位置誤差限界（４８０）に基づいて停止信号（４９０）を生成するためのコンパレータ（４７０）と、
前記構成要素の運動を制御し、前記停止信号（４９０）に基づいて該構成要素の運動を停止させるための運動コントローラ（３２０、４２０）と、
を含むシステム。
【請求項６】
前記位置誤差が所定の時間以上の間にわたって前記位置誤差限界（４８０）に等しいか又は該位置誤差限界（４８０）よりも大きい場合に、前記コンパレータ（４７０）が停止信号（４９０）を生成する、請求項５記載のシステム（３００、４００）。
【請求項７】
前記運動コントローラ（３２０、４２０）が比例積分偏差（ＰＩＤ）コントローラ（３２０、４２０）を含む、請求項５記載のシステム（３００、４００）。
【請求項８】
前記位置インジケータ（３５０、４５０）がエンコーダを含む、請求項７記載のシステム（３００、４００）。
【請求項９】
移動式Ｃ形アームシステム（１００、２００、３００、４００）における衝突を検出するための方法（８００）であって、
Ｃ形アーム（１１０）の現在位置を求める段階（８２０）と、
前記現在位置と所望位置との間の位置誤差を計算する段階（８３０）と、
前記位置誤差を位置誤差限界（４８０）と比較する段階（８４０）と、
前記位置誤差が前記位置誤差限界（４８０）に等しいか又は該位置誤差限界（４８０）よりも大きい場合に、前記Ｃ形アーム（１１０）を停止する制御信号を生成する段階（８５０）と、
を含む方法（８００）。
【請求項１０】
前記計算する段階が、前記所望位置から前記実際位置を差し引くことによって前記位置誤差を計算する、請求項９記載の方法（８００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはイメージングシステムの移動可能な構成要素と対象物との間の衝突を検出することに関する。具体的には、本発明は、比例積分偏差（ＰＩＤ）コントローラを使用して電動移動式Ｃ形アームへの対象物衝突を検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
医用診断イメージングシステムには、Ｘ線システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、超音波システム、電子ビーム断層撮影（ＥＢＴ）システム、磁気共鳴（ＭＲ）システムなどのような種々のイメージング診断装置が包含される。医用診断イメージングシステムは、例えば患者を透過するＸ線のようなエネルギー源への露出によって、例えば患者のような対象物の画像を生成する。生成された画像は、多くの目的に利用されることができる。例えば、対象物内の内部欠陥を検出することができる。さらに、内部の構造又は配列における変化を判定することができる。対象物内部の流体流もまた表示することができる。さらに、画像は、対象物内の異物の有無を示すことができる。医用診断イメージングから得られた情報は、医療及び製造を含む多くの分野における用途を有している。
【０００３】
Ｘ線機器のような放射線撮像器は通常、所望のイメージング情報を得るために撮像する患者又は対象物に近接して正確に位置決めされる。放射線撮像器の１つの型は、移動式Ｃ形アームシステムである。医療分野において、移動式Ｃ形アームシステムは、例えば一般外科手術、整形外科治療、疼痛処理治療、血管治療、及び心臓治療に使用することができる。通常、移動式Ｃ形アームは、メインフレームの一端に取付けられたＸ線源とメインフレームの他端に取付けられたイメージ増倍管のような検出器とを有する。移動式Ｃ形アームは、撮像する患者のような対象物に対して移動させることができる。
【０００４】
移動式Ｃ形アームシステムのいずれかの軸の電動（モータ駆動）運動は、患者に対してまたイメージングシステム及び他の装置に対して危険性をもたらす可能性がある。移動式Ｃ形アームと、患者のような対象物との間の衝突は、回避又は最小化することが望ましい。衝突の可能性は、Ｃ形アームを自動軌跡トラッキングによって移動させるか或いはユーザインタフェース装置からの直接的ユーザ入力によって移動させるかのいずれかにおいて存在する。従って、移動式Ｃ形アームが外部のユーザによって及び自動システム又はプログラムによって制御される両方の場合に、衝突を回避又は最小化することが望ましい。実際に発生する衝突を最小化する方法及びシステムもまた大いに望まれているといえる。
【０００５】
イメージングシステムは通常、２つの型の衝突防止センサ、すなわち接触センサ及び接近センサのうちの１つを使用する。接近センサはＣ形アームイメージング装置の可動部から所定距離内の対象物の存在を検出する。接近センサは、容量性接近センサとすることができる。現在の接近センサは、電子回路の複雑さによって制限される。複雑かつ付加的な電子回路は、イメージングシステムの例えばコスト、維持管理及び性能に影響する。現在のセンサシステムはさらに、センサとイメージングシステム構成要素との間の距離によっても制限される。すなわち、動作の制約条件が、例えば接近センサとイメージ増倍管との間の距離を制限する。ひいては、容量性接近検知法は、移動式Ｃ形アーム装置には使用されてこなかった。
【０００６】
他の型の衝突センサは、接触センサである。接触センサは、例えばバンパを使用することができる。接触センサは、バンパが対象物に接触したときに生じる信号の変化を検出する。通常、接触センサは、対象物との接触による圧力の変化を検出する。
【０００７】
しかしながら、現在のシステムは、衝突をシステム性能における誤差であると誤って解釈する可能性がある。誤った解釈は、より多くの電力が電動式Ｃ形アームシステム内のモータに印加される結果を招くおそれがある。結局、システムは利用可能な最大電力を印可し、従ってシステムに最大トルクを加えることになる。高トルクは、許容できない強い力が衝突した対象物に加わる結果を招くおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、電動移動式Ｃ形アームシステムへの対象物の衝突を検出するための改良された方法及びシステムに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の特定の実施形態は、移動電動式Ｃ形アームイメージングシステムにおける改良された衝突検出のための方法及びシステムを提供する。ある実施形態では、本システムは、Ｘ線源及びＸ線レセプタを位置決めするための移動可能なＣ形アームと、Ｃ形アームの実際位置を求めるための位置インジケータと、Ｃ形アームの実際位置と選択位置との間の位置誤差を求めるための誤差カルキュレータと、位置誤差を位置誤差限界と比較するためのコンパレータと、Ｃ形アームの運動を制御するための運動コントローラとを含む。コンパレータは、位置誤差及び位置誤差限界に基づいて停止信号を出力する。運動コントローラは、停止信号に基づいてＣ形アームの移動を停止させる。
【００１０】
ある実施形態では、停止信号は、位置誤差が位置誤差限界に等しいか又は該位置誤差限界よりも大きい場合に出力される。別の実施形態では、停止信号は、位置誤差が所定の時間以上の間にわたって位置誤差限界に等しいか又は該位置誤差限界よりも大きい場合に出力されることができる。ある実施形態では、誤差カルキュレータは、選択位置から実際位置を差し引くことによって位置誤差を求める。ある実施形態では、選択位置は、ユーザインタフェース及び自動制御のうちの少なくとも１つを用いて決定される。
【００１１】
位置インジケータは、例えばエンコーダとすることができる。運動コントローラは、例えば比例積分偏差（ＰＩＤ）コントローラとすることができる。位置誤差限界は、例えば単一値、値の表及び／又は数学関数とすることができる。
【００１２】
本システムはまた、Ｃ形アームを駆動するためのモータを含むことができる。モータは、運動コントローラから制御信号を受信する。本システムはさらに、主制御ユニットを含むことができる。主制御ユニットは、運動コントローラに指令を送信する。主制御ユニットは、コンパレータから停止信号を受信し、運動コントローラに停止指令を送信する。
【００１３】
本方法の特定の実施形態は、Ｃ形アームの現在位置を求める段階と、現在位置と所望位置との間の位置誤差を計算する段階とを含む。本方法はさらに、位置誤差を位置誤差限界と比較する段階と、位置誤差が位置誤差限界に等しいか又は該位置誤差限界よりも大きい場合にＣ形アームを停止する制御信号を生成する段階とを含む。ある実施形態では、位置誤差は、所望位置から実際位置を差し引くことによって計算されることができる。さらに、位置誤差限界は、単一値、値の表及び／又は数学関数を用いて決定することができる。所望位置は、ユーザインタフェース及び／又は自動制御を用いて決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
前述の概要及び本発明の特定の下記の実施形態の詳細な説明を添付図面と関連させて読むことのよりさらに良く理解されるであろう。本発明を説明する目的で、特定の実施形態を図面に示している。しかしながら、本発明は付属の図面に示す構成及び手段に限定されるものではないことを理解されたい。
【００１５】
説明の目的のみのために、以下の詳細な説明では、移動電動式Ｃ形アームを用いたＸ線イメージングシステムの特定の実施形態を参照する。本発明が他のイメージングシステムに使用できることを理解されたい。
【００１６】
図１には、本発明の特定の実施形態に従って使用する移動式Ｃ形アームイメージングシステム１００を示す。システム１００は、Ｃ形アーム１１０、イメージレセプタ１２０、Ｘ線源１３０、支持構造体１４０及び車輪付き基部１５０を含む。イメージレセプタ１２０とＸ線源１３０とは、対向位置においてＣ形アーム１１０上の取付けられる。支持構造体１４０は、Ｃ形アーム１１０に支持を与え、Ｃ形アーム１１０を懸架位置に保持する。支持構造体１４０は、システム１００が移動することを可能にする車輪付き基部１５０上に取付けられる。移動式Ｃ形アームイメージングシステムの例は、米国特許第５５８３９０９号にさらに詳細に記載されており、この特許は参考文献として本明細書に組み入れられる。
【００１７】
支持構造体１４０は、Ｃ形アーム１１０に安定しかつバランスした支持を与える。支持構造体１４０は、例えば患者又は対象物のイメージングに用いるＣ形アーム１１０を懸架する。支持構造体１４０はまた、Ｃ形アーム１１０が回転軸の周りで回転する（例えば、手動又はモータを用いて）ことを可能にする。支持構造体１４０は、例えば移動式Ｃ形アームイメージングシステム１００を位置決めし直せるように車輪付き基部１５０に取付けられる。
【００１８】
Ｃ形アーム１１０は、イメージレセプタ１２０及びＸ線源１３０が、患者のような撮像する対象物の周りに取付けられかつ位置決めされることを可能とする。Ｃ形アーム１１０は、例えば円形のＣ形状又は円弧形状の部材とすることができる。Ｃ形アーム１１０は、該Ｃ形アーム１１０の内部自由空間内に配置された患者又は他の対象物の幅及び長さに対して、イメージレセプタ１２０及びＸ線源１３０の選択的な位置決めを可能にする。
【００１９】
イメージレセプタ１２０は、例えばイメージ増倍管又は診断用イメージングに使用する他のエネルギーレセプタとすることができる。イメージレセプタ１２０及びＸ線源１３０は、対向する位置でＣ形アーム１１０に取付けられる。イメージレセプタ１２０及びＸ線源１３０は、Ｃ形アーム１１０及び支持構造体１４０を使用して患者のような対象物の周りに位置決めされることができる。イメージレセプタ１２０及びＸ線源１３０は、撮像する対象物を表す診断用画像を生成するために使用される。
【００２０】
操作中、例えば患者は、Ｃ形アーム１１０上に取付けられたイメージレセプタ１２０とＸ線源１３０との間に位置決めされたテーブル上に置かれる。支持構造体１４０は、Ｃ形アーム１１０を移動させる。Ｃ形アーム１１０を移動させることによって、イメージレセプタ１２０及びＸ線源１３０を患者に対する所望の部位に位置決めする。イメージレセプタ１２０は、得られる画質を向上させるために患者に近接して位置決めされることができる。
【００２１】
本発明の特定の実施形態は、例えば図１に関して上述したような移動式イメージングシステムに使用することができる接触センサを備える。画質を向上させるために患者又は他の対象物に近付けてイメージレセプタ１２０を移動させることは、イメージレセプタ１２０又はＣ形アーム１１０の他の部分と、患者、テーブル又は他の対象物との間の衝突の危険性を高める。特定の実施形態では、システム１００と検査される患者又は他の対象物との間の衝突を検出する。衝突検出は、Ｃ形アームシステム１００の衝突及び過補正に起因するシステム１００におけるさらなる誤差を防止するために行われる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に従った電動式Ｃ形アームシステムコントローラ２００を示す。コントローラ２００は、主制御ユニット２１０、閉ループコントローラ２２０及びユーザインタフェース２３０を含む。コントローラ２００は、Ｃ形アームシステム１００のようなＣ形アームシステムに接続される。閉ループコントローラ２２０は、比例積分偏差（ＰＩＤ）運動制御ループ又は他の制御ループを含むことができる。
【００２３】
操作中、ユーザはユーザインタフェースを介して指令を入力する。ユーザ指令は、主制御ユニット２１０に送信される。主制御ユニット２１０は、位置指令を閉ループコントローラ２２０に送る。次いで、閉ループコントローラ２２０は、制御信号をＣ形アームシステム１００に送信する。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に従って使用するＣ形アームシステムコントローラ３００の他の実施形態を示す。システムコントローラ３００は、主制御ユニット３１０、ＰＩＤ運動コントローラ３２０、ユーザインタフェース３３０、モータ３４０、位置インジケータ３５０及び誤差カルキュレータ３６０を含み、これらはＣ形アームシステム１００に接続される。特定の実施形態では、移動式Ｃ形アームシステムのような移動式イメージングシステムの衝突検出のために位置誤差値を利用する。Ｃ形アーム１１０のような構成要素の運動の間の連続的な位置誤差値の絶対値を、設定値と比較することができる。位置誤差値が設定値を上まわる場合、運動は停止されるか又は低速にされる。コントローラ３００の動作は、以下に説明するコントローラ４００の動作と同様である。
【００２５】
従来型のシステムでは、ＰＩＤ運動コントローラ３２０は、衝突をシステム１００の性能誤差として解釈する。その結果、ＰＩＤ運動コントローラは、性能を補正するための試みとしてより大きい電力をモータ３４０に印加する。しかしながら、モータ３４０の電力を増大させることは、システム１００にかかるトルクを増大させる。増大したトルクは、Ｃ形アーム１１０のようなシステム１００の部分が衝突している対象物に力を加える結果になる。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態に従って使用するＣ形アームシステムコントローラ４００を説明する。システムコントローラ４００は、図３に関して説明したＣ形アームシステムコントローラ３００と同様である。システムコントローラ４００は、主制御ユニット４１０、ＰＩＤ運動コントローラ４２０、ユーザインタフェース４３０、モータ４４０、位置インジケータ４５０、誤差カルキュレータ４６０、誤差コンパレータ４７０、位置誤差限界４８０及び停止信号４９０を含む。
【００２７】
Ｃ形アームシステムコントローラ４００（上述のコントローラ２００及び３００も同様に）はまた、他のシステム及びイメージングシステムの他の構成要素にも使用して、システム構成要素と他の対象物との間の衝突を検出することができる。別の実施形態では、ＰＩＤ運動コントローラ４２０は、他の運動コントローラと置き換えることができる。コントローラ４００（コントローラ２００及び３００も同様に）の構成要素は、ハードウェア及び／又はソフトウェアに実装されることができる。構成要素は、個別に実装されることができ、或いは組合せることができる。
【００２８】
位置誤差限界４８０は、例えば単一値、値の表又は数学関数とすることができる。位置誤差値の表は、他のシステム測定値又はパラメータによって得ることができる。ある実施形態では、衝突が発生したとき、位置誤差と位置誤差限界４８０との間の差は、所定のＰＩＤコントローラ４２０設定の場合にＣ形アーム１１０のようなシステム１００の構成要素によって衝突した対象物に加えられる力の大きさに対応する。位置誤差限界４８０は、衝突が発生したときに決定される力の限界として使用される。位置誤差と位置誤差限界４８０との間の差が増大すると、加えられる力の大きさは増加する（例えば、構成要素が強く対象物に衝撃を与える）。逆に、位置誤差と位置誤差限界との間の差が減少すると、衝突力は低下する（例えば、構成要素がもはや対象物に衝撃を与えない）。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態に従った任意のＣ形アームシステムについての指令又は所望Ｃ形アームシステム１１０位置対実際Ｃ形アーム１１０位置のプロットを示す。図５は、ユーザによって入力された所望位置と位置インジケータ４５０によって測定された実際位置との比較を示す。図５は、時間の経過にわたるＣ形アーム１１０の指令位置と実際位置との間の位置誤差を示す。
【００３０】
図６は、本発明の実施形態に従った任意のＣ形アームシステム１００についての位置誤差限界４８０に対する図５で計算した位置誤差信号を表す。図６においては、位置誤差信号は所定の位置誤差限界４８０を超えない。従って、図６での運動の間に衝突は全く検出されない。
【００３１】
図７においては、位置誤差限界４８０は、図６で使用した限界よりも低下している。図７は、位置誤差限界４８０に到達する位置誤差信号を示す。最大位置誤差限界４８０に等しい位置誤差は、Ｃ形アーム１１０が該Ｃ形アーム１１０の運動を妨げている他の対象物に衝突していることを示している。位置誤差が、位置誤差限界４８０に等しいか又は該位置誤差限界４８０を超えた場合、システム１００は、衝突を補正するために停止される。
【００３２】
ＰＩＤコントローラ４２０のようなＰＩＤコントローラは、フィードバックベースのコントローラである。ＰＩＤコントローラ４２０は、入力信号に基づいて出力運動制御信号を生成する。ある実施形態では、ＰＩＤコントローラ４２０は、測定した位置の値と所定の限度との間の誤差に基づいて出力を生成する。ＰＩＤコントローラ４２０は、位置誤差信号を受信する。ＰＩＤコントローラ４２０は、位置誤差信号とモータ制御ユニット４１０からの信号とを用いて、モータ４４０のための運動制御信号を生成する。
【００３３】
操作中、ユーザは、ユーザインタフェースを介してシステム１００に指令を送信する。例えば、ユーザは、ユーザインタフェース４３０を介してＣ形アーム１１０の所望の位置を選択することができ、或いはＣ形アームの運動又はトラッキングを開始させることができる。ユーザ指令は、主制御ユニット４１０に送信される。次いで、主制御ユニット４１０は、その指令をＰＩＤ運動コントローラ４２０に転送する。ＰＩＤ運動コントローラ４２０は、Ｃ形アームシステム１００の例えば２つの電動軸の運動制御に使用されることができる。ＰＩＤコントローラ４２０は、制御信号をモータ４４０に送る。モータ４４０は、Ｃ形アーム１１０の例えば軌道軸及び／又は回転軸を動かすことができる。
【００３４】
位置インジケータ４５０は、モータ４４０の現在位置を該モータ４４０の所望位置と比較して位置誤差信号を生成する。位置インジケータ４５０は、例えばモータ４４０のシャフト上に取付けられることができる。ある実施形態では、位置インジケータ４５０は、光学式エンコーダのようなエンコーダである。エンコーダは、該エンコーダのカウントで位置を測定する。例えば、エンコーダは、モータ４４０のシャフトの回転毎に４０００カウントを生成することができる。ある実施形態では、エンコーダはパルス信号をエンコーダ変換器に送る。変換器は、エンコーダカウントの絶対値を維持し、パルス信号を位置信号に変換する。次いで、位置信号は、誤差カルキュレータ４６０に送られる。誤差カルキュレータ４６０は、位置誤差信号を生成する。ある実施形態では、誤差カルキュレータ４６０は、所望位置信号から位置信号を差し引いて位置誤差信号を求めることができる。ある実施形態では、位置誤差は、エンコーダカウント数（例えば、４００〜２０００エンコーダカウント）に対応する。位置誤差信号は、ＰＩＤコントローラ４２０にフィードバックされて、Ｃ形アームシステムコントローラ４００の制御ループが完成される。ＰＩＤコントローラ４２０は、位置誤差信号に基づいてモータ４４０のための新しい制御信号を計算することができる。
【００３５】
位置誤差信号及び位置誤差限界４８０は、誤差コンパレータ４７０に供給される。誤差コンパレータ４７０は、位置誤差を位置誤差限界４８０と比較する。ある実施形態では、位置誤差の絶対値が所定の期間（例えば、５０ミリ秒）にわたって位置誤差限界４８０を超えた場合に停止信号４９０が生成される。停止信号４９０は、主制御ユニット４１０に送信される。主制御ユニット４１０は、ＰＩＤコントローラ４２０にシステム１００の運動を停止するように命令する。ある実施形態では、位置誤差限界４８０は、Ｃ形アームシステム１００の軸の位置及び速度に基づいて絶えず調整される。所望の停止力に対応する誤差の値は、主制御ユニット４１０内にロードすることができる。主制御ユニット４１０は、位置誤差限界４８０を調整することができる。
【００３６】
図８は、本発明の実施形態に従った移動式Ｃ形アームシステム１００における衝突検出のための方法８００を示す。まず、ステップ８１０で、Ｃ形アーム１１０のようなシステム構成要素のための所望位置を決定する。例えば、ユーザは、ユーザインタフェースを使用して所望位置を指定することができる。別の実施形態では、自動制御システム又はプログラムにより、所望位置を決定することができる。次いで、ステップ８２０で、Ｃ形アーム１１０のようなシステム構成要素の現在位置を求める。例えば、エンコーダにより、Ｃ形アーム１１０の位置を読み取ることができる。
【００３７】
次に、ステップ８３０で、Ｃ形アーム１１０の現在位置又は実際位置を、所望位置又は選択位置と比較する。例えば、ユーザ入力又は自動入力により、Ｃ形アーム１１０を所望位置に選択でき或いは他の方法で命令できる。所望位置は、例えばエンコーダからの位置測定値と比較することができる。現在位置と所望位置とを比較することによって、位置誤差を求める。例えば、所望位置から現在位置を差し引いて、位置誤差を計算することができる。例えばエンコーダを使用する場合、所望エンコーダカウントから測定エンコーダカウントを差し引いて、位置誤差を求めることができる。
【００３８】
次いで、ステップ８３０で、位置誤差を所定の位置誤差限界と比較する。誤差限界は、例えば単一値、値の表又は数学関数とすることができる。ステップ８５０で、位置誤差と誤差限界との間の比較に基づいて制御信号を生成する。ある実施形態では、位置誤差が誤差限界よりも大きい場合に、制御信号又は停止信号４９０が生成される。別の実施形態では、位置誤差が誤差限界よりも大きいか又は該誤差限界に等しい場合に、制御信号又は停止信号４９０が生成される。最後に、ステップ８６０で、Ｃ形アーム１１０のようなシステム構成要素の運動が、停止制御信号４９０に基づいて停止される。例えば、Ｃ形アームの運動は、所望位置に到達した場合にも停止される。システム構成要素の運動は、衝突が修復された後に、再び開始させることができる。さらに、位置誤差限界４８０及び所定の時間間隔は、より緻密な又はより粗い衝突検出を行うように、調整する（例えば、主制御ユニット４１０によって）ことができる。
【００３９】
例えば、ある実施形態では、患者はＸ線イメージングのためにＸ線テーブル上に位置決めされる。技師は走査シーケンスを実行し、ユーザインタフェース４３０を用いて、Ｘ線源１３０とイメージレセプタ１３０との適正な位置合わせのためにＣ形アーム１１０を所定の位置に移動させる。技師の位置指令は、ユーザインタフェース４３０から主制御ユニット４１０に送信される。主制御ユニット４１０は、指令されたＣ形アーム１１０位置をＰＩＤコントローラ４２０に送る。ＰＩＤコントローラ４２０は、運動制御信号をモータ４４０に送り、該モータ４４０はＣ形アーム１１０を移動させる。位置インジケータ４５０は、更なる運動制御に使用するためにＣ形アーム１１０の位置をＰＩＤコントローラ４２０に返信する。Ｃ形アーム１１０が患者テーブルに当った場合には、Ｃ形アーム１１０の現在位置は、位置インジケータ４５０によって記録されるが、主制御ユニット４１０によって定められた予想位置又は指令位置から遅れ始めることになる。誤差カルキュレータ４６０及び誤差コンパレータ４７０によって算定された位置の差は、ＰＩＤコントローラ４２０に送信される。ＰＩＤコントローラ４２０は、位置誤差情報に基づいてモータ４４０に送られる制御信号を調整する。他の誤差でなく衝突が発生したと推定されることを示す所定の時間間隔の後に、誤差コンパレータ４７０が停止信号４９０を生成する。主制御ユニット４１０は、停止信号４９０を受信するが、該停止信号は、指令位置信号に優先する。主制御ユニット４１０は、モータ４４０を停止するようにＰＩＤコントローラ４２０に命令する。ＰＩＤコントローラ４２０は、システム１００、患者テーブル又は患者に対する損傷を防止するためにモータ速度をゼロにまで低下させる。障害が除去されたか又は衝突が他の方法で修復されたら、Ｃ形アーム１１０を移動するために新しい指令を主制御ユニット４１０に送信することができる。
【００４０】
従って、本発明の特定の実施形態は、現在のシステム制御ループ及び制御信号を利用する改良された衝突検出のためのシステム及び方法を提供する。特定の実施形態は、経費がかかり嵩張る付加的な制御ループ及び回路に対する必要性を排除する。特定の実施形態は、衝突発生の場合にシステム移動を補正するための誤った試みとしてコントローラが最大電力を印加するのを防止する。特定の実施形態は、衝突した対象物に加わる力を最小化し、システム及び衝突した対象物への破壊又は損傷を最小化する。
【００４１】
特定の実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱せずに、種々の変更を加えることができ、また均等物で置き換えできることは当業者には明らかであろう。さらに、本発明の技術的範囲から逸脱せずに、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正を加えることができる。従って、本発明は開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は特許請求の範囲内に属する全ての実施形態を包含することになることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の特定の実施形態に従って使用する移動式Ｃ形アームイメージングシステムを示す図。
【図２】本発明の実施形態に従った電動式Ｃ形アームシステムコントローラを示す図。
【図３】本発明の実施形態に従って使用するＣ形アームシステムコントローラの他の実施形態を示す図。
【図４】本発明の実施形態に従って使用するＣ形アームシステムコントローラを示す図。
【図５】本発明の実施形態に従った任意のＣ形アームシステムについての指令Ｃ形アーム位置対実際Ｃ形アーム位置のプロットを示す図。
【図６】本発明の実施形態に従った任意のＣ形アームシステムについての位置誤差限界に対する位置誤差信号を表す図。
【図７】本発明の実施形態に従った位置誤差限界と比較した位置誤差信号を示す図。
【図８】本発明の実施形態に従って使用する移動式Ｃ形アームシステムにおける衝突検出の方法を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１００  Ｃ形アームシステム
３００  衝突検出システム
３１０  主制御ユニット
３２０  ＰＩＤ運動コントローラ
３３０  ユーザインタフェース
３４０  モータ
３５０  位置インジケータ
３６０  誤差カルキュレータ
【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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【図７】
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【図８】
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