(57)【要約】本発明は、Ｘ線源（４）とＸ線検出器（５）が互いに対向して設けられたＣアームアセンブリ（１）を持つＸ線装置に関し、Ｃアームアセンブリ（１）はプロペラ軸（９）と回転軸（１１）の回りに回転するように設けられている。投影データを取得している間にもオンラインで校正が可能となるように、標識装置（１４，１５）がＸ線源（４）とＸ線検出器（５）上に取り付けられ、Ｃアームアセンブリ（１）上に標識装置（１４，１５）を検出するためのカメラ装置（１２）が設けられ、Ｘ線源（４）とＸ線検出器（５）の位置が確定できるようにしている。この配置により、標識装置とカメラ装置の間の視線が遮られるという問題が減少し回避される。
2006509554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
Ｘ線検出器と、
前記Ｘ線源とＸ線検出器が互いに対向して取り付けられ、互いに直交するプロペラ軸と回転軸の回りに回転可能に設けられたＣアームアセンブリと、
前記Ｘ線源とＸ線検出器の夫々取り付けられた標識装置と、
前記標識装置を検出し、前記Ｘ線源とＸ線検出器の位置を確定し、Ｃアームアセンブリ上に設けられたカメラ装置と、
を有するＸ線装置。
【請求項２】
前記カメラ装置は、前記Ｃアームアセンブリが前記回転軸の回りに回転したときＣアームアセンブリの位置の変化しない部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項３】
前記カメラ装置は、前記プロペラ軸に沿って延びるＣアームアセンブリの回転軸上に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線装置。
【請求項４】
前記カメラ装置は、Ｃアームアセンブリがプロペラ軸の回りに回転したとき、回転を行うように設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＸ線装置。
【請求項５】
前記カメラ装置は、Ｃアームアセンブリが回転軸の回りに回転したときＣアームアセンブリの位置が変化する部分に設けられていることを特徴する請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項６】
前記カメラ装置は、  Ｃアームアセンブリが回転し、Ｘ線源とＸ線検出器を移動させるとき、Ｃアームが回転軸の回りに移動するＣアームアセンブリＣアーム上に設けられ、前記カメラ装置はＣアーム上のＸ線源とＸ線検出器の間の中央に設けられていることを特長とする請求項５に記載のＸ線装置。
【請求項７】
標識装置がカメラ装置上に取り付けられ、Ｘ線装置は前記標識装置を検出するための固定されたカメラ装置を有し、前記標識装置はカメラ装置の位置が確定できるようにＣアームアセンブリ上に設けられたカメラ装置上に取り付けられる請求項５に記載のＸ線装置。
【請求項８】
Ｃアームアセンブリ上に設けられたカメラ装置は、Ｘ線源上に取り付けられた標識装置を検出する第１カメラと、Ｘ線検出器上に取り付けられた標識装置を検出する第２カメラを持つことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項９】
コンピュータユニットが、得られた画像データをＸ線源とＸ線検出器の位置に関して得られたデータを参照し、演算により補正するために設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃ−アームアセンブリを持ち、Ｘ線源とＸ線検出器が対向して設けられ、Ｃ−アームアセンブリがプロペラ軸の回りに回転するように設けられ、互いに直交するように延びる軸を持ち、Ｘ線源とＸ線検出器上に対応する標識装置を持つＸ線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の現代の血管ＣアームＸ線装置は、投影の異なる方向からの投影されたデータを得ることを可能とし、このデータから検査される対象物の３次元画像が再構築することを可能としている。このケースでは、Ｃアームアセンブリは、通常、Ｃアームアセンブリの置かれている面に対して常に垂直な回転軸の回りと、回転軸に直交し、Ｃアームアセンブリが設けられている点を通るプロペラ軸の回りに回転可能とされる。この目的は、これらの機能が、より小さく、いかめしくなく、また固定位置に連結されていないＣアームＸ線装置の移動可能部分に利用できるようにすべきであるということにある。
【０００３】
しかしながら、ある種の既知の固定された、特に移動可能なＣ−アームＸ線装置は、Ｃアームアセンブリのその周囲の軸方向の調整に関連して機械的不安定さを持ち、その結果、Ｃアームの実際の調整移動は理想的な調整移動とは離れたものとなる。このことは、投影角の決定にしばしばエラーが生じ、その結果、２次元の投影から再構築される３次元画像の質に影響がでるケースとなって現れる。特に、もともとは３次元用に設計されていない移動可能なある種のＣ−アームＸ線装置は、充分な精度で所望の投影ジオメトリーを再生するために充分の機械的に強固を持っていない。したがって、投影されたデータ取得される間にジオメトリーが測定されるか、又はＸ線装置がすべての投影ジオメトリーのために予め校正される必要がある。
【０００４】
システムが校正されるとき、起こり得る２つの主たる問題がある。第１の問題は、システムは正確には反復しないことである。この意味するところは、同じ内容を要求したとき、システムは同じやり方で実行しない。エンコーダーが明瞭にシステム上に割り当てられないため、完全な校正さえもこれについては何もできない。第２の問題は、校正は無限の多数の点において実行されないため、システムは校正されない点において作動するかもしれないということである。これらの両方の問題が起きることもあり得る。全てのあり得る方向のため行う予備的校正は第２の問題を解決するが第１の問題は解決しない。
【０００５】
多くのＣ−アームＸ線装置は校正手順を有している。この観点において、Ｘ線源とＸ線検出器の位置と方向が３次元空間において全ての校正されるべき位置について反復的に測定される。測定値は参照テーブルに貯蔵され、後に投影データが取得されたときに使用される。位置の測定は、校正ファントムのＸ線投影を解析することにより、又は外部の測定システムにより行われる。
【０００６】
投影データが取得されている間の校正は、あらゆる所望の取得角度について、投影データそのものを取得するのに過度に影響を与えることなしに、関心あるパラメータ、即ち、フォーカス位置、検出器の位置と姿勢を決定することができる測定装置を使用することが必要となる。しかしながら、光学的位置決め技術の使用は、多くの点において患者が測定手段間の視界を遮るという問題が存在する。この問題を解決するために、既知のＸ線装置においてはＸ線検出器のそばにカメラを設けている。しかしながら、この方法でさえ、Ｃアームアセンブリの位置の範囲においてのみ有効であり、また、測定されるＸ線装置の静止部分に対して相対的なＸ線検出器の位置が必要となる。検出器の絶対的な位置はこの方法では得られない。
【０００７】
夫々に超音波発信器が設けられたＸ線検出器とＸ線源を持ち、Ｃアームアセンブリのための取付け装置に超音波受信器があるＸ線ユニットはＥＰ0  910  990（特許文献１）によって知られている。しかしながら、この場合も、また、発信器と受信器との間の視界が患者によって遮られないことが要求され、全ての位置で可能でないということがある。この場合に存在する他の問題は、音の速度が温度により大きく変わるため、温度に対する感度の問題がある。
【特許文献１】欧州特許第0  910  990号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、磁界又は電磁波に基づく非光学的な測定は、しばしば混信の影響を受けたり、光学的方法に比べて高価なものとなる。したがって、本発明の目的は、投影データを取得している間にもその時点の条件の校正が可能で、測定要素間の直接の視界を遮るという問題を避けることのできるＸ線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は本発明に従い請求項１によって定義されるＸ線ユニットによって達成され、このＸ線ユニットは、Ｘ線源とＸ線検出器の上に設けられた標識装置を検出するためのカメラがＸ線源とＸ線検出器の位置を決定するために設けられ、このカメラはＣアームアセンブリ上に設けられる。
【００１０】
本発明はカメラを、カメラ装置と標識装置との間の視界がその時の投影ジオメトリーのいかんに関わらず、患者によって遮られないような方法でカメラ装置を配置するという思想に基づいている。Ｃアームアセンブリ自体が、この場合はカメラ装置にとって理想的な取り付け点となることが実証されている。したがって、カメラ装置の視野は非常に大きくなって、標識装置は常に投影ジオメトリー内において見ることができる。好ましい実施例においては、二つのカメラ装置が設けられ、一つはＸ線検出器上に設けられた標識装置に照準が合わされ、他の一つはＸ線源上に設けられた標識装置に照準が合わされる。
【００１１】
本発明によるＸ線装置の好ましい実施例が従属請求項に示される。そのような一つの実施例において、Ｃアームが回転軸の回りに回転したときその位置が変化しないＣアームの一部にカメラ装置を取り付ける手段が設けられる。これは、例えば、プロペラ軸に沿って配置されるＣアームアセンブリの回転軸上、例えば、Ｃアームが支持されている近傍、にカメラ装置を取り付けることによって達成される。したがって、Ｃアームが回転軸の回りに動くとき、カメラ装置はアームと共に動かないように、例えば、ＣアームアセンブリのＣアームに、そのアームのほぼ全体の長さにわたり、Ｃアームが回転するとき、内部又はその上にカメラ装置が移動するか、或いは固定されて止まるような中央のスロット又はスライダーが設けられ、Ｃアームはそれが回転するとき、カメラ装置を通り過ぎるようにしている。少なくとも一つのカメラ装置の視野は、二つの標識装置が全ての回転位置において見ることができるように適当なサイズとなるように設けることができる。
【００１２】
また、Ｃアームアセンブリがプロペラ軸の回りに回転するとき、標識装置が常に見えるように、カメラ装置の視野は回転軸の方向において好適なサイズとなるようにされる。これに替えて、カメラ装置を、他の実施例で示されるように、Ｃアームアセンブリがプロペラ軸の回りに回転するとき、カメラ装置がアセンブリと共に動き、その回転においてカメラ装置の角度位置が常にＸ線源とＸ線検出器の角度位置と同じとなるようにしている。
【００１３】
しかしながら、他の実施例においては、カメラ装置は、Ｃアームが回転軸の回りに回転するとその位置が変わるＣアームの一部の上に設けられる。したがって、その場合、カメラ装置の位置がＸ線源とＸ線検出器の位置に対して常に同じとなり、カメラ装置の視野角は非常に小さくなる。しかしながら、この実施例では、標識装置がカメラ装置がどの位置にあっても見えるという確実な信頼性があり、また、視野が検査される対象物によって遮られるという可能性は非常に小さく、このケースでは、カメラ装置が好適に設けられればそのような遮断は完全に排除することができる。
【００１４】
この実施例においては、カメラ装置はＸ線源とＸ線検出器を保持している移動可能なＣアーム上、特に、Ｘ線源とＸ線検出器の間の真中に設けられることが好ましい。したがって、Ｘ線源とＸ線検出器と同じように、カメラ装置は回転軸とプロペラ軸のまわりの回転運動を共有し、Ｘ線源とＸ線検出器に加わる機械的不安定性にさらされることはない、或いは、殆どない。
【００１５】
特別の実施例においては、カメラ装置に設けられ標識装置のための手段が設けられ、標識装置が別の固定されたカメラ装置によって検出されてＣアーム上にカメラ装置の空間位置が決定されるようにしている。固定カメラ装置は、例えば、Ｘ線装置の動かない部分、例えば、スタンドや部屋内の天井に設けることができる。
【００１６】
カメラ装置と標識装置は好ましくは光学的方法により作動される。その方法により、標識装置は、例えば、発光ダイオードのような小さい発光素子でよく、光学的な範囲でカメラを作動させて検出される。この場合、標識装置は、それが設けられている要素の３次元の位置がその検出から決定できるように設けられる。各標識装置は、例えば、３つの個別のマーカーを異なる位置に持つようにしている。しかしながら、これとは別に、標識装置は、位置が決定できるような特別の認識パターンを持つようにしてもよい。
【００１７】
しかしながら、光学的方法とは別に、例えば、赤外線の範囲、紫外線の範囲、即ち、赤外線又は紫外線の発光器と受信器のような他の方法を使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のこれらの態様及び他の態様は以下に述べる実施例を参照することにより明らかになるであろう。
【００１９】
図において；
図１は、本発明によるＸ線装置の第１の実施例を第１の投影ジオメトリーにより示す。
【００２０】
図２は、第１の実施例を第２の投影ジオメトリーで示す。
【００２１】
図３は、本発明によるＸ線装置の第２の実施例を第１の投影ジオメトリーにより示す。
【００２２】
図４は、第２の実施例を第２の投影ジオメトリーで示す。
【００２３】
図１は本発明によるＣアームＸ線装置の第１の実施例を示す。この装置はＣアーム２と取付け装置３を持つＣアームアセンブリ１を有する。Ｃアーム２の端部の対向する位置にＸ線源４とＸ線検出器５が設けられる。Ｘ線画像を生成するため、検査対象、本実施例では患者が基台８に設けられた患者テーブルの上に横っている。取付け手段３によってＣアーム２は、図において水平方向に延びるプロペラ軸９の回りに回転可能となっている。Ｃアーム２自体は取付け装置３に対して、また、図に対して垂直でまたＸ線源４とＸ線検出器５を結ぶ線に対して垂直な回転軸１１の回りに回転可能とされている。このように、一連のＸ線投影画像が取得されるように複数の投影ジオメトリーをセットすることが可能となり、そこから被検体６に関する３次元のデータの組が再構築される。
【００２４】
本発明によれば、カメラ装置１２が設けられ、ここでは視野１３１と１３２を夫々持つ二つの個別のカメラ１２１，１２２が設けられる。カメラ装置１２はプロペラ軸９上に設けられていてＣアームに固定的に連結されてはいない。図の面内で図１では見られないＣアーム２の長さ全体にわたり延びるスロットが、カメラ装置１２をアームの動きに伴って移動することなくＣアームが回転軸１１の回りに回転することを許容している。
【００２５】
Ｘ線源４とＸ線検出器５の両方には、夫々、光学的標識のパターンを持つ標識装置１４，１５が取り付けられている。これらは、Ｘ線源４とＸ線検出器５の位置を、カメラ１２１．１２２が個々のマーカーの位置を検知して正確に決定することを可能にしている。このケースでは、標識装置はＸ線源４とＸ線検出器５に対して固定された既知の位置を占有し、カメラ装置の位置もまた知られていると仮定している。
【００２６】
図２に見られるように、極端な回転軸１１の回りの回転角にある場合及び／又は、例えば、患者がカメラ装置に非常に接近したような極端な位置にある場合を除いて、患者６はカメラ１２１，１２２の視界１３１，１３２をもはや遮ることはない。示された実施例においては、カメラ装置１２は投影データを取得している間は動かないようにされているため、等角点に対する固定された関係、即ち、プロペラ軸９，連結線１０及び回転軸１１の交点は、実験室座標系と簡単な関係を得るために使用される。この配置が持つ不利な点が図２に見られる。この実施例では、回転角の範囲は機械的な配置の結果によって制限を受けるだけでなく、カメラ１２１，１２２の視野角によっても制限を受ける。カメラ１２１と標識装置１４間の距離が非常に小さい、図２に示されたような極端な投影ジオメトリーにおいては、標識装置１４はもはやカメラ装置１２１の視野内に存在しない。カメラ１２２の視野１３２が示された状態の場合では、標識装置１５は、また、視野１３２の外にある。その結果、この種の極端な投影ジオメトリーにおいてＸ線源４とＸ線検出器５の位置を決定することはできない。しかしながら、プロペラ軸の回りの回転だけが必要となる３次元Ｘ線画像においては円形又は半円の軌跡はしばしば現れるため、この問題は適用の際に大きな問題とはならない。
【００２７】
示された実施例において、カメラ装置は完全に固定されているため、回転軸１１又はプロペラ軸９のいずれかの軸の回りの回転が生じてもその動きと共にすることはない。しかしながら、Ｃアームアセンブリ１がプロペラ軸９の回りに回転すると、カメラ装置１２は同様に回転し、標識装置１４，１５を常に同じ視野角で検出することが可能となることは予想できる。
【００２８】
図３は本発明の他のＸ線装置の実施例を示す。この実施例においては、カメラ装置１２はプロペラ軸９又は取付け装置３に固定して設けてなく、Ｃアーム２自体の上の固定位置に設けられている。このことは、もしＣアーム２が回転軸１の回りに回転すると、カメラ装置１２はアームと共に動き、Ｘ線管４とＸ線検出器５に対する位置は常に同じであることを意味する。これは、大きい範囲にわたり、患者６がカメラ装置１２と標識装置１４，１５の間の視線を遮ること、即ち、標識装置が向けられた視野１３１，１３２から逃れることを完全に防止する。その結果、視野１３１，１３２を第１の実施例に比べて小さくすることができる。
【００２９】
しかしながら、この実施例においては、カメラ装置１２は、事実、Ｃアームと共に動くため、もはやカメラ装置１２と等角点との間で固定した関係はない。しかしながら、実験室座標系と相関させるために、視野１７１を持つ更なるカメラ装置１７が設けられ、カメラ装置１７は例えば、取付け装置３の固定位置に設けられ、カメラ装置１２の標識装置１６を検出するようにしている。このようにして、カメラ装置１２の位置は常に決定され、その結果として、最終的な解析において、Ｘ線源４とＸ線検出器５の空間位置を決定することができる。図３に示される実施例を別の投影ジオメトリーで見ている図４に見られるように、カメラ装置１７の視野角はカメラ装置１２の上の標識装置６が全ての位置で検出できる程十分に大きい必要がある。
【００３０】
第２の実施例において、Ｃアーム２はプロペラ軸９の回りに完全に回転することができる。回転軸１１の回りには１８０°以上の範囲で回転することもでき、この場合は、回転範囲を制限するのはカメラ装置１７の視野角の範囲とＣアームの機構だけである。
【００３１】
カメラ装置１７は必ずしも取付け装置３に取り付けなければならないことはないということを述べておく必要がある。それは、部屋のどこか、例えば、スタンドや天井に固定されてもよい。しかしながら、標識装置１６は常に検出されるようにしてあることが必要である。
【００３２】
投影データが取得されている間でさえ、また、どの投影ジオメトリーにおいても、本発明によるＸ線装置は、Ｘ線検出器とＸ線源の位置を参照座標系に対して決定することができ、これをベースとしてオンラインで現時点の条件を校正することができる。したがって、この校正は、Ｃアームの長期にわたる構造的強度の変化に影響されることなく、重力によって生じる局所的な条件や部屋の床の水平面のわずかな偏りに依存する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるＸ線装置の第１の実施例を第１の投影ジオメトリーにより示す図である。
【図２】第１の実施例を第２の投影ジオメトリーで示す図である。
【図３】本発明によるＸ線装置の第２の実施例を第１の投影ジオメトリーにより示す図である。
【図４】第２の実施例を第２の投影ジオメトリーで示す図である。
【図１】
2006509554.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2006509554.tif 000007
2006509554.tif 000008
2006509554.tif 000009