JP6251725B2

JP6251725B2 - 移動型ｘ線装置

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Publication number: JP6251725B2
Application number: JP2015506709A
Authority: JP
Inventors: 明小島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: WO2014148309A1; JPWO2014148309A1

Description

本発明は、移動型X線装置及びその位置決め制御方法に関し、特に、施設内を移動し、X線撮影を行なう移動型X線装置の撮影時のポジショニングを容易にする技術に関する。

特許文献1には、本体と、本体を搭載する台車と、X線を発生させるX線管を有したX線発生部と、X線発生部を支持するアームと、アームを支持する支柱とを備え、そのアームを回転させるとともに、支柱に沿ってアームを上下動させる上下駆動部を備えた移動型X線装置が開示されている。

特開2011-193996号公報

特許文献1に開示されているような移動型X線装置を用いてX線撮影をする際は、X線発生部を検出器と対向した位置にポジショニングする必要がある。従来はX線発生部付近に取り付けられたメジャーもしくは超音波距離計を用いて、X線発生部から検出器までの距離を計測しながら、所定の焦点受像面間距離(以下「SID」と記す(SID：Source Image receptor Distance)」となるように何度も微調整しており、位置決め作業に手間がかかるという問題があった。

そこで本発明は、移動型X線装置において、X線撮影時に必要な位置決め作業が容易に行える技術を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、昇降動可能に支持されたX線源を備え、X線源から、前記X線源の下に位置する距離計測対象体までの距離を測定し、前記X線源、及び、当該X線源から発生するX線を検出してその強度を示すX線信号を出力するX線検出器までの距離を示す焦点受像面間距離と、前記測定により得られた測定値と、を比較し、この比較結果に基づいて、前記昇降動に対して制動をかける、ことを特徴とする。

本発明によれば、移動型X線装置において、X線撮影時に必要な位置決め作業が容易に行える技術を提供することができる。

第一実施形態に係る移動型X線装置の全体構成を示す説明図第一実施形態に係る移動型X線装置1のレール、ブレーキ部、及びアーム支持部を示す説明図であって、(a)は、アーム支持部70に対向する支柱30の側面(前方側面)を示し、(b)は、(a)のA-A'断面(軸方向に沿った歯車部における断面)を示し、(c)は、(a)のB-B'断面(軸方向に直交し、歯車固定軸における断面)を示す。 (a)、(b)は、第一実施形態のアーム支持部70を付勢するための支柱30内の構成を示す説明図第一実施形態に係る移動型X線装置1の位置決め処理に関する内部構成を示す説明図第一実施形態の処理の流れを示すフローチャート (a)および(b)は、超音波距離計測部及び距離計測対象の位置関係を示す説明図第二実施形態に係る移動型X線装置の全体構成を示す説明図第二実施形態に係る移動型X線装置1aの位置決め処理に関する内部構成を示す説明図第二実施形態に係る移動型X線装置1aの処理の流れの一態様を示すフローチャート第二実施形態に係る移動型X線装置1aの処理の流れの別態様を示すフローチャート第三実施形態に係る移動型X線装置の位置決め処理に関する内部構成を示す説明図第三実施形態に係る移動型X線装置の処理の流れの一態様を示すフローチャート第四実施形態に係る移動型X線装置の内部構成を示す説明図第四実施形態に係る移動型X線装置の処理の流れを示すフローチャート水平方向のポジショニング位置を探す処理を示す説明図

本発明に係る移動型X線装置は、本体部と、前記本体部を床面上に走行させる移動部と、前記移動部に立設された支柱と、X線を発生させるX線源と、前記X線源を支持するアームと、前記アームを前記支柱の軸方向に沿って昇降動可能に支持するアーム支持部と、前記アーム支持部の昇降動に対し制動をかけるブレーキ部と、前記X線源から、前記X線源の下に位置する距離計測対象体まで、の距離を測定する距離計測部と、前記X線源から、前記X線を検出してその強度を示すX線信号を出力するX線検出器に含まれるX線受像面まで、の距離を示す焦点受像面間距離の入力を受け付ける第一入力部と、前記測定により得られた測定値、及び、前記焦点受像面間距離を比較し、この比較結果に基づいて、前記ブレーキ部に対して、前記昇降動に対して制動をかけるための制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。

前記移動型X線装置は、前記制御部による比較結果に基づいて、前記測定値を前記焦点受像面間距離に近づけるために、前記アームを前記支柱の軸方向に沿って移動させるべき方向を通知する通知部を更に備えてもよい。

また、前記ブレーキ部は、相対的に制動力が弱く、前記昇降動の速度を下げるための第一ブレーキ部、及び、相対的に制動力が強く、前記アーム支持部を前記支柱の軸方向に沿った所定の位置に停止させるための第二ブレーキ部を含み、前記制御部は、前記焦点受像面間距離及び前記測定値の差分が、予め定められた減速範囲以内に相当すると、前記第一ブレーキ部を作動させ、前記測定値と前記焦点受像面間距離とが一致すると、前記第二ブレーキ部を作動させてもよい。

また、被検体の体厚を示す体厚情報の入力を受け付ける第二入力部を更に備えてもよい。そして、前記制御部が、前記測定値及び前記被検体の体厚を基に算出した算出値、及び前記焦点受像面間距離を比較してもよい。

前記支柱の軸方向に直交する面内において水平移動するように構成された前記アームの水平移動に対して制動をかける水平ブレーキ部を更に備えてもよい。そして、前記距離計測部は、前記水平移動により変化する前記面内の各位置において、前記測定を行い、前記制御部は、前記各位置において得られた測定値のうちの最小値を検出し、その最小値に対応する前記面内の位置において、前記水平ブレーキ部を作動させてもよい。

本発明に係る移動型X線装置の位置決め制御方法は、昇降動可能に支持されたX線源を含む移動型X線装置の位置決め制御方法であって、前記X線源から、前記X線源の下に位置する距離計測対象体までの距離を測定するステップと、前記X線源、及び、当該X線源から発生するX線を検出してその強度を示すX線信号を出力するX線検出器までの距離を示す焦点受像面間距離と、前記測定により得られた測定値と、を比較し、この比較結果に基づいて、前記昇降動に対して制動をかけるステップと、を含むことを特徴とする。

以下、図面を用いて本発明の実施形態についてより詳しく説明する。全図を通して、同一の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。

＜第一実施形態＞
第一実施形態は、ポジショニング中に、X線源及びその直下に位置する距離計測対象物の間の距離を測定し続け、その測定を基に求めた算出値が、所定の停止条件と一致すると、X線源を支持するアームの昇降動作に対してブレーキをかける実施形態である。以下、図1乃至図6を基に第一実施形態について説明する。図1は、第一実施形態に係る移動型X線装置の全体構成を示す説明図である。

図2は、第一実施形態に係る移動型X線装置1のレール、ブレーキ部、及びアーム支持部を示す説明図であって、(a)は、アーム支持部70に対向する支柱30の側面(前方側面)であって、非制動時の状態を示し、(b)は、(a)のA-A'断面(軸方向に沿った歯車部における断面)を示し、(c)は、(a)のB-B'断面(軸方向に直交し、歯車固定軸における断面)であって、制動時の状態を示す。

図3(a)、(b)は、アーム支持部70を付勢するための支柱30内の構成を示す説明図である。図4は、第一実施形態に係る移動型X線装置1の位置決め処理に関する内部構成を示す説明図である。図5は、第一実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。図6は、超音波距離計測部及び距離計測対象の位置関係を示す説明図である。

まず、図1に基づいて、本実施形態に係る移動型X線装置の構成について説明する。図1に示すように、本実施形態に係る移動型X線装置1は、本体部10と、本体部10を搭載して移動させる移動部(本実施形態では移動台車を用いて構成する。以下「台車」と称する)20と、台車20上に設置された支柱30と、X線を発生させるX線管を有するX線源40と、X線の照射野を制限するX線可動絞り50と、X線源40を支持するアーム60と、アーム60を支柱30の軸方向に沿って昇降動可能に支持するアーム支持部70と、アーム支持部70の昇降動作に対し制動をかけるブレーキ部80及びブレーキ部80のロックを解除(ブレーキを解除)するためのブレーキ解除ボタン85と、X線源40及びX線源40の直下にある距離計測対象体の間の距離を測定する距離計測部90と、を備える。

本実施形態では、距離計測部90として超音波距離計測計を用いるので、以下、距離計測部90を超音波距離計測部90と記載する。移動型X線装置1によるX線の撮影時に、寝台3にX線検出器4を載置し、X線検出器4上に被検体2を載置する。X線検出器4は、被検体2を挟んでX線源40と対向させて配置する。よって、距離計測対象体は、被検体2、寝台3、及びX線検出器4のいずれもが該当しうる。

X線検出器4は、X線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配置されたFPD(Flat Panel Detector)の他、フィルムや透過X線を潜像として蓄積するイメージングプレートなど、その種類を問わない。X線検出器4としてFPDを用いる場合には、制御部12が画像処理部を兼ね備え、制御部12とX線検出器4とを電気的に接続し、透過X線の強度を示すX線信号を読み出して、そのX線信号を基に被検体2のX線吸収分布像を生成するように移動型X線装置1と一体に構成してもよい。また、X線検出器4としてフィルム及びイメージングプレートを用いる場合には、移動型X線装置1と別体に構成されてもよい。

移動型X線装置1の本体部10は、撮影条件を設定するための操作パネル11と、後述する位置決め処理及び撮影条件に従ってX線を発生させるための処理に関する制御を行う制御部12と、を備える。

台車20は、その下部に、モータ駆動で床面上を走行する車輪21及び自走式のキャスター22を備える。

支柱30は、支柱30の軸方向を回転軸方向と一致させて、台車20上に回転可能に支持される。また、支柱30におけるアーム支持部70に対向する側面(以下「前方側面」という)には、アーム支持部70に向かって開口する軸方向に沿った溝部31と、溝部31内に固定され、平板状の棒に歯切りしたレール32と、が備えられる。

アーム支持部70は、支柱30内のレール32に沿って上下動が可能である。アーム支持部70内には、後で詳しく説明するように歯車部71が配置され、この歯車部71がレール32と噛み合うことにより、アーム支持部70はレール32に沿って上下動可能である。このとき、支柱30内には、図3(a)、(b)のように、アーム支持部70を垂直上向きに付勢し、アーム60およびX線源40に外力を加えない限り、アーム支持部70の上下方向の位置をその時点の位置に留める機構が備えられている。これにより、操作者は、アーム60に上向き小さな力を加えてアーム60を上方に移動させることができるとともに、アーム60を下向きに小さな力を加えてアーム60を下方にゆっくりと移動させることができる。

具体的には、図3(a)のように、支柱30内には、一端が支柱30に固定されたばね201と、ばね201の他端に固定された動滑車204と、固定滑車202，203とが配置されている。固定滑車202は、同軸に固定された小径滑車202aと大径滑車202bからなり、固定滑車203は、同軸に固定された小径滑車203aと大径滑車203bからなる。

アーム支持部70には、第1ワイヤ205の一端が固定され、第1ワイヤ205の他端は、固定滑車202の大径滑車202bに巻回されている。固定滑車202の小径滑車202aおよび固定滑車203の大径滑車203bには、第2ワイヤ206の両端がそれぞれ巻回されている。固定滑車203の小径滑車203aには、第3ワイヤ207の一端が巻回されている。第3ワイヤ207は、動滑車204を通って、他端に錘208が固定されている。これにより、ばね201の力を固定滑車202，203で向きを変換して、第1ワイヤ205により鉛直上向きの力としてアーム支持部70に加え、アーム支持部70に加わる重力を支え、アーム支持部70の位置をその時点の位置に留めることができる。また、固定滑車202，203が第1〜第3ワイヤ205〜207を巻き取ったり繰り出したりすることにより、アーム支持部70が支柱30内のどの高さに位置しても、アーム支持部70を支持することができる。ばね201は、アーム支持部70、アーム60およびX線源40の重さと釣り合うばね力を生じることができるように、ばね定数が設計されている。

また、図3(b)のように、支柱30内の最上部に固定滑車201を取り付け、固定滑車201にワイヤ212を掛けた構成にすることもできる。ワイヤ212の一端は、アーム支持部70に固定し、他端に錘211を取り付ける。錘211は、アーム支持部70、アーム60およびX線源40の重さと釣り合う重さのものを用いる。これにより、錘211に加わる重力と等しい力を、ワイヤ212によりアーム支持部70に上向きに加え、アーム支持部70を支持することができる。

X線を発生させるX線源40は、図示を省略しているが、回転陽極及び陰極を内蔵し、陰極から発生する熱電子が回転陽極に衝突してX線を発生する。

X線可動絞り50は、X線源40の直下に備えられている。X線可動絞り50は、図示を省略するものの、2対の可動制限羽根を有し、各対の稼働制限羽根が、同一面内において直交する2方向に開閉することでX線の照射野を調整する。ブレーキ解除ボタン85及び超音波距離計測部90は、X線可動絞り50に備えられる。

アーム60は、略筒状の第一アーム61と、第一アーム61の内径よりも外径が細い略筒状の第二アーム62と、第二アーム62の内径よりも外径が細い棒状の第三アーム63と、を含み、第二アーム62の内部に第三アーム63を収容し、第二アーム62及び第三アーム63を第一アーム61内に収容可能に構成する。そして、第三アーム63を第二アーム62から引き出し、第二アーム62を第一アーム61から引き出すことにより、アーム60が伸縮する。第三アーム63の先端部(開放端部)にX線源40が配置される。

本実施形態では、図示しないポジショニングハンドルをX線可動絞り50に備える。操作者は、ポジショニングハンドルを把持してアーム60の昇降動作及びアーム60の水平移動動作を行うことで、アーム支持部70、アーム60、X線源40及びX線可動絞り50が一体となって移動するように構成される。また、ブレーキ解除ボタン85をポジショニングハンドルに備えることにより、ポジショニングハンドルを操作者が把持するとブレーキ解除ボタン85を押下げるように構成してもよい。これにより、ポジショニングハンドルを操作者が把持するだけで、ブレーキ部80を解除させることができる。

次に、図2に基づいて、移動型X線装置のレール、ブレーキ部、及びアーム支持部をさらに説明する。図2の(a)に示すように、アーム支持部70は、筐体部70aと、レール32にかみ合う歯車部71と、歯車部71の回転軸部72と、筐体部70aに対し回転軸部72を回転可能に支持する回転支持部73と、を備える。図2(a)〜(c)では、説明の便宜上、筐体部70aを外した状態(筐体部70aを一点鎖点で図示)で示す。支柱30の軸方向に沿って、歯車部71、回転軸部72、及び回転支持部73とは異なる位置に、ブレーキ部80が備えられる。図2の(b)に示すように、歯車部71は、レール32にかみあって、アーム支持部70の昇降方向を規制する。ブレーキ部80は、制御部12の制御に従って動作し、アーム支持部70の昇降移動に制動をかけ停止させる。

ブレーキ部80は、歯車部71の回転に制動をかけるものであれば、その種類は問わず、例えば、電磁ブレーキを用いて構成してもよい。本実施形態では、ブレーキパッドを用いたブレーキ部80を用いた例を挙げて説明する。

図2の(a)及び(b)に示すように、ブレーキ部80は、支柱30内の溝部31の内壁面の接触し、制動をかける二つのブレーキパッド81を連結するとともに、二つのブレーキパッド81、81間の距離を伸縮し、ブレーキパッド81を溝部31の内壁面に接触又は非接触な状態に位置させる略棒状のパッド連結部82と、パッド連結部82の伸縮動作を行うブレーキ駆動装置83と、制御部12の制御信号を受けて、ブレーキ駆動装置83に対し駆動制御を行うブレーキ制御回路84と、を含む。ブレーキ駆動装置83及びブレーキ制御回路84は、筐体部70a内に固定されて収容される。また、パッド連結部82は、ブレーキ駆動装置83に対し伸縮自在に支持される。各ブレーキパッド81は、パッド連結部82の両端部に備えられる。

制動時には、図2の(c)に示すように、パッド連結部82が伸張し、二枚のブレーキパッド81が溝部31の内壁面31aに接触して制動をかける。

次に、図4に基づいて、移動型X線装置1の位置決め処理に関する内部構成について説明する。図4に示すように、制御部12は、操作パネル11、超音波距離計測部90、及びブレーキ部80のブレーキ制御回路84に電気的に接続される。ブレーキ制御回路84は、ブレーキ駆動装置83及びブレーキ解除ボタン85に電気的に接続される。

X線撮影開始前に、操作者は操作パネル11を介して、これから実行されるX線撮影(検査)に合った線源受像面間距離(以下「SID目標値」という)を入力する。又、超音波距離計測部90は、X線源40及びその直下に位置する距離計測対象体までの距離を測定し、測定値を算出する。制御部12は、SID目標値及び算出値を比較し、所定の停止条件を満たすと、ブレーキ制御回路84に制動指示信号を出力する。ブレーキ制御回路84は、制動指示信号に従ってブレーキ駆動装置83を駆動し、ブレーキをかける(パッド連結部82を伸張させる)。ブレーキ解除ボタン85が押されると、ブレーキ解除ボタン85からブレーキ制御回路84に対し、解除指示信号が出力される。ブレーキ制御回路84は、解除指示信号に従ってブレーキ駆動装置83を駆動し、ブレーキを解除(パッド連結部82を収縮)する。

次に図5及び図6に基づいて、第一実施形態の処理の流れについて説明する。以下、図5の各ステップ順に説明する。

(ステップS1)
操作者が、操作パネル11からこれから実行されるX線撮影(検査)に合ったSID目標値を入力し、制御部12がその情報を取得する(S1)。

(ステップS2)
ポジショニングを開始する。操作者は、図示しないポジショニングハンドルを把持してアーム60を昇降動させる。昇降動作が開始すると、超音波距離計測部90によりリアルタイムで、超音波距離計測部90から距離計測対象体までの距離を測定し、測定値を随時検出する(S2)。測定値は、制御部12に出力される。

(ステップS3)
制御部12は、測定値が、予め定められた停止条件を満たすか否かを判断する(S3)。SIDは、厳密には、X線源40内の焦点からX線検出器4のX線入射面までの距離であるので、超音波距離計測部90から距離計測対象体までの距離を示す測定値と、SIDとを直接的に比較すると超音波距離計測部90及びX線源40の位置の相違からくる誤差が生じる。しかし、X線源40から超音波距離計測部90までの距離は一定であり、その距離は既知であるので、X線源40から距離計測対象体までの距離を測定値と擬制して、処理を進める。すなわち、SID目標値に対し、X線源40から距離計測対象体までの距離を補正した値と、測定値と、を比較しても良いし、測定値に既述の補正を行い、それとSID目標値とを比較しても良い。

更に、測定値に対して、被検体厚やX線検出器4の厚みを加減算し、本ステップでの判断処理に用いる値を算出してもよい。以下、この値を「算出値」というが、算出値は測定値を基に求められる値であるので、以下の説明において、算出値を測定値と読み替えてもよい。

「算出値」は、被検体2の厚さの有無によって算出方法が異なる。例えば、図6の(a)に示すように、超音波計測部90の直下に寝台天板がある場合に、測定値がh、X線検出器4の厚さがaであるとすると、制御部12は、測定値hからX線検出器4の厚さaを引いた値(h-a)を算出値として求める。

また、図6の(b)に示すように、超音波距離計測部90の直下に被検体2が位置する場合には、検査開始時の撮影条件の入力時(上記ステップS1)において、被検体厚bも同時に入力しておく。そして、制御部12が、測定値hに被検体厚bを加えた値(h＋b)を算出値として求める。体厚情報は、操作者が操作パネル11から入力する方法と、被検体2の体厚データを予め図示しない本体部10内の記憶装置に記憶しておき、そのデータを用いる方法が考えられる。さらに被検体2の身長及び体重等の個人情報を基に、制御部12が体厚を見積ってもよい。

例えば、体格の統計データを予め本体部10の図示しない記憶装置に記憶しておき、制御部12が、体格の統計データ、被検体2の身長、体重、及び撮影条件として設定された部位情報を基に、被検体2の撮影部位に限定した体厚を見積ってもよい。このように、算出値の求め方には、被検体厚を考慮するモード及び被検体厚を考慮しないモードがありうるので、予め操作パネル11に、各モードを選択するための選択部を備えておいてもよい。そして、操作者が選択部を介して選択したモードを用いて、制御部12が算出値を求めるように構成してもよい。

被検体厚を考慮するモードと、被検体厚を考慮しないモードと、との使い分けは、ポジショニングの手順に応じて行ってもよい。例えば、ポジショニング手順として、まず、X線検出部4を寝台3上に設置し、X線源40がSID目標値を満たすように配置する。それから被検体2をX線検出器4の上に移動させる。

この手順でポジショニングを行う場合には、測定値に体厚を加算する必要はない。よって、操作パネル11において、被検体厚を考慮しないモードを選択する。また、ポジショニング手順の別例として、まず、X線検出部4を寝台3上に設置し、その上に被検体2を移動させる。それから、X線源40を、SID目標値を満たすよう位置に配置する。この手順でポジショニングを行う場合には、測定値に体厚を加算する必要があるので、被検体厚を考慮するモードを選択する。

停止条件は、算出値がSID目標値と一致するか否かを条件としてもよいし、測定値の測定誤差を考慮に入れて、SID目標値に対し測定誤差を加減算した許容範囲を設定し、算出値が許容範囲内に入るか否かを条件としてもよい。

本ステップの条件判定において、「肯定」であればステップS4へ進む。「否定」であればステップS2へ戻り、アーム60の昇降動作を継続する。

(ステップS4)
制御部12が制動指示信号をブレーキ制御回路84に対して出力し、ブレーキ駆動装置83がパッド連結部82を伸張させる。そして各ブレーキパッド81が支柱30の溝部31内の内壁面31aに接触し、摩擦により制動をかける(S4)。これにより、アーム支持部70、アーム60、X線源40及びX線可動絞り50の昇降動作が停止する。このとき、図示しない通知部を備え、ビープ音などの発生によりブレーキがかかったことを操作者に通知するように構成してもよい。

(ステップS5)
操作者は、アーム60を伸縮して水平方向のポジショニングを行い、X線源40が、被検体2を挟んでX線検出器4と対向するように配置する(S5)。

上記では、X線源40の高さを決めてからX線源40を被検体2と対向配置したが、ポジショニングの順序はこの逆でもよい。従って、ステップS5を行った後、ステップS2乃至ステップS4を行ってもよい。

本実施形態によれば、ポジショニング中にリアルタイムでX線源40の高さを計測し、停止条件を満たした場合にX線源40の昇降動を停止することで、容易なポジショニングを実現できる。特に、不慣れな操作者でも、短時間で正確なポジショニングができる。

なお、本実施形態では、支柱30に歯切りしたレール32を配置し、アーム支持部70に歯車部71を配置し、レール32と歯車部71とを噛み合わせ、アーム支持部70がレール32に沿って上下動するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。本発明では、図3(a)，(b)に示したように、支柱30にアーム支持部70を上向き不勢する機構を備え、ワイヤ205，212でアーム支持部70の重量を支えているため、レール32を単純な溝とし、この溝に係合する形状の凸部をアーム支持部70に備える構成にすることも可能である。また、ブレーキ部80としては、電磁ブレーキを用い、電磁力により金属製の支柱30に吸着し、制動をかける構造のものを用いることができる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態は、SID目標値に近づけるための移動方向を操作者に通知する実施形態である。以下、図7乃至図10を基に、第二実施形態について説明する。図7は、第二実施形態に係る移動型X線装置1aの全体構成を示す説明図である。図8は、第二実施形態に係る移動型X線装置1aの位置決め処理に関する内部構成を示す説明図である。図9は、第二実施形態に係る移動型X線装置1aの処理の流れの一態様を示すフローチャートである。図10は、第二実施形態に係る移動型X線装置1aの処理の流れの別態様を示すフローチャートである。

第二実施形態に係る移動型X線装置1aは、第一実施形態に係る移動型X線装置1(図1参照)に加え、測定値(X線源の位置)をSID目標値に近づけるための移動方向を操作者に通知する通知部を備える。図7に示す移動型X線装置1aは、通知部としてX線源をSID目標値に近づけるための移動方向を矢印で表示する表示器100をX線可動絞り50に備える。そして、図8に示すように制御部12と表示器100とを電気的に接続する。

次に、図9の各ステップ順に沿って、第二実施形態に係る移動型X線装置1aの処理の流れを説明する。なお、図5で既に説明したステップについては重複説明を省略する。

(ステップS11)
ステップS3において停止条件を満たしていないと判断されると、制御部12は、ステップS3における算出値及びSID目標値の大小関係を比較する。算出値がSID目標値よりも小さければ(肯定に相当する)、ステップS12へ進み、算出値がSID目標値よりも大きければ(否定に相当する)、ステップS13へ進む。

(ステップS12)
制御部12は、表示器100に対して上向き(アーム60を上昇させる方向)の矢印を表示する制御信号を出力し、表示器100は上向きの矢印を表示する(S12)。操作者はそれを視認して、アーム60を上昇させる。その後ステップS2へ戻る。

(ステップS13)
制御部12は、表示器100に対して下向き(アーム60を下降させる方向)の矢印を表示する制御信号を出力し、表示器100は下向きの矢印を表示する(S13)。操作者はそれを視認して、アーム60を下降させる。その後ステップS2へ戻る。

また、移動方向の通知の別態様として、表示器100に代えて音声発生部を備え、SID目標値から離れる方向に移動した場合に、音で知らせるように構成してもよい。前述したように、超音波距離計測部90は、X線源40と距離計測対象体との間の距離をリアルタイムで計測することができるので、制御部12が、現在の移動方向を判断し、その移動方向が正しいか否かを操作者に知らせてもよい。具体的な処理について、図10の各ステップ順に沿って説明する。なお、ステップS11は図9を用いた説明と同じなので、重複説明を省略する。

(ステップS21)
ステップS11の大小関係の判定において、算出値よりもSID目標値が小さいと判断されると、算出値の変化傾向の判定を行う。具体的には、前回算出された算出値(t−1)と、今回算出された算出値(t)との大小関係を比較する。今回算出された算出値(t)が、前回算出された算出値(t−1)よりも大きい場合、SID目標値に近づく方向に移動していることを意味する。よって、ステップS2へ戻り、アーム60の移動を継続する。今回算出された算出値(t)が、前回算出された算出値(t−1)よりも小さい場合、SID目標値から遠ざかる方向に移動していることを意味するので、ステップS23へ進む。

(ステップS22)
ステップS11の大小関係の判定において、算出値よりもSID目標値が大きいと判断されると、算出値の変化傾向の判定を行う。具体的には、前回算出された算出値(t−1)と、今回算出された算出値(t)との大小関係を比較する。今回算出された算出値(t)が、前回算出された算出値(t−1)よりも小さい場合、SID目標値に近づく方向に移動していることを意味する。よって、ステップS2へ戻り、アーム60の移動を継続する。今回算出された算出値(t)が、前回算出された算出値(t−1)よりも大きい場合、SID目標値から遠ざかる方向に移動していることを意味するので、ステップS23へ進む。

(ステップS23)
制御部12は、音声発生部に対し、警告音の発生を指示する制御信号を出力し、音声発生部から警告音を発生させる(S23)。その後、ステップS2へ戻る。

本実施形態によれば、SID目標値から遠ざかる方向にアーム60を昇降動させると、警告音を発することにより、操作者に操作の誤りを伝えることができる。その結果、ポジショニングがより容易になる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態は、算出値がSID目標値に近づくと、相対的に制動力が弱いブレーキを作動させ、昇降速度を減速させる実施形態である。以下、図11及び図12に基づいて、第三実施形態について説明する。

第三実施形態では、ブレーキ部80が、相対的に弱い制動力を作用させ、アーム60を停止させることなく、昇降速度を減速する第一ブレーキ部と、相対的に強い制動力を作用させ、アーム60を停止させる第一ブレーキ部と、を備える。本明細書では、第一ブレーキ部及び第二ブレーキ部は、制動力が異なればよく、第一ブレーキ部及び第二ブレーキ部を異なる複数のブレーキ装置を用いて構成する場合と、同一のブレーキ装置の制動力を変える場合と、の双方を含む。

前者の例として、例えば、第一ブレーキ部及び第二ブレーキ部を制動力が異なる電磁ブレーキにより構成してもよい。また、後者の例として、停止用の電磁ブレーキを一つ備え、制動力の強弱を制御してもよい。例えば、PMW(Pulse Width Modulation)制御により、ONとOFFとを交互に繰り返す。このとき、SID目標値に近づくにつれてONのタイミングをより長くするように制御してもよい。また、第一実施形態で用いたブレーキパッド及びパッド連結部を含むブレーキ部においては、SID目標値に近づくにつれてパッド連結部を伸張させ、パッドと溝部31の内壁面との摩擦力を徐々に大きくすることでも実現できる。

本実施形態では、図11に示すように、ブレーキ部80に、ブレーキ制御回路84と、相対的に弱い制動力を与えるためのブレーキ機構を駆動する第一ブレーキ駆動装置86と、相対的に強い制動力を与えるためのブレーキ機構を駆動する第二ブレーキ駆動装置87と、を備えた移動型X線装置を例に挙げて、その動作を説明する。次に、図12の各ステップ順に沿って、第三実施形態に係る移動型X線装置の処理の流れを説明する。

(ステップS41)
制御部12は、ブレーキ制御回路84に対し制動指示信号を出力する、そして、第二ブレーキ駆動装置87が作動してアーム60の昇降動作に対し、相対的に強い制動をかけ、昇降動作が停止する(S41)。

(ステップS42)
制御部は、算出値が減速条件を満たしたか否かを判断する(S42)。本実施形態では、減速条件を下記の通り定めるが、これは一例に過ぎず、減速条件の決定方法は下記に限定しない。減速条件を決定するために、予めSID目標値からアーム60の減速を開始する位置までの距離(以下「減速開始距離」という)を定めておく。そして、SID目標値を中心とし、その上下方向に減速開始距離の位置に含まれる範囲を減速範囲とする。より詳しくは、減速開始距離をαで表すとすると、制御部12は、SID目標値と算出値との差分の絶対値が下式(1)を満たすか否かを判断する(S42)。

｜SID目標値-算出値｜≦α・・・(1)
式(1)を満たす場合にはステップS43へ進み、満たさない場合は、ステップS2へ戻る。

(ステップS43)
制御部12は、ブレーキ制御回路84に対し、制動指示信号を出力する。そして、第一ブレーキ駆動装置86が作動し、アーム60の昇降動作に対し、相対的に弱い制動をかけ、昇降速度が減速する(S43)。その後、ステップS2へ戻る。

本実施形態では、SID目標値に近づくと弱いブレーキをかけることにより、操作者はSID目標値に近づいたことが分かる。その結果、操作者に対し、ゆっくり操作することを促すことができる。そうすることで超音波距離計測部90の時間分解能が悪い時にも正確にブレーキをかけ、ポジショニングの精度が増すという効果が期待できる。

＜第四実施形態＞
第四実施形態は、超音波距離計測部90の測定値を用いて、水平方向のポジショニングを行う実施形態である。ここでいう「水平方向のポジショニング」とは、図4において既述したステップS5の処理に相当する。なお、ここでいう水平方向とは、支柱30の軸方向に直交する面内で定義される方向を意味するものである。以下、図13乃至図15に基づいて、第四実施形態について説明する。図13は、第四実施形態に係る移動型X線装置の内部構成を示す説明図である。図14は、第四実施形態に係る移動型X線装置の処理の流れを示すフローチャートである。図15は、水平方向のポジショニング位置を探す処理を示す説明図である。

まず、図13に基づいて第四実施形態に係る移動型X線装置の構成を示す。図13に示すように、第四実施形態に係る移動型X線装置は、アーム60の水平移動(アーム60の伸縮動作)に対して制動をかけ、水平移動を禁止する水平ブレーキ部110及び水平ブレーキ部110に対し、ブレーキ解除を指示するためのブレーキ解除ボタン120を備える。

水平ブレーキ部110は、アーム60の伸縮動作に対してロックをかけ、アーム60の水平方向の長さを、ロックをかけた位置で保持するものであればよく、水平ブレーキ部110として用いるブレーキの種類は問わない。

本実施形態では、水平ブレーキ110は、水平ブレーキ制御回路111及び水平ブレーキ駆動装置112を備える。水平ブレーキ部110に代えて、最適な位置に、X線源40が配置されたことを通知する通知部を備えてもよい。制御部12は、水平ブレーキ制御回路111に電気的に接続される、そして、制御部12は、後述する処理により、最適なポジションにX線源40が配置されたと判断すると、水平ブレーキ制御回路111に対し、ブレーキを作動させるための制動指示信号を出力する。水平ブレーキ制御回路111はその制動指示信号を受けて水平ブレーキ駆動装置112を作動させ、アーム60の水平移動に対してロックをかける。水平ブレーキ解除ボタン120も水平ブレーキ制御回路111に電気的に接続される。そして、水平ブレーキ解除ボタン120が操作されると、水平ブレーキ制御回路111に対して解除信号が出力される。水平ブレーキ制御回路111はその解除信号を受けて水平ブレーキ駆動装置112に対し、ブレーキを解除する制御を行う。上記水平ブレーキ解除ボタン120は、第一実施形態で説明したブレーキ解除ボタン85と一体に構成してもよい。

すなわち、ブレーキ解除ボタン85により、昇降動作及び水平移動の双方のブレーキが解除できるように構成してもよい。これにより、一度の操作で二つのブレーキを解除することができ、操作性の向上が期待できる。

次に図14の各ステップに沿って、本実施形態に係る移動型X線装置の処理の流れを説明する。

(ステップS51)
アーム60を伸張又は収縮させながら、水平方向にX線源40を移動させる。そして移動しながら、超音波距離計測部90により距離計測対象体との間の距離を測定する。本ステップでは、X線源40が被検体2の体幅を完全に通過するように、アーム60を水平移動させる(S51)。

(ステップS52)
制御部12は、超音波距離計測部90の最小値を検出する(S52)。最小値を示す水平方向の位置は、距離計測体と超音波距離計測部90との間の距離が最も小さくなる位置であり、被検体2の体厚が最も厚くなる水平方向位置を示す。

(ステップS53)
操作者は、X線源40が被検体2の体幅の中心位置に対向する方向に向かって移動するように、アーム60を水平移動する(S53)。これと同時に、超音波距離計測部90は、距離測定を行う。

(ステップS54)
制御部12が、超音波距離計測部90を用いた算出値、及びステップS52で検出した最小値が一致するか否かを判断する(S54)。「肯定」であれば、ステップS55へ進み、「否定」であれば、ステップS53へ戻る。

(ステップS55)
制御部12が、水平ブレーキ制御回路111に対して制動指示信号を出力し、水平ブレーキ駆動装置112が作動してアーム60の水平移動を停止する(S55)。これにより、水平方向のポジショニングを完了する。

上記の処理は、被検体2が凸の形状をしている時に有効であるが、必ずしもそうでない場合がある。そこで平坦な形状(例えば、被検体2をX線検出器4に搭載せず、X線検出器4までの距離を測定している場合が相当する)をしていた場合の処理について説明する。

まず、移動型X線装置にアーム60の水平方向に沿った伸縮量をリアルタイムに取得するアーム伸縮量検出部、例えば、ポテンショメーター等を備えておく。

そして、アーム60が最も収縮した状態を開始点とし、それからアーム60を伸張させながら(すなわち、X線源40を水平移動させながら)超音波距離計測部90を用いて距離計測をすると同時に、アーム60の伸張量を測定し、距離計測の測定値と伸張量とを関連付けて記憶しておく。そして、先ほどと同様に、X線源41を移動させながら、X線検出器4を横断するように水平移動する。

図15に示すように、測定値は、X線検出器4と超音波計測計90とが対向する位置にあるときに最小値となる。そこで、制御部12は、超音波距離計測部90による測定値が初めて最小値となった水平方向の位置(Xとする)と、測定値が最後に最小値となった水平方向の位置(X＋L、LはX線検出器4の幅を示す)と、を検索する。そして、測定値が最小値となるときの水平方向の位置(X＋L／2)を、制御部12が算出する。

その後、操作者が、アーム60を収縮させる動作を行う。このとき、制御部12は、アーム伸縮量検出部からの出力値を基に、リアルタイムでアーム60の収縮量を検出し、収縮量が(L／2)となった位置(X＋L／2)で水平方向ブレーキをかける。そうすることで水平方向のポジショニングを完了する。

本実施形態によれば、水平方向のポジショニングも容易に行うことができる。

上記各実施形態では、ポジショニングに際し、操作者がアーム60の昇降動作及び水平移動を行ったが、昇降動作及び水平移動のそれぞれを行う駆動装置、例えばモータを備えてもよい。そして、制御部12がモータの回転制御を行い、SID目標値となったときにモータの回転駆動を停止するように構成してもよい。これにより、ブレーキ部に代わり、モータの駆動制御により、本発明を実現できる。

また、上記実施形態を任意に組み合わせで、移動型X線装置を構成してもよい。

1、1a 移動型X線装置、10 本体部、20 移動部、30 支柱、40 X線源、50 X線可動絞り、60 アーム、70 アーム支持部、80 ブレーキ部、90 距離計測部(超音波距離計測部)

Claims

本体部と、
前記本体部を床面上に走行させる移動部と、
前記移動部に立設された支柱と、
X線を発生させるX線源と、
前記X線源を支持するアームと、
前記アームを前記支柱の軸方向に沿って昇降動可能に支持するアーム支持部と、
前記アーム支持部の昇降動に対し制動をかけるブレーキ部と、
前記X線源から、前記X線源の下に位置する距離計測対象体まで、の距離を測定する距離計測部と、
前記X線源から、前記X線を検出してその強度を示すX線信号を出力するX線検出器に含まれるX線受像面まで、の距離を示す焦点受像面間距離の入力を受け付ける第一入力部と、
前記測定により得られた測定値、及び、前記焦点受像面間距離を比較し、この比較結果に基づいて、前記ブレーキ部に対して、前記昇降動に対して制動をかけるための制御を行う制御部と、
前記制御部による比較結果に基づいて、前記測定値を前記焦点受像面間距離に近づけるために、前記アームを前記支柱の軸方向に沿って移動させるべき方向を通知する通知部と、
を備えたことを特徴とする移動型X線装置。
本体部と、
前記本体部を床面上に走行させる移動部と、
前記移動部に立設された支柱と、
X線を発生させるX線源と、
前記X線源を支持するアームと、
前記アームを前記支柱の軸方向に沿って昇降動可能に支持するアーム支持部と、
前記アーム支持部の昇降動に対し制動をかけるブレーキ部と、
前記X線源から、前記X線源の下に位置する距離計測対象体まで、の距離を測定する距離計測部と、
前記X線源から、前記X線を検出してその強度を示すX線信号を出力するX線検出器に含まれるX線受像面まで、の距離を示す焦点受像面間距離の入力を受け付ける第一入力部と、
前記測定により得られた測定値、及び、前記焦点受像面間距離を比較し、この比較結果に基づいて、前記ブレーキ部に対して、前記昇降動に対して制動をかけるための制御を行う制御部と、を備え、
前記ブレーキ部は、相対的に制動力が弱く、前記昇降動の速度を下げるための第一ブレーキ部、及び、相対的に制動力が強く、前記アーム支持部を前記支柱の軸方向に沿った所定の位置に停止させるための第二ブレーキ部を含み、
前記制御部は、前記焦点受像面間距離及び前記測定値の差分が、予め定められた減速範
囲以内に相当すると、前記第一ブレーキ部を作動させ、前記測定値が前記焦点受像面間距
離差分と一致すると、前記第二ブレーキ部を作動させる、
ことを特徴とする移動型X線装置。
本体部と、
前記本体部を床面上に走行させる移動部と、
前記移動部に立設された支柱と、
X線を発生させるX線源と、
前記X線源を支持するアームと、
前記アームを前記支柱の軸方向に沿って昇降動可能に支持するアーム支持部と、
前記アーム支持部の昇降動に対し制動をかけるブレーキ部と、
前記X線源から、前記X線源の下に位置する距離計測対象体まで、の距離を測定する距離計測部と、
前記X線源から、前記X線を検出してその強度を示すX線信号を出力するX線検出器に含まれるX線受像面まで、の距離を示す焦点受像面間距離の入力を受け付ける第一入力部と、
前記測定により得られた測定値、及び、前記焦点受像面間距離を比較し、この比較結果に基づいて、前記ブレーキ部に対して、前記昇降動に対して制動をかけるための制御を行う制御部と、
前記支柱の軸方向に直交する面内において水平移動するように構成された前記アームの水平移動に対して制動をかける水平ブレーキ部と、を備え、
前記距離計測部は、前記水平移動により変化する前記面内の各位置において、前記測定
を行い、
前記制御部は、前記各位置において得られた測定値のうちの最小値を検出し、その最小
値に対応する前記面内の位置において、前記水平ブレーキ部を作動させる、
ことを特徴とする移動型X線装置。