JPH09238931A

JPH09238931A - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JPH09238931A
Application number: JP8056279A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Umeda; 田利也梅; Masao Kohama; 浜政夫小
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】安全性を確保するために配設する必要のあっ
た多数のタッチセンサを省略するとともに、Ｃアーム等
の位置調整を容易に円滑にできるＸ線診断装置を提供す
る。【解決手段】Ｘ線診断装置は、被検体にＸ線を照射す
るＸ線照射手段（２）と、被検体を経たＸ線を検出する
Ｘ線検出手段（３）と、前記Ｘ線照射手段を保持すると
ともに前記Ｘ線照射手段に対し前記Ｘ線検出手段を移動
可能に保持する保持手段（１）と、この保持手段を軸支
する回転軸（９）と、Ｘ線照射手段に対しＸ線検出手段
を駆動する第１駆動手段（６）と、回転軸を回転駆動す
る第２駆動手段（１０）と、Ｘ線検出手段あるいは保持
手段の移動に伴い回転軸に作用する力を検出する力検出
手段（２０）と、この力検出手段による検出結果に基づ
きＸ線検出手段あるいは保持手段を駆動制御する駆動制
御手段（３０）と、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線診断装置に係
り、特に、Ｘ線を照射して病変部の血管造影検査等の診
断を行うＸ線診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】循環器疾患の診断方法の一つとして血管
造影法がある。この方法は、カテーテルと呼ばれる細い
チューブを病変部の観察したい部位に到達させ、造影剤
を注入してＸ線撮影を行う手法である。

【０００３】Ｘ線診断装置は、図５に示すようにＸ線照
射装置１７、イメージインテンシファイア管１８、Ｃア
ーム１９、寝台２１、および図示しない信号処理装置な
ど多数の機器から構成されている。寝台２１に横たわっ
ている患者（被検体）の病変部等にＣアーム１９を移動
し位置調整して、Ｘ線照射装置１７によりＸ線を照射
し、病変部を透過したＸ線をイメージインテンシファイ
ア管１８で検出して診断が行われる。

【０００４】これまでにＸ線診断装置に関しては、特開
昭５４−１０２８８７号、特開昭５３−１３５５９１
号、特開昭６１−６２８４８号、特開昭６３−２２９０
３１号等の公報において多くの発明が開示されている。
これらの中でも操作性改良に関する代表的な発明として
は、図６に示す特開平２−８４６３６号公報に記載され
た装置が知られている。

【０００５】図６に示す装置においては、イメージイン
テンシファイア管２６と同じ重量をもつ重りをカウンタ
ウエイト２７として用いることにより、イメージインテ
ンシファイア管２６を上下方向にスライドさせた際に生
じるＣアーム２４全体の重量バランスのズレを完全に補
償するように設計されている。このような構成を採用す
ることにより、Ｃアーム全体の重量バランスが補償され
ているので、構造的にもメカニカルストッパー等を設け
る必要がない。この結果、操作者は手動でＣアーム２４
の位置を移動・調整することができるので、従来より行
われていたジョイスティックを用いた遠隔操作と比べて
も操作性が向上している。

【０００６】図６に示す装置と同じ目的で開発されたＸ
線診断装置として、Ｃアームの重量バランスをとるため
の機構設計を採用しないかわりに、操作するイメージイ
ンテンシファイア管の外側部分に片手で操作可能なハン
ドルを取り付けた装置が知られている。この操作用ハン
ドルはパワーハンドルと呼ばれており、操作用ハンドル
の内部にはｏｎ／ｏｆｆスイッチが組み込まれている。
イメージインテンシファイア管を上下動方向に駆動する
ためのアクチュエータに対して駆動信号が送られるパワ
ーアシスト方式を用いているので、操作者はこのパワー
ハンドルを上下方向に移動することにより小さな力でイ
メージインテンシファイア管の位置を調整することがで
きる。

【０００７】また、従来のＸ線診断装置においては、Ｃ
アームが患者に接触した際にＣアームを停止させるため
に、Ｃアームが患者に接触することが予測されるすべて
の箇所に多数のタッチセンサが配置されており、タッチ
センサからの信号に基づいてＣアームを停止させるよう
にしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−８４６３６号公報に記載されている装置ではＣアー
ムに取り付けてあるイメージインテンシファイア管の重
量が例えば約６７ｋｇもあるため、カウンタウエイトも
同じだけの重量を持つものが必要となり、装置全体の重
量が増大する。またこのような重量の大きいものを手動
で動かすには大きな操作力が必要であり、現実的には微
妙な位置調整を行うことが難しいという問題があった。

【０００９】また、パワーハンドルを取り付けた装置で
は、パワーアシストすることができるのはイメージイン
テンシファイア管の上下動方向の移動のみであり、他方
向の移動についてはパワーアシストすることができなか
った。このため、細かい位置調整を行なえないという問
題があった。

【００１０】また、従来のＸ線診断装置には安全性を確
保するために、Ｃアームが患者に接触した際にＣアーム
を停止させるために、Ｃアームが患者に接触することが
予測されるすべての箇所に多数のタッチセンサを配置し
なければならないという問題があった。

【００１１】そこで本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題を解消し、安全性を確保するために配設する必
要のあった多数のタッチセンサを省略可能にするととも
に、Ｃアーム等の位置調整を容易かつ円滑に行うことの
できるＸ線診断装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるＸ線診断装置は、被検体にＸ線を照射
するＸ線照射手段と、被検体を経たＸ線を検出するＸ線
検出手段と、前記Ｘ線照射手段を保持するとともに前記
Ｘ線照射手段に対し前記Ｘ線検出手段を移動可能に保持
する保持手段と、この保持手段を軸支する回転軸と、前
記Ｘ線照射手段に対し前記Ｘ線検出手段を駆動する第１
駆動手段と、前記回転軸を回転駆動する第２駆動手段
と、前記Ｘ線検出手段あるいは前記保持手段の移動に伴
い前記回転軸に作用する力を検出する力検出手段と、こ
の力検出手段による検出結果に基づき前記Ｘ線検出手段
あるいは前記保持手段を駆動制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする。

【００１３】また、前記駆動制御手段は、前記第１駆動
手段または前記第２駆動手段を制御することを特徴とす
る。

【００１４】また、前記駆動制御手段は、前記力検出手
段による検出結果に基づき、前記Ｘ線検出手段あるいは
前記保持手段に外力が作用したことを判断した場合に、
前記Ｘ線検出手段あるいは前記保持手段の移動を停止す
る停止信号を発生することを特徴とする。

【００１５】また、前記回転軸は、前記回転軸を支持す
る主軸受と、前記回転軸をこの軸心方向と直交する方向
への変位を許容する可動軸受とによって支持されている
ことを特徴とする。

【００１６】また、前記可動軸受は、前記主軸受に対し
て弾性支持されていることを特徴とする。

【００１７】本発明において、Ｘ線検出手段あるいは保
持手段を移動させるために操作力を加えると、この操作
力により回転軸にある回転中心点の回りに回転モーメン
トが生じ、回転軸に力が作用する。この力の大きさや方
向を力検出手段により検出し、この検出結果に基づき、
駆動制御手段により前記Ｘ線検出手段あるいは前記保持
手段の移動を制御する。

【００１８】駆動制御手段は、例えば、Ｘ線検出手段あ
るいは保持手段の移動を補助するように第１駆動手段ま
たは第２駆動手段を制御し、小さな操作力でＸ線検出手
段あるいは保持手段を円滑に移動できるようにする。

【００１９】また、駆動制御手段は、Ｘ線検出手段ある
いは保持手段が診断体等の異物に接触したと力検出手段
による検出結果に基づき判断された場合に、Ｘ線検出手
段あるいは保持手段の移動を停止するように第１駆動手
段または第２駆動手段を制御し、保持手段等に多数のタ
ッチセンサ等を配設しなくとも、Ｘ線検出手段あるいは
保持手段が診断体に衝突して安全性を損ねることを回避
する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。

【００２１】図１に、本発明の第１実施例に係るＸ線診
断装置の概略構成を示す。

【００２２】図１において、保持手段としてのＣ字状の
Ｃアーム１の一方の先端部にはＸ線源（Ｘ線照射手段）
２が固着されており、Ｃアーム１の他方の先端部にはＸ
線源２に対向して直線移動可能にＸ線検出手段としての
イメージインテンシファイア管（Ｘ線検出手段）３が取
り付けられている。

【００２３】イメージインテンシファイア管３は、Ｃア
ーム１の先端部に固着されたスライド支持部材５内に配
設された並進駆動手段（第１駆動手段）６によってスラ
イド支持部材５に沿って上下に並進駆動される。イメー
ジインテンシファイア管３には操作用ハンドル４が設け
られている。

【００２４】Ｃアーム１はＣアーム支持部材７にスライ
ド可能に支持されて、矢印Ｃ回りに回転可能となってい
る。Ｃアーム１はＣアーム支持部材７内に配設されたス
ライド駆動手段８によって駆動される。

【００２５】Ｃアーム支持部材７の側部はＣアーム１の
Ｃアーム回転軸９の端部に固着されている。Ｃアーム回
転軸９はベルトによって回転駆動手段（第２駆動手段）
１０と連結され回転駆動される。回転駆動手段１０は支
持フレーム１３内に配設されている。Ｃアーム回転軸９
が回転駆動されると、Ｘ線源２とイメージインテンシフ
ァイア管３はＣアーム１とともにＣアーム回転軸９の軸
回りに回転する。

【００２６】Ｃアーム回転軸９は自動調心軸受からなる
主軸受１１により軸心回りの回転のみが許容されるよう
に固定的に支持されている。また、Ｃアーム回転軸９
は、例えばクロスローラ軸受からなり主軸受１１の近傍
に設置された可動軸受１２によって支持されている。主
軸受１１と可動軸受１２は支持フレーム１３に取り付け
られている。可動軸受１２は支持フレーム１３との間に
設けた支持バネ１４により弾性支持されている。Ｃアー
ム回転軸９は可動軸受１２により弾性支持されているた
め、主軸受１１の近傍に設定された回転中心点１５を中
心としてわずかに回転可能である。なお、回転中心点１
５はＣアーム回転軸９の軸線に対し垂直な方向の軸線上
にある。

【００２７】Ｃアーム回転軸９の回転中心点１５を中心
とする回転モーメントと釣り合うように支持バネ１４に
は適切なバネ定数が与えられている。

【００２８】支持バネ１４はＣアーム回転軸９が水平あ
るいは所定の設定角度でバランス状態を保つように作用
する。そして、Ｃアーム回転軸９は、Ｃアーム回転軸９
の先端側に位置するＣアーム１、イメージインテンシフ
ァイア管３およびＸ線源２に外力が加えられた場合に、
回転中心点１５の回りに旋回しようとし、支持バネ１４
はこの外力に比例して変位する。このような外力は、例
えば操作用ハンドル４を把持し所望位置へイメージイン
テンシファイア管３を移動させようとするときの操作力
に等しい。

【００２９】この変位あるいは操作力を検出するため
に、可動軸受１２と支持フレーム１３の間に力検出手段
２０が配設されている。

【００３０】可動軸受１２と支持フレーム１３の間には
力検出手段２０に並列してダンパ２１とバネ２２が設け
られている。ダンパ２１はＣアーム回転軸９の振動を吸
収するためのものである。バネ２２はＣアーム回転軸９
が変位した後にＣアーム回転軸９を所定の位置に復元さ
せるためのものである。なお、同様の目的で可動軸受１
２の左右にも図示しないバネ及びダンパが設置されてい
る。

【００３１】操作力を検知するための力検出手段２０
は、支持バネ１４と同様に上下左右の４箇所にクロスロ
ーラ軸受を介して配置されている。力検出手段２０の構
成はいろいろなものが考えられるが、例えば図２に示す
ように構成することができる。

【００３２】図２は力検出手段２０の一構成例を表す図
である。図２に示すようにＬ字型のバー２４に歪みゲー
ジ２５，２６を貼設する。歪みゲージ２５は矢印Ａで示
す上下方向の歪みを検出するものであり、歪みゲージ２
６は矢印Ｂで示す左右方向の歪みを検知するものであ
る。

【００３３】力検出手段２０として、図３（ａ）に示す
ようにＣアーム回転軸９の周りに９０度の間隔をおいて
上下左右に４個の力検出手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，
２０ｄが配設されている。これらの力検出手段２０ａ，
２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは駆動制御手段３０（図１）に
接続されている。駆動制御手段３０において、各々の力
検出手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄで検出した信
号を組み合わせることにより、操作力がいずれの方向か
らいずれの強さで作用しているのかが演算される。駆動
制御手段３０は、この演算結果に基づき、並進駆動手段
６、スライド回転駆動手段８あるいは回転駆動手段１０
を制御する。

【００３４】次に、力検出手段２０ａ，２０ｂ，２０
ｃ，２０ｄによってこの操作力を検出する方法を以下に
説明する。

【００３５】例えば、図１に矢印Ｃに示すように、操作
者が操作用ハンドル４を操作してＣアーム回転軸９を時
計回りに動かすように操作力を加える場合を考える。

【００３６】操作用ハンドル４を時計回りに動かそうと
すると、Ｃアーム回転軸９に時計回りにねじれるような
操作力を与えることになるが、Ｃアーム回転軸９は回転
駆動手段１０の図示しない減速器によって固定されてい
るためにねじれることができない。このため、図３
（ａ）に示すようにＣアーム回転軸９には力検出手段２
０ｄから力検出手段２０ｂの方向に動くようなベクトル
成分が発生し、これがＣアーム回転軸９に加えられる操
作力として検出される。

【００３７】力検出手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０
ｄに作用する力を、実際にシミュレーションによって調
べた結果を以下に説明する。操作力として図３（ｂ）に
示すようなインパルス状操作力を図１に矢印Ｃの方向に
与えた場合を考える。図３（ｂ）において操作力は時刻
４秒に印加される。このインパルス状操作力に応答し
て、力検出手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから出
力される信号波形を図４（ａ）〜（ｄ）に示す。

【００３８】図４に示されるように、時刻４秒において
は、力検出手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのう
ち、力検出手段２０ｄと力検出手段２０ｂのみがインパ
ルス状操作力に応答し力検知信号を出力していることが
認められる。力検出手段２０ａと力検出手段２０ｃに
は、シミュレーションにおけるバックグラウンドの力
（定常値）しか検出されない。

【００３９】従って、図４に示すような力検出手段２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄで得られる検知信号情報に
より、Ｃアーム回転軸９を時計回りに回転させようとし
ていることを検出できることがわかる。

【００４０】上述の説明では、操作者が操作用ハンドル
４を操作してＣアーム回転軸９を時計回りに動かすよう
に操作力を加える場合を例にとり説明したが、操作者が
操作用ハンドル４を操作して図１に示すように矢印Ｄの
方向にイメージインテンシファイア管３を上下動させた
場合や、矢印Ｅの方向にＣアーム１をスライドさせ回転
させた場合においても、力検出手段２０ａ，２０ｂ，２
０ｃ，２０ｄによってＣアーム回転軸９に作用する力を
検出することができる。

【００４１】前述したように、力検出手段２０ａ，２０
ｂ，２０ｃ，２０ｄの検出結果は、駆動制御手段３０へ
送られ、操作力がいずれの方向からいずれの強さで作用
しているのかが演算される。駆動制御手段３０は、この
演算結果に基づき並進駆動手段６、スライド回転駆動手
段８あるいは回転駆動手段１０を制御する。

【００４２】以下に、駆動制御手段３０の制御態様の実
施例について説明する。

【００４３】まず、第１の実施例について説明する。

【００４４】本実施例では、駆動制御手段３０は、操作
力がいずれの方向からどの程度の強さで作用しているか
を演算し、この演算結果に基づき、Ｃアームが患者等
（被検体）に接触したか否か（外力が作用したか否か）
を判断し、接触したと判断した場合には、Ｃアーム１等
の移動を停止するように並進駆動手段６、スライド回転
駆動手段８あるいは回転駆動手段１０に制御信号を発生
する。

【００４５】すなわち、Ｃアーム１のどの部分に力が作
用しても力を検知することができるので、誤操作によっ
てＣアーム１が患者に衝突するような場合にも力検知信
号を使って緊急停止措置を講ずることが可能になる。

【００４６】本実施例によれば、Ｃアーム回転軸９に作
用する力を検出することにより、Ｃアーム１に作用する
力自身を直接検出する必要がなくなる。したがって、従
来のＸ線診断装置に必要であった多数のタッチセンサを
省略することができる。

【００４７】次に、第２の実施例について説明する。

【００４８】本実施例では、駆動制御手段３０は、操作
力がいずれの方向からどの程度の強さで作用しているか
を演算し、この演算結果に基づき、イメージインテンシ
ファイア管３あるいはＣアーム１の移動を補助するよう
に、並進駆動手段６、スライド回転駆動手段８あるいは
回転駆動手段１０をフィードバック制御する。

【００４９】本実施例によれば、操作者が行おうとする
作業初期の段階で察知し、操作者の作業を補助できるの
で、わずかな操作力でイメージインテンシファイア管３
やＣアーム１の位置調整を容易に円滑に行うことがで
き、操作者の負担を軽減することができる。また、移動
させたい方向だけでなく移動させたい速度もフィードバ
ック制御することが可能であるので、よりきめ細かい位
置調整が可能となる。

【００５０】以上、説明したように、本発明の実施形態
によれば、Ｃアーム回転軸９に作用する力を検出するよ
うにし、検出結果に基づき駆動制御手段３０によって並
進駆動手段６、スライド回転駆動手段８あるいは回転駆
動手段１０を制御するようにしたので、Ｃアーム１に多
数のタッチセンサを配設する必要がなくなる。

【００５１】また、複数の力検出手段２０ａ，２０ｂ，
２０ｃ，２０ｄでＣアーム回転軸９に作用する力を検出
するようにしたので、Ｃアーム回転軸９に作用する力を
３次元的に検出することができ、従来のＸ線診断装置と
異なり、イメージインテンシファイア管３を矢印Ｄ方向
に上下動する移動操作の場合にのみならず矢印Ｃの方向
にＣアーム１をスライド回転したり、または矢印Ｅの方
向にＣアーム１を回転させる移動操作に対しても、わず
かな操作力で３次元的にイメージインテンシファイア管
３やＣアーム１を円滑に移動操作することができる。

【００５２】また、力検出手段２０ａ，２０ｂ，２０
ｃ，２０ｄをＣアーム回転軸９の根元部分に集中して配
設し、Ｃアーム回転軸９の近傍にある設計自由度の高い
空間に配設したので、並進駆動手段６の近傍やスライド
駆動手段８の近傍等の設計自由度の少ない空間に配設し
ようとする場合に比べ、Ｘ線診断装置をコンパクトに構
成することができる。

【００５３】なお、以上の説明において、力検出手段２
０としてＬ字型のバー２４に貼設した歪みゲージ２５，
２６によって構成した例を説明したが、力検出手段２０
は種々の構成が可能であり、操作者がＣアーム１等に作
用する操作力を検知できるものであれば何でもよい。例
えば、歪みゲージ２５，２６に代わる方法としてレーザ
変位計がある。レーザ変位計は微小変位を測定するもの
であるが、操作用ハンドル４を介してＣアーム１を移動
操作したときに発生する微小な変位量から操作方向を判
別するように構成すればよい。

【００５４】また、Ｃアーム１はＣアーム支持部材７に
スライド自在に支持されている必要はなくＣアーム１が
直接Ｃアーム回転軸９に固着されていてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、安全性を確保するために配設する必要のあった多
数のタッチセンサを省略することができるとともに、Ｘ
線検出手段あるいは保持手段の位置調整を容易かつ円滑
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＸ線診断装置の一実施例を示す概
略構成図。

【図２】力検出手段の構成の一例を示す図。

【図３】Ｃアーム回転軸の近傍に配設された力検出手段
の配置位置を示す図と、図１中矢印Ｃの方向にインパル
ス状操作力を与えた際のシミュレーション結果を示す
図。

【図４】インパルス状操作力を場合の力検出手段からの
出力される信号波形を示す図。

【図５】Ｘ線診断装置の構成を説明する斜視図。

【図６】従来のＸ線診断装置を示す断面図。

【符号の説明】

１Ｃアーム２Ｘ線源（Ｘ線照射手段）３イメージインテンシファイア管（Ｘ線照射手段）４操作用ハンドル６並進駆動手段（第１駆動手段）８スライド駆動手段９Ｃアーム回転軸１０回転駆動手段（第２駆動手段）１１自動調心軸受１２可動軸受１３支持フレーム２０力検出手段２５、２６歪みゲージ３０駆動制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
被検体を経たＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線
照射手段を保持するとともに前記Ｘ線照射手段に対し前
記Ｘ線検出手段を移動可能に保持する保持手段と、この
保持手段を軸支する回転軸と、前記Ｘ線照射手段に対し
前記Ｘ線検出手段を駆動する第１駆動手段と、前記回転
軸を回転駆動する第２駆動手段と、前記Ｘ線検出手段あ
るいは前記保持手段の移動に伴い前記回転軸に作用する
力を検出する力検出手段と、この力検出手段による検出
結果に基づき前記Ｘ線検出手段あるいは前記保持手段を
駆動制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とす
るＸ線診断装置。
【請求項２】前記駆動制御手段は、前記第１駆動手段ま
たは前記第２駆動手段を制御することを特徴とする請求
項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】前記駆動制御手段は、前記力検出手段によ
る検出結果に基づき前記Ｘ線検出手段あるいは前記保持
手段に外力が作用したことを判断した場合に、前記Ｘ線
検出手段あるいは前記保持手段の移動を停止する停止信
号を発生することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診
断装置。
【請求項４】前記回転軸は、前記回転軸を支持する主軸
受と、前記回転軸をこの軸心方向と直交する方向への変
位を許容する可動軸受とによって支持されていることを
特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】前記可動軸受は、前記主軸受に対して弾性
支持されていることを特徴とする請求項４に記載のＸ線
診断装置。