JP2002357567A - コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

コンピュータ断層撮影装置

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JP2002357567A JP2001166463A JP2001166463A JP2002357567A JP 2002357567 A JP2002357567 A JP 2002357567A JP 2001166463 A JP2001166463 A JP 2001166463A JP 2001166463 A JP2001166463 A JP 2001166463A JP 2002357567 A JP2002357567 A JP 2002357567A
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忠弘 塩田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い領域にわたって高い解像度の３次元デー
タを容易に採取することのできるコンピュータ断層撮影
装置を提供する。 【解決手段】 ターンテーブル３を移動させる向きと、
ターンテーブル３の回転軸方向へのＸ線検出器２の視野
幅ＦＯＶ（ｚ）、および撮像回数ｎを設定して連続撮像
の指令を与えることにより、ターンテーブル３を回転さ
せてＸ線透過データを収集する撮像動作と、設定された
向きにターンテーブル３をＦＯＶ（ｚ）だけ移動させる
動作を繰り返し、ｎ回の撮像によって得られたデータを
再構成した断層像を得ることで、高い解像度の３次元デ
ータを得るべく撮像倍率を高く設定することによって視
野内に必要領域をカバーできなくても、連続した断層像
を得ることを可能とする。

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線を用いたコンピ
ュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）に関し、更に詳し
くは、Ｘ線コーンビームＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置においては、一般に、Ｘ線
源とＸ線検出器の間で被撮像物をＸ線光軸に直交する軸
の回りに回転させつつＸ線を照射し、３６０°全ての方
向からの透視像を収集する。そして、この収集したデー
タを再構成処理を施すことにより、Ｘ線断層像を得る。
【０００３】通常のＸ線ＣＴ装置においては、収集する
データはＸ線源から１次元的に広がるライン分（以下、
スライス分と称する）の透視像データを記憶し、このデ
ータからスライス分のＸ線断層像を計算する。
【０００４】これに対し、コーンビームＣＴ（以下、コ
ーンＣＴと称する）と呼ばれる手法は、２次元的に有効
視野を持つＸ線検出器を用いるとともに、被検査物を回
転させつつ、コーン状のＸ線ビームを照射して得られる
２次元の透視像を一度に収集することによって、多スラ
イスの断層像を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コーンＣＴ
は一度の撮影により得られるデータが従来の通常のＣＴ
に比して大幅に多くなるため、被検査物の３次元データ
を収集するために要する時間が従来の通常のＣＴに比し
て大幅に短縮化することができるものの、通常ＣＴでも
コーンＣＴでも、小さい領域で高い解像度のＸ線断層像
を得るためには、Ｘ線源から被検査物の回転軸心までの
距離であるＳＯＤ（Source to Object Distance)および
Ｘ線源からＸ線検出器までの距離であるＳＩＤ（Source
to ImageDistance) を調整することにより、透視像の
撮像倍率を高くする必要がある。しかし、このように撮
像倍率を高くすると、コーンビームの視野が小さくなっ
て少ない断層像しかとれなくなり、比較的大きな被検査
物の３次元データを高い解像度のもとに得ることができ
ないという問題があった。
【０００６】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、広い領域にわたって高い解像度の３次元データ
を容易に採取することのできるコンピュータ断層撮影装
置の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のコンピュータ断層撮影装置は、コーン状の
Ｘ線ビームを出力するＸ線源と、そのＸ線源に対向配置
された２次元Ｘ線検出器と、これらＸ線源および２次元
Ｘ線検出器の間に配置され、被検査物を搭載してＸ線光
軸に直交する軸の回りに回転させるターンテーブルと、
そのターンテーブルを３次元方向に移動させる移動機構
を備えるとともに、上記ターンテーブルを回転させつつ
撮像して得た２次元Ｘ線検出器からの画素データを用い
て、上記ターンテーブルの回転軸に直交する面で切断し
た被検査物の複数のＸ線断層像を再構成するデータ処理
手段を備えたコンピュータ断層撮影装置において、上記
ターンテーブルをその回転軸方向に移動させる際の向き
を設定する向き設定手段と、撮像回数を設定する撮像回
数設定手段を備えるとともに、連続撮像の指令を付与す
ることにより、上記ターンテーブルの初期位置での撮像
後、撮像回数が上記設定回数となるように、撮像するご
とに上記ターンテーブルを２次元Ｘ線検出器の上記回転
軸方向への有効視野幅相当分ずつ上記設定された向きに
移動させる移動機構制御手段を備えていることによって
特徴づけられる（請求項１）。
【０００８】ここで、本発明においては、上記データ処
理手段に、上記連続撮像の指令の付与により得られた複
数の撮像データごとに再構成された複数のＸ線断層像
を、相互に結合して被検査物の３次元データとして合体
させる処理機能を併せ持たせた構成（請求項２）を好適
に採用することができる。
【０００９】本発明は、あらかじめ撮像回数とターンテ
ーブルの移動の向きを設定しておくことにより、ターン
テーブルを回転させつつ３６０°のＸ線透過データを収
集する撮像動作と、ターンテーブルをその回転軸方向に
当該回転軸方向への視野相当分だけ移動させる動作とを
自動的に繰り返すことで、撮像倍率を高くしてターンテ
ーブル回転軸方向への視野幅が狭くなっても、複数の撮
像により得られる透視データを繋ぎ合わせることによ
り、実質的な視野幅を拡張しようとするものである。
【００１０】すなわち、ターンテーブルを、その回転軸
方向に当該方向への視野幅ずつ移動させながら、設定回
数だけ撮像を行うことにより、その全体の撮像データに
よって、ターンテーブル回転軸方向への実際の視野の複
数倍（設定回数倍）の視野で撮像した場合と同等のデー
タが得られる。従って、高解像度の断層像を得るべく高
い撮像倍率のもとに撮像することにより、実質的に回転
軸方向への視野幅が狭くなっても、撮像回数を増やすこ
とによって広い領域の３次元データを得ることができ
る。
【００１１】また、請求項２に係る発明のように、各回
の撮像により収集した透視データをそれぞれ再構成して
得られる各撮像回ごとの複数のＸ線断層像を、相互に結
合して被検査物の３次元データとして合体させることに
より、得られた３次元データは高分解能で広い視野を持
つデータとなり、例えば棒状や柱状などの一方向に長い
被検査物の３次元データを高解像度のもとに容易に得る
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形
態の構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を
表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１３】Ｘ線源１はそのＸ線光軸Ｌを水平方向（ｘ
方向）に向けた状態で配置されており、そのＸ線光軸Ｌ
上に２次元Ｘ線検出器２が対向配置され、これらの間に
ターンテーブル３が設けられている。Ｘ線源１は、高電
圧発生回路を含み、かつ、制御部４０の制御下に置かれ
ているＸ線コントローラ１１から供給される管電圧およ
び管電流により駆動制御され、コーン状のＸ線ビームを
水平の光軸に沿って出力する。
【００１４】２次元Ｘ線検出器２は、イメージインテン
シファイア２１とＣＣＤカメラ２２との組み合わせによ
って構成され、ＣＣＤカメラ２２からの各画素出力はデ
ータ処理部５に取り込まれる。また、この２次元Ｘ線検
出器２は、モータ（図示せす）を備えた検出器移動機構
２ａを駆動することによってｘ方向、つまりＸ線源１に
対して接近／離隔する方向に移動させることができる。
【００１５】ターンテーブル３は被検査物Ｗを搭載して
回転を与えるためのものであり、内蔵するモータ（図示
せず）の駆動によって鉛直方向（ｚ方向）に沿った回転
軸の回りに回転できるようになっている。また、このタ
ーンテーブル３は、モータ（図示せず）を備えたｚ方向
移動機構３ａを駆動することによってｚ方向、つまり回
転軸方向に移動させることができるとともに、同じくモ
ータ（図示せず）を備えたｘ方向移動機構３ｂを駆動す
ることによってｘ方向に移動させることができる。
【００１６】上記した検出器移動機構２ａ，ターンテー
ブル３、およびそのターンテーブル３のｚ方向移動機構
３ａ並びにｘ方向移動機構３ｂの各モータは、それぞれ
に対応して設けられ、かつ、制御部４０の制御下に置か
れている検出器移動用ドライバ４１，テーブル回転用ド
ライバ４２，テーブルｚ方向移動用ドライバ４３および
テーブルｘ方向移動用ドライバ４４から供給される駆動
信号によって駆動制御される。
【００１７】２次元Ｘ線検出器２のＣＣＤカメラ２２の
各画素出力はデータ処理部４５に取り込まれる。データ
処理部４５では、その画素データを用いて種々の処理を
行い、断層像の再構成計算を行う。その再構成計算によ
って得られる断層像や、被検査物Ｗの透視像は表示器４
６に表示される。
【００１８】制御部４０には、キーボードやスイッチ等
の操作部４７が接続されており、この操作部４７を操作
することによって、後述する各種の指令を与えたり、各
種の設定を行うことができるようになっている。
【００１９】図２は以上の本発明の実施の形態を用いる
際の処理手順を表すフローチャートである。操作者は、
まず、表示器４６のＸ線透視像を見ながら、操作部４７
を操作して、検出器移動用ドライバ２ａおよびテーブル
ｘ方向移動用ドライバ３ｂを通じて２次元Ｘ線検出器２
もしくはターンテーブル３をｘ方向に移動させてＳＩＤ
およびＳＯＤを調整して撮像倍率を定めるとともに、Ｘ
線条件を調整する。このとき、撮像倍率が高くて１回の
撮像では鉛直方向への視野幅ＦＯＶ（ｚ）が、被検査物
Ｗの３次元情報を得ようとする領域をカバーできない場
合、連続コーンＣＴを選択する。
【００２０】連続コーンＣＴを選択する場合、ターンテ
ーブル３の初期位置と、ｚ方向への視野幅ＦＯＶ
（ｚ）、初期位置からターンテーブル３をｚ方向に移動
させるときの向き、および撮像回数ｎ、更には断層像を
得る場合の他の条件等を設定したうえで、連続コーンＣ
Ｔのスタート指令を与える。
【００２１】なお、ｚ方向への視野幅ＦＯＶ（ｚ）は、
２次元Ｘ線検出器２およびターンテーブル３のｘ方向位
置に基づいてその最大幅が装置側で判明するので、その
最大のｚ方向視野幅ＦＯＶ（ｚ）が表示器４７に表示さ
れ、操作者は、ｚ方向への視野幅ＦＯＶ（ｚ）の設定に
際しては、その最大のｚ方向視野幅ＦＯＶ（ｚ）をその
まま用いるか、あるいは２次元Ｘ線検出器２の歪み等を
考慮してそれよりも狭い任意の幅を設定することができ
る。この場合、設定されたｚ方向への視野幅ＦＯＶ
（ｚ）は、常に視野中心の両側で等しい幅とされる。ま
た、断層像の再構成に際しては、その設定された視野幅
ＦＯＶ（ｚ）の範囲にある画素データのみが用いられ
る。
【００２２】さて、連続コーンＣＴのスタート指令が与
えられると、ターンテーブル３を初期位置にセットした
状態で回転させてデータを収集する。データ収集を完了
すると、断層像の再構成処理の計算を行い、計算後のデ
ータを保存する。次に、撮像（データ収集）回数が設定
回数ｎに達していない間は、ターンテーブル３を設定さ
れた向きにｚ方向に沿って、設定されたｚ方向視野幅Ｆ
ＯＶ（ｚ）だけ移動させ、上記と同様のデータ収集を行
い、そのデータを用いて断層像の再構成処理〜データ保
存を行う。やがて撮像回数が設定回数ｎに達すると、そ
れまでに保存している全てのデータを繋ぎ合わせて表示
器４６に表示し、処理を終了する。
【００２３】以上の本発明の実施の形態によると、撮像
倍率を高くして、従って高い空間分解能のもとにデータ
収集をすることによって、ｚ方向への視野幅ＦＯＶ
（ｚ）が狭くなって、被検査物Ｗの３次元データを得よ
うとする領域がカバーできなくても、連続コーンＣＴを
選択して所要条件を設定するだけで、自動的にターンテ
ーブル３がｚ方向に移動しつつデータ収集を行うことが
でき、高解像度で広い領域の３次元データが得られる。
【００２４】なお、以上の実施の形態では、Ｘ線の光軸
が水平方向に沿った装置に本発明を適用したが、Ｘ線光
軸を鉛直方向に沿わせた装置にも等しく本発明を適用す
ることができることは勿論であり、要は、ターンテーブ
ルをその回転軸に沿った方向に、その方向への視野幅ず
つ移動させながらデータ収集を行うことによって、上記
した例と同等の作用効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、連続コ
ーンＣＴを選択して、ターンテーブルの回転軸方向への
視野幅、移動の向き、および撮像回数を設定するだけ
で、一度のデータ収集の後、自動的にターンテーブルが
設定された向きに、同方向への視野幅相当分ずつ移動し
てデータ収集を繰り返すので、解像度を高くすべく撮像
倍率を高くしても、広い領域に渡って連続した断層像が
得られ、比較的大きな被検査物の３次元情報を高い空間
分解能のもとに得ることができ、連続撮像回数を増やす
ことで、実質的にターンテーブルの回転軸方向への視野
の制限をなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を
表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併記し
て示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における処理手順を示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
１ Ｘ線源 ２ ２次元Ｘ線検出器 ２ａ 検出器移動機構 ３ ターンテーブル ３ａ ｚ方向移動機構 ３ｂ ｘ方向移動機構 ４０ 制御部 ４１ 検出器移動用ドライバ ４２ テーブル回転用ドライバ ４３ テーブルｚ方向移動用ドライバ ４４ テーブルｘ方向移動用ドライバ ４５ データ処理部 ４６ 表示器 ４７ 操作部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コーン状のＸ線ビームを出力するＸ線源
    と、そのＸ線源に対向配置された２次元Ｘ線検出器と、
    これらＸ線源および２次元Ｘ線検出器の間に配置され、
    被検査物を搭載してＸ線光軸に直交する軸の回りに回転
    させるターンテーブルと、そのターンテーブルを少なく
    とも回転軸方向に移動させる移動機構を備えるととも
    に、上記ターンテーブルを回転させつつ撮像して得た２
    次元Ｘ線検出器からの画素データを用いて、上記ターン
    テーブルの回転軸に直交する面で切断した被検査物の複
    数のＸ線断層像を再構成するデータ処理手段を備えたコ
    ンピュータ断層撮影装置において、 上記ターンテーブルをその回転軸方向に移動させる際の
    向きを設定する向き設定手段と、撮像回数を設定する撮
    像回数設定手段を備えるとともに、連続撮像の指令を付
    与することにより、上記ターンテーブルの初期位置での
    撮像後、撮像回数が上記設定回数となるように、撮像す
    るごとに上記ターンテーブルを２次元Ｘ線検出器の上記
    回転軸方向への有効視野幅相当分ずつ上記設定された向
    きに移動させる移動機構制御手段を備えていることを特
    徴とするコンピュータ断層撮影装置。
  2. 【請求項２】 上記データ処理手段は、上記連続撮像の
    指令の付与により得られた複数の撮像データごとに再構
    成された複数のＸ線断層像を、相互に結合して被検査物
    の３次元データとして合体させる処理機能を備えている
    ことを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮
    影装置。
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