JP2004271316A

JP2004271316A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2004271316A
Application number: JP2003061605A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kamimura; 上村　　博; Hiroyuki Takagi; 寛之高木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】被検体に対するＣＴ撮影範囲の高精度な指定をより簡易に行なうことを可能とする産業用Ｘ線ＣＴ装置の提供。
【解決手段】産業用Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線ビームを被検体Ｍに照射するＸ線照射部１、被検体に回転動や上下動などを行なわせる被検体走査部２、被検体を透過してきたＸ線を検出するＸ線検出部を備えている。このような産業用Ｘ線ＣＴ装置について、被検体の外観を撮影する光学的撮影手段を備えるとともに、ＣＴ像の撮影開始位置と終了位置の指定に用いることができ、また前記Ｘ線によるＣＴ像の撮影位置の表示にも用いることのできる位置マークＬｐを光学的撮影手段による被検体の外観像Ｐ上に生成させる位置マーク生成手段を設けている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置には大別して医療用と産業用がある。その産業用を例にとると、産業用Ｘ線ＣＴ装置は、一般的に、扇状に広がるＸ線ビームつまりＸ線ファンビームを被検体に照射するＸ線照射部、被検体に対してＸ線ファンビームの走査的な照射をなすために被検体に回転動や上下動などを行なわせる被検体走査部、被検体を透過してきたＸ線を検出するＸ線検出部、これらＸ線照射部、被検体走査部、Ｘ線検出部の制御などをなす制御部を備えている（例えば特許文献１、２）。また産業用Ｘ線ＣＴ装置は、その被検体走査部の動作タイプに応じた世代分けがある。すなわち第三世代と呼ばれるＸ線ＣＴ装置では被検体走査部がそこに載せられた被検体に回転動と上下動を行なわせ、第二世代と呼ばれるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線ファンビームの広がりが狭いために、被検体走査部がそこに載せられた被検体に、回転動と上下動の他にＸ線照射部とＸ線検出部を結ぶ直線に対して直角な並進動も行なわせるようになっている。
【０００３】
このような産業用Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に回転動と上下動（第二世代のＸ線ＣＴ装置ではこれに並進動が加わる）を行なわせながらＸ線撮影をなすことで被検体の断層像や立体像（三次元像）を得るＣＴ撮影の他に、被検体に上下動のみを行なわせてＸ線撮影をなすことで被検体内部の透過２次元画像を得るデジタルラジオグラフィ撮影つまりＤＲ撮影も可能である。このＤＲ撮影で得られる透過２次元画像（ＤＲ像）は、被検体に対するＣＴ撮影の範囲を指定するのにも利用される。すなわちＣＴ撮影では、被検体の高さ方向に例えば最低でも１ｍｍといった細かなピッチで断層像を撮影する必要があり、多大な時間を要する。このため被検体の特定部位についてＣＴ像だけ得られればよいといった場合にはその部位に対して撮影開始位置と終了位置を指定してＣＴ撮影を行なうようにするのが適切となる。そこで短時間の撮影で得られるＤＲ像により被検体の内部構造に概略の見当を付けながらこの撮影開始・終了位置の指定を行なうようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１―３４４４５３号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００２―３３３４０８公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように産業用Ｘ線ＣＴ装置では、ＣＴ撮影を被検体の必要最小限の部位に限るのが撮影効率を高めて費用を節減する上で有効であり、そのために被検体に対するＣＴ撮影部位の指定が必要となる。そして従来では、その指定にＤＲ像を用いていた。しかしＤＲ像は、２次元の透過画像であるため、被検体の内部構造が複雑であると、その複雑な内部構造が重なった像となり、ＣＴ撮影部位の指定のための見当を付け難くなる。このためＣＴ撮影部位の指定を高精度で、つまり必要最小限の範囲で行なうには相当な習熟を必要とし、そうでない場合には余裕を持たせて指定することにならざるを得ず、無駄なＣＴ撮影を行なう結果になっていた。
【０００６】
また産業用Ｘ線ＣＴ装置については、ＣＴ撮影を行なっている被検体の現在位置の把握という問題もある。産業用Ｘ線ＣＴ装置は、例えば被検体の内部欠陥の検出、内部寸法計測、内部構造観察、内部密度分布計測などに用いられる。そしてこのような使用目的においては、例えば鋳物の巣などのような被検体の内部欠陥の検出といった目的のためのＣＴ撮影をより適切に行なえるようにするために、ＣＴ撮影を行なっている被検体の現在位置を操作者が把握できることも大切である。そのため、産業用Ｘ線ＣＴ装置ではＣＴ撮影の現在位置情報を被検体に設定の座標に基づいて操作者に提供することなどが行なわれている。しかしそのような情報からＣＴ撮影の被検体に対する現在位置をイメージするのは容易でない。そこで、ＣＴ撮影を行なっている被検体の現在位置を直感的に把握できるようにすることが望まれる。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情を背景になされたものであり、被検体に対する部分的なＣＴ撮影範囲の高精度な指定をより簡易に行なうことを可能にするとともに、ＣＴ撮影位置の直感的把握を容易とするＸ線ＣＴ装置の提供を目的としている。
【０００８】
【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では、Ｘ線ビームを被検体に照射するＸ線照射部、前記被検体に対する前記Ｘ線ビームの走査的な照射のために前記被検体の回転動や上下動などを行なわせる被検体走査部および前記被検体を透過してきたＸ線を検出するＸ線検出部を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記被検体の外観を撮影する光学的撮影手段を備えるとともに、前記Ｘ線によるＣＴ像の撮影開始位置と終了位置の指定に用いることができ、また前記Ｘ線によるＣＴ像の撮影位置の表示にも用いることのできる位置マークを前記光学的撮影手段で得られる前記被検体の外観像上に生成させる位置マーク生成手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また本発明では上記のようなＸ線ＣＴ装置について、レーザ光照射手段にて水平方向で面状に広がるようにレーザビームを前記被検体に照射し、このレーザビームの照射により前記被検体の表面に付されるレーザビーム照射ラインとして前記位置マークを生成する構成にして、前記位置マーク生成手段を形成するようにしている。
【００１０】
また本発明では上記のようなＸ線ＣＴ装置について、前記光学的撮影手段で得られる前記被検体の外観像に、当該外観像を表示する表示手段の画面上でスーパーインポーズ機能により前記位置マークを重ね表示する構成にして、前記位置マーク生成手段を形成するようにしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１に第１の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の構成を模式化して示す。この産業用Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線照射部１、被検体走査部２、Ｘ線検出部３、制御部４および表示手段５を備え、さらに本発明を特徴付ける光学的撮影手段６とレーザ光照射手段７を備えている。なお、図中における矢印付きの一点鎖線は信号の伝達関係を示している。
【００１２】
Ｘ線照射部１からは水平方向に扇状に広がるＸ線ファンビーム（図示せず）が照射される。被検体走査部２は、例えば回転動とともに上下動も可能とされたターンテーブルの形態で形成される。この被検体走査部２には被検体Ｍが載置され、この被検体Ｍが被検体走査部２の動作に応じて回転や上下動による走査動作をなしつつＸ線照射部１からのＸ線ファンビームの照射を受ける。被検体Ｍを透過したＸ線はＸ線検出部３に入射して検出される。Ｘ線検出部３は、Ｘ線検出器８とこのＸ線検出器８への散乱Ｘ線の入射を抑えるコリメータ９からなるのが通常である。Ｘ線検出器８は、複数のＸ線センサ（図示せず）をライン状に配列して形成されている。そして、その各Ｘ線センサへのＸ線の入射量に応じた信号がＸ線検出器８から出力され、その信号は増幅されるとともにデジタル信号に変換されて制御部４に送られる。制御部４は、産業用Ｘ線ＣＴ装置全般の制御機能を負っているとともに、信号処理・画像再構機能も負っている。信号処理・画像再構成は、ＣＴ画像の再構成のことであり、被検体走査部２の回転と上下動の組合せにより決定される被検体ＭとＸ線ファンビームとの相対的な３次元位置情報、それに各位置におけるＸ線の減衰量から被検体Ｍの２次元あるいは３次元の密度分布を割り出し、ＣＴ像として可視化する処理である。なお、制御部４はコンピュータシステムで形成されており、例えばキーボードやマウスなどの入力手段１１が接続されている。
【００１３】
光学的撮影手段６は、被検体Ｍの外観を光学的に撮影するものであり、例えばＣＣＤカメラなどがこれに用いられる。また光学的撮影手段６は、被検体走査部２に載置された被検体Ｍの全体を一枚の画像として取り込めるような位置に設置される。図の例ではＸ線照射部１の先端部分に取り付けてある。この光学的撮影手段６で撮影して得られた被検体Ｍの外観像Ｐは、適切な画像処理ソフトウエアなどで処理されて表示手段５に表示される。
【００１４】
レーザ光照射手段７は、位置マーク生成手段として機能するものであり、水平方向で面状に広がる、具体的には扇形で面状に広がるレーザファンビームＢを被検体Ｍに照射できるように形成される。したがってレーザ光照射手段７でレーザ光を照射された被検体Ｍの表面には被検体Ｍを横切る状態のレーザビーム照射ラインＬｂを生じる。このレーザビーム照射ラインＬｂは、ＣＴ像の撮影開始位置と終了位置を指定するための位置マークとして用いられ、またＣＴ撮影を行なっている被検体Ｍの現在位置の直感的な把握にも用いられる。そのためレーザ光照射手段７は、被検体走査部２上の被検体Ｍに対して直角にレーザファンビームＢを照射でき、かつＸ線ファンビームの被検体Ｍに対する照射位置と同じ位置に照射できるように配置するのが好ましい。図の例では、Ｘ線照射部１の先端部分にＸ線照射部１からのＸ線ファンビームと同じ水平面内でレーザファンビームＢを照射できるように取り付けてある。このようなレーザ光照射を可能とするレーザ光照射手段７は、例えばレーザ墨出し器において常用されている技術を利用して形成することができる。
【００１５】
次に、以上のような構成の産業用Ｘ線ＣＴ装置においてなされるＣＴ像の撮影操作について説明する。ＣＴ像の撮影は、被検体Ｍの全体に対してＣＴ像の撮影を必要とする全体撮影の場合と被検体Ｍの特定部分に対してだけＣＴ像の撮影をすればよい部分撮影の場合に分けられる。全体撮影の場合は、被検体走査部２に載置の被検体Ｍの下端から上端までの全体にＸ線照射部１からのＸ線ファンビームを照射できるような上昇動または下降動を被検体走査部２に行なわせるとともに、この上昇動または下降動に回転動を組み合わせつつＣＴ像のための撮影を行なう。そして、そのＣＴ撮影中にレーザ光照射手段７にてレーザファンビームＢを被検体Ｍに照射してレーザビーム照射ラインＬｂを生成させ、この位置マークであるレーザビーム照射ラインＬｂからＣＴ撮影を行なっている被検体Ｍの現在位置を直感的に把握しながらＣＴ撮影を進める。
【００１６】
一方、部分撮影の場合には、まずＸ線を用いてのＣＴ撮影に先立って撮影対象部位を被検体Ｍに対して指定する。それには、レーザ光照射手段７によるレーザファンビームＢだけを被検体Ｍに照射した状態で被検体走査部２に上昇動または下降動を行なわせる。この上昇動または下降動に応じてレーザファンビームＢによる被検体Ｍの外面上のレーザビーム照射ラインＬｂが被検体Ｍに対して上昇または下降する。この状態は、前述のように適切な画像処理ソフトウエアなどで処理された被検体Ｍの外観像Ｐとして表示手段５に表示されるので、この表示手段５の画面を見ながら、レーザビーム照射ラインＬｂがＣＴ撮影開始位置に来たなら、その時点で被検体走査部２の動作を一旦止め、表示手段５の画面においてレーザビーム照射ラインＬｂを例えばマウス・ポインタなどでクリックする。そうすると、被検体Ｍに対するＣＴ撮影開始位置が指定され、これが制御部４に記録される。ＣＴ撮影開始位置の指定を終えたら、被検体走査部２に再度上昇動または下降動を行なわせ、レーザビーム照射ラインＬｂがＣＴ撮影終了位置に来たなら、その時点でＣＴ撮影開始位置の指定の場合と同様な操作を行なってＣＴ撮影終了位置を制御部４に記録させる。以上のようにしてＣＴ撮影部位の指定を終えたら、その指定された部位についてのＣＴ撮影を行なう。この部分的ＣＴ撮影は、制御部４に上記のようにして記録されている撮影部位指定情報に基づいて制御部４が被検体走査部２などを制御することで行なわれる。そしてこの場合にも、そのＣＴ撮影中にレーザ光照射手段７にてレーザファンビームＢを被検体Ｍに照射してレーザビーム照射ラインＬｂを生成させ、このレーザビーム照射ラインＬｂからＣＴ撮影を行なっている被検体Ｍの現在位置を直感的に把握しながらＣＴ撮影を進める。
【００１７】
ここで、以上のようなレーザビーム照射ラインＬｂによるＣＴ撮影部位の指定を行なうには、ＣＴ撮影開始位置とＣＴ撮影終了位置を定めるための何らかの情報を操作者が予め持っている必要がある。そのような情報は、例えば被検体自体やその図面に書き込まれた撮影部位の指示として与えられ、あるいは被検体の構造についての知識などに基づいて得ることができる。このような情報を得られない場合には、従来から用いられている上述のＤＲ像による方式などで指定を行なうことになる。
【００１８】
以上のように本発明では、被検体に対して部分ＣＴ撮影を行なう場合に、被検体に対してレーザファンビームを照射し、この照射で被検体の外面に生成されるレーザビーム照射ラインを位置マークとして用いることでＣＴ撮影の撮影開始位置と終了位置を指定できるようにしている。このためＤＲ像を用いた従来のＣＴ撮影部位指定方式におけるような問題がなく、簡便に、しかも高精度でＣＴ撮影部位の指定を行なえるようになる。特に、本実施形態のようにレーザファンビームによるレーザビーム照射ラインを位置マークと方式は、レーザビーム照射ラインが被検体の表面の凹凸形状に沿って付されることから、例えば被検体の構造についての知識に基づいてＣＴ撮影部位の指定を行なうような場合に、直感性が高めることができるなどの利点がある。
【００１９】
また本発明では、レーザビーム照射ラインによる位置マークを用いることで被検体に対するＣＴ撮影の現在位置の直感的な把握を容易になすことができ、例えば鋳物の巣などのような被検体の内部欠陥の検出といった目的のためのＣＴ撮影をより適切に行なうことが可能となる。
【００２０】
図２に第２の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の構成を模式化して示す。本実施形態の産業用Ｘ線ＣＴ装置は、基本的には第１の実施形態における産業用Ｘ線ＣＴ装置と同様である。相違するところは、位置マーク生成手段をスーパーインポーズ機能によりソフトウエア的に形成していることである。具体的には、光学的撮影手段６で取得した被検体Ｍの外観像Ｐを表示手段５の画面上に表示する際に、その画面中にスーパーインポーズ機能により画面に水平なマークラインＬｍを重ねて表示し、このマークラインＬｍをＣＴ像の撮影開始位置と終了位置の指定用およびＣＴ撮影の被検体Ｍに対する現在位置の直感的把握用である位置マークとして用いるようにしている。したがって本実施形態では第１の実施形態におけるレーザ光照射手段７は不要となる。ただ、その一方でマークラインＬｍと外観像Ｐの座標関係を簡明化するために、光学的撮影手段６をその光軸がＸ線ファンビームと同じ水平面内に含まれるように配置している。
【００２１】
本実施形態の産業用Ｘ線ＣＴ装置でなされるＣＴ像の撮影における部分撮影は以下の手順でなされる。Ｘ線を用いてのＣＴ撮影に先立って撮影対象部位を被検体Ｍに対して指定することになるが、それには、光学的撮影手段６で被検体Ｍの外観像Ｐを撮影し、それを表示手段５の画面上に表示するとともに、その画面中にスーパーインポーズ機能によりマークラインＬｍを重ねて表示する。この状態で外観像Ｐに対して相対的にマークラインＬｍを上下に動かす。このマークラインＬｍの相対的な上下動は、画面上で外観像Ｐを固定した状態でマークラインＬｍを上下に移動させることによりなすか、またはマークラインＬｍを画面上で固定した状態で動被検体走査部２により被検体Ｍに上昇動または下降動を行なわせることによりなすことができる。この外観像ＰとマークラインＬｍの相対的な上昇動または下降動に応じてマークラインＬｍが外観像Ｐに対して上昇または下降する。そこでこの画面を見ながら、マークラインＬｍがＣＴ撮影開始位置に来たなら、その時点でマークラインＬｍの相対動を一旦止め、表示手段５の画面上でマークラインＬｍをマウス・ポインタなどでクリックする。そうすると、被検体Ｍに対するＣＴ撮影開始位置が指定され、これが制御部４に記録される。ＣＴ撮影開始位置の指定を終えたら、マークラインＬｍに再度相対動を行なわせ、マークラインＬｍがＣＴ撮影終了位置に来たなら、その時点でＣＴ撮影開始位置の指定の場合と同様な操作を行なってＣＴ撮影終了位置を制御部４に記録させる。以上のようにしてＣＴ撮影部位の指定を終えたら、その指定された部位についてのＣＴ撮影を行なう。この部分的ＣＴ撮影は、制御部４に上記のようにして記録されている撮影部位指定情報に基づいて制御部４が被検体走査部２などを制御することで行なわれる。そしてこの場合にも、マークラインＬｍからＣＴ撮影を行なっている被検体Ｍの現在位置を直感的に把握しながらＣＴ撮影を進める。
【００２２】
以上の各実施形態は本発明を実施する上での代表的な例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でこれらを適宜に変更することができる。一例として光学的撮影手段やレーザ光照射手段の配置を挙げることができる。すなわち上記各実施形態では、被検体の撮影をＸ線ビームの照射方向から行なうように光学的撮影手段を配置し、またレーザビームを被検体に照射する場合に、そのレーザビームもＸ線ビームの照射方向から照射するようにレーザ光照射手段を配置していた。このような配置は、一つの好ましい例であり、これ代えて、例えばＸ線ビームの照射方向と反対側から被検体の撮影をなすように光学的撮影手段を配置し、またレーザビームをＸ線ビームの照射方向と反対側から照射するようにレーザ光照射手段を配置するようにしてもよい。また本発明は、産業用Ｘ線ＣＴ装置に対して特に有用であるが、必ずしも産業用Ｘ線ＣＴ装置に限られず、医療用のＸ線ＣＴ装置に適用することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、被検体の外観を光学的撮影手段で撮影し、その被検体の外観像に位置マークを表示させ、この位置マークを用いて部分ＣＴ撮影で対象とする撮影範囲の開始位置と終了位置を指定でき、またＣＴ撮影の被検体に対する現在位置の直感的把握を容易になせるようにしている。このため本発明によれば、ＤＲ像を用いた従来のＣＴ撮影部位指定方式におけるような問題がなく、簡便に、しかも高精度でＣＴ撮影部位の指定を行なえ、またＣＴ撮影位置の直感的把握をもってＣＴ撮影をより適切に行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の構成を模式化して示す図である。
【図２】第２の実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の構成を模式化して示す図である。
【符号の説明】
１Ｘ線照射部
２被検体走査部
３Ｘ線検出部
５表示手段
６光学的撮影手段
７レーザ光照射手段
Ｂレーザビーム
Ｍ被検体
Ｌｂレーザビーム照射ライン（位置マーク）
Ｌｍマークライン（位置マーク）
Ｐ被検体の外観像

Claims

Ｘ線ビームを被検体に照射するＸ線照射部、前記被検体に対する前記Ｘ線ビームの走査的な照射のために前記被検体の回転動や上下動などを行なわせる被検体走査部および前記被検体を透過してきたＸ線を検出するＸ線検出部を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記被検体の外観を撮影する光学的撮影手段を備えるとともに、前記Ｘ線によるＣＴ像の撮影開始位置と終了位置の指定に用いることができ、また前記Ｘ線によるＣＴ像の撮影位置の表示にも用いることのできる位置マークを前記光学的撮影手段で得られる前記被検体の外観像上に生成させる位置マーク生成手段を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記位置マーク生成手段は、レーザ光照射手段にて水平方向で面状に広がるようにレーザビームを前記被検体に照射し、このレーザビームの照射により前記被検体の表面に付されるレーザビーム照射ラインとして前記位置マークを生成するように形成されている請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記位置マーク生成手段は、前記光学的撮影手段で得られる前記被検体の外観像に、当該外観像を表示する表示手段の画面上でスーパーインポーズ機能により前記位置マークを重ね表示するように形成されている請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。