JP5138279B2 - Computed tomography equipment - Google Patents
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Description
本発明は、オフセットスキャンを改良し、同じ拡大率を保った状態でスキャン領域を拡大できるコンピュータ断層撮影装置に関する。 The present invention relates to a computed tomography apparatus capable of enlarging a scan area while improving offset scanning and maintaining the same enlargement ratio.
近年、小型電子部品等を高分解能で検査する産業用の高分解能型コンピュータ断層撮影装置（以下、ＣＴ装置と呼ぶ）が開発されている。 In recent years, industrial high-resolution computed tomography apparatuses (hereinafter referred to as CT apparatuses) for inspecting small electronic components and the like with high resolution have been developed.
この高分解能型ＣＴ装置は、Ｘ線管と２次元的なＸ線検出器との間に被検体を配置し、Ｘ線管から被検体に向けてＸ線ビームを放射するとともに被検体を回転させ、当該被検体の多方向から透過してくるコーン状Ｘ線ビームをＸ線検出器で検出し、被検体の多数の透過画像（透過データ）を収集する（通常スキャンともいう）。そして、収集された多数の透過画像を再構成し、被検体の３次元画像（多数の断面像）を得ている。 This high-resolution CT apparatus places an object between an X-ray tube and a two-dimensional X-ray detector, emits an X-ray beam from the X-ray tube toward the object, and rotates the object Then, a cone-shaped X-ray beam transmitted from multiple directions of the subject is detected by an X-ray detector, and a large number of transmission images (transmission data) of the subject are collected (also referred to as normal scanning). A large number of collected transmission images are reconstructed to obtain a three-dimensional image (a large number of cross-sectional images) of the subject.
このコーンビームの再構成は、フェルドカンプ デイビス アンド クレス（Feldkamp，Davis and Kress） １９８４（非特許文献１）に記載されている再構成方法が用いられる。この再構成方法は、フィルター補正逆投影法（ＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法）の一種であって、立体的に逆投影するものである。 For the reconstruction of the cone beam, the reconstruction method described in Feldkamp, Davis and Kress 1984 (Non-Patent Document 1) is used. This reconstruction method is a kind of filter-corrected back projection method (FBP (Filtered Back Projection) method), and is three-dimensionally back-projected.
図７はノーマルスキャン方式を採用した従来の一般的な高分解能型ＣＴ装置の概念構成を示す図である。
この高分解能型ＣＴ装置は、Ｘ線管１０１と２次元のＸ線検出器１０２との間に被検体を載置する回転テーブル１０３が配置され、Ｘ線管１０１に対し、回転テーブル１０３及びＸ線検出器１０２をｘ方向に近づけたり、遠ざけたりすることにより、撮影距離ＦＣＤ（Ｆｏｃｕｓ ｔｏ ｒｏｔａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）及び検出距離ＦＤＤ（Ｆｏｃｕｓ ｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）等の幾何的な配置を連続的に変更可能である。また、撮影倍率（拡大率）＝ＦＤＤ／ＦＣＤを変更することにより、被検体の大きさに対応できる特徴を有する。また、回転テーブル１０３をｚ方向に上下動すれば、被検体の撮影部位を変えることができる。
FIG. 7 is a diagram showing a conceptual configuration of a conventional general high-resolution CT apparatus adopting a normal scan method.
In this high-resolution CT apparatus, a rotary table 103 on which a subject is placed is disposed between an
なお、同図おいて、ＦはＸ線焦点、１０２ａは検出面である。 In the figure, F is an X-ray focal point, and 102a is a detection surface.
このＣＴ装置のスキャン領域（断面像視野）は、回転平面上において、Ｘ線ビーム１０４に包含される回転中心ｃを中心とするｚ方向に厚みをもった円柱領域Ａｎで、撮影倍率が大きいほど（回転軸Ｃが焦点Ｆに近づくほど）小さくなる円柱領域となる。
The scan region (cross-sectional image field) of this CT apparatus is a cylindrical region An having a thickness in the z direction centered on the rotation center c included in the
なお、Ｘ線管１０１からは、実際に測定されるＸ線ビーム１０４の他に、当該Ｘ線ビーム１０４の外側領域にはみ出して測定されないＸ線も放射されている。よって、ここで、Ｘ線ビーム１０４とは実際に測定できるＸ線だけを対象とする。また、スキャン領域Ａｎとは、無理なく再構成ができる十分なデータを収集できる領域で、回転軸方向（ｚ方向）に厚みを持った体積の領域（円柱領域）である。この厚みは、回転軸方向に測定されるＸ線ビーム１０４に包含される厚みである。
In addition to the
従って、以上のような高分解能型ＣＴ装置は、ある程度の大きさの被検体に対応でき、スキャン領域Ａｎからはみ出すことなくできるだけ拡大率を大きくした状態で撮影して、高分解能の断面像が得られることから、好ましいＣＴ装置であると言える。 Therefore, the high-resolution CT apparatus as described above can deal with a subject having a certain size, and can be imaged with a magnification as large as possible without protruding from the scan area An to obtain a high-resolution cross-sectional image. Therefore, it can be said that it is a preferable CT apparatus.
図８はオフセットスキャン方式を採用した従来のＣＴ装置の概念構成を示す図である（特許文献１）。 FIG. 8 is a diagram showing a conceptual configuration of a conventional CT apparatus adopting an offset scan method (Patent Document 1).
このオフセットスキャン方式は、Ｘ線ビーム１０５の縁に近い位置に回転テーブル１０３の回転軸Ｃを固定し、当該回転軸Ｃを回転させながらスキャンする方式である。
This offset scanning method is a method in which the rotation axis C of the rotary table 103 is fixed at a position close to the edge of the
このＣＴ装置は、具体的には、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０２との間に回転テーブル１０３を配置してスキャンする点でノーマルスキャンと同じであるが、回転テーブル１０３の回転軸ＣがＸ線光軸Ｌ（Ｘ線管１０１のＸ線放射軸；ｘ軸）上に位置し、かつ、Ｘ線光軸Ｌと直交する方向（ｚ方向）に設置される。また、Ｘ線検出器１０２は、Ｘ線光軸Ｌと直交する方向（ｙ方向）に配置され、かつ、その検出器一端がＸ線光軸Ｌ上に位置する第１の状態１０２（１）と、この第１の状態１０２（１）からＸ線光軸Ｌと直交する方向（ｙ方向）でＸ線光軸Ｌから離した第２の状態１０２（２）とに位置決めする。そして、Ｘ線検出器１０２は、各状態ごとに回転テーブル１０３を１回転させながら、当該被検体の多方向から透過してくるコーン状Ｘ線ビームを検出し、被検体の多数の透過画像（透過データ）を収集する（オフセットスキャン）。しかる後、収集された多数の透過画像から被検体の３次元画像を再構成する。
Specifically, this CT apparatus is the same as the normal scan in that the rotary table 103 is arranged between the
このＣＴ装置は、第１の状態１０２（１）と第２の状態１０２（２）とに位置決めされたＸ線検出器１０２により測定されるＸ線ビームを加算したＸ線ビーム１０５の透過画像を収集している。これにより、スキャン領域Ａｏは、回転軸Ｃを中心としたＸ線ビーム１０５の回転軸Ｃより遠い一方の縁に内接する円柱領域となる。
This CT apparatus displays a transmission image of the
この特許文献１のオフセットスキャン方式のＣＴ装置は、Ｘ線検出器１０２を２つの状態１０２（１）、１０２（２）に移動させ、被検体を透過する広いＸ線ビーム１０５を測定するので、オフセットスキャンよりもさらにスキャン領域を広げることができる。また、スキャン領域を保ったまま拡大率を上げることが可能となる。その結果、オフセットスキャンは、ノーマルスキャンと較べて被検体の大きさに応じた撮影を行うことが可能となり、好ましいＣＴ装置であると言える。
しかし、前述した特許文献１のオフセットスキャンは、Ｘ線検出器１０２をＸ線光軸Ｌに直交する方向の片側に位置決めし、かつ、回転軸ＣがＸ線光軸Ｌに固定的に配置しているので、片側のＸ線ビーム１０５のみを測定するスキャン方式となる。その結果、Ｘ線光軸Ｌから離れた第２の状態１０２（２）に位置決めされたＸ線検出器１０２にはＸ線管１０１のＸ線ビーム１０５が斜め方向から入射してくることから、検出分解能の低下を招き、回転中心から離れた部分のスキャン領域の画質が低下する原因となっている。
However, in the above-described offset scan of
また、例えば第２の状態１０２（２）に位置決めされたＸ線検出器１０２は、Ｘ線光軸Ｌから離れたＸ線の強度の低下したＸ線ビーム１０５を検出しているので、Ｘ線強度の低下に基づく該当スキャン領域の画質低下は避けられない問題がある。
Further, for example, the
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スキャン領域の中心から離れた部分であっても、画質を低下させることなく、高拡大率を保ったままスキャン領域を拡大できるコンピュータ断層撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a computed tomography apparatus capable of enlarging a scan area while maintaining a high enlargement ratio without degrading image quality even in a portion away from the center of the scan area. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明に係るコンピュータ断層撮影装置は、被検体に向けてＸ線を放射するＸ線源と、前記被検体を透過してくるＸ線ビームを透過画像として検出する２次元のＸ線検出器と、前記被検体を載置して前記Ｘ線源のＸ線放射軸であるＸ線光軸に直交する方向の回転軸を回転させる回転手段とを有し、前記Ｘ線検出器で検出される透過画像から前記被検体の３次元画像を再構成するコンピュータ断層撮影装置において、
前記Ｘ線検出器を、当該Ｘ線検出器の検出面に沿って前記Ｘ線光軸及び前記回転軸の方向と直交する方向で、かつ、前記Ｘ線検出器の端部が一部重なり、前記Ｘ線源から放射された連続した広いＸ線ビーム全体を検出するように複数の検出器位置に位置決め移動させる検出器移動機構と、前記被検体が載置される前記回転軸を前記検出される連続した広いＸ線ビームの端部である前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させる回転軸移動機構と、前記回転軸移動機構により前記回転軸を前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させ、前記回転手段により前記回転軸を回転させつつ、当該回転軸の各回転位置毎に前記各検出器位置に位置決めされた前記Ｘ線検出器で検出される透過画像を収集するスキャン制御手段と、このスキャン制御手段で収集された多数の透過画像から前記被検体の３次元画像を再構成する再構成処理手段とを備えた構成である。
In order to solve the above problems, a computed tomography apparatus according to the present invention detects an X-ray source that emits X-rays toward a subject and an X-ray beam that passes through the subject as a transmission image. A two-dimensional X-ray detector; and rotation means for mounting the subject and rotating a rotation axis in a direction perpendicular to an X-ray optical axis that is an X-ray emission axis of the X-ray source, In a computed tomography apparatus for reconstructing a three-dimensional image of the subject from a transmission image detected by an X-ray detector,
The X-ray detector is in a direction perpendicular to the direction of the X-ray optical axis and the rotation axis along the detection surface of the X-ray detector , and an end of the X-ray detector partially overlaps, A detector moving mechanism for positioning and moving to a plurality of detector positions so as to detect the entire continuous wide X-ray beam radiated from the X-ray source, and the rotation shaft on which the subject is placed is detected. A rotating shaft moving mechanism for moving the rotating shaft to a position away from the X-ray optical axis, which is an end of the continuous wide X-ray beam, and the rotating shaft moving mechanism to move the rotating shaft to a position away from the X-ray optical axis. Scan control means for collecting a transmission image detected by the X-ray detector positioned at each detector position for each rotation position of the rotation shaft while moving and rotating the rotation shaft by the rotation means And collected by this scan control means Wherein the plurality of transmitted images is a configuration that includes a reconstruction processing means for reconstructing a three-dimensional image of the object.
また、本発明は、被検体に向けてＸ線を放射するＸ線源と、前記被検体を透過してくるＸ線ビームを透過画像として検出する２次元のＸ線検出器と、前記被検体を載置して前記Ｘ線源のＸ線放射軸であるＸ線光軸に直交する方向の回転軸を回転させる回転手段とを有し、前記Ｘ線検出器で検出される透過画像から前記被検体の３次元画像を再構成するコンピュータ断層撮影装置において、
前記Ｘ線検出器を、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームが当該Ｘ線検出器の検出面に正面から入射するように自転させながら前記回転軸と直交する面内で前記Ｘ線検出器の端部が一部重なり、前記Ｘ線源から放射された連続した広いＸ線ビーム全体を検出するように複数の検出器位置に位置決め移動させる検出器移動機構と、前記被検体が載置される前記回転軸を前記検出される連続した広いＸ線ビームの端部である前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させる回転軸移動機構と、前記回転軸移動機構により前記回転軸を前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させ、前記回転手段により前記回転軸を回転させつつ、当該回転軸の各回転位置毎に前記各検出器位置に位置決めされた前記Ｘ線検出器で検出される透過画像を収集するスキャン制御手段と、このスキャン制御手段で収集された多数の透過画像から前記被検体の３次元画像を再構成する再構成処理手段とを備えた構成である。
The present invention also provides an X-ray source that emits X-rays toward a subject, a two-dimensional X-ray detector that detects an X-ray beam transmitted through the subject as a transmission image, and the subject And rotating means for rotating a rotation axis in a direction perpendicular to the X-ray optical axis, which is an X-ray emission axis of the X-ray source, from the transmission image detected by the X-ray detector In a computed tomography apparatus for reconstructing a three-dimensional image of a subject,
The X-ray detector detects the X-ray in a plane perpendicular to the rotation axis while rotating so that the X-ray beam emitted from the X-ray source enters the detection surface of the X-ray detector from the front. A detector moving mechanism for positioning and moving to a plurality of detector positions so as to detect an entire continuous wide X-ray beam emitted from the X-ray source, and a portion of the end of the detector overlap; A rotating shaft moving mechanism that moves the rotating shaft to a position away from the X-ray optical axis, which is an end of the detected continuous wide X-ray beam, and the rotating shaft moving mechanism moves the rotating shaft to the position It is detected by the X-ray detector positioned at each detector position for each rotation position of the rotating shaft while moving the rotating shaft to a position away from the X-ray optical axis and rotating the rotating shaft by the rotating means. Scan control hand that collects transmitted images When a configuration in which a reconstruction processing means for reconstructing a three-dimensional image of the subject from a number of transmission images acquired by the scan control means.
本発明によれば、スキャン領域の中心から離れた部分の画質を低下させることなく、高拡大率を保ったままスキャン領域を拡大して撮影できる。 According to the present invention, it is possible to magnify and capture a scan area while maintaining a high enlargement ratio without degrading the image quality of a portion away from the center of the scan area.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明に係るコンピュータ断層撮影装置の実施の形態１を示す構成図である。なお、同図（ａ）は装置の平面図、同図（ｂ）は装置の正面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration
このコンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線源１と、このＸ線源１から放射して被検体２を透過してくるＸ線ビーム３を透過画像として検出する２次元のＸ線検出器４と、Ｘ線源１のＸ線放射軸（以下、Ｘ線光軸Ｌと称する。Ｘ線光軸Ｌはｘ軸に存在する）上に位置し、かつ、Ｘ線光軸Ｌと直交する方向（ｚ方向）の回転軸Ｃに対し回転する被検体２を載置する回転テーブル５と、この回転テーブル５を回転・昇降させる回転・昇降機構６と、回転軸移動機構７と、検出器移動機構８と、制御処理部９とによって構成される。
The computed tomography apparatus includes an
Ｘ線源１は、Ｘ線ビーム３を発生する焦点Ｆが数μｍのマイクロフォーカスＸ線管、制御処理部９からの設定制御指令に基づいて管電圧、管電流等を制御する制御回路と、制御回路の制御により所望の管電圧、管電流をＸ線管に印加する電気回路とで構成され、Ｘ線放射の中心がＸ線光軸Ｌの方向に向くようにベース１０に支持される。ここで、Ｘ線ビーム３は、実際に測定されるＸ線であり、Ｘ線ビーム３の外側の領域にはみ出して放射されている測定されないＸ線は含まない。
The
Ｘ線検出器４は、複数のＸ線検出素子を２次元マトリックス的に配列した例えばＸ線フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）が用いられ、ベース１０に設けられた検出器移動機構８に支持されている。Ｘ線検出器４は、検出器移動機構８により、検出面４ａに沿って回転軸Ｃと直交する方向（ｙ方向）に移動されつつ、所定位置に位置決め可能に設けられている（以下、検出器位置と称する）。
As the
回転・昇降機構６は、回転軸移動機構７上に設置され、制御処理部９からの回転・昇降用制御指令に従い、回転軸Ｃに対し回転テーブル５を回転させ、また回転テーブル５を所望の高さ位置に設定するために、回転軸Ｃの方向（ｚ方向）に回転テーブル５を昇降させる機能を持っている。
The rotation /
回転軸移動機構７は、ベース１０と回転・昇降機構６との間に配置され、制御処理部９からの位置決め用制御指令に従い、回転テーブル５及び回転・昇降機構６を回転の面（ｘｙ面）に沿って移動させつつ、所望の位置に位置決めする役割を持っている。
The rotary
従って、回転軸移動機構７は、回転軸Ｃの位置を変えることが可能であるので、撮影距離ＦＣＤを変更することができ、ひいては、被検体２の大きさに応じて撮影倍率（拡大率）＝ＦＤＤ／ＦＣＤを変えることが可能である。また、回転軸移動機構７を用いて、回転軸ＣをＸ線光軸Ｌからずらすことができる。
Accordingly, since the rotation
検出器移動機構８は、制御処理部９からの検出器位置決め用制御指令に基づき、ｘ軸方向に自走可能に設けられ、これにより検出距離ＦＤＤを変更でき、また、Ｘ線検出器４をｙ方向へ所望位置だけ移動させつつ位置決めする機能を持っている。
The
制御処理部９としては、例えば通常のコンピュータが用いられ、構成的には、ＣＰＵ、主メモリ、ディスク、キーボードやマウス等の入力部、表示部、機構制御ボード及びインターフェース等よりなる。ＣＰＵは、機能的には、回転テーブル５やＸ線検出器４を位置決め設定する初期設定制御部９Ａと、スキャン制御部９Ｂと、所望の再構成用プログラムに従って多数の透過画像から被検体２の３次元画像を取得する再構成処理部９Ｃとが設けられている。
As the
初期設定制御部９Ａは、操作者の指示により入力部から、Ｘ線源１内の前記制御回路にＸ線管の管電圧，管電流を設定し、放射開始指示に従ってＸ線を放射し、スキャン終了後に自動停止させる機能を有する。なお、管電圧や管電流は被検体２の大きさに応じて変えることができる。
The initial setting control unit 9A sets the tube voltage and tube current of the X-ray tube from the input unit to the control circuit in the
また、初期設定制御部９Ａは、操作者の操作指示に従って入力される検出器位置、ＦＣＤ値、ＦＤＤ値、ｙ値（回転軸のＸ線光軸Ｌからのずれ量）、回転テーブル５の高さ等の指示データを受けると、ディスク又は主メモリに格納し、必要とするタイミングで指示データに基づいて機構制御ボード及びインターフェースを経て検出器移動機構８、回転軸移動機構７及び回転・昇降機構６を駆動し、位置決め設定する。なお、一部の設定データ（例えば検出器位置、ｙ値等）についてはスキャン制御部９Ｂの実行時に設定される。
The initial setting control unit 9A also detects the detector position, FCD value, FDD value, y value (deviation amount of the rotation axis from the X-ray optical axis L), When the instruction data is received, it is stored in the disk or the main memory, and the
なお、回転軸移動機構７、回転・昇降機構６及び検出器移動機構８にはそれぞれエンコーダ（図示せず）が取り付けられ、前述した検出器位置、ＦＣＤ値、ＦＤＤ値、ｙ値、回転テーブル５の高さ等の検出データを読取り、表示部に表示可能となっている。
An encoder (not shown) is attached to each of the rotary
スキャン制御部９Ｂは、入力部から入力される操作者のスキャンモード選択指示に基づいて、所望のスキャンモード用プログラムを選択し、当該選択されたスキャンモード用プログラムに従って、検出器位置、ｙ値等を設定し、回転テーブル５を回転させつつ、Ｘ線源１から被検体２に向けてＸ線ビーム３を放射し、当該被検体２の回転に伴って当該被検体２の多方向から透過してくるＸ線ビーム３をＸ線検出器４で検出し、被検体の多数の透過画像（透過データ）を収集する動作を実行する。
The
再構成処理部９Ｃは、所望の再構成用プログラムに従って多数の透過画像から被検体２の３次元画像を取得する。
The
次に、以上のようなコンピュータ断層撮影装置の作用について図２を参照して説明する。なお、図２はＸ線検出器４の検出面４ａと回転軸Ｃとスキャン領域との幾何的な配置例を示す平面図である。
Next, the operation of the above computed tomography apparatus will be described with reference to FIG. 2 is a plan view showing a geometrical arrangement example of the
先ず、操作者は、回転テーブル５に被検体２を載置した後、当該被検体２の大きさ等に応じて入力部から管電圧，管電流を設定する。初期設定制御部９Ａは、入力部から管電圧，管電流を受け取ると、ディスクに保存するとともに、Ｘ線源１内の前記制御回路に設定し、Ｘ線源１を励起可能な準備状態にする。
First, after placing the subject 2 on the rotary table 5, the operator sets a tube voltage and a tube current from the input unit according to the size of the subject 2 and the like. When the initial setting control unit 9A receives the tube voltage and tube current from the input unit, the initial setting control unit 9A stores the tube voltage and the tube current in a disk and sets the control circuit in the
また、初期設定制御部９Ａは、操作者の指示により入力部から、検出器位置、ＦＣＤ値、ＦＤＤ値、ｙ値、回転テーブル５の高さ等の指示データを受けると、ディスク又は主メモリに格納し、機構制御ボード及びインターフェースを介して検出器移動機構８、回転軸移動機構７及び回転・昇降機構６を駆動し、位置決め設定する。
When the initial setting control unit 9A receives instruction data such as the detector position, FCD value, FDD value, y value, and the height of the rotation table 5 from the input unit according to an instruction from the operator, The detector is moved, and the
さらに、操作者は、入力部からスキャンモード選択指示を入力し、同様にディスク等に保存する。ここで、スキャンモードの選択としては、通常スキャン（ノーマルスキャン）、オフセットスキャン、回転軸Ｃ移動変更及び２つの検出器位置に位置決めするスキャン（以下、ダブルオフセットスキャンと称する）、回転軸Ｃ移動変更及び３つの検出器位置に位置決めするスキャン（以下、トリプルオフセットスキャンと称する）の４種の中から１つスキャンモードを選択することを意味する。 Further, the operator inputs a scan mode selection instruction from the input unit and similarly saves it on a disk or the like. Here, the selection of the scan mode includes normal scan (normal scan), offset scan, rotation axis C movement change, scan for positioning at two detector positions (hereinafter referred to as double offset scan), and rotation axis C movement change. It means that one scan mode is selected from four types of scans that are positioned at three detector positions (hereinafter referred to as a triple offset scan).
以上の状態において、操作者は、入力部からスキャン開始指示を入力すると、制御処理部９のスキャン制御部９Ｂは、スキャンモード選択指示に基づいて、所望のスキャンモード用プログラムを選択し、当該選択されたスキャンモード用プログラムに従ってスキャン制御を実施する。
In the above state, when the operator inputs a scan start instruction from the input unit, the
以下、スキャンモードごとに説明する。 Hereinafter, each scan mode will be described.
（１−１） 通常スキャン（ノーマルスキャン）について。 (1-1) About normal scan (normal scan).
図２（ａ）は通常スキャン時の各構成部分の幾何的な配置例を示す平面図である。
スキャン制御部９Ｂは、初期設定制御部９ＡによるＦＣＤ，ＦＤＤ等を設定した後、
検出器移動機構８、回転軸移動機構７を介してＸ線検出器４及び回転軸Ｃを位置決めする。
FIG. 2A is a plan view showing a geometrical arrangement example of each component during normal scanning.
After setting the FCD, FDD, etc. by the initial setting control unit 9A, the
The
すなわち、スキャン制御部９Ｂは、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４の検出面４ａの中央がＸ線光軸Ｌの近傍に位置するように位置決め（検出器位置１）設定する。また、回転軸Ｃは、回転軸移動機構７を介してＸ線光軸Ｌ上に設定する。
That is, the
スキャン制御部９Ｂは、以上のように設定した後、回転テーブル５を１回転させつつ、各回転位置（所定回転角度）毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。再構成処理部９Ｃは、収集された多数の透過画像から従来周知の再構成処理により被検体２のスキャン領域Ａｎ内の３次元画像を再構成する。
After setting as described above, the
この通常スキャンによるスキャン領域Ａｎは、回転軸Ｃを中心とした、回転テーブル５の回転中に測定されるＸ線ビーム３に包含される円柱領域と定義される。ここで、円領域でなく、円柱領域としたのは、Ｘ線ビーム３が被検体３の高さ方向（厚み方向：ｚ方向）に放射され、その透過画像がＸ線検出器４で検出されている為である。つまり、スキャン領域Ａｎは、無理なく再構成できる十分なデータが収集される領域である。
The scan area An by the normal scan is defined as a cylindrical area that is included in the
（１−２） オフセットスキャンについて。 (1-2) About offset scanning.
図２（ｂ）はオフセットスキャン時の各構成部分の幾何的な配置例を示す平面図である。
スキャン制御部９Ｂは、初期設定制御部９ＡによるＦＣＤ，ＦＤＤ等を設定した後、
検出器移動機構８、回転軸移動機構７を介してＸ線検出器４及び回転軸Ｃを位置決めする。
FIG. 2B is a plan view showing an example of a geometric arrangement of each component at the time of offset scanning.
After setting the FCD, FDD, etc. by the initial setting control unit 9A, the
The
すなわち、スキャン制御部９Ｂは、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４の検出面４ａの中央がＸ線光軸Ｌの近傍に位置するように位置決め（検出器位置１）する。なお、先に通常スキャンを行った後にオフセットスキャンを実施する場合、Ｘ線検出器４の検出面４ａが検出器位置１に位置決めされているので、Ｘ線検出器４を移動させずにそのままの位置でオフセットスキャンを実施することになる。
That is, the
一方、回転軸Ｃについては、回転軸移動機構７を介してＸ線光軸Ｌから離なれたＸ線ビーム３の端部付近に位置決めし、回転軸Ｃｏとする。つまり、オフセットスキャンにおいても、回転軸Ｃが回転軸Ｃｏとなるように移動変更する。
On the other hand, the rotation axis C is positioned in the vicinity of the end of the
スキャン制御部９Ｂは、以上のように設定した後、回転テーブル５を１回転しながら、各回転位置（所定回転角度）毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し制御処理部９のディスクに記憶する。再構成処理部９Ｃは、収集された多数の透過画像から従来周知の再構成処理により被検体２のスキャン領域Ａｏの３次元画像を再構成する。
After the setting as described above, the
このオフセットスキャンによるスキャン領域Ａｏは、回転軸Ｃｏを中心とした円柱領域であって、回転軸Ｃｏから上側となる片側が回転テーブル５の回転中に測定されるＸ線ビーム３に包含される円柱領域と定義される。スキャン領域Ａｏは、無理なく再構成できる十分なデータが収集される領域である。
The scan area Ao by the offset scan is a cylindrical area centered on the rotation axis Co, and one cylinder on the upper side from the rotation axis Co is included in the
このオフセットスキャンでは、通常スキャンの２倍近い直径のスキャン領域となるので、通常スキャンよりも大きな径の被検体２を通常スキャンと同じ拡大率で被検体２を撮影することが可能となる。 In this offset scan, a scan region having a diameter almost twice as large as that of the normal scan is obtained. Therefore, the subject 2 having a diameter larger than that of the normal scan can be imaged at the same magnification as that of the normal scan.
（１−３） ダブルオフセットスキャンについて。 (1-3) Double offset scan.
図２（ｃ）はダブルオフセットスキャン時の各構成部分の幾何的な配置例を示す平面図である。
スキャン制御部９Ｂは、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４の検出面がＸ線光軸Ｌと直交する方向（ｙ方向）で、かつ、Ｘ線検出器４の端部が一部重なるようにし、２つの検出器位置（検出器位置１と検出器位置２）にそれぞれ位置決めし、連続したＸ線ビーム３ａ全体を検出可能とする。つまり、Ｘ線検出器４を移動させて検出器位置１に位置決めさせたとき検出面４ａが対応し、Ｘ線検出器４を移動させて検出器位置２に位置決めさせたとき検出面４ａ´が対応し、被検体１から透過してくる連続したＸ線ビーム３ａの透過画像を検出可能に設定する。
FIG. 2C is a plan view showing an example of a geometric arrangement of each component during double offset scanning.
The
また、スキャン制御部９Ｂは、回転軸移動機構７を介して回転軸ＣがＸ線光軸Ｌから離れて、連続したＸ線ビーム３ａの端部付近の位置に移動させ、回転軸Ｃｏ´とする。
Further, the
スキャン制御部９Ｂは、具体的には、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４を検出器位置１に位置決めし、かつ、回転軸移動機構７を介して回転軸ＣがＸ線光軸Ｌから離れた、連続したＸ線ビーム３ａの端部付近の位置Ｃｏ´に移動させた後、回転テーブル５を１回転させつつ、各回転位置（所定回転角度）毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し、順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Specifically, the
次に、スキャン制御部９Ｂは、回転軸Ｃｏ´をそのままの位置とし、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４を検出器位置２に位置決めした後、前述同様に回転テーブル５を１回転させつつ、各回転位置（所定回転角度）毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Next, the
なお、上記の説明は、検出器位置１から検出器位置２にＸ線検出器４を移動させたが、逆に検出器位置２から検出器位置１に移動させてもよい。
In the above description, the
以上のようにして透過画像データを収集した後、再構成処理部９Ｃは、例えばディスクから主メモリに読み出し、多数の透過画像から被検体２のスキャン領域Ａｏ´の３次元画像を再構成する。なお、再構成処理については後記する。
After collecting the transmission image data as described above, the
このダブルオフセットスキャンのスキャン領域Ａｏ´は、回転軸Ｃｏ´を中心とした円柱領域であって、回転軸Ｃｏ´から上側となる片側が回転テーブル５の回転中に測定される連続したＸ線ビーム３ａに包含される円柱領域と定義される。スキャン領域Ａｏ´は、無理なく再構成できる十分なデータが収集される領域である。 The scan area Ao ′ of the double offset scan is a cylindrical area centered on the rotation axis Co ′, and a continuous X-ray beam whose one side above the rotation axis Co ′ is measured while the turntable 5 is rotating. It is defined as a cylindrical region included in 3a. The scan area Ao ′ is an area where sufficient data that can be reconstructed without difficulty is collected.
このダブルオフセットスキャンでは、オフセットスキャンの２倍近い直径のスキャン領域となるので、オフセットスキャンよりも大きな被検体２を当該オフセットスキャンと同じ拡大率で被検体２を撮影することができる。 In this double offset scan, a scan region having a diameter nearly twice that of the offset scan is obtained, and therefore the subject 2 larger than the offset scan can be imaged at the same magnification as that of the offset scan.
（１−４） トリプルオフセットスキャンについて。 (1-4) About triple offset scanning.
図２（ｄ）はトリプルオフセットスキャン時の各構成部分の幾何的な配置例を示す平面図である。
スキャン制御部９Ｂは、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４の検出面がＸ線光軸Ｌと直交する方向（ｙ方向）で、かつ、Ｘ線検出器４の端部がそれぞれ一部重なるようにし、３つの検出器位置（検出器位置１と検出器位置２と検出器位置３）にそれぞれ位置決めし、連続したＸ線ビーム３ｂ全体を検出可能とする。つまり、Ｘ線検出器４を移動させて検出器位置１に位置決めしたとき検出面４ａが対応し、Ｘ線検出器４を移動させて検出器位置２に位置決めしたとき検出面４ａ´が対応し、Ｘ線検出器４を移動させて検出器位置３に位置決めしたとき検出面４ａ"が対応し、各検出器位置１，２，３において被検体１から透過してくる連続したＸ線ビーム３ｂの透過画像を検出可能に設定する。
FIG. 2D is a plan view showing an example of a geometric arrangement of each component during triple offset scanning.
The
また、スキャン制御部９Ｂは、回転軸移動機構７を介して回転軸ＣがＸ線光軸Ｌから離れた、連続したＸ線ビーム３ｂの端部付近の位置に位置決めし、回転軸Ｃｏ"とする。
Further, the
スキャン制御部９Ｂは、具体的には、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４を検出器位置１に位置決めし、かつ、回転軸移動機構７を介して回転軸がＸ線光軸Ｌから離れた、連続したＸ線ビーム３ｂの端部付近の位置に回転軸Ｃｏ"を位置決めした後、回転テーブル５を１回転させつつ、所定回転位置（所定回転角度）毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Specifically, the
次に、スキャン制御部９Ｂは、回転軸Ｃｏ"をそのままの位置とし、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４を検出器位置２に位置決めした後、前述同様に回転テーブル５を１回転させつつ、所定回転位置毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Next, the
さらに、スキャン制御部９Ｂは、回転軸Ｃｏ"をそのままの位置とし、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４を検出器位置３に位置決めした後、前述同様に回転テーブル５を１回転させつつ、所定回転位置毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Further, the
なお、Ｘ線検出器４に対する検出器位置の順序は前述したようにどの順序であっても構わない。
Note that the order of the detector positions with respect to the
以上のようにして透過画像データを収集した後、再構成処理部９Ｃは、例えばディスクから主メモリに読み出し、多数の透過画像から被検体２のスキャン領域Ａｏ"の３次元画像を再構成する。なお、再構成処理については後記する。
After collecting the transmission image data as described above, the
このトリプルオフセットスキャンのスキャン領域Ａｏ"は、回転軸Ｃｏ"を中心とした円柱領域であって、回転軸Ｃｏ"から上側となる片側が回転テーブル５の回転中に測定される連続したＸ線ビーム３ｂに包含される円柱領域と定義される。スキャン領域Ａｏ"は、無理なく再構成できる十分なデータが収集される領域である。 The scan area Ao ″ of the triple offset scan is a cylindrical area centered on the rotation axis Co ″, and a continuous X-ray beam whose one side above the rotation axis Co ″ is measured while the turntable 5 is rotating. The scan area Ao ″ is an area where sufficient data that can be reconstructed without difficulty is collected.
このトリプルオフセットスキャンでは、ダブルオフセットスキャンの３／２倍近い直径のスキャン領域となるので、ダブルオフセットスキャンよりも大きな被検体２を当該ダブルオフセットスキャンと同じ拡大率で被検体２を撮影することが可能となる。 In this triple offset scan, a scan area having a diameter nearly 3/2 times that of the double offset scan is obtained, so that the subject 2 larger than the double offset scan can be imaged at the same magnification as the double offset scan. It becomes possible.
（実施の形態１の他の例）
（１−３ａ） ダブルオフセットスキャンの他の例について。
(Another example of the first embodiment)
(1-3a) Another example of double offset scanning.
図３はダブルオフセットスキャンの他の例を説明する各構成部分の幾何的な配置例を示す平面図である。 FIG. 3 is a plan view showing an example of the geometrical arrangement of the constituent parts for explaining another example of the double offset scan.
このダブルオフセットスキャンにおいて、スキャン制御部９Ｂは、検出器移動機構８を介してＸ線検出器４の検出面がＸ線光軸Ｌと直交する方向（ｙ方向）で、かつ、Ｘ線検出器４の端部が一部重なり合うように、２つの検出器位置（検出器位置１と検出器位置２）にそれぞれ位置決めするが、図２（ｃ）のダブルオフセットスキャンと異なるところは、Ｘ線光軸Ｌ上に各検出器位置１，２に位置決めされたＸ線検出器４の端部の重なり部分が位置するように、Ｘ線検出器４を移動させるものである。
In this double offset scan, the
また、スキャン制御部９Ｂは、回転軸移動機構７を介して回転軸ＣがＸ線光軸Ｌから離れた、連続したＸ線ビーム３ａの端部付近に位置決めし、回転軸Ｃｏ´とする。
Further, the
図２（ｃ）に示すダブルオフセットスキャンは、スキャン領域の中心部が周辺部よりＸ線光軸Ｌに近くし、中央部の画質に重点を置いた検出器位置となっている。これに対し、図３（ａ）に示すダブルオフセットスキャンは、スキャン領域の中心部と周辺部が均等にＸ線光軸Ｌに近いので、全体の画質を重視した検出器位置となっている。 In the double offset scan shown in FIG. 2C, the center portion of the scan region is closer to the X-ray optical axis L than the peripheral portion, and the detector position is focused on the image quality at the center portion. On the other hand, the double offset scan shown in FIG. 3A is a detector position that places importance on the overall image quality because the center and periphery of the scan region are equally close to the X-ray optical axis L.
一方、図３（ｂ）に示すダブルオフセットスキャンは、図２（ｃ）に示すダブルオフセットスキャンの２つの検出器位置を、検出面の幅の１／４だけずらした例である。つまり、図３（ｂ）に示すダブルオフセットスキャンは、図２（ｃ）と図３（ａ）とを折衷したダブルオフセットスキャンと言える。 On the other hand, the double offset scan shown in FIG. 3B is an example in which the two detector positions of the double offset scan shown in FIG. 2C are shifted by ¼ of the width of the detection surface. That is, it can be said that the double offset scan shown in FIG. 3B is a double offset scan which is a combination of FIG. 2C and FIG.
（１−４ａ） トリプルオフセットスキャンの他の例について。 (1-4a) Another example of triple offset scanning.
トリプルオフセットスキャンとしては、前述したダブルオフセットスキャンと同様に、Ｘ線検出器４の各検出器位置１〜３を任意にずらして設定することにより、透過画像を収集することもできる。
As the triple offset scan, similarly to the above-described double offset scan, transmission images can be collected by setting the
従って、以上のような実施の形態によれば、Ｘ線検出器４を所定の検出器位置に位置決めさせるとともに、回転軸をＸ線光軸Ｌから離れたＸ線ビーム３ａ，３ｂの端部付近に設定し、Ｘ線光軸Ｌの両側に広がる広いＸ線ビーム３ａ，３ｂの透過画像をＸ線検出器４で検出するので、検出面（４ａ，４ａ´）、（４ａ〜４ａ"）への斜め入射とＸ線量の低下を抑制でき、スキャン領域の中心から離れた部分の画質を低下させることなく、高拡大率を保ったままスキャン領域を広げることが可能となる。
Therefore, according to the embodiment as described above, the
また、Ｘ線検出器４としては、Ｘ線光軸Ｌの直交する方向で、かつ、検出面４ａに沿った方向に検出器４端部を一部重なるように移動させているので、透過画像の合成が容易であり、２つの検出器位置の継ぎ目となる部分の画質の段差が生じにくくなり、合成精度を上げることができる。
Further, since the
また、広いＸ線ビームを保ったまま、Ｘ線検出器４を移動させて透過画像を収集し合成しているので、検出分解能を保ったまま検出面積を拡大でき、ひいては大きな被検体２でも対応しつつ確実に透過画像を撮影することができる。
In addition, since the transmission image is collected and synthesized by moving the
（実施の形態２）
図４は本発明に係るコンピュータ断層撮影装置の実施の形態２を示す構成図である。
この実施の形態は、検出器移動機構８に代えて別構成の検出器移動機構８´を備えたものであり、その他の構成は図１と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略する。以下、異なる部分について説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block
In this embodiment, instead of the
検出器移動機構８´は、Ｘ線源１から放射されるＸ線ビーム３がＸ線検出器４の検出面４ａに正面から直進入射するように、例えばＸ線検出器４自体を自転させつつ、前記回転軸Ｃと直交する面内で複数の検出位置となるように移動位置決めする。このとき、Ｘ線検出器４の端部が互いに重なるように位置決めし、連続したＸ線ビーム３ａ全体が検出可能とする。
The
検出器移動機構８´は、具体的には、回転軸Ｃに垂直な平面内に円弧状のガイドレールを備えたものであって、Ｘ線検出器４が自転にてガイドレールに沿って移動しつつ、当該Ｘ線検出器４の検出面４ａ，４ａ´の中央の法線が各検出器位置例えば１，２にてそれぞれＸ線焦点Ｆを向くように設定する。
Specifically, the detector moving mechanism 8 'includes an arc-shaped guide rail in a plane perpendicular to the rotation axis C, and the
次に、以上のようなコンピュータ断層撮影装置の作用について図５を参照して説明する。なお、図５はＸ線検出器４の検出面４ａと回転軸Ｃとスキャン領域との幾何的な配置例を示す平面図である。
Next, the operation of the above computed tomography apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view showing a geometrical arrangement example of the
先ず、操作者は、回転テーブル５に被検体２を載置した後、入力部から例えば被検体２の大きさに応じた管電圧，管電流を設定する。初期設定制御部９Ａは、入力部から入力指示された管電圧，管電流を受け取ると、ディスクに保存するとともに、Ｘ線源１内の制御回路に設定し、Ｘ線源１を励起可能な状態に設定する。
First, after placing the subject 2 on the rotary table 5, the operator sets, for example, a tube voltage and a tube current according to the size of the subject 2 from the input unit. When the initial setting control unit 9A receives the tube voltage and tube current instructed from the input unit, the initial setting control unit 9A stores it in a disk and sets it in the control circuit in the
また、初期設定制御部９Ａは、入力部から、検出器位置、ＦＣＤ値、ＦＤＤ値、ｙ値、回転テーブル５の高さ等の指示データを受けると、ディスク又は主メモリに格納し、機構制御ボード及びインターフェースを介して回転軸移動機構７、回転・昇降機構６及び検出器移動機構８´を駆動し、位置決めする。
Further, upon receiving instruction data such as detector position, FCD value, FDD value, y value, and height of the rotation table 5 from the input unit, the initial setting control unit 9A stores the instruction data in the disk or the main memory, and controls the mechanism. The rotary
さらに、操作者は、入力部からスキャンモード選択指示を入力し、同様にディスク等に保存する。ここで、スキャンモードの選択は、通常スキャン、オフセットスキャン、ダブルオフセットスキャン、トリプルオフセットスキャンの４種の中から１つスキャンモードを選択することを意味する。 Further, the operator inputs a scan mode selection instruction from the input unit and similarly saves it on a disk or the like. Here, the selection of the scan mode means that one scan mode is selected from four types of normal scan, offset scan, double offset scan, and triple offset scan.
（２−１） 通常スキャン（ノーマルスキャン）について。 (2-1) Normal scan (normal scan).
通常スキャンについては、実施の形態１と同じであるので、ここではその説明を省略する。 Since the normal scan is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
（２−２） オフセットスキャンについて。 (2-2) About offset scanning.
オフセットスキャンについても、実施の形態１と同じであるので、その説明を省略する。 The offset scan is also the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
（２−３） ダブルオフセットスキャンについて。 (2-3) Double offset scan.
図５（ａ）はダブルオフセットスキャン時の各構成部分の幾何的な配置例を示す平面図である。
スキャン制御部９Ｂは、Ｘ線源１から放射されたＸ線ビーム３ａがＸ線検出器４の検出面に正面から入射するように、Ｘ線検出器４自体を自転させつつ、前記回転軸Ｃと直交する面内で複数の検出器位置１，２となるように移動させて位置決めする。このとき、Ｘ線検出器４を検出器位置１に位置決めしたとき検出面４ａが対応し、Ｘ線検出器４を検出器位置２に位置決めしたとき検出面４ａ´が対応し、各検出器位置１，２にて被検体１から透過してくる連続したＸ線ビーム３ａの透過画像を検出可能に設定する。このとき、Ｘ線検出器４の端部の一部が互いに重なり合うように検出器位置１，２に移動させつつ位置決めし、連続したＸ線ビーム３ａ全体を検出可能な状態に設定する。
FIG. 5A is a plan view showing an example of a geometric arrangement of each component during double offset scanning.
The
また、スキャン制御部９Ｂは、回転軸移動機構７を介して回転軸ＣがＸ線光軸Ｌから離れた連続したＸ線ビーム３ａの端部付近の位置に位置決めし、回転軸Ｃｏ´とする。
Further, the
スキャン制御部９Ｂは、具体的には、検出器移動機構８´を介してＸ線検出器４を検出器位置１に位置決めし、かつ、回転軸移動機構７を介して回転軸ＣがＸ線光軸Ｌから離れた連続したＸ線ビーム３ａの端部付近の位置Ｃｏ´に位置決めした後、回転テーブル５を１回転させつつ、各回転位置（所定回転角度）毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Specifically, the
次に、スキャン制御部９Ｂは、回転軸Ｃｏ´をそのままの位置とし、検出器移動機構８´を介してＸ線検出器４を検出器位置２に位置決めした後、前述同様に回転テーブル５を１回転させつつ、各回転位置毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Next, the
なお、上記の説明は、Ｘ線検出器４を、検出器位置１から検出器位置２に移動させたが、例えば検出器位置２から検出器位置１に移動させてもよい。
In the above description, the
以上のようにして透過画像データを収集した後、再構成処理部９Ｃは、例えばディスクから主メモリに読み出し、多数の透過画像から被検体２のスキャン領域Ａｏ´の３次元画像を再構成する。なお、再構成処理については後記する。
After collecting the transmission image data as described above, the
このダブルオフセットスキャンのスキャン領域Ａｏ´は、回転軸Ｃｏ´を中心とした円柱領域であって、回転軸Ｃｏ´から上側となる片側が回転テーブル５の回転中に測定される連続したＸ線ビーム３ａに包含される円柱領域と定義される。スキャン領域Ａｏ´は、無理なく再構成できる十分なデータが収集される領域である。 The scan area Ao ′ of the double offset scan is a cylindrical area centered on the rotation axis Co ′, and a continuous X-ray beam whose one side above the rotation axis Co ′ is measured while the turntable 5 is rotating. It is defined as a cylindrical region included in 3a. The scan area Ao ′ is an area where sufficient data that can be reconstructed without difficulty is collected.
このダブルオフセットスキャンでは、オフセットスキャンの２倍近い直径のスキャン領域となるので、オフセットスキャンよりも大きな被検体２を当該オフセットスキャンと同じ拡大率で被検体２を撮影できる。 In this double offset scan, a scan region having a diameter nearly twice that of the offset scan is obtained, so that the subject 2 larger than the offset scan can be imaged at the same magnification as that of the offset scan.
（２−４） トリプルオフセットスキャンについて。 (2-4) About triple offset scanning.
図５（ｂ）はトリプルオフセットスキャン時の各構成部分の幾何的な配置例を示す平面図である。
スキャン制御部９Ｂは、Ｘ線源１から放射されたＸ線ビーム３ｂがＸ線検出器４の検出面に正面から入射するように、Ｘ線検出器４自体を自転させつつ、前記回転軸Ｃｏと直交する面内で複数の検出器位置１，２，３となるように移動させて位置決めする。このとき、Ｘ線検出器４を検出器位置１に位置決めしたとき検出面４ａが対応し、Ｘ線検出器４を検出器位置２に位置決めしたとき検出面４ａ´が対応し、Ｘ線検出器４を検出器位置３に位置決めしたとき検出面４ａ"が対応し、各検出器位置１，２，３にて被検体１から透過してくる連続したＸ線ビーム３ｂの透過画像を検出可能に設定する。このとき、Ｘ線検出器４の端部の一部が互いに重なり合うように検出器位置１，２，３に移動させつつ位置決めし、連続したＸ線ビーム３ｂ全体を検出可能な状態に設定する。
FIG. 5B is a plan view showing an example of a geometric arrangement of each component during triple offset scanning.
The
また、スキャン制御部９Ｂは、回転軸移動機構７を介して回転軸がＸ線光軸Ｌから離れた、連続したＸ線ビーム３ｂの端部付近の位置に位置決めし、回転軸Ｃｏ"とする。
Further, the
スキャン制御部９Ｂは、具体的には、検出器移動機構８´を介してＸ線検出器４を検出器位置１に位置決めし、かつ、回転軸移動機構７を介して回転軸がＸ線光軸Ｌから離れた、連続したＸ線ビーム３ｂの端部付近の位置Ｃｏ"に位置決めした後、回転テーブル５を１回転させつつ、所定回転位置（所定回転角度）毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Specifically, the
次に、スキャン制御部９Ｂは、回転軸Ｃｏ"をそのままの位置とし、検出器移動機構８´を介してＸ線検出器４を検出器位置２に位置決めした後、前述同様に回転テーブル５を１回転させつつ、所定回転位置毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Next, the
さらに、スキャン制御部９Ｂは、回転軸Ｃｏ"をそのままの位置とし、検出器移動機構８´を介してＸ線検出器４を検出器位置３に位置決めした後、前述同様に回転テーブル５を１回転させつつ、所定回転位置毎に被検体２から透過してくる透過画像をＸ線検出器４で検出し、この検出された透過画像データを収集し順次制御処理部９のディスクに記憶する。
Further, the
なお、Ｘ線検出器４に対する検出器位置の順序は前述したようにどの順序であっても構わない。
Note that the order of the detector positions with respect to the
以上のようにして透過画像データを収集した後、再構成処理部９Ｃは、例えばディスクから主メモリに読み出し、多数の透過画像から被検体２のスキャン領域Ａｏ"の３次元画像を再構成する。なお、再構成処理については後記する。
After collecting the transmission image data as described above, the
このトリプルオフセットスキャンのスキャン領域Ａｏ"は、回転軸Ｃｏ"を中心とした円柱領域であって、回転軸Ｃｏ"から上側となる片側が回転テーブル５の回転中に測定される連続したＸ線ビーム３ｂに包含される円柱領域と定義される。スキャン領域Ａｏ"は、無理なく再構成できる十分なデータが収集される領域である。 The scan area Ao ″ of the triple offset scan is a cylindrical area centered on the rotation axis Co ″, and a continuous X-ray beam whose one side above the rotation axis Co ″ is measured while the turntable 5 is rotating. The scan area Ao ″ is an area where sufficient data that can be reconstructed without difficulty is collected.
このトリプルオフセットスキャンでは、ダブルオフセットスキャンの３／２倍近い直径のスキャン領域となるので、ダブルオフセットスキャンよりも大きな被検体２を当該ダブルオフセットスキャンと同じ拡大率で被検体２を撮影することが可能となる。 In this triple offset scan, a scan area having a diameter nearly 3/2 times that of the double offset scan is obtained, so that the subject 2 larger than the double offset scan can be imaged at the same magnification as the double offset scan. It becomes possible.
（実施の形態２の他の例）
（２−３ａ） ダブルオフセットスキャンの他の例について。
(Another example of the second embodiment)
(2-3a) Another example of double offset scanning.
図５（ｃ）はダブルオフセットスキャンの他の例を説明する各構成部分の幾何的な配置例を示す平面図である。 FIG. 5C is a plan view showing an example of the geometrical arrangement of each component for explaining another example of the double offset scan.
このダブルオフセットスキャンは、Ｘ線源１から放射されるＸ線ビーム３ａがＸ線検出器４の検出面４ａに正面から直進入射するように、Ｘ線検出器４自体を自転させつつ、Ｘ線検出器４を前記回転軸と直交する面内で複数の検出器位置１，２となるように移動させて位置決めするが、Ｘ線光軸Ｌ上に各検出器位置１，２におけるＸ線検出器４の端部の一部重なり合う部分が位置するように、Ｘ線検出器４を移動させる。
In this double offset scan, the
また、スキャン制御部９Ｂは、回転軸移動機構７を介して回転軸がＸ線光軸Ｌから離れて、連続したＸ線ビーム３ａの端部付近の位置に位置決めし、回転軸Ｃｏ´とする。
Further, the
図５（ａ）に示すダブルオフセットスキャンは、スキャン領域の中心部が周辺部よりＸ線光軸Ｌに近くし、中央部の画質に重点を置いた検出器位置となっている。これに対し、図５（ｃ）に示すダブルオフセットスキャンは、スキャン領域の中心部と周辺部が均等にＸ線光軸Ｌに近いので、全体の画質を重視した検出器位置となっている。 In the double offset scan shown in FIG. 5A, the center portion of the scan region is closer to the X-ray optical axis L than the peripheral portion, and the detector position is focused on the image quality at the center portion. On the other hand, in the double offset scan shown in FIG. 5C, the center portion and the peripheral portion of the scan region are equally close to the X-ray optical axis L, so that the detector position is focused on the overall image quality.
また、図３（ｂ）と同様に、図５（ａ）と図５（ｃ）を折衷したダブルオフセットスキャンであっても構わない。 Similarly to FIG. 3B, a double offset scan in which FIGS. 5A and 5C are compromised may be used.
（２−４ａ） トリプルオフセットスキャンの他の例について。 (2-4a) Another example of triple offset scanning.
前述したダブルオフセットスキャンと同様に、Ｘ線検出器４の各検出器位置１〜３を任意にずらして設定することにより、透過画像を収集することもできる。
Similar to the above-described double offset scanning, transmission images can be collected by setting the
従って、以上のような実施の形態によれば、Ｘ線検出器４をＸ線ビームが検出面に正面から入射するよう自転させつつ、所定の検出器位置に移動させるとともに、回転軸をＸ線光軸Ｌから離れたＸ線ビームの端部付近に設定し、Ｘ線光軸Ｌの両側に広がる広いＸ線ビーム３ａ，３ｂの透過画像を検出するので、検出面（４ａ，４ａ´），（４ａ〜４ａ"）への斜め入射とＸ線量の低下を抑制でき、スキャン領域の中心から離れた部分の画質を低下させることなく、高拡大率を保ったままスキャン領域を広げることが可能である。
Therefore, according to the embodiment as described above, the
また、広いＸ線ビーム３ａ，３ｂを保ったまま、Ｘ線検出器４を移動させて透過画像を収集し合成しているので、検出分解能を保ったまま検出面積を拡大でき、ひいては大きな被検体２でも対応しつつ確実に透過画像を撮影することができる。
Further, since the transmission images are collected and synthesized by moving the
（再構成処理例：実施の形態１，２共通）
以下、再構成処理例について説明する。なお、図６はダブルオフセットスキャンで得られた透過画像に対する再構成処理を説明する図である
再構成処理部９Ｃは、検出器位置１の状態で収集記憶した透過画像と、検出器位置２の状態で収集記憶した透過画像を読み出し、各回転位置毎に合成し、合成透過画像を作成する（図６（ａ）参照）。なお、透過画像は対数変換する必要があるが、この対数変換は合成の前後何れでもよい。
(Example of reconstruction processing: common to Embodiments 1 and 2)
Hereinafter, an example of the reconstruction process will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining a reconstruction process for a transmission image obtained by double offset scanning.
The
合成する際の繋ぎ位置は、検出器移動機構８（８´）で移動させた検出器位置が分るので、容易に合成することが可能である。また、代わりに、重複部分の透過画像の濃淡を位置合わせして繋ぐようにすると、移動の位置決め誤差が補正されることになり、好ましい結果となる。 The connecting position at the time of combining can be easily combined because the detector position moved by the detector moving mechanism 8 (8 ′) is known. Alternatively, if the shades of the transparent images in the overlapping portions are aligned and connected, the movement positioning error is corrected, which is a favorable result.
合成処理としては、例えば検出器位置１の透過画像の重み係数Ｗ１（ｙ）＝「１」、検出器位置２の透過画像の重み係数Ｗ２（ｙ）＝「１」とすると、両透過画像の重複部分においては、検出器位置１の透過画像の重み係数Ｗ１（ｙ）が「１」から「０」に滑らかに変化し、一方、検出器位置２の透過画像の重み係数Ｗ２（ｙ）が「０」から「１」に滑らかに変化する（図６（ｂ）参照：なお、変化は曲線でも直線でもよい）。
For example, if the weighting coefficient W1 (y) of the transmission image at the
従って、検出器位置１の透過画像と検出器位置２の透過画像に、「Ｗ１（ｙ）＋Ｗ２（ｙ）＝１となる重み係数を掛けた後、互いに加算することで合成する。ここで、（ｙ）は透過画像上の検出器移動方向である。
Accordingly, the transmission image at the
以上のようにして各回転位置毎に合成された透過画像を得れば、後は通常のオフセットスキャンで行っている再構成時と同様の再構成処理により、スキャン領域Ａｏ´内の被検体２の３次元画像を再構成することができる。 If a transmission image synthesized at each rotational position is obtained as described above, the subject 2 in the scan region Ao ′ is then reconstructed in the same manner as in reconstruction performed in normal offset scanning. Can be reconstructed.
また、オフセットスキャンに関する透過画像の再構成は従来周知であるが、例えば特許第３８１９９１９号に記載されている方法もある。この再構成方法は、図６（ｃ）に示すごとく、回転軸Ｃｏ´（投影位置）の片側で「０」、逆側で「１」とし、回転軸付近で「０」から「１」に滑らかに変化し、その変化の傾きが回転軸Ｃｏ´を中心として対称に変化するようなオフセット重み係数Ｗｏｆ（ｙ）を用いる。そして、透過画像に対し、オフセット重み係数Ｗｏｆ（ｙ）を掛けた後、通常のコーンビーム再構成を行う方法である。 Further, the reconstruction of a transmission image related to offset scanning is well known in the art, but there is also a method described in, for example, Japanese Patent No. 3819919. In this reconstruction method, as shown in FIG. 6C, “0” is set on one side of the rotation axis Co ′ (projection position), “1” is set on the opposite side, and “0” is changed to “1” near the rotation axis. An offset weighting coefficient Wof (y) is used which changes smoothly and the change gradient changes symmetrically about the rotation axis Co ′. In this method, the transmission image is multiplied by the offset weight coefficient Wof (y), and then normal cone beam reconstruction is performed.
すなわち、この再構成方法は、各回転位置毎に合成した合成透過画像にオフセット重み係数Ｗｏｆ（ｙ）を掛けた画像を取得する。そして、取得された画像に対して、回転軸Ｃｏ´と直交する方向にいわゆる重みデータ|ω|の空間フィルタ掛けを行った後、このフィルタ掛けした後の画像をＸ線焦点Ｆに向けて被検***置に設定した仮想マトリックス点に３次元的に逆投影することにより、被検体２の３次元画像を得るものである。 That is, in this reconstruction method, an image obtained by multiplying the combined transmission image combined at each rotational position by the offset weight coefficient Wof (y) is acquired. The acquired image is subjected to spatial filtering of so-called weight data | ω | in a direction orthogonal to the rotation axis Co ′, and the filtered image is then directed toward the X-ray focal point F. A three-dimensional image of the subject 2 is obtained by three-dimensionally projecting back to a virtual matrix point set at the specimen position.
ここで、画像の合成は再構成処理のどの段階で行ってもよい。例えば収集記憶した透過画像を合成してもよく、対数変換などの前処理を施した後に合成してもよい。さらに、逆投影の段階で合成することもできる。例えば、検出器位置１の重み係数Ｗ１（ｙ）掛け及びオフセット重み係数掛けした透過画像と検出器位置２の重み係数Ｗ２（ｙ）掛け及びオフセット重み係数掛けした透過画像とを加算することなく、それぞれ別個に空間フィルタ掛け及び逆投影をする。そして、検出器位置１の部分３次元画像と検出器位置２の部分３次元画像とを作成し、これら２つの部分３次元画像を加算して最終的な３次元画像を得てもよい。また、検出器位置１の部分３次元画像の上に、検出器位置２のＷ２（ｙ）・Ｗｏｆ（ｙ）掛け及び空間フィルタ掛けした透過画像を続けて逆投影し、３次元画像を得るようにしてもよい。
Here, image synthesis may be performed at any stage of the reconstruction processing. For example, the collected and stored transmission images may be combined, or may be combined after preprocessing such as logarithmic conversion. Further, it can be synthesized at the stage of back projection. For example, without adding the transmission image multiplied by the weighting factor W1 (y) and the offset weighting factor multiplied by the weighting factor W1 (y) of the
なお、以上説明した画像の合成及び逆投影は、透過画像をＸ線光軸Ｌに直交する面上のデータ、あるいはＸ線焦点Ｆを通り回転軸に平行な軸に対する円柱面上のデータに置き換えて処理するが、例えば置き換え無しに検出面上のデータのまま処理することもできる。 In the above-described image synthesis and back projection, the transmission image is replaced with data on a plane orthogonal to the X-ray optical axis L or data on a cylindrical plane with respect to an axis passing through the X-ray focal point F and parallel to the rotation axis. For example, the data on the detection surface can be processed without replacement.
以上はダブルオフセットスキャンの場合の再構成処理について説明したが、トリプルオフセットスキャンや多重のオフセットスキャンの場合であっても、合成枚数が増えるだけで、同様の再構成処理によって３次元画像を作成できることは容易である。 The above describes the reconstruction processing in the case of double offset scanning. Even in the case of triple offset scanning or multiple offset scanning, it is possible to create a three-dimensional image by the same reconstruction processing just by increasing the number of combined images. Is easy.
（実施の形態１，２の変形例）
上記実施の形態では、Ｘ線検出器４を１箇所ないし３箇所の検出器位置に位置決めするダブル、トリプルオフセットスキャンについて説明したが、当該検出器位置をさらに増やしたトリプルオフセットスキャンを超えるスキャンを行ってもよい。
(Modification of
In the above embodiment, the double and triple offset scans for positioning the
また、上記実施の形態では、回転軸をＸ線光軸Ｌから離れたＸ線ビームの端部付近に設定した後、複数の検出器位置でＸ線光軸Ｌの両側に広がる連続した広いＸ線ビームを検出し、多重のオフセットスキャンを行っているが、ここで回転軸をＸ線ビームの端部に設定する代わりに、回転軸をＸ線ビームの中央に設定し、多重の通常スキャンを行うこともできる（例えば、（図２（ｃ）で回転軸Ｃｏ´をＸ線ビーム３ａの中央にする）。
Moreover, in the said embodiment, after setting a rotating shaft to the edge part vicinity of the X-ray beam away from the X-ray optical axis L, the continuous wide X which spreads on both sides of the X-ray optical axis L in several detector positions. The line beam is detected and multiple offset scans are performed, but instead of setting the rotation axis at the end of the X-ray beam, the rotation axis is set at the center of the X-ray beam and multiple normal scans are performed. (For example, (in FIG. 2C, the rotation axis Co ′ is set to the center of the
さらに、上記実施の形態では、Ｘ線源１としてはマイクロフォーカスＸ線管を用いたが、このＸ線管以外のＸ線管を用いてもよく、Ｘ線以外の他の透過性放射線を用いてよく、あるいはＦＰＤ以外のＸ線検出器４を用いてもよいことは言うまでもない。
Furthermore, in the above embodiment, a microfocus X-ray tube is used as the
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
１…Ｘ線源、２…被検体、３，３ａ，３ｂ…Ｘ線ビーム、４…Ｘ線検出器、４ａ…検出面、５…回転テーブル、６…回転・昇降機構、７…回転軸移動機構、８，８´…検出器移動機構、９…制御処理部、９Ａ…初期設定制御部、９Ｂ…スキャン制御部、９Ｃ…再構成処理部、Ｃ，Ｃｏ，Ｃｏ´，Ｃｏ"…回転軸、Ａｎ，Ａｏ，Ａｏ´，Ａｏ"…スキャン領域、Ｌ…Ｘ線光軸。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記Ｘ線検出器を、当該Ｘ線検出器の検出面に沿って前記Ｘ線光軸及び前記回転軸の方向と直交する方向で、かつ、前記Ｘ線検出器の端部が一部重なり、前記Ｘ線源から放射された連続した広いＸ線ビーム全体を検出するように複数の検出器位置に位置決め移動させる検出器移動機構と、
前記被検体が載置される前記回転軸を前記検出される連続した広いＸ線ビームの端部である前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させる回転軸移動機構と、
前記回転軸移動機構により前記回転軸を前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させ、前記回転手段により前記回転軸を回転させつつ、当該回転軸の各回転位置毎に前記各検出器位置に位置決めされた前記Ｘ線検出器で検出される透過画像を収集するスキャン制御手段と、
このスキャン制御手段で収集された多数の透過画像から前記被検体の３次元画像を再構成する再構成処理手段とを備えたことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 An X-ray source that emits X-rays toward the subject, a two-dimensional X-ray detector that detects an X-ray beam transmitted through the subject as a transmission image, and the subject placed on the subject A rotation means for rotating a rotation axis in a direction perpendicular to the X-ray optical axis, which is an X-ray emission axis of the X-ray source, and a three-dimensional image of the subject from a transmission image detected by the X-ray detector In computer tomography equipment to reconstruct
The X-ray detector is in a direction perpendicular to the direction of the X-ray optical axis and the rotation axis along the detection surface of the X-ray detector , and an end of the X-ray detector partially overlaps, A detector moving mechanism for positioning and moving to a plurality of detector positions so as to detect the entire continuous wide X-ray beam emitted from the X-ray source;
A rotation axis moving mechanism that moves the rotation axis on which the subject is placed to a position away from the X-ray optical axis that is an end of the detected continuous X-ray beam ;
The rotating shaft is moved to a position away from the X-ray optical axis by the rotating shaft moving mechanism, and the rotating shaft is rotated by the rotating means, while the rotating shaft is moved to the detector position for each rotating position of the rotating shaft. Scan control means for collecting transmission images detected by the positioned X-ray detector;
A computed tomography apparatus comprising: reconstruction processing means for reconstructing a three-dimensional image of the subject from a large number of transmission images collected by the scan control means.
前記Ｘ線検出器を、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームが当該Ｘ線検出器の検出面に正面から入射するように自転させながら前記回転軸と直交する面内で前記Ｘ線検出器の端部が一部重なり、前記Ｘ線源から放射された連続した広いＸ線ビーム全体を検出するように複数の検出器位置に位置決め移動させる検出器移動機構と、
前記被検体が載置される前記回転軸を前記検出される連続した広いＸ線ビームの端部である前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させる回転軸移動機構と、
前記回転軸移動機構により前記回転軸を前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させ、前記回転手段により前記回転軸を回転させつつ、当該回転軸の各回転位置毎に前記各検出器位置に位置決めされた前記Ｘ線検出器で検出される透過画像を収集するスキャン制御手段と、
このスキャン制御手段で収集された多数の透過画像から前記被検体の３次元画像を再構成する再構成処理手段とを備えたことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 An X-ray source that emits X-rays toward the subject, a two-dimensional X-ray detector that detects an X-ray beam transmitted through the subject as a transmission image, and the subject placed on the subject A rotation means for rotating a rotation axis in a direction perpendicular to the X-ray optical axis, which is an X-ray emission axis of the X-ray source, and a three-dimensional image of the subject from a transmission image detected by the X-ray detector In computer tomography equipment to reconstruct
The X-ray detector detects the X-ray in a plane perpendicular to the rotation axis while rotating so that the X-ray beam emitted from the X-ray source enters the detection surface of the X-ray detector from the front. A detector moving mechanism for partially locating and moving to a plurality of detector positions so as to detect the entire continuous wide X-ray beam emitted from the X-ray source, with the end portions of the detector partially overlapping;
A rotation axis moving mechanism that moves the rotation axis on which the subject is placed to a position away from the X-ray optical axis that is an end of the detected continuous X-ray beam ;
The rotating shaft is moved to a position away from the X-ray optical axis by the rotating shaft moving mechanism, and the rotating shaft is rotated by the rotating means, while the rotating shaft is moved to the detector position for each rotating position of the rotating shaft. Scan control means for collecting transmission images detected by the positioned X-ray detector;
A computed tomography apparatus comprising: reconstruction processing means for reconstructing a three-dimensional image of the subject from a large number of transmission images collected by the scan control means.
前記検出器移動機構にて２つの前記検出器位置に所定の順序で前記Ｘ線検出器を移動させ、前記回転軸移動機構にて前記回転軸を前記Ｘ線光軸から離れた位置に移動させるダブルオフセットモード設定手段を有し、前記検出器位置毎に当該回転軸を１回転させながら前記回転軸の各回転位置毎に前記Ｘ線検出器で検出される透過画像を収集するダブルオフセットスキャンを行うことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 The computed tomography apparatus according to claim 1 or 2,
The detector moving mechanism moves the X-ray detector to two detector positions in a predetermined order, and the rotating shaft moving mechanism moves the rotating shaft to a position away from the X-ray optical axis. A double offset mode setting means for performing a double offset scan for collecting transmission images detected by the X-ray detector for each rotational position of the rotation shaft while rotating the rotation shaft once for each detector position; A computer tomography apparatus characterized in that it is performed.
前記検出器移動機構にて３つの前記検出器位置に所定の順序で前記Ｘ線検出器を位置決め移動させ、前記回転軸移動機構にて前記回転軸を前記Ｘ線光軸から離れた位置に設定するトリプルオフセットモード設定手段を有し、前記検出器位置毎に当該回転軸を１回転させながら前記回転軸の各回転位置毎に前記Ｘ線検出器で検出される透過画像を収集するトリプルオフセットスキャンを行うことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 The computed tomography apparatus according to claim 1 or 2,
The X-ray detector is positioned and moved to the three detector positions in a predetermined order by the detector moving mechanism, and the rotating shaft is set at a position away from the X-ray optical axis by the rotating shaft moving mechanism. A triple offset mode setting means for collecting transmission images detected by the X-ray detector for each rotation position of the rotation shaft while rotating the rotation shaft once for each detector position. A computer tomography apparatus characterized by performing:
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