X線断層像撮影装置
【課題】 X線検出器の不良部位の存在にも拘らず、X線投影データの再構成演算により得られる断層像上に現れるリングアーチファクトを減少させることのできるX線断層像撮影装置を提供する。
【解決手段】対象物WのX線投影データを得るX線CT撮影中に、X線発生装置1とX線検出器2、および対象物Wを回転させる回転機構(回転テーブル3)の回転軸Rの相対位置を、X線発生装置1とX線検出器2を結ぶ線に交差する方向に連続的もしくは断続的に移動させ、各X線投影データを、それぞれの収集時の相対位置に応じて補正したうえで再構成演算に供する。これにより、各X線投影データ上で、対象物Wの透視像とX線検出器2の異常部位との相対位置がそれぞれに相違するデータが得られ、これを再構成演算に供することで、得られる断層像にX線検出器2の異常部位に起因するリングアーチファクトが出現することを抑制する。
【解決手段】対象物WのX線投影データを得るX線CT撮影中に、X線発生装置1とX線検出器2、および対象物Wを回転させる回転機構(回転テーブル3)の回転軸Rの相対位置を、X線発生装置1とX線検出器2を結ぶ線に交差する方向に連続的もしくは断続的に移動させ、各X線投影データを、それぞれの収集時の相対位置に応じて補正したうえで再構成演算に供する。これにより、各X線投影データ上で、対象物Wの透視像とX線検出器2の異常部位との相対位置がそれぞれに相違するデータが得られ、これを再構成演算に供することで、得られる断層像にX線検出器2の異常部位に起因するリングアーチファクトが出現することを抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は産業用のX線断層像撮影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
X線断層像撮影装置においては、一般に、X線発生装置とX線検出との間に、対象物を配置するための試料ステージを設け、X線発生装置とX線検出器との対と試料ステージとを相対的に微小角度ずつ回転させることにより、多数の方向からの対象物のX線投影データを収集し、そのデータにフィルタ処理等を施した後、再構成演算を行うこと、つまり逆投影を行うことで、対象物の断層像を得る(例えば特許文献1、2参照)。
【0003】
例えば図8(A)に示すように、X線発生装置1とX線検出器2の間に、これらと結ぶ線に直交する鉛直の回転軸Rの回りに回転する回転テーブル3を配置して試料ステージとし、その回転テーブル3上に図示のような対象物Wを搭載してX線を照射すると、X線検出器2の出力、つまり対象物WのX線投影データは同図(B)に例示する通りとなる。鉛直の回転軸Rに直交する水平方向へのラインプロファイルは、鉛直方向中央部分を例にとれば同図(C)に示す通りとなる。
【0004】
また、図9に示す例は、X線発生装置1とX線検出器2の対を回転軸Rの回りに回転させる構造の装置を示すものであり、X線発生装置1とX線検出器2の間に設けられて対象物Wを搭載する試料ステージ(図示略)は回転させずに固定し、その回りをX線発生装置1とX線検出器2の対を回転させる。このような装置構造でも、上記と同様のX線投影データが得られる。
【0005】
以上の図8(A)または図9に示す装置において、対象物Wに向けてX線を照射しながら、回転テーブル3を回転させるか、あるいはX線発生装置1とX線検出器2の対を微小角度ずつ回転させてX線投影データを取り込むことにより、さまざまな方向(投影角度)でのX線投影データを収集することができる。その各投影角度の投影データにおける回転軸R方向への一定の位置で、かつ、回転軸Rに直交する方向へのライン上のX線投影データを集めてグラフ化したものはサイノグラムと呼ばれ,その例を図10に示す。このサイノグラムは、再構成演算を行う前のデータとなる。断層像の再構成演算は、サイノグラム(投影データ)を逆投影処理することで実現されている。すなわち、図11に示すように、例えば図8(C)に示した中央部分のラインのサイノグラムで説明すると、該当する角度のラインプロファイルデータを用いて、言わばX線発生装置1の焦点に向けて塗りつぶしていく処理を、収集した角度分繰り返す処理を実行する。これにより、図12に例示するような対象物の鉛直方向中央部分における断層像が再構成される。なお、実際には、投影データはフィルタリング処理などを行う必要があるが、ここでは省略する。
【0006】
以上の例では、ライン上の投影データの処理について説明したが、同様な手法によりさまざまな投影角度で得た2次元投影データから、3次元の断層データ(3次元情報)を再構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2005−300438号公報
【特許文献2】特開2005−283180号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記したように、X線CTにおいては、投影データを逆投影する再構成演算によりCT画像(断層像)を得る。投影データは基本的にはあらかじめ設定されている軌道のもとにX線発生装置とX線検出器の対と対象物とが相対回転するという前提で収集し、適宜のフィルタ処理等を施し、その処理後の投影データを逆投影処理する。一般的なCT画像には、X線検出器の不良やノイズ、感度ムラなどの原因によりリングアーチファクトと称されるノイズが現れる。
【0009】
X線検出器のある部位が不良で、感度が低かったり、感度が高すぎるような場合にデータを収集すると、サイノグラム上では図13(A)に例示するように検出器の不良部位に対応して、直線状に異常なデータが並ぶことになる。このサイノグラムを逆投影すると、同図(B)に示すように、不良部位のデータが、当該不良部位のX線検出器の回転中心の投影位置からの距離応じた半径の円弧状のノイズとなってCT画像(断層像)上に現れることにとなる。
【0010】
本発明の課題は、X線検出器の不良部位の存在にも係わらず、X線投影データの再構成により得られる断層像上に現れるリングアーチファクトを減少させることのできるX線断層像撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の課題を解決するため、本発明のX線断層像撮影装置は、互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器と、これらのX線発生装置とX線検出器の間に設けられ、対象物を配置するための試料ステージと、上記X線発生装置とX線検出器の対と上記試料ステージとを相対的に回転させる回転機構と、上記X線発生装置からのX線を照射しながら上記回転機構を駆動し、一定角度の回転ごとに上記X線検出器の出力を取り込む撮影動作により収集した複数の角度でのX線投影データを記憶する投影データ記憶手段と、その投影データ記憶手段に記憶されている各X線投影データを用いた再構成演算により、対象物の断層像を構築するX線断層像撮影装置において、上記撮影動作中に、上記X線発生装置とX線検出器および上記回転機構の回転軸の相対位置を、X線発生装置とX線検出器を結ぶ線に交差する方向に連続的もしくは断続的に移動させる移動機構と、その移動機構を駆動しつつ収集したX線投影データを、当該移動機構による移動分だけ補正する補正手段と、上記再構成演算手段は、その補正後の各X線投影データを用いた再構成演算により対象物の断層像を構築することによって特徴づけられる(請求項1)。
【0012】
ここで、本発明においては、上記移動機構が、上記X線検出器を移動させる構成(請求項2)、あるいは上記移動機構が、上記回転機構の回転中心軸を移動させる構成(請求項3)、もしくは上記移動機構が、上記X線発生装置を移動させる構成(請求項4)のうちの任意の構成を採用することができる。
【0013】
本発明は、X線検出器の不良部位に基づくX線投影データ上で異常値を示す部位を、投影角度ごとの投影データにおいて分散させることにより、課題を解決しようとするものである。
【0014】
すなわち、前記したように、X線検出器の不良部位に基づく異常値は、全てのX線投影データ(対象物のX線透視像)上の同じ位置に現れ、これが逆投影により円弧状に現れるのであるが、本発明では、CT撮影中、つまりX線投影データの収集時に、X線発生装置とX線検出器、および、回転機構による相対回転軸の位置を相互に移動させる。これにより、相対回転角度の変化によりX線検出器上に投影される対象物の像が当該X線検出器上で移動する。一方、X線検出器の不良部位の位置は一定であるから、各投影角度でのX線投影データ上における対象物の像と不良部位に基づく異常値を示す部位の相対位置が変化する。再構成演算に際して、撮影時に移動させた分だけX線投影データの位置補正を行い、各X線投影データを相対回転軸を中心としたものとしたうえで再構成演算に供することで、再構成演算に供される各X線投影データには、X線検出器の不良に基づく異常値の位置が実質的に分散されることになり、得られる断層像へのリングアーチファクトの出現を抑制することができる。
【0015】
X線発生装置とX線検出器、およびこれらと対象物との相対回転軸を移動させる具体的手法としては、X線検出器を移動させること(請求項2)、相対回転軸を移動させること(請求項3)およびX線発生装置を移動させること(請求項4)のいずれであってもよく,いずれもの構成を採っても、同等の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、X線検出器に不良部位があっても、再構成演算により得られる断層像上にリングアーチファクトが出現することを抑制することができ、従来に比してより鮮明な断層像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【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制御装置の機能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の動作の例を示すフローチャートである。
【図3】本発明の実施の形態におけるCT撮影中のX線検出器の移動の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるX線検出器のCT撮影中の移動のさせ方の例を示すグラフである。
【図5】回転テーブルを複数回にわたって回転させてCT撮影を行う場合におけるX線検出器の移動のさせ方の例を示すグラフである。
【図6】本発明の他の実施の形態の説明図で、(A)はCT撮影中に回転テーブルを移動させる構成、(B)はCT撮影中にX線発生装置を移動させる構成の説明図である。
【図7】本発明が適用可能な傾斜形CTの構成例を示す模式図である。
【図8】X線断層像撮影装置の撮影系の説明図で、(A)は回転テーブルを用いた撮影系の模式的構成図で、(B)は(A)の状態で得られるX線投影データの例を示す図であり、(C)は(B)の鉛直方向中央部におけるラインプロファイルを示す図である。
【図9】X線断層像撮影装置の撮影系の他の例を示すで、X線発生装置とX線検出器の対を対象物の回りに回転させる系の模式図である。
【図10】図8(C)に示したラインプロファイルの位置におけるサイノグラムの例を示す図である。
【図11】X線断層像撮影装置によりX線投影データから断層像を構築する再構成演算処理の説明図である。
【図12】再構成演算演算処理によって得られる断層像の例を示す図である。
【図13】X線検出器に異常部位が存在する場合のサイノグラムの例(A)と、このようなデータを再構成演算して得られる断層像に現れるリングアーチファクトの例(B)を示す図である。
【符号の説明】
【0018】
1 X線発生装置
2 X線検出器
3 回転テーブル
11 X線コントローラ
12 軸制御部
13 画像データ取り込み回路
14 投影データ記憶部
15 補正演算部
16 補正後データ記憶部
17 再構成演算部
18 表示器
19 システム制御部
20 操作部
R 回転軸
W 対象物
【発明を実施するための形態】
【0019】
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制御装置の機能的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【0020】
X線発生装置1はそのX線光軸を水平方向に向くように配置され、このX線発生装置1に水平方向に対向してX線検出器2が配置されている。X線発生装置1には、X線コントローラ11からの信号に応じた管電圧および管電流が供給され、X線焦点を頂点としたコーン状のX線ビームを発生する。また、X線検出器2は画素が2次元状に配列されてなる2次元X線検出器である。
【0021】
X線発生装置1とX線検出器2の間で対象物Wを配置するための試料ステージには、対象物Wを搭載して回転を与える回転テーブル3が配置されている。この回転テーブル3は、X線光軸に直交する鉛直方向(z方向)に沿った回転軸Rを中心として回転する。また、この回転テーブル3は、テーブル移動機構4上に載せられており、このテーブル移動機構4の駆動により、回転テーブル3は少なくともX線光軸方向(x方向)および鉛直のz方向に移動する。この移動機構4による回転テーブル3のこれらのx,z方向への移動、並びに回転テーブル3の回転軸Rの回りの回転動作は、軸制御部12から供給される駆動信号によって駆動制御される。
【0022】
前記したX線検出器2は、検出器移動機構5に取り付けられており、この検出器移動機構5の駆動によってX線検出器2は上記したx,z方向の双方に直交するy方向に移動する。この検出器移動機構5によるX線検出器2の移動は、軸制御部12から供給される駆動信号によって駆動制御される。
【0023】
対象物WのX線投影データの収集、つまりCT撮影に際しては、回転テーブル3上に対象物Wを搭載して回転を与え、X線を照射しつつ、回転テーブル3が所定の微小角度だけ回転するごとに、X線検出器2の各画素出力を取り込むことによって行われる。具体的には、各回転角度でのX線検出器の各画素出力は、その角度でのX線投影データとして画像データ取り込み回路13を介して投影データ記憶部14に記憶されていく。そして、この実施の形態においては、後述するように、このCT撮影時に、検出器移動機構5が軸制御部12を通じて自動的に駆動制御され、X線検出器2がy方向に移動する。
【0024】
データ記憶部14に記憶された各角度におけるX線投影データは補正演算部15に取り込まれ、CT撮影中におけるX線検出器2の移動に応じて位置が補正される。すなわち、X線検出器2が撮影開始当初からy方向にΔだけ移動した時点で取り込んだX線投影データは、補正演算部15においてy方向に−Δだけ位置をずらせる補正を行い、補正後データ記憶部16に格納される。
【0025】
補正後データ記憶部16に記憶された補正後のデータは、再構成演算部17による再構成演算に供され、対象物Wの断層像(3次元像情報)が構築される。この断層像は表示器18に表示される。
【0026】
以上の画像データ取り込み回路13、投影データ記憶部14、補正演算部15、補正後データ記憶部16、再構成演算部17および表示器18は、前記したX線コントローラ11、軸制御部12、画像データ取り込み回路13とともにシステム制御部19の制御下に置かれている。システム制御部19には、マウスやキーボード、ジョイスティック等からなる操作部20が接続されており、この操作部20の操作によって、回転ステージ3の位置決めを行ったり、各種指令を与えることができる。そして、これらは、実際にはコンピュータとその周辺機器を主体として構成され、インストールされているプログラムに従った機能を実現するのであるが、図1では説明の便宜上、その機能ごとのブロックによって表している。
【0027】
次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の動作の例について、図2に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【0028】
まず、回転テーブル3上に対象物Wを搭載して回転を与えながらX線発生装置1からのX線を照射し、所定の微小角度ごとにX線検出器2の出力を投影データとして取り込むのであるが、このとき、システム制御部19からの指令により、検出器移動機構5に対して軸制御部12から自動的に駆動信号が供給され、X線検出器2をy方向に移動させる。すなわち、図3に装置要部を上から見た図を示すように、X線検出器2は、CT撮影の開始当初はX線発生装置1の焦点1aと回転軸Rとを結ぶ線上にその中心が位置しているが、CT撮影の進行とともにy方向に移動する。このX線検出器2の移動のさせ方は特に限定されるものではないが、例えば図4(A),(B)に示すように、一定速度で連続的に移動させる方法、あるいは同図(C),(D)に示すように、例えば撮影の中間時点で所定距離だけ一挙に移動させる方法、更には同図(E)に示すように撮影中にランダムに移動させる方法などを採用することができる。
【0029】
以上のようにX線検出器2を移動させて取り込んだX線投影データは、対象物Wの投影像がX線検出器2の検出面上で移動した状態となり、その投影像はX線検出器2の異常部位に対して相対的に移動した状態となる。このようにして収集された投影データは投影データ記憶部14に記憶されていく。そしてこれらの投影データは、補正演算部15により、撮影中のX線検出器2の移動に対応して補正が行われる。すなわち、X線検出器2がy方向にΔだけ移動した状態で収集されたX線投影データは、y方向に−Δだけ位置が補正される。この補正により、各X線投影データは、見かけ上、回転軸Rの投影位置がX線検出器2の中心に位置する通常のデータとなって補正後データ記憶部16に記憶されるが、これらの補正後のデータにおいては、X線検出器2上の異常部位による異常値は、撮影中のX線検出器2の移動により各X線投影データ上で異なる位置となり、実質的に分散した状態となって現れる。
【0030】
このような補正を行ったデータは再構成演算部17による再構成演算に供され、対象物Wの断層像が構築される。このようにして得られる断層像には、従って、X線検出器2の異常部位に起因するリングアーチファクトの発生が抑制される。
【0031】
ここで、回転テーブル3を複数回転させてCT撮影し、その各回の回転において得た各X線投影データを積算して再構成演算に供したり、あるいは各回の回転において互いに異なる回転角度でX線投影データを収集し、その全てのX線投影データを用いて再構成演算を行う装置においては、図5に例示するように、各回の回転時にX線検出器2の位置を移動させてデータ収集を行うように構成することで、上記と同様にリングアーチファクトの出現を抑制することができる。
【0032】
また、以上の実施の形態においては、CT撮影中にX線発生装置1とX線検出器および回転テーブル3の回転軸Rを相対的に移動させるために、X線検出器2を移動させた例を示したが、図6(A)に示すように、CT撮影中に回転テーブル3を移動機構4によって移動させてもよく、あるいは、同図(B)に示すように、CT撮影中にX線発生装置1(焦点1a)を移動させても(図において移動機構は図示略)、上記と同等の作用効果を奏することができる。
【0033】
更に、以上の実施の形態においては、X線発生装置1とX線検出器2の対を固定し、その間に回転テーブル3を配置して対象物Wを回転させる例を示したが、対象物Wを固定し、その回りをX線発生装置1とX線検出器2の対を回転させる装置構成についても、本発明を等しく適用することができる。
【0034】
更にまた、以上の実施の形態においては、回転軸Rに直交する方向にX線発生装置とX線検出器を配置した例を示したが、図7に示すように、X線発生装置1とX線検出器2を結ぶ線と、対象物を搭載する回転テーブル3の回転軸Rとが直交しない、いわゆる傾斜形CTと呼ばれる装置であっても、本発明を等しく適用することができる。なお、傾斜形CTにおいて、X線発生装置とX線検出器の対を対象物の回りに回転させる構造であってもよい。
【技術分野】
【0001】
本発明は産業用のX線断層像撮影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
X線断層像撮影装置においては、一般に、X線発生装置とX線検出との間に、対象物を配置するための試料ステージを設け、X線発生装置とX線検出器との対と試料ステージとを相対的に微小角度ずつ回転させることにより、多数の方向からの対象物のX線投影データを収集し、そのデータにフィルタ処理等を施した後、再構成演算を行うこと、つまり逆投影を行うことで、対象物の断層像を得る(例えば特許文献1、2参照)。
【0003】
例えば図8(A)に示すように、X線発生装置1とX線検出器2の間に、これらと結ぶ線に直交する鉛直の回転軸Rの回りに回転する回転テーブル3を配置して試料ステージとし、その回転テーブル3上に図示のような対象物Wを搭載してX線を照射すると、X線検出器2の出力、つまり対象物WのX線投影データは同図(B)に例示する通りとなる。鉛直の回転軸Rに直交する水平方向へのラインプロファイルは、鉛直方向中央部分を例にとれば同図(C)に示す通りとなる。
【0004】
また、図9に示す例は、X線発生装置1とX線検出器2の対を回転軸Rの回りに回転させる構造の装置を示すものであり、X線発生装置1とX線検出器2の間に設けられて対象物Wを搭載する試料ステージ(図示略)は回転させずに固定し、その回りをX線発生装置1とX線検出器2の対を回転させる。このような装置構造でも、上記と同様のX線投影データが得られる。
【0005】
以上の図8(A)または図9に示す装置において、対象物Wに向けてX線を照射しながら、回転テーブル3を回転させるか、あるいはX線発生装置1とX線検出器2の対を微小角度ずつ回転させてX線投影データを取り込むことにより、さまざまな方向(投影角度)でのX線投影データを収集することができる。その各投影角度の投影データにおける回転軸R方向への一定の位置で、かつ、回転軸Rに直交する方向へのライン上のX線投影データを集めてグラフ化したものはサイノグラムと呼ばれ,その例を図10に示す。このサイノグラムは、再構成演算を行う前のデータとなる。断層像の再構成演算は、サイノグラム(投影データ)を逆投影処理することで実現されている。すなわち、図11に示すように、例えば図8(C)に示した中央部分のラインのサイノグラムで説明すると、該当する角度のラインプロファイルデータを用いて、言わばX線発生装置1の焦点に向けて塗りつぶしていく処理を、収集した角度分繰り返す処理を実行する。これにより、図12に例示するような対象物の鉛直方向中央部分における断層像が再構成される。なお、実際には、投影データはフィルタリング処理などを行う必要があるが、ここでは省略する。
【0006】
以上の例では、ライン上の投影データの処理について説明したが、同様な手法によりさまざまな投影角度で得た2次元投影データから、3次元の断層データ(3次元情報)を再構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2005−300438号公報
【特許文献2】特開2005−283180号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記したように、X線CTにおいては、投影データを逆投影する再構成演算によりCT画像(断層像)を得る。投影データは基本的にはあらかじめ設定されている軌道のもとにX線発生装置とX線検出器の対と対象物とが相対回転するという前提で収集し、適宜のフィルタ処理等を施し、その処理後の投影データを逆投影処理する。一般的なCT画像には、X線検出器の不良やノイズ、感度ムラなどの原因によりリングアーチファクトと称されるノイズが現れる。
【0009】
X線検出器のある部位が不良で、感度が低かったり、感度が高すぎるような場合にデータを収集すると、サイノグラム上では図13(A)に例示するように検出器の不良部位に対応して、直線状に異常なデータが並ぶことになる。このサイノグラムを逆投影すると、同図(B)に示すように、不良部位のデータが、当該不良部位のX線検出器の回転中心の投影位置からの距離応じた半径の円弧状のノイズとなってCT画像(断層像)上に現れることにとなる。
【0010】
本発明の課題は、X線検出器の不良部位の存在にも係わらず、X線投影データの再構成により得られる断層像上に現れるリングアーチファクトを減少させることのできるX線断層像撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の課題を解決するため、本発明のX線断層像撮影装置は、互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器と、これらのX線発生装置とX線検出器の間に設けられ、対象物を配置するための試料ステージと、上記X線発生装置とX線検出器の対と上記試料ステージとを相対的に回転させる回転機構と、上記X線発生装置からのX線を照射しながら上記回転機構を駆動し、一定角度の回転ごとに上記X線検出器の出力を取り込む撮影動作により収集した複数の角度でのX線投影データを記憶する投影データ記憶手段と、その投影データ記憶手段に記憶されている各X線投影データを用いた再構成演算により、対象物の断層像を構築するX線断層像撮影装置において、上記撮影動作中に、上記X線発生装置とX線検出器および上記回転機構の回転軸の相対位置を、X線発生装置とX線検出器を結ぶ線に交差する方向に連続的もしくは断続的に移動させる移動機構と、その移動機構を駆動しつつ収集したX線投影データを、当該移動機構による移動分だけ補正する補正手段と、上記再構成演算手段は、その補正後の各X線投影データを用いた再構成演算により対象物の断層像を構築することによって特徴づけられる(請求項1)。
【0012】
ここで、本発明においては、上記移動機構が、上記X線検出器を移動させる構成(請求項2)、あるいは上記移動機構が、上記回転機構の回転中心軸を移動させる構成(請求項3)、もしくは上記移動機構が、上記X線発生装置を移動させる構成(請求項4)のうちの任意の構成を採用することができる。
【0013】
本発明は、X線検出器の不良部位に基づくX線投影データ上で異常値を示す部位を、投影角度ごとの投影データにおいて分散させることにより、課題を解決しようとするものである。
【0014】
すなわち、前記したように、X線検出器の不良部位に基づく異常値は、全てのX線投影データ(対象物のX線透視像)上の同じ位置に現れ、これが逆投影により円弧状に現れるのであるが、本発明では、CT撮影中、つまりX線投影データの収集時に、X線発生装置とX線検出器、および、回転機構による相対回転軸の位置を相互に移動させる。これにより、相対回転角度の変化によりX線検出器上に投影される対象物の像が当該X線検出器上で移動する。一方、X線検出器の不良部位の位置は一定であるから、各投影角度でのX線投影データ上における対象物の像と不良部位に基づく異常値を示す部位の相対位置が変化する。再構成演算に際して、撮影時に移動させた分だけX線投影データの位置補正を行い、各X線投影データを相対回転軸を中心としたものとしたうえで再構成演算に供することで、再構成演算に供される各X線投影データには、X線検出器の不良に基づく異常値の位置が実質的に分散されることになり、得られる断層像へのリングアーチファクトの出現を抑制することができる。
【0015】
X線発生装置とX線検出器、およびこれらと対象物との相対回転軸を移動させる具体的手法としては、X線検出器を移動させること(請求項2)、相対回転軸を移動させること(請求項3)およびX線発生装置を移動させること(請求項4)のいずれであってもよく,いずれもの構成を採っても、同等の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、X線検出器に不良部位があっても、再構成演算により得られる断層像上にリングアーチファクトが出現することを抑制することができ、従来に比してより鮮明な断層像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【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制御装置の機能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の動作の例を示すフローチャートである。
【図3】本発明の実施の形態におけるCT撮影中のX線検出器の移動の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるX線検出器のCT撮影中の移動のさせ方の例を示すグラフである。
【図5】回転テーブルを複数回にわたって回転させてCT撮影を行う場合におけるX線検出器の移動のさせ方の例を示すグラフである。
【図6】本発明の他の実施の形態の説明図で、(A)はCT撮影中に回転テーブルを移動させる構成、(B)はCT撮影中にX線発生装置を移動させる構成の説明図である。
【図7】本発明が適用可能な傾斜形CTの構成例を示す模式図である。
【図8】X線断層像撮影装置の撮影系の説明図で、(A)は回転テーブルを用いた撮影系の模式的構成図で、(B)は(A)の状態で得られるX線投影データの例を示す図であり、(C)は(B)の鉛直方向中央部におけるラインプロファイルを示す図である。
【図9】X線断層像撮影装置の撮影系の他の例を示すで、X線発生装置とX線検出器の対を対象物の回りに回転させる系の模式図である。
【図10】図8(C)に示したラインプロファイルの位置におけるサイノグラムの例を示す図である。
【図11】X線断層像撮影装置によりX線投影データから断層像を構築する再構成演算処理の説明図である。
【図12】再構成演算演算処理によって得られる断層像の例を示す図である。
【図13】X線検出器に異常部位が存在する場合のサイノグラムの例(A)と、このようなデータを再構成演算して得られる断層像に現れるリングアーチファクトの例(B)を示す図である。
【符号の説明】
【0018】
1 X線発生装置
2 X線検出器
3 回転テーブル
11 X線コントローラ
12 軸制御部
13 画像データ取り込み回路
14 投影データ記憶部
15 補正演算部
16 補正後データ記憶部
17 再構成演算部
18 表示器
19 システム制御部
20 操作部
R 回転軸
W 対象物
【発明を実施するための形態】
【0019】
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制御装置の機能的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【0020】
X線発生装置1はそのX線光軸を水平方向に向くように配置され、このX線発生装置1に水平方向に対向してX線検出器2が配置されている。X線発生装置1には、X線コントローラ11からの信号に応じた管電圧および管電流が供給され、X線焦点を頂点としたコーン状のX線ビームを発生する。また、X線検出器2は画素が2次元状に配列されてなる2次元X線検出器である。
【0021】
X線発生装置1とX線検出器2の間で対象物Wを配置するための試料ステージには、対象物Wを搭載して回転を与える回転テーブル3が配置されている。この回転テーブル3は、X線光軸に直交する鉛直方向(z方向)に沿った回転軸Rを中心として回転する。また、この回転テーブル3は、テーブル移動機構4上に載せられており、このテーブル移動機構4の駆動により、回転テーブル3は少なくともX線光軸方向(x方向)および鉛直のz方向に移動する。この移動機構4による回転テーブル3のこれらのx,z方向への移動、並びに回転テーブル3の回転軸Rの回りの回転動作は、軸制御部12から供給される駆動信号によって駆動制御される。
【0022】
前記したX線検出器2は、検出器移動機構5に取り付けられており、この検出器移動機構5の駆動によってX線検出器2は上記したx,z方向の双方に直交するy方向に移動する。この検出器移動機構5によるX線検出器2の移動は、軸制御部12から供給される駆動信号によって駆動制御される。
【0023】
対象物WのX線投影データの収集、つまりCT撮影に際しては、回転テーブル3上に対象物Wを搭載して回転を与え、X線を照射しつつ、回転テーブル3が所定の微小角度だけ回転するごとに、X線検出器2の各画素出力を取り込むことによって行われる。具体的には、各回転角度でのX線検出器の各画素出力は、その角度でのX線投影データとして画像データ取り込み回路13を介して投影データ記憶部14に記憶されていく。そして、この実施の形態においては、後述するように、このCT撮影時に、検出器移動機構5が軸制御部12を通じて自動的に駆動制御され、X線検出器2がy方向に移動する。
【0024】
データ記憶部14に記憶された各角度におけるX線投影データは補正演算部15に取り込まれ、CT撮影中におけるX線検出器2の移動に応じて位置が補正される。すなわち、X線検出器2が撮影開始当初からy方向にΔだけ移動した時点で取り込んだX線投影データは、補正演算部15においてy方向に−Δだけ位置をずらせる補正を行い、補正後データ記憶部16に格納される。
【0025】
補正後データ記憶部16に記憶された補正後のデータは、再構成演算部17による再構成演算に供され、対象物Wの断層像(3次元像情報)が構築される。この断層像は表示器18に表示される。
【0026】
以上の画像データ取り込み回路13、投影データ記憶部14、補正演算部15、補正後データ記憶部16、再構成演算部17および表示器18は、前記したX線コントローラ11、軸制御部12、画像データ取り込み回路13とともにシステム制御部19の制御下に置かれている。システム制御部19には、マウスやキーボード、ジョイスティック等からなる操作部20が接続されており、この操作部20の操作によって、回転ステージ3の位置決めを行ったり、各種指令を与えることができる。そして、これらは、実際にはコンピュータとその周辺機器を主体として構成され、インストールされているプログラムに従った機能を実現するのであるが、図1では説明の便宜上、その機能ごとのブロックによって表している。
【0027】
次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の動作の例について、図2に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【0028】
まず、回転テーブル3上に対象物Wを搭載して回転を与えながらX線発生装置1からのX線を照射し、所定の微小角度ごとにX線検出器2の出力を投影データとして取り込むのであるが、このとき、システム制御部19からの指令により、検出器移動機構5に対して軸制御部12から自動的に駆動信号が供給され、X線検出器2をy方向に移動させる。すなわち、図3に装置要部を上から見た図を示すように、X線検出器2は、CT撮影の開始当初はX線発生装置1の焦点1aと回転軸Rとを結ぶ線上にその中心が位置しているが、CT撮影の進行とともにy方向に移動する。このX線検出器2の移動のさせ方は特に限定されるものではないが、例えば図4(A),(B)に示すように、一定速度で連続的に移動させる方法、あるいは同図(C),(D)に示すように、例えば撮影の中間時点で所定距離だけ一挙に移動させる方法、更には同図(E)に示すように撮影中にランダムに移動させる方法などを採用することができる。
【0029】
以上のようにX線検出器2を移動させて取り込んだX線投影データは、対象物Wの投影像がX線検出器2の検出面上で移動した状態となり、その投影像はX線検出器2の異常部位に対して相対的に移動した状態となる。このようにして収集された投影データは投影データ記憶部14に記憶されていく。そしてこれらの投影データは、補正演算部15により、撮影中のX線検出器2の移動に対応して補正が行われる。すなわち、X線検出器2がy方向にΔだけ移動した状態で収集されたX線投影データは、y方向に−Δだけ位置が補正される。この補正により、各X線投影データは、見かけ上、回転軸Rの投影位置がX線検出器2の中心に位置する通常のデータとなって補正後データ記憶部16に記憶されるが、これらの補正後のデータにおいては、X線検出器2上の異常部位による異常値は、撮影中のX線検出器2の移動により各X線投影データ上で異なる位置となり、実質的に分散した状態となって現れる。
【0030】
このような補正を行ったデータは再構成演算部17による再構成演算に供され、対象物Wの断層像が構築される。このようにして得られる断層像には、従って、X線検出器2の異常部位に起因するリングアーチファクトの発生が抑制される。
【0031】
ここで、回転テーブル3を複数回転させてCT撮影し、その各回の回転において得た各X線投影データを積算して再構成演算に供したり、あるいは各回の回転において互いに異なる回転角度でX線投影データを収集し、その全てのX線投影データを用いて再構成演算を行う装置においては、図5に例示するように、各回の回転時にX線検出器2の位置を移動させてデータ収集を行うように構成することで、上記と同様にリングアーチファクトの出現を抑制することができる。
【0032】
また、以上の実施の形態においては、CT撮影中にX線発生装置1とX線検出器および回転テーブル3の回転軸Rを相対的に移動させるために、X線検出器2を移動させた例を示したが、図6(A)に示すように、CT撮影中に回転テーブル3を移動機構4によって移動させてもよく、あるいは、同図(B)に示すように、CT撮影中にX線発生装置1(焦点1a)を移動させても(図において移動機構は図示略)、上記と同等の作用効果を奏することができる。
【0033】
更に、以上の実施の形態においては、X線発生装置1とX線検出器2の対を固定し、その間に回転テーブル3を配置して対象物Wを回転させる例を示したが、対象物Wを固定し、その回りをX線発生装置1とX線検出器2の対を回転させる装置構成についても、本発明を等しく適用することができる。
【0034】
更にまた、以上の実施の形態においては、回転軸Rに直交する方向にX線発生装置とX線検出器を配置した例を示したが、図7に示すように、X線発生装置1とX線検出器2を結ぶ線と、対象物を搭載する回転テーブル3の回転軸Rとが直交しない、いわゆる傾斜形CTと呼ばれる装置であっても、本発明を等しく適用することができる。なお、傾斜形CTにおいて、X線発生装置とX線検出器の対を対象物の回りに回転させる構造であってもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器と、これらのX線発生装置とX線検出器の間に設けられ、対象物を配置するための試料ステージと、上記X線発生装置とX線検出器の対と上記試料ステージとを相対的に回転させる回転機構と、上記X線発生装置からのX線を照射しながら上記回転機構を駆動し、一定角度の回転ごとに上記X線検出器の出力を取り込む撮影動作により収集した複数の角度でのX線投影データを記憶する投影データ記憶手段と、その投影データ記憶手段に記憶されている各X線投影データを用いた再構成演算により、対象物の断層像を構築するX線断層像撮影装置において、
上記撮影動作中に、上記X線発生装置とX線検出器および上記回転機構の回転軸の相対位置を、X線発生装置とX線検出器を結ぶ線に交差する方向に連続的もしくは断続的に移動させる移動機構と、その移動機構を駆動しつつ収集したX線投影データを、当該移動機構による移動分だけ補正する補正手段と、上記再構成演算手段は、その補正後の各X線投影データを用いた再構成演算により対象物の断層像を構築することを特徴とするX線断層像撮影装置。
【請求項2】
上記移動機構は、上記X線検出器を移動させることを特徴とする請求項1に記載のX線断層像撮影装置。
【請求項3】
上記移動機構は、上記回転機構の回転中心軸を移動させることを特徴とする請求項1に記載のX線断層像撮影装置。
【請求項4】
上記移動機構は、上記X線発生装置を移動させることを特徴とする請求項1に記載のX線断層像撮影装置。
【請求項1】
互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器と、これらのX線発生装置とX線検出器の間に設けられ、対象物を配置するための試料ステージと、上記X線発生装置とX線検出器の対と上記試料ステージとを相対的に回転させる回転機構と、上記X線発生装置からのX線を照射しながら上記回転機構を駆動し、一定角度の回転ごとに上記X線検出器の出力を取り込む撮影動作により収集した複数の角度でのX線投影データを記憶する投影データ記憶手段と、その投影データ記憶手段に記憶されている各X線投影データを用いた再構成演算により、対象物の断層像を構築するX線断層像撮影装置において、
上記撮影動作中に、上記X線発生装置とX線検出器および上記回転機構の回転軸の相対位置を、X線発生装置とX線検出器を結ぶ線に交差する方向に連続的もしくは断続的に移動させる移動機構と、その移動機構を駆動しつつ収集したX線投影データを、当該移動機構による移動分だけ補正する補正手段と、上記再構成演算手段は、その補正後の各X線投影データを用いた再構成演算により対象物の断層像を構築することを特徴とするX線断層像撮影装置。
【請求項2】
上記移動機構は、上記X線検出器を移動させることを特徴とする請求項1に記載のX線断層像撮影装置。
【請求項3】
上記移動機構は、上記回転機構の回転中心軸を移動させることを特徴とする請求項1に記載のX線断層像撮影装置。
【請求項4】
上記移動機構は、上記X線発生装置を移動させることを特徴とする請求項1に記載のX線断層像撮影装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図11】
【図10】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図11】
【図10】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2010−181190(P2010−181190A)
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−22883(P2009−22883)
【出願日】平成21年2月3日(2009.2.3)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年2月3日(2009.2.3)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】
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