JPH11226004A - X線検査装置及びx線像の撮像方法 - Google Patents

X線検査装置及びx線像の撮像方法

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JPH11226004A
JPH11226004A JP10344406A JP34440698A JPH11226004A JP H11226004 A JPH11226004 A JP H11226004A JP 10344406 A JP10344406 A JP 10344406A JP 34440698 A JP34440698 A JP 34440698A JP H11226004 A JPH11226004 A JP H11226004A
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ray
image
rotation
imaging
inspection
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Application number
JP10344406A
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English (en)
Inventor
Rika Baba
理香 馬場
Takeshi Ueda
健 植田
Hiroyuki Kawai
浩之 河合
Hironori Ueki
広則 植木
Koichi Koike
功一 小池
Nobuhisa Kasashima
伸久 笠島
Akira Hisayoshi
明 久芳
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 立位、又は座位で視野を拡大できるX線検査
装置を提供する。 【解決手段】 対向して配置したX線発生系(1;11
〜15)とX線画像検出系(3;31〜37、365)
との間に、回転台支持体(21)に支持される回転台
(22)上に設けられた直進移動台(23上で検査対象
を立位又は座位で支持する検査対象支持体(24)とを
含む検査対象支持系(2)を配置して、回転台(22)
により検査対象を回転させながら、直進移動台(23)
により回転面と平行な方向に検査対象を連続的に移動
(往復移動)させて、回転及び移動中に複数方向から検
査対象のX線画像を得る。 【効果】 X線I.I.(33)の視野よりも広い領域
の3次元像を得ることができ、肺等の大きな臓器に対す
る診断性能及び診断効率を向上できる。

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線検査装置、及
びX線像の撮像方法に関し、特に、対向して配置される
X線源とX線検出器との間に配置した測定物体を回転さ
せながら撮像したX線像から、検出器の視野角よりも大
きな測定物体の断層像、又は3次元像を再構成する技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のX線検査装置として、検査対象の
回りをX線源と、検出素子が1次元に配列するX線検出
器とを1回転させながら回転撮影を行い、検査対象の内
部のX線吸収係数の分布を断層像として得るX線CT装
置(X線断層撮影装置)がある。X線CT装置により3
次元画像を得る方法として、検査対象を回転面に垂直な
方向に連続的に移動させながら複数回の回転撮影を行う
スパイラルスキャン法がある。
【0003】X線吸収係数の分布を3次元画像として得
る方法として、検査対象の回りをX線源とX線2次元画
像検出器を1回転させながら撮影を行い得られた回転撮
影データから3次元画像再構成を行うコーンビームCT
装置がある。コーンビームCT装置では横断断層面の視
野は、2次元X線画像検出器の視野により制限されるこ
とが知られている。視野の大きさが限られている2次元
X線検出器で撮影した2次元像から、2次元X線検出器
の視野よりも大きい視野角を持つ3次元画像を得ること
が可能なコーンビームCT装置の研究が盛んに行われて
いる。
【0004】視野を拡大することが可能なコーンビーム
CT装置が、例えば、特開平8−117220号公報
(以下、「文献1」と略記する)、「SPIE Med
ical Imaging、PP.349−357(1
997)」(以下、「文献2」と略記する)に開示され
ている。文献2に記載のコーンビームCT装置では、検
査対象の回りにX線源とX線画像検出器とを、正回転と
逆回転との2回転させ、回転と同一の周期で検査対象を
回転面と平行な方向に往復移動を行いながら2回のX線
回転撮影を行い、2次元画像から2次元X線検出器の視
野よりも大きい視野角を持つ3次元画像を得ている。
【0005】また、X線源とX線画像検出器を固定した
まま、各種材料、航空荷物等の検査対象を回転しながら
回転撮影を行う各種装置がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】スパイラルスキャン法
では、回転面に垂直な方向の解像度を回転面内の解像度
と等しくするために計測に非常に長時間を要するので、
通常は、回転面に垂直な方向の解像度は回転面内の解像
度に比較して低下していた。
【0007】コーンビームCT装置では、1回の回転撮
影のみで3次元画像データが得られ、しかも、回転面に
垂直な方向にも回転面内と同一のサイズのボクセル分解
能を持つ3次元画像が得られるので、真の3次元撮影を
可能にするという特長がある。
【0008】本発明者は、従来技術を検討した結果、以
下の問題点を見いだした。現在、X線CT装置等は特殊
な装置ではなく、日常的な検査に使用されている。しか
し、従来のX線CT装置等では、重傷を負った検査対象
等の検査を目的としているので、検査時の検査対象の体
位は、横臥位が一般的であった。一方、肺等の呼吸器、
血管系等の循環器、背骨や骨盤等の骨格等の日常的な診
断では、日常の生活で出現する病状を診断するために、
日常の自然な状態である立位、又は座位で、大視野かつ
高分解能の3次元画像の撮影が重要である。立位、又は
座位で撮影を行うためには、回転軸が水平面に対して垂
直である回転撮影を実現するX線CT装置の開発が切望
されている。
【0009】従来のX線CT装置やコーンビームCT装
置を倒して、回転撮影を実現する場合には、ガントリー
を設置するために非常に広い床面積が必要となるという
第1の問題があった。更に、撮影画像の解像度を向上さ
せる等の目的に応じて、X線源と検出器との距離を広範
囲に変更できないという第2の問題があった。第2の問
題を解決する方法として、例えば、荷物検査等に使用さ
れているX線荷物検査装置がある。このX線荷物検査装
置では、X線源と、X線源と対向する位置に配置された
検出器と、X線源と検出器とを結ぶ直線上に回転軸が位
置するように配置された回転装置とから構成されてお
り、回転装置上に検査対象を設置し検査対象の複数方向
からのX線画像を撮影する。
【0010】しかし、X線荷物検査装置の撮像方法で
は、文献1、及び文献2に記載される問題と同様の問題
があった。即ち、2次元検出器の視野が狭いので、肺等
の大きな部位を撮影する時には十分な広さを持つ撮影視
野が確保できず、肺等の臓器を1枚の再構成像として得
ることができないという第3の問題があった。
【0011】一方、コーンビームCT装置に使用される
2次元X線画像検出器には、X線を光学像に変換するX
線イメージインテンシファイア(以下、「X線I.
I.」と略記する)とテレビカメラとの組み合わせ、蛍
光板とテレビカメラとの組み合わせ、蛍光板とアモルフ
ァスシリコンフォトダイオードとTFT素子の2次元配
列からなる平面センサとの組み合わせ等がある。これら
の2次元X線画像検出器は、一般にX線CT装置で使用
される1次元配列検出器に比較して再構成画像の画質が
劣るという問題がある。
【0012】再構成画像の画質が劣化する原因の一つ
は、2次元X線画像検出器の感度やノイズレベルの温度
特性等のために、検出器の個々の素子に対して感度の補
正が正確にできず、再構成画像でリングアーチファクト
が増大することにある。再構成画像の画質が劣化する他
の原因は、2次元X線画像検出器を構成するテレビカメ
ラやフォトダイオード等の光センサでは、1画像の読み
出し時間がX線CTで使用される1次元配列検出器に於
ける信号読み出し時間に比較して長いために、1回転で
撮影できる投影枚数が少なくなり、再構成像に於ける放
射状アーチファクトが増大することにある。
【0013】本発明の目的は、立位、又は座位でX線透
視画像、X線撮影画像、又はX線断層画像が撮影でき、
且つそれらの画像の視野を拡大できる技術を提供するこ
とにある。本発明のその他の目的は、立位、又は座位で
の撮影による3次元画像(立体画像)の視野を拡大する
こと、X線検査装置の設置面積を小さくすること、立
位、又は座位での撮影により高画質の立体像を得るこ
と、検査対象にかかる負担を低減すること、撮影に要す
る時間を短縮すること、リングアーチファクトを低減す
ること、投影枚数の制限によるストリークアーチファク
トを低減できる技術を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の目的と新規な特
徴は、本明細書の記述、及び添付図面によって明らかに
なるであろう。本願で開示される代表的な発明の概要を
簡単に、以下に説明する。
【0015】(1)本発明のX線検査装置では、円錐
状、又は角錐状のX線を放射するX線発生手段と、X線
発生手段と対向する位置に配置され、検査対象のX線像
を撮像する撮像手段と、検査対象を支持する支持手段
と、検査対象と共に支持手段を回転させる回転手段と、
回転手段の回転面と平行な方向に支持手段及び検査対象
を移動させる移動手段を具備し、検査対象を回転させな
がら、検査対象の位置を回転面と平行な方向に移動さ
せ、回転及び移動中に複数方向から撮像した検査対象の
X線像から、検査対象のX線透過像、X線撮影像、X線
断層像又は/及びX線3次元像を生成し、表示手段に表
示する。
【0016】(2)本発明のX線像の撮像方法は、X線
管(X線発生手段)の焦点とX線管と対向するX線撮像
手段のX線検出面面の中心とを結ぶ直線上で、検査対象
(人体を除く)を回転させながら、回転面と平行又は/
及び垂直な方向に検査対象を回転周期と同期させて連続
的に移動させ、回転及び移動中に複数方向から検査対象
の撮像を行う工程と、検査対象のX線透過像、X線撮影
像、X線断層像又は/及びX線3次元像を生成する工程
と、得られたX線画像を表示手段に表示する工程とを有
する。
【0017】(1)、及び(2)によれば、複数方向か
ら検査対象のX線画像を得る場合に、対向して配置した
X線発生手段と撮像手段との間に、回転手段と、移動手
段と、検査対象を立位又は座位で支持する支持手段とか
らなる検査対象支持系を配置して、回転手段で検査対象
を回転させながら、移動手段により回転面と平行又は/
及び垂直な方向に検査対象を連続的に移動(往復移動)
させ、移動及び回転中にX線画像の撮影を行うので、撮
像手段の視野よりも広い領域のX線断層像、及び3次元
像(立体像)を得ることができる。
【0018】即ち、X線断層像、及び3次元像の視野を
拡大できるので、肺等の大きな臓器に対する診断性能、
及び診断効率を向上できる。また、複数方向から検査対
象のX線画像の収集時に、対向して配置したX線発生手
段と撮像手段とを回転させる必要がないので、装置の設
置面積を小さくできる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態と共に図面を参照して詳細に説明する。なお、
発明の実施の形態を説明する全図に於いて、同一機能を
有する構成要素は同一符号を付け、構成要素の繰り返し
の説明は省略する。
【0020】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1のX線検査装置の概略構成を説明するブロック図で
ある。実施の形態1のX線検査は、X線発生系(X線発
生手段)1、検査対象支持系2、X線画像検出系(撮像
手段)3、透視撮影制御・処理系4、及び回転撮影制御
・処理系5から構成される。
【0021】透視撮影制御・処理系4は、X線発生系
1、検査対象支持系2、及びX線画像検出系3をそれぞ
れ制御して、一般的なX線透視、及び撮影を行い、検査
対象支持系2に支持された検査対象(人体、及び荷物
等)の画像データ(X線画像)を処理した後、図示しな
い表示装置に表示する系である。
【0022】回転撮影制御・処理系5は、透視撮影制御
・処理系4により制御されたX線発生系1、検査対象支
持系2、及び検出系3に対して、本発明のコーンビーム
CT撮影に特有の制御を行って回転撮影を行い、得られ
た画像データを処理して図示しない表示手段に表示する
系である。
【0023】図1に於いて、X線発生系1は、円錐状、
又は角錐状のX線を放射するX線管11、X線制御器1
2、X線管支持体13、X線フィルタ14、及びX線コ
リメータ15等から構成される。実施の形態1では、X
線管支持体13は、X線管11をX線検査装置を設置す
る床面の上空に於ける所定位置に固定する。検査対象支
持系2は、回転台支持体(支持手段)21、回転台支持
体上21に設置された回転台(回転手段)22、回転台
22上に設置された直進移動台(移動手段、往復移動手
段)23、直進移動台23上に設置された検査対象支持
体24、及び回転角検出機構25等から構成される。
【0024】X線画像検出系3は、検出器支持体31、
X線グリッド32、X線イメージインテンシファイア
(以下、「X線I.I.」と略記する)33、一次レン
ズ34、光分配器35、コーンビームCT撮影用カメラ
系36、及び一般透視撮影用カメラ系37等から構成さ
れる。実施の形態1では、コーンビームCT撮影用カメ
ラ系36は、アイリス361、NDフィルタ362、二
次レンズ363、テレビカメラ364、及びカメラ制御
器365等から構成される。また、一般透視撮影用カメ
ラ系37は、アイリス371、NDフィルタ372、二
次レンズ373、テレビカメラ374、及びカメラ制御
器375等から構成される。但し、X線画像検出系3に
於いて、検出器支持体31、及びカメラ制御器365、
及び375を除く部分は、検出器支持体31により、例
えば、床面の上空に於ける所定位置に保持されている。
例えば、検出器支持体31を直進移動台23の移動台部
分に設置し、検出器支持体31の移動方向がX線発生系
1の焦点位置とX線画像検出系3の中心とを結ぶ直線と
一致するように、直進移動台23を床面に設置すること
により、X線発生系1とX線画像検出系3との間の距離
Lを任意に設定できる。従って、検者の指示に基づい
て、間隔Lを大きくして、X線I.I.33に入射する
X線ビームをより平行ビームに近づけることができるの
で、再構成演算により得られるCT像、及び3次元像の
解像度を向上できる。
【0025】透視撮影制御・処理系4は、透視撮影制御
装置41、及びデータ収集処理装置42等から構成され
るが、各装置は周知の装置を用いる。回転撮影制御・処
理系(周期制御手段)5は、コーンビームCT撮影制御
装置51、制御用パソコン52、画像再構成用ワークス
テーション53、及びデータ転送インターフェース切替
器54等から構成される。コーンビームCT撮影制御装
置51は、制御装置51に接続される装置から送出され
る信号を読み込む、又は、各装置へ信号を出力するイン
ターフェース(回転角検出インターフェース511、カ
メラインターフェース513、アイリスインターフェー
ス516、回転台・直進移動台制御インターフェース5
17、X線制御インターフェース518、データ転送イ
ンターフェース519)と、回転角検出機構25から送
出される回転角データに基づいてX線管11に於けるX
線の発生、及びテレビカメラ364に於ける画像データ
の取り込み等のタイミングをとる同期信号を発生する同
期信号発生部512と、コーンビームCT撮影用カメラ
系36で撮影したX線画像を順次格納するフレームメモ
リ514と、撮影されたX線画像、及び撮影条件に基づ
いて最適なパルスX線の幅、及びアイリスの口径とを算
出するディジタル信号処理プロセッサ(DSP)515
等とから構成される。
【0026】図2は実施の形態1のX線検査装置の構成
を大きなブロックにまとめて示した図である。実施の形
態1のX線検査装置では、透視撮影制御・処理系4と回
転撮影制御・処理系5との2系統の制御系を持つことが
特徴である。
【0027】実施の形態1のX線検査装置の構成によれ
ば、既存の透視撮影制御・処理系4のハードウエア、及
びソフトウエアに対する改造が不要であり、また、従来
技術によるX線透視、及び撮影は、回転撮影制御・処理
系5の付加の後も従来通りに実行できるので、既存の透
視・撮影装置にコーンビームCT装置の機能の付加を、
短期間で、低コストで容易に追加できるという特長があ
る。
【0028】図1に基づいて、実施の形態1のX線検査
装置に於いてコーンビームCT撮影を行う時の撮影準備
について説明する。まず、透視撮影装置41の機能によ
り、図示しない検者は、X線管支持体13、回転台支持
体21、及び検出器支持体31を制御し、X線管11と
X線グリッド32付のX線I.I.33を対向して配置
し、X線管11とX線グリッド32の間に検査対象支持
系2を位置させ、X線I.I.33の出力像がコーンビ
ームCT用テレビカメラ364に結像するよう光分配器
35の内部にある回転鏡の角度を制御する。検者は、回
転鏡の角度を制御する時、X線制御器12の動作モード
を選択するスイッチを、コーンビームCT撮影制御装置
51のコマンドを受付けるモードに設定する。
【0029】次に、検者は、制御用パソコン52を用い
て、コーンビームCT撮影制御装置51に対して、コー
ンビームCT撮影に関する基本撮影条件の設定を行う。
この時の基本撮影条件の設定では次の選択を行う。
(1)撮影シーケンスとして単純1回転撮影を行う標準
視野モードと、回転撮影中に検査対象を直進移動台上で
移動して横断断層面の視野と3次元撮影の視野とを拡大
する拡大視野モードの何れかの選択。(2)検査対象に
照射するX線条件として、連続X線を照射する連続X線
モードとパルスX線を照射するパルスX線モードとの何
れかの選択。(3)撮影制御方式として、個々の撮影を
同一のX線量、及び同一のアイリスの口径で撮影する撮
影条件固定モードと、検査対象の回転と共にX線量とア
イリスの口径を変化させる撮影条件自動調整モードの何
れかの選択。但し、連続X線モードの時の撮影条件自動
調整モードでは、X線量は変化せず、アイリスの口径の
みが変化する。(2)に於いて、パルスX線モードを選
択した時には、連続X線モードに比べて各フレームに於
けるX線照射時間が短いために、X線照射時間内に於け
る検査対象の移動量も少ない。従って、検査対象の移動
により生じる画像のぼけが小さくなり、画像の空間分解
能を向上できる。また、(3)に於いて、撮影条件自動
調整モードを選択した時には、各投影像を適切なX線量
とアイリスの口径とを使用して撮影できるので、再構成
画像のノイズを減少させ、SNを向上できる。
【0030】次に、典型例として、拡大視野モード、パ
ルスX線モード、及び撮影条件自動調整モードの組み合
わせを選択した場合を例にとり、各種の基本撮影条件の
設定方法を説明する。X線発生系1に関する設定項目の
うち、X線管電圧、X線管電流は、X線制御器12のX
線制御パネルで設定する。また、制御用パソコン52を
用いて、コーンビームCT撮影制御装置51に対して、
パルスX線の幅の初期値を設定する。制御用パソコン5
2を用いて、コーンビームCT撮影制御装置51に対し
て、検査対象支持系2の回転速度と往復直進運動の振幅
を設定する。なお、直進移動台23の初期位置は、予め
所定の位置に移動しておく。また、直進移動台23の直
進運動はコーンビームCT撮影制御装置51により、直
進移動台23の位置座標が時間と共に正弦波で変動する
ように設定される。
【0031】X線画像検出系3に関する設定項目のう
ち、X線I.I.33の視野モードは、透視撮影制御・
処理系4により設定する。その他の項目、即ち、アイリ
ス361の口径の初期設定値、NDフィルタ362の透
過率、テレビカメラ364に内蔵されている撮像素子の
蓄積時間、テレビカメラに内蔵されているアンプのゲイ
ン、テレビカメラから出力される画像の画素数、テレビ
カメラから出力される画像のフレームレート、1回の回
転撮影に於ける画像収集枚数Nrは、全て制御用パソコ
ン52を用いて、検者がコーンビームCT撮影制御装置
51に対して設定する。
【0032】なお、拡大視野モードで撮影される全収集
画像数NtはNrの2倍となる。実施の形態1では、X線
I.I.33は16インチ型を用いており、視野モード
は16、12、9、及び7インチの何れかを設定でき
る。テレビカメラ364には、最大で1024×102
4画素出力が可能なCCDカメラを用いている。テレビ
カメラの画素数とフレームレートとの組み合わせは、5
12×512画素出力に対しては60f(frame)
/secであり、1024×1024画素出力に対して
は30f/secが標準である。検査対象の動きの影響
を最小に抑えるためには、短時間に多くの投影像を撮影
する必要があるので、一般的にはフレームレートが大き
な条件を選択する。一方、高解像度画像を得るには画素
数が多い条件を選択する。例えば、撮影視野を狭くして
超高解像度の撮影を行うには、標準視野撮影モード、1
024×1024画素モードで7インチ視野モードとす
るのが良い。
【0033】テレビカメラ364に内蔵されているアン
プのゲインの代表的な設定値は、CCD素子(Char
ge Coupled Device)が飽和する時の
入射光量に対して、テレビカメラに内蔵されているAD
コンバータの出力が最大レベルになるように設定された
値である。この設定値を用いて、CCD素子のダイナミ
ックレンジを最大限に有効に利用できる。実施の形態1
では、アイリス361の有効な口径範囲は、9mm〜5
0mmである。撮影条件自動調整モードでは、アイリス
の口径は回転撮影の途中で変動するので、アイリスの口
径の初期設定値は設定可能範囲の中間の口径に設定され
る。実施の形態1では、NDフィルタ362として印加
電圧により透過率を制御できる液晶バリアブルNDフィ
ルタを用いている。アイリスの口径が決まると、NDフ
ィルタの透過率により、X線I.I.に入射するX線量
が決定される。検査対象の被曝線量の低減のためにX線
量を低く設定する時には、NDフィルタの透過率を大き
く設定する必要がある。一方、高画質を得るためにX線
量を高く設定する時には、NDフィルタの透過率を低く
設定する。
【0034】次に、視野拡大モードに於ける制御につい
て説明する。回転台22は回転撮影を開始する基準角度
(角度ゼロ)のやや手前から回転を開始し、基準角度を
通過するまでに一定の回転速度に達する。回転台22の
回転角度は、回転角検出機構25からの信号を、回転角
検出インターフェース511を介して常時モニタするこ
とにより検出できる。
【0035】回転角検出インターフェース511が基準
角度を検出した時に、同期信号発生部512が外部同期
信号を発生する。外部同期信号はカメラ制御器365を
通してテレビカメラ364に送られ、外部同期信号に基
づいてテレビカメラのCCD素子は蓄積動作を開始す
る。また、外部同期信号に基づいてX線制御器インター
フェース518で、パルスX線の幅信号を生成する。パ
ルスX線の幅信号はX線制御器12に入力され、パルス
X線の幅信号のパルス幅に相当する高電圧パルスが発生
されて、X線管11に入力される。X線管11では、入
力された高電圧パルスに応じてX線がパルス状に発生し
て、パルスX線が検査対象に照射される。
【0036】回転台・直進移動台制御インターフェース
517は、回転角検出インターフェース511が基準角
度を検出した時に、直進移動台23に対して、直進移動
台の位置座標が時間と共に正弦波で変化し、かつ基準角
検出機構が基準角度を検出した時に直進移動台の位置座
標が回転台22の回転中心から最大の変位をとる直進往
復運動を開始させる。回転台・直進移動台制御インター
フェース517では、時間と共に単位時間当たりのパル
ス数が正弦波で変化するパルス列が生成され、直進移動
台23へ出力される。直進移動台23では、入力された
パルス列に従ってリニアモータが駆動され、この駆動力
により、直進移動台23の座標は時間と共に正弦波で変
化する。
【0037】X線管11から放射されたX線は、X線フ
ィルタ14により低エネルギー成分をカットされ、X線
コリメータ15により照射領域を撮影領域に限定された
後に、検査対象に照射される。検査対象、及び検査対象
支持体24を透過したX線は、X線I.I.33の前面
に配置されたX線グリッド32により、検査対象内部で
散乱された散乱X線を一部遮蔽することにより減衰され
た後、X線I.I.33に入射する。X線I.I.33
に入射したX線は、大部分がX線I.I.の入力蛍光面
で蛍光に変換され、入力蛍光面に密着した光電面に入射
し光電子に変換される。光電子はX線I.I.の内部で
加速され、X線I.I.33の出力蛍光面に入射して結
像する。出力蛍光面に入射した加速電子により発生する
蛍光は、可視光像(X線画像)として出力される。
【0038】この可視光像は一次レンズ34により平行
光に変換され、光分配器35に入射する。光分配器35
に入射した平行光は、コーンビームCT撮影時には光分
配器35の回転鏡によりコーンビームCT撮影用カメラ
系36に振り向けられる。コーンビームCT撮影用カメ
ラ系36に入射した平行光は、アイリス361により光
量を制限された後、NDフィルタ362により光量が調
整され、二次レンズ363によりテレビカメラ364の
撮像素子上に結像されることにより、撮像素子に電荷が
蓄積される。パルスX線が継続する時間、及びX線I.
I.33の出力蛍光面の蛍光体の蛍光減衰時定数で決ま
る時間の間、蓄積される電荷は増大する。予め定めた蓄
積時間が経過すると、蓄積は終了し、CCD素子の作用
により画像情報が画素の順に読み出されアンプにより電
圧信号に変換、及び増幅され、ADCによりディジタル
化され、テレビカメラ364から出力される。テレビカ
メラから出力された画像情報(X線画像)は、カメラ制
御器365を経由して、カメラインターフェース513
を通りフレームメモリ514に蓄積される。
【0039】図3は実施の形態1の検査対象支持系2の
構成をより詳細に説明する図であり、図3(a)は上面
図、図3(b)は正面図である。回転台支持系2には、
図1に記載を省略したいくつかの構成要素が付属してい
る。即ち、回転台支持系2は、回転台支持体21上に上
下移動台408、及び上下移動台の高さ調節用モータ4
01を有し、高さ調節用モータ401に連結したスムー
シージャッキ402の働きにより、回転台22を上下さ
せる高さ調節が可能である。回転台22は、回転台モー
タ403により回転する。回転台モータ403は、例え
ば、5相パルスモータであり、ロータリーコネクタ40
4により、全ての回転角に於いて、回転台モータ403
への電気的な結線状態を維持する。回転台22上には直
進移動台23を移動させる直進移動機構405が設置さ
れている。直進移動機構405は、パルスリニアモータ
406の働きにより直進移動台23を移動する。回転台
支持体21には、回転台22の回転角を検出する回転角
度検出機構25が取り付けられている。回転台22に
は、直進移動台23の移動位置を制限する2個の直進移
動台リミッタ4071、及び4072が取り付けられて
いる。
【0040】実施の形態1の検査対象支持系は、回転撮
影に於いて、等速度で検査対象の高さを変更できるとい
う特徴を有する。複数回の回転撮影に於いて、等速度で
検査対象の高さを変化させることにより、検査対象のス
パイラルCTスキャンもできる。2次元検出器を用いて
スパイラルスキャンを行う場合には、単純な回転撮影の
場合に比較して回転軸方向に3次元撮影の視野を拡大で
きる。従って、立位、又は座位の検査対象に対して、体
軸方向に3次元撮影の視野を拡大できる。また、回転軸
方向に発散するX線ビームをコリメータにより絞り、ス
パイラルスキャンを行い、検査対象にX線照射される領
域を小さくできるので、散乱線の混入を低減できる。従
って、画像再構成により求められるX線吸収係数の位置
依存性を低減でき、X線吸収係数の値の正確度を向上で
きる。
【0041】図4は、実施の形態1のX線検査装置に於
ける拡大視野モード回転撮影の全体タイムチャート(撮
影シーケンス)を示す。図4(a)は回転速度Vr(r
ad/sec)の、図4(b)は回転角α(rad)
の、図4(c)は直進移動台位置Sの、図4(d)は直
進移動台速度VLの、時間変化をそれぞれ示す。以下、
図4に基づいて、実施の形態1のX線検査装置の動作を
説明する。但し、図4に於いて、横軸は時間軸であり、
Aは検査対象の回転を開始する時点、Bは第1回転目の
回転撮影を開始する時点、Cは第1回転目の回転撮影を
終了する時点、Dは第2回転目の回転撮影を開始する時
点、Eは第2回転目の回転撮影を終了する時点、Fは検
査対象の回転を終了する時点をそれぞれ示す。従って、
期間ABは撮影開始前の回転加速期間、期間BCは第1
回転目の回転撮影を実施する期間で長さTp、期間CD
は第1回転目と第2回転目の回転撮影の間隙の期間で長
さTi、期間DEは第2回転目の回転撮影を実施する期
間で長さTp、期間EFは撮影終了後の回転減速期間を
それぞれ示す。
【0042】実施の形態1では、回転撮影は、回転角度
が基準値(ゼロ)になった時点から開始される。より正
確には、撮影タイミング制御を行う同期信号の生成法に
より、回転角度がゼロになった時点と、第1枚目の画像
収集が開始される時点の関係が若干異なる。また、カメ
ラの内部同期信号を利用して撮影タイミング制御を行う
場合には、回転撮影を開始する時点Bは、角度がゼロに
なった瞬間ではなく、角度がゼロとなってから最初の内
部同期信号が現れた時点である。一方、同期信号発生部
512で角度ゼロ信号から外部同期信号を生成し、この
外部同期信号を利用して撮影タイミング制御を行う場合
には、回転撮影を開始する時点Bは角度がゼロとなった
時点と一致する。
【0043】図4(a)は、回転台の回転速度Vrの変
化を、ラジアン/秒(rad/sec)を単位として示
した図であり、図4(b)は回転台の回転角αの時間変
化を示した図であり、図4(c)は直進移動台の位置座
標Sを直進移動台の基準移動方向を正方向として示した
図であり、図4(d)は直進移動台の移動速度VLを示
した図である。図4(a)に示すように、実施の形態1
のX線検査装置では、期間BE、即ち、1回転目の撮影
と2回転目の撮影との間隙に於いても、回転撮影中と同
一の回転速度Vrmaxで回転することに特徴がある。
【0044】図4(b)に示すように、回転台22の回
転角αは点Bの時点でゼロを通り、BEの期間は同一の
回転速度で回転するので、回転角の変化率が一定であ
る。従って、時点Bを時間の原点とした時には、期間B
Cに於ける任意の時間tでの回転角は、(数1)とな
る。実施の形態1のX線検査装置では、回転角αがπ
(ラジアン)となった時点を点Dとして、第2回転目の
回転撮影を開始することに特徴がある。従って、Ti
pとの関係は(数2)となる。但し、回転加速期間A
Bでは回転角の変化率は次第に増加し、回転減速期間E
Fでは回転角の変化率は次第に減少する。
【0045】 α=2π・t/Tp …(数1) Ti=Tp/2 …(数2) 図4(c)に示すように、実施の形態1では、期間B
C、及び期間DE、即ち、1回転目、及び2回転目の撮
影期間内には同一のコサイン曲線に従って直進移動台2
3の位置が制御され、期間AB、CD、及びEF、即
ち、加速期間、撮影間隙、及び減速期間には、直進移動
台23の位置は検者が予め設定した振幅の値Smaxに固
定されていることに特徴がある。一方、期間BCに於け
る直進移動台23の位置Sは、(数3)となる。但し、
期間CDでは直進移動台23の位置Sは、最大変位S
maxで一定である。なお、図4(c)に示す例では、S
min=−Smaxである。
【0046】 S=Smax・cos(2π・t/Tp) …(数3) 図4(d)に示すように、期間BC、及び期間DEで
は、直進移動台の速度VLは同一のサイン曲線を描き、
期間BC、及び期間DE以外の期間では全てゼロである
ことに特徴がある。期間BCに於ける直進移動台の速度
Lは、(数4)となる。従って、図4(d)に示した
Lmaxは、(数5)となる。なお、図4(d)に示す例
では、Vmin=−Vmaxである。
【0047】 VL=dS/dt=−2π・Smax・sin(2π・t/Tp)/Tp …(数4) VLmax=2π・Smax/Tp …(数5) 検査対象を回転しながら、回転と独立して回転面上で検
査対象を移動制御可能な直進移動台(検査対象移動台)
23を用いて、検査対象を拡大視野モードで撮影する場
合に、図1に示す回転台上の直進移動台の構造、及び図
4に示す移動制御のシーケンスが合理的であることを、
以下に説明する。
【0048】拡大視野モードで撮影する場合には、検査
対象移動台の中心に検査対象の中心、即ち、重心を重ね
あわせて配置し、左右均等に視野を拡大する撮影モデル
が妥当である。この撮影モデルに対して、条件(1)静
止系座標に対する検査対象移動台の中心に働く加速度の
絶対値(加速度ベクトルの絶対値)が撮影開始時から撮
影間隙を含み撮影終了まで一定であること、条件(2)
静止座標系に対する検査対象移動台の加速度ベクトルの
偏角が時間と共に連続的に変化すること、の2つの条件
から合理的な移動制御が導出される。
【0049】図5は回転撮影に於ける任意の時点の静止
座標系に於ける検査対象移動台の中心位置を模式的に示
した図である。図5に於いて、点Oは、静止系に固定さ
れている検査対象回転台の回転中心の位置であり、静止
系の座標原点である。X軸、及びY軸は静止系に固定さ
れた座標で、X軸とY軸とはそれぞれX線管の焦点と検
出器中心を結ぶ直線に直交、及び平行な方向をなす。ま
た、点S0は回転撮影中の時間tに於ける検査対象移動
台中心の位置、αは点S0の時間tに於けるX軸に対す
る回転角、Sは点Oと点S0の間の距離、ベクトルat
点S0の加速度ベクトル、ベクトルar、及びaθはベク
トルatをそれぞれ回転の動径方向(ラジアル方向)と
動径方向と直交する方向(タンジェンシャル方向)に分
配した加速度ベクトル成分である。条件(1)は、(数
6)を満足するSを時間tの関数として決定する問題と
して表現される。
【0050】但し、(数6)に於いて、kは時間tに依
らない定数である。極座標系に於いて、一般に、位置
(r、θ)の加速度ベクトル成分は、それぞれ(数
7)、及び(数8)となる。回転台と独立な機構として
ラジアル方向の移動台を想定すると、回転速度を一定と
することが可能であるから、回転速度をβとすると、β
は(数9)で表すことができる。(数7)、(数8)、
(数9)を(数6)に代入して、rをSに置き換えると
(数10)となる。(数10)の微分方程式の解がラジ
アル方向の移動の解となる。但し、境界条件は、(数1
1)〜(数14)となる。
【0051】 |at2=|ar2+|aθ2=k2 …(数6) ar=(d2r/dt2)−r・(dθ/dt)2 …(数7) aθ=2(dr/dt)・(dθ/dt)+r・(d2θ/dt2) …(数8) dθ/dt=2π/Tp=β …(数9) {(d2S/dt2)−β2・S}2+{2β・(dS/dt)}2=k2 …(数10) 0≦t≦Tp …(数11) [S]t=0=[S]t=Tp=Smax …(数12) [S]t=Tp/2=−Smax …(数13) [dS/dt]t=0=[dS/dt]t=Tp/2=[dS/dt]t=Tp …(数14) ここで、(数10)の解を(数15)とおいて、(数1
0)を展開して解くと、(数16)となる。(数15)
に於いて、Σは、n=1からn=∞の加算を示す。
【0052】 S=(a0/2)+Σan・cos(n・β・t) +Σbn・sin(n・β・t) …(数15) S=Smax・cos(β・t) …(数16) 即ち、図4(c)に示す期間BCの場合と同一の結果と
なり、(数3)の制御が最適制御であることが証明され
る。
【0053】また、加速度の絶対値は、(数17)とな
る。(数17)から、合成加速度ベクトルの絶対値は、
直進移動の振幅と回転速度のみで決まり、時間に依存し
ない。
【0054】 k=2β2・Smax …(数17) 次に、合成加速度ベクトルの偏角arg(at)を算出
すると、(数18)となる。
【0055】 arg(at)=2π・t/Tp+tan- 1{|aθ|/|ar|} =4π・t/Tp …(数18) 静止座標系に対する検査対象移動台の加速度ベクトルの
偏角が時間と共に連続的に変化する、即ち、検査対象移
動台中心(検査対象の重心)の加速度ベクトルの方向が
時間と共に滑らかに変化するので、検査対象にとって、
最も負担が少ないと判断できる。従って、(数16)に
示す制御は、被験者に与える負担が最も少ない点で合理
的である。期間DEでは回転角の位相が異なるのみで期
間BCと同一の制御となるので、(数3)に示す制御と
同様に、検査対象に与える負担が最も少ないと判断でき
る。
【0056】図4に示すシーケンスによる直進移動台中
心の軌跡を、図6(a)、図6(b)、図6(c)に示
す。図6(a)に於いて、第4象限の四分の一円61は
図4の制御シーケンスでの期間ABの回転加速時に於け
る軌跡()、円62は期間BCの第1回転目の撮影時
に於ける軌跡()(2周)、第1、及び第2象限の半
円63は期間CDの撮影間隙に於ける軌跡()、円6
4は期間DEの第2回転目の撮影時に於ける軌跡()
(2周)、第3象限の四分の一円65は期間EFの回転
減速時に於ける軌跡()である。
【0057】直進移動台の中心(S0)、即ち、検査対
象の重心は、図6(a)の円軌道(〜)上を等速運
動する。検査対象の重心の運動方向の変化は滑らかであ
り、検査対象の負担は小さく、動きによる空間分解能の
低下を防止できる。以上、図4に示すシーケンスが理論
的にも最適な方式であることを示した。
【0058】図4、図6(a)に示す検査対象移動台の
移動条件の具体例に於ける数値を次に示す。Smax=5
0(mm),Smin=−50(mm),Tp=2π(se
c),Ti=π(sec),β=1(rad/se
c),VLmax=50(mm/sec),VLmin=−50
(mm/sec),Vrmax=1.3(rad/se
c),k=100((rad/sec)2mm)。
【0059】次に、実施の形態1のX線検査装置に於い
て、リングアーチファクトを低減する技術について説明
する。本発明の実施の形態では、1回の回転撮影データ
を収集する間に、X線検器の素子配列で決定されるリニ
アサンプリング間隔より少なくとも大きい振幅だけ直進
移動台を移動させるという条件(A)を満足させること
により、視野拡大撮影を行わない場合にリングアーチフ
ァクトを低減する。なお、視野拡大撮影では、条件
(A)は自動的に満足されるのでリングアーチファクト
を顕著に低減できる。
【0060】(数10)の別の解は(数19)となり、
加速度の絶対値kは(数20)となる。加速度の絶対値
kは、(数17)の場合の半分である。
【0061】図7は、(数19)に従う撮影シーケンス
のタイムチャートを示す。図7(a)は回転速度V
r(rad/sec)の、図7(b)は回転角α(ra
d)の、図7(c)は直進移動台位置Sの、図7(d)
は直進移動台速度VLの、時間変化をそれぞれ示す。図
7に示すシーケンスでは、2回の回転撮影時には直進移
動台の位置は固定であり、1回転目と2回転目の間隔C
Dに於いてのみ直進移動が行われる。図7に示す制御に
於ける検査対象の重心(S0)の軌跡()を図6
(b)に示す。図6(b)から明らかなように、図7に
示すシーケンスに於いても検査対象の負担を小さくで
き、また、検査対象の動きによる空間分解能の低下を防
止できる。
【0062】図7、図6(b)に示す検査対象移動台の
移動条件の具体例に於ける数値を次に示す。Smax=5
0(mm),Smin=−50(mm),Tp=2π(se
c),Ti=π(sec),β=1(rad/se
c),VLmax=50(mm/sec),VLmin=−50
(mm/sec),Vrmax=1.3(rad/se
c),k=50((rad/sec)2mm)。
【0063】 S=Smax …(数19) k=β2・Smax …(数20) 図8は回転撮影中の直進移動台の微少な移動によるリン
グアーチファクト低減の原理を示す説明図であり、図8
(a)は従来と同様に回転撮影中に直進移動台の移動を
行わない場合であり、図8(b)は回転撮影中に直進移
動台をX線検出器の素子配列で決定されるリニアサンプ
リング間隔より少なくとも大きな振幅で移動を行う場合
である。但し、図8では、再構成画像の原点Oを回転台
の回転中心(視野中心)にとり、再構成画像の横軸と縦
軸をそれぞれX軸、Y軸として表示している。
【0064】まず、図8(a)に基づいて、従来と同様
に、回転撮影中に直進移動台の移動を行わない場合につ
いて説明する。図8(a)に於いて、ai、ai+1、a
i+2、…は、それぞれX線源の相対位置の移動に伴い、
i番目、(i+1)番目、(i+2)番目、…に撮影さ
れた画像について、着目した特定の検出器素子とX線源
を結ぶX線ビームによる投影データを再構成演算に於い
て逆投影する位置を示している。これらのX線ビームの
包絡線81は回転中心Oを中心とする円となり、着目し
ているX線ビーム群はこの円の内側に逆投影されること
はない。また、着目したX線ビームより原点から離れた
位置にあるX線ビームが包絡線円81の上に逆投影され
ることはない。従って、着目したX線ビームより原点か
ら離れた位置にあるX線ビームに対する感度補正の不完
全さは、包絡線円81上のリングアーチファクトとなっ
て再構成画像上に現れる。複数の検出器の感度補正の不
完全さは複数個の同心円のリングアーチファクトを発生
する。
【0065】次に、図8(b)に基づいて、実施の形態
1に示すように、回転撮影中に直進移動台をX線検出器
の素子配列で決定されるリニアサンプリング間隔より少
なくとも大きな振幅の移動を行う場合について説明す
る。図8(b)に於いて、bi、bi+1、bi+2、…は、
それぞれX線源の相対位置の移動に伴い、i番目、(i
+1)番目、(i+2)番目、…に撮影された画像につ
いて、着目した特定の検出器素子とX線源を結ぶX線ビ
ームによる投影データを再構成演算に於いて逆投影する
位置を示している。回転撮影中に直進移動台を移動する
ことにより、各X線ビームの原点からの距離が変化し、
再構成画像演算に於いて回転中心Oを中心とする同心円
をなす包絡線は出現せず、再構成画像上のリングアーチ
ファクトは軽減される。再構成画像では、回転中心付近
の位置でリングアーチファクトが出現しやすいので、回
転撮影中の移動は、特に回転中心付近のリングアーチフ
ァクトの低減に大きな効果がある。
【0066】次に、実施の形態1に於いて、画像再構成
の視野形状が回転中心を中心とする円形ではない場合の
回転撮影、例えば、画像再構成の視野形状が楕円となる
場合の回転撮影に於いて、投影枚数が有限であることに
起因するストリークアーチファクトを低減する技術につ
いて説明する。ストリークアーチファクトの低減は、画
像再構成の視野径が最大である方向にX線源がある時、
撮影を行う角度間隔を、通常行われている撮影に於ける
均等な角度間隔の値より小さくすることにより、生じる
効果により実現できる。
【0067】具体的には、X線回転撮影の1回転の周期
をTp秒、1回転に於ける撮影枚数をNr、1回転目と2
回転目の間隙の時間をTi秒とする時、図4のシーケン
スに於いて、Tiを、Tp/2よりTp/(2Nr)だけ
大、又は小とすることにより、即ち、Ti=(Tp/2)
・(1+(1/Nr)),又はTi=(Tp/2)・(1
−(1/Nr))とすることにより、視野拡大撮影に於
けるストリークアーチファクトを低減できる。
【0068】図9は検査対象に固定した座標系、即ち、
直進移動台の中心に固定した座標系に於いて、本発明に
よる撮影の角度間隔の改善を模式的に示す図である。図
9(a)は従来技術を示し、2回の回転撮影を行う場合
に、X線源が同一の回転角度になった時に撮影を行った
場合(即ち、均等な角度毎に撮影を行う場合)である。
図9(b)は本発明の実施の形態を示し、2回の回転撮
影を行う場合に、画像再構成の視野径が最大の方向にX
線源がある時の撮影を行う角度間隔を、画像再構成の視
野径が最小の方向にX線源がある時の撮影を行う角度間
隔よりも小さくするように制御した場合である。
【0069】図9(a)に於いて、円101、102
は、それぞれ第1回転目、及び第2回転目の回転撮影時
のX線源の軌道を示しており、円101上の点101
1、1012、1013、…は、第1回転目の回転撮影
時のX線源の位置、円102上の点1021、102
2、1023、…は、第2回転目の回転撮影時のX線源
の位置を示している。但し、表示を簡単にするためX線
源の位置は10度毎に表示してある。また、X線源位置
と原点(視野中心)を結ぶ線分を全てのX線源位置に対
して表示している。X線源が画像再構成の視野径の最大
の方向(X軸方向)にきた時、X線源位置1011とX
線源位置1021とは重なり、また、X線源位置101
2とX線源位置1022とは非常に近い位置にある。そ
の結果、X線源が画像再構成の視野径の最大の方向(X
軸方向)にきた時、投影の角度間隔が最大となる。
【0070】一方、図9(b)に示す実施の形態1で
は、円101、103は、それぞれ第1回転目、及び第
2回転目の回転撮影時のX線源の軌道を示しており、円
101上の点1011、1012、1013、…は、第
1回転目の回転撮影時のX線源の位置、円103上の点
1031、1032、1033、…は、第2回転目の回
転撮影時のX線源の位置を示している。図9(b)で
は、第1回転目の回転撮影時のX線源の位置は図9
(a)の場合と同一であり、第2回転目の回転撮影時の
X線源の位置は図9(a)の場合から隣り合うX線源を
見込む角度の半分だけずれた位置にある。その結果、X
線源が画像再構成の視野径の最大の方向(X軸方向)に
きた時、X線源位置1011とX線源位置1031は重
ならず、X線源位置1011とX線源位置1031に於
ける撮影の角度間隔は、図9(a)のX線源位置101
1とX線源位置1012に於ける撮影の角度間隔の半分
となっている。その結果、X線源が画像再構成の視野径
の最大の方向(X軸方向)にきた時、撮影の角度間隔
は、図9(a)に示す従来の場合の半分となる。
【0071】撮影の角度間隔が最も粗い位置となるの
は、X線源の回転に於いて隣合うX線源位置を見込む角
度が最大になる位置である。視野拡大を行わない通常の
回転撮影では、X線源の回転半径をr、再構成視野の半
径をa=bとすると、撮影の角度間隔の最大値は、(数
21)となる。Nは1回転に於ける撮影数である。
【0072】 αmax=2π・r/{(r−b)・N} …(数21) 視野拡大モードの2回転撮影により、再構成視野の長半
径がa、短半径がbとなった時には、図9(a)に於い
て撮影の角度間隔が最も粗い位置はX軸上の点A、及び
点Bである。点A、及び点Bの位置では、図9(a)の
場合の撮影の角度間隔の最大値は、(数22)となる。
しかし、図9(b)では、(数23)に示すように、
(数22)の2分の1に減少する。
【0073】 αmax=2π・r/{(r−a)・N} …(数22) αmax=π・r/{(r−a)・N} …(数23) たとえば、視野拡大を行わない通常の回転撮影では、X
線源の回転半径をr=400(mm)、再構成視野の半
径をa=b=130(mm)とすると、撮影の角度間隔
の最大値は、(数21)より、αmax=0.03703
7×2π・r/Nとなる。一方、図9(a)に示す視野
拡大モードの2回転撮影では、撮影の角度間隔の最大値
は、a=180(mm)とすると、αmax=0.045
455×2π・r/Nとなり、視野拡大を行わない通常
の回転撮影よりも大きくなる。しかし、図9(b)に示
す本発明では、(数23)に示すように、(数22)の
2分の1に減少するので、αmax=0.022727×
2π・r/Nとなり、視野拡大を行わない通常の回転撮
影よりも小さくなる。
【0074】実施の形態1では、並進運動機構の並進移
動方向が、X線源と回転移動機構の回転軸を結ぶ方向と
平行となる位置を通過する時に、第1回目の回転撮影と
第2回目の回転撮影とで検査対象に入射するX線の方向
が(1/2Nr)回転だけずれるように制御される。即
ち、並進運動機構の並進移動方向が、(π/Nr)ラジ
アンずれるように制御されるので、撮影の角度方向の重
複を回避でき、投影枚数に起因するアーチファクトが低
減できる。更に、実施の形態1では、カメラ、及びX線
制御系のタイミングの調整により前述の条件(A)を満
たすので、容易にアーチファクトを低減できる。
【0075】図10は実施の形態1の撮影シーケンスの
タイムチャートの一例である。以下、図10に基づい
て、実施の形態1のX線検査装置の動作を説明する。図
10(a)は基準回転角信号(回転角度ゼロ信号)、図
10(b)は回転撮影制御装置で生成される外部同期信
号、図10(c)はX線照射状態、図10(d)はCC
Dに電荷を蓄積(以下、CCD蓄積と略記する)する動
作、図10(e)はCCDから信号を読み出す(以下、
CCD読み出しと略記する)動作、図10(f)は直進
移動台座標を示す。また、横軸は時間を示す。
【0076】角度基準信号となる基準回転角信号が同期
信号発生部512により検出されると、外部同期信号が
生成される(t1)。この時点t1が図4の時点Bに相当
する。生成された外部同期信号に同期してX線照射、第
1画像のCCD蓄積、及び直進移動台の移動が開始され
る。CCD蓄積の動作時間は、例えば、16msecに
設定する。CCD蓄積が終了すると(t2)、次に、第
1画像のCCD読み出しが開始され(t3)、16.7
msesで画像を読み出し、フレームメモリに記憶す
る。以下、記載を省略した(360°/512=0.7
03125°)度毎の角度信号(12ビットインクリメ
ンタルアングルエンコーダ出力の8パルス毎)に同期し
て、同期信号発生部512は第2番目以降の外部同期信
号を発生する。第513番目の外部同期信号(図4の時
点Cに相当)に同期して、直進移動台上の移動とX線照
射が停止する(t4)。時点t4では、回転台22の回転
は継続している。
【0077】次に、同期信号発生部512は、第769
番目の外部同期信号(図4の時点Dに相当)のみを、半
分の大きさの角度差(360°/1024=0.351
5625)(上記のアングルエンコーダ出力の4パル
ス)の角度信号に同期して発生させる(t5)。この結
果、2回転目の撮影のタイミングは、1回転目の撮影の
タイミングに対して撮影の角度間隔の半分の角度だけず
れることになり、撮影の角度間隔を小さくできる。76
9番目の外部同期信号に同期して、2回転目のX線照
射、CCD蓄積、及び直進移動台の移動が開始される。
第1281番目の外部同期信号(図4の時点Eに相当)
に同期して、直進移動台上の移動とX線照射とが停止さ
れ、一連の回転撮影が終了する(t6)。
【0078】図11は図10に示すX線照射期間の一部
分を拡大表示した図である。以下、図11に基づいて実
施の形態1のコーンビームCT撮影用カメラ系の動作を
説明する。図11に於いて、横軸は時間を示しており、
図11(a)はCCD蓄積の状態、図11(b)はCC
D読み出しの状態、図11(c)はアイリスの口径を実
現するパルス数を演算するアイリス演算期間、図11
(d)はアイリスの口径を変更するアイリス変更期間、
図11(e)はX線照射をそれぞれ示す。但し、以下の
説明では、所定のアイリス面積すなわちアイリスの口径
を実現するパルス数の内で、DSP515によって算出
されたアイリスの面積を実現するためのパルス数をアイ
リス目標値と記し、DSP515によって算出されたア
イリスの面積に設定される直前の口径を実現するパルス
数をアイリス現在値と記す。第n画像のCCD蓄積が終
了すると(t1)、第n画像のCCD読み出しが開始さ
れ、第n画像のCCD読み出しと同時に、第(n+2)
画像の撮影に対するアイリス目標値の演算が開始される
(t2)。
【0079】但し、図11(c)に示すアイリス演算
(アイリス目標値の演算)は、画像に設定された関心領
域を視野中央部にとった場合を示す。CCDカメラによ
り画像は上部から下部へ向かって読み出されるので、視
野中央部のデータはCCD読み出しの期間の中央部で読
み出され、関心領域の読み出し終了直後にアイリスの口
径の演算が開始され(t2)、リアルタイム処理により
関心領域内の最大値を持つ画素が求まる。以下、画像、
又画像に設定された関心領域内で最大、最小の強度を持
つ画素を、単に、最大画素値、最小画素値と略記する。
図11(d)のアイリス変更期間(t3〜t4の期間)は
アイリスモータが回転し、アイリスの直径が変化してい
る時間である。アイリス変更期間はアイリスの変更を行
うパルス数が多い場合ほど長くなり、第(n+2)画像
の蓄積が開始された後に終了することもありうるが、次
のアイリス変更までに終了すれば支障はない。
【0080】図12はアイリス目標値の演算のフローを
説明する図を示す。以下、図12に基づいて、実施の形
態1のアイリス目標値の演算について説明する。まず、
検者が設定した関心領域の情報に基づいて、フレームメ
モリ514内の図示しない演算回路により、画像に設定
された関心領域に於ける第i画像の最大画素値maxA
iをリアルタイムで演算する(ステップ1301)。次
に、DSP515に於いて、maxAiと、1フレーム
前に於ける演算(ステップ1305)で求めた第(i−
1)画像の最大画素値maxAi-1とを用いて、(数2
4)により標準アイリス条件β0を用いた場合にX線照
射によって得られる第(i+2)画像の最大画素値を予
測する(ステップ1302)。βi-1、βiはそれぞれ、
第(i−1)、第i画像の撮影に於けるアイリスの面積
である。なお、アイリスの面積は後述するパルス数と口
径との関係を用いて求められる。具体的には、画像撮影
時のパルス数から口径を求め、口径から面積を求める。
逆に、アイリスの面積からパルス数を求めることも可能
である。
【0081】 maxBi+2=2・(β0/βi)・maxAi−(β0/βi-1)・maxAi-1 …(数24) 次に、第(i+2)画像のアイリス面積の目標値とし
て、第(i+2)画像の最大画素値が予め予定した値M
に一致するように、DSP515は予測された最大画素
値に反比例する値を(数25)に従って設定する(ステ
ップ1303)。
【0082】 βi+1=M・β0/(maxBi+2) …(数25) 次に、DSP515は第(i+2)画像の撮影に用いる
アイリス面積を実現するアイリス目標値(8ビットディ
ジタル値)を算出し、アイリスインターフェース516
を介してアイリス目標値をアイリスに出力する(ステッ
プ1304)。ここで、アイリス目標値を受け取ったア
イリスは、アイリス目標値と現在のアイリスを実現する
パルス数であるアイリス現在値との差の大きさに対応し
てアイリスの口径を変化させる。
【0083】図13はアイリスの概略構成を説明する図
である。実施の形態1のアイリス361は、アイリスコ
ントロール回路1401、パルスモータドライバ140
2、パルスモータ1403、ギア1404〜1406、
ギア付きアイリス外枠1407、羽根1408、アイリ
ス取り付け用フレーム1409、基準回転角検出機構1
410等から構成される。図13に於いて、アイリスコ
ントロール回路1401は、アイリス目標値とアイリス
現在値とからパルスモータドライバ1402に送り出す
パルス列を生成する。パルスモータ1403は、パルス
列のパルスの個数に比例した回転角の回転を行う。ギア
1404〜1406、及びギア付きアイリス外枠140
7は、パルスモータの回転をアイリスの羽根1408の
回転に変換する。羽根1408は16枚で構成され、回
転角に応じて開口直径がほぼ直線的に変化する構造とな
っている。また、パルスモータ1403のモータ減速比
は0.96であり、1パルス当たりアイリスの外枠は
0.6912°だけ回転する。
【0084】図14は実施の形態1のアイリスに於ける
パルス数と開口直径(外接円直径)との関係を示す図で
ある。図14に示すように、実施の形態1のアイリス3
61では、アイリス駆動用パルスモータドライバ140
2から入力されるパルスが128パルスで、アイリスの
開口直径が最大値80mmから最小値8mmまでほぼ直
線的に変化する。即ち、実施の形態1のアイリスでは、
128パルスをパルスモータ1403に入力して、アイ
リスの開口直径を最大値から最小値にまで高速に可変に
できる。また、図14に示すように、実施の形態1のア
イリスでは、入力されるパルス数と開口直径とが比例し
て変化するので、入力されるパルス数と開口直径の関係
を簡潔な式で表現できる。従って、パルス数からアイリ
スの口径を、又は、アイリスの口径からパルス数を容易
に決定できる。
【0085】図15は実施の形態1のアイリスに於ける
パルス数と駆動時間との関係を示す図である。図15に
示すように、実施の形態1のアイリスでは、駆動時間1
0msec以内に7パルスに応答できる。即ち、実施の
形態1のアイリスは、入力されるパルス数に従って、ア
イリスの開口直径を高速に可変にできる。
【0086】図16は実施の形態1のアイリスの動作を
説明する図を示す。以下、図16に基づいて、実施の形
態1のアイリスの動作について説明する。実施の形態1
のアイリス361は、コーンビームCT撮影制御装置5
1のアイリスインターフェース516からアイリス目標
値を表す8ビットの信号とデータストローブ信号とを受
信し、データストローブ信号によりアイリス目標値を確
定する(1701)。次に、アイリスのコントロール回
路1401のプロセッサの機能により、アイリス目標値
とアイリス現在値との差演算1702を実行し、差の値
をパルス数とするアイリス変更パルス列をアイリス駆動
用パルスモータドライバ1402で生成し、アイリス変
更パルス列がアイリス駆動用パルスモータに送られる。
アイリス変更パルス列が入力されたパルスモータ140
3は、アイリス変更パルス列のパルス数に比例する大き
さの回転角分だけ回転し、ギア機構1404〜1406
により、ギア付きアイリス外枠1407の回転を行うこ
とによりアイリス羽根1408の位置が変化し、アイリ
スの直径は、回転角にほぼ比例して変化する(170
3)。
【0087】アイリス361は、アイリスの口径を設定
中であることを示すアイリスビジー信号を制御装置51
に出力する(1704)。アイリスの口径の設定が終了
すると、アイリスビジー信号の送出を停止し(170
5)、アイリス現在値の更新1706が行われる。コー
ンビームCT撮影制御装置51はアイリスビジー信号が
オフになると、アイリスからアイリス現在値を読み出す
操作1707が行われる。
【0088】ディジタル値のアイリス目標値とストロー
ブ信号が入力された時点からテレビカメラの少なくとも
1フレーム時間以内にアイリス口径の設定を終了する。
アイリス変更期間は、CCD読み出し時間からアイリス
目標値の演算に要する時間を差し引いた時間より短く設
定する必要がある。従って、実施の形態1では、CCD
読み出し時間が1フレーム当たり16.7msecであ
るのに対し、アイリス目標値の演算時間は約1mse
c、アイリス変更期間は最大で10msecに制限して
いる。
【0089】以上説明したように、実施の形態1のX線
検査装置では、対向して配置したX線発生系1とX線画
像検出系3との間に、回転台支持体21に支持される回
転台22上に設けられた直進移動台23上で検査対象を
立位、又は座位で支持する検査対象支持体24とを含む
検査対象支持系2を配置して、回転台22により検査対
象を回転させながら、直進移動台23により回転面と平
行な方向に検査対象を連続的に移動(往復移動)させ、
回転、及び移動中に複数方向から検査対象のX線画像を
得る。この結果、X線I.I.33の視野よりも広い領
域のX線断層像、及び3次元像(立体像)を得ることが
でき、X線断層像、及び3次元像の視野を拡大できるの
で、肺等の大きな臓器に対する診断性能、及び診断効率
を向上できる。従来のX線検査装置では、たとえば、X
線管11の焦点からX線I.I.33の入力面までの距
離が1200(mm)、X線管11の焦点から回転台2
2の回転中心までの距離すなわちX線源の回転半径rが
800(mm)、X線I.I.33に16インチ型(水
平方向の画面サイズは400(mm)となる)を用いた
場合三次元像である立体像の視野は、直径が約260
(mm)の球形であった。一方、実施の形態1のX線検
査装置では、従来と同じ条件で、検査対象移動台の移動
量をSmax=50(mm)、Smin=−50(mm)とし
た場合、立体像の視野は約260(mm)×360(m
m)の楕円視野となり、従来よりも拡大される。
【0090】また、検査対象を連続的に移動させるの
で、検査対象にかかる負担を低減できる。更に、回転台
22を一定の速度で回転させたままでX線画像の撮影が
できるので、回転台22の減速、及び加速に伴う撮影の
待ち時間をなくすことができる。従って、X線画像の撮
影に要する時間を短縮できる。また、複数方向から検査
対象のX線画像の収集時に、対向して配置したX線発生
系1とX線画像検出系3とを回転させる必要がないの
で、装置の設置面積を小さくできる。
【0091】さらには、実施の形態1のX線検査装置で
は、検査対象の回転によって、検査対象の全周分のX線
像の収集することができるので、X線発生系1とX線画
像検出系3を検査対象の周囲に回転させる従来のX線検
査装置に比較して回転撮影機構を簡素化できるという効
果もある。また、回転撮影時のX線管11からX線I.
I.33の入力面までの距離、X線管11から検査対象
までの距離、及び検査対象からX線I.I.33までの
距離を容易に変更できるので、撮影の拡大率を容易に変
えられるという効果もある。
【0092】(実施の形態2)図17は本発明の実施の
形態2の撮影シーケンスのタイムチャートである。図1
0と同様に、図17(a)は基準回転角信号(回転角度
ゼロ信号)、図17(b)は回転撮影制御装置で生成さ
れる外部同期信号、図17(c)はX線照射状態、図1
7(d)はCCD蓄積の動作、図17(e)はCCD読
み出し動作、図17(f)は直進移動台座標を示す。実
施の形態2のX線検査装置の構成は実施の形態1のX線
検査装置と同じ構成であるので、説明は省略する。
【0093】実施の形態2のX線検査装置の特徴は、パ
ルスX線を検査対象に照射することである。即ち、角度
基準信号となる基準回転角信号が同期信号発生部512
により検出されると、外部同期信号が生成され
(t1)、外部同期信号に同期してパルスX線の照射、
画像のCCD蓄積、及び直進移動台の移動が開始され
る。次に、パルスX線の照射が終了し(t2)、この後
にCCD蓄積が終了する(t3)。以降、外部同期信号
に同期して、パルスX線の照射、及び画像のCCD蓄
積、パルスX線の照射、及びCCD蓄積の終了とを繰り
返して、複数方向からのX線画像を順次撮影し、X線画
像をフレームメモリに記憶する。但し、その他の部分
は、図10に示す実施の形態1の撮影シーケンスと同様
であるので、説明を省略する。実施の形態2では、CC
D蓄積の動作時間としては、例えば、パルスX線の幅の
最大値である5.5msecよりも長い6msecに設
定している。
【0094】図18に図17に示すX線照射期間の一部
を拡大表示した図を示す。以下、図18に基づいて、実
施の形態2のコーンビームCT撮影用カメラ系と実施の
形態1のコーンビームCT撮影用カメラ系との制御につ
いて異なる部分を説明する。図18に於いて、横軸は時
間を示しており、図18(a)はCCDの電荷蓄積の動
作、図18(b)はCCDからの信号読み出しの状態、
図18(c)はパルスX線の幅、及びアイリスの口径を
実現するパルス数を演算するアイリス演算期間、図18
(d)はアイリスの口径を変更するアイリス変更期間、
図18(e)はパルスX線照射をそれぞれ示す。図18
に示すように、実施の形態1のコーンビームCT撮影用
カメラ系と異なる部分は、実施の形態1でのアイリス演
算期間が、実施の形態2では、パルスX線の幅とアイリ
スの口径を実現するパルス数との両方を演算する時間と
なっている点である。
【0095】図19は実施の形態2に於けるパルスX線
の幅、及びアイリス目標値の演算のフローを説明する図
を示す。以下、図19に基づいて、実施の形態2のパル
スX線の幅、及びアイリス目標値の演算について説明す
る。
【0096】フレームメモリ514内の図示しない演算
回路が、まず、画像に設定された関心領域に於ける第i
画像の最大画素値maxAiと最小画素値minAiとを
リアルタイムで求める(ステップ2001)。次に、m
axAi、minAiと、既に求めてある第(i−1)画
像の最大画素値maxAi-1と最小画素値minAi-1
に基づいて(ステップ2005)、DSP515が、
(数26)、及び(数27)により、パルスX線の初期
設定された幅α0、及びアイリスの初期設定された面積
β0を用いたX線照射による第(i+2)画像の最大画
素値maxBi+2、及び最小画素値minBi+2を予測す
る(ステップ2002)。但し、fi、及びfi-1は、そ
れぞれ(数28)、及び(数29)である。なお、
αi、αi-1はそれぞれ、第i画像、第(i−1)画像の
撮影に用いたパルスX線の幅を示し、βi、βi-1はそれ
ぞれ、第i画像、第(i−1)画像の撮影に用いたアイ
リスの面積を示し、A0はパルスX線の初期設定された
幅α0、及びアイリスの初期設定された面積β0を用いた
X線照射で撮影された画像である。
【0097】 maxBi+2=2・fi・maxAi−fi-1・maxAi-1 …(数26) minBi+2=2・fi・minAi−fi-1・minAi-1 …(数27) fi=α0・β0/(αi・βi) …(数28) fi-1=α0・β0/(αi-1・βi-1) …(数29) 次に、DSP515は、第(i+2)画像の撮影に用い
るパルスX線の幅αi+ 2を推定するために補正係数を
(数30)から求める。
【0098】 gi=√{minA0/minBi+2} …(数30) この後、DSP515は、第(i+2)画像の撮影に用
いるパルスX線の幅αi+2とアイリスの面積βi+2とを
(数31)、及び(数32)から求める(ステップ20
03)。Mは、第(i+2)画像の最大画素値に対して
予め設定される予定値である。
【0099】 αi+2=gi・α0 …(数31) βi+2=M・β0/{gi・maxBi+2} …(数32) 次に、DSP515は、(数32)に示すアイリスの面
積からアイリス目標値(8ビットディジタル値)を算出
し、アイリスインターフェース516を介してアイリス
目標値をアイリスに出力する(ステップ2004)。
【0100】但し、アイリスの目標値の演算時間とアイ
リス変更期間とパルスX線の幅との和は、1フレームの
時間より短く設定される。従って、実施の形態2では、
例えば、1フレーム時間が16.7msecであるのに
対して、演算時間は約1msec、アイリス変更期間の
最大値は10msec、パルスX線の幅の最大値は5.
5msecに制限する。
【0101】実施の形態2のX線検査装置では、実施の
形態1と同じ効果を得ることができる。また、実施の形
態2のX線検査装置では、検査対象に撮影時間の間だけ
パルスX線を照射するので、実施の形態1のX線検査装
置の効果に加えて、検査対象のX線被爆量を低減できる
という効果もある。更に、実施の形態2のX線検査装置
では、検査対象に短い時間だけパルスX線を照射するこ
とにより、照射時間内の回転移動等に伴うボケが小さく
なり、その結果、X線断層像、及び3次元像の画質を向
上することができるという効果もある。
【0102】(実施の形態3)図20は本発明の実施の
形態3のX線検査装置であるコーンビームCT装置の検
査対象支持系部分の概略構成を説明する図であり、図2
0(a)は上面図であり、図20(b)は側面図であ
る。但し、実施の形態3のX線検査装置は、検査対象支
持系2の構成、検査対象支持系2の構成の違いによる撮
影シーケンス、X線画像の取り込み順番が異なるのみ
で、他の構成は実施の形態1と同じであるので、以下の
説明では異なる部分についてのみ説明する。なお、実施
の形態3のX線検査装置で撮影したX線画像から断層
像、及び3次元像を再構成するアルゴリズムは、X線画
像の取り込み順番が異なるのみで、他は同じとなるの
で、説明は省略する。
【0103】図20に於いて、801は直進移動台支持
体、802は直進移動台のレール、803は直進移動
台、804は回転台、805は基準回転角度検出手段で
ある。実施の形態3の検査対象支持系2の構成では、直
進移動台803の上に回転台804が設置される。具体
的には、直進移動台支持体801の上面側に2本のレー
ル802が平行に配置され、レール802に直進移動台
803が載置されている。直進移動台803の上面側に
回転台804、及び基準回転角度検出手段805が配置
されている。但し、直進移動台803、及び回転台80
4のそれぞれの基本的な構成は、実施の形態1の直進移
動台23、及び回転台22と同じであり、それぞれ回転
・直進移動台制御インターフェース517を介して入力
される制御信号に従った動作をする。
【0104】実施の形態1の示す回転台22上に直進移
動台23を搭載する構造に比較して、実施の形態3の検
査対象支持系では、回転台804にかかる力学的負担が
小さいので、回転台804は小型かつ安価に制作でき、
実用的であるという利点がある。
【0105】図6(c)に直進移動台上の回転台の中心
の軌跡()を示す。実施の形態3では、回転台の中心
は直線(x軸)上を(数16)に従って往復運動する。
但し、実施の形態3の移動シーケンスは図4に示す実施
の形態1と全く同一である。実施の形態3では、検査対
象中心の加速度はx軸方向のみの成分となり、(数3
3)で示される。即ち、加速度の大きさは時間と共に変
化する。しかし、加速度の絶対値の最大値は(数20)
となり、(数17)の半分となる。従って、実施の形態
3での制御も実用的であり、即ち検査対象に対する負担
を減少できる。
【0106】 ax=Smax・β2・cos(β・t) …(数33) 図8、図6(c)に示す検査対象移動台の移動条件の具
体例に於ける数値を次に示す。Smax=50(mm),
min=−50(mm),Tp=2π(sec),Ti
π(sec),β=1(rad/sec),VLmax=5
0(mm/sec),VLmin=−50(mm/se
c),k=50((rad/sec)2mm)。
【0107】以上説明したように、実施の形態3のX線
検査装置では、直進移動台の上に回転台804を設置す
る検査対象支持系2の構成により、回転台804にかか
る力学的負担が小さいので、回転台804は小型かつ安
価に制作できる。従って、X線検査装置を小型化でき、
安価に製造できる。
【0108】本発明のX線像のX線撮像方法は、X線管
(X線発生手段)の焦点とX線管と対向するX線撮像手
段のX線検出面の中心とを結ぶ直線上で、検査対象(人
体を除く)を回転させながら、回転面と平行な方向に検
査対象を回転周期と同期させて回転面と平行な方向に検
査対象を移動させて、検査対象の回転、及び移動中に複
数方向から検査対象のX線像の撮像を行なう工程と、X
線断層像又は/及びX線3次元像を生成する工程と、X
線断層像又は/及びX線3次元像を表示する工程とを有
する。
【0109】また、本発明のX線像のX線撮像方法は、
X線管(X線発生手段)の焦点とX線管と対向するX線
撮像手段のX線検出面の中心とを結ぶ直線上で、検査対
象(人体を除く)を回転させながら、回転面と平行、及
び垂直な方向に、検査対象を回転周期と同期させて移動
させて、検査対象の回転、及び移動中に検査対象のX線
像の撮像を行なう工程と、複数方向から撮像した検査対
象のX線像から、検査対象のX線断層像又は/及びX線
3次元像を生成する工程と、X線断層像又は/及びX線
3次元像を表示する工程とを有する。
【0110】なお、実施の形態では、X線I.I.とテ
レビカメラとからなる検出器を用いたが、その他の構成
でも良く、例えば、TFTからなる2次元検出器、又
は、1次元の検出器でも良いことはいうまでもない。
【0111】また、本発明は、人体等の生物一般のX線
画像を撮影する医療用のX線検査装置、及び、航空荷物
等のX線画像を撮影するX線荷物検査装置の何れにも適
用可能なことはいうまでもない。X線荷物検査装置に本
発明を適用して、撮影中に荷物にかかる加速度を一定に
した撮影できる。従って、荷物内の内容物の移動を極力
抑えることができるので、内容物の移動に伴うアーチフ
ァクトの発生を防止できる。
【0112】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き具体的に説明したが、本発明は、上記の発明の実施の
形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能なことは勿論である。
【0113】
【発明の効果】本願で開示される代表的な発明により得
られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
(1)立位、又は座位でのX線透視画像、又はX線撮影
画像、又はX線断層画像の視野を拡大できる。(2)立
位、又は座位での立体画像(3次元画像)の視野を拡大
できる。(3)検査対象回転型のX線検査装置の設置面
積を小さくできる。(4)立位、又は座位での高画質の
立体像を得ることができる。(5)検査対象にかかる負
担を低減できる。(6)撮影に要する時間を短縮でき
る。(7)リングアーチファクトを低減できる。(8)
投影枚数の制限によるストリークアーチファクトを低減
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1のX線検査装置の概略構
成を説明するブロック図。
【図2】実施の形態1のX線検査装置の構成を大きなブ
ロックにまとめて示す図。
【図3】実施の形態1の検査対象支持系の構成をより詳
細に説明する図。
【図4】実施の形態1のX線検査装置に於ける視野を拡
大する回転撮影のタイムチャート。
【図5】回転撮影中の任意の時間に於ける静止座標系に
於ける検査対象移動台の中心位置を模式的に示した図。
【図6】第4図に示すシーケンスによる直進移動台の中
心が描く軌跡を示す図。
【図7】2回の回転撮影時には位置を固定し、1回転目
と2回転目の間に於いてのみ直進移動を行う場合のタイ
ムチャート。
【図8】回転撮影中に直進移動台を微少に移動すること
によりリングアーチファクトを低減する方法の原理を示
す説明図。
【図9】検査対象に固定した座標系(即ち、直進移動台
の中心に固定した座標系)に於いて、本発明による撮影
の角度間隔の改善を模式的に示す図。
【図10】実施の形態1の撮影シーケンスのタイムチャ
ートの一例。
【図11】図10に示すX線照射期間の一部分を拡大表
示した図。
【図12】アイリス目標値の演算のフローを説明する
図。
【図13】実施の形態1のアイリスの概略構成を説明す
る図。
【図14】実施の形態1のアイリスに於けるパルス数と
開口直径との関係を示す図。
【図15】実施の形態1のアイリスに於けるパルス数と
駆動時間との関係を示す図。
【図16】実施の形態1のアイリスの動作を説明する
図。
【図17】本発明の実施の形態2の撮影シーケンスのタ
イムチャート。
【図18】図17に示すX線照射期間の一部を拡大表示
した図。
【図19】実施の形態2に於けるパルスX線の幅とアイ
リス目標値との演算のフローを説明する図。
【図20】本発明の実施の形態3のX線検査装置である
コーンビームCT装置の検査対象支持系部分の概略構成
を説明する図。
【符号の説明】
1…X線発生系、2…検査対象支持系、3…X線画像検
出系、4…透視撮影制御・処理系、5…回転撮影制御・
処理系、11…X線管、12…X線制御器、13…X線
管支持体、14…X線フィルタ、15…X線コリメー
タ、21…回転台支持体、22…回転台、23…直進移
動台、24…検査対象支持体、25…回転角検出機構、
31…検出器支持体、32…X線グリッド、33…X線
イメージインテンシファイア(X線I.I.)、34…
一次レンズ、35…光分配器、36…コーンビームCT
撮影用カメラ系、37…一般透視撮影用カメラ系、36
1,371…アイリス、362,372…NDフィル
タ、363,373…二次レンズ、364,374…テ
レビカメラ、365,375…カメラ制御器、51…コ
ーンビームCT撮影制御装置、52…制御用パソコン、
53…画像再構成用ワークステーション、54…データ
転送インターフェース切替器、81…ビームの包絡線、
511…回転角検出インターフェース、512…同期信
号発生部、513…カメラインターフェース、514…
フレームメモリ、515…ディジタル信号処理プロセッ
サ(DSP)、516…アイリスインターフェース、5
17…回転台・直進移動台制御インターフェース、51
8…X線制御インターフェース、519…データ転送イ
ンターフェース、401…高さ調節用モータ、402…
スムーシージャッキ、403…回転台モータ、404…
ロータリーコネクタ、405…直進移動機構、406…
パルスリニアモータ、407−1,407−2…直進移
動台リミッタ、408…上下移動台、801…直進移動
台支持体、802…直進移動台のレール、803…直進
移動台、804…回転台、805…基準回転角度検出手
段、1401…アイリスコントロール回路、1402…
パルスモータドライバ、1403…パルスモータ、14
04〜1406…ギア、1407…ギア付きアイリス外
枠、1408…羽根、1409…アイリス取り付け用フ
レーム、1410…基準回転角検出機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植木 広則 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小池 功一 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内 (72)発明者 笠島 伸久 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内 (72)発明者 久芳 明 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線を発生するX線発生手段と、該X線
    発生手段と対向する位置に配置され、検査対象のX線像
    を撮像する撮像手段と、前記検査対象を支持する支持手
    段と、該支持手段を回転させる回転手段と、前記回転手
    段の回転面と平行な方向に前記支持手段を移動させる移
    動手段とを具備し、前記検査対象を回転させながら、前
    記検査対象の位置を前記回転面と平行な方向に移動させ
    て、前記回転及び移動中に前記検査対象のX線像の撮像
    を行ない、複数方向から撮像した前記検査対象のX線像
    から、前記検査対象のX線断層像又は/及びX線3次元
    像を生成し表示することを特徴とするX線検査装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のX線検査装置に於い
    て、前記検査対象を一定の速度で回転させることを特徴
    とするX線検査装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のX線検査装置に於い
    て、前記X線発生手段は、パルスX線を発生することを
    特徴とするX線検査装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のX線検査装置に於い
    て、前記撮像手段が2次元検出器であり、X線発生手段
    から照射するX線ビームを円錐又は角錐ビームとして利
    用することを特徴とするX線検査装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載のX線検査装置に於い
    て、前記移動手段の移動方向及び回転手段の回転面を当
    該X線検査装置の設置床面に対してほぼ平行にしたこと
    を特徴とするX線検査装置。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載のX線検査装置に於い
    て、前記X線発生手段は、撮像間隔毎にX線を照射し、
    予め関心領域を設定しておき、前記関心領域のX線像の
    撮像値の最大値と最小値及び当該撮像以前のX線像に於
    ける関心領域のX線像の撮像値の最大値と最小値とか
    ら、次の撮像に於けるX線の照射時間と前記撮像手段の
    絞り値とを決定し該決定値に従ってX線像の撮像を行う
    ように制御する制御手段を具備することを特徴とするX
    線検査装置。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載のX線検査装置に於い
    て、前記X線発生手段は、撮像間隔毎にX線を照射し、
    前記撮像手段は、X線像を可視光像に変換する変換手段
    と該可視光像を電気信号に変換するCCD(Charg
    e Coupled Device)とからなり、前記
    X線発生手段からのX線の照射と前記CCDの電荷蓄積
    動作の開始を一致させ、予め設定した時間後に前記CC
    Dの蓄積電荷を終了させた後に該蓄積電荷の読み出しに
    よって前記X線像の撮像を行うことを特徴とするX線検
    査装置。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載のX線検査装置に於い
    て、前記撮像手段が2次元検出器であり、X線発生手段
    から照射するX線ビームを円錐又は角錐ビームとして利
    用し、前記撮像手段は、X線像を光学像に変換するX線
    イメージインテンシファイアと、該光学像を電気信号に
    変換するテレビカメラと、該テレビカメラに入射する光
    学像の光量を制限するアイリスと、該アイリスを制御し
    て前記テレビカメラの受光面に於ける照度を調整する調
    整手段とを具備し、該調整手段が前記アイリスを制御し
    て目標値に設定している間は、制御中であることを示す
    信号出力を行い、目標値への設定の終了の後には該設定
    値を出力する一連の動作を前記テレビカメラの1フレー
    ム期間内に行うことを特徴とするX線検査装置。
  9. 【請求項9】 X線を発生するX線発生手段と、該X線
    発生手段と対向する位置に配置され、検査対象のX線像
    を撮像する撮像手段と、前記検査対象を支持する支持手
    段と、該支持手段を回転させる回転手段と、前記回転手
    段の回転面と平行な方向に前記支持手段を移動させる移
    動手段とを具備し、該移動手段は、前記支持手段を前記
    回転面と平行な直線上で往復移動させる往復移動手段
    と、該往復移動の周期と前記回転手段の回転周期とを一
    致させる周期制御手段とを具備し、前記検査対象を回転
    させながら、前記検査対象の位置を前記回転面と平行な
    方向に移動させて、前記回転及び移動中に前記検査対象
    のX線像の撮像を行ない、複数方向から撮像した前記検
    査対象のX線像から、前記検査対象のX線断層像又は/
    及びX線3次元像を生成し表示することを特徴とするX
    線検査装置。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載のX線検査装置に於い
    て、前記往復移動手段は、前記X線発生手段と前記撮像
    手段とを結ぶ直線に垂直な方向に前記支持手段を往復移
    動させることを特徴とするX線検査装置。
  11. 【請求項11】 請求項9に記載のX線検査装置に於い
    て、前記回転手段による前記検査対象の1回転分のX線
    像の撮像に際し、前記移動手段は、前記撮像手段を構成
    する検出器の素子配列により決定されるリニアサンプリ
    ング間隔よりも大きい範囲で前記検査対象を移動させる
    ことを特徴とするX線検査装置。
  12. 【請求項12】 請求項9に記載のX線検査装置に於い
    て、前記回転手段が一定の速度となった位置を起点とし
    て前記支持手段を1回転させながら、前記往復移動手段
    による往復移動の最大移動位置を起点として前記検査対
    象を移動させ、該回転及び往復移動中にX線像の撮像を
    行い、該X線像の撮像の終了後に、前記回転手段が1/
    4回転した位置を起点として前記支持手段を1回転させ
    ながら、前記往復移動手段が前記往復移動と同一の移動
    を再度行い、該回転及び往復移動中にX線像の撮像を行
    うように制御する制御手段を具備することを特徴とする
    X線検査装置。
  13. 【請求項13】 請求項9に記載のX線検査装置に於い
    て、前記回転手段が一定の速度となった位置を起点とし
    て前記支持手段を1回転させながら、前記往復移動手段
    による往復移動の最大移動位置を起点として前記検査対
    象を移動させ、該回転及び往復移動中にX線像の撮像を
    行い、該X線像の撮像の終了後に、前記回転手段が1/
    4回転した位置を起点として前記支持手段を1回転させ
    ながら、前記往復移動手段が前記往復移動と同一の移動
    を再度行い、該回転及び往復移動中にX線像の撮像を行
    うように制御する制御手段を具備し、前記制御手段は、
    前記往復移動手段による一方の側の最大移動位置から他
    方の側の最大移動位置までの大きさを振幅とし、何れか
    一方の側の最大移動位置を起点とする余弦関数に従って
    前記検査対象の移動位置を制御することを特徴とするX
    線検査装置。
  14. 【請求項14】 X線を発生するX線発生手段と、該X
    線発生手段と対向する位置に配置され、検査対象のX線
    像を撮像する撮像手段と、前記検査対象を支持する支持
    手段と、該支持手段を回転させる回転手段と、前記回転
    手段の回転面と平行な方向に前記支持手段を移動させる
    移動手段と、前記回転手段の1回転目と2回転目とに於
    ける前記回転手段の回転角と、前記支持手段の移動量と
    が一致しないように制御する制御手段とを具備し、前記
    検査対象を回転させながら、前記検査対象の位置を前記
    回転面と平行な方向に移動させて、前記回転及び移動中
    に前記検査対象のX線像の撮像を行ない、複数方向から
    撮像した前記検査対象のX線像から、前記検査対象のX
    線断層像又は/及びX線3次元像を生成し表示すること
    を特徴とするX線検査装置。
  15. 【請求項15】 請求項14に記載のX線検査装置に於
    いて、前記回転手段の回転角度に対する1回転目の撮像
    と2回転目の撮像に於ける前記撮像手段の撮像間隔が、
    所定の回転角度に於ける撮像角度と次の撮像角度との1
    /2だけ異なるように制御する制御手段を具備すること
    を特徴とするX線検査装置。
  16. 【請求項16】 請求項14に記載のX線検査装置に於
    いて、前記回転手段が前記支持手段を1回転させるのに
    要する時間をTp秒、前記検査対象が1回転している間
    のX線像の撮像数をNr枚、前記X線像の撮像間隔をTi
    秒とした場合、前記撮像間隔Tiが、Ti=(Tp/2)
    ・(1+(1/Nr)),又は、Ti=(Tp/2)・
    (1−(1/Nr))となるように制御する制御手段を
    具備することを特徴とするX線検査装置。
  17. 【請求項17】 X線を発生するX線発生手段と、該X
    線発生手段と対向する位置に配置され、検査対象のX線
    像を撮像する撮像手段と、前記検査対象を支持する支持
    手段と、該支持手段を回転させる回転手段と、前記回転
    手段の回転面と平行な方向に前記支持手段を移動させる
    移動手段と、前記支持手段を前記回転面と垂直な方向に
    移動させる手段とを具備し、前記検査対象を回転させな
    がら、前記検査対象の位置を、前記回転面と平行な方向
    及び前記回転面と垂直な方向に移動させて、前記回転、
    前記平行な方向及び垂直な方向での移動中に前記検査対
    象のX線像の撮像を行ない、複数方向から撮像した前記
    検査対象のX線像から、前記検査対象のX線断層像又は
    /及びX線3次元像を生成し表示することを特徴とする
    X線検査装置。
  18. 【請求項18】 X線発生手段とこれと対向するX線撮
    像手段とを結ぶ直線上で、検査対象(人体を除く)を回
    転させながら、回転面と平行な方向に前記検査対象を回
    転周期と同期させて回転面と平行な方向に前記検査対象
    を移動させて、前記検査対象の前記回転及び前記移動中
    に複数方向から前記検査対象のX線像の撮像を行なう工
    程と、X線断層像又は/及びX線3次元像を生成する工
    程と、前記X線断層像又は/及びX線3次元像を表示す
    る工程とを有することを特徴とするX線像のX線撮像方
    法。
  19. 【請求項19】 X線発生手段とこれと対向するX線撮
    像手段とを結ぶ直線上で、検査対象(人体を除く)を回
    転させながら、回転面と平行及び垂直な方向に、前記検
    査対象を回転周期と同期させて移動させて、前記検査対
    象の前記回転及び前記移動中に前記検査対象のX線像の
    撮像を行なう工程と、複数方向から撮像した前記検査対
    象のX線像から、前記検査対象のX線断層像又は/及び
    X線3次元像を生成する工程と、前記X線断層像又は/
    及びX線3次元像を表示する工程とを有することを特徴
    とするX線像のX線撮像方法。
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