JP2011247864A

JP2011247864A - Ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2011247864A
Application number: JP2010135542A
Authority: JP
Inventors: Masaji Fujii; 正司藤井; Kiichiro Uyama; 喜一郎宇山; Junichi Iwasawa; 純一岩澤
Original assignee: Toshiba IT and Control Systems Corp
Current assignee: Toshiba IT and Control Systems Corp
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: CN102331432A; JP5648898B2; KR20110131135A; KR101246507B1

Abstract

【課題】層状構造を有する被検体の断面像を短い断層撮影時間で得るＣＴ装置を提供する
【解決手段】層状構造を有する被検体の断面像を撮影するＣＴ装置であって、Ｘ線管１により発生して被検体５を透過した放射線光軸Ｌを中心とするＸ線ビーム２を検出して透過データとして出力するＸ線検出器３と、被検体５とＸ線ビーム２とに放射線光軸Ｌを横切る方向の相対的な平行移動を与える平行移動機構７と、被検体５の撮影する層状構造の層面が放射線光軸Ｌに平行でかつ平行移動の方向に交差する姿勢で、平行移動をする間に所定の移動間隔毎に検出された透過データのみから放射線光軸Ｌと平行移動の方向で規定されるファン面に対する被検体５の断面像を再構成する再構成部１１ｅとを有することを特徴とするＣＴ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体の断面像を撮影するコンピュータ断層撮影装置（以下ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置と記載する）に関する。

近年、携帯電話などのモバイル機器の発達や電気自動車の実用化でリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池の需要が拡大している。それに伴いショートや発火が生じない安全で信頼性の高い電池を供給するための電池検査の重要度がますます高まってきている。この電池検査としては、層状構造を有する被検体の断面像を撮影して、検査する方法が知られている。

まず、図８に被検体である電池９０の概念図（断面図）を示す。この図は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニカド電池等の構造の概略を示す断面図である。ケース９１内には、正極板９２と負極板９３がセパレータ（不図示）を介して何重にも巻かれて収められ、空隙には電解液９４が満たされている。例えば、層のピッチ（正極板−正極板）は０．３ｍｍ程度で巻数は数十回で、断面全体の寸法としては３０ｍｍ×１２０ｍｍ程度である。

このような構造の電池を検査するために、ＣＴ装置を用いた電池の検査においては、図８に示すような断面像を撮影し、電極板（正極板９２と負極板９３の総称）の層の皺や層間隔の乱れ等を確認でき、電池を使用したときの経時的変化を追跡して検査することができる。

この電池の検査に用いられている従来のＣＴ装置について記載する。

従来のＣＴ装置で、回転のみを行う所謂ＲＲ（ＲｏｔａｔｅＲｏｔａｔｅ）方式（第三世代方式）と呼ばれるＣＴ装置は、放射線源から発生する放射線（Ｘ線）を被検体に向けて照射し、被検体を放射線の光軸の方向に対し交差する回転軸で放射線に対して相対的に回転させ、照射された一回転中の所定の回転角度間隔毎に被検体から透過してくる放射線を１次元あるいは２次元の複数検出チャンネルを有する放射線検出器で検出し、この検出器出力から被検体の断面像ないし３次元データを得る（断層撮影する）ものである。

従来技術として図９に、特許文献１に記載されているＣＴ装置の構成を示す（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）。図中では、Ｘ線管１０１と、ここから発生する角錐状のＸ線ビーム１０２を２次元の分解能で検出するＸ線検出器１０３が対向して配置され、このＸ線ビーム１０２に入るようにテーブル１０４上に載置された被検体１０５の透過像（透過データ）を得るようになっている。

テーブル１０４はＸＹ機構１０６上に配置され、ＸＹ機構１０６は回転・昇降機構１０７上に配置されている。被検体１０５の断面像を撮影する場合は、テーブル１０４を回転軸ＲＡに対し回転・昇降機構１０７により１回転させながら多数の方向について透過像を得る（スキャンと言う）。このスキャンにより得られた多数の透過像を制御処理部１０８で処理して被検体１０５の断面像（１枚ないし多数枚）を得る。

ここで、ＸＹ機構１０６は、回転軸ＲＡに対しテーブル１０４を回転軸ＲＡと直交する面内で移動させ、被検体１０５の着目部１０５ａが回転軸ＲＡ上になるように位置調整するために用いられる。

さらに、回転軸ＲＡおよびＸ線検出器１０３はシフト機構１０９によりＸ線管１０１に近づけあるいは遠ざけることができ、目的に応じて撮影倍率（＝ＦＤＤ／ＦＣＤ）を変更できるようになっている。

一方、再構成処理の方法は、通常、角錐状のＸ線ビームの場合、非特許文献１記載の方法が用いられる。この方法は、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ（ＦｉｌｔｅｒｅｄＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法）の一種で、３次元的に逆投影するものである。

特開２００２−３１０９４３号公報Ｌ．Ａ．Ｆｅｌｄｋａｍｐ，Ｌ．Ｃ．ＤａｖｉｓａｎｄＪ．Ｗ．Ｋｒｅｓｓ，Ｐｒａｃｔｉｃａｌｃｏｎｅ−ｂｅａｍａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ／Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．６／Ｊｕｎｅ１９８４

しかしながら、電池等の層状構造を有する被検体を断層撮影するとき、回転中に透過像を検出する回転角度間隔（回転方向のサンプリングピッチ）を小さくする必要がある。

図８の電池の場合を例にして説明する。断面上で、電極層の直線的な部分では、各電極板およびセパレータは厚さ約０．１ｍｍで、長さ１００ｍｍ程度と非常に細長いものである。このような細長い電極板は回転角度間隔が大きいと電極板に沿った方向に直線状の偽像が生じて厚さ方向の分解能（層構造に対する分解能）を損なうため、分解能を確保して断面像を作成するためには、この場合で、一回転中に透過像を検出する回転角度間隔を０．０６°程度に細かくする必要があり、３６０°のビュー数（１回転中の透過像撮影数）が６０００と大きくなる。

このように、従来のＣＴ装置では、層状構造の被検体の層に直交する方向の分解能を確保するためにビュー数を多くする必要があり、断層撮影時間が長いという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、層状構造を有する被検体の断面像を短い断層撮影時間で得るＣＴ装置を提供することである。

前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、層状構造を有する被検体の断面像を撮影するＣＴ装置であって、放射線源により発生して被検体を透過した放射線光軸を中心とする放射線を検出して透過データとして出力する放射線検出手段と、前記被検体と前記放射線とに前記放射線光軸を横切る方向の相対的な平行移動を与える平行移動手段と、前記被検体の撮影する層状構造の層面が前記放射線光軸に平行でかつ前記平行移動の方向に交差する姿勢で、前記平行移動をする間に所定の移動間隔毎に検出された透過データのみから前記放射線光軸と前記平行移動の方向で規定されるファン面に対する前記被検体の断面像を再構成する再構成手段と、を有することを要旨とする。

この構成により、被検体の撮影する層状構造の層面が放射線光軸に実質的に平行でかつ平行移動の方向と交差する姿勢で、放射線を横切って平行移動をする間に所定の移動間隔毎に検出された透過データのみから放射線光軸と平行移動の方向で規定されるファン面に対する被検体の断面像を再構成するので、ファン面内の全方向の透過像を得るスキャンと比べ、断面像上の層構造の分解能に寄与しない放射線光軸が層面に大きな角度で交差する方向の透過像検出を省くことで、層面に直交する方向の分解能を保ったままスキャンに要する時間を短縮できる。また、断面像再構成に要する時間も短縮できる。

前記目的を達成するため、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のＣＴ装置において、前記放射線源と前記放射線検出手段との距離を変更する検出距離変更手段を有し、検出する放射線の前記ファン面上の広がり角であるファン角を変更する、ことを要旨とする。

この構成により、被検体に合せて、見込まれる局所的な層面の傾斜角度範囲を含むようにファン角を最適に設定できる。

前記目的を達成するため、請求項３記載の発明は、請求項１に記載のＣＴ装置において、前記再構成手段は、前記放射線光軸から離れた端部の放射線を検出した透過データを再構成に使わないことで、検出する放射線の前記ファン面上の広がり角であるファン角を変更する、ことを要旨とする。

前記目的を達成するため、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、前記再構成手段は、前記ファン面の方向位置ｎ、前記ファン面と直交する方向位置ｍ及び平行移動位置ｔで構成される前記透過データを、ｔ方向に高周波強調フィルタ掛けするフィルタ機能と、ｎ毎に、前記高周波強調フィルタ掛けした透過データから構成したｍ方向とｔ方向の面データである透過データを、前記被検体を表す仮想の３次元格子に対して、前記放射線の焦点に向けて３次元逆投影する逆投影機能と、を有し、前記被検体の前記ファン面に平行な複数の断面像を再構成する、ことを要旨とする。

この構成により、全てのｎで、ｍ方向とｔ方向の面データである透過データを３次元格子に対し３次元逆投影することで、被検体のファン面に平行な複数の断面像が再構成できる。

前記目的を達成するため、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、前記再構成手段は、前記ファン面の方向位置ｎ、前記ファン面と直交する方向位置ｍ及び平行移動位置ｔで構成される前記透過データを、ｔ方向に高周波強調フィルタ掛けするフィルタ機能と、ｍにおいて、前記高周波強調フィルタ掛けした透過データから構成したｎ毎のｔ方向の１次元の透過データを、ｍと前記放射線の焦点が規定する傾斜面上に設定した被検体を表す仮想の２次元格子に対して、ｎ毎に前記放射線の焦点に向けて２次元逆投影する逆投影機能と、を有し、複数のｍ毎に、前記２次元逆投影を行って前記被検体の前記ファン面から離れるに従い傾斜する複数の前記傾斜面上の断面像を再構成する、ことを要旨とする。

この構成により、ｍにおいて、ｎ毎に、ｔ方向の１次元の透過データを、ｍと放射線の焦点が規定する傾斜面上に設定した２次元格子に対して２次元逆投影することで、被検体のファン面から離れるに従い傾斜する複数の傾斜面上の断面像が再構成できる。

前記目的を達成するため、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、前記平行移動手段は、複数の被検体を順次１方向に、前記放射線を横切って前記平行移動させる搬送手段である、ことを要旨とする。

この構成により、複数の被検体を順次１方向に、前記放射線を横切ってスキャンさせることで、スキャンを無駄時間無く効率よく実施でき、多数の被検体の断面像を短時間で能率よく得ることができる。

前記目的を達成するため、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、前記平行移動手段は、前記被検体の前記平行移動の方向での両側に放射線吸収材を配し、前記放射線検出手段により空気のみを透過した放射線が検出されないように構成される、ことを要旨とする。

この構成により、空気のみを透過した放射線が放射線検出手段に入射しないので放射線検出手段の出力が飽和することなく放射線を強くすることができ、速い平行移動でも良好な透過像が得られるので、スキャンを速く実施でき、スキャンに要する時間を短縮できる。

本発明によれば、層状構造を有する被検体の断面像を短い断層撮影時間で得るＣＴ装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係るＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）。第一の実施形態に係る断層撮影のフロー図。第一の実施形態に係るスキャンの幾何を示す平面図。第一の実施形態の再構成に係る３次元逆投影を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）。第一の実施形態の変形例４に係る「層面と光軸との実質的な平行」を説明する図（平面図）。第一の実施形態の変形例６に掛かる傾斜面再構成を説明する図（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）。第一の実施形態の変形例１１に掛かる平行移動機構１９を示す概念図（（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図）。被検体である電池９０の概念図（断面図）。従来のＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）。

以下図面を参照して、本発明実施形態を説明する。

（本発明の第一の実施の形態の構成）
以下、本発明の第一の実施形態の構成について図１を参照して説明する。図１は本発明の第一の実施形態に係るＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）である。図１に示すとおり、Ｘ線管（放射線源）１と、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆより放射されたＸ線の一部である光軸（放射線光軸）Ｌを中心とする角錐状のＸ線ビーム（放射線）２を２次元の分解能で検出するＸ線検出器（放射線検出手段）３とが対向して配置され、このＸ線ビーム２に入るようにテーブル４上に載置された被検体５を透過したＸ線ビーム２がＸ線検出器３により検出され、透過像（透過データ）として出力される。

テーブル４は昇降機構６上に配置され、昇降機構６は平行移動機構（平行移動手段）７上に配置されている。テーブル４（と被検体５）は平行移動機構７により光軸Ｌ（ｘ方向）を実質垂直に横切るｙ方向に平行移動される。ここで、テーブル４と平行移動機構７が請求項記載の平行移動手段に相当する。なお、平行移動とは回転することなく姿勢を保ったまま直線的に移動することである。

また、テーブル４は昇降機構６により光軸Ｌ（ｘ方向）及び平行移動するｙ方向とに垂直なｚ方向に昇降される。なお昇降機構６は平行移動機構７の下に設けてもよい。

ファン面（断層撮影面）ＴＰは光軸Ｌと平行移動のｙ方向で規定される面と定義され、光軸Ｌはファン面ＴＰ上にある。また、テーブル４の中央点の真上（ｚ方向）のファン面ＴＰ上の点をＯで表すと、Ｏ点は平行移動に伴ってｙ方向の直線であるＯ点軌道８上を移動し、Ｏ点の位置でテーブルの平行移動の位置を表すことができる。

さらに、シフト機構（検出距離変更手段）９によりＸ線検出器３をｘ方向に移動でき、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器３の検出面３ａとの間の検出距離ＦＤＤ（ＦｏｃｕｓｔｏＤｅｔｅｃｔｏｒＤｉｓｔａｎｃｅ）を変えて設定することができる。また、シフト機構９によりテーブル４（及び昇降機構６と平行移動機構７）をｘ方向に移動でき、Ｘ線焦点ＦとＯ点軌道８との間の撮影距離ＦＯＤ（ＦｏｃｕｓｔｏＯｂｊｅｃｔＤｉｓｔａｎｃｅ）を変えて設定することができる。

ここで、シフト機構９は目的に応じて撮影倍率（＝ＦＤＤ／ＦＯＤ）を変更するために用いられ、昇降機構６は被検体５の着目部をファン面ＴＰの高さに合わせるのに用いられる。また、平行移動機構７は断面像を撮影する場合に被検体５をＸ線ビーム２を横切って平行移動（トランスレート）させ、スキャンして多数の平行移動位置について透過像を得るために用いられる。

Ｘ線検出器３は２次元の分解能でＸ線ビーム２を検出するもので、ファン面の方向位置ｎとファン面と直交する方向位置ｍ（ｙ方向のチャンネル番号ｎとｚ方向のチャンネル番号ｍ）で区別される２次元透過像を出力するもので、たとえばＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ）、あるはＸ線ＩＩ（ＩｍａｇｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）とテレビカメラを組合わせたものを用いる。

図１に示す再構成領域１０は、操作者が断面像を得たい領域として任意に設定するＤｘ×Ｄｙの領域で、この領域の全体をＸ線ビームが横切るように平行移動が行われファン面上のＤｘ×Ｄｙの断面像が再構成される。さらに、ファン面に平行な複数の断面像がｚ方向の間隔と枚数を設定することで再構成でき、再構成領域１０としてはｚ方向の厚みＤｚを持つ。ただし、再構成領域１０のｚ方向にＸ線ビーム２をはみ出す部分については断面像ができない。

構成要素として、他に、各機構（昇降機構６、平行移動機構７、シフト機構９）を制御し、また、Ｘ線検出器３からの透過像を処理する制御処理部１１、処理結果等を表示する表示部１１ａ、Ｘ線管１を制御するＸ線制御部（図示せず）等がある。

制御処理部１１は通常のコンピュータで、ＣＰＵ、メモリ、ディスク（不揮発性メモリ）、表示部１１ａ、入力部（キーボードやマウス等）１１ｂ、機構制御ボード、インターフェース、等より成っている。

制御処理部１１は、機構制御ボードにより、各機構部６，７，９の動作位置の信号（エンコーダパルス等）を受けて各機構部６，７，９を制御して被検体の位置合わせやスキャン（断層撮影走査）等を行わせる他、透過データの収集指令パルス等をＸ線検出器３に送る。なお、各機構部６，７，９には図示してないエンコーダが取付けられており、テーブル４の昇降機構６による昇降位置ｚ、平行移動機構７による平行移動位置ｔ、及びシフト機構９によるＦＯＤ，ＦＤＤが読み取られ、それぞれ制御処理部１１に送られる。

また、制御処理部１１は、断層撮影時にＸ線検出器３からの透過像を収集し、記憶し、再構成処理してファン面ＴＰに平行な１枚ないし複数枚の被検体５の断面像を作成し、記憶し、表示部１１ａに表示する。制御処理部１１は、Ｘ線制御部（図示せず）に指令を出し、管電圧、管電流を指定すると共に、Ｘ線の放射、停止の指示を行なう。管電圧、管電流は被検体に合わせて変えることができる。

図１に示すように、制御処理部１１はソフトウェアを読み込んでＣＰＵが機能する機能ブロックとして、断層撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定部１１ｃ、所定の範囲でテーブル４を平行移動させつつ検出された複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するためのスキャン制御部１１ｄ、スキャンデータを用いて断面像を作成する再構成部（再構成手段）１１ｅ、等を備えている。

（第一の実施の形態の作用）
上記のような構成を有する第一の実施形態の作用を図８及び図１ないし図４を参照して、被検体５として電池９０を撮影する場合を例に説明する。

図８に被検体である電池９０の概念図（断面図）を示す。この図は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニカド電池等の構造の概略を示す断面図である。ケース９１内には、正極板９２と負極板９３がセパレータ（不図示）を介して何重にも巻かれて収められ、空隙には電解液９４が満たされている。例えば、層のピッチ（正極板−正極板）は０．３ｍｍ程度で巻数は数十回で、断面全体の寸法としては３０ｍｍ×１２０ｍｍ程度である。

電池９０は、平行平面の層面１２を持った層構造を有し、層面１２に平行に各電極板９２，９３およびセパレータは厚さ約０．１ｍｍで、長さ１００ｍｍ程度と非常に細長構造となっている。

図２は第一の実施形態に係る断層撮影のフロー図である

ステップＳ１では、図１を参照して、操作者は電池９０をテーブル４の中央に載置するが、層状構造の層面１２が光軸Ｌに実質的に平行でかつ平行移動の方向と交差（実質的に直交）する姿勢で載置し、さらに断層撮影の撮影条件を設定する。撮影条件には幾何条件、Ｘ線条件、スキャン条件、再構成条件等が含まれる。

撮影条件設定として、撮影条件設定部１１ｃは、操作者の入力により撮影条件を以下のように設定する。

まず、図１を参照して、幾何条件設定として、入力部１１ｂから指令を入力して、電池９０の大きさに応じ、シフト機構９を制御してＦＯＤとＦＤＤを設定する。次に、入力部１１ｂから昇降機構６を制御して電池９０の撮影箇所の高さをファン面ＴＰに合わせる。なお、幾何条件設定は、Ｘ線検出器３が出力した透過像を表示部１１ａにリアルタイムで表示させ、これを目視しながら行うことができる。

Ｘ線条件設定として、被検体５に適合する管電圧、管電流を設定する。なお、Ｘ線条件設定は、Ｘ線検出器３が出力した透過像を表示部１１ａにリアルタイムで表示させ、これを目視しながら行うことができる。

スキャン条件設定として、透過像を検出する平行移動の移動間隔Δｔ（例えば０．２ｍｍ）、１透過像の積分フレーム数（例えば５）、等を設定する。

図３はスキャンの幾何を示す平面図である。

図３を参照して、さらに、再構成条件として、Ｏ点を基準とする被検体に対し固定された座標系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）において再構成領域１０を設定する。再構成領域１０としては、ｘｙｚ方向の直方体とし、大きさをＤｘ×Ｄｙ×Ｄｚとする。さらに断面像のマトリックスサイズ、断面像の枚数と間隔を設定する。これにより、再構成領域１０内に被検体を表す仮想の３次元格子１３が設定される。

ステップＳ２では、スキャンを実施する。図３を参照して、操作者がスキャン開始を入力すると、スキャン制御部１１ｄは平行移動機構７とＸ線検出器３を制御してスキャンを実施する。先ず、テーブル４の平行移動位置ｔを、設定した再構成領域１０がＸ線ビーム２に掛からない位置にリセットし、次に、設定した再構成領域１０全体がＸ線ビーム２の端から端までを完全に通過する平行移動の範囲でテーブル４を平行移動させつつ、設定した移動間隔Δｔ毎に検出された複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する。ここで、テーブル４のリセット位置からの平行移動量ｔを平行移動位置ｔとする。

Ｘ線検出器はチャンネル番号ｎとｍで区別される２次元透過像を出力するので、スキャンデータはファン面ＴＰの方向位置ｎ、ファン面ＴＰと直交する方向位置ｍ及び平行移動位置ｔで構成される透過データでありＩ（ｎ，ｍ，ｔ）と記述できる。

ステップＳ３では、再構成部１１ｅは、記憶したスキャンデータに基づいて以下のように断面像を再構成する。

まず、スキャンデータＩに対し、オフセット補正を加えた後、式、
Ｐ＝ＬＯＧ（Ｉ０／Ｉ） ………（１）
によりエアー補正及び対数変換を加え、スキャンデータＰ（ｎ，ｍ，ｔ）を作成する。ここで、Ｉ０は被検体が無いときのデータで予め較正して記憶してあるエアーデータＩ０（ｎ，ｍ）を用いる。

次に、スキャンデータＰ（ｎ，ｍ，ｔ）に対し、ｔ方向に高周波強調フィルタ掛けを行ってスキャンデータＰ’（ｎ，ｍ，ｔ）を得る。この高周波強調フィルタ掛けは、一般的にＣＴで使用されている｜ω｜フィルタ掛けである。

さらに、３次元逆投影を行うが、図４は再構成に係る３次元逆投影を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）である。この図は再構成領域１０を固定し、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器３が平行移動するものとして描いている。

図４を参照して、フィルタ掛け後のスキャンデータＰ’（ｎ，ｍ，ｔ）から、ｎ毎に、ｍ方向とｔ方向の面データＰ’（ｍ，ｔ）を構成して、この面データＰ’（ｍ，ｔ）を、再構成領域１０内に設定した被検体を表す仮想の３次元格子１３に対して、ｎ毎に、Ｘ線焦点Ｆに向けて３次元逆投影を行う。このときの焦点Ｆは平行移動ｔによって焦点Ｆの軌道１４上を移動するので、平面図（ａ）では逆投影方向は平行でｘ方向に対しθ（ｎ）だけ傾斜している。ここでθ（ｎ）はチャンネルｎのファン面ＴＰに沿ったセット角（図３参照）である。これに対し、正面図（ｂ）では逆投影方向はＸ線焦点Ｆの方向に収束する３次元逆投影となっている。

ここで、逆投影とは、全ての格子点Ｇに対し対応するｍｔ面１５上の点ＧＰのデータを足し込むことである。なお、点ＧＰは一般にデータ点に一致しないので（近傍の４点による）補間計算を行う。

この３次元逆投影を全てのチャンネルｎで行うと電池９０の再構成領域１０のファン面ＴＰに平行な複数の断面像が再構成される。

なお、図４を参照して、面データＰ’（ｍ，ｔ）はｎに依存してｔ方向にずらし量１６（＝ＦＤＤ・ｔａｎ（θ（ｎ）））を加えて逆投影することで、各逆投影の位置をそろえることができる。

以上で図２のフローが終了する。

（第一の実施の形態の効果）
第一の実施形態によれば、電池９０の平面状の層状構造の層面１２が光軸Ｌに実質的に平行でかつ平行移動の方向と交差する姿勢で、Ｘ線ビームを横切って平行移動をする間に所定の移動間隔毎に検出された透過データのみから光軸Ｌと平行移動の方向で規定されるファン面に対する電池９０の断面像を再構成するので、ファン面内の全方向の透過像を得るスキャンと比べ、断面像上の層構造の分解能に寄与しない光軸Ｌが層面１２に大きな角度で交差する方向の透過像検出を省くことで、層面に直交する方向の分解能を保ったままスキャンに要する時間を短縮できる。また、断面像再構成に要する時間も短縮できる。

また、全てのｎで、ｍ方向とｔ方向の面データである透過データＰ’（ｍ，ｔ）を３次元格子に対し３次元逆投影することで、被検体のファン面に平行な複数の断面像が再構成できる。

さらに、第一の実施形態によれば、電池９０の層面１２が光軸Ｌに実質的に平行になる姿勢、すなわち長手方向がＸ線ビーム２に沿った姿勢でＸ線ビーム２を横切る方向に平行移動しているので、電池９０がＸ線ビーム２を完全によこぎるスキャンに要する時間を短縮できる。また、細長い電池の断面全体を再構成できる。また、断面像再構成に要する時間も短縮できる。

また、第一の実施形態によれば、電池９０の１回の平行移動のみでスキャンができるので多数の電池９０を搬送して次々と検査するのに好適である。

（第一の実施の形態の変形）
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。以下に示す変形例は組合わせて実施することもできる。

（変形例１）
第１の実施形態では、２次元の分解能で検出するＸ線検出器３を用いたが、１次元の検出器をファン面ＴＰ上に配置するようにしてもよい。

この場合は、ｍが１つのみとして扱えば、第１の実施形態の作用がそのまま適用できる。そして、ファン面ＴＰ上の１枚の断面像を再構成することになる。

（変形例２）
第１の実施形態で、ＦＤＤを変更することで、検出するＸ線ビーム２のファン面ＴＰ上の広がり角であるファン角θ０を変更できる（図１参照）。これにより、被検体に合せて最適なファン角θ０を設定できる。

電池９０の層状構造は巻むらや皺によって局所的に層面１２から傾斜している。この傾斜範囲内の方向からの透過像が得られれば良いので、見込まれる（予測される最大の）傾斜角度範囲αを含むようにファン角θ０を設定すればよい。

ファン角θ０は、被検体の平面性が良い場合は例えば５°とか２°とか小さな範囲で済むこともある。

これにより、ファン角をできるだけ小さくすることでスキャンの平行移動量を減らせ、スキャンに要する時間をさらに短縮できる。

また、ＦＤＤを最小にしてもファン角θ０が不足する場合には、Ｘ線検出器３を検出面３ａに沿ってｎ方向に移動させて、移動させた位置で同じスキャンをして、スキャンデータを統合することで、実質的にファン角θ０を大きくすることができる。

（変形例３）
変形例２のファン角θ０の変更で、ＦＤＤを変更する代わりに、再構成部１１ｅが、ファン面ＴＰに沿って光軸Ｌから離れた端部のＸ線ビームを検出した透過データ（ｎの両端部）を再構成に使わないようにすることでファン角を変更することもできる。

これにより同様に、ファン角をできるだけ小さくすることでスキャンに要する時間を短縮できる。

（変形例４）
第一の実施形態では、層状構造の層面１２が光軸Ｌに実質的に平行になる姿勢で平行移動のスキャンをしているが、正確に平行でなく実質的に平行であればよい。

図５は変形例４に係る「層面と光軸との実質的な平行」を説明する図（平面図）である。実質的に平行とは、図５に示すように撮影する層状構造が局所的に層面１２から傾斜する（見込まれる：予測される最大の）斜角度範囲αがファン角θ０に含まれる状態のことである。

（変形例５）
第一の実施形態では、電池９０の層状構造の層面１２が光軸Ｌに実質的に平行になる第一の姿勢で平行移動の第一スキャンをして断面像を再構成しているが、電池９０をＯ点を通ってファン面に直交する回転軸に対して１８０°回転させた第二の姿勢で第二のスキャンも実施し、第一のスキャンと第二のスキャンのスキャンデータから断面像を再構成するようにしてもよい。

この場合は、昇降機構６の上あるいは下にテーブル４を１８０°回転させる回転機構を設ける。また、第一のスキャンと第二のスキャンはそれぞれ平行移動の往路と復路で行うことができる。

この場合の再構成は、第一のスキャンデータから再構成された第一の断面像に対し、第二のスキャンデータから再構成された第二の断面像を、当該回転軸に対し１８０°回転させて加算することで断面像が得られる。あるいは、第一の断面像を当該回転軸に対し１８０°回転させた断面像に対し、続けて第二のスキャンデータによる再構成の逆投影を施すようにしてもよい。

（変形例６）
第一の実施形態では、ファン面に平行な複数の断面像を再構成したが、断面はファン面から傾いていても層状構造の皺や層間隔の乱れ等を調べることができる。

図６は、変形例６に掛かる傾斜面再構成を説明する図（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）である。

傾斜面再構成では、ｔ方向に高周波強調フィルタ掛けしたスキャンデータＰ’（ｎ，ｍ，ｔ）を、ｍにおいて、ｎ毎のｔ方向の１次元のスキャンデータＰ’（ｔ）を構成して、このＰ’（ｔ）を、ｍとＸ線焦点Ｆが規定する傾斜面１７上に設定した被検体を表す仮想の２次元格子１８に対して、ｎ毎にＸ線焦点Ｆに向けて２次元逆投影をし、全ｎに対してこの２次元逆投影を行って傾斜面１７上の断面像を再構成する。さらに、複数のｍ毎に、上述した２次元逆投影を行って電池９０のファン面ＴＰから離れるに従い傾斜する複数の傾斜面１７上の断面像を再構成する。

以下、図２のフローに沿って第一の実施形態と異なる部分を詳細に説明する。

ステップＳ１の撮影条件設定では、再構成条件設定において、再構成領域１０’としては、ｘｙ方向の長方形Ｄｘ×Ｄｙとｚ方向のＯ点位置での厚みＤｚを設定する。また、断面像を作成するｍの間隔を設定して複数の傾斜面１７を設定すると共に、各傾斜面１７上でＯ点を基準に再構成領域１０’内に２次元格子１８を設定する。

ステップＳ２のスキャンは第一の実施形態と同じである。

ステップＳ３では、高周波強調フィルタ掛けまでは第一の実施形態と同じである。

図６を参照して、フィルタ掛け後のスキャンデータＰ’（ｎ，ｍ，ｔ）をｍにおいて、ｎ毎のｔ方向の１次元のスキャンデータＰ’（ｔ）を構成する。ここでＰ’（ｔ）は設定した断面像を作成するｍの間隔に応じ、ｍ方向に所定幅で平均して構成してもよい。このデータＰ’（ｔ）を、傾斜面１７上に設定した被検体を表す仮想の２次元格子１８に対して、Ｘ線焦点Ｆに向けて傾斜面１７上での２次元逆投影を行う。このときの焦点Ｆは平行移動ｔによって焦点Ｆの軌道１４上を移動するので、平面図（ａ）では逆投影方向は平行でｘ方向に対しθ（ｎ）だけ傾斜している。ここで、θ（ｎ）はチャンネルｎのファン面ＴＰに沿ったセット角（図３参照）である。

ここで、逆投影とは、全ての格子点Ｇに対し対応するＰ’（ｔ）上の点ＧＰのデータを足し込むことである。なお、点ＧＰは一般にデータ点に一致しないので（近傍の２点による）補間計算を行う。

この２次元逆投影を全てのチャンネルｎで行うと電池９０の傾斜面１７上の再構成領域１０内の断面像が再構成され、これを設定したｍについて繰り返すことで、電池９０のファン面ＴＰから離れるに従い（ｘ方向にＸ線焦点Ｆを通るように）傾斜する複数の傾斜面１７上の断面像を再構成する。

なお、図６を参照して、１次元データＰ’（ｔ）はｎに依存してｔ方向にずらし量１６（＝ＦＤＤ・ｔａｎ（θ（ｎ）））を加えて逆投影することで、各逆投影の位置をそろえることができる。

以上で図２のフローが終了する。

変形例６によれば、ｍにおいて、ｎ毎に、ｔ方向の１次元の透過データＰ’（ｔ）を、ｍとＸ線焦点Ｆが規定する傾斜面１７上に設定した２次元格子１８に対して２次元逆投影することで、電池９０のファン面ＴＰから離れるに従い傾斜する複数の傾斜面１７上の断面像が再構成できる。

変形例６によれば、３次元逆投影は行わず２次元逆投影で済むので、断面像再構成に要する時間を短縮できる。また、断面がファン面から傾いていても層状構の皺や層間隔の乱れ等を調べることができる

（変形例７）
第一の実施形態では、設定した再構成領域１０の全体を再構成したが、部分的に再構成（ズーミング再構成）してもよい。また再構成領域１０からはみ出して再構成してもよい（はみ出し部の画質は低下）。

また、断面像はｘ方向に長くなるので、長くなる方向に複数断面像に分割して再構成してもよい。分割再構成することで、メモリの作業領域を減らすことができ、高速化が図れる。また、分割再構成する場合は、断面像を表示画面に合わせたサイズにでき、切換えて１枚ずつ表示できる。

また、分割再構成してできた断面像（３次元データ）を、繋ぎ合わせることもできる。

（変形例８）
第一の実施形態では、断面像はｘ方向に長くなるので、再構成表示画面より大きな断面像を連続的にスクロールして視野を連続的に変化させて観察することができる。

また、長い方向に表示視野を切換えて表示してもよければ、長い方向を複数画像に分割し、切換え表示してもよい。

（変形例９）
第一の実施形態で、昇降機構６により同じ電池９０に対しテーブル高さｚを変えて複数回断層撮影し、得られた断面像をｚ方向に繋いでｚ方向に長い合成断面像（３次元データ）を得ることができる。

また、ｚ方向に複数のＸ線検出器をならべて検出してスキャンデータを統合して再構成することで、ｚ方向に長い断面像（３次元データ）を得ることができる。ここで、それぞれのＸ線検出器のデータからそれぞれ断面像を再構成してからｚ方向に長い断面像（３次元データ）を合成してもよい。

また、Ｘ線検出器３を検出面３ａに沿ってｍ方向に移動して、複数の移動位置で同じスキャンをしてスキャンデータを統合して再構成することで、ｚ方向に長い断面像（３次元データ）を得ることができる。ここで、それぞれの移動位置のデータからそれぞれ断面像を再構成してからｚ方向に長い断面像（３次元データ）を合成してもよい。

また、ｙ方向よりｚ方向に長い２次元のＸ線検出器を用いることで、ｚ方向に長い断面像（３次元データ）を得ることができる。

（変形例１０）
第一の実施形態で、テーブル４の平行移動の一方側に電池９０をテーブル４に順次載置する載置機構を設け、他方側に電池９０をテーブル４から順次降ろす排除機構を設け、テーブル４を往復移動させることで、複数の電池９０を次々に一方向の平行移動のスキャンで断層撮影することができる。

あるいは、第一の実施形態の変形例５で、テーブル４の平行移動の一方側に電池９０をテーブル４に載置したり降ろしたりする機構を設け、複数の電池９０を次々に往復の平行移動のスキャンで断層撮影することができる。

（変形例１１）
第一の実施形態では、電池９０を載置したテーブル４を平行移動機構７で平行移動させてスキャンを行っているが、平行移動機構７及びテーブル４は、複数の電池９０を順次１方向に、Ｘ線ビーム２を横切って平行移動させるベルトコンベヤ等の搬送機構（搬送手段）としての平行移動機構（平行移動手段）１９に置き換えることができる。

図７は変形例１１に係る平行移動機構１９を示す概念図（（ａ）平面図、（ｂ）側面図）である。

平行移動機構１９はベルト２０とプーリー２１ａ、２１ｂとプーリーをまわすモータとその電気回路（不図示）とベルト２０を水平面に支えるスリ板２２より成る。ここで、ベルト２０は固定されたスリ板２２上を接するように滑って移動する。

これにより、複数の電池９０を順次１方向にスキャンし、スキャンを無駄時間無く効率よく実施でき、多数の電池９０を短時間で能率よく検査することができる。

変形例１１で、さらに、Ｘ線管１とＸ線検出器を複数組用意し、それぞれの光軸Ｌが平行（ｘ方向）でｚ方向に高さを変えて、平行移動のｙ方向に並べて配置することができる。これにより、順次１方向にスキャンするだけで、各Ｘ線検出器のデータをそれぞれ再構成した断面像を合成して、ｚ方向に広い再構成領域について断面像を得ることができる。

（変形例１２）
第一の実施形態において、平行移動手段（テーブル４と平行移動機構７）は、電池９０の平行移動の方向での両側にＸ線吸収材（放射線吸収材）を配し、Ｘ線検出器３により空気のみを透過したＸ線ビーム２が検出されないように構成してもよい。具体的には、テーブル４上に電池９０のｙ方向両側（ｙの＋側と−側）に隙間無く電池９０を挟むようにＸ線吸収材を設ける。この場合のＸ線吸収材は光軸Ｌの方向に一定の厚みで均質な材料が望ましいが、これには限られず、また、形状が自由に変わる軟体や流体の材料でもよい。また、Ｘ線吸収材は、テーブル４に固定されていてもよいし、電池９０に固定してもよく、個別のブロックとして、テーブル４上に電池９０と一緒に載置するようにしてもよい。また、Ｘ線吸収材で挟むように電池９０を保持して平行移動させる平行移動手段としてもよく、さらに、Ｘ線吸収材で複数の電池９０を挟んで保持し、１方向に順次平行移動させる平行移動手段としてもよい。

また、変形例１１において、平行移動機構１９は、順次搬送される複数の電池９０の間に電池９０と隙間がないようにＸ線吸収材（放射線吸収材）を配し、Ｘ線検出器３により空気のみを透過したＸ線ビーム２が検出されないように構成してもよい。この場合のＸ線吸収材は光軸Ｌの方向に一定の厚みで均質な材料が望ましいが、形状が自由に変わる軟体や流体の材料でもよい。また、Ｘ線吸収材は、ベルト２０に固定されていてもよいし、電池９０に固定してもよく、個別のブロックとして、ベルト２０上に電池９０と一緒に載置するようにしてもよい。

電池９０の平行移動の方向での両側にＸ線吸収材を配することで、空気のみを透過したＸ線ビーム２がＸ線検出器３の検出面３ａに入射しないのでＸ線検出器３の出力が飽和することなくＸ線を強くすることができ、速い平行移動でも良好な透過像が得られるので、スキャンを速く実施でき、スキャンに要する時間を短縮できる。

（変形例１３）
第一の実施形態で、スキャンデータＩ（ｎ，ｍ，ｔ）あるいはＰ（ｎ，ｍ，ｔ）に対してｎ方向にデータの束ねを行いｎ方向のデータ点数を減らしてから再構成することもできる。

これにより、電池９０の必要とされる層面１２と直交する方向の分解能に応じ、ファン角方向のデータ点の角度間隔を必要な上限まで大きくすることで、ｎ方向のデータ点数を必要最小限に減らすことができ、再構成に要する時間を短縮できる。

また、逆に、電池９０の必要とされる層面１２と直交する方向の分解能に対し、ｎ方向のデータ点間隔（ファン方向の角度間隔）が粗すぎる場合には、Ｘ線検出器３を検出面３ａに沿ってｎ方向にデータ点間隔より小さく微動させ、微動させた位置で同じスキャンを実施して、スキャンデータを統合することで、実質的にｎ方向のデータ点を細かくでき、必要分解能を確保することができる。

（変形例１４）
第一の実施形態で、テーブル４（電池９０）をＸ線ビーム２に対し平行移動させているが、平行移動は相対的でよい。例えば、テーブル４を平行移動させず、Ｘ線管１とＸ線検出器３を平行移動させてもよい。

また、第一の実施形態で、テーブル４をＸ線ビーム２に対し昇降（ｚ移動）させているが、昇降は相対的でよい。例えば、テーブル４を昇降させず、Ｘ線ビーム２（Ｘ線管１とＸ線検出器３）を昇降させてもよい。

また、シフト機構９も同様にＸ線管１を移動させてもよい。

（変形例１５）
第一の実施形態では被検体５として電池９０を例にして説明したが、本発明の被検体５は電池９０に限られること無く、他の層状構造を持つ被検体、例えばコンデンサ、コイル、多層基板、等に対しても有効に適用することができる。

（変形例１６）
第一の実施形態で、放射線としてＸ線を用いているが、Ｘ線には限られず透過性の放射線であればよい。例えば、放射線としては、γ線やマイクロ波などでもよい。

１…Ｘ線管、２…Ｘ線ビーム、３…Ｘ線検出器、３ａ…検出面、４…テーブル、５…被検体、６…昇降機構、７…平行移動機構、８…Ｏ点軌道、９…シフト機構、１０…再構成領域、１１…制御処理部、１１ａ…表示部、１１ｂ…入力部、１１ｃ…撮影条件設定部、１１ｄ…スキャン制御部、１１ｅ…再構成部、１２…層面、１３…３次元格子、１４…焦点Ｆの軌道、１５…ｍｔ面、１６…ずらし量、１７…傾斜面、１８…２次元格子、１９…平行移動機構、２０…ベルト、２１ａ，２１ｂ…プーリー、２２…スリ板、９０…電池、９１…ケース、９２…正極板、９３…負極板、９４…電解液、１０１…Ｘ線管、１０２…Ｘ線ビーム、１０３…Ｘ線検出器、１０４…テーブル、１０５…被検体、１０５ａ…着目部、１０６…ＸＹ機構、１０７…回転・昇降機構、１０８…制御処理部、１０９…シフト機構

Claims

層状構造を有する被検体の断面像を撮影するＣＴ装置であって、
放射線源により発生して被検体を透過した放射線光軸を中心とする放射線を検出して透過データとして出力する放射線検出手段と、
前記被検体と前記放射線とに前記放射線光軸を横切る方向の相対的な平行移動を与える平行移動手段と、
前記被検体の撮影する層状構造の層面が前記放射線光軸に平行でかつ前記平行移動の方向に交差する姿勢で、前記平行移動をする間に所定の移動間隔毎に検出された透過データのみから前記放射線光軸と前記平行移動の方向で規定されるファン面に対する前記被検体の断面像を再構成する再構成手段と、
を有することを特徴とするＣＴ装置。
請求項１に記載のＣＴ装置において、
前記放射線源と前記放射線検出手段との距離を変更する検出距離変更手段を有し、検出する放射線の前記ファン面上の広がり角であるファン角を変更する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
請求項１に記載のＣＴ装置において、
前記再構成手段は、前記放射線光軸から離れた端部の放射線を検出した透過データを再構成に使わないことで、検出する放射線の前記ファン面上の広がり角であるファン角を変更する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、
前記再構成手段は、前記ファン面の方向位置ｎ、前記ファン面と直交する方向位置ｍ及び平行移動位置ｔで構成される前記透過データを、ｔ方向に高周波強調フィルタ掛けするフィルタ機能と、
ｎ毎に、前記高周波強調フィルタ掛けした透過データから構成したｍ方向とｔ方向の面データである透過データを、前記被検体を表す仮想の３次元格子に対して、前記放射線の焦点に向けて３次元逆投影する逆投影機能と、
を有し、前記被検体の前記ファン面に平行な複数の断面像を再構成する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、
前記再構成手段は、前記ファン面の方向位置ｎ、前記ファン面と直交する方向位置ｍ及び平行移動位置ｔで構成される前記透過データを、ｔ方向に高周波強調フィルタ掛けするフィルタ機能と、
ｍにおいて、前記高周波強調フィルタ掛けした透過データから構成したｎ毎のｔ方向の１次元の透過データを、ｍと前記放射線の焦点が規定する傾斜面上に設定した被検体を表す仮想の２次元格子に対して、ｎ毎に前記放射線の焦点に向けて２次元逆投影する逆投影機能と、
を有し、複数のｍ毎に、前記２次元逆投影を行って前記被検体の前記ファン面から離れるに従い傾斜する複数の前記傾斜面上の断面像を再構成する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、
前記平行移動手段は、複数の被検体を順次１方向に、前記放射線を横切って前記平行移動させる搬送手段である、
ことを特徴とするＣＴ装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、
前記平行移動手段は、前記被検体の前記平行移動の方向での両側に放射線吸収材を配し、前記放射線検出手段により空気のみを透過した放射線が検出されないように構成される、
ことを特徴とするＣＴ装置。