JP2013205267A

JP2013205267A - Ｘ線断層撮影方法およびｘ線断層撮影装置

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Publication number: JP2013205267A
Application number: JP2012075411A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nagumo; 名雲　　靖; Noriyuki Sadaoka; 紀行定岡
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】ビームハードニングおよび散乱線の影響を考慮した補正を行うことができ、被検体の断層画像情報の精度をさらに向上させることができるＸ線断層撮影方法を提供することにある。
【解決手段】被検体である配管の上方にＸ線源を配置し、この配管を挟んでＸ線源に対向させて平面型検出器を配置し、平面型検出器はＸ線源から放射されて配管を透過したＸ線を検出して投影データを出力する（Ｓ１）。初期推定画像に対する被検体におけるＸ線の透過距離ｔを算出する（Ｓ３）。透過距離ｔと、この透過距離ｔに対応する位置における投影値を用いて求められたＸ線減衰率Ｐの対応付けを行う（Ｓ４）。ビームハードニング現象及び散乱線の影響を補正する補正式を生成する（Ｓ６）。この補正式を用いてＸ線の透過距離ｔに対応したＸ線減衰率Ｐを補正し、補正されたＸ線減衰率Ｐを用いて被検体の断層画像情報を更新する（Ｓ７）。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線断層撮影方法およびＸ線断層撮影装置に係り、特に、配管および機械部品等の物体（被検体）の内部を可視化して検査するのに好適なＸ線断層撮影方法およびＸ線断層撮影装置に関する。

機械部品等の被検体の内部欠陥を非破壊で検査する方法として、Ｘ線を用いて内部を透過し画像化するＸ線撮影による検査方法が使用されている。特に、産業用Ｘ線ＣＴに代表されるＸ線断層撮影装置では、放射線透過試験でのレントゲン撮影画像とは異なり、被検体の内部状態を示す詳細な断層画像情報を得ることができ、被検体の高精度な検査が可能である。

また、原子力および火力等の発電プラント、化学プラント、および石油プラントに設置された配管に対するＸ線断層撮影による非破壊検査のニーズも増加している。上記プラントの配管は狭隘な場所に設置されていることが多く、産業用に用いられている回転操作が必要な大きなＸ線ＣＴ装置を適用することが困難である。このような配管に対して適用可能なＸ線断層撮影方法として、特開２００８−２７５３５２号公報に記載された配管の検査方法がある。従来のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を放出しているＸ線源を、（１８０°＋放射線広がり角度）の範囲でまたは一般的には３６０°の範囲において被検体の周囲を旋回させることにより得られた複数の投影データに基づいてその被検体の断層画像情報または立体画像情報を再構成している。これに対して、特開２００８−２７５３５２号公報に記載された配管の検査方法は、ラミノグラフィと呼ばれる断層撮影方法の一種であり、Ｘ線ＣＴ装置で必要とするＸ線源の旋回角度よりも小さい、Ｘ線源の旋回角度で撮影された複数の投影データにより断層画像情報または立体画像情報を再構成することができる。ラミノグラフィによる配管検査では、Ｘ線源とＸ線源に対向して配置した放射線検出器の間に配管を配置し、Ｘ線源および放射線検出器を配管の軸方向に沿って移動させる。この状態で、Ｘ線源から照射されて配管を透過したＸ線を放射線検出器で検出している。

このようなＸ線断層撮影を実施する場合において、ビームハードニング現象（Ｘ線の線質硬化現象）が発生することが知られている。ビームハードニング現象とは、Ｘ線発生装置で発生するＸ線のエネルギスペクトルが連続的に分布するために、Ｘ線が被検体を透過する際に相対的に低いエネルギのＸ線が吸収、散乱等により減弱し、被検体透過後のＸ線のエネルギの平均値が被検体入射前のそれよりも高エネルギ側にシフトする（Ｘ線が硬くなる）現象である。Ｘ線照射により得られた断層画像情報は、被検体の材質およびＸ線エネルギに依存する線減弱係数の２次元分布または３次元分布を表したものであるため、ビームハードニング現象が発生した場合には、被検体の構成材質を正確な表現することができなく、また、その被検体の形状寸法を正しく再現できない等の問題が生じる可能性がある。

ビームハードニング現象を補正する方法として、A. C. Kak, and M. Slany,“Principles of Computerized Tomographic Imaging”, SIAM (2001) pages 120-123に示す方法がある。この方法では、まず、被検体のＸ線の透過距離に伴う線減弱係数の変化を、試験体等を用いてあらかじめ測定し、それを最小二乗法等により補正式を生成する。次に、実際に被検体を撮影した投影データの値から、補正式を用いて理想的な状態の投影値に補正する。

特開２０１１−２４７５８８号公報は、ラミノグラフィを適用する断層撮影方法において、Ｘ線を配管に照射することによって得られる投影データを用いて配管のエッジ位置を特定し、このエッジ位置、Ｘ線を照射した配管の形状情報、およびＸ線の照射位置と放射線検出器の検出素子の間の距離に基づいて、Ｘ線照射位置からの配管の中心軸位置までの

特開２００８−２７５３５２号公報特開２０１１−２４７５８８号公報

A. C. Kak, and M. Slany,"Principles of Computerized Tomographic Imaging", SIAM (2001) pages 120-123

Ｘ線を照射する実際の被検体の撮影においては、ビームハードニング現象の他に、散乱線が発生し、投影データ（透過画像）に散乱線の分布が重畳することを、発明者らが見出した。Ｘ線断層撮影では、Ｘ線が被検体を透過する際に減衰した情報（線減弱係数）のみが必要であるが、散乱線の発生により実際のＸ線の減衰量と異なる値が計測されてしまい、正しく補正できないという課題がある。A. C. Kak, and M. Slany,“Principles of Computerized Tomographic Imaging”, SIAM (2001) pages 120-123に記載されている補正方法では、散乱線の補正は含まれていない。また、散乱線は、被検体の形状、および被検体に対するＸ線の照射方向に依存して、その分布が異なるという課題がある。このため、A. C. Kak, and M. Slany,“Principles of Computerized Tomographic Imaging”, SIAM (2001) pages 120-123のように、実際の被検体と異なる形状の試験体を用いて補正用のデータを取得した場合には、散乱線の分布が実際の被検体と異なるという課題がある。

本発明の目的は、ビームハードニングおよび散乱線の影響を考慮した補正を行うことができ、被検体の断層画像情報の精度をさらに向上させることができるＸ線断層撮影方法およびＸ線断層撮影装置を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、被検体をＸ線源とＸ線検出装置との間に配置し、前記Ｘ線源から前記被検体にＸ線を照射し、前記被検体を透過する前記Ｘ線を前記Ｘ線検出装置で検出して前記被検体に対する複数の投影データを取得し、前記複数の投影データに基づいて前記被検体の断層画像情報を作成するＸ線断層撮影方法において、
前記断層画像情報の作成時に使用する、前記被検体の初期推定画像情報を用いて、前記被検体における前記Ｘ線の複数の第１透過距離を算出し、それらの前記第１透過距離と、前記Ｘ線検出装置内における、それらの第１透過距離に対応する各位置での前記投影データの値を用いて算出された複数の第１Ｘ線減衰率とをそれぞれ一つずつ対応付けし、対応付けられた、それぞれの前記第１透過距離および前記第１Ｘ線減衰率を用いて、ビームハードニングおよび散乱線に対する補正を行う補正式を作成し、前記断層画像情報作成時において算出した第２透過距離を用いて前記補正式により第２Ｘ線減衰率を算出し、この第２Ｘ線減衰率を用いて前記断層画像情報を更新することにある。

対応付けられた、それぞれの前記第１透過距離および前記第１Ｘ線減衰率を用いて、ビームハードニングおよび散乱線に対する補正を行う補正式を作成し、前記断層画像情報作成時において算出した第２透過距離を用いて前記補正式により第２Ｘ線減衰率を算出し、この第２Ｘ線減衰率を用いて前記断層画像情報を更新するので、ビームハードニングおよび散乱線の影響を考慮した補正を行うことができ、被検体の断層画像情報の精度をさらに向上させることができる。

本発明によれば、ビームハードニングおよび散乱線の影響を考慮した補正を行うことができ、被検体の断層画像情報の精度をさらに向上させることができる。

本発明の好適な一実施例である実施例１のＸ線断層撮影方法に用いられるＸ線断層撮影装置の構成図である。実施例１のＸ線断層撮影方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。実施例１のＸ線断層撮影方法において撮影した被検体の投影データの一例を示す説明図である。実施例１のＸ線断層撮影方法において撮影した被検体の投影データを用いて行った画像処理により被検体のエッジを抽出した断層画像情報の一例を示す説明図である。実施例１のＸ線断層撮影方法における、被検体である配管、Ｘ線源および放射線検出器の位置関係を示す説明図である。実施例１のＸ線断層撮影方法において行われる、被検体に対するＸ線の透過距離の計算方法の一例を示す説明図である。被検体におけるＸ線の透過距離と被検体のＸ線減衰率の対応関係を示す説明図である。実施例１のＸ線断層撮影方法において用いられる、ビームハードニング現象および散乱線を考慮した補正データの一例を示す説明図である。実施例１のＸ線断層撮影方法において、被検体の断層画像再構成時の演算に用いられる計算情報を示す表示画像情報の一例を示す説明図である。本発明の他の実施例である実施例２のＸ線断層撮影方法に用いられるＸ線断層撮影装置の構成図である。実施例２のＸ線断層撮影方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。

本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である実施例１のＸ線断層撮影方法を、図１および図２を用いて説明する。

まず、本実施例のＸ線断層撮影方法に用いられるＸ線断層撮影装置１を、図２を用いて説明する。Ｘ線断層撮影装置１は、Ｘ線源２、平面型検出器（Flat panel detector（ＦＰＤ））３、Ｘ線源走査装置４、制御・画像取込装置７、画像再構成演算装置（断層画像情報作成装置）９および画像計測装置１０を備えている。平面型検出器（放射線検出装置）３としては、半導体を用いた直接変換方式の平面型検出器、及びシンチレータおよび二次元配置された複数のフォトダイオードを用いた間接変換方式の平面型検出器のいずれかを用いる。平面型検出器３は、実質的に、複数の放射線検出素子を二次元配置した構成になっている。Ｘ線源走査装置４は、水平支持部４Ａ，４Ｂおよび垂直支持部４Ｃを有する。水平支持部４Ａが垂直支持部４Ｂの上端部に取り付けられ、水平支持部４Ｂが垂直支持部４Ｂの下端部に取り付けられる。水平支持部４Ａおよび水平支持部４Ｂは、垂直支持部４Ｂから同じ方向に伸びており、互いに平行に配置される。垂直支持部４Ｃは、平行に配置された一対のガイドレール５に移動可能に取り付けられる。

駆動機構（図示せず）がＸ線源走査装置４の垂直支持部４Ｃに設けられる。この駆動機構は、垂直支持部４Ｃに取り付けられたモータ、このモータに連結されて垂直支持部４Ｃに取り付けられた減速装置および減速装置の回転軸に取り付けられたピニオンを有する。ピニオンは、ガイドレール５の長手方向において一つのガイドレール５の側面に形成されたラック（図示せず）と噛み合っている。

Ｘ線源２が、水平支持部４Ａの下方に配置され、水平支持部４Ａの長手方向において移動可能に、水平支持部４Ａに取り付けられる。平面型検出器３が水平支持部４Ｂの上面に取り付けられる。Ｘ線源２と平面型検出器３は互いに対向している。一対のガイドレール５は、ガイドレール５の長手方向に配置された複数の支持脚６に取り付けられる。

制御・画像取込装置７は、制御部（図示せず）および画像取り込み部（図示せず）を有し、ケーブル８により、Ｘ線源２、平面型検出器３およびＸ線源走査装置４に接続される。画像再構成演算装置９、画像計測装置１０および記憶装置１１，１２が通信回線１３により制御・画像取込装置７に接続される。記憶装置１１および１２は一つの記憶装置にしても良い。

被検体である、プラントの配管１４を対象に行われる、本実施例のＸ線断層撮影方法を、以下に、具体的に説明する。

複数の支持脚６で支持される一対のガイドレール５を、被検体である配管１４に沿って配置する。これらのガイドレール５に移動可能に取り付けられたＸ線源走査装置４の水平支持部４Ａに設けられたＸ線源２が配管１４の真上に配置され、Ｘ線源走査装置４の水平支持部４Ｂに設けられた平面型検出器３が配管１４の真下に配置される。配管１４はＸ線源２と平面型検出器３の間に配置される。

その後、本実施例のＸ線断層撮影方法は、図２に示す処理手順に基づいて行われる。

被検体に対するラミノグフィスキャン撮影を行う（ステップＳ１）。制御・画像取込装置７の制御部は、ケーブル８を通してＸ線源２に照射開始信号を出力する。照射開始信号を入力したＸ線源２は、被検体である配管１４に向かってＸ線を照射する。照射されたＸ線は配管１４を透過して平面型検出器３によって検出される。Ｘ線の検出により平面型検出器３から出力される投影データ（二次元データ）１５が、ケーブル８を通して、制御・画像取込装置７の画像取込部に入力される。画像取込部は、入力した投影データ１５を、通信回線１３を通して記憶装置１１に出力し、この投影データ１５が記憶装置１１に格納される。得られた投影データ１５の一例を図３に示す。投影データ１５において１６が配管１４の投影部分を示している。

制御・画像取込装置７の制御部は、ケーブル８を通してＸ線源走査装置４の前述のモータに走査開始信号を出力する。走査開始信号に基づいてモータが駆動し、モータに連結されてガイドレール５に形成されたラックと噛み合っているピニオンが回転する。このため、Ｘ線源走査装置４が所定の速度でガイドレール５に沿って移動する。Ｘ線源走査装置４の移動に併せて、Ｘ線を放射しているＸ線源２および配管１４を透過したＸ線を検出している平面型検出器３も一緒にガイドレール５に沿って移動する。これにより、配管１４の軸方向に沿って配管１４の投影データを得ることができる。

再構成用の初期推定画像の位置合わせを実施する（ステップＳ２）。ステップＳ１において得られて記憶装置１１に格納されている複数の投影データ１５の中から代表的な投影データ１５を読み出し、この投影データ１５に基づいて画像再構成演算時に使用する初期推定画像１９の位置を合わせる初期推定画像位置合せ処理が行われる。この処理は、画像再構成演算装置９で行われる。ちなみに、後述のステップＳ３〜Ｓ７の各処理も画像再構成演算装置９で行われる。また、初期推定画像１９の情報は、被検体である配管１４の寸法（例えば、内径及び外径）を用いて予め作成され、記憶装置１１に格納されている。

Ｘ線が照射された実際の配管１４の外径に対する投影データ１５に含まれている配管の投影部分１６の直径の拡大率を求め、撮影時（Ｘ線照射時）におけるＸ線源２および平面型検出器３に対する配管１４の位置を推定する。推定されたその位置は、画像再構成演算装置９で実施される画像再構成演算時で使用する計算パラメータとして記憶装置１１に格納される。

初期推定画像１９の位置合せ法の一例を、図３から図５を用いて説明する。配管１４の投影データ１５を用いてエッジ抽出等の画像処理を行い、配管１４の外面のエッジ１８を抽出したエッジ抽出画像１７が作成される。エッジ抽出画像１７に含まれる一対のエッジ１８は、配管１４の外径を示している。エッジ抽出方法は、画像処理のテキスト等に記載されている公知の各種方法を用いることができる。投影データ１５に投影されている配管１４の外径である、抽出した一対のエッジ１８間の距離Ｄ’を求める。Ｘ線を照射した実際の配管１４の外径Ｄは、実測値（または公称値）を用いる。これらの値から、投影データ１５における配管１４の拡大率Ｍ（＝Ｄ’／Ｄ）を求める。Ｘ線照射時におけるＸ線源２および平面型検出器３に対する配管１４の位置については、例えば、図５に示すように、Ｘ線源２から配管１４の中心軸までの距離Ｓは、Ｘ線源２と平面型検出器３の間の距離Ｌ、および拡大率Ｍ（＝Ｄ’／Ｄ）を用いて、Ｓ＝ＬＭとして求めることができる。

被検体におけるＸ線の透過距離ｔ_ｉ，jを算出する（ステップＳ３）。ステップＳ２の初期推定画像１９の位置合せ処理が実施された後、初期推定画像１９を用いて、被検体である配管１４におけるＸ線の透過距離ｔ_ｉ，jを算出する。この透過距離ｔ_ｉ，jの計算方法の一例を図６に示す。説明を簡単化するため、図６には、配管１４の中心軸と直交する断面における配管１４の２次元のピクセル画像が示されている。なお、３次元の場合にはボクセル画像となる。初期推定画像１９に示された矩形の小領域はピクセル要素（３次元の場合はボクセル要素）２１を表している。Ｘ線源２におけるＸ線発生位置と、平面型検出器３にマトリックス状（またはアレイ状）に配置された放射線検出素子とを結ぶ線分２０が、被検体である配管１４内の、照射されたＸ線が透過する１つの経路を示している。透過距離ｔ_ｉ，jの計算では、被検体である配管１４内におけるＸ線が通過する距離は、図６に示すように、ピクセル要素（またはボクセル要素）２１を横切る線分２０の距離を数値積分することにより求められる。透過距離ｔ_ｉ，jは平面型検出器３に含まれる放射線検出素子の位置ごとに求められる。ここでは、各透過距離は、放射線検出素子の二次元位置の座標（ｉ，ｊ）における値ｔ_ｉ，ｊとして表記される。

透過距離ｔ_ｉ，ｊと、この透過距離ｔ_ｉ，ｊに対応する位置における投影値を用いて求められたＸ線の減衰率Ｐ_ｉ，ｊの対応付けを行う（ステップＳ４）。ステップＳ３の処理が終了した後、算出された透過距離ｔ_ｉ，ｊと、この透過距離ｔ_ｉ，ｊに対応する放射線検出素子の位置における投影値（投影データ１５の、放射線検出素子の位置における値）を用いて求められたＸ線の減衰率Ｐ_ｉ，ｊの対応付けを行う。この対応付け処理の一例として、或る透過距離ｔ_ｉ，ｊ、および透過距離ｔ_ｉ，ｊに対するＸ線の減衰率Ｐ_ｉ，ｊをグラフ上にプロットしたものを図７に示す。図７の横軸は被検体である配管１４におけるＸ線の透過距離ｔを示し、その縦軸は放射線検出素子の位置における投影値から求めたＸ線の減衰率Ｐ（＝ｌｎ（Ｉｏ／Ｉ））を表している。ここで、ＩｏはＸ線の入射強度であり、Ｉは被検体を透過して減衰したＸ線の強度である。ここでは、グラフにして透過距離ｔ_ｉ，ｊとＸ線の減衰率Ｐ_ｉ，ｊを対応付けているが、例えば、テーブル形式で対応付けしてもよい。

サンプリングデータの数が設定データ数以上であるかを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ４の処理が終了した後、サンプリングデータ（図７において黒菱形で示される点におけるＸ線の透過距離ｔおよびＸ線減衰率Ｐ）の数、すなわち、配管１４におけるＸ線の各透過距離ｔに対応したそれぞれのＸ線減衰率Ｐの合計数が設定データ数以上あるかが判定される。被検体にＸ線を照射して実際に測定したデータ（図７において黒菱形で示される点におけるＸ線の透過距離ｔおよびＸ線減衰率Ｐ）を用いてＸ線減衰率Ｐを補正するためには、統計ノイズの影響を小さくする必要がある。そのためには、サンプリングデータ数を多く取ることが望ましい。しかしながら、サンプリングデータ数が多くなると、それだけ被検体におけるＸ線の透過距離ｔの計算時間が増加する。そこで、サンプリングデータ数を予め設定しておき、サンプリングデータ数の判定に用いる。サンプリングしたデータ数、すなわち、Ｘ線の透過距離ｔに対応したＸ線減衰率Ｐの数が設定数よりも少ない場合、すなわち、ステップＳ５の判定が「ＮＯ」である場合には、平面型検出器３内で別の位置（ｉ，ｊ）に存在する放射線検出素子に対して、ステップＳ３及びＳ４の各処理を再度実行する。サンプリングしたデータ数が設定数以上である場合、すなわち、ステップＳ５の判定が「ＹＥＳ」である場合には、ステップＳ６の処理を実行する。

設定数以上のサンプリングデータを用いてビームハードニング現象及び散乱線の影響を補正する補正式を生成する（ステップＳ６）。設定数以上のデータ（被検体である配管１４におけるＸ線の透過距離ｔに対応したＸ線減衰率Ｐ）をサンプリングした後、ビームハードニング現象および散乱線の影響を同時に補正するための補正式を生成する。図８に補正式を生成する処理の一例を示す。図８の横軸は被検体である配管１４におけるＸ線の透過距離ｔを示し、その縦軸は放射線検出素子の位置における投影値から求めたＸ線の減衰率Ｐ（＝ｌｎ（Ｉｏ／Ｉ））を表している。図８には設定数以上の多数のサンプリングデータがプロットされており、このような設定数以上の多数のサンプリングデータを用いて、例えば、最小二乗法により、Ｘ線の減衰率Ｐを補正するための補正式の係数を求める。ちなみに、図８に示されたサンプリングデータに基づいて得られた補正式は、３次式である式（１）となる。

Ｐ＝０．０３ｔ^３−０．５ｔ^２＋２．０ｔ ……（１）
図８ではＸ線の透過距離ｔとＸ線の減衰率Ｐをグラフの形で表現しているが、これらをテーブル形式で応付けされていてもよい。

被検体の断層画像情報を作成する（ステップＳ７）。ステップＳ６でＸ線減衰率Ｐを補正する補正式を生成した後、配管１４の断層画像情報を作成する処理が実行される。ステップＳ７における画像再構成の演算処理では、逐次近似型の画像再構成アルゴリズムが使用される。この画像再構成の演算処理では、通常、順投影計算による演算結果と平面型検出器３で得られた実際の投影データを比較し、その差を補正した配管１４の断層画像情報を生成し、再度、順投影計算による演算結果と比較を実施することにより断層画像情報を更新する。一般的に、順投影計算では、被検体である配管１４の分布を表す線減弱係数μと配管１４におけるＸ線の透過距離ｔとの積μｔが線積分により求められる。しかしながら、本実施例では、散乱線の影響を含んだビームハードニングに対する補正を行うため、順投影計算において被検体の透過距離ｔのみを線積分により計算し、得られた透過距離ｔを補正式である式（１）に代入して補正されたＸ線減衰率Ｐを求める。このＸ線減衰率Ｐを記憶装置１１に記憶された該当する、被検体である配管１４に実際にＸ線照射を行って得られたデータ（配管１４におけるＸ線の透過距離ｔに対応したＸ線減衰率Ｐ）と比較し、配管１４の断層画像情報を更新する。作成された配管１４の断層画像情報が記憶装置１２に格納される。

画像再構成の演算時における計算情報の表示画情報が画像再構成演算装置９で作成され、この表示画像情報が表示装置（図示せず）に表示される。計算情報の表示画情報の一例を図９に示す。この表示画像情報は補正式および補正係数の各情報を含んでいる。操作員が、表示装置に表示されたこのような表示画像情報を見ることにより、補正の状況を確認することができる。

画像計測装置２３は、構築された断層画像または立体像は、記憶装置３２に保存され、欠陥評価をするための画像計測装置２３から呼び出される。

本実施例では、被検体である配管１４にＸ線を照射することによって平面型検出器３から出力される投影データ１５を用いて、配管１４におけるＸ線の透過距離Ｐに対応するＸ線減衰率Ｐを平面型検出器３に含まれる放射線検出要素の位置ごとに求め、対応するそれぞれのＸ線の透過距離ＰおよびＸ線減衰率Ｐを用いて、ビームハードニングおよび散乱線の影響を考慮した補正式を求めることができる。このため、被検体と形状が異なる試験体ではなく、断層画像情報を作成する対象の被検体そのものにＸ線を照射することによって得られる情報を用いて、ビームハードニングおよび散乱線の影響を考慮した補正式を作成するため、作成された補正式の精度が向上する。

また、本実施例では、被検体の断層画像を作成するために被検体にＸ線を照射したときに得られるデータを用いて上記の補正式を作成するため、補正式の作成のためのデータを得るために被検体である配管１４にＸ線を照射することを断層画像情報作成のための配管１４へのＸ線照射とは別に行う必要がなく、配管１４の断層画像情報を得るために要する時間を短縮することができる。

本実施例では、ビームハードニングおよび散乱線の影響を考慮した補正式を作成し、この補正式を用いて配管１４（被検体）におけるＸ線の透過距離Ｐに対するＸ線減衰率Ｐを補正することができる。このため、配管１４の断層画像情報の精度をより向上させることができる。また、本実施例は、ビームハードニングに対する補正および散乱線に対する補正を同時に行うことができる。

本発明の他の実施例である実施例２のＸ線断層撮影方法を、図１０および図１１を用いて説明する。本実施例のＸ線断層撮影方法はＸ線断層撮影装置３０を用いて実施される。

Ｘ線断層撮影装置３０は、Ｘ線源２Ａ、平面型検出器３Ａ、回転テーブル３１および昇降装置３２を備え、図示されていないが、Ｘ線断層撮影装置１に用いられる制御・画像取込装置７、画像再構成演算装置９および画像計測装置１０も有している。

Ｘ線断層撮影装置３０では、平面型検出器３ＡがＸ線源２Ａに対向するように配置され、被検体３３を搭載する回転テーブル３１がＸ線源２Ａと平面型検出器３Ａの間に配置されている。回転テーブル３１は昇降装置３２に取り付けられる。制御・画像取込装置７の制御部が、Ｘ線源２ＡからのＸ線放射、および回転テーブル３１および昇降装置３２のそれぞれの駆動を制御する。

本実施例におけるＸ線断層撮影方法では、断層画像情報を作成する対象の被検体３３を回転テーブル３１に搭載する。その後、本実施例のＸ線断層撮影方法は、図１１に示す処理手順に基づいて行われる。本実施例のＸ線断層撮影方法における処理手順は、ステップＳ１に替えてステップＳ１１が実行され、ステップＳ１２，Ｓ１３およびＳ１４の各処理が追加されている。実施例１で行われるステップＳ２〜Ｓ７の各処理は本実施例でも実行される。被検体を回転させる本実施例のＸ線断層撮影方法は、同一の被検体のＣＴ撮影においても、Ｘ線の照射方向に依存して散乱線の分布が異なるため、撮影の角度ごとに補正式を生成し、画像再構成演算において、角度ごとにその補正式を適用する補正方法を採用している。

被検体に対するＣＴ撮影が行われる（ステップＳ１１）。照射開始信号が制御・画像取込装置７の制御部からＸ線源２Ａに出力されたとき、Ｘ線が、Ｘ線源２Ａから回転テーブル３１上の被検体３３に照射される。また、制御・画像取込装置７の制御部は、回転テーブル３１の駆動装置および昇降装置３２の駆動装置に駆動開始信号を出力する。これにより、回転テーブル３１が回転し、昇降装置３２が回転テーブル２１を上昇させる。このため、回転テーブル３１に搭載された被検体３３は、Ｘ線を照射されながら回転し、上昇する。Ｘ線照射中に被検体３３が回転されて上昇されることにより、被検体３３を透過したＸ線が平面型検出器３Ａで検出され、平面が科検出器３から被検体３３の投影データが出力される。この投影データは記憶装置１１に格納される。得られた投影データの数をＮ_ｍａｘ、テーブル３１の回転方向における各角度での投影データの番号Ｎを、０，１，２，………，Ｎ_{ｍａｘ−１}とする。

被検体３３に対するＣＴ撮影では、回転テーブル３１の回転と同期して、一定の回転角度ピッチごとに平面型検出器３Ａにより被検体３３を透過したＸ線の検出を実施し、被検体３３の周囲において、１８０°にＸ線源２Ａから放射されるＸ線広がり角度を加えた角度範囲でまたは３６０°の角度範囲でＣＴ撮影を実施する。

その後、実施例１で行われたステップＳ２の処理が実行される。そして、投影データ番号Ｎを０に設定する投影データ番号初期化処理が実行される（ステップＳ１２）。その後、前述したステップＳ３〜Ｓ６の各処理が実行される。ステップＳ５の判定が「ＮＯ」である場合には、ステップＳ３〜Ｓ５の各処理が実行される。ステップＳ５の判定が「ＹＥＳ」である場合には、ステップＳ６の処理が実行される。

ステップＳ６の処理が終了した後、投影データ番号Ｎを一つ増加させる投影データ番号更新処理（Ｎ＋１→Ｎ）を実施する（ステップＳ１３）。次に、Ｎ≧投影データ数Ｎ_ｍａｘであるかが判定される（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の判定が「ＮＯ」である場合には、ステップＳ３〜Ｓ６，Ｓ１３およびＳ１４の各処理が順次実行される。ステップＳ１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ７の処理が実行される。ステップＳ７の断層画像情報の作成においては、各角度に対する補正式（図８に示すビームハードニングおよび散乱線の影響を考慮した補正式）が用いられる。

本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。

１，３０…Ｘ線断層撮影装置、２，２Ａ…Ｘ線源、３，３Ａ…平面型検出器、４…Ｘ線源走査装置、４Ａ，４Ｂ…水平支持部、４Ｂ…垂直支持部、５…ガイドレール、７…制御・画像取込装置、９…画像再構成演算装置、１０…画像計測装置、１４…配管、３１…回転テーブル、３２…昇降装置、３３…被検体。

Claims

被検体をＸ線源とＸ線検出装置との間に配置し、前記Ｘ線源から前記被検体にＸ線を照射し、前記被検体を透過する前記Ｘ線を前記Ｘ線検出装置で検出して前記被検体に対する複数の投影データを取得し、前記複数の投影データに基づいて前記被検体の断層画像情報を作成するＸ線断層撮影方法において、
前記断層画像情報の作成時に使用する、前記被検体の初期推定画像情報を用いて、前記被検体における前記Ｘ線の複数の第１透過距離を算出し、それらの前記第１透過距離と、前記Ｘ線検出装置内における、それらの第１透過距離に対応する各位置での前記投影データの値を用いて算出された複数の第１Ｘ線減衰率とをそれぞれ一つずつ対応付けし、対応付けられた、それぞれの前記第１透過距離および前記第１Ｘ線減衰率を用いて、ビームハードニングおよび散乱線に対する補正を行う補正式を作成し、前記断層画像情報作成時において算出した第２透過距離を用いて前記補正式により第２Ｘ線減衰率を算出し、この第２Ｘ線減衰率を用いて前記断層画像情報を更新することを特徴とするＸ線断層撮影方法。
前記初期推定画像情報で表される前記被検体の形状を、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出装置の間で位置合わせを行う処理を実行し、前記第１透過距離の算出は、位置合わせが行われた前記被検体の形状データを用いて行われる請求項１に記載のＸ線断層撮影方法。
前記補正式の生成は、前記被検体に対して異なる複数の方向から前記Ｘ線源から前記Ｘ線を照射して取得された異なる複数の前記投影データごとに前記補正式を生成することであり、前記断層画像情報作成時における前記補正式による前記第２Ｘ線減衰率の算出が、前記異なるそれぞれの投影データに対して前記投影データごとの前記補正式を適用することにより行われる請求項１または２に記載のＸ線断層撮影方法。
前記補正式の作成が、対応付けられた前記第１透過距離および前記第１Ｘ線減衰率の数が設定数以上である時に行われる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＸ線断層撮影方法。
Ｘ線源と、Ｘ線源に対向して配置され、前記Ｘ線源から照射されて被検体を透過するＸ線を検出するＸ線検出装置と、前記Ｘ線検出装置で取得される、前記被検体に対する複数の投影データに基づいて前記被検体の断層画像情報を作成する断層画像情報作成装置とを備え、
前記断層画像情報作成装置が、前記断層画像情報の作成時に使用する、前記被検体の初期推定画像情報を用いて、前記被検体における前記Ｘ線の複数の第１透過距離を算出し、それらの前記第１透過距離と、前記Ｘ線検出装置内における、それらの第１透過距離に対応する各位置での前記投影データの値を用いて算出された複数の第１Ｘ線減衰率とをそれぞれ一つずつ対応付けし、対応付けられた、それぞれの前記第１透過距離および前記第１Ｘ線減衰率を用いて、ビームハードニングおよび散乱線に対する補正を行う補正式を作成し、前記断層画像情報作成時において算出した第２透過距離を用いて前記補正式により第２Ｘ線減衰率を算出し、この第２Ｘ線減衰率を用いて前記断層画像情報を更新する断層画像情報作成装置であることを特徴とするＸ線断層撮影装置。