JP2799147B2 - X線ct装置 - Google Patents

X線ct装置

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JP2799147B2
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救泰 漢野
克芳 伊奈
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微小焦点型X線TV装
置(X線透視像を表示する装置)を利用して、被検体の
透視画像による検査と共に断層画像(X線CT画像)に
よる検査も可能なX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、モールドされた電子部品等の被検
体内部の非破壊検査には、リアルタイム検査が可能で、
かつ操作も簡単なことから、透視画像を観察するX線T
V装置が一般的に使用されている。
【0003】しかし、複雑な内部構造や多層構造を持つ
被検体にあっては、前記の透視画像(3次元部品を2次
元的に投影)では、注目したい箇所が他の部品と重なり
合うために検査が困難となる。このため、非破壊で被検
体の断層像を観察することのできるX線CT装置による
検査が要求される。
【0004】しかしながら従来のX線CT装置は、X線
発生器、X線検出器、被検体回転中心軸を断層撮影に必
要な精度で正確に位置決めし、かつ被検体の回転ブレも
発生しない回転装置などから構成されており、回転装置
は大規模で高価となるきらいがある。つまり、従来のX
線TV装置は、透視画像専用のものであるため、被検体
の回転中心軸の位置とX線検出器の中心位置は必ずしも
一致せず、被検体搭載テーブルの位置決め精度も断層撮
影には不十分であり、また、被検体の大きさ、形状、把
持機構により回転ブレも生じ易い回転装置で構成されて
いる。特に被検体回転中心軸の位置決めは重要である。
よって、従来のX線TV装置によって断層撮影を実行す
るためには、被検体搭載テーブル、把持機構、回転装置
をCT専用のものに交換する必要があり、操作が不便で
あるという不都合な点がみられた。
【0005】このような折、透視画像の輪郭位置から被
検体の回転中心軸を検出し、被検体の高度な位置合わせ
を施すことなく断層撮影を可能としたX線CT装置が提
案されている(特願平04−289460号公報)。こ
の提案によれば、回転中心軸のX線検出器における座標
値(X座標)は、被検体がX座標の最小値に達したとき
の投影データ座標値をXs、被検体がX座標の最大値に
達したときの投影データの座標値をXmとすると、真の
回転中心軸は((Xs+Xm)/2)で求められる。そ
して、必要なサンプル数の投影データより再構成処理が
実行できる。ただし、この式が利用できるのは、X線ビ
ームが平行ビームとして近似できる場合かあるいは、扇
状放射ビーム投影ではX線検出器の各検出素子がX線源
焦点より等距離に配置されている場合に限られる。
【0006】一方、近年、被検体透視画像の分解能を向
上させるため微小焦点型、所謂マイクロフォーカス型の
X線TV装置が産業用X線TV装置の主流となってきて
いる。マイクロフォーカス型X線TV装置のX線ビーム
は、扇状に放射されており、X線検出器の検出面は平面
状である。また、その他のX線TV装置においても扇状
放射ビ−ムによる同様の構成である場合が多い。従っ
て、このような扇状放射ビーム投影で、X線検出器の検
出面は平面状である場合は、前記の式による位置決めで
は真の回転中心軸を求めることはできず、新たな計算式
を構築する必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
の微小焦点型(マイクロフォーカス)X線TV装置ある
いはその他扇状放射ビ−ムによるX線CT装置による透
視画像とCT画像の双方を利用する検査システムにおい
て、その基本構成を変更せずに被検体の真の回転中心軸
の位置決めを必要としないX線CT装置を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】 本発明は、前記目的を達
成するために、被検体を挟んでX線発生器とX線検出器
が対向配置され、被検体の回転制御手段と、被検体を透
過したX線像の画像処理手段と、画像処理手段により得
られるX線像の濃度情報から被検体の輪郭位置を各方向
毎に検出する手段を有する扇状放射ビーム投影X線CT
装置において、X線源焦点と回転中心位置を結ぶX線投
射中心線がX線源焦点とX線検出器の所定中心位置を結
ぶ所定中心線に一致せず、所定中心線に対してずれ角度
を持ち、X線検出器検出面に対して斜方向投射となる場
合でも、被検体輪郭位置からずれ角度を検出する手段
と、そのずれ角度からX線検出器における被検体の回転
中心軸投影位置を検出する手段を備え、座標軸変換によ
り再構成に必要な被検体投影位置を算出し、被検体の高
度な位置合わせを施すことなく断層撮影を可能としたこ
とにある。
【0009】
【作用】図を用いて本発明を説明する。図1に示すよう
に、被検体を1回転させて得られる被検体輪郭投影デー
タの透視画像上のX座標最小値をXs、最大値をXmと
すると、X線検出器の所定中心位置(Xc)とのなす角
度α1、α2は、各々 である。ここで、LEN1はX線源焦点からX線検出器
までの実距離、LEN2はX線検出器におけるX線を検
出する実距離の1/2である。
【0010】X線ビームの広がり角度(2×β)は、 2×β=α1+α2 (3) 回転中心位置OのX線検出器中心位置とのずれ角度は、 γ=α2−β=(α2−α1)/2 (4) である。
【0011】図2は、従来の扇状ビーム投影(回転中心
位置とX線検出器中心位置が一致)で利用される検出器
の正規化された座標軸Vと、回転中心位置がX線検出器
中心位置が一致しない場合(X線検出器に対する斜方向
投影)の座標軸Wを示している。ここで、X線検出器に
おける回転中心位置は座標軸W上での距離x、yを求め
ることにより定まる。
【0012】正弦定理より である。従って、回転中心位置座標Xoは、 である。
【0013】X線源焦点から回転中心位置を通過したビ
ームがX線検出器の検出面に垂直に入射される場合(従
来の回転中心位置とX線検出器中心位置が一致する投
影)では、必要な投影データは座標軸V上で正規化され
た値pで表される。これに対して、斜方向扇状ビーム投
影では、検出面は座標軸Wであり、この場合の扇状ビー
ム投影からの再構成は、座標軸V上のpからW上のzへ
の変換が必要である。
【0014】この変換は以下の計算により行われる。 1)−1≦p≦0の場合 正弦定理より である。
【0015】同じく 2)0≦p≦1の場合 である。
【0016】これにより、斜方向扇状ビーム投影でのC
T画像再構成に必要なX線検出器上のX線投影データの
特定ができる。以上の計算は、α2>α1の例である
が、α2<α1の場合も同様である。
【0017】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図3に示すように、X線発生器2、被検体Pの透視像検
出用のX線検出器3などからなる扇状放射ビームX線T
V装置1に、被検体Pの把持機構の回転を制御する回転
制御装置4、画像入力の処理を実行し、透視画像とCT
用の再構成画像を表示する画像表示CRT6を有する画
像入力・処理装置5及び装置の制御、画像再構成処理な
どを実行するパーソナルコンピューター7を付設したも
のである。
【0018】しかして、前記パーソナルコンピューター
は、被検体Pの輪郭検出装置8、被検体Pの回転中心軸
検出・座標軸変換装置9、断層像再構成処理装置10な
どの制御部を含んでいる。又、被検体の把持機構は電子
部品把持グリップを利用している。
【0019】前記回転制御装置4は被検体Pを360度
全方向から投影データが収集できるようにパーソナルコ
ンピュータ7からの回転入力信号により被検体Pの回転
出力信号を発するもので、連続回転モードとステップ角
度回転モードがあり、連続回転モードは、被検体Pの位
置設定とX線出力の設定用であり、又回転角度ステップ
としては1度、2度など設定する。
【0020】次に、CT画像観察に際する各装置の動作
を図4に示すフローチャートを参照して説明する。
【0021】入射X線の強度は被検体PのX線吸収量に
より最適値が異なるため、透視濃度情報よりX線出力を
最適値に設定する(ステップ(1))。
【0022】投影データの入力条件を設定する。入力条
件としては、投影像の透視画像の必要とする回転角度ス
テップ、投影方向数、透視画像積分回数などがある(ス
テップ(2))。
【0023】被検体Pの回転を実行し(ステップ
(3)、(4))、5〜30回の画像積分でX線検出器
3のランダムノイズによる透視画像の画質低下を補償し
(ステップ(5))、SN比を向上させた投影データを
保管する(ステップ(6))。
【0024】なお、CTに必要な投影データは、透視画
像を8ビットのデジタル値に変換し、その入力と基本的
な前処理を画像入力・処理装置5で行う。
【0025】同一被検体でも構造上、部位・方向により
濃度レベルが異なるため、被検体輪郭検出装置8では、
各方向毎に入力画像の濃度測定を行い、被検体輪郭位置
を検出し、式(4)からずれ角度を検出し、回転中心軸
検出装置9により回転中心軸位置を決定し(ステップ
(7))、被検体Pの必要な投影データを座標変換によ
り求め(ステップ(8))、再構成処理を行う(ステッ
プ(9))。
【0026】X線検出器3の位置に対する被検体と回転
軸の正確な位置決め手段がない場合、被検体の輪郭位置
は被検体設定毎に異なるが、被検体投影像が常に透視画
像内に入るように設定することで、回転ブレによる被検
体中心位置の回転動作が検出できる。
【0027】そして、真の回転中心軸Xoは式(1)〜
(7)に従って求められる。また、斜方向扇状X線ビー
ム投影からの再構成に必要な投影データサンプル位置は
式(8)、(9)より計算される。
【0028】断層像再構成処理装置10では、式(8)
で得られた投影データサンプル値を使用してフィルタ補
正逆投影処理で断層像を再構成し(ステップ(9))、
画像表示CRT6により観察し、また保管する(ステッ
プ(10))。
【0029】なお、被検体輪郭検出装置8、回転中心軸
検出装置9、断層像再構成処理装置10等の再構成処理
はパーソナルコンピュータ上のソフトウエアで実行す
る。
【0030】
【発明の効果】本発明は、微小焦点型等扇状放射ビーム
X線TV装置の透視像を利用して、被検体の位置決め精
度を必要とせず、X線像から自動的に回転ブレ・回転中
心軸を検出して断層像の撮影を行うので、新たにCT専
用装置を導入せずに安いコストでCT検査が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成概要を示すブロック図である。
【図2】動作を示すフローチャートである。
【図3】被検体の回転中心軸検出の説明図である。
【図4】斜方向投影の投影データの座標変換を説明する
図である。
【符号の説明】
1 X線TV装置 2 X線発生器 3 X線検出器 4 回転制御装置 5 画像入力・処理装置 6 画像表示CRT 7 パーソナルコンピューター 8 被検体輪郭検出装置 9 回転中心軸検出装置 10 断層像再構成処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−118030(JP,A) 特開 昭61−181443(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 23/04 - 23/18 A61B 6/00 - 6/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体を挟んでX線発生器と検出素子が
    直線状または平面状に配置されたX線検出器が対向配置
    され、被検体の回転制御手段と、被検体を透過したX線
    像の画像処理手段と、画像処理手段により得られるX線
    像の濃度情報から被検体の輪郭位置を各方向毎に検出す
    る手段を有する扇状放射ビームによるX線CT装置にお
    いて、X線源焦点と回転中心位置を結ぶX線投射中心線
    がX線源焦点とX線検出器の所定中心位置を結ぶ所定中
    心線に一致せず、所定中心線に対してずれ角度を持ち、
    X線検出器検出面に対して斜方向投射となる場合でも、
    被検体輪郭位置からずれ角度を検出する手段と、そのず
    れ角度からX線検出器における被検体の回転中心軸投影
    位置を検出する手段を備え、座標軸変換により再構成に
    必要な被検体投影位置を算出し、被検体の高度な位置合
    わせを施すことなく断層撮影を可能としたことを特徴と
    する扇状放射ビームX線TV装置対応のX線CT装置。
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