JP4016534B2 - X-ray tomography system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検査体の断層像を撮像する産業用や医療用などのX線断層撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、産業用のX線断層撮像装置は、ターンテーブル上に載置された被検査体(検査対象物)を、対向配置されたX線管とX線検出器との間に位置させ、所定の回転中心軸周りでターンテーブル(被検査体)を回転させて、被検査体の周回方向からのX線透過データを収集し、それらX線透過データを用いて周知の演算方法により断層像を再構成するように構成している。
【0003】
また、この種のX線断層撮像装置では、被検査体の断層位置を変更させる方向(ターンテーブルの回転中心軸に沿った方向)に、X線管及びX線検出器とターンテーブル(被検査体)とを相対的に移動させる移動機構を備えていて、被検査体の種々の部位の断層像を撮像できるように構成されている。
【0004】
ところで、断層像を再構成する演算では、ターンテーブル(被検査体)を回転させる回転中心軸の位置により再構成パラメータを決め、その再構成パラメータを用いて断層像を再構成するが、従来装置では、断層位置にかかわらず、回転中心軸の位置を常に同じ位置として断層像を再構成している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、図10(a)に示すように、上記移動機構の移動方向MYがターンテーブル3(被検査体)の回転中心軸Jと平行であれば、断層位置にかかわらず、回転中心軸Jの位置を常に同じ位置として断層像を再構成する従来装置でも特に問題はない。
【0006】
しかしながら、現実には、機械的な誤差などにより、上記移動機構の移動方向MYをターンテーブル3(被検査体)の回転中心軸Jと完全に平行にするのは不可能に近く、通常は、図10(b)に示すように、上記移動機構の移動方向MYの位置が変わると、回転中心軸Jの位置が変動する。そのため、適切な再構成パラメータで断層像を再構成できずに、再構成した断層像の画質が劣化するという問題がある。
【0007】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、断層位置ごとの正確な回転中心軸の位置を決めて常に高画質の断層像を再構成することができるX線断層撮像装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明は、(1) 被検査体にX線を照射するX線照射手段と、(2) 前記X線照射手段と対向配置され、前記被検査体のX線透過データを検出するX線検出手段と、(3) 前記被検査体の周回方向からのX線透過データを収集するために、所定の回転中心軸周りで前記X線照射手段及び前記X線検出手段に対して前記被検査体を回転させる回転手段と、(4)収集された前記被検査体の周回方向からの各X線透過データを用いて前記被検査体の断層像を再構成する断層像再構成手段と、(5) 前記被検査体の断層位置を変更させる方向に、前記X線照射手段及び前記X線検出手段と前記被検査体とを相対的に移動させる移動手段とを備えたX線断層撮像装置において、(a) 前記移動手段の移動方向に沿った複数の検出位置における各々の前記回転中心軸の位置を検出する回転中心軸位置検出手段と、(b) 断層像を撮像する際の前記移動手段の移動方向に沿った撮像調節位置における前記回転中心軸の位置を、前記回転中心軸位置検出手段により検出された前記複数の検出位置における各々の回転中心軸の位置に基づき決定する回転中心軸位置決定手段とを備えたものである。
【0009】
〔作用〕
この発明の作用は次のとおりである。
断層像の撮像を行う前に、回転中心軸位置検出手段により、移動手段の移動方向に沿った複数の検出位置における各々の回転中心軸の位置を検出する。
【0010】
その後、移動手段によりX線照射手段及びX線検出手段と被検査体とを相対的に移動させて、X線照射手段及びX線検出手段に対する被検査体の位置を、所望の撮像位置の断層像を撮像し得る撮像調節位置に調節する。
【0011】
次に、回転中心軸位置決定手段が、この撮像調節位置における回転中心軸の位置を、先に回転中心軸位置検出手段により検出された上記複数の検出位置における各々の回転中心軸の位置に基づき決定する。
【0012】
なお、上記撮像調節位置が、回転中心軸位置検出手段により回転中心軸の位置を検出した複数の検出位置の中に存在すれば、その検出位置に対して検出された回転中心軸の位置を、上記撮像調節位置における回転中心軸の位置として決定する。また、上記撮像調節位置が、上記複数の検出位置の中に存在しなければ、例えば、上記複数の検出位置の中の上記撮像調節位置に近い2つの検出位置に対して検出された回転中心軸の位置を補間して、上記撮像調節位置における回転中心軸の位置として決定する。
【0013】
そして、X線照射手段から被検査体にX線を照射しながら、回転手段により回転中心軸周りでX線照射手段及びX線検出手段に対して被検査体を回転させて、X線検出器で被検査体の周回方向からのX線透過データを収集し、収集された被検査体の周回方向からのX線透過データを用いて断層像再構成手段が被検査体の断層像を再構成して断層像を撮像する。この際、断層像の再構成に用いる再構成パラメータは、上記回転中心軸位置決定手段により決定された上記撮像調節位置における回転中心軸の位置により決める。
【0014】
以降は、上述した移動手段による断層位置に応じた撮像調節位置への調節、回転中心軸位置決定手段によるその撮像調節位置における回転中心軸の位置の決定、断層像の撮像を切り返して複数の断層像を続けて撮像することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図1はこの発明の一実施例に係るX線断層撮像装置の概略構成を示す図であり、図2はX線管とX線検出部及びターンテーブルの平面図である。なお、各図には、各構成機器などの位置関係を示すためのXYZ直交座標を付している。
【0016】
この実施例は、被検査体(検査対象物)Mの断層像を撮像するための産業用のX線断層撮像装置であり、X線照射手段に相当するX線管1とX線検出手段に相当するX線検出部2とが対向配置されて固定され、これらX線管1及びX線検出器2との間に、ターンテーブル3に載置された被検査体Mを配置できるように構成されている。
【0017】
X線管1は、図示を省略したX線高電圧発生装置から所要の電力が供給されて、X線検出部2に向けて放射状のX線を照射するように構成されている。
【0018】
X線検出部2は、X線管1から照射され、被検査体Mを透過したX線透過データを2次元的に検出して可視光の2次元透視像に変換するイメージインテンシファイア(I.I)4や、I.I4で変換された可視光の2次元透視像を、図示を省略した光学系を介して撮像するCCDカメラなどの撮像器5などを備えて構成され、被検査体Mの2次元X線透過データを検出して電気信号(NTSC信号などのビデオ信号)で出力するように構成されている。X線検出部2から出力された電気信号は、A/D(アナログtoデジタル)変換器6によりデジタルデータに変換された後、X線検出データ記憶部7に記憶される。
【0019】
ターンテーブル3は、移動手段に相当するZ方向移動機構8によって、図のZ方向に移動(昇降)可能に構成され、ターンテーブル3に載置された被検査体Mの断層位置を任意に変更調節できるように構成されている。また、ターンテーブル3は、回転手段に相当するモーター9によってZ方向に平行な回転中心軸J周りで回転可能に構成されている。Z方向移動機構8とモーター9は移動回転制御部10によって制御される。移動回転制御部10は、操作器11から設定された撮像調節位置や検出位置記憶部12に記憶された検出位置などに基づき、Z方向移動機構8を駆動して、設定された位置にターンテーブル3を移動させてターンテーブル3に載置された被検査体Mの任意の断層位置を撮像位置に配置させたりする。また、移動回転制御部10は、操作器11からの指示などにより、モーター9を駆動して、ターンテーブル3(被検査体Mや後述するファントムFなど)を回転中心軸J周りで回転させる。
【0020】
操作器11からは、断層像を撮像する際の断層幅の設定や、複数の検出位置における各々の回転中心軸位置を検出する指示、断層像を撮像する指示なども行えるようになっている。
【0021】
検出位置記憶部12には、複数の検出位置が記憶されている。この検出位置記憶部12に記憶する複数の検出位置は、操作器11から設定、追加、変更、削除などが行えるようになっている。
【0022】
回転中心軸位置検出部13は、検出位置記憶部12に記憶された各検出位置にターンテーブル3が位置されるごとに、後述する方法で、その検出位置における回転中心軸Jの位置を検出する。検出された各検出位置ごとの各回転中心軸Jの位置は、各検出位置と対応付けて、回転中心軸位置記憶部14に記憶される。
【0023】
なお、移動回転制御部10や検出位置記憶部12、回転中心位置検出部13などは、この発明における回転中心位置検出手段を構成する。
【0024】
回転中心軸位置決定手段に相当する回転中心位置決定部15は、断層像を撮像する際のターンテーブル3のZ方向の位置(撮像調節位置)における回転中心軸Jの位置を、回転中心軸位置記憶部14に記憶されているデータに基づき、後述するように決定する。
【0025】
断層像再構成手段に相当する断層像再構成部16は、後述するようにX線検出データ記憶部7に収集された被検査体Mの周回方向からの2次元X線透過データを用いて、周知の演算方法により断層像を再構成する。この断層像の再構成の際、上記回転中心位置決定部15により決定された、断層像を撮像する際の撮像調節位置における回転中心軸Jの位置により再構成パラメータを決めて断層像を再構成する。再構成された断層像は、例えば、断層像記憶部17に記憶されたり、画像モニタ18に表示されたりする。
【0026】
なお、この実施例のX線検出部2は、被検査体Mの周回方向からの2次元のX線透過データを収集するが、断層像の再構成に用いるX線透過データは、各2次元X線透過データのうちの一部のX線透過データである。これについて次に説明する。
【0027】
この実施例では、図3に示すように、X線管1から水平方向に照射されるX線XCが断層像の中心位置CLに一致するように撮像位置が決められている。なお、X線管1から水平方向に照射されるX線XCは、I.I4の検出面4aにおけるZ方向の中心位置ICLに一致するようにX線管1とX線検出部2の高さ位置が調節されている。
【0028】
そして、図3に示すように、操作器11から設定された断層幅DHが、I.I4の検出面4aに投影される断層領域IHは、比例関係により、以下の式(1)で求められる。
【0029】
IH=(DH×LA)/LD … (1)
【0030】
上記式(1)においてDHは設定された値(断層幅の設定値)である。LAはX線管1のX線焦点XPとI.I4の検出面4aとの間の距離、LDはX線管1のX線焦点XPと設定された被検査体M内での断層幅DHまでの距離であり、いずれも既知である。従って、設定された断層幅DHがI.I4の検出面4aに投影される断層領域IHを求めることができる。
【0031】
そして、X線検出データ記憶部7に収集されたデジタルの各2次元X線透過データXDのうち、図4の斜線で示す上記断層領域IHに対応する画素領域GH内のX線透過データが断層像の再構成に用いられる。なお、図4中の符号GCは、I.I4の検出面4aにおけるZ方向の中心位置ICLに対応する画素列を示す。また、X線検出部2で検出された2次元X線透過データに歪みなどがある場合には、図4に示す画素領域GHよりも若干広い領域(付加する領域は、例えば、予め決めておく)内のX線透過データを用いて断層像を再構成することもある。
【0032】
なお、各記憶部7、12、14や移動回転制御部10、操作器11、回転中心軸位置検出部13、回転中心位置決定部15、断層像再構成部16などは、例えば、パーソナルコンピューターで構成され、各部が実行する処理制御は、ソフトウエアで実現されている。
【0033】
次に、上記実施例装置の動作を説明する。
まず、断層像の撮像を行う前に、ターンテーブル3のZ方向に沿った複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置の検出を行う。
【0034】
各検出位置における各々の回転中心軸Jの位置の検出は、例えば、図5に示すようなファントムFを用いる。このファントムFは、ケース20に線状の被写体21が収容されている。操作者は、図5に示すように、被写体21をZ方向に平行にして上記ファントムFをターンテーブル3に載置し、操作器11から複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置の検出を指示する。
【0035】
これにより、移動回転制御部10は、検出位置記憶部12に記憶されている各検出位置を1つずつ読み出して、各検出位置にターンテーブル3を順次位置させる。
【0036】
ここでは、検出位置記憶部12に記憶されている各検出位置が図6に示すP1〜P3の3つの位置であるとする。
【0037】
移動回転制御部10は、最初の検出位置P1にターンテーブル3を位置させると、モーター9を駆動してターンテーブル3を回転中心軸J周りで回転させる。このターンテーブル3の回転とともに、X線管1からX線を照射し、ターンテーブル3の1回転分のファントムF(被写体21)のX線透過データをX線検出部2で検出してX線検出データ記憶部7に収集する。
【0038】
X線検出データ記憶部7に収集されたターンテーブル3の1回転分のファントムF(被写体21)のX線透過データのうち、図4に示す画素列GCのX線透過データに注目すると、1回転分の画素列GCのX線透過データは図7に示すようになる。
【0039】
図7(a)は被写体21が回転中心軸Jと一致していた場合を示し、図7(b)は被写体21が回転中心軸Jからずれていた場合を示す。
【0040】
図7(a)の場合は回転中心軸Jの位置は図7(a)に示すj1となる。一方、図7(b)の場合はターンテーブル3が1回転する間に水平方向に変動した被写体21の変動幅Rの中心位置(図7(b)に示すj1)を回転中心軸Jの位置とする。
【0041】
回転中心軸位置検出部13は、以上のようにして最初の検出位置P1における回転中心軸Jの位置(j1)を検出すると、回転中心軸位置記憶部14に記憶し、同様に、検出位置P2、P3における回転中心軸Jの位置を順次検出して回転中心軸位置記憶部14に記憶する。
【0042】
全ての検出位置P1〜P3における回転中心軸Jの位置の検出を終えた状態の回転中心軸位置記憶部14の記憶状態と、各検出位置P1〜P3における各々の回転中心軸Jの位置(j1〜j3)の位置関係の一例を図8に示す。
【0043】
複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置の検出を終了すると、次に、断層像の撮像を行う。
【0044】
すなわち、まず、操作者がファントムFに代えて被検査体Mをターンテーブル3に載置し、操作器11から断層幅DHを設定するとともに、ターンテーブル3の撮像調節位置を設定する。断層幅DHは断層像再構成部16に与えられ、撮像調節位置は移動回転制御部10と回転中心軸位置決定部15に与えられる。移動回転制御部10は、撮像調節位置が与えられると、Z方向移動機構8を駆動してターンテーブル3をその撮像調節位置に位置させて、それに応じた被検査体Mの断層位置を撮像位置に位置させる。ターンテーブル3が撮像調節位置に位置されると、操作者は操作器11から断層像の撮像を指示する。これにより、後述するように現在の撮像調節位置に応じた断層位置の断層像が撮像される。1つの断層像の撮像を終えると、操作者は、次の撮像調節位置を操作器11から設定し、その撮像調節位置にターンテーブル3が位置されると、断層像の撮像を操作器11から指示することを繰り返して、複数の断層位置の断層像を続けて撮像することができる。
【0045】
ここでは、図9に示すような撮像調節位置H1〜H5(断層位置D1〜D5)における断層幅DHの断層像を5枚撮像するものとする。
【0046】
操作器11から断層像の撮像が指示されると、被検査体Mの周回方向からの2次元X線透過データをX線検出データ記憶部7に収集する一方で、回転中心軸位置決定部15は、現在の撮像調節位置における回転中心軸Jの位置を決定する。
【0047】
すなわち、X線管1から被検査体MにX線を照射しながら、モーター9が駆動されてターンテーブル3が回転中心軸J周りで回転され、X線検出部2で被検査体Mの周回方向からの2次元X線透過データが検出されてメモリ7に収集される。
【0048】
一方、回転中心軸位置決定部15は、H3のように撮像調節位置が、先に回転中心軸Jの位置を検出した複数の検出位置P1〜P3の中に存在すれば、その検出位置P2に対して検出された回転中心軸Jの位置j2を、その撮像調節位置H3における回転中心軸Jの位置として決定する。また、H1、H2、H4、H5のように撮像調節位置が、上記複数の検出位置P1〜P3の中に存在しなければ、上記複数の検出位置P1〜P3の中の撮像調節位置H1、H2、H4、H5に近い2つの検出位置(H1、H2はP1とP2、H4、H5はP2とP3)に対して検出された回転中心軸Jの位置を補間して、撮像調節位置H1、H2、H4、H5における回転中心軸Jの位置として決定する。
【0049】
上記補間は直線補間などで計算する。例えば、撮像調節位置H1における回転中心軸Jの位置(jH1)は、以下の式(2)により求める。
【0050】
jH1=j1+{(H1−P1)×(j2−j1)/(P2−P1)}… (2)
なお、P1<P2とする。
【0051】
撮像調節位置H2における回転中心軸Jの位置は、上記式(2)中の「H1」を「H2」に代えればよい。撮像調節位置H4、H5における回転中心軸Jの位置は、上記式(2)中の「j1」を「j2」に、「j2」と「j3」に、「P1」を「P2」に、「P2」と「33」にそれぞれ代え、「H1」を「H4」、「H5」に代えればよい。
【0052】
X線検出データ記憶部7へのX線透過データの収集と、現在の撮像調節位置における回転中心軸Jの位置が決まると、断層像再構成部16は、X線検出データ記憶部7に収集されたX線透過データと現在の撮像調節位置における回転中心軸Jの位置とに基づき断層像を再構成する。
【0053】
このように、この実施例によれば、Z方向移動機構8の移動方向に沿った複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置を検出し、断層像を撮像する際のZ方向移動機構8の移動方向に沿った撮像調節位置における回転中心軸Jの位置を、先に検出された複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置に基づき決定するので、どの断層位置においても常に正確な回転中心軸Jの位置に基づき断層像を再構成することができ、高画質の断層像を得ることができる。
【0054】
また、この実施例によれば、複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置を検出しているので、その後、複数の断層位置の断層像を続けて撮像することができる。従って、例えば、断層像を1枚撮像するごとにその断層像の断層位置における回転中心軸Jの位置を検出してから断層像を撮像するような場合に比べて操作者の手間などを軽減することもできる。
【0055】
ところで、複数の検出位置は、次に撮像する断層像の断層位置に応じた撮像調節位置と一致させてよいが、上述したように撮像調節位置における回転中心軸Jの位置は補間によって求めることもできるので、複数の検出位置は、次に撮像する断層像の断層位置に応じた撮像調節位置にかかわらず任意の位置に採用できる。従って、代表的な複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置を検出すれば、任意の断層位置の断層像を撮像しても正確な回転中心軸Jの位置が求められ、高画質の断層像を得ることができる。
【0056】
なお、上記実施例では、例えば、複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置の検出を、被検査体Mを変更するごとに、その被検査体Mの断層像を撮像する前に行う。
【0057】
また、上記実施例では、複数の検出位置を検出位置記憶部12に記憶するように構成したが、各検出位置を操作器11などから操作者が設定しながら各検出位置における回転中心軸Jの位置を順次検出するように構成してもよい。
【0058】
さらに、上記実施例では、各撮像調節位置を操作器11から操作者が設定しながら各断層位置の断層像の撮像を順次行うように構成したが、複数の撮像調節位置をまとめて設定して各撮像調節位置に応じた断層位置の断層像の撮像を自動的に行うように構成してもよい。この場合には、複数の撮像調節位置がまとめて設定されたとき、各撮像調節位置における各々の回転中心軸Jの位置をまとめて決定してもよい。
【0059】
また、各撮像調節位置をそれぞれ設定するのではなく、最初の撮像調節位置と移動ピッチとを設定して、複数の撮像調節位置を設定するように構成してもよい。
【0060】
さらに、上記実施例では、ターンテーブル3をZ方向にだけ移動可能に構成しているが、それに加えて、X方向やY方向への移動も可能に構成して、X線管1とX線検出部2との間で、ターンテーブル3に載置された被検査体Mの位置をX方向やY方向へも変更できるように構成してもよい。この構成では、X方向、Y方向におけるターンテーブル3の位置が調節された後、複数の検出位置における各々の回転中心軸Jの位置を検出し、その後、断層像の撮像を行うようにすればよい。
【0061】
また、上記実施例では、I.I4と撮像器5などでX線検出手段を構成したが、この発明はこれに限定されない。例えば、X線透過データを2次元的に検出して、各画素ごとに検出データを電気信号に直接変換するフラットパネル型のX線センサなどでX線検出手段を構成してもよいし、X線検出手段は、X線透過データを2次元的に検出できるものに限らず、X線透過データを1次元的に検出できるものでもよい。
【0062】
さらに、上記実施例では、各検出位置における回転中心位置Jの位置の検出を図5に示すファントムFを用いて行ったが、その他の構成で各検出位置における回転中心位置Jの位置の検出を行ってもよい。
【0063】
また、上記実施例では、X線管1及びX線検出部2に対して被検査体M側を断層位置を変更する方向(Z方向)に移動させるように構成したが、被検査体Mに対してX線管1及びX線検出部2側を被検査体Mの断層位置を変更する方向(Z方向)に移動させるように構成した装置でもこの発明は同様に適用することができる。
【0064】
さらに、上記実施例では、検査対象物を被検査体Mとし、検査対象物内部を検査するための断層像を撮像する産業用のX線断層撮像装置を例に採り説明したが、患者を被検査体Mとして、医療診断用の断層像を撮像する場合にも適用することができる。
【0065】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、移動手段の移動方向に沿った複数の検出位置における各々の前記回転中心軸の位置を検出し、断層像を撮像する際の移動手段の移動方向に沿った撮像調節位置における回転中心軸の位置を、先に検出された複数の検出位置における各々の回転中心軸の位置に基づき決定するので、どの断層位置においても常に正確な回転中心軸の位置に基づき断層像を再構成することができ、高画質の断層像を得ることができる。
【0066】
また、複数の検出位置における各々の回転中心軸の位置を検出しているので、その後、複数の断層位置の断層像を続けて撮像することができ、例えば、断層像を1枚撮像するごとにその断層像の断層位置における回転中心軸の位置を検出してから断層像を撮像するような場合に比べて操作者の手間などを軽減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るX線断層撮像装置の概略構成を示す図である。
【図2】X線管とX線検出部及びターンテーブルの平面図である。
【図3】2次元X線透過データ内で断層像の再構成に用いるX線透過データ部分を説明するための図である。
【図4】2次元X線透過データ内で断層像の再構成に用いるX線透過データ部分を示す図である。
【図5】複数の検出位置における各々の回転中心軸位置の検出に用いるファントムを示す斜視図である。
【図6】複数の検出位置の一例を示す図である。
【図7】各検出位置における回転中心軸の位置の検出方法を示す図である。
【図8】各検出位置における回転中心軸の位置を検出した後の回転中心軸位置記憶部の記憶状態と、各検出位置における各々の回転中心軸の位置の位置関係の一例を示す図である。
【図9】撮像調節位置の一例を示す図である。
【図10】従来装置の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
1:X線管 2:X線検出部
3:ターンテーブル 4:イメージインテンシファイア
5:撮像器 7:X線検出データ記憶部
8:Z方向移動機構 9:モーター
10:移動回転制御部 11:操作器
12:検出位置記憶部 13:回転中心軸位置検出部
14:回転中心軸位置記憶部 15:回転中心軸位置決定部
16:断層再構成部
M:被検査体 J:回転中心軸
P1〜P3:複数の検出位置
j1〜j3:各検出位置における各々の回転中心軸の位置
H1〜H5:各撮像調節位置
D1〜D5:各撮像調節位置に応じた被検査体の断層位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an industrial or medical X-ray tomographic imaging apparatus that captures a tomographic image of a subject.
[0002]
[Prior art]
For example, in an industrial X-ray tomographic imaging apparatus, an object to be inspected (inspection object) placed on a turntable is positioned between an X-ray tube and an X-ray detector arranged to face each other. The turntable (inspection object) is rotated around the rotation center axis of the object to collect X-ray transmission data from the rotation direction of the inspection object, and a tomogram is obtained by a well-known calculation method using the X-ray transmission data. It is configured to reconfigure.
[0003]
In this type of X-ray tomographic imaging apparatus, an X-ray tube, an X-ray detector, and a turntable (inspected) are arranged in a direction in which the tomographic position of the object to be inspected is changed (a direction along the rotation center axis of the turntable). A moving mechanism for relatively moving the body) and tomographic images of various parts of the object to be inspected.
[0004]
By the way, in the calculation for reconstructing the tomogram, the reconstruction parameter is determined by the position of the rotation center axis for rotating the turntable (inspection object), and the tomogram is reconstructed using the reconstruction parameter. Then, regardless of the tomographic position, the tomographic image is reconstructed with the position of the rotation center axis always being the same position.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example having such a configuration has the following problems.
That is, as shown in FIG. 10A, if the moving direction MY of the moving mechanism is parallel to the rotation center axis J of the turntable 3 (inspection object), the rotation center axis J is There is no particular problem with a conventional apparatus that reconstructs a tomographic image with the position always the same.
[0006]
However, in reality, due to a mechanical error or the like, it is almost impossible to make the moving direction MY of the moving mechanism completely parallel to the rotation center axis J of the turntable 3 (inspected object). As shown in FIG. 10B, when the position of the moving mechanism in the moving direction MY changes, the position of the rotation center axis J changes. Therefore, there is a problem that the tomographic image cannot be reconstructed with an appropriate reconstruction parameter, and the image quality of the reconstructed tomographic image is deteriorated.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an X-ray tomographic imaging apparatus capable of always reconstructing a high-quality tomographic image by determining the position of an accurate rotation center axis for each tomographic position. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, the present invention includes (1) an X-ray irradiation means for irradiating an object to be inspected with X-rays, and (2) an X-ray that is disposed opposite to the X-ray irradiation means and detects X-ray transmission data of the object to be inspected. And (3) in order to collect X-ray transmission data from the circumferential direction of the object to be inspected, the X-ray irradiation means and the X-ray detection means around the predetermined rotation center axis with respect to the X-ray irradiation means and the X-ray detection means. A rotating means for rotating the inspection object; and (4) a tomographic image reconstruction means for reconstructing a tomographic image of the inspection object using each collected X-ray transmission data from the circumferential direction of the inspection object; (5) An X-ray tomographic imaging apparatus comprising a moving means for relatively moving the X-ray irradiation means, the X-ray detection means, and the inspection object in a direction in which the tomographic position of the inspection object is changed (A) during each rotation at a plurality of detection positions along the moving direction of the moving means. A rotation center axis position detection means for detecting a position of a mandrel; and (b) a position of the rotation center axis at an imaging adjustment position along a moving direction of the movement means when taking a tomographic image. A rotation center axis position determination unit that determines the position based on the position of each rotation center axis at the plurality of detection positions detected by the position detection unit.
[0009]
[Action]
The operation of the present invention is as follows.
Before taking a tomographic image, the rotation center axis position detection means detects the position of each rotation center axis at a plurality of detection positions along the movement direction of the movement means.
[0010]
Thereafter, the moving means relatively moves the X-ray irradiating means, the X-ray detecting means, and the object to be inspected, and the position of the object to be inspected with respect to the X-ray irradiating means and the X-ray detecting means is determined as a tomography at a desired imaging position. Adjust to an imaging adjustment position where an image can be taken.
[0011]
Next, the rotation center axis position determination means determines the position of the rotation center axis at the imaging adjustment position based on the position of each rotation center axis at the plurality of detection positions previously detected by the rotation center axis position detection means. decide.
[0012]
In addition, if the imaging adjustment position exists in a plurality of detection positions where the position of the rotation center axis is detected by the rotation center axis position detection means, the position of the rotation center axis detected with respect to the detection position is It is determined as the position of the rotation center axis at the imaging adjustment position. In addition, if the imaging adjustment position does not exist in the plurality of detection positions, for example, a rotation center axis detected for two detection positions close to the imaging adjustment position in the plurality of detection positions. Are interpolated to determine the position of the rotation center axis at the imaging adjustment position.
[0013]
Then, while irradiating the inspection object from the X-ray irradiation means, the inspection object is rotated with respect to the X-ray irradiation means and the X-ray detection means around the rotation center axis by the rotation means, and the X-ray detector The X-ray transmission data from the rotation direction of the object to be inspected is collected, and the tomographic image reconstruction means reconstructs the tomographic image of the inspection object using the collected X-ray transmission data from the rotation direction of the inspection object Then, a tomographic image is taken. At this time, the reconstruction parameter used for reconstruction of the tomographic image is determined by the position of the rotation center axis at the imaging adjustment position determined by the rotation center axis position determination means.
[0014]
Thereafter, the adjustment to the imaging adjustment position according to the tomographic position by the moving means described above, the determination of the position of the rotation center axis at the imaging adjustment position by the rotation center axis position determining means, and the imaging of the tomographic image are switched back to a plurality of tomographic images. Images can be taken continuously.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray tomographic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of an X-ray tube, an X-ray detector and a turntable. In each figure, XYZ orthogonal coordinates for indicating the positional relationship of each component device are attached.
[0016]
This embodiment is an industrial X-ray tomographic imaging apparatus for capturing a tomographic image of an object to be inspected (inspected object) M, and includes an
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
From the
[0021]
The detection
[0022]
The rotation center axis
[0023]
The movement /
[0024]
The rotation center position determination unit 15 corresponding to the rotation center axis position determination means determines the position of the rotation center axis J at the position in the Z direction (imaging adjustment position) of the
[0025]
As will be described later, the
[0026]
Note that the
[0027]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the imaging position is determined so that the X-ray XC irradiated in the horizontal direction from the
[0028]
As shown in FIG. 3, the tomographic width DH set from the
[0029]
IH = (DH × LA) / LD (1)
[0030]
In the above formula (1), DH is a set value (set value of tomographic width). LA is the X-ray focal point XP of the
[0031]
Of the digital two-dimensional X-ray transmission data XD collected in the X-ray detection
[0032]
Each of the
[0033]
Next, the operation of the above apparatus will be described.
First, before taking a tomographic image, the position of each rotation center axis J at a plurality of detection positions along the Z direction of the
[0034]
For example, a phantom F as shown in FIG. 5 is used to detect the position of each rotation center axis J at each detection position. In this phantom F, a
[0035]
Thereby, the movement
[0036]
Here, it is assumed that the respective detection positions stored in the detection
[0037]
When the turn table 3 is positioned at the first detection position P1, the movement /
[0038]
When attention is paid to the X-ray transmission data of the pixel column GC shown in FIG. 4 among the X-ray transmission data of the phantom F (subject 21) for one rotation of the
[0039]
FIG. 7A shows a case where the subject 21 coincides with the rotation center axis J, and FIG. 7B shows a case where the subject 21 deviates from the rotation center axis J.
[0040]
In the case of FIG. 7A, the position of the rotation center axis J is j1 shown in FIG. On the other hand, in the case of FIG. 7B, the center position (j1 shown in FIG. 7B) of the fluctuation range R of the subject 21 that has changed in the horizontal direction during one turn of the
[0041]
When the rotation center axis
[0042]
The storage state of the rotation center axis
[0043]
When the detection of the position of each rotation center axis J at the plurality of detection positions is completed, a tomographic image is next captured.
[0044]
That is, first, the operator places the inspection object M on the
[0045]
Here, it is assumed that five tomographic images having a tomographic width DH at the imaging adjustment positions H1 to H5 (tomographic positions D1 to D5) as shown in FIG. 9 are taken.
[0046]
When imaging of the tomographic image is instructed from the
[0047]
That is, the
[0048]
On the other hand, the rotation center axis position determination unit 15, if the imaging adjustment position exists in the plurality of detection positions P1 to P3 that previously detected the position of the rotation center axis J as in H3, is set to the detection position P2. The detected position j2 of the rotation center axis J is determined as the position of the rotation center axis J at the imaging adjustment position H3. Further, if there is no imaging adjustment position among the plurality of detection positions P1 to P3 as in H1, H2, H4, and H5, the imaging adjustment positions H1 and H2 among the plurality of detection positions P1 to P3. , H4 and H5 are interpolated between the positions of the rotation center axis J detected with respect to the two detection positions (H1 and H2 are P1 and P2, H4 and H5 are P2 and P3), and the imaging adjustment positions H1 and H2 , H4, and H5 are determined as the positions of the rotation center axis J.
[0049]
The above interpolation is calculated by linear interpolation or the like. For example, the position (jH1) of the rotation center axis J at the imaging adjustment position H1 is obtained by the following equation (2).
[0050]
jH1 = j1 + {(H1-P1) × (j2-j1) / (P2-P1)} (2)
Note that P1 <P2.
[0051]
The position of the rotation center axis J at the imaging adjustment position H2 may be obtained by replacing “H1” in the above formula (2) with “H2”. The position of the rotation center axis J at the imaging adjustment positions H4 and H5 is “j1” in the above formula (2) as “j2”, “j2” and “j3”, “P1” as “P2”, “ Instead of “P2” and “33”, “H1” may be replaced with “H4” and “H5”.
[0052]
When the X-ray transmission data is collected in the X-ray detection
[0053]
As described above, according to this embodiment, the Z-direction moving mechanism for detecting the positions of the respective rotation center axes J at a plurality of detection positions along the moving direction of the Z-
[0054]
Further, according to this embodiment, since the positions of the respective rotation center axes J at the plurality of detection positions are detected, it is possible to subsequently capture tomographic images at a plurality of tomographic positions. Therefore, for example, each time a tomographic image is taken, the labor of the operator is reduced compared with the case where the tomographic image is taken after detecting the position of the rotation center axis J at the tomographic position of the tomographic image. You can also
[0055]
Incidentally, the plurality of detection positions may coincide with the imaging adjustment position corresponding to the tomographic position of the next tomographic image to be imaged. However, as described above, the position of the rotation center axis J at the imaging adjustment position may be obtained by interpolation. Therefore, the plurality of detection positions can be adopted at arbitrary positions regardless of the imaging adjustment position corresponding to the tomographic position of the tomographic image to be imaged next. Therefore, if the position of each rotation center axis J at a plurality of representative detection positions is detected, an accurate position of the rotation center axis J can be obtained even if a tomographic image at an arbitrary tomographic position is taken, and high image quality can be obtained. A tomographic image can be obtained.
[0056]
In the above-described embodiment, for example, the position of each rotation center axis J at a plurality of detection positions is detected before the tomographic image of the inspection object M is captured every time the inspection object M is changed. .
[0057]
Moreover, in the said Example, although comprised so that a some detection position was memorize | stored in the detection position memory |
[0058]
Furthermore, in the above-described embodiment, the imaging adjustment positions are sequentially set by the
[0059]
Instead of setting each imaging adjustment position, a plurality of imaging adjustment positions may be set by setting an initial imaging adjustment position and a movement pitch.
[0060]
Further, in the above-described embodiment, the
[0061]
In the above embodiment, I.I. Although the X-ray detection means is configured by I4 and the
[0062]
Furthermore, in the above-described embodiment, the position of the rotation center position J at each detection position is detected using the phantom F shown in FIG. 5, but the position of the rotation center position J at each detection position is detected with other configurations. You may go.
[0063]
Moreover, in the said Example, although comprised so that the to-be-inspected object M side might be moved to the direction (Z direction) which changes a tomographic position with respect to the
[0064]
Further, in the above-described embodiment, the inspection object is the inspection object M, and an industrial X-ray tomographic imaging apparatus that captures a tomographic image for inspecting the inside of the inspection object has been described as an example. The present invention can also be applied to the case where a tomographic image for medical diagnosis is taken as the inspection object M.
[0065]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the position of the rotation center axis at a plurality of detection positions along the moving direction of the moving means is detected, and the moving means for capturing a tomographic image is detected. Since the position of the rotation center axis at the imaging adjustment position along the moving direction is determined based on the position of each rotation center axis at a plurality of previously detected detection positions, the rotation center axis is always accurate at any tomographic position. The tomographic image can be reconstructed based on the position of, and a high-quality tomographic image can be obtained.
[0066]
In addition, since the positions of the respective rotation center axes at the plurality of detection positions are detected, it is possible to continuously capture tomographic images at a plurality of tomographic positions. For example, each time one tomographic image is captured. Compared to the case where the tomographic image is picked up after detecting the position of the rotation center axis at the tomographic position of the tomographic image, it is possible to reduce the labor of the operator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray tomographic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an X-ray tube, an X-ray detector, and a turntable.
FIG. 3 is a diagram for explaining an X-ray transmission data portion used for reconstruction of a tomographic image in two-dimensional X-ray transmission data.
FIG. 4 is a diagram showing an X-ray transmission data portion used for reconstruction of a tomographic image in two-dimensional X-ray transmission data.
FIG. 5 is a perspective view showing a phantom used for detection of each rotation center axis position at a plurality of detection positions.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a plurality of detection positions.
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of detecting the position of the rotation center axis at each detection position.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a storage state of a rotation center axis position storage unit after detecting a position of a rotation center axis at each detection position and a positional relationship between positions of the rotation center axes at each detection position; .
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an imaging adjustment position.
FIG. 10 is a diagram for explaining a problem of a conventional device.
[Explanation of symbols]
1: X-ray tube 2: X-ray detection unit 3: Turntable 4: Image intensifier 5: Imager 7: X-ray detection data storage unit 8: Z-direction moving mechanism 9: Motor 10: Moving rotation control unit 11: Controller 12: Detection position storage unit 13: Rotation center axis position detection unit 14: Rotation center axis position storage unit 15: Rotation center axis position determination unit 16: Tomographic reconstruction unit M: Inspected object J: Rotation center axis P1 to P1 P3: A plurality of detection positions j1 to j3: Positions H1 to H5 of each rotation center axis at each detection position: Each imaging adjustment position D1 to D5: A tomographic position of the object to be inspected according to each imaging adjustment position
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