JP4374753B2 - X線ct装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線CT装置に係わり、特に、非破壊X線検査装置の回転中心位置を校正する治具を用い、試料を回転してX線管とそれに対向して配置された検出器からのデータを位置校正するX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線管と検出器が一体となって被検体を中心にして回転をし、投影データを収集して被検体の断層画像を得るX線CT装置が、医用分野で一般に広く使われている。この場合、撮影領域を一度に覆うだけの広がりを持つ扇状のX線ビーム(通常30〜50度)が用いられ、検出器は円弧状に緻密に配列された数百にも及ぶ検出器素子群で構成されている。そして、検出器は被検体を挟んでX線管に対向して配置され検出器素子の数に対応した放射状に分布するX線通路が得られる。撮影は、X線管と検出器が一体となって被検体の周りを360度回転する時に、一定角度毎に投影データを得て、DAS(データ収集ユニット)に取り入れ、高速演算処理装置で演算し、画像再構成を行い、表示装置で断層像を表示し、同時に磁気ディスク装置にそのデータを保存している。この場合、被検体は静止した状態でX線管と検出器が回転する機構であるが、工業用の非破壊X線検査装置として使用されるX線CT装置として、X線管と検出器が固定された状態で非破壊検査物を360度回転させるX線CT装置がある
【0003】
図3に非破壊X線検査装置としてのX線CT装置の側面図を示す。非破壊検査物(図3では中心位置校正治具2)は、試料台3に設けられたモータ4で一定の速度で回転する回転台3aにセットされる。その非破壊検査物を挟んで、X線管1とそれに対向して検出器6を配置し、散乱X線入射を防御するために水平方向に開口度可変のX線用のスリット5を検出器6の前面に備えている。この場合、X線管1と検出器6は固定で、非破壊検査物が回転台3aの上で所定の速度で回転している。非破壊検査物の回転軸はX線管1と検出器6の中心を結ぶ線上にセットされる。このような各部の配置であれば前記の医用のX線CT装置と原理が同じである。
【0004】
回転する非破壊検査物の検出器6からのX線透過信号は、プリアンプを通してデータ処理装置7に送られる。データ処理装置7は、A/D変換器、DAS(データ収集ユニット)、高速演算処理装置、コントローラ、CPU、磁気ディスク等から構成され、取り入れたデータから画像再構成を行い、モニタ8上に非破壊検査物の水平方向の断層画像を表示する。そして、回転台3aの高さを変えて非破壊検査物の回転走査を行えば、各層の断層像が得られる。
X線管1からのX線が回転する非破壊検査物を透過して検出器6に投影され、そのX線透過信号から画像を再構成する方法として、コンボルーションバックプロジェクション(CBP)法が使われている。CPB法はコンボルーション(畳込み)演算とバックプロジェクション(逆投影)演算の2つの段階を得て画像再構成をおこなっている。
図3のモニタ8には、非破壊検査物が回転しているときの走査中の検出器6でのスリット5の水平方向の強度信号を縦軸に表示したものである。走査が終了すればモニタ8上に断層像が表示される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のX線CT装置は、以上のように構成されているが、画像再構成のソフトは、所定位置に装置がセットされているとして、取込みデータがデータ処理装置7側に格納される。したがってこれらの条件を満足するように装置のチェックが必要となる。そして、チェックをした後、ソフト上で画像再構成時に座標のずれ分を補正し演算するか、又は、ハード上でX線管1と検出器6を移動させるか、試料台3を移動させて、回転中心に試料をセットし、走査して画像再構成することが必要である。
チェックをして校正しなければ、画像再構成したものがアーチファクトを生じたり、鮮明な画像にならなかったり、または、崩れた画像になったりすることがある。
そのため、従来の装置は、回転台3a上に、X線透過性の良い材料、例えばアクリライト樹脂でできた円柱上のブロックに、中央に垂直に金属線、例えばタングステン線2aなどが埋設された中心位置校正治具2をセットし回転走査して、タングステン線2aが装置の回転中心に一致しているか否かのチェックを行い、一致していなければ、試料台3を移動させたり、または、X線管1と検出器6を移動させて、回転中心を一致させるか、または、ソフト上で座標のずれ値を投入してから、その後に非破壊検査物を回転台3a上にセットし、走査してデータを収集し、画像再構成をしてX線画像を得ていた。
上記のような作業を検査前に行うために、中心位置校正治具2を毎回セットしチェック後に取外し、それから非破壊検査物を回転台3aにセットしなければならないという煩わしい問題がある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、中心位置校正治具を毎回セットし、回転中心位置をチェック後に取外し、それから非破壊検査物を回転台にセットして行うのでなく、自動で、画像再構成時にソフト上でずれ補正演算を行うか、または、装置の位置をハード上で矯正することができるX線CT装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のX線CT装置は、回転するテーブル上の試料を中心に、X線管とそれに対向してX線検出器を配置し、回転して得られた試料のX線透過データからその断層像を再構成するX線CT装置において、試料をセットする空間の上下の中心に、金属線を垂直に埋設したX線透過性の良いブロックからなる中心位置校正治具付き試料台と、その試料台を上方及び下方に移動させることができる昇降機構と、その昇降機構により前記金属線をX線走査位置に移動させ試料台を回転することによって2本の前記金属線のX線像位置の移動ずれを検出記憶する回路とを設け、試料を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動でできるようにしたものである。
【0008】
また、請求項2のX線CT装置は、試料を回転する前記テーブルを前記移動ずれデータにより自動的に回転中心位置に移動させる移動機構とを設け、試料を回転中心にして走査することができるものである。
【0009】
本発明のX線CT装置は上記のように構成されており、中央に試料がセットできる空間と、その試料の上部と下部の中心の2箇所に、金属線、例えばタングステン線を垂直に埋設したX線透過性の良いブロック、例えばアクリライト樹脂ブロックを、回転テーブルにセットし、上下の金属線を中心位置校正治具とし、試料を中央にセットした状態で、回転中心位置を上下で、チェックすることができる。その移動ずれのデータにより、試料を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に、前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動ですることができる。
また、本発明のX線CT装置は、試料を回転する前記テーブルを移動させる移動機構を設け、前記移動ずれデータから自動的に回転中心位置に前記テーブルを移動させることができ、試料を回転中心にして走査することができる。
これにより、治具の取外しをすることなく、試料の上と下の2箇所で回転中心をチェックし、自動で校正することができ、作業の手間が省けて、試料の断層像を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明のX線CT装置の一実施例を図1、図2を参照しながら説明する。図1は本発明のX線CT装置の構成を示す図である。図2は校正治具付き試料台10の斜視図を示す。
本X線CT装置は、モータ4で試料11を載せる回転台3aを回転しその回転台3aを上下に昇降できる昇降機構とX線管1と検出器6を結ぶ線に対し垂直方向に移動できる移動機構を備えた試料台3と、回転台3a上の試料11を中心にしてX線管1と、それに対向して配置された検出器6と、回転中心位置を校正するために回転中心軸上に試料11をセットすることのできる空間とその上方と下方の2箇所にタングステン線10aを埋設したX線透過性の良いブロックからなる中心位置合せ用の校正治具付き試料台10と、前記昇降機構によりタングステン線10aをX線走査位置に移動させ試料台3を回転することによって2本の前記タングステン線10aのX線像位置の移動ずれを検出記憶する回路と、試料11を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動で行うデータ処理装置7と、回転走査時にスリット5を通して検出器6で検出される水平方向検出信号を及び回転走査終了後にデータ処理装置7で画像再構成された断層像を表示するモニタ8とから構成されている。
【0011】
中心位置合せ用の校正治具付き試料台10は、図2に示すように中央に試料11をセットできる空間を有する半円筒形のX線透過性の良い材料、例えばアクリライト樹脂からなる半円筒部10dと、その試料をセットできる空間の上下にタングステン線10aを中心軸に垂直に埋設したX線透過性の良い材料、例えばアクリライト樹脂からなるブロック10b及び10cとを一体として縦方向に形成したものである。
試料台3は、内部にモータ4を備え、上部に回転台3aを設けて、所定の速度で回転し、そして、回転台3aを上下に昇降することができる昇降機能を備えている。さらに、X線管1と検出器6を結ぶ線に対して直角方向に移動することができる移動機構を備えている。この移動機構はデータ処理装置7からの回転中心位置のずれ値と連動して移動することができる。
スリット5は、試料11で発生した散乱線を除去するために検出器6の前面に置かれる。
検出器6は、シンチレータとフォトダイオードからなる検出器素子を水平方向に円弧状または平面状に配列したもの、また、X線変換層を有する半導体素子からなる検出器、また、イメージインテンシファイアとTVカメラを組み合わせ、A/D変換して信号を取りこむもの、何れのものでも良い。
データ処理装置7は、A/D変換器、DAS(データ収集ユニット)、高速演算処理装置、コントローラ、CPU、磁気ディスク等から構成され、校正治具付き試料台10によって検出された回転中心位置のずれ値を記憶装置に記憶し、試料11を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に前記回転中心のずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正をソフトによって自動で行うことができる。
モニタ8は、試料11を回転走査中は、水平方向の検出信号の強度を縦軸に表示し、回転走査後、取り入れたデータから画像再構成が行われ、モニタ8上に試料11の水平方向の断層画像を表示する。
【0012】
次に、本X線CT装置の操作について説明する。最初に回転台3a上に校正治具付き試料台10をセットする。そして、その校正治具付き試料台10の中央の空間に試料11をセットする。次に、回転台3aを上昇させ、校正治具付き試料台10の下方に埋設されたタングステン線10aを、X線ビームの走査位置の高さまで移動させる。そして回転台3aを所定の速度で回転させ、タングステン線10aの回転中心ずれを検出し、そのデータを記憶回路に記憶させる。次に、回転台3aを下降させ、校正治具付き試料台10の上方に埋設されたタングステン線10aを、X線ビームの走査位置の高さまで移動させる。そして、回転台3aを所定の速度で回転させ、タングステン線10aの回転中心ずれを検出し、そのデータを記憶回路に記憶させる。そして、両方の回転中心のずれを平均し、その回転中心ずれ値を記憶回路に記憶させる。次に、回転台3aを上昇させ、試料11の検査すべき断層面の高さを、X線ビームの走査位置の高さまで移動させる。そして、回転台3aを所定の速度で回転させ、断層面のデータを検出器6から、データ処理装置7に取りこみ、そのデータから断層像を再構成する時に、前記回転中心ずれ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動で行い、断層像をモニタ8上に表示する。
【0013】
上記の実施例では、回転中心のずれによる校正を、演算するソフトを用いて、データ処理装置7で行っているが、回転中心のずれによる校正は、直接ハードを移動させて、回転中心を矯正する方法でも良い。直接ハードを矯正する方法は、試料11をセットした校正治具付き試料台10を装着している回転台3aを備えた試料台3を、X線管1と検出器6を結ぶ線に対し直角に移動させる方法と、X線管1と検出器6を平行して移動させる方法がある。何れの方法も校正治具付き試料台10のタングステン線10aで検出した回転中心のずれ値に基づいて、データ処理装置7からの信号で、ハードを自動的に移動させる機構を備えて行われる。
【0014】
【発明の効果】
本発明のX線CT装置は上記のように構成されており、試料をセットする空間の上下の中心に、金属線を垂直に埋設したX線透過性の良いブロックからなる中心位置校正治具付き試料台を、回転台に載せて昇降し、2本の金属線による回転走査で回転中心のずれ値を検出し、試料位置の高さで回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に、前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動で行うことができる。これにより、治具の取外しをすることなく、ソフトで自動校正することができ、作業の手間を省くことができる。
また、中心位置校正治具付き試料台を載せる回転台を、X線管と検出器中心を結ぶ線に対して直角に、2本の金属線による回転走査で得られた回転中心のずれ値だけ自動的に移動させて、回転中心で試料のデータを収集する方法や、また、回転台を移動させる替わりに、X線管と検出器を平行に回転中心のずれ値だけ移動させる機構で行うこともできる。これにより、治具の取外しをすることなく、ハードで直接回転中心を矯正することができ、作業の手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のX線CT装置の一実施例を示す図である。
【図2】 本発明のX線CT装置の校正治具付き試料台10を示す図である。
【図3】 従来のX線CT装置を示す図である。
【符号の説明】
1…X線管
2…中心位置校正治具
2a…タングステン線
3…試料台
3a…回転台
4…モータ
5…スリット
6…検出器
7…データ処理装置
8…モニタ
9…水平方向検出信号
10…校正治具付き試料台
10a…タングステン線
10b…ブロック
10c…ブロック
10d…半円筒部
11…試料
Claims (2)
- 回転するテーブル上の試料を中心に、X線管とそれに対向してX線検出器を配置し、回転して得られた試料のX線透過データからその断層像を再構成するX線CT装置において、試料をセットする空間の上下の中心に、金属線を垂直に埋設したX線透過性の良いブロックからなる中心位置校正治具付き試料台と、その試料台を上方及び下方に移動させることができる昇降機構と、その昇降機構により前記金属線をX線走査位置に移動させ試料台を回転することによって2本の前記金属線のX線像位置の移動ずれを検出記憶する回路とを設け、試料を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動でできるようにしたことを特徴とするX線CT装置。
- 回転するテーブル上の試料を中心に、X線管とそれに対向してX線検出器を配置し、回転して得られた試料のX線透過データからその断層像を再構成するX線CT装置において、試料をセットする空間の上下の中心に、金属線を垂直に埋設したX線透過性の良いブロックからなる中心位置校正治具付き試料台と、その試料台を上方及び下方に移動させることができる昇降機構と、その昇降機構により前記金属線をX線走査位置に移動させ試料台を回転することによって2本の前記金属線のX線像位置の移動ずれを検出記憶する回路と、試料を回転する前記テーブルを前記移動ずれデータにより自動的に回転中心位置に移動させる移動機構とを設け、試料を回転中心にして走査することができることを特徴とするX線CT装置。
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