JP5011859B2

JP5011859B2 - 放射線断層撮像装置

Info

Publication number: JP5011859B2
Application number: JP2006192851A
Authority: JP
Inventors: 武人岸
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: JP2008020344A

Description

本発明は、産業用の放射線断層撮像装置に関し、特に大型の部品等の内部欠陥の有無等を非破壊のもとに検査等するのに適した放射線断層撮像装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置をはじめとする産業用の放射線断層撮像装置においては、一般に、放射線発生装置と放射線検出器の間に、放射線発生装置の焦点と放射線検出器の中心を結ぶ線（以下、放射線光軸と称する）に直交する回転軸を中心として回転する回転ステージを配置した構造を採る。

撮像に当たっては、回転ステージ上に被写体を保持した状態で放射線を照射し、回転ステージが微小角度回転するごとに被写体の放射線透過データを採取する。

放射線透過データを採取する方法として、従来、図３に模式的平面図を示すように、放射線源２１と放射線検出器２２の間に設けられている回転ステージ２３による被写体Ｗの回転中心Ｏｗをほぼ放射線光軸Ｌ上に位置させ、３６０°回転させるノーマルスキャンと称される方法と、１８０°回転させるハーフスキャンと称される方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−１９５４９４号公報

ノーマルスキャンは被写体Ｗを３６０°にわたって回転させてえられる放射線透過データを用いて被写体Ｗの断層像を再構成するのに対し、ハーフスキャンでは１８０°回転させて得られる放射線透過データを用いて断層像を再構成する。

上記したように従来の放射線断層撮像装置においては、少なくとも１８０°の回転を被写体に与えなければ断層像を得ることができない。しかしながら、大サイズで、しかも異形の被写体、例えばアームが突出していたり屈曲した梁状の被写体、あるいは長いビームないしは平板状の被写体では、所望の倍率で撮影しようとすると装置内部の各部材に干渉して、１８０°以上回転させることができない場合があり、このような場合、従来の断層撮像装置では断層像の撮像ができなかった。また、干渉しないようにするため焦点１ａと回転中心Ｏｗとの距離を大きくすると撮影倍率が低下するという問題があった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、従来のこの種の撮像装置に比して、同等の内部構造、大きさを有する装置であっても、より大サイズの被写体の断層像を得ることのできる放射線断層撮像装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明の放射線断層撮像装置は、互いに対向配置された放射線発生装置と放射線検出器の間に、被写体を保持して放射線発生装置の焦点と放射線検出器の中心を結ぶ線に直交する回転軸を中心として回転する回転ステージが配置されているとともに、その回転ステージを回転させつつ所定の角度ごとに被写体の放射線透過データを取り込むデータ採取手段と、その取り込んだデータを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を再構成する再構成演算手段を備えた放射線断層撮像装置において、
上記再構成演算手段は、上記回転ステージが１８０°に満たない回転で取り込んだ放射線透過データを用いて、被写体の断層像を再構成するとともに、上記回転ステージの回転により被写体が上記放射線発生装置に干渉する回転位置を検知して撮影時の回転ステージの両側の回転端を決定する干渉検出手段を備え、上記回転ステージは、所定方向に回転して上記干渉検出手段により決定した一方の回転端で停止した後、放射線透過データを取り込むべく反対側に回転して他方の回転端で停止するように構成され、上記干渉検出手段は、上記放射線発生装置の、上記回転軸に直交する平面方向両側に、被写体の当接を検知するために設けられた接触センサによって構成されていることによって特徴づけられる。

本発明は、得られる断層像の画質が多少低下しても、１８０°未満の回転で得られた放射線透過データを用いて被写体の断層像を再構成するものである。

すなわち、被写体の１８０°未満の回転角度で得た放射線透過データを用いて断層像を再構成すると、データが完全でないことに起因するノイズが発生し、画質が低下するが、比較的大きな欠陥の有無の検査など、用途によっては有効に用いることができる。

しかも、本発明においては、回転ステージの回転により被写体が放射線発生装置に干渉する位置を検出して回転テーブルの両側の回転端を自動的に決定するので、オペレータによる被写体の回転ステージへ上の搭載作業を容易化することができる。

具体的には、放射線発生装置の、被写体の回転軸に直交する平面方向両側に接触センサを設け、これらの各接触センサに被写体が当接する位置を撮影時の被写体の回転端とする。この構成によると、回転テーブル上の姿勢で被写体を搭載した状態で、回転ステージを一方側に回転させ、一方の接触センサの出力が発生したときに回転ステージを停止し、その状態から反対方向に回転ステージを回転駆動して撮影を行い、他方の接触センサに被写体が当接した時点で撮影を終了することができる。

なお、画質を改善するには、被写体の回転角度ごとに異なるフィルタ処理を施して再構成演算に供することにより、画質の改善を達成することができる。

本発明によれば、装置内での干渉等により１８０°以上の回転が与えられずに断層像の撮像ができなかった大サイズの被写体でも、１８０°未満の回転により取り込まれた被写体の放射線透過データを用いて断層像を得ることが可能となる。

しかも、撮影時の回転ステージの両側の回転端は、接触センサにより自動的に決定されるので、オペレータによる被写体の回転ステージ上への位置決めを特に考慮する必要がない。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式的平面図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。また、図２（Ａ）にはＸ線発生装置１の周囲詳細構成を示す模式的平面図を、同図（Ｂ）には同じくそのＸ線発生装置１の模式的斜視図を示す。

Ｘ線発生装置１に対向してＸ線検出器２が配置されており、これらの間に回転ステージ３が配置されている。回転ステージ３は、Ｘ線発生装置１のＸ線焦点１ａとＸ線検出器２の中心を結ぶＸ線光軸Ｌに直交する鉛直の回転軸Ｏｗを中心として回転する。この回転ステージ３上に被写体Ｗを搭載・保持して当該回転ステージ３を回転す駆動することにより、被写体ＷにＸ線光軸Ｌに直交する回転軸Ｏｗの回りに回転を与えることができる。

ＣＴ撮影時には、Ｘ線発生装置１からのＸ線を照射しつつ、被写体Ｗを所定の微小角度ずつ回転させ、その各回転角度ごとにデータ取り込み回路４を介してＸ線検出器２の各画素出力を記憶部５に順次記憶していく。

記憶部５に記憶された被写体ＷのＸ線透過データは、フィルタ処理部６によって所要のフィルタ処理が施された後、再構成演算部７による再構成演算に供され、被写体Ｗの断層像が構築されて表示器８に表示される。

再構成演算部７とフィルタ処理部６および記憶部５は制御部９の制御下に置かれており、また、回転ステージ３も図示しないドライバを介して制御部９に制御され、更にＸ線発生装置も図示しないＸ線コントローラを介して制御部９の制御下に置かれており、前記したＣＴ撮影動作やその後の再構成演算処理は制御部９の制御のもとに行われる。

さて、図１に示すように、撮影に際して、被写体Ｗが大サイズで１８０°の回転を与えようとしても例えばＸ線発生装置１などの装置のいずれかの構成部材と干渉してしまい、１８０°未満の回転しか与えられない場合において、干渉せずに回転できる範囲のデータのみを採取して撮影を終了する。なお、図１において、実線で示される被写体Ｗが撮影開始位置を、二点鎖線で示される被写体Ｗが撮影終了位置を表している。

そして、フィルタ処理部６は、記憶部５に記憶されている各回転角度のＸ線透過データについて、それぞれの回転角度に対してあらかじめ設定されているフィルタ処理を施す。このフィルタ処理は被写体の材質や形状等により定められ、特に限定されるものではないが、例えば回転端部におけるデータについてはローパスフィルタの効き方を強くするなどの方法を採用することができる。

再構成演算部７では、以上のように各回転角度ごとのフィルタ処理が施された回転範囲１８０°未満のＸ線透過データを用いて、被写体Ｗの断層像を構築し、表示器８に表示する。

このようにして得られる断層像は、１８０°以上回転させて撮影したデータを用いて得られる断層像に比して画質は劣るものの、フィルタ処理の仕方によってある程度改善することができ、用途によっては十分に有用である。従ってこの実施の形態によると、従来装置では撮像できなかった大型の被写体の断層撮像が可能となる。

ここで、本発明においては、ＣＴ撮影に際して被写体に３６０°ないしは１８０°の回転を与えず、被写体のサイズ等に応じた、つまり被写体の回転により装置の各部材、特にＸ線発生装置に対して干渉しない範囲の回転を与えることから、被写体のサイズに応じてＣＴ撮影開始時における回転ステージ上への被写体の搭載位置（角度）を考慮する必要があり、オペレータに負担をかける可能性がある。本発明では、以下の対策を講じることによって、この問題を解決している。

撮影時における回転角度を決定し、しかも、被写体Ｗの搭載角度にオペレータが注意を払う必要をなくす手法として、図２（Ａ）に模式的平面図を、同図（Ｂ）にＸ線発生装置１の斜視図を示すように、Ｘ線発生装置１に、回転軸Ｒに直交する平面方向両端部にそれぞれ接触センサ１１ａ，１１ｂを設けた構成を採用している。この構成において、オペレータが回転ステージ３上に被写体Ｗを任意の角度で搭載して制御部９に指令を与えることにより、回転ステージ３を撮影時における回転方向と反対方向に被写体Ｗを回転させ、接触センサ１１ａの出力の発生によりその回転を停止させた後、撮影のための回転を与え、接触センサ１１ｂの出力の発生により撮影を終了する。

このような構成の採用により、オペレータは被写体Ｗの搭載角度のみならず、撮影時の回転角度も全く考慮する必要がなくなる。

本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式的平面図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。本発明の実施の形態におけるＸ線発生装置の周辺の詳細構成を示す模式的平面図（Ａ）と、同じくそのＸ線発生装置の模式的斜視図（Ｂ）である。従来のノーマルスキャンによる撮影の説明図である。

１Ｘ線発生装置
１ａＸ線焦点
２Ｘ線検出器
３回転ステージ
４データ取り込み回路
５記憶部
６フィルタ処理部
７再構成演算部
８表示器
９制御部
１１ａ，１１ｂ接触センサ
Ｗ被写体

Claims

互いに対向配置された放射線発生装置と放射線検出器の間に、被写体を保持して放射線発生装置の焦点と放射線検出器の中心を結ぶ線に直交する回転軸を中心として回転する回転ステージが配置されているとともに、その回転ステージを回転させつつ所定の角度ごとに被写体の放射線透過データを取り込むデータ採取手段と、その取り込んだデータを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を再構成する再構成演算手段を備えた放射線断層撮像装置において、
上記再構成演算手段は、上記回転ステージが１８０°に満たない回転で取り込んだ放射線透過データを用いて、被写体の断層像を再構成するとともに、上記回転ステージの回転により被写体が上記放射線発生装置に干渉する回転位置を検知して撮影時の回転ステージの両側の回転端を決定する干渉検出手段を備え、上記回転ステージは、所定方向に回転して上記干渉検出手段により決定した一方の回転端で停止した後、放射線透過データを取り込むべく反対側に回転して他方の回転端で停止するように構成され、上記干渉検出手段は、上記放射線発生装置の、上記回転軸に直交する平面方向両側に、被写体の当接を検知するために設けられた接触センサによって構成されていることを特徴とする放射線断層撮像装置。