JPH03209115A - X線断層撮影装置 - Google Patents

X線断層撮影装置

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JPH03209115A
JPH03209115A JP2004254A JP425490A JPH03209115A JP H03209115 A JPH03209115 A JP H03209115A JP 2004254 A JP2004254 A JP 2004254A JP 425490 A JP425490 A JP 425490A JP H03209115 A JPH03209115 A JP H03209115A
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ray
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ray detector
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Kazuo Hayashi
林 一雄
Yasuaki Nagata
泰昭 永田
Hirotaka Yamaji
宏尚 山地
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種工業製品の内部の欠陥などを非破壊で観
察・評価するX線断層撮影装置に関するものである。
〔従来の技術〕
X線断層撮影装置(以下X線CT装置とも略記する。)
は、外部から人体の内部を観察することができるという
優れた特徴ゆえに、医療の分野において広く使用されて
いる.また近年、各種工業製品の内部を非破壊で検査す
ることができることから産業の分野においても徐々に普
及しつつある。
第4図は従来の医療用のX線CT装置におけるX線管3
1、被検体32及びX線検出器33の配1例を示したも
のである。ここで被検体32の大きさは、X線管3lか
らのX線の照射範囲34及びX線検出器33の検出範囲
によって制限される。
この場合に得られるCTii像の1画素のサイズは、X
線検出器33を構威する各X線検出素子の大きさに依存
して決まる。また、通常の医療用のX線CTI置では、
被検体となる人体の大きさにそれ程のばらつきがないの
で、X線管、被検体及びX線検出器は診断に適した空間
分解能が得られる位置に固定され、一般に一定の有効撮
影視野範囲を有する。すなわち、大きさが殆ど変化しな
い被検体を固定された画素サイズで撮影する。このため
、第4図(b)に示すように、CT画像の大きさ(x.
y)が固定されており、小さな被検体を観察するときに
も、CT画像のサイズを拡大することはできない。
被検体の大きさに応してX線管及びXwA検出器の位置
を、被検体に対し相対的に移動させる医療用のX線CT
装置の例が特開昭62−217940号及び特公昭57
−46853号に示されている。これはXg検出器の検
出効率を向上させることを目的としたもので、X4m管
とX線検出器は一体とされ相対的には固定されている。
このX線CT装置は被検体の寸法に応した適切な視野範
囲(M面に映る被検体の大きさ)を得ることができ、ま
た被検体とX線管との距離を縮めることによってCT画
像をある程度拡大することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、産業用のXgCT装夏では一般に高い分解能
が要求される。たとえば、ファインセラミノク中の微少
欠陥を検出・評価する場合、直径が10μm前後の強化
繊維の分布状況を観察・評価する場合、又は積層セラミ
ノクコンデンサの電極ずれを検査する場合など、微小な
構造物の内部を観察するためには、数十μm程度の分解
能が必要となる.しかL、医療分野で使用されるXAI
CT装置は、画像分解能及びスライス厚み(スライスし
た断層の厚み)ともに数百μm程度であり4かかる装置
を産業用として使用するのには、分解能の点で問題があ
る. また、X線CT装置を産業分野で使用する場合、種々の
寸法の被検体について測定しなければならないので、医
療分野で使用する場合に比べて、被検体の寸法の変化が
大きい。このため、ある被検体(人体)の寸法に合わせ
て分解能及び有効視野範囲が定められている医療用の装
置では、小さい被検体を観察する場合に、画面に映し出
される被検体OCT画像が小さくなり、分解能も不足す
るという不都合が生ずる。
前記の特開昭62−217940号及び特公昭57−4
6853号に示された装置によれば、X線管及びX線検
出器の位置を被検体に対して一体的に移動することによ
り、X線検出器の位Iに投影される像を拡大することが
できる。しかL、分解能を向上させたり、画面に映し出
される被検体のCT画倣の視野範囲を広げるために、被
検体をX線管に近づけすぎると、以下に述べる問題が生
ずる. 通常、XICT装置では、断層面の投影データを効率よ
く得るために、X線管の一点がら扇状に照射されたXv
Aを複数のX線検出素子からなるX線検出器によって一
度に検出している。この場合、X&ICT装置の原理上
、一つのX線検出素子によって検出されるX線は、被検
体中を透過する際に平行ビームと見なすことができるも
のでなければ、歪みのないCT画像を再構威することは
できない。
しかしながら、従来の医療用のX線CT装置で小さな被
検体を観察する場合に、分解能を上げ、かつ視野範囲を
大きくしようとして被検体をX線管に近づけ過ぎると、
この条件が満たされなくなる。すなわち、第5図に示す
ように被検体32をX線管31に近づけるに従って、ひ
とつのxl検出素子によって検出されるX4lIビーム
35について、被検体32へ入射する部分のビーム幅x
1に対する射出する部分のビーム幅xよの比が大きくな
るからである.このような状態で得られたX線の投影デ
ータからCT画像を再構戒しても、得られるCT画像は
歪んでしまい、視野範囲を広げて分解能を上げたことの
意味がなくなる。
更に、被検体32をX線管3lに近づけすぎると、X線
管31のX線発生源を点と見なすことができなくなる。
このように被検体32をX線管31に近づけると、ある
幅をもったX線発生源の一方の端から発生しX線と、他
方の端から発生したX線とが、被検体32の同一部分を
透遇して異なるX線検出素子に検出されるので、得られ
るCT画像がぼけてしまう.したがって、画像のぼけを
防ぐためにも、一定の距離以上に被検体をX線管に近づ
けることはできない。
本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、被
検体の大きさに応じて適切な視野範囲とすることができ
ると共に、分解能の向上を図ることができ、しかも歪み
の少ないCT画像を得ることができるX線断層撮影装置
を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
前記の目的を連威するための本発明番こ係るX線断層撮
影装置は、X線管から被検体へ照射したX線を該被検体
透過後に複数のX線検出素子からなるX線検出器によっ
て検出するという動作を前記被検体の周囲の一定角度範
囲にわたって行い、前記X線検出器によって得られた各
角度位置におけるX1#l透遇データにより前記被検体
の断層像を再構威するX線断層撮影装直において、 前記被検体の寸法に基づいて前記X線管、被検体及びX
線検出器の最適な相対位直を求める位置決め制御手段と
、 該位置決め制御手段からの信号を受けて前記X線管、被
検体及びX線検出器をそれぞれ独立に最適な相対位置に
移動する移動手段とを具傭することを特徴とするもので
ある。
そして、前記XwA管、被検体及びX線検出器の最適な
相対位直は、前記XwA検出器の幅をL、前記X線管と
前記被検体との距離をa、前記X線管と前記X線検出器
との距離をbとした場合において、前記被検体の直径が
2dであるときに、a=Kz d (K2>3) b=a/K+  (K+ =2d/L)であることが望
ましい. 〔作用) 本発明に係るX線断層撮影装置は前記の構戒により、位
置決め制御手段は被検体の寸法に基づいて、最も最適な
視野範囲及び分解能が得られるようX線管、被検体及び
X線検出器の相互の相対位置を求める。駆動手段はこの
位置決め制御手段からの信号を受けて、X線管、被検体
及びX線検出器を前記の最適な相対位置に移動する.実
際上は、たとえばX線管の位置は固定L、被検体及びX
線検出器を独立に移動可能とすることによって、前記の
最適な相対位置を容易に実現することができる. そして、位置決め制御手段は被検体の半径dに基づき、 a = Kg d (Kz > 3 )b = a /
 K +  ( K 1= 2 d / L )の式に
よってX線管と被検体との距jll a 、及びX線管
とX線検出器との距離bを求めることができる.これに
より、駆動手段は互いの相対位置が上記a,bとなるよ
うに、X線管、被検体及びX線検出器をそれぞれ移動す
る。
〔実施例〕
以下に、本発明の一実施例について、第1図乃至第3図
を参照して、説明する。第1図は本発明の一実施例であ
るX線CT装置の主要構戒部分の配直を示す図である.
本実施例のX&iCT装直は、X線管1l、被検体支持
台12、X線検出器13、駆動機構14及び位直決め制
御手段となるコンピュータ15により構威される。被検
体16は被検体支持台l2上に1!直される.X線管1
1のX線放射部の中心、被検体支持台12の回転中心、
及びX線検出器l3の中央の点は同一直線上に配置され
、X&I管11は固定されているが、被検体支持台12
及びX線検出器13は互いに独立にこの直線に沿って平
行移動することができる。被検体支持台12及びX線検
出器13の移動は駆動機構14によって行われ、この駆
動機構14の制御はコンピュータ15によって行われる
. 次に、第2図を参照しつつ本実施例のX線CT装置の分
解能の向上、及び歪みを軽減する原理について説明する
。同図において、たとえば被検体16の半径dを0.5
mm(直径2dは1 mm)、線管11と被検体16の
中心との距leaを1問、X線管11とX線検出器13
との距離bを10mとすると、被検体16の中心におけ
る投影倍率番b/a=]0[倍〕 となる。したがって、たとえばX線検出器13イ構威す
る個々のX線検出素子13aの寸法を1〔Oμmとすれ
ば、CT画倣は10μ−のます目。
足し合わせとして再構威される。
ところが、被検体16のうちX線管11に最違近い部分
16aでの投影倍率は、 b/ (a−d)−20 [倍] X線管から最も遠い部分16bでの投影倍率は、b/ 
(a +d)#6.7 [倍] となり、被検体16の各部分によって投影倍率力大きく
異なることがわかる。したがって、このX線透過データ
によってCT画像を再構威しても、得られるCT画像に
は大きな歪みが生しる。このことは、先に述べたように
一つのX線検出素子によって検出されるX線ビームの幅
が、被検体へ人射する部分と被検体から射出する部分と
で大きく異なり、被検体中でこのX線ビームを平行ビー
ムと見なせなくなることと密接に関係している。
次に、極端な例であるが分かりやすくするために、第2
図においてaを1000mm,bを10000帥とL、
dを前記と同様に0.5m+nとすれば、投影倍率は被
検体16のどの部分においても約IO倍となる。すなわ
ち、一つのX線検出素子によって検出されるX線ビーム
が被検体中で平行ビームと見なし得る状態となる。した
がって、この場合のX線透過データによって得られるC
T画像には殆ど歪みは生しない。本実施例のX線CT装
置は、駆動機構14によって被検体支持台12及びX線
検出器13を独立に移動させることによって、上述の原
理に基づく分解能の向上及びCT画像の歪みの軽減を図
ることができる。
駆動機ml4によって移動される被検体支持台12及び
X線検出器13の位置は、コンピュータ15によって、
たとえば第3図のフローチャートに示す手;頓に従って
求められる。同図のステノブSlにおいて被検体16の
寸法く直径)2dが入力されるとステップs2において
、その値がX線検出器の輻Lと比較され、2d>Lの場
合には測定不能と判断される。2d≦Lの場合にはステ
,プS3においてK.=2d/1−が求められる.そし
てステップS4ではX線管l1と被検体16との距#a
をa=Kx d (Kg >3)として求め、ステ・ッ
プs5においてX線管とX線検出器との距離bをb−a
 / K lとして求める.最後に、ステノプS6にお
いて駆動機構によって被検体支持台l2及びX&l検出
器13を上記a,bに対応する位置に移動する。ここで
、K2〉3とした理由について説明する.xm管11に
最も近い被検体の部分16aにおける倍率をm l %
 X線管11から最も違い被検体の部分16bにおける
倍率をm2とすると、 m  −  =b/  (a−d)         
        (1)mよ=b/(a+d)    
    (2)となる。両者の倍率比mz/m1は理想
的にはm2 /m1= lであるが、これはX線が平行
光線のときである。実際のX&lは平行光線ではないの
で、以下の条件式が成立する。
m@ <yy1, / m+ < 1       (
3)(1)弐,(2)式,(3)式より、次式が導き出
される。
(1 −m,  ) (4)弐の(1 +mO ) / (1 −mo )が
K2である。尚、meは画像の歪みとのがねあいで決定
される値であり、1>m6 >Q,5とすると、K,〉
3 となる。
第3図に示す被検体支持台及びX線検出器の位置決めの
手順はあくまでも一例に過ぎず、個々の状況に応じた適
当な手順又は方法によってこれらの位置を決定すること
ができる,本発明の主たる特徴は、X縞管、被槍体及び
X線検出器の相対的な位置を自由に変化させることによ
って、被検体サイズに応した最適な分解能でCT画像を
得ることができるという点にある。
尚、X線検出器13をX線管1 1から遠ざけるとX線
検出素子によって検出されるX線の量は減少する。した
がって、X線検出器13とX線管l1との距離は、X線
管11から発生されるX線の強度とx線検出器13の感
度とのかね合いで、ある程度制限を受ける。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、X線管、被検体及
びX線検出器をそれぞれ移動して、これらの相対位置を
自由に変化させることにより、被検体の大きさに応して
最適な視野範囲を得ることができると共に、被検体OC
T画像を被検体の大きさに応して任意の分解能となるよ
う拡大投影することができ、しかも得られるCT画像の
歪みを大幅に軽減できるXvA断層撮影装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例であるXkIACT装置にお
ける主要構底部分の配置を示す図、第2図は本実施例の
X線CT装置における分解能の向上及び歪みの軽減につ
いて説明するための図、第3図はX線管、被検体及びX
線検出器の相対位置を求める手順を示すフローチャート
、第4図(a)は従来装置の主要構威部分の配置を示す
図、同図(b)は従来の装置によるCT画像を示す図、
第5図は一つのX線検出素子で検出されるX線ビームの
非平行性について説明するための図である.11・・・
X線管、12・・・被検体支持台、13・・・X線検出
器、14・・・駆動機構、15・・・コンピュータ、1
6・・・被検体、34・・・照射範囲、 35・・・一つのX線検出素子によって検出されるX線
ビーム.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)X線管から被検体へ照射したX線を該被検体透過
    後に複数のX線検出素子からなるX線検出器によって検
    出するという動作を前記被検体の周囲の一定角度範囲に
    わたって行い、前記X線検出器によって得られた各角度
    位置におけるX線透過データにより前記被検体の断層像
    を再構成するX線断層撮影装置において、 前記被検体の寸法に基づいて前記X線管、被検体及びX
    線検出器の最適な相対位置を求める位置決め制御手段と
    、 該位置決め制御手段からの信号を受けて前記X線管、被
    検体及びX線検出器をそれぞれ独立に最適な相対位置に
    移動する移動手段とを具備することを特徴とするX線断
    層撮影装置。
  2. (2)前記X線管、被検体及びX線検出器の最適な相対
    位置は、前記X線検出器の幅をL、前記X線管と前記被
    検体との距離をa、前記X線管と前記X線検出器との距
    離をbとした場合において、前記被検体の直径が2dで
    あるときに、 a=K_2d(K_2>3) b=a/K_1(K_1=2d/L) であることを特徴とする請求項1記載のX線断層撮影装
    置。
JP2004254A 1990-01-10 1990-01-10 X線断層撮影装置 Expired - Lifetime JPH0692884B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019056699A (ja) * 2017-09-19 2019-04-11 住友精密工業株式会社 ワークのx線測定条件決定方法およびx線測定装置の制御装置
JP2019164008A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社ミツトヨ 計測用x線ctの測定計画生成方法及び装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019056699A (ja) * 2017-09-19 2019-04-11 住友精密工業株式会社 ワークのx線測定条件決定方法およびx線測定装置の制御装置
JP2019164008A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社ミツトヨ 計測用x線ctの測定計画生成方法及び装置

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