JPH0337051A - 走査及びデータ収集方法 - Google Patents
走査及びデータ収集方法Info
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は検出器配列より大きい物体を走査及び作像す
る方法、更に具体的に云えば、ディジタルX線撮影法(
DR)及び計算機式断層写真法(CT)作像用の並進回
転走査運動に関する。
る方法、更に具体的に云えば、ディジタルX線撮影法(
DR)及び計算機式断層写真法(CT)作像用の並進回
転走査運動に関する。
製造が小さい部品の組立てから大きな鋳物を利用するこ
とに変るにつれて、大きな工業部品を速やかに検査する
ことが次第に重要になる。典型的な空間的な分解能の条
件を充たす為、何千個もの個別の素子を持つ検出器が必
要になる。更に、高い分解能の走査能力及び条件が高ま
るにつれて、小さい部品の検査でも、何千個もの検出素
子を必要とすることがある。然し、製造上の条件により
、1個の検出器に組込むことの出来る個別の素子の数が
制限される。そこで問題は、−層小さい配列から速やか
に且つ効率よく、検出素子の大きな配列を合成すること
の出来る走査形式を作り出すこと\、こう云うデータを
最適の形で利用する像再生アルゴリズムを工夫すること
である。
とに変るにつれて、大きな工業部品を速やかに検査する
ことが次第に重要になる。典型的な空間的な分解能の条
件を充たす為、何千個もの個別の素子を持つ検出器が必
要になる。更に、高い分解能の走査能力及び条件が高ま
るにつれて、小さい部品の検査でも、何千個もの検出素
子を必要とすることがある。然し、製造上の条件により
、1個の検出器に組込むことの出来る個別の素子の数が
制限される。そこで問題は、−層小さい配列から速やか
に且つ効率よく、検出素子の大きな配列を合成すること
の出来る走査形式を作り出すこと\、こう云うデータを
最適の形で利用する像再生アルゴリズムを工夫すること
である。
像の寸法及びスループットの条件が高まるにつれて、C
T作像装置は何世代もの装置として発展してきた。第1
a図に示す第1世代走査器は、ビームを整形するコリメ
ータを持っていてよいが源10と、CT像の為のデータ
を収集する1個の検出素子11とを利用する。部品12
を第1の観察角度で、源及び検出器を横方向に通り越す
様にし、回転させて第2の観察角度で横方向に走査し、
これを続けて、180’にわたる多数の観察角度がカバ
ーされる様にすると共に、平行ビームのデータの組が系
列内の点毎に収集される様にする。第1b図に示す第2
世代の走査器は、所定の範囲θRにわたる相異なる角度
で、源に照準を合せた多数の個別の検出器を用いて、多
数の観察角度に於けるデータを同時に収集出来る様にす
る。多重素子検出器13は素子の間隔が広く、4つの観
察角度がθRをカバーする。この図に示す角度に対する
全てのデータを収集するには、部品12を源及び検出器
を通り越す様に並進させて走査する。
T作像装置は何世代もの装置として発展してきた。第1
a図に示す第1世代走査器は、ビームを整形するコリメ
ータを持っていてよいが源10と、CT像の為のデータ
を収集する1個の検出素子11とを利用する。部品12
を第1の観察角度で、源及び検出器を横方向に通り越す
様にし、回転させて第2の観察角度で横方向に走査し、
これを続けて、180’にわたる多数の観察角度がカバ
ーされる様にすると共に、平行ビームのデータの組が系
列内の点毎に収集される様にする。第1b図に示す第2
世代の走査器は、所定の範囲θRにわたる相異なる角度
で、源に照準を合せた多数の個別の検出器を用いて、多
数の観察角度に於けるデータを同時に収集出来る様にす
る。多重素子検出器13は素子の間隔が広く、4つの観
察角度がθRをカバーする。この図に示す角度に対する
全てのデータを収集するには、部品12を源及び検出器
を通り越す様に並進させて走査する。
その後、角度θRだけ回転させ、観察角度の新しい範囲
に対し、再び横方向に走査する。こうして、NθRが1
80@より大きくなるか又は等しくなるまで、この過程
をN回繰返す。
に対し、再び横方向に走査する。こうして、NθRが1
80@より大きくなるか又は等しくなるまで、この過程
をN回繰返す。
第1C図の第3世代CT走査器は、一定の観察角度で同
時に全てのデータを収集する為に、検出器の線形配列を
用いることにより、この過程を著しく早める。多重素子
検出器14は素子の間隔が小さく、部品12の寸法は検
出器の視野よりも小さい。種々の観察角度に対するデー
タを収集するには、部品12を360’にわたって回転
走査することしか必要としない。然し、データは扇形ビ
ーム形式で収集され、検出器配列は部品にわたる位に幅
が広くなければならない。
時に全てのデータを収集する為に、検出器の線形配列を
用いることにより、この過程を著しく早める。多重素子
検出器14は素子の間隔が小さく、部品12の寸法は検
出器の視野よりも小さい。種々の観察角度に対するデー
タを収集するには、部品12を360’にわたって回転
走査することしか必要としない。然し、データは扇形ビ
ーム形式で収集され、検出器配列は部品にわたる位に幅
が広くなければならない。
発明の要約
この発明の目的は検出器が部品に及ぶ程幅が広くない時
でも、第3世代作像装置の速度の利点を保つことである
。
でも、第3世代作像装置の速度の利点を保つことである
。
別の目的は、計算機式断層写真法でも、ディジタルX線
撮影法でも、その作像の際、大形の工業部品に対して敏
速なデータ収集能力を持たせる改良されたX線検出器及
び走査形式を提供することである。
撮影法でも、その作像の際、大形の工業部品に対して敏
速なデータ収集能力を持たせる改良されたX線検出器及
び走査形式を提供することである。
別の目的は一層大形の検出器配列を合或し、それによっ
ているいろな寸法の部品を走査するのに一層小形の検出
器配列を利用出来る様にする方式を提供することである
。
ているいろな寸法の部品を走査するのに一層小形の検出
器配列を利用出来る様にする方式を提供することである
。
別の目的はX線源及び検出器に対する物体の並進回転走
査運動を提供すると共に、そのデータの組を用いた像再
生手順を提供することである。
査運動を提供すると共に、そのデータの組を用いた像再
生手順を提供することである。
この発明の一面は、物体に及ぶ程の幅を持たない検出器
配列及び扇形ビームX線源を使ったCT及びDR作像用
の改良された走査及びデータ収集方法である。この方法
は、物体を相次いで走査すると共に、物体とX線源及び
検出器配列の複数個の相対位置で、部分的なX線データ
の組を収集することを含む。ことごとくの位置で、前の
位置に較べて、源及び検出器に対して物体を並進並びに
回転させる。位置の合計の数は、検出器配列の幅及び物
体の視野に関係する。更にこの方法は、視野全体をカバ
ーする部分的なデータの組を組合せて、物体の像を再生
する為の完全なX線データの組を作ることを含む。
配列及び扇形ビームX線源を使ったCT及びDR作像用
の改良された走査及びデータ収集方法である。この方法
は、物体を相次いで走査すると共に、物体とX線源及び
検出器配列の複数個の相対位置で、部分的なX線データ
の組を収集することを含む。ことごとくの位置で、前の
位置に較べて、源及び検出器に対して物体を並進並びに
回転させる。位置の合計の数は、検出器配列の幅及び物
体の視野に関係する。更にこの方法は、視野全体をカバ
ーする部分的なデータの組を組合せて、物体の像を再生
する為の完全なX線データの組を作ることを含む。
C7作像用のX線データを収集する為、全ての位置で3
60’にわたって回転することによって走査を行なう。
60’にわたって回転することによって走査を行なう。
この方法の特徴は、最初の観察角度に対する全てのデー
タを受取った後、部分的なデータの組の組合せを開始す
ると共に像の再生を開始することが出来ることである。
タを受取った後、部分的なデータの組の組合せを開始す
ると共に像の再生を開始することが出来ることである。
終りまで待つ必要がない。もう1つの特徴は、データの
組合せが、物体の視野並びに視野の所定の部分を通るX
線の通路だけに対するX線データを選択することを含む
ことが出来ることである。例えば、視野の外側のX線の
通路は使わない。
組合せが、物体の視野並びに視野の所定の部分を通るX
線の通路だけに対するX線データを選択することを含む
ことが出来ることである。例えば、視野の外側のX線の
通路は使わない。
別の一面は、扇形の角度を持つ扇形ビームを発生するX
線源と、作像しようとする物体より幅が小さい線形検出
器配列とを含むX線作像装置に用いる改良された並進及
び走査方法である。この方法を二重走査装置に用いる時
、物体を源及び検出器配列に対する第1の位置に配置し
、走査して部分的なX線データの組を収集し、物体を第
2の位置に移動すると共に、源及び検出器に対して物体
を回転並びに並進させ、走査して、別の部分的なX線デ
ータの組を収集することを含む。物体の視野をカバーす
るこれらの部分的なデータの組を組合せて、物体の完全
な像を再生する為の完全なデータの組を作る。
線源と、作像しようとする物体より幅が小さい線形検出
器配列とを含むX線作像装置に用いる改良された並進及
び走査方法である。この方法を二重走査装置に用いる時
、物体を源及び検出器配列に対する第1の位置に配置し
、走査して部分的なX線データの組を収集し、物体を第
2の位置に移動すると共に、源及び検出器に対して物体
を回転並びに並進させ、走査して、別の部分的なX線デ
ータの組を収集することを含む。物体の視野をカバーす
るこれらの部分的なデータの組を組合せて、物体の完全
な像を再生する為の完全なデータの組を作る。
実施例では、物体に対して対称的なずっと大形の検出器
配列を合成する。第1の相対位置では、−層中さい検出
器を用いて、物体を扇形ビームの中心線の右側に並進さ
せると共に、予定の角度にわたって回転させ、第2の相
対位置では、物体を扇形ビームの中心線の左側へ並進さ
せると共に、反対向きに同じ分だけ回転させる。両方の
位置で、物体を360”にわたって回転させることによ
ってCT作像用のデータを収集する。DR作像データは
、2つの位置の各々で垂直方向の走査を行なうことによ
ってデータを収集する。
配列を合成する。第1の相対位置では、−層中さい検出
器を用いて、物体を扇形ビームの中心線の右側に並進さ
せると共に、予定の角度にわたって回転させ、第2の相
対位置では、物体を扇形ビームの中心線の左側へ並進さ
せると共に、反対向きに同じ分だけ回転させる。両方の
位置で、物体を360”にわたって回転させることによ
ってCT作像用のデータを収集する。DR作像データは
、2つの位置の各々で垂直方向の走査を行なうことによ
ってデータを収集する。
発明の詳細な説明
第2図のX線作像装置は平坦な検出器配列15を持って
いるが、これは物体16に及ぶ程の幅がない。例えば、
12吋の検出器を用いて直径20吋の部品を走査しなけ
ればならないと仮定する。
いるが、これは物体16に及ぶ程の幅がない。例えば、
12吋の検出器を用いて直径20吋の部品を走査しなけ
ればならないと仮定する。
こう云う条件はいろいろな理由で必要になる。12吋の
検出器しか利用出来ないこともあるし、−層大形の検出
器を製逍するのが困難であるか不可能であることもある
し、あるいは12吋の検出器にある素子の数より多い数
の素子に対するデータ収集回路を利用出来ないことがあ
る。扇形ビームX線源17及び検出器15に対する相対
位置1及び2で、物体16を完全に360’にわたって
回転させることによって、CT定走査行なわれる。
検出器しか利用出来ないこともあるし、−層大形の検出
器を製逍するのが困難であるか不可能であることもある
し、あるいは12吋の検出器にある素子の数より多い数
の素子に対するデータ収集回路を利用出来ないことがあ
る。扇形ビームX線源17及び検出器15に対する相対
位置1及び2で、物体16を完全に360’にわたって
回転させることによって、CT定走査行なわれる。
位置1では、源が点Bにあり、検出器は点りからEまで
)ある。位置2では、源が点Cにあり、検出器が移動し
、点D′からE′に及ぶ。これは、物体16が動かず、
X線源及び検出器配列をそれに対して移動すると仮定し
ているが、源及び検出器に対して物体を移動してもよい
。この二重走査により、直径20吋の物体全体OCT作
像用の完全なX線データの組が得られる。然し、物体の
適当なCT像を得る為に、2組のデータを組合せること
は簡単ではない。第2図から判る様に、物体16の前側
の点Gにあるデータを合せる直接的な組合せは、扇形ビ
ームで検査を行なう為に、物体の後側で点A1からA2
までの重なりを含む。従って、この発明は、重なりを避
け、標準的なCTデータが利用し得る様に、データ収集
用の2つの位置からのデータの組を組合せる方法を提供
する。
)ある。位置2では、源が点Cにあり、検出器が移動し
、点D′からE′に及ぶ。これは、物体16が動かず、
X線源及び検出器配列をそれに対して移動すると仮定し
ているが、源及び検出器に対して物体を移動してもよい
。この二重走査により、直径20吋の物体全体OCT作
像用の完全なX線データの組が得られる。然し、物体の
適当なCT像を得る為に、2組のデータを組合せること
は簡単ではない。第2図から判る様に、物体16の前側
の点Gにあるデータを合せる直接的な組合せは、扇形ビ
ームで検査を行なう為に、物体の後側で点A1からA2
までの重なりを含む。従って、この発明は、重なりを避
け、標準的なCTデータが利用し得る様に、データ収集
用の2つの位置からのデータの組を組合せる方法を提供
する。
DR用X線データは、両方の位置に於ける1つの観察角
度で、物体を扇形ビームの中で垂直方向に走査する時に
発生される。
度で、物体を扇形ビームの中で垂直方向に走査する時に
発生される。
源及び検出器の位置lで収集されるデータを考える。こ
の説明では、物体の視野は、物体を完全に取巻く円であ
り、図に示した物体16の周縁と同じである。物体又は
部品はいろいろな形を持つことがあるが、常に視野を定
める円の内側にはまる。2つの位置を利用するデータ収
集走査に使うことが出来る最小の検出器の幅は、検出器
15によって検出される端のX線が、20吋の視野の片
側に於ける外側の限界並びにこの視野の反対側に・於け
る下側の中心(x−0,y−−10)を通ると云う条件
によって決定される。この基準により、位置1に対する
源及び検出器のX方向のオフセットが決定される。位置
2はx−0に対して対称的な反対側にある。検出される
一番端のX線は、20吋の視野の反対側に於ける外側の
限界を通ると共に、視野の下側の中心の点Gを通る。
の説明では、物体の視野は、物体を完全に取巻く円であ
り、図に示した物体16の周縁と同じである。物体又は
部品はいろいろな形を持つことがあるが、常に視野を定
める円の内側にはまる。2つの位置を利用するデータ収
集走査に使うことが出来る最小の検出器の幅は、検出器
15によって検出される端のX線が、20吋の視野の片
側に於ける外側の限界並びにこの視野の反対側に・於け
る下側の中心(x−0,y−−10)を通ると云う条件
によって決定される。この基準により、位置1に対する
源及び検出器のX方向のオフセットが決定される。位置
2はx−0に対して対称的な反対側にある。検出される
一番端のX線は、20吋の視野の反対側に於ける外側の
限界を通ると共に、視野の下側の中心の点Gを通る。
位置1にあるFi、17及び検出器15を用いて走査を
完了するのに必要なデータは、検出器配列が物体全体に
及ぶ程幅が広い場合、即ち、検出器配列が、DからEで
はなく、点りからFまで伸びた場合に得られるデータで
ある。点Fは、源の位置1から物体の視野16に対して
引いた破線の接線によって決定される。抜けているデー
タは、物体の視野16を通る一連の線で得られるもので
あり、その勾配は源並びに抜けている種々の検出器素子
を通る線によって定められる。然し、こう云う勾配を持
つ線のデータは、走査を開始する前に、物体を最初に小
さな角度φ0だけ回転させれば、源及び検出器配列の位
置2で収集される。このことが第3図に示されている。
完了するのに必要なデータは、検出器配列が物体全体に
及ぶ程幅が広い場合、即ち、検出器配列が、DからEで
はなく、点りからFまで伸びた場合に得られるデータで
ある。点Fは、源の位置1から物体の視野16に対して
引いた破線の接線によって決定される。抜けているデー
タは、物体の視野16を通る一連の線で得られるもので
あり、その勾配は源並びに抜けている種々の検出器素子
を通る線によって定められる。然し、こう云う勾配を持
つ線のデータは、走査を開始する前に、物体を最初に小
さな角度φ0だけ回転させれば、源及び検出器配列の位
置2で収集される。このことが第3図に示されている。
この図は2つの位置を用いる同じX線作像装置を示して
いるが、第2図のDからEまでと同じ長さを持つ線形検
出器配列19が位置1及び2の両方で示されている。位
置2にある配列19は、位置1に於ける源から同じ距離
にあるが、図を見易くする為に、距離を若干大きくして
示しである。特に、位置1で収集されないこのX線デー
タは、位置2で回転角φ0の時に収集される。これによ
って、GからAIまでの線は、源の位置Cから位置2に
ある検出器配列19の検出器素子に沿ったX線、即ち線
G′からA1′へのX線に来る。角度φ0は扇形ビーム
18の全扇形角度2γより若干小さく、その値は具体的
には検品形式に関係する。これは、視野の円を種々の角
度だけ回転させ、回転した線G−AIと、位置2に於け
る源の位置Cと検出器配列19の関連する検出器素子と
の間の線とが一番よく合う所を決定することによって定
められる。
いるが、第2図のDからEまでと同じ長さを持つ線形検
出器配列19が位置1及び2の両方で示されている。位
置2にある配列19は、位置1に於ける源から同じ距離
にあるが、図を見易くする為に、距離を若干大きくして
示しである。特に、位置1で収集されないこのX線デー
タは、位置2で回転角φ0の時に収集される。これによ
って、GからAIまでの線は、源の位置Cから位置2に
ある検出器配列19の検出器素子に沿ったX線、即ち線
G′からA1′へのX線に来る。角度φ0は扇形ビーム
18の全扇形角度2γより若干小さく、その値は具体的
には検品形式に関係する。これは、視野の円を種々の角
度だけ回転させ、回転した線G−AIと、位置2に於け
る源の位置Cと検出器配列19の関連する検出器素子と
の間の線とが一番よく合う所を決定することによって定
められる。
この様にして位置2で収集される部分的なX線データの
組は、位置1で要求される間隔でデータの組に対する正
しい値を決定するのに必要な、源から検出器までの線の
勾配の正しい範囲とぴったり対応する。この様な補間方
式は従来よく知られている。12吋又はそれより小さい
検出器配列を用いて、直径20吋の視野の検査を実施す
る具体的な場合を考える。この場合、使うことが出来る
検出器の最小の寸法は、10.7吋の検出器配列に大ま
かに対応する1070個の素子の検出器配列である。X
線源17から物体の視野16の中心までのY方向の距離
は81.25吋であり、検出器配列19までは95吋で
ある。位置1では、源17から中心までのオフセットΔ
Xは−4,682吋であり、位置2に対するオフセット
ΔXは4.682吋である。i大量形角度は2γ−7゜
54@であり、回転角度はφ、−6.61”である。位
置1で走査を完了するには更に合計950個の検出器素
子が要求される。位置2では、走査を完了するのに93
8個のデータ点が要求される。
組は、位置1で要求される間隔でデータの組に対する正
しい値を決定するのに必要な、源から検出器までの線の
勾配の正しい範囲とぴったり対応する。この様な補間方
式は従来よく知られている。12吋又はそれより小さい
検出器配列を用いて、直径20吋の視野の検査を実施す
る具体的な場合を考える。この場合、使うことが出来る
検出器の最小の寸法は、10.7吋の検出器配列に大ま
かに対応する1070個の素子の検出器配列である。X
線源17から物体の視野16の中心までのY方向の距離
は81.25吋であり、検出器配列19までは95吋で
ある。位置1では、源17から中心までのオフセットΔ
Xは−4,682吋であり、位置2に対するオフセット
ΔXは4.682吋である。i大量形角度は2γ−7゜
54@であり、回転角度はφ、−6.61”である。位
置1で走査を完了するには更に合計950個の検出器素
子が要求される。位置2では、走査を完了するのに93
8個のデータ点が要求される。
従って、適当な補間が必要である。
位置1に於ける部分的なデータの組を完成する為に位置
2で収集されたX線データを使うと云う今述べた手順は
、DR作像にも07作像にも使うことが出来る。DR作
像では、X線源17及び検出器配列19の位置1で、1
つの観察角度で、物体16を扇形X線ビーム18の中で
垂直方向に走査する。その後、源及び検出器配列を位置
2へ移動し、物体16を角度φ0だけ回転し、位置2で
1つの観察角度で物体を垂直方向に走査する。この点は
米国特許第4,803,639号を参照されたい。位置
1及び2で要求された部分的なX線データの組を前に述
べた様に組合せ、視野全体をカバーする完全なデータの
組を作り、物体の完全なりR像を表示する。07作像で
は、位置1で物体16を完全に360@にわたって回転
させ、源17及び検出器配列19を位置2へ移動し、物
体16を再び完全に360’にわたって回転させる。
2で収集されたX線データを使うと云う今述べた手順は
、DR作像にも07作像にも使うことが出来る。DR作
像では、X線源17及び検出器配列19の位置1で、1
つの観察角度で、物体16を扇形X線ビーム18の中で
垂直方向に走査する。その後、源及び検出器配列を位置
2へ移動し、物体16を角度φ0だけ回転し、位置2で
1つの観察角度で物体を垂直方向に走査する。この点は
米国特許第4,803,639号を参照されたい。位置
1及び2で要求された部分的なX線データの組を前に述
べた様に組合せ、視野全体をカバーする完全なデータの
組を作り、物体の完全なりR像を表示する。07作像で
は、位置1で物体16を完全に360@にわたって回転
させ、源17及び検出器配列19を位置2へ移動し、物
体16を再び完全に360’にわたって回転させる。
2組のデータが物体16の視野全体をカバーし、今述べ
た様に組合され、完全なCT像が表示される。位置1及
び位置2の両方で物体15を完全に360”にわたって
回転させることにより、フィルタ式逆投影の様な標準的
なアルゴリズムを使って、CT再再生行なう為の完全な
データの組が得られる。第3図では、X線源17及び検
出器19に対する物体16の並進回転走査運動が、物体
を回転させると共に源及び検出器配列を並進させること
によって行なわれる。第4図に示す様に、源17及び検
出器配列19を不動のま\にしておいて、物体16を並
進並びに回転させる方が便利である場合が多い。物体1
6を最初の位置で走査し、少なくとも物体の視野16の
半分をカバーするX線データを収集し、その後物体16
を第2の位置ヘ移動し、角度φ0だけ回転させる。物体
を走査し、視野の少なくとも残り半分をカバーするX線
データを収集する。この2組のデータを同じ様に組合せ
て、像を再生する為の完全なデータの組を作る。
た様に組合され、完全なCT像が表示される。位置1及
び位置2の両方で物体15を完全に360”にわたって
回転させることにより、フィルタ式逆投影の様な標準的
なアルゴリズムを使って、CT再再生行なう為の完全な
データの組が得られる。第3図では、X線源17及び検
出器19に対する物体16の並進回転走査運動が、物体
を回転させると共に源及び検出器配列を並進させること
によって行なわれる。第4図に示す様に、源17及び検
出器配列19を不動のま\にしておいて、物体16を並
進並びに回転させる方が便利である場合が多い。物体1
6を最初の位置で走査し、少なくとも物体の視野16の
半分をカバーするX線データを収集し、その後物体16
を第2の位置ヘ移動し、角度φ0だけ回転させる。物体
を走査し、視野の少なくとも残り半分をカバーするX線
データを収集する。この2組のデータを同じ様に組合せ
て、像を再生する為の完全なデータの組を作る。
第2図に示した並進回転X線装置の形式は、点BにX線
源17を置いて、DからFにわたる検出器15からのX
線データを合成する。この形式はDR作像に適している
が、物体16に対して非対称である検出器からデータを
合成する為、CT作像にはそれ程望ましくない。この為
、CT再生アルゴリズムには、X線データの複雑なビン
の組分けが要求される。並進回転X線装置と走査及び作
像方法の好ましい実施例が第5図及び第6図に示されて
おり、これはCT及びDR作像の両方に望ましいもので
ある。この方式は、作像する物体に対して対称的な検出
器からのデータを合成する。
源17を置いて、DからFにわたる検出器15からのX
線データを合成する。この形式はDR作像に適している
が、物体16に対して非対称である検出器からデータを
合成する為、CT作像にはそれ程望ましくない。この為
、CT再生アルゴリズムには、X線データの複雑なビン
の組分けが要求される。並進回転X線装置と走査及び作
像方法の好ましい実施例が第5図及び第6図に示されて
おり、これはCT及びDR作像の両方に望ましいもので
ある。この方式は、作像する物体に対して対称的な検出
器からのデータを合成する。
X線扇形ビームの源20がx−0にあり、合成された検
出器21が物体22に完全に及んでいる。
出器21が物体22に完全に及んでいる。
検出器21は、物体22に対して接線となる一番端のX
線並びにその両側の(同じ)視野が一番端の素子によっ
て検出される位の幅がある。
線並びにその両側の(同じ)視野が一番端の素子によっ
て検出される位の幅がある。
2つの位置を用いたデータ収集走査に使うことが出来る
一層小形の線形検出器配列23の最小の検出器幅は、前
と同じく、検出される扇形ビーム24の一番端のX線が
、物体の視野22の片側の接線になると共に、視野の反
対側で下側の中心25を通ると云う条件によって決定さ
れる。この基準により、位置1に対する源20及び検出
器配列23のオフセットΔXが決定される。位置2はX
−Oに対して反対側の対称的な所にある。源20及び検
出器配列23が位置1にある時、物体22を角度γ、だ
け若干反時計廻りに回転して、源20の位置1からのX
線通路が合成すべき一層大きな検出器21のX線通路と
合う様にする。回転角度はγ、−γ−72である。二N
でγは大きな合成検出器21の扇形角度の半分であり、
γ2は物理的な検出器23の扇形角度の半分である。位
置2では、物体2を同じ分だけ反対の時計廻りに回転す
る。走査及びデータ収集手順は同じであり、後でもう一
度述べる。最初の走査は、源20及び検出器配列23を
位置1に置いて行ない、物体22は角度γ「だけ反時計
廻りに回転する。2番目の走査は、源及び検出器配列を
位置2に置き、物体を時計廻りに角度γ「だけ回転させ
て開始する。
一層小形の線形検出器配列23の最小の検出器幅は、前
と同じく、検出される扇形ビーム24の一番端のX線が
、物体の視野22の片側の接線になると共に、視野の反
対側で下側の中心25を通ると云う条件によって決定さ
れる。この基準により、位置1に対する源20及び検出
器配列23のオフセットΔXが決定される。位置2はX
−Oに対して反対側の対称的な所にある。源20及び検
出器配列23が位置1にある時、物体22を角度γ、だ
け若干反時計廻りに回転して、源20の位置1からのX
線通路が合成すべき一層大きな検出器21のX線通路と
合う様にする。回転角度はγ、−γ−72である。二N
でγは大きな合成検出器21の扇形角度の半分であり、
γ2は物理的な検出器23の扇形角度の半分である。位
置2では、物体2を同じ分だけ反対の時計廻りに回転す
る。走査及びデータ収集手順は同じであり、後でもう一
度述べる。最初の走査は、源20及び検出器配列23を
位置1に置いて行ない、物体22は角度γ「だけ反時計
廻りに回転する。2番目の走査は、源及び検出器配列を
位置2に置き、物体を時計廻りに角度γ「だけ回転させ
て開始する。
第6図は不動の源20及び検出器配列23に対して物体
22を並進並びに回転させる同じX線装置を示す。物体
22を扇形X線ビームの中心線25′の左右に並進させ
ると共に回転する。場合によっては、円弧に沿って又は
その他の通路に沿って物体を並進させるのが適切である
ことがある。
22を並進並びに回転させる同じX線装置を示す。物体
22を扇形X線ビームの中心線25′の左右に並進させ
ると共に回転する。場合によっては、円弧に沿って又は
その他の通路に沿って物体を並進させるのが適切である
ことがある。
CT作像の為の走査及びデータ収集について詳しいこと
が第7図のフローチャートに示されている。
が第7図のフローチャートに示されている。
この図は動作工程26乃至30を示している。両方の走
査からのX線データの組合せは、全てのデータを収集す
る前に開始することが出来、像の再生を開始することが
出来る。工程26及び27は、物体22を中心線25′
の右側へΔXだけ並進させると共に反時計廻りに角度−
γrだけ回転させることである。C7作像用の360”
をカバーする様に、いろいろな観察角度でのデータを収
集する為に、物体を完全に360@にわたって回転する
。物体22を源及び検出器に対する第2の位置へ移動す
る。工程28及び29に見られる様に、物体を左へ2Δ
Xだけ並進させ、角度2γ、だけ時計廻りに回転する。
査からのX線データの組合せは、全てのデータを収集す
る前に開始することが出来、像の再生を開始することが
出来る。工程26及び27は、物体22を中心線25′
の右側へΔXだけ並進させると共に反時計廻りに角度−
γrだけ回転させることである。C7作像用の360”
をカバーする様に、いろいろな観察角度でのデータを収
集する為に、物体を完全に360@にわたって回転する
。物体22を源及び検出器に対する第2の位置へ移動す
る。工程28及び29に見られる様に、物体を左へ2Δ
Xだけ並進させ、角度2γ、だけ時計廻りに回転する。
完全な360°にわたる回転を開始し、最初の観察角度
に対するデータを収集した後、1番目及び2番目の走査
からのデータを組合せ、像の再生を開始する。工程30
の手順は、他の観察角度に対するデータを順次収集し、
データを受取って処理した時に2組のデータを組合せ、
組合されたデータが利用出来る様になったら直ぐに像の
再生を続けることである。
に対するデータを収集した後、1番目及び2番目の走査
からのデータを組合せ、像の再生を開始する。工程30
の手順は、他の観察角度に対するデータを順次収集し、
データを受取って処理した時に2組のデータを組合せ、
組合されたデータが利用出来る様になったら直ぐに像の
再生を続けることである。
源及び検出器に対する物体の1つの位置で受取ったX線
データを組合せる方法が、第8図のフローチャートに示
されている。工程31乃至33は、物体の左側のデータ
の組合せに適用され、この後同じ3つの工程を用いて、
右側のデータを組合せる。検出器23に対するX線通路
を決定する。即ち、源20から配列23にあることごと
くの検出器素子までのX線通路を計算する。その後、物
体の視野22上のX線通路を、γr及びΔXを使って計
算する。前と同じく、物体22は円によって表わされ、
その視野も同じ円である。場合によっては、使われる検
出器配列が要求される最小幅よりも幅が広く、過剰のX
UAデータが収集されることがある。そういう場合、デ
ータは、視野に対する接線から視野の中心までに及ぶX
線通路の中から選択する。
データを組合せる方法が、第8図のフローチャートに示
されている。工程31乃至33は、物体の左側のデータ
の組合せに適用され、この後同じ3つの工程を用いて、
右側のデータを組合せる。検出器23に対するX線通路
を決定する。即ち、源20から配列23にあることごと
くの検出器素子までのX線通路を計算する。その後、物
体の視野22上のX線通路を、γr及びΔXを使って計
算する。前と同じく、物体22は円によって表わされ、
その視野も同じ円である。場合によっては、使われる検
出器配列が要求される最小幅よりも幅が広く、過剰のX
UAデータが収集されることがある。そういう場合、デ
ータは、視野に対する接線から視野の中心までに及ぶX
線通路の中から選択する。
第6図のX線装置を用いたDR作像用の並進回転走査及
びデータ収集方法が第9図のフローチャートの工程34
乃至38に示されている。物体22をΔXだけ右へ並進
させ、反時計廻りに角度−γrだけ回転させる。物体を
扇形ビーム24の中で垂直方向に走査する時、1つの観
察角度でX線データを収集する。物体22を左へ2ΔX
だけ並進させ、角度2γ、だけ時計廻りに回転させる。
びデータ収集方法が第9図のフローチャートの工程34
乃至38に示されている。物体22をΔXだけ右へ並進
させ、反時計廻りに角度−γrだけ回転させる。物体を
扇形ビーム24の中で垂直方向に走査する時、1つの観
察角度でX線データを収集する。物体22を左へ2ΔX
だけ並進させ、角度2γ、だけ時計廻りに回転させる。
2番目の位置のデータを、扇形ビームの中での2回目の
垂直走査によって、1つの観察角度で収集する。CTに
対して行なったのと同様に、1番目の位置及び2番目の
位置のデータの組を組合せ、完全なりR像を再生する。
垂直走査によって、1つの観察角度で収集する。CTに
対して行なったのと同様に、1番目の位置及び2番目の
位置のデータの組を組合せ、完全なりR像を再生する。
検出器の位置を2つより多くした大形部品の走査により
、これより更に大きい部品を走査することが出来る。位
置のオフセット、回転角度等は、2つの位置の走査の場
合と同様に決定される。この発明は、見方を一層えれば
、同じ検出器配列を用いて、検出器配列の幅より小さい
ものも大きいものも、広い範囲の秤々の物体及び部品を
走査することが出来ると云うことである。
、これより更に大きい部品を走査することが出来る。位
置のオフセット、回転角度等は、2つの位置の走査の場
合と同様に決定される。この発明は、見方を一層えれば
、同じ検出器配列を用いて、検出器配列の幅より小さい
ものも大きいものも、広い範囲の秤々の物体及び部品を
走査することが出来ると云うことである。
第10図及び第11図はこれまでの図面に示したものよ
りも一層大きい物体41及び視野を走査する3位置並進
回転装置を示す。扇形X線ビームR42及び検出器配列
43は、第5図及び第6図の源及び検出器と同じであっ
てよい。最初の走査は、源42及び検出器43を左へ並
進させ、物体41を角度γ、だけ回転させることによっ
て行なわれる。2番目の走査は源及び検出器を中心に置
き、物体をもとに戻るまで回転させること1!よって行
なわれ、3番目の走査は源及び検出器を右へ並進させ、
物体を時計廻りに回転角度γ、だけ回転させることによ
って行なわれる。第11図は、源42及び検出器配列4
3が不動であって、物体が第1の位置から第2及び第3
の位置へ移動させると共に、前に述べた様に回転させる
装置の走査形式を示す。C7作像では、3つの位置合て
Vデータが360”にわたって収集される。DR作像用
のデータ収集には、3つの位置で、1つの観察角度に於
ける垂直走査を必要とする。2つでも3つでも或いは更
に多くても、走査位置の数は、物体の直径を検出器の視
野の直径で除すことによって決定される。例えば、直径
20吋の物体で検出器の視野が12吋であれば、その商
は1.6であり、2つの位置が必要である。
りも一層大きい物体41及び視野を走査する3位置並進
回転装置を示す。扇形X線ビームR42及び検出器配列
43は、第5図及び第6図の源及び検出器と同じであっ
てよい。最初の走査は、源42及び検出器43を左へ並
進させ、物体41を角度γ、だけ回転させることによっ
て行なわれる。2番目の走査は源及び検出器を中心に置
き、物体をもとに戻るまで回転させること1!よって行
なわれ、3番目の走査は源及び検出器を右へ並進させ、
物体を時計廻りに回転角度γ、だけ回転させることによ
って行なわれる。第11図は、源42及び検出器配列4
3が不動であって、物体が第1の位置から第2及び第3
の位置へ移動させると共に、前に述べた様に回転させる
装置の走査形式を示す。C7作像では、3つの位置合て
Vデータが360”にわたって収集される。DR作像用
のデータ収集には、3つの位置で、1つの観察角度に於
ける垂直走査を必要とする。2つでも3つでも或いは更
に多くても、走査位置の数は、物体の直径を検出器の視
野の直径で除すことによって決定される。例えば、直径
20吋の物体で検出器の視野が12吋であれば、その商
は1.6であり、2つの位置が必要である。
フィルタつき逆投影アルゴリズム並びに完全な360”
にわたる完全なデータの組を用いた普通のCT像の再生
の場合を説明した。180’の角度範囲又は180@に
扇形角度を加えた範囲にわたるデータを必要とするこの
他の再生アルゴリズムも使うことが出来る。前者の場合
、データは平行ビーム・データの組に分類され、平行ビ
ーム再生アルゴリズムを用いて再生される。後者の場合
、180+27のデータの組を再生する為に、反復的な
フィルタつき逆投影を用いる。Phys。
にわたる完全なデータの組を用いた普通のCT像の再生
の場合を説明した。180’の角度範囲又は180@に
扇形角度を加えた範囲にわたるデータを必要とするこの
他の再生アルゴリズムも使うことが出来る。前者の場合
、データは平行ビーム・データの組に分類され、平行ビ
ーム再生アルゴリズムを用いて再生される。後者の場合
、180+27のデータの組を再生する為に、反復的な
フィルタつき逆投影を用いる。Phys。
Med、Biol、結節33巻第8号(19813年)
、第955頁乃至第967頁所載のに、C。
、第955頁乃至第967頁所載のに、C。
タムの論文「扇形ビーム走査の角度範囲を減少する方法
」を参照されたい。こう云う方式によって、データ収集
時間を更に1/2に速めることが出来る。
」を参照されたい。こう云う方式によって、データ収集
時間を更に1/2に速めることが出来る。
この発明の第3世代並進/回転形式と第1B図に示した
従来の第2世代形式との間の走査速度の比較から、走査
時間がかなり短くなったことが判る。2つの位置の走査
を用いる具体的な例では、従来の方法より3倍も速くな
った。
従来の第2世代形式との間の走査速度の比較から、走査
時間がかなり短くなったことが判る。2つの位置の走査
を用いる具体的な例では、従来の方法より3倍も速くな
った。
この発明を好ましい実施例について具体的に図面に示し
て説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲に定め
られたこの発明の範囲内で、形式及び細部に種々の変更
を加えることが出来ることが理解されよう。
て説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲に定め
られたこの発明の範囲内で、形式及び細部に種々の変更
を加えることが出来ることが理解されよう。
第1a図は1個の検出器素子を持つ従来の第1世代CT
走査器の略図、 第1b図は素子の間隔が広い検出器配列を持つ従来の第
2世代CT走査器の略図、 第1c図は素子の間隔を狭くした検出器配列を用いる従
来の第3世代CT走査器の略図、第2図は第1の実施例
の第3世代並進/回転検査装置の説明図、 第3図は並進/回転X線走査器を示すと共に、回転角度
φ0の決定の仕方を示す図、 第4図は第3図の装置を示すと共に、不動の源及び検出
器に対して物体を並進及び回転させる様子を示す図であ
る。 第5図は好ましい実施例の並進/回転CT及びDR走査
器の略図、 第6図は好ましい装置を示すと共に、不動の源及び検出
器に対して物体を並進及び回転させる様子を示す図であ
る。 第7図は第6図の装置の動作工程のフローチャート、 第8図は位置1及び2の走査からのX線データを組合せ
て完全なデータの組を求める様子を示すフローチャート
、 第9図はDR走査器としての第6図の装置の動作を示す
フローチャート、 第10図及び第11図は源及び検出器を並進させると共
に物体を回転させ、物体は並進並びに回転の両方を行な
わせる多重位置並進/回転CT走査器の略図である。 主な符号の説明 15:検出器 16:物体 17:X線源 2γ:ビームのファン角度
走査器の略図、 第1b図は素子の間隔が広い検出器配列を持つ従来の第
2世代CT走査器の略図、 第1c図は素子の間隔を狭くした検出器配列を用いる従
来の第3世代CT走査器の略図、第2図は第1の実施例
の第3世代並進/回転検査装置の説明図、 第3図は並進/回転X線走査器を示すと共に、回転角度
φ0の決定の仕方を示す図、 第4図は第3図の装置を示すと共に、不動の源及び検出
器に対して物体を並進及び回転させる様子を示す図であ
る。 第5図は好ましい実施例の並進/回転CT及びDR走査
器の略図、 第6図は好ましい装置を示すと共に、不動の源及び検出
器に対して物体を並進及び回転させる様子を示す図であ
る。 第7図は第6図の装置の動作工程のフローチャート、 第8図は位置1及び2の走査からのX線データを組合せ
て完全なデータの組を求める様子を示すフローチャート
、 第9図はDR走査器としての第6図の装置の動作を示す
フローチャート、 第10図及び第11図は源及び検出器を並進させると共
に物体を回転させ、物体は並進並びに回転の両方を行な
わせる多重位置並進/回転CT走査器の略図である。 主な符号の説明 15:検出器 16:物体 17:X線源 2γ:ビームのファン角度
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ディジタルX線撮影法(DR)及び計算機式断層写
真法(CT)による作像の為の走査及びデータ収集方法
に於て、 扇形ビームX線源、並びに当該検出器配列よりも大きな
視野を持つ、作像すべき物体に及ばない幅を持つ検出器
配列を用意し、 前記物体、前記X線源及び前記検出器配列の複数個の相
対位置で、相次いで前記物体を走査して部分的なX線デ
ータの組を収集し、前記物体は、先行する位置に対する
ことごとくの位置で、前記X線源及び検出器配列に対し
て並進並びに回転させ、 前記部分的なデータの組を組合せて、視野全体をカバー
する完全なデータの組を作り、それから前記物体の像を
再生する工程を含む走査及びデータ収集方法。 2、前記走査が、CT作像用の部分的なデータの組を収
集する為に、全ての前記位置で、順次多数の観察角度で
360°にわたって前記物体を回転させることを含む請
求項1記載の走査及びデータ収集方法。 3、最初の観察角度に対する全てのX線データが収集さ
れた時、部分的なデータの組の組合せが開始され、像の
再生が開始される請求項2記載の走査及びデータ収集方
法。 4、前記走査が、DR作像の為の部分的なデータの組を
得る為に、全ての前記位置に於て前記物体を前記X線扇
形ビームの中で垂直方向に走査することを含む請求項1
記載の走査及びデータ収集方法。 5、前記組合せることが、物体の視野を通るX線通路だ
けに対するX線データを選択することを含む請求項1記
載の走査及びデータ収集方法。 6、X線作像用の並進及び回転走査方法に於て、ファン
角度を持つ扇形ビームを発生するX線源、並びにその幅
が物体の視野に及ばない様な線形X線検出器配列を用意
し、 物体を前記源及び検出器配列に対する第1の位置に配置
し、走査して部分的なX線データの組を収集し、 前記物体を前記源及び検出器配列に対して回転並びに並
進させて、前記物体を第2の位置に移動し、走査して別
のX線データの組を収集し、前記物体を少なくとも別の
1つの位置へ移動すると共に前記物体を前記源及び検出
器配列に対して回転並びに並進し、走査して少なくとも
1つの別の部分的なX線データの組を収集し、 物体の視野全体をカバーする部分的なデータの組を組合
せて、前記物体の完全な像を再生する為の完全なデータ
の組を作り出す工程を含む並進及び回転走査方法。 7、ことごとくの位置に於ける前記走査が、計算機式断
層写真法(CT)データを収集する為に、前記物体を3
60°にわたって回転させることを含む請求項6記載の
並進及び回転走査方法。 8、ことごとくの位置に於ける前記走査が、ディジタル
X線撮影法(DR)データを収集する為に、1つの観察
角度で、前記物体をX線扇形ビームの中で垂直方向に走
査することを含む請求項6記載の並進及び回転走査方法
。 9、X線作像用の並進及び回転走査方法に於て、ファン
角度を持つ扇形ビームを発生するX線源及びその幅が作
像すべき物体の幅より小さい線形X線検出器配列を用意
し、 前記物体を前記源及び検出器配列に対する第1の位置に
配置し、走査してX線データの組を収集し、 前記物体を前記源及び検出器配列に対して回転並びに並
進させて、前記物体を第2の位置へ移動し、走査して、
別のX線データの組を収集し、前記データの組を組合せ
て、前記物体の完全な像を再生する為の完全なデータの
組を作り出す工程を含む並進及び回転走査方法。 10、前記走査が、計算機式断層写真法(CT)作像用
のデータの組を収集する為に、前記第1及び第2の位置
で前記物体を360°にわたって回転させることを含む
請求項9記載の並進及び回転走査方法。 11、前記走査が、ディジタルX線撮影法(DR)作像
の為のデータの組を収集する為に、前記第1及び第2の
位置で前記物体をX線扇形ビームの中で垂直方向に走査
することを含む請求項9記載の並進及び回転走査方法。 12、前記第1の位置で、前記物体を扇形ビームの中心
線の右側へ並進させると共に、予定の角度だけ反時計廻
りに回転させ、前記第2の位置で、扇形ビームの中心線
の左側へ並進させると共に同じ予定の角度だけ時計廻り
に回転させる請求項9記載の並進及び回転走査方法。 13、前記第1及び第2の位置に於ける走査が、計算機
式断層写真法(CT)作像用の部分的なデータの組を収
集する為に、前記物体を360°及び多数の観察角度に
わたって回転させることを含む請求項12記載の並進及
び回転走査方法。 14、前記物体が前記第2の位置にあって、第1の観察
角度でX線データを収集した後、部分的なデータの組の
組合せが開始されると共に像の再生が開始される請求項
13記載の並進及び回転走査方法。 15、前記組合せが、物体の視野を通るX線通路だけに
対するX線データを選択することを含む請求項14記載
の並進及び回転走査方法。 16、前記走査が、前記第1及び第2の位置に於ける1
つの観察角度で、前記物体を前記X線扇形ビームの中で
垂直方向に走査することを含む請求項9記載の並進及び
回転走査方法。
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