(57)【要約】【課題】スキャン中に物体が動く可能性に応じて物体を静止させた状態でスキャンすること及び回転テーブルを回転させスキャンすることを選択可能とするＸ線マイクロ断層撮影装置を提供する。【解決手段】対向配置されるＸ線源とＸ線検出器との間に、被検体を載置して回転する回転テーブルを少なくとも備えるＸ線マイクロ断層撮影装置において、被検体を静止させた状態でスキャン可能とするためのＸ線源とＸ線検出器を一体化して回転させる回転手段を設け、回転テーブルを静止させた状態で、Ｘ線源とＸ線検出器をスキャンすべき物体の周りに回転させながらＣＴスキャン動作を行う。また、Ｘ線源とＸ線検出器を同一の回転ステージ上に設け、回転機構部で回転中心０を中心に回転させることで、スキャン中に物体が動く可能性に応じて物体を静止させた状態でスキャンすること及び回転テーブルを回転させてスキャンすることを選択可能とすることができる。【選択図】      図１
2004245685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、被検体を載置する回転テーブルと、被検体を透過した少なくとも回転軸に直行する扇状のＸ線ビームを検出するＸ線検出器とを有し、多数の回転の位置でそれぞれ前記Ｘ線検出器で検出した被検体の多数の透過データから被検体の断面像を得るＸ線マイクロ断層撮影装置において、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を一体化して回転させる回転手段と、
前記回転テーブルを静止させた状態で、前記回転手段が前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器をスキャンすべき物体の周りを回転させるＣＴスキャン動作手段と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を静止させた状態で、前記回転テーブルを回転させることでＣＴスキャン動作を行う２種類のＣＴスキャン動作を切り替える切替手段と、
を有することを特徴とするＸ線マイクロ断層撮影装置。
【請求項２】
Ｘ線源と、被検体を載置する回転テーブルと、被検体を透過した少なくとも回転軸に直行する扇状のＸ線ビームを検出するＸ線検出器とを有し、多数の回転の位置でそれぞれ前記Ｘ線検出器で検出した被検体の多数の透過データから被検体の断面像を得るＸ線マイクロ断層撮影装置において、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を一体化して回転させる回転手段と、
該回転手段と前記回転テーブルを相互に逆回転させながらＣＴスキャン動作を行う逆回転手段と、
を有することを特徴とするＸ線マイクロ断層撮影装置。
【請求項３】
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を一体化して回転させる回転手段を略水平から略垂直の間で角度を変化させるチルト手段を有し、スキャン面を可変することができることを特徴とする請求項１記載のＸ線マイクロ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来、多くの時間をかけて摘出病変標本を染色した後に光学顕微鏡像を用いて診断していた診断技術において、実時間で病理レベルの高度診断を実現することで医療に大きく貢献できることに着眼し、現在の医療用Ｘ線ＣＴの空間分解能を１０倍以上も上回るミクロンオーダーの分解能を有し、且つ、非破壊検査の分野において、半導体、小型電子部品等を始めとする高分解能検査、解析、及び流体実験・解析等にも使用することができるＸ線マイクロ断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高分解能型の産業用のコンピュータ断層撮影装置（以下、ＣＴスキャナという）が普及してきている。従来の、例えば特開２００２−３１０９４３号公報等で公知となっている高分解能型ＣＴスキャナは、マイクロフォーカスＸ線管１０１から発生して被検体を透過したＸ線ビーム１０２を２次元のＸ線検出器１０３で検出して被検体の透過画像を得るようにされている。つまり、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３とが対向配置され、Ｘ線管１０１から発生するコーン状のＸ線ビーム１０２中に回転テーブル１０４上に配置された被検体が入るように配置して、被検体の透過像を２次元の空間分解能をもってＸ線検出器１０３で検出することで得るようになっている。
【０００３】
被検体の断面像を撮影する場合は、回転テーブル１０４を回転・昇降機構（図示せず）により１回転させながら多数の方向について透過画像を得る（以下、スキャンという）。この多数の透過画像をデータ処理して被検体の断面像（１枚ないし多数枚）を得、表示部に表示する。断面像の再構成は通常、フィルター補正逆投影法（ＦＢＰ：Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法）が用いられている。
【０００４】
図４は、一般的な高分解能型ＣＴスキャナの概念図である。この高分解能型ＣＴスキャナは、Ｘ線幾何が自由に設定でき、色々な対象物に対応できる特徴を持つ。被検体を載せて回転させる回転テーブル１０４およびＸ線検出器１０３はＸ線管１０１（Ｘ線焦点Ｆ）に近づけたり遠ざけたりされ（ｘ方向）、撮影距離ＦＣＤ（Ｆｏｃｕｓ  ｔｏ  ｒｏｔａｔｉｏｎ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）と検出距離ＦＤＤ（Ｆｏｃｕｓ  ｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）が連続的に変更でき、被検体に応じて撮影倍率（拡大率）（＝ＦＤＤ／ＦＣＤ）を変えられる。また、回転テーブル１０４は上下動でき（ｚ方向）、被検体の撮影位置が変えられるようになっている。
【０００５】
図４で、スキャン領域（断面像視野）は回転平面上で撮影Ｘ線ビーム１０２に包含される回転中心Ｃｎを中心とする円Ａｎで、撮影倍率が大きいほど小さな円となる。回転中心Ｃｎは通常、機構誤差があるため中心から若干ずれているが、このずれが大きいと（同一撮影倍率で）スキャン領域が狭くなってしまうので好ましくない。このため、回転テーブルは回転平面に沿ってＸ線ビームを横切る方向（ｙ方向）に移動でき、回転中心の調整ができるようにされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１４５６２２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特許第３２４４７７６号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−３１０９４３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような高分解能型ＣＴスキャナにおいては、はデータ精度が重要であり、スキャン中の物体が動くと分解能が極端に低下する。物体が固定し難いものや、軟体、流体をスキャンする場合は物体を静止させた状態でスキャンすることが望ましい。
【００１０】
Ｘ線源とＸ線検出器を一体で回転させる場合は、物体と回転機構の距離を大きく取ることが必要になるため、Ｘ線幾何倍率が低下する傾向がある。固体や固定し易いものは物体を回転させてＸ線幾何倍率を増大させ、固定し難いもの、軟体、流体をスキャンする場合はＸ線源とＸ線検出器を一体で回転させてスキャンできるＣＴが求められる。
【００１１】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、スキャン中に物体が動く可能性に応じて物体を静止させた状態でスキャンすること及びＸ線源とＸ線検出器を一体で回転させることを選択することができるＸ線マイクロ断層撮影装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の本発明に係るＸ線マイクロ断層撮影装置は、Ｘ線源と、被検体を載置する回転テーブルと、被検体を透過した少なくとも回転軸に直行する扇状のＸ線ビームを検出するＸ線検出器とを有し、多数の回転の位置でそれぞれＸ線検出器で検出した被検体の多数の透過データから被検体の断面像を得るＸ線マイクロ断層撮影装置において、Ｘ線源とＸ線検出器を一体化して回転させる回転手段と、回転テーブルを静止させた状態で、回転手段がＸ線源とＸ線検出器をスキャンすべき物体の周りを回転させるＣＴスキャン動作手段と、Ｘ線源とＸ線検出器を静止させた状態で、回転テーブルを回転させることでＣＴスキャン動作を行う２種類のＣＴスキャン動作を切り替える切替手段とを有することを要旨とする。
【００１３】
本発明にあっては、物体を静止させた状態でスキャン可能とするためにＸ線源とＸ線検出器を一体で回転させる回転手段を設け、物体を載置する回転テーブルは静止させた状態で、Ｘ線源とＸ線検出器をスキャンすべき物体の周りを回転させながらＣＴスキャン動作を行う。またこのときＸ線源とＸ線検出器は同一の回転ステージに取りつけられ、回転機構部で回転中心Ｏを中心として回転させる。一方、物体を載置して回転させる回転テーブルを設け、Ｘ線源とＸ線検出器を静止させた状態で、回転テーブルを回転させることでＣＴスキャン動作を行う第２のＣＴスキャン動作を行う。これらの２種類のＣＴスキャン動作を切り替えることで物体のスキャン中の挙動に応じたスキャンが可能になる。
【００１４】
また、請求項２記載の本発明に係るＸ線マイクロ断層撮影装置は、Ｘ線源と、被検体を載置する回転テーブルと、被検体を透過した少なくとも回転軸に直行する扇状のＸ線ビームを検出するＸ線検出器とを有し、多数の回転の位置でそれぞれＸ線検出器で検出した被検体の多数の透過データから被検体の断面像を得るＸ線マイクロ断層撮影装置において、Ｘ線源とＸ線検出器を一体化して回転させる回転手段と、この回転手段と回転テーブルを相互に逆回転させながらＣＴスキャン動作を行う逆回転手段とを有することを要旨とする。
【００１５】
本発明にあっては、Ｘ線源とＸ線検出器を一体で回転させる回転手段と、物体を回転させることが可能な回転テーブルを設けているので、回転手段と回転テーブルを相互に逆回転させながらＣＴスキャン動作を行うことで回転手段と回転テーブルの角速度の和で回転動作を行える高速スキャンＸ線マイクロ断層撮影装置を実現することができる。
【００１６】
更に、請求項３記載の本発明に係るＸ線マイクロ断層撮影装置は、請求項１記載のＸ線マイクロ断層撮影装置において、Ｘ線源とＸ線検出器を一体化して回転させる回転手段を略水平から略垂直の間で角度を変化させるチルト手段を有し、スキャン面を可変することができることを要旨とする。
【００１７】
本発明にあっては、Ｘ線源とＸ線検出器を一体で回転させる回転手段を略水平から略垂直の間で角度を変化させるチルト手段を設けることで物体に対するスキャン面を変えることができる。これにより、物体の形状やその物理的な性質により、固定し難いものや、スキャン中に動く可能性のある軟体、流体をスキャンする場合に、自由にスキャン方向を変化させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線マイクロ断層撮影装置の構成図であり、同図（ａ）はＸ線マイクロ断層撮影装置を上から見た上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００２０】
本発明のＸ線マイクロ断層撮影装置は、Ｘ線源１と、被検体を載置する回転テーブル４と、被検体を透過した少なくとも回転軸に直行する扇状のＸ線ビーム２を検出するＸ線検出器３と、Ｘ線源１とＸ線検出器３を一体化して回転させる回転ステージ８と、回転テーブル４を静止させた状態で、回転ステージ８がＸ線源１とＸ線検出器３をスキャンすべき物体の周りを回転させるＣＴスキャン動作手段９と、Ｘ線源１とＸ線検出器３を静止させた状態で、回転テーブル４を回転させることでＣＴスキャン動作を行う２種類のＣＴスキャン動作を切り替える機構制御装置７とを備え、多数の回転の位置でそれぞれＸ線検出器３で検出した被検体の多数の透過データから被検体の断面像を得るものである。
【００２１】
ここで、Ｘ線管１は、発生するＸ線の焦点Ｆがサブミクロンないし数十μｍのマイクロフォーカスＸ線管１を用い、Ｘ線検出器３には２次元平面センサを用いている。Ｘ線管１およびＸ線検出器３は、回転ステージ８により対向するように支持されている。被検体は回転テーブル４上に載置され、Ｘ線ビーム２内で断面像の撮影面に沿ってスキャンされる。
【００２２】
スキャン動作は、物体を静止させた状態でスキャン可能とするために、回転駆動部９により回転ステージ８を回転させることでＸ線管１とＸ線検出器３を一体で回転させる。物体を載置する回転テーブル４は静止させた状態である。
【００２３】
物体を回転できる場合は回転ステージ８を静止させた状態で、回転テーブル４を回転させることでＣＴスキャン動作を行う。
【００２４】
これらの制御は、機構制御装置７でＣＰＵ６の画像再構成部、画像表示部からの指令で行われる。ここでは図示していないがＸ線管１の管電圧、管電流を制御するＸ線制御部とＸ線高電圧発生器等も構成に含まれる。ＣＰＵ６は、前述の制御の他、断面画像を作成するための画像再構成、画像表示等を行う。
【００２５】
次に、本発明のＸ線マイクロ断層撮影装置の作用・効果を説明する。
【００２６】
図２は、ＣＴスキャンの動作を説明するフローチャートである。
【００２７】
まずステップＳ１で、スキャンモードのうち物体静止スキャン、物体回転スキャン、高速スキャンのどれかを選択すると各スキャンモードに入る。
【００２８】
ここで物体静止スキャンを選択すると、物体静止スキャンが開始され、回転テーブル４が回転してデータ収集後、画像再構成、記憶、画像表示を行う（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）。
【００２９】
一方、物体回転スキャンを選択すると、物体回転スキャンが開始され、回転テーブル４を回転させると同様にデータ収集、画像再構成、記憶、画像表示を行う（ステップＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４，Ｓ５）。
【００３０】
また、高速スキャンを選択した場合は、高速スキャンが開始され、回転ステージ８と回転テーブル４が同時に動作して逆回転することにより相対的に高速スキャンが可能になる（ステップＳ２２，Ｓ３２，Ｓ４，Ｓ５）。
【００３１】
従って、第１の実施の形態によれば、物体を静止させた状態でスキャン可能とするためにＸ線源とＸ線検出器を一体で回転させる回転手段を設け、物体を載置する回転テーブルは静止させた状態で、Ｘ線源とＸ線検出器をスキャンすべき物体の周りを回転させながらＣＴスキャン動作を行い、このときＸ線源とＸ線検出器は同一の回転ステージに取りつけ、回転機構部で回転中心Ｏを中心として回転させることで、物体を静止させた状態でスキャンすることができる。
【００３２】
また、物体を載置して回転させる回転テーブルを設け、Ｘ線源とＸ線検出器を静止させた状態で、回転テーブルを回転させることでＣＴスキャン動作を行う第２のＣＴスキャン動作を行うことができる。
【００３３】
その結果、物体を静止させた状態のスキャンと、物体を回転させるスキャンの２種類のＣＴスキャン動作を物体のスキャン中の挙動に応じて使い分けることが可能になる。
【００３４】
（第１の実施の形態の変形例）
第１の実施の形態では、Ｘ線源１とＸ線検出器３を一体で回転させることとしたが、これに限られるものではない。例えば、Ｘ線源１とＸ線検出器３を一体で回転させる回転手段を略水平から略垂直の間で角度を変化させるチルト手段５を設けることで、任意に物体のスキャン面を変えることができるＸ線マイクロ断層撮影装置を提供できる。
【００３５】
これにより、Ｘ線源とＸ線検出器を一体で回転させる回転手段を略水平から略垂直の間で角度を変化させ物体に対するスキャン面を変えることができるので、物体の形状やその物理的な性質により、固定し難いものや、スキャン中に動く可能性のある軟体、流体をスキャンする場合に、自由にスキャン方向を変化させることができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るＸ線マイクロ断層撮影装置の構成を示す図である。
【００３７】
このＸ線マイクロ断層撮影装置は、Ｘ線源１とＸ線検出器３を一体で回転させる回転ステージ８と、物体を回転させることが可能な回転テーブル４を設けているので、回転ステージ８と回転テーブル４を相互に逆回転させることで高速のスキャンが可能になる。このとき、回転ステージ８と回転テーブル４の各回転中心と回転平面は一致させる。
【００３８】
従って、第２の実施の形態によれば、回転ステージ８と回転テーブル４を相互に逆回転させながらＣＴスキャン動作を行うことで回転ステージ８と回転テーブル４の角速度の和で回転動作を行える高速のスキャンが可能になる。
【００３９】
また、Ｘ線源１とＸ線検出器３を一体で回転させる速度限界、及び物体の回転速度の限界があるため、これを超えてスキャン速度を増大することは難しいが、本発明によれば、回転ステージ８と回転テーブル４を相互に逆回転させることで各回転手段の回転速度限界を超えた高速スキャン動作が可能になる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、物体の状態に応じて、物体を静止させた状態のスキャンと、物体を回転させるスキャンの２種類のＣＴスキャン動作を物体に応じて使い分けることが可能なＸ線マイクロ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】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線マイクロ断層撮影装置の構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線マイクロ断層撮影装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るＸ線マイクロ断層撮影装置。
【図４】一般的な高分解能型ＣＴスキャン装置の概念図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線源（Ｘ線管）
２…Ｘ線ビーム
３…Ｘ線検出器
４…回転テーブル
５…チルト手段
６…ＣＰＵ
７…機構制御装置
８…回転ステージ
９…回転駆動部（ＣＴスキャン動作手段）
１０１…Ｘ線管
１０２…Ｘ線ビーム
１０３…Ｘ線検出器
１０４…回転テーブル
【図１】
2004245685.tif 000003
【図２】
2004245685.tif 000004
【図３】
2004245685.tif 000005
【図４】
2004245685.tif 000006