(57)【要約】【課題】回転テーブル上の任意の位置に仮想的な回転中心を設定できるようにして、被検体を再配置することなく複数の撮影箇所で高解像度の断層画像を得ることができるようにする。【解決手段】ＸＹ移動機構１８により、回転テーブル１６を、その回転軸と直交する２次元方向（ＸＹ方向）に移動可能とし、回転テーブル１６の回転と同期して回転テーブル１６の前記２次元方向の移動位置を協調制御することにより、回転テーブル１６上の任意の位置を仮想的な回転中心とする回転を可能とする。更に、前記２次元方向の移動位置を協調制御する際に、回転テーブル１６の偏心による回転の偏心も補正する。【選択図】図４
2016205899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブルを、その回転軸と直交する２次元方向に移動可能とし、
回転テーブルの回転と同期して回転テーブルの前記２次元方向の移動位置を協調制御することにより、
回転テーブル上の任意の位置を仮想的な回転中心とする回転を可能としたことを特徴とする回転テーブルの制御方法。
【請求項２】
前記２次元方向の移動位置を協調制御する際に、回転テーブルの偏心による回転の偏心も補正することを特徴とする請求項１に記載の回転テーブルの制御方法。
【請求項３】
前記回転が微小角度毎の断続的な回転であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転テーブルの制御方法。
【請求項４】
前記回転が連続的な回転であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転テーブルの制御方法。
【請求項５】
回転テーブルを、その回転軸と直交する２次元方向に移動する手段と、
回転テーブルの回転と同期して回転テーブルの前記２次元方向の移動位置を協調制御する手段とを備え、
回転テーブル上の任意の位置を仮想的な回転中心とする回転が可能とされていることを特徴とする回転テーブルの制御装置。
【請求項６】
前記２次元方向の移動位置を協調制御する際に、回転テーブルの偏心による回転の偏心も補正する手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の回転テーブルの制御装置。
【請求項７】
前記回転が微小角度毎の断続的な回転であることを特徴とする請求項５又は６に記載の回転テーブルの制御装置。
【請求項８】
前記回転が連続的な回転であることを特徴とする請求項５又は６に記載の回転テーブルの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転テーブルの制御方法及び装置に係り、特に、計測用Ｘ線ＣＴ装置に用いるのに好適な、回転テーブル上の任意の位置に仮想的な回転中心を設定することが可能な、回転テーブルの制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１乃至４に記載されたような、非破壊で被検体の断層画像を得る計測用Ｘ線ＣＴ装置が知られている。この計測用Ｘ線ＣＴ装置は、一般的に、図１に例示する如く、Ｘ線を発生するＸ線管（Ｘ線源１２）と、被検体１０を載せて回転する回転テーブル１６と、Ｘ線を検出して被検体１０の透過像を画像化するＸ線検出器１４とを備えている。この計測用Ｘ線ＣＴ装置は、被検体１０を回転テーブル１６で回転させながら、Ｘ線源１２からＸ線照射を行い、Ｘ線検出器１４で検出するＣＴスキャンにより被検体１０の透過像を取得し、その透過像を画像再構成することで被検体１０の断層画像を生成している。
【０００３】
被検体１０の断層画像を得るにはＣＴスキャンと画像再構成を行う。ＣＴスキャンは、Ｘ線照射中に回転テーブル１６上の被検体１０を一定速度で連続的に、あるいは一定ステップ幅で断続的に回転し、全周囲方向の被検体１０の透過像を取得する。得られた全周囲方向の被検体１０の透過像を、逆投影法や逐次近似法などの再構成アルゴリズムを使って画像を再構成することで、被検体１０の断層画像が得られる。
【０００４】
被検体１０のサンプリング間隔を細かくした高解像度の断層画像を得るには、ＣＴスキャンで回転中の被検体１０をＸ線検出器１４に大きく投影させる必要がある。従って通常は、図２に例示する如く、被検体１０を回転テーブル１６の回転中心に配置し、回転テーブル１６のＸ軸をＸ線源１２の方向に近づけて透過像を拡大させる。この場合、被検体１０の位置を調整する専用装置が搭載されていない限り、撮影箇所を変更する度に手動で被検体１０を再配置しなければならない。しかしながら、Ｘ線が外部に漏れるのを防止するため、回転テーブル１６は、Ｘ線源１２やＸ線検出器１４とともにＸ線を遮蔽する遮蔽室内に配置されており、検査者がＸ線を浴びるのを防ぐためのＸ線照射制御や、遮蔽室開閉のインターロック制御などの操作を含めると、被検体１０を再配置するために非常に手間がかかり、作業効率が悪い。これは、被検体１０の一部分を拡大した断層画像を得たい場合も同様で、被検体１０の撮影したい部分を回転テーブル１６の中心に配置する必要がある。
【０００５】
なお、計測用Ｘ線ＣＴ装置によっては、特許文献１や２のように、回転テーブル上に被検体位置を調整するためのＸＹ移動機構を持つ装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１０９４３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３４５２８号公報
【特許文献３】特開２００６−２４２６１１号公報
【特許文献４】特表２０１０−５２３９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、装置の構成が複雑になり、製造コストが高くなるという問題点がある。
【０００８】
又、特許文献３及び４には、回転テーブルの下にＸＹ移動機構を設けることが記載されているが、本発明のように、回転テーブル上の任意の位置に回転中心を設定することは考えられていなかった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、回転テーブル上の任意の位置に仮想的な回転中心を設定することができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、回転テーブルの制御方法において、回転テーブルを、その回転軸と直交する２次元方向に移動可能とし、回転テーブルの回転と同期して回転テーブルの前記２次元方向の移動位置を協調制御することにより、回転テーブル上の任意の位置を仮想的な回転中心とする回転を可能として、前記課題を解決するものである。
【００１１】
本発明は、又、回転テーブルを、その回転軸と直交する２次元方向に移動する手段と、回転テーブルの回転と同期して回転テーブルの前記２次元方向の移動位置を協調制御する手段とを備え、回転テーブル上の任意の位置を仮想的な回転中心とする回転が可能とされていることを特徴とする回転テーブルの制御装置を提供するものである。
【００１２】
ここで、前記２次元方向の移動位置を協調制御する際に、回転テーブルの偏心による回転の偏心も補正することができる。
【００１３】
又、前記回転は、微小角度毎の断続的な回転、あるいは、連続的な回転であることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転テーブル上の任意の位置に仮想的な回転中心を設定することができる。従って、被検体を再配置することなく複数の撮影場所で高解像度の断層画像を得ることができる。又、回転テーブルの偏心補正も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の計測用Ｘ線ＣＴ装置の要部構成を示す（Ａ）正面図及び（Ｂ）平面図
【図２】従来の計測用Ｘ線ＣＴ装置の問題点を説明するための平面図
【図３】本発明に係る計測用Ｘ線ＣＴ装置の実施形態の要部構成を示す正面図
【図４】前記実施形態の動作状況を示す平面図
【図５】前記実施形態で断続的な回転を行う場合の制御方法を示す模式図
【図６】同じく連続的な回転を行う場合の制御方法を示す模式図
【図７】同じく回転軸偏心を補正する場合の制御方法を示す模式図
【図８】同じく偏心補正テーブルの例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
【００１７】
本発明が適用された計測用Ｘ線ＣＴ装置の回転テーブルの制御装置の要部構成を図３に示す。この実施形態は、Ｘ線源１２、Ｘ線検出器１４及び回転テーブル１６を備えた計測用Ｘ線ＣＴ装置において、回転テーブル１６を、その回転軸と直交する２次元方向（ＸＹ方向）に移動するＸＹ移動機構１８と、前記回転テーブル１６の回転と同期して回転テーブル１６の前記ＸＹ方向の移動位置を協調制御するための協調制御装置２０と、該協調制御装置２０によりＸＹ方向の移動位置を協調制御する際に、回転テーブル１６の偏心による回転偏心を補正するための偏心補正テーブル２２とを備えたものである。
【００１８】
前記回転テーブル１６は、ＸＹ移動機構１８との共働作用で、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸により被検体１０の位置や方向を調整することができ、これらの調整によりＸ線検出器１４で得られる透過像を変化させることができる。更に図示しないＺ軸移動機構を備えて、高さ調整も可能とすることができる。
【００１９】
以下、作用を説明する。
【００２０】
回転テーブル１６の任意の位置に配置した被検体１０をＣＴスキャンする場合、検査者は予め取得した同一被検体全体の断層画像や、被検体を上部から俯瞰したビデオ画像、あるいはその他の方法により、被検体の撮影箇所を指定する。
【００２１】
そして、被検体が指定した撮影箇所の中心を設定し、その位置を回転中心として回転テーブル１６を回転するように、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸を協調制御する。
【００２２】
具体的には、断続的に回転する場合には図５に示すような方法で制御する。即ち、図５（Ａ）に示す如く、回転テーブル１６の回転中心に設定した位置の座標（ａ，ｂ）が次式で表されたとする。
ａ＝Ｌcosθ              ・・・（１）
ｂ＝Ｌsinθ              ・・・（２）
【００２３】
ここで、Δθだけ回転したときに回転中心（ａ，ｂ）が図５（Ｂ）に示す如く、（ａ’，ｂ’）に移動したとする。すると、（ａ’，ｂ’）は次式で表される。
ａ’＝Ｌcos(θ＋Δθ)    ・・・（３）
ｂ’＝Ｌsin(θ＋Δθ)    ・・・（４）
【００２４】
従って、この新しい位置（ａ’，ｂ’）を元の位置（ａ，ｂ）に戻すため、ａをＬcos(θ＋Δθ)−Ｌcosθだけ移動し、ｂをＬsin(θ＋Δθ)−Ｌsinθだけ移動すればよい。
【００２５】
次に、回転テーブル１６が連続的に回転する場合の制御方法を図６を用いて説明する。回転角度０°の回転テーブル中心をＣ０、回転テーブル上の任意の位置Ｔを仮想回転軸とするとき、仮想回転軸Ｔ周りに角度θだけ回転させる場合の仮想回転軸は、次のように実現される。
【００２６】
（１）回転テーブル中心Ｃ０、仮想回転軸Ｔ、回転角度θより、回転テーブル中心の移動先Ｃθを次式により計算する。
Δ０＝Ｔ−Ｃ０            ・・・（５）
Ｃθ＝Ｔ−ＲθΔ０         ・・・（６）
ここで、回転行列をＲθとする。
【００２７】
（２）次いで、回転テーブル移動軸の協調制御により、回転角度をθだけ回転しながら回転テーブル中心Ｃ０をＣθに移動すればよい。
【００２８】
なお、回転中の回転テーブル中心位置（回転軸）は一定ではなく、回転軸偏心に起因する変動が必ず発生する。図７に回転中の回転テーブル中心の変動軌跡を示す。Ｃφは回転角度φの回転テーブル中心を表している。
【００２９】
このように偏心がある場合であっても、回転軸の変動量（偏心量）を事前に取得することで、仮想回転軸の協調制御と組み合わせて回転軸偏心を補正することができる。
【００３０】
（１）まず、事前に偏心補正テーブルを作成する。具体的には、回転テーブル１６を一定角度ピッチで３６０°回転し、回転角度φごとの回転テーブル中心Ｃφを実測する。
【００３１】
実測した各中心位置Ｃφから理論上の回転テーブル中心位置を差し引いて偏心量rφを計算し、各回転角度φの偏心量rφを記録した偏心補正テーブル２２を作成する。
【００３２】
偏心補正テーブル２２の例を図８に示す。
【００３３】
（２）次いで、仮想回転軸の実現方法と同様に、回転テーブル中心Ｃ０の移動先Ｃθを計算する。
【００３４】
（３）次いで、偏心補正テーブルの偏心量を補間して、回転角度θの偏心量rθを計算する。
【００３５】
（４）次いで、偏心量rθから次式により補正量Ｅθを計算する。
Ｅθ＝（rθcos(θ)，rθsin(θ)）            ・・・（７）
【００３６】
（５）次いで、移動先の回転テーブル中心Ｃθに対して次式により偏心を補正し、補正後の回転テーブル中心Ｃθ’を計算する。
Ｃθ’＝Ｃθ−Ｅθ            ・・・（８）
【００３７】
（６）次いで、回転テーブル移動軸の協調制御により、回転角度をθだけ移動しながら回転テーブル中心をＣθ’に移動する。
【００３８】
本実施形態によれば、高解像度の断層画像を得るために被検体を回転テーブル中心に移動する必要がなく、その移動に伴うＸ線照射制御や、遮蔽室開閉のインターロック制御も不要となる。又、回転テーブルに既知の偏心量がある場合、ＣＴスキャン時に偏心量を考慮した協調制御を行うことで、既知の偏心量を補正することが可能となる。
【００３９】
なお、前記実施形態においては、本発明が計測用Ｘ線ＣＴ装置に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、計測用Ｘ線ＣＴ装置以外の一般の装置における回転テーブルの制御にも同様に適用できる。偏心補正方法も、テーブルを用いるものに限定されず、例えば偏心量を表わした数式により補正することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…被検体
１２…Ｘ線源
１４…Ｘ線検出器
１６…回転テーブル
１８…ＸＹ移動機構
２０…協調制御装置
２２…偏心補正テーブル
【図１】
2016205899.tif 000003
【図２】
2016205899.tif 000004
【図３】
2016205899.tif 000005
【図４】
2016205899.tif 000006
【図５】
2016205899.tif 000007
【図６】
2016205899.tif 000008
【図７】
2016205899.tif 000009
【図８】
2016205899.tif 000010