(57)【要約】【課題】必要とする断面ないしは領域の高解像度の３次元データを素早く得ることのできるＸ線断層像撮影装置を提供する。【解決手段】記憶手段１４に記憶された所定角度ごとのＸ線投影データのうち、例えば幾つかの角度のＸ線投影データを間引いて使用した低解像度の再構成演算により対象物Ｗの３次元画像情報を得る低解像度再構成演算手段１５と、その低解像度の再構成演算結果に基づく断層像上で指定した面とその領域について、記憶手段に記憶されたＸ線投影データを用いて高解像度の再構成演算を行う高解像度再構成演算手段１６を設けることで、対象物Ｗ上の必要とする部位のみの高解像度の断層像を素早く表示することを可能とする。【選択図】図１
2009276163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置されたＸ線発生装置とＸ線検出器の間に対象物を配置した状態で、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と対象物とを相対的に所定角度ずつ回転させながら、Ｘ線を照射して上記Ｘ線検出器の出力を取り込むことにより、複数の角度での対象物のＸ線投影データを収集して記憶手段に記憶し、その記憶したＸ線投影データを再構成することによって、対象物の断層像を構築するＸ線断層像撮影装置において、
上記記憶手段に記憶されたデータを再構成して低解像度の３次元画像情報を得る低解像度再構成演算手段と、その低解像度再構成演算手段による演算結果に基づく画像上で指定された平面および領域について、上記記憶手段に記憶されたデータを再構成することにより高解像度の断層像を構築する高解像度再構成演算手段を備えていることを特徴とするＸ線断層像撮影装置。
【請求項２】
互いに対向配置されたＸ線発生装置とＸ線検出器の間に対象物を配置した状態で、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と対象物とを相対的に所定角度ずつ回転させながら、Ｘ線を照射して上記Ｘ線検出器の出力を取り込むことにより、複数の角度での対象物のＸ線投影データを収集して記憶手段に記憶し、その記憶したＸ線投影データを再構成することによって、対象物の断層像を構築するＸ線断層像撮影装置において、
上記記憶手段に記憶されたデータを再構成して低解像度の３次元画像情報を得る低解像度再構成演算手段と、その低解像度再構成演算手段による演算結果に基づく画像上で指定された３次元領域について、上記記憶手段に記憶されたデータを再構成することにより、高解像度の３次元画像情報を得る高解像度再構成演算手段を備えていることを特徴とするＸ線断層像撮影装置。
【請求項３】
上記低解像度再構成演算手段は、上記記憶手段に記憶されている複数の角度でのＸ線投影データのうち、一部の角度でのＸ線投影データを用いて再構成演算を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線断層像撮影装置。
【請求項４】
上記高解像度再構成演算手段は、上記記憶手段に記憶されている複数の角度でのＸ線投影データのうち、全角度でのＸ線投影データを用いて再構成演算を行うことを特徴とする請求項１、２または３のいずれか１項に記載のＸ線断層像撮影装置。
【請求項５】
上記低解像度再構成演算手段は、上記記憶手段に記憶されている各角度でのＸ線投影データについて、上記Ｘ線検出器上で互いに隣接する所定の複数の画素の出力の平均値もしくは加算値を算出し、これらの所定の複数の画素を１つの画素として上記平均値もしくは加算値をその出力として再構成演算に供することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のＸ線断層像撮影装置。
【請求項６】
上記低解像度再構成演算手段による演算結果を用いて、互いに異なる複数の面に沿った断層像を再構成して表示器に同時に表示することを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載のＸ線断層像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業用のＸ線断層像撮影装置に関し、更に詳しくは、対象物Ｘ線投影データを３次元状に収集し、その投影データを用いて、任意の断面に沿った断層像を構築して表示することのできるＸ線断層像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線断層撮像撮影装置においては、一般に、Ｘ線発生装置とＸ線検出器との間に、対象物を配置する試料ステージを設け、Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と試料ステージとを相対的に微小角度ずつ回転させることにより、多数の方向からの対象物のＸ線投影データを収集し、そのデータにフィルタ処理等を施した後、逆投影を行うことで、対象物の断層像を得る。
【０００３】
近年、コンピュータ技術の進歩に伴い、ヘリカルＣＴやコーンビームＣＴなど、一度に数百枚の断層像を得ることができ、３次元的に対象物の内部観察を行うことが可能となってきている。この対象物の３次元画像情報は、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｌａｎｅｒ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）表示などを用いて観察される。ＭＰＲ表示とは、一般には再構成された３次元データを任意の断面で観察するための表示方法で、収集された対象物の３次元投影データを再構成して、その任意の断層を表示する方法である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ＭＰＲ表示の一例を図５に示す。図５において（Ａ）は対象物の斜視図であり、（Ｂ）はその対象物の３次元のＸ線投影データを基に構築した断層像を表示する表示器の表示画面の例を示す図である。図５（Ｂ）においてＣＳ０は投影データ収集時（撮影時）の回転軸に直交する平面に沿った断層像（元画像）であり、ＣＳ１およびＣＳ２は回転軸に平行で互いに直交する平面に沿った断層像で一般にオブリーク像と称される像である。また、ＣＳ３はオブリーク像上で選択した任意角度の平面に沿った断層像でダブルオブリーク像と称される像であり、このように、３次元のＸ線投影データを用いた再構成演算により得られる３次元画像情報から、任意の断面における断層像を観察することが可能である。なお、ＣＳ１，ＣＳ２およびＣＳ３の断面位置は図５（Ａ）に示している。
【特許文献１】特開２００５−３００４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年におけるＸ線検出器に関する技術的進歩や、ハードディスクをはじめとする記憶メディアの発達により、断層像を再構成するための元データであるＸ線投影データの画素数が増大し、データ量は飛躍的に増えてきている。元データの解像度が上がると、再構成される像の画素数を増やして高解像化を実現することができるが、再構成演算は３次元の座標計算になるために、画素数の増大の３乗で計算量が増え、その所要時間が断層像の高解像化を図るうえでの問題となっている。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、必要とする断面ないしは領域の高解像度の３次元データを素早く得ることのできるＸ線断層像撮影装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明のＸ線断層像撮影装置は、互いに対向配置されたＸ線発生装置とＸ線検出器の間に対象物を配置した状態で、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と対象物とを相対的に所定角度ずつ回転させながら、Ｘ線を照射して上記Ｘ線検出器の出力を取り込むことにより、複数の角度での対象物のＸ線投影データを収集して記憶手段に記憶し、その記憶したＸ線投影データを再構成することによって、対象物の断層像を構築するＸ線断層像撮影装置において、上記記憶手段に記憶されたデータを再構成して低解像度の３次元画像情報を得る低解像度再構成演算手段と、その低解像度再構成演算手段による演算結果に基づく画像上で指定された平面および領域について、上記記憶手段に記憶されたデータを再構成することにより高解像度の断層像を構築する高解像度再構成演算手段を備えていることによって特徴づけられる。
【０００８】
また、同じ課題を解決するため、請求項２に係る発明のＸ線断層像撮影装置は、互いに対向配置されたＸ線発生装置とＸ線検出器の間に対象物を配置した状態で、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と対象物とを相対的に所定角度ずつ回転させながら、Ｘ線を照射して上記Ｘ線検出器の出力を取り込むことにより、複数の角度での対象物のＸ線投影データを収集して記憶手段に記憶し、その記憶したＸ線投影データを再構成することによって、対象物の断層像を構築するＸ線断層像撮影装置において、上記記憶手段に記憶されたデータを再構成して低解像度の３次元画像情報を得る低解像度再構成演算手段と、その低解像度再構成演算手段による演算結果に基づく画像上で指定された３次元領域について、上記記憶手段に記憶されたデータを再構成することにより、高解像度の３次元画像情報を得る高解像度再構成演算手段を備えていることによって特徴づけられる。
【０００９】
ここで、請求項１および２に係る発明においては、上記低解像度再構成演算手段は、再構成される断層像の画素数を、高解像度再構成演算手段により再構成される断層像の画素数よりも小さくすることのほか、請求項３に係る発明のように、上記記憶手段に記憶されている複数の角度でのＸ線投影データのうち、一部の角度でのＸ線投影データを用いて再構成演算を行う構成を採用することができる。
【００１０】
また、おなじく請求項１および２に係る発明においては、上記高解像度再構成演算手段は、上記記憶手段に記憶されている複数の角度でのＸ線投影データのうち、全角度のＸ線投影データを用いて再構成演算を行うこと構成（請求項４）を採用することが望ましい。  
【００１１】
請求項１および２に係る発明において、請求項３に係る発明で採用されている構成に代えて、上記低解像度再構成演算手段は、上記記憶手段に記憶されている各角度でのＸ線投影データについて、上記Ｘ線検出器上で互いに隣接する所定の複数の画素の出力の平均値もしくは加算値を算出し、これらの所定の複数の画素を１つの画素として上記平均値もしくは加算値をその出力として再構成演算に供する構成（請求項５）を採用することもできる。
【００１２】
そして、本発明においては、上記低解像度再構成演算手段による演算結果を用いて、互いに異なる複数の面に沿った断層像を再構成して表示器に同時に表示する構成（請求項６）を採用することができる。
【００１３】
本発明は、この種の産業用のＸ線断層像撮影装置においては、対象物の全ての部位において高解像度の３次元情報が必要であるのではなく、例えば特定の部位のある角度の平面に沿った断層像に高解像度が要求される、という使用方法が多いという事実を勘案してなされたものである。
【００１４】
すなわち、本発明においては、再構成演算手段として、低解像度の再構成演算手段と、高解像度の再構成演算手段を設け、低解像度再構成演算手段では、撮影により収集した３次元の投影データのうち、例えば請求項３に係る発明のように、複数角度の投影データのうちの一部、具体例としては角度αおきに投影データを採取した場合には例えば角度４αのＸ線投影データのみ、を用いて再構成演算を行うことにより、短い所要時間のもとに低解像度の３次元画像情報を得て、表示器に表示する。一方、高解像度再構成演算手段では、低解像度再構成演算手段による再構成演算結果に基づく画像上でオペレータが指定した平面および領域についてのみ、例えば請求項４に係る発明のように、撮影した全ての角度でのＸ線投影データを用いて再構成演算を行うことにより、高解像度の画像情報を得る。  
【００１５】
高解像度の再構成演算を行うのは、請求項１に係る発明では、指定された平面と領域についてのみ、請求項２に係る発明では指定された３次元領域のみであるため、高解像度の断層像や３次元画像情報を得ても、その演算の対象となる領域は、従来の全領域に比して狭いため、所要時間が長くなることはなく、これにより、Ｘ線投影データの量が増えても、高解像度での再構成演算は必要最小限ですみ、所要時間の増大を抑制できる。
【００１６】
記憶手段に記憶されたＸ線投影データを用いた低解像度の再構成演算方法の他の例としては、請求項４に係る発明のように、Ｘ線検出器上で互いに隣接する所定の複数の画素、例えば４個、の出力の平均値もしくは加算値を算出し、これらの４個の画素の集合を１つの画素として取り扱い、上記平均値もしくは加算値をその出力として再構成演算に供する方法を採用することもできる。また、この請求項４に係る発明の手法と、前記した請求項３に係る発明の手法とを併用することもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、３次元のＸ線投影データを高い解像度のもとに収集しても、そのデータの一部のみを用いて再構成演算に供することにより比較的低解像度の３次元画像情報を得て、その画像上で所望の面と領域、あるいは３次元領域を指定することにより、その指定された領域についてのみ、高解像度の再構成演算を行い、高解像度の画像情報を得るので、必要な領域の高解像度の画像情報を得ながら、再構成演算に要する時間を大幅に短縮化することができ、速やかな観察が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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図と制御装置の機能的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１９】
Ｘ線発生装置１はそのＸ線光軸Ｌを水平方向に向くように配置され、このＸ線発生装置１に水平方向に対向してＸ線検出器２が配置されている。Ｘ線発生装置１には、Ｘ線コントローラ１１からの信号に応じた管電圧および管電流が供給されてコーンビーム状のＸ線を発生する。また、Ｘ線検出器２は画素が２次元状に配列されてなる２次元Ｘ線検出器である。
【００２０】
Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２の間に、対象物Ｗを搭載するための回転ステージ３が配置されている。この回転ステージ３は、Ｘ線光軸Ｌに直交する鉛直方向に沿った回転軸Ｒを中心として回転する。また、この回転ステージ３は、Ｘ線光軸Ｌを含む互いに直交する３軸方向に移動可能となっており、これらの各軸方向への移動並びに回転軸Ｒの回りの回転動作は、軸制御部１２から供給される駆動制御信号によって制御される。
【００２１】
対象物ＷのＸ線投影データの収集、つまりＣＴ撮影に際しては、回転ステージ３上に対象物Ｗを搭載して、Ｘ線を照射しつつ、回転ステージ３を所定の微小角度αずつ回転させるごとに、Ｘ線検出器２の出力を取り込むことによって行われる。具体的には、各回転角度でのＸ線検出器２の各画素出力は、その角度でのＸ線投影データとして、画像データ取り込み回路１３を介してデータ記憶部１４に順次記憶されていく。
【００２２】
データ記憶部１４に記憶された各角度におけるＸ線投影データは、後述するように、低解像度再構成演算部１５による演算に供されるとともに、指定された領域に関連するデータが高解像度再構成演算部１６による演算に供される。これらの低解像度再構成演算部１５および高解像度再構成演算部１６による演算結果は、それぞれ低解像度３次元像記憶部１７および高解像度断層像記憶部１８に格納されるとともに、表示制御部１９を通じて表示器２０に断層像として表示される。
【００２３】
前記したＸ線コントローラ１１、軸制御部１２、画像データ取り込み回路１３、データ記憶部１４、低解像度再構成演算部１５、高解像度再構成演算部１６、低解像度３次元像記憶部１７、高解像度断層像記憶部１８および表示制御部１９は、システム制御部２１の制御下に置かれており、このシステム制御部２１には、マウス、キーボードおよびジョイスティック等からなる操作部２２が接続されている。この操作部２２の操作により、回転ステージ３を任意の方向に位置決めすることができ、また、後述するＭＰＲ表示で表示すべき断層像を指定し、あるいは高解像度再構成演算を行うべき断層像の指定と実行指令等与えるなどの各種指令を与えることができる。なお、システム制御部２１や低解像度再構成演算部１５と高解像度再構成演算部１６、表示制御部１７等は、実際にはコンピュータとその周辺機器を主体として構成され、インストールされているプログラムに従った機能を実現するのであるが、図１では説明の簡素化のため、機能ごとのブロック図で示している。
【００２４】
次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の動作について、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、回転ステージ３上に対象物Ｗを搭載し、所要の視野が得られるように回転ステージ３を位置決めした後、撮影の開始指令を与えることにより、前記した撮影動作により対象物Ｗの角度αおきのＸ線投影データを収集する。３６０°分のデータが揃うと、その各角度におけるＸ線投影データのうち、例えば４αおきのＸ線投影データをピックアップして、そのデータのみを用いた低解像度の再構成演算により、対象物Ｗの低解像度の３次元画像情報を得て、低解像度３次元像記憶部１７に記憶する。
【００２５】
その低解像度の３次元画像情報に基づき、表示器２０にＭＰＲ表示により断層像を表示する。その例を図３（Ａ）に示す。この例では、回転軸Ｒに直交する平面に沿った断層像Ｓ０と、回転軸Ｒに平行で、断層像Ｓ０上でオペレータが指定した面に沿った断層像（オブリーク像）Ｓ１とＳ２、およびこれらのオブリーク像上でオペレータが指定した面に沿った断層像Ｓ３が、低解像度で表示されている。また、表示器２０には、これらの断層像とともに、高解像度データ計算スイッチ２０ａが表示されており、ＭＰＲ表示されているいずれかの断層像Ｓ０〜Ｓ３を選択した状態で、この高解像度データ計算スイッチ２０ａを操作することにより、選択された断層像について、データ記憶部１４に記憶されているＸ線投影データのうち、その断層像を再構成するのに必要なデータを角度αおきに余さず用いた高解像度の再構成演算によって構築し、表示器２０に表示する。その例を図３（Ｂ）に示す。この例では、図３（Ａ）に表示されている各断層像のうちＳ２が選択され、その断層像を高解像度で再構成した断層像ＰＳ２が表示されている。
【００２６】
以上の実施の形態によれば、対象物Ｗの全体の３次元画像情報が、撮影により収集された複数角度でのＸ線投影データのうち、実質的に投影角度を間引いて使用した低解像度の再構成演算のもとに、従って速やかに構築されて表示され、その表示された画像上で選択した平面に沿った断層像が、投影角度を間引かない高解像度の再構成演算のもとに構築されて表示されるので、従来のように対象物Ｗの３次元画像情報を高解像度の再構成演算で行う場合に比して、計算時間が大幅に短縮化され、しかも、必要な断層像は高解像度のもとに表示される。
【００２７】
ここで、以上の実施の形態においては、ＭＰＲ表示により低解像度の断層像を表示し、そのいずれかの断層像を選択してその全体の高解像度の断層像を得ているが、選択した断層像上で更に領域を指定し、その領域についてのみ高解像度の断層像を構築してもよい。  
【００２８】
また、以上のように高解像度の断層像を得る平面とその領域を指定することに代えて、ＭＰＲ表示により表示された低解像度の断層像上で３次元領域を指定し、その指定された３次元領域について高解像度の再構成演算を行ってもよい。図４（Ａ），（Ｂ）にその例を示す。この図４において（Ａ）は低解像度の再構成演算により得た３次元画像情報を基にＭＰＲ表示した状態を示し、図３（Ａ）と同等のＳ０〜Ｓ３の断層像を表示し、そのＭＰＲ表示された断層像上で、カーソルＣを用いて３次元領域を指定した例を示している。また、この画面上には高解像度３次元データの作成スイッチ２０ｂが併せて表示されている。
【００２９】
以上のように指定された３次元領域について、高解像度の再構成演算により高解像度の３次元画像情報が求められ、図４（Ｂ）に示すように、その高解像度の３次元画像情報に基づくＭＰＲ表示する。この例においては、指定された３次元領域の高解像度の３次元画像情報を基に、図４（Ａ）の低解像度によるＭＰＲ表示における各断層像Ｓ０〜Ｓ３と同じ平面に沿った高解像度の断層像ＰＳ０〜ＰＳ３を表示している。
【００３０】
この実施の形態においても、先の例と同様に、必要とする部位の高解像度の断層像を得るまでに要する時間を従来に比して大幅に短縮化することができる。
【００３１】
低解像度の再構成演算の仕方については、上記のように撮影時に角度αごとのＸ線投影データを収集したとき、角度４αごとのＸ線投影データのみを用いるほか、Ｘ線検出器の画素出力を、例えば互いに隣接する４個の画素出力を平均化もしくは加算し、これら４個の画素の集合を１つの画素として取り扱い、その出力値を上記の平均値もしくは加算値とする方法も採用することができ、更に、以上のように再構成演算に用いるＸ線投影データの画素数を、撮影により得られた画素数よりも少なくする方法のほか、再構成演算される断層像の画素数を高解像度の再構成演算により得られる断層像の画素数を小さくする方法も採用することができる。ただし、いずれの方法を採用するにしても、低解像度の再構成演算により、対象物全体の３次元画像情報が得られることが望ましい。
【００３２】
また、装置構成については特に限定されることはなく、上記した実施の形態にようにＸ線発生装置とＸ線検出器との間に設けた回転ステージを回転させる構成のほか、Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対を対象物の回りに回転させる構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図と制御装置の機能的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の動作を表すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における表示例を示す図で、（Ａ）は低解像度の再構成演算に基づく断層像のＭＰＲ表示状態を示す図で、（Ｂ）は指定された面の高解像度の再構成演算に基づく断層像の表示状態を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態における表示例を示す図で、（Ａ）は低解像度の再構成演算に基づく断層像のＭＰＲ表示状態で、高解像度の再構成演算を行うべき領域を指定した状態を示す図であり、（Ｂ）は指定された領域の高解像度の再構成演算に基づく断層像のＭＰＲ表示状態を示す図である。
【図５】断層像のＭＰＲ表示の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  Ｘ線発生装置
２  Ｘ線検出器
３  回転ステージ
１１  Ｘ線コントローラ
１２  軸制御部
１３  画像データ取り込み回路
１４  データ記憶部
１５  低解像度再構成演算部
１６  高解像度再構成演算部
１７  低解像度３次元像記憶部
１８  高解像度断層像記憶部
１９  表示制御部
２０  表示器
２１  システム制御部
２２  操作部
【図１】
2009276163.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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