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JPH07128258A - 断層撮影装置 - Google Patents

断層撮影装置

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JPH07128258A
JPH07128258A JP5276275A JP27627593A JPH07128258A JP H07128258 A JPH07128258 A JP H07128258A JP 5276275 A JP5276275 A JP 5276275A JP 27627593 A JP27627593 A JP 27627593A JP H07128258 A JPH07128258 A JP H07128258A
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JP
Japan
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radiation
scan area
angle
subject
detector
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JP5276275A
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Masaji Fujii
正司 藤井
Kiichiro Uyama
喜一郎 宇山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to EP94308155A priority patent/EP0652433A1/en
Priority to KR1019940028999A priority patent/KR0145247B1/ko
Publication of JPH07128258A publication Critical patent/JPH07128258A/ja
Priority to US08/959,978 priority patent/US5917876A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スキャンエリアをはみ出した被検体でもCT
スキャンを可能として、その断層像を得ることができる
断層撮影装置を提供する。 【構成】 X線源1と検出器2とからなるX線ファンビ
ーム4に対してスキャンエリア6がX線源1側または検
出器2側寄りに形成され、このスキャンエリア6に対し
て検出器2側またはX線源1側に突出する形状のT/R
テーブル31が配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば非破壊検査装置
に適用し得る断層撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の断層撮影装置(以下、CTと略
称する)には、例えば図9に示すようなトラバース/ロ
ーテーション(以下、T/Rと略称する)方式の第2世
代CT、および図10に示すようなローテート/ローテ
ート(以下、R/Rと略称する)方式の第3世代CTが
ある。
【0003】図9に示すT/R方式の第2世代CTで
は、X線源1から出力されるファン角αのX線ファンビ
ーム4をスキャンエリアに相当するT/Rテーブル3上
に載置された図示しない被検体に対して照射しながら、
被検体を載置したT/Rテーブル3を矢印Rで示すよう
に回転させるとともに、また矢印Tで示すようにトラバ
ースさせるように走査して、被検体を透過したX線を検
出器2によって検出し、この検出した被検体のX線透過
データを収集し、この収集した被検体のX線透過データ
を図示しない再構成装置で処理することにより被検体の
断層像を得ることができる。T/Rテーブル3はX線源
1と検出器2との間のスペースで必要なスキャンエリア
を確保している。また、X線源1と検出器2との間の距
離SDDはX線利用効率の点から極力小さいことが望ま
しい。
【0004】なお、被検体をT/Rテーブル3上に載置
する場合、T/Rテーブルからはみ出して被検体を載置
した場合には、例えばX線源側の図示しないX線シャッ
タ、コリメータ、架台等や検出器側の図示しない構造物
に被検体が干渉し、スキャン動作ができない。また、一
般的にテーブルのローテーションは360°可能にして
いる。
【0005】また、図10に示すR/R方式の第3世代
CTでは、X線源1および検出器2の配置は図9の場合
と同じであるが、この方式ではトラバースおよびローテ
ーションの代わりにローテーションのみを行うものであ
り、Rテーブル5を矢印Rで示すように回転させ、Rテ
ーブル5の回転のみでスキャン動作を行うことができ
る。
【0006】また、被検体をRテーブル5上に載置する
場合、上述したT/R方式の場合と同様に、Rテーブル
5からはみ出して被検体を載置した場合には、X線源や
検出器の周囲の図示しない構造物に被検体が干渉し、ス
キャン動作ができない。また、一般的にテーブルのロー
テーションは360°可能にしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、図9
および図10に示すような従来のCTでは、被検体がス
キャンエリアよりも大きな外形寸法を有する場合には、
その一部でもスキャンすることができないという問題が
ある。
【0008】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、スキャンエリアをはみ出した
被検体でもCTスキャンを可能として、その断層像を得
ることができる断層撮影装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の断層撮影装置は、被検体を透過した放射線
発生手段からの放射線を放射線検出手段で検出するとと
もに、被検体の空間に画定したデータ収集領域であるス
キャンエリアを通る少なくとも180°方向からの被検
体の投影データを得るために走査手段により被検体、前
記放射線発生手段および前記放射線検出手段を相対的に
移動させながら、前記放射線検出手段からの検出データ
を収集して被検体の断層像を得る断層撮影装置であっ
て、前記スキャンエリアを超える外形寸法の被検体を載
置可能なスキャン空間を有し、これによりスキャンエリ
アを超える外形寸法の被検体の断層像を得ることを要旨
とする。
【0010】
【作用】本発明の断層撮影装置では、放射線検出手段ま
たは放射線発生手段の側に片方のみスキャンエリアをは
み出して被検体を設定することができ、データ収集の回
転はトラバース/ローテーション方式では(180°−
ファン角α)、ローテート/ローテート方式では(18
0°+ファン角α)であり、放射線発生手段と放射線検
出手段の中心を結ぶ線に対して対称に往復回転動作を行
う。
【0011】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は、本発明の一実施例に係わる断層撮影装置の
構成を示すブロック図である。同図において、スキャナ
10はX線を連続的に放射するX線管からなるX線源1
と、このX線源1から放射されるX線を一定のファンビ
ーム形状に整形するコリメータ5と、所定の方向以外の
X線の入射を防止するコリメータ7と、被検体を透過し
たX線を検出する検出器2と、該検出器2から出力され
る検出データにA/D変換等の処理を施して、プロジェ
クションデータ(投影データ)として出力するデータ収
集部11と、T/R方式の場合には、トラバース機構お
よびローテーション機構等からなり、またR/R方式の
場合には、ローテーション機構等からなる機構部13
と、各種測定条件等の設定を入力するための操作パネル
15とを有している。
【0012】また、検出器2は、ホトダイオードおよび
シンチレータそれぞれ8個ずつによって構成される検出
ブロックを例えば22個組み合わせることによって17
6チャンネル(8チャンネル/個)を有する(なお、R
/R方式では、512チャンネル以上)。
【0013】CPU17は、前記スキャナ10、コンソ
ール19および制御盤21と接続され、装置全体の動作
を制御するとともに、データ収集部11から入力される
投影データを基に各種補正を施しながら被検体の断層像
を再構成する。
【0014】コンソール19は、各種操作を行うための
ものであるが、撮影ユニット23、ディスプレイ25お
よびX線コントローラ27に接続されている。撮影ユニ
ット23は、コンソール19を介したCPU17からの
制御によってディスプレイ25に表示される断層像を撮
影記録する。
【0015】ディスプレイ25は、前記操作パネル15
から入力される設定条件等を表示するとともに、CPU
17によって再構成された被検体の断層像を表示する。
制御盤21は、機構部13、操作パネル15、CPU1
7、コンソール19、X線コントローラ27に接続さ
れ、CPU17からの制御指令または操作パネル15、
コンソール19からの操作指令に基づいて機構部13お
よびX線コントローラ27を制御する。
【0016】高圧トランス29は、高圧発生器31とと
もに高圧の駆動用の電力を発生し、X線源1に供給して
いる。オイルクーラ33はX線源1および高圧トランス
29を冷却するものである。
【0017】図2(a)および(b)は、T/R方式の
第2世代CTのX線幾何系およびスキャン方式を示す説
明図であり、図2(a)はX線源1と検出器2とからな
るX線ファンビーム4に対してスキャンエリア6がX線
源1側寄りに形成され、このスキャンエリア6に対して
検出器2側に突出する形状のT/Rテーブル31が配設
されていることを示している。また、図2(b)はスキ
ャンエリア6が検出器2側寄りに形成され、このスキャ
ンエリア6に対してT/Rテーブル31がX線源1側に
突出するように配設されている。また、この場合、Tで
示すようにトラバースが行われるとともに、Rで示すよ
うに180°−αのローテーションが行われる。
【0018】図3は、図2と同様なT/R方式の第2世
代CTのX線幾何系およびスキャン方式を示している
が、X線源1と検出器2からなるX線ファンビーム4に
対してスキャンエリア6が同様にX線源1側寄りに配設
され、このスキャンエリア6内にT/Rテーブル32が
設けられている。この場合も、図2の場合と同様に、ト
ラバースおよびローテーションは行われ、ローテーショ
ンは同様に180°−αであるが、このT/Rテーブル
32が点線32aで示すように検出器2側にはみ出した
場合において、ローテーションが180°−αの範囲で
行われている間は、図3に示すように、T/Rテーブル
32のはみ出した部分32aはX線源1に衝突せず、X
線源1と検出器2との間の距離SDDは図示のように比
較的短くなっている。これに対して、T/Rテーブル3
2が360°回転した場合には、X線源1と検出器2と
の間の距離は図示のようにSDD’となる。従って、T
/Rテーブル32が32aで示すように検出器2側に突
出した場合の距離SDDは、X線源1とスキャンエリア
6の中心Cとの間の距離SCDが小さい分だけ360°
回転する場合に比較して小さくなっている。
【0019】図2(a)および(b)は、図3で示した
ように、T/Rテーブル31をX線源1または検出器2
側に片寄らせて、反対側に突出させるとともに、ローテ
ーションを180°−αにすることにより、X線源1と
検出器2との間の距離SDDを小さくして小型化してい
るものである。なお、スキャン時のローテーションを1
80°−αの角度で行うことにより、CTの投影データ
として原理に反しないデータ収集が可能である。
【0020】図4は、T/R方式の第2世代CTのX線
幾何系を示す図である。同図において、X線源1と検出
器2とからなるX線ファンビーム4に対するスキャンエ
リア6に対して検出器2側に突出したT/Rテーブル3
3が配設されている。このT/Rテーブル33のX線源
1寄りの円弧部分はスキャンエリア6に一致し、その半
径はrであり、検出器2寄りに突出した部分のスキャン
エリア6の中心Cからの半径はRである。
【0021】図5は、R/R方式の第3世代CTのX線
幾何系を示している。同図においては、X線源1と検出
器2とからなるX線ファンビーム4内の検出器2寄りに
スキャンエリア6が位置し、このスキャンエリアからX
線源1側にファンビーム4と同じファン角αで突出した
部分を有してテーブル41が配設されている。
【0022】R/R方式のCTでは、同図に示すよう
に、ファン角αはスキャンエリア6をカバーする角度を
有する必要があり、一般的にX線源1のX線放射角の制
限からX線源1とスキャンエリア6の中心Cとの間の距
離SCDは大きくなっている。そのため、同図に示すよ
うに、X線源1側にテーブル41が突出する方が検出器
2側に突出するよりもX線源1と検出器2との間の距離
SDDを小さくすることができる。
【0023】投影データは、角度(180°+α)の範
囲を撮ることにより断面を再構成することができる。フ
ァン角αを大きく取れるX線源1である場合には、検出
器2側へ突出する構成を採用することができることは勿
論である。図5において、テーブル41を構成するスキ
ャンエリア6の部分の半径はrであり、この部分からX
線源1側に突出した部分の半径は図示のようなRであ
る。
【0024】図4および図5は、X線ジオメトリから決
まるテーブル形状の限界を示しているが、各々の制約条
件をまとめると次の表1のようになる。
【0025】
【表1】
【0026】T/R方式とR/R方式によるテーブルの
広がりの差はスキャン方式によりテーブルが回転する角
度(180°±α)によって決まる。また、回転は角度
(180°±α)の範囲で往復動作を行う。
【0027】図6および図7は、図1に示した実施例の
機構部13の詳細な構成を示す図である。図6および図
7に示す機構部は、一例としてタイヤの片側断面を撮像
するタイヤ用CTに適用したものであり、図2(a)の
ジオメトリと同じ配置でタイヤの片側断面を撮像するよ
うになっている。なお、図7(b)は図7(a)の矢印
Aからの矢視図である。
【0028】図6および図7において、タイヤ101は
ホイール102で支持されるとともに、負荷板112に
よって負荷をかけられる。図7(a),(b)はタイヤ
に負荷をかける様子を示している。トラバース/ローテ
ーション可能な走査手段を構成するT/Rテーブル31
上には支持台104が固定されている。T/Rテーブル
31はレールおよびトラバース機構等を備えたトラバー
ス機能と回転機能を有している。支持台104にはベア
リングからなる回転保持部106を介してタイヤ保持手
段としてのホルダ107が回転可能に設けられている。
該ホルダ107の下端部とT/Rテーブル31との間に
は回転駆動部109が設けられ、制御盤21からの制御
信号で回転駆動部109が伸縮することによりホルダ1
07が回転するようになっている。被検体であるタイヤ
101は一般市販のホイール102に取り付けられ、該
ホイール102のハブ部分でねじ111によりホルダ1
07に保持される。
【0029】ホルダの上下には負荷手段となる加圧板ま
たは負荷板112をタイヤ101に押し付けるための駆
動手段としての駆動部113、駆動ねじ棒115、支持
用シャフト116および駆動モータ114が設けられ、
これらの機構により負荷板112を図7(b)の左右方
向へ移動させることができるようになっている。そし
て、上述したように、ホルダ107に保持されたタイヤ
101を挟むような位置にX線源1と検出器2とが対向
するように配設されている。
【0030】X線源1から放射されるファンビーム上の
X線がスキャンニングされる断層面117は図に示すよ
うに一般的にはタイヤ101の中心でもあるホイールセ
ンタを通る面に形成される。なお、負荷板112を含む
加圧機構の部分には負荷力または加圧力を管理するため
の圧力測定器が設けられているが、図面では省略されて
いる。
【0031】以上のように構成されるタイヤ用CTにお
いて、タイヤ101の非破壊検査に際してはタイヤ10
1をホイール102のハブ部分でホルダ107に取り付
け、断層像を所望する断層面117とX線源1から放射
されるX線ファンビーム面とが一致するように回転駆動
部109でタイヤ101を回転させて保持する。この状
態において、駆動部113により負荷板112が駆動さ
れ、タイヤ101に適宜の負荷がかけられる。それか
ら、X線ビームのファン角αの中をT/Rテーブル31
が横切るように所定距離トラバース動作を行う。T/R
テーブル31はファン角αで回転角度の割り出しを行
い、各トラバース毎にα角度回転してデータ収集が行わ
れる。
【0032】上述したように、本実施例では、タイヤ1
01に負荷をかけた状態で断層像を得ることができ、従
来のタイヤ用CTのようにX線源1がタイヤ101の中
空部に入り込まないため、一般市販のホイール102を
そのまま使用できる。ホルダ107を用いることにより
タイヤ101を図7(a)のA方向から装着することが
でき、良好な作業性が得られる。タイヤ101の回転保
持部106と回転駆動部109とを有しているので、ス
キャンニング位置、すなわち断層面位置を容易に変える
ことができる。従って、タイヤ101の路面接触部から
タイヤトレッドの立ち上がり部等の断層像を得ることが
できる。
【0033】なお、タイヤの機械的試験との組合せは、
上述した他にもタイヤのブレーキング、ステアリング、
サイドウォール、ビート部に対する負荷試験等様々なも
のがある。また、上述した負荷板により負荷のみなら
ず、他の試験状態でCTスキャンを行うことも可能であ
る。
【0034】以上説明したように、本実施例によれば、
スキャンエリアをはみ出すスキャン対象物の一部をスキ
ャンすることができる。また、スキャン対象物全体をス
キャンするCTと比較して、X線源1と検出器2との間
の距離SDDを小さくでき、X線利用効率を向上するこ
とができるとともに、装置を小型化および軽量化するこ
とができる。
【0035】X線源1と検出器2との間の距離SDDを
小さくできるので、検出器2のチャンネル数を少なくす
ることができ、検出器2を小型化することができる。図
2(a)に示したようにX線源1と検出器2との間の距
離SDDを小さくできるので、X線焦点の寸法が小さい
時、空間分解能を向上できる。また、トラバース距離が
短くなり、装置の小型化、軽量化が可能である。スキャ
ン対象物の一部をスキャンでき、空間分解能や画像SN
比を向上できる。
【0036】図6に示した実施例では、タイヤに負荷を
かけた状態でCTスキャンを行うことができる。また、
他の機械的試験を行いながら、スキャンを行うことがで
きる。更に、タイヤ用CTでは、タイヤの試験状態の部
分のみをスキャンするので、空間分解能とSN比を向上
させた断面像を撮ることができる。タイヤに空気圧をか
けた状態の試験が可能である。
【0037】なお、上記実施例では、第2世代および第
3世代CTについて説明したが、ファン角αおよびデー
タ収集範囲を考慮することにより、他のスキャン方式の
CTにも同様の効果を有することができる。また、X線
に限らず、他の放射線源およびその検出器でも同様に効
果を得ることができる。
【0038】スキャンエリアは、T/R方式の場合に
は、トラバース距離とデータピッチ等を変えることによ
り、またR/R方式の場合には、回転中心をX線源と検
出器との間で移動することにより可変とすることができ
る。
【0039】図8は、T/R方式のスキャンエリアを可
変する方法を示す説明図である。X線源1と検出器2と
の間の距離SDDを保ちながら、X線源1および検出器
2を点線で示すように1’,2’の位置にシフトするこ
とによりスキャン対象物が干渉しないスペースを広げる
ことができ、スキャンエリア6は61で示すように大き
く広がる。
【0040】また、X線源1と検出器2を固定し、T/
Rテーブルのトラバース位置を左右方向に移動させても
同様に効果がある。上述したスキャンエリアの可変は、
X線源1および検出器2の間のジオメトリを固定したま
までスキャンエリアを可変とするが、X線源1と検出器
2との間の距離SDDを変えて、ジオメトリを変えるよ
うにX線源1と検出器2をスキャン中心に対して移動さ
せることもできる。この場合には、検出器2へ入射する
X線源の経路(角度)が変化するので、検出器2側のチ
ャンネル間のセパレータやクロストークの防止対策を十
分考慮する必要がある。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放射線検出手段または放射線発生手段の側に片方のみス
キャンエリアをはみ出して被検体を設定することができ
るため、外形寸法がスキャンエリアよりも大きな被検体
でもその一部の断層像を得ることができる。また、放射
線発生手段と放射線検出手段との間の距離SDDを小さ
くすることができ、放射線利用効率を向上させることが
できるとともに、また小型化、軽量化することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる断層撮影装置の構成
を示すブロック図である。
【図2】T/R方式の第2世代CTのX線幾何系を示す
説明図である。
【図3】T/R方式の第2世代CTのX線幾何系を示す
説明図である。
【図4】T/R方式の第2世代CTのX線幾何系を示す
説明図である。
【図5】R/R方式の第3世代CTのX線幾何系を示す
説明図である。
【図6】図1に示した実施例の機構部の詳細な構成を示
す図である。
【図7】図1に示した実施例の機構部の詳細な構成を示
す図である。
【図8】T/R方式のスキャンエリアを可変する方法を
示す説明図である。
【図9】T/R方式の第2世代CTの従来例を示す図で
ある。
【図10】R/R方式の第3世代CTの従来例を示す図
である。
【符号の説明】
1 X線源 2 検出器 4 X線ファンビーム 6 スキャンエリア 10 スキャナ 11 データ収集部 31,41 テーブル

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体を透過した放射線発生手段からの
    放射線を放射線検出手段で検出するとともに、被検体の
    空間に画定したデータ収集領域であるスキャンエリアを
    通る少なくとも180°方向からの被検体の投影データ
    を得るために走査手段により被検体、前記放射線発生手
    段および前記放射線検出手段を相対的に移動させなが
    ら、前記放射線検出手段からの検出データを収集して被
    検体の断層像を得る断層撮影装置であって、前記スキャ
    ンエリアを超える外形寸法の被検体を載置可能なスキャ
    ン空間を有し、これによりスキャンエリアを超える外形
    寸法の被検体の断層像を得ることを特徴とする断層撮影
    装置。
  2. 【請求項2】 前記走査手段は、物体、前記放射線発生
    手段および前記放射線検出手段に相対的にトラバース/
    ローテーションを行わせる第2世代方式のものであり、
    放射線ファンビームの角度をファン角αとした場合、ロ
    ーテーションは(180°−α)の角度でスキャン動作
    を行うことを特徴とする請求項1記載の断層撮影装置。
  3. 【請求項3】 前記放射線発生手段と前記放射線検出手
    段との間の距離SDDを固定とした場合、スキャンエリ
    アのトラバース中心位置との間で相対的にスキャンエリ
    アのトラバース中心位置が前記距離SDDの方向に移動
    できる移動手段を有し、前記スキャン空間およびスキャ
    ンエリアを可変とすることを特徴とする請求項2記載の
    断層撮影装置。
  4. 【請求項4】 被検体を載置する載置台は一方の方向に
    ファン角αで広がり、前記放射線発生手段側の半径をr
    とし、前記放射線検出手段側の半径をRとする寸法を有
    する制限された形状を有し、スキャン動作におけるロー
    テーションを前記放射線発生手段と前記放射線検出手段
    の中心を結ぶ線に対して対称に行うことを特徴とする請
    求項2または3記載の断層撮影装置。
  5. 【請求項5】 前記走査手段は、物体、前記放射線発生
    手段および前記放射線検出手段に対して相対的な回転の
    みを行わせる第3世代方式のものであり、放射線ファン
    ビームの角度をファン角αとした場合、回転角は(18
    0°+α)の角度でスキャン動作を行うことを特徴とす
    る請求項1記載の断層撮影装置。
  6. 【請求項6】 前記放射線発生手段と前記放射線検出手
    段との間の距離SDDを固定とした場合、回転中心位置
    との間で相対的に回転中心の位置が前記距離SDDの方
    向に移動できる移動手段を有し、前記スキャン空間また
    はスキャンエリアを可変とすることを特徴とする請求項
    5記載の断層撮影装置。
  7. 【請求項7】 被検体を載置する載置台は一方の方向に
    ファン角αで狭くなり、前記放射線発生手段側と前記放
    射線検出手段側のスペースで各々制限された形状を有
    し、スキャン動作における回転を前記放射線発生手段と
    前記放射線検出手段の中心を結ぶ線に対して対称に行う
    ことを特徴とする請求項5または6記載の断層撮影装
    置。
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