(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一意的にエンコードされた放射線を生成するよう異なるスイッチングパターンであってＸ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅の中の１又はそれ以上と関連するスイッチングパターンにより同時に駆動される少なくとも２つのＸ線源；
夫々が、前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つによって発せられる一次放射線と、前記少なくとも２つのＸ線源の他の中の少なくとも１つからの交差散乱放射線とを検出して、該検出された一次放射線及び交差散乱放射線を表す集合信号を生成する少なくとも２つの検出器；及び
前記異なるスイッチングパターンに基づき、前記集合信号において前記少なくとも２つのＸ線源の中の少なくとも１つに対応する少なくとも１つの信号を特定し、該特定された信号をその対応するＸ線源と関連付けるデカップラ；
を有し、
前記異なるスイッチングパターンの夫々は、Ｘ線放射線を一意的に周波数エンコードするよう互いに異なる周波数で駆動される、
断層撮影装置。
【請求項２】
一意的にエンコードされた放射線を生成するよう異なるスイッチングパターンであってＸ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅の中の１又はそれ以上と関連するスイッチングパターンにより同時に駆動される少なくとも２つのＸ線源；
夫々が、前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つによって発せられる一次放射線と、前記少なくとも２つのＸ線源の他の中の少なくとも１つからの交差散乱放射線とを検出して、該検出された一次放射線及び交差散乱放射線を表す集合信号を生成する少なくとも２つの検出器；及び
前記異なるスイッチングパターンに基づき、前記集合信号において前記少なくとも２つのＸ線源の中の少なくとも１つに対応する少なくとも１つの信号を特定し、該特定された信号をその対応するＸ線源と関連付けるデカップラ；
を有し、
前記異なるスイッチングパターンは、Ｘ線放射線を一意的に位相エンコードするよう互いに対して位相シフトされる、
断層撮影装置。
【請求項３】
一意的にエンコードされた放射線を生成するよう異なるスイッチングパターンであってＸ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅の中の１又はそれ以上と関連するスイッチングパターンにより同時に駆動される少なくとも２つのＸ線源；
夫々が、前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つによって発せられる一次放射線と、前記少なくとも２つのＸ線源の他の中の少なくとも１つからの交差散乱放射線とを検出して、該検出された一次放射線及び交差散乱放射線を表す集合信号を生成する少なくとも２つの検出器；及び
前記異なるスイッチングパターンに基づき、前記集合信号において前記少なくとも２つのＸ線源の中の少なくとも１つに対応する少なくとも１つの信号を特定し、該特定された信号をその対応するＸ線源と関連付けるデカップラ；
を有し、
前記異なるスイッチングパターンの中の少なくとも１つは、５０％より大きいデューティーサイクルを有する、
断層撮影装置。
【請求項４】
一意的にエンコードされた放射線を生成するよう異なるスイッチングパターンであってＸ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅の中の１又はそれ以上と関連するスイッチングパターンにより同時に駆動される少なくとも２つのＸ線源；
夫々が、前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つによって発せられる一次放射線と、前記少なくとも２つのＸ線源の他の中の少なくとも１つからの交差散乱放射線とを検出して、該検出された一次放射線及び交差散乱放射線を表す集合信号を生成する少なくとも２つの検出器；及び
前記異なるスイッチングパターンに基づき、前記集合信号において前記少なくとも２つのＸ線源の中の少なくとも１つに対応する少なくとも１つの信号を特定し、該特定された信号をその対応するＸ線源と関連付けるデカップラ；
を有し、
前記異なるスイッチングパターンは、Ｘ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに異なるデューティーサイクルで駆動される、
断層撮影装置。
【請求項５】
前記特定された信号は前記一次放射線を示す、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項６】
撮像領域内の対象の画像を生成するよう前記一次放射線を示す信号を再構成する再構成システムを更に有する、請求項５記載の断層撮影装置。
【請求項７】
前記デカップラは、前記少なくとも２つのＸ線源の夫々から前記集合信号への強さ寄与を決定する、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項８】
前記異なるスイッチングパターンを生成する共通発振器及び／又はパターン発生器を更に有する、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項９】
前記少なくとも２つのＸ線源の中の１又はそれ以上は、そのスイッチングパターンの生成を手助けする制御グリッドを有する、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１０】
前記デカップラは、前記集合信号から前記少なくとも１つの信号を分離するためにサブトラクション法、フーリエ変換、ウェーブレット分解、及びロックイン増幅器の中の少なくとも１つを用いる、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの検出器は、間接変換検出器及び直接変換検出器の中の１つを有する、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１２】
前記異なるスイッチングパターンの中の少なくとも１つは、略矩形、正弦関数、三角形及びｓｉｎｃパルスの中の１つの連続を有する、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１３】
前記集合信号は、スイッチング周波数間の最小差及び最大Ｘ線管スイッチ周波数の関数としてサンプリングされる、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１４】
前記一次放射線及び前記交差散乱放射線は、心臓のＣＴスキャンの間に検出される、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１５】
前記少なくとも２つのＸ線源は、撮像領域に関し回転する、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１６】
前記少なくとも２つのＸ線源は、撮像領域の近くに固定して位置付けられる、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１７】
医用画像、動物画像、非破壊画像、及び産業画像断層撮影装置の中の１つである、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１８】
ＣＴスキャナを更に有し、該ＣＴスキャナは前記少なくとも２つのＸ線源を有する、請求項１乃至４いずれか一項記載の断層撮影装置。
【請求項１９】
撮像領域に放射線を発する少なくとも２つの同時駆動されるＸ線源の個々の出力を、異なるスイッチングパターンであってＸ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅よりなる群のうち１又はそれ以上を用いるスイッチングパターンによりエンコードする工程；
前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つからの一意的にエンコードされた一次放射線と、前記少なくとも２つのＸ線源の他の中のもう１つからの一意的にエンコードされた交差散乱放射線とを含む放射線を検出する少なくとも１つの検出器により、前記少なくとも２つのＸ線源によって発せられる放射線を同時に検出する工程；
前記検出された一次放射線及び交差散乱放射線を示す成分を有するコンポジット信号を生成する工程；
前記スイッチングパターンに基づき、前記コンポジット信号内で一次放射線信号を見つけて、該一次放射線信号を前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つと関連付ける工程；及び
前記撮像領域内の対象の画像を生成するよう前記一次放射線信号を再構成する工程；
を有し、
Ｘ線放射線を周波数エンコードするよう異なるスイッチング周波数を有して前記異なるスイッチングパターンの夫々を生成する工程を更に有する、
コンピュータ断層撮影の再構成方法。
【請求項２０】
撮像領域に放射線を発する少なくとも２つの同時駆動されるＸ線源の個々の出力を、異なるスイッチングパターンであってＸ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅よりなる群のうち１又はそれ以上を用いる、ただし互いに対して異なる周波数のみの場合を除くスイッチングパターンによりエンコードする工程；
前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つからの一意的にエンコードされた一次放射線と、前記少なくとも２つのＸ線源の他の中のもう１つからの一意的にエンコードされた交差散乱放射線とを含む放射線を検出する少なくとも１つの検出器により、前記少なくとも２つのＸ線源によって発せられる放射線を同時に検出する工程；
前記検出された一次放射線及び交差散乱放射線を示す成分を有するコンポジット信号を生成する工程；
前記スイッチングパターンに基づき、前記コンポジット信号内で一次放射線信号を見つけて、該一次放射線信号を前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つと関連付ける工程；及び
前記撮像領域内の対象の画像を生成するよう前記一次放射線信号を再構成する工程；
を有し、
前記エンコードする工程の前に、Ｘ線放射線を位相エンコードするよう異なる位相を有して前記異なるスイッチングパターンの夫々を生成する工程を更に有する、
コンピュータ断層撮影の再構成方法。
【請求項２１】
撮像領域に放射線を発する少なくとも２つの同時駆動されるＸ線源の個々の出力を、異なるスイッチングパターンであってＸ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅よりなる群のうち１又はそれ以上を用いる、ただし互いに対して異なる周波数のみの場合を除くスイッチングパターンによりエンコードする工程；
前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つからの一意的にエンコードされた一次放射線と、前記少なくとも２つのＸ線源の他の中のもう１つからの一意的にエンコードされた交差散乱放射線とを含む放射線を検出する少なくとも１つの検出器により、前記少なくとも２つのＸ線源によって発せられる放射線を同時に検出する工程；
前記検出された一次放射線及び交差散乱放射線を示す成分を有するコンポジット信号を生成する工程；
前記スイッチングパターンに基づき、前記コンポジット信号内で一次放射線信号を見つけて、該一次放射線信号を前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つと関連付ける工程；及び
前記撮像領域内の対象の画像を生成するよう前記一次放射線信号を再構成する工程；
を有し、
５０％より大きいデューティーサイクルを有して前記異なるスイッチングパターンの中の少なくとも１つを生成する工程を更に有する、
コンピュータ断層撮影の再構成方法。
【請求項２２】
撮像領域に放射線を発する少なくとも２つの同時駆動されるＸ線源の個々の出力を、異なるスイッチングパターンであってＸ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅よりなる群のうち１又はそれ以上を用いる、ただし互いに対して異なる周波数のみの場合を除くスイッチングパターンによりエンコードする工程；
前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つからの一意的にエンコードされた一次放射線と、前記少なくとも２つのＸ線源の他の中のもう１つからの一意的にエンコードされた交差散乱放射線とを含む放射線を検出する少なくとも１つの検出器により、前記少なくとも２つのＸ線源によって発せられる放射線を同時に検出する工程；
前記検出された一次放射線及び交差散乱放射線を示す成分を有するコンポジット信号を生成する工程；
前記スイッチングパターンに基づき、前記コンポジット信号内で一次放射線信号を見つけて、該一次放射線信号を前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つと関連付ける工程；及び
前記撮像領域内の対象の画像を生成するよう前記一次放射線信号を再構成する工程；
を有し、
前記異なるスイッチングパターンは、Ｘ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに異なるデューティサイクルで駆動される工程を更に有する、
コンピュータ断層撮影の再構成方法。
【請求項２３】
前記コンポジット信号内で交差散乱放射線信号を見つける工程；
前記スイッチングパターンに基づき、前記交差散乱放射線信号を前記少なくとも２つのＸ線源の中の対応する１つと関連付ける工程；及び
前記交差散乱放射線信号を再構成する工程；
を更に有する、請求項１９乃至２２いずれか一項記載の再構成方法。
【請求項２４】
前記コンポジット信号から前記一次放射線信号を分離するためにサブトラクション法、フーリエ変換、ロックイン増幅器、及びウェーブレット変換の中の少なくとも１つを用いる工程を更に有する、請求項１９乃至２２いずれか一項記載の再構成方法。
【請求項２５】
Ｘ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅よりなる群の１又はそれ以上を用いる、スイッチングパターンで、一意的にエンコードされたＸ線ビームを同時に発生させる手段；
前記Ｘ線ビームを示す信号を結合する手段；及び
前記結合された信号における個々の信号の中の少なくとも１つを特定し、これをＸ線源の中の対応する１つと関連付ける手段；
を有し、
Ｘ線放射線を周波数エンコードするよう異なるスイッチング周波数を有して前記異なるスイッチングパターンの夫々を生成する手段を更に有する、
装置。
【請求項２６】
Ｘ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅よりなる群の１又はそれ以上を用いる、スイッチングパターンで、一意的にエンコードされたＸ線ビームを同時に発生させる手段；
前記Ｘ線ビームを示す信号を結合する手段；及び
前記結合された信号における個々の信号の中の少なくとも１つを特定し、これをＸ線源の中の対応する１つと関連付ける手段；
を有し、
Ｘ線放射線を位相エンコードするよう異なる位相を有して前記異なるスイッチングパターンの夫々を生成する手段を更に有する、
装置。
【請求項２７】
Ｘ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅よりなる群の１又はそれ以上を用いる、スイッチングパターンで、一意的にエンコードされたＸ線ビームを同時に発生させる手段；
前記Ｘ線ビームを示す信号を結合する手段；及び
前記結合された信号における個々の信号の中の少なくとも１つを特定し、これをＸ線源の中の対応する１つと関連付ける手段；
を有し、
５０％より大きいデューティーサイクルを有して前記異なるスイッチングパターンの中の少なくとも１つを生成する工程を更に有する、
装置。
【請求項２８】
Ｘ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに対して異なる周波数、デューティーサイクル、及び振幅よりなる群の１又はそれ以上を用いる、スイッチングパターンで、一意的にエンコードされたＸ線ビームを同時に発生させる手段；
前記Ｘ線ビームを示す信号を結合する手段；及び
前記結合された信号における個々の信号の中の少なくとも１つを特定し、これをＸ線源の中の対応する１つと関連付ける手段；
を有し、
前記異なるスイッチングパターンは、Ｘ線放射線を一意的にエンコードするよう互いに異なるデューティサイクルで駆動される工程を更に有する、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、画像化（imaging）システムに関する。それは、特に、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）に、より具体的に、異なるＸ線源からの同時に検出される放射線を処理することに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来の単一Ｘ線管ＣＴシステムにより、Ｘ線管はシステムの性能を制限する。特に、Ｘ線管の陽極での熱放散は、管電力を制限する１つの要因である。管は、１００％よりも低いデューティーサイクルで動作され得ることで、陽極の熱放散を促す。しかし、これは、管のより効率的でない使用と光子束の減少とをもたらす。高い光子束が、例えば心臓ＣＴのような過渡的な処理を画像化するのに望まれる。
【０００３】
デュアル管ＣＴシステムにより、光子束は、両方の管を用いることによって増大しうる。かかるシステムは、両方の管が同時にＸ線を生成して放射するように、又は、管が交互に作動する如何なる所与の時点でも、一方の管のみがＸ線を生成して放射するように、動作する。同時動作により、夫々の管に対応する検出器は、また、一次放射と、他の管からの放射（交差散乱（cross  scatter））とを検出する。このようにして、いずれかの検出器の組によって検出された集合的な散乱は、単一の管の使用に比べて増大する。管を交互に用いることは交差散乱を軽減するが、管の数に基づく単位時間ごとの各管の光子放射を減らす。結果として、取得時間は増大し、管電力は、同様の信号対雑音比（ＳＮＲ）を達成すべく増大される必要がある。管を交互に用いることは、また、夫々の管が一部の時間の間だけオンしている点で非効率的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上より、従来のシステムに関する上記及び／又は他の欠陥を解消する改善されたシステム及び方法が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様は、これらの問題及びその他に対処する。
【０００６】
一態様に従って、断層撮影装置が説明される。この断層撮影装置は、少なくとも２つのＸ線源と、少なくとも２つの検出器と、デカップラとを有する。少なくとも２つのＸ線源は、一意的にエンコードされた放射線を生成するよう、異なるスイッチングパターンを有して同時に駆動され得る。各検出器は、少なくとも２つのＸ線源の中のその対応する１つによって発せられた一次放射線と、残りのＸ線源の中の少なくとも１つからの交差散乱放射線とを検出する。放射線を検出すると、少なくとも２つの検出器の夫々は、検出した一次放射線及び交差散乱放射線を表す集合信号（aggregate  signal）を生成する。デカップラは、異なるスイッチングパターンに基づき、集合信号において少なくとも２つのＸ線源の中の少なくとも１つに対応する少なくとも１つの信号を特定し、特定した信号をその対応するＸ線源に関連付ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１を参照すると、画像化システム１０が表されている。画像化システム１０は、医用画像化システム、動物用画像化システム、産業用画像化システム等でありうる。画像化システム１０は、撮像される対象の一部分を照射するために、複数の同時に作動するＸ線源を用いる。各Ｘ線源によって発せられる放射線は、（例えば、周波数、コード、位相、振幅、及び／又はデューティーサイクルエンコードを介して）一意的にエンコードされる。放射線検出器は、対応するＸ線源によって発せられた一次放射線と、他のＸ線源によって発せられた交差散乱放射線とを検出し、集合信号を生成する。集合信号は、検出された一次放射線及び交差散乱放射線を示す信号成分を含む。放射線の一意のエンコードは、集合信号から個々の信号成分の中の１又はそれ以上を分離し又は別な方法で抽出するために使用され得る。１つの限定されない態様において、これは、取得画像の時間分解能を増大し、ガントリ（gantry）の回転速度を低下させ、機械的構成を簡単化し、従来の代替モード（alternatively  mode）Ｘ線管アプローチと比べてより高速な画像化を提供し、且つ／あるいは、従来の同時モードアプローチに比べて交差散乱を減らすために使用され得る。
【０００８】
画像化システム１０は、Ｎ個のＸ線源１６１、１６Ｎ（ここでは、集合的にＸ線源１６と呼ばれる。）を支持する回転ガントリ１４を具えたＣＴスキャナ１２を有する。ここで、Ｎは２以上の整数である。Ｘ線源１６は、互いから角度オフセット（例えば、２つのＸ線源については、９０度＋．５＊ファンアングル。）を有してガントリ１４の周囲に配置されている。Ｘ線源１６の夫々は、一意的にエンコードされたスイッチングパターンを生成するためにグリッド、シャッター及び／又はその他同様のものを有することができる。一実施において、Ｘ線源１６は、グリッド制御型Ｘ線管として実施される。この場合に、グリッドは、所望のスイッチングパターンに従って夫々の管の出力を変調し又は別な方法で制御する働きをする。例えば、グリッドは、所望のエンコードパターンに従ってＸ線源１６の夫々を“オン”及び“オフ”に切り替えるために使用され得る。望ましいエンコードを提供する他の適切な電気回路又は他のメカニズムの使用が、また、考えられる。熱陰極（フィラメント）を具えた従来のＸ線管の適切な代替案は、例えば“冷陰極（cold  cathodes）”のような電界放射陰極を組み込むＸ線源である。これは、本願に参照することで援用される、Ｇ．Ｚ．Ｙｕｅ氏等によって２００２年７月８日に公開された、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、Ｖｏｌ．８１、Ｎｏ．２に掲載の“Generation  of  continuous  and  pulsed  diagnostic  imaging  x-ray  radiation  using  a  carbon-nanotube-based  field-emission  cathode”に記載されるように、通常、例えば１００ｋＨｚといった、より高い周波数パルス放射を可能にする。
【０００９】
制御部１８は、様々なＸ線源１６によって生成される放射線を一意的にエンコードするようＸ線源１６へ制御信号又は他のコマンドを送る。一実施において、様々なＸ線源１６が異なるスイッチング周波数で駆動されるように、周波数エンコードが使用される。周波数エンコードに加えて、例えば、コード、位相、振幅、及びデューティーサイクルエンコードのような他のエンコード技術が（いずれか１つ又は様々な組み合わせで）考えられる。このようなエンコードは、Ｘ線源１６の中の２又はそれ以上が同時の放射線を放つよう一斉に動作することができるように実行される。１つの例で、様々なスイッチングパターンは共通の発振器によって生成される。これにより、個々のＸ線源１６の間の相対的な周波数ドリフトは軽減される。
【００１０】
ガントリ１４は、また、Ｘ線感知検出器２０１及び２０Ｎの組（ここでは、集合的にＸ線感知検出器２０の組と呼ばれる。）を支持する。Ｘ線感知検出器２０の各組は、それらの間に撮像領域２２を定めるべくＸ線源１６の中のその対応する１つの反対側に角度円弧（angular  arc）を定めるようガントリ１４の周囲に配置されている。検出器２０は、様々な検出器技術に基づくことができる。例えば、１つの例で、少なくとも１つの検出器は、（例えば、硫酸化ガドリニウム（ＧＯＳ；gadolinium  oxysulphide）シンチレータを組み込む）間接変換技術を用いる。他の例では、少なくとも１つの検出器は、（例えば、結晶性テルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ；cadmium  zinc  telluride）を組み込む）直接変換技術を用いる。
【００１１】
他の実施例で、医用画像化システム１０における幾つかのＸ線源１６は、例えば、Ｚｈｏｕ氏等によって出願された米国特許出願公開２００４／０２１３３７８（Ａ１）号明細書（“Computed  tomography  system  for  imaging  of  human  and  small  animal”）に記載されるように、あるいは、Ｃ．Ｒｉｂｂｉｎｇ氏等によって２００６年２月２日に出願された欧州特許出願公開０６１０１１７５５号明細書（“Imaging  apparatus  using  distributed  x-ray  sources  and  method  thereof”）に記載されるように、撮像される対象の部分を囲む固定フレームに取り付けられる。いずれの特許文献も本願に参照することで援用される。このような画像化システムは、通常、それほど構成が複雑ではないが、回転機構と同じ品質の画像を得るためにより多くのＸ線源１６及び／又はＸ線感知検出器２０を必要とすることがある。
【００１２】
対象（又は患者）支持台２４は、撮像領域内２２内で、例えば人間のような対象を支持する。支持台２４は、オペレータが、例えば、ｚ軸２６に沿って支持台２４を動かすことによって、螺旋走査、軸方向走査、及び／又は他の走査を実行する前、実行している間、及び／又は実行した後で撮像領域２２内の適切な場所に対象を導くことを可能にするために動作可能であっても良い。システム１０は第３世代のＣＴシステムとして記載されてきたが、他の構成が考えられる。例えば、１又はそれ以上の固定された検出器リングを具える第４世代のシステムも考えられる。このような実施では、特定のＸ線源に対応する検出器リングの検出器は、Ｘ線源の角度位置の関数として変化しうる。
【００１３】
Ｘ線源１６の中の２又はそれ以上が一斉に動作する場合に、検出器２０の各組は夫々、Ｘ線源１６の中のその対応する１つ及び他のＸ線源１６によって発せられた放射線を検出する。このようにして、検出器２０の特定の組、例えば２０１に関し、検出された放射線は、そのＸ線源１６１によって発せられた放射線（一次放射線及び前方散乱放射線）と、Ｘ線源１６Ｎによって発せられた放射線（交差散乱）とを含む。各検出器は、一次放射線及び交差散乱放射線の両方の信号成分を含む集合信号を生成する。
【００１４】
様々な検出器２０からの信号はデカップラ３０へ供給される。デカップラ３０は、各検出器２０によって生成された集合信号から個々の信号の１又はそれ以上を取り出す。周波数エンコードされた信号とともに使用されるのに適した１つの実施において、ロックイン（lock-in）増幅器３２は、集合信号内の基準パターン／変調周波数に従って信号の１又はそれ以上に“ロックイン”するために使用される。ロックイン増幅器３２を使用する場合に、集合信号に加えて、関心のある信号に対応するスイッチングパターンが、ＳＹＮＣ接続３１を介してロックイン増幅器３２へ供給される。ロックイン増幅器３２は、スイッチングパターンの中の１つを集合信号に乗じる。この例に関し、集合信号は、Ｘ線源１６１からの放射線を示す信号に対応するスイッチングパターンを乗じられるとする。
【００１５】
集合信号及びスイッチングパターンの生成は、低域通過フィルタ又はスイッチングパターンの周波数に中心がある帯域通過フィルタ等によって処理される。フィルタは、一定成分を通し、時間変化する成分を抑える。スイッチングパターンによりエンコードされた信号及びスイッチングパターンは同じ周波数を有するので、Ｘ線源１６１に対応する信号は回復される。他の一意的にエンコードされた信号は、このスイッチングパターンとは異なる周波数と関連するので、それらは抑制される。ソース１６Ｎに対応するスイッチングパターンによりエンコードされた信号は、同様に、適切なスイッチングパターンを集合信号に乗じることによって得られる。
【００１６】
ロックイン増幅器３２を用いると、集合信号は分離（demultiplex）され、集合信号内の信号の中の１又はそれ以上の強さ寄与が識別されて、Ｘ線源１６の中のその対応する１つと関連付けられ又はその１つに特定される。目的が、同時に動作するＸ線源１６の場合に散乱放射を把握することである場合は、ロックイン増幅器３２の中の少なくとも１つは、検出器２０の夫々について設けられて、検出器の夫々のＸ線源１６によって生成される信号成分を取り出すために使用され得る。他の用途では、散乱放射線の発生源を特定する能力は、例えば、透過及び散乱断層撮影を用いる散乱画像化及び／又はマルチモダリティ機構を容易にすることができる。
【００１７】
散乱画像化では、前方向及び後ろ方向の両方における散乱光子が画像再構成のために使用され得る。後方散乱は、コンプトン（Compton）（インコヒーレント）散乱が主である。この散乱は、単位体積ごとの電子の数に敏感である。前方散乱は主としてコヒーレント散乱であって、Ｘ線回折のもとであり、分子構造のはっきりとした特徴を与える。その交差部分は、無定型の物質に関しても、物質固有の方法で光子エネルギー及び角度とともに変化する。原子組成及び分子構造に依存する散乱は、患者の体内の組織を区別するのに役立つ。従って、医療画像では、散乱放射線は付加的な情報源でありうる。
【００１８】
幾つかの画像化タスクのために、コントラスト及びＳＮＲは、散乱の一部を集めて解析することによって、放射線量を変えることなく改善され得る。例えば、本願に参照することによって援用される、Ｐ．Ｃ．Ｊｏｈｎｓ、Ｒ．Ｃ．Ｌｅｃｌａｉｒ、Ｍ．Ｐ．Ｗｉｓｍａｙｅｒによって公開された、SPIE  Regional  Meeting  on  Optoelectronics，Photonics  and  Imaging、ＳＰＩＥ  ＴＤ０１、３５５〜３５７頁（２００２年）に掲載の“Medical  x-ray  imaging  with  scattered  photons”を参照されたし。本発明によれば、放射線の一意のエンコードは、集合信号から幾つかの個々の信号成分の中の１又はそれ以上を取り出すために使用され得る。より具体的には、交差散乱放射線は、その放射源に特定され、且つ／あるいは、撮像される対象に関する、例えば、より高いコントラスト及び／又はＳＮＲへ寄与し且つ／あるいは原子番号若しくは化学構造に関する情報を提供する付加的な情報を得るために使用され得る。
【００１９】
例えばサブトラクション（subtraction）３４、フーリエ変換３６、及びウェーブレット分解３８のような他の分離技術も考えられる。
【００２０】
分離された信号は再構成システム４０へ供給される。再構成システム４０は、対象の走査された領域を示す体積データを生成するよう、分離された信号を再構成する。画像処理装置４２は、再構成システム４０によって生成された体積画像データを処理する。次いで、生成された画像は、表示され、撮影され、アーカイブに保管され、治療を行う医師へ転送され（例えば、電子メール等。）、他の画像診断法による画像と融合され、（例えば、測定及び／又は視覚化利用及び／又は専用の視覚化システムを介して）更に処理され、記憶等をされ得る。
【００２１】
計算システム４４は、スキャナ１２とのオペレータの対話及び／又はスキャナ１２の制御を助ける。計算システム４４は、例えば、ワークステーション、デスクトップ、タワー、ラップトップ等のようなコンピュータでありうる。計算システム４４によって実行されるソフトウェアアプリケーションは、オペレータがスキャナ１２の動作を設定及び／又は制御することを可能にする。例えば、オペレータは、計算システム４４と対話して、走査プロトコルの選択、走査の開始、一時停止及び終了、画像の視認、体積画像データの操作、データの様々な特性（例えば、ＣＴ番号、雑音等。）の測定等を行うことができる。計算システム４４は、制御部１８へ様々な情報を伝える。かかる情報は、特定の走査プロトコルに関してスキャナ１２を設定及び／又は制御するコンピュータ読取可能な命令を含みうる。例えば、かかる情報は、Ｘ線管の電圧、電流、パルス周波数、位相、振幅、デューティーサイクル等、分離（デカップリング）、デマルチプレクス・アルゴリズム等の情報を含みうる。制御部１８は、スキャナ１２を制御するために、上述されたように、かかる情報を用いる。
【００２２】
先に論じられたように、異なるスイッチングパターンは、Ｘ線源１６の夫々を一意的にエンコードするために、Ｘ線源１６の夫々について使用され得る。ここで図２を参照すると、例となる周波数エンコードスキームが、２つのＸ線源１６を有するシステムに関して記載されている。Ｘ線源１６１、１６Ｎからの放射線をエンコードするための例となるスイッチングパターン４６１、４６Ｎ（ここでは、集合的にスイッチングパターン４６と呼ぶ。）は、時間の関数として示されている。この限定されない例において、Ｘ線源１６に適用されるスイッチングパターン４６は異なる周波数を有する。１つの例で、Ｘ線源１６の中の少なくとも１つは、ある周波数を有して繰り返される一意のパターンに従って切り替えられる。周波数は動作モード、最大データ取得速度、及び／又はガントリ回転速度に依存しうる。典型的な周波数は、アンダーサンプリング（undersampling）を回避するよう、検出器システムの最大読出周波数に適合する数百ヘルツから数キロヘルツの範囲にある。
【００２３】
図３は、Ｘ線源１６Ｎと関連する検出器によって生成される、例となる結合若しくは集合信号４８を表す。この例で、集合信号４８は、スイッチングパターン４６Ｎ、４６１に夫々対応する一次放射線信号５０Ｎ及び交差散乱放射線信号５０１からの寄与を有する。交差散乱放射線信号５０１の強さは、散乱時の強度損失により、一次放射線信号５０Ｎの強さよりも低い。集合信号４８は、交差散乱放射線信号を含む部分５２と、一次放射線信号を含む部分５４と、交差散乱信号及び一次放射線信号の両方を含む部分５６とを有する。明らかにされない限り、散乱の寄与は、再構成される画像の品質に悪影響を与えうる。
【００２４】
図４は、例となる分離された信号を表す。このような分離は、様々な技術を介して達成され得る。例えば、ロックイン増幅器３２は、上述されたように、所望の信号にロックインして、集合信号４８からその信号を取り出すために使用され得る。この図で、個々の信号５０は、説明及び明瞭さのために別個の信号として表されている。当然、集合信号４８からの信号５０の夫々の物理的な分離は生じない場合もあれば生ずる場合もある。例えば、１つの例で、信号５０の夫々は集合信号４８から分離される。他の例で、信号５０の１又はそれ以上は、集合信号４８内で特定され且つ／あるいは集合信号から取り出され得る。更なる他の例で、信号５０の中の１又はそれ以上の所望の信号は、識別され、ロックインされ、通され、保持され、高められ得る。更に／あるいは、信号５０の中の１又はそれ以上の不必要な信号は、抑制され、捨てられ、無視され得る。次いで、取り出された信号は、再構成システム４０へ供給されて、上述されたように処理され得る。
【００２５】
図５は、サブトラクション法３４を用いる分離アプローチを表す。矩形波スイッチングパターン４６を用いる場合に、結果として得られる放射線信号５０は、Ｘ線源１６のいずれもが“オン”ではない期間５８、Ｘ線源１６の１つのみが“オン”である期間６０、６２、及びＸ線源１６のいずれも“オン”である期間６４と関連する。期間５８〜６４は夫々、期間６６、６８、７０及び７２で集合信号４８に反映され、集合信号３２から個々の信号５０の中の１又はそれ以上を取り出すために使用され得る。例えば、集合信号４８から、期間６６及び６８での部分は、信号５０１及び５０Ｎを特定するために使用され得る。特定されると、信号５０１は、信号５０Ｎを回復するために集合信号４８から減じられ得、信号５０Ｎは、信号５０１を回復するために集合信号４８から減じられ得る。次いで、取り出された信号は、再構成システム４０へ供給されて、上述されたように処理され得る。
【００２６】
上述される周波数エンコードの代替案は位相エンコードである。図６は、例となる、位相エンコードされたパターン７４１及び７４Ｎ（集合的に位相エンコードパターン７４と呼ぶ。）を表す。図７は、位相エンコードパターン７４１及び７４Ｎから夫々得られる、例となる、位相エンコードされた交差散乱放射線信号７６１及び一次放射線信号７６Ｎ（集合的に、位相エンコード放射線信号７６と呼ぶ。）を表す。集合信号７８は、位相エンコードされた交差散乱放射線信号７６１及び一次放射線信号７６Ｎの成分を含む。位相多重化（マルチプレクス）により、例えばフーリエ及びウェーブレットに基づく変換及び／又は他のアプローチのような様々な分離技術が、信号の特定及び／又は抽出のために使用され得る。更に、位相多重化を用いる場合に、Ｘ線源１６は、５０％より大きいデューティーサイクルで半周期に限定されない位相差を有して動作することができる。
【００２７】
前出の例では、スイッチングパターン５０及び７６は、約５０％のデューティーサイクルを有して異なる周波数（スイッチングパターン５０）及び異なる位相（スイッチングパターン７６）で駆動される矩形パルスの列又は連続を有する。当然、他の例では、様々なパルス形状（例えば、制限関数、三角形、ｓｉｎｃ等。）、周波数、振幅、及び／又はデューティーサイクル（より大きい若しくはより小さい）が使用され得る。５０％より大きいデューティーサイクルの使用は、各Ｘ線源１６が半分以上の時間に放射線を生成して放射しているので、より高い効率性を提供する。
【００２８】
集合信号４８をサンプリングする場合に、読出周波数（又はサンプリング周波数）は、集合信号４８における最高周波数ｍａｘ（ｆｓｗｉｔｃｈ）の少なくとも２倍である（ナイキスト定理）。しかし、１つの例では、複数の重畳信号が信号分離の間に分解されているので、読出周波数はスイッチング周波数の間の最小差ｍｉｎ（Δｆ）の関数でもある。一例として、１００マイクロ秒の積分時間は１０キロヘルツに対応し、３及び３．５キロヘルツで切り替えられる２つの多重Ｘ線信号を分解するために使用されうる。従来のＣＴ画像化によれば、比較的高速なガントリの回転及び比較的多い投影数のために、１００マイクロ秒程度の信号積分時間が使用される。１つの例で、より小さいｍｉｎ（Δｆ）及びより大きいｍａｘ（ｆｓｗｉｔｃｈ）は、より高いサンプルレート（又はより短いフレーム時間）をもたらす。１つの例で、これは、より速いガントリの回転速度を可能にする。
【００２９】
図８は、画像化システム１０により対象を走査するための限定されない方法を表す。参照番号８０で、走査パラメータが初期化される。このステップは、撮像領域２２で対象を走査すべくスキャナ１２の動作を設定及び／又は制御するよう計算システム４４によって実行されるスキャナソフトウェアアプリケーションとの対話を含む。８２で、計算システム４４は制御部１８と交信する。その後、制御部１８は、放射線エンコードスキーム、スイッチングパターン、デューティーサイクル、分離アルゴリズム等を含め、制御コマンドをＸ線源１６へ伝える。かかる放射線エンコードスキームは、周波数、位相、振幅、デューティーサイクル等に基づくことができる。適切なスイッチングパターンがここで説明される。先に論じられたように、各Ｘ線源１６のデューティーサイクルは、５０％より小さいか、５０％に等しいか、又は５０％より大きく、分離アルゴリズムは、ロックイン増幅器３２、サブトラクション３４、フーリエ３６、ウェーブレット３８、及び／又は他（例えば、周波数、位相等。）の技術に基づくことができる。
【００３０】
参照番号８４で、Ｘ線源１６の夫々は、そのスイッチングパターンにより一意的にエンコードされる放射線ビームを生成して放射する。８６で、各検出器は、その対応するＸ線源１６によって発せられた一次放射線と、他のＸ線源１６によって発せられた交差散乱放射線とを検出し、ここで論じられるように、一意的にエンコードされた放射線を表す集合信号を生成する。８８で、異なる検出器の夫々の集合信号４８は測定されてサンプリングされ（例えば、ナイキスト定理における因数分解（factoring）及びスイッチング周波数管の最小差。）、デカップラ３０は、集合信号４８から個々の信号の１又はそれ以上を特定及び／又は抽出する。ここに記載される技術を用いて、取り出された信号はＸ線源１６の中のその１つと関連付けられる。
【００３１】
９０で、再構成システム４０は一次信号を再構成し、画像処理装置４２は、その再構成されたデータを処理して、対応する画像を生成する。画像は、オペレータによる目視観測、撮影、更なる処理等のために、計算部４４に記憶及び／又は供給され得る。
【００３２】
ここに記載されるシステム及び／又は方法且つ／あるいはその派生物は、例えば、心臓ＣＴのような（しかし、それだけに限定されない）医療画像用途、動物Ｘ線画像化、荷物走査システム、非破壊材料解析若しくは欠陥検出、マシンビジョン（machine  vision）、分散ソース（sources）組み込みシステム、産業画像化、光学画像化システム等で利用され得る。
【００３３】
本発明は、好ましい実施形態を参照して記載されてきた。当然、上記を読んで理解することで、それら実施形態に対して変更及び代替が行われ得る。本発明は、添付の特許請求の範囲の適用範囲内にある限りこのような変更及び代替の全てを含むと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】エンコードされたＸ線ビームを生成する複数の同時に駆動されるＸ線源を具える例となる画像化システムを表す。
【図２】同時に駆動されるＸ線源によって発せられる放射線を一意的に周波数エンコードするための例となるスイッチングパターンを表す。
【図３】異なるスイッチングパターンにより周波数エンコードされた信号成分を含む例となる結合信号を表す。
【図４】集合信号から少なくとも１つの信号を分離する第１の例となる技術を表す。
【図５】集合信号から少なくとも１つの信号を分離する他の例となる技術を表す。
【図６】同時に駆動されるＸ線源によって発せられる放射線を一意的に位相エンコードするための例となるスイッチングパターンを表す。
【図７】異なるスイッチングパターンにより位相エンコードされた信号成分を含む例となる結合信号を表す。
【図８】異なった同時に駆動されるＸ線源に対応する一意的にエンコードされた信号を結合及び分離する例となる方法を表す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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