(57)【要約】  手荷物検査へのＣＳＣＴの使用は、大きな視野を必要とし、結果として大きな遠心力を維持しなくてはならない大きなガントリになる。したがって、より小さなガントリサイズを可能にする様々なＣＳＣＴ幾何構成が記載される。特に、焦点中心でない検出器ユニットを有するＣＳＣＴスキャナが記載される。
2009512851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象を検査するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置において、前記コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置が、
焦点から関心対象に電磁放射線を放射するように構成された電磁放射線源と、
散乱検出器と、
前記焦点から第１の距離に配置され、前記関心対象からの第１の電磁散乱放射線を検出するように構成された前記散乱検出器の第１の検出器素子と、
前記焦点から第２の距離に配置され、前記関心対象からの第２の電磁散乱放射線を検出するように構成された前記散乱検出器の第２の検出器素子と、
を有し、
扇面に投影された前記第１の距離の第１の長さが、前記扇面に投影された前記第２の距離の第２の長さと異なる、
コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置が、
前記散乱検出器を有し、第１の検出器サブユニット及び第２の検出器サブユニットを持つ検出器ユニット、
を更に有し、
前記第１の検出器素子が、前記第１の検出器サブユニットの一部であり、
前記第２の検出器素子が、前記第２の検出器サブユニットの一部であり、
前記第１及び第２の検出器サブユニットの両方が焦点中心である、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の検出器サブユニットが、互いから分離される、
請求項２に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記第１の検出器素子及び前記第２の検出器素子が同じサイズを持つ、
請求項２に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記第１の検出器素子が、第１の検出器サブユニットの一部であり、
前記第２の検出器素子が、第２の検出器サブユニットの一部であり、
前記第１の検出器サブユニットが、焦点中心であり、第１の曲率半径を持ち、
前記第２の検出器サブユニットが、第２の曲率半径を持ち、
前記第１の曲率半径が、前記第２の曲率半径より大きい、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記第１の曲率半径が、前記第２の曲率半径の２倍の大きさである、
請求項５に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記第１の検出器素子及び前記第２の検出器素子が、前記検出器ユニットの一部であり、
前記検出器ユニットが、前記扇面に対してリマソン形状断面を持つ、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記第１の検出器素子及び前記第２の検出器素子が、検出器ユニットの一部であり、
前記扇面に対する前記検出器ユニットの断面が、前記焦点と異なる中心を持つ円弧に対応する、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記検出器ユニットが、前記扇面に対して同じ断面形状を持つ第１の散乱検出器及び透過検出器を有する、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記検出器ユニットが、第２の散乱検出器を更に有し、
前記第１の散乱検出器が、前記扇面の上に配置され、
前記第２の散乱検出器が、前記扇面の下に配置され、
前記透過検出器が、前記扇面において前記第１の散乱検出器と前記第２の散乱検出器との間に配置される、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記検出器ユニットが、扇角度範囲の半分のみをカバーする、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置が、第３の検出器サブユニットを更に有し、
前記第１の検出器サブユニットが、前記第２の検出器サブユニットと前記第２の検出器サブユニットとの間に配置される、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１３】
前記検出された第１及び第２の電磁放射線に基づいて前記関心対象の画像を再構成するように構成された再構成ユニット、
を更に有する、請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１４】
手荷物検査装置、医学的応用装置、材料試験装置及び材料科学解析装置からなるグループの１つとして構成される、請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１５】
前記コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置が、
前記電磁放射線源と前記検出素子との間に配置されたコリメータ、
を更に有し、
前記コリメータが、前記電磁放射線源により放射される電磁放射線ビームをコリメートして扇ビームを形成するように構成される、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１６】
関心対象を検査するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置用の検出器ユニットにおいて、前記検出器ユニットが、
散乱検出器と、
前記焦点から第１の距離に配置され、前記関心対象からの第１の電磁放射線を検出するように構成された前記散乱検出器の第１の検出器素子と、
前記焦点から第２の距離に配置され、前記関心対象からの第２の電磁放射線を検出するように構成された前記散乱検出器の第２の検出器素子と、
を有し、
扇面に投影された前記第１の距離の第１の長さが、前記扇面に投影された前記第２の距離の第２の長さと異なる、
検出器ユニット。
【請求項１７】
関心対象を検査する画像処理デバイスにおいて、
検出された第１及び第２の電磁放射線に対応するデータを記憶するメモリと、
前記記憶されたデータに基づいて前記関心対象の画像を再構成するように構成された再構成ユニットと、
を有する、画像処理デバイス。
【請求項１８】
関心対象を検査する方法において、前記方法が、
放射線源により、焦点を持つ電磁放射線を前記関心対象に放射するステップと、
前記焦点から第１の距離に配置された散乱検出器の第１の検出器素子により、前記関心対象からの第１の電磁放射線を検出するステップと、
前記焦点から第２の距離に配置された散乱検出器の第２の検出器素子により、前記関心対象からの第２の電磁放射線を検出するステップと、
扇面に投影された前記第１の距離の第１の長さが、前記扇面に投影された前記第２の距離の第２の長さと異なる、
方法。
【請求項１９】
プロセッサにより実行される場合に、
放射線源により、焦点を持つ電磁放射線を前記関心対象に放射するステップと、
前記焦点から第１の距離に配置された散乱検出器の第１の検出器素子により、前記関心対象からの第１の電磁放射線を検出するステップと、
前記焦点から第２の距離に配置された散乱検出器の第２の検出器素子により、前記関心対象からの第２の電磁放射線を検出するステップと、
を実行するように構成された関心対象を検査するコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能媒体において、
扇面に投影された前記第１の距離の第１の長さが、前記扇面に投影された前記第２の距離の第２の長さと異なる、
コンピュータ読取可能媒体。
【請求項２０】
プロセッサにより実行される場合に、
放射線源により、焦点を持つ電磁放射線を前記関心対象に放射するステップと、
前記焦点から第１の距離に配置された散乱検出器の第１の検出器素子により、前記関心対象からの第１の電磁放射線を検出するステップと、
前記焦点から第２の距離に配置された散乱検出器の第２の検出器素子により、前記関心対象からの第２の電磁放射線を検出するステップと、
を実行するように構成された関心対象を検査するプログラムにおいて、
扇面に投影された前記第１の距離の第１の長さが、前記扇面に投影された前記第２の距離の第２の長さと異なる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層撮像の分野に関する。特に、本発明は、関心対象を検査するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影（coherent scatter computed tomography）装置、検出器ユニット、画像処理デバイス、関心対象を検査する方法、コンピュータ読取可能媒体及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影（ＣＳＣＴ）は、コヒーレントに散乱されるＸ線光子に基づく新しい撮像技術である。ＣＳＣＴは、関心対象内の調査される断面積の各点の散乱性質を生じる。ＣＳＣＴセットアップは、扇面の外に散乱された放射線を測定する付加的な検出器行を持つ単一スライスＣＴと同様である。
【０００３】
ＣＳＣＴにおいて、前記扇面の外の小さな発散のコリメート扇ビームは、関心対象を照射する。両方の信号、透過放射線の強度及び前記対象内での散乱プロセスにより生じた散乱放射線の強度は、前記扇面に位置する透過放射線用検出器及び前記扇面に平行に配置された散乱放射線用検出器により測定される。手荷物検査におけるＣＳＣＴの利用は、大きな視野を必要とする。他方で、小さなガントリサイズは、スキャナのスペースを節約するのみならず、小さな直径が回転ガントリにおける遠心力を減少することができ、Ｘ線源と検出器との間の小さな距離が検出される光子束を増加することができるので、有利であることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、ＣＳＣＴスキャナのより小さなガントリを持つことが望まれうる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、関心対象を検査するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置が提供され、前記コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は、焦点から関心対象に電磁放射線を放射するように構成された電磁放射線源と、散乱検出器と、前記焦点から第１の距離に配置され、前記関心対象からの第１の散乱電磁放射線を検出するように構成された前記散乱検出器の第１の検出器素子と、前記焦点から第２の距離に配置され、前記関心対象からの第２の散乱電磁放射線を検出するように構成された前記散乱検出器の第２の検出器素子とを有し、扇面に投影された前記第１の距離の第１の長さは、前記扇面に投影された前記第２の距離の第２の長さと異なる。
【０００６】
したがって、現在の焦点中心（focus-centered）幾何構成より小さいサイズのガントリを可能にすることができる改良された幾何構成の検出器を持つＣＳＣＴ装置が提供される。
【０００７】
本発明の一実施例によると、前記ＣＳＣＴ装置は、前記電磁放射線源と前記関心対象との間に配置されたコリメータを更に有することができ、前記コリメータは、前記電磁放射線源により放射された電磁放射線ビームをコリメートし、扇ビームを形成するように構成される。
【０００８】
本発明の他の実施例によると、前記ＣＳＣＴ装置は、前記関心対象と前記検出素子との間に配置された第２のコリメータを更に有することができ、前記コリメータは、前記関心対象において散乱された電磁放射線を前記散乱検出器に向けてコリメートするように構成される。
【０００９】
前記検出器素子は、前記扇面に対して円形断面形状を持っても持たなくてもよい検出器ユニット上に配置されることができる。したがって、前記検出器素子の前の前記コリメータは、前記検出器表面に垂直であることを必要とされなくてもよい。
【００１０】
本発明の他の実施例によると、前記コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は、第１の検出器サブユニット及び第２の検出器サブユニットを持つ検出器を更に有し、前記第１の検出器素子は、前記第１の検出器サブユニットの一部であり、前記第２の検出器素子は、前記第２の検出器サブユニットの一部である。前記第１及び第２の両方の検出器サブユニットが、焦点を中心とする。
【００１１】
例えば、前記第２の検出器サブユニットは、前記第１の検出器サブユニットと比較して前記焦点のより近くに配置される。
【００１２】
本発明の他の実施例によると、前記第１の及び第２の検出器サブユニットは、互いから分離される。
【００１３】
したがって、主要な検出器ユニットが１つの単一ユニットでなくてもよいが、互いから独立に配置されることができる複数の分離されたサブユニットを有し、設計自由度を改良する。
【００１４】
本発明の他の実施例によると、前記第１の検出器素子及び前記第２の検出器素子は同じ大きさを持つ。
【００１５】
本発明の他の実施例によると、前記第１の検出器素子は、前記第１の検出器サブユニットの一部であり、前記第２の検出器素子が、前記第２の検出器サブユニットの一部である。前記第１の検出器サブユニットは焦点を中心とし、第１の曲率半径を持ち、前記第２の検出器サブユニットは、前記第１の曲率半径の半分である第２の曲率半径を持つ。
【００１６】
換言すると、前記検出器ユニットの中心部分は、焦点を中心とし、少なくとも１つの外側部分が、線源‐検出器間距離より小さい曲率半径を持つ。更に、全ての円弧は、単一の連続曲線を形成することができる。
【００１７】
この幾何構成は、有利には、各検出器素子が前記焦点中心幾何構成と同じサイズの扇角をカバーすることを依然として可能にしながら、検出器長全体に沿って等しいサイズの検出器素子の使用を可能にする。
【００１８】
本発明の他の実施例によると、前記第１の曲率半径は、前記第２の曲率半径のサイズの２倍である。
【００１９】
例えば、前記第１の曲率半径は、前記線源‐検出器間距離に相当することができ、前記第２の曲率半径は、前記線源‐検出器間距離の半分に相当することができる。
【００２０】
本発明の更に他の実施例において、前記第１の検出器素子及び前記第２の検出器素子は、前記検出器ユニットの一部であり、前記検出器ユニットは、前記扇角に対してリマソン（limacon）形状断面を持つ。
【００２１】
換言すると、前記検出器ユニットは、リマソン幾何構成に対応し、前記扇面に投影される場合におおよそ円弧であるが、焦点中心設計より小さな半径を持つ円弧を形成することができる。リマソン状形状により、測定されるデータは、扇ビームから平行ビームへのリビニング（fan-beam to parallel beam rebinning）後に、面上に配置される。したがって、焦点中心検出器に必要な面上投影仮想検出器は使用されることができない。結果として、この形状の検出器で測定された散乱データの評価は、より速いことができ、再構成データの解像度を最終的に悪化させる系統誤差及び補間プロシージャを避けることさえできる。
【００２２】
本発明の他の実施例によると、前記第１の検出器素子及び前記第２の検出器素子は、前記検出器ユニットの一部であり、前記扇ビームに対する前記検出器ユニットの断面は、前記焦点とは異なる中心を持つ円弧に対応する。
【００２３】
本発明の他の実施例によると、前記検出器ユニットは、第１の散乱検出器及び透過検出器を有し、両方とも前記扇面に対して同じ断面形状を持つ。しかしながら、両方の検出器が異なる断面形状を持ちうることに注意すべきである。
【００２４】
本発明の他の実施例によると、前記検出器ユニットは、前記扇面の下に配置された第２の散乱検出器を更に有し、前記第１の散乱検出器は、前記扇面の上に配置される。前記透過検出器は、前記扇面において前記第１の散乱検出器と前記第２の散乱検出器との間に配置される。
【００２５】
本発明の他の実施例によると、前記検出器ユニットは、半分のみの円弧を有し、すなわち、前記視野から張られる角度範囲の半分のみをカバーする。
【００２６】
本発明の他の実施例によると、前記コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は、第３の検出器サブユニットを更に有し、前記第１の検出器サブユニットは、前記第２の検出器サブユニットと前記第３の検出器サブユニットとの間に配置される。
【００２７】
本発明の他の実施例によると、前記コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は、前記検出された第１及び第２の電磁放射線に基づいて前記関心対象の画像を再構成するように構成された再構成ユニットを更に有する。
【００２８】
本発明の他の態様によると、前記ＣＳＣＴ装置は、手荷物検査装置、医学的応用装置、材料試験装置又は材料科学解析装置として使用されることができる。特に手荷物検査に関して、本発明の規定された機能は、小さなサイズのガントリを提供しながら材料の安全な信頼できる高精度な速い解析を可能にすることができる。
【００２９】
他の実施例において、前記検出器ユニットは、Ｘ線焦点に焦点を合わせられたコリメータラメラ（lamellae）を有する。これらのコリメータラメラは、フレームに取り付けられることができるコリメータを形成する。
【００３０】
更に、本発明の他の実施例において、前記放射線源は、多色放射線ビームを放射するように構成されることができる。
【００３１】
本発明の更に他の態様によると、関心対象を検査するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置に対する検出器ユニットが提供され、前記検出器ユニットは、散乱検出器と、前記焦点から第１の距離に配置され、前記関心対象からの第１の電磁放射線を検出するように構成される前記散乱検出器の第１の検出器素子と、前記焦点から第２の距離に配置され、前記関心対象からの第２の電磁放射線を検出するように構成される前記散乱検出器の第２の検出器素子とを有し、扇面に投影された前記第１の距離の第１の長さが、前記扇面に投影された前記第２の距離の第２の長さと異なる。
【００３２】
本発明のこの態様によると、ＣＳＣＴシステムにインストールされる場合により小さなガントリサイズを可能にする検出器ユニットが提供される。
【００３３】
本発明の他の態様によると、関心対象を検査する画像処理デバイスが提供されることができ、前記画像処理デバイスは、検出された第１及び第２の電磁放射線に対応するデータを記憶するメモリと、前記記憶されたデータに基づいて前記関心対象の画像を再構成するように構成される再構成ユニットとを有する。
【００３４】
したがって、上に記載されたＣＳＣＴ装置により取得されたデータに基づいてデータ再構成を実行するように構成される画像処理デバイスが提供されることができる。
【００３５】
本発明の他の態様によると、関心対象を検査する方法が提供されることができ、前記方法は、放射線源により、前記関心対象に電磁放射線を放射するステップであって、前記放射される放射線が焦点を持つステップと、前記焦点から第１の距離に配置された散乱検出器の第１の検出器素子により、前記関心対象からの第１の電磁放射線を検出するステップと、前記焦点から第２の距離に配置された前記散乱検出器の第２の検出器素子により、前記関心対象からの第２の電磁放射線を検出するステップとを有し、扇面に投影された前記第１の距離の第１の長さが、前記扇面に投影された前記第２の距離の第２の長さと異なる。
【００３６】
本発明の他の態様によると、プロセッサにより実行される場合に上述の方法ステップを実行するように構成される、関心対象を検査するコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能媒体が提供されることができる。
【００３７】
本発明の他の態様によると、前記コンピュータ読取可能媒体に記憶されることができる、関心対象を検査するプログラムが提供される。前記プログラムは、前記関心対象に電磁放射線を放射するステップと、それぞれ第１及び第２の検出器素子により第１の放射線及び第２の放射線を検出するステップとを実行するように構成されることができ、前記扇面に対する前記第１の検出器素子と前記焦点との間の前記第１の距離の投影は、前記扇面に対する前記第２の検出器素子と前記焦点との間の前記第２の距離の投影と異なる。
【００３８】
前記プログラムは、好ましくは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされることができる。前記データプロセッサは、したがって、本発明の方法態様の実施例を実行するように備えられることができる。前記コンピュータプログラムは、例えばＣ＋＋のような如何なる適切なプログラミング言語で書かれてもよく、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読取可能媒体に記憶されてもよい。また、前記コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークから利用可能であってもよく、前記ネットワークから画像処理ユニット若しくはプロセッサ又は適切なコンピュータにダウンロードされることもできる。
【００３９】
焦点を中心としない検出器ユニットを有するが、前記放射線源の焦点からの異なる距離を持つ検出素子を有するＣＳＣＴ装置が提供されることが、本発明の模範的実施例の要点と見なされることができる。これは、結果としてより小さなサイズのガントリをもたらすことができる。
【００４０】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照してここに記載される。
【００４１】
本発明の実施例は、以下の図面を参照して記載される。
【００４２】
異なる図において、同様又は同一の要素は、同じ参照符号を与えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
図１は、コンピュータ断層撮影装置として構成される本発明の一実施例による検査装置を示す。この実施例は、手荷物検査における応用について記載される。しかしながら、本発明がこの応用分野に限定されず、医療撮像又は材料試験のような他の工業的応用の分野にも使用されることができる。
【００４４】
図１に描かれたコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置１００は、扇ビームコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影スキャナである。図１に描かれた前記ＣＳＣＴスキャナは、回転軸１０２の周りで回転可能なガントリ１０１を有する。ガントリ１０１は、モータ１０３を用いて駆動される。参照番号１０４は、Ｘ線源のような放射線源を示す。
【００４５】
参照番号１０５は、前記放射線源から放射された放射線ビームを扇形状放射線ビーム１０６に形成する開口システムを示す。扇ビーム１０６は、ガントリ１０１の中心に、すなわち前記ＳＣＳＴスキャナの検査領域内に配置された関心対象１０６を貫通し、検出器１０８に衝突するように向けられる。図１からわかるように、透過及び散乱放射線用検出器１０８は、透過放射線用検出器の表面が扇ビーム１０６により覆われ、前記散乱放射線用検出器が前記扇ビームの外側であるように、放射線源１０４の反対のガントリ１０１上に配置される。図１に描かれた検出器１０８は、各々が、エネルギ分解様式で、関心対象１０７を貫通したＸ線又は個別の光子を検出することができる複数の検出器素子１２３を有する。
【００４６】
関心対象１０７のスキャン中に、放射線源１０４、開口システム１０５及び検出器ユニット１０８は、ガントリ１０１に沿って矢印１１６により示される方向に回転される。放射線源１０４、開口システム１０５及び検出器１０８を有するガントリ１０１の回転に対して、モータ１０３が、モータ制御ユニット１１７に接続され、モータ制御ユニット１１７は、計算又は再構成ユニット１１８に接続される。
【００４７】
図１において、関心対象１０７は、コンベヤベルト上に配置された手荷物又は可動台１１９上の患者であることができる。関心対象１０７のスキャン中に、ガントリ１０１は、手荷物１０７の周りで回転する。好ましくは、コンベヤベルト又は患者台１１９は、前記スキャン中に停止し、これにより単一スライスを測定する。コンベヤベルト１１９は、ガントリ１０１の回転軸１０２に平行な方向に沿ってゆっくりと関心対象１０７を移動することもできる。これにより、関心対象１０７は、ヘリカルスキャン経路に沿ってスキャンされる。
【００４８】
検出器１０８は、計算又は再構成ユニット１１８に接続されることができる。再構成ユニット１１８は、検出結果、すなわち検出器１０８の検出器素子１２３からの読み出しを受信することができ、前記読み出しに基づいてスキャン結果を決定することができる。更に、再構成ユニット１１８は、モータ１０３、１２０及びコンベヤベルト１１９を用いるガントリ１０１の移動を調整するためにモータ制御ユニット１１７と通信する。
【００４９】
再構成ユニット１１８は、本発明の一実施例により、前記検出された第１及び第２の電磁散乱放射線に基づいて関心対象１０７の画像を再構成するように構成されることができる。再構成ユニット１１８により生成された再構成画像は、インターフェース１２２を介してディスプレイ（図１に示されない）に出力されることができる。
【００５０】
再構成ユニット１１８は、検出器１０８の検出器素子１２３からの読み出しを処理するデータプロセッサにより実現されることができる。
【００５１】
更に、図１からわかるように、再構成ユニット１１８は、例えば、手荷物１０７内の疑わしい物質の検出の場合にアラームを自動的に出力するラウドスピーカに接続されることができる。
【００５２】
関心対象１０７を検査するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置１００は、Ｘ線を検出するように各々構成されたマトリクス状様式で配置された複数の検出器素子１２３を持つ検出器１０８を含む。更に、コンピュータ断層撮影装置１００は、関心対象１０７の画像を再構成するように構成された決定ユニット又は再構成ユニット１１８を有する。
【００５３】
図１に描かれたもののようなこのようなコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置の幾何構成は、図２乃至６に示される。
【００５４】
図２は、コヒーレントに散乱されたＸ線光子を測定するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置の概略表現を示す。この図において、回転軸１０２に平行に、前記散乱検出器及び前記透過検出器が、互いの上に位置する。図４以外では、検出器１０８の前のコリメータ２０１が示される。検出器形状は、焦点を中心とする。
【００５５】
現在のＣＳＣＴスキャナにおいて、焦点中心検出器幾何構成が実現され、すなわち全ての検出器画素は、同じサイズであり、Ｘ線焦点に対して同じ距離を持つ。前記ガントリのサイズは、前記Ｘ線源及び前記検出器バナナの端部の位置により主に決定されるので、前記焦点に対する前記検出器のこの回転対称性は、より小さなガントリサイズを達成するためには壊されなければならない。
【００５６】
ＣＴのように、照射されるスライスの減衰特性を表す画像は、透過放射線の測定された強度から再構成されることができる。同様に、散乱放射線の測定された強度から、調査される対象領域における各点の微分レイリー散乱断面は、運動量移行パラメータの特定の範囲に対して再構成されることができる。
【００５７】
２つの再構成アルゴリズム、代数的再構成法（ＡＲＴ）及びフィルタ逆投影法（ＦＢＰ）がＣＴに対して既知である。ＡＲＴは反復アルゴリズムであるので、後者が大幅に速く、ＣＴスキャナにおいて通常実施される。
【００５８】
図３は、コヒーレントに散乱されたＸ線光子を測定する検出器の幾何構成の斜視図を示す。中心線３０２は、一次ビームの透過強度を検出し、線３０３のような他の線は、散乱放射線を検出する。
【００５９】
対象１０７は、視野３０１の中に配置される。
【００６０】
図４は、本発明の一実施例によるＣＳＣＴスキャナの基本部分の概略的斜視図を示す。線源１０４並びに透過検出器４０１及び散乱検出器４０２を有する検出器１０８は、視野３０１に配置されなくてはならない前記対象の周りで回転する。線源１０４により放射される放射線ビームは、扇ビーム１０６として一次コリメータ１０５を通過し、透過光線４０３は、透過検出器４０１に衝突し、散乱光線４０４は、散乱検出器４０２の１つに衝突する。
【００６１】
図５は、本発明の他の実施例による前記扇面のいずれかの側の二重散乱検出器５０１、５０２を持つＣＳＣＴスキャナの概略的斜視図を示す。
【００６２】
図６において、本発明の他の実施例は、視野３０１から張られる角度範囲の半分６０３のみをカバーする透過検出器４０１及び散乱検出器４０２を持つＣＳＣＴスキャナの斜視図で示される。
【００６３】
本発明の一実施例によると、所定のサイズの視野に対するＣＳＣＴスキャナのより小さなガントリ直径が実現されることができる。以下、再成形による欠点を防ぐことができるか又は焦点中心形状と比較して追加の利点を持つことさえできる３つの模範的検出器形状が記載される。
【００６４】
図７は、本発明の模範的実施例による３つの検出器形状を示す（ｂ、ｃ、ｄ）。（ａ）は焦点中心検出器構成を示す。
【００６５】
各形状に対し、前記視野の直径及び前記視野と前記検出器との間の最小距離は、同じ値にセットされる。これら２つの要件の下で、この幾何構成は、最小ガントリ直径を持つように最適化されることができる。もちろん、これらの検出器形状を持つ実際のＣＳＣＴスキャナの直径は、前記Ｘ線源及び他の部分の最終的なサイズのためにより大きいかもしれないが、図は、模範的デフォルトに対するガントリサイズの達成可能な減少を比較することを可能にする。
【００６６】
提案された幾何構成のガントリ直径は、焦点中心幾何構成（ａ）のガントリより９乃至１３％小さくされることができる。前記スキャナのサイズの節約の他に、より小さなガントリ半径は、所定の遠心力に対して前記ガントリのより高い回転速度を可能にすることもできる。
【００６７】
図７（ｂ）は、Ｘ線焦点に対する異なる距離における複数の焦点中心セクションからなる検出器幾何構成を示す。この設計は、既知の焦点中心検出器形状より大幅に小さいガントリサイズを可能にすることができる。
【００６８】
複数の焦点中心セクションからなるこの検出器設計は、検出器の外側部分７０１、７０３を焦点１０４のより近くに配置することにより前記ガントリ直径を減少することができる。そうする際に、焦点と個別の検出器セクションとの間に２以上の距離を実現することが可能でありうる。
【００６９】
各セクション７０１−７０３における検出器画素サイズは、各検出器画素によりカバーされる角度を一定に保つためには、前記焦点から前記検出器セクションまでの距離に比例しなければならないかもしれない。これらの制限内で、中心領域７０２及び外側セクション７０１、７０３のサイズは、使用される前記スキャナの必要性に適合されることができる。
【００７０】
図７（ｃ）は、焦点中心の真ん中部分７０４、及び焦点中心の真ん中部分７０４と比較して半分の曲率半径を持つ外側部分７０５、７０６を有する検出器幾何構成を示す。これは、検出器画素ピッチが前記扇面内の同じ角度範囲をカバーするために変更されなければならない他の解決法と比較して前記検出器のコストを減少することができる。
【００７１】
（焦点中心の真ん中部分及び半分の曲率半径を持つ１つ又は２つの外側部分を持つ）この検出器の幾何構成及びその結果は、図１１に示される。この検出器形状の真ん中部分７０４は、依然として焦点１０４を中心とした円弧であるのに対し、外側部分７０５、７０６は、真ん中検出器部分７０４の焦点‐検出器間距離に等しい直径を持つ円１１０４、１１０５と一致する。結果として、焦点中心の幾何構成の本質的な対称条件、特に全ての検出器画素の等しいサイズ及び各検出器画素によりカバーされる角度範囲の同等性は、依然として有効である。
【００７２】
前記検出器の内側部分７０４のサイズは、ここで自由なパラメータである。このサイズが小さいほど、前記回転軸に対する前記検出器の端部の距離が小さくなることができる。他方で、前記検出器端部において、前記検出器画素に対するＸ線の入射の方向は、中心領域がより小さく選択される場合に、表面法線から更に外れることができる。十字記号１１０１は、前記画素の一定の画素サイズを表す。
【００７３】
図７（ｄ）は、リマソン形状検出器の概略的な検出器幾何構成を示す。この検出器構成は、（より小さなガントリサイズに加えて）再構成アルゴリズムの単純化及び再構成画像の改良を提供することができる。
【００７４】
現在の焦点中心幾何構成と比較したこの利点を説明するために、ＣＳＣＴに対して通常使用される再構成法であるフィルタ逆投影法の幾つかの細部に注意しなくてはならない。フィルタ逆投影に基づくコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影に対するこのような再構成アルゴリズムは、当業者に参照されるU. van Stevendaal et al., Med. Phys. 30(9), pp 2456-2474 (2003)に記載されている。
【００７５】
対象断面の性質を再構成するために、測定されたデータの扇ビームから平行ビームへのリビニングを実行する、すなわち前記対象内の平行な方向に沿って測定されたデータが一緒に処理されることができるようにソートすることは便利であることができる。このリビニングステップ後に、前記データは、仮想面検出器に投影されなくてはならないかもしれない。図８において、これは、焦点中心検出器に対して示される。
【００７６】
図８は、前記扇面に重ねられた前記回転ガントリの２つの位置を示す。水平軸８１０及び垂直軸８１１は、ｃｍ単位でスケールされ、−１５０ｃｍ乃至＋１５０ｃｍの範囲である。
【００７７】
線源１０４は、最も左の位置からそれぞれ５°及び３３°だけ回転される。ここでは水平である、これらの投影において測定される平行光線８０４、８０５は、それぞれ湾曲表面を形成する場所において検出器８０８、８０９に当たる。この表面８０６は、前記扇面に対するこの投影における曲線である。扇ビームから平行ビームへのリビニング後に、前記データは、この湾曲表面８０６から面仮想検出器８０７に投影されなければならない。
【００７８】
図９は、断面図において、前記対象内の異なる場所において散乱され、検出器ユニット１０８の同じ検出器素子９０６において測定された２つの光線を示す。平行リビニングされたデータが面仮想検出器に投影される場合、前記光線の下の散乱角度はゆがめられる。
【００７９】
この投影に伴う１つの問題、特に前記散乱角度の歪曲（falsification）は、前記扇面に垂直なこの図において示される。この効果は、前記スキャナの測定された散乱角度の系統誤差を引き起こす可能性があり、より大きな対象サイズとともに増大しうる。
【００８０】
他の欠点は、この投影ステップにおいて必要な測定データの補間であり、これは常に解像度の減少を生じる。更に、面仮想検出器に対する投影は、高い計算時間を必要としうる。
【００８１】
参照番号９０４は、投影方向を表し、参照番号９０５は、構成において評価される２つの光線を表す。更に、参照番号９０２は散乱光線を表し、９０３は仮想検出器を表し、１０８は実際の検出器である。９０１は一次光線である。
【００８２】
図１０は、リマソン形状検出器８０８、８０９を用いる、図８による回転ガントリの２つの位置を示す。図８とは対照的に、平行な光線８０４、８０５が前記検出器に当たる場所が面を形成し、前記面は、前記扇面に対するこの図において直線１００１である。
【００８３】
以下、前記リマソン形状検出器が、より詳細に記載される。
【００８４】
リマソンは、曲座標曲線の形状
ｒ(φ)＝ａ＋ｂcosφ
である。
【００８５】
ＦＡＤが焦点‐軸間距離であり、ＤＡＤが前記扇ビームの中心における検出器‐軸間距離である場合、前記検出器（より正確には、前記扇面に対する投影）の幾何構成は、式
ｒ(φ)＝ＦＡＤ＋ＤＡＤcosφ
を扇角度範囲φ＝[−φ0,＋φ0]内で近似しなくてはならず、ここでｒ(φ)は、前記焦点から前記検出器までの距離である。前記検出器の３次元形状は、前記扇面に垂直な方向に押し出されたリマソン弧である。
【００８６】
図１２において、検出器の３例の形状１２０３、１２０４、１２０５が示される。更に、リマソンの対応する形状１２０６、１２０７、１２０８が示される。比較のため、焦点中心形状１２０２も示される。制限された扇角度範囲において、リマソンの形状は、半径
ｒ＝(ＦＡＤ＋ＤＡＤ)2／(２ＦＡＤ＋ＤＡＤ)
を持つ円弧により近似されることができる。
【００８７】
１０４は前記焦点の位置を示し、１０２は前記回転軸の位置を示す。
【００８８】
３つのリマソン形状検出器１２０３、１２０４、１２０５は、＋／−４０°の扇角度範囲をカバーする（ＦＡＤ＝９０ｃｍ、ＤＡＤ＝６０，９０及び１２０ｃｍ）。ＤＡＤ＝６０ｃｍの場合、コリメータ２０１がプロットされ、直近の式によって前記リマソン形状を近似する円１２０１が描かれる。
【００８９】
本発明の実施例による検出器ユニットは、焦点中心検出器幾何構成から外れ、したがってより小さなガントリサイズを可能にする。
【００９０】
前記ガントリサイズは、両方の検出器の形状が修正される場合にのみ減少されることができるので、上で与えられた仕様は、前記散乱検出器及び前記透過検出器の両方に言及する。これは、透過検出器及び散乱検出器の両方が、前記扇面に投影される場合に正確に同じ形状を持たなくてはならないことを必ずしも意味しない。図４に示された他に、２つの散乱検出器が、測定時間を減少するために前記扇面の上及び下に実装されることができる。更に、対照的に、半分だけの円弧の透過及び散乱検出器が、前記検出器のコストを節約するために実施されることができる。当業者は、上述の検出器形状がこれらの代替設計に適用されることもできることを容易に理解する。
【００９１】
リマソン構成は、前記測定データの再構成に必要な計算ステップを除去することができる。特に、前記検出器のリマソン形状は、前記測定データをこのような仮想面上に配置されるように自動的にレンダリング／変換することができるので、面仮想検出器上への再配置された測定データの投影は、必要ではない。
【００９２】
したがって、このステップに必要な計算時間は回避されることができる。更に、前記対象の測定された散乱性質のより貧しい解像度を生じる、前記投影ステップにより引き起こされる散乱角度の歪曲も回避されることができる。
【００９３】
図１３は、前記焦点中心幾何構成から外れて、前記コリメータのラメラが、前記検出器表面に常に垂直なわけではない記載された幾何構成を近似する検出器素子及びコリメータの３つの再配置を示す。図１３（ａ）に描かれた実施例は検出器モジュール１３０１を示し、図１３（ｂ）に描かれた実施例は単一検出器１３０２を示し、図１３（ｃ）に描かれた実施例は、互いに分離された検出器モジュール１３０３を再び示す。
【００９４】
焦点中心検出器のように、本発明の一実施例による検出器は、複数の小さな検出器モジュールから構築されなくてはならないかもしれず、前記複数の小さな検出器モジュールは、これら自体が平面でありうる。これらのモジュールは、適切なフレームの助けとともに上述の形状の１つを近似するようにタイル状に張られなくてはならないかもしれない。前記フレームは、全ての場合に前記焦点に向けられなくてはならない前記コリメータを支えることもできる。前記焦点中心検出器幾何構成と対照的に、全てのコリメータラメラが前記検出器形状に対して垂直であるわけではない。
【００９５】
前記測定データの再構成を実行するソフトウェアは、前記検出器構成に対して適合されることができる。
【００９６】
本発明の実施例による全ての検出器形状に対して、前記扇ビームに垂直な設計方向は、前記焦点中心幾何構成のように前記扇角度と独立であることができる。
【００９７】
この再構成ソフトウェアが、前記焦点中心幾何構成と比較して測定された強度及び散乱角度の変化に適合されなければならないかもしれないことに注意すべきである。
【００９８】
図１４は、本発明による方法の一実施例を実行するデータ処理デバイス４００を有する実施例を描く。図１４に描かれたデータ処理デバイス４００は、患者又は手荷物のような関心対象を描く画像を記憶するメモリ４０２に接続された中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ４０１を有する。データプロセッサ４０１は、複数の入出力ネットワーク又はＣＴスキャナのような診断デバイスに接続されることができる。データプロセッサ４０１は、データプロセッサ４０１において計算又は適合された情報又は画像を表示する表示デバイス４０３、例えばコンピュータモニタに更に接続されることができる。オペレータ又はユーザは、キーボード４０４及び／又は図１４に描かれていない他の出力デバイスを介してデータプロセッサ４０１とインタラクトすることができる。
【００９９】
更に、バスシステム４０５を介して、画像処理及び制御プロセッサ４０１を、例えば、前記関心対象の運動をモニタするモーションモニタに接続することも可能でありうる。例えば、患者の肺が撮像される場合、このモーションセンサは、呼気センサでありうる。心臓が撮像される場合、前記モーションセンサは、心電図でありうる。
【０１００】
本発明の実施例は、ＣＳＣＴスキャナコンソール、撮像ワークステーション又はＰＡＣＳワークステーションに対するソフトウェアオプションとして販売されることができる。
【０１０１】
上に記載されたＣＳＣＴ検出器は、散乱角度のより良い解像度、及び結果として散乱性質の改良された解像度をもたらすことができ、すなわち結果として生じるレイリー散乱形式因子は、改良された波数ベクトル移行解像度（wave-vector-transfer-resolution）を持つことができる。更に、再構成に必要な時間は、前記アルゴリズム内の１つのステップ、面仮想検出器上への前記測定データの投影が迂回されるので、低下されることができる。
【０１０２】
用語"有する"が他の要素又はステップを除外せず、"１つの"が複数を除外しないことに注意すべきである。また、異なる実施例に関連して記載された要素は組み合わせられることができる。
【０１０３】
請求項内の参照符号が前記請求項の範囲を限定するように解釈されるべきでないことにも注意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施例による検査装置の単純化された概略表現を示す。
【図２】図１のｚ軸に沿った単純化された概略図を示す。
【図３】コヒーレントに散乱されたＸ線光子を測定する検出器の幾何構成の概略表現を示す。
【図４】ＣＳＣＴスキャナの基本部分の斜視図の概略表現を示す。
【図５】扇面の両側に位置する２つの散乱検出器を有する本発明の実施例を示す。
【図６】視野により張られる角度範囲の半分のみをカバーする検出器を持つ実施例を示す。
【図７ａ】４つの異なる検出器幾何構成を示す。
【図７ｂ】４つの異なる検出器幾何構成を示す。
【図７ｃ】４つの異なる検出器幾何構成を示す。
【図７ｄ】４つの異なる検出器幾何構成を示す。
【図８】扇面に重ねられた回転ガントリの２つの位置を示す。
【図９】２つの光線が関心対象の異なる場所において散乱され、同じ検出器素子において測定される断面図を示す。
【図１０】リマソン形状検出器に対する扇面に重ねられた回転ガントリの２つの位置を示す。
【図１１】検出器形状及び幾何構成の完全な円の概略表現を示す。
【図１２】リマソンの３例の形状及び対応するリマソン形状検出器を示す。
【図１３ａ】本発明の態様による検出器及びコリメータの３例の構成を示す。
【図１３ｂ】本発明の態様による検出器及びコリメータの３例の構成を示す。
【図１３ｃ】本発明の態様による検出器及びコリメータの３例の構成を示す。
【図１４】本発明による方法の一実施例を実行する画像処理デバイスの一実施例を示す。
【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７ａ】
2009512851.tif 000009
【図７ｂ】
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【図７ｃ】
2009512851.tif 000011
【図７ｄ】
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【図８】
2009512851.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2009512851.tif 000015
【図１１】
2009512851.tif 000016
【図１２】
2009512851.tif 000017
【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
2009512851.tif 000019
【図１３ｃ】
2009512851.tif 000020
【図１４】
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【国際調査報告】
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2009512851.tif 000023
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