(57)【要約】  大きな検出器アレイを備えるコーンビーム型のＣＴスキャナは、散乱放射線の増大に悩まされている。この放射線がひどい画像アーチファクトを引き起こす。前記散乱放射線を直接測定し、この測定を汚染された画像データの補正に使用する検査装置が供給される。前記測定は、一次元の散乱防止格子及び電気による焦点の移動を伴うＸ線管を利用することにより行われる。画像データは焦点の第１の位置で検出され、散乱データは焦点の第２の位置で検出される。前記画像データは前記散乱データに基づいて補正される。
2009507544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心のあるオブジェクトを検査するための検査装置であり、
前記関心のあるオブジェクトに電磁放射線を放射するのに適した放射線源、
前記関心のあるオブジェクトから画像データ及び散乱データを検出するのに適した検出器ユニット、及び
前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するのに適した補正ユニット
を有する装置において、
前記画像データは、前記検出器ユニットに対する前記電磁放射線の焦点の第１の位置で検出され、前記散乱データは、前記第１の位置とは異なる、前記検出器ユニットに対する前記焦点の第２の位置で検出される検査装置。
【請求項２】
前記電磁放射線をフィルタリングするのに適した散乱防止格子をさらに有する請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記散乱防止格子は、一次元の散乱防止光子である請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記散乱防止光子は、前記関心のあるオブジェクトと前記検出器ユニットとの間に配されている請求項２に記載の検査装置。
【請求項５】
前記画像データは、第１の直接の放射線量及び第２の散乱放射線量を有し、前記散乱データは第３の直接の放射線量及び第４の散乱放射線量を有し、前記第１の量及び前記第２の量からなる第１の分数は、前記第３の量及び前記第４の量からなる第２の分数よりもかなり大きい、請求項１に記載の検査装置。
【請求項６】
前記放射線源は、前記焦点を前記第１の位置から前記第２の位置へ電気により移動させるのに適する請求項１に記載の検査装置。
【請求項７】
前記画像データは第１の時間に検出され、
前記散乱データは第２の時間に検出され、
前記第１の時間及び前記第２の時間は、検出シーケンスに対応している
請求項１に記載の検査装置。
【請求項８】
前記補正ユニットはさらに、欠けている画像投影を置き替えるために第１の補間を行うのに適している請求項１に記載の検査装置。
【請求項９】
前記補正ユニットはさらに、各々の投影角度に対する散乱推定を生じさせるために第２の角度補間を行うのに適している請求項１に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記散乱データのローパスフィルタリングを行うのにさらに適した請求項１に記載の検査装置。
【請求項１１】
手荷物検査装置、医用応用装置、材料試験装置及び材料科学解析装置からなる集合の１つとして構成される請求項１に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記電磁放射線源と前記検出器ユニットとの間に配されるコリメータをさらに有する検査装置において、前記コリメータは、コーンビームを形成するために前記電磁放射線源から放射された電磁放射線ビームを視準するのに適する請求項１に記載の検査装置。
【請求項１３】
関心のあるオブジェクトを検査するための画像処理装置であり、
前記関心のあるオブジェクトの画像データ及び散乱データを記憶するためのメモリ、及び
前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するのに適する補正ユニット
を有する画像処理装置において、前記画像データは前記検出器ユニットに対する前記電磁放射線の焦点の第１の位置で検出され、前記散乱データは前記第１の位置とは異なる前記検出器ユニットに対する前記焦点の第２の位置で検出される画像処理装置。
【請求項１４】
放射線源により前記関心のあるオブジェクトに電磁放射線を放射するステップ、
検出器ユニットにより前記関心のあるオブジェクトの画像データ及び散乱データを検出するステップ、及び
補正ユニットにより前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するステップ
を有する関心のあるオブジェクトを検査する方法において、前記画像データは前記検出器ユニットに対する前記電磁放射線の第１の位置で検出され、前記散乱データは前記第１の位置とは異なる前記検出器ユニットに対する前記焦点の第２の位置で検出される方法。
【請求項１５】
関心のあるオブジェクトを検査するコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読み取り可能媒体であり、処理器により実施されるとき、
放射線源により前記関心のあるオブジェクトに電磁放射線を放射するステップ、
検出器ユニットにより前記関心のあるオブジェクトの画像データ及び散乱データを検出するステップ、及び
補正ユニットにより前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するステップ
を実行するのに適したコンピュータ読み取り可能媒体において、前記画像データは前記検出器ユニットに対する前記電磁放射線の第１の位置で検出され、前記散乱データは前記第１の位置とは異なる前記検出器ユニットに対する前記焦点の第２の位置で検出されるコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１６】
関心のあるオブジェクトを検査するプログラム要素であり、処理器により実施されるとき、
放射線源により前記関心のあるオブジェクトに電磁放射線を放射するステップ、
検出器ユニットにより前記関心のあるオブジェクトの画像データ及び散乱データを検出するステップ、及び
補正ユニットにより前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するステップ
を実行するのに適するプログラム要素において、前記画像データは前記検出器ユニットに対する前記放射線の第１の位置で検出され、前記散乱データは前記第１の位置とは異なる前記検出器ユニットに対する前記焦点の第２の位置で検出されるプログラム要素。
【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連している。特に本発明は、関心のあるオブジェクトを検査するための検査装置、画像処理装置、関心のあるオブジェクトを検査する方法、コンピュータ読み取り可能媒体及びプログラム要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
大きな検出器アレイを備えるコーンビーム型のＣＴスキャナは、散乱放射線の増大に悩まされている。この放射線がひどい画像アーチファクトを引き起こす。散乱放射線により生じる画像アーチファクトを減少させるために、二次元の散乱防止格子（ＡＳＧ）が使用されている。しかしながら、このようなＡＳＧを構築するのは難しく、利用可能な製造技術は高価である。さらに、従来の二次元の散乱防止格子は、いわゆるステレオチューブデザインのような高度なＣＴシステムの概念には不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
改良された散乱補正を持つことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例示的な実施例に従って、関心のあるオブジェクトを検査するための検査装置が供給され、この検査装置は、関心のあるオブジェクトに電磁放射線を放射するのに適した放射線源、前記関心のあるオブジェクトから画像データ及び散乱データを検出するのに適した検出器ユニット、及び前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するのに適した補正ユニットを有し、ここで前記画像データは前記検出器ユニットに対する前記電磁放射線の焦点の第１の位置で検出され、前記散乱データは前記検出器ユニットに対する前記焦点の第２の位置で検出され、この第２の位置は前記第１の位置とは異なる。
【０００５】
これにより、散乱データは、前記検出器ユニットに対して前記焦点が（画像データが収集される）焦点の（通常の）第１の位置とは異なる第２の位置に移動したとき収集される。従って、焦点を移動させることにより、２つの異なるデータセット、主に、画像データ及び（前記焦点の異なる位置での）散乱データが収集される。この散乱データは次いで画像補正のために使用される。
【０００６】
本発明の他の例示的な実施例によれば、前記検査装置はさらに、電磁放射線をフィルタリングするのに適した散乱防止格子を有する。例えばこの散乱防止格子は、電磁放射線が前記焦点の第２の位置に焦点を合わせるとき、直接の放射線が検出器ユニットに当らないように適合する。
【０００７】
従って、検出器ユニットから検出される散乱データは、直接の放射線データを僅かしか、さらには全く持たない。
【０００８】
本発明の他の例示的な実施例によれば、前記散乱防止格子は一次元の散乱防止格子である。
【０００９】
これは、前記ＡＳＧの容易な製造を供給する。さらにこれは、いわゆるステレオチューブデザインのような高度なＣＴシステムの概念に対し可能である。
【００１０】
本発明の他の例示的な実施例によれば、前記画像データは第１の直接の放射線量及び第２の散乱放射線量を有する。さらに、前記散乱データは第３の直接の放射線量及び第４の散乱放射線量を有する。またさらに、前記第１の量及び前記第２の量からなる第１の分数(fraction)は、前記第３の量及び前記第４の量からなる第２の分数よりもかなり大きい。
【００１１】
これにより、本発明のこの例示的な実施例によれば、前記散乱データは比較的僅かな量の（前記関心領域で散乱しなかった）直接の放射線を単に有する。従って、散乱測定のために前記焦点を移動させることにより、前記検出器に到達する直接の放射線量は大幅に減少する。従って、結果生じる測定（散乱データ）は基本的に、散乱した光子を単に含む。このような測定は、前記撮像測定に対する散乱の寄与の良好な推定を提供する。
【００１２】
本発明の他の例示的な実施例によれば、放射線源は、焦点を第１の位置から第２の位置へ電気により移動させるのに適する。
【００１３】
これは、機械的な移動を行わない、前記第１の位置と前記第２の位置との間の素早い切り替えに供給される。
【００１４】
本発明の他の例示的な実施例によれば、前記画像データは第１の時間に検出され、前記散乱データは第２の時間に検出され、ここで前記第１の時間及び前記第２の時間は検出シーケンスに対応している。
【００１５】
これにより、本発明のこの例示的な実施例に従って、検出シーケンスが既定でもよい。次に、データを収集している間、焦点は、前記既定の検出又は切替シーケンスに従って、（画像データ及び散乱データを夫々収集するために）第１の位置と第２の位置との間で切り替えられる。空間領域において散乱はゆっくりと変化するので、散乱測定は（前記既定の検出シーケンスに従って）画像収集時に単に散発的にインタリーブされる。
【００１６】
本発明の他の例示的な実施例によれば、補正ユニットはさらに、欠けている画像投影を置き替えるために第１の補間を行うのに適する。
【００１７】
これは、改良された画像品質を供給する。
【００１８】
本発明の他の例示的な実施例によれば、前記補正ユニットはさらに、各々の投影角度に対する散乱推定を生じさせるために第２の角度補間を行うのに適する。
【００１９】
これはさらに画像品質を向上させる。
【００２０】
本発明の他の例示的な実施例によれば、検査装置はさらに、前記散乱データのローパスフィルタリングを行うのに適する。
【００２１】
これにより、散乱データの高い空間周波数はフィルタによりブロックされる。
【００２２】
本発明の他の例示的な実施例によれば、前記検査装置は、手荷物検査装置、医用応用装置、材料試験装置又は材料科学解析装置として利用される。本発明の利用分野は、本発明の規定される機能が安全で、信頼性があり及び高い精度の材料の解析を可能にするので、材料科学解析である。
【００２３】
本発明の他の例示的な実施例によれば、前記検査装置はさらに、電磁放射線源と検出器ユニットとの間に配されるコリメータを有し、ここでコリメータはコーンビームを形成するために前記電磁放射線源から放射された電磁放射線ビームを視準するのに適する。
【００２４】
さらに、本発明の他の例示的な実施例によれば、前記放射線源は、多色(polychromatic)の放射線ビームを放射するのに適する。
【００２５】
本発明の他の例示的な実施例に従って、関心のあるオブジェクトを検査するための画像処理装置が供給され、この画像処理装置は、前記関心のあるオブジェクトの画像データ及び散乱データを記憶するためのメモリを有する。さらに、この画像処理装置は、前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するのに適する補正ユニットを有する。前記画像データは前記検出器ユニットに対する電磁放射線の焦点の第１の位置で検出され、前記散乱データは前記検出器ユニットに対する前記焦点の第２の位置で検出され、この第２の位置は前記第１の位置とは異なる。
【００２６】
これにより、例えばコーンビーム型のＣＴ装置に対し改良された散乱補正を行うのに適した画像処理装置が供給される。
【００２７】
本発明の他の例示的な実施例に従って、関心のあるオブジェクトを検査する方法が供給され、この方法は、前記関心のあるオブジェクトに電磁放射線を放射するステップ、前記関心のあるオブジェクトの画像データ及び散乱データを検出するステップ、前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するステップを有する。前記画像データは検出器ユニットに対する電磁放射線の焦点の第１の位置で検出され、前記散乱データは検出器ユニットに対する前記焦点の第２の異なる位置で検出される。
【００２８】
本発明の他の例示的な実施例に従って、コンピュータ読み取り可能媒体が供給され、処理器によって実施されるとき、上述した方法のステップを実行するのに適する、関心のあるオブジェクトを検査するコンピュータプログラムがこの媒体に記憶される。
【００２９】
さらに、本発明は、前記コンピュータ読み取り可能媒体に記憶される、関心のあるオブジェクトを検査するプログラム要素に関する。このプログラム要素は、関心のあるオブジェクトに電磁放射線を放射するステップ、関心のあるオブジェクトの画像データ及び散乱データを検出するステップ、及び前記散乱データに基づいて前記画像データを補正するステップを実行するのに適する。
【００３０】
このプログラム要素は、データ処理器の作業メモリに好ましくはロードされている。このデータ処理器は従って本発明の方法の例示的な実施例を実行するために装備される。このコンピュータプログラムは、例えばＣ＋＋のような何らかの適当なプログラム言語で書かれ、例えばＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読み取り可能媒体に記憶される。さらに、コンピュータプログラムは例えばＷＷＷのようなネットワークから利用可能であり、このネットワークから前記プログラムが画像処理ユニット若しくは処理器、又は何らかの適当なコンピュータにダウンロードされる。
【００３１】
その後、散乱により汚染された画像データを補正するために用いられる、散乱放射線の直接の測定が行われることが本発明の例示的な実施例の要旨として分かる。本発明の例示的な実施例によれば、散乱放射線の測定は、一次元の散乱防止格子及び電気による焦点の移動を伴うＸ線管を利用することにより行われる。これは、改善された散乱補正を供給し、改善された画像品質に至る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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から明らかであると共に、これら実施例を参照して説明される。
【００３３】
本発明の例示的な実施例は、以下の図面を参照して以下に説明される。
【００３４】
図面における説明は概略的である。異なる図面において、類似又は同一の要素は同じ参照番号を備えている。
【００３５】
図１は、ＣＴ装置として適する、本発明の例示的な実施例による検査装置を示す。この例示的な実施例を参照して、本発明は医学画像における利用に対し説明される。しかしながら、本発明はこの利用に制限されるのではなく、手荷物検査又は他の工業的利用、例えば材料検査の分野にも利用されることを述べておく。
【００３６】
図１に表されるＣＴ装置１００は、コーンビーム型のＣＴスキャナである。図１に表されるこのＣＴスキャナは、ガントリ１０１を有し、このガントリは回転軸１０２を中心に回転可能である。ガントリ１０１はモータ１０３によって駆動する。参照番号１０４は、例えばＸ線源のような放射線源を示し、これは本発明の態様に従って多色の放射線を放射する。
【００３７】
参照番号１０５は、放射線源から放射された放射線ビームをコーン形状の放射線ビーム１０６に形成する開口システムを示す。コーンビーム１０６は、このビームがガントリ１０１の中心、すなわちＣＴスキャナの検査領域内に配される関心のあるオブジェクト１０７を貫通し、検出器１０８に当るように向けられる。図１からとられるように、検出器１０８は、この検出器１０８の表面がコーンビーム１０６で覆われるように、放射線源１０４の反対側のガントリ１０１上に配される。図１に表される検出器１０８は、関心のあるオブジェクト１０７を貫通したＸ線又は夫々の光子を、エネルギー分解法で各々が検出可能である複数の検出要素１２３を有する。
【００３８】
関心のあるオブジェクト１０７のスキャン中、放射線源１０４、開口システム１０５及び検出器１０８は、ガントリ１０１に沿って矢印１１６で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と一緒にガントリ１０１を回転させるために、モータ１０３はモータ制御ユニット１１７に接続され、このユニットは計算又は補正ユニット１１８に接続される。
【００３９】
図１において、関心のあるオブジェクト１０７は、コンベヤーベルト１１９上に置かれる患者又は手荷物の品物である。関心のあるオブジェクト１０７のスキャン中、ガントリ１０１は手荷物の品物１０７を中心に回転する一方、コンベヤーベルト１１９は、ガントリ１０１の回転軸１０２に平行な方向に沿ってこの関心のあるオブジェクト１０７を移動させる。これにより、関心のあるオブジェクト１０７は、らせん状のスキャン経路に沿ってスキャンされる。このコンベヤーベルト１１９がスキャン中に停止してもよく、それにより単一のスライスを測定する。例えば関心のあるオブジェクト１０７が患者である医学的応用において、コンベヤーベルト１１９の代わりに、移動可能なテーブルが使用されてもよい。しかしながら、記載される事例の全てにおいて、線源−検出器装置の頻度の２倍でテーブルを定期的に前後に移動させることにより、サドル軌道(saddle trajectory)のような他のスキャン経路を行うことも可能であることを述べておく。
【００４０】
検出器１０８は、計算又は補正ユニット１１８に接続されている。この補正ユニット１１８は、検出器１０８の検出要素１２３から検出結果、すなわち読み出しを入力し、この読み出しに基づいてスキャン結果を判断する。さらに、この補正ユニット１１８は、モータ１０３及び１２０を用いたガントリ１０１の運動をコンベヤーベルト１１９と連係して働かせるために、モータ制御ユニット１１７と伝達する。
【００４１】
補正ユニット（１１８）は、散乱データに基づいて画像データを補正するのに適し、本発明の例示的な実施例により、画像データは検出器ユニット（１０８）に対する電磁放射線の焦点の第１の位置で検出され、散乱データは前記第１の位置とは異なる検出器ユニット（１０８）に対する焦点の第２の位置で検出される。前記補正ユニット１１８により生成された再構成された画像は、インタフェース１２２を介して（図１には示されていない）ディスプレイに出力される。
【００４２】
補正ユニット１１８は、検出器１０８の検出要素１２３からの読み出しを処理するためのデータプロセッサにより達成される。
【００４３】
さらに、図１から得られるように、補正ユニット１１８はスピーカ１２１に接続され、例えば手荷物の品物１０７内に怪しい材料を検出した場合に自動的に警報を発する。
【００４４】
関心のあるオブジェクト１０７を検査するためのＣＴ装置１００は、各々がＸ線を検出するのに適したマトリックスのような様式で配される複数の検出要素１２３を持つ検出器１０８を含んでいる。さらに、このＣＴ装置１００は、関心のあるオブジェクト１０７の画像を再構成するのに適した決定ユニット又は再構成ユニット１１８を有する。
【００４５】
このＣＴ装置１００は、関心のあるオブジェクト１０７にＸ線を放射するのに適したＸ線源１０４を有する。電磁放射線源１０４と検出要素１２３との間に設けられたコリメータ１０５は、コーンビームを形成するために電磁放射線源１０４から放射された電磁放射線を視準するのに適する。検出要素１２３はマルチスライスの検出器アレイ１０８を形成する。ＣＴ装置１００は、医用撮像装置又は手荷物検査装置として構成されることもある。
【００４６】
図２は、散乱放射線を直接測定するためのであり、この測定を用いて汚染された画像データを補正するための本発明による例示的な方法のフローチャートを示す。前記方法は、ステップ１において、関心のあるオブジェクトへの放射線源による電磁放射線の放射で始まる。さらに、従来のＣＴスキャンも行われる。次いで、ステップ２において、従来のデータ収集は、検出器ユニットに直接放射線が当らないように焦点を移動させることにより、散乱測定を用いてインタリーブされる。散乱データの測定は、例えば一次元の散乱防止格子及び電気による焦点の移動を伴うＸ線管を利用することにより行われる。
【００４７】
従来の一次元の散乱防止格子は、扇状方向への散乱を減少させるために、Ｚ方向に沿った散乱防止層板を持つことがある。検出器ユニットに到達する直接の放射線の量を減少させるために、直接の放射線が検出器に全く当らない又は僅かしか当らないように、散乱測定のために焦点が移動する。この結果生じる測定は、散乱格子だけを含んでいる。このような測定は、撮像測定に対する散乱の寄与の良好な推定を提供する。
【００４８】
ステップ３において、欠けている画像投影を置き替えるために補間が行われる。さらに、ステップ４において、各々の投影角度に対する散乱推定を生じさせるために、角度補間が行われる。次いで、ステップ５において、前記散乱測定においてローパスフィルタリングが行われる。
【００４９】
その後、画像データは、補正ユニットにより前記散乱データに基づいて補正される。この補正は、補正された投影を生じさせるために、前記撮像測定から散乱測定を引くことにより行われる。
【００５０】
次いで、ステップ７において、補正された投影を用いて再構成が行われ、関心のあるオブジェクトの補正された画像が結果生じる。
【００５１】
本発明は、散乱放射線が非常に小さな空間変動しか通常は持たないという事実を利用している。散乱測定に対し比較的小さな焦点の移動は、撮像測定に比べ前記散乱に僅かな影響しか持たない。従って、撮像測定は散乱測定とインタリーブされる。空間領域において散乱が非常にゆっくりとしているので、前記散乱測定は画像収集において（例えば既定のシーケンスに従って）散発的にインタリーブされる。
【００５２】
図３は、本発明による方法の例示的な実施例を実行するための、本発明によるデータ処理装置４００の例示的な実施例を表す。図３に表されるこのデータ処理装置４００は、例えば患者又は手荷物の品物のような関心のあるオブジェクトを表している画像を記憶するためのメモリ４０２に接続される中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は画像処理器４０１を有する。このデータ処理器４０１は、複数の入力／出力ネットワーク又は診断装置、例えばＣＴ装置に接続されている。データ処理器４０１はさらに、例えばデータ処理器４０１において計算される又は適合された情報又は画像を表示するための表示装置４０３、例えばコンピュータモニターに接続されている。オペレータ又はユーザは、キーボード４０４及び／又は図３には表されていない他の出力装置を介してデータ処理器４０１と対話する。
【００５３】
さらに、バスシステム４０５を介して、画像処理及び制御処理器４０１を例えば関心のあるオブジェクトの動きを監視する動きモニターに接続することも可能である。例えば患者の肺が撮像されている場合、動きセンサは呼気センサである。心臓が撮像されている場合、この動きセンサは心電図である。
【００５４】
本発明の例示的な実施例がＣＴスキャナの制御卓、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のオプションとして売られることもある。
【００５５】
「有する」と言う用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、複数で表現されていないことが、それが複数あることを排除するものではないことを注意しておく。さらに異なる実施例に関連して記載される要素が組み合わされてもよい。
【００５６】
特許請求の範囲における参照符号がこの請求項の範囲を制限するとは解釈されないことも述べておく。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の例示的な実施例による検査装置の簡略化した概略図を示す。
【図２】本発明による例示的な方法のフローチャートを示す。
【図３】本発明による方法の例示的な実施例を実行するための、本発明による画像処理装置の例示的な実施例を示す。
【図１】
2009507544.tif 000003
【図２】
2009507544.tif 000004
【図３】
2009507544.tif 000005
【国際調査報告】
2009507544.tif 000006
2009507544.tif 000007