(57)【要約】  ビーム軸に沿い投射する電子ビーム２５５を発生する電子源２５０と、発生電子ビーム２５５を偏向する電子偏向装置２５６と、電子偏向装置２５６に結合されビーム軸を空間的に制御する制御ユニット２５７と、ビーム軸内に配されたアノードであって電子ビーム２５５がアノード２０６の表面の焦点上へ突き当たるようにしたアノード２０６とを有するＸ線管２０５を記述している。これにより、アノード２０６は、発振する態様でｚ軸に沿い移動可能であり、アノード２０６の表面は、ｚ軸に対し斜めに方向づけられ、制御ユニット２５７は、第１のｚ座標を有する第１の焦点位置１０６ａ，４０６ａと第１のｚ座標とは別の第２のｚ座標を有する第２の焦点位置１０６ｂ，４０６ｂとの間で焦点が略離散した形態で動くよう焦点２５５ａを空間的に制御する。Ｘ線管２０５を備えたコンピュータ断層撮影システム１００とＸ線管２０５を動作する方法も記述している。
2009536432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ断層撮影に用いられるＸ線の発生その他の目的のためのＸ線管であって、
ビーム軸に沿って投射する電子ビームを発生するように適合させられる電子源と、
当該発生された電子ビームを偏向するための電子偏向装置と、
前記電子偏向装置に結合され前記ビーム軸を空間的に制御するための制御ユニットと、
前記ビーム軸内に配されたアノードであって、前記電子ビームが前記アノードの表面の焦点上へ突き当たるようにされたアノードと、
を有し、
・前記アノードは、発振する態様でｚ軸に沿って移動可能であり、
・前記アノードの表面は、前記ｚ軸に対して斜めに方向づけられ、
・前記制御ユニットは、第１のｚ座標を有する第１の焦点位置と前記第１のｚ座標とは異なる第２のｚ座標を有する第２の焦点位置との間で前記焦点が実質的に離散した形態で動くように前記焦点を空間的に制御するよう適合させられている、
Ｘ線管。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線管であって、前記アノードは、前記ｚ軸の周りを回転可能である、Ｘ線管。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線管であって、前記アノードと前記Ｘ線管の外囲器との間に配されるスプリング素子をさらに有するＸ線管。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線管であって、前記アノードの発振性の動きを発生及び／又は維持するために前記アノードに結合される駆動手段をさらに有するＸ線管。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線管であって、前記駆動手段は、当該発振するアノードの共振周波数に略等しい周波数で前記アノードを発振するよう適合させられる、Ｘ線管。
【請求項６】
請求項４に記載のＸ線管であって、前記駆動手段は、当該発振するアノードの共振周波数よりも少し高い周波数で前記アノードを発振するように適合させられる、Ｘ線管。
【請求項７】
コンピュータ断層撮影システムであって、
回転軸の周りを回転可能な回転可能ホルダと、
請求項１に記載のＸ線管であって、前記ｚ軸が前記回転軸に略平行に方向づけられるように前記回転可能ホルダに実装されるＸ線管と、
複数の検出素子を有し、前記回転軸に対して前記Ｘ線管に対向して前記回転可能ホルダに実装されるＸ線検出装置と、
を有するシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のコンピュータ断層撮影システムであって、
前記第１の焦点位置は、前記第１の焦点に由来し前記回転軸と交差しかつ行をなす種々の検出素子に突き当たるＸ線の第１の扇が前記第２の焦点に由来し前記回転軸と交差しかつ前記行をなす種々の検出要素に突き当たるＸ線の第２の扇とインターリーブ化されるように前記第２の焦点位置から空間的に離隔される、
システム。
【請求項９】
コンピュータ断層撮影に用いられるＸ線管その他のＸ線管を動作する方法であって、
発振する態様でｚ軸に沿い、前記ｚ軸に対して斜めに方向づけられる表面を有するアノードを動かし、
ビーム軸に沿って電子源から発せられる電子ビームを方向づけしその電子ビームが前記表面の焦点へ突き当たるようにし、
第１のｚ座標を有する第１の焦点位置と前記第１のｚ座標とは異なる第２のｚ座標を有する第２の焦点位置との間で実質的に離散した態様で前記焦点が動くように電子偏向装置により前記ビーム軸を空間的に制御する、
方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記第１の焦点位置は、前記第１の焦点に由来し前記回転軸と交差しかつ行をなす種々の検出素子に突き当たるＸ線の第１の扇が前記第２の焦点に由来し前記回転軸と交差しかつ前記行をなす種々の検出素子に突き当たるＸ線の第２の扇とインターリーブ化されるように前記第２の焦点位置から空間的に離隔される、
方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、前記アノードは、正弦波の態様で動かされる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの空間的に異なる焦点に由来するＸ線を発生するように適合させられたＸ線発生管に関する。特に、本発明は、コンピュータ断層撮影に用いられるＸ線管に関する。
【０００２】
本発明はまた、このようなＸ線発生管を具備するコンピュータ断層撮影システムに関する。
【０００３】
さらに、本発明は、Ｘ線発生管を動作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
幾つかの状況において、検査中の患者に対して１つの個所から他の個所へとＸ線を放出する焦点を迅速にシフトすることのできるＸ線源をコンピュータ断層撮影（ＣＴ；computed tomography）装置に備えることは望ましい。Ｘ線管の電子ビームの電磁気又は静電気的な偏向によりこのようなシフト動作をなすことが提案されている。
【０００５】
米国特許出願に係る文献のＵＳ４，００２，９１７及びＵＳ４，０１０，３７１は、様々なＣＴ装置を開示しており、そこでは、このような電子ビーム偏向が、患者の身体の検査されるスライスにわたり横方向に当該スライスの長手方向に放射線パスをシフトさせ、又は患者の周りにおけるＸ線管の物理的回転にかかわらず患者に対しての或る特定の配置において当該放射線を保持するために用いられている。
【０００６】
米国特許出願に係る文献のＵＳ４，１６２，４２０は、回転可能でかつ軸について再配置可能な平坦エッジのアノードディスクを閉じ込めた外囲体を含むＸ線管を開示している。このＸ線管はさらに、当該アノードディスクのエッジに向かってビーム軸に沿い電子を投射するための電子ビーム源を閉じ込める。このビーム源は、当該アノードディスクのエッジに対して鋭い入射角でそのビームを方向づけ、当該外囲体における窓を通じて透過するＸ線を生成するように配置される。このアノードは、２つのスプリングにより弾性的に支持され、第１のスプリングは、アノードシャフトの上側端部に付けられ、第２のスプリングは、アノードシャフトの下側端部に付けられる。これにより、当該アノードは、当該外囲体に対して発振する態様で線形にシフトされることが可能となる。
【０００７】
米国特許出願に係る文献のＵＳ４，１０７，５６３は、ＣＴ装置において用いられて特に好適なＸ線発生管を開示している。このＸ線発生管は、回転アノードを有し、このアノードは、振動性の態様で当該アノードの回転軸に沿って線形にシフトされることができる。アノード発振は、いわゆる８の字溝によって実現され、これは、回転アノードのシャフトに形成され、回転シャフトの軸受に設けられているペグと機械的に相互作用するものである。アノードがＸ線管の外囲体に対してシフトされるとき、発生したＸ線の原点を表す焦点も、外囲体に対して移動させられる。記述されているＸ線発生管は、焦点の連続的な変位だけが可能なように発振性の動きが当該アノードの回転移動と直接的に繋がるという不利な点がある。但し、特にＣＴの分野での用途があり、これらの用途は、第１の焦点位置と第２の焦点位置との間でＸ線焦点の高速の切り換えを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
第１の焦点位置と第２の焦点位置との間でＸ線焦点の高速切り換えを可能にする改良型のＸ線管の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この必要性は、独立請求項による主題によって達成することができる。本発明の有利な実施例は、従属請求項により記述される。
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、特にコンピュータ断層撮影に用いられているＸ線を発生するためのＸ線管が提供される。提供されるＸ線管は、（ａ）ビーム軸に沿って投射する電子ビームを発生するように適合させられる電子源と、（ｂ）当該発生された電子ビームを偏向するための電子偏向装置と、（ｃ）前記電子偏向装置に結合され前記ビーム軸を空間的に制御するための制御ユニットと、（ｄ）前記ビーム軸内に配されたアノードであって、前記電子ビームが前記アノードの表面の焦点上へ突き当たるようにされたアノードと、を有する。そして、前記アノードは、発振する態様でｚ軸に沿って移動可能であり、前記アノードの表面は、前記ｚ軸に対して斜めに方向づけられ、前記制御ユニットは、第１のｚ座標を有する第１の焦点位置と前記第１のｚ座標とは異なる第２のｚ座標を有する第２の焦点位置との間で前記焦点が実質的に離散した形態で動くように前記焦点を空間的に制御するよう適合させられている。
【００１１】
本発明のこの態様は、当該アノードの連続的かつ非離散の発振運動がある場合でも、２つの異なるｚ位置の間の焦点の実質的に離散したスイッチングを達成することができるという発想に基づいている。これにより、２つの焦点がｚ軸に対して異なる半径距離を有するようにして当該アノードの表面を移動させられる。アノードの表面は、ｚ軸に対して斜めに方向づけられているので、電子偏向装置により生じる半径方向の焦点移動も、ｚ方向に沿う当該焦点の変化に寄与する。これにより、同期した形態でアノード移動と制御ユニットとを適切に動作させることによって、ｚ方向に沿う焦点移動に対する移動アノードの寄与と、ｚ方向に沿う焦点移動に対する電子ビーム偏向の寄与とは、ｚ方向に沿う焦点の実質的に離散したスイッチングが達成されうるようにして重畳されることが可能である。これはまた、アノードの動き及び/又は電子ビーム偏向が離散していない場合にも成立する。換言すれば、電子ビーム偏向は、アノードの非離散性の動きを補償することができる。
【００１２】
電子偏向装置だけでの焦点変位とは対照的に、アノードの動き及び電子ビームの半径方向の偏向の双方に基づいた記述される組み合わせの焦点変位は、ｚ軸に対する２つの焦点の半径方向の距離の差が非常に小さいという利点を奏する。したがって、離散焦点スイッチングモードにおいてＸ線管を動作させる場合、対応の焦点とｚ軸の外側に配されている対象との間の半径方向の距離は、少しだけ変化する。これは、多くの用途において、半径方向の焦点移動が良好な近似において無視されうるという利点がある。
【００１３】
特に、記述されるＸ線管が例えばコンピュータ断層撮影装置により得られるディジタルＸ線減衰データのサンプリングレートを増加するために用いられるときには、広い関心領域において高い空間解像度を得ることができる。この点において、サンプリングレートの増加は、検査中の対象に対してＸ線源の各投影角につき２つのデータセットが得られる場合に達成可能である。これにより、第１のデータセットは、Ｘ線が第１の焦点に由来するときに得られ、第２のデータセットは、Ｘ線が第２の焦点に由来するときに得られる。
【００１４】
電子偏向装置及びアノードの機械的な動きの双方による焦点変位の他の利点は、電子ビーム偏向ユニットに関する条件が緩いことである。これは、焦点のｚ移動の主要部が、電子ビームを偏向することによって単独で生じる焦点ｚ移動に比較して機械的なアノード移動により容易化されるという事実問題に基づいている。
【００１５】
本発明の実施例によれば、このアノードはｚ軸の周りを回転可能である。これは、アノードの熱負荷密度は、電子ビームが離散焦点を２つしか発生していないときでも高エネルギ電子ビームにより発生した熱負荷がアノード表面における広い領域にわたり分布するので、大幅に低減可能であるという利点を奏することができる。
【００１６】
本発明の他の実施例によれば、Ｘ線管は、アノードとＸ線管の外囲体との間に配されたスプリング素子をさらに有する。これは、特にアノードの高調波発振を簡単な弾性素子によって簡単に提供することができるという利点を奏することができる。
【００１７】
好ましくは、Ｘ線管は、第１のスプリング素子がアノードの上側部分に付けられ、第２のスプリング素子がアノードの下側部分に付けられるものとした少なくとも２つのスプリング素子を有する。これにより、発振性の動きをなすこととは別にこれら２つのスプリングもｚ軸に平行なアノードの安定した案内に寄与しうるという利点を奏することができる。したがって、アノードの許容しない傾斜を、簡単かつ効果的な態様で回避することができる。
【００１８】
なお、当該スプリング素子は、機械的装置及び／又は電気的及び磁気的それぞれの装置により実現可能である。例えば、磁気的なスプリング素子は、摩耗又は劣化を無視することができるという利点がある。
【００１９】
本発明の他の実施例によれば、Ｘ線管は、アノードの発振性運動を発生及び／又は維持するためにアノードに結合される駆動手段をさらに有する。この駆動手段は、アノードに機械的及び／又は磁気的に結合されるようにしてもよい。純粋な磁気的結合は、当該駆動手段が移動可能な機械的部分を伴うことなく実現可能であるという利点を有する。
【００２０】
本発明の他の実施例によれば、当該駆動手段は、発振アノードの共振周波数に実質的に等しい周波数をもってアノードを発振するように適合させられる。これは、アノードに所望の周波数で発振し続けさせるのに少しの力しか必要ないという利点がある。したがって、焦点位置の実質的に離散したスイッチングを、複雑な機械的装置を用いることなく実現することができる。
【００２１】
この点につき、アノードの質量及び重量それぞれとは別に当該スプリング素子のバネ定数も、共振周波数に対する強力な影響を有することは明らかである。したがって、移動質量を考慮に入れることによって、１つ又は複数のスプリング素子は、システムの共振周波数が所定の焦点周波数と合致するようにしてデザインされなければならない。この状況において、焦点周波数は、第１の焦点位置から第２の焦点位置に、またこの逆に焦点が離散的に切り換えられる際の周波数を指定する。
【００２２】
本発明の他の実施例によれば、当該駆動手段は、発振アノードの共振周波数よりも少し高い周波数でアノードを発振させるように適合させられる。これには、所望されないアノード振動を低減することができ、アノードが主としてｚ軸に沿ってピストンのようにして発振可能であるという利点がある。
【００２３】
好ましくは、当該共振周波数より少し高い発振周波数は、駆動周波数の関数として発振システムの共振作用を呈する曲線に対して規定される。通常は、この共振作用を、最大値ωＭ及び幅Δωを有するローレンツ曲線により良好に近似することができる。したがって、幅Δωは、発振系の減衰に強く依存する。
【００２４】
発振周波数より少し高い周波数でアノードを発振させることは、下側周波数ω１及び上側周波数ω２により規定される所定周波数範囲内の周波数でアノードが発振させられることを意味する。したがって、ω１をωＭと等しくすることができ、ω２をωＭ＋Δωに等しくすることができる。好ましくは、ω１をωＭ＋Δω／２０に等しくし、ω２をωＭ＋Δω／２に等しくするのが良い。より好ましくは、ω１をωＭ＋Δω／１０に等しくし、ω２をωＭ＋Δω／４に等しくするのが良い。
【００２５】
本発明の他の態様によれば、（ａ）回転軸の周りを回転可能な回転可能ホルダと、（ｂ）上述した実施例のうちのいずれか１つによるＸ線管とを有するコンピュータ断層撮影システムであって、そのＸ線源が、回転軸に略平行に当該ｚ軸が方向づけられるように回転可能ホルダに実装されるシステムが提供される。このコンピュータ断層撮影システムは、さらに、（ｃ）複数の検出素子を有するＸ線検出装置を有し、当該Ｘ線検出装置は、当該回転軸に対して当該Ｘ線源に対向して当該回転可能ホルダに実装される。
【００２６】
本発明のこの態様は、上述したＸ線管は、ディジタル画像復元が少なくとも２つの減衰データセットの取り込みに基づき、各データセットが検査中の対象に対して異なる投影角をもって得られたものとするコンピュータ断層撮影のために有利に用いられることが可能である。復元される画像の空間解像度は、Ｘ線検出装置の空間分解能すなわち検出素子の空間的隔離に強く依存する。投影角毎に、すなわち回転可能ホルダの角度位置毎に、焦点位置の実質的に離散したスイッチングが行われる場合、２つのＸ線減衰データセットを取り込むことができる。これにより、検査中の対象の各ボクセルは、焦点位置のスイッチングにより、１つの焦点だけでのデータ取り込みと比べて当該検査中の対象の減衰及び吸収のそれぞれに関するより詳細な情報がもたらされるような２つの異なる角度で貫通させられる。
【００２７】
本発明の実施例によれば、第１の焦点位置は、回転軸と交差し行をなす種々の検出素子に突き当たる第１の焦点に由来するＸ線の第１の扇は、回転軸と交差し当該行をなす種々の検出素子に突き当たる第２の焦点に由来するＸ線の第２の扇とインターリーブ化されるようにして、第２の焦点位置から空間的に分離される。
【００２８】
好ましくは、このコンピュータ断層撮影システムは、Ｘ線減衰データのサンプリングレートが２倍になりうるように主として対称性のインターリーブ化を可能とするのが良い。これにより、回転の中心と交差する隣接のＸ線は、１つの焦点しか使わないときの場合における隣接Ｘ線の間の距離の半分に相当する距離だけ互いに分離される。
【００２９】
なお、特に２つの焦点がｚ軸に対して同じか又は少なくとも略同等の半径距離を主として有するときに、対称性インターリーブ化に対応するいわゆる半行サンプリングが実現されるのは、回転軸の小さい部分に対応する領域内だけではない。この対称性インターリーブ化は、むしろ、回転軸に沿う広い領域内で実現されうるものである。
【００３０】
なお、コンピュータ断層撮影システムが扇ビームを発生するＸ線管を使うことは必須ではない。コンピュータ断層撮影システムはまた、回転軸に交差するＸ線を検出するだけでなく回転軸を通過するＸ線も検出するために２次元検出アレイが用いられる円錐ビーム幾何学的形状によっても有益となる場合がある。これにより、回転軸と交差するＸ線について対称性のインターリーブ化は、回転軸とこの回転軸を通過するＸ線との間の増加する距離とともに劣化しうる。但し、単一焦点Ｘ線管と比較すると、説明する二重焦点Ｘ線管によるＸ線減衰データのサンプリングレートは、いずれにしても、高い空間分解能を有する画像を復元することができるように大幅に増加させられることになる。単一焦点Ｘ線管と比較されるさらなる利点は、いわゆる斜面又は風車アーチファクトを低減することができる点である。
【００３１】
本発明の他の態様によれば、Ｘ線管を動作するための、特にコンピュータ断層撮影に用いられるＸ線管を動作するための方法が提供される。この提供される方法は、（ａ）発振する態様でｚ軸に沿ってアノードを動かし、そのアノードがｚ軸に対して斜めに方向付けられた表面を有するようにすること、（ｂ）ビーム軸に沿って電子源から放出される電子ビームを方向付け、当該電子ビームが当該表面の焦点上へ突き当たるようにすること、（ｃ）電子偏向装置により当該ビーム軸を空間的に制御し、当該焦点が第１のｚ座標を有する第１の焦点位置と第１のｚ座標とは異なる第２のｚ座標を有する第２の焦点位置との間で実質的に離散した形で動くようにすること、を有する。
【００３２】
本発明のこの態様は、２つの動き、すなわちｚ軸に沿うアノードの発振運動とｚ軸に対して斜めに方向づけされている表面における焦点の半径方向の変化とを組み合わせることによって、これら動きのうちの少なくとも一方が非離散の形で行われたとしても、焦点の実質的離散したｚ切り換えを達成することができる。これにより、機械的な段階的動きを伴うことなく、離散した焦点切り換えを実現することができる。これは、実質的に離散したＸ線焦点切り換えは、システムがアノードの段階動作により生じる突然の運動量移動又は衝動的飛躍に耐えることができるように安定してデザインされる必要のない非常にシンプルな機械的システムで実現されうるという利点を有する。
【００３３】
本発明の実施例によれば、第１の焦点位置は、回転軸に交差しかつ行をなす種々の検出素子に突き当たる第１の焦点に由来するＸ線の第１の扇が、回転軸に交差しかつ当該行をなす検出素子に突き当たる第２の焦点に由来するＸ線の第２の扇とインターリーブ化されるようにして、第２の焦点位置から空間的に分離される。
【００３４】
好ましくは、第１の焦点変化は、Ｘ線減衰データのサンプリングレートが２倍になりうるような対称性インターリーブ化を可能にするのが良い。上述において既に述べたように、対称性インターリーブ化の場合、回転の中心と交差する隣接のＸ線は、単一の焦点にのみ由来する隣接のＸ線の間の距離の半分である距離だけ互いに分離される。
【００３５】
なお、特に２つの焦点がｚ軸に対して同じか又は少なくとも同等の半径方向の距離を主として有するときには、かかる対称性インターリーブ化が実現されるのは、回転軸の小さい部分の内だけではない。対称性インターリーブ化は、むしろ、回転軸に沿う広い範囲内で実現されうる。
【００３６】
本発明の他の実施例によれば、アノードは、正弦関数の態様で動かされる。これは、アノードが滑らかな高調波の動きを行い、この動きがアノードの懸架に対して比較的に小さい運動量移動しか生じない、という利点を奏することができる。これはここでは、実質的に離散したＸ線焦点切り換えを、非常に安定性の高い形でデザインされる必要のない非常にシンプルな機械的システムで実現することができる、という利点を奏しうる。
【００３７】
なお、本発明の実施例を異なる主題について説明している。特に、或る幾つかの実施例は、装置タイプの請求項に対して説明しているのに対して、他の実施例は、方法タイプの請求項について説明している。但し、当業者であれば、他に特定しない限り、或る１つのタイプの主題に属する特徴の組み合わせに加えて、異なる主題に関係する特徴どうしの、特に装置タイプの請求項の特徴と方法タイプの請求項の特徴との組み合わせも、この出願により開示されているものとみなされることを上述及び以下の説明から推測することになる。
【００３８】
本発明の上記態様及びその他の態様は、以下に説明される実施例の具体例から明らかであり、当該実施例の具体例について説明される。以下、本発明を実施例の具体例についてより詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図面に描かれているものは概略的なものである。なお、種々の図において、同様又は同一の要素には、同じ参照符号か、又は第１の桁においてのみ対応の参照符号とは異なる参照符号が付されている。
【００４０】
図１ａは、Ｘ線源１０５とＸ線検出装置１１５とが組み込まれている回転可能ホルダ１０１を有するＣＴスキャナ１００を示している。このホルダ１０１は、駆動モータ１０４と駆動機構とによって回転軸１０２の周りを回転させられる。駆動機構は、３つの駆動ローラにより象徴的に表わされている。ホルダ１０１の回転は、連続的又は段階的な形で達成可能である。
【００４１】
ＣＴスキャナ１００は、さらにテーブル１１２を有し、このテーブルは、ホルダ１０１の中心に検査中の対象物１１０を位置づけることができるように配置される。テーブル１１２は、検査中の対象物１１０の異なる部分を検査することができるように回転軸１０２に平行な方向にガントリ１０１に対して移動可能とされるようにしてもよい。
【００４２】
Ｘ線検出装置１１５は、少なくとも１行をなす相互接続された検出素子を含み、かかる行は、回転軸に平行に延びている。これら検出素子は、全てが前置増幅器１１８及びデータ処理装置１２５を介して個別に読み取られることが可能である。データ処理装置１２５は、測定された検出器信号を変換することができる。対象物１１０に対するＸ線源１０５の異なる投影又は視角の変化の下で減衰信号を測定することによって、データ処理装置１２５は、対象物１１０の３次元表現を復元することができる。復元された画像は、モニタ１２６及び／又はプリンタ１２７により出力可能である。
【００４３】
データ処理装置１２５はさらに、モータ制御ユニット１２０と結合され、このユニットは、矢印１１７により示される回転方向において回転可能ホルダ１０１の動きを制御するために用いられる。
【００４４】
Ｘ線源１０５は、アノード１０６を有するＸ線管である。アノード１０６は、回転軸１０２に平行な方向に延ばされる。ここでは示されていないカソードにより発せられた電子ビームは、２つのＸ線焦点のうちの一方、第１のＸ線焦点１０６ａ及び第２のＸ線焦点１０６ｂ上へ離散して方向づけられることが可能である。好ましくは、これら２つの焦点１０６ａ及び１０６ｂは、図１ａにおいて当該２つの焦点１０６ａ及び１０６ｂが互いに視覚的に区別されることができないように回転軸１０２に平行な行において出来る限り近接して方向づけられるのが良い。この結果、第１のＸ線焦点１０６ａに由来する第１の放射ビーム１０７及び第１のＸ線焦点１０６に由来する第２の放射ビーム１０８も、互いに区別することができない。
【００４５】
データ処理装置１２５はさらに、データ取り込みと、２つの焦点１０６ａと１０６ｂとの間の電子ビームの空間的切り換えとの同期化をなすために電子制御ユニット（図示せず）と結合される。
【００４６】
図１ｂは、Ｘ線管１０５、検査中の対象物１１０及びＸ線検出装置１１５の拡大描写を回転軸１０２に平行な断面図にて示している。これら２つの焦点１０６ａ及び１０６ｂは、回転軸１０２に略平行な行に方向付けられている。２つの焦点１０６ａと１０６ｂとのＸ線焦点の離散した切り換えは、対象物１１０が、少し異なる投影角の下でＸ線ビーム１０７及び１０８により順次照射されるという効果を有する。したがって、Ｘ線検出装置１１５の各検出素子１１６は、２つの異なるＸ線減衰線積分、すなわち第１の焦点１０６ａと検出素子１１６との間に延びる第１の線積分と第２の焦点１０６ｂと検出素子１１６との間に延びる第２の線積分を検出することができる。この結果、対象物１１０に対するＸ線源１０５及びＸ線検出装置１１５の系の投影角毎に、すなわちガントリ１０１の角度位置毎に、２つの異なるデータセットは、ＣＴスキャナ１００の空間分解能を増加させることができるような適切な態様で組み合わせることができる形で取り込まれることが可能である。
【００４７】
図２は、異なるＸ線焦点に由来するＸ線を発生するように適合させられるＸ線管２０５を示している。Ｘ線管２０５は、シャフト２３０を有するアノード２０６を有する。シャフト２３０は、シャフト２３０がｚ軸に沿って線状にシフトしかつｚ軸の周りを回転することができるように案内される。回転ドライブ２３１は、アノード２０６の回転運動を可能とするために設けられる。アノード２０６の線状運動を可能にするために、発振ドライブ２４１が設けられる。ドライブ２３１及び２４１の双方は、機械的及び／又は磁気的相互作用によってシャフト２３０と相互動作することができる。
【００４８】
Ｘ線管２０５は、電子源２５０をさらに有し、これはｚ軸に対して横方向に配置される。ここで説明する実施例によれば、電子源は、熱陰極２５０であり、これは動作中に電子ビーム２５５を発生するものである。この電子ビームは、アノード２０６の頂部表面に突き当たる。これにより、焦点が規定される。かかる頂部表面は、当該焦点からＸ線ビーム２５８がｚ軸から外側へと向かって放射して投影するように、ｚ軸に対して斜めに方向づけられる。
【００４９】
焦点の厳密な位置を制御するため、Ｘ線管２０５は、電子偏向装置２５６をさらに有し、これは、電子ビーム２５５を偏向するように適合させられる。電子偏向装置２５６は、例えば磁気レンズのような既知の電子光学素子により実現可能である。電子偏向装置２５６は、必要な電気信号を電子偏向装置２５６に供給する制御ユニットに結合される。
【００５０】
さらに、Ｘ線管２０５は、２つのスプリング素子２４０ａ及び２４０ｂを有しており、これらは、シャフト２３０の上端及びシャフト２３０の下端のそれぞれに取り付けられる。機械的及び／又は磁気的手段により実現可能なこれらスプリング素子は、Ｘ線管２０５の図示せぬ支持構造部にも取り付けられる。この支持構造部は、例えばＸ線管２０５の外囲体としてもよい。
【００５１】
システムアノード２０６並びに２つのスプリング素子２４０ａ及び２４０ｂは、アノードの質量及びスプリング素子２４０ａ及び２４０ｂのバネ定数により与えられる共振周波数を有する高調波発振器に相当する。したがって、アノード２０６は、ｚ軸に沿って正弦関数の動きを呈するのが好ましい。但し、アノード２０６の不完全な正弦波運動が発振ドライブ２４１により強制されるようにしてもよい。但し、実際の運動と完全な正弦波運動との不一致が著しいほど、Ｘ線管の支持構造部に作用する機械的力が大きくなる。これは、高調波の動きから大幅に偏倚する動きを制御することが非常に難しくなるという作用を有する。
【００５２】
一方、説明されるＸ線管２０５が二重焦点Ｘ線管として用いられることになっている場合、焦点のｚ座標が連続的に動かないことが望ましい。少し異なる投影角の下で２つの異なるＸ線減衰データセットを取り込み、これら２つのデータセットの間における不鮮明化効果を低減するため、少なくとも実質的には２つの焦点の間において離散した態様で焦点が移動するのがどちらかと言えば望ましい。
【００５３】
図３は、ｚ軸に沿う焦点の理想的な段階的変化３６０とアノード２０６の高調波のｚ方向の動き３６１との不一致を描いた図を示している。この不一致は、双頭矢印により示される。この不一致は、高調波の動きと同期化した態様で周期的に変化することが分かる。勿論、全体の不一致は、当該高調波の動きの周期が段階的ｚ方向の動き３６０の期間に等しくなるように選択されるときに最小化されることになる。
【００５４】
ここで説明される実施例によれば、段階的動き３６０と高調波の動き３６１との不一致は、当該焦点の半径方向の動きも当該焦点のｚ座標の変化に寄与するような電子ビーム２５５の適切な偏向によって補償される。換言すれば、アノードの動き及び焦点の半径方向の動きを同期形態で適切に動作することによって、動いているアノードのｚ方向に沿う焦点移動への寄与と、半径方向の電子ビーム偏向のｚ方向に沿う焦点移動への寄与とを、ｚ方向に沿う焦点の実質的に離散した切り換えが達成されうるようにして重ね合わせることができる。
【００５５】
なお、出来る限り離散した焦点変化を達成するため、完全な正弦波運動から少し外れたアノード２０６の発振運動を生成することが好ましいと考えられる。これにより、焦点の実質的に離散した移動を起こすために、アノード運動の寄与を増大させてもよく、半径方向の電子偏向の寄与を低下させてもよい。
【００５６】
電子ビーム偏向だけによるＸ線焦点の見掛け上離散した切り換えのための既知の技術とは対照的に、説明したＸ線管２０５は、半径方向の焦点変化が減るという利点がある。以下、この利点を図４ａ及び図４ｂを参照して説明する。
【００５７】
図４ａ及び図４ｂは、第１の焦点４０６ａに由来する第１の扇をなすＸ線４０７と、第２の焦点４０６ｂに由来する第２の扇をなすＸ線４０８とのインターリーブ化に対する半径方向に変化する焦点位置の影響を示している。
【００５８】
図４ａから分かるように、ｚ軸に沿って発生するだけでなくｚ軸に対して放射方向に生じる焦点位置の変化は、不要な副作用を有する。これにより、Δｚ分その焦点位置を変化させると、回転軸４０２と焦点位置との間の放射方向の距離は、Ｒ１からＲ２へと、或いはその逆に変化する。この不要な作用は、第１の焦点４０６ａに由来するＸ線４０７の第２の焦点４０６ｂに由来するＸ線４０８とのインターリーブが小さな領域４７０ａ内にだけ生じることの原因となっている。この領域４７０ａは、回転軸４０２の比較的短い部分に沿って延びる。
【００５９】
空間分解能を高めるために知られている処理であるインターリーブ化は、異なる焦点に由来し、回転軸４０２と交差しかつＸ線検出装置４１５の同じ検出素子４１６に突き当たる隣接したＸ線は、１つの焦点にのみ由来し隣接した検出素子４１６に突き当たる隣接のＸ線の間の距離の半分に相当する距離だけ互いに離隔されるという点に基づいている。対称性インターリーブ化の場合、Ｘ線減衰データのサンプリングレートを２倍にすることができる。
【００６０】
図４ｂから分かるように、主としてｚ軸に沿ってのみ生じる焦点位置の変化は、対応するインターリーブ化領域４７０ｂが小さなインターリーブ化４７０ａよりも非常に大きいという利点がある。回転軸４０２に対する焦点４０６ａ及び４０６ｂ双方の一定放射位置Ｒにより、対称性インターリーブ化は、ｚ軸に沿って延びる比較的に大きな領域４７０ｂの中で実現可能となる。
【００６１】
なお、上述したＸ線管２０５を用いるときは、必須の焦点の段階的ｚ方向変化を得ることができ、これにより、焦点位置の放射方向における変化を最小化することができる。したがって、上述したＸ線管２０５は、改善されたインターリーブ化及びその結果による向上した空間分解能を有するＸ線減衰データの取得を可能にする。
【００６２】
なお、向上したインターリーブ化効果を、回転軸４０２を全ての放射線が交差する扇ビームについて説明したが、回転軸に交差するＸ線を検出するだけでなく所定の距離につき回転軸を通過するＸ線を検出することのために２次元検出アレイを用いる円錐ビームの幾何学的構造からも有益性を得ることができる。これにより、回転軸を交差するＸ線について対称性のあるインターリーブ化は、回転軸と回転軸を通過するＸ線との間の増大する距離により劣化しうる。但し、単一焦点Ｘ線管と比較すると、説明した二重焦点Ｘ線管によるＸ線減衰データのサンプリングレートは、いずれにしろ、より高い空間分解能を持つＸ線画像を供給することができるように大幅に増加させられることになる。
【００６３】
なお、「有する」なる文言は、他の要素又はステップを排除しないし、「１つの」や「１の」などの文言も複数を排除しない。また、異なる実施例と関連して説明した要素を組み合わせてもよい。さらに、請求項における参照符号は、当該請求項の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１ａ】回転軸に直角に方向づけられる簡単化された断面図であって、本発明の好適実施例によるＣＴシステムを示す図。
【図１ｂ】回転軸に平行に方向づけられる簡単化された断面図であって、図１ａに示されるＣＴシステムのＸ線源の２つの異なる焦点に由来するＸ線ビームを示す図。
【図２】発振ノードを有するＸ線発生管と電子ビーム偏向ユニットとを示す図。
【図３】ｚ軸に沿う焦点の理想的な段階的変化とアノードの高調波の機械的な動きとの間の不一致を示す図。
【図４ａ】第１の焦点に由来するＸ線の第１の扇と第２の焦点に由来するＸ線の第２の扇とのインターリーブ化についての迅速に変化する焦点位置の影響を示す図。
【図４ｂ】第１の焦点に由来するＸ線の第１の扇と第２の焦点に由来するＸ線の第２の扇とのインターリーブ化についての迅速に変化する焦点位置の影響を示す図。
【符号の説明】
【００６５】
１００  コンピュータ断層撮影装置／ＣＴスキャナ
１０１  回転可能ホルダ／ガントリ
１０２  回転軸
１０３  駆動ローラ
１０４  駆動モータ
１０５  Ｘ線源
１０６  アノード
１０６ａ  第１のＸ線焦点
１０６ｂ  第２のＸ線焦点
１０７  第１の放射ビーム
１０８  第２の放射ビーム
１１０  被検査対象
１１２  テーブル
１１５  Ｘ線検出装置
１１６  検出素子
１１７  回転方向
１１８  前置増幅器
１２０  モータ制御ユニット
１２５  データ処理装置（復元ユニットを含む）
１２６  モニタ
１２７  プリンタ
２０５  Ｘ線源／Ｘ線管
２０６  アノード
２３０  シャフト
２３１  回転ドライブ
２４０ａ／ｂ  スプリング素子
２４１  発振ドライブ
２５０  電子源／熱陰極
２５５  電子ビーム
２５５ａ  焦点
２５６  電子偏向装置
２５７  制御ユニット
２５８  Ｘ線ビーム
３６０  理想的な階段状のｚ方向の動き
３６１  アノードの高調波のｚ方向の動き
４０２  回転軸
４０６ａ  第１のＸ線焦点
４０６ｂ  第２のＸ線焦点
４０７  第１の放射ビーム
４０８  第２の放射ビーム
４１５  Ｘ線検出装置／行をなす検出素子４１６
４１６  検出素子
４７０ａ  インターリーブ化領域（小）
４７０ｂ  インターリーブ化領域（大）
Δｚ  ｚ軸に沿う焦点変化
Ｒ１  回転軸４０２と第１の焦点４０６ａとの間の放射方向の距離
Ｒ２  回転軸４０２と第２の焦点４０６ｂとの間の放射方向の距離
Ｒ  回転軸４０２と焦点４０６ａ，４０６ｂ双方との間の放射方向の距離
【図１ａ】
2009536432.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２】
2009536432.tif 000005
【図３】
2009536432.tif 000006
【図４ａ】
2009536432.tif 000007
【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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