(57)【要約】  既知の干渉性散乱ＣＴスキャナは扇ビームを使用する。しかしながら、これは、追加のコリメート手段を要し、これは検出器に加えられる光子束を減少させる。これにより、より長い測定時間が必要とされうる。更に、幾何学的配置が既知の円錐ビームＣＴスキャナと互換性がない。本発明の模範的実施例によると、円錐ビームＣＳＣＴスキャナは、検出器上に配置されたコリメータを持つエネルギ分解検出器を使用して提供され、散乱関数の空間分解再構成を可能にする。有利には、これは、手荷物検査又は医療応用において向上された走査速度を可能にすることができる。
2007533993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心の対象を検査するコンピュータ断層撮影装置において、前記コンピュータ断層撮影装置が、放射線源と、前記関心の対象により散乱された散乱放射線を受ける散乱放射線検出器と、第１のコリメータとを有し、前記散乱放射線検出器が、中心面に対してオフセットを持つように前記放射線源の反対側に配置され、前記中心面は、前記関心の対象及び前記放射線源を通って延在し、前記散乱放射線検出器が、複数の領域を持ち、前記領域の各々が、少なくとも１つの第１の検出器素子を持ち、前記第１の検出器素子が、エネルギ分解検出器素子であり、前記第１のコリメータは、前記複数の領域のそれぞれの領域の前記少なくとも１つの第１の検出器素子に作用する放射線が前記関心の対象の所定のセクションから散乱される放射線に実質的に限定されるように適合され、前記放射線源が、放射線の円錐ビームを生成するように適合される、コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記第１のコリメータが、第２のコリメータ及び第３のコリメータを有し、前記第２のコリメータが、前記放射線源に焦点を合わせられ、前記第３のコリメータが、前記関心の対象の前記セクションに焦点を合わせられ、前記第２のコリメータ及び前記第３のコリメータは、前記放射線源に対して一方を他方の後に配置される、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記第２のコリメータが第１のラメラを持ち、前記第１のラメラが、前記放射線源に焦点を合わせられ、前記第１のラメラが、前記中心面に実質的に垂直に配置され、これにより前記第２のコリメータに関連付けられた前記複数の領域の前記領域内の前記少なくとも１つの第１の検出器素子に作用する放射線が、前記放射線源に対して第１の所定の角度を持つ放射線に限定され、前記第３のコリメータが第２のラメラを持ち、前記第２のラメラが、前記関心の対象の前記セクションに焦点を合わせられ、これにより前記第３のコリメータに関連付けられた前記複数の領域の中の前記領域内の前記少なくとも１つの第１の検出器素子に作用する放射線が、前記関心の対象の前記セクションに対して第２の所定の角度を持つ放射線に限定される、請求項２に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記第２のコリメータ及び前記第３のコリメータが、各それぞれの領域に対して、前記放射線源及び前記関心の対象の前記セクションにそれぞれ焦点を合わせられた孔を有するスロットコリメータを用いて一緒に実施される、請求項２に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記コンピュータ断層撮影装置が、一次放射線検出器を更に有し、前記一次放射線検出器が、前記関心の対象により減衰された一次放射線を受けるように前記中心面において前記放射線源の反対側に配置される、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記エネルギ分解検出器素子が直接変換半導体セルであり、前記一次放射線検出器がシンチレータセルを有する、請求項５に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記散乱放射線検出器及び前記一次放射線検出器が、１つの検出器ユニットに一体化されているか、別々の検出器ユニットとして分離しているかの一方である、請求項５に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
関心の対象を検査する円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置用の散乱放射線ユニットにおいて、前記円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置が放射線源を含み、前記散乱放射線ユニットが、散乱放射線検出器及び第１のコリメータを有し、前記散乱放射線検出器は、前記散乱放射線検出器が前記関心の対象により散乱された散乱放射線を受けるように配置されるように、前記円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置に対する取り付けに適合され、前記第１のコリメータが、前記散乱放射線検出器を用いる構成に対して適合され、前記散乱放射線検出器が、中心面に対してオフセットを持つ前記放射線源の反対側の配置に対して適合され、前記中心面が、前記関心の対象及び前記放射線源を通って延在し、前記散乱放射線検出器が複数の領域を持ち、前記領域の各々が少なくとも１つの第１の検出器素子を持ち、前記第１の検出器素子がエネルギ分解検出器素子であり、前記第１のコリメータは、前記複数の領域のそれぞれの領域の前記少なくとも１つの第１の検出器素子に作用する放射線が、前記関心の対象の所定のセクションから散乱された放射線に実質的に限定されるように適合され、前記放射線源が放射線の円錐ビームを生成するように適合される、散乱放射線ユニット。
【請求項９】
前記第１のコリメータが第２のコリメータ及び第３のコリメータを有し、前記第２のコリメータは、前記第２のコリメータが前記円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置内に配置される場合に前記放射線源に焦点を合わせられるように適合され、前記第３のコリメータは、前記第３のコリメータが前記円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置内に配置される場合に前記関心の対象の前記セクションに焦点を合わせられるように適合され、前記第２のコリメータ及び前記第３のコリメータが、前記放射線源に対して一方を他方の後に配置可能である、請求項８に記載の散乱放射線ユニット。
【請求項１０】
前記第２のコリメータが第１のラメラを持ち、前記第１のラメラが、前記放射線源に焦点を合わせられ、前記第１のラメラが、前記中心面に実質的に垂直に配置され、これにより前記第２のコリメータに関連付けられた前記複数の領域の前記領域内の前記少なくとも１つの第１の検出器素子に作用する放射線が、前記放射線源に対して第１の所定の角度を持つ放射線に限定され、前記第３のコリメータが第２のラメラを持ち、前記第２のラメラが、前記関心の対象の前記セクションに焦点を合わせられ、これにより前記第３のコリメータに関連付けられた前記複数の領域の中の前記領域内の前記少なくとも１つの第１の検出器素子に作用する放射線が、前記関心の対象の前記セクションに対して第２の所定の角度を持つ放射線に限定される、請求項９に記載の散乱放射線ユニット。
【請求項１１】
前記第２のコリメータ及び前記第３のコリメータが、各それぞれの領域に対して、前記放射線源及び前記関心の対象の前記セクションにそれぞれ焦点を合わせられた孔を有するスロットコリメータを用いて一緒に実施される、請求項９に記載の散乱放射線ユニット。
【請求項１２】
前記散乱放射線ユニットが、前記円錐ビーム放射線検出器の一次放射線検出器を持つ構成に対して適合され、前記円錐ビーム放射線検出器の前記一次放射線検出器が、前記関心の対象により減衰された一次放射線を受けるように前記中心面において前記放射線源の反対側に配置される、請求項８に記載の散乱放射線ユニット。
【請求項１３】
前記エネルギ分解検出器素子が直接変換半導体セルである、請求項８に記載の散乱放射線ユニット。
【請求項１４】
関心の対象を検査するコンピュータ断層撮影装置を用いて円錐ビーム干渉性散乱コンピュータ断層撮影走査を実行する方法において、前記方法が、放射線源を備えるステップと、前記関心の対象により散乱された散乱放射線を受ける散乱放射線検出器を備えるステップと、第１のコリメータを備えるステップとを有し、前記散乱放射線検出器が、中心面に対してオフセットを持つように前記放射線源の反対側に配置され、前記中心面は、前記関心の対象及び前記放射線源を通って延在し、前記散乱放射線検出器が、複数の領域を持ち、前記領域の各々が、少なくとも１つの第１の検出器素子を持ち、前記第１の検出器素子が、エネルギ分解検出器素子であり、前記第１のコリメータは、前記複数の領域の１つの領域に作用する放射線が前記関心の対象の所定のセクションから散乱される放射線に実質的に限定されるように適合され、前記方法が、放射線の円錐ビームを生成するように前記放射線源に電圧を印加するステップと、前記散乱放射線検出器からの読み出しを決定するステップと、前記散乱放射線検出器からの前記読み出しの吸収補正を実行するステップと、前記補正された読み出しに基づいて干渉性散乱関数の再構成を実行するステップとを有する方法。
【請求項１５】
前記中心面内に配置された一次放射線検出器の読み出しを使用することにより前記関心の対象の減衰係数の決定するステップと、前記減衰係数に基づいて前記散乱放射線検出器からの前記読み出しの前記吸収補正に対するパラメータを決定するステップとを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記放射線源は、前記一次放射線検出器及び前記散乱放射線検出器が、本質的に同時に前記放射線源から放射された前記円錐ビーム放射線を受けるように動作される、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線のような放射線が関心の対象に加えられる、干渉性散乱（coherent-scatter）コンピュータ断層撮影（ＣＳＣＴ）の分野に関する。特に、本発明は、関心の対象を検査するコンピュータ断層撮影装置、関心の対象を検査する円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置に対する散乱放射ユニット、及び円錐ビーム干渉性散乱コンピュータ断層撮影走査を実行する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第ＵＳ４７５１７２２号は、約１００ｋｅＶのＸ線エネルギにおけるビームの方向に関連して１°ないし１２°の角度内の干渉性散乱放射線の角度分布のレジストレーションの原理に基づくデバイスを記載している。米国特許第ＵＳ４７５１７２２号に記載されたように、弾性散乱放射線の主要部分は、１２°より下の角度内に集中しており、前記散乱放射線は、明確な最大値を持つ特徴的な角度依存性を持ち、前記明確な最大値の位置は、照射される物質自体により決定される。小さな角度内の前記干渉性散乱放射線の強度の分布は、前記物質の分子構造に依存するので、（従来の透光性検査又はＣＴでは区別されることができない）等しい吸収能を持つ異なる物質は、各物質に典型的な干渉性放射線の角度散乱の強度によって区別されることができる。
【０００３】
異なる対象材料を区別するこのようなシステムの改良された性能により、このようなシステムは、医療又は工業分野において更に多くの応用分野を見つける。
【０００４】
低角度散乱の主成分は干渉性散乱である。干渉性散乱は、散乱サンプルの原子配置に依存する干渉効果を示すので、干渉性散乱コンピュータ断層撮影（ＣＳＣＴ）は、原理的には、２次元対象断面を横切る組織の分子構造における空間的変化を撮像する感度の良い手法である。
【０００５】
Harding他の“Energy-dispersive x-ray diffraction tomography”Phys. Med. Biol., 1990, Vol.35, No.1, 33-41は、多色放射線により対象において励起された干渉性Ｘ線散乱の固定角度でのエネルギ解析に基づく断層撮影撮像手法である、エネルギ分散型Ｘ線回折断層撮影（ＥＸＤＴ）を記載している。
【０００６】
この方法によると、放射線ビームは、適切な開口システムの使用により作られ、これは鉛筆の形状を持ち、したがってペンシルビームとも称される。ペンシルビーム構造とは逆に、エネルギ解析に適した１つの検出器素子は、関心の対象により変更された前記ペンシルビームを検出するように構成される。
【０００７】
１つ又は少数の検出器素子のみと組み合わせた前記ペンシルビームの使用により、放射源により放射された限定された数の光子のみ、ひいては減少された量の情報のみが測定されることができる。ＥＸＤＴが、例えば手荷物のようなより大きな対象に加えられる場合、ＥＸＤＴは、走査モードで使用されなければならず、したがって極端に長い測定時間を生じる。
【０００８】
扇ビームの一次扇を印加する干渉性散乱セットアップ及びＣＴと組み合わせる２次元検出器は、米国特許第ＵＳ６４７００６７Ｂ１号に記載され、したがってＥＸＤＴ走査モードに伴う長い測定時間を克服する。多色光源と組み合わせる角度分散セットアップの欠点は、例えば、Schneider他“Coherent Scatter Computed Tomography applying a Fan-Beam Geometry”Pro. SPIE, 2001, Vol.4320, 754-763に記載されている不鮮明な散乱関数である。
【０００９】
依然として、速い干渉性散乱ＣＴに対する必要性が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、速い干渉性散乱コンピュータ断層撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載される本発明の模範的実施例によると、関心の対象を検査するコンピュータ断層撮影装置が提供され、前記コンピュータ断層撮影装置は、放射線源、前記関心の対象により散乱された散乱放射線を受ける散乱放射線検出器及び第１のコリメータを有する。前記散乱放射線検出器は、前記関心の対象及び前記放射線源を通って延在する中心面に対してオフセットを持つように前記放射線源の反対に配置される。前記散乱放射線は、複数の領域を持つ。前記領域の各々は、少なくとも１つの第１の検出器素子を有する。前記第１の検出器素子は、エネルギ分解（energy resolving）検出器素子である。前記第１のコリメータは、前記複数の領域の中のそれぞれの領域の前記少なくとも１つの第１の検出器素子に作用する（impinges）放射線が、実質的に前記関心の対象の所定のセクションから散乱された放射線に制限されるように適合される。前記放射線源は、放射線の円錐ビームを生成するように適合される。
【００１２】
換言すると、本発明のこの模範的実施例の一態様によると、円錐ビームを加えるＣＳＣＴ装置が提供される。受けた散乱放射線の空間的割り当てを可能にするために、前記第１のコリメータは、前記エネルギ分解散乱放射線と一緒に提供され、前記放射線源に対して及び前記関心の対象に対して所定の角度を持つ散乱放射線のみが、前記散乱放射線検出器の前記それぞれの検出器素子に作用することを保証する。したがって、前記エネルギ分解検出器、即ち前記散乱放射線検出器は、前記関心の対象の前記所定のセクションから散乱された前記散乱放射線のエネルギ分布を測定する。前記所定のセクションは、前記コリメータの配置、即ち前記コリメータの焦点の配置により決定される。このことから、空間分解能を持つ干渉性散乱関数が決定される。
【００１３】
有利には、前記円錐ビームの使用により、必要とされる走査時間は大幅に減少されることができる。
【００１４】
請求項２に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記第１のコリメータは、第２のコリメータ及び第３のコリメータを有する。前記第２のコリメータは、前記放射線源に焦点を合わせられ、前記第３のコリメータは、前記関心の対象の前記セクションに焦点を合わせられる。前記第１及び第２のコリメータを前記散乱放射線検出器の上に層状に配置することにより、又は前記放射線源に対して一方を他方の後に配置することにより、前記散乱放射線検出器の前記それぞれの検出器素子に作用する放射線は、前記関心の対象の所定の小セクション又は領域において散乱された放射線に限定されることができる。換言すると、前記第２及び第３のコリメータを加えることにより、前記第１のコリメータは、前記第１のコリメータに関連した前記散乱放射線検出器の各検出器素子が、前記関心の対象の所定の“視野の線（line of vision）”を持つように実現されることができる。
【００１５】
請求項３に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記第２及び第３のコリメータは、ラメラ（lamellae）を使用することにより実現され、前記ラメラは、前記第２のコリメータに対して前記放射線源に焦点を合わせられ、前記第１のコリメータのそれぞれの部分に関連付けられた前記それぞれの検出器素子の“視野（view）”が所定の視野の線を持つように前記関心の対象の前記セクションに焦点を合わせられる。
【００１６】
請求項４に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記第２及び第３のコリメータは、孔を有するスロットコリメータを用いて実施され、各それぞれの領域に対して、又は前記領域に関連付けられた各それぞれの検出器素子に対して、前記放射線源及び前記関心の対象のセクションにそれぞれ焦点を合わせられる。これは、第１のコリメータが単純かつ強固な構成を持つことを可能にすることができる。
【００１７】
請求項５に記載される本発明の他の模範的実施例によると、一次放射線検出器は、前記関心の対象により減衰された一次放射線を受けるために前記中心面に備えられる。有利には、これは、散乱放射線データ及び減衰データを同時に、即ち同じ走査中に収集し、前記散乱放射線データを補償するために前記減衰データを使用することを可能にすることができる。有利には、これは、非常に正確な走査結果を可能にすることができる。
【００１８】
請求項６に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記エネルギ分解素子は、直接変換半導体セルであり、一次放射線セルはシンチレータセルである。
【００１９】
請求項７に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記散乱放射線検出器及び前記一次放射線検出器は、１つの検出器ユニットに一体化されるか、又は別々の検出器ユニットとして配置されるかのいずれかであり、前記コンピュータ断層撮影装置に独立に取り付けられてもよい。
【００２０】
請求項８に記載される本発明の他の模範的実施例によると、散乱放射線ユニットが提供され、関心の対象を検査する円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置内に配置されることができる。前記散乱放射線ユニットは、散乱放射線検出器及び第１のコリメータを有する。前記散乱放射線検出器は、前記散乱放射線検出器が前記関心の対象により散乱された散乱放射線を受けるように構成されるように前記円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置に対する取り付けに適合される。前記第１のコリメータは、前記散乱放射線検出器を用いる構成に対して適合される。前記散乱放射線検出器は、前記関心の対象及び前記放射線源を通って延在する中心面に対してオフセットを持つ前記円錐ビーム・コンピュータ断層撮影装置の放射線源と反対側の配置に対して適合される。
【００２１】
前記散乱放射線検出器は複数の領域を持ち、前記領域の各々は、少なくとも１つの第１の検出器素子を持つ。前記第１の検出器素子は、エネルギ分解検出器素子である。前記第１のコリメータは、前記複数の領域の中のそれぞれの領域の前記少なくとも１つの第１の検出器素子に作用する放射線が、前記関心の対象の所定のセクションから散乱された放射線に実質的に限定されるように適合される。前記放射線源は、放射線の円錐ビームを生成するように適合される。
【００２２】
有利には、この散乱放射線ユニットは、既知の円錐ビームＣＴスキャナ内に配置されることができ、これにより米国特許第ＵＳ６２６９１４１Ｂ１号から既知であるような既知の円錐ビームＣＴスキャナが、円錐ビームＣＳＣＴスキャナに有利に変えられることができる。一次放射線開口システムは必要とされない。
【００２３】
これは、非常に単純な構成を可能にすることができ、更に、既知の円錐ビームＣＴスキャナを円錐ビームＣＳＣＴスキャナにアップグレードすることを可能にすることができる。
【００２４】
請求項９に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記第１のコリメータは、第２及び第３のコリメータを有し、前記関心の対象の所定のセクションに対する前記散乱放射線検出器のエネルギ分解セルの視野の線を可能にする。
【００２５】
好ましくは、前記散乱放射線検出器の前記エネルギ分解検出器素子の各々が、関心の領域内で交差しない視野の独自の線又は小さな体積を持つことに注意すべきである。前記視野の線の幅は、前記円錐ビームＣＳＣＴ装置の空間分解能を決定する。
【００２６】
請求項１０に記載の本発明の他の模範的実施例によると、前記第２及び第３のコリメータは、適宜に配置されたラメラを用いて実現される。これは、前記散乱放射線ユニットの単純な配置を可能にすることができる。
【００２７】
請求項１１に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記第２及び第３のコリメータは、スロットコリメータを用いて実現されることができる。
【００２８】
請求項１２に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記散乱放射線ユニットは、前記円錐ビーム放射線検出器の一次放射線検出器を用いる構成に対して適合される。これに対して、例えば、前記散乱放射線ユニットは、前記一次放射線検出器を有してもよく、これにより、例えば、円錐ビームＣＴが円錐ビームＣＳＣＴに変更される場合に、前記検出器ユニット全体が交換される。しかしながら、前記散乱放射線ユニットは、前記一次放射線検出器を備えなくてもよく、これにより、前記円錐ビームＣＴを前記円錐ビームＣＳＣＴにアップグレードするために、前記散乱放射線ユニットは、前記円錐ビームＣＴ装置内に適宜に配置されるだけである。
【００２９】
請求項１３に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記散乱放射線検出器の前記エネルギ分解検出器素子は、直接変換半導体セルである。
【００３０】
請求項１４に記載される本発明の他の模範的実施例によると、関心の対象を検査するコンピュータ断層撮影装置を用いて円錐ビーム干渉性散乱コンピュータ断層撮影走査を実行する方法が提供される。この方法によると、放射線源が備えられる。散乱放射線検出器は、前記関心の対象により散乱された散乱放射線を受けるように備えられる。また、第１のコリメータが備えられる。前記散乱放射線検出器は、前記関心の対象及び前記放射線源を通って延在する中心面に対してオフセットを持つように前記放射線源の反対側に配置される。前記散乱放射線検出器は複数の領域を持ち、各領域は、好ましくはエネルギ分解検出器素子として構成される少なくとも１つの第１の検出器素子を持つ。前記第１のコリメータは、前記複数の領域の１つの領域に作用する放射線が前記関心の対象の所定のセクションから散乱された放射線に実質的に限定されるように適合される。換言すると、前記第１のコリメータは、領域に関連付けられた前記エネルギ分解検出器素子の各領域が、前記関心の対象に対して視野の線を常に持つように適合されることができ、これにより前記関心の対象のこのようなセクション内のみで散乱された散乱放射線が、これらのエネルギ分解検出器素子に作用する。
【００３１】
この方法のこの模範的実施例によると、前記放射線源は、放射線の円錐ビームを生成するように電圧を印加されている（energized）。したがって、前記散乱放射線検出器からの読み出しが決定される。前記散乱放射線検出器からの前記読み出しは、吸収補正を受ける。この後に、干渉性散乱関数の再構成が、前記補正された読み出しに基づいて実行される。
【００３２】
有利には、非常に速い方法が提供されることができる。
【００３３】
請求項１５に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記関心の対象の減衰係数は、前記中心面に配置された一次放射線検出器の読み出しを使用することにより決定される。したがって、前記散乱放射線検出器からの前記読み出しの前記吸収補正に対するパラメータは、前記減衰係数に基づいて決定される。これは、非常に正確な走査結果、例えば再構成された画像の良い画質を可能にすることができる。
【００３４】
請求項１６に記載される本発明の他の模範的実施例によると、前記放射線源は、前記一次放射線検出器及び前記散乱放射線検出器が本質的に同時に前記放射線源から放射された円錐ビーム放射線を受けるように動作する。
【００３５】
減衰データ及び散乱データの同時の収集により、速い走査方法が提供されることができる。
【００３６】
円錐ビームＣＳＣＴが提供されることは、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。例えば、２次元エネルギ分解検出器と組み合わせた、例えば、２次元コリメータを使用することにより、前記円錐ビームにより照射される関心の対象の散乱関数の再構成が可能であることができる。有利には、これは、円錐ビームＣＴとの互換性を可能にすることができ、例えば別の（扇ビーム）一次ビームに対する追加のスリットはもはや必要ではない。代わりに、本発明の模範的実施例によると、円錐ビーム送信ＣＴ及び円錐ビームＣＳＣＴが同時に測定される。一態様によると、円錐ビームＣＳＣＴ機能は、本発明による前記コリメータを有する追加のエネルギ分解検出器ユニットを従来の円錐ビームＣＴスキャナに取り付けることにより従来の円錐ビームＣＴスキャナに追加されることができる。
【００３７】
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説明され、明らかになる。
【００３８】
本発明の模範的実施例は、以下の図面を参照して以下に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１ないし９の以下の説明において、同じ参照符号は、同じ又は対応する要素に対して使用される。
【００４０】
図１は、本発明による円錐ビーム干渉性散乱コンピュータ断層撮影装置（円錐ビームＣＳＣＴ）の模範的実施例を示す。この模範的実施例を参照して、本発明は、手荷物内の爆発物のような危険物を検出する手荷物検査における応用にたいして記載される。しかしながら、本発明が手荷物検査の分野における応用に限定されないが、例えば医療的応用における骨造影又は組織タイプの識別のような医療的応用又は他の工業的応用においても使用されることができることに注意すべきである。また、本発明が、回転ガントリを持つスキャナに限定されないことにも注意すべきである。これは、静止ガントリを持つスキャナに対しても使用されることができる。
【００４１】
図１に描かれたコンピュータ断層撮影装置は、既に上で示されたように、円錐ビーム干渉性散乱コンピュータ断層撮影装置（ＣＳＣＴ）であり、エネルギ分解検出器と組み合わせて、及び断層撮影再構成と組み合わせて、多色円錐ビームを用いて良いスペクトル分解能を可能にする。図１に描かれた前記コンピュータ断層撮影装置は、回転軸２の周りで回転可能なガントリ１を有する。ガントリ１は、モータ３を用いて駆動される。参照符号４は、放射線の円錐ビーム６を放射するように適合された、Ｘ線源のような放射線源を示す。
【００４２】
円錐ビーム６は、ガントリ１の中心、即ち前記コンピュータ断層撮影装置の検査領域に配置された手荷物７を貫通し、検出器８上に配置されたコリメータ１０に作用するような方向に向けられる。図１から理解されることができるように、コリメータ１０及び検出器８は、ガントリ１において放射線源４の反対側に配置され、これにより放射線源４及び手荷物７と交差する中心面５は、検出器８の好ましくは中心における行又はラインに交差する。図１に描かれた検出器８は、複数の検出器ラインを持ち、各検出器ラインは、複数の検出器素子を有する。図１における前記検出器内の前記コリメータの配置により、検出器８の表面は、コリメータ１０により覆われ、これにより前記検出器の検出器素子の配置は、図１において覆われている。
【００４３】
検出器８は、２つのタイプの放射線検出器ライン、即ちエネルギ分解検出器セルからなる検出器ラインである第１のタイプの検出器ライン３０及び３４を有する。前記検出器ラインは、円錐ビーム６による直接照射を受ける検出器８の表面の外側になるように配置される。本発明の一態様によると、これらの第１の検出器素子（ライン３０及び３４）は、エネルギ分解検出器素子である。好ましくは、前記エネルギ分解検出器素子は、直接変換半導体検出器セルである。直接変換半導体検出器セルは、シンチレーション無しで−前記放射線を電荷に直接的に変換する。好ましくは、これらの直接変換半導体検出器は、２０％ＦＷＨＭより良いエネルギ分解能を持ち、即ちΔＥが前記検出器のエネルギ分解能の半値全幅（ＦＷＨＭ）であるとして、ΔＥ／Ｅ＜０．２である。前記エネルギ分解検出器素子は、順序付けられていない形で、即ち列をなさずに分散されることもできる。
【００４４】
ライン３０及び３４のこのような検出器セルは、テルル化カドミウム又はＣＺＴベースの検出器セルであってもよく、両方とも円錐ビーム６の中心面６の外側である。換言すると、全てのエネルギ分解ライン３０及び３４は、回転軸２に平行な方向に中心面５からのオフセットを持つようにＸ線源４の反対側でガントリ１に配置される。検出器ライン３０は、図１に描かれた回転軸２の方向に対して正のオフセットを持つように配置され、ライン３４は、図１に描かれた回転軸２の方向に対して前記中心面から負のオフセットを持つように配置される。また、上述のように、前記エネルギ分解検出器素子は、好ましくは、円錐ビーム６による直接照射を受けない検出器８の領域に配置され、これにより前記散乱放射線、即ち関心のアイテム７から散乱された放射線を測定するように適合される。
【００４５】
検出器ライン３０及び３４は、ガントリ１の回転軸２の正又は負の方向におけるオフセットを持つように中心面５に平行になるようにガントリ１に配置され、これにより前記コンピュータ断層撮影装置の検査領域において手荷物７から散乱された散乱放射線を受ける又は測定する。したがって、以下、ライン３０及び３４は、散乱放射線検出器とも称される。
【００４６】
中心面５の両側に複数のエネルギ分解ライン３０及び３４を備える代わりに、中心面５の片側のみに減少された数のラインのみを備えることも効率的であり得ることに注意しなければならない。
【００４７】
したがって、以下、用語“散乱放射線検出器”が使用される場合、これは、手荷物７から散乱された光子を受けるように、円錐ビーム６の中心面５の外に配置されたエネルギ分解検出器素子の２次元配置を持つ検出器を含む。
【００４８】
検出器８に備えられた第２のタイプの検出器は、シンチレータセルである。特に、シンチレータセルのライン１５は、円錐ビーム６による直接照射を受ける検出器８の領域に配置される。図１に示されるように、ライン１５は、中心面５により交差される前記検出器の中心領域に配置され得る。ライン１５は、中心面５に平行であり得る。換言すると、ライン１５は、前記検査領域において手荷物７により生じた前記放射線源により放射された放射線の減衰を測定するように配置される。
【００４９】
エネルギ分解ライン３０及び３４に対して既に示されたように、少数のエネルギ分解ライン３０又は３４のみの提供が十分である場合、中心面５において円錐ビーム６の一次ビームの手荷物７により生じた減衰を測定する少数のライン１５のみの提供が十分であり得る。しかしながら、エネルギ分解ライン３０及び３４の場合のように、複数のシンチレータセルをそれぞれ有する複数の検出器ライン１５の提供は、前記コンピュータ断層撮影装置の測定速度を更に増加することができる。以下、用語“一次放射線検出器”は、円錐ビーム６の一次放射線の減衰を測定する少なくとも１つのシンチレータセル又は同様な検出器セルを含む検出器を称するのに使用される。
【００５０】
好ましくは、検出器８の前記検出器セルは、ライン及び列に配置され、前記列は回転軸２に平行であり、前記ラインは、回転軸２に垂直な面に配置され、円錐ビーム６の中心面５に平行である。
【００５１】
更に、開口システム（図１には図示されない）は、余分な放射線が手荷物７に加えられないように、即ち検出器８に作用しない放射線が切り取られることができるように、円錐ビーム６の寸法を限定するために備えられてもよい。
【００５２】
手荷物７の走査中に、放射線源４及び検出器８は、矢印１６で示される方向においてガントリ１に沿って回転される。放射線源４及び検出器８を持つガントリ１の回転のために、モータ３は、計算ユニット１８に接続されたモータ制御ユニット１７に接続される。
【００５３】
図１において、手荷物７は、コンベヤベルト１９上に配置される。ガントリ１が手荷物７の周りを回転する、手荷物７の走査中に、コンベヤベルト１９は、手荷物７をガントリ１の回転軸２に平行な方向に沿って移動することができる。これにより、手荷物７は、ヘリカルスキャン経路に沿って走査されることができる。しかしながら、コンベヤベルト１９は、前記走査中に停止されてもよく、これにより単一のスライスを測定する。
【００５４】
検出器８は、計算ユニット１８に接続される。計算ユニット１８は、検出結果、即ち検出器８の前記検出器素子からの読み出しを受け、検出器８からの、即ちエネルギ分解ライン３０及び３４並びに円錐ビーム６の一次放射線の減衰を測定するライン１５からの走査結果に基づいて走査結果を決定する。これに加えて、計算ユニット１８は、モータ３および３０を持つ、又はコンベヤベルト１９を持つガントリ１の運動を調整するためにモータ制御ユニット１７と通信する。
【００５５】
計算ユニット１８は、前記一次放射線検出器、即ち検出器ライン１５及び前記散乱放射線検出器、即ちライン３０及び３４の読み出しから画像を再構成するように適合されることができる。計算ユニット１８により生成された画像は、インターフェース２２を介してディスプレイ（図１には示されていない）に出力されてもよい。
【００５６】
更に、計算ユニット１８は、ライン３０及び３４並びに１５の読み出しに基づいて手荷物７内の爆発物の検出に適合されてもよい。これは、これらの検出器ラインの読み出しから散乱関数を再構成し、以前の測定中に決定された爆発物の特徴的な測定値を含む表と前記散乱関数を比較することにより自動的に行われてもよい。計算ユニット１８は、検出器８から読み出された測定値が爆発物の特徴的測定値と照合する場合、計算ユニット１８は、ラウドスピーカ２１を介してアラームを自動的に出力してもよい。
【００５７】
上で示されたように、図１における参照符号１０はコリメータを示す。前記コリメータは、検出器８の検出器素子の上に配置される。コリメータ１０は、各検出器素子が光線の形を持つ手荷物７のセクションからの放射線のみを検出するように構成される。この光線は、手荷物７の照射される体積の断面から、及びそれぞれの検出器素子により見られる手荷物７の前記セクションにより決定される。換言すると、２次元コリメータであってもよい、コリメータ１０は、図１に描かれるように、所定の角度を持つ散乱放射線のみが前記検出器により検出されることができることを保証する。換言すると、コリメータ１０は、前記エネルギ分解検出器素子の１つの検出器素子に作用する放射線が、手荷物７の所定のセクションから散乱された放射線に実質的に限定されるように適合されることができる。いずれの検出器素子が手荷物７のいずれのセクションを見ているかが既知であるという事実により、前記それぞれのエネルギ分解検出器素子により測定されたエネルギ分布は、手荷物７における所定の座標に割り当てられることができる。したがって、前記エネルギ分解検出器は、所定の視野の線において手荷物７の前記所定のセクションからの散乱放射線のエネルギ分布を測定する。このことから、空間分解能を持つ干渉性散乱関数は、計算ユニット１８により決定されることができる。これは、図２、３及び４を参照して更に詳細に記載される。
【００５８】
図２は、図１に描かれたＣＳＣＴ走査システムの幾何学的配置の単純化された概略的表現を示す。図２から理解されることができるように、Ｘ線源４は、この場合、ｕの直径を持つ手荷物７を含み、検出器８全体を覆うように円錐ビーム６を放射する。前記対象の領域の直径は、例えば、１００ｃｍであってもよい。この場合、円錐ビーム６の角度αは８０°であることができる。このような構成において、Ｘ線源４から前記対象の領域の中心までの距離ｖは約８０ｃｍであり、検出器８、即ちＸ線源４からの個別の検出器セルの距離は約ｗ＝１５０ｃｍである。
【００５９】
図２は、円錐ビーム６が中心面５からオフセットされるスライスの断面図を示し、図２に描かれた前記スライスは、ライン３０の１つのエネルギ分解検出器素子と交差する。参照符号１０は、第１のラメラ４０及び第２のラメラ１１を含むコリメータを示す。
【００６０】
図２から理解されることができるように、本発明の一態様によると、前記検出器セル又はラインは、前記セル又はラインが異なる散乱角度を持つ不所望な放射線を測定することを避けるためにラメラ４０（又はコリメータ）を備えることができる。コリメータとも称されることができるラメラ４０は、放射線源４に向けて焦点を合わせられることができるブレード（blades）の形を持つこともできる。前記ラメラの間隔は、前記検出器素子の間隔から独立に選択されることができる。
【００６１】
更に、参照符号１１により示されるように、ラメラの第２の行は、第１のラメラ４０と検出器８との間に備えられることができる。好ましくは、これらの第２のラメラは、手荷物７の所定のセクションに焦点を合わせられるような方向に向けられる。
【００６２】
それぞれのラメラ１１及び４０の異なる焦点により、固定の所定角度を持つ放射線のみが前記検出器に作用し、各検出器素子が手荷物７の所定の長方形セクションからの散乱放射線のみを検出することが保証されることができる。
【００６３】
これは、図４ａ及び４ｂを参照して更に詳細に記載される。
【００６４】
図３は、図１の前記コンピュータ断層撮影装置において使用される検出器の幾何学的配置の他の概略的表現を示す。図１を参照して既に記載されたように、検出器８は、複数のエネルギ分解検出器ライン３０及び３４と、手荷物７により生じた一次円錐ビームの減衰を測定する複数のライン１５とを有することができる。図３から理解されることができるように、好ましくは、検出器８は、ライン１５の中心ラインが、円錐ビーム６の中心面５に平行であり、交差されるように配置され、これにより前記一次放射線の減衰を測定する。矢印４２に示されるように、Ｘ線源４の放射線源及び検出器８は、異なる角度からの投影像（projections）を取得するために手荷物７の周りを一緒に回転される。図３に描かれるように、検出器８は、複数の列ｔを有する。
【００６５】
図１、２及び３に描かれるような湾曲した検出器８の代わりに、平らな検出器アレイを使用することも可能である。
【００６６】
図４ａ及び４ｂは、例えば図１を参照して記載されたコンピュータ断層撮影装置において使用されることができる本発明の模範的実施例による前記放射線源、コリメータ及び検出器の上面図（図４ａ）及び断面図（図４ｂ）を示す。
【００６７】
図４ａ及び４ｂから理解されることができるように、エネルギ分解検出器素子３０は、第１のコリメータ部分６０及び第２のラメラ部分６２を有する二部コリメータ１０の後ろに配置される。前記空間分解能の一部は、第２のコリメータ部分６２内の焦点を合わせられたラメラ６４の提供により達成されることができる。焦点を合わせられたラメラ６４は、放射線源４に焦点を合わせられる。更に、焦点を合わせられたラメラ６４は、中心面５に本質的に垂直に配置される。これにより、中心面５から散乱された光子のみが検出器ライン３０（又は３４）の前記エネルギ分解検出器素子により検出されることができる。他の光子、即ち他の方向を持つ光子は、第２のコリメータ部分６２の焦点を合わせられたラメラ６４により吸収される。
【００６８】
したがって、ライン３０及び３４の特定の検出器素子により検出された光子は、したがって、プローブの狭い制限されたセクション内で散乱されることのみができる。このような領域又はセクションは、図４ａ及び４ｂにおいて参照符号３２により示される。
【００６９】
前記空間分解能の他の部分、特に角度分解能は、他のラメラ６６を有する第１のコリメータ部分６０を用いて達成されることができる。焦点を合わせられるこれら他のラメラ６６は、手荷物７へのそれぞれのエネルギ分解検出器素子の固定された視野の線を規定する。これにより、１つの特定の検出器素子において検出された光子の始点は、前記対象の小さな部分、本質的にはラインに限定される。
【００７０】
第１及び第２のコリメータ部分６０及び６２の提供により、即ち焦点を合わせられたラメラ６４及び６６の提供により、前記中心面に対して固定の角度Φ0の放射線のみが前記それぞれのエネルギ分解検出器素子に作用することが達成されることができる。更に、ラメラ６４及び６６の一方を他方の後にする配置により、各検出器素子（又は検出器素子の各グループ）が手荷物７の長方形セクション３２からの散乱放射線のみを検出することができることが達成されることができる。長方形セクション３２の位置、向き及びサイズは、ラメラ６４及び６６の一致した配置によりセットされることができる。
【００７１】
第１及び第２のコリメータ部分６４及び６６のようなラメラの提供の代わりに、前記コリメータは、例えば焦点を合わせられた孔を備える、Ｘ線に対する強力な吸収性を持つ中実の物体（solid object）からなる、いわゆるスロットコリメータを用いて実現されることもできる。これらの焦点を合わせられた孔の後ろに、それぞれのエネルギ分解検出器素子が備えられることができる。
【００７２】
中実の物体の代わりに、このようなスロットコリメータは、複数の留められた開口板により実現されることもできる。更に、前記コリメータ（コリメータ部分６０及び６２も）は、交差するラメラにより実現されることができる。
【００７３】
一般に、本発明の模範的実施例によると、前記コリメータは、各検出器画素が１つの“視野の線”のみを持つように実現されるべきである。前記スロットコリメータが、例えば検出器８のラインに沿って孔を備える場合、前記ラインは、放射線源４に焦点を合わせられることができ、検出器８の列に沿って、全ての孔は互いに平行であることができ、各孔は前記中心面に対する一定の角度Φ0を規定する。
【００７４】
好ましくは、１つの検出器素子のみが各孔に対して備えられる。
【００７５】
図４ｂから理解されることができるように、例えば、放射線源４に焦点を合わせられることもできる、１次元又は２次元散乱線除去グリッドを備えてもよい従来のＣＴ検出器１５も備えられうる。前記エネルギ分解検出器素子は、この一次放射線検出器の両側に備えられてもよく、光子のより高い収率を可能にすることができるが、前記一次放射線検出器の片側に備えられることもでき、これは、減少されたコストを可能にすることができる。
【００７６】
図５は、本発明の模範的実施例による円錐ビームＣＳＣＴの他の模範的実施例の他の概略的表現を示す。図４ａ及び４ｂに描かれた実施例とは対照的に、図５から理解されることができるように、前記一次放射線検出器（検出器ライン１５）と、ラメラ６４及び６６をそれぞれ備える第１のコリメータ部分６０及び第２のコリメータ部分６２を有するコリメータを含む前記散乱放射線検出器（検出器ライン３０）とは、別々に備えられる。この模範的実施例の一態様によると、たとえば、前期散乱検出器は、図５に描かれるように、円錐ビームＣＴを円錐ビームＣＳＣＴにアップグレードするために既知の円錐ビームＣＴに追加されることができる。これに対して、例えば、ラメラ６２及び６６を有する第１のコリメータ部分６０及び第２のコリメータ部分６２を含む、本発明の模範的実施例によるコリメータを含む、２次元エネルギ分解検出器ユニットは、別々に備えられてもよく、現行のＣＴスキャナに取り付けられることができる。これに対して、前記散乱放射線検出器は、前記模範的実施例に示される前記放射線源により近くであることができるか、前記線源からより大きな距離だけ離れることもできるかのいずれかである。
【００７７】
図６は、本発明の模範的実施例による散乱事象の位置に依存して散乱角度を計算する方法を更に説明するために本発明の模範的実施例による、前記放射線源及び前記エネルギ分解検出器素子の幾何学的配置の他の概略的表現を示す。参照符号４は放射線源を示し、参照符号７０は散乱事象を示し、参照符号７２は、例えば検出器ライン７０のエネルギ分解検出器素子を示す。概略的に、ラメラはエネルギ分解検出器素子７２の前に描かれている。
【００７８】
放射線源４と検出器８の中心面との間の距離は、ｅにより示される。中心面５からのエネルギ分解検出器素子７２の距離は、ａにより示される。中心面５に対して、前記検出器の視野の線は、中心スライスに対して角度Φ0である。円錐角度は２γ0である。図６において、手荷物７の体積内の相互作用の点７０が意図され、放射線源４と中心面５との間のラインは、角度γを規定する。γは−□0と□0との間の値を持つ。それぞれの散乱角度はΦと見なされる。空間座標ｘ（前記放射線源から散乱事象７０までの距離）のこの散乱角度の依存性は、計算されることができる。
【００７９】
前記散乱角度は、前記一次放射線が発散するので、前記散乱事象の位置に依存する。これは、図６から理解されることができる。しかしながら、前記位置からの前記散乱角度の依存性は、描かれた幾何学的配置から既知であるので、これは、再構成中に考慮されることができる。したがって、本発明の模範的実施例によると、以下の式、
ｑ＝(Ｅ／ｈｃ)sin(Φ／２)  式１
を使用することにより、前記それぞれの位置に存在する散乱角度Φは、波数ベクトル遷移（wave vector transfer）ｑの計算に対して使用され、ここでＥは検出された放射線のエネルギであり、ｈはプランク定数であり、ｃは光速である。
【００８０】
線源位置と相互作用の点ｘとの間の距離に対するΦの依存性は以下のように計算されることができる。
図６は、
Φ＝Φ0−γ  式２
を示す。ここで、円錐角度に関連して変数γ0が導入される。したがって、
ｙ0＝ａ−tan(Φ0)ｅ  式３
である。ここでａ、ｅ及びΦ0は図６に記載されたものである。
したがって、γ(ｘ)は以下のように計算されることができる。
γ(ｘ)＝tan-1(tan(Φ0)＋ｙ0／ｘ)  式４
【００８１】
このことから、ｑ(ｘ)は、所定の幾何学的配置（ｅ、Φ0）から計算されることができる。換言すると、所定の幾何学的配置（ｅ、Φ0）から、前記相互作用の位置（線源からの距離ｘ）と対応する波数ベクトル遷移との間の依存性は、式１ないし４を使用することにより中心面５からの距離ａを持つ各それぞれの検出器素子に対して決定されることができる。
【００８２】
再構成アルゴリズムにおいて、この依存性は、順投影（forward projection）及び逆投影（back projection）に対して使用されることができる。
【００８３】
図７は、図６に示されたパラメータが使用される計算例を示す。
【００８４】
詳細には、図７は、前記線源からの前記相互作用の点の距離に依存する前記散乱角度の計算の例を描く線源からの距離に対する散乱角度の図を示す。太線は、２γ0＝３°、即ち−１．５°＜γ＜＋１．５°の円錐ビームにより覆われる領域を示す。
【００８５】
以下に、図８及び９を参照して、本発明による円錐ビームＣＳＣＴ装置を動作する方法が記載される。
【００８６】
図８は、本発明による円錐ビームＣＳＣＴ装置を動作する方法の模範的実施例の単純化されたフローチャートを示す。
【００８７】
ステップＳ２において、放射線源４が起動され、即ち電圧を印加され、この結果、放射線１６の円錐ビームが放射され、前記円錐ビームは、手荷物７を貫通し、検出器８に作用する。この走査は、回転軸２の周りのガントリ１上の線源検出器配置の特定の回転角度において実行されることができる。特に、円錐ビーム送信ＣＴデータは、前記一次放射線検出器、即ちライン１５を用いて測定される。同時に、前記２次元エネルギ分解検出器（即ちライン３０及び３４を含む散乱放射線検出器）は、前記散乱放射線を検出する。このような投影像に対するこれらの測定、即ち回転角度の取得後に、前記線源検出器配置は、ステップＳ４において所定の角度だけ回転される。
【００８８】
ステップＳ６において、前記円錐ビームＣＳＣＴスキャナがヘリカルスキャンモードによって動作することが決定される場合、計算ユニット１８は、手荷物７が回転軸２に沿って所定の距離だけ平行移動されるようにコンベヤベルト１９を作動する。
【００８９】
本発明の前記方法のこの模範的実施例の説明における前記線源検出器配置を参照すると、これは、コリメータ１０が回転され、検出器８によって移動されることを含むことに注意すべきである。
【００９０】
この場合、ステップＳ８においてＳＦＣＴにより示されるように、十分な投影像が測定されなければならないかどうかが決定される。ステップＳ８において、更なる投影像が取得される必要があると決定される場合、前記方法は、ステップＳ２に続行し、ここで、ＳＣＮにより示されるように、放射線源４が電圧を印加され、散乱放射線データ及び一次放射線データが、検出器８を用いて集められる。この場合、次のステップＳ４において、ＲＯＴにより示されるように、前記線源検出器配置は、所定の回転インクリメントで回転される。この場合、次のステップＳ６において、既に上で示されたように、及びＨＣＬ  ＳＣＮ？により示されるように、ヘリカルスキャンが実行されるかどうかが決定され、ヘリカルスキャンモードがセットされる場合、前記関心の対象、即ち手荷物７の平行移動が回転軸２に沿って実行される。この場合、前記方法は、ステップＳ８に続行する。
【００９１】
ステップＳ８において、十分な投影像が決定されたと決定される場合、前記方法はステップＳ１２及びＳ１０に続行する。
【００９２】
ステップＳ１０においてＣＢ−ＲＥＣにより示されるように、前記一次放射線検出器の読み出し、即ち前記減衰データは、例えば、参照によりここに組み込まれる米国特許第ＵＳ６２６９１４１Ｂ１号（“Computer tomography apparatus with a conical radiation beam and a helical scanning trajectory”）及びその中の参考文献から既知であるような、既知の円錐ビームＣＴ再構成を受ける。この円錐ビームＣＴ再構成は、減衰係数の画像、即ちＣＴ画像を決定することを可能にし、前記画像はこの場合ステップＳ１４に入力される。
【００９３】
ステップＳ１２において、ＰＢ−ＳＤにより示されるように、前記散乱放射線データ、即ち前記散乱放射線検出器の読み出しの補正が実行される。これは、前記散乱放射線データの一次ビーム補正とも称されることができる。本質的に、検出された散乱スペクトルは、一次スペクトルに対して正規化され、したがって特に特徴的放射による一次制動放射スペクトル（primary bremsstrahlung-spectrum）のエネルギ依存強度変化を除去する。
【００９４】
この場合、次のステップＳ１４において、前記散乱放射線検出器からの散乱放射線データは、ステップＳ１０において決定された前記ＣＴ画像に基づいて減衰補正を受ける。これは、ステップＳ１４においてＡＢＳＯＲＢにより示されている。ここで、減衰のスペクトル依存性は補正される。この場合、次のステップＳ１６において、ＣＢ−ＲＥＣにより示されるように、吸収補正された散乱放射線データは、各照射された対象ボクセルに対する干渉性散乱関数の再構成を実行する再構成ルーチンを受ける。これに対して、例えば、参照によりここに組み込まれるG.T. Herman G Tによる書籍“Image Reconstruction from Projections”, Academic Press, New York, 1980からＣＴ応用に対して既知であるように、ＡＲＴ（代数的再構成技術）に基づくルーチン又は方法が使用されることができる。このような再構成ルーチンの模範的実施例は、図９を参照して更に詳細に記載される。
【００９５】
この再構成ルーチン中に、前記散乱事象の位置からの前記散乱角度の依存性が考慮される。
【００９６】
しかしながら、ＡＲＴに基づくルーチンの代わりに、フィルタ逆投影法（filtered back projection）が実行されることもできる。このようなフィルタ逆投影法は、例えば、G.T. Hermannによる同じ書籍から既知である。
【００９７】
図９は、図８に描かれた前記方法のステップＳ１６において使用されることができるような再構成ルーチンの図を示す。図９から理解されることができるように、第一に対象マトリクスＦ(ｘ、ｙ、ｚ、ｑ)＝０が初期化される。この場合、ｎ回だけ、以下のループが実行される。
【００９８】
全ての投影像が“未使用”にセットされる。この場合、更なるループが全ての投影像に対して実行される。この第２のループの間に、以下の動作が実行される。第一に、未使用の投影像が検索される。一度このような投影像が見つけられると、これは“使用済み”にセットされる。この場合、この投影像の線源位置が計算される。この場合、前方散乱投影アレイｐは０にセットされる。この場合、アクティブな画素アレイは０にセットされる。また、差分マトリクスｄも０にセットされる。
【００９９】
この場合、前記対象マトリクスの順投影が実行される。これは、散乱が前記検出器上でシミュレートされることを意味する。これに対して、複数のエネルギ間隔を有する一次スペクトルが仮定される。この一次スペクトルの各エネルギ間隔に対して、及び前記関心の対象内の各位置に対して、前記検出器に到達する、対応するｑ値が計算される。これは、上で示されたように式１ないし４を使用することにより計算される。この場合、前記検出器上の強度分布は、前記対象マトリクスの干渉性散乱関数Ｆ2(ｘ、ｙ、ｚ、ｑ)を使用することにより計算される。
【０１００】
図９から理解されることができるように、この後に、前記検出器上の前記強度分布は、ｐi’＝ｍ1−ｐiにより示されるように、実際に測定されたデータから減算され、この差分ｐi’は逆投影を受ける。逆投影散乱投影は、順投影の反対の計算である。各検出器素子及び各検出されたエネルギにより決定される値は、前記値が始まりうるラインに沿って均等に分散される。これを行うことにより、前記波数ベクトル遷移は、各エネルギに対して、及び各位置に対して式１ないし４によって決定される。これは、（ｘ、ｙ、ｚ、ｑ）空間におけるいずれのラインに沿って前記逆投影が実行されるかを決定する。
【０１０１】
この場合、この後に、緩和係数が計算されることができ、前記緩和係数から形成される前記差分マトリクスが、前記対象マトリクスに加算されることができる。
【０１０２】
したがって、本発明によると、円錐ビームＣＳＣＴ装置及び方法が提供されることができる。上で示されたように、例えば、２次元コリメータが、円錐ビームにより照射された対象から前記散乱関数を再構成するために２次元エネルギ分解検出器と組み合わせて使用されることができる。既に上で示されたように、本発明による前記散乱放射線検出器は、円錐ビームＣＴと互換性があり、既知の円錐ビームＣＴ装置に一体化されてもよい。有利には、前記散乱放射線検出器が、円錐ビームＣＴを円錐ビームＣＳＣＴにアップグレードするために円錐ビームＣＴ内に配置される場合、前記一次ビームに対する追加のスリットはもはや必要ではない。代わりに、円錐ビーム送信ＣＴ及び円錐ビームＣＳＣＴは同時に測定されることができる。円形又はヘリカル軌道が実行可能である。全体的に、走査プロセスの高速化が達成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明による円錐ビーム干渉性散乱コンピュータ断層撮影装置の模範的実施例の概略的表現を示す。
【図２】干渉性散乱放射線の測定に対する図１のコンピュータ断層撮影装置の幾何学的配置の概略的表現を示す。
【図３】図１のコンピュータ断層撮影装置の幾何学的配置の他の概略的表現を示す。
【図４ａ】中心面における図１のコンピュータ断層撮影装置の放射線源、コリメータ及び検出器の配置の概略的表現を示す。
【図４ｂ】本発明の模範的実施例による放射線源、検出器及びコリメータの配置を更に説明する中心面に対する側面図の概略的表現を示す。
【図５】本発明の模範的実施例による放射線源、散乱放射線及び一次放射線の配置の中心面の側面図の他の概略的表現を示す。
【図６】本発明によるコンピュータ断層撮影装置において使用されることができるような本発明の模範的実施例による測定の幾何学的配置の他の概略的表現を示す。
【図７】放射線源からの相互作用の点の距離と独立な散乱角度の計算の例を描く線源からの距離に対する散乱角度の図を示す。
【図８】本発明によるコンピュータ断層撮影装置の模範的実施例を動作する方法の単純化されたフローチャートを示す。
【図９】図８に描かれた方法のステップＳ１６において使用されることができるような再構成ルーチンの図を示す。
【図１】
2007533993.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図９】
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【国際調査報告】
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