(57)【要約】  スリットコリメータを備えることにより、ファンビームの強度が大幅に弱くなり、高価でパワーの大きいＸ線チューブを使用しなくてはならない。本発明の一実施形態例では、ハイパワーチューブをフォーカスコリメータと組み合わせて焦点距離を非常に長くして使用する。チューブは、安価な固定アノードチューブでよいが、焦点距離が大きいので、例えば１５ｋＷのハイパワーが出る。コリメータにより再構成された散乱関数の分解能が劣化しない。照射されるスライスの厚さを大きくして、空間的解像度を均一にすることができる。
2007528253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象を検査するためのコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置であって、
放射線源と、
第１の放射検出器と、
第２の放射検出器と、を有し、
放射線源がファン平面で関心対象を通る放射ビームを発生し、
第１の検出器がファン平面中で放射線源と対向するように配置され、
第１の放射検出器が関心対象を透過した放射ビームの第１の放射線を検出するよう構成され、
第２の放射検出器が放射線源と対向して、ファン平面に垂直な方向にファン平面からオフセットを有して配置され、
第２の放射検出器が関心対象中の１つの位置で散乱された放射線ビームの第２の放射線を検出するように構成され、
その位置において、放射ビームはファン平面と垂直な方向に１つの大きさを有し、
放射ビームからのその大きさに沿った位置で散乱された第２の放射線の光子とファン平面との間の散乱角は一定であることを特徴とする装置。
【請求項２】
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であって、
放射ビームは焦点においてフォーカスされ、
焦点は放射線源から１つの距離にあり、
第２の放射検出器が放射線源からその距離のところに配置されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
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であって、さらに、
コリメータを有し、
該コリメータが関心対象と放射線源の間に配置され、
コリメータが放射ビームをコリメートして放射線源から第２の放射検出器と同じ距離にある焦点でその放射ビームがフォーカスすることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置であって、
コリメータは、第１の複数の高Ｚ材料シートとそれにサンドイッチされた第２の複数の先細りプラスチック層とを有することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置であって、
コリメータは、第１の複数の高Ｚ材料シートとそれにサンドイッチされた第２の複数のプラスチック層とを有し、
焦点における放射ビームのフォーカスはコリメータに不均一の機械的圧力をかけることによりプラスチック層を変形することにより行われることを特徴とする装置。
【請求項６】
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であって、
第１と第２の検出器はそれぞれ検出器要素のラインを有し、そのラインはそれぞれファン平面と平行に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影を用いる関心対象の検査方法であって、
ファン平面で関心対象を透過する放射ビームを発生する段階と、
関心対象を透過する放射ビームの第１の放射線を検出する段階と、
関心対象中の１つの位置で散乱された放射ビームの第２の放射線を検出する段階とを有し、
その位置はファン平面に垂直な方向にファン平面からのオフセットを有し、
その位置において、放射ビームはファン平面と垂直な方向に１つの大きさを有し、
該放射ビームからのその大きさに沿った位置で散乱された第２の放射線の光子とファン平面との間の散乱角は一定であるように放射ビームが発生されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、さらに、
放射ビームが放射線源からの距離が第２の放射線を検出する点と同じである焦点にフォーカスするように放射ビームをコリメートする段階を有することを特徴とする方法。
【請求項９】
コンピュータ断層撮影装置を制御するソフトウェアプログラムであって、
コンピュータ断層撮影装置のプロセッサで実行されたとき、コンピュータ断層撮影装置が以下の動作：
ファン平面で関心対象を透過する放射ビームを発生する段階と、
関心対象を透過する放射ビームの第１の放射線を検出する段階と、
関心対象中の１つの位置で散乱された放射ビームの第２の放射線を検出する段階とを実行し、
その位置はファン平面に垂直な方向にファン平面からのオフセットを有し、
その位置において、放射ビームはファン平面と垂直な方向に１つの大きさを有し、
該放射ビームからのその大きさに沿った位置で散乱された第２の放射線の光子とファン平面との間の散乱角は一定であるように放射ビームが発生されることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影（ＣＳＣＴ）であって放射ビームを関心対象に照射するものの分野に関する。特に、本発明は、関心対象の検査用コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置を用いた関心対象の検査方法、コンピュータ断層撮影装置を制御するソフトウェアプログラムに関する。
【０００２】
米国特許第４，７５１，７２２号は、ビーム方向に対して１°ないし１２°の範囲で角度がついたコヒーレント散乱放射の分布をレジストレーション（registration）する原理に基づく装置について記載している。米国特許第４，７５１，７２２号に記載されている通り、弾性散乱放射は、光子エネルギーが４０ｋｅＶより大きい場合は主に１２°より小さい角度内に集中しており、散乱放射ははっきりした最大値を有する特徴的な角度依存性を有し、その最大値の位置は照射される物体自体により決定される。小さい角度におけるコヒーレント散乱放射の強度分布は物質の分子構造に依存するので、吸収能力が同じで（従来の透視法やＣＴでは区別できなかった）異なる物質でも、各物質に典型的なコヒーレント放射の角度付き散乱の強度分布により、区別することができる。
【０００３】
改良により異なる対象物質を区別することができるので、このようなシステムを医療及び産業分野のより多くのアプリケーションに適用することができる。
【０００４】
小角度散乱の支配的成分はコヒーレント散乱である。コヒーレント散乱は散乱サンプルの原子構成に応じた干渉効果を示すので、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影（ＣＳＣＴ）は、原理的には、２次元の対象断面の組織その他の物質の分子構造における空間的変化を画像化する敏感な手法である。
【０００５】
Ｈａｒｄｉｎｇ等による「Energy-dispersive  x-ray  diffraction  tomography」（Phys.  Med.  Biol.,  1990,  Vol.  35,  No.  1,  33-41）は、エネルギー分散Ｘ線散乱断層撮影（ＥＸＤＴ）について記載している。これは、多色放射により対象中で励起されたコヒーレントＸ線散乱の、一定角度におけるエネルギー分析に基づく断層撮影画像化方法である。この方法によると、好適な開口システムを用いて放射ビームを発生する。この放射ビームの形状は鉛筆のようなものであり、そのためにペンシルビームとも呼ばれる。ペンシルビーム源の反対側には、エネルギー分析に好適な検出器要素が関心対象により変えられたペンシルビームを検出するために配置されている。
【０００６】
ペンシルビームを１つの検出器要素だけと組み合わせて使用するので、放射源からは限定された数の光子が放射され、測定できる情報量は少ない。ＥＸＤＴは、手荷物のような大きな対象に使用する場合、スキャンモードで使用しなければならず、測定時間が極端に長くなる。
【０００７】
ファンビーム主ビームと２次元検出器をＣＴを組み合わせて使用するコヒーレント散乱セットアップが米国特許第６，４７０，０６７Ｂ１号に記載されている。これによりＥＸＤＴスキャンモードに係わる測定時間が長くなる問題は解決できる。多色光源を組み合わせた角度分散セットアップの欠点は、散乱関数がぼやけることであり、例えば、これはＳｃｈｎｅｉｄｅｒ等による「Coherent  Scatter  Computer  Tomography  Applying  a  Fan-Beam  Geometry」（Proc.  SPIE  ,  2001,  Vol.  4320  754-763）に記載されている。
【０００８】
本発明の目的の１つは、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影を改良することである。
【０００９】
請求項１に記載した本発明の一実施形態例では、上記目的の達成は、関心対象の検査をするためのコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置であって、放射線源と、第１の放射検出器と、第２の放射検出器とを有する装置により行われる。放射線源がファン平面で関心対象を通る放射ビームを発生する。第１の検出器がファン平面中で放射線源と対向するように配置される。第１の放射検出器は、関心対象を透過する放射ビームの第１の放射線を検出して、例えば、それにより関心対象による主放射線の減衰を検出するように構成されている。第２の放射検出器が放射線源と対向して、ファン平面に垂直な方向にファン平面からオフセットを有して配置される。よって、第２の放射検出器が関心対象中の１つの位置で散乱された放射線ビームの第２の放射線を検出するように構成される。その位置において、本発明のこの実施形態例では、放射ビームはファン平面と垂直な方向の大きさを有する。
【００１０】
本発明のこの実施形態例では、その大きさに沿った位置で散乱された第２の放射線の光子とファン平面との間の散乱角は一定である。換言すると、放射ビームの厚みのほぼ全体においてその位置で散乱された全ての光子の散乱角は、その大きさに沿った、すなわちその位置における放射ビームの「厚み」に沿った位置における全ての散乱位置について等しい。放射線源から放射される「放射光線」の方向と第２の放射検出器の位置はしかるべく調整することができる。
【００１１】
すでに分かっていることは、システムの角度分解能をよくするためには、第１に、ファン平面に垂直な方向の発散が非常に小さいファンビームが有利であり、第２に、ファンの高さ（すなわち、ファン平面に垂直な方向のファンビームの厚みすなわち大きさ）が小さくなければならないことである。これを達成するには、焦点スポットが非常に小さい放射線源を用い、スリットが非常に狭いコリメータを放射線源と関心対象の間に備えればよい。コリメータの性能をよくするため、第２のスリットを備えてもよい。
【００１２】
しかし、１つか２つのスリットを有するスリットコリメータを用いてコリメートしても、焦点スポットが比較的小さい放射線源を使用できるだけである。このため、ハイパワーの回転ノードを使用して十分な光子フローを提供しなければならない。連続動作におけるこのような回転ノードのパワーは、通常１０−１５ｋＷに限定されている。
【００１３】
さらに、分かっていることは、比較的狭いスリットにより、焦点スポットの非常に小さい角度しか使用しておらず、強度がさらに下がってしまう。これにより、ファンビームの厚みが関心対象またはその近傍で１ｍｍだけしかない。さらに、ＣＳＣＴの空間的分解能は、通常、ファン平面において５ｍｍの範囲である。すなわち、分解能は非等方的であり、３次元表示では問題となる。
【００１４】
上記の欠点は、本発明のこの実施形態例によるコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置であって第２の放射線の散乱光子とファン平面の間の散乱角が一定であるように放射ビームを適応した装置により、有利に解決することができる。
【００１５】
さらに、有利にも、これにより皮膚線量、すなわち皮膚表面の放射線量を減らすことができる。さらに、Ｘ線源とうの放射線源であって焦点スポットが大きいものを使用することができる。
【００１６】
請求項２に記載の本発明の他の実施形態例では、放射線を放射線源からの距離が第２の放射検出器と同じ焦点にフォーカスさせる。変形例では、第１と第２の放射検出器は焦点の位置からほぼ同じ距離に配置される。すなわち、第１と第２の放射検出器は、中心がＸ線源の位置にあるファン平面中の同じ半径の円の円周状に配置される。第１と第２の放射検出器の位置は回転軸に沿った１つの距離だけ異なる。
【００１７】
請求項３に記載した本発明の他の実施形態例によれば、コリメータが関心対象と放射線源の間に配置される。このコリメータは、放射ビームをコリメートして、その放射ビームが第２の放射検出器と光源の間の距離に等しい光源からの距離にフォーカスするようにする。有利にも、第１の検出器は、主放射検出器が関心対象を通るパスにおける主放射の減衰を測定するような焦点位置に配置される。
【００１８】
有利にも、これにより、ファンビームの厚みを関心対象の位置において大きくすることができる。すなわち、ファンビームのファン平面に垂直な方向に沿った大きさを大きくすることができる。このため、関心対象の人体に放射線が入る人体表面の皮膚線量を減らすことができる。また、これにより放射線源を傾けることができ、焦点を大きくできる。また、検出器の中心ラインへのコリメートにより、有利にも、その大きさに沿った位置で散乱した第２の放射線の光子とファン平面との間の散乱角は一定とすることができる。
【００１９】
請求項４に記載した本発明の他の実施形態例では、コリメータは複数のタングステンまたはモリブデンシートと、タングステンシートの間にサンドイッチになった複数の先細のプラスチック層により実現できる。先細になっていないプラスチック層を使用して、コリメータの一方側に機械的圧力をかけてフォーカスさせてもよい。
【００２０】
有利にも、これにより単純な構成のコリメータを備えることができる。プラスチック層としては、この実施形態例の変形例では、プラスチックフォームを使用できる。この層には（チーズのように）穴があいており、またはバラバラの材料ストリップをまとめたものであってもよい。
【００２１】
請求項５に記載した本発明の他の実施形態例では、第１と第２の検出器は検出器ラインであり、各ラインはファン平面と平行に配置されている。
【００２２】
請求項６に記載の本発明の他の実施形態によれば、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置を用いた関心対象の検査方法が提供される。ここで散乱角は一定である。
【００２３】
有利にも、本発明のこの実施形態による方法により、分解能の異方性が低いことにより、３次元表示における問題を避けることができる。
【００２４】
請求項７に記載の本発明の他の実施形態によると、放射ビームは、主放射検出器すなわち透過検出器でフォーカスするようにコリメートされる。
【００２５】
請求項８に記載の本発明の他の実施形態では、コンピュータ断層撮影装置を制御するソフトウェアプログラムが提供される。そのソフトウェアをコンピュータ断層撮影装置のプロセッサで実行したとき、コンピュータ断層撮影装置は本発明の方法に従った動作を実行する。本発明によるコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能媒体に格納できる。また、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブ等のネットワーク上にあってもよく、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされてもよい。そのコンピュータプログラムは、Ｃ＋＋等の好適なプログラミング言語で書かれている。
【００２６】
本発明の実施形態例の要点は、放射ビームを、焦点スポットからの距離が散乱検出器と焦点スポットの間の距離と等しい焦点スポットからの距離にフォーカスするようにすることである。散乱した光子は散乱放射検出器にフォーカスし、散乱角は一定である。本発明の一実施形態では、これは、放射ビームを透過放射検出器にフォーカスするフォーカスコリメータにより実現される。
【００２７】
本発明の上記その他の態様は、以下に説明する実施形態と添付した図面を参照して説明し、明らかとなるであろう。
【００２８】
以下に図１−７を説明するが、同じ参照数字は同一または対応する要素を示す。
【００２９】
図１は、本発明によるコンピュータ断層撮影の一実施形態例を示す概略図である。この実施形態例を参照して、本発明を手荷物検査に応用する場合について説明する。この検査は、例えば、手荷物中の爆発物などの危険物を検出するものである。しかし、留意すべきことは、本発明は手荷物検査の分野に限定されておらず、その他の産業または医療のアプリケーションにも使用することができる。例えば、医療的アプリケーションには、骨の画像化や組織のタイプによる区別などがある。
【００３０】
図１に示したコンピュータ断層撮影は、ファンビームコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影（ＣＳＣＴ）であり、放射線源を使用して大きな焦点スポットを得られるものである。さらに、本発明の実施形態例によると、十分に高い光子フローを提供するために高性能の回転アノードを使用する必要はない。放射線源４の構成は図６を参照してさらに詳しく説明する。
【００３１】
図１に示したコンピュータ断層撮影装置はガントリ１を有し、このガントリ１は回転軸２の回りに回転可能である。ガントリ１はモータ３により駆動される。参照符号４はＸ線源等の放射線源を示し、本発明の一態様では、この放射線源は多色または単色の放射光を放射する。
【００３２】
参照数字９はコリメータを指している。本発明のこの実施形態例によるコリメータは、放射ビーム６を成形して、放射ビーム６が、放射線源４に対向する、ガントリ１に配置された放射線検出器８の透過検出器ライン１５上にフォーカスするように構成されている。関心対象７を通過するファンビーム１１の透過検出器ライン１５は、ファン平面中の放射線検出器８の透過検出器ライン１５を横切る。
【００３３】
言い換えると、ファンビーム１１の方向は、ガントリ１の中心、すなわち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を透過して検出器８に当たるようになっている。上記の通り、検出器８は放射線源４に対向してガントリ１上に配置され、ファンビーム１１のファン平面は検出器８の列すなわちライン１５を横切る。図１に示したディテクタ８は７本の検出器ラインを有し、各ラインは複数の検出器要素を有する。上記の通り、検出器８の配置は、主放射検出器１５すなわち検出器８の中央ラインがファンビーム１１のファン平面にくるようになっている。
【００３４】
検出器８の残りの６本のライン、すなわち検出器ライン１５の両側にある斜線で示したそれぞれ３本の検出器ライン３０と３４は、散乱放射検出器ラインである。これらの検出器ライン３０と３４は、それぞれファンビーム１１のファン平面の外側に配置されている。換言すると、これらのライン３０と３４は、Ｘ線源４に対向してガントリ１上に配置され、回転軸２と平行な方向すなわちファン平面と垂直な方向にファン平面からオフセットを有している。検出器ライン３０は、図１に示した回転軸２の方向に対して正のオフセットを有して配置され、一方、ライン３４は、図１に示した回転軸２の方向に対してファン平面から負のオフセットを有して配置される。
【００３５】
検出器ライン３０と３４は、ガントリ１に配置されているが、ファン平面と平行であり、ガントリ１の回転軸２の正または負の方向にファン平面からオフセットを有している。そのため、コンピュータ断層撮影装置の検査領域中の手荷物７から散乱された散乱放射を受け、または測定する。よって、以下では、ライン３０と３４も散乱放射検出器と呼ぶ。
【００３６】
検出器ライン１５、３０、３４の検出器要素はシンチレータ検出器セルであってもよい。しかし、本発明のこの実施形態例の変形例では、ライン１５またはライン３４、３０にテルル化カドミウムまたはＣｄＺｎＴｅベースその他の直接変換検出器セルを用いてもよい。また、ライン３０と３４は、テルル化カドミウムまたはＣＺＴベースの検出器セルであり、ライン１５はシンチレータ検出器セルであってもよい。主ビームディテクタと散乱放射ディテクタは別々のハウジングに入れてもよい。
【００３７】
留意すべきことは、ライン３０または３４の一方だけを備えても十分であることである。しかし、複数のライン３０及び／または３４を備えることが好ましい。また、１つのライン１５だけを備えて、ファン平面中のファンビーム１１の主ビームの、手荷物７による減衰を測定しても十分である。しかし、ライン３０と３４の場合のように、複数の検出器ライン１５を備えれば、コンピュータ断層撮影装置の測定スピードをさらに上げることができる。以下では、「主放射検出器」という用語は、検出器を指して使うが、ファンビーム１１の主放射の減衰を測定する少なくとも１つの検出器を含むものとする。
【００３８】
図１から分かるように、検出器８の検出器セルは行と列に配置されている。ここで、列は回転軸２に並行であり、ラインは回転軸２に垂直でファンビーム１１のスライス面に平行な平面内に配置されている。
【００３９】
手荷物７のスキャン中、放射光源４と、開口系すなわちコリメータ９と、ディテクタ８とは、矢印１６で示した方向にガントリ１に沿って回転する。ガントリ１を回転させるため、モータ３がモータ制御部１７に接続され、そのモータ制御部１７は計算部１８に接続されている。
【００４０】
図１では、手荷物７はコンベヤベルト１９上に配置されている。手荷物７のスキャン中、ガントリ１は手荷物７の回りを回転するが、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並進移動する。これにより、手荷物７はヘリカルスキャンパスに沿ってスキャンされる。コンベヤベルト１９は、単一スライスを測定するために、スキャン中に停止することもある。
【００４１】
検出器８は計算部１８に接続されている。計算部１８は検出器８の検出器要素から検出結果すなわち測定値（readout）を受け取る。また、計算部１８は検出器８、すなわちファンビーム１１の主放射の減衰を測定するエネルギー分解ライン３０と３４からのスキャン結果に基づきスキャン結果を決定する。それに加えて、計算部１８は、モータ３、２０またはコンベヤベルト１９とガントリ１の動きを調和させるために、モータ制御部１７と通信する。
【００４２】
計算部１８は、主放射検出器すなわち検出器ライン１５と散乱放射検出器すなわちライン３０、３４の測定値（readouts）から画像を再構成するように構成されている。計算部１８により生成された画像は、インターフェイス２２を介してディスプレイ（図１には示さず）に出力される。
【００４３】
さらに、計算部１８は、ライン３０と３４と１５と３２の測定値に基づいて、手荷物７中の爆発物を検出するように構成されている。この検出は、これらの検出器ラインの測定値から散乱関数を再構成して、それを事前に測定して求めた爆発物の特徴的測定値を含むテーブルと比較することにより自動的に行うことができる。計算部１８は、検出器８から読み出した測定値が爆発物の特徴的測定値と一致すると判断した場合、ラウドスピーカ２１を介して警報を自動的に出力する。
【００４４】
図２は、図１に示したＣＳＣＴスキャンシステムの配置を簡略化して示した概略図である。図２から分かるように、Ｘ線源４はファンビーム１１を放射する。ファンビーム１１は（この場合直径ｕである）手荷物７を含み、検出器８全体をカバーする。対象領域の直径は例えば１００ｃｍである。この場合、ファンビーム１１の角度αは８０°であってもよい。このような構成において、Ｘ線源４から対象領域までの距離ｖは約８０ｃｍであり、個々の検出器セルのＸ線源４からの距離は約ｗ＝１５０ｃｍである。
【００４５】
図２から分かるように、本発明の一態様により、検出器セルすなわちラインはコリメータ４０を備え、セルすなわちラインが、散乱角度が異なる望ましくない放射を測定することを避けることができる。コリメータ４０はブレードや薄板のようなものであり、放射線源の方にフォーカスしていてもよい。薄板の間隔は検出器要素の間隔とは独立に選択することができる。
【００４６】
図１と２に示した曲がった検出器８ではなく、平らな検出器アレイを用いることもできる。
【００４７】
図３は、図１のコンピュータ断層撮影装置で使用される検出器の配置を示す他の概略図である。図１を参照してすでに説明したように、１つ、２つ、またはそれ以上の検出器ライン３０と３４と、検出器８は手荷物７により生じた主ファンビームの減衰を測定するための複数のライン１５を有していてもよい。図３から分かるように、好ましくは、検出器８の構成は、検出器８の中央ライン１５がファンビーム１１のファン平面内にあり、それにより主放射の減衰を測定するように構成されている。矢印４２で示したように、Ｘ線源４の放射線源と検出器８とは、手荷物の周りを回転して異なる角度から投影データ（projections）を取得する。
【００４８】
図３に示したように、検出器８は複数の列ｔを有する。
【００４９】
図４は、本発明をさらに説明するための、図１に示したコンピュータ断層撮影装置の配置を示す他の概略図である。図４において、検出器４６が図示され、１つのライン１５と１つのライン３０のみを有する。ライン１５は、コリメータ９により形成されたファンビーム１１のファン平面内に配置されている。ライン１５は、例えば、ファンビーム１１の主ビームの減衰を測定するためのシンチレータセルその他の好適なセルを有し、対象領域すなわち検査領域の関心対象により生じた主ファンビームの減衰を完全に測定する。
【００５０】
図４に示したライン３０は、エネルギー分解セルまたはシンチレーションセルを含んでもよい。図４から分かるように、ライン３０はファンビーム１１のファン平面と平行であるがその平面の外に配置されている。換言すると、ライン３０はファン平面と平行でありライン１５とも平行である平面内に配置されている。ファン平面はスライス平面と呼ばれることもある。
【００５１】
参照数字４４は散乱放射、すなわち関心対象（手荷物等）により散乱された光子を示す。図４から分かるように、散乱放射はスライス平面を離れてライン３０の検出器セルにあたる。
【００５２】
図５は、図１のコンピュータ断層撮影装置の検出器の配置を示す側面図である。図５は図４の側面を示していると考えることもできる。しかし、１つのライン３０と１つのライン１５しか示さないのではなく、図５では、ライン３０とライン１５の間に複数の検出器ライン３２を備えている。検出器要素Ｄｉは、主ファンビームのスライス平面から固定距離ａのところに配置されている。本発明の一態様によると、列ｔの各検出器要素Ｄｉと各投影Φ（図３参照）に対して、スペクトルＩ（Ｅ，ｔ，Φ）を測定する。円形スキャンパスまたはヘリカルスキャンパスに沿って複数の投影Φに対してこの測定を実行すると、３次元データセットが得られる。各オブジェクトピクセルは３つの座標（ｘ，ｙ，ｑ）により記述される。よって、本発明の一態様によると、３次元データセットから画像を再構成し、または更に別の情報を再構成するために、独国特許第１０２５２６６２．１号に記載された３次元→３次元再構成を使用する。この文献はここに参照援用する。
【００５３】
空間座標（ｘ，ｙ）に基づき、各対象ボクセルＳｉの検出器８との距離ｄを計算部１８により計算する。次に、計算部１８は各対象ボクセルＳｉの散乱角θと次式の間隔とを計算する：
【００５４】
【数１】
2007528253.tif 000003
次に、この計算に基づき、計算部１８は次式に基づき波数ベクトル伝達パラメータｑを計算する：
【００５５】
【数２】
2007528253.tif 000004
ここで、ｈはプランク定数であり、ｃは光速度であり、Ｅは光子のエネルギーである。
【００５６】
次に、上式により計算した波数ベクトル伝達パラメータｑと主放射検出器の測定値（readouts）とに基づき、計算部１８が画像を決定するか、または対象スライス中の物質を特定する。
【００５７】
図６は、本発明によるコンピュータ断層撮影の一実施形態例を示す側面図である。図６から分かるように、手荷物７、関心対象、または患者は一方の側の検出器ライン１５と３０と、他方の側のコリメータ９と放射光源４との間に配置される。図６の視点は図５の視点と基本的には同じである。
【００５８】
図６に示した放射線源４は焦点スポットを有する。この焦点スポットはファン平面、すなわち図６に示した視点による紙面上で限られた範囲に広がっている。ファン平面上の大きさは比較的小さく、０．５ｍｍ−８ｍｍの範囲である。基本的に、広がりは３ｍｍの範囲である。
【００５９】
しかし、図６から分かるように、ファン平面と垂直な方向の放射線源４の大きさは大きい。例えば、焦点スポット、すなわち放射している放射線源４のスポットは、ファン平面に垂直な方向で１０ｍｍ以上の大きさを有する。
【００６０】
図６から分かるように、放射線源４の焦点スポットはファン平面に対して傾いていてもよい。例えば、傾きは７°ないし２０°であってもよい。しかし、傾きはこれより小さくても大きくてもよい。
【００６１】
ファン平面に平行な方向に比較的小さな広がりを有する焦点スポットを有する放射線源４を用いて、放射線源４の焦点スポットがファン平面に対して傾いているように放射線源４を傾けることにより、検出器ライン１５に対して点状の焦点スポットを実現することができる。換言すると、検出器ライン１５から放射線源４を見ると、その放射線源４は点状の焦点スポットとして見える。
【００６２】
このように、例えば、焦点スポットのファン平面と平行な方向の広がりが２ｍｍであり、ファン平面と垂直な方向の広がりが１０ｍｍであるような放射光源４を用いて、傾きを２２°とすると、真の焦点サイズは２ｍｍ×（１０／ｓｉｎ２０°）ｍｍ＝５８．５ｍｍ２となる。このように焦点スポットは大きくてもよいので、固定アノードを有する放射線源を使用することができる。また、１５ｋＷより大きくても大丈夫である。
【００６３】
図６から分かるように、放射線源４から放射される放射光はコリメータ９により平行にされる。このコリメータ９については、図７を参照してより詳細に説明する。本発明の他の実施形態例によると、コリメータ９の構成は放射光が検出器ライン１５上に、すなわち透過放射検出器すなわち主放射検出器上にフォーカスされるようになっている。図６から分かるように、コリメータ９により平行にされたファンビーム１１はファン平面と垂直な方向に拡大される。本発明によると、上記の拡大は０．５−３または４ｍｍの範囲である。しかし、上記の拡大は１０または１２ｍｍまでであってもよい。このため、手荷物７または患者等の関心対象の表面９８は、放射光が関心対象に入りところであり、拡大される。このことにより、有利にも、皮膚線量すなわち患者等の関心対象の表面に照射される放射線量を減らすことができる。
【００６４】
ライン９６で示した関心対象７中の位置において放射線がファンビーム１１から散乱される。このような放射線は以下では散乱放射線とよぶが、散乱放射検出器ライン３０上にフォーカスされる。本発明の実施形態例では、ライン９６で示された位置で散乱した光子それぞれの散乱角９４が、ライン９６で示した位置で散乱したファンビーム１１の全ての光子に対して同じになるような位置に、散乱放射線すなわち検出器ライン３０が配置されている。換言すると、光線９０に沿った散乱光子の散乱は、放射検出器ライン３０の方に、ファン平面に対して光線９２の光子と同じ角度で行われる。
【００６５】
換言すると、本発明のこの実施形態例では、放射線はフォーカスコリメータ９により平行にされる。コリメータ９のフォーカスラインは主検出器ライン１５である。
【００６６】
フォーカスされたファンビーム１１が関心対象の位置で散乱され、散乱放射が１つ以上の散乱放射検出器３０で検出される場合、散乱角はライン９６に沿った散乱の高さに依存しない。すなわち、散乱角はライン９６に沿ったファンビーム１１中で生じる全ての散乱で独立である。こうなるのは、放射線源と主放射検出器１５の間の距離が、散乱放射検出器と放射線源４の間の距離と同じであることによる。また、第２の放射検出器を放射線源から同じ距離に配置し、第１の放射検出器を焦点の外に、すなわち焦点より近くか遠くに配置すれば十分である。
【００６７】
このような構成は、おおよそのところ、円筒形状ＣＴ検出器を用いて関心対象と検出器の間の距離を十分大きくした場合である。
【００６８】
上記の通り、人体に入射するファンの高さは大きくなり、それにより皮膚線量を広い範囲に分散することができる。これにより、本発明では、皮膚線量を１／５に減らすことができる。ただし、検出器には同量の光子が散乱され散乱スペクトルの質は劣化しないとする。
【００６９】
図７はコリメータ９を示す断面図である。図７から分かるように、コリメータ９は互いに傾斜した複数の層を有する。本発明のこの実施形態例によると、タングステンまたはモリブデン材でできたコリメータ９は複数の層１００を有する。そのタングステンまたはモリブデン材は放射線を非常によく吸収する。さらに、層１００の間に、まったくまたはほとんど吸収しない材料でできた層１０２がある。例えば、層１００の材料としてタングステンを用い、層１０２に対してＰＵフォームまたは「Ｒｏｈａｃｅｌｌ」（ポリメタクリルイミドフォーム）という名称の材料等であるプラスチックまたはプラスチックフォームを使用する。層１０２は先細りであり、コリメータの左側に上から下まで機械的圧力をかけることによりフォーカスさせることができる。
【００７０】
図６から分かるように、層は非常に詰まっており、その長さはファン平面の外のファンビームの発散が比較的小さく、例えば０．１°−０．３°の範囲にあるようになっている。
【００７１】
有利にも、上記の本発明により、パワーが例えば１５ｋＷである比較的安価な固定アノードチューブを使用することができる。これを実現するには本発明により焦点が大きくなければならない。また、放射線源を傾けることができ、焦点を大きくできる。ファン平面の厚さを大きくできるので、ＣＳＣＴスキャナの解像度を等方的にできる。さらに、上記の通り、皮膚線量を大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明によるコンピュータ断層撮影の一実施形態例を示す概略図である。
【図２】コヒーレント散乱放射の測定用の図１のコンピュータ断層撮影装置の配置を示す概略図である。
【図３】図１のコンピュータ断層撮影の配置を示す他の概略図である。
【図４】本発明をさらに説明するための、図１のコンピュータ断層撮影装置の測定配置を示す他の概略図である。
【図５】図１のコンピュータ断層撮影の配置を示す側面から見た概略図である。
【図６】本発明によるコンピュータ断層撮影を示す他の側面図である。
【図７】図６のコンピュータ断層撮影に使用されている、本発明によるフォーカシングコリメータの実施形態例を示す断面図である。
【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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【国際調査報告】
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