(57)【要約】  対象オブジェクトを検査するコンピュータ断層撮影装置であって、対象オブジェクトにＸ線を放射するよう構成されるＸ線ソースと、エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するよう構成される第１検出要素と、非エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するよう構成される第２検出要素と、前記第１検出要素及び／又は前記第２検出要素から受け付けた検出信号に基づき、前記対象オブジェクトに関する構造情報を決定するよう構成される判定ユニットとを有する装置。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象オブジェクトを検査するコンピュータ断層撮影装置であって、
対象オブジェクトにＸ線を放射するよう構成されるＸ線ソースと、
エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するよう構成される第１検出要素と、
非エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するよう構成される第２検出要素と、
前記第１検出要素及び／又は前記第２検出要素から受け付けた検出信号に基づき、前記対象オブジェクトに関する構造情報を決定するよう構成される判定ユニットと、
を有する装置。
【請求項２】
当該コンピュータ断層撮影装置は、干渉散乱コンピュータ断層撮影装置として構成される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記Ｘ線ソースと前記第１及び第２検出要素との間に配置され、ファンビームを形成するため前記Ｘ線ソースにより放射されたＸ線ビームを視準するよう構成されるコリメータを有する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第１検出要素と前記第２検出要素とは、２次元検出装置アレイを形成する、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記Ｘ線ソースと前記第１検出要素との間の距離は、前記Ｘ線ソースと前記第２検出要素との間の距離に実質的に等しい、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記Ｘ線ソースと前記第１検出要素との間の距離は、前記Ｘ線ソースと前記第２検出要素との間の距離とは異なる、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記第１検出要素は、第１アングル部分に対象オブジェクトから散乱したＸ線を検出するよう構成され、
前記第２検出要素は、第２アングル部分に対象オブジェクトから散乱したＸ線を検出するよう構成される、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記第１アングル部分は、前記第２アングル部分より大きなアングルを有する、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記第１検出要素は、第１サブ要素と第２サブ要素とに分割され、
前記第２検出要素は、前記第１サブ要素と前記第２サブ要素との間に配置される、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記第１検出要素及び／又は前記第２検出要素上に配置され、前記Ｘ線ソースの方向に向かって並べられる１以上のコリメーティングブレードを有する、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記第１検出要素と前記第２検出要素とは、共通のケーシングに設けられる、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記第１検出要素は、第１ケーシングに設けられ、
前記第２検出要素は、前記第１ケーシングとは異なる第２ケーシングに設けられる、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
対象オブジェクトを透過するＸ線が前記第１検出要素及び／又は前記第２検出要素の非中心部分に侵入するように、前記Ｘ線ソースは前記第１検出要素と前記第２検出要素とに関して配置される、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記第１検出要素と前記第２検出要素との測定される角度範囲が実質的に等しくなるように、前記第１検出要素と前記第２検出要素とが、放射されたＸ線としてプライマリファンビームの両側に配置される、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
当該コンピュータ断層撮影装置は、手荷物検査装置、医療用装置、物質検査装置及び物性解析装置から構成される群の１つとして構成される、請求項１記載の装置。
【請求項１６】
コンピュータ断層撮影装置により対象オブジェクトを検査する方法であって、
対象オブジェクトにＸ線を放射するステップと、
エネルギー分解的に前記対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するステップと、
非エネルギー分解的に前記対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するステップと、
エネルギー分解検出信号及び／又は非エネルギー分解検出信号に基づき、前記対象オブジェクトに関する構造情報を決定するステップと、
を有する方法。
【請求項１７】
前記対象オブジェクトを透過したＸ線を検出するステップと、
前記検出された透過したＸ線に基づき、さらなる解析が必要か判断するステップと、
をさらに有する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
非エネルギー分解検出信号に基づき、エネルギー分解検出信号を考慮することなく、前記対象オブジェクトに関する構造情報を決定するステップと、
さらなる判定が所望されるか決定するため、前記決定された構造情報を解析するステップと、
さらなる判定が所望されると決定された場合に限って、エネルギー分解検出信号に基づき、前記対象オブジェクトに関する構造情報を決定するステップと、
をさらに有する、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
さらなるエネルギー分解散乱データが、以降のステップにおいて取得される、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記さらなる判定が所望されるか否かの決定は、非エネルギー分解検出信号に基づき決定された前記対象オブジェクトに関する構造情報をデータベースのデータと比較することを有する、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記対象オブジェクトに関する構造情報は、エネルギー分解検出信号に基づき決定され、
前記非エネルギー分解検出信号は、収束基準として利用される、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線イメージングの分野に関する。特に、本発明は、コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置及びコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置により対象オブジェクトを検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去数十年の間に、Ｘ線手荷物検査は、オペレータによるやりとりに完全に依存したシンプルなＸ線イメージングシステムから、特定のタイプの物質を自動認識し、危険物質が存在するとアラームをトリガーすることが可能なより高度な自動システムまで進化してきた。検査システムは、検査対象となる荷物から検出器に伝送又は散乱するＸ線を発信するＸ線放射ソースを利用してきた。
【０００３】
干渉散乱するＸ線フォトンに基づくイメージング技術は、いわゆる“ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｓｃａｔｔｅｒ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＣＳＣＴ）”技術である。ＣＳＣＴは、対象オブジェクトの低アングル散乱特性の画像を生成する技術である。これらは、各コンポーネントの物質固有のマップを生成することを可能にするオブジェクトの分子構造に依存する。低アングル散乱の主要なコンポーネントは、干渉性散乱である。干渉性散乱スペクトルは散乱サンプルの原子構成に依存するため、ＣＳＣＴは２次元オブジェクトの断面上の生物組織又は手荷物の分子構造の空間変位をイメージングするための好感度技術である。
【０００４】
２次元検出装置と組み合わされたファン形状のプライマリビームを使用することによって、透過断層撮影及び散乱断層撮影を同時に測定可能である。
【０００５】
従来のコーンビームコンピュータ断層撮影スキャナには、２次元検出装置を非エネルギー分解能２次元検出装置が備えられ、エネルギー分解能ＣＳＣＴは、１次元又は２次元エネルギー分解能検出装置を要求する。従って、コーンビーム（ｃｏｎｅ−ｂｅａｍ）コンピュータ断層撮影／ＣＳＣＴスキャナでは、コンピュータ断層撮影検出装置を用いた非エネルギー分解能ＣＳＣＴと、追加的エネルギー分解能検出装置を用いたエネルギー分解能ＣＳＣＴのこれら２つの技術が、同時又は連続的に測定可能である。
【０００６】
ＤＥ１０００９２８５Ａ１及びＵＳ６，４７０，０６７Ｂ１は、干渉散乱Ｘ線放射に基づくイメージング方法の原理を開示する。このため、ファン平面からの小さな発散による放射の小さなファンビーム（ｆａｎ−ｂｅａｍ）が、オブジェクトにガイドされる。その後、透過した放射は、ファンの平面からオブジェクトによって散乱された放射と共に測定される。
【０００７】
図１において、従来技術から既知であるこのようなコンピュータ断層撮影装置１００のジオメトリが示される。
【０００８】
図１は、対象オブジェクト１０２に侵入するファンビーム１０４を生成するＸ線ソース１０１を有する対象オブジェクト１０２の検査のためのＣＳＣＴ装置を示す。対象オブジェクト１０２により散乱された干渉散乱放射は、センタード（ｃｅｎｔｒｅｄ）検出ライン１０２とディセンタード（ｄｅｃｅｎｔｒｅｄ）検出ライン１０６とを有する２次元検出装置１０３に侵入する。ディセンタード検出装置ライン１０６は、散乱放射を測定する。しかしながら、検出装置１０５と１０６は、エネルギー分解能を有しないか、又は大変不良なエネルギー分解能しか有しない（ΔＥ／Ｅ＞２０％）。
【０００９】
しかしながら、多くの用途について、向上した分解能を有するコンピュータ断層撮影装置を有することが効果的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、向上した分解能による対象オブジェクトの検査を可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、独立クレームによる特徴を有するコンピュータ断層撮影装置及びコンピュータ断層撮影装置による対象オブジェクトの検査方法が提供される。
【００１２】
対象オブジェクトを検査するコンピュータ断層撮影装置は、対象オブジェクトにＸ線を放射するよう構成されるＸ線ソースと、エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するよう構成される第１検出手段と、非エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するよう構成される第２検出要素と、第１検出要素及び／又は第２検出要素から受け付けた信号の検出に基づき、対象オブジェクトに関する構造情報を決定するよう構成される判定ユニットとを有する。
【００１３】
さらに、対象オブジェクトにＸ線を放射するステップと、エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するステップと、非エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱したＸ線を検出するステップと、エネルギー分解検出信号及び／又は非エネルギー分解検出信号に基づき、対象オブジェクトに関する構造情報を決定するステップとを有するコンピュータ断層撮影装置による対象オブジェクトの検査方法が提供される。
【００１４】
本発明による特徴的特徴は、特に合成された方法によりデータを評価する機会によって、１つの同一の装置内のエネルギー分解的及び非エネルギー分解的な干渉散乱Ｘ線の同時測定は、対象オブジェクトに関する補完的情報を提供し、これにより、オブジェクトの特定の精度の高い分析を可能にする。本発明は、Ｘ線のエネルギー分解干渉散乱の効果（高分解能と詳細な構造情報など）と、Ｘ線の非エネルギー分解干渉散乱の効果（高速かつ容易な解析など）とを組み合わせる。これらすべての信号を取得することによって、対象オブジェクトの高品質な解析が可能となる。特に、エネルギー分解検出は、システムのスペクトル分解能を向上する。他方、コンピュータ断層撮影装置は、データの高速な取得及び評価を可能にする非エネルギー分解検出信号を測定する。本発明は、コンピュータ断層撮影装置の何れかの用途が高いフレキシビリティによりこのような用途のフレーム状態を考慮することを可能にする。所望の分解能と所望の時間分解能に依存して、エネルギー分解的に測定された検出信号、非エネルギー分解的に測定された検出信号又はこれらの信号グループの両方が、対象オブジェクトの構造特性を推定するのに利用可能である。従って、本発明は、エネルギー分解ＣＳＣＴ及び非エネルギー分解ＣＳＣＴを組み合わせる。本発明はさらに、１つの装置において従来のコンピュータ断層撮影とＣＳＣＴとを組み合わせるようにしてもよい。
【００１５】
本発明によると、本発明は効率的な方法により既存のコンピュータ断層撮影検出装置を使用するため、コーンビームコンピュータ断層撮影スキャナのＣＳＣＴのアドオン（ａｄｄ−ｏｎ）特性が強調される。それは、セットアップのフレキシビリティを最大化し、必要に応じて可能な限り多数のフォトンを使用し、これにより、スピード及び検出レートが増大する。本発明はさらに、合成されたコーンビームコンピュータ断層撮影／ファンビームＣＳＣＴスキャナのフレームにおいて実現可能である。特に、本発明は、効果的にはＣＳＣＴ手荷物検査の分野に適用可能である。
【００１６】
ＤＥ１０００９２８５Ａ１と対照的に、本発明は、非エネルギー分解検出装置のみを使用することに限定されず、さらにエネルギー分解検出装置を実現する。
【００１７】
さらに、本発明は、散乱測定のためのエネルギー分解検出装置のみを使用することに限定されず、さらに非エネルギー分解２Ｄ検出装置を利用する。図２に示される構成では、非エネルギー分解検出装置のみが、透過した放射を測定するのに使用され、従来のコンピュータ断層撮影画像が生成される。
【００１８】
図２に示されるように、純粋なエネルギー分解検出コンピュータ断層撮影装置は、複数のエネルギー分解検出装置のロー（ｒｏｗ）を有するよう制限されるが、シンプルかつ効率的な非エネルギー分解検出信号を以降の解析のためキャプチャ及び提供することを可能にするものではない。
【００１９】
本発明は、多色性プライマリ放射を使用するときでさえ、エネルギー分解ＣＳＣＴの良好なスペクトル分解能と非エネルギー分解ＣＳＣＴの適切な時間分解能とを組み合わせる。すなわち、本発明は、エネルギー分解ＣＳＣＴと非エネルギー分解ＣＳＣＴの２つの技術を組み合わせる。これは、現在のコンピュータ断層撮影スキャナがコーンビームコンピュータ断層撮影スキャナであるという事実により利益をもたらす。このようなスキャナは、非エネルギー分解ＣＳＣＴについてファンビーム視準（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）の後に利用可能である。追加的なエネルギー分解検出装置が、エネルギー分解ＣＳＣＴについて利用可能である。本発明は、キャプチャしたデータの評価方法及び合成された測定に対するジオメトリについて記載する。
【００２０】
本発明の効果は、コーンビームコンピュータ断層撮影スキャナが２次元検出装置を有するため、非エネルギー分解ＣＳＣＴが追加的なハードウェアを設けることなく測定可能となるように、非エネルギー分解ＣＳＣＴとエネルギー分解ＣＳＣＴが組み合わされることである。
【００２１】
Ｘ線散乱検査のための重要な指標は、いわゆる運動量輸送（ｍｏｍｅｎｔｕｍ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）パラメータｘ（固定された係数と乗算された波数ベクトル輸送に等しい）である。運動量輸送パラメータは、
【数１】
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を適用して、散乱フォトンのエネルギーと散乱アングルを測定することによって抽出可能である。ここで、Ｅはフォトンのエネルギーであり、ｈはＰｌａｎｃｋの定数であり、ｃは光の速度であり、Θは散乱アングルである。
【００２２】
‘非エネルギー分解’散乱測定は、２０％より良好な精度によっては散乱したフォトンのエネルギーを決定することはできない。このような測定では、パラメータｘは、‘Ｅ’として入力放射の平均エネルギーを使用して、散乱アングルを決定することによって計算される。ｘについて複数の値が測定される必要がある場合、複数の散乱アングルを測定するため、複数の検出装置が使用される必要がある。
【００２３】
‘エネルギー分解’散乱測定は、２０％より良好な精度による散乱したフォトンのエネルギーの決定を可能にする。ここで、パラメータｘの値の範囲は、多色性Ｘ線ソースが使用される場合、パラメータｘの値の範囲は、各散乱アングルΘについて測定することが可能である。多色性ソースは、広範なエネルギーにおいてフォトンを提供する（例えば、５０〜１５０ｋｅＶなど）。従って、１つのエネルギー分解検出装置によりｘの値の範囲をカバーするのに十分である。
【００２４】
従属クレームを参照するに、本発明のさらなる好適な実施例が以下において説明される。
【００２５】
次に、コンピュータ断層撮影装置の好適な実施例が説明される。これらの実施例はまた、コンピュータ断層撮影装置による対象オブジェクトの検査方法に適用されてもよい。
【００２６】
コンピュータ断層撮影装置は、ＣＳＣＴ装置として構成されてもよく、すなわち、コンピュータ断層撮影装置は、上述したＣＳＣＴ技術に従って構成及び動作してもよい。
【００２７】
コリメータが、Ｘ線ソースと第１及び第２検出要素との間に配置されてもよく、コリメータは、ファンビームを形成するためＸ線ソースによって放射されたＸ線ビームを視準するよう構成される。ファンビームは、ＣＳＣＴ技術の好適なビーム形状である。好ましくは延長されたスリットを有するこのようなコリメータを実現して、ほとんど任意の所望のＸ線ソースを使用することが可能である。これは、適切な形状のコリメータは任意のタイプのプライマリＸ線ビームジオメトリからファンビームを生成するためである。
【００２８】
第１検出要素と第２検出要素が、２次元検出装置アレイを構成するようにしてもよい。これにより、すべての検出要素は、１つの同一の検出装置内に設けることが可能であり、例えば、それは半導体検出装置又はシンチレーションカウンター（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｃｏｕｎｔｅｒ）とすることが可能である。
【００２９】
Ｘ線ソースと第１検出要素との間の距離は、Ｘ線ソースと第２検出要素との間の距離に実質的に類似するかもしれない。このような構成は、検出装置と放射ビームとの間の距離が異なることによって、検出した信号の相違が回避又は抑制されるため、異なる２つの検出要素によって検出される信号の評価を簡単化するかもしれない。
【００３０】
あるいは、Ｘ線ソースと第１検出要素との間の距離は、Ｘ線ソースと第２検出要素との間の距離と異なるものであってもよい。この構成は、一方におけるＸ線ソース／オブジェクトと他方における検出要素との間の距離の増大は、小さすぎる距離が選択されたときに重複する異なる２つの共振を増大した距離が区別することを可能にするため、同様の散乱アングルを有する異なる散乱Ｘ線ビームの分解能を向上させるシナリオが存在するという理由から、効果的である。所望の場合には、一方におけるＸ線ソース／オブジェクトと他方における検出要素との間の距離を増大させることをフレキシブルに可能にすることによって、測定の分解能を向上させることが可能である。
【００３１】
第１検出要素は、第１アングル部分への対象オブジェクトから散乱されるＸ線を検出するよう構成され、第２検出要素は、第２アングル部分への対象オブジェクトから散乱したＸ線を検出するよう構成されてもよい。特に、第１アングル部分は、第２アングル部分より大きなアングルをカバーするかもしれない。この構成によると、非エネルギー分解検出信号が、より大きなアングルにより検出されるエネルギー分解検出信号より低い散乱アングルにより検出される。これは、重要なエネルギー分解検出信号が、好ましくは、相対的に大きなアングルにより出現するため、効果的である。
【００３２】
第１検出要素は、第１サブ要素と第２サブ要素に分割されてもよく、ここでは、第２検出要素は第１サブ要素と第２サブ要素との間に配置されてもよい。このため、非エネルギー分解ＣＳＣＴに関する第２検出要素による中央部分を有する検出手段のサンドウィッチ構造が実現され、この中央部分の両側には、第１検出要素に関するサブ要素とエネルギー分解ＣＳＣＴが配置されるようにしてもよい。このため、極めてコンパクトな構成が実現される。
【００３３】
コンピュータ断層撮影装置はさらに、第１検出要素上に配置され（好ましくは、付属され）、及び／又は第２検出要素上に配置され（好ましくは、付属され）、Ｘ線ソースに向かうよう配置された１以上のコリメーティングブレード（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｂｌａｄｅ）を有するようにしてもよい。Ｘ線吸収物質からこのようなブレードを設けることによって（例えば、鉛又はタングステン物質から形成される）、小さな散乱アングルに関係のない所望されないバックグラウンド放射を解消することが可能であるため、有用な信号がバックグラウンドと比較してより強調されるように、検出信号の重要性を向上させることができる。
【００３４】
第１検出要素と第２検出要素は、共通のケーシングに設けられてもよい。このことは、当該装置の極めてコンパクトな構成を可能にする。
【００３５】
あるいは、第１検出要素は第１ケーシングに設けられ、第２検出要素は第１ケーシングとは異なる第２ケーシングに設けられてもよい。この構成によると、本発明が以降に既存の装置に統合することが可能となるように、本発明のシステムを実現するため既存の装置の取り付けが可能である。
【００３６】
Ｘ線ソースは、対象オブジェクトから伝送されるＸ線が第１検出要素及び／又は第２検出要素の非中心部分に侵入するように、第１検出要素と第２検出要素に関して配置されてもよい。このような非対称的構成では、検出装置、Ｘ線ソース又はコリメーティング手段のブレードのシフトを実行することが可能であり、感度を増大させる。このようなセットアップでは、非エネルギー分解検出装置とエネルギー分解検出装置は、散乱アングルのほぼ同一の範囲をカバーするかもしれない。前者の検出装置は、プライマリファンの１つの側への散乱を測定し、後者の検出装置は、ファンの他方の側への散乱を測定する。
【００３７】
さらに、第１検出要素と第２検出要素の測定されたアングル範囲が実質的に等しくなるように、第１検出要素と第２検出要素が放射されたＸ線としてプライマリファンビームの両側に配置されるように、コンピュータ断層撮影装置が構成されてもよい。
【００３８】
本発明によるＸ線断層撮影装置は、手荷物検査装置、医療用装置、物質検査装置及び物性解析装置から構成される群の１つとして構成されてもよい。しかしながら、本発明の用途の最も好適な分野は手荷物検査である。なぜなら、本発明の高度な機能は、疑わしい内容の検出を可能にする手荷物の内容の安全かつ確実な解析を可能にし、さらにこのような手荷物内部の物質のタイプを判定することを可能にする。本発明は、特定タイプの物質を自動認識し、所望の場合には、危険物質が存在するとアラームをトリガーすることが可能な高品質自動システムを生成する。このような検査システムは、検査対象の荷物から検出装置に透過又は散乱されるＸ線を放射するＸ線放射ソースを有する本発明のコンピュータ断層撮影装置を利用し、エネルギー分解的かつ非エネルギー分解的に干渉散乱放射を検出することが可能である。
【００３９】
以下において、コンピュータ断層撮影装置による対象オブジェクトの検査方法の好適な実施例が説明される。しかしながら、これらの実施例はまた、本発明のコンピュータ断層撮影装置にも適用される。
【００４０】
本方法はさらに、対象オブジェクトを透過するＸ線を検出するステップと、検出した透過Ｘ線に基づき、さらなる解析が必要であるか判断するステップとを有するようにしてもよい。
【００４１】
本発明の方法はさらに、エネルギー分解検出信号を考慮することなく非エネルギー分解検出信号に基づき、対象オブジェクトに関する構造特性を判断するステップを有するかもしれない。さらに、決定された構成特性は、さらなる検査が所望されるか否か決定するよう解析されてもよい。さらなる判定が所望されると決定される場合に限って、エネルギー分解検出信号に基づき、対象オブジェクトに関する構造特性が決定されるようにしてもよい。本実施例によると、最もシンプルかつ高速な非エネルギー分解判定が、十分な精度により結果を生成するのにすでに十分であるケースでは、より複雑かつ時間のかかるエネルギー分解判定を回避することができる。詳細な解析が必要な場合に限って、エネルギー分解検出による信号が、本発明の検査方法によって推定される構造特性の重要性を向上及び精緻化するため考慮される。
【００４２】
例えば、非エネルギー分解解析を実行した後、所望の場合には、またエネルギー分解解析を含めることによって以降においてより詳細に、疑わしいと考えられる手荷物を検査することが可能である。
【００４３】
本発明の方法によると、非エネルギー分解散乱データを取得した後、さらなるエネルギー分解散乱データが以降のステップにおいて取得可能である。
【００４４】
上述した実施例によると、さらなる判定が所望されるか否かの決定は、データベース（電子ライブラリなど）のデータによる非エネルギー分解検出信号に基づき決定された対象オブジェクトに関する構造特性を比較することを含み行われてもよい。予想されるオブジェクトの構造に関する既知のデータとのこのような比較によって、さらなる検査が必要か十分な信頼性により決定することが可能である。
【００４５】
他の実施例によると、対象オブジェクトに関する構造特性はエネルギー分解検出信号に基づき決定されてもよく、ここでは、非エネルギー分解検出信号は、再構成中の収束基準として利用可能である。すなわち、より複雑なエネルギー分解検出信号を解析する際、非エネルギー分解検出信号からのより一般的な情報（モデルによる“フレーム条件”）が、データの適合度が不良な最小値に、すなわち、実際の物理的状況を反映しないアーチファクトにトラップされることが回避されるように、評価に含められてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下において、図２を参照するに、エネルギー分解ＣＳＣＴ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を搭載したコンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置２００が説明される。
【００４７】
ＣＳＣＴコンピュータ断層撮影装置２００は、対象領域２０４に対置されるオブジェクトに侵入するプライマリファンビーム２０３を形成するため、スリットコリメータ２０２を通じてガイドするＸ線ビームを放射するＸ線ソース２０１を有する。マルチライン検出装置２０７が、中央検出要素２０５（すなわち、オブジェクトを透過したファンビームのＸ線の検出のための中心ロー）と、エネルギー分解検出要素２０６（すなわち、エネルギー分解検出ライン）とによって構成される。
【００４８】
このため、図２は、純粋なエネルギー分解ＣＳＣＴのジオメトリを示す。中央検出ライン２０５は透過した放射を測定し、１以上の検出ライン２０６はエネルギー分解測定を実行するよう構成される。しかしながら、図２に示される装置２００によると、装置２００は複雑なエネルギー分解に単に基づくため、当該信号の複雑な解析がすべてのケースにおいて必要である。
【００４９】
本発明によると、シンプルな評価の機会と高いパフォーマンスの両方を有するため、エネルギー分解評価が非エネルギー分解評価と合成される。
【００５０】
以下において、図３を参照するに、本発明の第１実施例によるＣＳＣＴコンピュータ断層撮影装置３００が詳細に説明される。
【００５１】
図３は、ＣＳＣＴコンピュータ断層撮影装置３００の平面図及び断面図を示す。
【００５２】
ＣＳＣＴコンピュータ断層撮影装置３００は、荷物検査システムの枠組みにおいて検査される手荷物などの対象オブジェクト３０１を検査するよう構成される。Ｘ線チューブ３０２は、Ｘセントしてプライマリファンビーム３０３を対象オブジェクト３０１に放射する。第１検出ピクセル３０４は、エネルギー分解的に対象オブジェクト３０１から干渉散乱されるＸ線を検出するよう構成される。第２検出ピクセル３０５は、非エネルギー分解的に対象オブジェクト３０１から干渉散乱されるＸ線を検出するよう構成される。さらに、判定ユニットとしてマイクロプロセッサ３０６は、第１検出ピクセル３０４及び／又は第２検出ピクセル３０５から受け付けた検出信号に基づき、対象オブジェクト３０１に関する構造及び物質特性を決定する、すなわち、検査対象となる手荷物の内容を解析することを可能にするよう構成される。この解析のため、マイクロプロセッサ３０６は、ユーザにより規定された又は自動的な方法によって、非エネルギー分解信号のみ、エネルギー分解信号のみ、又はエネルギー分解信号と非エネルギー分解信号の両方を利用するようにしてもよい。解析は、異なる視角からの散乱信号の断層撮影再構成を含むようにしてもよい。図３から理解できるように、第１検出ピクセル３０４と第２検出ピクセルは、２次元検出装置アレイを構成する。
【００５３】
さらに、コリメータ３０７は、Ｘ線チューブ３０２と第１及び第２検出要素３０４及び３０５との間に配置され、コリメータ３０７は、プライマリファンビーム３０３を形成するため、Ｘ線チューブ３０１から放射されたＸ線ビームをコリメートするよう構成される。Ｘ線チューブ３０２と第１検出ピクセル３０４との間の距離は、実質的にＸ線チューブ３０２と第２検出要素３０５との間の距離に実質的に等しい。検出要素３０４及び３０５のジオメトリカル構成によって、第１検出要素３０４は、対象オブジェクト３０１から第１アングル部分に散乱されるＸ線を検出するよう構成され、第２検出要素３０５は、対象オブジェクト３０１から第２アングル部分に散乱されるＸ線を検出するよう構成される。第２検出ピクセル３０５は、第１検出ピクセル３０４の各部分の間に設けられる。さらに、鉛から形成される複数のコリメーティングブレード３０８は、第１検出要素３０４及び第２検出要素３０５に付属されて配置され、Ｘ線チューブ３０１に向かって並べられる。この構成によると、検出装置の感度を低下させるバックグラウンド放射が効率的に抑えられるため、検出要素３０４及び３０５に侵入する重要な放射のパーセンテージが増加する。
【００５４】
このため、図３は、本発明のコンピュータ断層撮影装置の効果的なジオメトリを示す。エネルギー分解検出装置３０４は、非エネルギー分解検出装置３０５と同様に、Ｘ線ビームから実質的に同一距離に配置され、両方の検出要素は、フォーカシングブレード又はアパーチャの後ろに、すなわち、コリメーティングブレード３０８の後ろに配置される。両方の検出装置３０４及び３０５は、共通のデザインを許容する１つの同一のケーシングに設けられる。
【００５５】
Ｘ線チューブ３０２から放射されたプライマリビームは、プライマリファンビーム３０３を形成するようコリメートされ、すなわち、コンピュータ断層撮影検出装置３０４の１ラインのみ又はいくつかのラインが、透過した放射によって直接的に侵入される。プライマリ放射からさらに遠隔に配置されるこのような検出ラインは、散乱した放射をすでに検出している。この散乱した放射は、既知の方法に従って再構成することが可能であり、これにより、非エネルギー分解ＣＳＣＴイメージが、第２検出要素３０５によって検出される信号を用いて取得される。さらにより大きな散乱アングルにおいて、エネルギー分解検出装置３０４が配置される。ここで検出される放射は、異なる散乱アングルを考慮して再構成され、これにより、エネルギー分解ＣＳＣＴピクセルイメージが取得され、すなわち、測定される“干渉散乱フォームファクタ（ｆｏｒｍ  ｆａｃｔｏｒ）”は、波数ベクトル輸送に関してより良好な分解能を有する。
【００５６】
図３は、エネルギー分解及び非エネルギー分解ＣＳＣＴの共通の／合成された測定のためのジオメトリを示す。両方の検出装置３０４及び３０５の前方に、Ｘ線ソース３０２に向かう方向に並べられるようフォーカスされたコリメータブレード３０８が、配置される。
【００５７】
図３は、非エネルギー分解検出装置３０４がファンビームエリア３０３の周辺に配置され、散乱放射と共に直接放射を検出可能な実施例を示す。第２エネルギー分解検出装置３０４は、第１のもの３０５の近くに配置される。Ｘ線ソース３０２にフォーカスしたコリメータ３０８は、両方の検出装置３０４と３０５の上方に配置される。
【００５８】
以下において、図４を参照して、本発明の第２実施例によるＣＳＣＴコンピュータ断層撮影装置４００が説明される。図４は、ＣＳＣＴコンピュータ断層撮影装置４００の概略斜視図と断面図を示す。
【００５９】
ＣＳＣＴコンピュータ断層撮影装置４００の場合、Ｘ線チューブ３０２と第１検出要素３０４との間の距離は、Ｘ線チューブ３０２と第２検出要素３０５との間の距離と異なる（説明される実施例によると、より小さい）。第１検出要素３０４は第１ケーシング（図示せず）に設けられ、第２検出要素３０５は第１ケーシングとは別に設けられる第２ケーシング（図示せず）に設けられる。
【００６０】
エネルギー分解検出装置３０４が既存のコンピュータ断層撮影装置にアドオンとして後から取り付けられる場合、又は既存のコンピュータ断層撮影スキャナに関する設計変更が小さなものに維持される場合、図４による構成は効果的である。この構成によると、エネルギー分解検出装置３０４は、非エネルギー分解検出装置３０５が設けられるハウジングとは別のハウジングに設けられる。さらに、２つの検出装置３０４及び３０５と対象オブジェクト３０１との距離は、図４に示されるように異なるものであってもよい。図４によると、エネルギー分解検出装置３０４とＸ線チューブ３０２との間の距離は、非エネルギー分解検出装置３０５とＸ線チューブ３０２との間の距離より短い。あるいは、それはまた、より大きな距離により配置することも可能である。
【００６１】
両方の検出装置３０４及び３０５は、共通の共有されたフォーカシングブレード３０８の後ろに設けることも可能である。しかしながら、図４の代わりに、独立したコリメータ３０８が２つの検出装置３０４及び３０５について利用することが可能である。また、ブレード３０８の一定の長さ（図３を参照）又は異なる長さ（図４を参照）が可能である。
【００６２】
図４は、２つの分離した検出装置３０４及び３０５を有する実施例を示す。図４の他に、第１検出装置３０４の各部分が、第２検出要素３０５の両側に配置することが可能である。検出装置３０４は、対象オブジェクト３０１と同一距離に設けることが可能であり、又は対象オブジェクト３０１により近くに、又はより大きな距離に配置可能である。
【００６３】
すなわち、図４に示される実施例では、非エネルギー分解検出装置３０５が、ファンビームエリア３０３の周辺に配置される。エネルギー分解検出装置３０４は、独立したコンポーネントであり、独立したハウジングを有するようにしてもよい。このため、従来のコンピュータ断層撮影は、エネルギー分解検出装置３０４によりアップグレードすることも可能である。共通のコリメータ３０８又は２つの独立したコリメータ３０８が、エネルギー分解検出装置３０４及び非エネルギー分解検出装置３０５について利用可能である。
【００６４】
以下において、図５を参照するに、本発明の第３実施例によるＣＳＣＴコンピュータ断層撮影装置５００が説明される。
【００６５】
図３及び図４を参照して説明されるジオメトリによると、両方の検出装置３０４及び３０５は異なるアングル領域を測定する。このことは、図５に示されるような構成において変更可能である。図５によると、プライマリビーム３０３は、それがプライマリ検出装置の中心にではなくボーダー部分に侵入するようにシフトされる。この結果、散乱アングルの１つの方向において、非エネルギー分解測定は実行され、他方の方向において、エネルギー分解測定が実行される。
【００６６】
従って、図５は、合成されたエネルギー分解／非エネルギー分解ＣＳＣＴ装置５００の非対称的ジオメトリを示す。この非対称性は、検出装置３０４及び３０５をシフトすることによって、Ｘ線チューブ３０２をシフトすることによって、ブレード３０８により形成されるスリットの調整／変更によって取得することが可能である。すなわち、図５に示される実施例によると、２つの検出装置３０４及び３０５はファンビーム３０３に関して非対称的に配置される。
【００６７】
以下において、図６に示されるフロー図６００を参照して、本発明によるコンピュータ断層撮影装置により対象オブジェクトを検査する方法の実施例が説明される。
【００６８】
図６を参照して説明される方法は、対象オブジェクト、すなわち、検査対象の手荷物にＸ線を放射することを含む。さらに、エネルギー分解的に対象オブジェクトから干渉散乱されるＸ線が検出される。さらに、対象手荷物から干渉散乱されるＸ線は、非エネルギー分解的に検出される。さらに、非エネルギー分解検出信号に基づき、所望される場合には、エネルギー分解検出信号に基づき、検査対象となる手荷物に関する構造特性が決定される。
【００６９】
図６を参照して説明される方法によると、両方の方法（エネルギー分解信号と非エネルギー分解信号の検出）を利用することによって取得される補完情報が、評価のため利用することができる。
【００７０】
複数レベル評価プロセスが実行されてもよい。図６において、このような評価プロセスの一例が示される。ファンビームモードによると、コンピュータ断層撮影プロジェクション及び非エネルギー分解ＣＳＣＴプロジェクションが測定される。これらのデータは、同一の検出装置によって測定可能である。コンピュータ断層撮影イメージの以降の自動解析は、疑わしい領域が検出されたという結果、又は当該領域が危険でないと考えられるという結果をもたらす。領域が疑わしいと考えられる場合のみ、非エネルギー分解ＣＳＣＴデータが再構成及び評価される。“評価”とは、再構成された散乱機能とライブラリデータベースからの情報との比較と、類似性の解析を意味する。領域がこの解析後も依然として疑わしいと考えられる場合、同様の方法によって、エネルギー分解ＣＳＣＴプロジェクションが測定、再構成及び評価される。その代わりに、又はそれに加えて、コンピュータ断層撮影スキャン及び／又は非エネルギー分解ＣＳＣＴスキャン中に測定されるエネルギー分解ＣＳＣＴプロジェクションデータが、再構成及び評価のため利用されてもよい。これは、手荷物の許可又はアラームの生成に関する最終的に表明をもたらす。
【００７１】
コンピュータ断層撮影及びエネルギー分解ＣＳＣＴの既知の実現と比較した本方法の効果は、エネルギー分解ＣＳＣＴが少数のケースでのみ測定されさえすればよいということである。従って、測定時間が節約され、処理速度は向上する。
【００７２】
本発明の方法の他の実施例による合成されたＣＳＣＴデータの他の利用は、再構成された非エネルギー分解散乱関数が、繰り返しの再構成技術の枠組みにおいてエネルギー分解散乱関数を再構成する際、“収束基準”として利用可能であるということである。
【００７３】
非エネルギー分解散乱関数は、エネルギー分解散乱関数とは、それらがｘ方向にこのような良好な分解能を有しないという点で異なっている。このことは、それらが広い分解能関数Ｒによる畳み込みによって、エネルギー分解散乱関数から取得することが可能であることを意味する。他方、非エネルギー分解散乱関数は、より少ないノイズを有する。従って、相対的に良好でない散乱関数が、エネルギー分解散乱関数のエンベロープとして利用可能である。この再構成中、さらなる収束基準が定義可能である。すなわち、“類似度Ａが最小であるとき、収束が取得される”。類似度Ａは、
【数２】
2008518226.tif 000004
として定義可能である。
【００７４】
式（２）において、ＦＥ及びＦＮＥは再構成されたエネルギー分解（Ｅ）と非エネルギー分解（ＮＥ）散乱関数である。Ａは、分解能が非エネルギー分解された分解能の分解能を表すように、畳み込みによってエネルギー分解散乱関数を拡張する分解能関数である。
【００７５】
あるいは、式（１）の平方の代わりに、類似度Ａの他の定義（絶対値など）が利用可能である。
【００７６】
本発明が効果的に適用可能な一例となる技術範囲は、手荷物検査、医療アプリケーション、物質検査及び物性を含む。小さな労力と共に低減された計算量及び向上した画質が実現可能である。また、本発明は、心臓病を検出するための心臓スキャニングの分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は、従来技術によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図２】図２は、エネルギー分解ＣＳＣＴを有するコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図３】図３は、本発明の第１実施例によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図４】図４は、本発明の第２実施例によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図５】図５は、本発明の第３実施例によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図６】図６は、本発明の実施例によるコンピュータ断層撮影装置により対象オブジェクトを検査する方法を示すフロー図を示す。
【図１】
2008518226.tif 000005
【図２】
2008518226.tif 000006
【図３】
2008518226.tif 000007
【図４】
2008518226.tif 000008
【図５】
2008518226.tif 000009
【図６】
2008518226.tif 000010
【国際調査報告】
2008518226.tif 000011
2008518226.tif 000012
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