(57)【要約】  関心対象１０７を検査するコンピュータ断層撮影装置１００は、関心対象１０７に対して電磁放射線を放射するように構成された第１の電磁放射線源１０４と、関心対象１０７に対して電磁放射線を放射するように構成された第２の電磁放射線源２０３と、第１の電磁放射線源１０４及び第２の電磁放射線源２０３により生成され、関心対象１０７において散乱された電磁放射線を検出するように構成された少なくとも１つの検出デバイス１０８と、少なくとも１つの検出デバイス１０８から受信された検出信号の解析に基づいて関心対象１０７に関する構造情報を決定するように構成された決定ユニット１１８とを有する。
2008531107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象を検査するコンピュータ断層撮影装置において、
前記関心対象に対して電磁放射線を放射するように構成された第１の電磁放射線源と、
前記関心対象に対して電磁放射線を放射するように構成された第２の電磁放射線源と、
前記第１の電磁放射線源により及び前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するように構成された少なくとも１つの検出デバイスと、
前記少なくとも１つの検出デバイスから受信された検出信号の解析に基づいて前記関心対象に関する構造情報を決定するように構成された決定ユニットと、
を有するコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
単一の検出デバイスが、前記第１の電磁放射線源により及び前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するように構成された共通の検出デバイスとして設けられる、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの検出デバイスが、
前記第１の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するように構成された第１の検出デバイスと、
前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するように構成された第２の検出デバイスと、
を有する、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記第１の電磁放射線源及び前記第２の電磁放射線源の厳密に１つにより放射され、前記関心対象において散乱された電磁放射線に基づく検出信号が、前記関心対象に関する構造情報を決定するのに不十分であり、前記第１の電磁放射線源及び前記第２の電磁放射線源の両方により放射され、前記関心対象において散乱された電磁放射線に基づく検出信号が、前記関心対象に関する構造情報を決定するのに十分であるように動作可能である、請求項１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、前記第１の電磁放射線源及び／又は前記第２の電磁放射線源並びに前記少なくとも１つの検出デバイスの少なくとも１つが取り付けられた回転可能なガントリを有し、前記ガントリが回転される場合に、前記ガントリに取り付けられた前記第１の電磁放射線源及び／又は前記第２の電磁放射線源並びに前記少なくとも１つの検出デバイスの少なくとも１つが前記関心対象の周りを回転するように前記関心対象が配置されることができる、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記回転可能なガントリが、前記ガントリに取り付けられた前記第１の電磁放射線源及び／又は前記第２の電磁放射線源並びに前記少なくとも１つの検出デバイスの少なくとも１つを、前記関心対象の周りを円形軌道で回転するように構成される、請求項５に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記第１の電磁放射線源が、前記第２の電磁放射線源より良い性能を提供する、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記第１の検出デバイスが、前記第２の検出デバイスより良い性能を提供する、請求項３に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記コンピュータ断層撮影装置が、前記第１の電磁放射線源を冷却するように構成された冷却デバイスを有し、前記第２の電磁放射線源が、冷却デバイスにより冷却されない、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記関心対象を受けるように構成された取り付けデバイスを有する、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記第１の電磁放射線源が、前記ガントリに取り付けられ、前記第２の電磁放射線源が、前記取り付けデバイスに対して固定された形で取り付けられる複数のサブデバイスに分割される、請求項５及び１０に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記第１の電磁放射線源が、前記ガントリに取り付けられ、前記第２の電磁放射線源が、前記取り付けデバイスに対して線形に移動可能になるように取り付けられる、請求項５及び１０に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの検出デバイスが、シングルスライス検出デバイスとして実現される、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの検出デバイスが、マルチスライス検出デバイスとして実現される、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１５】
手荷物検査装置、医学的応用装置、材料試験装置及び材料科学解析装置からなるグループの１つとして構成される、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１６】
関心対象を検査する方法において、
第１の電磁放射線源により前記関心対象に対して電磁放射線を放射するステップと、
第２の電磁放射線源により前記関心対象に対して電磁放射線を放射するステップと、
前記第１の電磁放射線源により及び前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するステップと、
前記検出された電磁放射線の解析に基づいて前記関心対象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】
関心対象を検査するコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能媒体において、前記コンピュータプログラムが、プロセッサにより実行される場合に、
第１の電磁放射線源により前記関心対象に対して電磁放射線を放射するステップと、
第２の電磁放射線源により前記関心対象に対して電磁放射線を放射するステップと、
前記第１の電磁放射線源により及び前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するステップと、
前記検出された電磁放射線の解析に基づいて前記関心対象に関する構造情報を決定するステップと、
を実行するように構成される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１８】
関心対象を検査するプログラム要素において、プロセッサにより実行される場合に、
第１の電磁放射線源により前記関心対象に対して電磁放射線を放射するステップと、
第２の電磁放射線源により前記関心対象に対して電磁放射線を放射するステップと、
前記第１の電磁放射線源により及び前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するステップと、
前記検出された電磁放射線の解析に基づいて前記関心対象に関する構造情報を決定するステップと、
を実行するように構成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、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装置、関心対象（object of interest）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（program element）に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去数年間で、Ｘ線手荷物検査は、オペレータによるインタラクションに完全に依存していた単純なＸ線イメージングシステムから、特定のタイプの材料を自動的に認識し、危険材料の存在下でアラームを始動することができる、より高性能な自動システムに進化している。検査システムは、検査される荷物から検出器まで透過又は散乱されるＸ線を放射するＸ線放射線源を採用している。
【０００３】
コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）は、単一の回転軸の周りで撮られた一連の２次元Ｘ線画像から対象の内部の３次元画像を生成するためにデジタル処理を使用するプロセスである。ＣＴ画像の再構成は、適切なアルゴリズムを使用することにより行われることができる。
【０００４】
従来、Ｘ線源及び検出器は、ガントリに取り付けられ、例えば螺旋形に関心対象の周りで回転される。
【０００５】
増加している検出器行の傾向に従って、円形コンピュータ断層撮影法は、ますます魅力的になっている。円形コンピュータ断層撮影法によると、Ｘ線源及び検出器は、ガントリに取り付けられ、関心対象の周りで円形に回転される。マルチ行検出器の検出器面積が、前記関心対象全部を覆うのに十分大きい場合、円形スキャンは、多くの今日利用可能であるコンピュータ断層撮影装置において実行される螺旋形スキャンと比較してますます魅力的になる。
【０００６】
しかしながら、円形スキャンのコーンビーム再構成は、測定されたデータが数学的に不完全であるという事実のため、再構成画像内に不所望なアーチファクトを持ち込みうる。特に、円形ＣＴは、中心から比較的離れたスライスに対してアーチファクトを示す傾向にある。これらのアーチファクトに対する理由は、円形スキャンの数学的に不完全な軌道であり、すなわち、より正確な再構成のために必要とされるデータが欠落していることである。再構成アルゴリズムがこの問題をこれまでに解決することができたことはありそうにない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アーチファクトが効率的に抑制されるイメージングシステムに対する要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これは、独立請求項によるフィーチャを有するコンピュータ断層撮影装置、関心対象を検査する方法、コンピュータ読み取り可能媒体及びプログラム要素により達成されることができる。
【０００９】
本発明の模範的な実施例によると、関心対象の検査用のコンピュータ断層撮影装置が提供され、前記装置は、関心対象に対して電磁放射線を放射するように構成された第１の電磁放射線源と、前記関心対象に対して電磁放射線を放射するように構成された第２の電磁放射線源と、前記第１の電磁放射線源及び前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するように構成された少なくとも１つの検出デバイスとを有する。更に、前記コンピュータ断層撮影装置は、前記少なくとも１つの検出デバイスから受信された検出信号の解析に基づいて前記関心対象に関する構造情報を決定するように構成された決定ユニットを有する。
【００１０】
本発明の他の模範的な実施例によると、関心対象を検査する方法が提供され、前記方法は、関心対象に対して第１の電磁放射線源により電磁放射線を放射するステップと、前記関心対象に対して第２の電磁放射線源により電磁放射線を放射するステップと、前記第１の電磁放射線源及び前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するステップと、前記検出された電磁放射線の解析に基づいて前記関心対象に関する構造情報を決定するステップとを有する。
【００１１】
更に、本発明の他の模範的な実施例によるコンピュータ読み取り可能媒体が提供され、前記コンピュータ読み取り可能媒体に、関心対象を検査するコンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムは、プロセッサにより実行される場合に上述の方法ステップを実行するように構成される。
【００１２】
更に、本発明の他の模範的な実施例による関心対象を検査するプログラム要素が提供され、前記プログラム要素は、プロセッサにより実行される場合に上述の方法ステップを実行するように構成される。
【００１３】
本発明のシステムは、コンピュータプログラムにより、すなわちソフトウェアにより、若しくは１つ以上の特別な電子最適化回路により、すなわちハードウェアで、又はハイブリッド形式で、すなわちソフトウェアコンポーネント及びハードウェアコンポーネントを用いて実現されることができる。前記コンピュータ読み取り可能媒体及び前記プログラム要素は、コンピュータ断層撮影装置を制御する制御システム内に実装されることができる。
【００１４】
本発明による特徴的フィーチャは、特に、前記第１の電磁放射線源から生じ、前記関心対象において散乱される電磁放射線から生じる検出信号が、前記関心対象の構造を再構成するのに十分な情報を含まないシナリオにおいて、追加の測定データが、前記第２の電磁放射線源により提供されることができ、こうして前記関心対象の３次元構造の適切な再構成に対して必要とされる欠落した情報を供給するという利点を有する。
【００１５】
前記第２の電磁放射線源に戻る前記検出器信号は、補助的に、不足した検出データのギャップを閉じるのに必要とされる範囲内でのみ使用されることができるので、最小量の検出情報のみが、キャプチャ及び解析されなければならず、短い再構成時間をもたらす。更に、追加情報のみが提供されるので、前記第２の電磁放射線源により提供される品質又は性能は、比較的低くてもよく、ハイエンド放射線源を設けることを必要としない。例えば、追加の放射線源の補助的な使用は、高価な冷却デバイスを前記追加の放射線源にとって必須ではないものにする。
【００１６】
本発明の前記システムは、このような円形ＣＴ装置の数学的に完全ではない検出信号が前記追加の放射線源により完全にされるので、円形コンピュータ断層撮影法のシナリオにおいて有利に実施されることができる。
【００１７】
本発明の模範的な実施例によると、追加のＸ線管は、円形ＣＴシステムの枠組みにおいて再構成される画像内のアーチファクトを防止する。含まれる本発明の改良を用いると、円形ＣＴは、螺旋形ＣＴと比較して多くの利益を提供する。例えば、心臓ＣＴに対して、所望の心位相において３６０°にわたりデータを取得することが可能である。コーンビームＣＴスキャナを使用すると、円形軌道は、単独で撮られる場合、数学的に完全ではないが、本発明によると、追加の情報が、前記第２の電磁線源により放射され、前記関心対象において散乱された電磁放射線の検出信号から取られることができる。前記欠落した情報を提供することにより、第２の電磁放射線源無しでは生じる前記再構成画像内のアーチファクトを取り除くことが可能である。
【００１８】
本発明の一態様によると、追加のＸ線管により得られたデータが、画像の再構成に使用される。これらの追加のＸ線管は、例えば、患者台の下又は手荷物検査コンベヤベルトの下に取り付けられることができる。更に、ガントリに取り付けられ、円上を回転する検出器及びＸ線管を有する従来のスキャナにおいて、１以上の追加のＸ線管が、本発明により設けられることができる。これらのＸ線管は、前記ガントリ上に配置されてもよく又は前記ガントリから離れて配置されてもよい。前記追加のＸ線管により放射されるＸ線は、前記ガントリ上に位置する従来のＸ線源から生じる電磁放射線をも検出する同じ検出器により検出されることができる。代わりに、前記ガントリに取り付けられていない、前記追加のＸ線管から生じ、前記関心対象において散乱される電磁放射線を受信するように構成された１以上の追加の検出器を使用することが可能である。特に安価な解決法のために、関心対象の伸張方向に沿って移動されることができる少数の追加のＸ線管のみが使用されてもよい。例えば、このようなＸ線管は、シフト可能な形で取り付け台の下に配置されることができる。
【００１９】
追加的に取得されたデータを使用することは、画質を大幅に向上することを可能にする。更に、これらの追加のデータは、スキャン中のいつでも得られることができる。例えば、前記追加のデータは、スキャン前又はスキャン後に取得されることができる。補助的な又は追加のＸ線管に対して、主要な電磁放射線源より大幅に遅れた技術を持つ電磁放射線源を使用することが可能である。前記追加のＸ線管により放射されるＸ線パワーは、かなり小さくてもよい。したがって、これらのＸ線管は、通常、比較的短い期間に対してのみオンにされるので、前記主要な電磁放射線源のために実装されることができる高性能な冷却技術は、前記追加の電磁放射線源に対して必須ではない。したがって、主要な検出器は、良い画質及び性能を持つことができ、前記追加の検出器は、高い要件を満たす必要がない。
【００２０】
本発明は、主に、電磁放射線源により放射され、検出器に衝突する前に関心対象を通過（すなわち透過）された放射線が検出されるコンピュータ断層撮影装置を対象とする。しかしながら、本発明は、電磁放射線源により放射され、検出器に衝突する前に関心対象において（コヒーレントに）散乱された放射線が検出されるコンピュータ断層撮影装置にも適用されることができる。したがって、本発明は、従来のＣＴ装置を改良するように実装されることができ、又はＣＳＣＴ装置の枠組み内で同様に実装されることができる。結果として、本発明の枠組みにおいて用語"散乱"は、前記関心対象を通過する放射線の（インコヒーレントな）透過と前記関心対象によりコヒーレントに散乱された放射線との両方をカバーする。
【００２１】
従属請求項を参照すると、本発明の更に他の模範的な実施例が記載されている。
【００２２】
以下、本発明のコンピュータ断層撮影装置の模範的な実施例が記載される。しかしながら、これらの実施例は、関心対象を検査する方法、コンピュータ読み取り可能媒体及びプログラム要素にも適用される。
【００２３】
前記コンピュータ断層撮影装置の一実施例によると、単一の検出デバイスが、前記第１の電磁放射線源により及び前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するように構成された共通の検出デバイスとして設けられることができる。したがって、単一の検出デバイスが、前記第１の放射線源により生成された放射線と前記第２の放射線源により生成された放射線との両方を検出するように実装されることができる。例えば、前記２つの放射線源により放射された電磁放射線は、続いて又は同時に検出されることができる。前記単一の検出デバイスは、前記第１の放射線源と同様に回転可能なガントリ上に配置されることができる。前記第２の電磁放射線源は、同様に前記回転可能なガントリ上に設けられるか、又は前記ガントリから分離されて設けられるかのいずれかであることができる。後者の場合、前記検出デバイスが前記第２の放射線源から生じる電磁放射線を検出するとき、前記ガントリは回転すべきではない。
【００２４】
前記少なくとも１つの検出デバイスは、前記第１の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するように構成された第１の検出デバイスと、前記第２の電磁放射線源により生成され、前記関心対象において散乱された電磁放射線を検出するように構成された第２の検出デバイスとを有してもよい。この実施例によると、２つの別個の検出器が設けられ、一方は第１の又は主要な線源からの電磁放射線を検出し、他方は第２の又は補助的な電磁放射線源から生じる電磁放射線を検出する。前記２つの検出デバイスを互いから分離することは、前記２つの検出デバイスの一方に対する検出信号の単純化された割り当てを可能にする。しかしながら、好ましくは、前記電磁放射線源の一方のみが、一度に電磁放射線を放射し、この結果、検出信号の負所望な干渉は安全に防止される。
【００２５】
前記コンピュータ断層撮影装置は、前記第１の電磁放射線源及び前記第２の電磁放射線源の厳密に１つにより放射され、前記関心対象において散乱された電磁放射線から生じる検出信号が、前記関心対象に関する構造情報を決定するのに不十分であり、前記第１の電磁放射線源及び前記第２の電磁放射線源の両方により放射され、前記関心対象において散乱された電磁放射線に基づく検出信号が、前記関心対象に関する構造情報を決定するのに十分であるように構成されることができる。換言すると、前記電磁放射線源の一方により測定される数学的に不完全な軌道は、追加の検出信号の検出により本発明により完全にされ、この結果、前記関心対象の３次元画像を再構成するのに必要とされる全ての関連する情報が収集されることができる。
【００２６】
本発明による前記コンピュータ断層撮影装置は、前記第１の電磁放射線源及び／又は前記第２の電磁放射線源並びに前記少なくとも１つの検出デバイスの少なくとも１つが取り付けられる回転可能なガントリを有することができ、前記関心対象は、前記ガントリが回転される場合に、前記ガントリに取り付けられた前記第１の電磁放射線源及び／又は前記第２の電磁放射線源並びに前記少なくとも１つの検出デバイスの少なくとも１つが前記関心対象の周りを回転することができるように配置可能である。したがって、前記コンピュータ断層撮影装置の一部の構成要素は、関心対象の３次元画像を再構成するのに必要とされる複数のデータセットを取得するために前記関心対象の周りを回転する回転可能なガントリに取り付けられることができる。しかしながら、全ての要素が前記回転可能なガントリに取り付けられなければならないわけではない。代わりに、前記電磁放射線源の一部及び／又は前記検出デバイスの一部は、前記ガントリから離れて固定して配置されることができる。これは、可動部の数を減少するので、前記コンピュータ断層撮影装置の構成を単純化することを可能にする。
【００２７】
前記回転可能なガントリは、前記ガントリに取り付けられた前記第１の電磁放射線源及び／又は前記第２の電磁放射線源並びに前記少なくとも１つの検出デバイスの少なくとも１つを、前記関心対象の周りを円形に回転するように構成されることができる。前記ガントリの回転が螺旋形であることも可能であるが、円形回転軌道は、例えば心臓ＣＴ実装の枠組みにおいて所望の心位相において３６０°にわたりデータを取得することを可能にするので、特に有利である。欠落した信号が前記追加の線源により提供されるので、円形ＣＴスキャンの検出信号が数学的に不完全でありうるという事実に関連した最先端技術による問題は、本発明により取り除かれる。
【００２８】
前記コンピュータ断層撮影装置において、前記第１の電磁放射線源は、前記第２の電磁放射線源より低い品質を持つ／より低い性能を提供することができる。例えば、前記第１の又は主要な電磁放射線源は、高品質線源として実現されることができる。前記第２の又は補助的な電磁放射線源に対して、コスト効率のよいコンピュータ断層撮影装置を達成するのにより低い品質のＸ線管を使用することが十分でありうる。
【００２９】
前記コンピュータ断層撮影装置の場合、前記第１の検出デバイスは、前記第２の検出デバイスより低い品質を持つ／より低い性能を提供することができる。再び、前記第１の又は主要な検出デバイスは、十分に高い品質を持つべきであり、前記第２の又は補助的な検出デバイスは、より低い品質を持ちうる。
【００３０】
例えば、シンチレーションカウンタが、第１の検出デバイスとして使用されることができ、半導体検出器又は他の比較的安価な検出器が、前記第２の又は更に他の検出デバイスに対して十分でありうる。
【００３１】
本発明による前記コンピュータ断層撮影装置は、前記第１の電磁放射線源を冷却するように構成された冷却デバイスを有することができ、前記第２の電磁放射線源は、冷却デバイスにより冷却されることなく動作されることができる。この実施例によると、（水冷デバイスのような）冷却デバイスは、前記第１の電磁放射線源に対して設けられることができ、前記第１の電磁放射線源は、前記主要な電磁放射線源であり、このＸ線管は通常長時間にわたり動作されるので、冷却無しではかなり熱くなりうる。しかしながら、前記補助的な放射線源は、好ましくは、追加的に及び短い時間期間のみ使用され、この結果、これらの追加の電磁放射線源に対してコストの係る冷却デバイスを設けることは、通常必須ではない。
【００３２】
本発明による前記コンピュータ断層撮影装置は、前記関心対象が配置されることができる取り付けデバイスを有することができる。このような取り付けデバイスは、手荷物検査システムに対するコンベヤベルト又は検査中の患者が配置されることができる手術台でありうる。
【００３３】
前記コンピュータ断層撮影装置の前記第１の電磁放射線源は、前記ガントリに取り付けられることができ、前記第２の電磁放射線源は、前記取り付けデバイスに対して固定して又は静止して取り付けられた複数のサブデバイスに分割されることができる。この実施例によると、前記放射線源の１つのみが回転素子として実装されなければならず、前記追加の電磁放射線源は、例えば取り付けデバイスの上又は下に、固定されて又は組み込まれて設けられることができる。
【００３４】
前記第１の電磁放射線源は、前記ガントリに取り付けられることができ、前記第２の放射線源は、前記取り付けデバイスに対して線形に移動可能であるように取り付けられることができる。この実施例によると、前記第１の電磁放射線源及び前記検出器は、前記ガントリ上に設けられ、前記追加の電磁放射線源は、コンベヤベルト上に配置された手荷物又は検査中の患者の上又は下をシフト可能な形で設けられる。ビームが放射される位置に対して柔軟に移動可能な前記第２の電磁放射線源を設けることにより、コストを減少することが可能である。
【００３５】
前記少なくとも１つの検出デバイスは、シングルスライス検出器でありうる。この実施例によると、前記３次元画像を再構成するための欠落した情報は、更に他の検出素子及び／又は少なくとも１つの更に他の電磁放射線源により提供されることができる。
【００３６】
代わりに、前記少なくとも１つの検出デバイスは、マルチスライス検出器であってもよい。この構成は、マルチスライス検出器が、前記少なくとも１つの更に他の電磁放射線源からの追加の情報により完全にされる場合に関心対象の構造情報を再構成するのに十分な情報を収集するように構成されることができるので、円形ＣＴ装置の枠組みにおいて特に有利である。
【００３７】
本発明による前記コンピュータ断層撮影装置は、手荷物検査装置、医学的応用装置、材料試験装置及び材料科学分析装置からなるグループの１つとして構成されることができる。しかしながら、本発明による前記コンピュータ断層撮影装置は、記載された応用例に限定されず、その他の応用例が同様に使用されることができる。
【００３８】
本発明の上で規定された態様及び更に他の態様は、以下に記載される実施例から明らかであり、これらの実施例を参照して説明される。
【００３９】
本発明は、実施例を参照して以下により詳細に記載されるが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図面における図は概略的である。異なる図面において、同様又は同一の要素は、同じ参照符号を備えられる。
【００４１】
図１は、本発明によるコンピュータ断層撮影スキャナシステムの模範的な実施例を示す。
【００４２】
この模範的な実施例を参照して、本発明は、手荷物の中の爆発物のような危険物質を検出する手荷物検査における応用に対して記載される。しかしながら、本発明がこの応用例に限定されないが、医療用イメージング又は材料試験のような他の工業的応用の分野にも使用されることができることに注意すべきである。
【００４３】
図１に描かれたコンピュータ断層撮影装置１００は、コーンビームＣＴスキャナである。しかしながら、本発明は、扇ビーム幾何形状で実行されることもできる。図１に描かれたＣＴスキャナは、回転軸１０２の周りで回転可能なガントリ１０１を有する。ガントリ１０１は、モータ１０３を用いて駆動される。参照番号１０４は、本発明の一態様によると多色又は単色放射線を放射するＸ線源のような主要な放射線源を示す。
【００４４】
参照番号１０５は、前記放射線源から放射された放射線ビームをコーン形状放射線ビーム１０６に形成する開口システム（aperture system）を示す。コーンビーム１０６は、ガントリ１０１の中心、すなわち前記ＣＴスキャナの検査領域内に配置された関心対象１０７を貫通し、検出器１０８に衝突するように向けられる。図１からわかるように、検出器１０８は、主要な放射線源１０４の反対側にガントリ１０１上に配置され、この結果、検出器１０８の表面がコーンビーム１０６によりカバーされる。図１に描かれた検出器１０８は、エネルギ分解形式（energy-resolving manner）又は非エネルギ分解形式で、関心対象１０７により散乱されたＸ線を各々検出することができる複数の検出器素子１２３を有する。
【００４５】
関心対象１０７のスキャン中に、放射線源１０４、開口システム１０５及び検出器１０８は、矢印１１６により示される方向にガントリ１０１に沿って回転される。放射線源１０４、開口システム１０５及び検出器１０８を持つガントリ１０１を回転するために、モータ１０３がモータ制御ユニット１１７に接続され、モータ制御ユニット１１７は計算又は決定ユニット１１８に接続される。
【００４６】
図１において、関心対象１０７は、コンベヤベルト１１９上に配置された手荷物である。関心対象１０７のスキャン中に、ガントリ１０１が手荷物１０７の周りを回転する間に、コンベヤベルト１１９は、ガントリ１０１の回転軸１０２に平行な方向に沿って関心対象１０７を移動しても又はしなくてもよい。これにより、関心対象１０７は、（コンベヤベルト１１９が関心対象１０７を移動しない場合）円形スキャン経路に沿って又は（コンベヤベルト１１９が関心対象１０７を移動する場合）螺旋スキャン経路に沿ってスキャンされる。コンベヤベルト１１９は、静止していてもよく、又は移動してもよく、信号スライスを測定するために前記スキャン中に停止されてもよい。コンベヤベルト１１９を設ける代わりに、例えば関心対象１０７が患者である医学的応用において、可動台が使用される。しかしながら、記載された全ての場合において、回転軸１０２に平行な方向における変位と、追加的に回転軸１０２の周りのガントリ１０１の回転とが存在する螺旋スキャンを実行することも可能であることに注意すべきである。代わりに、記載されたすべての場合において、回転軸１０２に平行な方向における変位が存在しないが、回転軸１０２の周りのガントリ１０１の回転のみが存在する円形スキャンを実行することも可能である。
【００４７】
更に、図１に示されるコーンビーム構成に対する代替例として、本発明が、扇ビーム構成により実現されることができることが強調されるべきである。主扇ビームを生成するために、開口システム１０５は、スリットコリメータとして構成されることができる。
【００４８】
検出器１０８は、決定ユニット１１８に接続される。決定ユニット１１８は、検出結果、すなわち検出器１０８の検出器素子１２３からの読み出し（read-outs）を受信し、これらの読み出しに基づいてスキャン結果を決定する。更に、決定ユニット１１８は、コンベヤベルト１１９とともにモータ１０３及び１２０を用いるガントリ１０１の移動を調整するためにモータ制御ユニット１１７と通信する。
【００４９】
決定ユニット１１８は、検出器１０８の読み出しから画像を再構成するように構成される。計算ユニット１１８により生成された再構成画像は、インターフェース１２２を介してディスプレイ（図１に示されない）に出力されることができる。
【００５０】
決定ユニット１１８は、検出器１０８の検出器素子１２３からの読み出しを処理するデータプロセッサにより実現されることができる。
【００５１】
更に、図１からわかるように、決定ユニット１１８は、例えば手荷物１０７における疑わしい物質の検出の場合にアラームを自動的に出力するために、ラウドスピーカ１２１に接続されることができる。
【００５２】
関心対象１０７の検査に対するコンピュータ断層撮影装置１００は、マトリクス状に配置された複数の検出素子１２３を持つ検出器１０８を含み、各検出器素子１２３は、関心対象１０７を通過するＸ線を検出するように構成される。更に、コンピュータ断層撮影装置１００は、検出素子１２３から受信された検出信号の解析に基づいて関心対象１０７に関する構造情報を決定するように構成された決定ユニット１１８を有する。
【００５３】
コンピュータ断層撮影装置１００は、関心対象１０７に対してＸ線を放射するように構成された主要なＸ線源１０４を有する。電磁放射線源１０４と検出素子１２３との間に設けられたコリメータ１０５は、電磁放射線源１０４から放射された電磁放射線ビームをコリメートしてコーンビームを形成するように構成される。代替的には、図１には示されていないが、スリットコリメータが、扇ビームを生成するためにコリメータ１０５の代わりに使用されることができる。検出素子１２３は、マルチスライス検出器アレイ１０８を形成する。コンピュータ断層撮影装置１００は、手荷物検査装置として構成される。
【００５４】
関心対象１０７を検査するコンピュータ断層撮影装置１００は、前記主要な又は第１の電磁放射線源１０４に加えて、第１の補助電磁放射線源１４０及び第２の補助電磁放射線源１５０を有し、前記補助電磁放射線源は、両方とも、関心対象１０７に電磁放射線を放射するＸ線管として構成される。検出器１０８は、主要な電磁放射線源１０４により生成され又は補助電磁放射線源１４０、１５０により生成され、関心対象１０７において散乱された電磁放射線を検出するように更に構成される。検出ユニット１０８は、検出デバイス１０８から受信された検出信号の解析に基づいて関心対象１０７に関する構造情報を決定するように構成される。
【００５５】
記載された実施例によると、単一の検出デバイス１０８が、電磁放射線源１０４、１４０、１５０により生成され、関心対象１０７において散乱された電磁放射線を検出するように構成された共通の検出デバイスとして設けられる。
【００５６】
円形ＣＴスキャンがコンピュータ断層撮影装置１００を用いて実行される場合、主要な電磁放射線源１０４により放射された散乱電磁放射線に基づく検出信号は、単独で取られる場合、関心対象１０７に関する詳細な構造情報を決定するのに不十分である。しかしながら、全ての電磁放射線源１０４、１４０、１５０により放射され、関心対象１０７において散乱された電磁放射線に基づく検出信号は、関心対象１０７に関する構造情報を決定するのに十分な量のデータを提供する。換言すると、円形に回転された電磁放射線源１０４の数学的に不完全な軌道は、固定された補助電磁放射線源１４０、１５０から放射され、関心対象１０７において散乱された電磁放射線により生成された追加の検出信号により完全にされる。
【００５７】
第１の電磁放射線源１０４は、高レベルの機能を提供するハイエンドデバイスである。しかしながら、補助的な電磁放射線源１４０、１５０は、低レベルの機能のみを提供するローエンドデバイスである。このような低レベルの機能は、前記データセットを完全にするように電磁放射線を放射するのに追加的に必要とされるだけなので、補助的な電磁放射線源１４０、１５０に対して十分である。図１に示されていないが、主要な電磁放射線源１０４は、水冷デバイスにより冷却され、補助的な電磁放射線源１４０、１５０は、冷却される必要がない。
【００５８】
検査中の手荷物１０７は、取り付けデバイスとしてコンベヤベルト１１９上に取り付けられる。
【００５９】
検出器１０８は、複数のマトリクス状に配置された検出素子１０７を有し、したがって例えば１２８又は２５６の検出器行を有するマルチスライス検出器アレイである。
【００６０】
後の主要なスキャンに対する関心領域を規定するパイロットスキャンを実行した後に、実際の測定は、ガントリ１０１を円形に回転することにより実行され、主要な電磁放射線源１０４により生成された電磁放射線から生じる検出信号に加えて、補助的な電磁放射線源１４０、１５０により放射され、関心対象１０７において散乱された電磁放射線が、前記関心対象の構造を再構成するのに使用される。
【００６１】
本発明は、スキャンの品質を向上し、円形ＣＴの場合に追加の電磁放射線源１４０、１５０が設けられない場合に生じうるアーチファクトを取り除く高速システムである。
【００６２】
以下、図２を参照して、本発明の第２の実施例によるコンピュータ断層撮影装置２００が記載される。
【００６３】
図２は、検査台２０２上に配置された関心対象として患者２０１を示すコンピュータ断層撮影装置２００の断面図を示す。主要な電磁放射線源１０４は、検出器１０８と同様に円形に回転可能なガントリ１０１上に配置される。加えて、手術台２０２の下に、患者２０１に衝突する電磁放射線を追加的に放射する複数の補助Ｘ線管２０３が設けられ、補助検出器２０４が、ガントリ１０１から離れて設けられ、補助Ｘ線管２０３により放射され、患者２０１において散乱された電磁放射線を検出する。
【００６４】
以下、図３を参照して、本発明の第３の実施例によるコンピュータ断層撮影装置３００が記載される。
【００６５】
コンピュータ断層撮影装置３００は、追加の検出器２０４が省略されている点でコンピュータ断層撮影装置２００とは異なる。これと対照的に、補助Ｘ線管２０３により放射され、患者２０１において散乱される電磁放射線は、主要なＸ線管１０４により放射され、患者２０１において散乱された電磁放射線をも検出するように設けられた検出器１０８により検出される。
【００６６】
以下、図４を参照して、本発明の第４の実施例によるコンピュータ断層撮影装置４００が記載される。
【００６７】
コンピュータ断層撮影装置４００は、補助Ｘ線管２０３及び補助検出器２０４も回転可能なガントリ１０１上に設けられている点でコンピュータ断層撮影装置２００とは異なる。
【００６８】
以下、図５を参照して、本発明の第５の実施例によるコンピュータ断層撮影装置５００が記載される。
【００６９】
コンピュータ断層撮影装置５００は、６つではなく１つ又は２つのみの補助Ｘ線管２０３が使用され、患者２０１の下で方向５０１に沿ってシフト可能に設けられている点でコンピュータ断層撮影装置２００とは異なる。移動可能な形での補助Ｘ線管２０３の設備は、追加のＸ線管の数を最小化することを可能にする。
【００７０】
図６は、本発明による方法の模範的な実施例を実行する本発明によるデータ処理デバイス６００の模範的な実施例を描いている。図６に描かれているデータ処理デバイス６００は、患者のような関心対象を描く画像を記憶するメモリ６０２に接続された中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ６０１を有する。データプロセッサ６０１は、複数の入出力ネットワーク又はＭＲ装置若しくはＣＴ装置のような診断装置に接続されることができる。データプロセッサ６０１は、更に、データプロセッサ６０１において計算又は適合された情報又は画像を表示する表示デバイス６０３、例えばコンピュータモニタに接続されることができる。オペレータ又はユーザは、キーボード６０４及び／又は図６に描かれていない他の出力デバイスを介してデータプロセッサ６０１とインタラクトすることができる。更に、バスシステム６０５を介して、画像処理及び制御プロセッサ６０１を、例えば前記関心対象の動きをモニタする動きモニタ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る場合、動きセンサは、呼気センサでありうる。心臓が撮像される場合、前記動きセンサは、心電図（ＥＣＧ）でありうる。
【００７１】
本発明が有利に適用されることができる模範的な技術分野は、手荷物検査、医学的応用、材料試験及び材料科学を含む。より少ない労力で改良された画質及びより少ないアーチファクトが達成されることができる。また、本発明は、心臓病を検出する心臓スキャンの分野にも適用されることができる。
【００７２】
用語"有する"が他の要素又はステップを除外せず、"１つの（a or an）"が複数を除外しないことに注意すべきである。また、異なる実施例に関連して記載された要素は組み合わされることができる。
【００７３】
請求項内の参照符号が前記請求項の範囲を限定すると解釈されるべきでないことにも注意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施例によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図２】本発明の第２の実施例によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図３】本発明の第３の実施例によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図４】本発明の第４の実施例によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図５】本発明の第５の実施例によるコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図６】本発明のコンピュータ断層撮影装置において実装されるべきデータ処理デバイスの模範的な実施例を示す。
【図１】
2008531107.tif 000003
【図２】
2008531107.tif 000004
【図３】
2008531107.tif 000005
【図４】
2008531107.tif 000006
【図５】
2008531107.tif 000007
【図６】
2008531107.tif 000008
【国際調査報告】
2008531107.tif 000009
2008531107.tif 000010
2008531107.tif 000011