(57)【要約】  本発明は、ｋエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のｋエッジ撮像を実行するための医療Ｘ線検査装置及び方法に関する。非常に高いｋレート能力を提供するための制限に苦しむことのない従来の検出器技術の使用を可能にするため、ある方法が提案され、この方法は、多色のＸ線放射線４；４ａ、４ｂを放出するステップと、ブラッグフィルタ１４；１４ａ、１４ｂを介して送信される放射線１６が上記対象物５を通過するよう、上記ブラッグフィルタにより上記多色のＸ線放射線をブラッグフィルタリングするステップと、上記対象物５を通過した後のＸ線放射線を検出するステップと、上記ブラッグフィルタ１４；１４ａ、１４ｂの少なくとも２つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するステップと、上記取得した投影データからｋエッジ画像を再構成するステップとを有する。
2011525382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｋエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のｋエッジ撮像を実行する医療Ｘ線検査装置であって、
多色のＸ線放射線を放出する多色Ｘ線源と、
前記Ｘ線源と前記対象物との間の放射線経路に提供されるブラッグフィルタであって、前記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が前記対象物を通過するよう構成される、ブラッグフィルタと、
前記ブラッグフィルタのブラッグ反射角度を制御するフィルタ制御ユニットと、
前記対象物を通過した後のＸ線放射線を検出するＸ線検出器と、
前記ブラッグフィルタの少なくとも２つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するよう、前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出器及び前記フィルタ制御ユニットを制御する取得制御ユニットと、
前記取得した投影データからｋエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する、医療Ｘ線検査装置。
【請求項２】
前記取得制御ユニットが、異なる投影角度から投影データを取得するため、前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出器及び前記フィルタ制御ユニットを制御するよう構成され、実質的に同じ投影角度から、投影データの２つのセットが、前記ブラッグフィルタの異なるブラッグ反射角度で取得され、前記撮像ユニットが、
実質的に同じ投影角度で取得される前記投影データの２つのセットの間の差から、前記異なるブラッグ反射角度でのkエッジ関連の投影データを決定する計算ユニットと、
前記kエッジ関連の投影データからkエッジ画像を再構成する再構成ユニットとを有する、請求項１に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項３】
前記撮像ユニットが、
第１のブラッグ反射角度で取得される前記投影データからの第１の画像と第２のブラッグ反射角度で取得される前記投影データからの第２の画像とを再構成する再構成ユニットと、
前記第１及び第２の画像の間の差からｋエッジ画像を決定する計算ユニットとを有する、請求項１に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項４】
前記投影データの２つのセットの取得の間に使用される前記２つの異なるブラッグ反射角度が、反射された放射線を生じさせるよう、前記取得制御ユニットが、前記フィルタ制御ユニットを制御するよう構成され、前記第１のブラッグ反射角度で反射される放射線は、前記対象物に存在する造影剤のｋエッジエネルギーより高い光子エネルギーを持ち、前記第２のブラッグ反射角度で反射される放射線が、前記造影剤のｋエッジエネルギーより低い光子エネルギーを持つ、請求項１に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項５】
前記フィルタ制御ユニットが、前記ブラッグ反射角度を制御するため、前記ブラッグフィルタの位置及び／又は方向を制御するよう構成される、請求項１に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項６】
前記フィルタ制御ユニットが、前記ブラッグフィルタの前記位置及び／又は方向を制御するアクチュエータを有する、請求項５に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項７】
前記フィルタ制御ユニットが、前記ブラッグフィルタと前記Ｘ線源から放出されるＸ線放射線との間の角度を制御するよう構成される、請求項１に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項８】
前記ブラッグフィルタが、曲がっている、請求項１に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項９】
前記ブラッグフィルタが、高配向熱分解黒鉛フィルタである、請求項１に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項１０】
ｋエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のｋエッジ撮像を実行する医療Ｘ線検査装置であって、
多色Ｘ線放射線を放出する２つの多色のＸ線源と、
異なるブラッグ反射角度を持つ２つのブラッグフィルタであって、前記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が前記対象物を通過するよう、前記ブラッグフィルタの各々が、前記Ｘ線源のいずれかと前記対象物との間の放射線経路に提供される、２つのブラッグフィルタと、
前記対象物を通過した後のＸ線放射線を検出する２つのＸ線検出器と、
異なる投影角度から投影データを取得するため、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を制御する取得制御ユニットと、
前記取得した投影データからｋエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する、医療Ｘ線検査装置。
【請求項１１】
異なる投影角度から投影データを取得するため、前記取得制御ユニットが、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を制御するよう構成され、前記投影データの２つのセットは、前記２つのＸ線検出器により実質的に同じ投影角度から取得され、前記撮像ユニットが、
前記実質的に同じ投影角度で取得される投影データの２つのセットの間の差から、前記異なるブラッグ反射角度でのkエッジ関連の投影データを決定する計算ユニットと、
前記kエッジ関連の投影データからkエッジ画像を再構成する再構成ユニットとを有する、請求項１０に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項１２】
前記撮像ユニットが、
前記第１のＸ線検出器により取得される前記投影データからの第１の画像と前記第２のＸ線検出器により取得される前記投影データからの第２の画像とを再構成する再構成ユニットと、
前記第１及び第２の画像の間の差からｋエッジ画像を決定する計算ユニットとを有する、請求項１０に記載の医療Ｘ線検査装置。
【請求項１３】
ｋエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のｋエッジ撮像を実行するための医療Ｘ線検査方法において、
多色のＸ線放射線を放出するステップと、
ブラッグフィルタを介して送信される放射線が前記対象物を通過するよう、前記ブラッグフィルタにより前記多色のＸ線放射線をブラッグフィルタリングするステップと、
前記対象物を通過した後のＸ線放射線を検出するステップと、
前記ブラッグフィルタの少なくとも２つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するステップと、
前記取得した投影データからｋエッジ画像を再構成するステップとを有する、医療Ｘ線検査方法。
【請求項１４】
請求項１又は１０に記載の医療Ｘ線検査装置に請求項１３に記載の医療Ｘ線検査方法を実行させるよう制御するプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｋエッジ吸収を示す物質を含む関心対象物のｋエッジ撮像を実行する医療Ｘ線検査装置及び対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＴ（コンピュータトモグラフィ）撮像システムは、Ｘ線減衰を測定し、医療撮像に関する限定されたコントラストを提供する。ほとんどの臨床応用は、コントラストを強調するために、造影剤を使用する。しかしながら、ＣＴ撮像システムの情報コンテンツを拡張することが望ましい。
【０００３】
ｋエッジ撮像には、一般にｋエッジの前後で２つ又はこれ以上のエネルギーにおける減衰を測定することにより特定の原子を検出するため、調整可能な単色源が使用される。このことは、例えば、H. Elleaune、A. M. Charvet、S. Corde、F. Esteve及びJ. F. Le Basによる「Performance of computed tomography for contrast agent concentration measurements with monochromatic X-ray beams: comparison of k-edge versus temporal subtraction」、Phys. Med. Biol. 47 (2002)、3369-3385に記載される。しかしながら、単色源は一般に、臨床応用には適していない。なぜなら、これらは、医療撮像に必要とされるパワーとはかけ離れたパワーレベルを持つか、又はこれらが、高エネルギーアクセラレータのシンクロトロン放射を使用するからである。
【０００４】
ＷＯ２００７／０３４３５６Ａ２号は、従来の多色Ｘ線源及びエネルギー分解Ｘ線検出器を用いるＣＴ撮像システムを開示する。取得したデータを適切に処理すれば、物質要素（例えば造影剤要素）、物質要素を除く光効果要素及び物質要素を除くコンプトン散乱要素を持つ少なくとも３つの画像を再構成することが可能である。Ｘ線検出器は、異なるエネルギービンに対するスペクトル感度を持つ多数のエネルギー分解された検出信号を提供する。エネルギービンは、上記検出信号が利用可能で、注目対象であるような完全なエネルギー範囲の部分である。スキャンされた対象物は、その後、第１のスペクトルを持つ光電効果と、第２のスペクトルを持つコンプトン効果と、注目するエネルギー範囲においてｋエッジを備える第３のスペクトルを持つ物質との組合せとしてモデル化される。各検出信号における要素の各々に対する密度長積が、少なくとも上記物質のｋエッジ要素を得るために解決される離散線形システムとしてモデル化される。その後、異なる検出器位置に対して得られる上記物質のｋエッジ要素から、この物質のｋエッジ画像が、従来の再構成方法を用いて再構成されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スペクトルＣＴは、ＣＴ撮像に革命をもたらす可能性を持つ。特にｋエッジ撮像は、目標とされた造影材料の選択的で定量的な撮像を可能にすることになる。しかしながら、スペクトルＣＴに対する主要な障害物は、非常に高いカウントレート能力を持つ検出器の利用可能性である。
【０００６】
本発明の目的は、従来の検出器技術の使用を可能にし、非常に高いカウントレート能力を提供するのに上述される制限を受けない、ｋエッジ吸収を示す物質を含む関心対象物のｋエッジ撮像を実行する医療Ｘ線検査装置及び対応する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面において、ｋエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のｋエッジ撮像を実行する医療Ｘ線検査装置が与えられ、これは、
多色のＸ線放射線を放出する多色Ｘ線源と、
上記Ｘ線源と上記対象物との間の放射線経路に提供されるブラッグフィルタであって、上記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が上記対象物を通過するよう構成される、ブラッグフィルタと、
上記ブラッグフィルタのブラッグ反射角度を制御するフィルタ制御ユニットと、
上記対象物を通過した後のＸ線放射線を検出するＸ線検出器と、
上記ブラッグフィルタの少なくとも２つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するよう、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器及び上記フィルタ制御ユニットを制御する取得制御ユニットと、
上記取得された投影データからｋエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する。
【０００８】
本発明の更なる側面では、対応するＸ線検査方法が与えられる。本発明の好ましい実施形態は、従属項に規定される。
【０００９】
本発明は、投影データの少なくとも２つのセットを取得するのに、従来の（多色の）Ｘ線源及び従来のＸ線検出器を使用するというアイデアに基づかれる。これらの投影データは、異なるブラッグ反射角度でブラッグフィルタを介して送信される放射線を用いて取得される。例えば、好ましい実施形態において、第１の投影データセットは、第１のブラッグ反射角度と特定の投影角度とで取得され、第２の投影データセットは、（好ましくは同じ又は実質的に同じ投影角度と）第２のブラッグ反射角度とで取得される。得られた投影データから、所望のｋエッジ画像が再構成されることができる。斯かるｋエッジ画像は、非常に望ましく、例えば、患者に注入されるＧｄ（又はｋエッジ効果を示す他の造影材料）といった造影剤の直接的な測定を可能にする。
【００１０】
好ましい実施形態によれば、上記取得制御ユニットが、異なる投影角度から投影データを取得するため、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器及び上記フィルタ制御ユニットを制御するよう構成され、実質的に同じ投影角度から、投影データの２つのセットが、上記ブラッグフィルタの異なるブラッグ反射角度で取得され、上記撮像ユニットが、
実質的に同じ投影角度で取得される投影データの上記２つのセットの間の差から、上記異なるブラッグ反射角度でのkエッジ関連の投影データを決定する計算ユニットと、
上記kエッジ関連の投影データからkエッジ画像を再構成する再構成ユニットとを有する。
【００１１】
こうして、異なるブラッグ反射角度で得られる２つの投影データセットを比較することにより、kエッジ吸収を示す材料により影響を受ける減衰と、検査ゾーンにおける他の材料／そこに配置される対象物から影響を受ける吸収との分離がなされることができる。他の材料は通常、kエッジ材料のような減衰における斯かる急増を示さないので、２つの投影データセットを比較することによりこの分離が行われることができる。ｋエッジ材料に関連付けられる減衰が、推定又は計算されることができ、ｋエッジ画像がそこから再構成されることができる。
【００１２】
好ましくは、異なるブラッグ反射角度で得られる投影データの２つのセットが、同じ投影角度で取得されるべきである点に留意されたい。しかしながら、実際には、ＣＴスキャナのガントリーは継続的に回転しており、その結果、第１のブラッグ反射角度での第１の投影データセットの取得と第２のブラッグ反射角度での第２の投影データセットの取得との間で、Ｘ線源は特定の距離及び角度分移動している。こうして、実際には、これらの２つの投影データセットは、実質的に同じ投影角度から取得される。これは、Ｘ線源が２つの（好ましくは後続の）測定の間に特定の（小さな）範囲で移動したことを意味する。
【００１３】
これは、わずかな撮像エラーをもたらすことができる。このエラーは、訂正されることができる。例えば、焦点スポットが、２つの測定の間でわずかに変化されることができるか、又は得られた投影データセットが、適切な方法で補間されることができる。
【００１４】
別の実施形態によれば、上記撮像ユニットが、
第１のブラッグ反射角度で取得される上記投影データからの第１の画像と第２のブラッグ反射角度で取得される上記投影データからの第２の画像とを再構成する再構成ユニットと、
上記第１及び第２の画像の間の差からｋエッジ画像を決定する計算ユニットとを有する。
【００１５】
この実施形態は、２つの投影データセットが、同じ又は実質的に同じ投影角度における異なるブラッグ反射角度に対して得られる必要はないという利点を持つ。更に、上述した実施形態での撮像エラーの訂正に関して何らの手段も講じる必要がない。
【００１６】
その更なる発展例において、投影データの上記２つのセットの上記取得の間に使用される上記２つの異なるブラッグ反射角度が、反射された放射線を生じさせるよう、上記取得制御ユニットは、上記フィルタ制御ユニットを制御するよう適合され、第１のブラッグ反射角度で反射される上記放射線が、上記対象物に存在する造影剤のｋエッジエネルギーより高い光子エネルギーを持ち、第２のブラッグ反射角度で反射される上記放射線が、上記造影剤のｋエッジエネルギーより低い光子エネルギーを持つ。こうして、この実施形態によれば、好ましくは、ブラッグフィルタを介して送信される放射線のスペクトルにおける下降が、ｋエッジの異なる側に配置される。好ましくは、スペクトルにおける下降がｋエッジの近くに配置されるよう、ブラッグフィルタは制御される。なぜなら、ｋエッジ材料がこれらの位置で吸収の重要な差を示し、その結果、取得した投影データにおける差がゼロに等しくなくなるからである。
【００１７】
ブラッグ反射角度の制御のため、好ましくは、フィルタ制御ユニットは、ブラッグフィルタの位置及び／又は方向を制御するよう適合される。しかしながら、ブラッグ反射角度を制御するための他の方法が存在することができる。別の実施形態において、制御ユニットは、上記ブラッグフィルタと上記Ｘ線源から放出される上記Ｘ線放射線との間の角度を制御するよう適合される。この角度は、主にブラッグ反射角度を変化させることに関して責任を負う。
【００１８】
簡単な実施形態において、フィルタ制御ユニットは、ブラッグフィルタの位置及び／又は方向を制御するアクチュエータを有する。本発明に基づき使用されることができる、利用可能な様々なブラッグフィルタが存在する。好ましい実施形態において、Ｘ線源により放出される（ファン）ビームのすべての放射線ビームが、同じブラッグ反射角度を示し、及び同一のスペクトルを示すことを確実にするため、ブラッグフィルタは曲がっている。一般に、ブラッグフィルタは、異なって形成されることもでき、及び／又は、入射するＸ線放射線が反射される反射角度が、全体のＸ線放射線ビームに関して実質的に一定であるよう配置されることもできる。
【００１９】
好ましい実施形態において、ブラッグフィルタは、高配向熱分解黒鉛（ＨＯＰＧ）フィルタである。斯かるＨＯＰＧフィルタは、特定のスペクトル幅を持ち、感度を改善する。
【００２０】
本発明の更なる側面では、上記問題を解決するため、ｋエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のｋエッジ撮像を実行する医療Ｘ線検査装置の別のソリューションが与えられる。この装置は、
多色Ｘ線放射線を放出する２つの多色のＸ線源と、
異なるブラッグ反射角度を持つ２つのブラッグフィルタであって、上記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が上記対象物を通過するよう、上記ブラッグフィルタの各々が、上記Ｘ線源のいずれかと上記対象物との間の放射線経路に提供される、２つのブラッグフィルタと、
上記対象物を通過した後のＸ線放射線を検出する２つのＸ線検出器と、
異なる投影角度から投影データを取得するため、上記Ｘ線源及び上記Ｘ線検出器を制御する取得制御ユニットと、
上記取得した投影データからｋエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する。
【００２１】
本発明のこの側面によれば、２つの異なるブラッグ反射角度で得られる２つの投影データセットが、同時に取得されることができる。こうして、上記第１の側面による装置と比較してより多くのハードウェア要素を必要とすることの利点は、データ取得がより少ない時間で済むことにある。
【００２２】
第１の側面の装置に関して上述したように、第２の側面のこの装置も、同じ又は類似する実施形態により更に発展されることができる。
【００２３】
最終的に、本発明の側面において、コンピュータプログラムが与えられ、このコンピュータプログラムは、請求項に記載の医療Ｘ線検査装置に請求項に記載の医療Ｘ線検査方法を実行させるよう制御するプログラムコード手段を有する。
【００２４】
好ましくは、本発明によるＸ線検査装置は、例えば医療撮像において使用される造影剤といった造影媒体の直接的な測定に使用される。これは、例えば絶対的な血液量測定又は脳潅流撮像といったＣＴ撮像に対する多数の新しい臨床機能の扉を開く。それは、血管造影法に関してコントラストを強調することができ、造影剤充填されたルーメン及び血管内の石灰化プラークの識別を可能にする。好ましい造影剤は、例えば、ヨウ素を含み、又は更により好ましくは、高エネルギーでｋエッジ効果を示すことからガドリニウムを含む。本発明は更に、例えば腫瘍細胞又はフィブリンといった特定の細胞又は他のターゲットにのみドッキングする、患者に注入される例えば特別な造影剤といった特別な物質を示す画像を再構成するのに分子撮像において適用されることができる。こうして本発明による方法は、関心領域に含まれる斯かる細胞の定量的測定を支援し、又はこの測定に使用されることができる。
【００２５】
請求項に記載の装置及び請求項に記載の方法は、上述したのと、及び従属項において規定されるのと、類似及び／又は同一の好ましい実施形態を持つことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による医療Ｘ線検査装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】図１に示される検査装置の原理を説明する図である。
【図３】本発明を説明するための様々なスペクトル及び減衰曲線を説明するダイアグラムを示す図である。
【図４】様々なスペクトルの例示的な曲線のダイアグラムを示す図である。
【図５】本発明による医療Ｘ線検査装置の第２の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明のこれら及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
【００２８】
同様な参照番号は、図における同一の又は類似する要素を参照する。
【００２９】
図１は、本発明による医療Ｘ線検査装置、特にＣＴ撮像システムの第１の実施形態を示す。図１に示されるＣＴ撮像システムは、ｚ方向に対して平行に延在する回転軸Ｒの周りで回転可能なガントリー１を含む。放射線源２、特にＸ線の広いエネルギースペクトルを放出する（従来の）多色Ｘ線管が、ガントリー１に取り付けられる。Ｘ線管２は、Ｘ線管２により生み出される放射線から円錐放射線ビーム４を形成するコリメータデバイス３を具備する。放射線は、円筒状の検査ゾーン５における関心領域において、例えば患者といった対象物（図示省略）を横断する。検査ゾーン５を横断した後、Ｘ線ビーム４は、本実施形態では２次元検出器であるＸ線検出器ユニット６に入射する。これは、ガントリー１に取り付けられる。
【００３０】
ガントリー１は、好ましくは一定の角速度だが、調整可能な角速度でモーター７により駆動される。追加的なモーター８は、例えば検査ゾーン５における患者テーブルに配置される患者といった対象物を、回転軸Ｒ又はｚ軸の方向に平行に変位させるために提供される。例えば、放射線源２及び検査ゾーン５が、互いに対してヘリカル軌道に沿って移動するよう、これらのモーター７、８は、制御ユニット９により制御される。しかしながら、対象物又は検査ゾーン５は移動しないが、Ｘ線源２だけが回転されることも可能である。
【００３１】
検出器６により取得されるデータは、画像処理デバイス１に提供される。このデバイスは、計算ユニット１２及び再構成ユニット１３を有する。再構成ユニットは、画像処理に関するものであり、特に、対象物（例えば患者）における例えば造影剤といった物質のｋエッジ画像の再構成に関するものである。斯かるｋエッジ画像は、臨床診療において要求される。なぜなら、この画像は、特定の情報をもたらし、医療画像における高いコントラストを示し、従って、特定の所望の用途を可能にするからである。再構成された画像は最終的に、画像を表示するディスプレイ１１に提供されることができる。また、画像処理デバイス１０は好ましくは、制御ユニット９により制御される。
【００３２】
本発明のこの実施形態によれば、ブラッグフィルタ１４が、Ｘ線源２と対象物との間の放射線経路に提供される。上記ブラッグフィルタ１４を通り送信される放射線１６が、対象物を通過し、上記ブラッグフィルタ１４により反射される放射線１７は、対象物を通過しない態様で、このブラッグフィルタは与えられる。反射された放射線１７は、本発明では使用されない（この原理を説明する図２の拡大図も参照）。
【００３３】
更に、本発明のこの実施形態によれば、上記ブラッグフィルタ１４のブラッグ反射角度を制御するフィルタ制御ユニット１５が提供される。このフィルタ制御ユニット１５は、例えば、簡単なアクチュエータ又は他のモーターとすることができる。これにより、ブラッグフィルタ１４が放射線ビーム４に配置される角度が、変化されることができる。このフィルタ制御ユニット１５も、制御ユニット９により制御される。制御ユニット９は好ましくは、検出器６によるデータ取得を制御するため検出器６も制御する。
【００３４】
放射線ビーム４がブラッグフィルタ（水晶）１４に当たるとき、ブラッグ条件ｎλ＝２ｄｓｉｎθが満たされる場合、このフィルタは、波長λを持つ光子を反射角度θで反射する。ここで、ｎは任意の整数であり、ｄは格子定数である。通常反射されたビーム１７が撮像に使用されるが、本発明によれば、入射ビーム４から反射部分１７を除いた送信されたビーム１６が使用される。送信されたビーム１６はその後、従来のＣＴ撮像システムと同じように使用される。
【００３５】
追加的なアクチュエータ１５により、ブラッグフィルタ１４とＸ線ビーム４との間の角度は、動的に制御される。好ましくは、全体のビーム４に対して反射角度θが一定のままであるよう、ブラッグフィルタ１４は曲がっている。
【００３６】
従来のブラッグ結晶は、スペクトルにおいて鋭い反射ピークを持ち、多色ビームからのわずかな部分を反射する。いわゆるＨＯＰＧ（Highly Ordered Pyrolytic Graphite）が、この反射スペクトルを広げるために用いられることができる。
【００３７】
以下、本発明による第１の実施形態に基づき適用される画像処理方式が、更に詳細に説明される。
【００３８】
図３は、様々なスペクトル及び吸収曲線を説明する図を示す。ここで、Ｅは、（光子）エネルギーであり、Ｉは、信号レベルの強度であり、μは、Ｘ線減衰／吸収である。図３ａは、Ｘ線管の従来の出力スペクトルを示す。図３ｂは、失われた反射Ｘ線が原因によるスペクトルにおける下降を持つ関連する送信ビームスペクトルを示す。ブラッグフィルタ１４の角度を変化させることにより、図３ｃにおいて示すように、下降の位置が修正されることができる。
【００３９】
本発明の第１の実施形態によれば、ブラッグフィルタの異なるブラッグ反射角度を用いて２つの連続的な測定が実行される。これらの２つの測定を同じ投影角度で実行することが理想的であるが、実際には、ガントリーは一般に継続的に回転しており、その結果、（第１のブラッグ反射角度を持つ）第１の測定と（第２のブラッグ反射角度を持つ）第２の測定との間で、Ｘ線源２は特定の角度分回転する。従って、実際には、この事実により、２つの後続の測定は、実質的には同じというだけの投影角度からなされる。実際的なＣＴシステムでは、１回転当たりおよそ１１００の測定が実行されることができる。その結果、２つの後続の測定の間の角度差はおよそ０．３３°である。これは単に例にすぎない。なぜなら、他のＣＴシステムは他の数字を持つことができる。
【００４０】
小さな画像アーチファクトをもたらすことができるこの事実は、様々な手段により説明されることができる。例えば、（第２のブラッグ反射角度で行われる）第２の測定に補間が適用されることができる。その結果、これらの測定が、（第１のブラッグ反射角度で行われる）第１の測定が行われる投影角度と同じ投影角度に関して補間される。後続の画像処理に対してその後、第１の測定及び補間された第２の測定が使用される。代替的な手段は、第１及び／又は第２の測定に関してＸ線源２の焦点スポットを変化させることである。その結果、２つの後続の測定の放射線ビームが可能な限り重複する。しかしながら、従来技術において一般に知られる追加的な手段が同様に適用されることもできる。
【００４１】
好ましくは、使用される造影材料（例えばＧｄ）からのｋエッジエネルギーの両側に下降があるよう、スペクトルにおける下降が選択される。斯かる材料の吸収曲線が、図３ｅに示される。それは、ｋエッジでの減衰の急増を含む。エネルギーレジームにおけるｋエッジなしにビームにおける他の要素が、図３ｄに示されるような滑らかな減衰曲線を持つ。
【００４２】
図４は、Ｘ線源２の元のスペクトル２０に関する例示的な曲線の図を示す。第１のブラッグ角に対する送信されたビームスペクトル２１は、４７ｋｅＶの下降を示し、第２のブラッグ角に対する送信されたビームスペクトル２２は、５３ｋｅＶの下降を示す。Ｇｄの吸収曲線２３が、スペクトル２１、２２における下降がｋエッジの異なる側に配置されることを示すために図示される。
【００４３】
２つの（連続的な）測定を比較することにより、選択されたkエッジ材料から生じる減衰の分離が実行される。これは、計算ユニット１２においてなされる。適切な較正の後、この差がちょうどｋエッジの両側の非常に異なる減衰から生じ、及び他の要素からの減衰が、両方の測定において同じであると想定して、ｋエッジ関連の減衰が２つの測定の差から推定される。造影剤のｋエッジにより生じる減衰が分かっている場合、造影剤の選択的な画像を生成するため、再構成ユニット１３によりこれらの投影に従来の画像再構成方法が適用されることができる。
【００４４】
１つの積分期間の間の１つの検出器要素の測定Ｍは、
2011525382.tif 000003
で近似されることができる。外側の積分は、エネルギースペクトルＥにわたる積分である。Ｒ（Ｅ）は、１つの積分期間の間にＸ線管から放出されるＸ線流量のスペクトル密度である。Ｂ（Ｅ）は、ブラッグフィルタユニットの効果的なスペクトル伝達関数である。Ｄ（Ｅ）は、検出器のスペクトル感度である。指数関数は、スキャンされた対象物における減衰を表す。引数は、エネルギー（Ｅ）及び空間（ｘ）依存の減衰を光線ｄｓに沿って積分する。
【００４５】
積Ｒ（Ｅ）Ｂ（Ｅ）Ｄ（Ｅ）＝Ｓ（Ｅ）は、結合され、撮像デバイスの効果的スペクトル感度と呼ばれる。少なくとも２つの測定が、異なるブラッグフィルタ設定Ｂ１（Ｅ）及びＢ２（Ｅ）で実行され、測定及び感度は、Ｍ１、Ｍ２及びＳ１（Ｅ）、Ｓ２（Ｅ）でインデックス化される。指数における積分は、再構成において反転され、ここでは重要でない。それは、単に積分の値を得るために必要とされる。積分は、特定されるｋエッジ材料によりもたらされる減衰と残りの減衰とに分けられ、及びこの減衰は、エネルギー依存部分と密度部分とに分離され、
2011525382.tif 000004
となる。
【００４６】
また、式１
2011525382.tif 000005
も得られる。
【００４７】
この式は、基本的な原理を理解するために用いられることができる。kエッジ材料がビーム内にない（Ｋ＝０）場合、尺度Ｍ１及びＭ２は類似する。なぜなら、φ（Ｅ）は、ブラッグフィルタ
2011525382.tif 000006
の２つの中心エネルギー（ＥＢ１、ＥＢ２）で類似するからである。ｋエッジ材料がビーム内にある（Ｋ＞０）場合、類似性は妨げられる。なぜなら、ＥＢ１及びＥＢ２の間のｋエッジのため、
2011525382.tif 000007
及び
2011525382.tif 000008
が異なるからである。
【００４８】
測定されたデータからｋエッジ画像を得るため、多数の方法が用いられることができる。１つの方法は、式１における式を使用して、システム感度Ｓ１及びＳ２を得、及びエネルギー依存の減衰φ（Ｅ）を近似することである。
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はよく知られているので、２つの非線形式及び２つの未知数Ｆ及びＫの系が得られる。解を探すために良く知られた数値法が用いられることができる。Ｆ及びＫが既知の場合、関連画像を計算するため、従来の再構成技術が用いられることができる。
【００４９】
別の方法は、うまく規定されたファントムに基づきシステム較正を実行することである。多数の既知のＦ及びＫの組合せ（Ｆｉ、Ｋｉ）に対して、Ｍ１，２（Ｆｉ、Ｋｉ）を得るため、測定がなされることができる。関連する減衰値（Ｆ、Ｋ）に対して尺度を反転させるため、このシステム特徴行列が用いられることができる。
【００５０】
本発明の別の実施形態は、図１に示されるのと基本的に同じハードウェアを用いて、画像領域における測定の比較を実行する。この実施形態によれば、異なる投影角度からの第１の投影データが、例えばガントリーの第１の回転の間、第１のブラッグ反射角度で得られ、異なる投影角度（理想的には第１の投影データが得られる同じ投影角度）からの第２の投影データが、例えばガントリーの第２の回転の間、第２のブラッグ反射角度で得られる。
【００５１】
２つの測定Ｍ１，２の再構成がその後実行され、２つの再構成画像が、ピクセル毎に解析されることができる。この撮像方法は、上述されるようによく知られたファントムの測定を用いて投影解析のため較正されることができるか、又は、画像の簡単な減算が実行されることができる。簡単な画像減算技術は、非常に良好な結果を示す。
【００５２】
図５は、本発明による医療Ｘ線検査装置の追加的な実施形態を示す。図１に示される実施形態とは異なり、この装置は、ガントリー１に取り付けられる２つの多色Ｘ線源２ａ、２ｂ及び２つの対応するＸ線検出器６ａ、６ｂを有する。この実施形態において、放出された放射線ビーム４ａ、４ｂが角度的に９０°変位されるよう、Ｘ線源が２ａ、２ｂがガントリー１に取り付けられる。しかしながら、これは本質的な特徴ではない。他の角度変位が同様に選択されることができる。
【００５３】
更に、Ｘ線源２ａ、２ｂと対象物５との間の各放射線ビーム４ａ、４ｂにおいて、ブラッグフィルタ１４ａ、１４ｂが、固定された（しかし、異なる）ブラッグ反射角度を持って配置される。好ましくは、送信されたビームスペクトルが図３ｂ、３ｃに示されるような下降を示すよう、ブラッグ反射角度は選択される。即ち、送信された放射線ビームの１つのスペクトルは、対象物において存在するｋエッジ材料のｋエッジの前に下降を持ち、他の送信された放射線ビームのスペクトルは、このｋエッジ材料のｋエッジ後に下降を持つ。こうして、この実施形態によれば、異なるブラッグ反射角度で得られる投影データの２つのセットが、２つのＸ線検出器６ａ、６ｂにより同時に得られる。こうして、ブラッグフィルタ１４ａ、１４ｂのブラッグ反射角度を制御する手段は、本実施形態では必要とされない。
【００５４】
得られた投影データの追加的な処理及び画像処理ステップは一般に、図１に示される装置の実施形態に関して上述したものと同じである。特に、kエッジ画像を得るための画像処理が実行される前に、異なるブラッグ反射角度だが（実質的に）同じ投影角度で得られる投影データが、最初に比較されることができる。代替的に、第１のステップにおいて画像が再構成される。特に、第１の画像は、第１の検出器６ａにより得られる投影データから再構成され、第２の画像は、第２の検出器６ｂにより得られる保護データから再構成される。その後、所望のｋハッチ画像を得るため、再構成画像が比較される。例えば互いから減算される。
【００５５】
本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解され及び実行されることができる。
【００５６】
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に述べられているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
【００５７】
本発明による検査方法を実現するため及び／又は検査装置を制御するためのコンピュータプログラムは、適切な媒体上に格納／分散されることができる。この媒体は、例えば、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学ストレージ媒体又は固体媒体である。また、このプログラムは、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった、他の形式で配布されることもできる。
【００５８】
請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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