(57)【要約】少なくとも２つの実質的に平面的なパネル（２０、２１）を含むＸ線画像化装置（１０）であって、各パネルは真空筐体に格納される複数のＸ線エミッタを含み、少なくとも２つのパネルはそれぞれに中心パネル軸（２８）を有し、且つ、それらの中心パネル軸が互いに非平行となるように配置され、Ｘ線装置はさらにパネル保持手段を有し、且つ、パネル保持手段が少なくとも２つのパネルを、対象のＸ線撮影中に、対象に対して静止状態に保持するように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの実質的に平面的なパネルを含むＸ線画像化装置であって、各パネルは真空筐体に格納される複数のＸ線エミッタを含み、前記少なくとも２つのパネルはそれぞれに中心パネル軸を有し、且つ、それらの中心パネル軸が互いに非平行となるように配置され、前記Ｘ線画像化装置はさらにパネル保持手段を有し、且つ、前記パネル保持手段が前記少なくとも２つのパネルを、対象のＸ線撮影中に、前記対象に対して静止状態に保持するように配置される、Ｘ線画像化装置。
【請求項２】
各Ｘ線エミッタが、中心コネレット軸を有するコネレット状にＸ線を放射し、そして、前記少なくとも２つのパネルの各々が、それぞれのパネルの各Ｘ線エミッタの前記中心コネレット軸が、互いに平行になるように配置される、請求項１に記載のＸ線画像化装置。
【請求項３】
それぞれ中心パネル軸を共通の平面に具備する２つのパネルを有し、ここで、各Ｘ線エミッタが、共通のコリメータ角度を有するコリメータを含み、そして前記２つのパネルが、それらの中心パネル軸間の角度が、前記共通のコリメータ角度とほぼ同じになるように配置される、請求項１と２のいずれか１つに記載のＸ線画像化装置。
【請求項４】
線形配列に並んで配置されるｎ個のパネルを有し、ｎが２より多く、各パネルが共通の平面に中心パネル軸を具備し、各Ｘ線エミッタは、共通のコリメータ角度を有するコリメータを含み、そして、前記配列の外側の２つのパネルは、それらの中心パネル軸間の前記角度が前記共通のコリメータ角度とほぼ同じになるように配置され、そして、各々の、間に介在するパネルが、その中心パネル軸と、隣接するパネルの中心パネル軸との間の角度が式（前記共通のコリメータ角度）／（ｎ−１）で計算され得るように配置される、請求項１と２のいずれか１つに記載のＸ線画像化装置。
【請求項５】
２列以上に配置される４つ以上のパネルの配置を有し、各パネルが、それらの中心パネル軸が前記装置から遠位の共通点に収束するように配置され、各Ｘ線エミッタは、共通のコリメータ角度を有するコリメータを含み、そして、各列の終端における前記パネルは、それらの中心パネル軸と、前記共通点をパネルの前記配置の前記中心に結び付ける線との間の角度が、前記共通のコリメータ角度とほぼ同じとなるように配置される、請求項１と２のいずれか１つに記載のＸ線画像化装置。
【請求項６】
２列以上に配置される６つ以上のパネルの配置を有し、１列目の各パネルが、それらの中心パネル軸が前記装置から遠位の第１の共通点に収束するように配置され、各後続の列の各パネルは、それらの中心パネル軸が前記装置から遠位の各後続の共通点に収束するように配置され、各Ｘ線エミッタは、共通のコリメータ角度を有するコリメータを含み、そして、各列の終端における前記パネルは、それらの中心パネル軸と、前記各共通点をその列のパネルの配置の中心に結び付ける線との間の角度が、前記共通のコリメータ角度とほぼ同じとなるように配置される、請求項１と２のいずれか１つに記載のＸ線画像化装置。
【請求項７】
３つの主要軸の２軸の各々におけるそれらの中心パネル軸間の角度が、１から８９度の範囲になるように配置される２つのパネルを有する、請求項１と２のいずれか１つに記載のＸ線画像化装置。
【請求項８】
前記３つの主要軸の２軸の各々におけるそれらの中心パネル軸間の前記角度が、５から４５度の範囲にある、請求項７に記載のＸ線画像化装置。
【請求項９】
前記３つの主要軸の２軸の各々におけるそれらの中心パネル軸間の前記角度が、１０から２０度の範囲にある、請求項７に記載のＸ線画像化装置。
【請求項１０】
前記共通のコリメータ角度が、１０から４５度の範囲にある、請求項１から９のいずれかに記載のＸ線画像化装置。
【請求項１１】
中心検出器パネル軸および、各Ｘ線エミッタを個々に制御するためのコントローラを有する、デジタルＸ線検出器をさらに含む、請求項１から１０のいずれかに記載のＸ線画像化装置。
【請求項１２】
前記パネルと前記検出器の間の距離が、Ｘ線撮影されるべき対象の厚みの１から２倍の範囲になるように配置される、請求項１１に記載のＸ線画像化装置。
【請求項１３】
検出器保持手段をさらに含み、前記検出器保持手段が、前記検出器を、前記対象のＸ線撮影中に、前記対象に対して静止状態に保持するように配置される、請求項１１と１２のいずれか１つに記載のＸ線画像か装置。
【請求項１４】
２から１６の間のパネルを含む、請求項１から１４のいずれかに記載のＸ線画像化装置。
【請求項１５】
Ｘ線を受光する結果として、前記検出器によって作り出されるデータを処理し、画像を作成するための、プロセッサをさらに含む、請求項１１から１３のいずれか１つに記載のＸ線画像化装置。
【請求項１６】
前記プロセッサが、Ｘ線撮影される対象の３Ｄトモシンセシスモデルを作成するために、ある時間帯の間に受信されるデータを処理するように構成され、受光されるＸ線が、前記パネルの異なるエミッタから放射され、前記対象を異なる方向で通過する、請求項１５に記載のＸ線画像化装置。
【請求項１７】
前記プロセッサが、前記３つの主要軸の２軸における前記中心検出器パネル軸に対する、各パネルの前記中心パネル軸の相対角度を決定するように構成される、請求項１５か１６のいずれか１つに記載のＸ線画像化装置。
【請求項１８】
前記対象のＸ線撮影前に、前記少なくとも２つのパネルの少なくとも一方の位置を、前記少なくとも２つのパネルの他方に対して調整するための、位置決め手段をさらに含む、請求項１から１７のいずれかに記載のＸ線画像化装置。
【請求項１９】
対象のＸ線画像を作成する方法であって、請求項１５に記載のＸ線画像化装置を提供する工程；検出器とパネルの間に対象を供する工程；前記パネルからＸ線を放射させる工程；Ｘ線受光の結果として、前記検出器によって受信されるデータを処理する工程；およびデータから画像を作成する工程を含む、方法。
【請求項２０】
作成される画像の正確性を改善するために、各パネルの中心パネル軸の、３つの主要軸の２軸における前記検出器の中心検出器パネル軸に対する相対角度を決定するために、プロセッサを使用する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記検出器がある時間帯の間にデータを受信する方法であって、受光されるＸ線が前記パネルの異なるエミッタから放射され、前記対象を異なる方向で通過する、工程と、前記対象の３Ｄトモシンセシスモデルを作成するために、前記プロセッサが前記データを処理する、工程をさらに含む、請求項１９と２０のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にＸ線画像化装置、および、Ｘ線画像を作り出す方法に関連し、医学分野で特定の実用性が見いだされるが、それだけに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
本発明はＸ線ソースに関係し、より具体的には、複数のＸ線ソースに関係する。Ｘ線管は、ガントリーおよび、コンピュータ制御のモータ駆動の台を使用して、抑制された方法で移動させることが可能であるため、複数の角度および位置から対象を撮影できることがよく知られている。また、同じようなタスクをより高速かつ高精度に遂行できるよう複数のＸ線管を配置することが可能であるが、コストと複雑さが伴うことも知られている。
【０００３】
また、エミッタの単一で線形のまたは２Ｄの構成が複数の位置と角度をカバーできるように、エミッタの配列が構成され得ることも明らかにされている。これらの「パネル」は概念的に単純で、分散されるＸ線ソースのエミッタとターゲットの全てを収容且つ支持する、単一の真空筐体を提供する。
【０００４】
複数の個別ユニットに組み込まれるエミッタのグループを含む、他のさまざまな構成が、文献で検討されている。一般に、これらの構成は、メカニカル的な調和などの一般的な工学的考察に基づいて選択される。
【０００５】
従来のＸ線システムは、点源からＸ線の錐体を生成する管に依存する。実質的に、ほぼ全ての医療用Ｘ線が、これらの管ベースのソースに依存している。ソース形状の結果として、Ｘ線画像化システムにとって可能な構成は限定的であり、一般に２Ｄの「プラナー」、３Ｄの「ＣＴ」（コンピュータ断層撮影）、および部分的３Ｄの「トモシンセシス」を含む。
【０００６】
プラナー構成では、ソースと検出器は、手動でまたはモータ駆動のガントリーを使用して、患者に相対する位置に置かれ、１つの固定位置に保持された状態で、１度のＸ線撮影が行われる。これらのシステムは、２Ｄの陰影像を作り出し、一般に安価で配置でき（低資本コストおよび、低導入費且つ低維持費）、１画像当たり低コストで容易に操作できる。プラナーによる画像化は、定量化、表示の特異性、さまざまな解剖学的異常を検出する能力など、多くの領域で不足がある。これらの不足の多くは、上に重なる組織と下に重なる組織の影響（減衰効果）を排除することができないことに起因する。
【０００７】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムは、画像化される対象（例えば人体）に対して、ソースおよび検出器を回転させ、断層撮影法を使用して対象の３次元モデルを再構成する。ＣＴは一般的にプラナーによる画像化の不足に対処するが、しかし、設置コスト、使用あたりのコスト、患者への放射線量、サイズ、重量（したがって可搬性の欠如）、読取り時間などの大幅な増加を要求する。救急状態または重篤状態では、放射線量の負担およびコストは一般的に正当化されるが、より日常的な画像化またはスクリーニングでは、そのリスクと費用は常に許容されるわけではない。
【０００８】
デジタルトモシンセシス（ＤＴ）システムは通常、Ｘ線ソースを、検出器を指しながら、限られた角度範囲（位置）にわたって移動させる。他の構成が考慮される一方で、従来のＤＴシステムは、部分的３Ｄの光景を再構成するために、制限角度範囲（例えば４０°）の使用および異なる数学的アルゴリズムの使用を共有する。ＤＴは一般に、プラナーとＣＴの間の合理的な妥協を提示する。いくつかのケースでは、ＤＴはＣＴと同じくらい正確な臨床的判断を提供できるが、放射線量とコストはプラナーによる画像化に関するものにずっと近いこともある。
【０００９】
ＤＴは、正確に移動可能および配置されるソースからの、複数回のＸ線撮影を必要とするため、これらのシステムは放射線機器用の特別室に導入され、設置コストが（プラナー放射線機器と比較して）比較的高く、可動性が無い。コストと複雑さは、大部分は（管ベースの）ソース限界によるものである。
【００１０】
移動の必要性を排除することは望ましい。そのような「分散型ソース」は、弧状または線状に配置される複数の従来型管の使用；個々に駆動させることができる陰極の線形配置；および、冷陰極の二次元配列を含む、多くの構成で検討されてきた。これらの固定された分散型ソースは、ソースを移動させる必要を排除し、それにより、コスト、複雑さ、およびサイズ要件を排除して、可動式３Ｄ放射線機器への機会を開く。これらのタイプのソースはさらに、収集速度を上げることができ、それゆえに、モーションブラーの可能性を抑えることができる。
【００１１】
分散型Ｘ線ソースは、カバレッジ領域、エミッタ間隔、トポロジー（１Ｄ、２Ｄ、正方形、三角形パッキングなど）、放射角度、全体的なコリメーションなどを含む、単一のエミッタソース（管）のために既に考慮されているパラメータを超える、いくつかのパラメータの最適化を含む。多くの用途で、大きなカバレッジ領域が必要とされる、または望ましい。例として、医学分野における胸部画像化（一般的な放射線）については、４０ｃｍ×４０ｃｍ以上のＸ線照射野が望ましい。そのような用途については、単一のハウジング中の分散型配列は、およそ５０×５０ｃｍ以上と大きくなければならず、相当な体積と重量を意味し得る。より大きな重量および本積は、しばしばより高いコストに関連する。さらに、大きいと同時にＸ線透過性があり、大気圧下で過度にたわむことのない真空筐体を作成することには、工学上の課題が伴う。
【００１２】
同時に、これらの大きなパネルからＸ線を放射する構成は、画像化には必ずしも最適ではない。ソース配列の角度カバレッジは、ふつう、コリメータの開口角度によって決定される。各エミッタをソース配列面に対して異なる角度で有することが可能である一方で、そのような構成は、非常に複雑な工学性および複雑な出力パターンにつながる。
【００１３】
一般に、カバレッジ角度が広ければ広いほど、「スライス解像度（ｓｌｉｃｅ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）」（解像され得る３Ｄでの最小厚）はより良くなり、且つ、カバレッジ角度が広くなければ高減衰対象（骨、アマルガムなど）によって隠され得る対象を特定することも、より容易になる。分散型ソースのカバレッジ角度を広げることへの１つのアプローチは、様々なエミッタの位置および角度を工夫することである。実際、このソースの改造は、エミッタの平面配置であったであろうものに、屈曲角度を導入することにより、最も容易に行われ得る。この改造は、弧を形成する程度にまで延長することが可能であるが、検出器が固定された平面のままなので、単純な角度についての利点は限定的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
解像度を改善し、且つ、放射線量とコストを低下させるという望みは残る。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
従って、１つの態様では、本発明は、少なくとも２つの実質的に平面的なパネルを含むＸ線画像化装置を提供し、各々が真空筐体に格納される複数のＸ線エミッタを含む少なくとも２つのパネルは、それぞれに中心パネル軸を有し、それらの中心パネル軸が互いに非平行となるように配置され、装置はパネル保持手段をさらに含み、パネル保持手段が少なくとも２つのパネルを、対象のＸ線撮影中に、対象に対して静止状態に保持するように配置される。
【００１６】
このことによる多少驚くべき結果は、カバレッジ角度の漸進的変化は、画像再構成およびスライス解像度を大幅に改善し得ることである。この効果は一般に定量化が困難であり得る一方で、1つのシミュレーションの結果では、パネル平面間が１０−１５°の角度で、各エミッタについて２０°の全角度コリメーションを有する２パネルのソリューションで、再構成品質（「グラウンドトゥルース（ｇｒｏｕｎｄ  ｔｒｕｔｈ）」）が理想的な（弧に沿った）エミッタ配置の品質と実質同じになるという結果になった。
【００１７】
この点で、Ｘ線エミッタは、各パネルの単一の真空筐体中に収納され得る。１例において、使用中は、パネル、検出器および被験体は、互いに静止したままであることが期待される。
【００１８】
平面的な（ｐｌａｎａｒ）という用語は、Ｘ線エミッタが一様の平面にあることを意味すると解釈され、中心パネル軸という用語は、エミッタ領域のほぼ中心位置にあるエミッタ平面へと垂直に延びている軸を意味する。
【００１９】
従来の分散型のソースに使用される、エミッタごとの全視野カバレッジと、考慮中のものを区別することは重要である。本明細書に記載される配列内に使用されるソースでは、各エミッタは、視野の一部のみをカバーする。形状におけるこの差は、複数のパネルが使用されること（おそらくは格子のように配置されているＸ線エミッタの配列を有する、各パネルの配列）を暗にほのめかす。従来の可動式のトモシンセシスシステムを含む先行技術に開示されるソースについては、互いに角度をつけた複数配列を使用することは、各エミッタについて非対称のコリメーションを必要とし、必ずしも全面的な利点を提供しない。本明細書で考慮される、エミッタごとに部分的カバレッジを具備するソースの配列については、互いに対する配列の角度付けによって、その相対角度が大きくなると共に、全体的な視野を形成する。
【００２０】
角度付けされたパネルの配列を使用するさらなる利点は、検出器に対するソースの相対位置を、より良く定め且つ決定する能力である。例えば歯の画像化やベッドに入った状態での画像化といった多くの臨床用途においては、検出器が（例えば口の内部に、あるいは患者の後ろに）隠されているために、その位置が周知されておらず、ソースの相対位置はソフトウェアでのみ決定され得る。パネル間の角度が増加し且つ既知となることによって提供される追加情報は、この位置決定に役立つ。そのような位置情報は、画像再構成の品質にさらに役立つ。
【００２１】
角度付けされたパネルの配置を使用する別の利点は、Ｘ線照射野の端部のまわりに任意のマスキングが必要無いことである。
【００２２】
各Ｘ線エミッタは、中心コネレット（ｃｏｎｅｌｅｔ）軸を有するコネレット状にＸ線を放射することができ、少なくとも２つのパネルの各々は、それぞれのパネルの各Ｘ線エミッタの中心コネレット軸が、互いに平行となるように配置され得る。このことは、各パネルの中心パネル軸が非平行であるため、１つのパネル中の平行する中心コネレット軸は、隣接するパネル中の平行する中心コネレット軸と、非平行であることを示す。
【００２３】
この点で、コネレットという用語は小さな錐体を意味し、中心コネレット軸という用語は、エミッタ出口から放射されるＸ線の錐体を通って中央に延びる軸を意味し得る。
【００２４】
非平行の中心軸を有するパネルの利点は、Ｘ線撮影される対象の、より深みのある解像度である。
【００２５】
Ｘ線画像化装置は、それぞれの中心パネル軸が共通の平面にある２つのパネルを有することが可能で、各Ｘ線エミッタは、共通のコリメータ角度を有するコリメータを含むことが可能で、２つのパネルは、それらの中心パネル軸が共通のコリメータ角度とほぼ同じになり得るように配置され得る。
【００２６】
共通のコリメータ角度という用語は、コネレットの角度を決定することができ、１０から５０度の範囲または１８から４５度の範囲の中にあり得る。共通のコリメータ角度は、製造中に設定されるか、または、装置に見込まれる用途に応じる。例えば、人間の歯科用途では、３５から４５度の角度を有す可能性があり、人間の胸部用途では、１８から３０度の角度を有し得る。共通のコリメータ角度はまた、検出器で受光されるＸ線の領域のサイズと、隣接するエミッタおよびパネルとの間の、重なりの有無およびその割合をも決定する。本明細書に使用される共通のコリメータ角度は、「全開」角度であり得る。
【００２７】
Ｘ線画像化装置は、線形配列に並んで配置されるｎ個のパネルを有し、ｎが２より多く、各パネルが共通の平面に中心パネル軸を具備し、各Ｘ線エミッタは、共通のコリメータ角度を有するコリメータを含むことが可能で、配列の外側の２つのパネルは、それらの中心パネル軸間の角度が共通のコリメータ角度とほぼ同じになり得るように配置されることが可能で、そして、各々の、間に介在するパネルは、その中心パネル軸と、隣接するパネルの中心パネル軸との間の角度が、式（共通のコリメータ角度）／（ｎ−１）で計算され得るように配置され得る。
【００２８】
Ｘ線画像化装置は、２列以上に配置される４つ以上のパネルの配置を有し、各パネルが、それらの中心パネル軸が装置から遠位の共通点に収束するように配置されることが可能で、各Ｘ線エミッタは、共通のコリメータ角度を有するコリメータを含むことが可能で、そして、各列の終端におけるパネルは、それらの中心パネル軸と、共通点をパネル配列の中心に結び付ける線との間の角度が、共通のコリメータ角度とほぼ同じとなるように配置され得る。
【００２９】
Ｘ線画像化装置は、２列以上に配置される６つ以上のパネルの配置を有し、１列目の各パネルは、それらの中心パネル軸が装置から遠位の第１の共通点に収束するように配置されることが可能で、各後続の列の各パネルは、それらの中心パネル軸が装置から遠位の各後続の共通点に収束するように配置されることが可能で、各Ｘ線エミッタは、共通のコリメータ角度を有するコリメータを含むことが可能で、そして、各列の終端におけるパネルは、それらの中心パネル軸と、各共通点をその列のパネルの配列の中心に結び付ける線との間の角度が、共通のコリメータ角度とほぼ同じとなるように配置され得る。
【００３０】
いくつかの例において、３×３のパネルの配列などの任意のパネル配列における、外側コーナーとなるパネルは、必要に応じて、それぞれの列の他のパネルを基準に、より対象に向かって「内側に角度付け」されるか、または、Ｘ線領域を広げるために、それぞれの列の他のパネルを基準に「外側に角度付け」され得る。従って、１つより多い共通点が各列に作成される可能性があり、その結果、外側の２つのパネルは、同じ列の、間に介在するいずれかのパネルの共通点とは異なる、同じ共通点を有する。
【００３１】
Ｘ線画像化装置は、３つの主要軸の２軸の各々におけるそれらの中心パネル軸間の角度が、１から８９度の範囲になるように配置される、２つのパネルを有し得る。
【００３２】
これらの、３つの主要なパネル軸のうちの２軸の各々における２つの中心パネル軸間の角度は、５から４５度の範囲、１０から２０度の範囲、または、１０から４５度の範囲にあり得る。
【００３３】
Ｘ線画像化装置は、中心検出器パネル軸、および、各Ｘ線エミッタを個々に制御するためのコントローラを有する、デジタルＸ線検出器をさらに含み得る。これに関して、検出器は平面的である可能性があり、中心検出器パネル軸という用語は、平面的な検出器領域のほぼ中心位置にある検出器面へと垂直に延びている軸を意味し得る。
【００３４】
Ｘ線画像化装置は、パネルと検出器の間の距離が、Ｘ線撮影される対象の厚さの１から２倍の範囲になるように配置され得る。
【００３５】
Ｘ線画像化装置は、検出器保持手段をさらに含む可能性があり、且つ、検出器保持手段が、検出器を、対象のＸ線撮影中に、対象に対して静止状態に保持するように配置され得る。
【００３６】
Ｘ線画像化装置は、２から１６の間のパネルを含み得る。
【００３７】
Ｘ線画像化装置は、Ｘ線を受光する結果として、検出器によって作成されるデータを処理し、その後に画像を作成するためのプロセッサを、さらに含み得る。
【００３８】
プロセッサは、Ｘ線撮影される対象の３Ｄトモシンセシスモデルを作成するために、ある時間帯の間に受信されるデータを処理するように構成されることが可能で、そこでは、受光されるＸ線が、パネルの異なるエミッタによって放射され、対象を異なる方向で通過する。
【００３９】
プロセッサは、３つの主要軸の２軸における、中心検出器パネル軸に対する、各パネルの中心パネル軸の相対角度を決定するように構成され得る。
【００４０】
Ｘ線画像化装置は、対象のＸ線撮影前に、少なくとも２つのパネルの少なくとも一方の位置を、少なくとも２つのパネルの他方に対して調整するための、位置決め手段を、さらに含み得る。そのような位置決め手段はよく理解され、各パネルまたはパネルのセットを、互いに対して位置決めするために、アーム、クランプ、ブラケットなどを含み得る。この点で、相対地位はピッチ、ヨー、ロールを含む。このように、パネルは一旦望ましい位置に移動されると、Ｘ線手順の間はそこを動かない。あるいは、パネルは、事前設定された相対位置でハウジング内にとどまっているように、製造される。
【００４１】
（１つより多い検出器を具備した）１つより多いＸ線画像化装置を含むが、３Ｄ画像を作成するための共用プロセッサを有する、Ｘ線画像化装置が提供され得る。Ｘ線画像化装置は、Ｘ線画像化システムとして知られ得る。
【００４２】
第２の態様では、本発明は、対象のＸ線画像を作成する方法を提供し、第１の態様に従うＸ線画像化装置を提供する工程；検出器とパネルの間に対象を供する工程；パネルからＸ線を放射させる工程；Ｘ線受光の結果として、検出器によって受信されるデータを処理する工程；および、データから画像を作成する工程を含む。
【００４３】
方法は、作成される画像の正確性を改善するために、各パネルの中心パネル軸の、３つの主要軸の２軸における、検出器の中心検出器パネル軸に対する相対角度を決定するために、プロセッサを使用する工程をさらに含む。
【００４４】
方法は、検出器がある時間帯の間にデータを受信する工程をさらに含み、そこでは、受光されるＸ線はパネルの異なるエミッタによって放射され、対象を異なる方向で通過し、プロセッサは、対象の３Ｄトモシンセシスモデルを作成するために上記データを処理する。
【００４５】
Ｘ線画像化装置は、最初の態様に関して記述される特徴のいずれをも含み得る。
【００４６】
本発明についての、上記および他の特性、特徴および利点は、本発明の原理を例示により示す、添付の図面と併せて、以下の詳述から明らかになるであろう。本記載は、本発明の範囲を制限することなく、例示のためにのみ与えられる。下に引用される参照番号は、添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】Ｘ線画像化装置の概略図である。
【図２】Ｘ線画像化装置の別の概略図である。
【図３】４つのパネル配列における、上２つのパネルの平面図である。
【図４】図３の４つのパネル配列の側面図である。
【図５】図３および図４のパネル配列の斜視図である。
【図６】検出器平面図についての概略図である。
【図７】異なる検出器平面図についての概略図である。
【図８】別の異なる検出器平面図についての概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明は、ある図面に関して記載されるが、しかし、本発明はそれに限定されず、請求の範囲によってのみ限定される。記載される図面は単に概略で、非限定的である。各図面は、本発明の特徴のすべてを含むとは限らず、したがって、必ずしも本発明の実施形態であると考えられるべきでは無い。図面では、要素のいくつかのサイズは、説明を目的として、誇張されたり縮尺どおりに描かれていない場合がある。寸法および相対寸法は、本発明の実施に対する、実際の縮小には対応していない。
【００４９】
さらに、説明および特許請求の範囲における、第１の、第２の、第３のなどの用語は、類似の要素を区別するために使用され、時間的に、空間的に、ランク付けにおいて、またはその他の方法において、必ずしも順序を説明するためのものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書で説明または示される以外の順序で機能し得ることを理解されたい。
【００５０】
さらに、説明および特許請求の範囲における、上、下、上に、下に、などの用語は、説明を目的として使用されており、必ずしも相対的な位置を説明するものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書で説明または示される以外の方向で機能し得ることを理解されたい。
【００５１】
本特許請求の範囲で使用される「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、その後に列挙される手段に限定されると解釈されるべきではないことに留意されたい； この語は、他の要素や工程を除外するものではない。したがって、この語は、言及される特徴、数、工程、または構成要素の存在を既述の通りであると特定すると解釈されるべきであるが、１つ以上の他の特徴、数、工程、構成要素、またはそれらのグループの存在の追加を排除するものではない。したがって、「手段ＡおよびＢを含む装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。これは、本発明に関して、装置について重要な構成要素のみを挙げると、ＡおよびＢであるということを意味する。
【００５２】
同様に、説明で使用される「接続されている（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」という用語は、直接接続のみに限定されるものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。したがって、「装置Ｂに接続された装置Ａ」という表現の範囲は、装置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接接続されている装置またはシステムに限定されるべきではない。これは、Ａの出力とＢの入力の間に経路が存在することを意味し、その経路は、他のデバイスまたは手段を含み得る。「接続されている（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」は、２つ以上の要素が，物理的または電気的に直接接触しているか、２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、それでも、相互に連携または相互に作用していることを意味し得る。例えば、無線接続が考えられる。
【００５３】
本明細書全体にわたる「ある実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある態様（ａｎ  ａｓｐｅｃｔ）」への言及は、その実施形態または態様に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態または態様に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な場所での「１つの実施形態では（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「ある実施形態では（ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、または「ある態様では（ｉｎ  ａｎ  ａｓｐｅｃｔ）」という句の出現は、必ずしも全てが同一の実施形態または態様を指すわけではなく、異なる実施形態または態様を指し得る。 さらに、本発明の任意の実施形態または態様の、特定の特徴、構造または特性は、１つ以上の実施形態または態様において、本開示から当業者には明らかであるように、任意の適切な方法で組み合わされ得る。
【００５４】
同様に、説明においては、本開示を簡素化し、本発明に関わるさまざまな態様の１つ以上の理解を助ける目的で、本発明のさまざまな特徴は、単一の実施形態、図、または説明にまとめられる場合があることを理解されたい。しかし、この開示方法は、主張される発明が、各請求項に明示的に列挙されているよりも多くの特徴を必要とする旨の意図を反映するものとして、解釈されるべきではない。さらに、個々の図面または態様についての説明は、必ずしも本発明の実施形態であると見なされるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の態様は、前述の単一の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴にある。したがって、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、本明細書のこの詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項は、本発明の別個の実施形態として価値を有する。
【００５５】
さらに、本明細書で説明されるいくつかの実施形態が、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴を含む一方で、当業者には理解される通り、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本発明の範囲内にあり、さらなる実施形態を形成するものとると意図される。例えば、以下の特許請求の範囲では、主張される任意の実施形態が任意の組み合わせで使用され得る。
【００５６】
本明細書に提供される説明では、多数の特定の詳細が示されている。しかし、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細無しで実施され得ることが理解される。他の例では、本説明の理解を不明瞭なものにしないために、既知の方法、構造および技術は、詳細には示されていない。
【００５７】
本発明の議論において、そうでない旨が述べられていない限り、パラメータの許容範囲の上限または下限の代替値の開示は、上記値の一方が他方よりも非常に好ましいという示唆と相まって、より好ましい代替値とより好ましくない代替値の間にある上記パラメータのそれぞれの中間値は、それ自身が、上記のより好ましくない値および、上記のより好ましくない値と上記の中間値との間にある各値よりも好ましいという、暗黙の提示として解釈される。
【００５８】
「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」の用語の使用は、ある状況においては、１つのみを意味し得る。「任意の、いずれかの（ａｎｙ）」の用語の使用は、ある状況においては、「全て（ａｌｌ）」および／または「各々の（ｅａｃｈ）」を意味し得る。
【００５９】
次に、本発明の原理は、例示的な特徴に関する少なくとも１つの図面についての詳細な説明によって説明される。他の配置が、根本的な概念または技術的教示から逸脱することなく、当業者の考え得る範囲内で構成されることが可能であり、本発明が添付の特許請求の範囲の用語によってのみ限定されることは、明らかである。
【００６０】
図１では、Ｘ線画像化装置（１０）は、それぞれにＸ線エミッタ配列およびコリメータを含む、２つの平面的なパネル（２０、２１）を含む。パネル（２０、２１）は、支持部（１１）から離れて伸びるアーム（１３）によって適所に保持される。しかし、これらは単に例であり、他の方法および構造が、パネルと検出器を適所に保持するために使用され得ると理解される。
【００６１】
パネルの中心パネル軸は、各パネルの前表面の中心から垂直に外へと突き出るライン（２８）によって示される。各パネル（２０、２１）は、パネルの前表面から出現するＸ線を作り出す。Ｘ線領域の外側限界は、ライン（２４、２５）によって示される。Ｘ線は、被験体（２６）に向けられ、パネル（２０、２１）に相対して、被験体の後ろに位置するパネルの形状をした検出器（３０）の方へ収束する。中心検出器パネル軸（３１）は、検出器の前表面の中心から垂直に外側に突き出るラインによって示される。
【００６２】
この点で、パネル（２０、２１）はエミッタ配列で、各々はその陰極、陽極および真空筐体とともに充填され、共用の高電圧供給、または各エミッタへの個々の供給のどちらか一方によって、動力供給される。中心パネル軸（２８）間の角度は、作り出されるＸ線をコリメートするためにパネルに提供されるコリメータの、開口角度（共通のコリメータ角度）に関係し得る。１例において、中心パネル軸（２８）間の角度は、コリメータの開口角度（共通のコリメータ角度）とほぼ同じである。
【００６３】
図２では、Ｘ線画像化装置（１０Ａ）は、縮尺通りでは無いＸ線エミッタ（４０）とコリメータ（５０）と共に例として示されるパネル（２０、２１）を含む。検出器（３０）はコントローラ（５５）に接続され（３２）、次に、コントローラはディスプレイ（６０）に接続される（５２）。使用においては、Ｘ線は、コリメータ（５０）から中心コネレット軸（５２）を有するコネレット（５１）状に放射される。検出器（３０）によって受信される信号は、レビュー用に画像をディスプレイ上に作成するために、コントローラ（５５）および／またはディスプレイ（６０）によって処理される。コントローラ（５５）はまた、パネル（２０、２１）に接続され（５４）、それによりＸ線の放射を制御する。例えば、コントローラは、パネルから出現するＸ線を提供するのに、どのエミッタが使用されるかを制御し得る。それは、放射されるＸ線の同期、シーケンシング、および他の特性を制御することによって、被検物（２６）に作用するためのＸ線について、定義された領域および方向を作り出すことができる。コントローラは、電子エミッタによって作り出される電子の経路を選択的に曲げるためのソレノイドを制御することで、これを行うことができ、その結果、高エネルギーＸ線生成材料または吸収（低エネルギーＸ線生成）材料に作用する。コントローラはまた、検出器（３０）に接続されているので、受信信号を使って、どのエミッタがＸ線を放射しているかを定義するデータを操作することが可能で、その結果、経時的な３Ｄ画像を作成し得る。
【００６４】
図３は、上から２ｘ２の配列（１００）に構成される４つのパネルソースを示す。パネルは、Ｘ線をほぼ水平方向に放射するように構成される。各パネルは、使用時にＸ線が放射される前表面を形成する主平面を具備する、実質的に長方形のブロックを含む。上２つのパネル（１２０、１２１）のみが見える。各パネルは、各パネルの主平面が垂直にならないように、垂直軸に対して、垂直の「エミッタ」平面（１３１）から離れる方へ角度（１３０）回転される。この角度（１３０）は、共通のコリメータ角度のほぼ半分であり得る。パネルは、各パネルの前表面間の角度が１８０度未満となるように、このように内側へ角度付けされる。また、各パネルは、各パネルの主平面の中心に沿って左右に伸びる水平軸のまわりを、回転されている。このように、パネルは「下向きに角度付け」されている。下向きに角度付けされる角度も、共通のコリメータ角度とほぼ同じであり得る。想像上の中心パネル軸（２８）が、図の理解を助けるために示される。図４は、図３の同じ２×２配列（１００）の側面図を示すため、この下向きの角度付けをよりはっきりと示す。ここでは、上のパネルの１つ（１２１）と下のパネルの１つ（１２２）が示される。下のパネル（１２２）が上方へ角度付けされ、上のパネルが下方へ角度付けされていることがわかる。上のパネル（１２１）は、図３に関係して記載される水平軸に対して、垂直の「エミッタ」平面（１３１）から離れる方向へ、角度（１４０）にわたって動かされている。この角度（１４０）は、共通のコリメータ角度とほぼ同じであり得る。このようにパネルを指向することにより、上２つのパネルから放射されるいずれのＸ線も水平より下そして内側に指向され、且つ、下２つのパネルから放射されるいずれのＸ線も水平より上そして内側に指向され、その結果、すべての４つのパネルからのＸ線は、検出器（３０）の方向へ、互いに向かって収束する。
【００６５】
図５は、図３および図４の、４つのパネル配列の斜視図を示す。４つのパネル（１２０、１２１、１２２、１２３）が、どのようにして２ｘ２の正方形パターンに配置されているかがわかる。パネルは、それらの中心軸（２８）がすべて、共通の単一点（２９）に収束するように内側に角度付けされる。この共通点（２９）は、配列（１００）の中心から、４つのパネルのおのおのの平面に対して共通の角度で外へ延びる想像上のラインの上にあり得る。しかし、いくつかの状況では、上の列のパネルは第１の共通点を有し、２列目のパネルは第２の共通点を有する。第１および第２の共通点が両方共、配列（１００）の中心から、４つのパネルのおのおのの平面に対して共通の角度で外へ延びる想像上のラインの上にある可能性もある。上のパネル（１２０、１２１）は、パネルの前表面が同じ平面上にならないように、角度付けされている。それらの平面間の角度は、参照符号（３３）によって示される。下の２つのパネル（１２２、１２３）は、同じように互いに相対するように方向付けされている。下パネル（１２２、１２３）はまた、１つの上パネル（１２１）と１つの下パネル（１２２）の前表面の間の角度が参照符号（３９）で示されるように、上の２つのパネル（１２０、１２１）に対して内側に角度付けされている。１例において、平面間の角度（３３）は、コリメータの開口角度（共通のコリメータ角度）とほぼ同じである。
【００６６】
一般に、検出器とエミッタの平面が互いと平行でないトモシンセシスでは、「焦点がずれた」画像再構成をもたらす。したがって、画像化システムの空間形状を、画像再構成前に知ることが重要である。検出器が被験体によってマスクされているため、正確な形状情報がいつも入手可能だとは限らない。しかし、射影幾何学の方法を使用することにより、減衰データから、エミッタと検出器の空間的位置を回復および修復することが可能である。
【００６７】
ソースと検出器の相対位置を確実に決定するためには、異なるエミッタから取得した画像を比較する必要がある。この決定を補助するために、数値によるマッピング平面をエミッタ平面の前に導入し得る。このマッピング平面は、エミッタ平面と平行であり得る。既知の傾斜および回転による、画像の伸びや変形が適用可能で、結果としてもたらされる修復された射影は、マッピング平面の中心に置かれる。形状が正確に知られている場合、画像は同じ形およびサイズ（同一または少なくとも既知のコリメーション角度を想定する）を有する。ソースと検出器の相対位置における「不明な」転置については、対応する画像は、決定論的パターンで、マッピング平面の中心から離れてマッピングされる。その時は、検出器に対するエミッタの実際の位置を決定するために、これらのパターンを反転またはデコンボリューションすることが可能である。例えば、拡大／縮小効果により、傾斜および／または回転は、異なるエミッタから取得された画像化対象の領域と形に、変化をもたらす結果となる。
【００６８】
数値的な実験では、このような手法は、小さな変位や傾きに対しては特に感度が高いわけではないことが示されている。換言すると、単一面のエミッタを具備する共通のシステム形状については、マッピング平面上の歪曲は、エミッタ位置エラーについて十分に増幅された信号とはならない。したがって、実際には、小さな歪曲をデコンボリューションすることで、正しいエミッタ位置を正確に決定することは困難であり得る。しかし、エミッタの複数の平面を使用すれば、追加情報が入手可能である。その結果、上に記載の方法は、複数のマッピング平面の使用への拡張により、適用され得る。異なるマッピング平面の適切な比較により、相対地位エラーについてより感度の高い測定を行うことが可能でる。
【００６９】
装置は、エミッタと検出器の相対的な向きと位置が既知となるよう、製造時に事前適合され得る。あるいは、装置は製造後に適合され得る。これは、１つ以上のエミッタパネルと検出器との相対位置が変化した場合に、必要となり得る。適合は、被験体が実在しない状態で、所定の順序で様々なエミッタからＸ線を放射し、それが検出器のどこで受光されるかを特定することにより、実施可能である。
【００７０】
図６は、単一パネルエミッタ配列用の検出器平面図（２００）を示し、また、関心領域（２３０）に対する検出器の作用領域（２２０）、および、Ｘ線照射野の外側領域（２１０）を示す。単一パネルにおけるエミッタ配列の中の４つのコーナーにあるエミッタから生成されるＸ線錐体の、相対位置とカバレッジ領域は、領域（２１０）の各コーナーに１つずつの円（２４０、２４２、２４４、２４６）として示される。
【００７１】
対照的に、図７は、図１に示される通りに設定された、２パネルエミッタ配列のソース用の検出器平面図を示し、そこでは、２つのパネルがそれぞれ、各パネルの中心を左右に通る水平軸について、互いに向けて内側に角度付けされている。関心領域（３３０）に対する検出器の作用領域（３２０）が前例のように示されるが、Ｘ線照射野の外側領域（３１０）は、垂直面において狭くなっている。このことは、上パネル（２０）の上２つのコーナーのエミッタと、下パネル（２１）からの下２つのコーナーのエミッタからのＸ線の、相対位置およびカバレッジ領域によって立証され、領域（３１０）の各コーナーに１つずつの円（３４０、３４２、３４４、３４６）として示されている。単一パネルソース（またはパネルの主平面（前表面）を平行且つ同じ平面に有する−すなわち、内側に角度付けされていない、２つのパネルを有する２パネル配列）の、コーナーエミッタの１つ（２４２）からのＸ線錐体の位置を、参照のために示す。図５に対して、１軸のカバレッジ領域が内側へ移動して検出器領域に近付くと同時に、さらに最適な角度範囲を提供する。
【００７２】
図８は、図３から図５に示される通りに設定された、４パネルエミッタ配列のソース用の検出器平面図を示し、そこでは、４つのパネル装置によって作り出されるＸ線が互いに向かって収束するように、２つの上パネル（１２０、１２１）が下方且つ互いに内側へ角度付けされ、２つの下パネル（１２２）が上方且つ互いに内側へ角度付けされる。関心領域（４３０）に対する検出器作用領域（４２０）が前例のように示されるが、Ｘ線照射野の外側領域（４１０）は、水平面および垂直面の両方において狭くなっている。このことは、上パネル（１２０、１２１）の上２つのコーナーのエミッタの各々の上方外周コーナーと、下パネル（１２２）の２つのコーナーのエミッタの各々の下方外周コーナーからのＸ線の、相対位置およびカバレッジ領域によって立証され、領域（４１０）の各コーナーに１つずつの円（４４０、４４２、４４４、４４６）として示されている。単一パネルソース（またはパネルの主平面（前表面）を平行且つ同じ平面に有する−すなわち、内側に角度付けされていない、２つまたは４つのパネルを有する２または４パネル配列）の、コーナーエミッタの１つ（２４２）からのＸ線錐体の位置を、参照のため示す。図６および図７に対して、両軸のカバレッジ領域が内側へ移動して検出器領域に近付くと同時に、さらに最適な角度範囲を提供する。
【００７３】
この効果は、検出器を越えて移動し散在するＸ線を低減し、オペレータに有益である。さらに、そのような散財する望まれないＸ線を安全に吸収するために、エミッタおよび／または検出器の周囲に使用されるマスクの必要が無くなる。
【００７４】
示されてはいないが、任意の数のパネルが、任意の規則的または不規則なパターンで使用され得ることを理解されたい。例えば、６ｘ２の配列、３ｘ３の配列など。パネルの一部または全ては、より焦点の合ったＸ線領域が作り出されるよう、Ｘ線のビームを収束させるため、互いに向かって内側に角度付けされ得る。
【００７５】
以下の表は、さまざまな用途に対して考えられるコネレット角度（共通コリメータ角度）に関する情報を、複数パネル配列用に、推定されるパネル数、同時のコネレット数（つまり、同時に放射を行うエミッタの数）、および、検出器サイズ（例：幅、長さ、または面積）に対するコネレットサイズ（例：直径または面積）の比率と共に提供する。
【００７６】
見て分かる通り、コネレット角度が減少すると、検出器サイズに対するコネレットサイズの比率が減少する。したがって、対象を画像化するのに必要なコネレットの数は増加する。これにより、対象のどの部分にＸ線が当たるかをより良く制御できるようになり、プロセスのさらなる最適化と放射線量の低減につながる。複数のパネルからの対照をなす角度は、より深みある解像度をも可能にする。
【００７７】
要約すると、検出器のサイズに対するコネレットサイズの比率は、1／（全体にわたるパネル数＋２）＜検出器サイズに対するコネレットサイズの比率＜０．７として表すことができる。
【００７８】
【表１】
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【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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【図８】
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【国際調査報告】
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