(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１０）であって、Ｘ線源と、複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備え、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素（１５）とも呼ばれ、前記ＣＴシステム（１０）がさらに、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素（１５）の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう構成された回路を備え、前記時間オフセットが、少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム。
【請求項２】
前記少なくとも２つの異なる検出器要素（１５）が、３つ以上の異なる検出器要素（１５）を備え、前記時間オフセットが、前記３つ以上の異なる検出器要素の少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１０）。
【請求項３】
前記時間オフセットのサイズが、前記測定期間の少なくとも１つの持続時間の一部であるようにさらに選択される、請求項１から２のいずれか一項に記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項４】
時間オフセット測定方式が、同じエッジオン検出器の異なる深度に配置された異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する、請求項１から３のいずれか一項に記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項５】
異なる深度に配置される前記少なくとも２つの異なる検出器要素（１５）の前記測定期間は、短い方の測定期間と長い方の測定期間という異なる持続時間を含み、前記時間オフセットのサイズは、前記短い方の測定期間の持続時間の一部である、請求項１から４のいずれか一項に記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項６】
ＣＴシステム（１０）によって実行される測定方法であって、前記ＣＴシステム（１０）が、Ｘ線源と、複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備え、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素（１５）とも呼ばれ、前記方法が、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素（１５）の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう前記ＣＴシステム（１０）を制御することを備え、前記時間オフセットは、少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される、測定方法。
【請求項７】
前記少なくとも２つの異なる検出器要素が、３つ以上の異なる検出器要素を備え、前記時間オフセットが、前記３つ以上の異なる検出器要素の少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記時間オフセットのサイズは、前記測定期間の少なくとも１つの持続時間の一部であるようにさらに選択される、請求項６から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法が、同じエッジオン検出器の異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式を適用することを備える、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法が、前記時間オフセットをいくつかの隣接するエッジオン検出器に適用することを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
異なる深度に配置された前記少なくとも２つの異なる検出器要素の前記測定期間が異なり、前記時間オフセットがより短い測定期間の持続時間の一部である、請求項６から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定期間の各々は、同じ持続時間を有する、請求項６から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
Ｘ線源と複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１０）用の制御ユニット（２０）であって、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素（１５）とも呼ばれ、前記制御ユニットが、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう前記ＣＴシステム（１０）を制御するよう構成された回路を備え、前記時間オフセットが、少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される、制御ユニット（２０）。
【請求項１４】
前記少なくとも２つの異なる検出器要素（１５）が、３つ以上の異なる検出器要素を備え、前記時間オフセットが、前記３つ以上の異なる検出器要素の少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される、請求項１３に記載の制御ユニット（２０）。
【請求項１５】
前記時間オフセットのサイズが、前記測定期間の少なくとも１つの持続時間の一部であるようさらに選択される、請求項１３から１４のいずれか一項に記載の制御ユニット（２０）。
【請求項１６】
時間オフセット測定方式が、同じエッジオン検出器の異なる深度に配置された異なる検出器要素（１５）の測定期間の間に時間オフセットを提供する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の制御ユニット（２０）。
【請求項１７】
複数の隣接するエッジオン検出器に、測定期間の間に同じ時間オフセットをもたらす、請求項１６に記載の制御ユニット（２０）。
【請求項１８】
少なくとも１つのプロセッサ（２７）によって実行される場合に、Ｘ線源と複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備えるＣＴシステム（１０）を前記プロセッサに制御させる命令を備えるコンピュータプログラム（２２５）であって、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素（１５）とも呼ばれ、前記コンピュータプログラム（２２５）は、前記ＣＴシステム（１０）が、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素（１５）の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう構成された命令を備え、前記時間オフセットが、少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される、コンピュータプログラム（２２５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、コンピュータ断層撮影（computed tomography）システムによって実行される測定方法に関する。本技術はまた、測定方法を実行するよう構成される装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮像などの放射線撮像は、医療用途および非破壊検査において長年使用されてきた。
【０００３】
通常、Ｘ線撮像システムは、Ｘ線源と、１つまたは複数の検出器要素（Ｘ線強度／フルエンスを測定する独立した手段）を備える複数の検出器からなるＸ線検出器アレイとを含む。Ｘ線源は、撮像対象の被検体または対象物を通過して検出器アレイによって記録されるＸ線を放射する。いくつかの材料は、他の材料よりも大きな割合のＸ線を吸収するので、被検体または対象物の画像が形成される。
【０００４】
一般に使用されるＸ線撮像システムの例は、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムであり、これは、Ｘ線のファンビームまたはコーンビームを生成するＸ線管と、患者または対象物を透過するＸ線の割合を測定するＸ線検出器の対向アレイとを含むことができる。Ｘ線管および検出器アレイは、撮像された対象物の周りを回転するガントリに取り付けられる。ファンビームＣＴジオメトリの図を図３に示す。
【０００５】
検出器アレイの寸法およびセグメンテーションは、ＣＴ装置の撮像能力に影響を与える。ガントリの回転軸の方向、すなわち、図３のｚ方向にある複数の検出器要素は、マルチスライス画像取得を可能にする。角度方向（図３のξ）の複数の検出器要素は、同一平面内の複数の投影の測定を同時に可能にし、これはファン／コーンビームＣＴに適用される。ほとんどの従来の検出器は、いわゆる、フラットパネル検出器であり、スライス（ｚ）方向および角度（ξ）方向に検出器要素を有することを意味する。
【０００６】
低Ｚ材料から製造されたＸ線検出器は、ＣＴで使用するのに十分な検出効率を有するために、Ｘ線ビームの方向に実質的な厚さを有する必要がある。これは、例えば、米国特許第８，１８３，５３５号明細書に記載されているような「エッジオン」ジオメトリを使用することによって解決することができ、検出器アレイは、エッジで衝突Ｘ線に向かい配向された、低原子番号材料の薄いウェハを備える多数の検出器で構築される。図２は、線源６０の位置、Ｘ線４５の方向、検出器アレイ５０、単一のエッジオン検出器５、およびアレイ５５の移動の角度方向を示す、エッジオン検出器のアレイの概略図を示す。各検出器は、ウェハ上の２Ｄグリッド上に複数の検出器要素を有するのが一般的である。エッジオン半導体ウェハの一例が図１に示されており、検出器１５上の列内の様々な検出器要素と衝突Ｘ線４５の方向とを示している。各個々のウェハは、例えば、図３に概略的に示すように、スライス方向（ｚ）およびＸ線方向に検出器要素を有するよう配向される。半導体検出器のエッジ・オン・ジオメトリは、米国特許第４，９３７，４５３号明細書、米国特許第５，４３４，４１７号明細書、米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９号明細書、および国際公開第２０１０／０９３３１４号パンフレットにも示唆されている。Ｘ線の方向に対して僅かな角度で配向されたウェハ検出器も、通常、「エッジオン」という用語に含まれる。
【０００７】
衝突Ｘ線に関して検出器材料内の異なる深さにある検出器要素は、異なる「深度セグメント（depth-segment）」と呼ばれる。異なる深度の検出器要素は、（異なる深度からの）いくつかの検出器要素が同じＸ線ビームを測定するように、一般に整列される。
【０００８】
図９は、例示的な実施形態である米国特許第８，１８３，５３５号明細書に類似したマルチチップモジュールとして実装された半導体検出器モジュールを示す概略図である。この例では、検出器要素は、入射Ｘ線４５の方向に関して３つの深度セグメント１５に編成される。この例は、半導体センサがマルチチップモジュール（ＭＣＭ）における基板５の機能をどのように有することができるかを示している。信号は、検出器要素１５から並列処理回路（例えば、ＡＳＩＣ）３０の入力３７に送られる。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）という用語は、特定の用途のために使用および構成される一般的な回路として広く解釈されるべきであることを理解されたい。ＡＳＩＣは、各Ｘ線から発生した電荷を処理し、それをデジタルデータに変換し、それを用いて光子計数および／または推定エネルギーなどの測定データを得ることができる。ＡＳＩＣは、デジタルデータ処理回路に接続するよう構成されているので、デジタルデータを、さらなるデジタルデータ処理２０および／またはＭＣＭの外部にあるメモリに送ることができ、最終的に、データは、再構成画像を生成するために、画像処理のための入力となる。
【０００９】
所与の回転位置に対して、各検出器要素は、特定の投影線に対する透過Ｘ線を測定する。そのような測定は投影測定と呼ばれる。多くの投影線の投影測定値の集合をサイノグラムと呼ぶ。サイノグラムデータは、画像再構成で利用され、撮像された対象物の内部の画像が得られる。各投影線（サイノグラム内の点）は、図７で定義された角度座標θおよび半径座標ｒによって与えられる。（ｒ，θ）によって与えられる特定の座標における検出器要素による各測定は、サイノグラムのサンプルである。サイノグラムのサンプルが多いほど、実際のサイノグラムがよりよく表現され、より正確に再構成された画像となる。図３に示されたものと同様の検出器アレイがサイノグラム空間をどのようにサンプリングするかの例が、Δθだけ離れたガントリの２つの角度位置について図８Ａに示される。サンプルの様々なｒ位置は、アレイ中の様々な検出器からもたらされる。
【００１０】
一般に、ガントリは連続的に回転し、各検出器要素はフレーム時間内にＸ線束を測定する。測定期間は、ここでは、ある検出器要素が測定で占有される時間間隔として定義される。測定期間の長さは、フレーム時間と同じとすることができるが、必ずしも同じでなくてもよい。測定期間は、全データ収集時間よりもはるかに短く、複数の測定期間が、測定中に、連続して続く。測定期間の長さは、時間的サンプリング間隔と呼ばれ、サンプリング間隔１／Ｔの逆数はサンプリング周波数と呼ばれる。ＣＴシステムの角度サンプリング間隔は、ガントリの角速度ω＝ｄθ／ｄｔおよび時間的サンプリング間隔Ｔにより、Δθ＝ωＴによって与えられる。角度サンプリングの概略図が図４に示されており、ここでは、サンプリング間隔Ｔだけ時間的に分離された２つの異なる位置について検出器および線源が示されている。特定の検出器要素に対応するすべての投影線の動径座標は、ガントリの回転に対して不変である。
【００１１】
断層撮影データから正確な画像再構成を行うためには、十分な量の角度サンプルが存在することが不可欠である。角度サンプリングが不十分であると、画像におけるアーチファクト、エイリアシング、および解像度低下が発生する可能性がある。
【００１２】
（後述するように、特定のオーバーサンプリングスキームを使用せずに）角度サンプリング周波数を増加させる方法の１つは、時間的サンプリング間隔Ｔを減少させることである。しかしながら、これはしばしば検出器の電子装置によって制限される。より高い角度サンプリング周波数を得る別の方法は、回転速度ωを減少させ、磁束を低下させることである（患者線量を増加させないため）。これには、信号を積分する場合に、磁束がより少ないことが、より多くの相対的な電子ノイズを暗示するので、従来のエネルギー積分型検出器のノイズペナルティが伴う。しかしながら、光子計数検出器の場合、積分処理がないので、磁束を減少させることはノイズペナルティを伴わない。したがって、従来のＣＴと比較して、光子計数ＣＴにおいてより高いサンプリングレートを使用することが可能である。
【００１３】
コンピュータ断層撮影のために開発されたいくつかのオーバーサンプリングスキーム、例えば「４分の１検出器オフセット」および「フライングフォーカルスポット」がある。「４分の１検出器オフセット」法は周知であり、検出器要素が検出器幅の４分の１だけファンビームの中心線に対して空間的にオフセットされていることを意味する。これは、θとθ＋１８０度の投影が同じではなく、半分のピクセルだけずれることを意味する。これにより、半径方向にオーバーサンプリング（２倍高い）が生成される。「フライングフォーカルスポット」という方法は、より多くの投影線を生成するために、フォーカルスポットが測定中に移動されることを意味する。この方法は、半径方向および角度方向の両方でオーバーサンプリングを生成することができる。エッジオン検出器の場合、フライングフォーカルスポット法は、線源を移動させることによって線源に対して検出器の配列を変更すると、検出器のスペクトル応答が変化するという欠点がある。
【００１４】
米国特許第７６９６４８１号明細書には、様々な層の検出器要素が互いに対して空間的にオフセットされている多層検出器に使用するオーバーサンプリング方法が記載されている。これにより、半径方向および角度方向の両方でオーバーサンプリングを生成する。しかしながら、低Ｚ材料が検出器材料として使用される場合、検出器内に散乱する光子の割合は重要であるので、米国特許第８，１８３，５３５号Ｂ２明細書に記載されるように、散乱防止モジュールを少なくとも検出器モジュールのサブセットの間に折り込むことが有益であり得る。そのような散乱防止モジュールが使用される場合、検出効率を維持するために、散乱防止モジュール（および検出器モジュール）をＸ線の方向に整列させる（整列されない場合、散乱防止モジュールはまた、検出器によって収集され得る一次放射を吸収する）ことが好ましい。したがって、検出器モジュールの間に折り込まれた散乱防止モジュールが使用される場合、様々な深度セグメント内の検出器要素間の空間的シフトを含むオーバーサンプリングスキームは実用的ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第８，１８３，５３５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９３７，４５３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４３４，４１７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１０／０９３３１４号パンフレット
【特許文献６】米国特許第７６９６４８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本技術の一般的な目的は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）技術が角度方向により高いサンプリング周波数を提供できる機構を提供することである。
【００１７】
より具体的な目的は、角度方向により高いサンプリング周波数を提供するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムを提供することである。
【００１８】
別の目的は、角度方向により高いサンプリング周波数をもたらす測定方法を提供することである。
【００１９】
さらに別の目的は、角度方向により高いサンプリング周波数を提供するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムのための制御ユニットを提供することである。
【００２０】
またさらに別の目的は、角度方向により高いサンプリング周波数を提供するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムにおける測定回路を提供することである。
【００２１】
さらなる目的は、角度方向により高いサンプリング周波数を提供するＣＴシステム制御するためのコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１の態様によれば、Ｘ線源と、複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムが提供され、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素とも呼ばれ、ＣＴシステムは、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するように構成され、時間オフセットは、少なくとも２つの異なる検出器要素のそれぞれの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００２３】
第２の態様によれば、ＣＴシステムによって実行される測定方法が提供され、ＣＴシステムが、Ｘ線源と、複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備え、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素とも呼ばれ、本方法は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式を適用することを備え、時間オフセットは、少なくとも２つの異なる検出器要素のそれぞれの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００２４】
第３の態様によれば、Ｘ線源と複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム用の制御ユニットが提供され、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素とも呼ばれ、制御ユニットが、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するようＣＴシステムを制御するよう構成され、時間オフセットは、少なくとも２つの異なる検出器要素のそれぞれの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００２５】
第４の態様によれば、Ｘ線源と複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムにおける測定回路が提供され、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素とも呼ばれ、測定回路は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するように構成され、時間オフセットは、少なくとも２つの異なる検出器要素のそれぞれの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００２６】
第５の態様によれば、少なくとも１つのプロセッサによって実行される場合に、Ｘ線源と複数の光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備えるＣＴシステムをプロセッサに制御させる命令を備えるコンピュータプログラムが提供され、各エッジオン検出器が、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置された複数の深度セグメントを有し、複数の検出器要素とも呼ばれ、ＣＴシステムは、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作し、時間オフセットは、少なくとも２つの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００２７】
角度サンプリング周波数が不十分であると、再構築されたＣＴ画像におけるサンプリングアーチファクト、エイリアシング、および不十分な空間分解能の原因となる。記載される方法は、検出器上の深度セグメントの組込み冗長性を利用することにより、エッジオン検出器の角度サンプリング周波数を増加させる効果的な方法である。サンプリング周波数を高くすることで、アーチファクトを導入することなく、より高いガントリ回転速度を可能にする。また、本方法を用いて信号をオーバーサンプリングする場合、エイリアシングを防止するために画像再構成中にデータをローパスフィルタ処理する必要がなくなり、したがって、元の画像データのより多くを保存することができる。本方法は、今日のエッジオン検出器で簡単に実装される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】単一エッジオン光子計数検出器の一例を示す概略図である。
【図２】エッジオン検出器のアレイの一例を示す概略図である。
【図３】ファンビームＣＴシステムの一例を示す概略図である。
【図４】１つのエッジオン検出器の角度サンプリングジオメトリを示す概略図である。
【図５】測定期間の間にオフセットがある場合とない場合の３つの深度セグメントを有する検出器の２つの異なる時間サンプリング方式を示す概略図である。
【図６】測定期間の開始時および終了時の３つの深度セグメントの列における検出器要素の位置を示す概略図である。
【図７】サイノグラム座標の定義を示す概略図である。
【図８】サイノグラムのサンプリングを示す概略図である。
【図９】３つの深度セグメント、測定回路、および制御システムを有するエッジオン検出器の一例を示す概略図である。
【図１０】エッジオン検出器システムにおいて時間オフセット測定方式を実施する方法を示す概略フロー図である。
【図１１】エッジオン検出器の測定回路に予め設定された制御設定を実施する方法を示す概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図面を通して、同様のまたは対応する要素には同じ参照記号が使用されている。
【００３０】
本技術をよりよく理解するために、簡単なシステム概要および／または技術的問題の分析から始めることが有用であろう。
【００３１】
本技術によれば、エッジオン検出器上の異なる深度セグメント内の検出器要素の開始測定期間の間に時間的オフセットが導入される。ガントリが連続的に回転するので、時間的オフセットは、異なる深度セグメントからの測定値の角度座標におけるオフセットに対応し、したがって、角度方向においてより高いサンプリング周波数を生成する。サンプリング周波数は、実際には、検出器上の深度セグメントの数だけ増加させることができる。また、ガントリが螺旋モードで回転する場合、すなわち、検出器要素が撮像された対象物に対して螺旋で測定を実行する場合、この方法は、軸（ｚ）方向のサンプリングレートも高くする。
【００３２】
角度サンプリング周波数を増加させると、エイリアシングを低減し、空間解像度を改善し、サンプリングアーチファクトを抑制する可能性がある。角度サンプリングレートを維持しながら、ガントリをより速く回転させることができるので、本方法を使用して、より高速な画像取得を可能にすることもできる。
【００３３】
本技術は、コンピュータ断層撮影システム（ＣＴシステム）によって実行される測定からより高い角度サンプリング周波数を得ることができる機構を提供することを目的としている。このために、そのような機構を提供することを目的とした測定方法および対応する装置が提案される。
【００３４】
したがって、本技術は、コンピュータ断層撮影システム（ＣＴシステム）１０によって実行される測定方法を提供する。ＣＴシステム１０は、Ｘ線源と光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備え、各エッジオン検出器は、いくつかの深度セグメントを有し、検出器要素１５とも呼ばれ、入射Ｘ線の方向における異なる空間位置に配置される。本方法は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素１５の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式を適用することを備え、時間オフセットは、少なくとも２つの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００３５】
換言すると、ＣＴシステム１０によって実行される測定方法が提供される。本方法によれば、時間オフセット測定方式が適用されて、より高い角度サンプリング周波数を可能にし、測定時間当たりより豊富な測定出力をもたらす。適用された時間オフセット測定スキームは、エッジオン検出器のアレイ内の様々な検出器要素１５の測定が開始される場合の時間設定を制御する。本方法によれば、異なる深度に配置された少なくとも２つの検出器要素１５によって実行される測定は、相対的な時間遅れを伴って開始される。図５は、異なる深度に配置された３つの異なる検出器要素を有するエッジオン検出器のアレイの簡略化されたケースの図解を提供する。本方法の例示的な実施形態によれば、時間オフセット方式は、ｔ０で測定を実行するために第１の検出器要素を開始するよう動作し、次いで、適用された時間オフセット方式が時間ｔ０＋Ｔ／３で測定を実行するために、第２の検出器要素を開始し、ここで、Ｔは、検出器のサンプリング期間または積分期間を示す。この例示的な例では、第１および第２の検出器要素の両方とは異なる深度に配置された第３の検出器要素が、ｔ０＋２Ｔ／３で測定を実行するために開始される。図５に見られるように、検出器要素の測定期間の少なくとも２つは、測定手順中に重なる。これにより、より高い角度サンプリング周波数が得られることが保証される。図５の実施形態によって提供される例は、単なる用例に過ぎない。他の測定方式も可能であり、例えば、同じオフセットが適用される深度セグメントのグループを形成することが可能である。深度セグメントの各グループ内では、検出器要素が同時に測定を開始する。このオフセット方式では、サンプリング周波数は、各深度セグメントに対して一意の時間オフセットを有する場合よりも低いが、それぞれに対して時間オフセットを有する深度セグメントの少なくとも２つの異なるグループが存在する場合には依然としてオーバーサンプリングが存在する。しかしながら、各投影線について、深度セグメントがグループ化されている場合、より多くの統計値が取得され、いくつかの種類の画像再構成アルゴリズムを使用する場合に有益であり得る。
【００３６】
異なる深度に配置された異なる検出器要素の測定期間の持続時間は変化する可能性があることにも留意すべきである。すなわち、第１の検出器要素は、第１の検出器の測定期間からオフセットされた測定期間の間に測定を実行するように制御された第２の検出器要素の測定期間とは異なる、特別に設定された測定期間中に測定を実行するよう制御することができる。エッジオン検出器内の異なる検出器要素のすべてまたは一部に対して異なる測定期間を与えることが可能である。
【００３７】
特定の実施形態によれば、方法が提供され、少なくとも２つの異なる検出器要素が３つ以上の異なる検出器要素を備え、時間オフセットが、３つ以上の異なる検出器要素の少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される。
【００３８】
本技術の別の特定の実施形態によれば、方法が提供され、時間オフセットのサイズは、測定期間の少なくとも１つの持続時間の一部であるようにさらに選択される。
【００３９】
言い換えると、２つの測定開始の間の時間オフセットのサイズまたは期間は、望ましい角度サンプリングパターンが達成されるように選択される。オフセットを測定期間の１つの一部となるように選択することにより、角度サンプリング周波数の増加が確実に達成される。
【００４０】
可能な実施形態は、同じエッジオン検出器の異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式を適用することを備える方法を提供する。
【００４１】
言い換えれば、単一の検出器ウェハ上に配置され、したがって、検出器要素の必要な相対的な幾何学的形状によって制限される検出器要素のための測定またはサンプリング方式が提供される。異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを導入することによって、より高いサンプリングレートが達成されるようにサンプリングパターンを角度方向に分散させることができる。
【００４２】
一例として、本技術は、時間オフセットをいくつかの隣接するエッジオン検出器に適用することを備える方法の一実施形態を提供する。
【００４３】
この実施形態によれば、共通の時間オフセットが、いくつかの隣接するエッジオン検出器に提供され得る。共通の時間オフセット方式は、同じデータ処理ステップを、一意のサンプリングパターンについての特別な考慮なしに各検出器からのデータに適用することができるので、データ処理ステップを単純化する。また、共通の時間オフセット方式は、対象物が角度方向に均一にサンプリングされることを保証し、これにより、縞などの画像の不均一性を防止することができる。
【００４４】
本方法の任意選択的な実施形態は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間が異なり、時間オフセットがより短い測定期間の持続時間の一部である測定方法を提供する。
【００４５】
本方法の特定の実施形態によれば、各測定期間は同じ持続時間を有する。
【００４６】
この特定の実施形態は、異なる深度セグメントにおける測定の開始の間の時間オフセットが、すべての連続測定について保存されることを保証する。
【００４７】
時間オフセット測定方式を使用する測定方法を説明し、以下では、本技術の時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう構成される様々な装置および方法について説明する。本方法を参照して提供される利点および説明は、装置に対しても同様に有効である。
【００４８】
本技術の特定の実施形態によれば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム１０は、Ｘ線源と光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備え、各エッジオン検出器は、いくつかの深度セグメントを有し、検出器要素１５とも呼ばれ、入射Ｘ線の方向における異なる空間位置に配置される。ＣＴシステム１０は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素１５の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう構成され、時間オフセットは、少なくとも２つの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００４９】
本技術によるＣＴシステム１０は、言い換えれば、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素１５について少なくとも部分的に重なり合う測定期間を提供するための測定方式に基づいて動作するよう構成される。
【００５０】
図９は、検出器ウェハ５を備えるＣＴシステムに含むことができるエッジオン検出器の一例を示し、検出器ウェハ５は、測定回路３０から各検出器要素１５への個々の接続部を有し、少なくとも２つの深度セグメント１５がｘ線４５の方向に存在する。エッジオン検出器はまた、測定回路３０と、制御および読み出し用のユニット２０とを備える。異なる深度セグメントの測定期間の間の時間オフセット方式を適用して、ＣＴガントリの連続的な回転中に角度方向のオーバーサンプリングが達成されるようにすることができる。図２は、ＣＴシステムで使用される検出器アレイ５０を形成するために個々のエッジオン検出器５をどのように配置することができるかの一例を示す。図２はまた、線源６０の位置、すなわちＸ線４５の方向を示す。
【００５１】
本技術の特定の実施形態は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム１０を提供し、少なくとも２つの異なる検出器要素が３つ以上の異なる検出器要素１５を備え、時間オフセットが、３つ以上の異なる検出器要素１５の少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される。
【００５２】
別の可能な実施形態は、ＣＴシステム１０を提供し、時間オフセットのサイズは、測定期間の少なくとも１つの持続時間の一部であるようにさらに選択される。
【００５３】
さらに別の実施形態は、時間オフセット測定方式が、同じエッジオン検出器の異なる深度に配置された異なる検出器要素１５の測定期間の間に時間オフセットを提供する、ＣＴシステム１０を提供する。
【００５４】
特定の実施形態は、複数の隣接するエッジオン検出器に測定期間の間に同じ時間オフセットをもたらすＣＴシステム１０を提供する。
【００５５】
任意選択的な実施形態によれば、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素１５の測定期間が異なり、時間オフセットがより短い測定期間の持続時間の一部である、ＣＴシステム１０を提供する。
【００５６】
代替実施形態によれば、測定期間の各々が同じ持続時間を有するＣＴシステム１０が提供される。
【００５７】
以下は、本技術の多くの詳細な実施形態に従う。これらの実施形態は単なる例示であり、本技術の理解を容易にすることを意図している。したがって、本実施形態は限定的であると解釈されるべきではない。
【００５８】
１つの例示的な実施形態では、オフセットパターンは、異なる深度セグメントの測定期間の開始時間が測定期間（Ｔ）にわたって均等に分布するようなものである。例えば、３つの深度セグメントの場合、第１のセグメントがｔ０で測定期間を開始すると、第２のセグメントはｔ０＋Ｔ／３で開始し、第３のセグメントはｔ０＋２Ｔ／３で開始する。第１のセグメントの新しい測定はｔ０＋Ｔなどで開始される。図５は、測定期間の間に適用される時間オフセットの概略図を示す。このオフセットパターンは、異なる深度セグメントからの投影測定値が角度方向に均等に分布することを意味する。このオフセットパターンに起因する角度サンプリングの例が図６に示されており、ここでＡは、３つすべての深度セグメントについてｔ０で始まりｔ０＋Ｔで終わる測定期間の始めと終わりにおける検出器要素の位置を示す。Ｂは、異なる深度セグメントの測定期間のオフセットに起因する角度サンプリングのオフセットを示す。図８は、測定期間の間に時間オフセットを適用するとサイノグラムのサンプリング方式がどのように変化するかを示し、ここで、Ａは、オフセットなしのサンプリング方式を示し、Ｂは、オフセット付きのサンプリング方式を示す。
【００５９】
すべての深度セグメント内の検出器要素の測定期間が時間的に同期している場合、すべての検出器要素は同じ投影線、すなわち、サイノグラム内の同じ位置（ｒ，θ）に沿って測定する。
【００６０】
特定のＸ線ビーム、すなわち、投影線が各深度セグメントの１つの検出器要素を照射するように、線源に関してエッジオン検出器上の検出器要素を整列させることが一般的である。同じ投影線を測定する検出器要素を列と呼ぶこととする。各時点で、列内のすべての検出器要素が同じ投影線を測定する。測定期間は、投影データが収集される時間窓を定義し、連続回転のために、測定された投影線の角度座標は時間と共に変化し、これは、測定値が、測定期間が開始および終了した場合に定義される異なる角度座標を有する投影線のセットからのデータからなることを意味する。ここで、列内のすべての検出器要素の測定期間が同時に開始および終了される場合、すなわち、測定期間が時間的に同期される場合、列内のすべての検出器要素は、各測定期間について投影線の同じセットからデータを収集する。他方、測定期間が時間的にオフセットされている場合、すなわち、列内の異なる検出器要素によって実行される測定の開始と終了との間の時間のずれがある場合、列内の各検出器要素は、投影線の異なるセットからのデータを収集する。
【００６１】
別の例示的な実施形態では、深度セグメントのグループが形成され、グループの測定期間の間の時間オフセットが適用される。これは、各投影測定における計数の数が非常に低い場合に有益であり、というのも、低計数は、再構成アルゴリズムでエラーにつながる可能性があり、深度セグメントをグループ化すると、各投影測定の統計値が増加するためである。
【００６２】
さらに別の例示的な実施形態では、深度セグメントの測定期間の間のオフセットを使用して、検出器の非整列がガントリの回転の方法である場合に、整列されていない検出器の深度セグメントからの測定が同じ投影線で実行されることを保証することができる。この場合、オフセットパターンは、Ｘ線の方向に対するエッジオン検出器の非整列の程度によって与えられる。
【００６３】
この方式を使用して生成されたデータの量が、データ読み出し帯域幅が限られているために実用には大きすぎる場合、データのデシメーションを読み出し前に行うことができる。高度にサンプリングされたデータは、デシメーションの間にローパスフィルタリングされ、高周波成分が除去され、エイリアシングが発生する可能性があるため、エイリアシングを低減する利点が依然として存在する。
【００６４】
本技術のいくつかの用例を説明し、以下では、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム用の制御ユニットについて詳細に説明し、制御ユニットが、ＣＴシステムを制御して、本技術の時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう構成される。
【００６５】
本技術はまた、Ｘ線源と光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備える、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム１０用の制御ユニット２０を提供し、各エッジオン検出器は、いくつかの深度セグメントを有し、検出器要素１５とも呼ばれ、入射Ｘ線の方向における様々な空間位置に配置される。制御ユニット２０は、ＣＴシステム１０を制御して、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素１５の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう構成され、時間オフセットは、少なくとも２つの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００６６】
図１０は、エッジオン検出器を備えるＣＴシステム１０を制御するよう構成された制御ユニット２０の概略図を示す。制御ユニット２０は、メモリ２５と、１つまたは複数のプロセッサもしくは処理回路２７とを備えることができる。処理回路の例には、これらに限定するものではないが、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、ビデオ加速ハードウェア、ならびに／もしくは１つまたは複数のフィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または１つまたは複数のプログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）などの任意の適切なプログラマブル論理回路を含む。
【００６７】
コンピュータプログラムは、特定の実施形態では、制御システムが備えることができる制御ユニットおよび／またはメモリをプログラムすることができる。ＣＴシステム１０は、特定の実施形態によれば、コンピュータプログラム２２５によって制御することができる。したがって、本技術は、少なくとも１つのプロセッサ２７によって実行される場合に、Ｘ線源および光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイを備えるＣＴシステム１０をプロセッサに制御させる命令を備えるコンピュータプログラム２２５を提供し、各エッジオン検出器が、いくつかの深度セグメントを有し、検出器要素１５とも呼ばれ、入射Ｘ線の方向において異なる空間位置に配置され、ＣＴシステム１０は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素１５の測定期間の間に時間オフセットを提供するための時間オフセット測定方式に基づいて動作し、時間オフセットは、少なくとも２つの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００６８】
プログラムは、特定の実施形態では、ＣＴシステムによって使用される測定方式を変更するための命令も備えることもできる。
【００６９】
図１０において、光子計数エッジオン検出器上の各検出器要素は、測定回路３０に個別に接続されている。測定回路３０は、各Ｘ線から発生した電荷を処理し、それをデジタルデータに変換し、それを用いて光子計数値などの測定データを得ることができる。測定回路は、測定期間内に検出器要素によって検出されたＸ線の数を数える１つまたは複数のカウンタを備えることができる。測定回路は、特定の実施形態では、メモリ３５を備えることができる。測定回路は、制御ユニットによって制御され、制御ユニットと通信する。制御ユニットは、測定回路からデータを読み出すことができる。制御ユニットは、特定の実施形態では、メモリを備えることができる。制御ユニットは、コマンドを送信することによって測定回路を動作させるように構成される。これらのコマンドには、測定の開始、測定の終了、カウンタの読み取り、およびカウンタのリセットを含むことができる。したがって、制御システム／制御ユニットは、各個々の検出器要素の１つまたは複数の測定期間の開始時間および持続時間を備えることができる、検出器要素によって使用される、測定方式を決定し、測定回路に、特定の測定方式に従った測定を実行するよう指示するように構成することができる。換言すれば、制御システムは、例示的な実施形態による時間オフセット方式を適用するように構成することができる。
【００７０】
ＣＴシステムの測定データ出力は、制御システムから抽出することができる。
【００７１】
本技術の特定の実施形態は、制御ユニットを提供し、少なくとも２つの異なる検出器要素が３つ以上の異なる検出器要素を備え、時間オフセットが、３つ以上の異なる検出器要素の少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される。
【００７２】
本技術の可能な実施形態は、制御ユニットを提供し、時間オフセットのサイズは、測定期間の少なくとも１つの持続時間の一部であるようさらに選択される。
【００７３】
本制御ユニットの別の実施形態によれば、時間オフセット測定方式が、同じエッジオン検出器の異なる深度に配置された異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する、制御ユニットを提供する。
【００７４】
別の可能な実施形態は、複数の隣接するエッジオン検出器に測定期間の間に同じ時間オフセットをもたらす制御ユニットを提供する。
【００７５】
さらに別の実施形態は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間が異なり、時間オフセットがより短い測定期間の持続時間の一部である、制御ユニットを提供する。
【００７６】
特定の実施形態によれば、測定期間の各々が同じ持続時間を有する制御ユニットが提供される。
【００７７】
本技術はまた、Ｘ線源と光子計数エッジオン検出器のＸ線検出器アレイとを備える、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム１０内の測定回路３０を提供し、各エッジオン検出器は、いくつかの深度セグメントを有し、検出器要素１５とも呼ばれ、入射Ｘ線の方向における異なる空間位置に配置される。測定回路３０は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素１５の測定期間の間に時間オフセットを提供する時間オフセット測定方式に基づいて動作するよう構成され、時間オフセットは、少なくとも２つの測定期間が少なくとも部分的に時間的に重なり合うように選択される。
【００７８】
図１１は、測定回路３０が予め構成された制御設定のセットを備えるエッジオン検出器の測定構成の概略図を示す。光子計数エッジオン検出器上の各検出器要素は、個別に測定回路３０に接続することができる（３７）。測定回路は、各Ｘ線から発生した電荷を処理し、それをデジタルデータに変換し、それを用いて光子計数値などの測定データを得ることができる。測定回路３０は、測定期間内に検出器要素によって検出されたＸ線の数を数える１つまたは複数のカウンタを備えることができる。測定回路は、特定の実施形態では、メモリ３５を備えることができる。測定回路は、１つまたは複数のプロセッサもしくは処理回路を備えることができる。処理回路の例には、これらに限定するものではないが、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、ビデオ加速ハードウェア、ならびに／もしくは１つまたは複数のフィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または１つまたは複数のプログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）などの任意の適切なプログラマブル論理回路を含む。測定回路３０は、図１１に示された例示的な実施形態において、１つまたは多くの個々の検出器要素の１つまたは複数の測定期間の開始時間および持続時間を備えることができる予め構成された制御設定のセットを備える。予め構成された制御設定は、換言すれば、検出器要素の測定期間に対する時間オフセット方式を備えることができる。
【００７９】
本技術の可能な実施形態は、測定回路３０を提供し、少なくとも２つの異なる検出器要素が３つ以上の異なる検出器要素を備え、時間オフセットが、３つ以上の異なる検出器要素の少なくとも２つの測定期間が時間的に少なくとも部分的に重なり合うよう選択される。
【００８０】
別の可能な実施形態は、測定回路３０を提供し、時間オフセットのサイズは、測定期間の少なくとも１つの持続時間の一部であるようさらに選択される。
【００８１】
例えば、本技術は、時間オフセット測定方式が、同じエッジオン検出器の異なる深度に配置された異なる検出器要素の測定期間の間に時間オフセットを提供する、測定回路３０を提供する。
【００８２】
別の可能な実施形態は、複数の隣接するエッジオン検出器に測定期間の間に同じ時間オフセットをもたらす測定回路３０を提供する。
【００８３】
本技術の代替実施形態は、異なる深度に配置された少なくとも２つの異なる検出器要素の測定期間が異なり、時間オフセットがより短い測定期間の持続時間の一部である測定回路３０を提供する。
【００８４】
本技術の特定の実施形態によれば、前記測定期間の各々が同じ持続時間を有する測定回路３０が提供される。
【００８５】
本明細書で説明される方法および装置は、様々な方法で実施され、結合され、再配列され得ることが理解されるであろう。
【００８６】
例えば、実施形態は、ハードウェア、または適切な処理回路により実行するためのソフトウェア、またはそれらの組み合わせで実施することができる。
【００８７】
本明細書で説明するステップ、機能、手順、および／またはブロックは、汎用電子回路および特定用途向け回路の両方を含むディスクリート回路または集積回路技術などの任意の従来技術を使用してハードウェアで実施することができる。
【００８８】
あるいは、または補足として、本明細書で説明するステップ、機能、手順、および／またはブロックの少なくとも一部は、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニットなどの適切な処理回路によって実行するためのコンピュータプログラムなどのソフトウェアで実施することができる。
【００８９】
また、本技術が実装される任意の従来装置またはユニットの一般的な処理能力を再利用することが可能であり得ることも理解されるべきである。また、例えば、既存のソフトウェアを再プログラミングすることによって、または新しいソフトウェアコンポーネントを追加することによって、既存のソフトウェアを再利用することも可能である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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