(57)【要約】【課題】  マルチスライスコンピュータ断層撮影（ＣＴ）に際しエネルギー識別を行う。【解決手段】  イメージングシステム（１０）内でエネルギー識別を行うためのＸ線源（３２）は、電子を照射する陰極照射装置（８２）と、電子が入射すると複数のＸ線量エネルギーピーク（１１６及び１２０）を有するＸ線ビーム（９３）を生成するターゲット（８０）を有する陽極（８１）とを含む。イメージングシステム（１０）内でエネルギー識別を行う方法は、電子の照射を含む。Ｘ線量エネルギーピーク（１１６及び１２０）を有するＸ線ビーム（９３）が生成される。Ｘ線ビーム（９３）は被検体（４４）を通って配向され受信される。複数のエネルギー識別特性を有するＸ線イメージは、Ｘ線ビーム（９３）に応答して生成される。【選択図】      図５
2004363109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子を照射する少なくとも１つの陰極照射装置と、
少なくとも１つのターゲット（８０）を有し、該ターゲット上に前記複数の電子が入射すると複数のＸ線量エネルギーピークのある少なくとも１つのＸ線ビームを生成する、少なくとも１つの陽極（８１）と、
を含むイメージングシステム内でネルギー識別を行うＸ線源。
【請求項２】
前記少なくとも１つの陰極が、
第１の複数の電子を照射する第１の陰極照射装置（８２）と、
第２の複数の電子を照射する第２の陰極照射装置（８４）と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の線源。
【請求項３】
前記第１の陰極照射装置（８２）が第１のｋＶｐ（管電圧最高値）で前記第１の複数の電子を照射し、前記第２の陰極照射装置（８４）が第２のｋＶｐで第２の複数の電子を照射することを特徴とする請求項２に記載の線源。
【請求項４】
前記少なくとも１つの陽極が、
第１の複数の電子を受信する第１のターゲット（１０２）と、
第２の複数の電子を受信する第２のターゲット（１０４）と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の線源。
【請求項５】
前記少なくとも１つのＸ線ビームの少なくとも一部を吸収する、少なくとも１つのフィルタを更に含む請求項１に記載の線源。
【請求項６】
複数の電子を照射する少なくとも１つの陰極照射装置と、少なくとも１つのターゲット（８０）を有し、該ターゲット上に前記複数の電子が入射すると複数のＸ線量エネルギーピークのある少なくとも１つのＸ線ビームを生成する、少なくとも１つの陽極とを含むＸ線源（３２）と、
前記少なくとも１つのＸ線ビームを受信し、物質エネルギー識別情報を有するＸ線信号を生成するエネルギー識別検出器（４０）と、
を含むイメージングシステム。
【請求項７】
前記Ｘ線源（３２）が、前記少なくとも１つのＸ線ビームの少なくとも一部を吸収する少なくとも１つのフィルタを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのフィルタに結合されたフィルタ回転装置（９４）と、
前記フィルタ回転装置に電気的に結合され、該少なくとも１つのフィルタを回転させるコントローラ（５２）と、
を更に含む請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのＸ線ビームの複数のＸ線量エネルギーレベルを測定するＸ線検出器を更に含む請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
イメージングシステムにおけるエネルギー識別を実行する方法であって、
複数の電子を照射する段階と、
複数のＸ線量エネルギーピークを有する少なくとも１つのＸ線ビームを生成する段階と、
前記少なくとも１つのＸ線ビームを被検体の少なくとも一部を通して配向する段階と、
前記少なくとも１つのＸ線ビームを受信する段階と、
前記少なくとも１つのＸ線ビームに応答して複数のエネルギー識別特性を有するＸ線画像を生成する段階と、
前記エネルギー識別特性に応答して前記被検体の前記少なくとも一部の物質及び物質密度を識別する段階と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、マルチスライスコンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステムに関し、より詳細には、エネルギー識別を行うシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングにおいて、患者の一部がスキャンされ、その中に含まれる物質の密度が種々の診断及び評価目的のために判定される。ＣＴイメージングシステムのスキャン性能を高める努力が継続的になされている。特に、ＣＴイメージングにおいて、スキャンされる物質の密度を判定できるだけでなく、同様の密度を有する物質又は合成物質を区別できることが望ましい。
【０００３】
例えばある検査手順において、血液の視認性を高め、血管又は器官内で他の組織又は望ましくない沈着物から血液を良好に識別するために、患者の血流にヨウ化物を注入することができる。主に水分から構成されるヨウ化物と水又は血液の合成物、及びカルシウム沈着と軟組織の合成物は、同様の物質密度を示し、結果として各合成間の空間分解能が不十分でコントラスト解像度が低くなり、医療従事者が観察する場合、事実上これに対応した同様の輝度レベルとなる。血管壁の内層にカルシウムが沈着することは望ましくない。従って医療従事者は、上述の合成物の再構成ＣＴイメージについての輝度レベル識別が困難であることに起因して、患者の血管にカルシウム沈着が存在するかどうか判定することができない可能性がある。
【０００４】
次に、図１を参照すると、従来のＣＴ管組立体１０の断面図が示される。ＣＴイメージングシステムは、３６０度画像を生成するために種々の速度で回転するガントリを含む。ガントリは、単一の陰極１４と陽極１６との間の真空間隙１２にＸ線を発生するＣＴ管組立体１０を含む。Ｘ線を発生するために、真空間隙１２の両端に高電位が生成され、電子ビームの形態で電子が陰極１４から陽極１６の単一ターゲット１８に照射可能となる。電子の放出において、陰極１４内に含まれるフィラメントが加熱され、そこに電流を通すことにより白熱化される。高電圧電位により電子が加速されて、ターゲット１８へ入射し、これにより電子は急激に減速されて、Ｘ線を放射してＣＴ管ウィンドウ２０を透過するＸ線ビームを形成する。
【０００５】
ＣＴ管ウィンドウ２０を透過した後、Ｘ線ビームは単一のフィルタ２２を介してフィルタ処理される。フィルタ２２は、所定レベルより低いエネルギーレベルを有する低エネルギーＸ線数を低減し、従って患者に対するＸ線曝露が低減される。Ｘ線数と対応するエネルギーレベルの患者透過前エネルギースペクトルグラフの実施例を図２に示す。フィルタ後のスペクトル曲線２４は、フィルタ前のスペクトル曲線２６にほぼ重なる。スペクトル曲線２４のピークは１つであり、４０ＫｅＶより低いエネルギーレベルに対応するＸ線数は、フィルタ２２によって吸収されるため顕著に減少している点に留意されたい。
【０００６】
フィルタ後のＸ線は患者の一部を透過し、Ｘ線検出器アレイにより検出される。Ｘ線が患者を透過すると、検出器アレイに入射する前に減弱する。Ｘ線減弱測定値は、そこでの減弱に応じて変化するエネルギーレベルを有する、受信したＸ線が生成する電気信号応答に対応してＸ線検出器により生成される。Ｘ線画像は減弱測定値に応答して再構成される。
【０００７】
Ｘ線検出器アレイは、１つのピークのエネルギースペクトルに応答してＸ線信号を生成する。検出器で受信されたＸ線数は、検出器の平均領域及び観察時間間隔全体にわたり積算されて積算信号を生成する。積算信号は、患者のスキャン対象物質の密度に直接関係する。当該技術分野で公知のように、結果として得られたエネルギースペクトル、及び固有の積算特性から同様の物質密度を識別することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、ＣＴスキャニングの有用性及び性能を向上させるために、異なるスキャン対象物質と異なるスキャン対象合成物質を識別するエネルギー識別のＣＴシステムを提供することが望まれる。また、ＣＴシステムが、精密で明瞭な、且つ患者へのＸ線曝露が増加することがない、エネルギー識別が可能であることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はイメージングシステム内でエネルギー識別を行うシステム及び方法を提供する。イメージングシステム内でエネルギー識別を行うＸ線源が提供され、これは、電子を照射する陰極照射装置と、電子が入射すると複数のＸ線量エネルギーピークを有するＸ線ビームを生成するターゲットを有する陽極とを含む。
【００１０】
また、イメージングシステム内でエネルギー識別を実行する方法が提供され、これは電子の照射を含む。Ｘ線量エネルギーピークを有するＸ線ビームが生成される。Ｘ線ビームは被検体を通って配向され、受信される。複数のエネルギー識別特性を有するＸ線画像が、Ｘ線ビームに応答して生成される。
【００１１】
本発明の幾つかの利点の１つは、エネルギー識別が可能なシステムを提供することであり、これにより医療従事者は同様の密度を有する物質と合成物質を識別できる。その際、本発明により、改善された診断、検査、試験、評価目的の情報生成を増大させることができる。
【００１２】
本発明の別の利点は、異なる物質間での空間分解能及び低コントラスト解像度の改善を可能にすることであり、これによりスキャン対象物質の識別が更に容易になる。
【００１３】
更に、本発明はエネルギー識別を提供すると共に、患者に対するＸ線曝露を最小限に抑える。
【００１４】
本発明自体は、付随する利点とともに、添付の図面と関連付けながら取り上げた以下の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明をより完全に理解するためには、添付図により詳細に示され、本発明の実施例によって以下に説明される実施形態を参照する必要がある。
【００１６】
以下の図の各々において、同じ参照符号は同じ構成要素を表すのに用いられる。本発明をコンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステム内でエネルギー識別を行うシステム及び方法に関して説明するが、以下の装置及び方法は様々な目的に適合させることが可能であり、次の用途、すなわち、ＭＲＩシステム、ＣＴシステム、放射線治療システム、Ｘ線イメージングシステム、超音波システム、放射性イメージングシステム、磁気共鳴分光システム、及び当該技術分野で公知の他の用途に限定されるものではない。
【００１７】
以下の説明では、ある1つの構成された実施形態に関する様々な動作パラメータ及び構成要素が説明される。これらの特定のパラメータ及び構成要素は例証として含まれ、限定を意味するものではない。
【００１８】
同様に、以下の説明において、用語「Ｘ線量エネルギーピーク」は、エネルギースペクトルグラフ及びこの中に含まれるピークの一般的な形を表す。エネルギースペクトルグラフは、Ｘ線エネルギーレベル及び各エネルギーレベルに対応するＸ線数のグラフである。Ｘ線量エネルギーピークは、エネルギーグラフ内で発生又は存在しうる散発性のスパイク、或いは少数又は有意でないデータを意味するものではない。更に詳細な説明に関しては、下記の図８の説明を参照されたい。
【００１９】
図３を参照すると、本発明の実施形態によるＸ線源３２を含むＣＴイメージングシステム３０の斜視図が示される。イメージングシステム３０は、Ｘ線源３２及びエネルギー識別検出器４０を含む回転内側部分３６を有するガントリ３４を含む。Ｘ線源３２は、複数のＸ線量エネルギーピークを有するＸ線ビームを検出器４０に向かって投射する。線源３２及び検出器４０は、動作可能な並進テーブル４２の周囲を回転する。テーブル４２は、線源３２と検出器４０の間のｚ軸に沿って並進し、ヘリカルスキャンを行う。医療患者４４を透過した後のビームは、患者ボア４６内で、検出器４０で検出され、ＣＴイメージを生成するのに用いられる投影データを生成する。
【００２０】
次いで、図４を参照すると、本発明の実施形態によるエネルギー識別システム５０を使用するイメージングシステム３０の拡大断面ブロック図が示されている。エネルギー識別システム５０は、線源３２、検出器４０、及びＸ線コントローラ５２を含む。
【００２１】
一般に、動作中、線源３２及び検出器４０は中心軸５３の周りを回転する。ビーム５４は、複数の検出器素子５６によって受信される。各検出器素子５６は、入射Ｘ線ビーム５４の強度に対応する電気信号を生成する。ビーム５４は、患者４４を透過すると減弱する。内側部分３６の回転及び線源３２の動作は、制御機構５８によって制御される。制御機構５８は、電力及びタイミング信号を線源３２に供給するＸ線コントローラ５２と、内側部分３６の回転速度及び位置を制御するガントリモータコントローラ６０とを含む。データ収集システム（ＤＡＳ）６２が、検出器素子５６からのアナログデータをサンプリングし、後続の処理のためにアナログデータをデジタル信号に変換する。画像再構成装置６４は、サンプリングされてデジタル化されたＸ線データをＤＡＳ６２から受けとり、高速の画像再構成を行う。主コントローラ６６は、ＣＴイメージを大容量記憶装置６８に格納する。
【００２２】
Ｘ線源３２及び検出器４０は患者４４などの撮像対象の被検体の周囲を回転し、その結果、被検体を交差するビーム角度が常に変化するようになる。あるガントリ角度での検出器４０からの一群のＸ線減弱測定値、すなわち投影データは、「ビュー」と呼ばれる。被検体の「スキャン」は、Ｘ線源３２及び検出器４０の１回転の間に様々なガントリ角度で取得されるビューの集合を含む。アキシャルスキャンにおいて、投影データは処理され、被検体を透過して撮像された２次元スライスに対応するイメージを構成するようにする。
【００２３】
投影データの集合、すなわち一群の減弱測定値を表す投影データから画像を再構成する１つの方法は、「フィルタ補正逆投影法」と呼ばれる。このプロセスは、スキャンからの減弱測定値を、「ＣＴ値」又は「ハウンスフィールド単位」（ＨＵ）と呼ばれる、−１０２４〜＋３０７２の範囲の離散的整数に変換する。これらのＨＵを用いて、減弱測定値に応答する態様で陰極線管又はコンピュータスクリーン表示上の対応するピクセルの輝度を制御する。例えば、空気の減弱測定値を−１０００ＨＵの整数値（暗いピクセルに相当する）に変換することができ、極めて稠密な骨物質の減弱測定値を＋３０００の整数値（明るいピクセルに相当）に変換することができる一方、水の減弱測定値を０ＨＵの整数値（中間ピクセルに相当）に変換することができる。この整数変換、すなわち「スコアリング」により、医師又は技師がコンピュータ表示の輝度に基づき物質の密度を判断し、従って関心領域を位置付けて識別することが可能となる。
【００２４】
本発明の１つの実施形態において、図示されるように検出器４０は第１の検出器アレイ７０と第２の検出器アレイ７２とを含む。第１のアレイ７０は、ＣＴスライスの解剖学的詳細を生成するために従来的な情報を収集することが可能であるように、シンチレータ検出器／フォトセンサ検出器とすることができる。第２のアレイ７２は、テルル化カドミウム亜鉛検出器などの直接変換（ＤＣ）検出器とすることができ、Ｘ線カウントモード及びエネルギー識別モードで減弱Ｘ線をカウントし、且つ減弱Ｘ線エネルギーを測定するように構成される。
【００２５】
減弱Ｘ線の数及びエネルギーは、物質の特性を識別するためのエネルギー識別を行う際に用いられる。ヨウ素、血液、カルシウム、又は当該技術分野で既知の他の物質の識別など、様々な組織物質の元素組成及び／又は密度を求めることができる。アレイ７０及び７２から得られた情報を重ね合わせて、解剖学的詳細及び／又は組織識別（物質の種類及び密度）の情報が完全に同一で重なり合った単一のイメージを生成することができる。
【００２６】
第２のアレイ７２は、シングルスライス設計及び／又はマルチスライス設計とすることができる。マルチスライス設計は、広範な異なる組織物質の情報を提供することができる一方、マルチスライス設計は個別の基準に対する統計値を改善するために複数のスライス全体を統合することができる。第２のアレイ７２がＸ線カウント及びエネルギー識別モードで用いられると、エネルギー識別には低いＸ線量が使用されることから、ＣＴ検査に加えられるＸ線量は最小限に抑えられる。通常のＣＴスキャンでは、エネルギー識別データを集めるために、総Ｘ線量又は通常のＸ線量を超えてより少量のＸ線が用いられる。通常のＣＴスキャンは、詳細な解剖学的データなどの詳細なデータを提供するために第１のアレイ７０を用いて行われる。エネルギー識別データを集めるときには、組織識別特性などの物質識別特性を備えた重なりイメージを生成するために第２のアレイ７２が使用される。
【００２７】
上述の実施形態は、例証の目的に過ぎない。少なくとも１つのアレイが、以下でＸ線量エネルギーレベルと呼ばれる、様々なエネルギーレベル又はエネルギーレベルの範囲のＸ線数を検出可能であることが望ましいが、任意の数のアレイを使用可能である。例えば、上述の実施形態において、アレイ７２は、Ｘ線量エネルギーレベルを検出可能であり、検出するように構成されるが、アレイ７０はそうではない。また、アレイ７０及び７２の各々は、種々の形式及びスタイルが可能であり、当該技術分野で公知の種々の構成とすることができる。
【００２８】
検出器４０の更に詳細な説明及びその可能な実施形態については、「Ａ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ／Ｐｈｏｔｏ  Ｓｅｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ」と題された、出願番号第１０／０６４，７７５号を参照されたい。
【００２９】
また、主コントローラ６６は、オペレータコンソール７０を介してオペレータからの指令及びスキャニングパラメータを受信する。表示装置７２によってオペレータは主コントローラ６６からの再構成画像及び他のデータの観察が可能となる。オペレータが提供したコマンド及びパラメータは、Ｘ線コントローラ５２、ガントリモータコントローラ６０、及びＤＡＳ６２の動作において主コントローラ６６によって使用される。更に、主コントローラ６６は、テーブル４２を並進させてガントリ３４内で患者４４を位置付けるテーブルモータコントローラ７４を操作する。
【００３０】
Ｘ線コントローラ５２、ガントリモータコントローラ６０、画像再構成装置６４、主コントローラ６６、及びテーブルモータコントローラ７４は、中央演算装置、メモリ（ＲＡＭ及び／又はＲＯＭ）、並びに関連する入力及び出力バスを有するコンピュータのようなマイクロプロセッサベースであるのが望ましい。Ｘ線コントローラ５２、ガントリモータコントローラ６０、画像再構成装置６４、主コントローラ６６、及びテーブルモータコントローラ７４は、中央演算装置の一部とすることができ、或いは、図示されるように各々が独立型の構成要素とすることができる。
【００３１】
以下の実施形態において、陰極照射装置は、任意の電子照射装置又は構成要素に適用することができる。陰極照射装置は、陰極、Ｘ線管ｋＶｐ、陰極照射面、陰極素子、又は当該技術分野で公知の他の電子照射装置又は構成要素に適用できる。
【００３２】
図５を参照すると、本発明の１つの実施形態による、陽極８１の単一の回転ターゲット８０を有するエネルギー識別システム５０’の拡大断面ブロック図が示されている。第１の陰極照射装置８２及び第２の陰極照射装置８４は、ターゲット８０で遮断されるように配向される電子を照射する。第１のｋＶｐは第１の陰極照射装置８２と陽極ターゲット８０との間に存在し、これはエネルギーレベル当たりのＸ線数のほぼ直線状の第１のフィルタ前スペクトル曲線で表すことができる。第２のｋＶｐは、第１のｋＶｐとは異なり、第２の陰極照射装置と陽極ターゲット８０との間に存在し、エネルギーレベル当たりのＸ線数のほぼ直線の第２のフィルタ前スペクトル曲線で表すことができる。フィルタ前スペクトル曲線は、当該技術分野で公知のクラメールの公式を用いて表すことができる。第１のｋＶｐフィルタ前スペクトル曲線は、第２のｋＶｐフィルタ前スペクトル曲線とは勾配が異なる。
【００３３】
ターゲット８０に衝突すると、Ｘ線ビーム８５及び８６の形でＸ線は生成され、回転フィルタ８８を透過するよう配向される。回転フィルタ８８は第１のフィルタ９０及び第２のフィルタ９２を含み、フィルタ９０及び９２の各々は異なるエネルギー吸収特性を有する。１つの回転フィルタが使用されるが、２つ又はそれ以上のフィルタを有する他のフィルタ装置を用いることもできる。１つの実施形態において、各フィルタ９０及び９２は、Ｘ線ビーム８５及び８６の各々に関連する所定エネルギーレベルより低いエネルギーレベルに相当するＸ線の透過を阻止する。実際にフィルタ９０及び９２は、上述の実施形態において、低域通過フィルタとして機能する。もちろん、フィルタは、帯域フィルタ、ノッチ・フィルタ、高域通過フィルタ、デジタル・フィルタ、又は当該技術分野で公知の他の種類のフィルタとして機能させることができる。
【００３４】
Ｘ線ビーム８５及び８６は、フィルタ９０及び９２を透過すると混合されて、複数のＸ線量エネルギーピークを有するフィルタ後ビーム９３を生成するが、これは、装置８２及び８４が関連するエネルギーレベルで異なる電子量を生成すること、及びフィルタ９０及び９２の吸収特性が異なることに起因する。実際に、フィルタ９０及び９２は異なるエネルギー透過範囲を有し、所定のエネルギー範囲内のＸ線がフィルタ９０及び９２を透過できるようにすることができる。エネルギー透過範囲は任意の大きさとすることができ、且つ任意の１つ又は複数のエネルギーレベルに対応付けることができる。
【００３５】
Ｘ線コントローラ５２’は、装置８２及び８４に電気的に接続され、並びに、フィルタ８８に結合してこれを回転させるフィルタ回転装置９４に電気的に接続される。コントローラ５２’は、装置８２と８４及びフィルタ９０と９２間をそれぞれ同期して遷移させる。コントローラ５２’は、Ｘ線コントローラ５２又は主コントローラ６６の形式又は一体部分、別個のコントローラ、又は、当該技術分野で公知の他のコントローラとすることができる。
【００３６】
次いで、図６を参照すると、本発明の別の実施形態による二重陽極回転ターゲット１００を有するエネルギー識別システム５０’’の拡大断面ブロック図が示される。第１の陰極照射装置８２’及び第２の陰極照射装置８４’は、陽極１０６の第１の回転ターゲット１０２と第２の回転ターゲット１０４のそれぞれに遮断されるように配向される電子を照射する。図５の実施形態と同様の方法で、第１のｋＶｐは第１の陰極照射装置８２’と回転ターゲット１０２との間に存在し、第２のｋＶｐは第２の陰極照射装置８４’と回転ターゲット１０４との間に存在する。ターゲット１０２及び１０４に衝突すると、Ｘ線ビーム１０８の形でＸ線が生成されて回転フィルタ８８を通って配向され、フィルタ８８を出るとすぐに混合されてフィルタ後ビーム１０９を生成する。回転フィルタ８８が使用されているが、１つ又は複数のフィルタを有する他の何らかのフィルタ装置を使用することができる。フィルタ９０及び９２は、移動式又は固定式のものとすることができる。ビーム１０９は、図８で最もよく見られるように２つ又はそれ以上のＸ線量エネルギーピークを有する。
【００３７】
図５の実施形態同様に、コントローラ５２’は、照射装置８２’及び８４’に電気的に接続され、並びにフィルタ８８に結合してこれを回転させるフィルタ回転装置９４に電気的に接続される。コントローラ５２’は、装置８２’と８４’及びフィルタ９０と９２間をそれぞれ同期して遷移させる。別の実施形態において、フィルタ９０及び９２は固定され、装置８２’及び８４’は同時に操作される。
【００３８】
図５及び図６は本発明の２つの可能な実施形態を示すが、当業者であれば他の実施形態を容易に想定することができる。陽極ターゲット、陰極照射装置、及びフィルタはどのような数であってもよい。例えば、第１の陰極照射装置８２及び第２の陰極照射装置８４は、２つの異なるｋＶｐを生成し遷移するように動作する、単一の陰極照射装置で置き換えることができる。また、２つより多い陰極照射装置及び／又はフィルタを用いて、任意の数のＸ線量エネルギーピークを有するビームを生成することができる。これらの実施例は以下に更に詳細に説明する。
【００３９】
精度、分解能、及び明瞭度の目的のために、図５及び図６の実施形態に示されるように、少なくとも２つの陰極照射装置と少なくとも２つのフィルタとを有することが望ましいが、それぞれに種々の数を用いることが可能である。
【００４０】
本発明の別の組の実施形態においては、図５及び図６の実施形態は、単一の陰極照射装置を回転フィルタ８８と組み合わせて用いるように変更される。第１のフィルタ９０と第２のフィルタ９２とを、単一のＸ線ビームに対して交互に用いて、二重ピークエネルギースペクトルを有する患者透過後のＸ線ビームが生成される。単一の陰極照射装置は、急激に変化するｋＶｐを有することができ、これは遷移又は回転フィルタと連動して用いることができる。
【００４１】
本発明の更に別の１組の実施形態においては、図５及び図６の実施形態は、陰極照射装置８２、８２’、８４、８４’が、回転フィルタ８８の代わりに単一の固定フィルタと連動して使用されるように変更される。陰極照射装置８２と８４、及び陰極照射装置８２’と８４’をそれぞれ交互に用いて、エネルギーレベル当たりのＸ線数の異なるエネルギースペクトルプロファイル又は分布を有するＸ線ビームが生成される。
【００４２】
次に図７を参照すると、本発明の実施形態によるイメージングシステムにおけるエネルギー識別の方法の論理フロー図が示されている。簡単にするために、図７の方法は図５及び図６の実施形態に関して説明するが、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
ステップ１１０において、上述のように、照射装置８２、８２’、８４、８４’などの１つ又は複数の陰極照射装置が電子を照射し、ターゲット８０、１００，１０４などの１つ又は複数の陽極ターゲットに入射する。
【００４４】
ステップ１１２において、ビーム８６及び１０８などのＸ線ビームが、複数のＸ線量エネルギーピークを有して生成される。例えば、第１のＸ線量エネルギーピーク１１６を有する第１のＸ線ビーム１１４、及び第２のＸ線量エネルギーピーク１２０を有する第２のＸ線ビーム１１８を生成することができ、ビーム１１４及び１１８は図６に最もよく示され、ピーク１１６及び１２０は図８の患者透過前のエネルギースペクトルグラフに最もよく示される。第１のＸ線量エネルギーピーク１１６及び第２のＸ線量エネルギーピーク１２０は、各陰極照射装置８２’及び８４’のそれぞれのｋＶｐにより生成され、フィルタ９０及び９２により各Ｘ線ビーム１０８をフィルタ処理する。
【００４５】
この説明された実施形態において、エネルギースペクトルグラフは１組のピーク１１６及び１２０しか有さないが、エネルギースペクトルグラフは、陰極照射装置、フィルタ、及び陰極照射装置とフィルタの相関する数を変更することにより、任意の数のピークを有することができる。ピーク１１６及び１２０は、図示されるように所定のエネルギービン１２２及び１２４に対応することができ、これはＸ線量が有意に低減した１つ又は複数の分離ゾーン１２６（１つのみを図示）によって分離される。ビン１２２及び１２４、及び分離ゾーン１２６は、同様の物質エネルギー密度を有する物質を正確に識別するのに役立つ。
【００４６】
図７を再び参照すると、ステップ１２８において回転フィルタ８８によりＸ線ビームがフィルタ処理される。コントローラ５２’は第１のフィルタ９０と第２のフィルタ９２の間を遷移する。コントローラ５２’は、患者４４のスキャン中の各ビューにつき少なくとも１回はフィルタ９０と９２との間を遷移する。
【００４７】
ステップ１３０において、Ｘ線ビームは混合され、ビーム９３及び１０９などの、複数のＸ線量エネルギーピークを有するフィルタ後Ｘ線ビームを生成する。
【００４８】
ステップ１３２において、フィルタ後Ｘ線ビームは患者４４の少なくとも一部を透過して配向される。
【００４９】
ステップ１３４において、検出器４０はフィルタ後Ｘ線ビームを受信し、これに応答して、エネルギーレベル当たりのＸ線数のような内包する物質エネルギー密度識別情報を有するＸ線信号を生成する。Ｘ線検出器４０は、ピーク１１６及び１２０の各々に対応するＸ線ビームのＸ線量エネルギーレベルを測定することができ、エネルギービン１２２及び１２４に対応するＸ線量エネルギーレベルを測定することができ、同様のエネルギー密度を有する複数の物質のエネルギー識別を容易にするのに役立つ。検出器４０又は当該技術分野で公知の他の信号調整装置は、望ましくない所定のエネルギー密度値をフィルタ処理して除去することにより、Ｘ線量エネルギーピーク間の分離が効果的に増幅されるようＸ線信号を信号調整することができる。
【００５０】
ステップ１３６において、システム３０は、イメージのコントラストレベル、輝度レベル、色ばらつき、又は当該技術分野で公知の他の識別特性などといった、複数のエネルギー密度識別特性を有するＸ線イメージを、Ｘ線信号に応答して生成する。
【００５１】
ステップ１３８において、患者４４のスキャンされた部分の物質及び物質密度を識別する。物質及び物質密度は、医療従事者、主コントローラ６６、又は当該技術分野で公知の他の何らかの装置又は技術により求めることができる。複数のＸ線エネルギーピークを有することにおいて、各物質又は合成物質が異なるＸ線エネルギーピーク分布を示すことから、同じ密度を有する物質又は合成物質は容易に識別することができる。
【００５２】
Ｘ線エネルギーピーク分布は更に、異なるイメージ物質識別特性を生成するのに用いることができる。例えば、第１の合成物質は、各ピークに対する値の第１の大きさの集合を有する二重ピークエネルギースペクトルを示すことができ、第２の合成物質もまた、二重ピークエネルギースペクトルを示すことができるが、各ピーク値の第２の異なる大きさの集合を有する。２つの合成物質の大きさ、すなわちピーク値の差は、１つ又は複数の上述の識別特性を用いて、Ｘ線イメージに示すことができる。
【００５３】
上述の段階は、例証としての実施例を意図するものであり、各ステップは同期し、連続し、同時に行うことができ、或いは、用途に応じた異なる順序で実施することができる。
【００５４】
本発明は、同様のエネルギー密度を有する物質及び合成物質の識別を容易にするための、エネルギー識別システム及び方法を提供する。本発明は、高い動作性能と、空間分解能及び低コントラスト解像度の改善をもたらすと共に、患者へのＸ線曝露を最小限に抑えることができる。
【００５５】
上述の装置は、当業者には様々な目的に適合させることができ、制御システム又は他の伝達システムに限定されない。また、上述の発明は、添付の請求項により企図される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来のＣＴ管組立体の断面図。
【図２】図１のＣＴ管組立体の患者透過前のエネルギースペクトルのグラフ。
【図３】本発明の実施形態によるＸ線源を含むＣＴイメージングシステムの斜視図。
【図４】本発明の実施形態によるエネルギー識別システムを使用するＣＴイメージングシステムの拡大断面ブロック図。
【図５】本発明の実施形態による１つの陽極ターゲットを有するエネルギー識別システムの拡大断面ブロック図。
【図６】本発明の別の実施形態による二重陽極ターゲットを有するエネルギー識別システムの拡大断面ブロック図。
【図７】本発明の実施形態によるイメージングシステムにおけるエネルギー識別を行う方法を示す論理フロー図。
【図８】本発明の別の実施形態によるＸ線源の患者透過前のエネルギースペクトルのグラフ。
【符号の説明】
【００５７】
３２  Ｘ線源
５０’  エネルギー識別システム
５２’  Ｘ線コントローラ
８０  ターゲット
８２’  第１の陰極照射装置
８４  第２の陰極照射装置
８８  回転フィルタ
９０  フィルタ
９４  フィルタ回転装置
【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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【外国語明細書】
2004363109000001.pdf