(57)【要約】Ｘ線システム（１００）における鮮鋭度を測定する方法について開示している。その測定は共通エッジ応答に基づいている。投影装置を表すエッジ装置（１２０）がビーム整形装置（４７０）内に位置付けられている。形状の高拡大率のために、エッジ応答関数（２４１ａ）及び変調伝達関数（２５１ａ）は、Ｘ線放射（１１７）を受け入れるために用いられる検出器１３０のプリサンプリング分布関数ではなく、焦点（１１２）の大きさに依存し、そのことはエッジ装置１２０を左右方向に移動させるものである。
2010500550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管の焦点の空間的寸法を決定する方法であって、前記焦点は、前記Ｘ線管の陽極の表面に入射する電子を生成する、方法であり：
前記焦点からもたらされるＸ線ビームを生成するステップ；
所定位置に前記Ｘ線ビームにおいてＸ線減衰エッジ装置を移動させるステップ；
空間分解能を有するＸ線検出器による前記Ｘ線減衰エッジ装置のシャドーイング効果に基づいてエッジ応答関数を測定するステップ；及び
前記エッジ応答関数を分析するステップ；
を有する方法であり、
前記Ｘ線減衰エッジ装置はＸ線ビーム整形装置内に位置付けられ、前記Ｘ線ビーム整形装置は前記Ｘ線管に関連付けられている；
方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記Ｘ線検出器は二次元検出器である、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記のエッジ応答関数を測定するステップは：
前記Ｘ線検出器の複数の画素要素に入射するＸ線の全強度を、該画素要素の信号を積分することにより記録するステップ；
を有する、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって：
前記エッジ応答関数の微分を表すインパルス応答関数を計算するステップ；
を更に有する、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって：
前記インパルス応答関数のフーリエ変換を表す変調伝達関数を計算するステップ；
を更に有する、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって：
更なる所定位置に前記Ｘ線ビームにおいてＸ線減衰エッジ装置を再び移動させるステップ；及び
前記Ｘ線検出器により更なるエッジ応答を測定するステップ；
を更に有する、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって：
前記ビーム整形装置は、前記Ｘ線ビームの前記寸法を左右方向に制限するように適合されている；
方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって：
前記ビーム整形装置は、前記Ｘ線管から出射される前記Ｘ線ビームの分光分布を改善するように適合されている；
方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって：
前記エッジ装置は空間フィルタ要素である；  
方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって：
前記エッジ装置はタレットに収容されている又は取り付けられている；  
方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって：
前記エッジ装置は第１エッジ及び第２エッジを有し、前記第１エッジは前記第２エッジに対して傾いて方向付けられている；
方法。
【請求項１２】
Ｘ線管の焦点の空間的寸法を決定するデータ処理装置であって：
請求項１に記載の方法を実行するように適合されているデータ処理装置；及び
少なくとも１つのエッジ応答関数を記憶するメモリ；
を有する装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のデータ処理装置を有する医療用Ｘ線イメージング装置であって、特に、コンピュータ断層撮影スキャナ又はＣ字型アームシステムである、医療用Ｘ線イメージング装置。
【請求項１４】
Ｘ線管の焦点の空間的寸法を決定するコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読み出し可能媒体であって、データ処理器により実行されるとき、請求項１に記載の方法を実行するように適合されている、コンピュータ読み出し可能媒体。
【請求項１５】
Ｘ線管の焦点の空間的寸法を決定するプログラム要素であって、データ処理器により実行されるとき、請求項１に記載の方法を実行するように適合されている、プログラム要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、Ｘ線イメージングの分野に関する。特に、本発明は、Ｘ線管の焦点の空間分布を決定する方法であって、その焦点がＸ線管の陽極の表面に入射する電子により生成される、方法に関する。
【０００２】
本発明は更に、Ｘ線管の焦点の空間分布を決定するデータ処理装置及び医療用Ｘ線イメージング装置に関する。
【０００３】
更に、本発明は、Ｘ線管の焦点の空間分布を決定する、上記の方法を実行する命令を有するコンピュータ読み出し可能媒体及びプログラム要素に関する。
【０００４】
Ｘ線管の焦点の形状及び寸法はＸ線イメージングについての重要なパラメータである。ぼけた焦点は、拡大した焦点領域からもたらされるＸ線により記録されるＸ線画像のぼけをもたらす。従って、高品質のＸ線画像を得るために、焦点寸法についての知識は、Ｘ線システムの品質を評価するために重要である。
【０００５】
Ｘ線管の焦点の決定のための多くの方法が存在している。それらの方法の多くは、Ｘ線ターゲットの所定距離のピンホールを用いていて、それ故、焦点の拡大した像が、検出器又はフィルムシートに投影される。ピンホールを用いる方法はしばしば、Ｘ線管の性能指標として用いられる。
【背景技術】
【０００６】
焦点領域を決定する他の方法は、Ｘ線管のある距離に位置付けられた対象として、所謂、スターバーストパターンを用いる。スターバーストパターンは、複数の円形のＸ線をかなり吸収するセクタを有し、それらのセクタは、対称的に円内に配列されている。２つの隣接するセクタ間の空間的距離は、その円の中心に近づくにつれて減少するため、Ｘ線イメージングシステムの空間分解能は、その径方向の距離において、明るいセクタ及び暗いセクタを尚も光学的に分解することができる、その中心からの径方向の距離により与えられる。そのスターバーストの画像において、位相反転が生じる空間周波数の逆数は、そのスターバーストの特定の角位置においてぼける焦点の有効な幅を与える。この幅は、モニタにおいて測定されることが可能であり、そして適切なスケーリングにより、焦点の実際の寸法を決定することが可能である。
【０００７】
文献“Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ＭＴＦ  ａｎｄ  ＤＱＥ  ｔｏ  ｉｎｃｌｕｄｅ  ａ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｃａｔｔｅｒ  ａｎｄ  ｆｏｃａｌ  ｓｐｏｔ  ｕｎｓｈａｒｐｎｅｓｓ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ａ  ｎｅｗ  ｍｉｃｒｏａｎｇｉｏｇｒａｐｈｉｃ  ｓｙｓｔｅｍ，Ｉａｃｏｖｏｓ  Ｓ．Ｋｙｐｒｉａｎｏｖ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｅｄ．  Ｐｈｙｓ．３２（２），Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００５，Ａｍ．Ａｓｓｏｃ．Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ”において、焦点の寸法を決定するエッジ応答を用いることについて開示されている。それにより、変調伝達関数（ＭＴＦ）が、周波数領域における焦点ぼけの決定を可能にするＸ線画像の空間周波数を決定するために用いられる。
【０００８】
独国特許第１０１３９５００号明細書においては、Ｘ線管内の焦点の位置を決定する方法について開示されている。その方法は、Ｘ線源筐体内に位置付けられている試験吸収器を用い、その試験吸収器は、焦点に対して再現する測定位置をもたらすことが可能である。試験吸収器は、Ｘ線受信器におけるＸ線パターンとして認識されるＸ線吸収構造を有する。焦点の位置の決定は、高性能な画像処理方法により実行される。
【０００９】
欧州特許第１３６９０８４Ａ１明細書においては、放射画像記録及び検出システムの鮮鋭度応答を評価するエッジファントムについて開示されている。エッジファントムは、放射画像を生成するように放射源により出射される放射の影響下に置かれ、そのシステムにより記録され且つ検出される放射画像は評価される。そのエッジファントムのデザインは、ファントムの曲面化した側面が、放射源の焦点に対して各々有する直線を有するように与えられる。開示されているファントムは、複雑な表面構造のために、ファントムの製造がかなり複雑であるという不利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許第１０１３９５００号明細書
【特許文献２】欧州特許第１３６９０８４Ａ１明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｉｎｇ  ｔｈｅ  ＭＴＦ  ａｎｄ  ＤＱＥ  ｔｏ  ｉｎｃｌｕｄｅ  ａ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｃａｔｔｅｒ  ａｎｄ  ｆｏｃａｌ  ｓｐｏｔ  ｕｎｓｈａｒｐｎｅｓｓ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ａ  ｎｅｗ  ｍｉｃｒｏａｎｇｉｏｇｒａｐｈｉｃ  ｓｙｓｔｅｍ，Ｉａｃｏｖｏｓ  Ｓ．Ｋｙｐｒｉａｎｏｖ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｅｄ．  Ｐｈｙｓ．３２（２），Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００５，Ａｍ．Ａｓｓｏｃ．Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
Ｘ線管の焦点の大きさを決定する方法であって、複雑なやり方で形成されるファントムを必要とせず、比較的迅速な且つ容易な画像処理を有する、方法を備える要請が存在している。
【００１３】
この要請は、独立請求項に記載されている主題と適合する。本発明の有利な実施形態については、従属請求項に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の特徴に従って、Ｘ線管の焦点の空間的寸法を決定する方法であって、焦点は、Ｘ線管の陽極の表面に入射する電子により生成される、方法が提供される。その方法は、（ａ）焦点からもたらされるＸ線ビームを生成するステップと、（ｂ）所定位置にＸ線ビームにおいてＸ線減衰エッジ装置を移動させるステップと、（ｃ）空間分解能を有するＸ線検出器によるエッジ装置のシャドウイング効果に基づくエッジ応答関数を測定するステップと、（ｄ）エッジ応答関数を分析するステップと、を有する。従って、エッジ装置は、Ｘ線ビーム整形装置内に位置付けられ、そのビーム整形装置はＸ線管と関連付けられている。
【００１５】
本発明のこの特徴は、上記の方法がビーム整形装置を用いることにより実行されることが可能である概念に基づき、そのビーム整形装置は、何れにしても、従来のＸ線イメージングシステム内に存在する。このことは、焦点の空間寸法を決定する、上記の焦点測定方法は、市販のＸ線イメージングシステムを大幅に改良する必要なく、実行されることが可能であるという有利点を提供する。
【００１６】
Ｘ線減衰エッジは、好適には、鮮鋭なエッジを有する何れかの吸収性対象であることが可能である。エッジ装置がＸ線ビーム内に位置付けられているとき、微細な大きさの焦点は、Ｘ線検出器に対して好適にかなり吸収するエッジ装置の影画像を投影する。空間分解Ｘ線検出器は、Ｘ線強度の遷移領域を測定する。従って、最も濃い影からファントム領域を介して十分にＸ線が照射される領域への遷移が観測される。遷移領域は、焦点の大きさについての情報を含んでいる。
【００１７】
Ｘ線ビームの光軸に対して好適に垂直である異なる複数の方向に沿ってエッジ装置を方向付けることにより、焦点の特定の形状に関する情報がまた、異なる遷移領域の経路を評価することにより引き出されることが可能である。従って、上記の方法は、焦点の全体的な大きさを決定することを可能にするばかりでなく、上記の方法はむしろ、エッジ装置に対して垂直である方向に沿った焦点の大きさの情報を引き出すことを可能にする。このことは、上記の方法であって、エッジ装置の方向付けが連続して変えられる、方法が複数回、実行されるときに、焦点の拡大が複数の異なる方向に沿って測定されることが可能であることを意味する。このことは、焦点の二次元の伸長についての特定の正確な決定を可能にする。
【００１８】
ビーム整形器においてエッジ装置が利用可能である有利点は、エッジ装置がＸ線管に近接して位置付けられることが可能であることである。このことは、エッジ応答の比較的大きい拡大が得られる効果を有する。このことはまた、エッジ応答が、所謂、検出器プリサンプリング広がり関数により、無視できる程度に及び焦点形状により殆ど全体的に決定されるという有利点を有する。従って、焦点形状におけるかなり小さい変化を検出することが可能である。換言すれば、焦点に近接して位置付けられているエッジ装置は、殆ど全体的に焦点応答を発し、無視できる程度に又は補正可能であるように検出器応答を発する。
【００１９】
本発明の実施形態に従って、Ｘ線検出器は二次元検出器である。このＸ線検出器は、Ｘ線管及び何れかのフラットＸ線検出器を有する種々の異なるＸ線イメージングシステムに適用されることが可能である。Ｘ線イメージインテンシファイアを用いるＸ線検出装置と対比して、フラットＸ線検出器は、Ｘ線感応層で覆われた二次元フォトダイオードアレイを有する。従って、Ｘ線感応層は、Ｘ線光子を光に変換し、その光はダイオードにより検出されるように、適切なエネルギー範囲を有する。しかしながら、Ｘ線検出器はまた、電子センサアレイにより検出される帯電キャリアにＸ線光子を直接変換するように用いられることが可能である。
【００２０】
Ｘ線検出器は、Ｘ線イメージングのためにまた、用いられる同じ検出器であることが可能である。従って、Ｘ線検出器は、その検出器の空間分解能を与える複数の検出器画素要素を有することが可能である。
【００２１】
更に、エッジ応答関数は、エッジ装置において複数の異なるエッジ応答の平均として記録されることが可能であり、それにより、それらの異なるエッジ応答は、エッジに対して平行である方向に沿って互いに対してシフトされる画素行に対応する。
【００２２】
上記の方法は二次元Ｘ線イメージングシステムに適用されるばかりでないことについて述べておく必要がある。Ｘ線画像の鮮鋭度はまた、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムについての重要なパラメータであるために、焦点の大きさの測定方法はまた、ＣＴについて用いられるＸ線管のためにかなり有用である。勿論、Ｃ字型アームシステムで用いられるＸ線管はまた、焦点の大きさに関して較正されることが可能である。
【００２３】
本発明の更なる実施形態に従って、エッジ応答関数を測定するステップは、画素要素の信号を積分することによりＸ線検出器の少なくとも複数の画素要素に入射するＸ線の全強度を記録するステップを有する。それらの検出器信号の和を表す積分は、増加した光子の
統計のために、エッジ応答のノイズがかなり減少するという有利点を与えることが可能である。
【００２４】
本発明の更なる実施形態に従って、その方法は更に、インパルス応答関数のフーリエ変換を表す変調伝達関数を計算するステップを有する。変調伝達関数（ＭＴＦ）は、焦点の大きさのかなり正確な決定を可能にする。従って、ＭＴＦの第１ゼロクロスは、典型的には、焦点の大きさの高信頼性の指標である。これに関連して、ＭＴＦを用いるとき、全体のＸ線システムにおけるコントラストは、ＭＴＦは、線形信号レジーム（ｒｅｇｉｍｅ）において単に規定されるために、線形モデルに設定される必要があり、例えば、対数スケールに設定される必要はない。
【００２５】
好適には、計算された変調伝達関数は、インパルス応答関数のフーリエ変換の絶対値を表す。このことは、ＭＴＦの処理及び評価をかなり容易にする。
【００２６】
本発明の更なる実施形態に従って、その方法は更に、（ａ）他の所定の位置に対するＸ線ビームにＸ線減衰エッジ装置を再び移動させるステップと、（ｂ）Ｘ線検出器による更なるエッジ応答を測定するステップと、を有する。このことは、エッジ応答がＸ線ビーム内の複数の位置において測定されることが可能であるという有利点を有する。これは、焦点の大きさにおけるかなり小さい変化がまた、特定されることが可能であるため、平均エッジ応答の分析をかなり正確なものにする。
【００２７】
本発明の更なる実施形態に従って、ビーム整形装置は、Ｘ線ビームの寸法を左右方向に制限するように適合される。このことは、Ｘ線管から出射されるＸ線放射を空間的に整形する装置において実施されることが可能であるという有利点を有する。そのような装置は、Ｘ線放射ビームの左右方向の寸法を空間的に制限するように、殆どの何れかの種類のＸ線イメージングシステム内に備えられる。ビーム整形装置は、典型的には、開口システムを有し、ダイアフラム又はシフト可能バッフルシステムが、放射ビームの断面を整形するように備えられている。医療用Ｘ線イメージングシステムにおいては、Ｘ線ビームの大きさをそれぞれ制限して空間的に整形するそのような装置は、患者の規定された領域に対するＸ線曝射を有効に制限するように用いられ、その規定された領域はＸ線放射線量の影響下に置かれる。
【００２８】
本発明の更なる実施形態に従って、ビーム整形装置は、Ｘ線管から出射されるＸ線ビームの分光分布を改善するように適合される。典型的には、そのような分光ビーム整形装置は、全Ｘ線エネルギー分布の低エネルギー領域にあるＸ線光子の数を削除するように又は少なくとも低減するように用いられる。特に、医療用Ｘ線イメージングにおいては、そのような低エネルギー光子は、Ｘ線イメージングに対して寄与しない又は僅かに弱く寄与する一方、それらの光子は、患者が曝射される全体的な放射線量に対してかなり寄与する。
【００２９】
従って、それらの低エネルギー光子の除去は、全Ｘ線イメージングをかなり効果的にするものである。
【００３０】
分光ビーム整形は、Ｘ線ビームに分光依存性フィルタ要素を挿入することにより実行されることが可能である。そのようなフィルタ要素は、典型的には、例えば、銅及び／又はアルミニウムから作られる金属板である。そのような銅板の厚さは、典型的には、０．１ｍｍ乃至１ｍｍの範囲内にある。そのような薄い銅板を機械的に安定化させるように、その銅板は、例えば、１ｍｍの厚さを有するアルミニウム板に取り付けられる。勿論、その板はまた、銅／アルミニウム合金から作られることが可能である。更に、その板はまた、異なる厚さを、又は異なる厚さを有する層を有することが可能である。
【００３１】
本発明の更なる実施形態に従って、エッジ装置は特定のフィルタ要素である。このことは、フィルタ要素が、Ｘ線管から出射されるＸ線ビームの分光分布を改善するように適合されていることを意味する。上記のように、そのようなフィルタ要素は、銅及び／又はアルミニウムから作られる金属板であることが可能である。
【００３２】
略１ｍｍの厚さの銅板は、特に、低い加速電圧が陽極表面に入射する電子について用いられる場合、Ｘ線放射についてかなり強い吸収体であることに注意する必要がある。４０乃至６０ｋＶの低加速電圧は、Ｘ線の分光分布を改善するように通常用いられる従来のフィルタ要素が、鮮鋭なエッジを有する、強く吸収するフィルタ要素として用いられることが可能であるという有利点を有する。従って、上記の方法は、機械的な修正を何ら必要とすることなく、従来のビーム整形装置により実行されることが可能である。フィルタのＸ線減衰特性に依存して、Ｘ線管の加速電圧は、焦点の空間分布を決定する上記の方法が実行されるとき、一次的に低くなる可能性がある。これに関連して、測定される焦点寸法はまた、Ｘ線管の通常動作中に適用される高加速電圧について有効であるように、良好な近似において、焦点の形状及び／又は寸法は、典型的には、その加速電圧に強く依存しないことを述べておく必要がある。
【００３３】
好適には、分光Ｘ線フィルタ要素が、ホルダ内に又はホルダにおいて導入される。そのような種類のホルダは、一般に、ビーム整形装置内で用いられることが可能であり、分光フィルタ要素を受け入れる又は収容するように適合されることが可能である。
【００３４】
本発明の更なる実施形態に従って、エッジ装置は、タレット（ｔｕｒｒｅｔ）に収容される又は取り付けられる。このことは、Ｘ線ビーム内の少なくとも１つの所定位置へのエッジ装置の移動が、Ｘ線ビームの光軸に対してシフトされる回転軸の周りでのタレットの単純な機械的回転により得られるという有利点を有する。直線移動に比較して、回転移動は、かなり容易に機械的観点から実現されることが可能である。
【００３５】
ｘ−ｙ座標系に対するエッジ装置の方向付けに依存して、異なる方向に沿って焦点の大きさが決定されることに注意する必要がある。特に、エッジが、ｘ軸に対して約４５°の角度で方向付けられている場合に、ｘ軸方向とｙ軸方向との間の平均応答が決定される。換言すれば、４５°の傾斜角は、ｘ軸に沿った第１エッジ応答関数とｙ軸に沿った第２エッジ応答関数との間の平均を表すエッジ応答関数の決定を可能にする。好適には、それらｘ軸及びｙ軸は、検出器の方向に対して規定される。
【００３６】
勿論、エッジ応答関数の座標は、故意に傾斜されたエッジにより得られる画像を容易に回転させて戻すことにより、変えることが可能であることを述べておく必要がある。勿論、その回転は、エッジ装置のエッジに対して平行な信号積分が、エッジ応答関数の信号対ノイズ比を大きくするように、実行されるようなソフトウェアにより実行されることが可能である。
【００３７】
本発明の更なる実施形態に従って、エッジ装置は第１エッジ及び第２エッジを有し、第１エッジは、第２エッジに対して傾斜されるように方向付けられる。適切な位置決めシステムが、異なるエッジ方向が与えられるような少なくとも２つの異なる所定の位置にエッジ装置を移動させるために有効である場合、このことは、焦点の大きさが２つの異なる方向に沿って独立して測定されることが可能であるという有利点を有する。
【００３８】
好適には、第１エッジ及び第２エッジは、互いに対して垂直に方向付けられる。このことにより、別個のエッジ応答関数がｘ軸方向及びｙ軸方法について決定されることが可能であるという有利点を提供することが可能である。勿論、このことは、ｙ軸に沿ってｘ軸に沿って延びているエッジと、ｘ軸に沿ってｙ軸に沿って延びているエッジの両方の独立した位置決めを可能にする位置決めシステムを必要とする。
【００３９】
別個の位置がタレットにおいて有効である場合、エッジ材料を自由に選択することが可能であることに注意する必要がある。従って、タングステンのような強いＸ線吸収材料が好適である。
【００４０】
本発明の更なる特徴に従って、Ｘ線管の焦点の空間分布を決定するデータ処理装置を備えている。データ処理装置は、（ａ）上記の方法の例示としての実施形態を実行するように適合されたデータ処理器と、（ｂ）少なくとも１つの記録されたエッジ応答関数を記憶するメモリと、を有する。
【００４１】
本発明の更なる特徴に従って、医療用Ｘ線管イメージング装置が提供される。医療用Ｘ線管イメージング装置は、例えば、コンピュータ断層撮影スキャナ又はＣ字型アームシステムであることが可能である。医療用Ｘ線管イメージング装置は、上記のデータ処理装置を有する。
【００４２】
本発明の更なる特徴に従って、Ｘ線管の焦点の空間寸法を決定するコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読み出し可能媒体が提供される。そのコンピュータプログラムは、データ処理器により実行されるとき、上記の方法の例示としての実施形態を実行するように適合されている。
【００４３】
本発明の更なる特徴に従って、Ｘ線管の焦点の空間的寸法を決定するプログラム要素が提供される。そのプログラム要素は、データ処理器により実行されるとき、上記の方法の実施形態を例示として実行するように適合されている。
【００４４】
コンピュータプログラム要素は、何れかの適切なプログラミング言語、例えば、ＪＡＶＡ、Ｃ＋＋等においてコンピュータ読み出し可能命令コードとして実施されることが可能であり、コンピュータ読み出し媒体（取り外し可能ディスク、揮発性又は不揮発性メモリ、組み込みメモリ／処理器等）に記憶されることが可能である。命令コードは、意図された機能を実行するように、コンピュータ又は他のプログラム可能装置をプログラムするように動作可能である。コンピュータプログラムは、ダウンロードされることが可能であるワールドワイドウェブ等のネットワークから利用可能である。
【００４５】
本発明の実施形態においては、異なる主題に関して記載されていることに留意する必要がある。特に、一部の実施形態は、方法請求項に関連して記載されている一方、他の実施形態は、装置請求項に関連して記載されている。しかしながら、当業者は、他に但し書きがない限り、主題のうちの１つの種類に属す複数の特徴の何れかの組み合わせに加えて、異なる主題に関連する複数の特徴の、特に、方法請求項の特徴及び装置請求項の特徴の何れかの組み合わせがまた、本出願により開示されているとみなされる、上記の記載及び下記の記載から推測することが可能である。
【００４６】
本発明の上記の及び下記の特徴については、以下に詳述する例示としての実施形態において説明されていて、理解することができる。本発明については、本発明を限定するのではなく、例示としての実施形態について、以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１ａ】本発明の実施形態に従った方法を実行するときの医療用Ｘ線イメージング装置の模式図である。
【図１ｂ】Ｘ線管の両店の大きさを決定するエッジ応答関数の三次元表現を示す図である。
【図２ａ】エッジ応答関数を示す図である。
【図２ｂ】図２ａに示すエッジ応答関数のインパルス応答関数を示す図である。
【図２ｃ】図２ｂに示すインパルス応答関数から得られた変調伝達関数を示す図である。
【図３ａ】エッジ応答関数を示す図である。
【図３ｂ】故意に傾けられたエッジのＸ線画像図である。
【図４】エッジ応答関数を記録する可動式エッジを有する分光フィルタ要素を備えたビーム整形装置の一部を示す図である。
【図５】異なる方向に沿って２つのエッジ応答関数を記録する２つのエッジを有するエッジ装置を示す図である。
【図６】焦点の大きさを決定するように適合されたデータ処理装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
添付図は模式的に示されているものである。異なる図において、類似する又は同様の要素は、同様の参照番号、又は対応する参照番号の最初の数字において対応する参照番号のみが異なる参照番号が付けられている。
【００４９】
図１ａは、医療用Ｘ線イメージング装置１００の模式図である。医療用Ｘ線イメージング装置１００は、陽極１１０を有するＸ線管１０５を有する。陽極１１０は、回転軸１１５において回転可能であるように支持されている。電子ビームが電子源（図示せず）から出射され、それにより、電子は、陽極の表面１１１の焦点１１２に入射する。電子ビームの制限されたフォーカシングのために、焦点１１２は空間的に拡大している。
【００５０】
Ｘ線ビーム１１７は、焦点１１２からもたらされ、光軸１１８に沿って投影される。医療用Ｘ線イメージング装置１００の正常な動作の間、Ｘ線ビーム１１７は、検査中の対象を少なくとも一部が透過し、フラットＸ線検出器１３０が、二次元Ｘ線減衰プロファイルを表す画像を受け入れる。これに関連して、焦点１１２の大きさが大きくなればなる程、イメージング装置１００全体の非鮮鋭度は低下する。
【００５１】
焦点１１２の大きさを決定するように、鮮鋭なエッジ１２１を有する高Ｘ線吸収エッジ装置１２０が、矢印１２５で示されている移動方向に沿った所定の位置に対するＸ線ビーム内に位置付けられる。その静止位置において、有限の大きさの焦点が、フラット検出器１３０に吸収エッジ装置１２０の影画像を投影する。焦点１１２の有限の大きさのために、エッジ１２１の画像は、エッジ１２１のぼけた画像１３１が検出器１３０のＸ線感応表面に生成されるように、不鮮明にされる。ぼけた画像１３１の大きさは、焦点１１２の大きさに依存するばかりでなく、ぼけた画像１３１の大きさはまた、距離ｌ２と距離ｌ１との間の比により規定される拡大率に強く依存する。従って、距離ｌ２は、エッジ１２１と検出器１３０との間の距離に相当する。距離ｌ１は、焦点１１２とエッジ１２１との間の距離である。
【００５２】
エッジ装置１２０がＸ線ビーム１１７内に位置付けられるとき、検出器１３０に入射するＸ線強度Ｉの分布が測定される。従って、遷移領域を有するエッジ応答プロファイル１４０が記録される。故に、強度Ｉは、静止Ｘ線検出器１３０の検出器要素のｘ座標の位置の関数として記録される。エッジ応答プロファイル１４０が、図１ｂに示されている。遷移領域の形状は、焦点１１２の大きさのためにぼけた情報を有する。
【００５３】
図２ａは、静止Ｘ線検出器の検出器要素のｘ座標の位置の関数として強度Ｉを示すエッジ応答関数を示している。その測定は、第１エッジ応答関数２４１ａ、第２エッジ応答関数２４１ｂ及び第３エッジ応答関数２４１ｃが記録されるように、少なくとも三回、実行される。それらの３つのエッジ応答関数２４１ａ、２４１ｂ及び２４１ｃは平均値を計算され、図示されていない平均化エッジ応答関数に繋がり、そのことは、最初のエッジ応答関数と対比して、重要性の低い統計的ノイズを含む。従って、焦点ぼけ測定の精度が改善される。
【００５４】
図２ｂは、それぞれのエッジ応答関数を区別することにより、図２ａに示しているエッジ応答関数から得られるインパルス関数を示している。従って、第１インパルス応答関数２４６ａ、第２インパルス応答関数２４６ｂ及び第３インパルス応答関数２４６ｃが得られる。また、焦点ぼけ測定方法の精度を改善するように、平均化インパルス応答関数が更なる処理のために用いられることが可能である。
【００５５】
図２ｃは、フーリエ変換により図２ｂに示しているインパルス応答関数から得られる変調伝達関数を示している。従って、第１変調応答関数２５１ａ、第２変調応答関数２５１ｂ及び第３変調応答関数２５１ｃが得られる。第３変調応答関数は、変調応答関数２５１ａ及び２５１ｂのプロットのすぐ下に位置しているため、図２ｃにおいては可視的でない。ＭＴＦは、１ｍｍ当たりのラインの対の数の関数としての画像面に対するコントラストを示している。従って、ＭＴＦは、空間分解能についての直接測定であり、上記のように、その空間分解能は、焦点の大きさに強く依存する。このことは、ｘ軸に沿った焦点の拡大が、それ故、容易に且つ正確に決定されることを可能にする。
【００５６】
図３ａは、エッジ装置の所定の位置において得られるＸ線画像３６０を示している。ｘ−ｙ座標系に対して、エッジ装置のエッジは、約４５度の角度だけ傾けられている。従って、Ｘ線画像の右上部分を表すＸ線検出器の一部は、Ｘ線放射全てが検出器に入射しないか又はＸ線放射のほんの僅かしか検出器に入射しないように、エッジ装置によりカバーされる。それとは対照的に、Ｘ線画像の左下部分を表すＸ線検出器の一部はエッジ装置によりカバーされていない。故に、Ｘ線画像３６０のこの部分は暗くみえる。故意に傾けられているエッジは、ｘ軸方向とｙ軸方向との間の平均エッジ応答が決定されるようにする。
【００５７】
図３ｂは、更なるＸ線画像３６１を示している。この画像は、しかしながら、従来の画像処理アルゴリズムにより角度を４５°だけ回転された画像３６０に対応している。
【００５８】
図４は、図示されている面に対して垂直に投影されるＸ線ビームを操作するように用いられるビーム整形装置４７０の一部を示している。第１に、ビーム整形装置４７０は、Ｘ線ビームを空間的に整形するように用いられる。従って、可動式バッフル（図示せず）が、放射ビームの断面を左右方向に制限するように備えられている。医療用Ｘ線イメージングの場合、ビーム整形装置は、検査中に患者の規定された領域に対するＸ線曝射を効果的に制限するように用いられ、その規定された領域は、Ｘ線放射線量の影響下に置かれる。
第２に、ビーム整形装置４７０は、全Ｘ線エネルギー分布の低エネルギー領域におけるＸ線光子の数を除去する又は少なくとも低減させるように用いられる。特に、医療用Ｘ線イメージングにおいては、そのような低エネルギー光子は、典型的には、Ｘ線イメージングに対して寄与しない又は僅かに弱く寄与するために、それらの低エネルギー光子の除去は、全Ｘ線イメージングをより有効にすることができる。
【００５９】
Ｘ線ビームの種々の分光操作を提供するように、ビーム整形装置４７０は、複数の分光フィルタ要素、即ち、第１フィルタ要素４８１と、第２フィルタ要素４８２と、第３フィルタ要素４８３とを備えている。それらのフィルタ要素４８１、４８２及び４８３は、タレット４７５内に収容されている。タレット４７５は、筐体４７１内に備えられている。タレット４７５は、回転軸４７５ａの周りに回転されることが可能である。ギアホイールを有するドライブ４７７は、タレット４７５の回転運動を駆動するように備えられている。従って、タレット４７５の外周には、ギアホイール４７７の歯と噛み合う歯４７６を備えている。
【００６０】
分光ビーム整形は、ビーム出口４７２から投影されるＸ線ビームにフィルタ要素４８１、４８２及び４８３のうちの１つを選択的に挿入ことにより実行される。フィルタ要素４８１、４８２及び４８３は、銅及びアルミニウムの組み合わせから成る金属板である。その金属板のアルミニウム層の厚さは１ｍｍである。銅層の厚さは、フィルタ要素４８１、フィルタ要素４８２及びフィルタ要素４８３について、それぞれ０．１ｍｍ、０．４ｍｍ及び０．９ｍｍである。勿論、特定のアプリケーションに依存して、金属板の厚さの値はまた、変えることが可能である。
【００６１】
ビーム整形装置４７０の通常の使用においては、フィルタ要素４８１、４８２及び４８３は、バックアップシャッタにより範囲を定められた開口４７２の全体をカバーするように位置付けられている。焦点の大きさを決定するように、最も高い吸収性のフィルタ要素４８３のエッジ４８５が中心位置に対して回転される。この角位置は、エンコーダがタレット４７５に結合されているシャフトエンコーダを読み出すことにより制御される。従って、この位置は、再現性のある様式で繰り返して調整されることが可能である。
【００６２】
上記の焦点の大きさを決定する方法を実行することができるように、タレット４７５の１つの開口４７８はフィルタ要素により占められてはいない。更に、開口４７８はフィルタ要素４８３の方に伸び、それ故、フィルタ要素４８３のエッジ４８５は、上記の方法を実行するように用いられることが可能である。従って、エッジ４８５は、エッジ応答関数が記録されるように、Ｘ線ビーム内の所定位置に移動される。エッジ応答関数の重要性については、既に上で詳細に説明されている。エッジ応答関数は、インパルス応答関数を計算するように用いられ、そのインパルス応答関数はまた、基準を表し、その基準から、既知のフーリエ変換アルゴリズムを適用し、そのフーリエ変換の絶対値をとることにより、変調伝達関数（ＭＴＦ）が得られる。上記のように、ＭＴＦは、Ｘ線ビームがもたらされる焦点の大きさについての高い重要性を備えている。
【００６３】
投影装置としてピンホールを用い、その後にインパルス応答のフーリエ変換を用いる従来の方法とは対照的に、上記の方法は、光軸に対して投影装置を正確に位置付け、位置合わせすることに敏感に依存することはない。従って、焦点の大きさを決定する上記の方法は、恒常的試験として時間経過と共にＸ線イメージングシステムの性能をモニタするようにその方法を実行することが可能であるという有利点を有する。このことは、何れかの理由のために、Ｘ線管の焦点が作動中に変化する場合に、容易な認識を可能にする。焦点の大きさについて高信頼性のモニタリングを実行するように、上記の方法は、高い頻度で実行される必要がある。
【００６４】
ビーム整形装置４７０内のエッジ装置を表すフィルタ要素４８３を備えることは、上記の焦点の大きさの決定するために特別なハードウェアを必要としないという有利点を有する。従って、焦点の大きさの決定は、ソフトウェアの改善により、容易に、標準的なＸ線イメージングシステムにおいて実行されることが可能である。エッジ装置のためにフィルタ要素４８３を用いる更なる有利点は、フィルタ要素４８３が、典型的には、Ｘ線管に近接して備えられることである。このことは、エッジ４８５と焦点との間の距離が、エッジ４８５とＸ線検出器との間の距離よりかなり小さいことを意味する。このことは、エッジ応答関数を記録する大きい拡大率が、焦点の大きさの正確な決定を可能にして、実現されるという有利点を有する。
【００６５】
ここで、勿論、焦点の大きさを決定する方法はまた、ビーム内の所定の位置の方へのエッジの平行移動により実現されることができることを述べておく必要がある。
【００６６】
図５は、２つのエッジ、即ち第１エッジ５８５ａ及び第２エッジ５８５ｂを有するエッジ装置５２０の実施例を示している。第１エッジ５８５ａはｘ軸に対して平行に方向付けられ、第２エッジ５８５ｂはｙ軸に対して平行に方向付けられている。第２エッジ５８５ｂがＸ線ビーム５１７内に位置付けられるように、エッジ装置５２０を位置付けることにより、ｘ軸に沿ってエッジ応答関数を測定することができる。第１エッジ５８５ａがＸ線ビーム５１７内に位置付けられるように、エッジ装置５２０を位置付けることにより、ｙ軸に沿ってエッジ応答関数を測定することができる。適切な位置付けシステムがエッジ装置５２０を移動させるために利用可能である場合、焦点の大きさは、ｘ軸方向及びｙ軸方向に沿って独立して決定されることが可能である。
【００６７】
図６はデータ処理装置６９０を示し、そのデータ処理装置は、Ｘ線管の焦点の大きさの空間的寸法を決定する上記の方法を実行するように、Ｘ線イメージングシステムを制御するように適合されている。データ処理装置６９０は中央演算処理装置（ＣＰＵ）６９１を有する。ＣＰＵ６９１は、取得されたＸ線データを一時的に記憶し、少なくともエッジ応答関数を記憶するメモリ６９２に接続されている。バスシステム６９５を介して、ＣＰＵ６９１は、透視Ｘ線イメージングシステム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナ又はＣ字型アームシステム等の複数の診断装置又は入力／出力ネットワークに接続される。更に、ＣＰＵ６９１は、決定された焦点の及び／又は形状に関する情報を表示するように、表示装置６９３、例えば、コンピュータモニタに接続されている。オペレータ又はユーザは、キーボード６９４及び／又は何れかの他の出力装置（図示せず）を介してＣＰＵ６９１とインタラクトすることが可能である。
【００６８】
用語“を有する”は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数表現は複数の存在を排除するものではないことに留意する必要がある。異なる実施形態に関連する要素がまた、組み合わされることが可能である。
【００６９】
本発明の上記の実施形態を要約すると、次のようになる。
【００７０】
Ｘ線システム１００における鮮鋭度を測定する方法について説明されている。その測定は共通エッジ応答に基づくものである。投影装置を表すエッジ装置１２０がビーム整形装置４７０内に位置付けられる。形状の高拡大率により、エッジ応答関数２４１ａ、並びにインパルス応答関数２４６ａ及び変調伝達関数２５１ａの両方は、Ｘ線放射１１７を受け入れるために用いられる検出器１３０のプリサンプリング分布関数ではなく、焦点１１２の大きさに依存し、そのことはエッジ装置１２０を左右方向に移動させるものである。
【図１ａ】
2010500550.tif 000003
【図１ｂ】
2010500550.tif 000004
【図２ａ】
2010500550.tif 000005
【図２ｂ】
2010500550.tif 000006
【図２ｃ】
2010500550.tif 000007
【図３ａ】
2010500550.tif 000008
【図３ｂ】
2010500550.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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