(57)【要約】  大きな検出器アレイを持つコーンビームＣＴスキャナは、増加された散乱放射線に苦しむ。この放射線は、激しい画像アーチファクトをもたらす場合がある。本発明の例示的な実施形態によれば、散乱放射線を直接測定する検査装置が提供される。この測定は、アノードディスクの５つの標的領域５１２に配置されるスリット５１０を有するアノードディスク５００に含まれるＸ線管を用いて実行される。スリット開口部は、第２のアノード５５０からＸ線５５５の第２の源を交互に作成するためにＸ線管のカソードから電子ビーム５８０により少なくとも部分的に透過されるよう構成される。これにより、第２の源はＸ線検出器の散乱防止グリッドの焦点領域の外側に配置される。コーンビームＣＴスキャナは、コーンビームアーチファクトに苦しむ場合もある。スキャンデータの追加的なセットを測定するのに役立つあるＸ線管が説明される。
2010533356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転アノードＸ線管の散乱放射線を測定するため又は注目対象物に電磁放射線を放出するためのアノードディスクであって、
少なくとも１つのスリットを有し、
前記スリットが、前記アノードディスクの標的領域に配置され、前記スリットの開口部は、前記Ｘ線管のカソードの電子ビームにより少なくとも部分的に透過されるよう構成される、アノードディスク。
【請求項２】
前記スリットの幅が、０．９ｍｍから１０ｍｍの間、又は０．４ｍｍから３０ｍｍの間の範囲にある、請求項１に記載のアノードディスク。
【請求項３】
前記アノードディスクが、少なくとも１つのキャビティを更に有し、
前記キャビティは、前記スリットを組み込む、請求項１又は２に記載のアノードディスク。
【請求項４】
請求項１乃至３の一項に記載のアノードディスクを有するＸ線管であって、
固定アノード又は第２の回転ディスクアノードと、
カソードとを更に有し、
前記アノードディスクが、前記カソードと前記固定アノード又は前記第２の回転ディスクアノードとの間に配置される、Ｘ線管。
【請求項５】
前記カソードと前記固定アノード又は前記第２のディスクアノードでの焦点スポットとの間の距離が可変であるよう、前記固定アノード又は前記第２のディスクアノードが移動可能である、請求項４に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記固定アノード又は前記第２のディスクアノードが、前記カソード電子ビームの前記軸方向に平行及び／又は垂直な方向において移動可能である、請求項４に記載のＸ線管。
【請求項７】
開口デバイス有し、前記開口デバイスが、少なくとも前記カソード電子ビームの軸方向において移動可能である、請求項４乃至６の少なくとも一項に記載のＸ線管。
【請求項８】
前記移動可能な固定アノード又は第２のディスクアノードを含むボリューム変化デバイスを有し、前記ボリューム変化デバイスが、前記Ｘ線管の真空を維持するよう構成される、請求項４乃至７の少なくとも一項に記載のＸ線管。
【請求項９】
前記ボリューム変化デバイスが、ベローズデバイスである、請求項７に記載のＸ線管。
【請求項１０】
注目する対象物の検査に関する検査装置であって、
前記注目対象物に電磁放射線を放出するよう構成される、請求項４乃至９の一項に記載のＸ線管と、
前記注目する対象物から画像データ及び／又は散乱データを検出するよう構成される検知器ユニットと、
前記電磁放射線を減衰させるよう構成される散乱除去グリッドとを有し、
前記散乱除去グリッドが、第１の焦点が前記検知器ユニットに直接放射線を送信することができる集束範囲を規定し、
前記検知器ユニットに対する前記電磁放射線の第１の焦点の前記画像データは、第１の時間期間に検出され、
前記電磁放射線の第２の焦点の前記散乱データ又は画像データが、前記第１の時間期間よりかなり短い第２の時間期間に検出され、
前記第１の焦点は、前記Ｘ線管の前記アノードディスクにより作成され、
前記第２の焦点が、前記固定アノード又は前記Ｘ線管の前記第２のアノードディスクにより作成される、検査装置。
【請求項１１】
前記第２の焦点が、前記散乱除去グリッドの集束範囲の外側にある、請求項１０に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記散乱除去グリッドが、１次元散乱除去グリッド又は２次元散乱除去グリッドである、請求項１０又は１１に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記第１の時間期間及び前記第２の時間期間が、検出シーケンスに対応する、請求項１０乃至１２の一項に記載の検査装置。
【請求項１４】
手荷物検査装置、医療用途装置、物質検査装置及び物質科学解析装置からなるグループの１つとして構成される、請求項１０乃至１３の一項に記載の検査装置。
【請求項１５】
注目対象物の検査方法において、
回転アノードＸ線管のアノードディスクにより第１の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、
前記Ｘ線管の固定アノード又は第２の回転ディスクアノードにより第２の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、
第１の時間期間に前記第１の焦点から画像データを検出するステップと、
第２の時間期間に第２の焦点の散乱データ又は画像データを検出するステップとを有する、方法。
【請求項１６】
複数の第２の時間期間の第１のシーケンスの間、前記第２の焦点が、前記カソード電子ビーム方向に沿って動く、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記カソードと、前記固定アノード又は前記第２のディスクアノードでの焦点スポットとの間の距離が変化可能であるよう、前記固定アノード又は前記第２のディスクアノードを動かすステップを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のシーケンスの間、前記アノードディスクの前記放出電磁放射線をブロックするステップを更に有する、請求項１５乃至１７の一項に記載の方法。
【請求項１９】
複数の第１の時間期間の第２のシーケンスの間、前記固定アノード又は前記第２の回転ディスクアノードの前記放出電磁放射線をブロックするステップを更に有する、請求項１５乃至１８の一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の時間期間が、５μｓから２００μｓの間、又は２００μｓから２０００μｓの間の範囲にある、請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
注目する対象物の検査のコンピュータープログラムが格納されるコンピュータ可読媒体であって、プロセッサにより実行されるとき、前記コンピュータープログラムが、
回転アノードＸ線管のアノードディスクにより第１の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、
前記Ｘ線管の固定アノード又は第２のアノードディスクにより第２の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、
第１の時間期間に前記第１の焦点から画像データを検出するステップと、
第２の時間期間に第２の焦点の散乱データ又は画像データを検出するステップとを実行するよう構成される、コンピューター可読媒体。
【請求項２２】
注目する対象物の検査のコンピュータープログラムであって、プロセッサにより実行されるとき、
回転アノードＸ線管のアノードディスクにより第１の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、
前記Ｘ線管の固定アノード又は第２のアノードディスクにより第２の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、
第１の時間期間に前記第１の焦点から画像データを検出するステップと、
第２の時間期間に第２の焦点の散乱データ又は画像データを検出するステップとを実行するよう構成される、コンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層撮影撮像の分野に関する。特に、本発明は、アノードディスク、Ｘ線管、注目対象物の検査に関する検査装置、注目対象物の検査方法、コンピュータ可読媒体及びプログラム要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
散乱放射線は、特に大きな検出器に対して、画像信号を劣化させる場合がある。なぜなら、散乱放射線が直接放射線と重なるからである。散乱放射線が、激しい画像アーチファクトを生じさせる場合がある。散乱放射線から生じる画像アーチファクトを減らすため、２次元又は１次元の散乱除去グリッド（ＡＳＧ）が使用されることができる。ＡＳＧは、散乱放射線が検知器ユニットのセルに到達することができる空間角度を制限し、従って、散乱放射線の直接放射線に対する比を改善する。散乱放射線は、直接放射線と比較して低い空間周波数を持ち、従ってうまく区別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】
【０００３】
散乱放射線の測定のため、Ｘ線源の焦点は、ＡＳＧにより規定される集束範囲の外へ移動されることを必要とする。集束範囲は、焦点が検知器ユニットに対して直接放射線を最大限送信することができる限界の範囲である。散乱放射線を測定するための移動は、検知器ユニット上で散乱放射線の空間パターンを測定するためのオプションを更に持つことにより制限される。診断ＣＴシステムで使用されるとき、人体への追加的な線量の悪影響は通常、増加された画像品質及び診断値によるオフセット以上のものである。
【０００４】
Ｘ線源のアノード焦点スポットをＡＳＧの集束範囲の周辺部に時間的に変位させることが望ましい場合がある。
【０００５】
上記散乱問題に加えて、異なる目的に関する異なるシーケンスの間、スキャンデータの追加的なセットを測定する、即ちコーンビームアーチファクトを測定することが望ましい場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な実施形態によれば、後に回転アノードＸ線管の散乱放射線を測定するためのアノードディスクが提供される。アノードディスクは、アノードディスクの標的領域に配置されるスリットを有する。スリット開口部は、Ｘ線管のカソードの電子ビームにより少なくとも部分的に透過されるよう構成される。本実施形態の１つの側面において、スリットの幅は、０．９ｍｍ〜３ｍｍの間の範囲にある。２ｍｍのスリット幅が、良好な選択であることが証明された。
【０００７】
更なる実施形態において、アノードディスクは、複数のスリットを有する。スリットは、回転アノードディスクの焦点軌道でアノードディスクへとカットされる。
【０００８】
別の側面において、アノードディスクは、キャビティを更に有する。キャビティは、スリットを組み込み、例えば電子ビームがアノードディスク、正確にはスリットを透過するとき遷移効果を回避するよう、形作られる。言い換えると、電子は、スリットを通過する前にノッチに落ち、こうしてＸ線源を去ることができない。複数のスリットに対して、同じ数のノッチが提供されることができる。本発明の更に別の側面において、スリット及びノッチの存在又はこれらの複数の存在が原因で失われたアノード物質が、カソードから離れて面するアノードディスクの側にある追加的な物質で平衡化されることができる。
【０００９】
カソードの入射電子ビーム（アノードディスクの焦点軌道）の標的領域にあるスリットを介してアノードディスクに対してアノードディスクが回転することにより、焦点が移動されたとき、散乱データが取得されることができる。従って、アノードディスクを移動させることにより、２つの異なるデータセットが取得されることができる。主に直接放射線からの画像データと、スリットが電子ビームにより透過されるディスクの位置での散乱データとである。この散乱データは、画像修正のために使用されることができる。
【００１０】
更なる実施形態において、上記アノードディスクを有するＸ線管が、固定アノードを更に有する。アノードディスクは、Ｘ線源のカソードと固定アノードとの間に配置される。作動中、電子ビームは、ビーム焦点のビーム中心とは異なる所定のビーム角の下でスリットを通過し、固定アノード又は代替的に固定目標にぶつかる。固定アノードは、検出されることができる散乱放射線の量を少なくとも部分的に表すことができる第２の焦点を作成する。本発明のある側面によれば、ビーム角又はビーム角形成β、及びアノードディスクでの第１の焦点スポット領域の平面と固定アノードにおける第２の焦点スポット領域の平面との間の距離ｈは、以下のような関係にある。即ち、第２の焦点のビーム中心に対するオフセットΔｄｏｆｆが、ＡＳＧの集束範囲ＦＲＡＳＧより大きく、
Δｄｏｆｆ＝（ｔａｎβ）／ｈ＞ＦＲＡＳＧ  （１）
が成り立つ。
【００１１】
本実施形態の別の側面によれば、ビームサイズは、第１の焦点で最小となるようにすることができ、固定アノードの第２の焦点で最大となるまで増加されることができる。
【００１２】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、注目する対象物の検査に関する検査装置が、注目対象物に電磁放射線を放出するよう構成されるＸ線管と、注目する対象物から画像データ及び散乱データを検出するよう構成される検知器ユニットと、電磁放射線をフィルタリングするよう構成される散乱除去グリッドとを有する。散乱除去グリッドが、第１の焦点が検知器ユニットに直接放射線を送信することができる集束範囲を規定する。検知器ユニットに対する電磁放射線の第１の焦点の画像データは、第１の時間期間に検出される。電磁放射線の第２の焦点の散乱データが、第１の時間期間よりかなり短い第２の時間期間に検出される。第１の焦点は、Ｘ線管のアノードディスクにより作成される。第２の焦点が、Ｘ線管の固定アノードにより作成される。
【００１３】
こうして、検知器ユニットから検出される散乱データは直接放射線データをわずかしか含まないか、全く含まないとすることができる。
【００１４】
本発明の別の例示的な側面によれば、散乱除去グリッドは、１次元散乱除去グリッドである。
【００１５】
これは、ＡＳＧの簡単な製造を提供することができる。更に、これは、ステレオチューブデザインといった進歩的なＣＴシステムの概念に対する用途を可能にすることができる。
【００１６】
本発明の別の側面によれば、第１の焦点の空間角度は、第２の焦点の空間角度より小さい。
【００１７】
本発明の別の例示的な側面によれば、第２の焦点は、散乱除去グリッドの集束範囲の外にある。
【００１８】
本発明の別の例示的な側面によれば、第１の時間期間及び第２の時間期間が、検出シーケンスに対応する。
【００１９】
本発明の別の例示的な側面によれば、この検査装置は、手荷物検査装置、医療用途装置、物質検査装置及び物質科学解析装置からなるグループの１つとして構成される。本発明の応用分野は、物質科学解析とすることができる。なぜなら、本発明の規定された機能は、物質の安全な、信頼性が高い及び非常に正確な解析を可能にすることができるからである。
【００２０】
本発明の例示的な別の側面によれば、注目対象物の検査方法が、回転アノードＸ線管のアノードディスクにより第１の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、上記Ｘ線管の固定アノードにより第２の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、第１の時間期間に第１の焦点から画像データを検出するステップと、第２の時間期間に第２の焦点の散乱データを検出するステップとを有する。固定アノードは簡単に、チューブの金属フレームとすることができる。このフレームは、Ｘ線生成導電物質で覆われることができる。アノードは、流体により冷却されることができる。
【００２１】
本発明の別の例示的な側面によれば、第２の時間期間は、５μｓから４０μｓの間の範囲にある。
【００２２】
本発明の別の例示的な側面によれば、注目する対象物の検査のコンピュータープログラムが格納されるコンピュータ可読媒体が、プロセッサにより実行されるとき、回転アノードＸ線管のアノードディスクにより第１の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、Ｘ線管の固定アノードにより第２の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、第１の時間期間に第１の焦点から画像データを検出するステップと、第２の時間期間に第２の焦点の散乱データを検出するステップとを実行するよう構成される。
【００２３】
本発明の別の例示的な側面によれば、注目する対象物の検査のプログラムであって、プロセッサにより実行されるとき、回転アノードＸ線管のアノードディスクにより第１の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、Ｘ線管の固定アノードにより第２の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、第１の時間期間に第１の焦点から画像データを検出するステップと、第２の時間期間に第２の焦点の散乱データを検出するステップとを実行するよう構成される。
【００２４】
このプログラムは好ましくは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされることができる。こうしてデータプロセッサは、本発明の方法の例示的な実施形態を実行する機能が備え付けられることができる。コンピュータープログラムは、例えば、Ｃ＋＋といった任意の適切なプログラミング言語で書かれることができ、例えばＣＤ−ＲＯＭといったコンピュータ可読媒体に格納されることができる。また、コンピュータープログラムは、例えばワールドワイドウェブといったネットワークから利用可能とすることもできる。このネットワークから、プログラムは画像処理ユニット又はプロセッサ又は任意の適切なコンピュータにダウンロードされることができる。
【００２５】
上記の構成によれば、散乱データは、比較的少ない量の直接放射線だけを含むことができる。従って上記第２の時間期間の間、言い換えると、散乱測定の間、検出器に達する直接放射線の量がかなり減らされることができる。従って、結果として生じる測定（散乱データ）は、基本的に散乱した光子だけを含むことができる。斯かる測定は、撮像測定への散乱貢献の良好な推定を提供することができる。
【００２６】
本発明の更なる側面によれば、検出シーケンスは、事前規定のものとすることができる。すると、データ取得の間、焦点スポットは、所定の検出又は切換シーケンスに基づきアノードディスクでの第１の位置と固定アノードでの第２の位置（それぞれ、画像データ及び散乱データの取得のため）との間で機械的に切替えられる。散乱が空間領域においてゆっくり変化することができるので、散乱測定は、画像取得において（所定の検出シーケンスに基づき）散発的にのみ交互に実行されることができる。
【００２７】
本発明の別の側面によれば、いわゆる円取得及びいわゆる線取得に関してコスト効率の良いＸ線管がクレームに記載される。好ましくは、Ｘ線管は、軸方向コーンビーム・コンピュータ断層撮影に使用されることができる。円取得は軸方向ＣＴモードで行われる。その場合、ＣＴ装置のガントリは回転軸周りを回転している。一方、注目する対象物、即ち患者は、患者テーブル上に静止するか、又はガントリの回転軸に平行な方向に沿って変位させられる（ヘリカルスキャン）。円取得の間、動く対象物、即ち、患者の拍動する心臓が測定されることができる。
【００２８】
線取得の間、コーンビームアーチファクト生成物質が、ＣＴ装置により測定されることができる。上記側面による例示的な実施形態において、線取得の間、固定アノードが使用される。上記側面による更なる例示的な実施形態において、第２のディスクアノードが使用されることができる。カソードと固定アノード又は第２のディスクアノードでの焦点スポットとの間の距離が増加又は減少するよう、固定アノード又は第２のディスクアノードが移動される。スリットを通り飛行し、固定アノード又は下にある第２のディスクアノード上の焦点スポット領域にぶつかる電子ビームの変化する距離が原因で、結果として生じるＸ線ビームは、スリットアノードディスクに関してシフトさせられる。ある実施形態において、固定アノード又は第２のディスクアノードの移動は、スリット化されたディスクアノードの回転軸の軸方向に指向されることができる。更に、固定アノード、又は代替的に第２のディスクアノードの移動は、上記軸方向と移動方向との間に広がる数度の小さな角度で別の方向に実行されることができる。上記角度は、０°から４０°の間の範囲から選択されることができる。
【００２９】
代替的に、固定アノード又は第２のディスクアノードの移動の方向は、スリット化されたディスクアノードの上記回転軸に垂直な方向においてすることができる。更に、静止したカソード、又は代替的に第２のディスクアノードの移動は、上記軸方向に対する法線と移動方向との間にひろがる数度の小さな角度で実行されることができる。従って、上記角度は、０°から４０°の間の範囲から選択されることができる。
【００３０】
更に、固定アノード又は、第２のディスクアノードは、アノード電力定格を強化するため長軸方向及び側面方向に移動されることができる。本発明の他の実施形態によれば、固定アノード又は第２の回転ディスクアノードの有効なアノード角度は、アノードの線形運動の間変化されることができる。従って、電子ビームの機械的傾斜及び再フォーカスが可能にされる。固定アノード又は第２のディスクアノードの運動は、連続的に実現されることができる。運動の間のアノード角度のこの機械的調整は、Ｘ線ビームを介して充分な検出器範囲を維持しつつ、特定の熱負荷を減らすことができる。
【００３１】
追加的な側面によれば、Ｘ線管は、開口デバイスを有する。この開口デバイスが、少なくともカソード電子ビームの軸方向において移動可能である。この移動開口は、線取得の間、アノードディスクの放出Ｘ線ビームをブロックするか、又は中心の取得の間、固定アノード又は第２のディスクアノードの放出Ｘ線ビームをブロックすることを可能にする。好ましくは、開口移動は、ガントリの回転軸の方向（ｚ方向）において、又はスリット化されたディスクアノードの回転軸の方向において、実行される。後者の方向は、カソード電子ビームの方向と同じとすることができる。
【００３２】
本発明の別の側面によれば、Ｘ線管は移動可能な固定アノード又は第２のディスクアノードを含むボリューム変化デバイスを有することができる。この場合ボリューム変化デバイスは、Ｘ線管の真空を維持するよう構成される。ある実施形態において、ボリューム変化デバイスは、ベローズデバイス（bellows device）である。
【００３３】
更に別の側面によれば、固定アノード又は第２のディスクアノードの移動は、線形アクチュエータにより実行されることができる。更に、上記移動は、回転軸の周りでアノードを移動することにより実行されることができる。更に、アノードの移動及び開口デバイスの移動は、適切なリンクデバイスにより機械的に連結されることができる。
【００３４】
注目する対象物を検査する１つの好ましい方法は、回転アノードＸ線管のスリット化されたアノードディスクにより第１の焦点内に電磁放射線、即ちＸ線を放出するステップと、Ｘ線管の固定アノード又は第２の回転ディスクアノードにより第２の焦点内に電磁放射線を放出するステップと、第１の時間期間に第１の焦点から画像データを検出するステップと、第２の時間期間に第２の焦点の散乱データ又は画像データを検出するステップとを有する。
【００３５】
上記方法の１つの側面において、複数の第２の時間期間の第１のシーケンス（線取得）の間、第２の焦点が、電子ビーム方向に沿って動く。
【００３６】
ある実施形態において、この方法は、複数の第１の時間期間の第２のシーケンスの間、固定アノード又は第２の回転ディスクアノードの放出電磁放射線をブロックするステップを更に有する。
【００３７】
本発明の更に別の側面によれば、カソードビームがスリット化されたアノードディスクの１つのスロットを通過する場合、カソードビームエネルギーが最大に達するよう、カソードの放出電磁放射線は、高電圧パルシングにより変調されることができる。この変調は、回転アノードディスクの電力負荷を減らすのに役に立つことができる。
【００３８】
本発明の更なる側面によれば、カソードの電磁放射線を放出するための高電圧は、第２のシーケンス（円取得）と比較して、第１の放出シーケンス（線取得）の間、上昇させられる。従って、画像のコントラスト分解能は改善されることができる。なぜなら、コーンビームアーチファクトを作成する高コントラスト対象物が、線取得モードの間、好ましく測定されるからである。
【００３９】
本発明の他の側面によれば、固定アノード又は第２のディスクアノードの時間に対する運動トラックの任意の形状が、線取得の間可能である。従って、ｚ方向に対する画像データ密度を最適化するため、運動トラックは、少なくとも部分的に線形、シヌソイド又は三角形とすることができる。
【００４０】
更に別の側面では、検出器で十分な光子を集める必要がある限り、線取得が実行されることができる点に留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の例示的な実施形態による、検査装置の簡略化された概略表現を示す図である。
【図２】本発明による例示的な方法のフローチャートを示す図である。
【図３】本発明による方法の例示的な実施形態を実行するための、本発明による画像処理デバイスの例示的な実施形態を示す図である。
【図４】断層撮影装置のビームジオメトリを示す図である。
【図５】アノードディスク及び固定アノードを備えるアノード構成を断面側面表示で示す図である。
【図６】アノードディスクの別の実施形態を概略的に示す図である。
【図７】Ｘ線の量を示す図である。
【図８】カソード、スリットを備える回転ディスクアノード、及び移動する固定アノードを示す図である。
【図９】移動する固定アノードを持つ回転アノードの上部表示を示す図である。
【図１０】ベローズシステムにおいて回転アノード及び移動する固定アノードを持つチューブエンベロープの部分的な側面表示を示す図である。
【図１１】２つの異なるパルシングモード（線取得及び円取得）のパルシングスキームを示す図である。
【図１２】移動する固定アノードの焦点スポット位置と共に、更なるパルシングスキームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明のこれら及び他の側面は、本書において述べられる実施形態から明らかとなり、及び実施形態を参照して説明されることになる。
【００４３】
本発明の例示的な実施形態が、以下の図面を参照して以下に説明されることになる。
【００４４】
図面における説明は、概略的なものである。異なる図面において、同様な又は同一の要素は、同じ参照符号を用いて提供される。
【００４５】
図１は、コンピュータ断層撮影装置として構成される本発明の例示的な実施形態による検査装置を示す。この例示的な実施形態を参照して、本発明は、医療撮像における用途に関して説明されるだろう。しかしながら、本発明はこの用途に限定されず、手荷物検査又は例えば物質検査といった他の産業応用の分野において適用されることもできる点に留意されたい。
【００４６】
図１に表されるコンピュータ断層撮影装置１００は、コーンビームＣＴスキャナである。図１に表されるＣＴスキャナは、回転軸１０２の周りで回動可能なガントリ１０１を有する。ガントリ１０１は、モータ１０３を用いて駆動される。参照符号１０４は、例えばＸ線源といった放射線源を表す。
【００４７】
参照符号１０５は、放射線源から放出される放射線ビームを円錐形放射線ビーム１０６へと形成する開口システムを表す。ガントリ１０１の中央に、即ちＣＴスキャナの検査領域に配置される注目対象物１０７を透過し、検出器１０８へと衝突するよう、コーンビーム１０６は向けられる。図１から分かるように、検出器１０８は放射線源１０４の反対側のガントリ１０１上に配置され、その結果、検出器１０８の表面がコーンビーム１０６により覆われる。図１に表される検出器１０８は、複数の検出器要素１２３を有する。各検出器要素は、注目対象物１０７を透過したＸ線又は個別の光子を空間分解する態様で検出することが可能である。
【００４８】
注目対象物１０７のスキャンの間、放射線源１０４、開口システム１０５及び検出器１０８は、矢印１１６により示される方向においてガントリ１０１に沿って回転される。放射線源１０４、開口システム１０５及び検出器１０８と共にガントリ１０１を回転させるため、モータ１０３は運動制御ユニット１１７に接続される。この制御ユニットは、計算又は訂正ユニット１１８に接続される。
【００４９】
図１において、注目対象物１０７は、コンベヤーベルト１１９に配置される患者又は手荷物のアイテムとすることができる。注目対象物１０７のスキャンの間、ガントリ１０１は手荷物のアイテム１０７の周りを回転するが、コンベヤーベルト１１９はガントリ１０１の回転軸１０２に平行な方向に沿って注目対象物１０７を変位させる。これにより、注目対象物１０７は、ヘリカルスキャンパスに沿ってスキャンされる。コンベヤーベルト１１９は、単一スライスを測定するため、スキャンの間止められることもできる。コンベヤーベルト１１９を提供する代わりに、例えば、注目対象物１０７が患者であるような医療用途においては、可動テーブルが使用されることができる。しかしながら、上述したすべての場合において、源−検出器構成の周波数の２倍で前後に周期的にテーブルを動かすことにより、例えばサドル軌跡といった他のスキャンパスを実行することも可能である点に留意されたい。
【００５０】
検出器１０８は、計算又は訂正ユニット１１８に接続されることができる。訂正ユニット１１８は、検出結果、即ち検出器１０８の検出器要素１２３からの読み出しを受信することができ、この読み出しに基づきスキャン結果を決定することができる。更に、訂正ユニット１１８は、モータ１０３を用いてガントリ１０１の運動を、モータ１２０を用いてコンベヤーベルト１１９の運動を調整するため、運動制御ユニット１１７と通信する。
【００５１】
訂正ユニット１１８は、散乱データに基づき画像データを訂正するよう構成されることができる。本発明の側面によれば、画像データは、第１の時間期間の間検出され、散乱データは、第２の時間期間の間検出される。
【００５２】
訂正ユニット１１８は、検出器１０８の検出器要素１２３からの読み出しを処理するデータプロセッサにより実現されることができる。
【００５３】
更に、図１から分かるように、訂正ユニット１１８は、例えば、手荷物１０７のアイテムにおいて疑わしい物質を検出する場合には自動的に警報を出力するため、ラウドスピーカ１２１に接続されることができる。
【００５４】
注目対象物１０７の検査のためのコンピュータ断層撮影装置１００は、行列状の態様で配置される散乱除去グリッド（ＡＳＧ）１２３の下に複数の検出要素を持つ検出器１０８を含む。各検出要素は、Ｘ線を検出するよう構成される。更に、コンピュータ断層撮影装置１００は、注目対象物１０７の画像を再構成するよう構成される決定ユニット又は再構成ユニット１１８を有する。
【００５５】
コンピュータ断層撮影装置１００は、注目対象物１０７にＸ線を放出するよう構成されるＸ線源１０４を有する。電磁放射線源１０４と散乱除去グリッド（ＡＳＧ）１２３の下の検出要素との間に提供されるコリメータ１０５は、コーンビームを形成するため、電磁放射線源１０４から放出される電磁放射線ビームを平行化するよう構成される。散乱除去グリッド（ＡＳＧ）１２３の下の検出要素は、マルチスライス検出器アレイ１０８を形成する。コンピュータ断層撮影装置１００は、医療撮像装置又は手荷物検査装置として構成されることができる。
【００５６】
図２は、ここでは図示省略されたアノードディスクの１つの回転の間、散乱放射線を直接測定し、この測定を用いて汚染された画像データを訂正するための、本発明による例示的な方法のフローチャートを示す。この方法は、回転アノードＸ線管のアノードディスクにより、第１の焦点内で電磁放射線を放出するステップ１で始まる。更に、従来のＣＴスキャンが実行される。
【００５７】
ステップ２において、第１の時間期間に関する第１の焦点からの画像データが検出される。
【００５８】
次に、ステップ３において、電子ビームがアノードディスクのスリットを透過し、固定アノードにぶつかり、その結果、Ｘ線管の固定アノードにより第２の焦点内に電磁放射線が作成されるよう、従来のデータ取得は、アノードディスクを回転させることによる散乱測定と交互に実行される。言い換えると、短い時間期間の間に、ＡＳＧの集束範囲の外に第２の焦点スポットが作成される。このことは、ＣＴシステムの集積化期間の１つの間に散乱放射線を測定することを可能にする。第２の焦点スポットは、アノードディスクの回転速度と同期的に(synchronically)放射を行う。この速度は、例えば１００ｍ／ｓである。
【００５９】
更にステップ４では、第２の時間期間に関する第２の焦点の散乱データが検出される。散乱データを測定することは、例えば、１次元散乱除去グリッド及び電子焦点スポット移動機能を備えるＸ線管を利用することにより実行される。
【００６０】
従来の１次元散乱除去グリッドは、ファン方向における散乱を減らすため、Ｚ方向に沿って散乱除去ラメラを持つことができる。
【００６１】
次に、ステップ５において、ローパスフィルタリングが、散乱測定に関して実行されることができる。
【００６２】
その後、画像データは、散乱データに基づき訂正ユニットにより訂正されることができる。この訂正は、訂正された投射を生成するため撮像測定から散乱測定を減算することにより実行されることができる。
【００６３】
次に、ステップ７において、訂正された投射を用いて再構成が実行されることができる。結果、注目する対象物の訂正された画像が生じる。
【００６４】
本発明は、散乱放射線が通常、非常に小さな空間変動しか持つことができないという事実を利用する。散乱測定のためのアノードディスクでの位置から固定アノードの位置への焦点スポットの比較的小さな移動は、撮像測定と比較して散乱に関してごくわずかな影響しか与えない。従って、撮像測定は、散乱測定と交互に実行されることができる。散乱は空間領域においてゆっくり変化する（very）ことができるので、散乱測定は、（例えば所定のシーケンスに基づき）画像取得において散発的に交互に実行されることができる。
【００６５】
図３は、本発明による方法を実行するデータ処理デバイス４００の例示的な実施形態を表す。図３に表されるデータ処理デバイス４００は、例えば患者又は手荷物のアイテムといった注目対象物を表す画像を格納するメモリ４０２に接続される中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は画像処理プロセッサ４０１を有する。データプロセッサ４０１は、複数の入力／出力ネットワーク又は例えばＣＴデバイスといった診断デバイスに接続されることができる。データプロセッサ４０１は更に、データプロセッサ４０１において計算又は構成される情報又は画像を表示するための例えば、コンピュータモニタといった表示デバイス４０３接続されることができる。オペレータ又はユーザはキーボード４０４及び／又は図３には表されない他の出力デバイスを介してデータプロセッサ４０１と対話することができる。
【００６６】
更に、例えば、注目する対象物の運動を監視するモーションモニタに画像処理及び制御プロセッサ４０１をバスシステム４０５を介して接続することも可能である。例えば、患者の肺が撮像される場合、モーションセンサは呼気センサとすることができる。心臓が撮像される場合、モーションセンサは心電図とすることができる。
【００６７】
図４は、断層撮影装置３００のビームジオメトリを概略的に示す。矢印は、注目対象物３０８により生成される散乱放射線３０２を示す。散乱放射線３０２は、特に大きな検出器３０４に対する画像信号を劣化させる(detoriate)。なぜなら、散乱放射線が、直接放射線３０６と重なるからである。散乱除去グリッド（ＡＳＧ）３１０は、散乱放射線が検知器ユニット３０４の検出器セルに到達することができる空間角度を制限し、従って、直接放射線３０６に対する散乱放射線３０２の比を改善する。散乱放射線３０２の測定のため、アノードの焦点スポット３１０は、ＡＳＧ集束範囲３１２ＦＲＡＳＧから位置３１４又は３１６へと移動される必要がある。ＡＳＧ集束範囲は、焦点スポットが検知器ユニット３０４に直接放射線３０６を送ることができる範囲として規定される。
【００６８】
図５は、アノードディスク５００及び固定アノード５５０を備えるアノード構成を概略的な断面側面表示で示す。アノードディスク５００は、アノードディスク５００の円形標的領域５１２の中に配置されるスリット５１０を有し、２ｍｍの幅を持つ。スリット開口部は、アノード追跡速度が１００ｍ／ｓである場合２０μｓの時間の間、ここでは図示省略されたＸ線管のカソードの電子ビーム５８０により少なくとも部分的に透過されるよう構成される。従って、フルビーム出力の下でさえ、スリット５１０を通る通過時間は、第２の焦点５５５における目標５５０が溶けることから保護するのに十分であるくらい短い。
【００６９】
電子ビーム５８０が角度βの下でスリット５１０を通過するとき、このビームは、固定アノード５５０にぶつかり、第２の焦点スポット５５５を作成する。
【００７０】
ビーム角β、及びアノードディスク５１０での第１の焦点スポット５１４の領域の平面５１３と固定アノード５５０における第２の焦点スポット５５５の領域の平面５５６との間の距離ｈは、以下のような関係にある。即ち、第２の焦点のビーム中心に対するオフセットΔｄｏｆｆが、ＡＳＧの集束範囲ＦＲＡＳＧより大きく、
Δｄｏｆｆ＝（ｔａｎβ）／ｈ＞ＦＲＡＳＧ３１２
が成り立つ。光線５８０のビームサイズが第１の焦点５１４で最小であるので、第２の焦点５５５は通常より大きい。望ましくない遷移効果は、スリットの適切な形状により回避される。第２の焦点５５５及び第１の焦点５１４の間のオフセットが通常、アジマス方向においても存在する。従ってこの構成は一般に、１次元及び２次元ＡＳＧの両方に関して適用できる。
【００７１】
図６は、矢印により示される方向６０１において回転するアノードディスク６００の別の実施形態を上部断面表示６２０及び部分的な側面の断面表示６３０で概略的に示す。アノードディスクは、ノッチ６４０に配置されるスリット６１０を有する。また、ビーム６８０のビーム方向も示され、これは、矢印と第１の焦点６９０及び第２の焦点６７０の位置とにより示される。電子ビームがアノードディスク６００の開口６０１を進むとき、ノッチ又はキャビティ６４０は遷移効果を回避するために役に立つ。望ましくない遷移効果は、２つのＸ線放出領域（「焦点スポット」）が同時に存在することである。
【００７２】
図７は、時間ｔにわたる１つのＣＴ集積化期間７３０の間、アノードディスクの第１の焦点から作成されるＸ線の量７１０と、図５に示されるアノードディスクの第２の焦点から作成されるＸ線の量７２０とを概略的な図で示す。回転アノードディスクの回転当たり１つのパルス７２２が、固定アノードから生成される。
【００７３】
図８は、カソード８１０、１つのスリット８２２を備える回転ディスクアノード８２０、及び移動する固定アノード８３０を持つＸ線管構成８００を示す。回転方向８２３は、矢印により示される。矢印は、カソード８１０により放出される電子ビーム８４０を示す。電子ビーム８４０は、線取得モードの間スリット８２２を通過し、固定アノード８３０の目標表面８３５のＸ線焦点スポット８３１で衝突する。上記線取得モードの間、アクチュエータ（図示省略）は、軸方向（図１のｚ方向）において、固定アノード８３０を移動させる。軸可動方向８３９は、実線矢印により示される。更に、固定アノード８３０は、追加的な（将来の）位置８３８に示される。実線で示される焦点スポットと将来の位置における焦点スポット（破線）との間の距離は、固定アノード８３０の放出されたＸ線の複数の中間測定後に得られるだろう。
【００７４】
図９は、移動する固定アノード９３０を下に備える回転ディスクアノード９２０の上部表示を示す。黒丸は、矢印で示される電子ビーム９２４のトラック９２２を示す。更に、スリット９２６が示される。２つの矢印は、ディスクアノード９２０の回転方向９２８を示す。電子ビームは、カソード（図示省略）から放出され、上部からスリット９２６を通り飛行し、固定アノード９３０の焦点スポット９３４にぶつかる。
【００７５】
図１０は、部分的に示されたチューブエンベロープ１０１０を備えるＸ線管１０００の部分的な側面表示を示す。更に、Ｘ線管１０００は、ベローズ(bellows)システムの形式でボリューム変化デバイス１０２０を有する。ベローズシステムは、移動可能な固定アノード１０３０を含み、Ｘ線管１０００の真空を維持するよう構成される。更に、ベローズシステムは、ここでは図示省略される線形アクチュエータを含む。電子ビーム１０５０が、カソード（図示省略）から回転ディスクアノード１０４２のスリット１０４０を通り飛行し、下にある固定アノード１０３０の焦点スポット１０３８にぶつかる。スリットは、電子ビームを切り、それを固定アノードの方へパルス状に進ませる。電子ビームパルスは、回転アノードの回転周期と比べると短い。結果として生じるＸ線ビーム１０３２は、破線の三角形により示される。固定アノードの追加的な中間位置１０３４が、図１０の左側に示される。この位置は、軸方向移動１０３６を介して線取得の間に到達される。円取得の間、結果として生じるＸ線ビーム１０４６は、ディスクアノード１０４２により放出される。矢印は、電子ビーム１０５０に整列する固定アノードの焦点スポットから検出器デバイス（図示省略）への一定の距離ｒを示す。開口デバイス１０６０は、第１のシーケンス（線取得）の間、アノードディスクの放出Ｘ線をブロックするため、少なくともカソード電子ビームの軸方向において移動可能である。
【００７６】
図１１は、２つの異なるパルシングモード（線取得及び円取得）のパルシングスキームを示す。円取得の間、対象物は、軸方向ＣＴモード（ガントリは回転し、患者は休んだ状態にある）で測定される。即ち関心領域に平行なｚ方向にＸ線源を移動させることにより、コーンビームアーチファクト生成物質を測定するのに線取得が使用される。この測定にとっては、ｘ方向における時間的及び空間的分解能は重要でない。ｚ方向における分解能及び検出器に対する焦点スポット距離は共に、ＡＳＧの焦点が原因で一定のままでなければならない。図１１の上部半分には、線取得の間のＸ線パルスが示される。４つのスリットを持つアノードディスクが本実施形態において使用される点に留意されたい。従って、９０°毎に２０μｓの長さのパルスが、動く固定アノードの焦点スポットに衝突される。時が進むにつれ、固定（非回転）アノードの焦点スポットと、ディスクアノードの焦点スポット（図１２の上部半分）との間の距離が大きくなる。図１１の下部半分には、円取得の間のＸ線パルスが示される。各々が１２５０μｓの長さのパルスを持つアノードディスクが、ディスクアノードの焦点スポットトラックに８００Ｈｚの周波数で衝突される点に留意されたい。時が進むにつれ、固定（非回転）アノードの焦点スポットと、ディスクアノードの焦点スポット（図１２の上部半分）との間の距離が大きくなる。上部半分における最初の２つのＸ線パルスと、下部半分における残り２つのＸ線パルス（破線）とは、動く開口（図１０）が原因でキャンセルされる点に留意されたい。
【００７７】
図１２は、動く固定アノードの焦点スポット位置（上部半分）と共に、追加的なパルシングスキーム（下部半分）を示す。最初の０．１５秒では、円取得モードが適用される。０．１５ｓから０．９ｓまでは、その短いパルス幅を持つ線取得モードが適用される。
【００７８】
線取得の間の距離の増加は、図１２の上部半分に示される。距離対時間図において、ディスクアノードの焦点スポットは、最初の１５０ｍｓ（実線太線）における円取得モードでの０ｃｍの所にある。焦点スポットは、動く開口によりＸ線ブロック／通過の変化が原因で、２ｃｍへと切り替えられる。
【００７９】
注目する対象物の検査に関する方法が、図２に示される。最初ステップ１において、回転アノードＸ線管のアノードディスクにより第１の焦点内に電磁放射線が放出される。ステップ２において、Ｘ線管の固定アノード又は第２の回転ディスクアノードにより、第２の焦点内に電磁放射線が放出される。
【００８０】
このステップの間、第１の時間期間（即ち図１１における１２５０μｓ）に関する第１の焦点からの画像データ及び第２の時間期間（即ち図１１における２０μｓ）に関する第２の焦点の画像データが生成される。第２の焦点は、複数の第２の期間（図１１における２０μｓ）の第１のシーケンス(０．７５ｓ）の間、カソード電子ビームの方向に沿って移動する。これは、いわゆる線取得である。この移動の間、アノードディスクの放出電磁放射線が、移動可能な開口によりブロックされる。線取得が行われる前又は後に、複数の第１の時間期間の第２のシーケンス（円取得、即ち０．１５ｓ）の間、固定アノード又は第２の回転ディスクアノードの放出電磁放射線は、動く開口によりブロックされる。
【００８１】
「comprising」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではない点、及び「a」又は「an」は、複数性を排除するものではない点に留意されたい。また、異なる実施形態に関連して記載される要素は、結合されることができる。追加的なステップ３〜７は、追加的な取得ステップ及び画像プリプロセスステップに関連する場合がある。
【００８２】
また、請求項における参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない点に留意されたい。
【図１】
2010533356.tif 000003
【図２】
2010533356.tif 000004
【図３】
2010533356.tif 000005
【図４】
2010533356.tif 000006
【図５】
2010533356.tif 000007
【図６】
2010533356.tif 000008
【図７】
2010533356.tif 000009
【図８】
2010533356.tif 000010
【図９】
2010533356.tif 000011
【図１０】
2010533356.tif 000012
【図１１】
2010533356.tif 000013
【図１２】
2010533356.tif 000014
【国際調査報告】
2010533356.tif 000015
2010533356.tif 000016