(57)【要約】ローテートＣＴスキャナにおいて、スキャナが大きい器官の時間的に一貫した画像を与えうるよう、複数の源・検出器ユニットとがＺ方向所互いに変位されてガントリー上に取り付けられ、検出器ユニットは単一の回転で被写体の大きい体積からのデータを捕捉するよう配置される。
2004509690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の回りに回転するようガントリーに取り付けられ軸方向上異なる位置に配置される複数のＸ線源と、
上記ガントリーに取り付けられ、軸方向上異なる位置にある上記Ｘ線源の夫々に個々に関連付けられ上記Ｘ線源の夫々に対向して配置されるＸ線検出器アレイとを含み、
上記各検出器アレイは軸方向に多数の検出器列を有し、上記多数の検出器列は１回転中に上記軸方向上異なる位置において対象の複数のスライスを横切る、ＣＴシステム。
【請求項２】
上記複数のスライスは上記対象中の器官の長さのうちの相当な部分を包含する、請求項１記載のＣＴシステム。
【請求項３】
上記複数のスライスは上記対象中の器官の長さ全体を包含する、請求項１又は２記載のＣＴシステム。
【請求項４】
上記器官は人間の心臓である、請求項２又は３記載のＣＴシステム。
【請求項５】
上記検出器アレイは、個々の検出器の多数の列を含む、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項６】
上記検出器アレイは、面積検出器を含む、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項７】
上記面積検出器は、上記対象中の器官の少なくとも長さ全体を包含するのに十分に大きい、請求項６記載のＣＴシステム。
【請求項８】
上記面積検出器は、上記対象中の器官の少なくとも長さのうちの相当な部分を包含するのに十分に大きい、請求項６記載のＣＴシステム。
【請求項９】
上記Ｘ線源のうちの少なくとも１つは多数の焦点を用いる、請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項１０】
上記Ｘ線源及び上記関連付けられる検出器アレイと、上記対象とは、Ｚ方向に互いに相対運動を行い、ヘリカルスキャンを行う、請求項１乃至９のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項１１】
上記Ｘ線源及び上記関連付けられる検出器アレイと、上記対象とは、Ｚ方向に互いに相対運動を行い、一組のｎ回の軸方向スキャン（ｎ≧１）を行う、請求項１乃至９のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項１２】
上記複数の源は、０°≦θ≦１８０°の任意の角度θに亘り互いに回転して移動される、請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項１３】
上記Ｘ線源はＸ線放射線のファンビームを放出し、
Ｘ線源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に対象の重なり合う断面を横切る、請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項１４】
上記Ｘ線源はＸ線放射線のファンビームを放出し、
Ｘ線源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に互いに隣接する、請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項１５】
上記Ｘ線源はＸ線放射線のファンビームを放出し、
上記対象を照射する源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に空間的に離間する、請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載のＣＴシステム。
【請求項１６】
上記ファンビームはコーンビームである、請求項１３乃至１５のうち何れか一項記載のＣＴシステム。
【請求項１７】
ガントリーに取り付けられる複数のＸ線源と、
ガントリーに取り付けられる複数の検出器アレイとを含み、
上記検出器アレイは、軸方向上異なる位置にある上記複数のＸ線源うちの１つに対向して配置され個々に関連付けられ、
上記Ｘ線検出器は上記対象の時間的に一貫した多数のスライスを与えるよう配置される、ＣＴシステム。
【請求項１８】
上記Ｘ線検出器アレイは、患者の時間的に一貫した大きい面積のビューを与えるよう配置される、請求項１７記載のＣＴシステム。
【請求項１９】
対象の回りに回転するようガントリーに取り付けられた複数のＸ線源と、
上記ガントリーに取り付けられ、複数のＸ線源・検出器ユニットを形成するよう、上記Ｘ線源の夫々に個々に関連付けられ上記Ｘ線源の夫々に対向して配置される複数のＸ線検出器アレイと、
上記ユニットを軸方向上に同じ位置又は軸方向上に異なる位置に選択的に位置決めするためのＸ線源・検出器ユニット位置決めシステムとを含む、ＣＴシステム。
【請求項２０】
複数のＸ線源をガントリーに取り付け、
上記ガントリーを患者の回りに回転させ、
異なるＺ位置の各Ｘ線源に個々に関連付けられ上記Ｘ線源に対向するよう複数の検出器アレイを上記ガントリーに取り付け、
１回転中に上記検出器を用いて上記異なる位置で患者の異なる断面を横切ったＸ線を同時に検出するＣＴスキャン方法。
【請求項２１】
上記患者の複数の断面は、人間の器官の長さの相当な部分を包含する、請求項２０記載のＣＴスキャン方法。
【請求項２２】
上記患者の複数の断面は、人間の器官の長さ全体を包含する、請求項２０記載のＣＴスキャン方法。
【請求項２３】
上記人間の器官は成人の心臓である、請求項２１又は２２記載のＣＴスキャン方法。
【請求項２４】
上記検出器アレイは、多数の検出器列を含む、請求項２０乃至２３のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項２５】
上記検出器列は、個々の検出器の多数の列を含む、請求項２０乃至２４のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項２６】
上記検出器アレイは、面積の広い検出器を含む、請求項２０乃至２５のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項２７】
上記Ｘ線源のうちの少なくとも１つは多数の焦点を用いる、請求項２０乃至２６のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項２８】
上記Ｘ線源及び上記関連付けられる検出器アレイと上記患者とを軸方向に互いに相対的に動かすことによりヘリカルスキャンを行う、請求項２０乃至２７のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項２９】
上記Ｘ線源及び上記関連付けられる検出器アレイと上記対象とを、軸方向に互いに相対的に動かし、一組のｎ回の軸方向スキャン（ｎ≧１）を与える、請求項２２乃至２８のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項３０】
上記複数の源は、０°≦θ≦１８０°の任意の角度θに亘り互いに回転して移動される、請求項２０乃至２９のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項３１】
上記Ｘ線源はＸ線放射線のファンビームを放出し、
Ｘ線源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に患者の重なり合う断面を横切る、請求項２０乃至３０のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項３２】
上記Ｘ線源はＸ線放射線のファンビームを放出し、
Ｘ線源のうちの少なくとも２つのＸ線源のファンビームは軸方向に互いに隣接する、請求項２０乃至３０のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項３３】
上記Ｘ線源はＸ線放射線のファンビームを放出し、
上記対象を照射する源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に空間的に離間する、請求項２０乃至３０のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項３４】
上記ファンビームはコーンビームである、請求項３１乃至３３のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項３５】
上記Ｘ線検出器アレイは上記患者の時間的に一貫した多数のスライスを与えるよう配置される、請求項２０乃至３４のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項３６】
上記Ｘ線検出器アレイは、患者の時間的に一貫した大きい面積のビューを与えるよう配置される、請求項２０乃至３５のうちいずれか一項記載のＣＴスキャン方法。
【請求項３７】
複数のＸ線源をガントリーに取り付け、
複数のＸ線源・検出器ユニットを形成するよう、上記異なる軸方向の位置のＸ線源の夫々に個々に関連付けられ上記Ｘ線源の夫々に対向して配置される複数の検出器アレイを上記ガントリーに取り付け、
選択的に、１回転中に患者の同じ断面を横切ったＸ線を検出するために軸方向に同じ位置にある上記ユニットの位置を見つけるか、１回転中に異なる軸方向位置で患者の複数の断面を横切ったＸ線を同時に検出するために軸方向に異なる位置位置にある上記ユニットの位置を見つける、ＣＴ撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムに係り、更に特定的には患者又は対象の長手軸に沿った異なる位置で患者の回りで回転するよう取り付けられた多数の放射線源を具備し、各源からのＸ線ビームが検出器の多数の列を覆うシステムに関する。
【０００２】
［発明の背景］
初期のＣＴスキャナは、Ｘ線をペンシルビームで送出する源と、対向して配置された単一の単検出器とを含み、検出器は対象を横切って動かされ、次に回転して動かされる。更に進歩したＣＴスキャナは、回転可能なファンビームを対向して配置される回転可能な検出器アレイと共に用いるものである。初期のローテート−ローテート（ｒｏｔａｔｅ−ｒｏｔａｔｅ）ＣＴスキャナでは、検出器アレイ中の一つの検出器列が使用される。ファンビーム角度は、ファンビームが検出器の１つの列を覆うのに十分に大きい。患者又は対象の軸（Ｚ軸）に沿った検出器の長さは、スキャンされている対象又はスキャンフレーム（以下「スキャンユニット」と称する）がスキャン中に動かされることなく「１回の照射（ｓｉｎｇｌｅ ｓｈｏｔ）」で覆われうる最大のスライス幅を決める。１９９０年代初期には、対向して配置される検出器アレイが少なくとも２列の検出器を含むデュアル・スライス装置が開発された。これによりＺ方向の照射範囲が増えた。例えば、ここにその内容が参照として組み入れられる米国特許第５，２２８，０６９号を参照のこと。
【０００３】
スキャナにおける他の改善は、Ｘ線源に多数の焦点を用いることであり、これは捕捉される画像の解像度をかなり増加させる。例えば、ここにその内容が参照として組み入れられる米国特許第４，６３７，０４０号を参照のこと。次に、同じＺ位置の多数のＸ線源を１以上のスライスからのＸ線を検出することが可能な検出器アレイと共に使用する。従って、検出器は、多数の検出器列のアレイとして配置され、１回転で多数のスライスについてのデータが捕捉される。例えば、ここにその内容が参照として組み入れられる米国特許第５，９６６，４２２号を参照のこと。更なる改善は、ヘリカルスキャンの技術である。例えば、ここに夫々の内容が参照として組み入れられる米国特許出願第０８／５５６，８２４号とフランス国特許第９２０９１４１号を参照のこと。
【０００４】
［発明の簡単な説明］
しかしながら、本発明よりも前には、多数のＸ線源と関連する検出器アレイユニットとを組み合わせたＣＴスキャナであって、ユニットがＺ軸上で互いに変位され、各装置が多数のスライスデータを捕捉することが可能なＣＴスキャナはなかった。
【０００５】
Ｚ軸に沿って変位された多源・検出器アレイ配置を多数の検出器列又は広い面積の検出器を含む検出器アレイと組み合わせて用いる幾つかの実施例は、他の利点のほかにも、大きい面積の照射範囲、高質な時間的に一貫した（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）ＣＴスキャン、潜在的なコーン（円錐）ビームアーティファクトを最小化すること、高速データ抽出に関連する技術の複雑さを低下させること、のうちの１つ以上の利点を与えることができ、これらはスキャン対象中の関心ボリューム（ＶＯＩ）の高解像度の同時撮影のために必要とされる。このようなＸ線源・検出器アレイの組み合わせは、例えば関心ボリュームの異なる領域をスキャンするために患者又はスキャンフレームを移動させる必要なしに時間的に同時に「シングル・ショット」画像中に例えば心臓といった完全な大きい器官の高解像度の画像を提供しうる。これは、「連続ダイナミック」スキャン又は「ゲイテッド（ｇａｔｅｄ）」アキシアルスキャンのいずれかを介した真のシネスキャンを可能とする。基本的な単一のショットよりも大きい照射範囲が必要な場合は、一連のアキシアル又は連続的なヘリカルスキャンが必要であり、更に速度を加速させ、同じ照射範囲又はより小さい照射範囲を有する単一源システムの質を改善させる。
【０００６】
本願に記載される幾つかの実施例の面によれば、複数の放射線源が設けられ、各源は、対象の長手軸に沿ってスキャンユニットが互いに移動したスキャンユニットを形成するよう検出器アレイと共に動作する。任意に、アレイ又は協働するバッフル間の距離は、各ファンビームが異なる対象平面又はボリュームをカバーするよう設計される。対象平面又はボリュームは連続的でありうる。
【０００７】
本発明の幾つかの実施例によれば、唯一のＣＴスキャナシステムが設けられる。システムは、Ｚ（アキシアル）方向上異なる位置に患者の周りに取り付けられた複数のＸ線源と、異なるＺ位置に各源に対向して変位された検出器アレイとを含む。各Ｘ線ビームは、スキャンユニットを形成するために多数の列又は大きい面積の検出器アレイとを覆い、それによりスキャンされる対象（患者又は任意の他の対象）の回りの回転は同時の多スライス画像データを提供しうる。このようにして、スキャンユニット、即ち多数のＸ線源及び対向して配置される大きい面積の検出器又は多数の検出器列は、対象の大きい体積に対する時間的に一貫した照射範囲を可能とする。このような照射範囲は、従来技術では達成されていなかった。このように、検出器アレイによる時間的に一貫する多くのスライス又は大きい体積の照射範囲は、唯一のＣＴスキャンユニットの単一の回転中でなされ、即ち多数の源は、Ｚ方向上互いに変位されることが可能な個々に対向して配置される唯一の検出器アレイ配置と組み合わせられる。
【０００８】
従って、本発明の実施例によれば、ＣＴシステムが提供され、ＣＴシステムは、対象の回りに回転するようガントリーに取り付けられ軸方向上異なる位置に配置される複数のＸ線源と、ガントリーに取り付けられ、軸方向上異なる位置にあるＸ線源の夫々に個々に関連付けられＸ線源の夫々に対向して配置されるＸ線検出器アレイとを含み、各検出器アレイは軸方向に多数の検出器列を有し、多数の検出器列は１回転中に軸方向上異なる位置において対象の複数のスライスを横切る。
【０００９】
本発明の幾つかの実施例では、複数のスライスは対象中の器官の長さのうちの相当な部分を包含する。また、上述の面によれば、複数のスライスは対象中の器官の長さ全体を包含する。
【００１０】
器官は、例えば人間の心臓である。
【００１１】
本発明の更なる面によれば、検出器アレイは、個々の検出器の多数の列を含む。
【００１２】
本発明の幾つかの実施例によれば、検出器アレイは面積検出器を含む。検出器は、対象中の器官の少なくとも長さ全体を包含するのに十分に大きいか、対象中の器官の少なくとも長さのうちの相当な部分を包含するのに十分に大きい。
【００１３】
任意に、Ｘ線源のうちの少なくとも１つは多数の焦点を用いる。
【００１４】
幾つかの実施例では、Ｘ線源及び関連付けられる検出器アレイと、対象とは、Ｚ方向に互いに相対運動を行い、ヘリカルスキャンを行う。或いは、Ｘ線源及び関連付けられる検出器アレイと、対象とは、Ｚ方向に互いに相対運動を行い、一組のｎ回の軸方向スキャン（ｎ≧１）を行う。
【００１５】
本発明の実施例の１つの面によれば、複数の源は、０°≦θ≦１８０°の任意の角度θに亘り互いに回転して移動される。
【００１６】
本発明の１つの実施例では、Ｘ線源はＸ線放射線のファンビームを放出し、Ｘ線源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に対象の重なり合う断面を横切る。或いは、Ｘ線源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に互いに隣接する。更なる他の実施例では、対象を照射する源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に空間的に離間する。或いは、ファンビームはコーンビームである。
【００１７】
本発明の幾つかの実施例によれば、Ｘ線検出器は対象の時間的に一貫した多数のスライスを与えるよう配置される。或いは、Ｘ線検出器アレイは、患者の時間的に一貫した大きい面積のビューを与えるよう配置される。
【００１８】
更に、本発明の１つの実施例によれば、対象の回りに回転するようガントリーに取り付けられた複数のＸ線源と、ガントリーに取り付けられ、複数のＸ線源・検出器ユニットを形成するよう、Ｘ線源の夫々に個々に関連付けられＸ線源の夫々に対向して配置される複数のＸ線検出器アレイと、１回転中にユニットを軸方向上に同じ位置又は軸方向上に異なる位置に選択的に位置決めするためのＸ線源・検出器ユニット位置決めシステムとを含むＣＴシステムが提供される。
【００１９】
更に、本発明の１つの実施例によれば、複数のＸ線源をガントリーに取り付け、ガントリーを患者の回りに回転させ、異なるＺ位置の各Ｘ線源に個々に関連付けられＸ線源に対向するよう複数の検出器アレイをガントリーに取り付け、１回転中に検出器を用いて異なる位置で患者の異なる断面を横切ったＸ線を同時に検出するＣＴスキャン方法が提供される。
【００２０】
本発明の実施例によれば、患者の複数の断面は、人間の器官の長さの相当な部分を包含するか、人間の器官の長さ全体を包含し、人間の器官は成人の心臓である。
【００２１】
本発明の１つの実施例によれば、検出器アレイは、多数の検出器列を含み、検出器は、個々の検出器である。或いは、検出器アレイは、面積の広い検出器を含む。
【００２２】
本発明の１つの実施例によれば、Ｘ線源のうちの少なくとも１つは多数の焦点を用いる。
【００２３】
任意に、Ｘ線源及び関連付けられる検出器アレイと患者とを軸方向に互いに相対的に動かすことによりヘリカルスキャンが行われる。
【００２４】
それに加え、又は、それに加え、Ｘ線源及び関連付けられる検出器アレイと対象とを、軸方向に互いに相対的に動かし、一組のｎ回の軸方向スキャン（ｎ≧１）を与える。
【００２５】
任意に、複数の源は、０°≦θ≦１８０°の任意の角度θに亘り互いに回転して移動される。任意に、Ｘ線源はＸ線放射線のファンビームを放出し、Ｘ線源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に患者の重なり合う断面を横切る。或いは、Ｘ線源のうちの少なくとも２つのＸ線源のファンビームは軸方向に互いに隣接する。他の実施例によれば、対象を照射する源のうちの少なくとも２つのファンビームは軸方向に空間的に離間する。ファンビームはコーンビームであってもよい。
【００２６】
本発明の実施例は、患者の時間的に一貫した多数のスライスを与えるようＸ線検出器アレイを配置する段階を含む。或いは、Ｘ線検出器アレイは、患者の時間的に一貫した大きい面積のビューを与えるよう配置される。
【００２７】
本発明の１つの実施例によれば、更に、複数のＸ線源・検出器ユニットを形成するよう、異なる軸方向の位置のＸ線源の夫々に個々に関連付けられＸ線源の夫々に対向して配置される複数の検出器アレイをガントリーに取り付け、選択的に、１回転中に患者の同じ断面を横切ったＸ線を検出するために軸方向に同じ位置にあるユニットの位置を見つけるか、１回転中に異なる軸方向位置で患者の複数の断面を横切ったＸ線を同時に検出するために軸方向に異なる位置位置にあるユニットの位置を見つけるＣＴ撮像方法が提供される。
【００２８】
［発明の詳細な説明］
図１Ａは、ガントリー１３に取り付けられた３つのＸ線源１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃを含む第３世代（ローテート・ローテート）スキャナ１１の概略的な構成を示す図である。被写体又はスキャンされるべき患者１４を、寝台１６によって支持された状態で図示する。被写体１４を通る平面状の断面を横切る扇（ファン）形Ｘ線は、例として検出器アレイ１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃによって示される複数の検出器アレイによって検出される。
【００２９】
図１Ｂ中、デカルト座標系１８が示される。デカルト座標系１８では、共通のＺ軸はガントリーの回転の長手軸に沿うものとして定義される。Ｚ軸は、被写体を通る長手軸を決める。Ｙ軸は、各Ｘ線源からガントリー１３の回転中心までの直線に沿うものとして定義され、Ｘ軸はＺ軸及びＹ軸に対して垂直である。ガントリー１３がＺ軸回りを回転すると、座標系１８もＺ軸回りを回転する。
【００３０】
図１Ａに示す従来技術によれば、３つのＸ線源１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃがあり、対向して配置される検出器アレイ１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃがある。しかしながら、本発明によれば、組み合わされる源及び検出器アレイの数は３以外のものでありうる。
【００３１】
検出器アレイ１７は、被写体１４中の平面状の断面を通るＸ線を検出する。図１Ａに示す装置は、第３世代型の多源・多スライスＣＴスキャナと称される。
【００３２】
コンピュータ断層撮影システム１１の種々の動作は、例えばシステム制御回路１９といった手段によって制御される。更に特定的には、回路１９は、特にガントリー回転システム２１の動作を制御する。従って、Ｘ線源１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃを有する従来技術のガントリー１３は、Ｚ軸回りを回転し、ガントリー回転システム２１によって動力が供給され制御される。Ｘ線源１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃは、被写体１４の回りを回転するときに、高圧電源２２によって電圧が印加される。被写体１４は、寝台１６の動きを制御する寝台移動システム２３によってガントリー１３の中央開口の中で位置決めされる。
【００３３】
システムの最大の一貫した照射範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）は、各検出アレイの照射範囲と、Ｘ線源及び検出器システムの数によって決まる。尚、種々のアレイの照射範囲は異なりうる。また、時々は、また、臨床的な必要性があれば、利用可能なＸ線の一部のみが患者を有効に照射することがある。
【００３４】
患者１４を横切った後の放射線の強度は、検出器アレイ１７によって検出され、データ捕捉回路２４によって捕捉される。ガントリー回転面上の少なくとも１８０°の範囲に亘り患者１４を横切る光線からの放射線強度データは、画像再構成回路２６によって画像を再構成するために画像メモリ２７と共に使用される。再構成画像は、表示ユニット２８上に表示される。
【００３５】
図１Ａのシステムの変形例は従来技術で知られており、図１Ａの装置は例示のために有用である。しかしながら、図１Ａは、本発明を制限するものでなく、従来技術で周知のように様々な種類のＣＴシステムに適用可能であると理解されるべきである。
【００３６】
これまでは、そして本発明でも、Ｚ軸回りのガントリー１３の回転と同時に、被写体は寝台移動システム２３の制御下で寝台１６によって移動されうる。寝台はまた、ガントリー１３の回転平面、即ちＸ，Ｙ平面に対して斜角で移動されることが可能である。更に、従来技術の実施例において、そして本発明でも、ガントリー１３の回転部は、例えばスリップ・リング構成で可能であるように１回転以上に亘り連続的に回転しうる。従って、従来技術におけるガントリーは、そして本発明のガントリーもまた、ヘリカルスキャンを行うことができる。しかしながら、従来技術でヘリカルスキャンを用いても、心臓といった大きい器官の時間的に一貫した広い角度の照射範囲は可能ではない。従来技術では、各回転は、器官の小さい部分であるスライスをとる。スライスは同時には捕捉されず、従って器官の時間的に一貫する照射範囲を排除する。
【００３７】
図２は、本発明の実施例によるＺ方向に沿って配置された３つのＸ線源１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃを示す図である。簡単化のため、源は角度的に同じ位置に示されるが、本発明の種々の実施例によれば、多数の源は異なる角度的な変位を有しうる。尚、Ｘ線源１２と一般的に１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃで示されるＸ線検出器との間に任意の半径方向に不透明なバッフル３１が配置される。ビーム角度が重なり合わないようＸ線源・検出器ユニットが異なる角度にあるときに有用なバッフルは、隣接するスライスからの散乱を阻止するために各検出器アレイの前で回転しうる。バッフル３１は、所望のＸ線ファンビームを透過するよう設計される。Ｘ線源及び検出器ユニットが角度的に異なる位置にあるとき、バッフルスクリーンは各源・検出器配置のために設けられうる。従って、任意の時点において、各検出器は夫々に関連付けられるＸ線源のみのファンビームの中にある。ユニットが角度的に同じ位置にあるとき、Ｘ線ビームが重なり合わないことを確実とするよう、ユニットは長手方向に離間する。
【００３８】
多数の隣接するスライス構造に生ずるぐらつき（ウォブル）は、軸方向に十分に長い寸法に沿ってアクティブなＸ線検出器を設けることによって補正可能である。すると、Ｘ線ファンビーム源がプレーナモードでウォブルのある条件下で作動されたときでも、ウォブルのあるＸ線ファンビームの全ては検出器アレイのアクティブな要素に当たる。図２中、回転軸は一点鎖線３２で示され、破線１３は患者／又はＸ線トンネルの輪郭を示す。
【００３９】
Ｚ軸に沿って配置される多数のＸ線源と関連する多数の検出器又は面積の広い検出器アレイを用いる配置は、螺旋動作なしでもコーンビームアーティファクトがないか最小限で、スキャンされた対象の大きい高い解像度の時間的に一貫する照射範囲を可能とする。螺旋動作を伴うとき、開示される配置は、実際の現実の時間的な一致で大きい体積で対象のより高速な螺旋状の照射範囲を可能とする。システムは、回転する同じ参照フレーム中で、ｎ（＞１）のＸ線源及び関連付けられる検出器アレイユニットの組であって、Ｚ軸に沿って変位され、互いの間の距離がコーンビームアーティファクトを最小とするのに十分な距離だけ離されているものを使用することに基づく。これらのスキャンユニットの照射範囲及び変位は、隣接する組み合わされた照射範囲が望ましく達成されると共に各ユニットにコーンビームアーティファクトがないよう計算される。各スキャンユニットの照射範囲は、角度的なＺ照射範囲が許容可能なコーンビームレベル内であるよう設計される。即ち、最小のコーンビームアーティファクトであるようにされる。
【００４０】
尚、コーンビームアーティファクトは、実際の円錐開口と正しい再構成アルゴリズムを介したコーンビーム補正レベルの両方の関数である。従って、「コーンビームアーティファクトがない」照射範囲とは、特定のアルゴリズムと特定の診療上の必要性に依存する「自由な」パラメータであると定義される。
【００４１】
図３は、本発明の実施例による、単一の源３０と検出器アレイ３３とを含むスキャンユニット３５を示す図である。図３中、Ｃｍａｘは全体のシステムの幾何学形状の関数としてのコーンビームアーティファクトが許容可能な対象平面上の最大照射範囲である。角度αｍａｘは、ＹＺ平面上の対応する角度的な照射範囲である。Ｚ方向上の検出器の数、従ってスキャン毎のスライスの数は、図３中は、１３として示されている。このような図は、任意のものであり、例としてのみ示されたものである。従って、本発明の範囲内で異なる数の検出器が使用されうる。図３中、対象平面は参照番号３２の位置にある。参照番号３４は、図３がＹＺ平面上にあることを示し、Ｚは回転軸に沿った方向であり、Ｙは源３１と検出器３２との間の方向である。検出器アレイ３３は、上述のように、検出器３３Ａといった１３個の個々の検出器を有するものであると示される。１３個の個々の検出器は、スキャン及び捕捉処理中に個々のスライスを画成するために使用される。
【００４２】
図４は、本発明の実施例による２つのスキャンユニットの組４０を示す図であり、個々のスキャンユニットはＺ軸に沿って互いから変位されている。更に、図４中、個々のスキャンユニットは、放射線源との間の角変位が１８０°である。本発明の範囲では、個々のスキャンユニットの角変位は１８０°以外でありうる。図４中、検出器アレイ３７Ａと協働する源３６Ａが示される。図４に示されるように、源３６Ａから１８０°の角度に、検出器アレイ３７Ｂと協働する源３６Ｂが配置される。ここで再び、源・検出器の組合せは、例としてＹＺ平面上にあるものとして参照番号４１で示される。対象平面はＣｍａｘとして示される。このように、システムの回転中の照射範囲は２Ｃｍａｘである。角度αｍａｘは、許容可能でないコーンビームアーティファクトを形成することなく使用されうるＸ線ファンビームの幅を決める。
【００４３】
源の間の角変位が使用されうる一方で、角変位がＸｙ平面上のファンビームよりも小さく、Ｚ変位がアレイの幅よりも小さい場合は、２つのビームは２つの源から同時に対象を照射している間は検出器平面上で部分的に重なり合い、信号の正しく分離された読み出しを防止する。実際上は、源・検出器アレイスキャンユニット間の変位は、Ｘ方向及びＺ方向の両方で、概して少なくとも１つのファンビームの角度αである。
【００４４】
図５は、本発明の実施例による多源・多列検出器スキャナを３次元で示す図である。本例では、源は１８０°以外の角度で離れている。更に特定的には、図５中、参照番号１７Ａにおいて検出器を照射する源１２Ａが示される。第２の源１２Ｂは、検出器アレイ１７Ｂを照射する。他の検出器アレイでは、検出器の列はＺ方向に延びる。アレイは、回転方向にも延びる。ファンビームは、角度αｍａｘに亘ってＺ方向に延びるとして示される。源１２Ａと１２Ｂとの間の回転距離は、１８０°以外である。図５は、源が互いに１８０°だけ離れていること、又は３６０°を等分した角度で離れていることを必要としないことを示し、強調する。従って、２つの源・検出器アレイユニットがあるときは１８０°離されている必要はなく、３つの源・検出器アレイユニットがあるときは１２０°離されている必要はない。
【００４５】
図６は、４つ組のＸ線源・検出器アレイユニットを示す図である。図中、隣接するＣＴスキャンユニット間の角変位は、１８０°として示されている。ΔＺ変位は、対象平面を照射する円錐ファンビームαによって定義される。４つのＣＴスキャンユニットのＺ照射範囲は、対象平面において４Ｃｍａｘである。ＣＴスキャンユニット間のＺ間隔はＣｍａｘ距離ではなく、最適化すべき被写体に制限される。本発明の範囲では、「対象平面」の照射範囲は、隣接する照射範囲よりも少ないものを与える幾らか小さい変位を使用してもよく、隣接する照射範囲を得るためにより大きい変位を使用してもよく、同時の照射範囲を得るために更に大きい変位を使用してもよい。本発明の実施例の照射範囲は、理想的には成人の心臓の縦の長さ、即ち１０乃至１５ｃｍに等しいか、そのうちの相当な部分である。
【００４６】
図６中、４つのＣＴスキャンユニットが示される。これらは、源１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ及び１２Ｄを含む。各源は、夫々、例えば検出器アレイ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ及び１７Ｄといった対向して配置される検出器アレイに関連付けられる。尚、源は、２重焦点Ｘ線源でありうる。図６に示す実施例では、図４の実施例の２倍の照射範囲が獲得されうる。ここでも、Ｙ及びＺは参照番号３４で示される。
【００４７】
図７は、幾つかの従来技術にはない特徴を示す本発明の実施例のブロック図である。図７中、３つのＣＴスキャンユニットが示される。これらは全てのＣＴスキャンユニットが同じ位置に、即ち同じ平面上にあるように示されるが、これは１つのオプションである。しかしながら、図７によれば、源１２と個々に関連付けられ対向して配置される検出器アレイ１７とを含む各ＣＴスキャンユニットの角変位回転を個々に変化させる回転位置決めシステム４６が含まれる。回転位置決めシステムは、ユニットが異なる長手方向位置にあるときに動作する。ブロック４７は、同一平面上で、又は異なるフレームで、又はその両方で、Ｚ軸に沿って各源・検出器ユニットを個々に位置決めするシステムを示す。
【００４８】
このように、図７に示されるシステムによれば、全ての個々のＣＴスキャンユニットは、従来技術のように動作するようＺ軸上の同じ位置に位置決めされてもよく、又は、例えば図４を参照して説明したシステムに従って、Ｚ軸上の異なる位置で、Ｚ軸に沿って個々に配置されうる。このように、開示されるシステムは、従来技術の特徴と新しい特徴とを含む多目的のスキャン装置を提供する。
【００４９】
ＣＴスキャンユニットのＺ変位は、固定又は可変でありうる。また、組み合わされた源・検出器ユニットは固定又は可変でありうる。このように、本発明の範囲内では、図７に示すように、スキャン装置は各組み合わされた源・検出器ユニットのＺ位置を変化させる能力を組み込み、即ち、各源・検出器ユニットはＺ方向上個々に移動されうる。図７のシステムは、多数の源及び検出器を単一平面上に有するガントリーの利点と多数の源・検出器ユニットが夫々異なる平面上にあるガントリーの利点とを選択的に組み合わせる。源・検出器ユニットが異なる平面上にあるとき、全ての源・検出器ユニットを同時に異なる平面で使用することが推奨される。しかしながら、幾らかの時間依存性を達成するため、又は電源供給限界内に維持するため、又は検出フレーム間で交わる散乱放射線を減少させるために、スキャンフレーム間の幾らかの遅延が導入されうる。
【００５０】
本発明のシステムは、ヘリカル運動を必要とせずに比較的大きい照射範囲の時間的に一貫した画像の捕捉を可能とする。しかしながら、ここに記載するスキャナももちろん、非常に高いスキャン速度で大きい照射範囲を与えつつヘリカルモードで使用されうる。このとき、間隔を螺旋角度に一致させることを可能とするため、異なる源検出フレーム間の可変Ｚ間隔が有用な適用である。また、或るスキャンのためのシステムでは、幾つかの源・検出システムのみを使用し、他の源・検出システムを使用しないことが可能である。同様に、多エネルギー様相を効果的に与えるために、Ｘ線は同時にまたは別々のタイムスロット中に電圧印加されうる。
【００５１】
当業者は、本発明は特定の検出器アレイ又は特定のＸ線源に限られるものではなく、Ｘ線の強度及び位置について取り扱う任意の装置に適用されうることを認識するであろう。特に、例えば検出器アレイ１７Ａ乃至１７Ｄといった検出器アレイは、多検出器素子、単一の検出器のアレイ中の多セグメント検出器素子、又は、位置読み出し値を与えるＸ線に応答する連続的な広い面積の媒体を含みうる。
【００５２】
本願では、「からなる」、「含む」又は「有する」という用語又はそれらの活用形は、「含むが必ずしもこれらに限られない」ことを意味するものである。本発明について特定の実施例を参照して説明したが、本発明は上述の特定的な実施例に限られるものではなく、請求の範囲に係るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
多数の検出器列を有する検出器アレイと共に多数の源を用いる従来技術のＣＴスキャナの一例を図解的な図とブロック図の組合せとして示す図である。
【図１Ｂ】
ＣＴスキャンシステムによって決められる一般的な座標系を示す図である。
【図２】
本発明の実施例により複数の多スライス画像が同時に発生される形態を示す簡単化された側面図である。
【図３】
コーンビームアーティファクトが無視できるほど小さいか許容可能である最大の照射範囲を示す図である。
【図４】
２つの源が回転フレーム上で１８０°離れて示され、Ｚ方向に互いに移動されている、本発明の実施例による２源・２アレイ検出器システムを示す図である。
【図５】
本発明の実施例による、源と組み合わされた検出器とが１８０°異なった角度で別々に回転されＺ方向に互いに移動される、組み合わされた多源・多検出器アレイスキャナを３次元で示す図である。
【図６】
組み合わされた隣接する源ユニットと検出器ユニットと間のＺ変位がΔＺ＝ｃｍａｘと定義され角変位が１８０°で示される、４つ組の焦点源・検出器ユニットを示す概略図である。
【図７】
各ユニットが対向して配置される検出器アレイと共に動作するＸ線源を含み、各ユニットが異なる回転的な位置及び／又はＺ軸に沿った長手方向の位置で別々に位置決めされることが可能なＣＴスキャンユニットを含む、本発明の実施例によるＣＴスキャナの一例を図解的な図とブロック図の組合せとして示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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