(57)【要約】【課題】一方では隙間のない完全な走査を行い、他方では実際に走査された対象の実際に発生する散乱放射線を測定可能にする。【解決手段】各焦点−検出器システムの送出された放射線の放射線強度が、最大放射線強度の５０％よりも大きい平均値を中心にして個々に時間に依存して変化させられ、それぞれの検出器において、放射線強度の個々の時間的変化分が検出器に所属する焦点−検出器システムと一致しないか、または放射線強度の個々の時間的変化分が検出器に所属していない焦点−検出器システムと一致することによって、検出器に所属していない他の焦点−検出器システムからの散乱放射線割合が決定される。【選択図】図８
2007296340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点（ＦA，ＦB）とこの焦点（ＦA，ＦB）に所属し焦点（ＦA，ＦB）の直接放射線を受信する検出器（ＤA，ＤB）とをそれぞれ有し、回転可能なガントリ上に互いに角度をずらして配置され同時に動作させられる少なくとも２つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）を備え、
少なくとも２つの各焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）のＸ線管において管電流（ＩA，ＩB）と管電圧（ＵA，ＵB）とによってＸ線が発生され、
対象（７）の走査のために、互いに角度をずらして配置された焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）が、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１）のシステム軸線（９）の周りを回転することによって、発生されたＸ線により対象（７）を走査し、かつ空間内の多数の個々のビームごとに、個々のビームの減弱されていない放射線強度に対する測定された放射線強度の測定された比から吸収値が決定され、
測定された値が散乱放射線補正を受け、
求められた吸収データにより対象（７）のＣＴ画像またはＣＴボリュームデータが再構成されるＣＴシステムの散乱放射線補正方法において、
各焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の送出された放射線の放射線強度（Ｄ’（ｔ））が、最大放射線強度の５０％よりも大きい平均値を中心にして個々に時間に依存して変化させられ、
それぞれの検出器（ＤA，ＤB）において、放射線強度（Ｄ’（ｔ））の個々の時間的変化分が検出器（ＤA，ＤB）に所属する焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）と一致しないか、または放射線強度（Ｄ’（ｔ））の個々の時間的変化分が検出器（ＤA，ＤB）に所属していない焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）と一致することによって、検出器（ＤA，ＤB）に所属していない他の焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）からの散乱放射線割合が決定される
ことを特徴とするコンピュータ断層撮影システムの散乱放射線補正方法。
【請求項２】
同じ走査周波数（ｆA＝ｆB）を有するちょうど２つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）が使用され、
両焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度（Ｄ’（ｔ））が等しい関数および周期（ｐA＝ｐB）で変化させられ、
これらの周期（ｐA＝ｐB）が焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の検出器の走査周波数の周期と等しく、
放射線強度の変化分の周期（ｐA＝ｐB）および焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の走査周波数（ｆA＝ｆB）が互いにπ／２の整数倍ずらされ、１つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）内において同期していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
所属していない焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度の変化分±ｘ％および隣接した検出素子（Ｅn）間の測定された放射線強度差±ｙ％において、散乱放射線割合ｚ％が、
ｚ％＝ｘ％／ｙ％
により算出されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
同じ検出素子に関して、所属していない焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度の変化分±ｘ％およびｎ番目の走査周期の放射線強度ＳＡinにおいて、散乱放射線割合ＯＳiB→Aが、放射線強度の正の変化分を有する走査周期については、
【数１】
2007296340.tif 000007
により算出され、放射線強度の負の変化分を有する走査周期については、
【数２】
2007296340.tif 000008
により算出され、ただし、ｉは考察される検出素子についての一連番号であり、ｎは走査周期の番号であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）において、焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度（Ｄ’（ｔ））が異なる位相（φA，φB）の同じ周波数で変化させられ、
少なくとも１つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）のそれぞれ直接に照射されない検出器システムにおける少なくとも１つの検出素子において、他の焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）に所属する異なった位相（φA，φB）を有する放射線強度の変化分が検出され、異なった位相を有する検出された放射線の割合とこの位相を有する発生された放射線強度の変化分の既知の割合とに基づいてこの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）における散乱放射線割合が決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
放射線強度の変化分の周波数（ｖA，ｖB）が、検出器システムの走査周波数（ｆA，ｆB）より低い、好ましくは検出器システムの走査周波数（ｆA，ｆB）の１／３以下であることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
ちょうど２つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）が使用され、放射線強度の変化分の周波数間の位相差がπ／２の整数倍であることを特徴とする請求項５乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）において、焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度（Ｄ’（ｔ））が異なる周波数（ｖA，ｖB）にて変化させられ、
少なくとも１つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）のそれぞれの直接に照射されない検出器システムの少なくとも１つの検出素子において、他の焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）に所属する異なった周波数（ｖA，ｖB）を有する放射線強度の変化分が検出され、異なった位相を有する検出された放射線の割合およびこの位相を有する発生された放射線強度の変化分の既知の割合に基づいて、この焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）における散乱放射線割合が決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
放射線強度の変化分の周波数（ｖA，ｖB）が、検出器システムの走査周波数（ｆA，ｆB）より低い、好ましくは検出器システムの走査周波数（ｆA，ｆB）の１／３以下であることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
ちょうど２つの焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）が使用されることを特徴とする請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
各焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）について、直接放射線の監視および直接放射線に対する測定の正規化が行なわれることを特徴とする請求項５乃至１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
各焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の送出された放射線の放射線強度（Ｄ’（ｔ））が、最大放射線強度の８０％よりも大きい、好ましくは９０％よりも大きい平均値を中心にして時間的に変化させられることを特徴とする請求項２乃至１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度（Ｄ’（ｔ））の時間的変化分が平均値を中心にして台形状に変化させられることを特徴とする請求項２乃至１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度（Ｄ’（ｔ））の時間的変化分が平均値を中心にして正弦波状に推移することを特徴とする請求項２乃至１２の１つに記載の方法。
【請求項１５】
焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度（Ｄ’（ｔ））の時間的変化が管電流の変化によって行なわれることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の方法。
【請求項１６】
焦点−検出器システム（ＦＤＳA，ＦＤＳB）の放射線強度（Ｄ’（ｔ））の時間的変化が加速電圧の変化によって行なわれることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の方法。
【請求項１７】
求められた補正値および／または補正値を求めるための測定値が複数の走査周期にわたっておよび／または複数の隣接する検出素子にわたって平均化されることを特徴とする請求項１乃至１６の１つに記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも２つの焦点−検出器システム（２，３，４，５）と断層撮影画像を作成するための制御および計算ユニット（１０）とを備えたＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１）において、計算ユニット（１０）が実行時に請求項１乃至１７の１つに記載の方法を実施するプログラムコード（Ｐｒｇx）を含むことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転可能なガントリ上に互いに角度をずらして配置されかつ同時に動作させられる少なくとも２つの焦点−検出器システムを備え、対象の走査のために、互いに角度をずらして配置された焦点−検出器システムが、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムのシステム軸線の周りを回転することによって対象を走査し、多数の個々のビームごとに、減弱されていない放射線強度に対する測定された放射線強度の測定された比から吸収値が決定され、測定された値が散乱放射線補正を受け、求められた吸収データにより対象のＣＴ画像またはＣＴボリュームデータが再構成されるコンピュータ断層撮影システムの散乱放射線補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ法においてＸ線吸収の測定時に不正確さをもたらす散乱放射線作用が生じることは基本的に公知である。この場合に先ずこの作用を単一の焦点−検出器システムにおいて考察するに、使用されるファンビームの幅が広がれば広がるほど、散乱放射線が生じる場所が相応に増大するために、散乱放射線の問題がますます大きくなる。この公知の作用に対抗して、このようなＣＴシステムでは検出器の手前に、いわゆる散乱放射線コリメータが取り付けられる。このコリメータは、各検出素子の手前において検出素子と焦点との間に直接のビーム方向のみを解放して他の方向は全て大々的に遮蔽する。二重または多重式の焦点−検出器システムの場合にも、このような散乱ビームコリメータが使用される。もちろん、これらの散乱放射線コリメータは、角度をずらして配置された他の焦点のビームによって生じかつ本来の直接ビームが持つ同じ空間方向性を有する散乱放射線を減らすことはできない。本来の直接ビームとは、検出器に対向している焦点に由来しかつ強度を測定すべきビームのことである。
【０００３】
したがって、基本的には、測定された放射線強度全体に対するこの散乱放射線の割合を求め、測定された放射線強度をこの割合だけ補正するという問題が存在する。
【０００４】
二重式の焦点−検出器システムにおける散乱ビーム補正のための類似の方法が公知であり、この方法では、互いに角度をずらして配置された２つの焦点−検出器システムが少なくとも時間的に交互に動作させられるので、その都度動作させられていない焦点−検出器システムにおいて、動作中の焦点−検出器システムに由来する実際に発生する散乱放射線を直接に測定することができる（例えば、特許文献１参照）。この方法を実行するためには、Ｘ線源を少なくとも部分的に交代で動作させることが必要であり、それによって少なくとも動作していないＸ線管の検出器においてはこの時点でＣＴ走査からの画像情報が欠落するので、データ取得の隙間が生じる。
【０００５】
この動作変形の場合には、走査が管もしくは放射線の交互の投入／遮断の間で不完全であり、隙間を有する。
【特許文献１】独国特許第１０２３２４２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の課題は、互いに角度をずらして配置された少なくとも２つの焦点−検出器システムを有するＣＴシステムの散乱放射線補正方法において、一方では隙間のない完全な走査を行い、他方では実際に走査された対象の実際に発生する散乱放射線を測定する改善された方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は独立請求項の特徴によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明者は、角度をずらして配置された少なくとも２つの焦点−検出器システムにおいて、焦点−検出器システムごとの放射線強度の個別の公知の変調によって、散乱放射線割合を相互に識別することも定量的に検出することも可能であることを認識した。放射線強度の変調は、最小値にても測定可能な走査が達成される強度範囲内で変動させられる。これによって少なくとも２つの焦点−検出器システムの走査に時間的な隙間が生じない。なぜならば、使用された最小放射線強度においても測定のために十分な光子流が存在するからである。
【０００９】
それゆえ、本発明思想にしたがって、個々の各焦点−検出器システムにおいて、放射線強度変化が次の特性を有する特定の周波数もしくは特定の位相でもって変調される。すなわち、その特性とは、一方の焦点−検出器システムの散乱放射線に寄与する他方の１つまたは複数の焦点−検出器システムにおいて、放射線強度の個別の変調に基づいてこの散乱放射線割合を検出し得る特性である。放射線強度の変調は、一方では考察された焦点−検出器システムにおける放射線が次のように変調されることによって行なわれる。すなわち、その焦点−検出器システムではその変調が観察されないままであり、他方の焦点−検出器システムの変調は認識可能になるように変調される。例えば、検出器の個々の検出素子を走査する走査速度との特定の同期が問題になる。しかしながら、放射線強度の変調に、放射線強度を個々に検出することを可能にする異なる周波数または位相シフトを付与することも可能である。他方では、特定の焦点−検出器システムの放射線強度の変調程度が既知である場合には、この既知の変調率に基づいて、直接的に、そのように変調された放射線によって生じさせられた散乱放射線率が放射線全体に対してどのくらいのレベルにあるかを推定することができる。
【００１０】
例えば一方の焦点−検出器システムＡにおいて放射線が±１０％変調され、他方の焦点−検出器システムにおいてまたしても±１％の放射線強度の変化が測定される場合に、散乱放射線割合は概算的に見て１０％のはずである。もちろん実際の場合にはこの計算は数学的に正確に行なわれる。
【００１１】
この基本思想にしたがって、本発明者は、焦点とこの焦点に所属し焦点の直接放射線を受信する検出器とをそれぞれ有し、回転可能なガントリ上に互いに角度をずらして配置され同時に動作させられる少なくとも２つの焦点−検出器システムを備え、
少なくとも２つの各焦点−検出器システムのＸ線管において管電流と管電圧とによってＸ線が発生され、
対象の走査のために、互いに角度をずらして配置された焦点−検出器システムが、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムのシステム軸線の周りを回転することによって、発生されたＸ線により対象を走査し、かつ空間内の多数の個々のビームごとに、個々のビームの減弱されていない放射線強度に対する測定された放射線強度の測定された比から吸収値が決定され、
測定された値が散乱放射線補正を受け、
求められた吸収データにより対象のＣＴ画像またはＣＴボリュームデータが再構成されるコンピュータ断層撮影システムの散乱放射線補正方法を提案する。
【００１２】
この方法の本発明による改善点は、各焦点−検出器システムの送出された放射線の放射線強度が、最大放射線強度の５０％よりも大きい平均値を中心にして個々に時間に依存して変化させられ、それぞれの検出器において、放射線強度の個々の時間的変化分が検出器の所属する焦点−検出器システムと一致しないか、または放射線強度の個々の時間的変化分が検出器の所属していない焦点−検出器システムと一致することによって、検出器の所属していない他の焦点−検出器システムからの散乱放射線割合が決定されることにある。
【００１３】
本発明によるこの基礎的な上述の方法に関して、この基本原理を利用する異なった実施態様が本発明の枠内において存在する。
【００１４】
一方において、本発明による方法においては、同じ走査周波数を有するちょうど２つの焦点−検出器システムが使用され、両焦点−検出器システムの放射線強度が等しい関数および周期で変化させられ、これらの周期が焦点−検出器システムの検出器の走査周波数の周期と等しく、放射線強度の変化分の周期および焦点−検出器システムの走査周波数が互いにπ／２の整数倍ずらされ、１つの焦点−検出器システム内において同期している。
【００１５】
したがって、この種の変形の場合、付加的に焦点−検出器システムの特性が利用され、その特性に基づいて、その焦点−検出器システムに存在する個々の検出器もしくはその検出素子が、定められた走査周波数にて規則的に走査される。ここでは、個々の検出器システムの走査特性および放射線変化分は、次のように、すなわち、放射線が直接走査に使用される焦点−検出器システムにおいて用いられた放射線強度の変化が走査時間にわたって一様にされ、一方散乱放射線を生じる他の焦点−検出器システムからもたらされる放射線強度が測定された放射線の直接変調を発生するように互いに調整される。この割合が決定され、散乱放射線を発生する他の焦点−検出器システムからの放射線強度の変化分の大きさが既知であるならば、実際に測定された散乱放射線割合を直接的に推定することができる。
【００１６】
各焦点−検出器システムの送出された放射線の放射線強度が、最大放射線強度の８０％よりも大きい、好ましくは９０％よりも大きい平均値を中心にして時間的に変化させられるならば、特に有利である。この措置によって、走査期間全体にわたって放射線強度が、走査に隙間が生じない大きさ範囲を保持するので、アーチファクトまたは空白部が発生しない。
【００１７】
放射線強度の時間的変化分に関して、本発明によれば、放射線強度の時間的変化分が平均値を中心にして台形状に推移し得ることが提案される。しかしながら、この放射線強度を正弦波状に変化させることまたは変化の類似の形状を選択することもできる。
【００１８】
前述の方法の具体的な実施態様において、本発明者は、検出器の所属していない焦点−検出器システムの放射線強度の変化分±ｘ％および隣接した検出素子の間の測定された放射線強度差±ｙ％において、散乱放射線割合ｚ％が
ｚ％＝ｘ％／ｙ％
により算出されることをも提案する。
【００１９】
他の実施態様においては、同じ検出素子に関して、検出器の所属していない焦点−検出器システムの放射線強度の変化分±ｘ％およびｎ番目の走査周期の放射線強度ＳＡinにおいて、散乱放射線割合ＯＳiB→Aが、散乱放射線強度の正の変化分を有する走査周期については、
【数３】
2007296340.tif 000003
により算出され、散乱放射線強度の負の変化分を有する走査周期については、
【数４】
2007296340.tif 000004
により算出される。ただし、ｉは考察される検出素子についての一連番号であり、ｎは走査周期の番号である。
【００２０】
指摘しておくに、検出器システムＡ，Ｂは散乱ビーム強度のそれぞれの算出に関して交換可能である。
【００２１】
前述の時間指向の変化分考察に対して今や位置指向である他の変形において、本発明者は、同じ走査周期に関して、検出器の所属していない焦点−検出器システムの放射線強度の変化分±ｘ％と、ｎ番目の検出素子Ｅnの測定された放射線強度ＳＡinと、放射線強度の異なる方向の変化分を有する隣接検出素子Ｅnnの測定された放射線強度ＳＡinnとにおいて、第１の焦点−検出器システムＸから第２の焦点−検出器システムＹへの散乱ビーム割合ＯＳiX→Yが、放射線強度の正の変化分を有する走査周期もしくは積分周期については、
【数５】
2007296340.tif 000005
により算出され、放射線強度の負の変化分を有する走査周期もしくは積分周期については、
【数６】
2007296340.tif 000006
により算出される。ただし、ｉは考察される検出素子についての一連番号である。
【００２２】
上述の実施態様では、放射線強度の変化が走査周波数により行なわれ、焦点−検出器システムはその位相に関して直接照射される検出器に対して相対的にπ／２ずらされ、それぞれの他の検出器に関して同じ位相でもしくはπずらされて動作させられる。
【００２３】
本発明による方法の基本的な他の実施態様は、放射線強度の変化が検出器の複数の積分周期にわたって続くことにある。相応のフィルタまたはディジタル信号処理により、発生された散乱放射線の割合の所属および割合の大きさが決定される。
【００２４】
この考えにしたがって、本発明者によって、本発明による方法は、次のように、すなわち、少なくとも２つの焦点−検出器システムにおいて、焦点−検出器システムの放射線強度が同じ周波数でしかし異なる位相で変化させられ、少なくとも１つの焦点−検出器システムのそれぞれ直接に照射されない検出器システムにおける少なくとも１つの検出素子において、他の焦点−検出器システムに所属する異なった位相を有する放射線強度の変化分が検出され、異なった位相を有する検出された放射線の割合とこの位相を有する発生された放射線強度の変化分の既知の割合とに基づいてこの焦点−検出器システムにおける散乱放射線割合が決定されるように構成されることが提案される。すなわち、この実施態様では、一方において、放射線の変化分の大きさは、散乱放射線割合によって決定され、それぞれの他の焦点−検出器システムからの散乱放射線の変化分の既知の百分率と比較される。検出は両焦点−検出器システムの放射線変化分の相互の位相シフトによって決定される。
【００２５】
放射線強度の変化分の周波数が、検出器システムの走査周波数よりも低い、好ましくは検出器システムの走査周波数の１／３以下であるとよい。
【００２６】
他の実施態様によれば、ちょうど２つの焦点−検出器システムが使用され、放射線強度の変化分の周波数間の位相差がπ／２の整数倍である。
【００２７】
散乱放射線割合のこの位相に関係した検出のほかに、散乱放射線を周波数に関係して検出することもできる。このために、少なくとも２つの焦点−検出器システムにおいて、焦点−検出器システムの放射線強度が著しく異なる周波数で変化させられ、少なくとも１つの焦点−検出器システムのそれぞれ直接に照射されない検出器システムの少なくとも１つの検出素子において、他の焦点−検出器システムに所属する異なった周波数を有する放射線強度の変化分が検出され、異なった位相を有する検出された放射線の割合およびこの位相を有する発生された放射線強度の変化分の既知の割合に基づいて、この焦点−検出器システムにおける散乱放射線割合が決定される。
【００２８】
本発明者は、放射線強度の変化分の周波数を検出器システムの走査周波数よりも低く設計すること、好ましくは検出器システムの走査周波数の１／３以下に設計することを提案する。
【００２９】
同様にちょうど２つの焦点−検出器システムを使用することが提案される。低い周波数で動作させられ散乱放射線検出が位相もしくは周波数に関係して行なわれる本発明による方法の特に有利な実施態様では、各焦点−検出器システムについて、直接放射線の監視、好ましくはＸ線管における直接的な監視と、測定をこの直接放射線で正規化することとが行なわれる。
【００３０】
更に、各焦点−検出器システムの送出された放射線の放射線強度を、最大放射線強度の８０％よりも大きい、好ましくは９０％よりも大きい平均値を中心にして時間的に変化させることが提案される。
【００３１】
焦点−検出器システムの放射線強度の時間的変化分が、平均値を中心にして、例えば台形状または正弦波状に、または他の同様の繰り返えし様式で推移するとよい。
【００３２】
過大な場所的な変動の回避のために、本発明者は、上述の方法の求められた補正値および／または補正値を求めるためにもたらされる測定値が、複数の走査周期にわたって平均化されることも提案する。追加または代替として、これらの値が、定められた検出器範囲にわたって、すなわち複数の隣接する検出素子にわたって平均化されるのもよい。この平均値形成は、列状または平面状に、例えば一般性の制限なしに、２×２、３×３または４×４のピクセルにわたって行なわれるとよい。
【００３３】
誤解のないように指摘しておくに、上述の方法は２つの焦点−検出器システムに限定されず、この方法を３つ以上の焦点−検出器システムにも転用することも本発明の枠内にある。
【００３４】
更に、本発明者は、焦点−検出器システムの放射線強度の時間的変化が管電流の変化または加速電圧の変化によって行なわれることを提案する。加速電圧の変化は、特に高い周波数を使用する場合に有利である。なぜならば管電流は、構造的制約により、加速電圧を変化させるよりも著しく緩慢にしか反応しないからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下において、図面を参照しながら有利な実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
図１は角度をずらした２つの焦点−検出器システムの直接放射線および散乱放射線の概略図を示し、
図２は図１の両焦点−検出器システムの線量率プロフィールおよび積分周期を示し、
図３は検出器システムＡにおいて検出された線量に対する位相のずらされた線量率プロフィールの影響を示し、
図４は検出器システムＢにおける検出線量に対する位相のずらされた線量率プロフィールの影響を示し、
図５は検出器システムの積分周期に対して低い周波数を有する２つの焦点−検出器システムの位相シフトされた線量率変形の概略表示を示し
図６は焦点−検出器システムＡの散乱放射線補正方法を示し、
図７は焦点−検出器システムＢの散乱放射線補正方法を示し、
図８は角度をずらした２つの焦点−検出器システムを有するＣＴシステムを示す。
【００３６】
図面では本発明の理解のために必要な特徴のみを示す。図面において次の参照符号を使用する。１：ＣＴシステム、２：第１のＸ線管（システムＡ）、３：第１の検出器（システムＡ）、４：第２のＸ線管（システムＢ）、５：第２の検出器（システムＢ）、６：ガントリハウジング、７：患者、８：移動可能な患者用寝台、９：システム軸線、１０：制御および計算ユニット、１１：メモリ、１２：第１のビーム（システムＡ）、１３：第２のビームから第１の検出器へ至る散乱放射線、１６：第１のＸ線管の線量率プロフィール（システムＡ）、１７：第２のＸ線管の線量率プロフィール（システムＢ）、１８：第１の検出器の積分周期（システムＡ）、１９：第２の検出器の積分周期（システムＢ）、２０：正規化ステップ、２１：帯域通過フィルタ、２２：正規化された検出器信号、２３：位相同期検出、２４：調和振動子、２５：散乱放射線補正、２６：線量率変調、２７：第１のＸ線管における線量率の監視（システムＡ）、２８：第２のＸ線管における線量率の監視（システムＢ）、２９：線量率の公称値／平均値、３０：散乱ビーム補正方法、ＤA：システムＡの検出器、ＤB：システムＢの検出器、Ｄ’（ｔ）：時間的に変化する放射線強度、Ｅn：検出素子、ＦA：システムＡの焦点、ＦB：システムＢの焦点、ｆA：システムＡの走査周波数、ｆB：システムＢの走査周波数、ＦＤＳA：システムＡの焦点−検出器システム、ＦＤＳB：システムＢの焦点−検出器システム、ＩA：システムＡの管電流、ＩB：システムＢの管電流、ＯＳiB→A：検出器チャネルｉにおける走査周期ｎのシステムＡの検出器内へのシステムＢのＸ線管の散乱ビーム割合、ｐA：システムＡの周期、ｐB：システムＢの周期、Ｐｒｇx：コンピュータプログラム、ＳＡn：走査周期ｎにおけるシステムＡの検出器における総放射線強度、ＳＡin：検出器チャネルｉにおける走査周期ｎでのシステムＡの検出器の放射線強度、ＵA：システムＡの管電圧、ＵB：システムＢの管電圧、φA：システムＡの位相、φB：システムＢの位相、ｖA：システムＡの周波数、ｖB：システムＢの周波数。
【００３７】
図１は、９０°角度をずらして配置された２つの焦点−検出器システムを有するガントリハウジングの断面によりコンピュータ断層撮影装置の原理図を示す。第１の焦点−検出器システムはＸ線管２とこれに対向する検出器３を有し、第２の焦点−検出器システムは同様にガントリ上に配置されたＸ線管４とこれに対向する検出器５とを有する。以下において、Ｘ線管２および検出器３を有する焦点−検出器システムは「Ａ」システムと呼ばれ、Ｘ線管４および検出器５を有する焦点−検出器システムは「Ｂ」システムと呼ばれる。Ｘ線管２から出射するＸ線ビーム１２はこの管２に対向する検出器３に至る。一方、Ｘ線管４から出射するＸ線ビーム１４はこの管４に対向する検出器５に至る。両焦点−検出器システムＡ，Ｂの走査範囲内に患者７が存在し、患者７においてそれぞれのＸ線ビームが相互に作用して散乱放射線を発生する。散乱放射線は、直接には照射されない検出器によって測定される。
【００３８】
したがって、Ｘ線ビーム１４は検出器３で測定される散乱放射線１３を発生し、Ｘ線ビーム１２は検出器５で測定される散乱放射線１５を発生する。このようにして、周知の如く、患者７が存在する場合のビーム強度と患者７が存在しない場合のビーム強度との比から決定される吸収データに品質低下が生じるので、それぞれ他方の焦点−検出器システムにおいて付加的に検出された散乱放射線は、吸収が低下したかのように見せる。
【００３９】
したがって、本発明の課題は、実際に起きた吸収の大きさが、発生する散乱放射線による品質低下作用なしに、それぞれ他方の焦点−検出器システムから検出されるように、それぞれ角度をずらして配置された焦点−検出器システムから散乱放射線割合が検出可能であるシステムを提供することにある。
【００４０】
主要な問題は、常に同じ対象ではなくむしろ異なる対象、すなわち異なる患者が走査されることにあるので、常に変化するジオメトリ条件により対象ごとに異なった散乱放射線割合も生じることにある。例えば散乱放射線がファントムにおける測定によって決定される従来技術において知られている方法は、条件付きでしか適切に実際の散乱放射線割合を規定することができない。
【００４１】
そこで、本発明によれば、実際の測定により、それぞれの検出器において測定される放射線のどの割合が対向するＸ線管もしくはこのＸ線管に対して角度をずらして配置されたＸ線管に由来するのかを確定して、それにより散乱放射線として認定することができるように、各焦点−検出器システムに、散乱放射線にも影響を及ぼす一義的な特性を持たせることが提案される。個別的な特性として、異なる焦点−検出器システムのそれぞれの放射線に、特定の周波数もしくは位相シフトが線量変化で付与されるとよい。この場合に、線量変化分の大きさはそれぞれの焦点−検出器システムにおいて既知である。したがって、この既知の特性に基づいて直接放射線割合もしくは測定された散乱放射線割合が直接的に決定される。
【００４２】
このために、本発明者は、図２に示されているような有利な例において、両Ｘ線管の線量率プロフィールを図１にしたがって±１０％だけ変化させることを提案する。ここでは両焦点−検出器システム間にπ／２の位相ずれが存在する。線量率変化の周波数は、検出器システムの走査速度と一致するように、焦点−検出器システムの線量の周波数と走査速度との間に同様にπ／２の位相ずれが存在するように調整されるので、直接照射される検出器における線量率変化分は、その検出器もしくはその検出器の検出素子の１つの積分周期内でそれぞれ平均化されるのに対して、角度をずらして配置された検出器に散乱放射線として到来する放射線割合は、角度をずらして配置された検出器の積分周期と同期して推移し、したがって線量変化分が完全に測定される。
【００４３】
図２は、線２９によって示された公称値（nominal value;"Nom"で示されている）を中心にして１０％の変化分を有する焦点−検出器システムＡの第１の線量率プロフィール１６を示す。その下には、９０°角度をずらして配置された焦点−検出器システムＢの線量率プロフィール１７が示されている。線量率プロフィール１７は線量率プロフィール１６に対してπ／２の位相ずれで推移する。更に、その下に検出器Ａもしくは検出器Ｂの積分（Integral:"Int"で示されている）周期が示され、左から右に時間軸ｔが延びている。ここで、焦点−検出器システムＡの積分周期１８を有する線量率プロフィール１６を考察するならば、台形状推移ならびに線量率プロフィール１６と積分周期１８との間の位相差に基づいて、次のこと、すなわち、線量率における変化分が直接照射される検出器の積分周期全体にわたって平均化されるので、それぞれ直接照射される検出器にとっては積分周期にわたって平均化された一様な線量率が現われることを認識することができる。同じ状況が焦点−検出器システムＢの線量率プロフィール１７および積分周期１９にも当てはまる。しかしながら、積分周期１９への線量率プロフィール１６による影響、すなわち焦点Ａから検出器システムＢへ散乱放射線によって伝達される強度変化を考察するならば、角度をずらして配置された検出器システムの積分周期に対して同位相で推移する変化によって、検出器Ｂにおいて線量率プロフィール１６の変化が１００％まで現われる。
【００４４】
図３および図４には、この状況がもう一度各焦点−検出器システムＡもしくはＢについて別々に示されている。
【００４５】
図３においては、上に公称値２９を中心にして１０％の変動を有する線量率プロフィール１６が示され、その下に散乱ビームを発生する焦点−検出器システムＢの線量率プロフィール１７が描かれている。その下方には焦点−検出器システムＡの検出器の積分周期が示されている。下側には左下から右上に向けてハッチングを施された割合で、直接照射する焦点からの積分された線量割合が示され、上側には散乱放射線割合が左上から右下に向けたハッチングで示されている。積分周期と直接照射する焦点Ａの線量変化との間の前述の位相ずれに基づいて、積分周期にわたる直接放射線割合が変化させられる。なお、勿論、積分周期にわたって吸収の最小変化分までも存在しないことが前提である。しかしながら、上の部分に示された散乱放射線割合においては、散乱放射線割合全体の±２０％の変化が生じる。
【００４６】
同じ状況が焦点−検出器システムＢについて図４に示されている。
【００４７】
ここで１つの検出素子の２つの隣り合う積分周期を比較するならば、両積分周期の間には測定される吸収に大きな変化がないことに基づいて、測定された放射線全体における散乱放射線の割合が既知の変化分比により決定される。更に、複数の積分周期にわたって、または小さな検出器領域、例えば２×２、３×３または４×４個のピクセルにわたって平均化が行なわれるならば、起こり得る変動が一様にされる。
【００４８】
角度をずらして配置された複数の焦点−検出器システムの直接測定から散乱放射線割合を決定するための可能性が図５に示されている。ここには、焦点−検出器システムＡ，Ｂの検出器の積分周期１８，１９に対して著しく低い周波数を有する２つの線量率プロフィール１６，１７が示されている。積分周期はこの変形では両焦点−検出器システムに関して同相にて配置されている。基本的な考え方は、両焦点−検出器システムにおいて、散乱放射線が除去され得るモニタ測定によって放射線強度の変化分が解消されるので、散乱放射線の変化分だけが線量変化として測定されることにある。
【００４９】
焦点−検出器システムＡ，Ｂのための両測定経路の両推移が示されている。これらは「逆の符号でもって」基本的に同じに推移する。
【００５０】
図６は焦点−検出器システムＡの方法経過を示す。ここでは、Ｘ線管２から出射して検出器３が直接照射され、基準検出器２７を介してシステムＡにおける線量率の変化分が測定され、方法ステップ２０において相応の正規化が行なわれる。方法ステップ２０に引き続いて正規化された信号が狭い帯域幅を有する帯域通過フィルタ２１を介して導かれるので、相応の周波数を有する信号成分のみが位相同期検出器２３へ伝達され、そこで散乱放射線を発生する焦点−検出器システムＢの位相と一致する信号だけが求められる。このために調和振動子２４から発生された周波数が位相同期検出２３に伝達され、位相同期検出２３は散乱放射線を発生するＸ線管４における線量変調２６にも使用される。直接放射線の正規化された信号２２と散乱放射線の割合との両情報から、ステップ２５において散乱放射線割合が求められ、相応の補正が行なわれる。
【００５１】
図７は、図６と同様の対応する状況を、角度をずらされた焦点−検出器システムについて示す。
【００５２】
本発明による散乱放射線補正方法を図６および図７にしたがって適用するコンピュータ断層撮影システムの模範的な構成が図８に示されている。
【００５３】
これは概略的な３Ｄ表示にてＣＴシステム１を示す。ＣＴシステム１は９０°角度をずらした２つの焦点−検出器システムを有し、第１の焦点−検出器システムはＸ線管２および検出器３を含み、第２の焦点−検出器システムはＸ線管４および対向配置された検出器５を含む。両焦点−検出器システムは、ガントリハウジング６内のここでは詳しく図示されていないガントリ上に配置されている。ＣＴシステム全体は制御および計算ユニット１０によって制御され、そこでは制御のほかに、メモリ１１内に含まれているプログラムＰｒｇ1〜Ｐｒｇnにより相応の評価、特に散乱放射線補正も行なわれる。
【００５４】
走査のために患者７がガントリハウジングの開口を通してシステム軸線９に沿って移動可能な患者用寝台８により移動され、これに対して両焦点−検出器システムが回転しながらこの患者７を走査する。それぞれの角度をずらして配置されている方の焦点−検出器システムにおいてこの走査時に生じる散乱放射線が、前述の如き相応のコンピュータプログラムによって検出され、相応の散乱放射線補正が枠３０内に概略的に示されているように実行される。
【００５５】
焦点−検出器システムの線量率は、（直接照射に比例して生じる）散乱放射線にも作用する個別的な複製が生じるように影響を及ぼす。ひき続いて、変化分の既知の大きさに基づいて、それぞれの検出器システムにおいて測定された全放射線における散乱放射線のパーセント割合の情報が得られる。
【００５６】
本発明の上述の特徴は、その都度述べた組み合わせのみならず、本発明の枠を逸脱することなく異なった組み合わせまたは単独で使用可能である。
【００５７】
以上のとおり、本発明は、各発生された放射線が既知の大きさの個別的な時間的マーキング／変化分を付与され、測定された放射線の変化の典型的な時間的変化分を調べられ、見つけられた時間的変化分から散乱放射線割合が推定され、場合によっては相応の補正が行なわれる散乱放射線検出もしくは散乱放射線補正方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】角度をずらした２つの焦点−検出器システムの直接放射線および散乱放射線を示す概略図
【図２】図１の両焦点−検出器システムの線量率プロフィールおよび積分周期を示すタイムチャート
【図３】検出器システムＡにおいて検出された線量に対する位相のずらされた線量率プロフィールの影響を示すタイムチャート
【図４】検出器システムＢにおいて検出された線量に対する位相のずらされた線量率プロフィールの影響を示すタイムチャート
【図５】検出器システムの積分周期に対して低い周波数を有する２つの焦点−検出器システムの位相シフトされた線量率変形の概略的に示すタイムチャート
【図６】焦点−検出器システムＡの散乱放射線補正方法を示すブロック図
【図７】焦点−検出器システムＢの散乱放射線補正方法を示すブロック図、
【図８】角度をずらした２つの焦点−検出器システムを有するＣＴシステムを示す概略図
【符号の説明】
【００５９】
１          ＣＴシステム
２          第１のＸ線管（システムＡ）
３          第１の検出器（システムＡ）
４          第２のＸ線管（システムＢ）
５          第２の検出器（システムＢ）
６          ガントリハウジング
７          患者
８          移動可能な患者用寝台
９          システム軸線
１０        制御および計算ユニット
１１        メモリ
１２        第１のビーム（システムＡ）
１３        第２のビームから第１の検出器への散乱放射線
１６        第１のＸ線管の線量率プロフィール（システムＡ）
１７        第２のＸ線管の線量率プロフィール（システムＢ）
１８        第１の検出器の積分周期（システムＡ）
１９        第２の検出器の積分周期（システムＢ）
２０        正規化ステップ
２１        帯域通過フィルタ
２２        正規化された検出器信号
２３        位相同期検出
２４        調和振動子
２５        散乱放射線補正
２６        線量率変調
２７        第１のＸ線管における線量率の監視（システムＡ）
２８        第２のＸ線管における線量率の監視（システムＢ）
２９        線量率の公称値／平均値
３０        散乱ビーム補正方法
ＤA        システムＡの検出器
ＤB        システムＢの検出器
Ｄ’（ｔ）  時間的に変化する放射線強度
Ｅn        検出素子
ＦA        システムＡの焦点
ＦB        システムＢの焦点
ｆA        システムＡの走査周波数
ｆB        システムＢの走査周波数
ＦＤＳA    システムＡの焦点−検出器システム
ＦＤＳB    システムＢの焦点−検出器システム
ＩA        システムＡの管電流
ＩB        システムＢの管電流
ＯＳiB→A  検出器チャネルｉにおける走査周期ｎのシステムＡの検出器へのシステムＢのＸ線管の散乱ビーム割合
ｐA        システムＡの周期
ｐB        システムＢの周期
Ｐｒｇx    コンピュータプログラム
ＳＡn      走査周期におけるシステムＡの検出器における総放射線強度
ＳＡin    検出器チャネルｉにおける走査周期ｎでのシステムＡの検出器の放射線強度
ＵA        システムＡの管電圧
ＵB        システムＢの管電圧
φA        システムＡの位相
φB        システムＢの位相
ｖA        システムＡの周波数
ｖB        システムＢの周波数
【図１】
2007296340.tif 000009
【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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