(57)【要約】  第１の態様において、本発明はコーンビームコンピュータ断層撮影システムに使用するためのビーム整形フィルタ１に関するものである。該フィルタは、上記コーンビームコンピュータ断層撮影システムのＸ線源と撮像されるべき物体との間に配置するための放射線減衰エレメントを有する。該放射線減衰エレメントの少なくとも一部２における位置の関数としての放射線減衰は、回転対称点３に対して回転対称である。
2022501111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像されるべき物体の周りを回転することによって断層撮影再構成のための一連の投影を取得するコーンビームコンピュータ断層撮影システムであって、
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源と前記物体との間に配置する放射線減衰エレメントを有するビーム整形フィルタであって、前記放射線減衰エレメントの少なくとも一部における放射線減衰プロファイルは中心点に対して円対称であり、前記一部内における前記中心点までの半径方向距離に対する放射線減衰の関数が滑らかな関数である、ビーム整形フィルタと、
を有する、コーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項２】
前記一部における前記放射線減衰の関数が単調増加関数である、請求項１に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項３】
前記中心点が前記放射線減衰エレメントの中心である、請求項１又は請求項２に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項４】
前記一部が、位置の関数として放射線減衰を提供するために局所的に変化する厚さを有する、請求項１から３の何れか一項に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項５】
前記一部が、球形状を持つ凹状部分である、請求項４に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項６】
前記放射線減衰エレメントがアルミニウム、モリブデン及び／又はテフロン（登録商標）からなる、請求項１から５の何れか一項に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項７】
前記放射線減衰エレメントが前記Ｘ線源と前記撮像されるべき物体との間に配置され、且つ、前記回転対称点が前記コーンビームコンピュータ断層撮影システムの動作中に前記Ｘ線源によって放出される電離放射線のビームの中心ビーム軸と一致するように、前記ビーム整形フィルタを当該コーンビームコンピュータ断層撮影システムに機械的に接続するためのファスナ又は機械的コネクタを有する、請求項１から６の何れか一項に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項８】
Ｘ線検出器を更に有し、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が検査ボリュームの周囲を一緒に回転する、請求項１から７の何れか一項に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項９】
前記物体の周りを少なくとも２つの非平行な回転軸の周りで同時に回転する、請求項１から８の何れか一項に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項１０】
前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が前記検査ボリュームの周りを、第１の回転軸に対しては第１の角度範囲にわたって、該第１の回転軸と同一直線上にない第２の回転軸に対しては第２の角度範囲にわたって、一緒に回転する、請求項９に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項１１】
実質的にアイソセントリックな二軸軌道を辿りながら撮像データを取得する、請求項９または請求項１０に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項１２】
前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器がＣアーム上に取り付けられる、請求項１から１１の何れか一項に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項１３】
前記ビーム整形フィルタが、当該コーンビームコンピュータ断層撮影システムの動作中に、前記Ｘ線源に対して実質的に静止したままである、請求項１から１２の何れか一項に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項１４】
前記ビーム整形フィルタの前記中心点が、当該コーンビームコンピュータ断層撮影システムの動作中に前記Ｘ線源によって放出されるＸ線コーンビームの中心線と位置合わせされる、請求項１３に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影システム。
【請求項１５】
被検者の頭部の少なくとも一部を撮像するための方法であって、前記方法は、
ビーム整形フィルタの放射線減衰エレメントを前記被検者の頭部とＸ線コーンビームを放出するＸ線源との間に配置するステップであって、位置の関数としての前記放射線減衰エレメントの放射線減衰が円対称であるステップと、
Ｘ線検出器を使用して、前記放射線減衰エレメント及び前記被検者の頭部によって減衰された前記Ｘ線コーンビームの複数の投影画像を検出するステップと、
実質的にアイソセントリックな二軸軌道を辿ることによって前記複数の投影画像を検出しながら、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を移動させるステップと、
を有する、被検者の頭部の少なくとも一部を撮像するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ断層撮影（コンピュータトモグラフィ）の分野に関し、より詳細には、コンピュータ断層撮影におけるＸ線ビーム整形及び放射束等化技術に関する。より具体的には、本発明は、ビーム整形フィルタ、コーンビームコンピュータ断層撮影システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）ではコリメートされたＸ線源が典型的には患者のような撮像されるべき物体（対象物）を通してＸ線ビームを投射するために使用される。対象物によって減弱（減衰）されたＸ線ビームは、次いで、Ｘ線検出器アレイによって受け取られる。線源および検出器は、通常、物体の周囲で一緒に回転されて、例えば物体を通る断面画像の断層撮影再構成を可能にするために、複数の角度から画像を得る。
【０００３】
ボウタイフィルタのようなビーム形状装置をＣＴ撮像に使用して、撮像される対象物によって減弱された場合にＸ線ビーム強度のダイナミックレンジを減少させる。Ｘ線検出器にわたるダイナミックレンジを制限することによって、検出器の飽和およびそれに付随するアーチファクトを回避または低減し、Ｘ線散乱を低減し、空間ノイズ分布をより均質に調整する。さらに、患者が受けるＸ線放射線量を、このようなビーム整形装置によって、例えば画質を損なうことなく低減する。フィルタの形状は、典型的に、例えば患者の身体などの撮像対象の厚さの変化を補償するように構成される。したがって、該形状は、Ｘ線ビーム強度プロファイルが物体の減衰プロファイルとほぼ一致するように選択される。ビーム整形装置は、典型的に、Ｘ線源と撮像すべき物体との間に位置決めするための、ボウタイフィルタのような補償器を備える。
【０００４】
ボウタイ設計は、例えば、円形及び／又は螺旋状のスキャン軌跡を有するＣＴスキャナの臨床用途に使用される。ボウタイフィルタは、中心部の減衰が低く、軸横断方向にファン角度が増加するほど減衰が大きくなる。当技術分野で知られているように、ボウタイフィルタは、金属、例えばアルミニウムの機械加工片、またはポリマなどの他の適切な材料で作られた蝶ネクタイ状エレメントを有し得る。
【０００５】
図２に示すように、一次元（１Ｄ）ボウタイフィルタ形状を使用することは、当技術分野で知られている。このような１Ｄボウタイフィルタは、単一の方向２１に沿って非一定、すなわち弓状であり、該方向に垂直な方向２２では実質的に一定である、従って１Ｄなる参照の、減衰プロファイル、例えば厚さプロファイルを有する。減衰を変化させる単一の方向、例えば、厚さを変化させる単一の方向は、典型的に、患者の長軸に直交する方向に向けられ、例えば該フィルタが該長軸に沿って実質的に一定のプロファイルを呈するようにする。この１Ｄプロファイルの形状は、異なる身体領域に、異なる患者サイズに、および／または患者内の線量分布を最適化するように適合される。
【０００６】
さらに、動作時に患者の長軸に沿って向けられることが意図される方向に一定でないプロファイルを有するボウタイフィルタも、当技術分野で知られている。例えば、ビーム整形器エレメントの制御可能なアレイからなるダイナミックボウタイフィルタが当技術分野で知られている。例えば、スキャン中又はスキャンの間に減衰プロファイルを調整するために、例えばガス圧力を調整することによって、各エレメント内の減衰を個別に制御する。しかしながら、アレイのピクセル化が粗くなり得ること、および／またはフィルタアセンブリが非実用的な利得較正を必要とし得ることが、このようなダイナミックフィルタの欠点である。
【０００７】
また、実効減衰プロファイルをビーム形状に対して変化させるために静止フィルタを移動させることも知られている。例えば、国際特許出願公開第２０１５／０２２５９９号パンフレットには、大きな開口を有するＸ線を減衰させるためのバックグラウンドウェッジとして形成された第１のフィルタエレメントと、異なる螺旋ピッチ値に調整するために第１のフィルタエレメントに対して回転（又は調整）する、リッジを形成するように構成された、第２のフィルタエレメントとを備える調整可能なフィルタアセンブリが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、放射線治療におけるＣアームシステム及び統合イメージングシステム等のコーンビームＣＴ(ＣＢＣＴ)システムにおけるボウタイの使用は、典型的に、ボウタイ形状及びウォブルによる入射放射束を再正規化（renormalize）するために回転利得較正を必要とする。
【０００９】
本発明の実施態様の目的は、コーンビームＣＴ撮像においてビーム整形するための良好で効率的な手段及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態の利点は、本発明の実施形態による手段及び／又は方法が、患者への線量を低減するためのビーム整形（ビームシェーピング）、Ｘ線検出器の飽和を防止若しくは低減するためにダイナミックレンジを低減するためのビーム整形、撮像アーチファクトを低減若しくは回避するためのビーム整形、及び／又はより均一な空間雑音分散を得るためのビーム整形に特に適し得ることである。
【００１１】
本発明の実施形態の利点は、本発明の実施形態による手段および／または方法が患者の頭部の撮像、例えば、神経血管系の撮像などの脳の撮像におけるビーム整形に特に適し得ることである。
【００１２】
本発明の実施形態による利点は、本発明の実施形態による手段および／または方法が、少なくとも２つの軸の周りで回転することによって断層撮影再構成のための一連の投影を取得するように構成されたコーンビームＣＴ撮像システムにおける、例えば、同時的なプロペラおよびロール運動を含む収集軌道を辿ることによる等の、複数の非平行軸の周りで回転することによって画像を取得するように構成されたＣアームコーンビームシステムにおけるビーム整形に特に適し得ることである。
【００１３】
本発明の実施形態の利点は、例えば、特に少なくとも２つの非共線的な軸の周りの回転、例えば同時的なロール、ピッチおよび／またはヨー運動を含む収集軌道を考慮する場合に、ヒトの頭部の逆減衰プロファイルの良好な近似を達成することである。
【００１４】
本発明の実施形態の利点は、実施形態によるフィルタを備えるコーンビームＣＴシステムのロバストな利得較正を達成することである。
【００１５】
本発明の実施形態の利点は、ボウタイフィルタと検出器との間の相対的面内回転を使用する場合であっても、例えば二軸ＣアームＣＢＣＴシステムにおいて、ボウタイアーチファクトがほとんどまたは全くないことを達成することである。
【００１６】
本発明の実施形態の利点は、例えば、平行移動可能な若しくは回転可能な（例えば、ビーム軸に対して）フィルタ又はフィルタ部品を必要とせず、及び／又は制御可能なフィルタ素子のアレイを必要としない等の、動的に調整可能なビーム整形器を必要とせずに、良好なビーム整形を達成することである。
【００１７】
上記の目的は、本発明による方法および装置によって達成される。
【００１８】
第１の態様において、本発明はコーンビームコンピュータ断層撮影システムで使用するためのビーム整形フィルタに関するものである。該フィルタは、コーンビームコンピュータ断層撮影システムのＸ線源と撮像対象との間に位置決めするための放射線減衰エレメントを含む。該放射線減衰エレメントの少なくとも一部における位置の関数としての放射線減衰は、中心点に対して回転対称である。一実施形態によると、該放射線減衰プロファイルは円対称である。
【００１９】
本発明の実施形態によるビーム整形フィルタにおいて、放射線減衰は、中心点までの半径方向距離の非一定関数とすることができる。実施形態において、該放射線減衰は回転対称点までの半径方向距離の滑らかな及び／又は単調に増加する関数であり得る。
【００２０】
本発明の実施形態によるビーム整形フィルタにおいて、上記回転対称点は、前記放射線減衰エレメントの中心であり得る。
【００２１】
本発明の実施形態によるビーム整形フィルタにおいて、放射線減衰エレメントの前記少なくとも一部は、位置の関数としての放射線減衰を提供するために局所的に変化する厚さを有する。実施形態において、該放射線減衰エレメントは円対称性を有する凹部または切除部を備える。例えば、このような凹状部分は、球形状を持つ。
【００２２】
本発明の実施形態によるビーム整形フィルタにおいて、上記放射線減衰エレメントはアルミニウム、モリブデン、および／またはテフロン（登録商標）から構成され得る。
【００２３】
本発明の実施形態によるビーム整形フィルタは、該ビーム整形フィルタをコーンビームコンピュータ断層撮影システムに、前記放射線減衰エレメントがシステムの動作中にＸ線源と撮像対象との間に配置されるように、且つ、前記回転対称点がコーンビームコンピュータ断層撮影システムの動作中にＸ線源によって放出される電離放射線のビームの中心ビーム軸と一致するように、機械的に接続するための締結具（ファスナ）又は機械的コネクタを含む。
【００２４】
第２の態様において、本発明は、本発明の第１の態様の実施形態によるビーム整形フィルタを備えるコーンビームコンピュータ断層撮影システムに関するものである。
【００２５】
本発明の実施形態によるコーンビームコンピュータ断層撮影システムは、検査ボリュームの周りを一緒に回転するように構成されたＸ線源及びＸ線検出器を含むことができる。特に、該システムは、少なくとも２つの軸の周りを回転することによって、断層撮影再構成のための一連の投影を取得するように構成される。
【００２６】
従って、例えば、上記Ｘ線源及びＸ線検出器は、第１の回転軸に対して第１の角度範囲にわたって、及び第１の回転軸と共線的でない第２の回転軸に対して第２の角度範囲にわたって検査ボリュームの周りを一緒に回転するように構成される。
【００２７】
本発明の実施形態によるコーンビームコンピュータ断層撮影システムにおいて、前記Ｘ線源及びＸ線検出器はＣアーム上に取り付けられ得る。
【００２８】
本発明の実施形態によるコーンビームコンピュータ断層撮影システムは、実質的にアイソセントリックな二軸軌道をたどりながら、画像データ（例えば、投影画像）を取得するように構成され得る。
【００２９】
本発明の実施形態によるコーンビームコンピュータ断層撮影システムにおいて、前記ビーム整形フィルタはシステムの動作中にＸ線源に対して静止したままとなるように構成される。
【００３０】
第３の態様において、本発明は被検者の頭部の少なくとも一部を撮像するための方法に関するものである。この方法は、ビーム整形フィルタの放射線減衰エレメントを、被検者の頭部とＸ線ビームのコーンビームを放射するＸ線源との間に位置決めするステップを含む。位置（例えば、放射線減衰エレメントの主表面上の位置）の関数としての該放射線減衰エレメントの放射線減衰は、回転対称の点に対して回転対称である。この方法は、放射線減衰エレメント及び被検者の頭部によって減衰されたコーンビームの複数の投影画像を、Ｘ線検出器を用いて検出するステップを含む。この方法は、実質的にアイソセントリックな二軸軌道を辿ることによって複数の投影画像を検出しながら、Ｘ線源及びＸ線検出器を移動させるステップを含む。
【００３１】
本発明の特定の好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、特許請求の範囲に明示的に記載されているようにだけでなく、適宜、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と組み合わせることができる。
【００３２】
本発明のこれら及び他の態様は、後に記載される実施形態から明らかになり、それを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の実施形態による電離放射線ビーム整形フィルタの図を示す。
【図２】図２は、従来技術の非ダイナミック１Ｄボウタイフィルタの図を示す。
【図３】図３は、本発明の実施形態による例示的なビーム整形フィルタの正面図を概略的に示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態による例示的なビーム整形フィルタの切断図を概略的に示す。
【図５】図５は、本発明の実施形態によるビーム整形フィルタの位置の関数としての減衰に対応する例示的な等減衰線を図式的に示す。
【図６】図６は、従来技術の非ダイナミック１Ｄボウタイフィルタの位置の関数としての減衰に対応する例示的な等減衰線を図式的に示す。
【図７】図７は、本発明の実施形態によるフィルタの等減衰曲線（例えば、図５に図示されるような）が、標準的な向きの人間の頭部の投影画像上に重ね合わされた画像を示す。
【図８】図８は、従来技術の１Ｄフィルタの等減衰曲線（例えば、図６に図示されているような）が、図７においても使用された投影画像上に重ね合わされた画像を示す。
【図９】図９は、本発明の実施形態に従うフィルタの等減衰曲線（例えば、図５に図示されるような）が、回転された向きの人間の頭部の投影画像上に重ね合わされた画像を示す。
【図１０】図１０は、従来技術の１Ｄフィルタの等減衰曲線（例えば、図６に図示されているような）が、図９の回転された向きの人体頭部の投影画像上に重ね合わされた画像を示す。
【図１１】図１１は、概ね＋／３０°の相対面内角度を有するアイソセントリック的二軸軌道に沿った複数の投影について、本発明の実施形態によるビーム整形フィルタの位置の関数としての減衰に対応する例示的な等減衰曲線を概略的に示す。
【図１２】図１２は、図１１のアイソセントリック的二軸軌道に沿った複数の投影に関して、従来技術の非ダイナミック１Ｄボウタイフィルタの位置の関数としての減衰に対応する例示的な等減衰曲線を図式的に示す。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態によるシステムを概略的に示す。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態による方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図面は、概略的なものに過ぎず、非限定的なものである。図面において、いくつかの構成要素の寸法は、例示の目的のために誇張され、縮尺通りに描かれていないことがある。
【００３５】
特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものと見なしてはならない。
【００３６】
異なる図面において、同じ参照符号は、同じまたは類似の構成要素を指す。
【００３７】
以下、本発明を特定の実施形態に関して、および特定の図面を参照して説明するが、本発明はそれに限定されず、特許請求項の範囲によってのみ限定されるものである。記載された図面は、概略的なものにすぎず、非限定的なものである。図面において、いくつかの構成要素の寸法は、例示の目的のために誇張され、縮尺通りに描かれていないことがある。当該寸法および相対的寸法は、本発明の実際の実施化に対応するものではない。
【００３８】
さらに、当該説明および特許請求の範囲における第１、第２などの用語は、同様の要素を区別するために使用されるものであり、時間的に、空間的に、順位付けで、または如何なる他の方法でも、必ずしも順序を説明するために使用されるわけではない。そのように使用される用語は適切な状況下では入れ換え可能であり、本明細書で説明される本発明の実施形態は、本明細書で説明又は図示される以外の順序で動作できることを理解されたい。
【００３９】
さらに、明細書および特許請求の範囲における上、下などの用語は、説明のために使用され、必ずしも相対的な位置を説明するために使用されるわけではない。そのように使用される用語は適切な状況下で入れ換え可能であり、本明細書で説明される本発明の実施形態は、本明細書で説明または図示される以外の他の向きで動作できることを理解されたい。
【００４０】
特許請求の範囲で使用される「有する（備える）」という用語は、その後に列挙される手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを除外するものではない。したがって、該用語は、言及されるような述べられた特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を指定するものとして解釈されるべきであるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ若しくは構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を除外するものではないことに留意されたい。したがって、「手段ＡおよびＢを有する装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。該表現は、本発明に関して、当該装置の関連する構成要素はＡおよびＢのみであることを意味する。
【００４１】
なお、本明細書を通して「一実施形態」又は「実施の形態」とは、当該実施形態に関連して説明される特定の特性、構造又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するものである。従って、本明細書を通して種々の箇所における「一実施形態において」又は「実施形態において」の語句の出現は、必ずしも全てが同一の実施形態を指すものではないが、そうであってもよい。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、本開示から当業者には明らかであるように、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせられる。
【００４２】
同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本発明の様々な特徴は開示を合理化し、様々な本発明の態様のうちの１つまたは複数の理解を助けるために、単一の実施形態、図、またはそれらの説明において一緒にグループ化されることがあることを理解されたい。しかしながら、この開示方法は、請求項に記載された発明が各請求項に明示的に記載されたよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が表すように、決して先に開示した単一の実施形態のすべての特徴に発明的側面が存在するわけではない。したがって、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、この詳細な説明に明確に組み込まれ、各特許請求の範囲はそれ自体が本発明の別個の実施形態として存在する。
【００４３】
さらに、本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれる他の特徴ではなく、いくつかの実施形態を含むが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは当業者によって理解されるように、本発明の範囲内であり、異なる実施形態を形成することを意味する。例えば、以下の特許請求の範囲では、特許請求の範囲に記載された実施形態のいずれも、任意の組合せで使用できる。
【００４４】
本明細書で提供される説明では、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、本発明の実施形態を、こうした特定の詳細なしで実施し得るということが分かる。他の例では、この説明の理解を不明瞭にしないために、良く知られた方法、構造、および技術は詳細に示されていない。
【００４５】
第１の態様において、本発明はコーンビームコンピュータ断層撮影システムで使用するためのビーム整形フィルタに関するものである。該ビーム整形フィルタは、コーンビームコンピュータ断層撮影システムのＸ線源と撮像すべき物体との間に位置決めするための放射線減衰エレメントを備える。該放射線減衰エレメントは、位置の関数としての放射線減衰が回転対称点に関して回転対称である少なくとも一部を含む。
【００４６】
上記放射線減衰エレメント（例えば、またはビーム整形フィルタ全体）は、金属、ポリマ、または他の何らかの適切な材料から構成され得る。例示的な材料には、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）およびテフロン（登録商標）が含まれる。
【００４７】
図３および図４を参照すると、本発明の実施形態による例示的なビーム整形フィルタ１が、それぞれ正面図および切断図で示されている。さらに、図１は、本発明の実施形態によるビーム整形フィルタ１の図を示す。
【００４８】
フィルタ１は、コーンビームコンピュータ断層撮影システムにおいて使用するように構成されている。該ビーム整形フィルタは、コーンビームコンピュータ断層撮影システムのＸ線源と撮像対象との間に位置決めするための放射線減衰エレメントを含む（またはそれからなる）。
【００４９】
フィルタ１は、該フィルタをコーンビームコンピュータ断層撮影システムに、例えば該システムのフィルタホルダと係合することによって機械的に接続するための、例えば従来技術のボウタイフィルタで知られているようなファスナ、機械的コネクタ及び／又は支持体４を有し、それによって、該放射線減衰エレメントがＸ線源と撮像されるべき対象との間に（例えばシステムの線源と検出器との間に、例えば特に検出器よりも線源に大幅に近接して）配置されるようにする。
【００５０】
フィルタ１は、静止型ビーム整形フィルタ、例えば非ダイナミックビーム整形フィルタとして使用されるように構成され得る。例えば、前記ファスナ、機械的コネクタ及び／又は支持体４は、ＣＢＣＴシステムにおけるＸ線源に対して固定された部品、例えばフィルタホルダに接続するように構成され得る。例えば、上記ファスナ、機械的コネクタ及び／又は支持体４は、位置の関数として当該フィルタの放射減衰を動的に再構成するための制御信号又は力を受け取るのに適さないものであり得る。
【００５１】
他の実施形態において、フィルタ１は、事前に選択された撮像プロトコルに応じてボウタイとフィルタとの間の自動的変更を可能にするコリメーションユニット内のフィルタホイール（当業技術において既知である）に組み込まれてもよい。
【００５２】
図３の正面図は、当該放射線減衰エレメントが、使用時に、Ｘ線源と被撮像物体との間に意図したように位置決めされた場合に該Ｘ線源によって放出される電離放射線ビームの一次ビーム軸に対して、当該ビューを得るための視軸が平行となる場合に提供されるビューに対応し得る。同様に、図４の側面図は、当該ビューを得るための視軸が、この一次ビーム軸に垂直であるときに提供されるビューに対応し得る。
【００５３】
当該放射線減衰エレメントは実質的に平面状であり、例えば、Ｘ線源によって放射された場合の電離放射線ビームを整形するために位置の関数として放射線減衰を提供するための厚さの変動に適応するために、当該形状が主たる平面形状から局所的に逸脱し得るとしても、平面の主たる形状を有する。
【００５４】
該放射線減衰エレメントは、位置の関数としての放射線減衰が回転対称点３に対して回転対称である、例えば円対称である少なくとも一部分２を有する。
【００５５】
該回転対称点からの半径方向距離の関数としての放射減衰は、増加関数のように、非一定であり得る。
【００５６】
部分２は、位置の関数として放射線減衰を提供するために、例えば図４に図示されているように、局所的に変化する厚さを有することができる。例えば、部分２は、フィルタ１の凹部又は整除部として構成される。凹状部分２内において、主（例えば、表又は裏）面にわたる位置の関数としての厚さは、回転対称点３に対して回転対称、例えば円対称とされる。
【００５７】
なお、図３及び図４では、凹状部分２が、回転対称点３までの半径方向距離の滑らかな単調に増加する放射線減衰関数を提供するような厚みプロファイルを備えていることが分かる。このように、部品２は、図３に点線曲線で示されるように、ボール又は皿として成形されている。一例において、凹状部分２における整除部は球状を呈している。
【００５８】
しかしながら、厚さの変化は減衰を局所的に変化させる有利で単純なアプローチを提供し得るが、本発明の実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、減衰特性の局所的な変化は、密度、原子番号などの材料特性の変化によっても等しく達成され得る。
【００５９】
前記部分２は、放射線減衰エレメントの中央部分であり得る。回転対称点３は、当該放射線減衰エレメントの中心、又は中心の近傍であり得る。例えば、フィルタ１は、球状切除部の中心、すなわち最低ビーム減衰の領域が、動作中のＸ線コーンビームの中心ビームと位置合わせされるように配置され得る。
【００６０】
当該放射線減衰エレメントは、コーンビームコンピュータ断層撮影システムのＸ線源と撮像されるべき対象との間に、回転対称点３が該システムの動作中にＸ線源によって放出される電離放射線のビームの中心ビーム軸と実質的に一致するように位置決めするように構成される。
【００６１】
以下でさらに詳細に論じられるように、当該回転対称性は、患者の頭部の画像化、例えば頭蓋画像化および／または神経画像化に特に有利であり得る。例えば、人間の頭部の逆減衰プロファイルの良好な近似を達成する。この回転対称性は、少なくとも２つの軸の周りを回転することによって一連の投影を取得するように構成されたＣＢＣＴシステム、例えば、同時的なロールおよびピッチ、同時的なロールおよびヨー、同時的なピッチおよびヨー、又は同時的なロール、ピッチおよびヨー運動を含む収集軌道を辿ることなどによって、複数の非平行回転軸の周りで回転することによって画像を取得するように構成されたＣアームＣＢＣＴシステムにおける頭部の画像化にさらに一層有利である。例えば、ＣＢＣＴシステムは、少なくとも２つの非共線軸の周りの回転、例えば、同時的なロール、ピッチおよび／またはヨー運動を含む収集軌道を辿るように構成され得る。
【００６２】
典型的に、位置の関数としての放射線減衰、例えば、減衰プロファイルまたは減衰マップは、当技術分野で知られているように、利得マップを形成するために、取得された投影データ、例えば、測定された患者画像データを正規化するように測定される。本発明の実施形態によるフィルタ１に対応する、例えば最大強度の４０％における等減衰曲線５１の概略利得マップ図が図５に示される。このような円形の等減衰曲線は、該フィルタの減衰エレメントの位置の関数としての減衰の半径方向対称性を示す。比較のために、図６は、例えば図２に示す従来技術のフィルタに対応する、従来技術の１Ｄボウタイフィルタの等減衰曲線６１（例えば、最大強度の４０％）の概略図を示す。
【００６３】
先に述べたように、減衰マップの円対称形状は、典型的な収集の向き、例えば頭部の周囲の（例えば、背腹軸の周りの）円形軌道が辿られる従来の収集シーケンスの間に典型的に使用されるであろう向きにおいて、人間の頭部の減衰を近似するのに特に適し、例えば、この目的のためには、図８に示されるような従来技術の１Ｄボウタイフィルタよりもより良く適している。特に、図７を参照すると、本発明の実施形態によるフィルタの等減衰曲線（または全ての可能な等減衰曲線のうちの少なくとも１つ）は、従来技術の１Ｄボウタイフィルタよりも、頭部の形状に、例えば、取得された投影画像の等強度曲線（単数または複数）により良く一致する。
【００６４】
さらに、本発明の実施形態によるフィルタが少なくとも２つの非共線軸の周りの回転を含む収集軌道、例えば「二軸」（回転の）軌道をたどるように構成されたＣＢＣＴシステムで使用される場合、頭部を撮像する際の本発明の実施形態の利点は、さらに一層顕著となる。このような二軸（または多軸）軌道は、ＣＢＣＴにおける画質を有利に改善する。より従来の円弧収集、すなわち、単一軸（回転の）軌道を使用するのとは対照的に、Ｔｕｙ方向の十分なデータをこのようにして取得するからである。
【００６５】
例えば、このような二軸（または多軸）収集は頭部が矢状面および／または冠状面で回転される投影画像によって特徴付けられ得る一方、従来の「単一軸」収集は典型的には横断（または軸）面での回転に対応する頭部の周りの様々な投影角度についての投影画像のみからなる。これが図９に図示されており、該図は、二軸収集シーケンス中に使用され得る回転される収集の向きに対して、該減衰マップの円対称形状が、図１０に示されているような従来技術の１Ｄボウタイフィルタよりも良好にヒトの頭部の減衰を近似することを示している。
【００６６】
従来技術の１Ｄボウタイフィルタを使用した二軸軌道における頭部解剖学的構造の不十分な整合は、検出器をＣアームに対して固定したままで、患者軸に対する１Ｄボウタイプロファイルの相対的な面内回転によって軽減される。例えば、ボウタイフィルタの鏡面対称の一次元軸を、頭部の下−上軸の向きに一致するように位置合わせする。しかしながら、このことは、ボウタイフィルタ（及び／又はＣＴシステム）が該ボウタイフィルタの回転を可能にするように構成されなければならない、より複雑なアプローチを必要とする。さらに、必要とされる上記位置合わせは、追加の位置合わせステップが実行されることを必要とする。
【００６７】
それにもかかわらず、本発明の実施形態によるフィルタは、アイソセントリック二軸収集軌道と相対的面内回転とが組み合わされる場合には依然として利点を有するであろう。標準的なヘリカルまたは円形ＣＴまたはＣＢＣＴでは、取得された患者投影を再正規化するために単一の利得マップで十分である。ボウタイシャドウ（投影で見られる）は、すべての軌道位置に対して同一であるからである。従って、全ての投影についての等減衰線は、例えば図６に例示されているように、同じである。したがって、回転利得画像を大きな角度範囲にわたり平均化して、利得投影におけるポアソン雑音を低減し、軌道に沿った小さなシステムドリフトまたはウォブル（揺動）を考慮してもよい。
【００６８】
しかしながら、アイソセントリック二軸軌道の使用並びにボウタイフィルタ及び検出器の相対的面内回転は、例えば、図１２によって例示されているように、従来のボウタイフィルタを使用する場合に、軌道に沿った全ての線源位置に対して変化する利得投影につながる一方、半径方向対称フィルタを使用すると、取得角度に依存しない利得投影が得られる（図１１参照）。従って、アイソセンタ性からのわずかな偏差は、従来のアプローチで、例えば、大きな角度平均化／ビニングを伴う回転利得較正を用いて決定される。一方、従来技術の１Ｄボウタイフィルタは、各投影角度に対して別個の利得マップを必要とするであろう。
【００６９】
第２の態様において、本発明は、本発明の第１の態様の実施形態によるビーム整形フィルタを備えるコーンビームコンピュータ断層撮影システムに関するものである。
【００７０】
図１３を参照すると、本発明の実施形態によるコーンビームコンピュータ断層撮影システム１０が示されている。ＣＢＣＴシステム１０は、Ｘ線源１００及びＸ線検出器１０１を有し得る。Ｘ線源１００及びＸ線検出器１０１は、検査ボリューム１８の周りで、例えば、撮像すべき対象物が該システムの使用時に位置決めされる検査ボリュームの周りで、該線源及び検出器の共同回転を可能にするように構成される。例えば、該検出器および線源は、回転可能なガントリ上に取り付けられ得る。
【００７１】
Ｘ線源１００は、検査ボリューム１８を横切ってＸ線のコーンビームを放出するように構成され得る。Ｘ線検出器１０１は、上記線源から検査ボリュームを通って送出されたときに該コーンビームを受け取るように構成され得る。例えば、該Ｘ線検出器は、フラットパネルＸ線検出器とされる。
【００７２】
本発明の好ましい実施形態において、Ｘ線源１００及びＸ線検出器１０１は、第１の回転軸に対しては第１の角度範囲にわたり、第２の回転軸（すなわち、第１の回転軸とは共線的でない）に対しては第２の角度範囲にわたって、検査ボリュームの周りでの線源及び検出器の共同回転を可能にするように構成され得る。例えば、少なくとも２つの、例えば３つの互いに非共線的な軸の周りでの線源及び検出器の共同回転、例えば、一次回転１０６、二次回転１０８及び三次回転１０７を設ける。
【００７３】
例えば、該コーンビームコンピュータ断層撮影システムは、実質的にアイソセントリックな二軸軌道をたどりながら、撮像データを取得するように構成される。
【００７４】
コーンビームコンピュータ断層撮影システム１０は、ＣＢＣＴスキャン用に適合されたＣアーム撮像システムを含む（又はＣアーム撮像システムからなる）。例えば、Ｘ線源１００及びＸ線検出器１０１は、第１の回転自由度（一次回転１０６）を与えるＣアーム１０２上に取り付けられる。該Ｃアームは、第２の回転自由度（２次回転１０８）を提供するために、Ｌアーム１０４上に回転可能に取り付けられる。Ｌアーム１０４は、第３の回転自由度（三次回転１０７）を提供するために、固定アンカーポイント、例えば床、壁、または天井に回転可能に取り付けられる（または支持される）。
【００７５】
コーンビームコンピュータ断層撮影システム１０は、放射線治療装置のオンボードイメージャを含む（又はそれからなる）。
【００７６】
該システムは、撮像されるべき被検体、例えば患者を支持するための被検体サポート１６を有し得る。例えば、回転可能なガントリ、例えばＣアーム１０２の回転可能な部分が、被検体サポート１６の周囲で回転可能であり得る。
【００７７】
該システムは、データ処理および／または制御ユニットなどの、当技術分野で知られている他の要素を備えてもよい。例えば、システム１０は、検出器１０１から検出されたＸ線データを受け取るためのＣＴ収集モジュールを含む。該システムは、検出されたＸ線データに基づいて撮像された被検体の断層撮影表現を再構成するための断層撮影再構成モジュールを含む。
【００７８】
ビーム整形フィルタ１は、Ｘ線源１００と撮像すべき物体との間、例えば、Ｘ線源１００と検査ボリューム１８との間に配置され、又は、該システムの動作中に、そのように配置されるように構成される。例えば、システム１０は、ビーム整形フィルタ１を線源と撮像されるべき物体との間に位置決めするために該ビーム整形フィルタ１を取り外し可能に取り付けられるフィルタホルダを備え、又は該システムは該ビーム整形フィルタをそのような位置に制御可能に移動させるための、及び／又は必要でないときにそのような位置から該ビーム整形フィルタを制御可能に取り外すためのアクチュエータを備える。
【００７９】
ビーム整形フィルタ１は、当該システムの動作中にＸ線源１００に対して静止したままとされ、例えば、該ビーム整形フィルタは、ダイナミックビーム整形フィルタでなくてもよく、又はダイナミックビーム整形フィルタとして構成されなくてもよい。
【００８０】
第３の態様において、本発明は、被検者の頭部の少なくとも一部を撮像するための方法に関するものである。図１４を参照すると、本発明の実施形態による例示的な方法３０が示されている。方法３０は、ビーム整形フィルタの放射線減衰エレメントを、被検者の頭部とＸ線ビームのコーンビームを放出するＸ線源との間に位置決めするステップ３１を含む。位置の関数としての該放射線減衰エレメントの放射線減衰は、例えば上記コーンビームの中心ビーム軸と一致し得る回転対称点に対して回転対称である。該方法は、Ｘ線検出器を用いることによって、前記放射線減衰エレメント及び前記被検者の頭部によって減衰されたコーンビームの複数の投影画像を検出するステップ３２を含む。該方法は、実質的にアイソセントリックな二軸軌道に辿ることにより複数の投影画像を検出しながら、前記Ｘ線源及びＸ線検出器を移動させるステップ３３を含む。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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