(57)【要約】  断層撮影装置が、多焦点Ｘ線照射源と、軌跡経路を移動する支持体と、複数のピクセルを有する検出器とを備えており、多焦点Ｘ線照射源、検出器、および被検査物のうちの１つは、支持体上で移動する。制御プロセッサが、測定領域内の離散的な点において、あるいは連続的に、Ｘ線照射源の焦点の変更を制御し、焦点の変更は、支持アームの移動に逆行する方向であり、検出器メモリが、複数のピクセルの少なくとも一部からの信号電荷を表すデジタルデータを蓄積し、制御プロセッサは、検出器メモリの内容を処理することによって被検査物の立体画像を再現する。連続トモシンセシスのための方法およびコンピュータ可読媒体も開示される。【選択図】図１
2018534047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多焦点Ｘ線照射源（５）と、
所定の軌跡経路（３１０）を移動するように構成された前記照射源（５）の支持体（１０）と、
複数のピクセルを有する検出器（６）であって、前記多焦点Ｘ線照射源（５）、前記検出器（６）、および被検査物のうちの少なくとも１つは、お互いに対して移動するように前記支持体（１０）上に取り付けられている、検出器（６）と、
コンピュータ可読命令を実行することで、測定領域内で次々と離散的な地点のうちの１つにおいて前記Ｘ線照射源（５）の焦点を変更するように構成され、該焦点の変更は、前記軌跡経路（３１０）に沿った前記支持アーム（１０）の移動に逆行する方向である制御プロセッサ（３０）と、
Ｘ線ビームの一部へと曝露された前記複数のピクセルの少なくとも一部から信号電荷を表すデジタル値を蓄積するように構成された検出器メモリ（６２）と
をさらに備え、
前記制御プロセッサ（３０）は、再現処理関数で前記検出器メモリ（６２）の内容を処理することによって前記被検査物の立体画像を再現するように構成されている、断層撮影装置（１）。
【請求項２】
多焦点照射源制御電子回路ユニット（６０）へと制御信号をもたらすように構成された前記制御プロセッサ（３０）を含み、前記多焦点照射源制御電子回路ユニット（６０）は、前記多焦点Ｘ線照射源（５）の焦点位置を制御するように構成されている、請求項１に記載の断層撮影装置（１）。
【請求項３】
前記軌跡経路（３１０）は、第１の端部位置（７）から第２の端部位置（８）まで延びており、前記制御プロセッサ（３０）は、前記支持体（１０）の速度を制御するための速度制御信号をもたらすように構成されている、請求項１に記載の断層撮影装置（１）。
【請求項４】
前記速度制御信号は、前記軌跡経路（３１０）に沿った測定領域において第１の速度に設定され、測定領域の間において第２の速度に設定され、前記第２の速度は前記第１の速度よりも大きい、請求項３に記載の断層撮影装置（１）。
【請求項５】
前記検出器メモリ（６２）は、前記測定領域内の離散的な測定点の最中にデータを蓄積する、請求項４に記載の断層撮影装置（１）。
【請求項６】
前記焦点の変更は、焦点変位を前記軌跡経路（３１０）の前記測定領域に沿った所定の範囲内に保つように選択される、請求項１に記載の断層撮影装置（１）。
【請求項７】
前記所定の範囲は、約０．５ｍｍである、請求項６に記載の断層撮影装置（１）。
【請求項８】
連続移動トモシンセシスの方法（７００）であって、
多焦点Ｘ線照射源（５）、複数のピクセルを有する検出器（６）、および被検査物のうちの１つが所定の軌跡経路（３１０）を移動しているときに、プログラムされた強度のＸ線ビームへと前記被検査物を曝露するステップと、
前記軌跡経路（３１０）に沿った測定領域においてほぼ一定の第１の速度を維持するステップ（７２０）と、
前記測定領域に沿って次々と離散的な地点のうちの１つにおいて前記多焦点Ｘ線照射源（５）の焦点を前記軌跡経路（３１０）に沿った移動に逆行する方向に変更するステップ（７３０）と、
前記複数のピクセルの少なくとも一部において、前記Ｘ線ビームの少なくとも一部からの信号電荷を蓄積するステップと、
離散的な点において前記複数のピクセルから前記蓄積した信号電荷を生のベースラインデータを表すデジタルフレーム画像として検出器メモリバッファ（６２）に記録するステップ（７５０）と、
前記記録したデジタルフレーム画像に再現処理関数を適用することによって前記被検査物の立体画像を再現するステップ（７６０）と
を含む方法（７００）。
【請求項９】
多焦点照射源制御電子回路ユニット（６０）へと制御信号をもたらすステップ
を含んでおり、
前記多焦点照射源制御電子回路ユニット（６０）は、前記多焦点Ｘ線照射源（５）の焦点位置を制御する、請求項８に記載の方法（７００）。
【請求項１０】
第１の端部位置（７）から第２の端部位置（８）までの前記軌跡経路（３１０）に沿った速度を、測定領域における第１の速度および測定領域の間の第２の速度に制御し、前記第２の速度は前記第１の速度よりも大きい、請求項８に記載の方法（７００）。
【請求項１１】
前記測定領域内の離散的な測定点においてデータを蓄積する、請求項８に記載の方法（７００）。
【請求項１２】
前記焦点の変更を、焦点変位を前記測定領域に沿った所定の範囲内に保つように選択する、請求項８に記載の方法（７００）。
【請求項１３】
前記検出器（６）の電荷を読み取ることによって前記測定領域内のサブビューを得る、請求項８に記載の方法（７００）。
【請求項１４】
前記焦点は、サブビュー内で前記測定領域に沿って繰り返される順序で変更される、請求項１３に記載の方法（７００）。
【請求項１５】
プロセッサによって実行されたときに該プロセッサに連続移動トモシンセシスの方法を実行させる命令を格納した非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
多焦点Ｘ線照射源（５）、複数のピクセルを有する検出器（６）、および被検査物のうちの１つが所定の軌跡経路（３１０）を移動しているときに、プログラムされた強度のＸ線ビームへと前記被検査物を曝露するステップと、
前記軌跡経路（３１０）に沿った測定領域においてほぼ一定の第１の速度を維持するステップ（７２０）と、
前記測定領域に沿って次々と離散的な地点のうちの１つにおいて前記多焦点Ｘ線照射源（５）の焦点を前記軌跡経路（３１０）に沿った移動に逆行する方向に変更するステップ（７３０）と、
前記複数のピクセルの少なくとも一部において、前記Ｘ線ビームの少なくとも一部からの信号電荷を蓄積するステップと、
離散的な点において前記複数のピクセルから前記蓄積した信号電荷を生のベースラインデータを表すデジタルフレーム画像として検出器メモリバッファ（６２）に記録するステップ（７５０）と、
前記記録したデジタルフレーム画像に再現処理関数を適用することによって前記被検査物の立体画像を再現するステップ（７６０）と
を含む、非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記制御プロセッサ（３０）に多焦点照射源制御電子回路ユニット（６０）への制御信号の供給を実行させ、前記多焦点照射源制御電子回路ユニット（６０）は、前記多焦点Ｘ線照射源（５）の焦点位置を制御する、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
第１の端部位置（７）から第２の端部位置（８）までの前記軌跡経路（３１０）に沿った速度を、測定領域における第１の速度および測定領域の間の第２の速度に制御することを、前記制御プロセッサ（３０）に実行させ、前記第２の速度は前記第１の速度よりも大きい、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記測定領域内の離散的な測定点においてデータを蓄積することを、前記制御プロセッサ（３０）に実行させる、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記焦点の変更を、焦点変位を前記測定領域に沿った所定の範囲内に保つように選択することを、前記制御プロセッサ（３０）に実行させる、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記検出器（６）の電荷を読み取ることによって前記測定領域内のサブビューを得ること、および前記焦点をサブビュー内で前記測定領域に沿って繰り返される順序で変更することを、前記制御プロセッサ（３０）に実行させる、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点位置を逆行させるＸ線断層撮影のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）は、Ｘ線照射源の角度を変えて得られる有限数の投影から乳房全体の立体的再現（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を可能にする画像化技術である。ＤＢＴは、検診および診断マンモグラフィに使用される重要なツールである。この技術は、Ｘ線照射源の位置を変えつつ、検出器および乳房は相対的に不動として、一連のＸ線画像（投影（「ビュー」とも呼ばれる））を撮影することを含む。照射源は、照射源内の焦点位置からＸ線を放射する。ＤＢＴスキャンの任意の時点において、焦点と検出器の中心とを結ぶ線が、検出器の平面に垂直な方向に対する投影角度を定める。乳房内の特徴を検出器上の比較的固定された位置にマッピングするために、投影角度は、画像の取得の最中に比較的一定でなければならない。従来からのＤＢＴにおいて、Ｘ線照射源は円弧を形成し、その最中に、一連の画像が、異なる比較的固定された投影角度で取得される。あるいは、Ｘ線照射源を、関連の３Ｄ画像化法である胸部断層撮影において今日実施されているように、直線的な経路に沿って移動させることができる。別の手法においては、Ｘ線照射源が静止したままであり、検出器が所定の経路に沿って移動させられる。Ｘ線照射源の移動の最中に、Ｘ線照射源の出口に配置された静的または動的なコリメータが、検出器の領域のみを照らすようにＸ線照射野を案内する。取得されたデータは、再現アルゴリズムによって既知の投影角度からの投影を合成して乳房の断面図を得るコンピュータによって処理される。
【０００３】
現在のシステムは、Ｘ線照射源（または、検出器）がＸ線露光の際に静止するステップ・アンド・シュート（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｈｏｏｔ）の構成、またはＸ線照射源（または、検出器）が常に移動しており、移動の最中にＸ線がパルス状に照射される連続移動（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｍｏｔｉｏｎ）の構成のいずれかを使用する。前者の構成においては、比較的固定された投影角度が、静止した照射源の位置によって保証され、後者の構成においては、投影角度が、パルスの短い継続時間によって保証される。Ｘ線露光サイクルの数は、静止位置の数またはパルスの数にそれぞれ対応する。Ｘ線露光サイクルに検出器フレームが１対１で対応し、各々の検出器フレームは、積分および読み取り期間を含む。検出器積分期間は、対応するＸ線露光サイクルに時間的に重なる。Ｘ線露光サイクルに続いて、検出器読み取り期間において、Ｘ線データがデジタルメモリへと転送される。各サイクルの間の時間において、Ｘ線強度は、システムが次の角度位置へと移動できるようにゼロである。検出器読み取り期間は、典型的には、サイクル間のこの時間において生じる。位置間の移動は、Ｘ線がパルス状に照射されているときの速度よりも高い速度であることが多い。これらの場合の両方において、Ｘ線照射源は、最大のデューティサイクルでは動作せず、少なくとも検出器を読み出し、システムの構成要素を次の角度位置へと移動させるために充分な長さにわたって、オフである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０１１６８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パルス状のＸ線照射源による連続移動のシステムにおいては、Ｘ線露光の際にＸ線照射源（または、検出器）が移動しているときに単一の検出器積分期間が取得されるため、画像にかなりのぼけが生じる。このぼけを最小にするために、１つの選択肢は、Ｘ線照射源の出力を大きくし、パルスの露光時間を短くすることである。より高出力のＸ線照射源は、コストおよび重量の増加につながり、より多くの熱をシステムへと放出する可能性がある。重量の増加は、より大きなモータおよびより堅固なガントリを必要とするがゆえ、システムのコストの増加につながる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】いくつかの実施形態によるＸ線投影断層撮影装置を示している。
【図２】断層撮影データの取得のための従来のタイミング図を示している。
【図３】いくつかの実施形態によるＸ線投影断層撮影装置のタイミング図を示している。
【図４】いくつかの実施形態によるＸ線投影断層撮影装置のタイミング図を示している。
【図５】いくつかの実施形態によるＸ線投影断層撮影装置のタイミング図を示している。
【図６】いくつかの実施形態によるＸ線投影断層撮影装置のタイミング図を示している。
【図７】いくつかの実施形態によるＸ線投影断層撮影データの取得のための処理を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
いくつかの実施形態によれば、システムおよび方法が、画像化されるべき対象物および検出器の両方に対して移動することができる多焦点Ｘ線照射源（少なくとも電子ビームおよびアノードターゲットを含む）を含むトモシンセシスシステムを提供する。一実施態様においては、対象物と検出器とがお互いに対して移動することがないが、他の実施形態においては、お互いに対して移動してもよい。Ｘ線照射源は、或る経路を辿る。経路は、例えば線または円弧であるが、他のより複雑な経路も考えられる。移動するＸ線照射源が、検出器の読み出しと協調した一連のＸ線放射サイクルを生成し、照射源の焦点を照射源の機械的な移動に逆行する（すなわち、反対の）方向に切り替え、さらには／あるいは走査しつつ、Ｘ線画像の投影の迅速な連続を取得する。
【０００８】
瞬間的なＸ線照射野の強度は、移動の範囲において変化しても、変化しなくてもよい。プログラムされた強度プロファイルは、Ｘ線を可変の強度の一定の振幅で連続的に生成し、あるいはいくつかのＸ線サイクルをおそらくはサイクル間の強度ゼロの期間を伴いつつもたらすために、この経路に沿ってパルス状に生成する。瞬間的なＸ線照射野が対象物を横切るとき、照射野は減衰する。次いで、透過した減衰後のＸ線照射野が、Ｘ線検出器によって検出される。
【０００９】
図１が、いくつかの実施形態によるＸ線投影断層撮影装置１を示している。断層撮影装置１は、被検査物、すなわち断層撮影の対象となる物体を支持することができる支持体２を含む。一実施態様においては、断層撮影装置を、支持体２が患者の乳房を支持する乳房ホルダ支持体であるマンモグラフィ装置として構成することができる。それにもかかわらず、断層撮影装置について、任意の他の実施態様も考えられる。被検査物が、支持体に載せられ、例えば患者の乳房である場合には、作業者が例えばハンドル４を使用して操作することができるパドル３によって圧縮される。
【００１０】
さらに、断層撮影装置１は、多焦点Ｘ線照射源５（すなわち、焦点を制御信号の指示のもとで調節することができる照射源）などの放射線源と、検出器６とを備える。多焦点Ｘ線照射源を、位置ごとに別個のアノード／カソードの組（例えば、熱電子ディスペンサまたは電界エミッタを備えたマルチスポット）、共有の可動アノードを有するマルチカソード、またはカソードで生成された電子ビームをアノードの表面を横切って走査することによるスキャン式照射源として実現することができる。検出器は、被検査物を横切った後のＸ線を検出することができる。検出器６は、支持体２の直下に配置される。実際には、パドル３は、Ｘ線透過性材料（例えば、プラスチック）で作られる。
【００１１】
一実施態様によれば、パドル３、被検査物、支持体２、および検出器６が、固定された位置にある一方で、Ｘ線照射源５は、この集合に対して空間内のいくつかの位置をとることができる。他の実施態様においては、検出器が、Ｘ線照射源に対して移動することができる。さらに他の実施態様においては、Ｘ線照射源および検出器の両方が、協調したパターンにて患者の乳房に対して移動することができる。
【００１２】
断層撮影装置１は、装置１の動作を制御するためのコンピュータ可読命令を実行する制御プロセッサ３０を含む。制御プロセッサ３０は、アドレス可能な検出器メモリバッファ６２から検出器データを取得する。制御プロセッサは、このデータを使用して、画像を再現することができる。他の実施形態においては、検出器データを、画像を再現することができるワークステーション８０に提供することができる。表示装置８２が、再現された画像を表示する。
【００１３】
アームなどの照射源５の支持体を設け、照射源を何らかの軌跡に沿って端部位置７および８の間で移動させるように構成することができる。直線運動のための実施形態など、いくつかの実施形態においては、照射源の移動が、軌道を辿るように制御される。制御プロセッサ３０が、支持アーム制御電子回路ユニット７０へと制御信号をもたらす。これらの制御信号は、支持アームを動かす駆動モータ７６へともたらされる。駆動モータは、制御プロセッサ３０へと送られる位置フィードバックを提供する位置エンコーダ、シンクロ、などを含むことができる。また、制御プロセッサは、多焦点照射源制御電子回路ユニット６０へと制御信号をもたらす。これらの制御信号は、Ｘ線照射源の焦点ならびに支持アームおよび被検査物に対するＸ線照射源の角度を移動させる駆動モータ６６へともたらされる。駆動モータ６６、７６の両方の組は、制御プロセッサ３０へと送られる位置フィードバックを提供する位置エンコーダ（リニアまたは回転）、シンクロ、などを含むことができる。
【００１４】
上記で開示したように、支持アームは、Ｘ線照射源を検出器および被検査物に対して移動させることができ、検出器をＸ線照射源および被検査物に対して移動させることができ、さらには／あるいはＸ線照射源および検出器の両方を被検査物に対して移動させる（追加の支持アームならびに関連の制御部および駆動モータを必要とし得る実施態様）ことができる。
【００１５】
とくに、図１は、例えば２等分方向９に関してお互いに対して対称である第１の端部位置７と第２の端部位置８との間に分布した向きの変化を示している。位置は、全体として、円弧上に分布している。図示の実施態様においては、支持アーム１０が、Ｘ線照射源５を担持する。Ｘ線照射源および／または検出器を平面内で移動させ、線に沿って移動させ、あるいは球の一部分に沿って移動させることができる構成は、他にも考えられる。
【００１６】
Ｘ線照射源５は、Ｘ線を放射する焦点である第１の焦点１１を備える。ここでは番号１２〜２１が付された１０個の位置によって表される複数の露光位置に関して、３以上であるこれらの位置の数は、Ｘ線照射源が第１の端部位置７において休止し、通常の探査の後で第２の端部位置８において休止する断層撮影装置に関する。
【００１７】
位置は、経路上に均等に分布することができる。画像再現処理の補正においては、位置１２〜２１を均等に分布させる必要はない。一実施形態によれば、画像データを、移動の円弧に沿って規則的な間隔で、すなわち位置１２〜２１およびその周囲において、サンプリングすることができる。
【００１８】
いくつかの実施形態によれば、関心の対象物は、複数の画像読み取りにわたって広がる１回または複数回のＸ線ショットに曝される。信号電荷が、検出器ピクセルに蓄積され、周期的な読み出しイベントによって、電荷がピクセルから検出器メモリバッファ６２に格納されるデジタル画像フレームへと読み込まれる。
【００１９】
検出器は、連続読み出し（ローリングシャッタ）モードまたは電荷蓄積モード（すなわち、フレームバッファモードまたはグローバルシャッタ）のいずれかで動作することができる。連続読み出しモードにおいては、全ピクセルのうちのサブセット内の全てのピクセルが、並列に読み出され、ピクセルの異なるサブセットが、順次に読み出される。電荷蓄積モードにおいては、ピクセルに蓄積された電荷の全てが、読み出し前に蓄積コンデンサへと同時に転送される。次いで、次のフレームがピクセルへの信号電荷の蓄積によって取得されている間に、蓄積コンデンサの読み出しが行われる。
【００２０】
具現化されるシステムは、これらの実施形態を実現するために必要な機械的要件が簡素化されるがゆえに、従来からのステップ・アンド・シュートのＤＢＴシステムよりも簡単かつ低コストなＤＢＴシステムである。改良されたＸ線照射源のデューティサイクル動作は、高品質の画像を得るために必要な総放射線量を発生させるためのＸ線照射源の電流をより少なくする。したがって、個々の画像を露光するパルス状のＸ線照射源を有する連続移動システムと比較して、具現化されるシステムは、Ｘ線照射源についての熱的要件を軽減し、結果としてコストが低減される。具現化されるシステムは、対象位置が１つの検出器ピクセルピッチ内にある隣接するビュー間の検出器位置へと投影されるように充分に多数の検出器の読み取りを提供することによって、Ｘ線露光中の画像ぼけを解消する。
【００２１】
いずれの検出器読み出しモード（連続読み出しモードまたは電荷貯蔵モード）においても、各々のピクセルは、検出器の読み出しに要する時間だけ、Ｘ線照射野からの信号を積分する。高速なフレームレートの能力を示す検出器として、ＣＭＯＳおよび非晶質酸化インジウムガリウム亜鉛アクティブピクセルアレイが挙げられる。近年では、信号電荷のアナログ−デジタル変換のための高速デジタル方法が、低コストおよび低電力の集積電子機器から入手可能である。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および検出器上電子回路が、３０〜１０００フレーム／秒のフレームレートで効果的に読み取りを行うことができる。信号電荷の積分のための短い時間は、検出器上の対象物位置のぼけを最小限にでき、総検査時間を短縮でき、断層撮影再現に使用するために最大量の投影データを提供することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、高速の投影データ取得は、Ｘ線照射源（または、検出器）の相対角度位置の精細なサンプリングを提供する。さらに、角度走査を完了するために必要とされる簡略化された支持アーム機構および全体としての高速な時間は、より広い角度範囲を可能にする。第１の端部位置７と第２の端部位置８（図１）との間の角度差を、Ｘ線照射源の移動によるぼけを導入することなく、より広くすることができる。断層撮影再現に使用されるときのこの最大量の投影データの結果は、空間分解能がより高く、かつ組織の検出器からの距離に関する分離がより良好である立体画像を生み出すことができる。高速な走査時間は、検査の対象物について一貫性のないビューを生み出すことになりかねない走査中の患者の動きの可能性を最小限にすることができる。
【００２３】
図２が、従来の連続移動の構成を実施する断層撮影データの取得のための従来のタイミング図２００を示している。Ｘ線パルス２１０が、被検査物を露光するためにＸ線照射源によって周期的に放射される。Ｘ線パルスの放射に一致して、検出器サンプリングウインドウ２２０において、１フレームの検出器データが、各々のパルス２１０について得られる。支持アーム速度２３０が、支持アームが１０ｍｍ／秒の第１の速度および１４５ｍｍ／秒の第２の速度の間で移動していることを示している。第１の速度は、測定を最小のぼけにて行うことができるように、Ｘ線放射ウインドウにおいて維持される最小速度である。放出ウインドウの間において、支持アームは、次の位置へと移動するために加速させられ、第２の速度という最大速度に達し、その後に、次の読み取り位置に近付くときに減速する。移動距離曲線２４０が、支持アームの開始位置（例えば、第１の端部位置７（図１））から終了位置（例えば、第２の端部位置８（図１））までの移動距離を時間の経過に対して示している。移動距離曲線２４０によって示されるように、支持アームは、各々のＸ線放射期間における累積の移動距離を最小にしつつ連続的に移動している。
【００２４】
いくつかの実施形態によれば、多焦点Ｘ線照射源５の断層撮影軌跡経路に沿った高い平均速度に、再現画像に像ぼけを生じさせることなく対応することができる。この画像の明瞭さは、照射源５の焦点を照射源の機械的な移動に逆行する方向に切り替え、さらには／あるいは走査しつつ、Ｘ線画像の投影の迅速な連続を取得することによって得られる。制御プロセッサ３０は、Ｘ線照射源の機械的な移動および検出器の積分期間を、多焦点照射源の異なる焦点におけるＸ線放射のタイミングと協調させることができる。さらに、制御プロセッサは、異なる焦点を積分期間およびＸ線照射源の機械的な移動と協調させる。
【００２５】
一実施形態において、１つ以上のＸ線放射および検出器の積分期間は、照射源の軌跡の低速部分において生じることができる。データ帯域幅を減らすために、検出器メモリバッファ６２がデータフローを蓄積することができる。検出器バッファ内のデータの読み出しを、軌跡の通過のための全走査期間において行うことができる。検出器の各々の積分期間は、被検査物の断層撮影再現ビューを達成するためにアルゴリズムに従って組み合わせることができる投影画像を生成することができる。
【００２６】
図３が、いくつかの実施形態による４つの焦点を有する多焦点Ｘ線照射源を有するＸ線投影断層撮影装置のタイミング図３００を示している。照射源における４つの焦点は、相対角度位置３２０、３２２、３２４、および３２６に位置する。端部位置の間の走査において、辿る軌跡の経路は、軌跡経路３１０である。図示の軌跡経路速度は、検出器のビュー位置の間で線形（ほぼ一定の速度）である。しかしながら、具現化されるシステムは、そのように限定されるわけではなく、ビュー期間の間の速度が非線形でも、本開示の範囲に包含される。
【００２７】
ビュー期間（Ｘ線が放射されている間）において、測定は、約１０ｍｍ／秒という低い速度で約０．２秒にわたって行われる（軌跡経路に沿った移動距離は、約２ｍｍに等しい）。放射期間の間において、速度は、次のビュー位置へと位置を変えつつ、平均で約１００ｍｍ／秒へと高められる（軌跡経路に沿った移動距離は、約０．２秒の間に約２０ｍｍに等しい）。
【００２８】
いくつかの実施形態によれば、検出器積分期間において、多焦点Ｘ線照射源の焦点は、焦点３２０、３２２、３２４、３２６の間で４回、制御プロセッサからの指示のもとで切り替えられる。あるいは、焦点の位置が、前記焦点を通過して連続的に走査される。いくつかの実施形態によれば、走査の形態が、照射源の焦点が軌跡経路３１０に沿った移動の方向に逆行するように選択される。具現化される焦点の切り替えは、結果として、積分期間における検出器に沿ったＸ線照射源の焦点の位置をより一定にする。照射源の機械的移動と焦点位置の位置切り替えとの組み合わせゆえに、単一のフレームの測定が、照射源の位置の変化の最中の０．２秒にわたる積分により、検出器３３０によって得られる。
【００２９】
多焦点照射源の焦点の切り替えゆえに、積分期間における検出器３３０に対する焦点の最大変位は、約０．５ｍｍであり、これは、おおむね焦点の幅よりもわずかに大きいにすぎない。計算に基づく評価によれば、この程度の焦点の変位は、検出量子効率（ＤＱＥ）および変調伝達関数（ＭＴＦ）の画像品質基準について、容認可能な水準の劣化しかもたらさず、低コントラスト分解能の有意な喪失にも、再現画像の画像ぼけにもつながることがない。
【００３０】
図４が、Ｘ線放射期間の間に４つの検出器読み取り４１０、４１２、４１４、４１６が得られるいくつかの実施形態による４つの焦点を有する多焦点Ｘ線照射源を有するＸ線投影断層撮影装置のタイミング図４００を示している。これら４つの検出器読み取りは、単一の検出器からの約０．０５秒間隔での４回の読み取りによって得られる（軌跡経路速度が、約２０ｍｍ／秒である場合）。具現化されるシステムは、４焦点の多焦点照射源を高速な検出器と組み合わせて備え、Ｘ線放射の最中のより高い軌跡経路速度によって、より短い走査をもたらす。
【００３１】
この実施形態によれば、ビュー期間において、測定は、約２０ｍｍ／秒というより速い速度で約０．２秒にわたって行われる（軌跡経路に沿った移動距離は、約４ｍｍに等しい）。放射期間の間において、速度は、次のビュー位置へと位置を変えつつ、平均で約１００ｍｍ／秒へと高められる（軌跡経路に沿った移動距離は、約０．２秒の間に約２０ｍｍに等しい）。具現化されるシステムは、検出器に対する焦点の最大変位を約０．５ｍｍに維持することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態によれば、４つの読み出しを達成するために、多焦点照射源は、Ｘ線放射期間の最中に４つの積分期間を得ることができるように、高速な検出器と組み合わせられる。いくつかの実施形態によれば、照射源の焦点は、各々の積分期間の境界で切り替えられる。
【００３３】
いくつかの実施形態によれば、検出器積分期間において、多焦点Ｘ線照射源の焦点は、制御プロセッサからの指示のもとで４回切り替えられる。いくつかの実施形態によれば、走査の形態が、照射源の焦点が軌跡経路に沿った移動の方向に逆行するように選択される。
【００３４】
検出器の読み取り４１０、４１２、４１４、４１６は、軌跡経路方向に逆行して走査される順次の異なる焦点を有する。協調した移動が、各々のビューにおいて４つの密接して配置されたサブビュー位置１．１、１．２、１．３、１．４を生成する。これを、図３に示したとおりのより遅い速度で達成される１つのビュー位置と対比することができる。画像の再現時に、これらのサブビューを利用して、検査の対象物の断層撮影像を形成することができる。
【００３５】
図５が、Ｘ線放射期間の間に４つの検出器読み取り５１０、５１２、５１４、５１６が得られるいくつかの実施形態による１６個の焦点を有する多焦点Ｘ線照射源を有するＸ線投影断層撮影装置のタイミング図５００を示している。１６個の焦点は、４つの焦点位置５２０、５２２、５２４、５２６からなる４つのグループに配列されている。具現化されるシステムは、１６個の焦点を有する多焦点Ｘ線照射源５を、高速な検出器と組み合わせて含む。
【００３６】
いくつかの実施形態によれば、Ｘ線放射測定期間における軌跡速度を、約４０ｍｍ／秒（約０．２秒で約８ｍｍに等しい）に維持することができる。このより高い測定速度は、検出器読み取り５１０、５１２、５１４、５１６の最中の４つの読み取りの各々における焦点５２０、５２２、５２４、５２６の間の切り替えによって達成することができる。４つの焦点位置からなる異なる配列グループが、４つの読み取りの際に作動する。
【００３７】
いくつかの実施形態によれば、検出器読み取り期間の各々において、多焦点Ｘ線照射源の焦点は、焦点５２０、５２２、５２４、５２６の間で４回、制御プロセッサからの指示のもとで切り替えられる。いくつかの実施形態によれば、走査の形態が、照射源の焦点が軌跡経路に沿った移動の方向に逆行するように選択される。
【００３８】
具現化される多焦点Ｘ線照射源の１６個の焦点位置と機械的な移動との協調により、焦点間の間隔により細かい粒度が得られる。具現化されるシステムは、読み取り期間において検出器を横切る焦点の最大変位を約０．５ｍｍに維持することができる。測定位置の間において、支持アームは、最大約２００ｍｍ／秒で軌跡経路を移動することができる。
【００３９】
図６が、Ｘ線放射期間の間に４つの検出器読み取り６１０、６１２、６１４、６１６が得られるいくつかの実施形態による４つの焦点を有する多焦点Ｘ線照射源を有するＸ線投影断層撮影装置のタイミング図６００を示している。具現化されるシステムは、４個の焦点を有する多焦点Ｘ線照射源５を、高速な検出器と組み合わせて含む。
【００４０】
いくつかの実施形態によれば、検出器読み取り期間６１０、６１２、６１４、６１６において、多焦点Ｘ線照射源の焦点は、制御プロセッサからの指示のもとで焦点６２０、６２２、６２４、６２６の間で切り替えられる。いくつかの実施形態によれば、走査の形態が、照射源の焦点が軌跡経路に沿った移動の方向に逆行するように選択される。
【００４１】
いくつかの実施形態によれば、Ｘ線放射測定期間における軌跡速度を、約４０ｍｍ／秒（約０．２秒で約８ｍｍに等しい）に維持することができる。具現化されるシステムは、検出器を横切る焦点の最大変位を約０．５ｍｍに維持することができる。測定位置の間において、支持アームは、最大約２００ｍｍ／秒で軌跡経路を移動することができる。
【００４２】
具現化されるシステムは、４つの切り替え点しか必要とせず、露光期間において４０ｍｍ／秒の速度を達成し、ぼけが最小限である高品質の画像を得ることができる焦点変位を維持する。いくつかの実施態様によれば、高いデータ収集速度を維持するために、Ｘ線照射源のより高速な発射（ｆｉｒｉｎｇ）が達成されるように、焦点の切り替えを電子的に行うことができる。この実施形態によれば、サブビュー１．１、１．２、１．３、１．４が、断層撮影軌跡経路に沿って離れて広がる。データのこの物理的分離は、３次元の物体構造を再現において明らかにするビュー角度のより完全な組を提供することによって、断層撮影投影画像に利益をもたらすことができる。
【００４３】
図７が、いくつかの実施形態による多焦点Ｘ線照射源を使用してＸ線投影断層撮影データを取得するための処理７００を示している。支持アームが、軌跡経路に沿って第１の端部位置から第２の端部位置まで移動させられる（ステップ７１０）。支持アームは、Ｘ線照射源を検出器および被検査物に対して移動させることができ、検出器をＸ線照射源および被検査物に対して移動させることができ、さらには／あるいはＸ線照射源および検出器の両方を被検査物に対して移動させることができる。
【００４４】
測定領域（すなわち、検出器ビュー期間の集合）内で、支持アームの速度は、ほぼ一定の速度に維持される（ステップ７２０）。測定領域内の検出器積分ウインドウの時間は、図３〜図６において開示したように、露光期間の時間または露出期間の一部であってよい。測定領域の間において、支持アームの速度を高めることで、検査時間を最小化することができる。測定領域において、多焦点Ｘ線照射源の焦点が、軌跡経路に逆行する方向に変更される（ステップ７３０）。焦点の変更は、種々の積分期間について検出器によって設定される基準フレームに対する離散的な時点に位置することができる。焦点の変更により、測定領域における焦点の全体としての変位が、例えば約０．５ｍｍなどの所定の量の範囲内となるように維持されるが、他の変位量も本開示の範囲に包含される。
【００４５】
Ｘ線パルスの放射が、測定領域において生成される（ステップ７４０）。検出器から出力される励起電圧が、Ｘ線パルスの最中の離散的な時点において取得される（ステップ７５０）。それぞれのビュー、および取得されるのであればサブビューが、被検査物の画像を得るために再現される（ステップ７６０）。
【００４６】
いくつかの実施形態によれば、不揮発メモリまたはコンピュータ可読媒体（例えば、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュメモリ、ＣＤ  ＲＯＭ、磁気媒体、など）に格納されたコンピュータプログラムアプリケーションが、コードまたは実行可能命令を含むことができ、そのようなコードまたは実行可能命令が、実行されたときに、上述のように軌跡経路に沿って多焦点Ｘ線照射源の焦点を逆行配置することによってＸ線投影断層撮影データを得るなど、本明細書において述べた方法の実行をコントローラまたはプロセッサに命令でき、さらには／あるいは本明細書において述べた方法をコントローラまたはプロセッサに実行させることができる。
【００４７】
コンピュータ可読媒体は、一時的な伝播信号を除く全ての形式および種類のメモリならびに全てのコンピュータ可読媒体を含む非一時的なコンピュータ可読媒体であってよい。一実施態様において、不揮発メモリまたはコンピュータ可読媒体は、外部メモリであってよい。
【００４８】
特定のハードウェアおよび方法を本明細書において説明したが、本発明の実施形態に従って任意の数の他の構成を提供できることに、留意されたい。このように、本発明の基本的な新規な特徴を図示し、説明し、指摘してきたが、例示した実施形態の形態および詳細ならびにそれらの動作において、種々の省略、置換、および変更を、当業者であれば本発明の技術的思想および技術的範囲から離れることなく行うことができることを、理解できるであろう。或る実施形態から別の実施形態への構成要素の置換も、完全に意図され、予期される。本発明は、添付の特許請求の範囲および添付の特許請求の範囲における記載の均等物に関してのみ定義される。
【符号の説明】
【００４９】
１  断層撮影装置
２  支持体
３  パドル
４  ハンドル
５  多焦点Ｘ線照射源
６  検出器
７  第１の端部位置
８  第２の端部位置
９  ２等分方向
１０  支持アーム
１１  第１の焦点
１２  露光位置
１３  露光位置
１４  露光位置
１５  露光位置
１６  露光位置
１７  露光位置
１８  露光位置
１９  露光位置
２０  露光位置
２１  露光位置
３０  制御プロセッサ
６０  多焦点照射源制御電子回路ユニット
６２  検出器メモリバッファ
６６  多焦点照射源駆動モータ
７０  支持アーム制御電子回路ユニット
７６  支持アーム駆動モータ
８０  ワークステーション
８２  表示装置
２００  タイミング図
２１０  Ｘ線パルス
２２０  検出器サンプリングウインドウ
２３０  支持アーム速度
２４０  移動距離曲線
３００  タイミング図
３１０  軌跡経路
３２０  焦点／相対角度位置
３２２  焦点／相対角度位置
３２４  焦点／相対角度位置
３２６  焦点／相対角度位置
３３０  検出器
４００  タイミング図
４１０  検出器読み取り
４１２  検出器読み取り
４１４  検出器読み取り
４１６  検出器読み取り
５００  タイミング図
５１０  検出器読み取り
５１２  検出器読み取り
５１４  検出器読み取り
５１６  検出器読み取り
５２０  焦点位置
５２２  焦点位置
５２４  焦点位置
５２６  焦点位置
６００  タイミング図
６１０  検出器読み取り／検出器読み取り期間
６１２  検出器読み取り／検出器読み取り期間
６１４  検出器読み取り／検出器読み取り期間
６１６  検出器読み取り／検出器読み取り期間
６２０  焦点
６２２  焦点
６２４  焦点
６２６  焦点
７００  処理
７１０  ステップ
７２０  ステップ
７３０  ステップ
７４０  ステップ
７５０  ステップ
７６０  ステップ
【図１】
2018534047.tif 000003
【図２】
2018534047.tif 000004
【図３】
2018534047.tif 000005
【図４】
2018534047.tif 000006
【図５】
2018534047.tif 000007
【図６】
2018534047.tif 000008
【図７】
2018534047.tif 000009
【国際調査報告】
2018534047.tif 000010
2018534047.tif 000011
2018534047.tif 000012