(57)【要約】【課題】パノラマ画像を取得するためのシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】１つのシステムは、ガントリ、Ｘ線源、レセプタ、および少なくとも１つのコントローラを含む。Ｘ線源は、ガントリに搭載され、第１のエネルギーレベルのＸ線放射線と第２のエネルギーレベルのＸ線放射線とを交互に出力するように構成される。レセプタは、Ｘ線源からのＸ線放射線がレセプタに入射するようにガントリに搭載される。レセプタは、第１のフレームと、第１のフレームに連続する第２のフレームとを含む複数のフレームのデータを出力するように構成される。コントローラは、第１のフレームのデータが第１のエネルギーレベルのＸ線放射線に基づいて生成され、第２のフレームのデータが第２のエネルギーレベルのＸ線放射線に基づくよう、Ｘ線源を制御するように構成される。【選択図】図５
2016140762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガントリ(gantry)と、
前記ガントリに搭載され、第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線と第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線とを選択的に出力するように構成された少なくとも１つのＸ線源であって、前記第２のエネルギー特性が前記第１のエネルギー特性と異なる、少なくとも１つのＸ線源と、
第１の期間中に前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を生成し、第２の期間中に前記第２のエネルギー特性を有するＸ線源を生成するよう前記少なくとも１つのＸ線源を制御するように構成されたコントローラと、
前記ガントリに搭載され、前記少なくとも１つのＸ線源からＸ線放射線を受信するように配置されたレセプタ(receptor)であって、前記第１の期間中に受信されたＸ線放射線に基づく第１のフレームの画像データと、前記第１のフレームに連続する第２のフレームの画像データとを出力するように構成され、前記第２の画像フレームが、前記第２の期間中に受信されたＸ線放射線に基づく、レセプタと
を備える、パノラマＸ線システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのＸ線源が、カソードと、第１の電圧源および第２の電圧源に選択的に接続されるように構成されたアノードとを備え、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記アノードが前記第１の電圧源に接続されている場合に前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を出力するように構成され、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記アノードが前記第２の電圧源に接続されている場合に前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を出力するようにさらに構成された、請求項１に記載のパノラマ(panoramic)Ｘ線システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのＸ線源が、
カソードと、
第１の電圧源および第２の電圧源に選択的に接続されるように構成されたアノードであって、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記アノードが前記第１の電圧源に接続されている場合に前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を出力するように構成され、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記アノードが前記第２の電圧源に接続されている場合に前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を出力するようにさらに構成された、アノードと、
少なくとも１つの高電圧スイッチを含むスイッチング構成であって、前記アノードを前記第１および第２の電圧源に交互に(alternatingly)接続するように構成された、スイッチング構成と
を備える、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項４】
前記Ｘ線源が、
カソードと、
アノードと、
前記第１の期間中に第１の電圧を、前記第２の期間中に第２の電圧を交互に出力するように構成された少なくとも１つの電圧源であって、前記第２の電圧が前記第１の電圧と異なる、少なくとも１つの電圧源と
を備え、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記第１の電圧が前記カソードおよび前記アノードの間に印加された場合に前記第１のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を生成するように構成され、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記第２の電圧が前記カソードおよび前記アノードの間に印加された場合に前記第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を生成するように構成された、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのＸ線源が、Ｘ線管と、少なくとも第１および第２のフィルタ部分を有する可動フィルタとを備え、前記Ｘ線管がＸ線放射線を生成するように構成され、前記フィルタが、前記Ｘ線管により生成された前記Ｘ線放射線をフィルタリングするための位置に前記第１および第２のフィルタ部分を交互に移動させるように構成された、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのＸ線源が第１のＸ線源および第２のＸ線源を備え、前記第１のＸ線源が前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるように構成され、前記第２のＸ線源が前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるように構成された、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのＸ線源が第１および第２の位置を有する可動アノードを備え、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記アノードが前記第１の位置にある場合に前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を生成するように構成され、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記アノードが前記第２の位置にある場合に前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を生成するように構成された、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＸ線源が、第１の電圧源に接続された第１のカソードと、第２の電圧源に接続された第２のカソードとを備え、前記少なくとも１つのＸ線源が、電子が前記第１のカソードから放出されたとき前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を出力するように構成され、前記少なくとも１つのＸ線源が、電子が前記第２のカソードから放出されたとき前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を出力するように構成された、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのＸ線源が複数のアノードを備え、前記複数のアノードの各々が異なる電圧を有する、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのＸ線源が、
カソードと、
異なる電圧を各々有する第１および第２のアノードと、
前記第１および第２のアノードの一方に電子を選択的に誘導するように構成された少なくとも１つの電子偏向電極と
を備え、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記電子が前記第１のアノードに誘導される場合に前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるように構成され、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記電子が前記第２のアノードに誘導される場合に前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるように構成された、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのＸ線源が、
カソードと、
異なる電圧を各々有する第１および第２のアノードと、
前記第１および第２のアノードの一方に電子を選択的に誘導するように構成された少なくとも１つの電子偏向磁石と
を備え、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記電子が前記第１のアノードに誘導される場合に前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるように構成され、前記少なくとも１つのＸ線源が、前記電子が前記第２のアノードに誘導される場合に前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるように構成された、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのＸ線源が、
カソードと、
前記カソードを照明するように構成された光源と
を備える、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのＸ線源が、ナノ構造材料を含むカソードを備える、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのＸ線源が複数のアノードを備え、前記複数のアノードの各々が異なる材料を含む、請求項１に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項１５】
ガントリと、
前記ガントリに搭載され、複数のエネルギーを有するＸ線放射線を出力するように構成されたＸ線源であって、前記複数のエネルギーが第１および第２のエネルギーを含む、Ｘ線源と、
前記ガントリに搭載され、前記Ｘ線源からＸ線放射線を受信するように配置された検出器パネルであって、前記第１のエネルギーを有する放射線と、前記第２のエネルギーを有する放射線とを区別し、複数の画像フレームのデータを出力するように構成された、検出器パネルと
を備える、パノラマＸ線システム。
【請求項１６】
前記複数の画像フレームが少なくとも第１および第２のフレームを含み、前記第１のフレームが前記第１のエネルギーを有する前記放射線の検出に基づき、前記第２のフレームが前記第２のエネルギーを有する前記放射線の検出に基づく、請求項１５に記載のパノラマＸ線システム。
【請求項１７】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップと、
前記第１のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線に基づく第１のフレームの画像データを、ガントリに搭載されたレセプタで検出するステップと、
第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップと、
第２のフレームの画像データを前記レセプタで検出するステップであって、前記第２のフレームが、前記第１のフレームと連続しており、前記レセプタに入射した前記第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線に基づく、検出するステップと、
前記ガントリを回転させるステップと、
前記第１および第２のフレームの画像データに少なくとも部分的に基づいてパノラマ画像を生成するステップと
を備える、パノラマ画像を取得する方法。
【請求項１８】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
（ａ）カソードおよびアノードの間に第１の電圧を印加するステップと、
（ｂ）前記第１の電圧を用いて第１の電子流(stream of electrons)を前記カソードから前記アノードへ加速させることで前記第１のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を発生させるステップと
を備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
（ｃ）前記カソードおよび前記アノードの間に第２の電圧を印加するステップであって、前記第２の電圧が前記第１の電圧と異なる、印加するステップと、
（ｄ）前記第２の電圧を用いて第２の電子流を前記カソードから前記アノードへ加速させることで前記第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を発生させるステップと
を備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項１９】
フルスキャンが完了するまでステップ（ａ）から（ｄ）までを反復するステップをさらに備える、請求項１８に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２０】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、第１の電圧を少なくとも１つのＸ線源に印加してＸ線放射線を生成するステップを備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、第２の電圧を前記少なくとも１つのＸ線源に印加してＸ線放射線を生成するステップであって、前記第２の電圧が前記第１の電圧と異なる、生成するステップを備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２１】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
Ｘ線源を活性化してＸ線放射線を生成するステップと、
可動フィルタを、前記可動フィルタの第１のセクションを介して前記Ｘ線放射線を受信するように配置して前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップと
を備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
前記可動フィルタを、前記可動フィルタの第２のセクションを介して前記Ｘ線放射線を受信するように配置して前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップ
を備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２２】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
前記第１のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を生成するように構成された第１のＸ線源を活性化するステップと、
前記第１のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線が検出された後に前記第１のＸ線源を非活性化するステップと
を備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
前記第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を生成するように構成された第２のＸ線源を活性化するステップと、
前記第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線が検出された後に前記第２のＸ線源を非活性化するステップと
を備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２３】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
カソードから第１の電子流を放出するステップと、
可動アノードを、前記アノードの第１のセクションで前記第１の電子流を受信するように配置して前記第１のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を生成するステップと
を備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
前記カソードから第２の電子流を放出するステップと、
前記可動アノードを、前記アノードの第２のセクションで前記第２の電子流を受信するように配置して前記第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を生成するステップと
を備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２４】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
第１のカソードおよび少なくとも１つのアノードの間に第１の電圧を印加するステップと、
前記第１の電圧により第１の電子流を前記第１のカソードから前記少なくとも１つのアノードへ加速させることで前記第１のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を発生させるステップと
を備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
第２のカソードおよび前記少なくとも１つのアノードの間に第２の電圧を印加するステップと、
前記第２の電圧により第２の電子流を前記第２のカソードから前記少なくとも１つのアノードへ加速させることで前記第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を発生させるステップと
を備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２５】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
第１の電圧を第１のカソードに印加するステップと、
第２の電圧を第１のアノードに印加するステップと、
前記第１のアノードと相互作用する電子流を発生させて前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップとを備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
第３の電圧を第２のアノードに印加するステップと、
前記第１の電圧および第４の電圧の少なくとも一方を第２のカソードに印加するステップと、
前記第２のアノードと相互作用する電子流を発生させて前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップと
を備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２６】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
第１の電圧をカソードに印加するステップと、
第２の電圧を第１のアノードに印加するステップと、
前記カソードから電子流を発生させるステップと、
少なくとも１つの電子偏向電極を活性化して(activating)前記電子流を前記第１のアノードへ誘導する(guide)ことで前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップと
を備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
第３の電圧を第２のアノードに印加するステップと、
前記少なくとも１つの電子偏向電極を活性化して前記電子流を前記第２のアノードへ誘導することで前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップと
を備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２７】
第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
第１の電圧をカソードに印加するステップと、
第２の電圧を第１のアノードに印加するステップと、
前記カソードから電子流を発生させるステップと、
少なくとも１つの電子偏向(electron deflecting)磁石を活性化して前記電子流を前記第１のアノードへ誘導することで前記第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップと
を備え、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させる前記ステップが、
第３の電圧を第２のアノードに印加するステップと、
前記少なくとも１つの電子偏向磁石を活性化して前記電子流を前記第２のアノードへ誘導することで前記第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させるステップと
を備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２８】
パノラマ画像を生成するステップが、前記第１のフレームの少なくとも一部と前記第２のフレームの少なくとも一部とを減算操作(subtraction operation)を用いて結合するステップを含む、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項２９】
少なくとも１つの光活性化可能(light-activatable)カソードと少なくとも１つのアノードとを備える少なくとも１つのＸ線源を設けるステップをさらに備え、前記生成するステップの各々が、前記少なくとも１つのカソードを光で照明するステップを備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項３０】
カソードおよびアノードを備えるＸ線源を設けるステップであって、前記カソードがナノ構造材料を含む、設けるステップをさらに備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項３１】
前記生成するステップの各々が、少なくとも１つのＸ線源からのＸ線放出をオンにするステップを備え、前記方法が、
前記第１のフレームを検出する前記ステップの後であって、前記第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線を発生させる前記ステップの前に、前記少なくとも１つのＸ線源からの前記放出をオフにするステップ
をさらに備える、請求項１７に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項３２】
複数のエネルギーを有するＸ線放射線を発生させるステップであって、前記複数のエネルギーが第１および第２のエネルギーを含む、発生させるステップと、
前記Ｘ線放射線を被験者に向けるステップと、
前記被験者(subject)を通過したＸ線放射線の第１の部分を、ガントリに搭載された検出器パネルを用いて検出する第１のステップであって、前記第１の部分が前記第１のエネルギーを有するＸ線放射線の第１の成分と前記第２のエネルギーを有するＸ線放射線の第２の成分とを含み、前記検出器パネルが前記第１のエネルギーを有する放射線と前記第２のエネルギーを有する放射線とを区別する(distinguish)ように構成され、前記第１の検出するステップが、
前記第１および第２のＸ線成分を区別する第１のステップと、
第１および第２の画像フレームのデータを出力するステップであって、前記第１の画像フレームが少なくとも前記第１の成分(component)に基づき、前記第２の画像フレームが少なくとも前記第２の成分に基づく、出力するステップと
を備える、第１の検出するステップと、
前記第１の検出するステップの後に前記ガントリの角度位置(angular position)を変更するステップと、
前記被験者を通過したＸ線放射線の第２の部分を、前記検出器パネルを用いて検出する第２のステップであって、前記第２の部分が前記第１のエネルギーを有するＸ線放射線の第３の成分と前記第２のエネルギーを有するＸ線放射線の第４の成分とを含み、前記第２の検出するステップが前記角度位置を変更する前記ステップの後に行われ、前記第２の検出するステップが、
前記第３および第４の成分を区別する第２のステップと、
第３および第４の画像フレームのデータを出力するステップであって、前記第３の画像フレームが少なくとも前記第３の成分に基づき、前記第４の画像フレームが少なくとも前記第４の成分に基づく、出力するステップと
を備える、第２の検出するステップと
を備える、パノラマ画像を取得する方法。
【請求項３３】
前記第１の画像フレームの少なくとも一部と前記第２の画像フレームの少なくとも一部とを減算操作を用いて結合するステップと、
前記第３の画像フレームの少なくとも一部と前記第４の画像フレームの少なくとも一部とを減算操作を用いて結合するステップと
をさらに備える、請求項３２に記載のパノラマ画像を取得する方法。
【請求項３４】
ガントリと、
前記ガントリに搭載され、Ｘ線放射線を出力するように構成された少なくとも１つのＸ線源と、
Ｘ線放射線を生成するよう前記少なくとも１つのＸ線源を制御するように構成されたコントローラと、
前記ガントリに搭載され、前記少なくとも１つのＸ線源からＸ線放射線を受信するように配置された検出器であって、第１のレセプタ(receptor)および第２のレセプタを含み、前記第１のレセプタが第１のエネルギースペクトルのＸ線放射線に基づく第１のフレームの画像データを出力するように構成され、前記第２のレセプタが第２のエネルギースペクトルのＸ線放射線に基づく第２のフレームの画像データを出力するように構成された、検出器と
を備える、パノラマＸ線システム。
【請求項３５】
前記検出器が、前記第１のレセプタおよび前記第２のレセプタの間に配置されたフィルタをさらに備える、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
Ｘ線放射線を発生させるステップと、
ガントリに搭載され第１のレセプタおよび第２のレセプタを有する検出器を用いて、第１のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線に基づいて第１のフレームの画像データを前記第１のレセプタで検出するステップと、
前記第１のエネルギー特性と異なる第２のエネルギー特性を有する前記Ｘ線放射線に基づいて第２のフレームの画像データを前記第２のレセプタで検出するステップと、
前記ガントリを回転させるステップと、
前記第１および第２のフレームの画像データに少なくとも部分的に基づいてパノラマ画像を生成するステップと
を備える、パノラマ画像を取得する方法。
【請求項３７】
前記第１のレセプタおよび前記第２のレセプタの間で放射線をフィルタリングするステップをさらに備える、請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、Ｘ線撮像に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、限定はされないが、フレームベースのパノラマ撮像を含む、パノラマＸ線撮像に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]多数のＸ線撮像システムにおいて、Ｘ線源を作動させて、単一のスペクトル帯域（またはスペクトル）内のＸ線エネルギーを発生させる。しかしながら、Ｘ線源を作動させて、２つの（場合によってはより多くの）スペクトル帯域（またはスペクトル）内のＸ線出力を発生させることもできる。典型的には、各スペクトル帯域は、異なるエネルギーレベルを中心とする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｘｉｎｔｅｋ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｘｒａｙ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0003]マルチスペクトル撮像は、特定の２Ｄラジオグラフィおよび３Ｄコンピュータトモグラフィ（「ＣＴ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」）撮像システムで使用されており、場合によっては２つの帯域を利用しデュアルエネルギー撮像と呼ばれる。しかしながら、マルチスペクトル撮像技法は、一般に、パノラマ撮像に適用されていなかった。マルチスペクトル技法を実装しない１つの理由は、従来の時間遅延積分（「ＴＤＩ：ｔｉｍｅ−ｄｅｌａｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ」）技法が、マルチスペクトル源の使用と容易に適合しなかったことである。他の理由は、パノラマ撮像のためのフレームレート要件に関する。一般に、パノラマ撮像で使用される高いフレームレートは、パルスＸ線ではなく、単一のスペクトル出力を有する連続動作するまたは「オン」のＸ線源によってのみ達成可能であった。この理由は、Ｘ線源をオンオフするために必要な時間が、従来のＸ線管技術では許容できないほど長いことである。代替として、またはそれに加えて、（各々異なるスペクトルエネルギーの）２つの別個のスキャンを使用することが可能である。しかしながら、この手法は、スキャン間の患者の動きに関連する望ましくない影響を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0004]したがって、本発明は、患者の動きの影響なしで撮像するのに十分に高いフレームレートを可能にするマルチスペクトルパノラマ撮像のための方法を提供する。一実施形態では、本発明はパノラマＸ線システムを提供する。システムは、ガントリ、Ｘ線源、レセプタ、およびコントローラを含む。Ｘ線源は、ガントリに搭載され、少なくとも第１のエネルギーレベルのＸ線放射線と第２のエネルギーレベルのＸ線放射線とを交互に出力するように構成される。レセプタは、Ｘ線源からのＸ線放射線がレセプタに入射するようにガントリに搭載される。レセプタは、第１のフレームと、第１のフレームに連続する第２のフレームとを含む複数のフレームのデータを出力するように構成される。コントローラは、第１のフレームのデータが第１のエネルギーレベルのＸ線放射線に基づいて生成され、第２のフレームのデータが第２のエネルギーレベルのＸ線放射線に基づくよう、Ｘ線源を制御するように構成される。Ｘ線放射線を許容可能な速さでスイッチングできるようにする新技術が実装される。
【０００６】
[0005]本発明の他の実施形態は、ガントリ、マルチスペクトルＸ線源、検出器パネル、およびコントローラを含むパノラマＸ線システムを提供する。マルチスペクトルＸ線源は、ガントリに搭載され、第１および第２のエネルギーレベルの放射線を含むＸ線放射線を出力するように構成される。線源により生成される放射線は、第１および第２のエネルギーレベルに限定される必要はなく、他のエネルギーレベルの放射線を含むこともできる。コントローラは、Ｘ線放射線を発生させるようＸ線源を制御するように構成される。検出器パネルは、Ｘ線源からのＸ線放射線がレセプタに入射するようにガントリに搭載される。検出器パネルは、第１のエネルギーレベルおよび第２のエネルギーレベルの放射線を区別し、第１のフレームと、第１のフレームに連続する第２のフレームを含む複数のフレームのデータを出力するように構成される。
【０００７】
[0006]他の実施形態では、本発明は、複数の投影フレームからパノラマ画像を取得する方法を提供する。方法は、第１のエネルギーレベルのＸ線放射線を発生させるステップと、レセプタに入射する第１のエネルギーレベルのＸ線放射線に基づいて第１のフレームのデータを検出するステップと、第２のエネルギーレベルのＸ線放射線を発生させるステップと、レセプタに入射する第２のエネルギーレベルのＸ線放射線に基づいて、第１のフレームのデータに連続する第２のフレームのデータを検出するステップと、各エネルギーレベルの複数のそのようなフレームを取得した後、複数のフレームに基づいてパノラマ画像を生成するステップとを含む。
【０００８】
[0007]任意選択で、Ｘ線源により放出される放射線のエネルギーまたはスペクトルは、線源のカソード−アノード間電圧をフレーム間で変化させることで、フレーム毎に変化させることができる。
【０００９】
[0008]本発明の他の態様は、詳細な説明および添付の図面を考慮することで明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】[0009]マルチスペクトルパノラマ撮像システムの概略図である。
【図１Ｂ】[0010]図１Ａのシステムに含まれるホストコンピュータの概略図である。
【図１Ｃ】[0011]図１Ａのシステムに含まれるＸ線源コントローラの概略図である。
【図２】[0012]図１Ａのマルチスペクトルパノラマ撮像システムに含まれるガントリがたどる経路の概略図である。
【図３Ａ】[0013]図１Ａのマルチスペクトルパノラマ撮像システムに含むことができる放射線源の例の概略図である。
【図３Ｂ】図１Ａのマルチスペクトルパノラマ撮像システムに含むことができる放射線源の例の概略図である。
【図３Ｃ】図１Ａのマルチスペクトルパノラマ撮像システムに含むことができる放射線源の例の概略図である。
【図４】[0014]図３の高速スイッチング放射線源の複数の電圧源の概略図である。
【図５】[0015]図４の高速放射線源のアノード電圧を切り替える方法を示すフローチャートである。
【図６】[0016]放射線エネルギー弁別レセプタパネルの概略図である。
【図７Ａ】[0017]図６の放射線エネルギー弁別レセプタパネルの動作を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】[0018]図６の放射線エネルギー弁別レセプタパネルの代替的動作を示すフローチャートである。
【図８】[0019]回転または、より一般的には可動放射線フィルタの概略図である。
【図９】[0020]図８の可動放射線フィルタの動作を示すフローチャートである。
【図１０】[0021]互いに異なる電圧で動作する２つの放射線源の概略図である。
【図１１】[0022]１つの紫外光源と、回転または可動２部品アノードとを含む高速放射線源の概略図である。
【図１２】[0023]２つの紫外光源および１つのアノードを含み、各光源が互いに異なる電圧で動作する、高速放射線源の概略図である。
【図１３】[0024]２つの異なる電圧で動作する２つの紫外光源と、異なる電圧で動作する２つのアノードとを含む高速放射線源の概略図である。
【図１４】[0025]１つの紫外光源を、異なる電圧で動作する２つのアノードおよび電子ステアリング電極の組と共に含む、高速放射線源の概略図である。
【図１５】[0026]広スペクトル放射線源および複数検出素子検出器の概略図である。
【図１６】[0027]１つの紫外光源を、異なる電圧で動作する２つのアノードおよびステアリング磁石の組と共に含む、高速放射線源の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0028]本発明の任意の実施形態が詳細に説明される前に、本発明が、その用途において、以下の記載で説明されるまたは以下の図面で例示される構成の細部およびコンポーネントの配置に限定されないことを理解されたい。本発明は他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行可能である。
【００１２】
[0029]また、本明細書で使用される表現および用語が説明のためのものであり、限定とみなされるべきでないことを理解されたい。本明細書における「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」、または「ｈａｖｉｎｇ（有する）」およびそれらの変形の使用は、後に列挙される項目およびそれらの均等物ならびに追加項目を包含するものとする。「搭載される（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は広義に使用され、直接および間接両方の搭載、接続および結合を包含する。さらに、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、物理的または機械的な接続または結合に制限されず、直接か間接かに関わらず、電気的な接続または結合を含むことができる。また、電子的な通信および通知は、有線接続、無線接続などを含む既知の手段を用いて行うことができる。
【００１３】
[0030]複数のハードウェアおよびソフトウェアベースのデバイス、ならびに複数の異なる構造コンポーネントを利用して本発明を実施できることに留意されたい。さらに、また、以下の段落に記載されるように、図面に示された特定の構成は本発明の実施形態を例示することを意図し、他の代替的構成が可能である。
【００１４】
[0031]図１Ａに、撮像システム１０を示す。システム１０は、撮像装置１１、画像記憶ユニット１２、およびホストコンピュータ１４を含む。図１Ａに示されるように、画像記憶ユニット１２は、撮像装置１１から離れて配置することができ、有線接続、無線接続、またはこれらの組み合わせを介してホストコンピュータ１４に接続することができる。他の実施形態では、画像記憶ユニット１２は、ホストコンピュータ１４に含まれる。少なくとも１つの周辺デバイスを、ホストコンピュータ１４に接続することができる。たとえば、図１Ａに示されるように、ユーザが画像を見ることが可能な表示デバイス１６が、ホストコンピュータ１４に接続される。いくつかの実施形態では、追加の周辺デバイス、たとえばキーボード、マウス、プリンタなどがホストコンピュータ１４に接続される。また、いくつかの実施形態では、ディスプレイ１６は、タッチ感応画面を含む。
【００１５】
[0032]撮像装置１１は、ガントリ１８、支持ベース１９、操作者パネル２１、およびコントローラ３０を含む。任意選択で、コントローラ３０は図１Ａに示されるように撮像装置の筐体の内部にあってもよい。ガントリ１８は、Ｘ線源２２およびＸ線レセプタ２４を支持する。Ｘ線レセプタ２４はＸ線源２２の反対側に、Ｘ線源２２と対向して配置されており、複数の検出素子を有するレセプタアレイ２５を含む。スキャン中、患者は椅子もしくは他の支持体２７（任意選択）に座るか、または立つ。任意選択で、患者は歯をバイトスティック（ｂｉｔｅ  ｓｔｉｃｋ）２８の周りに配置し、および／または顎を顎台２９に載せる。ガントリ１８は、患者の頭部を中心に回転する。ガントリ１８が回転すると、Ｘ線源２２は移動し、放射線を患者の頭部へ様々な角度で誘導する。任意選択で、ガントリの回転の中心を並行移動させて、線源２２およびレセプタアレイ２５のそれぞれの位置を最適化することができる。Ｘ線レセプタアレイ２５は、患者を通過した放射線を検出し、複数の投影フレームを含むパノラマデータセットを生成する。
【００１６】
[0033]Ｘ線レセプタアレイ２５により収集された情報は、ホストコンピュータ１４に送信される。また、ホストコンピュータ１４は撮像装置１１の動作に関する情報、たとえばガントリ１８の位置および／またはＸ線源２２により放出されたＸ線放射線のエネルギーを記憶することができる。図１Ｂに示されているように、ホストコンピュータ１４は、プロセッサ１４ａ、非一時的コンピュータ可読媒体１４ｂ、および入力／出力インターフェース１４ｃを含む。しかしながら他の構成では、撮像処理ユニット１４が追加の、より少ない、または異なるコンポーネントを含むことを理解されたい。
【００１７】
[0034]プロセッサ１４ａは、媒体１４ｂから命令およびデータを取り出し、とりわけ、撮像装置１１からデータセットを受信し、データセットを処理して画像を生成し、画像をディスプレイ１６に出力し（すなわち、データをディスプレイ１６に表示するための信号を生成し）、データを画像記憶ユニット１２に出力するための命令を実行するように構成される。入力／出力インターフェース１４ｃは、データをプロセッサ１４ａから外部のシステム、ネットワーク、および／またはデバイスへ送信し、データを外部のシステム、ネットワーク、および／またはデバイスから受信する。具体的には、入力／出力インターフェース１４ｃは、撮像装置１１、ディスプレイ１６、および画像記憶ユニット１２と、１つまたは複数の有線または無線の接続および／またはネットワークを介して通信を行う。また、入力／出力インターフェース１４ｃは、外部ソースから受信されたデータを媒体１４ｂに記憶し、および／または、データをプロセッサ１４ａに提供することができる。
【００１８】
[0035]Ｘ線源２２は、Ｘ線またはＸ線放射線を発生させる。Ｘ線は、患者の体内の構造の可視化を含む医療用途で用いられる電磁エネルギーの一形態（特定のエネルギーの光子）である。知られているように、患者の体またはその一部がＸ線放射線（特定のエネルギーの光子）にさらされた場合、放射線の特定の一部が体を通過し、Ｘ線レセプタ２４により検出される。放射線の他の一部は吸収される。体を通り抜ける放射線の実際の量は、個々のＸ線光子が通過する構造（たとえば組織）の特徴に依存する。したがって、患者がＸ線源２２およびレセプタ２４の間に配置される場合、レセプタ２４に当たるＸ線光子の強度の変化は、患者の内部の解剖学的構造の示唆を与える。その結果は、レセプタ２４の様々な部分に当たるＸ線の強度をマッピングし、それによってＸ線ビームが通過した異なる部分を経由した組織減衰値の分布の示唆を与える画像の形式で与えられることが最も多い。
【００１９】
[0036]コントローラ３０は、Ｘ線源２２を制御するように構成される。図１Ｃに示されるように、コントローラ３０は、処理ユニット３０ａ（たとえばマイクロプロセッサ）、１つまたは複数の非一時的メモリモジュール３０ｂ、および入力／出力インターフェース３０ｃを含む。しかしながら他の構成では、コントローラ３０が追加の、より少ない、または異なるコンポーネントを含むことを理解されたい。
【００２０】
[0037]処理ユニット３０ａは、媒体３０ｂから命令およびデータを取り出し、Ｘ線源２２、ガントリ１８の動き、およびＸ線レセプタ２４の位置（たとえば向き）を制御するための命令をとりわけ実行するように構成される。いくつかの実施形態では、以下により詳細に示されるように、処理ユニット３０ａは、媒体３０ｂから命令およびデータを取り出し、少なくとも２つの異なるエネルギーレベルのＸ線放射線を発生させるようにＸ線源２２を制御するための命令を実行するように構成される。Ｘ線源２２およびコントローラ３０が合体部品と呼ばれることがあることを理解されたい。それゆえ、本明細書に記載の「Ｘ線源」の機能が、コントローラ３０、Ｘ線源２２、またはこれらの組み合わせにより実行可能であることを理解されたい。
【００２１】
[0038]入力／出力インターフェース３０ｃは、プロセッサ３０ａから外部のシステム、ネットワーク、および／またはデバイスへデータを送信し、外部のシステム、ネットワーク、および／またはデバイスからデータを受信する。具体的には、入力／出力インターフェース３０ｃは、Ｘ線源２２と通信する。いくつかの実施形態では、入力／出力インターフェース３０ｃは、さらにホストコンピュータ１４と通信する。入力／出力インターフェース３０ｃはさらに、外部ソースから受信されたデータを媒体３０ｂに記憶し、および／または、データをプロセッサ３０ａに提供することができる。
【００２２】
[0039]Ｘ線画像は、２次元または３次元である。２次元画像では、Ｘ線の経路に沿った全ての情報が、単一の画像に結合されている。３次元画像では、コンピュータトモグラフィ（「ＣＴ」）撮像に関連する技法を用いて、ボリュームデータセットが生成される。２次元画像は、ビームに沿った全ての解剖学的構造（ａｎａｔｏｍｙ）が等しく合焦したラジオグラフ、またはＸ線の経路に垂直な定義された厚さの平面内の解剖学的構造を除いた解剖学的構造の全ての部分をぼかす技法が用いられるトモグラフィにさらに分割することができる。トモグラフィは、Ｘ線源２２およびＸ線レセプタ２４を互いに反対方向に移動させて１つの平面を除く全ての平面においてモーションブラー（ｍｏｔｉｏｎ  ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を生じさせることにより行われる。線源およびレセプタの相対的な動きとＴＤＩ検出器のクロッキングスピードとを制御することにより、平面の位置を制御することができる。フレームベースのパノラマシステムでは、フレームデータのトモシンセシスで使用されるパラメータを用いて、平面の位置を制御することもできる。
【００２３】
[0040]撮像装置１１は、パノラマ撮像、すなわち歯科でよく使用される特定の種類のトモグラフィ撮像を行うように構成される。この場合、図２に示されるように、Ｘ線源２２およびレセプタ２４はそれぞれ、患者の歯を中心とした局面が生成されるような詳細に定義された経路をたどる。その結果は、患者の歯および関連する解剖学的構造が合焦しており他の解剖学的構造がぼけている画像である。典型的な歯科パノラマ画像は、例として、幅１２００画素×高さ５００画素である場合がある。
【００２４】
[0041]一実施形態では、パノラマ画像は、典型的には幅１６〜６０画素×高さ５００〜２０００画素の寸法を有する一連の投影フレームを取得することで形成することができる。典型的なパノラマ画像は、約５〜１０秒の期間にわたる約１０００〜３０００フレームの取得を必要とする。そしてパノラマ画像は、当技術分野で一般に理解されるように、垂直ラインの一連の水平シフトを補間および加算と共に行ってフレームを結合することで形成される。フルパノラマスキャンは、患者の歯の全てが見えるパノラマ画像を生成するのに十分な投影フレームがＸ線レセプタ２４から得られた場合に完了する。
【００２５】
[0042]撮像装置１１は、マルチスペクトル撮像の原理をパノラマ撮像に適用する。上述のように、特定の組織の種類によるＸ線の減衰は、組織の密度に依存する。しかしながら、２つの異なる組織の種類の相対的なＸ線の減衰は、Ｘ線のエネルギーにも依存し、このエネルギーは通常、キロボルト（「ｋＶ」）で表現される。一般的に理解されるように、Ｘ線源は定義されたスペクトル帯域またはスペクトル内のＸ線放射線を放出し、Ｘ線源の規定された「エネルギー」または「エネルギーレベル」の評価は、デバイスのスペクトルの最高エネルギーレベルを指すことが多い。本明細書では、「エネルギー」という用語は、限定なしで使用されることがある。そのような使用は省略表現であり、エネルギーまたはエネルギーレベルへの参照は、文脈により別段示されない限り、必ずしも単一または単調エネルギーを指すことを意図しないことを理解されたい。むしろ、本明細書の例のほとんどにおいて、エネルギースペクトルまたは帯域の最高エネルギーを指している。さらに、本明細書でＸ線源のエネルギースペクトルまたはスペクトル特性に言及する場合、スペクトルの広さまたは狭さに関して特定の意味合いを意図していない。たとえば、スペクトルは広いことも狭いこともあり、または場合によっては、単一の鋭いエネルギーピークの場合すらある。
【００２６】
[0043]Ｘ線画像が２つ以上の異なるＸ線エネルギーまたはエネルギー分布を用いて取得され、それらの画像が何らかの方法、たとえば減算により結合された場合、その結果は、単一エネルギーＸ線取得で得られるものを越えた追加情報を与える。複数エネルギー取得は、２つの、ただ２つのみのエネルギースペクトルが含まれる場合に、デュアルエネルギーまたはデュアルスペクトルと呼ばれることが多い。「マルチスペクトル」は、１つより多いエネルギースペクトルが使用される任意の場合を指す一般的な用語であるが、この用語は、３つ以上のエネルギースペクトルが含まれる場合を指すために使用されることがある。マルチスペクトル撮像を用いて、軟組織の画像コントラストを高めることができ、定量的な組織の測定、たとえば骨密度の測定をより正確に行うことができる。しかしながら、そのような利益を与えるためには、複数の取得が同一の解剖学的構造のものでなければならない。それゆえ、取得処理中の患者の動きはごくわずかでなければならない。撮像装置１１は、マルチスペクトル撮像の原理を用いて、異なるエネルギーレベルの取得結果を素早く取得し、ここで、取得の間隔は患者の動きと比べてわずかである。したがって、撮像装置１１は、マルチスペクトル撮像の原理をパノラマ撮像に適用して、改良された組織コントラストおよびより正確な組織密度評価を実現することができる。
【００２７】
[0044]一実施形態では、マルチエネルギー取得を行うために、２つ以上の順次的な投影フレームを、連続的なガントリ位置またはインデックスにおいて取得することができ、各インデックスでのフレームの各々は、先行するフレームとは異なるＸ線スペクトル（たとえばＸ線エネルギー）を有する。したがって、一実施形態では、（コントローラ３０の制御下の）Ｘ線源２２は、パノラマ画像のための逐次的な投影フレームを取得しながら、２つ以上のエネルギーレベルまたはスペクトルを行き来することができる。上述のように、典型的なパノラマ画像は、約５〜２０秒の期間にわたる約１０００〜３０００フレームの取得を必要とする。したがって、デュアルエネルギー取得を行うために、Ｘ線源２２は、典型的には約１００〜４００回毎秒のレートでスイッチングされることになる。現在のＸ線発生技術は、カソード内で加熱フィラメントを使用して電子を発生させ、次いで電子は、カソードおよびアノード（すなわちターゲット）の間の高電圧場により加速される。ターゲットと相互作用する高電圧エネルギー電子は、Ｘ線を発生させる。しかしながら、カソードを加熱し次いで冷却するか、カソード−アノード間電圧を除去するか、またはグリッド電圧をスイッチングもしくはパルス化して電子流をオンオフするのに、ある有限の時間を要する。電子流をオンオフするのに必要な時間の間、Ｘ線スペクトルおよび／またはＸ線放射線の量は、不確定状態となり得る。
【００２８】
[0045]したがって、より高速なスイッチングを実現し不確定なＸ線状態を回避するために、Ｘ線源２２を高速パルスＸ線源２２とすることができ、コントローラ３０は、異なるターゲット、異なるろ波（ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）、または異なるＸ線源を用いて画像取得中にエネルギースペクトルを変化させるようＸ線源２２を制御するように構成することができる。そのようなＸ線源２２の高速性により、ガントリ１８が取得中に連続的に動いていても、最小限のガントリの位置ずれおよび患者の動きで各ガントリインデックスにおいてラインを取得できるようになる。
【００２９】
[0046]図３Ａに、高速スイッチングＸ線源３１の一実施形態を示す。高速スイッチングＸ線源３１は、紫外（「ＵＶ」）光源３２（たとえば発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、カソード３４、アノード３６、および高電圧源３８を含む。高電圧源３８は、カソード３４とアノード３６の間に電圧（たとえば電位）を印加する。ＵＶ光源３２は光子をカソード３４に放出し、カソードは任意選択でコールドカソード（たとえばフォトカソード被覆マイクロチャンネルプレート）とすることができる。カソード３４は、光子を電子流に変換する。電子流は、高電圧源３８によりカソード３４とアノード３６の間に印加された電圧により加速される。電子流は、カソード３４からアノード３６へ進む。そして電子流はアノード３６と相互作用してＸ線またはＸ線放射線を生成する（たとえば放出する）。高速スイッチングＸ線源３１の異なる実施形態および変形が後述される。しかしながら、Ｘ線源３１の全般的な機能は同一のままである。
【００３０】
[0047]高速スイッチングＸ線源３１内で、電子流を素早く（たとえばナノ秒で）オンオフすることができる。したがって、Ｘ線源３１を素早く活性化および非活性化することもできる。典型的には、高電圧源３８は、カソード３４とアノード３６の間に電圧（たとえば電位）を印加するためにカソード３４とアノード３６の間に接続されるフローティング電圧源である。しかしながら、高電圧源３８はフローティングである必要はなく、たとえば、電圧源のいずれかの端子が接地されていてもよい。線源３１を図示している図３または他の図にコントローラ３０が図示されていないが、高速スイッチングＸ線源３１がコントローラ３０により制御されることを理解されたい。
【００３１】
[0048]Ｘ線源３１を素早く活性化および非活性化することができるので、高電圧源３８はカソード３４とアノード３６の間に異なる電圧を印加することができ、これによりＸ線源３１は交互的な（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ）マルチスペクトルパノラマ画像取得を行うことができる。たとえば、第１の期間中に、Ｘ線源３１が活性化され（すなわち、光源３２を設定時間の間、オンにすることができ）、第１の電圧がカソード３４とアノード３６の間に印加される。このようにして、第１の期間中に、Ｘ線源３１は、第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線（たとえば、第１のエネルギースペクトルのＸ線放射線）を出力する。そして、Ｘ線源３１は、指定された期間の間、非活性化される。第２の期間中、Ｘ線源３１は再度活性化され、第２の電圧がカソード３４とアノード３６の間に印加される。このようにして、第２の期間中に、Ｘ線源３１は、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線（たとえば、第２のエネルギースペクトルのＸ線放射線）を出力する。（たとえば、１つより多いエネルギースペクトルのＸ線放射線を生成するためにＸ線源３１を活性化および非活性化する）この周期は、フルスキャンが完了するまでパノラマ画像の各ラインを取得するために繰り返すことができる。
【００３２】
[0049]たとえば、図４に示されるように、第１の電圧および第２の電圧をカソード３４とアノード３６の間に印加して、２つの異なるＸ線エネルギーを発生させるために、高電圧源３８は、アノード３６に２つの異なる電圧または電位を選択的に印加するための第１の高電圧スイッチ４８ａおよび第２の高電圧スイッチ４８ｂを有するスイッチの組４８を含むことができる。図示の実施形態では、高電圧源３８は、第１の電圧源３９ａおよび第２の電圧源３９ｂを含む。そして、スイッチ４８は、第１の電圧源３９ａおよび第２の電圧源３９ｂの一方にアノード３６を接続する。図示の実施形態では、第１の高電圧スイッチ４８ａが閉じられた場合、アノード３６は第１の電圧源３９ａに接続される。アノード３６が第１の電圧源３９ａに接続された場合、Ｘ線源３１は、第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線（たとえば、第１のエネルギースペクトルのＸ線放射線）を出力する。第２の高電圧スイッチ４８ｂが閉じられた場合、アノード３６は第２の電圧源３９ｂに接続される。アノード３６が第２の電圧源３９ｂに接続された場合、Ｘ線源３１は、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線（たとえば、第２のエネルギースペクトルのＸ線放射線）を出力する。任意選択で、第１の高電圧スイッチ４８ａが開き、第２の高電圧スイッチ４８ｂが閉じる（逆も同様）のに要する時間の間、電子流はオフにされる（たとえば、Ｘ線源３１は非活性化される）。任意選択で、電子流はオフにされる必要はなく、パノラマスキャンの全部または一部の間、単にオンのままにすることができる。いずれの場合でも、（たとえば、第１の電圧源３９ａおよび第２の電圧源３９ｂの一方にアノード３６を接続する）周期は、投影フレームの各ペアに対して繰り返される。
【００３３】
[0050]具体的には、図５は、アノード３６に接続されたスイッチの組４８を用いてマルチスペクトルパノラマスキャンを生成するようにＸ線源３１を動作させる方法を示すフローチャートである。図５に示されるように、スキャンが開始したとき、（ブロック５０において）第１の高電圧スイッチ４８ａが閉じられ、アノード３６は第１の電圧に設定される。そして（ブロック５２において）ＵＶ光源３２が活性化されて、投影フレームラインを生成するのに必要な被曝に等しい時間の間、電子流が生成される。ラインが生成された後、（ブロック５４において）ＵＶ光源３２はオフにされ、（ブロック５６において）第１の高電圧スイッチ４８ａが再び開放される。続いて、（ブロック５８において）第２の高電圧スイッチ４８ｂが閉じられ、アノード３６は第２の電圧に設定される。（ブロック６０において）ＵＶ光源３２が再び同じ時間の間オンにされ、その後（ブロック６２において）オフにされる。次いで、（ブロック６４において）第２の高電圧スイッチ４８ｂは再び開放される。（ブロック６６において）スキャンがまだ完了していない場合、（ブロック５０において）第１の高電圧スイッチ４８ａは再び閉じられ、スキャンが完了するまで処理が反復される。スキャンが完了すると、（ブロック６８において）第１のエネルギーデータおよび第２のエネルギーデータ（すなわち、高エネルギーおよび低エネルギーデータ）が、ホストコンピュータ１４により別々に再構成される。そしてホストコンピュータ１４は、（ブロック７０において）（たとえば減算により）別々の再構成結果を結合する。
【００３４】
[0051]任意選択で、本発明は、図３Ｂに示されるようにホットカソードＸ線源３１を用いて実施することができる。図３Ｂに示された線源では、カソード３４は、自由電子を発生させるのに十分な温度に加熱される。電子は熱的に発生されるので、図３Ａに示された光源３２は、図３Ｂに示されたＸ線源３１から任意選択で省略することができる。さらに、図３Ｂに示されたＸ線源３１はグリッド３０２を含み、これを用いて、カソード３４からアノード３６へ加速された電子流をオンオフする、および／または調節することができる。電子流の制御は、たとえばグリッド電圧Ｖｇｒｉｄを調整することで行われる。
【００３５】
[0052]さらに、本発明は、図３Ｃに示されるように、グリッド３０２と、光源３２により照明される光活性化可能カソード３４との両方を含むＸ線源３１を用いて実施することができる。代替として、またはそれに加えて、他の種類のホットまたはコールドカソードを使用することができる。たとえば、カソードは、カーボンナノチューブカソードなどのナノ構造材料を含むことができる。
【００３６】
[0053]簡単にするため、図面の一部では光源３２および／またはグリッド３０２を省略しているが、本明細書に記載の様々な例示的実施形態が、任意選択で、グリッド３０２、（光源３２により照明される）光活性化可能カソード３４、またはその両方を含むか、あるいは両方とも含まないＸ線源を用いて実施できることを理解されたい。
【００３７】
[0054]本発明の他の実施形態は、放射線エネルギー弁別検出器パネル８０を用いてマルチスペクトルパノラマ画像を生成する。図６に示されるように、放射線源８１は、（たとえば、従来のＸ線発生のための上述のフィラメント、または図３〜４に関して上述されたＵＶ光源を用いて）広いエネルギーのスペクトルを有する放射線を発生させる。Ｘ線光子が放射線エネルギー弁別検出器パネル８０上のシンチレータ材料に当たるときに発生する光子の総エネルギーが測定される。１個のＸ線光子により発生する光子の数は、そのエネルギーに比例する。連続するＸ線光子の間の迅速な回復を実現して、これらの数を決定できるようにするために、放射線エネルギー弁別検出器パネル８０は、より局所的な領域に各放射線光子を制限するために、従来のレセプタよりも多数の検出器ユニット８２を含む。放射線エネルギー弁別検出器パネル８０は、検出器ユニット８２を用いて、第１のエネルギーを有するＸ線放射線および第２のエネルギーを有するＸ線放射線を区別する。放射線エネルギー弁別パネル８０の複雑性およびコストが高い場合があるが、パノラマ歯科撮像に必要な放射線エネルギー弁別パネル８０は幅が狭い（たとえば、１ライン幅のスキャンデータを検出するのに十分広い）ので、パノラマ撮像のための放射線エネルギー弁別検出器８０がより現実的となる。
【００３８】
[0055]図６のシステムの上記の記述では、Ｘ線光子をより低エネルギーの光子に変換してより低エネルギーの光子を検出する間接捕獲型検出器の使用が強調されているが、システムは、Ｘ線光子をより低エネルギーの光子に変換する必要なく直接検出する直接捕獲型Ｘ線検出器パネルを使用することもできる。
【００３９】
[0056]したがって、放射線エネルギー弁別検出器８０を用いることで、広いエネルギーのスペクトルを有するＸ線ビームを生成して、検出されたＸ線を複数のエネルギーの２つ以上の部分または「ビン（ｂｉｎ）」に分割する（たとえば、区別する）ことができる。たとえば、図７Ａは、放射線エネルギー弁別検出器８０を用いる方法を示すフローチャートである。図７Ａに示されるように、（ブロック９０において）Ｘ線源８１は複数の異なるエネルギーレベルを有する放射線の第１の部分を放出し、ブロック９１において放射線は被験者（たとえば患者）に向けられる。検出器８０は第１のエネルギーを有するＸ線放射線の第１の成分と、第２のエネルギーを有するＸ線放射線の第２の成分とを区別する（ブロック９２）。第１の画像フレームはＸ線放射線の第１の成分に基づいて出力され（ブロック９３）、第２の画像フレームはＸ線放射線の第２の成分に基づいて出力される（ブロック９３）。ガントリ１８は角度位置を変更する（ブロック９４）。Ｘ線源８１は、複数の異なるエネルギーレベルを有するが、任意選択で放射線の第１の部分と類似または同一のエネルギースペクトルを有する放射線の第２の部分を放出し、これを被験者に向ける（ブロック９５）。検出器８０は、第１のエネルギーを有するＸ線放射線の第３の成分と、第２のエネルギーを有するＸ線放射線の第４の成分とを区別する（ブロック９６）。第３の画像フレームはＸ線放射線の第３の成分に基づいて出力され（ブロック９７）、第４の画像フレームはＸ線放射線の第４の成分に基づいて出力される（ブロック９７）。第１の画像フレームおよび第２の画像フレームは減算により結合および再構成され（ブロック９８）、第３の画像フレームおよび第４の画像フレームは減算により結合および再構成される（ブロック９９）。スキャンが完了した場合（ブロック１００）、Ｘ線源は非活性化され、スキャンが完了していない場合、サイクルは反復される。
【００４０】
[0057]図７Ｂに、放射線エネルギー弁別検出器８０を用いるためのさらなる方法を示す。Ｘ線源８１は、広いエネルギーのスペクトルを有するＸ線放射線を放出し（ブロック１０１）、（ブロック１０２において）放射線エネルギー弁別検出器パネル８０は、複数のラインのスキャンデータまたはデータフレームを検出する。（ブロック１０４において）ホストコンピュータ１４は、ラインまたはフレーム毎のデータを取得し、データを少なくとも２つのビン（たとえば、高エネルギービンおよび低エネルギービン）に分割する。そして、（ブロック１０６において）高エネルギービンは、低エネルギービンから分離される。そして、（ブロック１０８において）ホストコンピュータ１４により、高エネルギービン内のデータは、低エネルギービン内のデータとは別に再構成される。（ブロック１０９において）ホストコンピュータ１４は、（たとえば減算により）別々に再構成されたデータを結合する。代替として、またはそれに加えて、ホストコンピュータ１４は、高エネルギーデータおよび低エネルギーデータを（たとえば減算により）結合して、単一の再構成結果を生成することができる。
【００４１】
[0058]図８に、マルチスペクトル撮像を行うための放射線源１１０の他の実施形態を示す。図８に示されるように、放射線源１１０（たとえばＸ線管）は、従来のＸ線発生のための上述のフィラメント、または図３〜４に関して上述されたＵＶ光源を用いたＸ線発生方法を使用することができる。放射線源１１０はまた、同期したモータ１１４に接続された可動または回転放射線フィルタ１１２を含む。回転放射線フィルタ１１２は、第１のフィルタ部分および第２のフィルタ部分を含み、これらは２つの金属薄板で構成することができる。板の半分、すなわち第１のフィルタ部分１１２ａは、ある種類の材料または特定の厚さの材料で構成され、残りの半分、すなわち第２のフィルタ部分１１２ｂは、異なる種類の材料および／または異なる厚さの材料で構成される。可能な材料の種類は、銅、アルミニウム、金属合金、材料のサンドイッチ、または基板上に堆積された薄膜である。たとえば、半分１１２ａは銅とすることができ、半分１１２ｂをアルミニウムとすることができる。代替として、またはそれに加えて、半分１１２ａは半分１１２ｂより厚くすることができ、および／または半分１１２ａおよび１１２ｂの一方または両方は、少なくとも１つの銅の層および少なくとも１つのアルミニウムの層を含むことができる。したがって、広いＸ線光子エネルギーのスペクトルを有するＸ線源１１１の前方にフィルタ１１２の第１の部分１１２ａおよび第２のフィルタ部分１１２ｂの一方を配置することで、Ｘ線スペクトルを修正することができる。フィルタ１１２は、フィルタ１１２の第１のフィルタ部分１１２ａおよび第２のフィルタ部分１１２ｂの一方により吸収されるエネルギー光子の組を除去することで、スペクトルを狭めることができる。したがって、フィルタ１１２が動き（この場合、回転し）、フィルタ１１２の別の半分がＸ線源１１１の前方に配置された場合に、フィルタ１１２はエネルギー光子の異なる組を吸収し（たとえばフィルタリングし）、これにより異なる狭められたエネルギーのスペクトルが生成される。
【００４２】
[0059]一実施形態では、回転放射線フィルタ１１２は、放射線源１１１の外部に配置される。放射線源１１１は、複数のエネルギーを持つスペクトルを有する放射線を放出するが、一方で回転放射線フィルタ１１２は、ラインまたはフレームあたりに２つ以上の取得結果を得るのに必要な時間と同じ速度で回転するように同期したモータ１１４により回転される。放射線ビームが回転放射線フィルタ１１２を通過する場合、フィルタ１１２の位置（すなわち、半分１１２ａまたは１１２ｂのいずれが放射線ビームの前方に配置されているか）に応じて、特定のエネルギーレベルの放射線のみがフィルタ１１２を通過することになる。したがって、フィルタ１１２の効果は、２つの放射線ストリームを生成することである。１つ目のストリームは第１のエネルギーレベルを有し、２つ目は異なるエネルギーレベルを有する。
【００４３】
[0060]たとえば、図９に、回転放射線フィルタ１１２を動作させる方法を示す。図９に示されるように、スキャンの開始時に、（ブロック１２０において）回転放射線フィルタ１１２はスピンし始め、（ブロック１２２において）放射線源１１１はオンにされる。（ブロック１２４において）放射線がフィルタ１１２の第１の半分１１２ａを通過する間に、第１のエネルギー特性を有するＸ線放射線（たとえば、第１のエネルギースペクトルのＸ線放射線）がＸ線レセプタにより検出され、Ｘ線レセプタは、スキャンの投影フレーム用の第１のデータセット内にデータを収集する。そして任意選択で、（ブロック１２６において）Ｘ線源１１１はオフにされ、または非活性化される。全てのシステムで必須ではないが、輪（ｗｈｅｅｌ）の遷移中にＸ線源１１１をオフにすると、遷移期間中に本来生じ得る放射線の不確定状態が除去され、これには患者線量を削減される利点がある。
【００４４】
[0061]放射線がフィルタ１１２の他方の半分１１２ｂを通過し始めたとき、（ブロック１２８において）Ｘ線源はオンに戻され、第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線（たとえば、第２のエネルギースペクトルのＸ線放射線）がＸ線レセプタにより検出され、（ブロック１３０において）Ｘ線レセプタは、異なるエネルギーレベルにスキャンを配置するための第２のデータセット内にデータを収集する。そして、Ｘ線源１１１をオフにすることができ、（ブロック１３２において）スキャンが完了するまでサイクルを反復する。スキャンが完了した後、ホストコンピュータ１４は、（ブロック１３４において）別々にデータセットを再構成し、（ブロック１３６において）（たとえば減算により）再構成結果を結合する。Ｘ線源をオンオフする手法は高速スイッチングＸ線源を必要とする場合があるが、全体のサイクル中にＸ線をオンのままにすることもできる。これにより、標準的なＸ線源を使用できるようになる。
【００４５】
[0062]図７および図９に記載の実施形態では、低および高エネルギーデータを別々に再構成し、減算により結合できることに留意されたい。まず高および低エネルギーを結合し、次いで再構成を行うことも可能である。高および低エネルギーを結合するための具体的に記載された方法以外に、これが最初に行われるか第二に行われるかに関わらず、他の方法も存在する。
【００４６】
[0063]マルチスペクトルパノラマ画像を取得するための他の手法も存在する。たとえば、図３に関して上述された２つの別個の高速スイッチングＸ線源、すなわち第１のＸ線源３１ａおよび第２のＸ線源３１ｂを含む高速スイッチングＸ線源１４０の他の実施形態を図１０に示す。Ｘ線源３１ａおよび３１ｂの各々は、（それぞれＸおよびＹと図示された）異なる電圧を生成する高電圧源（それぞれ、３８ａおよび３８ｂ）により動いているので、異なるエネルギーレベルのＸ線（たとえば、第１および第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線）を出力する。第１のＸ線源３１ａは、第１のカソードおよび第１のアノードを含む。第１の高電圧源３８ａは第１の電圧を第１のカソードに印加し（たとえば、接地電圧）、第２の電圧を第１のアノードに印加する（たとえば、正電圧）。第２のＸ線源３１ｂは、第２のカソードおよび第２のアノードを含む。第２の高電圧源３８ｂは第３の電圧を第２のカソードに印加し（たとえば、接地電圧）、第４の電圧を第２のアノードに印加する（たとえば、正電圧）。高速スイッチングＸ線源３１ａおよび３１ｂの両方は、ガントリ１８内で互いに近位に配置されることになる。線源３１ａおよび３１ｂまたは撮像装置１１の他のコンポーネント（たとえば、ガントリまたはレセプタ）の配置調整が、線源３１ａおよび３１ｂの出力を互いに極力近づけるために行われることがある（すなわち、それらが同一のＸ線源から発せられたかのように）。（たとえばホストコンピュータ１４において）スキャンから収集されたデータを処理する際に、Ｘ線源３１の位置の違いを調整するためにソフトウェアが使用されることもある。
【００４７】
[0064]図１１に、高速スイッチングＸ線源１５０のさらに他の実施形態を示す。線源１５０は、ＵＶ光源１５２、カソード、および回転２部品アノード１５４を含む。回転アノード１５４は２つの半分、すなわち第１のセクション１５４ａおよび第２のセクション１５４ｂを含み、各セクションは異なるスペクトルを有する放射線を生成する異なる材料、たとえばタングステンおよび銅でできている。回転アノード１５４は、同期したモータ１５６に接続される。回転アノード１５４は、第１のセクション１５４ａがカソードにより放出された電子流を受信する（相互作用する）第１の位置と、第２のセクション１５４ｂがカソードにより放出された電子流を受信する（相互作用する）第２の位置との間を移動する。回転アノード１５４が第１の位置にある場合、Ｘ線源１５０は第１のエネルギー特性を有する（たとえば第１のエネルギースペクトルを有する）Ｘ線放射線を生成し、回転アノード１５４が第２の位置にある場合、Ｘ線源１５０は第２のエネルギー特性を有する（たとえば第２のエネルギースペクトルを有する）Ｘ線放射線を生成する。カソードは、回転アノード１５４が第１の位置にある場合に第１の電子流を発生させ、回転アノード１５４が第２の位置にある場合に第２の電子流を発生させることができるので、Ｘ線源１５０が少なくとも第１のエネルギー特性および第２のエネルギー特性を有するＸ線放射線を発生させることができる。任意選択で、必須ではないが、高速スイッチング光源１５２は、アノード１５４の遷移期間中に電子をオフにするために使用される。代替として、またはそれに加えて、グリッド（図示せず）を用いて、またはカソード−アノード間電圧源３８をオンオフすることで、電子流をオンオフすることもできる。さらに他の選択肢として、電子流をオンのままにすることもできる。いくつかの実施形態では、回転アノード１５４は、図８に関して上述された回転フィルタ１１２と同様に動作することができる。
【００４８】
[0065]図１２に、さらに、高速スイッチングＸ線源１６０の他の実施形態を示す。任意選択で、必須ではないが、線源１６０は２つのＵＶ光源１６２ａおよび１６２ｂを含む。各光源は第１のカソード１６４ａおよび第２のカソード１６４ｂにそれぞれ関係する。第１のカソード１６４ａは、第１の電圧を第１のカソード１６４ａに印加する第１の電圧源（図示せず）に接続される。第２のカソード１６４ｂは、第２の電圧を第２のカソード１６４ｂに印加する第２の電圧源（図示せず）に接続される。第２の電圧は、第１の電圧と異なる。任意選択で、動作中に、ＵＶ光源１６２ａおよび１６２ｂは交互にオンオフすることができ、一度に一方の光源のみが光を放出する。代替として、またはそれに加えて、１つまたは複数のグリッド（図示せず）を用いて、またはカソード−アノード間電圧をオンオフすることで、電子ビームをオンオフすることもできる。いずれの方法でも、単一の共通アノード１６６が、第１のカソード１６４ａおよび第２のカソード１６４ｂの一方から放出された電子ビームを受信し、２つのカソード１６４ａおよび１６４ｂに印加された電圧に応じてビームを異なるスペクトルの放射線ビームに変換する。一度に１つの光源のみがオンにされるので、アノード１６６は一度に１つのエネルギーレベルの１つの電子ビームのみを受信する。したがって、エネルギースペクトル変化は、一方の電子源をオフにし他方をオンにすることで生じる。
【００４９】
[0066]図１３に、高速スイッチングＸ線源１７０の他の実施形態を示す。図１３に示されるように、線源１７０は、（たとえば、単一の真空管エンベロープ内に包含された）２つのＵＶ光源１７２ａおよび１７２ｂ、両方とも単一の共通の第１の電圧の第１のカソード１７４ａおよび第２のカソード１７４ｂ、第１のアノード１７６ａおよび第２のアノード１７６ｂを含む。第１の電圧と異なる第２の電圧が第１のアノード１７６ａに印加され、第１の電圧および第２の電圧と異なる第３の電圧が第２のアノード１７６ｂに印加される。各ＵＶ光源１７２ａおよび１７２ｂはそれぞれのカソード１７４に電子ビームを発生させ、電子ビームはそれぞれのアノード１７６ａおよび１７６ｂまで加速しこれらと相互作用し、各アノードは特定のエネルギーレベルの放射線を発生させる。動作中に、ＵＶ光源１７２ａおよび１７２ｂは交互に１つずつオンにされ、これにより一度に１つのエネルギーレベルの放射線が生成される。したがって、線源１７０は、２つの高速スイッチング電子源１７２ａ、１７２ｂと、２つのターゲット１７６ａ、１７６ｂとを含み、カソード１７４ａ、１７４ｂは同電位だが、ターゲット１７６ａ、１７６ｂは異なる電位である。たとえば、第１のＵＶ光源１７２ａが活性化された場合、第１のカソード１７４ａは電子ビームを発生させ、電子ビームは第１のアノード１７６ａと相互作用して第１のエネルギー特性（たとえば第１のエネルギースペクトル）を有するＸ線放射線を発生させる。第２のＵＶ光源１７２ｂが活性化された場合、第２のカソード１７４ｂは電子ビームを発生させ、電子ビームは第２のアノード１７６ｂと相互作用して第２のエネルギー特性（たとえば第２のエネルギースペクトル）を有するＸ線放射線を発生させる。代替として、またはそれに加えて、それぞれのアノード１７６ａおよび１７６ｂの異なるエネルギーレベルは、異なる材料でできているアノード、たとえばタングステンから作られたものおよび銅から作られたものを用いて実現することができる。したがって、エネルギースペクトルの変化は、一方の電子源をオンにし他方の電子源をオフにすることで生じる。さらに、ビームをオンオフするための光活性化可能カソードの使用は、任意選択である。たとえば、１つまたは複数のグリッド（図示せず）を用いて、またはカソード−アノード間電圧をオンオフすることで、電子ビームをオンオフすることもでき、あるいはビームをオンのままにすることができる。
【００５０】
[0067]図１４に、高速スイッチングＸ線源１８０のさらなる実施形態を示す。線源１８０は、高速スイッチング電子源またはＵＶ光源１８２、第１の電圧のカソード１８４、第２の電圧の第１のアノード１８６ａ、第３の電圧の第２のアノード１８６ｂ、第１の電子ステアリング板（または電子偏向電極）１８８ａ、および第２の電子ステアリング板（または電子偏向電極）１８８ｂを含む。第１および第２のアノード１８６ａ、１８６ｂは、２つの異なる電圧であり、および／または異なる材料でできている。図示された実施形態では、第１および第２の電子偏向電極１８８ａ、１８８ｂは、単一の真空管エンベロープ内に包含される。電子偏向板または電極１８８ａおよび１８８ｂに逆の電荷および／または異なる電圧を与えて、電子偏向板１８８ａ、１８８ｂの間に電場を生成することで、電子をアノード１８６ａおよび１８６ｂの一方に向けることができる。電子ステアリング板１８８ａ、１８８ｂの間の電圧の差が調節され、これにより電子流がカソード１８４から適切なアノード１８６ａ、１８６ｂに誘導される。これは、板１８８ａ、１８８ｂの一方または両方への電圧を変化させる、たとえば、（１）交互に、板１８８ｂを接地しながら板１８８ａを（正または負に）帯電させ、次いで板１８８ａを接地しながら板１８８ｂを帯電させるなどすることで、または（２）交互に、板１８８ａを負に、板１８８ｂを正に帯電させ、次いで板１８８ａを正に、板１８８ｂを負に帯電させるなどすることで、行うことができる。たとえば、第１の電子偏向電極１８８ａが第２の電子偏向電極１８８ｂより高い電圧にある場合、その結果の下向きの電界により、電子が負に帯電しているので、電子ビームがカソード１８４から上方へ第１のアノード１８６ａに誘導される。このようにして、電子ビームが第１のアノード１８６ａと相互作用する場合、Ｘ線源１８０は第１のエネルギー特性を有する（たとえば第１のエネルギースペクトルを有する）Ｘ線放射線を発生させる。他方、第１の電子偏向電極１８８ａが第２の電子偏向電極１８８ｂより低い電圧にある場合、その結果の上向きの電界により、電子ビームがカソード１８４から下方へ第２のアノード１８６ｂに誘導される。このようにして、電子ビームが第２のアノード１８６ｂと相互作用する（そこまで進行した）場合、Ｘ線源１８０は第２のエネルギー特性を有する、たとえば第２のエネルギースペクトルを有するＸ線放射線を発生させる。いくつかの実施形態では、ステアリング板の電場の極性が切り替えられているときに（たとえば、ステアリング板１８８ａ、１８８ｂの各々に印加される電圧が変更されるときに）、ＵＶ光源１８２はオフにされる。上述の他の実施形態と同様に、ビームをオンオフするための光活性化可能カソードの使用は、任意選択である。たとえば、電子ビームはオンのままにすることができ、あるいは、１つまたは複数のグリッド（図示せず）を用いて、もしくはカソード−アノード間電圧をオンオフすることで、電子ビームをオンオフすることができる。
【００５１】
[0068]図１５に、高速スイッチングＸ線源２００の形の本発明の他の実施形態を示す。線源２００は、ＵＶ光源２０２、第１の電圧（図示せず）の１つのカソード２０４、異なる電圧の、および／または異なる材料でできている２つのアノード（第１のアノード２０６ａおよび第２のアノード２０６ｂ）、ならびに２つのステアリング磁石２０８ａおよび２０８ｂを含む。第１の電圧と異なる第２の電圧（図示せず）が第１のアノード２０６ａに印加され、第１および第２の電圧と異なる第３の電圧が第２のアノード２０６ｂに印加される。図１５に示された実施形態では、磁石２０８ａおよび２０８ｂは電磁石であり、双極子配置（ｄｉｐｏｌｅ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）で配置される。図１５では、両方の磁石２０８ａ、２０８ｂを図示しやすくするためだけに、磁石２０８ａおよび２０８ｂがわずかにずれているように見えることに留意されたい。いくつかの実施形態では、磁石２０８ａ、２０８ｂは一様な磁場を発生させるように位置合わせされている。線源２００および磁石の大きさに応じて、磁石は単一の真空管エンベロープ２１０の外部（図示せず）または内部に配置することができる。ステアリング磁石２０８ａおよび２０８ｂは、これらの間に磁場を発生させるために活性化される。磁石に供給される電流の大きさおよび／または極性を変化させて、磁場の強度および方向を変更することができる。磁場の方向および強度の変化を用いて、電子を適切なアノード２０６ａまたは２０６ｂに誘導することができる。図示された実施形態では、磁石２０８ａ、２０８ｂは、ページに垂直な軸を有するコイルである。したがって、磁石２０８ａ、２０８ｂの間に生成された磁場は、電子ビームを下方または上方に第１のアノード２０６ａまたは第２のアノード２０６ｂに向けることができる。電子が第１のアノード２０６ａへ誘導される場合、第１のアノード２０６ａが第２の電圧にあるので、Ｘ線源２００は第１のエネルギー特性を有する（たとえば、第１のエネルギースペクトルを有する）Ｘ線放射線を発生させ、電子が第２のアノード２０６ｂへ誘導される場合、第２のアノード２０６ｂが第３の電圧にあるので、Ｘ線源２００は第２のエネルギー特性を有する（たとえば、第２のエネルギースペクトルを有する）Ｘ線放射線を発生させる。双極子配置の代わりに、四極子配置（ｑｕａｄｒａｐｏｌｅ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）などの他の配置が可能である。
【００５２】
[0069]図１６に、広スペクトルＸ線源２５０と検出器２５２とを含む本発明の他の実施形態を示す。線源２５０は、ＵＶ光源２５４、カソード２５６、およびアノード２５７を含むことができる。あるいは、線源２５０は、Ｘ線放射線２５８の広スペクトルストリームを発生させる他のコンポーネントを含むことができる。撮像手順の間、Ｘ線放射線２５８は、患者（もしくは被験者）または患者Ｐの一部に向けられる。放射の一部は患者Ｐに吸収され、残りは検出器２５２に入射する。検出器２５２は、第１の検出器素子またはレセプタ２６２と、第２の検出器素子またはレセプタ２６４とを含む。任意選択で、検出器２５２はフィルタ２６６を含む。フィルタ２６６は、銅板またはスクリーンとすることができる。患者Ｐを通過したストリームの一部の中の高エネルギーおよび低エネルギー光子の両方が、第１のレセプタ２６２により受信される。より高エネルギーの光子は第１のレセプタ２６２およびフィルタ２６６を通過し、第２のレセプタ２６４により受信される一方で、より低エネルギーの光子の一部はフィルタ２６６および／または第１のレセプタ２６２によりブロックされる。言い換えれば、第１のレセプタ２６２は第１のエネルギー特性を有する（たとえば第１のエネルギースペクトルを有する）Ｘ線放射線を受信し、第２のレセプタ２６４は第２のエネルギー特性を有する（たとえば、第２のエネルギースペクトルを、削減されたより低エネルギーのＸ線と共に有する）Ｘ線放射線に基づいて第２の画像フレームを受信する。フィルタ２６６は、実装された場合、第１のレセプタ２６２により取得された画像情報と、第２のレセプタ２６４により取得された画像情報との間のコントラストを向上させる。
【００５３】
[0070]２つ以上の相対的に異なるスペクトルの放射線を発生させるＸ線源を用いて複数のエネルギー取得が行われる特定の他の実施形態とは対照的に、図１６に開示された実施形態では、検出器の構成は広スペクトル源が使用可能な構成であり、複数のレセプタを使用した結果として複数のエネルギー取得が行われ、各レセプタは、比較的低エネルギーの光子が第１のレセプタ２６２および／またはフィルタ２６６に吸収され、より高エネルギーの光子が第２のレセプタ２６４に吸収された結果として、異なるエネルギースペクトルの放射線を受信する。
【００５４】
[0071]上述のように、低エネルギーの放射線は第１のレセプタ２６２および／またはフィルタ２６６により吸収され、一方でより高エネルギーの放射線は第１のレセプタを通過し第２のレセプタにより吸収されるというだけの理由で、異なる吸収を実現することができる。しかしながら、必要であれば、各レセプタの吸収特性をチューニングまたは調整するために異なる種類のシンチレータを用いてレセプタを意図的に設計することで、より詳細な手法を取ることができる。
【００５５】
[0072]上述の実施形態のさらなる変形もまた可能である。たとえば、図３、図４および図１０に関して説明されこれらに図示された実施形態で使用される高速スイッチングＸ線源は、Ｘｉｎｔｅｋ社から入手可能なもの（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｘｉｎｔｅｋ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｘｒａｙ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ）を含むカーボンナノチューブベースのカソードを用いたＸ線源を含む他の種類のＸ線源と交換することができる。
【００５６】
[0073]したがって本発明はとりわけ、コストおよび時間を合理的に維持しながら、マルチスペクトルパノラマスキャンを患者から取得できるようにする放射線システムを提供する。マルチスペクトル撮像が、異なる取得においてエネルギースペクトルが完全に異なることに依存しないことを理解されたい。各取得のスペクトルが重なっていても、スペクトルが異なる限り、マルチスペクトル撮像から情報を得ることができる。上述のＸ線源が２つの取得に対して使用されているが、２つより多い取得を行うように線源を修正できることも理解されたい。具体的には、追加の電圧、光源、カソードおよびアノードを用いて、２つより多い異なるエネルギースペクトルを発生させることができる。同様に、上述の回転コンポーネントのいずれも、２つより多い異なるセクションを用いて２つより多い異なるエネルギースペクトルを発生させるように構成することができる。
【００５７】
[0074]本発明の様々な特徴および利点は、以下の特許請求の範囲に示されている。
【符号の説明】
【００５８】
１０  撮像システム
１１  撮像装置
１２  画像記憶ユニット
１４  ホストコンピュータ
１４ａ  処理ユニット
１４ｂ  コンピュータ可読媒体
１４ｃ  入力／出力インターフェース
１６  ディスプレイ
１８  ガントリ
１９  支持ベース
２１  操作者パネル
２２  Ｘ線源
２４  Ｘ線レセプタ
２５  レセプタアレイ
２７  支持体
２８  バイトスティック
２９  顎台
３０  コントローラ
３０ａ  処理ユニット
３０ｂ  コンピュータ可読媒体
３０ｃ  入力／出力インターフェース
３１  Ｘ線源
３１ａ  第１のＸ線源
３１ｂ  第２のＸ線源
３２  紫外光源、ＵＶ光源
３４  カソード
３６  アノード
３８  高電圧源
３８ａ  第２のＸ線源
３８ｂ  第２の高電圧源
３９ａ  第１の電圧源
３９ｂ  第２の電圧源
４８  スイッチの組４８
４８ａ  第１の高電圧スイッチ
４８ｂ  第２の高電圧スイッチ
８０  放射線エネルギー弁別検出器パネル
８１  Ｘ線源
８２  検出器ユニット
１１０  放射線源
１１１  Ｘ線源
１１２  回転放射線フィルタ
１１２ａ  第１のフィルタ部分
１１２ｂ  第２のフィルタ部分
１１４  モータ
１４０  高速スイッチングＸ線源
１５０  高速スイッチングＸ線源
１５２  ＵＶ光源
１５４  回転２部品アノード
１５４ａ  第１のセクション
１５４ｂ  第２のセクション
１５６  モータ
１６０  高速スイッチングＸ線源
１６２ａ  ＵＶ光源
１６２ｂ  ＵＶ光源
１６４ａ  第１のカソード
１６４ｂ  第２のカソード
１６６  共通アノード
１７０  共通アノード
１７２ａ  ＵＶ光源
１７２ｂ  ＵＶ光源
１７４  カソード
１７４ａ  第１のカソード
１７４ｂ  第２のカソード
１７６ａ  第１のアノード
１７６ｂ  第２のアノード
１８０  高速スイッチングＸ線源
１８２  ＵＶ光源
１８４  ＵＶ光源
１８６ａ  第１のアノード
１８６ｂ  第２のアノード
１８８ａ  第１の電子ステアリング板、第１の電子偏向電極
１８８ｂ  第２の電子ステアリング板、第２の電子偏向電極
２００  高速スイッチングＸ線源
２０２  ＵＶ光源
２０４  カソード
２０６ａ  第１のアノード
２０６ｂ  第２のアノード
２０８ａ  ステアリング磁石
２０８ｂ  ステアリング磁石
２１０  真空管エンベロープ
２５０  広スペクトルＸ線源
２５２  検出器
２５４  ＵＶ光源
２５６  カソード
２５７  アノード
２５８  Ｘ線放射線
２６２  第１の検出器素子またはレセプタ
２６４  第２の検出器素子またはレセプタ
２６６  フィルタ
３０２  グリッド
Ｐ  患者
【図１Ａ】
2016140762.tif 000003
【図１Ｂ】
2016140762.tif 000004
【図１Ｃ】
2016140762.tif 000005
【図２】
2016140762.tif 000006
【図３Ａ】
2016140762.tif 000007
【図３Ｂ】
2016140762.tif 000008
【図３Ｃ】
2016140762.tif 000009
【図４】
2016140762.tif 000010
【図５】
2016140762.tif 000011
【図６】
2016140762.tif 000012
【図７Ａ】
2016140762.tif 000013
【図７Ｂ】
2016140762.tif 000014
【図８】
2016140762.tif 000015
【図９】
2016140762.tif 000016
【図１０】
2016140762.tif 000017
【図１１】
2016140762.tif 000018
【図１２】
2016140762.tif 000019
【図１３】
2016140762.tif 000020
【図１４】
2016140762.tif 000021
【図１５】
2016140762.tif 000022
【図１６】
2016140762.tif 000023
【外国語明細書】
2016140762000001.pdf