(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、検査されるべき対象物の一連のＸ線投影画像の捕捉中に撮像面に対して平行な移動面で検査されるべき対象物を移動する移動装置と、上記Ｘ線投影画像の捕捉及び上記移動装置を制御する制御装置とを有し、上記検査されるべき対象物のスライス画像が断層写真合成方法を用いて上記Ｘ線投影画像から形成される、検査されるべき対象物のスライス画像を形成するＸ線装置であって、  上記Ｘ線源及び上記Ｘ線検出器は、上記Ｘ線投影画像の捕捉中に静的であるよう配置され、  上記制御装置は、上記検査されるべき対象物の検査域中の撮像されるべき全ての点が少なくとも１０の異なるＸ線投影画像において撮像されるような仕方で、上記移動装置および上記検査されるべき対象物が不規則な速度で異なる変化する方向に移動され、上記Ｘ線投影画像の捕捉の瞬間が選択されるよう構成されることを特徴とするＸ線装置。
【請求項２】
上記検査されるべき対象物の上記移動速度、及び、上記Ｘ線投影画像の捕捉の瞬間は、上記検査されるべき対象物の検査域中の撮像されるべき全ての点が１００乃至２００の異なるＸ線投影画像において撮像されるようにして調節されることを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項３】
上記Ｘ線源と上記Ｘ線検出器との間の距離は変えることができることを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項４】
スライス画像を形成するよう少なくとも２つのシリーズのＸ線投影画像が捕捉され、上記Ｘ線源が上記シリーズを捕捉するために異なる位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項５】
上記Ｘ線源は、第１のシリーズを捕捉するために上記Ｘ線検出器の第１のエッジ域に面し、第２のシリーズを捕捉するために上記Ｘ線検出器の第２のエッジ域に面するよう配置され、上記第１のエッジ域は上記第２のエッジ域に面するように位置することを特徴とする請求項４記載のＸ線装置。
【請求項６】
Ｘ線投影画像の捕捉に関して、上記第１のＸ線検出器に隣接して少なくとも一つの更なるＸ線検出器が配置されることを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項７】
上記移動装置は、手動で、又は、モータを用いて移動され得、台の位置を測定する手段が設けられることを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項８】
Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、検査されるべき対象物を移動する移動装置と、上記Ｘ線投影画像の捕捉及び上記移動装置を制御する制御装置とを含む、検査されるべき対象物のスライス画像を形成するＸ線装置の作動方法であって、当該方法は：
移動装置が、上記検査されるべき対象物を、上記Ｘ線検出器の撮像面に対して平行な移動面で移動させ、
上記Ｘ線源が、上記対象物の上記移動の間、Ｘ線を放出し、
上記Ｘ線検出器が、上記検査されるべき対象物を透過したＸ線の一連のＸ線投影パターンを捕捉することを含んでおり、
上記Ｘ線投影パターンから、断層写真合成方法を用いて、上記検査されるべき対象物のスライス画像が形成され、
上記Ｘ線源及び上記Ｘ線検出器は、上記Ｘ線投影パターンの捕捉中に静的であるよう配置され、
当該方法はさらに、前記制御装置が、上記移動装置および上記検査されるべき対象物の移動を不規則な速度で異なる変化する方向に制御し、上記Ｘ線投影画像の捕捉の瞬間を、上記検査されるべき対象物の検査域中の撮像されるべき全ての点が少なくとも１０の異なるＸ線投影画像において撮像されるように制御することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、検査されるべき対象物の一連のＸ線投影画像の捕捉中に撮像面に対して平行な移動面において検査されるべき対象物を移動する移動装置と、Ｘ線投影画像の捕捉及び移動装置を制御する制御装置とを含み、検査されるべき対象物のスライス画像が断層写真合成方法を用いてＸ線投影画像から形成される、検査されるべき対象物のスライス画像を形成するＸ線装置に関わる。本発明は、検査されるべき対象物のスライス画像を形成する対応する方法にも関わる。
【０００２】
【従来の技術】
断層写真合成（tomosynthesis）法を用いてスライス画像を形成することは、長い間公知である。Ｘ線源及びＸ線検出器は、平行な面の間に置かれる検査されるべき対象物のＸ線投影画像を捕捉するためにこの平行な面において両方向に移動される。このような移動は、Ｘ線源とＸ線検出器との間の投影線、つまり、Ｘ線源の焦点とＸ線検出器の中心との間の接続線が、各Ｘ線投影画像に関して検査されるべき対象物の同じ点を通って延在するようにして実施される。異なるスライス画像は、異なるＸ線投影画像において検査されるべき対象物の撮像されるべきスライスのボクセルと関連のある画像値を単に加えることで形成され得る。検査されるべき対象物自体は、Ｘ線投影画像の捕捉中移動されない。
【０００３】
ＤＥ１９７５６６９７Ａ１は、小包をＸ線断層写真合成する装置を開示する。ここでは、小包は、移動装置を手段としてＸ線システムの中を直線的に移動され、このＸ線システムは、小包が異なる角で同時に照射されるようにしてファンビームが構成されるＸ線走査ユニットを少なくとも３つ含む。
【０００４】
公知の方法によると、全ての場合において検査されるべき対象物の非常に限定された部分の検査だけが可能である。より大きい対象物の検査及びそのスライス画像の形成に関して、このような公知の方法は、検査されるべき対象物の異なる領域において何回か行われなくてはならず、その後、所望であれば別々に形成されたスライス画像は組み合わされ得る。しかしながら、方法を一回実行するだけで検査されるべき対象物の大きい面積の検査を可能にし、最短の可能な期間内で大きい面積のスライス画像、例えば、患者の身体全体のスライス画像、又は、手荷物検査用法の場合には大きい手荷物のスライス画像の形成を可能にすることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、短期間内で大きい検査域のスライス画像を形成できる点で改善されたＸ線装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、前述の種類のＸ線装置及び前述の種類の方法に基づき、Ｘ線源とＸ線検出器とがＸ線投影画像の捕捉中に静的になるよう配置され、検査されるべき対象物の検査域中の撮像されるべき全ての点が少なくとも１０の、好ましくは少なくとも５０の異なるＸ線投影画像において撮像されるように検査されるべき対象物の移動速度及びＸ線投影画像の捕捉の瞬間が選択されるようにして制御装置が構成されることで実現される。
【０００７】
本発明は、Ｘ線投影画像の捕捉中、Ｘ線源及びＸ線検出器の代わりに検査されるべき対象物、つまり、患者或いは検査されるべき手荷物を移動することが有利であるといった認識に基づく。Ｘ線投影画像の捕捉の瞬間及び検査されるべき対象物の移動速度は、検査されるべき対象物における撮像されるべき検査域の各点が少なくとも最小限の数のＸ線投影画像に現れるよう、この場合ディジタルタイプであることが好ましい関連のある断層写真合成方法に対して最適化され、上記最小限の数は、十分な画像の質を実現するよう少なくとも１０であるが、少なくとも５０又は１００乃至２００となることさえ好ましい。しかしながら、この数は、検査されるべき対象物のタイプ、状態、及び、大きさに非常に依存する。これにより、本発明による方法の単一の実行後に大きい対象物のスライス画像、例えば、外傷走査に必要となる患者の身体全体のスライス画像を形成することも可能となる。更に、本発明によるＸ線装置及び方法は、材料を試験するため、及び、手荷物を検査するためにも使用され得、既存の一連の処理に組み込まれることが可能となる。
【０００８】
断層撮影角（tomosynthesis  angle）、つまり、検査されるべき対象物を横切り、Ｘ線検出器に入射する、Ｘ線源から出射するＸ線ビームの開口角を最適化するためには、Ｘ線源とＸ線検出器との間の距離は本発明による一実施例において変えられ得る。Ｘ線検出器が静的となるよう配置される間に撮像面に対応する検出面に対して垂直な方向にあるＸ線源の位置を適合することが特に可能とならなくてはならない。その結果、断層撮影角は、画像の質が最適となるように最適化され得る。断層撮影角が大きいほど、画像の質は良くなる。しかしながら、Ｘ線源の位置は、Ｘ線投影画像の捕捉中、変化されないことが好ましい。
【０００９】
更なる好ましい実施例では、毎回異なる位置をＸ線源が占有する間、少なくとも２つのシリーズのＸ線投影画像が捕捉される。Ｘ線源は、検出器に対して非対称的に、つまり、例えば、第１のシリーズの捕捉中は検出器の左エッジ域に面し、第２のシリーズの捕捉中は検出器の右エッジ域に面すようにして配置されることが好ましい。この実施例は、断層撮影角、従って、画像の質を更に最適化することを可能にする。
【００１０】
断層撮影角は、本発明の更なる実施例に含まれ、第１のＸ線検出器に隣接して配置される少なくとも一つの更なるＸ線検出器を用いて更に最適化され得る。
【００１１】
本発明によると、移動装置は、Ｘ線投影画像の捕捉に関して不規則な速度で、異なる、変化する方向に移動されることが好ましい。スライス画像中のアーチファクトの形成は、Ｘ線投影画像の捕捉中に検査されるべき対象物がＸ線ビームの中を同じ速度で直接的に且つ連続的に移動されず、移動速度及び方向が絶え間なく変化する間に「無秩序」的に移動されるとき減少されるか回避され得ることが分かる。発生する撮像結果及びアーチファクトが最少となるため、移動装置を手動で且つ完全に不規則的に移動することが有利となる。
【００１２】
更なる有利な実施例は、従属項に記載される。本発明によるスライス画像の形成方法は、本発明によるＸ線装置に対して上記する、且つ、請求項１に関連する従属項に記載するような同一の又は同様の方法で詳しく述べることができ、且つ、そのようなバージョンで実現されてもよいことに注意する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すＸ線装置には、Ｘ線源１と、好ましくは平坦の二次元Ｘ線検出器２（イメージインテンシファイアでもよい）とが設けられ、Ｘ線源とＸ線検出器２との間で患者４が移動装置３上に配置され、移動装置は、この場合患者台である。患者４が上におかれた移動装置３は、Ｘ線投影画像の捕捉のために移動面Ｂにおいて、つまり、Ｘ方向及び／又はｙ方向に移動され、それにより、円錐形のＸ線ビーム６は患者４の異なる領域を連続的に横切り、上記領域はＸ線検出器２上の撮像面Ａにおいて撮像される。患者４の移動は、Ｘ線源１及びＸ線検出器２のように制御装置５によって制御される。Ｘ線源１及びＸ線検出器２は、Ｘ線投影画像を捕捉するために静的であるよう配置される。しかしながら、Ｘ線源１の位置は、断層撮影角αを最適化するためにｚ方向に変化され得る。
【００１５】
断層写真合成法を用いて形成されるスライス画像の画像の質は、断層撮影角αと、検査域中の撮像されるべき点に対してデータ捕捉中に形成されるＸ線投影画像の数ｎとに本質的に依存する。断層撮影角αは、検出器の幅ｗ＝２ｗｄ、及び、検出器２とＸ線源１との間の距離ｄ＝ｄｔ＋ｄｐから、
【００１６】
【数１】
0004386613.tif 000002
として得られる。
【００１７】
投影画像の数ｎは、撮像されるべき点がＸ線ビーム内にある時間ｔｂ、及び、検出器の撮像率ｆｒから、
【００１８】
【数２】
0004386613.tif 000003
として得られる。
【００１９】
時間ｔｂは、移動装置の速度ｖｔ、及び、Ｘ線源とＸ線検出器との間の接続軸７の方向にある点の位置ｚから、
【００２０】
【数３】
0004386613.tif 000004
として得られる。
【００２１】
最大速度ｖｔｍａＸは、撮像率ｆｒ、及び、必要な数ｎのＸ線投影画像に依存し、
【００２２】
【数４】
0004386613.tif 000005
となる。
【００２３】
これは、例に基づいて以下に詳細に説明する。患者の最大の高さｄｐがｄｐ＝５０センチメートル（ｃｍ）であり、ｚがｚ＝ｄ−ｄｐとして定義されると仮定する。検出器の撮像率ｆｒは、毎秒ｆｒ＝２５画像と仮定され、検出器の寸法は３０×４０ｃｍであると仮定される。十分な画像の質を実現するためには、患者の各点は、上記値が仮定されているとき少なくともｎ＝１００回撮像されるべきである。以下の表は、患者を移動するために使用され得る最大の速度、及び、前述の種類の検出器に対する結果となる断層撮影角を含む。
【００２４】
【表１】
0004386613.tif 000006
到達することができる断層撮影角が高品質の断層Ｘ線写真又はスライス画像を形成するのに常に十分に大きくはないため、記載した構成に更なる変更を加えてもよい。例えば、図２に示すように、Ｘ線源及びＸ線検出器の非対称的な配置が選択され得る。第１のシリーズのＸ線投影画像を捕捉するためには、Ｘ線源１は検出器２の右側のエッジ域２１に面すよう配置され（図２のａに示すように）、第２のシリーズのＸ線投影画像を捕捉するためには、Ｘ線源１は検出器２の左側のエッジ域２２に面すよう配置される。移動装置３の移動方向は、第２の段階において逆にされる。断層撮影角αは、このような配置を使用するとき２倍にされ得る。原則として、断層撮影角をより広げるために２つ以上のシリーズのＸ線投影画像を捕捉することも可能である。
【００２５】
単一の検出器を使用する代わりに、検出器の面積を増分するよう一つ以上の更なる検出器が使用されてもよい。これは、図１に示す構成、並びに、図２に示す構成に対して行われてもよく、図２に示す構成において、２つの検出器からなる構成に対して９０°（ｄｔ＝１００ｍｍに対して）乃至６２°（ｄｔ＝５００ｍｍに対して）の最大の断層撮影角が得られる一方で、４つの検出器からなる構成に対して１０７°（ｄｔ＝１００ｍｍに対して）乃至７８°（ｄｔ＝５００ｍｍに対して）の断層撮影角が得られる。
【００２６】
アーチファクトの形成を回避するために、投影画像の捕捉中の患者の動きに対してモータ制御を使用する代わりに、患者を上において患者台を手動で且つ完全に不規則的に、つまり、任意の移動方向に移動することも可能であり、当然のことながら、撮像されるべき患者の全ての点は、Ｘ線ビームによって十分な回数横切られるべきである。
【００２７】
患者用の移動装置の瞬間的な位置を測定する手段（これら手段は図示されない）が設けられることも好ましい。このような手段は、移動装置自体に、例えば、電位差計の形態で設けられることが好ましく、電位差計の測定された値は、台の瞬間的な位置に比例する。このような位置測定は、検査されるべき対象物の動きを制御し、Ｘ線投影画像の捕捉の瞬間を制御するために使用される。
【００２８】
本発明は、医学目的だけでなく、材料を試験すること、又は、手荷物を検査することにも好適であり、例えば、コンベアベルト又は移動システムに対する製造処理に組み込まれ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＸ線装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明によるＸ線装置の更なる実施例を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線検出器
３  移動装置
４  患者
５  制御装置
６  Ｘ線ビーム
７  接続軸
２１  検出器の右側エッジ域
２２  検出器の左側エッジ域
【図１】
0004386613.tif 000007
【図２】
0004386613.tif 000008