(57)【要約】  本発明はＸ線画像化方法および装置に関する。この方法においては、被検体（８）が１つのＸ線パルス又は時間間隔をおいて相前後する複数のＸ線パルスにより透視される。被検体（８）のボリューム要素で透視方向とは異なる方向に散乱させられたＸ線が、２次元配置の検出素子を有するＸ線検出器（９）により、時間的および空間的に分解されて記録される。Ｘ線パルスの波面の既知のジオメトリおよび伝搬を介して、時間的および空間的に分解された測定データから、被検体（８）の３次元散乱分布の画像データセットが再構成される。この方法は、１つのＸ線パルスのみにより３次元散乱放射線分布の画像データセットの作成を可能にし、従って非常に簡単に実施することができる。
2012515328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源（１）から出射するＸ線束により被検体（８）が透視されるＸ線画像化方法において、
１つのＸ線パルス又は時間間隔をおいて相前後する複数のＸ線パルスによる透視が行なわれ、
被検体（８）のボリューム要素で散乱させられたＸ線が、透視方向とは異なる１つの方向において、２次元配置の検出素子を有するＸ線検出器（９）により時間的および空間的に分解されて記録され、
Ｘ線パルスの波面の既知の形状および既知の時間的伝搬を介して、Ｘ線検出器（９）の時間的および空間的に分解された測定データから、被検体（８）の３次元散乱分布の画像データセットが再構成されることを特徴とするＸ線画像化方法。
【請求項２】
Ｘ線パルスが３０ｐｓ以下のパルス持続時間を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
Ｘ線パルスを発生するために、Ｘ線管の電子加速用の高周波直線加速器（４）を備えたＸ線管が使用されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
信号／雑音比の小さい画像データセットを得るために、時間間隔をおいて相前後する複数のＸ線パルスが使用され、複数のＸ線パルスの測定データが平均化されることを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項５】
時間間隔をおいて相前後する複数のＸ線パルスが使用されて、被検体（８）内の時間的変化を可視化するための複数の画像データセットが得られることを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項６】
透視方向にＸ線パルスを放出するように構成されているＸ線源（１）と、
透視すべき被検体（８）の撮影のためにＸ線源（１）の透視方向に形成されている検査領域と、
２次元配置の検出素子を有し、被検体（８）のボリューム要素で散乱させられたＸ線を透視方向とは異なる１つの方向において時間的および空間的に分解して検出し得るように検査領域の側方に配置されている方向選択性の空間的および時間的な分解能を持つＸ線検出器（９）と、
を備えたＸ線画像化装置。
【請求項７】
Ｘ線検出器（９）が評価装置に接続され、この評価装置が、Ｘ線パルスの波面の既知の形状および既知の時間的伝搬を介して、Ｘ線検出器（９）の空間的および時間的に分解された測定データから、被検体（８）の３次元散乱分布の画像データセットを再構成することを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
Ｘ線源（１）が、Ｘ線パルスを発生させるべく電子加速用の高周波直線加速器（４）を含むことを特徴とする請求項６または７記載の装置。
【請求項９】
Ｘ線検出器（９）が、方向選択性を得るべくコリメータ(１０)を備えていることを特徴とする請求項６から８の１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線源から出射するＸ線束により被検体が透視されるＸ線画像化方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、よく知られているように集束させるのが非常にむずかしいので、公知のＸ線画像化法により一般には投影が記録される。その際に少なくとも１つの空間次元が失われる。その失われた空間次元は、例えばコンピュータトモグラフィの場合がそうであるように、多数の投影を行なった後に、それらの投影データから３次元画像データセットを再構成することによってのみ、再び作り出すことができる。しかし、これは種々の方向からの多数のＸ線撮影を必要とし、従って複雑で時間がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、少ない労力で実施することができ被検体の３次元画像情報を供給する代替的なＸ線画像化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１による方法および請求項６による装置により解決される。方法および装置の有利な実施態様は、従属請求項の対象であり、あるいは以下の説明ならびに実施例から得ることができる。
【０００５】
この提案された方法では、Ｘ線源から出射するＸ線束により被検体が透視される。透視は１つのＸ線パルス又は互いに時間間隔をおいて相前後する複数のＸ線パルスにより行なわれる。方法を実施するためには、１つの単独パルスで既に十分である。被検体のボリューム要素で散乱させられたＸ線が、透視方向とは異なる１つの方向において、２次元配置の検出素子を有するＸ線検出器により、空間的に分解されるとともに時間的にも分解されて記録される。Ｘ線パルスの波面の既知の形状およびこの波面も既知の時間的伝搬を介して、空間的および時間的に分解された測定データから被検体の３次元散乱分布の画像データセットが再構成される。
【０００６】
従って、この方法においては、Ｘ線パルスを短時間だけ場合によっては周期的に発生するＸ線源が使用される。放出された波面は画像化すべき被検体を透過する。例えば側方に取り付けられた散乱放射線検出器が、互いに異なる被検体範囲からの散乱放射線を、時間的に少しずつずらして受信する。このＸ線検出器がこの事例のように２次元の位置分解能を有する場合、３次元の被検体の完全な散乱分布を再構成できるためには、唯一の波面、即ち単独のＸ線パルスで十分である。
【０００７】
その際に画像記録は、唯一の方向からのＸ線を実質的に検出する方向選択性のＸ線検出器を必要とする。これは、コリメータを適切に前段に接続されたＸ線検出器によって達成することができる。２次元配置された検出素子によって、先ず、被検体からこの方向に散乱したＸ線の２次元画像が得られる。付加的な時間的情報およびＸ線パルスのＸ線の既知の走行時間を介して、検出器面に対して垂直方向の第３の次元が同様に分解される。かくして被検体の３次元散乱分布の画像データセットが再構成される。
【０００８】
通常のＸ線源から送出されたＸ線パルスの波面は一般に球形の波面を有する。特に３０ｐｓ以下のパルス持続時間を有するＸ線パルスが発生される場合、これは約９ｍｍの厚みを有するＸ線の伝搬球殻に相当する。より短いＸ線パルスの場合、この厚みは少なくなり、それにより画像分解能も高められる。
【０００９】
基本的に、画像データセットを記録するためには、１つの単独Ｘ線パルスで十分である。この単独Ｘ線パルスは既に被検体の完全な３次元散乱分布を供給する。信号／雑音比を改善するためには、あるいは同じ信号／雑音比においてＸ線パルスエネルギーを低減するためには、時間間隔をおいた複数のＸ線パルスを使用するとよい。この場合には、個々のＸ線パルスの時間的および空間的に対応する測定データが平均化されて、画像データセットが得られる。
【００１０】
他の実施態様においては、例えば被検体における時間変化を検出できるようにするために、各単独Ｘ線パルスの測定データから画像データセットを発生させることができる。
【００１１】
公知のＸ線管の場合、Ｘ線を発生するために電子線がＸ線ターゲットに向けられる。パルス化されたＸ線を発生するためには、電子が、例えば高周波（ＨＦ）直線加速器内においてターゲットの方向に加速されるとよい。それによって、直線加速器のＨＦ周期毎に一度、非常に短い時間だけＸ線光が発生する。それにより、電子ターゲットから球殻状に拡がる一連の波が放出される。この波は前述の要求に相当する。例えば１ＧＨｚ加速器管が使用される場合には、ターゲットに当たる個々の電子パケットはそれぞれ約１０ｐｓの長さである。これは放出されたＸ線パルスにも当てはまる。この時間幅は、被検体を通して伝搬する３ｍｍの厚みのＸ線球殻に相当する。この事例では１ＧＨｚである繰返し速度は、相前後するＸ線パルスの約３０ｃｍの空間距離をもたらす。
【００１２】
従って、方法を実施するために提案された装置は、Ｘ線パルスを放出すべく構成されているＸ線源と、２次元配置の検出素子を有し被検体のボリューム要素によって透視方向とは異なる１つの方向に散乱されたＸ線を時間的に分解して検出するように配置されたＸ線検出器とを含む。Ｘ線源は、Ｘ線パルスを発生するために、電子線用のＨＦ加速器を有するとよい。Ｘ線検出器は、方向選択性、即ち１つの方向からのＸ線の記録を可能にするためのコリメータを備えているとよい。この方向は透視方向に対して垂直であるとよく、従って検出器面は透視方向に対して平行に配置されている。しかし、もちろん、この透視方向に対する相対的なＸ線検出器の方位に関して、前記とは別の方位も可能である。透視方向は、Ｘ線源から被検体へ至るＸ線束の対称軸上にある方向に一致する。Ｘ線検出器は、被検体から１つの方向に放出された散乱放射線を全部に検出するために十分な検出器行および検出器列を有するとよい。しかし、原理的には、被検体の全ての散乱放射線を検出するために、少ない行又は列を有する検出器をこの方向に対して直角方向に移動することも可能である。しかし、これは相前後する複数のＸ線パルスを必要とする。
【００１３】
Ｘ線検出器は評価装置に接続され、この評価装置においては、測定データの時間的推移と、それぞれのＸ線パルスの波面の既知の形状と、被検体を通したＸ線パルスの伝搬とから、観察方向における被検体の３次元散乱分布が再構成される。それによって得られた３次元画像データセットは、公知のように、画像表示装置で、レンダリングされた視覚的表現にて又は種々の断層画像にて表示可能である。
【００１４】
以下において、提案された方法およびこれに対応した装置を、図面を参照しながら実施例に基づいてもう一度簡潔に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は装置の原理構成ならびに方法の動作態様を示す概略図である。
【図２】図２は図１に示された同じ走行時間の殻の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は方法を実施するための装置の例を概略的に示す。このためにＸ線源１は、電子源２、ウェーネルトシリンダ３、ＨＦ加速器４ならびにＸ線ターゲット５を有する。電子源２から放出された電子がＨＦ加速器４の高周波によってパケット状に加速され、それによって電子線パケット６がＸ線ターゲット５に当たり、そこでＸ線パルスが発生する。これらのパルスは、それの例えば１０ｐｓの短い持続時間に基づいて、図示されたＸ線球殻７として伝搬し、これらが被検体８を透過する。Ｘ線球殻７はこの例では約３ｍｍの厚みと約３０ｃｍの相互間隔とを持つ。
【００１７】
被検体８の側方には、図示されていない検出素子の２次元配置を有するＸ線検出器９が配置されている。Ｘ線検出器の前には公知のようにコリメータ１０が配置されている。このコリメータ１０は、Ｘ線検出器９の方向に検出器面に対して垂直に伝搬するＸ線のみを通過させる。この方向は、この例では透視方向つまりＸ線パルスの主伝搬方向に対して垂直な方向にも相当する。
【００１８】
Ｘ線は、被検体８を透過する際に、被検体８の個々のボリューム要素で散乱させられる。二次量子とも呼ばれるこの散乱放射線１１は、図示されているように、主伝搬方向に対して垂直な方向においてＸ線検出器９によって検出される。Ｘ線束つまり球状波面の拡がりならびに検出素子からの被検体８のボリューム要素の種々異なる距離に基づいて、互いに異なるボリューム要素から出発する散乱放射線は、当該検出素子に互いに異なる時間で到達する。図１には、これについて純粋に模範的に、Ｘ線ターゲット５と被検体８のボリューム要素とＸ線検出器９との間において、同じ距離を進む、従って理論上同じ時間でＸ線検出器９に到着するＸ線の４つの互いに異なる経路が示されている。それによって、図１に同様に示されている同じ走行時間の殻１２が生じる。この場合に同時到着の図示の状態は単に具体例説明のために使用されているに過ぎない。なぜならば、図示のボリューム要素を有するこの状態は、Ｘ線パルスの短い持続時間ゆえに、この場合には生じないからである。しかし、Ｘ線パルスの波面の既知の伝搬の場合には、被検体８の各ボリューム要素について、Ｘ線パルスの該各ボリューム要素によって散乱されたＸ線がＸ線検出器９にいつ到着するかが計算可能であることは明白である。このようにして、被検体８のそれぞれの観察方向にあるボリューム要素のみをそれぞれ認識する各検出素子ついて、Ｘ線信号の到着時点を介して、測定信号がこれらのボリューム要素のどれに由来するのかを決定することができる。これは、被検体の散乱放射線分布の３次元再構成を可能にする。
【００１９】
図２は、焦点内にターゲット中心がある回転放物面の上に同じ走行時間の殻１２があることを示す。Ｘ線検出器９および個々の模範的なＸ線経路がこの図に示されている。
【符号の説明】
【００２０】
１          Ｘ線源
２          電子源
３          ウェーネルトシリンダ
４          ＨＦ加速器
５          Ｘ線ターゲット
６          電子線パケット
７          Ｘ線球殻
８          被検体
９          Ｘ線検出器
１０        コリメータ
１１        二次放射
１２        同じ走行時間の殻
【図１】
2012515328.tif 000003
【図２】
2012515328.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
本発明の課題は、少ない労力で実施することができ被検体の３次元画像情報を供給する代替的なＸ線画像化方法およびＸ線画像化装置を提供することにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
Ｘ線画像化方法に関する課題は、本発明によれば、Ｘ線源から出射するＸ線束により被検体が透視されるＸ線画像化方法において、１つのＸ線パルス又は時間間隔をおいて相前後する複数のＸ線パルスによる透視が行なわれ、被検体のボリューム要素で散乱させられたＸ線が、透視方向とは異なる１つの方向において、２次元配置の検出素子を有するＸ線検出器により時間的および空間的に分解されて記録され、Ｘ線パルスの波面の既知の形状および既知の時間的伝搬を介して、Ｘ線検出器の時間的および空間的に分解された測定データから、被検体の３次元散乱分布の画像データセットが再構成されることによって解決される（請求項１）。
Ｘ線画像化方法に関する本発明の実施態様は次の通りである。
・Ｘ線パルスが３０ｐｓ以下のパルス持続時間を有する（請求項２）。
・Ｘ線パルスを発生するために、Ｘ線管の電子加速用の高周波直線加速器を備えたＸ線管が使用される（請求項３）。
・信号／雑音比の小さい画像データセットを得るために、時間間隔をおいて相前後する複数のＸ線パルスが使用され、複数のＸ線パルスの測定データが平均化される（請求項４）。
・時間間隔をおいて相前後する複数のＸ線パルスが使用されて、被検体内の時間的変化を可視化するための複数の画像データセットが得られる（請求項５）。
Ｘ線画像化装置に関する課題は、本発明によれば、透視方向にＸ線パルスを放出するように構成されているＸ線源と、透視すべき被検体の撮影のためにＸ線源の透視方向に形成されている検査領域と、２次元配置の検出素子を有し、被検体のボリューム要素で散乱させられたＸ線を透視方向とは異なる１つの方向において時間的および空間的に分解して検出し得るように検査領域の側方に配置されている方向選択性の空間的および時間的な分解能を持つＸ線検出器とを備えることによって解決される（請求項６）。
Ｘ線画像化装置に関する本発明の実施態様は次の通りである。
・Ｘ線検出器が評価装置に接続され、この評価装置が、Ｘ線パルスの波面の既知の形状および既知の時間的伝搬を介して、Ｘ線検出器の空間的および時間的に分解された測定データから、被検体の３次元散乱分布の画像データセットを再構成する（請求項７）。
・Ｘ線源が、Ｘ線パルスを発生させるべく電子加速用の高周波直線加速器を含む（請求項８）。
・Ｘ線検出器が、方向選択性を得るべくコリメータを備えている（請求項９）。
【国際調査報告】
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