(57)【要約】  ＭＢＦＥＸ管（２０）およびフラットベッドＸ線検出器（３０）を有する、マンモグラフィＸ線像形成のためのコンピュータ断層撮影装置（１）を提供する。ここで、ＭＢＦＥＸ管（２０）内に、複数のカソード（４０）が行状に固定配置されており、カソード（４０）は、電子の電界放出のために設けられており、Ｘ線ビーム束（ｂ）の幾何学形状および放射密度および波長領域のいずれも調整可能であり、ＭＢＦＥＸ管（２０）は、フラットベッドＸ線検出器（３０）に対する平行方向（ｚ）で移動可能であり、フラットベッドＸ線検出器（３０）は、移動可能かつ開口調整可能なＸ線絞り（３１）を有しており、Ｘ線絞り（３１）により、フラットベッドＸ線検出器（３０）の検出器表面（Ｄ）上の結像領域（Ａ）が選択可能かつ移動可能である。提案のコンピュータ断層撮影装置（１）は、回転するＸ線技術要素を備えた従来のコンピュータ断層撮影装置に比べ、特に軽量かつコンパクトに構成され、これにより特に小さな焦点寸法が実現可能となる。
2020507380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＢＦＥＸ管（２０）およびフラットベッドＸ線検出器（３０）を有する、マンモグラフィＸ線像形成のためのコンピュータ断層撮影装置（１）であって、
前記ＭＢＦＥＸ管（２０）内に、複数のカソード（４０）が行状に固定配置されており、前記カソード（４０）は、電子の電界放出のために設けられており、Ｘ線ビーム束（ｂ）の幾何学形状および放射密度および波長領域のいずれもが調整可能であり、
前記ＭＢＦＥＸ管（２０）は、前記フラットベッドＸ線検出器（３０）に対する平行方向（ｚ）で移動可能であり、
前記フラットベッドＸ線検出器（３０）は、移動可能かつ開口調整可能なＸ線絞り（３１）を有しており、前記Ｘ線絞り（３１）により、前記フラットベッドＸ線検出器（３０）の検出器表面（Ｄ）上の結像領域（Ａ）が選択可能かつ移動可能である、
コンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項２】
前記カソード（４０）は、カーボンナノチューブを含む、
請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項３】
前記カソード（４０）は、電子を放出するように構成されたナノロッドを含み、前記ナノロッドは、金属酸化物、金属硫化物、窒化物、炭化物およびケイ素を含む物質群から選択された少なくとも１つの物質を含む、
請求項１または２記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項４】
前記ＭＢＦＥＸ管（２０）は、固定配置されたグリッド装置（５０）を有しており、前記グリッド装置（５０）内に、前記カソード（４０）のすべてに共通する１つの抽出グリッド電極（５１）が対応づけられているか、または、個々の前記カソード（４０）にそれぞれ１つずつ個別の抽出グリッド電極（５１）が対応づけられており、前記抽出グリッド電極（５１）の各々は、前記カソード（４０）の直接上方に配置されておりかつ電子の電界抽出のために設けられている、
請求項１から３までのいずれか１項記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項５】
前記グリッド装置（５０）は、前記抽出グリッド電極（５１）の各々の直接上方に、個々の前記カソード（４０）に対して、それぞれ１つずつ別個に対応づけられたフォーカシング電極（５２）を有しており、
前記フォーカシング電極（５２）の各々は、抽出された電子を電子ビーム束（ａ）としてフォーカシングするために設けられている、
請求項４記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項６】
前記ＭＢＦＥＸ管（２０）は、同じ種類の前記カソード（４０）または異なる種類の前記カソード（４１，４２）の２行以上の配置を有しており、それぞれ１つの行状配置は、１種類のみの前記カソード（４１，４２）を含む、
請求項１から５までのいずれか１項記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項７】
異なる種類の前記カソード（４１，４２）は、少なくとも、共通の１つの支持体（８０）上に占める面積に関して相互に異なっている、
請求項６記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項８】
前記カソード（４０，４１，４２）の各行状配置には、それぞれ１つのタイプの抽出グリッド電極（５３，５４）およびフォーカシング電極（５５，５６）が対応づけられており、前記カソード（４０，４１，４２）の前記行状配置は、少なくとも１つのタイプの抽出グリッド電極（５３，５４）により、かつ／または、少なくとも１つのタイプのフォーカシング電極（５５，５６）により、相互に区別される、
請求項４から７のいずれか１項記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項９】
複数の前記カソード（４０，４１，４２）は、共通の固定の１つのアノード（６）に対してアライメントされている、
請求項１から８までのいずれか１項記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項１０】
前記アノード（６）は、弧状に構成されており、前記検出器表面（Ｄ）に対して凹状にアライメントされている、
請求項９記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項１１】
前記アノード（６）は、液冷型アノードとして構成されている、
請求項９または１０記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項１２】
コリメータ（２３）により、前記Ｘ線ビーム束（ｂ）が、選択的に、円形もしくは楕円形のＸ線入射領域（Ｂ）を有するコーンＸ線束（ｃ）として、または、線状のＸ線入射領域（Ｂ）を有する扇形Ｘ線束（ｆ）として調整可能であり、前記扇形Ｘ線束（ｆ）は、前記Ｘ線入射領域（Ｂ）を長辺側で二分するＸ線扇形平面（Ｆ）を有する、
請求項１から１１までのいずれか１項記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項１３】
前記結像領域（Ａ）は、前記ＭＢＦＥＸ管（２０）と同期して前記平行方向（ｚ）に移動可能であり、
前記Ｘ線ビーム束（ｂ）は、扇形Ｘ線束（ｆ）として調整可能であり、
前記Ｘ線扇形平面（Ｆ）は、前記平行方向（ｚ）に対して垂直であり、
前記Ｘ線入射領域（Ｂ）は、長方形状の前記結像領域（Ａ）を完全にカバーし、
前記Ｘ線扇形平面（Ｆ）は、前記結像領域（Ａ）の長辺に対して平行であり、前記結像領域（Ａ）を幾何学的に二分しており、
前記ＭＢＦＥＸ管（２０）は、前記Ｘ線絞り（３１）と同期して駆動可能である、
請求項１２記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項１４】
前記ＭＢＦＥＸ管（２０）は、垂直方向（ｙ）で、前記検出器表面（Ｄ）に関して間隔調整可能である、
請求項１から１３までのいずれか１項記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【請求項１５】
前記アノード（６）は、電流ベースの電流制御のために構成された、前記カソード（４０，４１，４２）から放出された電子流の測定部を含む閉ループ制御回路の一部である、
請求項１から１４までのいずれか１項記載のコンピュータ断層撮影装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンモグラフィＸ線像形成のためのコンピュータ断層撮影装置に関し、当該コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線像形成のためのＸ線管の回転が不要であって、以下ではＭＢＦＥＸ管（ＭＢＦＥＸ：Multibeam Field Emission X-Ray）とも称されるマルチフォーカス電界放出Ｘ線管を有する。こうしたコンピュータ断層撮影装置は、例えば米国特許第７７５１５２８号明細書（ＵＳ７７５１５２８Ｂ２）から公知であり、女性乳房のＸ線撮像専用に設けられている。
【背景技術】
【０００２】
乳がんは、女性において最も頻繁に発生するがんの形態である。女性の約１０％がその生涯のうちに乳がんを発病する。こうした患者のうち３０％から４０％が乳がんによって死にいたるが、マンモグラフィは乳がんの早期発見の有効なツールである。早期発見により乳がん死亡率を大幅に低下させることができる。乳がん診断では、例えば、デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）、３Ｄ像形成法が使用される。ＤＢＴは、現在標準とされているフルデジタルマンモグラフィ（ＦＦＤＭ）と比較して改善された能力を有する。最新の診療研究では、ＤＢＴ技術が女性乳房における凝集物の良好な検出能を提供することが判明している。ただし、ＤＢＴ技術は、がんの識別にとって臨界的な石灰化については小さな測定能しか有さない。
【０００３】
さらに、これまでのマンモグラフィ法は、例えばきわめて高い陽性（７０％〜９０％）および陰性（〜３０％）の高い誤診率を有する。２Ｄマンモグラフィの特性として、がんとその上方に位置する乳房組織とを区別することは困難である。結果の解釈は、特に乳房が圧縮されている場合、放射線医により変化しうる。密に重なった組織が腫瘍に関連する異常の識別に障害的に作用するため、擬陽性および偽陰性のテスト結果には高い誤診率が発生する。若年のうちに事前検査を開始すべき遺伝可能性のある変異を有する若い女性については、マンモグラフィに関連したこうした制限は殊に問題である。
【０００４】
ＤＢＴシステムによる微細石灰化の検出能は、多くの要因に依存しており、例えば検出器タイプ、再構成および撮像パラメータによる負の影響を受けることがある。撮像中の源もしくは検出器の運動ならびに患者の運動に基づく運動不鮮明性は、ＤＢＴシステムの空間分解能の欠落、ひいては小さな微細石灰化の識別の欠落の支配的要因である。また、患者は高い放射線負荷に曝される。
【０００５】
市販されているすべてのＤＢＴスキャナの設計は類似している。回転するアーム上に取り付けられた従来のＸ線管は、制限された角度領域内の投影像のシーケンスを形成するため、圧縮された胸部上方の弧において、アイソセンタ運動特性によって運動する。Ｘ線管の正確な回転を制御するには、機械的構造部、付加的な制御ソフトウェアおよび正確な角度測定装置が必須である。こうした形式のスキャナでは、１回のトモシンセシススキャン全体に、約７秒から１分超までの時間がかかりうる。なお当該時間は、検出されるビューの数に依存する。
【０００６】
しかし、相互に同期して回転する複数のＸ線管を有するコンピュータ断層撮影装置は、重大な欠点を有する。源の加速および制動により生じる機械的不安定性により、Ｘ線管が１つの位置から次の位置へ移動可能となる速度が制限されてしまうのである。走査速度が高速となるにつれ、運動不鮮明性は大きくなる。こうした効果は、密な胸部ではきわめて重大である。同形の幾何学的に正確な回転のためには、大きな必要スペースを有する複雑な機構が要求される。機械的に行われる回転により、相対的に低速の回転速度、ひいてはより長い撮像時間が生じる。こうした装置は、製造においても、機構が故障しやすいために維持管理においても、きわめてコストがかかる。特に目立つのは高いエネルギ消費量である。
【０００７】
上述した欠点を解消する手段、特にスキャン時間を低減し、また空間分解能を高める手段に、Ｘ線放出器の固定の行状配置の利用がある。こうしたコンピュータ断層撮影装置では、Ｘ線放出器が検査すべき身体に対してアライメントされ、それぞれ個々に電気的に駆動される。よって、Ｘ線放出器のシーケンシャルな駆動は、これまでＸ線管に必要とされていた回転を置換する。これにより、機械的運動なしでの投影ビューを形成することができる。つまり、源の運動によって生じる運動不鮮明性を完全に除去することができる。個々に駆動可能な複数のＸ線放出器の行状配置は一般的であり、例えば、複数のＸ線管を用いる米国特許第７２３３６４４号明細書（ＵＳ７２３３６４４Ｂ１）および米国特許第７１７７３９１号明細書（ＵＳ７１７７３９１Ｂ２）のコンピュータ断層撮影装置、マルチフォーカスＸ線管を用いる独国特許第１０２０１１０７６９１２号明細書（ＤＥ１０２０１１０７６９１２Ｂ４）のコンピュータ断層撮影装置、およびＭＢＦＥＸ管を用いる独国特許出願公開第１０２００９０１７６４９号明細書（ＤＥ１０２００９０１７６４９Ａ１）のコンピュータ断層撮影装置に記載されている。
【０００８】
固定配置された複数のＸ線放出器を有するコンピュータ断層撮影装置では、電界放出Ｘ線管として構成されたＸ線放出器が使用可能である。こうしたＸ線放出器は、例えばカーボンナノチューブを含むカソードを有しており、このことは同様に、米国特許第７７５１５２８号明細書（ＵＳ７７５１５２８Ｂ２）および独国特許出願公開第１０２００９０１７６４９号明細書（ＤＥ１０２００９０１７６４９Ａ１）に開示されている。カーボンナノチューブは、電子を形成して加速する冷陰極として、アノード上にＸ線源を形成するために用いられる。こうしたＸ線放出器は、特に小さく形成可能であり、唯一の真空管内に配置可能である。こうした装置は、よりコンパクトな構造形態を達成可能なＭＢＦＥＸ管となる。
【０００９】
独国特許出願公開第１０２００９０１７６４９号明細書（ＤＥ１０２００９０１７６４９Ａ１）および独国特許第１０２０１１０７６９１２号明細書（ＤＥ１０２０１１０７６９１２Ｂ４）では、複数のカソードが共通の１つのアノードに対してアライメントされることが開示されている。
【００１０】
独国特許出願公開第１０２００９０１７６４９号明細書（ＤＥ１０２００９０１７６４９Ａ１）および米国特許出願公開第２０１２０２８６６９２号明細書（ＵＳ２０１２０２８６６９２Ａ１）には、カソードとグリッドとの間の電流を設定電圧に関して調整する、ＭＢＦＥＸ管のカソードの閉ループ制御が提案されている。
【００１１】
本発明が基礎とする課題は、小さな焦点寸法とＸ線技術により検査すべき断面の所定の領域（ＲＯＩ：Region of Interest）の改善された検査手段とを実現可能な、従来技術に比べて発展した、マンモグラフィＸ線像形成のためのコンピュータ断層撮影装置を提供することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この課題は、本発明にしたがい、請求項１の特徴を有するコンピュータ断層撮影装置により解決される。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
マンモグラフィＸ線像形成のための、提案のコンピュータ断層撮影装置は、ＭＢＦＥＸ管およびフラットベッドＸ線検出器を有し、ここで、ＭＢＦＥＸ管内には、複数のカソードが行状に固定配置されており、さらに少なくとも１つのアノードが固定配置されている。カソードは、電界内で抽出され加速された電子を各アノードへ向けて電界放出するために設けられており、各アノードは、Ｘ線ビームをＸ線ビーム束として配向し放出するために設けられている。カソードの数はＸ線源の数に一致し、各アノード上に少なくとも１つのＸ線源を形成することができる。この場合、形成されるＸ線源は、同様にＭＢＦＥＸ管内に行状に配置され、Ｘ線主放出方向においてフラットベッドＸ線検出器の検出器表面に対してアライメントされる。フラットベッドＸ線検出器は、Ｘ線ビームをＸ線ビーム束として検出器表面で検出するために設けられている。ＭＢＦＥＸ管では、例えば、Ｘ線窓の箇所に、Ｘ線ビーム束の幾何学形状を調整可能な、位置調整可能コリメータが配置されている。さらに、ＭＢＦＥＸ管は、フラットベッドＸ線検出器に対する平行方向に移動可能である。フラットベッドＸ線検出器自体は、移動可能かつ開口調整可能なＸ線絞りを有する。Ｘ線絞りにより、フラットベッドＸ線検出器の検出器表面上の結像領域が選択可能かつ移動可能となる。
【００１４】
Ｘ線ビーム束は、それぞれ１つの、放出されたＸ線放射が最大強度を有する、各Ｘ線主放出方向に相当する方向を有する。こうしたＸ線主放出方向は、球状ビーム源以外のすべてのＸ線源において定められている。
【００１５】
提案のコンピュータ断層撮影装置では、Ｘ線源は、構造的に、アノード上の例えば楕円もしくは線条として画定された面によって実現可能であり、このことは選択的に各カソードの特性によっても電界の適応化によっても実現可能である。放出された電子を電子ビーム束として適切にフォーカシングすることにより、Ｘ線源の形状が選択可能となり、フォーカシングは、各カソードとアノードとの間のボリューム領域内での電界の適応化に相当する。したがって、提案のコンピュータ断層撮影装置によれば、Ｘ線ビーム束の幾何学形状および放射密度が調整可能となる。同様に、放出されるＸ線放射ひいてはＸ線ビーム束の波長領域も、付加的に電子ビーム束のフォーカシングとカソードの構成とにより調整可能となる。
【００１６】
提案のコンピュータ断層撮影装置では、Ｘ線撮像のために、それぞれ１つのカソードが電気的なオンオフによりシーケンシャルに駆動され、すべてのアノードに、Ｘ線撮像中、共通のパルス状の直流電圧または時間的に一定に保持される直流電圧が印加される。個々のカソードのシーケンシャルな駆動により、従来技術によるこれまでのコンピュータ断層撮影装置とは異なって、Ｘ線源の機械的回転が置換される。この場合、検査対象物は、ＭＢＦＥＸ管とフラットベッドＸ線検出器との間に位置決めされる。例えば、患者の胸部が、Ｘ線絞り上方の、Ｘ線放射に対して透過性を有するプレート上に載置される。
【００１７】
コンピュータ断層撮影装置の典型的な構成では、ＭＢＦＥＸ管は、検出器の上方に配置される。ただし、少なくとも１つのＸ線管およびこれに対応する少なくとも１つの検出器の別様の配置も可能であり、例えば、基本的に例として独国特許出願公開第１０２０１００１１６６３号明細書（ＤＥ１０２０１００１１６６３Ａ１）から公知のように、Ｘ線管を対応する検出器の下方に配置することもできる。
【００１８】
Ｘ線絞りにより、検出器表面上の結像領域が、例えばプレート上に載置された胸部下方のＸ線絞りの移動および開放により調整可能である。Ｘ線撮像の際には、検査対象物は移動されない。ＭＢＦＥＸ管は、フラットベッドＸ線検出器に対する平行方向に移動可能である。したがって、ＭＢＦＥＸ管の移動ステップごとに、選択された結像領域においてカソードの切り替えシーケンスひいてはＸ線撮像が実現可能であり、ここでは、移動ステップごとに、ＭＢＦＥＸ管と検査対象物との相互の相対運動が行われる。
【００１９】
例えば、Ｘ線撮像は、相互に隣接するカソードが電気的にシーケンシャルに駆動されることにより実行可能である。同様に、カソードは任意の他の順序でも駆動可能であり、この場合、個々の任意の移動ステップ内の順序は、平行方向で可変である。
【００２０】
ＲＯＩの選択は、Ｘ線絞りを用いた結像領域の調整によっても、結像領域上の検査領域における移動ステップの設定によっても、またＲＯＩに対してアライメントされたカソードのみを電気的に駆動することによっても、行うことができる。このようにして取得された投影撮像であるＸ線像から、コンピュータにより支援される方法、例えばトモシンセシスもしくはＨＥＰＣトモシンセシス（ＨＥＰＣ：High-Energy Phase Contrast）またはフィルタリングバックプロジェクション（ＦＢＰ：Filtered Back-Projection）により、検査対象物の断層ビューおよびボリューム構造を形成することができる。
【００２１】
したがって、投影の際には、コンピュータにより支援される像形成にとって重要な情報すなわちデータを含む個別撮像領域のみが選択される。これにより、アーチファクトまたは分解能の低い領域は回避される。特に、コンピュータにより支援される像形成に必要な時間は、フラットベッド検出器の検出器表面上の検出領域ひいては結像領域がＸ線絞りによりＲＯＩへ制限されることによって、大幅に短縮される。
【００２２】
こうして、提案のコンピュータ断層撮影装置により、構造コストを最小に抑えつつ、同時に、従来技術より短い撮像時間で、高分解能のＸ線撮像が可能となる。ＭＢＦＥＸ管内に固定配置されるカソードひいてはＸ線源の数が増大するにつれ、ＲＯＩ全体において達成可能な像分解能も高まる。一般に、提案のコンピュータ断層撮影装置でのすべてのカソードの数は、このようなコンピュータにより支援される像形成のための投影の数に少なくとも等しい。
【００２３】
提案のコンピュータ断層撮影装置により、検査対象物、例えば女性乳房の完全なＸ線撮像を行う場合、ＭＢＦＥＸ管は好適には定置に保持される。これに対して、提案のコンピュータ断層撮影装置により例えば女性乳房内のＲＯＩの検査を行う場合には、ＭＢＦＥＸ管は好適にはＲＯＩの領域全体の上方で、ステップごとに平行方向に移動され、移動ステップごとにＸ線撮像が行われる。
【００２４】
以下に、提案のコンピュータ断層撮影装置の個々の有利な発展形態を、カソードとＭＢＦＥＸ管での電子ビーム束のフォーカシングとに関して説明する。
【００２５】
提案のコンピュータ断層撮影装置の可能な構成では、カソードはカーボンナノチューブを含む。カーボンナノチューブは、電子の電界放出に対する、２Ｖμｍ−１未満の低い電界強度閾値を有する。このように、電子の電界放出に要求されるカソードのパワー消費量が比較的小さいため、こうしたコンピュータ断層撮影装置の動作は、比較的小さなパワー強度しか有さない給電部により可能となる。
【００２６】
カーボンナノチューブに代えてもしくはこれに加えて、コンピュータ断層撮影装置は、電子を放出するように構成された他のナノロッドを有してもよい。この場合、例えばこれは、金属酸化物、金属硫化物、窒化物、炭化物および／またはケイ素を含む中空もしくは中実のナノロッドである。技術背景としては、例えば、Greta R.Patzke et al., Oxidic Nanotubes and Nanorods ‐ Anisotropic Modules for a Future Nanotechnology, Angew.Chem.Int., Ed.2002, 41, 5000-5015を参照されたい。
【００２７】
本発明による電子放出器が硫化物を含む場合、これは例えば金属硫化物、特にモリブデン硫化物であってよい。電子放出器のナノロッドを完全にまたは部分的に構成可能な窒化物としては、特に、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化炭素および窒化ガリウムを挙げることができる。炭化物として、特に炭化ケイ素が、ナノロッド、特にナノチューブの製造に適している。同様に、特にナノチューブの形態のナノロッドは、任意にドープ元素を含むケイ素からも形成可能である。セリウムまたはランタンを含むナノロッドの使用も、コンピュータ断層撮影装置の電子放出器の製造の範囲において可能である。これに関連して、例として国際公開第２０１４／０７６６９３号（ＷＯ２０１４／０７６６９３Ａ１）を挙げておく。
【００２８】
同様に、電子放出器としてのコンピュータ断層撮影装置の内部で機能するカソードは、ディスペンサカソードとして構成可能である。こうしたカソードは、基本的には、例えば独国特許第１０２０１１０７６９１２号明細書（ＤＥ１０２０１１０７６９１２Ｂ４）から公知である。
【００２９】
提案のコンピュータ断層撮影装置の別の実施形態では、ＭＢＦＥＸ管は、固定配置されたグリッド装置を有する。当該グリッド装置内には、すべてのカソードに共通する抽出グリッド電極が対応づけられるか、または個々の各カソードにそれぞれ１つずつ別個の抽出グリッド電極が対応づけられる。この場合、各抽出グリッド電極は、カソードの直接上方に配置され、かつカソードからの電子の電界抽出のために設けられる。抽出グリッド電極は、好適には非動作時にアースされ、または好適には、カソードにガルバニックに接続可能である。また、抽出グリッド電極は、ＭＢＦＥＸ管の他のすべての要素からガルバニックに分離され、これにより特に有利には、こうした要素への電界の浸透が抑制され、カソードと抽出グリッド電極との間の電圧のビーム輸送特性がほぼ分離される。抽出グリッド電極は、カソードから独立に、またはカソードと共に選択的にシーケンシャルに、切り替え可能である。
【００３０】
Ｘ線撮像の際には、抽出グリッド電極は、電極として、カソードに対する正の電位に接続される。これにより、電子の電界放出が著しく改善され、カソードの近接周囲での電気的なフラッシュオーバも抑制される。ＭＢＦＥＸ管が高電圧を調整する場合、抽出グリッド電極は同様に電極として正の電位に接続され、カソードが遮断される。これにより、カソードがイオン被爆から保護される。
【００３１】
提案のコンピュータ断層撮影装置の最後の実施形態の一発展形態では、グリッド装置は、抽出グリッド電極の直接上方に、個々の各カソードに対してそれぞれ１つずつ別個に対応づけられたフォーカシング電極を有する。当該フォーカシング電極は、好適には、非動作時にはアースされる。さらに、フォーカシング電極は、ＭＢＦＥＸ管の他のすべての要素からガルバニックに分離される。
【００３２】
フォーカシング電極は、抽出された電子を電子ビーム束としてフォーカシングするために設けられる。フォーカシング電極は、対応するカソードと共にシーケンシャルにかつ選択的に、電子的に駆動可能である。
【００３３】
Ｘ線撮像の際、フォーカシング電極は、それぞれ電極として、フォーカシングまたはデフォーカシングのどちらを達成すべきかに応じて、正の電位または負の電位に接続される。電位の符号および大きさならびに各フォーカシング電極の幾何学形状により、電子ビーム束のフォーカシングを調整可能である。フォーカシング電極の幾何学形状が設定されている場合、提案のコンピュータ断層撮影装置では、電位の調整ごとにそれぞれ異なるＸ線ビーム束によるそれぞれのＸ線撮像を実現可能である。この場合、すべてのフォーカシング電極がそれぞれ同じ電位を有するので、１回のＸ線撮像でシーケンシャルに形成されるすべてのＸ線ビーム束は、同じ幾何学形状、同じ放射密度および同じ波長領域を有する。ここで特に、フォーカシング電極により、Ｘ線ビーム束の焦点寸法を調整することができる。
【００３４】
ＭＢＦＥＸ管が高電圧を調整する場合、カソードは遮断され、抽出グリッド電極に正の電位が印加される。付加的な保護回路手段により、カソードは、イオン被爆に対してさらに有利に遮蔽可能である。
【００３５】
別の実施形態では、提案のコンピュータ断層撮影装置は、同じ種類のカソードまたは異なる種類のカソードの２行以上の配置を有する。当該実施形態では、１つの行状配置は、１種類のみのカソードを含む。それぞれ１つのアノードに対して、全種類のカソードがアライメントされる。Ｘ線撮像の際には、例えば、それぞれ１種類のみのカソードがシーケンシャルに駆動可能である。別の実施形態では、同一のカソード行内に、異なる種類のカソードを設けることができる。「カソードの種類」なる概念は、最も簡単には、単に、カソードが典型的にはセラミック製の支持体上に占有する面積に関していてよい。またこうしたケースにおいて、多種類のカソード全体をそれ以外の点では同様に形成することもできる。他のケースでは、種々のカソードが例えばその材料または他の特徴の点で区別され、これに対して、このようなケースにおける、多種類のカソードの外部から識別可能な輪郭が一様であってもよい。
【００３６】
例えば、カソードは、正方形、長方形、円形または楕円形に構成可能である。カソードがその平面幾何学形状の点で相互に区別される場合、平面幾何学形状および／または平面寸法の点での相違点を生じさせることができる。例えば長方形のカソードが存在する場合、当該カソードは長方形の平面寸法により相互に区別可能である。同様に、種々のカソードのそれぞれ異なる長さと幅との比も可能である。
【００３７】
それぞれ異なる平面幾何学形状または平面寸法を有するカソードは、それぞれ異なる電子ビーム束を形成する。したがって、例えばフォーカシング電極がその構造形状において、またカソードおよび抽出グリッド電極の上方の配置において同一であり、同じ電位を有する場合にも、関連するアノード上のカソードをそれぞれ選択するのみで、それぞれ異なるＸ線源ひいてはそれぞれ異なる幾何学形状のそれぞれ異なるＸ線ビーム束を形成可能である。この場合、コリメータにより、選択されたそれぞれのＸ線ビーム束の幾何学形状の微細化も実現可能である。
【００３８】
例えば、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータにより支援されるＸ線像形成のための抽出グリッド電極およびフォーカシング電極がそれ以外の点で同一である場合、提案のコンピュータ断層撮影装置では、好ましくは、トモシンセシスを用いた、コンピュータにより支援されるＸ線像形成のためのものよりも小さい面積を有するカソードが選択される。これにより、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いたＸ線像形成の際、特に有利には焦点寸法が低減され、よってＲＯＩの改善された像分解能を得ることができる。
【００３９】
提案のコンピュータ断層撮影装置の当該実施形態において、種々のカソードをそれぞれ異なる材料から製造する場合、これらのカソードは、放出される電子のエネルギに関しても区別される。このことは、カソードが構造形式および配置形式の点で同じ抽出グリッド電極に対応づけられ、１回のＸ線撮像で、カソードに対する正の同じ電位がすべての抽出グリッド電極に印加される場合にも当てはまる。例えば、第１の種類のカソードはカーボンナノチューブを有し、別の種類のカソードは、タングステンもしくはモリブデンから成る頂部を有する。
【００４０】
代替的にもしくは付加的に、カソードを、それぞれ異なる電圧もしくはそれぞれ異なる電流で駆動することにより、放出される電子のエネルギ、ひいては放出されるＸ線放射のエネルギを調整可能である。例えば、カソードの形態は、当該カソードが電流もしくは電圧に関するそれぞれ異なる駆動のために設けられる点で区別される。例えば、提案のコンピュータ断層撮影装置のＭＢＦＥＸ管は、２種類のカソードを有し、ここで、一方の種類は強いパルス状の直流電流による動作に対して、もう一方の種類は弱いパルス状の直流電流による動作に対して設けられる。例えば、提案のコンピュータ断層撮影装置のＭＢＦＥＸ管は、パルス状の矩形直流電圧による動作に対して、またはパルス状の矩形直流電流によるが異なる切替周波数での動作に対して設けられた、２種類のカソードを有する。
【００４１】
それぞれ異なる平面幾何学形状、平面寸法、それぞれ異なる材料特性、ならびに電流もしくは電圧に関してそれぞれ異なる駆動の一部もしくはすべてを含む組み合わせにより、提案のコンピュータ断層撮影装置のＭＢＦＥＸ管内では、複数の異なる形状のカソードを実現することができる。例えば、１つの種類のカソードはトモシンセシスによるＸ線撮像の実現のために、他の種類のカソードはＨＥＰＣトモシンセシスによるＸ線撮像の実現のために設けられる。
【００４２】
別の好ましい実施形態では、提案のコンピュータ断層撮影装置は、カソードの各行状配置に対してそれぞれ１つのタイプの抽出グリッド電極とフォーカシング電極とが対応づけられ、ここで、カソードの行状配置は少なくとも１つのタイプの抽出グリッド電極および／または少なくとも１つのタイプのフォーカシンググリッド電極により区別されるように構成される。
【００４３】
したがって、同一の種類のカソードを複数並べた配置であって、抽出グリッド電極および／またはフォーカシング電極のタイプがそれぞれ異なる電圧もしくはそれぞれ異なる電流での駆動によってしか区別されない場合にも、それぞれ異なるタイプの抽出グリッド電極および／またはそれぞれ異なるタイプのフォーカシンググリッド電極を選択することにより、Ｘ線ビーム束の幾何学形状、放射密度および波長領域を調整可能である。
【００４４】
例えば、それぞれ異なるタイプの抽出グリッド電極は、それぞれ異なる構造形式によって、かつ／またはカソードに関するそれぞれ異なる配置によって定められる。例えば、それぞれ異なるタイプのフォーカシング電極は、それぞれ異なる構造形式によって、かつ／またはカソードおよび抽出グリッド電極に関するそれぞれ異なる配置によって実現可能である。
【００４５】
提案のコンピュータ断層撮影装置の当該発展形態の好ましい実施形態では、ＭＢＦＥＸ管が、同じタイプの抽出グリッド電極を有する同じ種類のカソードを並べた複数の配置を有し、ここで、カソードの行状配置は、フォーカシンググリッド電極のタイプに関して区別される。提案のコンピュータ断層撮影装置の当該実施形態では、Ｘ線ビーム束の幾何学形状、放射密度および波長領域を、フォーカシング電極の選択および駆動によるのみで決定することができる。
【００４６】
特にカソードおよびその駆動に関する多様なバリエーション手段により、コンピュータ断層撮影装置のマルチ線量モードでの動作が可能となる。当該モードでは、例えば、所定の時点で、１０ｍＡの電子流が放出され、アノード電圧が２０ｋＶに調整されるように、カソードが駆動される。これらの値は、例えば、１０ｍｓのパルス持続時間にわたって一定である。例えば１００ｍｓ持続する次のパルスは、既に、３０ｍＡの数倍の大きさの電子流と共に放出可能であり、例えばアノード電圧は１００ｋＶの高さに調整される。このようにして得られるコンピュータ断層撮影装置の駆動のフレキシビリティにより、相応にフレキシブルであって個別のケースに合わせて調整可能な、全体として線量の少ないＸ線技術の像形成が、高い結像品質を同時に達成しつつ可能となる。
【００４７】
上述した発展形態の、提案のコンピュータ断層撮影装置では、このように、Ｘ線撮像の際、それぞれＸ線ビーム束が同一の焦点寸法で実現可能であり、Ｘ線撮像ごとの各焦点寸法がフォーカシングの先行の調整とカソード配置の選択とによって調整可能である。この場合、各焦点寸法は、カソードそれぞれの種類によっても、抽出グリッド電極それぞれのタイプによっても、またとりわけフォーカシング電極のそれぞれのタイプによっても決定される。
【００４８】
トモシンセシスおよびＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成では、関連するアノード上に好適には第１の部分動作モードにしたがって時間的に一定の正の電位が印加され、ここで、カソードに対して好適には同形のパルス状の負の矩形電位が印加され、抽出グリッド電極に対して好適には、同形のパルス状の、カソードの電位に対しての正の矩形電位が印加される。このように、好ましい当該動作モードでは、同形のパルス状の直流電流が流れる。
【００４９】
トモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成では、好ましくはＨＥＰＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成の場合と比べて、関連するアノードとカソードとの間で、より低い電圧、ただしより大きな電流が選択される。こうした３つの好ましい動作モードにより、関連するアノードもカソードも過熱に対して充分に保護される。
【００５０】
トモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成では、好ましくは、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線撮像の場合よりも低いエネルギを有する電子ビーム束ひいてはＸ線ビーム束が選択されるので、１回のトモシンセシスに対し、フォーカシング電極は、好ましくは、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成の場合よりも低い電位を有する。フォーカシング電極には、好適にはＸ線撮像の際にも、ＭＢＦＥＸ管の調整の際にも、時間的に一定の電位が印加される。
【００５１】
以下に、提案のコンピュータ断層撮影装置の個々の有利な発展形態を、ＭＢＦＥＸ管のアノードに関して説明する。
【００５２】
提案のコンピュータ断層撮影装置の別の好ましい実施形態では、ＭＢＦＥＸ管のカソードは、電子主放出方向に関し、共通の固定のアノードに対してアライメントされる。この場合、好適には、カソードは、アノード上にＸ線放射源の行状配置が得られるようにアライメントされる。よって、こうしたＸ線放射源はＸ線放出器に相当する。したがって、提案のコンピュータ断層撮影装置の当該実施形態では、回路技術コストが大幅に低減される。さらに、特にコンパクトで重量の軽減された構造形態のＭＢＦＥＸ管が実現可能となる。
【００５３】
特に有利には、提案のコンピュータ断層撮影装置の一実施形態において、複数のカソードに対応づけられた共通のアノードは、弧状に構成され、検出器表面に対して凹状にアライメントされる。したがって、こうしたアノードにより、Ｘ線源も同様に弧状に構成され、検出器表面に対して凹状にアライメントされる。こうしたアノードにより、平行方向での死角を回避できる。これにより、検査対象物において、強いＸ線放射を吸収する部分層によって部分的にカバーされた領域についても、ＲＯＩの高分解能の結像が得られる。
【００５４】
アノードは、全体として細長い、直線状の、特に円筒形状または弧形状のいずれを有するかにかかわらず、好適には液冷型アノードとして構成される。この場合、特に非導電性オイル、例えばシリコーンオイルの形態の冷却剤は、アノードの長手方向に延在するチャネルを通って流れ、ここで、アノードからの冷却剤の戻り流は、第１のチャネルに対して共心の別のチャネルを通って流れるので、冷却剤の流入および流出のための冷却剤端子はアノードの一方端部のみに設けられる。こうした構造形態は、冷却剤用の上述の端子が、唯一の導管装置によってＸ線管の高電圧リードに接続可能となり、これにより高電圧リードの数が最小化されるので有利である。
【００５５】
以下に、提案のコンピュータ断層撮影装置の個々の有利な発展形態を、ＭＢＦＥＸ管、Ｘ線ビーム束および結像領域の実現可能な調整に関して説明する。
【００５６】
提案のコンピュータ断層撮影装置のこうした発展形態では、コリメータにより、Ｘ線ビーム束が、円形もしくは楕円形のＸ線入射領域を有するコーンＸ線束として、または線状の入射領域を有する扇形Ｘ線束として調整可能である。Ｘ線ビーム束のＸ線入射領域は、ここでは、Ｘ線ビーム束が入射する検出器表面に関連する。Ｘ線ビーム束のＸ線入射領域は、検出器表面を完全にまたは少なくとも部分的にカバーする。コーンＸ線束の形態のＸ線ビーム束では、Ｘ線主放出方向は円錐軸線に一致する。扇形Ｘ線束の形態のＸ線ビーム束では、Ｘ線主放出方向は、Ｘ線入射領域を長辺側で二分する扇形平面を通って延在する。検査対象物全体、例えば女性乳房全体のＸ線撮像に対しては、Ｘ線ビーム束は、好適にはコーンＸ線束の形態で調整され、ここで、ＭＢＦＥＸ管は定置に保持される。
【００５７】
さらに、コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線結像領域がＭＢＦＥＸ管と同期して平行方向に移動可能であり、Ｘ線ビーム束が扇形Ｘ線束として調整可能であるように構成される。この場合、扇形平面は、平行方向に対して垂直である。入射領域は、結像領域を完全にカバーし、長方形状を有する。この場合、扇形平面は、Ｘ線結像領域の長辺に対して平行であり、かつＸ線結像領域を幾何学的に二分する。当該実施形態では、提案のコンピュータ断層撮影装置のＭＢＦＥＸ管は、Ｘ線絞りと同期して駆動可能である。検査対象物、例えば女性乳房のＲＯＩのＸ線撮像のために、Ｘ線ビーム束は、好適には扇形Ｘ線束の形態で調整される。この場合、ＲＯＩに対して選択されたＸ線結像領域でのＭＢＦＥＸ管およびＸ線絞りの移動ステップごとに、カソードの切り替えシーケンス、ひいてはＸ線撮像が実現可能となる。
【００５８】
別の実施形態では、ＭＢＦＥＸ管は、垂直方向（典型的にはｙ方向と称される）で、検出器表面に関して間隔調整可能である。したがって、位置合わせの意味では、Ｘ線ビーム束の入射領域は、結像領域に関して、コンピュータによって支援されるＸ線撮像の実行前に調整可能である。したがって、従来の手段に比べ、ＭＢＦＥＸ管の位置調整によるＨＥＰＣトモシンセシスとして、高いアノード電圧および同時に低い放出流でのＸ線撮像を実現することができる。
【００５９】
回転するＸ線管を用いる公知のコンピュータ断層撮影装置とは異なり、提案のコンピュータ断層撮影装置によるＸ線撮像の際には、各要素の運動に基づく軸線方向を中心とした焦点の拡大が、動作方式により排除される。
【００６０】
提案のコンピュータ断層撮影装置、特にその発展形態は、きわめてコンパクトかつロバストな構造を特徴としている。特にカーボンナノチューブを含む冷陰極を有するＭＢＦＥＸ管を備えた、提案のコンピュータ断層撮影装置は、市販入手可能な現在のコンピュータ断層撮影装置に比べて、次のような利点、すなわち、
・患者に対する放射線量の低減、
・像形成機器の感度および詳細度の向上、
・小さな重量および操作面積、
・品質の向上、またはヘルスケアサービス提供者のコスト（特にこうした医療用像形成システムの購入コストおよび運用コスト）の低減
を有する。
【００６１】
提案のコンピュータ断層撮影装置の使用は、医療診断には限定されない。提案のコンピュータ断層撮影装置は、例えば非生体の対象物のＸ線像形成、例えばワークピース検査もしくは製品検査にも、または閉鎖容器内の内容物検査にも適する。特に、提案のコンピュータ断層撮影装置のＭＢＦＥＸ管は、複数のカソードが共通の１つのアノードに対応づけられる実施形態において、別のコンピュータ断層撮影装置にも使用可能である。
【００６２】
以下に、提案のコンピュータ断層撮影装置を、３つの実施例をまとめた図に即して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】コンピュータ断層撮影装置１の第１の実施例を示す、ＭＢＦＥＸ管２０の概略図である。
【図２】コーン束ｃの形態のＸ線ビーム束ｂの図示を含む、コンピュータ断層撮影装置１の第１の実施例を示す図である。
【図３】扇形束ｆの形態のＸ線ビーム束ｂの図示を含む、コンピュータ断層撮影装置１の第１の実施例を示す図である。
【図４】コンピュータ断層撮影装置１の第１の実施例のＭＢＦＥＸ管２０のグリッド装置５０を示す部分図である。
【図５】コンピュータ断層撮影装置１の第２の実施例のＭＢＦＥＸ管２０のグリッド装置５０を示す部分図である。
【図６】行状に交互にオフセットされて配置された、それぞれ異なる種類の２つのカソード４１，４２を有する、コンピュータ断層撮影装置１の第３の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
提案のコンピュータ断層撮影装置１の、図に即して以下に説明するすべての実施例は、マンモグラフィＸ線像形成のために設けられている。提案のコンピュータ断層撮影装置１の以下に説明するすべての実施例は、ＭＢＦＥＸ管２０とフラットベッドＸ線検出器３０とを有する。フラットベッドＸ線検出器３０の長方形状の検出器表面Ｄは、Ｘ線ビームの検出のために設けられている。
【００６５】
ＭＢＦＥＸ管２０は、すべての実施例において、真空管２１、Ｘ線窓２２およびコリメータ２３を有し、コリメータによりＸ線ビーム束ｂの幾何学形状が調整可能である。Ｘ線ビーム束ｂは、放出されるＸ線放射が最大強度を有する、Ｘ線主放出方向ｈに相当する方向を有する。提案のコンピュータ断層撮影装置１の２つの実施例では、コリメータ２３により、Ｘ線ビーム束ｂは、選択的に、円形もしくは楕円形のＸ線入射領域Ｂを有するコーンＸ線束ｃとして、または線状のＸ線入射領域Ｂを有し、かつＸ線入射領域Ｂを長辺側で二分するＸ線扇形平面Ｆを有する扇形Ｘ線束ｆとして調整可能である。Ｘ線入射領域Ｂは、検出器表面Ｄを部分的にまたは完全にカバーする。
【００６６】
提案のコンピュータ断層撮影装置１の３つの実施例のすべてにおいて、カソード４０，４１，４２が、それぞれ行状配置で、弧状に固定配置されている。第１の実施例では、ＭＢＦＥＸ管２０は、複数の同形のカソード４０の配置を有する。第２の実施例では、ＭＢＦＥＸ管２０は、２つの異なる種類のカソード４１，４２をそれぞれ同数ずつ並べた２つの配置を有し、ここで、２つの各配置はそれぞれ１種類のカソード４１，４２を有し、第１の種類のカソード４１は第２の種類のカソード４２の前方に配置されている。提案のコンピュータ断層撮影装置１の第３の実施例は、カソード４１，４２が行状にではあるが交互にオフセットされて配置されている点のみによって、第２の実施例と区別される。３つの実施例のすべてにおいて、カソードは、各カソード表面へ向かう主として垂直な優先方向に複数の壁を有するカーボンナノチューブを有し、長方形状に構成されている。第２の実施例および第３の実施例の第１の種類のカソード４１と第２の種類のカソード４２とは、その平面寸法において区別される。
【００６７】
実施例のすべてにおいて、カソード４０，４１，４２は電子の電界放出のために設けられており、共通の１つのアノード６に対してアライメントされており、選択的に４ｋＶまでの同形のパルス状の負の電位を印加可能である。
【００６８】
実施例のすべてにおいて、アノード６は、弧状に構成されており、検出器表面Ｄに対して凹状にアライメントされて、真空管２１内に固定配置されている。実施例のすべてにおいて、カソード４０，４１，４２は、行状配置のＸ線ビーム源Ｑをアノード６上に形成できるようにアノード６に対してアライメントされており、ここで、Ｘ線源Ｑは同様に弧状に構成されておりかつ検出器表面Ｄに対して凹状にアライメントされている。Ｘ線撮像の際には、提案のコンピュータ断層撮影装置１の３つの実施例のすべてにおいて、カソード４０，４１，４２のシーケンシャルな駆動によるＸ線撮像を実現することができる。
【００６９】
３つの実施例のすべてにおいて、ＭＢＦＥＸ管２０はグリッド装置５０を有しており、当該グリッド装置５０はアノード６に対してアライメントされている。グリッド装置５０は、真空管２１内で、カソード４０，４１，４２とアノード６との間に配置されている。３つの実施例すべてのグリッド装置５０が、少なくとも１つの抽出グリッド電極５１，５３，５４と少なくとも１つの形態のフォーカシング電極５２，５５，５６とを有する。
【００７０】
抽出グリッド電極５１，５３，５４は、カソード４０，４１，４２の直接上方に固定配置されており、カソード４０，４１，４２からの電子の電界放出のために設けられている。フォーカシング電極５２，５５，５６は、各抽出グリッド電極５１，５３，５４の直接上方に同様に固定配置されており、アノード６に面しており、さらに、抽出された電子を電子ビーム束ａとしてそれぞれの形成を行うＸ線放射源Ｑへフォーカシングするために設けられている。
【００７１】
第１の実施例では、グリッド装置５０が、すべてのカソード４０に共通の１つの抽出グリッド電極５１を有し、個々の各カソード４０は各別に個々のフォーカシング電極５２に対応づけられている。第２の実施例および第３の実施例では、グリッド装置５０は、第１の種類のカソード４１に共通の、第１の形態の抽出グリッド電極５３と、第２の種類のカソード４２に共通の、第２の形態の抽出グリッド電極５４とを有しており、それぞれ、第１の種類の個々の各カソード４１は各別に第１の形態の個々のフォーカシング電極５５に対応づけられており、第２の種類の個々の各カソード４２は各別に第２の形態の個々のフォーカシング電極５６に対応づけられている。抽出グリッド電極５１，５３，５４およびフォーカシング電極５２，５５，５６は、図１、図２、図３および図６には図示されておらず、図４の第１の実施例に即して、また図５の第２の実施例に即して詳細に説明する。なお、図４および図５は縮尺通りに描かれていない。図４には、例として０から＋１ｋＶを有するグリッド電圧が示されている。これとは異なり、コンピュータ断層撮影装置１の動作時には、例えば０から±１ｋＶの範囲のグリッド電圧も印加可能である。
【００７２】
提案のコンピュータ断層撮影装置１の３つの実施例のすべてにおいて、抽出グリッド電極５１，５３，５４は、非使用時にはアースされ、または動作時にはカソードにガルバニックに接続可能であるが、ＭＢＦＥＸ管２０の他のすべての要素からはガルバニックに分離されている。抽出グリッド電極５１，５３，５４には、選択的に、１ｋＶまでの同形のパルス状の正の電位が印加可能である。
【００７３】
３つの実施例のすべてにおいて、フォーカシング電極５２，５５，５６は、同様に非使用時にはアースされ、また動作時にはアノード６にガルバニックに接続可能であるが、図４に代表として概略的に示されているように、それ以外のときにはＭＢＦＥＸ管２０の他のすべての要素からガルバニックに分離されている。フォーカシング電極５２，５５，５６には、選択的に、１０ｋＶまでの時間的に一定の負の電位または正の電位が印加可能である。
【００７４】
トモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成では、時間的に一定の４０ｋＶの電位がアノード６に印加され、アノード６と接続された各カソード４０，４１との間に同形のパルス状の３０ｍＡの直流電流が流れる。これに対して、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成では、時間的に一定の１２０ｋＶの電位が関連するアノードに印加され、アノード６と接続された各カソード４０，４２との間に同形のパルス状の０．５ｍＡの直流電流が流れる。
【００７５】
提案のコンピュータ断層撮影装置１の３つの実施例のすべてにおいて、トモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成では、直径０．３ｍｍから０．６ｍｍまでの焦点寸法が実現可能であり、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成では、直径０．１ｍｍの焦点寸法が実現可能である。
【００７６】
３つの実施例のすべてにおいて、提案のコンピュータ断層撮影装置１は、電流制御回路、機器制御部、電子制御システム（ＥＣＳ：Electric Control System）、カソード高電圧源（ＣＰＳ：Cathode Power Supply）、アノード高電圧源（ＡＰＳ：Anode Power Supply）および機器制御部を有する。したがって、アノード６は、アノード電流を所定の値に閉ループ制御する目的での、カソード４０，４２から放出された電流の測定を含む、電流ベースの電流制御に関連する。電流制御回路、機器制御部、電子制御システム、カソード高電圧源、アノード高電圧源および機器制御部は、電子制御装置の部分要素である。電流制御回路、機器制御部および電子制御システムは、電子管理システムである。
【００７７】
電子制御装置は、主電気回路と閉ループ制御回路とを有し、主回路および閉ループ制御は直流電流回路内に組み込まれている。主回路では、アノード高電圧源がアノード６と電流制御回路とに接続されており、電流制御回路が機器制御部に接続されており、機器制御部が電子制御システムに接続されており、電子制御システムがカソード高電圧源に接続されており、さらに並列回路内のカソード高電圧源がカソード４０，４１，４２と各グリッド装置５０とに電気的に接続されている。閉ループ制御回路では、アノード高電圧源がフィードバック部を介して管理システムに電気的に結合されている。この場合、管理システムは、カソード４０，４１，４２のシーケンシャルな切り替えのため、各グリッド装置５０の抽出グリッド電極５１，５３，５４およびフォーカシング電極５２，５５，５６の閉ループ制御のため、ならびに主回路電流の閉ループ制御のために設けられており、管理システムによって設定された主回路電流に対し、カソード高電圧源の電圧を適応化することができる。
【００７８】
ＭＢＦＥＸ管２０は、３つの実施例のすべてにおいて、フラットベッドＸ線検出器３０に対する平行方向ｚで移動可能である。実施例のすべてにおいて、フラットベッドＸ線検出器３０は、移動可能かつ開口調整可能なＸ線絞り３１を有し、当該Ｘ線絞り３１により、フラットベッドＸ線検出器３０の検出器表面Ｄ上の結像領域Ａが選択可能かつ移動可能となる。
【００７９】
提案のコンピュータ断層撮影装置の３つの実施例のすべてにおいて、ＭＢＦＥＸ管２０は、垂直方向ｙで、検出器表面Ｄに関して間隔調整可能である。
【００８０】
例えばヒトの女性乳房７０を検査対象物としたＸ線検査では、胸部７０がＭＢＦＥＸ管２０とフラットベッドＸ線検出器３０との間に配置される。提案のコンピュータ断層撮影装置１の実施例のすべてにおいて、患者の胸部７０がＸ線絞り３１上方のプレート３２上に載置され、ここでプレート３２はＸ線放射に対して透過性を有する。加圧板３３により、プレート３２上の胸部７０は、Ｘ線検査のために一時的に固定される。
【００８１】
提案のコンピュータ断層撮影装置１の第１の実施例を、以下に図１、図２、図３および図４に即して詳細に説明する。
【００８２】
図１には、コンピュータ断層撮影装置１の第１の実施例のＭＢＦＥＸ管２０の概略図が示されている。なお図１は縮尺通りに描かれていない。ＭＢＦＥＸ管２０の真空管２１、Ｘ線窓２２およびコリメータ２３、グリッド装置５０ならびにＸ線絞り３１は、図１では見えない。図１には、扇形束ｆの形態の、シーケンシャルに形成可能なＸ線ビーム束ｂが示されている。Ｘ線ビーム束ｂは、Ｘ線主放出方向ｈにおいて、導入された胸部７０へ配向される。
【００８３】
図２には、第１の実施例の提案のコンピュータ断層撮影装置１が側面図で示されている。図２では、コンピュータ断層撮影装置１は、コンピュータによって支援されるＸ線像形成中、トモシンセシスを用いて胸部７０全体を画像化するが、ここでは、すべてのＸ線ビーム束ｂがコリメータ２３によってコーン束ｃの形態で調整されており、ＭＢＦＥＸ管２０は定置に保持されている。結像領域Ａは、Ｘ線絞り３１により、胸部７０をちょうど完全に含むように調整される。
【００８４】
図３には、第１の実施例の提案のコンピュータ断層撮影装置１が、同様に側面図で示されている。図３では、コンピュータ断層撮影装置１は、コンピュータによって支援されるＸ線像形成中、ＨＰＥＣトモシンセシスにより胸部７０のＲＯＩ（７１）を画像化するが、ここでは、すべてのＸ線ビーム束ｂがコリメータ２３により扇形束ｆの形態で調整されており、各Ｘ線扇形平面Ｆは平行方向ｚに対して垂直となっている。ＲＯＩ（７１）のＸ線撮像の際には、結像領域Ａは、ＭＢＦＥＸ管２０と同期して平行方向ｚへ移動可能である。Ｘ線入射領域Ｂは、結像領域Ａを完全にカバーしており、長方形状である。この場合、Ｘ線扇形平面Ｆは、結像領域Ａの長辺に対して平行であり、結像領域Ａを幾何学的に二分する。ＭＢＦＥＸ管２０は、ＲＯＩ（７１）のＸ線撮像の際には、Ｘ線絞り３１と同期して駆動される。ＲＯＩ（７１）に対して選択された結像領域ＡにおけるＭＢＦＥＸ管２０およびＸ線絞り３１の移動ステップごとに、カソード４０の切り替えシーケンスひいてはＸ線撮像を実現することができる。
【００８５】
第１の実施形態で提案のコンピュータ断層撮影装置１では、１種類のカソード４０の唯一の配置により、コンピュータによって支援される、検査対象物の断層ビューおよびボリューム構造を形成する２つの異なる方法のための各Ｘ線撮像が実現可能である。このために、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成では、フォーカシング電極５２に対し、トモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成の場合よりも高い負の電位が印加される。
【００８６】
図４には、提案のコンピュータ断層撮影装置１の第１の実施例のグリッド装置５０の部分図が示されており、当該部分図は、対応づけられたフォーカシング電極５２を有するカソード４０の例示に限定されている。図４の左方には、カソード４０の長手方向に関するグリッド装置５０の部分図が示されており、右方には、カソード４０の横断方向に関するグリッド装置５０の部分図が示されており、どちらの部分図においても、抽出グリッド電極５１がそれぞれ断面図で示されている。グリッド装置５０およびカソード４０は、共通の１つのセラミック支持体８０上に配置されている。抽出グリッド電極５１およびカソード４０は、それぞれ金属層８１を介してセラミック支持体８０に接続されている。抽出グリッド電極５１はタングステンから製造されている。金属層８１はカソード４０および抽出グリッド電極５１の電気コンタクト形成のために設けられており、当該金属層を介して、カソード４０および抽出グリッド電極５１が電子制御システムに電気的に接続されている。電子制御システムは、図４では概略的に示されている。図４では、カソード４０が、その電子的な駆動中、対応づけられたフォーカシング電極５２と共にスイッチオン状態にあり、ここでは、抽出グリッド電極５１も同様にスイッチオンされており、形成される電子ビーム束ａの電力線特性が概略的に示されている。
【００８７】
図５に即して、以下、提案のコンピュータ断層撮影装置１の第２の実施例を説明する。図５でも同様に、それぞれ対応づけられたフォーカシング電極５５，５６を有する２つのカソード４１，４２の例示に限定された、グリッド装置５０の部分図が示されている。図５の上方には、カソード４１，４２の長手方向に関するグリッド装置５０の部分図が示されており、下方には、カソード４１，４２の横断方向に関するグリッド装置５０の部分図が示されており、どちらの部分図においても、抽出グリッド電極５３，５４が同様にそれぞれ断面図で示されている。第１の種類のカソード４１は第２の種類のカソード４２よりも小さい面積を有する。Ｘ線撮像の際には、第１の種類のカソード４１または第２の種類のカソード４２がシーケンシャルに駆動され、ここで、第１の形態のカソード４１は、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成のために設けられており、第２の形態のカソード４２は、トモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成のために設けられている。図５では、カソード４１が、その電子的な駆動中、対応づけられた抽出グリッド電極５３および対応づけられたフォーカシング電極５５と共に、ＨＰＥＣトモシンセシスを用いた、コンピュータによって支援されるＸ線像形成においてスイッチオン状態にあることが示されている。
【００８８】
図６に即して、以下、提案のコンピュータ断層撮影装置１の第３の実施例を説明する。図６は、ＭＢＦＥＸ管２０の全部で８つのカソード４１，４２の例示に限定されている。グリッド装置５０は、図６では見えない。
【００８９】
提案のコンピュータ断層撮影装置１の３つの実施例のすべてにおいて、弧状のアノード６は平行方向ｚを中心とした死角を回避可能である。よって、実施例のすべてにおいて、各ＲＯＩ（７１）は、平行方向ｚを中心として、検査対象物のＸ線ビームへの曝露を比較的低く抑えつつ、同時に完全に同形に、かつ高い分解能で、例として図１、図２、図３に示されているＸ線ビーム束ｂの箇所に指示されているように、結像可能である。３つの実施例のすべてにおいて提案のコンピュータ断層撮影装置１、特にＭＢＦＥＸ管２０は、きわめてコンパクトな構造形態を特徴としている。
【符号の説明】
【００９０】
１  コンピュータ断層撮影装置
２０  ＭＢＦＥＸ管
２１  真空管
２２  Ｘ線窓
２３  コリメータ
３０  フラットベッドＸ線検出器
３１  Ｘ線絞り
３２  プレート
３３  加圧板
４０  カソード
４１  第１の種類のカソード
４２  第２の種類のカソード
５０  グリッド装置
５１  抽出グリッド電極
５２  フォーカシング電極
５３  第１の形態の抽出グリッド電極
５４  第２の形態の抽出グリッド電極
５５  第１の形態のフォーカシング電極
５６  第２の形態のフォーカシング電極
６  アノード
７０  胸部
７１  ＲＯＩ
８０  セラミック支持体
８１  金属層
Ｄ  検出器表面
ｂ  Ｘ線ビーム束
ｈ  Ｘ線主放出方向
ｃ  コーンＸ線束
ｆ  扇形Ｘ線束
Ｂ  Ｘ線入射領域
Ｆ  Ｘ線扇形平面
Ｑ  Ｘ線ビーム源
ａ  電子ビーム束
ｚ  平行方向
Ａ  結像領域
ｙ  垂直方向
【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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【国際調査報告】
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