(57)【要約】  位相コントラスト放射線システムからの放射線ビームの所望のターゲット放射線領域を被検体上に標示するシステム及び方法は、ライトフィールドを被検体に投射するための第１及び第２のライトフィールド生成器を有する。ライトフィールドは両方とも、放射線ビームの経路から分離されている。両方のライトフィールドの重なり合う領域は、ターゲット放射線領域を標示する。ライトフィールドは、放射線ビーム経路と実質的に合致しない。
2020537568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相コントラスト放射線システムの放射線ビームの所望のターゲット放射線領域を、被検体上に標示するシステムであって、
第１のライトフィールドを生成し、前記被検体に向けて第１のライトフィールド方向に投射する第１のライトフィールド生成器と、
第２のライトフィールドを生成し、前記被検体に向けて第２の異なるライトフィールド方向に投射する第２のライトフィールド生成器と、を有し、
前記第１のライトフィールド及び前記第２のライトフィールドは、使用時、前記被検体上で少なくとも部分的に重なり合い、所望のターゲット放射線領域を標示する重なり合うライトフィールド領域を形成し、前記放射線ビームは、使用時、ビーム経路に沿って放出され、前記第１のライトフィールド及び前記第２のライトフィールドは、前記ビーム経路と実質的に合致しない、システム。
【請求項２】
生成される前記第１のライトフィールドの視差が前記第１のライトフィールド方向において他の方向よりも大きくなるように、前記第１のライトフィールド生成器が構成され、生成される前記第２のライトフィールドの視差が前記第２のライトフィールド方向において他の方向よりも大きくなるように、前記第２のライトフィールド生成器が構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
第１のコリメータ装置が、前記第１のライトフィールドをコリメートするように構成され、第２のコリメータ構成が、前記第２のライトフィールドをコリメートするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のライトフィールド生成器が、前記被検体に向けて前記第１のライトフィールドを投射するための第１のミラーを有し、及び／又は前記第２のライトフィールド生成器が、前記被検体に向けて前記第２のライトフィールドを投射する前記第２のミラーを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のライトフィールド生成器は、前記第１のライトフィールドの全長について、前記放射線ビーム経路の角度とは異なる角度で前記第１のライトフィールドを前記被検体に向けて投射するように構成され、前記第２のライトフィールド生成器は、前記第２のライトフィールドの全長について、前記放射線ビーム経路の角度とは異なる角度で、前記第２のライトフィールドを前記被検体に向けて投射するように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のライトフィールド生成器は、第１の色をもつ前記第１のライトフィールドを生成するように適応され、前記第２のライトフィールド生成器は、第２の色をもつ前記第２のライトフィールドを生成するように適応されており、前記第２の色は前記第１の色と異なる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
被検体に対し、前記被検体のターゲット放射線領域上に放射線ビームを照射する位相コントラスト放射線システムであって、
放射線ビームを放出するように構成される放射線源と、
前記被検体を受け入れる検査領域を横切って前記放射線源と反対側に配される放射線検出器と、
前記放射線源と前記放射線検出器との間に配される光学格子装置であって、位相コントラストイメージング装置、特にタルボ・ロー干渉計位相コントラストイメージング装置において、前記放射線源から前記放射線検出器までの間に、ソース格子と、位相格子と、好適にはアナライザ格子とを有する連続構成を有する、光学格子装置と、
前記所望のターゲット放射線領域を前記被検体上に標示するための請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステムと、
前記被検体に対し、前記標示されたターゲット放射線領域上にのみ実質的に照射するように放射線ビームを放出する放射線源と、
を有する、位相コントラスト放射線システム。
【請求項８】
前記所望のターゲット放射線領域を前記被検体上に標示する前記システムは、それがスイッチオンされるとき、前記放射線ビームによってカバーされる領域の完全に外側に配置されている、請求項７に記載の放射線システム。
【請求項９】
前記所望のターゲット放射線領域を前記被検体上に標示するための前記システムの前記第１及び前記第２のライトフィールド生成器はそれぞれ、前記第１のライトフィールド及び前記第２のライトフィールドが前記ソース格子及び前記位相格子を通過しないように、前記第１のライトフィールド及び前記第２のライトフィールドを投射するように構成されている、請求項７又は８に記載の放射線システム。
【請求項１０】
前記放射線源がＸ線源である、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の放射線システム。
【請求項１１】
使用時、前記放射線ビームが前記所望のターゲット放射線領域のみを照射するように構成される、前記放射線ビームをコリメートする第３のコリメータ装置を更に有し、前記所望のターゲット放射線領域は、前記所望のターゲット放射線領域を標示するための前記システムによって生成される前記第１のライトフィールド及び前記第２のライトフィールドによって形成される重なり合うライトフィールド領域によって標示される、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の放射線システム。
【請求項１２】
前記第１のコリメータ装置、前記第２のコリメータ装置及び前記第３のコリメータ装置が同じ面内にある、請求項１１に記載の放射線システム。
【請求項１３】
前記第１のコリメータ装置、前記第２のコリメータ装置、及び好適には、前記第３のコリメータのうち少なくとも１つが、他の２つのコリメータと同じ面内にない、請求項１１に記載の放射線システム。
【請求項１４】
位相コントラスト放射線システムの放射線ビームの所望のターゲット放射線領域を被検体上に標示する方法であって、
前記被検体に向けて第１のライトフィールド方向に第１のライトフィールドを生成するステップと、
前記被検体に向けて第２のライトフィールド方向に第２のライトフィールドを生成するステップと、を有し、
前記第１のライトフィールド及び前記第２のライトフィールドは、前記被検体上で少なくとも部分的に重なり合うように適応され、それにより、前記ターゲット放射線領域を標示する重なり合うライトフィールド領域を形成し、
前記放射線ビームはビーム経路に沿って放出され、前記第１のライトフィールド及び前記第２のライトフィールドは実質的に前記ビーム経路と合致しない、方法。
【請求項１５】
前記被検体の所望のターゲット放射線領域に向けて前記放射線ビームを放出するステップであって、前記放射線ビームが、重なり合うライトフィールド領域によって標示される前記所望のターゲット放射線領域のみを照射し、前記所望のターゲット放射線領域は、前記所望のターゲット放射線領域を標示する前記第１のライトフィールド及び前記第２のライトフィールドによって形成される、ステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、被検体上に、位相コントラスト放射線システムの放射線ビームの所望のターゲット放射線領域を標示するシステム及び方法、並びに被検体に対し、位相コントラスト放射線システムの放射線ビームを被検体のターゲット放射線領域上に照射するイメージングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用放射線プロシージャ、例えば診断用又は治療用Ｘ線撮影プロシージャの前に、放射線ビームを被検体の関連セクション（例：患者内の臓器）に照射するように放射線ビームをアラインするとともに、放射線に曝されるべきではない領域の照射を避けるために、照射されるべき被検体上の所望のターゲット（標的、target）領域を標示する必要がある。
【０００３】
ほとんどの放射線プロシージャにおいて、ターゲット標示は、プロシージャ中に放射線ビームにより照射されるべき領域に一致するように成形されるライトフィールドを被検体上に投射するライトフィールドインジケータを使用して提供される。次に、放射線ビームは、該放射線ビームが、標示されたターゲット領域に一致するようにコリメートされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所望のターゲット領域を標示するライトフィールドは、ライトフィールド生成器によって生成され、通常、可視光源が、ライトビームを生成する。可視光源は、放射線ビームの経路内にあるべきではないので、通常はプロシージャのために放射線源の近くに、しかし、放射線源の側方に配置される。１又は複数のミラーを使用することにより、ライトビームは、プロシージャのための放射線ビームの経路に一致するようにステアリングされる。従って、ライトフィールド生成器の位置は、ミラーを考慮して、実質的に焦点に一致している必要がある。
【０００５】
通常、ライトフィールドインジケータは、コリメータ装置に組み込まれ、放射線ビームをコリメートして、プロシージャ用の放射線ビームと同じ、ライトフィールドインジケータのライトビームのコリメーションを得る。
【０００６】
図１は、イメージングシステム用の最先端のライトフィールド標示器の例を示す。放射線源１０と、コリメータブレードのコリメータ装置３１及びライトフィールド生成器２０（通常、視覚スペクトルで光を発するランプ）を有するコリメータボックス３０とを具備する医療用撮像装置の検査領域に、例えばヒト又は動物の被検体４０が配置される。ライトフィールド生成器２１から放出されたライトフィールド２１は、ミラー２２に向けて放出され、ミラー２２は、コリメータ開口３２を介してライトフィールド２１を被検体４０に向けて反射する。これにより、反射されたライトフィールド２１は、被検体４０上にターゲット標示領域２３を形成し、これは、技術者又は医師１０にとって可視である。ターゲット標示領域２３は、より広い、より小さい、又は異なる形状のコリメータ開口３２及び対応するターゲットインジケータ領域２３を形成するために、コリメータ装置３１のコリメータブレードを動かすことによって操作され得る。ターゲットインジケータ領域２３が正しい寸法を有する場合、撮像プロシージャは、放射線源１０をオンにすることによって開始することができる。放射線ビーム１２は、ソース開口１３及びコリメータ開口３２を通って焦点１３から放出される。ミラー２２は、放射線ビーム１２の波長に対して透明でなければならない。放射線ビーム１２及び反射ライトフィールド２１が一致し、被検体４０上の同じ領域２３をカバーするように、焦点スポット１３、ソース開口１２及びコリメータ開口３２が位置合わせされる。
【０００７】
このセットアップは、従来のＸ線イメージングやコンピュータトモグラフィイメージングを有するほとんどのイメージング放射線システムに適している。ただし、一部の撮像放射線システムでは、このセットアップは、特に微分位相コントラストイメージング（ＤＣＰＩ）の場合に不利益がある［例えば、F. Pfeiffer, C. David & O. Bunk in "Phase retrieval and differential phase-contrast imaging with low-brilliance X-ray sources", Nature Physics, vol. 2, num. 4, p. 258-261, 2006を参照］。ＤＣＰＩにおいて、少なくとも１つの光学格子Ｇ０（線源格子としても知られる）が、例えば、図２に示されるタルボ・ロー干渉計構成において、Ｘ線源１０と撮像される被検体４０との間に配置される。第２の格子Ｇ１（位相格子としても知られている）が、被検体４０の前又は後ろに配置されことができる。第３の格子Ｇ２（アナライザ格子又はアナライザ吸収格子としても知られる）が、通常、被検体４０と放射線検出器５０との間に配置される。線源格子は、放射線ビーム１２を複数の個別のコヒーレントビームに分割し、コヒーレントビームは、被検体４０を通過するときにそれぞれわずかに屈折する。全ての寸法が正しいやり方で整合されると、結果的な角度の偏差が、位相格子Ｇ１及びアナライザ格子Ｇ２の組み合わせによって決定され、屈折による局所透過強度の変化が、放射線検出器５０によって検出される。位相コントラスト及び吸収の両方の画像が同時に取得される。微分位相コントラスト画像では、同じ高強度の「硬い」Ｘ線画像による吸収画像と比較して、異なる複数の軟組織領域の間ではるかに優れたコントラストが達成される。同じセットアップを用いて、暗視野Ｘ線（dark-field x-ray、ＤＡＸ）画像も、位相コントラスト画像と同時に取得される。ＤＡＸ画像は散乱特性に関連しており、肺のイメージングなど、多くの表面遷移を伴う構造のイメージングに特に役立つ。以下では、位相コントラストイメージングという語は、ＤＣＰＩとＤＡＸイメージングの両方をカバーするために使用される。これらは両方とも、同じ撮像セットアップ及びプロシージャを用いて同時に取得されるからである。
【０００８】
位相コントラストイメージングは有望な新しいイメージング技法であるが、１つの欠点は、前述のように、所望のターゲット領域を規定する既知のライトフィールドインジケータが、実際には位相コントラストイメージングに特に適していないことである。
【０００９】
実際のシステムにおいて、焦点１１と線源格子との間の距離は約３２ｃｍである。よく使用されるいわゆる非対称ジオメトリにおいて、線源格子Ｇ０と位相格子Ｇ１との間の距離は、位相格子Ｇ１とアナライザ格子との間の距離よりも小さい（例えば、Ｇ０−Ｇ１＝６９ｃｍ、Ｇ１−Ｇ２＝１５０ｃｍ）。これらの距離は、本発明に限定されず、例えば他の構成も可能であり、例えば焦点１１と線源格子との間の異なる距離、又は線源格子Ｇ０と位相格子Ｇ１との間の距離及び位相格子Ｇ１とアナライザ格子との間の距離が等しい、例えば各々が１２０ｃｍである対称配置が、可能である。いずれの場合でも、線源格子Ｇ０と位相格子Ｇ１との間の距離は（図２に示される被検体４０の前にあるか、被検体４０の後ろにあるかに関係なく）、通常は非常に大きい。これは、格子ハウジング６０を検査領域内に極めて深く延在させ、その結果、特に、コリメータ装置３１及びライトフィールドインジケータシステム２０、２２を有するコリメータボックス３０が追加される必要がある場合、検査領域内の被検体４０のための空間が少なくなるので、被検体４０のための空間が不十分になる可能性がある。患者は、撮像プロシージャの間、患者が立っているイメージングシステムのフロントカバー、又は患者がテーブル上にあるイメージングシステムのテーブル表面などの、患者支持体４１に寄りかかる。視認性は距離とともに直線的に増加するので、被検体４０は線源１０からあまり遠くに置かれるべきではない。このため、図２に示すようにコリメータボックスがなくても、被検体支持体４１と位相格子Ｇ１との間の距離は、かなり接近している必要がある。更に、被検体支持体４１とアナライザ格子Ｇ２との間には常にある程度の距離（通常は約２０ｃｍから４０ｃｍ）がある。これは全て、被検体４０のための限られた空間を有する比較的狭い領域をもたらす。これは、コリメータボックス３０と被検体支持体４１との間に窮屈に挟まれる被検体４０にとって不快になるので、実質的な欠点である。
【００１０】
更に、ミラー２２は、図２に示される構成において、線源１０からずっと離れたところに位置し、放射線ビーム１２は、その位置でかなり広いので、ミラー２２は、かなり大きくする必要がある。これは、よりかさばるコリメータボックス３０及び／又は増加するコストをもたらしうる。
【００１１】
ライトフィールド生成器２０は、放射線ビーム１２の焦点１１と同じ（仮想）位置にある必要があるので、この長さは、ライトフィールド生成器２０からミラー２２までの距離に加えられるべきであり、図１に示されるような従来のライトフィールドインジケータを使用したい場合には、コリメータボックス３０をかなり遠くまで延長させる。その結果、図２に概略的が示されるような構成になる。このような扱いにくくかさばるシステムは、特に移動可能にする必要がある場合は、確かに望ましくない。従って、位相コントラストイメージングのためのターゲット領域を標示するための代替の方法、及び通常のライトフィールドインジケータシステムが適切でないか又はあまり適切でない他の潜在的なイメージングタイプがあれば望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る実施形態は、位相コントラスト放射線システムの放射線ビームの所望のターゲット放射線領域を、被検体上に標示するシステムに方向付けられる。このシステムは、第１のライトフィールドを生成し、被検体に向けて第１のライトフィールド方向に第１のライトフィールドを投射するように構成された第１のライトフィールド生成器を有する。第２のライトフィールド生成器は、第２のライトフィールドを生成し、被検体に向けて第２の異なるライトフィールド方向に第２のライトフィールドを投射するように構成される。第１のライトフィールド及び第２のライトフィールドは、被検体上で互いに少なくとも部分的に重なり合い、所望のターゲット放射線領域を標示する重なり合うライトフィールド領域を形成する。言い換えると、ライトフィールド生成器によって生成される２つのライトフィールドの経路は、放射線ビームの経路から切り離されており、別の経路から被検体に投射される。生成された各ライトフィールドは、放射線ビームと同じ経路をたどらず、ライトフィールドが任意の必要な物体を通過してＸ線撮影プロシージャの放射線ビームに影響を与える必要がないように、独自の経路及びコリメーション装置を有する。これにより、現時点では不可能であり、又は特に不利益である放射線システムにおいてライトフィールドターゲットインジケータを使用することを可能にする。
【００１３】
放射線ビーム１２は、使用時に、放出され、コリメートされて、ビーム経路をたどり、第１のライトフィールド及び第２のライトフィールドは、実質的に前記経路と合致しない。言い換えると、ライトフィールド２１−１、２１−２は、放射線ビーム経路から分離されており、それらは、放射線ビーム経路１２と同じ経路をたどるように生成されないことを意味する。放射線ビーム経路という語は、放射線がスイッチオンになっている場合は放射線ビームのビーム経路として規定され、放射線がスイッチオンになっていない場合は放射線ビームの「仮想」経路を意味することもできる。「実質的に合致する」という語は、本発明に照らして、ビーム経路１２と、光源１０よりも被検体４０に近いライトフィールド２１との間にオーバラップがあることを意味する。本発明の文脈において、オーバラップという語は、放射線ビーム経路１２の形状とライトフィールド２１の形状とが互いに一致することとして解釈されるべきである。例えば、図１及び図２に示される従来技術のライトフィールド２１は完全に重なり合い、従って、ミラー２２によって偏向された後、放射線ビーム経路３２と（意図の通りに）合致する。（特に図２で）ライトフィールド２１は、放射線経路１２全体と重なり合わないが、ライトフィールドが放射線経路と同じ方向にステアリングされた後、ミラー２２と被検体４０との間の機能セクション、すなわち、実際にターゲット放射線領域標示をもたらすセクションにおいては重なる。対象は、画像診断プロシージャ又は放射線療法治療を受けているヒト又は動物（の一部）、又は例えば材料分析のために撮像される及び研究される物体でありうる。被検体が（まだ）存在していない場合、被検体は、存在する場合、被検体支持体４１又は検出器５０自体として規定される。
【００１４】
一実施形態において、第１のライトフィールド生成器は、生成された第１のライトフィールドの視差が第１のライトフィールド方向において他の方向よりも大きくなるように配置され、第２のライトフィールド生成器は、生成された第２のライトフィールドの視差が第２のライトフィールド方向において他の方向よりも大きくなるように配置されることが好ましい。既知のライトフィールド標示システムでは、視差は全ての方向で可能な限り均一である必要がある。これは、本発明のこの実施形態によるインジケータの要件ではない。
【００１５】
一実施形態では、第１のコリメータ装置は、第１のライトフィールドをコリメートするように構成され、第２のコリメータ装置は、第２のライトフィールドをコリメートするように構成される。このように、各ライトフィールドは、互いに依存して、又は独立して、個別にコリメートすることができる。
【００１６】
一実施形態において、第１のライトフィールド生成器は、第１のライトフィールドを被検体に向けて投射する第１のミラーを有する、及び／又は第２のライトフィールド生成器は、第２のライトフィールドを被検体に向けて投射する第２のミラーを有する。ミラーを使用することで、ライトフィールドのコリメーション装置がかさばらず、イメージングシステムの既に混雑した領域から離れた場所に配置されることができる。
【００１７】
一実施形態において、第１のライトフィールド生成器（２０−１）は、第１のライトフィールドの全長にわたって放射線ビーム経路の角度とは異なる角度で第１のライトフィールド（２１−１）を被検体に向けて投射するように構成され、第２のライトフィールド生成器（２０−２）は、第２のライトフィールド全体の放射線ビーム経路の角度とは異なる角度で、第２のライトフィールド（２１−１）を被検体に向けて投射するように構成される。言い換えると、ライトフィールドは、放射線ビームの角度とは異なる角度で、被検体に向けて投射される（ミラーによってステアリングされる可能性がある）。（例えば、図１及び図２に示されるような）先行技術の投射されるライトフィールドの場合、ライトフィールドは、投射され、次いで、意図的にミラー２２でステアリングされ、放射線ビーム経路と合致する。これらの場合、ライトフィールドは、被検体の前のセクション（最後のセクション）の放射線ビーム経路と同じ角度をたどる。本発明では、ライトフィールドは、放射線ビーム経路から完全に分離されており、（潜在的なステアリング前後で）放射線ビーム経路と同じ角度で被検体に対して向かうところはない。光ビームの経路及び放射線ビームの経路は、所望のターゲット放射線領域においてのみ空間的に完全に重なる。
【００１８】
一実施形態において、第１のライトフィールド生成器は、第１の色をもつ第１のライトフィールドを生成するように適応され、第２のライトフィールド生成器は、第２の色をもつ第２のライトフィールドを生成するように適応され、第２の色は第１の色とは異なる。両方のライトフィールドの色が異なる場合、重なり合ったときに色がブレンドされて新しい色が作成され、所望のターゲット領域を明確に描写する。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態は、被検体上のターゲット放射線領域上に、放射線ビームを照射する位相コントラスト放射線システムに向けられる。放射線システムは、放射線ビームを放出するように構成される放射線源と、被検体を受け入れる検査領域を横切って放射線源の反対側に配置される放射線検出器と、放射線源と放射線検出器との間に配置される少なくとも１つの光学格子（Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２）と、を有し、前記光学格子は、好適には、微分位相コントラストイメージング装置、最も好適にはタルボ・ロー干渉計微分位相コントラストイメージング装置において、放射線源と放射線検出器との間に配置される複数の連続する格子である。放射線システムは、所望のターゲット放射線領域を標示するシステムの前述の実施形態のいずれかによる、被検体上に所望のターゲット放射線領域を標示するシステムを有する。放射線システムは更に、放射線ビームを放出するように構成される放射線源を有し、それにより、実質的に、標示されるターゲット放射線領域上のみにおいて被検体を照射する。検出器は、フラットパネル又は湾曲した（Ｘ線）放射線検出器でありうる。
【００２０】
一実施形態において、使用中、放射線ビームは、ビーム経路に沿って放射源から放出され、所望のターゲット放射線領域を標示するシステムの第１のライトフィールド及び第２のライトフィールドは、実質的に前記ビーム経路と合致しない。好適には、ビーム経路及びライトフィールドは、少なくとも１つの光学格子（Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２）の後ろで重なり合わず、最も好適には、存在する場合、少なくとも１つの格子（Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２）のうち第２の光学格子の後ろで重なり合わない。この場合、それを標示するシステムは、放射線ビームの経路をたどらなければならないことに依存しない。これにより、はるかに実用的な（かさばらず、あまり扱いにくくない）セットアップが可能になる。
【００２１】
一実施形態において、放射線源はＸ線源であり、被検体を受け入れる検査領域を横切って放射線源の反対側に配置されるフラットパネル又は湾曲したＸ線放射線検出器を更に有する。別の実施形態において、放射線源は、放射線治療プロシージャでの使用に適したＸ線又はガンマ線源である。
【００２２】
一実施形態において、放射線システムは、放射線源と放射線検出器との間の少なくとも１つの光学格子、好適には、微分位相コントラストイメージング装置において、また最も好適には、タルボ・ロー干渉計微分位相コントラストイメージング装置において、放射線源と放射線検出器との間に配置される複数の連続する格子を有する。本発明は、位相コントラスト及び暗視野イメージングと共に使用する場合に特に関心がある。なぜなら、従来のライトフィールドインジケータは、そのようなイメージングモダリティには適していないが、本発明は、これらのイメージングシステムに対するライトフィールドターゲット標示の使用を可能にするからである。
【００２３】
一実施形態では、第３のコリメータ装置は、放射線ビームをコリメートするように構成され、放射線ビームは、使用時、所望のターゲット放射線領域を標示するシステムによって生成される第１のライトフィールド及び第２のライトフィールドによって形成される重なり合ったライトフィールド領域によって標示される所望のターゲット領域のみを放射するように構成される。従って、放射線ビーム及びライトフィールドは、個別の放射線ビーム又はライトフィールドに依存して又は独立してコリメートする独自のコリメーションシステムを有する。
【００２４】
一実施形態において、第１のコリメータ、第２のコリメータ、及び第３のコリメータは、同じ面内にある。これは、コリメータの直接的な（機械）結合を可能にする。
【００２５】
代替の実施形態において、第１のコリメータ、第２のコリメータ、及び好適には第３のコリメータのうち少なくとも１つは、他の２つのコリメータ装置と同じ面内にない。この構成において、コリメータは通常、間接的に又は電子的に機械結合される。この構成は、空間的な及び構造上の理由から、特定の放射線システムで好適でありうる。
【００２６】
本発明の更なる実施形態は、位相コントラスト放射線システムの放射線ビームの所望のターゲット放射線領域を被検体上に標示する方法であって、被検体に向けて第１のライトフィールド方向に第１のライトフィールドを生成するステップと、被検体に向けて第２のライトフィールド方向に第２のライトフィールドを生成するステップとを有し、第１のライトフィールドと第２のライトフィールドとが被検体上で少なくとも部分的に重なり合うように配置され、それによって、ターゲット放射線領域を標示する重なり合うライトフィールド領域を形成する方法に向けられる。
【００２７】
一実施形態において、方法は更に、第１のライトフィールド及び第２のライトフィールドによって形成される重なり合うライトフィールド領域によって標示される所望のターゲット領域のみを放射線ビームが照射するように、該被検体上の所望のターゲット放射線領域に向けて放射線ビームを放出するステップを有する。
【００２８】
本発明の更に別の態様及び実施形態は、以下の詳細な説明を読み理解することにより、当業者には理解されるであろう。以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことにより、当業者には多くの追加の利益及び利点が明らかになるであろう。
【００２９】
本発明は、その図面によって例示される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】放射線イメージングシステム用の最先端のライトフィールドインジケータを示す図。
【図２】最先端のライトフィールドインジケータを位相コントラストイメージングシステムで使用するために如何にして適応される必要があるかを示す図。
【図３】請求項に記載の本発明に関連して説明されるライトフィールドインジケータシステム及びコリメータ装置の概略的な上面図。
【図４】請求項に記載の本発明に関連して説明されるコリメータ装置と同じ面内にあるライトフィールドインジケータシステムの概略図。
【図５】請求項に記載の本発明に関連して説明されるコリメータ装置と同じ面内にないライトフィールドインジケータシステムの概略図。
【図６】請求項に記載の本発明に関連して説明される所望のターゲット放射線領域を標示する方法のフローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、さまざまな構成要素及び構成要素の取り合わせ、並びにさまざまなプロセス処理及びプロセス処理の取り合わせの形をとることができる。図面は、好適な実施形態を例示することのみを目的とし、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。より良く視覚化するために、特定の特徴が省略されることができ、寸法が縮尺に従っていないことがある。
【００３２】
請求項に記載の本発明は、（図１に関して前述したように）ライトフィールドを使用する既知のターゲット標示方法が適切でないか又は強い欠点を与える診断又は治療放射線システムに適したターゲット放射線領域を標示する新規なシステムを提供する。請求項に記載のシステム及び方法は、主に位相コントラストイメージングシステムについて示されているが、当業者であれば、記載された実施形態を、位相コントラストイメージングシステムと同じ又は同様の問題を有する他の撮像又は治療用放射線システムにおいて如何にして使用されるようにするか分かるであろう。
【００３３】
請求項に記載の本発明は、放射線ビームコリメータ装置に関連して使用される単一のライトビーム生成器を使用する代わりに、放射線ビーム経路から分離されており、それぞれが所望のターゲット領域を生成するために異なるライトビーム方向を有する２つのライトフィールド生成器を結合することによって、ライトフィールドを生成することができるという洞察に基づく。
【００３４】
請求項に記載の本発明の文脈においてライトフィールド生成器という語は、適切な光学ライトフィールドを生成するための任意の光源、例えばランプ（例えば白熱電球、個別又はグループ化されたＬＥＤ）又は任意の他の適切な発光デバイスを意味する。ライトフィールド生成器は更に、放出されたライトフィールドの方向又は視差に影響を与えるコンポーネントのような他のコンポーネントを有することができる。
【００３５】
後で説明されるように、２つのライトフィールド生成器を使用することにより、格子の存在による問題が軽減されることができる。当然ながら、第２のライトフィールド生成器を追加することは、ハードウェアコンポーネントの数を増加させるが、最終結果は、依然として、例えば図２に示されるものよりもはるかにかさばらず、一方、生成されるターゲット標示領域は、既知のシステムのものと少なくとも同じ品質及び精度である。
【００３６】
２つのライトフィールド生成器は、それぞれ個別にライトフィールドを生成するが、それらのライトフィールドはそれぞれ異なる方向にあり、好適には互いに垂直である（例えば図３に示されるように一方はｘ方向を、他方はｙ方向を向く）。ライトフィールド生成器によって生成された２つのライトフィールドの経路は、放射線ビームの経路から切り離され、別の経路、例えば放射線ビームの側方から被検体に投射される。言い換えれば、生成される各ライトフィールド２１−１、２１−２は、放射線ビーム１２と同じ経路をたどることは意図されず、それ自体の経路及びコリメーション装置３１−１、３１−２を有し、その結果、ライトフィールド２１−１、２１−２は、位相格子Ｇ１を通過する（位相格子Ｇ１によって吸収される）必要はない。このようにして、ライトフィールド２１−２、２１−２は、位相格子Ｇ１による吸収なしに被検体４０に到達し、明確なターゲット標示領域２１を形成する。
【００３７】
図３は、請求項に記載の本発明の実施形態の概略図を示す。第１のライトフィールド生成器２０−１は、第１の方向ｘに第１のライトフィールド２１−１を生成する。第１のライトフィールド２１−１は、第１のミラー２２−１によって被検体４０に向けて反射される。
【００３８】
第２のライトフィールド生成器２０−２は、第２の方向ｙに第２のライトフィールド２１−２を生成する。第２のライトフィールド２１−２は、第１のミラー２２−１によって被検体４０に向けて反射される。
【００３９】
本発明は、ライトフィールド２１−１、２１−２をステアリングするためにミラー２２−１、２２−２を使用して図示されているが、既知のライトフィールドインジケータとは異なり、ミラーなしでライトフィールド標示システムを構築し、ライトフィールド生成器２０−１、２０−２からのライトフィールドを被検体４０に直接投射することが実際に可能である。これは、システムの費用を削減できるが、よりかさばる構造が必要になるという代償を払う可能性がある。
【００４０】
第１のライトビーム２１−１及び第２のらビーム２１−２は、それぞれのコリメータ装置３１−１、２１−２によってコリメートされ、光ビーム２１−１、２１−２をコリメートして所望の幅にする。
【００４１】
それぞれのライトフィールド生成器２０−１、２０−２、ミラー２２−１、２２−２及びコリメータ装置３１−１、３１−２のポジショニングは、結果として生じるライトビームが被検体上の同じ領域に方向付けられるようにされ、それにより、第１のライトフィールド２１−１及び第２のライトフィールド２１−２は、被検体４０上で重なり合って、所望のターゲット領域を標示する重なり合うビーム２１−１、２１−２の明確にマークされた領域２３を形成する。
【００４２】
特に有利な実施形態において、第１のライトフィールド２１−１は、第１の方向ｘにおいて他のどの方向よりも大きい視差を有し、好適には第１の方向ｘ以外のどの方向にも視差がない。第２のライトフィールド２１−２は、第２の方向ｙにおいて他の方向よりも大きい視差であり、好適には、第２の方向ｙ以外の他の方向には視差がない。そのような実施形態は、既知のライトフィールドインジケータとは全く対照的であり、既知のライトフィールドインジケータの場合、生成されるライトフィールドの視差は、これが投射位置を不正確にする原因となるので、可能な限り方向的なずれが少なくなければならない。視差が実際に方向的に均一である必要はないという洞察が、本発明のこの態様の基礎である。光源の幾何学的位置の精度により、小さな視差が生じ、視差は一方の方向において他方よりも大きい。本発明のこの態様による各ライトフィールドは、既知のライトフィールドインジケータと同じ理由で、一方向において最小の視差を有することが好ましい。しかしながら、これらの既知のインジケータとは対照的に、本発明のこの態様によるインジケータの別の方向における視差は重要ではなく、実際には非常に大きいものであることが可能である。より単方向の視差により、重要でない方向における迷光はそれほど多くなく、被検体４０上の光ビーム２１−１、２１−２のエッジは、特に重なり合う領域において明確に区切られ、医師又は放射線科専門医に、標示されたターゲット領域２３の良好な視覚的標示を提供する。
【００４３】
結果として得られる第１のライトビーム２１−１及び第２のライトビーム２１−２は、上から見た図である図４にも概略的に示され、被検体４０に投射される。第１のライトビーム２０−１は、一方向のハッチパターンで示され、第２のライトビーム２１−２は、第１のハッチ方向に垂直な第２の方向のハッチパターンで示され、各ライトビーム２１−１、２１−２の異なる視差を標示する。第１のライトビーム２１−１及び第２のライトビーム２１−２が重なり合う領域２３において、セクションは、クロスハッチパターン（図では明確にするために正方形でマークされている）によって標示されている。この領域は、被検体１０上にターゲット領域２３を標示する。この領域が適切なサイズでない場合は、ライトビーム２１−１、２１−２のコリメータ装置３１−１、３１−２を使用して、一方向又は両方向ｘ、ｙのビームサイズを拡大し又は縮小することができる。ターゲット領域が正しい位置にない場合、重なり合う光の領域２３が、医師又は放射線撮像スペシャリストによって規定される所望のターゲット領域２３に一致するように、被検体４０が移動されることができる。代替として、例えば可動ミラー２２−１、２２−２又は並進可能なライトフィールド生成器２０−１、２１−１を有することにより、ライトフィールド２１−１、２１−２を移動させることができる。しかしながら、これはシステムの技術的な複雑さを増加させる。
【００４４】
特に光ビーム２１−１、２１−２が一方向の視差をもつ場合、所望のターゲット領域２３は、すでに被検体４０上で非常に良好にみえるが、個々のライトフィールド生成器２０−１、２０−２はそれぞれが、異なる色の光を生成する場合に一層の改善がある。重なり合う領域では、色が混合して新しい色が生成される（例えば、第１のライトフィールド２１−１が黄色で、第２のライトフィールド２１−２は青色の場合、重なり合う領域２３は緑色になる）。このようにして、所望のターゲット領域２３の境界を見つけることは更に容易になるであろう。
【００４５】
代替的又は付加的に、光学センサが放射線システムに組み込まれることにより、被検体４０の異なる位置の光強度を測定し、ライトビーム２１−２が重なる場所（周囲よりも著しく高い輝度）を決定することができる。光学センサは、この情報を電子的に送信して、ユーザに可視化を提供するか、又は放射線ビーム１２のコリメーション装置３１を制御するコントローラに送信して、ビームが、自動的に正しいサイズにコリメートされることができるようにする。
【００４６】
ライトビーム２１−１、２１−２の第１の方向ｘ及び第２の方向ｙは、互いに正確に垂直である必要はない。それらは、放射線ビームにより被検体を撮像することに関して技術的に意味のある明確に区別された重なり合う領域２３を生成する限り、実際にはそれぞれに関してどの方向であってもよい。更に、２より多くのライトビーム生成器を使用することもできる。更に、ターゲット放射線領域は、図に示されるように正方形である必要はなく、それは、被検体４０を撮像する放射線ビームの形状に合わせるために、長方形、円形、三角形等であってもよい。
【００４７】
ライトフィールド生成器２０−１、２０−２、ミラー２２−１、２２−２及びコリメータ装置３１−１、３１−２のポジショニングは、図３に示される実施形態に限定されない。例えば、ライトフィールド２１−２が最初に放射線ビーム１２の経路から離れる方向に向けられ、次にミラー２２−１、２２−２によって被検体４０に向かけて反射される「逆の」セットアップも可能である。このようなセットアップは、図５に概略的に示されており（明確にするために、第１のライトフィールド生成器２１−１のみが示されている）、本発明を実施するのに非常に適した実施形態でもある。図５は、タルボ・ロー位相コントラストイメージングセットアップ（図が煩雑になるのを避けるため、図３に図示しない）において、被検体４０並びに線源格子Ｇ０、位相格子Ｇ１、アナライザ格子Ｇ２が追加されることができるかを示す。
【００４８】
図３の構成又は図５の逆の構成の選択は、利用可能な空間及びイメージングシステムの寸法に依存する。というのは、２つの構成（及びその変更形態）は、それぞれ異なるハウジング寸法を有し、一方は、あるタイプのイメージングシステム設計に適し、他方は、別のタイプのイメージングシステム設計に適しているからである。
【００４９】
標示されるターゲット２３が医師又は放射線専門医によって承認されると、放射線ビームが標示されるターゲット領域２３内のみを照射するようにイメージング放射線ビームセットアップが設定されることができる。撮像プロシージャにおいて、放射線ビーム１２は、放射線源１０の焦点１３から放出される。現在提示されているターゲット標示システムが特に適切であるイメージングシステムの場合、放射線源１０は通常、単一の焦点１１又は複数の焦点１１から単色又は多色のＸ線放射線を放出するＸ線放射線源である。現請求項に記載の本発明は、従来のＸ線イメージング（例えばマンモグラフィ）、トモシンセシス又はコンピュータトモグラフィイメージングなどの全てのタイプのＸ線イメージングに適している。これは、位相コントラストイメージングのために適応されたＸ線イメージングシステム（ライトフィールドターゲット標示システムを利用することができるコンピュータトモグラフィシステムを含む）に特に適している。通常、放射線ビーム１２は、扇形ビーム形状を有する。放射線ビーム１２のサイズは、検査領域内に存在する被検体４０上のより広い又はより小さな領域がビームによって照射されることを可能にするコリメータ構成３１によって決定される。検査領域の後ろ側には、放射線検出器５０が配置されて、検査領域（及び、存在する場合には、被検体４０）を通過する放射線を検出する。検出器５０は、フラットパネル検出器又は湾曲した検出器でありうる。
【００５０】
現請求項に記載の本発明は更に、放射線療法によって治療可能な腫瘍及び他の悪性腫瘍を治療するために、被検体４０上の放射線ターゲット領域２３を正確に標示するために、Ｘ線、ガンマ線などを使用する放射線撮影システム及び可能性として放射線治療システムにおける使用にも適している。現請求項に記載の本発明は、実際に、例えば、スロットスキャン技術を使用する放射線撮影イメージングシステム、又は、イメージング又は治療用放射線ビームの正確な経路を使用してライトフィールドを被検体に投射することが不可能な任意のシステムなどの放射線システムにおいて、ライトフィールドターゲット標示システムを使用する可能性を開くことができる。
【００５１】
放射線ビーム１２のコリメータ装置３１は、第１のライトフィールド２１−１及び第２のライトフィールド２１−２により規定されるターゲット標示領域２３により標示されるようにビームをコリメートするように設定される必要がある。放射線ビームのコリメーションは、コリメートされた放射線ビーム１２によって被検体４０に照射される領域が、重なり合うライトフィールド２１−１、２１−２によって標示される領域２３と実質的に同じであるようにすべきである。被検体４０上の放射線ビーム１２の領域が、標示されたターゲット領域２３より実質的に大きい場合、被検体は、イメージングプロシージャにとって重要ではない領域で不要な放射線を受ける。被検体４０上の放射線ビーム１２の領域が、標示されたターゲット領域２３より実質的に小さい場合、所望の領域２３の全てがイメージングされるわけではなく、悪性腫瘍又は他の関心のある特徴を見逃す可能性がある。
【００５２】
既知のライトフィールドインジケータとは異なり、放射線ビーム１２及びライトフィールド２１−１、２１−２は、同じコリメータ装置を使用せず、それぞれ独自のコリメータ装置３１、３１−１、３１−２を有する。従って、放射線ビーム１２のコリメーション間隙３２は、ライトフィールド３１−１、３１−２のコリメーション間隙３２−１、３２−２から決定されなければならない。これは、放射線ビーム１２用のコリメータ装置３１を光ビーム用のコリメーションシステム２１−１、３１−２と機械的に連結することによって実現されることができる。これは最も直接的な実施形態であるが、実際に適切なバージョンを設計することは多少難しい可能性がある。
【００５３】
代替例として、ライトフィールド２１−１、２１−２のコリメーション情報は、電子的に（有線又は無線で）放射線ビームコリメータ構成３１又は中央コントローラに送信されることにより、全てのコリメータ装置３１、３１−１、３１−２を制御することができる。従って、コリメータ装置３１、３１−１、３１−２を作動させるアクチュエータに接続された送信器及び受信器のみが実装されればよく、これは、スペースを節約し、実際の複雑さを回避する。前述のように、ライトセンサが、放射線システムに組み込まれることにより、ライトビーム２１−１、２１−２の重なり合う領域を検出することができ、この情報は、放射線ビームコリメータ装置３１のコントローラに自動的に送信されることができる。
【００５４】
別のオプションは、医師又は放射線技師が放射線ビーム１２のコリメーションギャップ３２−２を手動で適応させるために、ライトフィールドコリメータ装置３１−１、３１−２のコリメーション設定の視覚的標示を提供することでありうる。これは技術的に最も簡単であるが、正確さを犠牲にする。
【００５５】
ライトフィールドコリメータ装置３１−１、３１−２は、放射線ビームコリメータ装置３１（図３に示す）又はコリメータ装置３１、３１−１、３１−２と同じ面内にありえ、好適には、放射線ビームコリメータ装置３１は、（図５に示されるように）他の２つのコリメータ装置の面内にはない。
【００５６】
面内構成の利点は、放射線ビームコリメータブレード３１のインタラクティブな動きを、ライトフィールドコリメータ３１−１、３１−２の動きに直接に機械結合されることができ、それらのブレードは、正確に同じ距離だけ開閉されることである。
【００５７】
面外構成の場合、ライトフィールドコリメータ３１−１、３１−２の開閉距離は、放射線ビームコリメータ装置３１に対してスケーリングされる必要がある。これは、例えばレバーアームを使用した機械的な解決手段として実現されることができる。この解決策は、コリメーションを調整するための機械式ノブが機械構造に直接結合される、ライトフィールドターゲット標示を調整する元の態様に近いものである。より近代的なシステムにおいて、そのようなノブは通常、ポテンシオメータ又は電子的に読み取られる他の電子的（又はソフトウェア）手段であり、コリメータ装置３１の機械的位置を設定するモータを制御する。これは、ライトフィールドコリメータ装置３１−１、３１−２をまったく同じ距離だけ移動させるための個別のモータを制御するためにも容易に適応可能である。
【００５８】
図６は、現請求項に記載の本発明に関連して説明されている、所望のターゲット放射線領域を標示する方法の概略フローチャートを示す。
【００５９】
最初のステップにおいて、第１のライトビーム生成器が、オンに切り替えられて、第１の光ビームを第１の方向に放出し（１００）、好適には第１の方向の視差は、他の方向よりも大きい。
【００６０】
最初のステップの後又は同時に、第２のライトビーム生成器がオンに切り替えられて、第２の光ビームを第２の方向に放出し（１０１）、好適には、第２の方向の視差は、他の方向よりも大きい。第１の方向は、第２の方向とは異なり、好適には互いに対して実質的に垂直である。
【００６１】
第１のライトフィールドが、第１のコリメートシステムによりコリメートされ（１０２）、第２のライトフィールドが、第２のコリメートシステムでコリメートされ（１０３）、それによりそれぞれのライトフィールドの寸法が調整される。各ライトビームは異なる色を有することができる。
【００６２】
第１及び第２のライトフィールドは、通常、それぞれのライトフィールドのそれぞれのミラーを通して、被検体に投射され、それにより、それらが被検体上で少なくとも部分的に互いに重なり合って重なり合う領域を形成し、イメージングプロシージャにおける放射線ビームのターゲット領域を標示する。
【００６３】
例えば医師又は放射線科専門医などのユーザは、標示された領域をチェックし（１０４）、標示されたターゲット領域が、無関係な組織への照射を回避するか、又は撮像する必要がある領域の一部を省略する最適な撮像領域を得るために望ましいかどうかを決定する。領域を拡大する又は縮小する必要がある場合、ライトフィールドの一方又は両方のコリメーションが適応されることができる（１０２、１０３）。標示されたターゲット領域の位置が正しいと見なされない場合、被検体は配置し直されることができる（１０５）（又は、可能であれば、例えばライトフィールド生成器又はミラーを並進させることにより、ライトビームを移動することができる（１０５））。サイズ変更及び再配置の両方が同時に又は連続して実行される必要がありうる。
【００６４】
医師又は放射線科専門医のようなユーザが、標示されたターゲット領域が所望のターゲット領域に一致すると判断した場合、放射線ビームのコリメータ装置は、放射線ビームが標示されたターゲット領域に可能な限り正確に且つ所望の程度に適合するように、放射線ビームコリメーション間隙を有するように設定される（１０６）。次に、撮像プロシージャが、放射線源から被検体の所望のターゲット放射線領域に向けて放射線ビームを放出することにより、開始されることができ（１０７）、これにより、放射線ビームは、所望のターゲット領域のみを照射し、かかる所望のターゲット領域は、所望のターゲット放射線領域を標示する第１のライトフィールド及び第２のライトフィールドにより形成される重なり合うライトフィールド領域によって標示される。
【００６５】
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示され及び説明されてきたが、そのような例示及び説明は、説明的又は例示的であり、限定的ではないと見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。
【００６６】
本発明の文脈における用語は、特定の場合について特に定義されていない限り、好適には１０％以内、より好適には５％以内、更により好適には１％以内、最も好適にはちょうど示された値又は用語を意味する。
【００６７】
位相コントラストイメージングは本発明を説明するために使用される方法であるが、本発明は、同様の空間的課題のために一般的なライトフィールド生成器が適さない他の診断、治療、又は分析放射線プロシージャでの使用にも適している場合がある。
【００６８】
開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求項に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され達成されることができる。特許請求の範囲において、「含む、有する（comprising）」という語は他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数性を除外しない。
【００６９】
請求項における参照記号は、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【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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