JP2003265457A - Method and system for x-ray imaging - Google Patents

Method and system for x-ray imaging

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JP2003265457A
JP2003265457A JP2003000662A JP2003000662A JP2003265457A JP 2003265457 A JP2003265457 A JP 2003265457A JP 2003000662 A JP2003000662 A JP 2003000662A JP 2003000662 A JP2003000662 A JP 2003000662A JP 2003265457 A JP2003265457 A JP 2003265457A
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det
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ジョン・ウィリアム・ウィレント
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ジャック・ウィルソン・ムーアマン
Brian Skillicorn
ブライアン・スキリコーン
Peter J Fiekowsky
ピーター・ジョゼフ・フィエコウスキー
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To compose an image from measurement data in a scan beam type digital X-ray radiograph with low dose. <P>SOLUTION: An X-ray beam transmitted through an object to be imaged is formed, and X-ray intensity is measured by a detector including detector arrays DET<SB>x</SB>*DET<SB>y</SB>. From the measurement data of the respective detectors, an equivalence of data array (IMAGE) with a size of DET<SB>x</SB>*DET<SB>y</SB>and an equivalence of four-dimensional array (PIXEL) of DET<SB>x</SB>, DET<SB>y</SB>, AP<SB>x</SB>, AP<SB>y</SB>containing IMAGE data are stored in a memory. FOCUS having a numeral from 0.1 to 10.0, for OUTIMAGE having the value of the following formula 1, an output value for forming an equivalence of two-dimensional array with a size of IP<SB>x</SB>*IP<SB>y</SB>is created and output. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、診断用X線撮影装
置に関する。さらに詳しくは、本発明は、多数の開口付
コリメーショングリッドと分割(segmented)
X線検出器アレーを組み込むことにより、解像度を改善
しX線放射量を減少したリアルタイム走査ビーム型デジ
タルX線撮影システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diagnostic X-ray imaging apparatus. More particularly, the invention is segmented with multiple collimation grids with openings.
A real-time scanning beam digital radiography system with improved resolution and reduced x-ray radiation dose by incorporating an x-ray detector array.

【0002】[0002]

【従来の技術】治療技術が発達するにつれて、医療処置
におけるリアルタイムX線撮影はますます要望されてい
る。例えば、心臓学における多くの電子生理学的処置、
末梢血管処置、泌尿器処置、整形外科処置はリアルタイ
ムX線撮影に依存している。不幸にも、現在の臨床的リ
アルタイムX線装置は高レベルのX線を患者と参加スタ
ッフの両方に照射している。米国食品薬品局(F.D.
A.)は、患者の急性放射線病の逸話的証拠および職業
上過剰に被爆した医者の問題を報告している(Radi
ological Health Bulletin,
第26巻第8号,1992年8月)。
2. Description of the Related Art With the development of therapeutic techniques, real-time radiography in medical procedures is increasingly desired. For example, many electrophysiological procedures in cardiology,
Peripheral vascular, urological and orthopedic procedures rely on real-time radiography. Unfortunately, current clinical real-time x-ray machines deliver high levels of x-rays to both patients and participating staff. US Food and Drug Administration (FD
A.) reports anecdotal evidence of acute radiation sickness in patients and the problem of occupationally overexposed physicians (Radi).
logical Health Bulletin,
Vol. 26, No. 8, August 1992).

【0003】従来、多数のリアルタイムX線撮影システ
ムが知られている。これらはX線蛍光透視鏡を基にした
システムを備えており、X線が検査対象物に照射され、
対象物内のX線不透明体により生じた影は、対象物に対
しX線源の反対側に位置するX線蛍光透視鏡に表示され
る。少なくとも1950年代初期より、透視検査技術と
関連して走査X線管は知られている。ムーン(Moon)の
「走査X線管による蛍光透視図の増幅および増強」、S
cience、1950年10月6日号、389〜39
5ページ参照。
Conventionally, many real-time X-ray imaging systems are known. These are equipped with a system based on X-ray fluoroscopy, which irradiates the object under examination with X-rays,
The shadow caused by the X-ray opaque body in the object is displayed on the X-ray fluoroscope located on the opposite side of the X-ray source with respect to the object. Scanning X-ray tubes have been known in connection with fluoroscopic techniques since at least the early 1950s. Moon, "Amplification and Enhancement of Fluoroscopy with Scanning X-Ray Tubes," S
science, October 6, 1950 issue, 389-39.
See page 5.

【0004】走査ビーム型デジタルX線撮影システムも
また、この分野でよく知られている。このシステムにお
いては、X線管を使用してX線を発生させている。X線
管の内部で電子ビームを発生させ、管の比較的大きなア
ノード(透過ターゲット)上の小さなスポットに集光さ
せることにより、このスポットよりX線を発生させてい
る。電子ビームは、アノード全体にわたってラスター走
査パターンに(電磁的にあるいは静電気的に)偏向せし
められる。小型X線検出器がX線管のアノードから所定
の距離を置いて配設されている。検出器は、これに衝突
するX線を検出されたX線束に比例した電気信号に変換
する。対象物がX線管と検出器との間に配置されると、
X線は、対象物のX線密度に応じて対象物により減衰お
よび分散せしめられる。X線管が走査モードであれば、
検出器からの信号は、対象物のX線密度に比例して変調
される。
Scanning beam digital radiography systems are also well known in the art. In this system, an X-ray tube is used to generate X-rays. An electron beam is generated inside the X-ray tube and focused on a small spot on a relatively large anode (transmission target) of the tube to generate X-rays from this spot. The electron beam is deflected (electromagnetically or electrostatically) into a raster scan pattern across the anode. A small X-ray detector is arranged at a predetermined distance from the anode of the X-ray tube. The detector converts the X-rays impinging on it into an electrical signal proportional to the detected X-ray flux. When the object is placed between the X-ray tube and the detector,
X-rays are attenuated and dispersed by the object according to the X-ray density of the object. If the X-ray tube is in scan mode,
The signal from the detector is modulated in proportion to the X-ray density of the object.

【0005】従来の走査ビーム型デジタルX線システム
の例としては、アルバート(Albert)の米国特許第3,94
9,229号、アルバートの米国特許第4,032,787号、アルバ
ートの米国特許第4,057,745号、アルバートの米国特許
第4,144,457号、アルバートの米国特許第4,149,076号、
アルバートの米国特許第4,196,351号、アルバートの米
国特許第4,259,582号、アルバートの米国特許第4,259,5
83号、アルバートの米国特許第4,288,697号、アルバー
トの米国特許第4,321,473号、アルバートの米国特許第
4,323,779号、アルバートの米国特許第4,465,540号、ア
ルバートの米国特許第4,519,092号、アルバートの米国
特許第4,730,350号がある。
An example of a conventional scanning beam digital X-ray system is shown in Albert US Pat. No. 3,943.
9,229, Albert U.S. Patent No. 4,032,787, Albert U.S. Patent No. 4,057,745, Albert U.S. Patent No. 4,144,457, Albert U.S. Patent No. 4,149,076,
Albert U.S. Patent No. 4,196,351, Albert U.S. Patent No. 4,259,582, Albert U.S. Patent No. 4,259,5
83, Albert U.S. Pat. No. 4,288,697, Albert U.S. Pat. No. 4,321,473, Albert U.S. Pat.
4,323,779, Albert U.S. Pat. No. 4,465,540, Albert U.S. Pat. No. 4,519,092, and Albert U.S. Pat. No. 4,730,350.

【0006】[0006]

【特許文献1】米国特許第3,949,229号[Patent Document 1] US Pat. No. 3,949,229

【特許文献2】米国特許第4,032,787号[Patent Document 2] US Pat. No. 4,032,787

【特許文献3】米国特許第4,057,745号[Patent Document 3] US Pat. No. 4,057,745

【特許文献4】米国特許第4,144,457号[Patent Document 4] US Pat. No. 4,144,457

【特許文献5】米国特許第4,149,076号[Patent Document 5] US Pat. No. 4,149,076

【特許文献6】米国特許第4,196,351号[Patent Document 6] US Pat. No. 4,196,351

【特許文献7】米国特許第4,259,582号[Patent Document 7] US Pat. No. 4,259,582

【特許文献8】米国特許第4,259,583号[Patent Document 8] US Pat. No. 4,259,583

【特許文献9】米国特許第4,288,697号[Patent Document 9] US Pat. No. 4,288,697

【特許文献10】米国特許第4,321,473号[Patent Document 10] US Pat. No. 4,321,473

【特許文献11】米国特許第4,323,779号[Patent Document 11] US Pat. No. 4,323,779

【特許文献12】米国特許第4,465,540号[Patent Document 12] US Pat. No. 4,465,540

【特許文献13】米国特許第4,519,092号[Patent Document 13] US Pat. No. 4,519,092

【特許文献14】米国特許第4,730,350号[Patent Document 14] US Pat. No. 4,730,350

【非特許文献1】F.D.A.、Radiological Health Bul
letin,第26巻第8号,1992年8月
[Non-Patent Document 1] FDA, Radiological Health Bul
letin, Vol. 26, No. 8, August 1992

【非特許文献2】Moon、Science 1950年10月6日
号、389〜395ページ
[Non-Patent Document 2] Moon, Science, October 6, 1950, pages 389-395.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】走査ビーム型デジタル
X線システムの典型的な従来例においては、検出器から
の出力信号は、ビデオモニタのZ軸(輝度)入力に印加
される。この信号はスクリーンの明るさを調整する。ビ
デオモニタへのx入力およびy入力は、X線管のX線信
号を偏向させる同じ信号から得られる。それゆえ、スク
リーン上の点の輝度は、X線源から対象物を介して検出
器に到達するX線の吸収に逆比例する。
In a typical prior art scanning beam digital X-ray system, the output signal from the detector is applied to the Z-axis (luminance) input of the video monitor. This signal adjusts the brightness of the screen. The x and y inputs to the video monitor are derived from the same signal that deflects the x-ray signal of the x-ray tube. Therefore, the brightness of a point on the screen is inversely proportional to the absorption of X-rays that reach the detector from the X-ray source through the object.

【0008】医療用X線システムは、処置に適した解像
度条件に合致したX線量の最低レベルで操作される。し
たがって、放射線量と解像度は、信号対雑音比により制
限される。ここで使用する用語「低放射線量」とは、操
作中に患者に到達する約2.0R/分以下のX線被暴レ
ベルを意味する。
Medical x-ray systems operate at the lowest levels of x-ray dose that meet the resolution requirements for the procedure. Therefore, radiation dose and resolution are limited by the signal-to-noise ratio. As used herein, the term "low radiation dose" means an x-ray exposure level of about 2.0 R / min or less that reaches the patient during operation.

【0009】X線光子の時間および領域分布は、ポアソ
ン分布に従うとともに、避けることのできないランダム
性をそれぞれ有している。ランダム性は、平均放射線束
の標準偏差として表され、その平方根に等しい。このよ
うな条件下におけるX線画像の信号対雑音比は、それゆ
え、平均放射線束の平方根で除した平均放射線束に等し
く、100光子の平均放射線束に対し、ノイズは±10
光子で、信号対雑音比は10である。
The time and area distributions of X-ray photons follow the Poisson distribution and have unavoidable randomness. Randomness is expressed as the standard deviation of the mean radiant flux and is equal to its square root. The signal-to-noise ratio of an X-ray image under these conditions is therefore equal to the mean radiant flux divided by the square root of the mean radiant flux, with a noise of ± 10 for an average radiant flux of 100 photons.
For photons, the signal to noise ratio is 10.

【0010】したがって、走査X線撮影システムにより
形成されたX線画像の空間解像度と信号対雑音比は、検
出器の感度領域のサイズにかなり左右される。検出器の
開口面積を増大するにつれて、発散光がより多く検出さ
れるとともに、有効感度が増大し、信号対雑音比は改善
される。しかしながら、同時に、(画像化される対象物
の面で測定した)「画素」サイズが大きくなるにつれ
て、大きな検出器開口は調整可能な空間解像度を減少さ
せる。医療分野(例えば、人体の内部構造)において撮
影されるほとんどの対象物はX線源からある程度離間し
ているので、このことには必然性がある。それ故、従来
技術では、検出器の開口サイズは、解像度と感度とのバ
ランスを図るように選択する必要があり、解像度と感度
の両方を同時に最大化することはできなかった。
Therefore, the spatial resolution and signal-to-noise ratio of an X-ray image produced by a scanning radiography system are highly dependent on the size of the sensitive area of the detector. As the detector aperture area is increased, more divergent light is detected, the effective sensitivity is increased and the signal to noise ratio is improved. However, at the same time, as the "pixel" size (measured in the plane of the imaged object) increases, the large detector aperture reduces the adjustable spatial resolution. This is inevitable because most objects imaged in the medical field (eg, the internal structure of the human body) are some distance from the X-ray source. Therefore, in the prior art, the detector aperture size had to be chosen to balance resolution and sensitivity, and it was not possible to maximize both resolution and sensitivity at the same time.

【0011】医療用撮影化技術において、患者への照射
量と、フレームレート(frame rate)(対象物を走査し
て画像を更新する1秒間あたりの回数)と、対象物の画
像の解像度はキーとなるパラメータである。高X線束は
高解像度および高フレームレートを容易にもたらすが、
患者と参加スタッフに許容できないほどの高X線を照射
することになる。同様に、画像が目視できず、更新(r
efresh)レートが不十分であっても、それを許容
すれば、照射量を低減することができる。好ましい医療
用撮影システムは、低照射量、高解像度、1秒間あたり
少なくとも約15画像の十分な更新レートのすべてを同
時に達成する必要がある。それゆえ、上述の走査ビーム
型デジタルX線撮影システムのようなシステムは、照射
時間が比較的長く、実際の患者に対していつも同じこと
が言えるが、患者が受けるX線量を最低値に維持しなけ
ればならない診断医療処置には適していない。
In medical imaging technology, the amount of irradiation to the patient, the frame rate (the number of times per second at which the object is scanned to update the image) and the resolution of the image of the object are key. Is the parameter. High X-ray flux easily provides high resolution and high frame rate,
The patient and the participating staff will be exposed to unacceptably high X-rays. Similarly, the image is not visible and updated (r
Even if the efresh) rate is insufficient, the irradiation dose can be reduced by allowing it. A preferred medical imaging system should simultaneously achieve low dose, high resolution, and a sufficient update rate of at least about 15 images per second all at the same time. Therefore, a system such as the scanning beam digital radiography system described above keeps the x-ray dose received by the patient at a minimum, although the exposure time is relatively long and the same can be said for real patients at all times. Not suitable for diagnostic medical procedures that must be done.

【0012】それゆえ、本発明の目的は、患者が安心し
て受けられる医療診断処置において使用可能な走査ビー
ム型デジタルX線撮影システムを提供することである。
[0012] Therefore, it is an object of the present invention to provide a scanning beam type digital X-ray imaging system which can be used in a medical diagnostic procedure which can be safely received by a patient.

【0013】本発明の別の目的は、十分なフレームレー
トで解像度の高い画像を提供するとともに、検査対象物
へのX線の照射量を最小化する走査ビーム型デジタルX
線撮影システムを提供することである。
Another object of the present invention is to provide a high resolution image at a sufficient frame rate and to minimize the irradiation amount of X-rays on an object to be inspected.
It is to provide a radiography system.

【0014】本発明のさらに別の目的は、X線束のレベ
ルを減少したまま、X線源の面から離間した部位におけ
る解像度を改善した走査ビーム型デジタルX線撮影シス
テムを提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a scanning beam digital radiography system having improved resolution at sites spaced from the plane of the x-ray source while reducing the x-ray flux level.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明に係る走査ビーム
型デジタルX線撮影システム(SBDX)は、電子ビー
ム源とターゲットとなるアノードとを有するX線管を備
えている。ビームのピントを合わせターゲットアノード
を介して所定のパターンにビームを方向づけあるいは走
査する回路が設けられている。例えば、所定のパターン
は、ラスター走査パターンや、曲がったあるいはS字状
のパターンや、螺旋状のパターンや、ランダムパターン
や、ターゲットアノードの所定の点に中心をもつガウス
分布パターンや、手短な仕事に有効な他のパターンであ
ってもよい。
A scanning beam digital X-ray imaging system (SBDX) according to the present invention comprises an X-ray tube having an electron beam source and a target anode. A circuit is provided for focusing the beam and directing or scanning the beam through the target anode into a predetermined pattern. For example, the predetermined pattern may be a raster scan pattern, a curved or S-shaped pattern, a spiral pattern, a random pattern, a Gaussian distribution pattern centered at a predetermined point on the target anode, or a short task. Other patterns that are effective for

【0016】視準(collimating)素子(グ
リッド状に形成するのが好ましい)を、X線源とX線を
照射すべき対象物との間に介装してもよい。視準素子
(コリメータ)は例えば、約25.4センチメートル
(10インチ)の直径と、視準素子の中央に500行5
00列の開口アレーを有する円形金属板を備えている。
視準素子は、X線管の発光面の直前に配置するのがよ
い。他の形状の視準素子も使用することができる。本発
明の一つの好ましい実施形態では、視準素子の開口の各
々は、視準素子から任意の距離に位置する面上の検出点
に向かって方向づけられる(あるいはその点に向く)よ
うに構成されている。その距離は、X線を照射すべき対
象物が視準素子と検出点との間に配置されるように選択
される。視準素子の機能は、X線管のアノード上の一点
から検出器に向かって全て方向づけられたX線の薄いビ
ーム(複数)(画素のように配列される)を形成するこ
とである。
A collimating element (preferably formed in a grid) may be interposed between the X-ray source and the object to be irradiated with X-rays. The collimator has, for example, a diameter of about 25.4 centimeters (10 inches) and 500 lines 5 in the center of the collimator.
It comprises a circular metal plate having an array of 00 openings.
The collimation element is preferably arranged immediately before the light emitting surface of the X-ray tube. Other shapes of collimating elements can also be used. In one preferred embodiment of the invention, each of the apertures of the collimation element is arranged to be directed towards (or towards) a detection point on a surface located at any distance from the collimation element. ing. The distance is selected so that the object to be irradiated with X-rays is arranged between the collimation element and the detection point. The function of the collimation element is to form thin beams (arranged like pixels) of X-rays, all directed from one point on the anode of the X-ray tube towards the detector.

【0017】検出器素子のアレー(好ましくはDET
×DETの矩形あるいは正方形のような領域のアレ
ー、さらに好ましくは比較的丸いアレー)を有する分割
された検出器アレーの中心は、検出点に位置している。
検出器アレーは、好ましくは、密に詰め込まれた複数の
X線検出器を備えている。このようなアレーは、本発明
に基づいて、解像度を損なうことなく高感度を提供しう
るように設計され、位置決めされ、使用されるので、従
来のX線装置と同等かそれ以上の解像度を有し、従来の
X線システムの照射量より少なくとも一桁少ない照射量
のX線システムが実現できる。本発明のこの特徴は、医
療および他の分野において重要な意味を持っている。現
在の処置における患者あるいは参加医療スタッフへの照
射量は減少する。被暴の危険により現在不可能な処置が
可能となる。
An array of detector elements (preferably DET X
The center of a segmented detector array having an array of areas such as a × DET Y rectangle or square, and more preferably a relatively round array, is located at the detection point.
The detector array preferably comprises a plurality of closely packed X-ray detectors. Such arrays, in accordance with the present invention, are designed, positioned, and used to provide high sensitivity without compromising resolution, and thus have resolutions comparable to or better than conventional x-ray equipment. However, it is possible to realize an X-ray system having an irradiation amount that is at least one order of magnitude smaller than the irradiation amount of the conventional X-ray system. This feature of the invention has important implications in medicine and other fields. The dose to the patient or participating medical staff in the current procedure is reduced. The risk of violence makes possible treatments not currently possible.

【0018】検出器アレーの出力は、X線ビームがグリ
ッド内の開口を介して放出される時における検出器アレ
ーの各要素毎の強度値である。各開口は、検査対象物お
よび検出器アレーに対し空間的に異なる点に位置してい
るので、検出器アレーからは、X線ビームが通過する各
開口毎に異なる出力が得られる。検出器アレーの出力
は、様々な方法で画像に変換することができる。一つの
方法は、アレー出力に対し単純合成する、すなわち、走
査された各開口に対応するアレー要素の強度値を合計
し、さらに正規化することである。出力アレーは次に、
ビデオあるいは他のディスプレイを駆動するのに使用す
ることができる。さらに好ましいのは、後述する多重画
像合成法や多出力合成法であり、改良した可視出力を提
供する。
The output of the detector array is the intensity value for each element of the detector array as the x-ray beam is emitted through the apertures in the grid. Since each aperture is located at a spatially different point with respect to the object under examination and the detector array, the detector array provides a different output for each aperture through which the X-ray beam passes. The output of the detector array can be converted into an image in various ways. One method is to simply combine the array outputs, ie, sum the intensity values of the array elements corresponding to each scanned aperture and further normalize. The output array is then
It can be used to drive a video or other display. Even more preferred are the multiple image compositing and multi-output compositing methods described below, which provide improved visual output.

【0019】走査ビーム型デジタルX線撮影システム
は、2群の開口を有するコリメーショングリッドが使用
される立体撮影化も可能である。この場合、開口の第1
群は、分割された第1の検出器が位置する第1の検出点
に方向づけられる一方、開口の第2群は、分割された第
2の検出器が位置する第2の検出点に方向づけられる。
二つの画像を二つの分割された検出器で形成し、従来の
立体表示法を使用することにより、立体画像が作り出さ
れる。
The scanning beam digital X-ray imaging system is also capable of stereoscopic imaging using a collimation grid having two groups of apertures. In this case, the first of the openings
The swarm is directed to a first detection point where the split first detector is located, while the second swath of apertures is directed to the second detection point where the split second detector is located. .
A stereo image is created by forming the two images with two segmented detectors and using conventional stereo display methods.

【0020】走査ビーム型デジタルX線撮影システム
は、異なるX線光子エネルギで異なるX線透過率を示す
材料の強調した画像を作ることもできる。したがって、
例えば、乳癌の前駆体である微細石灰化を画像化するこ
とができる。グリッドおよび/またはアノードが異なる
X線エネルギスペクトルをそれぞれ有する2群あるいは
それ以上のX線ビームを発するように構成し、各群を検
出器アレーに方向づけることにより(複数の検出器アレ
ーも使用可能)、検査対象物の透過率が様々なX線光子
エネルギで異なることを画像化できるので、検査対象物
の内部において異なるX線透過率を示す部位のみを強調
することができる。例えば、カルシウムの検出に最適化
すれば、この撮影システムは、乳癌や他の異常を早期に
検出しうる強力な道具である。
Scanning beam digital radiography systems can also produce enhanced images of materials that exhibit different x-ray transmissions at different x-ray photon energies. Therefore,
For example, the precursor of breast cancer, microcalcification, can be imaged. By configuring the grid and / or the anode to emit two or more groups of X-ray beams, each with a different X-ray energy spectrum, and directing each group to a detector array (multiple detector arrays can also be used) Since it is possible to image that the transmittance of the inspection object is different for various X-ray photon energies, it is possible to emphasize only the portion showing the different X-ray transmittance inside the inspection object. Optimized for calcium detection, for example, the imaging system is a powerful tool for early detection of breast cancer and other abnormalities.

【0021】平行光化された全X線ビームを遮断する分
割アレーを利用するとともに、アレー出力を画像処理す
ることにより、表面積の小さい検出器を使用して得られ
た解像度を犠牲にすることなく最大の感度を提供するこ
とができる。分割アレーと同じサイズの非分割検出器は
感度は同じでも解像度は低い。
By utilizing a split array that blocks the collimated total X-ray beam and imaging the array output, the resolution obtained using a small surface area detector is not sacrificed. Maximum sensitivity can be provided. A non-segmented detector of the same size as a segmented array has the same sensitivity but low resolution.

【0022】さらに、サブサンプリング法を、アレー検
出器からのデータの処理に使用してもよく、実質的に同
じ画質を提供しつつ、システムの複雑さ、必要な処理速
度およびエネルギ消費量を低減する。
Further, the sub-sampling method may be used to process the data from the array detector, providing substantially the same image quality while reducing system complexity, required processing speed and energy consumption. To do.

【0023】なお、ここに記載したシステムは、199
3年1月25日に出願された米国特許出願第08/00
8,455号(CAM−003)に記載されている「X
線感応型光センサ検出装置を備えたカテーテル」ととも
に使用することができ、その内容は引用によりここに組
み込まれる。この米国特許出願第08/008,455
号は本願の譲受人により所有される。
The system described here is 199
US Patent Application No. 08/00 filed January 25, 3rd
"X described in No. 8,455 (CAM-003).
It may be used with a catheter equipped with a line-sensitive photosensor detector, the contents of which are incorporated herein by reference. This US Patent Application No. 08 / 008,455
Issue is owned by the assignee of the present application.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ
参照記号は同一または同等のものを示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference symbols indicate the same or equivalent parts.

【0025】装置のあらまし 図1には、本発明の好ましい実施形態による走査ビーム
型デジタルX線撮影装置が示されている。走査X線管1
0はX線源として使用される。当該分野にて周知のよう
に、ほぼ100KVから120KVの電源がX線管10
を作動させるために使用される。100KVの電源は1
00KeVにおよぶX線スペクトルを提供する。ここで
100KVX線とはこのスペクトルをいう。X線管10
は、当該分野で周知のようにスキャンジェネレータ30
の制御を受ける偏向コイル20を含んでいる。X線管1
0内で発生された電子ビーム40は、X線管10内で所
定のパターンにて、接地されたアノード50の一方から
他方へ走査する。例えば所定のパターンは、ラスタース
キャンパターンや、蛇行又はS字型パターンや、螺旋状
パターンや、ランダムなパターンや、ターゲットの上記
アノードの所定点を中心としたガウス分布パターンや、
又は、近い将来のタスクに便利なような他のパターンで
ある。現在好ましいのは、ラスタースキャンにおける
「帰線」に関する必要を除去する蛇行又はS字型パター
ンである。
Device Overview FIG. 1 shows a scanning beam digital radiography system according to a preferred embodiment of the present invention. Scanning X-ray tube 1
0 is used as the X-ray source. As is well known in the art, a power supply of approximately 100 KV to 120 KV is used for the X-ray tube 10.
Used to activate the. Power supply of 100KV is 1
An X-ray spectrum extending to 00 KeV is provided. Here, 100 KV X-ray refers to this spectrum. X-ray tube 10
Scan generator 30 as is well known in the art.
The deflection coil 20 is controlled by the following. X-ray tube 1
The electron beam 40 generated in 0 scans from one side of the grounded anode 50 to the other side in a predetermined pattern in the X-ray tube 10. For example, the predetermined pattern is a raster scan pattern, a meandering or S-shaped pattern, a spiral pattern, a random pattern, a Gaussian distribution pattern centered on a predetermined point of the anode of the target,
Or any other pattern that is convenient for near future tasks. Presently preferred are serpentine or sigmoidal patterns that eliminate the need for "retrace" in raster scans.

【0026】電子ビーム40は、点60にてアノード5
0に衝突し、X線70のカスケードが放出され、そして
X線にて調べられる対象物80の方へX線管10の外部
へ進む。装置の動作を最高に活用するため、検出器アレ
イ110を丁度カバーするように放射状に広がる円錐形
のX線光子が発生される。このことは、好ましくは、走
査X線管のアノードと上記検出器との間にコリメーショ
ングリッドを配置することにより達成される。それゆえ
にコリメーショングリッド90は対象物80とX線管1
0との間に配置される。コリメーショングリッド90は
検出器110の方向へ向けられたX線100のみがそれ
を通過するように設計される。コリメーショングリッド
90は、装置が動作している間、検出器アレイ110に
関して移動しない。よって、電子ビーム40がアノード
50を走査するときはいつでも、アノード50から検出
器アレイ110へ通過する単一のX線ビーム100のみ
が存在する。
The electron beam 40 is directed to the anode 5 at a point 60.
At 0, a cascade of X-rays 70 is emitted and travels out of the X-ray tube 10 towards the object 80 examined by X-ray. To maximize the operation of the instrument, cone-shaped X-ray photons are generated that radiate to just cover the detector array 110. This is preferably accomplished by placing a collimation grid between the anode of the scanning x-ray tube and the detector. Therefore, the collimation grid 90 includes the object 80 and the X-ray tube 1.
It is arranged between 0 and. The collimation grid 90 is designed so that only X-rays 100 directed to the detector 110 pass through it. The collimation grid 90 does not move with respect to the detector array 110 while the device is operating. Thus, whenever the electron beam 40 scans the anode 50, there is only a single x-ray beam 100 passing from the anode 50 to the detector array 110.

【0027】図2は、コリメーショングリッドがない場
合のX線の分布を示している。検出器アレイ110の出
力が処理され、アノード50のx,y位置に対応するモ
ニタ120上のx,y位置における輝度値としてモニタ
120上に表示される。このことは、電子ビーム40及
びビデオモニタ120内の電子ビームのx,y位置を駆
動する同じスキャンジェネレータを使用することにより
達成される。また、画像処理技術が適宜なディスプレイ
上又は写真媒体上でコンピュータ操作画像を製作するた
めに使用可能である。
FIG. 2 shows the X-ray distribution when there is no collimation grid. The output of the detector array 110 is processed and displayed on the monitor 120 as a brightness value at the x, y position on the monitor 120 corresponding to the x, y position of the anode 50. This is accomplished by using the same scan generator that drives the x, y position of the electron beam 40 and the electron beam within the video monitor 120. Also, image processing techniques can be used to create computer-operated images on any suitable display or photographic medium.

【0028】ここに開示される独創的な装置は、一般的
に、患者に入射する部分で測定され、15フレーム/秒
の更新率で約0.15R/分から、30フレーム/秒の
更新率で約0.33R/分までの線量を患者に与える低
放射線量の装置である。この装置にて、30フレーム/
秒の更新率では全身で約0.50R/分となるであろ
う。ここに開示される発明の動作に関する患者表面にお
ける放射線量の実際の範囲は0.15R/分から2.0
0R/分までである。
The inventive device disclosed herein generally measures from about 0.15 R / min at an update rate of 15 frames / sec to 30 frames / sec, measured at the portion incident on the patient. It is a low radiation dose device that delivers doses up to about 0.33 R / min to patients. With this device, 30 frames /
An update rate of seconds would be about 0.50 R / min for the whole body. The actual range of radiation dose at the patient surface for the operation of the invention disclosed herein is from 0.15 R / min to 2.0.
Up to 0 R / min.

【0029】X線管 図3は、グリッドとアノードの構造を拡大したものを示
している。アノード50は、ベリリウムのアノード支持
体130上に形成され、真空特性がよく、高温及び電子
の衝撃に抵抗する能力を有する物質のターゲット層で組
み立てられるのが好ましい。さらにX線が比較的透過す
るアルミニウム又は他の物質がアノード支持体130に
使用可能である。現在好ましいターゲット層は、好まし
い順に、(1)アノード支持体上にほぼ1ミクロン厚に
てスパッタ溶着されたニオブの第1層にほぼ5ミクロン
厚にてスパッタ溶着されたタンタルの第2層(この構造
は、ニオブがベリリウム(アノード支持体130)とタ
ンタルの熱膨張係数の中間の熱膨張係数を有し、よって
上記管のオン、オフ状態間でのターゲットアノードの熱
サイクルによるマイクロクラックを抑制又は減少させる
ことから、好ましい。)、(2)ほぼ5ミクロン厚のタン
タルのスパッタ溶着層、(3)ほぼ5ミクロン厚のタン
グステン−レニウムのスパッタ溶着層、および、(4)
ほぼ5〜7ミクロン厚のタングステンのスパッタ溶着層
である。タンタル、タングステン及びタングステン−レ
ニウムは、比較的高い原子番号と密度を有し、電子ビー
ムが照射されたとき容易にX線を放出するので、アノー
ド50に好ましい。タングステンの3370℃という高
融点及び真空特性がよいことは、上記X線管内の高温及
び超高真空状態に適している。タンタル及びタングステ
ン−レニウムは、当業者に公知のように類似した特性を
有する。アノード層の厚さは、アノード層が100KV
電子をX線に有効に変換するのに必要な距離にほぼ等し
いように選択される。ベリリウムは、強固でありアノー
ド50から放出されるX線を大きく減じたり散逸させた
りしないことから、アノード支持体130に好ましい。
ベリリウムのアノード支持体130の厚さは約0.5c
mであるのが好ましい。アノード支持体130は、外部
の1気圧との圧力勾配に抵抗するのに十分強くなければ
ならないという物理的制約を受けるが、できるだけ薄く
なければならない。
X-Ray Tube FIG. 3 shows an enlarged structure of the grid and anode. The anode 50 is preferably formed on a beryllium anode support 130 and assembled with a target layer of material that has good vacuum properties and the ability to withstand high temperature and electron bombardment. Additionally, aluminum or other material that is relatively transparent to X-rays can be used for the anode support 130. Presently preferred target layers are, in order of preference: (1) a second layer of tantalum sputter-deposited at a thickness of approximately 5 microns on a first layer of niobium sputter-deposited at a thickness of approximately 1 micron on the anode support (this The structure is such that niobium has a coefficient of thermal expansion intermediate between that of beryllium (anode support 130) and tantalum, thus suppressing microcracking due to thermal cycling of the target anode between the on and off states of the tube. (2) approximately 5 microns thick tantalum sputter deposit layer, (3) approximately 5 microns thick tungsten-rhenium sputter deposit layer, and (4)
It is a sputter deposited layer of tungsten approximately 5 to 7 microns thick. Tantalum, tungsten and tungsten-rhenium are preferred for the anode 50 because they have relatively high atomic numbers and densities and readily emit X-rays when irradiated with an electron beam. The fact that tungsten has a high melting point of 3370 ° C. and good vacuum characteristics are suitable for the high temperature and ultra-high vacuum state in the X-ray tube. Tantalum and tungsten-rhenium have similar properties as known to those skilled in the art. The thickness of the anode layer is 100 KV
It is chosen to be approximately equal to the distance required to effectively convert the electrons into x-rays. Beryllium is preferred for the anode support 130 because it is strong and does not significantly reduce or dissipate the X-rays emitted from the anode 50.
The thickness of the beryllium anode support 130 is about 0.5c.
It is preferably m. The anode support 130 is subject to the physical constraint that it must be strong enough to withstand a pressure gradient with an external atmosphere of 1, but should be as thin as possible.

【0030】コリメーショングリッド90は、本発明の
好ましい一形態によれば、検出器アレイ110の方向へ
それぞれが配向され又は向けられた開口140のアレイ
からなる。即ち、コリメーショングリッド90内の上記
開口は、互いに平行ではなく、例えば胸部X線用途のよ
うな使用において、コリメーショングリッド90の前面
260に対して、コリメーショングリッド90の中央部
における0°からグリッド90の端部における20°程
度の間の角度をなすことができる。乳房検査用途での本
発明の使用において、グリッド90は、上記開口がグリ
ッドの端部にて上記前面と45°の範囲で角度をなすよ
うに組み立てることができる。コリメーショングリッド
90における開口140の数は、丸いコリメーショング
リッド90の中央部にて例えば500×500から10
24×1024の画素数に相当することができ、当該装
置の解像度を決定することができる。又、画素数よりも
少ない開口が後述するサブサンプリングの技術に関連し
て使用することができる。グリッド90の厚さ及び開口
140の寸法は、X線管10から検出器アレイ110ま
での距離(ここでは、好ましくは91.4cm(36イ
ンチ))と、上記検出器へ向けられていない全てのX線
を減じる必要から、検出器アレイ110の検出器素子1
60(この図には示していない)の寸法とによって決定
される。本発明において重要なことではないが、前面2
60から見た開口140は、直径25.4cm(10イ
ンチ)の円形の境界を有する長四角形の列及び行のパタ
ーンにて設計されるのが好ましい。開口アレイは、対象
物80の画像を解析するため以下に概説する検出及びた
たみこみ技術を使用する互いに関連する便利なレイアウ
トとすることができる。この開口アレイは、「円形アク
ティブエリア」と呼ばれる。円形アクティブエリアの中
央にて、開口の総数は、本発明の好ましい一実施形態に
よれば、好ましくは500×500である。コリメーシ
ョングリッド90の開口のない部分150は、ずれたX
線が対象物80を照射しないようにずれたX線を吸収す
るように設計される。このことは非開口部分150に衝
突するX線が「1/2値」(この装置のエネルギー、こ
こでは100KeVにて、それに衝突するX線を1/2
に減じるのに必要な物質量)の少なくとも10倍を示す
ように上記グリッドを組み立てることでなされる。ずれ
たX線は、対象物とスタッフにX線を照射するが、画像
に有益な情報を与えることはない。図3A及び図3Bに
示されるように、コリメーショングリッド90は、X線
ビーム100を検出器へ通過させるようにそこを通過す
る開口140を有するX線吸収物質の多数のシート14
3,144から形成することができる。コリメーション
グリッド90は、0.0254cm(0.010イン
チ)厚のモリブデンの薄いシートを50枚積層し互いに
保持して組み立てるのが好ましい。モリブデンは、X線
管10にて発生し検出器110へ向けられていないX線
が、人間の患者をもちろん含む対象物80に、無益でか
つ有害に衝突する前に停止させることから好ましい。鉛
または類似のX線稠密物質も使用することができる。
The collimation grid 90 comprises an array of apertures 140, each oriented or directed toward the detector array 110, according to a preferred form of the invention. That is, the apertures in the collimation grid 90 are not parallel to each other, and in use such as, for example, chest x-ray applications, with respect to the front surface 260 of the collimation grid 90, from 0 ° in the center of the collimation grid 90 to the grid 90. The angle at the end can be between about 20 °. In use of the present invention in a breast examination application, the grid 90 may be assembled such that the openings make an angle with the front surface at an end of the grid in the range of 45 °. The number of openings 140 in the collimation grid 90 is, for example, 500 × 500 to 10 at the center of the round collimation grid 90.
It can correspond to 24 × 1024 pixels and can determine the resolution of the device. Also, apertures with less than the number of pixels can be used in connection with the subsampling technique described below. The thickness of the grid 90 and the dimensions of the apertures 140 are such that the distance from the x-ray tube 10 to the detector array 110 (here preferably 91.4 cm (36 inches)) and any that are not directed to the detector. Because of the need to reduce X-rays, detector element 1 of detector array 110
60 (not shown in this figure). The front surface 2 is not important in the present invention.
The openings 140 viewed from 60 are preferably designed in a rectangular column and row pattern with circular boundaries having a diameter of 25.4 cm (10 inches). The aperture array can be a convenient layout relative to each other using the detection and convolution techniques outlined below for analyzing an image of the object 80. This array of apertures is called the "circular active area". At the center of the circular active area, the total number of openings is, according to a preferred embodiment of the invention, preferably 500 × 500. The unopened portion 150 of the collimation grid 90 has a misaligned X
It is designed to absorb stray X-rays so that the rays do not illuminate the object 80. This means that the X-rays that impinge on the non-aperture portion 150 have a "1/2 value" (at the energy of this device, here 100 KeV, the X-rays that impinge on it are 1/2).
This is done by assembling the grid to show at least 10 times the amount of material required to reduce The displaced X-rays irradiate the object and staff with X-rays but do not provide useful information to the image. As shown in FIGS. 3A and 3B, the collimation grid 90 has multiple sheets of X-ray absorbing material 14 having apertures 140 therethrough for passing the X-ray beam 100 to a detector.
3, 144 can be formed. The collimation grid 90 is preferably assembled by stacking 50 thin sheets of 0.0254 cm (0.010 inch) molybdenum and holding them together. Molybdenum is preferred because it stops the x-rays generated in the x-ray tube 10 that are not directed to the detector 110 before they have a useless and harmful impact on objects 80, including of course human patients. Lead or similar X-ray dense material can also be used.

【0031】コリメーショングリッド90の開口140
は、最大充填密度を得るため、及び、検出器アレイ素子
160の好ましい正方形形状に一致するために、断面に
おいて正方形であるのが好ましい。他の形状、特に六角
形もまた使用可能である。正方形の開口140は、X線
透視法にて使用される従来のコリメータの断面積の約1
/100の断面積をもたらす、0.0381cm(0.
015インチ)×0.0381cmの寸法のものが好ま
しい。このより密なコリメーションにより、X線ビーム
100のためのより小さなビーム幅が達成される。この
ことは検出器の表面の断面積は相応じて従来の装置より
もより小さくすることができることを意味する。結果と
して、対象物にて散乱されるX線は検出器に検出され
ず、比較的大きな表面積の検出器を使用する従来の装置
において上記散乱X線が作用したように、画像をくもら
せることはない。
The opening 140 of the collimation grid 90
Is preferably square in cross section for maximum packing density and to match the preferred square shape of detector array element 160. Other shapes, especially hexagons, can also be used. The square aperture 140 is about 1 of the cross-sectional area of a conventional collimator used in fluoroscopy.
0.0381 cm (0.
A size of 015 inches) × 0.0381 cm is preferable. This tighter collimation achieves a smaller beam width for the x-ray beam 100. This means that the cross-sectional area of the surface of the detector can be correspondingly smaller than in conventional devices. As a result, the X-rays scattered by the object are not detected by the detector, and it is possible to obscure the image as the scattered X-rays acted on in conventional devices using detectors of relatively large surface area. Absent.

【0032】コリメーショングリッド90の好ましい組
み立て方法は、光化学ミリング又はエッチングによるも
のである。光化学ミリングは、コスト効率及び正確であ
ることから好ましい。この方法によれば、0.0254
cm(0.010インチ)厚の薄いシート物質の50枚
に穴や隙間をエッチングするため、50枚の一組のフォ
トマスクが作製される。エッチングされたシートは、積
み重ねられ、配列され、互いに保持されて、各シートに
関しそれぞれ所定の角度を有する多数の段付き開口を有
するグリッドアッセンブリを形成する。図3Aは独創的
なコリメーショングリッド90の変形例を示している。
この変形例は一定の断面(しかし、断面は一定であるこ
とを必要としない)の個々の開口を有する多数のX線吸
収シート143を含む。結果として生じる開口14は、
図示するように、段付きであるが、X線ビーム100を
検出器アレイ110へ通過させる。図3Bに示される変
形例は、X線吸収シート144において形成される個々
の開口がそれ自身段付きであることを除き図3Aに示さ
れるものと全く類似する。これらの段付き開口は、当業
者に明白であるように、示された形状となるように、わ
ずかな食違いの状態でシート144のそれぞれの側面か
らミリング又は化学エッチングによって作製することが
できる。図3Bの形状は、コリメーショングリッド90
の段付き開口140内で、より少ないX線エネルギの吸
収となり、その結果、X線ビーム100の端部でのX線
束が図3Aに示される変形例と同じ程度に減じられない
ことから、さらに好ましい。
The preferred method of assembling the collimation grid 90 is by photochemical milling or etching. Photochemical milling is preferred because it is cost effective and accurate. According to this method, 0.0254
A set of 50 photomasks is made to etch holes and gaps in 50 sheets of thin sheet material, which is 0.010 inch thick. The etched sheets are stacked, aligned and held together to form a grid assembly having a number of stepped openings each having a predetermined angle for each sheet. FIG. 3A shows a modification of the original collimation grid 90.
This variant includes a number of X-ray absorbing sheets 143 having individual openings of constant cross section (but not necessarily constant cross section). The resulting opening 14 is
As shown, the stepped but x-ray beam 100 is passed to a detector array 110. The modification shown in FIG. 3B is quite similar to that shown in FIG. 3A except that the individual openings formed in the X-ray absorbing sheet 144 are themselves stepped. These stepped openings can be made by milling or chemical etching from each side of the sheet 144 with slight staggers to the shape shown, as will be apparent to those skilled in the art. The shape of FIG. 3B has a collimation grid 90.
Further, since there is less absorption of X-ray energy in the stepped aperture 140 of the X-ray beam 140, and consequently the X-ray flux at the ends of the X-ray beam 100 is not reduced to the same extent as the variant shown in FIG. 3A. preferable.

【0033】グリッド90を形成するエッチングされた
シート(複数)を保持するひとつの好ましい方法が図1
4に示されている。エッチングされたシート91(好ま
しくは50)はそれぞれアライメント穴又はアライメン
ト開口94が設けられている。アライメントペッグ95
はエッチングされたシート91を整列するためにそれぞ
れのアライメント開口94内に配置される。シート91
とペッグ95のアッセンブリはアルミニウムリング35
9内に配置される。アルミニウムリング359は、ピン
チオフ375にて密閉可能な真空ポート370を設け
る。そして0.1cm厚のアルミニウムシート365
は、リング359の上部表面380に真空接着剤にて接
着及び密閉される。アルミニウムシート360も同様に
リング359の下部表面385に接着される。ポート3
70を介して部分的に真空引きされ、そして当該分野に
て周知のようにピンチオフ375にてポート370は密
閉される。この方法において、比較的X線が透過するア
ルミニウムシート360,365は、グリッドアッセン
ブリ90としてエッチングされたシート91を互いに保
持し配向するのに役立つ締め付け動作を提供する。
One preferred method of holding the etched sheet (s) forming the grid 90 is shown in FIG.
4 is shown. Each etched sheet 91 (preferably 50) is provided with an alignment hole or alignment opening 94, respectively. Alignment peg 95
Are placed in respective alignment openings 94 to align the etched sheet 91. Sheet 91
Aluminum ring 35 for peg 95 assembly
Located within 9. The aluminum ring 359 is provided with a vacuum port 370 that can be sealed with a pinch-off 375. And an aluminum sheet 365 with a thickness of 0.1 cm
Are bonded and sealed to the upper surface 380 of ring 359 with a vacuum adhesive. Aluminum sheet 360 is similarly adhered to lower surface 385 of ring 359. Port 3
A partial vacuum is pulled through 70, and port 370 is sealed at pinch-off 375 as is known in the art. In this manner, the relatively X-ray transparent aluminum sheets 360, 365 provide a clamping action that helps hold and orient the etched sheets 91 as a grid assembly 90.

【0034】グリッド90の中心から最も遠い開口14
0は段付き表面を有し、好ましくは断面が正方形であ
る。段付き表面による通路の凹凸によりX線は一般的に
影響を受けず、たとえX線が散乱しても、それらが合成
ビームに測定できる程に影響を与えることはないであろ
う。上述したようにコリメーショングリッド90に使用
される物質は、現在、モリブデン、真ちゅう、鉛、又は
モリブデンを加えた銅が好ましい。上記穴の位置につい
ての好ましい誤差は、累積誤差を除いて中心から中心に
て±0.00127cm(0.0005インチ)であ
り、穴の大きさの誤差は±0.00254cm(0.0
01インチ)である。
The opening 14 farthest from the center of the grid 90
0 has a stepped surface and is preferably square in cross section. X-rays are generally unaffected by the unevenness of the passageway due to the stepped surface, and even if they scatter, they will not measurably affect the resultant beam. As mentioned above, the material used for the collimation grid 90 is currently preferably molybdenum, brass, lead, or copper with molybdenum. The preferred error for the hole position is ± 0.00127 cm (0.0005 inch) from center to center, excluding cumulative error, and the hole size error is ± 0.00254 cm (0.005 cm).
01 inches).

【0035】使用可能なコリメーショングリッド90を
製作する他の方法は、電子ビーム機械加工、穴あけ、ミ
ニ機械加工、レーザ穴あけを含む。穴あけ及びレーザ穴
あけは、正方形の穴よりも丸い穴を生成する欠点を有す
る。円形の開口は良好に作用するけれども現在好ましく
ない。
Other methods of making usable collimation grid 90 include electron beam machining, drilling, mini-machining, laser drilling. Drilling and laser drilling have the drawback of producing round holes rather than square holes. Circular openings work well but are presently not preferred.

【0036】好ましい走査X線管10のより詳細なもの
が図4及び図5に示されている。電子銃161はX線管
10の正面とは反対側に位置し、約−100KVから−
120KVまでの電位にて動作する。接地されたアノー
ド50は管の正面に位置し電子ビーム40が電子銃16
1とアノード50との間を移動する。接地された電子開
口板162は電子銃161の近傍に位置し電子ビーム4
0が通過する中央部にて開口163を有する。磁界集束
レンズ164及び偏向コイル20は、当該分野に周知の
自動集束を使用するアノード50上にビームスポットの
位置を定める。上記管は、円形アクティブエリアの末端
にて電子ビームが約30°まで偏向された状態で電子ビ
ーム40がアノード50と交差する25.4cm(10
インチ)の直径の円形アクティブエリアを有するように
組み立てられる。上記ビームがある開口を通過して「輝
いて(fired)」いないとき、ビームの生成をやめるの
が好ましく、その結果約25%まで電力を節約すること
になる。
More details of the preferred scanning x-ray tube 10 are shown in FIGS. The electron gun 161 is located on the opposite side of the front surface of the X-ray tube 10 from about -100 KV-
Operates at potentials up to 120 KV. The grounded anode 50 is located in front of the tube and the electron beam 40 is
1 and the anode 50. The grounded electron aperture plate 162 is located near the electron gun 161 and
It has an opening 163 at the center where 0 passes. The magnetic field focusing lens 164 and the deflection coil 20 position the beam spot on the anode 50 using automatic focusing well known in the art. The tube is 25.4 cm (10 cm) across which the electron beam 40 intersects the anode 50 with the electron beam being deflected by about 30 ° at the end of the circular active area.
Assembled to have a circular active area of diameter (inch). When the beam is not "fired" through an aperture, it is preferable to stop producing the beam, resulting in power savings of up to about 25%.

【0037】図5は、適切なX線管10の前面部分の断
面図を示す。真空に維持されるX線管340の内部はア
ノード50の後側である。アノード50は上述したよう
なアノード物質のコーティングである。アノード50の
前部は、0.5cm厚のベリリウムのアノード支持体1
30である。ベリリウムアノード支持体130の前部
は、好ましくは0.4cm厚であり水又は強制空気を流
すように応用可能な冷却ジャケット350である。アル
ミニウムのグリッド支持体360,365は、0.1c
m厚にエッチングされ、好ましくは1.27cm(0.
5インチ)厚のコリメーショングリッド90を支持する
のを助ける。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the front portion of a suitable x-ray tube 10. The inside of the X-ray tube 340 that is maintained in vacuum is behind the anode 50. Anode 50 is a coating of anode material as described above. The front of the anode 50 is a 0.5 cm thick beryllium anode support 1
Thirty. The front of the beryllium anode support 130 is a cooling jacket 350, which is preferably 0.4 cm thick and is adaptable for flowing water or forced air. The aluminum grid support 360, 365 is 0.1c
It is etched to a thickness of 1.27 cm (0.
Helps support a 5 inch thick collimation grid 90.

【0038】X線管340が使用されるとき、コリメー
ショングリッド90のわずか一つの開口140がいずれ
の一定の瞬間にて相当量のX線を通過させるであろう。
好ましい実施形態によれば、電子ビーム40は、電子ビ
ーム40が開口140の前に直接に位置しないとき電子
ビーム40は止めることができる。このようにX線管は
電力消費を減じ、ターゲットアノード50上の摩損や裂
け目を減じるように走査パルスモードにおいて効果的に
動作可能である。
When the X-ray tube 340 is used, only one opening 140 in the collimation grid 90 will pass a significant amount of X-rays at any given moment.
According to a preferred embodiment, the electron beam 40 can be stopped when the electron beam 40 is not located directly in front of the aperture 140. Thus, the x-ray tube can be effectively operated in scan pulse mode to reduce power consumption and reduce wear and tear on the target anode 50.

【0039】立体的なX線撮影 図6において、本発明の好ましい他の実施形態によれ
ば、立体的なX線撮影を得ることができるような複数の
焦点を有するグリッドを設けることができる。例えば、
もしグリッド90における他のすべての開口の列が焦点
F1(92)に向けられ、残りの開口が焦点F2(9
3)に向けられたならば、F1(92)に第1センサア
レイを配置しF2(93)に第2センサアレイを配置す
ることで、ラスタ又は蛇行パターンにて開口を走査する
ことが可能であり、それによって、第1センサアレイに
関するデータの「線」と、第2センサアレイに関するデ
ータの「線」を作成することができる。これを繰り返
し、空間において2つの異なった点F1、F2から見ら
れるように、2つの完成した画像を組み立てることがで
き、それにより、立体的なX線画像を提供する従来の立
体撮影表示装置でそれらを表示することができる。図3
Cは、X線吸収物質の層144の内から立体的コリメー
ショングリッドをどのように構成するかを示している。
この場合、開口140A、140Bは、図示されるよう
に、X線ビーム100A、100B用に“V”の「脚」
に沿って分離した通路を提供する、実際には“V”のよ
うな形状とすることができる。しかしながら、図示され
るように開口140A、140Bは連結されることは必
要条件ではないが、上記“V”の頂点にてX線が入射す
る“V”形状開口の有利な点は、両方の検出器が同時に
照射され、“V”はF1へ行くX線とF2へ行くX線と
の信号分離器として動作することである。これはビーム
及び偏向電流に必要な電力を半減する。価格は安くなる
が、散乱及びそれによる画像のくもりが増加する。
Stereoscopic Radiography In FIG. 6, according to another preferred embodiment of the present invention, a grid with a plurality of focal points can be provided so that a stereoscopic radiography can be obtained. For example,
If all other rows of apertures in grid 90 are directed to focus F1 (92), the remaining apertures are focused to focus F2 (9).
If directed to 3), it is possible to scan the aperture in a raster or serpentine pattern by placing the first sensor array at F1 (92) and the second sensor array at F2 (93). Yes, thereby creating a "line" of data for the first sensor array and a "line" of data for the second sensor array. Repeating this, two completed images can be assembled so that they can be seen from two different points F1, F2 in space, and thus in a conventional stereoscopic display device that provides a stereoscopic X-ray image. You can display them. Figure 3
C shows how to construct a three-dimensional collimation grid from within the layer 144 of X-ray absorbing material.
In this case, the apertures 140A, 140B are "V""legs" for the X-ray beams 100A, 100B, as shown.
It can actually be shaped like a "V", providing separate passages along. However, although it is not a requirement that the openings 140A and 140B be connected as shown in the figure, the advantage of the "V" -shaped opening in which X-rays are incident at the apex of the "V" is that both detections are The instruments are illuminated at the same time and the "V" is to act as a signal separator for the X-rays going to F1 and F2. This halves the power required for the beam and deflection current. The price is lower, but the scatter and the resulting image haze is increased.

【0040】アレイ検出器 対象物面にて数ライン/mmの解像度を達成するため、
いくつかの医療用途にて要求されるように、空間的解像
度の限界は、主に検出器の大きさによって決定される。
これは、今日のX線管技術では、非常に良く方向付けさ
れたX線放射を十分に得るために要求されるであろう非
常に高いパワーレベルを発生することや、組合わされた
X線方向付け手段を開発することのどちらも不可能であ
るからである。
Array Detector In order to achieve a resolution of several lines / mm on the object plane,
As required in some medical applications, spatial resolution limits are primarily determined by detector size.
This is because in today's x-ray tube technology it produces very high power levels which would be required to get very well directed x-ray radiation, and in the combined x-ray direction. Because neither of the means of attachment is possible.

【0041】放射されたX線の円錐と交差する領域より
も検出器が小さく作られる場合、図7Aに示すように、
線源50により放射されたX線の多くの割合のX線は検
出器250に検出されない。実際には、このように工業
上のビーム走査デジタルX線検査装置は設計されてお
り、ここで照射線量は普通であり問題ではない。結果と
して、照射線量は所望の解像度を維持するために増加す
る。
If the detector is made smaller than the area that intersects the cone of emitted X-rays, as shown in FIG. 7A,
A large proportion of the X-rays emitted by the source 50 are not detected by the detector 250. In practice, such industrial beam scanning digital X-ray inspection apparatus is designed in this way, where the irradiation dose is normal and not a problem. As a result, the irradiation dose is increased to maintain the desired resolution.

【0042】したがって、解像度はより小さな検出器の
使用にて改善されるが、検出器の領域が検出器面270
に交差する放射X線の円錐によって規定される領域に等
しいか又はそれを超えるとき、X照射線量は最小化され
る。
Thus, resolution is improved with the use of a smaller detector, but the area of the detector is limited to the detector plane 270.
The X-ray dose is minimized when it is equal to or exceeds the area defined by the cone of radiant X-rays intersecting with.

【0043】走査X線撮影装置の解像度は、対象物面2
80(アノード50の中心と対象物80が位置する検出
器110の中心との間の線に垂直な面)に投影される検
出器素子の断面積によって決定される。よって、図8に
て検出器アレイの正面図にて示されるように、もし大き
な領域の検出器がより小さなアレイ素子に分けられるな
らば、検出器集合体の大きな捕獲領域は維持され、一方
同時に、個々の小さな検出器素子160のサイズに比例
した画像解像度を保つ。
The resolution of the scanning X-ray imaging apparatus is the object plane 2
It is determined by the cross-sectional area of the detector element projected at 80 (the plane perpendicular to the line between the center of the anode 50 and the center of the detector 110 where the object 80 is located). Thus, as shown in the front view of the detector array in FIG. 8, if a large area detector is divided into smaller array elements, a large capture area of the detector assembly is maintained while at the same time. , Keep the image resolution proportional to the size of each individual small detector element 160.

【0044】個々の検出器素子160によって規定され
る解像度は、上記個々の素子から、各アドレス即ち各画
素が、対象物面280における特定位置に対応するメモ
リバッファへ読み取り値を分配し、総計することによっ
て維持される。X線ビーム100は、アノード50に放
射するX線の前に位置するコリメーショングリッド90
を横切り個別的に移動するので、与えられた検出器素子
の出力が加算されるアドレスが変化する。撮影の幾何学
的形状は図7B及び図7Cに示されている。図7Bに
は、単一のビーム位置がどのように5つの画素に分割さ
れるかを示している。図7Cには、連続的なビーム位置
が単一の画素内でどのようにビームが互いに加えられる
かを示している。
The resolutions defined by the individual detector elements 160 sum up from each of the individual elements, with each address or pixel distributing the reading to a memory buffer corresponding to a particular location on the object plane 280. Maintained by. The X-ray beam 100 has a collimation grid 90 located in front of the X-rays that are emitted to the anode 50.
As the output of a given detector element is summed changes. The imaging geometry is shown in FIGS. 7B and 7C. FIG. 7B shows how a single beam position is divided into 5 pixels. Figure 7C shows how successive beam positions are added to each other within a single pixel.

【0045】換言すると、各検出器素子に関する信号
は、対象物面280における非常に小さい特定領域、即
ち、単一の画素に対応したメモリアドレスで、画像バッ
ファに格納される。したがって、各検出器素子用のメモ
リ格納アドレスは、メモリの各画素が対象物面280に
おける特定スポットを通過した放射線の合計を含むよう
に配列された形態において走査X線ビームの位置へ変化
する。この方法において装置の解像度は単一の検出器素
子のサイズによって決定され、一方、検出器面270に
到達する実質的にすべてのX線が記録されるので、装置
の感度は最高となる。
In other words, the signal for each detector element is stored in the image buffer at a memory area corresponding to a very small specific area of the object plane 280, ie a single pixel. Thus, the memory storage address for each detector element changes to the position of the scanning x-ray beam in a configuration where each pixel of the memory is arranged to contain the sum of the radiation that has passed through a particular spot on the object plane 280. In this way, the resolution of the device is determined by the size of a single detector element, while the sensitivity of the device is maximized because substantially all X-rays reaching the detector plane 270 are recorded.

【0046】このアレイ検出器の画像化幾何学的形状の
さらに有利な点は、対象物面280は狭く規定されるこ
とである。それの前又は後ろに存在する構造物はかすん
でしまう(焦点から外れる)。第1開口141及び第2
開口142からのX線で、開口141,142から距離
SOの対象物面280を通過し、及び、開口141,1
42から距離SOの2倍の面281を通過したX線は図
7Dに示されている。見て容易に分かるように、2倍の
SOにて得られる解像度はSOにて得られる解像度の約
1/2に落ちる。この特徴は、関心のある面280にお
ける詳しい構造物の改善された配置及び視覚化を提供
し、一方、装置の幾何学的形状により変更可能なフィー
ルドの十分な深さを提供する。
A further advantage of the imaging geometry of this array detector is that the object plane 280 is narrowly defined. Structures in front of it or behind it become hazy (out of focus). First opening 141 and second
X-rays from the opening 142 pass through the object surface 280 at a distance SO from the openings 141, 142, and the openings 141, 1
X-rays that have passed through surface 281 at a distance SO from 42 are shown in FIG. 7D. As can be easily seen, the resolution obtained with twice the SO falls to about 1/2 of the resolution obtained with SO. This feature provides improved placement and visualization of detailed structures on the surface of interest 280, while providing sufficient depth of field that can be modified by the geometry of the device.

【0047】現在の好ましい実施形態のアレイは、約
1.93cm(0.72インチ)の直径の円内に配置さ
れた一辺が0.135cmの正方形の検出器素子の96
素子疑似円アレイである。このように大きい必要はな
く、一つの検出器の辺の長さ、ここでは0.135cm
に等しい半径の円内ですべてが一列にならないように配
置された3以上の検出器とすることもできる。
The array of the presently preferred embodiment is 96 of 0.135 cm square detector elements arranged within a circle of 0.72 inch diameter.
It is an element pseudo-circular array. It does not have to be as large as this; the side length of one detector, here 0.135 cm.
It is also possible to have more than two detectors arranged so that they are not all aligned in a circle of radius equal to.

【0048】X線検出器 従来のイメージ増倍管技術は、基本的にシステムの感度
の限界という束縛を有している。この使用可能なシンチ
レータ材料の厚みはその光透過特性によって限定され
る。典型的にはそれは、入射X線光子の約50パーセン
トが捕捉されるのに十分な厚さに作られる。放射光子の
半分だけがフォトカソードに達する。フォトカソードに
おいて、入射光子のただ約10パーセントが光電子を生
じる。このように、ただ入射X線光子エネルギーの2.
5パーセント(0.5×0.5×0.1)がイメージ増
倍管システムに維持される。この限定された変換係数に
加えて、光子はシンチレータ材料により縦方向に散乱さ
れ、与えられた照射量レベルでのシステムの分解能を減
ずるボケを生じる。
X-Ray Detector Conventional image intensifier technology has the fundamental limitation of system sensitivity. The thickness of this usable scintillator material is limited by its light transmission properties. Typically it is made thick enough to trap about 50 percent of the incident X-ray photons. Only half of the emitted photons reach the photocathode. At the photocathode, only about 10 percent of the incident photons produce photoelectrons. Thus, only the incident X-ray photon energy of 2.
Five percent (0.5 x 0.5 x 0.1) is maintained in the image intensifier system. In addition to this limited conversion factor, photons are scattered vertically by the scintillator material, causing blurring that reduces the resolution of the system at a given dose level.

【0049】本発明の根本の目的の1つは、行なわれる
処置に必要な適当なイメージ品質を達成しつつ、最も低
い可能なX線レベルに、検査用の物体がさらされること
を確実にするSBDX撮影システムを提供することであ
る。このことは、物体から出てくるX線光子の検知に用
いられるシステムがもっとも高い光子−電気信号変換効
率を有さなければならないことを意味する。これを達成
するために、検出器に用いられる材料は、光子が飛ぶ方
向の長さが、入射X線からずっと離れた端からの光子が
入らないことを十分確実にするように長くしなければな
らない。例えば、検出器の出力を最大にするために、光
子エネルギーは材料中で適当に浪費されなければならな
い。ここで述べるSBDXシステムで用いることができ
る検出器には、多くのタイプがある。好ましいのは、X
線光子エネルギーが可視エネルギーに変換され、光強度
が、光電子増倍管、フォトダイオード、CCDまたはそ
のような装置手段で電気信号に変換されるシンチレータ
である。SBDX像の各画素が、約140ナノ秒の大変
短時間で生じなければならないので、シンチレータ材料
は高い応答性および最小アフターグロー時間を有しなけ
ればならない。アフターグローとは、励起入射X線放射
が終了した後に、シンチレータが光を放射し続ける現象
をいう。有機物を混ぜたポリスチレンのようなプラスチ
ックシンチレータは、必要な高い応答性を有している点
で適しているが、比較的小さなX線光子相互作用断面を
有し、線型X線吸収係数もまた小さい値である。その結
果、相当の厚みがX線光子を止めるのに必要となる。1
00kVのX線に対し、典型的なプラスチックシンチレ
ータでは、入力X線の99%を捕捉するために28cm
(11インチ)の厚みが必要となる。ここでより好まし
くは(好ましい選択においては)、(1)セリウムをド
ープしたYSO(イットリウム・オキシ−オルソシリケ
イト、ニューヨーク州シャーロットのエアトロン(リッ
トン)から入手可能)、(2)セリウムをドープしたL
SO(リチウム・オキシ−オルソシリケイト、シュルン
ベルジェ社から入手可能)、(3)BGO(ビスマス・
ゲルマネイト、オハイオ州ビーチウッドのレキシントン
・コンポーネントから入手可能)、である。YSOおよ
びLSOは室温で用いることができる点で優れている。
BGOは、50ナノ秒オーダの適当な光出力減衰時間を
達成するためには約100℃に加熱しなければならな
い。これらのシンチレータ材料は、プラスチックシンチ
レータと同じ程度の長さを必要とせず、0.10cmの
長さで有効である。
One of the underlying aims of the invention is to ensure that the object under examination is exposed to the lowest possible x-ray level while achieving the appropriate image quality required for the procedure to be performed. It is to provide an SBDX imaging system. This means that the system used to detect the X-ray photons emerging from the object must have the highest photon-to-electrical signal conversion efficiency. To achieve this, the material used in the detector must be long enough to ensure that the length in the direction in which the photons travel does not enter the photons from the edge far away from the incident X-ray. I won't. For example, photon energy must be properly dissipated in the material in order to maximize the detector output. There are many types of detectors that can be used in the SBDX system described here. Preferred is X
A scintillator in which line photon energy is converted into visible energy and light intensity is converted into an electrical signal by a photomultiplier tube, photodiode, CCD or such device means. The scintillator material must have high responsivity and minimum afterglow time because each pixel of the SBDX image must occur in a very short time of about 140 nanoseconds. Afterglow is a phenomenon in which the scintillator continues to emit light after the excitation incident X-ray emission is completed. A plastic scintillator such as polystyrene mixed with an organic substance is suitable in that it has the necessary high responsivity, but it has a relatively small X-ray photon interaction cross section and also has a small linear X-ray absorption coefficient. It is a value. As a result, a considerable thickness is needed to stop the X-ray photons. 1
For a 00 kV x-ray, a typical plastic scintillator is 28 cm to capture 99% of the incoming x-ray
A thickness of (11 inches) is required. More preferably here (in a preferred choice): (1) cerium-doped YSO (yttrium oxy-orthosilicate, available from Airtron (Litton), Charlotte, NY); (2) cerium-doped L.
SO (lithium oxy-orthosilicate, available from Schlumberger), (3) BGO (bismuth
Germanite, available from Lexington Components of Beachwood, Ohio). YSO and LSO are excellent in that they can be used at room temperature.
BGO must be heated to about 100 ° C. to achieve a suitable light output decay time on the order of 50 nanoseconds. These scintillator materials do not require the same length as plastic scintillators and are effective at lengths of 0.10 cm.

【0050】本発明の現状での好ましい具体例によれ
ば、SBDXアレー検出器110は、X線源50から9
1.4cm(36インチ)の距離をおいて配置された、
96個の密集して束ねられた個々のX線検出器160の
12×12の疑似円のアレイからなる。(5×5、3×
3アレイ用も、四角い検出器を有する四角でないアレイ
(X線ターゲットの回りの円を満たす)のように考えら
れる。例えば表1の下部参照。)コリメーショングリッ
ドのアスペクト比の形状、X線源50からの距離および
X線源50の大きさは、検出器アレイ110の入口にお
いて、直径約2.23cm(0.9インチ)の、総夾角
が1.46°である四角錐を与える。各シンチレータ1
70は、それゆえに検出器の面内で中心から中心まで
が、約0.152cm(0.06インチ)でなければな
らない。もしシンチレータ170が平行な側面を有して
いれば、端部近くに入射したX線は、シンチレータの壁
に当たることなく必要とされる距離を移動することがで
きないだろう。それゆえに、これらのX線が近隣のシン
チレータに通り、もしそれらがシールドされていなけれ
ば、間違った空間の場所からの見かけの出力が生じ、物
体のイメージの質の結果的な劣化を生じる。図9Aに示
したように、この影響を避けるために、本発明の好まし
い具体例に係る各シンチレータは、好ましくはテーパ状
になっており、境界面173は、入射X線100’の最
も末端の角度に等しい夾角を有する。これは特に長いプ
ラスチックシンチレータで有用である。上で引用した好
ましい例では、各シンチレータ170は、直径0.28
5cmの入口面172、直径0.37cmの光検出器端
面174を有する、長さ28cmの好ましい4角錐台で
ある。81個の検出器の束のそれぞれが、それゆえに多
面体の端部を有し、各面はX線源50の中心に置かれた
球の表面に接している。
In accordance with the presently preferred embodiment of the present invention, the SBDX array detector 110 includes x-ray sources 50-9.
Placed at a distance of 1.4 cm (36 inches),
It consists of an array of 12x12 pseudo-circles of 96 closely packed individual x-ray detectors 160. (5x5, 3x
The 3 array is also considered as a non-square array with square detectors (filling the circle around the x-ray target). For example, see the bottom of Table 1. ) The shape of the collimation grid aspect ratio, the distance from the X-ray source 50, and the size of the X-ray source 50 are such that the total included angle of about 2.23 cm (0.9 inches) in diameter at the entrance of the detector array 110. Give a quadrangular pyramid that is 1.46 °. Each scintillator 1
70 should therefore be about 0.06 inch from center to center in the plane of the detector. If the scintillator 170 had parallel sides, X-rays incident near the edges would not be able to travel the required distance without hitting the scintillator wall. Therefore, these x-rays pass to nearby scintillators, and if they are not shielded, they produce an apparent output from the wrong spatial location, resulting in a consequent deterioration of the image quality of the object. To avoid this effect, as shown in FIG. 9A, each scintillator according to a preferred embodiment of the present invention is preferably tapered and the interface 173 is at the extreme end of the incident X-ray 100 '. It has an included angle equal to the angle. This is especially useful for long plastic scintillators. In the preferred example cited above, each scintillator 170 has a diameter of 0.28.
It is a preferred quadrangular pyramid 28 cm long with a 5 cm entrance face 172 and a 0.37 cm diameter photodetector end face 174. Each of the 81 detector bundles therefore has polyhedral ends, each face adjoining the surface of a sphere centered in the X-ray source 50.

【0051】シンチレータの検出効率のさらなる改良
が、入射X線ビーム100の角度より大きな角度のシン
チレータのテーパにより達成される。シンチレータの端
部近くで、入射X線とシンチレータ原子の間の相互作用
により発生する光電子および散乱X線を、隣接するシン
チレータを好ましく隔てるシールド材料に失われること
ができる。かかる失った光電子はいかなる光も生成せ
ず、シンチレータから出た光として振舞うこともない。
それゆえに、かかる消滅はシンチレータの効率を減少さ
せる。光電子が移動する最大距離は、そのエネルギーお
よび、移動する材料に依存する。プラスチックシンチレ
ータ中の、電子と100kVのX線との相互作用では、
約0.01cmより長い距離を移動できる光電子は無
い。もし、シンチレータの4角錐台が、X線ビーム10
0より大きい夾角を有して作製されれば、その大きさ
は、検出器の長さ(28cm)に比較して短い距離、2
×0.01cmで囲まれたビームより大きくなり、失わ
れた光電子による効率の減少が、最小となる。この場
合、面に接する球の中心は、もはやX線源50と一致せ
ず、検出器アレイ110により近くなる。
A further improvement in scintillator detection efficiency is achieved by the scintillator taper at an angle greater than that of the incident X-ray beam 100. Near the edges of the scintillator, photoelectrons and scattered x-rays generated by the interaction between incident x-rays and scintillator atoms can be lost to the shield material that preferably separates adjacent scintillators. The lost photoelectrons do not generate any light and do not behave as light emitted from the scintillator.
Therefore, such extinction reduces the efficiency of the scintillator. The maximum distance traveled by a photoelectron depends on its energy and the material it travels. In the interaction of electrons with 100 kV X-rays in a plastic scintillator,
No photoelectron can travel a distance longer than about 0.01 cm. If the four-sided frustum of the scintillator is the X-ray beam 10
If made with an included angle greater than 0, its size is a short distance, 2 compared to the detector length (28 cm).
It becomes larger than the beam enclosed by × 0.01 cm, and the reduction in efficiency due to lost photoelectrons is minimized. In this case, the center of the sphere tangent to the surface no longer coincides with the x-ray source 50 and is closer to the detector array 110.

【0052】散乱された光子は光電子より長い距離を移
動する。隣接したシンチレータへの逃げからこれらを防
ぐために、シンチレータピラミッドのテーパの値を、散
乱された光子の捕捉を最大にするために、完全な光電子
の捕捉に必要なものより大きく設定する。
Scattered photons travel longer distances than photoelectrons. To prevent these from escaping to adjacent scintillators, the value of the scintillator pyramid taper is set to be greater than that required for complete photoelectron capture to maximize trapped scattered photons.

【0053】ここで図9を参照すると、本発明の好まし
い具体例によれば、各シンチレータ素子170に接触し
て、各シンチレータ素子170を対応する光電子増倍管
190または固体検出器に光学的に結合する光パイプま
たはファイバー光ケーブル180が設けられる。代わり
のシンチレータ170は、特定の光検出器に、物理的に
近接して配置されてもよい。
Referring now to FIG. 9, in accordance with a preferred embodiment of the present invention, each scintillator element 170 is contacted to optically attach each scintillator element 170 to a corresponding photomultiplier tube 190 or solid state detector. A mating light pipe or fiber optic cable 180 is provided. The alternative scintillator 170 may be placed in physical proximity to the particular photodetector.

【0054】図10は、検出器素子160の好ましい形
状を示す。各検出器160に対応した開口210を有す
る、X線を通さないシート200が、検出器アレイ11
0の前に配置される。各検出器素子160は光の漏れな
い、かつX線も通さない囲い220により囲まれる。好
ましくはアルミニウム板で形成される光遮断窓230
は、光の漏れない囲い220の前に配置される。光遮断
窓230はX線を透過する。光の漏れない囲い220の
中では、シンチレータ素子170が、前置増幅器240
に電気的に接続した光電子増倍管190に近く位置して
いる。好ましくは、前置増幅器240からのアナログ信
号は、さらなる処理により、従来の方法で、デジタル信
号に変換される。
FIG. 10 shows the preferred shape of the detector element 160. The X-ray impermeable sheet 200 having the openings 210 corresponding to the respective detectors 160 is used as the detector array 11.
It is placed before 0. Each detector element 160 is surrounded by an enclosure 220 that does not leak light and is impermeable to X-rays. Light blocking window 230, which is preferably formed of an aluminum plate
Is placed in front of the light tight enclosure 220. The light blocking window 230 transmits X-rays. In the light-tight enclosure 220, the scintillator element 170 has a preamplifier 240
It is located near the photomultiplier tube 190 electrically connected to. Preferably, the analog signal from preamplifier 240 is converted into a digital signal in a conventional manner by further processing.

【0055】別の方法として、シンチレータはもっと粗
野で、コンパクトな検出器を得るために、フォトダイオ
ードのアレイ、フォトトランジスタ、または固体撮像素
子(CCD)にじかにまたは近くに配置することができ
る。特にCCDのような固体素子が用いられた時、ペル
チエ冷却器を用いた冷却などが、素子の信号雑音比を増
加するために用いることができる。
Alternatively, the scintillator can be placed directly on or near an array of photodiodes, phototransistors, or solid state imagers (CCDs) to obtain a more crude and compact detector. Cooling with a Peltier cooler can be used to increase the signal-to-noise ratio of the device, especially when a solid-state device such as a CCD is used.

【0056】別の方法として、その大きさ同様、光源と
対等な位置を特定する、出力信号を提供する1またはそ
れ以上の位置を検出する光電子増倍管とじかにまたは近
くに、シンチレータアレイを配置することができる。
Alternatively, a scintillator array may be placed at or near the photomultiplier tube which, as well as its size, identifies a position comparable to the light source and detects one or more positions that provide an output signal. can do.

【0057】他の好ましい具体例では、センサアレイ
が、例えば、図11に示したような、整列した鉛筆型検
出器285の集合からなっても良い。図11では、テー
パを設けたシンチレータ290がX線ビーム100のパ
スに整列し、ビーム100の特別な断面領域に対応する
シンチレータは、その断面領域内でX線をすべて吸収す
る。光増幅管300は、シンチレータ290に物理的に
近接して設けられ、電気信号は、シンチレータ290に
よるX線の吸収に対応して発生される。固体素子も光増
幅管300の代わりに用いられることができる。
In another preferred embodiment, the sensor array may consist of an array of aligned pencil-type detectors 285, for example as shown in FIG. In FIG. 11, the tapered scintillator 290 is aligned with the path of the x-ray beam 100, and the scintillator corresponding to a particular cross-sectional area of the beam 100 absorbs all x-rays within that cross-sectional area. The optical amplifying tube 300 is provided physically close to the scintillator 290, and an electric signal is generated corresponding to absorption of X-rays by the scintillator 290. A solid-state device can also be used instead of the optical amplification tube 300.

【0058】本発明の、この好ましい具体例によれば、
シンチレータは、長手方向に沿っておよび入射面で、光
が逃げる(あるいは入る)のを防ぎ、シンチレータ内の
内部反射を助けるために二酸化シリコンのような光を反
射する材料により覆われる。本発明の他の好ましい具体
例によれば、各シンチレータ素子179は例えば金や鉛
のような高いX線非透過性材料の薄膜171により、隣
接したシンチレータ素子から分離される。膜171は好
ましくは、約0.0102cm(0.004インチ)か
ら0.0127cm(0.005インチ)の厚みであ
る。シンチレータ170の間の膜171の位置は、図1
2に示される。
According to this preferred embodiment of the invention,
The scintillator is covered along the length and at the entrance surface with a light-reflecting material such as silicon dioxide to prevent light from escaping (or entering) and to aid internal reflection within the scintillator. According to another preferred embodiment of the present invention, each scintillator element 179 is separated from an adjacent scintillator element by a thin film 171 of a highly radiopaque material such as gold or lead. Membrane 171 is preferably about 0.0102 cm (0.004 inch) to 0.0127 cm (0.005 inch) thick. The location of the membrane 171 between the scintillators 170 is shown in FIG.
Shown in 2.

【0059】ここで示されたように、コリメーショング
リッド90の円形のアクティブ領域は検出器アレイの1
10の領域より広い。このように、コリメーショングリ
ッド90のそれぞれの開口140から放射されたX線鉛
筆ビームは、すべて検出器アレイ110に集まる。一
方、独立した各X線ビーム100は、閃光ビームのよう
に分岐し、広がる。
As shown here, the circular active area of the collimation grid 90 is one of the detector arrays.
Wider than 10 areas. In this way, all X-ray pencil beams emitted from the respective apertures 140 of the collimation grid 90 are collected at the detector array 110. On the other hand, each independent X-ray beam 100 diverges and spreads like a flash beam.

【0060】イメージ処理 本発明の重要な点は、必要な照射線量をより低減するた
めのイメージ処理システムの応用に関する。実際問題と
して検出器からの信号は、通常は直接ビデオモニタの
“Z”すなわちルミナンス入力に用いられない。代わり
に、各画素のデジタル化された強度が、「フレーム・ス
トア・バッファ」の個別のアドレスに蓄えられる。バッ
ファ中の画素アドレスは、ランダムにアクセスでき、数
値の強度値は数学的に取り扱われる。この機能は、応用
できる多くのイメージ拡張アルゴリズムの応用を有し、
検出器アレイの独立した部分からのデータの画素の割り
当てを許容する。
Image Processing An important aspect of the present invention relates to the application of image processing systems to further reduce the required exposure dose. As a practical matter, the signal from the detector is usually not directly used for the "Z" or luminance input of the video monitor. Instead, the digitized intensity of each pixel is stored at a separate address in the "frame store buffer". Pixel addresses in the buffer are randomly accessible and numeric intensity values are treated mathematically. This feature has many image extension algorithm applications that can be applied,
Allows pixel allocation of data from independent parts of the detector array.

【0061】本発明の好ましい具体例によれば、SBD
Xイメージは500列、500行からなる約250,0
00以上の画素(コリメーショングリッド90の中心の
開口の500列、500行に対応する)からなる。以下
の説明の例のために、走査X線源は、ある瞬間に、コリ
メーショングリッド90の100列、100行にある画
素上の中心Pにあると仮定する。さらに、この具体例に
関しては、検出器アレイ110は9セグメント179
(図12)を含む3×3アレイからなり、各セグメント
179は、単体の画素と組みあわされた総てのX線放射
をさえぎるようなサイズと仮定する。明らかに、他のア
レイ形状は、ここで詳述されたように用いてもよい。
According to a preferred embodiment of the invention, the SBD
The X image consists of 500 columns and 500 rows, about 250,0
00 or more pixels (corresponding to 500 columns and 500 rows of the opening at the center of the collimation grid 90). For the purposes of the examples below, it is assumed that the scanning x-ray source is at a center P on a pixel at 100 columns and 100 rows of collimation grid 90 at a given moment. Further, for this embodiment, detector array 110 has nine segments 179.
Assume that each segment 179 is sized to block all X-ray radiation associated with a single pixel. Obviously, other array geometries may be used as detailed herein.

【0062】検出器アレイ110の個々のセグメントか
らデジタル化された数値には、以下の画素アドレスが割
り当てられる。 セグメント1−99列、99行 セグメント2−99列、100行 セグメント3−99列、101行 セグメント4−100列、99行 セグメントP−100列、100行 セグメント6−100列、101行 セグメント7−101列、99行 セグメント8−101列、100行 セグメント9−101列、101行 走査X線ビームが全画素を通ることにより、同じデータ
割り当てのパターンが、繰り返される。
The digitized numbers from the individual segments of the detector array 110 are assigned the following pixel addresses. Segment 1-99 column, 99-row segment 2-99 column, 100-row segment 3-99 column, 101-row segment 4-100 column, 99-row segment P-100 column, 100-row segment 6-100 column, 101-row segment 7 -101th column, 99th row segment 8-101st column, 100th row segment 9-101th column, 101th row The same data allocation pattern is repeated by passing the scanning X-ray beam through all pixels.

【0063】表示されたイメージ中で、各画素の数値
は、”n”個の部分の合計に等しい。ここで“n”は、
アレイ110のセグメント179の数(この例ではn=
9)である。
In the displayed image, the value of each pixel is equal to the sum of the "n" parts. Where "n" is
The number of segments 179 of the array 110 (where n =
9).

【0064】ここで示されたように構成すると、検出器
アレイ110は、最適の焦点が得られる操作距離を固定
し、従来の非分割(分割の無い)検出器アレイSBDX
イメージシステムでは手に入れられなかった最適焦点の
平面を提供する効果を有する。
When configured as shown here, the detector array 110 has a fixed working distance for optimum focus and is a conventional undivided (non-divided) detector array SBDX.
It has the effect of providing a plane of optimum focus not available in image systems.

【0065】以下のパラメータは、検出器の設計におい
て、考慮に入れなければならない。 1.X線源(アノードターゲット)50からの平行ビー
ムの大きさおよび形状。 2.X線源50および検出器アレイ110の間の距
離;”SD” 3.X線源50および関心のある物体80の中心との間
の距離;”SO” 4.関心のある物体80の希望する解像度、または画素
サイズ 5.医学的応用において、アレイの全領域は、コリメー
ショングリッド90からのX線の遮断に十分な大きさで
なければならない。
The following parameters must be taken into account in the detector design. 1. The size and shape of the collimated beam from the x-ray source (anode target) 50. 2. Distance between X-ray source 50 and detector array 110; "SD" 3. 3. Distance between the x-ray source 50 and the center of the object of interest 80; "SO" 4. 4. desired resolution of object of interest 80, or pixel size In medical applications, the entire area of the array must be large enough to block X-rays from the collimation grid 90.

【0066】本発明の好ましい具体例についてのSBD
Xシステムにおいて、X線源50とコリメーショングリ
ッド90の出口260の間の距離は約2.271cm
(0.894インチ)である(図3、図5参照)。開口
140は、0.0381cm(0.015インチ)×
0.0381cmの四角形である。アノード50上の電
子ビーム40のスポットサイズは、直径約0.0254
cm(0.010インチ)である。検出器アレイ110
は、アノード50から91.4cm(36インチ)であ
る。このように、X線ビーム100のビーム幅は、2*
ARCTAN((スポット直径/2)/((開口幅/
2)+(スポット直径/2))*2.271cm(0.
894インチ)、すなわち1.6゜である。アノード5
0から91.4cm(36インチ)の距離において、照
射されるX線ビーム直径は、91.4*TAN(1.6
°)cmである。それゆえに、検出器アレイ110は、
この好ましい具体例の側面において、約2.54cm
(1インチ)であるべきである。例えば、撮影されるべ
き物体がアノードから22.86cm(9インチ)の位
置にあり、希望の画素サイズが物体で0.0508cm
(0.020インチ)であり、X線源から検出器までの
距離が91.4cm(36インチ)であり、光学的検出
器アレイのサイズは2.54cm(1インチ)角である
場合、検出器平面270での照射された画素のサイズ
は、単に物体での(SD/SO)*画素サイズ、または
0.2032cm(0.080インチ)である。2.5
4cm(1インチ)を0.2032cm(0.080イ
ンチ)で割ることにより、面上に12個から13個のセ
グメントを有する四角に区切られた検出器を用いて希望
の解像度が得られる。明らかに、SBDXシステムが用
いられる状況に応じて、多くの他の形状が用いられるで
あろう。
SBD for the preferred embodiment of the invention
In the X system, the distance between the X-ray source 50 and the exit 260 of the collimation grid 90 is about 2.271 cm.
(0.894 inches) (see FIGS. 3 and 5). Aperture 140 is 0.0381 cm (0.015 inch) x
It is a square of 0.0381 cm. The spot size of the electron beam 40 on the anode 50 is about 0.0254 in diameter.
cm (0.010 inch). Detector array 110
Is 36 inches from the anode 50. Thus, the beam width of the X-ray beam 100 is 2 *
ARCTAN ((spot diameter / 2) / ((aperture width /
2) + (spot diameter / 2)) * 2.271 cm (0.
894 inches), or 1.6 °. Anode 5
At a distance of 0 to 91.4 cm (36 inches), the irradiated X-ray beam diameter is 91.4 * TAN (1.6
°) cm. Therefore, the detector array 110 is
In the aspect of this preferred embodiment, about 2.54 cm.
Should be (1 inch). For example, the object to be photographed is 22.86 cm (9 inches) from the anode and the desired pixel size is 0.0508 cm for the object.
(0.020 inches), the distance from the X-ray source to the detector is 91.4 cm (36 inches), and the size of the optical detector array is 2.54 cm (1 inch) square The size of the illuminated pixel at the vessel plane 270 is simply (SD / SO) * pixel size at the object, or 0.2032 cm (0.080 inch). 2.5
Dividing 4 cm (1 inch) by 0.2032 cm (0.080 inch) will give the desired resolution using a squared detector with 12 to 13 segments on the surface. Obviously, many other geometries could be used depending on the circumstances in which the SBDX system is used.

【0067】最適解像度の面SO(図7Dの280)の
外側では、0.5×SO、2×SO(図7Dの281)
において、解像度が2分の1に劣化する。これは、多く
の応用に対する合理的な焦点深さを許容する。人の心臓
の像のような、いくつかの応用例において、この深さの
範囲の外での劣化した焦点は、利点と見られる。興味あ
る領域外の細部のぼけは、興味ある領域内での細部の認
知を増加させる。
Outside the surface SO (280 in FIG. 7D) of optimum resolution, 0.5 × SO, 2 × SO (281 in FIG. 7D)
At, the resolution deteriorates to half. This allows a reasonable depth of focus for many applications. In some applications, such as images of the human heart, degraded focus outside this depth range may be seen as an advantage. Blurring of details outside the region of interest increases the perception of detail within the region of interest.

【0068】上述のようにして得られたデータから使え
る像を得るために、多くの方法を用いることができる。
上述のように、単純な回旋を用いることもできるが、し
かし、この場合、解像度は全てで最適化されていない。
2つの追加する方法は、得られたデータから最大の解像
度および感応性を得るために好ましい。これらはマルチ
イメージ回旋法およびマルチ出力回旋法と呼ばれる。両
ケースにおいて、以下のことが仮定される。
Many methods can be used to obtain a usable image from the data obtained as described above.
As mentioned above, simple convolution can be used, but in this case the resolution is not optimized at all.
The two additional methods are preferred to obtain maximum resolution and sensitivity from the data obtained. These are called multi-image rotation and multi-output rotation. In both cases the following is assumed.

【0069】コリメーショングリッド90に開口のAP
列、開口のAP行がある。行と列の各々の交叉部分
が「画素」である。コリメーショングリッド90の円形
のアクティブ領域の外のそれらの画素は、あたかも像の
測定強度が無いとして、例えば「暗い」として、取り扱
われる。走査中に、X線ビームにより光らされない画素
は、同様に、あたかも像の測定強度が無いように、これ
らもあたかも「暗い」として、取り扱われる。
AP with an opening on the collimation grid 90
There are X columns and AP Y rows of openings. The intersection of each row and column is a "pixel". Those pixels outside the circular active area of the collimation grid 90 are treated as if there were no measured intensity in the image, eg as “dark”. Pixels that are not illuminated by the x-ray beam during scanning are also treated as if they were "dark", as if there was no measured intensity in the image.

【0070】図15について説明すると、疑似円形セン
サーアレイ110に、検出器アレイのセンサー素子16
0のDET列の最大値と、検出器アレイ110のセン
サー素子160のDET行の最大値がある。
Referring to FIG. 15, the sensor element 16 of the detector array is added to the pseudo circular sensor array 110.
There is a maximum in the DET X column of 0 and a maximum in the DET Y row of sensor element 160 of detector array 110.

【0071】ZRATIOは、0と1の間の実数であ
る。もしZRATIO=1であれば、焦点がセンサ面に
設定される。もし、ZRATIO=0.5であれば、焦
点がX線源とセンサ面の中間点に設定される。PIXE
LRATIOは、列または行の近隣のセンサの間の物理
的距離に対する画素の数である。例えば、もし物体面2
80における画素中心間の距離が0.01cmならば、
検出器面270でのセンサの間の距離は1.0cmとな
り、PIXELRATIO=10、FOCUS=ZRA
TIO×PIXELRATIOとなる。
ZRATIO is a real number between 0 and 1. If ZRATIO = 1, the focus is set on the sensor surface. If ZRATIO = 0.5, the focus is set at the midpoint between the X-ray source and the sensor surface. PIXE
LRATIO is the number of pixels for the physical distance between neighboring sensors in a column or row. For example, if the object plane 2
If the distance between the pixel centers at 80 is 0.01 cm,
The distance between the sensors on the detector plane 270 is 1.0 cm, PIXELRATIO = 10, FOCUS = ZRA
It becomes TIO x PIXELRATIO.

【0072】IMAGEは、特別な走査のための、およ
び特別な画素に対応した強度情報を含む、DET×D
ETの次元のデータ列である。PIXELは、開口の
全て(または一部)の走査により得られたDET×D
ETのIMAGEデータ列を含むAP、AP、D
ET、DETの次元の4次元アレイである。PIX
ELは、本発明の一つの好ましい具体例による各走査後
にリフレッシュされる。ビームはアノード表面を横切っ
て走査されるので、事実上、選択された開口140の中
心より前に設置され、「照射(fired)」され、そ
れから再設定される。このように、各照射において、デ
ータのIMAGE列が得られる。これらの像が、いくら
かの直接的な利用ができる表示できる像に組み立てられ
る一方、高解像度、高強度がそれらを結合することで得
られる。第1の像を結合させる好ましい方法は、マルチ
イメージ旋回法と呼ばれる。このマルチイメージ旋回法
では、CRTや同様な表示手段に表示できるAP×A
次元の強度のOUTIMAGE列は、OUTIMA
GE(y,x)に下記の式(1)の値を割り当てること
により形成される。
IMAGE is a DET X × D containing intensity information for a particular scan and corresponding to a particular pixel.
A data column of dimensions ET Y. PIXEL is a DET X × D obtained by scanning all (or part of) the aperture.
AP X , AP Y , D including IMAGE data sequence of ET Y
It is a four-dimensional array with dimensions of ET X and DET Y. PIX
The EL is refreshed after each scan according to one preferred embodiment of the invention. As the beam is scanned across the anode surface, it is effectively placed before the center of the selected aperture 140, "fired" and then reset. Thus, for each irradiation, an IMAGE sequence of data is obtained. While these images are assembled into some directly accessible displayable images, high resolution, high intensity is obtained by combining them. The preferred method of combining the first images is called the multi-image rotation method. In this multi-image turning method, AP X × A that can be displayed on a CRT or similar display means
The OUTIMAGE sequence of the intensity in the P Y dimension is OUTIMA
GE (y, x) is formed by assigning the value of the following equation (1).

【数2】 [Equation 2]

【0073】APX×APYIMAGEデータ列を有用
な画像に結合させる第2の現在好ましい方法は、マルチ
アウトプット旋回法と呼ばれる。この場合、DETX×
DETYセンサのセンサアレイとともに、DETX×D
ETYのデジタイザ(または同等なものや、多重のも
の)および同数の画素合算回路が有る。各センサからデ
ジタル化された値は、SENSOR(j,i)と呼ばれ
る。最後のOUTIMAGE列は、以下のように計算さ
れる。出力イメージ列OUTIMAGE(y,x)[y
=1〜AP、x=1〜AP]の各画素について、D
ET×DETソースイメージSENSOR(j,
i)の各々からの1つの画素は、合計されて[j=1〜
DET、i=1〜DET]、目的のイメージ画素O
UTIMAGE(y−j*FOCUS,x−i*FOC
US)となる。それから、各素子がDET*DET
で割られることにより、OUTIMAGE列の規格化が
行なわれる。
A second currently preferred method of combining the APX × APYIMAGE data sequence into a useful image is called the multi-output rotation method. In this case, DETX ×
DETX x D together with the sensor array of the DETY sensor
There are ETY digitizers (or equivalent or multiple) and the same number of pixel summing circuits. The digitized value from each sensor is called SENSOR (j, i). The final OUTIMAGE column is calculated as follows. Output image sequence OUTIMAGE (y, x) [y
= 1 to AP Y , x = 1 to AP X ], D
ET X x DET Y source image SENSOR (j,
One pixel from each of i) is summed [j = 1 ...
DET Y , i = 1 to DET X ], the target image pixel O
UTIMAGE (y-j * FOCUS, x-i * FOC
US). Then, each element is DET X * DET Y
The OUTIMAGE sequence is standardized by being divided by.

【0074】これらの技術のさらなる改良が、FOCU
S要素の分数部分に基ずく線形補間を行うことにより得
ることができる。
A further refinement of these techniques is the FOCU
It can be obtained by performing linear interpolation based on the fractional part of the S element.

【0075】マルチイメージ旋回法のマルチアウトプッ
ト旋回法に対する利点は、前者では、データを取った後
にソフトウエアで最適焦点の面を選択できるのに対し、
後者ではできないことである。しかし、後者は時間が限
界となる場合に、より素早い操作が可能である。
The advantage of the multi-image rotation method over the multi-output rotation method is that, in the former case, the plane of the optimum focus can be selected by software after the data is acquired.
The latter is not possible. However, the latter allows for faster operation when time is at the limit.

【0076】SDBXデータからの3次元像の再構築 ここで述べられた走査ビーム型デジタルX線撮影システ
ムは、物体80の断層写真3次元像を形成するために用
いられる1組の連続的平面像を作るのに用いることがで
きる。種々のFOCUS値でセットされたデータを再分
析することによる、種々の深さの一連の像からなる3次
元で像を作るために、1組の像は解析できる。用いられ
る、自然のFOCUS値は、n/DETまたはn/D
ETであり、ここに、nはそれぞれ0からDET
たはDETまでの整数である。通常、焦点の値は、物
体80内の関心のある平面に一致するように分析され
る。例えば、下記の表1に現された走査ビーム型デジタ
ルX線撮影システムにおいて、焦点の平面は、22.8
6cm(9インチ)(最適焦点面)の普通の焦点面の近
くで、約2.54cm(1インチ)の間隔で置かれる。
Reconstruction of 3D Images from SDBX Data The scanning beam digital radiography system described herein uses a set of continuous planar images used to form a tomographic 3D image of an object 80. Can be used to make The set of images can be analyzed to re-analyze the data set at different FOCUS values to produce a three-dimensional image consisting of a series of images at different depths. The natural FOCUS value used is n / DET X or n / D
ET Y , where n is an integer from 0 to DET X or DET Y , respectively. Typically, the focus value is analyzed to match the plane of interest within the object 80. For example, in the scanning beam digital radiography system shown in Table 1 below, the plane of focus is 22.8.
It is placed near the normal focal plane of 6 cm (9 inches) (optimal focal plane) and spaced approximately 2.54 cm (1 inch) apart.

【0077】次の式(2)は、一連の平面像が、アノー
ド50からの距離に換算して位置されることを示す。
The following equation (2) shows that a series of plane images are located in terms of the distance from the anode 50.

【数3】 ここに、Ft(FOCUS)は、アノードから関心のあ
る特定の焦点面までの距離であり、Fdは、検出器から
焦点面までの距離(アノードから検出器機までの距離、
Ftより小さい)であり、λtは、コリメーショングリ
ッドの隣接した開口の中心と中心の距離であり、λd
は、検出器アレイ110内の隣接した検出器160の中
心の間の距離である。
[Equation 3] Where Ft (FOCUS) is the distance from the anode to the particular focal plane of interest, and Fd is the detector to focal plane distance (anode to detector machine distance,
Is smaller than Ft) and λt is the distance between the centers of the adjacent openings of the collimation grid, and λd
Is the distance between the centers of adjacent detectors 160 in detector array 110.

【0078】サブ(sub)−サンプリング技術を用い
る時も、計算は変わらず、「はねない(not ski
pped)」コリメーショングリッドの開口からのデー
タが扱われる。しかし、たとえ間に入るコリメーション
グリッドの穴がなくても、λtは同じである。
When using the sub-sampling technique, the calculation remains the same, "not skid".
"pped)" data from the openings in the collimation grid are handled. However, λt is the same even if there are no intervening collimation grid holes.

【0079】ネガティブフィードバックX線束制御 図13に示されるBDX撮影システムは、X線ビーム1
00のX線束を制御するネガティブフィードバック経路
305を用いる。好ましくは、センサアレイからのネガ
ティブフィードバックは、センサアレイが常にほぼ同じ
X線束レベルを見るようにX線束を制御する。このよう
に、(X線に対し比較的透明な)軟らかい組織がスキャ
ンされるとき、X線束が落ち、患者(対象物)に対する
全体の照射量を低下する。ネガティブフィードバック線
束制御を用いることにより、コントラストとダイナミッ
クレンジが改善される。本実施形態により、差動増幅器
310は、ユーザにより設定可能な、調節可能参照レベ
ル320を有する。ネガティブフィードバックループ3
05は、X線管に対しX線束のネガティブフィードバッ
クをする。
Negative Feedback X-Ray Flux Control The BDX imaging system shown in FIG.
Negative feedback path 305 is used to control the 00 X-ray flux. Preferably, the negative feedback from the sensor array controls the x-ray flux so that the sensor array always sees approximately the same x-ray flux level. Thus, when soft tissue (relatively transparent to X-rays) is scanned, the X-ray flux falls, reducing the overall dose to the patient (object). By using negative feedback flux control, contrast and dynamic range are improved. According to this embodiment, the differential amplifier 310 has an adjustable reference level 320 that is user configurable. Negative feedback loop 3
Reference numeral 05 gives an X-ray flux negative feedback to the X-ray tube.

【0080】時間ドメインスキャンモード また、時間ドメイン撮影システムは、また、ここに説明
される原理を用いて、実行できる。そのようなシステム
において、種々の画素からあらかじめ測定されたX線束
に達する時間は、計算でき、マップにできる。次に、ネ
ガティブフィードバック制御は、取り扱うスキャン期間
のためのあらかじめ決定した線束レベルに達した画素に
対応する開口からX線束を除きまたは減少するために使
用できる。この場合、集められた情報は、線束レベルへ
の時間であり、マップされ撮影された情報は、強度より
はむしろ時間に対応する。そのようなシステムの能力
は、ずっと大きな信号雑音比を与え、コントラストを改
善し、検査中の目的物へのX線照射量を劇的に減少し、
ダイナミックレンジを改善することを可能にする。
Time Domain Scan Mode The time domain imaging system can also be implemented using the principles described herein. In such a system, the time to reach the pre-measured x-ray flux from various pixels can be calculated and mapped. Negative feedback control can then be used to remove or reduce the x-ray flux from the apertures corresponding to pixels that have reached a predetermined flux level for the scan period being handled. In this case, the information collected is the time to flux level and the mapped and imaged information corresponds to time rather than intensity. The ability of such a system gives a much larger signal to noise ratio, improves contrast, and dramatically reduces the X-ray dose to the object under examination,
Allows to improve the dynamic range.

【0081】多重エネルギーX線映像モード 本発明の1実施形態によれば、2以上のグループのX線
ビーム100が、1以上の検出器アレイの方に進む。第
1グループのX線ビームは、第1の特性X線エネルギー
スペクトルを有する。第2グループのX線ビームは、異
なった第2の特性X線エネルギースペクトルを有する。
第1グループと第2グループのX線ビームの測定された
透過率を比較することにより、検査中の対象物における
物体の存在が検出できる。微分X線撮影の基本的概念
は、従来より知られていて、米国特許第5,185,77
3号(「金属の非破壊的選択的決定のための方法と装
置」)に開示され、この引用により本明細書に組み込ま
れる。
Multi-Energy X-Ray Imaging Mode According to one embodiment of the invention, two or more groups of X-ray beams 100 are directed towards one or more detector arrays. The first group of X-ray beams has a first characteristic X-ray energy spectrum. The second group of X-ray beams has a different second characteristic X-ray energy spectrum.
By comparing the measured transmission of the X-ray beams of the first group and the second group, the presence of an object in the object under examination can be detected. The basic concept of differential radiography has been known in the past and is described in US Pat. No. 5,185,77.
No. 3 ("Methods and Apparatus for Non-Destructive Selective Determination of Metals"), incorporated herein by reference.

【0082】この2グループのX線は、多数の方法で発
生できる。1つの方法では、第1グループの開口の近く
の材料の第1材料または第1厚さ、および、第2グルー
プの開口の近くの材料の第2材料または第2厚さを備え
る特別なアノードの製造をおこなう。このように、第1
グループに関連する開口は、第1特性エネルギースペク
トルを有するX線を放出し、第2グループに関連する開
口は、第2特性エネルギースペクトルを有するX線を放
出する。他の方法では、K−フィルタリング(K端フィ
ルタリング)は、同様な効果を生じる開口140の一部
の中に、フィルタ材料(モリブデンなど)を配置するこ
とにより使用できる。この場合、開口の第1グループ
は、その中に挿入された第1フィルタを備え、開口の第
2グループは、その中に挿入された第2フィルタを備え
る。第2フィルタは、フィルタでなくてもよい。前の場
合におけるように、異なった特性エネルギースペクトル
を有する2グループのX線は、2グループの開口と関連
する。
The two groups of X-rays can be generated in a number of ways. In one method, a special anode comprising a first material or first thickness of material near the first group of openings and a second material or second thickness of material near the second group of openings. Perform manufacturing. Thus, the first
The aperture associated with the group emits X-rays having a first characteristic energy spectrum and the aperture associated with the second group emits X-rays having a second characteristic energy spectrum. Alternatively, K-filtering (K-edge filtering) can be used by placing a filter material (such as molybdenum) within the portion of the opening 140 that produces a similar effect. In this case, the first group of apertures comprises a first filter inserted therein and the second group of apertures comprises a second filter inserted therein. The second filter does not have to be a filter. As in the previous case, two groups of X-rays with different characteristic energy spectra are associated with the two groups of apertures.

【0083】少なくとも2グループの開口が異なった特
性エネルギースペクトルと関連づけられると、広帯域X
線で通常見ることができない微細石灰化(乳癌)や他の
異常を検知することが可能になる。たとえば、第1像を
形成する第1グループの開口のスキャンを行ない、第2
像を形成する第2グループの開口のスキャンを行ない、
次に、像の除算によりそれらの比を強調することによ
り、微小石灰化や他の異常を低照射量スキャンX線撮影
システムを用いてリアルタイムに検出できる。同様に、
多重検出器アレイ装置は、第1検出器アレイの方に向け
た第1グループの開口と第2検出器アレイの方に向けた
第2グループの開口と共に使用できる。
If at least two groups of apertures are associated with different characteristic energy spectra, then a broadband X
It makes it possible to detect microcalcifications (breast cancer) and other abnormalities not normally visible on the line. For example, scanning the first group of apertures forming the first image,
Scan a second group of apertures forming an image,
Microcalcifications and other abnormalities can then be detected in real time using a low dose scan radiography system by enhancing their ratio by dividing the image. Similarly,
The multi-detector array device can be used with a first group of openings towards the first detector array and a second group of openings towards the second detector array.

【0084】多重エネルギー撮影の他の実施形態が次に
説明される。検出されたX線光子からの電気パルスの大
きさが、光子のエネルギー(kV)に比例するので、2
以上のエネルギーバンドにおける光子からくるパルスを
別々に計数することが可能である。パルスは、強度によ
り分離され、次に計数され、別々に処理され、2以上の
別々の像を作る。これらの像は、比として表示できる。
Another embodiment of multi-energy imaging is described next. Since the magnitude of the electric pulse from the detected X-ray photon is proportional to the energy (kV) of the photon, 2
It is possible to separately count the pulses coming from the photons in the above energy bands. The pulses are separated by intensity, then counted and processed separately to produce two or more separate images. These images can be displayed as a ratio.

【0085】また、対象物における異なった密度領域を
区別するため、フライ(fly)における選択されたエネル
ギーレベルを変えることが可能である。本実施形態の効
果は、上述の実施形態よりも柔軟であることであり、特
別なコリメーショングリッド、アノード材料または2重
検出器を必要としないことである。
It is also possible to change the selected energy level in the fly in order to distinguish different density areas in the object. The advantage of this embodiment is that it is more flexible than the previous embodiments and does not require any special collimation grid, anode material or double detector.

【0086】多数の好ましい実施形態が本発明の種々の
構成についてさきに説明されたが、以下の説明は、本発
明による好ましいSBDX撮影システムを説明するもの
である。
While a number of preferred embodiments have been described above for various configurations of the present invention, the following description describes a preferred SBDX imaging system according to the present invention.

【表1】 [Table 1]

【0087】したがって、セグメントに分割された検出
器アレイを利用するこのSBDX撮影システムは、高分
解能で高感度であると同時に、検査中の対象物への照射
線量が低い。また、このシステムは、線源50と検出器
アレイ110との間の任意の点に最適焦点を設定するこ
とができ、視野の有効作用深さを与えることができる。
Thus, this SBDX imaging system, which utilizes a segmented detector array, has high resolution and sensitivity, while at the same time providing a low irradiation dose to the object under examination. The system can also set the optimum focus at any point between the source 50 and the detector array 110, providing an effective working depth of field.

【0088】ビームサブスキャン技法 以下の説明は、本発明の特に好ましい実施形態に関連
し、この実施形態は、計算機の処理のオーバーヘッドを
減少するために、ビームのサブサンプリングの技法を用
いる。
Beam Subscan Technique The following description relates to a particularly preferred embodiment of the present invention, which employs a technique of beam subsampling to reduce computational processing overhead.

【0089】標準のビデオイメージは、640×480
の画素を用い、30Hzで更新される。これは、約12
MHzの画素サンプル速度を必要とする。この速度でX
線管の高電圧電子ビームを正確に250,000個の連
続的な異なる開口の背後に位置することは、高精度と比
較的大きな電力消費を必要とする。12MHzの速度で
のX線検出器の大きなアレイからの信号のデジタル化
は、同様に、効果的であり、電力を消費する。したがっ
て、SBDXの空間的分解能または時間的分解能の大き
な減少なしに、画素サンプル速度の12MHzより下へ
の減少は、初期のユニットのコスト、電力消費による操
業コスト、および、X線管によるむだな熱のための冷却
要求を減少するのに有用である。
The standard video image is 640 × 480.
Pixels, and updated at 30 Hz. This is about 12
It requires a pixel sample rate of MHz. X at this speed
Positioning the high voltage electron beam of the tube exactly behind 250,000 different apertures requires high precision and relatively high power consumption. Digitizing signals from a large array of X-ray detectors at a rate of 12 MHz is likewise effective and power consuming. Therefore, reduction of the pixel sample rate below 12 MHz without significant reduction in the spatial or temporal resolution of the SBDX is due to the cost of the initial unit, operating costs due to power consumption, and waste heat from the X-ray tube. Useful to reduce the cooling requirements for.

【0090】したがって、画素サンプル速度を減少しつ
つ実質的に同じ空間的分解能と時間的分解能を与える機
構が発展された。この機構は、サブサンプリングといわ
れ、SBDXの他の構成でも明らかに適用できるが、こ
こに説明するSBDXの実施形態において最もよく実行
される。本実施形態の効果は、電力消費の減少、X線管
内での電子ビームの偏向のより簡単な回路、平行化グリ
ット90の作成コストの低下、対象物80の像を分解す
るのに必要な計算の複雑さの減少、および、当業者にと
って明らかなその他の効果である。
Therefore, a mechanism has been developed that provides substantially the same spatial and temporal resolution while reducing the pixel sample rate. This mechanism is referred to as subsampling and is obviously applicable to other configurations of SBDX, but is best implemented in the SBDX embodiments described herein. The effect of this embodiment is to reduce power consumption, a simpler circuit for deflecting the electron beam in the X-ray tube, lower production cost of the collimating grit 90, and calculation required to decompose the image of the object 80. , And other effects that will be apparent to those skilled in the art.

【0091】本実施形態において、コリメーショングリ
ッド90は、500個よりは少なくした数の開口、好ま
しくはAPX=APy=166(他の数も明らかに用い
ることができるが)を備えるように作成される。計算の
観点からのこの減少の効果は、以下で明らかになる。し
かし、製造の観点からの効果は、製造に必要な開口の数
の約1/9の、ずっと簡単な構造である。開口の数が減
少するので、より高い偏向角(すなわち、開口がコリメ
ーショングリッドの前面260に対してなす角)でグリ
ッドを製造することは、近接する開口と交差する開口を
有するという問題を生じることなく、より容易である。
このことは、立体グリッドが製造されるとき、立体グリ
ットにおける近接する開口が異なった検出器アレイの方
に向き、したがって、開口交差を防ぐため非立体グリッ
ドよりも広い物理的分離を必要とするので、特に有用で
ある。
In this embodiment, the collimation grid 90 is made with a number of openings less than 500, preferably APX = APy = 166 (although other numbers could obviously be used). . The effect of this reduction from a computational point of view becomes clear below. However, the effect from a manufacturing point of view is a much simpler construction, about 1/9 the number of openings required for manufacturing. Manufacturing the grid with a higher deflection angle (ie, the angle that the openings make with respect to the front surface 260 of the collimation grid) causes the problem of having openings that intersect adjacent openings because the number of openings is reduced. Not easier.
This is because when a solid grid is manufactured, the adjacent apertures in the solid grid point towards different detector arrays and therefore require wider physical separation than the non-solid grid to prevent aperture crossing. , Especially useful.

【0092】コリメーショングリッドの開口(複数)
は、最大寸法の円の中にAPX行とAPy列の円で配置
される。計算の目的のために、これは、情報に寄与しな
い円の外側にある、すなわち、常に「暗い」すなわちX
線により照射されない素子(複数)を備えたAPX行と
APy列の寸法の矩形として取り扱える。
Opening of collimation grid (plural)
Are arranged in a circle of APX row and APy column in the circle of maximum size. For computational purposes, this is outside the circle that does not contribute to information, ie it is always “dark” or X
It can be treated as a rectangle with dimensions of APX rows and APy columns with elements not illuminated by rays.

【0093】X線検出器アレイ110のセンサ160
は、図15に示すように、最大寸法でDETx行とDE
Ty列の円状アレイの中に配置される。画素のサンプル
速度は、コリメーショングリッドの全部より少ない開口
の照射、すなわち、サブサンプリングにより低下でき
る。好ましくは、照射されない開口がないコリメーショ
ングリッドが使用される。この検出器アレイを用いて像
を作るために、各行におけるてすべてのDETx番目の
コリメータの穴と各行におけるDETy番目のコリメー
タの穴とのみが照射される必要があり、したがって、像
は、各々DETx画素とDETy画素の寸法の、画素の
像タイルから組み立てできる。これは、DETx×DE
Tyのサブサンプリング比に対応するが、サブサンプリ
ングは、1×1のサンプリング速度には対応しない。し
たがって、このサブサンプリング比は、x方向(行)に
1からDETxまで、y方向(列)に1からDETyま
で調節できる。この好ましい実施形態によれば、図15
に示すように、DETx=DETy=12である。
Sensor 160 of X-ray detector array 110
Shows DETx rows and DEs with maximum dimensions, as shown in FIG.
They are arranged in a circular array of Ty rows. The pixel sample rate can be reduced by illuminating less than all of the collimation grid apertures, or subsampling. Preferably, a collimation grid with no unilluminated openings is used. To make an image with this detector array, only every DETx th collimator hole in each row and the DETy th collimator hole in each row need be illuminated, and thus the image is each DETx It can be assembled from image tiles of pixels, with dimensions of pixels and DETy pixels. This is DETx x DE
Although it corresponds to a Ty subsampling ratio, subsampling does not correspond to a 1 × 1 sampling rate. Therefore, this sub-sampling ratio can be adjusted from 1 to DETx in the x direction (row) and from 1 to DETy in the y direction (column). According to this preferred embodiment, FIG.
As shown in, DETx = DETy = 12.

【0094】12×12の検出器が用いられ、サブサン
プリング比は12であるとき、像は、デイビッド・ホッ
クニー(David Hockney)の光モザイクにずっと似て、
実質的に共に貼り付けられる複数の重複しない像から作
成される。実際のシンチレータと検出器とは、全く完全
というわけでなく、また、全く同一に応答するというわ
けでもないので、X線鉛筆ビームは、完全には一様では
なく、コリメーショングリッドの開口は、理想的な面積
と全く正確に同一というわけではない。そして、正方形
の検出器でなく円の検出器が使用されるので、ある程度
の重なりは、検出器の非線形性と雑音とを平均すること
を可能にするために、非常に好ましい。
When a 12 × 12 detector is used and the subsampling ratio is 12, the image is much like the David Hockney light mosaic,
Created from multiple non-overlapping images that are substantially stuck together. Since the actual scintillator and detector are not quite perfect and do not respond exactly the same, the x-ray pencil beam is not perfectly uniform and the aperture of the collimation grid is ideal. It is not exactly the same as the actual area. And since a circular detector is used rather than a square detector, some degree of overlap is very favorable to allow averaging the detector non-linearity and noise.

【0095】もしサブサンプリング比が、画素中の検出
器の寸法より小さければ(すなわち、この好ましい実施
形態では12より小さければ)、像は、重複した「タイ
ル」から組み立てられ、これらは合計されまたは平均さ
れねばならない。もしサブサンプリング比(複数)が
(画素中の)検出器の寸法の複数倍でないとき、また
は、もし検出器のアレイが直方体でないとき、異なった
数のサンプルが各画素に追加され、異なった除算器が各
画素を平均化するために必要である。理想の環境より少
ない数を扱う技法は当業者によく知られていて、説明を
複雑にしすぎないためにここでは説明しない。
If the sub-sampling ratio is less than the size of the detector in pixels (ie, less than 12 in the preferred embodiment), the images are assembled from overlapping "tiles" which are summed or Have to be averaged. If the sub-sampling ratio (s) are not multiple of the detector size (in pixels), or if the detector array is not a rectangular parallelepiped, then a different number of samples is added to each pixel and different divisions are performed. Is needed to average each pixel. Techniques for dealing with numbers less than the ideal environment are well known to those skilled in the art and will not be described here as it does not complicate the description.

【0096】以下の計算では、SSは、X方向(行)
でのサブサンプリング寸法を表し、SSは、Y方向
(列)でのサブサンプリング寸法を表す。たとえば、も
しSS =SS=1であるならば、サブサンプリング
はなく、処理は、上述の本発明の他の実施形態における
のと全く同じである。同様に、もし本実施形態における
ようにSS=SS=1であるならば、画素平均を用
いない「光モザイク」に戻る。もしSSとSSが3
であり、円のアクティブ領域が500×500であるな
らば、166×166の開口がスキャンされ、x方向に
1/3、y方向に1/3であり、得られるデータの数が
因子9だけ減少する。もし1/9の開口を全時間使用す
るならば、これらの計算の必要はなく、コリメーション
グリッドが含まれる必要がない。
In the calculation below, SSXIs in the X direction (row)
Represents the sub-sampling dimension inYIs in the Y direction
Shows the subsampling dimensions in (column). For example,
SS X= SSY= 1, subsampling
Rather, the process in the other embodiments of the invention described above
Is exactly the same as. Similarly, if in this embodiment
Like SSX= SSYIf = 1, use pixel average
Return to "Light Mosaic". If SSXAnd SSYIs 3
And the active area of the circle is 500x500
The 166 x 166 aperture is scanned and scanned in the x direction.
1/3, 1/3 in the y direction, and the number of data obtained is
It is reduced by a factor of 9. If 1/9 opening is used for the whole time
If there is no need for these calculations, collimation
The grid does not have to be included.

【0097】したがって、像を作成するために、元のコ
リメーショングリッドにおける1/(SS*SS
のみの開口(500×500の開口)が使用される必要
があり、すなわち、X線照射のための電子ビームにより
照射される必要がある。もしフレーム速度が一定に、す
なわち、30Hzに保たれるならば、電子ビームを駆動
する回路の周波数応答のように、電子ビームの運動の数
は、SS*SSだけ減少される。電子ビームが動く
全体の距離(およびスキャン線の数)は、1/SS
け減少され、このため、ターゲットアノードを通る平均
ビーム速度は、1/SSだけ減少される。像を再構成
する画素速度は、コリメーション開口速度(開口がスキ
ャンまたは照射される速度)と同じであり、同様に、1
/(SS *SS)により減少される。
Therefore, in order to create the image, the original code
1 / (SS in remation gridX* SSY)
Only openings (500x500 openings) need to be used
That is, by the electron beam for X-ray irradiation
Needs to be illuminated. If the frame speed is constant,
That is, if it is kept at 30 Hz, drive the electron beam
The number of electron beam motions, such as the frequency response of the circuit
Is SSX* SSYIs reduced only. Electron beam moves
Total distance (and number of scan lines) is 1 / SSYIs
And therefore the average through the target anode
Beam speed is 1 / SSYIs reduced only. Reconstruct the statue
Pixel speed depends on the collimation aperture speed (aperture
Or the speed at which the light is emitted), as well as 1
/ (SS X* SSY) Is reduced.

【0098】この方式によれば、各表示画素へと平均化
されるサンプルの数は、(DDTx/SS)*(DDT
y/SS)である。最大のサンプリング速度を用いる
と(SS=DDTxおよびSS=DDTy)、1つ
のみのデジタイザサンプルが各表示画素に平均される
(「光モザイク」モード)。サンプルの平均化は、ビー
ム、シンチレータ、検出器および増幅器における非一様
性を滑らかにするために重要である。サブサンプリング
の大きさ(SSとSS)は、許容可能な像の質を確
保するために提示される条件のために、適当なレベルに
設定されねばならない。これは、像の質と特定の1組の
環境により提出される条件とについてのユーザの好みに
よりフライについてユーザにより設定できる。
According to this method, the number of samples averaged to each display pixel is (DDTx / SS X ) * (DDT
y / SS Y ). With the maximum sampling rate (SS X = DDTx and SS Y = DDTy), only one digitizer sample is averaged for each display pixel (“light mosaic” mode). Sample averaging is important to smooth out non-uniformities in the beam, scintillator, detector and amplifier. Subsampling size (SS X and SS Y), for the conditions presented in order to ensure the quality of the acceptable image, must be set to an appropriate level. This can be set by the user for the fly depending on the user's preference for image quality and the conditions submitted by a particular set of environments.

【0099】図15に示す検出器アレイ110は、好ま
しくは、約1インチの直径を有する円状面積においてほ
ぼ配置される96個の個々の検出器素子160のアレイ
である。アレイの中心で、縦の列に12個の検出器(D
DTx)があり、アレイの中心で、水平の行の列に12
個の検出器(DDTy)がある。シンチレータ結晶は、
好ましくは、4角の水平断面に切断され、0.005イ
ンチの厚さのステンレス鋼のストリップからなる「玉子
クレート」構造により支持される。全シンチレータ結晶
(ハッチされている)が中に位置された図15の円40
0は、好ましくは、約0.800インチの直径である。
The detector array 110 shown in FIG. 15 is preferably an array of 96 individual detector elements 160 approximately arranged in a circular area having a diameter of about 1 inch. Twelve detectors (D
DTx), 12 in the horizontal row and column at the center of the array.
There are detectors (DDTy). Scintillator crystals
Preferably, it is cut into square horizontal sections and is supported by an "egg crate" construction consisting of a 0.005 inch thick strip of stainless steel. Circle 40 of FIG. 15 with all scintillator crystals (hatched) located therein.
0 is preferably about 0.800 inches in diameter.

【0100】検出器アレイ110におけるシンチレーシ
ョン結晶の長さは、好ましくは、0.10cmであり、
その前の入力面は、好ましくは、0.135cm×0.1
35cmである。シンチレーション結晶は、好ましく
は、YSO、LSOまたはBGOであるが、上述のよう
に、他の材料も使用できる。BGOは、この用途におけ
るその光出力のための適当に減少したデケイ時間(50
nS)のために、約100℃に加熱されねばならない。
したがって、抵抗加熱素子が備えていてもよい。
The scintillation crystal length in the detector array 110 is preferably 0.10 cm,
The input surface in front of it is preferably 0.135 cm x 0.1
It is 35 cm. The scintillation crystal is preferably YSO, LSO or BGO, but as mentioned above, other materials can be used. BGO has an appropriately reduced decay time (50%) for its light output in this application.
nS) must be heated to about 100 ° C.
Therefore, the resistance heating element may be provided.

【0101】図17は、本発明の好ましい実施形態によ
る検出器アッセンブリ402を示す。X線は、上から、
X線窓404を通り、鉛シールド406の中に入る。散
乱X線を減衰しつつX線がコリメーショングリッド90
の開口から出て検出器アレイ110に当たることを可能
にするために、X線窓404は、好ましくは、円であ
り、直径が1.91cmである。光シールド408は、
検出器を迷った光から遮断するために備えられる。光シ
ールド408は、実質的にX線を減衰することなく光を
減衰するように選択されたアルミニウムまたはベリリウ
ムの薄板から製造できる。
FIG. 17 illustrates a detector assembly 402 according to the preferred embodiment of the present invention. X-ray is from above
It passes through the X-ray window 404 and enters the lead shield 406. X-ray collimation grid 90 while attenuating scattered X-rays
The x-ray window 404 is preferably circular and has a diameter of 1.91 cm to allow it to exit the apertures and strike the detector array 110. The light shield 408 is
It is provided to shield the detector from stray light. The light shield 408 can be manufactured from a sheet of aluminum or beryllium selected to attenuate light without substantially attenuating x-rays.

【0102】検出器アレイ110は、BGOシンチレー
タとともに使用するため、適当な加熱素子410の近く
に位置される。加熱素子410は、約100℃の作動温
度で検出器アレイ110を維持するように設計された抵
抗加熱素子であってもよい。ファイバ光学的撮影テーパ
ー412を検出器アレイ110の底414から現れる光
子を、96チャンネルの光電子増倍管(PMT)416
に向ける。検出器アッセンブリ402は、迷う光が雑音
を発生するのを防止するために、光を漏らさない外側ハ
ウジング418の中に囲まれている。3個の肩ねじ42
0と3個のセンタリングねじ422は、当業者に周知で
あるように、面状と線状の配列のために備えられる。回
転配列は、外側ハウジング418をPMT取付台426
に対して回転することにより達成される。ファイバ光学
的撮影テーパー412は、米国カリフォルニア州キャン
ベルのコリメーテッド・ホールズ社から市販されてい
て、直径2.03cmの円状入力開口と、直径3.38c
mの円状出力開口を備える。テーパー412は、PMT
416の寸法(0.10インチ)に対し、各シンチレー
タ結晶のピッチ寸法(0.06インチ)を適合する。す
なわち、テーパーは、1.667倍の倍率を有する。ダ
ウコーニング社から市販されている高粘性の光結合液体
(型200)は、ガラスの屈折率にほぼ等しい屈折率を
有し、シンチレータ結晶160からテーパー412へ、
テーパー412からPMT入力面424への光移送効率
を最大にするために、光結合媒体としてテーパーの2面
で使用される。
Detector array 110 is located near a suitable heating element 410 for use with a BGO scintillator. The heating element 410 may be a resistive heating element designed to maintain the detector array 110 at an operating temperature of about 100 ° C. A photon emerging from the fiber optic imaging taper 412 from the bottom 414 of the detector array 110 is converted into a 96-channel photomultiplier tube (PMT) 416.
Turn to. The detector assembly 402 is enclosed within a light tight outer housing 418 to prevent stray light from generating noise. 3 shoulder screws 42
Zero and three centering screws 422 are provided for planar and linear arrays, as is well known to those skilled in the art. Rotational arrangement includes outer housing 418 with PMT mount 426
Achieved by rotating with respect to. The Fiber Optic Imaging Taper 412 is commercially available from Collimated Halls, Inc., Campbell, Calif., With a 2.03 cm diameter circular input aperture and a 3.38 c diameter.
m circular output apertures. Taper 412 is PMT
Fit the pitch dimension (0.06 inch) of each scintillator crystal to the 416 dimension (0.10 inch). That is, the taper has a magnification of 1.667 times. The highly viscous optically coupled liquid (type 200) commercially available from Dow Corning has a refractive index approximately equal to that of glass, from scintillator crystal 160 to taper 412,
In order to maximize the efficiency of light transfer from the taper 412 to the PMT input surface 424, it is used as the optical coupling medium on two surfaces of the taper.

【0103】光電子増倍管416は、フィリップス社か
らの型XP1724Aとして市販されている96チャン
ネルの管(1チャンネルが各シンチレーション結晶に対
応する)である。この光電子増倍管416は、シンチレ
ーションアレイの空間的配置が、光学面板の他方の面上
でのPMTに位置されるPMT光カソードへ正確に実行
されるように、ファイバ光学面板を備える。1つのシン
チレーション160に当たるX線光子は、PMT光カソ
ードに結合される光パルスを生じる。これは、光カソー
ド上で、対応する電子パルスを生じ、このパルスは、P
MTダイオード構造の1チャンネルで、1,000,00
0倍まで増幅される。
The photomultiplier tube 416 is a 96 channel tube (one channel corresponds to each scintillation crystal) commercially available as Model XP1724A from Phillips. The photomultiplier tube 416 comprises a fiber optic faceplate so that the spatial arrangement of the scintillation array is accurately performed on the PMT photocathode located at the PMT on the other side of the optic faceplate. X-ray photons striking one scintillation 160 produce a light pulse that is coupled to the PMT photocathode. This produces a corresponding electron pulse on the photocathode, which pulse is
1 channel of MT diode structure, 1,000,000
It is amplified up to 0 times.

【0104】このPMT出力パルスは、30MHz帯域
の増幅器の入力に結合され、増幅器の出力は、パルスが
微分されるように、0.5〜5.0ボルトの範囲にあり、
約30nsecの長さである。これにより、パルス速度
が変わるにつれベースライン参照電圧を保つDC復元(r
estorer)回路の必要性をなくす。
This PMT output pulse is coupled to the input of an amplifier in the 30 MHz band, the output of the amplifier is in the range of 0.5 to 5.0 volts, so that the pulse is differentiated,
It is about 30 nsec long. This allows DC restoration (r r to keep the baseline reference voltage as the pulse rate changes.
Estorer) eliminates the need for circuitry.

【0105】増幅器の出力は、比較器に入力され、比較
器は、その入力の大きさにかかわらず、一定の大きさの
出力パルスを出力する。比較器のための参照電圧は、増
幅器が雑音出力レベルでトリガーされないように、雑音
出力レベルよりわずかに大きな値に設定される。増幅器
のチェーンは、検出器アレイにおける各シンチレーショ
ン結晶について一度で、96回反復される。比較器の出
力パルスは、データ収集・像再構成システムについての
新しいデータとなる。試験が示したように、プロトタイ
プシステムは、約10MHzの速度までX線光子をラン
ダムに計数できる。
The output of the amplifier is input to the comparator, and the comparator outputs an output pulse of a constant size regardless of the size of the input. The reference voltage for the comparator is set to a value just above the noise output level so that the amplifier is not triggered at the noise output level. The chain of amplifiers is repeated 96 times, once for each scintillation crystal in the detector array. The output pulse of the comparator becomes the new data for the data acquisition and image reconstruction system. As tests have shown, the prototype system can randomly count X-ray photons up to a rate of about 10 MHz.

【0106】本発明の実施形態と用途が以上に説明され
たが、当業者には、上に説明したよりも多くの変形が、
本発明の概念から離れることなく可能であることが明ら
かである。したがって、本発明は、特許請求の範囲の精
神の中で制限されない。
While the embodiments and uses of the invention have been described above, those skilled in the art will appreciate that many more variations than those set forth above may be made.
Obviously, it is possible without departing from the inventive concept. Therefore, the present invention is not limited within the spirit of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シス
テムの基本要素を示す図
FIG. 1 is a diagram showing basic elements of a low-dose scanning beam digital radiography system.

【図2】 コリメーショングリッドのないSBDXシス
テムからのX線の分布を示す図
FIG. 2 shows the distribution of X-rays from an SBDX system without a collimation grid.

【図3】 低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シス
テム用のX線管のグリッドとアノードの拡大図
FIG. 3 is an enlarged view of an X-ray tube grid and anode for a low-dose scanning beam digital X-ray imaging system.

【図3A】 本発明装置に有効なコリメーショングリッ
ドの部分断面図
FIG. 3A is a partial sectional view of a collimation grid effective for the device of the present invention.

【図3B】 本発明装置に有効なコリメーショングリッ
ドの部分断面図
FIG. 3B is a partial sectional view of a collimation grid effective for the device of the present invention.

【図3C】 本発明装置に有効なコリメーショングリッ
ドの部分断面図
FIG. 3C is a partial sectional view of a collimation grid effective for the device of the present invention.

【図4】 低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シス
テム用X線管の図
FIG. 4 is a diagram of an X-ray tube for a low-dose scanning beam digital X-ray imaging system.

【図5】 低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シス
テム用X線管の構造を示す断面図
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of an X-ray tube for a low-dose scanning beam digital X-ray imaging system.

【図6】 立体走査ビーム型デジタルX線撮影システム
の図
FIG. 6 is a diagram of a stereoscopic scanning beam type digital X-ray imaging system.

【図7A】 非分割簡易検出器と協働する開口付X線源
の図
FIG. 7A is a diagram of an X-ray source with an aperture cooperating with a non-segmented simple detector.

【図7B】 分割検出器アレーと協働する開口付X線源
の一つの開口からのX線の図
FIG. 7B is an X-ray view from one aperture of an apertured X-ray source cooperating with a split detector array.

【図7C】 分割検出器アレーと協働する開口付X線源
の多数の開口からのX線の図
FIG. 7C is a diagram of X-rays from multiple apertures of an apertured X-ray source cooperating with a split detector array.

【図7D】 検査対象物と分割検出器アレーと協働する
X線コリメーショングリッドの二つの開口からのX線の
FIG. 7D is a view of X-rays from two apertures of an X-ray collimation grid cooperating with the inspected object and the split detector array.

【図8】 低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シス
テム用の5×5検出器アレーの露出面の図
FIG. 8 is a view of the exposed surface of a 5 × 5 detector array for a low dose scanning beam digital radiography system.

【図9】 低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シス
テム用の5×5検出器アレーの図
FIG. 9: Diagram of a 5 × 5 detector array for a low-dose scanning beam digital radiography system.

【図9A】 本発明の一つの好ましい実施形態に係るシ
ンチレータ素子を示す図
FIG. 9A shows a scintillator element according to one preferred embodiment of the present invention.

【図10】 低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シ
ステム用の検出器素子の図
FIG. 10 is a diagram of detector elements for a low dose scanning beam digital radiography system.

【図11】 非平面状検出器アレー用の鉛筆型検出器素
子のアレーを示す図
FIG. 11 shows an array of pencil-type detector elements for a non-planar detector array.

【図12】 低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シ
ステム用の3×3検出器アレーの図
FIG. 12 is a diagram of a 3 × 3 detector array for a low dose scanning beam digital radiography system.

【図13】 X線束を制御するために負のフィードバッ
クを利用した低照射量走査ビーム型デジタルX線撮影シ
ステムの基本要素を示す図
FIG. 13 shows the basic elements of a low dose scanning beam digital radiography system utilizing negative feedback to control the x-ray flux.

【図14】 グリッドシール装置を示す斜視図FIG. 14 is a perspective view showing a grid seal device.

【図15】 本発明の好ましい実施形態に係る96素子
検出器アレーの配置の図
FIG. 15 is a layout of a 96-element detector array according to a preferred embodiment of the present invention.

【図16】 コリメーショングリッドと検出器アレーの
相互作用を示す図
FIG. 16 is a diagram showing the interaction between a collimation grid and a detector array.

【図17】 検出器装置の好ましい実施形態を示す図FIG. 17 shows a preferred embodiment of the detector device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 X線管、 20 ビーム、 30 ビーム、
161 電子ビーム源、 50 ターゲットアノ
ード(X線源)、 80 照射されるべき対象物、
90 コリメータ素子(照準素子)、 100 X
線ビーム、110 X線検出器アレー、 140 開
口、 164 ビーム、 270 検出器面、
280 焦点面。
10 X-ray tube, 20 beam, 30 beam,
161 electron beam source, 50 target anode (X-ray source), 80 object to be irradiated,
90 Collimator element (aiming element), 100 X
Ray beam, 110 X-ray detector array, 140 aperture, 164 beam, 270 detector plane,
280 focal plane.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01T 1/00 G01T 1/00 B G03B 42/02 G03B 42/02 B G06T 1/00 400 G06T 1/00 400B G21K 1/02 G21K 1/02 G 5/02 5/02 X H01J 35/24 H01J 35/24 H04N 5/225 H04N 5/225 C // A61B 6/00 300 A61B 6/00 300C G01T 1/20 G01T 1/20 G (72)発明者 ジョン・ウィリアム・ウィレント アメリカ合衆国 95003 カリフォルニア、 アプトス、ビクトリア・レーン 139番 (72)発明者 ジャック・ウィルソン・ムーアマン アメリカ合衆国 95032 カリフォルニア、 ロス・ゲートス、ピンタ・コート 136番 (72)発明者 ブライアン・スキリコーン アメリカ合衆国 94087 カリフォルニア、 サニーヴェイル、ザ・ダラス・アベニュー 898番 (72)発明者 ピーター・ジョゼフ・フィエコウスキー アメリカ合衆国 94024 カリフォルニア、 ロス・アルトス、スプリンガー・ロード 952番 Fターム(参考) 2G088 EE01 FF02 GG13 GG14 GG18 GG19 GG20 JJ01 JJ05 JJ12 JJ22 KK32 KK33 MM04 2H013 AC01 AC06 AC08 4C093 AA30 CA02 CA03 CA34 EA03 EA04 EA07 EA11 EA12 EB02 EB12 EB16 EB17 FD01 FE01 FF42 FH02 5B047 AA17 AB02 BB04 BC14 CA19 5C022 AA08 AB21 AC01 AC41 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01T 1/00 G01T 1/00 B G03B 42/02 G03B 42/02 B G06T 1/00 400 G06T 1/00 400B G21K 1/02 G21K 1/02 G 5/02 5/02 X H01J 35/24 H01J 35/24 H04N 5/225 H04N 5/225 C // A61B 6/00 300 A61B 6/00 300C G01T 1/20 G01T 1/20 G (72) Inventor John William Willent USA 95003 Victoria Lane, 139th, California Lane 139 (72) Inventor Jack Wilson Mooreman United States 95032 California, Los Gates, Pinta Court 136th ( 72) Inventor Brian Su Recorn USA 94087 California, Sunnyvale, The Dallas Avenue 898 (72) Inventor Peter Joseph Fiekowski USA 94024 California, Los Altos, Springer Road 952 F term (reference) 2G088 EE01 FF02 GG13 GG14 GG18 GG19 GG20 JJ01 JJ05 JJ12 JJ22 KK32 KK33 MM04 2H013 AC01 AC06 AC08 4C093 AA30 CA02 CA03 CA34 EA03 EA04 EA07 EA11 EA12 EB02 EB12 CB16 AC08 AC21 AC08 AC21 AC01 AC06 AC08 4C093

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子ビームを、X線源を横切ってAP
×APのステップのパターンでステップ状に進めて、
DET×DETの検出器配列と交差する前に、画像
化されるべき対象物を透過するX線ビームをつくり、、 検出器配列を構成する各検出器によって検出されたX線
強度を測定し、電子ビームの各ステップに対して各検出
器によって測定された強度の指標となる情報を含んでい
るDET×DETのサイズのデータ配列(IMAG
E)の等価物をメモリに格納し、 電子ビームの各ステップに対して上記IMAGEデータ
を含んでいる、DET ×DET×AP×AP
サイズの4次元配列(PIXEL)の等価物をメモリに
格納し、 FOCUSを0.1から10.0までの間の数として、次
式 【数1】 の値を有する、IP*IPのサイズの2次元配列O
UTIMAGE(x,y)の等価物を形成するための出
力値をつくり、 上記出力値を解析のために出力するX線画像化方法。
1. An electron beam is traversed by an AP across an X-ray source.x
× APyFollow the step pattern of stepwise,
DETx× DETyImage before crossing the detector array
Create an X-ray beam that penetrates the object to be converted, X-rays detected by each detector constituting the detector array
Measure the intensity and detect each step of the electron beam
Contains information that is an indicator of the intensity measured by the vessel
DETx× DETySize data array (IMAG
Store the equivalent of E) in memory, IMAGE data for each step of electron beam
Including the DET x× DETy× APx× APyof
Size equivalent of 4D array (PIXEL) in memory
Store and FOCUS is a number between 0.1 and 10.0, and
formula [Equation 1] With a value of IPx* IPy-Dimensional array O of size
Output to form the equivalent of UTIMAGE (x, y)
Create strength, An X-ray imaging method for outputting the output value for analysis.
【請求項2】 X線ビームが、画像化されるべき対象物
を透過する前に、コリメータの複数のX線透過性領域を
透過する、請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the x-ray beam is transmitted through a plurality of x-ray transparent areas of the collimator before being transmitted through the object to be imaged.
【請求項3】 上記複数のX線透過性領域が円柱形に形
成され、それらの軸の各々が実質的に配列中心で検出器
配列と交差する、請求項2記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the plurality of x-ray transparent regions are cylindrically shaped and each of their axes intersects the detector array substantially at the center of the array.
【請求項4】 上記FOCUSが、画像化されるべき対
象物の面とX線源との比例的な距離と、隣接する検出器
の中心の間隔と電子ビームのステップの間隔の比との因
子に対応する、請求項1記載の方法。
4. The FOCUS is a factor of the proportional distance between the plane of the object to be imaged and the x-ray source and the ratio of the distance between the centers of adjacent detectors and the distance between electron beam steps. The method according to claim 1, corresponding to.
【請求項5】 電子ビームを、X線源を横切って、AP
、APのステップパターンでステップ状に進めて、
DET×DETの検出器配列と交差する前に画像化
されるべき対象物を透過するX線ビームをつくり、 検出器配列を構成する各検出器によって検出されたX線
強度を測定し、DET×DETの検出器の各々から
のX線強度値をデジタル化し、 電子ビームの各ステップに対する各検出器によって測定
された強度の指標となるデジタル化された情報を含んで
いるDET×DETのサイズの2次元行列(SEN
SOR)の等価物をメモリに格納し、 jを1からDETまで変えるとともに、iを1からD
ETまで変えてSENSOR(j,i)を合計して、
0.1から10.0までの間の数であるFOCUSを含む
目標画素配列DEST(y−j*FOCUS,x−i*
FOCUS)を得て、出力値を求め、 解析のために上記出力値を出力するX線画像化方法。
5. An electron beam is traversed across the x-ray source to the AP.
Proceed stepwise with the step pattern of x , AP y ,
Creating an X-ray beam that penetrates the object to be imaged before intersecting the DET x × DET y detector array and measuring the X-ray intensity detected by each detector in the detector array, the X-ray intensity value from each of the detectors DET x × DET y digitizing, DET x × containing the digitized information indicative of the measured intensity by each detector for each step of the electron beam Two-dimensional matrix of size DET y (SEN
SOR) equivalent is stored in memory, j is varied from 1 to DET y and i is varied from 1 to D
Change to ET x and sum SENSOR (j, i),
Target pixel array DEST (y-j * FOCUS, x-i *) containing FOCUS that is a number between 0.1 and 10.0
FOCUS), obtain an output value, and output the output value for analysis.
【請求項6】 出力値が、DET×DETで各値を
割ることによって規格化される、請求項5記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein the output values are normalized by dividing each value by DET x × DET y .
【請求項7】 X線ビームが、画像化されるべき対象物
を透過する前に、コリメータの複数のX線透過性領域を
透過する、請求項5記載の方法。
7. The method of claim 5, wherein the x-ray beam is transmitted through the plurality of x-ray transparent areas of the collimator before being transmitted through the object to be imaged.
【請求項8】 上記複数のX線透過性領域が円柱形に形
成され、それらの軸の各々が実質的に配列中心で検出器
配列と交差する、請求項7記載の方法。
8. The method of claim 7, wherein the plurality of x-ray transparent regions are cylindrically shaped and each of their axes intersects the detector array substantially at the center of the array.
【請求項9】 FOCUSが、画像化されるべき対象物
の面とX線源との比例的な距離と、隣接する検出器の中
心間の間隔と電子ビームのステップ間の間隔の比との因
子に対応する、請求項5記載の方法。
9. The FOCUS of the proportional distance between the plane of the object to be imaged and the x-ray source and the ratio of the distance between the centers of adjacent detectors and the distance between the steps of the electron beam. The method according to claim 5, which corresponds to a factor.
【請求項10】 X線源上の異なる地点から放射する複
数のX線ビームを生成し、 生成されたX線ビームの各々から、対象物を透過したX
線を検出器配列で受け入れ、 各X線ビームから、各検出器によって受け入れられたX
線の強度の指標となる情報を決定し、 X線源上の異なる地点と画像化情報が求められている画
素とによって定義される1つの線によって交差させられ
ている少なくとも2つの検出器によって受け入れられた
X線の強度の指標となる情報を組み合わせることによっ
て、対象物中の画素についての画像化情報を得る画像化
方法。
10. A plurality of X-ray beams emitted from different points on an X-ray source are generated, and each of the generated X-ray beams transmits an X-ray transmitted through an object.
The rays received by the detector array, and from each x-ray beam, the x received by each detector.
Determining information indicative of the intensity of the line, accepted by at least two detectors intersected by a line defined by different points on the x-ray source and the pixel for which the imaging information is sought An imaging method for obtaining imaging information about a pixel in an object by combining the information that is used as an index of the intensity of the X-ray.
【請求項11】 上記X線ビームの生成、X線ターゲッ
トを横切って電子ビームをスキャンさせること、X線タ
ーゲット上の複数の地点の各々でX線ビームを生成する
ことを含んでいる、請求項10記載の方法。
11. The method comprising: producing the x-ray beam, scanning an electron beam across the x-ray target, and producing the x-ray beam at each of a plurality of points on the x-ray target. 10. The method according to 10.
【請求項12】 画素がすべて同一面上にある、請求項
10記載の方法。
12. The method of claim 10, wherein the pixels are all coplanar.
【請求項13】 各X線ビームから各検出器によって受
け入れられたX線の強度の指標となる情報の決定が、各
検出器によって受け入れられたX線の光量子の数をカウ
ントすることを含んでいる、請求項10記載の方法。
13. Determining information indicative of the intensity of X-rays received by each detector from each X-ray beam comprises counting the number of photons of X-rays received by each detector. 11. The method of claim 10, wherein
【請求項14】 さらに、X線ビームを画像化されるべ
き対象物を透過させる前に、該X線を、コリメータのX
線透過性領域のAP×APの配列を透過させる、請
求項10記載の方法。
14. The X-ray beam is transmitted through an X-ray of a collimator before the X-ray beam is transmitted through an object to be imaged.
The method of claim 10, wherein the array of AP x × AP y in the linearly transparent region is transmitted.
【請求項15】 画像化情報が、IP、IPの画素
配列を有する画像をつくるためのモニターに提供される
ようになっていて、X線透過性領域総数の画素総数に対
する比が1より小さい、請求項14記載の方法。
15. Imaging information is provided to a monitor for producing an image having an IP x , IP y pixel array, wherein the ratio of the total number of X-ray transparent regions to the total number of pixels is greater than 1. 15. The method of claim 14, which is small.
【請求項16】 画像化情報が、IP×IPの画素
配列を有する画像をつくるためのモニターに提供される
ようになっていて、X線透過性領域総数の画素総数に対
する比が1より大きい、請求項14記載の方法。
16. Imaging information is provided to a monitor for producing an image having an IP x × IP y pixel array, wherein the ratio of the total number of X-ray transparent areas to the total number of pixels is greater than 1. 15. The method of claim 14, which is large.
【請求項17】 さらに、 X線ビームが画像化されるべき対象物を透過して第1検
出器配列によって検出される前に、コリメータのX線透
過性領域のAP×APの第1配列を透過させるとと
もに、該X線ビームが画像化されるべき対象物を透過し
て第2検出器配列によって検出される前に、コリメータ
のX線透過性領域のAP×APの第2配列を透過さ
せ、 第1配列中の各X線透過性領域と画像化情報が求められ
ている画素とによって定義される線の1つによって横切
られた第1配列中の検出器の各々によって受け入れられ
たX線の光量子の数の指標となる情報を組み合わせるこ
とによって、対象物中の1つの面の上の画素についての
第1画像化情報を得て、 第2配列中の各X線透過性領域と画像化情報が求められ
ている画素とによって定義される線の1つによって横切
られた第2配列中の検出器の各々によって受け入れられ
たX線の光量子の数の指標となる情報を組み合わせるこ
とによって、対象物中の1つの面の上の画素についての
第2画像化情報を得て、 夫々、ユーザーの左及び右の目へ提供するための処理を
行うための、第1及び第2画像化情報を出力する請求項
10記載の方法。
17. The first of AP x × AP y of the X-ray transmissive region of the collimator before the X-ray beam is transmitted through the object to be imaged and detected by the first detector array. A second AP x × AP y of the X-ray transparent region of the collimator is transmitted through the array and before the x-ray beam is transmitted through the object to be imaged and detected by the second detector array. The array is transparent and is received by each of the detectors in the first array crossed by one of the lines defined by each x-ray transparent region in the first array and the pixel for which imaging information is sought. The first imaging information about the pixels on one surface in the object is obtained by combining the information that is an index of the number of photons of the obtained X-rays, and each X-ray transparency in the second array is obtained. Area and pixel for which imaging information is sought By combining information indicative of the number of photons of X-rays received by each of the detectors in the second array crossed by one of the lines thus defined, on one face in the object 11. The method of claim 10, wherein the first and second imaging information for outputting the second imaging information about the pixels of the respective pixels and performing the processing for providing to the left and right eyes of the user, respectively. .
【請求項18】 コリメータのX線透過性領域のAP
×APの第1配列が各々1つの縦軸を含んでいて、そ
の軸の各々が、実質的に第1検出器配列の中心でDET
×DETの第1検出器配列を横切り、 コリメータのX線透過性領域のAP、APの第2配
列が各々1つの縦軸を含んでいて、その軸の各々が、実
質的に第2検出器配列の中心でDET×DETの第
2検出器配列を横切るようになっている、請求項17記
載の方法。
18. AP x in the X-ray transparent region of the collimator
The first array of × AP y each includes one longitudinal axis, each of the axes being DET substantially at the center of the first detector array.
A second array of AP x , AP y in the X-ray transmissive region of the collimator includes one vertical axis each, and each of the axes is substantially parallel to the first detector array of x x DET y . so that the cross the second detector array of DET x × DET y at the center of the second detector array, the method of claim 17.
【請求項19】 第1及び第2のX線透過性領域配列の
X線透過性領域が各々、共通のX線透過性領域から発散
するようになっている、請求項17記載の方法。
19. The method of claim 17, wherein the x-ray transparent regions of the first and second x-ray transparent region arrays are each adapted to diverge from a common x-ray transparent region.
【請求項20】 1つのX線源と、1つのX線検出器配
列と、1つのモニターと、1つのスキャン発生器とを含
んでいて、上記X線源が1つの電子ビーム発生器及び1
つのアノードを含み、上記アノードが電子ビームによっ
て励起されたときにX線の光量子を放射する1つのター
ゲット層を含み、上記スキャン発生器が上記電子ビーム
発生器によってつくられた電子ビームを制御する制御回
路を含み、 上記X線検出器配列が複数の検出器要素を含んでいて、
上記検出器要素が、1つの中心を有する通常は平坦な検
出器表面を形成している配列中に配置され、 上記アノードと上記X線検出器配列とが、上記電子ビー
ムが第1地点で上記ターゲット層を励起したときに、放
射されたX線の光量子が上記X線検出器配列の上記検出
器要素に当たるとともに、上記電子ビームが第2地点で
上記ターゲット層を励起したときに、放射されたX線の
光量子が上記X線検出器配列の上記検出器要素に当たる
ように配置されていて、上記スキャンビーム発生器が、
予め決められたパターン中で選択された地点に上記電子
ビームを連続的に位置決めする位置決め回路を含み、 上記検出器要素の各々が、上記検出器要素に当たる上記
X線の光子の強度を測定しかつ上記強度の指標となる電
気信号を発生させる手段を含んでいて、上記検出器要素
の各々からの上記電気信号が上記X線検出器配列からデ
ジタル形式で出力され、一群のデジタル形式の電気出力
が、上記ターゲット層の上の連続する地点に電子ビーム
を位置決めするために出力され、上記モニターが上記一
群のデジタル形式の電気出力に基づく可視画像を生成す
る処理回路を含んでいるX線画像化システム。
20. An X-ray source, an X-ray detector array, a monitor and a scan generator, the X-ray source comprising an electron beam generator and an X-ray source.
Control including two anodes, the anode including one target layer that emits photons of X-rays when excited by the electron beam, the scan generator controlling the electron beam produced by the electron beam generator. A circuit, the x-ray detector array including a plurality of detector elements,
The detector elements are arranged in an array forming a normally flat detector surface having one center, the anode and the x-ray detector array being arranged such that the electron beam is at a first point. When the target layer is excited, photons of the emitted X-rays strike the detector elements of the X-ray detector array and are emitted when the electron beam excites the target layer at a second point. X-ray photons are arranged to impinge on the detector elements of the X-ray detector array, the scan beam generator comprising:
Positioning circuitry for continuously positioning the electron beam at selected points in a predetermined pattern, each of the detector elements measuring the intensity of photons of the X-rays impinging on the detector element and A means for generating an electrical signal indicative of the intensity, wherein the electrical signal from each of the detector elements is output in digital form from the X-ray detector array to provide a group of digital electrical outputs. An X-ray imaging system that includes processing circuitry that is output for positioning an electron beam at successive points on the target layer and wherein the monitor produces a visible image based on the electrical output in digital form. .
【請求項21】 さらに、上記ターゲット層と上記ター
ゲット層に近接する上記検出器配列との間に配置された
コリメータを含んでいて、上記コリメータが複数のX線
透過性領域を含んでいる、請求項20記載のX線画像化
システム。
21. A collimator disposed between the target layer and the detector array proximate to the target layer, the collimator including a plurality of x-ray transparent regions. Item 21. The X-ray imaging system according to Item 20.
【請求項22】 X線透過性領域の各々が1つの縦軸を
含んでいて、その軸の各々が実質的に検出器配列の中心
で上記検出器配列を横切るようになっている、請求項2
1記載のX線画像化システム。
22. The x-ray transmissive regions each include one longitudinal axis, each of the axes being substantially centered across the detector array. Two
The X-ray imaging system according to 1.
【請求項23】 1つのX線源と、1つのX線検出器配
列と、1つのモニターと、1つのスキャン発生器とを含
んでいて、上記X線源が1つの電子ビーム発生器と1つ
のアノードと1つのコリメータとを含み、上記アノード
が電子ビームによって励起されたときにX線の光量子を
放射する1つのターゲット層を含み、上記スキャン発生
器が上記電子ビーム発生器によってつくられた電子ビー
ムを制御する制御回路を含み、上記コリメータが上記ア
ノードと該アノードに近接する上記X線検出器配列との
間に配置され、 上記X線検出器配列が複数の検出器要素を含んでいて、
上記検出器要素が、1つの中心を有する通常は平坦な検
出器表面を形成している1つの配列中に配置され、 上記コリメータが1つのX線吸収性物質で構成されてい
て、上記X線吸収性物質が複数の開口を含み、上記開口
の各々の上記軸が、実質的に上記X線検出器配列の上記
中心で上記検出器表面を横切るとともに、上記ターゲッ
ト層を横切り、上記アノードと上記コリメータと上記X
線検出器配列とが、上記電子ビームが上記開口の上記軸
の第1のものと上記ターゲット層との交差部の第1地点
で上記ターゲット層を励起したときに、上記の放射され
たX線の光子が、上記第1開口を透過して上記X線検出
器配列の上記検出器要素に当たるとともに、上記電子ビ
ームが、上記開口の上記軸の第2のものと上記ターゲッ
ト層との交差部の第2地点で上記ターゲット層を励起し
たときに、上記の放射されたX線の光子が、上記第2開
口を透過して上記X線検出器配列の上記検出器要素に当
たるように配置され、上記スキャンビーム発生器が、予
め決められたパターン中で上記軸と上記ターゲット層と
の上記交差部に上記電子ビームを連続的に位置決めする
位置決め回路を含み、 上記検出器要素の各々が、上記検出器要素に当たる上記
X線の光量子から電気信号にエネルギ変換を起こさせる
変換手段を含んでいて、上記検出器要素の各々からの上
記電気信号が上記X線検出器配列からデジタル形式で出
力され、一群のデジタル形式の電気出力が、上記軸と上
記ターゲット層との連続する交差部に電子ビームを位置
決めするために出力され、上記モニターが上記一群のデ
ジタル形式の電気出力に基づく可視画像を生成する処理
回路を含んでいるX線画像化システム。
23. An X-ray source, an X-ray detector array, a monitor and a scan generator, the X-ray source including an electron beam generator and an electron beam generator. Electrons comprising one anode and one collimator, the anode including one target layer that emits photons of X-rays when excited by the electron beam, and the scan generator includes electrons generated by the electron beam generator. A control circuit for controlling a beam, the collimator being disposed between the anode and the X-ray detector array proximate to the anode, the X-ray detector array including a plurality of detector elements;
The detector elements are arranged in an array forming a normally flat detector surface with one center, the collimator being composed of one X-ray absorbing material, The absorptive material includes a plurality of apertures, the axis of each of the apertures substantially across the detector surface at the center of the X-ray detector array and across the target layer, the anode and the anode. Collimator and above X
A line detector array, the emitted X-rays when the electron beam excites the target layer at a first point at the intersection of the first of the axes of the aperture and the target layer. Of photons pass through the first aperture and strike the detector element of the X-ray detector array, and the electron beam is directed at the intersection of the second one of the axes of the aperture and the target layer. Is arranged such that, when exciting the target layer at a second point, the emitted photons of X-rays pass through the second aperture and strike the detector elements of the X-ray detector array; The scan beam generator includes a positioning circuit for continuously positioning the electron beam at the intersection of the axis and the target layer in a predetermined pattern, each of the detector elements being the detector. Hit the element A conversion means for effecting energy conversion from the photons of the x-rays into electrical signals, the electrical signals from each of the detector elements being output in digital form from the x-ray detector array, a group of digital forms Electrical power is output to position an electron beam at successive intersections of the axis and the target layer, and the monitor includes processing circuitry for generating a visible image based on the electrical output in digital form. Delivering X-ray imaging system.
【請求項24】 上記検出器要素が、円形状に近似する
配列中に配置されている、請求項23記載のX線画像化
システム。
24. The x-ray imaging system of claim 23, wherein the detector elements are arranged in an array that approximates a circular shape.
【請求項25】 アノード支持台の上に配置されたアノ
ードを備え約120kVまでのアノード電圧で使用する
ための走査ビームX線管であって、 上記アノード支持台は比較的X線を透過する材料からな
り、 上記アノードは上記アノード支持台上に設けられニオブ
からなる第1の層と、上記第1の層の上に設けられたタ
ンタルからなる第2の層とを含み、 ニオブからなる上記第1の層は、約1μmの比較的均一
な厚さを有し、タンタルからなる第2の層は、約5μm
の比較的均一な厚さを有する走査ビームX線管。
25. A scanning beam X-ray tube for use with anode voltages up to about 120 kV, comprising an anode disposed on an anode support, the anode support being a relatively X-ray transparent material. The anode includes a first layer of niobium provided on the anode support and a second layer of tantalum provided on the first layer, and the anode is made of niobium. One layer has a relatively uniform thickness of about 1 μm and the second layer of tantalum is about 5 μm.
Scanning beam x-ray tube having a relatively uniform thickness of.
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