JP2004188200A - 全視野ディジタル式トモシンセシスの方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体（２）の三次元画像を形成するためのトモシンセシス・システム（１）を提供する。
【解決手段】本システムは、セクタ内の複数の位置からのＸ線ビームで被検体（２）を照射するように適合させたＸ線源（１１）と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器（１３）と、検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するように適合させた処理装置（２１）と、を含む。Ｘ線ビームが非円弧状経路に従うようにかつ／またはＸ線ビームの中心がセクタ内の異なるＸ線源位置から検出器上の実質的に同じ箇所に当たるようにして、検出器が被検体を基準として移動するように適合させるかつ／またはＸ線源が被検体にＸ線ビームを照射するように適合させている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、全般的には撮像システムに関し、さらに詳細には、Ｘ線トモシンセシス・マンモグラフィ撮像システムに関する。

Ｘ線移動断層撮像法は、Ｘ線管と検出器が撮像している患者や別の被検体を基準として互いに反対の方向に移動しているようなＸ線撮像法である。断層撮像法では、このＸ線管及び検出器が移動している間にＸ線ビームをオンにしており、これによって、焦点の合った単一面を選択してこれ以外の面をぼかして除いている。しかし、断層撮像法は、撮像対象の三次元ボリュームではなく、撮像対象のうち焦点の合った単一のスライスのみを撮像するために使用される。被検体の別のスライスを撮像するには、Ｘ線管及び検出器による追加的なスキャンが必要となる。ヒトの患者を撮像している場合は、スキャンの繰り返しによって患者に対するＸ線照射線量が大きくなり望ましくない。

Ｘ線マンモグラフィは、乳がんスクリーニング向けに選択されるモダリティである。参照によりその全体を組み込む米国特許第５，８７２，８２８号は、乳房撮像向けのトモシンセシス・システムについて記載している。このシステムでは、円弧状経路によるＸ線源の単一スキャンから撮像対象の乳房の三次元画像を作成している。このトモシンセシス・システムは、撮像している乳房の上を円弧状経路に移動するＸ線源と、静止したディジタル式Ｘ線検出器と、画像処理装置と、を含んでいる。この検出器は支持構造の静止部分に装着させている。このＸ線源は支持構造の可動部分に装着させている。支持構造のこの可動部分は、その下端がピボット点において静止した支持構造に回転自在に取り付けられると共に、その上端がＸ線源を支持しているような１つのアームである。

しかし、このトモシンセシス・システムは適当な三次元マンモグラフィ画像を形成することはできるが、幾つかの欠点を伴う。乳房の三次元画像を得るためには、円弧状経路でのＸ線源の回転によって形成した画像を数学的に変換し、Ｘ線源を検出器面と平行な直線状経路で移動させたとした場合に得られるはずの近似画像を作成している。したがって、各断層撮像面の画像は、いわゆるツイニング（Ｔｗｉｎｎｉｎｇ）原理に基づいた場合に形成されるはずの画像を近似するように変換される。次いで、ツイニング原理に基づいたトモシンセシス面の個々の再構成画像から、乳房の三次元画像を再構成している。このアルゴリズムが画像処理の複雑さを増大させている。

さらに、このシステムは「ステップ移動＋曝射（ｓｔｅｐ ａｎｄ ｓｈｏｏｔ）」モードで動作しているため、Ｘ線源が大きな量の振動を受けており、これが画像に歪みやぼけを生じさせる。このモードでは、Ｘ線源が円弧状経路に沿って移動する間はＸ線源がオフになっており、経路に沿って停止している間にＸ線源をオンにしている。したがって、Ｘ線源は、経路に沿って移動し、次いで停止し、Ｘ線ビームを放出し（すなわち、曝射を行い）、次いで移動するように続く。Ｘ線源のこの移動開始／移動停止は、急激な停止の間にＸ線源を振動させ、これによりＸ線ビームを被検体に対して変位させると共に画像のぼけを増加させる。したがって、複数の投影角度から、複数の投影画像を形成している。この投影角度の範囲は１８０度未満である。したがって、Ｘ線源は、患者の周りに１８０〜３６０度移動するのと異なり、球体のセクタ（ｓｅｃｔｏｒ）の１つの面内のある円弧状経路で移動している。
米国特許第５，８７２，８２８号

本発明の好ましい一態様では、被検体の三次元画像を形成するためのトモシンセシス・システムであって、セクタ内の１つの経路に沿った複数の位置からＸ線ビームを被検体に照射するように適合させたＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出するようにＸ線源を基準にして位置決めしたＸ線検出器と、検出器によって検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するように適合させた処理装置と、を備えるトモシンセシス・システムを提供している。被検体を基準として移動するように検出器を適合させているか、あるいはＸ線ビームの焦点が非円弧状経路に従うようにして被検体にＸ線ビームを照射するようにＸ線源を適合させているか、あるいはＸ線ビームの中心がセクタ内の異なるＸ線源位置から検出器上の実質的に同じ箇所に当てられている。

本発明の別の好ましい態様では、被検体の三次元画像を形成するためのトモシンセシス・システムであって、Ｘ線ビームを被検体に周期的の照射するように適合されており、セクタ内の１つの経路に沿った第１の方向に移動しながらＸ線ビームを放出するように適合させたＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出するようにＸ線源を基準にして位置決めしたＸ線検出器と、検出器によって検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するように適合させた処理装置と、を備えるトモシンセシス・システムを提供している。この検出器は、Ｘ線源が第１の方向に移動しかつＸ線源がＸ線ビームを放出する間に第１の方向と反対の第２の方向に移動するように適合させている。

本発明の別の好ましい態様では、被検体の三次元画像を形成するためのトモシンセシス・システムであって、セクタ内の１つの経路に沿った複数の位置から被検体にＸ線ビームを照射するように適合させた少なくとも２つのＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出するようにこの少なくとも２つのＸ線源を基準として位置決めしたＸ線検出器と、検出器によって検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するように適合させた処理装置と、を備えるトモシンセシス・システムを提供している。

本発明者らには、Ｘ線検出器が撮像対象を基準として適切に移動している場合及び／またはＸ線ビームの焦点が検出器を基準として非円弧状経路に従うようにしてＸ線源が撮像対象にＸ線ビームを照射している場合に、ぼけを少なくした改良品質のトモシンセシス画像が得られることが分かった。Ｘ線ビームの焦点を非円弧状経路に従わせるには、Ｘ線源の適当な移動による、Ｘ線源内のＸ線ターゲット上での電子ビーム焦点のシフトによる、及び／またはＸ線ビーム指向性光学系の使用によることができる。さらに、２つ以上のＸ線源を使用すると改良品質の画像が得られる。ここで、トモシンセシスのシステム及び方法の好ましい実施形態について詳細に説明することにする。各実施形態は、独立に使用することや、以下で記載する１つまたは複数の別の任意の実施形態と共に使用することがある。

図１は、被検体２の三次元画像を形成するために使用されるトモシンセシス・システム１の正面像を模式的に表している。図２はこのシステム１の側面像を、また図３はシステム１の上面像を表している。システム１はヒトの乳房を撮像するために使用するマンモグラフィ・システムであることが好ましい。しかし、システム１は、無生物、人体の別の部位または動物の身体部分の撮像にも使用することができる。

システム１はＸ線源１１を含んでいる。Ｘ線源１１はハウジング内部に配置したＸ線管を備えることが好ましい。米国特許第５，８７２，８２８号に記載のＸ線源は、球体の１つのセクタ面内にある円弧状経路に沿って回転する。この円弧状経路は、正面像では円弧として、また上面像では直線として表している。したがって、図１に示すＸ線源１１は１つの面内の円弧状経路に沿って回転することができる。しかし、本発明の好ましい態様の幾つかでは、Ｘ線源１１が回転軸１２の周りで円弧状経路４に沿って回転するのに加えて、Ｘ線源１１は、「ｒ」方向と呼ぶことにする半径方向５（すなわち、線源１１を支持する支柱またはアーム２７に沿った方向）に移動すること、及び／または「ｙ」方向と呼ぶことにする方向６（すなわち、患者の胸壁から支持アームまたは支柱への方向またはこの反対方向）で回転面から出るように移動することもできる。回転軸１２は検出器の上側で様々な高さとすることができるが、検出器表面の高さに近いことが好ましい。ｒ方向及びｙ方向に移動させると、ｒ方向への移動によってその経路を正面像において円弧でない形状とさせることになり、またｙ方向への移動によってその経路を上面像において非直線の形状とさせることになるため、線源１１を非円弧状経路に沿って移動させることになる。したがって、回転サイクル中における随意選択のｒ方向及び／またはｙ方向の移動を伴った回転面内でのＸ線源１１の円弧状経路４に沿った回転のことを、本明細書では総称して、円または球のうちの１つのセクタなどセクタ内の移動または回転と呼ぶことにする。ｒを変更すると、Ｘ線源は異なる半径をもつ２つの球体によって画定されかつ最大角度範囲によって画定されるある領域内を動く。本明細書における定義として、この動きもセクタ範囲内の回転に含めている。したがって、このＸ線源は、セクタ内の複数の位置から（すなわち、セクタ内の経路に沿った全部ではないが幾つかの位置から）Ｘ線ビーム３を被検体２に照射する。

Ｘ線検出器１３は被検体２を透過したＸ線３を検出するようにＸ線源１１を基準として位置決めしている。システム１はさらに、セクタ内のＸ線源１１のスキャンから検出器１３によって検出したＸ線３に基づいて撮像対象の三次元画像を作成するような、コンピュータや特殊目的のマイクロプロセッサなどの処理装置を含むことが好ましい。

本発明の第１の好ましい実施形態では、検出器１３は撮像対象２を基準として移動している。検出器１３は適当な任意の移動メカニズムによって移動させることができる。検出器１３は検出器ハウジングまたは画像レセプター１４内に配置させて圧電アクチュエータにより移動させることが好ましい。別法として、検出器は移動可能なプレートなどの機械式アクチュエータによって移動させることや、また検出器をボールねじやその他の適当な送り込み／引き出しメカニズムを備えたレール上で移動させることもある。検出器１３は以下に記載する１つまたは複数の所望の方向に移動させることもできる。

本発明の第１の好ましい実施形態の第１の好ましい態様では、検出器１３は撮像対象２の下でハウジング１４内部において直線経路７で並進している。換言すると、検出器１３は図１の矢印７で示すように左右方向に並進する。ハウジング１４は検出器１３と比べてより幅広であることが好ましい。例えば、ハウジング１４は、検出器１３と比べて６ｃｍだけ幅広（すなわち、各側で３ｃｍ幅広）であるなど３〜９ｃｍ幅広とし、ハウジング１４内部で検出器１３の大きな移動を可能とすることがある。しかし、幾つかの例では、５〜６０マイクロメートルの移動など、検出器のより小さな移動が好ましいこともある。

検出器１３を並進させる１つの利点は、より大きな有効検出器開口を合成することにより、投影画像の欠損が少ないことである。したがって、Ｘ線源１１は被検体２を基準として第１の方向（図１の経路４に沿って右向きなど）で円弧状経路に回転する。Ｘ線源１１は、円弧状経路４上の位置でＸ線ビーム３を周期的に放出する。線源１１がＸ線ビーム３を放出するタイミングは、経路上での線源位置を基準とするか、例えばスキャン中に所定の回数などのタイミングによるか、全構成要素が「準備完了」となった時点などシステムの能力によるか、あるいはこれらの任意の組み合わせによるか、のいずれかによって制御することがある。例えば、図１では、３箇所の位置からＸ線ビーム３を放出するＸ線源１１を表している。Ｘ線源１１は、円弧状経路４上の１１箇所や２１箇所の位置など７〜３１箇所からＸ線ビーム３を放出することが好ましい。Ｘ線源１１が経路４に沿って第１の方向（すなわち、右方向）に回転する間に、検出器１３は経路７に沿って第１の方向と反対の第２の方向（すなわち、左方向）に移動する。経路７は１つの面内に位置させることが好ましく、また所望により直線経路とすることもある。具体的に実施の一形態では、Ｘ線ビームの焦点の経路が、以下により詳細に説明するようにｙ方向の成分を含む場合は、検出器の経路もＸ線ビームの焦点の移動と反対方向であるがｙ方向の成分を含むことがある。一方所望により、Ｘ線源１１を非円弧状経路で移動させることがあり、これについては第２の好ましい実施形態に関連して以下でより詳細に記載することにする。

Ｘ線源１１の回転方向と反対方向に検出器１３を並進させることによって、検出器１３を全般的に撮像対象２に関してＸ線源と反対位置とすることができ、また検出器１３の検出表面上へのＸ線ビーム３の入射が可能となる。したがって、第１の実施形態の第１の好ましい態様では、Ｘ線源１１が経路４に沿って第１の方向で増分式で移動する間に、検出器１３は経路７に沿って第２の方向で増分式で並進し、これによって確実にＸ線ビーム３が検出器１３の表面上に常に入射するようにしている。新たな画像収集の前や前回の画像収集の後に、検出器１３及びＸ線源１１は適切なスタート位置まで移動させる。この実施形態では、Ｘ線源１１が曝射（すなわち、システム１が「ステップ移動＋曝射」モードで動作するようにＸ線ビーム３の放出）を行っている間は、検出器１３及びＸ線源１１を静止状態に保つことが好ましい。検出器１３及びＸ線源１１はＸ線曝射の合間で移動させる。さらに、所望により検出器１３は、Ｘ線曝射の合間以外に、あるいはＸ線曝射の合間に移動させずに、Ｘ線曝射中に移動させることがある。

第１の実施形態の第２の好ましい態様では、システム１は「ステップ移動＋曝射」モードではなく「連続」モードで動作している。連続モードでは、Ｘ線源が経路４に沿って第１の方向に移動している間に、Ｘ線源１１はＸ線ビーム３を放出する（すなわち、曝射を行う）。連続動作モードは、ステップ移動＋曝射モードで必要となるＸ線源の大きな加速度及び減速度に起因する画像の振動ぼけを低下させる。換言すると、ステップ移動＋曝射モードのぼけは、Ｘ線ビーム３に揺れを生じさせるような曝射に先行する大きな減速度によるＸ線源１１の動揺によって生じる。振動ぼけを減少させるには、Ｘ線源の全体速度を低下させることや、Ｘ線源１１がＸ線曝射中に移動している（ただし、Ｘ線源がオフの間での移動の場合と比べて通常はより低速度で移動する）ような連続モードでシステムを動作させることがある。第２の実施形態の代替的な一態様では、線源１１が移動している間において、検出器１３は各曝射中に静止している。

しかし、Ｘ線曝射中にＸ線源を移動させると振動ぼけは減少するが、移動ぼけが導入される。移動ぼけの大きさは通常、ステップ移動＋曝射モードにおける振動ぼけの大きさと比べてより小さい。したがって、連続モードでは、全体のぼけを低下させることができる。静止型検出器では通常、撮像対象２の最上部の撮像部分で最大の移動ぼけが生じる。移動ぼけの一例を図４に表している。

図４は、検出器１３から９．５ｃｍにあり、かつＸ線源１１のＸ線管から５６．５ｃｍにある第１の点１０１を含むような撮像対象２を表している。したがって、５６．５を９．５で割ることによって６倍の拡大率が得られる。被検体２はさらに、検出器１３から４．５ｃｍにあるその中点にあたる第２の点１０２と、ちょうど検出器１３の上側表面（すなわち、検出器からほぼ０ｃｍの位置）にあたる第３の点１０３と、を含んでいる。システムの位置及び向きは、各図に示すようであると仮定しており、また点１０１の位置とした撮像対象２の最上部はこの向きを意味している。しかし、システム全体に関して適当な別の任意の向き及び位置とすることも可能である。さらに、各図で示した左から右へのＸ線源１１のスキャン方向は例示のみを目的したものであり、適当な別のあらゆるスキャン方向も使用することができる。

検出器１３を静止させたままとしながらＸ線曝射中にＸ線源１１を２４０マイクロメートル移動する場合、被検体２内の点１０１の像は、検出器１３上で点１０４から点１０５まで４０マイクロメートル（２４０を拡大率６で割ると４０となる）シフトする。被検体２内の点１０２の像では、点１０２が点１０１と比べて検出器１３により近いため、検出器１３上でシフトする量はこれより少なく、点１０６から点１０７までとなる。被検体２内の点１０３の像は、点１０３が検出器のすぐ隣に位置しているため検出器１３上で全くシフトしない。したがって、静止型検出器１３の最大シフトはＸ線源移動２４０マイクロメートルかつ拡大率６に対する４０マイクロメートルとなる。４０マイクロメートルのシフトは、被検体２の最上部分の領域１０１の像に対するぼけにつながる。このぼけのことは、減速度によるＸ線源振動に起因する振動ぼけと対照させてＸ線源及び検出器の移動による移動ぼけと呼ぶことにする。

本発明の第１の好ましい実施形態の第２の好ましい態様によれば、システム１は、Ｘ線源が第１の方向（すなわち、図１の経路４に沿った右方向）に移動している間にＸ線源１１がＸ線ビーム３を放出しているような連続モードで動作している。同時に、Ｘ線源１１がＸ線ビーム３を放出している間に、検出器１３は反対に第２の方向（すなわち、図１の経路７に沿った左方向）に並進している。この検出器移動によって、システム１の連続動作モードにおいてぼけの量が低下する。

例えば、図５は、経路４に沿ったＸ線源１１の回転方向と反対の方向に検出器１３が４０マイクロメートルだけ並進しているケースを表している。このＸ線源はＸ線ビーム３を放出しながら経路４に沿って２４０マイクロメートルだけ回転している。図５に示すように、Ｘ線ビーム３は動いている検出器１３上の同じ箇所１０４上に常に入射するため、被検体２内の点１０１の像に関するぼけはほぼゼロである。被検体２の中間にある点１０２の像は、図４に示したのと同じ量だけぼかされており、また被検体２の一番下にある点１０３の像は検出器１３の移動によって４０マイクロメートルだけぼかされる。したがって、図５での検出器１３の移動は、被検体２の最上部分がこの被検体に関する検査を要する重要部位である場合に該最上部分のぼけを減少させるために用いられる。しかし、図５の設定での最大ぼけは４０マイクロメートルのままである。

ぼけの最大量を減少させるためは、移動ぼけの最大量が最小限になるようにしてＸ線曝射中の移動距離及び速度を選択する。被検体２の中間における移動ぼけを最小限にするような方式で検出器１３及びＸ線源１１を移動させることが好ましい。検出器１３及びＸ線源１１は被検体の中間におけるぼけをゼロにまたは可能な限りゼロに近く設定させるような速度及び間隔で移動させることが好ましい。例えば図６に示すように、Ｘ線源１１を右向きに２４０マイクロメートル回転させる間に、検出器１３は左向きに２０マイクロメートル並進させる。したがって、点１０２を通過するＸ線ビームが動いている検出器１３上の同じ箇所１０６上に入射するため、点１０２の像のぼけは概ねゼロとなる。点１０１及び１０３の像に対しては、２０マイクロメートルの最大ぼけが生じる。したがって、検出器が静止している図４の例と比べて最大ぼけは５０％だけ減少する。

連続システム動作モードでの検出器１３の移動によって、静止型検出器１３における連続モード動作と概ね同じだけ振動ぼけを減少させると共に、さらに移動ぼけの減少という利点も提供できる。曝射中に検出器１３をＸ線源１１と反対の方向に移動させることにより、Ｘ線曝射中に検出器を移動させない場合と比べて、検出器上での被検体の各点のシフトが小さくなる。最悪のケースでも、Ｘ線源及び検出器の移動パラメータを適切に選択すると移動ぼけは（静止型検出器での連続モードと比較して）概ね半分に減少する。

好ましい一態様では、検出器１３は各Ｘ線曝射の合間でそのスタート位置まで戻される。したがって、Ｘ線源１１がＸ線ビーム３を放出しておらずかつＸ線源１１が第１の方向に移動している間に、検出器はその第１の方向（すなわち、図１の経路７に沿った右方向）のスタート位置まで並進して戻される。したがって、検出器は曝射の合間ではＸ線源と同じ方向に移動し、またこうした曝射中ではＸ線源と反対方向に移動している。この検出器１３の移動は直線経路の移動に限られるものではなく、本明細書に記載した適当な任意の移動を含むことがあることに留意すべきである。

検出器１３は、２０〜４０マイクロメートルなど、５〜６０マイクロメートルだけ並進することが好ましい。Ｘ線源１１は各曝射中に１２０〜２４０マイクロメートルの経路など１０〜７５０マイクロメートルの経路にわたって回転することが好ましい。好ましい拡大率（すなわち、検出器上での像のシフトに対する曝射中の線源移動の比）は、２〜７など１．０５〜８の範囲である。各Ｘ線曝射は、概ね２００〜概ね３００ミリ秒など概ね１５０〜３５０ミリ秒にわたって継続することが好ましい。Ｘ線曝射中と比べて、Ｘ線曝射の合間ではＸ線源１１を、１００倍〜３００倍高速にするなど、１０倍〜１０００倍速く移動させることが好ましい。代わりに、適当な別の移動パラメータを使用することもできる。

好ましい一態様では、移動可能な検出器を用いて連続動作モードを実現するために、アクチュエータ用のプログラム可能なコントローラによって、検出器を一定速度で連続往復移動式で移動させることが好ましい。検出器１３の移動は、Ｘ線曝射中に検出器を移動させるためのＸ線同期信号を用いて開始させることが好ましい。

所望であれば、第１の実施形態の第１と第２の好ましい態様による方法を組み合わせることができる。この方法では、Ｘ線曝射の合間で検出器１３を完全にスタート位置まで戻すように移動させず、曝射の合間でスタート位置の途中まで移動させている。後続の曝射中では、検出器を第２の方向（すなわち、左方向）で前回の曝射中よりもさらに先まで移動させている。これによって、検出器が撮像対象を基準として常に実質的にＸ線源の反対位置になるようにして、任意のＸ線源位置において検出器をＸ線源１１と対面させることができる。別の好ましい態様では、曝射開始時の検出器位置及び曝射中の検出器移動を、曝射開始時のＸ線源位置及び曝射中のＸ線源移動と適合させるようにしながら、検出器は第２の方向（すなわち、左方向）にのみ移動している。所望であれば、検出器１３は、曝射中では第１の速度で、曝射の合間では別の第２の速度（例えば、より大きな速度）で移動させることができる。

第１の実施形態の第３の好ましい態様では、検出器１３は、図１及び図２の経路８に示すように、ハウジング１４内部でｙ方向に回転している。換言すると、検出器１３は、その上側表面がＸ線源の回転面に対して所与の角度だけ傾斜するようにして回転している。したがって、この第３の好ましい態様では、Ｘ線源１１はＸ線ビーム３をＸ線源１１の回転面の外側にｙ方向で移動させている（これについては、第２の好ましい実施形態に関連してより詳細に検討することにする）。Ｘ線ビーム３がｙ方向に移動するのに伴って、図１及び図２の矢印８に示すように検出器１３は同時にｙ方向に回転する。この回転の利点の１つは、Ｘ線ビーム３をｙ方向に移動させているときに検出器の上側表面が入射Ｘ線ビーム３と垂直に保たれることである。検出器のこの回転は比較的小さいことが好ましい。検出器表面に対して入射するＸ線をできるだけ垂直に近く維持させるように、検出器１３の傾斜を、経路８の方向以外に、または該経路方向に代えて、適当な任意の方向とすることもできる。詳細には、Ｘ線源がセクタ内の回転経路に沿って移動している間で、検出器表面に対して入射Ｘ線をできるだけ垂直に近く維持させるように、検出器は同じ角度方向に傾斜することができる。所望であれば、経路７に沿った検出器の並進と組み合わせて検出器１３を傾斜させることができ、この検出器の並進は１つの面内にある場合や、１つの面の外部になる場合がある（これについては第４の好ましい態様に関連して以下で検討することにする）。

第１の実施形態の第４の好ましい態様では、マンモグラフィ・トモシンセシス用の検出器１３を覆うように随意選択の湾曲した乳房支持プレートを設けている。この態様では、検出器１３はスキャン角度範囲にわたってＸ線源１１と同時に回転している。したがって、検出器１３は、Ｘ線源の回転方向（すなわち、図１の経路４に沿った右方向）と反対方向（すなわち、図１に示す経路９に沿った左方向）に円弧状経路９で移動している。検出器１３が支持プレートの下側で回転できるように、随意選択の湾曲したＸ線透過性の乳房支持プレートを設けることが好ましい。所望であれば、検出器１３と共にそのハウジング１４も回転することができる。この回転構成はＣＴ回転構成と同様である。この回転の利点の１つは、検出器上側表面に対してＸ線ビームを垂直に保つことができることである。別の好ましい態様では、検出器１３の移動角度範囲は、Ｘ線源１１の移動角度範囲より小さくすることがある。したがって、線源１１が全角度範囲にわたり掃引するのに伴って、検出器１３も互いに反対方向で全角度範囲にわたる掃引をしており、この場合、検出器は本発明の１つまたは複数の態様に従って制御することができる。

検出器１３は、第１から第４までの好ましい態様に関連して上述した方向の任意の組み合わせ方向で移動させることもできることに留意すべきである。したがって、経路４に沿ったＸ線源１１の回転中に、検出器１３は経路７、８及び９からなる任意の２つの経路またはこれら３つすべての経路に沿って移動することができる。この組み合わせ経路は、複雑な非直線の経路となる。

本発明の第２の好ましい実施形態では、Ｘ線ビームの焦点が検出器１３を基準として非円弧状経路に従うようにして、Ｘ線源１１が被検体２にＸ線ビーム３を照射している。以下に、この第２の実施形態の好ましい態様について記載する。

第２の実施形態の第１の好ましい態様では、Ｘ線源１１は回転経路４に沿った第１の角度方向で回転しており、またＸ線ビームの焦点は、Ｘ線源と一緒に移動すると共に、図１及び図２の経路５で示すように実質的にｒ方向（すなわち、半径方向）に沿った第２の方向にも移動している。Ｘ線ビーム焦点のｒ方向への移動は、Ｘ線源を経路５に沿ってｒ方向に移動させること、Ｘ線源１１内に位置するＸ線管内に位置するＸ線ターゲット上で電子ビーム焦点の位置を変化させること、及び／またはＸ線レンズを使用すること、によることができる。

例えば、Ｘ線源１１は、所望のシフトの大きさに応じて機械式または圧電式でｒ方向にシフトさせることができる。Ｘ線源を圧電式で移動させるには圧電アクチュエータを使用することができる。Ｘ線源１１をｒ方向に機械式に移動させるには、ボールねじまたは別の機械式アクチュエータを使用することができる。Ｘ線源１１を図２に示すように回転アーム２７に装着している場合、このアーム２７はＸ線源１１のｒ方向移動を可能にするためのトラックを含むことがある。別法として、Ｘ線源１１をｒ方向に機械式に移動させるために、モータやその他の適当な任意の移動付与デバイスによって駆動させる可動アームまたは可動プレートを使用することがある。所望であれば、Ｘ線源１１を異なる角度位置に対して異なる量だけｒ方向に沿って移動させることがある。したがって、実施の一形態では、線源１１は事実上、検出器上方の固定の高さにある１つの直線に沿って移動している。この幾何学構成によれば画像再構成のある種の態様が簡略化される。したがって、Ｘ線源１１の実質的に直線状の運動によって被検体２の三次元画像を形成させることができる。

Ｘ線ビーム３の焦点をｒ方向に移動させるためには、Ｘ線管内のＸ線ターゲット上での電子ビーム焦点のシフトを利用することができる。この電子ビーム焦点のシフトは、電子ビームをＸ線ターゲット上の別の箇所まで電子式に導くこと、あるいは１つまたは複数の電子ビーム源と１つまたは複数のＸ線ターゲット上に分散した焦点とを備えるＸ線管を利用することによって実現することができる。Ｘ線ビーム３の焦点をシフトさせるには、第１のＸ線ターゲット上の第１の箇所をねらった第１の電子ビームをオフ状態にすると共に、第１または第２のＸ線ターゲット上の別の第２の箇所をねらった第２の電子ビームをオン状態にしている。この電子ビームはＸ線ターゲット上の別の箇所に当たるため、このＸ線ビームはターゲット上の別の箇所から放出され、これによってＸ線ビーム焦点の位置がシフトすることになる。所望であれば、このＸ線ターゲットは、Ｘ線ビーム焦点のシフトを容易にさせるようにＸ線管内で特別に位置決めすることができる。

さらに、Ｘ線ビーム焦点をｒ方向にシフトさせるために、光学ファイバＸ線レンズを使用することもある。このＸ線ビーム３の焦点は、そのビームをバンドルのうちの異なる光学ファイバ心線に通過させることによってシフトさせることができる。これらの心線は若干異なる方向に向いているため、異なる心線にＸ線ビームを通過させることによってビーム焦点は所望の方向にシフトする。ビーム３が特定の心線または心線群に入るように導くためにシャッタを用いることがある。光学ファイバＸ線レンズは、Ｘ−ｒａｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．（Ａｌｂａｎｙ，Ｎ．Ｙ．）やその他の供給元から入手可能である。所望であれば、Ｘ線ビームの焦点をｒ方向にシフトさせるための２つ以上の方法を組み合わせて使用することもできる。

第２の好ましい実施形態の第２の好ましい態様では、そのＸ線ビーム３の焦点を図２及び図３に示す経路６に沿ったｙ方向にシフトさせている。ｙ方向でのビーム焦点移動の恩恵の１つは、これによってトモシンセシスの焦点合わせ工程を再構成面内で（単一の方向ではなく）両方向で動作させることが可能となることである。さらに、ｙ方向移動によって撮像中の深度分解能（ｄｅｐｔｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が向上する。したがって、Ｘ線源１１は経路４に沿って第１の角度方向に回転していると共に、Ｘ線ビーム３の焦点は、図３に示すように、Ｘ線源の回転面４の外側に経路６に沿った第３及び第４の方向で（すなわち、ｙ方向の往復方向で）移動している。別の実施形態では、そのＸ線ビームの焦点は第３の方向にだけ、あるいは第４の方向にだけ移動している。

Ｘ線ビーム３の焦点は、Ｘ線源１１を経路６に沿ってｙ方向に移動（すなわち、並進及び／または回転）させること、Ｘ線源１１内に位置するＸ線管内に位置するＸ線ターゲット上での電子ビーム焦点の位置を変化させること、及び／またはＸ線ビーム３をｙ方向にシフトさせるためのＸ線レンズを使用すること、によってｙ方向移動させることがある。所望であれば、これらの方法のうちの２つ以上の組み合わせを使用することもできる。第２の実施形態の第１の好ましい態様では、Ｘ線源１１をｙ方向に移動させるために圧電式や機械式のアクチュエータを使用することがある。Ｘ線焦点をｙ方向にシフトさせるために、電子ビームのシフトまたは複数の電子ビームを使用することもある。

図７は、Ｘ線ビーム３の焦点に関する経路６を表しているシステム１の上面像を図示している。図７に示すように、経路６は適当な任意の形状を有することができる。例えば経路６は、円弧状経路４（上面像では１本の直線として図示）から患者の胸壁２０に対して近づく向きと離れる向きに逸れている鋸歯形状を有することがある。Ｘ線ビーム３の曝射は、鋸歯形状の経路６の頂点の位置（すなわち、経路４から偏差が最大の先端（すなわち、点））で行うことが好ましい。しかし、Ｘ線ビーム３の曝射は、経路６上の所望の任意の点で行うことができる。さらに、システム１がステップ移動＋曝射モードではなく連続モードで動作している場合、Ｘ線ビーム３は経路６上の隣接する点からなる複数の間隔から連続して行われる。図７では経路６が鋸歯形状を有しているが、この経路は所望の任意の形状を有することができる。例えば経路６は、方形波、正弦波（すなわち、サイン波）、あるいは台形波（すなわち、胸壁２０に対して近づく線と離れる線を胸壁２０と平行な線によって切り取った傾いた線）の形状を有することができる。別法として、その経路６の全体が、Ｘ線源１１が回転面内である方向に（例えば、左から右へ）移動し、次いでｙ方向に移動し、次いで回転面内で反対方向に（例えば、右から左へ）移動するような、２つ以上のセグメントを含むことがある。

本発明の第３の好ましい実施形態では、Ｘ線ビーム３の中心を検出器１３の中心と一致させている。この一致はＸ線源１１の回転軸１２が検出器の上側表面から遠くに位置している場合に重要である。Ｘ線ビーム３の中心は、図１に示す方向１０にＸ線源を回わすこと、あるいは検出器の表面上に入る領域を選択するためのビームのコリメートによって、検出器１３の中心と一致させることが好ましい。Ｘ線源１１は、Ｘ線源を装着ブラケット上に自由度１つをもたせて装着しＸ線源をこのブラケット上で回転させることなどによって機械式で方向１０に回すことが好ましい。適当な別の回転メカニズムや回転方法も利用することができる。この方法では、Ｘ線ビーム３の中心は、Ｘ線源の回転経路４に沿った異なる位置から、検出器１３上の実質的に同じ箇所（すなわち、１〜３個の画素範囲内など幾つかの画素の範囲内）に投射される。別の好ましい態様では、Ｘ線源１１は、装着ブラケット上で２つの自由度で回転することが可能である。このことは、Ｘ線源１１も経路６に沿ってｙ方向に移動させる場合において特に有利である。

例えば、図８は、その回転軸１２が検出器１３の上側表面から遠くに位置しているようなシステム１を表している。Ｘ線源１１が、検出器１３上の箇所２２を直接覆うような第１の位置に位置決めされている場合、Ｘ線ビーム３は箇所２２上に直接当たる。しかし、Ｘ線源１１が経路４に沿って（図８に示すような右から左へ）回転するのに伴い、Ｘ線源１１が方向１０に回転しなければ（非回転のＸ線源１１を破線で示す）、仮想的なＸ線ビーム３（破線により示す）は、回転軸１２を通過しても検出器１３（並びに、撮像対象）に当たらないか、あるいは検出器上で箇所２２と異なる箇所に当たることになってしまう。こうなると、その画像を不完全にさせたりぼけを生じさせることになる。しかし、Ｘ線源１１を方向１０に回すことによって、Ｘ線源１１が第２の位置（図８では、左方向）に来たときに、Ｘ線ビーム３の中心線束（図８の実線）が検出器上の実質的に同じ箇所２２に当たるようになる。

このＸ線源１１は、各曝射の合間または一回おきの曝射の合間でそのビームの中心線束が検出器の中心に来るように（例えば、方向１０に）回すことが好ましい。Ｘ線源１１は、経路４に沿って移動しながら、あるいは経路４に沿って停止している間に回転させることができる。検出器表面上に入るビーム領域を選択するためのコリメータを用いることによっても、同様の結果を達成することができる。

Ｘ線ビームの焦点はさらに、第２及び第３の好ましい実施形態に関連して上述した方向の任意の組み合わせよって移動させることもできることに留意すべきである。したがって、Ｘ線源１１の経路４に沿った回転中に、Ｘ線ビーム３の焦点は、ｒ方向５、ｙ方向６及び方向１０のうちの任意の２方向、あるいはこれら３つすべての方向に移動することがある。Ｘ線ビーム３の焦点はＸ線源１１の移動、Ｘ線ターゲット上での電子ビームのシフトまたはＸ線レンズの使用の任意の組み合わせによって、ｒ方向５で、ｙ方向６で、並びに方向１０で移動することができる。この組み合わせ経路は複雑な非直線経路となる。さらに、所望であれば、ターゲットから放出されるＸ線ビームのサイズ及び／または位置を変更させるようにＸ線ターゲット上での電子ビーム焦点のサイズを変更することができる。

本発明の第４の好ましい実施形態では、検出器１３は被検体２を基準として移動しており、またＸ線ビーム３は検出器１３を基準として非円弧状経路で移動している。したがって、この第４の好ましい実施形態は、第１の好ましい実施形態の検出器移動に第２の好ましい実施形態のＸ線ビーム焦点移動を組み合わせたものである。Ｘ線ビーム及び検出器の移動の上述した組み合わせについて、適当に任意に一緒に組み合わせて使用することもできる。さらに、第１及び第２の好ましい実施形態に関連して記載したように、Ｘ線ビームの焦点及び検出器のそれぞれが２つ以上の方向に移動することもある。所望であれば、第１及び／または第２の実施形態による移動に加えて、第３の好ましい実施形態に従ってＸ線ビーム３の中心を検出器１３の中心と一致させる。

本発明の第５の好ましい実施形態では、２つ以上のＸ線源を使用する。第５の実施形態の第１の好ましい態様では、少なくとも２つのＸ線源１１、１１１がそれぞれの円弧状経路４、１０４で回転する。実施の一形態では、図２及び図３に示すように、経路４、１０４はこれらそれぞれの平行面内のｙ方向６（すなわち、回転面と垂直な方向）で互いからズレを設けている。線源１１、１１１は、経路４、１０４に沿って同じ方向に回転する場合や、反対方向に回転する場合がある。このため、第２のＸ線源１１１は、第１のＸ線源１１と比べて患者胸壁２０からより遠くの面で回転している。線源１１、１１１の回転が同じ方向である場合は、第１のＸ線源１１は円弧状経路での回転中に回転方向でも（すなわち、経路４の方向にも）第２のＸ線源１１１からズレを設けることが好ましい。第２のＸ線源１１１はさらに、図３に示すように、その回転経路１０４に沿って第１のＸ線源１１の前方または後方を移動する。この移動は、システムの振動及び移動のぼけを最小限にさせるように、並びにＸ線曝射中の線源位置の幾何学分布を最適化させるように制御することが好ましい。システムの振動を最小限にするには、線源１１、１１１を実質的に反対方向に移動させると有益となりうる。

ｙ方向にズレをもたせた２つ以上のＸ線源を使用する利点の１つは、ｙの異なる向きから撮像対象２の撮像が可能となることである。このため深度分解能の改善が得られる。Ｘ線源１１、１１１を回転方向で（すなわち、経路４及び１０４に沿って）ズレをもたせる利点の１つはスキャン及び画像形成の速度が上昇することである。第５の実施形態の第１の好ましい態様では、Ｘ線源１１、１１１は、一方の線源がオフ状態でその次位置に移動している間に、もう一方の線源は曝射を行っており曝射中は低速で移動しているか静止したままであるようにして、順次オンにしている。Ｘ線源１１、１１１の両方が経路４、１０４の全体を完了するような撮像タイミングを高速化するためには、Ｘ線源１１、１１１が回転経路４、１０４に沿った異なる箇所からＸ線曝射を行うことが好ましい。

第５の実施形態の第２の態様では、撮像時間を短縮させるため線源１１、１１１の各々はそのスキャンの半分を完了させている。この態様では、第１の線源１１は経路４の左側を完了させる一方、第２の線源１１１は経路１０４の右側を完了させている。線源１１、１１１の両者の合成経路により、単一の円弧状経路が得られる。３つ以上のＸ線源を使用すると、その経路及び撮像時間をさらに一層短縮させることができる。

第５の実施形態の第３の好ましい態様では、システム１は、被検体２にＸ線ビーム３を順次照射するように適合させた少なくとも４つの静止したＸ線源１１を含んでいる。これらのＸ線源１１は１つの円弧状経路４に沿うように広がっていることが好ましい。所望であれば、これらのＸ線源１１はさらに、ｒ方向５及び／またはｙ方向６でも互いにズレを設けることができる。５〜１１個の静止したＸ線源を使用することが好ましい。静止したＸ線源の利点は、画像の振動ぼけが排除されること、並びにトモシンセシス投影の収集時間の短縮が可能であることである。

これらのＸ線源は、順次オンにすることによって被検体２を順次照射する。別法として、これらの線源の全部を常にオンにしておくことや、シャッタを用いて与えられた任意の時点でこれらの線源のうち１つを除いたすべての線源のビームを阻止することがある。第５の好ましい実施形態では、その検出器１３は、静止している場合や、第１の好ましい実施形態に記載した各方向に移動する場合があることに留意すべきである。さらに、第２から第４までの実施形態による移動を追加することもできる。

図９は、本発明の好ましい実施形態に従ったＸ線マンモグラフィ・トモシンセシス・システム１の好ましい構成要素を表している。システム１は、追加的な構成要素を有したり、以下に記載する構成要素のうちの１つまたは幾つかを欠くことがあることに留意すべきである。このシステムは、Ｘ線管、発生装置、ハウジングなどのＸ線源１１と、ディジタル検出器などの検出器１３と、を含んでいる。Ｘ線源１１及び／または検出器１３を位置決めするためには、モータ・コントローラ及び／または圧電アクチュエータなどの位置決め装置サブシステム１５を使用している。

Ｘ線システム１はさらに様々な電子式構成要素も含んでいる。これらの構成要素には、単一な特殊目的または汎用のコンピュータ、若しくはＡＳＩＣチップなどのマイクロプロセッサチップを含むことがある。別法として、これらの電子式構成要素には、幾つかの結線したコンピュータ、処理装置またはワークステーションを含むことがある。図９は、これらの構成要素のすべてを相互接続する方法を表している。これらの電子式構成要素には、その他の電子式構成要素を制御しているＸ線システム・コントローラ１７と、位置決め装置サブシステム１５と、Ｘ線源１１と、が含まれる。システム１はさらに、ユーザ・インタフェース１９と、二次元投影の放射線像から三次元画像を再構成している画像再構成セクション２１と、を含んでいる。検出器１３には、ＰＣデータ収集サブシステムなどの検出器前処理／事前フィルタ処理セクション２３を接続している。このセクション２３は、アーチファクトを除去し、かつＸ線システム１に関して厚さ補償及びデータのセグメント化を提供している。

一組のトモシンセシス投影の収集中及び／または収集後における三次元画像の再構成では、各二次元投影像の画像をツイニング原理に基づいた画像に変換するのではなくシステムの幾何学構成に直接対応しているような再構成法を用い、次いで従来技術の米国特許第５，８７２，８２８号に記載されているようなシフト＋加算（ｓｈｉｆｔ ａｎｄ ａｄｄ）再構成法を使用することが好ましい。これによって例えば、撮像中に検出器１３を移動させる一方で被検体２の三次元ボリュメトリック画像の作成が可能となる。逆投影再構成法の１つは、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする２００２年４月１５日に出願されたＪｅｆｆｒｅｙ Ｅｂｅｒｈａｒｄ及びＢｅｒｎｈａｒｄ Ｃｌａｕｓに対する「Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ−Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｉｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」と題する関連する米国特許出願１０／０６３，３５６（整理番号０４０８４９／０１８６）に開示されている。所望であれば、別の再構成法も使用することができる。また好ましくはないが、検出器を静止状態とした実施形態では、米国特許第５，８７２，８２８号に記載の再構成法も使用することができる。

Ｘ線システム１はさらに、随意選択のレビュー用ワークステーション・インタフェース２５も含んでいる。このインタフェース２５は画像から抽出したある種の定量計測値を臨床医に提示するために使用する。臨床医は、一組の計測値から、計算してワークステーションのディスプレイまたはスクリーン上に表示させる１つまたは複数の計測値を選択し、これらの計測値をこのディスプレイやスクリーンによってマンモグラフィ画像と共に表示している。例えば、インタフェース２５は、臨床医が、１）全乳腺組成比（ｏｖｅｒａｌｌ ｐｅｒｃｅｎｔ ｇｌａｎｄｕｌａｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）や、２）乳腺分布パーセント（ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｇｌａｎｄｕｌａｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を調べるために使用することがある。さらに、コンピュータ支援診断（ＣＡＤ）アルゴリズムを介するか手動ラベル付けによるかのいずれかによって、所見（例えば、微小石灰化、マス（ｍａｓｓ）や血管）を描出させた後、当該所見に対する定量測定の集計を提供することができる。こうした好ましいインタフェースの１つは、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする２００２年４月１４日に出願されたＪｏｈｎ Ｋａｕｆｈｏｌｄ、Ｂｅｒｎｈａｒｄ Ｃｌａｕｓ及びＪｅｆｆｒｅｙ Ｅｂｅｒｈａｒｄに対する「Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｍａｇｅ Ｍｅｔｒｉｃｓ Ｔｏ Ａ Ｃｌｉｎｉｃｉａｎ」と題する関連する米国特許出願１０／０６３，３５３（整理番号０４０８４９／０１８４）に開示されている。

Ｘ線トモシンセシス・システム１は、事前定義の軌道をＸ線源が通過することによって撮像対象乳房の複数の投影放射線像を得るような所望の任意の物理レイアウトを有し、これから画像再構成セクション２１において撮像対象乳房の３Ｄ表現を再構成することができる。図１０は、Ｘ線源を移動させるトラックを備えたＸ線トモシンセシス・システム１のレイアウトの１つを表している。このシステムは、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする２００２年４月１５日に出願されたＹｕ Ｗａｎｇ、Ｒｅｉｎｈｏｌｄ Ｗｉｒｔｈ及びＪａｍｅｓ Ａｌｅｘａｎｄｅｒに対する「Ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｘ−ｒａｙ Ｍａｍｍｏｇｒａｍ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｗｉｔｈ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｒｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する関連する米国特許出願１０／０６３，３５７（整理番号０４０８４９／０１８７）に詳細に記載されている。

Ｘ線源１１は第１のアーム２７の上側部分すなわち第１の部分に装着している。第１のアーム２７は、筒状や平板状など所望の任意の形状を有することがある。第１の部分から離れた側の第１のアーム２７の下側部分すなわち第２の部分は直線運動トラック２９に装着している。

モータにより駆動するボールねじ（ボールねじはトラック内に位置しているため本図では表していない）などの機械式駆動メカニズムは、第１のアーム２７の下側部分をトラック２９に沿って移動させてＸ線源１１を円弧状経路で移動させるように適合させている。所望であれば、そのモータもこのトラック上に装着することができる。サイドピン３１は、固定した点に対してトラック２９が回転できるようにして安定した全範囲ドライブを生成させるように位置決めしている。

検出器１３は第２の支持またはアーム３３に装着している。Ｘ線収集のための典型的な検出器サイズは、２４ｃｍ×３０ｃｍまたは１８ｃｍ×２４ｃｍである。しかし、適当なその他の寸法を使用することができる。この第２のアーム３３は筒状や平板状など所望の任意の形状を有することができる。シャフト３５によって第１のアーム２７及び第２のアーム３３の各中間部分を接続させ、アーム２７、３３がシャフト３５の周りで互いに対してハサミのような動きで回転できるようにしている。第１のアーム２７が回転している間は第２のアーム３３は静止していることが好ましい。

第１の実施形態の好ましい一態様では、図１０に示すように第２のアーム３３にピボット点プレート３７を取り付けている。このピボット点プレート３７はサイドピン３１によって直線運動トラック２９に回転自在に装着している。ピボット・プレート３７及びトラック２９は、随意選択により穴を備けてプレート及びトラックの重量を軽くしている。所望であれば、第１のアーム２７が回転しかつトラック２９が垂直面内でサイドピン３１の周りに第２のアーム３３に対して移動している間において、検出器１３及びピボット・プレート３７を支持している第２のアーム３３を静止状態とすることができる。第１のアーム２７及びトラック２９の移動の組み合わせによって、Ｘ線源１１を円弧状経路で移動させながら第１のアームの直線運動トラック２９に沿った移動を可能にしている。所望であれば、Ｘ線源１１はさらに、上述のようにｒ方向及び／またはｙ方向に移動することもできる。所望であれば、検出器１３は第１の好ましい実施形で記載した任意の方向に移動することができる。

Ｘ線源１１、検出器１３、並びに関連する支持及びドライブは、ガントリまたはベース３９に装着している。検出器１３は、患者の乳房を検出器上に配置できるような位置でガントリ３９を覆うように装着している。身長が異なる患者で、背伸びさせたり屈んだりさせずにシステムを利用できるようにするため、システム１は床面を基準として垂直方向で調節可能とすることがある。乳房圧迫パドル４１も同様に高さ調節可能である。

好ましい電子式検出器１３は、ガラス基板４５上に形成させたアモルファス・シリコン光検出器アレイ４３を含んでいる。このアレイ４３は、金属製接触フィンガ４７及び金属製接触リード４９を含んでいる。このアレイ４３を覆うようにヨウ化セシウムなどのＸ線感受性シンチレータ材料５１を形成させている。Ｘ線の受け取りに応答してこのシンチレータ材料５１は、アレイ４３内のシリコン・ピクセルが検出可能な波長を有する放射を放出している。しかし、代わりにその他の様々な半導体式及び真空管式のディジタルＸ線検出器を使用することもできる。この放射の大きさは、撮像対象２によるＸ線減衰の関数である。アレイ４３のピクセルは受け取った放射を、前処理装置２３に提供する大きさが最大の電気信号に変換しており、この信号を次いで画像に変換している。

しかし、Ｘ線トモシンセシス・システム１の代替的な好ましい態様では、直線運動トラックではなく円弧状トラックを利用している。例えば、第２の好ましい態様では、直線運動トラック２９ではなく図１１に模式的に表すような円弧状トラック５９を利用している。第１のアーム２７の下側部分はモータ５３によってトラック５９に沿って移動させている。このため、第１のアーム２７の上側部分により支持されたＸ線源１１は円弧状経路に移動する。

第３の好ましい態様のシステム１を図１２に模式的に表している。この実施形態では、Ｘ線源１１は円弧状トラック５９に直接装着させている。モータ５３はＸ線源１１に取り付けると共に、円弧状のトラック５９に沿ってＸ線源を移動させるように適合させている。モータ５３もトラック５９に取り付けることが好ましい。ディジタル検出器１３は、撮像エリアが検出器の上方に形成されるようにＸ線源１１と対面して配置させている。この実施形態では、第１のアーム２７は省略することができる。

第４の好ましい態様のシステム１を図１３に模式的に表している。この実施形態では、Ｘ線源１１も円弧状のトラック５９に装着している。しかし、Ｘ線源１１を円弧状経路で移動させるには第１のアーム２７を使用している。第１のアーム２７は、その質量を最小限にするように比較的細身かつ軽量に製作しながら、Ｘ線源１１をトラック５９に沿って移動できるような十分な剛性を有させるようにすることが好ましい。第１のアーム２７はＸ線源１１をシャフト３５に接続させている。このシャフト３５は、検出器１３を支持している第２のアーム３３に第１のアーム２７を接続させている。シャフト３５は、モータやその他の回転付与デバイス（図示せず）によって回している。Ｘ線源１１のステップ移動は、第１のアーム２７を介したシャフト３５のトルクによって生成している。上述の４つの態様では、Ｘ線源１１を移動させるためにトラックを使用しているため、Ｘ線源１１の移動はこのトラックによって精密に制御されている。これによってシステム振動が低下すると共に画質が改善される。別の実施形態では、本発明の上述の態様のトラックは非円弧状である。

第５の好ましい態様のシステム１を図１４に模式的に表している。検出器１３はガントリ３９の静止部分上に装着している。Ｘ線源１１は、可動アーム２７の上側部分上に装着している。アーム２７の下端は、ガントリ３９にピボット可能に取り付けている。図７に示すように、Ｘ線源１１は検出器１３の上方の点３５（例えば、シャフト）の周りでアーム２７からピボット動作する。Ｘ線源１１は曝射中に静止状態とするか移動させるかし、次いで次の画像を取得する前にその経路にある次の位置まで移動させる。アーム２７をシャフト３５の周りで回転させるためには、モータなどのアクチュエータまたは制御メカニズム５３を使用している。検出器１３は、この過程中で静止していることや、移動していることがある。Ｘ線源１１及び検出器１３は本明細書に記載した適当な任意の経路で移動することがある。

これらの図では直立型マンモグラフィ・システムを図示しているが、本発明はこの構成に限るものではない。例えば、本システムは、撮像中に患者を横たえさせているような伏臥位テーブル・レイアウトや、その他適当な任意のレイアウトを有することができる。

これらの好ましい実施形態は例示を目的として列挙してきた。しかし、この記載は本発明の範囲に対する限定と見なすべきではない。したがって、当業者には、特許請求している本発明の着想の範囲を逸脱することなく、様々な修正形態、適応形態及び代替形態が可能である。

本発明の好ましい実施形態に従った本システムの正面像の模式図である。 図１のシステムの側面像の模式図である。 図１のシステムの上面像の模式図である。 本発明の好ましい実施形態に従った本システムの正面像の模式図である。 本発明の好ましい実施形態に従った本システムの正面像の模式図である。 本発明の好ましい実施形態に従った本システムの正面像の模式図である。 本発明の好ましい実施の一形態に従った本システムの上面像の模式図である。 本発明の好ましい実施形態に従った本システムの正面像の模式図である。 本発明の好ましい実施形態に従ったシステム構成要素のブロック図である。 本発明の好ましい実施形態に従ったシステムの三次元像である。 本発明の好ましい実施形態に従った代替的システムの模式図である。 本発明の好ましい実施形態に従った代替的システムの模式図である。 本発明の好ましい実施形態に従った代替的システムの模式図である。 本発明の好ましい実施形態に従った代替的システムの模式図である。

符号の説明

１ トモシンセシス・システム
２ 被検体
３ Ｘ線ビーム
１１ Ｘ線源
１２ 回転軸
１３ Ｘ線検出器
１４ 検出器ハウジング、画像レセプター
１５ 位置決め装置サブシステム
１７ Ｘ線システム・コントローラ
１９ ユーザ・インタフェース
２０ 患者胸壁
２１ 画像再構成セクション
２３ 検出器前処理／事前フィルタ処理セクション
２５ レビュー用ワークステーション・インタフェース
２７ 第１のアーム、可動アーム
２９ 直線運動トラック
３１ サイドピン
３３ 第２のアーム
３５ シャフト
３７ ピボット点プレート
３９ ガントリ、ベース
４１ 乳房圧迫パドル
４３ アモルファス・シリコン光検出器アレイ
４５ ガラス基板
４７ 金属製接触フィンガ
４９ 金属製接触リード
５１ Ｘ線感受性シンチレータ
５３ アクチュエータ、制御メカニズム
５３ モータ
５９ 円弧状トラック
１１１ 第２のＸ線源

Claims (10)

1. セクタ内の１つの経路に沿った複数の位置からＸ線ビームを被検体に照射するように適合させたＸ線源（１１）と、
   前記被検体を透過したＸ線を検出させるように前記Ｘ線源を基準にして位置決めしたＸ線検出器（１３）と、
   前記検出器によって検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するように適合させた処理装置（２１）と、
   を備えている、被検体（２）の三次元画像を形成するためのトモシンセシス・システム（１）であって、
   前記検出器（１３）が被検体（２）を基準として移動するように適合されているか、
   前記Ｘ線源（１１）が、Ｘ線ビームの焦点が非円弧状経路に従うようにして被検体にＸ線ビームを照射するように適合されているか、
   Ｘ線ビームの中心が、セクタ内の異なるＸ線源位置から前記検出器（１３）上の実質的に同じ箇所上に当てられているか、
   であるようなトモシンセシス・システム。
2. 前記Ｘ線源（１１）が、Ｘ線ビームの焦点が検出器を基準とした非円弧状経路に従うようにして被検体（１１）にＸ線ビームを照射するように適合されている、請求項１に記載のシステム。
3. セクタ内の１つの経路に沿った複数の位置から被検体にＸ線ビームを照射するための第１の手段（１１）と、
   被検体を透過したＸ線を検出するための第２の手段（１３）と、
   前記第２の手段によって検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するための第３の手段（２１）と、
   を備えている、被検体（２）の三次元画像を形成するためのトモシンセシス・システム（１）であって、
   前記第２の手段が、被検体を透過したＸ線を検出しかつさらに被検体を基準として移動する手段であるか、
   前記第１の手段が、Ｘ線ビームの焦点が被検体を基準として非円弧状経路に従うようにして被検体にＸ線ビームを照射する手段であるか、
   前記第１の手段が、Ｘ線ビームの中心がセクタ内の異なる第１の手段位置から第２の手段上の実質的に同じ箇所に当たるようにして被検体にＸ線ビームを照射する手段であるか、
   であるようなトモシンセシス・システム。
4. 前記第１の手段（１１）が、Ｘ線ビームの焦点が被検体（２）を基準として非円弧状経路に従うようにして被検体にＸ線ビームを照射する手段である、請求項３に記載のシステム。
5. （ａ）一組のトモシンセシス投影を収集するステップであって、
   セクタ内の１つの経路（４）に沿ってＸ線源（１１）を移動させるステップと、
   セクタ内の複数の位置においてＸ線源からのＸ線ビームで被検体（２）を照射するステップと、
   被検体を透過したＸ線を検出器（１３）によって検出するステップと、
   を含む投影収集ステップと、
   （ｂ）前記検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するステップと、
   を含むような被検体の三次元画像を形成するトモシンセシス法であって、
   前記検出器が、一組のトモシンセシス投影の収集中に被検体を基準として移動するか、
   前記Ｘ線源が、Ｘ線ビームの焦点が非円弧状経路に従うようにして被検体にＸ線ビームを照射するか、
   Ｘ線ビームの中心が、セクタ内の異なるＸ線源位置から検出器上の実質的に同じ箇所に当たっているか、
   としているトモシンセシス法。
6. 前記Ｘ線源（１１）が、Ｘ線ビームの焦点が被検体を基準とした非円弧状経路に従うようにして被検体（２）にＸ線ビームを照射している、請求項５に記載の方法。
7. 被検体の三次元画像を形成するためのトモシンセシス・システム（１）であって、
   被検体（２）をＸ線ビームで周期的に照射するように適合されており、セクタ内の１つの経路に沿った第１の方向（４）に移動しながらＸ線ビームを放出するように適合させたＸ線源（１１）と、
   被検体を透過したＸ線を検出するように前記Ｘ線源を基準にして位置決めされており、Ｘ線源が第１の方向に移動しかつＸ線源がＸ線ビームを放出している間に、第１の方向と反対の第２の方向（７）に移動するように適合されているＸ線検出器（１３）と、
   前記検出器によって検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するように適合させた処理装置（２１）と、
   を備えるトモシンセシス・システム。
8. 被検体（１２）の三次元画像を形成するトモシンセシス法であって、
   セクタ内の１つの経路内で第１の方向にＸ線源（１１）を回転させるステップと、
   Ｘ線源が前記経路に沿った前記第１の方向（４）に回転している間にＸ線源からＸ線ビームを放出するステップと、
   被検体（２）を前記Ｘ線ビームによって周期的に照射するステップと、
   Ｘ線源（１１）がＸ線ビームを放出しかつＸ線源が第１の方向に移動している間に第１の方向（１４）と反対の第２の方向（７）に検出器（１３）を移動させるステップと、
   被検体（２）を透過したＸ線を前記検出器（１３）で検出するステップと、
   検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するステップと、
   を含むトモシンセシス法。
9. セクタ内の１つの経路内で第１の方向（４）にＸ線源（１１）を回転させる前記ステップが、Ｘ線源がＸ線ビームを放出する間では第１の速度で、またＸ線源がＸ線ビームを放出しない間では該第１の速度を超える第２の速度で、Ｘ線源を円弧状経路で回転させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 被検体（２）の三次元画像を形成するためのトモシンセシス・システム（１）であって、
    セクタ内の１つの経路（４）に沿って複数の位置から被検体（２）にＸ線ビームを照射するように適合させた少なくとも２つのＸ線源（１１、１１１）と、
    被検体を透過したＸ線を検出するように前記少なくとも２つのＸ線源を基準として位置決めしたＸ線検出器（１３）と、
    前記検出器によって検出したＸ線に基づいて被検体の三次元画像を作成するように適合させた処理装置（２１）と、
    を備えるトモシンセシス・システム。

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