JP2005237972A - 複数のオフセットｘ線照射点を用いるイメージングの方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つ又はそれ以上の照射点（７０）を含むＸ線源（１２）を用いて撮影領域（７２）のイメージングを提供する。
【解決手段】 各照射点（７０）は、全撮影領域（７２）よりも小さく取り囲む扇形放射線（１６）を照射するように構成される。照射点（７０）は個々にアクティブにされ、撮影領域（７２）の周囲を回転し、それぞれの放射線流（１６）が撮影領域（７２）周囲で様々なビュー角度で照射することができるようになる。照射点（７０）は、撮影領域（７２）の異なる半径方向領域に対応することができ、撮影領域内の関心領域（８０）を強調するように区別してアクティブにすることができる。複数の照射点（７０）は、重複又はオフセット構成における長手方向軸に沿って外挿することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は一般的には非侵襲的イメージングの分野に関し、より具体的には、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングの分野に関する。具体的には、本発明はＣＴイメージングに有用な線源構成に関する。

ＣＴスキャナは、Ｘ線源から扇形又は円錐形のＸ線ビームを投射することで動作する。Ｘ線源は、Ｘ線ビームが透過するとこれを減弱する患者などの撮像対象物の周囲で多数のビュー角度位置でＸ線を照射する。減弱されたビームは、検出器素子のセットにより検出され、該検出器素子は入射Ｘ線ビームの強度を表す信号を生成する。信号は、Ｘ線経路に沿った対象物の減弱係数の線積分を表すデータを生成するよう処理される。これらの信号は通常、「投影データ」又は単に「投影」と呼ばれる。フィルタ補正逆投影などの再構成法を用いることにより、有用な画像を投影から作成することができる。次いで、画像を関連付けて関心領域のボリューム・レンダリングを形成することができる。次に、医療関連において、病変又は他の関心構造は、再構成された画像又はレンダリングされたボリュームから配置又は識別することができる。

一般的には、空間的及び時間的高分解能、高画質、及びｚ軸すなわちＣＴスキャナの長手方向軸に沿った良好なカバレージを具備するＣＴスキャナの開発が望ましい。これらの目的の一部又は全てを達成するために、検出器によってもたらされるカバレージを増大させ、これにより１次元又は多次元でより大きな走査カバレージが可能になることが望ましい。例えば、検出器の長手方向軸カバレージは、検出器内の検出器素子の列数を増加させることで改善することができる。

この手法は、より大型の検出器を具備するＣＴシステムの開発につながった。しかしながら、大型検出器は様々な理由で望ましくない場合がある。例えば予測されるように、大型検出器及び付随する収集電子機器は、高価で製造が困難である。更に、大型検出器の支持及び／又は回転に対処する機械的サブシステムはまた、より大型でより複雑とすることが必要となる可能性があり、及び／又はより大きな機械的応力にさらされる恐れがある。更に、大型検出器は、コーン角度、すなわち線源と検出器周辺間の角度の増大を伴う。線源と検出器周辺間でコーン角度が増大することは、再構成画像におけるコーンビームのアーチファクトの増加に関連がある。コーン角度が一定の限度を超えて増大すると、画質の劣化が軸方向、すなわちステップ・アンド・シュート式スキャンを困難にする可能性がある。この理由から、カバレージ、すなわち検出器の大きさを単に大きくすることで走査カバレージを増大することは困難な場合がある。
米国特許第６２３６７０９号

従って、標準又は小型の検出器を用いて空間的及び時間的高分解能、高画質、及び良好なカバレージを達成する技法が望ましいとすることができる。

本技法は、２つ又はそれ以上の離散的なＸ線照射点をもたらす新規の方法及び装置を提供し、該照射点は横方向にオフセットし、すなわち異なるｘｙ座標を有する。具体的には、線源は方位角方向にオフセットされ、これにより各線源が撮影領域内で撮像対象物を再構成するのに必要とされる投影線の特定のサブセットを提供する。線源は、必ずしも等間隔ではないが、交互にアクティブにすることができ、すなわち、一部の線源は他の線源よりも頻繁に又はより長い持続時間でアクティブになる場合がある。信号検出器は２つ又はそれ以上の線源と共に使用することができる。検出器は面内範囲を比較的小さくすることができ、幾つかの実施形態においてフラットパネル検出器とすることができる。

本技法の１つの態様によれば、撮影領域をイメージングする方法が提供される。本方法は、撮影領域の周囲でＸ線源を回転させる段階を含む。Ｘ線源は２つ又はそれ以上の離散的な照射点を含むことができる。少なくとも２つの照射点は、撮影領域の周囲でビュー角度で個々にアクティブにされる。各照射点は、アクティブ時に撮影領域のそれぞれの部分を通るそれぞれの放射線流を照射する。それぞれの放射線流に応答して生成された複数の信号が、検出器から収集される。複数の信号が処理されて、１つ又は複数の画像を生成する。これらの方法により定義されるタイプの機能性を提供するシステム及びコンピュータ・プログラムもまた、本技法により提供される。

本発明の前述並びに他の利点及び特徴は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照すると明らかになるであろう。

図１は、画像データを収集し処理するイメージング・システム１０を図示している。図示されている実施形態において、システム１０は、本技法によってＸ線投影データを収集し、投影データを画像に再構成し、表示及び分析のために該画像データを処理するように設計されたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムである。イメージング・システム１０は、医用イメージングに関連して検討されるが、本明細書で検討される技法及び構成は、手荷物又は荷物検査などの他の非侵襲的ＣＴイメージング関連で適用可能である。

図１に示される実施形態において、ＣＴイメージング・システム１０は、Ｘ線放射線源１２を含む。本明細書で詳細に検討されるように、Ｘ線放射線源１２は、２つ又はそれ以上の別個の、すなわち別々の照射点を含むことができる。例えば、従来のＸ線管は単一照射点と見なすことができる。あるいはまた、電場エミッタを有する固体Ｘ線源などのＸ線源、又は熱電子Ｘ線源は、複数の照射点を含むことができる。かかる固体Ｘ線源又は熱電子Ｘ線源は、それぞれの照射点が円弧又は固定リングを形成するように構成することができる。

本説明は、従来の第３世代ＣＴシステムで行うことができるＸ線源１２の回転について検討することができるが、Ｘ線源１２の回転の検討には機能的均等物も含んでいることを当業者であれば理解するであろう。例えば、リング状に構成された固体Ｘ線源１２では、線源１２及びそれぞれの照射点は物理的に回転することができない。その代わりに、リング状に沿った照射点は、実質的にＸ線源１２の回転に匹敵する順次的な方法でアクティブにさせることができる。従って、Ｘ線源１２又は照射点が回転すると説明される場合には、かかる回転は、線源１２又は線源１２の構成要素の物理的回転の結果として生じるものであり、あるいは機能的均等物などに起因する点を理解されたい。

Ｘ線源１２は、コリメータ１４に隣接して位置付けることができる。コリメータ１４は、線源１２の各照射点に対する、鉛又はタングステンシャッタなどのコリメート領域からなることができる。コリメータ１４は通常、人間の患者１８などの対象物が位置決めされる領域内に透過する１つ又はそれ以上の放射線流１６のサイズ及び形状を定める。放射線流１６は、以下で述べる検出器アレイの構成並びにデータ収集の所望の方法に応じて、ほぼ円錐形とすることができる。放射線の減弱部分２０は、減弱を与える対象物を透過し、一般に参照符号２２で表される検出器アレイに衝突する。

検出器２２は、一般的に複数の検出器素子で形成され、該検出器素子が、関心のある対象物及びその近傍を透過するＸ線を検出する。検出器２２は複数列の検出器素子を含むことができる。かかる複数列の検出器が使用されると、放射線流１６は、アクティブ照射点と同一面内にない検出器列については付随する非ゼロコーン角を有する。以下の実施例では、表示を単純にするため、すなわちアクティブ照射点と同一平面内の検出器素子面に限定して検討することにより、このｚ範囲を取り出すことができる。しかしながら、当業者には理解されるように、以下の幾何形状の検討及び実施例は、複数列の検出器にも同様に適用可能である。

各検出器素子は、Ｘ線が衝突すると、ビームが検出器に衝突する時間の間の素子の位置でのＸ線ビームの強度を表す電気信号を生成する。通常信号は、関心のある対象物周囲の様々なビュー角度位置で収集され、これにより複数の放射線ビューを収集することができる。これらの信号は、収集及び処理されて、以下で述べるように対象物内の特徴画像を再構成する。

Ｘ線源１２は、システム制御装置２４によって制御され、システム制御装置は電力、焦点位置、制御信号などをＣＴ検査シーケンスに供給する。更に、検出器２２がシステム制御装置２４に結合され、システム制御装置は検出器２２で発生した信号の収集を命令する。システム制御装置２４はまた、ダイナミック・レンジの初期調整、デジタル画像データのインターリービングなどのために様々な信号処理及びフィルタ処理機能を実行することができる。一般的に、システム制御装置２４は、イメージング・システム１０の動作を命令し、検査プロトコルを実行して収集データを処理する。本明細書においては、システム制御装置２４はまた、信号処理回路を含み、これは通常、汎用又は特定用途向けデジタル・コンピュータ、並びに関連メモリ回路に基づく。関連メモリ回路は、コンピュータ、構成パラメータ、画像データなどによって実行されるプログラム及びルーチンを格納することができる。例えば、関連メモリ回路は、本技法を実装するプログラム又はルーチンを記憶することができる。

図１に示される実施形態において、システム制御装置２４は、回転サブシステム２６及び直線位置決めサブシステム２８の動きをモータ制御装置３２を介して制御することができる。線源１２及び／又は検出器２２を回転させることができるイメージング・システム１０において、回転サブシステム２６は、Ｘ線源１２、コリメータ１４、及び／又は検出器２２を患者１８の周囲で１回又は複数回回転させることができる。回転サブシステム２６はガントリを含むことができる点に留意されたい。直線位置決めサブシステム２８は、患者１８、又はより具体的には患者テーブルを直線的に移動させることが可能である。従って、患者テーブルをガントリ内で直線的に移動させて、患者１８の特定領域の画像を生成することができる。

当業者には理解されるように、放射線源１２はシステム制御装置２４内に配置されるＸ線制御装置３０によって制御することができる。Ｘ線制御装置３０は、Ｘ線源１２に電力及びタイミング信号を供給するように構成することができる。加えて、Ｘ線源１２が円弧又はリング状に構成された固体又は熱電子Ｘ線源などの分散型線源である場合には、Ｘ線制御装置は、焦点位置すなわち照射点を起動にするように構成することができる。

更に、システム制御装置２４は、データ収集システム３４を含むことができる。この例示的な実施形態において、検出器２２はシステム制御装置２４に結合され、より具体的にはデータ収集システム３４に結合される。データ収集システム３４は、検出器２２の読取電子機器によって収集されたデータを受信する。具体的には、データ収集システム３４は通常、検出器２２からサンプリングされたアナログ信号を受信して、コンピュータ３６による後続の処理のためにデータをデジタル信号に変換する。

コンピュータ３６は通常、システム制御装置２４に結合される。データ収集システム３４によって収集されたデータは、後続の処理及び再構成のためコンピュータ３６に伝送することができる。例えば、検出器２２から収集されたデータは、データ収集システム３４及び／又はコンピュータ３６で前処理及び較正を受け、スキャンされる対象物の減弱係数の線積分を表すようにデータを調整することができる。この処理されたデータは、一般的に投影と呼ばれ、その後、再順序付け、フィルタ処理、及び逆投影されて、スキャン領域の画像を形成する。再構成されると、図１のシステムで生成された画像が、診断、評価などに用いることができる患者１８の内部関心領域を明らかにする。

コンピュータ３６は、該コンピュータ３６で処理され、あるいは処理されることになるデータを記憶することができるメモリ３８を含み、又はメモリ３８と通信することができる。所望の量のデータ及び／又はコードを記憶することができる任意のタイプのコンピュータアクセス可能メモリ装置は、かかる例示的なシステム１０によって使用することができることを理解されたい。更に、メモリ３８は、磁気又は光学装置など、同様の又は異なるタイプの１つ又はそれ以上のメモリ装置を含むことができ、システム１０に対してローカル及び／又は遠隔位置にあるものとすることができる。メモリ３８は、データ、処理パラメータ、及び／又は本明細書で説明される処理を実行するための１つ又はそれ以上のルーチンを含むコンピュータ・プログラムを記憶することができる。

コンピュータ３６はまた、システム２４によって有効にされる機能、すなわちスキャン動作及びデータ収集を制御するように適合させることができる。更に、コンピュータ３６は、キーボード及び／又は他の入力装置を備えることができるオペレータ・ワークステーション４０を介して、オペレータから命令及びスキャン・パラメータを受け取るように構成することができる。オペレータはこれによって、オペレータ・ワークステーション４０を介してシステム１０を制御することができる。従って、オペレータは、再構成された画像、及びコンピュータ３６、初期イメージングなどからシステムに関連する他のデータを観察することができる。

オペレータ・ワークステーション４０に結合された表示装置４２を用いて、再構成された画像を観察することができる。加えて、スキャンされた画像は、オペレータ・ワークステーション４０に結合することができるプリンタ４４によって印刷することができる。表示装置４２及びプリンタ４４はまた、直接的に、又はオペレータ・ワークステーション４０を介してコンピュータ３６に接続することもできる。更に、オペレータ・ワークステーション４０はまた、医用画像保管管理システム（ＰＡＣＳ）４６にも結合することができる。ＰＡＣＳ４６は、遠隔システム４８、放射線部門情報システム（ＲＩＳ）、病院情報システム（ＨＩＳ）、あるいは内部又は外部ネットワークに結合されることができ、これにより別の場所にいる他者が画像データにアクセスすることができるようになる点に留意されたい。

１つ又はそれ以上のオペレータ・ワークステーション４０をシステムにリンクさせて、システム・パラメータを出力し、検査を要求し、画像を観察するなどを行うことができる。一般に、表示装置、プリンタ、ワーク・ステーション、及びシステム内に備えられる同様の装置は、データ収集構成要素に対してローカルとすることができ、あるいは施設又は病院内の別の場所、又はインターネット、仮想私設ネットワークなどの１つ又はそれ以上の構成可能なネットワークを介して画像収集システムにリンクされた全く異なる場所などといった、これらの構成要素から遠隔位置にあるものとすることができる。

上述のＣＴイメージング・システム１０は、空間的及び時間的分解能を改善し、画質を改善し、及び／又は長手方向のカバレージを改善するよう様々な方法で構成することができる。実際、これらのパラメータの１つ又はそれ以上を改善する種々の線源１２及び検出器２２構成を実装することができる。例えば本明細書で検討されるように、複数の照射点を使用するＸ線源１２を使用することができる。照射点のアクティブ化は、交互アクティブ方式を使用するなどにより、一度に１つだけがアクティブになるように協働させることができる。このようにして、アクティブ時には、各照射点は、所与の撮影領域内で対象物を再構成するのに必要な投影線のサブセットを提供することができる。しかしながら、これらのサブセットの組み合わせにより、撮影領域の再構成が可能である。加えて、撮影領域に関連する投影線のサブセットは一度に１つだけを収集するので、検出器２２の面内範囲を低減することができる。実際、検出器２２の面内範囲は、フラットパネル検出器が使用することができる程度まで低減することができる。

当業者であれば理解するように、様々なＸ線源１２の構成及びアクティブ方式を本技法によって実施することができる。幾つかの例示的な構成及び方式を本明細書で検討する。しかしながら、本記載の実施例は本技法の範囲を限定するものではないことを理解されたい。実際、本技法は、複数の離散的な照射点並びにかかる照射点のための任意のアクティブ方式を可能とする任意のＸ線源構成をも含むことを広く理解することができる。

例えば、図２に示されるように、方位角方向にオフセットされた１対の離散的照射点７０は、放射線源１２としてｘｙ平面内に描かれる。照射点７０は、フラットパネル検出器６０などの検出器２２から同じ垂直距離であるように構成することができ、あるいは異なる距離であってもよい。各照射点７０は、Ｘ線管、固体又は熱電子Ｘ線源のエミッタ、あるいはアクティブ時にＸ線を照射可能な他の焦点とすることができる。Ｘ線源１２及びそのそれぞれの照射点７０は、グリッド化することができる。照射点７０はまた、より詳細に後述されるように、ｚ方向でオフセットしていてもよい。

照射点７０は、所望の撮影領域７２の周囲を回転することができ、これにより各照射点７０が所望のビュー角度から放射線流１６を照射することが可能となる。照射点７０が回転すると、一度に１つの照射点７０だけがＸ線を照射するように交互に照射点をアクティブにすることができる。各照射点７０は、アクティブ時に扇形の放射線流を照射するように構成することができ、該扇形放射線流は、図２に示されるように撮影領域７２の半分などといった、撮影領域７２の一部を囲む。放射線流１６は、撮影領域７２、及び撮影領域７２内の任意の減弱物質を透過した後、フラットパネル検出器６０などの検出器２２に衝突する。照射点７０の各アクティブ化では、データ収集システム３４（図１）が検出器２２で発生した信号を読み取り、この信号を処理して投影データを生成することができる。照射点７０が撮影領域７２の周囲を回転すると、結合され統合された収集投影データが撮影領域全体を表す。

例えば第１の照射点７４は、アクティブ時には、図２に示される撮影領域７２の半分などの撮影領域７２の一部を取り囲む扇形内にＸ線を照射することができる。従って、第１の照射点７４がアクティブになると、投影データはフラットパネル検出器６０などの検出器２２によってこの部分に対して収集することができる。第１の照射点７４が非アクティブであるときには、第２の照射点７６をアクティブにすることができ、これにより第２の照射点７６によって照射されるＸ線の扇形で取り囲まれた撮影領域７２の一部において投影データを収集することが可能になる。照射点７０は、撮影領域７２の周囲で回転することができ、所望の投影データが撮影領域７２を再構成するために収集されるまで、所望の各ビュー角度で交互にアクティブにされる。

当業者には理解されるように、撮影領域７２を再構成するのに十分な投影データは、撮影領域７２の周囲を照射点７０が完全に１回転する前に収集することができる。実際、撮影領域７２を再構成する投影データを得るためには、半回転プラス２つの照射点７０間の角度（β）（すなわち１８０度＋β）の回転で十分とすることができる。

更に、複数の照射点７０は、アクティブ時には、これらの結合された扇形が撮影領域７２の半分又は他の幾らかの部分しか含まないように、すなわち半分の撮影領域構成を含むように構成することができる。例えば図３を参照すると、アクティブ時に、撮影領域７２の半分の部分だけを含む扇形内にＸ線を照射する２つの照射点７０が描かれている。図示されているように、第１及び第２の照射点７４、７６の結合された扇形は、撮影領域７２の半分だけを含む。照射点７０がアクティブになると、より小さい撮影領域７２が撮像されるので、各照射点７０に付随する扇形角度αを制限することにより、検出器２２（本明細書ではフラットパネル検出器６０）の面内範囲を更に低減することができる。当業者であれば理解されるように、図３に示される半撮影領域構成を用いて撮影領域７２を再構成するのに十分な投影データは、照射点７０を撮影領域７２の周りに１回転させて収集することができる。

加えて、第１の照射点７４及び第２の照射点７６によって照射されたＸ線は、撮影領域７２の同一領域を透過しないことを理解されたい。具体的には、第１の照射点７４によって照射されたＸ線は、撮影領域７２の中心領域を透過し、ここでは通常、撮像対象物又は患者が中心に位置する。逆に第２の照射点７６によって照射されたＸ線は、撮影領域７２の周辺を透過し、ここには関心の少ない撮像患者又は対象物からなる空き空間又は領域を含むことができる。この関係は第１及び第２の照射点７４、７６が撮影領域７２の周囲を回転するときに保持され、すなわち、第１の照射点７４が撮影領域７２の中心領域の撮像を継続し、第２の照射点７６は撮影領域７２の周辺の撮像を継続する。

第１及び第２の照射点７４、７６のこの違いにより、第１及び第２の照射点７４、７６は、撮影領域７２の周辺にあまり関心がなく、又は全く関心がないなどのときには、同等に動作する必要はない。例えば、必要に応じて第２の照射点７６を用いてビューがほとんど収集されない場合があり、すなわち、第２の照射点７６が第１の照射点７４に比べてアクティブとなることが少ない場合がある。例えば、第２の照射点７６は、必要に応じて１つおきのビュー又はこれよりも少ないビューに対してアクティブであってもよい。同様に、第２の照射点７６は、第１の照射点７４に対して持続時間又はデューティサイクルを短縮して、あるいは低エネルギで動作することができる。

同様に、第２の照射点７６は、第２の照射点７６で撮像される周辺領域があまり重要でない場合には、第１の照射点７４より低い品質（すなわち低フラックス）などのものとすることができる。具体的には、関心領域７２の周辺で、低減弱、低分解能、及び／又は高ノイズであることが許容される場合には、低フラックスの第２の照射点７６を許容することができる。第１及び第２の照射点７４、７６の区別的アクティブ化、及び／又は低フラックスの第２の照射点７６の使用により、関心領域７２の中心及び周辺位置で患者１８に異なる線量を印加可能とすることができる。このようにして、患者１８が受信する線量は状況によって調整することができる。

これらの概念は、半撮影領域及び完全撮影領域構成の間、又は心臓の撮影領域などの明確な中心関心領域８０が存在することができる任意の構成に拡大することができる。例えば図４に示されるように、第１及び第２の照射点７４、７６は各々、撮影領域７２の異なる部分、すなわち中心関心領域８０及び周辺領域８２をそれぞれ含むことができる。当業者であれば理解するように、図４に関する中心関心領域８０及び周辺領域８２の論議は、図３に関する関連の検討に類似し、そこから発展したものである。

具体的には、図４を参照すると、第１の照射点７４は、アクティブ時には撮影領域７２内の中心関心領域８０を含む扇形内にＸ線を照射することができる。このようにして、第１の照射点７４は、中心関心領域８０に付随する投影線を生成することができる。第２の照射点７６は、アクティブ時には中心関心領域８０の外側にある撮影領域７２の放射状部分又は周辺部分８２を含む扇形内にＸ線を照射することができる。例えば、第２の照射点７６によって照射される扇形Ｘ線の１つの縁部は、中心関心領域８０に対して接線方向とすることができ、他の縁部は、撮影領域７２の縁部に対して接線方向とすることができる。このようにして、第２の照射点７６は、中心関心領域８０内に含まれない撮影領域７２の相補部分に対して投影線を生成することができる。

前出の実施例のように、単一の照射点７０及び検出器２２は撮影領域７２全体を対象としないので、検出器２２の面内サイズが単一の照射点７０が使用される場合よりも小さくすることができる。例えば、検出器２２は、比較的小さな面内範囲を有することができ、実際、フラットパネル検出器６０のようにほぼ平面とすることができる。例えば、半径１５ｃｍの中心関心領域８０及び半径５０ｃｍの撮影領域７２では、検出器２２は、同じ関心領域及び単一の照射点７０に関連するそれぞれの検出器の３０％以下のサイズとすることができる。

ハーフスキャン・データ収集を用いて、中心関心領域８０を再構成するためにデータ収集することができる（すなわち１８０度＋α度の回転）。更に、扇形角度αは、単一の照射点７０が使用される場合より小さくなるので、ハーフスキャンをより迅速に実行することができ、これにより心臓などの動的器官をイメージングする時間的分解能の改善をもたらす。例えば、ハーフスキャン・データ収集が２３０度回転でなく第１の照射点７４の１９５度回転を含むことができるように第２の照射点７６を使用するときには、αは５０度でなく１５度に等しくなることができる。しかしながら、第１及び第２の照射点７４、７６の１回転すなわち３６０度は、全撮影領域７２の再構成のためのデータ収集、すなわち周辺領域８２を完全に再構成するのに必要とする場合がある。

図３の半撮影領域構成に関する上述のように、第２の照射点７６によってもたらされる周辺のビューがあまり重要でないなどの場合には、第２の照射点７６を用いるビューは必要に応じてほとんど収集されない場合がある。同様に第２の照射点７６は、前出の実施例で述べたように、第１の照射点７４より少なく、又は短い持続時間の間アクティブとなることができる。同様に、前述のように第２の照射点７６は、第２の照射点７６で撮像される周辺領域８２があまり重要でなければ、第１の照射点７４より低い品質、すなわち低フラックスなどのものとすることができる。

第１及び第２の照射点７４、７６の区別的アクティブ化及び／又は低フラックスの第２の照射点７６の使用により、中心関心領域８０の内側及び外側で患者１８に異なる線量を適用することができる。実際、撮像対象物又は器官が中心関心領域８０内にある場合など、場合によっては、画像データ収集中に第２の照射点７６を非アクティブのままにしておくことが可能である。かかる実施形態において、周辺領域８２に対応して収集されるデータは不完全なものであるが、撮像対象物の一部の部分が周辺領域８２内に存在する場合など必要であれば、特定の再構成法を用いて更に再構成することができる。このようにして、患者１８によって受信される線量は状況によって調整することができる。

前出の実施例は、２つの照射点７０を含む実施について検討しているが、本技法は、３つ又はそれ以上の照射点７０に拡大することができる。例えば、３つ又はそれ以上のＸ線管を使用することができ、あるいは、円弧又はリング状に構成された３つ又はそれ以上のアドレス可能な照射点７０を含む固体又は熱電子Ｘ線源１２を使用してもよい。離散的及びアドレス可能な照射点７０を含む他のＸ線源１２もまた、本技法の使用に好適とすることができる。

例えば図５は、図２に示されるものと同様の完全な撮影領域構成の４つの照射点７０を示している。照射点７０は、フラットパネル６０から同じの垂直距離であるように構成することができ、又は異なる距離であってもよい。図２に関して検討したように、照射点７０は、所望の撮影領域７２の周囲を回転することができ、これにより各照射点７０は所望のビュー角度から放射線流１６を照射することができるようになる。

照射点７０が回転すると、これらは一度に１つの照射点７０だけがＸ線を照射するように交互にアクティブにすることができる。各照射点７０は、アクティブ時に扇形の放射線流を照射するように構成することができ、この放射線流は撮影領域７２の一部を囲む。放射線流１６は、撮影領域７２、及び撮影領域７２内の任意の減弱物質を透過した後、フラットパネル検出器６０に衝突する。照射点７０の各アクティブ化において、データ収集システム３４（図１）は、検出器２２によって発生された信号を読み取り、この信号を処理して投影データを生成することができる。照射点７０が撮影領域７２の周囲を回転すると、結合され統合された収集投影データが撮影領域全体を表す。上述のように、かかる完全撮影領域構成において、撮影領域７２を再構成するのに十分な投影が、ハーフスキャン収集、すなわち１８０度＋幾何形状に応じて幾らかの追加角度で収集することができる。

同様に、半撮影領域構成は、２つより多い照射点７０を用いて実施することができる。例えば図６を参照すると、４つの照射点７０が示され、その扇形放射線流１６は、一般に撮影領域７２の半分又は幾らかの他の部分を囲む。各照射点７０は上述のように交互にアクティブにすることができ、これにより一度に１つの照射点７０だけがアクティブになる。照射点７０に付随する限定された扇形角度αによって、検出器２２の面内範囲を低減することができる。かかる半撮影領域構成において、撮影領域７２を再構成するのに十分な投影データは、撮影領域７２の周囲を照射点７０が完全に１回転して収集することができる。

更に、上述のように、照射点は撮影領域７２の異なる半径方向領域を囲む。例えば、第１の照射点７４は中心領域を定め、一方第２の照射点７６は隣接する外側の半径方向領域を囲む。同様に、第３の照射点８６は隣接する半径方向領域を囲み、第４の照射点８８は周辺すなわち外側の半径方向領域を囲む。照射点７０が撮影領域７２の異なる半径方向領域を囲むので、照射点が囲む半径方向領域が全く関心がないか、又はほとんど関心がない場合には、イメージング・シーケンス中に異なる照射点７０は非アクティブのままとすることができる。例えば、第４の照射点８８は、撮影領域７２の周辺領域が空き空間又は他の関心のない領域を含む場合には、非アクティブのままとすることができる。半撮影領域構成についての前出の検討と同様に、図６に示されるように半撮影領域構成を用いて撮影領域７２を再構成するのに十分な投影データは、撮影領域７２の周囲で照射点７０が完全に１回転して収集することができる。

同様に、図３及び図４に関して上述のように、第１、第２、第３、及び第４の照射点７４、７６、８６、８８は、これらが囲む異なる半径方向領域の関心又は重要性が異なる範囲では同等に動作する必要はない。例えば、各照射点７０は異なる数のビューに対してアクティブにすることができる。例えば、第１及び第２の照射点７４、７６は全てのビューでアクティブにすることができ、第３の照射点８６は１つおきのビューに対してアクティブにすることができ、第４の照射点８８はどのようなビューに対してもアクティブにしなくてもよい。かかる実施形態により、画像は、撮影領域の中心に向かって高画質であり、中心の外側では画質が低下し、撮影領域７２の周辺領域では画像が生成されないように構成することができる。同様に、第４の照射点８８などの異なる照射点は、第１の照射点７４に比べて持続時間が短く、又は低エネルギで動作することができる。同様に、照射点７０は、これらが囲む半径方向領域に基づいて品質、すなわちフラックスを変化させることができる。例えば、Ｘ線管の実施形態において、第３及び／又は第４の照射点８６、８８は、低品質の、すなわち低フラックスのＸ線管とすることができる。

従って、Ｘ線照射点７０の数が増加すると、患者１８すなわち撮像対象物に対するＸ線量の適用性能もまた向上することができる。具体的には、照射点７０の数が増加すると、半径方向領域の可能な数も増加する。半径方向領域の数が増加すると、アクティブ化及び／又持続時間などの区別的動作、又は低フラックスＸ線管などの異なるハードウェア構成を使用する機会もまた増加する。このようにして、患者１８が受信する線量、及び画像の異なる部分における画質は、状況によって調整することができる。

同様に、追加照射点７０の使用は、任意の構成、又は図４に関して検討したように、心臓の撮影領域８０などの明白な中心関心領域８０を有する構成にまで拡大することができる。例えば、図７を参照すると、第１及び第２の照射点７４、７６が撮影領域７２の中心関心領域８０を囲むことができる。逆に、第３及び第４の照射点８６、８８は撮影領域７２の周辺領域８２を囲むことができる。照射点７０は、図４及び図６に関して検討したように、患者の線量を状況によって適応又は調整することができるように区別的に動作又は構成することができる。例えば、第３及び第４の照射点８６、８８は、周辺領域８２があまり関心がないか又は全く関心がない場合に可能性のあるビュー角度のサブセットだけに対して非アクティブ又はアクティブにすることができる。同様に、周辺領域８２があまり関心がない場合には、第３及び第４の照射点８６、８８は低フラックスなど低品質のＸ線管又はエミッタとすることができる。

前出の実施例と同様に、単一の照射点７０及び検出器２２は、撮影領域７２全体を対象としないので、フラットパネル検出器６０などの検出器２２の面内サイズは、単一の照射点７０が使用される場合よりも小さくすることができる。同様に、第１及び第２の照射点７４、７６を用いたハーフスキャン・データ収集を用いて、中心関心領域８０を再構成するデータ収集することができ、すなわち１８０度＋幾らかの追加回転角度を用いることができる。しかしながら、第１、第２、第３、及び第４の照射点７４、７６、８６、８８の完全な１回転、すなわち３６０度は、完全な撮影領域７２を再構成するデータの収集、すなわち周辺領域８２を完全に再構成することが必要とすることができる。

前出の実施例は２つ又は４つの照射点７０を使用する構成を示しているが、開示された技法は１つより多い照射点７０が存在する別の構成にまで拡張されることを当業者であれば理解するであろう。同様に、記載された以外の撮影領域構成は本技法から排除されるものではなく、本明細書で検討されるように複数の照射点７０の使用による利益を享受することができる。

更に、照射点７０をｚ方向にオフセットすることが望ましい場合がある。例えば、図８に示されるように、ｚオフセットを連続照射点７０に適用することができ、結果としてＣＴスキャナ１００の主軸に対してわずかに傾斜した照射点７０の円弧が得られる。これは、結果として得られたデータセットを単一の照射点で取得された収集を模擬するように再配列することができるので、ヘリカルコーンビーム収集に特に有用とすることができる。かかる結果を達成するために、ｚオフセット、及びその結果得られた円弧のピッチは、画像収集中に使用されるヘリカル・ピッチに依存することになる。ｚオフセットは所望のヘリカル・ピッチに対応するように調整することができる。

加えて、コーンビーム及びボリュームＣＴ幾何学的配列において、長手方向軸に沿った追加の照射点７０を含むことが望ましいとすることができる。具体的には、長手方向軸に沿った複数の照射点７０の使用により、検出器２２の軸範囲を、上述の検出器の面内範囲の低減に代わって又は追加されて低減することが可能となる。例えば図９を参照すると、ＣＴスキャナ１００の長手方向軸に沿って配置された３つの照射点７０が示される。照射点７０は、順次的などのように交互に発射することができ、これにより一度に１つの照射点７０だけがアクティブになる。フラットパネル検出器６０などの軸範囲が低減された検出器２２は、前出の実施例で検討されたものと同様の方法で複数の長手方向照射点と共に用いることができる。前出の実施例におけるように、本技法を長手方向での実装により、小さなコーン角及び長手方向に小さな検出器２２の使用が可能となる。

例えば、図１０を参照すると、３セットの重複照射点９４、９６、９８がＣＴスキャナ１００の長手方向軸に沿って示されている。図示された実施例において、重複照射点９４、９６、９８の各セットは、ｘｙ平面内の座標を共有するが、ｚ軸すなわち長手方向の位置は異なる。

前出の面内オフセット及び長手方向オフセットの実施例において説明したように、本明細書で開示された技法は様々な利点をもたらすことができる。例えば、検出器２２の面内及び／又は長手方向範囲の低減により、フラットパネル検出器６０などの、より小型で廉価な検出器の使用が可能となる（図２から図７、及び図９）。一般的に、小型の検出器、特にフラットパネル検出器の製造は容易で廉価である。

加えて、本技法は、優れた空間分解能を、特にアイソセンタから離れて提供することができる。具体的には、単一の照射点は、大きな扇形角度及び対応する大型検出器を伴うことができる。この照射点に付随する焦点は、いわゆる見かけの焦点サイズの増大に起因して、検出器の縁部でより大きく見える。増大した見かけの焦点サイズは、検出器の中心に比べて検出器の縁部での空間分解能の劣化をもたらす可能性がある。本技法お共に用いられる検出器２２の扇形角度の低減及び面内範囲の小型化（図２から図７及び図９）により、照射点７０の見かけの焦点サイズが小さくなることに起因して、空間分解能をアイソセンタから離れて、すなわち他の撮影領域全体にわたり改善することが可能となる。

更に、複数の照射点７０の使用（図２から図７）により、画像収集中に動的フラックス制御が可能となる。例えば、複数の照射点７０はビュー角度に基づいて区別的にアクティブにして、検出器２２における信号の均一性を維持し、従って効率性を向上し、検出器のダイナミック・レンジを制限し、又は線量又は画質を最適化することができる。具体的には、医用イメージング関連において、患者１８（図１）は通常、断面が楕円であり、結果として患者１８を透過する経路が変化し、すなわち患者１８を透過するＸ線の経路が、患者１８に対するビュー角度位置に応じて変化する。従来のＣＴ法は、撮像される身体領域の全体断面に適用されるボウタイ・フィルタ処理を使用して、これらの経路の変化を補正することができる。

しかしながら、本技法により患者１８の生体構造に基づく実時間フラックス変調、すなわち実質的な動的ボウタイが可能となる。具体的には、胸部から背部を通るなどの患者１８を通る短い経路に対応するビュー角度において、照射点７０は低フラックスを有するＸ線を照射するようにアクティブにすることができる。逆に、肩から肩までなどの長い経路に対応するビュー角度において、照射点７０は高フラックスを有するＸ線を照射するようにアクティブにすることができる。同様に、中間の経路長において、照射されるＸ線のフラックスを適正に調整することができる。更に、ビュー角度位置に付随するフラックスは、患者がＣＴスキャナ内で直線的に移動されるように動的に調整することができる。このようにして、ボウタイ・フィルタ処理の効果は、動的調整が検出器２２の信号の均一性を維持することができる間繰り返すことができる。

また、本技法により、エネルギ識別検出器などの様々な検出器技法の使用を可能とすることができ、これによりエネルギ識別ＣＴなどのＣＴ技法を実行することができる。面内及び／又は長手方向においての小型の検出器範囲により、かかる非標準型の技法を安価に実行することができる。同様に、かかる検出器はまた、より容易に製造することができ、本技法に付随する低減された検出器寸法に対応する。加えて、本技法に付随する小さな扇形角度及びコーン角は、Ｘ線強度測定における散乱を低減し、検出器から非散乱グリッドを省くことが可能となり、従って検出器の効率が向上する。

本発明は様々な修正及び代替形態を受け入れることが可能であるが、特定の実施形態を各図面において例証として示し、本明細書で詳細に説明した。しかしながら、本発明は開示された特定の形態に限定されることを意図するものではないことを理解されたい。例えば、医療関連におけるイメージングを検討してきたが、本技法は、手荷物、荷物、及び乗客の検査などの他のイメージング関連にも適用することができる。むしろ、本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の精神及び範囲内に含まれる全ての修正、均等物、及び代替物を包含することが意図される。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本技法の１つの態様による、処理画像の生成に用いられるＣＴイメージング・システムの形態の例示的なイメージング・システムの概略図。 本技法による、完全撮影領域構成における１対のＸ線照射点の面内図。 本技法による、半撮影領域構成における１対のＸ線照射点の面内図。 本技法による、任意の撮影領域構成における１対のＸ線照射点の面内図。 本技法による、完全撮影領域構成における４つのＸ線照射点の面内図。 本技法による、半撮影領域構成における４つのＸ線照射点の面内図。 本技法による、任意の撮影領域構成における４つのＸ線照射点の面内図。 本技法による、長手方向軸に沿ってオフセットされた照射点の構成を有するＣＴスキャナの斜視図。 本技法による、複数の軸方向Ｘ線照射点及び検出器の側面図。 本技法による、長手方向軸に沿った照射点の重複構成を有するＣＴスキャナの斜視図。

符号の説明

１６ 扇形放射線
７０ 照射点
７２ 撮影領域
８０ 関心領域

Claims (10)

1. 個々にアクティブにされるよう構成され、アクティブ時には各々が撮影領域（７２）のそれぞれの部分を通るそれぞれの放射線流（１６）を照射する、２つ又はそれ以上の離散的な照射点（７０）を含むＸ線源（１２）と、
   各検出器素子が前記それぞれの放射線流（１６、２０）に応答して１つ又は複数の信号を生成することができる、複数の検出器素子を含む検出器アレイ（２２）と、
   を備えるＣＴイメージング・システム（１０）。
2. 前記２つ又はそれ以上の照射点（７０）が前記撮影領域（７２）の周囲を回転し、これにより各照射点（７０）がアクティブ時にそれぞれのビュー角度から前記それぞれの放射線流（１６）を照射する請求項１に記載のＣＴイメージング・システム（１０）。
3. 前記２つ又はそれ以上の照射点（７０）が、前記照射点（７０）を前記撮影領域（７２）の周囲で機械的に回転させることにより回転する請求項２に記載のＣＴイメージング・システム（１０）。
4. 前記２つ又はそれ以上の照射点（７０）が、前記撮影領域（７２）の周囲でリング状に配置された固定照射点のアクティブ化により効果的に回転する請求項２に記載のＣＴイメージング・システム（１０）。
5. 前記固定照射点（７０）が順次的にアクティブになるように構成される請求項４に記載のＣＴイメージング・システム。
6. １つ又は複数のＸ線源（１２）を制御し、データ収集システム（３４）を介して複数の検出器素子から１つ又は複数の信号を収集するように構成されたシステム制御装置（２４）と、
   前記１つ又は複数の信号を受信し、前記１つ又は複数の信号を処理して１つ又は複数の画像を生成するように構成されたコンピュータ・システム（３６）と、
   前記１つ又は複数の画像を表示するように構成されたオペレータ・ワークステーション（４０）と、
   を更に備える請求項１に記載のＣＴイメージング・システム。
7. ＣＴイメージング方法であって、
   ２つ又はそれ以上の離散的な照射点（７０）を含むＸ線源（１２）を撮影領域（７２）の周囲で回転させ段階と、
   前記照射点（７０）の各々がアクティブ時に前記撮影領域（７２）のそれぞれの部分を通ってそれぞれの放射線流（１６）を照射するように、前記撮影領域（７２）の周囲のビュー角度で前記照射点（７０）の少なくとも２つを個々にアクティブにする段階と、
   前記それぞれの放射線流（１６）に応答して生成された複数の信号を検出器（２２）から収集する段階と、
   １つ又は複数の画像を生成するように前記複数の信号を処理する動作と、
   を含む方法。
8. それぞれのビュー角度、及び患者（１８）を通るそれぞれの経路に基づいて各放射線流（１６）のフラックスを求める段階を更に含む請求項７に記載の方法。
9. 前記Ｘ線源（１２）の回転が、前記撮影領域（７２）の周囲で前記Ｘ線源（１２）を機械的に回転させることを含む請求項７に記載の方法。
10. 前記Ｘ線源（１２）の効果的な回転が、前記２つ又はそれ以上の照射点（７０）を順次アクティブにする段階を含み、前記２つ又はそれ以上の照射点（７０）が前記撮影領域（７２）の周囲で固定されたリング状に配置される請求項７に記載の方法。

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