JP2009511873A - Ｃｓｃｔ向け取得パラメータの最適化 - Google Patents

Abstract

ＣＴ画像を単一の回転で取得することができ、ＣＳＣＴ画像の取得は、数回の回転を必要とする。本発明の例示的な実施の形態によれば、ＣＴ／ＣＳＣＴ装置が提供され、最初の回転の間に取得されたＣＴデータを使用して、後続する回転のために取得パラメータを最適化する。さらに、後続するＣＳＣＴスキャンのために電流の変調を決定するか又は最適な電圧を設定するため、プリスキャナで取得された投影データも使用される。

Description

本発明は、Ｘ線画像形成の分野に関する。より詳細には、本発明は、関心のあるオブジェクトの検査向けのコンピュータ断層撮影装置、コンピュータ断層撮影装置による関心のあるオブジェクトを検査する方法、画像処理装置、コンピュータ読み取り可能な媒体及びプログラムに関する。

過去数年にわたり、Ｘ線による荷物の検査は、シンプルなＸ線画像形成システムから発展している。自動的に所定のタイプの物質を認識して、危険な物質が存在する場合にアラームをトリガする洗練された自動化システムへのオペレータによるインタラクションに典型的に依存していた。

コヒーレントに散乱されるＸ線光子に基づいた画像形成技術は、いわゆる「コヒーレントな散乱によるコンピュータ断層撮影（CSCT: coherent scatter computed tomography）」である。このＣＳＣＴは、関心のあるオブジェクトの小さな角度の散乱特性の画像を生成する技術である。これらの散乱特性は、オブジェクトの分子構造に依存し、それぞれの成分の物質に特化したマップを生成することが可能となる。小さい角度の散乱の支配的な成分は、コヒーレントな散乱である。コヒーレントな散乱スペクトルは、散乱のサンプルの原子配列に依存し、コヒーレントな散乱のコンピュータは、２次元のオブジェクトのセクションにわたる空間的な変動、荷物の分子構造又は生体学上の組織を画像形成するために高感度の技術である。

ファンプレーン方向の外に於ける微小な発散をもつ狭帯域のファンビームは、オブジェクトに浸透する。ファンプレーンの外の方向に散乱される放射線と同様に、透過される放射線は、２次元検出ユニットにより検出される。

コヒーレント散乱プロセスは、むしろありそうもないイベントであり、したがって高い光子束又は長くされた測定時間が必要とされる。比較では、ＣＴ画像のデータ取得は、少ない時間又はＸ線束を必要とする。

ＣＳＣＴ物質分析プロセスをスピードアップするため、改善されたＣＳＣＴデータの取得を提供することが望まれている。

本発明の例示的な実施の形態によれば、関心のあるオブジェクトの検査のためにコンピュータ断層撮影装置が提供され、このコンピュータ断層撮影装置は、放射線源の経路に沿って移動し、電磁放射線ビームを関心のあるオブジェクトに放出する放射線源、関心のあるオブジェクトから散乱及び透過された放射線データを個別の取得する検出ユニット、第一のデータ取得の間に取得された放射線データに基づいて後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化を実行する計算ユニットを有する。

したがって、コンピュータ断層撮影装置が提供され、この装置は、プリスキャンの間又はＣＳＣＴスキャナの最初の回転の間に取得される関心のあるオブジェクトの前の情報を使用して、たとえばガントリーのその後の回転のためのジェネレータ電圧及びＸ線の管電流といったような取得パラメータを最適化する。
これにより、再構成の品質を維持しつつ、露光時間が低減される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、第一のデータ取得は、検出ユニットを使用して放射線源の全部又は一部の最初の回転の間に実行される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、取得パラメータは、放射線源の電流に対応し、コンピュータ断層撮影装置は、取得された放射線データに基づいて放射線源の束出力を変調し、最適化された束の変調が得られる。

言い換えれば、最適化されたソースの束（管電流のような）の変調は、最初のデータ取得の間に実行される。電流の変調は、メインデータの取得プロセスの直前に（メインのＣＴスキャナモジュールによるか、又はいわゆるプリスキャナにより実行される）プリスキャンの間に取得される情報に基づいて実行される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化は、第一のデータ取得から得られる投影データ及び第一のデータ取得から得られる再構成された画像データのうちの少なくとも１つに基づいて実行される。

したがって、本発明のこの例示的な実施の形態によれば、後続するスキャンのスキャンパタメータの最適化のために純粋な投影データが使用される。代替的に、又は付加的に、（第二のデータ取得の前に取得されたプリスキャンデータから再構成される）再構成された画像データは、スキャンパタメータの最適化のために使用される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、関心のあるオブジェクトが最大の吸収を持つ方向から見られたときに最大値に到達するように、束の出力の変調が実行される。

言い換えれば、電流の変調は、本発明の例示的な実施の形態によれば、それぞれのソース方向で関心のあるオブジェクトの吸収特性に対応する。たとえば、放射線源が高い吸収の方向にビームを放出する場合、Ｘ線の管電流は高く、放射線源が低い吸収の方向にビームを放出するとき、対応するＸ線の管電流は低い。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、計算ユニットは、関心のあるオブジェクトの減衰特性の断面画像に基づいて最適な束の出力の変調を計算する。

したがって、本発明のこの例示的な実施の形態によれば、第一のデータ取得の間に取得される放射線データは、その減衰特性に関して再構成され、分析される。この分析に基づいて、電流の変調が最適化される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、コンピュータ断層撮影装置は、関心のあるオブジェクトのプリスキャンを実行して、プリスキャン投影データを得るプリスキャナを更に有し、取得パラメータの最適化は、プリスキャン投影データに基づいている。

言い換えれば、メインスキャンを行う前であって、データ取得システムの前に、第一のデータ取得を実行するために余分のスキャニングユニットが使用される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、プリスキャナは、マルチビュープリスキャナである。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、断面画像は、放射線源の単一の回転の間に取得されるＣＴ取得データに基づいて正確に決定される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、コンピュータ断層撮影装置は、関心のあるオブジェクトの透過画像データを測定するプリスキャナを有し、第一のデータ取得の間に取得される放射線データは透過画像データを有する。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、コンピュータ断層撮影装置は、高電圧ジェネレータを更に有し、取得パラメータは、高電圧ジェネレータの電圧に対応し、コンピュータ断層撮影装置は、取得された放射線データに基づいて電圧を決定し、その後の第二のデータ取得について最適化された電圧が得られる。

たとえば、本発明の例示的な実施の形態によれば、電圧は、（たとえばスライスのスキャンといった）第二のデータ取得の開始前に計算され、変更される場合がある。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、計算ユニットは、単一の透過画像に基づいて近似的な平均の減衰を計算し、近似的な平均の減衰に基づいて後続する第二のデータ取得のための最適な電圧を計算する。
さらに、マルチビュープリスキャナが使用され、これにより、電圧が正確に決定される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、コンピュータ断層撮影装置は、コーンビームのコヒーレントな散乱によるコンピュータ断層撮影装置又はダイレクト断層撮影によるコヒーレントな散乱によるコンピュータ断層撮影装置として適合される。

本発明に係るＸ線断層撮影装置は、荷物の検査装置、医療向け装置、物質検査装置、物質化学分析装置からなるグループのうちの１つとして構成される場合がある。しかし、本発明の最も好適な分野は荷物の検査であり、これは、本発明のリファインされた機能により、疑いのある内容物を検出することが可能となるか、更には荷物のアイテムのような内部の物質のタイプを判定することが可能となる、荷物のアイテムの内容物の安全かつ信頼できる分析が可能となるためである。本発明は、所定のタイプの物質を自動的に認識し、必要な場合には、危険な物質が存在する場合にアラームをトリガすることができる高品質の自動化システムを形成する。係る検査システムは、たとえば、空港で使用される場合がある。

さらに、本発明の例示的な実施の形態に係るコンピュータ断層撮影装置は、エネルギー分解によるコヒーレントな散乱のコンピュータ断層撮影装置及び非エネルギー分解によるコヒーレントな散乱のコンピュータ断層撮影装置からなるグループのうちの１つとして構成される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、取得パラメータは、後続する第二のデータ取得の走査時間に対応し、後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化は、透過された光子束に基づいて実行される。

さらに、走査時間は、単一の回転の走査時間を後続する第二のデータ取得のために使用される回転数で乗じることで定義される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、走査時間は、前もって計算されたスキームに基づいて決定される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、取得パラメータは、後続する第二のデータ取得の走査時間に対応し、後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化は、散乱の光子束に基づいて実行される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、散乱の光子束は、ガントリーの最初の回転の間にモニタされ、散乱の光子束から、必要とされる回転数が計算される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、散乱の光子束は、それぞれ測定された散乱の投影について記憶され、十分な光子が記録されるまでそれぞれの後続する回転について累積的に加算される。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、コンピュータ断層撮影装置による関心のあるオブジェクトを検査する方法が提供され、本方法は、放射線源により、関心のあるオブジェクトに電磁放射線ビームを放出し、検出器ユニットにより、関心のあるオブジェクトからの放射線データを取得し、計算ユニットにより、第一のデータ取得の間に取得された放射線データに基づいて後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化を実行し、検出器ユニットにより第二のデータ取得の間に、個別に散乱及び透過された放射線データを関心のあるオブジェクトから取得するステップを含む。
これにより、ＣＳＣＴデータの改善された取得が可能となる。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、コンピュータ断層撮影装置による関心のあるオブジェクトを検査する画像処理装置が提供され、この画像処理装置は、関心のあるオブジェクトから第一のデータ取得の間に取得された放射線データを記憶するメモリを有する。さらに、画像処理装置は、取得された放射線データに基づいて後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化を実行する。

本発明の別の例示的な実施の形態によれば、コンピュータ読み取り可能な媒体が提供され、この媒体には、コンピュータ断層撮影装置により関心のあるオブジェクトを検査するコンピュータプログラムが記憶され、このコンピュータプログラムは、プロセッサにより実行されたとき、上述された方法ステップを実行する。

また、本発明は、関心のあるオブジェクトを検査するプログラムエレメントに関し、このプログラムエレメントは、プロセッサにより実行されたとき、上述された方法ステップを実行する。このプログラムエレメントは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶され、データプロセッサの作業メモリにロードされる。したがって、データプロセッサは、本発明の方法の例示的な実施の形態を実行するために設けられる。コンピュータプログラムは、たとえばＣ＋＋のような適切なプログラミング言語で書かれ、ＣＤ−ＲＯＭに記憶される場合がある。また、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークから入手可能なであり、このネットワークから、画像処理ユニット又はプロセッサ、若しくは任意の適切なコンピュータにダウンロードされる。

発明の例示的な実施の形態の要点として、関心のあるオブジェクトの事前の知識は、プリスキャンの間、又はＣＳＣＴスキャナの最初の回転の間に取得されて、ジェネレータ電圧、又は後続するガントリーの後続する回転について放射線源の束の出力及び散乱のデータ取得のために使用される全体のガントリーの回転数のような取得パラメータが最適化される。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施の形態を参照して明らかにされるであろう。
本発明の例示的な実施の形態は、以下の添付図面を参照して、以下に記載される。

図面に於ける例示は概念的なものである。異なる図面において、類似又は同一のエレメントは、同じ参照符号が与えられる。

図１は、本発明の例示的な実施の形態に係るＣＴ／ＣＳＣＴスキャナシステムの例示的な実施の形態を示す。例示的な実施の形態を参照して、本発明は、荷物の検査の分野における用途のために記載される。しかし、本発明は、この用途に限定されるものではなく、医療画像形成、物質試験のような他の産業の用途にも適用することができる。

図１に示されるコンピュータ断層撮影装置１００は、ファンビームＣＴ／ＣＳＣＴスキャナである。図１に示されるＣＴ／ＣＳＣＴスキャナは、ガントリー１０１を有し、このガントリーは、回転軸１０２の周りで回転可能である。ガントリー１０１は、モーター１０３により駆動される。参照符号１０４は、Ｘ線源のような放射線源を示し、この放射線源は、本発明の態様によれば、多色放射線を放出する。

参照符号１０５は、ファン状の放射線ビーム１０６に放射線源から放出される放射線ビームを形成するアパーチャシステムを示す。ファンビーム１０６は、ガントリー１０１の中央、すなわちＣＴスキャナの検査領域に配置される関心のあるオブジェクト１０７を浸透し、検出器１０８に衝突するように向けられる。図１から分かるように、検出器１０８は、放射線１０４のソースとは反対にガントリー１０１に配置され、検出器１０８の表面は、ファンビーム１０６により少なくとも部分的に照射される。図１に示される検出器１０８は、複数の検出器エレメント１２３を有し、複数の検出器エレメントのそれぞれは、エネルギー分解方式で、関心のあるオブジェクト１０７を浸透したＸ線又は個々の光子を検出可能である。

関心のあるオブジェクト１０７のスキャンの間、放射線源１０４、アパーチャシステム１０５及び検出器１０８は、矢印１１６により示される方向でガントリー１０１に沿って回転される。放射線源１０４、アパーチャシステム１０５及び検出器１０８とのガントリー１０１の回転のため、モーター１０３はモーター制御ユニット１１７に接続され、このモーター制御ユニットは、計算又は判定ユニット１１８に接続される。

図１では、関心のあるオブジェクト１０７は、コンベアベルト１１９に配置される荷物のアイテム又は患者である場合がある。関心のあるオブジェクト１０７のスキャンの間、ガントリー１０１が荷物のアイテム１０７の周りで回転する間、コンベアベルト１１９は、ガントリー１０１の回転軸１０２に平行な方向に沿って関心のあるオブジェクト１０７を移動させる。これにより、関心のあるオブジェクト１０７は、螺旋の走査経路に沿ってスキャンされる。また、コンベアベルト１１９は、スキャンの間に停止され、これにより単一のスライスが測定される場合がある。たとえば、関心のあるオブジェクト１０７が患者である医療の応用で、コンベアベルト１１９を提供する代わりに、可動式テーブルを使用することもできる。しかし、記載されるケースの全てにおいて、他の走査経路を実行することも可能である。

検出器１０８は、計算ユニット１１８に接続される。計算ユニット１１８は、検出結果、すなわち検出器１０８の検出器エレメント１２３からのリードアウトを受け、このリードアウトに基づいてスキャニング結果を判定する。さらに、計算ユニット１１８は、ガントリー１０１とモーター１０３の動き、及びモーター１２０とコンベアベルト１１９の動きを調整するため、モーター制御ユニット１１７と通信する。

計算ユニット１１８は、本発明の例示的な実施の形態によれば、取得された放射線データに基づいて、後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化を実行する。計算ユニット１１８により生成された再構成された画像は、インタフェース１２２を介して（図１に示されない）ディスプレイに出力される。

計算ユニット１１８は、データプロセッサにより実現され、検出器１０８の検出器エレメント１２３からのリードアウトを処理する。

さらに、図１から分かるように、計算ユニット１１８は、ラウドスピーカ１２１に接続され、たとえば、荷物のアイテム１０７における疑いのある物質の検出のケースでアラームを自動的に出力する。

関心のあるオブジェクト１０７を検査するためのコンピュータ断層撮影装置１００は、マトリクスのようなやり方で配置され、それぞれがＸ線を検出する複数の検出エレメント１２３を有する検出器１０８を含む。さらに、コンピュータ断層撮影装置１００は、関心のあるオブジェクト１０７の画像を再構成する判定ユニット又は再構成ユニットを有する。

コンピュータ断層撮影装置１００は、関心のあるオブジェクト１０７にＸ線を放出するＸ線源１０４を有する。電磁放射線源１０４と検出エレメント１２３の間に設けられるコリメータ１０５は、ファンビームを形成するために電磁放射線源１０４から放出される電磁放射線ビームを平行にする。検出エレメント１２３は、マルチスライス検出器アレイ１０８を形成する。

図２は、エネルギー分解されたＣＳＣＴの幾何学的形状の概念的な表現である。ＣＳＣＴ装置１００は、オブジェクト領域２０４に位置される関心のあるオブジェクト１０７に衝突する一次ビームを形成するためにスリットコリメータ（図２に示されない）を通してガイドされるＸ線ビームを放出するＸ線源１０４を有する。マルチライン検出器２０５，２０６，２０８は、中央の検出エレメント２０５（すなわち、オブジェクト１０７を通して透過されるファンビームのＸ線の検出について中央の行）及びエネルギー分解検出エレメント２０６（すなわち、エネルギー分解検出器のライン）により構成される。

図２は、純粋なエネルギー分解ＣＳＣＴの幾何学的な形状を示す。中央の検出ライン２０５は、透過された放射線を測定し、１以上の検出ライン２０６は、エネルギー分解された測定を実行するために構成される。

結合されたＣＴ及び散乱情報は、荷物の検査の応用のケース、及び組織の分子構造を変更する病気の検出ための医療の応用において、物質の識別のために使用される。

コヒーレントな散乱によるコンピュータ断層撮影は、再構築的なＸ線画像形成技術であり、この技術は、調査されたオブジェクトの特別に分解されたコヒーレントな散乱の断面を与え、すなわち、測定されたスライスにおいてインデックス（ｉ，ｊ）をもつそれぞれのオブジェクトボクセルについて、関数ｄσ／ｄΩ（ｉ,ｊ,ｘ）が再構成される。コヒーレントな散乱プロセスはむしろありそうもないイベントであるので、高い光子束又は長くされた測定時間が必要とされる。
本発明の例示的な実施の形態によれば、露光時間は、先に記載されたように低減される。

本発明の２つの例示的な実施の形態が更に詳細に記載される。
プリスキャナを使用して、ジェネレータ電圧を調節する。
ファンビームＣＳＣＴスキャナには、プリスキャナが設けられており、このプリスキャナは、関心のあるオブジェクトの透過画像を測定する。これらの画像から、選択スキームは、ＣＳＣＴスライスが後続するスキャンで測定される位置を選択する。

さらに、プリスキャナにより得られた情報は、所与のレンジ内でＣＳＣＴスキャナの高電圧ジェネレータの電圧を調整するために使用される。高い電圧のみが長時間一定に調節される。したがって、電圧は、スライスのスキャンを開始する前に計算及び変化される場合がある。

一般に、高い電流（すなわち一定の電力）による低い電圧（たとえば１２０ｋｅＶ）は、低い密度（したがって低い吸収）のスーツケースにとって有利であり、高い電圧（たとえば１８０ｋｅＶ）は、密度の高いスーツケースについて適している。

単一の透過の画像は、近似的な平均の減衰を計算するために使用される。予め決定されたテーブル又は式が使用され、ＣＳＣＴスキャンの最適な電圧が計算される。マルチビュープリスキャナが使用される場合、更に正確な電圧の判定が達成される場合がある。

マルチビュープリスキャナを使用して、Ｘ線管電流の変調を計算する。
回転アノードのＸ線管が使用されるとき、回転の間に迅速に管内の電子ビーム電流を変化することが可能である。したがって、電流変調、従って異なる露光が１回の回転内で達成可能である。

本発明の例示的な実施の形態によれば、調査中にあるオブジェクトが最大の吸収をもつ方向から見られたときに最大値に到達するように、又は逆の場合も同様になるように、ビーム電流が変調される場合がある。そのようにすることで、全ての投影は、更に統計的な挙動を有し、結果的に、再構成された画像の品質が改善される場合がある。

最適な電流の変調を計算するため、オブジェクトの減衰特性の断面画像が必要とされる。これは、マルチビュープリスキャナから予測されるか、ＣＴスキャンの間に正確に推定される場合がある。ＣＴスキャンは、１回の回転で取得され、ＣＳＣＴスライスについて、十分なフォトンを測定するために、数回にわたる回転を使用することが必要とされる。

ここで図３を参照して、管電流の変調の方法の例示的な実施の形態は、本発明の例示的な実施の形態に従って更に詳細に記載される。

ステップ１では、本方法は、環状のソース経路に沿って放射線源を移動し、関心のあるオブジェクトに電磁放射線ビームを放出することで開始する。

プリスキャナが存在しない場合、又はプリスキャナがオブジェクトの減衰特性の断面画像の推定を可能にしない場合、ソースの最初の回転の間に一定の電流が使用される。

プリスキャナがオブジェクトの減衰特性の推定を可能にする場合、この情報は、電流の変調の最初の推測を推定するために使用される。

次いで、ステップ２では、これらの初期値は、ＣＴスライスの測定（放射線源の最初の回転の間の第一のデータ取得）のために使用される。次いで、このデータは、画像を再構成するために使用される。同時に、後続するＣＳＣＴ再構成のためのデータは、収集される。

次いで、ステップ３では、後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化は、取得及び再構成された画像及び／又はＣＴ投影データに基づいて実行される。言い換えれば、再構成されたＣＴ画像及び／又はＣＴ投影データは、電流の変調を最適化するために使用される。

次いで、ステップ４では、電流の変調は、十分なフォトンが収集されるまで、所与のスライスの位置でＣＳＣＴスキャンの全ての後続する回転のために使用される。

したがって、ＣＳＣＴ画像は、所与の全体の放射線量／露光時間で良好な品質を有する。代替的に、予想される画質について、測定時間が低減される場合がある。

図４は、本発明に係る方法の例示的な実施の形態を実行するための、本発明に係る画像処理装置の例示的な実施の形態を示す。図４に示される画像処理装置４００は、荷物のアイテムのような関心のあるオブジェクトを示す画像を記憶するメモリ４０２に接続される中央処理ユニット（ＣＰＵ）又はイメージプロセッサ４０１を有する。データプロセッサ４０１は、複数の入力／出力ネットワーク又はＣＴ／ＣＳＣＴ装置のような診断装置に接続される。データプロセッサ４０１は、データプロセッサ４０１で計算又は調整される情報又は画像を表示するための、たとえばコンピュータモニタといった表示装置４０３に更に接続される。オペレータ又はユーザは、キーボード４０４及び／又は図４に示されない他の出力装置を介してデータプロセッサ４０１と対話する。

さらに、バスシステム４０５を介して、画像処理及び制御プロセッサ４０１を、たとえば関心のあるオブジェクトの動きをモニタするモーションモニタに接続することも可能である。たとえば、動きセンサは、放出センサ又は電磁ユニットである場合がある。

ＣＳＣＴの取得速度は、光子束により制限される。光子束に影響を及ぼす主要な要素の１つは、オブジェクトにおけるＸ線の減衰であり、この減衰は、特に荷物の検査の用途で振幅のオーダにより変動する。サブセカンド（sub-second）のガントリーの回転時間をもつ電流ＣＴスキャナにより、単一のＣＳＣＴスライスの取得は、大部分のケースにおいて１を超える回転を必要とする。

本発明の例示的な実施の形態によれば、単一のスライスのための必要とされるガントリーの回転数は、「オンザフライ“on the fly”」で、すなわち（予め測定された取得データに基づいて）データ取得の間に計算される。

インパクトは、より柔軟なデータ取得であり、これは、スキャナのスループットを増加し、ダークアラームリミット（dark-alarm limit）を高い密度にまで押し上げる。医療の応用について、これは、患者の放射線量を低減する。

結合されたＣＴ及び散乱情報は、荷物の検査の応用のケースで、組織の分子構造を変更する病気の検出のための医療の応用のケースで、物質の識別のために使用することができる。

高品質及び低雑音をもつ画像の再構成について、十分な数の光子が測定される必要がある。他方で、余りに高い光子の数は、患者の放射線量（医療の応用）を増加させるか、又は、スループット（荷物の検査）を低減する。したがって、最適な数の光子が測定されるように、測定時間及び／又は管の電力が調節される。

医療の用途の現代のＣＴスキャナは、荷物の検査と同様に、６０〜１８０ｒｐｍのガントリー速度を使用する。ＣＳＣＴの光子の束の計算は、２０ｋＷ以下の管の電力について十分な数の光子を収集するために１０００ミリ秒は十分ではないことを予測する。これは、１を超えるガントリーの回転は、単一のスライスのデータ取得について必要とされることを意味する。

測定時間、したがって回転数は、荷物の一部又は患者における減衰に主に依存する。本発明の例示的な実施の形態によれば、この数は、ＣＳＣＴスキャンの前の第一のデータ取得の間又は測定の間に取得されたデータに基づいて計算される場合がある。以下に予測スキームが記載される。

以下では、測定時間の計算について本発明の２つの例示的な実施の形態が更に詳細に記載される。

第一の実施の形態によれば、測定時間は、透過された光子束から計算される。
ＣＳＣＴスキャンの間、又はＣＳＣＴスキャンの前に、従来のＣＴ投影が取得される。（図５に示されるような）サイノグラム又は（図６に示されるような）再構成された画像を使用して、オブジェクト内の減衰が推測される。次いで、減衰は、散乱の光子束を予測するため、したがって予め計算された式を使用することで予測された走査時間を予測するために使用される。予測される走査時間は、オブジェクト内の平均の減衰又は最大の減衰に基づく。

図５は、本発明に係る、関心のあるオブジェクトの検査の方法の別の例示的な実施の形態のフローチャートを示す。

ステップ１で、ＣＴスキャンが実行される。次いで、ステップ２で、投影データから減衰が測定される。ステップ３では、回転数に対応するＣＳＣＴ走査時間は、測定された減衰に基づいて計算される。ステップ４では、ＣＳＣＴスキャンは、予め決定された時間について（又は予め設定された回転数について）開始される。ステップ５では、ＣＴ／ＣＳＣＴスキャンは、再構成され、分析される。ステップ６では、ある兆候が検出されたかが判定される。検出されたと判定された場合、ステップ７でアラームが発せられる。兆候が検出されない場合、ステップ８で、スキャナ／テーブルが次のポジションに移動される。

図６は、本発明に係る、関心のあるオブジェクトの検査の方法の別の例示的な実施の形態のフローチャートを示す。

ステップ１で、ＣＴスキャンが実行される。次いで、ステップ２で、ＣＴデータが再構成される。次いで、ステップ３で、再構成されたＣＴ画像から減衰が測定される。ステップ４では、回転数に対応するＣＳＣＴ走査時間は、測定された減衰に基づいて計算される。ステップ５では、ＣＳＣＴスキャンは、予め設定された時間（又は予め設定された回転数）について開始される。ステップ６では、ＣＴ／ＣＳＣＴスキャンは、再構成され、分析される。ステップ７では、ある兆候が検出されたかが判定される。検出されたと判定された場合、ステップ８で、アラームが発せられる。兆候が検出されない場合、ステップ９で、スキャナ／テーブルが次のポジションに移動される。

第二の実施の形態では、測定時間は、散乱の光子束から計算される。
散乱のデータ取得がひとたび開始されると、光子束がモニタされる。２つのスキームが以下に記載される。
ａ）第一の回転の間、光子の束がモニタされ、この束から、必要とされる数の回転が計算される（図７）。
ｂ）それぞれの投影について、散乱データが記憶され、十分な光子が記録されるまで後続する回転の間に累積的に加算される（図８）。

図７は、本発明に係る関心のあるオブジェクトの検査の方法の別の例示的な実施の形態のフローチャートを示し、最初の回転の間、光子の束はモニタされ、この束から、必要とされる数の回転が計算される。

ステップ１では、ＣＳＣＴデータは最初の回転について測定される。ステップ２では、収集された十分な光子が存在するかが判定される。判定が“Ｎｏ”である場合、本方法はステップ３に進む。判定が“Ｙｅｓ”である場合、本方法はステップ５に進む。

ステップ３では、ガントリーの更なる回転数が計算される。ステップ４では、更なる（第二の）データが測定される。次いで、ステップ５では、ＣＳＣＴスキャンは、再構成され、分析される。ステップ６で、ある兆候が検出されたかが判定される。検出されたと判定された場合、ステップ７で、アラームが発せられる。兆候が検出されない場合、ステップ８で、スキャナ／テーブルは、次のポジションに移動される。

図８は、本発明に係る関心のあるオブジェクトの検査の方法の別の例示的な実施の形態のフローチャートを示し、それぞれの投影について、散乱データは記憶され、十分な光子が記録されるまでそれぞれの後続の回転について累積的に追加される。

ステップ１では、検出器メモリはクリアにされる。次いで、ステップ２では、ＣＳＣＴデータは、ガントリーの１回転について測定される。ステップ４で、収集された十分な講師が存在するかが判定される。判定が“Ｎｏ”である場合、本方法はステップ２にジャンプする。判定が“Ｙｅｓ”である場合、本方法はステップ５に進み、ここで、ＣＳＣＴスキャンは、再構成され、分析される。ステップ６で、ある兆候が検出されたかが判定される。検出されたと判定された場合、ステップ７で、アラームが発せられる。兆候が検出されない場合、ステップ８で、スキャナ／テーブルは、次のポジションに移動される。

（たとえば多数の回転で測定された）走査時間は、（たとえば平均及び最大の減衰、最大及び平均の散乱の束といった）幾つかの測定値を考慮して予め定義された表に記憶される。表は、アラームレベルに依存する幾つかのエントリを含む（ハイアラームレベルは長い露光時間及びその逆も同様）（図９及び１０参照）。予め定義された表の代わりに、計算式が使用される場合がある。表又は式におけるエントリは、実験により決定される必要がある。

表におけるエントリ又は式の係数は、ラーニングスキームに従がって動作の間に変化される。余りに少ない数の光子のために所定のセットのパラメータにより繰り返し誤ったアラームが生じた場合、測定時間／回転数が増加され、将来の動作のために記憶される。そのようにすることで、スキャナは、スーツケースの内容物のローカルなバリエーションを受け入れる。

本発明の例示的な実施の形態は、ＣＳＣＴスキャナコンソール、画像形成ワークステーション又はＰＡＣＳワークステーションに対するソフトウェアオプションとして販売される場合がある。

なお、用語「有する“comprising”」は、他のエレメント又はステップを排除するものではなく、単一のプロセッサ又はシステムが請求項で列挙された幾つかの手段又はユニットの機能を実行する場合がある。また、異なる実施の形態に関連して記載されるエレメントが結合される場合がある。
なお、請求項における参照符号は、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本発明の例示的な実施の形態に係るＣＳＣＴスキャナシステムの簡略化された概念図である。 本発明の例示的な実施の形態に係るエネルギー分解されたＣＳＣＴの幾何学的形状の簡略化された概念図である。 本発明に係る関心のあるオブジェクトの検査の方法の例示的な実施の形態のフローチャートである。 本発明に係る方法の例示的な実施の形態を実行するための、本発明に係る画像処理装置の例示的な実施の形態を示す図である。 本発明に係る関心のあるオブジェクトの検査の方法の別の例示的な実施の形態のフローチャートである。 本発明に係る関心のあるオブジェクトの検査の方法の別の例示的な実施の形態のフローチャートである。 本発明に係る関心のあるオブジェクトの検査の方法の別の例示的な実施の形態のフローチャートである。 本発明に係る関心のあるオブジェクトの検査の方法の別の例示的な実施の形態のフローチャートである。 本発明に係る、投影における測定された減衰に依存する走査時間の判定のためのテーブルの例示的な実施の形態を示す図である。 本発明に係る、再構成された画像における測定された減衰係数に依存する走査時間の判定のためのテーブルの例示的な実施の形態を示す図である。

Claims (25)

1. 関心のあるオブジェクトを検査するコンピュータ断層撮影装置であって、
   放射線源の経路に沿って移動し、電磁放射線ビームを関心のあるオブジェクトに放出する放射線源と、
   前記関心のあるオブジェクトからの個別に散乱及び透過された放射線データを取得する検出器ユニットと、
   第一のデータ取得の間に取得された放射線データに基づいて後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化を実行する計算ユニットと、
   を有するコンピュータ断層撮影装置。
2. 前記第一のデータ取得は、前記検出ユニットを使用して前記放射線源の最初の回転の全部又は一部の間に実行される、
   請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
3. 前記取得パラメータは、前記放射線源の束に対応し、
   当該コンピュータ断層撮影装置は、前記取得された放射線データに基づいて前記放射線源の束の出力を変調する、
   請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
4. 前記後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化は、前記第一のデータ取得から得られる投影データの少なくとも１つに基づいて実行される、
   請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
5. 前記後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化は、前記第一のデータ取得から得られる再構成された画像に基づいて実行される、
   請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
6. 前記束の出力の変調は、前記関心のあるオブジェクトが最大の吸収をもつ方向から見られたときに最大値に到達するように実行される、
   請求項３記載のコンピュータ断層撮影装置。
7. 前記計算ユニットは、前記関心のあるオブジェクトの減衰特性の断面画像に基づいて最適な束の出力の変調を計算する、
   請求項３記載のコンピュータ断層撮影装置。
8. 前記第一のデータ取得は、前記関心のあるオブジェクトのプリスキャンを測定して、プリスキャン投影データを得るプリスキャナを使用して実行され、
   前記取得パラメータの最適化は、前記プリスキャンデータに基づく、
   請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
9. 前記プリスキャナは、マルチビュープリスキャナである、
   請求項８記載のコンピュータ断層撮影装置。
10. 高電圧ジェネレータを更に有し、
    前記取得パラメータは、前記高電圧ジェネレータの電圧に対応し、
    当該コンピュータ断層撮影装置は、前記取得された放射線データに基づいて前記電圧を決定し、前記後続する第二のデータ取得のために最適化された電圧を得る、
    請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
11. 前記計算ユニットは、
    単一の透過画像に基づいて近似的な平均の減衰を計算し、
    前記近似的な平均の減衰に基づいて前記後続する第二のデータ取得のために最適化された電圧を計算する、
    請求項１０記載のコンピュータ断層撮影装置。
12. 当該コンピュータ断層撮影装置は、ファンビームのコヒーレントな散乱によるコンピュータ断層撮影装置、コーンビームのコヒーレントな散乱によるコンピュータ断層撮影装置又はダイレクト断層撮影によるコヒーレントな散乱によるコンピュータ断層撮影装置からなるグループのうちの１つとして構成される、
    請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
13. 前記取得パラメータは、前記後続する第二のデータ取得の間にコヒーレントな散乱によるコンピュータ断層撮影のスライスが測定される位置に対応する、
    請求項８記載のコンピュータ断層撮影装置。
14. 荷物検査装置、医療向け装置、物質試験装置及び物質化学分析装置からなるグループのうちの１つとして構成される、
    請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
15. エネルギー分解によるコヒーレントな散乱のよるコンピュータ断層撮影装置及び非エネルギー分解によるコヒーレントな散乱のコンピュータ断層撮影装置からなるグループのうちの１つとして構成される、
    請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
16. 前記取得パラメータは、前記後続する第二のデータ取得の走査時間に対応し、
    前記後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化は、透過された光子束に基づいて実行される、
    請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
17. 前記走査時間は、単一の回転の走査時間を前記後続する第二のデータ取得のために使用される回転数で乗じることで定義される、
    請求項１６記載のコンピュータ断層撮影装置。
18. 前記走査時間は、前もって計算されたスキームに基づいて決定される、
    請求項１６記載のコンピュータ断層撮影装置。
19. 前記取得パラメータは、前記後続する第二のデータ取得の走査時間に対応し、
    前記後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化は、散乱の光子束に基づいて実行される、
    請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
20. 前記散乱の光子束は、ガントリーの最初の回転の間にモニタされ、前記散乱の光子束から、必要とされる回転数が計算される、
    請求項１９記載のコンピュータ断層撮影装置。
21. 前記散乱の光子束は、それぞれの投影について記憶され、十分な光子が記録されるまでそれぞれの後続する回転について累積的に加算される、
    請求項１９記載のコンピュータ断層撮影装置。
22. コンピュータ断層撮影装置による関心のあるオブジェクトを検査する方法であって、
    放射線源により、前記関心のあるオブジェクトに電磁放射線ビームを放出するステップと、
    検出器ユニットにより、第一のデータ取得の間に、前記関心のあるオブジェクトからの放射線データを取得するステップと、
    計算ユニットにより、前記第一のデータ取得の間に取得された放射線データに基づいて後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化を実行するステップと、
    検出器ユニットにより、第二のデータ取得の間に、個別に散乱及び透過された放射線データを前記関心のあるオブジェクトから取得するステップと、
    を含む方法。
23. コンピュータ断層撮影装置による関心のあるオブジェクトを検査する画像処理装置であって、
    第一のデータ取得の間に、前記関心のあるオブジェクトから個別の散乱及び透過された、取得された放射線データを記憶するメモリと、
    前記第一のデータ取得の間に取得された放射線データに基づいて、後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化する計算ユニットと、
    を有する画像処理装置。
24. コンピュータ断層撮影装置により関心のあるオブジェクトを検査するコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
    前記コンピュータは、プロセッサにより実行されたとき、
    放射線源により、前記関心のあるオブジェクトに電磁放射線ビームを放出するステップと、
    第一のデータ取得の間に、前記関心のあるオブジェクトからの放射線データを取得するステップと、
    計算ユニットにより、前記第一のデータ取得の間に取得された放射線データに基づいて後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化を実行するステップと、
    検出器ユニットにより、第二のデータ取得の間に、個別に散乱及び透過された放射線データを前記関心のあるオブジェクトから取得するステップと、
    を実行するために構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
25. 関心のあるオブジェクトを検査するプログラムであって、
    プロセッサにより実行されたとき、
    放射線源により、前記関心のあるオブジェクトに電磁放射線ビームを放出するステップと、
    第一のデータ取得の間に、前記関心のあるオブジェクトからの放射線データを取得するステップと、
    計算ユニットにより、前記第一のデータ取得の間に取得された放射線データに基づいて後続する第二のデータ取得の取得パラメータの最適化を実行するステップと、
    検出器ユニットにより、第二のデータ取得の間に、個別に散乱及び透過された放射線データを前記関心のあるオブジェクトから取得するステップと、
    を実行するために構成されるコンピュータプログラム。

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