JP2009519471A - ずれた放射線によるｃｔ検査 - Google Patents

Abstract

コンピュータ断層撮影スキャナは、筐体と、少なくとも部分的に筐体内に配置され、スキャンされる物体を、筐体を通して進行方向に沿って移動させるように構成される運搬機と、筐体に接続され、スキャンされる物体を受容するように構成されるガントリと、ガントリに取り付けられ、進行方向の長さに沿って広がるＸ線ビームを提供するように構成されるＸ線源と、ガントリに取り付けられ、Ｘ線源からのＸ線を受けて検出するように構成され配置される検出器アレイとを含み、該検出器アレイは、アレイの幾何学的効率が約８０％未満であるように、進行方向に互いに相対的にアレイ間隔距離だけずれており、該幾何学的効率は、検出器アレイの幅をアレイのピッチで割った値である。

Description

空港に設置されているものなどの検問所は、武器や爆発物などの禁制品のために、人々やパッケージをスクリーニングする。そのような検問所では、種々の技術が使用される。一般的には、個人が金属探知装置を通過する。投影型Ｘ線システムが手荷物やパッケージをスクリーニングする。現在のより厳重となったセキュリティの状況では、乗客は、検問所を通過する際に長時間の遅延に遭遇することもある。手荷物に関しては、一般的には、手荷物に禁制品が含まれていないかどうかを判断するために、スクリーニングされた手荷物のすべての画像をオペレータが審査する。一般のオペレータは、Ｘ線画像の中のある種の物体を認識するための広範囲の訓練を受ける。さらに、一般のオペレータは、単一の２次元Ｘ線画像から、バッグ内の重なった物体を識別するための訓練を受ける。

個人や持ち込み手荷物に加えて、現在では預け入れ荷物もまた空港でスキャンされる。アメリカ合衆国においては、通常、運輸保安局（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）（ＴＳＡ）が、預け入れ荷物に対して、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャニングを用いている。ＣＴスキャナは、バッグの３次元画像を生成し、投影Ｘ線システムに比べて物体をより良く区別することができるようにする。爆発物検出システム（ＥＤＳ）の設計者は、特に爆発物検出用のＣＴスキャナの開発および配備を行った。

上述のように、ＣＴ技術は爆発物検出に効果的である。ＣＴ機器は、一般的には、Ｘ線源および検出器が装備される回転するリング、すなわち「ガントリ」を組み込んでいる。図１を参照すると、ＣＴスキャナ１０は、一般的に、ガントリ１２と、Ｘ線源１４と、検出装置１６とを含む。ガントリ１２は、手荷物が通過し得るトンネル１８を囲んでいる。運搬機（図示せず）が、スキャニングのために手荷物をトンネル１８を通して移動させ得る。ガントリ１２はトンネル１８の周りを回転し、検出装置１６はデータのスライスを収集し得る。Ｘ線源１４は、狭い角度のビーム２０を生成するように構成される。検出装置１６は、トンネル１８を通過するＸ線ビーム２０と交差するように、ガントリ１２上に配置される。検出装置１６は、一般的にＸ線源１４から等距離に設置される複数のＸ線検出器を備える。Ｘ線源１４および検出装置１６は、トンネル１８の全体がＸ線ビーム２０の中に入るように、サイズ設定され配置される。検出装置１６からのデータは、トンネル１８内のバッグの中身の３次元表現を生成するために、コンピュータによって分析され得る。

手荷物検査に使用される従来のＣＴスキャニングおよび再構成は、時間を要しかつ煩雑である。２つのＣＴスキャニングの方法、すなわちヘリカルとアキシャルが知られている。ヘリカルスキャニングでは、検出装置は、検査される物体、つまりバッグの進行方向に互いに隣接して配置された複数の検出装置を含み、物体は連続的にスキャナを通って移動される。物体はゆっくりと（ただしアキシャルＣＴの場合よりも速く）移動され、Ｘ線検出器の読取値（または読取値の内挿値）の集合が回転ごとに集約され、それは実質的に単一平面からのものであるように見える。バッグは、回転ごとに、概ね複数の検出装置の長さ（最大でも長さの２倍）だけ移動される。トランスアキシャルＣＴスキャンニングでは、検査される物体は周期的に停止され、単一スライスがスキャンされる。その後物体は短距離移動され、停止され、再びスキャンされる。これらのプロセスの両方ともに、スキャナを通過する手荷物の動きは遅い。いったんデータが収集されると、データは再構築されて手荷物の３次元表現が形成される。この３次元表現から、個々の物品が危険物である可能性について審査される。３次元表現またはそのスライスはまた、オペレータによる審査のために表示され得る。

ＴＳＡは、検問所ＥＤＳの使用などによる、乗客の検問所におけるセキュリティプロセスを改善する必要性を認識している。しかしながら、検問所において従来のＥＤＳを使用することは、すでに混雑している検問所での処理量をさらに悪化させかねない。ＴＳＡおよび空港は、今日の乗客スクリーニングのシステムおよび手順を使用して、乗客量に対応しようと奮闘している。ピーク時においては２時間待ちとなることもあり、ＴＳＡの人員がさらに削減され乗客量が増加するにつれて、この状況はさらに悪化する。

本発明は概して、一局面において、コンピュータ断層撮影スキャナを提供し、該スキャナは、筐体と、少なくとも部分的に筐体内に配置され、スキャンされる物体を筐体を通して進行方向に沿って移動させるように構成される運搬機と、筐体に接続され、スキャンされる物体を受容するように構成されるガントリと、ガントリに取り付けられ、進行方向の長さに沿って広がるＸ線ビームを提供するように構成されるＸ線源と、ガントリに取り付けられ、Ｘ線源からのＸ線を受けて検出するように構成され配置される検出器アレイとを含み、該検出器アレイは、アレイの幾何学的効率が約８０％未満となるように、互いに相対的に、進行方向にアレイ間隔距離だけずれて（ｄｉｓｐｌａｃｅｄ）配置される。

本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。アレイ間隔距離は、アレイの幾何学的効率が約７０％未満、約６０％未満、約５０％未満、約４０％未満、約３０％未満、または約２０％未満であるような距離である。アレイ間隔は、運搬機が物体を進行方向に第１の速度で移動させ、かつガントリが第２の速度で回転する場合に、ガントリが、１８０°を検出器アレイの数で割った値とほぼ等しい角度だけ回転する間に、物体がアレイ間隔距離と実質的に等しい距離だけ移動するような距離である。

本発明は概して、他の局面において、コンピュータ断層撮影スキャナを提供し、該スキャナは、筐体と、少なくとも部分的に筐体内に配置され、スキャンされる物体を筐体を通して進行方向に沿って移動させるように構成される運搬機と、筐体に接続され、進行する長さに沿ってずれたＸ線が物体を通過するように、運搬機上の物体に少なくとも１つのＸ線扇形ビームを照射するように構成され配置されるＸ線照射検出システムとを含み、該Ｘ線照射検出システムは、物体を通過した後の少なくとも１つの扇形ビームのＸ線を検出するようさらに構成され、検出されるＸ線は物体を通過するときに進行方向に沿ってずれており、物体を通過して検出されるＸ線は、進行方向に互いに相対的にずれており、検出されたＸ線の約８０％未満の幾何学的効率を提供する。

本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。照射検出システムは、少なくとも１つの線源および少なくとも２つの検出器アレイか、または少なくとも２つの線源および少なくとも１つの検出器アレイを含む。照射検出システムが少なくとも１つの線源および少なくとも２つの検出器アレイを含む場合には、検出器アレイが順次サンプリングされ、照射検出システムが少なくとも２つの線源および少なくとも１つの検出器アレイを含む場合には、線源が順次励起される。照射検出システムは、検出器が運搬機の周りに実質的に３６０°全体に配置されている、少なくとも１つの検出器アレイを含む。照射検出システムは、運搬機の周りに実質的に３６０°全体に配置されたＸ線源を含む。照射検出システムは、検出器幅を有する検出器と、Ｘ線源の対とを含み、対の線源は、進行方向と実質的に垂直な方向に、互いに相対的に検出器幅のほぼ２分の１だけずれている。照射検出システムは、有効幾何学的効率が約６０％未満、約４０％未満、または約２０％未満となるように構成される。Ｘ線照射検出システムはＸ線源を含み、Ｘ線照射検出システムは、原子番号算出のためのマルチエネルギデータを得るために、異なるエネルギで線源をトリガするように構成される。

本発明は概して、別の局面において、物体のＣＴスキャンの方法を提供し、該方法は、進行方向に沿って物体を移動させるステップと、ずれたＸ線を進行方向と実質的に垂直に物体に照射するステップと、物体における有効幾何学的効率が約８０％以下の、ずれたＸ線を検出するステップと、ずれたＸ線の検出強度を示す情報を、共通スライスに対する異なるＸ線からのグループ情報と組み合わせるステップと、物体のスライスに対して組み合わされた情報を分析するステップと、を含む。

本発明の実装によれば、以下の能力のうちの１つ以上が提供され得る。従来のＥＤＳの使用と比較してより改善された乗客処理量をもって、乗客手荷物に対する爆発物のスクリーニングを行うことができる。より速いＣＴ ＥＤＳスキャナが提供され得、それは、同様の検出装置を備えたＣＴ ＥＤＳスキャナのサイズを増加させることなく、かつガントリの回転速度を増加させることなく、提供され得る。ＣＴスキャン速度は、スキャンされる物体の進行方向に配置された検出器アレイの数に比例し得る。ＣＴスキャナは、同様の軸方向画像解像度と検知素子数を備えたヘリカルＣＴスキャナの速度をはるかに超える速度で動作することができ、または、ヘリカルＣＴスキャナと同様の速度で、検知素子および関連した電気機器のはるかに少ないコスト、およびコンピュータ要件で動作することができる。

本発明そのものと共に、本発明のこれらの能力およびその他の能力は、以下の図面、詳細な説明、および請求項を検討することにより十分に理解される。

本発明の実施形態は、爆発物に関する空港の預け入れ荷物または持ち込み手荷物のスキャンなどの、物体のＣＴスキャンの技術を提供する。例えば、ＣＴ ＥＤＳスキャナは、ガントリに装備されたＸ線源と、スキャンする物体をガントリと相対的に移動させる運搬機と、スキャンされる物体の進行方向に沿って配置された複数の検出器アレイとを含む。検出器アレイは、互いに十分離れている。例えば、隣接した検出器アレイの前縁（すなわち、物体がスキャナに入るときの入り口点に最も近い端）の間の距離は、所望のスライス厚さの２倍にほぼ等しい。しかしながら、このスキャナは例示的なものであり、本開示に従う他の実装もまた可能であるために、本発明を制限するものではない。

図２を参照すると、ＣＴスキャナ３０は、運搬機３２、Ｘ線源３４、検出器アレイ３６、散乱防止板３８、およびプロセッサ４０を含む。スキャナ３０は、図示されていない他のアイテムをも含む。任意の散乱防止板３８は、検査される物体５２の進行方向ｚに沿って配置され、検査される物体５２の中の、線源３４と各検出器アレイ３６との間の直線上にないアイテムから散乱するＸ線の検出器アレイ３６_１〜３６_３による受信を低減するために、運搬機の動きの方向ｚへのＸ線の散乱を制限するように構成される。例えば、板３８はタングステン製であり得る。線源３４は、物体５２の進行方向ｚと直交する面内でスキャナ３０のトンネル３７（図３）を包み込む扇形ビーム（図１に示されるビームと同様）である、Ｘ線ビーム４２を提供するように構成される。ビーム４２はｚ方向に幅を有し、ビーム部分４２_１〜４２_３がそれぞれ検出器アレイ３６_１〜３６_３によって受信される。プロセッサ４０は、本明細書で説明される機能を実行するために、スキャナ３０のコンポーネントを制御するためのコンピュータ可読ソフトウェア命令を格納するためのメモリを含む。検出器アレイ３６は、図１に示された検出装置１６の構成のような、または、米国出願公開第２００４／０１２０４５４号の図３〜図４に示される検出器アレイ２４０、２４１、２４２のセットのような、種々の構成のものとすることができる。これらの例は、検出器アレイ３６がとることができる形態を制限するものではない。スキャナ３０は、第３世代ＣＴスキャナ（すなわち、スキャナのトンネルが、線源３４によって提供されるビーム４２と完全に交差している）であるが、他の種類のスキャナを使用してもよい。スキャナ３０は、単一の検出器アレイ３６を使用したスキャナよりも速い速度で物体をスキャンするように構成される。ここで、スキャナ３０は、３つの検出器アレイ３６を含むが、他の数の検出器アレイ３６が使用され得る。しかしながら、多数の検出器アレイ３６が使用される場合には、好ましくは、例えば図示されたＸ線源１４にｚ方向に隣接して配置される、２つ以上のＸ線源１４が使用され得る。

検出器アレイ３６は、セット４３として配置され、バッグの動きの方向ｚに、アレイ３６の間のギャップ４４だけ互いに離れている。ギャップ４４は、検出器アレイ３６の幅４６に比して十分な大きさである。例えば、ギャップ４４は、幅４６よりも大きくてもよい。好ましくは、検出器アレイ３６の幅４６をアレイピッチ（すなわち、隣接するアレイ３６の前縁の間（例えば、アレイ３６_３の前縁４８からアレイ３６_２の前縁５０まで）の距離）で割り、１００を乗じた値である検出器アレイのセット４３の幾何学的効率は、８０％未満であることが好ましい。幾何学的効率は、７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、３０％未満、または２０％未満とすることができる。好ましくは、幾何学的効率は、３０％未満である。スキャナ３０の幾何学的効率は、スキャナ３０の有効幾何学的効率と等しく、有効幾何学的効率とは、アレイ３６と線源３４との間の任意の平面に対する、検出器アレイ３６のビーム４２に沿った投影である。アレイピッチは、好ましくは、所望のスライスの厚さの２倍に等しいが、これは、検出器アレイ３６がガントリ５６の回転のアイソセンタから物体５２の２倍だけ離れていることにより、スライスの厚さが一般的には検出器アレイピッチの約半分となるためである。

プロセッサ４０は、検査される物体５２、例えば１つの手荷物を、実質的に一定の直線速度で移動させるように運搬機３２を制御し、また、Ｘ線源３４がＸ線を放射する間、ガントリ５６（図３）を実質的に一定の回転速度で回転するように制御するように構成される。検出器アレイ３６は、線源３４によって照射され、バッグ５２の中のアイテムによって減衰されたＸ線を検出し、プロセッサ４０に、受信したＸ線の指示（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を発信するように構成される。プロセッサ４０は、受信したＸ線量の指示を使用して爆発物などの潜在的脅威を特定し、その潜在的脅威を含むバッグ５２の領域を特定し、バッグ５２の画像を再構築するように構成される。プロセッサ４０は、検出器アレイ３６からのデータを、半回転ごとに、完全なスキャンまたはスライスとして使用するように構成される。

運搬機３２の速度、ひいてはスキャナ３０の処理量は、回転速度、サンプリング速度および検出器アレイ３６の数に依存する。例えば、ｎ個の検出器アレイ３６、ガントリ１回転ごとに２つのスライス（すなわち、スライスごとに１８０°）、およびバッグ５２の前縁５４が１つのビーム部分、例えば４２_１から、次のビーム部分４２_２に移動に要する時間に相当する運搬機３２の速度によって、ガントリは半回転の１／ｎ（１８０／ｎ度）だけ回転する。また、図３Ａ〜図３Ｆを参照すると、ガントリが１８０°の１／３、つまり６０°回転すると、運搬機３２は、ビーム部分４２_１からビーム部分４２_２にバッグ５２を移動させ、ガントリが全体で１２０°回転すると、ビーム部分４２_３まで移動させる。かくして、アレイのそれぞれによって検出されるスライスの部分は３分の１に減少され、したがって、検出器アレイ３６の１つだけを使用したスキャナに比べて、運搬機の速度を３倍に増加させることができる。かくして、１つの検出器アレイ３６では、ガントリの回転速度が９０ＲＰＭで運搬機３２が７．５ｃｍ／秒で、満足な解像度で動作することができるとすると、４つのアレイでは、画質や脅威検出性能を犠牲にすることなく、運搬機３２は３０ｃｍ／秒で動作することができる。

プロセッサ４０は、検出器アレイ３６のそれぞれからの受信されたＸ線の指示を、それぞれのＣＴスライスに使用するように構成される。各検出器アレイ３６は、バッグ５２のそれぞれの部分を通過するＸ線を受信するが、それは異なる角度からのものである。プロセッサ４０は、同じ線形部分（すなわち、ｚ方向の同じスライス）に対するアレイ３６からの情報を、その情報が取得された異なる角度を考慮しながら組み合わせるように構成される。プロセッサ４０は、検出器アレイ３６からの検出器出力を受けて、情報を組み合わせて１つの有効なアレイとするように構成される。組み合わされた有効なアレイは、それぞれの個々のアレイ３６と比べてｎ倍のサンプリングライン（ビュー）を有する。また、図４〜図５を参照すると、プロセッサ４０は、アレイ３６_１〜３６_３によってそれぞれ提供されたグラフ６２、６４、６６の情報を組み合わせて、有効なアレイのグラフ６８の情報とするように構成される。図４において、横軸は検出器番号を示し、縦軸はライン番号を表し、濃淡は減衰を示す。グラフ６２、６４、６６は、サンプリング時間全体にわたる、各検出器の個々の検出読取値を示す。これらのグラフは、（米国出願公開第２００５／０００８１１８ Ａ１号に記載のような）ライノグラム（ｌｉｎｅｏｇｒａｍ）として公知であり、業界ではサイノグラム（ｓｉｎｏｇｒａｍ）として公知のものと同様である。組み合わされたライノグラム６８は、グラフ６２、６４、６６のライン数のそれぞれと比較してｎ倍のライン数（ｎ＝３）を有する。図５において、縦軸はバッグ５２がｚ方向に進行した距離を表す。グラフ７２、７４、７６は、進行距離が、ｎ個のアレイ３６と組み合わされたライノグラム７８とで同一であることを示す。しかしながら、組み合わされたライノグラム７８は、バッグの移動方向ｚにおけるより高い解像度を有する。

再び図２を参照すると、プロセッサ４０は、ｎ＝３の場合に、検出器アレイ３６からの情報を組み合わせて１つのライノグラムとするために、表１に示すスキームを実装するように構成される。表１はｎ＝３の場合であるが、他のｎの値に対しても同様の表を作成することができる。ｎ個すべての検出器アレイ３６に対する扇形角度データは並列化され、現在の議論では並列であると仮定される。これは便利なステップであり、プロセスを理解する上で役立つ。しかしながら、より煩雑な計算を行うことによって、扇形データを用いて同様のものを達成することができる。表１の１列目は、その前縁５４から測定した、バッグ５２が進行する距離ｚを示す。この例では、ガントリ５４が６０ＲＰＭで回転し、運搬機３２がバッグ５２を１５ｃｍ／秒で移動させていると仮定している。したがってガントリは毎秒３６０°、０．５秒ごとに１８０°回転し、これは、０．５秒間で運搬機３２およびバッグ５２が７．５ｃｍ進行したことに相当する。各検出器アレイ３６が、１８０°のうちの割当量、すなわち１８０°／ｎ、ここでは１８０°／３＝６０°だけ移動するあいだに、運搬機３２およびバッグ５２はゆえに７．５／ｎ、ここでは７．５／３＝２．５ｃｍだけ進行する。したがって表１は、ガントリの回転の６０°および対応する運搬機３２の動きおよびバッグ５２の進行距離である２．５ｃｍに対応するセグメントに分けられている。

表１は、３つのアレイ３６からのデータをどのようにして１つの有効なアレイに「編む」かを示している。１つの有効なアレイのデータは、３アレイシステム３０の３分の１の速度で動作する１つの検出器アレイ機によって集められたデータと同様となる。ここでも、３つのアレイの使用は例示目的に過ぎず、任意の数のアレイに対しても同様の表を作成することができる。表１において、１列目は、第１の再結合されたスライスを作成するのに使用されるデータを表す。ここで、実線９０で示すように、アレイ１から最初の６０°、検出器アレイ２から２番目の６０°、検出器アレイ３から３番目の６０°が選択される。第２のスライスのデータを再結合するために、点線９２で示すように、３つの検出器アレイそれぞれから６０°のデータが使用される。ここで使用するルールは、前のスライスで使用された最後の検出器アレイ（この場合は検出器アレイ３）を使用することから開始することである。次に、次の２つのアレイ、この場合は検出器アレイ１、次に２からデータが使用される。１８０°離れたところからくるデータをシミュレートするために、データは反転される（検出器領域における鏡像）。第３のスライスに対しては、点線９４で示すように、まず、スライス２の最後に使用されたのと同じアレイ、ここでは検出器アレイ２からデータが使用され、その後、次の検出器アレイ、ここではアレイ３からデータが使用され、反転されて第１のアレイに戻る。このプロセスは、全てのその後のスライスに対して繰り返される。プロセスは、以下のように解釈される：６０度分のデータごとに、次の検出器アレイに切り替わり、９回の切り替えのシーケンス（再結合されたデータの３つの完全なスライス）の後に、プロセスが繰り返される。シーケンスは以下のようにまとめられる：スライス１：１、２、３を使用；スライス２：３、１ｆ、２ｆを使用；スライス３：２ｆ、３ｆ、１を使用。その後のすべてのスライスに対しては、３つの繰り返しパターンで上述のスキームを使用する。スライスｍに対しては、スライス番号Ｘでのスキームを使用し、ここで、Ｘ＝ｍ／３の余りである。例えば、スライス２０に対しては、スライス（（２０／３）の余り）＝スライス２のスキームを使用する。ｍ／３＝０の場合には、スキーム３を使用する。したがって、スライス１２に対しては、スライス（（１２／３）の余り）＝スライス０を使用、つまりスライス３のスキームを使用する。

検出器アレイ３６は、異なる時間およびガントリ５６の異なる回転角度において、バッグ５２の同じ部分を通過したＸ線を収集する。バッグ５２の前縁５４が第１のビーム部分４２_１に達した後の、ガントリの最初の６０°回転のうちに、検出器アレイ３６_１は、バッグ５２の最初の２．５ｃｍを通過しそれにより減衰されたＸ線を収集する。２番目の６０°の間に、第１の検出器アレイ３６_１はバッグの２．５〜５ｃｍの間を通過したＸ線を受信し、その後も同様である。検出器アレイ３６_２および３６_３もまたバッグ５２のそれらの部分を通過するＸ線を検出するが、ただしバッグ５２の前縁５４は、ｚ方向にさらに２．５ｃｍ進行するまで、すなわちガントリが６０度回転するまで、第２の検出器アレイ３６_２に到達しない。この２．５ｃｍ（１５／２ｎ）の間隔は、ガントリ５６のアイソセンタでの扇形ビーム部分４２の角距離に該当し、検出器アレイ３６は、ｚ方向すなわち運搬機の移動方向に（１５／ｎ）ｃｍの距離だけ離れている。

プロセッサ４０は、検出器アレイ３６からの情報を組み合わせてライノグラムを形成するように構成され、２．５ｃｍ（または一般に、運搬機速度／２ｎ）の幅ごとに、物体５２が少なくとも１８０°から検査されるようにする。バッグ５２の最初の０〜２．５ｃｍ幅に対しては、第１の検出器アレイ３６_１が、最初の６０°に対する情報を提供し、第２のアレイ３６_２が、６０°から１２０°の角度回転に対する情報を提供し、第３の検出器アレイ３６_３が、１２０°から１８０°に対する情報を提供する。２番目の２．５ｃｍのずれ（スライス）に対しては、第３の検出器３６_３からの情報が１８０°から２４０°の範囲に対して使用される。２４０°から３００°の角度範囲に対しては、プロセッサ４０は第１の検出器アレイ３６_１を再び使用するが、検出器の方向を反転させる。第１の検出器アレイ３６_１によって第２の幅が検査されているとき、Ｘ線は６０°〜１２０°の角度（２４０°〜３００°から１８０°離れている）となる。データがガントリ５６の反対側から採取されるために、プロセッサ４０は、左右置換えまたは反転によりこれを補償するように構成される。このように、アレイ３６からの情報を組み合わせるために、プロセッサ４０は、以下の順番で、検出器アレイ３６からの６０°増分の情報を使用するように構成される：第１のスライスとその後の３番目（ｎ番目）ごとのスライスに対しては、３６_１、３６_２、３６_３、第２のスライスとその後の３番目ごとのスライスに対しては、３６_３、３６_１（ｆ）、３６_２（ｆ）、そして第３のスライスとその後の３番目ごとのスライスに対しては、３６_２（ｆ）、３６_３（ｆ）、３６_１、ここで（ｆ）は検出器アレイの読取値の反転を示す。このパターンは図６にまとめられている。このパターンは、バッグ５２の残りの部分に対して繰り返される。他の観点から見ると、検出器アレイ３６によって収集された情報は、表２に示されるように使用される。ガントリ５６の回転の各部分からの情報が使用される。好ましくは、収集された情報は破棄されないが、これは必須ではない。

このように、アレイ３６_１、３６_２、３６_３によって０°〜６０°、６０°〜１２０°、および１２０°〜１８０°の範囲で収集された情報は、それぞれ、第１のスライス、第２のスライス、および第３のスライスに使用され、第１のアレイ３６_１からの第２のスライスの情報、第２のアレイ３６_２からの第２および第３のスライスの情報、および第３のアレイ３６_３からの第３のスライスの情報は、全て反転される。データは、各サンプルの鏡像をとることによって反転され、ここで第１の検出器は最後の検出器、最後の検出器は最初の検出器として扱われる。
例えば、アイソセンタから比較的遠くにある物体などに対しては、倍率補正が適宜適用される。このパターンは、３スライスごとに繰り返され、バッグ５２の残りの部分に対して継続される。

図７を参照し、さらに図２〜図３および図５〜図６、ならびに表１〜表２を参照して、操作においては、スキャナ３０を使用してＣＴ情報を取得し組み合わせるためのプロセス１００は、図示される段階を含む。しかしながら、プロセス１００は単なる例示であり、限定するものではない。プロセス１００は、例えば段階を加える、取り除く、または組み替えることによって、変更され得る。

段階１０２では、バッグ５２はＸ線源３４および検出器アレイ３６の視野を通って移動される。バッグ５２は運搬機３２の上に置かれ、運搬機は、対応するｚ方向の速度でバッグ５２を移動させるのに所望の速度で移動される。運搬機３２、つまりバッグ５２の速度は、好ましくは、単一の検出器アレイ３６が使用される場合に用いられる速度の約ｎ（ここでは３）倍である。

段階１０４では、線源３４からのＸ線が検出される。Ｘ線源３４は、バッグ５２（これはＸ線を減衰させる）を通してＸ線を検出器アレイ３６に送る。Ｘ線は、約８０％未満、好ましくは約３０％未満の有効幾何学的効率で、バッグ５２を通して送られる。検出器アレイ３６は、ずれて照射されたＸ線を検出し、アレイ３６は、バッグ５２の同じ部分（すなわち、ｚ方向の線形部分）を通して送られたＸ線を異なる角度で、ここでは連続する検出器アレイ３６の間を６０°ずつオフセットされて、検出する。検出器アレイ３６は、検出されたＸ線の量の指示をプロセッサ４０に提供する。

段階１０６では、プロセッサ４０は、検出器アレイ３６からの検出されたＸ線の指示を受信し、これらの指示を組み合わせる。プロセッサ４０は、種々の検出器アレイ３６からの指示を適切なスライスに使用するために、検出された指示を適宜反転させながら、受信した指示を、表１〜表２および図５〜図６に従って組み合わせる。これにより、単一の検出器アレイおよび運搬機速度に対応する情報を与えるスライスの情報が集約されるが、実際にはさらに高い運搬機速度が用いられる。

段階１０８では、プロセッサ４０は、組み合わされたスライス情報を使用してさらに所望の機能を実行する。プロセッサ４０は、組み合わされたスライス情報を分析して爆発物などの潜在的脅威を特定する。プロセッサ４０はまた、例えば、バッグ５２内のアイテムが危険である、あるいは危険ではないと明確に考えることができない場合には、適宜画像を構築する。プロセッサ４０は、人間のオペレータに表示するために、適当な装置に画像情報を提供する。

（実験結果）
３つの検出器アレイからの組み合わされた情報を使用して再構築されたライノグラムは、良好な画像解像度を提供することが示された。図８Ａ〜図８Ｂを参照すると、３つのアイテムを含む実際のバッグの画像１１２、１１４が、運搬機３２の直線速度が１５ｃｍ／秒のときの、スキャナ３０およびプロセス１００を用いた画質を示している。バッグは、プラスチック製の長いブロック１１６（画像１１２、１１４のそれぞれの左側）を含んでいた。ブロック１１６は、１５ｃｍ／秒という速度でさえも画像が再構築できることを確証できるのに十分な長さであった。プラスチック製の細長い片１１８がバッグの上部近くに位置していた。バッグの中ほどにあるブロックは直径５ｃｍのプラスチック製の円筒１２０であり、動きの方向に対して起立していた。第１の検出器アレイからの再構築画像１１２は、物体１２０の非常に曖昧な影を示した。３つの検出器アレイ３６からの組み合わされた情報を使用して再構築された画像１１４では、物体１２０は明瞭であった。

（他の実施形態）
他の実施形態が本発明の範囲と趣旨に含まれる。例えば、ソフトウェアの性質により、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、配線、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、上述の機能が実装され得る。また、機能の一部が異なる物理的場所に実装されるように分散されるなど、機能を実装している特長が種々の位置に設置され得る。また、上述の記載事項は１つのＸ線源および複数の検出器アレイの使用に焦点を置いているが、他の配置が使用され得る。例えば、複数のＸ線源と複数のＸ線検出器アレイとが併用されてもよく、または、単一の検出器アレイと複数のＸ線源とが使用されてもよい。さらに、スキャナは、散乱防止装置なしで使用され得る。散乱防止板はまた、ｚ方向と直交する面内、すなわち線源３４からの扇形ビーム４２内で使用することもできる。また、本明細書で説明される本発明は、典型的な第３世代ＣＴ以外でも機能することができる。例えば、本発明は、マサチューセッツ州ベッドフォードのＲｅｖｅａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．社製ＣＴ−８０ ＣＴ ＥＤＳ、または米国特許第５，９１２，９３８号（Ｄｏｂｂｓ）に記載の蹄鉄型小型ＣＴのような、不規則なアレイ構成に適用することができる。さらに、本明細書（上記または下記）で説明される発明の技術は、検出器アレイがガントリの３６０°のほぼすべてにわたっており（すなわち、運搬機の全周の３６０°、したがってテストされる物体を取り囲む）固定されたままである、第４世代システムに適用することができ、あるいは、ガントリが使用されずＸ線源が視野のまわりを電子的に移動する第５世代システム（例えば、Ｘ線源が運搬機の周りに配置され、順次トリガされて効果的に回転Ｘ線源となる）に適用することができる。またさらに、使用される線源は、ナノテクノロジー（ナノチューブ）Ｘ線源であり得る。

図９を参照すると、ＣＴスキャナシステム１３０は、運搬機１３２、検出器アレイ１３４、１組のＸ線源１３６、散乱防止板１３８、およびプロセッサ１４０を含む。スキャナシステム１３０は、図示されていない他のアイテムも含む。散乱防止板１３８は、検査される物体１４４の進行方向ｚに沿って配置されるが、これは任意である。線源１３６は、物体１４４の進行方向ｚと直交する面内で、扇形ビームであるＸ線ビーム１４２を提供するように構成される。ここでは、３つの線源１３６と、それに従い３つのＸ線ビーム１４２があるが、他の数量が用いられ得る。Ｎ個の線源１３６の場合、線源１３６は、同等の解像度を得るために、単一線源／単一検出器の組み合わせのサンプリング速度のＮ倍で、相次いで射出するようにプロセッサ１４０によって制御される。また、１つの線源と１つの検出器アレイの組み合わせを使用した場合のフラックスとほぼ等しいレベルのフラックスを維持することができるように、Ｘ線源１３６はそれぞれ、単一の線源により使用される量のＮ倍の量の光子を提供するように制御され、同等の画像信号対雑音値を提供する。これは、より高い電圧で線源１３６を駆動することによって行うことができ、または、好ましくは、陰極電流のＮ倍の量で線源１３６を駆動することによって行うことができる。単一検出器および単一線源の場合と同等のフラックス（サンプリング期間に検出器に入射する光子）を有することは、得られる画像において同等の雑音とすることを確実にするために役立つ。さらに、プロセッサ１４０による原子番号の決定を容易にするために、線源１３６は異なるエネルギで順次励起され得る。任意の面（例えば、物体１４４または運搬機１３２の位置で）への複数のビーム１４２に沿って投影される検出器アレイ１３４の幾何学的効率である、システム１３０の有効幾何学的効率は、スキャナ３０のそれと同様（すなわち、好ましくは３０％未満であるが、スキャナ３０に関して上述したように種々の値であり得る）である。

図１０を参照すると、ＣＴシステム１６０は、検出器アレイ１６２、１組のＸ線源１６４、プロセッサ１６６、および任意の散乱防止板１６８を含む。ここでは、システム１６０は、３つの検出器アレイ１６２および４つのＸ線源１７０を含む。各線源１７０からのＸ線は、各検出器アレイ１６２に入射する。爆発物検出のためのデータを取得するために、線源は、順次にまたは同時に射出することができ、検出器アレイ１６２は、順次にまたは同時にサンプリングされることができる。好ましくは、データ取得時に、４つの線源１７０と１つの検出器アレイ１６２とから、または４つのアレイ１６２と１つの線源１７０とから、４回のデータ取得が行われる。好ましくは、線源１７０が順次励起されるが、これは、常に線源１７０を励起させて順次検出器アレイ１６２をサンプリングするよりも、少ないエネルギを使用するためである。４回を超えるデータ取得が同時に行われる場合、例えば、４つのすべての線源１７０が励起され、４つのすべての検出器アレイ１６２がサンプリングされる場合には、「割増し」のデータが使用され得、機能性を増強し、例えばより少ないデータ取得が行われるよりも詳細な３次元画像を提供する。１つの線源からＸ線を取得するために複数のアレイ１６２が使用される場合の検出器アレイ１６２の、またはアレイ１６２の１つの、線源からのビームに沿って任意の面に投影されるときの幾何学的効率である、システム１６０の有効幾何学的効率は、スキャナ３０のそれと同様（すなわち、好ましくは３０％未満であるが、スキャナ３０に関して上述したように種々の値であり得る）である。

図１１を参照すると、四分の一シフトオフセット（Ｑｕａｒｔｅｒ Ｓｈｉｆｔ Ｏｆｆｓｅｔ）（ＱＳＯ）（または四分の一検出器シフト）画像再構築を実装するように構成されたＣＴシステム１８０は、Ｘ線源の対１８２、検出器アレイ１８４、プロセッサ１８６、および任意の散乱防止板１８８を含む。ここで、線源の対１８２における線源は、２本のＸ線ビーム１９０、１９２を提供し、ｚ方向に同一平面上にあり、Ｘ線扇形ビームの面内（バッグの進行に垂直）で、アレイ１８４の中の検出器の幅の約２分の１（検出器ピッチ）の中心間隔１９４を有する。ビーム１９０、１９２は、図示されるように、互いにオフセットして検出器アレイ１８４に入射する。プロセッサ１８６は、単一検出器アレイ−単一線源システムでの速度の２Ｎ倍（ここでは６倍）で、各対の線源から交互にＸ線を放射するように、線源を制御する。システム１８０を使用して、取得されたＸ線情報は、検出器アレイ１８４および線源１８２が装備されるガントリの各１８０°回転ごとに（典型的なＱＳＯの３６０°とは対照的に）、アレイ１８４における実際の数の２倍の検出器があるかのように見えるように、インターレースされ得る。さらに、線源の対１８２はそれぞれ、プロセッサ１８６による原子番号の決定を容易にするために、異なるエネルギを提供する２つの線源を有することができる。複数のビーム１９０、１９２に沿って任意の面へ投影されるときの検出器アレイ１８４の幾何学的効率である、システム１８０の有効幾何学的効率は、スキャナ３０のそれと同様である。

アーチファクトの補正に役立てるために、テストされる物体を通した複数の取得角度からの情報が処理され得る。複数の取得角度は、複数の検出器アレイおよび／または複数の線源によることが可能である。テストされる物体またはその一部（小包、患者の手、患者の心臓など）が検出器／線源の１つの回転に間に移動する場合には、動きの軌道は理論上のサイノグラムに従わない。例えば、図１２Ａを参照すると、回転の間に物体が位置１から位置２まで移動する場合には、軌道（ライノグラム）は、位置１がとるサイノグラムでも、位置２がとるサイノグラムでもなく、サイノグラム１で開始しサイノグラム２で終了するかのように見える。明確な画像のためには、物体の軌道はサイノグラムの軌跡と一致しなければならない。物体がそのように一致しない場合には、得られる画像はぼやけたものとなる。この画像は、米国特許出願第１１／４１７，６９２号、公開第２００６／０１９８４４９５ Ａ１号に記載されるように、ぼやけた画像から鮮明な画像に「切り替える」ことができる。Ｘ線情報のための複数の取得角度を使用して、ぼやけた画像から鮮明な画像への「切り替え」が助長される。図１２Ｂを参照して、複数の検出器アレイ（ここでは５つの検出器アレイ）および／または複数の線源を備えたシステムを使用して、動く物体のプロットが生成され、それは、画像の鮮明化に使用されるデータ点を決定するために容易に分析される。図１２Ｂには、テストされる動く物体に対応したプロット２１０の中に、容易に識別可能な軌道の不連続点２１２が存在する。不連続点は、米国第２００６／０１９８４４９５ Ａ１号の説明に従って、情報を操作してサイノグラムと一致させ、鮮明な高解像度画像を得るための、始点および終点のアンカーポイントとして使用され得る。

スキャナ１３０、１６０、１８０は、スキャナ３０の操作に対するものと同様の原理を用いて操作され得る。検査される物体は、１つ以上のＸ線源からのずれたＸ線を当てられ、ずれたＸ線は、物体によって影響を受け、１つ以上の検出器アレイによって取得される。取得されたエネルギは、スライスからのデータをまとめるために分析され、

例えば、画像を生成し、爆発物を特定し、物体内のアイテムの原子番号を提供する、などのために処理される。

さらにさらなる実施形態が本発明の範囲内に含まれる。例えば、上述の議論は、代表的に３つのＸ線源および／または３つの検出器アレイについて説明したが、他の数の線源およびアレイ、例えば５つのＸ線源および／または５つの検出器アレイが使用され得る。また、説明および図は、検査される物体として１つの手荷物の例を示したが、人間やその他の動物のような、他の物体が検査され得る。

さらに、上述の説明は本発明に言及しているが、説明は２つ以上の発明を含み得る。

図１は、スキャナによってスキャンされる物体の動きに対して垂直な面で描かれた、従来のＣＴスキャナの断面図である。 図２は、互いに相隔たる複数列の検出器アレイを使用した、ＣＴスキャナのコンポーネントの概略図である。 図３Ａ、図３Ｃ、図３Ｅは、図２に示されたスキャナを使用してスキャンされる物体の、スキャナによって提供されるＸ線ビームに対する３つの異なる位置での概略図であり、物体がスキャナを通過する間の３回の異なるスキャン段階に対応する。 図３Ｂ、図３Ｄ、図３Ｆは、図３Ａ、図３Ｃ、図３Ｅの３つの異なる時間での、図２に示されるスキャナの断面図であり、スキャナのガントリは、対応する３つの異なる位置に回転している。 図４は、図２に示されたスキャナの３つの検出器アレイによって検出された情報の、時間の関数としての３つのグラフ、および、その３つのグラフから組み合わされた情報のグラフである。 図５は、図２に示されたスキャナの３つの検出器アレイによって検出された情報の、検査される物体が進行する距離の関数としての３つのグラフ、および、その３つのグラフから組み合わされた情報のグラフである。 図６は、図２に示されたスキャナの３つの検出器アレイからの情報を組み合わせるためのスキームのグラフである。 図７は、図２に示されたスキャナによって検査される物体を通過したＸ線の情報を、取得し組み合わせるプロセスのブロック流れ図である。 図８Ａは、図２に示されたスキャナの単一の検出器アレイからのデータから構築された画像のグラフである。 図８Ｂは、図２に示されたスキャナの３つの検出器アレイからのデータから構築された画像のグラフである。 図９は、１つの検出器アレイと、互いに相隔たる複数のＸ線源とを使用する、ＣＴスキャナのコンポーネントの概略図である。 図１０は、互いに相隔たる複数の検出器アレイと複数のＸ線源とを使用する、ＣＴスキャナのコンポーネントの概略図である。 図１１は、１つの検出器アレイと、互いに相隔たる複数の対のＸ線源とを使用する、ＣＴスキャナのコンポーネントの概略図である。 図１２Ａ〜図１２Ｂは、単一検出器アレイ−単一線源システム、および複数検出器−複数線源システムにおける、検査される物体の質量中心の軌道を示すグラフである。

Claims (19)

1. 筐体と、
   少なくとも部分的に該記筐体内に配置され、スキャンされる物体を該筐体を通して進行方向に沿って移動させるように構成される、運搬機と、
   該筐体に接続され、該スキャンされる物体を受容するように構成されるガントリと、
   該ガントリに取り付けられ、該進行方向の長さに沿って広がるＸ線ビームを提供するように構成されるＸ線源と、
   該ガントリに取り付けられ、該Ｘ線源からのＸ線を受けかつ検出するように構成され配置される、複数の検出器アレイであって、該検出器アレイは、該アレイの幾何学的効率が約８０％未満であるように、該進行方向に互いに相対的にアレイ間隔距離だけずれている、検出器アレイと、
   を備える、コンピュータ断層撮影スキャナ。
2. 前記アレイ間隔距離は、前記アレイの幾何学的効率が約７０％未満であるような距離である、請求項１に記載のスキャナ。
3. 前記アレイ間隔距離は、前記アレイの幾何学的効率が約６０％未満であるような距離である、請求項１に記載のスキャナ。
4. 前記アレイ間隔距離は、前記アレイの幾何学的効率が約５０％未満であるような距離である、請求項１に記載のスキャナ。
5. 前記アレイ間隔距離は、前記アレイの幾何学的効率が約４０％未満であるような距離である、請求項１に記載のスキャナ。
6. 前記アレイ間隔距離は、前記アレイの幾何学的効率が約３０％未満であるような距離である、請求項１に記載のスキャナ。
7. 前記アレイ間隔距離は、前記アレイの幾何学的効率が約２０％未満であるような距離である、請求項１に記載のスキャナ。
8. 前記アレイ間隔は、前記運搬機が前記物体を前記進行方向に第１の速度で移動させ、かつ前記ガントリが第２の速度で回転する場合に、該ガントリが、１８０°を検出器アレイの数で割った値とほぼ等しい角度だけ回転する間に、該物体が該アレイ間隔距離と実質的に等しい距離だけ移動するような距離である、請求項１に記載のスキャナ。
9. 筐体と、
   少なくとも部分的に該筐体内に配置され、スキャンされる物体を該筐体を通して進行方向に沿って移動させるように構成される、運搬機と、
   該筐体に接続され、進行する長さに沿ってずれたＸ線が該物体を通過するように、該運搬機上の該物体に少なくとも１つのＸ線扇形ビームを照射するように構成され配置される、Ｘ線照射検出システムであって、該Ｘ線照射検出システムは、該物体を通過した後の該少なくとも１つの扇形ビームのＸ線を検出するようにさらに構成され、検出されるＸ線は、該物体を通過するときに該進行方向に沿ってずれている、Ｘ線照射検出システムと、
   を備える、コンピュータ断層撮影スキャナであって、
   該物体を通過して該検出されるＸ線は、該検出されるＸ線の約８０％未満の有効幾何学的効率を提供するように、該進行方向に互いに相対的にずれている、
   スキャナ。
10. 前記照射検出システムは、少なくとも１つの線源および少なくとも２つの検出器アレイか、または、少なくとも２つの線源および少なくとも１つの検出器アレイを備える、請求項９に記載のスキャナ。
11. 前記照射検出システムが少なくとも１つの線源および少なくとも２つの検出器アレイを備える場合には、該検出器アレイが順次サンプリングされ、
    該照射検出システムが少なくとも２つの線源および少なくとも１つの検出器アレイを備える場合には、該線源が順次励起される、
    請求項１０に記載のスキャナ。
12. 前記照射検出システムは、検出器が前記運搬機の周りに実質的に３６０°全体に配置されている、少なくとも１つの検出器アレイを備える、請求項９に記載のスキャナ。
13. 前記照射検出システムは、前記運搬機の周りに実質的に３６０°全体に配置された複数のＸ線源を備える、請求項９に記載のスキャナ。
14. 前記照射検出システムは、検出器幅を有する検出器、および、複数の、Ｘ線源の対を備え、該対における線源は、前記進行方向と実質的に垂直な方向に、互いに相対的に該検出器幅のほぼ２分の１だけずれている、請求項９に記載のスキャナ。
15. 前記照射検出システムは、前記有効幾何学的効率が約６０％未満となるように構成される、請求項９に記載のスキャナ。
16. 前記照射検出システムは、前記有効幾何学的効率が約４０％未満となるように構成される、請求項９に記載のスキャナ。
17. 前記照射検出システムは、前記有効幾何学的効率が約２０％未満となるように構成される、請求項９に記載のスキャナ。
18. 前記Ｘ線照射検出システムは複数のＸ線源を含み、該Ｘ線照射検出システムは、原子番号算出のためのマルチエネルギデータを得るために、複数の異なるエネルギで該線源をトリガするように構成される、請求項９に記載のスキャナ。
19. 物体をＣＴスキャンする方法であって、
    該物体を進行方向に沿って移動させるステップと、
    該進行方向に対して実質的に垂直に、該物体にずれたＸ線を照射するステップと、
    該物体における有効幾何学的効率が約８０％以下の、該ずれたＸ線を検出するステップと、
    該ずれたＸ線の検出強度を示す情報を、共通スライスに対する異なるＸ線からのグループ情報と組み合わせるステップと、
    該物体のスライスに対して組み合わされた情報を分析するステップと、
    を包含する、方法。

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