JP2010094509A - Method and system for x-ray imaging - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high spatial and temporal resolution, good image quality and good coverage of a visual field by using a standard detector or a smaller detector. <P>SOLUTION: There is provided a technique for imaging a field (72) of view using an X-ray source (12) including two or more emission points (70). The two or more emission points (70) may be independently operated. Independent operation of the two or more emission points (70) is performed in accordance with a list of commands that specifies the operation of the emission points (70). According to one embodiment, the list of commands is stored in a sequence buffer (32). According to another embodiment, the list of commands is generated for a given usage without being stored in a sequence buffer (32). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本開示は一般的には、非侵襲型撮像の分野に関し、さらに具体的には、計算機式断層写真法(CT)撮像の分野に関する。具体的には、本開示は、CT撮像に有用なスキャナ構成及び命令系列に関する。   The present disclosure relates generally to the field of non-invasive imaging, and more specifically to the field of computed tomography (CT) imaging. Specifically, the present disclosure relates to scanner configurations and instruction sequences useful for CT imaging.

CTスキャナは、X線源からファン形状(扇形)又はコーン形状(円錐形)のX線ビームを投射することにより動作する。X線源は、患者のような撮像対象の周りの多数のビュー角度位置においてX線を放出し、対象は、X線ビームが対象を通過するときにX線ビームを減弱させる。減弱したビームは一組の検出器素子によって検出され、検出器素子は、入射したX線ビームの強度を表わす信号を発生する。これらの信号を処理して、X線経路に沿った対象の減弱係数の線積分を表わすデータを発生する。これらの信号を典型的には、「投影データ」又は単に「投影」と呼ぶ。フィルタ補正逆投影のような再構成手法を用いることにより、投影から有用な画像を構成することができる。また、これらの画像を関連付けて、着目領域のボリューム・レンダリングを形成することもできる。次いで、医療環境では、再構成画像又はレンダリングされた容積から患部又は他の着目構造を位置決定し又は特定することができる。他の環境では、手荷物や小荷物の内部の品目若しくは構造、又は製造品の欠陥を確認することができる。   CT scanners operate by projecting a fan-shaped (fan-shaped) or cone-shaped (conical) x-ray beam from an x-ray source. An x-ray source emits x-rays at a number of view angle positions around an imaging target, such as a patient, and the object attenuates the x-ray beam as it passes through the object. The attenuated beam is detected by a set of detector elements that generate a signal representative of the intensity of the incident x-ray beam. These signals are processed to generate data representing the line integral of the attenuation coefficient of interest along the X-ray path. These signals are typically referred to as “projection data” or simply “projection”. By using a reconstruction technique such as filtered back projection, a useful image can be constructed from the projection. Further, volume rendering of the region of interest can be formed by associating these images. The medical environment can then locate or identify the affected area or other structure of interest from the reconstructed image or rendered volume. In other environments, items or structures inside baggage or parcels, or defects in manufactured goods can be identified.

一般的には、高い空間分解能及び時間分解能、良好な画質、並びにz軸すなわちCTスキャナの長手軸に沿った十分な視野範囲(カバレッジ)を備えたCTスキャナを開発することが望ましい。これらの目的の幾つか又は全てを満たすために、検出器によって提供される視野範囲を拡大し、これにより1又は複数の次元において拡大した走査視野範囲を可能にすると望ましい。例えば、検出器の長手軸方向の視野範囲は、検出器の検出器素子の横列数を増大させることにより改善することができる。   In general, it is desirable to develop a CT scanner with high spatial and temporal resolution, good image quality, and sufficient field of view (coverage) along the z-axis, the longitudinal axis of the CT scanner. In order to meet some or all of these objectives, it is desirable to expand the field of view provided by the detector, thereby enabling an expanded scanning field of view in one or more dimensions. For example, the longitudinal field of view of the detector can be improved by increasing the number of rows of detector elements of the detector.

このアプローチから、大型化した検出器を備えたCTシステムの開発が導かれてきた。しかしながら、大型化した検出器は様々な理由で望ましくない場合がある。例えば、予測され得るように、大型化した検出器及び付設される取得用電子回路は両方とも、高経費で製造が難しい。加えて、大型化した検出器を支持し且つ/又は回転させるための機械的なサブシステムもまた大型化して複雑化する必要があり、且つ/又はさらに大きい機械的応力を受ける場合がある。さらに、大型の検出器にはコーン角度の増大が伴い、すなわち線源焦点スポットが外側の検出器両横列を見込む角度の増大を伴う。検出器長手方向の両境界が成すコーン角度が増大すると、これに伴い再構成画像のコーン・ビーム・アーティファクトが増大する。コーン角度が何らかの限度を超えて増大すると、軸方向走査又は段階撮影走査において画質の低下が著しくなる場合がある。この理由から、検出器の長手寸法を単に増大させることにより走査視野範囲を拡大することは困難である場合がある。従って、標準的な検出器又はさらに小型の検出器を用いて高い空間分解能及び時間分解能、良好な画質及び十分な視野範囲を達成する手法が得られると望ましい。   This approach has led to the development of CT systems with larger detectors. However, larger detectors may not be desirable for a variety of reasons. For example, as can be expected, both the larger detector and the associated acquisition electronics are expensive and difficult to manufacture. In addition, the mechanical subsystem for supporting and / or rotating the enlarged detector also needs to be enlarged and complicated and / or subject to greater mechanical stress. In addition, large detectors are accompanied by an increase in cone angle, i.e., the angle at which the source focal spot looks at the outer detector rows. As the cone angle formed by both detector longitudinal boundaries increases, the cone beam artifact of the reconstructed image increases accordingly. If the cone angle increases beyond some limit, image quality degradation can be significant in axial or stepwise scanning. For this reason, it may be difficult to expand the scan field range by simply increasing the longitudinal dimension of the detector. Therefore, it would be desirable to have a technique that achieves high spatial and temporal resolution, good image quality, and a sufficient field of view using standard detectors or even smaller detectors.

本発明の手法は、横方向にオフセットされたすなわち異なるxy座標を有するX線放出点及び/又は長手方向にオフセットされたすなわち異なるz座標を有するX線放出点という2以上の離散型X線放出点すなわち焦点スポットを設ける新規の方法及び装置を提供する。例えば、これらの線源は、方位角方向にオフセットされることができ、回転の後には、各々の線源が、視野の内部の撮像対象を再構成するのに必要とされる投影線の特定の部分集合を与えるようにしている。これらの線源は交互に起動され得るが必ずしも等間隔でなくてもよく、すなわち線源の幾つかが他のものよりも高頻度で又は長時間にわたって起動されてもよい。1又は複数の検出器が、これら2以上の線源と共に用いられ得る。一実施形態では、一つの検出器が相対的に小さい平面内広がりを有することができ、また幾つかの具現化形態では検出器はフラット・パネル検出器であってよい。   The approach of the present invention can be applied to two or more discrete X-ray emissions, ie, X-ray emission points that are laterally offset, i.e., have different xy coordinates, and / or X-ray emission points that are longitudinally offset, i.e., have different z coordinates. A novel method and apparatus for providing points or focal spots is provided. For example, these sources can be offset in the azimuth direction, and after rotation each source identifies the projection line needed to reconstruct the imaged object inside the field of view. A subset of is given. These sources may be activated alternately, but not necessarily at equal intervals, i.e. some of the sources may be activated more frequently or for a longer time than others. One or more detectors can be used with these two or more sources. In one embodiment, one detector can have a relatively small in-plane extent, and in some implementations the detector can be a flat panel detector.

幾つかの実施形態では、個別の焦点スポットの動作を、起動タイミング、エネルギ、持続時間及び焦点スポット寸法等について命令又は指示のリストによって指定することができる。同様に、1若しくは複数の検出器の起動及び動作、又はCTシステムの他の観点を命令又は指示のリストによって指定することができる。焦点スポット動作、検出器動作、又はCTシステムの他の観点の制御のためのかかる命令のリストを命令系列とも呼ぶ。かかる命令系列は、CTシステムの系列バッファに記憶されていもよいし、CTシステムの動作と同時にCTシステムに送信されてもよい。各々の単一のX線パルス及び/又は各々の単一の検出器フレームと関連する単一の命令が存在し得る。   In some embodiments, the behavior of individual focal spots can be specified by a list of instructions or instructions for activation timing, energy, duration, focal spot size, etc. Similarly, activation and operation of one or more detectors or other aspects of the CT system can be specified by a list of instructions or instructions. Such a list of instructions for controlling focal spot operation, detector operation, or other aspects of the CT system is also referred to as an instruction sequence. Such a command sequence may be stored in a sequence buffer of the CT system, or may be transmitted to the CT system simultaneously with the operation of the CT system. There may be a single command associated with each single X-ray pulse and / or each single detector frame.

一実施形態によれば、CTイメージング・システムを提供する。CTイメージング・システムは、複数の離散型X線放出焦点スポットと、複数のX線放出焦点スポットによって放出されたX線を検出するように構成されている1又は複数の検出器とを含んでいる。CTイメージング・システムはまた、複数の離散型X線放出焦点スポットを独立に動作させるように構成されているX線制御器と、1又は複数の検出器からの信号を読み出すように構成されているデータ取得システムとを含んでいる。CTイメージング・システムはまた、X線制御器の動作を制御する命令のリストを記憶するように構成されている系列バッファを含んでいる。   According to one embodiment, a CT imaging system is provided. The CT imaging system includes a plurality of discrete x-ray emission focal spots and one or more detectors configured to detect x-rays emitted by the plurality of x-ray emission focal spots. . The CT imaging system is also configured to read signals from one or more detectors and an X-ray controller configured to operate a plurality of discrete X-ray emission focal spots independently. Data acquisition system. The CT imaging system also includes a sequence buffer configured to store a list of instructions that control the operation of the x-ray controller.

もう一つの実施形態によれば、系列バッファを提供する。系列バッファは、データ記憶構造を含んでいる。命令系列が、データ記憶構造に物理的に符号化されている。命令系列は、分散型X線源の複数のX線放出焦点スポットを独立に動作させる指示を含んでいる。   According to another embodiment, a sequence buffer is provided. The sequence buffer includes a data storage structure. An instruction sequence is physically encoded in the data storage structure. The command sequence includes instructions for independently operating a plurality of X-ray emission focal spots of the distributed X-ray source.

さらにもう一つの実施形態によれば、方法を提供する。方法は、イメージング・システムの動作に関連する命令のリストを処理する動作を含んでいる。分散型X線源の複数のX線焦点スポットが、命令のリストに従って個別に動作させられる。   According to yet another embodiment, a method is provided. The method includes an operation for processing a list of instructions related to operation of the imaging system. Multiple X-ray focal spots of the distributed X-ray source are individually operated according to the list of instructions.

もう一つの実施形態によれば、方法を提供する。方法は、離散型で別個に動作可能な複数のX線放出焦点スポットを含む分散型X線源を設ける動作を含んでいる。また、分散型X線源によって放出されるX線に応答して信号を発生するように構成された1又は複数の検出器が設けられる。また、複数のX線放出焦点スポットを動作させる命令のリストを記憶することが可能な系列バッファが設けられる。X線制御器が、分散型X線源及び系列バッファに電気的に接続される。X線制御器は、命令のリストに従って複数のX線放出焦点スポットを独立に動作させることが可能である。データ取得システムが、1又は複数の検出器に電気的に接続される。データ取得システムは、1又は複数の検出器によって発生される信号を読み出すことが可能である。   According to another embodiment, a method is provided. The method includes the act of providing a distributed x-ray source including a plurality of discrete and separately operable x-ray emission focal spots. There is also provided one or more detectors configured to generate signals in response to X-rays emitted by the distributed X-ray source. Also provided is a sequence buffer capable of storing a list of instructions for operating a plurality of X-ray emission focal spots. An x-ray controller is electrically connected to the distributed x-ray source and the series buffer. The X-ray controller can operate multiple X-ray emission focal spots independently according to the list of instructions. A data acquisition system is electrically connected to the one or more detectors. The data acquisition system can read the signal generated by one or more detectors.

本発明の以上の利点及び特徴並びに他の利点及び特徴は、図面を参照して以下の詳細な説明を読むと明らかとなろう。
本実施形態による処理済み画像を形成するのに用いられる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・システムの線図である。 本実施形態による例示的な命令系列のタイミング図である。 本実施形態による分散型X線源及び検出器の可能な一構成の図である。 もう一つの実施形態による分散型X線源及び検出器のもう一つの可能な構成の図である。 本実施形態による完全視野構成での一対のX線放出点の平面内図である。 本実施形態による半視野構成での一対のX線放出点の平面内図である。 本実施形態による任意視野構成での一対のX線放出点の平面内図である。 本実施形態による完全視野構成での4点のX線放出点の平面内図である。 本実施形態による半視野構成での4点のX線放出点の平面内図である。 本実施形態による任意視野構成での4点のX線放出点の平面内図である。 本実施形態による長手軸に沿ってオフセットされた複数の放出点の構成を有するCTスキャナの遠近図である。 本実施形態による多数の軸方向X線放出点及び検出器の側面図である。 本実施形態による長手軸に沿った複式放出点構成を有するCTスキャナの遠近図である。 本実施形態による分散型X線源の焦点スポットのアレイを示す図である。 ハーフスキャン・オーバスキャン取得方式の従来技術のr−θ図である。 本実施形態に従って実行されるハーフスキャン・オーバスキャン取得方式のr−θ図である。
These and other advantages and features of the present invention will become apparent upon reading the following detailed description with reference to the drawings.
1 is a diagram of an exemplary imaging system in the form of a CT imaging system used to form a processed image according to this embodiment. FIG. FIG. 6 is a timing diagram of an exemplary instruction sequence according to the present embodiment. 2 is a diagram of one possible configuration of a distributed X-ray source and detector according to this embodiment. FIG. FIG. 6 is a diagram of another possible configuration of a distributed X-ray source and detector according to another embodiment. It is an in-plane view of a pair of X-ray emission points in the complete visual field configuration according to the present embodiment. It is an in-plane view of a pair of X-ray emission points in the half field configuration according to the present embodiment. It is an in-plane view of a pair of X-ray emission points in an arbitrary visual field configuration according to the present embodiment. FIG. 6 is an in-plane view of four X-ray emission points in the complete visual field configuration according to the present embodiment. It is an in-plane view of four X-ray emission points in the half field configuration according to the present embodiment. It is an in-plane view of four X-ray emission points in an arbitrary visual field configuration according to the present embodiment. 2 is a perspective view of a CT scanner having a plurality of emission point configurations offset along a longitudinal axis according to the present embodiment. FIG. FIG. 3 is a side view of a number of axial X-ray emission points and detectors according to this embodiment. FIG. 6 is a perspective view of a CT scanner having a dual emission point configuration along the longitudinal axis according to this embodiment. It is a figure which shows the array of the focal spot of the dispersive X-ray source by this embodiment. It is r-theta figure of the prior art of a half scan overscan acquisition system. It is a r-theta figure of the half scan overscan acquisition system performed according to this embodiment.

図1は、画像データを取得して処理するイメージング・システム10を線図で示す。図示の実施形態では、システム10は、本発明の手法に従ってX線投影データを取得し、投影データを画像として再構成して、画像データを表示及び解析向けに処理するように設計されている計算機式断層写真法(CT)システムである。イメージング・システム10は医用撮像の環境で議論されるが、本書で議論する手法及び構成は、手荷物若しくは小荷物検査、及び/又は製造品質管理のような他の非侵襲型CT撮像の環境においても適用可能である。   FIG. 1 shows diagrammatically an imaging system 10 that acquires and processes image data. In the illustrated embodiment, the system 10 is a computer designed to acquire X-ray projection data according to the techniques of the present invention, reconstruct the projection data as an image, and process the image data for display and analysis. Is a computed tomography (CT) system. Although the imaging system 10 is discussed in a medical imaging environment, the techniques and configurations discussed herein may be used in other non-invasive CT imaging environments such as baggage or parcel inspection and / or manufacturing quality control. Applicable.

図1に示す実施形態では、CTイメージング・システム10は、X線放射線源12を含んでいる。本書で詳細に議論するように、X線放射線源12は、X線放出のための2以上の離散型すなわち別個の放出点又は焦点から成っていてよい。例えば、従来のX線管は、単一の放出点と同等であると考えられる。代替的には、電界放出器を有する固体X線源又は熱イオンX線源のようなX線源は多数の放出点を含み得る。かかる固体X線源又は熱イオンX線源は、それぞれの放出点が静止型若しくは回転式のアレイ、又は静止型の環を形成するように構成され得る。   In the embodiment shown in FIG. 1, the CT imaging system 10 includes an x-ray radiation source 12. As discussed in detail herein, the X-ray radiation source 12 may consist of two or more discrete or separate emission points or focal points for X-ray emission. For example, a conventional x-ray tube is considered equivalent to a single emission point. Alternatively, an X-ray source such as a solid state X-ray source having a field emitter or a thermionic X-ray source may include multiple emission points. Such a solid X-ray source or a thermionic X-ray source can be configured such that each emission point forms a stationary or rotating array, or a stationary ring.

本書の記載は、従来の第三世代CTシステムに見受けられるようなX線源12の回転を議論する場合があるが、X線源12を回転させるかかる議論はまた、機能的均等構成を包含する。例えば、環として構成されている固体X線源12では、線源12及びそれぞれの放出点が物理的に回転しなくてよい。代わりに、環に沿った複数の放出点を、撮像容積の周りにX線源12を回転させることと実効的に等価である逐次態様又は非逐次態様で起動することができる。従って、X線源12又は放出点が回転すると記載されている場合には、かかる回転は線源12若しくは線源12の諸要素の物理的回転、又はかかる機能的均等構成から帰結し得ることを理解されたい。   Although the description herein may discuss rotation of the x-ray source 12 as found in conventional third generation CT systems, such discussion of rotating the x-ray source 12 also includes functionally equivalent configurations. . For example, in a solid X-ray source 12 configured as a ring, the source 12 and each emission point need not be physically rotated. Alternatively, multiple emission points along the annulus can be activated in a sequential or non-sequential manner that is effectively equivalent to rotating the x-ray source 12 about the imaging volume. Thus, if the X-ray source 12 or emission point is described as rotating, then such rotation may result from the physical rotation of the source 12 or elements of the source 12, or such a functional equivalent configuration. I want you to understand.

前述のように、幾つかの実施形態では、X線源12は、X線が広範囲の焦点スポット(すなわち放出点)位置にわたって発生されることを可能にする分散型X線源であってよい。例えば、分散型X線源の実施形態では、それぞれの放出点が10cm、15cm、20cm、25cm及び30cm等のように数十センチメートルずつ離隔していてよい。かかる分散型X線源は、撮像されている患者若しくは物体の実質的に異なる部分を横断するX線を発生し、且つ/又は実質的に異なる方位角を成して撮像されている患者若しくは物体を横断するX線を発生するのに有用であり得る。   As described above, in some embodiments, the x-ray source 12 may be a distributed x-ray source that allows x-rays to be generated over a wide range of focal spot (ie emission point) positions. For example, in an embodiment of a distributed X-ray source, the respective emission points may be separated by tens of centimeters, such as 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, and 30 cm. Such distributed x-ray sources generate x-rays that traverse substantially different portions of the patient or object being imaged and / or are being imaged at substantially different azimuth angles. Can be useful for generating X-rays that traverse.

かかる分散型X線源の実例としては、スキャナ視野を包囲する1又は複数のターゲット環を電子ビームで掃引することによりX線を発生する電子ビーム式CTスキャナがある。かかる構成は、高速走査系列において異なる方位角からのX線を発生することができる。他の走査ビーム式X線源にも分散型X線源であるものと理解され得るものがある。加えて、幾つかの実施形態では、分散型X線源は、撮像されている患者又は物体の周りの様々なビューにおいてX線を発生するのに機械的な運動を用いないような静止性質のものであってもよい。かかる静止型の実施形態では、分散型線源は、1若しくは複数の掃引電子ビーム、複数の離散型電子放出器、又はこれら二つの手法の組み合わせに基づくものであってよい。加えて、幾つかの実施形態では、分散型線源アーキテクチャが回転されてもよい。例えば、一つのかかる実施形態では、分散型X線源は、離散型電子放出器の2Dアレイに基づくものであってよい。   An example of such a distributed X-ray source is an electron beam CT scanner that generates X-rays by sweeping one or more target rings surrounding the scanner field of view with an electron beam. Such a configuration can generate X-rays from different azimuth angles in a high-speed scanning sequence. Some other scanning beam X-ray sources can be understood to be distributed X-ray sources. In addition, in some embodiments, the distributed x-ray source is stationary so that it does not use mechanical motion to generate x-rays in various views around the patient or object being imaged. It may be a thing. In such a stationary embodiment, the distributed source may be based on one or more swept electron beams, a plurality of discrete electron emitters, or a combination of the two approaches. In addition, in some embodiments, the distributed source architecture may be rotated. For example, in one such embodiment, the distributed x-ray source may be based on a 2D array of discrete electron emitters.

幾つかの実施形態では、X線源12はコリメータ14に近接して配置されていてもよい。コリメータ14は、線源12の各々の放出点毎に設けられる鉛又はタングステン製のシャッタのようなコリメート領域から成っていてよい。コリメータ14は典型的には、患者18のような被検体が配置されている領域に流入する1又は複数の放射線流16の寸法及び形状を画定する。放射線流16は、後述する検出器アレイの構成及び所望のデータ取得方法に依存して全体的に円錐形であってよい。放射線20の減弱後の部分が、減弱を与える被検体を通過して参照番号22に全体的に表わす検出器アレイに入射する。   In some embodiments, the x-ray source 12 may be located proximate to the collimator 14. The collimator 14 may comprise a collimating region such as a lead or tungsten shutter provided for each emission point of the radiation source 12. The collimator 14 typically defines the size and shape of one or more radiation streams 16 that flow into an area where a subject such as a patient 18 is located. The radiation stream 16 may be generally conical depending on the detector array configuration described below and the desired data acquisition method. The attenuated portion of the radiation 20 passes through the subject to be attenuated and impinges on the detector array, generally designated by reference numeral 22.

検出器22は一般的には、複数の検出器素子によって形成され、これらの検出器素子は、着目している被検体を透過しまたこの被検体に隣接して通過したX線を検出する。検出器22は、多数の横列を成す検出器素子を含んでいてよい。かかる多列検出器を用いる場合には、放射線流16は、作動している放出点と同じ平面内に位置しない検出器横列については、当該放射線流16に関連する非ゼロのコーン角度を有するものとなる。以下の例は、表現を単純化するためにこのz範囲について抽象化を行なっており、すなわち作動している放出点と同じ平面内に位置する検出器素子に議論を限定することにより抽象化を行なう。但し、以下の幾何学的議論及び実例は、多列検出器にも同等に適用可能である。   The detector 22 is generally formed by a plurality of detector elements, and these detector elements detect X-rays that have passed through the subject of interest and passed adjacent to the subject. The detector 22 may include a number of rows of detector elements. When using such a multi-row detector, the radiation stream 16 has a non-zero cone angle associated with the radiation stream 16 for detector rows that are not in the same plane as the active emission point. It becomes. The following example abstracts this z-range to simplify the representation, i.e., by limiting the discussion to detector elements that lie in the same plane as the active emission point. Do. However, the following geometric discussion and examples are equally applicable to multi-row detectors.

各々の検出器素子はX線によって衝突されると、ビームが検出器に入射している時間における当該素子の位置でのX線ビームの強度を表わす電気信号を発生する。典型的には、信号は、複数のラジオグラフィ・ビューが収集され得るように、着目している被検体の周りで多様なビュー角度位置を成して取得される。これらの信号は、後述するように、被検体の体内の諸特徴の画像を再構成するように取得されて処理される。   As each detector element is struck by x-rays, it generates an electrical signal representative of the intensity of the x-ray beam at the position of that element at the time the beam is incident on the detector. Typically, the signals are acquired at various view angular positions around the subject of interest so that multiple radiographic views can be acquired. These signals are acquired and processed to reconstruct an image of various features in the body of the subject, as will be described later.

X線源12はシステム制御器24によって制御され、システム制御器24は、CT検査系列についての電力信号、焦点スポット位置信号及び制御信号等を供給する。また、検出器22もシステム制御器24に結合されており、システム制御器24は、検出器22において発生される信号の取得を命令する。システム制御器24はまた、ダイナミック・レンジの初期調節、及びディジタル画像データのインタリーブ処理等のような様々な信号処理作用及び濾波作用を実行することができる。一般的には、システム制御器24はイメージング・システム10の動作を命令して、検査プロトコルを実行し、取得されたデータを処理する。本書の環境では、システム制御器24はまた、典型的には汎用又は特定応用向けのディジタル・コンピュータを基本要素とする信号処理サーキットリ、及び付設されたメモリ・サーキットリを含んでいる。付設されたメモリ・サーキットリは、プログラム及びルーチン(ここで開示されている主題を具現化するプログラム、ルーチン及び/又はアルゴリズム等)、構成パラメータ、並びに画像データ等を記憶することができる。   The X-ray source 12 is controlled by a system controller 24, which supplies power signals, focal spot position signals, control signals, etc. for CT examination sequences. A detector 22 is also coupled to the system controller 24, which commands acquisition of signals generated at the detector 22. The system controller 24 can also perform various signal processing and filtering operations, such as initial adjustment of dynamic range and interleaving processing of digital image data. In general, the system controller 24 commands the operation of the imaging system 10, executes the examination protocol, and processes the acquired data. In the context of this document, the system controller 24 also includes a signal processing circuit, typically a general purpose or application specific digital computer, and an associated memory circuit. The attached memory circuitry can store programs and routines (such as programs, routines and / or algorithms that embody the subject matter disclosed herein), configuration parameters, and image data.

図1に示す実施形態では、システム制御器24は、モータ制御器34を介して回転サブシステム26及び線形配置サブシステム28の移動を制御することができる。線源12及び/又は検出器22が回転し得るイメージング・システム10では、回転サブシステム26は、患者18の周りに1回又は多数回にわたってX線源12、コリメータ14、及び/又は検出器22を回転させることができる。尚、回転サブシステム26はガントリを含み得ることを特記しておく。線形配置サブシステム28は、患者18、又はさらに明確に述べると患者テーブルを線形に変位させることができる。このように、患者テーブルをガントリの内部で線形に移動させて、患者18の特定の区域の画像を形成することができる。   In the embodiment shown in FIG. 1, the system controller 24 can control the movement of the rotating subsystem 26 and the linear arrangement subsystem 28 via the motor controller 34. In the imaging system 10 in which the source 12 and / or detector 22 may rotate, the rotation subsystem 26 may include the X-ray source 12, collimator 14, and / or detector 22 around the patient 18 once or multiple times. Can be rotated. It should be noted that the rotation subsystem 26 can include a gantry. The linear placement subsystem 28 can linearly displace the patient 18, or more specifically the patient table. In this way, the patient table can be moved linearly within the gantry to form an image of a particular area of the patient 18.

放射線源12は、システム制御器24の内部に配設されているX線制御器30によって制御され得る。X線制御器30は、電力信号及びタイミング信号をX線源12に供給するように構成されていてよい。加えて、X線制御器は、X線源12がアレイ又は環として構成された固体X線源又は熱イオンX線源のような分散型線源である場合には、焦点スポット位置すなわち放出点の起動を提供するように構成されていてよい。例えば、X線制御器30は、分散型X線源の個別の焦点スポットすなわち放出点を入切する高電圧切換サーキットリとして具現化されていてよい。かかるサーキットリは、様々な高電圧段階を制御する論理制御器を含み又はこの論理制御器と連絡することができる。   The radiation source 12 can be controlled by an x-ray controller 30 disposed within the system controller 24. The X-ray controller 30 may be configured to supply a power signal and a timing signal to the X-ray source 12. In addition, the X-ray controller may provide a focal spot position or emission point if the X-ray source 12 is a distributed source such as a solid X-ray source or a thermionic X-ray source configured as an array or ring. May be configured to provide activation of the. For example, the X-ray controller 30 may be embodied as a high voltage switching circuit that turns on and off individual focal spots or emission points of the distributed X-ray source. Such circuitry may include or be in communication with a logic controller that controls the various high voltage stages.

一実施形態では、X線制御器30は、本書で議論するように、X線源12の様々な焦点スポットを動作させる命令系列のような様々な命令又は指示を記憶した系列バッファ32を含み又はこの系列バッファ32と連絡することができる。具体的には、異なるX線焦点スポット命令系列を用いて、画質、雑音、散乱、X線源の熱流(thermal)、対患者線量、又はイメージング・システム10の動作に関連する他のパラメータを変化させることができる。例えば、命令系列は命令のリストであってよく、このリストでは各々の命令が、起動したい焦点スポットの番号、並びに各々の焦点スポット起動時のmA、kVp、焦点スポット寸法及び/又は積算時間(dwell time、パルス持続時間)を含んでいる。系列バッファ32はまた、クロストークの低減を助けるように、焦点スポットの起動と起動との間のハード・コード型又はプログラム可能型「不動時間」を記憶していてもよい。加えて、系列バッファ32に記憶されている命令系列は、動作時にX線制御器30及び/又はデータ取得システム36によって用いられ得る検出器モード(フォトン計数モード対エネルギ積算モード、及び高線束モード対低線束モード等)を含んでいてもよい。実際には、系列バッファ32は、コンピュータで具現化される指示を記憶するのに適したメモリ装置又は他の記憶構造として具現化されていてよい。例えば、系列バッファ32は、固体メモリ装置(プロセッサ型システムのROM若しくはRAMとして用いられ、又は固体ハード・ドライブとして用いられるメモリ・チップ等)、光学記憶装置(光ディスク等)、磁気記憶装置(従来のハード・ドライブ)、又は分散型X線源の個別の焦点スポットの動作及び/若しくはイメージング・システム10の1若しくは複数の検出器22の動作についての指示スクリプトを記憶するのに適した他の任意の適当なデータ記憶構造として具現化され得る。   In one embodiment, the x-ray controller 30 includes a sequence buffer 32 that stores various commands or instructions, such as a command sequence to operate various focal spots of the x-ray source 12, or as discussed herein. This series buffer 32 can be communicated. Specifically, different X-ray focal spot command sequences are used to change image quality, noise, scatter, X-ray source thermal, patient dose, or other parameters related to the operation of the imaging system 10. Can be made. For example, the command sequence may be a list of commands in which each command has the number of the focal spot that it wishes to activate, as well as the mA, kVp, focal spot size and / or integration time (dwell) at each focal spot activation. time, pulse duration). The sequence buffer 32 may also store a hard-coded or programmable “dead time” between focal spot activations to help reduce crosstalk. In addition, the instruction sequence stored in the sequence buffer 32 may be used in a detector mode (photon counting mode versus energy integration mode and high flux mode mode) that may be used by the X-ray controller 30 and / or data acquisition system 36 during operation. A low flux mode or the like). In practice, sequence buffer 32 may be embodied as a memory device or other storage structure suitable for storing instructions embodied in a computer. For example, the series buffer 32 is a solid-state memory device (such as a memory chip used as a ROM or RAM in a processor type system or a solid-state hard drive), an optical storage device (such as an optical disk), a magnetic storage device (conventional memory) Hard drive) or any other suitable for storing instruction scripts for the operation of individual focal spots of a distributed X-ray source and / or the operation of one or more detectors 22 of the imaging system 10 It can be embodied as a suitable data storage structure.

系列バッファ32のサイズは、系列バッファ32に記憶される指示の長さ及び数に基づいていてよい。一実施形態では、各々の指示系統は、サンプル期間番号(例えばサンプル期間1、5及び15等)用2バイト・フィールド、動作コードすなわち指示(例えばコード「7」は焦点スポット7にトリガを加える指示を示す等)用1バイト・フィールド、動作コード又は指示系統の他の何らかの観点を決定し、修正し、又は補足する修飾子又は変数用の三つの1バイト・フィールド(例えば「27」、「30」及び「45」は、起動される線源スポットが、トリガを受け取ってから45μs後に30μsにわたり27mAで作動されるべきであることを示す等)等を含み得る。この指示系統が典型的なサブ・ビューの6バイトに加算され得る。一つのかかる実施形態では、従って、系列バッファの大きさは、サンプリング速度が7kHzであると仮定すると走査の秒当たり42kB+1kBとなる。他の具現化形態では、系列バッファの大きさは、秒当たり約50kB乃至約60kBとしてよい。   The size of sequence buffer 32 may be based on the length and number of instructions stored in sequence buffer 32. In one embodiment, each indication line is a 2-byte field for a sample period number (eg, sample periods 1, 5, 15 etc.), an action code or indication (eg, code “7” is an indication to trigger the focal spot 7 3 byte fields for qualifiers or variables that determine, modify or supplement one byte field, action code, or some other aspect of the instruction system (eg “27”, “30”, etc.) ”And“ 45 ”may include that the source spot to be activated should be operated at 27 mA for 30 μs 45 μs after receiving the trigger, etc.). This indicator system can be added to the 6 bytes of a typical sub-view. In one such embodiment, therefore, the sequence buffer size is 42 kB + 1 kB per second of scan assuming a sampling rate of 7 kHz. In other implementations, the size of the sequence buffer may be about 50 kB to about 60 kB per second.

幾つかの実施形態では、系列バッファ32は、システム制御器に存在していなくてもよいし、又は用いられなくてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、プロセッサ及びプロセッサと連絡している適当なメモリ(系列バッファ32又はメモリ40であってもよいしなくてもよい)を用いて、即座の利用のために上述のような命令系列を生成することができ、すなわち命令系列は、予め記憶された又は予め生成された系列に頼らずにアド・ホック又は「オン・ザ・フライ(on-the-fly)」で生成され得る。かかるプロセッサ及び適当なメモリは、システム制御器24、コンピュータ38、又はCTシステム10と連絡している若しくはCTシステム10を形成している他の適当なプロセッサ型システムに付設され得る。このように、かかる実施形態では、系列バッファ32又は他のメモリ構造、例えばメモリ40は、存在していても記憶バッファとして用いられるのではなく生成及び生成された命令系列の即座の利用のための足場区域として用いられ得る。   In some embodiments, the sequence buffer 32 may not be present in the system controller or may not be used. For example, in some embodiments, the processor and appropriate memory in communication with the processor (which may or may not be the sequence buffer 32 or memory 40) may be used for immediate use as described above. Instruction sequences can be generated, i.e., instruction sequences are generated ad hoc or "on-the-fly" without resorting to pre-stored or pre-generated sequences Can be done. Such a processor and suitable memory may be associated with the system controller 24, computer 38, or other suitable processor type system in communication with or forming the CT system 10. Thus, in such an embodiment, the sequence buffer 32 or other memory structure, such as the memory 40, is not used as a storage buffer even if it exists, but for immediate use of generated and generated instruction sequences. It can be used as a scaffold area.

系列バッファ32が存在しない又はシステム制御器24の一部として設けられていない実施形態では、命令は代替的に、システム制御器24に実時間で送信されてもよく、リンクのデータ・ペイロードを系列バッファの生の内容よりも少なくすることができる。50個の焦点スポット及び20段の可能な格子レベル(すなわちmAレベル)を有する分散型X線源を有する実施形態では、サンプル期間番号が送信されなくてもよいとすると典型的なサンプル期間当たり3バイトであれば十分であり、2個の焦点スポットが同時に起動される場合には6バイトとなる。7kHzのサンプリング速度を仮定すると、ボー・レートが500キロボー以上であれば十分である。   In embodiments where the sequence buffer 32 is not present or provided as part of the system controller 24, the instructions may alternatively be sent to the system controller 24 in real time and the link data payload is sequenced. It can be less than the raw contents of the buffer. In an embodiment having a distributed x-ray source with 50 focal spots and 20 possible grating levels (ie, mA levels), 3 per typical sample period if the sample period number need not be transmitted. A byte is sufficient, and 6 bytes if two focal spots are activated simultaneously. Assuming a sampling rate of 7 kHz, a baud rate of 500 kilobaud or more is sufficient.

幾つかの実施形態では、焦点スポットの起動と起動との間のμs単位での遅延は、5ビット(すなわち0〜4)のみを用いて符号化され得る。一つのかかる実施形態では、2個の焦点スポットが同じサンプル期間に起動され得るが、トリガの後の時間を異なるものにすることができる。例えば、第一の焦点スポットはトリガから55μs後に起動されるように指示され、第二の焦点スポットはトリガから60μs後に起動されるように指示され得る。かかる具現化形態では、5ビットではこれらの遅延を送信するのに十分でない場合があるが、代わりに系列バッファの指示を実行する論理が、ここでの例では残り時間が31μs未満となるまで等のように、所望の遅延を実効的に達成するのに適当な時間にわたって命令の送信を遅延させることができる。固定された待ち時間を40μsとして提供されるかかるパッキング方式の表現を図2に掲げる。   In some embodiments, the delay in μs between focal spot activations may be encoded using only 5 bits (ie, 0-4). In one such embodiment, two focal spots can be activated during the same sample period, but the time after triggering can be different. For example, the first focal spot may be instructed to be activated 55 μs after the trigger, and the second focal spot may be instructed to be activated 60 μs after the trigger. In such an implementation, 5 bits may not be enough to transmit these delays, but instead the logic to instruct the sequence buffer, in this example, until the remaining time is less than 31 μs, etc. As such, the transmission of instructions can be delayed for an appropriate amount of time to effectively achieve the desired delay. A representation of such a packing scheme provided with a fixed waiting time of 40 μs is given in FIG.

システム制御器24はまた、検出器22の各セルからのそれぞれの信号を収集して増幅する検出器電子回路のようなデータ取得システム(DAS)36を含み得る。この実施形態の例では、検出器22はシステム制御器24に結合されており、さらに具体的には、データ取得システム36に結合されている。データ取得システム36は、検出器22の読み出し電子回路によって収集されるデータを受け取る。具体的には、データ取得システム36は典型的には、検出器22からサンプリングされたアナログ信号を受け取り、データをディジタル信号へ変換してコンピュータ38による後続の処理に供する。   The system controller 24 may also include a data acquisition system (DAS) 36 such as detector electronics that collects and amplifies the respective signals from each cell of the detector 22. In this example embodiment, detector 22 is coupled to system controller 24, and more specifically, is coupled to data acquisition system 36. Data acquisition system 36 receives the data collected by the readout electronics of detector 22. Specifically, the data acquisition system 36 typically receives a sampled analog signal from the detector 22 and converts the data to a digital signal for subsequent processing by the computer 38.

コンピュータ38は典型的には、システム制御器24に結合されている。データ取得システム36によって収集されるデータは後続の処理及び再構成のためにコンピュータ38に送信され得る。例えば、検出器22から収集されるデータは、データ取得システム36及び/又はコンピュータ38において前処理及び較正を受けて、走査対象の減弱係数の線積分を表わすようにデータを調整することができる。処理済みのデータは一般に投影と呼ばれ、次いで、このデータを再配列し、フィルタ補正し、逆投影して被走査域の画像を構成することができる。一旦、再構成されたら、図1のシステムによって形成される画像は、診断及び評価等のために用いられ得る患者18の体内の着目領域を表わすものとなる。   Computer 38 is typically coupled to system controller 24. Data collected by the data acquisition system 36 can be sent to a computer 38 for subsequent processing and reconstruction. For example, data collected from detector 22 may be pre-processed and calibrated at data acquisition system 36 and / or computer 38 to adjust the data to represent the line integral of the attenuation coefficient to be scanned. The processed data is commonly referred to as a projection, which can then be rearranged, filtered and backprojected to construct an image of the scanned area. Once reconstructed, the image formed by the system of FIG. 1 represents a region of interest within the patient 18 that may be used for diagnosis, evaluation, and the like.

コンピュータ38は、コンピュータ38によって処理されたデータ又はコンピュータ38によって処理されるべきデータを記憶することのできるメモリ40を含み又はかかるメモリ40と連絡することができる。所望の量のデータ及び/又はコードを記憶することが可能な任意の形式のコンピュータ・アクセス可能なメモリ装置(例えば固体メモリ装置、ハード・ドライブ及び光ディスク等)がかかるシステム例10によって用いられ得ることを理解されたい。また、メモリ40は、システム10に対してローカル及び/又はリモートに位置し得る類似の形式又は異なる形式の固体装置、磁気装置又は光学装置のような1又は複数のメモリ装置を含むことができる。メモリ40は、データ、処理パラメータ、及び/又は本書に記載する工程を実行する1若しくは複数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。   The computer 38 can include or be in communication with a memory 40 that can store data processed by the computer 38 or data to be processed by the computer 38. Any form of computer-accessible memory device (eg, solid state memory device, hard drive, optical disk, etc.) capable of storing a desired amount of data and / or code can be used by such example system 10. I want you to understand. The memory 40 may also include one or more memory devices, such as similar or different types of solid state devices, magnetic devices or optical devices that may be located locally and / or remotely with respect to the system 10. Memory 40 may store data, processing parameters, and / or computer programs that include one or more routines that perform the processes described herein.

コンピュータ38はまた、システム制御器24によって可能化される諸特徴すなわち走査動作及びデータ取得等を制御するように構成されていてもよい。さらに、コンピュータ38は、キーボード及び/又は他の入力装置を装備し得る操作者ワークステーション42を介して操作者から命令及び走査パラメータを受け取るように構成され得る。操作者はこれにより、操作者ワークステーション42を介してシステム10を制御することができる。このようにして、操作者は、再構成画像、及びシステムに関連するコンピュータ38からの他データを観察したり、撮像を開始したり等することができる。   The computer 38 may also be configured to control features enabled by the system controller 24, such as scanning operations and data acquisition. Further, the computer 38 may be configured to receive commands and scanning parameters from an operator via an operator workstation 42 that may be equipped with a keyboard and / or other input device. The operator can thereby control the system 10 via the operator workstation 42. In this manner, the operator can observe the reconstructed image and other data from the computer 38 related to the system, start imaging, and the like.

操作者ワークステーション42に結合されている表示器44を用いて、再構成画像を観察することができる。加えて、走査画像を操作者ワークステーション42に結合され得るプリンタ46によって印刷することができる。表示器44及びプリンタ46はまた、コンピュータ38に直接接続されていてもよいし、操作者ワークステーション42を介して接続されていてもよい。さらに、操作者ワークステーション42はまた、画像保管及び通信システム(PACS)48に結合されていてもよい。尚、PACS48は、異なる位置の第三者が画像データへのアクセスを得ることができるように、遠隔システム50、放射線科情報システム(RIS)、病院情報システム(HIS)、又は構内網若しくは外部網に結合されていてもよいことを特記しておく。   A reconstructed image can be viewed using a display 44 coupled to the operator workstation 42. In addition, the scanned image can be printed by a printer 46 that can be coupled to an operator workstation 42. The display 44 and the printer 46 may be directly connected to the computer 38 or may be connected via the operator workstation 42. In addition, operator workstation 42 may also be coupled to an image storage and communication system (PACS) 48. Note that the PACS 48 is a remote system 50, a radiology information system (RIS), a hospital information system (HIS), or a local or external network so that third parties at different locations can gain access to the image data. Note that it may be coupled to

1又は複数の操作者ワークステーション42がシステム・パラメータを出力する、検査を依頼する、及び画像を表示する等のためにシステムに結合されていてよい。一般的には、表示器、プリンタ、ワークステーション、及びシステムの内部に用意されている類似の装置が、データ取得構成要素に対してローカルに位置していてもよいし、これらの構成要素に対して遠隔に位置していてもよく、施設若しくは病院の構内の他の箇所に位置する、又は全く異なる位置に位置する等のように、インターネット及び仮想私設網等のような1又は複数の構成自在型網を介して画像取得システムに結合されていてよい。   One or more operator workstations 42 may be coupled to the system for outputting system parameters, requesting examinations, displaying images, and the like. In general, displays, printers, workstations, and similar devices provided within the system may be located locally with respect to the data acquisition components, or for these components. One or more such as the Internet and a virtual private network, such as being located remotely in a facility or hospital premises, or in a completely different location, etc. It may be coupled to the image acquisition system via a network.

以上に説明したCTイメージング・システム10は、空間分解能及び時間分解能を高め、画質を高め、対患者放射線量を低減し、且つ/又は長手方向視野範囲を改善するように多様な方法で構成され得る。実際に、これらのパラメータの1又は複数を改善する様々な線源12及び検出器22構成を具現化することができる。例えば、本書で議論するように、多数の放出点すなわち焦点スポットを用いたX線源12を用いることができる。各放出点の起動は、交互起動方式を用いること等により一度に一つのみが作動しているように協働させることもできるし、同時起動を許すように協働させることもできることもできる。この態様で、各々の放出点は作動時に、対象を所与の視野の範囲内で再構成するのに必要とされる投影線の部分集合を提供し得る。しかしながら、これらの部分集合を組み合わせると、視野の再構成が可能になる。加えて、視野に関連する投影線の部分集合のみが一度に取得されるような実施形態では、検出器22の平面内広がりを縮小することができる。実際に、検出器22の平面内広がりは、フラット・パネル検出器すなわちラジオグラフィ検出器パネルを用い得る程度まで縮小することができる。   The CT imaging system 10 described above can be configured in a variety of ways to increase spatial and temporal resolution, increase image quality, reduce patient radiation dose, and / or improve longitudinal field of view. . Indeed, various source 12 and detector 22 configurations can be implemented that improve one or more of these parameters. For example, as discussed herein, an X-ray source 12 using multiple emission points or focal spots can be used. The activation of each discharge point can be coordinated such that only one is activated at a time, such as by using an alternate activation scheme, or can be coordinated to allow simultaneous activation. In this manner, each emission point may provide a subset of the projection lines needed to reconstruct the object within a given field of view when activated. However, when these subsets are combined, the field of view can be reconstructed. In addition, in embodiments where only a subset of the projection lines associated with the field of view are acquired at a time, the in-plane spread of the detector 22 can be reduced. Indeed, the in-plane extent of the detector 22 can be reduced to such an extent that a flat panel detector or radiographic detector panel can be used.

本発明の手法によれば、多様なX線源12の構成及び起動方式を実行することができる。本書では幾つかの例示的な構成及び方式について議論する。但し、所載の実例は本発明の手法の範囲を限定するものではないことを理解されたい。代わりに、本発明の手法は、多数の離散型放出点を考慮した任意のX線源構成、及びかかる放出点のための任意の起動方式を包含するものと広く理解され得る。   According to the method of the present invention, various configurations and activation methods of the X-ray source 12 can be executed. This document discusses some exemplary configurations and schemes. However, it should be understood that the illustrated examples do not limit the scope of the present technique. Instead, the approach of the present invention can be broadly understood to encompass any x-ray source configuration that allows for a large number of discrete emission points, and any activation scheme for such emission points.

例えば、図3及び図4を参照して述べると、異なる分散型X線源12構成の例が記載されている。図3に示す例では、標準的なアレイ−線源反転型幾何学構成のCTアーキテクチャが図示されている。この例では、x方向(方位角方向)及びz方向(長手方向)にそれぞれ分散された20×3点の焦点スポットすなわち放出点70から成るX線源12が図示されている。認められるように、z方向に1、2、3、4、5、…、100又はこれ以上の放出点、及びx方向に2、3、4、…、1,000又はこれ以上の放出点等のように異なる数の放出点70を用いた同様の幾何学的構成を用いてもよい。図示のアーキテクチャは、フラット・パネル検出器のような検出器22を含んでいる。一実施形態では、検出器22は約10cm×10cmである。放出点70は視野72を通って検出器22に入射するX線16を放出する。   For example, referring to FIGS. 3 and 4, examples of different distributed X-ray source 12 configurations are described. In the example shown in FIG. 3, a standard array-source inverted geometry CT architecture is illustrated. In this example, an X-ray source 12 consisting of 20 × 3 focal spots or emission points 70 respectively dispersed in the x direction (azimuth angle direction) and the z direction (longitudinal direction) is shown. As will be appreciated, 1, 2, 3, 4, 5, ..., 100 or more emission points in the z direction, and 2, 3, 4, ..., 1,000 or more emission points in the x direction, etc. A similar geometric configuration using a different number of emission points 70 may be used. The illustrated architecture includes a detector 22, such as a flat panel detector. In one embodiment, detector 22 is approximately 10 cm x 10 cm. The emission point 70 emits X-rays 16 incident on the detector 22 through the field of view 72.

図4に示す例では、心臓応用向けの反転型幾何学構成CTアーキテクチャが示されている。この例では、分散型X線源12はx方向(方位角方向)及びz方向(長手方向に)にそれぞれ分散された約30×3点の放出点と、2基の検出器22とを有している。一実施形態では、検出器22は各々約10cm×10cmである。他の各実施形態では、2基よりも多い検出器22を用いてもよい。認められるように、z方向に1、2、3、4、5、…、100又はこれ以上の放出点、及びx方向に2、3、4、…、1,000又はこれ以上の放出点等のように異なる数の放出点70を用いた類似の幾何学的構成を用いてもよい。   In the example shown in FIG. 4, an inverted geometry CT architecture for cardiac applications is shown. In this example, the distributed X-ray source 12 has about 30 × 3 emission points dispersed in the x direction (azimuth angle direction) and z direction (longitudinal direction), respectively, and two detectors 22. is doing. In one embodiment, the detectors 22 are each about 10 cm × 10 cm. In other embodiments, more than two detectors 22 may be used. As will be appreciated, 1, 2, 3, 4, 5, ..., 100 or more emission points in the z direction, and 2, 3, 4, ..., 1,000 or more emission points in the x direction, etc. A similar geometric configuration using a different number of emission points 70 may be used.

分散型X線源の例についての以上の議論を念頭に置いて、以下の単純化された実例はx方向の放出点構成に関して本発明の手法の幾つかの実施形態を記述する。例えば、図5に示すように、方位角方向にオフセットされた一対の離散型放出点70がxy平面において放射線源12として図示されている。放出点70は、フラット・パネル検出器60のような検出器22から同じ垂直距離に位置するように構成されていてもよいし、異なる距離に位置していてもよい。各々の放出点70は、X線管、固体電子放出器又は熱イオン電子放出器に基づく分散型X線源の焦点スポット、又は起動するとX線を放出し得る他の何らかの焦点の何れであってもよい。X線源12、及びそのそれぞれの放出点70は格子配置されていてよい。放出点70はまた、本書で議論するようにz方向にオフセットされていてもよい。   With the above discussion of the distributed X-ray source example in mind, the following simplified example describes several embodiments of the present technique with respect to an x-direction emission point configuration. For example, as shown in FIG. 5, a pair of discrete emission points 70 offset in the azimuthal direction are illustrated as radiation source 12 in the xy plane. The emission point 70 may be configured to be at the same vertical distance from a detector 22 such as a flat panel detector 60, or may be located at a different distance. Each emission point 70 is either a focal spot of a distributed X-ray source based on an X-ray tube, a solid electron emitter or a thermionic electron emitter, or some other focus that can emit X-rays upon activation. Also good. The X-ray source 12 and its respective emission points 70 may be arranged in a grid. The emission point 70 may also be offset in the z direction as discussed herein.

放出点70は、所望の視野72の周りに回転して、各々の放出点70が所望のビュー角度から放射線流16を放出するのを可能にすることができる。放出点70は、回転するにつれて、所与の時刻に1点のみの放出点70がX線を放出するように交互に起動され得る。各々の放出点70は起動されると、図5に示すように視野72の2分の1等のような視野72の部分を境界付けるファン形状の放射線流を放出するように構成され得る。放射線流16は視野72を通過して、フラット・パネル検出器60のような検出器22に入射する前に視野72の範囲内のあらゆる減弱性物質を通過する。放出点70の各回の起動毎に、データ取得システム36(図1)が、検出器22によって発生される信号を読み出して、これらの信号を処理して投影データを生成することができる。放出点70が視野72の周りを回転するにつれて、結合された又は集積された取得投影データが視野全体を記述する。   The emission points 70 can be rotated around the desired field of view 72 to allow each emission point 70 to emit the radiation stream 16 from the desired view angle. As the emission points 70 rotate, only one emission point 70 can be alternately activated at a given time to emit X-rays. Each emission point 70, when activated, may be configured to emit a fan-shaped radiation stream that bounds a portion of the field 72, such as one half of the field 72, as shown in FIG. The radiation stream 16 passes through the field of view 72 and passes through any attenuating material within the field of view 72 before entering the detector 22 such as the flat panel detector 60. At each activation of the emission point 70, the data acquisition system 36 (FIG. 1) can read the signals generated by the detector 22 and process these signals to generate projection data. As the emission point 70 rotates about the field 72, the combined or accumulated acquired projection data describes the entire field.

例えば、図5に示すように、第一の放出点74が、作動時に視野72の2分の1等のような視野72の部分を包囲するファンの内部でX線を放出することができる。従って、投影データは、第一の放出点74が作動しているときに、フラット・パネル検出器60のような検出器22によってこの部分について取得され得る。第一の放出点74が非作動であるときには、第二の放出点76が起動されて、第二の放出点76によって放出されるX線のファンによって包囲される視野72の部分について投影データを取得するのを可能にすることができる。放出点70は、視野72を再構成するための所望の投影データが取得されるまで、各々の所望のビュー角度において交互に起動されながら視野72の周りを回転することができる。   For example, as shown in FIG. 5, a first emission point 74 can emit X-rays within a fan that surrounds a portion of the field 72, such as one half of the field 72, in operation. Thus, projection data can be acquired for this portion by a detector 22, such as a flat panel detector 60, when the first emission point 74 is activated. When the first emission point 74 is inactive, the second emission point 76 is activated to provide projection data for the portion of the field 72 surrounded by the X-ray fan emitted by the second emission point 76. Can be made available. The emission point 70 can be rotated around the field 72 while being alternately activated at each desired view angle until the desired projection data for reconstructing the field 72 is obtained.

当業者には認められるように、視野72を再構成するのに十分な投影データは、視野72の周りの放出点70の完全回転よりも少ない回転で取得され得る。実際に、2点の放出点70の間の2分の1回転プラス角度(β)すなわち180°+βがあれば、視野72を再構成する投影データを提供するのに十分な回転となり得る。   As will be appreciated by those skilled in the art, sufficient projection data to reconstruct the field 72 can be acquired with less than a full rotation of the emission point 70 around the field 72. In fact, a half rotation plus angle (β) between two emission points 70, ie 180 ° + β, may be sufficient to provide projection data to reconstruct the field of view 72.

さらに、放出点70の結合ファンが、作動時に視野72の2分の1のみ又は他の何らかの部分のみを境界付けるすなわち半視野構成となるように多数の放出点70を構成することもできる。例えば、図6を参照すると、作動時に視野72の2分の1の部分のみを包囲するファンの内部でX線を放出する2点の放出点70が図示されている。図示のように、第一及び第二の放出点74、76の結合ファンは、視野72の2分の1のみを境界付ける。各々の放出点70に関連するファン角度αを制限することにより、放出点70が作動しているときに視野72の小部分が撮像されるため、検出器22、ここではフラット・パネル検出器60の平面内広がりをさらに縮小することが可能になる。当業者には認められるように、図6に示すような半視野構成を用いて視野72を再構成するのに十分な投影データは、視野72の周りでの放出点70の完全回転によって取得され得る。   In addition, multiple emission points 70 can be configured such that the combined fan at emission point 70 borders only one-half of the field of view 72 or only some other portion in operation, ie, a half-field configuration. For example, referring to FIG. 6, there are shown two emission points 70 that emit X-rays inside a fan that encloses only one-half of the field of view 72 in operation. As shown, the combined fan at the first and second emission points 74, 76 bounds only one half of the field of view 72. By limiting the fan angle α associated with each emission point 70, a small portion of the field of view 72 is imaged when the emission point 70 is operating, so that the detector 22, here a flat panel detector 60. It is possible to further reduce the spread in the plane. As will be appreciated by those skilled in the art, sufficient projection data to reconstruct the field of view 72 using a half-field configuration as shown in FIG. 6 is obtained by full rotation of the emission point 70 around the field of view 72. obtain.

加えて、第一の放出点74及び第二の放出点76によって放出されるX線は、視野72の同じ領域を通過する訳ではないことを認められたい。具体的には、第一の放出点74によって放出されるX線は、撮像されている物体又は患者が典型的には中心に配置されている視野72の中心領域を通過する。反対に、第二の放出点76によって放出されるX線は、空き空間、及び撮像されている患者若しくは物体の比較的着目されていない領域を含み得る視野72の周辺領域を通過する。この関係は、第一及び第二の放出点74、76が視野72の周りを回転する間は真のままであり、すなわち第一の放出点74は視野72の中心領域を継続的に撮像し、第二の放出点76は画像視野72の周縁を継続的に撮像する。   In addition, it should be appreciated that the X-rays emitted by the first emission point 74 and the second emission point 76 do not pass through the same region of the field of view 72. Specifically, the X-rays emitted by the first emission point 74 pass through the central region of the field of view 72 where the object or patient being imaged is typically centered. Conversely, the X-rays emitted by the second emission point 76 pass through an empty space and a peripheral region of the field of view 72 that may include a relatively unfocused region of the patient or object being imaged. This relationship remains true as the first and second emission points 74, 76 rotate around the field of view 72, ie, the first emission point 74 continuously images the central region of the field of view 72. The second emission point 76 continuously images the periphery of the image field 72.

第一及び第二の放出点74、76の間のこの区別のため、第一及び第二の放出点74、76は、視野72の周縁が比較的又は全く着目されていないとき等には、等価に動作させられる必要はない。例えば、所望に応じて、第二の放出点76を用いて相対的に少数のビューを取得することができ、すなわち第二の放出点76を第一の放出点74よりも低い頻度で起動することができる。例えば、所望に応じて、第二の放出点76を一つ置きのビュー又はそれ以下で起動することができる。同様に、第二の放出点76を、第一の放出点74に対して短縮した持続時間若しくはデューティ・サイクルにわたり、又は低いエネルギで動作させてもよい。   Because of this distinction between the first and second emission points 74, 76, the first and second emission points 74, 76 may be used when the peripheral edge of the field of view 72 is relatively or not noticed, etc. It does not need to be operated equivalently. For example, if desired, a relatively small number of views can be acquired using the second emission point 76, i.e., the second emission point 76 is activated less frequently than the first emission point 74. be able to. For example, the second emission point 76 can be activated in alternate views or less, as desired. Similarly, the second emission point 76 may be operated for a reduced duration or duty cycle relative to the first emission point 74, or at low energy.

同様に、第二の放出点76によって撮像される周辺領域が比較的重要でない場合には、第二の放出点76は、第一の放出点74よりも低い品質すなわち少ない線束及び低い空間分解能等を有していてよい。具体的には、着目領域72の周縁については小さい減弱、低い分解能及び/又は大きい雑音が許容可能である場合には、少線束又は低空間分解能の第二の放出点76が許容可能であり得る。第一及び第二の放出点74、76の差分起動、並びに/又は少線束の第二の放出点76の利用によって、着目領域72の中心及び周縁において異なる線量を患者18に投与することが可能になる。この態様で、患者18が受ける線量を状況に基づいて個別調整することができる。   Similarly, if the peripheral area imaged by the second emission point 76 is relatively unimportant, the second emission point 76 is of lower quality than the first emission point 74, i.e. less flux and lower spatial resolution, etc. You may have. Specifically, if the attenuation of the periphery of the region of interest 72 is tolerable for small attenuation, low resolution and / or large noise, a second emission point 76 with a small bundle or low spatial resolution may be acceptable. . Different doses at the center and periphery of the region of interest 72 can be administered to the patient 18 by differential activation of the first and second release points 74, 76 and / or the use of the second release point 76 with a small bundle of rays. become. In this manner, the dose received by the patient 18 can be individually adjusted based on the situation.

これらの概念は、半視野構成と完全視野構成との間の任意の構成、又は心臓視野のような明確な中心着目領域80が存在し得るような任意の構成まで拡張されることができる。例えば、図7に示すように、第一及び第二の放出点74、76は各々、視野72の相異なる部分すなわちそれぞれ中心着目領域80及び周辺領域82を境界付けていてよい。当業者には認められるように、図7に関する中心着目領域80及び周辺領域82の議論は、図6に関する関連議論に類似しており詳述されている。   These concepts can be extended to any configuration between a half-field configuration and a full-field configuration, or any configuration where there can be a clear central region of interest 80 such as a cardiac field. For example, as shown in FIG. 7, the first and second emission points 74 and 76 may respectively border different portions of the visual field 72, that is, the central region of interest 80 and the peripheral region 82, respectively. As will be appreciated by those skilled in the art, the discussion of the central region of interest 80 and the peripheral region 82 with respect to FIG. 7 is similar to the related discussion with respect to FIG.

具体的には、図7を参照して述べると、第一の放出点74は作動時に、視野72の範囲内で中心着目領域80を包囲するファンの内部でX線を放出することができる。この態様で、第一の放出点74は、中心着目領域80に関連する投影線を発生することができる。第二の放出点76は作動時に、中心着目領域80の外部の着目領域72の半径方向部分又は周辺部分82を包囲するファンの内部でX線を放出することができる。例えば、第二の放出点76によって放出されるX線のファンの一方のエッジは中心着目領域80に接することができ、他方のエッジは視野72のエッジに接することができる。この態様で、第二の放出点76は、中心着目領域80の範囲内に包含されない視野72の補足部分について投影線を発生することができる。   Specifically, referring to FIG. 7, the first emission point 74 is capable of emitting X-rays within the fan that surrounds the central region of interest 80 within the field of view 72 during operation. In this manner, the first emission point 74 can generate a projection line associated with the central region of interest 80. In operation, the second emission point 76 can emit X-rays within the fan surrounding the radial or peripheral portion 82 of the region of interest 72 outside the central region of interest 80. For example, one edge of the X-ray fan emitted by the second emission point 76 can touch the center region of interest 80 and the other edge can touch the edge of the field of view 72. In this manner, the second emission point 76 can generate projection lines for the supplemental portion of the field of view 72 that is not contained within the central region of interest 80.

前の例と同様に、全視野72が単一の放出点70及び検出器22によって網羅される訳ではないので、検出器22の平面内寸法は単一の放出点70を用いた場合よりも小さくてよい。例えば、検出器22は相対的に小さい平面内広がりを有することができ、実際に、フラット・パネル検出器60のように実質的に平坦であってよい。例えば、中心着目領域80の半径が15cmであり視野72の半径が50cmである場合には、検出器22は同じ視野及び単一の放出点70に関連するそれぞれの検出器の寸法の30%以下であってよい。   As in the previous example, the entire field of view 72 is not covered by a single emission point 70 and detector 22, so that the in-plane dimensions of detector 22 are greater than with a single emission point 70. It can be small. For example, the detector 22 may have a relatively small in-plane extent and may actually be substantially flat like the flat panel detector 60. For example, if the radius of the central region of interest 80 is 15 cm and the radius of the field of view 72 is 50 cm, the detector 22 is no more than 30% of the size of each detector associated with the same field of view and a single emission point 70. It may be.

ハーフ・スキャン式データ取得を用いて、中心着目領域80を再構成するためのデータすなわち(180°+α)度の回転分のデータを取得することができる。さらに、ファン角度αは、単一の放出点70が採用されている場合よりも小さいので、ハーフ・スキャンをさらに高速に実行することができ、これにより心臓のような動的器官を撮像するための高められた時間分解能を提供する。例えば、第二の放出点76を用いるときにはαを50°とする代わりに15°に等しくすることができ、ハーフ・スキャン式データ取得は230°の回転の代わりに第一の放出点74の195°の回転を包含することができる。但し、完全視野72を再構成するすなわち周辺領域82を完全に再構成するデータを取得するためには第一及び第二の放出点74、76の完全回転すなわち360°が必要とされ得る。   Using half-scan data acquisition, data for reconstructing the center region of interest 80, that is, data for a rotation of (180 ° + α) degrees can be acquired. In addition, since the fan angle α is smaller than when a single emission point 70 is employed, a half scan can be performed faster, thereby imaging a dynamic organ such as the heart. Provide increased time resolution. For example, when using the second emission point 76, α can be equal to 15 ° instead of 50 °, and half-scan data acquisition is 195 for the first emission point 74 instead of a rotation of 230 °. Rotation of ° can be included. However, full rotation of the first and second emission points 74, 76, ie 360 °, may be required to reconstruct the complete field of view 72, ie, to fully reconstruct the peripheral region 82.

gotogoto図6の半視野構成に関して上で述べたように、第二の放出点76によって供給される周辺ビューが比較的重要でないとき等には、第二の放出点76を用いた相対的に少数のビューを所望に応じて取得することができる。同様に、第二の放出点76は、上の例で議論したように第一の放出点74よりも低い頻度又は短縮された持続時間にわたって起動され得る。同様に、前述のように、第二の放出点76によって撮像される周辺領域82が比較的重要でない場合には、第二の放出点76は、第一の放出点74よりも低品質すなわち少線束等を有していてよい。   gotogoto As described above with respect to the half-field configuration of FIG. 6, a relatively small number using the second emission point 76, such as when the peripheral view provided by the second emission point 76 is relatively unimportant. Can be obtained as desired. Similarly, the second release point 76 can be activated less frequently or for a shorter duration than the first release point 74 as discussed in the example above. Similarly, as described above, if the peripheral area 82 imaged by the second emission point 76 is relatively unimportant, the second emission point 76 is of lower quality or less than the first emission point 74. It may have a wire bundle or the like.

第一及び第二の放出点74、76の差分起動、並びに/又は少線束の第二の放出点76の利用は、中心着目領域80の内外で異なる線量を患者18に投与することを可能にすることができる。実際に、撮像対象又は器官が中心着目領域80の範囲内にある場合等のような幾つかの例では、第二の放出点76を画像データ取得時に非作動のままにしておくことが可能な場合がある。かかる具現化形態では、周辺領域82に対応して取得されるデータは不完全となるが、撮像対象の何らかの部分が周辺領域82の範囲内に位置している場合等には、所望に応じて特殊な再構成手法を用いて依然再構成され得る。この態様で、患者18が受ける線量を状況に基づいて個別調整することができる。   Differential activation of the first and second emission points 74, 76 and / or the use of the second emission point 76 with a small bundle allows different doses to be administered to the patient 18 inside and outside the central region of interest 80. can do. In fact, in some examples, such as when the imaging object or organ is within the central region of interest 80, the second emission point 76 can be left inactive when acquiring image data. There is a case. In such an embodiment, the data acquired corresponding to the peripheral region 82 is incomplete, but if some part of the imaging target is located within the range of the peripheral region 82, etc., as desired It can still be reconstructed using special reconstruction techniques. In this manner, the dose received by the patient 18 can be individually adjusted based on the situation.

以上の例は、2点の放出点70を含む具現化形態を議論しているが、この手法は3点以上の放出点70に拡張可能である。例えば、3基以上のX線管を用いてもよいし、又はアレイ若しくは環として構成されたアドレス指定が可能な3点以上の放出点70を含む固体X線源若しくは熱イオンX線源12を用いてもよい。離散型でアドレス指定が可能な放出点70を含む他のX線源12もまた、本発明の手法と共に用いるのに適している場合がある。   While the above example discusses an implementation that includes two emission points 70, this approach can be extended to more than two emission points 70. For example, three or more X-ray tubes may be used, or a solid X-ray source or thermionic X-ray source 12 including three or more addressable emission points 70 configured as an array or ring. It may be used. Other x-ray sources 12 including emission points 70 that are discrete and addressable may also be suitable for use with the techniques of the present invention.

例えば、図8は、図5に示すものと類似した完全視野構成における4点の放出点70を示している。放出点70は、フラット・パネル検出器60から同じ垂直距離に位置するように構成されていてもよいし、異なる距離に位置していてもよい。図5に関して議論したように、放出点70は、各々の放出点70が所望のビュー角度から放射線流16を放出し得るように、所望の視野72の周りに回転され得る。   For example, FIG. 8 shows four emission points 70 in a full field configuration similar to that shown in FIG. The emission points 70 may be configured to be located at the same vertical distance from the flat panel detector 60, or may be located at different distances. As discussed with respect to FIG. 5, the emission points 70 can be rotated around a desired field of view 72 such that each emission point 70 can emit a stream of radiation 16 from a desired view angle.

放出点70は、回転するときに、所与の時刻に1点のみの放出点70がX線を放出するように交互に起動され得る。各々の放出点70は起動されると、視野72の部分を境界付けるファン形状の放射線流を放出するように構成され得る。放射線流16は視野72を通過して、フラット・パネル検出器60に入射する前に視野72の範囲内のあらゆる減弱性物質を通過する。放出点70の各回の起動毎に、データ取得システム36(図1)が検出器22によって発生される信号を読み出して、これらの信号を処理して投影データを生成することができる。放出点70が視野72の周りを回転するにつれて、結合された又は集積された取得投影データが視野全体を記述する。前述のように、かかる完全視野構成では、視野72を再構成するのに十分な投影を、幾何学的構成に応じてハーフ・スキャン取得すなわち180°+何らかの加算角度によって取得することができる。   The emission points 70 can be alternately activated so that only one emission point 70 emits X-rays at a given time when rotating. Each emission point 70, when activated, may be configured to emit a fan-shaped radiation stream that bounds a portion of the field of view 72. The radiation stream 16 passes through the field of view 72 and passes through any attenuating material within the field of view 72 before entering the flat panel detector 60. At each activation of the emission point 70, the data acquisition system 36 (FIG. 1) can read the signals generated by the detector 22 and process these signals to generate projection data. As the emission point 70 rotates about the field 72, the combined or accumulated acquired projection data describes the entire field. As described above, with such a full field configuration, sufficient projection to reconstruct the field 72 can be acquired with a half-scan acquisition, ie 180 ° + some summing angle, depending on the geometric configuration.

同様に、2点よりも多い放出点70を用いて半視野構成を具現化することもできる。例えば、図9を参照して述べると、4点の放出点70が図示されており、これらの放出点70からのファン形状の放射線流16は、視野72の2分の1又は他の何らかの部分を全体的に境界付ける。各々の放出点70は前述のように、一度に1点のみの放出点70が作動するように交互に起動され得る。各々の放出点70に関連するファン角度αが限定されているため、検出器22は縮小した平面内広がりを有し得る。かかる半視野構成では、視野72を再構成するのに十分な投影データを視野72の周りでの放出点70の完全回転によって取得することができる。   Similarly, a half-field configuration can be implemented using more than two emission points 70. For example, referring to FIG. 9, four emission points 70 are shown, and the fan-shaped radiation stream 16 from these emission points 70 is a half of the field of view 72 or some other portion. Is bounded globally. Each discharge point 70 can be alternately activated, as described above, so that only one discharge point 70 is activated at a time. Due to the limited fan angle α associated with each emission point 70, the detector 22 may have a reduced in-plane extent. In such a half-field configuration, sufficient projection data to reconstruct the field 72 can be obtained by full rotation of the emission point 70 around the field 72.

さらに、前述のように、各放出点は、視野72の相異なる半径方向領域を境界付ける。例えば、第一の放出点74は中心領域を画定し、第二の放出点76は次の外側半径方向領域を境界付ける。同様に、第三の放出点86は次の半径方向領域を境界付け、第四の放出点88は周辺領域又は外側半径方向領域を境界付ける。各放出点70は視野72の相異なる半径方向領域を境界付けるので、異なる放出点70を、該放出点70が境界付ける半径方向領域が全く又は殆ど着目されない場合には、撮像系列時に非作動にしておくことができる。例えば、第四の放出点88は、視野72の周辺領域が空き空間を含んでいる又は他の場合には全く着目されない場合には、非作動のままにされ得る。半視野構成の上の議論の場合と同様に、図9に示すように、半視野構成を用いて視野72を再構成するのに十分な投影データを視野72の周りでの放出点70の完全回転によって取得することができる。   Further, as described above, each emission point bounds a different radial region of the field of view 72. For example, the first emission point 74 defines a central region and the second emission point 76 borders the next outer radial region. Similarly, the third emission point 86 borders the next radial region, and the fourth emission point 88 borders the peripheral region or the outer radial region. Since each emission point 70 borders different radial regions of the field of view 72, different emission points 70 are deactivated during the imaging sequence if no or little attention is paid to the radial region bounded by the emission points 70. I can keep it. For example, the fourth emission point 88 may be left inactive if the peripheral area of the field of view 72 includes empty space or otherwise is not of interest at all. As in the case of the discussion above the half-field configuration, as shown in FIG. 9, sufficient projection data to reconstruct the field 72 using the half-field configuration provides a complete view of the emission point 70 around the field 72. Can be obtained by rotation.

同様に、図6及び図7に関して議論したように、第一、第二、第三及び第四の放出点74、76、86、88は、各放出点が境界付ける異なる半径方向領域が、異なるように着目され又は重要性を有する範囲まででは、等価に動作させられる必要はない。例えば、各々の放出点70は、異なるビュー数について起動されてよい。例えば、第一及び第二の放出点74、76がビュー一つ毎に作動し、第三の放出点86が一つ置きのビューについて作動し、第四の放出点88が何れのビューについても作動しないようにすることができる。かかる具現化形態は、画像を視野の中心に向かって良好な品質で構築し、中心の外側では品質を低くし、視野72の周辺領域の画像は生成されないようにすることを可能にし得る。同様に、第四の放出点88のように異なる放出点が、第一の放出点74に対して短縮された持続時間にわたって低いエネルギで動作させられてもよい。同様に、各放出点70は、各放出点70が境界付ける半径方向領域に基づいて品質すなわち線束が変化してもよい。例えば、X線管の具現化形態では、第三及び/又は第四の放出点86、88は低品質すなわち低線束のX線管であってよい。   Similarly, as discussed with respect to FIGS. 6 and 7, the first, second, third and fourth emission points 74, 76, 86, 88 differ in the different radial regions that each emission point bounds. Thus, it is not necessary to operate equivalently to the extent that attention or importance is given. For example, each emission point 70 may be activated for a different number of views. For example, the first and second emission points 74, 76 are activated for every view, the third emission point 86 is activated for every other view, and the fourth emission point 88 is for any view. It can be disabled. Such an implementation may allow the image to be built with good quality towards the center of the field of view, with a lower quality outside the center, and no image of the peripheral region of the field of view 72 being generated. Similarly, different emission points, such as the fourth emission point 88, may be operated at lower energy for a reduced duration relative to the first emission point 74. Similarly, the quality, i.e., flux, of each emission point 70 may vary based on the radial region that each emission point 70 bounds. For example, in an x-ray tube implementation, the third and / or fourth emission points 86, 88 may be low quality or low flux x-ray tubes.

従って、X線放出点70の数が増加するにつれて、患者18又は撮像される物体に合わせてX線量を適応調整する能力もまた高めることができる。具体的には、可能な半径方向領域の数は、放出点70の数が増大するにつれて増大する。半径方向領域の数が増大するにつれて、起動及び/若しくは持続時間のような差分動作、又は低線束X線管のような異なるハードウェア構成を用いる機会も増す。この態様で、患者18が受ける線量及び画像の相異なる部分の画質も状況に基づいて個別調整することができる。   Thus, as the number of x-ray emission points 70 increases, the ability to adaptively adjust the x-ray dose to the patient 18 or the object being imaged can also be enhanced. Specifically, the number of possible radial regions increases as the number of emission points 70 increases. As the number of radial regions increases, so does the opportunity to use differential operations such as activation and / or duration, or different hardware configurations such as low flux x-ray tubes. In this manner, the dose received by the patient 18 and the image quality of different parts of the image can also be individually adjusted based on the situation.

同様に、この付加的な放出点70の利用を、図7に関して議論したように、任意の構成、又は心臓視野80のような明確な中心着目領域80を有する構成に拡張することができる。例えば、図10を参照して述べると、第一及び第二の放出点74、76が視野72の中心着目領域80を境界付けることができる。反対に、第三及び第四の放出点86、88が視野72の周辺領域82を境界付けることができる。図7及び図9に関して議論したように、各放出点70は、対患者投与線量が状況に基づいて適応調整され又は調節され得るように差分式で動作させられ又は構成され得る。例えば、第三及び/又は第四の放出点86、88は、周辺領域82が比較的又は全く着目されていないときには作動されなくてもよいし、可能なビュー角度の部分集合のみについて作動されてもよい。同様に、周辺領域82が比較的着目されていない場合には、第三及び第四の放出点86、88は、低線束又は大焦点スポット寸法等を用いて低品質で起動されてもよい。   Similarly, the use of this additional emission point 70 can be extended to any configuration or configuration with a clear central region of interest 80, such as the cardiac field 80, as discussed with respect to FIG. For example, referring to FIG. 10, the first and second emission points 74, 76 can bound the central region of interest 80 of the field of view 72. Conversely, the third and fourth emission points 86, 88 can bound the peripheral region 82 of the field of view 72. As discussed with respect to FIGS. 7 and 9, each release point 70 can be operated or configured in a differential manner such that the dose to patient can be adaptively adjusted or adjusted based on the situation. For example, the third and / or fourth emission points 86, 88 may not be activated when the peripheral region 82 is relatively or not of interest, or only for a subset of possible view angles. Also good. Similarly, if the peripheral region 82 is relatively unfocused, the third and fourth emission points 86, 88 may be activated with low quality using low flux or large focal spot size or the like.

前の例と同様に、全視野72が単一の放出点70及び検出器22によって網羅される訳ではないので、フラット・パネル検出器60のような検出器22の平面内寸法は単一の放出点70を用いた場合よりも小さくてよい。同様に、第一及び第二の放出点74、76を用いたハーフ・スキャン式データ取得を用いて、中心着目領域80すなわち180°+何らかの加算的回転角度を再構成するためのデータを取得することができる。但し、完全視野72を再構成するためのデータを取得するすなわち周辺領域82を完全に再構成するためには、第一、第二、第三及び第四の放出点74、76、86、88の完全回転すなわち360°が必要とされ得る。   As in the previous example, the in-plane dimensions of a detector 22 such as a flat panel detector 60 are single because the entire field of view 72 is not covered by a single emission point 70 and detector 22. It may be smaller than when the discharge point 70 is used. Similarly, using half-scan data acquisition using the first and second emission points 74 and 76, data for reconstructing the center region of interest 80, that is, 180 ° + some additional rotation angle is acquired. be able to. However, in order to acquire data for reconstructing the complete field of view 72, i.e. to completely reconstruct the peripheral region 82, the first, second, third and fourth emission points 74, 76, 86, 88 Full rotation or 360 ° may be required.

以上の例は、本発明の概念の例示説明を単純化するために2点又は4点の放出点70を用いた構成を示しているが、開示される手法は、1よりも多い放出点70が存在しているような他の構成にも拡張される。同様に、図示されている以外の視野構成も、本発明の手法から除外されず、本書で議論されているような多数の放出点70の利用からの利益を享受し得る。   Although the above example shows a configuration using two or four emission points 70 to simplify the illustration of the concept of the present invention, the disclosed technique is more than one emission point 70. Can be extended to other configurations such as Similarly, field configurations other than those shown are not excluded from the approach of the present invention and may benefit from the use of multiple emission points 70 as discussed herein.

さらに、図3及び図4の分散型X線源構成を念頭に置いて述べると、放出点70をz方向にオフセットさせることが望ましい場合が間々ある。例えば、図11に示すように、zオフセットを連続した放出点70に適用すると、CTスキャナ100の主軸に対して僅かに傾斜した放出点70のアレイを得ることができる。このことはヘリカル・コーン・ビーム取得について特に有用であり得る。というのは、得られたデータ集合を再編成して、単一の放出点によって得られる取得を模擬することができるからである。かかる結果を達成するために、zオフセット、及び従って得られるアレイのピッチは、画像取得時に用いられる螺旋ピッチに依存する。zオフセットを調節して、所望の螺旋ピッチに対処することができる。   Further, with the distributed X-ray source configuration of FIGS. 3 and 4 in mind, it is often desirable to offset the emission point 70 in the z direction. For example, as shown in FIG. 11, when a z-offset is applied to successive emission points 70, an array of emission points 70 that are slightly inclined with respect to the main axis of the CT scanner 100 can be obtained. This can be particularly useful for helical cone beam acquisition. This is because the resulting data set can be reorganized to simulate the acquisition obtained by a single emission point. In order to achieve such results, the z offset, and thus the resulting array pitch, depends on the helical pitch used during image acquisition. The z offset can be adjusted to accommodate the desired helical pitch.

加えて、コーン・ビーム及び容積測定CT幾何学的構成について、長手軸に沿って付加的な各放出点70を含めることが望ましい場合がある。具体的には、長手軸に沿った多重放出点70の利用によって、前述の検出器の平面内広がりの縮小の代わりに又はこれに加えて、検出器22の軸方向広がりを縮小するのを可能にすることができる。例えば、図12には、CTスキャナ100の長手軸に沿って拡散配置された3点の放出点70が図示されている。各放出点70は、一度に1点のみの放出点70が作動するように、逐次式等で交互に発火することができる。縮小した軸方向広がりを有するフラット・パネル検出器60のような検出器22は、前の例で議論されたものと類似した態様で多数の長手方向放出点と共に用いられ得る。前の例のように、本発明の手法の具現化形態は、長手方向に小さいコーン角度の利用を可能にし、従って長手方向に小さい検出器22の利用を可能にする。   In addition, for cone beam and volumetric CT geometries it may be desirable to include each additional emission point 70 along the longitudinal axis. Specifically, the use of multiple emission points 70 along the longitudinal axis allows the axial extent of the detector 22 to be reduced instead of or in addition to the aforementioned in-plane extent reduction of the detector. Can be. For example, FIG. 12 shows three emission points 70 that are diffused along the longitudinal axis of the CT scanner 100. Each discharge point 70 can be fired alternately, such as sequentially, so that only one discharge point 70 is activated at a time. A detector 22, such as a flat panel detector 60 having a reduced axial extent, can be used with multiple longitudinal emission points in a manner similar to that discussed in the previous example. As in the previous example, an implementation of the inventive approach allows the use of a small cone angle in the longitudinal direction and thus the use of a detector 22 that is small in the longitudinal direction.

例えば、図13には、3組の複式放出点94、96、98がCTスキャナ100の長手軸に沿って図示されている。図示の例では、各々の組の複式放出点94、96、98はxy平面内では座標を共有しているが、z軸すなわち長手方向での位置が異なっている。   For example, FIG. 13 illustrates three sets of dual emission points 94, 96, 98 along the longitudinal axis of the CT scanner 100. In the illustrated example, each set of dual emission points 94, 96, 98 shares coordinates in the xy plane, but differs in position in the z-axis or longitudinal direction.

以上の平面内オフセット及び長手方向オフセットの例で記載したように、本書に開示する手法は多様な利益を提供することができる。例えば、検出器22の平面内広がり及び/又は長手方向広がりが縮小されたため、フラット・パネル検出器60のように小型で安価な検出器を用いることが可能になる(図5〜図10及び図12)。一般的には、小型の検出器、特にフラット・パネル検出器を製造することは比較的容易で安価である。   As described in the above example of in-plane offset and longitudinal offset, the techniques disclosed herein can provide a variety of benefits. For example, since the in-plane and / or longitudinal extent of the detector 22 is reduced, a small and inexpensive detector such as the flat panel detector 60 can be used (FIGS. 5 to 10 and FIG. 12). In general, it is relatively easy and inexpensive to manufacture small detectors, particularly flat panel detectors.

加えて、本発明の手法は、特にアイソセンタから離隔している場合にさらに高い空間分解能を与えることができる。具体的には、単一の放出点は大きいファン角度を伴い、呼応して大型の検出器を伴い得る。放出点に関連する焦点スポットは、所謂「見かけ」の焦点スポット寸法が増大するため検出器のエッジにおいて大きく見える。見かけの焦点スポット寸法が増大すると、検出器の中心に比較して検出器のエッジでの空間分解能が劣化し得る。本発明の手法(図5〜図10及び図12)と共に用いられる検出器22ではファン角度が小さくなり平面内広がりが縮小して各放出点70の見かけの焦点寸法が小さくなるため、アイソセンタから離隔してすなわち視野の残部にわたって空間分解能を高めることが可能となり得る。   In addition, the technique of the present invention can provide even higher spatial resolution, especially when separated from the isocenter. Specifically, a single emission point may involve a large fan angle and correspondingly a large detector. The focal spot associated with the emission point appears larger at the edge of the detector due to the increase in the so-called “apparent” focal spot size. As the apparent focal spot size increases, the spatial resolution at the edge of the detector may be degraded compared to the center of the detector. In the detector 22 used together with the method of the present invention (FIGS. 5 to 10 and 12), the fan angle is reduced, the in-plane spread is reduced, and the apparent focal size of each emission point 70 is reduced. Thus, it may be possible to increase the spatial resolution over the remainder of the field of view.

さらに、多重放出点70(図5〜図10)を利用するため、画像取得時の動的線束制御を可能にすることができる。例えば、多重放出点70は、検出器22での信号の一様性を保ち、これにより効率を高めて検出器でのダイナミック・レンジを制限し、又は線量若しくは画質を最適化するために、ビュー角度に基づいて差分式で起動され得る。具体的には、医用撮像の環境では、患者18(図1)は典型的には断面が楕円形であり、結果として患者18を通る変化する経路長を生じ、すなわちX線が患者18を横断する経路長は患者18に対するビュー角度位置に依存して変化する。従来のCT手法は、撮像されている身体領域の全体的な断面に合わせて適応構成されたボウタイ・フィルタを用いて、これらの変化する経路長を補償することができる。   Furthermore, since the multiple emission point 70 (FIGS. 5 to 10) is used, dynamic line bundle control at the time of image acquisition can be enabled. For example, the multiple emission point 70 can be used to maintain signal uniformity at the detector 22, thereby increasing efficiency and limiting the dynamic range at the detector, or optimizing dose or image quality. It can be activated with a differential equation based on the angle. Specifically, in a medical imaging environment, patient 18 (FIG. 1) is typically elliptical in cross section, resulting in a varying path length through patient 18, ie, X-rays traverse patient 18. The path length to be changed depends on the view angle position with respect to the patient 18. Conventional CT techniques can compensate for these varying path lengths using a bowtie filter that is adaptively configured to the overall cross-section of the body region being imaged.

しかしながら、本発明の手法は、患者18の解剖学的構造に基づく実時間線束変調すなわち仮想的な動的ボウタイを考慮している。具体的には、胸及び背を通るような患者18を通る短い経路長に対応するビュー角度では、低線束を有するX線を放出する放出点70が起動され得る。反対に、両肩を通るような長い経路長に対応するビュー角度では、高線束を有するX線を放出する放出点70が起動され得る。同様に、中間の経路長の場合には、放出されたX線の線束を適当に調節することができる。さらに、患者がCTスキャナを通して線形に変位されるのに伴って、あるビュー角度位置に関連する線束を動的に調節してもよい。この態様で、ボウタイ・フィルタの効果が、検出器22における信号の一様性を保つように動的調節を可能にしながら再現され得る。さらにまた、それぞれのX線焦点スポット及びビューの線束を調節して、敏感な器官への放射線線量を最小化し、また着目領域における画像雑音を最適化することができる。   However, the technique of the present invention allows for real-time flux modulation or virtual dynamic bowtie based on the anatomy of the patient 18. Specifically, at a view angle corresponding to a short path length through the patient 18 such as through the chest and back, an emission point 70 emitting X-rays with a low flux can be activated. Conversely, at view angles corresponding to long path lengths, such as through both shoulders, an emission point 70 that emits X-rays with high flux can be activated. Similarly, in the case of an intermediate path length, the emitted X-ray flux can be appropriately adjusted. Further, as the patient is linearly displaced through the CT scanner, the flux associated with a certain view angle position may be dynamically adjusted. In this manner, the effect of the bow tie filter can be reproduced while allowing dynamic adjustment to maintain signal uniformity at the detector 22. Furthermore, the X-ray focal spot and view flux can be adjusted to minimize the radiation dose to sensitive organs and to optimize the image noise in the region of interest.

本発明の手法はまた、エネルギ識別CTのようなCT手法が実行され得るように、エネルギ識別検出器のような様々な検出器技術の利用も考慮し得る。平面内方向及び/又は長手方向での検出器広がりが小さいため、かかる新型技術を手頃な経費で具現化することができる。同様に、かかる検出器はまた、さらに容易に製造されて、本発明の手法に関連する縮小した検出器寸法を収容することができる。加えて、本発明の手法に関連するファン角度及びコーン角度は小さくなっているため、X線強度測定の散乱を低下させて、散乱防止グリッドを検出器から省くことを可能にし、これにより検出器効率を高めることができる。   The techniques of the present invention may also consider the use of various detector technologies such as energy discriminating detectors so that CT techniques such as energy discriminating CT may be performed. Due to the small detector spread in the in-plane direction and / or longitudinal direction, such a new technology can be implemented at a reasonable cost. Similarly, such detectors can also be more easily manufactured to accommodate the reduced detector dimensions associated with the present technique. In addition, the fan angle and cone angle associated with the method of the present invention are reduced, which reduces the scattering of X-ray intensity measurements and allows the anti-scatter grid to be omitted from the detector, thereby Efficiency can be increased.

以上の議論は、イメージング・システムに用いるのに適したx次元及びz次元での線源放出点70及び検出器22の様々な物理的構成について述べている。幾つかの実施形態では、各放出点70及び/又は検出器(1又は複数)22は、各々の放出点すなわち焦点スポット及び/又は検出器の幾つかの動作パラメータを別個に画定する命令又は指示の1又は複数の系列に従って動作し得る。例えば、命令系列は、焦点スポットが起動されるすなわち発火される順序、各々の焦点スポットが発火されている持続時間、各々の放出点70が発火されているときのエネルギ、焦点スポット起動に関連するmA、及び焦点スポット起動の持続時間等を画定することができる。このように、所与の命令系列が、同時に発火されている焦点スポットが存在しないような焦点スポット発火パターン、幾つかの焦点スポットが同時に発火されるような焦点スポット発火パターン、幾つかの焦点スポットが他の焦点スポットよりも多く若しくは少なく発火されるような焦点スポット発火パターン、及び/又は各焦点スポットの逐次的若しくは非逐次的発火順序等を画定することができる。この態様で、心臓オーバスキャンを最小限にする、ヘリカル・オーバスキャンを最小限にする、画質を高める、雑音を減少させる、散乱を減少させる、X線源熱流を低減する、及び対患者線量を限定する等のような幾つかの目標を達成する命令系列を選択することができる。所与の患者について適当な命令系列は、幾つかの実施形態では、標準的なボウタイ・フィルタを用いて従来の命令系列を用いて取得される走査のような初期スカウト走査に基づいて算出され得る。認められるように、本書で議論される様々な命令系列のための指示は、図1に関して議論されるように、適当な系列バッファ32に記憶されてかかる系列バッファ32から入手され得る。代替的には、命令系列は、例えば検出器測定に基づいた閉ループ型フィードバックを用いて、アド・ホック又は「オン・ザ・フライ」で算出され得る。   The above discussion describes various physical configurations of the source emission point 70 and detector 22 in the x and z dimensions suitable for use in an imaging system. In some embodiments, each emission point 70 and / or detector (s) 22 has instructions or instructions that separately define each emission point or focal spot and / or some operating parameters of the detector. May operate according to one or more sequences of For example, the command sequence relates to the order in which the focal spots are fired or fired, the duration for which each focal spot is fired, the energy at which each emission point 70 is fired, the focal spot firing. mA, focal spot activation duration, etc. can be defined. Thus, a given command sequence has a focal spot firing pattern in which no focal spot is fired at the same time, a focal spot firing pattern in which several focal spots are fired simultaneously, and several focal spots. Can be defined such that the focal spot firing pattern is fired more or less than the other focal spots, and / or the sequential or non-sequential firing order of each focal spot. In this manner, cardiac overscan is minimized, helical overscan is minimized, image quality is increased, noise is reduced, scatter is reduced, x-ray source heat flow is reduced, and patient dose is reduced An instruction sequence that achieves several goals, such as limiting, can be selected. A suitable command sequence for a given patient may be calculated based on an initial scout scan, such as a scan acquired using a conventional command sequence with a standard bowtie filter in some embodiments. . As will be appreciated, instructions for the various instruction sequences discussed herein may be stored in and obtained from such sequence buffers 32 as discussed with respect to FIG. Alternatively, the instruction sequence may be calculated ad hoc or “on the fly”, for example using closed loop feedback based on detector measurements.

命令系列についての以下の議論に関して図14を参照して述べると、z方向の焦点スポット列にアルファベットすなわちA、B、C等とラベルを付し、x方向の焦点スポット列には番号すなわち1から20までの番号を振る。図示の例では、後にあらためて詳述するように、外側焦点スポット64は、幾つかの実施形態では外側半径方向視野に対応し得る。同様に、内側焦点スポット66は、幾つかの実施形態では心臓視野のような内側の円形視野に対応し得る。   With reference to FIG. 14 for the following discussion of the command sequence, the focal spot column in the z direction is labeled alphabetically, ie, A, B, C, etc., and the focal spot column in the x direction is numbered from 1 or Number up to 20. In the illustrated example, the outer focal spot 64 may correspond to an outer radial field in some embodiments, as will be described in detail later. Similarly, the inner focal spot 66 may correspond to an inner circular field, such as a cardiac field in some embodiments.

以上の命名規則を念頭に置いて、x及びzにおいて離散型焦点を有する分散型線源のための標準的な逐次的起動系列について説明する。この例では、分散型X線源は図13に示すような焦点の3×20のアレイである。かかる分散型X線源は、図1の系列バッファ32のような系列バッファに記憶されている命令系列を介して相次いで起動され得る。かかる逐次的命令系列は、A1−A2−A3−・|A20−B1−B2−B3−…−B20−C1−C2−C3−…−C20−A1−A2−A3−…−A20−…等のような起動順序に対応し得る。代替的には、逐次的命令系列のもう一つの例は、A1−B1−C1−A2−B2−C2−A3−…−A20−B20−C20−A1−B1−C1−A2−…等であり得る。このように、これらの例では、放出点起動は、横列毎又は縦列毎に相次いで進行し得る。他の例では、螺旋パターン、ジグザグ・パターン及び擬似無作為パターン等のような代替的なパターンを用いることができる。これらの逐次型の例では固定された又は予め決められた順序が存在し、起動はこの固定された予め決められた順序に基づいて相次いで進行する。   With the above naming convention in mind, a standard sequential activation sequence for a distributed source with discrete focus at x and z will be described. In this example, the distributed x-ray source is a 3 × 20 array of focal points as shown in FIG. Such a distributed X-ray source can be activated one after the other via a sequence of instructions stored in a sequence buffer such as the sequence buffer 32 of FIG. Such sequential instruction sequences include A1-A2-A3-. | A20-B1-B2-B3 -...- B20-C1-C2-C3 -...- C20-A1-A2-A3 -...- A20-. It is possible to correspond to such an activation order. Alternatively, another example of a sequential instruction sequence is A1-B1-C1-A2-B2-C2-A3 -...- A20-B20-C20-A1-B1-C1-A2 -... etc. obtain. Thus, in these examples, emission point activation may proceed sequentially from row to row or column to column. In other examples, alternative patterns such as spiral patterns, zigzag patterns and pseudo-random patterns can be used. In these sequential examples, there is a fixed or predetermined order, and activation proceeds sequentially based on this fixed predetermined order.

他の各実施形態では、命令系列が非一様であってもよい。幾つかのかかる実施形態では、幾つかの焦点スポットを他の焦点スポットよりも頻繁に発火させるすなわち起動することができる。例えば、患者若しくは物体の高減弱部分を通じて発火する焦点スポット及び/又は良好な画質を要求する着目領域を通じて発火する焦点スポットは、高頻度で発火させられることができる(より大きいmA、kW及び/又は積算時間での発火の代わりに若しくは加えて)。反対に、患者若しくは物体の低減弱部分を通じて発火する焦点スポット及び/又は敏感な器官を通じて発火する焦点スポットは、低頻度で発火させられることができる(より小さいmA、kW及び/又は積算時間での発火の代わりに若しくは加えて)。かかる非一様命令系列の一例としては、分散型X線源の焦点スポットの全てを相次いで起動し(A1→C20)、次いで内側焦点スポット66(A6→A15、B6→B15、C6→C15)のみを相次いで起動し、これらのそれぞれの命令系列を繰り返すことを含み得る。このように、この例では内側焦点スポット66は外側焦点スポット64の2倍だけ頻繁に起動される。もう一つの例では、幾つかの焦点スポットを全く起動しなくてもよい。例えば、患者又は物体の小部分のみに着目するような具現化形態では、内側焦点スポット66のみを起動すればよい(A6→A15、B6→B15、C6→C15)。認められるように、異なる焦点スポット又は焦点スポットの異なる部分集合が、他の焦点スポット又は焦点スポットの部分集合よりも高頻度で又は低頻度で起動されるような焦点スポットを発火させる(又は発火させない)他の組み合わせを用いてもよい。   In other embodiments, the instruction sequence may be non-uniform. In some such embodiments, some focal spots can be fired or activated more frequently than others. For example, a focal spot that ignites through a highly attenuated part of a patient or object and / or a focal spot that ignites through a region of interest that requires good image quality can be ignited with a high frequency (larger mA, kW and / or Instead of or in addition to firing at the total time). Conversely, focal spots that ignite through reduced weakness of the patient or object and / or focal spots that ignite through sensitive organs can be ignited less frequently (with smaller mA, kW and / or integration time). Instead of or in addition to ignition). As an example of such a non-uniform command sequence, all the focal spots of the distributed X-ray source are activated one after another (A1 → C20), and then the inner focal spot 66 (A6 → A15, B6 → B15, C6 → C15). Only one after the other and repeating each of these instruction sequences. Thus, in this example, the inner focal spot 66 is activated twice as often as the outer focal spot 64. In another example, some focal spots may not be activated at all. For example, in an implementation that focuses only on a small part of the patient or object, only the inner focal spot 66 need be activated (A6 → A15, B6 → B15, C6 → C15). As will be appreciated, different focal spots or different subsets of focal spots fire (or do not ignite) focal spots that are activated more frequently or less frequently than other focal spots or subsets of focal spots. ) Other combinations may be used.

もう一つの実施形態では、2以上の焦点スポットを同時に起動してもよい。かかる実施形態は、同時に起動される焦点スポットが検出器22の異なる部分又は異なる検出器22に入射するX線を発生する場合に有用であり得る。例えば、横列A及びCに関連する焦点スポットは、横列A及びCの焦点スポットが同時に起動される場合に検出器22において殆ど又は全く重なりが生じないように、焦点スポットの各々の横列が検出器22の異なる長手方向部分において発火するように、z方向にコリメートされ得る。この例では、横列A及びCの焦点スポットは、A1C1−B1−A2C2−B2−A3C3−B3−…−A20C20−B20−A1C1−B1−…との命令系列等に従って同時に起動され得る。   In another embodiment, two or more focal spots may be activated simultaneously. Such an embodiment may be useful when focal spots that are activated simultaneously generate X-rays that are incident on different parts of the detector 22 or on different detectors 22. For example, the focal spots associated with rows A and C are such that each row of focal spots has a detector such that little or no overlap occurs in detector 22 when the focal spots of rows A and C are activated simultaneously. It can be collimated in the z direction to ignite in 22 different longitudinal portions. In this example, the focal spots in rows A and C can be activated simultaneously according to a command sequence such as A1C1-B1-A2C2-B2-A3C3-B3-... -A20C20-B20-A1C1-B1-.

図4に示すような1よりも多い検出器22を用いる具現化形態では、焦点スポットは、利用可能な検出器22の一つのみによって検出されるようにコリメートされてよい。かかる具現化形態では、一つの検出器22を照射するようにコリメートされた焦点スポットが、異なる検出器22を照射するようにコリメートされた焦点スポットと同時に起動され得る。この態様で2以上の小型検出器を用いることにより、結果的な散乱の増大を、走査されている解剖学的構造又は物体に合わせて適応構成する方法で管理して緩和することを可能にしつつ、単一の大面積検出器の大線束を達成することができる。   In implementations using more than one detector 22 as shown in FIG. 4, the focal spot may be collimated so that it is detected by only one of the available detectors 22. In such an implementation, a focal spot collimated to illuminate one detector 22 may be activated simultaneously with a focal spot collimated to illuminate a different detector 22. By using two or more small detectors in this manner, the resulting increase in scatter can be managed and mitigated in a manner that is adaptively configured for the anatomy or object being scanned. A large bundle of single large area detectors can be achieved.

焦点スポットの同時起動を用いたかかる実施形態では、付加的な交差散乱が発生され得る。このように、焦点スポットの同時起動を行なうか否かについての判定は、撮像を受けている対象、各々の焦点スポットについて対象を通る予測経路長(一般に経路長が大きいほど大きい散乱の潜在的可能性に対応する)、各々の焦点スポットの位置(1個の検出器又は互いに過度に近接した複数の検出器に入射するX線を有する焦点スポットを同時に起動することを選択随意で回避するため)、各々の焦点スポットについて予測される検出可能な信号(予測される検出可能な信号に大きな差を有する焦点スポットを同時に起動することを選択随意で回避するため)に基づいて行なわれ得る。幾つかの実施形態では、焦点スポットは、予測経路長が実質的に等価であるような同時起動のために選択され得る。経路長に実質的な差がある場合には、受光される一次線束を均等化して少ない信号を受け取る検出器に入射する交差散乱を低減するように、小さい経路長(従ってさらに少ない減弱)を有する焦点スポットを小さいmAによって起動してもよい。   In such an embodiment using simultaneous activation of focal spots, additional cross-scatter can be generated. Thus, the decision as to whether or not to simultaneously activate the focal spot is based on the object being imaged, the predicted path length through the object for each focal spot (in general, the larger the path length, the greater the potential for scattering Position of each focal spot (optionally to avoid simultaneously launching a focal spot having X-rays incident on one detector or multiple detectors too close to each other) , Based on the detectable signal predicted for each focal spot (to optionally avoid simultaneously activating a focal spot having a large difference in the predicted detectable signal). In some embodiments, the focal spot may be selected for simultaneous activation such that the predicted path length is substantially equivalent. If there is a substantial difference in path length, have a small path length (and therefore less attenuation) to equalize the received primary flux and reduce cross-scatter incident on the detector that receives less signal The focal spot may be activated by a small mA.

さらに、幾つかの実施形態では、所与の「サンプル期間」又は起動区間に、1個の焦点スポットが期間の何らかの部分にわたって起動され、他の焦点スポットが最初の期間とは時間的に重なり合っていてもいなくてもよい異なる期間にわたって起動されることができ、すなわち各焦点スポットが相補的な積算時間を有するようにすることができる。正味の交差散乱が存在する範囲までにおいて、線源を他のものと同時にではなく自体によって時折オンにすることにより交差散乱を直接測定することができる。   Further, in some embodiments, in a given “sample period” or activation interval, one focal spot is activated over some portion of the period and the other focal spots overlap in time with the initial period. It can be activated for different periods that may or may not be present, i.e. each focal spot may have a complementary integration time. To the extent that net cross scatter exists, cross scatter can be measured directly by turning on the source from time to time rather than simultaneously with others.

加えて、幾つかの実施形態では、運動アーティファクトを軽減する命令系列を構築することができる。例えば、大抵の場合にy軸に沿ってxy平面内で移動する冠状血管では、運動の方向に整列した焦点は最小の運動を観測する。このように、起動の頻度又は積算時間の何れかを高めることにより、運動している構造と整列した焦点の起動に重点を置く命令系列を用いて再構成画像の運動アーティファクトを最小限にすることができる。   In addition, in some embodiments, a sequence of instructions that mitigate motion artifacts can be constructed. For example, in coronary vessels that move in the xy plane along the y-axis in most cases, the focal point aligned with the direction of motion observes minimal motion. Thus, by increasing either the frequency of activation or the integration time, the motion sequence artifacts in the reconstructed image are minimized by using a sequence of instructions that focuses on the activation of the focus aligned with the moving structure. Can do.

さらに、幾つかの実施形態では、異なる寸法の焦点スポットが異なる寸法の構造を撮像するのにさらに適したものとなるように、異なる寸法又は縮尺の焦点スポットを用いることができる。例えば、心臓の具現化形態では、冠状血管のような着目領域において小構造を網羅する小さい焦点スポットの起動に重点を置く命令系列を用いることができる。   Further, in some embodiments, different sized or scaled focal spots can be used so that different sized focal spots are more suitable for imaging different sized structures. For example, an embodiment of the heart can use a command sequence that focuses on the activation of a small focal spot that covers a small structure in a region of interest such as a coronary blood vessel.

一般的には、個別の焦点スポットが起動され得る順序の観点、焦点スポットが同時に起動されるか否かの観点、個別の焦点スポットに関連する絶対mAの観点、同時に起動される焦点スポットに関連する相対mAの観点、及び各々の焦点スポットについて提供される相補的積算時間の観点に、融通性がある。代替的に、これらの様々な要因は、検出されたX線が何れの焦点スポットから発したものかについて検出器又は読み出しレベルにおいて混同は起こり得ないと前提すると、すなわち検出器(1又は複数)において重なりが存在しない限りにおいて、個別の焦点スポット・レベルにおいて、又は焦点スポットの幾つか若しくは全てに関して様々であってよい。実際に、幾つかの実施形態では、可能な部分系列又は系列の網羅的評価を行なうことができ、サンプリング、線量効率、散乱、画像雑音、時間分解能及び空間分解能の間に望ましい兼ね合いを与える命令系列が選択される。   In general, in terms of the order in which the individual focal spots can be activated, in terms of whether the focal spots are activated simultaneously, in terms of absolute mA associated with the individual focal spots, in relation to the focal spots activated simultaneously There is flexibility in terms of relative mA and the complementary integration time provided for each focal spot. Alternatively, these various factors assume that no confusion can occur at the detector or readout level as to which focal spot the detected x-rays originate from, i.e. the detector (s). As long as there is no overlap in, it may vary at individual focal spot levels or for some or all of the focal spots. Indeed, in some embodiments, an exhaustive evaluation of possible subsequences or sequences can be performed, and a command sequence that provides the desired tradeoff between sampling, dose efficiency, scatter, image noise, temporal resolution and spatial resolution. Is selected.

焦点の非一様命令系列に加えて、心臓ハーフスキャン・オーバスキャンの問題に対処するのに適した他の命令系列を用いてもよい。従来の第三世代CTシステムでは、「ハーフ・スキャン」は180°+αの回転区間から成り、ここでαはファン角度であり、このファン角度はX線ビームの物理的ファン角度であってもよいし、着目視野に対応するファン角度であってもよい。半回転スキャンにおいて得られるデータ集合は典型的には、平行ビームによって取得された集合に対応するように並べ換え(rebinning)され、又はParkerの加重方式を用いてそのまま再構成される。ファン角度にわたる余分な回転は、パラレル・ビーム取得に比較して、走査されている患者又は物体に対する加算的な線量を生ずる。例えば、図15を参照すると、ハーフ・スキャン取得方式を用いて取得された有用な投影データ80及び無駄な線量82を示す従来技術での図が示されており、rをアイソセンタに対する射線の距離とし、θを垂直軸に対する射線の角度としたr−θ座標において表わされている。   In addition to the focus non-uniform instruction sequence, other instruction sequences suitable for addressing the cardiac half-scan / over-scan problem may be used. In conventional third generation CT systems, the “half scan” consists of a 180 ° + α rotation section, where α is the fan angle, which may be the physical fan angle of the X-ray beam. However, the fan angle corresponding to the visual field of interest may be used. The data set obtained in a half-rotation scan is typically rebinned to correspond to the set acquired by the parallel beam, or reconstructed as is using Parker's weighting scheme. Extra rotation across the fan angle results in an additional dose to the patient or object being scanned compared to parallel beam acquisition. For example, referring to FIG. 15, a prior art diagram showing useful projection data 80 and useless dose 82 acquired using a half-scan acquisition scheme is shown, where r is the ray distance to the isocenter. , Θ is expressed in r-θ coordinates with the angle of the ray with respect to the vertical axis.

本書で議論するような分散型X線源及び適当な起動方式を用いると、ハーフ・スキャン取得に関連する無駄な線量を低減することができる。例えば、一実施形態では、作動焦点スポットすなわち放出点の範囲は、焦点スポットが180°パラレル・ビーム範囲(又は2基検出器の具現化形態では90°、及び3基検出器の具現化形態では60°等)を回転するにつれて次第に拡大することができる。X線源が、着目しているパラレル・ビーム範囲から出ながら回転するときには、焦点スポットは次第に作動停止され得る。図16を参照すると、この手法に関連する有用データ及び無駄な線量を図示したr−θ座標図が示されている。図15及び図16で分かるように、この例の手法に関連する無駄な線量は、従来のハーフ・スキャン取得手法に対して減少する。   Using a distributed X-ray source and a suitable activation scheme as discussed herein can reduce the wasted dose associated with half-scan acquisition. For example, in one embodiment, the working focal spot or emission range is such that the focal spot is 180 ° parallel beam range (or 90 ° for a dual detector implementation, and for a triple detector implementation). 60 °, etc.) can be gradually enlarged. As the X-ray source rotates out of the parallel beam range of interest, the focal spot can be progressively deactivated. Referring to FIG. 16, there is shown an r-θ coordinate diagram illustrating useful data and wasted dose associated with this approach. As can be seen in FIGS. 15 and 16, the wasted dose associated with this example technique is reduced relative to the conventional half-scan acquisition technique.

同様に、ヘリカル・スキャン・モードでは、螺旋の端では幾分かのX線量が無駄になる場合がある。分散型線源の空間配列は、焦点スポットを次第に起動しまた作動停止させる起動方式によって制御されると、焦点スポットが長手方向着目領域に出入りするのに伴って、かかる無駄な線量を回避することができる(xに対してzに沿って)。この態様で、ヘリカル・オーバスキャンの問題に対処することができる。   Similarly, in the helical scan mode, some X-ray dose may be wasted at the end of the helix. When the spatial arrangement of the distributed source is controlled by an activation scheme that gradually activates and deactivates the focal spot, it avoids such a useless dose as the focal spot enters and exits the longitudinal region of interest. Can be (along z for x). In this manner, the helical overscan problem can be addressed.

さらに、系列バッファに記憶されている命令は、対応する測定が効率的なデータ並べ換え又は画像再構成のためにr−θ空間(ラドン空間)において十分に整列するように、それぞれのX線パルス及び検出器読み出しのタイミングを最適化することができる。   In addition, the instructions stored in the sequence buffer may include respective X-ray pulses and so that the corresponding measurements are well aligned in r-theta space (Radon space) for efficient data reordering or image reconstruction. The timing of detector readout can be optimized.

系列バッファ32に記憶されている命令系列を具現化するときに、ECG系列のような外部情報を考慮に入れてもよい。例えば、先行型(prospective)心同期取得では、ECG信号を用いて、心臓が撮像に望ましい時相にあるときを決定することができる。かかる実施形態では、仮想的ボウタイ・フィルタが命令系列の一部として具現化されている場合のように、系列にガントリ角度依存性が与えられ得る。このように、かかる実施形態においては、バッファの途中までX線が発生されない場合があり、すなわち系列バッファの指示は、所望の条件が最初に満たされるまで何らかの指示が具現化され得ないようにガントリ位置及びECGトリガに対する条件を課すことができる。同様に、関連する実施形態は、一旦、ECGトリガ及び/又はガントリ位置が適当になったと決定されたら、記憶されている系列の「JUMP」命令又は「GOTO」命令を用いて一組の指示を実行するように進行することができる。   When the instruction sequence stored in the sequence buffer 32 is implemented, external information such as an ECG sequence may be taken into consideration. For example, in prospective cardiac synchronization acquisition, the ECG signal can be used to determine when the heart is in the desired time phase for imaging. In such an embodiment, the gantry angle dependency may be imparted to the sequence, such as when the virtual bowtie filter is embodied as part of the command sequence. Thus, in such an embodiment, X-rays may not be generated halfway through the buffer, i.e., the sequence buffer instruction is such that any instruction cannot be embodied until the desired condition is first met. Conditions for position and ECG trigger can be imposed. Similarly, the related embodiments provide a set of instructions using a stored sequence of “JUMP” or “GOTO” instructions once it is determined that the ECG trigger and / or gantry position is appropriate. Can proceed to execute.

代替的には、系列バッファ32に記憶されているDASへの指示の形態で類似のアプローチを具現化することができる。例えば、系列バッファの指示はループ・モードで動作することができ、所望のガントリ角度及び/又はECGトリガが生ずるまで実行せずに通過するようにすることができる。このときには、すなわち取得条件が満たされたときには、「曝射入」命令を発することができ、次のスーパビューが開始したときには系列バッファに記憶されている論理が通常の実行を開始する。   Alternatively, a similar approach can be implemented in the form of an indication to the DAS stored in the sequence buffer 32. For example, sequence buffer instructions can operate in a loop mode and can be passed through without executing until the desired gantry angle and / or ECG trigger occurs. At this time, that is, when the acquisition condition is satisfied, an “exposure” command can be issued, and when the next superview starts, the logic stored in the series buffer starts normal execution.

このように、命令系列として記憶されている命令又は指示は、分散型X線源の動作及びX線制御器30の制御に関連していてもよいし、DAS36の動作に関連していてもよい。例えば、データ取得のスケジュール式調節を、系列バッファに対する指示のリストの一部として提供することができる。一例では、線束が低いときには、より長いサブ・ビュー(DASサンプリング区間)に対して電子雑音の利益が存在し得る。このように、X線制御器30への系列バッファ指示が低線束を生ずるときには、対応する指示を系列バッファに配置して、低線束の持続時間にわたってDAS36のサンプリング区間を延長することができる。同様に、二重kVp走査が実行されているときには、kVを切り換える命令を系列バッファ32に記憶させることもできる。   As described above, the instruction or instruction stored as the instruction sequence may be related to the operation of the distributed X-ray source and the control of the X-ray controller 30 or may be related to the operation of the DAS 36. . For example, a scheduled adjustment of data acquisition can be provided as part of the list of instructions for the sequence buffer. In one example, when the flux is low, there may be a benefit of electronic noise for longer sub-views (DAS sampling interval). Thus, when a sequence buffer instruction to the X-ray controller 30 produces a low flux, the corresponding instruction can be placed in the sequence buffer to extend the sampling period of the DAS 36 over the duration of the low flux. Similarly, when double kVp scanning is being executed, an instruction to switch kV can be stored in the series buffer 32.

本発明の技術的効果は、視野を撮像するための2以上の離散型放出点及び1又は複数の対応する検出器の利用を含んでいる。2以上の離散型放出点の動作は、互いに対して独立であってよい。それぞれの放出点の動作及び/又は検出器の読み出しは、系列バッファに記憶されている命令に従って実行され得る。   The technical effects of the present invention include the use of two or more discrete emission points and one or more corresponding detectors to image the field of view. The operation of two or more discrete emission points may be independent of each other. The operation of each emission point and / or the reading of the detector can be carried out according to the instructions stored in the sequence buffer.

本書の記載は、最良の態様を含めて発明を開示すると共に、任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が発明を実施することを可能にするように、実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書記言語と異ならない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書記言語と僅かな差しかないような等価の構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。   This written description discloses the invention, including the best mode, and any person skilled in the art can make and use the invention, including making and using any device or system and performing any incorporated methods. Use examples to make it possible. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. If such other examples have structural elements that do not differ from the written language of the claims, or include equivalent structural elements that are only slightly different from the written language of the claims, Be within range.

10 イメージング・システム
12 X線源
14 コリメータ
16 放射線流
18 患者
20 放射線の減弱部分
22 検出器
24 システム制御器
26 回転サブシステム
28 線形配置サブシステム
30 X線制御器
32 系列バッファ
34 モータ制御器
36 データ取得システム(DAS)
38 コンピュータ
40 メモリ
42 操作者ワークステーション
44 表示器
46 プリンタ
48 PACS
60 フラット・パネル検出器
64 外側焦点スポット
66 内側焦点スポット
70 放出点
72 視野
74 第一の放出点
76 第二の放出点
80 中心着目領域
82 周辺領域
86 第三の放出点
88 第四の放出点
94、96、98 放出点
100 CTスキャナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Imaging system 12 X-ray source 14 Collimator 16 Radiation flow 18 Patient 20 Radiation attenuation part 22 Detector 24 System controller 26 Rotation subsystem 28 Linear arrangement subsystem 30 X-ray controller 32 Sequence buffer 34 Motor controller 36 Data Acquisition system (DAS)
38 Computer 40 Memory 42 Operator workstation 44 Display 46 Printer 48 PACS
60 Flat Panel Detector 64 Outer Focus Spot 66 Inner Focus Spot 70 Emission Point 72 Field of View 74 First Emission Point 76 Second Emission Point 80 Center Area of Interest 82 Peripheral Area 86 Third Emission Point 88 Fourth Emission Point 94, 96, 98 Release point 100 CT scanner

Claims (9)

複数の離散型X線放出焦点スポット(70)と、
該複数のX線放出焦点スポット(70)により放出されるX線(16、20)を検出するように構成されている1又は複数の検出器(22)と、
前記複数の離散型X線放出焦点スポット(70)を独立に動作させるように構成されているX線制御器(30)と、
前記1又は複数の検出器(22)から信号を読み出すように構成されているデータ取得システム(36)と、
前記X線制御器(30)の動作を制御する命令のリストを記憶するように構成されている系列バッファ(32)と
を備えた計算機式断層写真法(CT)イメージング・システム(10)。
A plurality of discrete X-ray emission focal spots (70);
One or more detectors (22) configured to detect X-rays (16, 20) emitted by the plurality of X-ray emission focal spots (70);
An X-ray controller (30) configured to operate the plurality of discrete X-ray emission focal spots (70) independently;
A data acquisition system (36) configured to read signals from the one or more detectors (22);
A computed tomography (CT) imaging system (10) comprising a sequence buffer (32) configured to store a list of instructions for controlling operation of the x-ray controller (30).
前記系列バッファ(32)は、前記データ取得システム(36)の動作を制御する第二の命令のリストを記憶するようにさらに構成されている、請求項1に記載のCTイメージング・システム(10)。   The CT imaging system (10) of claim 1, wherein the sequence buffer (32) is further configured to store a list of second instructions that control operation of the data acquisition system (36). . 前記第二の命令のリストは、前記データ取得システム(36)に対し、サンプリング期間を調節する、データ読み出しを開始する、又はデータ読み出しを停止するように指示する1又は複数の命令を含んでいる、請求項2に記載のCTイメージング・システム(10)。   The second list of instructions includes one or more instructions that instruct the data acquisition system (36) to adjust the sampling period, to start reading data, or to stop reading data. A CT imaging system (10) according to claim 2. 前記複数の離散型X線放出焦点スポット(70)は、分散型X線源(12)の一部である、請求項1に記載のCTイメージング・システム(10)。   The CT imaging system (10) of claim 1, wherein the plurality of discrete x-ray emission focal spots (70) are part of a distributed x-ray source (12). 前記命令のリストは、前記X線制御器(30)に対し、所定の時刻に若しくは所定の系列で、所定のmAにおいて、所定の持続時間にわたり、所定の焦点スポット寸法において、トリガから所定の間隔の後に、所定のエネルギにおいて、又は所定のkVpで、それぞれのX線放出焦点スポットを起動するように指示する1又は複数の命令を含んでいる、請求項1に記載のCTイメージング・システム(10)。   The list of instructions is sent to the X-ray controller (30) at a predetermined interval from a trigger at a predetermined time, in a predetermined sequence, at a predetermined mA, for a predetermined duration, at a predetermined focal spot size. A CT imaging system (10) according to claim 1 including one or more instructions that direct to activate each X-ray emission focal spot at a predetermined energy or at a predetermined kVp. ). 前記命令のリストの各々の命令は、それぞれのビューでのX線放出焦点スポットの動作に対応している、請求項1に記載のCTイメージング・システム(10)。   The CT imaging system (10) of claim 1, wherein each instruction in the list of instructions corresponds to operation of an x-ray emission focal spot in a respective view. 前記複数の離散型X線放出焦点スポット(70)からの各々のX線放出は、前記命令のリストの異なる命令により画定される、請求項1に記載のCTイメージング・システム(10)。   The CT imaging system (10) of claim 1, wherein each x-ray emission from the plurality of discrete x-ray emission focal spots (70) is defined by a different instruction in the list of instructions. 離散型で別個に動作可能な複数のX線放出焦点スポット(70)を含む分散型X線源(12)を設けるステップと、
該分散型X線源(12)により放出されるX線(16、20)に応答して信号を発生するように構成された1又は複数の検出器(22)を設けるステップと、
前記複数のX線放出焦点スポット(70)を動作させる命令のリストを記憶することが可能な系列バッファ(32)を設けるステップと、
X線制御器(30)を前記分散型X線源(12)及び前記系列バッファ(32)に電気的に接続するステップであって、当該X線制御器(30)は前記命令のリストに従って前記複数のX線放出焦点スポット(70)を独立に動作させることが可能である、電気的に接続するステップと、
データ取得システム(36)を前記1又は複数の検出器(22)に電気的に接続するステップであって、当該データ取得システム(36)は、前記1又は複数の検出器(22)により発生される前記信号を読み出すことが可能である、電気的に接続するステップと
を備えた方法。
Providing a distributed x-ray source (12) comprising a plurality of discrete and separately operable x-ray emission focal spots (70);
Providing one or more detectors (22) configured to generate signals in response to X-rays (16, 20) emitted by the distributed X-ray source (12);
Providing a sequence buffer (32) capable of storing a list of instructions for operating the plurality of X-ray emission focal spots (70);
Electrically connecting an X-ray controller (30) to the distributed X-ray source (12) and the sequence buffer (32), the X-ray controller (30) being in accordance with the list of instructions Electrically connecting a plurality of X-ray emitting focal spots (70) independently operable;
Electrically connecting a data acquisition system (36) to the one or more detectors (22), the data acquisition system (36) being generated by the one or more detectors (22); Electrically connecting the signal, wherein the signal can be read out.
前記データ取得システム(36)は前記命令のリストに従って動作する、請求項8に記載の方法。   The method of claim 8, wherein the data acquisition system (36) operates according to the list of instructions.
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