JP2011520233A - アノードの焦点スポットを放射する少なくとも一つのｘ線放射線の並進及び／又は回転変位の動きを固定基準位置に対して実施するための集積アクチュエータ手段と、放射されたｘ線ビームの結果的な平行及び／又は角度シフトを補償するための手段とを具備するｘ線診断システム - Google Patents

Abstract

本発明は、改善されたパワー定格を持つ高解像度撮像アプリケーションでの使用のためのＸ線システム、より特には、回転アノードタイプのＸ線源を使用して、又は代わりに、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）技術で作られた空間的に分布されたＸ線源のアレイを使用して、Ｘ線ベースの画像取得システムのための様々なシステム構成に関し、取得された２Ｄ投影データのセットから速い動きの対象物（例えば、心筋のような）の正確な再構成のために必要とされるような、取得されたＣＴの改善された時間的解像度のために、より高いサンプリングレートを可能にする。本発明によると、各Ｘ線源は、固定基準位置に対するＸ線源のアノード２０４、２０４‘、２０４ａ’又は２０４ｂ‘の位置を動かすことにより少なくとも一つの並進及び／又は回転変位を実施するための少なくとも一つの集積アクチュエータユニット２０６、２０６’、２０６ａ又は２０６ｂを有し、ここで、後者（回転変位）は、例えば、アノードに衝突する電子ビーム２０２、２０２ａ若しくは２０２ｂを供給する電子ビーム放射カソード２０１、２０１ａ若しくは２０１ｂ、又は取付プレート２０７、２０７ａ若しくは２０７ｂにより付与される。これは、その焦点スポット位置２０５でアノードの過熱によるパワー制限を克服するのを助ける。これに加えて、アノード変位からの結果としての焦点スポットサイズにおける偏差を補償するアノードの焦点スポット２０５の適合した焦点合わせを可能にするための焦点ユニット２０３、並びに／又は回転アノードの変位動きの方向に反対の方向へ電子ビーム２０２、２０２ａ若しくは２０２ｂを偏向する電場及び／若しくは磁場を生成するための偏向手段２１１、２１１ａ若しくは２１１ｂが供給される。

Description

本発明は、改善されたパワー定格を持つ高解像度撮像アプリケーションでの使用のためのＸ線システム、より特には、回転アノードタイプのＸ線源を使用して、又は代わりに、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）技術で作られた空間的に分布されたＸ線源のアレイを使用して、このように、取得された２Ｄ投影データのセットから速い動きの対象物（例えば、心筋のような）の正確な再構成のために必要とされるような、取得されたＣＴの改善された時間的解像度のために、より高いサンプリングレートを可能にする、Ｘ線ベースの画像取得システムのための様々なシステム構成に向いている。本発明によると、各Ｘ線源は、固定基準位置に対してＸ線源のアノードの位置を動かすことにより少なくとも一つの並進及び／又は回転変位を実施するための少なくとも一つの集積アクチュエータ手段を有し、ここで、後者（回転変位）は、例えば、取付プレート、又は前記アノードに衝突する電子ビームを供給する電子ビーム放射カソードにより付与される。これに加えて、前記アノード変位からの結果としての焦点スポットサイズにおける偏差を補償するアノードの焦点スポットの適合した焦点合わせを可能にするための焦点ユニット、並びに／又は回転アノードの変位動きの方向に反対の方向へ電子ビームを偏向する電場及び／若しくは磁場を生成するための偏向手段が供給される。

従来のハイパワーＸ線管は、通常、加熱又はフィラメント電流が通るカソードフィラメントを保持する真空チャンバを有する。通常４０ｋＶと１６０ｋＶとの間のオーダーの高電位差が、また真空チャンバ内に位置されるカソードとアノードとの間に付与される。この電位差は、管電流、すなわち電子のビームが、真空チャンバの内部の真空領域を通ってカソードからアノードへ流れるようにさせる。それから、電子ビームは、Ｘ線を生成するために充分なエネルギーで、小さな領域、すなわちアノードの焦点スポットに衝突する。

今日、ハイパワーＸ線源の最も重要なパワー限定要因の一つは、これらのアノード材料の溶融温度である。同時に、小さな焦点スポットが、撮像システムの高い空間解像度のために必要とされ、これが焦点スポットでの非常に高いエネルギー密度を導く。残念なことに、斯様なＸ線源へ付与されるパワーの大部分は、熱に変換される。電子ビームパワーからＸ線パワーへの変換効率は、最大で約１％と２％との間であるが、多くの場合もっと低い。結局、ハイパワーＸ線源のアノードは、特に焦点（約数ミリ平方メートルの範囲内の領域）内に極端な熱負荷を坦持し、これは、熱管理の特別な手段が採られていない場合、管の破壊を導くだろう。よって、効率的な熱消散は、現在のハイパワーＸ線源の開発で直面する最大の難題の一つを示す。一般に使用されるＸ線アノードのための熱管理技術は、非常に高い温度に抵抗できる材料を使用するステップと、熱を真空管の外へ移動させることは困難なので大量の熱を格納できる材料を使用するステップと、アノードの小さな角度を使用することにより光学的焦点を拡大することなく熱的に効果的な焦点スポット領域を拡大するステップと、アノードを回転することにより熱的に効果的な焦点スポット領域を拡大するステップとを含む。

大きな冷却容量を具備するハイパワーＸ線源を除いて、動きのあるターゲット（例えば、回転アノード）を具備するＸ線源を使用することは、非常に効果的である。固定アノードと比較して、回転アノードタイプのＸ線源は、アノード材料の損傷(例えば、溶融又は亀裂）が回避されるように、焦点スポット内に生成される熱エネルギーを速く分散させる利点を提供する。これは、より広めの検出有効範囲のために、現代のＣＴシステムでは、典型的には３０秒から３秒へ下がった短い走査時間でパワーの増大を許容する。電子ビームに対して焦点トラックの速度が高くなるほど、電子ビームがそのパワーを材料の同じ小さなボリュームへ蓄える時間が短くなり、よって、結果的にピーク温度が低くなる。

大きな半径（例えば、１０ｃｍ）を持つ回転ディスクとしてアノードを設計し、このディスクを高い周波数(例えば１５０Ｈｚより高い）で回転することにより、高い焦点トラック速度が達成される。しかしながら、アノードが真空で回転するので、管エンベロープの外側への熱エネルギーの転送は、放射線に大きく依存し、固定アノードで使用される液体冷却と同じ程の効果がない。よって、高い熱蓄積容量及びアノードと管エンベロープとの間の良好な放射線交換のための回転アノードが設計される。回転アノードに関連する他の困難さは、真空下でのベアリングシステムの操作と、アノードの高い温度の破壊力に抗するこのシステムの保護である。回転アノードＸ線源の初期には、アノードの限定された熱蓄積容量が、高い管パフォーマンスに対する主要な障害であった。これは、新しい技術の導入で変わった。例えば、アノードに真鍮をかぶせたグラファイトブロックが見出され、これは熱蓄積容量及び熱消散を劇的に増大させ、液体アノードベアリングシステム（摺動ベアリング）が包囲冷却オイルへの熱伝導を供給し、回転エンベロープ管を供給することは回転アノードの背面に対する直接的液体冷却を可能にする。

Ｘ線撮像システムが動きのあるオブジェクトを描くために使用される場合、高速画像生成が、動きの偽信号の発生を回避するために、通常要求される。例は、人間の心臓のＣＴスキャンである（心臓ＣＴ）。この場合、１００ｍｓ未満内の高い有効範囲及び高解像度で心筋の全ＣＴ走査を実施することが望ましく、この１００ｍｓは、心筋が休止している間の拍動サイクル中のタイムスパン内である。しかしながら、高速画像生成は、それぞれのＸ線源の高いピークパワーパフォーマンスを必要とする。

カーボンナノチューブ技術に基づいたＸ線マイクロ源の最近の開発は、今日では、固定に空間的に分配されたＸ線源を備えたＸ線システムコンセプトを可能にする。これにより、ＣＮＴ技術は、高い空間解像度及び速いスイッチング機能を具備するＸ線源を持てるという利点を意味し、よって、回転Ｘ線源の代わりに、固定のＣＴスキャナ構成の新世代へ導くことができた。しかしながら、空間的に分配されたＸ線源を持つコンセプトの画像品質に対する限定要因はＸ線源の最小ピッチであり、これは固定のＣＴ又はマイクロＣＴセットアップでの特定のＸ線源のスイッチング周波数により与えられる、最大画像取得周波数もまた規定する。

ＣＮＴベースのＸ線源について語ることは、常に電子ビームエミッタのサイズとしての小型化を示すことであり、アノードは数ミリメートルの範囲内にある必要があるだろう。しかし、小型化されたＸ線源でさえ、上述の熱問題に直面するだろう。回転アノードがＣＮＴＸ線源に対するオプションとしても、もちろん、分布された小型Ｘ線源及び数百又は数千のＸ線源を具備するシステムについて考える場合、各Ｘ線源内のマイクロ回転アノードを実現するための労力は、相対的に高くなるだろう。これらから離れても、モータを備えるマイクロ真空システムが実現するのが容易ではない（たとえ可能であるとしても、また変形例があるとしても）ので、信頼性が問題であろう。より簡易なアプローチは、アノードの異なる領域を放射することにより、焦点スポット内に消散される熱を速く分散させるために、焦点スポットがアノード上で相対的な動きを描くような、アノード材料の小さな動きである。

よって、上述の問題を克服する新規なＸ線管セットアップを提供することが本発明の目的である。

この目的の観点で、本発明の第１の例示的実施例は、空間的に分配されたシーケンシャルにスイッチ可能なＸ線源のアレイを有するＸ線スキャナシステムであって、前記Ｘ線源は所与のスイッチング周波数でプログラム可能なスイッチングシーケンスによりアドレスされ、各Ｘ線源は、焦点スポットの位置でアノードに衝突する入力電子ビームの方向に垂直な面に対して鋭角に傾斜した平面的なＸ線放射表面を持つ前記アノードと、電子ビームを生成するために使用される少なくとも一つの固定の電子ビーム放射カソードに対して前記アノードの少なくとも一つの並進及び／又は回転変位の動きを実施するための少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットとを有する、Ｘ線スキャナシステムに向けられている。これにより、前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットは、例えば、電場が印加されるとき機械的ストレス又は歪みを生成するピエゾクリスタルアクチュエータであり、特定の方向にアノードを動かす。これらの代替として、例えば、機械的、モータ駆動式、静電的、磁気的、流体圧的又は空気式アクチュエータのような他の何れのタイプのアクチュエータも、もちろん適用可能である。このようにして、加熱領域は増大され、Ｘ線源の出力部でのより高いＸ線パワーが可能である。

本発明によると、通常の動作温度と前記焦点スポット位置での前記アノードの温度との偏差に依存して前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットにより実施される前記アノードの並進及び／又は回転変位の動きのサイズ、方向、速度及び／又は加速度を制御するアクチュエータ制御ユニットが見られる。これにより、このアクチュエータ制御ユニットは、前記Ｘ線スキャナシステムにより実行される画像取得手順が、ぼやけ又は時間的エリアジング偽信号なしに対象の画像ボリュームの正確な３Ｄ再構成を可能にする２Ｄ投影画像のセットを生じるように、前記Ｘ線源をシーケンシャルにスイッチングするためスイッチング周波数に依存して、前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットにより実施されるアノードの並進及び／又は回転変位の動きのサイズ、方向、速度及び／又は加速度を制御するのに適する。

それに加えて、各Ｘ線源は、前記Ｘ線源のアノードのＸ線放射表面上の焦点スポットの位置に電子ビームを焦点合わせするための少なくとも一つの焦点ユニットだけでなく、前記少なくとも一つの固定の電子ビーム放射カソードに対する前記アノードの並進及び／又は回転変位からの結果的な焦点スポットサイズの偏差が補償されるように、前記アノードの焦点スポットの焦点合わせを調整するための焦点制御ユニットも有する。

この実施例によると、前記アノードの並進変位の動きが、前記アノードの傾斜角の方向に直線的な変位線に沿って動き、前記アノードの並進及び／又は回転変位の動きのサイズが前記焦点スポットサイズの範囲内又は前記焦点スポットサイズより大きいことが、好ましくは見られる。

前記アノードにより放射されるＸ線ビームが同じＸ線ビーム方向を導き、よって、前記アノードの傾斜角及び前記変位の動きに関係なく同じ視野を導くことが、特に提供される。

前記空間的に分配されたＸ線源が、カーボンナノチューブの形式で電界放出カソードを使用して多くの個別にアドレス可能なＸ線マイクロ源により与えられ、前記少なくとも一つの固定の電子ビーム放射カソードが、また、カーボンナノチューブ技術で実現される。

本発明の他の例示的実施例は、本質的にディスク形状の回転アノードを具備する回転アノードタイプの少なくとも一つのＸ線源を有するＸ線スキャナシステムであって、前記少なくとも一つのＸ線源の前記回転アノードが、焦点スポットの位置で前記回転アノードに衝突する入力電子ビームの方向に垂直な面に対して鋭角に傾斜した平面的なＸ線放射表面を持ち、固定の取付プレートに対して前記少なくとも一つのＸ線源の回転アノードの少なくとも一つの並進変位の動きを実施するための少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットと、通常の動作温度と前記焦点スポット位置でのアノードの温度との偏差に依存して前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットにより実施される前記回転アノードの並進変位の動きのサイズ、方向、速度及び／又は加速度を制御するためのアクチュエータ制御ユニットと、前記回転アノードの並進変位の動きの方向と反対の方向に前記電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための少なくとも一つの偏向手段と、前記固定の取付プレートに対して前記回転アノードの前記並進変位からの結果的な前記焦点スポット位置の偏差が補償されるように、電場及び／又は磁場の強さを調整するための偏向制御ユニットとを有する、Ｘ線スキャナシステムを示す。

Ｘ線ビームの位置をガントリ及び検出器に対して不変を維持するために、補償態様で全体のＸ線源を動かす一方、焦点スポットを外側に動かすことにより、Ｘ線源の熱容量が増大できる。これにより、電子ビーム偏向は、焦点スポットトラックの熱拡散の量を拡大し、同時に利用可能な熱容量を改善する。

この実施例によると、前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットは、電場が印加されるとき機械的ストレス又は歪みを生成するピエゾクリスタルアクチュエータ又は電気的モータにより与えられる。

更に、前記アノードの並進変位の動きが、前記アノードの傾斜角の方向に直線的な変位線に沿って動くことが、好ましくは見られる。

本発明の更に他の例示的実施例は、本質的にディスク形状の回転アノードを持つ各Ｘ線源を具備する回転アノードタイプの２つ以上のＸ線源を有するＸ線スキャナシステムであって、これら回転アノードの各々が、焦点スポットの位置でそれぞれの前記回転アノードに衝突する入力電子ビームの方向に垂直な面に対して鋭角に傾斜した平面的なＸ線放射表面を持ち、固定の取付プレートに対して各Ｘ線源を動かすことにより少なくとも一つの並進変位の動きを実施するための少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットと、互いに対して前記２つ以上のＸ線源の位置での少なくとも一つの並進変位の動きを実施するための少なくとも一つの他の集積されたアクチュエータユニットと、前記回転アノードの並進変位の動きの方向と反対の方向に前記電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための少なくとも一つの偏向手段と、前記Ｘ線源の回転アノードから放射されるＸ線放射により放射されたＸ線検出器に対するそれぞれのＸ線源の焦点スポット位置の偏差が補償されるように電場及び／又は磁場の強さを調整するための偏向制御ユニットとを有し、前記偏差は、前記固定の取付プレートに対する前記回転アノードの並進変位からである、Ｘ線スキャナシステムに向けられている。

換言すると、Ｘ線スキャナシステムのガントリ及び当該ガントリに装着された特定の検出器に対してＸ線ビームの位置を不変に維持するために、補償態様で、全体の管を同時に動かす一方で、その焦点スポットを外側に動かすことにより、Ｘ線源の熱容量を増大することが、見られるだろう。電子ビームの動きは、焦点スポットトラックの熱拡散の量を拡大し、よって、同時に利用できる熱容量を改善する。

この実施例の他の態様によると、通常の動作温度と前記焦点スポット位置での回転アノードの温度との偏差に依存して前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットにより実施されるそれぞれの回転アノードの並進変位の動きのサイズ、方向、速度及び／又は加速度を制御するためのアクチュエータ制御ユニットが見られる。それに加えて、前記アクチュエータ制御ユニットは、走査されるべき対象の領域のサイズに依存して互いに対して２つ以上のＸ線源の焦点スポットの位置における並進変位の動きのサイズ及び／又は方向を制御するのに適する。

これに関連して、前記回転アノードの並進変位の動きが、前記アノードの傾斜角の方向に直線的変位のラインに沿って行くことが、好ましくは見られる。互いに対して特定のＸ線源の焦点スポット位置を調整するための並進変位の動きは、前記Ｘ線スキャナシステムが具備する回転ガントリのローターに対して軸方向及び／又は半径方向に直線的変位ラインに沿って行く。

この実施例の他の態様によると、前記Ｘ線源は、前記回転ガントリのローターに対して接線方向及び半径方向に前記焦点スポット位置の調整を可能にするベローズシステムにより接続される２つの部分からなる単一の真空ケース内に位置されることが提供される。これらのＸ線源により共有される共通の電子ビーム放射カソードに対して最も近いＸ線源が、風車タイプのブレードアノードを持つ。

本発明のこれら及び他の利点は、添付の図面を参照して、これ以降説明される実施例に関する例を介して明らかになるだろう。

図１ａは、従来から知られた従来のＣＴスキャナ装置の構成を示す。 図１ｂは、図１ａで例示されたＣＴスキャナ装置の概略的ブロック図を示す。 図２ａは、電子ビームの方向に垂直な面に対して傾斜したＸ線放射アノードの表面に位置される焦点スポットの位置に衝突する電子ビームを生成するカーボンナノチューブタイプ（ＣＮＴ）の電子ビームエミッタを具備する、本発明の第１の実施例によるＸ線源のための新規な設定を示し、ここで、前記アノードは２つの固定的に取り付けられたピエゾアクチュエータにより前記電子ビームの方向に並進的に変位される。 図２ｂは、前記アノードが、個別に制御される前述の２つの固定的に取り付けられたピエゾアクチュエータにより、前記電子ビームの方向に並進的に変位され、また焦点スポット位置の周りを回転して変位される、図２ａに示された設定の変形例を示す。 図３ａは、電子ビームの方向に垂直な面に対して傾斜されたＸ線放射アノードの表面に位置される焦点スポットの位置に衝突する電子ビームを生成するカーボンナノチューブタイプ（ＣＮＴ）の電子ビームエミッタを具備する、本発明の第２の実施例によるＸ線源のための他の新規な設定を示し、ここで、前記アノードは固定的に取り付けられたピエゾアクチュエータによりその傾斜した面の傾斜角に沿った方向に並進的に変位される。 図３ｂは、前記アノードが、個別に制御される２つの固定的に取り付けられたピエゾアクチュエータにより、前記電子ビームの方向に並進的に変位され、また焦点スポット位置の周りを回転して変位される、図３ａに示された設定の変形例を示す。 図４は、従来から知られている従来の回転アノードディスクの設計断面図（縦断面図）を示す。 図５ａは、本発明の例示的実施例による面に位置された焦点スポットの位置に衝突するカソードの放射電子ビームの方向に垂直な前記面に対して傾斜した面を持つＸ線放射アノードを具備する本発明の第３の実施例による回転アノードタイプのＸ線管の断面図を示し、前記Ｘ線管は、固定の取付プレートに対してその傾斜した面の傾斜角に沿った方向に少なくとも一つのＸ線源の回転アノードの少なくとも一つの並進変位動きを実施するためのアクチュエータユニットと、回転アノードの並進変位動きの方向と反対の方向に前記電子ビームを偏向させる電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段とを具備する。 図５ｂは、固定の取付プレートに対してアノードの回転シャフトと平行な方向に前記少なくとも一つのＸ線源の回転アノードの少なくとも一つの並進変位動きを実施するための他のアクチュエータユニットを具備する図５に示されたＸ線管の変形例を示す。 図６ａ及び図６ｂは、可変の焦点スポット距離を持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管での２つの概略的に示されるアプリケーションシナリオを示し、ここで、前記焦点スポット距離は走査されるべき対象の領域のサイズに依存して調整される。 図７ａは、本発明の例示的実施例による面に位置された焦点スポットの位置に衝突する電子ビームの方向に垂直な前記面に対して傾斜した面を持つＸ線放射アノードを各々持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管のアプリケーションシナリオを示し、前記Ｘ線管各々は、少なくとも一つの固定の取付プレートに対してアノードの回転シャフトと平行な方向にこれらの焦点スポットの並進変位を実施するための２つのアクチュエータ手段を具備し、各々は、回転アノードの並進変位動きが補償されるように放射される電子ビームを偏向させる電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段を具備する。 図７ｂは、対象のより広い領域の場合に対する図７ａで示されたようなアプリケーションシナリオを示す。 図８ａは、焦点トラックが加熱される内部部分の場合に対する本発明の例示的実施例による面に位置された焦点スポットの位置に衝突する電子ビームの方向に垂直な前記面に対して傾斜した面を持つＸ線放射アノードを各々持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管のアプリケーションシナリオを示し、前記Ｘ線管各々は、少なくとも一つの固定の取付プレートに対してこれらの傾斜した面の傾斜角に沿った方向にこれらの焦点スポットの並進変位を実施するための２つのアクチュエータ手段を具備し、各々は、アノードの並進変位動きが補償されるように放射される電子ビームを偏向させる電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段を具備する。 図８ｂは、焦点トラックが加熱される外部部分の場合に対する図８ａに示されたようなアプリケーションシナリオを示す。

以下に、本発明の例示的実施例によるＸ線スキャナシステムが、添付図面を参照して特別に洗練してより詳細に説明されるだろう。

図１ａは、従来から知られているＣＴ撮像システムの構成を示す。図１ａに描かれているような現在のＣＴ撮像システムでは、回転ガントリ１０１上に取り付けられたＸ線源１０２は、Ｘ線１０６の扇形又はコーン形状のビームを生成しながら、患者の身体１０７又は検査されるべき他の対象物の長手軸１０８の周りを回転する。ガントリ１０１上のＸ線源１０２の位置と直径方向に反対側に通常取り付けられるＸ線検出器アレイ１０３は、患者の身体１０７を通ることにより減衰されて検出されたＸ線を電気信号へ変換しながら、患者の長手軸１０８の周りの方向に回転する。コンピュータ又はワークステーション１１３上で動作する画像レンダリング及び再構成システム１１２は、平面的再フォーマット画像、面が陰影のある表示、又はボクセル化されたボリュームデータセットから患者の内部のボリュームレンダリング画像を再構成する。

図１ｂに描かれるような概略的ブロック図において、検出器要素１０３ａの単一の行だけが示されている（すなわち、検出器の行）。通常、参照符号１０３により示されるようなマルチスライス検出器アレイは、複数の擬似平行又は平行スライスに対応する投影データが走査中に同時に取得できるように、複数の平行な行の検出器要素１０３ａを有する。代わりに、領域検出器がコーンビームデータを得るために利用されてもよい。検出器要素１０３ａは、患者を完全に囲んでもよい。図１ｂは、また、単一のＸ線源１０２を示すが、多くの斯様なＸ線源が、ガントリ１０１の周りに位置付けられてもよい。

Ｘ線源１０２のオペレーションは、ＣＴシステム１００の制御機構１０９により管理される。この制御機構は、一つ以上のＸ線源１０２へ電力及びタイミング信号を供給するＸ線コントローラ１１０を有する。制御機構１０９に属するデータ取得システム１１１（ＤＡＳ）は、検出器要素１０３ａからのアナログデータをサンプリングし、これらのデータを次のデータ処理のためデジタル信号へ変換する。画像再構成器１１２は、データ取得システム１１１からサンプリングされデジタル化されたＸ線データを受信して、高速画像再構成手順を実施する。画像再構成器１１２は、例えば、コンピュータ１１３内にある特定のハードウェア、又はこのコンピュータにより実行されるソフトウェアプログラムでもよい。再構成された画像は、大容量記憶装置（ストレージ）１１４に画像を格納するコンピュータ１３への入力として付与される。コンピュータ１１３は、また、ユーザインタフェース又はグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を介して信号を受信する。特に、前記コンピュータは、幾つかの構成においてキーボード及びマウス（図示されていない）を含むオペレータコンソール１１５から命令及び走査パラメータを受信する。関連したディスプレイ１１６（例えば、陰極線管ディスプレイ）は、オペレータがコンピュータ１１３から再構成された画像及び他のデータを観察可能にする。オペレータが提供する命令及びパラメータは、制御信号及び情報をＸ線コントローラ１１０、データ取得システム１１１、及びガントリ１０１内に患者１０７を位置づけるためにモータ駆動の患者テーブル１０４を制御するテーブルモータコントローラ１１７（「動きコントローラ」とも呼ばれる）へ供給するためにコンピュータ１１３により使用される。特に、患者テーブル１０４は、ガントリ開口部１０５を通して患者を動かす。

幾つかの構成では、コンピュータ１１３は、記憶装置１１８（「媒体リーダー」とも呼ばれる）、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、磁気光ディスク（ＭＯＤ）、又は他のデジタル装置を有し、他のデジタル装置は、フロッピー（登録商標）ディスク１１９、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのようなコンピュータ可読媒体、又はネットワーク若しくはインターネットのような他のデジタルソースからの命令及び／又はデータを読み取るようなイーサネット（登録商標）装置のようなネットワーク接続装置を含む。コンピュータは、ここで説明され使用されるような機能を実行するようにプログラムされ、用語「コンピュータ」は、コンピュータとして従来呼ばれている集積回路に限らず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、アプリケーション専用の集積回路及び他のプログラマブル回路を広く指す。

電子ビームの方向に垂直な面に対して傾斜したＸ線放射アノード２０４の表面に位置される焦点スポット２０５の位置に衝突する電子ビーム２０２を生成するカーボンナノチューブタイプ（ＣＮＴ）の電子ビームエミッタ２０１を具備する、本発明の第１の実施例によるＸ線源のための新規な設定２００ａが、図２ａに示される。この図から導かれるように、前記アノードは、２つの固定して取り付けられたピエゾアクチュエータ２０６及び２０６'により、前記電子ビームの方向に並進的に変位できる。よって、結果的なＸ線ビームは、距離ｄだけ平行にシフトできる。この設定の代わりとして、単一のピエゾアクチュエータ２０６も使用できる。ピエゾ制御に同期した焦点合わせは、アノードターゲット２０４上の同じ焦点スポットサイズを得るために位置合わせされる必要がある。従って、ピエゾアクチュエータ２０６及び２０６'の伸びΔｌは、Ｘ線ビームの所望の平行シフトｄと好ましくは同じである。

アノードが、個別に制御される２つの固定して取り付けられたピエゾアクチュエータ２０６及び２０６'により、電子ビームの方向に並進的に変位され、焦点スポット位置２０５の周りに鋭角θだけ回転的に変位される。よって、平行ビームシフトが可能なだけでなく、ビーム方向を動かすことにより、より大きな範囲のシフトも可能である。

これらによる構成の両方は、改善された空間解像度を達成するためにサンプリング状況を最適にするために好適に使用できる仮想Ｘ線源シフトに対応するビーム移動を提供する。

図２ａ及び図２ｂに描かれたセットアップジオメトリの他の改善によると、例えば描写面の背後に位置される他のピエゾアクチュエータ(図示されず)があってもよい。例えば、エッジ位置又はアノード２０４の他のコーナーに位置される少なくとも３つ又は４つのアクチュエータを具備する新規な設定が提供されてもよい。これは、少なくとも一つの他の直線的又は曲線の方向、例えば描写面に垂直な、よって電子ビーム２０２の方向に垂直な並進方向、又は電子ビームの拡散方向と一致する回転軸の周りの回転方向にアノードを並進的に又は回転して動かすことを可能にし、これは、各アクチュエータが個別に制御される場合、完全な立体角Ω＝４π（ステラジアンｓｒで与えられる）にわたる走査を実施可能にする。

電子ビームの方向に垂直な面に対して傾斜したＸ線放射アノード２０４の表面に位置される焦点スポット２０５の位置に衝突する電子ビーム２０２を生成するＣＮＴタイプの電子ビームエミッタ２０１を具備する、本発明の第２の実施例によるＸ線源のための他の新規な設定が、図３ａに示される。この図から得られるように、アノードは、固定に取り付けられたピエゾアクチュエータ２０６により、その傾斜面の傾斜角に沿った方向に並進的に変位できる。これは、１次元又は２次元動きである。克服すべき距離は、少なくとも焦点スポットサイズの大きさであるべきであるが、もちろん、（例えば、焦点スポットサイズの２倍以上の動きのような）より大きな動きは、互いに隣り合う幾つかのターゲットポイントを可能にし、全体的なパワーに対して局地的温度分配が改善されるだろう。アノードの傾斜角のアノード形状に関係なく、アクチュエータによる当該動きが、異なるＸ線ビーム方向又はジオメトリを導かないことが提供される。

この設定の変形例は図３ｂに描かれていて、アノード２０４が、２つの固定して取り付けられたピエゾアクチュエータ２０６及び２０６'により、電子ビーム２０２の方向に並進的に変位され、焦点スポット位置の周りに回転して変位される。これにより、ピエゾアクチュエータ２０６及び２０６'の伸びが相対的に小さくなり、アノード２０４は、傾斜したアノード面に衝突するＸ線ビームが常に同じ視野をカバーするように、調整されることが提供される。従って、僅かに異なる位置に第２のＣＮＴエミッタ２０１'を持つことが必要である（及び適合する焦点合わせを実施するための手段もおそらく）。ＣＮＴエミッタの速いスイッチング能力は、また、Ｘ線源ユニットの「最後の」出力ビームが、多かれ少なかれ同一のビーム品質で同一の視野を常にカバーする限り、複数のエミッタ配置を可能にする。種々異なる設定が、較正手順により調整できる。

図２ａ及び図２ｂで描かれた設定ジオメトリを参照して既に説明されたように、例えば描写面の背後に位置される他のピエゾアクチュエータ（図示されず）が、図３ａ及び図３ｂで描かれたようなこの第２の実施例による設定ジオメトリに、またあってもよい。また、エッジ位置又はアノード２０４のコーナーに位置される少なくとも３つ又は４つのアクチュエータを有する新規な設定であって、これらアクチュエータの各々が個別に制御される場合、完全な立体角Ω＝４π［ｓｒ］にわたる走査を実施可能にする新規な設定は、実現可能な考え得る設計オプションであろう。

従来から知られているような従来の回転アノードディスクのデザイン断面図（縦断面図）が、図４に示される。回転アノードディスクは、回転軸の周りにアノードを回転させる回転シャフト２０９に取り付けられる回転アノード２０４'を有し、回転アノード２０４'は、焦点スポット２０５の位置でアノードに衝突する入力電子ビーム２０２の方向に垂直な面に対して傾斜角だけ傾斜した平面的Ｘ線放射表面を持つ。図４から、回転アノード上の焦点スポットに生成される熱が、傾斜アノード面より下約１センチメートルまで延在する非常に狭い環状領域２０５ａに限定されることがわかる。これは、パワー定格が制限されていない場合、過熱を導く。ここで課題は、「即座に」利用可能である熱蓄積容量を拡大することである。したがって、熱によりアクセス可能であるボリュームをできるだけ大きくする必要がある。

表面に位置される焦点スポットの位置に衝突するカソードの放射電子ビーム２０２の方向に垂直な平面に対して傾斜する当該面を持つＸ線放射アノード２０４'を具備する本発明の例示的実施例による回転アノードタイプのＸ線管の断面図が、図５ａに示される。これにより、Ｘ線管は、固定の取付プレート２０７に対してその傾斜面の傾斜角に沿った方向に少なくとも一つの並進変位の動きを実施するためのアクチュエータ２０６ａと、回転アノードの並進変位の動きの方向と反対の方向に電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段２１１とを具備する。ＣＴスキャン中に、電子ビーム２０２は、焦点スポットトラックの熱拡散のボリュームを拡大し、同時に利用可能な熱容量を改善するために外側に大きく偏向される。アクチュエータ２０６ａを使用して、焦点スポット位置は、アノードの傾斜角に沿った方向に動く変位２１２のラインに沿って、同時にＸ線源を動かすことにより、取付プレートに対して不変のままである。

図５ａを参照して説明された設定を示すこのＸ線管の変形例であって、固定の取付プレート２０７に対してアノードの回転シャフト２０９に平行な方向に少なくとも一つのＸ線源の回転アノード２０４'の少なくとも一つの並進変位の動きを実施するための他のアクチュエータ２０６ａ'を有するこのＸ線管の変形例が、図５ｂに描かれている。

軸方向にコーン形状のビームＣＴを実施するために必要な、可変の焦点スポット距離を持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管を備えた２つの概略的に描かれたアプリケーションシナリオが、図６ａ及び図６ｂに示される。ここで描かれた実施例によると、投与量を節約し、コーンビーム偽信号を最小にするために、走査されるべき対象領域（ＲＯＩ）のサイズに依存して焦点スポット距離を調整するためのアクチュエータ手段が、提供される。このＲＯＩは、脳検査の場合６センチメートルから８センチメートルの間の長さ及び幅を持ち、それぞれ心臓及び肺検査の場合、１０センチメートルから８センチメートルの間の長さ及び幅を持つ。このために、継続した調整が望ましい。解決策の一つは、走査が始まる前にアクチュエータ２０６ａ’で回転シャフト２０９の軸方向に沿ってＸ線源を機械的に調整して動かすことである。

本発明の例示的実施例による表面に位置される焦点スポットの位置に衝突する電子ビーム２０２ａ又は２０２ｂの方向に垂直な面に対して傾斜した表面を持つＸ線放射アノード２０４ａ’又は２０４ｂ’を持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管を備えたアプリケーションシナリオが、図７ａに描かれている。対象のより広い領域を走査するための同様のアプリケーションシナリオが、図７ｂに示される。これらの図からわかるように、前記Ｘ線管は、少なくとも一つの固定の取付プレート２０７に対してアノードの回転シャフト２０９ａ及び２０９ｂに平行な方向にこれら焦点スポットの並進変位を実施するための２つのアクチュエータ手段２０６ａ及び２０６ａ’又は２０６ｂ及び２０６ｂ’それぞれを各々が具備している。更に、各Ｘ線管は、回転アノードの並進変位の動きが補償されるように、電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するため偏向手段２１１ａ又は２１１ｂを具備する。前記Ｘ線管は、例えば、２つの別個の放射線扇形ビームを生成するために、ＣＴスキャナシステムのガントリのローターに取り付けられる。ここで描かれた実施例によると、約２０センチメートルまでの焦点スポット距離は、走査されるべき対象の領域のサイズに依存して、例えば患者を走査する前にＸ線管の少なくとも一つを動かす第１のアクチュエータ２０６ａ’又は２０６ｂ’により調整可能である。加えて、第２の（又は結合された）アクチュエータ２０６ａ又は２０６ｂ、それぞれは、走査中にこれらのアノード角に沿った変位２１２ａ及び２１２ｂの２つの個別のラインのそれぞれ一つに沿って、前記Ｘ線管のシフトを可能にする。両方のＸ線管の少なくとも一つの直線的動きが、走査中に提供され、これは１秒、最大２０秒かかる。これに関連して、変位の各ラインは、このアノードの傾斜表面に沿ったそれぞれのアノード２０４ａ’又は２０４ｂ’の回転軸と特定の管の焦点スポットとの接続の拡張であることに留意されたい。前記アノードから放射されるＸ線ビームにより照射される検出器の位置に対する焦点スポットの位置は、それぞれのカソードの放射電子ビームの協調された同時の（対抗）偏向により一定を保っている。

本発明の例示的実施例による前記表面上に位置される焦点スポットの位置に衝突する電子ビーム２０２ａ又は２０２ｂの方向に垂直な面に対して傾斜する表面を持つＸ線放射アノード２０４ａ’又は２０４ｂ’を各々持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管を持つアプリケーションシナリオが、図８ａに描かれている。これにより、焦点トラックの内部部分が加熱されることが見られる。加熱される焦点トラックの外部部分を持つ類似のアプリケーションシナリオが、図８ｂに示される。示されるように、Ｘ線管各々は、少なくとも一つの固定の取付プレート２０７に対するこれらの傾斜面の傾斜角度に沿った方向に、これらの焦点スポットの並進変位を実施するための２つのアクチュエータ手段２０６ａ及び２０６’又は２０６ｂ及び２０６ｂ’それぞれを具備する。これら両方とも、回転アノードタイプの並進変位の動きが補償されるように、反対方向に放射された電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段２１１ａ又は２１１ｂを具備する。

本発明の他の例示的実施例では、２つのＸ線管は、例えば、ベローズシステムにより接続される２つの部分から成る単一の真空ケース内に位置される。この「ベローズデザイン」の他の実施例では、両方のＸ線管は、同一のカソードを共有し、Ｘ線管のうちの共有するカソードに最も近いＸ線管が、風車タイプの刃付きアノードを持ってもよい。この最も近いアノードは、刃の一つがビームと交差するとき、電子ビームにより当たる。このとき、遠い方のアノードは活性的でなく、逆もまた同様である。これにより、ベローズシステムは、ＣＴスキャナシステムの回転ガントリのローターに対して、接線方向及び半径方向で焦点スポットの位置の調整を可能にする。

上述された第３の例示的実施例による本発明の利点は、軸方向に大きなコーンビームＣＴのためのＸ線源の組み合わせが、データ問題を見逃すことや固有のコーンビーム偽信号を回避するために、少なくとも２つの焦点スポットを生成するために提供されることにある。走査時間があまりにも短くて熱がかなりの距離を移動できないので、焦点スポットの熱負荷が、より大きな焦点スポットトラックにわたって熱を拡散させることにより、非常に大きく低減される。これを達成するために、Ｘ線管は、ＣＴシステムガントリのローター上で基本的に半径方向にシフトされ、検出器までの焦点スポットの距離は、これらの電子ビームの適当な（対抗）偏向で一定に保たれる。これにより、Ｘ線管のパワー定格が、大きく改善できる。代わりに、又はそれに加えて、低減された熱安定性を持つアノード材料が使用できる。焦点スポット距離を調整するためにアクチュエータがいずれにせよ実施されるので、追加の労力は合理的である。

これにより、本発明は、デュアル管解決策が選択される場合に、軸方向のコーンビームＣＴに対するデュアル焦点スポット源の焦点スポット距離の軸方向の調整のためにアクチュエータを使用するという前提条件に基づく。これにより、本発明の進歩的ステップは、事実上、固定の取付プレートに対するＸ線管の並進変位のためのアクチュエータ手段が、稼働走査手順の間にＸ線管の並進変位の動きを実行するために供給されることにある。同時に、Ｘ線管の焦点スポットの位置に衝突する電子ビームは、半径方向に偏向できる。結果として、熱拡散のエリア及びボリューム、従って焦点スポットトラックの下の同時に利用可能な熱蓄積容量が強化されるので、焦点スポットの最大温度の低減が達成でき、よって、これは改善されたパワー定格を得るために役立つ。

本発明は、何れのタイプのＸ線源、特に回転アノードタイプのＸ線源、ＣＮＴエミッタベースのＸ線源、又は例えば小さな熱エミッタのような他のタイプの電子ビームエミッタを具備するＸ線源に対して、並びに、マイクロＣＴ、Ｘ線断層合成、Ｘ線及びＣＴアプリケーションのようなＸ線画像の何れの分野にも適用できる。ここで説明されたＸ線スキャナ装置は医療設定に属しているように説明されているが、本発明の利益は、工業設定、又は例えば限定するわけではないが、空港のバッゲージ走査システム若しくは他の種類の輸送センターのような輸送設定で典型的に実行されるシステムのような非医療システムに生じてもよいことは考えられる。本発明は、例えばＸ線ベースの物質検査の分野、又は例えば心臓ＣＴ、若しくは実時間で（例えば心筋のような）速い動きの対象の画像データを取得するために適用される他のＸ線画像アプリケーションでの医療画像の分野のような、高いピークパワーを持つ画像の速い取得が要求されるアプリケーションシナリオで特に実行される。

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示され説明されてきたが、斯様な例示及び説明は、例証的又は例示的であって限定的ではないと考えられるべきであり、このことは、本発明が、開示された実施例に限定されないことを意味する。開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示された明細書及び添付の請求項の学習から、請求されている本発明を実践する当業者により理解され遂行できるだろう。請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外しないし、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。更に、請求項内の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきでないことは、留意されるべきである。

使用された参照符号及びそれらの意味のテーブル
１００ 従来から知られているような従来のＣＴ画像システム
１０１ 従来のＣＴ画像システム１００の回転ガントリ
１０２ 回転ガントリ１０１に取り付けられたＸ線源又はＸ線管１０２
１０３ Ｘ線源又はＸ線管１０２とは直径方向に反対に回転ガントリ１０１に取り付けられたＸ線検出器アレイ１０３
１０３ａ 検査されるべき例えば患者１０７の身体のような、Ｘ線検出器アレイとＸ線源との間の対象物を通過する投影Ｘ線を感知するＸ線検出器アレイ１０３が具備する複数の検出器要素１０３ａ
１０４ 患者１０７をガントリ開口部１０５を通って動かす、従来のＣＴ画像システム１００のモータ駆動の患者テーブル
１０５ 回転ガントリ１０１の柱状ガントリ開口部１０５
１０６ 回転ガントリ１０１の反対側に位置されるＸ線検出器アレイ１０３に向かってＸ線源又はＸ線管１０２から投影されるＸ線の扇形又はコーンビーム
１０７ 患者テーブル１０４上に横たわる患者
１０８ 患者の長手軸と典型的に一致する、回転ガントリ１０１の回転軸
１０９ 従来のＣＴ画像システム１００の制御機構
１１０ Ｘ線源１０２又は複数のＸ線源へパワー及びタイミング信号を供給するＸ線コントローラ
１１１ 検出器アレイ１０３ａからのアナログデータをサンプリングし、当該データを次の処理のためにデジタル信号へ変換するコントロール機構１０９に属するデータ取得システム（ＤＡＳ）
１１２ データ取得システム１１１からサンプリングされデジタル化されたＸ線データを受けて、高速画像再構成を実施する画像再構成器
１１３ 再構成された画像の画像データが入力として付与されるコンピュータ又はワークステーション１１３
１１４ コンピュータ１１３に接続された大容量記憶装置
１１５ 例えば、キーボード及びマウス（図示されず）を有する、命令及び走査パラメータをコンピュータが受けるオペレータコンソール
１１６ コンピュータ１１３から受けた再構成された画像データをオペレータが視覚化する関連のディスプレイ（例えば陰極線管ディスプレイ）
１１７ 回転ガントリ１０１内に患者１０７を位置決めするために、モータ駆動患者テーブル１０４を制御するモータコントローラ（「動きコントローラ」とも呼ばれる）
１１８ コンピュータ可読媒体１１９からの命令及び／又はデータを読み出すため、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、磁気光ディスク、又はネットワーク接続装置（例えば、イーサネット（登録商標）装置）のような他のデジタル装置のような、記憶装置（「媒体リーダー」とも呼ばれる）
１１９ 例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、又はネットワーク又はインターネットのような他のデジタル装置のようなコンピュータ可読媒体
２００ａ 電子ビームの方向に垂直な面に対して傾いているＸ線放射アノードの表面に位置される焦点スポットの位置に衝突する電子ビームを生成するカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）タイプの電子ビームエミッタを具備する本発明の第１の例示的実施例によるＸ線源に対する新規な設定であって、前記アノードは図２ａに描かれているような設定２つの固定に取り付けられたピエゾアクチュエータにより前記電子ビームの方向に並進的に変位される。
２００ｂ 前記アノードが、前述の２つの固定に取り付けられたピエゾアクチュエータにより焦点スポット位置の周りに回転的に変位され、前記電子ビームの方向に並進的に変位される、図２ａに描かれる設定の変形例
２０１ 電子ビーム２０２を生成するために使用される、電子ビーム放射カソード
２０１‘ 他の電子ビーム２０２を生成するために使用される、他の電子ビーム放射カソード
２０１ａ 電子ビーム２０２ａを生成するために使用される、第１のＸ線管の電子ビーム放射カソード
２０１ｂ 電子ビーム２０２ｂを生成するために使用される、第２のＸ線管の電子ビーム放射カソード
２０２ カソード２０１により放射される電子ビーム
２０２ａ 第１のＸ線管のカソード２０１ａにより放射される電子ビーム
２０２ｂ 第２のＸ線管のカソード２０１ｂにより放射される電子ビーム
２０３ Ｘ線源アノード２０４のＸ線放射面上の焦点スポット２０５の位置に電子ビーム２０２を焦点合わせするために使用される、固定位置の焦点ユニット
２０３‘ 第２の焦点スポットを焦点合わせするために使用される、焦点ユニット
２０３‘’ 第２の焦点スポットを焦点合わせするために使用される、焦点ユニット
２０４ 焦点スポット２０５の位置で前記アノードに衝突する入力電子ビーム２０２の方向に垂直な平面に対して鋭角だけ傾斜した平面的Ｘ線放射面を備えたアノード
２０４‘ 焦点スポット２０５の位置で前記アノードに衝突する入力電子ビーム２０２の方向に垂直な平面に対して鋭角だけ傾斜した平面的Ｘ線放射面を備えた回転アノード
２０４ａ‘ 焦点スポット２０５の位置で前記アノードに衝突する入力電子ビーム２０２の方向に垂直な平面に対して鋭角だけ傾斜した平面的Ｘ線放射面を備えた第１のＸ線管の回転アノード
２０４ｂ‘ 焦点スポット２０５の位置で前記アノードに衝突する入力電子ビーム２０２の方向に垂直な平面に対して鋭角だけ傾斜した平面的Ｘ線放射面を備えた第２のＸ線管の回転アノード
２０５ アノード２０４又は２０４‘の傾斜面上の焦点スポット位置
２０５‘ 第２のＸ線管のアノードの傾斜面上の他の焦点スポットの第１の位置
２０５‘’ 第２のＸ線管のアノードの傾斜面上の他の焦点スポットの第２の位置
２０５ａ 加熱傾向にある短い走査時間の間、電子ビームの生成熱にアクセス可能な狭いトロイダル領域
２０５ａ‘ 加熱拡散のための大きなボリューム（大きな熱容量、低減された温度）
２０５ｂ１ 焦点トラックの第１の焦点スポット位置
２０５ｂ２ 焦点トラックの第２の焦点スポット位置
２０６ 電子ビーム２０２を生成するために使用される、少なくとも一つの固定の電子ビーム放射カソード２０１に対してアノード２０４の少なくとも一つの並進及び／又は回転変位の動きを実施するための集積アクチュエータユニット
２０６‘ 電子ビーム２０２を生成するために使用される、少なくとも一つの固定の電子ビーム放射カソード２０１に対してアノード２０４の少なくとも一つの並進及び／又は回転変位の動きを実施するための集積アクチュエータユニット
２０６ａ 電場が付与されるとき、機械的ストレス又は歪みを生成する電気モータ又はピエゾクリスタルアクチュエータである、第１のＸ線管の第１の集積アクチュエータユニット
２０６ａ‘ 電場が付与されるとき、機械的ストレス又は歪みを生成する電気モータ又はピエゾクリスタルアクチュエータである、第１のＸ線管の第２の集積アクチュエータユニット
２０６ｂ 電場が付与されるとき、機械的ストレス又は歪みを生成する電気モータ又はピエゾクリスタルアクチュエータである、第２のＸ線管の第１の集積アクチュエータユニット
２０６ｂ‘ 電場が付与されるとき、機械的ストレス又は歪みを生成する電気モータ又はピエゾクリスタルアクチュエータである、第２のＸ線管の第２の集積アクチュエータユニット
２０７ 固定の取付プレート
２０８ アノード２０４により放射される、Ｘ線ビーム
２０８ａ 第１のＸ線管のアノード２０４ａにより放射される、Ｘ線ビーム
２０８ｂ 第２のＸ線管のアノード２０４ａにより放射される、Ｘ線ビーム
２０９ 前記Ｘ線管の回転アノードシャフト（ローター）
２０９ａ 第１のＸ線管の回転アノードシャフト（ローター）
２０９ｂ 第２のＸ線管の回転アノードシャフト（ローター）
２１０ 前記Ｘ線管の管サスペンション
２１０ａ 第１のＸ線管の管サスペンション
２１０ｂ 第２のＸ線管の管サスペンション
２１１ アノード２０４又は２０４‘の並進的変位の動きの方向と反対の方向にカソード２０１により放射される電子ビーム２０２を偏向する電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段
２１１ａ 回転アノード２０４ａ‘の並進的変位の動きの方向と反対の方向にカソード２０１ａにより放射される電子ビーム２０２ａを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための第１のＸ線管の偏向手段
２１１ｂ 回転アノード２０４ｂ‘の並進的変位の動きの方向と反対の方向にカソード２０１ｂにより放射される電子ビーム２０２ｂを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための第２のＸ線管の偏向手段
２１２ アノード２０４又は２０４‘の傾斜角の方向に走る直線的変位ライン（「機械的変位のライン」とも呼ばれる）
２１２ａ アノード２０４ａ‘の傾斜角の方向に走る直線的変位ライン（「機械的変位のライン」）
２１２ｂ アノード２０４ｂ‘の傾斜角の方向に走る直線的変位ライン（「機械的変位のライン」）
３００ａ 電子ビームの方向に垂直な面に対して傾いているＸ線放射アノードの表面に位置される焦点スポット２０５の位置に衝突する電子ビーム２０２を生成するカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）タイプの電子ビーム放射カソード２０１を具備する本発明の第２の例示的実施例によるＸ線源に対する更に新規な設定であって、前記アノードは固定に取り付けられたピエゾアクチュエータ２０６によりその傾斜面の入射角に沿った方向に並進的に変位される。
３００ｂ アノード２０４が、２つの固定に取り付けられたピエゾアクチュエータ２０６及び２０６‘により焦点スポット位置の周りに回転的に変位され、電子ビーム２０２の方向に並進的に変位される、図３ａに描かれる設定の変形例
４００ 従来から知られている従来の回転アノードディスクの設計断面（縦断面）
５００ａ 本発明の例示的実施例による前記表面に位置される焦点スポットの位置に衝突するカソードの放射電子ビーム２０２の方向に垂直な面に対して傾斜される表面を持つＸ線放射アノード２０４‘を具備する本発明の第３の例示的実施例による回転アノードタイプのＸ線管の断面前記であって、前記Ｘ線管は、固定の取付プレート２０７に対してその傾斜面の傾斜角に沿った方向に少なくとも一つのＸ線源の回転アノード２０４‘の少なくとも一つの並進変位の動きを実施するためのアクチュエータユニット２０６ａと、回転アノードの並進的変位の動きの方向と反対の方向に電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段とを具備する。
５００ｂ 固定の取付プレート２０７に対するアノードの回転シャフト２０９に平行な方向に少なくとも一つのＸ線源の回転アノード２０４‘の少なくとも一つの並進変位の動きを実施するための他のアクチュエータユニット２０６ａ’を具備する図５ａに描かれたＸ線管の変形例
６００ａ＋６００ｂ 可変の焦点スポット距離を持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管を備えた２つの概略的に描かれたアプリケーションシナリオであって、前記焦点スポット距離は、走査されるべき対象の範囲のサイズに依存して調整される。
７００ａ 本発明の例示的実施例による前記表面に位置される焦点スポットの位置で衝突する電子ビーム２０２ａ又は２０２ｂの方向に垂直な平面に対して傾斜した表面を備えたＸ線放射アノード２０４ａ‘又は２０４ｂ’を各々が持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管を持つアプリケーションシナリオであって、前記Ｘ線管各々は、少なくとも一つの固定の取付プレート２０７に対してアノードの回転シャフト２０９ａ及び２０９ｂに平行な方向にこれら焦点スポットの並進変位を実施するための２つのアクチュエータ手段２０６ａ及び２０６ａ’又は２０６ｂ及び２０６ｂ’それぞれを具備し、各Ｘ線管は、回転アノードの並進変位の動きが補償されるように、電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段２１１ａ又は２１１ｂを具備する。
７００ｂ 対象のより広めの領域の場合に対する、アプリケーションシナリオ７００ａと同一のアプリケーションシナリオ
８００ａ 焦点トラックが加熱される内部部分の場合に対する本発明の例示的実施例による前記表面に位置される焦点スポットの位置で衝突する電子ビーム２０２ａ又は２０２ｂの方向に垂直な平面に対して傾斜した表面を備えたＸ線放射アノード２０４ａ‘又は２０４ｂ’を各々が持つ回転アノードタイプの２つのＸ線管を持つアプリケーションシナリオであって、前記Ｘ線管各々は、少なくとも一つの固定の取付プレート２０７に対してこれらの傾斜した表面の傾斜角に沿った方向にこれら焦点スポットの並進変位を実施するための２つのアクチュエータ手段２０６ａ及び２０６ａ’又は２０６ｂ及び２０６ｂ’それぞれを具備し、各Ｘ線管は、回転アノードの並進変位の動きが補償されるように、反対方向に放射された電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための偏向手段２１１ａ又は２１１ｂを具備する。
８００ｂ 焦点トラックが加熱される外部の部分の場合に対する、アプリケーションシナリオ８００ａと同一のアプリケーションシナリオ
ｄ 傾斜したアノード表面上に位置される焦点スポットの位置で衝突する電子ビームの方向に垂直な方向の並進焦点スポット変位の距離
ｄ_ＦＳ 少なくとも一つの固定の取付プレート２０７に対して傾斜したアノード表面の傾斜角に沿った方向の並進焦点スポット変位の距離
θ 回転焦点スポット変位の角度

Claims (20)

1. 空間的に分配されたシーケンシャルにスイッチ可能なＸ線源のアレイを有するＸ線スキャナシステムであって、前記Ｘ線源は所与のスイッチング周波数でプログラム可能なスイッチングシーケンスによりアドレスされ、各Ｘ線源は、焦点スポットの位置でアノードに衝突する入力電子ビームの方向に垂直な面に対して鋭角に傾斜した平面的なＸ線放射表面を持つ前記アノードと、電子ビームを生成するために使用される少なくとも一つの固定の電子ビーム放射カソードに対して前記アノードの少なくとも一つの並進及び／又は回転変位の動きを実施するための少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットとを有する、Ｘ線スキャナシステム。
2. 前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットは、電場が印加されるとき、機械的ストレス又は歪みを生成するピエゾクリスタルアクチュエータにより与えられる、請求項１に記載のＸ線スキャナシステム。
3. 通常の動作温度と前記焦点スポット位置での前記アノードの温度との偏差に依存して前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットにより実施される前記アノードの並進及び／又は回転変位の動きのサイズ、方向、速度及び／又は加速度を制御するためのアクチュエータ制御ユニットを有する、請求項１又は２に記載のＸ線スキャナシステム。
4. 前記アクチュエータ制御ユニットは、前記Ｘ線スキャナシステムにより実行される画像取得手順が、ぼやけ又は時間的エリアジング偽信号なしに対象の画像ボリュームの正確な３Ｄ再構成を可能にする２Ｄ投影画像のセットを生じるように、前記Ｘ線源をシーケンシャルにスイッチングするためスイッチング周波数に依存して、前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットにより実施される前記アノードの並進及び／又は回転変位の動きのサイズ、方向、速度及び／又は加速度を制御する、請求項３に記載のＸ線スキャナシステム。
5. 各Ｘ線源は、前記Ｘ線源のアノードのＸ線放射表面上の焦点スポットの位置に電子ビームを焦点合わせするための少なくとも一つの焦点ユニットと、前記少なくとも一つの固定の電子ビーム放射カソードに対する前記アノードの並進及び／又は回転変位からの結果的な焦点スポットサイズの偏差が補償されるように、前記アノードの焦点スポットの焦点合わせを調整するための焦点制御ユニットとを有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。
6. 前記アノードの並進変位の動きが、前記アノードの傾斜角の方向に直線的な変位線に沿って動く、請求項１乃至５の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。
7. 前記アクチュエータ制御ユニットは、前記アノードにより放射されるＸ線ビームが同じＸ線ビーム方向を導き、よって、前記アノードの傾斜角及び前記変位の動きに関係なく同じ視野を導くように、前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットを制御する、請求項３又は４に記載のＸ線スキャナシステム。
8. 前記アノードの並進及び／又は回転変位の動きのサイズが前記焦点スポットサイズの範囲内又は前記焦点スポットサイズより大きい、請求項１乃至７の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。
9. 前記空間的に分配されたＸ線源が、カーボンナノチューブの形式で電界放出カソードを使用して多くの個別にアドレス可能なＸ線マイクロ源により与えられる、請求項１乃至８の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。
10. 前記少なくとも一つの固定の電子ビーム放射カソードがカーボンナノチューブ技術で実現される、請求項１乃至９の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。
11. 本質的にディスク形状の回転アノードを具備する回転アノードタイプの少なくとも一つのＸ線源を有するＸ線スキャナシステムであって、前記少なくとも一つのＸ線源の前記回転アノードが、焦点スポットの位置で前記回転アノードに衝突する入力電子ビームの方向に垂直な面に対して鋭角に傾斜した平面的なＸ線放射表面を持ち、固定の取付プレートに対して前記少なくとも一つのＸ線源の回転アノードの少なくとも一つの並進変位の動きを実施するための少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットと、通常の動作温度と前記焦点スポット位置での前記アノードの温度との偏差に依存して前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットにより実施される前記回転アノードの並進変位の動きのサイズ、方向、速度及び／又は加速度を制御するためのアクチュエータ制御ユニットと、前記回転アノードの並進変位の動きの方向と反対の方向に前記電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための少なくとも一つの偏向手段と、前記固定の取付プレートに対して前記回転アノードの前記並進変位からの結果的な前記焦点スポット位置の偏差が補償されるように、電場及び／又は磁場の強さを調整するための偏向制御ユニットとを有する、Ｘ線スキャナシステム。
12. 前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットは、電場が印加されるとき機械的ストレス又は歪みを生成するピエゾクリスタルアクチュエータ又は電気的モータにより与えられる、請求項１１に記載のＸ線スキャナシステム。
13. 前記アノードの並進変位の動きが、前記アノードの傾斜角の方向に直線的な変位線に沿って動く、請求項１１又は１２に記載のＸ線スキャナシステム。
14. 本質的にディスク形状の回転アノードを持つ各Ｘ線源を具備する回転アノードタイプの２つ以上のＸ線源を有するＸ線スキャナシステムであって、これら回転アノードの各々が、焦点スポットの位置でそれぞれの前記回転アノードに衝突する入力電子ビームの方向に垂直な面に対して鋭角に傾斜した平面的なＸ線放射表面を持ち、固定の取付プレートに対して各Ｘ線源を動かすことにより少なくとも一つの並進変位の動きを実施するための少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットと、
    互いに対して前記２つ以上のＸ線源の位置での少なくとも一つの並進変位の動きを実施するための少なくとも一つの他の集積されたアクチュエータユニットと、前記回転アノードの並進変位の動きの方向と反対の方向に前記電子ビームを偏向する電場及び／又は磁場を生成するための少なくとも一つの偏向手段と、
    前記Ｘ線源の回転アノードから放射されるＸ線放射により放射されたＸ線検出器に対するそれぞれのＸ線源の焦点スポット位置の偏差が補償されるように電場及び／又は磁場の強さを調整するための偏向制御ユニットとを有し、前記偏差は、前記固定の取付プレートに対する前記回転アノードの並進変位からである、Ｘ線スキャナシステム。
15. 通常の動作温度と前記焦点スポット位置での前記回転アノードの温度との偏差に依存して前記少なくとも一つの集積されたアクチュエータユニットにより実施されるそれぞれの回転アノードの並進変位の動きのサイズ、方向、速度及び／又は加速度を制御するためのアクチュエータ制御ユニットを有する、請求項１４に記載のＸ線スキャナシステム。
16. 前記アクチュエータ制御ユニットは、走査されるべき対象の領域のサイズに依存して互いに対して２つ以上のＸ線源の焦点スポットの位置における並進変位の動きのサイズ及び／又は方向を制御する、請求項１５に記載のＸ線スキャナシステム。
17. 前記アノードの並進変位の動きが、前記アノードの傾斜角の方向に直線的変位のラインに沿って行く、請求項１４乃至１６の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。
18. 互いに対して特定のＸ線源の焦点スポット位置を調整するための並進変位の動きが、前記Ｘ線スキャナシステムが具備する回転ガントリのローターに対して軸方向及び／又は半径方向に直線的変位ラインに沿って行く、請求項１４乃至１７の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。
19. 前記Ｘ線源は、前記回転ガントリのローターに対して接線方向及び半径方向に前記焦点スポット位置の調整を可能にするベローズシステムにより接続される２つの部分からなる単一の真空ケース内に位置される、請求項１４乃至１８の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。
20. これらのＸ線源により共有される共通の電子ビーム放射カソードに対して最も近いＸ線源が、風車タイプのブレードアノードを持つ、請求項１４乃至１９の何れか一項に記載のＸ線スキャナシステム。

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