JP2011525382A - kエッジ撮像のための医療X線検査装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、kエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のkエッジ撮像を実行するための医療X線検査装置及び方法に関する。非常に高いkレート能力を提供するための制限に苦しむことのない従来の検出器技術の使用を可能にするため、ある方法が提案され、この方法は、多色のX線放射線4;4a、4bを放出するステップと、ブラッグフィルタ14;14a、14bを介して送信される放射線16が上記対象物5を通過するよう、上記ブラッグフィルタにより上記多色のX線放射線をブラッグフィルタリングするステップと、上記対象物5を通過した後のX線放射線を検出するステップと、上記ブラッグフィルタ14;14a、14bの少なくとも2つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するステップと、上記取得した投影データからkエッジ画像を再構成するステップとを有する。
Description
本発明は、kエッジ吸収を示す物質を含む関心対象物のkエッジ撮像を実行する医療X線検査装置及び対応する方法に関する。
従来のCT(コンピュータトモグラフィ)撮像システムは、X線減衰を測定し、医療撮像に関する限定されたコントラストを提供する。ほとんどの臨床応用は、コントラストを強調するために、造影剤を使用する。しかしながら、CT撮像システムの情報コンテンツを拡張することが望ましい。
kエッジ撮像には、一般にkエッジの前後で2つ又はこれ以上のエネルギーにおける減衰を測定することにより特定の原子を検出するため、調整可能な単色源が使用される。このことは、例えば、H. Elleaune、A. M. Charvet、S. Corde、F. Esteve及びJ. F. Le Basによる「Performance of computed tomography for contrast agent concentration measurements with monochromatic X-ray beams: comparison of k-edge versus temporal subtraction」、Phys. Med. Biol. 47 (2002)、3369-3385に記載される。しかしながら、単色源は一般に、臨床応用には適していない。なぜなら、これらは、医療撮像に必要とされるパワーとはかけ離れたパワーレベルを持つか、又はこれらが、高エネルギーアクセラレータのシンクロトロン放射を使用するからである。
WO2007/034356A2号は、従来の多色X線源及びエネルギー分解X線検出器を用いるCT撮像システムを開示する。取得したデータを適切に処理すれば、物質要素(例えば造影剤要素)、物質要素を除く光効果要素及び物質要素を除くコンプトン散乱要素を持つ少なくとも3つの画像を再構成することが可能である。X線検出器は、異なるエネルギービンに対するスペクトル感度を持つ多数のエネルギー分解された検出信号を提供する。エネルギービンは、上記検出信号が利用可能で、注目対象であるような完全なエネルギー範囲の部分である。スキャンされた対象物は、その後、第1のスペクトルを持つ光電効果と、第2のスペクトルを持つコンプトン効果と、注目するエネルギー範囲においてkエッジを備える第3のスペクトルを持つ物質との組合せとしてモデル化される。各検出信号における要素の各々に対する密度長積が、少なくとも上記物質のkエッジ要素を得るために解決される離散線形システムとしてモデル化される。その後、異なる検出器位置に対して得られる上記物質のkエッジ要素から、この物質のkエッジ画像が、従来の再構成方法を用いて再構成されることができる。
スペクトルCTは、CT撮像に革命をもたらす可能性を持つ。特にkエッジ撮像は、目標とされた造影材料の選択的で定量的な撮像を可能にすることになる。しかしながら、スペクトルCTに対する主要な障害物は、非常に高いカウントレート能力を持つ検出器の利用可能性である。
本発明の目的は、従来の検出器技術の使用を可能にし、非常に高いカウントレート能力を提供するのに上述される制限を受けない、kエッジ吸収を示す物質を含む関心対象物のkエッジ撮像を実行する医療X線検査装置及び対応する方法を提供することである。
本発明の第1の側面において、kエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のkエッジ撮像を実行する医療X線検査装置が与えられ、これは、
多色のX線放射線を放出する多色X線源と、
上記X線源と上記対象物との間の放射線経路に提供されるブラッグフィルタであって、上記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が上記対象物を通過するよう構成される、ブラッグフィルタと、
上記ブラッグフィルタのブラッグ反射角度を制御するフィルタ制御ユニットと、
上記対象物を通過した後のX線放射線を検出するX線検出器と、
上記ブラッグフィルタの少なくとも2つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するよう、上記X線源、上記X線検出器及び上記フィルタ制御ユニットを制御する取得制御ユニットと、
上記取得された投影データからkエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する。
多色のX線放射線を放出する多色X線源と、
上記X線源と上記対象物との間の放射線経路に提供されるブラッグフィルタであって、上記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が上記対象物を通過するよう構成される、ブラッグフィルタと、
上記ブラッグフィルタのブラッグ反射角度を制御するフィルタ制御ユニットと、
上記対象物を通過した後のX線放射線を検出するX線検出器と、
上記ブラッグフィルタの少なくとも2つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するよう、上記X線源、上記X線検出器及び上記フィルタ制御ユニットを制御する取得制御ユニットと、
上記取得された投影データからkエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する。
本発明の更なる側面では、対応するX線検査方法が与えられる。本発明の好ましい実施形態は、従属項に規定される。
本発明は、投影データの少なくとも2つのセットを取得するのに、従来の(多色の)X線源及び従来のX線検出器を使用するというアイデアに基づかれる。これらの投影データは、異なるブラッグ反射角度でブラッグフィルタを介して送信される放射線を用いて取得される。例えば、好ましい実施形態において、第1の投影データセットは、第1のブラッグ反射角度と特定の投影角度とで取得され、第2の投影データセットは、(好ましくは同じ又は実質的に同じ投影角度と)第2のブラッグ反射角度とで取得される。得られた投影データから、所望のkエッジ画像が再構成されることができる。斯かるkエッジ画像は、非常に望ましく、例えば、患者に注入されるGd(又はkエッジ効果を示す他の造影材料)といった造影剤の直接的な測定を可能にする。
好ましい実施形態によれば、上記取得制御ユニットが、異なる投影角度から投影データを取得するため、上記X線源、上記X線検出器及び上記フィルタ制御ユニットを制御するよう構成され、実質的に同じ投影角度から、投影データの2つのセットが、上記ブラッグフィルタの異なるブラッグ反射角度で取得され、上記撮像ユニットが、
実質的に同じ投影角度で取得される投影データの上記2つのセットの間の差から、上記異なるブラッグ反射角度でのkエッジ関連の投影データを決定する計算ユニットと、
上記kエッジ関連の投影データからkエッジ画像を再構成する再構成ユニットとを有する。
実質的に同じ投影角度で取得される投影データの上記2つのセットの間の差から、上記異なるブラッグ反射角度でのkエッジ関連の投影データを決定する計算ユニットと、
上記kエッジ関連の投影データからkエッジ画像を再構成する再構成ユニットとを有する。
こうして、異なるブラッグ反射角度で得られる2つの投影データセットを比較することにより、kエッジ吸収を示す材料により影響を受ける減衰と、検査ゾーンにおける他の材料/そこに配置される対象物から影響を受ける吸収との分離がなされることができる。他の材料は通常、kエッジ材料のような減衰における斯かる急増を示さないので、2つの投影データセットを比較することによりこの分離が行われることができる。kエッジ材料に関連付けられる減衰が、推定又は計算されることができ、kエッジ画像がそこから再構成されることができる。
好ましくは、異なるブラッグ反射角度で得られる投影データの2つのセットが、同じ投影角度で取得されるべきである点に留意されたい。しかしながら、実際には、CTスキャナのガントリーは継続的に回転しており、その結果、第1のブラッグ反射角度での第1の投影データセットの取得と第2のブラッグ反射角度での第2の投影データセットの取得との間で、X線源は特定の距離及び角度分移動している。こうして、実際には、これらの2つの投影データセットは、実質的に同じ投影角度から取得される。これは、X線源が2つの(好ましくは後続の)測定の間に特定の(小さな)範囲で移動したことを意味する。
これは、わずかな撮像エラーをもたらすことができる。このエラーは、訂正されることができる。例えば、焦点スポットが、2つの測定の間でわずかに変化されることができるか、又は得られた投影データセットが、適切な方法で補間されることができる。
別の実施形態によれば、上記撮像ユニットが、
第1のブラッグ反射角度で取得される上記投影データからの第1の画像と第2のブラッグ反射角度で取得される上記投影データからの第2の画像とを再構成する再構成ユニットと、
上記第1及び第2の画像の間の差からkエッジ画像を決定する計算ユニットとを有する。
第1のブラッグ反射角度で取得される上記投影データからの第1の画像と第2のブラッグ反射角度で取得される上記投影データからの第2の画像とを再構成する再構成ユニットと、
上記第1及び第2の画像の間の差からkエッジ画像を決定する計算ユニットとを有する。
この実施形態は、2つの投影データセットが、同じ又は実質的に同じ投影角度における異なるブラッグ反射角度に対して得られる必要はないという利点を持つ。更に、上述した実施形態での撮像エラーの訂正に関して何らの手段も講じる必要がない。
その更なる発展例において、投影データの上記2つのセットの上記取得の間に使用される上記2つの異なるブラッグ反射角度が、反射された放射線を生じさせるよう、上記取得制御ユニットは、上記フィルタ制御ユニットを制御するよう適合され、第1のブラッグ反射角度で反射される上記放射線が、上記対象物に存在する造影剤のkエッジエネルギーより高い光子エネルギーを持ち、第2のブラッグ反射角度で反射される上記放射線が、上記造影剤のkエッジエネルギーより低い光子エネルギーを持つ。こうして、この実施形態によれば、好ましくは、ブラッグフィルタを介して送信される放射線のスペクトルにおける下降が、kエッジの異なる側に配置される。好ましくは、スペクトルにおける下降がkエッジの近くに配置されるよう、ブラッグフィルタは制御される。なぜなら、kエッジ材料がこれらの位置で吸収の重要な差を示し、その結果、取得した投影データにおける差がゼロに等しくなくなるからである。
ブラッグ反射角度の制御のため、好ましくは、フィルタ制御ユニットは、ブラッグフィルタの位置及び/又は方向を制御するよう適合される。しかしながら、ブラッグ反射角度を制御するための他の方法が存在することができる。別の実施形態において、制御ユニットは、上記ブラッグフィルタと上記X線源から放出される上記X線放射線との間の角度を制御するよう適合される。この角度は、主にブラッグ反射角度を変化させることに関して責任を負う。
簡単な実施形態において、フィルタ制御ユニットは、ブラッグフィルタの位置及び/又は方向を制御するアクチュエータを有する。本発明に基づき使用されることができる、利用可能な様々なブラッグフィルタが存在する。好ましい実施形態において、X線源により放出される(ファン)ビームのすべての放射線ビームが、同じブラッグ反射角度を示し、及び同一のスペクトルを示すことを確実にするため、ブラッグフィルタは曲がっている。一般に、ブラッグフィルタは、異なって形成されることもでき、及び/又は、入射するX線放射線が反射される反射角度が、全体のX線放射線ビームに関して実質的に一定であるよう配置されることもできる。
好ましい実施形態において、ブラッグフィルタは、高配向熱分解黒鉛(HOPG)フィルタである。斯かるHOPGフィルタは、特定のスペクトル幅を持ち、感度を改善する。
本発明の更なる側面では、上記問題を解決するため、kエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のkエッジ撮像を実行する医療X線検査装置の別のソリューションが与えられる。この装置は、
多色X線放射線を放出する2つの多色のX線源と、
異なるブラッグ反射角度を持つ2つのブラッグフィルタであって、上記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が上記対象物を通過するよう、上記ブラッグフィルタの各々が、上記X線源のいずれかと上記対象物との間の放射線経路に提供される、2つのブラッグフィルタと、
上記対象物を通過した後のX線放射線を検出する2つのX線検出器と、
異なる投影角度から投影データを取得するため、上記X線源及び上記X線検出器を制御する取得制御ユニットと、
上記取得した投影データからkエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する。
多色X線放射線を放出する2つの多色のX線源と、
異なるブラッグ反射角度を持つ2つのブラッグフィルタであって、上記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が上記対象物を通過するよう、上記ブラッグフィルタの各々が、上記X線源のいずれかと上記対象物との間の放射線経路に提供される、2つのブラッグフィルタと、
上記対象物を通過した後のX線放射線を検出する2つのX線検出器と、
異なる投影角度から投影データを取得するため、上記X線源及び上記X線検出器を制御する取得制御ユニットと、
上記取得した投影データからkエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する。
本発明のこの側面によれば、2つの異なるブラッグ反射角度で得られる2つの投影データセットが、同時に取得されることができる。こうして、上記第1の側面による装置と比較してより多くのハードウェア要素を必要とすることの利点は、データ取得がより少ない時間で済むことにある。
第1の側面の装置に関して上述したように、第2の側面のこの装置も、同じ又は類似する実施形態により更に発展されることができる。
最終的に、本発明の側面において、コンピュータプログラムが与えられ、このコンピュータプログラムは、請求項に記載の医療X線検査装置に請求項に記載の医療X線検査方法を実行させるよう制御するプログラムコード手段を有する。
好ましくは、本発明によるX線検査装置は、例えば医療撮像において使用される造影剤といった造影媒体の直接的な測定に使用される。これは、例えば絶対的な血液量測定又は脳潅流撮像といったCT撮像に対する多数の新しい臨床機能の扉を開く。それは、血管造影法に関してコントラストを強調することができ、造影剤充填されたルーメン及び血管内の石灰化プラークの識別を可能にする。好ましい造影剤は、例えば、ヨウ素を含み、又は更により好ましくは、高エネルギーでkエッジ効果を示すことからガドリニウムを含む。本発明は更に、例えば腫瘍細胞又はフィブリンといった特定の細胞又は他のターゲットにのみドッキングする、患者に注入される例えば特別な造影剤といった特別な物質を示す画像を再構成するのに分子撮像において適用されることができる。こうして本発明による方法は、関心領域に含まれる斯かる細胞の定量的測定を支援し、又はこの測定に使用されることができる。
請求項に記載の装置及び請求項に記載の方法は、上述したのと、及び従属項において規定されるのと、類似及び/又は同一の好ましい実施形態を持つことを理解されたい。
本発明のこれら及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
同様な参照番号は、図における同一の又は類似する要素を参照する。
図1は、本発明による医療X線検査装置、特にCT撮像システムの第1の実施形態を示す。図1に示されるCT撮像システムは、z方向に対して平行に延在する回転軸Rの周りで回転可能なガントリー1を含む。放射線源2、特にX線の広いエネルギースペクトルを放出する(従来の)多色X線管が、ガントリー1に取り付けられる。X線管2は、X線管2により生み出される放射線から円錐放射線ビーム4を形成するコリメータデバイス3を具備する。放射線は、円筒状の検査ゾーン5における関心領域において、例えば患者といった対象物(図示省略)を横断する。検査ゾーン5を横断した後、X線ビーム4は、本実施形態では2次元検出器であるX線検出器ユニット6に入射する。これは、ガントリー1に取り付けられる。
ガントリー1は、好ましくは一定の角速度だが、調整可能な角速度でモーター7により駆動される。追加的なモーター8は、例えば検査ゾーン5における患者テーブルに配置される患者といった対象物を、回転軸R又はz軸の方向に平行に変位させるために提供される。例えば、放射線源2及び検査ゾーン5が、互いに対してヘリカル軌道に沿って移動するよう、これらのモーター7、8は、制御ユニット9により制御される。しかしながら、対象物又は検査ゾーン5は移動しないが、X線源2だけが回転されることも可能である。
検出器6により取得されるデータは、画像処理デバイス1に提供される。このデバイスは、計算ユニット12及び再構成ユニット13を有する。再構成ユニットは、画像処理に関するものであり、特に、対象物(例えば患者)における例えば造影剤といった物質のkエッジ画像の再構成に関するものである。斯かるkエッジ画像は、臨床診療において要求される。なぜなら、この画像は、特定の情報をもたらし、医療画像における高いコントラストを示し、従って、特定の所望の用途を可能にするからである。再構成された画像は最終的に、画像を表示するディスプレイ11に提供されることができる。また、画像処理デバイス10は好ましくは、制御ユニット9により制御される。
本発明のこの実施形態によれば、ブラッグフィルタ14が、X線源2と対象物との間の放射線経路に提供される。上記ブラッグフィルタ14を通り送信される放射線16が、対象物を通過し、上記ブラッグフィルタ14により反射される放射線17は、対象物を通過しない態様で、このブラッグフィルタは与えられる。反射された放射線17は、本発明では使用されない(この原理を説明する図2の拡大図も参照)。
更に、本発明のこの実施形態によれば、上記ブラッグフィルタ14のブラッグ反射角度を制御するフィルタ制御ユニット15が提供される。このフィルタ制御ユニット15は、例えば、簡単なアクチュエータ又は他のモーターとすることができる。これにより、ブラッグフィルタ14が放射線ビーム4に配置される角度が、変化されることができる。このフィルタ制御ユニット15も、制御ユニット9により制御される。制御ユニット9は好ましくは、検出器6によるデータ取得を制御するため検出器6も制御する。
放射線ビーム4がブラッグフィルタ(水晶)14に当たるとき、ブラッグ条件nλ=2dsinθが満たされる場合、このフィルタは、波長λを持つ光子を反射角度θで反射する。ここで、nは任意の整数であり、dは格子定数である。通常反射されたビーム17が撮像に使用されるが、本発明によれば、入射ビーム4から反射部分17を除いた送信されたビーム16が使用される。送信されたビーム16はその後、従来のCT撮像システムと同じように使用される。
追加的なアクチュエータ15により、ブラッグフィルタ14とX線ビーム4との間の角度は、動的に制御される。好ましくは、全体のビーム4に対して反射角度θが一定のままであるよう、ブラッグフィルタ14は曲がっている。
従来のブラッグ結晶は、スペクトルにおいて鋭い反射ピークを持ち、多色ビームからのわずかな部分を反射する。いわゆるHOPG(Highly Ordered Pyrolytic Graphite)が、この反射スペクトルを広げるために用いられることができる。
以下、本発明による第1の実施形態に基づき適用される画像処理方式が、更に詳細に説明される。
図3は、様々なスペクトル及び吸収曲線を説明する図を示す。ここで、Eは、(光子)エネルギーであり、Iは、信号レベルの強度であり、μは、X線減衰/吸収である。図3aは、X線管の従来の出力スペクトルを示す。図3bは、失われた反射X線が原因によるスペクトルにおける下降を持つ関連する送信ビームスペクトルを示す。ブラッグフィルタ14の角度を変化させることにより、図3cにおいて示すように、下降の位置が修正されることができる。
本発明の第1の実施形態によれば、ブラッグフィルタの異なるブラッグ反射角度を用いて2つの連続的な測定が実行される。これらの2つの測定を同じ投影角度で実行することが理想的であるが、実際には、ガントリーは一般に継続的に回転しており、その結果、(第1のブラッグ反射角度を持つ)第1の測定と(第2のブラッグ反射角度を持つ)第2の測定との間で、X線源2は特定の角度分回転する。従って、実際には、この事実により、2つの後続の測定は、実質的には同じというだけの投影角度からなされる。実際的なCTシステムでは、1回転当たりおよそ1100の測定が実行されることができる。その結果、2つの後続の測定の間の角度差はおよそ0.33°である。これは単に例にすぎない。なぜなら、他のCTシステムは他の数字を持つことができる。
小さな画像アーチファクトをもたらすことができるこの事実は、様々な手段により説明されることができる。例えば、(第2のブラッグ反射角度で行われる)第2の測定に補間が適用されることができる。その結果、これらの測定が、(第1のブラッグ反射角度で行われる)第1の測定が行われる投影角度と同じ投影角度に関して補間される。後続の画像処理に対してその後、第1の測定及び補間された第2の測定が使用される。代替的な手段は、第1及び/又は第2の測定に関してX線源2の焦点スポットを変化させることである。その結果、2つの後続の測定の放射線ビームが可能な限り重複する。しかしながら、従来技術において一般に知られる追加的な手段が同様に適用されることもできる。
好ましくは、使用される造影材料(例えばGd)からのkエッジエネルギーの両側に下降があるよう、スペクトルにおける下降が選択される。斯かる材料の吸収曲線が、図3eに示される。それは、kエッジでの減衰の急増を含む。エネルギーレジームにおけるkエッジなしにビームにおける他の要素が、図3dに示されるような滑らかな減衰曲線を持つ。
図4は、X線源2の元のスペクトル20に関する例示的な曲線の図を示す。第1のブラッグ角に対する送信されたビームスペクトル21は、47keVの下降を示し、第2のブラッグ角に対する送信されたビームスペクトル22は、53keVの下降を示す。Gdの吸収曲線23が、スペクトル21、22における下降がkエッジの異なる側に配置されることを示すために図示される。
2つの(連続的な)測定を比較することにより、選択されたkエッジ材料から生じる減衰の分離が実行される。これは、計算ユニット12においてなされる。適切な較正の後、この差がちょうどkエッジの両側の非常に異なる減衰から生じ、及び他の要素からの減衰が、両方の測定において同じであると想定して、kエッジ関連の減衰が2つの測定の差から推定される。造影剤のkエッジにより生じる減衰が分かっている場合、造影剤の選択的な画像を生成するため、再構成ユニット13によりこれらの投影に従来の画像再構成方法が適用されることができる。
1つの積分期間の間の1つの検出器要素の測定Mは、
で近似されることができる。外側の積分は、エネルギースペクトルEにわたる積分である。R(E)は、1つの積分期間の間にX線管から放出されるX線流量のスペクトル密度である。B(E)は、ブラッグフィルタユニットの効果的なスペクトル伝達関数である。D(E)は、検出器のスペクトル感度である。指数関数は、スキャンされた対象物における減衰を表す。引数は、エネルギー(E)及び空間(x)依存の減衰を光線dsに沿って積分する。
で近似されることができる。外側の積分は、エネルギースペクトルEにわたる積分である。R(E)は、1つの積分期間の間にX線管から放出されるX線流量のスペクトル密度である。B(E)は、ブラッグフィルタユニットの効果的なスペクトル伝達関数である。D(E)は、検出器のスペクトル感度である。指数関数は、スキャンされた対象物における減衰を表す。引数は、エネルギー(E)及び空間(x)依存の減衰を光線dsに沿って積分する。
積R(E)B(E)D(E)=S(E)は、結合され、撮像デバイスの効果的スペクトル感度と呼ばれる。少なくとも2つの測定が、異なるブラッグフィルタ設定B1(E)及びB2(E)で実行され、測定及び感度は、M1、M2及びS1(E)、S2(E)でインデックス化される。指数における積分は、再構成において反転され、ここでは重要でない。それは、単に積分の値を得るために必要とされる。積分は、特定されるkエッジ材料によりもたらされる減衰と残りの減衰とに分けられ、及びこの減衰は、エネルギー依存部分と密度部分とに分離され、
となる。
となる。
この式は、基本的な原理を理解するために用いられることができる。kエッジ材料がビーム内にない(K=0)場合、尺度M1及びM2は類似する。なぜなら、φ(E)は、ブラッグフィルタ
の2つの中心エネルギー(EB1、EB2)で類似するからである。kエッジ材料がビーム内にある(K>0)場合、類似性は妨げられる。なぜなら、EB1及びEB2の間のkエッジのため、
及び
が異なるからである。
の2つの中心エネルギー(EB1、EB2)で類似するからである。kエッジ材料がビーム内にある(K>0)場合、類似性は妨げられる。なぜなら、EB1及びEB2の間のkエッジのため、
及び
が異なるからである。
測定されたデータからkエッジ画像を得るため、多数の方法が用いられることができる。1つの方法は、式1における式を使用して、システム感度S1及びS2を得、及びエネルギー依存の減衰φ(E)を近似することである。
はよく知られているので、2つの非線形式及び2つの未知数F及びKの系が得られる。解を探すために良く知られた数値法が用いられることができる。F及びKが既知の場合、関連画像を計算するため、従来の再構成技術が用いられることができる。
はよく知られているので、2つの非線形式及び2つの未知数F及びKの系が得られる。解を探すために良く知られた数値法が用いられることができる。F及びKが既知の場合、関連画像を計算するため、従来の再構成技術が用いられることができる。
別の方法は、うまく規定されたファントムに基づきシステム較正を実行することである。多数の既知のF及びKの組合せ(Fi、Ki)に対して、M1,2(Fi、Ki)を得るため、測定がなされることができる。関連する減衰値(F、K)に対して尺度を反転させるため、このシステム特徴行列が用いられることができる。
本発明の別の実施形態は、図1に示されるのと基本的に同じハードウェアを用いて、画像領域における測定の比較を実行する。この実施形態によれば、異なる投影角度からの第1の投影データが、例えばガントリーの第1の回転の間、第1のブラッグ反射角度で得られ、異なる投影角度(理想的には第1の投影データが得られる同じ投影角度)からの第2の投影データが、例えばガントリーの第2の回転の間、第2のブラッグ反射角度で得られる。
2つの測定M1,2の再構成がその後実行され、2つの再構成画像が、ピクセル毎に解析されることができる。この撮像方法は、上述されるようによく知られたファントムの測定を用いて投影解析のため較正されることができるか、又は、画像の簡単な減算が実行されることができる。簡単な画像減算技術は、非常に良好な結果を示す。
図5は、本発明による医療X線検査装置の追加的な実施形態を示す。図1に示される実施形態とは異なり、この装置は、ガントリー1に取り付けられる2つの多色X線源2a、2b及び2つの対応するX線検出器6a、6bを有する。この実施形態において、放出された放射線ビーム4a、4bが角度的に90°変位されるよう、X線源が2a、2bがガントリー1に取り付けられる。しかしながら、これは本質的な特徴ではない。他の角度変位が同様に選択されることができる。
更に、X線源2a、2bと対象物5との間の各放射線ビーム4a、4bにおいて、ブラッグフィルタ14a、14bが、固定された(しかし、異なる)ブラッグ反射角度を持って配置される。好ましくは、送信されたビームスペクトルが図3b、3cに示されるような下降を示すよう、ブラッグ反射角度は選択される。即ち、送信された放射線ビームの1つのスペクトルは、対象物において存在するkエッジ材料のkエッジの前に下降を持ち、他の送信された放射線ビームのスペクトルは、このkエッジ材料のkエッジ後に下降を持つ。こうして、この実施形態によれば、異なるブラッグ反射角度で得られる投影データの2つのセットが、2つのX線検出器6a、6bにより同時に得られる。こうして、ブラッグフィルタ14a、14bのブラッグ反射角度を制御する手段は、本実施形態では必要とされない。
得られた投影データの追加的な処理及び画像処理ステップは一般に、図1に示される装置の実施形態に関して上述したものと同じである。特に、kエッジ画像を得るための画像処理が実行される前に、異なるブラッグ反射角度だが(実質的に)同じ投影角度で得られる投影データが、最初に比較されることができる。代替的に、第1のステップにおいて画像が再構成される。特に、第1の画像は、第1の検出器6aにより得られる投影データから再構成され、第2の画像は、第2の検出器6bにより得られる保護データから再構成される。その後、所望のkハッチ画像を得るため、再構成画像が比較される。例えば互いから減算される。
本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解され及び実行されることができる。
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するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数性を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に述べられているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
本発明による検査方法を実現するため及び/又は検査装置を制御するためのコンピュータプログラムは、適切な媒体上に格納/分散されることができる。この媒体は、例えば、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学ストレージ媒体又は固体媒体である。また、このプログラムは、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった、他の形式で配布されることもできる。
請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
Claims (14)
- kエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のkエッジ撮像を実行する医療X線検査装置であって、
多色のX線放射線を放出する多色X線源と、
前記X線源と前記対象物との間の放射線経路に提供されるブラッグフィルタであって、前記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が前記対象物を通過するよう構成される、ブラッグフィルタと、
前記ブラッグフィルタのブラッグ反射角度を制御するフィルタ制御ユニットと、
前記対象物を通過した後のX線放射線を検出するX線検出器と、
前記ブラッグフィルタの少なくとも2つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するよう、前記X線源、前記X線検出器及び前記フィルタ制御ユニットを制御する取得制御ユニットと、
前記取得した投影データからkエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する、医療X線検査装置。 - 前記取得制御ユニットが、異なる投影角度から投影データを取得するため、前記X線源、前記X線検出器及び前記フィルタ制御ユニットを制御するよう構成され、実質的に同じ投影角度から、投影データの2つのセットが、前記ブラッグフィルタの異なるブラッグ反射角度で取得され、前記撮像ユニットが、
実質的に同じ投影角度で取得される前記投影データの2つのセットの間の差から、前記異なるブラッグ反射角度でのkエッジ関連の投影データを決定する計算ユニットと、
前記kエッジ関連の投影データからkエッジ画像を再構成する再構成ユニットとを有する、請求項1に記載の医療X線検査装置。 - 前記撮像ユニットが、
第1のブラッグ反射角度で取得される前記投影データからの第1の画像と第2のブラッグ反射角度で取得される前記投影データからの第2の画像とを再構成する再構成ユニットと、
前記第1及び第2の画像の間の差からkエッジ画像を決定する計算ユニットとを有する、請求項1に記載の医療X線検査装置。 - 前記投影データの2つのセットの取得の間に使用される前記2つの異なるブラッグ反射角度が、反射された放射線を生じさせるよう、前記取得制御ユニットが、前記フィルタ制御ユニットを制御するよう構成され、前記第1のブラッグ反射角度で反射される放射線は、前記対象物に存在する造影剤のkエッジエネルギーより高い光子エネルギーを持ち、前記第2のブラッグ反射角度で反射される放射線が、前記造影剤のkエッジエネルギーより低い光子エネルギーを持つ、請求項1に記載の医療X線検査装置。
- 前記フィルタ制御ユニットが、前記ブラッグ反射角度を制御するため、前記ブラッグフィルタの位置及び/又は方向を制御するよう構成される、請求項1に記載の医療X線検査装置。
- 前記フィルタ制御ユニットが、前記ブラッグフィルタの前記位置及び/又は方向を制御するアクチュエータを有する、請求項5に記載の医療X線検査装置。
- 前記フィルタ制御ユニットが、前記ブラッグフィルタと前記X線源から放出されるX線放射線との間の角度を制御するよう構成される、請求項1に記載の医療X線検査装置。
- 前記ブラッグフィルタが、曲がっている、請求項1に記載の医療X線検査装置。
- 前記ブラッグフィルタが、高配向熱分解黒鉛フィルタである、請求項1に記載の医療X線検査装置。
- kエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のkエッジ撮像を実行する医療X線検査装置であって、
多色X線放射線を放出する2つの多色のX線源と、
異なるブラッグ反射角度を持つ2つのブラッグフィルタであって、前記ブラッグフィルタを介して送信される放射線が前記対象物を通過するよう、前記ブラッグフィルタの各々が、前記X線源のいずれかと前記対象物との間の放射線経路に提供される、2つのブラッグフィルタと、
前記対象物を通過した後のX線放射線を検出する2つのX線検出器と、
異なる投影角度から投影データを取得するため、前記X線源及び前記X線検出器を制御する取得制御ユニットと、
前記取得した投影データからkエッジ画像を再構成する画像処理ユニットとを有する、医療X線検査装置。 - 異なる投影角度から投影データを取得するため、前記取得制御ユニットが、前記X線源及び前記X線検出器を制御するよう構成され、前記投影データの2つのセットは、前記2つのX線検出器により実質的に同じ投影角度から取得され、前記撮像ユニットが、
前記実質的に同じ投影角度で取得される投影データの2つのセットの間の差から、前記異なるブラッグ反射角度でのkエッジ関連の投影データを決定する計算ユニットと、
前記kエッジ関連の投影データからkエッジ画像を再構成する再構成ユニットとを有する、請求項10に記載の医療X線検査装置。 - 前記撮像ユニットが、
前記第1のX線検出器により取得される前記投影データからの第1の画像と前記第2のX線検出器により取得される前記投影データからの第2の画像とを再構成する再構成ユニットと、
前記第1及び第2の画像の間の差からkエッジ画像を決定する計算ユニットとを有する、請求項10に記載の医療X線検査装置。 - kエッジ吸収を示す材料を含む関心対象物のkエッジ撮像を実行するための医療X線検査方法において、
多色のX線放射線を放出するステップと、
ブラッグフィルタを介して送信される放射線が前記対象物を通過するよう、前記ブラッグフィルタにより前記多色のX線放射線をブラッグフィルタリングするステップと、
前記対象物を通過した後のX線放射線を検出するステップと、
前記ブラッグフィルタの少なくとも2つの異なるブラッグ反射角度で投影データを取得するステップと、
前記取得した投影データからkエッジ画像を再構成するステップとを有する、医療X線検査方法。 - 請求項1又は10に記載の医療X線検査装置に請求項13に記載の医療X線検査方法を実行させるよう制御するプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120904 |