JP2023500768A - X線検出システム用の回転コリメータ - Google Patents
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Abstract
Description
部分的又はゼロ放射線透過性である材料で作られた実質的に平坦な支持体を含むコリメータであって、支持体が、支持体を通過し、支持体の主平面と呼ばれる入射X線平面として作用する支持体の第1の面に垂直な回転軸の周りを回転可能に移動可能であり、
支持体には、X線を完全に透過し、コリメータがX線源に曝されたときにX線流を生成するように構成された単一のスリットが第1の面に設けられ、スリットは、回転軸から非
ゼロ距離に位置する軸に沿って支持体の主平面内で長手方向に延在し、スリットは支持体の厚さ全体を貫通する、コリメータを備える。
X線ビームを放射するように構成されたX線源と、
コリメーション装置の支持体の入射面上でX線ビームを受光するように配置された、第1の態様によるコリメーション装置と、
コリメーション装置の支持体をその軸の周りを固定された回転角速度で回転させるように構成された駆動装置と、
支持体の第1の面から反対の面まで支持体のスリットを通過するX線ビームの一部が、支持体の回転中に考慮される検出要素に到達したときにX線を取得するように、X線源に対して支持体の反対側の取得フィールドに配置された少なくとも1つのX線検出要素と、
を備える。
検出システムは、第1及び第2の角度位置から検出要素の支持体の主平面内の投影位置を決定するように構成された処理ユニットを備える。したがって、各回転(完全な回転)に対して、2つの連続する時間、したがって2つの角度位置が得られる。第1及び第2の角度位置は、例えば、2つの連続する時間及び支持体の回転角速度から決定される。
の主平面内の投影位置との交点との間の距離から決定するように構成される。
コリメーション装置の支持体をその回転軸の周りに固定された回転角速度で回転させるステップと、
支持体の回転中にX線源からのX線ビームに支持体を曝すステップと、
検出要素が、スリットの第1の角度位置に対応する第1の時間及びスリットの第2の角度位置に対応する第2の時間の2つの連続する時間に、支持体内のスリットを通過するX線を検出するステップと、
処理ユニットが、第1及び第2の角度位置に基づいて、検出要素の支持体の主平面内の投影位置を決定するステップと、
を含む方法。
コリメーション装置の支持体をその回転軸の周りを固定された回転角速度で回転させるステップと、
支持体及び第2の支持体によって形成されたアセンブリを、支持体の回転中にX線源からのX線ビームに曝すステップと、
光学フォークのエミッタとレシーバとの間を通過する窓のうちのいずれか1つで、レシーバが光波を受信するときに生成される電気パルスを検出するステップと、
検出要素が、第2の支持体の第1の角度位置及び第2の支持体の第2の角度位置に対して、支持体内のスリットを通過するX線を検出するステップと、
処理ユニットが、第1及び第2の角度位置に基づいて支持体の主平面内の投影位置を決定するステップであって、第1及び第2の角度位置が、検出要素による検出が行われた2つの連続する時間に時間的に最も近い電気パルスを生成した2つの窓のインデックスに基づいて取得される、投影位置を決定するステップと、
を含む。
該撮像方法は、
撮像システムのコリメーション装置の支持体をその回転軸の周りで固定された回転角速度で回転させるステップと、
支持体の回転中にX線源からのX線ビームに支持体を曝すステップと、
取得行列の取得要素が、支持体の回転中にX線を検出するステップと、
所与の期間中に取得行列の取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づいて放射線画
像を取得するステップと、
を含む。
撮像システムのコリメーション装置の支持体をその回転軸の周りで固定された回転角速度で回転させるステップと、
支持体の回転中にX線源からのX線ビームに支持体を曝すステップと、
取得行列の取得要素が、支持体の回転中にX線を検出するステップと、
支持体が、シンチレーション光子を放射するステップと、
フォトダイオードがシンチレーション光子を検出するステップと、
フォトダイオードが、放射線画像のうちの少なくとも1つの取得行列による取得をトリガするため、検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するステップと、
所与の期間中に取得行列の取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づいて放射線画像を取得するステップと、
を含む。
%より高い減衰率は、照射レベルと取得可能な画像の品質との間の良好な妥協点を得ることを可能にする。このような場合、コリメータはX線ビームを強く吸収する。
X線ビームを生成するX線源10と、
本出願に記載された実施形態のいずれか1つによるコリメーション装置1と、
コリメーション装置1の支持体20をその回転軸Δの周りを固定角速度Vで回転するように構成された駆動装置と、
X線源10に対して支持体20の反対側の取得フィールドに配置された少なくとも1つのX線検出要素と、
を備える。
ycは、以下の連立方程式の解である。
式中、dはスリット30と回転軸Δとの間の距離であり、sinは三角関数の正弦関数を表し、cosは三角関数の余弦関数を表す。
は、それぞれ60及び38である。投影位置P1、P2、P3は、それぞれ3つの検出要素に対して定められた位置である。検出要素DTから回転軸Δまでの半径方向距離rの測定値は、実際の距離と一致する。ミリメートル精度が得られる。
式中、tirrは検出要素DTの照射持続時間を表し、
dSSは、X線源10と支持体20との間の設計上既知の距離であり、rは、支持体Pの主平面内の投影位置Cと、軸Δと支持体20との交点との間の距離である。この式では、発散X線源10を仮定しているため、検出要素DTがX線源10から遠いほど、検出要素DTの照射持続時間が長くなると表現することができる。
し、検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成されたフォトダイオードPDをさらに備える。使用可能なフォトダイオードPDの一例は、Farnellが販売する光スイッチOPL551である。フォトダイオードによるシンチレーション光子の検出は、スリット30を通過するX線の検出要素DTによる取得をトリガすることを可能にする。言い換えれば、支持体20のシンチレーションが検出されるX線のみが検出される。これは、例えば、検出コントラストを改善し、誤検出を減らすため検出閾値の選択を容易にするために、要素DTが照射されていないときに(すなわち、支持体のシンチレーションが存在しないときに)決定されたバックグラウンドレベルを減らすために使用することができる。
率3の場合、平面ダイヤフラム21は、10cm×10cmの正方形の視野を形成する2対の「顎部」からなる。典型的には、X線源10と取得行列Mとの間の距離は、患者の後ろであるが比較的近い距離に配置され、100cmに等しい。典型的には、X線源10と支持体20との間の距離は40cmである。典型的には、X線源10と平面ダイヤフラム21との間の距離は35cmである。典型的には、X線源10と患者の体内に導入された検出要素DTとの間の距離は80cmである。一般に、検出器は長方形の形状であり、ダイヤフラムも長方形である。これらの実施形態では、X線が取る経路は、線源-ダイヤフラム-回転単一スリットコリメータ-検出要素DTを備えたカテーテルを有する患者-1つ又は複数の画像の取得用2DX線検出器(例えば、画素行列)の順である。
転速度が最も遅く、これは、スリット30をより長期間照射する効果を有する。この明るいハローを超えると、支持体20の周囲の方向に輝度が低下する。
ルの投影は、問題のチャネルを通過して画像平面に到達するX線によって形成される。
Claims (23)
- X線検出システム用のコリメーション装置(1)であって、
部分的又はゼロ放射線透過性である材料で作られた実質的に平坦な支持体(20)を含むコリメータであって、前記支持体(20)は、前記支持体を通過し、前記支持体の主平面(P)と呼ばれる入射X線平面として作用する前記支持体(20)の第1の面に垂直な回転軸(Δ)の周りを回転可能に移動可能であり、
前記支持体(D)には、X線を完全に透過し、前記コリメータがX線源(10)に曝されたときにX線流を生成するように構成された単一のスリット(30)が前記第1の面に設けられ、前記スリット(30)は、前記回転軸(Δ)から非ゼロ距離(d)に位置する軸に沿って前記支持体の主平面内で長手方向に延在し、前記スリット(30)は、前記支持体(20)の厚さ全体を貫通する、コリメータを備える、
コリメーション装置(1)。 - 前記スリット(30)は、前記支持体の主平面(P)内に長方形又は台形の突起を有する、請求項1に記載のコリメーション装置(1)。
- X線検出システム(2)であって、
X線ビームを放射するように構成されたX線源(10)と、
前記支持体の入射面上で前記X線ビームを受光するように配置された、請求項1から2のいずれか一項に記載のコリメーション装置(1)と、
前記コリメーション装置の前記支持体(20)をその軸(Δ)の周りを固定された回転角速度(V)で回転させるように構成された駆動装置と、
少なくとも1つのX線検出要素であって、前記支持体の前記第1の面から反対の面まで前記支持体(20)のスリット(30)を通過する前記X線ビームの一部が、前記支持体の回転中に考慮される前記検出要素に到達したときにX線を取得するように、前記X線源(10)に対して前記支持体(20)の反対側の取得フィールドに配置された、少なくとも1つのX線検出要素と、
を備える、X線検出システム(2)。 - 前記少なくとも1つのX線検出要素のうちの1つの検出要素(DT)は、前記支持体(20)が回転している間に2つの連続する時間に前記スリット(30)を通過するX線を検出するように構成され、第1の時間(t_α)は前記スリットの第1の角度位置(α)に対応し、第2の時間(t_β)は前記スリット(30)の第2の角度位置(β)に対応し、前記第1及び第2の角度位置は、前記支持体の主平面(P)内に、前記検出要素(DT)の前記支持体(20)の主平面内の投影位置(PT)に対応する交点(C)を画定し、
前記検出システム(2)は、前記第1及び第2の角度位置から前記検出要素(DT)の前記支持体の主平面(P)内の投影位置(C)を決定するように構成された処理ユニット(50)を備える、
請求項3に記載の検出システム(2)。 - 前記処理ユニットが、前記第1及び第2の時間並びに前記支持体の前記角速度に基づいて前記第1及び第2の角度位置を決定するように構成される、請求項4に記載の検出システム。
- 前記支持体(20)に固定された、又は前記支持体(20)の一体部分を形成する第2の支持体(20b)であって、前記支持体の前記回転軸(Δ)に対して中心付けられた円の周囲の周りに均一に角度分布した一連のN個の窓を備え、前記一連のN個の窓が他の窓とは異なるサイズの基準窓を備え、前記他の窓がこの基準窓に対してインデックスが付け
られている、第2の支持体(20b)と、
光学フォークであって、前記光学フォークは、光波を放射するように構成されたエミッタと、前記光波を検出するように構成された検出器とを備え、前記フォークは、前記エミッタと前記レシーバとの間を通過する前記窓のいずれか1つで前記レシーバが前記光波を受信したときに電気パルスを生成するように構成される、光学フォークと、をさらに備え、
前記処理ユニット(50)が、前記検出要素(DT)による検出が行われた前記2つの連続する時間に時間的に最も近い前記電気パルスを生成した前記2つの窓(20b)の前記インデックスに基づいて前記第1及び第2の角度位置を決定するように構成される、
請求項4に記載の検出システム(2)。 - 前記処理ユニット(50)は、
前記検出要素(DT)を通過し、前記支持体の主平面(P)に平行な平面とX線源(10)との間の距離を、前記スリットの形状が長方形である場合、前記検出要素(DT)の照射持続時間から、前記支持体の前記回転角速度(V)から、前記X線源(10)と前記支持体(20)との間の距離(D)から、及び前記スリットの幅(l)から、並びに前記支持体(20)の回転軸(Δ)と前記支持体(20)の主平面(P)内の投影位置(C)との交点間の距離rから、決定するように構成される、
請求項4から6のいずれか一項に記載の検出システム(2)。 - 前記X線源(10)は、一方はX線放射モードであり、他方はX線非放射モードである、交互に使用される2つのモードからなる放射サイクルでX線を放射するように構成されたパルス源であり、
前記検出要素(DT)は、前記X線放射サイクルと同期して前記スリット(30)を通過するX線を検出するように構成される、
請求項4から7のいずれか一項に記載の検出システム(2)。 - 前記支持体(20)は、X線シンチレータ材料で作られ、前記支持体(20)は、前記支持体が前記X線源に曝されたときにシンチレーション光子を放射することができ、
前記検出システム(2)は、前記スリット(30)を通過するX線の前記検出要素(DT)による検出及び取得をトリガするように、シンチレーション光子を検出し、前記検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成されたフォトダイオード(PD)をさらに備える、
請求項8に記載の検出システム(2)。 - 前記処理ユニット(50)は、前記フォトダイオード(PD)によって放出された前記光電流を使用して、前記パルス源からのパルスの持続時間に対する前記支持体の前記回転角速度(V)を自動的にフィードバック制御するように構成される、請求項9に記載の検出システム(2)。
- X線撮像システム(3)であって、
請求項4から10のいずれか一項に記載の検出システム(2)と、
前記撮像システムの取得フィールド内に配置された取得行列(M)を形成する複数の取得要素であって、前記取得行列(M)の各要素が、前記検出システムの前記コリメータの前記支持体(20)がその軸(Δ)の周りを回転しているときにX線流の蓄積を取得するように構成され、前記取得行列(M)が、所与の期間中に前記取得行列(M)を構成する前記取得要素によってそれぞれ行われた前記取得に基づいて放射線画像を取得するように構成される、複数の取得要素と、
を備える、X線撮像システム(3)。 - 前記X線源(10)と前記支持体(20)との間に配置され、前記取得行列(M)上の投影が前記取得行列(M)のサイズを超えない視野を画定する平面ダイヤフラム(21)をさらに含む、請求項11に記載のX線撮像システム(3)。
- 前記取得行列(M)は、前記X線放射サイクルと同期して放射線画像を取得するように構成される、請求項8に記載の検出システム(2)を実装する、請求項11及び12のいずれか一項に記載のX線撮像システム(3)。
- 前記フォトダイオード(PD)は、前記放射線画像のうちの少なくとも1つの前記取得行列(M)による取得をトリガするように、前記シンチレーション光子を検出し、前記検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成される、請求項9に記載の検出システム(2)を実装する、請求項13に記載のX線撮像システム(3)。
- 前記処理ユニット(50)は、前記フォトダイオード(PD)によって放出された前記光電流を使用して、前記パルス源からのパルスの持続時間に対する前記支持体の前記回転角速度(V)を自動的にフィードバック制御するように構成される、請求項10に記載の検出システム(2)を実装する、請求項14に記載のX線撮像システム(3)。
- 請求項4から10のいずれか一項に記載のX線検出システムの検出要素(DT)の位置を特定するための方法であって、
前記コリメーション装置(1)の前記支持体(20)をその回転軸(Δ)の周りで固定された回転角速度(V)で回転させるステップと、
前記支持体(20)の回転中に前記X線源(10)からのX線ビームに前記支持体(20)を曝すステップと、
前記検出要素(DT)が、前記スリットの第1の角度位置(α)に対応する第1の時間(t_α)及び前記スリットの第2の角度位置(α)に対応する第2の時間(t_β)の2つの連続する時間に前記支持体内の前記スリット(30)を通過するX線を検出するステップと、
前記処理ユニット(50)が、前記第1及び第2の角度位置に基づいて前記検出要素(DT)の前記支持体(20)の主平面(P)内の投影位置(C)を決定するステップと、
を含む、方法。 - 前記第1及び第2の角度位置は、前記第1及び第2の時間並びに前記支持体の角速度に基づいて決定される、請求項16に記載の位置を特定する方法。
- 請求項6に記載のX線検出システムの検出要素(DT)の位置を特定するための方法であって、
前記コリメーション装置(1)の前記支持体(20)をその回転軸(Δ)の周りで固定された回転角速度(V)で回転させるステップと、
前記支持体(20)の回転中に、前記支持体(20)及び前記第2の支持体(20b)によって形成されたアセンブリを前記X線源(10)からのX線ビームに曝すステップと、
前記光学フォークの前記エミッタと前記レシーバとの間を通過する前記窓のいずれか1つで、前記レシーバが前記光波を受信するときに生成される電気パルスを検出するステップと、
前記検出要素(DT)が、前記第2の支持体(20b)の第1の角度位置(α)及び前記第2の支持体(20b)の第2の角度位置(β)に対して、前記支持体(20)内の前記スリット(30)を通過するX線を検出するステップと、
前記処理ユニット(50)が、前記第1及び第2の角度位置に基づいて前記支持体の主平面内の投影位置(C)を決定するステップであって、
前記第1及び第2の角度位置が、前記検出要素(DT)による検出が行われた2つの連続する時間に時間的に最も近い電気パルスを生成した前記2つの窓のインデックスに基づいて取得される、投影位置(C)を決定するステップと、
を含む、方法。 - 前記X線検出システム(2)が請求項10に記載の検出システム(2)である場合、前記処理ユニット(50)は、前記フォトダイオード(PD)によって放出された前記光電流を使用して、前記パルス源からのパルスの持続時間に対する前記支持体の前記回転角速度(V)を自動的にフィードバック制御する、請求項18に記載の検出要素(DT)の位置を特定するための方法。
- 前記処理ユニット(50)によって、前記検出要素(DT)を含み、前記支持体(20)の主平面(P)に平行な平面と前記X線源(10)との間の距離(D)を、前記検出要素(DT)の照射持続時間(tirr)から、前記支持体の前記回転角速度(V)から、前記X線源(10)と前記支持体(20)との間の距離(D)から、前記スリットの幅(l)から、及び前記支持体(20)の前記回転軸(Δ)と前記支持体(20)の主平面(P)内の投影位置(C)との交点間の距離rから決定するステップを含む、請求項16から19のいずれか一項に記載の位置を特定する方法。
- 請求項11及び12のいずれか一項に記載のX線撮像システム(3)によって実装されるX線撮像方法であって、
前記撮像システム(3)の前記コリメーション装置(1)の前記支持体(20)をその回転軸(Δ)の周りで固定された回転角速度(V)で回転させるステップと、
前記支持体(20)の回転中に前記X線源(10)からのX線ビームに前記支持体(20)を曝すステップと、
前記取得行列の前記取得要素が、前記支持体(20)の回転中にX線を検出するステップと、
所与の期間中に前記検出行列(M)の前記取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づいて放射線画像を取得するステップと、
を含む、X線撮像方法。 - 請求項14に記載のX線撮像システム(3)によって実装されるX線撮像方法であって、
前記撮像システム(3)の前記コリメーション装置(1)の前記支持体(20)をその回転軸(Δ)の周りで固定された回転角速度(V)で回転させるステップと、
前記支持体(20)の回転中に前記X線源(10)からのX線ビームに前記支持体(20)を曝すステップと、
前記取得行列の前記取得要素が、前記支持体(20)の回転中にX線を検出するステップと、
前記支持体(20)が、シンチレーション光子を放射するステップと、
前記フォトダイオード(PD)が前記シンチレーション光子を検出するステップと、
前記フォトダイオードが、前記放射線画像のうちの少なくとも1つの前記取得行列(M)による取得をトリガするように、前記検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するステップと、
所与の期間中に前記検出行列(M)の前記取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づいて放射線画像を取得するステップと、
を含む、X線撮像方法。 - 請求項15に記載のX線撮像システム(3)によって実装されるX線撮像方法であって、
前記処理ユニット(50)が、前記取得行列(M)の前記取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づく放射線画像の取得が、前記パルス光源の前記放射サイクルの前記X線放射モードにわたって時間的にウィンドウ化されるように、前記フォトダイオード(PD)によって放出された前記光電流を使用して、前記パルス光源のパルスの持続時間に対する前記支持体の回転角速度(V)を自動的にフィードバック制御する、請求項22に記載のX線撮像方法。
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