JP2024500621A - 位相コントラストｘ線撮像システムの視野視覚化 - Google Patents

Abstract

視野(FOV)可視化を有する位相コントラストX線撮像システムであって、オペレータがX線を照射される被検体上の領域を可視化するために、FOV照射を可能にするように格子及び光フィールドプロジェクタを保持するように配置されるホルダを有する、位相コントラストX線撮像システムが提供される。FOVを照射するために光フィールドプロジェクタを保持するためにX線ビーム経路内の必要なオブジェクトのホルダ(すなわち、格子)を利用することによって、解決策は当然、実装するためによりコンパクトであり、機械的複雑さは最小限に保たれる。光フィールドプロジェクタは、FOVの明確な輪郭を有する鮮明で明確な領域を提供する。

Description

本発明は、位相コントラスト及び暗視野X線画像を含む位相コントラストX線画像の分野に関する。本発明は視野(FOV)可視化を有する位相コントラストX線撮像システムと、FOV可視化機能の統合を可能にし、被検体上のX線で照射される領域が可視化されるようにするホルダとに関する。

位相コントラストX線画像(PCI)は従来のX線画像と比較してより高い感度を提供し、非破壊的に低密度材料の画像を可能にする。これらの材料は、セキュリティ、構築及び構築、エレクトロニクス及び医療用途を含むがこれらに限定されない広範囲の用途にわたって存在する。後者の場合、位相コントラストx線撮像システムはマンモグラフィ、肺撮像、及び骨撮像などの臨床用途において、従来のx線撮像技術を使用して他の方法では利用できないか、又は低品質でしか利用できない材料組成のわずかな差異を撮像する能力のために、潜在的に利点を提供することができる。

タルボット干渉法(格子ベースの画像)及びエッジ照射(EI、時に符号化開口技術と呼ばれる)は、商用システムでのアプリケーションに必要とされるものとして従来のX線源を用いてそれらを実施する可能性のために特に魅力的でいくつかのPCI技術が存在する。

格子ベースの位相コントラストX線撮像(PCI)は、1つ以上の格子構成要素を必要とする。例示的には、第1又は位相格子成分によって生成される干渉パターンが強度変化が検出器において記録される様々な位置で移動される第2又はアナライザ格子成分を使用して分析することができる。例えば、医用画像において通常使用されるものなどの低コヒーレンスX線源の使用を可能にするために、任意の線源格子構成要素が含まれてもよい。X線ビーム経路に沿って干渉計装置内に(例えば、線源格子と位相格子との間、又は位相格子とアナライザ格子との間に)物体を配置することによって、アナライザ格子位置の関数としての波形を検出器において記録し、X線ビーム経路内の物体がない基準ケースと比較することができる。結果として生じる波形はいくつかの態様、すなわち、減衰、位相、及び暗視野に関する相補的情報を得ることができる平均強度、位相、及び振幅において異なる。

EIアプローチは、X線ビーム経路内のオブジェクトと相互作用するときのX線の方向が位相シフトによって引き起こされるわずかな偏差を経験するという事実に基づいている。検出器ピクセルのエッジのみを照射することによって、効果が高められる。例えば、対象物が存在しない状態で検出器ピクセル表面に当たったものであろう光子は、対象物の存在下で、そのようなピクセル表面の外側でそれらを偏向させるのに十分なわずかな偏差を経験する。この効果を実施し、利用することができるために、典型的には、符号化開口として作用する、すなわち吸収格子として作用する複数のエッジオブジェクトの対が使用される。符号化開口システムの文献ではこれらのオブジェクトが符号化開口マスクと呼ばれることが多く、本発明の文脈ではこの用語が吸収格子としても理解され、この用語は互換的に使用される。符号化開口マスク又は吸収格子のうちの1つはX線源と物体との間に配置され(いわゆるサンプルマスク、又はサンプル吸収格子)、複数の個々のX線ビームを生成し、各ビームは第2のいわゆる検出器マスクによって生成されるピクセルエッジのうちの1つに当たる。検出器ピクセルの一部、すなわち、検出器マスクによってマスクされるピクセルエッジでは、検出器において、X線領域に対して感度が高くかつ感度が低い(すなわち、吸収する)領域が画定される。照射曲線を測定し、所定の位置に物体がある場合とない場合とを比較することによって、減衰信号、位相信号、及び暗視野信号の抽出が可能である。

単一の位相コントラストX線イメージングシステムはその実装にかかわらず、(減衰／透過X線情報に加えて)位相コントラスト(PC)及び暗視野(DAX)情報の両方を提供するので、本発明の文脈において、位相コントラストX線撮像という用語はPC及びDAX撮像の両方をカバーするものとして理解されるべきである。

これらのシステムに含まれる放射線の性質のために、操作者がX線ビームを所望の視野(FOV)にコリメートし、したがって望ましくない放射線曝露を防止することが必要である。特に、医療用途では、これは患者へのX線線量を最小限にするために必要である。その結果、放射線曝露の前に、システムがX線で照射される領域を照射することができ、したがって、必要に応じて操作者が制御するために(例えば、患者の特定の器官を照射するために)これを可視化することができることが、医療用途における規制上の要件でさえあることが望ましい。

従来のX線システムでは、放射される領域がX線源と同じビームを照射するコリメータボックスに組み込まれた可視光源によって示される。この概念では放射ビームの波長に対して透明なX線ビーム経路内のミラーを使用することによって、X線源の近傍に位置する可視光はX線と同じビーム経路及びコリメーションをたどるように反射される。従来の概念は、X線ビーム経路内に光学的に不透明なオブジェクト、すなわち格子が存在するため、PCIシステムに直接採用することができない。EIベースのPCIシステムの場合、サンプル吸収格子、又は、少なくとも位相格子の存在が必要であるので、格子ベースのPCIシステムの場合、ソース格子及び／又は位相格子の何れかが必要である。さらに、格子ベースの画像では、最大の格子(すなわち、アナライザ格子)が格子周期に関して最も要求の少ない仕様を有するという利点を与えるので、いわゆる逆ジオメトリ(被写体が位相格子とアナライザ格子との間にある場合)が望ましい場合がある。このシナリオでは、この概念を適用することはミラー及びコリメータが不透明な格子のためにX線源に続くビーム経路内に配置されることができず、したがって、より遠く離れた位置決めが必要とされるので、非常に嵩張る解決策につながる。光源及びミラーを配置する必要があるほど、焦点までの距離に必要なミラーは大きくなる。したがって、放射線露光の前にX線が照射される領域を視覚化する問題は、X線ビーム経路に光学的に不透明な格子が存在するPCIにおいて特別な注意を必要とすることが明らかである。

国際公開第2019076939号パンフレットは、2つの異なる光フィールド方向に被検体に向けて投影され、被検体上で互いに部分的に重なり合って、放射されるべき領域を示す重なり合う光フィールド領域を形成する2つの光フィールドを使用することによって、前述の問題に対処するシステム及び方法を請求する。本発明では光フィールドがX線ビーム経路から分離され、異なる経路から、例えば放射経路の側面からそれぞれ被検体に投影され、したがって、それらはそれら自体の経路及びコリメーションを有する。放射経路を回避することによって、溶液は理想的に望まれるよりも多くの空間を占有する傾向があり、機械的に複雑であり得る。さらに、放射されるべき領域を示す解の精度をさらに向上させることができる。機械的な複雑さを最小限に抑えながら、さらに精度を高めることができる、より単純でよりコンパクトな解決策が望まれている。

不透明な格子の存在下で照射問題を解決するために、さらに進歩した解決策が必要とされる。これは、独立請求項の各々の主題によって達成される。本発明のさらなる実施形態は、それぞれの従属請求項に記載されている。

本発明による実施形態は、視野(FOV)可視化を伴う位相コントラストX線撮像システムを対象とする。システムは、検査領域を通して検査領域内に位置する標的領域に向かってX線ビームを放出するように構成されるX線源と、X線源から検査領域の反対側のX線検出器位置と、標的領域上の放射線領域を照射するようにX線ビームを成形するように構成されるX線ビーム成形器と、X線源と検出器との間に配置される格子と、標的領域上の可視スペクトル内の光フィールドを投影するように構成される光フィールドプロジェクタであって、投影される光フィールドが放射線領域に対応する光フィールドプロジェクタと、光フィールドプロジェクタ及び格子を保持するように構成されるホルダとを備える。放射経路を回避する代わりに、FOVを照射するために光フィールドプロジェクタを保持するためにX線ビーム経路内の必要なオブジェクトのホルダ(すなわち、格子)を利用することによって、解決策は、実際には追加のハウジングが必要とされず、機械的複雑さが最小限に保たれるので、実装するためによりコンパクトであることは当然である。

一実施形態では、ホルダが光フィールドプロジェクタを保持するように構成される第1の部分と、格子を保持するように構成される第2の部分とを含む。第1の部分及び第2の部分は、互いに恒久的に又は可逆的に固定される。このようにして、ホルダのより柔軟な使用及び展開が可能になり、部品の供給及び／又は交換がより便利になり得る。

一実施形態では、回折格子が位相回折格子、光源回折格子、又はサンプル吸収回折格子である。このように、多様なPCIシステム及びそのようなシステムの設定は、請求項に係る発明の利点から恩恵を受ける。例えば、いわゆる直接ジオメトリ設定(光源格子と位相格子との間に位置する被検体)における格子ベースのイメージングシステム、いわゆるインバースジオメトリ設定(位相格子とアナライザ格子との間に位置する被検体)における格子ベースのイメージングシステム、又は符号化開口システムである。

一実施形態では複数の光フィールドプロジェクタが標的領域上に光フィールドを投影するように構成されるホルダに取り付けられ、合成投影光フィールドは放射エリアに対応するエリアをマークする。複数の光フィールドプロジェクタを使用することによって、独立して投影される光フィールドの組み合わせは、さらにより正確なFOV視覚化をもたらすことができる。

一実施形態では、PCIシステムが光フィールドが投影される平面から標的領域が位置する平面までの距離を測定するための距離センサをさらに備える。そのような距離を測定するための距離センサを備えるより進歩したシステムは、光フィールドプロジェクタがX線源のものとは異なる源点を有し得ることを容易にする。後者の状況下では、距離センサによって可能にされるそのような距離測定が正確なFOV視覚化に寄与する。

一実施形態では、光フィールドプロジェクタがレーザ装置又はプロジェクタである。レーザ装置又はプロジェクタは鮮明で別個輪郭でFOVを可視化することができるように、鮮明で別個領域を生成する。さらに、レーザ装置の使用は、システムの機能性を高めることができる。ビームは、位置合わせ及び自動位置チェックのために検出器側の追加のセンサで検出されるときに使用されてもよい。プロジェクタの使用はまた、身体形状の投影を伴う患者の身体へのアライメントなどの追加情報の投影を可能にすることによって、システムに機能性の増加をもたらし得、相補対象データに基づいて、標的領域(例えば、身体部分)の投影は正しいFOVセットの適用に有利に働き、又は検査の確認のための任意の他の関連データ(例えば、患者の名前、スキャンの目的、生年月日など)に有利に働く。さらに、プロジェクタは操作者が被検体の背面でのジェスチャ制御(例えば、タッチスクリーン上の動作のよう)を介してFOVセットを制御することを可能にするフィードバック装置(例えば、カメラ)で補完され得る。追加情報の投影による機能性の増加に加えて、そのようなユーザインターフェースはワークフローを改善し、完全に自動化され得る、より高速でより正確なFOVセットを可能にする。

一実施形態では光フィールドプロジェクタが線形状を投影するように構成されるレーザ装置であり、システムはホルダに取り付けられたガイドレールをさらに備え、ガイドレールはX線源の焦点の中心と一致する中心を有する曲率を備える、ガイドレールに沿ったレーザ装置の動きを可能にするように構成される。X線源に対して同じ源点(すなわち、X線源の焦点の中心)を共有するガイドレールに沿ってレーザ装置を移動させることによって、投影される線形状がシステムのFOVセットのエッジ、例えばコリメータのコリメータブレードのエッジと一致するガイドレールの位置にある限り、投影される線形状の組合せによって、FOVの境界の指標を実施するのに非常に正確で比較的単純なレーザ装置を達成することができる。

一実施形態では、光フィールドプロジェクタが更新される投影光フィールドが更新される放射領域に対応するように、放射領域が更新される放射領域に変更されるときに投影光フィールドを更新するように構成される。このようにして、ワークフローに有利な、システムのシームレスな動作が達成される。

本発明のさらなる実施形態は、位相コントラストX線撮像システムの格子を保持するように配置されるホルダと、光フィールド標的領域に向かって光フィールドを投影するための光フィールドプロジェクタとを対象とする。格子と光フィールドプロジェクタとを保持するという二重の目的を有するこのようなホルダは位相コントラストX線撮像システムに設置されるときに、FOV可視化機能のより効率的な統合を可能にする、単純で実用的かつコンパクトな方法である。

一実施形態ではホルダが光フィールドプロジェクタを保持するように構成される第1の部分と、格子を保持するための第2の部分とを含み、第1の部分と第2の部分とは互いに恒久的に又は可逆的に固定される。

一実施形態では、光フィールドプロジェクタがレーザ装置又はプロジェクタである。

一実施形態ではホルダがホルダに取り付けられたガイドレールをさらに備え、このガイドレールは湾曲部を備えるガイドレールに沿った光フィールドプロジェクタの動きを可能にするように構成される。

一実施形態では、光フィールドプロジェクタが線形状を投影するように構成される複数のレーザ装置を備え、スレッドを有するスピンドルを用いてガイドレールを通してホルダの第1の部分に取り付けられる。スレッドは位相コントラストX線イメージングシステムに設置されるときに、位相コントラストX線イメージングシステムの光軸と一致する軸に対して、レーザ装置によって投影されるようなレーザライン形状の対称的な移動を可能にする逆勾配を有する。レーザ装置のこのような対称的な移動のおかげで、複数のレーザ装置の位置は連動して制御することができ、ガイドレールに沿ったレーザ装置の位置は、スピンドルの必要な回転数に直接変換することができる。

一実施形態では、ホルダが位相コントラストX線撮像システムに設置されるときに、光フィールドプロジェクタと光フィールド標的領域との間の距離を測定するための距離センサをさらに備える。

一実施形態では、光フィールドプロジェクタがホルダの第1の部分に取り付けられた少なくとも1つのレーザ装置を備え、コリメートレーザスポットを光フィールド標的領域に向けて投影し、光フィールド標的領域の境界が可視化されるように光フィールド標的領域上でスキャンするように構成される。この実施形態はレーザ装置の機械的運動に頼ることなく、光フィールド標的領域に向かって光フィールドを投影し、必ずしも線形状に基づいてではなく、代わりに、光フィールド標的領域にわたるレーザスポットスキャンのおかげで、コリメートされるレーザスポット投影を通してエリアの輪郭を描く代替を構成する。

一実施形態では光フィールドプロジェクタがホルダの第1の部分に取り付けられた少なくとも1つのプロジェクタを備え、光フィールドは光フィールド標的領域に向かって光フィールドを投影して、光フィールド標的領域全体を覆って画定する光フィールドを形成するように構成される。一般に、プロジェクタの使用は、先に述べた利点を有する。複数のプロジェクタはその境界が視差の少ない領域内にある領域をカバーし、その領域を画定する独立して投影される光フィールドの組み合わせに依存するので、さらにより正確な実施をもたらすことができる。

一実施形態では、少なくとも1つのプロジェクタのうちの少なくとも1つは標的領域の投影、身体形状の投影による被検体の身体へのアライメント、及び／又は他のデータなど、光フィールド標的領域上又はその付近のさらなる情報を投影し、ワークフローの改善を完全にもたらす。
本発明のこれら及び他の態様は以下に記載される実施形態から明らかになり、それらを参照して説明される。

FOV照射を有するPCIシステムの概略図を示し、位相格子のホルダはまた、本発明に関連して説明されるように、光フィールドプロジェクタを保持するように配置される。PCIシステムを示す。 図1AのPCIシステムのFOV視覚化のより詳細な図を示す。 本発明に関連して説明されるようなFOV照射を有するPCIシステムの概略図を示す。PCIシステムが位相格子のホルダーも光フィールドプロジェクタを保持するように配置されている格子ベースのイメージングシステムである。 PCIシステムがEIベースのイメージングシステムであり、サンプル吸収格子のホルダは光フィールドプロジェクタを保持するようにも配置される。 本発明に関連して説明されるホルダに関する態様を示す。PCIシステムのグレーティング及び光フィールドプロジェクタを保持するように配置される例示的なホルダの概略図を示す。 光フィールドプロジェクタが取り付けられるスレッドを有するスピンドルを有するガイドレールの設計概念の異なる観点からの図を示す。 複数のレーザ装置によって可能にされるFOV照射を有するPCIシステムの概略図を示し、位相格子のホルダはまた、本発明に関連して説明されるように、光フィールドプロジェクタを保持するように配置される。PCIシステムの側面図である。 PCIシステムの上面図である。 FOV照射を有するPCIシステムの概略図の側面図を示し、位相格子G1のホルダはまた、本発明に関連して説明されるように、光フィールドプロジェクタを保持するように配置される。FOV照射がプロジェクタによって可能にされる。 複数のプロジェクタによって可能にされる。

本発明は、様々なコンポーネント及び構成要素の配置、並びに様々な処理動作及び処理動作の配置の形態をとることができる。図面は好ましい実施形態を例示することのみを目的としており、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。より良く視覚化するために、特定の特徴は省略されてもよく、又は寸法は縮尺に従っていなくてもよい。同様の構成要素には、異なる図において同じ参照番号が付されている。

この詳細な説明では、様々な特定詳細が提示される。本発明の実施形態は、これらの特定詳細なしに実行することができる。さらに、周知の特徴、要素、及び／又はステップは本開示の明瞭さ及び簡潔さのために、必ずしも詳細に説明されない。

本発明は位相コントラストX線撮像(PCI)システムの視野(FOV)を照射するための解決策を提供し、オペレータはX線が照射される被検体上の領域を可視化し、したがって、必要に応じてFOVを制御することができる。X線ビーム経路内に光学的に不透明なオブジェクト(例えば、格子)を有するPCIシステムのための、正確で、コンパクトで、実装が比較的単純な解決策を提供することが有利であろう。これらの課題のうちの1つ又は複数により良く対処するために、本発明はFOV視覚化を可能にするために、X線ビーム経路内にすでに存在する物体を利用する。したがって、第1の態様では本発明がFOV可視化を伴う位相コントラストX線撮像システムに関し、第2の態様では本発明が既存の物体をX線ビーム経路内に保持するように配置されるホルダと、FOV可視化を可能にするための光フィールドプロジェクタとに関する。

図1Aを参照すると、FOV照射を有するPCIシステムの概略図が示される。PCIシステムは、X線管焦点中心Oを有するX線源10と、X線ビーム成形器20と、X線検出器40とを備える。X線源10は、検査領域50を通して、検査領域50内に位置する標的領域31、例えば患者の一人部に向かってX線ビームを放出するように構成される。X線ビーム成形器20は、X線ビームを成形して、標的領域31上の放射線領域32を照射するように構成される。X線検出器40は、検査領域50のX線源10とは反対側に配置される。PCIシステムはまた、X線源10と検出器40との間に配置される格子G、例えば位相格子G1を含む。格子G及び光フィールドプロジェクタ61を保持するように配置されるホルダ60も、システムを構成する。光フィールドプロジェクタ61は、FOVの輪郭／領域を撮像対象に投影する。この目的のために、光フィールドプロジェクタ61は標的領域31上に可視スペクトル内の光フィールドを投影するように構成され、投影される光フィールド33は放射エリア32に対応する。これを図1Aに概略的に示し、FOV視覚化のより詳細な図を図1Bに示す。投影光照射野33と放射領域32との間の対応は、投影光照射野33によって画定される領域が放射領域32と同等又はほぼ同等であることを手段する。ここで、「等価」とは、投影される光フィールド33によって画定される領域と放射領域32との間に完全な整合が存在することを手段する。本発明の文脈において、「ほぼ同等」という用語は領域間の整合が合理的な誤差範囲内(例えば、規制当局によって与えられるマージン内、又は10％以下、好ましくは5％以下、より好ましくは1％以下のオーダーの数の誤差)で実質的であることを手段し、そのような誤差は例えば、領域の表面間のわずかな(すなわち、1、5又は10％以下)差異、及び／又は領域の幾何学的中心間のわずかな(すなわち、1、5又は10％以下)不整合である。

一例では、PCIシステムが図2Aに示されるような格子ベースのイメージングシステムであってもよく、いわゆる逆ジオメトリが示される。この場合、撮像プロシージャ中、被検体は、位相格子G1とアナライザ格子G2との間の検査領域50内に位置する。この設定を考慮すると、一実施形態では、図に示されるように、位相格子G1のホルダ60はまた、光フィールドプロジェクタ61を保持するように配置される。いわゆる直接ジオメトリが使用される別の実施形態(図示せず)ではすなわち、撮像プロシージャ中に、被検体が光源格子G0と位相格子G1との間の検査領域50内に位置する場合、光源格子G0のホルダ60は光フィールドプロジェクタ61を保持するようにも配置される。

一例では、PCIシステムがEIベースのシステム、すなわち、図2Bに示されるような符号化開口システムであってもよい。X線源10によって生成されるビームは、サンプル吸収格子SG(いわゆるサンプルマスク)によって複数の個別ビームに分割される。それによって、吸収格子SGはビーム成形器20及び格子Gの両方として機能することができ、専用ビーム成形器20の必要性を随意にすることによって、システムを潜在的に単純化する。一実施形態では、図に示されるように、サンプル吸収格子SGのホルダ60はまた、光フィールドプロジェクタ61を保持するように配置される。この場合、撮像プロシージャ中、被検体は、サンプル吸収格子SGと検出器マスクDMとの間に位置する。

前述の例から、同様に、X線ビーム経路(回折格子Gなど)における光学的に不透明な物体の使用を含むPCIシステムの代替実施形態が、現在特許請求されている本発明から利益を得ることは明らかである。X線ビーム経路内の必要なオブジェクトのホルダ60(例えば、格子Gのホルダ60)を利用することによって、追加のハウジングが事実上必要とされないので、解決策は、当然、実装するためによりコンパクトである。

特許請求される発明の文脈において、光フィールドプロジェクタという用語は、可視スペクトルにおいて光フィールドを投影するための装置を指す。光フィールドプロジェクタ61は図1Bに概略的に示されるように、FOVを可視化する目的を有する。図において、垂直線のパターンは標的領域31、例えば、患者の一人部を示し、水平線のパターンは、PCIシステムのFOVに従って、X線を照射される放射線領域32を示す。光フィールドプロジェクタ61は放射領域32に対応する光フィールド標的領域33に向けて光フィールドを投影し、それによってFOVの可視化を可能にする。図1(b)に示すように、FOV 33の可視化はカバーと境界(点線領域)によって実現されてもよいが、投影される境界(点線領域の境界)によって実現されてもよい。

光フィールドプロジェクタ61の例としてはプロジェクタ又はレーザ装置が挙げられるが、これらに限定されない。様々なプロジェクタ61が存在し、これらはそれらが使用する光源(例えば、ランプ、LED又はレーザ)及び投影のための技術に依存し得、いくつかの例はDLP(デジタル光処理)、LCD(液晶ディスプレイ)、LED、LCoS(シリコン上の液晶)、又はレーザプロジェクタを含む。さらに、それらはフルサイズのプロジェクタであってもよいが、ハンドヘルドプロジェクタ(例えば、ミニプロジェクタ、ピコプロジェクタ)であってもよく、現在特許請求されている発明ではそれらが限られた空間を占め、軽量であり、それにより、ホルダ60などの支持機器にとってより便利であるので、より小型であるほど、現在特許請求されている発明にとって好ましい場合がある。レーザ装置は光源としての1つ以上のレーザと、任意の形又はパターン(例えば、線、点、十字、エッジ、長方形など)にレーザ光を成形するための手段(例えば、光学レンズ、ミラー)とを備える装置として定義される。他のタイプの光フィールドプロジェクタ61は特に、それらが鮮明で明確な領域を作り出すことができる場合に考慮され得る。

次にホルダ60を参照すると、例示的なホルダ60の概略図が図3Aに示されている。ホルダ60は、PCIシステムの格子Gと、光フィールド標的領域33に向けて光フィールドを投影する光フィールドプロジェクタ61とを保持するように配置される。一実施形態ではホルダ60が光フィールドプロジェクタ61を保持するように配置される第1の部分と、グレーティングGを保持するように配置される第2の部分とを備える。第1の部分と第2の部分とは互いに恒久的に又は可逆的に固定され、いずれにせよ、部品の使用、供給及び交換において柔軟性を提供する。光フィールドプロジェクタ61は、レーザ装置、プロジェクタ、又は他の任意のタイプの光フィールドプロジェクタであってもよい。これらのうちの少なくとも1つ又は複数は、ホルダ60に取り付けられてもよく、一例が図3Aに概略的に示されている。ホルダ60はPCIシステムに設置されるときに、光フィールドプロジェクタ61と光フィールド標的領域33、例えば患者の部分との間の距離Dを測定するための距離センサ65(図示せず)をさらに備えてもよい。別の実施形態では、ホルダ60が曲率を含むガイドレール62に沿った光フィールドプロジェクタ61の動きを可能にするように構成される、ホルダに取り付けられたガイドレール62をさらに備える。レーザ装置61は、スレッドを有するスピンドル63を用いてガイドレールに取り付けられる。このようなスピンドル63を、湾曲部を含むガイドレール62と共にスレッドと共に例示的な実装することを図3Bに示す。例示的な実施形態では、スレッドを有するスピンドルが互いに固定的に接続される2つのスピンドル63と、スピンドル位置(したがって、光フィールドプロジェクタ位置)が全体として確実に保持されるようにするためのガイドジョイント64とを備える構造によって実現される。スピンドル63はスピンドルが回転されるときに光フィールドプロジェクタ61が反対方向(例えば、左／右、上／下)に移動する結果となる逆の傾き(S、S’)を有するスレッドを備え、逆のスレッド傾きS、S’は、図において、反対方向の矢印によって示される。また、この構造は、ガイドレール62を介してホルダ60に取り付けられた光フィールドプロジェクタ61を保持するための固定具を備える。スレッドを有するスピンドル63を有する湾曲部を含むガイドレール62の全体的な設計概念の異なる視点からのビューが、ビューに示される。一例では、レーザ装置61がホルダ60の第1の部分に取り付けられるのはスレッドを有するスピンドル63を有するガイドレール62を通る。曲率を有するガイドレール62と、逆の傾きを有するスレッドを有するスピンドル63と、距離センサ65との目的は、図4及び図5を説明するときに説明される。当業者であれば、スレッドを有するスピンドル63に対する代替的な実施形態、例えば、対向する勾配の2つのスレッドを有する単一のスピンドルに基づく1つの代替形態、2つの独立したモータを有する2つの非接続スピンドルに基づく1つの代替形態が存在することを理解するのであろう。ガイドレール62に沿った光フィールドプロジェクタ61の動きは、スレッドを有する主軸63以外の他の手段によって、例えば、リニアモータ又は歯付きベルトによって生成されてもよい。

図4Aは、複数の光フィールドプロジェクタ61によって可能にされる光学FOV照射を有するPCIシステムを示す。より詳細には図4AのシステムではX線ビーム成形器20、この場合、コリメータはコリメータブレードを介してX線ビームを所望のFOVにコリメートし、光フィールドプロジェクタ61は線形状を投影するように構成されるレーザ装置61である。このシステムは図3Bのスレッドがホルダ60に取り付けられたスピンドル63を有するガイドレール62をさらに備え、この構成ではこのスレッドは位相格子G1のホルダでもある。ガイドレール62は、ガイドレール62に沿ったレーザ装置61の動きを可能にするように構成され、X線源10の焦点Oの中心と一致する中心を有する曲率を備える。FOV境界を撮像対象の対象領域31上に投射するためには、それぞれ線状に投射する4つのレーザ装置61が必要である。レーザ装置61はレーザ装置61によって生成される線形状がコリメータブレードのエッジと一致するように、コリメータブレード位置に従ってガイドレール62上を移動するように構成される。4つのレーザ装置61が正確に移動するために、それらは図3Bに例示的に示されるようなスレッドを有するスピンドル63を用いて、ガイドレール62を通してホルダの第1の部分に取り付けられ、スレッドは逆の傾きS、S’を有する。より具体的にはこれらのガイドレール62のうちの2つが使用され、図3Bに示されるように、それぞれに2つのレーザ装置61が取り付けられ、ガイドレール62のうちの一方はホルダ60の上部又は底部に取り付けられ、他方は左側又は右側に取り付けられる。ガイドレール62がX線源10に対して同じ源点(すなわち、X線源10の焦点Oの中心)を共有し、逆勾配S、S’を通して、システムAの光軸に対してレーザ装置によって投影されるようなレーザライン形状の左／右(上／下)の対称移動を実現することができる。この実装は、機械的な複雑さを最小限に抑える。図4A及び4Bはシステムの側面図及び上面図をそれぞれ示し、ここで、投影される線の形状は、破線で示され、記載される機構のおかげで、コリメートされるX線ビームと一致する。投影される線の形状は、図面平面に対して垂直であるように見え、合成される投影される光フィールドは放射領域32に対応する領域33を生成し、FOVの可視化を可能にする。したがって、一実施形態ではPCIシステムが標的領域31上に光フィールドを投影するように構成されるホルダ60に取り付けられた複数の光フィールドプロジェクタ61を備え、合成投影光フィールドは放射エリア32に対応するエリア33をマークする。

FOV可視化のために図4のシステムを使用するために、制御ユニット(図示せず)はレーザ装置61によって生成される線形状がコリメータブレードのエッジと一致し、したがって、照射領域32に対応する領域33が可視化されるように、ガイドレール62内の対応するレーザ装置61位置にコリメータ20のブレード位置をマッピングし得る。較正プロシージャはまた、例えば、FOVが複数のコリメータブレード開口部で照射され得、各場合について、レーザ装置61の位置をコリメータブレードのエッジに一致するように構成し得る場合にも実行され得る。中間位置を補間することができる。図3B(例えば、左下)から分かるように、レーザ装置61は、コリメータブレードが完全に閉じている場合と同じ点に移動することができるように取り付けられる。次いで、レーザ装置61の位置は、スピンドル63の所要の回転数に直接変換され、アプローチを実施するのが比較的簡単になる。そのような使用方法は、手動で、又は(半)自動的に実行することができる。一実施形態では、光フィールドプロジェクタ61が更新される投影光フィールド33が更新される放射領域32に対応するように、放射領域32が更新される放射領域32に変更されるとき(例えば、コリメータブレードを移動させることによって)、投影光フィールド33を更新するように構成される。

図4に示されるシステムは、各レーザ装置61がガイドレール62に沿った光フィールドプロジェクタ61の機械的運動によって、X線源10の焦点Oの中心と1つのコリメータブレードのエッジとを含む平面に及ぶので、光軸Aに沿った被写体位置とは無関係であるというこの精度の利点を有する、被写体上のFOVの非常に正確な表示を可能にする。

レーザ装置を光フィールドプロジェクタ61として使用することのさらなる利点は、アライメント及び自動位置チェックのために検出器側の追加のセンサで検出されるときにビームを使用するオプションを提供することである。1つのチェックは通常のジオメトリ制御としてレーザビーム内に被検体がいなくてもよく、第2のオプションは例えば、被検体が検出器40の前の対称位置にあるかどうかを見るために、被検体位置決め制御としてレーザビーム内に被検体があってもよい。撮像される対象の特定のランドマークにおいて透過される光強度は、対象の特性のさらなる情報を与え得る。例えば、被検体が患者である場合、肩／頸部の領域で透過される光強度は、線源及び患者の位置に対する患者のサイズ／高さ／位置を示すことができる。光強度はまた、患者を誘導し、及び／又は(制限される)患者の動きがない瞬間に取得をトリガすることができる動きを示してもよい。

ガイドレール62に沿ったレーザ装置61の機械的運動に依存しないFOV視覚化の代替例が、図1AのPCIシステムに示されている。図において、ホルダ60は光フィールドプロジェクタ61及び位相格子G1を保持するように配置され、コリメータ20はコリメータブレードを介してX線ビームを所望のFOVにコリメートする。光フィールドプロジェクタ61の機械的運動に依存することを回避するために、システムは光フィールドが投影される平面Bから標的領域31が位置する平面Cまでの距離Dを測定することと、投影される光フィールド33が照射されるべきエリア32に対応するように光フィールドプロジェクタ61(例えば、レーザ装置61)の投影角度を計算することとをさらに含み、言い換えると、コリメータ20のFOV設定、すなわち、コリメータブレード位置は特定の距離Dについて光フィールドプロジェクタ61(例えば、レーザ装置61)の投影角度にマッピングされる。図1Aのシステムは前記距離Dを測定するために、距離センサ65をさらに含む。別の例(図示せず)では、ホルダ60の第1の部分に取り付けられた少なくとも1つのレーザ装置61が視野標的領域33に向かってコリメートされるレーザスポットを投影するように構成され、また、FOVの境界が可視化されるようにFOV上でスキャンするように構成される。レーザスポットは観察者の眼に対して実線として現れるように、十分に迅速にスキャンすべきである。同様に、光フィールドが投影される平面Bから標的領域31が位置する平面Cまでの距離Dが測定される必要があり、投影される光フィールド33が照射されるべきエリア32に対応するようにスキャン範囲(例えば、開始及び最終スキャンx-y位置)が決定される。一実施形態では、PCIシステムが光フィールドが投影される平面Bから標的領域31が位置する平面Cまでの距離を測定するための距離センサ65をさらに備える。明らかに、距離D測定値は投影される光場がX線源10と同じ光源点(すなわち、X線源10の焦点Oの中心)を有さない場合に必要とされ、X線源のものとは異なる光源点を有する光場を投影するときのこの距離を考慮すると、正しいFOV視覚化に寄与する。

図5Aは、位相格子G1のホルダ60によって保持されるプロジェクタ61を備える光フィールドプロジェクタ61によって可能にされる、光学FOV視覚化を伴うPCIシステムを図示する。図4のシステムと同様に、コリメータ20は、コリメータブレードを介してX線ビームを所望のFOVにコリメートする。そして、設定されるFOVはプロジェクタ61によって投射される画像にマッピングされ、これにより、放射線領域32に対応する完全なFOV 33を覆い、画定する光フィールドが形成される。FOV 32の変化は、被検体上に投影されるべき異なる画像33にマッピングされ、したがって、光学素子の機械的運動の必要性はない。しかし、プロジェクタによって投影される画像は、X線源と同じ源点を有さない。したがって、FOVは光軸Aに沿った被検体の位置(すなわち、光フィールドが投影される平面Bから標的領域が位置する平面Cまでの特定の距離D)においてのみ正確に可視化され得る。例示的に、図5Aに描写されるような装置では、投影面積が上部よりも底部においてより大きい誤差を有する。幾何学的形状に関する現実的な仮定を用いたより詳細な分析は、光軸Aに沿った被写体位置が所望の位置から±5cmを超えて逸脱しない場合、±1cmの精度が底部で達成され得ることを示す。一方、上端は被写体が所望の位置から±22cmを超えてずれない限り、±1cmの精度で投影される。もちろん、これらの公差はコリメーション(すなわち、FOV)に応じて変化し、特に、範囲は、コリメーションが狭くなるにつれて縮小する。

図5Bは複数のプロジェクタ61を含む、より正確な実装の略図を示し、2つのプロジェクタ61は、FOVの部分を被検体上に独立して(部分的に重なり合って)投影する。独立して投影される光フィールドの組み合わせは、FOVの投影される境界が視差の少ない領域にある領域33を全体的に覆い、境界を定めるので、全体的な精度が向上する。

さらに別の実施形態(図示せず)では、システムがFOVの4つの境界全てに対して高い精度を達成するために、ホルダ60に取り付けられた4つのプロジェクタ61を備える(例えば、図3Aのように配置される)。光フィールドが投影される平面Bから、標的領域が位置する平面Cまでの距離Dは、正確なFOV視覚化にさらに寄与するので、より進歩した実施形態は図5Bに示すように、距離センサ65を備える。

プロジェクタ61の使用は、FOVの可視化を可能にするだけでなく、光フィールド標的領域33上又はその近くへの追加情報の投影を可能にすることもできる。例えば、追加情報は身体形状の投影との患者の身体へのアライメント、相補的な被検体データに基づいて、正しいFOVセットの適用を支持するためのターゲット領域(例えば、身体部分)の投影、又は検査の確認のための任意の他の関連データ(例えば、患者の名前、スキャンの目的、生年月日など)を含むことができる。さらに、プロジェクタ61は操作者が被検体の背面でのジェスチャ制御(例えば、タッチスクリーン上での動作のよう)を介してFOVセットを制御することを可能にするフィードバック装置(例えば、カメラ)で補完され得る。追加情報の投影による機能性の増加に加えて、そのようなユーザインターフェースはワークフローを改善し、完全に自動化され得る、より高速でより正確なFOVセットを可能にする。

図1A及び図5に記載されているように、光フィールドプロジェクタの機械的運動に依存しない、FOV可視化のためのシステムの実施形態を使用するため、制御ユニット(図示せず)は、投影領域33が放射領域32に対応するように、FOV設定を、光フィールドプロジェクタ61と標的領域31との間の特定の距離Dに対するFOV照射設定にマッピングすることができる。例えば、制御部は、コリメータブレード位置等のFOV設定を、プロジェクタ61が投射する画像等のFOV照射設定や、レーザ装置61の投射角度、レーザ装置61のスキャン範囲等にマッピングしてもよい。距離センサ65からの測定値も、より正確な実施のために制御ユニットによって監視することができる。較正プロシージャ又はルックアップテーブルは、FOV設定をFOV照射設定とマッピングする目的で実施することができる。さらに、FOV照射セットは更新される照射領域33が更新される放射線領域32に対応するように、放射線領域32が更新される放射線領域32に変更されるときに更新されるように構成することができる。使用方法は、手動又は(半)自動的に行うことができる。

本発明の文脈における画像化される「被検体」は、死んだ又は生きているヒトもしくは動物の身体／患者もしくはその一部、又は植物もしくは植物の一部を指し得ることに留意される。さらに、それは、セキュリティスクリーニングシステム内の項又は手荷物、又は非破壊材料試験におけるサンプル物体などの無生物被検体を表すことができる。したがって、特許請求される発明は医療用途を対象とするが、非破壊試験(例えば、生物学的及び非生物学的サンプルの組成、構造及び／又は品質に関する分析)ならびにセキュリティスキャン(例えば、空港での手荷物のスキャン)における用途にも非常に適している。

本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されることに留意される。特に、いくつかの実施形態はシステムタイプの請求項を参照して説明され、他の実施形態は装置タイプの請求項を参照して説明される。しかしながら、当業者は別段の通知がない限り、1つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間の任意の組み合わせも、本出願で開示されると考えられることを、上記の説明から収集するのであろう。しかしながら、全ての特徴を組み合わせて、特徴の単純な合計以上の相乗効果を提供することができる。

本発明は図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されているが、そのような図示及び説明は例示的又は例示的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、本発明は開示される実施形態に限定されない。開示される実施形態に対する他の変形は図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求される発明を実施する際に当業者によって理解され、達成され得る。

請求項において、単語「有する(comprising)」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。

単一のユニット又はデバイスは、特許請求の範囲に列挙されるいくつか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請求項に記載さ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得ないことを示すものではない。

請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (17)

1. 位相コントラストX線撮像システムであって、
   検査領域内に位置される標的領域に向けて前記検査領域を通じてX線ビームを放出するように構成されるX線源と、
   前記X線源から前記検査領域の反対側に位置されるX線検出器と、
   X線ビームを成形して前記標的領域上の放射領域に照射するように構成されるX線ビーム成形器と、
   前記X線源と前記検出器との間に位置される格子と、
   前記標的領域上に可視スペクトル内の光フィールドを投影するように構成される光フィールドプロジェクタであって、前記投影される光フィールドは前記放射領域に対応する、光フィールドプロジェクタと、
   前記光フィールドプロジェクタ及び格子を保持するように配置されるホルダと
   を有する、位相コントラストX線撮像システム。
2. 前記ホルダは、前記光フィールドプロジェクタを保持するように構成される第1の部分と、前記格子を保持するように構成される第2の部分とを含み、前記第1の部分と前記第2の部分とは、恒久的又は可逆的に互いに固定される、請求項1に記載のシステム。
3. 前記格子は、位相格子又は光源格子又はサンプル吸収格子である、請求項１乃至２の何れか一項に記載のシステム。
4. 複数の光フィールドプロジェクタが、標的領域上に光フィールドを投影するように構成される前記ホルダに取り付けられ、前記組み合わされる投影光フィールドは、前記放射領域に対応する領域をマークする、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
5. 前記光フィールドが投影される平面から前記標的領域が位置される平面までの距離を測定する距離センサをさらに有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
6. 前記光フィールドプロジェクタは、レーザ装置又はプロジェクタである、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
7. 前記光フィールドプロジェクタは、線形状を投影するように構成されるレーザ装置であり、前記システムは、前記ホルダに取り付けられるガイドレールをさらに有し、前記ガイドレールは、前記X線源の焦点の中心と一致する中心を有する曲率を有する、前記ガイドレールに沿った前記レーザ装置の動きを可能にするように構成される、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
8. 前記光フィールドプロジェクタは、更新される投影光フィールドが前記更新される放射領域に対応するように、前記放射領域が前記更新される放射領域に変更されるときに、前記投影光フィールドを更新するように構成される、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
9. 位相コントラストX線撮像システムの格子と、
   光フィールド標的領域に向けて光フィールドを投影するための光フィールドプロジェクタと
   を保持するように構成される、ホルダ。
10. 前記ホルダは、前記光フィールドプロジェクタを保持するように構成される第1の部分と、前記格子を保持するための第2の部分とを含み、前記第1の部分と前記第2の部分とは、恒久的又は可逆的に互いに固定される、請求項9に記載のホルダ。
11. 前記光フィールドプロジェクタは、レーザ装置又はプロジェクタである、請求項9又は10に記載のホルダ。
12. 前記ホルダに取り付けられるガイドレールであって、曲率を有する前記ガイドレールに沿った前記光フィールドプロジェクタの動きを可能にするように構成されるガイドレールをさらに有する、請求項9乃至11の何れか一項に記載のホルダ。
13. 前記光フィールドプロジェクタは、線形状を投影するように構成され、スレッドを有するスピンドルを用いて前記ガイドレールを介して前記第1の部分に取り付けられる、複数のレーザ装置を有し、前記スレッドは、位相コントラストX線撮像システムに設置されるときに、前記位相コントラストX線撮像システムの光軸と一致する軸に対する、前記投影されるレーザ線形状の対称移動を可能にする逆勾配を有する、請求項12に記載のホルダ。
14. 位相コントラストX線撮像システムに設置されるときに、前記光フィールドプロジェクタと前記光フィールド標的領域との間の距離を測定する距離センサをさらに有する、請求項9乃至13の何れか一項に記載のホルダ。
15. 前記光フィールドプロジェクタは、前記ホルダの第1の部分に取り付けられ、コリメートされるレーザスポットを前記光フィールド標的領域に向けて投影し、前記光フィールド標的領域の境界が可視化されるように前記光フィールド標的領域上でスキャンするように構成される少なくとも1つのレーザ装置を有する、請求項11乃至14の何れか一項に記載のホルダ。
16. 前記光フィールドプロジェクタは、前記ホルダの第1の部分に取り付けられる少なくとも1つのプロジェクタを有し、前記光フィールド標的領域に向けて光フィールドを投影して、前記完全な光フィールド標的領域を覆い、画定する光フィールドを形成するように構成される、請求項11乃至14の何れか一項に記載のホルダ。
17. 前記少なくとも1つのプロジェクタの少なくとも1つは、標的領域の投影、被検体の身体への身体形状の投影とのアライメント、及び／又は他のデータのような、前記光フィールド標的領域上又はその付近のさらなる情報を投影する、請求項16に記載のホルダ。

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