JP2024514393A

JP2024514393A - スペクトル撮像および造影剤増強デジタル胸部トモシンセシスのための二重層検出器システムおよび方法

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Publication number: JP2024514393A
Application number: JP2023553083A
Authority: JP
Inventors: アンソニー・アール・ルビンスキー; ウェイ・ジャオ; シャオユウ・デュアン; ハイリャン・フアン; エイドリアン・ホワンスキー; ジャン・スタヴロ; アミルホセイン・ゴルダン
Original assignee: ザ・リサーチ・ファウンデーション・フォー・ザ・ステイト・ユニヴァーシティ・オブ・ニューヨーク
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2024-04-02
Also published as: CA3210335A1; AU2022230968A1; US20240156420A1; KR20230153376A; EP4301232A1; WO2022187188A1; CN117015346A

Abstract

放射線を検出するように動作可能な構造および方法が記載される。構造は、二重エネルギー撮像のためにＸ線のワンショットを可能にする二重層検出器撮像デバイスを含む。一実施形態において、検出器の前方層は、フォトンカウンティング検出器を含み、検出器の後方層は、シンチレーティング燐光体スクリーンを含むエネルギー統合検出器を含む。さらなる実施形態では、前方検出器層は、直接変換Ｘ線検出器を含み、第２の後方検出器層は、間接変換Ｘ線検出器を含む。撮像システムは、放射を撮像対象物上の入射のための低エネルギー成分と、高エネルギー成分とに分離するために、Ｘ線放射を吸収するためにＸ線放射源に近接して配置された空間分離フィルタをさらに含む。一実施形態において、撮像対象物は、特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルを有する造影剤材料を含み、Ｘ線放射を吸収する分離フィルタは、Ｋ端原子エネルギー帯域レベルに近い。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年３月１日に出願された米国仮特許出願第６３／１５４，８７９号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

本出願は一般に、放射線検出器およびデジタルＸ線撮影法および３Ｄデジタル胸部撮像に関する。

デジタルＸ線撮影法では、撮像システムは、電気信号を生成するために、放射線を吸収し、Ｘ線吸収時に可視光のパルスを生成するシンチレータスクリーン、光センサの画素化されたアレイ、例えばフォトダイオード（ここで、生成された光が感知される）、および薄膜トランジスタアレイなどの層の集まりを含む平面パネル検出器（ＦＰＤ）を含んでよい。生成された電気信号は、デジタル画像を生成するために撮像システムによって使用されてよい。一部の例では、生成された画像の品質（例えば鮮明さ、解像度）は、光散乱などの種々の現象および／または他の現象によって影響を受ける可能性がある。

スペクトルＸ線撮像は、対象の体積の材料固有画像を抽出する。この技術は、患者の解剖学的構造に関する追加の診断情報を提供するために臨床Ｘ線撮影法において使用される。スペクトル撮像は、各々が異なるＸ線エネルギーを有する、対象の体積の２つ以上のＸ線透過画像（すなわち「投影像」）を取得し、そのＸ線減衰特性の差によってその組成材料を識別するために後処理技術を適用することによって行われる。画像間のエネルギーの分離を達成するための１つの方法は、経時サブトラクションによるものであり、ここではＸ線源ｋＶｐ（キロボルトピーク）および／またはフィルタが、連続するＸ線投影の間に変更される。

高エネルギー投影測定値と低エネルギー投影測定値とを使用することによって材料選択式Ｘ線画像のコントラストまたは信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を改善することは、Ａｌｖａｒｅｚ、米国特許第４，０２９，９６３号に記載されている。Ｂｒｏｄｙに対する米国特許第４，４４５，２２６号は、ハイブリットエネルギーサブトラクション技術を使用してＸ線画像から軟組織または骨構造を除去する方法を開示する。Ｂａｅｔｚに対する米国特許第８，７９２，６１７号は、各々について異なるｋＶｐおよび濾過で、２つの露光を使用してマンモグラフィにおいて二重エネルギーＸ線画像を生み出すための方法を開示する。しかしながら、この方法は、２つの露光の間の患者の身体の動きによる問題およびアーチファクトを受けやすい。

図１Ｂは、二重ショット／単一検出器スペクトルマンモグラフィシステムおよびスペクトルコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）システムで採用されている、二重エネルギーサブトラクション、次の造影剤注入、または造影剤注入の前後の経時サブトラクション方法のための従来技術の手法１０を描いている。この手法は、高速ｋＶ切り替えを使用して、交互になる高エネルギー投影と低エネルギー投影と生み出す。例えば、図１Ｂの二重ショット法手法では、第１のフィルタ２０は、撮像対象物１２上での入射のために低エネルギーＸ線放射２５のみが通過するために、Ｘ線放射源１５の前方に近接して配置される。単一の検出器３０、例えばＸ線光導電体またはシンチレーティングスクリーンなどが、対象物１２を通って透過され、対象物１２によって吸収されない低エネルギーＸ線放射２５からフォトンを受け取り、対応付けられた回路網が、これらの検出されたフォトンを対象物の第１の低エネルギー（ＬＥ）画像を生成するために使用される電気信号に変換する。次に、図１Ｂの二重ショット法手法では、第２のフィルタ４０が、撮像対象物１２上の入射のために高エネルギーＸ線放射４５のみが通過するためにＸ線放射源１５の前方に近接して配置される。単一の検出器３０が、対象物１２を通って透過され、対象物１２によって吸収されない高エネルギーＸ線放射４５からフォトンを受け取り、対応付けられた回路網が、これらの検出されたフォトンを対象物の第１の高エネルギー（ＨＥ）画像を生成するために使用される電気信号に変換する。２つの露光を採用する二重ショット法は、高エネルギー画像と低エネルギー画像の間で高度のスペクトル分離を達成し得るが、その理由は、それらが、取得ワークフロー中にＸ線源ｋＶｐ、フィルタおよび画像レセプタの変更を許容するためである。この融通性は、高いコントラストのスペクトル撮像を達成するには望ましいが、この手法は、取得の間の被験者の身体の動きから生じる位置ずれアーチファクトによって本質的に制限される。

代替として、Ｋａｒｉｍに対する米国特許第９，５２６，４６６号は、積み重ねた積算マルチレイヤ検出器を使用してマンモグラフィにおいて二重エネルギーＸ線画像を生み出すための方法を開示しており、ここでは、検出器は同時に同じＸ線露光においてＸ線ビームに曝される。しかしながら、この方法は、生み出された低エネルギー画像と高エネルギー画像との間のエネルギー分離が制限され、本開示でのようなスペクトル分離フィルタがないことにより、エネルギーが減じられた画像においてコントラストおよびＳＮＲが結果として損失するという欠点を有する。

最後に、Ｄａｎｉｅｌｓｓｏｎに対する米国特許第７，３４２，２３３号は、各チャネルがパルス波高に従って個々のＸ線検出事象を電気パルスに変換するフォトンカウンティングチャネルのアレイを備える装置であって、２セットのカウンターの各々が、所与の閾値より高いか、または低いかに従ってパルスを数えて、単一露光において高エネルギー画像および低エネルギー画像を生み出す装置をクレーム主張している。

米国特許第４，０２９，９６３号米国特許第４，４４５，２２６号米国特許第８，７９２，６１７号米国特許第９，５２６，４６６号米国特許第７，３４２，２３３号

したがって、開示されるのは、改善された画像品質および線量性能を提供する構造、撮像システムおよび検出器である。システムおよび撮像方法は、二重エネルギー撮像のためのＸ線のワンショット（単一露光）を可能にする、すなわち単一ショットエネルギー識別を可能にする単一層検出器または二重層検出器を含む。

一例の実施形態では、単一層検出器または二重層検出器を含むシステムは、対象物の二重エネルギー撮像のためにＸ線のワンショットを可能にするために、Ｘ線放射を低エネルギー帯域と、高エネルギー帯域に変調するためにＸ線エネルギー源の出力に近接して配置されるスペクトル分離フィルタを備える。

一実施形態において、撮像対象物は、特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルを有する造影剤材料を含むことができる。分離フィルタは、そのＫ端原子エネルギー帯域レベルに近いＸ線放射を吸収して、Ｘ線放射の２つの帯域、すなわち対象物の二重エネルギー撮像のために低エネルギー（ＬＥ）放射帯域と、高エネルギー（ＨＥ）放射帯域とを生み出す材料から成る。

装置は、スペクトル分離フィルタおよび撮像対象物を通して透過された入射Ｘ線放射を受け取り、撮像対象物の第１のＬＥ画像を生成することが可能な電気信号を生成し、撮像対象物の第２のＨＥ画像を生成することが可能なさらなる電気信号を生成するための前方Ｘ線撮像フォトンカウンティング検出器（ＰＣＤ）を含む単一層Ｘ線エネルギー画像検出器をさらに備える。

一実施形態において、ＰＣＤは、より低いエネルギーフォトンおよびより高いエネルギーフォトンを検出してそれぞれの低エネルギー画像および高エネルギー画像の両方を形成するためのアモルファス－セレニウム（α－Ｓｅ）Ｘ線フォトンカウンティング平面パネル撮像装置（ＳＷＡＤ）である。

さらに、装置は、スペクトル分離フィルタと、対象物のＬＥ画像およびＨＥ画像を生成するために基礎を成す基板上に配置された第１の前方直接変換Ｘ線撮像検出器、および対象物のＨＥ画像と組み合わせるべき情報を生成するために基板の下にある第２の後方間接変換Ｘ線撮像検出器を含む二重層Ｘ線エネルギー画像検出器とを備えてよい。

この実施形態では、第１の前方Ｘ線撮像検出器は、それぞれの低エネルギー画像および高エネルギー画像を形成するために使用される、より低いエネルギーフォトンおよびより高いエネルギーフォトンの両方を検出するためにアモルファス－セレニウム（α－Ｓｅ）Ｘ線フォトンカウンティング平面パネル撮像装置（ＳＷＡＤ）などのＰＣＤを備えることができる。第２の後方Ｘ線撮像検出器は、間接変換平面パネルＸ線検出器またはフォトンエネルギー統合検出器を含み、より高いエネルギーフォトンを効率的に検出して、第１の前方ＰＣＤによって取得されたより高エネルギー画像を増強するのに使用される高エネルギー画像を形成するために選ばれた原子番号の材料を含む。

二重層Ｘ線撮像検出器のさらなる実施形態では、第１の前方Ｘ線撮像検出器および第２のＸ線撮像検出器の両方が、統合検出器を備える。前方統合検出器は、撮像対象物を通って透過された入射放射の第１のエネルギーレベル帯域フォトンを、撮像対象物の低エネルギー画像を形成するように構成可能な第１の画像信号に直接変換するための第１のピクセルセンサを備える。基板の下に形成された後方統合検出器は、撮像対象物を通り、前方統合検出器および基板を通って透過された入射放射の第２のエネルギーレベル帯域フォトンを、撮像対象物の高エネルギー画像を形成するように構成可能な第２の画像信号に変換するための第２のピクセルセンサを備える。

本発明の第１の態様によると、Ｘ線放射源からの放射を撮像対象物上の入射放射のために第１のエネルギーレベル帯域と、第２のエネルギーレベル帯域とにスペクトル分離するための分離フィルタと、基板と、基板上に形成されたＸ線フォトンカウンティング検出器とを備え、Ｘ線フォトンカウンティング検出器は、検出器ピクセルのアレイを備え、各検出器ピクセルは、固定された一定期間の間、撮像対象物を通って透過された入射放射の個々のＸ線フォトンの相互作用を検出するためのセンサを備え、アレイの各検出器ピクセルは、第１のエネルギーレベル帯域の個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の数のそれぞれの計数を表す第１の電気信号、および第２のエネルギーレベル帯域の個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の数のそれぞれの計数を表す第２の電気信号を生成するように動作可能な対応付けられた計数回路を有し、アレイの検出器ピクセルからの第１の電気信号および第２の電気信号は、撮像対象物のそれぞれのエネルギースペクトル画像を提供する、装置が提供される。

さらなる態様では、装置は、Ｘ線放射源からの放射を撮像対象物上の入射放射のために第１のエネルギーレベル帯域と、第２のエネルギーレベル帯域とにスペクトル分離するための分離フィルタと、第１の基板と、第１の基板上に形成されたＸ線フォトンカウンティング前方検出器であって、検出器ピクセルのアレイを備え、各検出器ピクセルは、固定された一定期間の間、撮像対象物を通って透過された入射放射の個々のＸ線フォトンの相互作用を検出するためのセンサを備え、アレイの各検出器ピクセルは、第１のエネルギーレベル帯域の個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の数のそれぞれの計数を表す第１の電気信号、および第２のエネルギーレベル帯域の個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の数のそれぞれの計数を表す第２の電気信号を生成するように動作可能な対応付けられた計数回路を有し、アレイの検出器ピクセルからの第１の電気信号および第２の電気信号は、撮像対象物のそれぞれのエネルギースペクトル画像を提供する、Ｘ線フォトンカウンティング前方検出器と、第２の基板上に形成され、第１の基板の下に配置された後方検出器とを備え、後方検出器は、撮像対象物を通り、前方検出器を通って透過された第２のエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射を光量子に変換するためのシンチレーティングスクリーン、およびシンチレーティングスクリーンと後方検出器のための第２の基板との間に配設された光センサアレイであって、シンチレーティングスクリーンからの光量子を捕らえ、捕らえた光量子をさらなる電気信号に変換するように動作可能であり、さらなる電気信号は、撮像対象物の画像を取得するために前方検出器ピクセルアレイからの第２の電気信号との組合せのために動作可能である、光センサアレイを備える。

さらなる態様では、装置は、Ｘ線放射源からの放射を撮像対象物上の入射放射のために第１のエネルギーレベル帯域および第２のエネルギーレベル帯域にスペクトル分離する分離フィルタであって、第２のエネルギーレベル帯域は、第１のエネルギーレベル帯域より大きなエネルギーである、分離フィルタと、ガラス基板と、ガラス基板上に形成された前方統合検出器であって、撮像対象物を通って透過された入射放射の第１のエネルギーレベル帯域Ｘ線フォトンを、撮像対象物の低エネルギー画像を形成するように構成可能な第１の画像信号に直接変換するための第１のピクセルセンサを備える、前方統合検出器と、ガラス基板の下に形成された後方統合検出器であって、撮像対象物を通り、前方統合検出器および基板を通って透過された入射放射の第２のエネルギーレベル帯域Ｘ線フォトンを、撮像対象物の高エネルギー画像を形成するように構成可能な第２の画像信号に間接的に変換するための第２のピクセルセンサを備える、後方統合検出器とを備える。

この態様に加えて、前方統合検出器は、撮像対象物を通って透過された第１のエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射を電荷に変換するための第１の光導電層と、変換されたＸ線フォトンに対応付けられた電荷を蓄積するために第１の光導電層と基板との間に配設された第１の電荷蓄積アレイとを備える。

この態様に加えて、後方統合検出器は、撮像対象物を通って透過された第２のエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射を光量子に変換するためのシンチレーティングスクリーンと、第２のシンチレーティングスクリーンと基板との間に配設され、第２のシンチレーティングスクリーンからの光量子を捕らえ、捕らえた光量子を第２の画像信号に変換するように動作可能な光センサアレイとを備える。

この態様に加えて、撮像対象物は、特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルを有する造影剤材料を含み、分離フィルタは、造影剤材料のＫ端原子エネルギー帯域レベルに近い、例えば、その１０ｋｅＶの範囲内のＸ線放射を吸収するためのＸ線吸収端を有する。

種々の実施形態のさらなる特徴ならびに構造および動作が、添付の図面を参照して以下に詳細に記載される。図面では、同様の参照番号は、全く同一の、または機能的によく似た要素を指している。

本開示の一態様における二重エネルギー撮像のためにＸ線のワンショットを可能にする一例の二重層検出器撮像システムを示す図である。二重エネルギー撮像のためにＸ線露光の２ショットを要する標準的な単一の検出器システムを描く図である。二重ショット／単一検出器手法および二重層検出器手法に関するＨＥおよびＬＥスペクトル分離の比較を描く一例の図表である。二重ショット／単一検出器手法および二重層検出器手法に関するＨＥおよびＬＥスペクトル分離の比較を描く一例の図表である。二重ショット／単一検出器手法および二重層検出器手法に関するＨＥおよびＬＥスペクトル分離の比較を描く一例の図表である。二重ショット／単一検出器手法および二重層検出器手法に関するＨＥおよびＬＥスペクトル分離の比較を描く一例の図表である。二重ショット／単一検出器手法および二重層検出器手法に関するＨＥおよびＬＥスペクトル分離の比較を描く一例の図表である。図２Ａから図２Ｅの実施形態の各々について取得した一例の平均ＬＥスペクトルエネルギー帯域値および平均ＨＥスペクトルエネルギー帯域値を要約する表である。図１Ａの二重検出器スペクトル撮像手法が描かれる実施形態について達成されたスペクトル分離に対するフィルタの厚さおよび頂部検出器材料（Ｔ１）の厚さの影響を示す図である。図１Ａの二重検出器スペクトル撮像手法が描かれる実施形態について達成されたスペクトル分離に対するフィルタの厚さおよび頂部検出器材料（Ｔ１）の厚さの影響を示す図である。図１Ａの二重検出器スペクトル撮像手法が描かれる実施形態について達成されたスペクトル分離に対するフィルタの厚さおよび頂部検出器材料（Ｔ１）の厚さの影響を示す図である。図１Ａの単一ショット／二重層検出器についての前方検出器層および後方検出器層の異なる厚さについての、ＳＤＮＲによって測定されるような画像品質における結果として生じる改善を要約する表である。対象物の二重ＬＥおよびＨＥスペクトル画像を生成するために単一ショット／単一層検出器を含むスペクトル撮像システムの第１の実施形態を示す図である。一実施形態による単一検出器または二重検出器スペクトル撮像手法において前方検出器として使用される完全に組み立てられたＳＷＡＤデバイスの断面概略図である。図５に描かれるような、フォトンカウンティングＳＷＡＤデバイスのシミュレートされたピクセル応答の一例の結果を描く図である。対象物の二重ＬＥおよびＨＥスペクトル画像を生成するために単一ショット／二重層検出器を含むスペクトル撮像システムの第２の実施形態を描く図である。対象物の二重ＬＥおよびＨＥスペクトル画像を生成するために単一ショット／二重層検出器を含むスペクトル撮像システムのさらなる実施形態を描く図である。直接変換Ｘ線前方Ｘ線検出器層と、間接変換後方Ｘ線検出器層Ｘ線検出器とを含む単一ショット／二重層検出器を含むスペクトル撮像システムのさらなる実施形態を示す図である。本開示の一態様におけるソースアレイまたはステップシュートトモグラフィシステムのいずれかを備えた、二重ショット露光／二重層検出器を含むスペクトル撮像システムのさらなる実施形態を示す図である。デジタルマンモグラフィ、造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ、デジタル胸部トモシンセシスおよび造影剤増強デジタル胸部トモシンセシスのシミュレーション結果画像を描く図である。デジタルマンモグラフィ、造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ、デジタル胸部トモシンセシスおよび造影剤増強デジタル胸部トモシンセシスのシミュレーション結果画像を描く図である。デジタルマンモグラフィ、造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ、デジタル胸部トモシンセシスおよび造影剤増強デジタル胸部トモシンセシスのシミュレーション結果画像を描く図である。デジタルマンモグラフィ、造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ、デジタル胸部トモシンセシスおよび造影剤増強デジタル胸部トモシンセシスのシミュレーション結果画像を描く図である。デジタルマンモグラフィ、造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ、デジタル胸部トモシンセシスおよび造影剤増強デジタル胸部トモシンセシスのシミュレーション結果画像を描く図である。図１１Ｃ、図１１Ｄおよび図１１Ｅのシミュレートされた造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ結果における信号差対ノイズ比を描く表である。従来技術の二重ショット撮像手法で克服すべき問題を例示するそれぞれのＬＥＤＢＴ画像スライス、ＨＥＤＢＴ画像スライスおよびＣＥＤＢＴ画像スライスを描く図である。従来技術の二重ショット撮像手法で克服すべき問題を例示するそれぞれのＬＥＤＢＴ画像スライス、ＨＥＤＢＴ画像スライスおよびＣＥＤＢＴ画像スライスを描く図である。従来技術の二重ショット撮像手法で克服すべき問題を例示するそれぞれのＬＥＤＢＴ画像スライス、ＨＥＤＢＴ画像スライスおよびＣＥＤＢＴ画像スライスを描く図である。

本開示の態様の以下の詳細な記載は、添付の図面を参照して作成される。この開示において、当分野で知られる関連機能または構造についての説明は、不必要な詳細によって本開示を曖昧にすることを回避するために、本開示の概念を理解する際の明確さのために省略されている。

スペクトルＸ線撮像は、対象の体積の材料固有画像を抽出する。この技術は、患者の解剖学的構造に関する追加の診断情報を提供するために臨床Ｘ線撮影法において使用される。スペクトル撮像は、各々が異なるＸ線エネルギーを有する、対象の体積の２つ以上のＸ線透過画像（すなわち「投影像」）を取得し、そのＸ線減衰特性の差によってその組成材料を識別するために後処理技術を適用することによって行われる。

本明細書の実施形態では、画像間でエネルギー分離を達成するための２つの方法、すなわち１．経時サブトラクション、この場合、Ｘ線源ｋＶｐおよび／またはフィルタは、連続するＸ線投影像の間に変更される、または２．単一ショットエネルギー識別であり、この場合、異なるエネルギースペクトルに対して感度の高い複数の検出器が設けられる場合が存在する。本明細書の一実施形態では、単一ショットエネルギー識別は、単一のフォトンカウンティング検出器（ＰＣＤ）を使用して行われ、ここでは、単一のＸ線投影像から複数のエネルギー固有画像を形成するために２つ以上のエネルギービンが使用される。さらなる実施形態では、単一ショットエネルギー識別は、単一のＸ線投影像から複数のエネルギー固有画像を形成するために使用される、フォトンカウンティング検出器と、フォトンエネルギー統合検出器（ＥＩＤ）とを含む二重検出器を使用して行われる。さらなる実施形態は、単一のＸ線投影像から複数のエネルギー固有画像を形成するために、２つのフォトンＥＩＤを含む二重検出器を使用する単一ショットエネルギー識別を実施する。さらなる実施形態は、２つ以上の放射線露光（複数ショット）を使用して複数のエネルギー固有画像を形成するために二重検出器を企図する。２つの方法は、スペクトル撮像のためにエネルギー識別をさらに増強するために組み合わせることができる。

単一ショットエネルギー識別を使用するスペクトル撮像は、身体の動きによる位置ずれアーチファクトが存在せず、本明細書にさらに記載されるように、スペクトルＤＢＴ用途に使用することで、従来の２Ｄフルフィールドデジタルマンモグラフィ（ＦＦＤＭ）、スペクトルＦＦＤＭおよび従来のＤＢＴと比較して、胸部に関するより完璧でより正確な診断情報を提供することができる。この情報は、３Ｄ胸部組織密度、３Ｄ微小石灰化分布およびタイプ、造影剤（例えば、ヨウ素）の３Ｄ分布および対象の胸部病変（例えば、しこり）の３Ｄ成分変質を含む。本開示は、例えばスペクトルＤＢＴにおいて１つの、または全ての上記の情報を提供するために使用され得る、スペクトル撮像システム実装形態を記載する。

図１Ａは、対象物１２の二重エネルギー撮像のためにＸ線のワンショットを可能にする、二重層検出器スペクトル撮像システム１００の一実施形態を例示する。

一実施形態において、スペクトル撮像システム１００は、Ｘ線を生成するＸ線管、またはＸ線を生成し得る他のデバイスであり得るＸ線源１５を含む。Ｘ線源は、スペクトル分離フィルタを通してＸ線放射を被験者に照射してよく、この場合被験者は、Ｘ線の一部を吸収してよく、Ｘ線の減衰を生じさせる。減衰したＸ線は、入射Ｘ線１２２として二重検出器構造１０１に向けて誘導されてよい。

いずれか実施形態でも、二重層Ｘ線スペクトル撮像検出器手法は、Ｘ線放射１２２が、２つのエネルギーレベルで、すなわち分離フィルタのＸ線吸収端より下のエネルギーの放射帯域を含む第１のＬＥエネルギーレベルと、分離フィルタのＸ線吸収端より上のエネルギーの放射帯域を含む第２のＨＥエネルギーレベルで同時に通過するように、放射源１５のＸ線放射出力の一部を吸収するためにＸ線放射源１５の前方に近接して配置されるＸ線フィルタ１２０を含む。システム１００は、対象物１２を通って透過された入射Ｘ線放射１２２を受け取るために二重層Ｘ線撮像検出器を含む。二重層Ｘ線撮像検出器は、基板１２５上に配設された第１の前方検出器１１０と、基板１２５の真下に配置された、または例えば放射線透過性接着剤を使用して基板１２５の真下に装着された第２の後方検出器１５０とを含むスタック１０１として構成される。一実施形態において、前方検出器１１０は、フォトンカウンティング検出器（ＰＣＤ）または光導電体タイプのフォトン統合検出器を含むことができる。後方検出器１５０は、光量子統合検出器を含むことができる。これらの実施形態では、基板は、ガラスまたは同様の材料の基板１２５を含むことができる。

本明細書の実施形態の一部では、Ｘ線源出力におけるスペクトル分離フィルタ１２０は、撮像被験者１２上でＸ線エネルギースペクトル入射を変調するために、原子番号Ｚ_Ｆ１からＺ_ＦＮおよびＴ_Ｆ１からＴ_ＦＮの厚さを有する１つまたは複数の材料を含む。フィルタ材料は、そのＫ端付近のエネルギーで、例えば１０ｋｅＶ内での優先的な減衰を介して、ビームからＸ線エネルギーを選択的に除去する原子番号で選ばれる。フィルタ材料、厚さ、およびＸ線源に対するその配置の順序は、最初のエネルギースペクトル、検出器特性および対象のスペクトル情報に従ってフィルタエネルギー透過特徴を形成するように選ばれる。例えば、胸部撮像造影剤（例えばヨウ素）のものに近いＫ端（例えば１０ｋｅＶ内）を有する材料を選択することができる。一例の分離フィルタ材料は、Ｒｈ、Ａｇ、Ｐｄ、ＩｎおよびＳｎフィルタを含むことができる。

一実施形態において、二重層検出器撮像システム１００は、デジタル胸部トモシンセシス（ＤＢＴ）用に、特に胸部１２の高解像度三次元（３Ｄ）Ｘ線画像を取得するためにとりわけ構成される。そのような実施形態では、第１の前方検出器１１０は、より小さい原子番号、例えば原子番号Ｚ_１および厚さＴ_１と、高い空間解像度とを有する、撮像被験者を通って透過されたＸ線ビームに最初に曝される、直接変換平面パネルＸ線検出器（「前方検出器」）である。前方検出器材料の原子番号および厚さは、より低いエネルギーＸ線を優先的に吸収する一方で、より高いエネルギーは透過し、これにより低エネルギー画像の形成を可能するように選ばれる。その高い空間解像度は、画像詳細情報、すなわち、小さな構造および鋭利な端などを保持することに利用される。一例では、前方検出器１１０は、アモルファスセレニウム検出器（例えばＺ_１＝３４、Ｔ_１＝１５０μｍまたは２００μｍ）である。

一実施形態において、第２の後方検出器１５０は、原子番号Ｚ_３＞Ｚ_１および厚さＴ_３を有する間接変換平面パネルＸ線検出器（「後方検出器」）である。後方検出器の原子番号は、高エネルギー画像を形成するためにより高いエネルギーフォトンを効率的に検出するように選ばれる。後方検出器の原子番号は、高エネルギー画像における薬剤の際立ちを改善するために、造影剤のＫ端に適合されてよく、例えばヨウ素の場合ＣｓＩ：Ｔｌである。後方検出器は、透過性であり得る、または光学的に不透明に構造化された、または構造化されない（例えば柱状Ｃｓ：Ｔｌまたは粉末Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）場合もあるシンチレータを含むことができ、光学的に反射性または吸収性の裏当てを備えることができる。シンチレータは、直接堆積、圧力接触によって、または一部の実施形態では光ファイバプレートを使用して光検出器アレイに結合されて、光の拡散なしで、Ｘ線誘発された光画像を光検出器に伝達する。光センサは、α－Ｓｉ：Ｈフォトダイオード、ＭＩＳタイプまたは当分野で知られた他のタイプであってよい。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチング要素は、α－Ｓｉ：Ｈタイプ、金属酸化物（ＭＯＴＦＴ）タイプ、または当分野で知られた他のタイプであってよい。

図２Ａから図２Ｅは、Ｘ線エネルギースペクトルを撮像対象物上に入射するためのＬＥスペクトルエネルギー帯域およびＨＥスペクトルエネルギー帯域にスペクトル分離するための、図１Ａの二重層手法１００の能力を描くそれぞれの図表を例示する。例えば、図２Ａから図２Ｄの図表の各々は、Ｘ線放射のスペクトル分離を示し、とりわけ、Ｗ／Ｒｈスペクトルについて図１Ａの二重層検出器手法１００によって達成されるような、フィルタリングされた放射のフォトンエネルギー（ｋｅＶでの）に応じた、ＬＥスペクトル撮像帯域およびＨＥスペクトル撮像帯域を形成するフィルタリングされた放射において受け取ったフォトンの数を描く例示の図表を示す。Ｘ線放射のスペクトル分離の比較図表、および、とりわけＷ／Ｒｈスペクトルについて図１Ｂの二重ショット／単一検出器手法１０によって達成されるような、フィルタリングされた放射のフォトンエネルギー（ｋｅＶでの）に応じた、フィルタリングされた放射において受け取ったフォトンの数を描く例示の図表が追加で示される。図２Ａから図２Ｄに示される一例の図表では、検出器は、１５０μｍの厚さのアモルファスセレニウム（α－Ｓｅ）エネルギー統合検出器（ＥＩＤ）であり、スペクトル分離フィルタは、２００μｍの厚さでロジウムを含む。

第１の表現では、図２Ａは、図１Ｂの二重ショット／単一層検出器手法と比較した、図１Ａの単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されたスペクトル分離の比較２０１を示す。
図２Ａに示されるように、単一ショット／二重層検出器手法は、図１Ｂの二重ショット／単一層検出器手法によって検出されたＬＥスペクトル放射エネルギー２０４をはるかに凌ぐ、ＬＥスペクトル放射エネルギー２１４を検出する。同様に、図２Ａの図表に示されるように、単一ショット／二重層検出器手法は、図１Ｂの二重ショット／単一層検出器手法によって検出されるようなＨＥスペクトル放射エネルギー２０６を凌ぐＨＥスペクトル放射エネルギー２１６を検出する。追加として、ＬＥ放射およびＨＥ放射は、おおよそ２０ｋｅＶの幅広の分離２１５を達成し、結果として改善されたＬＥ画像およびＨＥ画像となる。

図２Ｂは、ＬＥおよびＨＥスペクトル分離に対して非Ｋ端フィルタを使用する図１Ｂの単一層検出器手法と比較した、単一ショットＬＥ／ＨＥ放射分離のためにｋ端帯域スペクトル分離フィルタを使用する、図１Ａの単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されたスペクトル分離の比較２２１を示す。図２Ｂに示されるように、ｋ端帯域フィルタを使用する単一ショット／二重層検出器手法は、スペクトルエネルギー分離をほとんど、または全く持たない、ＬＥスペクトル放射エネルギー２２４およびＨＥスペクトル放射エネルギー２２６として図２Ｂに示される、図１Ｂの二重ショット／単一層検出器および非ｋ端帯域フィルタリング手法によって達成されるスペクトル分離をはるかに凌ぐ、約２０ｋｅＶのそれぞれのスペクトルエネルギーピーク分離２２５を有するＬＥスペクトル放射エネルギー２３４およびＨＥスペクトルエネルギー２３６を検出する。

図２Ｃは、単一ショットＬＥ／ＨＥ放射分離のために前方α－Ｓｅ光導電検出器１１０、後方ＣｓＩエネルギー統合シンチレーティング検出器１５０、ｋ端帯域スペクトル分離フィルタを使用する、図１Ａの単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されたスペクトル分離の図表２４１を示す。図２Ｃに示されるように、前方α－Ｓｅ光導電検出器１１０、後方フォトン統合検出器１５０、およびｋ端帯域フィルタを使用する単一ショット／二重層検出器手法は、ＬＥスペクトル放射エネルギー２４４およびＨＥスペクトルエネルギー２４６を検出する。２０ｋｅＶを超える増強されたスペクトルエネルギーピーク分離２４５がＬＥ帯域とＨＥ帯域との間で達成され、結果として改善されたＬＥ画像およびＨＥ画像となる。

図２Ｄは、単一のショットＬＥ／ＨＥ放射分離のために前方α－Ｓｅ光導電検出器１１０、後方α－Ｓｅ光導電検出器１５０、およびｋ端帯域スペクトル分離フィルタを使用する、図１Ａの単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されたスペクトル分離の図表２６１を示す。図２Ｄに示されるように、前方α－Ｓｅフォトン統合検出器１１０、後方α－Ｓｅフォトン統合検出器１５０およびｋ端帯域フィルタを使用する単一ショット／二重層検出器手法は、ＬＥスペクトル放射エネルギー２５４およびＨＥスペクトルエネルギー２５６を検出する。２０ｋｅＶを超える増強されたスペクトルエネルギーピーク分離２５５がＬＥ帯域とＨＥ帯域との間で達成され、結果として改善されたＬＥ画像およびＨＥ画像となる。

図２Ｅは、単一のショットＬＥ／ＨＥ放射分離のために前方ＣｓＩエネルギー統合シンチレーティング検出器１１０、後方ＣｓＩエネルギー統合シンチレーティング検出器１５０、およびｋ端帯域スペクトル分離フィルタを使用する、図１Ａの単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されたスペクトル分離の図表２８１を示す。図２Ｅに示されるように、前方ＣｓＩフォトン統合検出器１１０、後方ＣｓＩフォトン統合検出器１５０およびｋ端帯域フィルタを使用する単一ショット／二重層検出器手法は、大量のＬＥスペクトル放射エネルギー２７４およびＨＥスペクトルエネルギー２７６を検出する。

図２Ｆは、図２Ａから図２Ｅの実施形態について、検出されたＬＥスペクトル帯域エネルギーの平均値をｋｅＶで提供する列２９２と、検出されたＨＥスペクトル帯域エネルギーの平均値をｋｅＶで提供する列２９４とを描く表２９０である。図２Ｆに示されるように、二重ショット／単一層検出器について約１７ｋｅＶの平均ＬＥおよび平均ＨＥエネルギースペクトル分離が達成されるのに対して、ｋ端帯域フィルタリングを使用し、前方α－Ｓｅ光導電検出器１１０を有する図１Ａの二重層検出器構成は、匹敵する約１３ｋｅＶの平均ＬＥ帯域分離および平均ＨＥ帯域分離を達成する。

図３Ａから図３Ｃは、図１Ａの二重検出器スペクトル撮像手法が描かれる実施形態に対して達成されるスペクトル分離に対するフィルタの厚さおよび頂部検出器材料（Ｔ１）の厚さの影響を例示する。

図３Ａは、２つの異なる厚さのロジウムスペクトル分離フィルタ１２０を使用する図１Ａの単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されるＬＥおよびＨＥスペクトルエネルギー分離の比較３００を特に例示する。詳細には、図３Ａに示されるように、２００μｍの厚さのＲｈｋ端帯域フィルタを使用する単一ショット／二重層検出器手法は、約２０ｋｅＶのそれぞれのスペクトルエネルギーピーク分離３１５を有するＬＥスペクトル放射エネルギー３０４およびＨＥスペクトルエネルギー３０６を検出し、結果として改善されたＬＥ画像およびＨＥ画像となる。比較のために、図３Ａは、１００μｍのＲｈｋ端帯域フィルタを使用する単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されたＬＥスペクトル放射エネルギー３０５およびＨＥスペクトルエネルギー３０７を描いている。図３Ａに示されるように、この単一ショット／二重層検出器手法では、ほとんど同じスペクトルエネルギー分離が達成される。

図３Ｂは、２つの異なる厚さの前方α－Ｓｅ光導電検出器１１０と、２００ミクロンの厚さのＲＨ空間分離フィルタとを使用する図１Ａの単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されたＬＥおよびＨＥスペクトルエネルギー分離の比較３２０を特に例示する。詳細には、図３Ｂに示されるように、２００μｍの厚さの前方α－Ｓｅフォトン統合検出器１１０を使用する単一ショット／二重層検出器手法は、約２０ｋｅＶのそれぞれのスペクトルエネルギーピーク分離３２５を有するＬＥスペクトル放射エネルギー３１４およびＨＥスペクトルエネルギー３１６を検出し、結果として改善されたＬＥ画像およびＨＥ画像となる。比較のために、図３Ｂは、１５０μｍの厚さの前方α－Ｓｅ検出器１１０を使用する単一ショット／二重層検出器手法に対して達成されたＬＥスペクトル放射エネルギー３１７およびＨＥスペクトル放射エネルギー３１９を描いている。図３Ｂに示されるように、この単一ショット／二重層検出器手法では、ほとんど同じスペクトルエネルギー分離が達成される。

図３Ｃは、図１Ａの単一ショット／二重層検出器手法に対する前方検出器層１１０と後方検出器層１５０との間にフィルタ材料を配置したことによる影響を例示する。図３Ｃは、底部検出器（それが後方放射幾何学形状であるとき）からのガラス基板３５２の任意選択の追加での、異なるガラス基板の厚さ、例えば、３００ミクロンから７００ミクロンの間の範囲の前方検出器のガラス基板の厚さに対して検出されたフォトンエネルギーレベルに応じた、検出器の量子（Ｑｕａｎｔｕｍ）検出効率尺度のそれぞれの図表の比較３５０を特に示す。比較において、任意選択のＣｕフィルタ（または他のより高いｚ材料）を使用することができる。

図３Ｄは、図１Ａの単一ショット／二重層検出器に対する異なる厚さの前方検出器層１１０および後方検出器層１５０に対する信号差対ノイズ比（ＳＤＮＲ）３８０によって測定されたときの画像品質の結果としての改善を要約する表３７５である。最初の行では、約２００μｍの厚さの前方α－Ｓｅ検出器１１０および約４００μｍの厚さの後方ＣｓＩフォトン統合検出器１５０および約２００μｍの厚さのＲｈフィルタを有する単一ショット／二重層検出器は、２７．５ｋｅＶの平均ＬＥスペクトル放射エネルギーおよび約４０．９ｋｅＶの平均ＨＥスペクトルエネルギーの検出を可能にし、約１０８．２ｍＡのＸ線管源装填で約６．０１の改善されたＳＤＮＲを提供する。二行目では、約２００μｍの厚さの前方α－Ｓｅ検出器１１０および約４００μｍの厚さの後方ＣｓＩフォトン統合検出器１５０および約１００μｍの厚さのＲｈフィルタを有する単一ショット／二重層検出器は、２８．０ｋｅＶの平均ＬＥスペクトル放射エネルギーおよび約３９．６ｋｅＶの平均ＨＥスペクトルエネルギーの検出を可能にし、約１８．２ｍＡのＸ線管源装填で約５．２２の改善されたＳＤＮＲを提供する。同様に、約１５０μｍの厚さの前方α－Ｓｅ検出器１１０および約４００μｍの厚さの後方ＣｓＩフォトン統合検出器１５０および約２００μｍの厚さのＲｈフィルタを有する単一ショット／二重層検出器は、２６．８ｋｅＶの平均ＬＥスペクトル放射エネルギーおよび約３９．９ｋｅＶの平均ＨＥスペクトルエネルギーの検出を可能にし、約１０８．２ｍＡのＸ線管源装填で約６．３１の改善されたＳＤＮＲを提供する。

対象物１２を撮像するための、図１Ａの二重層検出器スペクトル撮像システム手法のいくつかの実施形態には、デジタル胸部トモシンセシス（ＤＢＴ）、すなわち３Ｄ胸部スペクトル撮像に対して特に構成された各実施形態が備わっている。３ＤスペクトルＸ線撮像システムは、６つの構成要素、すなわち、１）Ｘ線源出力にあるスペクトル分離フィルタであって、撮像被験者上のＸ線エネルギースペクトル入射を変調するために原子番号Ｚ_Ｆ１からＺ_ＦＮおよび厚さＴ_Ｆ１からＴ_ＦＮを有する１つまたは複数の材料を備えるスペクトル分離フィルタと、２）撮像対象物を通って透過されたＸ線ビームに最初に曝される直接変換平面パネルＸ線検出器（「前方検出器」）であって、より小さい原子番号Ｚ_１および厚さＴ_１ならびに高い空間解像度を有する、直接変換平面パネルＸ線検出器と、３）検出器の出口表面にあるフィルタであって、原子番号Ｚ_２ＦからＺ_ＮＦおよび厚さＴ_２ＦからＴ_２Ｆを有する１つまたは複数の材料を備え、前方検出器を出て行くＸ線エネルギースペクトルを変調するフィルタと、４）原子番号Ｚ_３＞Ｚ_１および厚さＴ_３を有する、第２の間接変換平面パネルＸ線検出器（「後方検出器」）と、５）二重ショットＸ線露光での組み合わされた二重層検出器であって、複数の材料分解のために４つまでの画像を提供する切り替え可能なｋＶｐおよびフィルタＤＢＴシステムで実施することができる組み合わされた二重層検出器と、６）頂部（前方）検出器などのα－Ｓｅ平面パネル撮像装置（例えば、電界成形マルチウェルアバランシェ検出器またはＳＷＡＤ）のフォトンカウンティング検出器（ＰＣＤ）変形の種々の組合せを備える。

図４は、単一ショット／単一層検出器４００を含むスペクトル撮像システムの第１の実施形態を示す。この第１の実施形態は、放射源１５のＸ線放射出力の一部を吸収するためにＸ線放射源１５の前方に近接して配置されたスペクトル分離フィルタ１２０の組合せを含む。このスペクトル撮像システムは、例えばガラス基板２２５などの基板上に配置されたフォトンカウンター検出（ＰＣＤ）デバイス４０１などの単一の直接変換平面パネルＸ線検出器を含む。以下でより詳細に記載するように、ＰＣＤ４０１は、各ピクセル位置でのフォトン計数のためにアモルファスセレニウム（α－Ｓｅ）ベースの電界成形マルチウェルアバランシェ検出器（ＳＷＡＤ）などの平面パネル撮像装置を含む。α－ＳｅＸ線フォトンカウンティング平面パネルＳＷＡＤ撮像装置層４０１は、受け取ったフォトンを、受け取ったフォトンのエネルギーレベルに見合ったパルス波高を有する電気パルスに変換する。ＰＣＤ層の各ピクセル位置で、半導体閾値化および計数回路網２３０は、パルス波高を検出して、対象物１２によって吸収されない（すなわち対象物を通って透過されない）入射放射からＰＣＤ層で受け取ったＬＥフォトンおよびＨＥフォトンのいずれかを区別する。閾値回路網は、ノイズ信号を拒絶するための第１の閾値化回路と、パルス波高閾値に対して、受け取ったパルスの高さを比較するのに使用する第２のパルス閾値化回路とを含むことができる。ピクセルにおいて、ＬＥカウンター回路およびＨＥカウンター回路の両方が、そのピクセル位置で受け取った電子パルスとしてフォトン相互作用の数を数える。パルス波高閾値を超える、放射から受け取ったフォトンは、ＨＥフォトンとして数えることができ、ＨＥ蓄積「ビン」は、そのピクセル位置と対応付けられたメモリストレージにフォトン数計数値を維持する。同様に、同じピクセル位置で、パルス波高閾値を下回る、放射から受け取ったフォトンは、ＬＥフォトンとして数えることができ、ＬＥ「ビン」は、そのピクセル位置と対応付けられたメモリストレージにＬＥフォトン数計数値を維持する。

図４に示されるように、プログラムされたプロセッサ９９と、互いと通信するように構成されたメモリとを含むデータ取得回路９８は、ＬＥビンおよびＨＥビンの各々から計数値を受け取り、これらの値を処理して、対象物のそれぞれのＬＥスペクトル画像およびＨＥスペクトル画像を生み出すことができる。

頂部（前方）検出器として、α－ＳｅＸ線フォトンカウンティング平面パネル撮像装置（ＳＷＡＤ）のフォトンカウンティング検出器（ＰＣＤ）変形を採用する実施形態に関して、図５は、完全に組み立てられたＳＷＡＤデバイスの断面概略図を描いている。図５の完全に組み立てられたＳＷＡＤデバイス５００の断面概略図において、２つの異なる領域、すなわち（１）Ｘ線吸収のためにα－Ｓｅの薄膜によって形成されるバルク領域５１０と、（２）マルチウェル５２６と、例えば図４の半導体ピクセル閾値化およびＣＭＯＳカウンティング回路網２３０などの読み出し電子回路の上に直接配設された複数のピラー５５０とで構成されたマルチウェル感知領域５２５が描かれている。ウェル５２６の側壁は、内部に埋め込まれた２つのグリッド電極５３０、５３５を備えた誘電ピラー５５０によって形成され、これらを利用して、調整可能なアバランシェゲインのためのウェル領域内の局所化された高い電界および高速単極時間差分電荷感知のためのピクセル電極の静電遮蔽を生み出すことができる。グリッド電極５３０、５３５が付勢されるとき、ウェルより上の電界ラインが屈曲し、浮遊するキャリアをウェル内に案内する電界成形作用を生み出す。ウェル内の電場の強度は、キャリアがアバランシェゲインを受けることができる局所的な高い電界領域を生み出すように調整することができ、その一方で、読み出し電子回路よりちょうど上であり、バルク全体を通して低い電界を維持する。追加として、埋め込まれたグリッド電極はフリッシュグリッドとして作用し、バルク内のいかなるキャリアの運動も感知しないように、ピクセル電極を静電気により遮蔽し、その一方で、キャリアがウェルに進入しアバランシェゲインを受けるとき、収集された信号が急速に増大する強力な近接場作用を生み出す。バルク領域（～２００μｍ）は、良好なＸ線吸収を提供し、深度依存アバランシェゲインの作用を最小限にするために、ウェル領域よりも一桁厚い。共通の高電圧電極５６０は、高速キャリア（ホール、α－Ｓｅで）を収集することができるように、正に付勢される。

図６は、図５に描かれるようなフォトンカウンティングＳＷＡＤデバイスのシミュレートされたピクセル反応の結果６００を描いており、３００ミクロンの厚さのα－Ｓｅバルク層が、２３７ミクロンＣｕでフィルタリングされた４９ｋＶｐＷのスペクトルに暴露され、４ｃｍの厚さの胸部が５０％／５０％の線維腺組織／脂肪性組織組成を有する。７５ミクロンと１００ミクロンのピクセルサイズの両方に関するピクセル反応が示される。シミュレーション結果６００は、マルチピクセル幾何学形状に基づいており、これにより、示されるピクセル反応は、８つの近隣ピクセルからのクローストークと共に単一の中心ピクセルによって収集されたスペクトルを含んでおり、電荷共有の空間エネルギー作用を取り込む。

一実施形態において、頂部検出器としてのα－ＳｅＸ線フォトンカウンティング平面パネル撮像装置（ＳＷＡＤ）のフォトンカウンティング変形の使用は、結晶質Ｃｄ（Ｚｎ）Ｔｅを使用する他のフォトンカウンティング検出器（ＰＣＤ）に対する低コストの代替形態を提供する。そのエネルギー解像度および計数率は、ＣＭＯＳフォトンカウンティング集積回路網の頂部に構築されたフリッシュグリッドの幾何学形状に依存している。１０のアバランシェゲインおよび線形フリッシュグリッドで、１００ｋ計数／秒（ｃｐｓ）の計数率が可能であり、エネルギー解像度は３ｋｅＶである。

図７は、単一ショット／二重層検出器７００を含むスペクトル撮像システムの第２の実施形態を描く。この実施形態は、放射源１５のＸ線放射出力の一部を吸収するためにＸ線放射管源１５の前方に近接して配置されたスペクトル分離フィルタ１２０を含む。

一実施形態において、Ｘ線源出力にあるスペクトル分離フィルタ１２０は、撮像被験者１２上の入射のＸ線エネルギースペクトル１２２を変調するために、１つまたは複数の材料、例えば原子番号Ｚ_Ｆ１からＺ_ＦＮおよび厚さＴ_Ｆ１からＴ_ＦＮを有する材料を含む。フィルタ材料は、そのＫ端付近のエネルギーで、例えば１０ｋｅＶ以内のエネルギーで優先的な減衰を介してビームからＸ線エネルギーを選択的に除去する原子番号で選ばれる。フィルタ材料、厚さおよびＸ線源に対するその配置の順序は、最初のエネルギースペクトル、検出器特性および対象のスペクトル情報に従ってフィルタエネルギー透過特徴を形成するように選ばれる。例えば、胸部撮像造影剤（例えばヨウ素）のものに近いＫ端を有する材料を選択することができる。一例の分離フィルタ材料は、Ｒｈ、ＡｇおよびＳｎフィルタ１２０を含むことができる。

このスペクトル撮像システム７００は、例えばガラス基板２２５などの基板上に配置された直接変換前方フォトンカウンター検出（ＰＣＤ）デバイス７０１を含む。図４の実施形態でのように、ＰＣＤ７０１は、各ピクセル位置でフォトン計数のためにアモルファスセレニウム（α－Ｓｅ）ベースのＳＷＡＤなどの平面パネル撮像装置を含む。α－Ｓｅ平面パネルＳＷＡＤ撮像装置層７０１は、受け取ったフォトンを、受け取ったフォトンのエネルギーレベルに見合ったパルス波高を有する電気パルスに変換する。ＰＣＤ層の各ピクセル位置で、閾値化および計数回路網２３０が、パルス波高を検出して、対象物１２によって吸収されない（すなわち対象物を通って透過された）入射放射からＰＣＤ層で受け取ったＬＥフォトンおよびＨＥフォトンのいずれかを区別する。閾値回路網は、パルス波高閾値に対して、受け取ったパルスの高さを比較するのに使用するパルス閾値化回路を含むことができる。ピクセルにおいて、ＬＥカウンター回路およびＨＥカウンター回路の両方が、そのピクセル位置で受け取った電子パルスとしてフォトン相互作用の数を数える。パルス波高閾値を超える、放射から受け取ったフォトンは、ＨＥフォトンとして数えることができ、ＨＥ蓄積「ビン」は、そのピクセル位置と対応付けられたメモリストレージにフォトン数計数値を維持する。同様に、同じピクセル位置で、パルス波高閾値を下回る、放射から受け取ったフォトンは、ＬＥフォトンとして数えることができ、ＬＥ「ビン」は、そのピクセル位置と対応付けられたメモリストレージにＬＥフォトン数計数値を維持する。

図７に示されるように、プログラムされたプロセッサ９９および、互いと通信するように構成されたメモリとを含むデータ取得回路９８は、ＬＥビンおよびＨＥビンの各々から計数値を受け取り、これらの値を処理して、対象物のそれぞれのＬＥスペクトル画像およびＨＥスペクトル画像を生み出すことができる。

一実施形態において、単一ショット／二重層検出器７００は、第２のガラス基板２２６上に形成され、例えば放射線透過性接着剤を使用して基板２２５の真下に装着された間接変換平面パネルＸ線検出器層７５１をさらに含む。一実施形態において、間接変換平面パネルＸ線検出器層７５１は、柱状（ｃｏｌ－）ＣｓＩなどのエネルギー統合検出器（ＥＩＤ）である。しかしながら一般に、後方ＥＩＤ検出器７５１は、第１のＸ線検出器層７０１の材料の原子番号よりも大きな原子番号を有する材料から成る。

単一ショット／二重層検出器７００に含まれる後方ＥＩＤは、Ｘ線エネルギーフォトンを、対象物を通って透過されたＸ線から光量子のエネルギーを間接的に捕らえるように構成された対応付けられた光センサ（光検出器）アレイ回路網２３５によって感知することができる光量子に変換するためにシンチレーティング燐光体層（燐光体スクリーン）を含む。例えば、ＥＩＤ燐光体層は、入射Ｘ線を捕らえ、捕らえたＸ線を光量子に変換し得る燐光体結晶を含んでよい。示されていないが、Ｘ線検出器層７５１の頂部面は、反射層を含むことができ、この場合、反射層は、高度に反射性の材料で作成されてよい。例えば反射層は、二酸化チタンなどの白色材料の層でコーティングされてもよい。反射層は、光センサアレイ２３５がいかなる散乱したフォトンも捕らえるために、散乱したフォトンを光センサアレイに向かって反射させてよい。よって、一部の例では、入射Ｘ線は、全てのフォトン相互作用を数えるために、前方検出器（例えばＰＣＤ層）７０１によって十分に捕らえられない場合がある。捕らえられなかったＸ線は、ＰＣＤ層７０１を通って通過する場合があり、ＥＩＤ層７５１の燐光体スクリーンの中の結晶が、捕らえたＸ線を検出のための光量子に変換してよい。

一実施形態において、後方スクリーン７５１は、シンチレーティング燐光体層、または光量子を捕らえ得る燐光体結晶などの材料を含んでよい。一部の例では、燐光体層は、粉末タイプまたは粒状タイプ（例えばＧｄＯ_２Ｓ_２：Ｔｂ、ＣａＷＯ_４、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ）であってよい。他の例では、スクリーン燐光体は、ＧｄＯ_２Ｓ_２：Ｔｂなどの「標準的な」スクリーンで典型的なミクロンサイズの粒子ではなく、量子ドットなどのナノメータサイズの粒子で構成されてもよい。さらに他の例では、シンチレーティング材料は、灰チタン石タイプから成る場合もある。後方検出器燐光体スクリーンは、可視光領域内で光量子を放出してもよい（例えばフォトンバースト）。

後方検出器燐光体スクリーンは、構造化されたシンチレーティング層を備えてよい。例えば、後方検出器燐光体スクリーンは、光量子を捕らえ得るシンチレーティング燐光体ニードル構造を含んでよい。一部の例では、後方検出器燐光体スクリーンは、ＣｓＩ：Ｔｌで構成された真空蒸着ニードル構造であってよい。一部の例では、異なるタイプのシンチレーティング材料およびタイプの組合せが後方スクリーンに使用されてもよい。

光センサアレイ２３５は、感光性蓄積要素を含んでよく、複数のスイッチング要素（図示せず）を含んでよい。第２の基板２２６は、小さい光学的な厚さであってよく、代替の実施形態では、光センサアレイ２３５と燐光体層７５１との間に配設されてよい。感光性蓄積要素およびスイッチング要素は、基板２２６の頂部に配設されてよい。光センサアレイは、α－Ｓｉ：Ｈｎ－ｉ－ｐフォトダイオード、ＭＩＳタイプまたは他のタイプで構成されてよい。光センサアレイは、頂部側の入射光に対して感光性であってよく、ＥＩＤ層７５１の燐光体スクリーンによって放出される波長で低い透過率を有してよい。例えば光センサアレイ２３５は、ピクセルクロストークおよびクロスオーバー作用が低減され得るように、層７５１のスクリーンによって放出される光の波長で高い光学吸収（９０％超）を有してよい。一例では、基板２２６は、７００ミクロンの厚さを有するガラス、プラスチックまたはセルロースであってよい。光センサアレイ２３５は、光量子を捕らえてよく、捕らえた光量子を電気信号に変換してよく、電気信号は、デジタル画像を生成するために、データ取得電子デバイス（検出器７００とは別の）によって使用されてよい。例えば、各スイッチング要素は、画像のピクセルに対応し得ることで、ピクセルの特定の列、行、グループの切り替えは、画像を生成するためのピクセル値のグループの読み出しを生じさせてよい。

図７のシステムでは、すなわちα－ＳｅＰＣＤ前方検出器と、エネルギー統合ＣｓＩ後方検出器を組み合わせる単一ショット／二重層検出器７００では、α－Ｓｅの厚さは、通常２００～３００ミクロンである。α－ＳｅＰＣＤから透過したフォトンは、概ね３３ｋｅＶ超であり、ＣｓＩ検出器によって統合することができ、α－ＳｅＰＣＤの頂部エネルギービンに加えることで、高い量子効率およびＳＮＲを保証することができる。一実施形態において、ＳＷＡＤＰＣＤにおける、それによる高エネルギー内のフォトンの数は、ＳＷＡＤおよびＣｓＩＥＩＤ併せてこれらによって検出された総フォトンの数のおおよそ１／３である。後方検出器としてのＣｓＩＥＩＤの追加は、スペクトル画像の信号差対ノイズ比（ＳＤＮＲ）のかなりの改善を提供する。

図７に示されるように、プログラムされたプロセッサ９９を含むデータ取得回路９８は、ピクセルの各々から統合されたＨＥフォトンエネルギー値を受け取り、これらの値を後処理して、対象物のＨＥスペクトル画像の画質を高めることができる。

図８は、単一ショット／二重層検出器８００を含む、スペクトル撮像システムのさらなる実施形態を描く。この実施形態は、任意選択で、スペクトル分離フィルタ１２０を含む、あるいは、Ｘ線放射管源１５の前方に近接して配置された通常のＸ線スペクトル撮像フィルタを含む。図７の実施形態でのように、スペクトル撮像システム８００は、例えばガラス基板２２５などの基板上に配置された直接変換前方フォトンカウンター検出（ＰＣＤ）デバイス８０１を含む。ＰＣＤ８０１は、各ピクセル位置でのフォトンの計数のためにアモルファスセレニウム（α－Ｓｅ）ベースのＳＷＡＤなどの平面パネル撮像装置を含む。α－Ｓｅ平面パネルＳＷＡＤ撮像装置層８０１は、受け取ったフォトンを、受け取ったフォトンのエネルギーレベルに見合ったパルス波高を有する電気パルスに変換する。ＰＣＤ層の各ピクセル位置で、閾値化（ビニング）および計数回路網２３０が、ＬＥフォトンと受け取ったＨＥフォトンとを区別し、特定のピクセルで受け取った検出されたＬＥフォトンおよびＨＥフォトンのそれぞれの計数値を貯蔵する。閾値化および計数回路網は、それぞれのＬＥスペクトル画像およびＨＥスペクトル画像を生成するために各ピクセルで蓄積されたＬＥフォトンまたはＨＥフォトンを受け取るプログラムされたプロセッサ９９を含む、データ取得回路網９８と接続する。

図８の単一ショット／二重層検出器８００の実施形態は、第２の基板２２６上に形成され、例えば接着剤を使用して基板２２５の真下に装着された間接変換平面パネルＸ線検出器層８５１をさらに含む。一実施形態において間接変換平面パネルＸ線検出器層８５１は、ＣｓＩなどのエネルギー統合検出器（ＥＩＤ）である。一般に、後方ＥＩＤ検出器８５１は、第１のＸ線検出器層８０１の材料の原子番号より大きな原子番号を有する材料から成る。

図７の実施形態でのように、後方検出器としてのＣｓＩＥＩＤ層８５１の追加は、この層が、α－ＳｅＰＣＤから透過されたフォトン、主に３３ｋｅＶを超えており、すなわちＨＥフォトンであるフォトンを捕らえるときにスペクトル画像の信号差対ノイズ比（ＳＤＮＲ）のかなりの改善を提供し、このフォトンは、ＣｓＩ検出器によって統合され、α－ＳｅＰＣＤの頂部エネルギービンに加えられることで、高い量子効率およびＳＮＲを保証することができる。詳細には、プログラムされたプロセッサ９９を含むデータ取得回路９８は、統合されたＨＥフォトンエネルギー値をピクセルの各々から受け取り、これらの値を後処理して、対象物のＨＥスペクトル画像の画質を高めることができる。

図９は、単一ショット／二重層検出器９００を含むスペクトル撮像システムのさらなる実施形態を描く。図９の実施形態は、放射源１５のＸ線放射出力の一部を吸収するためにＸ線放射源１５の前方に近接して配置されたスペクトル分離フィルタ１２０の組合せを含む。スペクトル撮像システムは、例えばガラス基板２２５などの基板上に配置された直接変換平面パネルＸ線前方検出器９０１を含む。直接変換平面パネルＸ線前方検出器９０１は、撮像被験者を通して透過されたＸ線ビームに最初に曝される。一実施形態において、直接変換平面パネルＸ線検出器層９０１は、これに限定するものではないがα－Ｓｅなどの光導電性材料を含むエネルギー統合検出器（ＥＩＤ）である。この実施形態では、α－ＳｅＥＩＤ平面パネルＸ線検出器層９０１は、Ｘ線フォトンを吸収し、光導電体内の電子を材料の伝導帯域において導電状態まで励起する。電場がある状態では、伝導帯域内の電子は、電場ラインに沿って移動する。よって、Ｘ線放射の吸収によって解放された電荷は、α－ＳｅＥＩＤ材料にわたって電位を加えることによって収集することができる。前方撮像検出器９０１と基板２２５との間に配置された半導体ピクセル回路網９３０は、Ｘ線放射の吸収により解放された収集電荷を蓄積するためにコンデンサアレイ、または同様の電荷蓄積マトリクスを含むことができる。

一実施形態において、前方検出器は、原子番号Ｚ_１および厚さＴ_１を有し、かつより高いエネルギーは透過しつつ、より低いエネルギーＸ線を優先的に吸収することにより、低エネルギー画像の形成を可能にするように選ばれた高い空間解像度を有する材料から成る。その高い空間解像度は、画像詳細情報、すなわち小さな構造および鋭利な端などを保持することに利用される。アモルファスセレニウム検出器（Ｚ_１＝３４、Ｔ_１＝１５０μｍ）は、前方検出器材料の一例である。

図９にさらに示されるように、前方撮像検出器９０１の間に配置された電荷貯蔵マトリクスを含むピクセル回路網９３０は、各ピクセルで、蓄積されたＬＥフォトンまたはＨＥフォトンに対応付けられた値を受け取り、このデータをそれぞれのＬＥスペクトル画像およびＨＥスペクトル画像を生成するために処理するためのプログラムされたプロセッサ９９と、メモリとを含むデータ取得回路網９８と接続する。

この実施形態では、前方検出器９０１を出て行くＸ線エネルギースペクトルを変調するために、さらなるスペクトルフィルタ９４０が、前方検出器の出口面に配置され、前方統合検出器９０１と基板２２５との間に挟まれて示される。このフィルタ９４０は、原子番号Ｚ_２ＦからＺ_ＮＦおよびＴ_２ＦからＴ_２Ｆの範囲の厚さを有する１つまたは複数の材料を含むことができる。詳細には、フィルタ９４０の材料は、低エネルギーフォトンを減衰させ、デバイスの製造を促進するように選ばれ、例えば前方検出器のアクティブマトリックスを組み立てるために基板として使用されるガラスである。フィルタ９４０の厚さは、エネルギー変調とシステムの感度の望ましい妥協点に調整される。

第２の基板２２６上に形成され、例えば接着剤を使用して基板２２５の真下に装着された間接変換平面パネルＸ線検出器層９５１がさらに含まれる。一実施形態において、間接変換平面パネルＸ線検出器層９５１は、ＣｓＩなどの材料のエネルギー統合検出器（ＥＩＤ）である。この第２の間接変換平面パネルＸ線後方検出器は、前方検出器材料の原子番号Ｚ_１より大きな原子番号Ｚ_３を有する材料であってよく、厚さＴ_３から成る。一実施形態において、後方検出器の原子番号は、より高いエネルギーフォトンを効率的に検出して高エネルギー画像を形成するように選ばれる。それは、高エネルギー画像における薬剤の際立ちを改善するために、造影剤のＫ端に適合されてよく、例えばヨウ素の場合ＣｓＩ：Ｔｌである。後方検出器のシンチレータスクリーンは、透過性である、または光学的に不透明に構造化された、または構造化されない（例えば柱状Ｃｓ：Ｔｌまたは粉末Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）場合もあり、光学的に反射性または吸収性の裏当てを備えてもよい。シンチレータは、直接堆積、圧力接触によって、または一部の実施形態では光ファイバプレートを使用して光検出器または光検出器アレイ２３５に結合されて、光の拡散なしで、光検出器にＸ線誘発された光画像を伝達する。光センサは、α－Ｓｉ：Ｈフォトダイオード、ＭＩＳタイプまたは当分野で知られた他のタイプであってよい。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチング要素は、α－Ｓｉ：Ｈタイプ、金属酸化物（ＭＯＴＦＴ）タイプ、または当分野で知られた他のタイプであってよい。

図９にさらに示されるように、プログラムされたプロセッサ９９を含むデータ取得回路９８は、統合されたＨＥフォトンエネルギー値をピクセルの各々から受け取り、これらのデータを後処理して、対象物のＨＥスペクトル画像の画質を高めることができる。

図１０は、切り替え可能なｋＶｐおよびフィルタ配置システムを備えた二重ショット露光／二重層検出器１０００を含むスペクトル撮像システムのさらなる実施形態を描く。図１０の実施形態は、第１の露光中、例えば放射源１５のＸ線放射出力のＬＥ放射部分、例えば２８ｋｅＶを提供するために、Ｘ線放射源１５の前方に近接して配置された低エネルギースペクトルフィルタ１２４の組合せを含み、第２の露光中、例えば放射源１５のＸ線放射出力のＨＥ放射部分、例えば４９ｋｅＶを提供するために、Ｘ線放射源１５の前方に近接して配置された高エネルギースペクトルフィルタ１２６を追加で含む。

図１０の二重層検出器１０００は、図９の二重層検出器９００に対応しており、例えばガラス基板２２５などの基板上に配置された直接変換平面パネルＸ線前方検出器１００１を含む。直接変換平面パネルＸ線前方検出器１００１は、撮像対象物１２を通って透過されたＸ線ビームに最初に曝される。一実施形態において、直接変換平面パネルＸ線検出器層１００１は、これに限定するものではないがα－Ｓｅなどの光導電性材料を含むエネルギー統合検出器（ＥＩＤ）である。この実施形態では、α－ＳｅＥＩＤ平面パネルＸ線検出器層１００１は、Ｘ線フォトンを吸収し、光導電体内の電子を材料の伝導帯域において導電状態まで励起する。電場がある状態では、伝導帯域内の電子は、電場ラインに沿って移動する。よって、Ｘ線放射の吸収によって解放された電荷を、α－ＳｅＥＩＤ材料にわたって電位を加えることによって収集することができる。前方撮像検出器１００１と基板２２５との間に配置された半導体ピクセル回路網１０３０は、Ｘ線放射の吸収により解放された収集電荷を蓄積するためにコンデンサアレイ、または同様の電荷蓄積マトリクスを含むことができる。

図１０にさらに示されるように、前方撮像検出器１００１の間に配置された電荷貯蔵マトリクスを含むピクセル回路網１０３０は、各ピクセルで、蓄積されたＬＥフォトンに対応付けられた値を受け取り、このデータをＬＥスペクトル画像を生成するために処理するためのプログラムされたプロセッサ９９を含むデータ取得回路網９８と接続する。

この実施形態では、前方検出器１００１を出て行くＸ線エネルギースペクトルを変調するために、さらなるスペクトルフィルタ１０４０が、前方検出器の出口面に配置され、前方統合検出器１００１と基板２２５との間に挟まれて示される。このフィルタ１０４０は、原子番号Ｚ_２ＦからＺ_ＮＦおよびＴ_２ＦからＴ_２Ｆの範囲の厚さを有する１つまたは複数の材料を含むことができる。詳細には、フィルタ１０４０の材料は、低エネルギーフォトンを減衰させ、デバイスの製造を促進するように選ばれ、例えば前方検出器のアクティブマトリックスを組み立てるために基板として使用されるガラスである。フィルタ１０４０の厚さは、エネルギー変調とシステムの感度の望ましい妥協点に調整される。

第２の基板２２６上に形成され、例えば放射線透過性接着剤を使用して基板２２５の真下に装着された間接変換平面パネルＸ線検出器層１０５１がさらに含まれる。一実施形態において、間接変換平面パネルＸ線検出器層１０５１は、ＣｓＩなどの材料のエネルギー統合検出器（ＥＩＤ）である。この第２の間接変換平面パネルＸ線後方検出器は、前方検出器材料の原子番号Ｚ_１より大きな原子番号Ｚ_３を有する材料であってよく、厚さＴ_３から成る。一実施形態において、後方検出器の原子番号は、より高いエネルギーフォトンを効率的に検出して高エネルギー画像を形成するように選ばれる。それは、高エネルギー画像における薬剤の際立ちを改善するために、造影剤のＫ端、例えばヨウ素の場合ＣｓＩ：Ｔｌに適合されてよい。後方検出器のシンチレータスクリーンは、透過性である、または光学的に不透明に構造化された、または構造化されない（例えば柱状Ｃｓ：Ｔｌまたは粉末Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）場合もあり、光学的に反射性または吸収性の裏当てを備えてもよい。シンチレータは、直接堆積、圧力接触によって、または一部の実施形態では光ファイバプレートを使用して光検出器または光検出器アレイ２３５に結合されて、光の拡散なしで、光検出器にＸ線誘発された光画像を伝達する。光センサは、α－Ｓｉ：Ｈフォトダイオード、ＭＩＳタイプまたは当分野で知られた他のタイプであってよい。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチング要素は、α－Ｓｉ：Ｈタイプ、金属酸化物（ＭＯＴＦＴ）タイプ、または当分野で知られた他のタイプであってよい。

図１０にさらに示されるように、プログラムされたプロセッサ９９を含むデータ取得回路９８は、統合されたＨＥフォトンエネルギー値をピクセルの各々から受け取り、これらのデータを後処理して、対象物のＨＥスペクトル画像を生成することができる。

例示の動作において、二重ショット（二重露光）法では、第１の露光は、低エネルギービームおよび適切なフィルタで、例えば２８ｋｅＶおよびＲｈで行われ、第２の露光は、より高いエネルギービームおよびフィルタで、例えば４９ｋｅＶおよびＣｕで行われる。身体の動きによるアーチファクトが存在する場合があるが、高速ｋｅＶスイッチングおよび回転可能フィルタホイールを使用して、連続する時間インスタンスにおいて放射源の前方に適切なフィルタを位置合わせすることによって、これを小さくすることができる。最も簡素なケースでは、２つの検出器層からの画像データは、二重エネルギーサブトラクションで使用のためのＬＥ画像およびＨＥ画像を形成するために追加される。すなわち、第１の（２８ｋｅＶ）露光時からの前方検出器および後方検出器の両方からの結果は、ＬＥ画像を形成するために加えられ、第２の（４９ｋｅＶ）露光時からの両方の検出器からの結果は、ＨＥ画像を形成するために加えられる。２８ｋｅＶ露光に関して、より大きな吸収が前方検出器Ｓｅ層内で生じることから、ＣｓＩ層検出器の貢献度は小さくなる。４９ｋｅＶ露光に関して、多くのより高いエネルギーＸ線がＳｅ層を貫通することから、ＣｓＩの貢献度は大きくなる。利点には、（ｉ）ＬＥ画像およびＨＥ画像におけるより大きなエネルギー分離、（ｉｉ）従来の乳房Ｘ線像が２８ｋｅＶで行ったものと極めてよく似たＬＥ画像が現れること、および（ｉｉｉ）ＣｓＩ層により、Ｓｅ単独での場合よりＨＥビームのＸ線吸収がより大きくなることが含まれる。さらに、画像データの４つのセットは、複数の材料組成に有益であり得る。

図１１Ａから図１１Ｅは、デジタルマンモグラフィ、造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ、デジタル胸部トモシンセシスおよび造影剤増強デジタル胸部トモシンセシスのシミュレーション結果画像１１００を描く。各画像の上半分は、デジタル胸部ファントム（胸部構造を有する）からであり、下半分は、２５％の密度を有する均一な胸部組織である。ヨウ素対象物セットの各々が、４×４アレイ１１０１および１１０２に配列されており、ファントムの上方の半分および下方の半分の両方に挿入される。ヨウ素対象物は、球体であり、直径は、２、３、５および８ｍｍであり、ヨウ素濃度は、それぞれ１、２、３および５ｍｇ／ｍｌである。

シミュレーション画像において、図１１Ａは、５０μｍの厚さのＲｈ空間分離フィルタ（２８ｋＶｐ）および３００μｍの厚さのα－Ｓｅ検出器で構成された単一層検出器の使用から生じるシミュレートされたデジタルマンモグラフィ画像を示す。

図１１Ｂは、２３７μｍの厚さのＣｕフィルタ（４９ｋＶｐ）および３００μｍの厚さのα－Ｓｅ前方検出器で構成された単一層検出器の使用から生じるシミュレートされたデジタルマンモグラフィ画像を示す。

図１１Ｃは、２００μｍの厚さのＲｈ空間分離フィルタ（４９ｋＶｐ）、２００μｍの厚さのα－Ｓｅ前方検出器、７００μｍの厚さのガラス、および４００μｍの厚さの柱状ＣｓＩ後方検出器で構成された造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ画像（例えば図９の二重層検出器）を示す。

図１１Ｄは、２３７μｍの厚さのＣｕ空間分離フィルタ（４９ｋＶｐ）、２００μｍの厚さのα－Ｓｅ前方検出器、７００μｍの厚さのガラス基板および４００μｍの厚さの柱状ＣｓＩ後方検出器で構成された造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ画像（例えば図９の二重層検出器）を示す。

図１１Ｅは、２００μｍの厚さのＲｈ空間分離フィルタ（４９ｋＶｐ）、２００μｍの厚さの柱状ＣｓＩ前方検出器、７００μｍの厚さのガラス基板および４００μｍの厚さの柱状ＣｓＩ後方検出器で構成された造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ画像（例えば図９の二重層検出器）を示す。

図１２は、図１１Ｃ、図１１Ｄおよび図１１Ｅのシミュレートされた造影剤増強二重エネルギーマンモグラフィ結果における信号差対ノイズ比を描く表１１５０を示す。表１１５０に示されるように、２００μｍの厚さのＲｈ空間分離フィルタ（４９ｋＶｐ）、２００μｍの厚さのα－Ｓｅ前方検出器、７００μｍの厚さのガラスおよび４００μｍの厚さの柱状ＣｓＩ後方検出器で構成された図９のシミュレートされた単一ショット／二重層検出器を使用して得られるような画像の上半分１１７０に対して達成された１．６５のＳＤＮＲと比較したとき、下半分の画像部分、例えば、図１１Ｃの画像の半分１１６０に対して２．８３の最適なＳＤＮＲが達成される。同様に、ＳＤＮＲ値は、その対応する上部の画像部分に対して達成されるそれぞれのＳＤＮＲ６５と比較したとき、図１１Ｄおよび図１１Ｅの下半分の画像の部分に対して増大される。示されるように、二重層α－Ｓｅ前方検出器およびＣｓＩ後方検出器を実装する図１１Ｃ、図１１Ｄの実施形態は、ＣｓＩ前方検出器および後方検出器を使用する二重層実施形態よりも最適に機能する。

図１３Ａから図１３Ｃは、図７および図９の実施形態の二重層検出器手法が克服するように意図されるＤＢＴの実際の問題をとりわけ示している画像を描く。それぞれのＬＥＤＢＴ画像スライス、ＨＥＤＢＴ画像およびＣＥＤＢＴ画像スライスを描く図１３Ａから図１３Ｃでは、ＨＥ画像とＬＥ画像との間にかなりの患者の身体の動きが観察され、この問題は、ＤＢＴおよびＣＥＤＢＴにおいて悪化するであろう。

本明細書に記載されるシステムおよび方法の実施形態は、対象の体積から材料固有情報を引き出す、例えば、体内に注入されている造影剤の位置および強度を引き出すＸ線撮像の形態を可能にすることによって、種々のデジタルＸ線撮影法システムおよびフィルムスクリーンＸ線撮影法システムの欠点の一部を克服する。さらに、これは、単一の露光で行われ、複数の露光中の患者の身体の動きの問題をなくす。本発明を実施するいくつかの方法が開示されており、二重層検出器の使用およびフォトンカウンティング検出器の使用も含まれる。システムおよび方法は、３Ｄ胸部組織密度、３Ｄ微小石灰化分布およびタイプ、造影剤（例えばヨウ素）の３Ｄ分布およびデジタル胸部トモグラフィシステムにおける対象の胸部病変（例えば、しこり）の３Ｄ成分変質などの臨床的に価値の高い情報の取得を可能にする。

マンモグラフィでは、スペクトルトモグラフィ撮像は、従来の２Ｄフルフィールドデジタルマンモグラフィ（ＦＦＤＭ）、スペクトルＦＦＤＭおよび従来のＤＢＴと比較して、胸部に関してより完璧で正確な診断情報を提供する。この情報は、３Ｄ胸部組織密度、３Ｄ微小石灰化分布およびタイプ、造影剤（例えばヨウ素）の３Ｄ分布および対象の胸部病変（例えば、しこり）の３Ｄ成分変質を含む。

したがって、材料選択式胸部撮像を実施することを実現し、造影剤の３Ｄ位置などの臨床的に価値の高い情報の取得を可能にし、その一方で、患者の身体の動きによる画像アーチファクトをなくす、本明細書におけるシステムおよび方法が開示される。

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を記載する目的のものであり、発明を限定することは意図されていない。本明細書で使用される際、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈がそうでないことを明白に指摘しなければ、複数形も同様に含めることが意図されている。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は本明細書中で使用されるとき、提示される特徴、整数、ステップ、動作、要素および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはそのグループの存在の存在または追加を除外するものではないことをさらに理解されたい。

以下の請求項中の対応する構造、材料、行為、および、存在するとすれば、全てのミーンズプラスファンクション要素またはステッププラスファンクション要素の等価物は、具体的に特許請求されるような他の特許請求される要素と組み合わせて機能を果たすための任意の構造、材料、または行為を含むことが意図されている。本発明の記載は、例示および説明の目的で提示されてきたが、網羅的であること、または本発明を開示される形態に限定することは意図されていない。本発明の範囲および精神から逸脱することなく、多くの修正形態および変形形態が、当業者には明らかであろう。本発明の原理および実際の用途を最適に説明するために、かつ他の当業者が、企図される特定の使用に適合されるような種々の修正形態で種々の実施形態について本発明を理解することを可能にするために、本実施形態は選ばれ記載された。

１０従来技術の手法、二重ショット／単一検出器手法
１２対象物、撮像対象物、撮像被験者
１５Ｘ線源、Ｘ線放射源、Ｘ線放射管源
２０第１のフィルタ
２５低エネルギーＸ線放射
３０検出器
４０第２のフィルタ
４５高エネルギーＸ線放射
６５ＳＤＮＲ
９８データ取得回路網
９９プロセッサ
１００スペクトル撮像システム、二重層手法、二重層検出器手法
１０１スタック、二重検出器構造
１１０前方検出器、前方α－Ｓｅ光導電検出器、前方α－Ｓｅフォトン統合検出器、前方ＣｓＩエネルギー統合シンチレーティング検出器、前方ＣｓＩフォトン統合検出器、前方検出器層
１２０Ｘ線フィルタ、スペクトル分離フィルタ、ロジウムスペクトル分離フィルタ
１２２入射Ｘ線、入射Ｘ線放射
１２４低エネルギースペクトルフィルタ
１２５基板
１２６高エネルギースペクトルフィルタ
１５０後方検出器、後方ＣｓＩエネルギー統合シンチレーティング検出器、後方フォトン統合検出器、後方α－Ｓｅフォトン統合検出器、後方ＣｓＩフォトン統合検出器、後方検出器層
２０１スペクトル分離の比較
２０４ＬＥスペクトル放射エネルギー
２０６ＨＥスペクトル放射エネルギー
２１４ＬＥスペクトル放射エネルギー
２１５分離
２１６ＨＥスペクトル放射エネルギー
２２１スペクトル分離の比較
２２４ＬＥスペクトル放射エネルギー
２２５スペクトルエネルギーピーク分離、ガラス基板
２２６ＨＥスペクトル放射エネルギー、第２の基板、第２のガラス基板
２３０計数回路網、ＣＭＯＳカウンティング回路網
２３４ＬＥスペクトル放射エネルギー
２３５光センサ（光検出器）アレイ回路網、光センサアレイ、光検出器アレイ
２３６ＨＥスペクトルエネルギー
２４１スペクトル分離の図表
２４４ＬＥスペクトル放射エネルギー
２４５スペクトルエネルギーピーク分離
２４６ＨＥスペクトルエネルギー
２５４ＬＥスペクトル放射エネルギー
２５５スペクトルエネルギーピーク分離
２５６ＨＥスペクトルエネルギー
２６１スペクトル分離の図表
２７４ＬＥスペクトル放射エネルギー
２７６ＨＥスペクトルエネルギー
２８１スペクトル分離の図表
２９０表
２９２列
２９４列
３００ＬＥおよびＨＥスペクトル分離の比較
３０４ＬＥスペクトル放射エネルギー
３０５ＬＥスペクトル放射エネルギー
３０６ＨＥスペクトルエネルギー
３０７ＨＥスペクトルエネルギー
３１５スペクトルエネルギーピーク分離
３１４ＬＥスペクトル放射エネルギー
３１６ＨＥスペクトルエネルギー
３１７ＬＥスペクトル放射エネルギー
３１９ＨＥスペクトル放射エネルギー
３２０スペクトル分離の比較
３２５スペクトルエネルギーピーク分離
３５０図表の比較
３５２ガラス基板
３７５表
３８０信号差対ノイズ比（ＳＤＮＲ）
４００単一ショット／単一層検出器
４０１フォトンカウンター検出（ＰＣＤ）デバイス、ＳＷＡＤ撮像装置層
５００ＳＷＡＤデバイス
５１０バルク領域
５２５マルチウェル感知領域
５２６マルチウェル
５３０、５３５グリッド電極
５５０誘電ピラー
５６０高電圧電極
６００シミュレートされたピクセル反応の結果、シミュレーション結果
７００単一ショット／二重層検出器、スペクトル撮像システム
７０１直接変換前方フォトンカウンター検出（ＰＣＤ）デバイス、α－Ｓｅ平面パネルＳＷＡＤ撮像装置層、フォトンカウンティング検出器、第１のＸ線検出器層
７５１後方ＥＩＤ検出器、間接変換平面パネルＸ線検出器層、Ｘ線検出器層、燐光体層、ＥＩＤ層
８００単一ショット／二重層検出器、スペクトル撮像システム
８０１直接変換前方フォトンカウンター検出（ＰＣＤ）デバイス、α－Ｓｅ平面パネルＳＷＡＤ撮像装置層、第１のＸ線検出器層、フォトンカウンティング検出器
８５１間接変換平面パネルＸ線検出器層、後方ＥＩＤ検出器、ＣｓＩＥＩＤ層、後方統合検出器
９００二重層検出器
９０１前方統合検出器、直接変換平面パネルＸ線前方検出器、Ｘ線前方検出器、Ｘ線検出器層、α－ＳｅＥＩＤ平面パネルＸ線検出器層、前方撮像検出器
９３０半導体ピクセル回路網
９４０スペクトルフィルタ
９５１間接変換平面パネルＸ線検出器層、後方統合検出器
１０００二重層検出器
１００１直接変換平面パネルＸ線前方検出器、直接変換平面パネルＸ線検出器層、α－ＳｅＥＩＤ平面パネルＸ線検出器層、前方検出器、前方統合検出器
１０３０半導体ピクセル回路網
１０４０さらなるスペクトルフィルタ
１０５１間接変換平面パネルＸ線検出器層
１１００シミュレーション結果画像
１１０１、１１０２４×４アレイ
１１５０表
１１６０画像の半分
１１７０画像の上半分

Claims

Ｘ線放射源からの放射を撮像対象物上の入射放射のために第１のエネルギーレベル帯域と、第２のエネルギーレベル帯域とにスペクトル分離するための分離フィルタと、
基板と、
前記基板上に形成されたＸ線フォトンカウンティング検出器と、
を備え、
前記Ｘ線フォトンカウンティング検出器は、検出器ピクセルのアレイを備え、各検出器ピクセルは、固定された一定期間の間、前記撮像対象物を通って透過された前記入射放射の個々のＸ線フォトンの相互作用を検出するためのセンサを備え、
前記アレイの各検出器ピクセルは、前記第１のエネルギーレベル帯域の個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の数のそれぞれの計数を表す第１の電気信号、および前記第２のエネルギーレベル帯域の個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の数のそれぞれの計数を表す第２の電気信号を生成するように動作可能な対応付けられた計数回路を有し、前記アレイの前記検出器ピクセルからの前記第１の電気信号および前記第２の電気信号は、前記撮像対象物のそれぞれのエネルギースペクトル画像を提供する、装置。
各検出器ピクセルのセンサは、相互作用するＸ線フォトンのエネルギーレベルに見合った高さ属性を有する電気パルスを生成し、前記アレイの各対応付けられた計数回路は、高エネルギーレベルと低エネルギーレベルを識別するのに使用される特定の閾値エネルギーレベルでの、またはそれを上回る高さ属性を有する個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の計数を増分するためにパルス波高閾値選別器回路を備える、請求項１に記載の装置。
前記第１のエネルギーレベル帯域の放射は、前記第２のエネルギーレベル帯域の放射より大きなエネルギーであり、前記特定の閾値エネルギーレベルは、前記第１のエネルギーレベル帯域と対応付けられたパルス波高属性に対応する、請求項２に記載の装置。
前記撮像対象物は、特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルを有する造影剤材料を含み、前記分離フィルタは、前記Ｋ端原子エネルギー帯域レベルに近いＸ線放射を吸収する、請求項１に記載の装置。
前記造影剤はヨウ素であり、前記分離フィルタは、Ｒｈ、Ａｇ、Ｐｄ、ＩｎおよびＳｎを含む群から選択される材料を備える、請求項４に記載の装置。
各検出器ピクセルのセンサは、アモルファスセレニウム（α－Ｓｅ）ベースの電界成形マルチウェルアバランシェ検出器（ＳＷＡＤ）を備える、請求項４に記載の装置。
前記Ｘ線フォトンカウンティング検出器は、前記基板上に形成された前方検出器であり、前記装置は、前記基板の下に配置された後方検出器をさらに備え、前記後方検出器は、
前記撮像対象物を通り、前記前方検出器を通って透過された前記第１のエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射を光量子に変換するためのシンチレーティングスクリーンと、
前記シンチレーティングスクリーンと前記基板との間に配設された光センサアレイであって、前記シンチレーティングスクリーンからの前記光量子を捕らえ、前記捕らえた光量子をさらなる電気信号に変換するように動作可能であり、前記さらなる電気信号は、前記撮像対象物の画像を取得するために、前記検出器ピクセルアレイからの前記第１の電気信号との組合せのために動作可能である、光センサアレイと、
を備える、請求項６に記載の装置。
前記後方検出器は、統合検出器であり、前記シンチレーティングスクリーンは、前記造影剤材料の前記特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルに合致する材料から成る、請求項７に記載の装置。
前記シンチレーティングスクリーンは、構造化されたもしくは柱状タイプ、または構造化されないもしくは粒状タイプである、請求項７に記載の装置。
前記後方検出器は、柱状ＣｓＩエネルギー統合検出器である、請求項７に記載の装置。
前記シンチレーティングスクリーンは、反射性の面または吸収性の面のうちの１つを備える裏当てをさらに備える、請求項７に記載の装置。
前記光センサアレイは、
前記シンチレーティングスクリーンから前記光量子の少なくとも一部を捕らえるための複数の感光性蓄積要素と、
複数のスイッチング要素であって、前記複数のスイッチング要素の１つのスイッチング要素は、前記複数の感光性蓄積要素のそれぞれ、透明な金属バイアス層、および前記シンチレーティングスクリーンに面する透明な２Ｄパターン形成金属層の１つに対応する、複数のスイッチング要素と、
を備える、請求項７に記載の装置。
Ｘ線放射源からの放射を撮像対象物上の入射放射のために第１のエネルギーレベル帯域と、第２のエネルギーレベル帯域にスペクトル分離するための分離フィルタと、
第１の基板と、
前記第１の基板上に形成されたＸ線フォトンカウンティング前方検出器であって、検出器ピクセルのアレイを備え、各検出器ピクセルは、固定された一定期間の間、前記撮像対象物を通って透過された前記入射放射の個々のＸ線フォトンの相互作用を検出するためのセンサを備え、前記アレイの各検出器ピクセルは、前記第１のエネルギーレベル帯域の個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の数のそれぞれの計数を表す第１の電気信号、および前記第２のエネルギーレベル帯域の個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の数のそれぞれの計数を表す第２の電気信号を生成するように動作可能な対応付けられた計数回路を有し、前記アレイの前記検出器ピクセルからの前記第１の電気信号および前記第２の電気信号は、前記撮像対象物のそれぞれの低エネルギースペクトル画像および高エネルギースペクトル画像を提供する、Ｘ線フォトンカウンティング前方検出器と、
第２の基板上に形成され、前記第１の基板の下に配置された後方検出器と、
を備え、
前記後方検出器は、
前記撮像対象物を通り、前記前方検出器を通って透過された前記第２のエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射を光量子に変換するためのシンチレーティングスクリーンと、
前記シンチレーティングスクリーンと前記後方検出器のための前記第２の基板との間に配設された光センサアレイであって、前記シンチレーティングスクリーンからの前記光量子を捕らえ、前記捕らえた光量子をさらなる電気信号に変換するように動作可能であり、前記さらなる電気信号は、前記撮像対象物の画像を取得するために前記検出器ピクセルアレイからの前記第２の電気信号との組合せのために動作可能である、光センサアレイと、
を備える、装置。
前記前方検出器ピクセルの各センサは、相互作用するＸ線フォトンのエネルギーレベルに見合った高さ属性を有する電気パルスを生成し、前記アレイの各対応付けられた計数回路は、特定の閾値エネルギーレベルでの、またはそれを上回る高さ属性を有する個々のＸ線フォトンの検出された相互作用の計数を増分するためにパルス波高閾値選別器回路を備える、請求項１３に記載の装置。
前記第２のエネルギーレベル帯域の放射は、前記第１のエネルギーレベル帯域の放射より大きなエネルギーであり、前記特定の閾値エネルギーレベルは、前記第１のエネルギーレベル帯域に対応付けられたパルス波高属性に対応する、請求項１４に記載の装置。
前記撮像対象物は、特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルを有する造影剤材料を含み、前記分離フィルタは、前記Ｋ端原子エネルギー帯域レベルに近い前記Ｘ線放射を吸収するためのＸ線吸収端を有する、請求項１３に記載の装置。
前記造影剤はヨウ素であり、前記分離フィルタは、Ｒｈ、Ａｇ、Ｐｄ、ＩｎおよびＳｎを含む群から選択される材料を備える、請求項１６に記載の装置。
各前方検出器ピクセルのセンサは、アモルファスセレニウム（α－Ｓｅ）ベースの電界成形マルチウェルアバランシェ検出器（ＳＷＡＤ）を備える、請求項１３に記載の装置。
前記後方検出器は、統合検出器であり、前記シンチレーティングスクリーンは、前記造影剤材料の前記特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルに合致する材料から成る、請求項１６に記載の装置。
前記シンチレーティングスクリーンは、構造化されたもしくは柱状タイプ、または構造化されないもしくは粒状タイプである、請求項１９に記載の装置。
前記後方検出器は、柱状ＣｓＩエネルギー統合検出器である、請求項１８に記載の装置。
前記シンチレーティングスクリーンは、反射性の面または吸収性の面のうちの１つを備える裏当てをさらに備える、請求項１３に記載の装置。
前記光センサアレイは、
前記シンチレーティングスクリーンから前記光量子の少なくとも一部を捕らえるための複数の感光性蓄積要素と、
複数のスイッチング要素であって、前記複数のスイッチング要素の１つのスイッチング要素は、前記複数の感光性蓄積要素のそれぞれ、透明な金属バイアス層、および前記シンチレーティングスクリーンに面する透明な２Ｄパターン形成金属層の１つに対応する、複数のスイッチング要素と、
を備える、請求項２２に記載の装置。
Ｘ線放射源からの放射を撮像対象物上の入射放射のために第１のエネルギーレベル帯域と、第２のエネルギーレベル帯域にスペクトル分離する分離フィルタであって、前記第２のエネルギーレベル帯域は、前記第１のエネルギーレベル帯域より大きなエネルギーである、分離フィルタと、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に形成された前方統合検出器であって、前記撮像対象物を通って透過された前記入射放射の第１のエネルギーレベル帯域Ｘ線フォトンを、前記撮像対象物の低エネルギー画像を形成するように構成可能な第１の画像信号に直接変換するための第１のピクセルセンサを備える、前方統合検出器と、
前記ガラス基板の下に配置された後方統合検出器であって、前記撮像対象物を通り、前記前方統合検出器および前記基板を通って透過された前記入射放射の第２のエネルギーレベル帯域Ｘ線フォトンを、前記撮像対象物の高エネルギー画像を形成するように構成可能な第２の画像信号に間接的に変換するための第２のピクセルセンサを備える、後方統合検出器と、
を備える、装置。
前記前方統合検出器は、
前記撮像対象物を通って透過された前記第１のエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射を電荷に変換するための第１の光導電層と、
前記変換されたＸ線フォトンに対応付けられた電荷を蓄積するために前記第１の光導電層と前記基板との間に配設された第１の電荷蓄積アレイと、
を備える、請求項２４に記載の装置。
前記後方統合検出器は、
前記撮像対象物、前記前方統合検出器および前記ガラス基板を通って透過された前記第２のエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射を光量子に変換するためのシンチレーティングスクリーンと、
前記シンチレーティングスクリーンと前記ガラス基板との間に配設され、前記第２のシンチレーティングスクリーンからの前記光量子を捕らえ、前記捕らえた光量子を前記第２の画像信号に変換するように動作可能な光センサアレイとを、
備える、請求項２５に記載の装置。
前記撮像対象物は、特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルを有する造影剤材料を含み、前記分離フィルタは、前記Ｋ端原子エネルギー帯域レベルに近い前記Ｘ線放射を吸収するためのＸ線吸収端を有する、請求項２６に記載の装置。
前記シンチレーティングスクリーンは、前記造影剤材料の前記特徴的なＫ端原子エネルギー帯域レベルに合致する材料から成る、請求項２７に記載の装置。
前記シンチレーティングスクリーンは、構造化されたもしくは柱状タイプ、または構造化されないもしくは粒状タイプである、請求項２６に記載の装置。
前記シンチレーティングスクリーンは、反射性の面または吸収性の面のうちの１つを備える裏当てをさらに備える、請求項２６に記載の装置。
前記光センサアレイは、
前記シンチレーティングスクリーンから前記光量子の少なくとも一部を捕らえるための複数の感光性蓄積要素と、
複数のスイッチング要素であって、前記複数のスイッチング要素の１つのスイッチング要素は、前記複数の感光性蓄積要素のそれぞれ、透明な金属バイアス層、および前記シンチレーティングスクリーンに面する透明な２Ｄパターン形成金属層の１つに対応する、複数のスイッチング要素と、
を備える、請求項２６に記載の装置。
前記前方検出器の出口面に配設されたフィルタであって、前記前方検出器を出て行く前記Ｘ線放射を変調し、前記第１のエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを減衰させるように動作可能な材料を含むフィルタをさらに備える、請求項２４に記載の装置。
前記前方エネルギー統合検出器の前記第１の光導電層は、アモルファスセレニウム材料を含み、前記後方エネルギー統合検出器の前記シンチレーティングスクリーンは、ＣｓＩ材料を含む、請求項２４に記載の装置。
Ｘ線放射源と、
第１の時間インスタンスにおいて、撮像対象物上の入射のために第１の低エネルギーレベル帯域Ｘ線放射の透過を可能にするために、前記Ｘ線放射源の前方での位置合わせのために構成された第１の低エネルギー帯域フィルタと、
第２の時間インスタンスにおいて、前記撮像対象物上の入射のために第２の高エネルギーレベル帯域Ｘ線放射の透過を可能にするために、前記Ｘ線放射源の前方での次の位置合わせのために構成された第２の高エネルギー帯域フィルタと、
二重層Ｘ線放射検出器と、
を備え、
前記二重層Ｘ線放射検出器は、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に形成された前方エネルギー統合検出器であって、前記第１の時間インスタンス中、撮像対象物を通って透過された入射Ｘ線放射の前記第１の低エネルギーレベル帯域のフォトンを第１の画像信号に直接変換し、前記第２の時間インスタンス中、前記撮像対象物を通って透過された入射Ｘ線放射の前記第２のより高いエネルギーレベル帯域のフォトンを第２の画像信号に直接変換するための第１のピクセルセンサを備える、前方エネルギー統合検出器と、
前記ガラス基板の下に形成された後方エネルギー統合検出器であって、前記第１の時間インスタンス中、前記撮像対象物を通り、前記前方エネルギー統合検出器および前記ガラス基板を通って透過された入射Ｘ線放射の前記第１の低エネルギーレベル帯域のフォトンをさらなる第１の画像信号に間接的に変換し、前記第２の時間インスタンス中、前記撮像対象物を通り、前記前方エネルギー統合検出器および前記ガラス基板を通って透過された入射Ｘ線放射の前記第２のより高いエネルギーレベル帯域のフォトンをさらなる第２の画像信号に間接的に変換するための第２のピクセルセンサを備える、後方エネルギー統合検出器と、
を備え、
前記前方検出器からの前記第１の画像信号は、前記撮像対象物の低エネルギー画像を形成するために、前記後方検出器からの前記さらなる第１の画像信号と組合せ可能であり、
前記前方検出器からの前記第２の画像信号は、前記撮像対象物の高エネルギー画像を形成するために、前記後方検出器からの前記さらなる第２の画像信号と組合せ可能である、Ｘ線撮像システム。
前記後方エネルギー統合検出器は、
前記撮像対象物を通り、前記前方統合検出器を通って透過された前記第１の低エネルギーレベル帯域および前記第２のより高いエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射を光量子変換するためのシンチレーティングスクリーンと、
前記シンチレーティングスクリーンと前記ガラス基板との間に配設され、前記シンチレーティングスクリーンからの前記光量子を捕らえ、前記捕らえた光量子をそれぞれの前記さらなる第１の画像信号および前記さらなる第２の画像信号に変換するように動作可能な光センサアレイと、
を備える、請求項３４に記載のシステム。
前記前方エネルギー統合検出器は、
前記撮像対象物を通って透過された前記第１の低エネルギーレベル帯域および前記第２のより高いエネルギーレベル帯域のＸ線フォトンを含有する入射放射をそれぞれの電荷に変換するための光導電層と、
それぞれの前記第１の画像信号および前記第２の画像信号を形成するのに使用される前記変換されたＸ線フォトンに対応付けられた前記それぞれの電荷を蓄積するために前記第１の光導電層と前記ガラス基板との間に配設された電荷蓄積アレイと、
を備える、請求項３４に記載のシステム。
Ｘ線撮像のための方法であって、
入射Ｘ線放射で撮像されるべき対象物の下に、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に形成され、第１のピクセルセンサを備える前方エネルギー統合検出器と、
前記ガラス基板の下に形成され、第２のピクセルセンサを備える後方エネルギー統合検出器と、
を備える二重層Ｘ線放射検出器を提供するステップと、
第１の時間インスタンスにおいて、前記撮像対象物上の入射のために第１の低エネルギーレベル帯域Ｘ線放射の透過を可能にするために、Ｘ線放射源の前方に第１の低エネルギー帯域フィルタを位置決めするステップと、
第２の時間インスタンスにおいて、前記撮像対象物上の入射のために第２の高エネルギーレベル帯域Ｘ線放射の透過を可能にするために、前記Ｘ線放射源の前方に第２の高エネルギー帯域フィルタを位置決めし、前記二重層Ｘ線放射検出器が、前記撮像対象物を通して、前記第１の時間インスタンスにおいて前記第１の低エネルギーレベル帯域Ｘ線放射を受け取り、前記第２の時間インスタンスにおいて第２の高エネルギーレベル帯域Ｘ線放射を受け取るステップと、
前記前方エネルギー統合検出器の前記第１のピクセルセンサを使用して、前記第１の時間インスタンス中に、前記撮像対象物を通って透過された入射Ｘ線放射の前記第１の低エネルギーレベル帯域のフォトンを第１の画像信号に直接変換し、前記第２の時間インスタンス中に、前記撮像対象物を通って透過された入射Ｘ線放射の前記第２のより高いエネルギーレベル帯域のフォトンを第２の画像信号に直接変換するステップと、
前記後方エネルギー統合検出器の前記第２のピクセルセンサを使用して、前記第１の時間インスタンス中に、前記撮像対象物を通り、前記前方エネルギー統合検出器および前記ガラス基板を通って透過された前記入射Ｘ線放射の前記第１の低エネルギーレベル帯域のフォトンをさらなる第１の画像信号に間接的に変換し、前記第２の時間インスタンス中に、前記撮像対象物を通り、前記前方エネルギー統合検出器および前記ガラス基板を通って透過された入射Ｘ線放射の前記第２のより高いエネルギーレベル帯域のフォトンをさらなる第２の画像信号に間接的に変換するステップと、
前記第１の画像信号および前記さらなる第１の画像信号から前記撮像対象物の低エネルギー画像を形成するステップと、
前記第２の画像信号および前記さらなる第２の画像信号から前記撮像対象物の高エネルギー画像を形成するステップと、
を含む、Ｘ線撮像のための方法。