JP4562916B2 - Ｘ線走査方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明の技術分野は、診断用Ｘ線装置に関し、特にリアルタイム走査Ｘ線撮像システムを含む診断用Ｘ線装置に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
リアルタイム走査Ｘ線撮像は、治療技術の進展とともに、医療処置として益々要求の度が増大している。例えば、多くの電気生理的心臓処置、外周血管処置、ＰＣＴＡ（経皮管腔カテーテル血管形成）処置、泌尿器処置、整形外科処置は、リアルタイムＸ線撮像に依っている。加えて、近代の医療処置は、体内に挿入されるカテーテルのような器具をしばしば必要とする。これらの医療処置は、Ｘ線撮像を使用することにより、度々、体内に挿入された器具の正確な位置を周辺部の正確な映像と共に識別する能力を必要とする。
【０００３】
多くのＸ線撮像システムが知られている。これらの装置はＸ線透視に基づくシステムを含む。このシステムでは、Ｘ線の比較的通り難い物質によって生じる影が、Ｘ線源から見て物体の裏側に配置されたＸ線透過器上に表示される。走査Ｘ線管は、Ｘ線透視法と共に、少なくとも１９５０年代初期以来、周知となっている。文献 Moon, Amplifying the Fluoroscopic Image by Means of a Scanning X-ray Tube, Science, October 6, 1950, pp.389-395 を参照。
【０００４】
Ｘ線撮像に対する別のアプローチでは, 逆配置Ｘ線撮像システムを使用する。このシステムではＸ線管が使用され、Ｘ線管内で電子ビームを発生させ、比較的大きなターゲットアセンブリ上の小さなスポットに電子ビームを集束させ、そのスポットからＸ線の放射線を放出させる。電子ビームは、ターゲットアセンブリ一面に渡って或る走査パターンで偏向される。比較的小さなＸ線検出器が、Ｘ線管のターゲットアセンブリから或る距離を置いて配置される。Ｘ線検出器は、Ｘ線検出器を打撃するＸ線を電気信号に変換する。上記電気信号は、Ｘ線検出器で検出されたＸ線束の量を示す。逆配置システムが提供する利点は、このシステムの配置によって、Ｘ線管を物理的に再配置することなく、Ｘ線を多数の角度から物体に投射できることである。
【０００５】
物体がＸ線管と検出器の間に設置されたとき、Ｘ線は物体によって物体のＸ線密度に比例して減衰およびまたは散乱される。Ｘ線管が走査モードであるとき、検出器からの信号は物体のＸ線密度に反比例する。検出器からの出力信号は、ビデオモニタのＺ軸（輝度）入力に印加される。この信号はスクリーンの明るさを調節する。ビデオモニタのＸ軸とＹ軸への入力は、Ｘ線管の電子ビームの偏向をもたらす信号に由来する。したがって、スクリーン上の点の輝度は、線源から物体の特定の領域を通って検出器に至るＸ線の吸収と逆比例する。
【０００６】
通常、医療用のＸ線システムは、患者の表面部では出来る限り最低のＸ線暴露レベルで作動されるが、上記レベルは画像品質に対する要求とは整合性がとれている（特に、使用される手順およびシステムに対するコントラスト解像度と空間的解像度の要求）。
【０００７】
Ｘ線束の時間分布および領域分布は、ポアッソン分布に準じ、無作為性を有する。この無作為性は、典型的には、平均線束の標準偏差として表わされ、平均線束の平方根に等しい。これらの条件下でのＸ線画像の信号対ノイズの比は、平均線束の平方根によって除された平均線束に等しい。すなわち、１００フォトンの平均線束に対して、ノイズは＋−１０フォトンであり、信号対ノイズの比は１０である。
【０００８】
比較的高レベルのＸ線束は高解像度画像を容易に生じさせる。高レベルＸ線束は、Ｘ線量子ノイズを減少させることによって、精度の高い画像を形成することができる。ビデオ表示装置において良好な画像とリフレッシュ率を生じさせる充分なフレーム率（物体が走査され、画像がリフレッシュされる１秒当りの回数）となるように、Ｘ線束は物体を貫いて頻繁に投射されねばならない。
【０００９】
逆配置医療撮像システムにおいて、高レベルＸ線束化への要望を満たすため、エネルギー電子ビームによるＸ線管ターゲットアセンブリへの衝撃（ボンバード）を伸ばす必要がある。電子ビームに対応してＸ線を発生させるとき、Ｘ線ターゲットアセンブリは高温になるが、システムのなかには、ターゲットアセンブリの材料が１０００℃を越える温度に加熱されるものもある。ターゲットアセンブリが高温に長時間晒されると、ターゲットアセンブリの材料が溶融したり、熱応力のために割れが入ったりする。この高温長時間暴露が直ぐにはターゲットアセンブリ材料の破壊の原因にならなくとも、このような暴露は、ターゲットアセンブリの寿命に影響する長期の損傷を引き起こす。
【００１０】
このように、幾つかのファクタが、なかでも画像解像度とフレーム率とＸ線ターゲットアセンブリ材料の熱特性とが、従来のＸ線撮像システムの有用性を制限するように機能する。線束とフレーム率の要求事項を満たすために、ターゲットアセンブリの電子ビーム衝撃を長い時間続けると、ターゲットアセンブリ材料を損傷する。しかし、ターゲットアセンブリへの損傷を防ぐために線束とフレーム率の要求を減ずると、画像品質を低下させる結果となる。
【００１１】
したがって、従来のアプローチの欠点を対処できるＸ線撮像法およびそのシステムに対する必要性が存在するのである。つまり、本発明の目的は、ターゲット材料への損傷を防止しながら短期間に、撮像される物体の各部分に高レベルのＸ線束を生じさせる方法とシステムを提供することである。
（発明の概要）
【００１２】
本発明は、Ｘ線撮像システムを使って物体の画像を形成するシステムと方法を備えている。本発明の一局面では、Ｘ線を発生させるために、ターゲットアセンブリを横切って電子ビームを移動させるための操作パターンを指向しているが、ここにおいて、物体の各部分に与えられる線束を増大させながら同時にターゲットの寿命を増大させるために、電子ビームが、１画像フレーム当たり２回以上、ターゲットアセンブリ上の同一位置上で走査される。
【００１３】
本発明の一実施形態は、荷電粒子ビームをターゲットアセンブリ上の複数組の位置を横切って移動させることによって被撮像物体を照射し、その際、Ｘ線ターゲットアセンブリ上の特定位置あるいは特定組の位置が、単一のフレーム期間中に、複数回再走査される方法を備えている。
【００１４】
これらの目的およびその他の目的と本発明の局面が、以下の説明と図面において、教示され、描写され、記載されている。
【００１５】
（発明を実施するための最良の形態）
図１は、本発明によるＸ線撮像システムの一実施形態の高レベル構成部品を示す図である。Ｘ線源１０は電子ビーム線源を含み、上記電子ビーム線源は、約−７０ｋＶから−１２０ｋＶでＸ線源１０を作動させることができる電源を備えている。本実施形態では、この電圧レベルは１２０ｋｅＶまでの範囲のＸ線スペクトルを発生させる。Ｘ線源１０内において荷電粒子銃によって発生した電子ビーム４０は、所定のパターンたとえば走査パターンあるいはステップパターンでもって偏向して、（本発明の実施形態では接地されたアノードである）ターゲットアセンブリ５０の表面上に至る。Ｘ線源１０は、ターゲットアセンブリ５０の全域に渡り電子ビーム４０の動きを制御する機構を含んでいる。上記制御機構は、例えば、電子ビームパターン発生器３０が制御する偏向ヨーク２０である。ターゲットアセンブリ５０の全域に渡って電子ビーム４０を発生させ且つ移動させるための方法と装置とは、米国特許第５,６４４,６１２号に開示されている。
【００１６】
図１では、コリメーション（平行）アセンブリは、Ｘ線源１０のターゲットアセンブリ５０と多重検出器配列６０の間に配置されている。好ましい実施形態では、コリメーションアセンブリはターゲットアセンブリ５０と物体１００との間に配置され、その物体１００に対する画像が得られる。今ここに好ましいとされるコリメーションアセンブリは、コリメータグリッド７０であり、コリメータグリッド７０はグリッドパターン（格子）状に配置された複数のＸ線透過開口部８０を含んでいる。コリメータグリッド７０は、Ｘ線を通過させて、多重検出器配列６０を直接遮る発散ビーム１３５を形成するように設計されている。一実施形態では、コリメータグリッド７０は冷却アセンブリおよびビーム硬化フィルタを使用する。本発明で使用され得るコリメータグリッドの一例は、米国特許第５,６１０,６９７号に開示されている。
【００１７】
作動中に、電子ビーム４０は、好ましくはターゲットアセンブリ５０上の位置１１０に居留する。上記位置１１０は、実質的には、コリメータグリッド７０の特定の開口部１２０に対する軸９０がターゲットアセンブリ５０と交差する場所に配置される。電子ビーム４０がターゲットアセンブリ５０を位置１１０において打撃するとき、Ｘ線のカスケード（シャワー）１３０が放出される。上記カスケード１３０の一部のみが実質上軸９０に沿って存在し、開口部１２０を通過して、発散Ｘ線ビーム１３５を形成する。Ｘ線ビーム１３５の形状は、開口部１２０の形状によって影響を受ける。例えば、開口部が矩形であるならば、Ｘ線ビーム１３５は略角錐形状となる。開口部が円形であるならば、Ｘ線１３５は略円錐形状となる。好ましい実施形態では、開口部の形状と面積は、Ｘ線１３５の最大発散範囲が多重検出器配列６０のＸ線捕獲面の寸法と略同一となる。
【００１８】
多重検出器配列６０は、整然と配置された複数の分離した検出器（以下、検出器要素と呼ぶ）６１を備えている。各検出器要素６１はＸ線面を含み、Ｘ線面はＸ線を検出するための捕獲領域を持っている。各検出器要素は、それを打撃するＸ線の量を独自に測定できる。物体１００がＸ線源１０と多重検出器配列６０の間に挿間されているとき、Ｘ線ビーム１３５の内の幾らかのＸ線は、物体１００の一部を通過し、そして散乱や吸収がなければ、多重検出器配列６０を形成している検出器要素を打撃する。個々の検出器要素を打撃するＸ線は、Ｘ線１３５の一部から成り、それをここではＸ線ビーム副経路と呼ぶ。
【００１９】
好ましい実施形態では、各検出器要素は、検出器要素を打撃したＸ線フォトンの量を測定し、且つ、その測定結果を示す信号を出力する構成部品を備える。この代替えとして、各検出器要素は、検出器要素を打撃するＸ線の全エネルギーと略比例した電気信号を発生する構成部品を含む。発生電気信号の大きさは、Ｘ線ビーム１３５中の検出されたＸ線ビーム副経路からのＸ線線束強度に相当する。各検出器要素を打撃するＸ線を独自に測定している多重検出器配列６０を使用することは、特定されたＸ線ビーム副経路に沿って物体１００を通過するＸ線線束に比例するＸ線透過情報を生じる。結果として得られた強度データは、使用すなわち操作されて、物体１００を描写つまり物体１００をＸ線透過描写し、モニタ１４０上に表示される。
【００２０】
特定画素に関連する検出器要素６１から得られたＸ線透過情報は、画像復元システム６５によって復元される。一実施形態では、画像復元システム６５はまた制御機能とＸ線撮像システムの表示予備調整とを行う。Ｘ線源１０と検出器６０と画像復元システム６５との作動指示および制御は、制御ワークステーション１５０を介して行われる。制御ワークステーション１５０は、Ｘ線撮像システムの種々の構成部品から作動情報および現状情報を受け取る。
【００２１】
図８は、好ましい画像復元システム６５の一実施形態のブッロク図である。画像復元システム６５は、制御ワークステーション１５０に接続されているＰＣＩインターフェイス１０１０を備える。一実施形態では、検出モジュール７００は、多重検出器配列６０の構成部品を備え、Ｘ線透過情報を受信する。代替えとして、多重検出器配列６０は画像復元システム６５と物理的に分離していると共に、検出モジュール７００は多重検出器配列６０からのデータ信号を受信するための構成部品を備えている。画像復元シャーシ１００５は、インターフェイスモジュール７１０と、１以上の平面復元モジュール７３０と、画像選択モジュール７５０と、画像プリプロセッサ（前処理装置）７６０とを備えている。画像復元シャーシ１００５上の種々の構成部品は、１以上のバス（伝送路）１１００を介して互いに連結されている。また、上記バス１１００は制御ラインを含んでいる。ＰＣＩインターフェイス１０１０および検出モジュール７００はインターフェイスモジュール７１０に連結され、一方、画像予備処理装置７６０はビデオポストプロセッサ７７０に連結されている。ビデオポストプロセッサ７７０は表示モニタ１０８０に連結されている。図８に示された構成部品は、より詳細に、同時継続ＰＣＴ出願の出願番号が未指定で代理人案件登録番号が第２２１／２６０ＷＯの標題「画像復元方法と装置（Image Reconstruction Method and Apparatus）」に記載されている。
【００２２】
図２を参照すると、本発明で使用され得るターゲットアセンブリ５０の一実施形態が示されている。ターゲットアセンブリ５０はＸ線発生層２３０を備え、Ｘ線発生層２３０は支持層２１０によって支持されている。Ｘ線発生層２３０と支持層２１０との間には、サーマルバッファ（熱緩衝体）２１０が配置され得る。冷却チャンバ２４０がターゲット支持部２１０とコリメーショングリッド７０との間に配置されている。ターゲットアセンブリ５０を冷却するために、冷却流体を冷却チャンバ２４０内に流すことができる。コリメーショングリッド７０は複数のＸ線透過開口部２９０を備えている。
【００２３】
一実施形態によると、各開口部２９０の中央軸９０は、多重検出器配列６０（図１）の中央に位置合わせされている。換言すると、コリメーショングリッド７０内の開口部の軸は、互いに平行ではなく、コリメーショングリッド７０の出力面２７０に垂直な線と鋭角をなす。例えば、胸部Ｘ線照射用コリメーショングリッドの一実施形態では、開口部は、コリメーショングリッド７０の出力面２７０に垂直な線に対して、コリメーショングリッド７０の中央部で０度、コリメーショングリッド７０の端部で２０度程の角度をなす。一方、乳房部Ｘ線照射では、コリメーショングリッド７０は、出力面２７０に垂直な線に対して、グリッド端部で４５度に及ぶ角を形成する開口部を備え得る。したがって、好ましい走査ビームＸ線撮像システムでは、適用する特定の医療に依って異なったコリメーショングリッドが、選択され、使用され得る。
【００２４】
コリメーショングリッド７０のＸ線吸収部２８０は、逸脱したＸ線を吸収して、逸脱したＸ線が物体を照射しないように設計されている。これは、充分な厚みを持った好適なコリメーショングリッド７０を製造することによって達成されて、開口部２９０を通過して多重検出器配列６０に向かうＸ線放射量は、多重検出器配列６０の方向以外の全方向においてＸ線吸収部２８０を通過する累積Ｘ線放射量よりも実質的に多い。このような逸脱Ｘ線は、画像に対して何ら意味のない情報しか提供しないのに、患者と随伴するスタッフとにはＸ線量を与える。
【００２５】
図３を参照すると、コリメーショングリッド７０は、Ｘ線走査システムに用いることができる形状ならいかなる形状でも本発明に使用され得るが、好ましくは、円形部３３０と直線縁３２０とを持つ八角形に似た形状である。Ｘ線透過開口部３００は、縦列と横列のパターンに配置されている。一実施形態では、縦列と横列の数は同じであり、Ｘ線開口部３００の配置は正方形のパターンをしている。さらに、開口部３３０間のピッチ３４０は、全開口部に対して水平方向垂直方向とも同一である。コリメーショングリッドの寸法は、好ましくは、円形部３３０と円形部３３０との間の直径が１０インチであり、直線縁３２０の中点と直線縁３２０の中点との間の距離が９インチであり、好ましいピッチ３４０が２〜２.５ｍｍである。本発明で使用され得る開口部コリメーショングリッドの大きさと形状は、コリメーショングリッドを製造するときに使用される材料と、本発明が適用される個々の用途とに依る。上述された形状と大きさとは、決して限定的なものを意図していない。
【００２６】
表示用の画像を形成するために、電子ビーム４０は、コリメーショングリッド７０の特定領域を形成するコリメーショングリッドの開口部の群に対向する位置において、ターゲットアセンブリをステップして横切る。Ｘ線透過情報は、各開口部を通って発散するＸ線について多重検出器配列６０で測定される。測定されたＸ線透過情報は、画像データを作成するために、数学的に結合される。
【００２７】
医療に適用する撮像システムの実施形態では、１秒間当たり少なくとも１５フレーム、好ましくは３０フレームが作成されなければならない。１フレームとは一つの完全な画像である。この一つの完全な画像においては、Ｘ線を放出するように求められた全開口部がＸ線を放出し、多重検出器配列に情報を与えて、上記情報から像が復元される。１００×１００の開口部のコリメーショングリッドを使用する好ましい実施形態に対して、ターゲットアセンブリ上の全位置の走査が完了する時間は、１フレームに対して約６６.７ミリ秒（１秒間当たり１５フレーム）から約３３.３ミリ秒（１秒間当たり３０フレーム）の範囲である。全フレーム時間は３３ミリ秒から６７ミリ秒の範囲であるが、物体内の動きによって生じる移動ぼけを最小にするために、Ｘ線源１０の視野内の物体は、好ましくは１２ミリ秒より少ない時間、照射される。Ｘ線撮像システムが心臓撮像照射に用いられるときは、Ｘ線源１０の視野内の物体は、好ましくは４ミリ秒間より少ない時間、照射される。
【００２８】
作動中、電子ビームは、居留時間（Ｔ_{Ｄｗｅｌｌ}）と呼ばれる一定時間の間、ターゲットアセンブリ上の或る位置に居留され、続いて、ターゲットアセンブリ上のこの居留位置から次の居留位置に偏向される。電子ビームを或る位置に居留させ、続いて次の位置に偏向させることをステップと呼ぶ。各居留期間中に、一開口部からのＸ線の一経路は、物体の一部を貫通して照射し、物体のその部分に関するＸ線透過情報を多重検出器配列に与える。
【００２９】
図４を参照すると、当該小物体すなわち当該領域４００を含む物体４０１が、コリメーショングリッド２６０と多重検出器配列１１０との間に挿間されている。横列開口部における開口部４１０からの第１Ｘ線経路４２０は、当該物体４００を貫通するＸ線を含んでいる。開口部４３０からの第２Ｘ線経路４４０は、当該物体４００を貫通するＸ線を含んでいる。第１開口部４１０と第２開口部４３０との間には、多くの開口部４１５が存在していることがわかる。各開口部４１５からのＸ線経路は、当該物体４００を貫通するＸ線を含み、当該物体４００に関する情報を多重検出器配列１１０に与える。しかしながら、開口部４６０からのＸ線経路４７０は、当該物体４００を貫通するＸ線を含んでいない。このことは、開口部４８０からのＸ線経路の場合にも当て嵌まる。開口部４６０と４８０とから放出されるＸ線は、当該物体４００について有意義な情報を多重検出器配列１１０に提供しない。
【００３０】
当該物体４００を照射するために用いられる如何なるセットの開口部に対しても、当該物体を照射する第１開口部における居留から最終開口部における居留までの時間は、照射時間（Ｔ_{ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ}）と呼ばれる。図４に示された例については、開口部４１０と開口部４３０との間の開口部４１５の各々においても電子ビームは居留するものの、開口部４１０での居留と開口部４３０での居留との間の時間が、多重検出器配列１１０とコリメーショングリッド２６０の配置視野に存在する当該物体４００の照射時間（Ｔ_{ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ}）である。上述したように、Ｘ線撮像システムの視野にある当該物体の好ましい照射時間は、１２ミリ秒以下であり、Ｘ線撮像システムが心臓撮像照射に使用されるときには、より好ましくは、４ミリ秒以下である。
【００３１】
Ｔ_{ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ}の増大は、各フレームを作る際に、特定開口部に対応したターゲットアセンブリ領域を１回以上ステップさせることにより行われる。一フレームで物体の一部を一回以上照射するのは、幾つかの目的があって行われる。例えば、ターゲットアセンブリ材料の過熱を防止しつつ、より多くの線束を物体に与えて鮮明な画像を得るためである。ターゲットアセンブリの一部を再ステップする際には、像が単一画像フレーム内で形成される物体の如何なる部分も、体内で生じる通常の動きを含むべきでない。例えば、鼓動する心臓が撮像される場合、第１のステップの後に同一開口部で第２のステップが長時間経過して起こると、異なった位置の心臓の撮像情報が含まれる。表示装置上には、心臓の画像がぼやけて現れる。単一の画像フレームに動きが含まれるのを防ぐために、撮像される物体の一部は充分短い時間内で再照射され、単一のフレーム内に作成される画像の中に動きが導入されるのを制限する。
【００３２】
また、ターゲットを保全し長寿化するためには、ターゲットアセンブリ上の特定位置における第１居留時と第２居留時の間の時間間隔は、ターゲットが第１居留時後においてターゲットアセンブリ上のその位置で充分に冷却できるような時間であることが好ましい。２つのＸ線放出時期が或る期間によって分離され、全ての所望線束が上記２つのＸ線放出時期で創出されることによって、ターゲットは、第２居留時における新たな電子ビームの衝撃の影響を受ける前に、第１居留時の電子ビームの衝撃の影響から免れて、冷却する機会が与えられる。一実施形態では、第１居留時と第２居留時の間の期間は、１００マイクロ秒以上であり、好ましくは３００マイクロ秒以上である。これに代わる実施形態では、ターゲットの特定部分の再走査を幾度か行って、所望の線束を発生させる。上記再走査には、単一のフレームにおける同一開口部を通しての３回以上の走査が含まれる。
【００３３】
タングステン−レニウムのターゲットアセンブリ材料を用いた撮像システムの一実施形態では、各位置における居留時間は約１マイクロ秒である。一方、電子ビームを一位置から次の位置に偏向すなわち掃行する時間は約２８０ナノ秒である。ターゲット材料の過剰な温度上昇はターゲットアセンブリに損傷を与え得るので、この過剰な温度上昇を防止するために、居留時間は限定されなければならない。最大の居留時間（Ｔ_{Ｄｗｅｌｌ}）を決定する際に使用されるファクタは、ターゲットアセンブリ材料の融点と比熱と熱伝導率とを含むターゲットアセンブリの材質と、電子ビームの出力と、ターゲットアセンブリ上の居留点の大きさとである。
【００３４】
図５を参照すると、ターゲットアセンブリ５０を横切って電子ビーム４０をステップさせるために使用されるパターンは、蛇行パターンすなわち逆Ｓ字パターンである。上記蛇行パターンは、電子ビームをステップさせながら、コリメーショングリッドの最左開口部に対向するターゲットアセンブリ上の位置から、コリメーショングリッドの横列の各開口部に対向する位置で居留させながら第１横列５１０を横切ることによって形成される。電子ビームは、第１横列５１０の全所望居留位置に居留した後、経路５２０に沿って、第１横列５１０と隣接する第２横列５３０に偏向される。第２横列５３０をステップして横切る際には、電子ビームは最も右の開口部に対向するターゲットアセンブリ上に居留し、続いて横列の開口部に対向する全所望位置に居留して、最も左の開口部に対向するターゲットアセンブリに居留する。第２横列５３０における全ての所望居留位置に居留した後、電子ビームは経路５４０に沿って、第３横列５５０に偏向される。第３横列５５０は、第１横列と同じ様にして、すなわち左から右へとステップして横切る。このパターンは、ターゲットアセンブリの残りの部分についても継続される。各所望の居留位置を通ってステップした後に、単一フレームに対するデータが完成する。好ましい１００×１００のコリメーショングリッド内の開口部と対向した所望位置でステップすることにより、物体の領域画像が構築される。
【００３５】
図６に、横列の各位置が再ステップされるステップパターンの一実施形態が示されている。電子ビームは、上記逆「Ｓ字」パターンと同じようにして、第１横列６００に沿ってステップされる。電子ビームは、次に、好ましくは、第１横列６００の最右開口部に対向する位置から第２横列６２０の最左開口部に対向する位置に、経路６１０を渡って偏向される。電子ビームは、好ましくは、第２横列６２０をステップして横切った後に、経路６３０によって示されるように偏向されて、第１横列６００の最左位置に戻る。これによって、第１横列６００が２回ステップされるようになる。次に、第２横列６２０は、上述したのと同じようにして、再度ステップされる。この逆「Ｓ字」二横列再ステップパターンは、各対になった所望の横列のターゲットアセンブリに対して繰返され、各所望対の横列は次セットの横列に移動する前に２回ステップされる。好ましい実施形態では、単一の横列をステップして横切るのに、約１５０マイクロ秒を要する。
【００３６】
また、撮像される視野は、視野グリッドの外辺開口部の背後の居留位置に居留することによって作られる最大視野よりも小さいことが望ましい（好ましい視野グリッドでは、直径が１０インチである）。小さな視野は、ターゲットアセンブリの小領域を走査することによって作ることができる（例えば、全グリッド領域よりも小さな視野グリッドの中央領域に作られる）。これは、例えば、１００×１００の開口部を持つ視野グリッド内、中央の７１×７１の開口部によって形成される領域内の居留位置に居留することによって達成される。この構成では、電子ビームは、好ましくは、逆「Ｓ字」３横列再ステップパターンで、隣接する３つの横列を２回ステップして横切り、次に、隣接する３つの横列からなるセットに移動する。この走査パターンの利点は、ターゲット上の各位置に対して充分な冷却時間が与えられることである。図７に示すように、横列７６０は、最左開口部に対向するターゲット上の居留位置から始めて最右開口部に対向するターゲット上の居留位置まで、左から右へステップして横切られる。その後、横列７７０と７８０は横列７６０と同様にステップして横切られる。横列７８０をステップして横切った後、横列７６０は始めにステップされたのと同じ様に再度ステップされる。続いて、横列７７０と７８０とを横切って再ステップされる。次に、横列７９０と８００と８１０とは、横列７６０と７７０と７８０と同じ様にステップされる。このパターンは、コリメーショングリッド内の開口部の各横列に対向したターゲットの所望の横列全てに対して繰返される。
【００３７】
上述した各ステップパターンに対して、好ましいコリメーショングリッドは、１００×１００開口部の正方形桝目列を備えている。同数の横列を再ステップする前にステップされる横列の数は、ターゲット材料に依る冷却時間Ｔ_{ＣｏｏｌＤｏｗｎ}と、画像各部の動きを排除するのに必要な時間とを均衡させる機能がある。上記画像各部は、撮像される解剖体の特定部分に依る。
【００３８】
また、上記方法を用いて小さな視野を作ることができる。これは、ターゲットアセンブリ上の領域、つまり、その領域の大きさがコリメーショングリッド内のさらに少ない開口部に対応している領域をステップして横切ることにより行われる。例えば、小さな視野は、５０×５０の開口部の領域に対応したターゲットアセンブリの領域をステップして横切ることによって作られ、上記５０×５０の開口部の領域は、好ましくは、コリメーショングリッドの中央領域に位置する。この小さな視野において、好ましくは、４つの横列は一度ステップして横切られ、次に２度目のステップがなされて、逆「Ｓ字」４横列再ステップパターンを形成し、続いて次セットの４横列に移行する。この代わりに、より小さな画像視野領域における走査領域は、コリメーショングリッドの中央領域内にある必要がなく、また、走査領域は必ずしも正方形や矩形である必要がない。
【００３９】
走査パターンを選択する際の重要なファクタは、視野内の物体に対するターゲットアセンブリ上の単一位置での居留と居留の間の時間が、物体を照射するターゲットアセンブリ上の全位置において、不鮮明さを排除するのに充分短い時間内であるように選択されることである。一実施形態では、このターゲットアセンブリ上の単一位置における居留間の時間は、ターゲットアセンブリの過熱を防止するために、少なくとも１００マイクロ秒、好ましくは３００マイクロ秒である。実際には、視野が小さくなればなるほど、横列内の位置で再ステップする前に、より多くの横列が一度ステップされる必要がある。これは、横列の同一位置におけるステップ間の時間を充分長い期間維持してターゲットへの損傷を防止するためである。
【００４０】
本発明の様々な実施形態と適用と利点とが示され記載されたが、ここに記載された発明の概念の精神から逸脱することなく、さらに多くの実施形態と適用と利点とが存在する。本発明は、ここに添付されたクレームの範囲と精神とに従ってのみ限定されるべきものであり、好ましい実施形態または明細または図面に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による走査Ｘ線撮像システムを示す図である。
【図２】 好ましい走査Ｘ線撮像システムで使用するための視準グリッドとターゲットアセンブリの部分拡大断面図を示す。
【図３】 一実施形態の好ましい視準グリッドの正面図である。
【図４】 開口部列から放射し物体を通過して多重検知器配列に及ぶＸ線経路の図である。
【図５】 ターゲットアセンブリを横切る電子ビームの好ましい段状パターンの図である。
【図６】 ターゲットアセンブリを横切る電子ビームの代替えの好ましい段状パターンの図である。
【図７】 ターゲットアセンブリを横切る電子ビームの別の代替えの好ましい段状パターンの図である。
【図８】 一実施形態の画像復元システムの構成要素を示すブロック図である。

Claims (22)

1. ターゲットアセンブリを横切って荷電粒子ビームを移動させる方法であって、
   第１期間において少なくとも第１回と第２回とにわたりターゲットアセンブリ上の第１組の位置を横切って荷電粒子ビームを移動させ、
   物体を撮像するために上記第１期間において上記ターゲットアセンブリからＸ線を発生させ、
   上記第１期間が、好ましくない動きによって上記物体の画像が不鮮明になるのを防止するのに充分短い方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   上記第１回と第２回とにわたり上記ターゲットアセンブリ上の上記第１組の位置を横切って上記荷電粒子ビームを移動させた後、さらに、上記ターゲットアセンブリ上の第２組の位置を横切って上記荷電粒子ビームを移動させる方法。
3. 請求項１に記載の方法において、
   第１回から第２回へ上記Ｘ線ターゲットアセンブリ上の単一位置に上記荷電粒子ビームを移動させる時間が、少なくとも５０マイクロ秒である方法。
4. 請求項１に記載の方法において、
   上記第１期間が１２ミリ秒未満である方法。
5. 請求項４に記載の方法において、
   上記第１期間が約４ミリ秒である方法。
6. 請求項１に記載の方法において、
   上記第１組の位置と上記第２組の位置に包含される位置のうち、少なくとも１つが、同一である方法。
7. 請求項１に記載の方法において、
   上記荷電粒子ビームを移動させる方法が、上記複数の位置を横切って上記荷電粒子ビームをステッピングすることによるものである方法。
8. Ｘ線ターゲットアセンブリ上で荷電粒子ビームを偏向させる方法であって、
   上記Ｘ線ターゲットの全走査域よりも小さな予め定められた領域上で、上記予め定められた領域の一部分を上記荷電粒子ビームによって励起した後、上記予め定められた領域の上記一部分と同じ部分を５０マイクロ秒以上経って励起するように、荷電粒子ビームを複数回偏向させる方法。
9. 請求項８に記載の方法において、
   上記予め定められた領域上での最初の照射と最後の照射の間の時間が、約１２ミリ秒未満である方法。
10. 請求項９に記載の方法において、
    上記予め定められた領域上での最初の照射と最後の照射の間の時間が、約４ミリ秒である方法。
11. 請求項８に記載の方法において、
    上記Ｘ線ターゲット上での上記荷電粒子ビームの偏向が、複数の位置で上記荷電粒子ビームをステッピングすることを備える方法。
12. Ｘ線ターゲットアセンブリを横切って荷電粒子ビームを移動させるシステムであって、
    第１期間において少なくとも第１回と第２回とにわたりＸ線ターゲットアセンブリ上の第１組の位置を横切って荷電粒子ビームを移動する手段を備え、
    上記第１期間が、生物体の生物学的の運動による画像のぼやけを防止するのに充分短いシステム。
13. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    さらに、上記第１回と上記第２回とにわたり上記Ｘ線ターゲットアセンブリ上の上記第１組の位置を横切って上記荷電粒子ビームを移動させた後、上記Ｘ線ターゲットアセンブリ上の第２組の位置を横切って上記荷電粒子ビームを移動させる手段を備えるシステム。
14. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    第１回から第２回へ上記Ｘ線ターゲットアセンブリ上の単一位置に上記荷電粒子ビームを移動させる時間が、少なくとも５０マイクロ秒であるシステム。
15. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    上記第１期間が１２ミリ秒未満であるシステム。
16. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    上記第１期間が約４ミリ秒であるシステム。
17. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    上記第１組の位置と上記第２組の位置に包含される位置のうち、少なくとも１つの位置が、同一であるシステム。
18. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    上記荷電粒子ビームを移動させる方法が、上記複数の位置を横切って上記荷電粒子ビームをステッピングすることによるものであるシステム。
19. Ｘ線ターゲット上で荷電粒子ビームを偏向させるシステムであって、
    上記Ｘ線ターゲットの全走査域よりも小さな予め定められた領域上で、上記予め定められた領域の一部分を上記荷電粒子ビームによって励起した後、上記予め定められた領域の上記一部分と同じ部分を５０マイクロ秒以上経って励起するように、荷電粒子ビームを複数回偏向させるシステム。
20. 請求項１９に記載のシステムにおいて、
    上記予め定められた領域上での最初の照射と最後の照射の間の時間が、約１２ミリ秒未満であるシステム。
21. 請求項１９に記載のシステムにおいて、
    上記予め定められた領域上での最初の照射と最後の照射の間の時間が、約４ミリ秒であるシステム。
22. 請求項１９に記載のシステムにおいて、
    上記Ｘ線ターゲット上での上記荷電粒子ビームの偏向が、上記荷電粒子ビームを複数の位置でステッピングすることを備えるシステム。

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