JP6114745B2 - 撮像システムの検出器の校正 - Google Patents

Description

以下のことは一般にｘ線ベースの撮像システムの検出器アレイの放射線感受性検出器を校正することに関する、及び特にＣＴに対する応用を用いて開示される。しかしながら、以下のことは、他のｘ線ベースの撮像システムにも適している。

ＣＴスキャナは一般に回転ガントリーにより支持されるｘ線管を含み、この回転ガントリーは固定ガントリーに回転可能であるように取り付けられている。ｘ線管は、検査領域及びこの検査領域内の物体若しくは被験者の一部を横断する放射線を放出する。被験者支持台は、スキャンするために前記物体若しくは被験者を前記検査領域内に位置決める。放射線感受性検出器のアレイは、前記検査領域を挟んでｘ線管の向かい側に置かれ、この検査領域を横断する放射線を検出し、この検出した放射線を示す投影データを作り出す。この投影データは、検査領域内の物体若しくは被験者の一部を示す体積画像データを生成するために再構成されることができる。

従来のＣＴスキャナは通例、積分検出器を含み、この検出器は通例（例えばシリコンフォトダイオードの）フォトダイオードアレイに光学結合されるシンチレーターアレイを含む。従来のＣＴシンチレーターは、例えば（ＧＯＳと呼ばれる）Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ、（ＬｕＴｂＡＧと呼ばれる）（ＬｕＴｂ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２又は（Ｇｄ、Ｙ、Ｇａ）ＡＧの幾つかの形式に基づいている。シンチレーターアレイは、検査領域及び物体若しくは被験者の一部を通過するｘ線を吸収し、吸収されたｘ線の総エネルギーに比例する光を作り出す発光材料(scintillating material)を含む。フォトダイオードアレイは、前記発光材料により作り出された光を吸収し、この吸収した光を吸収した光に比例する電流に変換する。理想的な検出器は、検出器で吸収したｘ線の強度（すなわち、読取値における全光子の総エネルギー）に正比例する信号電流を作り出さす。

このような検出器は、時間依存性の利得を持つ。一般に、検出器の利得は、ｘ線のエネルギーから電気信号への伝達関数を示す。通例、前記検出器アレイのシンチレーター用に選択した材料は、時間が経っても一定に近い利得を持つ。そのようなものとして、空気校正(air calibration)スキャンが検出器の利得校正データを生成するために行われ、後続する空気校正スキャンは１ヶ月位で１回検出器の利得の変化を反映することができる。一般に、空気校正は、ｘ線が減衰することなく検査領域を通過し、各検出器の利得がこれら検出器の出力信号に基づいて決められるように、検査領域内に何も置かずにスキャンをすることを含む。校正間における利得の如何なる変化も重要ではなく、無視されている。

幾つかの例において、上述した従来のＣＴ検出器は、例えばスペクトルＣＴ、光子計数若しくは非常に低い検出されるｘ線束を用いたプロトコルを含んでいるような応用にとって最適な選択である又さらに適切である。このような応用にとって、より高い利得（光出力）又はスペクトル分解特性を持つ検出器はしばしば良好な選択である。より高い光出力を持つシンチレーターは、例えば１）低い患者線量を用いた臨床プロトコル
２）高速スキャン（例えば心臓スキャン）、３）高い軟組織コントラスト定義に対し低い管電圧を用いたプロトコル、４）高い空間分解能のために特に小さなピクセルを備える検出器アレイを持つＣＴスキャナ、５）良好な材料分離のための二層の二重エネルギーＣＴ、及び／又は他の利点、の場合、これらシンチレーターがより高い信号対ノイズ比及び減少する画像アーチファクトを提供するので、適切である。直接変換材料は、光子計数スペクトルＣＴにとって最適な選択である。

（ＧＯＳと比べ）高い光出力を持つ幾つかの検出器材料が知られている。このような材料の例は、例えばＺｎＳｅ（最大 〜80,000 光子／メガ電子ボルト(ph/MeV))、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ（最大 〜63,000 ph/MeV）、ＳｒＩ_２（最大 〜90,000 ph/MeV）、ＬａＢｒ_３（最大 〜61,000 ph/MeV）、Ｂａ_２ＣｓＩ_５（最大 〜97,000 ph/MeV）等のシンチレーター材料、及び例えばＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＴｌＢｒ、ＧａＡｓ等の直接変換材料を含む。比較のために、従来のＧＯＳシンチレーターは、最大 〜50,000 ph/MeVの低い光出力に達する。幾つかの光素子シンチレーター、例えば上述したＺｎＳｅは、二層の二重エネルギーＣＴ検出器に適している。光検出器の態様から、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）又はアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）は、より高い感度を達成するのに使用されることができる。

残念なことに、上述した材料は、上述した従来のシンチレーターの利得と比べると、その利得は時間の経過と共に頻繁に変化する不安定性を持つ。そのようなものとして、１ヶ月位で１回利得が再校正される上述した例示的な手法のような、従来のシンチレーターを用いた利得のための校正に対する従来の手法は、上記材料の利得を校正するのに用いられるのにはあまり適さない。故に、利得のために検出器を校正する他の手法に対しまだ解決されていない必要性がある。

本出願の態様は、上述した問題及びその他の問題に取り組んでいる。

ある態様によれば、システムは、固定ガントリー及び回転ガントリーを含み、ここで回転ガントリーは、固定ガントリーにより回転可能であるように支持される。この回転ガントリーは、一次放射線を放出する一次放射線源及び縦軸に沿って延在している検出器要素の少なくとも１列を持つ検出器アレイを含む。一次放射線源及び検出器アレイは、検査領域を挟んで互いに向き合って置かれ、一次放射線は、一次放射線源と検出器アレイとの間にあり、検査領域を通る経路を横断し、この一次放射線を検出する検出器アレイの検出器要素の少なくとも１列に照射する。このシステムはさらに予備放射線源を含み、この予備放射線源は、システムの非回転部分に取り付けられ、前記経路のサブの部分を横断し、二次放射線を検出する前記検出器アレイの検出器要素の少なくとも１列に照射する放射線を放出する。

もう１つの態様において、方法は、初期の検出器利得校正手順を行うことを含み、この方法は、物体若しくは被験者のスキャンを行うのにも使用される一次放射線源を用いて空気スキャンを行うこと、及び前記物体若しくは被験者のスキャンを行うのには使用されない二次放射線源を用いて予備スキャンを行うことを含む。前記方法はさらに物体若しくは被験者のスキャンを行うことも含み、これは一次放射線を用いて物体若しくは被験者をスキャンすること及び予備放射線源を用いて後続する予備スキャンを行うことを含む。前記方法はさらに、初期の検出器利得校正手順及び後続する予備スキャンの結果に基づく検出器利得校正データを示す電子形式の信号を生成することも含む。

他の態様において、方法は、撮像システムの検出器アレイのための空気スキャン校正データを得ることを含み、このデータは、物体若しくは被験者をスキャンするのにも使用される一次放射線源を用いて行われる空気校正スキャンに基づいて生成される。前記方法はさらに、撮像システムの検出器アレイのための第１の校正更新データを得ることも含み、このデータは、物体若しくは被験者をスキャンするのには使用されない予備放射線源を用いて行われる予備スキャンに基づいて生成される。前記空気スキャン校正データ及び第１の校正更新データは、同じ初期の検出器利得校正手順の一部である。前記方法はさらに、撮像システムの検出器アレイのための第２の校正更新データを得ることも含み、このデータは、予備放射線源を用いて行われる後続する予備スキャンに基づいて生成される。前記方法はさらに、一次放射線源を用いて物体若しくは被験者をスキャンしている間に取得したデータを得ることも含む。前記第２の校正更新データ及び取得したデータは、同じ物体若しくは被験者のスキャン手順の一部である。前記方法はさらに、前記得られた空気スキャン校正データ、前記得られた第１の校正更新データ及び前記得られた第２の校正更新データに基づいて、検出器利得校正データを生成することも含む。前記方法はさらに、前記生成した検出器利得校正データに基づいて前記取得したデータを補正することも含む。

本発明のさらに他の態様は、以下の詳細な説明を読み、理解すると、当業者に明らかとなるだろう。

本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置、様々なステップ及びステップの配置の形式をとってもよい。図面は単に好ましい実施例を説明するためであり、本発明を限定するとは考えていない。

一次放射線源、予備放射線源及び前記一次放射線源及び予備放射線源の両方を用いて取得したデータに基づいて検出器の利得校正データを決定する検出器の利得校正データ決定器を備える例示的な撮像システムを概略的に説明する。 ｘ方向に沿って前記システムを覗き込む予備放射線源の例を概略的に示す。 ｘ方向に沿って前記システムを覗き込む予備放射線源の例を概略的に示す。 ｚ方向に沿って前記システムを覗き込む予備放射線源の例を概略的に示す。 ｙ方向に沿って前記システムを覗き込む予備放射線源の例を概略的に示す。 前記予備放射線源に対する検出器アレイの回転角度の関数として、前記予備放射線源からの検出器要素のｘ線強度の例示的なグラフを説明する。 前記検出器要素の積分時間の関数として、図６の検出器要素により出力される信号の例示的なグラフを説明する。 前記システムにおける予備放射線源の限定しない変形例を概略的に示す。 前記システムにおける予備放射線源の限定しない変形例を概略的に示す。 撮像システムの検出器アレイを利得校正するための例示的な方法を説明する。

図１は、例えばＣＴスキャナのような撮像システム１００を説明している。

この撮像システム１００は、固定ガントリー１０２及びこの固定ガントリー１０２により回転可能であるように支持される回転ガントリー１０４を含む。この回転ガントリー１０４は、縦軸又ｚ軸を中心に検査領域１０６の周りを回転するように構成される。

被験者支持台１０８、例えば診察台は、検査領域１０６内の物体若しくは被験者（人間若しくは動物）を支持し、スキャン前、スキャン中及び又はスキャン後に、ｘ、ｙ及び又はｚ軸に対して物体若しくは被験者を位置決める。

一次放射線源１１０、例えばＸ線管は、回転ガントリー１０４により支持され、この回転ガントリー１０４と共に検査領域１０６の周りを回転する。この一次放射線源１１０は、検査領域１０６の一方の側から他方の側への経路１１２に沿って横断する、一般的に扇形、コーン形状又はウェッジ形状の放射線ビームを放出する。一次放射線源１１０は、従来の空気スキャン(air scan)又は物体若しくは被験者のスキャンを行うのに使用される。

予備放射線源１１４は、固定ガントリー１０２に取り付けられている。図１において、予備放射線源１１４は、被験者支持台１０８より下の領域に置かれている。このようなものとして、予備放射線源１１４が放射線を放出するために作動するとき、この予備放射線源１１４は、前記経路１１２のサブの部分だけを横断する放射線を放出する。以下に詳細に説明されるように、予備放射線源１１４は、一次放射線源１１０を用いて行われる物体若しくは被験者のスキャン前、スキャン中、スキャンとスキャンとの間及び／又はスキャン後に、又は一次放射線源１１０を用いて行われる空気スキャン後に用いられることができる。

放射線感受性検出器アレイ１１６も回転ガントリー１０４により支持され、検査領域１０６を挟んでこの検査領域１０６の他方の側に放射線源１１０と向き合って置かれる。この検出器のアレイ１１６は、検出器要素の１つ以上の列を含み、各列はｘ方向に沿って延在し、これら（２つ以上ある）列は、ｚ方向に沿って互いに配されている。前記検出器要素は、前記経路１１２の少なくとも一部を横断する（一次放射線源１１０及び／又は予備放射線源１１４からの）放射線を検出し、それを示す投影データを生成する。

検出器アレイ１１６は、外側検出器１１６_１及び１１６_２、並びにこれら外側検出器１１６_１と１１６_２との間に置かれる内側検出器１１６_３を含む。外側検出器１１６_１及び１１６_２各々は、時間が経っても利得が一定に近いという点で、一般的に安定した利得を持つ１つ以上の検出器（例えばＧＯＳ検出器）を含む。内側検出器１１６_３は、安定した利得を持つ従来の検出器に比べ、より高い利得及び他の向上した特性を持つ材料及び／又は検出器の技術を含む。適切な材料は、例えばＺｎＳｅ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ、ＳｒＩ_２、ＬａＢｒ_３、Ｂａ_２ＣｓＩ_５及び／又は他の発光材料のような発光材料、例えばＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＴｌＢｒ、ＧａＡｓ及び／又は他の直接変換材料のような直接変換材料を含み、並びに適切な技術は、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）及び／又は他の検出器技術を含む。このような材料及び／又は技術は、画像の品質に影響を与える利得の変化が従来の検出器に比べ、時間に関して頻繁に発生するという点で、従来の検出器に比べ不安定な利得を持つ傾向がある。

検出器の利得校正決定器１１８は、各々の物体若しくは被験者のスキャンに対する検出器の利得校正データを決定する。説明される検出器の利得校正決定器１１８は、検査領域１０６に物体若しくは被験者がいない状態で一次放射線源１１０を用いて行われる従来の空気スキャン中に取得されるデータを受信し、このデータを用いて空気スキャン校正データを生成する空気スキャン処理器１２０を含む。如何なる既知の又は他の技術も前記空気スキャン校正データを生成するのに使用されることができる。

検出器の利得校正決定装置１１８は、検査領域１０６に物体若しくは被験者がいる又はいない状態で予備放射線源１１４を用いて行われる予備スキャン中に取得されるデータを受信し、校正更新データを生成する予備スキャン処理器１１２も含む。予備スキャンは、物体若しくは被験者のスキャンの各々に対し行われることができ、これは一連の物体若しくは被験者のスキャンを含む撮像手順の各々の物体若しくは被験者のスキャンを含む。

検出器の利得校正決定器１１８は、特定の物体若しくは被験者のスキャンに対する予備スキャンから生成した校正更新データ及び先行する予備スキャンからの校正更新データに基づいて、前記特定の物体若しくは被験者に対する前記空気スキャン校正データを更新し、検出器の利得校正データを作り出す校正データ更新器１２４も含む。ある例において、前記校正更新データは、空気スキャン校正データに加えて二次補正（例えば一次補正に比べ小さな補正）として機能を果たす。前記更新データを生成し、前記検出器の利得校正データを作り出す例示的な手法が以下において詳細に述べられる。

メモリ１２６は、検出器の利得校正データ、校正更新データ及び空気スキャン校正データの１つ以上を記憶するのに用いられる。この検出器の利得校正決定器１１８は、メモリ１２６から読み取る及びメモリ１２６に書き込むことができる。

検出器の利得補正器１２８は、メモリ１２６にある検出器の利得校正データに基づいて、検出器アレイ１１６（又は他のシステムの検出器アレイ）により生成した信号を補正する。如何なる既知の又は他の手法も前記検出器の校正データに基づいて投影データを補正するのに使用することができる、投影データを補正する例示的な手法は、以下において詳細に述べられる。

再構成器１３０は、前記補正した投影データを再構成し、検査領域１０６及びこの検査領域１０６内の物体若しくは被験者の一部を示すボリューム画像データを生成する。補正した投影データを再校正する例示的な手法は、以下において詳細に述べられる。前記再構成した画像データは、撮影される、視覚的に示される、保存される及び／又は他の方法で処理される、物体若しくは被験者の一部の１つ以上の画像を生成するためにさらに処理されることができる。

汎用目的の計算システムは、オペレーター制御卓１３２として機能を果たし、例えばディスプレイのような出力装置及び例えばキーボード、マウス等のような入力装置を含む。説明する実施例において、制御卓１３２は、システム１００を制御する、例えば（一次放射線源１１０を用いて）空気校正スキャン、（予備放射線源１１４を用いて）予備スキャン及び／又は（一次放射線源１１０を用いて）物体若しくは被験者のスキャンを行い、検出器の利得校正決定器１１８を作動させ、検出器の利得補正器１２８を作動させる及び／又は他の方法でシステム１００を制御するように構成される。

当然のことながら、検出器の利得校正決定器１１８及び／又は検出器の利得補正器１２８は、例えば物理メモリのようなコンピュータ読取可能な記憶媒体に組み込まれる１つ以上のコンピュータ実施可能命令を実行する１つ以上の処理器により実施されてもよい。それに加えて又はその代わりに、前記コンピュータ実施可能命令の少なくとも１つは、信号又は搬送波により運ばれる。その上、検出器の利得校正決定器１１８及び検出器の利得補正器１２８は、システム１００に対し局所的若しくは遠隔的とすることができる、及び／又は前記制御卓１３２及び／又は１つ以上の他の計算装置の一部とすることができる。

図２、３、４及び５は、システム１００に関連している前記予備放射線源１１４の限定しない例を概略的に説明している。図２及び３は、ｘ方向からシステム１００を覗き込むシステム１００の側面図を概略的に説明し、図４は、ｚ方向から検査領域１０６を覗き込む図を概略的に説明し、並びに図５は、ｙ方向から検出器アレイ１１６を覗き込んでいる放射線源１１０から見下ろす図を概略的に説明している。

最初に図２及び３を参照すると、予備放射線源１１４は、ベアリング２０６の可動部２０４に取り付けられている。ベアリング２０６の静止部２０８は、システム１００に取り付けられている。駆動機構２１０は、ベアリング２０６の可動部２０４及び故に予備放射線源１１４を動かすように構成される。適切なベアリングは、それらに限定されないが、線形スライド、ボール、ローラー及び／又は他のベアリングを含む。適切な駆動機構は、それらに限定されないが、ベルト、チェーン、送りねじ、ボールねじ、２つ以上の歯車等、並びにモーターを含む。上記の組み合わせも含む他の手法もここで考えられる。

制御器２１２は、前記ベアリング２０６を介して例えば少なくとも２つの位置の間を前記予備放射線源１１４が移動するように前記駆動機構２０８を制御するように構成され、これら位置は、予備放射線源１１４が被験者支持台１０８と検出器アレイ１１６との間の領域２１６に置かれていない第１の若しくは収縮位置２１４（図２）、及び予備放射線源１１４が被験者支持台１０８と検出器アレイ１１６との間の領域２１６に置かれている第２の若しくは拡張領域３０２（図３）を含む。本例において、予備放射線源１１４は、物体若しくは被験者をスキャンするとき収縮位置２１４（図２）に位置決められ、予備スキャンを行うために拡張位置３０２（図３）に位置決められる。

図４及び５において、放射線源１１４は、拡張位置３０２（図３）にあり、ｘ線放射線を放出するために作動する。図４に示されるように、予備放射線源１１４は、内側検出器１１６_３の長さのサブの部分の上だけをｘ方向に延在する。図５に示されるように、予備放射線源１１４は、少なくとも検出器アレイ１１６のｚ軸幅全体をｚ方向に延在する。検出器アレイ１１６は、予備放射線源１１４がｘ線放射線を放出しながら回転し、予備放射線１１４により放出された放射線は、外側検出器１１６_１、内側検出器１１６_３及び外側検出器１１６_２を含む検出器アレイ１１６の全ての検出器要素を列毎に連続して照射する。

図４及び５において、検出器アレイ１１６は、円弧（図４）の表面上にピクセルの行列５０２の形状（図５）を持つ。検出器アレイ１１６は、ｚ方向に沿って約１０ｃｍ幅及び円弧又はｘ方向に沿って約１００ｃｍ幅の形状を持つ。他の実施例において、検出器アレイ１１６は、もっと広い若しくはもっと狭い及び／又はもっと長い若しくはもっと短い。外側検出器１１６_１及び１１６_２並びに内側検出器１１６_２の形状並びにピクセルサイズは同じであり、内側検出器１１６_３に対する外側検出器１１６_１及び１１６_２の位置は同じである。他の実施例において、形状及びピクセルサイズ並びに前記位置が異なってもよい。

図４及び５において、予備放射線源１１４は、縦軸に沿って空間的に分布される放射領域のアレイ４０４を備える線状放射線源である。線状放射線源１１４は、この線状放射線源の縦軸が検出器アレイ１１６の縦軸と交差するように、検出器アレイ１１６に対し空間的に配向される。適切な線状放射線源の例は、これらに限定しないが、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）のｘ線源を含む。カーボンナノチューブは一般に、高いアスペクト比、優れた電気及び熱伝導率、並びにかなり高い化学及び機械安定性を理由に、良好な電子電界エミッタである。

ＣＮＴの場合、ｘ線管の電流は、ＣＮＴから電子を抽出するために外部電場を加えることにより生じる。この抽出電場を変えることにより、プログラム可能な波形を持つｘ線放射線が簡単に生成され、生理学的信号又はその他を用いてゲート制御される。１次元及び２次元的に分布した焦点を持つ空間的に分布したｘ線源のアレイは、マトリックス・アドレス指定可能(matrix addressable)なマルチピクセルのＣＮＴ陰極を使用することにより構成される。ｘ線ビームを切り替える、スキャンする及び調節することは、ゲート制御電子機器により達成されることができる。

カーボンナノチューブの冷陰極は、その場成長の化学蒸着又は成長後に基板へ移すことの何れかにより比較的簡単に作られる。線状のｘ線放射線源は、電界放射型のｘ線放射線源技術を使用して組み立てられることができる。前記陰極は、ＣＮＴ技術により又は微小電界放射チップ(tip)のアレイを用いて作られることができる。そうすることにより、非常に鋭いチップを得ること、及びチップとゲート電極との間が極めて近くなることが可能である。これが前記チップと電界放射を達成するのに必要なゲートとの間の電位差を大きく減らす。

放射領域のアレイ４０４は、かなり高密度に詰め込まれてもよい。結果として、１つのチップから得られる電流が小さくても、アレイから得られる総電流は大きくなる。上述した技術を用いて、線状のｘ線放射線源が組み立てられることができる。放射線源の幅は０．０１ｍｍ又はそれ以下に狭く作られ、放射線源の長さは数十ｃｍ又はそれ以上に長く作られる。放射線源１１４のエミッタのアレイは、放射線源１１４の長軸（ｚ方向）に沿った均一なビームを発生させても又は発生させなくてもよい。

１つの限定しない例において、前記線状放射線源は、約１００ｋＶの電子加速電圧を使用している間に、
１）約１秒にわたる時間的安定性、
２）約１ｍｍの長さにおける空間的一様性、
３）線源電流のおよそｍＡの大きさの強度又は電力
を持つ。前記放射線源が検出器アレイ１１０に近接している（例えば数ｃｍである）ので、このような低い電力で十分である。
４）８０から１４０ｋＶで動作する標準的なｘ線管により作られるスペクトルの範囲にあるｘ線スペクトル（しかしながら、このスペクトルが一次放射線１０８と全く同じである必要はない）。

図６は、線状放射線源に対する検出器アレイ１１６の回転角を関数とする、単一の検出器要素における前記線状放射線源の放射強度のグラフ６０２を示し、ここでｙ軸６０４は強度を示し、ｘ軸６０６は回転角を示す。図７は、前記検出器要素に対する積分期間を関数とする、図６の検出器要素の出力信号のグラフ７０２を示し、ここでｙ軸７０４は信号レベルを示し、ｘ軸７０６は積分期間を示す。

図６及び７に示されるように、グラフ６０２及び７０２は、低い値で始まり、最大まで増大し、次いで低い値まで減少する。校正目的で使用するための値を決めるのに様々な手法が使用されることができる。１つの例において、検出器のピクセルが線源の下を通過するとき、最大信号が見積もられる。これは例えば５つの最も高い読取値の間を補間することにより行われることができる。第２の手法は、規定したノイズしきい値よりも上にある読取値の全てを合計することである。第３の手法は、前記最も高い読取値を単に得ることである。他の手法もここで考えられる。

変形例が考えられる。

図８は、一次放射線源１１０が放射線を放出している間、予備放射線源１１４がこの一次放射線源１１０からのビームの経路にある変形例を概略的に説明している。図８において、物体若しくは被験者をスキャンしている間、予備放射線源１１４は、ここに及びその左側に記載されるような拡張位置３０２に移される。この変形例は、予備放射線源１１４を通過する光線が無視又は処分されるアンダーサンプリング取得(undersampled acquisition)に用いられる。

図８及び９に説明される変形例において、適切な画像再構成技術が使用される。適切な再構成技術は、アンダーサンプル投影を扱える再構成技術、例えば統計的反復再構成(statistical iterative reconstruction)、圧縮センシング法及び／又は既知の画像再構成技術である。適切な再構成技術の例は、少なくとも米国特許出願番号20090175523（"Method for image reconstruction using sparsity-constrained correction"）、米国特許出願番号20090161933（"Method for dynamic prior image constrained image reconstruction"）、米国特許出願番号20090161932（"Method for prior image constrained image reconstruction"）及び米国特許出願番号（"Highly constrained image reconstruction method"）に見つけられることができる。

他の変形例において、二次放射線源１１４は、支持台１０８と検出器アレイ１１６との間において、固定ガントリー１０２内に置かれない。例えば、二次放射線源１１４はその代わりに被験者支持台１０８内に置かれることができ、この支持台は、開口内にある固定ガントリー１０２の外側カバーに、並びに検出器アレイ１１６に照射するために一次放射線源１１０により放出されるｘ線が横断する領域及び／又は他の領域の上に取り付けられる。

図１０は、検出器アレイ１１６を利得校正する例示的な方法を概略的に説明している。この例に対し、撮像検査は複数のスキャンを含んでいる。

当然のことながら、以下の行動の順番は説明が目的であり、限定しているのではない。そのようなものとして、他の順番もここで考えられる。加えて、これら行動の１つ以上が省略されてもよいし及び／又は１つ以上の他の行動が含まれてもよい。

１０００において、空気スキャンが行われる。ここに記載されるように、一次放射線源１１０は空気スキャンを行うのに使用される。

１００２において、予備スキャンが行われる。ここに記載されるように、予備放射線源１１４は予備スキャンを行うのに使用される。

当然のことながら、初期の検出器の利得校正手順を行うこととして、行動１０００及び１００２の組み合わせが考えられる。

１００４において、（より不安定な検出器を持つ）内側検出器１１６_３並びに外側検出器１１６_１及び１１６_２の両方を空気スキャンするための空気スキャン校正データが生成される。

１００６において、前記内側検出器１１６_３並びに外側検出器１１６_１及び１１６_２の両方に対する第１の校正更新データが生成される。

１００８において、スキャンのために物体若しくは被験者が検査領域１０６内に位置決められる。

１０１０において、物体若しくは被験者がスキャンされる。ここに記載されるように、物体若しくは被験者のスキャンを行うのに一次放射線源１１０が使用される。

１０１２において、前記物体若しくは被験者のスキャンに関連して予備スキャンが行われる。

当然のことながら、行動１０１０及び１０１２の組み合わせは、同じ物体若しくは被験者のスキャン手順の一部である。

１０１４において、前記内側検出器１１６_３並びに外側検出器１１６_１及び１１６_２の両方に対する第２の校正更新データが生成される。

１０１６において、前記第１及び第２の校正更新データに基づいて空気スキャン校正データが更新される。

１０１８において、検出器の利得校正データに基づいて、前記物体若しくは被験者のスキャンからの投影データが補正される。

１０２０において、補正した投影データが再構成され、物体若しくは被験者の体積画像データを生成する。

それに加えて又はその代わりに、行動１０１２は行動１０１０の前に又は同時に行うことができる。

前記撮像検査が２回以上のスキャンを含む場合、各スキャンに対し、行動１００８から１０２０が繰り返される。物体若しくは被験者が異なるｚ軸の位置で後続するスキャンが行われる場合、この物体若しくは被験者は、予備スキャンを行う前、スキャン中及び／又はスキャン後に移動することができる。

上述したことは、例えば１つ以上の処理器に様々な行動及び／又は他の機能及び／又は行動を行わせる物理メモリのようなコンピュータ読取可能な記憶媒体に符号化又は具体化される１つ以上のコンピュータ読取可能な命令を実行する１つ以上の処理器によって実施されてもよい。それに加えて又はその代わりに、前記１つ以上の処理器は、例えば信号又は搬送波のような一時的な媒体により運ばれる命令を実行することができる。

以下のことは、（検出器の利得校正データ決定器１１８を介した）空気スキャン校正データ、校正更新データ及び検出器の利得校正データを生成すること、（前記検出器の利得補正器１２８を介した）検出器の利得校正データを用いて投影データを補正すること、並びに（再構成器１３０を介した）前記補正した投影データを再構成することの一例を提供している。

一般的に、スキャンした物体若しくは被験者において減衰した放射線の性質は、等式１に示されるように特徴付けられる。

ここでＩは検査領域１０６内の物体若しくは被験者の一部を横断した後に単一の検出器要素に入射するｘ線の放射線強度であり、Ｉ_０は、検査領域１０６内の物体若しくは被験者の一部を横断する前のｘ線の放射線強度であり、及びμ（ｘ）は、物体若しくは被験者におけるｘ線の局所的な放射線減衰である。

信号Ｓ及びＳ_０は、等式２及び３に示されるように、一定の利得係数Ｇにより放射線強度Ｉ及びＩ_０に比例すると考えられる。
等式２： Ｓ＝Ｇ・Ｉ 及び
等式３： Ｓ_０＝Ｇ・Ｉ_０

等式１から３に基づいて、検出器の利得が一定である場合、減衰の線積分Ｐは、等式４に基づいて決められる。

及び検出器の利得が空気スキャンの時間から物体若しくは被験者のスキャンの時間までで変化する場合、前記減衰の線積分Ｐは、等式５に基づいて決められる。

等式５から、Ｐの値を求めるために、

が決められる。

空気スキャンからのデータに特定のスキャンの信号間の関係は、等式６により与えられる。
等式６： Ｓ_０＝Ｓ^ｍ _０・ｋ
ここでＳ^ｍ _０は、一次放射線源１１０を用いて行われる空気スキャンからの信号であり、ｋは、空気スキャンの管電流に対する前記物体若しくは被験者の管電流の比率である。

空気スキャン処理器１２０は、空気スキャンからのデータを処理し、メモリ１２６に各検出器要素のＳ^ｍ _０を記憶する。空気校正中に用いたｘ線管の電流値もメモリ１２６に記憶され、各々の物体若しくは被験者のスキャンに対する前記比率ｋを自動的に計算するのに使用される。

予備スキャンは、予備放射線源１１４を用いて、Ｓ^ｍ _ｃ及びＳ^ｍ _ｒ又は同じ検出器列にある２つの外側検出器１１６_１及び１１６_２の重み付けを測定し、ここでＳ^ｍ _ｃは（内側検出器１１６_３からの）不安定な検出器ピクセルの信号である及びＳ^ｍ _ｒは（外側検出器１１６_１又は１１６_２からの）安定した検出器ピクセルの信号である。この予備スキャン処理器１２２は、予備スキャンからのデータを処理し、これらの測定値をメモリ１２６に記憶する。

物体若しくは被験者の撮像検査の一部として、（一次放射線源１１０を用いて）物体若しくは被験者のスキャン前、スキャン中及び／又はスキャン後に他の又は後続する予備スキャンが行われ、Ｓ^ｎ _ｃ及びＳ^ｎ _ｒを測定する。予備スキャン処理器１２２は後続する予備スキャンからのデータを処理し、対応する測定値をメモリ１２６に記憶する。

記憶された測定値から、等式７に基づいてＳ^ｎ _ｃが補正される。

ここでＳ^ｎ'_ｃは、先行する予備スキャンの時間から分布した線状放射線源の如何なる変化に対して補正されるＳ^ｎ _ｃである。

校正データ更新器１２４は、等式８に基づいて空気スキャン校正データを補正する。

検出器の利得校正決定器１１８は、（各々の検出器ピクセルに対する）先行する値Ｓ^ｍ _０を新しい値Ｓ^ｍ'_０に置き換えることにより、メモリ１２６に記憶される検出器の利得校正データを更新する。

検出器の利得補正器１２８は、等式９を用いて物体若しくは被験者のスキャンの信号を補正する。

再構成器１３０は、等式１０に基づいて前記補正した信号に対する線積分を決めることができる。

その結果は、等式８及び９において、ルーチン"Ｍ"中の強度は、成分（Ｓ^ｍ _ｒ／Ｓ^ｍ _ｃ）において相殺され、ルーチン"Ｎ"中の強度は、成分（Ｓ^ｎ _ｃ／Ｓ^ｎ _ｒ）により相殺されるので、分布するｘ線源の正確な強度及び分布とは無関係であることに注意されたい。

当然のことながら、上述したことは、例えば灌流検査又は介入手順のために複数回スキャンする場合のように、かなり長い時間、患者テーブル上に患者がいる先進の臨床プロトコル中に不安定な検出器を校正するための現実的な解決法を提供する。技術者若しくは他のスタッフがＣＴ室内にいて、標準的な空気校正手順中に一次放射線管が動作すると、これら技術者若しくは他のスタッフが電離放射線に曝される懸念があるとき、患者と患者との間で校正を繰り返すことも可能にする。

本発明は、様々な実施例を参照して記載されている。この記載を読んだとき、他の者に変形例及び代替例が思い浮かぶことがある。本発明は、これら変形例及び代替例が付随する請求項又はそれに同等なものの範囲内にある限り、これら変形例及び代替例の全てを含んでいると考えられることを意図している。

Claims (15)

1. 固定ガントリー、
   前記固定ガントリーに回転可能であるように支持される回転ガントリー、及び
   予備放射線源
   を有するシステムにおいて、
   前記回転ガントリーは、
   一次放射線を放出する一次放射線源、及び
   縦軸に沿って延在している検出器要素の少なくとも１列を持つ検出器アレイ
   を含み、
   前記一次放射線源及び前記検出器アレイは、検査領域を挟んで互いに向き合って置かれ、前記一次放射線は、前記一次放射線源と前記検出器アレイとの間にあり、検査領域を通る経路を横断し、前記一次放射線を検出する前記検出器アレイの検出器要素の少なくとも１列に照射し、並びに前記予備放射線源は、前記システムの非回転部分に取り付けられ、前記経路のサブの部分を横断し、第２の放射線を検出する前記検出器アレイの検出器要素の少なくとも１列に照射する放射線を放出し、
   前記予備放射線源は、前記予備放射線源が前記一次放射線源と前記検出器アレイとの間の前記経路の外側にある第１の位置と、前記予備放射線源が前記一次放射線源と前記検出器アレイとの間の前記経路にある第２の位置との間を移動するように構成され、前記予備放射線源は、前記予備放射線源が前記第２の位置にあるときにのみ放射線を放出するために作動し
   前記システムが、スキャンすべき構造物をスキャンするための前記検査領域内に位置決めるように構成される被験者支持台をさらに有し、前記予備放射線源は、前記被験者支持台と前記検出器アレイとの間に置かれている、システム。
2. 前記予備放射線源は、線状放射線源の縦軸に沿って空間的に分布する放射線放出領域のアレイを持つ線状放射線源である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記線状放射線源は、当該線状放射線源の長軸が前記検出器アレイの縦軸を横断するように、前記検出器アレイに対して空間的に配向される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記線状放射線源は、前記検出器アレイが前記予備放射線源を通過する経路を通って回転するとき、前記検出器要素に連続して照射する、請求項２又は３に記載のシステム。
5. 前記予備放射線源により放出される放射線は、連続的な非パルス放射線である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
6. 前記検出器アレイは、
   第１の利得を持つ第１及び第２の外側検出器、並びに
   前記第１及び第２の外側検出器の間に置かれる、第２の利得を持つ内側検出器
   を有し、前記第１の利得は、前記第２の利得よりも時間に関してより安定している、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
7. 空気スキャン中に前記一次放射線源を用いて取得したデータと前記予備放射線源を用いて取得したデータとに基づいて、前記検出器アレイに対する検出器の利得校正データを決定する検出器の利得校正決定器をさらに有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
8. 検出器の利得校正決定器は、
   前記一次放射線源を用いて取得した前記データに基づいて、空気スキャン校正データを生成する空気スキャン処理器、
   前記空気スキャンに関連して前記予備放射線源を用いて取得した第１のデータに基づく第１の校正更新データ、及び物体若しくは被験者のスキャンに関連して前記予備放射線源を用いて取得した第２のデータに基づく第２の更新校正データを生成する予備スキャン処理器、並びに
   前記第１及び第２の校正更新データに基づいて空気スキャン校正データを更新し、検出器の利得校正データを生成する更新データ更新器
   を有する、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第１及び第２の校正更新データは、前記検出器アレイにおける利得の変化を考慮するために、前記空気スキャン校正データを更新する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記生成する検出器の利得校正データを用いて、前記物体若しくは被験者のスキャン中に取得した投影データを補正し、補正した投影データを生成する検出器の利得補正器、及び
    前記補正した投影データを再構成して、体積画像データを作り出す再構成器
    をさらに有する請求項８又は９に記載のシステム。
11. 前記予備放射線源は、前記検査領域内に物体若しくは被験者がいる状態で放射線を放出するために作動する、請求項７乃至１０の何れか一項に記載のシステム。
12. 前記一次放射線源が物体若しくは被験者のスキャンを行うのに使用されている間、前記予備放射線源は、放射線を同時に放出するように作動する、請求項７乃至１１の何れか一項に記載のシステム。
13. 物体若しくは被験者のスキャンを行うのにも使用されるイメージングシステムの一次放射線源を用いて空気スキャンを行うステップ及び前記物体若しくは被験者のスキャンを行うのには使用されないイメージングシステムの予備放射線源を用いて予備スキャンを行うステップを含む、初期の検出器の利得校正手順を行うステップ、
    前記一次放射線源を用いて物体若しくは被験者のスキャンするステップを含む前記物体若しくは被験者のスキャンを行うステップ、及び前記予備スキャンを用いて後続する予備スキャンを行うステップ、並びに
    前記初期の検出器の利得校正手順及び前記後続する予備スキャンの結果に基づいて、検出器の利得校正データを示す、電子形式の信号を生成するステップ
    を有し、
    前記予備放射線源は、前記イメージングシステムの非回転部分に取り付けられ、前記一次放射線源の放射線によって横断される放射線経路のサブの部分を横断し、前記イメージングシステムの検出器アレイの検出器要素の少なくとも１列に照射する放射線を放出し、
    前記予備放射線源は、前記予備放射線源が前記一次放射線源と前記検出器アレイとの間の前記経路の外側にある第１の位置と、前記予備放射線源が前記一次放射線源と前記検出器アレイとの間の前記経路にある第２の位置との間を移動するように構成され、前記予備放射線源は、前記予備放射線源が前記第２の位置にあるときにのみ放射線を放出するために作動し、前記予備放射線源は、前記イメージングシステムの被験者支持台と前記検出器アレイとの間に置かれている、方法。
14. 前記物体若しくは被験者のスキャンが行われる検査領域内に前記物体若しくは被験者がいる状態で前記後続する予備スキャンを行うステップをさらに有する請求項１３に記載の方法。
15. 前記後続する予備スキャンは、前記検査領域内の前記物体若しくは被験者の物体若しくは被験者のスキャンと同時に行われる、請求項１４に記載の方法。

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