JP6203187B2 - Ｘ線強度の周期変調 - Google Patents

Description

本発明は、生成されるＸ線ビームを変調するＸ線管内の回転アノード用のアノードディスク、Ｘ線強度の周期変調を生成するＸ線管、Ｘ線撮像システム、及びＸ線ビーム変調方法、並びにコンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。

Ｘ線撮像は、例えば、ＣＴ撮像において使用される。放射されるＸ線の変調は、例えば、偏向手段によるような、電子ビームの変調によって、又は電子ビームの生成のために可変な電気エネルギを供給することによっても、提供される。米国特許出願公開第２０１０／００２０９３８（Ａ１）号明細書（特許文献１）は、検出ユニットによって検出される迷走電子の数を変調可能なマークを備えたアノードディスクについて記載する。マークのパターンは、焦点の所望の軌道の傍らに設けられ、それにより、信号における対応するパターンは、焦点が所望の軌道から外れる場合にのみ現れる。よって、焦点位置が最適な経路から離れるかどうかが検出可能である。しかし、ＣＴ撮像においてＸ線放射を適用する場合に、例えば、信号積分検出器の即時較正のために、線源によって発せられるＸ線束を、Ｘ線フレーム毎に少なくとも１以上の変調周期を有して、よって、およそ２００マイクロ秒内で変調することは有益である。米国特許出願公開第２０１０／０１７２４７５（Ａ１）号明細書（特許文献２）は、ビームダンプへの電子ビームの偏位による線量変調のための手段について記載する。しかし、Ｘ線ビームの変調のためのこれらの例は、例えば、焦点位置のようなシステムの撮像能力が十分に保たれる一方で、十分に速い周期変調を提供しない。

米国特許出願公開第２０１０／００２０９３８（Ａ１）号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０１７２４７５（Ａ１）号明細書

よって、Ｘ線強度の増大された、すなわち、より速い周期変調を提供する必要性が存在し得る。

本発明の目的は、独立請求項の対象によって解消され、更なる実施形態は、従属請求項において組み込まれる。

本発明の以下に記載される態様は、アノードディスク、Ｘ線管、Ｘ線撮像システム、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも当てはまることが留意されるべきである。

本発明の第１の態様に従って、生成されたＸ線ビームを変調するＸ線管内の回転アノード用のアノードディスクであって、標的表面領域、焦点軌道中心線、及びビームダンプ表面領域を有する円周標的領域を備えるアノードディスクが提供される。前記標的表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のためのＸ線が生成され得るように設けられる。前記ビームダンプ表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のための有用なＸ線が生成され得ないように設けられる。前記標的表面領域は複数の標的部分を有し、前記ビームダンプ表面領域は複数のビームダンプ部分を有する。前記標的部分及び前記ビームダンプ部分は、Ｘ線放射が生成される焦点の中心が前記焦点軌道中心線上にあるように該焦点軌道中心線に沿って配置される。前記焦点軌道中心線の両側における構造は、同質の電子ビームに衝突される場合に同じ線強度が前記両側において与えられるように配置される。前記標的表面領域の少なくとも一部は、前記焦点軌跡中心線の方向において前記標的部分及び前記ビームダンプ部分を交互に有する。

語“円周標的領域（circumferential target area）”は、例えば、アノードディスクの外縁の近くに配置された線形な焦点軌道を指す。円形の標的領域として設けられることに加えて、アノードの端に沿って複数の湾曲部を備えた曲線の形で標的領域を設けることも可能である。よって、“線形な標的領域（linear target area）”は、連続した輪状線において、しかしながら、例えば、複数の波状曲線を備えた小湾曲パターンによって（スネーク状の形において）、小さな変位を有する標的領域に使用されてよい。

回転の間、線形な標的領域のような前記標的領域は、変化する実効標的を有する。焦点の中心は、空間的に一定のままであるか、あるいは、例えば、スネーク状の焦点軌道の場合には、スネーク状の焦点軌道の中心線上に位置づけられる。

例えば、チューブ表面領域及びビームダンプ表面領域は、焦点軌道中心線に対して対称に前記焦点軌道中心線に沿って配置される。語“対称（symmetric）”は、放射状の直線沿いの対称を指す。輪状線の場合に、語“対称”は、よって、円の夫々の部分に垂直な線、すなわち、放射状の直線に係る。しかし、例えば、複数の波状曲線構造を有する曲線状の円周標的領域の場合に、語“対称”は、標的領域のそれぞれの部分に垂直な線、すなわち、言い換えると、曲線の夫々の部分に正接する線に垂直な線を参照する。

前記標的表面領域及び前記ビームダンプ表面領域は、半径方向に配置された縁部を備えた構造として設けられてよい。一定の放射線強度を提供する前記標的表面領域の部分は同心円状に設けられてよい。一定の放射線強度を提供する前記標的表面領域の部分はまた、前記焦点軌道中心線の両側にある接線方向の境界線によって定義されてよく、該境界線は、前記焦点軌道中心線まで同じ距離を有して設けられる。

前記標的表面領域は、ビームダンプ部分によって囲まれた標的プラトー領域として設けられてよい。

実施例に従って、連続した標的中心部が設けられる。前記ビームダンプ表面領域は、前記標的中心部の対向する側に配置される第１の複数の溝及び第２の複数の溝を有する。よって、前記標的表面領域は、連続的な標的中心部及び断続的な側部を有する。

更なる実施例に従って、前記焦点軌道中心線に沿って、標的部分及びビームダンプ部分が交互に設けられる。

前記標的部分及び前記ビームダンプ部分は夫々、円周標的領域の全部にわたって延在してよい。

更なる実施例に従って、前記標的部分の少なくとも一部は、第１の数の第１のサブ部分及び第２の数の第２のサブ部分を有する。前記第１のサブ部分は、第１の半径方向長さを有して設けられ、前記第２のサブ部分は、第２の半径方向長さを有して設けられる。前記第１の半径方向長さは、前記第２の半径方向長さよりも長い。

本発明の第２の態様に従って、Ｘ線強度の周期変調を生成するＸ線管であって、カソードと、アノードディスクと、Ｘ線窓を備える管筐体とを有するＸ線管が提供される。前記アノードディスクは、上記の例のうちの１つに従うアノードディスクとして設けられる。前記カソードは、前記焦点軌跡に向かって焦点を有する電子ビームとして電子を放射するよう構成される。前記ビームダンプは、前記電子ビームに衝突される位置で、前記ビームダンプの底面が前記Ｘ線窓への視野方向を有さないように設けられる。

実施例に従って、集束手段が前記焦点のサイズ及び形を成形するよう設けられる。

本発明の第３の態様に従って、Ｘ線源と、Ｘ線検出器とを有するＸ線撮像システムが提供される。前記Ｘ線源は、上記の例のうちの１つに従うＸ線源として設けられる。

実施例に従って、アノード回転の位相は、前記Ｘ線検出器の積分周期との同期に適応される。

本発明の更なる態様に従って、ａ）標的表面領域、焦点軌道中心線、及びビームダンプ表面領域を有する円周標的領域を備える回転アノードへ電子ビームを放射するステップを有するＸ線ビーム変調方法が提供される。前記標的表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のためのＸ線が生成され得るように設けられる。前記ビームダンプ表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のための有用なＸ線が生成され得ないように設けられる。前記標的表面領域は複数の標的部分を有し、前記ビームダンプ表面領域は複数のビームダンプ部分を有する。前記標的部分及び前記ビームダンプ部分は、Ｘ線放射が生成される焦点の中心が前記焦点軌道中心線上にあるように該焦点軌道中心線に沿って配置される。前記標的表面領域の少なくとも一部は、前記焦点軌跡中心線の方向において前記標的部分及び前記ビームダンプ部分を交互に有する。当該Ｘ線ビーム変調方法は、ｂ）アノードディスクを回転させ、変調されたＸ線放射を生成するステップを更に有する。

実施例に従って、前記電子ビームは、前記ステップｂ）において、半径方向長さが変化する焦点を有する少なくとも２つの異なるビーム形状を与えられる。

本発明の態様に従って、前記アノードディスクは、焦点軌道上の構造、すなわち、前記円周標的領域を設けられ、該構造は、Ｘ線放射の生成に使用される部分とともに、有用なＸ線が放射されない部分を設けることによって、変調の形でＸ線ビームの生成を達成する。前記構造は、実効焦点の重力の中心が焦点軌道中心線に対して動かずむしろ、前記アノードディスクの回転中に焦点軌道中心線に対してとどまるように配置される。実効焦点、すなわ、有用なＸ線放射を生成する面を実際に設けられる焦点軌道の部分又は領域の変化は、生成されるＸ線ビームが、中心点の周りに同心円状に配置される異なるサイズからであっても、同じ点から生じることを確かにするために、焦点軌道中心線の両側に関して同様に行われる。つまり、Ｘ線ビームは検出器との空間関係に関して動かず、強度に関してのみ変調されることが提供される。

本発明の上記及び他の態様は、以下で記載される実施形態から明らかとなり、それらを参照して説明される。

本発明の実施例に従うＸ線撮像システムを示す。 平面図において本発明の実施例に従うアノードディスクを概略的に示す。 平面図において本発明に従うアノードディスクの更なる例を示す。 図３に従うアノードディスクの断面を示す。 詳細な平面図において本発明に従うアノードディスクの更なる例を示す。 平面図において本発明に従うアノードディスクの更なる例を示す。 平面図において詳細に本発明に従うアノードディスクの更なる例を示す（部分のみ）。 本発明に従うＸ線管の例を示す。 垂直断面において本発明に従うアノードディスクを備えたＸ線管の更なる例を示す。 詳細な平面図において本発明に従うアノードディスクの更なる例を示す（部分のみ）。 本発明に従うＸ線ビーム変調方法の基本ステップを示す。 本発明に従う方法の更なる例を示す。 本発明の実施例に従う検出器の非線形性に関して２つのダイアグラムを示す。 本発明に従う光子束の測定、同期化、及びデータ処理に係るダイアグラムを示す。 本発明に従って光子検出の期間を選択することに係るダイアグラムを示す。

本発明の実施例は、図面を参照して以下で記載される。

図１は、Ｘ線源１２及びＸ線検出器１４を備えるＸ線撮像システム１０を示す。例えば、Ｘ線撮像システム１０は、Ｘ線源１２及びＸ線検出器１４が互いに向かい合わせに取り付けられているガントリ１６を備えるＣＴ撮像システムであり、Ｘ線源１２及びＸ線検出器１４が共通の動きにおいてガントリ１６上で回転され得る。更に、検査台１８が示されており、その上に対象、例えば患者２０が配置される。また更に、プロセッシングユニット２２、インターフェースユニット２４及びディスプレイユニット２６が設けられる。

図１はＣＴシステムを示すが、例えば、Ｃアーム型撮像システムのような、他のＸ線撮像システムも本発明によって提供されることが留意されるべきである。

Ｘ線源１２は、Ｘ線源の後述される実施形態のうちの１つに従うＸ線源として設けられる。

例えば、図７で断面において示されるＸ線管の形でＸ線源１２を記載する前に、Ｘ線管における回転アノードのためのアノードディスク２８を示す図２以下が参照される。回転の供給は、中心点３２の周りの回転矢印３０により示される。

アノードディスク２８は、例えば円周線形標的領域として、生成されるＸ線ビームを変調するための円周標的領域３４を有する。標的領域３４は、標的表面領域３６、焦点軌道中心線３８、及びビームダンプ表面領域４０を有する。

標的表面領域３６は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のためのＸ線が生成され得るように設けられる。これは以下で更に説明される。ビームダンプ表面領域４０は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のための有用なＸ線が生成され得ないように設けられる。標的表面領域３６は複数の標的部分４２を有し、ビームダンプ表面領域４０は複数のビームダンプ部分４４を有する。

図２は、標的部分４２及びビームダンプ部分４４の特定の配置を示すことが分かる。なお、以下の図で示されるもののように、他の配置も提供されてよい。

標的部分４２及びビームダンプ部分４４は、Ｘ線放射が生成される焦点の中心が焦点軌道中心線３８上にあるように、焦点軌道中心線３８に沿って配置される。焦点軌道中心線３８の両側における構造は、同質の電子ビームに衝突される場合に同じ線強度がそれら両側において与えられるように配置される。例えば、円４６は図２において焦点の位置を示す。なお、焦点の位置は、カソードと組み合わせてしか決定され得ない。これは図７を参照して説明される。

標的表面領域３６の少なくとも一部は、焦点軌跡中心線３８の方向において交互に標的部分４２及びビームダンプ部分４４を有する。

図２は、線形な円周、すなわち、輪状構造として焦点軌道中心線３８を示す。なお、曲線状の焦点軌道中心線も提供され、あるいは、曲線上の円周標的領域もアノードディスク２８上に配置される。

回転の間、標的領域３４は可変な実効標的を有する。焦点の中心は空間的に一定のままである。

よって、図２は、１００％から０％の間の変調を提供する。１００％から０％の間の変調は、理論上、代替の方法として電子ビームのスイッチングによって提供されてよい。しかし、本発明に従う変調は、１００％から０％の遷移の間、焦点が電子ビームのスイッチングの場合のように変形されないという利点を提供する。

更に、他の変調も本発明の更なる例に従って提供されることが分かる。

図３は、標的領域３４を有するアノードディスク２８の更なる例を示す。楕円構造４８は焦点位置を示す。標的領域３４は、アノードディスク２８の上に線形な態様で示されており、例えば、アノードディスクの中心に対する円周配置及びビームダンプ部分４４の夫々の整列に代えて、ビームダンプ部分４４は直線構成において設けられている。なお、当業者であれば、この線形投影は説明のためにのみ与えられていると理解される。

標的表面領域３６及びビームダンプ表面領域４０は、破線３８により示される焦点軌道中心線に沿って、焦点軌道中心線３８に対して対称に配置される。語“対称”は、放射状の直線における対称を指し、焦点軌道中心線との交点は鏡又は対称軸である。曲線上の焦点軌道（円周である。）のために、実質の対称性は、対称なビーム生成部分を有する焦点軌道上の点のみを除いて、当然にここでは焦点軌道の長さにわたって提供されない。標的表面領域及びビームダンプ表面領域、すなわち、標的部分４２及びビームダンプ部分４４は、半径方向に配置される縁部を備えた構造として設けられる。これらは、図３における線形投影により互いに平行であるよう示されている。

例えば、連続的な標的中心部５０が図３に示されるように設けられる。ビームダンプ表面領域は、標的中心部５０の対向する側に配置される第１の複数の溝５２及び第２の複数の溝５４を有する。図示されるように、溝は、焦点軌道中心線３８の内側及び外側に設けられる。従って、連続的な標的中心部５０に隣接して、断続的な側部が設けられる。

焦点４８に関して、これは、線形投影において図３では３つの異なる例となる構成として示され、よって、大きい焦点サイズのための参照符号４８_Ｌ、中サイズの焦点のための参照符号４８_Ｍ、及び小さい焦点のための参照符号４８_Ｓにより示される。異なる焦点サイズが一緒に示されているが、それらは焦点軌道中心線３８に対して同じ位置に与えられる。それらの区別は説明のためにのみ与えられている。円周標的領域３４の線形投影の上において、夫々のアイコン様のダイアグラム５６_Ｌ、５６_Ｍ及び５６_Ｓは、夫々の結果として得られるビーム変調を示す。図示されるように、大きい焦点４８_Ｌは両方の溝パターンにわたって延在するので、強いビーム変調が提供される。中程度の焦点４８_Ｍは影響されない部分、すなわち、連続的な標的中心部５０をより多く有するので、変調は大きい焦点４８_Ｌと比べて小さい。小さい焦点４８_Ｓは連続的な標的中心部５０にしか及ばないので、変調は起こらない。

図４は、アノードディスク２８の断面を示し、２つの矢印５８は、標的部分４２に衝突することによってＸ線ビーム６０を生成するのに使用されるＸ線の部分を示す。２つの更なる矢印６２は、破線によって示されたビームダンプ部分４４に衝突するＸ線を示す。更に、矢印６４は半径方向を示す。

Ｘ線管の構造に属するが、偏向手段６６及びＸ線管筐体６８の一部並びにＸ線窓７０が示されている。

例えば、ビーム偏向手段６６は磁界集束又は容量集束として設けられてよい。変調振幅は、図３で示されるように、焦点長さを調整することによって調整可能である。焦点幅の調整は、変調のレベル間の遷移時間を調整するために使用されてよい。図３において、焦点長さは、第１の両矢印７２により示されており、Ｆ_Ｌとも呼ばれ、焦点幅は、第２の両矢印７４により示されており、Ｆ_Ｗとも呼ばれる。

単なる一例として、アノードは１８０Ｈｚで回転してよく、軌道直径は１８０ｍｍである。このとき、軌道速度は１０２ｍ／ｓである。

１００ｍ／ｓの焦点軌道を考えると、１ｍｍ周期の溝ピッチは１００ｋＨｚ変調を提供する。よって、“積分周期（integration periods）”は１００ｍｓｅｃよりも長い。溝は、１ｍｍ周期で０．５ｍｍピッチにより設けられてよく、焦点幅は十分に小さく、例えば、０．５ｍｍよりも小さくてよい。

更なる例に従って、標的部分４２は、Ｒ_Ｗとも呼ばれる、異なる半径方向幅７６（図５ａ）を与えられる。標的部分４２はまた、代替的に、又は追加的に、Ｒ_Ｌと呼ばれる、異なる半径方向長さ７８（図５ａ）を与えられてよい。語“半径方向幅（radial width）”は半径方向における部分の直径に関し、語“半径方向長さ（radial length）”は焦点軌道中心線の方向における部分の直径に関する。

例えば、図５ａは、円周標的領域３４の更なる線形投影を示す。連続的な標的中心部に代えて、標的部分の少なくとも一部は、第１の数の第１のサブ部分８０及び第２の数の第２のサブ部分８２を有する。第１のサブ部分８０は、第１の半径方向長さ８４を有して設けられ、第２のサブ部分８２は、第２の半径方向長さ８６を有して設けられる。第１の半径方向長さ８４は第２の半径方向長さ８６よりも長い。

図２に関連して上述されたように、本発明に従う変調は、遷移の間に焦点が変形されないという利点を提供する。よって、１０％の安定した強度値が達成される。そのような、１０％の安定した“中間”値は、電子ビームスイッチングによってはほとんど達成され得ない。

図５ｂは、第１及び第２のサブ部分８０、８２を有する図５ａの標的部分の配置を備えたアノードの平面図を示す。焦点位置は、簡単のために、参照符号９４のみにより示される。当然、図５ａに関連して記載された特徴は図５ｂにも提供される。

更なる例に従って（図示せず。）、第３の、又は更なる複数の第３の、又は更なるサブ部分が設けられる。

例えば、図５ａ（及び図５ｂ）で示されるように、標的パターンは、ビームダンプサブ部分８８が後に続く、焦点軌道中心線に沿って隣接して設けられた第１のサブ部分及び第２のサブ部分を設けられる。

第１のサブ部分８０は、標的プラトー９０として設けられてよい。第２のサブ部分８２は、第１のサブ部分８０に隣接する遷移プラトー９２として設けられてよい。遷移部分は、図６で示されるように、第１のサブ部分からビームダンプ部分へ向かって次第に狭まる半径方向幅を有する。例えば、焦点の移動方向において、第２のサブ部分は、逓減的な半径方向幅を有して設けられ、ビームダンプサブ部分が後に続く。第２のサブ部分は、本質的に三角形形状を有して設けられ、この三角形形状は焦点軌道中心線の円形に適応される。

第２のサブ部分はまた、双曲線、階段又は三角形のような中心対称形状を有して設けられてよい。

焦点軌道及びビームダンプのプラトーを示すことによって、生成される使用される光子束は周期的に変調される。

図５ａ、図５ｂ及び更に図６に関して、３段階の束変調が提供されてよい。例えば、図５（図５ａ及び図５ｂ）は１００％／１０％／０％の束変調を示す。

例えば、第１のサブ部分８０は、楕円形の焦点インジケータ９４により示されるように十分に電子ビームを調節する“１００％プラトー”である。“１０％プラトー”としての第２のサブ部分８２は、電子ビームが言わばプラトーダンプ（plateau-dump）の部分、すなわち、第２のサブ部分８２を囲むダンプサブ部分８８にも及ぶので、全光子束のうちの１０％のみを生成する。更なる焦点インジケータ９６により示されるように、移動矢印９８により示されるアノードディスクの移動時に、１０％プラトーに対する焦点のこの位置が示される。更なる焦点インジケータ１００により示される更なる移動時に、言わば０％プラトー、又はダンプが提供され、電子ビームは完全にダンプされて、光子束はここでは生成されない。

より良い説明のために、ダイアグラム１０２が、曲線１０４により夫々の光子束を示すよう標的領域３４の真下に示されている（図５ａ）。接続矢印１０６は、焦点位置の標的領域３４における夫々の位置と、関連する生成される光子束変調とを示す。

焦点の楕円形状のために、曲線１０４の遷移部分１０５が１００％レベルから１０％レベルの間、１０％レベルから０％レベルの間、及び０％レベルから１００％レベルの間に現れることが分かる。よって、例えば、短いＣＴフレームの周期による階段状の周期変調が提供される。

更なる例となる特徴に従って、１００％プラトー、すなわち、例えば第１のサブ部分８０の周りの部分はまた、周囲の又は切り出されたビームダンプ部分１０８として設けられてよい。

図６は、遷移部分９２を備えた例と、その下の図において、結果として得られる光子束変調とを示す。更に、複数の焦点位置１１０が、曲線１０４における夫々の点を参照する接続矢印１１１と組み合わされて示されている。

様々な形状のプラトーを用いることによって、Ｘ線束の時間的プロファイルは柔軟に形作られ得る。遷移プラトーは、例えば、図示されるような、言わば三角形形状を有してよい。

図９で示される更なる例に従って、焦点の移動方向において、ビームダンプ部分４４は、次第に広くなり次いで次第に狭くなる半径方向幅を有して設けられてよい。例えば、図９で示されるように、ビームダンプ部分は菱形のビームダンプ１１２として設けられる。

図９で示される更なる特徴を説明する前に、本発明に従ってＸ線強度の周期変調を生成するＸ線管１１４を示す図７が参照される。Ｘ線管１１４は、カソード１１６と、先に及び以下で記載される例のうちの１つに従うアノードディスク２８と、Ｘ線窓１２０を備えた管筐体１１８とを有する。

カソード１１６は、焦点軌跡に向かって焦点を有する電子ビームとして電子１２２を放射するよう構成される。ビームダンプ（図７では図示されず。）は、電子ビーム１２２に衝突される位置で、そのビームダンプの底面がＸ線窓１２０への視野方向を有さないように設けられる。

アノードディスク２８の回転は回転軸１２４により示される。更に、支持及び駆動手段１２６が極めて概略的にのみ示されている。更なる選択肢として、集束手段１２８が、電子ビーム１２２、すなわち、焦点のサイズ及び形を成形するよう設けられる。例えば、集束手段は磁界集束手段である。電子ビーム１２２は、よって、接線方向において偏向可能であってよい。焦点は、更なる例に従って、アノードディスクの半径方向において少なくとも適応可能なサイズを有する。代替的に、又は追加的に、焦点は、アノードディスク２８の接線方向において少なくとも適応可能なサイズを有する。

図８は、ビームダンプ、すなわち、ビームダンプ部分４４の機能を概略的に示す。縦方向の矢印１３０は、ビームダンプ部分４４の底面１３２に衝突する可能な電子ビーム部分又は太い電子ビームを示す。底面１３２からは、Ｘ線窓１２０への視野方向が提供されない。しかし、小さな曲線矢印１３４により示される一部の後方散乱電子がビームダンプ部分４４の側壁部分に衝突することがある。更に、検出器１３８が図８では概略的に示されているが、当然に、実寸通りに配置が表されているわけではない。なお、一部の検出器セルは離焦点放射を見ることがある。これは、２つのビームダンプ部分４４の間に配置された標的部分４２から生成される、生成されたＸ線ビームを示す第１のＸ線ビーム扇構造１４０によって示される。第２の扇構造１４２は、後方散乱電子によって生成される可能なＸ線ビームを示す。更に、他のビームダンプ部分についても同様に示され、可能な第３の扇ビーム構造１４４が提供される。

これは、例えば、ビームダンプを適切に成型すること、例えば、閉じ込め構造及び同種のものによって回避され得、あるいは、この効果は最小限とされ得る。これは、図９を参照して一例として示される。

図９で示されるように、次第に広がり次第に狭まる半径方向幅を有するビームダンプ部分は、半径方向外側へ向けられた開口角度を形成する２つの辺を設けられる。開口角度は、Ｘ線窓（図９では図示されず。）を通じて放射されるＸ線ビーム１５０のファン角度１４８よりも大きい。なお、検出器１５２は概略的に示されている。

後方散乱電子に関する問題を回避するために、菱形角度の夫々の側壁部分１５４及び１５６は、後方散乱電子からの離焦点放射を回避するよう低Ｚ材料により設けられてよい。当然に、後方散乱電子を回避するための低Ｚ材料の設置はまた、ビームダンプ部分の他の形状に対して提供されてよい。

図９を参照して、複数の焦点位置が更なる楕円構造１５８により示されている。上述されたように、位置、すなわち、構造は、アノードディスクの回転動作によって生じる中心線に対する位置を示す。

上述されたように、一次電子の垂直衝突によってさえ、遷移プラトーの周縁は、ビームダンプの底面から後方散乱される電子に衝突されることがある。このような、非対称なＸ線検出器の照射及び離焦点放射を最小限とするよう、遷移プラトーのプロファイルは、わずかの検出器セルのみがそのような周縁の視野方向にあるように閉じ込められて、例えば、菱形形状であってよい。なお、非ゼロのアノード角度に起因して、依然として視野方向には幾つかの検出器セルが存在し得る。

菱形角度は、検出器のファン角度よりも大きくなければならない。

他の閉じ込め形状は、それらが上記の要件に従う限り、違った方法でビーム束を変調するために使用可能である。

遷移の間、低束に関し、焦点は、更なる例に従って、長さ方向において２つの部分に分けられる。全体の長さが十分に短い限り、これはシステムの撮像性能を脅かさない。

図１０は、次のステップを有するＸ線ビーム変調方法２００を示す。ステップａ）とも呼ばれる第１のステップ２１０で、電子ビームが、標的表面、焦点軌道中心線、及びビームダンプ表面を有する円周標的領域を備える回転アノードに向かって放射される。標的表面は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のためのＸ線が生成され得るように設けられる。ビームダンプ表面は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のための有用なＸ線が生成され得ないように設けられる。標的表面領域は複数の標的部分を有し、ビームダンプ表面領域は複数のビームダンプ部分を有する。標的部分及びビームダンプ部分は、Ｘ線放射が生成される焦点の中心が前記焦点軌道中心線上にあるように焦点軌道中心線に沿って配置される。標的表面領域の少なくとも一部は、焦点軌跡中心線の方向において標的部分及びビームダンプ部分を交互に有する。ステップｂ）とも呼ばれる第２のステップ２２０で、アノードディスクは回転され、変調されたＸ線放射が生成される。よって、ステップａ）及びｂ）は同時に実行される。

図１１で示される更なる例に従って、参照符号２３０により示されるように、ステップｂ）の間、電子ビームは、半径方向長さが変化する焦点を有する少なくとも２つの異なるビーム形状を与えられる。

更なる例に従って（図示せず。）、接線方向における、すなわち、ｘ方向における電子ビームの偏向は、例えば、ゼロ束から全束へ移る場合に、遷移を加速させるよう提供される。

グリッドスイッチとの組み合わせを提供することも可能である。

更なる例に従って、アノード回転の位相は、検出器の積分周期との同期に適応される。

束パターンは、異なるＣＴビュー毎に異なってよい。再構成アルゴリズムは、異なる品質の異なるビューを整列させる必要がある。

電子ビームの偏向によって選択可能な、ビームダンプによらない別個の“不かく乱（undisturbed）”焦点軌道を備えたアノードディスクを有することが、更に提供される。

光子束の測定及び光子検出の期間の選択について記載する図１３及び１４を参照する前に、縦軸における検出器読出１６２と横軸における一次Ｘ線束１６４とに関する第１のダイアグラム１６０を示す図１２が参照される。図示されるように、ＣＴに使用される検出器は、高光子束で、第１の曲線１６６により示される非線形性によって大幅に制限される。破線態様１６８における直線は仮想的な線形応答を示す。

下の第２のダイアグラム１７０で示されるように、本発明に従って、エネルギ分離曲線１７２は、例えば、光子束が低減されている期間中にのみ信号を積分し且つ過度の光子束の期間からの信号を捨てることによって、飽和を回避するよう提供される。

図１３は、第３のダイアグラム３００において光子束の測定、同期化及びデータ処理を示す。Ｘ線管３１０は一次Ｘ線扇ビーム３１２を供給する。対象３１４は、Ｘ線扇ビーム３１２の中に配置され、Ｘ線不透過の部分対象３１６を有する。更に、検出器アレイ３１８は、夫々の示されている信号３２０とともに示されている。破線３２２は境界線を示し、その上では非線形応答が提供され、その下では十分な線形応答が提供される。よって、信号３２０は３つの部分３２４、３２６及び３２８に分けられてよい。第１の部分３２４は、信号が低束期間から捕捉され得る部分に関する。第２の部分３２６は、よって、高束期間からの信号を捕捉するために使用され得る。第３の部分３２８は、よって、部分３２４と同様に、低束期間からの信号を捕捉するために更に使用され得る。光子束のダイアグラムの夫々の部分は、サブダイアグラム３３０及び夫々の接続線３３２により下に示されている。

更に、リファレンスビーム３３４が一次束モニタ３３６へ供給される。夫々の信号はダイアグラム３３８により示されている。よって、同期化信号３４０が、信号構造３４２を有して供給される。更なるステップとして、ゲート制御信号処理３４３が、矢印３４６により示されるように供給される夫々の信号と同期化信号３４０との結合によってエネルギビン毎の実際のサイノグラム（sinogram）３４４に到達するために配置される。夫々の検出器ピクセルは、Ｘ線信号の適切な期間の間にのみ読み出される。適切な期間は、“積分周期”とも呼ばれる投影フレームの終わりに回顧的に決定される。ゼロ束期間は結晶偏光の検出のために使用される。変調期間の長さが最短の“積分周期”よりも短いと、適切なタイミングは投影毎に個々に決定可能である。

図１４は、第４のダイアグラム４００において光子検出の期間の選択を示す。第１のステップ４１０で、光子信号が積分される。次に、信号は、更なるステップ４１２で、決定された限界を下回るかどうかを評価される。限界を下回る場合（“ｙ”）、更なるステップ４１４で、例えばエネルギ毎に、信号を評価することが提供される。限界を下回らない場合（“ｎ”）、更なるステップ４１６が提供され、ステップ４１６で結果は無視され、低束期間が選択される。次いで、以上のステップは、矢印４１８で示されるように、繰り返される。下で、更なるサブダイアグラム４２０は、水平方向における時間に沿って、垂直方向においてＸ線管からの光子束を示す。参照符号４２２により示される、その下の行では、特定のＣＴビューが示されている。更に下では、ソース束シーケンス４２４が、一番上の行４２６で１００％束期間に関して、真ん中の行４２８で１０％束に関して、一番下の行４３０において０％束期間に関して示されている。十分に低い光子束の期間では、全ての入来する光子が検出器ピクセル毎に検出される。念のため、瞬間的な検出器信号は検出器ピクセルの線形応答の制限を超えるべきである。高束期間中に測定されたそのようなデータは無視される。低束期間中に到来する光子束のみが評価される。この信号は、対象の減衰がこの設定においては低いので、十分に大きい信号対雑音比を提供する。変調周期はＣＴ投影周期よりも短くてよい。

本発明の他の実施例においては、適切なシステムにおいて上記の実施形態のうちの１つに従う方法の方法ステップを実行するよう適応されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

コンピュータプログラム要素は、従って、やはり本発明の実施形態の部分であってよいコンピュータユニットにおいて記憶されてよい。このコンピュータユニットは、上述された方法のステップを実行するか又は該実行を引き起こすよう適応されてよい。更に、それは、上述された装置の構成要素を動作させるよう適応されてよい。コンピュータユニットは、自動的に動作するよう及び／又はユーザの命令を実行するよう適応され得る。コンピュータプログラムはデータプロセッサの作業メモリにロードされてよい。データプロセッサは、よって、本発明の方法を実行するよう装備されてよい。

本発明のこの実施例は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、更新によって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとを両方とも対象とする。

これより先、コンピュータプログラム要素は、上記の方法の実施例のプロシージャを満たす全ての必須のステップを提供することが可能であってよい。

本発明の更なる実施例に従って、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ可読媒体であって、先の段落で記載されるようなコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。

コンピュータプログラムは、一緒に又は他のハードウェアの部分として提供される光記憶媒体又は固体状態媒体のような適切な媒体において記憶及び／又は分配されてよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介するような、他の形態においても分配されてよい。

なお、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブ（ＷＷＷ）のようなネットワーク上で提供されてもよく、そのようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードされ得る。本発明の更なる実施例に従って、コンピュータプログラム要素をダウンロードに利用可能とするための手段が提供され、コンピュータプログラム要素は、本発明の上記の実施形態のうちの１つに従う方法を実行するよう配置される。

留意すべきは、本発明の実施形態は、異なる主題を参照して記載される点である。特に、幾つかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して記載され、一方、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して記載される。なお、当業者は、先の及び以下の説明から、別なふうに示されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴のあらゆる組み合わせに加えて、異なる手段に関連する特徴の間の如何なる組み合わせも本願により開示されていると見なされると察するであろう。なお、全ての特徴は、それらの特徴の単純な足し合わせよりも大きい相乗効果を提供するよう組み合わされ得る。

本発明は図面及び上記の記載において詳細に図示及び記載されてきたが、そのような図示及び記載は単なる例示及び説明であり限定でない。本発明は、開示される実施形態に制限されない。開示される実施形態に対する他の変形は、図面、本開示及び特許請求の範囲から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。

特許請求の範囲において、語“有する（comprising）”及び“含む（including）”等は、他の要素又はステップを除外せず、単称（a又はan）は複数個を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲において挙げられている複数の事項の機能を満たしてよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項においてあげられているという単なる事実は、そ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わけではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限するよう解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 生成されたＸ線ビームを変調するＸ線管内の回転アノード用のアノードディスクであって、
   標的表面領域、焦点軌道中心線、及びビームダンプ表面領域を有する円周方向の標的領域を備え、
   前記標的表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のためのＸ線が生成され得るように設けられ、
   前記ビームダンプ表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のための有用なＸ線が生成され得ないように設けられ、
   前記標的表面領域は複数の標的部分を有し、前記ビームダンプ表面領域は複数のビームダンプ部分を有し、
   前記標的部分及び前記ビームダンプ部分は、Ｘ線放射が生成される焦点の中心が前記焦点軌道中心線上にあるように前記標的表面領域及び前記ビームダンプ表面領域が前記焦点軌道中心線に対して対称に配置されるように該焦点軌道中心線に沿って配置され、前記焦点軌道中心線の両側における構造は、同質の電子ビームに衝突される場合に同じ線強度が前記両側において与えられるように配置され、
   前記標的表面領域の少なくとも一部は、前記焦点軌道中心線の方向において前記標的部分及び前記ビームダンプ部分を交互に有する、
   アノードディスク。
2. 前記標的部分は、異なる半径方向幅を有して及び／又は異なる半径方向長さを有して設けられる、
   請求項１に記載のアノードディスク。
3. 連続した標的中心部が設けられ、前記ビームダンプ表面領域は、前記標的中心部の対向する側に配置される第１の複数の溝及び第２の複数の溝を有する、
   請求項１又は２に記載のアノードディスク。
4. 前記焦点軌道中心線に沿って、標的部分及びビームダンプ部分が交互に設けられる、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のアノードディスク。
5. 生成されたＸ線ビームを変調するＸ線管内の回転アノード用のアノードディスクであって、
   標的表面領域、焦点軌道中心線、及びビームダンプ表面領域を有する円周方向の標的領域を備え、
   前記標的表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のためのＸ線が生成され得るように設けられ、
   前記ビームダンプ表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のための有用なＸ線が生成され得ないように設けられ、
   前記標的表面領域は複数の標的部分を有し、前記ビームダンプ表面領域は複数のビームダンプ部分を有し、
   前記標的部分及び前記ビームダンプ部分は、Ｘ線放射が生成される焦点の中心が前記焦点軌道中心線上にあるように該焦点軌道中心線に沿って配置され、前記焦点軌道中心線の両側における構造は、同質の電子ビームに衝突される場合に同じ線強度が前記両側において与えられるように配置され、
   前記標的表面領域の少なくとも一部は、前記焦点軌道中心線の方向において前記標的部分及び前記ビームダンプ部分を交互に有し、
   前記標的部分の少なくとも一部は、第１の数の第１のサブ部分及び第２の数の第２のサブ部分を有し、
   前記第１のサブ部分は、第１の半径方向長さを有して設けられ、前記第２のサブ部分は、第２の半径方向長さを有して設けられ、
   前記第１の半径方向長さは、前記第２の半径方向長さよりも長い、
   アノードディスク。
6. 前記第１のサブ部分は、標的プラトーとして設けられ、
   前記第２のサブ部分は、前記第１のサブ部分に隣接する遷移プラトーとして設けられ、
   前記遷移プラトーは、前記第１のサブ部分から前記ビームダンプ部分へ向かって次第に狭まる半径方向幅を有する、
   請求項５に記載のアノードディスク。
7. カソードと、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のアノードディスクと、
   Ｘ線窓を備える管筐体と
   を有し、
   前記カソードは、前記焦点軌道に向かって焦点を有する電子ビームとして電子を放射するよう構成され、
   前記ビームダンプ部分は、前記電子ビームに衝突される位置で、前記ビームダンプ部分の底面が前記Ｘ線窓への視野方向を有さないように設けられる、
   Ｘ線強度の周期変調を生成するＸ線管。
8. 集束手段が前記焦点のサイズ及び形を成形するよう設けられる、
   請求項７に記載のＸ線管。
9. 次第に広がり次第に狭まる半径方向幅を有するビームダンプ部分は、半径方向外側へ向けられた開口角度を形成する２つの辺を設けられ、前記開口角度は、前記Ｘ線窓を通じて放射されるＸ線ビームのファン角度よりも大きい、
   請求項７又は８に記載のＸ線管。
10. Ｘ線源と、
    Ｘ線検出器と
    を有し、
    前記Ｘ線源は、請求項７乃至９うちいずれか一項に記載のＸ線管として設けられる、
    Ｘ線撮像システム。
11. アノード回転の位相は、前記Ｘ線検出器の積分期間との同期に適応される、
    請求項１０に記載のＸ線撮像システム。
12. ａ）標的表面領域、焦点軌道中心線、及びビームダンプ表面領域を有する円周方向の標的領域を備える回転アノードへ電子ビームを放射するステップであって、前記標的表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のためのＸ線が生成され得るように設けられ、前記ビームダンプ表面領域は、電子ビームに衝突される場合に、Ｘ線撮像のための有用なＸ線が生成され得ないように設けられ、前記標的表面領域は複数の標的部分を有し、前記ビームダンプ表面領域は複数のビームダンプ部分を有し、前記標的部分及び前記ビームダンプ部分は、Ｘ線放射が生成される焦点の中心が前記焦点軌道中心線上にあるように前記標的表面領域及び前記ビームダンプ表面領域が前記焦点軌道中心線に対して対称に配置されるように該焦点軌道中心線に沿って配置され、前記焦点軌道中心線の両側における構造は、同質の電子ビームに衝突される場合に同じ線強度が前記両側において与えられるように配置され、前記標的表面領域の少なくとも一部は、前記焦点軌道中心線の方向において前記標的部分及び前記ビームダンプ部分を交互に有する、ステップと、
    ｂ）アノードディスクを回転させ、変調されたＸ線放射を生成するステップと
    を有するＸ線ビーム変調方法。
13. 前記ステップｂ）の間、前記電子ビームは、半径方向長さが変化する焦点を有する少なくとも２つの異なるビーム形状を与えられる、
    請求項１２に記載のＸ線ビーム変調方法。
14. プロセッシングユニットによって実行される場合に、請求項１２又は１３に記載の方法を実行するよう適応される請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の装置を制御するためのコンピュータプログラム。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体。

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