JP6408003B2 - 可変遮蔽プレートを有する走査ｘ線イメージングデバイス及び当該デバイスを動作させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、走査Ｘ線イメージングデバイスと、当該デバイスを動作させる方法とに関する。更に、本発明は、本発明の方法を実行するためのコンピュータ可読コードを含むコンピュータプログラムプロダクトと、当該コンピュータプログラムプロダクトが記憶されているコンピュータ可読媒体とに関する。

Ｘ線イメージングは、物体の関心領域内の内部構造に関する情報を得るために、様々な技術分野に適用されている。例えば患者の体内の内部構造に関する情報を得るために、医用Ｘ線イメージングデバイスが使用される。

基本的に、Ｘ線イメージングデバイスは、少なくとも、関心領域がその中に置かれる観察ボリュームの両側に配置されるＸ線源及びＸ線検出器を含む。

静的アプローチでは、Ｘ線源及びＸ線検出器は共に、固定位置に配置され、Ｘ線源から来るＸ線は、観察ボリューム内の関心領域を通して送信され、その中で部分的に減衰され、その後、Ｘ線検出器によって検出される。このようなアプローチでは、Ｘ線検出器は、通常、２次元マトリクスに配置される複数の検出器要素を有する２次元Ｘ線検出器である。このようなアプローチでは、視野は、通常、２次元Ｘ線検出器のサイズによって決定される。

代替アプローチでは、Ｘ線源及びＸ線検出器のうちの少なくとも一方が、画像取得手順中、静止せずに、動作させられる。このようなアプローチでは、Ｘ線検出器は、通常、関心領域の横断面よりも大幅に小さく、そのため、関心領域全体の画像が、関心領域のすべての副領域について同時に取得されない。したがって、このような動的アプローチでは、全体画像は、関心領域に沿って、Ｘ線ビーム及び／又はＸ線検出器を連続的に走査することによって取得される。関心領域の副領域のそれぞれについて、画像情報が連続的に取得され、全体画像は、すべての副領域の画像情報を組み合わせることによって得られる。例えば一次元マトリクスとして配置される、即ち、線に沿って配置される複数のＸ線検出器要素を含むＸ線ライン検出器を使用して、検出器のライン方向に垂直な方向に、Ｘ線ライン検出器を走査することによって、関心領域の全体画像が取得される。

このような走査アプローチの更なる改良された実施形態では、Ｘ線検出器が、単一のＸ線ライン検出器を含むだけでなく、走査方向に対して、１つの検出器が別の検出器の背後にあるように配置される複数のＸ線ライン検出器も含む。このようなアプローチでは、関心領域の副領域の大部分は、単一のＸ線ライン検出器によって走査されるだけでなく、画像取得手順中、当該副領域の画像情報は、複数のＸ線ライン検出器によっても連続的に取得される。

例えば国際特許公開公報ＷＯ２００７／０５００２５Ａ２は、Ｘ線装置が、焦点から出るＸ線を生成するＸ線源と、マルチスリットコリメータと、ライン検出器アセンブリと、コリメータと検出器アセンブリとの間に配置される照射ボリュームとを含む、Ｘ線イメージングに関連する方法及びアレンジメントについて開示している。ライン検出器アセンブリは、複数のＸ線検出器要素ラインを含む。Ｘ線源、コリメータ及び検出器アセンブリは、各検出器ラインが、対応するコリメータスリットと一直線になり、照射ボリュームに対する走査動作によって同時に変位可能であるように、直列に配置される。

しかし、従来の走査Ｘ線イメージングのアプローチでは、少なくとも、関心領域内の幾つかの副領域の画像情報を取得する際に、過剰なＸ線線量被ばくのリスクがあることが観察されている。このようなＸ線の過剰被ばくの問題は、特に、短い走査距離又は角度しかない応用において生じる。更に、Ｘ線画像取得中に、患者動作によるモーションブラーのリスクもある。

したがって、画像取得中のＸ線線量被ばくを減少させると共に、高品質のＸ線画像を取得することを可能にする走査Ｘ線イメージングデバイスと当該デバイスを動作させる方法とが必要である。更に、当該方法を実行するようにコンピュータに命令するコンピュータプログラムプロダクトと、当該コンピュータプログラムプロダクトが記憶されているコンピュータ可読媒体とが必要である。

このような必要は、独立請求項の主題によって満たされる。本発明の更なる実施形態は、従属請求項及び以下の明細書に規定される。

本発明の第１の態様によれば、走査Ｘ線イメージングデバイスが提案される。当該デバイスは、Ｘ線源と、Ｘ線ライン検出器と、照射野リミッタアレンジメントと、観察ボリュームとを含む。Ｘ線源は、Ｘライン検出器に向けて、Ｘ線ビームを放射する。観察ボリュームは、Ｘ線源とＸ線ライン検出器との間に配置される。照射野リミッタアレンジメントは、Ｘ線源と観察ボリュームとの間に配置される。更に、好適には、Ｘ線源と観察ボリュームとの間に、コリメータが配置され、Ｘ線感応ライン検出器のＸ線感応要素に応じてＸ線照射野が成形される。照射野リミッタアレンジメントは、少なくとも２つの可変遮蔽プレートと、変位機構とを含む。遮蔽プレートは、変位機構によって、Ｘ線ビームの中心軸に対して、Ｘ線ビームの少なくとも一部が通過する遮蔽プレート間の開口の横断面及び／又は位置を変化させるように、変位させられる。更に、遮蔽プレートは、変位機構によって、互いから独立して変位させられる。

一実施形態によれば、Ｘ線ライン検出器は、Ｘ線ビームに直交するライン方向に配置される複数のＸ線検出器要素ラインを含む。変位機構は、各遮蔽プレートを、ライン方向に直交する方向において変位させる。つまり、Ｘ線ライン検出器は、複数の検出器要素ラインを含み、各ラインは、走査方向に直交するように配置され、また、検出器要素ラインは、Ｘ線検出器の走査方向に沿って、１つのラインが別のラインの背後にあるように配置される。Ｘ線検出器の走査方向は、関心領域全体のＸ線画像を取得するための走査動作中に、Ｘ線検出器が移動させられる方向である。遮蔽プレートは、検出器アレンジメントのラインに直交して変位可能である。即ち、例えば走査方向に実質的に平行又は逆平行に変位可能である。

特に、このような実施形態では、Ｘ線ライン検出器は、走査動作中に、十分な画質の画像情報を取得するために必要であるよりも多くのＸ線検出器要素ラインを含む。つまり、例えば走査速度に応じて、関心領域の各副領域の画像情報を取得するために、７本のＸ線検出器要素ラインの使用で十分である場合がある。走査手順中、各Ｘ線検出器要素ラインは、対応する副領域の画像情報を連続的に取得し、当該副領域の最終画像情報は、十分な全体画質を有する、これらの７本すべてのＸ線検出器要素ラインの情報に基づいて得られる。しかし、Ｘ線ライン検出器は、７本のＸ線検出器要素ラインしか含まないわけではなく、例えば２８本のＸ線検出器要素ラインといったように、もっと多くのラインを含む。

本発明の一実施形態によれば、Ｘ線源及びＸ線ライン検出器は、Ｘ線ビームの中心軸が、当該中心軸に直交する軸の周りを回転させられるように、移動機構に結合される。つまり、走査動作中、Ｘ線源及びＸ線ライン検出器は、移動機構によって、走査動作中、両方の構成要素のどちらも静止しておらず、両方の構成要素が、Ｘ線源によってＸ線ビームがＸ線検出器に向かう方向に放射され、また、特に、当該Ｘ線ビームの中心軸が回転させられる、即ち、その方向を変更するように、同期して移動させられるように、移動させられる。例えばＸ線源及びＸ線ライン検出器は共に、介在する観察ボリュームの両側における２つの位置において、共通のアーム上に配置される。Ｘ線源及びＸ線ライン検出器と一緒にされるアームは、走査動作では、旋回する。

このような実施形態において、移動機構は、Ｘ線ビームで観察ボリューム内の関心領域を走査するために、観察ボリューム内のＸ線ビームの中心軸を変位させるように、Ｘ線ビームを移動させる。つまり、移動機構によって行われる走査動作において、Ｘ線ビームは、回転させられるだけでなく、その中心軸も、走査動作中、Ｘ線ビームが、関心領域の様々な副領域のそれぞれを通過するように、観察ボリューム内で横方向に変位させられる。

一実施形態によれば、各遮蔽プレートは、Ｘ線を実質的に吸収する。例えば遮蔽プレートは、鉛といった重金属を含み、また、少なくとも７０％、好適には少なくとも９０％の入射Ｘ線を吸収するために、十分な厚さを有する。

本発明の一実施形態によれば、Ｘ線イメージングデバイスは、走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイスである。例えばデバイスは、女性の乳房を観察ボリューム内で支持し、乳房内の関心領域を走査するように、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器を乳房に対して移動させる。具体的には、マンモグラフィＸ線イメージングデバイスは、異なる視野角から少なくとも２つの画像を取得することによって、時に、ステレオイメージングと呼ばれる準３Ｄイメージングを提供する。このような準３Ｄイメージングは、例えば生検針が女性の乳房といった体の一部に入れられる間に、当該生検針が観察される必要のある生検モニタリングにおいて、特に有益である。

本発明の第２の態様によれば、上記Ｘ線イメージングデバイスを動作させる方法が提案される。当該方法は、Ｘ線ビームの少なくとも一部で観察ボリューム内の関心領域を走査するように走査動作を行うように、移動機構を制御するステップと、走査動作中に、遮蔽プレート間の開口が、最初に、より大きい横断面となるように連続的に開かれ、次に、より小さい横断面となるように連続的に再び閉じられるように、変位機構を制御するステップとを含む。つまり、走査動作中、移動機構は、Ｘ線ビームが、関心領域のすべての副領域を連続的に通過するように、即ち、Ｘ線ビームが走査されるように、Ｘ線源及び／又はＸ線ライン検出器を移動させる。当該走査動作と同時に、照射野リミッタアレンジメントの遮蔽プレートが、変位機構を使用して、最初に、遮蔽プレート間の開口が最小開口から最大開口横断面になるように連続的に拡大され、次に、走査動作の終わりに向かって、当該開口が最小横断面となるように、連続的に再び閉じられるように、変位させられる。以下に説明されるように、走査動作と照射野リミッタアレンジメントの遮蔽プレートの変位とのこのような組み合わせは、画像取得中のＸ線被ばく線量を最小限に抑え、また、追加的に、関心領域の全体により均一な画質を提供する。

一実施形態によれば、変位機構は、走査動作中、照射野リミッタアレンジメントの遮蔽プレート間の開口の中心が、Ｘ線ライン検出器に関係なく、移動するように制御される。つまり、走査動作中、照射野リミッタレンジメントの遮蔽プレートは、変位機構を使用して、遮蔽プレート間の開口が、Ｘ線ライン検出器に実質的に平行な平面において横方向に移動し、したがって、Ｘ線ライン検出器に対して移動するように移動させられる。したがって、当該開口を通過するＸ線ビームの一部が、Ｘ線ライン検出器の表面に沿って移動させられる。したがって、走査動作中、Ｘ線源によって放射されるＸ線ビームの一部が、関心領域を走査させられるだけでなく、Ｘ線ライン検出器の表面のＸ線ビームの当該部分によって照射される部分的領域も、走査動作手順中に、当該表面に沿って移動する。

一実施形態によれば、変位機構は、走査動作中の画像取得手順の始まりにおいて、Ｘ線検出器の第１の端のより近くにおいて、遮蔽プレート間の開口を通じて照射されるＸ線検出器要素ラインの数が最小であるように制御され、また、変位機構は、走査動作中の画像取得手順の終わりにおいて、Ｘ線検出器の第１の端とは反対側の第２の端のより近くにおいて、遮蔽プレート間の開口を通じて照射されるＸ線検出器要素ラインの数が最小であるように制御される。ここでは、第１及び第２の端は、必ずしも、走査動作の方向に関連するわけではない。つまり、画像取得手順において、変位機構は、始まりにおいて、照射野リミッタアレンジメントの遮蔽プレート間の開口が、最小横断面を有するように制御され、したがって、Ｘ線ライン検出器上で照射されるＸ線検出器要素ラインの数は最小である。画像取得手順中、変位機構は、次に、遮蔽プレート間の開口を更に開き、画像取得手順の終わりに向かって、開口を連続的に再び閉じるように制御される。しかし、当該開閉処理において、開口の中心は、静止せず、画像取得手順の始まりにおいて、Ｘ線検出器の第１の端により近いＸ線検出器要素が照射される一方で、画像取得手順の終わりにおいて、Ｘ線検出器の第２の反対側の端により近いＸ線検出器要素が照射されるように、Ｘ線ライン検出器の表面に沿って移動する。

更なる実施形態によれば、走査動作中に、Ｘ線検出器を移動させる移動速度は、走査動作中に、Ｘ線検出器の動きによって生成される、遮蔽プレート間の開口を通過するＸ線ビームの一部が表面上を変位する移動速度よりも小さい。つまり、照射野リミッタアレンジメントの遮蔽プレートは、遮蔽プレート間の開口の横方向における変位速度が、当該開口を通過するＸ線ビームの一部が、Ｘ線検出器の表面のある位置において、Ｘ線ビームがＸ線検出器自体の動きよりも早く移動するように当該速度で横方向に変位するように、十分に高いように変位される。したがって、Ｘ線検出器と、照射野リミッタアレンジメントの開口を通過するＸ線ビームの一部とは共に、走査動作中、横方向に移動するが、通過するＸ線ビームの一部は、Ｘ線検出器よりも高い速度で、移動させられ、したがって、Ｘ線検出器に対して変位させられる。

更なる実施形態によれば、Ｘ線イメージングデバイスは、上記実施形態による方法を行う。

第３の態様によれば、本発明は、コンピュータによって実行されると、当該コンピュータに、上記実施形態による方法を行うように命令するコンピュータ可読コードを含むコンピュータプログラムプロダクトに関する。コードは、任意のコンピュータプログラミング言語のコンピュータ可読命令を含む。

本発明の第４の態様によれば、上記コンピュータプログラムプロダクトが記憶されるコンピュータ可読媒体が提案される。コンピュータ可読媒体は、例えばＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等といった、コンピュータ可読コードが記憶される任意の媒体であってよい。

簡単に要約すると、本発明の実施形態の基礎となっている発想は、特に、次の考え及び観察に基づいているものとして理解される。即ち、Ｘ線イメージング中、特に、走査Ｘ線マンモグラフィ中のＸ線線量及び局所物体被ばく時間を減少するために、両方の遮蔽プレートが、連結していないやり方で移動できる新しいタイプの可変照射野リミッタを使用することが提案される。当該遮蔽プレートの移動を特定の方法で制御することによって、可変照射野エミッタを通過するＸ線ビームの一部によって照射される関心領域の一部が、患者に当てられる全体の線量が減少され、イメージング品質が実質的に均等である及び／又は向上されるように調節される。

なお、本発明の実施形態の可能な特徴及び利点は、本明細書において、部分的に走査Ｘ線イメージングデバイスに関して、また、部分的に当該デバイスを動作させる方法に関して説明される。当業者であれば、イメージングデバイスの特徴と、当該方法の特徴とは、本発明の更なる実施形態になるように、適切な方法で組み合わされても、置換されても又は適応されてもよいことは認識するであろう。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明されるが、当該説明及び図面は、いずれも、本発明を限定するものと解釈されない。

図１は、本発明の一実施形態が適用される走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイスを概略的に示す。 図２は、本発明の一実施形態が適用される走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイスを概略的に示す。 図３（ａ）は、走査動作の１つの段階にある固定遮蔽プレートを含む従来の照射野リミッタアレンジメントを有する走査Ｘ線イメージングデバイスを示す。 図３（ｂ）は、走査動作の１つの段階にある固定遮蔽プレートを含む従来の照射野リミッタアレンジメントを有する走査Ｘ線イメージングデバイスを示す。 図３（ｃ）は、走査動作の１つの段階にある固定遮蔽プレートを含む従来の照射野リミッタアレンジメントを有する走査Ｘ線イメージングデバイスを示す。 図４は、図３のデバイスの動作原理を示す。 図５は、図３のデバイスの線量レベル分布を示す。 図６は、本発明の一実施形態による２つの可変遮蔽プレートを含む照射野リミッタアレンジメントを有する走査Ｘ線イメージングデバイスを概略的に示す。 図７（ａ）は、図６のデバイスの動作原理を示す。 図７（ｂ）は、図６のデバイスの動作原理を示す。 図７（ｃ）は、図６のデバイスの動作原理を示す。 図７（ｄ）は、図６のデバイスの動作原理を示す。 図８は、図７のデバイスの動作原理を示す。 図９は、図７のデバイスの線量レベル分布を示す。

図面は、概略に過ぎず、縮尺通りではない。図面全体を通して、同一の参照符号は、同一又は同様の特徴を指している。

図１及び図２は、本発明の実施形態の原理が適用される走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイス１００を示す。走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイス１００は、デジタルマンモグラフィ用の２次元投影画像を取得するように適応されたマルチスリットＸ線スキャナである。患者が、細いＸ線ビーム１４５の束によって照射される。各Ｘ線ビームは、Ｘ線ライン検出器１５０の対応する検出器要素ライン１５５によって検出される。各ビームは、典型的には、数センチメートル、例えば４ｃｍの幅と、数十分の１マイクロメートル、例えば５０μｍの横幅（across）である長方形の横断面を有する。細いＸ線ビーム１４５は、Ｘ線源１１０によって放射された最初のＸ線ビーム１１５を、コリメータ１２０に通すことによって生成される。このコリメータ１２０は、スリットとも呼ばれる細い線状のアパーチャを幾つか有する金属プレートである。各スリットに対して、Ｘ線ライン検出器１５０には、１つの対応する検出器要素ライン１５５がある。当該ライン１５５は、検出器要素用の画素検出器の一次元シリコンアレイである。ライン１５５は、実質的には、患者の同じ領域を走査するように配置され、これにより、冗長情報がもたらされ、ノイズ減少が可能になる。図１では、ライン検出器１５５は、Ｘ線ライン検出器１５０のアセンブリに取り付けられる。照射対象の女性の乳房が、圧縮プレート１４０を用いて圧縮される。Ｘ線源１１０及びＸ線ライン検出器１５０は、同じアーム１０１に結合され、圧縮プレート１４０とＸ線ライン検出器１５０との間の観察ボリューム１３５の両側に配置される。図１及び図２に示される例では、アーム１０１は、Ｘ線源１１０の近くに位置付けられるヒンジの周りを旋回する。旋回動作は、変位機構１３０によってもたらされる。旋回動作又は走査動作は、図２における矢印１６０によって示され、また、当該動作は、Ｘ線ビーム１１５の中心軸が、当該中心軸に直交する軸の周りを回転させられるような動作である。

図１及び図２に示されるデバイス１００のような又はデバイス１００に類似する走査Ｘ線イメージングデバイスにおいて、本発明の実施形態の特徴は、当該デバイスが、方向１６０に沿って制限された走査長さ、即ち、制限された動作距離で動作させられる場合に、患者のＸ線線量及び局所被ばく時間を減少させるのに役立つ。本発明の一実施形態による、変更された走査Ｘ線イメージングデバイスが、例えば生検標的に関連する画像を生成するのに必要なステレオ走査を行うために使用されてもよい。

具体的には、このような走査Ｘ線イメージングデバイスでは、最終画像を構築するために、特定数の検出器ライン１５５が必要となる。関心物体を通過するライン１５５が多いほど、供給されるＸ線線量は多くなる。多くの検出器要素ライン１５５を使用することは、Ｘ線源１１０の作業負荷を減少させること、ランダムノイズを減少できること、及び、（同じデバイスがトモシンセシスにも使用される場合、）ラインが多いほど、検出器アレンジメントはより幅広となるので、他のパラメータは一定に保ちながら、より大きいトモグラフィ角度を生成することといった様々な利点を有する。

しかし、多くの検出器ライン１５５を有する幅広の検出器アレンジメントは、幾つかの不利点も有する。検出器アレンジメント全体が、すべての検出器ラインと共に通過していない画像領域、即ち、開始領域及び停止領域では、線量プロファイルがある。これは、これらの領域において、より多くのノイズを有する低画質をもたらす。特に、走査長さが、検出器アレンジメントの幅との関連で、短い場合、この影響は顕著である。

このような場合の一例は、患者支持体内で傾斜されている検出器アレンジメントを用いてステレオ画像を生成する場合である。このようなシナリオでは、画像は、可能な限り幅広であるべきだが、幾何学的理由から、走査長さは、最小に維持されなければならない。更に、Ｘ線線量被ばく及び局所被ばく時間も、最低限に維持されるべきである。

以下において、図３乃至図９に関して、従来の走査Ｘ線イメージングデバイスと本発明による走査Ｘ線イメージングデバイスの実施形態とのデバイス構造及び動作原理における相違点について説明する。図３乃至図５は、従来のデバイスを参照し、図６乃至図９は、本発明の一実施形態によるデバイスを参照する。

具体的に、図３は、固定又は静止遮蔽プレートを有する照射野リミッタアレンジメントを有する、従来の走査Ｘ線イメージングデバイスの主な特徴を示し、図３（ａ）乃至図３（ｃ）のシーケンスは、当該デバイスの動作原理を示す。図４及び図５は、それぞれ、通常動作中、即ち、短い走査長さの画像取得手順中、当該従来のデバイスのＸ線ライン検出器におけるＸ線検出器要素ラインが照射されるやり方と、対応する線量分布レベルとを示す。図６は、２つの可変の、即ち、変位可能な遮蔽プレートを有する照射野リミッタアレンジメントを有する、本発明による走査Ｘ線イメージングデバイスの一実施形態を示す。図７（ａ）乃至図７（ｄ）のシーケンスは、当該デバイスの動作原理を示す。図８及び図９は、それぞれ、当該本発明のデバイスのＸ線ライン検出器のＸ線検出器要素ラインの放射特性と、対応する線量レベル分布とを示す。

図３に示される従来の走査Ｘ線イメージングデバイス１００と、図６及び図７に示される本発明の一実施形態による走査Ｘ線イメージングデバイスとは共に、Ｘ線源１１０、Ｘ線ライン検出器１５０、照射野リミッタアレンジメント１７０及び観察ボリューム１３５を含む。Ｘ線源１１０及びＸ線ライン検出器１５０は、アーム１０１を介して、互いに機械的に結合されている。図３、図６及び図７は、非常に概略的な図面に過ぎず、また、走査Ｘ線イメージングデバイスのこれらの基本特徴のみを示すが、当業者は、当該デバイス１００が、追加の構造特徴及び要素を含んでもよく、図面に示される特徴及び要素は、図面に示されるよりもより複雑な態様で具現化されてもよいことを理解する。

Ｘ線源１１０は、管焦点１１１を有する従来のＸ線管であってよい。当該焦点から、Ｘ線ビーム１１５が、Ｘ線ライン検出器１５０に向けて放射される。

Ｘ線ライン検出器１５０は、通常、複数のＸ線検出器要素ライン１５５を含む。各ライン１５５は、Ｘ線ビーム１１５に実質的に直交するライン方向に直線状に配置される複数のＸ線検出器要素を含む。図３及び図６では、このライン方向は、紙面に直交する。したがって、Ｘ線ライン検出器１５０が、移動機構１３０によって、走査方向１６０に沿って変位させられると、幾つかのＸ線検出器要素ライン１５５が、観察ボリューム１３５内に位置付けられる物体の関心領域を通り走査される。

図面に示される特定の例示的な実施形態では、Ｘ線ライン検出器１５０は、４つのモジュールを含み、各モジュールが、７本のＸ線検出器要素ラインを含む。したがって、Ｘ線ライン検出器１５０は、合計で、２８本のＸ線検出器要素ライン１５５を含む（図面では、これらのライン１５５のうちの４本のみが示されている）。Ｘ線ライン検出器１５０の幅は、約６７ｍｍである。走査方向１６０沿いの走査速度は、７本のＸ線検出器要素のライン１５５を走査した後に、公称画質に達するように調整される。ここでは、公称画質は、通常、Ｘ線スクリーニングに使用される画質を指す。必要とされる画像幅は、Ｘ線ライン検出器１５０の平面において、９３ｍｍである。このような画像幅は、生検応用に適している。走査動作は、図示されるように、Ｘ線ライン検出器１５０を用いて、５５ｍｍに相当する２３本のラインである。

この例における、走査動作は、ステレオ走査であってよい。これは、２つの小さい２次元走査が、＋／−１５°における走査アーム１０１の公称角の周りで行われることを意味する。ここでは、回転軸は、管焦点１１１を中心とする。走査アーム１０１の角度スパンは、例えば１２．４°〜１７．６°である。

本明細書において説明される原理は、走査長さが検出器幅に対して短ければ、他の次元にも適している。

上記走査長さが小さい理由は、検出器の動作が、一般に、患者支持台の全高によって制限されるからである。十分に大きい画像を作成するために、即ち、ここでは、検出器平面において、９３ｍｍの画像を作成するために、走査速度は、所望の画質に達するのに、少ない検出器ラインからの寄与で十分であるように、遅い必要があり、また、不十分な寄与を有する取り除かれた領域が、最小限に抑えられる。実現可能なＸ線管負荷と、データ冗長性及び線量均一性の所望のレベルとを維持するために、少なくとも１つの検出器モジュール、即ち、少なくとも７本のＸ線検出器要素ラインが、関心物体を通過しなければならない。したがって、走査方向における画像サイズを増加するために、走査速度は、７本のＸ線検出器要素ラインの後、既に（典型的な走査型マンモグラフィ線量に比べて）公称線量レベルを与えるように、下方調整される。７本に満たないラインによって通過される物体領域は、好適には、Ｘ線線量から遮蔽されるべきである。これは、結果としてもたらされるＸ線画像が、所望の又は必要な画質に達しないからである。７本のＸ線検出器要素ラインの後、既に画像を作成するために、走査速度を減速する方法を使用することは、画像サイズと患者支持台の全高との間に実現可能な関係で終わるためには、必要である。

しかし、図３に示される従来のデバイスでは、このようなやり方は、重大な問題をもたらす。このような従来のデバイス１００では、照射野リミッタアレンジメント１７０は、通常、固定の遮蔽プレート１７１、１７２を含み、これらの遮蔽プレート間に、固定の横断面の開口１７３がある。画像の中心により近い領域は、通常、必要である７本のＸ線検出器要素ライン１５５よりも多くのラインによって走査される。これは、通常、患者の組織に与えられる線量レベルだけでなく、当該組織の局所被ばく時間の両方を増大する。

図示される例では、Ｘ線ライン検出器１５０は、２８本のＸ線検出器要素ラインを含む。走査長さが、検出器幅よりも長い場合、物体の中心部は、公称線量に必要とされるものよりも約４倍高い線量及び被ばく時間を受ける。しかし、例示的なデバイス１００の形状が、走査長さが検出器幅よりも短いことにより、幾分、線量を制限することがある。必要な画像幅は、検出器平面において、約９３ｍｍであり、これは、５５ｍｍの走査長さを必要とする。検出器幅は、６７ｍｍと仮定される。これは、画像の中心部が、最大で２４本のＸ線検出器要素ライン１５５によって走査され、２４／７＝３．４倍の追加の（不必要な）線量が与えられることを意味する。この追加の倍数は、同様に、局所被ばく時間にも関連する。

図３（ａ）乃至図３（ｃ）に示されるシーケンスは、固定の遮蔽プレート１７１、１７２を有する従来の走査Ｘ線イメージングデバイスの動作原理を示す。図３（ａ）は、７本のラインが、左側の遮蔽プレート１７１によって遮蔽されている開始位置を示す。図３（ｂ）は、いずれの遮蔽プレート１７１、１７２によっても遮蔽されているＸ線検出器要素ライン１５５がない中間位置を示す。図３（ｃ）は、７本のＸ線検出器要素ライン１５５が、右側の遮蔽プレート１７２によって遮蔽されている終了位置を示す。

図４は、走査動作の始まり及び終わりにおいて、７本のＸ線検出器要素ライン１５５をカットオフする通常の静止照射野リミッタアレンジメント１７０を有する、図３の走査Ｘ線イメージングデバイス１００の動作原理を示す。図４は、矢印２００によって示されるように、左から右に移動する２８本のＸ線検出器要素ライン１５５を有するＸ線ライン検出器１５０を示す。グレー領域は、矢印２１０によって示されるように、全部で９３ｍｍ、即ち、３９本の検出器要素ライン１５５を含む、結果として生じる画像を表す。各グレー列の合計は、矢印２２０によって示されるように、７本のＸ線検出器要素ライン１５５によって作成される公称線量で開始し終了する線量レベル及び被ばく時間を示す。走査長さは、矢印２３０によって示され、検出器平面において５５ｍｍに対応する２３本の検出器要素のライン１５５を含む。図４における非グレー領域は、標準的な静止照射野リミッタアレンジメント１７０によって遮蔽される検出器ライン１５５を示す。これは、当該領域では、画像情報を取得するためのライン１５５の数は、７本未満であり、したがって、画質が、公称レベルに達しないからである。矢印２４０は、走査動作中のステップを示す。

図５は、図３及び図４を参照して説明されたように走査Ｘ線画像を取得する際の線量レベル分布を示す。画像取得中に照射されるＸ線検出器要素ライン１５５の数は、線量レベルに対応し、図５において、３９本のライン１５５を含む画像幅に亘って表される。

図５から分かるように、線量レベル及び局所被ばく時間は、画像幅に亘って変化する。開始位置及び終了位置では、公称線量レベルは、７本のＸ線検出器要素ラインに対応するが、画像の中央では、線量レベルは、２３本のＸ線検出器要素ラインに上昇する。したがって、固定又は静止照射野リミッタアレンジメント１７０を有する従来の走査Ｘ線イメージングデバイスでは、画像の中央において、過剰な線量レベル又はＸ線被ばくが生じ、全体の線量レベルは、十分な画質を有する走査Ｘ線画像を取得するために必要であるレベルよりも高い。

図６は、本発明の一実施形態による走査Ｘ線イメージングデバイス１００を概略的に示す。構成要素の大部分は、図３の従来のデバイス１００に関して上記された構成要素と同一又は同様であり、したがって、同じ参照符号で示される。

しかし、図６のデバイス１００は、従来のデバイスとは、照射野リミッタアレンジメント１７０が、静止遮蔽プレート１７１、１７２を含まないが、互いから独立して変位させる可変遮蔽プレート１７４、１７５を含む点で異なる。つまり、可変遮蔽プレート１７４、１７５は、特に、互いに対して変位する。したがって、可変遮蔽プレート１７４、１７６間の開口１７６の断面積は、可変遮蔽プレート１７４、１７５を変位させることによって変化する。更に、可変遮蔽プレート１７４、１７５は、特に、開口１７６の中心の位置が、Ｘ線ライン検出器１５０に対して変位しているように変位させられる。

可変遮蔽プレート１７４、１７５のそれぞれを変位させる変位機構１７７が設けられている。ここでは、変位機構１７７は、可変遮蔽プレート１７４、１７５を、Ｘ線ライン検出器１５０の検出面と平行な平面において、また、Ｘ線検出器要素ライン１５５が方向付けられているライン方向に直交する方向１７８に変位させる。

図７（ａ）乃至図７（ｄ）は、図６の本発明の走査Ｘ線イメージングデバイスを使用する画像取得手順の走査動作中に行われる動作ステップのシーケンスを示す。

図７（ａ）に示される第１のステップでは、照射野リミッタアレンジメント１７０は、Ｘ線ライン検出器１５０のすべての検出器要素ライン１５５が遮蔽されるように制御される。即ち、照射野リミッタアレンジメント１７０は、完全に閉じられている。左側の遮蔽プレート１７４が、７本の検出器要素ライン１５５を遮蔽し、室内で安定している。右側の遮蔽プレート１７５が、左側の遮蔽プレート１７４のすぐ隣に配置される。検出器走査は、相対速度１で開始する。右側の遮蔽プレート１７５は、約１６／７の相対速度、即ち、検出器の速度よりも約２倍速い速度で、変位を開始する。

検出器１５０が、７ステップ分、即ち、７本の検出器要素ライン１５５の分、移動している、図７（ｂ）に示される第２のステップでは、左側の遮蔽プレート１７４は、検出器要素のライン１５５をもはや遮蔽していない。遮蔽プレート１７４、１７５間の開口１７６又は間隙は、直線運動で、即ち、一定速度で、１６本の検出器要素のライン１５５に対して開かれる。この段階において、左側の遮蔽プレート１７４が、右側の遮蔽プレート１７５と同じ速度で、即ち、１６／７の相対速度で、動き始める。

検出器１５０が、１８本の検出器要素ライン１５５の分、移動している、図７（ｃ）に示される第３のステップでは、開口１７６は、依然として、１６本の検出器要素ライン１５５に対して開かれている。この段階において、左側の遮蔽プレート１７４は、１３本の検出器要素ライン１５５を遮蔽し、右側の遮蔽プレート１７５は、検出器要素ライン１５５を遮蔽しない。ここで、右側の遮蔽プレート１７５は、移動を停止し、室内で安定した状態に保たれる。左側の遮蔽プレート１７４は、同じ速度、即ち、１６／７の相対速度で移動し続ける。

検出器１５０が、２３本の検出器要素ライン１５５の分、移動している、図７（ｄ）に示される第４のステップでは、開口１７６は、再び完全に閉じられ、すべての検出器要素ライン１５５が遮蔽される。検出器走査、即ち、画像取得手順は、この段階で停止する。生成される画像の幅は、３９本のライン、即ち、検出器平面において約９３ｍｍである。

全体として、図７（ａ）乃至図７（ｄ）に示される画像取得手順中、移動機構１７７は、Ｘ線ビームの少なくとも一部が、方向１６０において、観察ボリューム内の関心領域を通り走査されるように走査動作を行うように制御され、これと同時に、変位機構１７７は、可変遮蔽プレート１７４、１７５間の開口１７６が、最初に、より大きい横断面に連続的に開かれ、次に、しばらくの間、一定の横断面に保たれ、最後に、より小さい横断面に連続的に再び閉じられるように、制御される。遮蔽プレート１７４、１７５の変位動作中、これらの間の開口１７６は、Ｘ線ライン検出器１５０に対して、即ち、図７（ｃ）に示される方向１７９において、連続的に移動させられる。

したがって、画像取得手順の始まり（図７（ａ）に示される段階及びその直後の段階）において、遮蔽プレート１７４、１７５は、僅かにのみ開かれ、開口１７６は、Ｘ線検出器１５０の左端により近い。次に、画像取得手順の最中（図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示される段階間の段階）において、遮蔽プレート１７４、１７５は、最大限に開けられ、開口１７６は、Ｘ線検出器１５０の左端と右端との間のどこかに位置付けられる。画像取得手順の終わり（図７（ｄ）に示される段階及びその直前の段階）において、遮蔽プレート１７４、１７５は、再び僅かにのみ開かれ、開口１７６は、Ｘ線検出器１５０の右端により近い。

図８は、可変遮蔽プレート１７４、１７５を含む照射野リミッタアレンジメント１７０を有する、図６及び図７の本発明の走査Ｘ線イメージングデバイス１００の動作原理を示す。図４と同様に、図８は、矢印２００によって示されるように、左から右に移動する２８本のＸ線検出器要素ライン１５５を有するＸ線ライン検出器１５０を示す。グレー領域は、矢印２１０によって示されるように、全部で９３ｍｍ、即ち、３９本の検出器要素ライン１５５を含む、結果として生じる画像を表す。各グレー列の合計は、線量レベル及び被ばく時間を示す。

図４に示される従来例とは対照的に、本発明の実施形態によるデバイスは、矢印２２０によって示されるように、走査された関心領域のすべての副領域について、線量レベル及び被ばく時間を一定に保つことを可能にする。これは、画質が均一であることも意味する。本例では、線量レベル及び被ばく時間は、図９にも示されるように、常に、７本の検出器要素ライン１５５に対応する。走査長さは、矢印２３０によって示され、検出器平面において５５ｍｍに対応する２３本の検出器要素ライン１５５を含む。図８における非グレー領域は、照射野リミッタアレンジメント１７０によって遮蔽される検出器ライン１５５を示す。これは、当該領域では、画像情報を取得するためのライン１５５の数は、７本未満であり、従って、画質は、公称レベルに達しないからである。矢印２４０は、走査動作中のステップを示す。矢印２５０は、３８ｍｍに対応する、１６本の検出器要素ライン１５５である最大開口１７６、即ち、最大照射野リミッタ幅を示す。

図９は、図７及び図８を参照して説明されたように走査Ｘ線画像を取得する際の線量レベル分布を示す。画像取得中に照射されるＸ線検出器要素ライン１５５の数が、線量レベルに対応し、図９において、３９本のライン１５５を含む画像幅に亘って表される。このＸ線検出器要素ライン１５５の数は、全画像幅を通して一定である。従って、可変照射野リミッタアレンジメント１７０を有する本発明の走査Ｘ線イメージングデバイスでは、画像の中央において、過剰な線量レベル又はＸ線被ばくが生じず、全体の線量レベルは、十分な画質のための必要最小限に、永久的に保たれる。

要約するに、走査Ｘ線イメージングデバイス１００が提案される。当該デバイスは、特にマンモグラフィ応用に適応される。当該デバイスは、Ｘ線源１１０と、Ｘ線ライン検出器１５０と、照射野リミッタアレンジメント１７０と、観察ボリューム１３５とを含む。照射野リミッタアレンジメント１７０は、開口１７６を囲む少なくとも２つの可変遮蔽プレート１７４、１７５と、変位機構１７７とを含む。遮蔽プレートは、変位機構によって、Ｘ線ビーム１１５の中心軸に対して、当該Ｘ線ビーム１１５の少なくとも一部が通過する、遮蔽プレート１７４、１７５間の開口１７６の横断面及び位置のうちの少なくとも一方を変化させるように、変位させられる。遮蔽プレートは、変位機構１７７によって、互いから独立して変位させられる。当該デバイス１００は、Ｘ線ビームの少なくとも一部が、観察ボリューム１３５内の関心領域を走査するように走査動作を行い、同時に、当該走査動作中に、遮蔽プレート１７４、１７６間の開口１７６が、最初に、より大きい横断面となるように連続的に開かれ、次に、より小さい横断面となるように連続的に閉じられるように、変位機構１７７を制御するように、動作させられる。これにより、Ｘ線線量レベル及びＸ線被ばく時間は、画像取得手順の全体を通して、一定に保たれ、全体の線量レベルが最小限に抑えられる。

１００ 走査Ｘ線イメージングデバイス
１０１ アーム
１１０ Ｘ線源
１１５ Ｘ線ビーム
１２０ コリメータ
１３０ 移動機構
１３５ 観察ボリューム
１４０ 圧縮プレート
１４５ 細いＸ線ビームの束
１５０ Ｘ線ライン検出器
１５５ Ｘ線検出器要素ライン
１６０ 走査方向
１７０ 照射野リミッタアレンジメント
１７１ 静止遮蔽プレート
１７２ 静止遮蔽プレート
１７３ 開口
１７４ 左側の可変遮蔽プレート
１７５ 右側の可変遮蔽プレート
１７６ 開口
１７７ 変位機構
１７８ 変位方向
２００ 検出器幅
２１０ 画像幅
２２０ 局所線量及び被ばく時間
２３０ 走査長
２４０ 走査方向における移動ステップ
２５０ 照射野リミッタ幅

Claims (12)

1. Ｘ線源と、
   Ｘ線ライン検出器と、
   照射野リミッタアレンジメントと、
   観察ボリュームと、
   前記Ｘ線源及び前記Ｘ線ライン検出器の少なくとも一方に結合され、Ｘ線ビームの少なくとも一部で前記観察ボリューム内の関心領域を走査するように走査動作を行うための移動機構と、
   を含み、
   前記Ｘ線源は、前記Ｘ線ライン検出器に向けて、前記Ｘ線ビームを放射し、
   前記観察ボリュームは、前記Ｘ線源と前記Ｘ線ライン検出器との間に配置され、
   前記照射野リミッタアレンジメントは、前記Ｘ線源と前記観察ボリュームとの間に配置され、
   前記照射野リミッタアレンジメントは、少なくとも２つの可変遮蔽プレートと、変位機構とを含み、
   前記少なくとも２つの可変遮蔽プレートは、前記変位機構によって、前記Ｘ線ビームの中心軸に対して、前記Ｘ線ビームの少なくとも一部が通過する前記少なくとも２つの可変遮蔽プレート間の開口の横断面を変化させるように、変位させられ、
   前記少なくとも２つの可変遮蔽プレートは、前記変位機構によって、互いから独立して変位させられ、
   前記少なくとも２つの可変遮蔽プレートの独立変位は、均一線量レベル分布を達成するように、前記走査動作中に、前記少なくとも２つの可変遮蔽プレート間の前記開口が、最初に、より大きい横断面となるように連続的に開かれ、次に、より小さい横断面となるように連続的に再び閉じられるように、前記変位機構によって制御される、走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイス。
2. 前記Ｘ線ライン検出器は、前記Ｘ線ビームに直交するライン方向に配置される複数のＸ線検出器要素ラインを含み、前記変位機構は、前記少なくとも２つの可変遮蔽プレートのそれぞれを、前記ライン方向に直交する方向において変位させる、請求項１に記載の走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイス。
3. 前記Ｘ線ライン検出器は、７本よりも多くのＸ線検出器要素ラインを含む、請求項２に記載の走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイス。
4. 前記Ｘ線源及び前記Ｘ線ライン検出器は、前記Ｘ線ビームの中心軸が、前記中心軸に直交する軸の周りを回転させられるように、前記移動機構に結合される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイス。
5. 前記移動機構は、前記Ｘ線ビームで前記観察ボリューム内の関心領域を走査するために、前記観察ボリューム内の前記Ｘ線ビームの前記中心軸を変位させるように、前記Ｘ線ビームを移動させる、請求項４に記載の走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイス。
6. 前記少なくとも２つの可変遮蔽プレートのそれぞれは、Ｘ線を実質的に吸収する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイス。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の走査マンモグラフィＸ線イメージングデバイスの作動方法であって、
   前記Ｘ線ビームの少なくとも一部で前記観察ボリューム内の関心領域を走査するように走査動作を行うように、前記移動機構を制御するステップと、
   均一線量レベル分布を達成するために、前記走査動作中に、前記少なくとも２つの可変遮蔽プレート間の前記開口が、最初に、より大きい横断面となるように連続的に開かれ、次に、より小さい横断面となるように連続的に再び閉じられるように、前記変位機構を制御するステップと、
   を含む、方法。
8. 前記変位機構は、前記走査動作中、前記少なくとも２つの可変遮蔽プレート間の前記開口の中心が、前記Ｘ線ライン検出器に対して移動するように制御される、請求項７に記載の方法。
9. 前記走査動作中の画像取得手順の始まりにおいて、前記変位機構は、前記Ｘ線ライン検出器の第１の端により近くにあり、前記少なくとも２つの可変遮蔽プレート間の前記開口を通じて照射されるＸ線検出器要素ラインの数が、前記第１の端から離れて照射されるＸ線検出器要素ラインの数よりも小さいように制御され、前記走査動作中の画像取得手順の終わりにおいて、前記変位機構は、前記Ｘ線ライン検出器の前記第１の端とは反対側の第２の端により近くにあり、前記少なくとも２つの可変遮蔽プレート間の前記開口を通じて照射されるＸ線検出器要素ラインの数が、前記第２の端から離れて照射されるＸ線検出器要素ラインの数よりも小さいように制御される、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記少なくとも２つの遮蔽プレート間の前記開口の横方向における変位速度は、当該開口を通過するＸ線ビームの一部が、Ｘ線検出器の表面のある位置において、前記Ｘ線ビームが前記Ｘ線検出器自体の動きよりも早く移動するような速度で横方向に変位するように、十分に高い、請求項７乃至９の何れか一項に記載の方法。
11. コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、請求項７乃至１０の何れか一項に記載の方法を行うように命令するコンピュータ可読コードを含む、コンピュータプログラム。
12. 請求項１１に記載のコンピュータプログラムが記憶される、コンピュータ可読媒体。

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