JP6732805B2 - マルチモーダル検出システムおよび方法 - Google Patents

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Description

本発明は、イメージングの技術分野に関し、より詳細には、マルチモーダル検出システムおよび方法に関する。
従来の放射線イメージング技術では、Ｘ線透過イメージングおよびＸ線回折イメージングが一般的に使用される２つの非破壊検査手段となっている。これらの２つのＸ線イメージング技術は、単独で使用してもよいし、または組み合わせて使用して検出の精度を向上させることもできる。
これらの２つの手段を組み合わせて使用することに関して、ＵＳ７９２４９７８Ｂ２およびＵＳ７８６９５６６Ｂ２には、先にＸ線断層イメージング技術（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ)の検出を行い、次にＸ線回折イメージング技術(Ｘ−ｒａｙ ＤｉｆｆｒａＣＴｉｏｎ：ＸＲＤ)の検出を行う２段階検出システムが開示されている。しかしながら、このような２段階検出システムは、実際的に２つの独立したシステムにより組み上げられ、各システムは、それぞれ独立した放射源を利用するので、システムの体積が大きくなり、放射源の利用率が低い。また、これらの２段階検出システムは、２つのシステムの間で疑わしい領域の位置を正確に制御する必要があるため、検出効率が低い。
また、ＵＳ７７８７５９１Ｂ２には、ＸＲＤ測定と同時にマルチアングル透過イメージングを行うことができる「逆扇形束」のＸＲＤ検出システムが開示されている。当該システムは、一組の放射源を利用しているが、当該システムは実際的に準３Ｄクロマトグラフィ検出システムであり、放射源の分布角度が限られているため、ＣＴイメージングの品質効果に達成することは難しい。
米国特許第７９２４９７８号明細書 米国特許第７８６９５６６号明細書 米国特許第７７８７５９１号明細書
本発明の１つの形態によれば、被検体を照射する分布式放射源と、分布式放射源の放射線をＣＴ検出用の一方の部分とＸＲＤ検出用の他方の部分との２つの部分に分割する前方コリメータと、ＣＴ検出を行って被検体のＣＴ画像を取得するＣＴ検出機器と、ＸＲＤ検出を行って被検体のＸＲＤ画像を取得するＸＲＤ検出機器とを備え、ＣＴ検出とＸＲＤ検出が、同時に行われるマルチモーダル検出システムを提供する。
一実施例では、マルチモーダル検出システムは、複数の分布式放射源を備えており、各分布式放射源に対応する前方コリメータと、ＣＴ検出機器と、ＸＲＤ検出機器とを備える。
一実施例では、各分布式放射源は、搬送通路枠の内側の少なくとも一部に配置されており、対応されるＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器は、被検体が前記前方コリメータと当該対応されるＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器との間に介在するように配置されている。
一実施例では、各分布式放射源は、直線型、円弧型、Ｌ字状、Ｕ字状、マルチセグメント型のうちの１つから選択される。
一実施例では、各分布式放射源は、複数の放射源焦点を有し、これらの放射源焦点は、独立的に活性化されて放射線を放出する。
一実施例では、マルチモーダル検出システムは、各分布式放射源における放射源焦点の活性化形態を制御する分布式放射源制御機器をさらに備える。
一実施例では、複数の分布式放射源の各々は、同じ数量の放射源焦点を有する。別の実施例では、複数の分布式放射源モジュールの各々は、異なる数量の放射源焦点を有する。
一実施例では、ＣＴ検出機器は、ＣＴ検出を行ってＣＴデータを取得する少なくとも１つのＣＴ検出器を備える。
一実施例では、ＣＴ検出器は、エネルギーデポジション検出器、デュアルエネルギー検出器、エネルギースペクトル検出器のうちの１つから選択される。別の実施例では、ＣＴ検出器は、1次元ラインアレイ検出器、2次元平面アレイ検出器のいずれかの形態を有する。
一実施例では、ＣＴ検出機器は、ＣＴ検出器によって取得されたＣＴデータを処理してＣＴ画像を取得するＣＴデータプロセッサをさらに備える。
一実施例では、ＣＴ検出用の放射線は、扇形束である。別の実施例では、ＣＴ検出用の放射線は円錐形束である。
一実施例では、ＸＲＤ検出用の放射線は、被検体を経由して散乱され、ＸＲＤ検出機器は、散乱線から同一の散乱方向を有する放射線を選択する後方コリメータと、後方コリメータを通過して同一の散乱方向を有する放射線を受け取り、ＸＲＤ散乱データを取得する少なくとも１つのＸＲＤ散乱検出器と、を備える。
一実施例では、ＸＲＤ検出用の放射線は、被検体を通り抜けており、ＸＲＤ検出機器は、被検体を通り抜けた放射線を受け取って、ＸＲＤ透過データを取得する少なくとも１つのＸＲＤ透過検出器をさらに備える。
一実施例では、ＸＲＤ検出機器は、ＸＲＤ散乱データおよび前記ＸＲＤ透過データを処理してＸＲＤ画像を取得するＸＲＤデータプロセッサをさらに備える。
一実施例では、ＸＲＤ検出用の放射線は、ペンビームである。別の実施例では、ＸＲＤ検出用の放射線は、扇形に分布される。さらに別の実施例では、ＸＲＤ検出用の放射線は、平行に分布される。一実施例では、前記一方の部分の放射線は、複数の部分に分割され、これらの複数の部分の放射線は、それぞれ、前記ＸＲＤ検出に用いられる。別の実施例では、前記他方の部分の放射線は、複数の部分に分割され、これらの複数の部分の放射線は、それぞれ、前記ＣＴ検出に用いられる。
一実施例では、ＣＴ検出用の放射線の照射平面の中心線とＸＲＤ検出用の放射線の照射平面の中心線とは、ＸＲＤ検出とＣＴ検出が相互に干渉しないように、一定の偏角を有する。
一実施例では、ＸＲＤ検出機器とＣＴ検出機器は、お互いの補正が行われるように、ＸＲＤ画像のデータとＣＴ画像のデータとを通信する。
本発明の別の形態によれば、被検体に放射線を照射する分布式放射源を制御するステップと、前方コリメータにより分布式放射源の放射線をＣＴ検出用の一方の部分とＸＲＤ検出用の他方の部分との２つの部分に分割するステップと、ＣＴ検出機器によりＣＴ検出を行って被検体のＣＴ画像を取得し、ＸＲＤ検出機器によりＸＲＤ検出を行って被検体のＸＲＤ画像を取得し、且つＣＴ検出とＸＲＤ検出とが同時に行われるステップと、を含むマルチモーダル検出方法を提供する。
本発明のマルチモーダル検出システムおよび方法によれば、ＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器は、一組の分布式放射源を共用することができ、ＣＴ検出とＸＲＤ検出を同時に行って、ＣＴ画像およびＸＲＤ画像を取得することができる。また、ＸＲＤ検出機器とＣＴ検出機器は、ＸＲＤ画像とＣＴ画像のデータを相互に通信してイメージング品質を向上させることができる。
本発明の一実施例によるマルチモーダル検出システムを示したシステムブロック図である。 本発明の一実施例によるマルチモーダル検出システムを示した模式図である。 本発明の実施例によるマルチモーダル検出システムを示した的縦断面図である。 本発明の一実施例によるマルチモーダルイメージングの原理を示す模式図である。 本発明の一実施例によるＣＴイメージングの原理を示す模式図である。 本発明の一実施例によるＬ字状およびＵ字状に配列された分布式放射源を示した模式図である。 本発明の別の実施例によるマルチセグメント型に配列された分布式放射源を示した模式図である。 本発明の一実施例によるＸＲＤ検出の放射線束の形態および分布を示した模式図である。 本発明の別の実施例によるＸＲＤ検出の放射線束の形態及び分布を示した模式図である。 本発明の一実施例によるマルチモーダル検出方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施例によるＣＴデータを用いてＸＲＤ画像を補正するのを示した模式図である。
本発明の実施例に対する以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供させるために、多くの特定の詳細が記載されている。しかしながら、当業者であれば、本発明は特定の詳細における一部を用いずに実施できることは明らかである。以下の実施例に対する説明は、単に本発明の例を示すことによって本発明をより明確に理解させるために提供される。本発明は、決して以下に記載された特定の配置および方法のステップに限定されるものではなく、本発明の精神から逸脱しないかぎり、関連する素子、部材および方法のステップの変更、置換および改良を含む。
以下、図１〜１０を参照して、本発明の実施例によるマルチモーダル検出システムおよび方法を説明する。なお、本発明の特徴および利点は、図面を参照することによってより明確に理解できる。図面は、例示的なものであり、本発明に対する限定として理解すべきではない。
図１は、本発明の一実施例によるマルチモーダル検出システム１００を示したシステムブロック図である。図１に示すように、本発明の実施例によるマルチモーダル検出システム１００は、被検体を照射する分布式放射源１０１と、分布式放射源１０１の放射線をＣＴ検出用とＸＲＤ検出用の２つの部分に分割する前方コリメータ１０２と、ＣＴ検出を行って被検体のＣＴ画像を取得するＣＴ検出機器１０３と、ＸＲＤ検出を行って被検体のＸＲＤ画像を取得するＸＲＤ検出機器１０４と備え、ＣＴ検出とＸＲＤ検出は、同時に行われる。
一実施例では、前方コリメータは、分布式放射源の放射線をＣＴ検出用とＸＲＤ検出用の２つの部分に分割するように、二重開口を有する前方コリメータであってもよい。しかし、前方コリメータの分布式放射源の放射線に対する分割は、必ずしも分布式放射源の放射線を物理的に２つの部分に分割することを示すものではなく、前方コリメータによって大きい円錐角を有する放射線束を形成して、一部分の放射線がＣＴ検出に用いられ、他の部分の放射線がＸＲＤ検出に用いられるようにしてもよい。
ＣＴ検出部分において、ＣＴ検出機器１０３は、ＣＴ検出を行いＣＴデータを取得する少なくとも１つのＣＴ検出器１０５を含む。
一実施例では、ＣＴ検出機器１０３は、ＣＴ検出器１０５によって取得されたＣＴデータを処理してＣＴ画像を取得するＣＴデータプロセッサ１０６をさらに含む。ＣＴ検出器１０５およびＣＴデータプロセッサ１０６は、別個の装置として記載されているが、両者は一緒に統合されてもよい。或いは、ＣＴデータプロセッサ１０６の代わりに、ＣＴ検出器１０５がＣＴデータを当該ＣＴ検出機器１０３の周辺の処理機器に転送して処理が行われるようにし、処理機器が処理されたＣＴ画像を再びＣＴ検出機器１０３に戻してもよいことを理解すべきである。
一実施例では、ＣＴ検出機器１０３は、後方コリメータ（図示せず)をさらに含むことができる。当該後方コリメータは、前方コリメータ１０２とＣＴ検出器１０５との間に配置され、ＣＴ検出部分の放射線の向きを制御し、ＣＴ検出機器１０３のＣＴイメージング品質を向上させることができる。当該後方コリメータは、ＣＴ検出機器１０３において必ずしも必要ではないことを理解すべきである。
ＸＲＤ検出において、ＸＲＤ検出用の放射線は被検体を介して散乱することを理解すべきである。一実施例では、ＸＲＤ検出機器１０４は、散乱線から同一の散乱線方向を有する放射線を選択する後方コリメータ１０７と、後方コリメータ１０７を通過した同じ散乱線方向を有する放射線を受光して、ＸＲＤデータを取得する少なくとも１つのＸＲＤ散乱検出器１０８とを含む。
また、ＸＲＤ検出用の放射線は、被検体を通り抜けることを理解すべきである。一実施例では、ＸＲＤ検出機器１０４は、被検体を通過した放射線を受光して、ＸＲＤ透過データを取得する少なくとも１つのＸＲＤ透過検出器１０９をさらに含む。
一実施例では、ＸＲＤ検出機器１０４は、ＸＲＤ散乱データおよびＸＲＤ透過データを処理してＸＲＤ画像を取得するＸＲＤデータプロセッサ１１０をさらに含む。ＣＴ検出部分と同じく、ここで、ＸＲＤ散乱検出器１０８および/又はＸＲＤ透過検出器１０９は、別個の装置として記載されているが、これらは一緒に統合されてもよい。或いは、ＸＲＤデータプロセッサ１１０の代わりに、ＸＲＤ散乱検出器１０８および/又はＸＲＤ透過検出器１０９がＸＲＤデータを当該ＸＲＤ検出機器１０４の周辺の処理機器に転送して処理が行われるようにし、処理機器が処理されたＸＲＤ画像を再びＸＲＤ検出機器１０４に戻してもよいことを理解すべきである。
ＣＴ検出機器１０３で得られたＣＴ画像およびＸＲＤ検出機器１０４で得られたＸＲＤ画像は、物質認識に用いることができる。また、ＣＴ検出機器１０３およびＸＲＤ検出機器１０４は、図１に示すように、ＣＴ画像のデータおよびＸＲＤ画像のデータを通信して、お互いの補正が行われるようにすることができる。これにより、本発明のマルチモーダル検出システム１００によれば、ＣＴ検出機器１０３とＸＲＤ検出機器１０４は、一組の分布式放射源１０１を共用することができ、ＣＴ検出とＸＲＤ検出を同時に行うことができる。
図２は、本発明の一実施例によるマルチモーダル検出システム１００を示した模式図である。図２に示すように、被検体１１１は、搬送ベルトによって一定の速度ＶでＺ方向に向けて搬送通路１１２を通過する。説明の便宜上、図２にはＸＹＺ座標系が示されており、Ｚ方向は、搬送ベルトの搬送方向であり、Ｙ方向は、搬送ベルトの平面に垂直する方向であり、Ｘ方向は、Ｚ方向およびＹ方向によって構成された平面に垂直する方向である。
マルチモーダル検出システム１００は、被検体１１１を照射する分布式放射源１０１を含む。図２では、分布式放射源１０１が２つ示されているが、マルチモーダル検出システム１００は、より多くの分布式放射源１０１を含むことができることを理解すべきである。分布式放射源１０１は、搬送通路枠１１３の内側の少なくとも一部に配置されていてもよい。図２に示すように、２つの分布式放射源１０１の一方は、搬送通路枠１１３の内側の上端縁に位置し、他方は、搬送通路枠１１３の内側の的側壁端縁に位置するが、分布式放射源１０１の取り付け位置は、これに限定されず、例えば、分布式放射源１０１は、搬送通路枠１１３の上端、底部、および側壁の少なくとも一方の内側の任意の位置に配置することができる。
分布式放射源１０１には、少なくとも１つの放射源焦点があってもよく、これらの放射源焦点は、独立的に活性化されて放射線を放射してもよい。これらの放射源焦点の活性化形態(例えば、活性化の順序および組み合わせの形態)は、分布式放射源制御機器又は制御プログラムによって制御されてもよいことを理解すべきである。また、複数の分布式放射源１０１を有する場合、これらの分布式放射源１０１のそれぞれが有する放射源焦点の数は同数でもよく、それぞれ異なってもよい。分布式放射源１０１における放射源焦点が活性化される任意の時点で、ＸＲＤデータおよびＣＴデータを同時に取得することができる。
マルチモーダル検出システム１００は、前方コリメータ１０２、ＣＴ検出機器１０３、およびＸＲＤ検出機器１０４（図２には図示せず）をさらに含む。前方コリメータ１０２は、分布式放射源１０１の放射線を２つの部分に分割し、一方の部分はＣＴ検出に用いられ、他方の部分はＸＲＤ検出に用いられる。ＣＴ検出機器１０３は、ＣＴ検出を行って被検体のＣＴ画像を取得する。ＸＲＤ検出機器１０４は、ＸＲＤ検出を行って被検体のＸＲＤ画像を取得する。注意すべきことは、ＣＴ検出とＸＲＤ検出は同時に行われる。
本発明のマルチモーダル検出システムでは、複数の分布式放射源を有する場合、システムは、各分布式放射源に対応する前方コリメータ、ＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器を含む。各分布式放射源に対応する前方コリメータは、当該分布式放射源と被検体との間に配置され、ＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器は、被検体が前方コリメータとそれに対応するＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器との間に介されるように配置され、即ち、ＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器は、被検体の前方コリメータとは対向する側に配置されている。例えば，図２を参照すると、分布式放射源１０１は、搬送通路枠１１３の内側の上端縁に配置され、前方コリメータは、放射線を分割することができるように分布式放射源１０１の下方に配置され、ＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器は、搬送ベルトの下方に配置されてもよい。
上述したように、本発明の実施例によるマルチモーダル検出システム１００は、ＣＴ検出システムとＸＲＤ検出システムが融合され、従来の多段検出を有機的に組み合わせており、ＣＴ検出システムとＸＲＤ検出システムは、実質的に一組の分布式放射源を共用しているので、ＣＴ画像およびＸＲＤ画像を同時に取得することができる。したがって、多段検出システムに比べて、システムの規模を低減させ、検出効率および検出精度を向上させることができる。
図３は、本発明の実施例によるマルチモーダル検出システム１００を示した縦断面図。図３にもＸＹＺ座標系が示されており、この座標系は、図２のＸＹＺ座標系と同じであり、図３は縦断面図であるので、Ｘ方向は紙面に垂直して内側に向いている。また、図３において、図１と同じ符号は同じ素子を示す。注意すべきことは、以下の説明では、ただ１つの分布式放射源について説明するが、複数の分布式放射源を有する場合、各分布式放射源に対して、対応する前方コリメータ、ＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器を配置し、類似した検出を実行する。
図３に示すように、被検体１１１は、搬送ベルト１１４と共にＺ方向に走行する。被検体１１１は、搬送通路１１２を通過する際に、分布式放射源１０１によって照射される。図３に示すように、分布式放射源１０１における放射源焦点から放射された放射線は２つの部分に分割され、一方の部分は、ＣＴ検出機器１０３に向かって照射され、ＣＴ検出に用いられ、他方の部分は、ＸＲＤ検出機器１０４に向かって照射され、ＸＲＤ検出に用いられる。上述の放射線の分割は、実際的には、分布式放射源１０１と被検体１１１との間に配置された前方コリメータ１０２によって行われる。ＣＴ検出とＸＲＤ検出とが干渉しないように、前方コリメータ１０２により分割された２つの部分の放射線の照射面の間には一定の偏角があるので、ＣＴ検出とＸＲＤ検出を独立的に同時に行うことができる。ＸＲＤ検出のための検出平面は、ＣＴ検出平面の片側又は両側にあってもよい。
図３に示すように、ＣＴ検出部分において、マルチモーダル検出システム１００は、ＣＴ検出機器１０３をさらに含む。ＣＴ検出機器１０３は、ＣＴ検出を実行してＣＴデータを取得する少なくとも１つのＣＴ検出器１０５を含む。一実施例では、ＣＴ検出器１０５は、エネルギーデポジション検出器、デュアルエネルギー検出器、エネルギースペクトル検出器(即ち、光子計数検出器)のうちの１つから選択することができる。ＣＴ検出器１０５は、1次元ラインアレイ検出器または2次元平面アレイ検出器の形態を有してもよく、2次元平面アレイ検出器は、例えば平面検出器または曲面検出器であってもよい。ＣＴ検出機器１０３は、ＣＴ検出器１０５によって得られたＣＴデータを処理してＣＴ画像を取得するＣＴデータプロセッサ１０６(図には図示せず)。ＣＴ検出用の放射線は、それぞれ単一スライスまたはマルチスライススパイラルＣＴイメージング方式に対応する扇形束または円錐形束であってもよい。
ＸＲＤ検出部分において、マルチモーダル検出システム１００は、ＸＲＤ検出機器１０４をさらに含む。前方コリメータ１０２を通過した後、ＸＲＤ検出に用いられる放射線は、被検体１１１に照射された後に散乱される。図３に示すように、散乱線は、後方コリメータ１０７を通過した後、ＸＲＤ検出機器１０４に含まれている少なくとも１つのＸＲＤ散乱検出器１０８に入る。後方コリメータ１０７は、散乱線から同一の散乱方向を有する放射線を選択する。少なくとも１つのＸＲＤ散乱検出器１０８が、後方コリメータ１０７を通過して同一の散乱方向を有する放射線を受光して、ＸＲＤ散乱データを取得する。図３において、後方コリメータ１０７は、散乱角θの散乱線を選択して、少なくとも１つのＸＲＤ散乱検出器１０８に入射する。一実施例では、ＸＲＤ散乱検出器１０８は、ピクセルレベルのエネルギースペクトル検出器であってもよい。
また、ＸＲＤ検出用の放射線もその一部が被検体１１１を透過するので、一実施例では、ＸＲＤ検出機器が、被検体１１１を透過した放射線を受光してＸＲＤ透過データを取得するＸＲＤ透過検出器１０９をさらに含んでもよい。当該ＸＲＤ透過データにより、ＸＲＤ散乱検出器１０８の測定結果を補正することができ、被検体１１１のより豊かでより正確な情報を得ることができる。
図４は、本発明の実施例によるマルチモーダル検出の原理を示す模式図である。図４において、図１〜図３と同じ符号は同じ素子を示す。図４に示すように、符号１１５は検出領域を示している。分布式放射源１０１における放射源焦点から放射される放射線は、前方コリメータ１０２の制限によって２つの部分に分割され、一方の部分は、ＣＴ検出機器１０３に向かって照射され、ＣＴ検出に用いられ、他方の部分は、ＸＲＤ検出機器１０４に向かって照射され、ＸＲＤ検出に用いられる。ＣＴ検出とＸＲＤ検出が干渉しないように、前方コリメータ１０２によって分割された２つの部分の放射線の照射平面の間には一定の偏角があるので、ＣＴ検出とＸＲＤ検出を独立的に同時に行うことができる。
ＣＴ検出部分において、ＣＴ検出機器１０３に含まれているＣＴ検出器１０５は、前方コリメータ１０２の制限によって分割された一方の部分の放射線を受け取り、ＣＴ検出を行ってＣＴデータを取得する。図５は、本発明の一実施例によるＣＴイメージングの原理を示す模式図である。図５に示すように、被検体１１１は、分布式放射源１０１とＣＴ検出器１０５との間に位置している。上述のように、ＣＴ検出用の放射線は、それぞれ単一スライスまたはマルチスライススパイラルＣＴイメージング方式に対応する扇形束または円錐形束であってもよい。分布式放射源１０１における異なる放射源焦点が活性化されるとき、放射源焦点から放射される放射線は、異なる角度から被検体１１１に照射され、ＣＴ検出器１０５は、１つの照射平面を取って、当該照射平面上の被検体１１１の投影データを得ることができる。図５は、分布式放射源１０１の２つのエッジ位置での放射源焦点から放射された放射線が被検体１１１を通過してイメージングされる状況のみを示している。分布式放射源１０１におけるより多くの放射源焦点が活性化される場合、投影された画像は、もっと正確に被検体１１１自身の状態を反映することができる。
図５において、分布式放射源１０１は、直線型に配置されているのが示されている。しかしながら、分布式放射源はこれに限定されず、他の実施例において、分布式放射源は、円弧型、Ｌ字状、Ｕ字状に配置或いはその他の形態に配置されてもよいし、例えば、分布式放射源１０１は、異なる平面上に配置された複数のセグメントにより構成され、即ちマルチセグメント型に配列されてもよい。図６は、Ｌ字状およびＵ字状に配列された分布式放射源を示しており、このような配列形態は非常に大きな角度範囲の投影データを取得することを保証することができるので、ＣＴ画像の再構成の精度を向上させることができる。図７は、マルチセグメント型に配列された形態の分布式放射源モジュールを示しており、このような配列形態は、十分な角度の投影データを取得することができる。
続いて、図４を参照すると、一方、ＸＲＤ検出機器１０４は、前方コリメータ１０２の制限によって分割された他方の部分の放射線を受け取って、ＸＲＤ検出を行ってＸＲＤ画像を取得する。図４に示すように、ＸＲＤ検出用の放射線１１６は、被検体に照射された後に散乱される。幾つかの異なる方向の散乱線があることを理解すべきであるが、システムは、後方コリメータ１０７によって各散乱線から同一の散乱方向を有する放射線が選択され、ＸＲＤ検出機器１０４に含まれている少なくとも１つのＸＲＤ散乱検出器１０８に入射されるように構成されている。少なくとも１つのＸＲＤ散乱検出器１０８は、後方コリメータ１０７により制限された放射線を受け取り、ＸＲＤ検出を行ってＸＲＤ散乱データ（例えば、ＸＲＤ散乱エネルギースペクトル図)を取得する。
ＸＲＤ検出は、ポイント・バイ・ポイント測定が可能なので、様々な配列形態の分布式放射源に対していずれも完全なデータを取得することができる。ＣＴ検出には、大量の放射源焦点が必要であり、間隔が狭く、分布が広いため、ＸＲＤ検出は、これらの放射源焦点の全部または一部を利用し、前方コリメータを介して対応する放射線を引き出し、後方コリメータの制限によって各点の固定散乱角度の散乱データを取得することができる。
図８は、本発明の一実施例によるＸＲＤ検出の放射線束の形態および分布を示した模式図である。図８にもＸＹＺ座標系が示されており、この座標系は、図２のＸＹＺ座標系と同じであり、同様に、Ｘ方向が紙面に垂直して内側に向いている。図８に示すように、前方コリメータ１０２の制限の下で、分布式放射源１０１における各放射源焦点は、ＸＲＤ検出の平面において複数のペンビームの放射線を放出し、これらのペンビームの放射線は、扇形に分布される。図９は、本発明の別の実施例によるＸＲＤ検出の放射線束の形態および分布を示した模式図。図９にもＸＹＺ座標系が示されており、この座標系は、図８のＸＹＺ座標系と同じであり、同様に、Ｘ方向が紙面に垂直して内側に向いている。図９に示すように、前方コリメータ１０１の制限の下で、分布式放射源１０１における各放射源焦点は、ＸＲＤ検出の平面において単一のペンビームの放射線を放出し、すべての放射源焦点から放出されたペンビームは平行に分布される。どのような形態の放射線分布にかかわらず、これらの放射線束は、後方コリメータ１０７の制限により各ＸＲＤ散乱検出器１０８に入射され、各ＸＲＤ散乱検出器１０８は、被検体の各点の固定散乱角度の散乱情報を測定する。ＸＲＤ検出用の放射線は、上述の形態に限定されないことを理解すべきである。
また、図４に示すように、ＸＲＤ検出用の放射線１１５も被検体を通り抜ける。したがって、ＸＲＤ検出機器１０４は、被検体を通り抜けた放射線を受け取ってＸＲＤ透過データ(例えば、ＸＲＤ透過エネルギースペクトル図)を取得するＸＲＤ透過検出器１０９をさらに含んでもよい。当該ＸＲＤ透過データは、ＸＲＤ散乱検出器１０８の測定結果を補正することができ、被検体のより豊かでより正確な情報を得ることができる。
ＸＲＤ検出用の放射線の照射平面とＣＴ検出用の放射線の照射平面との間には、ＣＴ検出とＸＲＤ検出とがより良好に分離できるように、一定の偏角を有してもよいことを理解すべきである。この角度は、必要に応じて変化することができる。一実施例では、ＣＴ検出用の放射線の照射平面は、ＸＹ平面（即ち、搬送ベルトの走行方向と垂直する）と平行してもよく、ＸＲＤ検出用の放射線の照射中心平面は、ＸＹ平面と一定の角度を有してもよい。また、ＸＲＤ検出の検出平面は、ＣＴ検出の検出平面の片側または両側にあってもよい。
以上、本発明の実施例によるマルチモーダル検出システムについて説明した。本発明は、マルチモーダル検出方法をさらに提供する。図１０は、本発明の一実施例によるマルチモーダル検出方法２００を示したフローチャートである。図１０に示すように、マルチモーダル検出方法２００は、被検体に照射する放射線を放出する分布式放射源を制御するＳ２０１と；前方コリメータにより分布式放射源の放射線をＸＲＤ検出用とＣＴ検出用の２つの部分に分割するＳ２０２と；ＣＴ検出機器によりＣＴ検出を行って被検体のＣＴ画像を取得し、ＸＲＤ検出機器によりＸＲＤ検出を行って被検体のＸＲＤ画像を取得し、且つＣＴ検出とＸＲＤ検出とが同時に行われるＳ２０３とを含む。
本発明の実施例によるマルチモーダル検出システムおよび方法では、ＣＴ検出機器とＸＲＤ検出機器は、ＣＴ画像のデータとＸＲＤ画像のデータとを相互に通信して、お互いの補正を行うことができる。具体的には、ＸＲＤ画像は、通常、信号対雑音比が低く、空間解像度が低いため、異なる物質のＸＲＤスペクトルが被検体のエッジ部分で重なる可能性がある。一方、ＣＴ画像は構造情報が明確で、空間解像度は高い。したがって、ＣＴ画像のデータを用いてＸＲＤ画像のエッジをシャープにすることができ、ある程度スペクトルエイリアシングによる物質の誤認識を回避することができる。
図１１は、本発明の一実施例によるＣＴデータを用いてＸＲＤ画像を補正するのを示した模式図である。具体的には、ＸＲＤ画像の空間解像度が高くないため、ＸＲＤ画像の１つのピクセルが、ＣＴ画像において２つの物質のエッジとして表示される。この場合、２つの物質の独立したＸＲＤスペクトルを加重合計して、物質のエッジに位置する可能性のあるピクセルのＸＲＤ画像情報と比較し、両者の差が一定範囲内にある場合、当該ピクセルのＸＲＤ画像情報は、第３の物質ではなく、２つの物質のＸＲＤ画像情報の合計であると認識する。その後、これらの２つの物質のＸＲＤ情報をそれぞれの構造に充填して、エイリアシングされたＸＲＤデータを除去することができる。
一方、ＸＲＤ検出によって得られた画像データを用いてＣＴ画像に対し散乱補正を行うことができる。具体的には、ＸＲＤ検出によって物体内の各点のコヒーレント散乱と非コヒーレント散乱との和の分布（コヒーレント散乱が大部分を占める）を得ることができる。各点のＸＲＤスペクトルによって一定範囲内の物質の散乱カーネル関数を得ることができ、当該散乱カーネル関数を用いてＣＴ画像の散乱補正を行うことで、ＣＴ画像データの精度を向上させることができる。
なお、ＣＴ、ＸＲＤ画像情報を利用したうえで、画像構造類似性(ＣＴ画像)と物質材料類似性(ＸＲＤ画像)を組み合わせて、Ｎｏｎ＿Ｌｏｃａｌノイズリダクションアルゴリズムに従って重み計算を行い、２つの画像に対してノイズリダクションを行い、各画像の信号対雑音比を向上させることができる。
また、高解像度のエネルギースペクトル検出器でＣＴ画像を測定すると、物体の各点の減衰係数がエネルギーに対する分布を得ることができ、当該ＣＴデータを用いてＸＲＤ画像に対し減衰補正を行うことができる。散乱経路の減衰スペクトルの代わりに透過経路の減衰スペクトルを利用する従来の減衰補正方法と比較して、より精確であり、ＸＲＤ検出に用いる透過検出器も節約することができる。
上述のように、本発明の実施例によるマルチモーダル検出システムおよび方法によれば，２つの検出(ＣＴ検出およびＸＲＤ検出)により得られた物質情報の組み合わせに基づいて物質認識を行うことができる。本発明の実施例によるシステム及び方法によれば、「先にＣＴ、次にＸＲＤ」の方式ではなく、ＣＴ検出情報とＸＲＤ検出情報を同時に使って物質認識を行う。ＣＴ検出により安全領域とみなされる領域に対してもＸＲＤ検出を行うため、システムの誤警報率およびチェック漏れ率を低下させることができる。
また、本発明の実施例によるマルチモーダル検出システムおよび方法によれば、ＣＴ検出システムとＸＲＤ検出システムとを、システム構造および物理的情報の両方面から実質的且つ有機的に組み合わせている。両者は、１組の分布式放射源を共用しているため，コストを低減しつつ、検出システムの全体の体積を減少させる。ＣＴ検出とＸＲＤ検出が同時に行われ、検出平面が近づいているため、マルチモーダル情報の位置合わせおよび様々なインタラクションの複雑さを低減し、システムの検出効率および精度を向上させる。システムにおいて、ＣＴ検出およびＸＲＤ検出の両方は固定測定であるため、検出器、放射源および被検体の複雑な機械的動きを回避し、システムの安定性を向上させる。なお、ＣＴ検出とＸＲＤ検出のデータを同時に処理するため、マルチモーダルイメージングデータ間の情報交換を増加し、実際的に外部（システム構造）から内部（データ）までの組み合わせを実現し、検出品質を向上させる。
本発明の実施例によるマルチモーダル検出システムおよび方法は、セキュリティ検査の分野に適用することができるが、当業者であれば、本発明の実施例によるマルチモーダル検出システムおよび方法は、セキュリティ検査の分野に限定されず、他の関連分野にも適用することができることを理解すべきである。
特許請求の範囲における「含む」または「備える」という用語は、特許請求の範囲に記載されていない素子またはモジュールの存在を排除するものではないことを留意すべきである。素子またはモジュールの前に位置する冠詞「１」または「１つ」は、このような素子またはモジュールが複数存在するのを排除することではない。
また、本明細書で使用される用語は、主に、読みやすさや教示の目的で選択されたものであり、本発明の主題を解釈または制限するために選択されたものではないことを理解すべきである。したがって、添付の特許請求の範囲や精神から逸脱しないかぎり、多くの修正および変更は、当業者にとって明らかである。本発明の範囲に関して、本明細書に記載されたのは説明するためであって、限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって限定されるものとする。

Claims (21)

  1. 被検体を照射する分布式放射源と、
    前記分布式放射源の放射線をＣＴ検出用の一方の部分とＸＲＤ検出用の他方の部分との２つの部分に分割する前方コリメータと、
    前記ＣＴ検出を行って前記被検体のＣＴ画像を取得するＣＴ検出機器と、
    前記ＸＲＤ検出を行って前記被検体のＸＲＤ画像を取得するＸＲＤ検出機器と
    を備え、
    同一の前記被検体に対する前記ＣＴ検出と前記ＸＲＤ検出が、同時に行われ、前記ＣＴ検出の結果であるＣＴ画像と前記ＸＲＤ検出の結果であるＸＲＤ画像により、お互いの補正が行われる
    マルチモーダル検出システム。
  2. 前記マルチモーダル検出システムは、複数の分布式放射源を備えており、各分布式放射源に対応する前方コリメータと、ＣＴ検出機器と、ＸＲＤ検出機器とを備える
    請求項１に記載のマルチモーダル検出システム。
  3. 各前記分布式放射源は、搬送通路枠の内側の少なくとも一部に配置されており、各前記分布式放射源に対応する前方コリメータは、当該分布式放射源と被検体との間に配置されており、対応されるＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器は、被検体が前記前方コリメータと当該対応されるＣＴ検出機器およびＸＲＤ検出機器との間に介在するように配置されている
    請求項２に記載のマルチモーダル検出システム。
  4. 各前記分布式放射源は、直線型、円弧型、Ｌ字状、Ｕ字状、マルチセグメント型のうちの１つから選択される
    請求項２に記載のマルチモーダル検出システム。
  5. 各前記分布式放射源は、複数の放射源焦点を有し、これらの放射源焦点は、独立的に活性化されて放射線を放出する
    請求項２に記載のマルチモーダル検出システム。
  6. 各前記分布式放射源における放射源焦点の活性化形態を制御する分布式放射源制御機器をさらに備える
    請求項５に記載のマルチモーダル検出システム。
  7. 前記複数の分布式放射源の各々は、異なる数量または同じ数量の放射源焦点を有する
    請求項５に記載のマルチモーダル検出システム。
  8. 前記ＣＴ検出機器は、
    前記ＣＴ検出を行ってＣＴデータを取得する少なくとも１つのＣＴ検出器を備える
    請求項１に記載のマルチモーダル検出システム。
  9. 前記ＣＴ検出器は、エネルギーデポジション検出器、デュアルエネルギー検出器、エネルギースペクトル検出器のうちの１つから選択される
    請求項８に記載のマルチモーダル検出システム。
  10. 前記ＣＴ検出機器は、
    前記ＣＴ検出器によって取得されたＣＴデータを処理して前記ＣＴ画像を取得するＣＴデータプロセッサをさらに備える
    請求項８に記載のマルチモーダル検出システム。
  11. 前記ＣＴ検出用の放射線は、扇形束または円錐形束である
    請求項１に記載のマルチモーダル検出システム。
  12. 前記ＸＲＤ検出用の放射線は、被検体を経由して散乱され、
    前記ＸＲＤ検出機器は、
    散乱線から同一の散乱方向を有する放射線を選択する後方コリメータと、 前記後方コリメータを通過して同一の散乱方向を有する放射線を受け取り、ＸＲＤ散乱データを取得する少なくとも１つのＸＲＤ散乱検出器と、を備える
    請求項１に記載のマルチモーダル検出システム。
  13. 前記ＸＲＤ検出用の放射線は、被検体を通り抜けており、
    前記ＸＲＤ検出機器は、
    被検体を通り抜けた放射線を受け取って、ＸＲＤ透過データを取得する少なくとも１つのＸＲＤ透過検出器をさらに備える
    請求項１２に記載のマルチモーダル検出システム。
  14. 前記ＸＲＤ検出機器は、
    前記ＸＲＤ散乱データおよび前記ＸＲＤ透過データを処理して前記ＸＲＤ画像を取得するＸＲＤデータプロセッサをさらに備える
    請求項１３に記載のマルチモーダル検出システム。
  15. 前記ＸＲＤ検出用の放射線は、ペンビームである
    請求項１に記載のマルチモーダル検出システム。
  16. 前記ＸＲＤ検出用の放射線は、扇形に分布または平行に分布される
    請求項１５に記載のマルチモーダル検出システム。
  17. 前記一方の部分の放射線は、複数の部分に分割され、これらの複数の部分の放射線は、それぞれ、前記ＸＲＤ検出に用いられる
    請求項１に記載のマルチモーダル検出システム。
  18. 前記他方の部分の放射線は、複数の部分に分割され、これらの複数の部分の放射線は、それぞれ、前記ＣＴ検出に用いられる
    請求項１に記載のマルチモーダル検出システム。
  19. 前記ＣＴ検出用の放射線の照射平面と前記ＸＲＤ検出用の放射線の照射中心平面とは、前記ＸＲＤ検出と前記ＣＴ検出が相互に干渉しないように、一定の偏角を有している
    請求項１、１７、１８の何れか一項に記載のマルチモーダル検出システム。
  20. 前記ＸＲＤ検出機器と前記ＣＴ検出機器は、お互いの補正が行われるように、前記ＸＲ Ｄ画像のデータと前記ＣＴ画像のデータとを通信する
    請求項１に記載のマルチモーダル検出システム。
  21. 被検体に放射線を照射する分布式放射源を制御するステップと、
    前方コリメータにより前記分布式放射源の放射線をＣＴ検出用の一方の部分とＸＲＤ検出用の他方の部分との２つの部分に分割するステップと、
    ＣＴ検出機器により前記ＣＴ検出を行って前記被検体のＣＴ画像を取得し、ＸＲＤ検出機器により前記ＸＲＤ検出を行って前記被検体のＸＲＤ画像を取得し、且つ同一の前記被検体に対する前記ＣＴ検出と前記ＸＲＤ検出とを同時に行うステップと、
    前記ＣＴ検出の結果であるＣＴ画像と前記ＸＲＤ検出の結果であるＸＲＤ画像により、お互いの補正を行うステップとを含む
    マルチモーダル検出方法。
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