KR102294774B1 - X-선 이미징 시스템 사용 및 교정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미징 프로세스 동안 X-선 초점 스팟의 위치를 실시간으로 결정하는 것, 및 초점 스팟 위치를 이용하여 초점 스팟과 고종횡비 검출기 요소들의 정렬을 보장하거나 초점 스팟 오정렬을 보정하여, 이에 의해, 이미지 아티팩트들을 완화시키는 것에 관한 것이다. 예를 들어, 초점 스팟 위치는 스캔 동안 전자기 전자 빔 조향을 사용하여 실시간으로 모니터링 및 조정될 수 있다. 대안으로, 초점 스팟 위치와 측정된 데이터 사이의 이전에 결정된 기능적 관계들이 획득된 데이터에서의 초점 스팟 오정렬을 처리 또는 보정하도록 적용될 수 있다.

Description

X-선 이미징 시스템 사용 및 교정{X-RAY IMAGING SYSTEM USE AND CALIBRATION}

본 명세서의 실시예들은 대체적으로 특정 이미징 상황에서의 초점 스팟 정렬 및/또는 이미징 스캔이 완료된 후의 교정 데이터의 획득 및 사용을 유지하는 것에 관한 것이다.

컴퓨터 단층 촬영(computed tomography, CT) 이미징 시스템과 같은 이미징 시스템에서, 팬- 또는 원추-형상의 X-선 빔이 환자, 수하물, 또는 다른 객체와 같은 객체에서의 관심 영역을 이미징하기 위해 그 객체를 향해 방출된다. 빔은 전형적으로 객체에 의해 감쇠된다. 후속으로, 감쇠된 빔은 검출기 요소들의 어레이를 갖는 CT 검출기 상에 입사된다. 감쇠된 빔에 응답하여, 어레이의 검출기 요소들은 객체의 정보 또는 내부 구조를 표현하는 각각의 전기 신호들을 생성한다. 이러한 전기 신호들은 객체에서의 관심 영역을 표현하는 이미지를 생성하도록 데이터 프로세싱 유닛에 의해 프로세싱된다.

특정 X-선 검출 기법들에서는, 규소와 같은 낮은 원자 번호 재료들을 포함하는 직접 변환 센서들이 채용될 수 있다. 이러한 재료들의 제한된 X-선 흡수율로 인해, 그러한 감지 기법들에서 사용되는 검출기 요소들은 2 mm 내지 3 mm 두께일 수 있는 높은 원자 번호 직접 변환 센서 재료(예컨대, 카드뮴/아연/텔루라이드 또는 카드뮴/텔루라이드로 구성됨) 또는 변환 재료 중간 층, 예컨대 신틸레이터를 채용하는 다른 X-선 감지 요소들에 대해 유의한 깊이(예컨대, 25 mm 초과, 예를 들면 35 mm 내지 40 mm)를 가질 수 있다. 각각의 타입의 변환 재료에 대해, 깊이는 높은 검출 효율을 달성하도록, 즉 검출기에 입사하는 광자들의 거의 모두(> 90%)를 감쇠시키도록 선택된다. 하기의 설명에서, 낮은 원자 번호의 직접 변환 X-선 센서의 일 실시예의 대표로서 규소를 사용하지만; 적절한 감쇠 속성들을 갖는 임의의 적합한 센서 재료가 구상된다. X-선 입사는, 규소 요소들이 측정될 때 상이한 X-선 스펙트럼 에너지에 대응하는 상이한 깊이 세그먼트들을 갖는 것으로 간주될 수 있도록 그러한 직접 변환 검출기들에서의 규소 요소들의 길이를 따르는 상이한 깊이들에서 측정될 수 있다.

하나의 치수(예컨대, Y 치수)에서의 그들의 상대적 길이 및 이러한 긴 치수에 수직인 평면(예컨대, X-Z 평면)에서의 높은 해상도(밀리미터 또는 서브밀리미터의 해상도에 대응함)에 대한 요구로 인해, 규소 검출기 요소들은 매우 높은 종횡비(즉, 검출기 요소들의 깊이 대 폭 및/또는 길이의 비)를 가질 수 있다. (예컨대, 검출기 내 Compton 산란을 완화시키는 데 사용되는) 검출기 요소들을 형성하는 각각의 규소 웨이퍼들 사이에 존재할 수 있는 고도 감쇠성 포일과 조합되는 이러한 기하구조는 X-선들이 방출되는 초점 스팟이 동작 동안 시프트되는 경우에 X-선들이 차단 또는 감쇠되게 할 수 있으며, 이는 X-선 튜브 내의 애노드가 가열됨에 따라 발생할 수 있다. 시스템이 정렬 상태에 있을 때, 이러한 광자들은 검출기와 다른 방식으로 상호작용할 것이다. 데이터의 이러한 손실은 이미지 재구성 상황에서 유해할 수 있는 이미지 아티팩트들과 연관될 수 있다.

범주 면에서 원래 청구되는 주제와 상응하는 특정 실시예들이 하기에서 요약된다. 이러한 실시예들은 청구되는 주제의 범주를 제한하고자 하는 것이 아니라, 오히려 이러한 실시예들은 단지 가능한 실시예들의 간략한 개요를 제공하고자 하는 것이다. 실제로, 본 발명은 하기에서 기술되는 실시예들과 유사하거나 또는 그들과는 상이할 수 있는 다양한 형태들을 포괄할 수 있다.

일 구현예에서, 교정 데이터를 생성하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 하나 이상의 공간적 치수들에서의 복수의 위치들에서 X-선 소스의 초점 스팟으로부터 X-선들이 방출된다. 각각의 위치에 대해, 페어링된 응답 데이터가 생성된다. 페어링된 응답 데이터는 센서 쌍의 제1 검출기 요소로부터의 제1 측정치 및 센서 쌍의 제2 검출기 요소로부터의 제2 측정치를 포함한다. 센서 쌍의 제1 검출기 요소 및 제2 검출기 요소는 하나 이상의 치수들에서의 초점 스팟의 이동에 대해 상보적 응답 함수들을 갖는다. 적어도 페어링된 응답 데이터와 하나 이상의 공간적 치수들에서의 대응하는 위치들이 연관되어 하나 이상의 기능적 관계들을 생성한다.

추가 구현예에서, X-선 초점 스팟 오정렬을 처리하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 초점 스팟을 포함하는 X-선 소스로부터 X-선들이 방출된다. X-선들은 스캐닝되는 환자 또는 객체가 위치되는 이미징 볼륨을 통과한다. 응답 데이터는 기준 센서 쌍들에 입사하는 X-선들이 환자 또는 객체를 통과하지 않는 곳에 위치된 하나 이상의 기준 센서 쌍들로부터 획득된다. 각각의 기준 센서 쌍에 대한 응답 데이터는 각각의 센서 쌍의 제1 검출기 요소로부터의 제1 측정치 및 각각의 센서 쌍의 제2 검출기 요소로부터의 제2 측정치를 포함한다. 각각의 기준 센서 쌍의 제1 검출기 요소 및 제2 검출기 요소는 하나 이상의 공간적 치수들에서의 초점 스팟의 이동에 대해 상보적 응답 함수들을 갖는다. 하나 이상의 기준 센서 쌍들로부터의 응답 데이터를 사용하여 초점 스팟의 하나 이상의 공간적 치수들에서의 위치가 결정된다. 하나 이상의 공간적 치수들에서의 초점 스팟의 위치에 기초하여 보정 동작이 수행된다.

추가 구현예에서, X-선 이미징 시스템이 제공된다. 이 구현예에 따르면, X-선 이미징 시스템은, 동작 동안 초점 스팟으로부터 X-선들을 방출하도록 구성된 X-선 소스, 및 X-선 소스에 의한 X-선 방출에 노출될 때 X-선 세기에 대응하는 신호들을 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다. 검출기는 복수의 센서 쌍들을 포함하고, 각각의 센서 쌍은, 감쇠 층에 의해 분리되고 하나 이상의 공간적 치수들에서의 초점 스팟의 위치에 대해 상보적 응답 함수들을 갖는 제1 검출기 요소 및 제2 검출기 요소를 포함한다. X-선 이미징 시스템은 X-선 소스로부터의 X-선들의 방출을 야기하도록 - X-선들은 동작 동안 스캐닝되는 환자 또는 객체가 위치되는 이미징 볼륨을 통과함 -; 복수의 센서 쌍들의 하나 이상의 기준 센서 쌍들로부터 응답 데이터를 획득하도록 - 기준 센서 쌍들은 기준 센서 쌍들에 입사하는 X-선들이 환자 또는 객체를 통과하지 않는 곳에 위치됨 -; 하나 이상의 기준 센서 쌍들로부터의 응답 데이터를 사용하여 하나 이상의 공간적 치수들에서의 초점 스팟의 위치를 결정하도록; 그리고 하나 이상의 공간적 치수들에서의 초점 스팟의 위치에 기초하여 교정 동작을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세싱 회로들을 추가로 포함한다.

본 발명의 실시예들의 이들 및 다른 특징부들 및 태양들은 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 것이며, 첨부 도면에서 유사한 부호들은 도면 전체에 걸쳐서 유사한 부분들을 표현한다.
도 1은 본 발명의 태양들에 따른 CT 시스템의 블록도 표현이다.
도 2는 본 발명의 태양들에 따른, 센서 쌍을 포함하는 검출기 모듈의 섹션의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 태양들에 따른, X-선 초점 스팟 위치에 대한 센서 쌍의 검출기 요소들의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 태양들에 따른, 센서 쌍에 대한 상보적 응답 함수들의 그래프 표현을 도시한다.
도 5는 본 발명의 태양들에 따른, 추정된 초점 스팟 위치를 사용하는 보정 절차를 도시한다.
도 6은 본 발명의 태양들에 따른, 교정 데이터를 생성하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 7은 본 발명의 태양들에 따른, 추정된 초점 스팟 위치를 사용하는 보정 절차의 추가 태양들을 도시한다.

하나 이상의 특정 실시예들이 하기에 기술될 것이다. 이러한 실시예들에 대한 간결한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 실제 구현예의 모든 특징부들이 본 명세서에 기술되지는 않을 수도 있다. 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같은 임의의 그러한 실제 구현예의 개발에 있어서, 구현예마다 다를 수 있는 시스템 관련 및 사업 관련 제약들의 규정 준수와 같은 개발자들의 특정 목적들을 달성하기 위해 수많은 구현예 특정 결정들이 이루어져야 한다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 본 발명의 이익을 갖는 당업자들에 대해 설계, 제조, 및 제작의 일상적인 일일 것이라는 것이 이해될 것이다.

본 발명의 다양한 실시예들의 요소들을 도입할 때, 단수 표현 단어들("a", "an", "the") 및 "상기(said)"라는 단어는 그 요소들이 하나 이상 있음을 의미하고자 하는 것이다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)" 및 "갖는(having)"이라는 용어들은 포괄적인 것으로 의도되며, 열거된 요소들 이외의 추가 요소들이 있을 수 있음을 의미한다. 더욱이, 하기의 논의에서의 임의의 수치 예들은 비제한적인 것으로 의도되며, 따라서, 추가 수치 값들, 범위들 및 백분율들은 개시된 실시예들의 범주 내에 있다.

하기의 논의의 태양들이 의학적 이미징의 상황에서 제공될 수 있지만, 본 기법들은 그러한 의학적 상황들로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 실제로, 그러한 의학적 상황에서의 예들 및 설명들의 제공은 단지 실세계 구현예들 및 응용예들의 경우들을 제공함으로써 설명을 용이하게 하는 것이다. 그러나, 본 접근법들은, 또한, 제조된 부품들 또는 상품들의 비파괴 검사(즉, 품질 제어 또는 품질 검토 응용예들) 및/또는 패키지, 박스, 수하물 등의 비-침습성 검사(즉, 보안 또는 스크리닝 응용예들)에서 사용되는 산업용 CT에 대한 단층촬영 이미징과 같은 다른 상황들에서 활용될 수 있다. 일반적으로, 본 접근법들은 고종횡비 검출기 요소들을 사용하여 X-선 투과 데이터가 획득되는 임의의 이미징 또는 스크리닝 상황 또는 이미지 프로세싱 분야에서 유용할 수 있다.

본 기법은 단일 에너지 CT 또는 멀티 에너지 CT 중 어느 하나에서 사용될 수 있는 것과 같은 X-선 검출기들 내의 직접 변환 센서들의 사용에 관한 것이다. CT 획득 동안, X-선 튜브에서의 초점 스팟은, 최근에 실행된 CT 스캔으로 인해 교정 데이터가 획득되었던 경우에 대해 상이한 위치에 있을 수 있거나, 또는 애노드의 가열로 인해 연장된 스캔 동안 이동할 수 있다. 초점 스팟의 오정렬 또는 모션은 이미지 아티팩트들을 야기할 수 있다. 스캔 동안 초점 스팟 모션을 완화시키는 하나의 기법은 초점 스팟 오정렬 이벤트들의 결과들을 감소시키기 위해 감소된 깊이(더 높은 X-선 감쇠 능력)를 갖는 대안의 검출기 요소들을 사용하는 것이다. CT에서 사용될 수 있는 에너지 식별용 광자 카운팅 검출기들의 경우, 흔히 채용되는 직접 변환 재료들은 카드뮴-텔루라이드(CdTe) 또는 카드뮴-아연-텔루라이드(CZT)이다. 그러나, 전하 공유, k-에지 형광(fluorescence), 전하 트래핑, 감소된 카운트 레이트 능력, 및 재료 응답 불안정성 및 불균일성을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 이러한 센서 재료들에 대한 많은 공지된 문제들이 있다. 이러한 문제들은 이러한 직접 변환 재료들을 사용하는 바람직한 상황을 감소시킬 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 규소는 위에서 식별된 문제들 중 하나 이상을 완화시키는 그의 바람직한 속성들로 인해 직접 변환 재료로서 채용될 수 있다. 그러나, 센서 재료로서의 규소의 사용은 이러한 직접 변환 센서 재료에 의해 제공되는 제한된 X-선 흡수와 같은 다른 과제들을 제시한다.

이를 염두에 두고서, X-선 검출기들에서 사용하기 위한 직접 변환 재료로서 규소의 사용을 용이하게 하는 기법들이 본 명세서에 기술된다. 그러나, 본 예들 및 논의가 일반적으로 규소의 실시예들에 관한 것임에도 불구하고, 다른 적합한 낮은 원자 번호의 직접 변환 재료들이 현재 개시된 기법들로부터 이익을 얻을 수 있고 본 논의에 의해 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 상기에 언급된 바와 같이, 규소에 의해 제공되는 제한된 X-선 흡수로 인해, 그러한 직접 변환 X-선 감지에 사용되는 규소계 검출기 요소들(즉, 픽셀들)은 유의한 깊이(예컨대, 35 mm 내지 40 mm)를 가질 수 있고, 에너지 분해 및/또는 광자 카운팅 구현예들에서, 신호들이 검출기 요소를 따라서 상이한 깊이들에서 획득될 수 있도록 세그먼트화될 수 있다. 더욱이, 별개의 규소 웨이퍼들이 검출기의 행(row)들을 제작하는 데 사용될 수 있는데, 이때 감쇠 포일 또는 재료가 검출기에서 산란된 광자들을 완화시키기 위해 웨이퍼들 사이에 제공된다. 대안으로, 교번하는 웨이퍼들 및 감쇠 포일이 검출기의 열(column)들을 제작하도록 위치될 수 있다. 따라서, 전술한 내용을 염두에 두고서, 규소 검출기 요소들은 매우 높은 종횡비(즉, 검출기 깊이 대 그의 폭 및/또는 길이의 비)를 갖는다.

각각의 규소 웨이퍼는 X-선 방출이 발생하는 X-선 초점 스팟에 초점-정렬(focally-align)된다. X-선 소스의 애노드가 이전 스캔으로부터 그리고/또는 동작 동안 가열됨에 따라, 측방향과 종방향의 초점 스팟 위치들 양측 모두가 변화할 수 있다. 추가로, CT 스캔 동안의 갠트리 회전은 초점 스팟 위치의 변화들을 야기할 수 있다. 개별 규소 웨이퍼들 사이에 배치되는 규소 검출기 요소들 및 고도 감쇠성 포일들의 높은 종횡비로 인해, 초점 스팟을 갖는 검출기 요소들의 임의의 오정렬은 오정렬된 검출기 요소의 상이한 깊이들에서 X-선들의 입사에 영향을 줄 수 있다. 본 기법에 따르면, 그러한 초점 스팟 오정렬은 하나 이상의 기준 검출기 또는 다른 적합한 검출기 측정치들(예컨대, 다른 검출기 요소들 또는 특수 소스측 기준 검출기들)의 분석으로부터 식별될 수 있다. 예로서, 오정렬을 검출하고 보정 조치들이 취해질 수 있게 하기 위해 그러한 기준 신호들과 함께 이득 감도 기능이 사용될 수 있다.

본 기법의 추가 태양들에서, X-선 초점 스팟의 위치는 초점 스팟 및 고종횡비 검출기 요소들의 초점 정렬을 보장하도록 CT 스캐닝 동안 실시간으로 추정 및 수정되어, 이에 의해, 이미지 아티팩트들을 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 초점 스팟 위치는 CT 스캔 동안 전자기 전자 빔 조향을 사용하여 실시간으로 모니터링 및 조정될 수 있다. 그러한 실시간 초점 스팟 위치 조정은, (1) 스캐닝 동안 (축방향 및 경축방향(transaxial) 중 하나 이상으로의) 초점 스팟 모션을 다루거나 달리 보상하는 것, (b) 스캐닝 동안의 초점 스팟의 모션으로부터 비롯된 이미지 아티팩트들을 완화시키는 것, 및/또는 (c) 시스템 교정 기법들을 단순화시키는 것에 유용할 수 있다.

다른 태양에서, 스캔이 완료된 후에 CT 투영 데이터의 교정 및/또는 보정을 허용하기 위해 교정 데이터가 획득될 수 있다. 예를 들어, 실시간 초점 스팟 조정 대신에, 전자기 전자 빔 조향은 초점 스팟의 (축방향 및 경축방향 중 하나 이상으로의) 위치를 수정하도록 레버리징되어 필요한 교정 데이터를 획득하게 할 수 있다. 초점 스팟 위치는 기준 검출기들 또는 다른 적합한 검출기들(예컨대, 다른 검출기 요소들 또는 특수 소스측 기준 검출기들)로부터 획득된 측정 데이터를 사용하여 스캔 동안 모니터링되고/되거나 추정될 수 있다. 이어서, 획득된 투영 데이터는 교정 데이터를 사용하여 그리고 CT 갠트리에 대한 객체의 하나 이상의 각도 위치들에서 획득된 초점 스팟 위치 데이터의 추정치들을 사용하여 보정될 수 있다.

전술한 논의를 염두에 두고서, 도 1은 본 명세서에서 논의되는 구조들 및 접근법들에 따라 수직 세그먼트화된 검출기 요소들을 사용하여 이미지 데이터를 획득 및 프로세싱하기 위한 이미징 시스템(10)의 일 실시예를 도시한다. 도시된 실시예에서, 시스템(10)은 X-선 투영 데이터를 획득하도록 그리고 투영 데이터를 디스플레이 및 분석을 위한 볼륨 재구성들로 재구성하도록 설계된 CT 시스템이다. CT 이미징 시스템(10)은 이미징 세션 동안 하나 이상의 위치들 및/또는 하나 이상의 에너지 스펙트럼에서 X-선 생성을 허용하는 하나 이상의 X-선 튜브들 또는 솔리드 스테이트 방출 구조물들과 같은 하나 이상의 X-선 소스들(12)을 포함한다.

특정 구현예들에서, X-선 소스(12)는 X-선 빔(20)을 조향하고/하거나, X-선 빔(20)의 고강도 영역의 (예컨대, 오프각(off-angle) 방출들을 제어하는 것에 의한) 형상 및/또는 범위를 정의하고/하거나, X-선 빔(20)의 에너지 프로파일을 제어 또는 정의하고/하거나, 관심 영역 내에 있지 않은 환자(24)의 그러한 부분들 상에서의 X-선 노출을 달리 제한하기 위해 사용될 수 있는 예비 환자 시준기/필터 조립체(22)에 근접하게 위치될 수 있다. 실제로, 필터 조립체 또는 빔 형상기(22)는 소스(12)와 이미징된 볼륨 사이에서 갠트리 내에 통합될 수 있다.

X-선 빔(20)은 대상(예컨대, 환자(24)) 또는 관심 객체(예컨대, 제조된 컴포넌트, 수하물, 패키지 등)가 위치되는 영역 내로 통과한다. 대상은 X-선 광자들(20)의 적어도 일부분을 감쇠시켜서, m × n 어레이로 배열된 복수의 검출기 요소들(예컨대, 픽셀들)에 의해 형성된 픽셀화된 검출기 어레이(28)에 충돌하는 감쇠된 X-선 광자들(26)을 생성한다. 검출기 요소들은 검출기 내의 X-선 이동의 길이를 따라서 하나 이상의 세그먼트들을 포함할 수 있다. 검출기(28)는 에너지 통합 검출기, 광자 카운팅 검출기, 에너지 식별 검출기, 또는 임의의 다른 적합한 방사선 검출기일 수 있다. 예로서, 검출기(28)는 에너지 식별용 광자 카운팅 검출기일 수 있으며, 검출기 상에 입사하는 X-선들에 응답하여 생성된 그의 출력 신호들은 측정된 위치들에서 그리고 스캔 또는 이미징 세션에 대응하는 시간 간격에 걸쳐서 검출기에 충돌하는 광자들의 수 및 에너지에 관한 정보를 전달한다. 예를 들어, 검출기(28)의 요소들의 출력 신호들은 주어진 획득 간격 동안 복수의 에너지 빈들(즉, 에너지 범위들) 각각에 대한 광자 카운트들을 구성할 수 있다. 전기 신호들은 하나 이상의 투영 데이터 세트들을 생성하도록 획득 및 프로세싱된다. 도시된 예에서, 검출기(28)는 검출기(28)에 의해 생성된 디지털 신호들의 획득을 명령하는 시스템 제어기(30)에 커플링된다.

시스템 제어기(30)는 여과, 검사 및/또는 교정 프로토콜들을 실행하도록 이미징 시스템(10)의 동작을 명령하고, 획득된 데이터를 프로세싱할 수 있다. X-선 소스(12)에 관하여, 시스템 제어기(30)는 X-선 검사 시퀀스들에 대해 전력, 초점 스팟 위치, 제어 신호들 등을 공급한다. 특정 실시예들에 따르면, 시스템 제어기(30)는 검사의 과정에 걸쳐서 예비 환자 시준기/필터 조립체(22), CT 갠트리(또는 X-선 소스(12) 및 검출기(28)가 부착되는 다른 구조적 지지체)의 동작, 및/또는 환자 지지체의 병진 및/또는 경사도를 제어할 수 있다.

또한, 시스템 제어기(30)는, 모터 제어기(36)를 통해, 이미징 시스템(10)의 대상(24) 및/또는 컴포넌트들을 이동시키는 데 사용되는 선형 포지셔닝 서브시스템(32) 및/또는 회전 서브시스템(34)의 동작을 각각 제어할 수 있다. 예를 들어, CT 시스템에서, 방사선 소스(12) 및 검출기(28)는 객체(예컨대, 환자(24))를 중심으로 회전하여, 각도 위치들 또는 뷰들의 범위에 걸쳐서 X-선 투과 데이터를 획득한다. 따라서, 실세계 구현예에서, 이미징 시스템(10)은 전체 관심 스캐닝 영역을 커버하는 복수의 각도 위치들(예컨대, 360°, 180° + 팬 빔 각도(α) 등) 각각에 대응하는 X-선 투과 데이터를 생성하도록 구성된다. 대안의 실시예들에서, 방사선 소스(12) 및 검출기(28)는 고정된 상태로 유지되고, 객체(24)는 회전된다.

시스템 제어기(30)는 신호 프로세싱 회로부 및 연관된 메모리 회로부를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 메모리 회로부는, 본 명세서에서 논의되는 단계들 및 프로세스들에 따라, X-선 소스(12) 및/또는 예비 환자 시준기/필터 조립체(22)를 포함하는 이미징 시스템(10)을 동작시키고 검출기(28)에 의해 획득된 디지털 측정치들을 프로세싱하도록 시스템 제어기(30)에 의해 실행되는 프로그램들, 루틴들, 및/또는 인코딩된 알고리즘들을 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템 제어기(30)는 프로세서 기반 시스템의 전부 또는 일부로서 구현될 수 있다.

소스(12)는 시스템 제어기(30) 내에 포함된 X-선 제어기(38)에 의해 제어될 수 있다. X-선 제어기(38)는 전력, 타이밍 신호들, 및/또는 초점 스팟 크기 및 스팟 위치들을 소스(12)에 제공하도록 구성될 수 있다. 추가로, 일부 실시예들에서, X-선 제어기(38)는 소스(12)를 선택적으로 활성화시켜서 시스템(10) 내의 상이한 위치들에 있는 튜브들 또는 방출기들이 서로 동기화하여 또는 서로 독립적으로 동작될 수 있도록, 또는 이미징 세션 동안 소스(12)를 상이한 에너지 스펙트럼들(예컨대, 고에너지 스펙트럼과 저에너지 스펙트럼) 사이에서 스위칭하도록 구성될 수 있다.

시스템 제어기(30)는 데이터 획득 시스템(data acquisition system, DAS)(40)을 포함할 수 있다. DAS(40)는 검출기(28)로부터의 디지털 신호들과 같은, 검출기(28)의 독출 전자기기에 의해 수집된 데이터를 수신한다. 이어서, DAS(40)는 컴퓨터(42)와 같은 프로세서 기반 시스템에 의한 후속 프로세싱을 위해 데이터를 변환하고/하거나 사전프로세싱할 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 특정 구현예들에서, 검출기(28) 내의 회로부는 데이터 획득 시스템(40)으로의 전송 전에 검출기의 아날로그 신호들을 디지털 신호들로 변환할 수 있다. 컴퓨터(42)는 컴퓨터(42)에 의해 프로세싱된 데이터, 컴퓨터(42)에 의해 프로세싱될 데이터, 또는 컴퓨터(42)의 이미지 프로세싱 회로부(44)에 의해 실행될 명령어들을 저장할 수 있는 하나 이상의 비일시적 메모리 디바이스들(46)을 포함하거나 그와 통신할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(42)의 프로세서는 컴퓨터(42)의 메모리, 프로세서의 메모리, 펌웨어, 또는 유사한 예시(instantiation)일 수 있는 메모리(46) 상에 저장된 명령어들의 하나 이상의 세트들을 실행할 수 있다. 예로서, 컴퓨터(42)의 이미지 프로세싱 회로부(44)는 진단 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 진단 이미지는 검출기(28)를 포함하는 복수의 픽셀들로부터 획득된 복수의 신호들에 적용되는 이미지 재구성 기법들을 이용하여 획득되는 실시간 이미지이다. 일 실시예에서, 진단 이미지는 의료 전문가를 보조하기 위해 디스플레이 디바이스(50) 상에 디스플레이되는 CT 이미지이다.

컴퓨터(42)는, 또한, 예컨대 조작자 워크스테이션(48)을 통해 조작자에 의해 제공되는 커맨드들 및 스캐닝 파라미터들에 응답하여, 시스템 제어기(30)에 의해 인에이블되는 특징부들(즉, 스캐닝 동작들 및 데이터 획득)을 제어하도록 구성될 수 있다. 시스템(10)은, 또한, 조작자가 관련 시스템 데이터, 이미징 파라미터들, 원시 이미징 데이터, 재구성된 데이터(예컨대, 연조직 이미지, 뼈 이미지, 세그먼트화된 혈관 수상구조(segmented vascular tree) 등), 물질 기반 이미지, 및/또는 물질 분해 결과 등을 관찰할 수 있게 하는 조작자 워크스테이션(48)에 커플링되는 디스플레이(50)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(10)은, 조작자 워크스테이션(48)에 커플링되고 임의의 원하는 측정 결과를 인쇄하도록 구성된 프린터(52)를 포함할 수 있다. 디스플레이(50) 및 프린터(52)는 또한, (도 1에 도시된 바와 같이) 직접적으로 또는 조작자 워크스테이션(48)을 통해 컴퓨터(42)에 접속될 수 있다. 또한, 조작자 워크스테이션(48)은 PACS(picture archiving and communications system)(54)를 포함하거나 또는 그에 커플링될 수 있다. PACS(54)는 원격 시스템 또는 클라이언트(56), RIS(radiology department information system), HIS(hospital information system), 또는 내부 또는 외부 네트워크에 커플링되어, 상이한 위치들에 있는 다른 것들이 이미지 데이터에 액세스할 수 있게 할 수 있다.

전체 이미징 시스템(10)에 대한 앞선 논의를 염두에 두고서, 그리고 도 2를 참조하면, 본 접근법에 따라 사용하기 위한 검출기 모듈(80)의 일부분이 더 상세히 도시되어 있다. 특히, 일 실시예에서, 검출기 모듈(80)의 일부분은 반도체 센서 자체가 X-선 광자들에 노출될 때 측정가능한 신호를 생성하는 능동 재료(예컨대, 규소)와 같은 반도체 재료들에 기초한 검출기와 같은 직접 변환 타입 검출기 모듈(즉, 검출기 요소들은 신틸레이터 중개자(scintillator intermediary)를 채용하지 않음)일 수 있다. CT에서 사용하기 위한 픽셀화된 검출기(28)와 관련하여, 검출기(28)는 X-선들이 검출기(28) 상에 입사하는 다수의 각도 위치들 중의 각각의 각도 위치에 대한 필요한 이미징 시야를 커버하기 위해 원통형 보어에 대해 2개의 치수들(예컨대, 도시된 X 및 Z 치수들)로 배열된 검출기 모듈(80)의 복수의 그러한 부분들을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 검출기 모듈(80)의 일부분의 소스 대향 표면에 대해 X-선들(26)에 의해 이동되는 방향(즉, X-선 전파의 방향)은 "수직"(도 2에서의 Y 치수에 대응함)으로 표기되고/되거나, 기하학적 기준 프레임을 제공하도록 하는 깊이 치수에 대응하는 것으로 해석될 수 있다. 그러나, 이해되는 바와 같이, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "수직"과 같은 기하학적 특성화는 반드시 절대 위치 또는 배향 정보를 나타내는 것이 아니라, 단지 일관된 상황적 프레임워크를 제공함으로써 논의를 단순화하고자 의도된다. 또한, 대안의 실시예들에서, X 및 Z 치수들에 대한 검출기의 배향은 스와핑될 수 있다. 이를 염두에 두고서, 본 명세서에서 논의되는 특정 구현예들에서, 검출기 모듈(80)의 일부분은 검출기 요소들(즉, 픽셀들)에 대응하는 별개의 서브유닛들에서 처리될 수 있는 수직-세그먼트화된(즉, Y 치수로 세그먼트화된) 규소 기판들을 포함한다.

일 구현예에서, 검출기 모듈(80)의 각각의 부분은 센서 쌍들의 조립체로부터 제작된다. 도시된 예에서, 그리고 하기의 도면들에서 더 상세히 도시된 바와 같이, 각각의 센서 쌍은 Y 치수로 연장되는 초점-정렬된 규소 웨이퍼들(88)의 쌍에 부착된 독출 전자기기(84)에 대응한다. 주어진 센서 쌍 내에서의 웨이퍼들(88)의 각각의 쌍 사이에는, 검출기 요소들 사이의 Compton 산란을 감소시키기 위해 그 쌍의 각각의 센서 내에서 내부 시준기(92)로서 작용하는 X-선 감쇠 재료, 예컨대 텅스텐 포일 또는 디바이더가 제공될 수 있다. 웨이퍼들(88)의 다수의 쌍들 및 내부 시준기(92)가 조합되어 검출기 모듈을 생성할 수 있다. 독출 전자기기(84)는 웨이퍼들(88), 접속부들 또는 전도성 트레이스들로부터 각각의 센서 쌍의 웨이퍼들로 그리고 도체 단자들 등으로 신호들의 독출을 허용하는 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC)들을 포함할 수 있다.

웨이퍼 두께가 Z 치수에서의 별개의 검출기 요소들의 경계들을 제한하지만, 웨이퍼는 X 치수에서 연속적인 기판을 표현한다. 실제로, 각각의 웨이퍼(88)는 X 치수에서 각각의 웨이퍼 상에 별개의 검출기 요소들을 정의하도록 리소그래픽 또는 다른 적합한 기법들을 이용하여 전극들에 의해 패턴화된다. 따라서, 각각의 웨이퍼(88)는 X 치수에서 별개의 검출기 요소들(즉, 픽셀들)로 패턴화된다. 이는 도 2의 최전방 웨이퍼(88) 상에 나타낸 평행 라인들(94)에 의해 개략적으로 도시되어 있다.

또한, 도시된 예에서, 각각의 검출기 요소는, 라인들(94)의 중단부(break)들에 의해 나타낸 바와 같이, 각각의 수직 세그먼트(96)가 개별적으로 그리고/또는 독립적으로 독출될 수 있도록 수직으로 세그먼트화될 수 있다(즉, Y 치수로 세그먼트화됨). 그러한 세그먼트화는 웨이퍼(88) 상의 전극 패턴화에 의해 달성될 수 있고, 기판 내의 물리적 또는 재료 중단부를 표현할 필요가 없을 수도 있다. 전용 ASIC 채널에 접속된 각각의 수직 세그먼트는 정상 가동되는(fully-functional) 에너지 식별용 광자 카운팅 검출기여서, 하나 이상의 에너지 빈에서 검출된 카운트들을 생성한다. 이러한 토폴로지는 X-Z 평면 내에서 그리고 또한 깊이(Y) 방향을 따라서 각각의 검출기 요소 위치에서의 상이한 에너지 신호들의 측정을 허용한다. 에너지 의존적 정보는 물질 분해 프로세싱 및 다른 CT 이미징 기법들에 유용할 수 있다. 따라서, 하나의 그러한 구현예에서, 각각의 검출기 요소는, 사실상, 수직으로 세그먼트화된 세장형(즉, 고종횡비) 검출기 요소이다. 세그먼트화는 센서 재료와 상호작용하는 입사 광자들로부터 발생하는 유도된 센서 신호들을 중첩시킬 가능성(소위 파일업(pile-up)으로 지칭됨)을 감소시켜서, 이에 의해, 비선형적으로 거동하기 전에 더 높은 카운트 레이트 성능, 즉 입사 플럭스 강도와 선형적으로 관련되지 않은 기록된 카운트들을 갖는 검출기 구성을 제공한다.

도 3을 참조하면, 전술된 구조체들 및 그들의 공간적 배열 중 일부가 이 도면에 제시된 개략적인 단면도로부터 더 용이하게 개념화될 수 있다. 이 단면 개략도에서, 센서 쌍(94)이 도시되어 있는데, 이는 센서 쌍(94) 내에서 텅스텐 시준기(92)에 의해 분리되는, 여기서는 좌측 검출기 요소(98A) 및 우측 검출기 요소(98B)인, 검출기 요소들(98)의 쌍(웨이퍼 기판의 경계 및 전극 패턴화에 의해 한정됨)을 포괄한다. 일 구현예에서, 웨이퍼(88)의 두께는 대략 600 μm이고, 텅스텐 시준기(92)의 두께는 대략 50 μm이다.

도시된 예에서, X-선 방출 초점 스팟(120)이 또한 Z 치수 축을 따라서 도시되어 있다. 초점 스팟(120)은 애노드의 가열의 결과로서 또는 갠트리 회전으로 인해 CT 동작 동안 Z 치수 축을 따라서 이동할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 각각의 센서 쌍(94) 내에서의 검출기 요소들(98)(예컨대, 좌측 검출기 요소(98A) 및 우측 검출기 요소(98B))의 페어링 및 시준의 기하구조로 인해, X-선들(20)이 시준기(92)에 의해 더 많이 또는 더 적게 감쇠되는 검출기 요소가 있을 수 있다. 예를 들어, 입사 X-선들이 각각의 시준기(92)에 의해 더 적게 감쇠되는 검출기 요소(여기서, X-선(20B)의 손상되지 않은 통로에 의해 도시된 바와 같은 우측 검출기 요소(98B)), 및 입사 X-선들이 시준기(92)에 의해 더 많이 감쇠되는 검출기 요소(여기서, 시준기(92)에 의해 제한되어 음영을 드리우는 X-선(20A)에 의해, 즉 캐스팅 음영(100)에 의해 도시된 바와 같은 좌측 검출기 요소(98A))가 도시되어 있다. 스캔이 수행되고/되거나 초점 스팟(120)이 Z 치수를 따라서 이동함에 따라, 검출기 요소는 X-선들에 의해 더 잘 조명되고 주어진 센서 쌍(94) 내에서 더 적게 조명되는 검출기 요소가 변할 수 있다. 그러나, 이해될 수 있는 바와 같이, 센서 쌍(94) 내의 검출기 요소들(98A, 98B)의 주어진 쌍에 대한 X-선들의 입사는 그들의 기하학적 관계들로 인해 상보적, 즉 완벽하게 정렬된 위치를 중심으로 대칭적이어서, 하나의 검출기 요소 쌍에 대한 X-선 입사가 시준기(92)에 의한 음영으로 인해 감소함에 따라, 다른 검출기 요소 쌍에 대한 입사는 그것이 음영으로부터 나올 때 증가하게 한다. 대안의 실시예들에서, 검출기 요소들(98)로부터의 신호들 또는 측정치들은 하나 이상의 개별적인 검출기 세그먼트들로부터의 신호들, 또는 하나 이상의 검출기 세그먼트들로부터의 신호들의 조합들을 포함하며, 여기서 조합은 개별적인 검출기 세그먼트들로부터의 신호들의 직접 합산 또는 가중된 합산을 지칭한다.

이러한 고려사항들에 기초하여, 주어진 검출기 요소(98)(즉, 픽셀)의 이득 g가 Z 치수에서의 초점 스팟(120)의 위치에 의해 영향을 받는다는 것이 이해될 수 있다. 이를 염두에 두고서, Z 치수에서의 초점 스팟 위치의 함수로서 검출기 요소(98)에 의해 획득된 측정된 신호에 기초하여 전달 함수가 도출될 수 있다. 하나의 그러한 전달 함수의 일례는 다음과 같다:

(1)

여기서 g(z)는 초점 스팟(120)이 위치 z에 있을 때 각각의 검출기 요소의 이득이고, G(z) 및 G(0)는 각각 초점 스팟이 위치 z 및 위치 0에 각각 있을 때 픽셀 세그먼트로부터의 측정된 신호 카운트들이다. 이러한 전달 함수, 또는 주어진 스캐너, 스캐너 모델, 검출기, 또는 검출기 모델에 특정적인 다른 적합한 함수들은 Z 치수를 따르는 상이한 초점 스팟 위치들에서 각각의 센서 쌍(94) 내의 페어링된 검출기 요소들에 의해 생성된 신호를 측정하는 것에 의한 경험적 측정에 기초하여 생성될 수 있다. 전술된 바와 같이, 이러한 페어링된 검출기 요소들(98)이 그들의 측정치들의 관점에서 상보적이기 때문에, 그들의 각각의 전달 함수들도 또한 상보적이다.

z 위치의 함수로서의 가변 이득은 z에서의 상이한 초점 스팟 위치들에서의 우측 검출기 요소(98B) 및 좌측 검출기 요소(98A)의 이득 응답의 일례의 도 4에서의 그래프 플롯에 의해 도시되며, 이때 z = 0은 페어링된 검출기 요소들과 정렬하는 초점 스팟 위치를 표현한다. 도시된 바와 같이, 페어링된 검출기 요소들에 대한 각각의 이득 함수들은 대칭적이거나 상보적이다. 추가로 이해될 수 있는 바와 같이, 검출기 요소들(98)의 쌍에 대한 이러한 결정가능한 경험적 관계들에 기초하여, 센서 쌍(94)의 각각의 검출기 요소들(98)을 사용하여 획득된 측정치들의 주어진 세트가 평가되거나 (도시된 것과 같은) 그래프 또는 대응하는 룩업 테이블에 비교되어, 그 측정을 위해 Z 치수에서의 초점 스팟 위치를 결정하게 할 수 있다. 예로서, 도 4는 파선(110)으로 나타낸 바와 같이, 우측 및 좌측 검출기 요소 양측 모두에 대한 측정치들의 쌍 및 z에서의 대응하는 초점 스팟 위치를 도시한다. 도 3에 도시되어 있지 않지만, 이 방법은 유한 초점 스팟 크기를 수용할 것이다. 또한, 이 방법이 Z 치수에서의 초점 스팟 모션을 참조하여 논의되지만, 이 접근법은 이러한 치수로 제한되지 않으며 센서 쌍들(94)이 적합하게 배향되는 모션을 적절하게 수용하기 위해 이용될 수 있다.

전술한 내용을 염두에 두고서, 특정 구현예들에서, 스캔 동안 Z 치수에서의 초점 스팟 위치의 추정치 또는 측정치를 획득하는 능력은 다양한 방식들로 레버리지될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 감쇠되지 않은 X-선 방출물들(20)에 노출된 검출기의 부분(들) 상의 센서 쌍들(즉, 기준 센서 쌍(들)(94A)로서 도시된, 시야(field-of-view, FOV) 밖에 위치된 센서 쌍들)이 초점 스팟 Z 위치(120)를 추정하는 데 사용되는 일례가 도시되어 있다. 이어서, 환자(24) 또는 이미징을 겪고 있는 객체에 의해 감쇠되는 X-선들(26)에 노출된 검출기의 센서 쌍들(94)(능동 센서 쌍(들)(94B)로서 도시됨)에 의해 획득되는 데이터는 추정된 초점 스팟 Z 위치(120)(즉, 초점 스팟 오정렬)를 처리하도록 조정 또는 보정될 수 있다.

이 예에서, 검사 동안 기준 센서 쌍(들)(94A)을 통해 획득된 기준 이득 데이터(130)는 도 4와 관련하여 논의된 것과 같은 룩업 테이블(132) 또는 그래프에 비교되어, 주어진 시점에서의 기준 이득 데이터(130)가 그 시간에 Z 치수에서의 초점 스팟(120)의 위치의 추정치(즉, 결정 단계136))를 제공하게 할 수 있다. 이어서, 결정된 초점 스팟 위치(200)는 그 시간에 능동 센서 쌍(들)(94B)에 의해 획득된 투영 데이터를 보정하여(단계(138)), 이어서 정상으로 프로세싱(예컨대, 재구성)될 수 있는 보정된 투영 데이터(140)를 생성하는 데 사용될 수 있다.

예로서, 상이한 에너지 빈 데이터가 검출기 요소들(98)의 상이한 수직 세그먼트들에서 수집되는 멀티 에너지 상황에서, 교정 데이터는, 초기에, 초점 스팟의 상이한 Z 위치들에 대한 검출기 요소들(98)의 상이한 수직 세그먼트들에서 물, 뼈, 및 콘트라스트의 상이한 조합들(즉, 상이한 백분율들)에 대해 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 초점 스팟 Z 위치들이 결정될 때, 적절한 교정 보정들이 능동 센서 쌍들에 의해 획득된 투영 데이터에 적용될 수 있다.

그러한 교정 데이터(180)를 생성하기 위한 프로세스의 일례가 도 6에 도시되어 있다. 이러한 예에서, 초점 스팟(120)의 위치는 축방향 또는 경축방향 중 어느 하나의 방향으로 X-선 튜브의 애노드 상에 충돌하는 전자 빔을 전자기적으로 조향함으로써 조정될 수 있다(단계(182)). 초점 스팟(120)의 주어진 위치에 대해, 교정 데이터(180)가 획득되고(단계(184)), (결정 블록(190)에서 결정된 바와 같이) 모든 관심 위치들이 연관된 교정 데이터(180)를 가질 때까지 초점 스팟(120)은 Z(또는 X)에서 다음 위치로 이동하였다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 교정 데이터(180)는 교정 스캔과 연관된 다양한 정의된 또는 결정가능한 동작 조건들(예컨대, 동작 튜브의 동작 전압, 검출기에서의 파일업의 레벨들, X-선 튜브의 mA 설정, 스펙트럼 교정에 대한 X-선 빔 경로에서의 재료들의 조합 등)에 대해 획득되는 CT 투영 데이터를 포함할 수 있다. 교정 프로세스를 위해 샘플링된 초점 스팟 위치들의 수는 특성화될 동작 조건들의 수 및 전술된 특정 동작 조건들에 대한 교정(들)의 기능적 의존성에 기초할 수 있다. 일단 교정 데이터(180)가 모든 관심 초점 스팟 위치들에 대해 획득되면, 입력 동작 조건들 중 하나 이상에 대한 교정 측정치들의 의존성을 특성화하는 기능적 관계들(196)이 교정 데이터(180)를 사용하여 결정될 수 있다(단계(194)). 실제로, 이러한 기능적 관계들(196)은 응답 표면들, 룩업 테이블들 등에 의해 특성화될 수 있다.

이해되는 바와 같이, 그리고 다시 도 5를 참조하면, 이러한 기능적 관계들(196), 주어진 스캔에 대한 공지의 동작 조건들, 및 초점 스팟(120)의 결정된 위치는 환자(24)를 통해 X-선 투과를 특성화하는 데이터를 획득하는 능동 센서 쌍들(94)에 의해 획득된 투영 데이터를 보정하기 위해 단계(138)에서 사용될 수 있다. 이는 실시간 또는 동시 방식으로, 또는 사후에(post hoc) 행해질 수 있다. 측정 데이터를 보정하기 위한 그러한 보정 프로세스에 대한 프로세스 흐름이 도 7에 도시되어 있다. 이러한 예에서, 전술된 개념들에 기초하면, 초점 스팟(120)의 위치(200)는, 예컨대 기준 센서 쌍(들)(94A)에 의해 획득된 투영 데이터 측정치들(204)을 사용하여, 도 5와 관련하여 전술된 바와 같이 결정된다(단계(136)). 초점 스팟 위치(200), 및 이전 교정 동안 도출된 동작 조건들과의 기능적 관계들(196)에 기초하여, 능동 센서 쌍(들)(94B)을 사용하여 획득된 투영 데이터 측정치들(204)은 보정된 투영 데이터 측정치들(140)을 생성하도록 보정될 수 있다(단계(138)). 투영 데이터 측정치들(204)의 집합은 스캐닝 절차들 동안 하나 이상의 초점 스팟 위치들(200)을 추정하는 데 사용될 수 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, 투영 데이터 측정치들(204)은 총체적으로 스캐닝 동안 평균 초점 스팟 위치(200)를 추정하는 데 사용될 수 있거나, 또는 스캐닝되고 있는 객체에 대한 X-선 소스 및 검출기의 특정 배향에 대응하는 각각의 투영 데이터 측정치는 뷰 단위로 초점 스팟 위치(200)를 추정하는 데 사용될 수 있다.

측정 데이터 보정이 하나의 가능한 구현예이지만, 다른 실시예들에서, Z 치수에서의 위치 초점 스팟(120)의 실시간 지식이 검출기 요소들과의 그의 정렬을 유지하도록 초점 스팟 위치를 실시간으로 조정하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 예를 들어, 그러한 일 실시예에서, Z 치수에서의 초점 스팟(120)의 위치는, 기준 센서 쌍(들)(94A)에 의한 측정치들로부터 결정되는 바와 같이, X-선 제어기(38)에 대한 입력으로서 제공될 수 있으며, 이는 의도된 초점 스팟 위치로부터 멀어지는 드리프트(drift)를 처리하도록 초점 스팟 위치를 조정할 수 있다. 특히, 일단 초점(120)의 위치가 알려지면, 그것은 초점 스팟(120)의 위치에서의 임의의 드리프트를 보상하기 위해 X-선 튜브 내의 애노드에 충돌하는 전자 빔을 전자기적으로 조향함으로써 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 초점 스팟 드리프트에 대한 투영 데이터의 보정은, 그 대신에 초점 스팟이 이미지 재구성을 위한 투영 데이터의 획득 전체에 걸친 정렬 시에 유지됨에 따라 회피될 수 있다.

본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 본 발명의 기술적 효과들은 CT 이미지들에서의 초점 스팟 모션 유도 아티팩트들의 감소를 포함한다. 특히, 스캐닝 동안 초점 스팟 모션을 조정하기 위한 기법들은 고종횡비 검출기 요소들을 사용하여 X-선 초점 스팟과 X-선 검출기들의 오정렬의 실시간 추정을 허용한다. 기술적 및 상업적 이점들은, (1) 실시간으로 전자 빔의 정전기 및 전자기 조향을 이용하여 전체의, 즉 저선량 내지 고선량의 이미징 프로토콜들에서 단일 에너지 및 멀티 에너지 이미지들에서의 이미지 품질을 유지하는 것; (2) 교정 절차들에 필요한 시간 및 그의 복잡도의 감소 - 양측 모두는 고객 현장(customer site)에서 실행되는 설치 교정 및 일상 교정 절차들에 대한 것임 - 를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.

기재된 본 설명은, 최상의 모드를 포함하는 예들을 사용하여 본 발명을 개시하고, 또한, 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 제조하고 사용하는 것 및 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 포함하여 당업자가 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 특허가능한 범주는 청구범위에 의해 한정되며, 당업자에게 떠오르는 다른 예들을 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들은, 그들이 청구범위의 문자 그대로의 언어와 상이하지 않은 구조적 요소들을 갖는 경우, 또는 그들이 청구범위의 문자 그대로의 언어와는 대단찮은 차이들을 갖는 등가의 구조적 요소들을 포함하는 경우, 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (15)

1. 교정 데이터를 생성하기 위한 방법으로서,
   하나 이상의 공간적 치수들에서의 복수의 초점 스팟 위치들에서 X-선 소스의 초점 스팟으로부터 X-선들을 방출하는 단계;
   각각의 위치에 대해, 페어링된 응답 데이터를 생성하는 단계 - 상기 페어링된 응답 데이터는 센서 쌍의 제1 검출기 요소로부터의 제1 측정치 및 상기 센서 쌍의 제2 검출기 요소로부터의 제2 측정치를 포함하고, 상기 센서 쌍의 상기 제1 검출기 요소 및 상기 제2 검출기 요소는 상기 하나 이상의 치수들에서의 상기 초점 스팟의 이동에 대해 상보적 응답 함수들을 갖고, 상기 센서 쌍의 상기 제1 검출기 요소 및 상기 제2 검출기 요소는 서로 인접하게 배치되고, 상기 상보적 응답 함수들은 완벽하게 정렬된 초점 스팟 위치를 중심으로 대칭적이어서, 상기 제1 검출기 요소 또는 상기 제2 검출기 요소 중 하나에 입사하는 상기 X-선들은 감소하고, 상기 제1 검출기 요소 또는 상기 제2 검출기 요소 중 다른 하나에 입사하는 상기 X-선들은 증가하게 함 -; 및
   적어도 상기 페어링된 응답 데이터와 상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 대응하는 위치들을 연관시켜서 하나 이상의 기능적 관계들을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 공간적 치수들은 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT) 스캐너의 보어를 따르는 방향으로의 공간적 치수를 포함하는, 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 센서 쌍은 상기 제1 검출기 요소와 상기 제2 검출기 요소 사이에 위치되는 감쇠 층을 포함하고, 상기 감쇠 층에 의해 야기되는 X-선 감쇠는 상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 초점 스팟의 위치에 대한 상기 제1 검출기 요소 및 상기 제2 검출기 요소의 상보적 응답 함수들을 야기하는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 센서 쌍의 상기 제1 검출기 요소 및 상기 제2 검출기 요소는 상보적 응답 함수를 식별하기 위해 X-선 이동의 방향에 대응하는 공간적 치수에서 충분한 두께를 갖는 낮은 원자 번호 변환 재료를 포함하는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 기능적 관계들은 상기 페어링된 응답 데이터 및 상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 대응하는 위치들에 더하여 하나 이상의 동작 조건들을 추가로 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 기능적 관계들은 응답 표면들 또는 룩업 테이블들 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 동작 조건들은 X-선 튜브의 동작 전압, 상기 검출기에서의 파일업의 레벨, 상기 X-선 튜브의 mA 설정, 또는 스펙트럼 교정을 위한 X-선 빔 경로에서의 재료들의 조합을 포함하는, 방법.
8. X-선 초점 스팟 오정렬을 처리하는 방법으로서,
   초점 스팟을 포함하는 X-선 소스로부터 X-선들을 방출하는 단계 - 상기 X-선들은 스캐닝되는 환자 또는 객체가 위치되는 이미징 볼륨을 통과함 -;
   기준 센서 쌍들에 입사하는 상기 X-선들이 상기 환자 또는 객체를 통과하지 않는 곳에 위치된 상기 하나 이상의 기준 센서 쌍으로부터 응답 데이터를 획득하는 단계 - 각각의 기준 센서 쌍에 대한 응답 데이터는 각각의 센서 쌍의 제1 검출기 요소로부터의 제1 측정치 및 각각의 센서 쌍의 제2 검출기 요소로부터의 제2 측정치를 포함하고, 상기 각각의 기준 센서 쌍의 상기 제1 검출기 요소 및 상기 제2 검출기 요소는 하나 이상의 공간적 치수들에서의 상기 초점 스팟의 이동에 대해 상보적 응답 함수들을 갖고, 각각의 기준 센서 쌍의 상기 제1 검출기 요소 및 상기 제2 검출기 요소는 서로 인접하게 배치되고, 상기 상보적 응답 함수들은 완벽하게 정렬된 초점 스팟 위치를 중심으로 대칭적이어서, 상기 제1 검출기 요소 또는 상기 제2 검출기 요소 중 하나에 입사하는 상기 X-선들은 감소하고, 상기 제1 검출기 요소 또는 상기 제2 검출기 요소 중 다른 하나에 입사하는 상기 X-선들은 증가하게 함 -;
   상기 하나 이상의 기준 센서 쌍들로부터의 상기 응답 데이터를 사용하여 상기 초점 스팟의 상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 위치를 결정하는 단계; 및
   상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 상기 초점 스팟의 위치에 기초하여 보정 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 기준 센서 쌍들은 각각 상기 각각의 기준 센서 쌍의 상기 제1 검출기 요소와 상기 제2 검출기 요소 사이에 위치되는 감쇠 층을 포함하고, 상기 감쇠 층에 의해 야기되는 X-선 감쇠는 하나 이상의 공간적 치수들에서의 초점 스팟의 위치에 대한 상기 제1 검출기 요소와 상기 제2 검출기 요소 사이의 상보적 응답 함수들을 야기하는, 방법.
10. 제8항에 있어서, 능동 센서 쌍들 상의 상기 입사 X-선들이 상기 환자 또는 객체를 통과하는 곳에 위치된 복수의 능동 센서 쌍들로부터 추가 응답 데이터를 획득하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 보정 동작을 수행하는 단계는,
    상기 초점 스팟의 상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 위치에 기초하여, 하나 이상의 이전에 결정된 기능적 관계들에 기초하여 상기 추가 응답 데이터에 대해 수행할 하나 이상의 보정 동작들을 결정하는 단계 - 상기 기능적 관계들은 하나 이상의 상이한 동작 조건들 및 상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 상기 초점 스팟의 상이한 위치들에 대해 도출됨 - 를 포함하는, 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 기능적 관계들은 응답 표면들 또는 룩업 테이블들 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 상이한 동작 조건들은 X-선 튜브의 동작 전압, 상기 검출기에서의 파일업의 레벨, 상기 X-선 튜브의 mA 설정, 또는 스펙트럼 교정을 위한 X-선 빔 경로에서의 재료들의 조합 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
14. 제8항에 있어서, 보정 동작을 수행하는 단계는 상기 초점 스팟의 위치를 조정하여 상기 초점 스팟의 위치의 드리프트(drift)를 보정하는 단계를 포함하는, 방법.
15. X-선 이미징 시스템으로서,
    동작 동안 초점 스팟으로부터 X-선들을 방출하도록 구성된 X-선 소스;
    X-선 소스에 의한 X-선 방출에 노출될 때 X-선 강도에 상응하는 신호들을 생성하도록 구성된 검출기 - 상기 검출기는 복수의 센서 쌍들을 포함하고, 각각의 센서 쌍은, 감쇠 층에 의해 분리되고 하나 이상의 공간적 치수들에서의 초점 스팟의 위치에 대해 상보적 응답 함수들을 갖는 제1 검출기 요소 및 제2 검출기 요소를 포함하고, 각각의 센서 쌍의 상기 제1 검출기 요소 및 상기 제2 검출기 요소는 서로 인접하게 배치되고, 상기 상보적 응답 함수들은 완벽하게 정렬된 초점 스팟 위치를 중심으로 대칭적이어서, 상기 제1 검출기 요소 또는 상기 제2 검출기 요소 중 하나에 입사하는 상기 X-선들은 감소하고, 상기 제1 검출기 요소 또는 상기 제2 검출기 요소 중 다른 하나에 입사하는 상기 X-선들은 증가하게 함 -; 및
    하나 이상의 프로세싱 회로들을 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세싱 회로들은,
    상기 X-선 소스로부터의 X-선들의 방출을 야기하도록 - 상기 X-선들은 동작 동안 스캐닝되는 환자 또는 객체가 위치되는 이미징 볼륨을 통과함 -;
    상기 복수의 센서 쌍들의 하나 이상의 기준 센서 쌍들로부터 응답 데이터를 획득하도록 - 상기 기준 센서 쌍들은 상기 기준 센서 쌍들에 입사하는 상기 X-선들이 상기 환자 또는 객체를 통과하지 않는 곳에 위치됨 -;
    상기 하나 이상의 기준 센서 쌍들로부터의 상기 응답 데이터를 사용하여 상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 상기 초점 스팟의 위치를 결정하도록; 그리고
    상기 하나 이상의 공간적 치수들에서의 상기 초점 스팟의 위치에 기초하여 보정 동작을 수행하도록 구성된, X-선 이미징 시스템.

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