KR20070054650A - 코히런트 산란 이미지 처리 - Google Patents

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KR20070054650A
KR20070054650A KR1020077005504A KR20077005504A KR20070054650A KR 20070054650 A KR20070054650 A KR 20070054650A KR 1020077005504 A KR1020077005504 A KR 1020077005504A KR 20077005504 A KR20077005504 A KR 20077005504A KR 20070054650 A KR20070054650 A KR 20070054650A
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scattering
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ray
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KR1020077005504A
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우도 반 스티븐달
잔스-피터 스클롬카
미카엘 그라스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

CSI 시스템은 해당 영역(32)을 가진 샘플(30)을 통해 펜슬 빔(40, 42, 44, 46)을 사용하여 기술된다. 해당 영역을 통한 샘플 빔(40, 44)의 각각의 코히런트 산란 스펙트럼은 각각의 기준 빔(42, 46)을 사용하는 스펙트럼에 의해 빼진다. 측정은 해당 영역(32)의 형상을 결정하기 위해 조합되는 반면, 나머지의 샘플(30)에서 형상의 효과를 최소화시킨다.

Description

코히런트 산란 이미지 처리{COHERENT SCATTER IMAGING}
본 발명은 코히런트 산란 이미지를 위한 장치와 방법에 관한 것이다.
빠르고 믿을 수 있는 물질 스캐너에 대한 진행되는 필요성이 있다. 특정 상업적 이득의 한 영역은 많은 예에서 사용될 수 있는 빠른 수화물 스캐너이고, 특히 항공사 수화물을 스캐닝하기 위해서 자주 사용된다. 특정 상업적 이득의 다른 영역은 의학 스캐너의 분야에 있다.
예를 들어, 20 내지 150 KeV 사이의 특정 에너지 범위에서 물질과 X-ray 광자의 상호 작용은 광전 흡수 및 산란에 의해 기술될 수 있다. 2개의 다른 산란 종류가 존재한다: 한편으로 비코히런트(incoherent) 또는 콤프턴-산란(Compton-scattering), 다른 한편으로 코히런트(coherent) 또는 레일리-산란(Rayleigh-scattering)이 있다. 콤프턴-산란은 천천히 각에 따라 변하는 반면, 레일리-산란은 강하게 앞으로 지향되며 구별된 구조, 즉 각각의 물질의 종류의 특징을 갖는다. 코히런트 X-ray 산란은 예를 들어, 반도체 산업의 X-ray 결정(crystallography) 또는 X-ray 회절(diffraction)에서 물질의 분자 구조를 분석하기 위한 일반적인 도구(tool)이다. 분자 구조 기능은 물질의 지문이고 잘 구별되게 한다. 예를 들어, 플라스틱 폭발물은 해가 없는 음식물과 구별될 수 있다.
수화물 검사는 물론이고 의학적 사용의 경우, 산란이 아닌 광전 흡수는, 일반적으로 상업적인 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캐너와 C-arm 시스템에 사용된다. 이런 시스템은 종래의 X-ray 이미지 처리와 같이 샘플의 X-ray 이미지를 간단히 제공하기 보다, 측정된 X-ray 데이터로부터 샘플의 다른 위치에서의 샘플의 X-ray 흡수 특성을 계산하기 위해 다양한 계산 기술을 사용한다.
예를 들어, US2002/0150202A1은 팬 빔을 사용하는 CT 장치를 기술하고 또한 장치를 회전시키는 받침대를 기술한다.
현대적인 장비에서, 콘-모양의 X-ray 빔은, 이른바 "콘-빔"(cone-beam) 컴퓨터 단층촬영에서 자주 사용된다. US2004/0076265는 이런 종류의 CT 스캐너를 기술한다.
물질 식별은 총 선형 감쇠 계수의 차이로 제한되기 때문에, 이 방법은 해당 영역의 선형 감쇠 계수가 인지적으로 다를 경우에만 훌륭한 식별력을 제공한다. 게다가, 2개의 다른 물질이 동일한 감쇠 계수로 나타나는 경우, 선형 감쇠 계수만을 사용하는 조직(tissue) 또는 물질의 식별은 분명하지 않을 수 있다.
산란된 광자는 추가적인 물체 정보를 포함하고 있기 때문에, 더 나은 물질 식별을 위해 사용될 수 있다.
US 5,692,029는 수화물 처리 응용을 위해 후방 산란된 X-ray를 사용하는 검출기를 기술한다.
코히런트 산란은 1993년, SPIE 제 2092권 "물질 검출 시스템"의 399 내지 410쪽에, 스트레커 등의 "코히런트 X-ray 산란을 사용하여 공항 수화물에서의 폭발 물 검출"에서 수화물 스캐닝을 위한 알맞은 수단으로서 기재되었다. 이 문서는 폭발물과 많은 다른 일반적인 물질의 다른 탄성 산란 스펙트럼을 기재한다.
비록 아무런 실제적인 측정도 수화물 샘플에 기재되어 있지 않지만, 이 문서는 속도 요구 조건을 충족하기 위해서, 이미지 처리는 가능하지 않고, 대신에 아마도 전체 수화물의 에너지 스펙트럼이 측정되는 것을 제안한다. 따라서, 제안된 시스템은 수화물 내의 특정 아이템의 자세한 스캐닝을 위해 적당하지 않다.
다른 X-ray 산란 실험은 1993년, 동일한 책인, SPIE 2092권 "물질 검출 시스템"의 366 내지 377쪽에, 스펠러 등의 "물질 인식을 위한 X-ray 산란 징후"에 기술된다.
수 년 동안의 관심에도 불구하고 코히런트 산란을 사용하는 수화물 스캐너는 지금까지도 연구실 밖으로 나와 조작적으로 사용되기 시작하지 않았다. 이것은 코히런트 산란 본래의 낮은 신호 강도와 실질적인 구현의 어려움을 포함하는 다수의 이유 때문이다.
대신에, 실제 수화물 스캐너는 일반적으로 종래의 이미지 처리를 사용하여, 간단하게 X-ray의 흡수를 측정한다. 그러나, 이러한 시스템은 훌륭한 식별력을 제공하지 않고 특정 흡수 형상이 폭발물 또는 예를 들어 초콜릿, 플라스틱, 또는 다른 것들인, 다수의 임의의 일반적인 물질에 의해 야기된 것인지 분별하기 매우 어려울 수 있다.
유사한 문제가 의학용 CT 스캔의 형상의 인식에서 발생한다.
따라서, 이러한 점을 조력할 수 있는 개선된 코히런트 산란 이미지 처리 방 법과 장치가 필요하다.
본 발명에 따라 청구항 1항에 의해 코히런트-산란(Coherent-Scatter) 이미지 처리 시스템이 제공된다.
해당 영역에 초점을 맞추고, 평행한 기준 빔의 스펙트럼을 사용하여 흡수 효과를 위해 샘플 빔과 측정된 샘플 스펙트럼을 정정하여, 해당 영역과는 다른 영역에 의해 야기된 스펙트럼의 많은 형상이 측정된 스펙트럼으로부터 제거될 수 있다. 이것은 연속적인 분석이 쉬워지게 한다.
바람직하게, 많은 추가 샘플 경로가 사용된다. 각각의 추가 경로를 위해, 방법은 펜슬 X-ray 빔이 추가 샘플 경로를 따라 샘플을 통과하는 단계와 추가 샘플 산란 스펙트럼을 측정하는 단계와; 펜슬 X-ray 빔이 추가 샘플 경로에 평행한 추가 기준 경로를 따라 샘플을 통과하지만 해당 영역을 통과하지 않는 단계와; 샘플 산란 스펙트럼으로부터 기준 산란 스펙트럼에 기초하여 산란 스펙트럼을 빼서 추가적인 차리 산란 스펙트럼을 계산하는 단계를 포함한다.
산란 차이 스펙트럼과 적어도 하나의 추가 산란 차이 스펙트럼은 해당 영역에 대한 정보를 결정하기 위해 조합될 수 있다.
이 방법은 다른 샘플 경로가 서로 평행하지 않기 때문에 효과가 있다. 샘플 경로에 의해 통과된 공통 영역은 해당 영역뿐이다. 따라서, 일반적으로 공통 형상은 해당 영역에 의해 야기될 것이다.
특히, 차이 스펙트럼은 공통 형상을 인식하기 위해 분석될 수 있고 해당 영역에 있는 형상으로서 공통 형상을 분석할 수 있다.
스펙트럼을 조합하기 위해서, 각각의 차리 산란 스펙트럼은 소스, 시준기, 해당 영역과 각각의 경로에 따른 검출기 사이의 각각의 거리를 정정하기 위한 위치 함수로서 각각의 기하학적인 정정 인자에 의해 곱해진다.
일반적으로, 코히런트 산란 스펙트럼은 간단히 얇은 샘플의 경우를 제외하고 기하학적 정정 인자에 의해 단순히 곱해질 수 없는데 이런 기하학적 인자가 샘플의 일부 영역이 검출기에 가까워지고 일부는 소스에 가까워져서 경로를 따라서 변화될 것이기 때문이다. 그러나, 본 발명의 경우 이득의 영역만이 관련되어 있어서 전체 측정된 스펙트럼이 해당 영역으로부터 유도된 경우 완성된 스펙트럼을 간단히 정정하는 것이 가능하다. 이 방식으로, 이득의 영역에 의해 야기되지 않은 형상은 정확하지 않은 위치에 나타날 것이다. 이런 형상은 다른 경로를 사용하는 형상과 거의 관련이 없을 것이고, 따라서 이 경우 부정확한 근사값을 사용하는 것은 실제적으로 유리하다.
본 발명은 또한, 다른 양상에서,
검출기로부터 이미지 데이터를 수용하고 제어 신호가 CSI 시스템을 통과하도록 적응된 CSI 시스템과 인터페이싱하기 위한 인터페이스와,
제어기 및 CSI 시스템이
샘플 물체에 해당 영역을 식별하기 위한 X-ray 흡수를 사용하여 스캐닝을 수행하기 위해서,
펜슬 X-ray 빔이 해당 영역을 통과하는, 샘플 경로를 따라 통과하고, 샘플 산란 스펙트럼을 측정하기 위해서,
펜슬 X-ray 빔이 샘플 경로와 평행한, 기준 경로를 따라 샘플을 통과하지만, 해당 영역(32)을 통과하지 않고 기준 산란 스펙트럼을 측정하기 위해서,
정정된 샘플과 기준 스펙트럼을 생성하는 각각의 흡수 정정 계수에 의해 샘플과 기준 스펙트럼을 곱하기 위해서,
차이 스펙트럼을 생성하기 위해 샘플 산란 스펙트럼(S)으로부터 정정된 기준 산란 스펙트럼을 빼도록, 야기하기 위한 코드를 포함하는,
시준된 X-ray 소스와 검출기를 갖는 코히런트-산란 이미지 처리(CSI)을 위한 제어기에 관한 것이다.
추가적인 양상에서, 본 발명은:
X-ray 소스와,
X-ray 소스로부터 X-ray의 시준된 빔을 생성하기 위한 시준기와,
샘플을 고정하기 위한 샘플 챔버와,
위치 함수로서 샘플에 의해 탄성적으로 산란된 X-ray를 검출하기 위한 다중-채널 X-ray 검출기와,
상기 설명된 바와 같은 제어기를 포함하는,
코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템에 관한 것이다.
시준기는 시준기가 빔으로부터 이격된 제1위치와 펜슬 빔 CSI 방법이 수행되게 하는 X-ray 빔에서의 제2위치 사이에서 이동할 수 있다.
본 발명은 또한 CSI 스캐너가 상기 설명된 방법을 수행하도록 야기하기 위해 배열된 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
이제 본 발명의 특정 실시예는 첨부된 도면을 참조해서, 순수하게 예시적으로만 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CSI 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 사용된 빔 경로를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명에 사용된 기하학적 배열을 도시한 개략도.
도면은 개략적이고 축적에 맞춰 도시되지는 않았다.
도 1을 기준하여, CSI 장치는 제어기(8)에 의해 제어된 광범위한 임의의 위치에 C-암을 구동하기 위한 구동기(6)에 연결되고 지지대(4)에 제공된 C-암(2)을 포함한다. C-암은 X-ray 소스(20), 시준기(22) 및 검출기(24)를 지지한다. 시준기(22)는 빔(실선으로 도시됨)으로 들어갈 수 있거나 빔 경로(점선으로 도시된) 밖으로 이동할 수 있다.
C-암(2)은 3-차원의 공간의 많은 다른 각에서의 검출기와 소스(20)를 배향하는 C-암을 회전시키기 위한 구동기(6)에 의해 구동될 수 있다.
제어기(8)는 프로세서(10)와 메모리(12)를 포함하고, 메모리(12)는 C-암을 선택된 위치로 구동하도록 야기된 제어기를 제어하고 또한 제어기가 데이터를 분석하도록 야기하기 위해 적응된 코드(14)를 포함한다. 제어기는 인터페이스(18)를 통 해 C-암 시스템에 연결된다.
샘플 지지대(26)는 샘플(30)을 고정하기 위해 제공되나. 편리하게, 수화물 처리 시스템의 경우, 샘플 지지대는 컨베이어 벨트일 수 있다. 대안적으로 샘플 지지대(26)는 의학적 응용에서 환자 지지대일 수 있다.
C-암(2)은 X-ray가 X-ray 소스(20)로부터 방출되고, 샘플(30)을 통해 나아가도록 시준기(22)에 시준되고, 투사 강도를 전기 신호로 변환하고 제어기(8)에 그 신호를 공급하는 검출기(24)에 의해 검출되도록 설정된다. 검출기(24)는 위치 함수로서 따라서 산란 각의 함수로서 X-ray를 검출하는 다중-채널 검출기이다.
소스(20)는 바람직하게 측정된 산란 각과 역 산란 파장 벡터(q) 사이에 가능한 한 정확한 관계를 보장하기 위해서 가능한한 단일성(monochromatic)이다. 따라서, 선택적 단색화기(21)는 소스(20) 주변에 그렇지 않으면 빔(28)을 따라 제공될 수 있다.
사용 중에, 샘플(30)은 빔 경로에 시준기 없이 샘플 지지대(26) 상에 위치되고 장치는 소스로부터 X-ray를 제공하고, X-ray로 샘플을 조명하고 다중-채널 X-ray 검출기(24) 상에 샘플의 이미지를 캡쳐링(capture)하여 코히런트 산란 정보를 사용하지 않고 종래의 모드에서 사용된다.
캡쳐된 이미지는 종래의 X-ray 이미지일 수 있다. 그러나, 종래의 CT 검출기(24)를 사용하고 샘플(30)의 위치 함수로서 X-ray 흡수를 계산하기 위해 CT 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이 때문에, X-ray 소스와 검출기는 필요한 경우 다중 위치와 방향으로 이동될 수 있다.
이런 CT 계산 또는 X-ray 이미지는 샘플의 하나 이상의 의심스러운 해당 영역(32)을 드러낼 수 있다.
따라서, 장치는 도 3의 단계(50)에서 도시된 바와 같이 해당 영역의 식별로부터 시작하여, 해당 영역(32)에 대한 추가 정보를 제공하도록 후속하는 바와 같이 CSI 모드에서 사용될 수 있다.
이 모드에서, 시준기(22)는 X-ray의 단일 펜슬 빔(28)을 제공하기 위해 도입된다. 해당 영역을 통한 다수의 적당한 샘플 빔 경로(40, 44)가 계산된다(단계 52).
다른 샘플 경로(40, 44)는 많은 바램으로 단계(52)에서 선택된다. 첫째로, 경로를 따르는 X-ray의 흡수는 너무 광범위해서 안 된다. 둘째, 될 수 있으면 많은 다른 방향에서 해당 영역을 조명하기 위해서, 경로는 가능한 한 다른 방향에 있어야 한다. 셋째로, 경로는 해당 영역을 제외하고, 되도록 서로 다른 샘플의 영역을 통과해야한다. 이 모든 조건을 만족시키기 불가능하기 않기 때문에, 많은 알맞은 경로가 이런 조건을 만족시키기 위해 선택된다.
첫째로, 펜슬 빔(28)은 해당 영역(32)을 통과하는 제 1샘플 경로(40)를 따라 진행하고 샘플 산란 스펙트럼(S1)이 다중-채널 검출기(24) 상에서 측정된다(단계 54). 강도는 검출기를 가로질러 위치의 함수로서 측정되되, 그 위치는 역 산란 파장벡터(q)에 관한 것이다.
다음으로, 펜슬 빔(28)은 해당 영역(32)을 통과하지 않지만 제 1샘플 경 로(40)에 평행한 하나 이상의 제 1기준 경로(42)를 따라 지향되고, 기준 산란 스펙트럼(R1)이 이런 하나 이상의 기준 경로(42)에 대해 측정된다(단계 56).
기준 경로들(42)은 경로에 따른 흡수가 대략적으로 샘플 경로(40)에 따른 흡수와 동일하도록 선택된다. 측정된 흡수에서 임의의 약간의 차이를 정정하기 위해, 기준 경로 스펙트럼 또는 스펙트럼들은 흡수 정정된 기준 스펙트럼(Rc1)에 도달하기 위해 흡수 정정 인자(A1)에 의한 스펙트럼을 곱하여 흡수 정정되고, 이때 Rc1=R1×AR 이다(단계 58). 샘플 스펙트럼(S)은 또한 정정된 흡수일 수 있다: Sc1=S1×As1.
정정된 산란 스펙트럼은 주로 해당 영역에 대한 정보를 산출하는 제 1 차이 산란 차이 스펙트럼(D1)을 획득하기 위해 샘플 산란 흡수 스펙트럼으로부터 빼진다; D1=Sc1-Rc1 이다(단계 60).
제 2차이 산란 차이 스펙트럼(D2)은 해당 영역(32)을 통과하는 다른 제 2샘플 경로(44)와 해당 영역을 통과하지 않고 제 2샘플 경로(44)에 평행한 하나 이상의 제2 기준 경로(46)를 사용하여 획득된다.
이 과정은 추가 샘플 경로와 기준 경로(44, 46)를 사용하여, 제 3차이 산란 차이 스펙트럼(D3), 제 4차이 산란 스펙트럼(D4) 등을 제공하도록, 필요하다면 한 번 이상 반복될 수 있다.
X-ray 소스와 검출기로부터의 해당 영역의 거리는 각각의 산란 스펙트럼에서 반드시 동일하지 않아도 된다는 것이 주지될 것이다. 예를 들어, 해당 영역이 검출 기에 가깝다면, 해당 영역이 검출기로부터 먼 경우보다 검출기 상의 보다 짧은 거리가 특정 q 값에 대응될 것이다.
따라서, 차이 스펙트럼(D)은 해당 영역(32)으로부터 산란되기 위한 q 스케일을 사용하여 각각의 X-축을 따라 처음에 확장되거나 또는 줄어든다. 측정된 스펙트럼은 위치 좌표를 X-축으로 갖는다. 산란 파장벡터(q)는 q = h / [2λ(G-L)]에 의해 (작은 각 근사값으로) 주어진다.
도 4에서 도시된 바와 같이, G는 소스에서부터 검출기까지의 거리이고, L은 소스에서부터 해당 영역까지의 거리이고, h는 각각의 산란 스펙트럼의 선형 오프셋(X-축)이다. λ는 사용된 X-ray의 파장이다.
양적으로 정확한 산란 스펙트럼을 획득하기 위해서, 산란 스펙트럼은 위치의 함수인 기하학적 정정 인자(GCF)와 곱해진다. GCF는 2가지 효과를 고려하는데: 첫째는, 평면 밖의 검출기 요소의 효율적인 검출기 영역은 증가하는 산란 각에 따라 감소되고, 둘째는, 검출기 요소에 도달하는 산란된 빔의 입체 각은 이 요소의 산란 중심까지의 거리에 따라 감소하는 것이다. 평면-밖의 검출기 요소를 위한 GCF는 GCF = A (G-L) / (h2 + (G-L)2)3/2에 의해 주어지고, 이때 A는 하나의 검출기 요소의 검출기 영역을 나타낸다.
이런 기하학적 정정 인자에 의한 간단한 곱셈을 해당 작은 영역으로부터의 산란된 스펙트럼만 필요로 하기 때문에 비교적 간단하다. 적용된 정정은 해당 영역 외부의 정정을 잘못 계산할 것이라는 것을 주지해야 한다. 종래 기술에서 많은 양 의 데이터는 샘플의 두께 전체를 통해서 코히런트 산란 스펙트럼을 계산하도록 수집된다. 이것은 많은 양의 데이터와 많은 양의 계산 자원이 필요한데, 샘플의 다른 부분이 검출기와 소스로부터 다른 거리에 있을 것이고 측정된 스펙트럼을 정정 인자와 단순히 곱하는 것은 불가능하기 때문이다.
이와 반대로, 본 발명은 마치 스펙트럼이 오직 해당 영역을 기반으로 하는 것처럼, 이 추측이 옳지 않다는 사실에도 불구하고 스펙트럼을 정정한다. 이것은 본 출원에 기재된 CSI 방법을 종래의 방법에서 보다 수집될 적은 양의 데이터를 필요로 하고 더 적은 양의 계산 능력을 수반하여, 상당한 두께의 샘플에 대해 종래의 방법보다 훨씬 더 간단하기 한다. 이러한 후자의 이점은 특별한 이득인데, 이 이유는 이것이 총 X-ray 조사량을 보다 낮아지도록 허용하기 때문이다.
정정은 해당 영역의 밖에서 잘못되기 때문에 해당 영역의 바깥의 스펙트럼에서 형상의 상호 관계의 가능성이 감소된다는 것을 주지해야 한다. 따라서 본 발명에서 정확하지 않은 근사값의 사용은 해당 영역에서 형상을 식별하기 위한 성능을 향상시킨다.
이제 기하학적으로 정정된 스펙트럼은 결합될 필요가 있다. 스펙트럼을 조합하기 위한 제 1가능성은 간단히 형태 정정 스펙트럼(G)의 평균을 내는 것이다.
그러나, 샘플 경로는 모두 해당 영역을 통과하지만 해당 영역으로부터 멀리 떨어져서는 다른 영역을 통과해야한다. 따라서, 다른 스펙트럼의 공통 형상은 해당 영역에 의해 야기되는 반면에 다른 스펙트럼 중 하나에서만 나타나는 형상은 해당 영역에 의해 야기되지 않을 것이다.
따라서, 바람직한 방법으로, 형태 정정된 스펙트럼은 해당 영역에 관해 상관된 산란 스펙트럼에 도착하기 위한 공통 형상을 식별하기 위해 상관된다(단계 66).
예를 들어, 교차 상관 계산은 공통 형상을 식별하기 위해 한 쌍의 형상 정정된 스펙트럼(G) 사이에 계산되어 수행될 수 있다.
이런 상관된 산란 스펙트럼은 해당 영역을 분석하기 위해 사용된다. 예를 들어, 수화물 검사 응용에서, 상관된 산란 스펙트럼은 매칭(match)되는 지를 보기 위해 예를 들어, 폭발물과 같은, 많은 다른 종류의 물질의 스펙트럼과 비교된다. 대안적으로, 의학적 응용에서, 상관된 산란 스펙트럼은 예를 들어 해당 영역이 임의의 병리(pathology)에 나타내는 지를 결정하기 위해, 많은 다른 조직(tissue) 종류의 스펙트럼과 비교된다.
다중 스펙트럼의 경우, 교차-상관은 각각의 스펙트럼과 예를 들어 특정 물질의 예상된 산란 스펙트럼을 가리키는 기준 산란 스펙트럼 사이에 실행될 수 있다. 평균 교차-상관은 계산될 수 있고, 평균이 미리 결정된 임계치보다 큰 경우, 경고가 주어진다. 물론 교차-상관은 모든 이득 물질의 추가적인 기준 스펙트럼을 위해 반복될 수 있다.
특정 해당 영역의 산란 스펙트럼에 초점을 맞춰, 본 발명은 해당 영역의 코히런트 산란 스펙트럼이 정확하게 결정되게 한다. 방법은 오직 다수의 펜슬 빔만을 사용하고 따라서 사용된 총 X-ray 방사량은 종래 시스템에서 요구되는 것 보다 적다.
본 발명은 특히 CSI가 종래의 CT 스캐너에 의해 드러난 결점(artifact)에 수 행되도록 종래의 CT 스캐너의 애드-온(add-on)으로서 가치가 있다.
비록 본 발명은 복수의 샘플 빔을 사용하여 상기 기술되었지만, 본 발명은 또한 조건이 지시하는 경우 오직 한 샘플 빔만 사용될 수 있다.
비록 상기 설명이 C-암 시스템을 사용하지만, 본 발명은 또한 다른 구성, 특히 콘-빔(cone-beam) CT 시스템에 응용할 수 있다.
시스템은 수화물 처리에 제한되지 않고 X-ray가 사용될 수 있는 곳이면 어디든지, 예를 들어 사람 또는 동물의 몸체의 이미지 처리와 물질의 평가를 위해 사용될 수 있다.
그러므로 상세하게 기술된 특정 시스템에 많은 변화가 있다는 것과, 많은 다른 변경이 당업자에게 자명할 것이라는 것이 명백할 것이다.
본 발명은 코히런트 산란 이미지를 위한 장치와 방법에 이용 가능하다.

Claims (11)

  1. 코히런트-산란 이미지 처리(coherent-scatter imaging)(CSI) 시스템을 작동하는 방법으로서,
    샘플 물체(30)에서 해당 영역(32)을 식별하기 위한 스캐닝을 수행하는 단계와,
    펜슬 X-ray 빔(28)을, 해당 영역(32)을 통과하는 샘플 경로(40)를 따라 샘플을 통과시키고 샘플 산란 스펙트럼(S1)을 측정하는 단계와,
    펜슬 X-ray 빔을, 샘플 경로(40)에 평행하지만 해당 영역(32)을 통과하지 않는 기준 경로(42)를 따라 샘플(30)을 통과시키고, 기준 산란 스펙트럼(R1)을 측정하는 단계와,
    샘플 산란 스펙트럼(S1)으로부터 기준 산란 스펙트럼(R1)을 기초로 산란 스펙트럼을 빼서 차리 산란 스펙트럼(D1)을 계산하는 단계를 포함하는,
    코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템을 작동하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 해당 물질의 적어도 하나의 산란 스펙트럼(M)과 차이 산란 스펙트럼(D1) 비교하는 단계를 더 포함하는, 코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템을 작동하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    다른 샘플 경로(40, 44)에 평행하지 않는 하나 이상의 추가 샘플 경로(44)의 각각이 해당 영역(32)을 통과하는 단계와,
    펜슬 X-ray 빔(28)을, 해당 영역(32)을 통과하는, 추가의 샘플 경로(40)를 따라 샘플(30)을 통과시키고, 추가 샘플 산란 스펙트럼(S2, S3)을 측정하는 단계와,
    펜슬 X-ray 빔(28)을 추가 샘플 경로(40)에 평행하지만, 해당 영역(32)을 통과하지 않는 추가 기준 경로(44)를 따라 상기 샘플을 통과시키고 추가 기준 산란 스펙트럼(R2, R3)을 측정하는 단계와,
    샘플 산란 스펙트럼(S2, S3)으로부터 기준 산란 스펙트럼(R2, R3)을 기초로 산란 스펙트럼을 빼서 추가적인 차리 산란 스펙트럼(D2, D3)을 계산하는 단계를 더 포함하는, 코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템을 작동하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 공통 형상을 식별하기 위한 차이 스펙트럼(D1, D2, D3)을 상관하는 단계와, 해당 영역(32)에 있는 형상으로서 공통 형상을 분석하는 단계를 포함하는, 코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템을 작동하는 방법.
  5. 시준된 X-ray 소스(20, 33)와 검출기(24)를 가진 코히런트-산란 이미지 처 리(CSI) 시스템을 위한 제어기(8)로서,
    샘플 물체(30)에 해당 영역(32)을 식별하기 위한 X-ray 흡수를 사용하여 스캐닝을 수행하기 위해서,
    펜슬 X-ray 빔(40)을 해당 영역을 통과하는, 샘플 경로를 따라 상기 샘플을 통과시켜, 샘플 산란 스펙트럼(S)을 측정하기 위해서,
    펜슬 X-ray 빔을 샘플 경로(40)와 평행하지만, 해당 영역(32)을 통과하지 않지 않는 기준 경로(42)를 따라 상기 샘플을 통과시켜, 기준 산란 스펙트럼(R)을 측정하기 위해서,
    정정된 기준 산란 스펙트럼(C)을 생성하는 각각의 흡수 정정 계수(A)와 기준 산란 스펙트럼(R)을 곱하기 위해서,
    차이 산란 차이 스펙트럼(D)을 생성하기 위해 샘플 산란 스펙트럼(S)으로부터 정정된 기준 산란 스펙트럼(C)을 빼기 위해서,
    검출기로부터 이미지 데이터를 수용하고 제어 신호가 CSI 시스템을 통과하도록 적응된 CSI 시스템과 인터페이싱하기(interfacing) 위한 인터페이스(interface)(18)와,
    차이 CSI 시스템과 제어기를 작동시키기 위한 코드(14)를 포함하는,
    코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템을 위한 제어기.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 코드는 이득 물질의 적어도 하나의 산란 스펙트럼(M) 과 차이 산란 스펙트럼(D1)을 비교하도록 추가적으로 정렬되는, 코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템을 위한 제어기.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    펜슬 X-ray 빔을 해당 영역(32)을 통과하는, 추가의 샘플 경로(44)를 따라 상기 샘플을 통과시키고, 추가의 샘플 산란 스펙트럼을 측정하고,
    코드(14)는, 다른 샘플 경로(40, 44)와 평행하지 않은 각각의 하나 이상의 추가 샘플 경로(44)의 각각에 대해, CSI 시스템으로 하여금,
    펜슬 X-ray 빔은 추가 경로에 평행하지만 해당 영역(32)을 통과하지 않는, 기준 경로(46)를 따라 상기 샘플을 통과시키고 추가의 기준 산란 스펙트럼을 측정하도록, 정렬되고;
    상기 코드(14)를 추가로 추가의 흡수 정정된 기준 산란 스펙트럼을 생성하기 위한 제각기의 흡수 정정 계수와 상기 추가의 기준 산란 스펙트럼을 곱하기 위해서,
    추가적인 차이 산란 스펙트럼을 생성하도록 상기 추가적인 샘플 산란 스펙트럼으로부터 상기 추가적인 기준 산란 스펙트럼을 빼기 위해서,
    해당 영역에 대한 정보를 결정하도록 차이 산란 스펙트럼과 하나 이상의 차이 추가의 산란 차이 스펙트럼을 조합하기 위해서, 정렬되는,
    코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템을 위한 제어기.
  8. 제 6항에 있어서, 해당 영역에 있는 형상으로서 공통 형상에 기초하는 차이 스펙트럼을 분석하고 공통 형상을 식별하기 위해 차이 스펙트럼을 상관하도록 정렬된 코드를 더 포함하는, 코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템을 위한 제어기.
  9. 코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템으로서,
    X-ray를 생성하기 위한 X-ray 소스(source)와,
    상기 X-ray 소스로부터 시준된 펜슬 X-ray 빔을 생성하기 위한 시준기(22)와,
    샘플(30)을 고정하기 위한 샘플 지지대(26)와,
    위치 함수로서 상기 샘플에 의해 탄성적으로 산란되는 X-ray를 검출하기 위한 다중-채널 X-ray 검출기(24)와,
    X-ray 소스(20)와, 시준기(22)와 다중-채널 X-ray 검출기(24)를 지지하기 위한 구조(framework)(2)와,
    구조(2)를 이동시키기 위한 구동기(6)와,
    제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 제어기(8)를 포함하는,
    코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템.
  10. 제 8항에 있어서, 시준기(22)는 X-ray 소스(20)로부터 떨어진 제 1위치와 X-ray의 시준된 펜슬 빔(28)을 생성하기 위해 X-ray 소스(20)와 선형적인 제 2위치 사이에 이동 가능하고, X-ray 소스(20)는 제 2위치에서의 시준기(22)를 사용해 생성된 펜슬 빔(28)보다 제 1위치에서의 시준기(22)를 사용해 보다 넓은 X-ray 빔을 생성하는, 코히런트-산란 이미지 처리(CSI) 시스템.
  11. 데이터 캐리어 상에 기록된 컴퓨터 프로그램 제품으로서, CSI 시스템이 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하기 위한 코드(14)를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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