エネルギー分解コンピュータ断層撮影
干渉散乱コンピュータ断層撮影では、回転平面のライン上にあるオブジェクトポイントからの散乱角度は、検出装置ローのファン角度の非線形関数として可変とされる。本発明の実施例によると、同一の散乱角度の下で円弧上のオブジェクトポイントからの散乱したフォトンを測定するＣＳＣＴデータ取得のためのシングルラインエネルギー分解検出装置が利用される。これは、パラレルリビニング検出装置上でのデカルトｑサンプリングを自動的にもたらす。効果的には、これは、パラレルリビニングフィルタリングバックプロジェクション再構成前のｑ補間を回避する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ断層撮影の分野に関する。特に、本発明は、対象オブジェクトの検査のためのコンピュータ断層撮影装置、放射検出装置、コンピュータ断層撮影装置における対象オブジェクトの検査方法及びコンピュータ段操作杖装置における対象オブジェクトの検査を実行するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここ数年間に、特定タイプの物質を自動認識可能なより高度な自動システムに対するオペレータによるやりとりに完全に依存したシンプルなＸ線イメージングシステムから、Ｘ線手荷物検査又は医療アプリケーションが進化してきた。検査システムは、検査対象となる手荷物から検出装置から散乱又は透過するＸ線を放射するＸ線放射ソースを利用している。
【０００３】
干渉散乱したＸ線フォトンに基づくイメージング技術は、いわゆる“干渉散乱コンピュータ断層撮影（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＣＳＣＴ））”である。ＣＳＣＴは、対象オブジェクトの低角度散乱特性のイメージを生成する技術である。これらは、当該オブジェクトの分子構造に依存し、各コンポーネントの物質固有のマップを生成することを可能にする。低角度散乱の主要なコンポーネントは、干渉散乱である。干渉散乱スペクトルは散乱サンプルの原子構成に依存するため、干渉散乱コンピュータ断層撮影は、２次元のオブジェクトの断面の生物学的組織又は手荷物の分子構造の空間変位をイメージングするための精密な技術である。
【０００４】
ＣＳＣＴシステムは、オブジェクトの１つのスライスを照射するＸ線チューブと、検出システムとから構成され、これらが対象オブジェクトの周囲を回転する。検出システムは、オフプレーン（ｏｆｆ−ｐｌａｎｅ）散乱したフォトンを測定する２次元検出装置又は散乱したフォトンのエネルギー分解測定を実行するシングルロー（ｓｉｎｇｌｅ−ｒｏｗ）検出装置であってもよい。測定されたプロテクションデータから、プライマリ放射の平面における２つの空間的次元（ｘ，ｙ）により規定される３次元ボリュームが再構成される。３次元は、散乱したフォトンの運動量移動ｑによりパラメータ化される。回転の平面から一定の距離Ｈのエネルギー分解フォーカスセンター（ｆｏｃｕｓ−ｃｅｎｔｒｅｄ）シングルロー検出システムが利用される場合、回転平面の中心ビームに垂直のラインにあるオブジェクトポイントからの散乱角度は、検出装置のローのファン角度βの非線形関数として変化する。
【０００５】
従って、典型的には、フィルタリングされるバックプロジェクション再構成の前のｑ補間が実行される必要があり、このことは、さらなる計算処理を酔うし、ｑの分解能を低減し、画質を低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、より向上したオブジェクトを検査するための構成が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例によると、対象オブジェクトの検査のためのコンピュータ断層撮影装置であって、対象オブジェクトに電磁放射ビームを放射する回転電磁放射ソースと、第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第１検出素子と、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第２検出素子とを有し、前記対象オブジェクトの前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部であるコンピュータ断層撮影装置が提供される。
【０００８】
効果的には、本発明の当該実施例によると、第１検出素子により検出された散乱放射は、第２オブジェクトポイントから散乱され、第２検出素子により検出される散乱放射と同一の散乱角度の下で、第１オブジェクトポイントから散乱される。このため、同一の散乱角度の下でのデータが、第１及び第２検出素子により取得され、ＣＳＣＴ再構成における運動量移動の分解能及び計算効率性を向上させる。
【０００９】
本発明の他の実施例によると、前記第１検出素子と前記回転電磁放射ソースの回転平面との間の第１距離は、中心光線と前記ソースから前記第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数であり、前記第２検出素子と前記回転平面との間の第２距離は、前記中心光線と前記ソースから前記第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の所定の関数である。
【００１０】
効果的には、検出素子と回転平面との間の距離はファン角度（及び回転平面（ｘ，ｙ平面）における各検出素子のポジション）の関数であるため、測定開始前にシングルロー検出装置が特定の関数に従って構成されてもよい。
【００１１】
本発明の他の実施例によると、当該コンピュータ断層撮影装置は、各検出素子に対するエネルギーのリニアサンプリングと、前記ビームのパラレルビームジオメトリへのパラレルビームリビニングを適用し、補間することなく各検出素子について検出された放射の運号量移動における等距離サンプリングを生じさせる処理とを実行するよう構成されるデータプロセッサをさらに有する。
【００１２】
本発明の当該実施例によると、所定の関数により規定される湾曲による検出装置を利用して、エネルギーのリニアサンプリングが利用され、パラレルビームリビニングに対するファンビームが適用されるとき、ｑ方向の等距離サンプリングが自動的に得られる。
【００１３】
本発明の他の実施例によると、前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、放射検出装置の一部であり、前記放射検出装置は、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置と、プラナーシングルローエネルギー分解検出装置との１つである。
【００１４】
効果的には、フォーカスセンター又はプラナーシングルライン検出装置の利用は、ｑ方向の補間が実行されないため、ｑ方向の分解能のロスを低減するかもしれない。
【００１５】
本発明の他の実施例によると、前記電磁放射ソースは、多色性Ｘ線ソースであり、前記ソースは、前記対象オブジェクトの周囲の螺旋状パスに沿って移動し、前記ビームは、ファンビームジオメトリを有する。
【００１６】
多色性Ｘ線は良好な画像解像度を容易に生成及び提供するため、多色性Ｘ線ソースの適用は効果的である。
【００１７】
コンピュータ断層撮影装置は、干渉散乱コンピュータ断層撮影装置（ＣＳＣＴ）として構成されてもよく、すなわち、コンピュータ断層撮影装置は、上述したＣＳＣＴ技術に従って構成及び動作するようにしてもよい。
【００１８】
コリメータが、Ｘ線ソースと第１及び第２検出素子との間に配置されてもよく、コリメータは、ファンビームを形成するため、Ｘ線ソースによって放射されたＸ線ビームをコリメートするよう構成される。ファンビームは、ＣＳＣＴ技術の好適なビーム形状である。このような延長されたスリットを好ましくは有するコリメータを実現することによって、適切に整形されたコリメータは任意のタイプのプライマリＸ線ビームジオメトリからファンビームを生成するため、ほとんど任意の所望のＸ線ソースを利用することが可能であるかもしれない。
【００１９】
第１検出素子と第２検出素子とは、共通のケーシングに設けられてもよい。これは、装置の大変コンパクトな構成を可能にするかもしれない。
【００２０】
本発明によるＸ線断層撮影装置は、手荷物検査装置、医療用装置、物質検査装置及び物性解析装置からなる群の１つとして構成されてもよい。しかしながら、本発明の最も好適な適用分野は、本発明の機能が対象オブジェクトのセキュアかつ確実な解析を可能にするため、手荷物検査又は医療アプリケーションである。
【００２１】
本発明の他の実施例によると、回転電磁放射ソースから放射され、第１散乱角度の下で対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第１検出素子と、前記ソースから放射され、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第２検出素子とを有する放射検出装置であって、前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、放射検出装置が提供される。
【００２２】
本発明の当該実施例によると、向上した空間分解能、計算コストの低減及び向上した画質によって、手荷物検査又は医療アプリケーションのためのエネルギー分解干渉散乱コンピュータ断層撮影を可能にする放射検出装置が提供される。
【００２３】
以下において、コンピュータ断層撮影装置による対象オブジェクトの検査方法の好適な実施例が説明される。しかしながら、これらの実施例はまた、本発明のコンピュータ断層撮影装置に適用される。
【００２４】
本発明の方法はさらに、電磁放射ソースを回転するステップと、前記ソースから対象オブジェクトへの電磁放射ビームを放射するステップと、第１検出素子によって、第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するステップと、第２検出素子によって、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するステップとを有し、前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部であってもよい。
【００２５】
本発明はまた、イメージプロセッサなどのプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムに関する。このようなコンピュータプログラムは、例えば、ＣＳＣＴスキャナシステムの一部であってもよい。コンピュータプログラムは、好ましくは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされてもよい。データプロセッサが、本発明の方法の実施例を実行するよう設けられる。コンピュータプログラムは、Ｃ＋＋などの何れか適切なプログラミング言語により記述され、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体に格納されてもよい。また、これらのコンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブなどのネットワークから利用可能とされてもよく、そこからイメージ処理ユニット若しくはプロセッサ又は何れか適切なコンピュータにダウンロードされてもよい。
【００２６】
本発明の一特徴は、同一の散乱角度の下でライン上のオブジェクトポイントからの散乱されたフォトンを測定するＣＳＣＴデータ取得のためのシングルラインエネルギー分解検出装置が利用されるということである。これは、パラレルリビニング検出装置上でのデカルトｑサンプリングを導く。効果的には、これは、パラレルリビニングフィルタリングバックプロジェクション再構成の前のｑ補間を回避するかもしれない。
【００２７】
本発明の上述した特徴とさらなる特徴は、以降に記載される実施例から明らかであり、これらの実施例を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下において、図１を参照するに、エネルギー分解ＣＳＣＴを実現するコンピュータ断層撮影装置が説明される。
【００２９】
本実施例を参照するに、本発明は、医療用イメージングのアプリケーションについて説明される。しかしながら、本発明は医療用イメージングの分野におけるアプリケーションに限定されず、手荷物に関して爆発物などの危険物質を検出するための手荷物検査や物質検査などの他の産業用途などのアプリケーションにおいて利用可能であるということに留意すべきである。
【００３０】
図１に示されるスキャナは、ファンビームＣＴスキャナである。図１に示されるＣＴスキャナは、回転軸２の周りを回転可能なガントリー（ｇａｎｔｒｙ）１を有する。ガントリー１は、モータ３により駆動される。参照番号４は、本発明の特徴による多色性（ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ）放射ビームを放射するＸ線ソースなどの放射ソースを示す。
【００３１】
参照番号５は、放射ソースからコーン形状の放射ビーム６に放射される照射ビームを形成するアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）システムを示す。コーン形状の放射ビーム６を放射した後、ビームはスリットコリメータ（図１には図示せず）に誘導され、オブジェクト領域にあるオブジェクト７に入射するプライマリファンビームを形成するようにしてもよい。
【００３２】
ここでは、ファンビーム６（図１では、誇張されて表されているが、実際には、それのパスを介し散乱されない場合、検出素子の中心ローにのみ衝突するようにしてもよい）は、それがガントリー１の中央に、すなわちＣＳＣＴスキャナの検査領域に配置された対象オブジェクト７を通過し、検出装置８に衝突するように方向付けされる。図１から理解されるように、検出装置８は、それの表面がファンビーム６によりカバーされるように、放射ソース４と対向してガントリー１上に配置される。図１に示される検出装置８は、複数の検出素子を有する。
【００３３】
対象オブジェクト７のスキャン中、放射ソース４、アパーチャシステム５及び検出装置８は、矢印１６により示される方向にガントリー１に沿って回転される。放射ソース４、アパーチャシステム５及び検出装置８を有するガントリー１の回転のため、モータ３がモータ制御ユニット１７に接続され、モータ制御ユニット１７が計算ユニット１８に接続される。
【００３４】
スキャン中、放射検出装置８は、所定の時間間隔によりサンプリングされる。放射検出装置８から読まれたサンプリング結果は、以下においてプロジェクション（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれる電気信号、すなわち、電気データである。対象オブジェクトのスキャン全体のデータセット全体は、複数のプロジェクションから構成され、そのプロジェクション数は、放射検出装置８がサンプリングされる時間間隔に対応する。複数のプロジェクションはまた、一緒になってボリュームデータと呼ばれるかもしれない。さらに、ボリュームデータはまた、心電図データから構成されてもよい。
【００３５】
図１において、対象オブジェクトはコンベヤベルト１９に配置される。対象オブジェクトのスキャン中、ガントリー１は患者７の周りを回転しながら、コンベアベルト１９はガントリー１の回転軸２に平行な方向に対象オブジェクト７を表示する。これによって、対象オブジェクト７は螺旋状のスキャンパスに沿ってスキャンされる。コンベアベルト１９はまた、スキャン中に停止されるかもしれない。コンベアベルト１９を設ける代わりに、例えば、対象オブジェクト７が患者である医療用アプリケーションでは、可動テーブルが利用されてもよい。しかしながら、記載されるすべてのケースにおいて、円形スキャンを実行することが可能であり、ここでは、回転軸２に平行な方向への位置ずれはなく、回転軸２の周りのガントリー１の回転のみ行われることに留意すべきである。
【００３６】
検出装置８は、計算ユニット１８に接続される。計算ユニット１８は、検出結果、すなわち、検出装置８の検出素子からの読み出しを受け付け、この読み出しに基づきスキャン結果を決定する。検出装置８の検出素子は、対象オブジェクト７によりファンビーム６に生じた減衰、又は特定のエネルギー区間内のエネルギーによる対象オブジェクト７の対象ポイントから干渉散乱したＸ線のエネルギー及び強度を測定するよう構成されてもよい。さらに、計算ユニット１８は、モータ３及び２０又はコンベアベルト１９とガントリー１の動きを協働させるため、モータ制御ユニット１７と通信する。
【００３７】
計算ユニット１８は、検出装置８の読み出しからイメージを再構成するよう構成されてもよい。計算ユニット１８により生成されるイメージは、インタフェース２２を介しディスプレイ（図１には図示せず）に出力されてもよい。
【００３８】
データプロセッサにより実現される計算ユニット１８はまた、回転平面において回転する電磁放射の回転ソースによって取得されるデータセットをロードし、対象オブジェクトに電磁放射ビームを放射するステップを含む、対象オブジェクトの検査を実行するよう構成されてもよい。データセットは、第１検出素子により検出されるデータと、第２検出素子により検出されるデータとを有し、第１検出素子によって検出されるデータは、第１散乱角度の下で対象オブジェクトの第１対象ポイントから干渉散乱される電磁放射に対応し、第２検出素子によって検出されるデータは、同一の散乱角度の下で対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射に対応する。
【００３９】
さらに、図１から理解されるように、計算ユニット１８は、例えば、アラームを自動出力するため、ラウドスピーカー２１に接続されてもよい。
【００４０】
図２は、本発明の実施例による回転軸に沿ったＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す（リビニング（ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）の後）。図２に示される取得ジオメトリは、同一の散乱角度の下でデータを取得する第１検出素子４２と第２検出素子４３とを有するシングルローエネルギー分解検出システム３７を有する。検出システム３７は、図２に示される実施例によると、ｘｙ平面においてフォーカスセンターシステムの形式により構成される。しかしながら、検出システム３７は、より多くのシングル検出素子を有してもよいが、簡単化のため、検出素子４２と４３のみが（概略）表示されることに留意すべきである。
【００４１】
多色性Ｘ線ソース４は、回転平面４１において回転軸４０について回転し、丸印４４により記号化される対象オブジェクトにＸ線ビームを放射する。対象オブジェクト４４は、複数のオブジェクトポイント３１〜３５を有する。対象オブジェクト４４の通過中、電磁放射は対象オブジェクト３１〜３５において散乱される。リビニング後、これらのオブジェクトポイントは、ビームの中心線４５に垂直なライン３６に沿って配置される。
【００４２】
第１放射線４６は、ソースポジション４１２に対応し、第１検出素子４２に向かって第１散乱角度の下で第１対象ポイント３４において散乱する。さらに、第２放射線４７は、ソースポジション４１３に対応し、第２検出素子４３に向かって第２散乱角度の下で第２オブジェクトポイントから干渉散乱する。さらに、ソースポジション４１１に対応する第３放射線４５は、第３散乱角度の下で第３対象ポイント３３において散乱する。
【００４３】
図３は、本発明による検出装置ジオメトリを決定するため、ファンビームジオメトリにおける図２のＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。垂直ライン３６（図２の）は、ソース４１１と回転軸４０との間のそれの中心中間であって、ソースパスの半径に等しい直径を有する円形の弧５０に対応する。
【００４４】
第１放射線４６は、第１ファン角度３９１の下で放射され、ファンビームジオメトリにおいて円弧５０上に位置する第１オブジェクトポイント３４１において散乱する。第２放射線４７は、第２ファン角度３９２の下で放射され、ファンビームジオメトリにおいて円弧５０上に位置する第２オブジェクトポイント３５１において散乱する。
【００４５】
図４は、回転軸４０に垂直である図２のＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。図４から理解されるように、検出装置アレイ３７は、回転平面だけでなく回転平面に垂直な平面上において湾曲される（図２を参照されたい）。このため、第１検出素子４２と回転平面４１との間の距離は、第２検出素子４３と回転平面４１との間の距離４９と異なる。効果的には、この距離は、回転平面４１における各検出素子のポジションと、各自のファン角度とに依存する。すなわち、検出装置アレイ３７の形状は、放射検出装置３７がフォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置又はプラナーシングルローエネルギー分解検出装置であるかに応じて、２つの方向に湾曲される。オブジェクトポイント３１〜３５により散乱される放射の散乱角度のすべてが等しくなるように、二重の湾曲となる。
【００４６】
これは、以降のパラレルリビニング検出装置上におけるデカルトｑサンプリングを自動的に導く。従って、フィルタリングされるバックプロジェクション再構成前のｑ補間が回避される。
【００４７】
干渉散乱コンピュータ断層撮影のためのフィルタリングされたバックプロジェクション再構成の基本的方法は、参照することによりここに含まれる、Ｕ．ｖａｎ Ｓｔｅｖｅｎｄａａｌ、Ｊ．Ｐ．Ｓｃｈｌｏｍｋａ、Ａ．Ｈａｒｄｉｎｇ及びＭ．Ｇｒａｓｓによる“Ａ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｓｃａｔｔｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ”（Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．３０（９）（２００３）ｐｐ．２４６５−２４７４に記載されている。
【００４８】
図５は、本発明による方法の実施例のフローチャートを示す。本方法は、ステップ１においてプロジェクションデータセットの取得によりスタートする。これは、例えば、適切なＣＳＣＴスキャナシステムを用いて、又はストレージからプロジェクションデータを読み出すことによって実行されてもよい。その後、ステップＳ２において、第１検出素子により第１散乱角度の下で対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱された電磁放射が検出される。同時に、又はその前後において、第２散乱角度の下で対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱された電磁放射が第２検出素子により検出される。第１散乱角度と第２散乱角度が等しくなるように、第１及び第２検出素子が配置され、第１オブジェクトポイントと第２オブジェクトポイントは、電磁放射の中心ビーム線に垂直なライン上に配置される。第１及び第２検出素子は、例えば、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置又はプラナーシングルローエネルギー分解検出装置などのシングルロー放射検出装置の一部であってもよい。回転平面と第１又は第２検出素子との間の距離は、それぞれ中心線とソースから第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数と、中心線とソースから第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の関数である。
【００４９】
さらなるステップでは、各検出装置のエネルギーにおけるリニアサンプリングが実行され、補間ナシに各検出素子に対する検出された放射の運動量移動における等距離サンプリングを生じさせるパラレルビームジオメトリへのビームのパラレルビームリビニングが適用される。
【００５０】
これは、以下により明らかになるかもしれない。
【００５１】
散乱したフォトンのエネルギー分解測定を実行するシングルロー検出装置を有するＣＳＣＴシステムのケースにおいて、当該ローの各検出素子が回転平面と同一の距離を有する場合、対象オブジェクト（ファンの中心線に垂直な）を介し同一ラインから到来するフォトンが異なる散乱角度の下で測定される。この効果を補償するため、本発明によると、回転平面に関する検出素子の可変的距離Ｈ（β）によるシングルロー検出装置が利用されてもよい。これは、パラレルにリビニングされた検出装置上のデカルトｑサンプリングを自動的に導き、再構成中のｑ補間を回避する。エネルギー分解フォーカスセンターシングルロー検出システムが利用されるケースでは（図２及び３に示されるように）、ライン上の（回転平面におけるＸ線の中心ビームに垂直な）オブジェクトポイントからの散乱角度Θは、
【数１】
に従ってファン角度β（区間［−β０；＋β０］内にある）により変化する。ここで、ＧとＳはそれぞれ、ソースから検出装置への距離とソースから回転中心への距離となる。運動量移動ｑは、
【数２】
に従って散乱角度とフォトンエネルギーに関連付けされる。
【００５２】
Ｅはフォトンのエネルギーであり、ｈとｃはＰｌａｎｃｋの定数と光の速度を表す。
【００５３】
この結果、シングルロー検出装置のそれの回転平面からの距離Ｈ（β）に関する湾曲は、対象となるΘの値とフォーカスセンター検出装置について、
【数３】
とならねばならない。この２方向の湾曲を有する検出装置を用いて、エネルギーＥによるリニアサンプリングが利用され、パラレルビームリビニングへのファンビームが適用されるとき、ｑ方向の等距離サンプリングが自動的に行われる。プラナーシングルラインエネルギー分解検出装置については、散乱角度Θとファン角度βとの間の関係は、
【数４】
となり、同一の効果を実現するため、回転平面との距離における必要とされる湾曲は、
【数５】
として得られる。
【００５４】
異なる形状のシングルライン検出装置に対して、この技術はまた、補間ｑ方向による空間分解能のロスを低減するため、適用されてもよい。
【００５５】
すなわち、エネルギー分解干渉散乱ＣＴでは、検出装置の形状は、等距離ｑサンプリングを求めるため最適化される。一般に、１次元エネルギー分解測定が、角度とｑ値を可変とするｑ次元検出装置アレイについて再計算される。このため、形状の変更は、等距離エネルギーサンプリング検出装置により１次元アレイを変形することによって、２次元測定空間の最適な形状をもたらす。これにより、１次元検出装置の形状は、最適なサンプル２次元測定空間を実現するため、変更される。
【００５６】
効果的には、検出装置は、それのフルエネルギー範囲において使用される。ファン角度の関数として、エネルギーの上限及び下限は利用されない。
【００５７】
図６は、本発明による方法の実施例を実行するための本発明によるデータ処理装置の実施例を示す。図６に示されるデータ処理装置は、対象オブジェクトを示すイメージを格納するメモリ１５２に接続される中央処理ユニット又はイメージプロセッサ１５１を有する。データプロセッサ１５１は、ＣＳＣＴ装置などの複数の入出力ネットワーク又は診断装置に接続されてもよい。データプロセッサはさらに、データプロセッサ１５１において計算又は構成される情報又はイメージを表示するため、コンピュータモニタなどの表示装置１５４に接続されてもよい。オペレータ又はユーザは、図６には示されないキーボード１５５及び／又は他の出力装置を介しデータプロセッサ１５１とやりとりするようにしてもよい。
【００５８】
さらに、バスシステム１５３を介し、イメージ処理制御プロセッサ１５１と、対象オブジェクトの動きをモニタする動きモニタなどとを接続することが可能であるかもしれない。例えば、患者の肺がイメージングされる場合、モニタセンサは呼気センサであるかもしれない。
【００５９】
本発明による取得ジオメトリは、再構成の前処理中に補間が実行される必要がないため、ＣＳＣＴ再構成における空間分解能及び計算効率性を向上させる。本発明の開示は、医療用アプリケーション及び手荷物検査（新規ビジネス）の干渉散乱コンピュータ断層撮影について重要である。
【００６０】
“有する”という用語は、他の要素又はステップを排除するものでなく、“ある”という用語は複数を排除するものでなく、また単一のプロセッサ又はシステムが請求項に記載される複数の手段の各機能を実現可能であるということに留意すべきである。異なる実施例に関して説明される要素が組み合わされてもよい。
【００６１】
請求項の参照符号は、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきでないということがまた留意されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明によるコンピュータ断層撮影スキャナの実施例の簡単化された概略表示を示す。
【図２】図２は、本発明の実施例による回転軸に沿ったＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。
【図３】図３は、ファンビームジオメトリにおける図２のＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。
【図４】図４は、回転軸に垂直な軸に沿った図２のＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。
【図５】図５は、本発明による方法の実施例のフローチャートを示す。
【図６】図６は、本発明による方法の実施例を実行する本発明によるイメージ処理装置の実施例を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ断層撮影の分野に関する。特に、本発明は、対象オブジェクトの検査のためのコンピュータ断層撮影装置、放射検出装置、コンピュータ断層撮影装置における対象オブジェクトの検査方法及びコンピュータ段操作杖装置における対象オブジェクトの検査を実行するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここ数年間に、特定タイプの物質を自動認識可能なより高度な自動システムに対するオペレータによるやりとりに完全に依存したシンプルなＸ線イメージングシステムから、Ｘ線手荷物検査又は医療アプリケーションが進化してきた。検査システムは、検査対象となる手荷物から検出装置から散乱又は透過するＸ線を放射するＸ線放射ソースを利用している。
【０００３】
干渉散乱したＸ線フォトンに基づくイメージング技術は、いわゆる“干渉散乱コンピュータ断層撮影（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＣＳＣＴ））”である。ＣＳＣＴは、対象オブジェクトの低角度散乱特性のイメージを生成する技術である。これらは、当該オブジェクトの分子構造に依存し、各コンポーネントの物質固有のマップを生成することを可能にする。低角度散乱の主要なコンポーネントは、干渉散乱である。干渉散乱スペクトルは散乱サンプルの原子構成に依存するため、干渉散乱コンピュータ断層撮影は、２次元のオブジェクトの断面の生物学的組織又は手荷物の分子構造の空間変位をイメージングするための精密な技術である。
【０００４】
ＣＳＣＴシステムは、オブジェクトの１つのスライスを照射するＸ線チューブと、検出システムとから構成され、これらが対象オブジェクトの周囲を回転する。検出システムは、オフプレーン（ｏｆｆ−ｐｌａｎｅ）散乱したフォトンを測定する２次元検出装置又は散乱したフォトンのエネルギー分解測定を実行するシングルロー（ｓｉｎｇｌｅ−ｒｏｗ）検出装置であってもよい。測定されたプロテクションデータから、プライマリ放射の平面における２つの空間的次元（ｘ，ｙ）により規定される３次元ボリュームが再構成される。３次元は、散乱したフォトンの運動量移動ｑによりパラメータ化される。回転の平面から一定の距離Ｈのエネルギー分解フォーカスセンター（ｆｏｃｕｓ−ｃｅｎｔｒｅｄ）シングルロー検出システムが利用される場合、回転平面の中心ビームに垂直のラインにあるオブジェクトポイントからの散乱角度は、検出装置のローのファン角度βの非線形関数として変化する。
【０００５】
従って、典型的には、フィルタリングされるバックプロジェクション再構成の前のｑ補間が実行される必要があり、このことは、さらなる計算処理を酔うし、ｑの分解能を低減し、画質を低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、より向上したオブジェクトを検査するための構成が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例によると、対象オブジェクトの検査のためのコンピュータ断層撮影装置であって、対象オブジェクトに電磁放射ビームを放射する回転電磁放射ソースと、第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第１検出素子と、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第２検出素子とを有し、前記対象オブジェクトの前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部であるコンピュータ断層撮影装置が提供される。
【０００８】
効果的には、本発明の当該実施例によると、第１検出素子により検出された散乱放射は、第２オブジェクトポイントから散乱され、第２検出素子により検出される散乱放射と同一の散乱角度の下で、第１オブジェクトポイントから散乱される。このため、同一の散乱角度の下でのデータが、第１及び第２検出素子により取得され、ＣＳＣＴ再構成における運動量移動の分解能及び計算効率性を向上させる。
【０００９】
本発明の他の実施例によると、前記第１検出素子と前記回転電磁放射ソースの回転平面との間の第１距離は、中心光線と前記ソースから前記第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数であり、前記第２検出素子と前記回転平面との間の第２距離は、前記中心光線と前記ソースから前記第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の所定の関数である。
【００１０】
効果的には、検出素子と回転平面との間の距離はファン角度（及び回転平面（ｘ，ｙ平面）における各検出素子のポジション）の関数であるため、測定開始前にシングルロー検出装置が特定の関数に従って構成されてもよい。
【００１１】
本発明の他の実施例によると、当該コンピュータ断層撮影装置は、各検出素子に対するエネルギーのリニアサンプリングと、前記ビームのパラレルビームジオメトリへのパラレルビームリビニングを適用し、補間することなく各検出素子について検出された放射の運号量移動における等距離サンプリングを生じさせる処理とを実行するよう構成されるデータプロセッサをさらに有する。
【００１２】
本発明の当該実施例によると、所定の関数により規定される湾曲による検出装置を利用して、エネルギーのリニアサンプリングが利用され、パラレルビームリビニングに対するファンビームが適用されるとき、ｑ方向の等距離サンプリングが自動的に得られる。
【００１３】
本発明の他の実施例によると、前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、放射検出装置の一部であり、前記放射検出装置は、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置と、プラナーシングルローエネルギー分解検出装置との１つである。
【００１４】
効果的には、フォーカスセンター又はプラナーシングルライン検出装置の利用は、ｑ方向の補間が実行されないため、ｑ方向の分解能のロスを低減するかもしれない。
【００１５】
本発明の他の実施例によると、前記電磁放射ソースは、多色性Ｘ線ソースであり、前記ソースは、前記対象オブジェクトの周囲の螺旋状パスに沿って移動し、前記ビームは、ファンビームジオメトリを有する。
【００１６】
多色性Ｘ線は良好な画像解像度を容易に生成及び提供するため、多色性Ｘ線ソースの適用は効果的である。
【００１７】
コンピュータ断層撮影装置は、干渉散乱コンピュータ断層撮影装置（ＣＳＣＴ）として構成されてもよく、すなわち、コンピュータ断層撮影装置は、上述したＣＳＣＴ技術に従って構成及び動作するようにしてもよい。
【００１８】
コリメータが、Ｘ線ソースと第１及び第２検出素子との間に配置されてもよく、コリメータは、ファンビームを形成するため、Ｘ線ソースによって放射されたＸ線ビームをコリメートするよう構成される。ファンビームは、ＣＳＣＴ技術の好適なビーム形状である。このような延長されたスリットを好ましくは有するコリメータを実現することによって、適切に整形されたコリメータは任意のタイプのプライマリＸ線ビームジオメトリからファンビームを生成するため、ほとんど任意の所望のＸ線ソースを利用することが可能であるかもしれない。
【００１９】
第１検出素子と第２検出素子とは、共通のケーシングに設けられてもよい。これは、装置の大変コンパクトな構成を可能にするかもしれない。
【００２０】
本発明によるＸ線断層撮影装置は、手荷物検査装置、医療用装置、物質検査装置及び物性解析装置からなる群の１つとして構成されてもよい。しかしながら、本発明の最も好適な適用分野は、本発明の機能が対象オブジェクトのセキュアかつ確実な解析を可能にするため、手荷物検査又は医療アプリケーションである。
【００２１】
本発明の他の実施例によると、回転電磁放射ソースから放射され、第１散乱角度の下で対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第１検出素子と、前記ソースから放射され、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第２検出素子とを有する放射検出装置であって、前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、放射検出装置が提供される。
【００２２】
本発明の当該実施例によると、向上した空間分解能、計算コストの低減及び向上した画質によって、手荷物検査又は医療アプリケーションのためのエネルギー分解干渉散乱コンピュータ断層撮影を可能にする放射検出装置が提供される。
【００２３】
以下において、コンピュータ断層撮影装置による対象オブジェクトの検査方法の好適な実施例が説明される。しかしながら、これらの実施例はまた、本発明のコンピュータ断層撮影装置に適用される。
【００２４】
本発明の方法はさらに、電磁放射ソースを回転するステップと、前記ソースから対象オブジェクトへの電磁放射ビームを放射するステップと、第１検出素子によって、第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するステップと、第２検出素子によって、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するステップとを有し、前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部であってもよい。
【００２５】
本発明はまた、イメージプロセッサなどのプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムに関する。このようなコンピュータプログラムは、例えば、ＣＳＣＴスキャナシステムの一部であってもよい。コンピュータプログラムは、好ましくは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされてもよい。データプロセッサが、本発明の方法の実施例を実行するよう設けられる。コンピュータプログラムは、Ｃ＋＋などの何れか適切なプログラミング言語により記述され、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体に格納されてもよい。また、これらのコンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブなどのネットワークから利用可能とされてもよく、そこからイメージ処理ユニット若しくはプロセッサ又は何れか適切なコンピュータにダウンロードされてもよい。
【００２６】
本発明の一特徴は、同一の散乱角度の下でライン上のオブジェクトポイントからの散乱されたフォトンを測定するＣＳＣＴデータ取得のためのシングルラインエネルギー分解検出装置が利用されるということである。これは、パラレルリビニング検出装置上でのデカルトｑサンプリングを導く。効果的には、これは、パラレルリビニングフィルタリングバックプロジェクション再構成の前のｑ補間を回避するかもしれない。
【００２７】
本発明の上述した特徴とさらなる特徴は、以降に記載される実施例から明らかであり、これらの実施例を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下において、図１を参照するに、エネルギー分解ＣＳＣＴを実現するコンピュータ断層撮影装置が説明される。
【００２９】
本実施例を参照するに、本発明は、医療用イメージングのアプリケーションについて説明される。しかしながら、本発明は医療用イメージングの分野におけるアプリケーションに限定されず、手荷物に関して爆発物などの危険物質を検出するための手荷物検査や物質検査などの他の産業用途などのアプリケーションにおいて利用可能であるということに留意すべきである。
【００３０】
図１に示されるスキャナは、ファンビームＣＴスキャナである。図１に示されるＣＴスキャナは、回転軸２の周りを回転可能なガントリー（ｇａｎｔｒｙ）１を有する。ガントリー１は、モータ３により駆動される。参照番号４は、本発明の特徴による多色性（ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ）放射ビームを放射するＸ線ソースなどの放射ソースを示す。
【００３１】
参照番号５は、放射ソースからコーン形状の放射ビーム６に放射される照射ビームを形成するアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）システムを示す。コーン形状の放射ビーム６を放射した後、ビームはスリットコリメータ（図１には図示せず）に誘導され、オブジェクト領域にあるオブジェクト７に入射するプライマリファンビームを形成するようにしてもよい。
【００３２】
ここでは、ファンビーム６（図１では、誇張されて表されているが、実際には、それのパスを介し散乱されない場合、検出素子の中心ローにのみ衝突するようにしてもよい）は、それがガントリー１の中央に、すなわちＣＳＣＴスキャナの検査領域に配置された対象オブジェクト７を通過し、検出装置８に衝突するように方向付けされる。図１から理解されるように、検出装置８は、それの表面がファンビーム６によりカバーされるように、放射ソース４と対向してガントリー１上に配置される。図１に示される検出装置８は、複数の検出素子を有する。
【００３３】
対象オブジェクト７のスキャン中、放射ソース４、アパーチャシステム５及び検出装置８は、矢印１６により示される方向にガントリー１に沿って回転される。放射ソース４、アパーチャシステム５及び検出装置８を有するガントリー１の回転のため、モータ３がモータ制御ユニット１７に接続され、モータ制御ユニット１７が計算ユニット１８に接続される。
【００３４】
スキャン中、放射検出装置８は、所定の時間間隔によりサンプリングされる。放射検出装置８から読まれたサンプリング結果は、以下においてプロジェクション（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれる電気信号、すなわち、電気データである。対象オブジェクトのスキャン全体のデータセット全体は、複数のプロジェクションから構成され、そのプロジェクション数は、放射検出装置８がサンプリングされる時間間隔に対応する。複数のプロジェクションはまた、一緒になってボリュームデータと呼ばれるかもしれない。さらに、ボリュームデータはまた、心電図データから構成されてもよい。
【００３５】
図１において、対象オブジェクトはコンベヤベルト１９に配置される。対象オブジェクトのスキャン中、ガントリー１は患者７の周りを回転しながら、コンベアベルト１９はガントリー１の回転軸２に平行な方向に対象オブジェクト７を表示する。これによって、対象オブジェクト７は螺旋状のスキャンパスに沿ってスキャンされる。コンベアベルト１９はまた、スキャン中に停止されるかもしれない。コンベアベルト１９を設ける代わりに、例えば、対象オブジェクト７が患者である医療用アプリケーションでは、可動テーブルが利用されてもよい。しかしながら、記載されるすべてのケースにおいて、円形スキャンを実行することが可能であり、ここでは、回転軸２に平行な方向への位置ずれはなく、回転軸２の周りのガントリー１の回転のみ行われることに留意すべきである。
【００３６】
検出装置８は、計算ユニット１８に接続される。計算ユニット１８は、検出結果、すなわち、検出装置８の検出素子からの読み出しを受け付け、この読み出しに基づきスキャン結果を決定する。検出装置８の検出素子は、対象オブジェクト７によりファンビーム６に生じた減衰、又は特定のエネルギー区間内のエネルギーによる対象オブジェクト７の対象ポイントから干渉散乱したＸ線のエネルギー及び強度を測定するよう構成されてもよい。さらに、計算ユニット１８は、モータ３及び２０又はコンベアベルト１９とガントリー１の動きを協働させるため、モータ制御ユニット１７と通信する。
【００３７】
計算ユニット１８は、検出装置８の読み出しからイメージを再構成するよう構成されてもよい。計算ユニット１８により生成されるイメージは、インタフェース２２を介しディスプレイ（図１には図示せず）に出力されてもよい。
【００３８】
データプロセッサにより実現される計算ユニット１８はまた、回転平面において回転する電磁放射の回転ソースによって取得されるデータセットをロードし、対象オブジェクトに電磁放射ビームを放射するステップを含む、対象オブジェクトの検査を実行するよう構成されてもよい。データセットは、第１検出素子により検出されるデータと、第２検出素子により検出されるデータとを有し、第１検出素子によって検出されるデータは、第１散乱角度の下で対象オブジェクトの第１対象ポイントから干渉散乱される電磁放射に対応し、第２検出素子によって検出されるデータは、同一の散乱角度の下で対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射に対応する。
【００３９】
さらに、図１から理解されるように、計算ユニット１８は、例えば、アラームを自動出力するため、ラウドスピーカー２１に接続されてもよい。
【００４０】
図２は、本発明の実施例による回転軸に沿ったＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す（リビニング（ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）の後）。図２に示される取得ジオメトリは、同一の散乱角度の下でデータを取得する第１検出素子４２と第２検出素子４３とを有するシングルローエネルギー分解検出システム３７を有する。検出システム３７は、図２に示される実施例によると、ｘｙ平面においてフォーカスセンターシステムの形式により構成される。しかしながら、検出システム３７は、より多くのシングル検出素子を有してもよいが、簡単化のため、検出素子４２と４３のみが（概略）表示されることに留意すべきである。
【００４１】
多色性Ｘ線ソース４は、回転平面４１において回転軸４０について回転し、丸印４４により記号化される対象オブジェクトにＸ線ビームを放射する。対象オブジェクト４４は、複数のオブジェクトポイント３１〜３５を有する。対象オブジェクト４４の通過中、電磁放射は対象オブジェクト３１〜３５において散乱される。リビニング後、これらのオブジェクトポイントは、ビームの中心線４５に垂直なライン３６に沿って配置される。
【００４２】
第１放射線４６は、ソースポジション４１２に対応し、第１検出素子４２に向かって第１散乱角度の下で第１対象ポイント３４において散乱する。さらに、第２放射線４７は、ソースポジション４１３に対応し、第２検出素子４３に向かって第２散乱角度の下で第２オブジェクトポイントから干渉散乱する。さらに、ソースポジション４１１に対応する第３放射線４５は、第３散乱角度の下で第３対象ポイント３３において散乱する。
【００４３】
図３は、本発明による検出装置ジオメトリを決定するため、ファンビームジオメトリにおける図２のＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。垂直ライン３６（図２の）は、ソース４１１と回転軸４０との間のそれの中心中間であって、ソースパスの半径に等しい直径を有する円形の弧５０に対応する。
【００４４】
第１放射線４６は、第１ファン角度３９１の下で放射され、ファンビームジオメトリにおいて円弧５０上に位置する第１オブジェクトポイント３４１において散乱する。第２放射線４７は、第２ファン角度３９２の下で放射され、ファンビームジオメトリにおいて円弧５０上に位置する第２オブジェクトポイント３５１において散乱する。
【００４５】
図４は、回転軸４０に垂直である図２のＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。図４から理解されるように、検出装置アレイ３７は、回転平面だけでなく回転平面に垂直な平面上において湾曲される（図２を参照されたい）。このため、第１検出素子４２と回転平面４１との間の距離は、第２検出素子４３と回転平面４１との間の距離４９と異なる。効果的には、この距離は、回転平面４１における各検出素子のポジションと、各自のファン角度とに依存する。すなわち、検出装置アレイ３７の形状は、放射検出装置３７がフォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置又はプラナーシングルローエネルギー分解検出装置であるかに応じて、２つの方向に湾曲される。オブジェクトポイント３１〜３５により散乱される放射の散乱角度のすべてが等しくなるように、二重の湾曲となる。
【００４６】
これは、以降のパラレルリビニング検出装置上におけるデカルトｑサンプリングを自動的に導く。従って、フィルタリングされるバックプロジェクション再構成前のｑ補間が回避される。
【００４７】
干渉散乱コンピュータ断層撮影のためのフィルタリングされたバックプロジェクション再構成の基本的方法は、参照することによりここに含まれる、Ｕ．ｖａｎ Ｓｔｅｖｅｎｄａａｌ、Ｊ．Ｐ．Ｓｃｈｌｏｍｋａ、Ａ．Ｈａｒｄｉｎｇ及びＭ．Ｇｒａｓｓによる“Ａ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｓｃａｔｔｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ”（Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．３０（９）（２００３）ｐｐ．２４６５−２４７４に記載されている。
【００４８】
図５は、本発明による方法の実施例のフローチャートを示す。本方法は、ステップ１においてプロジェクションデータセットの取得によりスタートする。これは、例えば、適切なＣＳＣＴスキャナシステムを用いて、又はストレージからプロジェクションデータを読み出すことによって実行されてもよい。その後、ステップＳ２において、第１検出素子により第１散乱角度の下で対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱された電磁放射が検出される。同時に、又はその前後において、第２散乱角度の下で対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱された電磁放射が第２検出素子により検出される。第１散乱角度と第２散乱角度が等しくなるように、第１及び第２検出素子が配置され、第１オブジェクトポイントと第２オブジェクトポイントは、電磁放射の中心ビーム線に垂直なライン上に配置される。第１及び第２検出素子は、例えば、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置又はプラナーシングルローエネルギー分解検出装置などのシングルロー放射検出装置の一部であってもよい。回転平面と第１又は第２検出素子との間の距離は、それぞれ中心線とソースから第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数と、中心線とソースから第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の関数である。
【００４９】
さらなるステップでは、各検出装置のエネルギーにおけるリニアサンプリングが実行され、補間ナシに各検出素子に対する検出された放射の運動量移動における等距離サンプリングを生じさせるパラレルビームジオメトリへのビームのパラレルビームリビニングが適用される。
【００５０】
これは、以下により明らかになるかもしれない。
【００５１】
散乱したフォトンのエネルギー分解測定を実行するシングルロー検出装置を有するＣＳＣＴシステムのケースにおいて、当該ローの各検出素子が回転平面と同一の距離を有する場合、対象オブジェクト（ファンの中心線に垂直な）を介し同一ラインから到来するフォトンが異なる散乱角度の下で測定される。この効果を補償するため、本発明によると、回転平面に関する検出素子の可変的距離Ｈ（β）によるシングルロー検出装置が利用されてもよい。これは、パラレルにリビニングされた検出装置上のデカルトｑサンプリングを自動的に導き、再構成中のｑ補間を回避する。エネルギー分解フォーカスセンターシングルロー検出システムが利用されるケースでは（図２及び３に示されるように）、ライン上の（回転平面におけるＸ線の中心ビームに垂直な）オブジェクトポイントからの散乱角度Θは、
【数１】
に従ってファン角度β（区間［−β０；＋β０］内にある）により変化する。ここで、ＧとＳはそれぞれ、ソースから検出装置への距離とソースから回転中心への距離となる。運動量移動ｑは、
【数２】
に従って散乱角度とフォトンエネルギーに関連付けされる。
【００５２】
Ｅはフォトンのエネルギーであり、ｈとｃはＰｌａｎｃｋの定数と光の速度を表す。
【００５３】
この結果、シングルロー検出装置のそれの回転平面からの距離Ｈ（β）に関する湾曲は、対象となるΘの値とフォーカスセンター検出装置について、
【数３】
とならねばならない。この２方向の湾曲を有する検出装置を用いて、エネルギーＥによるリニアサンプリングが利用され、パラレルビームリビニングへのファンビームが適用されるとき、ｑ方向の等距離サンプリングが自動的に行われる。プラナーシングルラインエネルギー分解検出装置については、散乱角度Θとファン角度βとの間の関係は、
【数４】
となり、同一の効果を実現するため、回転平面との距離における必要とされる湾曲は、
【数５】
として得られる。
【００５４】
異なる形状のシングルライン検出装置に対して、この技術はまた、補間ｑ方向による空間分解能のロスを低減するため、適用されてもよい。
【００５５】
すなわち、エネルギー分解干渉散乱ＣＴでは、検出装置の形状は、等距離ｑサンプリングを求めるため最適化される。一般に、１次元エネルギー分解測定が、角度とｑ値を可変とするｑ次元検出装置アレイについて再計算される。このため、形状の変更は、等距離エネルギーサンプリング検出装置により１次元アレイを変形することによって、２次元測定空間の最適な形状をもたらす。これにより、１次元検出装置の形状は、最適なサンプル２次元測定空間を実現するため、変更される。
【００５６】
効果的には、検出装置は、それのフルエネルギー範囲において使用される。ファン角度の関数として、エネルギーの上限及び下限は利用されない。
【００５７】
図６は、本発明による方法の実施例を実行するための本発明によるデータ処理装置の実施例を示す。図６に示されるデータ処理装置は、対象オブジェクトを示すイメージを格納するメモリ１５２に接続される中央処理ユニット又はイメージプロセッサ１５１を有する。データプロセッサ１５１は、ＣＳＣＴ装置などの複数の入出力ネットワーク又は診断装置に接続されてもよい。データプロセッサはさらに、データプロセッサ１５１において計算又は構成される情報又はイメージを表示するため、コンピュータモニタなどの表示装置１５４に接続されてもよい。オペレータ又はユーザは、図６には示されないキーボード１５５及び／又は他の出力装置を介しデータプロセッサ１５１とやりとりするようにしてもよい。
【００５８】
さらに、バスシステム１５３を介し、イメージ処理制御プロセッサ１５１と、対象オブジェクトの動きをモニタする動きモニタなどとを接続することが可能であるかもしれない。例えば、患者の肺がイメージングされる場合、モニタセンサは呼気センサであるかもしれない。
【００５９】
本発明による取得ジオメトリは、再構成の前処理中に補間が実行される必要がないため、ＣＳＣＴ再構成における空間分解能及び計算効率性を向上させる。本発明の開示は、医療用アプリケーション及び手荷物検査（新規ビジネス）の干渉散乱コンピュータ断層撮影について重要である。
【００６０】
“有する”という用語は、他の要素又はステップを排除するものでなく、“ある”という用語は複数を排除するものでなく、また単一のプロセッサ又はシステムが請求項に記載される複数の手段の各機能を実現可能であるということに留意すべきである。異なる実施例に関して説明される要素が組み合わされてもよい。
【００６１】
請求項の参照符号は、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきでないということがまた留意されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明によるコンピュータ断層撮影スキャナの実施例の簡単化された概略表示を示す。
【図２】図２は、本発明の実施例による回転軸に沿ったＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。
【図３】図３は、ファンビームジオメトリにおける図２のＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。
【図４】図４は、回転軸に垂直な軸に沿った図２のＣＳＣＴ取得ジオメトリの概略表示を示す。
【図５】図５は、本発明による方法の実施例のフローチャートを示す。
【図６】図６は、本発明による方法の実施例を実行する本発明によるイメージ処理装置の実施例を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象オブジェクトの検査のためのコンピュータ断層撮影装置であって、
対象オブジェクトに電磁放射ビームを放射する回転電磁放射ソースと、
第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第１検出素子と、
第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第２検出素子と、
を有し、
前記対象オブジェクトの前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、
前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記第１検出素子と前記回転電磁放射ソースの回転平面との間の第１距離は、中心光線と前記ソースから前記第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数であり、
前記第２検出素子と前記回転平面との間の第２距離は、前記中心光線と前記ソースから前記第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の所定の関数である、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
各検出素子に対するエネルギーのリニアサンプリングと、前記ビームのパラレルビームジオメトリへのパラレルビームリビニングを適用し、補間することなく各検出素子について検出された放射の運号量移動における等距離サンプリングを生じさせる処理とを実行するよう構成されるデータプロセッサをさらに有する、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、放射検出装置の一部であり、
前記放射検出装置は、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置と、プラナーシングルローエネルギー分解検出装置との１つである、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記電磁放射ソースは、多色性Ｘ線ソースであり、
前記ソースは、前記対象オブジェクトの周囲の螺旋状パスに沿って移動し、
前記ビームは、ファンビームジオメトリを有する、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
干渉散乱コンピュータ断層撮影装置として構成される、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
手荷物検査装置、医療用装置、物質検査装置及び物性解析装置からなる群の１つとして構成される、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
回転電磁放射ソースから放射され、第１散乱角度の下で対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第１検出素子と、
前記ソースから放射され、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第２検出素子と、
を有する放射検出装置であって、
前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、
前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、放射検出装置。
【請求項９】
前記第１検出素子と前記回転電磁放射ソースの回転平面との間の第１距離は、中心光線と前記ソースから前記第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数であり、
前記第２検出素子と前記回転平面との間の第２距離は、前記中心光線と前記ソースから前記第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の所定の関数である、請求項８記載の放射検出装置。
【請求項１０】
各検出素子に対するエネルギーのリニアサンプリングと、前記ビームのパラレルビームジオメトリへのパラレルビームリビニングを適用とは、補間することなく各検出素子について検出された放射の運号量移動の等距離サンプリングを生じさせる、請求項８記載の放射検出装置。
【請求項１１】
当該放射検出装置は、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置と、プラナーシングルローエネルギー分解検出装置との１つである、請求項８記載の放射検出装置。
【請求項１２】
コンピュータ断層撮影装置における対象オブジェクトの検査方法であって、
電磁放射ソースを回転するステップと、
前記ソースから対象オブジェクトへの電磁放射ビームを放射するステップと、
第１検出素子によって、第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するステップと、
第２検出素子によって、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するステップと、
を有し、
前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、
前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、方法。
【請求項１３】
前記第１検出素子と前記回転電磁放射ソースの回転平面との間の第１距離は、中心光線と前記ソースから前記第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数であり、
前記第２検出素子と前記回転平面との間の第２距離は、前記中心光線と前記ソースから前記第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の所定の関数であり、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、放射検出装置の一部であり、
前記放射検出装置は、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置と、プラナーシングルローエネルギー分解検出装置との１つである、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
各検出素子に対するエネルギーにおいてリニアサンプリングするステップと、
前記ビームのパラレルビームジオメトリへのパラレルビームリビニングを適用し、補完することなく各検出素子について検出された放射の運動量移動における等距離サンプリングを生じさせるステップと、
をさらに有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータ断層撮影装置において対象オブジェクトの検査を実行するコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムがプロセッサ上で実行されると、
電磁放射ビームを対象オブジェクトに放射する回転電磁放射ソースにより取得されるデータセットをロードする処理を前記プロセッサに実行させ、
前記データセットは、
第１検出素子により検出され、第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射に対応する第１データと、
第２検出素子により検出され、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射に対応する第２データと、
を有し、
前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、
前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、コンピュータプログラム。
【請求項１】
対象オブジェクトの検査のためのコンピュータ断層撮影装置であって、
対象オブジェクトに電磁放射ビームを放射する回転電磁放射ソースと、
第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第１検出素子と、
第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第２検出素子と、
を有し、
前記対象オブジェクトの前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、
前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記第１検出素子と前記回転電磁放射ソースの回転平面との間の第１距離は、中心光線と前記ソースから前記第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数であり、
前記第２検出素子と前記回転平面との間の第２距離は、前記中心光線と前記ソースから前記第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の所定の関数である、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
各検出素子に対するエネルギーのリニアサンプリングと、前記ビームのパラレルビームジオメトリへのパラレルビームリビニングを適用し、補間することなく各検出素子について検出された放射の運号量移動における等距離サンプリングを生じさせる処理とを実行するよう構成されるデータプロセッサをさらに有する、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、放射検出装置の一部であり、
前記放射検出装置は、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置と、プラナーシングルローエネルギー分解検出装置との１つである、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記電磁放射ソースは、多色性Ｘ線ソースであり、
前記ソースは、前記対象オブジェクトの周囲の螺旋状パスに沿って移動し、
前記ビームは、ファンビームジオメトリを有する、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
干渉散乱コンピュータ断層撮影装置として構成される、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
手荷物検査装置、医療用装置、物質検査装置及び物性解析装置からなる群の１つとして構成される、請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
回転電磁放射ソースから放射され、第１散乱角度の下で対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第１検出素子と、
前記ソースから放射され、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するよう構成される第２検出素子と、
を有する放射検出装置であって、
前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、
前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、放射検出装置。
【請求項９】
前記第１検出素子と前記回転電磁放射ソースの回転平面との間の第１距離は、中心光線と前記ソースから前記第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数であり、
前記第２検出素子と前記回転平面との間の第２距離は、前記中心光線と前記ソースから前記第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の所定の関数である、請求項８記載の放射検出装置。
【請求項１０】
各検出素子に対するエネルギーのリニアサンプリングと、前記ビームのパラレルビームジオメトリへのパラレルビームリビニングを適用とは、補間することなく各検出素子について検出された放射の運号量移動の等距離サンプリングを生じさせる、請求項８記載の放射検出装置。
【請求項１１】
当該放射検出装置は、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置と、プラナーシングルローエネルギー分解検出装置との１つである、請求項８記載の放射検出装置。
【請求項１２】
コンピュータ断層撮影装置における対象オブジェクトの検査方法であって、
電磁放射ソースを回転するステップと、
前記ソースから対象オブジェクトへの電磁放射ビームを放射するステップと、
第１検出素子によって、第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するステップと、
第２検出素子によって、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射を検出するステップと、
を有し、
前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、
前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、方法。
【請求項１３】
前記第１検出素子と前記回転電磁放射ソースの回転平面との間の第１距離は、中心光線と前記ソースから前記第１オブジェクトポイントに放射される光線との間の第１ファン角度の所定の関数であり、
前記第２検出素子と前記回転平面との間の第２距離は、前記中心光線と前記ソースから前記第２オブジェクトポイントに放射される光線との間の第２ファン角度の所定の関数であり、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、放射検出装置の一部であり、
前記放射検出装置は、フォーカスセンターシングルローエネルギー分解検出装置と、プラナーシングルローエネルギー分解検出装置との１つである、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
各検出素子に対するエネルギーにおいてリニアサンプリングするステップと、
前記ビームのパラレルビームジオメトリへのパラレルビームリビニングを適用し、補完することなく各検出素子について検出された放射の運動量移動における等距離サンプリングを生じさせるステップと、
をさらに有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータ断層撮影装置において対象オブジェクトの検査を実行するコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムがプロセッサ上で実行されると、
電磁放射ビームを対象オブジェクトに放射する回転電磁放射ソースにより取得されるデータセットをロードする処理を前記プロセッサに実行させ、
前記データセットは、
第１検出素子により検出され、第１散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第１オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射に対応する第１データと、
第２検出素子により検出され、第２散乱角度の下で前記対象オブジェクトの第２オブジェクトポイントから干渉散乱される電磁放射に対応する第２データと、
を有し、
前記第１オブジェクトポイントと前記第２オブジェクトポイントとは、円弧上に配置され、
前記第１散乱角度は、前記第２散乱角度に等しく、
前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、シングルローエネルギー分解検出装置の一部である、コンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００８−５１９９７５（Ｐ２００８−５１９９７５Ａ）
【公表日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４０７６２（Ｐ２００７−５４０７６２）
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００５／０５３５６４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５１４４２
【国際公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００５／０５３５６４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５１４４２
【国際公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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