スペクトルコンピュータ断層撮影のための装置及び方法
コンピュータ断層撮影システムは、少なくとも第１及び第２のエネルギー又はエネルギー範囲内で検出された放射線を表す出力（ＤＬ、ＤＨ）を提供する放射線感知検出器素子（１００）を含む。さらに、これら検出器信号は、エネルギー分解式光子カウンタ（２６）によって、これら信号それぞれのエネルギーに従って分類される。分類された信号は補正器（２４）によって補正され、結合器（３０）によって或る結合関数に従って結合され、それにより、少なくとも第１及び第２のエネルギー又はエネルギー範囲で検出された放射線を表す出力（ＥＬ、ＥＨ）が生成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願はスペクトルコンピュータ断層撮影（ＣＴ）の分野に関する。本出願はまた、検出された放射線のエネルギー又はエネルギースペクトルに関する情報を取得することが望ましい場合のｘ線又はその他の放射線の検出に関する。本出願は、特に医用撮像に適用されるが、非破壊的な検査及び分析、セキュリティ用途、並びにエネルギー弁別が可能なことが有用なその他の用途にも適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＴシステムは、検査対象のｘ線減衰を表す画像データを提供してきたが、そのようなシステムは、特に、異なる物質が同様の放射線減衰を有する場合において、対象物の物質組成に関する情報を提供する能力が限られていた。しかしながら、ＣＴシステムの物質分離能力を向上させることは数多くの用途で有用である。例えば、医療用途において、様々な組織型を区別することや、組織を造影剤から区別すること等が望ましいことがある。他の一例として、サンプルの組成に関する情報により、セキュリティ用途における検査作業を簡略化することができる。
【０００３】
ＣＴシステムの性能に影響する他の一要素は検出器効率である。結果画像の品質は通常、利用可能なｘ線束が検出・利用される効率の関数だからである。別の見方をすれば、検出器効率を向上させることは、好適な品質の画像を得るために必要な線量を低減する助けとなる。
【０００４】
物質組成情報を取得する一手法は、例えばスペクトル能力を有する検出器を用いることにより、対象物のｘ線減衰を異なるｘ線エネルギー又はエネルギー範囲で測定するものである。１つのこのような形態において、検出器は、それぞれの層が異なるエネルギー応答を有するように選択された複数のシンチレータ層（又は、直接変換層）を有するものであった。しかし、この手法は残念ながら、かなり限られたエネルギー分解能を有する傾向にあり、また屡々、部分的に重なり合ったスペクトル応答を有する傾向にあり、故に、検出器の出力信号のエネルギー分解能を制限してしまっていた。
【０００５】
スペクトル情報を取得するための他の一技術は光子計数検出器を使用するものである。光子計数検出器は、例えば単光子放出型コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）及び陽電子放出型断層撮影（ＰＥＴ）等の核医学応用で使用されており、例えばオルトケイ酸ルテチウム（Ｌｕ２ＳｉＯ５すなわちＬＳＯ）、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）及びヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）等に基づくシンチレータベースの検出器と、例えば光電子増倍管（ＰＭＴ）等の光検出器とを含んでいる。さらに、例えばＧｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、ＬｕＡｌＯ３（ＬｕＡＰ）及びＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）等、その他のシンチレータ材料も知られている。例えばテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）等の直接変換検出器も使用されている。
【０００６】
一般的に、光子計数検出器は伝統的なＣＴ検出器より高い感度を有する。また、光子計数検出器は、検出放射線のエネルギー分布に関する情報を取得するために使用されることも可能であり、例えば散乱の影響を補正する等、有用な目的のためにＳＰＥＣＴ又はＰＥＴ応用で使用されている。しかし、光子計数検出器は残念ながら、ＣＴ応用で一般的に遭遇するような計数率での使用にはあまり適していない。特に、そのような比較的高い計数率は、とりわけ検出器のエネルギー分解能を制限するよう作用する、パルスのパイルアップやその他の効果をもたらし得る。
【０００７】
従って、改善の余地が残されている。特に、エネルギー分解能の向上をもたらすよう、放射線感知検出器から得られるスペクトル情報を利用することが依然として望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の態様は、これらの問題及びその他の問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様に従って、ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、第１及び第２の異なるエネルギー測定技術を用いて、検出器が受けた受信ｘ放射線のエネルギーを測定するエネルギー弁別ｘ線測定システムを含む。当該装置はまた、第１及び第２の技術を用いて生成されたエネルギー測定結果を結合して、受信ｘ放射線のエネルギーを表す出力を生成する結合器を含む。
【００１０】
本発明の他の一態様に従って、コンピュータ断層撮影方法は、第１のエネルギー分類技術によって分類された放射線を下位分類するよう第２のエネルギー分類技術を使用する段階、放射線感知検出器が受けた受信放射線のエネルギーを表す出力を生成するよう、下位分類された放射線を結合する段階、及び複数の読み出し期間の各々に対して、第２の技術を使用する段階及び結合する段階を繰り返す段階を含む。第１及び第２のエネルギー分類技術は相異なる。
【００１１】
他の一態様に従って、装置は、第１の測定技術を用いて、放射線感知検出器が受けた電離放射線のエネルギーを測定する第１のエネルギー弁別器、及び第１のエネルギー測定の結果と、第２の異なるエネルギー測定技術を用いて取得された第２のエネルギー測定結果とを用いて、複数の読み出し期間の各々に対して、第１の相対的に低いエネルギーレベルを有する受信放射線を表す第１の出力と、第２の相対的に高いエネルギーレベルを有する受信放射線を表す第２の出力とを生成する結合器を含む。
【００１２】
他の一態様に従って、装置は、第１のエネルギーを有する放射線に対して感度を有する第１の電離放射線検出器、第２のエネルギーを有する放射線に対して感度を有する第２の電離放射線検出器、第１の放射線検出器に動作的に接続される第１のエネルギー分解式光子カウンタ、第２の放射線検出器に動作的に接続される第２のエネルギー分解式光子カウンタ、並びに、第１及び第２のエネルギー分解式光子カウンタからの信号を結合し、第１の相対的に低いエネルギーを有する放射線を表す第１の出力と、第２の相対的に高いエネルギーを有する放射線を表す第２の出力とを生成する結合器を含む。
【００１３】
以下の詳細な説明を読み、理解することにより、本発明の更なる態様が当業者に認識される。
【００１４】
本発明は、様々な構成要素及びそれらの配置、並びに様々な段階及びそれらの編成の形態を取り得る。図面は、好適実施形態を例示するためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＣＴシステムを示す図である。
【図２】エネルギー弁別装置を示すブロック図である。
【図３】エネルギー分解カウンタを示す図である。
【図４】エネルギー弁別装置を示すブロック図である。
【図５】撮像方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照するに、ＣＴスキャナは、検査領域１４の周りを回転する回転式ガントリー１８を含んでいる。ガントリー１８は、例えばｘ線管などのｘ線源１２を支持している。ガントリー１８はまた、検査領域１４の反対側で或る範囲の弧を定めるｘ線感知検出器２０を支持している。ｘ線源１２によって生成されたｘ線は、検査領域１４を横切り、検出器２０によって検出される。従って、スキャナ１０は、検査領域１４内に配置された対象物を通る複数の投影又は光線に沿った放射線減衰を表す投影データを生成する。
【００１７】
検出器２０は、横断方向及び縦方向に延在する弓形アレイ状に配置された複数の検出器素子１００を含んでいる。更に詳細に後述するように、検出器素子１００及びそれに結合された信号処理チェーンが協働し、少なくとも２つの異なるエネルギー測定機構又は技術を用いて受信放射線のエネルギーを測定する。一実施形態において、検出器は少なくとも第１及び第２のシンチレータ層を含み、各々に光学的に連通したそれぞれの光子計数検出器が設けられる。
【００１８】
スキャナ１０及び検出器２０の構成に応じて、ｘ線源１２は、検出器２０の受信可能範囲とほぼ同一の広がりを有する概して扇状、楔状又は円錐状の放射線ビームを生成する。また、検出器２０が３６０°の弧にまたがり、ｘ線源１２が検査領域の周りを回転するときに静止したままにされる、いわゆる第４世代スキャナ構成、フラットパネル検出器、及び単一スライス検出器も用いられ得る。多次元アレイの場合、様々な検出器素子１００の焦点をｘ線源１２の焦点に合わせ、様々な検出器素子１００が球の一部を形成するようにしてもよい。
【００１９】
例えばカウチ等の対象支持体１６が、検査領域１４内の患者又はその他の対象物を支持する。支持体１６は好ましくは、ヘリカル、アクシャル、円形、直線、又はその他の所望のスキャン軌道を実現するよう、スキャンと協調して移動可能である。
【００２０】
好ましくは回転式ガントリー１８上又はその付近に配置されたデータ測定システム２３が、様々な検出器素子１００により生成された信号を受信し、必要とされるアナログ−デジタル変換、多重化、インタフェース、データ通信、及び同様の機能を提供する。更に詳細に後述するように、このシステムはまた、複数のエネルギー分解式光子カウンタ２６ａ、２６ｂ、・・・、２６ｎと、必要に応じての対応する複数の補正器２４ａ、２４ｂ、・・・、２４ｎと、結合器３０とを含んでおり、これらが協働して、第１及び第２のエネルギー範囲又はウィンドウそれぞれで検出された放射線を表す出力ＥＬ、ＥＨを提供する。
【００２１】
出力ＥＬ、ＥＨは有利には、検査領域１４の周りの様々な投影角度に対応する複数の読み出し期間の各々に関して取得される。当業者に認識されるように、読み出し値が取得される期間は、例えば検出器の感度、横断方向の所望の分解能、及びガントリーの回転速度などの、数多くの設計考慮事項の関数である。好適な読み出し期間は０．１ｍｓ−０．５ｍｓ程度とし得るが、その他の読み出し期間を用いてもよい。
【００２２】
単一組のカウンタ群２６、補正器群２４、及び結合器３０を図示したが、認識されるように、有利には、同様のエネルギー弁別能力が望まれるその他の検出器素子群１００にもカウンタ群２６、補正器群２４及び結合器３０が設けられる。
【００２３】
再構成器２２が投影データを再構成し、患者の内部生体構造を表す体積データが生成される。また、様々なエネルギー範囲からのデータが（再構成の前に、再構成の後に、あるいはそれらの双方に）処理され、検査対象の物質組成に関する情報が提供される。
【００２４】
コントローラ２８が、例えば管電圧及び管電流等のｘ線源１２のパラメータ、患者カウチ１６の移動、データ測定システム２３の動作、及び／又は、所望のスキャンプロトコルを実行するのに必要なその他の動作パラメータを調整する。
【００２５】
汎用コンピュータが操作者コンソール４４としての役割を果たす。コンソール４４は、例えばモニタ又はディスプレー等のヒトが読み取り可能な出力装置と、例えばキーボード及び／又はマウス等の入力装置とを含む。コンソールに常駐のソフトウェアにより、操作者が、所望のスキャンプロトコルを構築し、スキャンの開始及び停止を行い、体積画像データの閲覧及びその他の操作を行い、且つその他の方法でスキャナとやり取りすることによって、スキャナ１０の動作を制御することが可能にされる。
【００２６】
続いて図２を参照し、第１のシンチレータ層２０２ａ及び第２のシンチレータ層２０２ｂと、光子計数法に適した対応する第１の光光子（光フォトン）検出器２０４ａ及び第２の光フォトン検出器２０４ｂとを有する例示的な検出器素子１００に関連付けて、エネルギー分解式光子カウンタ２６ａ、２６ｂ、補正器２４ａ、２４ｂ、及び結合器３０を更に詳細に説明する。
【００２７】
検出器１００の放射線受光面とｘ線源１２とに近い側の第１のシンチレータ層２０２ａは、より軟らかい、すなわち、より低いエネルギーのｘ放射線２０６を吸収するような材料種類及び厚さで製造されている。第２のシンチレータ層２０２ｂは、第１のシンチレータ２０２ａの背後に、ｘ線源１２から遠い側に配置され、第１のシンチレータ２０２ａを通過した、エネルギー的により硬い、すなわち、より高い傾向にある放射線を吸収する材料種類及び厚さで製造されている。このような構造の一例は、本出願と同一出願人による同時継続中の、２００５年４月２６日に出願された「Double Decker Detector for Spectral CT」という発明名称の米国特許出願第６０／６７４９００号、及び２００６年４月１０日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５１０６１号に開示されている。なお、これらの文献の全体をここに援用する。
【００２８】
第１の光フォトン検出器２０４ａは、第１のシンチレータ２０２ａからの光信号を受光し、第１の相対的に低いエネルギー範囲を表す検出器信号ＤＬを生成する。第２の光フォトン検出器２０４ｂは、第２のシンチレータ２０２ｂからの光信号を受光し、第２の相対的に高いエネルギー範囲を表す検出器信号ＤＨを生成する。認識されるように、第１及び第２のエネルギー範囲は、シンチレータ２０２に関して選択された材料及び厚さの関数であり、典型的に、有限なエネルギー分解能によって特徴付けられる。
【００２９】
ＣＴ応用において、シンチレータ２０２は有利には、例えばＬｕ２ＳｉＯ５（ＬＳＯ）、Ｌｕ１．８Ｙ０．２ＳｉＯ５（ＬＹＳＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、ＬｕＡｌＯ３（ＬｕＡＰ）又はＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）等の比較的高速なシンチレータ材料から製造される。これらのシンチレータは、１ｎｓ程度の立ち上がり時定数と、それぞれ、およそ４０ｎｓ、４０ｎｓ、４０ｎｓ、１８ｎｓ、２４ｎｓの減衰時定数とを有する。光子計数検出器は有利には、例えば光電子増倍管、フォトダイオード、ガイガーモード・アバランシェフォトダイオード（ＧＭ−ＡＰＤ）、又はシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）等の、光センサを用いて実現される。
【００３０】
エネルギー分解式カウンタ２６は光子計数技術を適用して、検出器２０４によって提供されたエネルギー情報を活用する。第１のエネルギー分解式カウンタ２６ａは更に、相対的に低いエネルギーの検出器信号ＤＬを第１及び第２のエネルギーウィンドウに分類し、相対的に低いエネルギー範囲を表す第１の出力信号ＲＬＬと、より高いエネルギー範囲を表す第２の出力信号ＲＬＨとを生成する。同様に、第２のエネルギー分解式カウンタ２６ｂは更に、相対的に高いエネルギーの検出器信号ＤＨを第１及び第２のエネルギーウィンドウに分類し、相対的に低いエネルギー範囲を表す第１の出力信号ＲＨＬと、相対的に高いエネルギー範囲を表す第２の出力信号ＲＨＨとを生成する。従って、装置は、それぞれのシンチレータのエネルギー範囲を活用する第１の機構、及び光子計数検出器のエネルギー分解能力を活用する第２の機構という、２つの異なるエネルギー分離機構を用いる。
【００３１】
図３を手短に参照するに、光子分解式カウンタ２６を実現する一技術は、検出された放射線のエネルギーを推定するために検出器信号ＤＸの変化率を当てにする。より具体的には、光子分解式カウンタ２６は、検出器からの信号ＤＸをフィルタリングあるいはその他の方法で調整する信号調整器３０２と、調整された信号の立ち上がり時間及び振幅の関数として出力値が変化する微分器３０４と、検出された光子を２つ以上のエネルギー範囲又はウィンドウに分類する弁別器３０６と、検出されたｘ線光子の数及びエネルギーを表す出力信号ＲＸＬ及びＲＸＨを生成するカウンタ又は積分器３０８とを含んでいる。
【００３２】
図２を再び参照するに、必要に応じての補正器２４は、カウンタ２６からの信号ＲＸＬ及びＲＸＨへのパイルアップの影響を補正する。より具体的には、補正器２４は、カウンタ２６が検出信号ＤＸをより高いエネルギーウィンドウに誤って分類する傾向が比較的強いような高計数率の状況を不具にするよう、信号ＲＸＬ及びＲＸＨを計数率の関数として重み付けする。
【００３３】
このようなエネルギー分解式光子カウンタ２６及び補正器２４は、本出願と同一出願人による同時継続中の、２００５年１０月２８日に出願された「Dual Energy Window X-ray CT with Photon Counting Detectors」という発明名称の米国特許出願第６０／５９６８９４号に記載されている。なお、この文献をここに援用する。説明した光子計数技術の１つの利点は、ＣＴ応用及びその他の比較的高い計数率の用途にとりわけ適していることである。
【００３４】
結合器３０は、補正器２４ａ、２４ｂからの信号ＣＬＬ、ＣＬＨ、ＣＨＬ、ＣＨＨを結合し、高い側、低い側それぞれのエネルギー範囲又はウィンドウで検出された光子の数を表す出力信号ＥＨ、ＥＬを生成する。図示のように、結合器は、表１に記載されるような４つの入力Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを含んでいる。
【００３５】
【表１】
状況Ａでは、事象が低い側の出力エネルギーウィンドウの範囲内にあると合理的に期待される。同様に、状況Ｄでは、事象が高い側の出力エネルギーウィンドウの範囲内にあると合理的に期待される。しかしながら、状況Ｂ及びＣでは、状況はあまり明確でない。
【００３６】
従って、結合器３０は入力信号Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを結合し、低い側及び高い側それぞれのエネルギーウィンドウで検出された放射線を表す出力信号ＥＬ及びＥＨを生成する。一実施形態において、入力信号は線形に重み付けられ、重み関数：
ＥＬ＝Ａ＋（１−Ｗ１）・Ｂ＋Ｗ２・Ｃ （等式１）
及び
ＥＨ＝Ｄ＋（１−Ｗ２）・Ｃ＋Ｗ１・Ｂ （等式２）
に従った出力信号が生成される。総カウント数を保存することは、完全なｘ線スペクトルの標準的なＣＴ画像を再構成することを容易にするので、総カウント数は保存され：
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝ＥＬ＋ＥＨ （等式３）
である。これらの結合関数を表の形態で表２に提示する。
【００３７】
【表２】
補正関数は、所与のシステムの動作特性に基づいて経験的に導出され得る。第１及び第２の弁別機構が相等しい確率で事象を正確に分類する場合、重み係数は通常：
Ｗ１＝Ｗ２＝０．５ （等式４）
として定められる（重み係数は等しいと仮定する）。
【００３８】
第１及び第２の弁別機構が相等しくない確率で事象を正確に分類する場合、最適な重み係数は、より高い精度を有する弁別方法の側である傾向にある。以上の原理を説明するため、第１の弁別機構が０．７の正確な分類確率を有し、第２の弁別機構が０．７５の正確な分類確率を有することが試験により決定されたと仮定する。このようなシステムにおいては、重みパラメータＷ１及びＷ２は有利には０．５より大きい（例えば、０．５８）として定められ、厳密な値は、例えば校正プロセスによって、経験的に決定されることが可能である（やはり、相等しい値を仮定する）。この場合、入力Ｂは、自身のＥＨへの寄与より小さくＥＬに寄与することになる。入力Ｃは、自身のＥＨへの寄与より大きくＥＬに寄与することになる。
【００３９】
総カウント数を保存しないその他の結合関数や、区分的に非線形な、分析に基づく重み関数も意図される。結合関数はまた、ルックアップテーブル又はその他の方法を用いて実現されてもよい。
【００４０】
更に他の変形例も意図される。例えば、上述の技術は、３つ以上のエネルギー出力を有する検出器１００とともに用いられてもよい。そのようなシステムを、検出器１００が３つのエネルギーレベルを有する場合について、図４に示す。好適な結合関数は表３に示される。
【００４１】
【表３】
上述の原理はまた、３つ以上のエネルギーウィンドウを表す出力群を提供するシステムにも拡張され得る。
【００４２】
検出器１００のその他の構成も意図される。例えば、シンチレータ群は、必ずしも図２及び４に概略的に示したようにｘ線源１２に対して積層される必要はなく、相異なる経路を横断した放射線を検出してもよい。また、光検出器２０４は必ずしもｘ線２０６の方向に横向きに配置される必要はない。必要な情報を生成する半導体又はその他の直接変換検出器も用いられ得る。
【００４３】
複数の放射線検出層２０２（シンチレータであろうと直接変換材料であろうと）の１つの利点は、様々な信号ＤＸの計数率が比較的低減されることであり、その他のエネルギー弁別技術も用いられ得る。故に、複数の検出器層及びパルス計数を使用するもの以外のエネルギー弁別機構も意図される。例えば、材料内での各事象の相互作用の深さを測定可能な更なる装置を用いた、単一の比較的厚いシンチレータ（又は直接変換材料）層の既知のエネルギー分解方法によって、ｘ線光子のエネルギーを推定してもよい。上述の技術はまた、ＣＴ応用以外のｘ放射線の測定や、ｘ放射線以外の放射線の測定にも適用可能である。
【００４４】
光子カウンタ２６、補正器２４、及び結合器３０は、ハードウェア又はソフトウェアにて実装され得る。補正器２４及び結合器３０はまた、再構成器２２によって、データ測定システム２３の一部として、あるいはその他の方法で実装されてもよい。様々な機能がソフトウェアによって実装される場合、有利には、コンピュータプロセッサに上述の技術を実行させる命令が、プロセッサにアクセス可能なコンピュータ読み取り可能記憶媒体に格納される。
【００４５】
続いて、図１及び２の例示的な実施形態の動作を図５に関連付けて説明する。
【００４６】
段階５０２にて、スキャンが開始される。
【００４７】
段階５０４にて、検査領域１４を横断した放射線が検出される。
【００４８】
段階５０６にて、第１のエネルギー弁別機構を用いて、検出された放射線のエネルギーが決定される。例えば、図２に示したように、第１のシンチレータ層２０２ａ及び第２のシンチレータ２０２ｂが、第１のエネルギー範囲で検出された放射線を表す出力及び第２のエネルギー範囲で検出された放射線を表す出力を提供する。シンチレータの選択に応じて、これらのエネルギー範囲は少なくとも部分的に重なり合っていてもよい。
【００４９】
段階５０８にて、第２のエネルギー弁別機構を用いて、検出された放射線のエネルギーが決定される。やはり図２の例に関連して、光子計数技術を用いて、放射線は２つ以上のエネルギー範囲に更に分類される。
【００５０】
段階５１０にて、所望の結合関数を用いて第１及び第２のエネルギー弁別の結果が結合され、第１のエネルギー群又はエネルギーウィンドウ群で検出された放射線を表す出力群が生成される。なお、これらの出力は、検査領域１４の周りの様々な投影角度を表す複数の読み出し期間の各々に対して提供される。また、この結合機構のエネルギー分離は通常、独立に動作する何れかの機構によって得られるであろうものより優れている。
【００５１】
以上の段階群は検出器素子１００の観点から説明されたが、当然に認識されるように、同様のエネルギー弁別能力を備えたその他の検出器素子１００に関しても同様の段階群が実行される。
【００５２】
段階５１２にて、複数の投影角度で得られた放射線情報が再構成され、１つ以上のエネルギー範囲内で検出された放射線を表す画像データが生成される。結合されたエネルギー範囲を表す画像データを生成するように、２つ以上のエネルギー範囲からの信号が結合されてもよい。
【００５３】
段階５１４にて、画像データは、例えば操作者コンソール４４に結合されたモニタ上に、ヒトが読み取り可能な形態で表示される。
【００５４】
好適な実施形態を参照しながら本発明を説明した。以上の詳細な説明を読み、理解した者は改良及び改変に想到し得る。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等範囲に入る限りにおいて、そのような全ての改良及び改変を含むとして解釈されるものである。
【技術分野】
【０００１】
本出願はスペクトルコンピュータ断層撮影（ＣＴ）の分野に関する。本出願はまた、検出された放射線のエネルギー又はエネルギースペクトルに関する情報を取得することが望ましい場合のｘ線又はその他の放射線の検出に関する。本出願は、特に医用撮像に適用されるが、非破壊的な検査及び分析、セキュリティ用途、並びにエネルギー弁別が可能なことが有用なその他の用途にも適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＴシステムは、検査対象のｘ線減衰を表す画像データを提供してきたが、そのようなシステムは、特に、異なる物質が同様の放射線減衰を有する場合において、対象物の物質組成に関する情報を提供する能力が限られていた。しかしながら、ＣＴシステムの物質分離能力を向上させることは数多くの用途で有用である。例えば、医療用途において、様々な組織型を区別することや、組織を造影剤から区別すること等が望ましいことがある。他の一例として、サンプルの組成に関する情報により、セキュリティ用途における検査作業を簡略化することができる。
【０００３】
ＣＴシステムの性能に影響する他の一要素は検出器効率である。結果画像の品質は通常、利用可能なｘ線束が検出・利用される効率の関数だからである。別の見方をすれば、検出器効率を向上させることは、好適な品質の画像を得るために必要な線量を低減する助けとなる。
【０００４】
物質組成情報を取得する一手法は、例えばスペクトル能力を有する検出器を用いることにより、対象物のｘ線減衰を異なるｘ線エネルギー又はエネルギー範囲で測定するものである。１つのこのような形態において、検出器は、それぞれの層が異なるエネルギー応答を有するように選択された複数のシンチレータ層（又は、直接変換層）を有するものであった。しかし、この手法は残念ながら、かなり限られたエネルギー分解能を有する傾向にあり、また屡々、部分的に重なり合ったスペクトル応答を有する傾向にあり、故に、検出器の出力信号のエネルギー分解能を制限してしまっていた。
【０００５】
スペクトル情報を取得するための他の一技術は光子計数検出器を使用するものである。光子計数検出器は、例えば単光子放出型コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）及び陽電子放出型断層撮影（ＰＥＴ）等の核医学応用で使用されており、例えばオルトケイ酸ルテチウム（Ｌｕ２ＳｉＯ５すなわちＬＳＯ）、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）及びヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）等に基づくシンチレータベースの検出器と、例えば光電子増倍管（ＰＭＴ）等の光検出器とを含んでいる。さらに、例えばＧｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、ＬｕＡｌＯ３（ＬｕＡＰ）及びＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）等、その他のシンチレータ材料も知られている。例えばテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）等の直接変換検出器も使用されている。
【０００６】
一般的に、光子計数検出器は伝統的なＣＴ検出器より高い感度を有する。また、光子計数検出器は、検出放射線のエネルギー分布に関する情報を取得するために使用されることも可能であり、例えば散乱の影響を補正する等、有用な目的のためにＳＰＥＣＴ又はＰＥＴ応用で使用されている。しかし、光子計数検出器は残念ながら、ＣＴ応用で一般的に遭遇するような計数率での使用にはあまり適していない。特に、そのような比較的高い計数率は、とりわけ検出器のエネルギー分解能を制限するよう作用する、パルスのパイルアップやその他の効果をもたらし得る。
【０００７】
従って、改善の余地が残されている。特に、エネルギー分解能の向上をもたらすよう、放射線感知検出器から得られるスペクトル情報を利用することが依然として望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の態様は、これらの問題及びその他の問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様に従って、ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、第１及び第２の異なるエネルギー測定技術を用いて、検出器が受けた受信ｘ放射線のエネルギーを測定するエネルギー弁別ｘ線測定システムを含む。当該装置はまた、第１及び第２の技術を用いて生成されたエネルギー測定結果を結合して、受信ｘ放射線のエネルギーを表す出力を生成する結合器を含む。
【００１０】
本発明の他の一態様に従って、コンピュータ断層撮影方法は、第１のエネルギー分類技術によって分類された放射線を下位分類するよう第２のエネルギー分類技術を使用する段階、放射線感知検出器が受けた受信放射線のエネルギーを表す出力を生成するよう、下位分類された放射線を結合する段階、及び複数の読み出し期間の各々に対して、第２の技術を使用する段階及び結合する段階を繰り返す段階を含む。第１及び第２のエネルギー分類技術は相異なる。
【００１１】
他の一態様に従って、装置は、第１の測定技術を用いて、放射線感知検出器が受けた電離放射線のエネルギーを測定する第１のエネルギー弁別器、及び第１のエネルギー測定の結果と、第２の異なるエネルギー測定技術を用いて取得された第２のエネルギー測定結果とを用いて、複数の読み出し期間の各々に対して、第１の相対的に低いエネルギーレベルを有する受信放射線を表す第１の出力と、第２の相対的に高いエネルギーレベルを有する受信放射線を表す第２の出力とを生成する結合器を含む。
【００１２】
他の一態様に従って、装置は、第１のエネルギーを有する放射線に対して感度を有する第１の電離放射線検出器、第２のエネルギーを有する放射線に対して感度を有する第２の電離放射線検出器、第１の放射線検出器に動作的に接続される第１のエネルギー分解式光子カウンタ、第２の放射線検出器に動作的に接続される第２のエネルギー分解式光子カウンタ、並びに、第１及び第２のエネルギー分解式光子カウンタからの信号を結合し、第１の相対的に低いエネルギーを有する放射線を表す第１の出力と、第２の相対的に高いエネルギーを有する放射線を表す第２の出力とを生成する結合器を含む。
【００１３】
以下の詳細な説明を読み、理解することにより、本発明の更なる態様が当業者に認識される。
【００１４】
本発明は、様々な構成要素及びそれらの配置、並びに様々な段階及びそれらの編成の形態を取り得る。図面は、好適実施形態を例示するためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＣＴシステムを示す図である。
【図２】エネルギー弁別装置を示すブロック図である。
【図３】エネルギー分解カウンタを示す図である。
【図４】エネルギー弁別装置を示すブロック図である。
【図５】撮像方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照するに、ＣＴスキャナは、検査領域１４の周りを回転する回転式ガントリー１８を含んでいる。ガントリー１８は、例えばｘ線管などのｘ線源１２を支持している。ガントリー１８はまた、検査領域１４の反対側で或る範囲の弧を定めるｘ線感知検出器２０を支持している。ｘ線源１２によって生成されたｘ線は、検査領域１４を横切り、検出器２０によって検出される。従って、スキャナ１０は、検査領域１４内に配置された対象物を通る複数の投影又は光線に沿った放射線減衰を表す投影データを生成する。
【００１７】
検出器２０は、横断方向及び縦方向に延在する弓形アレイ状に配置された複数の検出器素子１００を含んでいる。更に詳細に後述するように、検出器素子１００及びそれに結合された信号処理チェーンが協働し、少なくとも２つの異なるエネルギー測定機構又は技術を用いて受信放射線のエネルギーを測定する。一実施形態において、検出器は少なくとも第１及び第２のシンチレータ層を含み、各々に光学的に連通したそれぞれの光子計数検出器が設けられる。
【００１８】
スキャナ１０及び検出器２０の構成に応じて、ｘ線源１２は、検出器２０の受信可能範囲とほぼ同一の広がりを有する概して扇状、楔状又は円錐状の放射線ビームを生成する。また、検出器２０が３６０°の弧にまたがり、ｘ線源１２が検査領域の周りを回転するときに静止したままにされる、いわゆる第４世代スキャナ構成、フラットパネル検出器、及び単一スライス検出器も用いられ得る。多次元アレイの場合、様々な検出器素子１００の焦点をｘ線源１２の焦点に合わせ、様々な検出器素子１００が球の一部を形成するようにしてもよい。
【００１９】
例えばカウチ等の対象支持体１６が、検査領域１４内の患者又はその他の対象物を支持する。支持体１６は好ましくは、ヘリカル、アクシャル、円形、直線、又はその他の所望のスキャン軌道を実現するよう、スキャンと協調して移動可能である。
【００２０】
好ましくは回転式ガントリー１８上又はその付近に配置されたデータ測定システム２３が、様々な検出器素子１００により生成された信号を受信し、必要とされるアナログ−デジタル変換、多重化、インタフェース、データ通信、及び同様の機能を提供する。更に詳細に後述するように、このシステムはまた、複数のエネルギー分解式光子カウンタ２６ａ、２６ｂ、・・・、２６ｎと、必要に応じての対応する複数の補正器２４ａ、２４ｂ、・・・、２４ｎと、結合器３０とを含んでおり、これらが協働して、第１及び第２のエネルギー範囲又はウィンドウそれぞれで検出された放射線を表す出力ＥＬ、ＥＨを提供する。
【００２１】
出力ＥＬ、ＥＨは有利には、検査領域１４の周りの様々な投影角度に対応する複数の読み出し期間の各々に関して取得される。当業者に認識されるように、読み出し値が取得される期間は、例えば検出器の感度、横断方向の所望の分解能、及びガントリーの回転速度などの、数多くの設計考慮事項の関数である。好適な読み出し期間は０．１ｍｓ−０．５ｍｓ程度とし得るが、その他の読み出し期間を用いてもよい。
【００２２】
単一組のカウンタ群２６、補正器群２４、及び結合器３０を図示したが、認識されるように、有利には、同様のエネルギー弁別能力が望まれるその他の検出器素子群１００にもカウンタ群２６、補正器群２４及び結合器３０が設けられる。
【００２３】
再構成器２２が投影データを再構成し、患者の内部生体構造を表す体積データが生成される。また、様々なエネルギー範囲からのデータが（再構成の前に、再構成の後に、あるいはそれらの双方に）処理され、検査対象の物質組成に関する情報が提供される。
【００２４】
コントローラ２８が、例えば管電圧及び管電流等のｘ線源１２のパラメータ、患者カウチ１６の移動、データ測定システム２３の動作、及び／又は、所望のスキャンプロトコルを実行するのに必要なその他の動作パラメータを調整する。
【００２５】
汎用コンピュータが操作者コンソール４４としての役割を果たす。コンソール４４は、例えばモニタ又はディスプレー等のヒトが読み取り可能な出力装置と、例えばキーボード及び／又はマウス等の入力装置とを含む。コンソールに常駐のソフトウェアにより、操作者が、所望のスキャンプロトコルを構築し、スキャンの開始及び停止を行い、体積画像データの閲覧及びその他の操作を行い、且つその他の方法でスキャナとやり取りすることによって、スキャナ１０の動作を制御することが可能にされる。
【００２６】
続いて図２を参照し、第１のシンチレータ層２０２ａ及び第２のシンチレータ層２０２ｂと、光子計数法に適した対応する第１の光光子（光フォトン）検出器２０４ａ及び第２の光フォトン検出器２０４ｂとを有する例示的な検出器素子１００に関連付けて、エネルギー分解式光子カウンタ２６ａ、２６ｂ、補正器２４ａ、２４ｂ、及び結合器３０を更に詳細に説明する。
【００２７】
検出器１００の放射線受光面とｘ線源１２とに近い側の第１のシンチレータ層２０２ａは、より軟らかい、すなわち、より低いエネルギーのｘ放射線２０６を吸収するような材料種類及び厚さで製造されている。第２のシンチレータ層２０２ｂは、第１のシンチレータ２０２ａの背後に、ｘ線源１２から遠い側に配置され、第１のシンチレータ２０２ａを通過した、エネルギー的により硬い、すなわち、より高い傾向にある放射線を吸収する材料種類及び厚さで製造されている。このような構造の一例は、本出願と同一出願人による同時継続中の、２００５年４月２６日に出願された「Double Decker Detector for Spectral CT」という発明名称の米国特許出願第６０／６７４９００号、及び２００６年４月１０日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５１０６１号に開示されている。なお、これらの文献の全体をここに援用する。
【００２８】
第１の光フォトン検出器２０４ａは、第１のシンチレータ２０２ａからの光信号を受光し、第１の相対的に低いエネルギー範囲を表す検出器信号ＤＬを生成する。第２の光フォトン検出器２０４ｂは、第２のシンチレータ２０２ｂからの光信号を受光し、第２の相対的に高いエネルギー範囲を表す検出器信号ＤＨを生成する。認識されるように、第１及び第２のエネルギー範囲は、シンチレータ２０２に関して選択された材料及び厚さの関数であり、典型的に、有限なエネルギー分解能によって特徴付けられる。
【００２９】
ＣＴ応用において、シンチレータ２０２は有利には、例えばＬｕ２ＳｉＯ５（ＬＳＯ）、Ｌｕ１．８Ｙ０．２ＳｉＯ５（ＬＹＳＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、ＬｕＡｌＯ３（ＬｕＡＰ）又はＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）等の比較的高速なシンチレータ材料から製造される。これらのシンチレータは、１ｎｓ程度の立ち上がり時定数と、それぞれ、およそ４０ｎｓ、４０ｎｓ、４０ｎｓ、１８ｎｓ、２４ｎｓの減衰時定数とを有する。光子計数検出器は有利には、例えば光電子増倍管、フォトダイオード、ガイガーモード・アバランシェフォトダイオード（ＧＭ−ＡＰＤ）、又はシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）等の、光センサを用いて実現される。
【００３０】
エネルギー分解式カウンタ２６は光子計数技術を適用して、検出器２０４によって提供されたエネルギー情報を活用する。第１のエネルギー分解式カウンタ２６ａは更に、相対的に低いエネルギーの検出器信号ＤＬを第１及び第２のエネルギーウィンドウに分類し、相対的に低いエネルギー範囲を表す第１の出力信号ＲＬＬと、より高いエネルギー範囲を表す第２の出力信号ＲＬＨとを生成する。同様に、第２のエネルギー分解式カウンタ２６ｂは更に、相対的に高いエネルギーの検出器信号ＤＨを第１及び第２のエネルギーウィンドウに分類し、相対的に低いエネルギー範囲を表す第１の出力信号ＲＨＬと、相対的に高いエネルギー範囲を表す第２の出力信号ＲＨＨとを生成する。従って、装置は、それぞれのシンチレータのエネルギー範囲を活用する第１の機構、及び光子計数検出器のエネルギー分解能力を活用する第２の機構という、２つの異なるエネルギー分離機構を用いる。
【００３１】
図３を手短に参照するに、光子分解式カウンタ２６を実現する一技術は、検出された放射線のエネルギーを推定するために検出器信号ＤＸの変化率を当てにする。より具体的には、光子分解式カウンタ２６は、検出器からの信号ＤＸをフィルタリングあるいはその他の方法で調整する信号調整器３０２と、調整された信号の立ち上がり時間及び振幅の関数として出力値が変化する微分器３０４と、検出された光子を２つ以上のエネルギー範囲又はウィンドウに分類する弁別器３０６と、検出されたｘ線光子の数及びエネルギーを表す出力信号ＲＸＬ及びＲＸＨを生成するカウンタ又は積分器３０８とを含んでいる。
【００３２】
図２を再び参照するに、必要に応じての補正器２４は、カウンタ２６からの信号ＲＸＬ及びＲＸＨへのパイルアップの影響を補正する。より具体的には、補正器２４は、カウンタ２６が検出信号ＤＸをより高いエネルギーウィンドウに誤って分類する傾向が比較的強いような高計数率の状況を不具にするよう、信号ＲＸＬ及びＲＸＨを計数率の関数として重み付けする。
【００３３】
このようなエネルギー分解式光子カウンタ２６及び補正器２４は、本出願と同一出願人による同時継続中の、２００５年１０月２８日に出願された「Dual Energy Window X-ray CT with Photon Counting Detectors」という発明名称の米国特許出願第６０／５９６８９４号に記載されている。なお、この文献をここに援用する。説明した光子計数技術の１つの利点は、ＣＴ応用及びその他の比較的高い計数率の用途にとりわけ適していることである。
【００３４】
結合器３０は、補正器２４ａ、２４ｂからの信号ＣＬＬ、ＣＬＨ、ＣＨＬ、ＣＨＨを結合し、高い側、低い側それぞれのエネルギー範囲又はウィンドウで検出された光子の数を表す出力信号ＥＨ、ＥＬを生成する。図示のように、結合器は、表１に記載されるような４つの入力Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを含んでいる。
【００３５】
【表１】
状況Ａでは、事象が低い側の出力エネルギーウィンドウの範囲内にあると合理的に期待される。同様に、状況Ｄでは、事象が高い側の出力エネルギーウィンドウの範囲内にあると合理的に期待される。しかしながら、状況Ｂ及びＣでは、状況はあまり明確でない。
【００３６】
従って、結合器３０は入力信号Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを結合し、低い側及び高い側それぞれのエネルギーウィンドウで検出された放射線を表す出力信号ＥＬ及びＥＨを生成する。一実施形態において、入力信号は線形に重み付けられ、重み関数：
ＥＬ＝Ａ＋（１−Ｗ１）・Ｂ＋Ｗ２・Ｃ （等式１）
及び
ＥＨ＝Ｄ＋（１−Ｗ２）・Ｃ＋Ｗ１・Ｂ （等式２）
に従った出力信号が生成される。総カウント数を保存することは、完全なｘ線スペクトルの標準的なＣＴ画像を再構成することを容易にするので、総カウント数は保存され：
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝ＥＬ＋ＥＨ （等式３）
である。これらの結合関数を表の形態で表２に提示する。
【００３７】
【表２】
補正関数は、所与のシステムの動作特性に基づいて経験的に導出され得る。第１及び第２の弁別機構が相等しい確率で事象を正確に分類する場合、重み係数は通常：
Ｗ１＝Ｗ２＝０．５ （等式４）
として定められる（重み係数は等しいと仮定する）。
【００３８】
第１及び第２の弁別機構が相等しくない確率で事象を正確に分類する場合、最適な重み係数は、より高い精度を有する弁別方法の側である傾向にある。以上の原理を説明するため、第１の弁別機構が０．７の正確な分類確率を有し、第２の弁別機構が０．７５の正確な分類確率を有することが試験により決定されたと仮定する。このようなシステムにおいては、重みパラメータＷ１及びＷ２は有利には０．５より大きい（例えば、０．５８）として定められ、厳密な値は、例えば校正プロセスによって、経験的に決定されることが可能である（やはり、相等しい値を仮定する）。この場合、入力Ｂは、自身のＥＨへの寄与より小さくＥＬに寄与することになる。入力Ｃは、自身のＥＨへの寄与より大きくＥＬに寄与することになる。
【００３９】
総カウント数を保存しないその他の結合関数や、区分的に非線形な、分析に基づく重み関数も意図される。結合関数はまた、ルックアップテーブル又はその他の方法を用いて実現されてもよい。
【００４０】
更に他の変形例も意図される。例えば、上述の技術は、３つ以上のエネルギー出力を有する検出器１００とともに用いられてもよい。そのようなシステムを、検出器１００が３つのエネルギーレベルを有する場合について、図４に示す。好適な結合関数は表３に示される。
【００４１】
【表３】
上述の原理はまた、３つ以上のエネルギーウィンドウを表す出力群を提供するシステムにも拡張され得る。
【００４２】
検出器１００のその他の構成も意図される。例えば、シンチレータ群は、必ずしも図２及び４に概略的に示したようにｘ線源１２に対して積層される必要はなく、相異なる経路を横断した放射線を検出してもよい。また、光検出器２０４は必ずしもｘ線２０６の方向に横向きに配置される必要はない。必要な情報を生成する半導体又はその他の直接変換検出器も用いられ得る。
【００４３】
複数の放射線検出層２０２（シンチレータであろうと直接変換材料であろうと）の１つの利点は、様々な信号ＤＸの計数率が比較的低減されることであり、その他のエネルギー弁別技術も用いられ得る。故に、複数の検出器層及びパルス計数を使用するもの以外のエネルギー弁別機構も意図される。例えば、材料内での各事象の相互作用の深さを測定可能な更なる装置を用いた、単一の比較的厚いシンチレータ（又は直接変換材料）層の既知のエネルギー分解方法によって、ｘ線光子のエネルギーを推定してもよい。上述の技術はまた、ＣＴ応用以外のｘ放射線の測定や、ｘ放射線以外の放射線の測定にも適用可能である。
【００４４】
光子カウンタ２６、補正器２４、及び結合器３０は、ハードウェア又はソフトウェアにて実装され得る。補正器２４及び結合器３０はまた、再構成器２２によって、データ測定システム２３の一部として、あるいはその他の方法で実装されてもよい。様々な機能がソフトウェアによって実装される場合、有利には、コンピュータプロセッサに上述の技術を実行させる命令が、プロセッサにアクセス可能なコンピュータ読み取り可能記憶媒体に格納される。
【００４５】
続いて、図１及び２の例示的な実施形態の動作を図５に関連付けて説明する。
【００４６】
段階５０２にて、スキャンが開始される。
【００４７】
段階５０４にて、検査領域１４を横断した放射線が検出される。
【００４８】
段階５０６にて、第１のエネルギー弁別機構を用いて、検出された放射線のエネルギーが決定される。例えば、図２に示したように、第１のシンチレータ層２０２ａ及び第２のシンチレータ２０２ｂが、第１のエネルギー範囲で検出された放射線を表す出力及び第２のエネルギー範囲で検出された放射線を表す出力を提供する。シンチレータの選択に応じて、これらのエネルギー範囲は少なくとも部分的に重なり合っていてもよい。
【００４９】
段階５０８にて、第２のエネルギー弁別機構を用いて、検出された放射線のエネルギーが決定される。やはり図２の例に関連して、光子計数技術を用いて、放射線は２つ以上のエネルギー範囲に更に分類される。
【００５０】
段階５１０にて、所望の結合関数を用いて第１及び第２のエネルギー弁別の結果が結合され、第１のエネルギー群又はエネルギーウィンドウ群で検出された放射線を表す出力群が生成される。なお、これらの出力は、検査領域１４の周りの様々な投影角度を表す複数の読み出し期間の各々に対して提供される。また、この結合機構のエネルギー分離は通常、独立に動作する何れかの機構によって得られるであろうものより優れている。
【００５１】
以上の段階群は検出器素子１００の観点から説明されたが、当然に認識されるように、同様のエネルギー弁別能力を備えたその他の検出器素子１００に関しても同様の段階群が実行される。
【００５２】
段階５１２にて、複数の投影角度で得られた放射線情報が再構成され、１つ以上のエネルギー範囲内で検出された放射線を表す画像データが生成される。結合されたエネルギー範囲を表す画像データを生成するように、２つ以上のエネルギー範囲からの信号が結合されてもよい。
【００５３】
段階５１４にて、画像データは、例えば操作者コンソール４４に結合されたモニタ上に、ヒトが読み取り可能な形態で表示される。
【００５４】
好適な実施形態を参照しながら本発明を説明した。以上の詳細な説明を読み、理解した者は改良及び改変に想到し得る。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等範囲に入る限りにおいて、そのような全ての改良及び改変を含むとして解釈されるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の異なるエネルギー測定技術を用いて、検出器が受けた受信ｘ放射線のエネルギーを測定するエネルギー弁別ｘ線測定システムと、前記第１及び第２の技術を用いて生成されたエネルギー測定結果を結合して、前記受信ｘ放射線のエネルギーを表す出力を生成する結合器と、を有するｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記第１の技術はシンチレーションを含み、前記第２の技術は光子計数を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の技術は前記受信放射線を少なくとも第１及び第２のエネルギー範囲に分類し、前記第２の技術は前記分類された放射線をそのエネルギーの関数として下位分類する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の技術は前記受信放射線を３つ以下のエネルギー範囲に分類する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記測定システムは、第１のエネルギーを有するｘ放射線に対して感度を有する第１の検出器部分と、前記第１のエネルギーとは異なる第２のエネルギーを有するｘ放射線に対して感度を有する第２の検出器部分とを含むｘ放射線感知検出器、及び前記第１の検出器部分と動作的に連通したエネルギー分解式光子カウンタを含み、前記結合器は、前記エネルギー分解式光子カウンタと動作的に連通する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の検出器部分はシンチレータ又は直接変換検出器を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記エネルギー分解式光子カウンタは、前記第１の光子計数検出器からの信号の変化率を表す信号を生成する微分器を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記結合器は、区分的に線形な結合関数に従って前記測定結果を結合する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記結合関数は、入力Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを当該結合関数の入力、出力ＥＬ及びＥＨを当該結合関数の出力、Ｗ１及びＷ２を重み関数として、表１の関係を有する、
【表１】
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記結合器は、複数の投影の各々に対して、前記受信ｘ放射線のエネルギー及び強度を表す出力を生成し、当該装置は更に、前記結合器の前記出力を用いて前記受信放射線を表す体積データを生成する再構成器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の技術は相互作用の深さの測定を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
第１のエネルギー分類技術によって分類された放射線を下位分類するよう第２のエネルギー分類技術を使用する段階であり、前記第１及び第２のエネルギー分類技術は放射線をそのエネルギーの関数として分類するよう使用され、前記第１及び第２のエネルギー分類技術は相異なる、第２の技術を使用する段階；
放射線感知検出器が受けた受信放射線のエネルギーを表す出力を生成するよう、下位分類された放射線を結合する段階；及び
複数の読み出し期間の各々に対して、前記第２の技術を使用する段階及び前記結合する段階を繰り返す段階；
を有するコンピュータ断層撮影方法。
【請求項１３】
前記受信放射線をそのエネルギーの関数として分類するよう前記第１のエネルギー分類技術を使用する段階、を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の技術は前記受信放射線を少なくとも２つのエネルギー範囲に分類する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の技術は前記受信放射線を３つ以下の範囲に分類し、前記範囲の数は整数である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
第１の技術を用いる段階は、前記受信放射線を分類するよう少なくとも第１及び第２のシンチレータを用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のシンチレータは約４０ｎｓ未満の減衰時定数を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
第２の技術を用いる段階は、光子計数検出器を用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
第２の技術を用いる段階は、エネルギー分解式光子カウンタを用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
パルスのパイルアップを補正する段階、を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記受信放射線は少なくとも４つの下位分類に分類され、前記結合する段階は、相対的に高いエネルギー範囲にて受信された放射線を表す出力、及び相対的に低いエネルギー範囲にて受信された放射線を表す出力を生成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
検査対象を表す体積データを生成するよう、複数の投影角度で受信された放射線を再構成する段階、を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
第１の測定技術を用いて、放射線感知検出器が受けた電離放射線のエネルギーを測定する第１のエネルギー弁別器；及び
前記第１のエネルギー測定の結果と、第２の異なるエネルギー測定技術を用いて取得された第２のエネルギー測定結果とを用いて、複数の読み出し期間の各々に対して、第１の相対的に低いエネルギーレベルを有する受信放射線を表す第１の出力と、第２の相対的に高いエネルギーレベルを有する受信放射線を表す第２の出力とを生成する結合器；
を有する装置。
【請求項２４】
前記第１のエネルギー弁別器はエネルギー分解式光子カウンタを含む、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記受信放射線を生成するｘ線管を含む請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記読み出し期間の長さは約０．３ｍｓ未満である、請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
第１のエネルギーを有する放射線に対して感度を有する第１の電離放射線検出器；
第２のエネルギーを有する放射線に対して感度を有する第２の電離放射線検出器；
前記第１の放射線検出器に動作的に接続される第１のエネルギー分解式光子カウンタ；
前記第２の放射線検出器に動作的に接続される第２のエネルギー分解式光子カウンタ；
前記第１及び第２のエネルギー分解式光子カウンタからの信号を結合し、第１の相対的に低いエネルギーを有する放射線を表す第１の出力と、第２の相対的に高いエネルギーを有する放射線を表す第２の出力とを生成する結合器；
を有する装置。
【請求項２８】
前記第１の放射線検出器は第１のシンチレータを含み、前記第２の放射線検出器は第２のシンチレータを含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
放射線受光面を含み、前記第１のシンチレータは物理的に前記第２のシンチレータと前記放射線受光面との間に配置され、前記第２のシンチレータは、前記第１のシンチレータを通過した放射線を受ける、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１のエネルギー分解式光子カウンタの出力に動作的に接続されるパルスパイルアップ補正器、を含む請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記第１の放射線検出器は直接変換検出器を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項１】
第１及び第２の異なるエネルギー測定技術を用いて、検出器が受けた受信ｘ放射線のエネルギーを測定するエネルギー弁別ｘ線測定システムと、前記第１及び第２の技術を用いて生成されたエネルギー測定結果を結合して、前記受信ｘ放射線のエネルギーを表す出力を生成する結合器と、を有するｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記第１の技術はシンチレーションを含み、前記第２の技術は光子計数を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の技術は前記受信放射線を少なくとも第１及び第２のエネルギー範囲に分類し、前記第２の技術は前記分類された放射線をそのエネルギーの関数として下位分類する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の技術は前記受信放射線を３つ以下のエネルギー範囲に分類する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記測定システムは、第１のエネルギーを有するｘ放射線に対して感度を有する第１の検出器部分と、前記第１のエネルギーとは異なる第２のエネルギーを有するｘ放射線に対して感度を有する第２の検出器部分とを含むｘ放射線感知検出器、及び前記第１の検出器部分と動作的に連通したエネルギー分解式光子カウンタを含み、前記結合器は、前記エネルギー分解式光子カウンタと動作的に連通する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の検出器部分はシンチレータ又は直接変換検出器を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記エネルギー分解式光子カウンタは、前記第１の光子計数検出器からの信号の変化率を表す信号を生成する微分器を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記結合器は、区分的に線形な結合関数に従って前記測定結果を結合する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記結合関数は、入力Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを当該結合関数の入力、出力ＥＬ及びＥＨを当該結合関数の出力、Ｗ１及びＷ２を重み関数として、表１の関係を有する、
【表１】
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記結合器は、複数の投影の各々に対して、前記受信ｘ放射線のエネルギー及び強度を表す出力を生成し、当該装置は更に、前記結合器の前記出力を用いて前記受信放射線を表す体積データを生成する再構成器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の技術は相互作用の深さの測定を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
第１のエネルギー分類技術によって分類された放射線を下位分類するよう第２のエネルギー分類技術を使用する段階であり、前記第１及び第２のエネルギー分類技術は放射線をそのエネルギーの関数として分類するよう使用され、前記第１及び第２のエネルギー分類技術は相異なる、第２の技術を使用する段階；
放射線感知検出器が受けた受信放射線のエネルギーを表す出力を生成するよう、下位分類された放射線を結合する段階；及び
複数の読み出し期間の各々に対して、前記第２の技術を使用する段階及び前記結合する段階を繰り返す段階；
を有するコンピュータ断層撮影方法。
【請求項１３】
前記受信放射線をそのエネルギーの関数として分類するよう前記第１のエネルギー分類技術を使用する段階、を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の技術は前記受信放射線を少なくとも２つのエネルギー範囲に分類する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の技術は前記受信放射線を３つ以下の範囲に分類し、前記範囲の数は整数である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
第１の技術を用いる段階は、前記受信放射線を分類するよう少なくとも第１及び第２のシンチレータを用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のシンチレータは約４０ｎｓ未満の減衰時定数を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
第２の技術を用いる段階は、光子計数検出器を用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
第２の技術を用いる段階は、エネルギー分解式光子カウンタを用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
パルスのパイルアップを補正する段階、を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記受信放射線は少なくとも４つの下位分類に分類され、前記結合する段階は、相対的に高いエネルギー範囲にて受信された放射線を表す出力、及び相対的に低いエネルギー範囲にて受信された放射線を表す出力を生成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
検査対象を表す体積データを生成するよう、複数の投影角度で受信された放射線を再構成する段階、を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
第１の測定技術を用いて、放射線感知検出器が受けた電離放射線のエネルギーを測定する第１のエネルギー弁別器；及び
前記第１のエネルギー測定の結果と、第２の異なるエネルギー測定技術を用いて取得された第２のエネルギー測定結果とを用いて、複数の読み出し期間の各々に対して、第１の相対的に低いエネルギーレベルを有する受信放射線を表す第１の出力と、第２の相対的に高いエネルギーレベルを有する受信放射線を表す第２の出力とを生成する結合器；
を有する装置。
【請求項２４】
前記第１のエネルギー弁別器はエネルギー分解式光子カウンタを含む、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記受信放射線を生成するｘ線管を含む請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記読み出し期間の長さは約０．３ｍｓ未満である、請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
第１のエネルギーを有する放射線に対して感度を有する第１の電離放射線検出器；
第２のエネルギーを有する放射線に対して感度を有する第２の電離放射線検出器；
前記第１の放射線検出器に動作的に接続される第１のエネルギー分解式光子カウンタ；
前記第２の放射線検出器に動作的に接続される第２のエネルギー分解式光子カウンタ；
前記第１及び第２のエネルギー分解式光子カウンタからの信号を結合し、第１の相対的に低いエネルギーを有する放射線を表す第１の出力と、第２の相対的に高いエネルギーを有する放射線を表す第２の出力とを生成する結合器；
を有する装置。
【請求項２８】
前記第１の放射線検出器は第１のシンチレータを含み、前記第２の放射線検出器は第２のシンチレータを含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
放射線受光面を含み、前記第１のシンチレータは物理的に前記第２のシンチレータと前記放射線受光面との間に配置され、前記第２のシンチレータは、前記第１のシンチレータを通過した放射線を受ける、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１のエネルギー分解式光子カウンタの出力に動作的に接続されるパルスパイルアップ補正器、を含む請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記第１の放射線検出器は直接変換検出器を含む、請求項２７に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１０−５００１１９（Ｐ２０１０−５００１１９Ａ）
【公表日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２３８８１（Ｐ２００９−５２３８８１）
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７４１０１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０２１６６３
【国際公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【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２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７４１０１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０２１６６３
【国際公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【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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