スペクトルＣＴ画像システムの較正用ファントム
【課題】スペクトル計算機式断層写真法（ＣＴ）システムを様々な物質及び様々な濃度について正確に較正するためのファントムを提供する。
【解決手段】ファントム（７２）が、内容積（７６）を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路（７８、８０）を有する外被（７４）を含んでおり、各々の通路（７８、８０）が内容積（７６）から流動について隔離されている。第一及び第二の挿入体（９２〜１０４）が含まれており、これらの挿入体は、複数の通路（７８、８０）の第一の通路（７８、８０）に配置されるように構成されており、既知の物質密度を有する物質を含んでいる。物質は、ヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から選択される。挿入体（９２〜１０４）の物質は、異なる物質、又は異なる密度の同じ物質であり得る。
【解決手段】ファントム（７２）が、内容積（７６）を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路（７８、８０）を有する外被（７４）を含んでおり、各々の通路（７８、８０）が内容積（７６）から流動について隔離されている。第一及び第二の挿入体（９２〜１０４）が含まれており、これらの挿入体は、複数の通路（７８、８０）の第一の通路（７８、８０）に配置されるように構成されており、既知の物質密度を有する物質を含んでいる。物質は、ヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から選択される。挿入体（９２〜１０４）の物質は、異なる物質、又は異なる密度の同じ物質であり得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の各実施形態は一般的には、ＣＴ撮像に関し、さらに具体的には、スペクトルＣＴ画像システムの較正用ファントムに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、ＣＴイメージング・システムでは、Ｘ線源が患者又は手荷物のような被検体又は物体へ向けてファン（扇形）形状のビームを放出する。以下では、「被検体」及び「対象」「物体」等の用語は、撮像されることが可能な任意の物体を含むものとする。ビームは被検体によって減弱された後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイにおいて受光される減弱後のビーム放射線の強度は典型的には、被検体によるＸ線ビームの減弱量に依存する。検出器アレイの各々の検出器素子が、各々の検出器素子によって受光される減弱後のビームを示す別個の電気信号を発生する。電気信号はデータ処理システムへ伝送されて解析され、最終的に画像を形成する。
一般的には、Ｘ線源及び検出器アセンブリは、撮像平面内で被検体を中心としてガントリの周りを回転する。Ｘ線源は典型的には、焦点においてＸ線ビームを放出するＸ線管を含んでいる。検出器アセンブリは典型的には、複数の検出器モジュールで構成されている。検出器素子の各々における受光されたＸ線ビームの強度を表わすデータが、一定範囲のガントリ角度にわたって収集される。データは最終的に処理されて、画像を形成する。
【０００３】
従来の計算機式断層写真法（ＣＴ）システムは、多色スペクトルを有するＸ線を放出する。被検体の各々の物質のＸ線減弱は、放出されるＸ線のエネルギに依存する。ＣＴ投影データが多数のＸ線エネルギ・レベル又はスペクトルにおいて取得される場合には、データは、撮像されている被検体又は物体に関する従来のＣＴ画像には含まれない付加的情報を含む。例えば、スペクトルＣＴデータを用いて、選択された単色エネルギと等価のＸ線減弱係数による新たな画像を形成することができる。かかる単色画像は、恰も被検体からの投影データを単色Ｘ線ビームによって収集することによりＣＴ画像が形成されているかのようにボクセルの強度値が割り当てられている画像データを含んでいる。
【０００４】
エネルギ感知型走査の主な目的は、異なる色エネルギ状態での２以上の走査を利用することにより、画像の内部の情報（コントラスト分離及び物質特異性等）を強調する診断用ＣＴ画像を得ることである。エネルギ感知型走査を達成する多くの手法が提案されており、かかる走査は、（１）時間的に逐次的に連続して取得されて、被検体の周りの多数回のガントリ回転を必要とする走査、又は（２）管が例えば８０ｋＶｐ電位及び１４０ｋＶｐ電位において動作するようにして回転角度の関数としてインタリーブされて取得されて、被検体の周りの一回転を必要とする走査の何れかを２以上取得することを含んでいる。
高周波発生器が、交互のビュー毎に高周波電磁エネルギ投射源のｋＶｐ電位を切り換えることを可能にした。結果として、２以上のエネルギ感知型走査のデータを、従来のＣＴ技術の場合に典型的に生ずる数秒間隔で行なわれる２回の別個の走査ではなく、時間的にインタリーブされた態様で得ることができる。インタリーブされた投影データはさらに、例えば何らかの形態の補間を用いて、各々のエネルギ・レベルにおいて同じ経路長が画定されるように位置合わせされ得る。スペクトルＣＴデータは、各組織のさらに十分な識別を容易にして、例えばカルシウムを含む組織及びヨードを含む組織のように各物質を区別することを容易にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７７７４０４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スペクトルＣＴシステムが正確な物質密度画像を与えることが重要である。従って、スペクトルＣＴシステムは、様々な物質画像についての精度仕様を満たすように較正される必要がある。物質領域についての公知の較正方法は、多様な物質毎に個別の物質ファントムを作製して、各々のファントムを別個に分析することを含んでいる。これら個別の物質ファントムは一般的には、貯蔵することができないため較正の直前に作製されて較正の後に廃棄される。一つの物質について作製されるファントムは、同じ物質について異なる時刻に又は異なる技術者によって作製されるファントムとは変化している場合がある。加えて、異なる患者寸法についてかかるファントムを用いてスペクトルＣＴシステムを較正することが困難な場合がある。
【０００７】
スペクトル式以外のＣＴイメージング・システム用のＸ線ファントム又はＣＴファントムは、長時間を耐えるように作製され得る。かかるファントムは典型的には、ヨード、脂肪、水及びカルシウム等のような臨床関連物質のＸ線減弱をハンスフィールド単位（ＨＵ）について模擬するように構成された合成物質を含んでいる。しかしながら、これらの合成物質ファントムは、スペクトルＣＴイメージング・システムでは同じ物質を正確に模擬することができない。例えば、カルシウムのＨＵ範囲をシミュレートするためにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は類似の物質が画像領域において用いられている。物質領域では、ＰＴＦＥはカルシウムを模擬することができない。
【０００８】
従って、上述の欠点を克服するスペクトルＣＴ用のファントムを設計することができると望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一観点によれば、ファントムが、内容積を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路を有する外被を含んでおり、各々の通路が内容積から流動について隔離されている。第一の挿入体が含まれており、この第一の挿入体は、複数の通路の第一の通路に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第一の物質を含んでいる。また、第二の挿入体が含まれており、この第二の挿入体は、複数の通路の第二の通路に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第二の物質を含んでいる。既知の物質密度の第二の物質は、第一の物質と同じ物質であって異なる物質密度の物質、及び第一の物質とは異なる物質であって既知の物質密度の物質の一方である。
【００１０】
もう一つの観点によれば、装置が、内部に形成された一対のスロットを有すると共に、これら一対のスロットから気密封止された内容積を有する外被を含んでいる。第一の物質挿入体が、一対のスロットの一方に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から成る群から選択される第一の物質を含んでいる。第二の物質挿入体が、一対のスロットの他方に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から成る群から選択される第二の物質を含んでいる。第二の物質は、第一の物質とは別個の物質及び第一の物質と同じ物質の一方である。
【００１１】
さらにもう一つの観点によれば、スペクトルＣＴ撮像の較正用ファントムが、容積を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路を有する密閉容器を含んでおり、容積はこれら複数の通路から気密封止されている。第一の挿入体が、複数の通路の第一の通路に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを含む第一の物質を含んでいる。第二の挿入体が、複数の通路の第二の通路に配置されるように構成されており、第一の物質とは異なる物質であって既知の密度の第二の物質を含み、ヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを含んでいる。開口を内部に有する外殻が、外被を収容するように構成されている。
【００１２】
他の様々な特徴及び利点が、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図面は、本発明を実施するために現状で思量される好ましい各実施形態を示す。
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック概略図である。
【図３】ＣＴシステム検出器アレイの一実施形態の遠近図である。
【図４】検出器の一実施形態の遠近図である。
【図５】本発明の一実施形態によるスペクトルＣＴファントムの遠近図である。
【図６】本発明の一実施形態による図５のスペクトルＣＴファントムの平面図である。
【図７】本発明のもう一つの実施形態による図５のスペクトルＣＴファントムの平面図である。
【図８】本発明のもう一つの実施形態による図５のスペクトルＣＴファントムの平面図である。
【図９】非侵襲型小包検査システムと共に用いられるＣＴシステムの見取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の動作環境を６４スライス型計算機式断層写真法（ＣＴ）システムに関連して説明する。但し、当業者には、本発明が他のマルチ・スライス型構成での利用にも同等に適用可能であることが認められよう。さらに、本発明をＸ線の検出及び変換に関連して説明する。但し、当業者はさらに、本発明が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも同等に適用可能であることを認められよう。本発明を「第三世代」ＣＴスキャナに関連して説明するが、本発明は他のＣＴシステムでも同等に適用可能である。
【００１５】
加えて、本発明の幾つかの実施形態は、例えば二重エネルギ・データのような多重エネルギ・データを解析するためのシステム、方法、及びコンピュータ命令を提供する。幾つかの多重エネルギ・データは、例えばフォトン計数システムのようなスペクトル・イメージング・システムにおいて用いられ得る。多重エネルギ・データの一形式である二重エネルギ・データは、単色画像、物質密度画像、及び／又は実効Ｚ画像として具現化され得る。本書に記載される実施形態の多くは二重エネルギ・データに関連して議論されているが、当業者には認められるように、これらの実施形態は二重エネルギ・データに限定されず、他の形式の多重エネルギ・データに関連して用いられることもできる。また、本書で議論される実施形態の多くは、画像において選択され得る関心領域を記載しているが、当業者には認められるように、画像において関心容積を選択することもできる。
【００１６】
図１には、ＣＴイメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、Ｘ線源１４は、ガントリ１２の反対側に位置する検出器アセンブリ又はコリメータ１６へ向けてＸ線のビームを投射する。図２を参照すると、検出器アセンブリ１６は、複数の検出器１８及びデータ取得システム（ＤＡＳ）２０によって形成されている。複数の検出器１８は、患者２４を通過した投射Ｘ線２２を感知し、ＤＡＳ２０は後続の処理のためにデータをディジタル信号へ変換する。各々の検出器１８が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２４を通過した減弱後のビームを表わすアナログ電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２６の周りを回転する。
【００１７】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２８によって制御される。制御機構２８は、Ｘ線制御器３０とガントリ・モータ制御器３２とを含んでおり、Ｘ線制御器３０はＸ線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３２はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。画像再構成器３４が、標本化されてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ２０から受け取って高速再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００１８】
コンピュータ３６はまた、キーボード、マウス、音声作動式コントローラ、又は他の任意の適当な入力装置のような何らかの形態の操作者インタフェイスを有するコンソール４０を介して、操作者から命令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観察することができる。操作者が供給した命令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ２０、Ｘ線制御器３０及びガントリ・モータ制御器３２に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２４及びガントリ１２を配置する。具体的には、テーブル４６は患者２４を図１のガントリ開口４８を通して全体として又は部分的に移動させる。
【００１９】
図３に示すように、検出器アセンブリ１６は、コリメート用ブレード又はプレート５２を間に配置したレール５０を含んでいる。プレート５２は、Ｘ線２２のビームが例えば検出器アセンブリ１６に配置された図４の検出器１８に入射する前にＸ線２２をコリメートするように配置されている。一実施形態では、検出器アセンブリ１６は５７個の検出器１８を含んでおり、各々の検出器１８が６４×２２個のピクセル素子５４のアレイ寸法を有している。結果として、検出器アセンブリ１６は６４列の横列及び９１２列の縦列（２２×５７個の検出器）を有し、ガントリ１２の各回の回転によって６４枚の同時スライスのデータを収集することを可能にしている。
【００２０】
図４を参照すると、検出器１８はＤＡＳ２０を含んでおり、各々の検出器１８が、パック５６として構成されている多数の検出器素子５４を含んでいる。検出器１８は、検出器素子５４に対してパック５６の内部に配置されたピン５８を含んでいる。パック５６は、複数のダイオード６２を有する背面照射型ダイオード・アレイ６０の上に配置されている。次に、背面照射型ダイオード・アレイ６０は多層基材６４の上に配置されている。スペーサ６６が多層基材６４の上に配置されている。検出器素子５４は背面照射型ダイオード・アレイ６０に光学的に結合され、次に背面照射型ダイオード・アレイ６０は多層基材６４に電気的に結合されている。軟質（フレックス）回路６８が、多層基材６４の面７０及びＤＡＳ２０に取り付けられている。検出器１８は、ピン５８の利用によって検出器アセンブリ１６の内部に配置される。
【００２１】
一実施形態の動作では、検出器素子５４の内部に入射するＸ線がフォトンを発生し、フォトンがパック５６を横断することによりアナログ信号を発生して、この信号が背面照射型ダイオード・アレイ６０の内部のダイオードにおいて検出される。発生されるアナログ信号は、多層基材６４を通り、フレックス回路６８を通ってＤＡＳ２０まで運ばれて、ここでアナログ信号がディジタル信号へ変換される。
【００２２】
図５には、本発明の一実施形態によるスペクトルＣＴ画像の較正用ファントム７２が示されている。ファントム７２は、中空の内容積７６を有する外被（ハウジング）又は密閉容器（エンクロージャ）７４を含んでいる。一実施形態では、内容積７６には水が充填されている。外被７４に形成されている複数のスロット７８〜８０が、内部への物質挿入体８６の配置を可能にしている。スロット７８〜８０は外被７４の内部まで部分的に延在していてもよいし、外被７４を全て貫通して延在していてもよい。図示のように、スロット７８は第一の表面又は側８８から第二の表面又は側９０まで外被７４を貫通して延在しており、スロット８０は第一の側８８から第二の側９０へ向かっているが貫通せずに外被７４の内部まで部分的にのみ延在している。内容積７６は、周囲環境から気密封止されており、またスロット７８〜８０の各々から流動について隔離されている。
【００２３】
物質挿入体８６は、患者の撮像時に典型的に見出される物質に関連する物質を含む固体挿入体である。例えば、物質挿入体８６は、ヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）若しくはリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪若しくは脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、又は金（Ａｕ）若しくは鉄（Ｆｅ）のような他の生体指標物質のような臨床関連物質を含み得る。但し、これら列挙された物質は利用され得る複数の物質を網羅している訳ではなく、本発明の各実施形態はかかる物質に限定されない。
【００２４】
これら臨床関連物質は母材に浮遊（懸濁）させられて保存されて、固体挿入体８６を形成することができる。母材は一例では、ポリマー又はエポキシ母材であってよい。好適実施形態では、母材は、浮遊した臨床関連物質に干渉したり反応したりしない中性の封入物質（encapsulant）である。ポリマー又はエポキシ母材は、内部に浮遊した臨床関連物質が特性を経時的に失わないことを保証する。さらにまた、固体挿入体８６での臨床関連物質の濃度（例えばｍｇ／ｃｃ）は既知であり、較正時に考慮されることができる。
【００２５】
一実施形態では、固体物質挿入体８６は、互いに互換であって対応するスロット７８の任意のものに配置されるように類似の寸法を有して、較正のために多様な異なるファントムの組み合わせを作製することができる。このように、ファントム７２は特定の較正パラメータについて特殊構成され得る。もう一つの実施形態では、挿入体８６の１又は複数の寸法が他の挿入体８６とは異なっていて、較正のために相対的に多量又は少量のそれぞれの臨床関連物質を作製するようにしてもよい。
【００２６】
図６に示すように、一実施形態によれば、第一の組み合わせの複数の挿入体９２〜１０４がファントム外被７４に配置されている。挿入体９２〜１０４は、第一の配置方式に従って配置されている。この例では、挿入体９２〜９４は、ＨＡＰ又はＴＣＰのような既知の密度のカルシウム物質を有するカルシウム挿入体であり、挿入体９６は、既知の密度の水及びＮａＣｌを有する軟組織挿入体であり、挿入体９８は、既知の密度の脂肪又は油脂を有する脂肪／油脂挿入体である。挿入体１００〜１０４はこの例では、ヨード系造影剤を様々な既知濃度又は密度で含んでいる。このファントム構成を用いたスペクトルＣＴイメージング・システムの較正は、４種の異なる物質についての較正と、物質の一つの３種の異なる既知濃度についての較正とを同時に行なうこと含んでいる。
【００２７】
図７は、本発明のもう一つの実施形態による第二の配置方式での物質挿入体９２〜１０４の組み合わせの配置を示す。図示のように、挿入体９２〜１０４は、図６に示したものに関して再配置されている。単に様々なスロット７８、８０の間で物質挿入体９２〜１０４を再配置するのを可能にすることに加えて、挿入体の異なる組み合わせを外被７４に配置することができる。例えば、単一のみの形式の物質挿入体を外被７４に配置することが望ましい場合がある。この場合には、単一の物質形式の１又は複数の挿入体をスロット７８、８０に配置することができる。代替的には、各々のスロット７８、８０を、挿入体の各々毎に異なる物質を含む物質挿入体の組み合わせで充填することが望ましい場合がある。
【００２８】
また、図７には、開口１０８を有する外殻１０６が外被７４の周囲に配置されているのが示されている。外殻１０６は外被７４から着脱自在であり、特定の患者寸法をシミュレートするようにＸ線を減弱させる。様々な寸法及び形状の複数の外殻１０６を、外被７４に着脱自在に係合するように構成して、スペクトルＣＴイメージング・システムを複数の患者寸法に基づいて較正することを図ることができる。
【００２９】
本発明の各実施形態は、外被７４又は物質挿入体９２〜１０４及び通路７８、８０について任意の形状を含んでいる。すなわち、外被７４又は物質挿入体９２〜１０４及び通路７８、８０の断面形状は図５〜図７では正円筒として図示されているが、本発明の各実施形態は他の長円形状又は多角形形状を含み得る。例えば、図８に示すように、外被７４、物質挿入体９２〜１０４、及び通路７８は長円断面形状を有するものとして示されており、通路８０及び挿入体９４は方形断面形状を有するものとして示されている。図８に示すような挿入体９２〜１０４の任意のものがそれぞれの通路７８、８０によって、外被７４を通して部分的にのみ延在していてもよいし、完全に延在していてもよいものと思量される。
【００３０】
本発明の各実施形態は、較正を含めた特定応用向けの用途のための異なる物質濃度モジュール／挿入体の交換を考慮している。本書に記載されるファントムは、同時に異なる物質についてスペクトルＣＴシステムの定量的な精度及び品質を評価することを考慮している。
【００３１】
本発明の各実施形態はスペクトルＣＴ画像システムと共に利用可能であるとして記載されているが、当業者は、本書に記載される発明のこれらの実施形態がＸ線検出に基づいた任意のイメージング・システムの較正に適用可能であることを認められよう。すなわち、本書に記載される発明の各実施形態はまた、Ｘ線システム又はＣＴシステムにおいてハンスフィールド単位に基づいた較正のために用いられ得る。
【００３２】
図９を参照すると、小包／手荷物検査システム１１０が、小包又は手荷物を通過させ得る開口１１４を内部に有する回転式ガントリ１１２を含んでいる。回転式ガントリ１１２は、高周波電磁エネルギ源１１６と、図３又は図４に示されるものと同様のシンチレータ・セルで構成されたシンチレータ・アレイを有する検出器アセンブリ１１８とを収容している。また、コンベヤ・システム１２０が設けられており、コンベヤ・システム１２０は、構造１２４によって支持されて走査のために小包又は手荷物１２６を自動的に且つ連続的に開口１１４に通すコンベヤ・ベルト１２２を含んでいる。物体１２６をコンベヤ・ベルト１２２によって開口１１４に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト１２２によって開口１１４から小包１２６を除去することを、制御された連続的な態様で行なう。結果として、郵便物検査官、手荷物積み降ろし員及び他の警備人員が、爆発物、刃物、銃及び密輸品等について小包１２６の内容を非侵襲的に検査することができる。
【００３３】
従って、一実施形態によれば、ファントムが、内容積を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路を有する外被を含んでおり、各々の通路が内容積から流動について隔離されている。第一の挿入体が含まれており、この第一の挿入体は、複数の通路の第一の通路に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第一の物質を含んでいる。また、第二の挿入体が含まれており、この第二の挿入体は、複数の通路の第二の通路に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第二の物質を含んでいる。既知の物質密度の第二の物質は、第一の物質と同じ物質であって異なる物質密度の物質、及び第一の物質とは異なる物質であって既知の物質密度の物質の一方である。
【００３４】
もう一つの実施形態によれば、装置が、内部に形成された一対のスロットを有すると共に、これら一対のスロットから気密封止された内容積を有する外被を含んでいる。第一の物質挿入体が、一対のスロットの一方に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から成る群から選択される第一の物質を含んでいる。第二の物質挿入体が、一対のスロットの他方に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から成る群から選択される第二の物質を含んでいる。第二の物質は、第一の物質とは別個の物質及び第一の物質と同じ物質の一方である。
【００３５】
さらにもう一つの実施形態によれば、スペクトルＣＴ撮像の較正用ファントムが、容積を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路を有する密閉容器を含んでおり、容積はこれら複数の通路から気密封止されている。第一の挿入体が、複数の通路の第一の通路に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを含む第一の物質を含んでいる。第二の挿入体が、複数の通路の第二の通路に配置されるように構成されており、第一の物質とは異なる物質であって既知の密度の第二の物質を含み、ヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを含んでいる。開口を内部に有する外殻が、外被を収容するように構成されている。
【００３６】
この書面の記載は、最適な態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３７】
１０：ＣＴイメージング・システム
１２：ガントリ
１４：Ｘ線源
１６：検出器アセンブリ
１８：複数の検出器
２０：データ取得システム（ＤＡＳ）
２２：投射Ｘ線
２４：患者
２６：回転中心
２８：制御機構
３０：Ｘ線制御器
３２：ガントリ・モータ制御器
３４：画像再構成器
３６：コンピュータ
３８：大容量記憶装置
４０：コンソール
４２：表示器
４４：テーブル・モータ制御器
４６：電動テーブル
４８：ガントリ開口
５０：レール
５２：コリメート用プレート
５４：ピクセル素子
５６：パック
５８：ピン
６０：背面照射型ダイオード・アレイ
６２：複数のダイオード
６４：多層基材
６６：スペーサ
６８：軟質（フレックス）回路
７０：面
７２：ファントム
７４：外被
７６：内容積
７８、８０：スロット
８６：物質挿入体
８８：第一の表面又は側
９０：第二の表面又は側
９２、９４：カルシウム挿入体
９６：軟組織挿入体
９８：脂肪／油脂挿入体
１００、１０２、１０４：ヨード系造影剤
１０６：外殻
１０８：開口
１１０：小包／手荷物検査システム
１１２：回転式ガントリ
１１４：開口
１１６：高周波電磁エネルギ源
１１８：検出器アセンブリ
１２０：コンベヤ・システム
１２２：コンベヤ・ベルト
１２４：構造
１２６：小包又は手荷物
【技術分野】
【０００１】
本発明の各実施形態は一般的には、ＣＴ撮像に関し、さらに具体的には、スペクトルＣＴ画像システムの較正用ファントムに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、ＣＴイメージング・システムでは、Ｘ線源が患者又は手荷物のような被検体又は物体へ向けてファン（扇形）形状のビームを放出する。以下では、「被検体」及び「対象」「物体」等の用語は、撮像されることが可能な任意の物体を含むものとする。ビームは被検体によって減弱された後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイにおいて受光される減弱後のビーム放射線の強度は典型的には、被検体によるＸ線ビームの減弱量に依存する。検出器アレイの各々の検出器素子が、各々の検出器素子によって受光される減弱後のビームを示す別個の電気信号を発生する。電気信号はデータ処理システムへ伝送されて解析され、最終的に画像を形成する。
一般的には、Ｘ線源及び検出器アセンブリは、撮像平面内で被検体を中心としてガントリの周りを回転する。Ｘ線源は典型的には、焦点においてＸ線ビームを放出するＸ線管を含んでいる。検出器アセンブリは典型的には、複数の検出器モジュールで構成されている。検出器素子の各々における受光されたＸ線ビームの強度を表わすデータが、一定範囲のガントリ角度にわたって収集される。データは最終的に処理されて、画像を形成する。
【０００３】
従来の計算機式断層写真法（ＣＴ）システムは、多色スペクトルを有するＸ線を放出する。被検体の各々の物質のＸ線減弱は、放出されるＸ線のエネルギに依存する。ＣＴ投影データが多数のＸ線エネルギ・レベル又はスペクトルにおいて取得される場合には、データは、撮像されている被検体又は物体に関する従来のＣＴ画像には含まれない付加的情報を含む。例えば、スペクトルＣＴデータを用いて、選択された単色エネルギと等価のＸ線減弱係数による新たな画像を形成することができる。かかる単色画像は、恰も被検体からの投影データを単色Ｘ線ビームによって収集することによりＣＴ画像が形成されているかのようにボクセルの強度値が割り当てられている画像データを含んでいる。
【０００４】
エネルギ感知型走査の主な目的は、異なる色エネルギ状態での２以上の走査を利用することにより、画像の内部の情報（コントラスト分離及び物質特異性等）を強調する診断用ＣＴ画像を得ることである。エネルギ感知型走査を達成する多くの手法が提案されており、かかる走査は、（１）時間的に逐次的に連続して取得されて、被検体の周りの多数回のガントリ回転を必要とする走査、又は（２）管が例えば８０ｋＶｐ電位及び１４０ｋＶｐ電位において動作するようにして回転角度の関数としてインタリーブされて取得されて、被検体の周りの一回転を必要とする走査の何れかを２以上取得することを含んでいる。
高周波発生器が、交互のビュー毎に高周波電磁エネルギ投射源のｋＶｐ電位を切り換えることを可能にした。結果として、２以上のエネルギ感知型走査のデータを、従来のＣＴ技術の場合に典型的に生ずる数秒間隔で行なわれる２回の別個の走査ではなく、時間的にインタリーブされた態様で得ることができる。インタリーブされた投影データはさらに、例えば何らかの形態の補間を用いて、各々のエネルギ・レベルにおいて同じ経路長が画定されるように位置合わせされ得る。スペクトルＣＴデータは、各組織のさらに十分な識別を容易にして、例えばカルシウムを含む組織及びヨードを含む組織のように各物質を区別することを容易にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７７７４０４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スペクトルＣＴシステムが正確な物質密度画像を与えることが重要である。従って、スペクトルＣＴシステムは、様々な物質画像についての精度仕様を満たすように較正される必要がある。物質領域についての公知の較正方法は、多様な物質毎に個別の物質ファントムを作製して、各々のファントムを別個に分析することを含んでいる。これら個別の物質ファントムは一般的には、貯蔵することができないため較正の直前に作製されて較正の後に廃棄される。一つの物質について作製されるファントムは、同じ物質について異なる時刻に又は異なる技術者によって作製されるファントムとは変化している場合がある。加えて、異なる患者寸法についてかかるファントムを用いてスペクトルＣＴシステムを較正することが困難な場合がある。
【０００７】
スペクトル式以外のＣＴイメージング・システム用のＸ線ファントム又はＣＴファントムは、長時間を耐えるように作製され得る。かかるファントムは典型的には、ヨード、脂肪、水及びカルシウム等のような臨床関連物質のＸ線減弱をハンスフィールド単位（ＨＵ）について模擬するように構成された合成物質を含んでいる。しかしながら、これらの合成物質ファントムは、スペクトルＣＴイメージング・システムでは同じ物質を正確に模擬することができない。例えば、カルシウムのＨＵ範囲をシミュレートするためにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は類似の物質が画像領域において用いられている。物質領域では、ＰＴＦＥはカルシウムを模擬することができない。
【０００８】
従って、上述の欠点を克服するスペクトルＣＴ用のファントムを設計することができると望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一観点によれば、ファントムが、内容積を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路を有する外被を含んでおり、各々の通路が内容積から流動について隔離されている。第一の挿入体が含まれており、この第一の挿入体は、複数の通路の第一の通路に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第一の物質を含んでいる。また、第二の挿入体が含まれており、この第二の挿入体は、複数の通路の第二の通路に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第二の物質を含んでいる。既知の物質密度の第二の物質は、第一の物質と同じ物質であって異なる物質密度の物質、及び第一の物質とは異なる物質であって既知の物質密度の物質の一方である。
【００１０】
もう一つの観点によれば、装置が、内部に形成された一対のスロットを有すると共に、これら一対のスロットから気密封止された内容積を有する外被を含んでいる。第一の物質挿入体が、一対のスロットの一方に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から成る群から選択される第一の物質を含んでいる。第二の物質挿入体が、一対のスロットの他方に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から成る群から選択される第二の物質を含んでいる。第二の物質は、第一の物質とは別個の物質及び第一の物質と同じ物質の一方である。
【００１１】
さらにもう一つの観点によれば、スペクトルＣＴ撮像の較正用ファントムが、容積を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路を有する密閉容器を含んでおり、容積はこれら複数の通路から気密封止されている。第一の挿入体が、複数の通路の第一の通路に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを含む第一の物質を含んでいる。第二の挿入体が、複数の通路の第二の通路に配置されるように構成されており、第一の物質とは異なる物質であって既知の密度の第二の物質を含み、ヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを含んでいる。開口を内部に有する外殻が、外被を収容するように構成されている。
【００１２】
他の様々な特徴及び利点が、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図面は、本発明を実施するために現状で思量される好ましい各実施形態を示す。
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック概略図である。
【図３】ＣＴシステム検出器アレイの一実施形態の遠近図である。
【図４】検出器の一実施形態の遠近図である。
【図５】本発明の一実施形態によるスペクトルＣＴファントムの遠近図である。
【図６】本発明の一実施形態による図５のスペクトルＣＴファントムの平面図である。
【図７】本発明のもう一つの実施形態による図５のスペクトルＣＴファントムの平面図である。
【図８】本発明のもう一つの実施形態による図５のスペクトルＣＴファントムの平面図である。
【図９】非侵襲型小包検査システムと共に用いられるＣＴシステムの見取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の動作環境を６４スライス型計算機式断層写真法（ＣＴ）システムに関連して説明する。但し、当業者には、本発明が他のマルチ・スライス型構成での利用にも同等に適用可能であることが認められよう。さらに、本発明をＸ線の検出及び変換に関連して説明する。但し、当業者はさらに、本発明が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも同等に適用可能であることを認められよう。本発明を「第三世代」ＣＴスキャナに関連して説明するが、本発明は他のＣＴシステムでも同等に適用可能である。
【００１５】
加えて、本発明の幾つかの実施形態は、例えば二重エネルギ・データのような多重エネルギ・データを解析するためのシステム、方法、及びコンピュータ命令を提供する。幾つかの多重エネルギ・データは、例えばフォトン計数システムのようなスペクトル・イメージング・システムにおいて用いられ得る。多重エネルギ・データの一形式である二重エネルギ・データは、単色画像、物質密度画像、及び／又は実効Ｚ画像として具現化され得る。本書に記載される実施形態の多くは二重エネルギ・データに関連して議論されているが、当業者には認められるように、これらの実施形態は二重エネルギ・データに限定されず、他の形式の多重エネルギ・データに関連して用いられることもできる。また、本書で議論される実施形態の多くは、画像において選択され得る関心領域を記載しているが、当業者には認められるように、画像において関心容積を選択することもできる。
【００１６】
図１には、ＣＴイメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、Ｘ線源１４は、ガントリ１２の反対側に位置する検出器アセンブリ又はコリメータ１６へ向けてＸ線のビームを投射する。図２を参照すると、検出器アセンブリ１６は、複数の検出器１８及びデータ取得システム（ＤＡＳ）２０によって形成されている。複数の検出器１８は、患者２４を通過した投射Ｘ線２２を感知し、ＤＡＳ２０は後続の処理のためにデータをディジタル信号へ変換する。各々の検出器１８が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２４を通過した減弱後のビームを表わすアナログ電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２６の周りを回転する。
【００１７】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２８によって制御される。制御機構２８は、Ｘ線制御器３０とガントリ・モータ制御器３２とを含んでおり、Ｘ線制御器３０はＸ線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３２はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。画像再構成器３４が、標本化されてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ２０から受け取って高速再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００１８】
コンピュータ３６はまた、キーボード、マウス、音声作動式コントローラ、又は他の任意の適当な入力装置のような何らかの形態の操作者インタフェイスを有するコンソール４０を介して、操作者から命令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観察することができる。操作者が供給した命令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ２０、Ｘ線制御器３０及びガントリ・モータ制御器３２に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２４及びガントリ１２を配置する。具体的には、テーブル４６は患者２４を図１のガントリ開口４８を通して全体として又は部分的に移動させる。
【００１９】
図３に示すように、検出器アセンブリ１６は、コリメート用ブレード又はプレート５２を間に配置したレール５０を含んでいる。プレート５２は、Ｘ線２２のビームが例えば検出器アセンブリ１６に配置された図４の検出器１８に入射する前にＸ線２２をコリメートするように配置されている。一実施形態では、検出器アセンブリ１６は５７個の検出器１８を含んでおり、各々の検出器１８が６４×２２個のピクセル素子５４のアレイ寸法を有している。結果として、検出器アセンブリ１６は６４列の横列及び９１２列の縦列（２２×５７個の検出器）を有し、ガントリ１２の各回の回転によって６４枚の同時スライスのデータを収集することを可能にしている。
【００２０】
図４を参照すると、検出器１８はＤＡＳ２０を含んでおり、各々の検出器１８が、パック５６として構成されている多数の検出器素子５４を含んでいる。検出器１８は、検出器素子５４に対してパック５６の内部に配置されたピン５８を含んでいる。パック５６は、複数のダイオード６２を有する背面照射型ダイオード・アレイ６０の上に配置されている。次に、背面照射型ダイオード・アレイ６０は多層基材６４の上に配置されている。スペーサ６６が多層基材６４の上に配置されている。検出器素子５４は背面照射型ダイオード・アレイ６０に光学的に結合され、次に背面照射型ダイオード・アレイ６０は多層基材６４に電気的に結合されている。軟質（フレックス）回路６８が、多層基材６４の面７０及びＤＡＳ２０に取り付けられている。検出器１８は、ピン５８の利用によって検出器アセンブリ１６の内部に配置される。
【００２１】
一実施形態の動作では、検出器素子５４の内部に入射するＸ線がフォトンを発生し、フォトンがパック５６を横断することによりアナログ信号を発生して、この信号が背面照射型ダイオード・アレイ６０の内部のダイオードにおいて検出される。発生されるアナログ信号は、多層基材６４を通り、フレックス回路６８を通ってＤＡＳ２０まで運ばれて、ここでアナログ信号がディジタル信号へ変換される。
【００２２】
図５には、本発明の一実施形態によるスペクトルＣＴ画像の較正用ファントム７２が示されている。ファントム７２は、中空の内容積７６を有する外被（ハウジング）又は密閉容器（エンクロージャ）７４を含んでいる。一実施形態では、内容積７６には水が充填されている。外被７４に形成されている複数のスロット７８〜８０が、内部への物質挿入体８６の配置を可能にしている。スロット７８〜８０は外被７４の内部まで部分的に延在していてもよいし、外被７４を全て貫通して延在していてもよい。図示のように、スロット７８は第一の表面又は側８８から第二の表面又は側９０まで外被７４を貫通して延在しており、スロット８０は第一の側８８から第二の側９０へ向かっているが貫通せずに外被７４の内部まで部分的にのみ延在している。内容積７６は、周囲環境から気密封止されており、またスロット７８〜８０の各々から流動について隔離されている。
【００２３】
物質挿入体８６は、患者の撮像時に典型的に見出される物質に関連する物質を含む固体挿入体である。例えば、物質挿入体８６は、ヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）若しくはリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪若しくは脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、又は金（Ａｕ）若しくは鉄（Ｆｅ）のような他の生体指標物質のような臨床関連物質を含み得る。但し、これら列挙された物質は利用され得る複数の物質を網羅している訳ではなく、本発明の各実施形態はかかる物質に限定されない。
【００２４】
これら臨床関連物質は母材に浮遊（懸濁）させられて保存されて、固体挿入体８６を形成することができる。母材は一例では、ポリマー又はエポキシ母材であってよい。好適実施形態では、母材は、浮遊した臨床関連物質に干渉したり反応したりしない中性の封入物質（encapsulant）である。ポリマー又はエポキシ母材は、内部に浮遊した臨床関連物質が特性を経時的に失わないことを保証する。さらにまた、固体挿入体８６での臨床関連物質の濃度（例えばｍｇ／ｃｃ）は既知であり、較正時に考慮されることができる。
【００２５】
一実施形態では、固体物質挿入体８６は、互いに互換であって対応するスロット７８の任意のものに配置されるように類似の寸法を有して、較正のために多様な異なるファントムの組み合わせを作製することができる。このように、ファントム７２は特定の較正パラメータについて特殊構成され得る。もう一つの実施形態では、挿入体８６の１又は複数の寸法が他の挿入体８６とは異なっていて、較正のために相対的に多量又は少量のそれぞれの臨床関連物質を作製するようにしてもよい。
【００２６】
図６に示すように、一実施形態によれば、第一の組み合わせの複数の挿入体９２〜１０４がファントム外被７４に配置されている。挿入体９２〜１０４は、第一の配置方式に従って配置されている。この例では、挿入体９２〜９４は、ＨＡＰ又はＴＣＰのような既知の密度のカルシウム物質を有するカルシウム挿入体であり、挿入体９６は、既知の密度の水及びＮａＣｌを有する軟組織挿入体であり、挿入体９８は、既知の密度の脂肪又は油脂を有する脂肪／油脂挿入体である。挿入体１００〜１０４はこの例では、ヨード系造影剤を様々な既知濃度又は密度で含んでいる。このファントム構成を用いたスペクトルＣＴイメージング・システムの較正は、４種の異なる物質についての較正と、物質の一つの３種の異なる既知濃度についての較正とを同時に行なうこと含んでいる。
【００２７】
図７は、本発明のもう一つの実施形態による第二の配置方式での物質挿入体９２〜１０４の組み合わせの配置を示す。図示のように、挿入体９２〜１０４は、図６に示したものに関して再配置されている。単に様々なスロット７８、８０の間で物質挿入体９２〜１０４を再配置するのを可能にすることに加えて、挿入体の異なる組み合わせを外被７４に配置することができる。例えば、単一のみの形式の物質挿入体を外被７４に配置することが望ましい場合がある。この場合には、単一の物質形式の１又は複数の挿入体をスロット７８、８０に配置することができる。代替的には、各々のスロット７８、８０を、挿入体の各々毎に異なる物質を含む物質挿入体の組み合わせで充填することが望ましい場合がある。
【００２８】
また、図７には、開口１０８を有する外殻１０６が外被７４の周囲に配置されているのが示されている。外殻１０６は外被７４から着脱自在であり、特定の患者寸法をシミュレートするようにＸ線を減弱させる。様々な寸法及び形状の複数の外殻１０６を、外被７４に着脱自在に係合するように構成して、スペクトルＣＴイメージング・システムを複数の患者寸法に基づいて較正することを図ることができる。
【００２９】
本発明の各実施形態は、外被７４又は物質挿入体９２〜１０４及び通路７８、８０について任意の形状を含んでいる。すなわち、外被７４又は物質挿入体９２〜１０４及び通路７８、８０の断面形状は図５〜図７では正円筒として図示されているが、本発明の各実施形態は他の長円形状又は多角形形状を含み得る。例えば、図８に示すように、外被７４、物質挿入体９２〜１０４、及び通路７８は長円断面形状を有するものとして示されており、通路８０及び挿入体９４は方形断面形状を有するものとして示されている。図８に示すような挿入体９２〜１０４の任意のものがそれぞれの通路７８、８０によって、外被７４を通して部分的にのみ延在していてもよいし、完全に延在していてもよいものと思量される。
【００３０】
本発明の各実施形態は、較正を含めた特定応用向けの用途のための異なる物質濃度モジュール／挿入体の交換を考慮している。本書に記載されるファントムは、同時に異なる物質についてスペクトルＣＴシステムの定量的な精度及び品質を評価することを考慮している。
【００３１】
本発明の各実施形態はスペクトルＣＴ画像システムと共に利用可能であるとして記載されているが、当業者は、本書に記載される発明のこれらの実施形態がＸ線検出に基づいた任意のイメージング・システムの較正に適用可能であることを認められよう。すなわち、本書に記載される発明の各実施形態はまた、Ｘ線システム又はＣＴシステムにおいてハンスフィールド単位に基づいた較正のために用いられ得る。
【００３２】
図９を参照すると、小包／手荷物検査システム１１０が、小包又は手荷物を通過させ得る開口１１４を内部に有する回転式ガントリ１１２を含んでいる。回転式ガントリ１１２は、高周波電磁エネルギ源１１６と、図３又は図４に示されるものと同様のシンチレータ・セルで構成されたシンチレータ・アレイを有する検出器アセンブリ１１８とを収容している。また、コンベヤ・システム１２０が設けられており、コンベヤ・システム１２０は、構造１２４によって支持されて走査のために小包又は手荷物１２６を自動的に且つ連続的に開口１１４に通すコンベヤ・ベルト１２２を含んでいる。物体１２６をコンベヤ・ベルト１２２によって開口１１４に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト１２２によって開口１１４から小包１２６を除去することを、制御された連続的な態様で行なう。結果として、郵便物検査官、手荷物積み降ろし員及び他の警備人員が、爆発物、刃物、銃及び密輸品等について小包１２６の内容を非侵襲的に検査することができる。
【００３３】
従って、一実施形態によれば、ファントムが、内容積を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路を有する外被を含んでおり、各々の通路が内容積から流動について隔離されている。第一の挿入体が含まれており、この第一の挿入体は、複数の通路の第一の通路に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第一の物質を含んでいる。また、第二の挿入体が含まれており、この第二の挿入体は、複数の通路の第二の通路に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第二の物質を含んでいる。既知の物質密度の第二の物質は、第一の物質と同じ物質であって異なる物質密度の物質、及び第一の物質とは異なる物質であって既知の物質密度の物質の一方である。
【００３４】
もう一つの実施形態によれば、装置が、内部に形成された一対のスロットを有すると共に、これら一対のスロットから気密封止された内容積を有する外被を含んでいる。第一の物質挿入体が、一対のスロットの一方に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から成る群から選択される第一の物質を含んでいる。第二の物質挿入体が、一対のスロットの他方に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）から成る群から選択される第二の物質を含んでいる。第二の物質は、第一の物質とは別個の物質及び第一の物質と同じ物質の一方である。
【００３５】
さらにもう一つの実施形態によれば、スペクトルＣＴ撮像の較正用ファントムが、容積を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路を有する密閉容器を含んでおり、容積はこれら複数の通路から気密封止されている。第一の挿入体が、複数の通路の第一の通路に配置されるように構成されており、既知の密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを含む第一の物質を含んでいる。第二の挿入体が、複数の通路の第二の通路に配置されるように構成されており、第一の物質とは異なる物質であって既知の密度の第二の物質を含み、ヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを含んでいる。開口を内部に有する外殻が、外被を収容するように構成されている。
【００３６】
この書面の記載は、最適な態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３７】
１０：ＣＴイメージング・システム
１２：ガントリ
１４：Ｘ線源
１６：検出器アセンブリ
１８：複数の検出器
２０：データ取得システム（ＤＡＳ）
２２：投射Ｘ線
２４：患者
２６：回転中心
２８：制御機構
３０：Ｘ線制御器
３２：ガントリ・モータ制御器
３４：画像再構成器
３６：コンピュータ
３８：大容量記憶装置
４０：コンソール
４２：表示器
４４：テーブル・モータ制御器
４６：電動テーブル
４８：ガントリ開口
５０：レール
５２：コリメート用プレート
５４：ピクセル素子
５６：パック
５８：ピン
６０：背面照射型ダイオード・アレイ
６２：複数のダイオード
６４：多層基材
６６：スペーサ
６８：軟質（フレックス）回路
７０：面
７２：ファントム
７４：外被
７６：内容積
７８、８０：スロット
８６：物質挿入体
８８：第一の表面又は側
９０：第二の表面又は側
９２、９４：カルシウム挿入体
９６：軟組織挿入体
９８：脂肪／油脂挿入体
１００、１０２、１０４：ヨード系造影剤
１０６：外殻
１０８：開口
１１０：小包／手荷物検査システム
１１２：回転式ガントリ
１１４：開口
１１６：高周波電磁エネルギ源
１１８：検出器アセンブリ
１２０：コンベヤ・システム
１２２：コンベヤ・ベルト
１２４：構造
１２６：小包又は手荷物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容積（７６）を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路（７８、８０）を有する外被（７４）であって、各々の通路（７８、８０）が前記内容積（７６）から流動について隔離されている、外被（７４）と、
前記複数の通路（７８、８０）の第一の通路（７８、８０）に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第一の物質を含んでいる第一の挿入体（９２〜１０４）と、
前記複数の通路（７８、８０）の第二の通路（７８、８０）に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第二の物質を含んでいる第二の挿入体（９２〜１０４）と
を備えたファントム（７２）であって、
前記既知の物質密度の前記第二の物質は、前記第一の物質と同じ物質であって異なる物質密度の物質、及び前記第一の物質とは異なる物質であって既知の物質密度の物質の一方である、ファントム（７２）。
【請求項２】
前記第一及び第二の挿入体（９２〜１０４）は固体挿入体（９２〜１０４）である、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項３】
前記第一及び第二の挿入体（９２〜１０４）はエポキシを含んでいる、請求項２に記載のファントム（７２）。
【請求項４】
前記第一及び第二の物質は前記エポキシに浮遊させられている、請求項３に記載のファントム（７２）。
【請求項５】
前記第一の通路（７８、８０）は、前記外被（７４）の第一の側から前記外被（７４）の第二の側まで前記外被（７４）を通して延在している、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項６】
前記第一の挿入体（９２〜１０４）の断面形状は、前記第一の通路（７８、８０）の断面形状と一致するように構成されている、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項７】
前記第一の挿入体（９２〜１０４）の前記断面形状は、前記外被（７４）の断面形状とは別個である、請求項６に記載のファントム（７２）。
【請求項８】
前記複数の通路（７８、８０）の第三の通路（７８、８０）に配置されるように構成されており、第一の濃度の前記第一の物質を含む第三の挿入体（９２〜１０４）をさらに含んでおり、
前記第一の挿入体（９２〜１０４）は第二の濃度の前記第一の物質を含んでおり、前記第一及び第二の濃度は異なっている、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項９】
前記第一の挿入体（９２〜１０４）は前記第二の通路（７８、８０）に配置されるようにさらに構成されており、
前記第二の挿入体（９２〜１０４）は前記第一の通路（７８、８０）に配置されるようにさらに構成されている、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項１０】
前記外被（７４）を収容するように構成されている開口（１０８）を有する外殻（１０６）をさらに含んでいる請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項１】
内容積（７６）を包囲すると共に、内部に形成された複数の通路（７８、８０）を有する外被（７４）であって、各々の通路（７８、８０）が前記内容積（７６）から流動について隔離されている、外被（７４）と、
前記複数の通路（７８、８０）の第一の通路（７８、８０）に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第一の物質を含んでいる第一の挿入体（９２〜１０４）と、
前記複数の通路（７８、８０）の第二の通路（７８、８０）に配置されるように構成されており、既知の物質密度のヨード、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、体脂肪、脂質プラーク、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、金（Ａｕ）、及び鉄（Ｆｅ）の一つを有する第二の物質を含んでいる第二の挿入体（９２〜１０４）と
を備えたファントム（７２）であって、
前記既知の物質密度の前記第二の物質は、前記第一の物質と同じ物質であって異なる物質密度の物質、及び前記第一の物質とは異なる物質であって既知の物質密度の物質の一方である、ファントム（７２）。
【請求項２】
前記第一及び第二の挿入体（９２〜１０４）は固体挿入体（９２〜１０４）である、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項３】
前記第一及び第二の挿入体（９２〜１０４）はエポキシを含んでいる、請求項２に記載のファントム（７２）。
【請求項４】
前記第一及び第二の物質は前記エポキシに浮遊させられている、請求項３に記載のファントム（７２）。
【請求項５】
前記第一の通路（７８、８０）は、前記外被（７４）の第一の側から前記外被（７４）の第二の側まで前記外被（７４）を通して延在している、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項６】
前記第一の挿入体（９２〜１０４）の断面形状は、前記第一の通路（７８、８０）の断面形状と一致するように構成されている、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項７】
前記第一の挿入体（９２〜１０４）の前記断面形状は、前記外被（７４）の断面形状とは別個である、請求項６に記載のファントム（７２）。
【請求項８】
前記複数の通路（７８、８０）の第三の通路（７８、８０）に配置されるように構成されており、第一の濃度の前記第一の物質を含む第三の挿入体（９２〜１０４）をさらに含んでおり、
前記第一の挿入体（９２〜１０４）は第二の濃度の前記第一の物質を含んでおり、前記第一及び第二の濃度は異なっている、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項９】
前記第一の挿入体（９２〜１０４）は前記第二の通路（７８、８０）に配置されるようにさらに構成されており、
前記第二の挿入体（９２〜１０４）は前記第一の通路（７８、８０）に配置されるようにさらに構成されている、請求項１に記載のファントム（７２）。
【請求項１０】
前記外被（７４）を収容するように構成されている開口（１０８）を有する外殻（１０６）をさらに含んでいる請求項１に記載のファントム（７２）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２５５６７（Ｐ２０１２−１２５５６７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６７４２９（Ｐ２０１１−２６７４２９）
【出願日】平成２３年１２月７日（２０１１．１２．７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月７日（２０１１．１２．７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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