別個の入射エネルギ・スペクトルによる検出
【課題】エネルギ識別型診断イメージング・システムでのフォトン計数の制限の影響の低減を促進する。
【解決手段】高周波電磁エネルギ源（１４）は、撮像対象（２２）に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）を放出する。検出アセンブリ（１８）は、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定する。検出アセンブリ（１８）は、１又は複数の高周波電磁エネルギ源（１４）によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器（３０２）及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器（３０４）を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）（３２）は、１若しくは複数のＥＤ検出器（３０２）及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器（３０４）に接続されて動作する。コンピュータ（３６）は、ＤＡＳ（３２）に接続されて動作する。
【解決手段】高周波電磁エネルギ源（１４）は、撮像対象（２２）に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）を放出する。検出アセンブリ（１８）は、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定する。検出アセンブリ（１８）は、１又は複数の高周波電磁エネルギ源（１４）によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器（３０２）及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器（３０４）を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）（３２）は、１若しくは複数のＥＤ検出器（３０２）及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器（３０４）に接続されて動作する。コンピュータ（３６）は、ＤＡＳ（３２）に接続されて動作する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、エネルギ識別型（ＥＤ）診断イメージング・システムにおいて欠落した投影データを復元する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
診断装置の例として、Ｘ線システム、磁気共鳴（ＭＲ）システム、超音波システム、計算機式断層写真法（ＣＴ）システム、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）システム、及び他の形式のイメージング・システム等が挙げられる。医用撮像では、物質特有の情報を得るためには同じ減弱経路を異なる入射Ｘ線スペクトルによって少なくとも２回測定する必要があることは十分に理解されている。エネルギ識別型ＣＴシステムについて別個の入射スペクトルを生成するためのアプローチの例としては、（ｉ）同じ対象を異なる管キロボルト電位（ｋＶｐ）において撮像するアプローチ、（ii）エネルギ感知型検出器を用いて、同じ入射エネルギ・スペクトルを幾つかの分割スペクトルに分割するアプローチ、及び（iii）各々の検出器層が異なるＸ線エネルギ・スペクトルを感知するような成層型検出器アセンブリを用いるアプローチ等が挙げられる。かかるＣＴシステムは、従来のハンスフィールド単位（ＨＵ）値と、物質組成についての何らかのレベルの情報とを算出する能力を有する。目的物質の組成についての情報は典型的には、「基底物質分解（basis material decomposition、ＢＭＤ）」を介して得られる。例示的なＢＭＤでは、測定された二重スペクトル投影データを、２種類の基底物質に対応する積算密度投影データに再写像する。
【０００３】
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に向けてファン形状（扇形）のＸ線を放出する。以下では、「被検体」及び「対象」との用語は、撮像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。検出器アレイで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線の減弱に依存する。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た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、解析から最終的に画像が形成される。
【０００４】
一般的には、Ｘ線源及び検出器アレイは、撮像平面内で被検体を中心としてガントリ開口の周りで回転する。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。Ｘ線検出器は典型的には、検出器で受光されるＸ線ビームをコリメートするコリメータと、コリメータに隣接して設けられておりＸ線を光エネルギへ変換するシンチレータと、隣接するシンチレータから光エネルギを受け取ってここから電気信号を発生するフォトダイオードとを含んでいる。
【０００５】
典型的には、シンチレータ・アレイの各々のシンチレータがＸ線を光エネルギへ変換する。各々のシンチレータが、隣接するフォトダイオードに向けて光エネルギを発射する。各々のフォトダイオードが光エネルギを検出して対応する電気信号を発生する。次いで、フォトダイオードの出力はデータ処理システムへ伝送されて画像再構成を施される。
【特許文献１】米国特許第６８１３３３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＴシステムの具現化形態の一例として、エネルギ積算型（ＥＩ）ＣＴシステムがある。ＥＩＣＴシステムでは、検出器が、Ｘ線ビームに曝射されたピクセルの面積の積分、曝射時間、及びピクセルに入射したエネルギ加重後スペクトルの積分に比例した電荷を得る。ＥＩ検出器はこれら三つを同時に積算して単一の電荷を与え、次いでこの電荷をＣＴ画像へ変換する。
【０００７】
ＣＴシステムのもう一つの具現化形態の例として、エネルギ識別型（ＥＤ）ＣＴシステムがある。例示的なフォトン計数及びＥＤ型検出器では、計数率が限定されている。限定された計数率未満であれば、ＥＤ検出器は、入射フォトンのエネルギすなわち「エネルギ・ビン」としばしば呼ばれる所与のエネルギ領域に対応する積算計数を記録することができる。ＥＤ検出器によって与えられる多数のエネルギ・ビンが存在することができ、これらのビンの各々が入射Ｘ線フォトンの一定の標的エネルギ領域をカバーしている。これらの検出器を医療応用又は他の高線束ＣＴ応用に用いるためには、ＣＴシステムは、入来するＸ線フォトンの計数率がＥＤ検出器の限度を上回った場合に生ずるＥＤ検出器読み出し値の欠損を扱わなければならない。
【０００８】
ＣＴシステムのもう一つの具現化形態の一例は、各々が関連のＸ線管を備えた主検出器及び二次検出器を含んでいる。主検出器は視野（ＦＯＶ）をカバーし、二次検出器は限定されたＦＯＶを有する。このシステムは、上述の管を同じｋＶｐで動作させつつ時間分解能を改善する。二次検出器の欠落データは、主検出器からのデータでパッチ修正される。物質分解のために管を異なるｋＶｐで動作させる場合には、二次検出器での欠落データは、ｋＶｐ不一致のため主検出器からのデータで直接パッチ修正されることはできない。二重ｋＶｐ手法での実効ＦＯＶは、データ復元アルゴリズムが不十分なパッチを与えるので、二次検出器によって制限されている。
【０００９】
従って、ＥＤ診断イメージング・システムでのフォトン計数の制限の影響の低減を促進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】
【００１０】
本発明は一具現化形態では、ＣＴシステムを包含する。このＣＴシステムは、１又は複数の高周波電磁エネルギ源、検出アセンブリ、データ取得システム（ＤＡＳ）、及びコンピュータを含んでいる。１又は複数の高周波電磁エネルギ源は、撮像対象に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビームを放出する。検出アセンブリは、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能である。検出アセンブリは、１又は複数の高周波電磁エネルギ源によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）は、１若しくは複数のＥＤ検出器及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器に接続されて動作する。コンピュータは、ＤＡＳに接続されて動作する。
【００１１】
本発明のもう一つの具現化形態は、ＣＴシステムを包含する。このＣＴシステムは、検出アセンブリ、データ取得システム（ＤＡＳ）、及びコンピュータを含んでいる。検出アセンブリは、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能である。検出アセンブリは、１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビームを撮像対象に向けて放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）は、１若しくは複数のＥＤ検出器及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器に接続されて動作する。コンピュータは、ＤＡＳに接続されて動作し、上述の複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つの入射エネルギ・スペクトルにあり同じ投影経路にある上述の複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。
【００１２】
本発明のさらにもう一つの具現化形態は、ＣＴシステムを包含する。このＣＴシステムは、検出アセンブリ、データ取得システム（ＤＡＳ）、及びコンピュータを含んでいる。検出アセンブリは、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能である。検出アセンブリは、１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビームを撮像対象に向けて放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）は、１若しくは複数のＥＤ検出器及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器に接続されて動作する。コンピュータは、ＤＡＳに接続されて動作し、異なるスペクトルにおいて取得された２以上の投影の間の相関関数を利用を介して同じ投影経路にある上述の複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。
【００１３】
本発明のその他様々な特徴、目的及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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一実施形態を示している。
【００１５】
診断装置の例として、Ｘ線システム、磁気共鳴（ＭＲ）システム、超音波システム、計算機式断層写真法（ＣＴ）システム、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）システム、及び他の形式のイメージング・システム等が挙げられる。Ｘ線源の応用例としては、イメージング、医療、保安、及び産業検査の各応用が挙げられる。具現化形態の一例の動作環境は、６４スライス型のＣＴシステムを含んでいる。しかしながら、当業者は、具現化形態の例がシングル・スライス又は他のマルチ・スライス構成と共に用いるように応用可能であることを認められよう。さらに、具現化形態の一例は、Ｘ線の検出及び変換に利用可能である。しかしながら、当業者はさらに、具現化形態の一例が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも利用可能であることを認められよう。具現化形態の一例は、「第三世代」ＣＴスキャナ及び／又は他のＣＴシステムに利用可能である。
【００１６】
図１〜図３には、計算機式断層写真法（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。ＣＴイメージング・システム１０は一例では、検出器構成及び／又は検出アセンブリ１８としてエネルギ識別型（ＥＤ）検出器３０２及びエネルギ積算型（ＥＩ）検出器３０４を含むハイブリッドＣＴイメージング・システムを含んでいる。ガントリ１２はＸ線源１４を有しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１２の対向する側に設けられている検出器アセンブリ１８に向けて投射する。検出器アセンブリ１８は複数の検出器２０によって形成されており、検出器２０は一括で、患者２２を透過した投射Ｘ線を感知する。各々の検出器２０が、入射するＸ線ビームの強度を表わし、従って患者２２を透過して減弱したビームの強度を表わす電気信号を発生する。検出器２０は一例では、例えばＥＤ検出器３０２及びＥＩ検出器３０４のそれぞれのアレイとして構成されている。検出アセンブリ１８についてのさらに他の例示的な記載は本書に掲げられる。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が回転中心２４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２６によって制御される。制御機構２６はＸ線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８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３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこれらのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２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、キーボードを有するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用パラメータを受光する。付設されている陰極線管表示器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測することができる。操作者が供給した指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、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０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２２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２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。
【００１９】
図３は、高周波電磁エネルギ・ビームを受光する検出アセンブリ１８のＥＤ検出器３０２及びＥＩ検出器３０４の部分切断模式図である。ＥＤ検出器３０２は一例では、Ｘ線ビーム１６の受光についてＥＩ検出器３０４の上流側に位置している。ＥＤ検出器３０２は、Ｘ線ビーム１６の受光についてＥＩ検出器３０４の上流側に位置している。例えば、ＥＤ検出器３０２の位置をＥＩ検出器３０４の上流側にすると、ＥＤ検出器３０２が、Ｘ線ビーム１６からの低エネルギ内容を含む非減弱内容を有することが可能になる。もう一つの例では、ＥＤ検出器３０２は、Ｘ線ビーム１６の受光についてＥＩ検出器３０４の下流側に位置する。ＥＤ検出器３０２及びＥＩ検出器３０４は実質的に隣接しており、Ｘ線ビーム１６の受光について同じ広がりを有している。ＥＤ検出器３０２及び／又はＥＩ検出器３０４用の電子回路は、軸方向にも及び／又は半径方向にも装着され得る。
【００２０】
図４を参照すると、例示的なプロット４０２が、高周波電磁エネルギ・ビームからＥＤ検出器３０２によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトル及びＥＩ検出器３０４によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルを示している。例示的なプロット４０２は、Ｘ線ビーム１６からＥＤ検出器３０２によって受光されるＸ線スペクトル４０４及びＸ線ビーム１６からＥＩ検出器３０４によって受光されるＸ線スペクトル４０６を示している。スペクトル分布は一例では、Ｘ線源１４のＸ線管に加えられる電圧電位、及びＸ線源１４のＸ線管を駆動するのに印加される電流によって決定される。
【００２１】
ＥＤ検出器３０２は一例では、Ｘ線ビーム１６からＥＤ読み出し値を得る。ＥＩ検出器３０４は一例では、Ｘ線ビーム１６からＥＩ読み出し値を得る。具現化形態の一例は、ＥＤ読み出し値と同時に投影のＥＩ読み出し値を得るか、又はＥＤ読み出し値が存在しない状態で投影のＥＩ読み出し値を得る。ＥＩ３０４検出器からの読み出し値は一例では、ＥＤ検出器３０２が飽和した任意の個々のＥＤエネルギ・ビンにある対応する投影をパッチ修正するために用いられる。
【００２２】
ＥＤ検出器３０２及びＥＩ検出器３０４は、Ｘ線ビーム１６の実質的に同時の測定を実行する。例示的な通常動作条件では、ＥＤ検出器３０２は、各々の入来するフォトンのエネルギを記録して、フォトンのエネルギが納まった適正なエネルギ・ビンの計数を増加させる。各々が限定されたエネルギ範囲をカバーする幾つかのエネルギ・ビンが存在し得る。ＥＤ検出器３０２の例示的な出力は、入射スペクトルの特定のエネルギ領域及び／又は標的エネルギ領域に対応する積算フォトン数を含んでいる。ＥＤ検出器３０２は、フォトン飽和のためＸ線ビーム１６から可能な全てのデータを測定することができる訳ではない。ＥＩ検出器３０４は、ＥＤ検出器３０２を通過した後のＸ線ビーム１６からＥＩ検出器３０４について可能な全てのデータを測定する。
【００２３】
Ｘ線ビーム１６のスペクトルの低エネルギ部においてＥＤ検出器３０２が飽和すると、ＥＤ検出器３０２単独ではデータの一部が欠損する。ＥＩ検出器３０４はＥＤ検出器３０２を補って、ＥＤ検出器３０２によって失われたデータを実質的に及び／又は部分的に補償し、測定し、及び／又は復元する。ＥＩ検出器３０４の援護がなければ、ＥＤ検出器３０２は画像アーティファクトを生ずるデータを供給する。例えば、ＥＩ検出器３０４によるＥＤ検出器３０２に対する援護があると、フォトン束の管理における要請が軽減する。
【００２４】
例示的なアプローチは、失われたデータを復元するものであり、失われたデータとしては、例えばＣＴシステム１０としてのハイブリッドＥＤＣＴシステムにおけるＥＤ検出器３０２での計数データ飽和、又は二次検出器（図示されていない）での欠落した投影データ、又は他のＣＴシステムで一つの入射エネルギ・スペクトルについて部分的な投影しか測定されなかった場合等がある。この例示的なアプローチは、もう一つの入射エネルギ・スペクトルにおいて測定された対応する投影を変換することにより、欠落した投影データを算出するものである。この変換は、当業者には認められるように、相関関数によるものである。
【００２５】
医用Ｘ線ＣＴでは、生体の物質成分及び広く用いられている造影剤ヨードは、２種の物質の組み合わせによって表わされることができ、これら２種の物質を基底物質と呼ぶ。基底物質は一例では、Ｘ線ビーム１６によってカバーされる実効エネルギ領域においてｋ−エッジ吸収を有しない任意の２種の物質を含む。水及び骨が一例では基底物質の役割を果たす。例示的なエネルギ識別型ＣＴシステムは、同じ投影経路を少なくとも２種の別個の入射Ｘ線スペクトルで測定して、対応する投影データ（ｐ１，ｐ２）を与える。ここで、ｐ１及びｐ２は一例では、ビーム内に対象が存在しているときといないときとの測定値の比を対数化した結果を含む。投影データ（ｐ１，ｐ２）は、当業者には認められるように、スペクトル補正を施されて投影データ（ｓ１，ｓ２）を得る。投影データｓ１及びｓ２は、異なる入射スペクトルに対応しているが同じ経路にある投影データを含んでいる。投影データｓ１及びｓ２は、水の厚みに対して線形化される。
【００２６】
物質分解方法をデータ対（ｓ１，ｓ２）に適用して、新たなデータ対（Ｌ１，Ｌ２）を得ることができる。ここでＬ１及びＬ２は、元の投影ｓ１又はｓ２と同じ投影経路に沿った基底物質の積算密度である。データ集合（ｓ１，ｓ２，Ｌ１，Ｌ２）の中で、２個のパラメータのみが独立である。従って、ｓ１＝Ｆ（ｓ２，Ｌｂ）という特性を有するＦ（）についての関数を必ず求めることができる。Ｌｂは、データ対（Ｌ１，Ｌ２）における１種の基底物質の投影内容を含んでいる。例えば、Ｌｂは骨に対応している。
【００２７】
図６は、２種の異なる入射スペクトルにおいて測定された部分投影によって欠落した投影をパッチ修正するロジック例の図である。ステップ６０４は、投影データ相関関数を構築する。例えば、相関関数はｓ１〜ｓ２の間で確立される。以下、ｓ１／ｓ２相関関数を求める例示的なアプローチについて、説明の目的で述べる。基底物質を水及び骨と選択することにより、水（Ｌｗａｔｅｒ）及び骨（Ｌｂ）の基底物質の様々な厚みを介した二重スペクトル投影ｓ１及びｓ２が算出され（例えばシミュレーション）又は測定され（例えばシステム較正）、一定数のデータ集合（Ｌｗａｔｅｒ，Ｌｂ，ｓ１，ｓ２）を得る。ここで、ｓ１はデータ対（ｓ２，Ｌｂ）の関数として表現され得る。データ対（ｓ２，Ｌｂ）を、多項式の項又は他の関数形態によってｓ１にフィッティングさせる。一例では、四次多項式を用いてよい。もう一つの例では、ｓ１のデータ対（ｓ２，Ｌｂ）に対する相関からルックアップ・テーブルを構築する。
【００２８】
ステップ６０６は、標的物質の投影経路における分解内容の初期推定を行なう。物質は、分解に用いられる任意の物質及び／又は１種の特定の物質型を含み得る。例えば、物質は骨を含み得る。ステップ６０８は、データ相関関数を、スペクトル２において測定された投影ｓ２からの対応するデータ及び標的物質分解内容と共に用いて、スペクトル１による失われた投影データを推定する。ｓ１は、相関関数ｓ１＝Ｆ（ｓ２，Ｌｂ）を用いて得ることができる。当業者には認められるように、Ｌｂ＝０である場合には、ｓ１及びｓ２は適正なスペクトル較正による補正済みの投影であるためｓ１＝ｓ２となる。スペクトル較正は一例では、ｓ１及びｓ２が両方とも水の厚みに対して線形化されている場合には「水較正」と呼ぶことができる。Ｌｂは、ｓ２画像を標的物質について切り取って、切り取られた画像を順投影することにより推定することができる。例示的な切り取りでは、画像のピクセルで値が予め設定されている値よりも小さいものをゼロに設定する。新たな投影に適正なスケーリング・ファクタを適用して、初期推定された骨密度積分Ｌｂを形成する。
【００２９】
ステップ６１０は、基底物質分解（ＢＭＤ）を実行する。例えば、ＢＭＤは、（ｓ１，ｓ２）と（ｐ１，ｐ２）との間に一対一写像が存在するとの事実から、例えば（ｓ１，ｓ２）又は（ｐ１，ｐ２）に基づいて構成され得る。例えば、ＢＭＤは、（ｓ１，ｓ２）を用いて標的物質の密度投影を得ることにより実行され得る。ステップ６１２は、標的物質分解画像を形成し、これらの画像は、二重スペクトル投影（ｓ１，ｓ２）に基づいてＢＭＤが生成した投影から再構成される。この例示的なアプローチを「投影空間ＢＭＤ」と呼ぶことができる。画像はまた、投影ｓ１及びｓ２から再構成される２枚の画像に基づいて動作するＢＭＤによって得ることもできる。このさらなる例示的なアプローチを「画像空間ＢＭＤ」と呼ぶことができる。ステップ６１４は、標的物質画像を新たなＬｂに再投影する。ステップ６１６は一例では、ステップ６０８からステップ６１４までを数回繰り返す。例示的な研究によれば、調査したシステムの殆どで２回乃至３回の繰り返しで十分であることが判明した。
【００３０】
具現化形態の一例では、エネルギ識別型計算機式断層写真法（ＥＤＣＴ）システムにおいて欠落した投影データを復元する。例示的なアルゴリズムは、欠落データを有する多様な二重Ｘ線スペクトル・システムに適用され得る。例示的なアプローチは、ＥＤ読み出し値と同時に投影のＥＩ読み出し値を得るか、又はＥＤ読み出し値が存在しない状態で投影のＥＩ読み出し値を得る。ＥＩ検出器からの読み出し値は、ＥＤ検出が飽和した任意の個々のＥＤエネルギ・ビンにある対応する投影をパッチ修正するために用いられ得る。
【００３１】
具現化形態の一例は、同じ投影経路に対応しているが異なる入射エネルギ・スペクトルにおいて取得された二つの投影の一方の欠落データをパッチ修正する。例示的な従来の二重エネルギ撮像では、二重エネルギ撮像の利益を享受するためには、異なる入射Ｘ線スペクトルによる全ての投影対が同時に存在していなければならない。具現化形態の一例は、異なるスペクトルにおいて取得された二つの投影の間の相関関数、及び投影経路の大部分は両方のスペクトルからの有効な投影データを有するとの事実を利用して、二重エネルギ投影の一方の欠落データを実効的にパッチ修正して、欠落した投影データを伴うイメージング・システムでの物質分解を可能にする。
【００３２】
例示的なアプローチは、物質組成を得るために多数のスペクトル投影が測定されるようなＣＴシステムの欠落データを復元する。例示的なＥＤ／ＥＩシステムは、多重スペクトル投影を生成することができるが、欠落データを有する場合が間々ある。例示的なアプローチは、高周波電磁エネルギの多数のスペクトルにおいて測定された投影による高周波電磁エネルギ・システムでのデータ復元を提供する。
【００３３】
図７を参照すると、小荷物／手荷物検査システム１００が、小荷物又は手荷物を通過させることのできる開口７０４を内部に有する回転式ガントリ７０２を含んでいる。回転式ガントリ７０２は、Ｘ線及び／又は高周波電磁エネルギの発生源７０６と、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７０８とを収容している。また、コンベヤ・システム７１０が設けられており、コンベヤ・システム７１０は、構造７１４によって支持されており走査のために開口７０４を通して小荷物又は手荷物７１６を自動的に且つ連続的に通過させるコンベヤ・ベルト７１２を含んでいる。物体７１６をコンベヤ・ベルト７１２によって開口７０４内に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト７１２によって開口７０４から小荷物７１６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保安人員が、小荷物７１６の内容物を爆発物、刃物、銃及び密輸品等について非侵襲的に検査することができる。
【００３４】
具現化形態の一例は、撮像対象２２に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６を放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源１４を含んでいる。検出アセンブリ１８が、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能である。検出アセンブリ１８は、１又は複数の高周波電磁エネルギ源１４によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器３０２及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器３０４を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）３２が、１若しくは複数のＥＤ検出器３０２及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器３０４に接続されて動作する。コンピュータ３６が、ＤＡＳ３２に接続されて動作する。
【００３５】
同じ投影経路にある複数の投影データの中で、上述の複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの特定の入射エネルギ・スペクトルに対応する投影データの少なくとも一つが、１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２によって得られたか１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４によって得られたかを問わず有効となる。１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２及び１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４は、実質的に隣接しており、１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の受光について同じ広がりを有する。１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２及び１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４は、１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の実質的に同時の測定を実行する。
【００３６】
１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２は、１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４が高周波電磁エネルギ・ビーム１６を受光する前に１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の低エネルギ部をフィルタリングする。コンピュータ３６は、予め決められたエネルギ・ビンにある１若しくは複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２、又は１若しくは複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルからの対数型投影をスペクトル的に補正するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトル及び１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルからスペクトル補正を施した対数型投影を決定するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、二つの別個の入射スペクトルにあるスペクトル補正を施した対数型投影に基づいて撮像対象２２について基底物質分解（ＢＭＤ）を実行するようにプログラムされている。
【００３７】
具現化形態の一例は、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能な検出アセンブリ１８を含んでいる。検出アセンブリ１８は、撮像対象２２に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６を放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源１４によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器３０２及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器３０４を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）３２が、１若しくは複数のＥＤ検出器３０２及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器３０４に接続されて動作する。コンピュータ３６が、ＤＡＳ３２に接続されて動作し、上述の複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つの入射エネルギ・スペクトルにあり同じ投影経路にある複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、異なるスペクトルにおいて取得された２以上の投影の間の相関関数を利用を介して欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。
【００３８】
コンピュータ３６は、１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２によって受光された高周波電磁エネルギ・スペクトル及び１又は複数ＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４によって受光された高周波電磁エネルギ・スペクトルからスペクトル補正を施した対数型投影を決定するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、同じ投影経路にあり異なる入射エネルギ・スペクトルによるスペクトル補正を施した対数型投影の間の投影データ相関関数を確立するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、対数型投影、及び特定の物質に対応するＢＭＤ密度投影を投影データ相関関数への入力として用いるようにプログラムされている。
【００３９】
コンピュータ３６は、一つの入射スペクトルにある投影、又は一つの入射エネルギ・スペクトルにある投影の大部分及び異なる入射エネルギ・スペクトルにある投影の小部分によって再構成された計算機式断層写真法画像を切り取って、切り取られた画像を得て、この切り取られた画像を順投影して特定の物質についての投影を形成することによりＢＭＤ密度投影を得るようにプログラムされている。
【００４０】
コンピュータ３６は、複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つのエネルギ・スペクトルにあり同じ投影経路にある複数の投影データの一つの投影データ、及び特定の物質に対応するＢＭＤ密度投影を入力とした投影データ相関関数を用いて、複数の別個の入射エネルギ・スペクトルのもう一つのエネルギ・スペクトルにある欠落した投影データをデータ復元のために算出するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、欠落した投影データを同じ投影経路について投影空間における既存の投影データと滑らかに繋ぎ合わせるように欠落した投影データを補正するようにプログラムされている。
【００４１】
コンピュータ３６は、相関関数の利用を介して一つのエネルギ・スペクトルにある実質的に全ての欠落した投影データを得た後に、ＢＭＤアルゴリズムを二つの別個の入射エネルギ・スペクトルにあるデータ対に施して特定の物質密度に対応する初期投影集合を得るようにプログラムされている。コンピュータ３６は、特定の物質密度に対応する初期投影集合を用いて対象２２の画像を再構成するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、対象２２の画像を順投影して特定の物質密度の新たな投影集合を形成するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、初期投影集合に代わる新たな投影集合の代用を介して欠落データを復元するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、初期投影集合及び新たな投影集合について値を得ることを少なくとも２回繰り返すようにプログラムされている。
【００４２】
具現化形態の一例は、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能な検出アセンブリ１８を含んでいる。検出アセンブリ１８は、撮像対象２２に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６を放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源１４によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器３０２及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器３０４を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）３２が、１若しくは複数のＥＤ検出器３０２及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器３０４に接続されて動作する。コンピュータ３６が、ＤＡＳ３２に接続されて動作し、上述の複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つの入射エネルギ・スペクトルにあり同じ投影経路にある複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、異なるスペクトルにおいて取得された２以上の投影の間の相関関数を利用を介して同じ投影経路にある複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。
【００４３】
システム１０及び／又は１００の具現化形態は一例では、電子的構成要素、ハードウェア構成要素、及び／又はコンピュータ・ソフトウェア構成要素の１又は複数のような複数の構成要素を含んでいる。多数のかかる構成要素をシステム１０及び／又は１００の具現化形態において結合し又は分割することができる。システム１０及び／又は１００の具現化形態の例示的な構成要素は、当業者には認められるように、多数のプログラミング言語の任意のもので書かれ又は具現化された一組の及び／又は一連のコンピュータ命令を用い及び／又は含んでいる。システム１０及び／又は１００の具現化形態は一例では、任意の（例えば水平、斜方又は垂直）配向を含んでおり、本書の記載及び図面は、説明の目的でシステム１０及び／又は１００の具現化形態の例示的な配向を示している。
【００４４】
システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態は一例では、物品を包含している。物品は、コンピュータ読み取り可能な信号を担持した１又は複数の媒体を含んでいる。物品は、望ましい作用を果たすための手段を１又は複数の媒体として含んでいる。
【００４５】
システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態は一例では、コンピュータ読み取り可能な信号を担持した１又は複数の媒体を用いている。コンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体は一例では、１又は複数の具現化形態の１又は複数の部分を実行するソフトウェア、ファームウェア及び／又はアセンブリ言語を記憶している。システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態のためのコンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体の一例は、画像再構成器３４の記録可能なデータ記憶媒体、及び／又はコンピュータ３６の大容量記憶装置３８を含んでいる。システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態のためのコンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体は一例では、磁気的、電気的、光学的、生物学的、及び／又は原子的なデータ記憶媒体の１又は複数を含んでいる。例えば、コンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体の具現化形態は、フレキシブル・ディスク、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハード・ディスク・ドライブ、及び／又は電子メモリを含んでいる。もう一つの例では、コンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体の具現化形態は、システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態に含まれるか又はかかる具現化形態に結合されたネットワークを介して伝送される変調された担体信号を含んでおり、かかるネットワークとしては、例えば電話網、閉域網（「ＬＡＮ」）、広域網（「ＷＡＮ」）、インターネット、及び／又は無線網の１又は複数がある。
【００４６】
本書に記載したステップ又は動作は例である。これらのステップ又は動作に対し、本発明の真意から逸脱することなく変形を加えることができる。例えば、ステップを異なる順序で実行したり、ステップを追加、削除又は変更したりすることができる。
【００４７】
本発明は好適実施形態に関して説明されており、明示的に記載したもの以外の均等構成、代替構成及び改変も可能であり、特許請求の範囲内に含まれることを認められたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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模式図である。
【図３】図１のシステムにおいて高周波電磁エネルギ・ビームを受光するエネルギ識別型（ＥＤ）検出器及びエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を検出器構成に含む例示的な検出器の部分切断模式図である。
【図４】図３のもののように高周波電磁エネルギ・ビームからＥＤ検出器によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトル及び同じくＥＩ検出器によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルの例示的なプロットである。
【図５】例示的な物質を通過する図４からのもののような高周波電磁エネルギ・スペクトルを示す図である。
【図６】２種の異なる入射スペクトルにおいて測定された部分投影によって欠落した投影をパッチ修正するロジック例の図である。
【図７】非侵襲型小荷物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。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１２ ガントリ
１８ 検出器構成及び／又は検出アセンブリ
１４ Ｘ線源
１６ Ｘ線ビーム
２０ 複数の検出器
２２ 患者
２４ 回転中心
２６ 制御機構
２８ Ｘ線制御器
３０ ガントリ・モータ制御器
３２ データ取得システム（ＤＡＳ）
３４ 画像再構成器
３６ コンピュータ
３８ 大容量記憶装置
４０ コンソールを介した操作者
４２ 陰極線管表示器
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
３０２ エネルギ識別型（ＥＤ）検出器
３０４ エネルギ積算型（ＥＩ）検出器
４０２ 例示的なプロット
４０４、４０６ Ｘ線スペクトル
６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６ ステップ
１００ 小荷物／手荷物検査システム
７０２ 回転式ガントリ
７０４ 開口
７０６ Ｘ線及び／又は高周波電磁エネルギの発生源
７０８ 検出器アセンブリ
７１０ コンベヤ・システム
７１２ コンベヤ・ベルト
７１４ 構造
７１６ 小荷物又は手荷物
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、エネルギ識別型（ＥＤ）診断イメージング・システムにおいて欠落した投影データを復元する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
診断装置の例として、Ｘ線システム、磁気共鳴（ＭＲ）システム、超音波システム、計算機式断層写真法（ＣＴ）システム、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）システム、及び他の形式のイメージング・システム等が挙げられる。医用撮像では、物質特有の情報を得るためには同じ減弱経路を異なる入射Ｘ線スペクトルによって少なくとも２回測定する必要があることは十分に理解されている。エネルギ識別型ＣＴシステムについて別個の入射スペクトルを生成するためのアプローチの例としては、（ｉ）同じ対象を異なる管キロボルト電位（ｋＶｐ）において撮像するアプローチ、（ii）エネルギ感知型検出器を用いて、同じ入射エネルギ・スペクトルを幾つかの分割スペクトルに分割するアプローチ、及び（iii）各々の検出器層が異なるＸ線エネルギ・スペクトルを感知するような成層型検出器アセンブリを用いるアプローチ等が挙げられる。かかるＣＴシステムは、従来のハンスフィールド単位（ＨＵ）値と、物質組成についての何らかのレベルの情報とを算出する能力を有する。目的物質の組成についての情報は典型的には、「基底物質分解（basis material decomposition、ＢＭＤ）」を介して得られる。例示的なＢＭＤでは、測定された二重スペクトル投影データを、２種類の基底物質に対応する積算密度投影データに再写像する。
【０００３】
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に向けてファン形状（扇形）のＸ線を放出する。以下では、「被検体」及び「対象」との用語は、撮像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。検出器アレイで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線の減弱に依存する。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た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、解析から最終的に画像が形成される。
【０００４】
一般的には、Ｘ線源及び検出器アレイは、撮像平面内で被検体を中心としてガントリ開口の周りで回転する。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。Ｘ線検出器は典型的には、検出器で受光されるＸ線ビームをコリメートするコリメータと、コリメータに隣接して設けられておりＸ線を光エネルギへ変換するシンチレータと、隣接するシンチレータから光エネルギを受け取ってここから電気信号を発生するフォトダイオードとを含んでいる。
【０００５】
典型的には、シンチレータ・アレイの各々のシンチレータがＸ線を光エネルギへ変換する。各々のシンチレータが、隣接するフォトダイオードに向けて光エネルギを発射する。各々のフォトダイオードが光エネルギを検出して対応する電気信号を発生する。次いで、フォトダイオードの出力はデータ処理システムへ伝送されて画像再構成を施される。
【特許文献１】米国特許第６８１３３３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＴシステムの具現化形態の一例として、エネルギ積算型（ＥＩ）ＣＴシステムがある。ＥＩＣＴシステムでは、検出器が、Ｘ線ビームに曝射されたピクセルの面積の積分、曝射時間、及びピクセルに入射したエネルギ加重後スペクトルの積分に比例した電荷を得る。ＥＩ検出器はこれら三つを同時に積算して単一の電荷を与え、次いでこの電荷をＣＴ画像へ変換する。
【０００７】
ＣＴシステムのもう一つの具現化形態の例として、エネルギ識別型（ＥＤ）ＣＴシステムがある。例示的なフォトン計数及びＥＤ型検出器では、計数率が限定されている。限定された計数率未満であれば、ＥＤ検出器は、入射フォトンのエネルギすなわち「エネルギ・ビン」としばしば呼ばれる所与のエネルギ領域に対応する積算計数を記録することができる。ＥＤ検出器によって与えられる多数のエネルギ・ビンが存在することができ、これらのビンの各々が入射Ｘ線フォトンの一定の標的エネルギ領域をカバーしている。これらの検出器を医療応用又は他の高線束ＣＴ応用に用いるためには、ＣＴシステムは、入来するＸ線フォトンの計数率がＥＤ検出器の限度を上回った場合に生ずるＥＤ検出器読み出し値の欠損を扱わなければならない。
【０００８】
ＣＴシステムのもう一つの具現化形態の一例は、各々が関連のＸ線管を備えた主検出器及び二次検出器を含んでいる。主検出器は視野（ＦＯＶ）をカバーし、二次検出器は限定されたＦＯＶを有する。このシステムは、上述の管を同じｋＶｐで動作させつつ時間分解能を改善する。二次検出器の欠落データは、主検出器からのデータでパッチ修正される。物質分解のために管を異なるｋＶｐで動作させる場合には、二次検出器での欠落データは、ｋＶｐ不一致のため主検出器からのデータで直接パッチ修正されることはできない。二重ｋＶｐ手法での実効ＦＯＶは、データ復元アルゴリズムが不十分なパッチを与えるので、二次検出器によって制限されている。
【０００９】
従って、ＥＤ診断イメージング・システムでのフォトン計数の制限の影響の低減を促進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】
【００１０】
本発明は一具現化形態では、ＣＴシステムを包含する。このＣＴシステムは、１又は複数の高周波電磁エネルギ源、検出アセンブリ、データ取得システム（ＤＡＳ）、及びコンピュータを含んでいる。１又は複数の高周波電磁エネルギ源は、撮像対象に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビームを放出する。検出アセンブリは、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能である。検出アセンブリは、１又は複数の高周波電磁エネルギ源によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）は、１若しくは複数のＥＤ検出器及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器に接続されて動作する。コンピュータは、ＤＡＳに接続されて動作する。
【００１１】
本発明のもう一つの具現化形態は、ＣＴシステムを包含する。このＣＴシステムは、検出アセンブリ、データ取得システム（ＤＡＳ）、及びコンピュータを含んでいる。検出アセンブリは、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能である。検出アセンブリは、１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビームを撮像対象に向けて放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）は、１若しくは複数のＥＤ検出器及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器に接続されて動作する。コンピュータは、ＤＡＳに接続されて動作し、上述の複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つの入射エネルギ・スペクトルにあり同じ投影経路にある上述の複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。
【００１２】
本発明のさらにもう一つの具現化形態は、ＣＴシステムを包含する。このＣＴシステムは、検出アセンブリ、データ取得システム（ＤＡＳ）、及びコンピュータを含んでいる。検出アセンブリは、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能である。検出アセンブリは、１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビームを撮像対象に向けて放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）は、１若しくは複数のＥＤ検出器及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器に接続されて動作する。コンピュータは、ＤＡＳに接続されて動作し、異なるスペクトルにおいて取得された２以上の投影の間の相関関数を利用を介して同じ投影経路にある上述の複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。
【００１３】
本発明のその他様々な特徴、目的及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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一実施形態を示している。
【００１５】
診断装置の例として、Ｘ線システム、磁気共鳴（ＭＲ）システム、超音波システム、計算機式断層写真法（ＣＴ）システム、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）システム、及び他の形式のイメージング・システム等が挙げられる。Ｘ線源の応用例としては、イメージング、医療、保安、及び産業検査の各応用が挙げられる。具現化形態の一例の動作環境は、６４スライス型のＣＴシステムを含んでいる。しかしながら、当業者は、具現化形態の例がシングル・スライス又は他のマルチ・スライス構成と共に用いるように応用可能であることを認められよう。さらに、具現化形態の一例は、Ｘ線の検出及び変換に利用可能である。しかしながら、当業者はさらに、具現化形態の一例が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも利用可能であることを認められよう。具現化形態の一例は、「第三世代」ＣＴスキャナ及び／又は他のＣＴシステムに利用可能である。
【００１６】
図１〜図３には、計算機式断層写真法（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。ＣＴイメージング・システム１０は一例では、検出器構成及び／又は検出アセンブリ１８としてエネルギ識別型（ＥＤ）検出器３０２及びエネルギ積算型（ＥＩ）検出器３０４を含むハイブリッドＣＴイメージング・システムを含んでいる。ガントリ１２はＸ線源１４を有しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１２の対向する側に設けられている検出器アセンブリ１８に向けて投射する。検出器アセンブリ１８は複数の検出器２０によって形成されており、検出器２０は一括で、患者２２を透過した投射Ｘ線を感知する。各々の検出器２０が、入射するＸ線ビームの強度を表わし、従って患者２２を透過して減弱したビームの強度を表わす電気信号を発生する。検出器２０は一例では、例えばＥＤ検出器３０２及びＥＩ検出器３０４のそれぞれのアレイとして構成されている。検出アセンブリ１８についてのさらに他の例示的な記載は本書に掲げられる。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が回転中心２４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２６によって制御される。制御機構２６はＸ線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８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３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこれらのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２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、キーボードを有するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用パラメータを受光する。付設されている陰極線管表示器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測することができる。操作者が供給した指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、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０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２２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２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。
【００１９】
図３は、高周波電磁エネルギ・ビームを受光する検出アセンブリ１８のＥＤ検出器３０２及びＥＩ検出器３０４の部分切断模式図である。ＥＤ検出器３０２は一例では、Ｘ線ビーム１６の受光についてＥＩ検出器３０４の上流側に位置している。ＥＤ検出器３０２は、Ｘ線ビーム１６の受光についてＥＩ検出器３０４の上流側に位置している。例えば、ＥＤ検出器３０２の位置をＥＩ検出器３０４の上流側にすると、ＥＤ検出器３０２が、Ｘ線ビーム１６からの低エネルギ内容を含む非減弱内容を有することが可能になる。もう一つの例では、ＥＤ検出器３０２は、Ｘ線ビーム１６の受光についてＥＩ検出器３０４の下流側に位置する。ＥＤ検出器３０２及びＥＩ検出器３０４は実質的に隣接しており、Ｘ線ビーム１６の受光について同じ広がりを有している。ＥＤ検出器３０２及び／又はＥＩ検出器３０４用の電子回路は、軸方向にも及び／又は半径方向にも装着され得る。
【００２０】
図４を参照すると、例示的なプロット４０２が、高周波電磁エネルギ・ビームからＥＤ検出器３０２によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトル及びＥＩ検出器３０４によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルを示している。例示的なプロット４０２は、Ｘ線ビーム１６からＥＤ検出器３０２によって受光されるＸ線スペクトル４０４及びＸ線ビーム１６からＥＩ検出器３０４によって受光されるＸ線スペクトル４０６を示している。スペクトル分布は一例では、Ｘ線源１４のＸ線管に加えられる電圧電位、及びＸ線源１４のＸ線管を駆動するのに印加される電流によって決定される。
【００２１】
ＥＤ検出器３０２は一例では、Ｘ線ビーム１６からＥＤ読み出し値を得る。ＥＩ検出器３０４は一例では、Ｘ線ビーム１６からＥＩ読み出し値を得る。具現化形態の一例は、ＥＤ読み出し値と同時に投影のＥＩ読み出し値を得るか、又はＥＤ読み出し値が存在しない状態で投影のＥＩ読み出し値を得る。ＥＩ３０４検出器からの読み出し値は一例では、ＥＤ検出器３０２が飽和した任意の個々のＥＤエネルギ・ビンにある対応する投影をパッチ修正するために用いられる。
【００２２】
ＥＤ検出器３０２及びＥＩ検出器３０４は、Ｘ線ビーム１６の実質的に同時の測定を実行する。例示的な通常動作条件では、ＥＤ検出器３０２は、各々の入来するフォトンのエネルギを記録して、フォトンのエネルギが納まった適正なエネルギ・ビンの計数を増加させる。各々が限定されたエネルギ範囲をカバーする幾つかのエネルギ・ビンが存在し得る。ＥＤ検出器３０２の例示的な出力は、入射スペクトルの特定のエネルギ領域及び／又は標的エネルギ領域に対応する積算フォトン数を含んでいる。ＥＤ検出器３０２は、フォトン飽和のためＸ線ビーム１６から可能な全てのデータを測定することができる訳ではない。ＥＩ検出器３０４は、ＥＤ検出器３０２を通過した後のＸ線ビーム１６からＥＩ検出器３０４について可能な全てのデータを測定する。
【００２３】
Ｘ線ビーム１６のスペクトルの低エネルギ部においてＥＤ検出器３０２が飽和すると、ＥＤ検出器３０２単独ではデータの一部が欠損する。ＥＩ検出器３０４はＥＤ検出器３０２を補って、ＥＤ検出器３０２によって失われたデータを実質的に及び／又は部分的に補償し、測定し、及び／又は復元する。ＥＩ検出器３０４の援護がなければ、ＥＤ検出器３０２は画像アーティファクトを生ずるデータを供給する。例えば、ＥＩ検出器３０４によるＥＤ検出器３０２に対する援護があると、フォトン束の管理における要請が軽減する。
【００２４】
例示的なアプローチは、失われたデータを復元するものであり、失われたデータとしては、例えばＣＴシステム１０としてのハイブリッドＥＤＣＴシステムにおけるＥＤ検出器３０２での計数データ飽和、又は二次検出器（図示されていない）での欠落した投影データ、又は他のＣＴシステムで一つの入射エネルギ・スペクトルについて部分的な投影しか測定されなかった場合等がある。この例示的なアプローチは、もう一つの入射エネルギ・スペクトルにおいて測定された対応する投影を変換することにより、欠落した投影データを算出するものである。この変換は、当業者には認められるように、相関関数によるものである。
【００２５】
医用Ｘ線ＣＴでは、生体の物質成分及び広く用いられている造影剤ヨードは、２種の物質の組み合わせによって表わされることができ、これら２種の物質を基底物質と呼ぶ。基底物質は一例では、Ｘ線ビーム１６によってカバーされる実効エネルギ領域においてｋ−エッジ吸収を有しない任意の２種の物質を含む。水及び骨が一例では基底物質の役割を果たす。例示的なエネルギ識別型ＣＴシステムは、同じ投影経路を少なくとも２種の別個の入射Ｘ線スペクトルで測定して、対応する投影データ（ｐ１，ｐ２）を与える。ここで、ｐ１及びｐ２は一例では、ビーム内に対象が存在しているときといないときとの測定値の比を対数化した結果を含む。投影データ（ｐ１，ｐ２）は、当業者には認められるように、スペクトル補正を施されて投影データ（ｓ１，ｓ２）を得る。投影データｓ１及びｓ２は、異なる入射スペクトルに対応しているが同じ経路にある投影データを含んでいる。投影データｓ１及びｓ２は、水の厚みに対して線形化される。
【００２６】
物質分解方法をデータ対（ｓ１，ｓ２）に適用して、新たなデータ対（Ｌ１，Ｌ２）を得ることができる。ここでＬ１及びＬ２は、元の投影ｓ１又はｓ２と同じ投影経路に沿った基底物質の積算密度である。データ集合（ｓ１，ｓ２，Ｌ１，Ｌ２）の中で、２個のパラメータのみが独立である。従って、ｓ１＝Ｆ（ｓ２，Ｌｂ）という特性を有するＦ（）についての関数を必ず求めることができる。Ｌｂは、データ対（Ｌ１，Ｌ２）における１種の基底物質の投影内容を含んでいる。例えば、Ｌｂは骨に対応している。
【００２７】
図６は、２種の異なる入射スペクトルにおいて測定された部分投影によって欠落した投影をパッチ修正するロジック例の図である。ステップ６０４は、投影データ相関関数を構築する。例えば、相関関数はｓ１〜ｓ２の間で確立される。以下、ｓ１／ｓ２相関関数を求める例示的なアプローチについて、説明の目的で述べる。基底物質を水及び骨と選択することにより、水（Ｌｗａｔｅｒ）及び骨（Ｌｂ）の基底物質の様々な厚みを介した二重スペクトル投影ｓ１及びｓ２が算出され（例えばシミュレーション）又は測定され（例えばシステム較正）、一定数のデータ集合（Ｌｗａｔｅｒ，Ｌｂ，ｓ１，ｓ２）を得る。ここで、ｓ１はデータ対（ｓ２，Ｌｂ）の関数として表現され得る。データ対（ｓ２，Ｌｂ）を、多項式の項又は他の関数形態によってｓ１にフィッティングさせる。一例では、四次多項式を用いてよい。もう一つの例では、ｓ１のデータ対（ｓ２，Ｌｂ）に対する相関からルックアップ・テーブルを構築する。
【００２８】
ステップ６０６は、標的物質の投影経路における分解内容の初期推定を行なう。物質は、分解に用いられる任意の物質及び／又は１種の特定の物質型を含み得る。例えば、物質は骨を含み得る。ステップ６０８は、データ相関関数を、スペクトル２において測定された投影ｓ２からの対応するデータ及び標的物質分解内容と共に用いて、スペクトル１による失われた投影データを推定する。ｓ１は、相関関数ｓ１＝Ｆ（ｓ２，Ｌｂ）を用いて得ることができる。当業者には認められるように、Ｌｂ＝０である場合には、ｓ１及びｓ２は適正なスペクトル較正による補正済みの投影であるためｓ１＝ｓ２となる。スペクトル較正は一例では、ｓ１及びｓ２が両方とも水の厚みに対して線形化されている場合には「水較正」と呼ぶことができる。Ｌｂは、ｓ２画像を標的物質について切り取って、切り取られた画像を順投影することにより推定することができる。例示的な切り取りでは、画像のピクセルで値が予め設定されている値よりも小さいものをゼロに設定する。新たな投影に適正なスケーリング・ファクタを適用して、初期推定された骨密度積分Ｌｂを形成する。
【００２９】
ステップ６１０は、基底物質分解（ＢＭＤ）を実行する。例えば、ＢＭＤは、（ｓ１，ｓ２）と（ｐ１，ｐ２）との間に一対一写像が存在するとの事実から、例えば（ｓ１，ｓ２）又は（ｐ１，ｐ２）に基づいて構成され得る。例えば、ＢＭＤは、（ｓ１，ｓ２）を用いて標的物質の密度投影を得ることにより実行され得る。ステップ６１２は、標的物質分解画像を形成し、これらの画像は、二重スペクトル投影（ｓ１，ｓ２）に基づいてＢＭＤが生成した投影から再構成される。この例示的なアプローチを「投影空間ＢＭＤ」と呼ぶことができる。画像はまた、投影ｓ１及びｓ２から再構成される２枚の画像に基づいて動作するＢＭＤによって得ることもできる。このさらなる例示的なアプローチを「画像空間ＢＭＤ」と呼ぶことができる。ステップ６１４は、標的物質画像を新たなＬｂに再投影する。ステップ６１６は一例では、ステップ６０８からステップ６１４までを数回繰り返す。例示的な研究によれば、調査したシステムの殆どで２回乃至３回の繰り返しで十分であることが判明した。
【００３０】
具現化形態の一例では、エネルギ識別型計算機式断層写真法（ＥＤＣＴ）システムにおいて欠落した投影データを復元する。例示的なアルゴリズムは、欠落データを有する多様な二重Ｘ線スペクトル・システムに適用され得る。例示的なアプローチは、ＥＤ読み出し値と同時に投影のＥＩ読み出し値を得るか、又はＥＤ読み出し値が存在しない状態で投影のＥＩ読み出し値を得る。ＥＩ検出器からの読み出し値は、ＥＤ検出が飽和した任意の個々のＥＤエネルギ・ビンにある対応する投影をパッチ修正するために用いられ得る。
【００３１】
具現化形態の一例は、同じ投影経路に対応しているが異なる入射エネルギ・スペクトルにおいて取得された二つの投影の一方の欠落データをパッチ修正する。例示的な従来の二重エネルギ撮像では、二重エネルギ撮像の利益を享受するためには、異なる入射Ｘ線スペクトルによる全ての投影対が同時に存在していなければならない。具現化形態の一例は、異なるスペクトルにおいて取得された二つの投影の間の相関関数、及び投影経路の大部分は両方のスペクトルからの有効な投影データを有するとの事実を利用して、二重エネルギ投影の一方の欠落データを実効的にパッチ修正して、欠落した投影データを伴うイメージング・システムでの物質分解を可能にする。
【００３２】
例示的なアプローチは、物質組成を得るために多数のスペクトル投影が測定されるようなＣＴシステムの欠落データを復元する。例示的なＥＤ／ＥＩシステムは、多重スペクトル投影を生成することができるが、欠落データを有する場合が間々ある。例示的なアプローチは、高周波電磁エネルギの多数のスペクトルにおいて測定された投影による高周波電磁エネルギ・システムでのデータ復元を提供する。
【００３３】
図７を参照すると、小荷物／手荷物検査システム１００が、小荷物又は手荷物を通過させることのできる開口７０４を内部に有する回転式ガントリ７０２を含んでいる。回転式ガントリ７０２は、Ｘ線及び／又は高周波電磁エネルギの発生源７０６と、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７０８とを収容している。また、コンベヤ・システム７１０が設けられており、コンベヤ・システム７１０は、構造７１４によって支持されており走査のために開口７０４を通して小荷物又は手荷物７１６を自動的に且つ連続的に通過させるコンベヤ・ベルト７１２を含んでいる。物体７１６をコンベヤ・ベルト７１２によって開口７０４内に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト７１２によって開口７０４から小荷物７１６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保安人員が、小荷物７１６の内容物を爆発物、刃物、銃及び密輸品等について非侵襲的に検査することができる。
【００３４】
具現化形態の一例は、撮像対象２２に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６を放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源１４を含んでいる。検出アセンブリ１８が、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能である。検出アセンブリ１８は、１又は複数の高周波電磁エネルギ源１４によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器３０２及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器３０４を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）３２が、１若しくは複数のＥＤ検出器３０２及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器３０４に接続されて動作する。コンピュータ３６が、ＤＡＳ３２に接続されて動作する。
【００３５】
同じ投影経路にある複数の投影データの中で、上述の複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの特定の入射エネルギ・スペクトルに対応する投影データの少なくとも一つが、１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２によって得られたか１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４によって得られたかを問わず有効となる。１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２及び１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４は、実質的に隣接しており、１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の受光について同じ広がりを有する。１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２及び１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４は、１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の実質的に同時の測定を実行する。
【００３６】
１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２は、１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４が高周波電磁エネルギ・ビーム１６を受光する前に１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム１６の低エネルギ部をフィルタリングする。コンピュータ３６は、予め決められたエネルギ・ビンにある１若しくは複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２、又は１若しくは複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルからの対数型投影をスペクトル的に補正するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトル及び１又は複数のＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルからスペクトル補正を施した対数型投影を決定するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、二つの別個の入射スペクトルにあるスペクトル補正を施した対数型投影に基づいて撮像対象２２について基底物質分解（ＢＭＤ）を実行するようにプログラムされている。
【００３７】
具現化形態の一例は、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能な検出アセンブリ１８を含んでいる。検出アセンブリ１８は、撮像対象２２に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６を放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源１４によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器３０２及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器３０４を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）３２が、１若しくは複数のＥＤ検出器３０２及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器３０４に接続されて動作する。コンピュータ３６が、ＤＡＳ３２に接続されて動作し、上述の複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つの入射エネルギ・スペクトルにあり同じ投影経路にある複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、異なるスペクトルにおいて取得された２以上の投影の間の相関関数を利用を介して欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。
【００３８】
コンピュータ３６は、１又は複数のＥＤ検出器３０２の一つのＥＤ検出器３０２によって受光された高周波電磁エネルギ・スペクトル及び１又は複数ＥＩ検出器３０４の一つのＥＩ検出器３０４によって受光された高周波電磁エネルギ・スペクトルからスペクトル補正を施した対数型投影を決定するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、同じ投影経路にあり異なる入射エネルギ・スペクトルによるスペクトル補正を施した対数型投影の間の投影データ相関関数を確立するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、対数型投影、及び特定の物質に対応するＢＭＤ密度投影を投影データ相関関数への入力として用いるようにプログラムされている。
【００３９】
コンピュータ３６は、一つの入射スペクトルにある投影、又は一つの入射エネルギ・スペクトルにある投影の大部分及び異なる入射エネルギ・スペクトルにある投影の小部分によって再構成された計算機式断層写真法画像を切り取って、切り取られた画像を得て、この切り取られた画像を順投影して特定の物質についての投影を形成することによりＢＭＤ密度投影を得るようにプログラムされている。
【００４０】
コンピュータ３６は、複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つのエネルギ・スペクトルにあり同じ投影経路にある複数の投影データの一つの投影データ、及び特定の物質に対応するＢＭＤ密度投影を入力とした投影データ相関関数を用いて、複数の別個の入射エネルギ・スペクトルのもう一つのエネルギ・スペクトルにある欠落した投影データをデータ復元のために算出するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、欠落した投影データを同じ投影経路について投影空間における既存の投影データと滑らかに繋ぎ合わせるように欠落した投影データを補正するようにプログラムされている。
【００４１】
コンピュータ３６は、相関関数の利用を介して一つのエネルギ・スペクトルにある実質的に全ての欠落した投影データを得た後に、ＢＭＤアルゴリズムを二つの別個の入射エネルギ・スペクトルにあるデータ対に施して特定の物質密度に対応する初期投影集合を得るようにプログラムされている。コンピュータ３６は、特定の物質密度に対応する初期投影集合を用いて対象２２の画像を再構成するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、対象２２の画像を順投影して特定の物質密度の新たな投影集合を形成するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、初期投影集合に代わる新たな投影集合の代用を介して欠落データを復元するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、初期投影集合及び新たな投影集合について値を得ることを少なくとも２回繰り返すようにプログラムされている。
【００４２】
具現化形態の一例は、同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能な検出アセンブリ１８を含んでいる。検出アセンブリ１８は、撮像対象２２に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム１６を放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源１４によって放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器３０２及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器３０４を含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）３２が、１若しくは複数のＥＤ検出器３０２及び／又は１若しくは複数のＥＩ検出器３０４に接続されて動作する。コンピュータ３６が、ＤＡＳ３２に接続されて動作し、上述の複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つの入射エネルギ・スペクトルにあり同じ投影経路にある複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。コンピュータ３６は、異なるスペクトルにおいて取得された２以上の投影の間の相関関数を利用を介して同じ投影経路にある複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている。
【００４３】
システム１０及び／又は１００の具現化形態は一例では、電子的構成要素、ハードウェア構成要素、及び／又はコンピュータ・ソフトウェア構成要素の１又は複数のような複数の構成要素を含んでいる。多数のかかる構成要素をシステム１０及び／又は１００の具現化形態において結合し又は分割することができる。システム１０及び／又は１００の具現化形態の例示的な構成要素は、当業者には認められるように、多数のプログラミング言語の任意のもので書かれ又は具現化された一組の及び／又は一連のコンピュータ命令を用い及び／又は含んでいる。システム１０及び／又は１００の具現化形態は一例では、任意の（例えば水平、斜方又は垂直）配向を含んでおり、本書の記載及び図面は、説明の目的でシステム１０及び／又は１００の具現化形態の例示的な配向を示している。
【００４４】
システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態は一例では、物品を包含している。物品は、コンピュータ読み取り可能な信号を担持した１又は複数の媒体を含んでいる。物品は、望ましい作用を果たすための手段を１又は複数の媒体として含んでいる。
【００４５】
システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態は一例では、コンピュータ読み取り可能な信号を担持した１又は複数の媒体を用いている。コンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体は一例では、１又は複数の具現化形態の１又は複数の部分を実行するソフトウェア、ファームウェア及び／又はアセンブリ言語を記憶している。システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態のためのコンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体の一例は、画像再構成器３４の記録可能なデータ記憶媒体、及び／又はコンピュータ３６の大容量記憶装置３８を含んでいる。システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態のためのコンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体は一例では、磁気的、電気的、光学的、生物学的、及び／又は原子的なデータ記憶媒体の１又は複数を含んでいる。例えば、コンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体の具現化形態は、フレキシブル・ディスク、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハード・ディスク・ドライブ、及び／又は電子メモリを含んでいる。もう一つの例では、コンピュータ読み取り可能な信号を担持した媒体の具現化形態は、システム１０及び／又はシステム１００の具現化形態に含まれるか又はかかる具現化形態に結合されたネットワークを介して伝送される変調された担体信号を含んでおり、かかるネットワークとしては、例えば電話網、閉域網（「ＬＡＮ」）、広域網（「ＷＡＮ」）、インターネット、及び／又は無線網の１又は複数がある。
【００４６】
本書に記載したステップ又は動作は例である。これらのステップ又は動作に対し、本発明の真意から逸脱することなく変形を加えることができる。例えば、ステップを異なる順序で実行したり、ステップを追加、削除又は変更したりすることができる。
【００４７】
本発明は好適実施形態に関して説明されており、明示的に記載したもの以外の均等構成、代替構成及び改変も可能であり、特許請求の範囲内に含まれることを認められたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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模式図である。
【図３】図１のシステムにおいて高周波電磁エネルギ・ビームを受光するエネルギ識別型（ＥＤ）検出器及びエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を検出器構成に含む例示的な検出器の部分切断模式図である。
【図４】図３のもののように高周波電磁エネルギ・ビームからＥＤ検出器によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトル及び同じくＥＩ検出器によって受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルの例示的なプロットである。
【図５】例示的な物質を通過する図４からのもののような高周波電磁エネルギ・スペクトルを示す図である。
【図６】２種の異なる入射スペクトルにおいて測定された部分投影によって欠落した投影をパッチ修正するロジック例の図である。
【図７】非侵襲型小荷物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。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１２ ガントリ
１８ 検出器構成及び／又は検出アセンブリ
１４ Ｘ線源
１６ Ｘ線ビーム
２０ 複数の検出器
２２ 患者
２４ 回転中心
２６ 制御機構
２８ Ｘ線制御器
３０ ガントリ・モータ制御器
３２ データ取得システム（ＤＡＳ）
３４ 画像再構成器
３６ コンピュータ
３８ 大容量記憶装置
４０ コンソールを介した操作者
４２ 陰極線管表示器
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
３０２ エネルギ識別型（ＥＤ）検出器
３０４ エネルギ積算型（ＥＩ）検出器
４０２ 例示的なプロット
４０４、４０６ Ｘ線スペクトル
６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６ ステップ
１００ 小荷物／手荷物検査システム
７０２ 回転式ガントリ
７０４ 開口
７０６ Ｘ線及び／又は高周波電磁エネルギの発生源
７０８ 検出器アセンブリ
７１０ コンベヤ・システム
７１２ コンベヤ・ベルト
７１４ 構造
７１６ 小荷物又は手荷物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象（２２）に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）を放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源（１４）と、
同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能な検出アセンブリ（１８）であって、前記１又は複数の高周波電磁エネルギ源（１４）により放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器（３０２）及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器（３０４）を含んでいる検出アセンブリ（１８）と、
前記１若しくは複数のエネルギ識別型検出器（３０２）及び／又は前記１若しくは複数のエネルギ積算型検出器（３０４）に接続されて動作するデータ取得システム（ＤＡＳ）（３２）と、
前記データ取得システム（３２）に接続されて動作するコンピュータ（３６）と
を備えた計算機式断層写真法（ＣＴ）システム。
【請求項２】
前記同じ投影経路にある前記複数の投影データの中で、前記複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの特定の入射エネルギ・スペクトルに対応する前記投影データの少なくとも一つは、前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）により得られたか前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）により得られたかを問わず有効となる、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項３】
前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）及び前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）は、実質的に隣接しており、前記１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の受光について同じ広がりを有する、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項４】
前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）及び前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）は、前記１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の実質的に同時の測定を実行する、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項５】
前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）は、前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）が前記高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）を受光する前に前記１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の低エネルギ部をフィルタリングする、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項６】
前記コンピュータ（３６）は、予め決められたエネルギ・ビンにある前記１若しくは複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）、又は前記１若しくは複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）により受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルからの対数型投影をスペクトル的に補正するようにプログラムされている、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項７】
前記コンピュータ（３６）は、前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）により受光される高周波電磁エネルギ・スペクトル及び前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）により受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルからスペクトル補正を施した対数型投影を決定するようにプログラムされている、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項８】
前記コンピュータ（３６）は、二つの別個の入射スペクトルにある前記スペクトル補正を施した対数型投影に基づいて前記撮像対象（２２）について基底物質分解（ＢＭＤ）を実行するようにプログラムされている、請求項７に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項９】
前記コンピュータ（３６）は、異なるスペクトルにおいて取得された２以上の投影の間の相関関数の利用を介して前記同じ投影経路にある前記複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１０】
前記コンピュータ（３６）は、前記複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つの入射エネルギ・スペクトルにあり前記同じ投影経路にある前記複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１１】
前記コンピュータ（３６）は、前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）により受光された高周波電磁エネルギ・スペクトル及び前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）により受光された高周波電磁エネルギ・スペクトルからスペクトル補正を施した対数型投影を決定するようにプログラムされており、
前記コンピュータ（３６）は、前記同じ投影経路にあり異なる入射エネルギ・スペクトルによる前記スペクトル補正を施した対数型投影の間の投影データ相関関数を確立するようにプログラムされており、
前記コンピュータ（３６）は、対数型投影、及び特定の物質に対応する基底物質分解密度投影を前記投影データ相関関数への入力として用いるようにプログラムされている、
請求項９に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１２】
前記コンピュータ（３６）は、
一つの入射スペクトルにある投影、又は一つの入射エネルギ・スペクトルにある投影の大部分及び異なる入射エネルギ・スペクトルにある投影の小部分により、再構成された計算機式断層写真法画像を切り取って、切り取られた画像を得て、
該切り取られた画像を順投影して前記特定の物質についての投影を形成する
ことにより前記基底物質分解密度投影を得るようにプログラムされている、請求項１１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１３】
前記コンピュータ（３６）は、前記複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つのエネルギ・スペクトルにあり前記同じ投影経路にある前記複数の投影データの一つの投影データ、及び前記特定の物質に対応する前記基底物質分解密度投影を入力とした前記投影データ相関関数を用いて、前記複数の別個の入射エネルギ・スペクトルのもう一つのエネルギ・スペクトルにある欠落した投影データをデータ復元のために算出するようにプログラムされている、請求項１１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１４】
前記コンピュータ（３６）は、前記欠落した投影データを前記同じ投影経路について投影空間における既存の投影データと滑らかに繋ぎ合わせるように前記欠落した投影データを補正するようにプログラムされている、請求項１３に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１５】
前記コンピュータ（３６）は、相関関数の利用を介して一つのエネルギ・スペクトルにある実質的に全ての欠落した投影データを得た後に、基底物質分解アルゴリズムを二つの別個の入射エネルギ・スペクトルにあるデータ対に施して特定の物質密度に対応する初期投影集合を得るようにプログラムされている、請求項９に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１６】
前記コンピュータ（３６）は、前記特定の物質密度に対応する前記初期投影集合を用いて前記対象（２２）の画像を再構成するようにプログラムされている、請求項１５に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１７】
前記コンピュータ（３６）は、前記対象（２２）の前記画像を順投影して前記特定の物質密度の新たな投影集合を形成するようにプログラムされている、請求項１６に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１８】
前記コンピュータ（３６）は、前記初期投影集合に代わる前記新たな投影集合の代用を介して前記欠落データを復元するようにプログラムされている、請求項１７に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１９】
前記コンピュータ（３６）は、前記初期投影集合及び前記新たな投影集合について値を得ることを少なくとも２回繰り返すようにプログラムされている、請求項１８に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１】
撮像対象（２２）に向けて１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）を放出する１又は複数の高周波電磁エネルギ源（１４）と、
同じ投影経路にあり複数の別個の入射エネルギ・スペクトルに対応する複数の投影データを測定することが可能な検出アセンブリ（１８）であって、前記１又は複数の高周波電磁エネルギ源（１４）により放出される高周波電磁エネルギを受光する１若しくは複数のエネルギ識別型（ＥＤ）検出器（３０２）及び／又は１若しくは複数のエネルギ積算型（ＥＩ）検出器（３０４）を含んでいる検出アセンブリ（１８）と、
前記１若しくは複数のエネルギ識別型検出器（３０２）及び／又は前記１若しくは複数のエネルギ積算型検出器（３０４）に接続されて動作するデータ取得システム（ＤＡＳ）（３２）と、
前記データ取得システム（３２）に接続されて動作するコンピュータ（３６）と
を備えた計算機式断層写真法（ＣＴ）システム。
【請求項２】
前記同じ投影経路にある前記複数の投影データの中で、前記複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの特定の入射エネルギ・スペクトルに対応する前記投影データの少なくとも一つは、前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）により得られたか前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）により得られたかを問わず有効となる、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項３】
前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）及び前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）は、実質的に隣接しており、前記１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の受光について同じ広がりを有する、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項４】
前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）及び前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）は、前記１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の実質的に同時の測定を実行する、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項５】
前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）は、前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）が前記高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）を受光する前に前記１又は複数の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の１本の高周波電磁エネルギ・ビーム（１６）の低エネルギ部をフィルタリングする、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項６】
前記コンピュータ（３６）は、予め決められたエネルギ・ビンにある前記１若しくは複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）、又は前記１若しくは複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）により受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルからの対数型投影をスペクトル的に補正するようにプログラムされている、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項７】
前記コンピュータ（３６）は、前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）により受光される高周波電磁エネルギ・スペクトル及び前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）により受光される高周波電磁エネルギ・スペクトルからスペクトル補正を施した対数型投影を決定するようにプログラムされている、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項８】
前記コンピュータ（３６）は、二つの別個の入射スペクトルにある前記スペクトル補正を施した対数型投影に基づいて前記撮像対象（２２）について基底物質分解（ＢＭＤ）を実行するようにプログラムされている、請求項７に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項９】
前記コンピュータ（３６）は、異なるスペクトルにおいて取得された２以上の投影の間の相関関数の利用を介して前記同じ投影経路にある前記複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１０】
前記コンピュータ（３６）は、前記複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つの入射エネルギ・スペクトルにあり前記同じ投影経路にある前記複数の投影データの欠落データをパッチ修正するようにプログラムされている、請求項１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１１】
前記コンピュータ（３６）は、前記１又は複数のエネルギ識別型検出器（３０２）の一つのエネルギ識別型検出器（３０２）により受光された高周波電磁エネルギ・スペクトル及び前記１又は複数エネルギ積算型検出器（３０４）の一つのエネルギ積算型検出器（３０４）により受光された高周波電磁エネルギ・スペクトルからスペクトル補正を施した対数型投影を決定するようにプログラムされており、
前記コンピュータ（３６）は、前記同じ投影経路にあり異なる入射エネルギ・スペクトルによる前記スペクトル補正を施した対数型投影の間の投影データ相関関数を確立するようにプログラムされており、
前記コンピュータ（３６）は、対数型投影、及び特定の物質に対応する基底物質分解密度投影を前記投影データ相関関数への入力として用いるようにプログラムされている、
請求項９に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１２】
前記コンピュータ（３６）は、
一つの入射スペクトルにある投影、又は一つの入射エネルギ・スペクトルにある投影の大部分及び異なる入射エネルギ・スペクトルにある投影の小部分により、再構成された計算機式断層写真法画像を切り取って、切り取られた画像を得て、
該切り取られた画像を順投影して前記特定の物質についての投影を形成する
ことにより前記基底物質分解密度投影を得るようにプログラムされている、請求項１１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１３】
前記コンピュータ（３６）は、前記複数の別個の入射エネルギ・スペクトルの一つのエネルギ・スペクトルにあり前記同じ投影経路にある前記複数の投影データの一つの投影データ、及び前記特定の物質に対応する前記基底物質分解密度投影を入力とした前記投影データ相関関数を用いて、前記複数の別個の入射エネルギ・スペクトルのもう一つのエネルギ・スペクトルにある欠落した投影データをデータ復元のために算出するようにプログラムされている、請求項１１に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１４】
前記コンピュータ（３６）は、前記欠落した投影データを前記同じ投影経路について投影空間における既存の投影データと滑らかに繋ぎ合わせるように前記欠落した投影データを補正するようにプログラムされている、請求項１３に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１５】
前記コンピュータ（３６）は、相関関数の利用を介して一つのエネルギ・スペクトルにある実質的に全ての欠落した投影データを得た後に、基底物質分解アルゴリズムを二つの別個の入射エネルギ・スペクトルにあるデータ対に施して特定の物質密度に対応する初期投影集合を得るようにプログラムされている、請求項９に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１６】
前記コンピュータ（３６）は、前記特定の物質密度に対応する前記初期投影集合を用いて前記対象（２２）の画像を再構成するようにプログラムされている、請求項１５に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１７】
前記コンピュータ（３６）は、前記対象（２２）の前記画像を順投影して前記特定の物質密度の新たな投影集合を形成するようにプログラムされている、請求項１６に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１８】
前記コンピュータ（３６）は、前記初期投影集合に代わる前記新たな投影集合の代用を介して前記欠落データを復元するようにプログラムされている、請求項１７に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項１９】
前記コンピュータ（３６）は、前記初期投影集合及び前記新たな投影集合について値を得ることを少なくとも２回繰り返すようにプログラムされている、請求項１８に記載の計算機式断層写真法システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１０４８７８（Ｐ２００８−１０４８７８Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７４５５４（Ｐ２００７−２７４５５４）
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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