計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像のための散乱低減の装置、及び該装置を製造する方法
【課題】計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像の散乱低減のために、散乱の量を減少させて、イメージング・システムの全体費用を削減するコリメータを製造する。
【解決手段】イメージング・システム用のコリメータ（１１）が、チャネル方向（２３）に沿って第一の一次元開口アレイを含む第一の領域（１５０）と、チャネル方向（２３）に沿って第二の一次元開口アレイを含む第二の領域（１５２）とを含んでおり、第一の領域（１５０）の開口のアスペクト比が第二の領域（１５２）のアスペクト比よりも大きい。
【解決手段】イメージング・システム用のコリメータ（１１）が、チャネル方向（２３）に沿って第一の一次元開口アレイを含む第一の領域（１５０）と、チャネル方向（２３）に沿って第二の一次元開口アレイを含む第二の領域（１５２）とを含んでおり、第一の領域（１５０）の開口のアスペクト比が第二の領域（１５２）のアスペクト比よりも大きい。
【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、診断撮像に関し、さらに具体的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像のための散乱低減の装置、及び該装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、計算機式断層写真法（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、これにより最終的に画像を形成する。
【０００３】
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。Ｘ線検出器は典型的には、検出器において受光される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。
【０００４】
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は、当該シンチレータに隣接するフォトダイオードに光エネルギを放出する。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。
【０００５】
近年、ＣＴシステムは、走査時間を短縮すると共に全体線量を減少させるためにｚ撮影範囲を拡大している。目標は、心臓部位のような対象の画像を単一の回転で得ることである。しかしながら、ＣＴシステムのｚ撮影範囲が拡大（すなわちスライス数が増大）するのに伴って、散乱が次第に重要な要因となってきた。例えば、ｚ撮影範囲が１０ｍｍの１６スライス型スキャナの場合に、散乱線対一次線比（scatter-to-primary ratio、ＳＰＲ）は３５ｃｍポリ・ファントムについて１０％未満である。ｚ撮影範囲が４０ｍｍ（又は６４スライス）に増大すると、ＳＰＲは同寸ファントムについて２０％まで増大する。ＳＰＲが増大すると画像アーティファクト及び雑音増大のため画質が低下することは周知である。
【０００６】
従来、ＣＴシステムの散乱性能を高める多くの試みが為されている。例えば、被検体透過後（ポスト・ペイシェント）コリメーション・プレートのアスペクト比を増大させることにより、散乱拒絶能力を著しく高めることができる。コリメータのアスペクト比は典型的には、コリメータ・プレートの高さ（Ｈ）を開口幅（Ｗ）で除したものである。一般的には、アスペクト比が高いほど散乱拒絶能力が良好になる。しかしながら、当技術分野で公知のように、一次元（１Ｄ）構成の散乱拒絶能力は、ｙｚ平面の散乱放射線が依然遮断されずに検出器まで到達し得るため限定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１Ｄコリメーションの短所を克服するために、二次元（２Ｄ）コリメーションを用いてシステムの散乱拒絶能力を高めることができる。かかる構成では、該当方向での散乱放射線を遮断するために各コリメータ・プレートが互いに対して直交して配置され、全てがＸ線焦点スポットを指向する（又はＸ線焦点スポットに集束する）。この付加的なコリメーションによれば、１６ｃｍのｚ撮影範囲のシステムについて３５ｃｍポリ・ファントムを用いるとＳＰＲを１０％未満まで抑え得ることが判明している。しかしながら、このアプローチの欠点は、設計及び製造までの費用が著しく増大することである。
【０００８】
従って、散乱の量を減少させて、イメージング・システムの全体費用を削減するコリメータを製造する装置及び方法を設計することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、イメージング・システムにおいてＸ線をコリメートする装置、及び該装置を製造する方法に関する。
【００１０】
一観点によれば、イメージング・システム用のコリメータが、チャネル方向に沿って第一の一次元開口アレイを含む第一の領域と、チャネル方向に沿って第二の一次元開口アレイを含む第二の領域とを含んでおり、第一の領域の開口のアスペクト比が第二の領域のアスペクト比よりも大きい。
【００１１】
もう一つの観点によれば、イメージング・システム用のコリメータを形成する方法が、第一の一次元開口アレイを形成するステップと、第一の一次元開口アレイと異なるアスペクト比を有する第二の一次元開口アレイを形成するステップと、第一の一次元開口アレイ及び第二の一次元開口アレイを支持構造に取り付けるステップとを含んでいる。
【００１２】
さらにもう一つの観点によれば、ＣＴシステムが、走査される対象を収容する開口を有する回転式ガントリと、対象へ向けて高周波電磁エネルギ・ビームを投射するように構成されている第一の高周波電磁エネルギ投射源と、複数のシンチレータ・セルを有し、各々のセルが対象を通過した高周波電磁エネルギを検出するように構成されている第一のシンチレータ・アレイと、シンチレータ・アレイに光学的に結合されて、対応するシンチレータ・セルから出力される光を検出するように構成されている複数のフォトダイオードを含む第一のフォトダイオード・アレイとを含んでいる。このシステムは、第一のフォトダイオード・アレイに結合されて、第一のフォトダイオード・アレイ出力から対象の画像を再構成するように構成されている画像再構成器と、第一の高周波電磁エネルギ投射源とシンチレータとの間に配置されている第一のコリメータとを含んでいる。第一のコリメータは、第一の一次元開口アレイで構成された第一の小アセンブリと、第二の一次元開口アレイで構成された第二の小アセンブリとを含んでおり、第二の一次元開口アレイのアスペクト比が第一の一次元開口アレイのアスペクト比よりも小さい。このシステムはまた、対象の撮像データを得て、撮像データを用いて対象の画像を再構成するようにプログラムされたコンピュータを含んでいる。
【００１３】
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】
【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】例示的なファントムの測定された散乱線対一次線（ＳＰＲ）比を示す図である。
【図６】１Ｄコリメーション又は２Ｄコリメーションの何れも含み得るモジュール型コリメータ・アセンブリの遠近図である。
【図７】本発明の一実施形態による複数のコリメーション領域を有する検出器アセンブリの平面図である。
【図８】本発明の一実施形態による検出器アセンブリを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による検出器アセンブリを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による検出器アセンブリを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による検出器アセンブリを示す図である。
【図１２】１Ｄ及び２Ｄのコリメータ境界の間の不連続性を補正する散乱補正のための加重関数の一例を示す図である。
【図１３】本発明の各実施形態を組み入れた２基の線源及び２基の検出器アセンブリを有するＣＴイメージング・システムを示す図である。
【図１４】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】
【００１５】
発明の動作環境を６４スライス型計算機式断層写真法（ＣＴ）システムに関して説明する。しかしながら、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。また、本発明をＸ線の検出及び変換に関して説明する。しかしながら、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スキャナに関して説明するが、本発明は他のＣＴシステムについても同等に適用可能である。
【００１６】
図１及び図２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。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１８へ向けてコリメータ・アセンブリ１１を通してＸ線のビーム１６を投射する。コリメータ・アセンブリ１１は、撮像時に患者２２と検出器アセンブリ１８との間に配置される被検体透過後コリメータとして図示されている。検出器アセンブリ１８は、複数の検出器２０及びデータ取得システム（ＤＡＳ）３２によって形成されている。複数の検出器２０は、患者２２を通過してコリメータ・アセンブリ１１によってコリメートされた投射Ｘ線１６を感知する。ＤＡＳ３２は検出器２０からのデータを後続の処理のためにディジタル信号へ変換する。各々の検出器２０が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２２を透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線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給するＸ線制御器２８と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御器３０とを含んでいる。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、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からの他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、ＤＡＳ３２、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２２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】
当技術分野で広く理解されているように、患者２２は、ガントリ１２のｚ方向２１すなわちスライス方向に全体的に平行移動される。また、やはり当技術分野で広く理解されているように、検出器アセンブリ１８は、ガントリ１２のｘ方向２３すなわちチャネル方向に円周方向に回転させられる。このように、Ｘ線１６はＸ線源１４から発して患者２２を通過しつつ、全体的にｙ方向２５に走行し、コリメータ１１を通過して検出器アセンブリ１８を通過する。
【００２０】
図３に示すように、検出器アセンブリ１８は、レール１７を含んでいる。一般的には、検出器アセンブリ１８はコリメート用ブレード又はプレート１９をレール１７の間に配置して含み得る。プレート１９は、Ｘ線ビーム１６が例えば検出器アセンブリ１８に配置された図４の検出器２０に入射する前にＸ線１６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１８は５７個の検出器２０を含んでおり、各々の検出器２０が６４×１６個のピクセル素子５０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１８は６４列の横列及び９１２列の縦列（１６×５７個の検出器）を有し、これにより、ガントリ１２の各々の回転によってデータの６４枚の同時的なスライスを収集することを可能にしている。このように、図１及び図２と一致して、ｚ方向２１（又はスライス方向）、ｘ方向２３（又はチャネル方向）、及びｙ方向２５が図示されている。しかしながら、後にあらためて議論するように、プレート１９の代わりに、コリメーションは代替的に、本発明の各実施形態によれば、図１及び図２に示すように配置されているコリメータ１１によって提供されてもよい。
【００２１】
図４を参照すると、検出器２０はＤＡＳ３２を含んでおり、各々の検出器２０が、パック５１として構成されている一定数の検出器素子５０を含んでいる。検出器２０は、検出器素子５０に対してパック５１の内部に配置されたピン５２を含んでいる。パック５１は、複数のダイオード５９を有する背面照射型ダイオード・アレイ５３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５３は多層基材５４の上に配置されている。スペーサ５５が多層基材５４の上に配置されている。検出器素子５０は背面照射型ダイオード・アレイ５３に光学的に結合され、次に背面照射型ダイオード・アレイ５３は多層基材５４に電気的に結合されている。軟質（フレックス）回路５６が、多層基材５４の面５７及びＤＡＳ３２に取り付けられている。検出器２０は、ピン５２の利用によって検出器アセンブリ１８の内部に配置される。
【００２２】
一実施形態の動作時には、検出器素子５０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５１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５３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５４を通り、フレックス回路５６を通ってＤＡＳ３２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。前述と一致して、ｚ方向２１がやはりスライス方向を画定しており、当技術分野で理解されるように、検出器２０においてｚ方向２１に沿って配置される検出器素子５０の数は、図１及び図２のイメージング・システム１０のようなイメージング・システムにおいて取得され得る撮像スライスの数を画定する。典型的には、ｚ方向２１に沿ったスライス又は検出器素子５０の数は、１６、６４、又は２５６の何れであってもよい。しかしながら、本発明はこのように限定される訳ではなく、本発明に従って任意の数のスライスがコリメートされ得るものと思量される。ｘ方向２３すなわちチャネル方向も検出器２０に関して図示されている。典型的には、上述のように、各々の検出器２０がｘ方向２３に１６個の検出器素子５０を含んでおり、典型的には、５７個のかかる検出器２０が検出器アセンブリ１８に配置されて存在する。しかしながら、本発明はこのように限定される訳ではなく、本発明によれば任意の数のチャネルがコリメートされ得るものと思量される。ｙ方向２５は、ＤＡＳ３２と全体的に平行な方向６０を有するものとして図示されている。
【００２３】
図３に戻ると、同図には３個の例示的な検出器２０（検出器モジュールとも呼ぶ）が図示されている（例えば上述の５７個のモジュールのうち）。例えば図１及び図２の患者２２の撮像時に、視野（ＦＯＶ）６２が、検出器アセンブリ１８に装着された検出器２０から撮像データを取得することにより撮像され得る。このように、ガントリ１２が回転するのに伴って、Ｘ線１６が線源１４から発して患者２２を通過し、検出器２０によって受光される。典型的には、撮像データは、当技術分野で公知のようにヘリカル・スキャン又はアキシャル・スキャンの何れかを行なってＦＯＶ６２から取得される。また当技術分野で公知のように、ｘ方向２３に沿って検出器アセンブリ１８の真中の位置６４の近くに配置されたチャネルは典型的には、検出器２０の整列不正及び散乱等に対して最も感受性が高い。一般的には、検出器アセンブリ１８のｘ方向２３に沿った中心に位置する真中のチャネルがアイソチャネル又はアイソセンタと画定され、このチャネルは、真中の射線６６に沿って検出器アセンブリ１８まで通過したＸ線を受光する。さらに詳細に説明するために図２に戻ると、射線６６は全体的に回転中心２４を通過する真中の射線６６を示している。
【００２４】
一般的には、散乱放射線レベルは、ｘ方向２３でのＦＯＶ６２の中心の近傍の方が高く、ｘ方向２３に沿ってアイソセンタ６６から離隔するにつれて低下する。説明のために、図５は、一例として４０ｍｍの検出器網羅範囲を有するＶＣＴシステムにおいて収集される３５ｃｍ水ファントムの測定された散乱線対一次線比（ＳＰＲ）を示す。散乱は、４０ｍｍのｚコリメーションによって得られた測定と５ｍｍのｚコリメーションによって得られた測定との間の差を取ることにより算出された。５ｍｍ測定に存在する散乱の量は無視し得ると想定される。３５ｃｍ水ファントムは、「典型的な」成人腹部走査をシミュレートするために用いられている。明らかに、ＳＰＲは、ｘ方向２３に沿って検出器アセンブリ１８の中心に位置する射線６６において最大であり、射線６６において生ずるアイソチャネルからの距離の関数として低下する。しかしながら、散乱拒絶を改善する一つの目的は、特にｘ方向２３に横断して撮像対象の少なくとも幾つかの部分にわたり近似的に一様なＳＰＲを実現することである。
【００２５】
以上の議論から、目的が近似的に一様なＳＰＲを保つことであるならば、システムの散乱拒絶能力は位置依存であり得るとの判断が導かれる。換言すると、ＣＴシステムの全体性能に著しい影響を及ぼさずに検出器端辺のチャネル（ｘ方向２３での）の散乱拒絶を減少させることが可能である。既述のように、２Ｄコリメーションは典型的には、１Ｄコリメーションよりも顕著に高い散乱拒絶能力を有し、また２Ｄコリメーションの費用も遥かに高い場合がある。このように、費用に対して画質性能を最適化するために、本発明によれば、検出器の中心部（ｘ方向２３での）が２Ｄコリメーション・モジュールで形成され、検出器の端辺部（アイソセンタ射線６６から両ｘ方向２３に沿った両側）が１Ｄコリメーション・モジュールで形成されているようなハイブリッド型の被検体透過後コリメーション・システムをシステム１０に含める。本発明によれば、２Ｄコリメーションの寸法は、ファントム実験、及び高ＳＰＲが必要とされるような臨床検査又は視野に基づいて決定され得る。例えば、一つの好適実施形態は、３０ｃｍＦＯＶに対応する中心領域を２Ｄコリメーションから成るものとし、残部を１Ｄコリメーションとするものである。１Ｄコリメーション及び２Ｄコリメーションのアスペクト比は、１Ｄコリメーション及び２Ｄコリメーションの境界面におけるＳＰＲの差を最小化するように調節され得る。
【００２６】
当技術分野で公知のように、１Ｄコリメータ及び２Ｄコリメータは、プレートの成形及び利用を含むように多くの公知の方法によって作製され得る。このように、コリメータ・アセンブリ１１として図１及び図２に関して議論されているようなコリメーションを提供する任意のコリメータ製造手法が、開示される発明に対して適用可能であるものと思量される。一例として、図６に、側壁１０２と末端壁１０４とを有するモジュール型コリメータ・アセンブリ１００を示す。ｚ方向２１、ｘ方向２３、及びｙ方向２５に関して図示されているモジュール型コリメータ・アセンブリ１００は、ｚ方向２１及びｙ方向２５の両方に全体的に平行なｙｚ平面に配置されているチャネル・プレート１０６を含んでいる。当技術分野で公知のように、各々のｙｚ平面、及びこの平面に配置されているそれぞれのチャネル・プレート１０６は、例えば図１及び図２のＸ線源１４から発して共通の焦点スポットを全体的に指向するように互いに関して角度をなしている。
【００２７】
モジュール型コリメータ・アセンブリ１００はまた、側壁１０２に配置されたスロット１０８を含むことができ、チャネル・プレート１０６が内部にそれぞれのスロットを有し（図示されていない）、スライス・プレート１１０がｘｙ平面（ｘ方向２３及びｙ方向２５の両方に全体的に平行）において内部に配置され得るようにしている。当技術分野で公知のように、各々のｘｙ平面、及びそれぞれのスライス・プレート１１０は、例えば図１及び図２（並びに後述の図７）のＸ線源１４から発して共通の焦点スポットを全体的に指向するように互いに関して角度をなしている。このように、ｙｚ平面に１Ｄコリメーションを有するモジュール型コリメータ・アセンブリ１００が作製され、ｘｙ平面にスライス・プレート１１０を加えることにより２Ｄコリメーションを有するモジュール型コリメータ・アセンブリ１００が作製され得る。さらに、ｙ方向２５（又はＸ線１６に全体的に平行）に異なるプレート高さが、モジュール型コリメータ・アセンブリ１００の範囲内において又はコリメータ・アセンブリ１１を組み立てるときに用いられ得る異なるモジュールの何れかにおいて、チャネル・プレート１０６及び／又はスライス・プレート１１０について含められて、各プレートのアスペクト比に変化を与えることができるものと思量される。また、スロット１０８の数は、スライス・プレート１１０によって部分的にのみ埋められ（populated）てもよい（例えば１枚置きのスライス）ものと思量される。このようなものとして、モジュール型コリメータ・アセンブリ１００は、本発明によれば、改善された散乱拒絶及び全体システムの費用節減を提供する設計融通性を含んでいる。さらに、モジュール型コリメータ・アセンブリ１００は、図１〜図３の検出器アセンブリ１８のような検出器構造に取り付けられて、コリメータ・アセンブリ１１を形成し得る。コリメータ・アセンブリ１１は検出器アセンブリ１８の凹面側に取り付けられるものとして示されているが、コリメータ・アセンブリは、検出器アセンブリ１８の凸面側に配置されてもよいし、図３に示されているコリメート用プレート１９の代わりに同図のレール１７の間に配置されてもよいものと思量される。
【００２８】
図７を参照すると、検出器２０を配置した検出器アセンブリ１８の平面図が、本発明の一実施形態によるコリメータ・アセンブリ１１によって提供されるＸ線コリメーションを含んでいる。検出器アセンブリ１８は、検出器２０の真中のチャネル又はアイソチャネル６８（図示されていないが、真中の射線６６に沿って通過するＸ線１６を受光するように配置されている）を通過する真中の射線６６を含んでいる。コリメータ・アセンブリ１１は、第一の領域１５０、第二の領域１５２、及び第三の領域１５４を含んでいる。各々の領域１５０〜１５４がモジュール型コリメータ・アセンブリ１００を含んでいる。しかしながら、前述のように、モジュール型コリメータ・アセンブリ１００は、幾つかが２Ｄコリメーションを含み幾つかが１Ｄコリメーションを含むように異なる態様で作製され得る。このように、この実施形態によれば、第一の領域１５０は、アイソチャネル６８のためのコリメーションを含んでおり、スライス・プレート１１０を含むコリメータ・アセンブリ１００を有して作製され、このようにしてｙｚ平面及びｘｙ平面の両方での２Ｄコリメーションを提供する。またこの実施形態によれば、第二及び第三の領域１５２、１５４は、スライス・プレート１１０を含まないコリメータ・アセンブリ１００を有して作製され、このようにしてｙｚ平面のみでの１Ｄコリメーションを提供する。このようなものとして、第一の領域１５０は、プレート１０６及び１１０によって形成される二次元開口アレイを有するモジュール１００を含み、第二及び第三の領域１５２、１５４は、プレート１０６によって形成される一次元開口アレイを有するモジュール１００を含む。
【００２９】
第一の領域１５０及び第二の領域１５２は第一の境界１５６によって分離され、第一の領域１５０及び第三の領域１５４は第二の境界１５８によって分離されている。境界１５６、１５８は、アイソチャネル６８からｘ方向２３に沿って２Ｄモジュールと１Ｄモジュールとの間の位置として画定される。このように、第一の境界１５６は、ｘ方向２３に沿ってアイソチャネル６８から第一の距離１６０に配置され、第二の境界１５８は、ｘ方向２３に沿ってアイソチャネル６８から第二の距離１６２に配置される。一実施形態によれば、境界１５６、１５８は、アイソチャネル６８に関して又はＦＯＶ６２のようなＦＯＶに関して対称に対応するように選択される。しかしながら、本発明はこのように限定される訳ではなく、境界１５６、１５８は、例として費用、経験的な検討、又は実行されるべき撮像手順に基づく等のように任意の規準に従って非対称に選択されてもよい。このように、境界１５６、１５８においては、アスペクト比の急激な変化が生ずる。
【００３０】
前述のように、第一の領域１５０、並びに第二及び第三の領域１５２／１５４は、異なるアスペクト比を有するモジュール１００を内部に含んでいてよく、一次元コリメート・アレイ、二次元アレイ、又はこれらの組み合わせの何れを有していてもよい。以下の説明では、プレート間隔、プレート高さ、及び結果として得られるアスペクト比は象徴的目的で図示されており、イメージング・システムに典型的に見受けられるようなｘ方向２３の全チャネル又はｚ方向２１の全スライスを含んでいる訳ではないことを理解されたい。すなわち、上で議論された検出器アセンブリ１８に全体的に対応する領域が図示されるが、一次元構成及び二次元構成は、本発明の様々な実施形態を伝達するために上述のようなものとして図示される。
【００３１】
図８は、本発明の一実施形態による検出器アセンブリ１８の平面図を示す。本実施形態では、第一の領域１５０は二次元プレート・アレイを含んでおり、ｘ方向２３及びｚ方向２１の両方でのコリメーションを提供する。第二及び第三の領域１５２、１５４は、ｘ方向２３のみでのコリメーションを提供する。さらに、一次元構成を有する第二及び第三の領域１５２、１５４でのプレート間隔は、二次元構成を有する第一の領域１５０でのプレート間隔よりも大きい。
【００３２】
図９は、本発明のもう一つの実施形態による検出器アセンブリ１８の平面図を示す。本実施形態では、第一の領域１５０は二次元プレート・アレイを含んでおり、ｘ方向２３及びｚ方向２１の両方でのコリメーションを提供する。第二及び第三の領域１５２、１５４もやはり、ｘ方向２３及びｚ方向２１の両方でのコリメーションを提供する。しかしながら、この実施形態では、アスペクト比が第一の領域１５０と第二及び第三の領域１５２、１５４との間で異なる。すなわち、第一の領域１５０は領域１５２、１５４よりも小さい開口を有する。
【００３３】
図１０は、検出器アセンブリ１８の側面図を示す（図示の単純化のために、例えば図７に示すような円弧を設けずに示す）。本実施形態では、プレート高さ（ｙ方向２５及びＸ線線源から検出器へ通過する方向に全体的に沿って測定）は領域１５２、１５４におけるよりも領域１５０における方が大きい。しかしながら、この実施形態では、プレート同士の間の間隔は全ての領域で同じである。すなわち、この実施形態では領域１５０でのプレート間隔は領域１５２、１５４におけるものと同じである。それでも、プレート高さが領域同士の間で異なっているため、アスペクト比は異なる領域で異なっていることは明らかである。このように、本発明によれば、領域１５０は、プレートの一次元アレイ又は二次元アレイを含み得る。同様に、領域１５２、１５４も一次元アレイ又は二次元アレイを含み得る。
【００３４】
図１１は検出器アセンブリ１８の側面図を示し、図１０と同様に、実施形態の図示の単純化のために円弧としては図示されていない。本実施形態では、プレート高さ（ｙ方向２５に沿って測定）はｘ方向２３に沿って可変であり、真中の射線６６が通過する真中のチャネルに最も高いプレートが配置されている。また、領域１５０のプレート間隔は領域１５２、１５４のプレート間隔と同じに示されているが、プレート間隔は領域間で異なっていてよい。さらに、各々の領域１５０、１５２、１５４は、ｘ方向２３に沿って一次元プレート・アレイを含んでいてもよいし、ｘ方向２３及びｚ方向２１の両方に二次元プレート・アレイを含んでいてもよいことを理解されたい。
【００３５】
異なるコリメーション形式の境界１５６、１５８の近傍でアスペクト比を調節しても、ＳＰＲの間の差が境界１５６、１５８に存在することは不可避である。このように、ＳＰＲの不連続性のため潜在的なアーティファクトが導入され得る。しかしながら、不連続性を抑える幾つかの解決策を用いることができる。
【００３６】
当技術分野で公知のように、調節自在の補正強度を有する散乱補正アルゴリズムを再構成時に例えば図２の画像再構成器３４によって適用することができる。このように、境界１５６、１５８でのＳＰＲの不連続性を補正する一つのアプローチは、２Ｄ領域での散乱補正アルゴリズムの強度を２Ｄから１Ｄへの境界に近付くにつれて減少させ、同時に１Ｄ領域での散乱補正の強度を１Ｄから２Ｄへの境界に近付くにつれて増大させるものである。このように、図１２には加重関数の一例が図示されており、この加重関数は、加重関数２００を調節することによりかかる不連続性を呼応して補正するために画像再構成器３４を用いて適用され得る。すなわち、加重関数２００は、第一の境界１５６において真中の射線６６から第一の距離１６０に生ずる第一の調節関数２０２を含むことができ、加重関数２００は、第二の境界１５８において真中の射線６６から、但し負の方向すなわち第一の距離１６０とは反対の方向の第二の距離１６２に生ずる第二の調節関数２０４を含むことができる。このように、再構成工程時に、加重関数を用いて、最終画像への移行領域の寄与を抑制し、図８はかかる関数の一例を示す。
【００３７】
もう一つのアプローチは、１Ｄコリメーションから２Ｄコリメーションへの境界１５６、１５８をアイソチャネルに対して非対称に配置するものである。すなわち、第一の距離１６０及び第二の距離１６２がそれぞれの長さについて互いに異なることを保証することにより、１Ｄコリメーションと２Ｄコリメーションとの間の不連続性の影響を減少させ又は最小限にすることができる。また、距離１６０、１６２の非対称な長さに加えて、再構成工程時に、図８に関して上で議論されたもののような加重関数を用いて、最終画像への移行領域の寄与を抑制することもできる。
【００３８】
図１３は、本発明の各実施形態を組み入れた二管及び二検出器型のＣＴシステム３００の見取り図を示す。システム３００は、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ３０２を含んでいる。ガントリ３０２は、ガントリ２０２の反対側に設けられている第一の検出器アセンブリ３０６へ向けてＸ線のビームを投射する第一のＸ線源３０４を有している。ガントリ３０２はまた、第二の検出器アセンブリ３１０へ向けてＸ線のビームを投射する第二のＸ線源３０８を有している。患者３１２は、電動テーブル３１４に配置されて、開口３１６に挿入される。両方の線源／検出器対（すなわち線源３０４／検出器３０６及び線源３０８／検出器３１０）を用いて撮像データを患者３１２から同時に取得することができる。また、かかるデータは、二重エネルギ撮像のための異なるエネルギ・レベル（すなわち８０ｋＶｐ及び１４０ｋＶｐ）にある線源を用いて得てもよいし、単一の線源／検出器システムに比較して時間分解能を高めるために同じエネルギ・レベルにある線源を用いて得てもよい。検出器３０６及び３１０は、本発明の各実施形態に従って作製され得る。実際に、第一の検出器アセンブリ３０６は上述のようなハイブリッド型検出器構成の任意のものから作製されることができ、また、第二の検出器アセンブリ３１０は、アセンブリ３０６と同じハイブリッド型検出器から作製されてもよいし、本書に開示される各実施形態の異なる検出器であってもよいものと思量される。このように、第一の線源３０４は第一の検出器３０６へ向けて第一のビーム３１８を投射することができ、第二の線源３０８は第二の検出器３１０へ向けて第二のビーム３２０を投射することができる。システム３００は、図１及び図２に関して上で述べたような制御能力及び他の動作能力を含み得るものと思量される。例えば一方の管／検出器対がコリメーションの二次元アレイを有し、他方の管／検出器対がコリメーションの一次元アレイを有すると思量される。もう一つの例では、各々のアスペクト比が互いに異なる二次元コリメータを各々の管／検出器対が含んでいる。さらにもう一つの例では、各々のアスペクト比が互いに異なる一次元コリメータを各々の管／検出器対が含んでいてもよい。
【００３９】
ここで図１４を参照すると、小包／手荷物検査システム５００が、小包又は手荷物を通過させ得る開口５０４を内部に有する回転式ガントリ５０２を含んでいる。回転式ガントリ５０２は、高周波電磁エネルギ源５０６と、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５０８とを収容している。また、コンベヤ・システム５１０が設けられており、コンベヤ・システム５１０は、構造５１４によって支持されて走査のために小包又は手荷物５１６を自動的に且つ連続的に開口５０４に通すコンベヤ・ベルト５１２を含んでいる。物体５１６をコンベヤ・ベルト５１２によって開口５０４に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト５１２によって開口５０４から小包５１６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５１６の内容を非侵襲的に検査することができる。
【００４０】
開示された方法及び装置の技術的寄与は、ＣＴ撮像のための散乱低減のコンピュータ実装型の装置を提供することである。
【００４１】
当業者は、本発明の各実施形態が、コンピュータ・プログラムを記憶したコンピュータ可読の記憶媒体に結び付けられて制御され得ることを認められよう。コンピュータ可読の記憶媒体は、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。これらの構成要素は、連鎖を成す１若しくは複数の具現化形態又は実施形態の１若しく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のような命令を一般に記憶する１又は複数のコンピュータ可読の記憶媒体を含み得る。これらコンピュータ可読の記憶媒体は一般的には、非一時的であり且つ／又は有形である。かかるコンピュータ可読の記憶媒体の例としては、コンピュータの記録可能なデータ記憶媒体及び／又は記憶装置等がある。コンピュータ可読の記憶媒体は例えば磁気式、電気式、光学式、生物式、及び／又は原子式のデータ記憶媒体の１又は複数を用いていてよい。さらに、かかる媒体は、例えばフロッピィ・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／又は電子メモリの形態を取り得る。列挙されていない他の形態の非一時的であり且つ／又は有形であるコンピュータ可読の記憶媒体を本発明の各実施形態と共に用いてもよい。
【００４２】
多数のかかる構成要素がシステムの具現化形態において結合され又は分割され得る。さらに、かかる構成要素は、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及び／又は一連のコンピュータ命令を含み得る。加えて、搬送波のような他の形態のコンピュータ可読の媒体を用いて、１又は複数のコンピュータによって実行されると、連鎖を成す１若しくは複数の具現化形態又は実施形態の１若しくは複数の部分を実行することを当該１又は複数のコンピュータに行なわせる命令の系列を表わすコンピュータ・データ信号を具現化することができる。
【００４３】
一実施形態によれば、イメージング・システム用のコリメータが、チャネル方向に沿って第一の一次元開口アレイを含む第一の領域と、チャネル方向に沿って第二の一次元開口アレイを含む第二の領域とを含んでおり、第一の領域の開口のアスペクト比が第二の領域のアスペクト比よりも大きい。
【００４４】
もう一つの実施形態によれば、イメージング・システム用のコリメータを形成する方法が、第一の一次元開口アレイを形成するステップと、第一の一次元開口アレイと異なるアスペクト比を有する第二の一次元開口アレイを形成するステップと、第一の一次元開口アレイ及び第二の一次元開口アレイを支持構造に取り付けるステップとを含んでいる。
【００４５】
さらにもう一つの実施形態によれば、ＣＴシステムが、走査される対象を収容する開口を有する回転式ガントリと、対象へ向けて高周波電磁エネルギ・ビームを投射するように構成されている第一の高周波電磁エネルギ投射源と、複数のシンチレータ・セルを有し、各々のセルが対象を通過した高周波電磁エネルギを検出するように構成されている第一のシンチレータ・アレイと、シンチレータ・アレイに光学的に結合されて、対応するシンチレータ・セルから出力される光を検出するように構成されている複数のフォトダイオードを含む第一のフォトダイオード・アレイとを含んでいる。このシステムは、第一のフォトダイオード・アレイに結合されて、第一のフォトダイオード・アレイ出力から対象の画像を再構成するように構成されている画像再構成器と、第一の高周波電磁エネルギ投射源とシンチレータとの間に配置されている第一のコリメータとを含んでいる。第一のコリメータは、第一の一次元開口アレイで構成された第一の小アセンブリと、第二の一次元開口アレイで構成された第二の小アセンブリとを含んでおり、第二の一次元開口アレイのアスペクト比が第一の一次元開口アレイのアスペクト比よりも小さい。このシステムはまた、対象の撮像データを得て、撮像データを用いて対象の画像を再構成するようにプログラムされたコンピュータを含んでいる。
【００４６】
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】
【００４７】
１０：計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１１：コリメータ・アセンブリ
１２：ガントリ
１４：Ｘ線源
１６：投射Ｘ線
１７：レール
１８：検出器アセンブリ
１９：コリメート用プレート
２０：複数の検出器
２１：ｚ方向
２２：患者
２３：ｘ方向
２４：回転中心
２５：ｙ方向
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
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：ピクセル素子
５１：パック
５２：ピン
５３：背面照射型ダイオード・アレイ
５４：多層基材
５５：スペーサ
５６：軟質（フレックス）回路
５７：面
５９：複数のダイオード
６０：ＤＡＳ３２と全体的に平行な方向
６２：視野（ＦＯＶ）
６４：真中の位置
６６：真中の射線（アイソセンタ）
６８：真中のチャネル又はアイソチャネル
１００：モジュール型コリメータ・アセンブリ
１０２：側壁
１０４：末端壁
１０６：チャネル・プレート
１０８：スロット
１１０：スライス・プレート
１５０：第一の領域
１５２：第二の領域
１５４：第三の領域
１５６：第一の境界
１５８：第二の境界
１６０：第一の距離
１６２：第二の距離
２００：加重関数
２０２：第一の調節関数
２０４：第二の調節関数
３００：二管及び二検出器型ＣＴシステム
３０２：ガントリ
３０４：第一のＸ線源
３０６：第一の検出器アセンブリ
３０８：第二のＸ線源
３１０：第二の検出器アセンブリ
３１２：患者
３１４：電動テーブル
３１６：開口
３１８：第一のビーム
３２０：第二のビーム
５００：小包／手荷物検査システム
５０２：回転式ガントリ
５０４：開口
５０６：高周波電磁エネルギ源
５０８：検出器アセンブリ
５１０：コンベヤ・システム
５１２：コンベヤ・ベルト
５１４：構造
５１６：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、診断撮像に関し、さらに具体的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像のための散乱低減の装置、及び該装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、計算機式断層写真法（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、これにより最終的に画像を形成する。
【０００３】
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。Ｘ線検出器は典型的には、検出器において受光される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。
【０００４】
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は、当該シンチレータに隣接するフォトダイオードに光エネルギを放出する。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。
【０００５】
近年、ＣＴシステムは、走査時間を短縮すると共に全体線量を減少させるためにｚ撮影範囲を拡大している。目標は、心臓部位のような対象の画像を単一の回転で得ることである。しかしながら、ＣＴシステムのｚ撮影範囲が拡大（すなわちスライス数が増大）するのに伴って、散乱が次第に重要な要因となってきた。例えば、ｚ撮影範囲が１０ｍｍの１６スライス型スキャナの場合に、散乱線対一次線比（scatter-to-primary ratio、ＳＰＲ）は３５ｃｍポリ・ファントムについて１０％未満である。ｚ撮影範囲が４０ｍｍ（又は６４スライス）に増大すると、ＳＰＲは同寸ファントムについて２０％まで増大する。ＳＰＲが増大すると画像アーティファクト及び雑音増大のため画質が低下することは周知である。
【０００６】
従来、ＣＴシステムの散乱性能を高める多くの試みが為されている。例えば、被検体透過後（ポスト・ペイシェント）コリメーション・プレートのアスペクト比を増大させることにより、散乱拒絶能力を著しく高めることができる。コリメータのアスペクト比は典型的には、コリメータ・プレートの高さ（Ｈ）を開口幅（Ｗ）で除したものである。一般的には、アスペクト比が高いほど散乱拒絶能力が良好になる。しかしながら、当技術分野で公知のように、一次元（１Ｄ）構成の散乱拒絶能力は、ｙｚ平面の散乱放射線が依然遮断されずに検出器まで到達し得るため限定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１Ｄコリメーションの短所を克服するために、二次元（２Ｄ）コリメーションを用いてシステムの散乱拒絶能力を高めることができる。かかる構成では、該当方向での散乱放射線を遮断するために各コリメータ・プレートが互いに対して直交して配置され、全てがＸ線焦点スポットを指向する（又はＸ線焦点スポットに集束する）。この付加的なコリメーションによれば、１６ｃｍのｚ撮影範囲のシステムについて３５ｃｍポリ・ファントムを用いるとＳＰＲを１０％未満まで抑え得ることが判明している。しかしながら、このアプローチの欠点は、設計及び製造までの費用が著しく増大することである。
【０００８】
従って、散乱の量を減少させて、イメージング・システムの全体費用を削減するコリメータを製造する装置及び方法を設計することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、イメージング・システムにおいてＸ線をコリメートする装置、及び該装置を製造する方法に関する。
【００１０】
一観点によれば、イメージング・システム用のコリメータが、チャネル方向に沿って第一の一次元開口アレイを含む第一の領域と、チャネル方向に沿って第二の一次元開口アレイを含む第二の領域とを含んでおり、第一の領域の開口のアスペクト比が第二の領域のアスペクト比よりも大きい。
【００１１】
もう一つの観点によれば、イメージング・システム用のコリメータを形成する方法が、第一の一次元開口アレイを形成するステップと、第一の一次元開口アレイと異なるアスペクト比を有する第二の一次元開口アレイを形成するステップと、第一の一次元開口アレイ及び第二の一次元開口アレイを支持構造に取り付けるステップとを含んでいる。
【００１２】
さらにもう一つの観点によれば、ＣＴシステムが、走査される対象を収容する開口を有する回転式ガントリと、対象へ向けて高周波電磁エネルギ・ビームを投射するように構成されている第一の高周波電磁エネルギ投射源と、複数のシンチレータ・セルを有し、各々のセルが対象を通過した高周波電磁エネルギを検出するように構成されている第一のシンチレータ・アレイと、シンチレータ・アレイに光学的に結合されて、対応するシンチレータ・セルから出力される光を検出するように構成されている複数のフォトダイオードを含む第一のフォトダイオード・アレイとを含んでいる。このシステムは、第一のフォトダイオード・アレイに結合されて、第一のフォトダイオード・アレイ出力から対象の画像を再構成するように構成されている画像再構成器と、第一の高周波電磁エネルギ投射源とシンチレータとの間に配置されている第一のコリメータとを含んでいる。第一のコリメータは、第一の一次元開口アレイで構成された第一の小アセンブリと、第二の一次元開口アレイで構成された第二の小アセンブリとを含んでおり、第二の一次元開口アレイのアスペクト比が第一の一次元開口アレイのアスペクト比よりも小さい。このシステムはまた、対象の撮像データを得て、撮像データを用いて対象の画像を再構成するようにプログラムされたコンピュータを含んでいる。
【００１３】
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】
【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】例示的なファントムの測定された散乱線対一次線（ＳＰＲ）比を示す図である。
【図６】１Ｄコリメーション又は２Ｄコリメーションの何れも含み得るモジュール型コリメータ・アセンブリの遠近図である。
【図７】本発明の一実施形態による複数のコリメーション領域を有する検出器アセンブリの平面図である。
【図８】本発明の一実施形態による検出器アセンブリを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による検出器アセンブリを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による検出器アセンブリを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による検出器アセンブリを示す図である。
【図１２】１Ｄ及び２Ｄのコリメータ境界の間の不連続性を補正する散乱補正のための加重関数の一例を示す図である。
【図１３】本発明の各実施形態を組み入れた２基の線源及び２基の検出器アセンブリを有するＣＴイメージング・システムを示す図である。
【図１４】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】
【００１５】
発明の動作環境を６４スライス型計算機式断層写真法（ＣＴ）システムに関して説明する。しかしながら、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。また、本発明をＸ線の検出及び変換に関して説明する。しかしながら、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スキャナに関して説明するが、本発明は他のＣＴシステムについても同等に適用可能である。
【００１６】
図１及び図２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。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１８へ向けてコリメータ・アセンブリ１１を通してＸ線のビーム１６を投射する。コリメータ・アセンブリ１１は、撮像時に患者２２と検出器アセンブリ１８との間に配置される被検体透過後コリメータとして図示されている。検出器アセンブリ１８は、複数の検出器２０及びデータ取得システム（ＤＡＳ）３２によって形成されている。複数の検出器２０は、患者２２を通過してコリメータ・アセンブリ１１によってコリメートされた投射Ｘ線１６を感知する。ＤＡＳ３２は検出器２０からのデータを後続の処理のためにディジタル信号へ変換する。各々の検出器２０が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２２を透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線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給するＸ線制御器２８と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御器３０とを含んでいる。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、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からの他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、ＤＡＳ３２、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２２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】
当技術分野で広く理解されているように、患者２２は、ガントリ１２のｚ方向２１すなわちスライス方向に全体的に平行移動される。また、やはり当技術分野で広く理解されているように、検出器アセンブリ１８は、ガントリ１２のｘ方向２３すなわちチャネル方向に円周方向に回転させられる。このように、Ｘ線１６はＸ線源１４から発して患者２２を通過しつつ、全体的にｙ方向２５に走行し、コリメータ１１を通過して検出器アセンブリ１８を通過する。
【００２０】
図３に示すように、検出器アセンブリ１８は、レール１７を含んでいる。一般的には、検出器アセンブリ１８はコリメート用ブレード又はプレート１９をレール１７の間に配置して含み得る。プレート１９は、Ｘ線ビーム１６が例えば検出器アセンブリ１８に配置された図４の検出器２０に入射する前にＸ線１６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１８は５７個の検出器２０を含んでおり、各々の検出器２０が６４×１６個のピクセル素子５０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１８は６４列の横列及び９１２列の縦列（１６×５７個の検出器）を有し、これにより、ガントリ１２の各々の回転によってデータの６４枚の同時的なスライスを収集することを可能にしている。このように、図１及び図２と一致して、ｚ方向２１（又はスライス方向）、ｘ方向２３（又はチャネル方向）、及びｙ方向２５が図示されている。しかしながら、後にあらためて議論するように、プレート１９の代わりに、コリメーションは代替的に、本発明の各実施形態によれば、図１及び図２に示すように配置されているコリメータ１１によって提供されてもよい。
【００２１】
図４を参照すると、検出器２０はＤＡＳ３２を含んでおり、各々の検出器２０が、パック５１として構成されている一定数の検出器素子５０を含んでいる。検出器２０は、検出器素子５０に対してパック５１の内部に配置されたピン５２を含んでいる。パック５１は、複数のダイオード５９を有する背面照射型ダイオード・アレイ５３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５３は多層基材５４の上に配置されている。スペーサ５５が多層基材５４の上に配置されている。検出器素子５０は背面照射型ダイオード・アレイ５３に光学的に結合され、次に背面照射型ダイオード・アレイ５３は多層基材５４に電気的に結合されている。軟質（フレックス）回路５６が、多層基材５４の面５７及びＤＡＳ３２に取り付けられている。検出器２０は、ピン５２の利用によって検出器アセンブリ１８の内部に配置される。
【００２２】
一実施形態の動作時には、検出器素子５０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５１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５３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５４を通り、フレックス回路５６を通ってＤＡＳ３２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。前述と一致して、ｚ方向２１がやはりスライス方向を画定しており、当技術分野で理解されるように、検出器２０においてｚ方向２１に沿って配置される検出器素子５０の数は、図１及び図２のイメージング・システム１０のようなイメージング・システムにおいて取得され得る撮像スライスの数を画定する。典型的には、ｚ方向２１に沿ったスライス又は検出器素子５０の数は、１６、６４、又は２５６の何れであってもよい。しかしながら、本発明はこのように限定される訳ではなく、本発明に従って任意の数のスライスがコリメートされ得るものと思量される。ｘ方向２３すなわちチャネル方向も検出器２０に関して図示されている。典型的には、上述のように、各々の検出器２０がｘ方向２３に１６個の検出器素子５０を含んでおり、典型的には、５７個のかかる検出器２０が検出器アセンブリ１８に配置されて存在する。しかしながら、本発明はこのように限定される訳ではなく、本発明によれば任意の数のチャネルがコリメートされ得るものと思量される。ｙ方向２５は、ＤＡＳ３２と全体的に平行な方向６０を有するものとして図示されている。
【００２３】
図３に戻ると、同図には３個の例示的な検出器２０（検出器モジュールとも呼ぶ）が図示されている（例えば上述の５７個のモジュールのうち）。例えば図１及び図２の患者２２の撮像時に、視野（ＦＯＶ）６２が、検出器アセンブリ１８に装着された検出器２０から撮像データを取得することにより撮像され得る。このように、ガントリ１２が回転するのに伴って、Ｘ線１６が線源１４から発して患者２２を通過し、検出器２０によって受光される。典型的には、撮像データは、当技術分野で公知のようにヘリカル・スキャン又はアキシャル・スキャンの何れかを行なってＦＯＶ６２から取得される。また当技術分野で公知のように、ｘ方向２３に沿って検出器アセンブリ１８の真中の位置６４の近くに配置されたチャネルは典型的には、検出器２０の整列不正及び散乱等に対して最も感受性が高い。一般的には、検出器アセンブリ１８のｘ方向２３に沿った中心に位置する真中のチャネルがアイソチャネル又はアイソセンタと画定され、このチャネルは、真中の射線６６に沿って検出器アセンブリ１８まで通過したＸ線を受光する。さらに詳細に説明するために図２に戻ると、射線６６は全体的に回転中心２４を通過する真中の射線６６を示している。
【００２４】
一般的には、散乱放射線レベルは、ｘ方向２３でのＦＯＶ６２の中心の近傍の方が高く、ｘ方向２３に沿ってアイソセンタ６６から離隔するにつれて低下する。説明のために、図５は、一例として４０ｍｍの検出器網羅範囲を有するＶＣＴシステムにおいて収集される３５ｃｍ水ファントムの測定された散乱線対一次線比（ＳＰＲ）を示す。散乱は、４０ｍｍのｚコリメーションによって得られた測定と５ｍｍのｚコリメーションによって得られた測定との間の差を取ることにより算出された。５ｍｍ測定に存在する散乱の量は無視し得ると想定される。３５ｃｍ水ファントムは、「典型的な」成人腹部走査をシミュレートするために用いられている。明らかに、ＳＰＲは、ｘ方向２３に沿って検出器アセンブリ１８の中心に位置する射線６６において最大であり、射線６６において生ずるアイソチャネルからの距離の関数として低下する。しかしながら、散乱拒絶を改善する一つの目的は、特にｘ方向２３に横断して撮像対象の少なくとも幾つかの部分にわたり近似的に一様なＳＰＲを実現することである。
【００２５】
以上の議論から、目的が近似的に一様なＳＰＲを保つことであるならば、システムの散乱拒絶能力は位置依存であり得るとの判断が導かれる。換言すると、ＣＴシステムの全体性能に著しい影響を及ぼさずに検出器端辺のチャネル（ｘ方向２３での）の散乱拒絶を減少させることが可能である。既述のように、２Ｄコリメーションは典型的には、１Ｄコリメーションよりも顕著に高い散乱拒絶能力を有し、また２Ｄコリメーションの費用も遥かに高い場合がある。このように、費用に対して画質性能を最適化するために、本発明によれば、検出器の中心部（ｘ方向２３での）が２Ｄコリメーション・モジュールで形成され、検出器の端辺部（アイソセンタ射線６６から両ｘ方向２３に沿った両側）が１Ｄコリメーション・モジュールで形成されているようなハイブリッド型の被検体透過後コリメーション・システムをシステム１０に含める。本発明によれば、２Ｄコリメーションの寸法は、ファントム実験、及び高ＳＰＲが必要とされるような臨床検査又は視野に基づいて決定され得る。例えば、一つの好適実施形態は、３０ｃｍＦＯＶに対応する中心領域を２Ｄコリメーションから成るものとし、残部を１Ｄコリメーションとするものである。１Ｄコリメーション及び２Ｄコリメーションのアスペクト比は、１Ｄコリメーション及び２Ｄコリメーションの境界面におけるＳＰＲの差を最小化するように調節され得る。
【００２６】
当技術分野で公知のように、１Ｄコリメータ及び２Ｄコリメータは、プレートの成形及び利用を含むように多くの公知の方法によって作製され得る。このように、コリメータ・アセンブリ１１として図１及び図２に関して議論されているようなコリメーションを提供する任意のコリメータ製造手法が、開示される発明に対して適用可能であるものと思量される。一例として、図６に、側壁１０２と末端壁１０４とを有するモジュール型コリメータ・アセンブリ１００を示す。ｚ方向２１、ｘ方向２３、及びｙ方向２５に関して図示されているモジュール型コリメータ・アセンブリ１００は、ｚ方向２１及びｙ方向２５の両方に全体的に平行なｙｚ平面に配置されているチャネル・プレート１０６を含んでいる。当技術分野で公知のように、各々のｙｚ平面、及びこの平面に配置されているそれぞれのチャネル・プレート１０６は、例えば図１及び図２のＸ線源１４から発して共通の焦点スポットを全体的に指向するように互いに関して角度をなしている。
【００２７】
モジュール型コリメータ・アセンブリ１００はまた、側壁１０２に配置されたスロット１０８を含むことができ、チャネル・プレート１０６が内部にそれぞれのスロットを有し（図示されていない）、スライス・プレート１１０がｘｙ平面（ｘ方向２３及びｙ方向２５の両方に全体的に平行）において内部に配置され得るようにしている。当技術分野で公知のように、各々のｘｙ平面、及びそれぞれのスライス・プレート１１０は、例えば図１及び図２（並びに後述の図７）のＸ線源１４から発して共通の焦点スポットを全体的に指向するように互いに関して角度をなしている。このように、ｙｚ平面に１Ｄコリメーションを有するモジュール型コリメータ・アセンブリ１００が作製され、ｘｙ平面にスライス・プレート１１０を加えることにより２Ｄコリメーションを有するモジュール型コリメータ・アセンブリ１００が作製され得る。さらに、ｙ方向２５（又はＸ線１６に全体的に平行）に異なるプレート高さが、モジュール型コリメータ・アセンブリ１００の範囲内において又はコリメータ・アセンブリ１１を組み立てるときに用いられ得る異なるモジュールの何れかにおいて、チャネル・プレート１０６及び／又はスライス・プレート１１０について含められて、各プレートのアスペクト比に変化を与えることができるものと思量される。また、スロット１０８の数は、スライス・プレート１１０によって部分的にのみ埋められ（populated）てもよい（例えば１枚置きのスライス）ものと思量される。このようなものとして、モジュール型コリメータ・アセンブリ１００は、本発明によれば、改善された散乱拒絶及び全体システムの費用節減を提供する設計融通性を含んでいる。さらに、モジュール型コリメータ・アセンブリ１００は、図１〜図３の検出器アセンブリ１８のような検出器構造に取り付けられて、コリメータ・アセンブリ１１を形成し得る。コリメータ・アセンブリ１１は検出器アセンブリ１８の凹面側に取り付けられるものとして示されているが、コリメータ・アセンブリは、検出器アセンブリ１８の凸面側に配置されてもよいし、図３に示されているコリメート用プレート１９の代わりに同図のレール１７の間に配置されてもよいものと思量される。
【００２８】
図７を参照すると、検出器２０を配置した検出器アセンブリ１８の平面図が、本発明の一実施形態によるコリメータ・アセンブリ１１によって提供されるＸ線コリメーションを含んでいる。検出器アセンブリ１８は、検出器２０の真中のチャネル又はアイソチャネル６８（図示されていないが、真中の射線６６に沿って通過するＸ線１６を受光するように配置されている）を通過する真中の射線６６を含んでいる。コリメータ・アセンブリ１１は、第一の領域１５０、第二の領域１５２、及び第三の領域１５４を含んでいる。各々の領域１５０〜１５４がモジュール型コリメータ・アセンブリ１００を含んでいる。しかしながら、前述のように、モジュール型コリメータ・アセンブリ１００は、幾つかが２Ｄコリメーションを含み幾つかが１Ｄコリメーションを含むように異なる態様で作製され得る。このように、この実施形態によれば、第一の領域１５０は、アイソチャネル６８のためのコリメーションを含んでおり、スライス・プレート１１０を含むコリメータ・アセンブリ１００を有して作製され、このようにしてｙｚ平面及びｘｙ平面の両方での２Ｄコリメーションを提供する。またこの実施形態によれば、第二及び第三の領域１５２、１５４は、スライス・プレート１１０を含まないコリメータ・アセンブリ１００を有して作製され、このようにしてｙｚ平面のみでの１Ｄコリメーションを提供する。このようなものとして、第一の領域１５０は、プレート１０６及び１１０によって形成される二次元開口アレイを有するモジュール１００を含み、第二及び第三の領域１５２、１５４は、プレート１０６によって形成される一次元開口アレイを有するモジュール１００を含む。
【００２９】
第一の領域１５０及び第二の領域１５２は第一の境界１５６によって分離され、第一の領域１５０及び第三の領域１５４は第二の境界１５８によって分離されている。境界１５６、１５８は、アイソチャネル６８からｘ方向２３に沿って２Ｄモジュールと１Ｄモジュールとの間の位置として画定される。このように、第一の境界１５６は、ｘ方向２３に沿ってアイソチャネル６８から第一の距離１６０に配置され、第二の境界１５８は、ｘ方向２３に沿ってアイソチャネル６８から第二の距離１６２に配置される。一実施形態によれば、境界１５６、１５８は、アイソチャネル６８に関して又はＦＯＶ６２のようなＦＯＶに関して対称に対応するように選択される。しかしながら、本発明はこのように限定される訳ではなく、境界１５６、１５８は、例として費用、経験的な検討、又は実行されるべき撮像手順に基づく等のように任意の規準に従って非対称に選択されてもよい。このように、境界１５６、１５８においては、アスペクト比の急激な変化が生ずる。
【００３０】
前述のように、第一の領域１５０、並びに第二及び第三の領域１５２／１５４は、異なるアスペクト比を有するモジュール１００を内部に含んでいてよく、一次元コリメート・アレイ、二次元アレイ、又はこれらの組み合わせの何れを有していてもよい。以下の説明では、プレート間隔、プレート高さ、及び結果として得られるアスペクト比は象徴的目的で図示されており、イメージング・システムに典型的に見受けられるようなｘ方向２３の全チャネル又はｚ方向２１の全スライスを含んでいる訳ではないことを理解されたい。すなわち、上で議論された検出器アセンブリ１８に全体的に対応する領域が図示されるが、一次元構成及び二次元構成は、本発明の様々な実施形態を伝達するために上述のようなものとして図示される。
【００３１】
図８は、本発明の一実施形態による検出器アセンブリ１８の平面図を示す。本実施形態では、第一の領域１５０は二次元プレート・アレイを含んでおり、ｘ方向２３及びｚ方向２１の両方でのコリメーションを提供する。第二及び第三の領域１５２、１５４は、ｘ方向２３のみでのコリメーションを提供する。さらに、一次元構成を有する第二及び第三の領域１５２、１５４でのプレート間隔は、二次元構成を有する第一の領域１５０でのプレート間隔よりも大きい。
【００３２】
図９は、本発明のもう一つの実施形態による検出器アセンブリ１８の平面図を示す。本実施形態では、第一の領域１５０は二次元プレート・アレイを含んでおり、ｘ方向２３及びｚ方向２１の両方でのコリメーションを提供する。第二及び第三の領域１５２、１５４もやはり、ｘ方向２３及びｚ方向２１の両方でのコリメーションを提供する。しかしながら、この実施形態では、アスペクト比が第一の領域１５０と第二及び第三の領域１５２、１５４との間で異なる。すなわち、第一の領域１５０は領域１５２、１５４よりも小さい開口を有する。
【００３３】
図１０は、検出器アセンブリ１８の側面図を示す（図示の単純化のために、例えば図７に示すような円弧を設けずに示す）。本実施形態では、プレート高さ（ｙ方向２５及びＸ線線源から検出器へ通過する方向に全体的に沿って測定）は領域１５２、１５４におけるよりも領域１５０における方が大きい。しかしながら、この実施形態では、プレート同士の間の間隔は全ての領域で同じである。すなわち、この実施形態では領域１５０でのプレート間隔は領域１５２、１５４におけるものと同じである。それでも、プレート高さが領域同士の間で異なっているため、アスペクト比は異なる領域で異なっていることは明らかである。このように、本発明によれば、領域１５０は、プレートの一次元アレイ又は二次元アレイを含み得る。同様に、領域１５２、１５４も一次元アレイ又は二次元アレイを含み得る。
【００３４】
図１１は検出器アセンブリ１８の側面図を示し、図１０と同様に、実施形態の図示の単純化のために円弧としては図示されていない。本実施形態では、プレート高さ（ｙ方向２５に沿って測定）はｘ方向２３に沿って可変であり、真中の射線６６が通過する真中のチャネルに最も高いプレートが配置されている。また、領域１５０のプレート間隔は領域１５２、１５４のプレート間隔と同じに示されているが、プレート間隔は領域間で異なっていてよい。さらに、各々の領域１５０、１５２、１５４は、ｘ方向２３に沿って一次元プレート・アレイを含んでいてもよいし、ｘ方向２３及びｚ方向２１の両方に二次元プレート・アレイを含んでいてもよいことを理解されたい。
【００３５】
異なるコリメーション形式の境界１５６、１５８の近傍でアスペクト比を調節しても、ＳＰＲの間の差が境界１５６、１５８に存在することは不可避である。このように、ＳＰＲの不連続性のため潜在的なアーティファクトが導入され得る。しかしながら、不連続性を抑える幾つかの解決策を用いることができる。
【００３６】
当技術分野で公知のように、調節自在の補正強度を有する散乱補正アルゴリズムを再構成時に例えば図２の画像再構成器３４によって適用することができる。このように、境界１５６、１５８でのＳＰＲの不連続性を補正する一つのアプローチは、２Ｄ領域での散乱補正アルゴリズムの強度を２Ｄから１Ｄへの境界に近付くにつれて減少させ、同時に１Ｄ領域での散乱補正の強度を１Ｄから２Ｄへの境界に近付くにつれて増大させるものである。このように、図１２には加重関数の一例が図示されており、この加重関数は、加重関数２００を調節することによりかかる不連続性を呼応して補正するために画像再構成器３４を用いて適用され得る。すなわち、加重関数２００は、第一の境界１５６において真中の射線６６から第一の距離１６０に生ずる第一の調節関数２０２を含むことができ、加重関数２００は、第二の境界１５８において真中の射線６６から、但し負の方向すなわち第一の距離１６０とは反対の方向の第二の距離１６２に生ずる第二の調節関数２０４を含むことができる。このように、再構成工程時に、加重関数を用いて、最終画像への移行領域の寄与を抑制し、図８はかかる関数の一例を示す。
【００３７】
もう一つのアプローチは、１Ｄコリメーションから２Ｄコリメーションへの境界１５６、１５８をアイソチャネルに対して非対称に配置するものである。すなわち、第一の距離１６０及び第二の距離１６２がそれぞれの長さについて互いに異なることを保証することにより、１Ｄコリメーションと２Ｄコリメーションとの間の不連続性の影響を減少させ又は最小限にすることができる。また、距離１６０、１６２の非対称な長さに加えて、再構成工程時に、図８に関して上で議論されたもののような加重関数を用いて、最終画像への移行領域の寄与を抑制することもできる。
【００３８】
図１３は、本発明の各実施形態を組み入れた二管及び二検出器型のＣＴシステム３００の見取り図を示す。システム３００は、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ３０２を含んでいる。ガントリ３０２は、ガントリ２０２の反対側に設けられている第一の検出器アセンブリ３０６へ向けてＸ線のビームを投射する第一のＸ線源３０４を有している。ガントリ３０２はまた、第二の検出器アセンブリ３１０へ向けてＸ線のビームを投射する第二のＸ線源３０８を有している。患者３１２は、電動テーブル３１４に配置されて、開口３１６に挿入される。両方の線源／検出器対（すなわち線源３０４／検出器３０６及び線源３０８／検出器３１０）を用いて撮像データを患者３１２から同時に取得することができる。また、かかるデータは、二重エネルギ撮像のための異なるエネルギ・レベル（すなわち８０ｋＶｐ及び１４０ｋＶｐ）にある線源を用いて得てもよいし、単一の線源／検出器システムに比較して時間分解能を高めるために同じエネルギ・レベルにある線源を用いて得てもよい。検出器３０６及び３１０は、本発明の各実施形態に従って作製され得る。実際に、第一の検出器アセンブリ３０６は上述のようなハイブリッド型検出器構成の任意のものから作製されることができ、また、第二の検出器アセンブリ３１０は、アセンブリ３０６と同じハイブリッド型検出器から作製されてもよいし、本書に開示される各実施形態の異なる検出器であってもよいものと思量される。このように、第一の線源３０４は第一の検出器３０６へ向けて第一のビーム３１８を投射することができ、第二の線源３０８は第二の検出器３１０へ向けて第二のビーム３２０を投射することができる。システム３００は、図１及び図２に関して上で述べたような制御能力及び他の動作能力を含み得るものと思量される。例えば一方の管／検出器対がコリメーションの二次元アレイを有し、他方の管／検出器対がコリメーションの一次元アレイを有すると思量される。もう一つの例では、各々のアスペクト比が互いに異なる二次元コリメータを各々の管／検出器対が含んでいる。さらにもう一つの例では、各々のアスペクト比が互いに異なる一次元コリメータを各々の管／検出器対が含んでいてもよい。
【００３９】
ここで図１４を参照すると、小包／手荷物検査システム５００が、小包又は手荷物を通過させ得る開口５０４を内部に有する回転式ガントリ５０２を含んでいる。回転式ガントリ５０２は、高周波電磁エネルギ源５０６と、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５０８とを収容している。また、コンベヤ・システム５１０が設けられており、コンベヤ・システム５１０は、構造５１４によって支持されて走査のために小包又は手荷物５１６を自動的に且つ連続的に開口５０４に通すコンベヤ・ベルト５１２を含んでいる。物体５１６をコンベヤ・ベルト５１２によって開口５０４に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト５１２によって開口５０４から小包５１６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５１６の内容を非侵襲的に検査することができる。
【００４０】
開示された方法及び装置の技術的寄与は、ＣＴ撮像のための散乱低減のコンピュータ実装型の装置を提供することである。
【００４１】
当業者は、本発明の各実施形態が、コンピュータ・プログラムを記憶したコンピュータ可読の記憶媒体に結び付けられて制御され得ることを認められよう。コンピュータ可読の記憶媒体は、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。これらの構成要素は、連鎖を成す１若しくは複数の具現化形態又は実施形態の１若しく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のような命令を一般に記憶する１又は複数のコンピュータ可読の記憶媒体を含み得る。これらコンピュータ可読の記憶媒体は一般的には、非一時的であり且つ／又は有形である。かかるコンピュータ可読の記憶媒体の例としては、コンピュータの記録可能なデータ記憶媒体及び／又は記憶装置等がある。コンピュータ可読の記憶媒体は例えば磁気式、電気式、光学式、生物式、及び／又は原子式のデータ記憶媒体の１又は複数を用いていてよい。さらに、かかる媒体は、例えばフロッピィ・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／又は電子メモリの形態を取り得る。列挙されていない他の形態の非一時的であり且つ／又は有形であるコンピュータ可読の記憶媒体を本発明の各実施形態と共に用いてもよい。
【００４２】
多数のかかる構成要素がシステムの具現化形態において結合され又は分割され得る。さらに、かかる構成要素は、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及び／又は一連のコンピュータ命令を含み得る。加えて、搬送波のような他の形態のコンピュータ可読の媒体を用いて、１又は複数のコンピュータによって実行されると、連鎖を成す１若しくは複数の具現化形態又は実施形態の１若しくは複数の部分を実行することを当該１又は複数のコンピュータに行なわせる命令の系列を表わすコンピュータ・データ信号を具現化することができる。
【００４３】
一実施形態によれば、イメージング・システム用のコリメータが、チャネル方向に沿って第一の一次元開口アレイを含む第一の領域と、チャネル方向に沿って第二の一次元開口アレイを含む第二の領域とを含んでおり、第一の領域の開口のアスペクト比が第二の領域のアスペクト比よりも大きい。
【００４４】
もう一つの実施形態によれば、イメージング・システム用のコリメータを形成する方法が、第一の一次元開口アレイを形成するステップと、第一の一次元開口アレイと異なるアスペクト比を有する第二の一次元開口アレイを形成するステップと、第一の一次元開口アレイ及び第二の一次元開口アレイを支持構造に取り付けるステップとを含んでいる。
【００４５】
さらにもう一つの実施形態によれば、ＣＴシステムが、走査される対象を収容する開口を有する回転式ガントリと、対象へ向けて高周波電磁エネルギ・ビームを投射するように構成されている第一の高周波電磁エネルギ投射源と、複数のシンチレータ・セルを有し、各々のセルが対象を通過した高周波電磁エネルギを検出するように構成されている第一のシンチレータ・アレイと、シンチレータ・アレイに光学的に結合されて、対応するシンチレータ・セルから出力される光を検出するように構成されている複数のフォトダイオードを含む第一のフォトダイオード・アレイとを含んでいる。このシステムは、第一のフォトダイオード・アレイに結合されて、第一のフォトダイオード・アレイ出力から対象の画像を再構成するように構成されている画像再構成器と、第一の高周波電磁エネルギ投射源とシンチレータとの間に配置されている第一のコリメータとを含んでいる。第一のコリメータは、第一の一次元開口アレイで構成された第一の小アセンブリと、第二の一次元開口アレイで構成された第二の小アセンブリとを含んでおり、第二の一次元開口アレイのアスペクト比が第一の一次元開口アレイのアスペクト比よりも小さい。このシステムはまた、対象の撮像データを得て、撮像データを用いて対象の画像を再構成するようにプログラムされたコンピュータを含んでいる。
【００４６】
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】
【００４７】
１０：計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１１：コリメータ・アセンブリ
１２：ガントリ
１４：Ｘ線源
１６：投射Ｘ線
１７：レール
１８：検出器アセンブリ
１９：コリメート用プレート
２０：複数の検出器
２１：ｚ方向
２２：患者
２３：ｘ方向
２４：回転中心
２５：ｙ方向
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
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：ピクセル素子
５１：パック
５２：ピン
５３：背面照射型ダイオード・アレイ
５４：多層基材
５５：スペーサ
５６：軟質（フレックス）回路
５７：面
５９：複数のダイオード
６０：ＤＡＳ３２と全体的に平行な方向
６２：視野（ＦＯＶ）
６４：真中の位置
６６：真中の射線（アイソセンタ）
６８：真中のチャネル又はアイソチャネル
１００：モジュール型コリメータ・アセンブリ
１０２：側壁
１０４：末端壁
１０６：チャネル・プレート
１０８：スロット
１１０：スライス・プレート
１５０：第一の領域
１５２：第二の領域
１５４：第三の領域
１５６：第一の境界
１５８：第二の境界
１６０：第一の距離
１６２：第二の距離
２００：加重関数
２０２：第一の調節関数
２０４：第二の調節関数
３００：二管及び二検出器型ＣＴシステム
３０２：ガントリ
３０４：第一のＸ線源
３０６：第一の検出器アセンブリ
３０８：第二のＸ線源
３１０：第二の検出器アセンブリ
３１２：患者
３１４：電動テーブル
３１６：開口
３１８：第一のビーム
３２０：第二のビーム
５００：小包／手荷物検査システム
５０２：回転式ガントリ
５０４：開口
５０６：高周波電磁エネルギ源
５０８：検出器アセンブリ
５１０：コンベヤ・システム
５１２：コンベヤ・ベルト
５１４：構造
５１６：小包又は手荷物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージング・システム用のコリメータ（１１）であって、
チャネル方向（２３）に沿って第一の一次元開口アレイを含む第一の領域（１５０）と、
前記チャネル方向（２３）に沿って第二の一次元開口アレイを含む第二の領域（１５２）と
を備えており、前記第一の領域（１５０）の前記開口のアスペクト比が前記第二の領域（１５２）のアスペクト比よりも大きい、コリメータ（１１）。
【請求項２】
前記第一の領域（１５０）は、前記第一の一次元開口アレイを有する複数の第一のモジュール（１００）を含んでおり、
前記第二の領域（１５２）は、前記第二の一次元開口アレイを有する複数の第二のモジュール（１００）を含んでいる、
請求項１に記載のコリメータ（１１）。
【請求項３】
前記チャネル方向（２３）に沿って第三の一次元開口アレイを含む第三の領域（１５４）
を含んでおり、
第一の境界（１５６）が前記第一の領域（１５０）と前記第二の領域（１５２）との間に形成されており、
第二の境界（１５８）が前記第一の領域（１５０）と前記第三の領域（１５４）との間に形成されている、
請求項１に記載のコリメータ（１１）。
【請求項４】
前記第一の領域（１５０）は、イメージング・システムの前記チャネル方向（２３）に真中のチャネル（６６）を含んでいる、請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項５】
前記第一の境界（１５６）及び前記第二の境界（１５８）は、前記第一の境界（１５６）が、前記第二の境界（１５８）と前記真中のチャネル（６６）との間の距離（１６２）とは異なる前記真中のチャネル（６６）からの距離（１６０）に位置するように、前記チャネル方向（２３）に非対称に配置される、請求項４に記載のコリメータ（１１）。
【請求項６】
前記第二の領域（１５２）の前記チャネル方向（２３）における少なくとも一つの開口は、前記第一の領域（１５０）の前記チャネル方向（２３）における前記第一の一次元開口アレイの前記開口よりも広い、請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項７】
前記第一及び第二の領域（１５０、１５２）の少なくとも一方の開口が、前記チャネル方向に沿って変化する高さを有する材料で形成されており、
前記高さは、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムのＸ線源の焦点スポットから発して当該高さを通過する一次Ｘ線（２５）に対して全体的に平行な方向に位置するように画定される、
請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項８】
前記第一の領域（１５０）のコリメート用プレートの間隔が、前記第二及び第三の領域（１５２、１５４）の一方におけるプレートの間隔よりも小さい、請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項９】
前記第一の一次元開口アレイはまた、前記第一の領域が二次元開口アレイで形成されるようにｚ方向（２１）に沿ってコリメート用プレートを含んでいる、請求項８に記載のコリメータ（１１）。
【請求項１０】
前記第二の一次元開口アレイはまた、前記第二の領域（１５２）が二次元開口アレイで形成されるようにｚ方向（２１）に沿ってコリメート用プレートを含んでいる、請求項９に記載のコリメータ（１１）。
【請求項１１】
最大のコリメート用プレート高さを有する開口が前記チャネル方向に真中のチャネル（６６）に位置する、請求項７に記載のコリメータ（１１）。
【請求項１２】
前記第一の領域の前記複数のプレートの各々は、形成される各々の開口が計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムのＸ線源の焦点スポットを全体的に指向するように互いに関して変化する角度をなして配置される、請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項１】
イメージング・システム用のコリメータ（１１）であって、
チャネル方向（２３）に沿って第一の一次元開口アレイを含む第一の領域（１５０）と、
前記チャネル方向（２３）に沿って第二の一次元開口アレイを含む第二の領域（１５２）と
を備えており、前記第一の領域（１５０）の前記開口のアスペクト比が前記第二の領域（１５２）のアスペクト比よりも大きい、コリメータ（１１）。
【請求項２】
前記第一の領域（１５０）は、前記第一の一次元開口アレイを有する複数の第一のモジュール（１００）を含んでおり、
前記第二の領域（１５２）は、前記第二の一次元開口アレイを有する複数の第二のモジュール（１００）を含んでいる、
請求項１に記載のコリメータ（１１）。
【請求項３】
前記チャネル方向（２３）に沿って第三の一次元開口アレイを含む第三の領域（１５４）
を含んでおり、
第一の境界（１５６）が前記第一の領域（１５０）と前記第二の領域（１５２）との間に形成されており、
第二の境界（１５８）が前記第一の領域（１５０）と前記第三の領域（１５４）との間に形成されている、
請求項１に記載のコリメータ（１１）。
【請求項４】
前記第一の領域（１５０）は、イメージング・システムの前記チャネル方向（２３）に真中のチャネル（６６）を含んでいる、請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項５】
前記第一の境界（１５６）及び前記第二の境界（１５８）は、前記第一の境界（１５６）が、前記第二の境界（１５８）と前記真中のチャネル（６６）との間の距離（１６２）とは異なる前記真中のチャネル（６６）からの距離（１６０）に位置するように、前記チャネル方向（２３）に非対称に配置される、請求項４に記載のコリメータ（１１）。
【請求項６】
前記第二の領域（１５２）の前記チャネル方向（２３）における少なくとも一つの開口は、前記第一の領域（１５０）の前記チャネル方向（２３）における前記第一の一次元開口アレイの前記開口よりも広い、請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項７】
前記第一及び第二の領域（１５０、１５２）の少なくとも一方の開口が、前記チャネル方向に沿って変化する高さを有する材料で形成されており、
前記高さは、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムのＸ線源の焦点スポットから発して当該高さを通過する一次Ｘ線（２５）に対して全体的に平行な方向に位置するように画定される、
請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項８】
前記第一の領域（１５０）のコリメート用プレートの間隔が、前記第二及び第三の領域（１５２、１５４）の一方におけるプレートの間隔よりも小さい、請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【請求項９】
前記第一の一次元開口アレイはまた、前記第一の領域が二次元開口アレイで形成されるようにｚ方向（２１）に沿ってコリメート用プレートを含んでいる、請求項８に記載のコリメータ（１１）。
【請求項１０】
前記第二の一次元開口アレイはまた、前記第二の領域（１５２）が二次元開口アレイで形成されるようにｚ方向（２１）に沿ってコリメート用プレートを含んでいる、請求項９に記載のコリメータ（１１）。
【請求項１１】
最大のコリメート用プレート高さを有する開口が前記チャネル方向に真中のチャネル（６６）に位置する、請求項７に記載のコリメータ（１１）。
【請求項１２】
前記第一の領域の前記複数のプレートの各々は、形成される各々の開口が計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムのＸ線源の焦点スポットを全体的に指向するように互いに関して変化する角度をなして配置される、請求項３に記載のコリメータ（１１）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３４８６４（Ｐ２０１３−３４８６４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１６５２８２（Ｐ２０１２−１６５２８２）
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【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２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６５２８２（Ｐ２０１２−１６５２８２）
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【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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