JP5270560B2 - 掃引アノードｃｔスキャナ - Google Patents

Description

本出願は概して撮像システムに関する。本出願は特に、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、より具体的には、ｘ放射線の生成及び検出のためのシステム及び方法に適用される。

従来のコーンビームＣＴスキャナは、カソード及びアノードのディスクを備えたｘ線管を含んでいる。一般的に、ｘ線管は検査領域の周りを回転する。そのような回転中に、カソードはアノードディスクに突き当たる電子ビームを放射し、放射線源又は焦点が作り出される。アノードディスクは典型的に、電子ビームに対して回転し、ｘ線生成中に生成される熱を放散する。得られた放射線は検査領域内の対象物を横切り、少なくとも１つの検出器を照らす。検出器は、検出された放射線を表す投影データを生成し、投影データは、対象物の体積画像データを生成するように再構成される。しばしば、このようなシステムを用いて、比較的高い時間分解能のデータを収集することが望まれる。例えば、心臓ＣＴスキャンのように運動する対象物をスキャンするとき、しばしば、高時間分解能データが望まれる。一例において、より高い時間分解能のデータは、ｘ線管の回転速度を増大させることによって取得される。しかしながら、この手法を用いると、各データ収集区間中に検出されるｘ線又はｘ線束が減少し、光子統計及び画質の低下がもたらされ得る。また、ｘ線管が検査領域の周りを回転され得る速度は機械的に制限される。減少したｘ線束を補償し、画質を改善するためには、このようなスキャンにおいて管電力を増大させなければならない。

しかしながら、従来のｘ線管による電力出力は制限されていた。電力出力を制限する１つの要因は、回転するアノードに電子ビームが突き当たるときの比較的大きい温度上昇である。焦点位置の温度は、とりわけ、電子ビームが焦点の幅を横切る時間の長さの関数である。この時間はアノードの回転速度に反比例し、やはり機械的に制限される。その結果、市販の回転アノード式のｘ線管の電子ビーム電力は、典型的に、約１００ｋＷに制限されていた。

本発明の態様は、これらの問題及びその他の問題を解決するものである。

一態様において、コンピュータ断層撮影方法は、ｘ線投影がサンプリングされる複数のサンプリング区間にわたって、検査領域の周りに配置されたアノードに沿って電子ビームを回転させることを含む。電子ビームは、各サンプリング区間において、複数の連続した焦点を相異なる焦点位置に生成するように掃引され、所与のサンプリング区間に生成される焦点群は、先行サンプリング区間に生成された焦点群のうちの部分集合を含む。各サンプリング区間において、複数の焦点の各々から放射されたｘ線投影がサンプリングされる。得られたデータは、体積画像データを生成するように再構成される。

他の一態様において、コンピュータ断層撮影システムは、ｘ線投影が検出される複数のサンプリング区間にわたって、リング状のアノードに沿って電子ビームの回転及び掃引を行う電子ビーム源を含む。電子ビームは、各サンプリング区間において、複数の焦点を相異なる焦点位置に生成するように掃引され、連続した掃引は部分的に重なり合う。検出器アレイが、各サンプリング区間において、複数の焦点の各々から放射されて検査領域を横切ったｘ線投影をサンプリングする。再構成器が、体積画像データを生成するようにｘ線投影を再構成する。

他の一態様において、コンピュータ断層撮影システムは、検査領域を囲むリング状のアノードを含む。カソードは、検査領域の周りを回転するときに繰り返し複数の焦点を相異なる焦点位置に次々と生成するように、アノードに沿って回転し、且つ複数の焦点位置の範囲に及ぶ移動掃引窓を介して電子ビームを繰り返し掃引する。移動掃引窓は、２つの連続した電子ビーム掃引において少なくとも１つの同様の焦点が生成されるように移動する。検出器アレイが、各焦点から放射されたｘ線を検出し、それを表す信号を生成する。結合器が、実質的に同様の経路上で検査領域を横断したｘ線群に対応する信号を結合する。再構成器が、体積画像データを生成するように信号を再構成する。

本発明は、様々な構成要素及びそれらの配置、並びに様々な段階及びそれらの編成の形態を取り得る。図面は、好適実施形態を例示するためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

典型的な撮像システムを例示する図である。 焦点を掃引するための典型的な一技術を例示する図である。 焦点を掃引するための典型的な一技術を例示する図である。 焦点を掃引するための典型的な一技術を例示する図である。 焦点を掃引するための典型的な一技術を例示する図である。 焦点を掃引するための典型的な他の一技術を例示する図である。 検査領域を通る典型的な重複光線経路を例示する図である。 検査領域を通る典型的な重複光線経路を例示する図である。 典型的なデータ結合システムを例示する図である。 典型的なデータ結合システムを例示する図である。 典型的なデータ結合システムを例示する図である。 典型的なカソード／アノードシステムを例示する図である。 典型的な一手法を例示する図である。

図１を参照するに、撮像システム１００は、検査領域１１２を囲むようにガントリー１０８内に配置された、少なくとも１つの概して円形又はリング状のアノード１０４を含んでいる。アノード１０４は、検査領域１１２の周りを回転しないという点で、静止している。このシステムはまた、長手方向軸すなわちｚ軸の周りを回転する回転式ガントリー部又は部材１２０を含んでいる。

アノード１０４の隣には、アノード１０４から長手方向にずらして、カソード１１６が配置されている。カソード１１６は、回転部材１２０によって、検査領域１１２の周りをアノード１０４に沿って回転する。スキャン中、カソード１１６は、ｘ線投影群の放射及び標本化が行われる複数のビュー（view）又は角度的なサンプリング区間にわたって回転する。

カソード１１６は、電子ビームに突き当たられるアノード１０４の位置に焦点（又は、ｘ線投影源）を生成するように、アノード１０４に突き当たる電子ビームを放射する。この例において、電子ビームはパルス化され、例えば、第１の期間に“オン”され、別の一期間に実質的に“オフ”される。操舵格子（ステアリンググリッド）１２４が電子ビームをパルス化して各焦点を生成する。パルス化された電子ビームはビーム集束・偏向ユニット１２８によってアノード１０４の方に向けられる。例えば、ユニット１２８は、パルス化されたビームを、アノード１０４に沿って角度方向に掃引（スイープ）する。すなわち、ユニット１２８は、パルス化されたビームを、アノード１０４に沿って角度方向に移動させる。

一例において、システム１００は、電子ビームのパルス化及び掃引がｚ軸周りのカソード１１６の回転に調和されるように構成される。この例において、電子ビームは１つのビューにおいて複数回パルス化され、該ビュー内に複数の焦点が生成される。同時に、電子ビームは、これらの焦点が次々にアノード１０４上の相異なる角度位置で生成されるように掃引される。例として、図示した実施形態は、同一のビュー中にパルス化電子ビームを掃引することによって生成される焦点１３２、１３６及び１４０を重ね合わせて示している。

カソード１１６が次の隣接するビューに進むと、電子ビームは、アノード１０４上の相異なる角度位置に複数の焦点を生成するように、再び複数回パルス化され掃引される。システム１００は、より詳細に後述するように、所与のビューにおいて以前のビュー中に生成された焦点群の部分集合が再び生成されるように構成される。その結果、各焦点、故にそれからのｘ線投影群が、２つ以上のビューにおいて生成される。

回転部材１２０はまた、カソード１１６と反対側で或る角度範囲の弧を定めるｘ線感知検出器アレイ１４４を支持している。図示した実施形態において、検出器アレイ１４４は第３世代構成においてカソード１１６と調和して回転する。上述の電子ビームの掃引は、カソード１１６及び検出器アレイ１４４がほぼ同一の速度で回転すること、又は、望まれる場合には、（ビームが掃引されない構成と比較して）アノードの加熱を抑制し、それにより印加電力を増大して光子統計すなわち画質を改善することを可能にするように、一層ゆっくりと回転することを可能にする。

検出器アレイ１４４は、長手方向軸すなわちｚ軸の方向及び横断方向の双方に複数の検出器素子を有する１つ以上のマルチスライス型検出器を含んでいる。各検出器素子は、それが検出した放射線を表す投影データを生成する。検出器アレイ１４４は、横断方向において、１つのビュー内の様々な焦点位置から放射されたｘ線投影群が該ビューにおいて検出器アレイ１４４によって検出されるように好適な数の検出器素子で構成される。例として、図示した検出器アレイ１４４は、焦点１３２、１３６及び１４０それぞれからのｘ線投影１４８、１５２及び１５６の各々が、図示したビューにおいて検出器素子の部分集合を照らすように構成されている。

各焦点は複数のビューにおいて生成されるので、各焦点は複数のビューにおいて標本化される。その結果、検査領域１１２を通る１つのｘ線経路が２つ以上のビューにおいて標本化される。１つ以上のビューでそのｘ線投影経路を標本化することにより、各ｘ線投影の総計でのサンプリング時間を維持しながら、各ビューにおけるサンプリング時間を短縮することができる。

重複サンプルはデータ結合器１６４に伝えられ、データ結合器１６４は、より詳細に後述するように、必要に応じて、同一あるいは類似の経路に沿って収集された投影データを結合する。得られたデータは再構成器１６８に伝えられ、再構成器１６８は、例えば、以下に限られないが、ＦＤＫアルゴリズム及びアクシャル・ウェッジ・アルゴリズム等の既知のアルゴリズムを用いて、このデータを再構成して体積画像データを生成する。画像データは、スキャンされた関心領域又はその一部の１つ以上の画像を生成するように処理される。

システム１００は更に、検査領域１１２内の例えばヒト等の被検体を支持するカウチ又は患者支持台１６０を含んでいる。カウチ１６０はｚ軸、ｘ軸、及びｙ軸の方向に移動可能である。これらの移動は、スキャンの前、最中、及び後に検査領域１１２内の被検体を導くために用いられる。

操作者コンソール１７２が、スキャナ１００とのユーザインタラクションを容易にする。コンソール１７２によって実行されるソフトウェアアプリケーションが、スキャナ１００の動作の設定及び／又は制御のためのインタフェースをユーザに提供する。例えば、ユーザは操作者コンソール１７２とのやり取りにより、スキャンプロトコルの選択、スキャンパラメータの変更、スキャンの開始、停止及び終了などを行うことができる。コンソール１７２はまた、画像の閲覧、データ操作、データの様々な特徴（例えば、ＣＴ値及びノイズ）の測定などにも用いられる。

上述のように焦点の回転及び掃引を行って２つ以上のビューに各焦点を生成することにより、各ビューにおいて１つの焦点が生成される期間を短縮することができる。非限定的な例として、単一のビュー内で或る焦点を時間Ｋにわたって生成することに代えて、その焦点を、Ｍ個のビューにわたってビューごとにＫ／Ｍの時間、又は時間Ｋのその他の割合だけ生成してもよい。斯くして、焦点は総計的には依然として時間Ｋにわたって生成される。しかしながら、各ビュー内で焦点が生成される時間を短縮することは、アノード１０４上の焦点位置における温度上昇を低減する。結果として、各ビュー中に各焦点においてアノード１０４に印加することが可能な電力量は、電子ビームが掃引されない構成に対して増加する。一例において、これは、高時間分解能のスキャンを実行するときに利用される。例えば、管電力を従来のスキャン技術の場合よりも増大させることにより、光子束を増大させ、所望の画質を向上あるいは達成することが可能である。

図２、３、４及び５は、各ビューにおいて電子ビームの回転及び掃引を行う典型的な一手法を例示している。先ず図２を参照するに、アノード１０４は、複数の焦点位置２０４、２０８、２１２、２１６、２２０、・・・、２２２、・・・、２２４、２２８、・・・、２３２、２３６、２４０、・・・、及び２４４を有するものとして示されている。カソード１１６は角度的に、この例ではアノード１０４上の焦点位置２２２を基準とする開始角２４８に位置付けられている。開始角２４８は、掃引角度２５２内での電子ビームの掃引中に生成される第１の焦点位置（図示の焦点位置２２４）の角度位置である。

掃引角度２５２は、ビュー数、各ビュー内のサンプリング期間、及び検査領域１１２の周りのカソード１１６の回転時間に基づいて決定される。例えば、一例において、６１．７°の掃引角度は、１０８０ビュー、１μｓのサンプリング期間、及び２００ｍｓの回転時間に対応する。この構成を用いた場合、概して、単一の掃引内に２００個の焦点位置が存在する。各ビューが以前のビューから１つの焦点位置だけずらされる場合、システムは１０８０個のビューを有することになる。各ビューにおける掃引角度２５２全体での電子ビームの掃引速度は約３ｋｍ／ｓである。

図３及び４は、パルス化された電子ビームが、第１の焦点位置２２４で開始して、掃引角度２５２全体で掃引され、掃引角度２５２内の焦点位置２２４、２２８、・・・、２３２及び２３６に相次いで焦点が生成されることを示している。焦点位置２２４−２３６から放射されるｘ線投影データの生成及び標本化の後、カソード１１６及び検出器アレイ１４４は、角度方向に、図５に示す次のビュー位置まで移動される。

図５において、次のビューの角度位置は１つの焦点位置だけずらされている。その結果、電子ビームは、焦点位置２２８で開始して、次の開始角５０４において掃引角度２５２全体で再び掃引される。同様に、カソード１１６及び検出器アレイ１４４がこのビュー内で回転し、位置２２８−２４０に各焦点が次々と生成され標本化される。カソード１１６がｚ軸の周りを回転するとき、以上のことが各角度ビューで繰り返される。

以上の手法を用い、標本化される各ビューにおいて、電子ビームは、異なる開始角で開始してカソード１１６の回転方向に、アノード１０４に沿って角度方向に掃引される。このように電子ビームを掃引することにより、焦点は掃引角度２５２内の第１の、すなわち、最初の焦点位置から掃引角度２５２内の最後の焦点位置まで掃引され、最初の焦点位置と最後の焦点位置との間には１つ以上のその他の焦点位置が位置する。これに続くビューで、電子ビームは、掃引角度２５２内の第１の焦点位置で開始して、アノード１０４に沿って再び掃引される。第１の焦点位置は、先行ビューに対して、カソード１１６の回転方向に少なくとも１つの焦点位置だけ増加される。

上述のように、このように電子ビームの回転及び掃引を行うことは、各焦点位置を２つ以上のビュー内で生成することになるため、各ビュー内でその焦点位置が生成される時間の長さが短縮される。これは、ひいては、アノード１０４の所与の瞬時熱放散において、電子ビームが焦点を横切るときのその焦点位置の温度上昇を低減することになる。このことは、焦点位置における温度Ｔを推定する式：

から理解することが可能である。ただし、Ｐはアノードに届けられる電力（これは電子ビームの電力の約６０％である）を表し、Ａは焦点面積を表し、λは熱伝導率を表し、ｃ_νは焦点軌道材料の単位容積当たりの比熱容量を表し、ｔは電子ビームが１つの焦点を通る時間の長さを表す。この式から、スポット時間（ｔ）を短縮することは、焦点位置温度（Ｔ）を低下させ、所与の温度（Ｔ）においてアノード１０４に届けられる電力（Ｐ）を増大させることを可能にすることが分かる。

図６は、ビュー内で焦点を掃引することを示す別の例示である。この例において、電子ビームは、焦点位置６０４で開始して焦点位置６０８で終了するｎ_ｓ個の焦点位置を横切るように掃引される。ｔ_ｉが各焦点位置の時間を表すとすると、１つの掃引の総時間ｔ_ｓはｎ_ｓｔ_ｉである。掃引の完了後、同一の掃引範囲ｎ_ｓであるが掃引方向に少なくとも１つの焦点位置だけ進められた範囲で掃引が再開される。

言い換えると、各掃引において、電子ビームはｎ_ｓ個の焦点位置を順々に照らす。次のビューでは、ビームは先の掃引の第１の焦点位置の隣接焦点位置まで飛び戻り、再びｎ_ｓ個の焦点位置を掃引する。このパターンが、掃引が掃引方向に進む後続の各ビューで繰り返され、各焦点位置はｎ_ｓ回照らされる。

この例において、ｎ_ｓ個の焦点を横切っての電子ビームの掃引は、各掃引後に掃引角が１つの焦点位置だけ進むようにして、各ビューを通るカソード１１６の回転と同期される。掃引と掃引との間に掃引角が１つの焦点位置だけ進むときの焦点間隔は、

で表すことができる。ただし、ｒ_ｇはガントリーの半径を表し、ｆ_ｇはガントリーの回転周波数を表し、ｔ_ｓは１つの掃引の総掃引時間を表し、ｎはアノード１０４の周りの焦点位置の総数を表す。

図７及び８は、複数のビューにおいて標本化されて重複サンプルを生じさせる焦点位置からの典型的なｘ線経路を例示している。図７は、第１のビューにおいて検出器素子７０８に突き当たる焦点位置２４０からのｘ線の経路７０４を示している。図８において、カソード１１６及び検出器アレイ１４４は、１つの焦点位置分である角度サンプリングの増分だけ移動されている。図示のシステムは、検出器素子群が焦点群と同一の角度間隔を有して配置されるように構成されている。その結果、同一の焦点位置２３６から放射される光線は、同一の経路７０４上で検査領域１１２を横断するが、検出器素子７０８に隣接する検出器素子である検出器素子８０４に突き当たる。

検出器素子群がその他の構成で配置されている場合、光線群は同様に横断するが、合致しない経路が同一の経路を通ったものと見なされる。一例において、類似した経路群に対応するサンプル群から同一経路に沿ったサンプル群を生成するために、補間又はそれに類するものが用いられる。

結果として、多数の重複する光線群、すなわち、同一経路上で検査領域１１２を横切ったｘ線群が相異なるビューで標本化される。これらの重複光線群は、更に詳細に後述するように、結合器１６４によって結合される。

図９、１０及び１１は、各重複光線セットを足し合わせることに好適な結合器１６４の構成の例を示している。図９において、検出器アレイ１４４内の複数の検出器素子９０４、９０８、９１２、・・・、及び９１６により、相異なるビューにおいて同一経路上で検査領域１１２を横切ったｘ線がカウントされる。この例において、検出器素子は、例えばテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）検出器などの光子計数検出器素子である。検出器素子９０４−９１６の各々は、それぞれの出力信号すなわち出力パルスをパルスカウンタ９２４に供給する。必要に応じて、信号をパルスカウンタ９２４に伝達するのに先立って該信号を増幅するために、前置増幅器が用いられる。

検出器素子９０４−９１６とパルスカウンタ９２４との間の信号搬送線にデジタルスイッチ９２８が配置されている。スイッチ９２８を閉じることにより、検出器素子９０４−９１６のうちの対応する１つとパルスカウンタ９２４との間に電気接続が構築される。この電気接続は、検出器素子からパルスカウンタ９２４までの信号伝送用の経路を提供する。適切な時にスイッチ９２８を閉じることにより、同一経路に対応する重複信号群がパルスカウンタ９２４に伝達される。パルスカウンタ９２４は信号を合計し、総計信号すなわちデジタル計数値が再構成器１６８に伝達される。

図９においては、１つのパルスカウンタ９２４のみが示されている。しかしながら、システム１００は複数のカウンタ９２４を含む。用いられるカウンタの数は、各掃引角度内の焦点位置の数と検出器アレイ１４４内の検出器素子の数との関数である。例えば、掃引角度内の焦点位置の数がＮｓであり、検出器アレイ内の検出器素子の数がＮｄである場合、カウンタ９２４の総数は、掃引角度内の焦点位置の数と検出器アレイ内の検出器素子の数との積、すなわち、Ｎｓ×Ｎｄである。Ｎｄ個の検出器素子とＮｓ×Ｎｄ個のカウンタ９２４との間には、図１０に例示するように、カウンタ群９２４の交換（スイッチド）マトリクスが用いられる。このようにデータを結合することにより、検出システムから再構成器１６８に伝達されるデータの量が削減され、それにより、システム１００のデータパイプラインの負荷が低減される。

図１０は、図９に示した手法と同様であるが、結晶／フォトダイオード、又は直接変換型検出器素子１００４、１００８、１０１２、・・・、及び１０１６を用いて重複光線を検出し、アナログ電流出力を生成・供給する一手法を示している。各検出器素子の出力は、それぞれの電流−周波数変換器１０２４、１０２８、１０３２、・・・、及び１０３６に伝達される。変換器１０２４−１０３６の出力が、デジタルスイッチ１０４８を介してパルスカウンタ１０４４に伝達される。スイッチ９２８と同様に、スイッチ１０４８の各々は、個々に適時に閉じられ、検出器素子１００４−１０１６のうちの対応する１つとパルスカウンタ１０４４との間に重複光線を表す信号のための電気経路を提供する。パルスカウンタ１０４４はこれらの信号を足し合わせ、総計信号を再構成器１６８に伝達する。上述の手法と同様に、１つのパルスカウンタ１０４４のみが示されているが、重複光線の組ごとに１つのカウンタ１０４４を用いた、カウンタ群１０４４のマトリクスが使用される。

図１１は、結晶／フォトダイオード、又は直接変換型検出器素子１１０４、１１０８、１１１２、・・・、及び１１１６を用いる他の一手法を示している。この構成においては、検出器素子１１０４−１１１６からの重複光線に対応するアナログ電流は、アナログスイッチ１１２８を介してアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１２４に送られる。変換器１１２４は電流を積分して変換する。Ａ／Ｄ変換器１１２４は電流−周波数変換器又はその他の種類の変換器である。変換器１１２４の出力は再構成器１６８に供給される。この例においては１つの変換器１１２４のみが示されているが、認識されるように、変換器１１２４は重複光線の組ごとに設けられる。

図１２は、典型的なアノード／カソードシステムの断面図を例示している。この例において、静止したアノード１０４及び回転するカソード１１６は筐体１２００内に配置されている。筐体１２００は、内部に検査領域１１２が位置する開口を備えたリングの形状をしている。カソード１１６は、カップ状のカソードカップ１２０２と、電子ビーム１２０８を形成するよう電子を放射するエミッタ１２０４とを含んでいる。エミッタ１２０４は、サーマルエミッタ、コールド電界エミッタ、又はその他の種類のエミッタである。

アノード１０４上に電子ビームを導くため、操舵格子１２４、加速格子１２１６、及び静電偏向板１２２０のうちの１つ以上が含められる。上述のように、操舵格子１２４は電子放射をパルス化する。図示した例において、操舵格子１２４は、電子放射の“オン”及び実質的な“オフ”を切り換えて各パルスを生成する。一例において、これは、第１の期間に電子放射を起動し、第２の期間に電子放射を抑制あるいは停止することを含む。

上述のように、集束・偏向ユニット１２８は、パルス化された電子ビーム１２０８をアノード１０４に沿って掃引する。図示した回転式カソードの例において、カソードカップ１２０２に印加される電圧は、高電圧スリップリング又はそれに類するものを介して供給される。必要に応じての熱放散機構１２３２が、焦点が生成されるときにアノード１０４を冷却する。熱放散機構は、例えば水、液体金属、又はこれらに類するもの等、冷却媒体を含む。

図１３は、システム１００を用いてスキャンを行う一手法を例示している。この方法は、１つ以上のビューで、検査領域１１２の周りで焦点を回転させることを含む（１３０４）。各ビューにおいて、焦点はまた、上述のように複数の焦点が生成されるように、アノードに沿って掃引される（１３０８）。複数のビューの間に、各焦点から検出器への経路が焦点ごとに標本化される（１３１２）。同一あるいは実質的に類似した経路上で検査領域１１２を横切った光線に対応する重複光線が結合される（１３１６）。得られたデータが再構成され、体積画像データが生成される（１３２０）。

その他の態様を提示する。

例えば、以上の説明は相異なるビューにおいて生成される対応する焦点が共通の角度位置を有する構成に集中していたが、認識されるように、焦点は、例えば長手方向の一方又は双方においてオフセットを有してもよい。１つのそのような例において、対応する焦点は２つ以上のビュー間で交互配置される。このような構成の１つの利点は、アノードの表面にわたって電力消費が一層均一に分布され得ることである。

図示した実施形態においては、回転式カソード１１６が、焦点を生成する電子ビームを生成・放射する。他の一実施形態においては、静止した電子銃又はカソードが電子ビームをアノード１０４に沿って掃引する。更なる他の一実施形態においては、複数の陰極エミッタが検査領域１１２の周りに静止して分布される。これらエミッタの各々は個々にアドレスすなわち切り換えられ、アノード１０４に沿って順々に焦点を生成する。

他の一実施形態において、スキャナは、静止した円形アノードに沿って掃引する２つ以上の焦点を同時に生成する２つ以上の電子ビームを含む。一例において、これらの電子ビームは、同一のｚ軸位置において、検査領域１１２の周りで角度方向にずらされる。他の一例において、これらの電子ビームは、相異なるｚ軸位置において角度方向にずらされる。更なる他の一例において、これらの電子ビームは、検査領域１１２の周りで同一の角度位置にあり、ｚ軸に沿ってずらされる。

他の一実施形態において、電子ビームは掃引距離の全体にわたって連続的に掃引される。連続的な掃引は、典型的に、アノード１０４の表面上で、概して一層均一なビームエネルギー分布を生じさせる。幾らかの空間的なぼけが生じ得るものの、このようなエネルギー分布の１つの利点は、アノードの基礎的な温度を低下させ得ることである。

図示したシステムにおいては、検出器素子は焦点と同一の角度間隔を有するように構成されていた。代替的な一実施形態においては、検出器素子は異なる方法で構成され、同様に横切ってはいるが合致しない経路が、同一の経路を通ったものと見なされる。一例において、同様であると見なされた光線群が結合器１６４によって結合され、各焦点に関する総計信号が生成される。他の一例においては、補間などを用いて、同一経路を通ったと見なされたサンプル群から、同一経路に沿ったサンプル群が生成される。

他の一実施形態において、焦点は更に、あるいは代替的に、長手方向にアノードに沿って掃引を行う。

図示した実施形態においては、データ結合器１６４はガントリー１０８の外部に示されていた。他の一実施形態においては、データ結合器１６４はガントリー１０８内に配置されてもよい。更なる他の一実施形態においては、データ結合器１６４は、その一部がガントリー１０８内に配置され、且つ他の一部がガントリー１０８の外部に配置されるように分散されてもよい。

他の一実施形態において、アノード１０４は検査領域１１２の周りを回転する。一例において、回転式アノードはここで述べたようにリング状である。他の一例においては、回転式アノードは円弧、又はその他の形状のセグメントである。

好適な実施形態を参照しながら本発明を説明した。以上の詳細な説明を読み、理解した者は改良及び改変に想到し得る。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等範囲に入る限りにおいて、そのような全ての改良及び改変を含むとして解釈されるものである。

Claims (30)

1. ｘ線投影がサンプリングされる複数の角度的なサンプリング区間にわたって、検査領域の周りに配置されたアノードに沿って電子ビームを回転させる回転段階であり、前記電子ビームは長手方向軸の周りを第１の方向に回転する、回転段階；
   各々の角度的なサンプリング区間において、複数の連続した焦点を相異なる焦点位置に生成するように、前記アノードの弧に沿って前記電子ビームを掃引する掃引段階であり、所与の角度的なサンプリング区間に生成される焦点群が、先行する角度的なサンプリング区間に生成された焦点群から角度的にずらされ、且つ前記先行する角度的なサンプリング区間に生成された前記焦点群のうちの部分集合を含む、掃引段階；
   各々の角度的なサンプリング区間において前記複数の焦点の各々から放射されたｘ線投影をサンプリングする標本化段階；及び
   体積画像データを生成するように前記ｘ線投影を再構成する再構成段階；
   を有するコンピュータ断層撮影方法。
2. 角度的なサンプリング区間は、先行する角度的なサンプリング区間に対して、少なくとも１つの焦点位置だけずらされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記電子ビームの掃引開始位置は角度的なサンプリング区間ごとに１つの焦点位置だけ回転する、請求項１に記載の方法。
4. １つの焦点位置からのｘ線投影経路が２つ以上の角度的なサンプリング区間においてサンプリングされる、請求項１に記載の方法。
5. 前記経路の個々のサンプルを結合して該経路の総計信号を生成する段階、を更に含む請求項４に記載の方法。
6. 複数の離散的な焦点を生成するように前記電子ビームをパルス化する段階、を含む請求項１に記載の方法。
7. 前記電子ビームは、前記ｘ線投影をサンプリングする回転式検出器アレイと調和して回転する、請求項１に記載の方法。
8. 前記電子ビームは、前記検査領域の長手方向軸の周りを回転するカソードによって生成される、請求項１に記載の方法。
9. 前記電子ビームは、前記検査領域の周りに前記アノードに隣接し且つ前記アノードからずらされて分布された複数のエミッタによって生成される、請求項１に記載の方法。
10. 前記アノードはリング状にされ、前記検査領域を囲んでいる、請求項１に記載の方法。
11. 前記アノードは円弧状のセグメントである、請求項１に記載の方法。
12. 前記電子ビームは、各々の角度的なサンプリング区間において、６１．７°の角距離にわたって掃引する、請求項１に記載の方法。
13. アノード；
    ｘ線投影が検出される複数の角度的なサンプリング区間にわたって、前記アノードに沿って電子ビームの回転及び掃引を行う電子ビーム源であり、前記電子ビームが、各々の角度的なサンプリング区間において、複数の焦点を相異なる焦点位置に生成するように掃引され、且つ連続した掃引が部分的に重なり合う、電子ビーム源；
    前記複数の焦点の各々から放射されて検査領域を横切ったｘ線投影をサンプリングする検出器アレイ；及び
    体積画像データを生成するように前記ｘ線投影を再構成する再構成器；
    を有し、
    前記電子ビームは、後続の角度的なサンプリング区間において少なくとも１つの焦点位置だけ進み、且つ前記電子ビームは、先行する角度的なサンプリング区間において生成された焦点から掃引される、
    コンピュータ断層撮影システム。
14. 前記電子ビームは、各々の角度的なサンプリング区間において、或る掃引角度にわたって該掃引角度内の最初の焦点位置から掃引され、隣接し合う角度的なサンプリング区間の前記掃引角度は重複した焦点を含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 各焦点は、２つ以上の角度的なサンプリング区間において生成され、サンプリングされる、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記検出器アレイは、相異なる角度的なサンプリング区間において、１つの焦点に関する実質的に同様の経路上で前記検査領域を横断したｘ線を検出することによって、１つの焦点に関する重複光線を検出する、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記重複光線を表す信号を結合して各焦点の総計信号を生成する、重複光線の組ごとのデータ結合器、を更に含む請求項１６に記載のシステム。
18. 前記結合器は、個々の信号を合計するパルスカウンタを含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記結合器は、前記重複光線を表す信号の積分及び変換を行うアナログ−デジタル変換器を含む、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記結合器は、前記重複光線を表すアナログ電流を変換する電流−周波数変換器を含む、請求項１７に記載のシステム。
21. 前記電子ビーム源は、各焦点を生成するために前記電子ビームをパルス化する格子を含む、請求項１３に記載のシステム。
22. 前記電子ビーム源は、前記電子ビームを磁気的に掃引する偏向ユニットを含む、請求項１３に記載のシステム。
23. 前記電子ビーム源は、前記アノードに沿って回転する回転式カソード、前記アノードに沿って前記電子ビームを偏向する静止式カソード、及び前記アノードに隣接して配置された複数の電界エミッタのうちの１つである、請求項１３に記載のシステム。
24. 前記検出器アレイは前記電子ビーム源と調和して回転する、請求項１３に記載のシステム。
25. 前記検出器アレイは光子計数検出器を含む、請求項１３に記載のシステム。
26. 前記検出器アレイは、テルル化カドミウム亜鉛、結晶／フォトダイオード、及び直接変換型検出器素子のうちの１つを含む、請求項１３に記載のシステム。
27. 前記アノードに伝導的に結合され、ｘ線生成中にアノードの熱を放散するアノード冷却システム、を更に含む請求項１３に記載のシステム。
28. 前記冷却システムは、水及び液体金属のうちの一方を使用して前記アノードを冷却する、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記電子ビームは連続ビームである、請求項１３に記載のシステム。
30. 検査領域を囲むアノード；
    前記検査領域の周りを回転するときに繰り返し複数の焦点を相異なる焦点位置に次々と生成する、前記アノードに沿って回転し、且つ複数の焦点位置の範囲に及ぶ移動掃引窓を介して電子ビームを繰り返し掃引するカソードであり、前記移動掃引窓は、２つの連続した電子ビーム掃引において少なくとも１つの同様の焦点が生成されるように移動する、カソード；
    各焦点から放射されたｘ線を検出し、それを表す信号を生成する検出器アレイ；
    実質的に同様の経路上で前記検査領域を横断したｘ線群に対応する信号を結合する結合器；及び
    体積画像データを生成するように前記信号を再構成する再構成器；
    を有するコンピュータ断層撮影システム。

Images