KR101939434B1 - Optimization of the source firing pattern for x-ray scanning systems - Google Patents

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KR101939434B1
KR101939434B1 KR1020157000011A KR20157000011A KR101939434B1 KR 101939434 B1 KR101939434 B1 KR 101939434B1 KR 1020157000011 A KR1020157000011 A KR 1020157000011A KR 20157000011 A KR20157000011 A KR 20157000011A KR 101939434 B1 KR101939434 B1 KR 101939434B1
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윌리엄 마이클 톰슨
윌리엄 로버트 브레큰 라이언허트
에드워드 제임스 몰튼
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라피스캔 시스템스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 소스 파이어링 패턴을 최적화하도록 프로그램된 비회전형 X-선 소스를 갖는 컴퓨터단층촬영시스템에 관한 것이다. 한 실시형태에서, CT 시스템은 고정형 링의 형태로 배열된 다수의 소스와 고정형 링의 형태로 배열된 검출기가 오프셋 구조로 배치된 것을 이용하는 고속 원추형 빔 CT 스캐너이다. 소스 파이어링 패턴은 X-선 소스와 검출기 구조가 오프셋된 구성에 적용되는 소스 파이어링 패턴을 결정하는 방법을 구현하는 제어기에 의하여 얻을 수 있다.The present invention relates to a computer tomography system having a non-recursive X-ray source programmed to optimize the source firing pattern. In one embodiment, the CT system is a high-speed conical beam CT scanner that utilizes a plurality of sources arranged in the form of fixed rings and detectors arranged in the form of fixed rings arranged in an offset configuration. The source firing pattern can be obtained by a controller that implements a method for determining a source firing pattern that is applied to an X-ray source and an arrangement in which the detector structure is offset.

Description

X-선 스캐닝 시스템용 소스 파이어링 패턴의 최적화를 위한 X-선 촬상장치 {OPTIMIZATION OF THE SOURCE FIRING PATTERN FOR X-RAY SCANNING SYSTEMS}Technical Field [0001] The present invention relates to an X-ray imaging apparatus for optimizing a source firing pattern for an X-ray scanning system,

본 발명은 X-선 스캐닝, 특히 컴퓨터 단층촬영(CT) X-선 스캐닝 시스템에 의하여 생성된 이미지의 개선된 재구성에 관한 것이다.The present invention relates to improved reconstruction of images generated by X-ray scanning, in particular, computed tomography (CT) X-ray scanning systems.

본 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 각각 포함되는, 동일한 발명의 명칭으로 2011년 2월 24일자 출원된 미국 가특허출원 61/446,098의 이익을 주장한다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application 61 / 446,098, filed February 24, 2011, which is assigned to the same assignee as the present application, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

본 출원은 또한 2010년 1월 27일자 출원된 PCT/GB2010/050125의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원이고 2009년 1월 28일자 출원된 영국특허출원 0901338.4를 우선권주장한 2011년 7월 27일자 미국특허출원 13/146,645에 관련된 것이다. 상기 언급된 각 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.The present application is also a continuation-in-part application filed on January 27, 2010, filed on domestic date pursuant to United States Patent No. 371 of PCT / GB2010 / 050125, filed on January 27, 2010 and filed on July 27, 2011 with priority to United Kingdom Patent Application 0901338.4 Patent application 13 / 146,645. Each of the above-cited applications is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 또한 2009년 1월 13일자 출원된 PCT/GB2009/001760의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원이고 2008년 7월 15일자 출원된 영국특허출원 0812864.7을 우선권주장한 2011년 3월 11일자 미국특허출원 13/063,467에 관련된 것이다. 상기 언급된 각 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.The present application is also a continuation-in-part of US Patent Application Serial No. 371 of PCT / GB2009 / 001760 filed on January 13, 2009 and filed on March 11, 2011, which claims priority to United Kingdom patent application 0812864.7 filed July 15, Patent application 13 / 063,467. Each of the above-cited applications is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 또한 2009년 9월 13일자 출원된 PCT/GB09/51178의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원이고 2008년 9월 13일자 출원된 영국특허출원 0816823.9를 우선권주장한 2011년 1월 13일자 미국특허출원 13/054,066에 관련된 것이다. 상기 언급된 각 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.This application is also a continuation-in-part of US Patent Application Serial No. 371 of PCT / GB09 / 51178, filed September 13, 2009, and filed on January 13, 2011, which claims priority to United Kingdom patent application 0816823.9 filed on September 13, 2008 Patent application 13 / 054,066. Each of the above-cited applications is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 또한 2011년 2월 22일자 미국특허출원 13/032,593에 관련된 것이다. 상기 언급된 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.This application is also related to United States Patent Application No. 13 / 032,593, filed February 22, The above-mentioned applications are incorporated herein by reference in their entirety.

본 출원은 또한 2009년 5월 26일자 출원된 미국가특허출원 61/181,068을 우선권주장한 2010년 5월 26일자 미국특허출원 12/787,930에 관련된 것이다. 상기 언급된 각 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.This application is also related to United States Patent Application No. 12 / 787,930, filed May 26, 2010, which claims priority to U.S. Patent Application 61 / 181,068, filed May 26, Each of the above-cited applications is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 또한 2009년 5월 26일자 출원된 미국가특허출원 61/181,070을 우선권주장한 2010년 5월 26일자 미국특허출원 12/787,083에 관련된 것이다. 상기 언급된 각 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.This application also relates to United States Patent Application 12 / 787,083, filed May 26, 2010, which claims priority to U.S. Published Patent Application 61 / 181,070, filed May 26, Each of the above-cited applications is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 또한 2009년 6월 16일자 출원된 미국특허 7,949,101의 계속출원인 2011년 4월 14일자 미국특허출원 13/086,708에 관련된 것이다. 상기 언급된 각 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.This application is also related to U.S. Patent Application No. 13 / 086,708, filed April 16, 2011, which is a continuation-in-part of U.S. Patent No. 7,949,101, filed on June 16, Each of the above-cited applications is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 또한 2009년 6월 3일자 출원된 미국가특허출원 61/183,591을 우선권주장한 2010년 6월 3일자 미국특허출원 12/792,931에 관련된 것이다. 상기 언급된 각 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.This application is also related to U.S. Patent Application No. 12 / 792,931, filed June 3, 2010, which claims priority to U.S. Patent Application 61 / 183,591, filed June 3, 2009. Each of the above-cited applications is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 또한 2010년 7월 13일자 출원된 미국특허출원 12/835,682의 계속출원이고 2009년 7월 14일자 출원된 미국가특허출원 61/225,257을 우선권주장한 2012년 1월 9일자 미국특허출원 13/346,705에 관련된 것이다. 상기 언급된 각 출원은 전체 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.This application is also a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 12 / 835,682, filed July 13, 2010, and U.S. Patent Application No. 13 / 346,705. Each of the above-cited applications is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 또한 2009년 5월 26일자 출원된 미국가특허출원 61/181,077을 우선권주장한 2010년 6월 26일자 미국특허출원 12/787,878에 관련된 것이며, 다음의 일부계속출원이다.This application is also related to U.S. Patent Application No. 12 / 787,878, filed on May 26, 2010, U.S. Patent Application 61 / 181,077, filed on May 26, 2010, which is a continuation-in-

1. 2003년 4월 25일자 출원된 영국특허출원 0309387.9를 우선권주장하여 2004년 4월 23일자 출원된 PCT/GB04/01729의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원으로 2005년 10월 25일자 출원되고 미국특허 7,564,939로 공고된 미국특허출원 10/554,656의 계속출원인 2009년 6월 16일자 출원된 미국특허출원 12/485,897의 일부계속출원.1. Priority claim of UK patent application 0309387.9 filed on April 25, 2003, filed on October 25, 2005 as a domestic phase application under PCT / GB04 / 01729 filed on April 23, 2004 under US Patent 371 A continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 12 / 485,897, filed June 16, 2009, which is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 10 / 554,656,

2. 2003년 4월 25일자 출원된 영국특허출원 0309383.8을 우선권주장하여 2004년 4월 23일자 출원된 PCT/GB04/01741의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원으로 2005년 10월 25일자 출원된 미국특허 7,512,215의 계속출원인 2009년 2월 16일자 출원된 미국특허7,903,789의 일부계속출원.2. Priority claim of UK patent application 0309383.8, filed on April 25, 2003, filed on October 25, 2005, as a domestic phase application under PCT / GB04 / 01741 US Patent 371, filed on April 23, 2004 Continued application of U.S. Patent No. 7,512,215, part of U.S. Patent No. 7,903,789, filed on February 16, 2009.

3. 2003년 4월 25일자 출원된 영국특허출원 0309371.3을 우선권주장하여 2004년 4월 23일자 출원된 PCT/GB04/01731의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원으로 2005년 10월 25일자 출원된 미국특허 7,664,230의 일부계속출원.3. Priority claim of UK patent application 0309371.3 filed on April 25, 2003, filed on October 25, 2005, as a domestic phase application under PCT / GB04 / 01731 filed on April 23, 2004, Part of U.S. Patent No. 7,664,230.

4. 2003년 4월 25일자 출원된 영국특허출원 0309374.7을 우선권주장하여 2004년 4월 23일자 출원된 PCT/GB04/01732의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원으로 2005년 10월 25일자 출원되고 미국특허 7,349,525로 공고된 미국특허출원 10/554,569의 계속출원인 2008년 2월 19일자 출원되고 미국특허 7,505,563로 공고된 미국특허출원 12/033,035의 일부계속출원.4. Priority claim of UK patent application 0309374.7 filed on April 25, 2003, filed on October 25, 2005, as a domestic phase application under PCT / GB04 / 01732, filed on April 23, 2004, A continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 10 / 554,569, filed on February 19, 2008, and U.S. Patent No. 7,505,563, which is also known as U.S. Patent No. 7,349,525.

5. 2003년 4월 25일자 출원된 영국특허출원 0309385.3을 우선권주장하여 2004년 4월 23일자 출원된 PCT/GB04/01751의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원으로 2005년 10월 25일자 출원되고 미국특허 7,440,543으로 공고된 미국특허출원 10/554,655의 계속출원인 2008년 9월 16일자 출원되고 미국특허 7,724,868로 공고된 미국특허출원 12/211,219 계속출원으로 2010년 4월 12일자 출원된 미국특허 7,929,663의 일부계속출원.5. Priority claim of UK patent application 0309385.3, filed on April 25, 2003, filed on October 25, 2005, as a domestic phase application under PCT / GB04 / 01751, filed on April 23, 2004, U.S. Patent No. 7,429,868, the continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 10 / 554,655, which is also known as U.S. Patent No. 7,440,543, and U.S. Patent No. 7,929,686, filed on April 12, 2010 Some applications continue.

6. 2003년 4월 25일자 출원된 영국특허출원 0309379.6을 우선권주장하여 2004년 4월 23일자 출원된 PCT/GB04/01747의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원으로 2005년 10월 25일자 출원되고 미국특허 7,684,538로 공고된 미국특허출원 10/554,570의 계속출원인 2010년 1월 29일자 출원된 미국특허 8,085,897의 일부계속출원.6. Priority to United Kingdom Patent Application 0309379.6 filed on April 25, 2003, filed on October 25, 2005, as a domestic phase application pursuant to United States Patent No. 371, PCT / GB04 / 01747 filed on April 23, 2004 Part of U.S. Patent No. 8,085,897, filed on January 29, 2010, which is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 10 / 554,570,

7. 2005년 12월 16일자 출원된 영국특허출원 0525593.0을 우선권주장하여 2006년 12월 15일자 출원된 PCT/GB2006/004684의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원으로 2011년 1월 25일자 공고된 미국특허 7,876,879와 2008년 6월 19일자 출원된 미국특허출원 12/141,005의 일부계속출원.7. Priority claim of United Kingdom patent application 0525593.0, filed December 16, 2005, filed on domestic application filed on January 25, 2011, pursuant to United States Patent No. 371 of PCT / GB2006 / 004684 filed on December 15, 2006 U.S. Patent No. 7,876,879 and U.S. Patent Application No. 12 / 141,005 filed on June 19, 2008.

8. 2003년 4월 25일자 출원된 영국특허출원 0812864.7을 우선권주장하여 2004년 4월 23일자 출원된 PCT/GB04/001732의 미국특허법 371조항에 따른 국내단계출원으로, 2005년 10월 25일자 출원되어 미국특허 7,349,525로 공고된 미국특허출원 10/554,569의 계속출원인, 2008년 2월 19일자 출원되어 미국특허 7,505,563으로 공고된 미국특허출원 12/033,035의 계속출원인, 2009년 2월 2일자 출원된 미국특허출원 12/364,067의 계속출원인, 2009년 6월 4일자 출원되어 미국특허 8,094,784로 공고된 미국특허출원 12/478,757의 계속출원인, 2011년 12월 7일자 출원된 미국특허출원 13/313,854의 일부계속출원. 아울러, 미국특허출원은 2008년 7월 15일자 출원된 영국특허출원 0812864.7을 우선권주장하여 출원된 것이다.8. Priority to United Kingdom patent application 0812864.7 filed on April 25, 2003, filed on October 25, 2005, filed in domestic application pursuant to United States Patent No. 371 of PCT / GB04 / 001732 filed on April 23, 2004 A continuation of United States Patent Application No. 10 / 554,569, filed February 19, 2008, and United States Patent Application No. 12 / 033,035, United States Patent No. 7,505,563, filed February 2, 2009 Continuing applicant of patent application 12 / 364,067, continuation of United States patent application 12 / 478,757, filed June 4, 2009, United States patent 8,094,784, part of United States patent application 13 / 313,854, filed December 7, 2011 Application. In addition, the U.S. patent application is filed by priority of British patent application 0812864.7 filed on July 15, 2008.

9. 2009년 2월 26일자 출원된 미국가특허출원 61/155,572 및 2009년 2월 25일자 출원된 영국특허출원 0903198.0을 우선권주장하여 2010년 2월 25일자 출원된 미국특허출원 12/712,476의 일부계속출원.9. Part of US Patent Application No. 61 / 155,572, filed February 26, 2009, and United States Patent Application 12 / 712,476, filed February 25, 2010, which claims priority to United Kingdom Patent Application 0903198.0 filed February 25, Application.

상기 언급된 PCT, 외국출원 및 미국특허출원과, 이들에 관련된 출원들이 그 전체가 본원 발명에 참고문헌으로서 인용된다.The above-mentioned PCT, foreign and US patent applications, and related applications are incorporated herein by reference in their entirety.

현재에는 보안검사, 의료진단, 프로세스 이미지화, 비파괴검사 등을 포함하는 다양한 목적을 위하여, 어떠한 대상물의 내부의 3-차원 이미지가 통상적인 X-선 시스템을 이용하여 생성된다. 현재 여러 상이한 시스템 구성은 3차원 이미지를 생성하기 위하여 사용되는 이미지 스캐닝 데이터를 생성하기 위하여 존재한다.Currently, for various purposes, including security checks, medical diagnostics, process imaging, nondestructive testing, etc., a three-dimensional image of the interior of any object is created using a conventional X-ray system. Currently, several different system configurations exist to generate image scanning data used to generate a three-dimensional image.

하나의 예시적인 시스템에서, X-선 소스는 검사 대상물을 중심으로 하여 회전된다. 소스로부터 X-선의 시준된 팬-빔(fan-beam)이 검사대상물을 통하여 소스로부터 대상물의 반대측에 배치된 1차원 어레이의 X-선 검출기로 보내진다. 전송 X-선 데이터는 2차원 사이노그램(sinogram)을 형성하도록 여러 각도에서 수집된다. 이러한 정보는 이미지재구성 알고리즘을 통하여 검사대상물의 2차원 단면이미지를 생성한다.In one exemplary system, the X-ray source is rotated about the inspected object. A collimated fan-beam of X-rays from the source is sent to the one-dimensional array of X-ray detectors placed on the opposite side of the object from the source through the inspected object. The transmitted X-ray data is collected at various angles to form a two-dimensional sinogram. This information generates a two-dimensional cross-sectional image of the object to be inspected through an image reconstruction algorithm.

다른 예시적인 시스템에서, X-선 소스는 X-선을 원추형 방사선으로 방사하고 이는 대상물을 통과하여 소스의 반대측에 배치된 2차원 어레이의 X-선 검출기로 보내진다. 소스와 검출기는 검사대상물을 중심으로 하여 회전하고 그 결과의 X-선 투사 데이터는 3차원 이미지로 재구성된다.In another exemplary system, the X-ray source radiates X-rays into conical radiation, which is passed through the object and directed to a two-dimensional array of X-ray detectors located on the opposite side of the source. The source and detector rotate about the object to be inspected and the resulting X-ray projection data is reconstructed into a three-dimensional image.

다른 예시적인 시스템에서, 검사대상물이 실질적으로 직선궤도를 따라 이동하고 개선된 3차원 이미지를 얻기 위하여 소스와 검출기 조립체가 대상물 이동축선에 대하여 수직인 평면에서 회전한다. 이러한 경우에 있어서, 소스는 대상물을 중심으로 하여 나선운동을 하고, 소스 포인트(source point)의 궤적은 대상물을 중심으로 하는 원통체의 표면에 위치하게 된다. 대상물이 소스와 검출기의 평면을 통하여 이동하는 속도는 소스와 검출기 조립체가 대상물을 중심으로 하여 회전하는 속도에 비례하며 그 비율은 나선의 피치로서 설명된다.In another exemplary system, the object and the detector assembly rotate in a plane perpendicular to the object movement axis to move the object to be inspected substantially along a linear orbit and obtain an improved three-dimensional image. In this case, the source makes a spiral motion about the object, and the locus of the source point is located on the surface of the cylindrical body centered on the object. The rate at which the object moves through the plane of the source and detector is proportional to the rate at which the source and detector assemblies rotate about the object, and the ratio is described as the pitch of the helix.

본원 출원인은 단일의 진공케이스내에 하나 이상의 전자총과 하나 이상의 고전압 애노드를 구비한 X-선 소스를 구현하는 새세대의 X-선 시스템을 개발하였다. 이러한 시스템에서, X-선 소스는 어떠한 선택된 순서로 여기될 수 있는 다중그리드 제어형 전자총을 이용하여 검사대상물을 중심으로 하여 X-선 빔의 비순차적 운동을 허용하고, 각 소스로부터의 전자빔은 검사대상물의 둘레에 분포된 애노드부분을 조사하도록 향하게 된다. 이는 동적이고 고효율의 대상물 이미지화의 조건에 부합하는 고속으로 소스의 궤적이 비나선형으로 만들어지도록 한다. 부가적으로, 정전제어하에 전자총의 신속한 전환은 가동부품을 사용하지 않고 X-선 튜브의 유효초점의 신속한 이동과 단층 X-선 스캔 데이터 셋트의 신속한 생성이 이루어질 수 있도록 한다.The Applicant has developed a new generation X-ray system that implements an X-ray source with one or more electron guns and one or more high voltage anodes in a single vacuum case. In such a system, the X-ray source allows non-sequential movement of the X-ray beam around the object to be inspected using a multiple grid controlled electron gun that can be excited in any selected order, Which is distributed around the anode. This allows the trajectory of the source to be non-spiraling at high speeds consistent with the requirements of dynamic and highly efficient object imaging. In addition, rapid switching of the electron gun under electrostatic control allows fast movement of the effective focus of the X-ray tube and rapid creation of a single X-ray scan data set without the use of moving parts.

전자총의 파이어링 순서(firing sequence)를 적당히 구성함으로서, 통상적인 시스템 보다 매우 빠른 속도로 최적한 셋트의 X-선 투사 데이터가 수집될 수 있다. 이러한 시스템의 예가 상기 언급되고 본문에 인용된 특허출원에 기술되어 있다.By properly configuring the firing sequence of the electron gun, an optimal set of X-ray projection data can be collected at a much faster rate than conventional systems. Examples of such systems are described in the above-referenced patent applications cited herein.

본원 출원인은 전자총의 순차적인 파이어링 방법을 이미 언급한 바 있으나, 이미지 아티팩트(image artifacts)의 생성을 방지하기 위하여 전자총의 순서를 최적하게 파이어링하는 개선된 방법을 개발할 필요가 있다. While the Applicant has already mentioned sequential firing methods of electron guns, there is a need to develop an improved method of optimally firing sequences of electron guns to prevent the creation of image artifacts.

특히, 본원 출원인은 X-선 소스의 통상적인 나선운동이 한정된 샘플링 때문에 결과적으로 이미지 아티팩트가 형성되는 대상물내의 투사공간의 차선의 샘플링의 결과를 보이는 것을 인식하게 되었다. 또한 본원 출원인은 다중이미터 X-선 소스 기술의 이용을 통하여 나선스캐닝구조를 보이지 않고 개선된 3차원 이미지를 생성할 수 있는 최적한 소스 파이어링 순서가 결정될 수 있음을 인식하게 되었다.In particular, the Applicant has recognized that conventional spiral motion of the X-ray source results in sampling of lanes of the projection space in the object in which the image artifact is formed as a result of limited sampling. Applicants have also realized that through the use of multi-emitter X-ray source technology, an optimal source firing sequence can be determined that does not exhibit a spiral scanning structure and can produce an improved three-dimensional image.

본 발명은 컴퓨터 단층촬영(CT) X-선 스캐닝 시스템에 의하여 발생된 이미지의 개선된 재구성에 관한 것으로, X-선 촬상장치를 제공하는데 있다.The present invention relates to an improved reconstruction of an image generated by a computed tomography (CT) X-ray scanning system, and to an X-ray imaging apparatus.

한 실시형태에서, 본 발명은 길이를 갖는 대상물의 방사선이미지를 얻기 위한 X-선 촬상장치를 제공하는바, 이 장치가 대상물의 둘레에 제1 링의 형태로 배열된 다수의 X-선 튜브와, 파이어링 패턴에 따라서 상기 각 X-선 소스가 X-선을 방출할 수 있도록 구성된 제어기를 포함하되; 각 X-선 튜브가 사전에 정의된 수의 X-선 소스를 포함하며, 각 X-선 소스는 인접한 소스로부터 등간격을 두고 배치되고, 각 X-선 소스는 사전에 정의된 방출시간중에 X-선을 방출하며; 상기 파이어링 패턴은 X-선 소스로부터의 X-선이 길이를 갖는 가상 원통체의 표면상에 실질적으로 균일하게 분포될 수 있도록 하며, 가상 원통체는 대상물의 둘레에 배치되고 가상 원통체의 길이가 대상물의 길이 보다 길거나 같다. X-선 소스는 고정적이다.In one embodiment, the present invention provides an x-ray imaging apparatus for obtaining a radiation image of an object having a length, the apparatus comprising a plurality of x-ray tubes arranged in the form of a first ring around an object And a controller configured to allow each of the X-ray sources to emit X-rays according to a firing pattern, Each X-ray tube comprising a predefined number of X-ray sources, each X-ray source being spaced equidistant from adjacent sources, each X-ray source having an X - emit a line; The firing pattern allows the X-rays from the X-ray source to be distributed substantially evenly over the surface of the imaginary cylinder having a length, wherein the imaginary cylinder is arranged around the object and the length of the imaginary cylinder Is longer than or equal to the length of the object. The X-ray source is stationary.

선택적으로, 가상 원통체의 길이는 대상물의 길이에 거리를 합한 것과 동일하며, 상기 거리는 0 mm ~ 100 mm 의 범위이다. 파이어링 패턴은 X-선 소스가 비순차적인 순서로 X-선을 방출할 수 있도록 한다. 파이어링 패턴은 X-선 소스가 비나선형 패턴으로 X-선을 방출할 수 있도록 한다. 파이어링 패턴은 회전불변이다.Optionally, the length of the imaginary cylinder is equal to the length of the object plus the distance, said distance being in the range of 0 mm to 100 mm. The firing pattern allows the X-ray source to emit X-rays in a non-sequential order. The firing pattern allows the X-ray source to emit X-rays in a non-spiral pattern. The firing pattern is rotationally invariant.

선택적으로, X-선 촬상장치는 다수의 복셀(voxel)을 포함하는 재구성 볼륨(reconstruction volume)을 정의하며, X-선은 다수의 각도에서 재구성 볼륨의 각 복셀과 교차하고, 상기 다수의 각도는 0도 ~ 360도 범위에 실질적으로 균일하게 분포된다. 또한 X-선 촬상장치는 다수의 X-선 소스로부터 방출된 X-선이 대상물을 통과한 후에 검출될 수 있도록 대상물의 둘레에 제2 링의 형태로 배열된 다수의 센서를 더 포함하고, 센서는 사전에 정의된 축선을 따라 X-선 소스로부터 오프셋(offset)되어 있다.Optionally, the x-ray imaging device defines a reconstruction volume comprising a plurality of voxels, wherein the x-ray intersects each voxel of the reconstruction volume at multiple angles, And is substantially uniformly distributed in the range of 0 to 360 degrees. The X-ray imaging apparatus further includes a plurality of sensors arranged in the form of a second ring around the object so that X-rays emitted from the plurality of X-ray sources can be detected after passing through the object, Is offset from the x-ray source along a predefined axis.

다른 실시형태에서, 본 발명은 길이를 갖는 대상물의 방사선이미지를 얻기 위한 X-선 촬상장치를 제공하는바, 이 장치가 다수의 X-선 튜브와, 파이어링 패턴에 따라서 상기 각 X-선 소스가 X-선을 방출할 수 있도록 구성된 제어기를 포함하되; 각 X-선 튜브가 사전에 정의된 수의 X-선 소스를 포함하며 각 X-선 소스는 사전에 정의된 방출시간중에 X-선을 방출하고, 상기 X-선 소스는 대상물의 이동방향에 수직인 평면에서 원형 패턴으로 배열되며; 상기 파이어링 패턴은 상기 소스가 회전불변인 순서로 파이어링될 수 있도록 한다. 작동중에 X-선 소스는 고정적이다.In another embodiment, the present invention provides an x-ray imaging apparatus for obtaining a radiation image of an object having a length, the apparatus comprising a plurality of x-ray tubes, A controller configured to emit X-rays; Each X-ray tube comprising a predefined number of X-ray sources, each X-ray source emitting X-rays during a predefined release time, Arranged in a circular pattern in a vertical plane; The firing pattern allows the source to be fired in the order that the source is rotationally invariant. The X-ray source is stationary during operation.

선택적으로, 대상물은 속도가 250 mm/s ~ 500 mm/s 의 범위인 컨베이어 벨트를 따라 이동한다. 파이어링 패턴은 X-선 소스로부터의 X-선이 길이를 갖는 가상 원통체의 표면에 균일하게 분포될 수 있도록 하고, 가상 원통체는 대상물의 둘레에 배치되고 가상 원통체의 길이는 대상물의 길이보다 길거나 같다. 가상 원통체의 길이는 대상물의 길이에 거리를 합한 것과 동일하며, 상기 거리는 0 mm ~ 100 mm 의 범위이다.Optionally, the object moves along a conveyor belt having a speed in the range of 250 mm / s to 500 mm / s. The firing pattern allows the X-rays from the X-ray source to be uniformly distributed over the surface of a virtual cylinder having a length, the virtual cylinder is disposed around the object, and the length of the virtual cylinder is the length of the object Longer or equal. The length of the imaginary cylinder is equal to the length of the object plus the distance, which ranges from 0 mm to 100 mm.

선택적으로, X-선 촬상장치는 투사데이터를 생성하기 위한 다수의 검출기를 더 포함하고, 제어기가 상기 투사데이터에 기반한 파이어링 패턴을 수정한다. 선택적으로, X-선 촬상장치는 투사데이터를 생성하기 위한 다수의 검출기를 더 포함하고, 소스와 검출기는 조합하여 다중대칭성을 보인다.Optionally, the X-ray imaging apparatus further comprises a plurality of detectors for generating projection data, and the controller modifies the firing pattern based on the projection data. Optionally, the X-ray imaging apparatus further comprises a plurality of detectors for generating projection data, wherein the source and the detector exhibit multiple symmetry.

다른 실시형태에서, 재구성 볼륨을 정의하는 X-선 촬상장치를 제공하는바, 이 장치가 다수의 X-선 튜브; 다수의 검출기와; 파이어링 패턴에 따라서 상기 X-선 소스가 X-선을 방출할 수 있도록 구성된 검출기를 포함하되; 각 X-선 튜브가 사전에 정의된 수의 X-선 소스를 포함하며 각 X-선 소스가 사전에 정의된 방출시간중에 X-선을 방출하고, 작동중에, X-선 소스가 고정적이며 X-선 소스가 평면상에 배치되고; 검출기는 소스의 평면에 평행한 적어도 하나의 평면상에 배치되며 이를 위하여 검출기와 소스가 공통의 평면에 배치되지 않고 검출기가 투사데이터를 생성하며; 상기 파이어링 패턴은 X-선 소스가 다수의 각도에서 재구성 볼륨의 각 복셀에 교차하는 X-선을 방출하도록 하고 상기 다수의 각도가 0도 ~ 360도의 범위에서 실질적으로 균일하게 분포된다.In another embodiment, there is provided an x-ray imaging apparatus for defining a reconstruction volume, the apparatus comprising: a plurality of x-ray tubes; A plurality of detectors; And a detector configured to allow the X-ray source to emit X-rays in accordance with a firing pattern; Wherein each X-ray tube comprises a predefined number of X-ray sources and each X-ray source emits X-rays during a predefined release time, and during operation, the X- The line source is arranged on a plane; The detector is disposed on at least one plane parallel to the plane of the source and for which the detector and the source are not arranged in a common plane and the detector generates the projection data; The firing pattern causes the X-ray source to emit X-rays crossing each voxel of the reconstruction volume at multiple angles and the plurality of angles are distributed substantially uniformly in the range of 0 to 360 degrees.

선택적으로, 파이어링 패턴은 X-선 소스로부터의 X-선이 길이를 갖는 가상 원통체의 표면에 균일하게 분포될 수 있도록 하고, 가상 원통체는 대상물의 둘레에 배치되고 가상 원통체의 길이는 대상물의 길이보다 길거나 같다. 가상 원통체의 길이는 대상물의 길이에 거리를 합한 것과 동일하며, 상기 거리는 0 mm ~ 100 mm 의 범위이다. 투사데이터를 이용하는 재구성방법의 구현을 위한 데이터저장조건은 순차적 또는 나선형 파이어링 패턴으로부터 생성된 투사데이터를 이용하는 재구성방법의 구현을 위한 데이터저장조건 보다 작다. 투사데이터를 이용하는 재구성방법의 구현을 위한 계산처리능력조건은 순차적 또는 나선형 파이어링 패턴으로부터 생성된 투사데이터를 이용하는 재구성방법의 구현을 위한 계산처리능력조건 보다 작다.Alternatively, the firing pattern may be such that the X-rays from the X-ray source are uniformly distributed over the surface of the imaginary cylinder having the length, the imaginary cylinder is arranged around the object and the length of the imaginary cylinder is It is longer than or equal to the length of the object. The length of the imaginary cylinder is equal to the length of the object plus the distance, which ranges from 0 mm to 100 mm. The data storage conditions for the implementation of the reconstruction method using the projection data are smaller than the data storage conditions for the implementation of the reconstruction method using the projection data generated from the sequential or spiral firing pattern. The computational processing capability condition for implementing the reconstruction method using projection data is less than the computational processing capability condition for the implementation of the reconstruction method using projection data generated from a sequential or spiral firing pattern.

본 발명의 상기 언급된 실시형태 및 다른 실시형태가 첨부도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.The above-mentioned embodiments and other embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징들 그리고 이점들이 첨부도면에 관련하여 상세히 설명함으로서 명백히 이해될 수 있을 것이다.These and other features and advantages of the present invention will be apparent from and elucidated with reference to the appended drawings.

도 1은 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 X-선 이미터를 보인 사시도.
도 2는 도 1에서 보인 바와 같은 다수의 이미터 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 X-선 촬상시스템의 다이아그램.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 X-선 촬상시스템의 개략적인 구성을 보인 다이아그램.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 X-선 촬상시스템의 개략적인 구성을 보인 다이아그램.
도 5는 실시간 단층촬영(RTT) 시스템의 예시적인 구조를 보인 설명도.
도 6은 원통체의 표면에 규칙적으로 배열된 격자상에 소스위치를 보인 설명도.
도 7a는 나선구조를 이용하는 샘플링 패턴의 구성을 보인 설명도.
도 7b는 본 발명의 방법에 의하여 생성된 파이어링 패턴을 이용하는 샘플린 패턴의 제2 구성을 보인 설명도.
도 8은 여러 파이어링 패턴에 대한 투영밀도의 프로파일을 보인 그래프.Figure 1 is a perspective view of an X-ray emitter suitable for use with the present invention.
Figure 2 is a diagram of an X-ray imaging system according to the present invention comprising a plurality of emitter units as shown in Figure 1;
3 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray imaging system according to a second embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray imaging system according to a third embodiment of the present invention.
5 is an explanatory diagram showing an exemplary structure of a real time tomography (RTT) system;
6 is an explanatory view showing a source position on a grating regularly arranged on a surface of a cylindrical body;
FIG. 7A is an explanatory diagram showing a configuration of a sampling pattern using a spiral structure; FIG.
7B is an explanatory diagram showing a second configuration of a sampled lean pattern using a firing pattern generated by the method of the present invention;
8 is a graph showing the projection density profile for various firing patterns.

본 발명은 여러 실시형태로 설명된다. 다음의 설명은 본 발명의 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위하여 제공된다. The invention is described in several embodiments. The following description is presented to enable one having ordinary skill in the art to practice the present invention.

본문에 사용된 언어는 어느 하나의 특정 실시형태를 일반적으로 부인하는 것으로 해석하거나 이에 사용하는 용어의 의미를 넘어서는 특허청구범위를 제한하고자하는 것은 아니다. 본문에 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태 및 적용예에 적용될 수 있다. 또한, 사용된 표현 및 용어는 실시형태들을 설명하기 위한 것으로서 어떠한 제한을 두기 위한 것으로 간주되어서는 안 된다. 따라서, 본 발명은 다수의 다른 실시형태, 수정실시형태 및 설명된 원리 및 특징들과 일치하는 등가의 실시형태를 포괄하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 본 발명을 불필요하게 또는 모호하게 하지 않도록 명확성을 위하여 본 발명에 관련된 기술분야에서 공지된 기술적인 자료에 관한 정보는 상세하게 설명되지 않았다.The language used herein should not be construed as generally disclaiming any particular embodiment, nor is it intended to limit the scope of the appended claims. And the generic principles defined herein may be applied to other embodiments and applications without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, the terms and expressions used are intended to be illustrative only and not to be considered as limiting the scope of the embodiments. Accordingly, the present invention is intended to encompass a broad range encompassing many different embodiments, modifications, and equivalent embodiments consistent with the principles and features described. In order not to unnecessarily obscure or obscure the present invention, information regarding technical data known in the technical field related to the present invention has not been described in detail.

도 1은 애노드(32)가 한 셋트의 전자총(18)에 의하여 조사되고 전체 조립체가 진공엔빌로프(25)내에 배치된 다중이미터형 X-선 소스(10)를 보이고 있다. 각 전자소스는 일련의 제어핀(30)을 통하여 전자총 조립체에 인가되는 전위에 의하여 제어된다. 공통의 초점전위(28)가 애노드의 열부하에 대한 이미지의 공간해상도의 균형을 유지하기 위하여 각 전자총의 초점을 제어할 수 있다. 당해 기술분야의 전문가라면 다른 전자총의 구조가 애노드의 영역을 선택적으로 조사할 수 있도록 구성될 수 있고 이러한 모든 실시형태가 본 발명의 범위내에 속할 수 있음을 알 수 있을 것이다.Figure 1 shows a multi-emitter X-ray source 10 in which an anode 32 is irradiated by a set of electron guns 18 and an entire assembly is placed within a vacuum envelope 25. Each electron source is controlled by a potential applied to the electron gun assembly through a series of control pins 30. The common focus potential 28 can control the focus of each electron gun to balance the spatial resolution of the image with respect to the thermal load of the anode. It will be appreciated by those skilled in the art that other electron gun structures may be configured to selectively illuminate an area of the anode and that all such embodiments may fall within the scope of the present invention.

다중초점 X-선 튜브(10)는 세라믹 포머(ceramic former)(12)와 이러한 포머의 측면부(14, 16) 사이에 연장된 전자총, 즉, 이미터요소(18)을 포함한다. 그리드 와이어(20)의 형태인 다수의 그리드 요소가 포머(12)상에 지지되고 이미터요소(18)에 평행한 평면에서 이러한 이미터요소에 수직인 두 측면부(14, 16) 사이의 간극으로 연장된다. 초점와이어(22)의 형태인 다수의 초점요소가 그리드 와이어의 반대측 의 다른 평면에서 이미터요소에 지지된다. 초점와이어(22)는 그리드 와이어(20)에 평행하고 그리드 와이어와 같은 간격을 주고 서로 간격을 두고 있으며, 각 초점와이어(22)는 그리드 와이어(20)의 각각에 정렬되어 있다.The multi-focal x-ray tube 10 includes a ceramic former 12 and an electron gun, or emitter element 18, extending between the side portions 14, 16 of such a former. A number of grid elements in the form of a grid wire 20 are supported on the formers 12 and spaced in a plane parallel to the emitter elements 18 by a gap between the two side portions 14, . A number of focus elements in the form of a focal wire 22 are supported on the emitter element in another plane on the opposite side of the grid wire. The focal wires 22 are parallel to the grid wires 20 and spaced from one another at equal intervals as grid wires and each focal wire 22 is aligned with each of the grid wires 20.

소스(10)는 이미터 유닛(25)의 하우징(24)내에 수용되어 있으며 포머(12)가 하우징(24)의 기부(24a)에 지지되어 있다. 초점와이어(22)는 이미터 요소(18)에 평행하게 연장된 두 지지레일(26a, 26b)상에 지지되고 포머(12)로부터 간격을 두고 있으며, 지지레일은 하우징의 기부(24a)에 착설되어 있다. 지지레일(26a, 26b)은 전기적으로 전도성이어서 모든 초점와이어(22)가 함께 전기적으로 연결된다. 하나의 지지레일(26a)이 초점와이어(22)의 전기적인 연결이 이루어질 수 있도록 하우징의 기부(24a)를 통하여 돌출된 코넥터(28)에 연결된다. 각 그리드 와이어(20)는 포머의 측면부(16)의 하측으로 연장되고 각 그리드 와이어(20)를 위하여 별도로 전기적인 연결이 이루어질 수 있도록 각 전기적인 코넥터(30)에 연결된다.The source 10 is housed within the housing 24 of the emitter unit 25 and the former 12 is supported on the base 24a of the housing 24. The focal wire 22 is supported on two support rails 26a and 26b extending parallel to the emitter element 18 and spaced from the former 12 and the support rails are mounted on the base 24a of the housing. . The support rails 26a, 26b are electrically conductive so that all the focal wires 22 are electrically connected together. One support rail 26a is connected to the connector 28 protruding through the base portion 24a of the housing so that the focal wire 22 can be electrically connected. Each grid wire 20 extends below the sides 16 of the formers and is connected to each electrical connector 30 so that a separate electrical connection can be made for each grid wire 20.

애노드(32)가 하우징의 측벽(24b, 24c) 사이에 지지된다. 애노드는 이미터요소(18)에 평행하게 연장된다. 따라서, 그리드와 초점와이어(20, 22)는 이미터요소(18)와 애노드(32) 사이에 연장된다. 애노드에 대한 전기적인 코넥터(34)가 하우징의 측벽(24b)을 통하여 연장된다.The anode 32 is supported between the side walls 24b, 24c of the housing. The anode extends parallel to the emitter element 18. Thus, the grid and focus wires 20,22 extend between the emitter element 18 and the anode 32. [ An electrical connector 34 for the anode extends through the side wall 24b of the housing.

이미터요소(18)는 포머의 단부에 지지되고 하우징의 다른 코넥터(36, 38)를 통하여 이에 공급되는 전류에 의하여 가열된다.The emitter element 18 is supported at the end of the former and heated by the current supplied thereto through the other connectors 36, 38 of the housing.

한 위치로부터 전자빔을 발생하기 위하여, 한쌍의 인접한 그리드 와이어(20)가 이미터요소(18)에 대하여 양전위인 추출전위에 연결될 수 있는 한편, 나머지 그리드 와이어는 이미터요소(18)에 대하여 음전위인 차단전위에 연결된다. 와이어(20)의 쌍이 전자를 추출하기 위하여 사용되는 것을 선택함으로서, 전자빔의 위치가 선택될 수 있다. 전자가 애노드(32)에 충돌하는 지점에서 애노드로부터 X-선이 방출될 것이므로, X-선 소스의 위치는 그리드 와이어의 추출쌍을 선택함으로서 선택될 수 있다. 초점와이어(22)는 그리드 와이어(20)에 대하여 모두 양전위로 유지되므로 어떠한 쌍의 그리드 와이어 사이에서 추출된 전자가 통과하여 대응하는 초점와이어(22)에 의하여 집속된다.A pair of adjacent grid wires 20 may be connected to an extraction potential that is positive with respect to the emitter element 18 while the remaining grid wires are connected to the emitter element 18 at a negative potential Is connected to the blocking potential. By choosing which pair of wires 20 is used to extract electrons, the position of the electron beam can be selected. Since the X-ray will be emitted from the anode at the point where the electrons collide with the anode 32, the position of the X-ray source can be selected by selecting the extraction pair of grid wires. Since the focus wires 22 are all positively held with respect to the grid wires 20, the extracted electrons between any pair of grid wires pass and are focused by the corresponding focus wires 22.

도 2는 정확한 시간이 그리드제어시스템(조사될 애노드의 영역을 결정함) 사이에 유지되는 다중이미터 X-선 튜브 기반의 X-선 촬상시스템을 위한 적당한 제어시스템과 X-선 소스 어레이로부터의 데이터 획득을 보이고 있다. 이미지재구성엔진이 작업자의 검사를 위하여 2차원 투사데이터를 3차원 데이터 셋트로 조합한다.FIG. 2 is a schematic diagram of an exemplary x-ray tube-based x-ray imaging system with an appropriate control system for multiple x-ray tube-based x-ray imaging systems in which the correct time is maintained between the grid control system (which determines the area of the anode to be irradiated) Data acquisition. The image reconstruction engine combines the two-dimensional projection data into a three-dimensional data set for the inspection of the operator.

X-선 스캐너(50)는 통상적인 구조로 구성되고 스캐너중심축선 X을 중심으로 하는 원호에 배열되고 X-선은 스캐너축선 X을 향하여 방출되도록 배향된 이미터 유닛(25)의 어레이를 포함한다. 센서(52)의 링이 이미터의 내부에 배치되고 스캐너축선을 향하여 내측으로 향하고 있다. 센서(52)와 이미터 유닛(25)은 축선 X 를 따라 서로 어긋나게 배열되어 있어 이미터 유닛으로부터 방출된 X-선은 대상물을 통하여 이들에 가장 가까운 센서에 보내지고 이들로부터 가장 원격한 다수의 센서에 의하여 검출된다.각 소스로부터 X-선을 검출할 센서(52)의 수는 튜브(25)에서 각 소스위치로부터 방출된 X-선의 팬의 폭에 따라 달라진다. 스캐너는 도 2에서 기능블록으로 보인 다수의 기능을 수행하는 제어시스템에 의하여 제어된다. The X-ray scanner 50 comprises an array of emitter units 25 arranged in a conventional structure and arranged in an arc centered on the scanner center axis X and the X-rays oriented to be emitted towards the scanner axis X . The ring of sensor 52 is disposed inside the emitter and directed inward toward the scanner axis. The sensor 52 and the emitter unit 25 are arranged so as to be offset from each other along the axis X so that the X-rays emitted from the emitter unit are sent to the sensor closest to them through the object, The number of sensors 52 for detecting X-rays from each source depends on the width of the fan of the X-rays emitted from each source position in the tube 25. The scanner is controlled by a control system that performs a number of functions shown in Figure 2 as function blocks.

시스템제어블록(54)은 이미지 디스플레이 유닛(56), X-선 튜브 제어블록(58) 및 이미지재구성블록(60)을 제어하고 이들로부터의 데이터를 수신한다. X-선 튜브제어블록(58)은 각 이미터 유닛(25)에서 초점와이어(22)의 전위를 제어하는 초점제어블록(62), 각 이미터 유닛(25)에서 각 그리드 와이어(32)의 전위를 제어하는 그리드제어블록(64)과, 각 이미터 블록의 애노드(32)에 대한 전력과 이미터 요소(18)에 대한 전력을 공급하는 고전압원(68)을 제어한다. 이미지재구성블록(40)은 센서(52)를 제어하고 이로부터의 데이터를 수신하는 센서제어블록(70)를 제어하고 이로부터 데이터를 수신한다,The system control block 54 controls the image display unit 56, the X-ray tube control block 58 and the image reconstruction block 60 and receives data therefrom. The X-ray tube control block 58 includes a focus control block 62 for controlling the potential of the focus wire 22 in each emitter unit 25, a focus control block 62 for controlling the potential of each grid wire 32 in each emitter unit 25, A grid control block 64 for controlling the potential and a high voltage source 68 for supplying power to the anode 32 and emitter element 18 of each emitter block. The image reconstruction block 40 controls and receives data from the sensor control block 70, which controls the sensor 52 and receives data therefrom.

작동에 있어서, 스캔되는 대상물은 축선 X 를 따라서 통과하고, X-선 빔이 X-선 튜브(25)로부터 대상물을 통하여 향한다. 각 스캐닝 사이클에서, 각 튜브(25)내에서 각 소스의 위치가 한번 사용되고, 스캐닝 사이클은 대상물이 축선 X 를 따라 이동할 때 반복된다. 각 소스위치는 대상물을 통과한 후에 다수의 센서(52)에 의하여 검출되는 X-선의 팬을 발생한다.In operation, the object to be scanned passes along the axis X and the X-ray beam is directed from the X-ray tube 25 through the object. In each scanning cycle, the position of each source in each tube 25 is used once, and the scanning cycle is repeated as the object moves along the axis X. Each source position generates a fan of X-rays that is detected by the plurality of sensors 52 after passing through the object.

종래의 출원에서 본원 출원인은 X-선 튜브의 열부하를 최소화하기 위하여 선택되는 튜브(25)에서 소스위치로부터 X-선 방출의 순서를 설명한 바 있다. 이는 각 소스위치가 전후의 위치에 인접하지 않고 이들로부터 간격을 두도록 방출의 순서를 정함으로서 달성된다. 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명에서는 튜브(25)에서 소스위치로부터 X-선 방출의 순서를 정하는 개선된 방법을 설명한다.The applicant of the present application has described the order of X-ray emission from the source position in the tube 25 selected to minimize the heat load of the X-ray tube. This is accomplished by ordering the emissions such that each source position is spaced from and not adjacent to the front and back positions. As will be described in detail later, the present invention describes an improved method of ordering X-ray emission from a source location in a tube 25.

X-선 촬상시스템의 여러 구성들이 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들어, 도 3은 영역(75)으로 정의된 대상물재구성공간이 각각 일련의 X-선 소스 방출점(70, 71, 72, 73, 74)을 포함하는 일련의 선형 X-선 튜브 섹션(60, 61, 62, 63, 64)에 의하여 조사된다. 부호 1, 2, 3, 4, 5를 붙인 각 X-선 튜브에서 소스는 사전에 정의된 순서로 파이어링된다.Various configurations of the X-ray imaging system are included in the scope of the present invention. For example, Figure 3 illustrates an example of a series of linear X-ray tube sections (70, 71, 72, 73, 74) in which object reconstruction spaces defined by regions 75 each comprise a series of X- 60, 61, 62, 63, 64). In each X-ray tube labeled 1, 2, 3, 4, 5, the sources are fired in a predefined sequence.

도 4는 이미지재구성영역(86)이 소스 포인트(80)의 어레이에 의하여 둘러싸이고 검출기(82)의 링이 소스 포인트의 평면에 인접한 평면에 배치된 시스템 구성을 보인 것이다. X-선 소스(80)는 축선 X의 둘레에 간격을 두고 배치되어 있으며, 센서(82)는 소스(80)로부터 축방향으로 어긋나게 벗어나 있다. 하나의 소스(80a)가 X-선 빔(84)을 방출할 때, 이는 수렴하여 대상물(86)을 통과하고 다수의 센서(82)에 도달한다. 각 소스위치(80)로부터 X-선을 검출하기 위하여 필요한 센서(82)가 알려져 있을 때, 소스위치는 이들이 어떠한 공통의 검출기를 필요로 하지 않는 경우 동시에 방출할 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 소스위치(80)가 24개이고 센서(82)가 24개인 경우, 각 소스위치는 5개의 센서를 요구하고, 대상물의 둘레에 90°로 간격을 둔 4개의 센서(80a, 80b, 80c, 80d)가 동시에 사용될 수 있다.4 shows a system configuration in which the image reconstruction region 86 is surrounded by an array of source points 80 and the ring of detectors 82 is disposed in a plane adjacent to the plane of the source point. The X-ray source 80 is spaced around the axis X, and the sensor 82 is offset from the source 80 in the axial direction. When one source 80a emits an X-ray beam 84, it converges to pass through the object 86 and reach the plurality of sensors 82. [ When the sensor 82 required to detect X-rays from each source position 80 is known, the source position can be selected to emit simultaneously if they do not require any common detector. For example, if there are 24 source locations 80 and 24 sensors 82, each source location requires five sensors and four sensors 80a, 80b, 80c spaced 90 [deg.] Around the object, 80c and 80d can be used at the same time.

본 발명에서, 비회전 X-선 소스를 갖는 컴퓨터단층촬영시스템은 소스 파이어링 패턴을 최적화하기 위하여 프로그램된다. 한 실시형태에서, CT 시스템은 고정링의 다중소스와 오프셋 구조의 고정링의 검출기를 이용하는 고속 원추형-빔 CT 시스템이다. 소스 파이어링 패턴은 프로세서와 다수의 프로그램 명령을 저장하기 위한 메모리를 갖는 콘트롤러에 의하여 효율화된다. 명령은 본문에 기술된 수스 파이어링 패턴 방법을 구형하기 위하여 프로그램된다. 프로세서가 명령을 실행할 때, 콘트롤러는 X-선 소스가 결정된 소스 파이어링 패턴에 따라서 파이어링될 수 있도록 한다. 그러나, X-선 소스와 검출기의 구조는 도 5에서 보인 바와 같이 z-방향으로 어떠한 거리 ε1 (501) 만큼 오프셋되어 있으므로, 통상적인 회전갠트리형 CT 시스템에 사용되는 이미지재구성방법론은 이러한 구조에 적용될 수 없다. 따라서, X-선 소스와 검출기구조가 오프셋되어 있는 구조에 적용되는 소스 파이어링 패턴을 결정하기 위한 방법이 요구된다.In the present invention, a computer tomography system with a non-rotating X-ray source is programmed to optimize the source firing pattern. In one embodiment, the CT system is a high-speed conical-beam CT system that utilizes a detector of a fixed ring of multiple sources and offset structures of a stationary ring. The source-firing pattern is streamlined by a controller having a processor and a memory for storing a plurality of program instructions. The instructions are programmed to simulate the susfiling pattern method described in the text. When the processor executes an instruction, the controller enables the X-ray source to be fired in accordance with the determined source firing pattern. However, since the structure of the X-ray source and detector is offset by some distance? 1 (501) in the z-direction as shown in FIG. 5, the image reconstruction methodology used in a typical rotating gantry CT system It can not be applied. Therefore, a method for determining a source firing pattern applied to a structure in which the X-ray source and detector structure are offset is required.

도 5에서, Za 와 Ca 는 각각 z-축선을 따라 축선을 갖는 반경 'a'의 원통체와 그 경계를 나타낸다. 대상물을 나타내는 함수 f 는 유한길이 l 의 Za의 서브셋트(subset)인 Za ,l (502)에 지지되고 중심이 원점에 있는 것으로 가정된다. 가능한 소스와 검출기 위치의 셋트는 각각 Cb (503) 및 Cd (504)로 주어져 있고, 여기에서 a < d < b 이다. ε2 > ε1 > 0 이 z 방향으로 소스-검출기의 오프셋을 나타낸다고 하면, 어떠한 소스위치 x ∈ Cb 에 대하여, 활성 검출기영역 Dx (506)은 ε1 (501), ε2 (505) 및 각도범위 -γ, γ (507)에 의하여 정의되는 Cd 의 서브셋트이다.In Fig. 5, Z a and C a denote the cylinders and the boundaries of the radius 'a', respectively, having axes along the z-axis. It is assumed that the function f representing the object is supported by Z a , l (502), a subset of Za of finite length l , with the center at the origin. A set of source and detector positions are available and given by C b (503) and C d (504), respectively, and where a <d <b. Assuming that ε 2 > ε 1 > 0 represents the offset of the source-detector in the z direction, for any source position x ∈ C b , the activity detector area D x 506 is ε 1 (501), ε 2 (505) And a subset of C d defined by the angular range - [gamma], [gamma] (507).

이러한 구조는 회전불변인 것으로 가정되어, 활성 검출기영역이 어떠한 소스위치 x ∈ Cb 의 관점으로부터 본 것과 동일하다. 임의의 x ∈ Cb 를 고려하면, Πα,x 는 x 를 포함하는 평면이 될 것이며, x 에서 Cb에 대한 접선에서 x 를 포함하는 횡단면을 교차한다. 이 평면은 등식 y.α= s 를 가지며, 여기에서 s ∈ R 이고 α∈ S2 이며, 단위 2는 구(sphere)이다. Lα,x 가 x 와 z-축선을 교차하는 Πα,x 의 라인이 되게 한다. 오프셋 ε1 ,ε2 은 x ∈ Cb 에 대하여 α∈ S2 이 존재하여 f 의 서포트(support)에 교차하고 Lα',x 에 평행한 평면 Πα',x 의 모든 선(ray)이 측정된다고 가정할 수 있다. 여기에서, α'는 α의 임의의 작은 인근값이다.This structure is assumed to be rotationally invariant so that the active detector region is identical to that seen from the point of view of any source position x E C b . Considering any x ∈ C b , Πα, x will be the plane containing x and intersect the cross section including x in the tangent line from x to Cb. This plane has the equation y.α = s, where s ∈ R, α∈S 2 , and unit 2 is a sphere. Let Lα, x be the line of Πα, x intersecting the x and z-axes. Offset ε 1, ε 2 is α∈ S 2 with respect to x ∈ C b Can be assumed to exist and intersect the support of f and measure all rays of plane Πα ', x parallel to Lα', x. Here, α 'is any small neighborhood value of α.

따라서, 소스 포인트 x 는 거리 ε1 만큼 검출기의 2차원 어레이의 하측변부로부터 분리되고 거리 ε2 만큼 동일한 검출기 어레이의 상측변부로부터 분리된 평면에 배열되어 있다. 검출기 어레이의 구간은 회전축선과 스캔영역의 중심이 교차하는 평면으로부터 ±γ (507) 만큼 떨어져 연장된다. 소스는 원통체 Cb (503)의 표면의 포인트들을 점유하고 있는 반면에 검출기는 원통체 Cd (504)의 표면에 배치된다. 대상물은 원통체 Za ,l (502) 내에 수용되어 있다. 대상물은 스캔중에 축선 z 를 따라 이동한다.Thus, the source point x are arranged to separate from the side edges and portions of the two-dimensional array of the detector by a distance ε 1 is separated from a lateral side part of the same detector array by a distance ε 2 plane. The section of the detector array extends by +/- gamma (507) from the plane where the center of the axis of rotation and the scan area cross. The source occupies the points on the surface of the cylinder C b (503) while the detector is disposed on the surface of the cylinder C d (504). The object is accommodated in the cylindrical body Z a , 1 (502). The object moves along the axis z during the scan.

한 실시형태에서, 시스템은 대상물 내의 투사공간의 균일한 샘플링이 이루어질 수 있도록 하는 최적한 소스 파이어링 시컨스를 실행함으로서 이미지 아티팩트가 최소가 될 수 있도록 한다. 여기서, 시스템은 투사공간의 균일한 샘플링을 요구하는 제한조건을 적용한다. 이는 다음의 등식으로 요약된다.In one embodiment, the system enables the image artifact to be minimized by implementing an optimal source firing sequence that allows for uniform sampling of the projection space within the object. Here, the system applies constraints that require uniform sampling of the projection space. This is summarized in the following equation.

Figure 112015000086240-pct00001
Figure 112015000086240-pct00001

여기에서, Ns = 시스템에서 소스의 수, k = 파이어링 소스 사이의 증분, i = 투사수이다. k = 1 은 나선스캔의 경우이다.Where N s = number of sources in system, k = increment between firing sources, i = number of projections. k = 1 is the case of a spiral scan.

k 의 최적한 값을 찾기 위하여, 목표는 도 6에서 보인 바와 같이 수스 포인트(600)의 균일하게 분포된 삼각형 메쉬를 갖는 원통체 Cb (503)에 맞추어져 있다. 여기에서, k 를 계산하기 위한 적당한 셋트의 등식은 다음과 같다.In order to find the optimal value of k, the goal is to fit the cylinder C b 503 with a uniformly distributed triangular mesh of several points 600, as shown in FIG. Here, the appropriate set of equations for calculating k is:

Figure 112015000086240-pct00002
Figure 112015000086240-pct00002

여기에서, d 는 인접한 소스 사이의 거리, Pz 는 z 피치, k-1 은 k 모듈로 Ns 의 역수, l1 , l2 및 l3 는 각 삼각형의 3개 변의 길이이다.Where d is the distance between adjacent sources, P z is the z-pitch, k -1 is the reciprocal of N s to the k module, l 1 , l 2, and l 3 Is the length of three sides of each triangle.

가능한 한 등변의 격자삼각형을 구성하기 위하여, k- 1 의 값은 l1 , l2 및 l3 의 표준편차를 최소화하도록 선택된다. 그리고 k 의 값은 k 의 모든 값이 역모듈로 Ns 를 갖는 것은 아니므로 가능한 한 이러한 값에 가깝게 k- 1 를 얻을 수 있도록 선택된다.In order to construct a lattice triangle as contour as possible, the value of k - 1 is chosen to minimize the standard deviation of l 1 , l 2 and l 3 . And the value of k is chosen so that k - 1 is obtained as close to this value as possible because not all values of k have N s as inverse modules.

특히, 시스템이 S = s1,....ss 로 나타내는 일련의 불연속 소스를 가지므로, 주기 1회전의 파이어링 순서는 어떠한 함수 φ: {1,....,S}-→{1,....,S} 에 의하여 결정되는 시컨스의 주기확장 .....,φ(1), .....,φ(S); ....., 으로 정의될 수 있다.In particular, since the system has a series of discontinuous sources denoted S = s 1 , .... s s , the firing order of one revolution of the period is a function φ: {1, ...., S} - → { 1, ..., S}, ..., φ (1), ....., φ (S); ....., can be defined.

이러한 정의는 임의의 주기 R 회전의 파이어링 순서를 포함할 수 있도록 일반화될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 파이어링 순서는 RTT 시스템에서 물리적인 소스가 스위치 온 및 오프되는 시컨스를 결정한다. 특정 파이어링 순서 φ에 대하여, i 가 1 ~ S 일 때에, 소스 sφ(1),....sφ(S) 가 순차적으로 스위칭된다.This definition can be generalized to include a firing order of any period R rotation. As mentioned above, the firing order determines the sequence in which the physical source is switched on and off in the RTT system. For a specific firing order φ, the sources s φ (1) , .... s φ (S) are sequentially switched when i is 1 to S, respectively.

요구되지는 않았으나, 모든 소스를 이용할 수 있는 파이어링 패턴, 즉, 함수 φ 가 전단사함수(bijetive)(즉, {1. ..., S}의 순열)인 파이어링 순서를 구성하는 것이 바람직하다. 이는 물리적인 소스 s1,....ss 로부터의 전체 셋트의 투사가 개념적으로 통상적인 CT 스캐너의 갠트리의 완전회전과 유사하나 실질적으로는 기술적으로는 상이하므로 모든 소스가 사용되고 용어 회전의 사용을 정당화할 수 있도록 한다. 이러한 제한이 주어지고 파이어링 순서가 일반성의 손실없이 1 회전주기를 갖는다고 가정할 때, 어떠한 파이어링 순서에 대하여 φ(1) = 1 인 규칙을 채택할 수 있다.Although it is not required, it is desirable to construct a firing pattern in which all sources are available, that is, the function φ is a bijetive (ie, a permutation of {1. ..., S}) Do. This is because the projection of the entire set from the physical sources s 1 , .... s s is conceptually similar to the full rotation of the gantry of a conventional CT scanner but is technically different, so all sources are used and the use of the term rotation . Given this restriction and assuming that the firing sequence has one rotation period without loss of generality, we can adopt the rule that φ (1) = 1 for any firing sequence.

S 소스를 갖는 RTT 시스템의 경우, 함수 φ로 정의되는 파이어링 순서는 고정상수 k 가 다음과 같은 경우에 순서-1 회전불변이라고 할 수 있다.For an RTT system with an S-source, the firing order defined by the function φ is order-1 rotation-invariant when the constant k is

Figure 112015000086240-pct00003
Figure 112015000086240-pct00003

이를 기하학적으로 해석하면, 이는 어떠한 소스 si 의 관점으로부터 시스템이 소스 si +1 로 이동되는 경우, 소스 1 에 대하여 3차원 공간에서 모든 다른 소스의 위치가 변하지 않음를 의미한다. 달리 말하면, 시스템은 이것이 다중대칭성을 갖는 경우 회전불변이다. 예시적인 경우에 있어서, 시스템은 24중 대칭성을 보이는 검출기와 센서의 구성을 갖는다. When interpreted by geometrically, which when the system is moved to the source s i +1 from the point of view of any source s i, indicates the position of all the other sources in three-dimensional space aneumreul unchanged with respect to the source 1. In other words, the system is rotationally invariant if it has multiple symmetries. In an exemplary case, the system has a configuration of a detector and sensor that exhibits 24-fold symmetry.

순서-1 회전불변 파이어링 순서는 다음 형식의 함수 φ에 의하여 주어진다.Order-1 The rotation-invariant firing sequence is given by the function φ in the following form.

Figure 112015000086240-pct00004
Figure 112015000086240-pct00004

여기에서 k 는 jSj에 서로소인 정수이고 항상 1 회전주기이다.Here, k is an integer which is a prime integer to jSj and is always one rotation period.

순서-1 회전불변 파이어링 순서의 특별한 경우는 순차적인 파이어링 순서이다. 이는 고전적인 단일 나선형 소스궤적을 보이는 아니덴티티 맴핑 fi(i) = i 에 의하여 간단히 정의되는 주기 1 파이어링 순서이다.Sequence-1 A special case of a rotation-invariant firing sequence is a sequential firing sequence. This is the cycle 1 firing order, which is simply defined by an entitlement mapping fi (i) = i that shows a classic single spiral source trajectory.

고순위의 회전불변 파이어링 순서가 필수적으로 1 회전 이상의 주기에 대하여 정의되고, 상기 순서-1의 일반화로서 보일 수 있으며, 여기에서 정수 k는 gcd(k;Ns) > 1 이 되게 선택된다. 만약 m = gcd(k;Ns) 이면 등식(5)에 의하여 생성된 시컨스는 매번 Ns/m 소스 마다 반복한다. 이를 방지하기 위하여, 제2증분 q 가 도입되는바, 이는 k 에 대하여 서로소이고 부가된 모든 Ns/m 소스를 얻는다. 만약 q = 1 인 경우, 이는 1 ≤ r ≤ Ns/m 에 대하여 다음과 같이 정의되는 함수 φ로 표현될 수 있다.Rotation Invariant firing order of the high priority is necessarily defined with respect to at least one rotation period, and can be seen as a generalization of the order of -1, where k is an integer gcd; is selected to be a (N s k)> 1. If m = gcd (k; N s ) then the sequence generated by equation (5) repeats every N s / m source. To prevent this, a second incremental q is introduced, which yields all N s / m sources which are small and k added to k. If q = 1, then it can be expressed as a function φ defined as follows for 1 ≤ r ≤ N s / m.

Figure 112015000086240-pct00005
Figure 112015000086240-pct00005

여기에서 [.] 는 음의 무한대 연산자를 향한 라운드 함수이다. 이러한 파이어링 순서는 다중소스에 대하여 나선궤적을 한정하는 것으로 보일 수 있으므로 다중나선(multi-helix)로 불리기도 한다.Here [.] Is a round function for the negative infinity operator. This firing sequence may also be referred to as multi-helix because it may appear to define a spiral trajectory for multiple sources.

파이어링 순서의 선택은 구현되는 재구성알고리즘에 의하여 어느 정도 결정된다. 만약 소스궤적의 어떠한 선택을 가정하는 분석알고리즘이 사용되는 경우, 파이어링 패턴은 이러한 궤적이 근접하여야 한다. 전체 일반성에서 파이어링 순서를 최적화하는 문제를 고려하기 위하여, 파이어링 순서의 선택과 관계없는 방법이 요구된다.The choice of the firing sequence is determined to some extent by the reconstruction algorithm that is implemented. If an analysis algorithm is used that assumes any choice of source trajectory, the firing pattern should be close to this trajectory. In order to consider the problem of optimizing the firing order in the overall generality, a method irrespective of the choice of the firing order is required.

한 실시형태에서, 파이어링 순서는 가상 원통체의 표면에 균일하게 간격을 둔 샘플링 격자를 생성하도록 선택된다. 가상 원통체는 데이터수집장치가 대상물의 모든 포인트를 포함하도록 하는 충분한 길이를 합하여, 스캔되는 대상물의 길이를 초과하는 거리를 정의하는 것이 좋다. 한 실시형태에서, 가상 원통체는 대상물의 길이에 10, 50 또는 100 mm 또는 다른 증분과 같은 부가적인 거리를 합한 것과 동일한 길이를 갖는다. 우선실시형태에서, 영점이 가상 원통체의 중심점인 좌표계를 이용하여, 원통체의 길이는 대상물의 길이 +/- 50 mm 와 같다. 파이어링 패턴은 원통체 표면에 균일한 소스의 분포가 이루어질 수 있도록, 즉, 원통체 표면에서 포인트 사이의 거리가 모든 방향에서 인접한 소스 포인트 사이의 길이가 가능한 한 동일하도록 최적화된다. 균일한 소스의 분포는 가상 원통체의 전 길이에 적용되는 것이 좋다. 등식(5)의 순서-1 회전불변 파이어링 순서에서, 파이어링 순서는 원통체의 표면의 등변삼각형 샘플링격자에 근접하게 구성될 수 있다.In one embodiment, the firing sequence is selected to produce a sampling grid that is evenly spaced on the surface of the virtual cylinder. The virtual cylinder preferably defines a distance that exceeds the length of the object being scanned, summing sufficient lengths to allow the data acquisition device to include all points of the object. In one embodiment, the imaginary cylinder has a length equal to the length of the object plus an additional distance, such as 10, 50 or 100 mm or other increments. In the first embodiment, the coordinate system in which the zero point is the center point of the virtual cylindrical body is used, and the length of the cylindrical body is equal to the length of the object +/- 50 mm. The firing pattern is optimized so that a uniform source distribution can be made on the cylindrical surface, i. E., The distance between points on the cylindrical surface is as close as possible between the adjacent source points in all directions. The distribution of the uniform source is preferably applied to the full length of the virtual cylinder. In the order-1 rotation-invariant firing sequence of equation (5), the firing order may be arranged close to the isosceles triangular sampling grating on the surface of the cylinder.

파이어링 순서는 360도의 전 범위에 대상물의 길이를 따라 재구성 볼륨의 각 복셀을 교차하는 X-선의 각도의 균일한 분포를 얻을 수 있도록 선택되는 것이 좋다. 여기에서, 각도는 횡단면에 대한 X-선의 투사에서 소스에 대한 검출기의 각도응 평균하여 얻는다. 예를 들어, 768개의 소스를 갖는 시스템의 경우, 이들 특성 모두를 만족하는 파이어링 순서는 등식(4)에서 k = 35 를 대입하여 주어진다.The firing sequence is preferably selected to obtain a uniform distribution of the angles of the X-rays crossing each voxel of the reconstruction volume along the length of the object over a full range of 360 degrees. Here, the angle is obtained by angular averaging of the detector relative to the source in the projection of the x-ray over the cross-section. For example, for a system with 768 sources, the firing order satisfying all these characteristics is given by substituting k = 35 in equation (4).

원통체 Cb 의 표면에서 소스 포인트 위치의 부분이 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있다. 도 7a는 k = 1 일 때, 즉, 통상적인 나선형 스캔 파이어링 패턴인 소스 포인트의 셋트를 보이고 있으며, 표면을 가로질러 연장된 라인을 보이고 있는바, 표면의 많은 영역이 포함되지 않았음을 보이고 있다. 대조적으로, 도 7b는 모델화된 시스템에서 소스증분의 k 값이 35를 이용한 소스 포인트의 삼각형 맵핑 어레이를 보이고 있다.A portion of the source point position on the surface of the cylinder Cb is shown in Figures 7A and 7B. FIG. 7A shows a set of source points, k = 1, that is, a set of source points that is a typical spiral scan firing pattern, showing lines extending across the surface, showing that many areas of the surface are not included have. In contrast, Figure 7b shows a triangle mapping array of source points using a k value of source increment of 35 in the modeled system.

이러한 비나선형 소스궤적의 실질적인 영향을 이해하기 위하여, 빔 내에 대상물이 없이 대상물을 통하여 하나의 라인(z-축에 수직인 투사볼륨의 중심의 라인)을 따른 투사밀도의 형태를 설명하는 도 8에서 보인 데이터를 고려한다. 그래프(805)는 표준형 나선스캔구조에 대한 투사 선밀도를 통한 형태를 보이고 있는 것으로, 이는 투사밀도가 상당히 불균일함을 보이고 있고 줄무늬의 발생과 같은 재구성된 이미지 아티팩트가 나타나도록 한다. 대조적으로, 그래프(810)는 투사데이터의 샘플링의 오류에 의한 아티팩트가 거의 없이 현저히 클리닝되어 재구성된 이미지를 생성하는 본 발명의 방법을 이용하여 얻는 매우 균일한 투사밀도를 보이고 있다.To understand the substantial effect of this non-helical source trajectory, in Figure 8, which illustrates the shape of the projection density along a line (a line of the center of the projection volume perpendicular to the z-axis) through the object without the object in the beam Consider the data shown. The graph 805 shows a shape through the projected linear density for a standard spiral scan structure, which shows that the projection density is fairly non-uniform and causes reconstructed image artifacts such as the appearance of stripes. In contrast, the graph 810 shows a very uniform projection density obtained using the method of the present invention that produces a reconstructed image that is significantly cleaned with little or no artifacts due to errors in the sampling of projection data.

또한, 본 발명의 방법에 따른 최적화 파이어링 패턴은 재구성방법의 개선된 구현이 가능하도록 하고, 특히, ART, 일련의 1차방정식을 해석하는 방법, 재귀1차방정식의 해석프로그램, 또는 순차적 또는 나선형 패턴과 같은 통상적인 파이어링 패턴에 대하여 본문에 설명된 파이어링 패턴에 의하여 발생된 투사데이터에서 직접 연립방정식을 푸는 다른 재구성방법과 같은 재구성 알고리즘의 구현을 위한 데이터저장조건 및/또는 컴퓨터처리능력조건을 최소화한다.In addition, the optimized firing pattern according to the method of the present invention makes possible an improved implementation of the reconstruction method, and more particularly, to a method of analyzing ART, a series of linear equations, an analysis program of recursive linear equations, or a sequential or spiral A data storage condition and / or a computer processing capability condition for the implementation of a reconstruction algorithm such as another reconstruction method for solving the simultaneous equations directly from the projection data generated by the firing pattern described in the text for a typical firing pattern such as a pattern .

현재의 개시된 방법은 여러 가지 이점이 있다. 먼저, 어떠한 이미지재구성 알고리즘의 정확도는 거의 정확하게 투사밀도의 균일성에 따라 달라진다. 예를 들어, 대수재구성방법은 단순히 이에 유용한 방정식에 불과하다. 균일하게 샘플링된 투사공간은 대수재구성을 위한 최상의 방정식 셋트를 제공함으로서 빠른 스캔속도에서 고품질의 3차원 이미지를 생성할 수 있도록 한다. 예를 들어, 고정 X-선 소스를 갖는 CT 시스템이 일체형의 이동컨베이어 벨트를 갖는 가방 또는 화물 스캐너로서 구성되는 경우, 컨베이어 벨트의 속도가 예를 들어 250 mm/s 또는 500 mm/s와 같이 200 mm/s 이상인 경우에도 고품질의 3차원 이미지가 생성될 수 있다. The presently disclosed method has several advantages. First, the accuracy of any image reconstruction algorithm almost exactly depends on the uniformity of the projection density. For example, an algebraic reconstruction method is merely an equation useful for this. The uniformly sampled projection space provides the best set of equations for logarithmic reconstruction, enabling high-quality three-dimensional images to be generated at fast scan rates. For example, when a CT system with a fixed x-ray source is configured as a bag or cargo scanner with an integrated moving conveyor belt, the speed of the conveyor belt can be adjusted to 200 mm &lt; 3 &gt; / s or higher, a high-quality three-dimensional image can be generated.

둘째로, 소스 파이어링 순서는 측정된 투사데이터에 직접 응답하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 폭발성 물질의 얇은 시트의 검출에 있어서, 시트의 길이를 따른 X-선 감쇄는 시트의 두께를 통한 X-선 감쇄보다 매우 크다. 따라서, 시트의 평면을 통한 투사의 희생이 필요한 경우 시트의 길이가 긴 변부에 가까운 방향에서 투사밀도는 유리하게 증가될 수 있다.Second, the source firing order can be changed in response to the measured projection data directly. For example, in the detection of a thin sheet of explosive material, the X-ray attenuation along the length of the sheet is much greater than the X-ray attenuation through the thickness of the sheet. Thus, if a sacrifice of projection through the plane of the sheet is required, the projection density can be advantageously increased in a direction close to the long edge of the sheet.

셋째로, 스캐닝 시스템은 최초 스캔이 본문에 설명된 균일하게 분포되는 소스 파이어링 패턴을 가지고 대상물에서 수행되고 추가 스캔이 스캔 전체의 투사밀도의 균형을 유지하기 위하여 예외적인 X-선 감쇄의 영역을 위하여 이동될 수 있도록 변경된 파이어링 궤적으로 수행되는 멀티-패스 능력을 가질 수 있다. 따라서, 어느 특정 스캔의 소스 파이어링 패턴은 선행 스캔으로부터 얻은 이미지 데이터에 기초하여 다이나믹하게 변조될 수 있다.Third, the scanning system is designed so that the initial scan is performed on the object with the uniformly distributed source firing pattern described in the text, and the additional scan is performed on the area of the exceptional X-ray attenuation Path capability performed with a modified firing locus so that it can be moved to another location. Thus, the source firing pattern of a particular scan can be dynamically modulated based on the image data obtained from the preceding scan.

넷째, X-선 스캐닝 시스템은 다중의 방사상 대칭을 보이도록 선택된 일련의 소스와 검출기로 구성될 수 있다. 여기에서, 여전히 균일일한 샘플링이 이루어질 수 있으나, 이미지 재구성 방법은 각 대칭순서에 대하여 한번씩 다중시간을 재사용하는 작은 효율셋트의 이용을 통하여 단순화될 수 있다.Fourth, an X-ray scanning system can consist of a series of sources and detectors selected to exhibit multiple radial symmetries. Here, still uniform sampling can be done, but the image reconstruction method can be simplified through the use of a small efficiency set that reuses multiple times once for each symmetry order.

다섯째, 전형적으로 순차적인 파이어링 순서 또는 나선형 패턴을 발생하는 매우 높고 매우 낮은 X-선 밀도를 갖는 스캔영역을 갖는 것을 방지할 수 있다. 공급속도가 충분히 빠른 경우, 이들 영역은 실질적으로 영공간(零空間)을 생성할 것이다. 그러나, 상기 언급된 바와 같이 최적화된 파이어링 순서의 경우, X-선 밀도의 분포는 매우 균일하고 이러한 영역에 교차하는 X-선의 각도분포도 역시 보다 균일하다. 순차적인 파이어링 순서로, 재구성 볼륨내의 영역만이 매우 좁은 각도범위로부터 조사된다. 상기 언급된 최적화 파이어링 순서에 의하여, 이러한 영역에 교차하는 X-선의 각도분포는 보다 균일하여 데이터 재구성에 있어서 제한된 각도형태의 아트팩트는 적다.Fifth, it is possible to avoid having a scan region having very high and very low X-ray density, which typically produces a sequential firing sequence or a spiral pattern. If the feed rate is fast enough, these areas will create substantially zero space. However, in the case of the optimized firing sequence as mentioned above, the distribution of the X-ray density is very uniform and the angular distribution of the X-rays crossing this region is also more uniform. With a sequential firing sequence, only the area within the reconstruction volume is inspected from a very narrow angular range. By the above-mentioned optimized firing order, the angular distribution of the X-rays intersecting this region is more uniform, so that the artifact of the restricted angular shape in data reconstruction is small.

요컨데, 스위칭형 소스와 오프셋형 검출기 구조를 이용하는 CT 스캐너의 경우, 통상적인 나선형의 소스궤적은 최적하지 않다. 우수한 결과는 원통체의 표면에서 소스 포인트의 균일한 격자샘플링을 제공하는 파이어링 순서를 이용하여 얻는다.In the case of a CT scanner using a switched source and offset detector structure, a typical spiral source trajectory is not optimal. Good results are obtained using a firing sequence that provides uniform lattice sampling of the source points at the surface of the cylinder.

상기 예는 단순히 본 발명의 시스템의 많은 응용예를 설명하기 위한 것이다. 예를 들어, 768개의 소스를 갖는 시스템이 k = 35 를 갖는 반면에, 384개, 450개 또는 900개의 소스를 갖는 시스템들은 상이한 k 값을 가질 수 있는바, 384개의 소스를 갖는 시스템의 경우, 샘플링의 각도분포, 즉, z 피치에 따라서 k 의 값은 25 임을 이해하여야 한다. 비록 본 발명에 있어서는 적은 수의 실시형태만이 설명되었으나, 본 발명은 본 발명의 기술사상이나 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 특정 실시형태로 실시될 수 있음을 이해하여야 한다. 본 발명의 실시예나 실시형태는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에서 변형될 수 있다.The above example is merely intended to illustrate many applications of the system of the present invention. For example, a system with 768 sources has k = 35, while systems with 384, 450, or 900 sources may have different k values, and for a system with 384 sources, It should be understood that the value of k is 25 according to the angular distribution of sampling, i. Although only a few embodiments have been described in the present invention, it should be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention. The embodiments or embodiments of the present invention are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the invention can be modified within the scope of the appended claims.

10: 다중이미터 X-선 소스, 12: 세라믹 포머, 14, 16: 측면부, 18: 전자총, 20: 그리드 와이어, 22: 초점와이어, 24: 하우징, 25: 진공 엔빌로프, 26a, 26b: 지지레일, 28: 코넥터, 30: 제어핀, 32: 애노드, 34: 전기적인 코넥터, 36, 38: 코넥터, 50: X-선 스캐너, 52: 센서, 54: 시스템, 56: 이미지 디스플레이 유닛, 58: X-선 튜브 제어블록, 62: 초점제어블록, 64: 그리드제어블록, 70: 센서제어블록, 80: 소스 포인트, 82: 검출기, 84: X-선 빔, 86: 대상물.The present invention relates to an electronic X-ray source and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a multi-emitter X-ray source, The present invention relates to an image display apparatus and a method of manufacturing the same and an image display apparatus using the same. Ray tube control block, 62: focus control block, 64: grid control block, 70: sensor control block, 80: source point, 82: detector, 84: X-ray beam, 86: object.

Claims (20)

길이를 갖는 대상물의 방사선 이미지를 얻기 위한 X-선 촬상장치에 있어서,
a. 상기 대상물의 둘레에 제1링의 형태로 배열되고 각각이 사전 정의된 개수의 X-선 소스를 포함하는 복수의 X-선 튜브와;
b. 파이어링 패턴에 따라서 상기 X-선 소스 각각이 X-선을 방출할 수 있도록 구성된 제어기를 포함하고,
상기 X-선 소스 각각은 인접한 소스로부터 등간격을 두고 배치되고 사전 정의된 방출시간 중에 X-선을 방출하며,
상기 파이어링 패턴은 상기 X-선 소스로부터의 X-선이 길이를 갖는 가상 원통체의 표면상에 균일하게 분포될 수 있도록 하고, 상기 가상 원통체는 상기 대상물의 둘레에 배치되고 상기 가상 원통체의 길이는 상기 대상물의 길이 이상인 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.1. An X-ray imaging apparatus for obtaining a radiation image of an object having a length,
a. A plurality of X-ray tubes arranged in the form of a first ring around the object and each comprising a predefined number of X-ray sources;
b. And a controller configured to allow each of the X-ray sources to emit X-rays in accordance with a firing pattern,
Wherein each of the X-ray sources is equally spaced from adjacent sources and emits X-rays during a predefined emission time,
Wherein the firing pattern allows the X-rays from the X-ray source to be uniformly distributed on a surface of a virtual cylinder having a length, the virtual cylinder being arranged around the object, Wherein the length of the object is not less than the length of the object. 제1항에 있어서,
상기 가상 원통체의 길이는 상기 대상물의 길이에 0 mm ~ 100 mm 범위의 거리를 합한 것과 동일한 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.The method according to claim 1,
Wherein a length of the virtual cylindrical body is equal to a length of the object in a range of 0 mm to 100 mm. 제1항에 있어서,
상기 X-선 소스는 고정적인 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.The method according to claim 1,
And the X-ray source is fixed. 제1항에 있어서,
상기 파이어링 패턴은 상기 X-선 소스가 비순차적인 순서로 X-선을 방출할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.The method according to claim 1,
Wherein the firing pattern allows the X-ray source to emit X-rays in a non-sequential order. 제1항에 있어서,
상기 파이어링 패턴은 상기 X-선 소스가 비나선형 패턴으로 X-선을 방출할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.The method according to claim 1,
Wherein the firing pattern allows the X-ray source to emit X-rays in a non-spiral pattern. 제1항에 있어서,
상기 파이어링 패턴은 회전불변인 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.The method according to claim 1,
Wherein the firing pattern is rotation-invariant. 제1항에 있어서,
상기 X-선 촬상장치는 복수의 복셀을 포함하는 재구성 볼륨을 정의하며, X-선이 복수의 각도에서 상기 재구성 볼륨의 각 복셀과 교차하고, 상기 복수의 각도는 0도 ~ 360도 범위에 걸쳐 균일하게 분포되어있는 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.The method according to claim 1,
Wherein the X-ray imaging device defines a reconstruction volume comprising a plurality of voxels, wherein the X-ray intersects each voxel of the reconstruction volume at a plurality of angles, the plurality of angles spanning a range of 0 degrees to 360 degrees And the X-ray image is uniformly distributed. 제1항에 있어서,
복수의 X-선 소스로부터 방출된 X-선이 상기 대상물을 통과한 후에 검출될 수 있도록 상기 대상물의 둘레에 제2링의 형태로 배열된 복수의 센서를 더 포함하고, 상기 복수의 센서는 사전 정의된 축선을 따라 상기 X-선 소스로부터 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.The method according to claim 1,
Further comprising a plurality of sensors arranged in the form of a second ring around the object so that X-rays emitted from a plurality of X-ray sources can be detected after passing through the object, Ray source is offset from the X-ray source along a defined axis. 길이를 갖는 대상물의 방사선 이미지를 얻기 위한 X-선 촬상장치에 있어서,
a. 각각이 사전 정의된 개수의 X-선 소스를 포함하는 복수의 X-선 튜브와;
b. 파이어링 패턴에 따라서 상기 X-선 소스 각각이 X-선을 방출할 수 있도록 구성된 제어기를 포함하고,
상기 X-선 소스 각각은 사전 정의된 방출시간 중에 X-선을 방출하고, 상기 X-선 소스는 상기 대상물의 이동방향에 수직인 평면에서 원형 패턴으로 배열되고,
상기 파이어링 패턴은 상기 소스가 회전불변인 순서로 파이어링될 수 있도록 하고,
상기 파이어링 패턴은 상기 X-선 소스로부터의 X-선이 길이를 갖는 가상 원통체의 표면상에 균일하게 분포될 수 있도록 하고, 상기 가상 원통체는 상기 대상물의 둘레에 배치되고 상기 가상 원통체의 길이는 상기 대상물의 길이 이상인 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.1. An X-ray imaging apparatus for obtaining a radiation image of an object having a length,
a. A plurality of X-ray tubes each comprising a predefined number of X-ray sources;
b. And a controller configured to allow each of the X-ray sources to emit X-rays in accordance with a firing pattern,
Wherein each of the X-ray sources emits X-rays during a predefined emission time, the X-ray sources being arranged in a circular pattern in a plane perpendicular to the direction of movement of the object,
Wherein the firing pattern allows the source to be fired in the order that the source is rotationally invariant,
Wherein the firing pattern allows the X-rays from the X-ray source to be uniformly distributed on a surface of a virtual cylinder having a length, the virtual cylinder being arranged around the object, Wherein the length of the object is not less than the length of the object. 제9항에 있어서,
작동중에 상기 X-선 튜브는 고정적인 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.10. The method of claim 9,
Wherein the X-ray tube is stationary during operation. 제10항에 있어서,
상기 대상물은 속도가 250 mm/s ~ 500 mm/s의 범위인 컨베이어 벨트를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.11. The method of claim 10,
Wherein said object moves along a conveyor belt having a speed in the range of 250 mm / s to 500 mm / s. 삭제delete 제11항에 있어서,
상기 가상 원통체의 길이는 상기 대상물의 길이에 0 mm ~ 100 mm 범위의 거리를 합한 것과 동일한 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.12. The method of claim 11,
Wherein a length of the virtual cylindrical body is equal to a length of the object in a range of 0 mm to 100 mm. 제9항에 있어서,
투사데이터를 생성하기 위한 복수의 검출기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 투사데이터에 기반한 파이어링 패턴을 수정하는 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.10. The method of claim 9,
Further comprising a plurality of detectors for generating projection data, wherein the controller corrects the firing pattern based on the projection data. 제9항에 있어서,
투사데이터를 생성하기 위한 복수의 검출기를 더 포함하고, 상기 X-선 소스와 검출기는 조합하여 다중대칭성을 보이는 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.10. The method of claim 9,
Further comprising a plurality of detectors for generating projection data, wherein said X-ray source and said detector exhibit multiple symmetry. 대상물을 스캐닝하기 위해 복수의 복셀을 포함하는 재구성 볼륨을 정의하는 X-선 촬상장치에 있어서,
a. 각각이 사전 정의된 개수의 X-선 소스를 포함하는 복수의 X-선 튜브와;
b. 복수의 검출기와;
c. 파이어링 패턴에 따라서 상기 X-선 소스 각각이 X-선을 방출할 수 있도록 구성된 제어기를 포함하고,
상기 X-선 소스 각각은 사전 정의된 방출시간 중에 X-선을 방출하고, 작동중에 상기 X-선 소스는 고정적이며, 상기 X-선 소스는 평면상에 배치되고,
상기 검출기는 상기 X-선 소스의 평면에 평행한 하나 이상의 평면상에 배치되고 상기 검출기와 상기 X-선 소스는 공통의 평면에 배치되지 않고 상기 검출기는 투사데이터를 생성하며,
상기 파이어링 패턴은 상기 X-선 소스가 복수의 각도에서 상기 재구성 볼륨의 각 복셀에 교차하는 X-선을 방출하도록 하고, 상기 복수의 각도는 0도 ~ 360도의 범위에 걸쳐 균일하게 분포되어있는 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.An X-ray imaging apparatus for defining a reconstruction volume including a plurality of voxels for scanning an object,
a. A plurality of X-ray tubes each comprising a predefined number of X-ray sources;
b. A plurality of detectors;
c. And a controller configured to allow each of the X-ray sources to emit X-rays in accordance with a firing pattern,
Wherein each of the X-ray sources emits X-rays during a predefined emission time, the X-ray sources being stationary during operation, the X-ray sources being arranged on a plane,
Wherein the detector is disposed on one or more planes parallel to the plane of the X-ray source and the detector and the X-ray source are not disposed in a common plane and the detector generates projection data,
Wherein the firing pattern causes the X-ray source to emit X-rays crossing each voxel of the reconstitution volume at a plurality of angles, the plurality of angles being uniformly distributed over a range of 0 degrees to 360 degrees Ray image pickup device. 제16항에 있어서,
상기 파이어링 패턴은 상기 X-선 소스로부터의 X-선이 길이를 갖는 가상 원통체의 표면에 균일하게 분포될 수 있도록 하고, 상기 가상 원통체는 상기 대상물의 둘레에 배치되고 상기 가상 원통체의 길이는 상기 대상물의 길이 이상인 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.17. The method of claim 16,
Wherein the firing pattern allows the X-rays from the X-ray source to be uniformly distributed on a surface of a virtual cylinder having a length, the virtual cylinder being disposed around the object, And the length is not less than the length of the object. 제17항에 있어서,
상기 가상 원통체의 길이는 상기 대상물의 길이에 0 mm ~ 100 mm 범위의 거리를 합한 것과 동일한 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치. 18. The method of claim 17,
Wherein a length of the virtual cylindrical body is equal to a length of the object in a range of 0 mm to 100 mm. 제16항에 있어서,
투사데이터를 사용하는 재구성 방법의 구현을 위한 데이터저장조건은 순차적 또는 나선형 파이어링 패턴으로부터 생성된 투사데이터를 사용하는 재구성 방법의 구현을 위한 데이터저장조건보다 작은 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.17. The method of claim 16,
Wherein data storage conditions for implementing the reconstruction method using projection data are smaller than data storage conditions for implementing a reconstruction method using projection data generated from a sequential or spiral firing pattern. 제16항에 있어서,
투사데이터를 사용하는 재구성 방법의 구현을 위한 계산처리능력조건이 순차적 또는 나선형 파이어링 패턴으로부터 생성된 투사데이터를 사용하는 재구성방법의 구현을 위한 계산처리능력조건보다 작은 것을 특징으로 하는 X-선 촬상장치.17. The method of claim 16,
Wherein the calculation processing capability condition for the implementation of the reconstruction method using projection data is smaller than the calculation processing capability condition for the implementation of the reconstruction method using the projection data generated from the sequential or spiral firing pattern. Device.
KR1020157000011A 2012-06-05 2012-06-05 Optimization of the source firing pattern for x-ray scanning systems KR101939434B1 (en)

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