KR20140109308A

KR20140109308A - Ｘ-레이 ｃｔ 스캐닝 및 듀얼-소스 ｃｔ 시스템

Info

Publication number: KR20140109308A
Application number: KR1020140024648A
Authority: KR
Inventors: 토마스 알멘딩어
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2014-09-15
Also published as: DE102013203541A1; US9498168B2; CN104013418B; CN104013418A; US20140247917A1

Abstract

본 발명은 듀얼-소스 CT 시스템(1)에 의한 x-레이 CT 스캐닝에 관한 것으로, 두 개의 방사선 번들(S_A, S_B)은 적어도 피검체(7)에서 이러한 방사선 번들(S_A, S_B)이 서로 교차점들을 갖지 않도록 다이어프램들(2.1, 4.1)에 의해 각각 경계 지워진다. 본 발명은 또한 듀얼-소스 CT 시스템(1)에 관한 것으로, 이 시스템은 방사선 번들(S_A, S_B)이 적어도 피검체(7)에서 서로 교차점들을 갖지 않고 연장하도록 방사선 번들(S_A, S_B)을 경계 지우고 정렬하는 방사선 경계 지정 다이어프램들(2.1, 4.1)을 제어하는 수단을 갖는다.

Description

Ｘ-레이 ＣＴ 스캐닝 및 듀얼-소스 ＣＴ 시스템{X-RAY CT SCANNING AND DUAL-SOURCE CT SYSTEM}

본 발명은 CT 시스템의 공유 갠트리 상에 상이한 각도들로 배열된 두 개의 이미터-검출기 시스템에 의한 피검체의 x-레이 CT 스캐닝에 관한 것으로, 각각의 이미터는 초점을 가지고, 각각의 검출기는 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드(scattered radiation grid)를 갖는 다행 검출기(multi-row detector)로서 구현되고, 각각의 이미터-검출기 시스템의 대향 검출기와 각각의 초점 간의 스캐닝 프로세스 동안에, 이미터측 다이어프램(diaphragm)들에 의해 경계 지워지고 2차원으로 발산하는 방사선 번들(radiation bundle)이 발생된다.

더욱이, 본 발명은 또한 피검체를 스캐닝하기 위한 듀얼-소스 CT 시스템에 관한 것으로, 이 듀얼-소스 CT 시스템은 각각의 경우 동작 동안에 초점을 형성하고, z-방향으로 연장(run)하는 시스템 축 주위의 둘레선(peripheral line) 상에서 회전하는 적어도 하나의 x-레이 튜브와, 시스템 축 주위를 마찬가지로 회전하는 다행 검출기 - 검출기는 그 행들이 둘레 방향으로 연장하고 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드를 가지며, 각각의 초점에 기초하여, 다이어프램들에 의해 경계 지워지는 방사선 번들이 제각기 할당된 다행 검출기를 향해 정렬됨 - 를 갖고 또한 갠트리 상에서 상이한 각도들로 배열된 두 개의 이미터-검출기 시스템을 포함한다.

본 도입부에서 설명되는 방법 및 이 목적에 사용되는 듀얼-소스 CT 시스템이 일반적으로 알려져 있다. 90°배열의 두 개의 튜브를 갖는 CT 시스템들 및 스캐닝 방법들에 있어서, 듀얼 튜브 모드에서의 동작은 기하학적인 이유들로 검출기들에 걸쳐 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드에 의해 차단될 수 없는 물체 상의 횡 산란의 전개를 필연적으로 낳고, 이에 따라 추가 신호로서 검출기 상에서 측정된다. 이 횡 산란의 양이 정정되지 않는다면, 이것은 특히 두 개의 스펙트럼 듀얼-소스 스캔 동안에, 즉 듀얼-에너지 동작 동안에 평가시 지속적인 악 영향을 갖고 아티팩트 가득한 결과들을 전달하는 이미지 아티팩트들을 필연적으로 낳는다.

이러한 이유로, 이러한 산란 방사선 양을 추정하고 정정하려는 알고리즘들이 개발되어 왔다. 산란 방사선 양을 측정하고 정정하기 위해, 예를 들어 에지 라인들에서 산란 방사선 양을 측정하기 위한 시준 감소와 같은 분산형 모니터들 등의 기술적인 하드웨어 솔루션들이 존재한다. 특히, 에지 라인 정정에 기반한 기록 모드들이 고품질의 결과들을 전달하기 위해 기존의 디바이스들에서 사용되었다.

그러나, 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드를 구비한 디바이스에 있어서, 이러한 타입의 데이터 획득 및 정정은 가능하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 스캐닝 프로세스 동안에 발생되는 CT 디스플레이들에서의 아티팩트들의 형성을 감소시키는 경향이 있는 듀얼-소스 CT 시스템 및 두 개의 이미터-검출기 시스템에 의한 x-레이 CT 스캐닝 방법을 찾는 것이다.

이러한 목적은 본 발명의 독립 청구항들의 특징들에 의해 달성된다. 또한, 본 발명의 유리한 전개들은 본 발명의 종속 청구항들에 의해 달성된다.

본 발명자는 스캐닝 방사선 번들의 데이터 획득 및 제어의 특별한 형태가 산란 방사선 양을 상당히 억제할 수 있다는 것을 인식하였다. 이것의 핵심은 중찹된 행들에 관련한 두 개의 검출기들의 비대칭 동작이며, 이는 2차원 산란 방사선 그리드와 결합하여 각각의 다른 검출기에서의 산란 방사선 양들의 강한 억제를 낳는다. 이것은 이미터-검출기 시스템들 모두의 방사선 번들이 더 이상 교차점들을 갖지 않도록 스캐닝 빔들을 유도하는 것에 의해 달성된다.

이는, 공유 갠트리의 사용에도 불구하고, 이미터-검출기 시스템들의 두 개의 방사선 번들 간에 오버랩들이 방지되는 정도로 이미터의 초점들 및/또는 검출기 시스템들이 z-방향으로 서로에 대해 오프셋되는 CT 시스템을 개발하는 것에 의해 본질적으로 가능할 수 있다. 그 결과, 하나의 이미터-검출기 시스템의 방사선 경로에서의 산란 방사선의 형성은 각각의 다른 이미터-검출기 시스템으로부터의 방사선에 의해 방지된다. 양 시스템들에서 본질적으로 발생되는 다른 산란 방사선은 오직 기하학적으로 및 제1 근사치에서 고려할 때 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드들에 의해 억제될 수 있다. 이러한 CT 시스템 실시예의 이점은 사용되는 다행 검출기들이 그 전체 표면에 걸쳐 사용될 수 있다는 것이다. 그러나, 이러한 이점은 영역의 동시 스캐닝이 상이한 각도들로 배치된 두 개의 방사선 번들에 의해 더 이상 가능하지 않다는 점에서 얻어진다.

본 발명의 다른 변형례에서는, 공유 갠트리 상에 배열되는 두 개의 다행 검출기들 및 각각의 경우에 다행 검출기들을 중앙 대향하는 초점들을 갖는 듀얼-소스 CT 시스템의 현재의 일반적인 구조가 상정된다. z-방향에서 방사선 번들의 개방 각도의 대략 절반으로 x-레이 튜브의 영역에 부착된 다이어프램들의 도움으로 각각의 검출기에 대해 초점들에 의해 방사된 방사선 번들의 한쪽 클리핑은 두 개의 방사선 번들이 더 이상 교차하지 않는 것에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 각각의 검출기는 z-방향에서 보았을 때 부분적으로만 조사되고, 둘레 방향에서의 검출기가 완전히 계속 사용되지만, z-방향에서 더 좁은 부분만이 사용되고 z-방향으로 판독된다.

개선된 변형례에서, 방사선 번들의 초점은 방사선 번들의 개선된 분리를 위해 서로 z-방향으로 떨어져 있을 수 있다. 이것은 검출기의 유효 표면이 더 넓어지게 한다. 대안으로, 검출기들은 z-방향으로 서로에 대해 변위될 수 있거나 또는 양 측정들이 서로 결합될 수 있다.

z-방향에서 검출기와 초점의 상대 변위로 인해, 검출기 소자마다의 개별 빔들의 입사 방향이 변하고 기존의 산란 방사선 그리드에 대해 더 이상 조절되지 않기 때문에, 검출기는 방사선 번들의 방사선 방향에서의 변화와 동시에 틸팅될 수 있으며, 방사선 방향에서의 변화에도 불구하고, 검출기와 초점 간의 최적의 정렬이 항상 유지된다.

따라서, 본 발명자는 CT 시스템의 공유 갠트리 상에 상이한 각도들로 배열된 두 개의 이미터-검출기 시스템에 의해 피검체의 x-레이 CT 스캐닝을 개선하는 것을 제안하는데, 여기서 각각의 이미터는 초점을 가지고, 각각의 검출기는 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드를 갖는 다행 검출기로서 구현되고, 각각의 이미터-검출기 시스템의 대향 검출기와 각각의 초점 간의 스캐닝 프로세스 동안에, 이미터측 다이어프램들에 의해 경계 지워지고 2차원으로 발산하는 방사선 번들이 발생된다. 본 발명에 따르면, 두 개의 방사선 번들은 이러한 방사선 번들이 적어도 피검체에서 서로 교차점들을 갖지 않도록 다이어프램들에 의해 제각기 경계 지워진다.

제1 변형례에서, 현재의 일반적인 듀얼-소스 CT에 있어서와 같이, 두 개의 초점은 공유 둘레선 상으로 연장할 수 있다. 현재의 CT 시스템들에서, 이 둘레선은 대향하는 검출기에 대해 중앙으로 놓여 있다. 따라서, 종래에, 빔 콘의 개방 각도는 검출기 표면의 중심점과 대향 초점 간의 수직 중앙 방사선에 대해 대칭 연장하도록 z-방향으로 배열된다. 시스템 축 주위에서 공유 원형 표면 상으로 연장하는 중심 둘레선들을 갖고 z-방향으로 대칭적으로 배열된 두 개의 검출기를 구비한 듀얼-소스 CT인 본 발명의 실시예에 있어서, 두 개의 방사선 번들은 하나의 이미터-검출기 시스템의 하나의 방사선 번들이 중심을 향해 한쪽으로부터 크기가 줄어드는 반면에, 다른 이미터-검출기 시스템의 다른 방사선 번들이 중심을 향해 다른쪽으로부터 크기가 줄어들도록 z-방향으로 서로 대향 중첩된다. 따라서, 다행 검출기 상에서 사용가능한 표면 또는 사용된 표면이 줄어든다. 이러한 절차는 일반적으로 기존의 시스템들이 대부분의 경우에 빔 콘의 가변 다이어프램 시스템을 구비하고 있기 때문에, 특별한 재구성 없이도 기존의 듀얼-소스 CT 시스템들에 의해서도 가능하다.

여기서, 중요한 점은 각각의 다른 검출기에서 중첩된 행들의 공간 분리 및 이로 인한 횡 산란 양들의 감소를 위해 2D 산란 방사선 그리드를 갖는 듀얼 튜브 시스템의 두 개의 검출기의 비대칭 중첩이다. 이런 식으로, 2D 산란 방사선 그리드 기하학에서 높은 품질을 갖는 듀얼-에너지 기록들을 획득할 수 있다.

본 발명의 방법의 다른 변형례에서는 두 개의 이미터-검출기 시스템들의 초점들이 두 개의 개별 둘레선 상으로 유도되는데, 초점들의 두 개의 개별 둘레선들은 z-방향에서 보았을 때 바람직하게 원형 표면들을 형성하고, 이들 둘레선들 각각은 검출기들의 중심선에 대해 오프셋 연장한다. 이 실시예는 두 개의 이미터-검출기 시스템들의 두 개의 빔 콘들이 교차하지 않는 분리를 개선한다. 검출기 표면은, 동일한 둘레선 상에 배열된 다행 검출기들의 경우에, 기본적으로 더 확대될 수 있거나 또는 두 개의 방사선 번들의 훨씬 더 나은 분리가 달성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명자는 z-방향으로 오프셋 배열되지 않은 초점들의 경우에, 두 개의 방사선 번들이 다행 검출기의 일부만을 조사하고, 바람직하게는 절반만 또는 더 작은 표면을 조사하도록 z-방향으로 경계지워지는 방법의 한 변형례를 제안한다. 따라서, 각각의 경우에 검출기들의 조사된 부분만이 방사선 감쇠를 결정하는데 이용될 수 있다.

만일 초점들이 연관된 이미터-검출기 시스템의 검출기들의 각각의 조사된 부분 내에서 그 z-좌표들에 대해 설정된다면 또한 유리하다.

더욱이, 두 개의 방사선 번들은 둘레 방향에 대해 전체적으로 검출기들을 조사한다. 즉, 방사선 번들의 추가 중첩만이 z-방향에서 발생하고, 방사선 번들의 전체 개구 각도는 둘레 방향에서 또한 유지된다, 즉 검출기들의 행 길이가 전체 사용된다.

x-레이 CT 스캐닝의 추가 변형례에서, 본 발명자는 z-방향으로 오프셋되는 초점쪽의 z-축에 대해 검출기들 중 적어도 하나를 틸팅함으로써 이를 정렬하는 것을 제안한다. 검출기들이 초점과 검출기 소자 간의 개별 빔들을 매우 정확히 제한하거나 또는 포함하는 2차원 산란 방사선 그리드들을 구비하기 때문에, z-방향에서 초점의 변위는 더 이상 정정되지 않은 산란 방사선 그리드의 정렬로 인해 빔들의 부분 차폐를 발생시킬 수 있다. 그러나, 이러한 차폐는 z-방향에서 초점을 오프셋시키는 것과 동시에 검출기 소자의 틸팅이 발생하여 초점쪽으로 더 검출기를 정렬한다면 방지될 수 있다. 이 프로세스에서 검출기들의 상호 오프셋이 z-방향에서 발생한다면, 방사선 번들은 훨씬 더 좋게 분리하고, 각각의 다른 이미터-검출기 시스템으로부터의 더 적은 산란 방사선이 측정된다.

전술한 방법에 따르면, 본 발명자는 피검체를 스캐닝하기 위한 개선된 듀얼-소스 CT 시스템을 또한 제안하는데, 이 시스템은 각각의 경우 동작 동안에 초점을 형성하고, z-방향으로 연장하는 시스템 축 주위의 둘레선 상에서 회전하는 적어도 하나의 x-레이 튜브와, 시스템 축 주위를 마찬가지로 회전하는 다행 검출기 - 이 검출기는 그 행들이 둘레 방향으로 연장하고 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드를 가지며, 각각의 초점에 기초하여, 다이어프램들에 의해 경계 지워지는 방사선 번들이 제각기 할당된 다행 검출기를 향해 정렬됨 - 를 갖고 갠트리 상에서 상이한 각도들로 배열된 두 개의 이미터-검출기 시스템을 포함한다. 이 시스템의 개선은 적어도 피검체에서 방사선 번들이 서로 교차점들을 갖지 않고 연장하도록 두 개의 방사선 번들을 경계 지우고 정렬하는 다이어프램들을 제어하기 위한 수단을 제공하는데 있다.

이 경우, 일 변형례에서 z-방향으로 상이하게 배치될 수 있는 초점이 적어도 하나의 다행 검출기에 제공되게 한다. 이것은 예를 들어 z-방향으로 상이하게 배치된 초점을 갖는 적어도 두 개의 이미터가 적어도 하나의 다행 검출기의 갠트리 상에 배열된다는 점에서 달성될 수 있다. 대안으로, z-방향으로 변위될 수 있는 초점을 갖는 이미터가 적어도 하나의 다행 검출기에 또한 제공될 수 있다. 여기서, 초점은 예를 들어 대응하는 장치의 도움으로 전체 x-레이 튜브를 변위시킴으로써 변위될 수 있다.

대안으로, 이미터는 회전 축을 갖는 회전가능한 원통형 애노드를 포함할 수 있으며, 초점의 변위를 위해, 초점을 발생시키는 전자들만이 애노드의 원통 표면 상의 다른 지점을 부딪쳐야 한다. 따라서, 초점을 발생시키는 전자 방사선만이 이 프로세스에서 변위된다. 그 결과, 유리하게도 무게 시프트들이 발생하지 않는데, 이는 갠트리 상의 불균형을 방지하기 위해 이와 달리 균형이 맞춰질 것이다.

더욱이, 하나의 특별한 실시예에서, 원통형 애노드의 회전 축은 시스템 축에 대해 연관된 다행 검출기가 틸팅되는 각도와 동일한 각도로 틸팅되어 배열될 수 있는데, 적어도 하나의 다행 검출기에 틸팅 장치가 또한 제공되고, 이 틸팅 장치는 시스템 축 및 갠트리에 대해 다행 검출기를 틸팅시킨다. 다행 검출기를 틸팅시키고 동시에 초점을 변위시킬 때, 검출기와 그 초점 간의 체적 관계들을 유지하는 것이 가능하고, 존재하는 산란 방사선 그리드는 초점을 향해 계속 최적으로 정렬된다.

마찬가지로, 적어도 하나의 다행 검출기를 z-방향으로 변위시키는 변위 장치가 적어도 하나의 이미터-검출기 시스템에 제공될 수 있다. 이 변위 장치는 틸팅 장치와 또한 결합될 수 있다.

대안으로, 초점을 갖는 적어도 하나의 다행 검출기를 z-방향으로 변위시키는 변위 장치가 적어도 하나의 이미터-검출기 시스템에 제공될 수 있다. 따라서, z-방향에서의 검출기의 트렌슬레이션(translation)은 초점의 트렌슬레이션과 동시에 발생하는데, x-레이 튜브의 경우에는 반드시 그렇지는 않다.

끝으로, 듀얼-소스 CT 시스템은 적어도 하나의 이미터-검출기 시스템을 z-방향으로 변위시키는 변위 장치가 적어도 하나의 이미터-검출기 시스템에 제공되도록 또한 구현될 수 있다.

본 발명을 이해하는데 필요한 특징들만이 도시되어 있는 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 이하에서 보다 상세히 설명한다.

도 1은 듀얼-소스 CT 시스템을 보여주는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 듀얼-소스 CT 시스템의 개략적인 3D 도면.
도 3은 도 2의 CT 시스템의 개략적인 측면도.
도 4는 도 2에 따른 갠트리의 제1 회전 각도에서 각각의 다른 시스템 B+A로부터 이미터-검출기 시스템들 A+B로의 산란 방사선 엔트리를 보여주는 도면.
도 5는 갠트리의 제2 회전 각도에서 각각의 다른 시스템 B+A로부터 이미터-검출기 시스템들 A+B로의 산란 방사선 엔트리를 보여주는 도면.
도 6은 둘레 원 및 서로 제한된 빔 콘들 상으로 연장하는 초점들을 갖는 듀얼-소스 CT 시스템의 개략적인 3D 도면.
도 7은 도 6의 CT 시스템의 개략적인 측면도.
도 8은 도 6의 방사선 번들의 3D 표현을 보여주는 도면.
도 9는 도 6에 따른 빔 콘 배열에 의한 각각의 다른 시스템 B+A로부터 이미터-검출기 시스템들 A+B로의 산란 방사선 엔트리를 보여주는 도면.
도 10은 검출기 표면의 1/3까지의 빔 콘의 추가 제한에 있어, 도 6의 빔 콘 배열에 의한 각각의 다른 시스템 B+A로부터 이미터-검출기 시스템들 A+B로의 산란 방사선 엔트리를 보여주는 도면.
도 11은 상이한 둘레 원들 및 서로 제한된 빔 콘들 상으로 연장하는 초점들을 갖는 듀얼-소스 CT 시스템의 개략적인 3D 도면.
도 12는 도 11의 CT 시스템의 개략적인 측면도.
도 13은 틸팅된 검출기들에 있어, 도 11에 따른 듀얼-소스 CT 시스템의 개략적인 3D 도면.
도 14는 도 13의 CT 시스템의 개략적인 측면도.
도 15는 z 방향의 가변 초점을 갖는 x-레이 튜브를 구비한 이미터-검출기 시스템의 개략적인 단면도.
도 16은 검출기에 걸쳐 2차원 방식으로 동작하는 방사선 그리드의 3D 도면.

본 발명의 듀얼-소스 CT 시스템(1)이 개략적인 3D 표현으로 도 1에 도시되어 있다. 이 시스템(1)은 (명시적으로 도시되어 있지 않은) 갠트리가 배치되는 갠트리 하우징(6)으로 기본적으로 구성되는데, 약 90°의 상이한 각도들로 배열된 두 개의 이미터-검출기 시스템들(2, 3 및 4, 5)이 고정된다. 각각의 이미터-검출기 시스템은 대향 배열된 x-레이 튜브(2 또는 4) 및 다행 검출기(3 또는 5)로 구성된다. 제어가능한 다이어프램들(2.1 또는 4.1)은 x-레이 튜브(2 또는 4)에서 발생되는 초점들과 측정 필드 또는 피검체(7)(여기서는, 환자) 사이에 배열되며, 각각의 초점으로부터 기원하는 빔 콘은 본 발명의 동작 모드에 있어 적어도 시스템 축(9)(= z 방향) 방향으로 제한될 수 있다. 알려진 CT 및 데이터 획득의 제어기 이외에, 다이어프램들(2.1, 4.1) 및 본 발명의 데이터 획득의 특별한 제어기는 제어 시스템(10)에 의해 수행되는데, 여기에는 동작 동안에 실행되는 프로그램들(Prg₁-Prg_n)이 저장된다. 도시된 본 발명의 CT 시스템(1)의 변형례에서, 이들은 빔 콘들이 더 이상 교차하지 않고 실제 조사되는 검출기들의 부분만이 판독되도록 오직 z 방향의 두 개의 빔 콘들의 상호 중첩을 야기한다. 어떠한 교차점들도 두 개의 빔 콘들 사이에 존재하지 않기 때문에, 이미터-검출기 시스템으로부터의 산란 방사선이 발생될 수 있는 더 이상의 노드들이 없다. 따라서, 산란 방사선 부분은 대폭 감소하고, 이에 따라 산란 방사선에 의해 발생되는 아티팩트들이 방지된다.

이것이 나선형 스캔의 범주 내에서 본 발명의 방법을 구현하는 본질적으로 특별한 이점이며, 피검체(여기서는, 환자(7))는 환자 침대(8)의 도움으로 이미터-검출기 시스템들에 의한 회전 스캐닝 중에 측정 필드를 통해 연속적으로 이동된다. 그렇지만, 본 발명은 연속적인 원형 스캐닝과 관련하여서도 사용될 수 있다.

본 발명을 설명하기 위해, 갠트리 상에 상이한 각도들로 배열된 이미터-검출기 시스템들(A 및 B)을 갖고 종래 기술에 따라 조정되는 CT 시스템이 도 2 및 3에 도시되어 있으며, 이 CT 시스템은 서로 제각기 할당되는 다행 검출기(3) 및 초점(2.2) 또는 다행 검출기(5) 및 초점(4.2)으로 구성된다. 도 2는 시스템 축 방향으로부터 본 이미터-검출기 시스템들을 보여주고, 도 3은 시스템 축에 대해 우측 각도의 측면에서 본 이미터-검출기 시스템들을 보여주고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 두 개의 빔 콘들(S_A 및 S_B)은 교차하고, 인덱스들은 이미터-검출기 시스템들(A 및 B)에 대응하고, 피검체(7)의 영역에서, 그 존재에도 불구하고, 2차원 산란 방사선 그리드가 명시적으로 표시되어 있지 않지만, 산란 방사선이 각각의 다른 이미터-검출기 시스템에 입력된다. 초점들(2.2 및 4.2) 모두는 중심 둘레선(U_M) 상으로 이동한다. 둘레선(U_M)에 의해 형성된 원 상에, 검출기들(3 및 4)의 중심선들(M)이 또한 배치된다.

다른 이미터-검출기 시스템으로부터 제각기 입력되는 산란 방사선의 양은 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는데, 이는 비회전 대칭 팬텀으로 갠트리의 상이한 회전 각도에서 기록된 것으로, 96 라인과 920 행으로 검출기들 상의 입력된 산란 방사선 강도를 표시한다. 방사선 강도의 원래 컬러 스케일은 각각의 경우에 검출기에 인접한 우측의 바들로서 표시된다. 각각의 이미터-검출기 시스템과 연계된 A 또는 B도 검출기에 인접하여 마찬가지로 표시된다.

본 발명에 따르면, 간섭하는 산란 방사선 엔트리는 교차점들이 빔 콘들 간에 방지되는 식으로 빔 콘이 조정되고 배열되는 것에 의해 감소될 수 있다. 이것의 간단한 예가 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 이미터-검출기 시스템(A 및 B)의 표현이 도 2 및 도 3에 대응하지만, 두 개의 빔 콘(S_A 및 S_B)은 각각의 경우에 둘레 방향을 따른 z-방향으로 대응하는 상호 중첩에 의해 절반이 되며, 각각의 빔 콘(S_A 및 S_B)은 그 검출기(5 또는 3)의 절반만을 조사한다. 도 6 및 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 방사선 번들은 이에 따라 더 이상 교차하지 않는다.

두 개의 중첩된 방사선 번들(S_A 및 S_B)의 다른 3차원 표현이 도 8에 도시되어 있다.

각각의 다른 검출기로의 산란 방사선 엔트리의 감소가 도 9에 도시되어 있는데, 도 9는 도 4 및 도 5에 따른 산란 방사선 엔트리를 보여주고 있다.

각각의 검출기의 중심까지의 빔 콘의 중첩이 도 9에서 상정되었지만, 도 10은 지속적인 중첩의 결과를 보여주고 있는데, 각각의 검출기는 조사되고 그 폭의 대략 1/3까지 사용된다. 따라서, 방사선 번들의 개선된 분리가 달성되며, 산란 방사선의 비율은 스캐닝 목적을 위해 여전히 각각 사용되는 검출기 부문에서 거의 제로로 되돌아간다.

본 발명의 듀얼-소스 CT 시스템 실시예의 추가 변형례가 도 11 내지 도 14에 도시되어 있으며, 각각의 경우에 그 목적은 갠트리 상에 배치된 두 개의 이미터-검출기 시스템으로부터 방사선 번들의 가능한 한 양호한 상호 분리를 야기하는 것이다.

도 11 및 도 12는 빔 콘(S_A 및 S_B)의 개선된 공간적 분리가 초점들(2.2 및 4.2)의 추가 z-오프셋에 의해 어떻게 달성될 수 있는지를 보여주고 있다. 두 개의 초점(2.2 및 4.2)은 오프셋 둘레선들(U' 및 U'') 상으로 이동한다.

도 13 및 도 14에는, 초점들의 z-오프셋에 더하여, 검출기들의 틸팅이 도시되어 있는데, 여기서는 2차원으로 작용하는 산란 방사선 그리드의 정렬 개선을 달성하고, 산란 방사선 그리드에서 빔들의 음영의 원하지 않는 효과를 피할 수 있다. 검출기(3) 상에 상징적으로 도시되어 있는 틸팅 장치에는 기준 캐릭터 K가 제공된다. 각도 κ의 검출기(3)의 틸팅은 특히 도 14에서 쉽게 볼 수 있다.

본 발명의 의미 내에서 동시에 일어나지 않아야 하는 두 개의 방사선 번들의 중첩에 대한 참조가 이루어지지만, 방사선 번들의 불균등 중첩을 수행하는 것이 특히 유리할 수 있다. 두 개의 이미터-검출기 시스템이 예를 들어 상이한 x-레이 에너지 스펙트럼에 의해 동작하는 경우, 이는 더 낮은 평균 방사선 에너지를 갖는 방사선 번들보다 훨씬 더 높은 평균 방사선 에너지를 갖는 방사선 번들을 중첩시키는데 특히 바람직할 수 있다. 이런 식으로, 개선된 선량 가중이 달성될 수 있다. 예컨대, 100kVp를 갖는 방사선 번들이 54 라인을 효과적으로 사용하는 검출기에 할당될 수 있으며, 140kVp를 갖는 방사선 번들이 41 라인을 효과적으로 사용하는 검출기에 할당될 수 있다. 이것은 스캐닝 프로세스 동안에 1:1.3의 원하는 선량 가중을 발생시킨다.

z-방향으로의 가변 초점을 갖는 x-레이 튜브를 구비한 CT 시스템의 예로서, 도 15는 피검체(7)가 도시되어 있는 시스템 축(9)을 따른 이미터-검출기 시스템의 개략적인 단면을 나타내고 있다. x-레이 튜브(R)가 원통형 애노드(R_A)를 갖고, 상이한 방사선 번들(S_A, S, S_B)은 애노드(R_A) 상의 초점(R_F)과 다이어프램들(R_B)의 설정에 따라 발생된다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 방사선 번들(S)은 전체 z-폭에 걸쳐 검출기(D)를 조사하는 통상적인 동작을 위해 조절되거나, 또는 대안으로 마진 초점(R_F)이 선택되고 다이어프램들(R_B)은 측면 배열된 방사선 번들(S_A 또는 S_B)이 전개되어 2차원 방식으로 동작하고 배열된 산란 방사선 그리드(G)에 의해 그 일부만이 검출기(D)를 조사하도록 조절될 수 있다.

2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드(G)를 설명하기 위해, 이 산란 방사선 그리드는 검출기(D)에 걸쳐 3차원으로 도 16에 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 방사선 그리드(G)의 개별 샤프트들은 초점(R_F)으로부터 기원하는 방사선 번들(S)의 전형적인 정렬에 따라 배열되어 있다.

이에 따라, 듀얼-소스 시스템에 의한 x-레이 CT 스캔의 범주 내에서, 적어도 피검체에서 이러한 방사선 번들이 서로 교차점들을 갖지 않도록 다이어프램들에 의해 두 개의 방사선 번들을 경계 지우는 식으로 본 발명을 전체적으로 제안하고 있다. 따라서, 방사선 경계 지정 다이어프램들을 제어하기 위한 수단을 갖고, 적어도 피검체에서 이러한 방사선 번들이 서로 교차점들을 갖지 않고 연장하도록 두 개의 방사선 번들을 경계 짓고 정렬하는 듀얼-소스 CT 시스템을 또한 제안한다.

본 발명이 바람직한 실시예에 기초하여 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예들로 국한되지 않으며, 당업자들이라면 본 발명의 보호 범주를 벗어나지 않고서 다양한 변형례를 도출해낼 수 있을 것이다.

다음의 참조 부호들이 이용된다:
1: CT 시스템
2: x-레이 튜브
2.1: 제어가능한 다이어프램
2.2: 초점
3: 다행 검출기
4: x-레이 튜브
4.1: 제어가능한 다이어프램
4.2: 초점
5: 다행 검출기
6: 갠트리 하우징
7: 피검체
8: 환자 침대
9: 시스템 축
A, B: 이미터-검출기 시스템
D: 검출기
G: 산란 방사선 그리드
K: 틸팅 장치
M: 검출기들의 중심선
Prg₁-Prg_n: 컴퓨터 프로그램들
R: x-레이 튜브
R_A: 애노드
R_B: 다이어프램
R_F: 초점
S, S_A, S_B: 방사선 번들/빔 콘
U_M, U', U'': 둘레선들
V: 변위 장치
κ: 틸팅 각도

Claims

CT 시스템(1)의 공유 갠트리 상에 상이한 각도들로 배열된 두 개의 이미터-검출기 시스템(A, 2, 3; B, 4, 5)에 의한 피검체(7)의 X-레이 CT 스캐닝으로서,
각각의 이미터(2, 4)는 초점(2.2, 4.2)을 가지고, 각각의 검출기는 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드(G)를 갖는 다행 검출기(multi-row detector)(3, 5)로서 구현되고, 각각의 이미터-검출기 시스템(A, 2, 3; B, 4, 5)의 대향 검출기(3, 5)와 각각의 초점(2.2, 4.2) 간의 스캐닝 프로세스 동안에, 이미터측 다이어프램(diaphragm)(2.1, 4.1)에 의해 경계 지워지고(delimit) 2차원으로 발산하는 방사선 번들(radiation bundle)(S_A, S_B)이 생성되며,
상기 두 개의 방사선 번들은 이러한 방사선 번들이 적어도 피검체(7)에서 서로 교차점들을 갖지 않도록 각각 상기 다이어프램들(2.1, 4.1)에 의해 경계 지워지는 X-레이 CT 스캐닝.
제1항에 있어서,
상기 두 개의 초점(2.2, 4.2)은 공유 둘레선(shared peripheral line)(U_M) 상으로 연장(run)하는 X-레이 CT 스캐닝.
제1항에 있어서,
상기 두 개의 초점(2.2, 4.2)은 두 개의 개별 둘레선(U', U'') 상으로 연장하는 X-레이 CT 스캐닝.
제3항에 있어서,
상기 초점들(2.2, 4.2)의 상기 두 개의 개별 둘레선(U', U'')은 각각이 z-방향에서 보았을 때 검출기들(3, 5)의 중심선(M)을 향해 오프셋 연장하는 원형 표면들을 형성하는 X-레이 CT 스캐닝.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 두 개의 방사선 번들(S_A, S_B)은 이들이 각각의 경우에 그 다행 검출기(3, 5)의 일부만을 조사하도록 z-방향으로 경계 지워지는 X-레이 CT 스캐닝.
제5항에 있어서,
상기 검출기들(3, 5)의 조사된 부분만이 각각의 경우에 방사선 감쇠를 결정하는데 사용되는 X-레이 CT 스캐닝.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초점들(2.2, 4.2)은 연관된 이미터-검출기 시스템(A, 2, 3; B, 4, 5)의 검출기들(3, 5)의 조사된 부분 내에서 그 z-좌표들에 대해 설정되는 X-레이 CT 스캐닝.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 두 개의 방사선 번들(S_A, S_B) 각각은 둘레 방향에 대해 전체적으로 그 검출기들(3, 5)을 조사하는 X-레이 CT 스캐닝.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출기들(3, 5) 중 적어도 하나는 z-방향으로 오프셋된 그 초점(2.2, 4.2)을 향해 z-축에 대해 틸팅함으로써 정렬되는 X-레이 CT 스캐닝.
피검체(7)를 스캐닝하기 위한 듀얼-소스 CT 시스템(1)으로서,
각각의 경우 동작 동안에 초점(2.2, 4.2)을 형성하고, z-방향으로 연장되는 시스템 축(9) 주위의 둘레선(U_M, U'; U'') 상에서 회전하는 적어도 하나의 x-레이 튜브(2, 4)와, 시스템 축(9) 주위를 마찬가지로 회전하는 다행 검출기(3, 5) - 상기 검출기는 그 행들이 둘레 방향으로 연장하고 2차원 방식으로 동작하는 산란 방사선 그리드(G)를 가지며, 각각의 초점(2.2, 4.2)에 기초하여, 다이어프램들(2.1, 4.1)에 의해 경계 지워지는 방사선 번들이 제각기 할당된 다행 검출기(3, 5)를 향해 정렬됨 - 를 갖고 갠트리 상에서 상이한 각도들로 배열되는 두 개의 이미터-검출기 시스템(A, 2, 3; B, 4, 5)을 포함하며,
적어도 피검체(7)에서 방사선 번들(S_A, S_B)이 서로 교차점들을 갖지 않고 연장하도록 두 개의 방사선 번들(S_A, S_B)을 경계 지우고 정렬하는 다이어프램들(2.1, 4.1)을 제어하기 위한 수단(10)이 제공되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제10항에 있어서,
z-방향으로 상이하게 위치할 수 있는 초점(2.2, 4.2)이 적어도 하나의 다행 검출기(3, 5)에 제공되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제10항 또는 제11항에 있어서,
z-방향으로 상이하게 위치한 초점(2.2, 4.2)을 갖는 적어도 두 개의 이미터(2, 4)가 적어도 하나의 다행 검출기(3, 5)에 제공되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제10항 또는 제12항에 있어서,
적어도 하나의 다행 검출기(3, 5)에 대해 z-방향으로 변위할 수 있는 초점(2.2, 4.2)이 이미터(2, 4)에 제공되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제13항에 있어서,
적어도 하나의 이미터(2, 4)는 회전 축을 갖는 회전가능한 원통형 애노드를 구비하는 듀얼-소스 CT 시스템.
제14항에 있어서,
상기 원통형 애노드의 회전 축은 상기 시스템 축(9)과 평행하게 배열되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제14항에 있어서,
상기 원통형 애노드의 회전 축은 상기 시스템 축(9)에 대해 상기 할당된 다행 검출기(3, 5)에서와 동일한 각도로 틸팅되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템 축(9) 및 상기 갠트리에 대해 상기 다행 검출기(3, 5)를 틸팅하는 틸팅 장치(K)가 적어도 하나의 다행 검출기에 제공되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 다행 검출기(3, 5)를 상기 z-방향으로 변위시키는 변위 장치(V)가 적어도 하나의 이미터-검출기 시스템(A, 2, 3; B, 4, 5)에 제공되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
초점(2.2, 4.2)을 갖는 적어도 하나의 다행 검출기(3, 5)를 상기 z-방향으로 변위시키는 변위 장치(V)가 적어도 하나의 이미터-검출기 시스템(A, 2, 3; B, 4, 5)에 제공되는 듀얼-소스 CT 시스템.
제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 이미터-검출기 시스템(A, 2, 3; B, 4, 5)을 상기 z-방향으로 변위시키는 변위 장치(V)가 적어도 하나의 이미터-검출기 시스템(A, 2, 3; B, 4, 5)에 제공되는 듀얼-소스 CT 시스템.