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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6162444
(24)【登録日】2017年6月23日
(45)【発行日】2017年7月12日
(54)【発明の名称】スペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置
(51)【国際特許分類】
A61B 6/03 20060101AFI20170703BHJP
【ＦＩ】
A61B6/03 320Q
A61B6/03 320X
A61B6/03 373
【請求項の数】14
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2013-56611(P2013-56611)
(22)【出願日】2013年3月19日
(65)【公開番号】特開2013-192950(P2013-192950A)
(43)【公開日】2013年9月30日
【審査請求日】2016年1月6日
(31)【優先権主張番号】13/426,903
(32)【優先日】2012年3月22日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】594164542
【氏名又は名称】東芝メディカルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100109830
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 淑弘
(74)【代理人】
【識別番号】100088683
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140176
【弁理士】
【氏名又は名称】砂川 克
(74)【代理人】
【識別番号】100158805
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 守三
(74)【代理人】
【識別番号】100172580
【弁理士】
【氏名又は名称】赤穂 隆雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100124394
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 立志
(74)【代理人】
【識別番号】100112807
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 貴志
(74)【代理人】
【識別番号】100111073
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 美保子
(72)【発明者】
【氏名】ユー・ジョウ
【審査官】
増渕 俊仁
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００７／０２０５３６７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００９−１４２５１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−３４４３１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０８２１７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−１６７６６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６３−０４０５３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０５６３０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００９−５１２５２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−２８８１５２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ６／００−６／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸周りに回転可能な第１回転部分と、
前記第１回転部分における第１所定位置に搭載され、Ｘ線を発生する少なくとも一つのＸ線管と、
前記回転軸を中心とした円周に沿って所定の間隔で設けられた複数の固定位置にそれぞれ配置され、前記Ｘ線の光子数を計数する複数の第１光子計数検出器と、
前記回転軸周りに回転可能な第２回転部分と、
前記第２回転部分上の第２所定位置に設けられ、被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出器とをさらに具備し、
前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線の光子数を計数する複数の第２光子計数検出器と複数の積分検出器とを有し、
前記Ｘ線検出器のチャネル方向における中央領域の外側の前記第２光子計数検出器は、前記中央領域の前記第２光子計数検出器の配置に比べて疎らに配置されること、
を特徴とするスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記第１回転部分における第１所定位置に搭載され、Ｘ線を発生する少なくとも一つのＸ線管と、
前記回転軸を中心とした円周に沿って所定の間隔で設けられた複数の固定位置にそれぞれ配置され、前記Ｘ線の光子数を計数する複数の第１光子計数検出器と、
前記回転軸周りに回転可能な第２回転部分と、
前記第２回転部分上の第２所定位置に設けられ、被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出器とをさらに具備し、
前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線の光子数を計数する複数の第２光子計数検出器と複数の積分検出器とを有し、
前記Ｘ線検出器のチャネル方向における中央領域の外側の前記第２光子計数検出器は、前記中央領域の前記第２光子計数検出器の配置に比べて疎らに配置されること、
を特徴とするスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項2】
前記第２回転部分は、前記円周に関する直径より大きい直径を有すること、
を特徴とする請求項１に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項3】
前記第２回転部分は、前記第１回転部分と一体であること、
を特徴とする請求項１または２に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１または２に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項4】
前記第１回転部分の回転により前記Ｘ線管が移動される所定の経路は、前記第１光子計数検出器が配置される前記円周の内側に位置すること、
を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項5】
前記Ｘ線管は、一つのエネルギー源を有すること、
を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項6】
前記第１回転部分の回転により所定の経路に沿って移動される前記Ｘ線管は、前記所定
の経路の移動中に、管電圧を切り替え可能な管電圧切り替えＸ線管を有すること、
を特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
の経路の移動中に、管電圧を切り替え可能な管電圧切り替えＸ線管を有すること、
を特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項7】
前記第１回転部分には、２つ以上の前記Ｘ線管が搭載されること、
を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項8】
前記第１光子計数検出器において、前記所定の間隔に対応する部分には、所定の積分検出器が配置されること、
を特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項9】
前記第１回転部分と前記第２回転部分とは、同一の回転半径を有すること、
を特徴とする請求項１または２に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１または２に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項10】
前記Ｘ線管は、前記Ｘ線の発生に関する焦点位置を切り替え可能な焦点切り替えＸ線管であること、
を特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項11】
前記所定の間隔は、等距離であること、
を特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項12】
前記所定の間隔は、不等距離であること、
を特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項13】
前記Ｘ線管は、被検体に対して所定のらせん軌道に沿って進むこと、
を特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項14】
前記Ｘ線管は、被検体に対して所定の円軌道に沿って進むこと、
を特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
を特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、画像処理およびシステムに関し、より詳細には、スペクトルコンピュータ断層撮影における疎らな光子計数検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
大部分のコンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＣＴと呼ぶ）スキャナにおけるＸ線ビームは、一般的に多色である。しかし、現在使用されるＣＴスキャナの大部分は、検出器におけるエネルギー積分の種類に応じたデータに基づいて、画像を生成する。これらの従来の検出器は、エネルギー積分したＸ線データを収集するために、エネルギー積分検出器と呼ばれる。一方、光子計数検出器は、収集するデータにおけるエネルギー積分の種類ではなく、Ｘ線管に関するスペクトルの種類を収集するように構成されている。透過されるＸ線データのスペクトルの種類を得るために、光子計数検出器は、Ｘ線ビームをそのエネルギー成分またはスペクトルのビン（ｓｐｅｃｔｕｍ ｂｉｎ）に分割する。光子計数検出器は、各ビンの中の光子の数を計数する。ＣＴにおけるＸ線管のスペクトルの種類の使用は、しばしば、スペクトルＣＴと呼ばれる。スペクトルＣＴは、２つ以上のエネルギーレベルで透過されたＸ線の検出を伴う。このため、スペクトルＣＴは、全体として、定義によりデュアルエネルギーＣＴを含む。
【0003】
スペクトルＣＴは、従来のＣＴより有利である。スペクトルＣＴは、Ｘ線ビームの全スペクトルに固有の付加的な臨床情報を提供する。例えば、スペクトルＣＴは、組織を識別すること、カルシウムおよびヨウ素を含む組織などの物質間の区別を付けること、またはより小さい血管の検出を向上させることを容易にする。他の利点の中で、スペクトルＣＴは、ビーム硬化のアーティファクトを低減することが期待される。また、スペクトルＣＴは、スキャナとは無関係に、ＣＴ値において精度を高めることができる。
【0004】
従来技術の試みは、スペクトルＣＴの実施において、従来の積分検出器を使用することを含むものであった。１つの試みは、デュアルの線源とデュアルの積分検出器とを含むものであった。デュアルの線源およびデュアルの積分検出器は、ガントリにおける回転フレームを患者の周りに回転させながらデータを収集するために、互いに所定の角度でガントリにおける回転フレームに搭載される。別の試みは、ｋＶ−スイッチング（管電圧の切り替え）を実行する単一の線源と単一の積分検出器とを含むものであった。単一の線源と単一の積分検出器とは、ガントリにおける回転フレームを患者の周りに回転させながらデータを収集するために、ガントリにおける回転フレームに搭載される。さらに別の試みは、単一の線源とデュアルの積分検出器とを含むものであった。単一の線源とデュアルの積分検出器とは、ガントリにおける回転フレームを患者の周りを回転させながらデータを収集するために、ガントリにおける回転フレームに搭載される。デュアルの積分検出器は、Ｘ線エネルギー帯域に対する感度が異なる２つの積分検出器をＸ線の例の方向に沿って層状に重ねたＸ線検出器である。スペクトルＣＴに対するこれら従来技術の試みのすべては、臨床的に可視の画像を再構成するために、ビーム硬化、時間分解能、ノイズ、不十分な検出器応答、不十分なエネルギー分離などの課題を十分に解決することにおいて成功していない。
【0005】
また、従来技術では、スペクトルＣＴの実施において、従来の積分検出器を光子計数検出器で置き換えようという試みがなされてきた。一般的に、光子計数検出器は高価であり、所定の反応速度を有する。少なくとも１つの実験的スペクトルＣＴシステムが報告されているが、高い反応速度を有する光子計数検出器のコストは、本格的な実施にとって法外である。光子計数検出器技術における発展にもかかわらず、現在利用可能な光子計数検出器は、依然として、パイルアップ効果、散乱効果、空間分解能、時間分解能、および線量効率など、実施上の課題に対する解決策を必要としている。上記の理由により、上記の課題の観点から、光子計数検出器の使用を改善するためのスペクトルＣＴシステムを考案することが望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
目的は、回転軸を中心とした円周に沿って所定の間隔で複数の光子計数検出器を配置させることにより、パイルアップおよびコストを大幅に低減可能なスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本実施形態に係るスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置は、回転軸周りに回転可能な第１回転部分と、前記第１回転部分における第１所定位置に搭載され、Ｘ線を発生する少なくとも一つのＸ線管と、前記回転軸を中心とした円周に沿って所定の間隔で設けられた複数の固定位置にそれぞれ配置され、前記Ｘ線の光子数を計数する複数の第１光子計数検出器と、前記回転軸周りに回転可能な第２回転部分と、前記第２回転部分上の第２所定位置に設けられ、被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出器とをさらに具備し、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線の光子数を計数する複数の第２光子計数検出器と複数の積分検出器とを有し、前記Ｘ線検出器のチャネル方向における中央領域の外側の前記第２光子計数検出器は、前記中央領域前記第２光子計数検出器の配置に比べて疎らに配置されること、を特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図7】図７は、ＣＴスキャナシステムに関する所定の第３世代の幾何学的配置における２つのＸ線検出器および２つのＸ線管と組み合わせて、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）を配置する別の実施形態を示す図である。
【図8】図８は、ＣＴスキャナシステムに関する所定の第３世代の幾何学的配置における２つのＸ線管および２つのＸ線管のうち一つに対応する１つのＸ線検出器と組み合わせて、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）を配置する別の実施形態を示す図である。
【図11A】図１１Ａは、本実施形態に係るＣＴスキャナシステムにおいて、あるハイブリッド検出器の実施形態に関する光子計数検出器（ＰＣＤ）および積分計数器（ＩＴＧＤ）の第１の不等距離配置パターンを示す図である。
【図11B】図１１Ｂは、本実施形態に係るＣＴスキャナシステムにおいて、あるハイブリッド検出器の実施形態に関する光子計数検出器（ＰＣＤ）および積分計数器（ＩＴＧＤ）の第２の不等距離配置パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図面全体を通して同じ参照番号が対応する構造を表す図面を参照し、特に図１を参照すると、図１は、ガントリ１００と他のデバイスもしくはユニットとを含むスペクトルＸ線ＣＴの装置もしくはスキャナを示す。ガントリ１００は側面から示されている。ガントリ１００は、Ｘ線管１０１と、環状フレーム１０２と、多列または２次元アレイ型のＸ線検出器１０３とをさらに有する。Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、被検体Ｓを横切って正反対に、回転軸ＲＡ周りに回転可能に支持される環状フレーム１０２に搭載される。被検体Ｓが軸ＲＡに沿って、図示されたページの奥へまたは手前に移動されている間に、回転部１０７が、環状フレーム１０２を０．４秒／回転などの高速で回転させる。
【0010】
マルチスライスＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１０１がＸ線を発生するために、スリップリング１０８を介してＸ線管１０１に印加される管電圧を発生させる高電圧発生器１０９をさらに有する。Ｘ線は、断面領域が円で表される被検体Ｓに向けて照射される。Ｘ線検出器１０３は、被検体Ｓを透過した照射Ｘ線を検出するために、被検体Ｓを横切ってＸ線管１０１の反対側に配置される。Ｘ線検出器１０３は、従来の積分検出器である個別の検出器素子またはユニットをさらに有する。電流調整器１１７は、管電流を調整するために高電圧発生器１０９を制御する。
【0011】
図１を参照すると、スペクトルＸ線ＣＴの装置１またはスキャナは、Ｘ線検出器１０３から検出された信号を処理するための他のデバイスをさらに有する。データ収集回路すなわちデータ収集システム（ＤＡＳ）１０４は、各チャネルに対するＸ線検出器１０３からの信号出力を電圧信号に変換する。ＤＡＳ１０４は、変換された電圧信号を増幅する。ＤＡＳ１０４は、増幅した電圧信号をディジタル信号にさらに変換する。Ｘ線検出器１０３およびＤＡＳ１０４は、所定の１回転当たりの総投影数（ＴＰＰＲ：ｔｏｔａｌ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｐｅｒ ｒｏｔａｔｉｏｎ）を処理するように構成される。所定のＴＰＰＲの大部分は、９００ＴＰＰＲ、９００ＴＰＰＲ乃至１８００ＴＰＰＲ、および９００ＴＰＰＲ乃至３６００ＴＰＰＲである。
【0012】
上記述べたデータは、非接触データ伝送器１０５を介して、ガントリ１００の外部のコンソール内に収納される前処理デバイス１０６に送られる。前処理デバイス１０６は、送られたデータ（生データ）に対する感度補正など、一定の補正を実行する。次いで、記憶デバイス１１２は、再構成処理の直前の段階における投影データとも呼ばれる結果として生じたデータを記憶する。記憶デバイス１１２は、再構成デバイス１１４、入力デバイス１１５、表示デバイス１１６およびスキャン計画支援装置１１７と共に、データ／制御バスを介してシステム制御器１１０に接続される。スキャン計画支援装置１１７は、画像技術者がスキャン計画を立てることを支援するための機能を有する。
【0013】
Ｘ線検出器は、種々の世代のＣＴスキャナシステムの間で、被検体に対して回転されるかまたは固定されるかのいずれかである。上記で説明されたＣＴシステムは、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３を環状フレーム１０２に正反対に搭載した第３世代の幾何学的配置の一例である。環状フレーム１０２を回転軸ＲＡ周りに回転させるとき、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、被検体Ｓの周りに回転される。一方、第４世代における幾何学的配置は、被検体の周りに固定して設置される複数のＸ線検出器１０３と、被検体の周りを回転するＸ線管１０１とを有する。
【0014】
次に図２を参照すると、図２は、ＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）を配置するための実施形態を示す図である。一例示的実施形態では、図２は単に、スキャンされる対象物ＯＢＪと、Ｘ線管１０１と、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮとの間の相対的関係を示している。簡潔にするために、図２は、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素およびユニットを除外している。一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、それぞれ市販のデバイスであり、所定の複数のエネルギー成分それぞれに対して光子計数を出力する。ある実施形態では、およそ１００〜３００個の光子計数検出器が使用されるが、上記の複数の光子計数検出器の個数に関する数字の範囲は単なる例であり、本実施形態は、必ずしも、光子計数検出器に関する何らかの特定の数に限定されない。
【0015】
また、図２を参照すると、一実施形態は、所定の数の複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）を有する。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、円などの所定の形状において対象物ＯＢＪの周りに疎らに設置される。例えば、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、ガントリ１００内の所定の円形の構成要素２００上に固定して設置される。さらに、一実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の等距離の位置において、円形の構成要素２００上に固定して設置されてもよい。別の実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の不等距離の位置において、円形の構成要素２００上に固定して設置されてもよい。円形の構成要素２００は、対象物ＯＢＪに対して静止状態のままであり、データ収集中に回転しない。一方、Ｘ線管１０１は、ガントリ１００内の環状フレーム１０２などの回転部分３００上に搭載される。Ｘ線管１０１が疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮの内側で対象物ＯＢＪの周りを回転するとき、Ｘ線管１０１は、対象物ＯＢＪに向けて所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を投影する。その結果、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮ各々は、所定の検出器ファンビーム角度θＢで、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線を検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮ各々は、所定のエネルギー成分それぞれに対して光子の数を出力する。
【0016】
上記実施形態において、光子計数検出器（ＰＣＤ）は、対象物ＯＢＪ（または回転軸ＲＡ）の周りの第１の円形の経路に沿って疎らに、かつ固定して設置される。加えて、少なくとも１つのＸ線管１０１は、対象物ＯＢＪの周りの第２の円形の経路に沿って回転する。さらに、上記実施形態は、第１の円形の経路が、対象物ＯＢＪの周りの第２の円形の経路より大きく、その外側にあることを示している。図に示されていないが、一代替実施形態は、任意に第１および第２の円形の経路の相対的関係を逆にしてもよい。このとき、Ｘ線管１０１に対する第２の円形の経路は、対象物ＯＢＪの周りで疎らに設置された光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに関する第１の円形の経路より大きくなり、かつ第１の円形の経路の外側になる。
【0017】
本実施形態に関するＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）を設置するための他の代替実施形態がある。図に示されていないが、第２の代替実施形態は、任意に、２つ以上のＸ線管１０１を有する。複数のＸ線管１０１は、互いに所定の角度で環状フレーム１０２などの回転部分３００上に搭載される。ある実施形態では、Ｘ線管１０１のうちの少なくとも１つは、任意に、単一のエネルギー源である。同様に、第３の代替実施形態は、Ｘ線管１０１の移動中に任意に、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーでＸ線を照射するために、ｋＶ（管電圧）−スイッチング（間電圧切り替え）機能を実行するように構成されるＸ線管１０１を有する。
【0018】
次に図３を参照すると、図３は、ＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第４世代の幾何学的配置にハイブリッド検出器を設置するための一実施形態を示す。１つの例示的ハイブリッド検出器は、光子計数検出器（ＰＣＤ）と積分検出器（ＩＮＴＤ）との両方を有する。一例示的実施形態では、図は単に、スキャンされる対象物ＯＢＪと、Ｘ線管１０１と、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮと、積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮとの間の相対的関係を示す。簡潔にするために、図３は、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素およびユニットを除外している。一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮ各々は、市販のデバイスであり、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子計数を出力する。ある実施形態では、およそ１００〜３００個の光子計数検出器が使用される。上記の複数の光子計数検出器の個数の数字の範囲は単なる例であり、本実施形態は、必ずしも、光子計数検出器の何らかの特定の数に限定されない。同様に、積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮ各々は、市販のデバイスであり、エネルギー成分全体に対してひとつの積分値を出力する。ある実施形態では、およそ１００〜３００個の積分検出器が使用される。上記の積分検出器の個数の数字の範囲は単なる例であり、本実施形態は、必ずしも、積分検出器の何らかの特定の数に限定されない。
【0019】
図３を参照すると、一実施形態は、所定の数の光子計数検出器（ＰＣＤ）と積分検出器（ＩＮＴＤ）とを有する。両検出器は、本実施形態におけるＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第４世代の幾何学的配置に設置される。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、円周に沿った複数の一定の位置における円のような所定の形状において、対象物ＯＢＪの周りに疎らに設置される。実施形態は、隣接する光子計数検出器（ＰＣＤ）の間に設置される積分検出器（ＩＮＴＤ）をさらに有する。例えば、積分検出器ＩＮＴＤ１は、ガントリ１００内の所定の円形の構成要素２００上に、２つの隣接する光子計数検出器ＰＣＤ１とＰＣＤ２との間に、固定して設置される。さらに、一実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の等距離の位置で円形の構成要素２００上に固定して設置される。別の実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の不等距離の位置で円形の構成要素２００上に固定して設置される。円形の構成要素２００は、対象物ＯＢＪに対して静止状態のままであり、データ収集中に回転しない。
【0020】
上記で説明された実施形態は、ガントリ１００内の環状フレーム１０２などの回転部分３００上に搭載されるＸ線管１０１をさらに有する。環状フレーム１０２はデータ収集中に回転する。このため、Ｘ線管１０１は、疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮおよび複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮの内側で対象物ＯＢＪの周りを回転する。このとき、Ｘ線管１０１は、対象物ＯＢＪに向けて所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を投影する。その結果、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線を、所定の検出器ファンビーム角度で個別に検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子の数を出力する。同時に、複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮもまた、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線を個別に検出して、ひとつの値を出力する。従って、上記で説明された例示的実施形態は、２種類の検出器から２セットの投影データを収集する。
【0021】
一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、円形の構成要素２００に沿って疎らに配置される。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、疎なビュー投影データを収集する。収集された投影データは、一定の疎なビュー再構成技術を用いる少なくとも二重エネルギー再構成に対しては十分である。また、複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮは、投影データの第２のセットを収集する。複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮからの投影データは、画質を全体的に改善するために使用される。投影データの収集において、線源（Ｘ線管）の軌道上のサンプリングは、任意に、空間分解能を高めるために、密に行われる。一方、ハイブリッド検出器のチャネル方向において散乱線除去グリッドは使用されないため、収集されたデータにおけるＸ線の散乱成分を低減させるために、ソフトウェア補正は、任意選択で必要とされる。
【0022】
上記の実施形態では、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）および複数の積分検出器（ＩＮＴＤ）は、少なくとも１つのＸ線管１０１が同じ対象物ＯＢＪの周りを第２の円形の経路に沿って回転する間、対象物ＯＢＪの周りの第１の円形の経路に沿って固定して設置される。さらに、上記の実施形態は、第１の円形の経路が対象物ＯＢＪの周りの第２の円形の経路より大きいことを示している。また、上記の実施形態は、第１の円形の経路が対象物ＯＢＪの周りの第２の円形の経路の外側にあることを示している。図に示されていないが、代替の一実施形態は、任意選択で、第１と第２の円形の経路の相対的関係を逆にしてもよい。すなわち、Ｘ線管１０１に対する第２の円形の経路は、対象物ＯＢＪの周りに、疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮおよび積分検出器ＩＮＴＤ１〜ＩＮＴＤに関する第１の円形の経路より大きい。換言すると、Ｘ線管１０１に対する第２の円形の経路は、第１の円形の経路の外側に位置する。
【0023】
次に図４を参照すると、図４は、本ＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第４世代の幾何学的配置において２つ以上のＸ線管１０１と１つのハイブリッド検出器とを有する第２の代替実施形態を示す図である。図３に関して説明したように、１つの例示的ハイブリッド検出器は、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）と複数の積分検出器（ＩＮＴＤ）との両方を有する。一例示的実施形態では、図４は単に、スキャンされる対象物ＯＢＪと、１対のＸ線管１０１−１、１０１−２と、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮと、複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮとの間の相対的関係を示している。簡潔にするために、図４では、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素とユニットとを除外している。代替実施形態において、任意選択で、１対のＸ線管１０１−１および１０１−２が、互いに所定の角度で環状フレーム１０２などの回転部分３００上に、Ｓ１およびＳ２などの所定の位置に搭載されてもよい。図４に関して、いくつかの他の構成要素およびユニットは、図２または図３において同じ参照番号および参照記号によって指示されるものと実質的に同一であるので、さらには説明されない。
【0024】
２つのＸ線管１０１−１および１０１−２は、ガントリ１００内の環状フレーム１０２などの回転部分３００上に、Ｓ１およびＳ２の位置にそれぞれ搭載される。２つのＸ線管１０１−１および１０１−２は、同じ中心周りに対象物ＯＢＪの周りを同時に回転する。一例示的代替実施形態では、回転部分３００上の位置Ｓ１とＳ２との間の角度は、ほぼ９０度であるが、角度は、必ずしも特定の角度に限定されない。回転部分３００はデータ収集中に回転する。このとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮと複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮとの内側で対象物ＯＢＪの周りを回転する。Ｘ線管１０１−１および１０１−２の回転の間に、Ｘ線管１０１−１および１０１−２各々は、対象物ＯＢＪに向けて所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を投影する。その結果、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の検出器ファンビーム角度θＢで、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線をそれぞれ検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定のエネルギー成分のそれぞれに対して光子の数を出力する。同時に、複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮもまた、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線を個別に検出して、単一の値を出力する。２つのＸ線管１０１−１および１０１−２は、異なる角度で同じ対象物に向けてＸ線を同時に照射する。このため、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮおよび複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮからなる２つのセットの検出器群は、２つのＸ線管１０１−１および１０１−２にそれぞれ対応する透過されたＸ線を同時に検出する。従って、１対のＸ線管１０１−１および１０１−２によって、上記で説明された例示的実施形態は、２種類の検出器から４セットの投影データを収集する。
【0025】
一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、円形の構成要素２００に沿って疎らに位置付けられる。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、疎なビュー投影データを収集する。図３に関して既に説明されたように、収集された投影データは、一定の疎なビュー再構成技術を用いる少なくとも二重エネルギー再構成に対しては十分である。加えて、１対のＸ線管１０１−１および１０１−２によって、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮからの追加のセットの投影データは、潜在的に時間分解能を２倍にする。また、複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮは、第２の１対の投影データを収集する。複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮからの投影データは、一般的に画質を全体的に改善するために使用される。投影データの収集において、線源（Ｘ線管）の軌道上のサンプリングは、空間分解能を高めるために、任意選択で、密に行われる。一方、ハイブリッド検出器上のチャネル方向において散乱線除去グリッドは使用されないため、収集されたデータにおける散乱成分を低減するために、ソフトウェア補正は、任意選択で必要とされる。さらに、交差散乱は、適切に処理されるために、任意選択で必要とされる。
【0026】
上記の実施形態では、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）および複数の積分検出器（ＩＮＴＤ）は、対象物ＯＢＪの周りに第１の円形の経路に沿って固定して設置される。このとき、２つのＸ線管１０１−１および１０１−２は、同じ対象物ＯＢＪの周りを第２の円形の経路に沿って回転する。さらに、上記の実施形態は、第１の円形の経路が対象物ＯＢＪの周りの第２の円形の経路より大きいことを示している。また、上記実施形態は、第１の円形の経路が第２の円形の経路の外側にあることを示している。図に示されていないが、一代替実施形態は、任意に第１および第２の円形の経路の相対的関係を逆にしてもよい。このとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２に対する第２の円形の経路は、対象物ＯＢＪの周りで疎らに設置された光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに関する第１の円形の経路より大きくなり、かつ第１の円形の経路の外側になる。加えて、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、円形の構成要素２００上で、所定の等距離の位置かまたは所定の不等距離の位置のいずれかにおいて、固定して設置される。
【0027】
次に図５を参照すると、図５は、本ＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第４世代の幾何学的配置において２つ以上のＸ線管１０１と１つのハイブリッド検出器とを有する第３の代替実施形態を示す図である。図３に関して説明したように、１つの例示的ハイブリッド検出器は、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）と複数の積分検出器（ＩＮＴＤ）との両方を有する。一例示的実施形態では、図５は単に、スキャンされる対象物ＯＢＪと、３つのＸ線管と、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮと、複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮとの間の相対的関係を示している。簡潔にするために、図５では、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素とユニットとを除外している。代替実施形態において、任意選択で、３つのＸ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３が、互いに所定の角度で環状フレーム１０２などの回転部分３００上に、Ｓ１、Ｓ２およびＳ３などの所定の位置に搭載されてもよい。図５に関して、いくつかの他の構成要素およびユニットは、図２、図３または図４において同じ参照番号および参照記号によって指示されるものと実質的に同一であるので、さらには説明されない。
【0028】
３つのＸ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３は、ガントリ１００内の環状フレーム１０２などの回転部分３００上に、Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の位置にそれぞれ搭載される。３つのＸ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３は、同じ中心周りに対象物ＯＢＪの周りを同時に回転する。一例示的代替実施形態では、回転部分３００上の位置Ｓ１とＳ２との間の角度または位置Ｓ２とＳ３との間の角度は、ほぼ６０度であるが、角度は、必ずしも特定の角度に限定されない。回転部分３００はデータ収集中に回転する。このとき、Ｘ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３は、疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮと複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮとの内側で対象物ＯＢＪの周りを回転する。Ｘ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３の回転の間に、Ｘ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３各々は、対象物ＯＢＪに向けて所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を投影する。その結果、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の検出器ファンビーム角度θＢで、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線をそれぞれ検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定のエネルギー成分のそれぞれに対して光子の数を出力する。同時に、複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮもまた、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線を個別に検出して、単一の値を出力する。３つのＸ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３は、異なる角度で同じ対象物に向けてＸ線を同時に照射する。このため、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮおよび複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮからなる３つのセットの検出器群は、３つのＸ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３にそれぞれ対応する透過されたＸ線を同時に検出する。従って、３つのＸ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３によって、上記で説明された例示的実施形態は、２種類の検出器から６セットの投影データを収集する。
【0029】
一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、円形の構成要素２００に沿って疎らに位置付けられる。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、疎なビュー投影データを収集する。図３に関して既に説明されたように、収集された投影データは、一定の疎なビュー再構成技術を用いる少なくとも二重エネルギー再構成に対しては十分である。加えて、３つのＸ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３によって、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮからの３セットの投影データは、潜在的に時間分解能を２倍にする。また、複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮは、３セットの投影データを収集する。複数の積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮからの投影データは、一般的に画質を全体的に改善するために使用される。投影データの収集において、線源（Ｘ線管）の軌道上のサンプリングは、空間分解能を高めるために、任意選択で、密に行われる。一方、ハイブリッド検出器上のチャネル方向において散乱線除去グリッドは使用されないため、収集されたデータにおける散乱成分を低減するために、ソフトウェア補正は、任意選択で必要とされる。さらに、交差散乱は、適切に処理されるために、任意選択で必要とされる。
【0030】
上記の実施形態では、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）および複数の積分検出器（ＩＮＴＤ）は、対象物ＯＢＪの周りに第１の円形の経路に沿って固定して設置される。このとき、３つのＸ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３は、同じ対象物ＯＢＪの周りを第２の円形の経路に沿って回転する。さらに、上記の実施形態は、第１の円形の経路が対象物ＯＢＪの周りの第２の円形の経路より大きいことを示している。また、上記実施形態は、第１の円形の経路が第２の円形の経路の外側にあることを示している。図に示されていないが、一代替実施形態は、任意に第１および第２の円形の経路の相対的関係を逆にしてもよい。このとき、Ｘ線管１０１−１、１０１−２および１０１−３に対する第２の円形の経路は、対象物ＯＢＪの周りで疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに関する第１の円形の経路より大きくなり、かつ第１の円形の経路の外側になる。加えて、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、円形の構成要素２００上で、所定の等距離の位置かまたは所定の不等距離の位置のいずれかにおいて、固定して設置される。
【0031】
図３、図４および図５に関して、本ＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第４世代の幾何学的配置において、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）と複数の積分検出器（ＩＮＴＤ）とを設置するための他の代替実施形態がある。ある代替実施形態は、Ｘ線管１０１のうちの少なくとも１つは、任意に、単一のエネルギー源である。同様に、付加的代替実施形態は、任意に、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーでＸ線を照射するために、ｋＶ（管電圧）−スイッチング機能を実行するように構成されるＸ線管１０１を有する。
【0032】
次に図６を参照すると、図６は、ＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第３世代の幾何学的配置にＸ線検出器と、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）とを組み合わせた実施形態を示す図である。一例示的実施形態では、図６は単に、スキャンされる対象物ＯＢＪと、Ｘ線管１０１と、Ｘ線検出器１０３と、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮとの間の相対的関係を示している。簡潔にするために、図６は、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素およびユニットを除外している。一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、それぞれ市販のデバイスであり、所定の複数のエネルギー成分それぞれに対して光子計数を出力する。ある実施形態では、およそ１００〜３００個の光子計数検出器が使用されるが、上記の複数の光子計数検出器の個数に関する数字の範囲は単なる例であり、本実施形態は、必ずしも、光子計数検出器に関する何らかの特定の数に限定されない。第４世代における幾何学的配置において疎に配置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに加えて、図６の実施形態は、ＣＴスキャナシステム内で、所定の第３世代の幾何学的配置に配置された検出器１０３などのＸ線検出器をさらに有する。例示的実施形態では、一般的に、Ｘ線検出器１０３における検出器素子は、光子計数検出器（ＰＣＤ）よりも密に、Ｘ線検出器表面に沿って設置される。
【0033】
図６を参照すると、一実施形態は、所定の数の光子計数検出器（ＰＣＤ）を有する。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、円のような所定の形状において対象物ＯＢＪの周りに疎らに設置される。例えば、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、ガントリ１００内の所定の円形の構成要素２００上に固定して設置される。さらに、一実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の等距離の位置で円形の構成要素２００上に固定して設置される。別の実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の不等距離の位置で円形の構成要素２００上に固定して設置される。円形の構成要素２００は、対象物ＯＢＪに対して静止状態のままであり、データ収集中に回転しない。
【0034】
Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３との両方は、対象物ＯＢＪの周りを回転する。このとき、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、対象物ＯＢＪに対して静止している。一例示的実施形態では、Ｘ線管１０１は、ガントリ１００内の環状フレーム１０２など第１回転部分３００上に搭載される。Ｘ線管１０１は、対象物ＯＢＪに向けて所定の線源（Ｘ線管）ファンビーム角度θＡでＸ線を投影する。このとき、Ｘ線管１０１は、疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮの内側で対象物ＯＢＪの周りを回転する。加えて、追加のＸ線検出器１０３は、ＣＴスキャナシステムに関する上記の例示的実施形態における第３世代の幾何学的配置において、第２回転部分４００上に搭載される。第２回転部分４００は、Ｘ線管１０１の位置に対して対象物ＯＢＪを横切った正反対の位置にＸ線検出器１０３を搭載する。第２回転部分４００は、据え付けの円形の構成要素２００の外側で回転する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、据え付けの円形の構成要素２００に、所定の疎らな手法で固定して設置される。
【0035】
一実施形態では、第１回転部分３００および第２回転部分４００は、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３とが異なる半径で対象物ＯＢＪの周りを回転するときに、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３との間の角度を１８０度で維持するために、環状フレーム１０２などの単一の構成要素として一体に構成される。任意選択の実施形態では、第１回転部分３００および第２回転部分４００は分離した構成であるが、第１回転部分３００および第２回転部分４００は、対象物ＯＢＪを横切った１８０度で対向する固定的な位置で、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３を維持するために、同調して回転する。さらに、第１回転部分３００の回転面に垂直な所定の方向に対象物を移動させているとき、Ｘ線管１０１は、任意選択で、らせん形の経路を進む。
【0036】
Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は対象物ＯＢＪの周りを回転するため、複数の光子計数検出器ＰＣＤおよびＸ線検出器１０３は、データ収集中に透過されたＸ線をそれぞれ検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、対象物ＯＢＪを透過してくるＸ線を、所定の検出器ファンビーム角度θＢで断続的に検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子の数を個別に出力する。一方、Ｘ線検出器１０３における複数の検出器素子は、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線を連続的に検出する。複数の検出器素子は、Ｘ線検出器１０３が回転しているとき、検出された複数の信号を出力する。Ｘ線検出器１０３における複数の検出器素子の付加的な特性は、後で詳細に説明されるが、Ｘ線検出器１０３の一実施形態は、Ｘ線検出器の表面上で所定のチャネルおよびセグメントの方向に、積分検出器を密に設けている。
【0037】
上記の例示的実施形態では、Ｘ線管１０１、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）、およびＸ線検出器１０３は、異なる半径の３つの所定の円形の経路を集合的に形成する。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、対象物ＯＢＪの周りに第１の円形の経路に沿って疎らに設置される。このとき、少なくとも１つのＸ線管１０１は、対象物ＯＢＪの周りに第２の円形の経路に沿って回転する。さらに、Ｘ線検出器１０３は、第３の円形の経路に沿って進む。上記の例示的実施形態は、第３の円形の経路が最大であり、対象物ＯＢＪの周りの第１および第２の円形の経路の外側にあることを示している。図６に示されていないが、代替実施形態は、任意選択で、第１および第２の円形の経路の相対的関係を変化させてもよい。このとき、Ｘ線管１０１に関する第２の円形の経路は、対象物ＯＢＪの周りに疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに関する第１の円形の経路より大きくなる。すなわち、代替実施形態は、第２の円形の経路が第１の円形の経路の外側にあるように構成されてもよい。さらに、別の代替実施形態では、Ｘ線管１０１は、また、任意選択で、Ｘ線検出器１０３と同じような第３の円形の経路上を進んでもよい。さらに、上記の代替実施形態は、Ｘ線管１０１が疎らに設置された複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）に関する第１の円形の経路の外側を進むため、短距離で後から曝射される複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）各々のために、任意選択で、保護用背面カバーを設けてもよい。
【0038】
図１５は、上記代替の実施形態の一例を示す図である。図１５に示すように、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、回転軸ＲＡを中心とした第１の円形の経路２００上において、所定の間隔で設けられた複数の固定位置にそれぞれ配置される。図１５において記号Ｓで示されたＸ線管１０１は、第１円形の経路の外側であって、第１の円形の経路（円周）に関する直径より大きい直径を有する第２の円形の経路上を回転する第１回転部分３００に設けられる。複数の検出器素子（積分検出器）を有するＸ線検出器１０３は、第２の円形の経路に関する直径と同じ直径を有する第３の円形の経路上を回転する第２回転部分４００に設けられる。すなわち、第１回転部分３００に関する回転半径と第２回転部分４００との回転半径とは、等しくなる。また、図１５に示すように、第１回転部分３００の回転に関する回転中心と、第２回転部分４００の回転に関する回転中心と、複数の光子計数検出器を疎らに配置させる円周の中心とは略一致する。図１５に示すように、Ｘ線管１０１は、対象物ＯＢＪを挟んでＸ線検出器１０３に対向する。なお、第１回転部分３００と第２回転部分４００とは一体構造である環状フレーム１０２であってもよい。
【0039】
本実施形態に関するＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第３世代の幾何学的配置にＸ線検出器１０３と、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）とを組み合わせた他の代替の実施形態がある。ある実施形態では、Ｘ線管１０１のうちの少なくとも１つは、任意に、単一のエネルギー源である。同様に、付加的代替実施形態は、任意に、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーでＸ線を照射するために、ｋＶ（管電圧）−スイッチング機能を実行するように構成されるＸ線管１０１を有する。
【0040】
一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、円形の構成要素２００に沿って疎らに位置付けられる。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、疎なビュー投影データを収集する。図３に関して既に説明されたように、収集された投影データは、一定の疎なビュー再構成技術を用いる少なくとも二重エネルギー再構成に対しては十分である。加えて、Ｘ線検出器１０３は、別のセットの投影データを収集する。Ｘ線検出器１０３からの投影データは、画質を全体的に改善するために使用される。Ｘ線検出器１０３が、散乱線除去グリッドを有する積分検出器（ＩＮＴＤ）から構成される場合、Ｘ線検出器１０３からの投影データは、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）からの投影データに対して散乱を補正するために使用される。上記の代替実施形態では、積分検出器（ＩＮＴＤ）は、所定の円形の構成要素２００および光子計数検出器（ＰＣＤ）のうちのいくつかを通るＸ線の透過を考慮して、任意選択で、較正されることを必要とする。投影データの収集において、空間分解能を高めるために、線源（Ｘ線管）の軌道上のサンプリングが、任意選択で、密に行われる。
【0041】
図７を参照すると、図７は、ＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第３世代の幾何学的配置における２つのＸ線管および２つのＸ線検出器と、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）とを組み合わせた別の実施形態を示す図である。一例示的実施形態では、図７は単に、スキャンされる対象物ＯＢＪと、２つのＸ線管１０１−１および１０１−２と、２つのＸ線検出器１０３−１および１０３−２と、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮとの間の相対的関係を示している。簡潔にするために、図７は、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素およびユニットを除外している。既に説明されたように、ある実施形態では、およそ１００乃至３００個の市販の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮが、一般的に使用される。上記の光子計数検出器の個数に関する数字の範囲は単なる例である。本実施形態は、必ずしも、光子計数検出器の個数について、何らかの特定の数に限定されない。第４世代の幾何学的配置における疎らな複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに加えて、図７の例示的実施形態は、本ＣＴスキャナシステム内で、所定の第３世代の幾何学的配置における少なくとも２つのＸ線検出器をさらに有する。
【0042】
図７を参照すると、一実施形態は、所定の数の光子計数検出器（ＰＣＤ）を有する。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、円のような所定の形状において対象物ＯＢＪの周りに疎らに設置される。例えば、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、ガントリ１００内の所定の円形の構成要素２００上に固定して設置される。さらに、一実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の等距離の位置で円形の構成要素２００上に固定して設置される。別の実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の不等距離の位置で円形の構成要素２００上に固定して設置される。円形の構成要素２００は、対象物ＯＢＪに対して静止状態のままであり、データ収集中に回転しない。
【0043】
Ｘ線管１０１−１およびＸ線検出器１０３−１と、Ｘ線管１０１−２およびＸ線検出器１０３−２とによる２つの対は、対象物ＯＢＪの周りを回転する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、対象物ＯＢＪに対して静止する。各対に対して、第２回転部分４００は、Ｘ線管１０１−１および１０１−２から対象物ＯＢＪを横切って正反対の位置にＸ線検出器１０３−１および１０３−２をそれぞれ搭載する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の疎らな形で円形の構成要素２００の上に固定して設置される。第２回転部分４００は、静止した円形の構成要素２００の外側で回転する。加えて、上記の例示的実施形態において、Ｘ線管１０１−１とＸ線検出器１０３−１との第１の対は、Ｘ線管１０１−２とＸ線検出器１０３−２との第２の対に対して、実質的に垂直になるように、ガントリ１００内の環状フレーム１０２に搭載される。Ｘ線管１０１−１および１０１−２各々は、対象物ＯＢＪに向けて所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を投影する。このとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮの内側で対象物ＯＢＪの周りを回転する。
【0044】
一実施形態では、Ｘ線管１０１−１、１０１−２とＸ線検出器１０３−１、１０３−２とが異なる半径で対象物ＯＢＪの周りを回転するときに、Ｘ線管１０１−１とＸ線検出器１０３−１との間、およびＸ線管１０１−２とＸ線検出器１０３−２との間の角度を１８０度で維持するために、第１回転部分３００および第２回転部分４００は、環状フレーム１０２などの単一の構成要素として一体に構成される。任意選択の実施形態では、第１回転部分３００および第２回転部分４００は分離した構成であるが、第１回転部分３００および第２回転部分４００は、対象物ＯＢＪを横切って１８０度で固定的に対向する位置で、Ｘ線管１０１−１とＸ線検出器１０３−１、ならびにＸ線管１０１−２とＸ線検出器１０３−２を維持するために、同調して回転する。さらに、第１回転部分３００の回転面に垂直な所定の方向に対象物を移動させているとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、任意選択で、らせん形の経路を進む。
【0045】
Ｘ線管１０１−１、１０１−２およびＸ線検出器１０３−１、１０３−２は対象物ＯＢＪの周りを回転するため、複数の光子計数検出器ＰＣＤおよびＸ線検出器１０３−１、１０３−２は、データ収集中に透過されたＸ線をそれぞれ検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、対象物ＯＢＪを透過してくるＸ線を、所定の検出器ファンビーム角度θＢで断続的に検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子の数を個別に出力する。一方、Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２における複数の検出器素子は、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線を連続的に検出する。複数の検出器素子は、Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２が回転しているとき、検出された複数の信号を出力する。Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２における複数の検出器素子の付加的な特性は、後で詳細に説明されるが、Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２の一実施形態は、Ｘ線検出器１０３の表面上で所定のチャネルおよびセグメントの方向に、積分検出器を密に設けている。
【0046】
上記の例示的実施形態では、Ｘ線管１０１−１、１０１−２と、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）、およびＸ線検出器１０３−１、１０３−２とは、異なる半径の３つの所定の円形の経路を集合的に形成する。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、対象物ＯＢＪの周りに第１の円形の経路に沿って疎らに設置される。このとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、対象物ＯＢＪの周りに第２の円形の経路に沿って回転する。さらに、Ｘ線検出器１０３−１と１０３−２の両方は、第３の円形の経路に沿って進む。上記の例示的実施形態は、第３の円形の経路が最大であり、対象物ＯＢＪの周りの第１および第２の円形の経路の外側にあることを示している。図７に示されていないが、代替実施形態は、任意選択で、第１および第２の円形の経路の相対的関係を変化させてもよい。このとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２に関する第２の円形の経路は、対象物ＯＢＪの周りに疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに関する第１の円形の経路より大きくなる。すなわち、代替実施形態は、第２の円形の経路が第１の円形の経路の外側にあるように構成されてもよい。さらに、別の代替実施形態では、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、また、任意選択で、Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２と同じような第３の円形の経路上を進んでもよい。さらに、上記の代替実施形態は、Ｘ線管１０１−１および１０１−２が疎らに設置された複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）に関する第１の円形の経路の外側を進むため、短距離で後から曝射される複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）各々のために、任意選択で、保護用背面カバーを設けてもよい。
【0047】
本実施形態に関するＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第３世代の幾何学的配置に２つのＸ線管と２つのＸ線検出器と、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）とを組み合わせた他の代替の実施形態がある。ある実施形態では、Ｘ線管１０１−１および１０１−２のうちの少なくとも１つは、任意に、単一のエネルギー源である。同様に、付加的代替実施形態は、任意に、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーでＸ線を照射するために、ｋＶ（管電圧）−スイッチング機能を実行するように構成されるＸ線管１０１−１およびまたは１０１−２を有する。
【0048】
一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、円形の構成要素２００に沿って疎らに位置付けられる。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、疎なビュー投影データを収集する。図３に関して既に説明されたように、収集された投影データは、一定の疎なビュー再構成技術を用いる少なくとも二重エネルギー再構成に対しては十分である。加えて、Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２は、別のセットの投影データをそれぞれ収集する。Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２からの投影データは、画質を全体的に改善するために使用される。Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２が、散乱線除去グリッドを有する積分検出器（ＩＮＴＤ）から構成される場合、Ｘ線検出器１０３−１および１０３−２からの投影データは、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）からの投影データに対して散乱を補正するために使用される。上記の代替実施形態では、積分検出器（ＩＮＴＤ）は、所定の円形の構成要素２００および光子計数検出器（ＰＣＤ）のうちのいくつかを通るＸ線の透過を考慮して、任意選択で、較正されることを必要とする。投影データの収集において、空間分解能を高めるために、線源（Ｘ線管）の軌道上のサンプリングが、任意選択で、密に行われる。
【0049】
図８を参照すると、図８は、本ＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第３世代の幾何学的配置における２つのＸ線管および唯一のＸ線検出器と、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）とを組み合わせた代替の実施形態を示す図である。一例示的実施形態では、図８は単に、スキャンされる対象物ＯＢＪと、２つのＸ線管１０１−１および１０１−２と、１つのＸ線検出器１０３と、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮとの間の相対的関係を示している。簡潔にするために、図８は、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素およびユニットを除外している。既に説明されたように、ある実施形態では、およそ１００乃至３００個の市販の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮが、一般的に使用される。上記の光子計数検出器の個数に関する数字の範囲は単なる例である。本実施形態は、必ずしも、光子計数検出器の個数について、何らかの特定の数に限定されない。第４世代の幾何学的配置における疎らな複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに加えて、図８の例示的実施形態は、本ＣＴスキャナシステム内で、２つのＸ線管１０１−１および１０１−２のうちの実質的にいずれか一方から透過されたＸ線を検出するために、所定の第３世代の幾何学的配置における一つのＸ線検出器をさらに有する。
【0050】
図８を参照すると、一実施形態は、所定の数の光子計数検出器（ＰＣＤ）を有する。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、円のような所定の形状において対象物ＯＢＪの周りに疎らに設置される。例えば、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、ガントリ１００内の所定の円形の構成要素２００上に固定して設置される。さらに、一実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の等距離の位置で円形の構成要素２００上に固定して設置される。別の実施形態では、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の不等距離の位置で円形の構成要素２００上に固定して設置される。円形の構成要素２００は、対象物ＯＢＪに対して静止状態のままであり、データ収集中に回転しない。
【0051】
Ｘ線管１０１−１およびＸ線検出器１０３と、Ｘ線管１０１−２とによる２つの対は、対象物ＯＢＪの周りを回転する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、対象物ＯＢＪに対して静止する。各対に対して、第２回転部分４００は、Ｘ線管１０１−１および１０１−２から対象物ＯＢＪを横切って正反対の位置にＸ線検出器１０３を搭載する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の疎らな形で円形の構成要素２００の上に固定して設置される。第２回転部分４００は、静止した円形の構成要素２００の外側で回転する。加えて、上記の例示的実施形態において、Ｘ線管１０１−１とＸ線検出器１０３−１との対は、ガントリ１００内の環状フレーム１０２に、Ｘ線管１０１−２の中心の投影方向に対して実質的に垂直な形で搭載される。Ｘ線管１０１−１および１０１−２各々は、対象物ＯＢＪに向けて所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を投影する。このとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮの内側で対象物ＯＢＪの周りを回転する。
【0052】
一実施形態では、Ｘ線管１０１−１とＸ線検出器１０３−１とが異なる半径で対象物ＯＢＪの周りを回転するときに、Ｘ線管１０１−１とＸ線検出器１０３との間の角度を１８０度で維持するために、第１回転部分３００および第２回転部分４００は、環状フレーム１０２などの単一の構成要素として一体に構成される。任意選択の実施形態では、第１回転部分３００および第２回転部分４００は分離した構成であるが、第１回転部分３００および第２回転部分４００は、対象物ＯＢＪを横切って１８０度で固定的に対向する位置で、Ｘ線管１０１−１とＸ線検出器１０３を維持するために、同調して回転する。さらに、第１回転部分３００の回転面に垂直な所定の方向に対象物を移動させているとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、任意選択で、らせん形の経路を進む。
【0053】
Ｘ線管１０１−１、１０１−２およびＸ線検出器１０３は対象物ＯＢＪの周りを回転するため、複数の光子計数検出器ＰＣＤおよびＸ線検出器１０３は、データ収集中に透過されたＸ線をそれぞれ検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、対象物ＯＢＪを透過してくるＸ線を、所定の検出器ファンビーム角度θＢで断続的に検出する。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子の数を個別に出力する。一方、Ｘ線検出器１０３における複数の検出器素子は、対象物ＯＢＪを通って透過してくるＸ線を連続的に検出する。複数の検出器素子は、Ｘ線検出器１０３が回転しているとき、検出された複数の信号を出力する。Ｘ線検出器１０３における複数の検出器素子の付加的な特性は、後で詳細に説明されるが、Ｘ線検出器１０３の一実施形態は、Ｘ線検出器の表面上で所定のチャネルおよびセグメントの方向に、積分検出器を密に設けている。
【0054】
上記の例示的実施形態では、Ｘ線管１０１−１、１０１−２と、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）、およびＸ線検出器１０３とは、異なる半径の３つの所定の円形の経路を集合的に形成する。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、対象物ＯＢＪの周りに第１の円形の経路に沿って疎らに設置される。このとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、対象物ＯＢＪの周りに第２の円形の経路に沿って回転する。さらに、Ｘ線検出器１０３は、第３の円形の経路に沿って進む。上記の例示的実施形態は、第３の円形の経路が最大であり、対象物ＯＢＪの周りの第１および第２の円形の経路の外側にあることを示している。図８に示されていないが、代替実施形態は、任意選択で、第１および第２の円形の経路の相対的関係を変化させてもよい。このとき、Ｘ線管１０１−１および１０１−２に関する第２の円形の経路は、対象物ＯＢＪの周りに疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮに関する第１の円形の経路より大きくなる。すなわち、代替実施形態は、第２の円形の経路が第１の円形の経路の外側にあるように構成されてもよい。さらに、別の代替実施形態では、Ｘ線管１０１−１および１０１−２は、また、任意選択で、Ｘ線検出器１０３と同じような第３の円形の経路上を進んでもよい。さらに、上記の代替実施形態は、Ｘ線管１０１−１および１０１−２が疎らに設置された複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）に関する第１の円形の経路の外側を進むため、短距離で後から曝射される複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）各々のために、任意選択で、保護用背面カバーを設けてもよい。
【0055】
本実施形態に関するＣＴスキャナシステムにおいて、所定の第３世代の幾何学的配置に２つのＸ線管と１つのＸ線検出器と、所定の第４世代の幾何学的配置に光子計数検出器（ＰＣＤ）とを組み合わせた他の代替の実施形態がある。ある実施形態では、Ｘ線管１０１−１および１０１−２のうちの少なくとも１つは、任意に、単一のエネルギー源である。同様に、付加的代替実施形態は、任意に、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーでＸ線を照射するために、ｋＶ（管電圧）−スイッチング機能を実行するように構成されるＸ線管１０１−１およびまたは１０１−２を有する。
【0056】
一般的に、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、円形の構成要素２００に沿って疎らに位置付けられる。複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、疎なビュー投影データを収集する。図３に関して既に説明されたように、収集された投影データは、一定の疎なビュー再構成技術を用いる少なくとも二重エネルギー再構成に対しては十分である。加えて、Ｘ線検出器１０３は、別のセットの投影データをそれぞれ収集する。Ｘ線検出器１０３からの投影データは、画質を全体的に改善するために使用される。Ｘ線検出器１０３が、散乱線除去グリッドを有する積分検出器（ＩＮＴＤ）から構成される場合、Ｘ線検出器１０３からの投影データは、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）からの投影データに対して散乱を補正するために使用される。上記の代替実施形態では、積分検出器（ＩＮＴＤ）は、所定の円形の構成要素２００および光子計数検出器（ＰＣＤ）のうちのいくつかを通るＸ線の透過を考慮して、任意選択で、較正されることを必要とする。投影データの収集において、空間分解能を高めるために、線源（Ｘ線管）の軌道上のサンプリングが、任意選択で、密に行われる。
【0057】
図９を参照すると、図９は、本ＣＴスキャナシステムにおいて、基本的なハイブリッド検出器の一実施形態を示す。ハイブリッド検出器の一実施形態において、検出器アレイ１０３Ａは、所定の交互パターンで、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）と積分検出器（ＩＮＴＤ）とを有する。複数の検出器素子は、検出器アレイ１０３Ａに矢でそれぞれ示されるように、セグメント方向およびチャネル方向に設置される。一実施形態では、チャネル方向に沿って、光子計数検出器（ＰＣＤ）ユニットまたは光子計数検出器（ＰＣＤ）が、固定された位置に疎らにかつ等距離に設置される。図示された実施形態では、積分検出器（ＩＮＴＤ）ユニットまたは積分検出器（ＩＮＴＤ）は、第１の積分検出器ＩＮＴＤ１を除いて、光子計数検出器（ＰＣＤ）のうちの２つの隣接する光子計数検出器の間に設置される。複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）各々は、Ｎ×１個のＰＣＤ検出器素子から構成される。一方で、積分検出器（ＩＮＴＤ）各々は、６４×２４など、Ｎ×Ｍ個の積分検出器素子から構成される。チャネルサイズにおける上記の差に起因して、光子計数検出器（ＰＣＤ）は、積分検出器（ＩＮＴＤ）に対してチャネル方向に疎らに配置される。
【0058】
図９を参照すると、ハイブリッド検出器は、第３世代の幾何学的配置および第４世代の幾何学的配置におけるＸ線検出器において用いられる。検出器アレイ１０３Ａは、弧を形成する。弧の中間部分は、第３世代のＣＴの幾何学的配置における所定のＸ線管１０１の中心に合わせられる。一実施形態では、検出器アレイ１０３Ａは、Ｘ線検出器１０３の表面上に搭載される。また、検出器アレイ１０３Ａは、任意選択で、円筒形を形成する。円筒形の中心は、第４世代のＣＴの幾何学的配置において、アイソセンタに設定される。別の実施形態では、複数のＰＣＤおよび複数のＩＮＴＤは、任意選択で、サンプリング中の散乱を実質的に低減するために、トンネルまたはグリッドなどの異なる表面上に設置されてもよい。ハイブリッド検出器の他の実施形態は、図示されたパターンまたは上記で詳述された行／列構成に限定されない。一代替実施形態は、積分検出器（ＩＮＴＤ）なしに、所定の等距離の位置に疎らに位置付けられた光子計数検出器（ＰＣＤ）のみを有していてもよい。
【0059】
次に図１０Ａと図１０Ｂとを参照すると、図１０Ａと図１０Ｂとは、それぞれ、疎な複数のビューと疎な複数の検出器とを表している。図１０Ａは、複数のＸ線管の位置Ｐ１乃至ＰＮと、撮像視野（ＦＯＶ）と、疎なビューサンプリングにおけるＦＯＶ内の任意の画像点Ａとの間の関係を示す図である。複数のＸ線管の位置Ｐ１乃至ＰＮのという限定された数によって表されるように、疎なビューサンプリングは、ＦＯＶ内の点Ａを通過する投影が複数の方向において疎であることをもたらす。同様に、ＦＯＶ内の任意の点は、同様の疎サンプリングレベルを有する。
【0060】
図１０Ｂは、疎らな検出器サンプリングにおける半径に従って、検出器の疎なレベルを示す図である。各円は、光子計数検出器を表している。このとき、円に接する各線は、スペクトル情報を有するサンプルデータを表す。半径は、任意の画像点ＢとアイソセンタＩＣとの間の距離であるように定義される。図１０Ｂは、半径が増加するにつれて、円に対する接線の数が、所与の半径内で増加することを表す。増加した接線の数は、より密なサンプリングのレベルを意味する。一方、図はまた、半径が減少するにつれて、円に対する接線の数が、所与の半径内で減少することを表す。減少した接線の数が、疎らなサンプリングのレベルを意味する。一般的に、中央領域は、より疎らなサンプリングレベルを有する。一方、周辺領域は、より密なサンプリングのレベルを有する。加えて、投影の角度範囲は、１８０°より小さい。
【0061】
一実施形態では、図１０Ｂに関して説明された上の関係に基づいて、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）ユニットまたは複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、固定された位置において等距離に設置されるものではない。すなわち、一実施形態では、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）のうちのより大きな数のＰＣＤが、中央領域を覆うために使用される。一方で、複数のＰＣＤのうちのより少ない数のＰＣＤが周辺領域を覆うために使用される。上で説明された構成における実施形態は、パイルアップ効果を大幅に低減する。また、この実施形態は、ＰＣＤに関連する高コストを大幅に低減する。
【0062】
次に図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃを参照すると、複数の図は、本ＣＴスキャナシステムにおけるハイブリッド検出器のある実施形態において、光子計数検出器（ＰＣＤ）および積分計数器（ＩＴＧＤ）の種々の不等距離構成パターンを表す。図１１Ａおよび図１１Ｂでは、パイルアップは中央領域において発生せずに、周辺領域において発生することが想定されている。これらの理由により、中央の光子計数検出器ＰＣＤ−Ｃは、チャネル方向において中央領域の近傍または内部に限って密に設置される。一方、周辺の複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、チャネル方向において中央領域の外側で疎らに設置される。周辺の複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮと組み合わせて、積分検出器ＩＮＴＤ１〜ＩＮＴＤＮは、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮのうちの２つの隣接するＰＣＤの間にそれぞれ設置される。例えば、積分検出器ＩＮＴＤ２は、２つの隣接する光子計数検出器ＰＣＤ１とＰＣＤ２との間に設置される。
【0063】
図１１Ｃでは、パイルアップはどこでも許容される。適切な補正が、隣接する積分検出器ＩＮＴＳによって実行される。中央の光子計数検出器ＰＣＤ−Ｃは、チャネル方向において周辺領域よりも、中央領域の近傍または内部でより密に設置されるが、中央の光子計数検出器ＰＣＤ−Ｃは、中央領域において排他的ではない。同時に、周辺の複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮは、チャネル方向において中央領域の外側で疎らに設置される。周辺の複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮと組み合わせて、積分検出器ＩＮＴＤ１乃至ＩＮＴＤＮは、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤＮのうちの２つの隣接するＰＣＤの間に設置される。
【0064】
次に図１２を参照すると、図は、本ＣＴスキャナシステムにおいて、フライフォーカルスポット（焦点位置切り替え）と組み合わせて疎らに設置された複数の光子計数検出器と複数の積分検出器とを示す。図１２の右手側は、疎らに設置された複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤ３と、積分検出器ＩＮＴＤ１およびＩＮＴＤ２とを部分的に示している。積分検出器ＩＮＴＤ１およびＩＮＴＤ２は、トンネルおよび散乱線除去グリッドを有さない複数の積分検出器の同一表面上であって、２つの隣接する光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤ３の間にそれぞれ設置される。図１２の中央では、２つの同心円と同心円の中心とは、それぞれ、複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤ３をそれぞれ示している。図１２の左手側は、Ｘ線管１０１から複数の光子計数検出器ＰＣＤ１乃至ＰＣＤ３への投影を、部分的に示している。一実施形態では、Ｘ線管１０１の位置は、任意選択で、所定のＸＹ平面上でフライフォーカルスポットによって移動される。別の実施形態では、Ｘ線管１０１の位置は、任意選択で、所定のＸＹ平面に加えてＺ方向に、フライフォーカルスポットによって移動される。中心円上の接点は、測定されたデータを表している。
【0065】
図１２を参照すると、データの十分性は、フライフォーカルスポットによって改善される。固定された焦点を有する疎らな複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、二重エネルギー再構成に対して十分なデータをもたらすことができない。一方、疎らな複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）と組み合わされたフライフォーカルスポットは、任意選択で、十分なデータを提供する。さらに、積分検出器（ＩＮＴＤ）からのデータは、ノイズおよび分解能に関して画質を任意選択として改善するために、フライフォーカルスポットにより冗長となる。ソフトウェア補正は、任意選択で、収集されたデータにおける散乱成分を低減するために必要となる。反復再構成において、ソフトウェア散乱補正が正確であることが判明する。
【0066】
図１３を参照すると、フローチャートは、本実施形態における疎らな複数の光子計数検出器を使用するスペクトルＣＴのためのデータを収集するプロセスまたは方法に関連するステップまたは行為を示している。一例示的実施形態では、フローチャートは単に、スキャンされる対象物と、Ｘ線管１０１と、光子計数検出器とに関連する行為またはステップを示している。簡潔にするために、フローチャートは、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素およびユニットに関連する行為またはステップを除外している。一般的に、光子計数検出器はそれぞれ、市販のデバイスであり、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子計数を出力する。
【0067】
ステップＳ１００において、およそ１００〜３００個の光子計数検出器は、対象物の周りの第１の円形の経路のような所定の第４世代の幾何学的配置であって、スキャンされる対象物の周りに固定された構成要素上に、疎らに設置される。円形の構成要素は、対象物に対して静止状態のままであり、データ収集中に回転しない。一実施形態では、複数の光子計数検出器は、所定の等距離の位置において固定して設置される。一方、別の実施形態では、複数の光子計数検出器は、所定の不等距離の位置において固定して設置される。上記の複数の光子計数検出器の個数に関する数字の範囲は単なる例であり、本実施形態は、必ずしも、光子計数検出器に関する何らかの特定の数に限定されない。
【0068】
ステップＳ２００において、少なくとも単一のＸ線管１０１が、ガントリ内の環状フレーム１０２などの回転部分に搭載される。環状フレーム１０２は、対象物を取り巻く第２の円形の経路である。一方法では、第１の円形の経路は、第２の円形の経路より大きく、第２の円形の経路の外側にある。複数の光子計数検出器は、第１の円形の経路に沿って、疎らに設置される。Ｘ線管１０１は、第２の円形の経路上に搭載される。別の方法では、本実施形態を実行するために、Ｘ線管１０１に関する第２の円形の経路は、任意選択で、対象物の周りに疎らに設置された光子計数検出器の第１の円形の経路より大きく、第１の円形の経路の外側にある。さらに別の方法では、複数のＸ線管が、互いに所定の角度で回転部分に搭載される。
【0069】
ステップＳ３００において、Ｘ線管１０１は、対象物の周りを回転する。一方法では、ステップＳ３００において、Ｘ線管１０１は、疎らに設置された光子計数検出器の内側で、対象物の周りを回転する。別の方法では、ステップＳ３００において、Ｘ線管１０１は、疎らに設置された光子計数検出器の外側で対象物の周りを回転する。短距離で後からＸ線を受ける光子計数検出器を保護するために、追加のステップが、任意選択で必要とされる。
【0070】
一方法では、ステップＳ４００において、Ｘ線管１０１は、対象物に向けて所定の線源ファンビーム角度でＸ線を照射する。このとき、ステップＳ３００において、Ｘ線管１０１は同時に回転する。ある方法では、Ｘ線管のうちの少なくとも１つは、任意選択で、単一のエネルギー源である。同様に、ステップＳ４００において、代替方法は、任意選択で、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーでＸ線を照射するために、ｋＶ−スイッチング機能を実行するように構成されるＸ線管１０１を有する。
【0071】
ステップＳ５００において、複数の光子計数検出器は、所定の検出器ファンビーム角度で、ステップＳ４００で対象物を通って透過してくるＸ線を個別に検出する。複数の光子計数検出器は、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子計数を出力する。このようにして、ステップＳ５００は、データを収集する。収集されたデータに基づいて再構成デバイスにより、画像が発生される。
【0072】
上記で説明された方法のステップまたは行為は単に示され、データを収集する方法は、本実施形態による疎らな複数の光子計数検出器を使用するスペクトルＣＴに対して異なる手法で動作する。ステップＳ１００乃至ステップＳ５００は、一方法における単一の一連の事象または行為において説明されるが、方法内のいくつかのステップは、繰り返し実行され、一方で、他の方法は、最初だけ実行される。さらに、方法のいくつかのステップは、反復実行の間に同時に実行される。
【0073】
図１４を参照すると、フローチャートは、本実施形態において、疎らな複数の光子計数検出器と積分検出器との組合せを使用するスペクトルＣＴに関するデータを収集する方法または方法に関連するステップまたは行為を示している。一例示的実施形態では、フローチャートは単に、スキャンされる対象物と、Ｘ線管１０１と、複数の積分検出器と、複数の光子計数検出器とに関連する行為またはステップを示している。簡潔にするために、フローチャートは、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に必要な他の構成要素およびユニットに関連する行為またはステップを除外している。一般的に、光子計数検出器はそれぞれ市販のデバイスであり、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子計数を出力する。
【0074】
ステップＳ１０００において、およそ１００〜３００個の光子計数検出器は、対象物の周りの第１の円形の経路のような所定の第４世代の幾何学的配置であって、スキャンされる対象物の周りに固定された構成要素上に、疎らに設置される。円形の構成要素は、対象物に対して静止状態のままであり、データ収集中に回転しない。一実施形態では、複数の光子計数検出器は、所定の等距離の位置において固定して設置される。一方、別の実施形態では、複数の光子計数検出器は、所定の不等距離の位置において固定して設置される。上記の複数の光子計数検出器の個数に関する数字の範囲は単なる例であり、本実施形態は、必ずしも、光子計数検出器に関する何らかの特定の数に限定されない。
【0075】
ステップＳ１１００において、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、回転部分に搭載される。少なくとも単一のＸ線管が、ガントリ内の環状フレームなどの第１の回転部分に搭載される。環状フレーム１０２は、対象物を取り巻く第２の円形の経路である。一方法では、第１の円形の経路は、第２の円形の経路より大きく、第２の円形の経路の外側にある。複数の光子計数検出器は、第１の円形の経路に沿って、疎らに設置される。Ｘ線管１０１は、第２の円形の経路上に搭載される。別の方法では、本実施形態を実行するために、Ｘ線管１０１に関する第２の円形の経路は、任意選択で、対象物の周りに疎らに設置された光子計数検出器の第１の円形の経路より大きく、第１の円形の経路の外側にある。さらに別の方法では、複数のＸ線管が、互いに所定の角度で回転部分に搭載される。
【0076】
また、ステップＳ１１００において、Ｘ線検出器１０３は、ステップＳ１０００で疎らに設置された複数の光子計数検出器の外側で、第３世代の幾何学的配置で、第２の回転部分上に搭載される。一方法では、Ｘ線検出器１０３は、複数の積分検出器素子から構成される。別の方法では、Ｘ線検出器１０３は、所定の構成において、積分検出器素子と光子計数検出器素子との組合せから構成される。一方法では、第１の回転部分と第２の回転部分とが、一体方式で形成される。別の方法では、第１の回転部分と第２の回転部分とは、分離して形成され、独立に回転可能である。
【0077】
ステップＳ１２００において、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、対象物の周りを回転する。一方法では、ステップＳ１２００において、Ｘ線管１０１は、疎らに設置された複数の光子計数検出器の内側で、対象物の周りを回転する。別の方法では、ステップＳ１２００において、Ｘ線管１０１は、疎らに設置された複数の光子計数検出器の外側で対象物の周りを回転する。このとき、短距離で後からＸ線を受ける複数の光子計数検出器を保護するために、追加のステップが、任意選択で必要とされる。ステップＳ１２００において、Ｘ線検出器１０３は、対象物の周りを回転してもよい。一方法では、Ｘ線検出器１０３は、ステップＳ１０００で疎らに設置された光子計数検出器の外側で、対象物の周りを回転してもよい。
【0078】
一方法では、ステップＳ１３００において、Ｘ線管１０１は、対象物に向けて所定の線源ファンビーム角度でＸ線を照射する。このとき、Ｘ線管１０１はステップＳ１２００で同時に回転する。ある方法では、Ｘ線管１０１のうちの少なくとも１つは、任意選択で、単一のエネルギー源である。同様に、代替方法は、ステップＳ１３００で、任意選択で、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーでＸ線を照射するために、ｋＶ−スイッチング機能を実行するように構成されるＸ線管１０１を有する。
【0079】
ステップＳ１４００で、複数の光子計数検出器は、ステップＳ１３００で対象物を通って透過してくるＸ線を、所定の検出器ファンビーム角度で個別に検出する。複数の光子計数検出器は、所定の複数のエネルギー成分各々に対して光子計数を出力する。ステップＳ１４００で、Ｘ線検出器１０３は、ステップＳ１３００で対象物を通って透過してくるＸ線を検出する。このようにして、ステップＳ１４００はデータを収集する。収集されたデータに基づいて再構成デバイスにより、画像が発生される。
【0080】
上記で説明された方法のステップまたは行為は、単に示されている。データを収集する方法は、本実施形態による疎らな複数の光子計数検出器を使用するスペクトルＣＴに関する異なるやり方で動作する。ステップＳ１０００乃至ステップＳ１４００は、一方法における単一の一連の事象または行為において説明されるが、方法内のいくつかのステップは、繰り返し実行され、一方で、他の方法は、最初だけ実行される。さらに、方法のいくつかのステップは、反復実行の間に同時に実行される。
【0081】
以上に述べた構成によれば以下の効果を得ることができる。 本実施形態によれば、回転軸を中心とした円周に沿って所定の間隔で複数の光子計数検出器を配置させたスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することができる。これにより、パイルアップおよびコストの大幅な低減が可能となる。加えて、本実施形態に係るスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、臨床的に可視の画像を再構成するために、ビーム硬化、時間分解能、ノイズ、不十分な検出器応答、不十分なエネルギー分離などの課題を解決することができる。以上のことから、本実施形態によれば、パイルアップ効果、散乱効果、空間分解能、時間分解能、および線量効率などの実施上の課題を解決することできる。
【0082】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示され
ている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実
施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実
施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された請求項１９乃至３３、および
請求項３５に係る発明を付記する。
［１９］回転軸周りに回転可能な回転部分と、前記回転部分における第１所定位置に搭載され、Ｘ線を発生する少なくとも一つのＸ線管と、前記回転部分における第２所定位置に搭載され、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記回転軸を中心とした円周に沿って所定の間隔で設けられた複数の固定位置にそれぞれ配置され、前記Ｘ線の光子数を計数する複数の光子計数検出器と、を具備することを特徴とするスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２０］前記回転部分の回転により前記Ｘ線管が移動される所定の経路は、前記光子計数検出器が配置される前記円周の内側に位置すること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２１］前記回転部分の回転により前記Ｘ線管が移動される所定の経路は、前記光子計数検出器が配置される前記円周の外側に位置すること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２２］前記Ｘ線検出器は、前記光子計数検出器が配置される前記円周の外側に配置されること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２３］前記Ｘ線検出器および前記少なくとも一つのＸ線管は、前記光子計数検出器が配置される前記円周の外側に配置されること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２４］前記Ｘ線管は、一つのエネルギー源を有すること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２５］前記回転部分の回転により所定の経路に沿って移動される前記Ｘ線管は、前記所定の経路の移動中に、管電圧を切り替え可能な管電圧切り替えＸ線管を有すること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２６］前記回転部分には、２つ以上の前記Ｘ線管が搭載されること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２７］前記回転部分には、前記２つ以上のＸ線管にそれぞれ対応する複数の前記Ｘ線検出器が搭載されること、付記［２６］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２８］前記Ｘ線検出器は、前記光子計数検出器と積分検出器とを組み合わせた構成パターンを有すること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［２９］前記Ｘ線管は、前記Ｘ線の発生に関する焦点位置を切り替え可能な焦点切り替えＸ線管であること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［３０］前記所定の間隔は、等距離であること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［３１］前記所定の間隔は、不等距離であること、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［３２］前記Ｘ線管は、被検体に対して所定のらせん軌道に沿って進むこと、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［３３］前記Ｘ線管は、被検体に対して所定の円軌道に沿って進むこと、を特徴とする付記［１９］に記載のスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置。
［３５］Ｘ線の光子数を計数する複数の光子計数検出器を、回転軸を中心とした円周に沿って所定の間隔で設けられた複数の固定位置にそれぞれ配置し、前記回転軸周りに回転可能な第１回転部分の第１所定位置に、Ｘ線を発生する少なくとも一つのＸ線管を搭載し、前記回転軸周りに回転可能な第２回転部分の第２所定位置に、Ｘ線を検出するＸ線検出器を搭載し、前記第１回転部分および前記第２回転部分を回転させ、前記Ｘ線管が所定の経路に沿って進む間に、前記Ｘ線管によりＸ線を発生し、前記光子計数検出器によりデータを収集し、前記収集されたデータに基づいて、画像を発生すること、を特徴とするスペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置を用いた画像発生方法。
【符号の説明】
【0083】
１…スペクトルＸ線コンピュータ断層撮影装置、１００…ガントリ、１０１…Ｘ線管、１０２…環状フレーム、１０３…Ｘ線検出器、１０４…データ収集回路（ＤＡＳ）、１０５…非接触データ伝送器、１０６…前処理デバイス、１０７…回転部、１０８…スリップリング、１０９…高電圧発生器、１１０…システム制御器、１１２…記憶デバイス、１１３…電流調整器、１１４…再構成デバイス、１１５…入力デバイス、１１６…表示デバイス、１１７…スキャン計画支援装置、２００…円形の構成要素、３００…第１回転部分（回転部分）、４００…第２回転部分