(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024071371
(43)【公開日】2024-05-24
(54)【発明の名称】X線システムを使用して平坦なオブジェクトの空間的広がりを再構築するための透視画像を生成する方法
(51)【国際特許分類】
G01N 23/046 20180101AFI20240517BHJP
【FI】
G01N23/046
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023193637
(22)【出願日】2023-11-14
(31)【優先権主張番号】10 2022 129 970.8
(32)【優先日】2022-11-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】523079048
【氏名又は名称】コメット エクスロン ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】Comet Yxlon GmbH
【住所又は居所原語表記】Essener Bogen 15,22419 Hamburg(DE)
(74)【代理人】
【識別番号】110002734
【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】テッペルヴィーン,マライケ
(72)【発明者】
【氏名】クライン,フィリップ
【テーマコード(参考)】
2G001
【Fターム(参考)】
2G001AA01
2G001BA11
2G001CA01
2G001DA08
2G001DA09
2G001GA04
2G001GA13
2G001HA08
2G001HA14
2G001JA02
2G001JA08
2G001JA09
2G001JA20
2G001LA11
2G001MA05
2G001SA16
(57)【要約】 (修正有)
【課題】X線システムを使用して平坦なオブジェクトの空間的広がりを再構築するための透視画像を生成する方法を提供する。
【解決手段】管1と、検出器3と、管と検出器との間にオブジェクト2が固定されるマニピュレータとを有しており、管から空間的広がり5を通過するベクトルは、座標系のx軸を形成し、マニピュレータはx軸に対して垂直な回転軸4周りに回転され、x軸に対して平行に変位可能であり、オブジェクトが回転軸周りに回転する際、オブジェクトの管との間の距離が、それぞれの回転角度Θにて定義可能な最小距離を下回ることなく可能な限り小さくなるように、管と回転軸との間の距離が変更される。透視画像は、事前に定義可能な回転角度Θにて作成され、隣接する事前に定義可能な回転角度Θ間の角度増分は、管から回転軸までの距離が大きい場合よりも、管から回転軸までの距離が小さい場合において大きくなる。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
X線システムを使用して平坦なオブジェクト(2)の空間的広がり(5)を再構築するための透視画像を生成する方法であって、前記X線システムは、3つの撮像構成要素、すなわち、管(1)と、検出器(3)と、前記管(1)と前記検出器(3)との間に位置するマニピュレータであって、該マニピュレータ上に前記オブジェクト(2)が固定されるマニピュレータとを有しており、
前記オブジェクト(2)は、厚さと称される該オブジェクト(2)の第三次元よりも、表面領域と称される二次元において複数倍にも広がっており、
前記管(1)は、焦点(2)を有しており、前記焦点(2)は、前記管(1)の中心位置において、デカルト座標系の座標原点を形成していると共に、X線(10)を放射し、前記管1から空間的広がり5を通過するベクトルは、前記座標系のx軸を形成し、z軸は、前記厚さを通過して形成されるベクトルに対して垂直であり、
前記マニピュレータは、前記x軸に対して垂直であると共に前記z軸に対して平行に延びている回転軸(4)周りに回転され、かつ、前記x軸に対して平行に変位可能であり、
前記回転軸(4)は、透視画像が生成されるたびに前記空間的広がり(5)を通過して延び、
前記オブジェクト(2)が前記回転軸(4)周りに回転する際、前記オブジェクト(2)の前記管(1)との間の距離が、それぞれの回転角度(Θ)にて定義可能な最小距離を下回ることなく可能な限り小さくなるように、前記管(1)と前記回転軸(4)との間の距離が変更され、
透視画像は、事前に定義可能な回転角度(Θ)にて作成され、隣接する事前に定義可能な回転角度(Θ)間の角度増分(dr°)は、前記管(1)から前記回転軸(4)までの距離が大きい場合よりも、前記管(1)から前記回転軸(4)までの距離が小さい場合において大きくなる、
方法。
【請求項2】
前記オブジェクト(2)は、前記空間的広がり(5)が前記マニピュレータの回転軸(4)上に位置するよう、前記方法が開始する前に前記マニピュレータ上に固定される、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記空間的広がりは、x軸及び/又はy軸に沿ったマニピュレータの移動によって、結果として得られる有効回転軸(4)が空間的広がり(5)内に、特にその中心に位置するように、角度増分(dr°)ごとに位置決めされる、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
X線システムを使用して平坦なオブジェクト(2)の空間的広がり(5)を再構築するための透視画像を生成する方法であって、前記X線システムは、3つの撮像構成要素、すなわち、管(1)と、検出器(3)と、前記管(1)と前記検出器(3)との間に位置するオブジェクト保持具であって、該オブジェクト保持具上に前記オブジェクト(2)が固定されるオブジェクト保持具とを有しており、
前記オブジェクト(2)は、厚さと称される該オブジェクト(2)の第三次元よりも、表面領域と称される二次元において複数倍にも広がっており、
前記管(1)は、焦点(2)を有しており、前記焦点(2)は、前記管(1)の中心位置において、デカルト座標系の座標原点を形成していると共に、X線(10)を放射し、前記管1から空間的広がり5を通過するベクトルは、前記座標系のx軸を形成し、z軸は、前記厚さを通過して形成されるベクトルに対して垂直であり、
前記管(1)と前記検出器(3)との互いに対する位置及び向きは、常に同一であり、前記管(1)と前記検出器(3)との組み合わせは、撮像システムと称され、
前記撮像システムは、前記x軸に対して垂直であると共に前記z軸に対して平行に延びている回転の軸周りに回転され、かつ、前記x軸に対して平行に変位可能であり、
前記回転の軸は、透視画像が生成されるたびに前記空間的広がり(5)を通過して延び、
前記オブジェクト(2)が前記回転の軸周りに回転する際、前記撮像システムの前記管(1)との間の距離が、それぞれの回転角度(Θ)にて定義可能な最小距離を下回ることなく可能な限り小さくなるように、前記管(1)と前記回転の軸との間の距離が変更され、
透視画像は、事前に定義可能な回転角度(Θ)にて作成され、隣接する事前に定義可能な回転角度(Θ)間の角度増分(dr°)は、前記管(1)から前記回転の軸までの距離が大きい場合よりも、前記管(1)から前記回転の軸までの距離が小さい場合において大きくなる、
方法。
【請求項5】
前記管(1)及び前記検出器(3)は、前記z軸に対して平行に配向された軸の周りに回転可能なフレーム上に固定されており、かつ、前記x軸に沿って変位可能である、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記空間的広がりは、x軸に沿った撮像システムの移動によって、結果として得られる有効回転の軸が空間的広がり(5)内に、特にその中心に位置するように、角度増分(dr°)ごとに位置決めされる、請求項4又は5に記載の方法。
【請求項7】
前記X線(10)の前記中心放射線(11)は、前記x軸上に位置しており、中心位置において前記検出器(3)に対して垂直に衝突する、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
【請求項8】
前記x軸は、前記検出器(3)の中心に衝突しない、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
【請求項9】
最大の前記角度増分と最小の前記角度増分(dr°)との間の比が、前記オブジェクトの幅と前記オブジェクトの深さとの比に対応しており、特に、前記オブジェクト(2)が実質的に長方形の表面領域を有する場合、前記オブジェクトの長辺と短辺との比に対応する、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
【請求項10】
前記角度増分(dr°)は、前記回転軸(4)又は前記回転の軸の前記管(1)からの距離に反比例して変更される、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
【請求項11】
角度増分(dr°)ごとの前記オブジェクト(2)と前記管(1)との間の距離は、0.1~20mm、好ましくは1mmである、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
【請求項12】
前記管(1)と前記回転軸(4)との間、又は、前記管(1)と前記回転の軸との間の事前に定義可能な最短距離が下回らない、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
前記最小距離は、少なくとも前記空間的広がり(5)が常に完全に照明されるのに十分な大きさとなるように選択される、請求項1~12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
前記最小距離及び/又は前記最短距離の選択は、前記回転が開始する前に確定されている、請求項11に記載の方法。
【請求項15】
前記オブジェクト(2)は、電子部品、特に、プリント回路基板である、請求項1~14のいずれか1項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、管、検出器及びそれらの間に位置するオブジェクトを有するX線システムを使用して、平坦なオブジェクトの空間的広がり(Volumen)を再構築するための透視画像を生成する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
本発明の使用分野は、X線ベースの材料試験である。自動車産業や電子機器製造業者等の産業関係者は、オブジェクト(特に、構成部品)の特性を試験するために、X線ベースの材料試験のコンテキストでX線システムを利用している。ここで、撮像にX線を使用すると、オブジェクトを破壊することなく隠された構造を調査することができるようになる。
【0003】
この試験は、撮像システムとしてX線管(以下、管と称する)及びX線検出器(以下、検出器とも称する)を有するX線システムにおいて実施される。検査対象となるオブジェクトは、マニピュレータ上にてそれらの間に配置される。これら3つの上記構成要素の一部又は全部は、X線システムに応じて、並進方式及び/又は回転方式で移動可能である。この装置全体は、放射線防護キャビン(以下、キャビンと称する)内に位置している。このX線システムで撮られた画像のジオメトリは管の焦点に依存するため、以下では、管は単に焦点とも称される。
【0004】
大型で平坦な構成部品(例えば、プリント回路基板)の非破壊試験では、2D画像において非常に高い倍率及び分解能が実現され得る。しかしながら、これはオブジェクト全体の投影にすぎないため、記録された画像ではオブジェクトに包含される全ての構造が重なり合っており、深さの観点では、個々の構成要素の位置について何の結論も出すことができない。360°にわたって分布する多くの異なる角度からオブジェクトが観察される従来のコンピュータトモグラフィーによれば、追加の深度情報を取得することができるようになる。その後、これらの画像から三次元オブジェクトが再構築され、その結果、空間内における全ての構成要素の位置が決定される。しかしながら、オブジェクトは、この記録中にシステムの構成要素と衝突することなく一回転する必要があるため、2D試験のように高い倍率Mを達成することは不可能であり、この倍率Mは、焦点から検出器までの距離(FDD)及び焦点からオブジェクトまでの距離(FOD)によって決定される(M=FDD/FOD)。したがって、2D検査の場合は、オブジェクトの厚さが達成可能な分解能に決定的な影響を与える一方で、CT画像の場合は、何よりもオブジェクトの幅が制限効果を有している。
【0005】
本出願の文脈において、オブジェクトとは、その第三次元(上記の厚さと称され、本出願では深さと称される)よりも二次元(表面領域、一方向において上記の幅を含む)において何倍にも広がる物品を意味する。
【0006】
従来のCTと比較して、オブジェクト(原則として、特定の関心領域(ROI=関心領域)からの情報のみ。本願の文脈では、空間的広がりと称される)をより良好に拡大できるようにするために、先行技術より、以下のラミノグラフィー手順が知られている:
【0007】
回転ラミノグラフィーでは、平坦なオブジェクトが、オブジェクトの表面に垂直で光軸に対して(回転の軸を実際に傾けるか、検出器を傾けることによって)傾斜している軸の周りを完全に一回転する。これにより、従来のCTと比較して、FODがより小さくなり、それによって倍率がより高くなる。しかしながら、結果として得られるデータセットは完全ではなく、再構成された空間的広がりにアーチファクト(いわゆる小錐体(Hutchen))が発生し、それによって横方向よりも深さに関する解像度が低下する。ラミノグラフィー角度が大きいほど、深さ分解能は向上する。従来のCTと比較して、良好なサンプリングのために必要な投影(画像)の数が少なくなり、その結果、より少ない線量でより多くのスループットが可能になる。
【0008】
さらなるラミノグラフィー手順としては、円形/楕円形ラミノグラフィー、並進ラミノグラフィー、スイングラミノグラフィー及び線形ラミノグラフィーが挙げられる。
【0009】
同様に、先行技術より、複合材料を試験するために可変倍率でCT手順を実行することも知られている。この場合、管とオブジェクトとの衝突が起こる照射角度において、衝突を回避できる程度まで倍率を犠牲にしてFODを増加させることにより、従来のCTの場合には低すぎる倍率を補うことができる。スキャン中、投影に応じて異なる倍率が生じるため、これらの投影から空間的広がりを再構築するにあたっては、このことを考慮する必要がある。ラミノグラフィーとは対照的に、この場合はフーリエ空間全体がサンプリングされるため、結果として典型的な小錐体アーチファクトが抑制され得る。この場合、FODの変化は、オブジェクトの最大測定値によって定義される正弦曲線に沿って生じ、投影は規則的な角度増分で記録される。
【0010】
本発明の目的は、2D検査に匹敵する高分解能が達成可能であると同時に、従来のCTに匹敵する、深さの観点におけるオブジェクトの個々の構成要素の位置についての情報が取得可能であり、さらに、従来のCTと比較してスループットが向上すると共に、線量負担が軽減される手順を提供することにある。
【0011】
本発明に係る上記目的は、請求項1及び請求項4の両方に記載の特徴を備えた手順によって達成される。有利な設計は従属請求項において特定されており、特に、上記目的は、例えばプリント回路基板等の電子部品である。
【0012】
請求項1によれば、この目的は、とりわけ、オブジェクトが回転軸周りに回転する際、オブジェクトの管との間の距離が、それぞれの回転角度にて定義可能な最小距離を下回ることなく可能な限り小さくなるように、管と回転軸との間の距離が変更されることを含む特徴の組み合わせによって達成される。これは、複合材料を試験するための先行技術より知られている、可変倍率による上記の方法に対応する。これによって、従来のCTと比較して、倍率が向上する。透視画像が事前に定義可能な回転角度にて作成され、隣接する事前に定義可能な回転角度間の角度増分(dr°)が、管から回転軸までの距離が大きい場合よりも、管から回転軸までの距離が小さい場合において大きくなるというさらなる特徴により、可変倍率の方法と比較して、透視画像の枚数が減少し、それによって、空間的広がりの再構成を記録するために必要な時間が短縮される。これにより、スループットが向上すると同時に、オブジェクトにかかる線量負担が低減され、その結果、オブジェクトが損傷するリスクが軽減される。空間的広がりの再構築の品質は、完全なサンプリングと比較して、前述の角度増分の分布によって大幅に低下することはない。X線システムにおける個々の撮像構成要素のジオメトリ及び動きの可能性は、従来のCTに対応している。空間的広がりは、各透視画像が作成される際に、回転軸上に配置される。
【0013】
請求項4による問題の代替解決手段は、本質的には請求項1の逆運動学(kinematische Umkehren)である。管と検出器とが固定された状態でマニピュレータを使用してオブジェクトを動かす代わりに、管と検出器とにより構成された撮像システムが固定されたオブジェクトと共に動かされる。検出器に対する管の位置及び向きは変わらない。撮像システムは、x軸(管の焦点から検査対象となる空間的広がりを通過するベクトルによって形成される)に対して垂直であると共にz軸(オブジェクトの厚さを通過して形成されるベクトル)に対して平行に延びている回転の軸周りに回転される。このため、撮像システムは、x軸に対して平行に変位可能である。第1の代替解決手段における回転軸と同様に、回転の軸は、透視画像が生成されるたびに空間的広がりを通過して延びる。
【0014】
第1の代替解決手段では、本発明のさらに有利な発展形態として、結果として得られる有効回転軸が該空間的広がり内に位置するよう、本手順が開始する前にオブジェクトがマニピュレータ上に固定されることを提供する。したがって、本発明による手順は、マニピュレータの非常に単純な軌道で実行することができ、マニピュレータは、x軸に沿って並進移動すると共に、その回転軸周りに回転移動するだけでよい。
【0015】
本発明の別の有利な発展形態は、x軸及び/又はy軸に沿ったマニピュレータの動きによって空間的広がりが常に同じ場所に配置されるように、空間的広がりが角度増分ごとに位置決めされることを提供する。その結果、マニピュレータは複雑な軌道上を動く必要があり、上記実施形態と同様の効果を達成するには、x軸に沿うと共にy軸に対して平行である並進運動と、その回転軸周りの回転運動とを実行する必要がある。これは、仮想回転軸周りにおけるオブジェクトの動きに対応している。
【0016】
一方、第2の代替解決手段では、前段落において説明した1つの動作のみが有利になる。ここで、空間的広がりは、x軸に沿った撮像システムの移動によって、結果として得られる有効回転の軸が空間的広がり内に、特にその中心に位置するように、角度増分ごとに位置決めされる。これは、仮想回転軸周りにおける撮像システムの動きに対応している。
【0017】
第2の代替解決手段の有利な発展形態は、管及び検出器は、z軸に対して平行に配向された軸の周りに回転可能なフレーム上に固定されており、かつ、x軸に沿って変位可能であることを提供する。同等の構造は医療技術より知られており、ここで、CT手順における撮像システムは、通常、ガントリに取り付けられている。
【0018】
以下に挙げる本発明の有利な発展形態は、両方の代替解決手段に関する。
【0019】
本発明の有利な発展形態は、X線の中心放射線(Zentralstrahl)が、x軸上に位置しており、中心位置において検出器に対して垂直に衝突することを提供する。これにより、検出器の表面領域が中心放射線に関して小さい側にて情報が失われることなく、検査対象となる空間的広がりを最適に照明することができる。
【0020】
前段落にて挙げた発展形態の代替となる本発明の有利な発展形態は、x軸が検出器の中心に衝突しないことを提供する。これにより、いわゆるハーフビームスキャンも実行することができ、その場合、その空間的広がりは、検出器のほぼ端部で撮像されるため、回転軸又は回転の軸は、X線のほぼ周縁放射線(Randstrahl)上に位置する。さらに、事前に定義された倍率で、可能な限り大きなROIが再構成され得る。
【0021】
本発明のさらに有利な発展形態は、最大の角度増分と最小の角度増分との間の比が、オブジェクトの幅とオブジェクトの深さとの比に対応しており、特に、オブジェクトが実質的に長方形の表面領域を有する場合、オブジェクトの長辺と短辺との比に対応することを提供する。経験豊富な当業者が定期スキャンのために設定する角度増分、すなわちオブジェクトの完全な回転は、最小の角度増分に関する基準として使用され得る。
【0022】
本発明のさらに有利な発展形態は、角度増分が、回転軸又は回転の軸の管からの距離に関して変更されることを提供する。このとき、角度増分が、回転軸又は回転の軸から管までの距離に反比例して変更されることが好ましい。角度増分と距離との間の関係は、例えば、線形又は指数関数的に選択され得る。ユーザに定義されたオブジェクトの長辺と短辺に沿って、コサイン関数を介して角度増分を分配することも可能である。有効回転軸は、空間的広がりの中心にあることが好ましい。その結果、可能な限り良好な空間的広がりの照明が達成されて、空間的広がりの再構築が可能な限り最高の品質を有するようになる。
【0023】
本発明のさらに有利な発展形態は、角度増分ごとのオブジェクトと管との間の距離が、0.1~20mm、好ましくは1mmであることを提供する。これにより、オブジェクトは、管との「安全距離」が小さくなり、該管は、回転時にオブジェクトによって損傷を受けないことが保証される。同時に、「安全距離」が非常に小さいため、倍率は、可能な最大倍率(距離0mmに対応する)と比較して大幅に低下しなくなる。
【0024】
本発明のさらに有利な発展形態は、管と回転軸/回転の軸との間の事前に定義可能な最短距離が下回らないことを提供する。これにより、たとえ理論的に可能な限り最大の倍率の場合において、管とオブジェクトの間の距離が可能な限り小さいために、検出器が空間的広がり全体を捕捉するのに十分ではない場合であっても、空間的広がりがスキャン全体にわたって完全に画像化されることを保証され得る。そのため、この最短距離は、管と空間的広がりとの間が可能な最小距離の場合であっても、検出器の空間的広がりの透視画像が完全に検出器上に位置するように事前に定義される。
【0025】
本発明のさらに有利な発展形態は、最小距離が、少なくとも空間的広がりが常に完全に照明されるのに十分な大きさとなるように選択されることを提供する。これにより、各投影において空間的広がり全体が画像化され、照射角度ごとに、空間的広がり素子(ボクセルとも称される)のそれぞれについて画像データが生成されて、空間的広がり全体が可能な限り完全にサンプリングされることが保証される。
【0026】
本発明のさらに有利な発展形態は、最小距離及び/又は最短距離の選択が、回転が開始する前に確定されていることを提供し、それによって、少なくとも最小距離/最短距離で撮像された空間的広がりが、全ての投影にわたって完全に撮像される。
【図面の簡単な説明】
【0027】
以下、本発明のさらなる詳細及び利点について、図面に表される実施形態の例を参照して、より詳細に説明する。
【
図1】本発明に係る実施例の概略図。ここでは、特定の等距離の回転角度に対する撮像構成要素の向きが示されている。
【
図5】可変倍率を伴う既知のCT及び本発明による手順の場合における回転角度に応じたFODの比較。
【発明を実施するための形態】
【0028】
図1には、本発明に係る手順に従って、検査対象となるオブジェクト2が6つの異なる位置において表されるX線システムが概略的に示されている。X線システムは、焦点を備えた管を有しており、これらは一律に参照番号1が付与されている。上述したように、本発明に係る手順が実行される際、及び、その後の検査空間的広がり5(オブジェクト2のROI=関心領域とも称される)の再構築中において、撮像特性は、これら2つの間の区別に依存しないためである。
【0029】
本発明に係る手順を実行するために使用されるX線システムは先行技術より知られているため、本明細書では、本発明に関連する構成要素及びそれらの機能のみを説明する。
【0030】
焦点1からX線10がファンビーム又はコーンビームの形状で放射され、このX線10が、焦点から一定の距離に配置された検出器3に衝突する。この固定距離は、FDDと称される。検出器3は、ファンビーム10又はコーンビーム10の中心放射線11によって、垂直に衝突される。ファンビーム10又はコーンビーム10のどちらが使用されるかは、情報が一次元のみで取得されるか二次元で取得されるかに依存する。検出器3は、X線のタイプに適合され、すなわち、ファンビーム10の場合には、線形検出器が使用され、コーンビーム10の場合には、範囲検出器が使用される。
【0031】
焦点1はデカルト座標系の原点を形成する。ここで、x軸は、中心放射線11に対応し(したがって、
図1では水平に延びている)、y軸は、
図1では垂直上向きに延び、z軸は、そのページ面に垂直、かつ該ページから上方を向いている。
【0032】
検査対象となるオブジェクト2は、マニピュレータ(図示しない)上に固定される。マニピュレータは、x軸に沿って並進移動し得ると共に、z軸に対して平行に配向された回転軸4周りに回転し得る。図示の実施形態の例では、オブジェクト2は、検査対象となる空間的広がりがマニピュレータの回転軸4の周囲に配置されるようにマニピュレータ上に固定されるため、マニピュレータが必ずしもy軸に対して平行に並進移動可能である必要はない。本発明に係る手順全体が実行されている間において個々の透視画像が作成される際に、空間的広がり5を中心放射線11の周りに配置するには、それに応じて回転軸4をy方向に変位させる必要はない。
【0033】
上述したように、オブジェクト2は平坦な構造であるため(このオブジェクトは、その第三次元よりも二次元において何倍にも広がっている)、x軸上の焦点1とオブジェクト2との間の距離(すなわち、検査される空間的広がり)は、回転軸4の回転角度Θ(これは、xy平面に対して平行な面における、オブジェクト2の範囲とx軸との間の角度である)に応じて変化させられ得る。このことは、オブジェクト2が回転軸4を中心に回転する際には管1との衝突が生じてはならないこと、及び、その深さ方向の範囲が狭いため、回転角度Θ=0°の領域よりも回転角度Θ=90°の領域においてオブジェクト4を焦点1に近づけることができることから導かれる。焦点1とオブジェクト2の回転軸との間の可変距離は、FODと称される。本発明に係る手順の目的は、空間的広がり5の倍率(FDD/FOD)を、個々の回転角度Θのそれぞれにおいて可能な限り大きくすることである。
図1には、その結果としてFODの変化が、例として、Θ=90°からΘ=0°まで一定の角度増分18°での6つの回転角度について示されている。
【0034】
先行技術において可変倍率CT手順と称されるこの手順では、連続する透視画像の作成の間に一定の角度増分が使用される(
図5の左側部分を参照)が、この手順は、本発明に係る手順によって修正される。本発明に係る修正の背後にある概念がよりよく理解されるようにするため、
図2~4を参照する。
【0035】
これらの図では、一例として、基礎となる幾何学的関係をよりよく認識できるようにするために、空間的広がり5のボクセル6(すなわち、空間的広がり素子)が、回転軸4の明らかに外側に表されている。
【0036】
図2は、角度増分dr°だけ回転軸4周りに回転する間に、同じ空間的広がり5のボクセル6についての2枚の連続する透視画像を作成する際の状況を示す。回転角度Θは90°の領域にあり、これは
図1の左上の画像の表現に対応している。検出器3の構造がより詳細に示されており、結果として、その検出器素子30が認識されることとなる。検出器3上に表される2つの位置におけるボクセル6の投影の位置はほとんど変わっておらず、特に、2つの投影は同じ検出器素子30内に位置している。
【0037】
図3には、
図2とは対照的に、
図2と同じサイズの角度増分dr°だけ回転軸4周りに、2枚の連続する透視画像を作成する間における結果等の状況が表されている。しかしながら、ここでは回転角度Θは0°の領域にあり、これは
図1の右下の画像の表現に対応している。角度の増分dr°が等しいため、回転角度の絶対変化Θは
図2と同一であるにもかかわらず、ボクセル6の投影にははるかに大きな影響がある。ここで、投影は同じ検出器素子30上に位置しているのではなく、互いに離れた複数の検出器素子30a,30b上に位置している。
【0038】
図3に示される回転角度範囲において、
図2に示される回転角度範囲と同様のサンプリングを達成するために、
図3に示される場合(Θ=0の周囲の領域)では、より小さい角度増分dr°を使用する必要がある。これは、
図4に示されている。従来のCTの場合、空間的広がり5の一部が回転角度Θのそれぞれの前方領域に位置しているため、角度増分dr°の選択は、常に
図3に係る場合に適合させられる。例えばプリント回路基板等の平坦なオブジェクト2の場合(同じことが円形でないオブジェクト2に対してもごく一般的に該当する)、逆に、オブジェクト2が
図2に示される回転角度Θ(すなわち、90°)の領域内に位置しているのであれば、投影の作成、及び、それによる透視画像の作成のための時間及び線量を節約することができる。
【0039】
したがって、本発明によれば、角度増分dr°は、0°及び180°の回転角度Θの領域よりも、90°及び270°の回転角度Θの領域において顕著に大きくなるように選択され得る。これは、
図5に示されている。左側の部分には、先行技術より知られており、本出願の文脈における定義に従うオブジェクト2(その第三次元よりも二次元において何倍にも広がっている)について既に上述した、可変倍率のCT手順の回転角度Θに応じたFODが示されている。一方、
図5の右側には、同じオブジェクト2について本発明に係る手順に対応するものが示されている。画像内のそれぞれの点は、透視画像の生成が行われる位置に対応している。本発明に係る手順では、0°及び180°付近の領域にある回転角度Θのために、右側部分の角度増分とほぼ等しい角度増分dr°が使用されるが、他の角度範囲、特に、約90°及び270°の領域にある回転角度Θでは、本発明に係る手順における角度増分dr°は、先行技術のものよりも堅調に大きいことが容易に認識され得る。その結果、オブジェクトの空間的広がり5を再構築するために作成する必要のある透視画像が大幅に少なくなる。結果として、第1に、透視画像を生成する必要のある位置が少なくなることによって時間が節約され(同様に、透視画像の作成にかかる時間も不要になる)、さらに、空間的広がり5にかかる線量負荷も低減されるため、オブジェクト2が損傷するリスクが減少する。一方、空間的広がり5の再構築の品質は、先行技術より知られている手順と比較して、ほとんど損なわれない。
【0040】
図5に表されている本発明に係る実施形態の例では、透視画像は、回転角度Θ=0°から開始して、以下の角度増分dr°にて作成された(それぞれの場合において、測定単位°は省略されている):0.701000,0.701000,0.700000,0.701000,0.700000,0.700000,0.700000,0.700000,0.699000,0.698000,0.698000,0.697000,0.697000,0.696000,0.695000,0.695000,0.693000,0.693000,0.692000,0.690000,0.690000,0.688000,0.687000,0.685000,0.685000,0.683000,0.681000,0.680000,0.679000,0.677000,0.675000,0.673000,0.672000,0.670000,0.668000,0.666000,0.664000,0.662000,0.660000,0.658000,0.655000,0.654000,0.651000,0.648000,0.647000,0.644000,0.641000,0.639000,0.636000,0.634000,0.631000,0.628000,0.626000,0.623000,0.620000,0.617000,0.614000,0.611000,0.608000,0.605000,0.602000,0.599000,0.596000,0.592000,0.589000,0.586000,0.583000,0.579000,0.576000,0.572000,0.569000,0.566000,0.562000,0.558000,0.555000,0.551000,0.548000,0.544000,0.540000,0.537000,0.532000,0.529000,0.525000,0.522000,0.517000,0.514000,0.509000,0.506000,0.502000,0.498000,0.493000,0.490000,0.486000,0.482000,0.478000,0.473000,0.470000,0.466000,0.461000,0.457000,0.453000,0.449000,0.445000,0.441000,0.437000,0.432000,0.428000,0.424000,0.420000,0.416000,0.411000,0.408000,0.403000,0.398000,0.395000,0.391000,0.386000,0.382000,0.378000,0.374000,0.369000,0.365000,0.362000,0.357000,0.353000,0.348000,0.345000,0.341000,0.336000,0.332000,0.328000,0.325000,0.320000,0.316000,0.312000,0.308000,0.304000,0.300000,0.296000,0.292000,0.289000,0.284000,0.281000,0.276000,0.273000,0.269000,0.266000,0.261000,0.258000,0.254000,0.251000,0.247000,0.243000,0.240000,0.236000,0.233000,0.230000,0.225000,0.223000,0.219000,0.216000,0.212000,0.209000,0.206000,0.203000,0.200000,0.197000,0.193000,0.191000,0.187000,0.185000,0.181000,0.179000,0.176000,0.174000,0.170000,0.168000,0.165000,0.163000,0.160000,0.157000,0.156000,0.152000,0.151000,0.148000,0.146000,0.143000,0.142000,0.139000,0.138000,0.135000,0.133000,0.132000,0.129000,0.128000,0.126000,0.125000,0.123000,0.121000,0.120000,0.118000,0.117000,0.115000,0.114000,0.113000,0.112000,0.111000,0.109000,0.109000,0.108000,0.106000,0.106000,0.105000,0.104000,0.104000,0.103000,0.103000,0.102000,0.101000,0.101000,0.101000,0.101000,0.100000,0.100000,0.101000,0.100000,0.100000,0.100000,0.100000,0.101000,0.101000,0.101000,0.102000,0.102000,0.102000,0.103000,0.104000,0.104000,0.105000,0.106000,0.107000,0.107000,0.109000,0.109000,0.111000,0.112000,0.113000,0.114000,0.115000,0.117000,0.119000,0.119000,0.121000,0.123000,0.125000,0.126000,0.128000,0.129000,0.132000,0.133000,0.136000,0.137000,0.139000,0.142000,0.144000,0.145000,0.148000,0.151000,0.153000,0.155000,0.157000,0.160000,0.163000,0.165000,0.168000,0.171000,0.173000,0.176000,0.179000,0.181000,0.185000,0.188000,0.190000,0.194000,0.196000,0.200000,0.203000,0.206000,0.209000,0.212000,0.216000,0.219000,0.223000,0.226000,0.229000,0.233000,0.236000,0.240000,0.243000,0.247000,0.251000,0.254000,0.258000,0.261000,0.266000,0.269000,0.273000,0.277000,0.280000,0.285000,0.288000,0.292000,0.296000,0.300000,0.304000,0.308000,0.312000,0.316000,0.321000,0.324000,0.328000,0.332000,0.337000,0.340000,0.345000,0.349000,0.352000,0.357000,0.362000,0.365000,0.370000,0.373000,0.378000,0.382000,0.387000,0.390000,0.395000,0.399000,0.403000,0.407000,0.411000,0.416000,0.420000,0.424000,0.428000,0.433000,0.436000,0.441000,0.445000,0.449000,0.453000,0.457000,0.462000,0.465000,0.470000,0.473000,0.478000,0.482000,0.486000,0.490000,0.494000,0.497000,0.502000,0.506000,0.510000,0.513000,0.518000,0.521000,0.525000,0.529000,0.533000,0.536000,0.540000,0.544000,0.548000,0.551000,0.555000,0.558000,0.562000,0.566000,0.569000,0.572000,0.576000,0.579000,0.583000,0.586000,0.589000,0.592000,0.596000,0.599000,0.602000,0.605000,0.608000,0.611000,0.614000,0.617000,0.620000,0.623000,0.626000,0.628000,0.631000,0.634000,0.636000,0.639000,0.641000,0.644000,0.647000,0.648000,0.652000,0.653000,0.655000,0.658000,0.660000,0.662000,0.664000,0.666000,0.668000,0.670000,0.672000,0.673000,0.675000,0.677000,0.679000,0.680000,0.681000,0.683000,0.685000,0.685000,0.687000,0.689000,0.689000,0.691000,0.691000,0.693000,0.693000,0.695000,0.695000,0.696000,0.697000,0.697000,0.698000,0.699000,0.699000,0.699000,0.700000,0.700000,0.700000,0.701000,0.701000,0.700000,0.701000,0.701000,0.701000,0.700000,0.700000,0.700000,0.700000,0.699000,0.699000,0.698000,0.698000,0.697000,0.696000,0.696000,0.695000,0.694000,0.693000,0.692000,0.691000,0.690000,0.689000,0.687000,0.687000,0.685000,0.684000,0.682000,0.681000,0.679000,0.677000,0.677000,0.674000,0.672000,0.671000,0.669000,0.667000,0.665000,0.663000,0.661000,0.659000,0.657000,0.654000,0.652000,0.650000,0.648000,0.645000,0.643000,0.640000,0.638000,0.635000,0.632000,0.630000,0.627000,0.624000,0.621000,0.619000,0.615000,0.613000,0.609000,0.607000,0.604000,0.600000,0.597000,0.594000,0.591000,0.588000,0.584000,0.581000,0.578000,0.574000,0.570000,0.568000,0.563000,0.561000,0.556000,0.553000,0.550000,0.545000,0.542000,0.539000,0.534000,0.531000,0.527000,0.523000,0.520000,0.515000,0.512000,0.508000,0.503000,0.500000,0.496000,0.492000,0.488000,0.484000,0.479000,0.476000,0.472000,0.467000,0.464000,0.459000,0.455000,0.451000,0.447000,0.443000,0.439000,0.434000,0.431000,0.426000,0.422000,0.417000
,0.414000,0.409000,0.406000,0.401000,0.396000,0.393000,0.388000,0.384000,0.380000,0.376000,0.372000,0.367000,0.364000,0.359000,0.355000,0.351000,0.346000,0.343000,0.338000,0.335000,0.330000,0.326000,0.322000,0.318000,0.314000,0.310000,0.306000,0.302000,0.299000,0.294000,0.290000,0.286000,0.283000,0.278000,0.275000,0.271000,0.267000,0.264000,0.260000,0.256000,0.252000,0.249000,0.245000,0.242000,0.238000,0.234000,0.231000,0.228000,0.224000,0.221000,0.217000,0.214000,0.211000,0.208000,0.204000,0.202000,0.198000,0.195000,0.192000,0.189000,0.186000,0.183000,0.180000,0.178000,0.174000,0.172000,0.169000,0.167000,0.164000,0.161000,0.159000,0.156000,0.154000,0.152000,0.149000,0.147000,0.145000,0.142000,0.141000,0.138000,0.136000,0.135000,0.132000,0.131000,0.129000,0.127000,0.125000,0.123000,0.123000,0.120000,0.119000,0.118000,0.116000,0.115000,0.113000,0.112000,0.112000,0.110000,0.109000,0.108000,0.107000,0.106000,0.106000,0.104000,0.104000,0.104000,0.102000,0.103000,0.101000,0.102000,0.101000,0.101000,0.100000,0.100000,0.100000,0.101000,0.100000,0.100000,0.100000,0.101000,0.100000,0.101000,0.102000,0.101000,0.103000,0.102000,0.104000,0.104000,0.104000,0.106000,0.106000,0.107000,0.108000,0.109000,0.110000,0.112000,0.112000,0.114000,0.114000,0.117000,0.117000,0.119000,0.121000,0.122000,0.123000,0.126000,0.127000,0.128000,0.131000,0.132000,0.135000,0.136000,0.138000,0.141000,0.142000,0.145000,0.147000,0.149000,0.152000,0.154000,0.156000,0.159000,0.161000,0.164000,0.167000,0.169000,0.172000,0.175000,0.177000,0.1800
00,0.183000,0.186000,0.189000,0.192000,0.195000,0.199000,0.201000,0.204000,0.208000,0.211000,0.214000,0.217000,0.221000,0.224000,0.228000,0.231000,0.234000,0.238000,0.242000,0.245000,0.249000,0.252000,0.256000,0.260000,0.264000,0.267000,0.271000,0.275000,0.278000,0.283000,0.286000,0.290000,0.295000,0.298000,0.302000,0.306000,0.310000,0.314000,0.318000,0.322000,0.326000,0.331000,0.334000,0.338000,0.343000,0.347000,0.350000,0.355000,0.360000,0.363000,0.367000,0.372000,0.376000,0.380000,0.384000,0.388000,0.393000,0.397000,0.401000,0.405000,0.409000,0.414000,0.417000,0.422000,0.427000,0.430000,0.434000,0.439000,0.443000,0.447000,0.451000,0.455000,0.459000,0.464000,0.467000,0.472000,0.476000,0.480000,0.483000,0.488000,0.492000,0.496000,0.500000,0.504000,0.507000,0.512000,0.515000,0.520000,0.523000,0.527000,0.531000,0.534000,0.539000,0.542000,0.546000,0.549000,0.553000,0.557000,0.560000,0.563000,0.568000,0.570000,0.575000,0.577000,0.581000,0.584000,0.588000,0.591000,0.594000,0.597000,0.601000,0.603000,0.607000,0.609000,0.613000,0.616000,0.618000,0.621000,0.625000,0.627000,0.629000,0.633000,0.635000,0.637000,0.640000,0.643000,0.645000,0.648000,0.650000,0.652000,0.654000,0.657000,0.659000,0.661000,0.663000,0.665000,0.667000,0.669000,0.671000,0.672000,0.675000,0.676000,0.677000,0.680000,0.680000,0.683000,0.683000,0.685000,0.687000,0.687000,0.689000,0.690000,0.691000,0.692000,0.693000,0.694000,0.695000,0.696000,0.696000,0.697000,0.698000,0.698000,0.699000,0.699000,0.700000,0.700000,0.700000,0.701000,0.700000,0.701000;一方、
図5の左側に表されている手順では、一定の角度増分0.8°を使用した。
【0041】
当業者にとって、固定された管1及び固定された検出器3を用いたオブジェクト2及び回転軸4の上述の動きは、逆運動学によって同じ結果で達成できることは自明である。ここで、本発明の概略的な説明及び請求項4~6に代替解決手段として記載されているように、オブジェクト2は固定されており、管1及び検出器3で構成されている撮像システムは、それに対応してオブジェクト2の周囲を動く。当業者は、対応する実施形態の例については、そのような設計がCTシステムの場合の医療技術より知られているため、これ以上の詳細な記述は必要ない。しかしながら、ここでは、ガントリと称されるフレームの回転は、常に同一の回転の軸の周りで行われるのではなく、むしろ仮想の回転の軸の周りで行われるように修正が加えられる。この仮想の回転の軸は、上記記述と、請求項4及び6の記載に対応して動く。
【符号の説明】
【0042】
1 (X線)管/焦点
2 オブジェクト
3 (X線)検出器
4 回転軸
5 空間的広がり
6 ボクセル
10 X線(ファンビーム又はコーンビーム)
11 中心放射線
30 検出器素子
30a 検出器素子
30b 検出器素子
30’ 検出器素子
30” 検出器素子
Θ 回転角度
dr° 角度増分
【外国語明細書】
【Fig1】
【Fig2】
【Fig3】
【Fig4】
【Fig5】