特許 7506677 トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナおよびトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナのシンチレータから画像を取得する方法

(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】

(24)【登録日】2024-06-18

(45)【発行日】2024-06-26

(54)【発明の名称】トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナおよびトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナのシンチレータから画像を取得する方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/046 20180101AFI20240619BHJP

   G01T 1/20 20060101ALI20240619BHJP

   G01T 1/00 20060101ALI20240619BHJP

【ＦＩ】

G01N23/046

G01T1/20 B

G01T1/20 F

G01T1/00 B

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021545951

(86)(22)【出願日】2020-01-31

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-31

(86)【国際出願番号】 IB2020050797

(87)【国際公開番号】W WO2020161581

(87)【国際公開日】2020-08-13

【審査請求日】2022-10-03

(31)【優先権主張番号】19155347.8

(32)【優先日】2019-02-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】521345420

【氏名又は名称】マイクロテック エスアールエル

【氏名又は名称原語表記】ＭＩＣＲＯＴＥＣ Ｓ．Ｒ．Ｌ．

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165951

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 憲悟

(72)【発明者】

【氏名】マルコ ボスケッティ

(72)【発明者】

【氏名】エンリコ ウルセラ

【審査官】嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２６５４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５４７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０８５３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０９３３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２１６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１８７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５２０３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１１５３２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０９２５０２００（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００－Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

Ｇ０１Ｔ ７／００－Ｇ０１Ｔ ７／１２

Ａ６１Ｂ ６／００－Ａ６１Ｂ ６／５８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＡＣＳ ＰＵＢＬＩＣＡＴＩＯＮＳ

Ｓｃｉｔａｔｉｏｎ

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、
支持構造（２）と、
前記支持構造（２）によって支持され、前記支持構造（２）に対して回転軸を中心に回転可能なロータ（３）であって、前記ロータ（３）は、回転軸が通過する検出ゾーン（４）を囲むロータ（３）と
回転軸を中心として前記ロータ（３）を回転駆動させるために、前記ロータ（３）に接続されたモータと、
前記ロータ（３）に取り付けられたＸ線エミッタ（７）と、
前記ロータ（３）において、前記検出ゾーン（４）を挟んで、前記Ｘ線エミッタ（７）と対向する側に取り付けられたＸ線検出器（８）であって、少なくとも１つの出射面（１０）を有し、Ｘ線が当たると、前記出射面（１０）から可視スペクトルの光を放射する少なくとも１つのシンチレータ（９）を備えた、Ｘ線検出器（８）と、
前記Ｘ線検出器（８）に接続された電子処理ユニットであって、前記検出ゾーン（４）に配置された物体（６）の３次元構造を再構成するために、前記Ｘ線検出器（８）によって取得された第１画像を、回転軸の周りの前記ロータ（３）の複数の別個の角度位置において組み合わせるようにプログラムされている電子処理ユニットと、を備え、
前記Ｘ線検出器（８）は、前記電子処理ユニットに接続された複数のビデオカメラ（１２）も備え、各ビデオカメラ（１２）は、前記ロータ（３）の前記別個の角度位置のそれぞれにおいて、前記シンチレータ（９）のそれぞれの部分の可視スペクトルの第２画像を取得するために、前記シンチレータ（９）の少なくとも１つの部分をフレーミングするように配置され、
前記複数のビデオカメラ（１２）のうち、少なくとも２つの別個のビデオカメラ（１２）は、前記シンチレータ（９）の少なくとも１つの出射面（１０）の各ゾーンを実質的にフレーミングして、前記出射面（１０）から放射された光子を収集し、前記電子処理ユニットは、前記ビデオカメラ（１２）によって取得した全ての第２画像を組み合わせることによって、各第１画像を取得するようにプログラムされている、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項2】

請求項１に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記電子処理ユニットは、異なる前記ビデオカメラ（１２）によって前記シンチレータ（９）の少なくと
も１つの出射面（１０）の各ゾーンについて取得した複数の第２画像を、足し合わせる、またはそれらの平均を取る、の何れかによって、各第１画像を取得するようにプログラムされている、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項3】

請求項１または２に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記電子処理ユニットは、既知の特性を有する単一のセンサを使用することによって取得できる前記出射面（１０）全体の画像に対応する第１画像を取得するために、第２画像を組み合わせるようにもプログラムされている、トンネル型コンピュータ断層撮影装置。

【請求項4】

請求項１～３の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、第２画像が取得される瞬間に、回転軸の周りの前記ロータ（３）の角度位置を決定する手段も設けられている、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項5】

請求項４に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記ロータ（３）の角度位置を決定する前記手段は、前記検出ゾーン（４）に存在する１つまたは複数の固定された参照要素の既知の位置に応じて第１画像を処理することによって角度位置を決定するようにプログラムされた前記電子処理ユニットで構成されている、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項6】

請求項１～５の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記電子処理ユニットは、前記ロータ（３）に取り付けられて前記ビデオカメラ（１２）に直接に接続された１つまたは複数のロータメインユニット、および前記ロータ（３）の回転に対して静止している１つまたは複数のステータメインユニット、の２つ以上のメインユニットに分割され、前記２つ以上のメインユニットは別個の処理を行うようにプログラムされている、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項7】

請求項１～６の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、各ビデオカメラ（１２）は、取得センサと、前記取得センサに光学的に結合された撮影レンズ（１３）と、を備え、前記撮影レンズ（１３）は、前記シンチレータ（９）の前記出射面（１０）にフォーカスするまたはフォーカス可能である、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項8】

請求項７に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記取得センサはＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサである、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項9】

請求項７または８に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記シンチレータ（９）の前記出射面（１０）は平坦であり、前記撮影レンズ（１３）は前記出射面（１０）に対して垂直に配置された光軸を有する、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項10】

請求項１～９の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記Ｘ線検出器（８）は、主面から１つまたは複数の前記ビデオカメラ（１２）まで延在する光路に沿って配置された、Ｘ線に対して保護するための角度付きミラー（１４）および／または保護シールド（１５）も備える、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項11】

請求項１～１０の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、各ビデオカメラ（１２）は複数の検出画素を備え、少なくとも１つのビデオカメラ（１２）において、前記検出画素は、それぞれが少なくとも２つの画素を備える複数のグループにグループ化され、各グループの画素の検出は単一の読み取りに統合されている、ト
ンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項12】

請求項１～１１の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記Ｘ線検出器（８）は、前記出射面（１０）によって放射された光を前記ビデオカメラ（１２）にフォーカスさせるために、前記出射面（１０）に結合された１つまたは複数のレンズも備える、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項13】

請求項１～１２の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記ビデオカメラ（１２）は冷却される、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項14】

請求項１～１３の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記シンチレータ（９）の前記出射面（１０）は、前記Ｘ線エミッタ（７）に向いている、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項15】

請求項１～１３の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記シンチレータ（９）は、結合された２つの平坦なシンチレータ体（１１）を備え、前記２つのシンチレータ体（１１）は、それぞれ、出射面（１０）を構成し、２つの前記出射面（１０）は、一方が前記Ｘ線エミッタ（７）に向かい、他方が逆方向に向き、前記少なくとも２つの別個のビデオカメラ（１２）は、各出射面（１０）の各ゾーンをフレーミングし、前記電子処理ユニットは、前記ビデオカメラ（１２）によって取得された全ての第２画像を組み合わせることによって、各第１画像を取得するようにプログラムされている、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項16】

請求項１５に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記複数のビデオカメラ（１２）の第１グループのビデオカメラ（１２）は、それぞれ、一方の出射面（１０）の少なくとも１つのゾーンをフレーミングするように配置されており、前記複数のビデオカメラ（１２）の第２グループのビデオカメラ（１２）は、それぞれ、他方の出射面（１０）の少なくとも１つのゾーンをフレーミングするように配置されている、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項17】

請求項１～１６の何れか一項に記載のトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナであって、物体（６）を搬送する搬送装置（５）も備え、前記搬送装置（５）は、回転軸を中心とする前記ロータ（３）の回転中に、物体（６）を前記回転軸に平行にフィードするために、前記検出ゾーン（４）を通して取り付けられる、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ。

【請求項18】

トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ（１）のシンチレータ（９）から画像を取得する方法であって、前記シンチレータ（９）の出射面（１０）は、前記シンチレータ（９）にＸ線が当たると可視スペクトルの光を放射し、前記方法は、作動のステップとして、
画像が取得されなければならない前記シンチレータ（９）の前記出射面（１０）の実質的に各ゾーンに対して、少なくとも２つの別個のビデオカメラ（１２）で前記ゾーンをフレーミングするステップと、
前記シンチレータ（９）の前記出射面（１０）の各ゾーンをフレーミングして、前記出射面（１０）から放射された光子を収集する各ビデオカメラ（１２）で、前記ゾーンの第２画像を生成するステップと、
前記シンチレータ（９）全体を表す単一の第１画像を取得するために、電子処理ユニットを用いて、第２画像を組み合わせるステップと、を含む方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の方法であって、前記第２画像を組み合わせるステップは、前記シン
チレータ（９）の前記出射面（１０）の各ゾーンについて、前記ゾーンに関連する第２画像を足し合わせる作動のステップ、または前記ゾーンに関連する第２画像の平均を取る作動のステップの、何れかを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ、ならびにトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナのシンチレータから画像を取得する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

既知のように、断層撮影スキャナは、使用されるＸ線検出器の技術に関して、主に２つのファミリーに大別されるる。すなわち、リニアセンサ（モノラインまたはマルチラインとすることができる）を備える断層撮影スキャナと、パネルセンサを備える断層撮影スキャナと、である。

【0003】

第１ファミリーの断層撮影スキャナは、主に医療分野で使用される。第２ファミリーの断層撮影スキャナと比較して、第１ファミリーの断層撮影スキャナは、解像度がより低いが、取得頻度はより高い。

【0004】

対照的に、第２ファミリーの断層撮影スキャナは、産業界で多用される。第１ファミリーの断層撮影スキャナと比較すると、第２ファミリーの断層撮影スキャナは、解像度がより高く、また取得頻度が低い。それらは、視野が限られている。

【0005】

両方のタイプのセンサは、非常に高価である。センサのコストが、コンピュータ断層撮影スキャナの全体のコストの半分以上を占めることも多い。

【0006】

本発明は、産業用途の断層撮影スキャナ、特にトンネル型断層撮影スキャナに関して開発された。これらの断層撮影スキャナにおいて、物体の断層撮影検査は、物体が断層撮影スキャナの検出ゾーンを通って連続的に（多くの場合、比較的高い送り速度で）送られている間に実行される。

【0007】

物体の内部構造の正しい断層撮影再構成を取得するためには、比較的小さい取得ステップで、物体自体のＸ線画像を様々な角度位置から、少なくとも物体を中心とした１８０°の回転（第２の１８０°は対称である）について取得する必要があることを考慮する。そうすると、産業用途において生じる主な課題は、取得面が大きく、マルチラインシステムの取得頻度に等しい取得頻度を有し、にもかかわらず従来技術よりもはるかに低コストの断層撮影スキャナの製造を成功させることである。

【0008】

現在のところ、従来技術のセンサの全ては、センサに当たるＸ線（Ｘフォトン）を可視スペクトルの光フォトンに変換できるシンチレータ材料の使用に基づいている。シンチレータ材料製の複数のセルからなるパネルは、検出ゾーンを通過したＸ線を途中で捉えるように配置されている。そのパネルは、フォトダイオードのパネル（または光を電気に変換することができる他の装置）に結合された、可視光フォトンが放射される出射面を備える。特に、シンチレータパネルの各セルには、通常、フォトダイオードが設けられている。

【0009】

次いで、フォトダイオードによって生成されたアナログ電気信号は、デジタル信号に変換され、処理のために処理ユニット（通常、コンピュータ）に搬送される。

【0010】

従来技術の検出器の最も高価な構成要素は、非常に多数のフォトダイオードから高周波数データを収集するシステムである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

これに関連して、本発明の基礎となる技術的目的は、上述の欠点を克服するトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ、およびトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナのシンチレータから画像を取得する方法を提供することである。

【0012】

特に、本発明の技術的目的は、大きな取得面を使用し、従来技術のマルチラインシステムの取得頻度に等しい取得頻度を有し、従来技術のマルチラインシステムに等しい取得周波数を有し、従来技術のものよりも低コストのトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ、およびトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナのシンチレータから画像を取得する方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

示された技術的な目的およびねらいは、実質的に、添付の特許請求の範囲の記載にしたがって、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナおよびトンネルコンピュータ断層撮影スキャナのシンチレータから画像を取得する方法によって達成される。

【0014】

本発明の更なる特徴および利点は、添付の図面を参照する、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナの複数の好適で非限定的な実施形態に関する詳細な説明、およびトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナのシンチレータから画像を取得する方法に関する詳細な説明においてより明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明により製造されたコンピュータ断層撮影スキャナの概略的な正面図である。

【図2】図１の断層撮影スキャナのロータのみを示す概略的な透過正面図である。

【図3】本発明による断層撮影スキャナの一部であるＸ線検出器の第１実施形態の概略図である。

【図4】本発明による断層撮影スキャナの一部であるＸ線検出器の第２実施形態の概略図である。

【図5】本発明による断層撮影スキャナの一部であるＸ線検出器の第３実施形態の概略図である。

【図6】本発明による断層撮影スキャナの一部であるＸ線検出器の第４実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

上述の図面を参照すると、符号１は、本発明によるトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ１の全体を示す。

【0017】

本発明によるトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ１は、まず、ステータとして機能する支持構造２と、支持構造２によって支持されるロータ３と、支持構造２に対して回転軸を中心としてロータ３を回転駆動させるために、ロータ３に接続されたモータ（図示せず）と、を備える。ロータ３の内部には、回転軸が通過する検出ゾーン４がある。

【0018】

有利には、好適な実施形態において、物体６を搬送する搬送装置５（断層撮影スキャナ１の一部であっても、なくてもよい）は、回転軸を中心とするロータ３の回転中に、物体６を回転軸に平行にフィードするために、検出ゾーン４を通して取り付けられる。好適には、少なくとも検出ゾーン４において、物体６を搬送する搬送装置５は、放射線不透過性でない材料製である。

【0019】

また、断層撮影スキャナ１は、検出ゾーン４の対向する側でロータ３に取り付けられた、Ｘ線エミッタ７およびＸ線検出器８を備える。

【0020】

Ｘ線エミッタ７は、その目的に適した任意の種類のものとすることができる。（それ自体公知であり、したがって詳細には説明しない。）

【0021】

既知の方法において、Ｘ線検出器８は、Ｘ線検出器８に当たるＸ線の強度を、Ｘ線が通過した材料の密度のマップを表す可視スペクトルの画像に変換することができる。これは、典型的には、グレースケールで示すことができる画像である。この画像において、より明るい色合いはより低い濃度値に対応する。より暗い色合いはより高い濃度値に対応する。画像はまた、通常、各画素において、検出可能な無負荷強度と比較した、測定中に検出された光強度の減衰として定義される。これは、以下に定義される第１画像および第２画像に対しても適用されると理解される必要がある。

【0022】

次に、電子処理ユニット（図示せず）は、Ｘ線検出器８に接続され、検出ゾーンに配置された物体６の３次元構造を再構成するために、Ｘ線検出器８から取得された第１画像を、回転軸の周りのロータ３の複数の別個の角度位置において組み合わせるようにプログラムされている。本発明に関連して、定義メイン画像または第１画像とは、シンチレータ全体によって放射される可視光を表す全体像を指す。

【0023】

Ｘ線検出器８は、少なくとも１つのシンチレータ９を備える。シンチレータ９は、既知の方法で、並んで配置されたセルの２次元マトリックスを備える。セルは、それぞれ、シンチレーション材料を含み、Ｘ線遮蔽材料製の薄い壁によって隣接するセルから分離されている。

【0024】

シンチレータ９は、その外面の部分に相当する少なくとも１つの出射面１０を画定する。シンチレータ９は、Ｘ線が当たると（添付の図において、Ｘ線のビームが長い破線で表される）、出射面１０から、断層画像を作成するために使用する必要のある可視スペクトルの光を放射する。

【0025】

有利には、シンチレータ９全体とその出射面１０の両方は、平坦である。しかしながら、両者は、相互に斜めで配置された２つ以上の部分から構成されていてもよい（図５）。

【0026】

一般に、出射面１０は、Ｘ線エミッタ７に向かう方向（図５）、または、Ｘ線エミッタ７の反対側を向く方向（図３および図４）、の何れかに向くことができる。後者は従来技術の断層撮影スキャナにおいて通常採用される解決策である。しかしながら、出射面１０が、Ｘ線がシンチレータ９に当たる面と一致する前者の解決策は、ほとんどのシンチレータ材料が可視光に対して部分的にのみ透明であるという事実を考慮して考案されている。その結果、Ｘ線とシンチレータ９との相互作用によって生成される光がシンチレータ９自体によって吸収されるリスクを低減するために、限定された厚さでしか、それらを製造することができない。同時に、厚さが薄すぎると、入射Ｘ線のかなりの割合を途中で捉えることができない。シンチレータ９によって放射される光をＸ線源と同じ側で使用する解決策（図５）は、システムの効率性を高める。なぜなら、Ｘフォトンの大部分は、シンチレータ９の材料の第１層によって途中で捉えられ、出射面１０から出る前に通過しなければならないシンチレータ９がより少ないためである。（可視光フォトンは全ての方向に放射されることに留意されたい）。出願人が実施したいくつかの試験によって、このようにして、他の条件が同じであれば、ほぼ二倍の使用可能な光の強度を取得可能であると実証された。

【0027】

しかしながら、実施形態に応じて、シンチレータ９の片側のみに配置されるただ１つの出射面１０、またはシンチレータ９の２つの対向する側（すなわち、シンチレータ９の各セルの２つの側）に配置される２つの出射面１０があってもよい。特に、より複雑な実施形態（図６）において、シンチレータ９は２つの平坦なシンチレータ体１１を備える。これらのシンチレータ体１１は、それぞれの延伸面に平行に相互に結合されている。シンチレータ本体１１は、それぞれ、出射面１０を構成する。特に、２つの出射面１０は、一方がＸ線エミッタ７に向かう方向、他方が逆方向に向いている。各シンチレータ体１１は、シンチレータ９全体と同じようにセルに分割されている。２つのシンチレータ体１１は、対応するセルが相互に整列するように結合されている。

【0028】

このようにして、前記シンチレータ９の両面から放射された光を検出することによって、同じ物体６の２つの鏡面像を取得することができる。なお、Ｘ線エミッタ７と反対向きの出射面１０を観察することによって作成される画像は、主にエネルギーがより高いＸフォトンによって形成される。これは、エネルギーがより低いＸフォトンは、一般に、Ｘ線エミッタ７と同じ側に配置されたシンチレータ体１１によって阻止されるためである。いくつかの実施形態においては、２つのシンチレータ体１１の間にＸ線フィルタ材料（例えば、アルミニウムまたは銅）のシートを介在させることによって、検出されたＸ線フォトンの電磁スペクトルをさらに区別することも可能である。異なるエネルギーを有するＸフォトンに基づいて２つの画像を使用する原理は、「デュアルエネルギー」センサで使用されるものと同じである。これによって、測定される材料の組成の区別を向上させることができる。

【0029】

本発明の主たる革新的な態様によれば、Ｘ線検出器８は、電子処理ユニットに接続された複数のビデオカメラ１２も備える。各ビデオカメラ１２は、取得センサ（図示せず）と、取得センサに光学的に結合された撮影レンズ１３と、を備える。撮影レンズ１３は、ビデオカメラ１２が観察すべきシンチレータ９の出射面１０にフォーカスする（またはフォーカス可能である）。（好適には、撮影レンズ１３は、出射面１０に対して垂直に配置された光軸を有する。）

【0030】

有利には、ビデオカメラ１２のための既知の技術によれば、取得センサはＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサである。しかしながら、必要に応じて、他のタイプのセンサ、新世代のセンサでさえも使用することができる。ビデオカメラ１２において通常使用されるＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーは、非常に高い取得頻度で、数百万の画素からデータを取得することができる。同時に、この種のセンサはこの動作を効率的に行うことができるが、断層撮影スキャナ１を作成するためにカバーしなければならないサイズ（すなわちシンチレータ９の表面と比較して）に比べて、それらの表面は非常に小さい。しかしながら、シンチレータ９を適切な距離からファインダ内にフレーミングするレンズを備えるビデオカメラ１２は、かなり大きなゾーンをフレーミングすることも可能であり、サイズの違いを補うことができる。

【0031】

したがって、各ビデオカメラ１２は、出射面１０（または複数の出射面１０のうちの１つの出射面１０）においてシンチレータ９の少なくとも１つの部分をフレーミングするように配置されている。具体的には、各ビデオカメラ１２が、シンチレータ９の特定部分に対応する出射面１０のゾーンの、可視スペクトルの画像を次々と取得するために使用される。本発明に関連して、各ビデオカメラ１２によって取得された個々の画像は、動作画像または第２画像として定義される。有利には、メイン画像の処理が要求される角度位置にロータ３があるたびに、動作画像が取得される。

【0032】

また、本発明の主たる革新的な態様によれば、シンチレータ９の各部分は、シンチレータ９の各部分に対して、単一のビデオカメラ１２で達成することができたよりも多くの量のフォトンを収集するように、少なくとも２つの別個のビデオカメラ１２によってフレーミングされる。実際には、シンチレータ９によって放射された可視光を、フォトダイオードを使用する現行の解決策のように直接結合を用いるのではなく、ある程度離れて配置されたレンズを用いて集めることによって、シンチレータ９から出てくる光フォトンの大部分がレンズに向かわず、したがって分散されるという欠点がある。これにより、ビデオカメラ１２で検出可能な信号が非常に弱くなり、したがって、信号対干渉比が減少する。

【0033】

少なくとも産業界においては、ビデオカメラ１２で検出可能な信号の強度を増大させるために、従来技術の断層撮影スキャナよりも高い電力および電圧を有するＸ線エミッタの使用、高利得および低ノイズのビデオカメラ１２の使用、熱ノイズの影響を低減するために冷却されるビデオカメラ１２の使用、または１つまたは複数のレンズを出射面１０に結合する等、出射面１０によって放射された光をビデオカメラ１２にフォーカスさせるために他の装置も使用することができる。

【0034】

さらに、より多くの光を収集するために、絞りが非常に開放された（例えば、ｆ／０．９５など、ｆ／１未満の絞り開口値を有する）レンズを使用することも可能である。これらのレンズは非常に狭い被写界深度を有することを留意すべきである。しかしながら、フレーミングされた出射面１０の部分が、平坦で、ビデオカメラ１２のレンズの光軸に直交していれば、それは問題ではない。実際に、このようにして、必要な被写界深度をゼロにすることさえできる。

【0035】

以下のことに留意されたい。すなわち、出射面１０が１つのみである場合は、出射面１０の同じゾーンを複数回フレーミングすることによって、シンチレータ９の同じ部分を複数回フレーミングできる。一方、２つの対向する出射面１０（図６）がある場合、一方の出射面１０の一方、他方の出射面１０の他方の、フレーミングする２つのビデオカメラ１２を使用しても、シンチレータ９の同じ部分を２回フレーミングできる。（図６では、一方の出射面１０の２つのビデオカメラ１２と、他方の出射面１０の２つのビデオカメラ１２によって、各部分が４回フレーミングされる。）

【0036】

次に、電子処理ユニットは、ビデオカメラ１２によって取得された全ての第２画像を組み合わせることによって、特に、有利には、異なるビデオカメラ１２がシンチレータ９の各部分について取得する複数の第２画像を、足し合わせる、またはそれらの平均を取る、の何れかによって、各第１画像を取得するようにプログラムされている。

【0037】

検出されるべき画像がシンチレータ９の平面に生成されるという事実のおかげで、起こり得る曖昧さなしに、異なる点に配置されたビデオカメラ１２で画像を取得することが可能である。実際に、シンチレータ９によって多様な方向に送られる光の量は、異なっていてもよいが、シンチレータ９の各セルに当たるＸフォトンの数には常に比例する。したがって、ビデオカメラ１２による検出は、各ビデオカメラ１２で「無負荷」の画像を取得することによって、すなわち、検出ゾーン４内に物体６がない状態（または搬送装置５のような恒久的に存在する物体６のみがある状態）で取得し、次いで測定された信号の無負荷で取得された信号に対する比を減衰として考慮することによって、容易に均等化することができる。

【0038】

幾何学的観点から、重ね合わされたゾーンの画像を取得するために複数のビデオカメラ１２が使用される場合、各ビデオカメラ１２によって取得された画像の画素間の正しい関連付け（したがって、シンチレータ９の正しいセルとの正しい関連付け）を可能にする初期校正が必要である。これは例えば、２つのステップで行うことができる。すなわち、（ａ）シンチレータ９の上に配置されたチェス盤または他のパターンの画像を取得することによって、各ピクセルを平面の点に一意にマッピング可能にする、ビデオカメラ１２の校正のための典型的な手順を適用可能にするステップ。（ｂ）物体６（例えば、相互に既知の位置に配置された、例えば１ｍｍの既知の直径を有する鋼球のグループ）を走査することによって、全てのビデオカメラ１２の信号の組み合わせによって取得された再構成が、可及的に正確な球体を供給することを保証するように、または、同等に、各ビデオカメラ１２の画像で識別された球体の逆投影が、空間の同じ点に収束することを保証するように、システムの幾何学的パラメータを最適化するステップ。

【0039】

実施形態に応じて、各ビデオカメラ１２は、出射面１０全体（図３、図４、および図６）、またはその部分のみ（図５では、出射面１０が、相互に斜めである２つの部分から構成されている）のいずれかを、フレーミングすることができる。

【0040】

好適な実施形態において、後続の断層撮影再構成の作動を容易にするために、有利には、電子処理ユニットは、従来技術の特徴を有する単一のセンサを使用することによって取得できる出射面１０全体の画像に対応する第１画像を取得するような方法で、第２画像を組み合わせるようにプログラムされている。多様なビデオカメラ１２から受信された画像が与えられると、断層撮影の反転を進めるために、あたかもそれが単一の仮想センサによって取得されたかのように、実際には仮想画像を生成することが好適である。再作成される仮想センサのパラメータの定義（カーブする、または平坦、解像度、広がり）は、任意でよいが、ビデオカメラ１２によって測定されるものと可及的に類似することが好適である。Katsevich (Katsevich, Alexander “Theoretically exact filtered backprojection-type inversion algorithm for spiral CT「理論的に厳密にフィルタ処理されたスパイラルＣＴ用逆投影型反転アルゴリズム」”, SIAM Journal on Applied Mathematics 62.6 (2002): 2012-2026)によって提案されたような、いくつかの既知の断層撮影の反転アルゴリズムでは、必要な最初の作動の１つは、センサが複数の特別な曲線に沿って配置された場合に読み取ったであろう値の計算を必要とする「前方高さのリビニング（forward height rebinning）」であることに留意する。その場合、第１画像生成中に再作成される仮想センサの画素が、アルゴリズムの最初のステップで必要なものと一致することが有利であろう。

【0041】

従来技術の断層撮影スキャナに関するのと同様に、本発明による符号６に関しても、第２画像が取得される瞬間に、回転軸の周りのロータ３の角度位置を決定する手段が設けられている。（実際には、断層撮影再構成は、取得された各第１画像によって参照される角度位置を正確に知ることによってのみ可能である）。（ロータ３の正確な動きに基づいて）角度位置を決定する従来技術の手段に関して、詳細は述べない。本発明の革新的な実施形態において、ロータ３の角度位置を決定する手段は、角度位置を決定するようにもプログラムされた電子処理ユニットで構成されている。電子処理ユニットは、検出ゾーン４に存在する１つまたは複数の固定された参照要素の既知の位置に応じて、第１画像を処理する。この実施形態は、角度位置に関する情報を取得するためのデジタル入力を有さないビデオカメラ１２を使用する場合に、特に有用である。提案された解決策は、角度位置を計算するために、特に搬送システムによって、検出ゾーン４の複数の既知の特徴によってシンチレータ９上に（したがって第１画像に）生成される画像を使用することからなる。例えば、物体６を搬送する搬送装置５のコンベアベルトのために存在し得る支持面を使用することが可能である。それは、Ｘ線に整列されると、画像に非常にシャープな明暗エッジを作成する平面を画定する。これらの参照要素によって生成される画像の経時的な勾配を観察することによって、（例えば、勾配／フレームグラフ上の放物線の最大点を計算することによって）平面が光線と整列するフレームを、フレームの少なくとも１／１０に等しい精度で推定することが可能である。

【0042】

ロータ３の角度位置を決定するこの方法に関して、本出願人は、分割出願を提出することによってさえ、独立した保護を進める権利を留保する。

【0043】

比較的高速で回転するロータ３と、システムの静的部分（支持構造２）との間の通信システムは、複雑となる可能性があって、高価であり、非常に高いデータ通信帯域を提供することができない。したがって、電子処理ユニットを、ステータ部分とロータ３との間で分割された別個の処理を行うようにプログラムされた２つ以上のメインユニットに分割することが有利である。特に、ロータ３に取り付けられてビデオカメラ１２に直接に接続された１つまたは複数のロータメインユニットと、ロータ３の回転に対して静止している１つまたは複数のステータメインユニットと、が存在できる。特に、ローターメインユニットが、１つまたは複数のビデオカメラ１２の内部に直接に存在することが有利な場合がある。

【0044】

図３に示すように、出射面１０がＸ線エミッタ７と対向する側に配置されているいくつかの実施形態において、Ｘ線検出器８は、出射面１０からビデオカメラ１２まで延在する光路に沿って配置された、Ｘ線に対して保護するための角度付きミラー１４および／または保護シールド１５（例えば、鉛ガラス）も備える。

【0045】

実際には、シンチレータ９に当たるＸフォトンの大部分は、光に変換されず、その経路上を進む。もしビデオカメラ１２がシンチレータ９の直後に配置されていたら、それらはダメージを受けただろう。保護シールド１５もしくは（Ｘ線の方向に対する）角度付きミラー１４、またはその両方を介在させることにより、この問題を回避することができる。角度付きミラー１４を使用することによって、ビデオカメラ１２を、それらをはるかに遮蔽し易い横方向の位置に配置することができる。また、角度付きミラー１４の配置によって、ビデオカメラ１２と回転中心との間の距離を制限することもできる。ビデオカメラ１２、およびそれに関連する全てのもの（レンズ、ケーブル、コネクタ、支持体、シールド）が受ける遠心力は、回転中心からの距離に直線的に依存し、速度が同じであるために、これが重要である。生成され得る遠心力がより大きいほど、強力な（高価な）構成要素を使用する必要性がより大きくなり、設計がより複雑になる。

【0046】

そうでなければ、ビデオカメラ１２がＸ線エミッタ７に面する出射面１０を観察する解決策の場合には、ミラーまたはシールドは不要である。なぜなら、Ｘ線のダイレクトビームが当たるのを防止するために、ビデオカメラ１２を単に横方向に配置することができる（図５）ためであり、また、いずれにしてもビデオカメラ１２の位置が回転中心からそれほど遠くないであろうと考えるためである。

【0047】

また、ビデオカメラ１２の感度を高めることをねらいとして、いくつかの実施形態では、少なくとも１つのビデオカメラ１２において、検出画素（各ビデオカメラ１２は複数の検出画素を備え－百万単位で番号付けされる）は、それぞれが少なくとも２つの画素を備える複数のグループにグループ化されている。各グループの画素の検出は、単一の読み取りに統合される。このようにして、各個別の出力画素のサイズを仮想的に増大させることが可能であり、したがって、より多くの光子を収集する。例えば、辺が２×２、３×３、４×４…Ｎ×Ｎの正方形パターンに基づいて、画素をグループ化することができる。技術的には、ビニングを用いて、または画像を処理するコンピュータ上のソフトウェアを介して、ビデオカメラ１２自体の内部でこれを行うことができる。フレーミングされるゾーン（出射面１０）を、各々が２つ以上のビデオカメラ１２によってカバーされるサブゾーンに分割することによって、各ビデオカメラ１２が、各々が多数の統一された実画素に対応する少数の仮想画素を有する出力を供給する場合でさえ、大きなゾーンを高解像度でカバーすることも可能である。

【0048】

次に、トンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ１のシンチレータ９から画像を取得する方法について説明する。方法は、構造的な観点から上述したＸ線検出器８で行われる複数の作動ステップを備える。適用可能であれば、断層撮影スキャナ１を参照して説明した内容は、この方法にも有効であると考えなければならない。その逆も同様である。

【0049】

まず、この方法は、その画像が取得されなければならないシンチレータ９の各部分に対して、少なくとも２つの別個のビデオカメラ１２で、出射面１０の同じゾーンをフレーミングするステップと、続いて、シンチレータ９の出射面の各ゾーンをフレーミングする各ビデオカメラ１２で、ゾーンの第２画像を生成するステップと、を含む。

【0050】

次に、シンチレータ９全体を表す単一の第１画像を取得するために、電子処理ユニットを用いて、シンチレータ９の多様な部分について取得された第２画像を組み合わせるステップがある。

【0051】

好適な実施形態において、第２画像を組み合わせるステップは、シンチレータ９の出射面１０の各ゾーンについて、そのゾーンに関連する第２画像を足し合わせる作動のステップ、またはそのゾーンに関連する第２画像の平均を取る作動のステップの、何れかを含む。

【0052】

本発明は重要な利点をもたらす。

【0053】

実際に、本発明のおかげで、従来技術のマルチラインシステムに等しい取得頻度を有し、従来技術のものよりも低コストであり、大きな取得面を使用するトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ１を提供すること、またそのトンネル型コンピュータ断層撮影スキャナ１のシンチレータ９から画像を取得する方法を提供することが可能になった。

【0054】

最後に、本発明は比較的容易に製造することができて、本発明の実施に関連するコストでさえもそれほど高くないことに留意されたい。

【0055】

上述した本発明は、複数の方法で変更させて適合させることができる。それによって、上述した本発明が、本発明の概念の範囲から逸脱することはない。

【0056】

全ての詳細は、技術的に同等の他の要素で置き換えることができる。使用される材料、ならびに多様な構成要素の形状および寸法は、要件に応じて変更することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】