特表 2023-500768 Ｘ線検出システム用の回転コリメータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-11

(54)【発明の名称】Ｘ線検出システム用の回転コリメータ

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20221228BHJP

【ＦＩ】

A61B6/00 300G

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022508500

(86)(22)【出願日】2020-08-06

(85)【翻訳文提出日】2022-04-07

(86)【国際出願番号】 EP2020072208

(87)【国際公開番号】W WO2021028327

(87)【国際公開日】2021-02-18

(31)【優先権主張番号】1909114

(32)【優先日】2019-08-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】511148237

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ グルノーブル アルプス

(71)【出願人】

【識別番号】517021765

【氏名又は名称】シュルジカル、インスティテュート

【氏名又は名称原語表記】ＳＵＲＧＩＱＵＡＬ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ

(71)【出願人】

【識別番号】519157299

【氏名又は名称】サントル オスピタリエ ユニバシテール グルノーブル アルプス

(71)【出願人】

【識別番号】519060623

【氏名又は名称】インスティテュート ポリテクニーク ド グルノーブル

(71)【出願人】

【識別番号】501455677

【氏名又は名称】サントル・ナシオナル・ドゥ・ラ・ルシェルシュ・シアンティフィーク

(71)【出願人】

【識別番号】517070855

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ クラウド ベルナール リヨン １

(71)【出願人】

【識別番号】501411097

【氏名又は名称】エコール・セントラル・ドゥ・リヨン

(71)【出願人】

【識別番号】517307049

【氏名又は名称】セペウ リヨン フォルマション コンティニュ エ ルシェルシュ－セペウ リヨン エフセエール

【氏名又は名称原語表記】ＣＰＥ ＬＹＯＮ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＣＯＮＴＩＮＵＥ ＥＴ ＲＥＣＨＥＲＣＨＥ－ＣＰＥ ＬＹＯＮ ＦＣＲ

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】グロンダン，ヤニック

(72)【発明者】

【氏名】サンカン，フィリップ

(72)【発明者】

【氏名】デスバット，ローラン

(72)【発明者】

【氏名】ギラール，ピエリック

(72)【発明者】

【氏名】ピテ，パトリック

【テーマコード（参考）】

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C093CA35

4C093EA12

4C093FA20

(57)【要約】

Ｘ線検出システム用のコリメーション装置（１）であって、部分的又はゼロ放射線透過性である材料で作られた実質的に平坦な支持体（２０）を備えるコリメータであって、支持体（２０）は、支持体を通過し、支持体の主平面（Ｐ）と呼ばれる入射Ｘ線平面として作用する支持体（２０）の第１の面に垂直な回転軸（Δ）の周りを回転可能に移動可能であり、支持体（Ｄ）は、Ｘ線を完全に透過し、コリメータがＸ線源（１０）に曝されたときにＸ線流を生成するように構成されたスリット（３０）が第１の面に設けられ、スリット（３０）は、回転軸（Δ）から非ゼロ距離（ｄ）に位置する軸に沿って支持体の主平面内で長手方向に延在し、スリット（３０）は、支持体（２０）の厚さ全体を貫通する、コリメータを備える、コリメーション装置（１）。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線検出システム用のコリメーション装置（１）であって、
部分的又はゼロ放射線透過性である材料で作られた実質的に平坦な支持体（２０）を含むコリメータであって、前記支持体（２０）は、前記支持体を通過し、前記支持体の主平面（Ｐ）と呼ばれる入射Ｘ線平面として作用する前記支持体（２０）の第１の面に垂直な回転軸（Δ）の周りを回転可能に移動可能であり、
前記支持体（Ｄ）には、Ｘ線を完全に透過し、前記コリメータがＸ線源（１０）に曝されたときにＸ線流を生成するように構成された単一のスリット（３０）が前記第１の面に設けられ、前記スリット（３０）は、前記回転軸（Δ）から非ゼロ距離（ｄ）に位置する軸に沿って前記支持体の主平面内で長手方向に延在し、前記スリット（３０）は、前記支持体（２０）の厚さ全体を貫通する、コリメータを備える、
コリメーション装置（１）。

【請求項2】

前記スリット（３０）は、前記支持体の主平面（Ｐ）内に長方形又は台形の突起を有する、請求項１に記載のコリメーション装置（１）。

【請求項3】

Ｘ線検出システム（２）であって、
Ｘ線ビームを放射するように構成されたＸ線源（１０）と、
前記支持体の入射面上で前記Ｘ線ビームを受光するように配置された、請求項１から２のいずれか一項に記載のコリメーション装置（１）と、
前記コリメーション装置の前記支持体（２０）をその軸（Δ）の周りを固定された回転角速度（Ｖ）で回転させるように構成された駆動装置と、
少なくとも１つのＸ線検出要素であって、前記支持体の前記第１の面から反対の面まで前記支持体（２０）のスリット（３０）を通過する前記Ｘ線ビームの一部が、前記支持体の回転中に考慮される前記検出要素に到達したときにＸ線を取得するように、前記Ｘ線源（１０）に対して前記支持体（２０）の反対側の取得フィールドに配置された、少なくとも１つのＸ線検出要素と、
を備える、Ｘ線検出システム（２）。

【請求項4】

前記少なくとも１つのＸ線検出要素のうちの１つの検出要素（ＤＴ）は、前記支持体（２０）が回転している間に２つの連続する時間に前記スリット（３０）を通過するＸ線を検出するように構成され、第１の時間（ｔ＿α）は前記スリットの第１の角度位置（α）に対応し、第２の時間（ｔ＿β）は前記スリット（３０）の第２の角度位置（β）に対応し、前記第１及び第２の角度位置は、前記支持体の主平面（Ｐ）内に、前記検出要素（ＤＴ）の前記支持体（２０）の主平面内の投影位置（ＰＴ）に対応する交点（Ｃ）を画定し、
前記検出システム（２）は、前記第１及び第２の角度位置から前記検出要素（ＤＴ）の前記支持体の主平面（Ｐ）内の投影位置（Ｃ）を決定するように構成された処理ユニット（５０）を備える、
請求項３に記載の検出システム（２）。

【請求項5】

前記処理ユニットが、前記第１及び第２の時間並びに前記支持体の前記角速度に基づいて前記第１及び第２の角度位置を決定するように構成される、請求項４に記載の検出システム。

【請求項6】

前記支持体（２０）に固定された、又は前記支持体（２０）の一体部分を形成する第２の支持体（２０ｂ）であって、前記支持体の前記回転軸（Δ）に対して中心付けられた円の周囲の周りに均一に角度分布した一連のＮ個の窓を備え、前記一連のＮ個の窓が他の窓とは異なるサイズの基準窓を備え、前記他の窓がこの基準窓に対してインデックスが付け
られている、第２の支持体（２０ｂ）と、
光学フォークであって、前記光学フォークは、光波を放射するように構成されたエミッタと、前記光波を検出するように構成された検出器とを備え、前記フォークは、前記エミッタと前記レシーバとの間を通過する前記窓のいずれか１つで前記レシーバが前記光波を受信したときに電気パルスを生成するように構成される、光学フォークと、をさらに備え、
前記処理ユニット（５０）が、前記検出要素（ＤＴ）による検出が行われた前記２つの連続する時間に時間的に最も近い前記電気パルスを生成した前記２つの窓（２０ｂ）の前記インデックスに基づいて前記第１及び第２の角度位置を決定するように構成される、
請求項４に記載の検出システム（２）。

【請求項7】

前記処理ユニット（５０）は、
前記検出要素（ＤＴ）を通過し、前記支持体の主平面（Ｐ）に平行な平面とＸ線源（１０）との間の距離を、前記スリットの形状が長方形である場合、前記検出要素（ＤＴ）の照射持続時間から、前記支持体の前記回転角速度（Ｖ）から、前記Ｘ線源（１０）と前記支持体（２０）との間の距離（Ｄ）から、及び前記スリットの幅（ｌ）から、並びに前記支持体（２０）の回転軸（Δ）と前記支持体（２０）の主平面（Ｐ）内の投影位置（Ｃ）との交点間の距離ｒから、決定するように構成される、
請求項４から６のいずれか一項に記載の検出システム（２）。

【請求項8】

前記Ｘ線源（１０）は、一方はＸ線放射モードであり、他方はＸ線非放射モードである、交互に使用される２つのモードからなる放射サイクルでＸ線を放射するように構成されたパルス源であり、
前記検出要素（ＤＴ）は、前記Ｘ線放射サイクルと同期して前記スリット（３０）を通過するＸ線を検出するように構成される、
請求項４から７のいずれか一項に記載の検出システム（２）。

【請求項9】

前記支持体（２０）は、Ｘ線シンチレータ材料で作られ、前記支持体（２０）は、前記支持体が前記Ｘ線源に曝されたときにシンチレーション光子を放射することができ、
前記検出システム（２）は、前記スリット（３０）を通過するＸ線の前記検出要素（ＤＴ）による検出及び取得をトリガするように、シンチレーション光子を検出し、前記検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成されたフォトダイオード（ＰＤ）をさらに備える、
請求項８に記載の検出システム（２）。

【請求項10】

前記処理ユニット（５０）は、前記フォトダイオード（ＰＤ）によって放出された前記光電流を使用して、前記パルス源からのパルスの持続時間に対する前記支持体の前記回転角速度（Ｖ）を自動的にフィードバック制御するように構成される、請求項９に記載の検出システム（２）。

【請求項11】

Ｘ線撮像システム（３）であって、
請求項４から１０のいずれか一項に記載の検出システム（２）と、
前記撮像システムの取得フィールド内に配置された取得行列（Ｍ）を形成する複数の取得要素であって、前記取得行列（Ｍ）の各要素が、前記検出システムの前記コリメータの前記支持体（２０）がその軸（Δ）の周りを回転しているときにＸ線流の蓄積を取得するように構成され、前記取得行列（Ｍ）が、所与の期間中に前記取得行列（Ｍ）を構成する前記取得要素によってそれぞれ行われた前記取得に基づいて放射線画像を取得するように構成される、複数の取得要素と、
を備える、Ｘ線撮像システム（３）。

【請求項12】

前記Ｘ線源（１０）と前記支持体（２０）との間に配置され、前記取得行列（Ｍ）上の投影が前記取得行列（Ｍ）のサイズを超えない視野を画定する平面ダイヤフラム（２１）をさらに含む、請求項１１に記載のＸ線撮像システム（３）。

【請求項13】

前記取得行列（Ｍ）は、前記Ｘ線放射サイクルと同期して放射線画像を取得するように構成される、請求項８に記載の検出システム（２）を実装する、請求項１１及び１２のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム（３）。

【請求項14】

前記フォトダイオード（ＰＤ）は、前記放射線画像のうちの少なくとも１つの前記取得行列（Ｍ）による取得をトリガするように、前記シンチレーション光子を検出し、前記検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成される、請求項９に記載の検出システム（２）を実装する、請求項１３に記載のＸ線撮像システム（３）。

【請求項15】

前記処理ユニット（５０）は、前記フォトダイオード（ＰＤ）によって放出された前記光電流を使用して、前記パルス源からのパルスの持続時間に対する前記支持体の前記回転角速度（Ｖ）を自動的にフィードバック制御するように構成される、請求項１０に記載の検出システム（２）を実装する、請求項１４に記載のＸ線撮像システム（３）。

【請求項16】

請求項４から１０のいずれか一項に記載のＸ線検出システムの検出要素（ＤＴ）の位置を特定するための方法であって、
前記コリメーション装置（１）の前記支持体（２０）をその回転軸（Δ）の周りで固定された回転角速度（Ｖ）で回転させるステップと、
前記支持体（２０）の回転中に前記Ｘ線源（１０）からのＸ線ビームに前記支持体（２０）を曝すステップと、
前記検出要素（ＤＴ）が、前記スリットの第１の角度位置（α）に対応する第１の時間（ｔ＿α）及び前記スリットの第２の角度位置（α）に対応する第２の時間（ｔ＿β）の２つの連続する時間に前記支持体内の前記スリット（３０）を通過するＸ線を検出するステップと、
前記処理ユニット（５０）が、前記第１及び第２の角度位置に基づいて前記検出要素（ＤＴ）の前記支持体（２０）の主平面（Ｐ）内の投影位置（Ｃ）を決定するステップと、
を含む、方法。

【請求項17】

前記第１及び第２の角度位置は、前記第１及び第２の時間並びに前記支持体の角速度に基づいて決定される、請求項１６に記載の位置を特定する方法。

【請求項18】

請求項６に記載のＸ線検出システムの検出要素（ＤＴ）の位置を特定するための方法であって、
前記コリメーション装置（１）の前記支持体（２０）をその回転軸（Δ）の周りで固定された回転角速度（Ｖ）で回転させるステップと、
前記支持体（２０）の回転中に、前記支持体（２０）及び前記第２の支持体（２０ｂ）によって形成されたアセンブリを前記Ｘ線源（１０）からのＸ線ビームに曝すステップと、
前記光学フォークの前記エミッタと前記レシーバとの間を通過する前記窓のいずれか１つで、前記レシーバが前記光波を受信するときに生成される電気パルスを検出するステップと、
前記検出要素（ＤＴ）が、前記第２の支持体（２０ｂ）の第１の角度位置（α）及び前記第２の支持体（２０ｂ）の第２の角度位置（β）に対して、前記支持体（２０）内の前記スリット（３０）を通過するＸ線を検出するステップと、
前記処理ユニット（５０）が、前記第１及び第２の角度位置に基づいて前記支持体の主平面内の投影位置（Ｃ）を決定するステップであって、
前記第１及び第２の角度位置が、前記検出要素（ＤＴ）による検出が行われた２つの連続する時間に時間的に最も近い電気パルスを生成した前記２つの窓のインデックスに基づいて取得される、投影位置（Ｃ）を決定するステップと、
を含む、方法。

【請求項19】

前記Ｘ線検出システム（２）が請求項１０に記載の検出システム（２）である場合、前記処理ユニット（５０）は、前記フォトダイオード（ＰＤ）によって放出された前記光電流を使用して、前記パルス源からのパルスの持続時間に対する前記支持体の前記回転角速度（Ｖ）を自動的にフィードバック制御する、請求項１８に記載の検出要素（ＤＴ）の位置を特定するための方法。

【請求項20】

前記処理ユニット（５０）によって、前記検出要素（ＤＴ）を含み、前記支持体（２０）の主平面（Ｐ）に平行な平面と前記Ｘ線源（１０）との間の距離（Ｄ）を、前記検出要素（ＤＴ）の照射持続時間（ｔｉｒｒ）から、前記支持体の前記回転角速度（Ｖ）から、前記Ｘ線源（１０）と前記支持体（２０）との間の距離（Ｄ）から、前記スリットの幅（ｌ）から、及び前記支持体（２０）の前記回転軸（Δ）と前記支持体（２０）の主平面（Ｐ）内の投影位置（Ｃ）との交点間の距離ｒから決定するステップを含む、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の位置を特定する方法。

【請求項21】

請求項１１及び１２のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム（３）によって実装されるＸ線撮像方法であって、
前記撮像システム（３）の前記コリメーション装置（１）の前記支持体（２０）をその回転軸（Δ）の周りで固定された回転角速度（Ｖ）で回転させるステップと、
前記支持体（２０）の回転中に前記Ｘ線源（１０）からのＸ線ビームに前記支持体（２０）を曝すステップと、
前記取得行列の前記取得要素が、前記支持体（２０）の回転中にＸ線を検出するステップと、
所与の期間中に前記検出行列（Ｍ）の前記取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づいて放射線画像を取得するステップと、
を含む、Ｘ線撮像方法。

【請求項22】

請求項１４に記載のＸ線撮像システム（３）によって実装されるＸ線撮像方法であって、
前記撮像システム（３）の前記コリメーション装置（１）の前記支持体（２０）をその回転軸（Δ）の周りで固定された回転角速度（Ｖ）で回転させるステップと、
前記支持体（２０）の回転中に前記Ｘ線源（１０）からのＸ線ビームに前記支持体（２０）を曝すステップと、
前記取得行列の前記取得要素が、前記支持体（２０）の回転中にＸ線を検出するステップと、
前記支持体（２０）が、シンチレーション光子を放射するステップと、
前記フォトダイオード（ＰＤ）が前記シンチレーション光子を検出するステップと、
前記フォトダイオードが、前記放射線画像のうちの少なくとも１つの前記取得行列（Ｍ）による取得をトリガするように、前記検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するステップと、
所与の期間中に前記検出行列（Ｍ）の前記取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づいて放射線画像を取得するステップと、
を含む、Ｘ線撮像方法。

【請求項23】

請求項１５に記載のＸ線撮像システム（３）によって実装されるＸ線撮像方法であって、
前記処理ユニット（５０）が、前記取得行列（Ｍ）の前記取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づく放射線画像の取得が、前記パルス光源の前記放射サイクルの前記Ｘ線放射モードにわたって時間的にウィンドウ化されるように、前記フォトダイオード（ＰＤ）によって放出された前記光電流を使用して、前記パルス光源のパルスの持続時間に対する前記支持体の回転角速度（Ｖ）を自動的にフィードバック制御する、請求項２２に記載のＸ線撮像方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

技術分野および従来技術

【0002】

本出願は、Ｘ線検出システムの分野に関し、より詳細には、Ｘ線検出システムにおいて空間的に構成要素の位置を特定する分野に関する。

【背景技術】

【0003】

本出願はまた、Ｘ線撮像、特に、例えば、外科的介入又は本ツールを使用して実施される手術中に、画像が取得されると同時にツールの位置を正確に決定することが求められる「介入」撮像にも適用される。

【0004】

仏国特許第２８４１１１８号明細書は、画像が取得される対象物に固定されたテストパターンを使用して放射線ユニットの位置を決定する手段を備えるＸ線撮像システムを提示している。

【0005】

このようなシステムでは、テストパターンの画像は、研究したい対象物の画像と干渉する。

【0006】

米国特許第６４９０４７５号明細書は、システムの構成要素の位置がマーカを使用して決定される蛍光透視システムを提示している。次いで、最終画像からこれらのマーカのトレースを除去することができるため、デジタル処理が実行される。

【0007】

米国特許第７０６５３９３号明細書は、システムの異なる構成要素に配置された慣性センサを使用してＸ線撮像システムを較正するための方法に関する。

【0008】

このタイプのセンサは、多くの場合、誤差の及び低精度の実質的な蓄積に左右され、したがって、Ｘ線撮像システムにおいてセンサを装備した構成要素の位置を確実に決定することに関して問題を呈する可能性がある。

【0009】

仏国特許出願第３０４２８８１号明細書は、２つのスリットを備える回転コリメータを備えるＸ線撮像のための装置を提示している。そのような装置は、コリメータ内のスリットから来るＸ線ビームを受光するように意図されたＸ線センサが設けられた構成要素の所与の基準フレーム内の位置を確実に決定することを可能にする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本出願は、特に仏国特許出願第３０４２８８１号明細書の装置を簡素化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この目的のために、本出願は、第１の態様によれば、Ｘ線検出システム用のコリメーション装置に関し、コリメーション装置は、
部分的又はゼロ放射線透過性である材料で作られた実質的に平坦な支持体を含むコリメータであって、支持体が、支持体を通過し、支持体の主平面と呼ばれる入射Ｘ線平面として作用する支持体の第１の面に垂直な回転軸の周りを回転可能に移動可能であり、
支持体には、Ｘ線を完全に透過し、コリメータがＸ線源に曝されたときにＸ線流を生成するように構成された単一のスリットが第１の面に設けられ、スリットは、回転軸から非
ゼロ距離に位置する軸に沿って支持体の主平面内で長手方向に延在し、スリットは支持体の厚さ全体を貫通する、コリメータを備える。

【0012】

そのような単一スリットコリメータは、コリメーション装置の単純化された実装を可能にする。

【0013】

１つ又は複数の実施形態では、スリットは、支持体の主平面内に長方形又は台形の突起を有する。

【0014】

本出願の別の主題は、第２の態様によれば、Ｘ線検出システムであって、
Ｘ線ビームを放射するように構成されたＸ線源と、
コリメーション装置の支持体の入射面上でＸ線ビームを受光するように配置された、第１の態様によるコリメーション装置と、
コリメーション装置の支持体をその軸の周りを固定された回転角速度で回転させるように構成された駆動装置と、
支持体の第１の面から反対の面まで支持体のスリットを通過するＸ線ビームの一部が、支持体の回転中に考慮される検出要素に到達したときにＸ線を取得するように、Ｘ線源に対して支持体の反対側の取得フィールドに配置された少なくとも１つのＸ線検出要素と、
を備える。

【0015】

１つ又は複数の実施形態では、前述の少なくとも１つのＸ線検出要素のうちの１つの検出要素は、支持体が回転している間に２つの連続する時間にスリットを通過するＸ線を検出するように構成され、第１の時間はスリットの第１の角度位置に対応し、第２の時間はスリットの第２の角度位置に対応し、第１及び第２の角度位置は、支持体の主平面内に、検出要素の支持体の主平面内の投影位置に対応する交点を画定し、
検出システムは、第１及び第２の角度位置から検出要素の支持体の主平面内の投影位置を決定するように構成された処理ユニットを備える。したがって、各回転（完全な回転）に対して、２つの連続する時間、したがって２つの角度位置が得られる。第１及び第２の角度位置は、例えば、２つの連続する時間及び支持体の回転角速度から決定される。

【0016】

別の実施形態では、第１及び第２の角度位置の決定は、光学フォークを含み、Ｘ線検出システムは、支持体に固定された、又は支持体の一体部分を形成する第２の支持体をさらに備え、支持体の回転軸に対して中心付けられた円の周囲の周りに均一に角度分布した一連のＮ個の窓を備え、一連のＮ個の窓は、他の窓とは異なるサイズの基準窓を備え、他の窓は、この基準窓に対してインデックスが付けられている。

【0017】

この場合、少なくとも１つのＸ線検出要素のうちの１つの検出要素は、検出要素の支持体の主平面内の投影位置に対応する交点を支持体の主平面内に画定する第２の支持体の第１及び第２の角度位置に対してスリットを通過するＸ線を検出するように構成される。この実施形態では、Ｘ線検出システムは、光波を放射するように構成されたエミッタと、光波を検出するように構成された検出器とを備えた光学フォークを備え、該フォークは、エミッタとレシーバとの間を通過する窓のいずれか１つでレシーバが光波を受信したときに電気パルスを生成するように構成され、第１及び第２の角度位置はそれぞれ窓の通過に対応する。次いで、処理ユニットは、検出要素による検出が行われた２つの連続する時間に時間的に最も近い電気パルスを生成した２つの窓のインデックスに基づいて、第１及び第２の角度位置を決定するように構成される。

【0018】

１つ又は複数の実施形態では、処理ユニットは、検出要素を含み、支持体の主平面に平行な平面とＸ線源との間の距離を、検出要素の照射持続時間から、支持体の回転角速度から、Ｘ線源と支持体との間の距離から、スリットの幅から、及び支持体の回転軸と支持体
の主平面内の投影位置との交点との間の距離から決定するように構成される。

【0019】

１つ又は複数の実施形態では、Ｘ線源は、交互に使用される２つのモードからなる放射サイクルでＸ線を放射するように構成されたパルス源であり、一方はＸ線放射モードであり、他方はＸ線非放射モードである。そして、複数のＸ線検出要素のうちの１つの検出要素は、Ｘ線放射サイクルと同期してスリットを通過するＸ線を検出するように構成されている。

【0020】

１つ又は複数の実施形態では、Ｘ線源がパルス源である場合、本出願の第１の態様によるコリメーション装置の支持体は、Ｘ線シンチレータ材料で作られる。次いで、支持体は、支持体がＸ線源に曝されるとシンチレーション光子を放射することができる。本出願の第２の態様による検出システムは、支持体内のスリットを通過するＸ線の検出要素による検出及び取得をトリガするようにシンチレーション光子を検出し、検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成されたフォトダイオードをさらに備える。

【0021】

この場合、処理ユニットは、フォトダイオードによって放出された光電流を使用して、パルス源からのパルスの持続時間に対する支持体の回転角速度を自動的にフィードバック制御するように構成することができる。回転速度は、コリメータがパルスの持続時間にわたって少なくとも１回転するような速度である。

【0022】

本出願は、第３の態様によれば、第２の態様によるＸ線検出システムを備えるＸ線撮像システムに関し、複数の取得要素が、撮像システムの取得フィールドに配置された取得行列を形成し、取得行列の各取得要素が、検出システムのコリメータの支持体がその軸の周りを回転しているときにＸ線流の蓄積を取得するように構成され、取得行列が、所与の期間中に行列を構成する取得要素によってそれぞれ行われた取得に基づいて放射線画像を取得するように構成される。

【0023】

１つ又は複数の実施形態では、Ｘ線撮像システムは、Ｘ線源と単一スリット回転支持体との間に配置された平面ダイヤフラムをさらに備え、取得行列上の投影が取得行列のサイズを超えない視野を画定する。この平面ダイヤフラムは、例えば、Ｘ線撮像システムを使用して施術者又はオペレータを照射することを回避するために、取得行列を形成する複数の取得要素を含む領域以外の領域を照射することを回避し、Ｘ線源からの放射線を空間的に制限することを可能にする。

【0024】

１つ又は複数の実施形態では、Ｘ線源は、交互に使用される２つのモードからなる放射サイクルでＸ線を放射するように構成されたパルス源であり、一方はＸ線放射モードであり、他方はＸ線非放射モードである。この場合、取得行列は、Ｘ線放射サイクルと同期して放射線画像を取得するように構成される。

【0025】

Ｘ線源がパルス源である場合、支持体はＸ線シンチレータ材料で作られ、該支持体がＸ線源に曝露されると、支持体はシンチレーション光子を放射することができ、前述の撮像システムは、放射線画像のうちの少なくとも１つの取得行列による取得をトリガするため、シンチレーション光子を検出し、検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成されたフォトダイオードをさらに備える。

【0026】

この場合、処理ユニットは、フォトダイオードによって放出された光電流を使用して、パルス源からのパルスの持続時間に対する支持体の回転角速度を自動的にフィードバック制御するように構成することができる。

【0027】

本出願の別の主題は、第４の態様によれば、第２の態様によるＸ線検出システムの検出要素の位置を特定するための方法であって、
コリメーション装置の支持体をその回転軸の周りに固定された回転角速度で回転させるステップと、
支持体の回転中にＸ線源からのＸ線ビームに支持体を曝すステップと、
検出要素が、スリットの第１の角度位置に対応する第１の時間及びスリットの第２の角度位置に対応する第２の時間の２つの連続する時間に、支持体内のスリットを通過するＸ線を検出するステップと、
処理ユニットが、第１及び第２の角度位置に基づいて、検出要素の支持体の主平面内の投影位置を決定するステップと、
を含む方法。

【0028】

第１及び第２の角度位置は、２つの連続する時間から、及び追加で支持体の回転角速度から決定することができる。

【0029】

第２の態様によるＸ線検出システムが第２の支持体及び光学フォークを備える１つ又は複数の構成では、本方法は、
コリメーション装置の支持体をその回転軸の周りを固定された回転角速度で回転させるステップと、
支持体及び第２の支持体によって形成されたアセンブリを、支持体の回転中にＸ線源からのＸ線ビームに曝すステップと、
光学フォークのエミッタとレシーバとの間を通過する窓のうちのいずれか１つで、レシーバが光波を受信するときに生成される電気パルスを検出するステップと、
検出要素が、第２の支持体の第１の角度位置及び第２の支持体の第２の角度位置に対して、支持体内のスリットを通過するＸ線を検出するステップと、
処理ユニットが、第１及び第２の角度位置に基づいて支持体の主平面内の投影位置を決定するステップであって、第１及び第２の角度位置が、検出要素による検出が行われた２つの連続する時間に時間的に最も近い電気パルスを生成した２つの窓のインデックスに基づいて取得される、投影位置を決定するステップと、
を含む。

【0030】

１つ又は複数の実施形態では、第４の態様による位置特定方法は、処理ユニットによって、検出要素を通過し、コリメータに平行な平面とＸ線源との間の距離を、検出要素の照射持続時間から、支持体の回転角速度から、Ｘ線源と支持体との間の距離から、及びスリットの幅から決定するステップをさらに含む。

【0031】

Ｘ線源がパルス源であり、検出システムがフォトダイオードを備える場合、処理ユニットは、フォトダイオードによって放出された光電流を使用して、パルス源からのパルスの持続時間に対する支持体の回転角速度（Ｖ）を自動的にフィードバック制御する。これにより、パルスの持続時間にわたって少なくとも３６０°で回転速度を確保することが可能になる。

【0032】

本出願の別の主題は、第２の態様によるＸ線撮像システムを実装するＸ線撮像方法に関し、
該撮像方法は、
撮像システムのコリメーション装置の支持体をその回転軸の周りで固定された回転角速度で回転させるステップと、
支持体の回転中にＸ線源からのＸ線ビームに支持体を曝すステップと、
取得行列の取得要素が、支持体の回転中にＸ線を検出するステップと、
所与の期間中に取得行列の取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づいて放射線画
像を取得するステップと、
を含む。

【0033】

Ｘ線撮像方法がパルス源を含むＸ線撮像システムによって実施され、コリメータの支持体がＸ線シンチレータ材料で作られ、支持体がＸ線源に曝されたときにシンチレーション光子を放射することができ、該Ｘ線撮像システムは、放射線画像のうちの少なくとも１つの取得行列による取得をトリガするため、シンチレーション光子を検出し、検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成されたフォトダイオードをさらに含む場合、方法は、
撮像システムのコリメーション装置の支持体をその回転軸の周りで固定された回転角速度で回転させるステップと、
支持体の回転中にＸ線源からのＸ線ビームに支持体を曝すステップと、
取得行列の取得要素が、支持体の回転中にＸ線を検出するステップと、
支持体が、シンチレーション光子を放射するステップと、
フォトダイオードがシンチレーション光子を検出するステップと、
フォトダイオードが、放射線画像のうちの少なくとも１つの取得行列による取得をトリガするため、検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するステップと、
所与の期間中に取得行列の取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づいて放射線画像を取得するステップと、
を含む。

【0034】

この場合、処理ユニットは、取得行列の取得要素によってそれぞれ行われた検出に基づく放射線画像の取得が、パルス源の放射サイクルのＸ線放射モードにわたって時間的にウィンドウ化されるように、フォトダイオードによって放出された光電流を使用して、パルス源のパルスの持続時間に対する支持体の回転角速度を自動的にフィードバック制御することができる。画像は、１つ又は複数の時間窓にわたって検出される信号を蓄積することによって構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

本出願の他の利点及び特徴は、非限定的な例として、添付の図面を参照して与えられる以下の説明から明らかになるであろう。

【図1】一実施形態によるコリメーション装置を示す。

【図2】異なる材料に関する定量的データを用いた部分的な放射線透過の概念を示す。

【図3】Ｘ線検出システムの簡略図である。

【図4】コリメーション装置の支持体の平面に投影される位置を計算する態様を示す。

【図5】例示的な一実施形態によるＸ線検出システムを概略的に示す。

【図6A】光学フォークの原理を示す図である。

【図6B】位相ロックループの動作原理を概略的に示す。

【図7】ファントム本体内に配置されたＸ線検出要素の３つの異なる位置についての時間ｔ＿α及びｔ＿βの測定結果を示す。

【図8】位置特定方法の一実施形態を介して得られる検出要素の位置を特定するための様々な結果を示す。

【図9】一例示的実施形態によるコリメーション装置におけるスリットから来る流れによる検出要素の照射を示す。

【図10】例示的な一実施形態によるＸ線撮像システムを概略的に示す。

【図11】一例示的実施形態によるコリメーション装置を回転させることによって生成される一連のＸ線流による視野の走査を示す。

【図12】Ｘ線撮像方法の一実施形態によって得られた３つの放射線画像を示す。

【図13】例示的な一実施形態によるコリメーション装置のスリットの一実施形態を示す。

【図14A】較正を可能にする例示的な一実施形態によるコリメーション装置の一実施形態を示す。

【図14B】較正を可能にする例示的な一実施形態によるコリメーション装置の一実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0036】

図１は、Ｘ線検出システム２用のコリメーション装置１を示す。コリメーション装置１は、部分的又はゼロ放射線透過性である材料で作られた実質的に平坦な支持体２０を含むコリメータを備える。図１では、支持体２０はディスクの形態で示されているが、支持体は任意の他の二次元形態をとることができる。支持体２０は、支持体２０を通過し、入射Ｘ線平面として作用し、支持体Ｐの主平面と呼ばれる支持体２０の第１の面に垂直な回転軸Δ１５の周りを回転可能に移動可能であり得る。支持体２０には、支持体Ｐの主平面内で支持体２０の厚さｅ全体を長手方向に貫通するスリット３０が設けられている。スリット３０は、Ｘ線を完全に透過し、回転軸Δ１５から非ゼロ距離ｄに位置する。スリットは、図１のように長方形の形状であってよい。この場合、スリットは幅ｌを有する。スリットはまた、支持体の主平面内の台形であってもよい。

【0037】

コリメーション装置（又はコリメータ）は、入射ビームを空間的に制限することを可能にする。本文献に記載の出願の文脈では、コリメーション装置の上流のビームは、例えば、「コーンビーム」タイプであり、コリメーション装置の下流のビームは、「ファンビーム」タイプである。コリメーション装置の出力でのコリメートビームは、特に検出要素の空間内の位置（例えば、位置決めされる工具に取り付けられたセンサの位置）を決定することを可能にするために空間を走査する。

【0038】

実際には、スリットは、（支持体の厚さに対応する）特定の厚さを有し、直方体に対応する３Ｄ形状を有することができるか、又は（支持体に垂直な平面内の）非矩形断面を有することができる。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに関して仏国特許出願第３０４２８８１号明細書で説明されているように、Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの発散の関数として傾角を提供することができる。

【0039】

「部分的な放射線透過」という用語は、単一エネルギー光子の流れの非ゼロパーセント減衰を意味すると理解される。この割合は、支持体２０に使用される材料及び支持体２０の厚さ次第である。図２は、所与の光子エネルギー（ｋｅＶ）について、入射単一エネルギー光子の流れの９５％の減衰を得ることを可能にする材料の厚さ（ｍｍ）の様々な値を示す。例えば、０．９ｍｍの厚さを有するＣｄＷＯ_４材料で作られた支持体２０は、１００ｋｅＶのエネルギーを有する単一エネルギー光子のビームの流れの９５％の減衰を可能にする。

【0040】

「完全な放射線透過」という表現は、スリット３０がＸ線ビームの吸収を示さないか、又は著しい吸収を示さないことを意味する。例えば、支持体内に画定されたスリットの厚さ若しくは材料、又はこれらの２つのパラメータの組み合わせを選択して、完全な放射線透過性スリット３０を得ることができる。これは、例えば、スリットが支持体内の開口（すなわち、空気で満たされている）に対応する場合に当てはまる。

【0041】

「ゼロ放射線透過性」とは、Ｘ線に対する完全な不透明度を意味する。より正確には、「ゼロ放射線透過性」によって意味されるものは、９９％を超える単一エネルギー光子の流れの減衰率である。「部分的放射線透過性」によって意味されるものは、１から９９％の間、例えば１０％超、又は５０％超の単一エネルギー光子の流れの減衰率である。８０
％より高い減衰率は、照射レベルと取得可能な画像の品質との間の良好な妥協点を得ることを可能にする。このような場合、コリメータはＸ線ビームを強く吸収する。

【0042】

図３は、Ｘ線検出システム２の図である。Ｘ線検出システム２は、
Ｘ線ビームを生成するＸ線源１０と、
本出願に記載された実施形態のいずれか１つによるコリメーション装置１と、
コリメーション装置１の支持体２０をその回転軸Δの周りを固定角速度Ｖで回転するように構成された駆動装置と、
Ｘ線源１０に対して支持体２０の反対側の取得フィールドに配置された少なくとも１つのＸ線検出要素と、
を備える。

【0043】

検出要素は、Ｘ線流（Ｘ線源１０によって生成されたビームの一部に対応する）が、入射面からコリメーション装置の支持体の反対面にスリット３０を通過し、考慮される検出要素に到達するときにＸ線を取得するように配置される。このＸ線流の幾何学的形状は、スリット３０の形状次第である。例えば、Ｘ線流の幾何学的形状はファン幾何学的形状であってよい。例えば、Ｘ線流は平面流であり得る。

【0044】

Ｘ線源１０は、例えば、４０ｋＶ～１２５ｋＶの電極間電圧で動作するＸ線管である。

【0045】

第１の実施形態では、支持体２０が駆動装置によって回転され、支持体２０が回転している間にコリメーション装置１がＸ線源１０からのＸ線に曝されると、検出要素ＤＴは、それぞれ第１の時間ｔ＿α及び第２の時間ｔ＿βの２つの時間で、スリット３０によって生成された高強度Ｘ線流を遮断する。第１の時間ｔ＿αは第１の角度位置αに対応し、第２の時間ｔ＿βは第２の角度位置βに対応する。スリット３０の第１の角度位置α及び第２の角度位置βは、検出要素ＤＴの支持体２０の主平面内の投影位置ＰＴに対応する交点Ｃを支持体Ｐの主平面内に画定する。交点Ｃはまた、検出要素ＤＴによって遮断された２つのＸ線流によって画定された平面と支持体Ｐの主平面との交点線の交点に対応する。

【0046】

したがって、コリメータの回転軸に対して偏心した１つのスリットのみを有する回転支持体を使用することによって、交点Ｃの位置を決定することが可能である。支持体の回転中、検出要素ＤＴは、２つの異なる照射面でスリットを通過するＸ線ビームによって２回照射される。これら２つの平面の交点は、Ｘ線源と検出要素ＤＴとを接続する直線である。したがって、交点の位置を特定することが可能である。ここでは、回転するコリメータの回転速度が十分に大きく（例えば、２５ｍｓあたり１回転）、検出要素ＤＴの移動速度が十分に小さく、コリメータの１回転中の検出要素ＤＴの変位が無視できるため、支持体の回転中に検出要素ＤＴが移動しないと仮定する。

【0047】

図４は、検出要素ＤＴがそれぞれ第１の時間ｔ＿α及び第２の時間ｔ＿βでスリットＦによって生成されたＸ線流を遮断する第１の角度位置α及び第２の角度位置βを概略的に示す。位置αは図４の左上の図に対応し、位置βは図４の右上の図に対応する。検出要素ＤＴの支持体２０の主平面内の投影位置ＰＴに対応する交点Ｃもまた、図４の下図に示されている。

【0048】

Ｘ線検出システム２は、検出要素（ＤＴ）について決定された２つの連続する時間（ｔ＿α）及び（ｔ＿β）並びに支持体の回転角速度Ｖに基づいて、検出要素（ＤＴ）の支持体（Ｐ）の主平面内の投影位置ＰＴ又はＣを決定するように構成された処理ユニット５０をさらに備えることができる。具体的には、回転軸Δと支持体Ｐの主平面との交点Ｏ、及び回転軸Δに等しい軸Ｏｚを有する平面（ｘＯｙ）によって画定される空間内の基準座標系を考慮することにより、支持体Ｐの主平面内の検出要素ＤＴの投影位置の座標ｘｃ及び
ｙｃは、以下の連立方程式の解である。

【数1】

【数2】

式中、ｄはスリット３０と回転軸Δとの間の距離であり、ｓｉｎは三角関数の正弦関数を表し、ｃｏｓは三角関数の余弦関数を表す。

【0049】

これら２つの方程式は、単一の解を有する線形システムを形成する。具体的には、この線形システムの行列式は、ｓｉｎ（β－α）に等しく、厳密に正である。これは、スリットが支持体２０と回転軸Δとの間の交点Ｏを通過しないため、及び差分ｄｉｆｆ＝β－αが常に厳密にπ以下であるため、角度α及びβが常に異なるためである。

【0050】

角度α及びβは、第１の時間ｔ＿α及び第２の時間ｔ＿βの測定値から、及び支持体２０の回転角速度Ｖを知ることから計算することができる。

【0051】

したがって、座標ｘｃ及びｙｃ、言い換えれば、検出要素ＤＴの支持体Ｐの主平面内の投影位置Ｃの位置は、角度α及びβから式［数式１］及び［数式２］に基づいて決定することができる。それらを知ることにより、検出要素ＤＴが、Ｘ線源１０と、支持体Ｐの主平面内に位置する座標ｘｃ及びｙｃを有する点Ｃとを通過する直線上にあると決定することが可能になる。したがって、検出要素ＤＴは、支持体Ｐの主平面内に二次元的に位置する第１の時間ｔ＿α及び第２の時間ｔ＿βを測定するだけである。これにより、Ｘ線源１０及びコリメーション装置によって形成されたアセンブリの投影行列を使用することによって、検出要素ＤＴの下流に位置する放射線画像形成平面内の検出要素ＤＴの位置を投影することが可能になる。このような画像形成平面内の要素の投影のための数学的形式主義は、特許出願ＷＯ２０１７０７２１２５（Ａ１）に見出すことができる。この投影位置は、要素ＤＴの検出及びこの投影位置の計算と同時に放射線画像が取得される場合、以前に取得された放射線画像に、又はリアルタイムで使用することができる。

【0052】

図５は、本出願の第２の態様による検出システム２を概略的に示し、Ｘ線管の形態のＸ線源１０と、図５の場合には水平である回転軸の周りに支持体２０を回転させることができるモータに固定されたＣｄＷＯ_４製の支持体からなるコリメータと、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）製の円筒形のファントム本体内に配置された窒化ガリウム（ＧａＮ）に基づく検出要素ＤＴと、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を備える処理ユニット５０とを示す。

【0053】

図６Ａは、角度を測定するための光学フォークの動作原理を概略的に示す。

【0054】

一実施形態では、角度α及びβは、光学フォークを使用して測定することができる。第２の支持体２０ｂは、支持体の主平面Ｐに平行に位置決めすることができる。第２の支持体２０ｂは、支持体２０に固定されるか、又は支持体２０の一体部分を形成する。この第２の支持体２０ｂは、可視範囲又は近赤外範囲で透明であり、第２の支持体２０ｂと回転軸Δ１５との間の交点に対応する点を中心とする円の周囲の周りに均一に角度分布した、一連のＮ個の開口（以下、窓と呼ぶ）を含むことができる。Ｎ個の窓は、他の窓よりも広い（又はそれぞれ狭い）窓に対応することができる基準窓に対してインデックスが付けられる。

【0055】

光学フォークは、互いに対向するエミッタ２１及びレシーバ２２を備える。エミッタ２１は、光波を放射し、この光波は、窓のうちの１つを通過するとき、レシーバによって受け取られる。したがって、窓が信号をエミッタから検出器に通過させるときに電気パルスが生成される。この基準窓がより広い（又はそれぞれより狭い）場合、基準窓に対して得られる電気パルスは、他の窓に対して受信される電気パルスよりも広い（又はそれぞれより狭い）。

【0056】

支持体２０が回転している間、コリメーション装置１がＸ線源１０からのＸ線に曝されると、検出要素ＤＴは、第１の角度位置α及び第２の角度位置βで、スリット３０を通過するＸ線に曝される。ＤＴの２つの検出時間に時間的に最も近い光学フォークによって送達される電気パルスは、２つの対応する窓のインデックスを決定することによって、支持体２０ｂ、したがって支持体２０の角度α及びβを直接決定することを可能にする。窓のインデックスは、基準窓によって生成された基準パルスの後に検出されたパルスの数を数えることによって決定される。Ｎ個の窓を有する構成モードでは、角度α及びβは、３６０／Ｎ度の精度で知ることができる。したがって、検出要素ＤＴの支持体Ｐの主平面における投影位置Ｃの位置の座標ｘＣ及びｙＣは、測定された角度位置α及びβの値から決定することができる。この構成は、この測定システムが支持体２０の回転速度の起こり得る変動から独立しているため、角度α及びβの決定をより堅牢にする。

【0057】

光学フォークを有するこの実施形態の一変形例では、第２の支持体２０ｂは、限られた数のインデックス付き窓、例えば３６０個の完全インデックス付き窓を有する一連のものを含むことができる。この変形例では、処理ユニット（５０）は、２つの連続する検出窓を分離する角度分解能よりも大きい角度分解能を得ることを可能にする位相ロックループ（ＰＬＬ）を実装するシステムを備える。具体的には、位相ロックシステムは、光学フォークによって送達される電気信号の周波数の倍数であり、光学フォークによって送達される電気信号と同相の周波数で電気信号を送達する。したがって、角度的に１°だけ離間した２つの連続する窓の間で、処理ユニット５０は、光学フォークの出力で電気パルスの周波数よりも１０倍速い信号を生成することができる。この構成は、角度分解能を向上させることによって、角度α及びβを測定するためのシステムをより正確にする。

【0058】

図６Ｂは、位相ロックループの動作原理を概略的に示す。信号６１は、光学フォークによって送達される信号である（Ｎ＝１３）。信号６２は、位相ロックシステムによって送達される信号である（光学フォークによって送達される同相で３倍の周波数の信号、すなわち３９パルス）。信号６３は、時間ｔ＿α及びｔ＿βでのパルスを含む検出要素ＤＴによって送達される信号である。支持体２０の角度α及びβの決定は、図６Ｂの底部の最後の行に示されるようにそこから続き、αは（１１／３９）×３６０°にほぼ等しく、βは（２７／３９）×３６０°にほぼ等しい。

【0059】

図７は、回転軸Δから４ｍｍ、７ｍｍ、及び１２ｍｍのそれぞれの距離で、ＰＭＭＡ製のファントム本体内に配置されたＸ線検出要素ＤＴの３つの異なる位置に対する時間ｔ＿α及びｔ＿βの測定結果を示す。４ｍｍの距離に対する時間ｔ＿αとｔ＿βとの差は、１２ｍｍの距離よりも大きい。具体的には、検出要素ＤＴが回転軸Δに近いほど、支持体Ｐの主平面上の投影位置が回転軸Δに近くなり、この投影位置を照射するスリットの部分の速度が遅くなる。

【0060】

図８は、上述の検出システムを実装する、本発明による位置特定方法の一実施形態によって得られた前述の検出要素ＤＴの位置を特定するための様々な結果を再現する。支持体２０の２つの回転速度を使用した（それぞれ図８の上段テーブルの場合は１０００回転／分、図８の下段テーブルの場合は１５００回転／分）。１秒あたりの蛍光透視パルスの数
は、それぞれ６０及び３８である。投影位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ３つの検出要素に対して定められた位置である。検出要素ＤＴから回転軸Δまでの半径方向距離ｒの測定値は、実際の距離と一致する。ミリメートル精度が得られる。

【0061】

本出願の別の態様では、上述のＸ線検出システム２の処理ユニット５０はまた、検出要素ＤＴを通過し、コリメータに平行な平面とＸ線源１０との間の距離Ｌを、検出要素ＤＴの照射持続時間ｔ_ｉｒｒの測定から、支持体の回転角速度Ｖから、Ｘ線源１０と支持体２０との間の距離ｄ_ＳＳから、及びスリット３０の幅ｌから決定するように構成することができる。距離Ｌを決定することにより、検出要素ＤＴを３次元で空間的に位置特定することが可能になる。

【0062】

Ｘ線源１０が発散性であると仮定することによって、以下を実証することができる。

【数3】

式中、ｔ_ｉｒｒは検出要素ＤＴの照射持続時間を表し、
ｄ_ＳＳは、Ｘ線源１０と支持体２０との間の設計上既知の距離であり、ｒは、支持体Ｐの主平面内の投影位置Ｃと、軸Δと支持体２０との交点との間の距離である。この式では、発散Ｘ線源１０を仮定しているため、検出要素ＤＴがＸ線源１０から遠いほど、検出要素ＤＴの照射持続時間が長くなると表現することができる。

【0063】

図９は、発散を示すＸ線源１０によって照射された支持体２０のスリット３０から検出要素Ｄ_Ｔへの平面Ｘ線流の伝播を示す。検出要素ＤＴがＸ線源１０から遠いほど、検出要素ＤＴが受信する信号は時間的に広くなる。

【0064】

具体的には、検出要素ＤＴは、外科用器具又はカテーテルなどのＸ線源１０に対して移動可能な対象物Ｔに固定された小型Ｘ線検出器であると想定することができる。この場合、検出システム２は、施術者又は操作者が患者の体内に導入された外科用器具をリアルタイムかつ三次元で位置を特定することを可能にすることができる。このために、追跡される対象物Ｔの移動速度に対して、支持体２０の回転速度Ｖが非常に速いと仮定する。例えば、検出要素ＤＴは、光ファイバに光学的に結合された放射線発光ＧａＮトランスデューサを備える、典型的には８００ミクロン未満の外径を有するプローブとすることができ、光ファイバ自体は、その他端によって「光子計数」モードで動作する光検出モジュールに接続される。

【0065】

１つ又は複数の実施形態では、Ｘ線源１０は、一方がＸ線放射モードであり、他方がＸ線非放射モードである、交互に使用される２つのモードからなる放射サイクルでＸ線を放射するように構成されたパルス源である。そして、検出要素ＤＴは、Ｘ線放射サイクルと同期してスリット３０を通過するＸ線を検出するように構成されている。この場合、特に、パルス源の発射持続期間、すなわちＸ線放射モードの持続期間にわたって支持体２０が一回転するように、支持体２０の回転速度を選択することが可能である。この放射持続時間は、数ミリ秒から数十ミリ秒続く可能性がある。支持体２０の角速度Ｖは、２０ミリ秒の放射持続時間の間、毎分３０００回転に調整される。

【0066】

例えば、支持体２０は、支持体２０がＸ線源に曝されたときにシンチレーション光子を放射するように構成されたＸ線シンチレータ材料で作ることができる。シンチレータ材料は、ＣｄＷＯ_４、ＬＳＯ、ＬＹＳＯ及びＢＧＯ又は高原子番号を有する任意の他の材料から選択することができる。支持体２０の厚さは、所望のＸ線減衰に応じて、０．５ｍｍから４ｍｍの間であってよい。この場合、検出システム２は、シンチレーション光子を検出
し、検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出するように構成されたフォトダイオードＰＤをさらに備える。使用可能なフォトダイオードＰＤの一例は、Ｆａｒｎｅｌｌが販売する光スイッチＯＰＬ５５１である。フォトダイオードによるシンチレーション光子の検出は、スリット３０を通過するＸ線の検出要素ＤＴによる取得をトリガすることを可能にする。言い換えれば、支持体２０のシンチレーションが検出されるＸ線のみが検出される。これは、例えば、検出コントラストを改善し、誤検出を減らすため検出閾値の選択を容易にするために、要素ＤＴが照射されていないときに（すなわち、支持体のシンチレーションが存在しないときに）決定されたバックグラウンドレベルを減らすために使用することができる。

【0067】

上記の構成において、処理ユニット５０は、フォトダイオードによって放出された光電流を使用して、パルス源の放射モードの持続時間に対する支持体の回転角速度Ｖを自動的にフィードバック制御することができる。これにより、検出要素ＤＴは、Ｘ線源１０がＸ線放射モードのときのみＸ線を検出するので、Ｘ線源１０による放射がないときに存在するノイズを回避することができる。

【0068】

図１０は、Ｘ線撮像システム３を概略的に示す。このＸ線撮像システム３は、本文献に記載の実施形態のいずれか１つによるＸ線検出システム２を実装することができる。そのような撮像システム３は、特に患者の身体の一部の放射線画像を生成するように意図されている。そのような撮像システム３は、撮像システム３の取得フィールドに配置された取得行列Ｍを形成する複数の取得要素Ｍｉを備える。取得行列Ｍの各要素Ｍｉは、検出システムのコリメータの支持体２０がその軸Δの周りを回転しているときに、支持体２０が部分的に放射線透過であるように選択されたときにスリット及び／又は支持体２０を透過したＸ線流を、統合によって取得することができる。したがって、スリットの１つ又は複数の回転（半径方向走査）の後に、蛍光透視画像が得られるか、そうでなければ、十分なＸ線を通過させるように放射線不透過性が調整された支持体を使用して、場合によっては劣化した画像を再構成することができる、２つの異なる方法で画像を再構成することが可能である。１つの撮像平面におけるこれらの２つの画像取得モードは、本文献に記載されているように、別の平面の上流に配置された検出要素ＤＴの位置を検出するための方法と組み合わせて使用することができる。得られる画像の品質は、特に、各画像の取得に使用される支持体の回転数、支持体に使用される材料及びその厚さ次第である。これらの画像取得モードのうちの１つを検出要素ＤＴの位置を検出するための方法と結合することによって、（場合によっては劣化した）画像内の検出要素ＤＴの位置をリアルタイムで特定することが可能である。

【0069】

これにより、取得行列Ｍは、取得行列Ｍを構成する取得要素Ｍｉによって所与の期間にそれぞれ行われた取得に基づいて、放射線画像を取得することができる。ここで提示される撮像解決策の速度は、カテーテルなどの外科用器具を監視するのに十分ではないが、術前画像のゆっくりとした更新を可能にすることに留意されたい。取得行列Ｍの一例は、２９３×３９８ｍｍの寸法、１９０４×２５８６ピクセルの解像度を有し、そのピクセルのサイズが１５４ミクロンである、ＴＨＡＬＥＳ製のＰｉｘｉｕｍ３０４０モデルであり得る。

【0070】

図１０では、撮像システム３は、上述の検出システムと、ファントム本体の下流の撮像平面に配置された取得行列Ｍとを含むことが分かる。取得行列Ｍは、ＰＭＭＡ製のファントム本体を通過したＸ線流によって照射されることが分かる。

【0071】

１つ又は複数の実施形態では、Ｘ線撮像システム３は、Ｘ線源１０と支持体２０との間に配置され、取得行列Ｍ上の投影ＦＯＶが取得行列Ｍのサイズを超えない視野を画定する平面ダイヤフラム２１を含む。例えば、３０ｃｍ×３０ｃｍの正方形の視野ＦＯＶ及び倍
率３の場合、平面ダイヤフラム２１は、１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形の視野を形成する２対の「顎部」からなる。典型的には、Ｘ線源１０と取得行列Ｍとの間の距離は、患者の後ろであるが比較的近い距離に配置され、１００ｃｍに等しい。典型的には、Ｘ線源１０と支持体２０との間の距離は４０ｃｍである。典型的には、Ｘ線源１０と平面ダイヤフラム２１との間の距離は３５ｃｍである。典型的には、Ｘ線源１０と患者の体内に導入された検出要素ＤＴとの間の距離は８０ｃｍである。一般に、検出器は長方形の形状であり、ダイヤフラムも長方形である。これらの実施形態では、Ｘ線が取る経路は、線源－ダイヤフラム－回転単一スリットコリメータ－検出要素ＤＴを備えたカテーテルを有する患者－１つ又は複数の画像の取得用２ＤＸ線検出器（例えば、画素行列）の順である。

【0072】

このような撮像システム３は、患者の照射線量を制御することを可能にするだけでなく、放射線画像の生成及びＸ線撮像システムを実装する医療手術に使用される手術要素のリアルタイムでの３次元位置特定の両方を結合することを可能にする。このような要素は、例えば、カテーテル留置術において患者の体内に挿入されるカテーテルである。

【0073】

図１１は、支持体２０を経時的に回転させることによって得られる、支持体２０、したがってスリット３０の複数の連続する角度位置を示す。したがって、スリット３０は、スリット３０からのＸ線流と取得行列Ｍ上の投影ＦＯＶとの間の各時間の交点から、取得行列Ｍ上の投影ＦＯＶの照射走査を生成する。

【0074】

一方はＸ線放射モードであり、他方はＸ線非放射モードである、交互に使用される２つのモードからなる放射サイクルでＸ線を放射するように構成されたパルス源を使用する場合、取得行列Ｍは、Ｘ線放射サイクルと同期して放射線画像を取得するように構成される。

【0075】

具体的には、支持体２０がＸ線シンチレータ材料で作られ、Ｘ線源に曝されるとシンチレーション光子を放射することができ、検出システムがシンチレーション光子を検出し、検出されたシンチレーション光子から生じる光電流を放出することができるフォトダイオードＰＤをさらに備える場合、フォトダイオードによるシンチレーション光子の検出は、Ｘ線画像のうちの少なくとも１つの取得行列Ｍによる取得をトリガすることを可能にする。したがって、放射線画像の取得行列Ｍによる取得はウィンドウ化され、窓はＸ線源１０による異なるＸ線放射モードに対応する。取得行列Ｍによって取得された各放射線画像は、Ｘ線源１０の複数の放射サイクルにわたるＸ線の蓄積に由来する。これにより、取得行列Ｍは、Ｘ線源１０からのそれらのＸ線のみを検出することができ、取得行列Ｍによって取得された放射線画像の品質を低下させる可能性があるノイズの検出を回避することができる。

【0076】

加えて、処理ユニットは、フォトダイオードＰＤによって放出された光電流を使用して、パルス源からのパルスの持続時間に対する支持体の回転角速度Ｖを自動的にフィードバック制御することができる。これにより、処理ユニットとＸ線発生システムとの間の相互接続を必要とせずに、パルスの持続時間にわたって支持体が少なくとも１回転を完了したことを確実にすることができる。

【0077】

図１２は、上述の撮像システム３を実装する、本発明によるＸ線撮像方法の一実施形態によって得られた３つの放射線画像を示す。各画像は、図１２の左から右に、それぞれ回転軸Δから１２ｍｍ、７ｍｍ、及び４ｍｍに位置決めされた小型の検出要素ＤＴの位置に対応する。３つの画像のそれぞれにおいて、中央に黒いディスクが見える。この黒いディスクは、支持体２０上のスリット３０が位置決めされる距離ｄの特徴である。この黒いディスク、すなわち不感帯は、それが黒いディスクに接するスリットの位置に対応する非常に明るいハローによって囲まれており、具体的には、これらの位置では、支持体２０の回
転速度が最も遅く、これは、スリット３０をより長期間照射する効果を有する。この明るいハローを超えると、支持体２０の周囲の方向に輝度が低下する。

【0078】

したがって、本発明は、Ｘ線撮像システム３の２つのモード、すなわち、体内の外科用器具などの対象物の位置を特定し、及び追跡するためのモード、「リアルタイム」と、「低レート」撮像モードとを結合することができ、本発明によるコリメーション装置の低い放射線透過性により、より低いＸ線線量で放射線画像を生成することを可能にするという利点を有する。別の利点は、単純化された機器（単一スリットコリメータ）の使用にある。

【0079】

患者及び施術者のための照射線量をさらに低減するために、支持体Ｐの主平面及び支持体２０の厚さの両方においてスリットの幾何学的形状を最適化することによって、コリメーション装置２並びに検出２及び撮像システム３並びに関連する位置特定及び撮像方法の改善が可能である。

【0080】

例えば、この低減は、本発明による上述の撮像方法を介して得られた画像に存在する不感帯の周囲に見える非常に明るいハローを減衰させることによって達成することができる。

【0081】

明るいハローを減衰させ、照射線量を減少させるためのスリット３０の一実施形態は、より浅い、すなわち、部分３０ａにわたって支持体２０の回転軸Δの近傍で放射線不透過性材料の厚さを維持するスリット３０、及びより深い、又は支持体２０内に切断される、すなわち、部分３０ｂにわたって支持体２０の縁の近傍で支持体２０の材料を通過するスリット３０の使用であり得る。

【0082】

明るいハローを減衰させ、照射線量を減少させるためのスリット３０の別の実施形態は、３つの領域、すなわち、支持体２０上の支持体の回転軸Δの投影を中心とする半径ｄの円と共にスリット３０の接点から第２の距離ｄ’だけ離間した２つのスリットセグメント３０１及び３０２、並びに放射線不透過（又は放射線透過がより少ない）中央部分３０３において、本出願に記載の回転軸Δから距離ｄだけ偏心したスリット３０を画定することである。

【0083】

図１３は、そのようなスリット３０を有するコリメーション装置を概略的に示す。図１３には、ディスクの形態の支持体２０が示されている。支持体２０は、各々がスリット３０の接点から第２の距離ｄｄ’だけ離間した２つのスリットセグメント３０１及び３０２からなる回転軸Δに対して距離Ｒだけ偏心したスリット３０と、中央部分３０３とを備える。２つのスリットセグメント３０１及び３０２は、部分的な放射線透過性を示す。中央部分３０３は、ゼロ放射線透過性を示す。

【0084】

コリメーション装置の一実施形態では、スリットを含む支持体の主平面は、１つ又は複数の穴又はチャネルをさらに含むことができ、これらのチャネルは、本文献に記載された実施形態のいずれか１つによる撮像システム内でコリメーション装置を較正するために使用される。チャネルは、支持体の主平面から画像取得平面（画像平面とも呼ばれる）への投影行列を決定することを可能にする。したがって、コリメーション装置１の支持体の主平面内で初期に計算された検出要素の位置は、この投影行列を適用することによって画像平面内で決定することができる。

【0085】

この投影行列は、撮像システムのＸ線源及びＸ線検出器に対する支持体の平面の幾何学的位置情報を収集する。このため、検出要素の位置を探索する段階に進む前に、スリットの投影だけでなく各チャネルの投影も現れる少なくとも１つの画像が取得され、各チャネ
ルの投影は、問題のチャネルを通過して画像平面に到達するＸ線によって形成される。

【0086】

チャネルの特性は以下の通りであり得る。直径は、画像平面内のチャネルの投影を確実に検出するためにＸ線を通過させるのに十分でありながら、患者に過度に照射するのを回避するように選択される。チャネルの直径は、例えば、スリットの幅と同程度の大きさである。より良好な較正精度を得るために、スリットのための支持体の平面の縁にチャネルを位置決めすることができる。コリメーション装置の支持体の主平面内の各チャネルの位置は既知である。

【0087】

支持体が複数のチャネルを含む場合、チャネルは互いに区別可能でなければならない。このために、チャネルは、異なる直径を有することができるか、又は形成された配置がそれらを区別することを可能にするように位置決めすることができる。追加で、チャネルは位置合わせされるべきではなく、例えば、支持体の主平面が４つのチャネルを有する場合、それらは四辺形を形成するべきである。図１４Ａは、別個の直径を有する４つのチャネル５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄを有する単一スリット２０コリメーション装置１の一実施形態を示す。

【0088】

図１４Ｂに示す別の実施形態では、スリット２０を含む支持体の平面は、上述の特性を有する単一のチャネル５０Ｅを含む。平面を回転させることができるので、コリメーション装置を毎回既知の角度だけ回転させ、角度ごとに画像を取得することによって、少なくとも３つの他のチャネルの存在をシミュレートすることができる。この実施形態は、いくつかの利点を有する。平面内のチャネルがより少なく、したがって、検出要素の位置を特定する段階中に患者に到達することができるＸ線はより少ない。画像平面上のチャネルの投影を区別する問題はもはや生じず、各画像はコリメーション装置の支持体を回転させた後に取得される。したがって、既知の支持体の主平面内のチャネルのそれぞれの新しい位置は、画像平面内のその投影位置に関連付けられる。支持体の平面のみが回転し、他の要素は移動しないので、アセンブリを較正することができる。

【0089】

支持体の平面から画像取得平面までの投影行列を決定するための視野を有するこの文脈で使用することができる較正方法は、仏国特許出願第３０２８０３９号明細書又は国際公開第２０１６０７１６４５号パンフレットに記載されているものとすることができる。この較正方法では、少なくともＮ個のチャネルの投影の画像平面内の位置が、１つ又は複数の取得された画像から決定される。基準位置における「撮像＋コリメータ」システムの固有の較正行列及びこの基準位置に対する画像平面内のチャネルの投影位置が取得される。次いで、各チャネルを突き合わせることによって、基準位置及び測定位置におけるチャネルの投影位置の間のホモグラフィが計算される。このために、基準位置と測定位置との間で、「線源＋コリメータ」アセンブリが堅固に接続され、したがってそれらは互いに対して移動しないと仮定する。画像検出器のみが、基準位置と測定位置との間で「線源＋コリメータ」アセンブリに対して自由に移動することができる。較正に使用されるチャネルの数Ｎは、ホモグラフィを決定するのに十分でなければならない。例えば、少なくとも４つのチャネルがある（Ｎ＝４）。「線源＋コリメータ」アセンブリが堅固に接続されていない場合、他の方法を使用して、支持体の平面内に表された検出要素の位置を画像平面に投影する。例えば、測定位置にある撮像システムの固有の較正行列は、既知の３Ｄテストパターンを使用し、撮像システムが既知の時間間隔内で機械的に再現可能であると仮定することによって、オフライン較正によって得られる。さらなる詳細は、国際公開第２０１６０７１６４５号パンフレットで得られる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【国際調査報告】