特表 2023-512041 移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用する高速３次元Ｘ線撮影

(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】2023-03-23

(54)【発明の名称】移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用する高速３次元Ｘ線撮影

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/02 20060101AFI20230315BHJP

【ＦＩ】

A61B6/02 303M

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022546071

(86)(22)【出願日】2021-01-15

(85)【翻訳文提出日】2022-09-02

(86)【国際出願番号】 US2021013681

(87)【国際公開番号】W WO2021154519

(87)【国際公開日】2021-08-05

(31)【優先権主張番号】62/967,325

(32)【優先日】2020-01-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522300662

【氏名又は名称】アイクススキャン，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】リウ，ジアンキアン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン，リンボ

(72)【発明者】

【氏名】マオリンベイ，マナト

(72)【発明者】

【氏名】タン，シャオフィ

(72)【発明者】

【氏名】ク，チュン－ユアン

【テーマコード（参考）】

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C093AA07

4C093AA11

4C093DA06

4C093EA06

4C093EA07

4C093EA20

4C093EB13

4C093EC17

4C093EC37

4C093FA54

4C093FA55

4C093FC27

(57)【要約】

高効率及び超高速の３次元Ｘ線撮影を行うために、移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用するＸ線イメージングシステムが提示される。移動する構造体に取り付けられて、Ｘ線源のアレイを形成する複数のパルス化Ｘ線源がある。複数のＸ線源は、一定の速度において、予め設定された円弧軌道上で被写体に対してグループとして同時に移動する。それぞれの個々のＸ線源は、わずかな距離において、その静止位置の周囲を高速で移動することもできる。Ｘ線源が、グループ速度に等しい速度を有するが、反対の移動方向を有する場合、Ｘ線源及びＸ線フラットパネル検出器は、Ｘ線源が瞬間的に静止状態に留まるように、外部の露光制御ユニットを通して起動される。これは、各Ｘ線源の大幅に短縮された移動距離をもたらす。３次元走査は、はるかにより短い時間ではるかにより広いスイープ角度をカバーすることができ、及び画像分析もリアルタイムで行われ得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用して高速３次元Ｘ線撮影を提供するシステムであって、
所定の形状を有する円弧レール上で自由に移動する１次モータステージと、
前記１次モータステージと係合し、及び前記１次モータステージの速度を制御する１次モータと、
前記１次モータステージに結合され、及び前記円弧レールの方向に沿って移動する複数の２次モータステージと、
それぞれ２次モータステージと係合し、及び２次モータステージの速度を制御する複数の２次モータと、
それぞれ２次モータステージによって移動される複数のＸ線源と、
前記１次モータステージ及び２次モータステージのためのハウジングを提供する支持フレーム構造と、
Ｘ線イメージングデータを受け取るフラットパネル検出器と
を含むシステム。

【請求項2】

前記１次モータステージ及び２次モータステージの前記速度は、ソフトウェアによって調整可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記１次モータステージ及び２次モータステージの初期空間位置は、ソフトウェアによって調整可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記Ｘ線源の電流及び電圧は、ソフトウェアによって調整可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記Ｘ線源の露光時間は、ソフトウェアによって調整可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

被写体は、静止している、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用して高速３次元Ｘ線撮影を提供するシステムであって、
円弧レール上で移動する複数の直接接触型モータステージと、
それぞれ直接接触型モータステージに係合し、及び前記直接接触型モータステージの速度を制御する複数の直接接触型モータと、
それぞれ１つの直接接触型モータステージに結合された複数のＸ線源と、
直接接触型モータ及び直接接触型モータステージのための支持フレーム構造ハウジングと、
Ｘ線イメージングを受け取るフラットパネル検出器と
を含むシステム。

【請求項8】

移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用する高速３次元Ｘ線撮影の方法であって、
１次モータステージ及び１つ又は複数の２次モータステージを所定の初期位置に位置決めすること、
前記１次モータステージを前記１次モータによって所定の一定の速度でスイープすること、
前記２次モータステージのそれぞれを、対応する２次モータにより、所定の順序で揺動させること、
前記１次モータステージの方向と反対の方向において、及び前記１次モータステージの選択された速度で２次モータステージが移動するとき、Ｘ線源及びフラットパネル検出器を電気的に起動すること、及び
フラットパネルで前記Ｘ線源からの画像データを取得すること
を含む方法。

【請求項9】

Ｘ線源の空間位置及びＸ線検出器の空間位置を較正することを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

異なるＸ線源電圧で前記１次モータステージを２回以上スイープすることにより、デュアルエネルギー又はマルチエネルギーイメージングデータを取得することを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

スマート走査は、前記Ｘ線源を所定の順序で起動することによって行われる、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

Ｘ線イメージングデータは、リアルタイムで取得及び再構築される、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

４次元イメージングは、３次元空間イメージングデータに時間成分を加えることによって行われる、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

関心領域に基づいてスイープ角度を変更することを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項15】

スイープ中、被写体密度に基づいてＸ線源電圧入力を変更することを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項16】

Ｘ線検出器は、前記Ｘ線源の位置に基づいて位置を調整するためにリニアステージに結合される、請求項８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、米国仮特許出願第６２９６７３２５号に対する優先権を主張し、その内容は、参照により組み込まれる。

【0002】

発明の分野
本特許明細書は、３次元Ｘ線撮影システム及び方法の分野におけるものあり、特に、パルス化Ｘ線源及び広域のデジタルフラットパネルＸ線検出器の使用に向けたものである。

【背景技術】

【0003】

発明の背景
マンモグラフィ、同じくデジタルトモシンセシス（ＤＴＳ）のような一種のデジタルＸ線３次元撮影があり、従来のＸ線撮影と同等の放射線量レベルで高解像度の限定角度断層撮影を行うための方法である。

【0004】

これらのデジタルトモシンセシスシステムは、一般に、回転式のＣアームアセンブリの一端に取り付けられたＸ線源と、他端に取り付けられたデジタルフラットパネル検出器とを使用する。Ｘ線源と検出器との間には、乳房を圧迫して固定できる装置がある。乳房の圧迫は、Ｘ線散乱の低減、放射線量の低減、検出器全体のより均一な光学濃度及び解剖学的構造の改善された可視化のために必要である。

【0005】

トモシンセシスは、症状のない女性の乳がんの初期兆候をスクリーニングするために使用することができる。この種の画像は、乳がんの症状がある女性の診断ツールとして使用することもできる。トモシンセシスは、マンモグラフィの高度な種類である。デジタルブレストトモシンセシス（ＤＢＴ）は、２Ｄマンモグラフィよりも多くのがんを検出し、偽陽性が少なく、病変の位置を正確に特定する。

【0006】

トモシンセシスが行われる場合、Ｘ線源は、乳房の周りで弧を描くように移動する必要があり得る。Ｘ線源が乳房の周りを移動する間、一連の低線量Ｘ線画像が異なる角度で取得される。

【0007】

収集されたデータセットにより、平行な平面を再構成することができる。各平面は、焦点が合っており、平面外の組織画像であるものは、ぼやけている。通常、スイープ角度を広くすれば、より多くのデータ投影を生成し、３次元解像度が向上するが、より長い時間がかかる。データ処理は、異なる再構成アルゴリズムが使用される可能性があるため、メーカー固有のものである。

【0008】

このような種類のデジタルトモシンセシスシステム及び方法は、ＣＯＶＩＤ用Ｘ線３次元胸部診断システム、Ｘ線３次元非破壊検査（ＮＤＴ）システム及びＸ線３次元セキュリティ検査システムなど、他のＸ線３次元撮影用途にも適用できることが強調されるべきである。

【0009】

Ｘ線３次元撮影を行うために単一のＸ線源及び単一のフラットパネルを具備する従来技術がある。しかしながら、従来技術には欠点がある。

【0010】

主な欠点は、単一のＸ線源が良好なデータ投影を取得するのに非常に長い時間がかかることである。これは、連続モードとステップアンドシュートモードとの両方に当てはまる。連続モードでは、Ｘ線源は、移動しながらＸ線を放射し、ステップアンドシュートモードでは、Ｘ線源は、ある場所に移動し、停止してＸ線を放射し、次の場所への移動を続ける。

【0011】

すべての患者は、Ｘ線撮像ができるだけ速く行われることを望むが、最低限のＸ線源の移動スイープ角度が必要である。Ｘ線源の移動量が少なく、必要な合計時間が短くなるようにスイープ角度を小さくしすぎると、システムのデータ投影数が少なくなる。データ投影数が少ないと、奥行き解像度が低下し、細部の認識が損なわれることになる。３次元解像度を高めるため、良好なデータ投影のために十分にスイープ角度を大きくする必要がある場合、単一のＸ線源では機械的な移動距離が長くなりすぎて、患者が不快に感じたり、乳房を静止した状態に保つことができなくなったりする可能性がある。場合により、５０度のスイープに約３０秒もかかる。

【0012】

第２の欠点は、すべてが遅いため、リアルタイムの再構築が困難なことである。通常、従来技術ではスイープを終えるのに数十秒かかる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0013】

発明の概要
第１の態様において、移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用して高速３次元Ｘ線撮影を提供するシステムであって、所定の形状を有する円弧レール上で自由に移動する１次モータステージと、前記１次モータステージと係合し、及び１次モータステージの速度を制御する１次モータと、前記１次モータステージに結合され、及び円弧レールの方向に沿って移動する複数の２次モータステージと、それぞれ２次モータステージと係合し、及び２次モータステージの速度を制御する複数の２次モータと、それぞれ２次モータステージによって移動される複数のＸ線源と、１次モータステージ及び２次モータステージのためのハウジングを提供する支持フレーム構造と、Ｘ線イメージングデータを受け取るフラットパネル検出器とを備えるシステムである。

【0014】

第２の態様において、移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用する高速３次元Ｘ線撮影の方法は、１次モータステージ及び１つ又は複数の２次モータステージを所定の初期位置に位置決めすること、１次モータステージを前記１次モータによって所定の一定の速度でスイープすること、２次モータステージのそれぞれを、対応する２次モータにより、所定の順序で揺動させること、１次モータステージの方向と反対の方向において、及び１次モータステージの選択された速度で２次モータステージが移動するとき、Ｘ線源及びフラットパネル検出器を電気的に起動すること、及びフラットパネルでＸ線源からの画像データを取得することを含む。

【0015】

別の態様において、超高速で高効率の３次元Ｘ線撮影を行うために、移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用するＸ線イメージングシステムが提示される。このシステムでは、移動する構造体に取り付けられて、Ｘ線源のアレイを形成する複数のパルス化Ｘ線源がある。複数のＸ線源は、グループの一定の速度において、予め設定された軌道上で被写体の周囲を同時に移動する。それぞれの個々のＸ線源は、わずかな距離において、その静止位置の周囲を高速で移動することもできる。個々のＸ線源が、グループ速度に等しい速度を有するが、反対の移動方向を有する場合、個々のＸ線源は、外部の露光制御ユニットを通してトリガされる。この配置は、Ｘ線源が、Ｘ線パルストリガ露光時間中、比較的静止した状態を保つことを可能にする。複数のＸ線源は、個々のＸ線源大幅に短縮した移動距離をもたらすことができる。Ｘ線受容体は、Ｘ線フラットパネル検出器である。３次元Ｘ線撮影画像投影データは、はるかに短い時間で全体的にはるかに広いスイープで取得され得、及び走査が進行する間に画像分析もリアルタイムで行われ得る。

【0016】

別の態様において、高効率及び超高速の３次元Ｘ線撮影を行うために、移動する複数のパルス化Ｘ線源を使用するＸ線イメージングシステムは、Ｘ線源のアレイを形成するために、移動する構造体に取り付けられた複数のパルス化Ｘ線源を含む。複数のＸ線源は、一定の速度において、予め設定された円弧軌道上で被写体に対してグループとして同時に移動する。それぞれの個々のＸ線源は、わずかな距離において、静止位置の周りを高速で移動することもできる。個々のＸ線源が、グループ速度に等しい速度を有するが、反対の移動方向を有する場合、個々のＸ線源及びＸ線検出器が外部露光制御ユニットを通して起動される。この配置は、Ｘ線源が、Ｘ線源の起動とＸ線検出器の露光との間、比較的静止した状態を保つことを可能にする。Ｘ線受容体は、Ｘ線フラットパネル検出器である。移動動作する複数のＸ線源は、個々のＸ線源の大幅に短縮した移動距離をもたらすことができる。３次元Ｘ線撮影画像データは、はるかに短い時間で全体的により広いスイープ角度で取得され得、及び走査が進行する間に画像解析もリアルタイムで行われ得る。

【0017】

実装形態において、Ｘ線は、ランダム照射スキームを使用して、アレイ内のＸ線源の１つからランダムに起動することもできる。各蓄積された分析の結果から、次のＸ線源及び露光条件を決定する。３次元Ｘ線撮影画像は、Ｘ線露光源の角度付き形状による各画像に基づいて再構築される。はるかにより広い用途は、３次元マンモグラフィ又はトモシンセシス、ＣＯＶＩＤ向け胸部３次元Ｘ線撮影又は高速３次元ＮＤＴ、高速３次元Ｘ線セキュリティ検査を含む。

【0018】

上記のシステムの利点は、以下の１つ又は複数を含み得る。移動する複数のＸ線源の様々な実施形態は、新規超高速３次元Ｘ線撮影システムで使用される。

【0019】

第１の利点は、システム全体が数倍速くなることである。各Ｘ線源は、円弧状の軌道の全距離のごく一部を機械的に移動するのみでよいであろう。これにより、Ｘ線診断装置で患者に必要なデータ取得時間が大幅に短縮される。第２の利点は、走査が進行する間にリアルタイムで画像解析も行われ得ることである。取得した画像の判断は、次の撮影のためのＸ線源の位置に影響を与える。レイヤー画像再構築を行うために全体的な画像の取得が終わるまで待つ必要もない。

【0020】

第３の利点は、モーションアーチファクトの低減により、高解像度及び高コントラストの画像の取得が可能であることである。各Ｘ線源は、原位置付近でＸ線源を振動させる下部構造体にも取り付けられる。この振動速度と軌道速度との組み合わせにより、個々のＸ線源が起動される瞬間にＸ線源の相対的な静止位置がもたらされる。

【0021】

第４の利点は、システムがより速く、より多くのデータ投影を取得するために、より広い範囲をスイープできることである。より多くのデータ投影は、よりよい画像を構築することを意味し、これは、誤診率の低下につながるであろう。

【0022】

第５の利点は、より広い角度及びより高速な画像取得のために、３次元空間イメージングに時間成分を追加して４次元イメージングデータセットを形成することが可能であることである。

【0023】

好ましい実施形態の観点から本発明を記載してきたが、均等物、代替形態及び変更形態は、明示的に記載されたものとは別に可能であり、添付の請求項の範囲内にあることが認識される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

図面の簡単な説明

【図1】移動する複数のＸ線源を備える超高速３次元デジタルＸ線撮影システムを示す。

【図2】Ｘ線源がモーション制御により位置決めされることを示す機械的な図である。

【図3】１次及び２次モータステージが反対方向に、しかし同じ速度で移動している瞬間に、個々のＸ線源が一時的に静止した位置でＸ線ビームを発することを示す。

【図4】５つのＸ線源を備えるシステムがそれぞれ全距離の５分の１だけ移動することによって２５セットの投影データを取得することを示す。

【図5】複数Ｘ線源超高速３次元デジタルＸ線撮影システムが超高速トモシンセシスによる全視野マンモグラフィに存在することを示す。

【図6】複数Ｘ線源超高速３次元デジタルＸ線撮影システムが、関連する３次元胸部超高速Ｘ線撮影で使用できることを示す。

【図7】一般的なＮＤＴ又はセキュリティ用途による３次元超高速Ｘ線撮影における複数Ｘ線源超高速３次元デジタルＸ線撮影システムを示す。

【図8】１次モータ及び１次モータステージを省略でき、個々のＸ線源がモーション制御により所定の軌道に沿って移動できる別の実施形態を示す。

【図9】超高速３次元デジタルＸ線撮影システムの動作のフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0025】

好ましい実施形態の詳細な説明
複数のパルス化Ｘ線源を使用する新しい超高速３次元デジタルイメージングシステムを図１に示す。これは、１次モーションステージ２と係合する１次モータ１と、複数のＸ線源５と、Ｘ線フラットパネル検出器７とを含む。すべてのモータ、すべてのモータステージ及びＸ線源は、支持フレーム構造６に取り付けられる。

【0026】

各２次モータ３は、２次モーションステージ４に係合される。すべての２次モーションステージ４は、１次モーションステージ２上に取り付けられる。各Ｘ線源５は、２次モータステージ４に取り付けられる。すべてのモータは、プログラム可能なモーション制御ハードウェアによって制御され、所定の速度でモータステージを前後に動かすことができる。２次モータステージ４は、隣接するステージとの間隔が等しくなるように配置される。その結果、すべてのＸ線源５は、１次モータステージ２と共に移動するが、個々のＸ線源５は、２次モータステージ４と共に個別に移動することも可能である。

【0027】

Ｘ線フラットパネル検出器７は、追加のリニアステージに取り付けることも可能である。Ｘ線フラットパネル検出器７は、より広い範囲の画像を有するように、Ｘ線源５の位置に基づいて前後に移動することができる。

【0028】

図２は、２次モータ３が剛体構造のアセンブリとして相互接続される別の例示的な実施形態を示し、その剛体構造のアセンブリは、縁部に回転ホイールを有するため、それ自体が１次ステージ２として供される。１次モータ１は、歯車によって１次ステージ２に係合する。１次モータ１は、１次ステージ２を剛性レールに沿って所定の定速で移動させることができる。すべての２次モーションステージ３が取り付けられるため、これらも剛性レールに沿って所定の定速で移動することができる。２次モータ３は、隣の２次モータ３に対して等間隔に配置される。各２次モータステージ４は、２次モータ３によって前後に移動することができる。Ｘ線源５が２次モータステージ４に取り付けられる。２次モータステージ４上の各Ｘ線源５の動きは、加速、定速、減速及び初期位置への戻りの４つのセッションがある。常に、１次モータステージ２と反対の方向に動く１つのみのＸ線源５が定速状態であり得る。２次モータステージ４の定速は、１次モータステージモーション２の定速と等しくなるようにプログラムされる。

【0029】

図３は、モーション制御動作の実行方法を示す。１つのデータ取得サイクルについて、１次モータステージ２は、定速で一方向に移動し、その後、初期位置に戻る。１次モータステージ２が定速で移動している間、２次モータステージ４のそれぞれは、所定の速度で振動している。２次モータステージ４が１次モーションステージ１と反対方向に移動し、同じ定速を有するとき、Ｘ線源５とＸ線フラットパネル検出器７とがトリガされる。このトリガの瞬間、Ｘ線源５は、まさにＸ線ビームを発しながら静止しているように挙動をする。したがって、静止状態の動的な配置により、Ｘ線源５は、Ｘ線イメージングシステムが非常に短時間で異なる空間角度の位置から多数の画像を取得することを可能にする。２次モータステージ４の定速モーションの持続時間は、Ｘ線露光時間に合うようにソフトウェアによってプログラムすることができる。１つの２次モータステージ４が定速状態であるとき、他の２次モータステージ４は、その次の定速に備えるために、加速、減速又は初期位置への戻りの状態であり得る。Ｘ線源５は、ランダムシーケンスにおける各独立した外部トリガパルスに基づいてオンデマンドで露光を実行するようにプログラムすることもできる。

【0030】

超高速コンピュータが広く利用可能であることを考慮すると、画像解析は、画像取得と共にリアルタイムで行うことができる。撮影された画像の判断は、次の撮影のためのＸ線源５の位置に影響を与える。画像再構築を行うために、全体の画像取得が終了するまで待つ必要はない。

【0031】

図４は、完全な露光位置を示す。この事例では、５つのＸ線源５があり、５つのＸ線源５は、異なる角度位置で合計２５回のＸ線露光を実行する。しかし、各２次モータステージ４は、合計カバー角度の５分の１のみ移動する必要がある。したがって、複数のＸ線源５を並列に動作させることにより、大量の投影データを短時間で取得することができる。Ｘ線フラットパネル検出器７は、Ｘ線の受光部として機能する。

【0032】

電子信号は、常に機械的な動きより速く、制限要因のボトルネックは、常にモータステージの動き自体である。次のボトルネックは、検出器の読み出し制限である。検出器は、多くのメガピクセルデータを読み出し、コンピュータに送るのにいくらかの時間を必要とするためである。

【0033】

図５は、複数Ｘ線源超高速３次元デジタルＸ線撮影システムが、超高速トモシンセシスを備えた全視野マンモグラフィにおけるものであることを示す。女性患者の乳房８は、よりよいＸ線投影データを得るために圧迫器９によってＸ線フラットパネル検出器７に圧迫される。他のマンモグラフィシステムと比較して、本システムは、はるかにより多くのデータ投影を取得し、女性患者の痛みを軽減しながら、はるかにより速く動作することができる。

【0034】

図６は、複数Ｘ線源超高速３次元デジタルＸ線撮影システムがＣＯＶＩＤ関連用途モードで使用される別の実施形態を示す。Ｘ線フラットパネル検出器７の上に人体１０を寝かせ、関心領域の高速３次元Ｘ線画像を得る。ＣＯＶＩＤウイルスは、通常、人間の肺にダメージを与えるため、本システムは、肺の状態を確認するための超高速３次元胸部Ｘ線撮影を迅速に実行することができる。人間の肺の超高速３次元Ｘ線イメージングは、肺の状態を監視するだけでなく、正確な診断にも役立ち得る。

【0035】

図７は、複数Ｘ線源デジタルＸ線撮影システムが一般ＮＤＴ又はセキュリティ検査用途モードであることを示す。Ｘ線フラットパネル検出器７の上に一般的な物体１１を置き、関心領域の高速３次元Ｘ線画像を得る。本システムは、一般的な物体１１を使用して３次元超高速Ｘ線撮影を行うことができる。したがって、本システムは、セキュリティ目的のために、荷物ケース又は他の物体内の内容物の高速３次元ビューを提供することができる。

【0036】

Ｘ線源５の電流（ｍＡ）、電圧（ｋＶ）及び露光時間などの制御パラメータは、ソフトウェアを通して電子的に制御することができる。したがって、アプリケーション又はユーザは、様々な被写体に対してＸ線源５の適切なｍＡ及びｋＶを選択することができる。

【0037】

１次モータステージ２は、複数回、毎回異なるｋＶでスイープすることができる。この場合、システムは、同一の被写体に対してデュアルエナジー画像又はマルチエナジー画像を取得することができる。

【0038】

Ｘ線スマート走査を行うことも可能である。この場合、Ｘ線のｍＡ、ｋＶ、速度及びスイープ角度等は、人工知能（ＡＩ）によって決定される。例えば、Ｘ線のｋＶは、被写体の密度に基づいて自動的に決定される。

【0039】

オペレータは、特定の関心領域にのみＸ線走査を行うことを望む場合がある。これは、範囲を走査することができ、ごく特定の走査角度に絞り込むことができる。Ｘ線源５は、異なる角度にあり、Ｘ線フラットパネル検出器７は、非常に高速でデータを読み出すことができる動的検出器であることから、Ｘ線マルチアングルのリアルタイム走査を行うこともできる。

【0040】

スマート走査機能を有する一実施形態では、Ｘ線源５は、予め定められた順序で作動され、様々な被写体に対して予め定められた電流／電圧の設定を使用する。Ｘ線照射は、複数のＸ線源５からであり、また複数の異なる角度からであるため、システムは、標準的な３次元Ｘ－Ｙ－Ｚ空間情報に加えて、時間成分が画像に内蔵された４次元イメージングを実行することも可能である。

【0041】

図８は、別の代替的な簡略化された実施形態を示す。Ｘ線源５は、直接接触型モータステージ１４の上に載置される。直接接触型モータステージ１４は、直接接触型モータ１２と係合する。したがって、直接接触型モータ１２は、Ｘ線源５を駆動して、長い歯車で所定のレールに沿って移動させることができる。直接接触型モータステージ１４及び直接接触型モータ１２を収容するために、直接接触型支持フレーム構造１３が使用される。この場合、直接接触型モータステージ１４のそれぞれは、静止、加速、定速及び減速の状態の１つを有する。Ｘ線源５は、静止状態においてのみＸ線を発する。常に１つのＸ線源５のみがＸ線を発することができる。あるＸ線源５がＸ線を発している間、他のＸ線源５が加速、定速及び減速の状態であるという設定を、ソフトウェアを備えたコンピュータで簡単にプログラムすることができる。このようにして、システムは、大きい角度をスイープすることもでき、大量のデータを迅速に取得することもできる。

【0042】

図９は、超高速３次元デジタルＸ線撮影システムの動作の典型的なフローチャートを示す。超高速３次元デジタルＸ線撮影システムは、いくつかの高度な特徴を有するが、ほとんどのユーザは、標準的な超高速３次元Ｘ線走査のみを望む。

【0043】

電源をオンにした後、システムを初期化する必要があり得る。ソフトウェアプログラムは、システムの初期化を行う必要があり得る。Ｘ線源５は、通常、Ｘ線管及び高電圧制御エレクトロニクスが安定する状態までウォームアップする必要がある。モーションコントロールシステムは、１次モータステージ２及び複数の２次モータステージ４が共に正しい初期空間位置にあることを確認する。Ｘ線源５のそれぞれは、２次モータステージ４に取り付けられ、２次モータステージ４のそれぞれは、１次モータステージ２に取り付けられるため、１次モータステージ２及び複数の２次モータステージ４の正しい位置は、Ｘ線源５の正しい位置を意味する。この処理は、ステップＳ１のブロックに示される。初期化後、Ｘ線源５の位置は、最初に広角の形状に均一に分布し、各Ｘ線源５は、図４に記載されるように、走査角度のごく一部のみを担当する。これにより、複数のＸ線源５が並列に動作するシステムが使用できるようになる。

【0044】

ステップＳ２のブロックが次のステップである。このステップは、Ｘ線走査の試料の準備に関する。したがって、Ｘ線走査の被写体の性質に応じて、ステップＳ２は、長い時間を要する場合がある。被写体が女性患者の乳房である場合、乳房の圧迫が伴い、さらに左右が加わる。被写体が人間の全身又は体の一部である場合、走査される人を正しい位置に寝かせる必要があるであろう。被写体が動物である場合、システムオペレータの指示を聞き入れないことが通常であるため、より多くの作業が必要になる。しかしながら、走査の被写体がＮＤＴのための工業部品又はセキュリティ検査のための荷物である場合、ステップＳ２は、比較的速く実行することができる。

【0045】

機械及び走査被写体の両方が準備できた後、システムオペレータは、何をすべきかを決定する必要があるであろう。ステップＳ３のブロックは、動作要求を待っている待機状態である。システムは、多くの高度な特徴を有するが、ほとんどの顧客は、異常が発生しない限り、最小限の労力で超高速高効率の良好なＸ線放射線画像を必要とするのみである。

【0046】

ステップＳ４のブロックで決定がなされる。動作には、２つのカテゴリがある。１つは、標準動作であり、もう１つは、多くの高度な特徴が追加された非標準動作である。標準動作は、大量の処理向けに設計され、非標準動作は、包括的な検討向けに設計される。

【0047】

システムオペレータが標準動作で行くことを決定した場合、ステップＳ５のブロックにおいて、動作速度が若干遅くなることを犠牲にしてＸ線走査を若干包括的にする別の可能性がある。これは、標準動作における手動モードである。この場合、システムオペレータは、ステップＳ２に戻ってＸ線走査被写体の設定の状態を再確認し、位置が正しいこと、関心領域が正しいことを確認する必要がある。

【0048】

Ｘ線走査被写体の状態を再確認した後、システムオペレータは、標準的な自動Ｘ線走査と同様に、直接ステップＳ６に進むことができる。ステップＳ６のブロックは、システムが標準的なＸ線動作を実行し、画像再構築も実行することを示す。

【0049】

複数のＸ線源５が並行して動作する新しい方法を使用することにより、ステップＳ６は、単一のＸ線源を使用する従来技術の他の方法よりもはるかに速く実行することができる。Ｘ線照射回数は、ソフトウェアによって制御される。現在の機械構造では、モータ速度及びＸ線フラットパネル検出器７の読み出し速度が最高速度の制限因子となる。

【0050】

画像再構築が行われると、ステップＳ７でシステムオペレータに結果が提示される。このステップＳ７では、従来技術に比べて、はるかに詳細な情報をはるかに短い時間で得ることができる。ステップＳ７のブロックは、結果が満足のいくものでない場合、システムオペレータがＸ線走査処理全体を複数回繰り返すことも可能にする。

【0051】

ステップＳ４のブロックにおいて要求されたＸ線走査動作が非標準Ｘ線動作である場合、システムオペレータは、ステップＳ８のブロックに入ることができる。ステップＳ８において、システムは、システムオペレータが、どのような種類の特定のＸ線が所望されるかを決定することを必要とするであろう。デュアルエネルギー又はマルチエネルギー走査、４次元Ｘ線走査、スマートＸ線走査及び特定の関心領域の走査など、いくつかの選択肢がある。従来技術では、単一のＸ線源によるＸ線走査速度が非常に遅いため、デュアルエネルギー又はマルチエネルギー走査、４次元Ｘ線走査、スマートＸ線走査及び特定の関心領域の走査を行うことは、通常、商業規模では実現不可能である。広範なＸ線走査を伴うため、これらの種類のプロセスは、所望の結果を得るためにはるかに長い時間を要するであろう。したがって、従来技術では、顧客は、そのようなＸ線走査を実行するために長時間待つことを好まない場合がある。しかしながら、この新しい超高速Ｘ線走査システムにより、すべてのこれらの高度に専門的な走査は、今や商業的に実現可能なものになりつつある。

【0052】

ステップＳ９では、システムは、要求された特定のＸ線動作を実行する。Ｘ線動作だけでなく、イメージング再構築も特定的である。したがって、ステップＳ１０におけるイメージング処理からの結果は、標準的な超高速Ｘ線走査のものよりも多くの情報を有するであろう。この情報は、通常、非常に細かい画面解像度でコンピュータのモニタに表示される。結果が満足のいくものでない場合、システムオペレータは、望む結果が得られるまで常に動作を複数回実行することができる。

【0053】

機械で実行するタスクが多くない場合、システムは、日常的に何らかのメンテナンスを必要とする。ステップＳ１１のブロックは、システムが将来の動作サイクルのために要求又は推奨されるメンテナンスを実行する機会を有することを示す。

【0054】

コンピュータプログラム製品は、１つ又は複数の記憶媒体、例えば固体ディスク、磁気ディスク又は磁気テープなどの磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ若しくは機械可読バーコードなどの光学記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくは読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などの固体電子記憶装置又は本発明による方法を実施するために１つ若しくは複数のコンピュータを制御する命令を有するコンピュータプログラムを格納するために採用される任意の他の物理デバイス若しくは媒体を含み得る。

【0055】

上述したプロセスを制御するソフトウェアは、コンピュータプログラム製品として使用するために、有形のコンピュータ可読記憶媒体に格納することができ、及び／又はコンピュータネットワーク又は他の伝送媒体を介して伝送することができる。

【0056】

上記の特定の実施形態は、例示であり、本開示の趣旨又は添付の請求項の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に対する多くの変形形態を導入することが可能である。例えば、異なる例及び例示的な実施形態の要素及び／又は特徴は、本開示及び添付の請求項の範囲内で互いに組み合わされ、及び／又は互いに置換され得る。

【0057】

現在好ましい実施形態を特に参照して本発明を詳細に記載してきたが、本発明の趣旨及び範囲内で変更形態及び修正形態がなされ得ることが理解されるであろう。したがって、現在開示されている実施形態は、すべての点で例示的であり、限定的でないと考えられる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示され、その意味及び均等物の範囲内に入るすべての変更形態は、それに包含されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】