特表 2024-512664 運動している複数のパルス作動Ｘ線源管による高速３Ｄ 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】2024-03-19

(54)【発明の名称】運動している複数のパルス作動Ｘ線源管による高速３Ｄ Ｘ線撮影

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/02 20060101AFI20240312BHJP

【ＦＩ】

A61B6/02 501H

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023560327

(86)(22)【出願日】2022-01-26

(85)【翻訳文提出日】2023-11-28

(86)【国際出願番号】 US2022013790

(87)【国際公開番号】W WO2022211885

(87)【国際公開日】2022-10-06

(31)【優先権主張番号】63/170,288

(32)【優先日】2021-04-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/175,952

(32)【優先日】2021-04-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/182,426

(32)【優先日】2021-04-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/188,919

(32)【優先日】2021-05-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/194,071

(32)【優先日】2021-05-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/209,498

(32)【優先日】2021-06-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/214,913

(32)【優先日】2021-06-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/220,924

(32)【優先日】2021-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/222,847

(32)【優先日】2021-07-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/224,521

(32)【優先日】2021-07-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/225,194

(32)【優先日】2021-07-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/226,508

(32)【優先日】2021-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/488,539

(32)【優先日】2021-09-29

(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】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マオリンベイ，マナト

(72)【発明者】

【氏名】ク，チュン－ユアン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン，リンボ

(72)【発明者】

【氏名】リウ，ジアンチアン

【テーマコード（参考）】

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C093AA11

4C093CA27

4C093EA06

4C093FA18

4C093FA44

4C093FA52

4C093FA59

(57)【要約】

Ｘ線撮像システムは、Ｘ線管のアレイを形成するように運動している構造上に取り付けられたパルス作動される線源からの複数のＸ線管を含む。管は、グループとして一定速度で、あらかじめ定められた弧状トラック上で、被写体に対して同時に移動する。個々の各線源における個々の各Ｘ線管は、Ｘ線管の静止位置の周りで迅速に短距離移動することもできる。管が、グループ速度に等しいが反対の移動方向を有する速度を有するとき、管及びＸ線フラットパネル検出器は、管が一瞬、静止したままであるように、外部露出制御ユニットを介して作動される。それにより、より広く、かつより高速の掃引角度を有する動きシステムの、各Ｘ線源管の移動距離の大幅な短縮と負荷の大幅な軽減とがもたらされ、画像分析をリアルタイムで行うこともできる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を使用して高速３Ｄ Ｘ線撮影を提供するためのシステムであって、
所定の形状を有する弧状レール上で自由に移動する一次モータステージと、
前記一次モータステージと係合し、前記一次モータステージの速度を制御する一次モータと、
前記一次モータステージに結合されており、前記弧状レールの方向に沿って移動する複数の二次モータステージと、
各々が二次モータステージと係合し、二次モータステージの速度を制御する複数の二次モータと、
各々が二次モータステージによって移動される複数のＸ線源管と、
前記一次モータステージ及び二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線束を受容し、撮像データを送信するためのＸ線フラットパネル検出器と、を備える、システム。

【請求項2】

あらかじめ定められたトラックと、
運動している構造上に取り付けられた複数のパルス作動Ｘ線源管を含む線源アレイであって、前記複数のパルス作動Ｘ線源管の各々が、一定のグループ速度で、前記あらかじめ定められたトラック上で、被写体の周りで同時に移動し、個々のＸ線源管が、グループ管速度に等しいが反対の移動方向の速度を有するとき、前記個々のＸ線源管が、露出制御ユニットを介してトリガされる、線源アレイと、を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記一次モータステージ及び二次モータステージの速度又は位置が、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】

Ｘ線源管の電流及び電圧が、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】

Ｘ線源管の露出時間が、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】

前記Ｘ線源管が、Ｘ線パルストリガ露出持続時間中に前記Ｘ線フラットパネル検出器に対して静止する、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記Ｘ線フラットパネル検出器が、所定の期間にわたって所定の掃引で３Ｄ Ｘ線撮影画像投影データを取得し、画像再構成が、走査中にリアルタイムで行われる、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記被写体が、静止している、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

各分析及び累積された分析の結果が、次のＸ線源管及び露出の条件を決定する、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

システムであって、
Ｘ線露出制御ユニットと、
あらかじめ定められたトラックと、
運動している構造上に取り付けられた複数のパルス作動Ｘ線源管を含む線源アレイであって、前記複数のパルス作動Ｘ線源管の各々が、一定のグループ速度で、前記あらかじめ定められたトラック上で、被写体の周りで同時に移動し、個々のＸ線源管が、グループ管速度に等しいが反対の移動方向の速度を有するとき、前記個々のＸ線源管が、前記露出制御ユニットを介してトリガされる、線源アレイと、
Ｘ線束を受容し、かつＸ線撮像データを送信するためのＸ線フラットパネル検出器と、を備える、システム。

【請求項11】

Ｘ線源管の電流及び電圧が、ソフトウェアによって調整可能である、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

Ｘ線源管の露出時間が、ソフトウェアによって調整可能である、請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

前記フラットパネル検出器が、所定の時間にわたって所定の掃引で３Ｄ Ｘ線撮影画像投影データを取得し、画像再構成が、走査中にリアルタイムで行われる、請求項１０に記載のシステム。

【請求項14】

前記Ｘ線源管を、所定のスキームを使用して作動させることができる、請求項１０に記載のシステム。

【請求項15】

前記被写体が、静止している、請求項１０に記載のシステム。

【請求項16】

運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を使用する高速３Ｄ Ｘ線撮影の方法であって、
一次モータステージ及び複数の二次モータステージを所定の初期の場所に位置付けることによって、運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を使用することと、
前記一次モータによって前記一次モータステージを所定の一定速度で掃引することと、
対応する二次モータによって、前記二次モータステージの各々を所定のシーケンスで振動させることと、
二次モータステージが前記一次モータステージの方向と反対方向に、かつ前記一次モータステージの選択された速度で移動するとき、Ｘ線源管及びＸ線フラットパネル検出器の両方を電気的に作動させることと、
Ｘ線フラットパネル検出器により前記Ｘ線源管から画像データを取得することと、を含む、方法。

【請求項17】

前記Ｘ線フラットパネル検出器が、所定の時間にわたって所定の掃引で３Ｄ Ｘ線撮影画像投影データを取得し、画像再構成が、走査中にリアルタイムで行われる、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

掃引中に被写体密度に基づいて、Ｘ線源電圧出力を変更することを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

時間成分を３Ｄ空間撮像データに追加することによって、４Ｄ撮像が実行される、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

関心領域に基づいて、掃引角度を変更することを含む、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２０２１年４月３０日に出願された仮出願第６３１８２４２６号、２０２１年７月２８日に出願された仮出願第６３２２６５０８号、２０２１年４月２日に出願された仮出願第６３１７０２８８号、２０２１年４月１６日に出願された仮出願第６３１７５９５２号、２０２１年５月２７日に出願された仮出願第６３１９４０７１号、２０２１年５月１４日に出願された仮出願第６３１８８９１９号、２０２１年７月２３日に出願された仮出願第６３２２５１９４号、２０２１年６月１１日に出願された仮出願第６３２０９４９８号、２０２１年６月２５日に出願された仮出願第６３２１４９１３号、２０２１年７月１２日に出願された仮出願第６３２２０９２４号、２０２１年７月１６日に出願された仮出願第６３２２２８４７号、２０２１年７月２２日に出願された仮出願第６３２２４５２１号、及び２０２１年１月２４日に出願された米国出願第１７１４９１３３号（当該出願は、２０２０年１月２９日に出願された仮出願第６２９６７３２５号の優先権を主張する）の優先権を主張し、これらの内容は、参照により組み込まれる。

【0002】

この特許明細書は、３Ｄ Ｘ線撮影システム及び方法の分野におけるものであり、特に、複数のパルス作動Ｘ線源及びＸ線デジタルフラットパネル検出器を使用することに対するものである。

【背景技術】

【0003】

デジタルトモシンセシス（ＤＴＳ）は、従来のＸ線撮影と同程度の放射線量レベルで高分解能の限定角度トモグラフィを実行するための方法である。これらのデジタルトモシンセシスシステムは、典型的には、回転可能なアームアセンブリに取り付けられたＸ線源と、回転中心の隣のデジタルフラットパネル検出器と、を使用する。トモシンセシスが実行されるときに、Ｘ線源は、被写体の周りで円弧状に移動する必要があろう。Ｘ線源が被写体の周りで移動する間、一連の低線量Ｘ線画像が、異なる角度で取得される。収集されたデータセットは、平行な平面の再構成を可能にする。各平面は、合焦しており、平面外の組織画像であるものは、ぼけている。通常、掃引角度をより広くすれば、より多くのデータ投影を生成し、より良好な３Ｄ分解能をもたらすであろうが、それにはより長い時間がかかる。データ処理は、種々の再構成アルゴリズムが使用され得るため、製造元固有である。デジタルマンモグラフィに加えて、ＣＯＶＩＤ用のＸ線３Ｄ胸部診断システム、Ｘ線３Ｄ非破壊検査（ＮＤＴ）システム、及びＸ線３Ｄセキュリティ検査システムなどのＸ線３Ｄ撮影用途に、これらの種類のデジタルトモシンセシスシステム及び方法を応用することができることを強調せねばなるまい。Ｘ線３Ｄ撮影を実行するために単一のＸ線源及び単一のフラットパネルを伴う先行技術がある。しかしながら、従来技術の中には欠点がある。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。そのことは、連続モード及びステップアンドシュートモードの両方に当てはまる。連続モードでは、Ｘ線源は、Ｘ線源が移動している間、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、Ｘ線を放射し、次の場所に移動し続ける。全ての患者がＸ線撮影を可能な限り高速で行うことができればと望んでいるが、最小のＸ線源移動掃引角度の要件がある。掃引角度が小さすぎる結果、Ｘ線源があまり移動できず、かつ必要な合計時間が短くなる場合には、システムのデータ投影数は少なくなることとなる。データ投影の数が少なくなると、深度分解能の低下と詳細な知覚の喪失とをもたらす。掃引角度が、より良好な３Ｄ分解能のための良好なデータ投影にとって十分に大きい必要があると仮定する。その場合、単一のＸ線源が、患者が不快に感じることとなり、かつもはや乳房が動かないように静止していることができなくなるほど長時間機械的に移動することがある。いくつかの場合では、５０度の掃引であれば、約３０秒の時間がかかる。２つ目の欠点は、万事が低速であるため、リアルタイムの再構成が困難であることである。通常、先行技術は、掃引を終えるのに何十秒かかかる。

【発明の概要】

【0004】

第１の態様では、運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を、所定の形状を有する弧状レール上で自由に移動する一次モータステージ、当該モータステージと係合し、一次モータステージの速度を制御する一次モータ、当該一次モータステージに結合されており、弧状レールの方向に沿って移動する複数の二次モータステージ、各々が二次モータステージと係合し、二次モータステージの速度を制御する複数の二次モータ、各々が二次モータステージによって移動される、Ｘ線源からの複数のＸ線管、一次モータステージ及び二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、及びＸ線を受容し、撮像データを送信するためのＸ線フラットパネル検出器とともに使用して高速３Ｄ Ｘ線撮影を提供するためのシステム。

【0005】

第２の態様では、運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を使用する高速３Ｄ Ｘ線撮影の方法は、一次モータステージ及び１つ以上の二次モータステージを所定の初期の場所に位置付けることと、当該一次モータによって一次モータステージを所定の一定速度で掃引することと、対応する二次モータによって、二次モータステージの各々を所定のシーケンスで振動させることと、二次モータステージが一次モータステージの方向と反対方向に、かつ一次モータステージの選択された速度で移動するとき、Ｘ線源管及びＸ線フラットパネル検出器を電気的に作動させることと、Ｘ線フラットパネル検出器から画像データを取得することと、を含む。

【0006】

別の態様では、運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を使用して、超高速、高効率の３Ｄ Ｘ線撮影を実行するＸ線撮像システムが提示されている。このシステムでは、複数のパルス作動Ｘ線源管が、線源のアレイを形成するように運動している構造上に取り付けられている。複数のＸ線源管は、一定のグループ速度で、あらかじめ定められたトラック上で、被写体の周りで同時に移動する。個々の各Ｘ線源管は、Ｘ線源管の静止位置の周りで迅速に短距離移動することもできる。個々のＸ線源管が、グループ速度に等しいが反対の移動方向の速度を有するとき、個々のＸ線源管は、外部露出制御ユニットを介してトリガされる。この配置は、Ｘ線パルストリガ露出持続時間中、Ｘ線源管が相対的に静止したままであることを可能にする。複数のＸ線源管は、個々のＸ線源管についての線源管移動距離の大幅な短縮をもたらす。Ｘ線受容器は、Ｘ線フラットパネル検出器である。３Ｄ Ｘ線撮影画像投影データを、はるかに短い期間で全体的にはるかに広い掃引で取得することができ、走査が進行する間、画像分析をリアルタイムで行うこともできる。

【0007】

別の態様では、運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を使用して高効率かつ超高速の３Ｄ Ｘ線撮影を実行するＸ線撮像システムは、線源のアレイを形成するように運動している構造上に取り付けられた複数のパルス作動Ｘ線源管を含む。複数のＸ線源管は、グループとして一定の速度で、あらかじめ定められた弧状トラック上で、被写体に対して同時に移動する。個々の各Ｘ線源管は、Ｘ線源管の静止位置の周りで迅速に短距離移動することもできる。個々のＸ線源管がグループ速度に等しいが反対の移動方向である速度を有するとき、個々のＸ線源管及びＸ線検出器は、外部露出制御ユニットを介して作動される。この配置は、Ｘ線源管が、Ｘ線源管作動及びＸ線検出器露出中に相対的に静止したままであることを可能にする。Ｘ線受容器は、Ｘ線フラットパネル検出器である。運動している複数のＸ線源管の動作は、個々のＸ線源管についての線源移動距離の大幅な短縮をもたらす。３Ｄ Ｘ線撮影画像データを、はるかに短い時間で全体的により広い掃引角度で取得することができ、走査が進行する間、画像分析をリアルタイムで行うこともできる。

【0008】

実装態様では、Ｘ線源管を、ランダム射出スキームを使用してアレイ中の任意の線源のうちの１つからランダムに作動させることもできる。各分析及び累積された分析の結果は、次のＸ線源管及び露出の条件を決定する。３Ｄ Ｘ線撮影画像は、Ｘ線露出線源管の角度付き幾何学配置を有する各画像に基づいて再構成される。より広範な用途としては、３Ｄマンモグラフィ若しくはトモシンセシス、ＣＯＶＩＤ用の胸部３Ｄ Ｘ線撮影、又は３Ｄ ＮＤＴ、高速３Ｄ Ｘ線セキュリティ検査が挙げられる。

【0009】

上記システムの利点としては、以下のうちの１つ以上が挙げられ得る。運動している複数のＸ線源管の様々な実施形態は、新規な超高速３Ｄ Ｘ線撮影システムで使用される。第１の利点は、システム全体が数倍高速であることである。各Ｘ線源管は、弧状軌道で全距離のほんの一部を機械的に移動するだけでよいこととなろう。それにより、Ｘ線診断機で患者に必要とされるデータ取得時間が大幅に短縮される。第２の利点は、走査が進行する際に画像分析をリアルタイムで行うこともできることである。撮影された画像に対する判断は、次の撮影についてのＸ線源管の位置に影響を与えることとなる。階層化された画像再構成を行うために、画像全体の取得が終了するまで待つ必要はない。第３の利点は、動きアーチファクトの低減に起因して、高分解能かつ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線源管はまた、線源の原点の周りで線源を振動させるサブ構造上に取り付けられている。振動速度及びトラック速度の合成は、個々のＸ線源管が作動される瞬間におけるＸ線源管の相対的な静止位置をもたらす。第４の利点は、システムがはるかに広範囲の掃引を進行させて、より高速でより多くのデータ投影を取得することができることである。より多くのデータ投影は、誤診率の低減につながることとなるであろうより良好な画像構成を意味する。第５の利点は、より広い掃引角度及びより高速の撮像取得であるがために、時間成分を３Ｄ空間撮像に追加して４Ｄ撮像データセットを形成することが可能であることである。本発明は、好ましい実施形態の観点で記載されている。本発明は、明示的に述べられたもの以外の、均等物、代替物、及び修正が可能であり、かつ添付の特許請求の範囲の範囲内であると認識される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】Ｘ線源が別個の高電圧ユニット及び油冷却ユニットを有するときの、運動している複数のＸ線源管を有する例示的な超高速３ＤデジタルＸ線撮影システムを例示する。

【図2】Ｘ線源管がハウジングユニット内にあるときの、運動している複数のＸ線源管を有する例示的な超高速３ＤデジタルＸ線撮影システムを例示する。

【図3】一次モータステージ及び二次モータステージが反対方向であるが同じ速度で移動している瞬間に、個々のＸ線源管が一時的な静止位置でＸ線ビームを放射する例示的な構成を例示する。

【図4】各Ｘ線源管が総距離の５分の１のみ移動することによって、２５セットの投影データを撮影する５Ｘ線源管構成を例示する。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の段落では、添付の図面を参照して、本発明を例として詳細に記載する。この説明全体を通して、示される好ましい実施形態及び実施例は、本発明の限定ではなく例と見なされるべきである。本明細書で使用される場合、「本発明」は、本明細書に記載の本発明の実施形態のうちのいずれか１つ及び任意の均等物を指す。更に、本明細書を通して「本発明」の様々な特徴を参照することは、全ての特許請求される実施形態又は方法が参照される特徴を含まなければならないことを意味しない。

【0012】

運動している複数のパルス作動される線源Ｘ線源管による高速３Ｄ Ｘ線撮影を以下に詳述する。このシステムでは、複数のパルス作動Ｘ線源からの複数のＸ線源管９が、Ｘ線管９のアレイを形成するように一次動きステージ８に取り付けられている。一次動きステージ８上の複数のＸ線源管は、グループとして一定速度で、あらかじめ定められた弧状トラック上で、被写体に対して同時に移動する。Ｘ線源における個々の各Ｘ線源管は、Ｘ線源管の静止位置の周りで迅速に短距離移動することもできる。Ｘ線源管９が、グループ速度に等しいが反対の移動方向を有する速度を有するとき、Ｘ線源管９及びＸ線フラットパネル検出器１は、管が一瞬、静止したままであるように、外部露出制御ユニットを介して作動される。そのことは、各Ｘ線源の移動距離の大幅な短縮と、動きシステムの負荷の大幅な軽減とをもたらす。３Ｄ走査は、はるかに短い時間ではるかに広い掃引角度をカバーすることができ、画像分析をリアルタイムで行うこともできる。Ｘ線源は、通常、高電圧制御電子機器、高電圧ケーブル４、冷却システム、油冷却ホース５、及びＸ線源管９を備える。Ｘ線源のセットは、通常、鉛シールドなどの重金属部品で重量が大きくなっている。コンパクトなシステムでは、Ｘ線源のセットを動き制御することが可能である。しかしながら、１つの重いＸ線源のセットを動きステージ上に置くことは、実用的でない。この場合、Ｘ線源全体を振動させるのではなく、Ｘ線源のＸ線源管９部分を振動させることだけが必要である。その場合、動き制御は、はるかに少ない負荷を有し、はるかに良好な動き精度を有するであろう。高電圧油タンク３における従来の管を用いると、管ハウジング６におけるＸ線源管９のみを振動させることが可能である。本システムは、Ｘ線源管９と電子機器とを分離し、高電圧ケーブル４及び油冷却ホース５が接続された、Ｘ線源管９部分のみを振動させ、よりコンパクトで信頼性の高いシステムをもたらす。

【0013】

図１は、Ｘ線源が別個の高電圧ユニット及び油冷却ユニットを有するときに、運動している複数のＸ線源管９を有する超高速３ＤデジタルＸ線撮影システムを例示している。一般に、２種類のＸ線源がある。Ｘ線源の電力がより大きいとき、Ｘ線源は、別個の高電圧ユニット及び油冷却ユニットを有する。Ｘ線源の電力が相対的に小さいとき、Ｘ線源管、高電圧、及び油冷却は、通常、モノブロックと呼ばれることがある同じハウジング内にある。

【0014】

図１の構成では、Ｘ線源は、別個の高電圧油タンク３及び油冷却ユニットを有する。超高速３Ｄデジタル撮像システムは、Ｘ線検出器１、複数のパルス作動される線源、フレーム構造２、高電圧油タンク３、高電圧ケーブル４、油冷却ホース５、Ｘ線源管ハウジング６などを備える。Ｘ線源管９は、Ｘ線スタンドアロン管ハウジング６内にある。Ｘ線源管ハウジング６は、二次動きステージ７上に取り付けられている。全ての二次モータステージ７は、一次モータステージ８に取り付けられている。

【0015】

各二次モータステージ７は、二次モータに係合している。全ての二次動きステージ７は、一次動きステージ８上に取り付けられている。１つ１つのＸ線スタンドアロン管ハウジング６全てが、二次モータステージ７上に取り付けられている。１つ１つのモータ全てが、プログラム可能な動き制御ハードウェアによって制御され、モータステージを所定の速度で前後に移動させることができる。二次モータステージ７は、隣接するステージとの間隔が等しいように位置付けられている。結果として、全てのＸ線源管ケースが、一次モータステージ８とともに移動するが、個々の各Ｘ線源管９は、個々の二次モータステージ７とともに個々に移動することもできる。

【0016】

Ｘ線フラットパネル検出器１を、追加のリニアステージ上に取り付けることもできる。Ｘ線フラットパネル検出器１を、より広範なカバレッジの画像を有するために、Ｘ線源管９の場所に基づいて、前後に移動させることもできる。

【0017】

動作中、Ｘ線フラットパネル検出器１は、Ｘ線を受容し、撮像データをコンピュータに送信する。複数のＸ線源のアレイは、二次モータステージ７を介して一次動きステージ８上に取り付けられている。一次動きステージ８は、一定速度で、あらかじめ定められた弧状トラック上で、被写体に対して同時に移動する。グループとして、個々の各Ｘ線源はまた、Ｘ線源の原点の周りで線源を振動させるサブ構造上に取り付けられている。振動速度及びトラック速度の合成は、個々のＸ線源が作動される瞬間におけるＸ線源の相対的な静止位置をもたらす。一次モータは、一次モータステージ８と係合し、一次モータステージ８の速度を制御する。複数のＸ線源のアレイは、各々、一次モータステージ８に結合された二次モータステージ７によって移動される。複数の二次モータは、各々、二次モータステージ７と係合し、二次モータステージ７の速度を制御する。二次モータステージ７では、各二次モータステージ７は、二次モータステージ７の駆動周波数を制御するためのモータドライバを有する。各Ｘ線源は、電源に接続された電気スイッチを有するＸ線源管９を含む。

【0018】

複数のパルス作動される線源のフレーム構造２は、複数の線源フレームセグメントを含む。各々は、複数のパルス作動Ｘ線源管線源を有する。複数の線源セグメントホルダを使用して、ある特定のアーク形状における所定の場所に個々の線源セグメントを保持する。線源の全体的なグループが、円弧の方向に沿って移動するように設計された全体的な構造によって保持されている。全体的な構造の動きを支持するためのガイド及びトラックとして、所定の曲率を有する弧状レールが提供される。一次モータステージ８は、高精度ステージシステムで弧状レールの方向に沿って移動される。対応するモータコントローラは、一次モータステージ８の速度を制御する。個々の二次モータステージ７は、個々の線源セグメントの上に取り付けられている。二次モータステージ７の各々は、二次モータステージ７の速度を制御するための対応する二次モータと係合する。線源作動コントローラは、Ｘ線検出器１及び各Ｘ線源管９を個別にトリガするために、各Ｘ線源管９及びＸ線フラットパネル検出器１に接続されている。

【0019】

次に、パルス作動Ｘ線源管の１つのアレイに基づく３Ｄ Ｘ線撮影の動作を詳述する。移動Ｘ線源管９は、各Ｘ線源管の元の位置に対する各Ｘ線源管の移動距離を大幅に短縮する超高速３Ｄ Ｘ線撮影撮像技法を提供する。単一の静止Ｘ線フラットパネル検出器１が、Ｘ線源管９のアレイからＸ線束を受容し、Ｘ線撮影データを生成し、投影画像データが、被写体に対してアークセグメント軌道に沿って移動する個々の線源としての各Ｘ線源管９で再構築される。Ｘ線源管６、フラットパネル検出器１、及び構造全体の三次元位置付け精度を、一次モータステージ８と二次モータステージ７との間の、巡回レール長さの曲率半径中心間距離と、直線からの角度偏差と、を使用することによって、判定することができる。

【0020】

油冷却タンクは、中央に小さな熱交換器を有する冷却チャネルを有する。各チャネルの内部の回転子ブレードは、回転して強制対流を生成して、油熱を予冷器表面から運び去る。このことは、不均一な温度に起因する、冷却された材料に対する熱衝撃及び表面欠陥を防止する。各回転子ブレードチャネルを加熱することは、別の回転子ブレードチャネルが修理又はメンテナンスのためにダウンしている間に、一つが動作することを可能にするための独立したポンプシステムを有し得る。

【0021】

Ｘ線スタンドアロン管ハウジング６は、Ｘ線発生源アセンブリ及び管壁を含む。Ｘ線発生源アセンブリは、Ｘ線スタンドアロン管ハウジング６内の内部ユニットである。Ｘ線発生源アセンブリは、様々な用途のためのＸ線撮影を提供するために管壁を通過することができるＸ線ビームを含む。Ｘ線スタンドアロン管ハウジング６は、代替的に、アルミニウム合金などの金属材料で作製され得る。

【0022】

図２は、Ｘ線源管高電圧及び油冷却が同じハウジング内にあるときに、運動している複数のＸ線源管９を有する超高速３ＤデジタルＸ線撮影システムを例示している。この場合、Ｘ線源管ハウジング６は、一次動きステージ８に取り付けられている一方、Ｘ線源管９は、二次モータステージ７に取り付けられている。一次動きステージ８は、複数のパルス作動される線源のフレーム構造２に取り付けられている。

【0023】

複数の複数のパルス作動Ｘ線源管９を有するＸ線源管ハウジング６は、線源のアレイを形成するように運動している構造上に取り付けられている。ハウジングは、３Ｄ空間内の被写体の周りで、一定の速度で、構造体とともに移動する。個々の各Ｘ線源９は、Ｘ線源管９の静止位置の周りで迅速に短距離移動することもできる。個々のＸ線源管９が、グループ速度に等しいが反対の移動方向の速度を有するとき、個々のＸ線源管９は、外部露出制御ユニットを介してトリガされる。この配置は、Ｘ線パルストリガ露出持続時間中、Ｘ線源管９が相対的に静止したままであることを可能にする。複数のＸ線源管９は、個々のＸ線源管９についての線源移動距離の大幅な短縮をもたらす。Ｘ線受容器は、Ｘ線フラットパネル検出器１であり、３Ｄ Ｘ線撮影画像投影データを、はるかに短い期間で全体的にはるかに広い掃引で取得することができ、走査が進行する間、画像分析をリアルタイムで行うこともできる。本発明は、方法システム及び又はコンピュータプログラム製品を含む。一実施形態では、方法システム及び又はコンピュータプログラム製品は、マンモグラフィ乳房撮像のコンテキストで実装されてもよい。

【0024】

一次動きステージ８は、運動しているＸ線源管９二次モータステージ及びフラットパネル検出器を保持する。運動している各Ｘ線源管は、電動化された動きで一次運動ステージ上に取り付けられている。二次モータステージの各々はまた、グループとして一定速度で、あらかじめ定められた弧状トラックに従って、二次モータステージの二次モータを搬送して、二次モータをアーク経路の周りで振動させる。複数のＸ線源管９が同時に運動しており、このことは、全てのＸ線源管９が同じ速度で移動するが、各Ｘ線源管９が独立して振動することを意味する。Ｘ線源管のグループは、単一のユニットとして一緒に人体全体にわたって走査することとなる。

【0025】

Ｘ線管９は、超高速、高効率の３Ｄ Ｘ線撮影を実行するための運動している複数のパルス作動Ｘ線源管９を使用して、撮像データを生成する。複数のパルス作動Ｘ線源管９は、線源のアレイを形成するように運動している構造上に取り付けられている。複数のＸ線源管９は、一定のグループ速度で、あらかじめ定められたトラック上で、被写体の周りで同時に移動する。個々のＸ線源管がグループ速度と等しい速度を有するとき、個々の各Ｘ線源管は、Ｘ線源管の静止位置の周りで迅速に短距離移動することもできる。しかし、反対の移動方向であり、個々のＸ線源管は、外部露出制御ユニットを介してトリガされる。この配置は、Ｘ線パルストリガ露出持続時間中、Ｘ線源管９が相対的に静止したままであることを可能にする。複数のＸ線源は、個々のＸ線源管９についての線源移動距離の大幅な短縮をもたらす。Ｘ線受容器は、Ｘ線フラットパネル検出器１である。Ｘ線３Ｄ撮影画像投影データを、はるかに短い期間で全体的にはるかに広い掃引で取得することができ、画像分析をリアルタイムで行うこともできる。別の態様で走査が進行する間、Ｘ線撮像システムは、運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を適用して、高効率かつ超高速の３Ｄ Ｘ線撮影を実行する。

【0026】

二次モータステージ７は、一定速度の一次モータステージ８と同時に移動する。二次モータステージ７の数は、Ｘ線源の数と同じである。Ｘ線フラットパネル検出器１は、Ｘ線源から生成されたＸ線束を受容し、画像取得のための開始信号を得て、次いで、画像データの分析を行うためのコンピュータにデータを送信する。

【0027】

複数のパルス作動される線源のフレーム構造２は、Ｆ．２に示されるような支持フレーム構造の主要部分である。Ｘ線源からの複数のパルス作動Ｘ線源管９は、二次モータによって制御される二次モータステージ７によって移動される。一次モータを有する一次モータステージ８は、主モータと係合し、制御する。Ｘ線束を受容し、かつ撮像データを送信するためのＸ線フラットパネル検出器１は、システムの終端に設置されている。システムの前部には、一次モータステージ８及び二次モータステージ７が全て、支持フレーム構造２上に取り付けられている。

【0028】

図３は、個々のＸ線源管９が、一次モータステージ８及び二次モータステージ７が反対方向であるが同じ速度で移動している瞬間に、一時的な静止位置でＸ線ビームを放射することを例示している。１つのデータ取得サイクルについて、一次モータステージ８は、一定速度で一方向に移動し、次いで、初期位置に戻る。一次モータステージ８が一定速度で移動している間、二次モータステージ７は、所定の速度で振動する。二次モータステージ７が一次動きステージ８と反対方向に移動し、かつ同じ一定速度を有するとき、Ｘ線源管９及びＸ線フラットパネル検出器１がトリガされる。トリガのこの瞬間に、Ｘ線源管９は、丁度、Ｘ線源管９が、Ｘ線画像がシャープであり得るように焦点サイズを最小限に保つようにＸ線ビームを発射しながら静止しているように振る舞う。したがって、静止状態のＸ線源管９の動的配置は、Ｘ線撮像システムが、非常に短い時間で異なる空間角度の場所から多数の画像を取得することを可能にする。二次モータステージ７の一定速度の動きの持続時間を、Ｘ線露出時間にマッチする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。一つの二次モータステージ７が一定速度であるとき、他の二次モータステージ７は、次の一定速度に備えるために、加速し、減速し、又は初期位置に戻り得る。Ｘ線源管９を、ランダムなシーケンスの各独立した外部トリガパルスに基づいて、オンデマンドで露出を実行するようにプログラムすることもできる。利用可能な広く普及している超高速コンピュータを考慮すると、画像取得とリアルタイムで画像分析を行うことができる。撮影された画像に対する判断は、次のショットについてのＸ線源管９の位置に影響を与えることとなる。画像再構成を行うために、画像全体の取得が終了するまで待つ必要はない。

【0029】

一次モータステージ８は、所定の形状を有する弧状レールに沿って自由に移動することができるプラットフォーム上に取り付けられている。一次モータステージ８と係合するモータを使用して、一次モータステージの移動速度を制御する。制御ユニットは、制御ラインを介して複数の二次モータステージ７にコマンド信号を送信する。制御信号は、外部オペレータによって管理され、二次モータステージ７に、選択された速度で同じ弧状トラック上で振動するように命令する。

【0030】

二次モータステージ７はまた、一連のＸ線源管９の搬送体として機能する。Ｘ線源管９の各々は、高電圧電源を介してＸ線を放射するように作動され得、Ｘ線が通過して被写体に衝突する電力源に結合されている。パルスビームの形態で、次いで、Ｘ線と被写体との間の相互作用から生成されたＸ線撮像データは、検出器画像再構成ソフトウェアプロセスによってキャプチャされる。外部モニタに投影された様々な３Ｄ Ｘ線撮影画像を有する、被写体の再構築された３Ｄ画像になったＸ線撮像データ。

【0031】

図４は、各々が総距離の５分の１のみ移動することによって２５セットの投影データを撮影する例示的な５Ｘ線源管の構成を例示している。この実装態様では、並行して動作している５つのＸ線源管５が存在し、５つのＸ線源管５は、異なる角度位置で合計２５回のＸ線露出を実行する。しかし、各二次モータステージ７は、合計のカバーされる角度の５分の１移動するだけでよい。したがって、複数のＸ線源管９が並行して動作している場合、わずかな時間で大量の投影データを取得することができる。Ｘ線フラットパネル検出器１を、Ｘ線受容機として機能させる。電子信号は、常に、機械的な運動よりも高速に進行するため、ボトルネックは、常に、機械的な側面からのものである。

【0032】

Ｘ線フラットパネル検出器１は、Ｘ線ステージ上に位置付けられている。Ｘ線ステージは、より良好な露出角度を有するように、Ｘ線源管９の円弧形状のレールの周りで自由に移動することもできる。それは、Ｘ線源管９がＸ線フラットパネル検出器１及びＸ線ステージ又は固定位置に対して移動することを可能にするコントローラユニットによって制御される。

【0033】

複数のＸ線源管９及び対応するＸ線検出器は、Ｘ線パルストリガ露出持続時間中、Ｘ線源管が相対的に静止したままであることを可能にする。複数のＸ線源管９は、個々のＸ線源管９についての線源移動距離の大幅な短縮をもたらす。結果として、３Ｄ投影画像データを、はるかに短い時間で全体的にはるかに広い掃引角度で取得することができ、画像分析をリアルタイムで行うこともできる。

【0034】

運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を使用して高速３Ｄ Ｘ線撮影を提供するためのシステムは、所定の形状を有する弧状レール上で自由に移動する一次モータステージ８を含む。一次モータは、当該一次モータステージ８と係合し、一次モータステージ８の速度を制御する。当該一次モータステージ８に結合された複数の二次モータステージ７は、弧状レール方向に沿って移動する。複数の二次モータは、各々、二次モータステージ７と係合し、二次モータステージの速度を制御する。Ｘ線源からの複数のＸ線源管９は、各々、二次モータステージ７によって移動される。支持フレーム構造が、一次モータ及び二次モータステージ７、並びにフラットパネル検出器１のためのハウジングを提供する。一次モータステージ８及び１つ以上の二次モータステージ７を所定の初期の場所に位置付けることと、当該一次モータによって一次モータステージ８を所定の一定速度で掃引することと、対応する二次モータによって、二次モータステージ７の各々を所定のシーケンスで振動させることと、次いで、二次モータステージ７が一次モータステージ８の方向と反対方向に、かつ一次モータステージ８の選択された速度で移動するとき、Ｘ線源管９及びＸ線フラットパネル検出器１を電気的に作動させることと、次いで、Ｘ線フラットパネル検出器１から画像データを取得することと、を含む、運動している複数のパルス作動Ｘ線源管を使用する高速３Ｄ Ｘ線撮影の方法。

【0035】

一次モータは、弧状トラックに沿って一次モータステージ８の位置及び速度を制御する。一次モータはまた、運動している複数のパルス作動Ｘ線源管９全体を回転又は並進させることを担う。代替実装態様におけるあらかじめ定められた弧状トラックは、複数のパルス作動Ｘ線源管９のアレイに回転を提供することもできる。

【0036】

本発明の様々な実施形態が上述されてきたが、それらは限定ではなく、例としてのみ提示されてきたことを理解されたい。様々な図は、本発明のための例示的なアーキテクチャ又は他の構成を描くことができ、このことは、本発明に含まれ得る特徴及び機能性を理解するために行われる。本発明は、例示される例示的なアーキテクチャ又は構成に限定されず、所望の特徴が、多様な代替的なアーキテクチャ及び構成を使用して実施されてもよい。実際、代替的な機能的、論理的、又は物理的な分割及び構成が、本発明の所望の特徴を実施するためにどのように実施され得るかは、当業者には明らかであろう。また、本明細書に表されるもの以外の多くの異なる構成モジュール名が、様々な分割に適用されてもよい。追加的に、フロー図、動作説明、及び方法の請求項に関して、本明細書でステップが提示される順序は、文脈が別段の指示をしない限り、列挙された機能性を同じ順序で実行するための様々な実施形態が実施されることを義務付けないものとする。

【0037】

いくつかの事例では、「１つ以上」、「少なくとも」、「であるがこれらに限定されない」などの広義拡大語及び語句、又は語句などの他のもの存在は、そのような広義の語句が存在しないことがある場合に、より狭い場合が意図されるか、又は必要とされることを意味すると解釈されないものとする。「モジュール」という用語の使用は、モジュールの一部として記載又は特許請求される構成要素又は機能性が全て共通のパッケージ内に構成されていることを含意しない。実際、制御ロジック又は他の構成要素にかかわらず、モジュールの様々な構成要素のいずれか又は全ては、単一のパッケージに組み合わされてもよいし、別個に維持されてもよく、複数の場所にわたって更に分散されてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】