特表2016-540590IP Force 特許公報全文掲載

(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】特表2016-540590(P2016-540590A)
(43)【公表日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】光子計数検出器
(51)【国際特許分類】
   A61B 6/03 20060101AFI20161205BHJP
【FI】
   A61B6/03 330Z
   A61B6/03 320P
   A61B6/03 320F
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2016-539946(P2016-539946)
(86)(22)【出願日】2014年12月16日
(85)【翻訳文提出日】2016年7月14日
(86)【国際出願番号】IB2014066961
(87)【国際公開番号】WO2015092676
(87)【国際公開日】20150625
(31)【優先権主張番号】61/917,418
(32)【優先日】2013年12月18日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】590000248
【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ
【氏名又は名称原語表記】KONINKLIJKE PHILIPS N.V.
(74)【代理人】
【識別番号】110001690
【氏名又は名称】特許業務法人M&Sパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】レッスル エワルド
(72)【発明者】
【氏名】デア ハイナー
(72)【発明者】
【氏名】ケーラー トーマス
【テーマコード(参考)】
4C093
【Fターム(参考)】
4C093AA22
4C093CA06
4C093FD09
(57)【要約】
撮像システム100が、検査領域106を横切るX線光子のビームを放出する、焦点204を有する放射線源110を含む。撮像システムは、更に、検査領域を横切るX線光子のサブセットを検出する光子計数検出器アレイ122を含む。撮像システムは更に制御装置116を含み、制御装置116は、放出されたX線光子のビームの強度が所定の強度レベル未満に低下したという計算結果に応答して、休止信号を発生して送信し、この休止信号により、光子計数検出器アレイが、X線光子のサブセットの検出を休止する。撮像システムは更にカウンタ136を含み、カウンタ136は、複数の計数期間のそれぞれに関して、対応する計数期間中に光子計数検出器アレイによって検出されるサブセットのX線光子を計数する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検査領域を横切るX線光子のビームを放出する、焦点を有する放射線源と、
前記検査領域を横切るX線光子のサブセットを検出する光子計数検出器アレイと、
放出されたX線光子のビームの強度が所定の強度レベル未満に低下したという計算結果に応答して休止信号を発生して送信する制御装置であって、前記休止信号により、前記光子計数検出器アレイが、前記X線光子の前記サブセットの検出を休止する、制御装置と、
複数の計数期間のそれぞれに関して、対応する計数期間中に前記光子計数検出器アレイによって検出される前記サブセットのX線光子を計数するカウンタと
を備える、撮像システム。
【請求項2】
前記制御装置が、X線光子のビームの強度が前記所定の強度レベルを超えて上昇したという計算結果に応答して再開信号を発生し、前記光子計数検出器アレイが、前記再開信号に応答して、X線光子の前記ビームの検出を再開する、請求項1に記載の撮像システム。
【請求項3】
前記放射線源が、
回転し複数の無材料領域を含むアノードと、
カソードと
を備え、
前記アノードが回転し、それにより前記複数の無材料領域を回転させ、前記無材料領域が、回転して相次いで焦点を通る、
請求項1又は2に記載の撮像システム。
【請求項4】
放出された放射線の強度が、前記複数の無材料領域のうちの1つの無材料領域が回転して前記焦点を通るのに応答して、前記所定の強度レベル未満に低下し、前記放出された放射線の強度が、前記複数の無材料領域のうちの前記1つの無材料領域が前記焦点の外にあるのに応答して、前記所定の強度レベルを超えて上昇する、請求項3に記載の撮像システム。
【請求項5】
前記アノードの直径と、前記アノードの角周波数と、前記アノードにある前記無材料領域の数と、前記アノードにある前記無材料領域それぞれの幅とに少なくとも一部基づいて、前記強度の低下を計算する予測器
を更に備える、請求項3又は4に記載の撮像システム。
【請求項6】
前記予測器が、前記休止信号と、前記アノードの前記角周波数と、前記アノードにある前記無材料領域それぞれの前記幅とに少なくとも一部基づいて、前記強度の増加を計算する、請求項5に記載の撮像システム。
【請求項7】
グリッドスイッチ発生器を更に備え、
前記グリッドスイッチ発生器が、前記休止信号に応答して、前記アノードと前記カソードとの間にグリッドスイッチ電圧を印加し、前記グリッドスイッチ電圧の印加が、前記アノードと前記カソードとの間の電子流を遮断し、それにより放射線放出を休止する、
請求項5又は6に記載の撮像システム。
【請求項8】
前記グリッドスイッチ発生器が、前記再開信号に応答して、前記グリッドスイッチ電圧を除去し、前記グリッドスイッチ電圧の除去が、前記アノードと前記カソードとの間の電子流を導通し、それにより放射線放出を再開する、請求項7に記載の撮像システム。
【請求項9】
前記再開信号が、トリガ信号又はタイマ継続時間の一方を含む、請求項2乃至6のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項10】
前記放射線源が、アノードと、カソードとを備え、
前記撮像システムが、グリッドスイッチ発生器を更に備え、
前記グリッドスイッチ発生器が、前記休止信号に応答して、前記アノードと前記カソードとの間にグリッドスイッチ電圧を印加し、前記グリッドスイッチ電圧の印加が、前記アノードと前記カソードとの間の電子流を遮断し、それにより放射線放出を休止する、
請求項1又は2に記載の撮像システム。
【請求項11】
前記グリッドスイッチ発生器が、前記再開信号に応答して、前記グリッドスイッチ電圧を除去し、前記グリッドスイッチ電圧の除去が、前記アノードと前記カソードとの間の電子流を導通し、それにより放射線放出を再開する、請求項10に記載の撮像システム。
【請求項12】
前記再開信号が、トリガ信号又はタイマ継続時間の一方を含む、請求項10又は11のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項13】
所定のグリッドスイッチ変調パターンに少なくとも一部基づいて、前記強度の低下及び増加を計算する予測器
を更に備える、請求項10乃至12のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項14】
前記制御装置が、各計数期間に関して、X線光子の前記サブセットの検出が休止されたことを示す1つ又は複数のビットを設定する、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項15】
検査領域を横切るX線光子のビームを放出するステップと、
X線光子のビームの強度が所定の強度レベルを満たしたことに応答して、計数期間中に前記検査領域を横切るX線光子を検出するステップと、
X線光子のビームの前記強度が前記所定の強度レベルを満たしていないことに応答して、前記X線光子の検出を休止するステップと、
前記計数期間にわたって、検出された光子の数を計数するステップと
を含む、方法。
【請求項16】
X線光子のビームの前記強度が前記所定の強度レベルを満たしていない時を計算し、第1の計算された信号を発生するステップを更に含み、前記計算が、アノードの直径と、前記アノードの角周波数と、前記アノードにある無材料領域の数と、前記アノードにある前記無材料領域それぞれの幅とに少なくとも一部基づく、
請求項15に記載の方法。
【請求項17】
前記第1の計算された信号に基づいてX線光子のビームの放出を休止するステップ
を更に含む、請求項15又は16に記載の方法。
【請求項18】
X線光子のビームの前記強度が前記所定の強度レベルを満たしていない時を計算し、第1の計算された信号を発生するステップを更に含み、前記計算が、休止信号と、前記アノードの前記角周波数と、前記アノードにある前記無材料領域それぞれの前記幅とに少なくとも一部基づく、
請求項16又は17に記載の方法。
【請求項19】
第2の計算された信号に基づいてX線光子のビームの放出を再開するステップ
を更に含む、請求項16に記載の方法。
【請求項20】
放射線を放出するX線管であって、アノードを含むX線管と、
放射線を検出する計数検出器と、
放出された放射線が前記アノードのスリットを横切ることにより、前記X線管によって放出される放射線の強度が所定の閾値未満に低下したことに応答して、計数期間中に前記計数検出器による放射線の検出を一時的に休止する制御装置と
を備える、コンピュータ断層撮影スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、概して撮像検出器に関し、より詳細には光子計数撮像検出器に関し、スペクトルコンピュータ断層撮影(CT)への特定の適用について述べられる。
【背景技術】
【0002】
コンピュータ断層撮影(CT)スキャナは、一般に、検査領域を挟んで検出器アレイの向かい側に、回転可能なガントリに取り付けられたX線管を含む。回転可能なガントリ及び従ってX線管は、検査領域及び検査領域内の被験者の周りを回転する。X線管は、検査領域及び被験者を横切る放射線を放出する。検出器アレイは、検査領域を横切る放射線を検出し、その放射線を示す信号データを生成する。
【0003】
検出器アレイは、一体型及び/又は光子計数検出器を含むことができる。一体型検出器は、フォトセンサに光学的に結合されたシンチレータを含む。シンチレータが、X線光子を吸収して、光の光子(又は赤外光子)を生成し、フォトセンサが、光の光子を検知し、その光子を示す電気信号を生成する。光子計数検出器は、テルル化カドミウム(CdTe)又はテルル化カドミウム亜鉛(CdZnTe)等の直接変換材料を含み、直接変換材料は、X線光子を吸収し、それらのX線光子を示す電気信号を直接生成する。
【0004】
光子計数検出器では、検出器アレイによって出力される信号は、検出された放射線のエネルギーを示す。従って、光子計数検出器は、1つ又は複数の異なるエネルギー範囲に関してX線光子の数を計数するために使用され得る。しかし、光子計数検出器は、一体型検出器とは異なり、入射X線放射線の強度の変化への非線形応答を有する。残念ながら、獲得(計数)期間中にこれらの変化が記録される場合、測定されるデータでのノイズの増加がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本明細書で述べる態様は、上述した問題等に対処する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
X線管のアノードのスリットにより、及び/又はスイッチンググリッドによるX線管のオン及びオフの変調により、放出される放射線の強度が低下する計数期間の時間間隔中にのみ、放射線検出が休止される撮像システムを以下に述べる。放射線放出及び/又は検出は、トリガ信号及び/又はタイマ信号に基づいて休止及び再開され、これらの信号は、アノード特性及び/又は所定のグリッドスイッチングパターンに基づいて計算される。
【0007】
一態様では、撮像システムは、検査領域を横切るX線光子のビームを放出する、焦点を有する放射線源を含む。撮像システムは、検査領域を横切るX線光子のサブセットを検出する光子計数検出器アレイを更に含む。撮像システムは制御装置を更に含み、制御装置は、放出されたX線光子のビームの強度が所定の強度レベル未満に低下したという計算結果に応答して休止信号を発生して送信し、この休止信号により、光子計数検出器アレイが、X線光子のサブセットの検出を休止する。撮像システムはカウンタを更に含み、カウンタは、複数の計数期間のそれぞれに関して、対応する計数期間中に光子計数検出器アレイによって検出されるサブセットのX線光子を計数する。
【0008】
別の態様では、方法が、検査領域を横切るX線光子のビームを放出するステップを含む。この方法は、X線光子のビームの強度が所定の強度レベルを満たしたことに応答して、計数期間中に検査領域を横切るX線光子を検出するステップを更に含む。この方法は、X線光子のビームの強度が所定の強度レベルを満たしていないことに応答して、X線光子の検出を休止するステップを更に含む。この方法は、計数期間にわたって、検出される光子の数を計数するステップを更に含む。
【0009】
別の態様では、コンピュータ断層撮影スキャナが、放射線を放出するX線管を含み、X線管がアノードを含む。コンピュータ断層撮影スキャナは、放射線を検出する計数検出器を更に含む。コンピュータ断層撮影スキャナは制御装置を更に含み、制御装置は、放出された放射線がアノードのスリットを横切ることにより、X線管によって放出される放射線の強度が所定の閾値未満に低下したことに応答して、計数期間中に計数検出器による放射線の検出を一時的に休止する。
【0010】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の構成、並びに様々なステップ及びステップの構成の形態を取ることができる。図面は、好ましい実施形態を例示する目的のものにすぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】放射線放出及び/又は放射線検出の少なくとも一方を制御する制御装置を含む例示的な撮像システムの概略図である。
【図2】複数の無材料領域を含む例示的な放射線源アノードの概略図である。
【図3】複数の無材料領域を含まない例示的な放射線源アノードの概略図である。
【図4】放射線源のアノード及びカソードの例示的な配置の概略図である。
【図5】図2のアノードに関連する、休止及び再開トリガ信号を発生する制御装置の一例の概略図である。
【図6】図2のアノードに関連する、図5の制御装置による放射線放出及び放射線検出の制御をグラフで示す図である。
【図7】図2のアノードに関連する、図5の制御装置による放射線放出及び放射線検出の異なる制御をグラフで示す図である。
【図8】図5の制御装置による放射線検出のみの制御をグラフで示す図である。
【図9】休止信号及びタイマ再開時間を発生する制御装置の一例の概略図である。
【図10】図9の制御装置による放射線放出及び放射線検出の制御をグラフで示す図である。
【図11】図3のアノードに関連する制御装置の一例の概略図である。
【図12】図6、図7、又は図10に関連して述べられる実施形態による例示的な方法を示す図である。
【図13】図8に関連して述べられる実施形態による例示的な方法を示す図である。
【図14】図11に関連して述べられる実施形態による例示的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
まず図1を参照すると、コンピュータ断層撮影(CT)スキャナ等の撮像システム100が概略的に示されている。
【0013】
撮像システム100は、固定ガントリ102と、回転ガントリ104とを含み、回転ガントリ104は、固定ガントリ102によって回転可能に支持されている。回転ガントリ104は、長手方向軸又はz軸を中心として検査領域106の周りを回転する。
【0014】
診療台等の被験者支持体108が、検査領域106内で物体又は被験者を支持する。被験者支持体108は、走査前、走査中、及び/又は走査後に、撮像システム100に対して被験者又は物体を垂直方向及び/又は水平方向で位置決めするために使用され得る。
【0015】
X線源等の放射線源110が、回転ガントリ104によって支持され、回転ガントリ104と共に回転する。放射線源110は、アノード112と、カソード114とを含む。アノード112とカソード114とにわたって印加されるソース電圧が、電子をカソード114からアノード112に加速させる。電子流は、カソード114からアノード112への電流を提供し、検査領域106を横切る放射線を生成する。
【0016】
簡単に図2を見ると、アノード112の非限定的な例が概略的に示されている。図2に示されるアノード112は、複数(例えば、1箇所、4箇所、12箇所、20箇所、50箇所等)の無材料領域202、例えばスリット、穴、開口等を含む。例示される複数の無材料領域202は、実質的に同様又は同一の幾何形状(即ち、長さ「l」及び幅「w」を有する長方形)を有する。一変形形態では、複数の無材料領域202のうちの少なくとも1つが、異なる幾何形状を有する。
【0017】
焦点204が、カソード114からアノード112に加速された電子に関するアノード112のターゲット領域に対応する。電流(即ち加速された電子)は、アノード112の材料と相互作用し、その材料から放出されるX線放射と、熱とを発生する。焦点204の図示される幾何形状は、例示の目的で提供されており、限定的なものではないことを理解されたい。更に、放射線源110は、複数の焦点を含んでいてもよい。
【0018】
アノード112は、第1の方向206で回転するものとして図示されている。しかし、別の実施形態では、アノード112は、方向206とは逆方向に回転してもよい。アノード112が回転するとき、複数の無材料領域202が焦点204を相次いで通過する。複数の無材料領域202のそれぞれが焦点204を通過するとき、(電子が無材料領域202を通過するときに)より少数の電子がアノード材料に衝突し、それにより、より少ない放射線が発生され、検査領域106を横切る放射線の放射線強度が減少する。
【0019】
図3を見ると、アノード112の別の例が概略的に例示されている。図3でのアノード112は、図2でのアノード112と実質的に同様であるが、図3でのアノード112は、複数の無材料領域202及び/又は他の無材料領域を含まない。図2及び図3での例示的なアノード112は、例示の目的で提供されており、限定的なものではないことを理解されたい。本明細書では他のアノード構成も企図される。
【0020】
図4は、アノード112とカソードとの例示的な配置を示す。例示される配置は、カソード114からアノード112上の焦点204への電子流402、及び電子流402とアノード112の材料との相互作用に応答して生成される放射線404を含む。この例では、アノード112は、ディスク形状であり、モータ410によって駆動される回転軸受アセンブリ408に支承されたスピンドル406に取り付けられる。本明細書では他のアノード配置も企図される。
【0021】
図1に戻ると、グリッド電圧発生器116が、アノード112とカソード114との間にあるスイッチンググリッド118のためのグリッド電圧を発生する。スイッチンググリッド118は、グリッド電圧に応じて、カソード114からアノード112への電流を導通又は遮断する。従って、スイッチンググリッド118は、伝送を変調する(例えば、放射線放出を「オン」及び「オフ」に切り替える)ために使用され得る。一変形形態では、グリッド電圧発生器116は省略される又は利用されない。
【0022】
検出器アレイ122は、検査領域106を挟んで放射線源110と向かい側の円弧状角度区域を画定する。検出器アレイ122は、直接変換検出器画素等の1次元又は2次元の画素アレイを含み、画素は、直接変換材料、例えばテルル化カドミウム(CdTe)、テルル化カドミウム亜鉛(CZT)、及び/又は他の直接変換材料を含む。検出器アレイ122は、検査領域106を横切る放射線を検出し、その放射線のエネルギーを示す信号を発生する。
【0023】
制御装置120は、グリッド電圧発生器116及び検出器アレイ122を制御する。この制御は、撮像システム100がグリッド電圧発生器116を含む場合には、スイッチンググリッド118を制御するため、例えば放射線放出を「オフ」及び「オン」に切り替えるために、グリッド電圧発生器116に少なくとも1つのトリガ信号を伝達することを含む。また、この制御は、放射線検出を「オフ」及び「オン」に切り替えるために、少なくとも1つのトリガ信号を検出器アレイ122に伝達することも含む。計数期間中に放射線放出及び検出を一時的に「オフ」及び「オン」に切り替えることは、放射線放出及び検出の休止及び再開と見られ得る。
【0024】
以下に更に詳細に述べるように、一例では、制御装置120は、複数の無材料領域202のうちの1つの無材料領域202が焦点204を通過する期間中、休止トリガ信号を発生し、この休止トリガ信号により、スイッチンググリッド118が、電流を遮断して放射線放出を「オフ」に切り替え、検出器アレイ122が、放射線検出を「オフ」に切り替える。これは、放射線が検出されていないときに被験者の照射を低減し、及び/又は放射線強度の変化により検出器アレイが望ましくないカウントレート低下を受けやすい期間中に放射線の検出を低減する。放射線放出及び検出を再び「オン」に切り替えるために、再開タイマ信号等が使用され得る。
【0025】
以下に更に詳細に述べるように、複数の無材料領域202を含まない図3のアノード112に関連して、制御装置120は、放射線放出を変調するためにスイッチンググリッド118が使用されている期間中、休止トリガ信号を発生し、その休止トリガ信号を検出器アレイ122に伝達して、放射線検出を「オフ」に切り替える。これは、「オン」から「オフ」への及び/又は「オフ」から「オン」への放射線放出の遷移中に放射線強度の変化により検出器アレイが望ましくないカウントレート低下を受けやすい期間中に放射線の検出を低減する。ここでも、放射線検出を再び「オン」に切り替えるために、再開タイマ信号等が使用され得る。
【0026】
やはり以下に更に詳細に述べるように、撮像システムがグリッド電圧発生器116を含まない又は使用しない場合、制御装置120は、この場合にも、複数の無材料領域202のうちの1つの無材料領域が焦点204を通過する期間中、休止トリガ信号を発生することができ、この休止トリガ信号により、検出器アレイ122が放射線検出を「オフ」に切り替える。これは、アノード112の複数の無材料領域202による放射線強度の変化により検出器アレイが望ましくないカウントレート低下を受けやすい期間中に放射線の検出を低減する。ここでも、放射線検出を再び「オン」に切り替えるために、再開タイマ信号等が使用され得る。
【0027】
パルス成形器126が、検出器アレイ122によって発生された信号を受信して、対応する検出された入射放射線のエネルギーを示す高さ又は振幅ピークを有するパルス(例えば電圧又は電流パルス)を発生する。任意選択的に、パルス成形器126がパルスを発生する前に、信号を増幅するために前置増幅器が採用され得る。追加として又は代替として、パルス成形の前及び/又は後に、他の前処理及び/又は調整が信号に加えられ得る。
【0028】
エネルギー弁別器128が、比較器1301、…、130N(本明細書では総称して比較器130と呼ぶ)と、それぞれのエネルギー閾値(TH)1321、…、132N(本明細書では総称して閾値132と呼ぶ)とを含み、ここで、Nは、1以上の整数である。比較器130は、入射パルスの振幅(高さ)を閾値132と比較して出力信号を発生し、この出力信号は、パルスの振幅がどの閾値132を超えたかを示し、それにより、閾値132に基づいて入射パルスをエネルギー弁別する。
【0029】
カウンタ134は、1つ又は複数のサブカウンタ136を含む。カウンタ134は、エネルギー弁別器128の出力に基づいて、各閾値に関するサブカウンタ136の少なくとも1つのカウント値を増分する。例えば、特定の閾値に関する比較器の出力が、パルスの振幅が対応する閾値を超えていることを示すとき、その閾値に関するカウント値が増分される。
【0030】
エネルギービン振分け器140が、複数のエネルギービン142に基づいてカウントをエネルギービンに振り分け、各ビンが異なるエネルギー範囲を表す。例えば、より低い閾値に関してはカウントを加えるが、その次に高い閾値に関してはカウントを加えない光子は、より低い閾値のビンに割り当てられる。
【0031】
再構成器144は、エネルギービン信号を選択的に再構成する。この再構成は、特定のエネルギービンに対応する信号を再構成すること、及び/又は全てのビンにわたる信号を再構成し、それにより非スペクトル画像データを生成することを含む。
【0032】
コンピュータは、オペレータコンソール146として働く。コンソール146は、モニタ又はディスプレイ等の人間可読出力デバイスと、キーボード及びマウス等の入力デバイスとを含む。コンソール146に常駐するソフトウェアは、オペレータが、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)等を介してスキャナ100と対話できるようにする。
【0033】
図5、図9、及び図11は、制御装置120の例を示す。図5では、撮像システム100は、グリッド電圧発生器116と、図2のアノード112とを含む。図9では、撮像システム100は、図3のアノード112を含み、グリッド電圧発生器116を含まず、使用もしない。図11では、撮像システム100は、グリッド電圧発生器116と、図3のアノード112とを含み、このアノード112は、複数の無材料領域202を含まない。
【0034】
まず図5を参照すると、撮像システム100がグリッド電圧発生器116及び図2のアノード112を含む構成に関連する制御装置120の一例が示されている。
【0035】
この例では、制御装置120は、複数の無材料領域202のそれぞれが焦点204を横切る期間中にのみ、グリッド電圧発生器116を制御して放射線放出を「オフ」に切り替え、検出器アレイ122を制御してデータ獲得を「オフ」に切り替える。
【0036】
例示される制御装置120は、期間予測器502を含む。期間予測器502は、複数の無材料領域202のそれぞれが焦点204を横切る期間の継続時間、及び期間が生じる時点を、1つ又は複数のアノード及び焦点パラメータ504に基づいて計算する。
【0037】
一例では、期間予測器502は、式1に基づいて、期間(計算された期間、即ち「ctp」)を計算する。
【数1】
ここで、「d」は、アノード直径を表し、「ω」は、アノード112の回転周波数を表し、「fsw」は、焦点204の幅を表す。d=20〜25cm、ω=150〜300Hz、及びfsw=0.6〜1.2mmである非限定的な例では、計算された期間は、約5〜10マイクロ秒である。
【0038】
制御装置120は、少なくとも、計算された期間と、「n」及び「ω」等のアノードパラメータ504とに基づいて、各期間が生じる時を決定する。一例では、期間予測器502は、式2に基づいて、期間発生(計算された期間発生、即ち「ctpo」)を計算する。
【数2】
ここで、「n」は、アノード112での無材料領域202の数を表す。
【0039】
例示される制御装置120は、更にトリガ発生器506を含む。トリガ発生器506は、計算された期間及び計算された期間発生に基づいて、少なくとも1つの休止トリガ信号を発生し、休止トリガ信号は、グリッド電圧発生器116を発動させて放射線放出を「オフ」に切り替え、検出器アレイ122を発動させて放射線検出を「オフ」に切り替える。一例では、同じ休止トリガ信号がグリッド電圧発生器116と検出器アレイ122との両方を発動させる。別の例では、異なる休止トリガ信号がグリッド電圧発生器116と検出器アレイ122とを発動させる。
【0040】
放射線放出及び放射線検出を「オン」に切り替えるために、トリガ発生器506は、少なくとも計算された期間に基づいて、少なくとも1つの再開トリガ信号を発生し、再開トリガ信号は、グリッド電圧発生器116を発動させて放射線放出を「オン」に切り替え、検出器アレイ122を発動させて放射線検出を「オン」に切り替える。先と同様に、同じ又は異なる再開トリガ信号が、グリッド電圧発生器116と検出器アレイ122とを発動させるために使用され得る。何れの場合にも、検出器アレイ122に伝達される再開トリガ信号が、グリッド電圧発生器116に伝達される再開トリガ信号に対して時間遅延され得て、放射線検出を再び「オン」に切り替える前に放射線放出を上昇させる。
【0041】
図6は、図5に関連する放射線強度及び放射線検出をグラフで示し、ここで、単一の獲得フレーム又は計数期間中に単一の無材料領域202が焦点204を横切る。
【0042】
図6で、第1の軸602は放射線強度を表し、第2の軸604は単一の計数期間を表す。領域606及び608は、放射線放出及び放射線検出が「オン」である領域を表す。領域606及び608で、強度値610は非ゼロである。時点612で、グリッド電圧発生器116及び検出器アレイ122によって休止トリガが受信され、これが、放射線放出及び放射線検出を「オフ」に切り替える。プロファイル614は、放射線放出が「オン」から「オフ」に遷移しているときの放射線強度の低下を示す。時点612で放射線検出が「オフ」に切り替えられるので、この遷移又は放射線強度の低下は、検出器アレイ122によって検出されない。
【0043】
時点616で、グリッド電圧発生器116によって再開トリガが受信され、放射線放出が再び「オン」に切り替えられる。プロファイル618は、放射線放出が「オフ」から「オン」に遷移しているときの放射線強度を示す。放射線検出が「オフ」に切り替えられるので、この遷移又は放射線強度の増加は、検出器アレイ122によって検出されない。ステップ620で、検出器アレイ122によって再開トリガが受信され、検出器アレイ122は、放射線を再び検出し始める。領域622は、放射線検出が「オフ」に切り替えられている領域を表す。領域622では、放射線強度は、ゼロ(部分領域624)又は強度610未満(部分領域626)である。
【0044】
図6において、時点612及び616は、領域624及び626(強度のスイッチングがノイズに影響を及ぼす有限継続時間)を避けるように設定され、全体的な獲得フレーム又は計数期間は領域606及び608を含み、領域624及び626中には放射線検出を「オフ」に切り替える。プロファイル628は、複数の無材料領域202のうちの1つの無材料領域が焦点204を横切ることによる放射線強度の低下630を示す。このプロファイル628は、グリッド電圧発生器116が放射線放出を「オフ」に切り替えなかった場合に生じることになる。
【0045】
制御装置120は、放射線検出が「オン」及び/又は「オフ」に切り替えられる計数期間のパーセンテージを示す信号を提供することができる。この信号は、放射線検出が「オフ」及び/又は「オン」に切り替えられたかどうかを示す単一のビットによるものでよく、又は放射線検出が「オフ」及び/又は「オン」であるパーセンテージ及び/又は継続時間を提供する複数のビットによるものでもよい。順に続く計数期間の間の遷移中には放射線検出が「オフ」に切り替えられる場合、一例では、計数期間は、早期に終了され得る、及び/又は次の計数期間の開始が延期され得る。
【0046】
図7は、実質的に図6と同様であるが、ここでは、時点616で、グリッド電圧発生器116と検出器アレイ122との両方によって再開トリガが受信され、時点616で、グリッド電圧発生器116及び検出器アレイ122が放射線放出及び放射線検出を「オン」に切り替える。この例では、放射線検出は領域702にわたり、この領域702は、「オフ」から「オン」への遷移を表す領域626を含み、この領域626内で放射線強度が増加する。
【0047】
図8で、システム100はグリッド電圧発生器116を含まず、又はグリッド電圧発生器116は、放射線放出を「オフ」及び「オン」に切り替えるために使用されない。この変形形態では、図5に関連して(例えばアノード及び焦点パラメータ504に基づいて)及び/又は他の箇所で論じるように、制御装置120は、休止及び再開トリガ信号を発生する。しかし、休止及び再開トリガ信号は、検出器アレイ122にのみ伝達されて、放射線検出を「オフ」及び「オン」に切り替える。放射線放出は、計数期間全体にわたってオンであり、トリガ信号によって妨げられない。
【0048】
領域802及び804は、放射線放出が所定の非ゼロ強度値806を有する領域を表す。領域808は、強度が第2の非ゼロ強度値810まで低下する領域を表し、この第2の非ゼロ強度値810は、所定の非ゼロ強度値806未満である。本明細書で論じるように、領域808は、無材料領域202が焦点204を横切るときに生じる。放射線検出は、領域808で「オフ」に切り替えられ、これは、無材料領域202による放射線強度の変化により検出器アレイ122が望ましくないカウントレート低下を受けやすい期間中に放射線の検出を低減する。
【0049】
図9は、図5の一変形形態を示し、ここでは、休止トリガ信号は、計算された期間にのみ、グリッド電圧発生器116及び検出器アレイ122に伝達される。タイマ902が、「n」及び「ω」等のアノードパラメータ904に少なくとも基づいて、期間を計算する。計算された期間の経過後、タイマ902は、信号をトリガ発生器506に伝達し、この信号により、トリガ発生器506は、休止トリガ信号をグリッド電圧発生器116及び検出器アレイ122に伝達するのを停止する(及び/又は再開信号をグリッド電圧発生器116及び検出器アレイ122に伝達する)。
【0050】
図10は、図9に関連する放射線強度及び放射線検出をグラフで示す。この表現は、図6に示される表現と実質的に同様であるが、ここでは、放射線放出及び放射線検出を「オン」に切り替えるために、再開トリガの代わりにタイマ期間1002及び1004が使用される。
【0051】
図6、図7、及び図10の変形形態では、グリッド電圧発生器116は、図6、図7、及び図10で述べたように制御されて放射線放出を「オフ」及び「オン」に切り替えるが、検出器アレイ122は「オフ」に切り替えられない。
【0052】
図11は、図5の一変形形態を示し、ここでは、撮像システム100は、グリッド電圧発生器116と、図3のアノード112とを含み、このアノード112は、複数の無材料領域202を含まない。この変形形態では、制御装置120は、グリッドスイッチ変調パターン1102の設定と、トリガ発生器506とを含む。トリガ発生器506は、図5〜図7に関連して論じたように、休止及び再開トリガ信号を発生する。
【0053】
しかし、この変形形態では、トリガ発生器506は、グリッドスイッチ変調パターン1102の設定に基づいて、休止及び再開トリガ信号を発生する。スイッチ変調パターン1102の設定は、予め分かっており、コンソール146、撮像プロトコル、放射線源110、ユーザ入力、及び/又はその他から取得され得る。一変形形態では、トリガ発生器506は、図9に関連して論じたように、休止トリガ信号及びタイマ期間を発生する。
【0054】
放射線強度の低下を計算するために他の手法も利用され得る。例えば、一変形形態では、強度の低下及びトリガ機能は、アノード表面で角度をシフトさせるアノード上の構造によって、又はスリットの到着を検出するために、例えばレーザビームとフォトダイオードの組合せと共にスリット自体を利用することによって実現される。このとき、トリガ信号は、フォトダイオード出力で設定されるレベル閾値から導出され得る。より多くのトリガが、電流を再び「オン」に切り替え、放射線検出を「オフ」に切り替え、計数を再開させてもよい。
【0055】
図12は、図6、図7、又は図10に関連して述べた実施形態による例示的な方法を示す。
【0056】
これらの方法の操作の順序は限定的なものではないことを理解されたい。従って、本明細書では、他の順序も企図される。更に、1つ若しくは複数の操作が省かれてもよく、及び/又は1つ若しくは複数の追加の操作が含まれてもよい。
【0057】
ステップ1202で、計数期間にわたって無材料領域202が焦点204を横切る時に対応する時点及び継続時間が計算される。
【0058】
ステップ1204で、の時点に基づいて、休止トリガ信号が発生される。
【0059】
ステップ1206で、休止トリガ信号が、放射線放出の「オフ」への切替え及び放射線検出の「オフ」への切替えを発動する。
【0060】
ステップ1208で、の継続時間に基づいて、再開トリガ信号又はタイマ信号の少なくとも一方が発生される。
【0061】
ステップ1210で、再開トリガ信号、又はタイマ信号の時間切れの少なくとも一方が、放射線放出の「オン」への切替えを発動する。
【0062】
ステップ1212で、再開トリガ信号、又はタイマ信号の時間切れの少なくとも一方が、放射線検出の「オン」への切替えを発動する。操作1212は、操作1210と同時に、又は操作1210後に所定の遅延に基づいて実施され得る。
【0063】
図13は、図8に関連して述べた実施形態による例示的な方法を示す。
【0064】
これらの方法の操作の順序は限定的なものではないことを理解されたい。従って、本明細書では、他の順序も企図される。更に、1つ若しくは複数の操作が省かれてもよく、及び/又は1つ若しくは複数の追加の操作が含まれてもよい。
【0065】
ステップ1302で、計数期間にわたって無材料領域202が焦点204を横切る時に対応する時点及び継続時間が計算される。
【0066】
ステップ1304で、の時点に基づいて、休止トリガ信号が発生される。
【0067】
ステップ1306で、休止トリガ信号が、放射線検出の「オフ」への切替えを発動する。
【0068】
ステップ1308で、の継続時間に基づいて、再開トリガ信号又はタイマ信号の少なくとも一方が発生される。
【0069】
ステップ1310で、再開トリガ信号、又はタイマ信号の時間切れの少なくとも一方が、放射線検出の「オン」への切替えを発動する。
【0070】
図14は、図11に関連して述べた実施形態による例示的な方法を示す。
【0071】
これらの方法の操作の順序は限定的なものではないことを理解されたい。従って、本明細書では、他の順序も企図される。更に、1つ若しくは複数の操作が省かれてもよく、及び/又は1つ若しくは複数の追加の操作が含まれてもよい。
【0072】
ステップ1402で、グリッドスイッチパターンが取得される。
【0073】
ステップ1404で、グリッドスイッチパターンに基づいて休止トリガ信号が発生される。
【0074】
ステップ1406で、休止トリガ信号が、放射線検出の「オフ」への切替えを発動する。
【0075】
ステップ1408で、グリッドスイッチパターンに基づいて、再開トリガ信号又はタイマ信号の少なくとも一方が発生される。
【0076】
ステップ1410で、再開トリガ信号、又はタイマ信号の時間切れの少なくとも一方が、放射線検出の「オン」への切替えを発動する。
【0077】
の操作は、コンピュータ可読記憶媒体(即ち物理メモリ及び他の非一時的媒体)に符号化された又は埋め込まれたコンピュータ可読命令によって実施されてよく、それらのコンピュータ可読命令は、マイクロプロセッサによって実行されるときに、プロセッサに上述した操作を実施させる。追加又は代替として、コンピュータ可読命令の少なくとも1つは、信号、搬送波、及び他の一時的な媒体によって搬送される。
【0078】
好ましい実施形態を参照して本発明を述べてきた。の詳細な説明を読んで理解すれば、修正形態及び変形形態が想到されよう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り、全てのそのような修正形態及び変形形態を含むものと解釈されることが意図される。
【図2】
【図3】
【図4】
【図6】
【図7】
【図8】
【図10】
【図1】
【図5】
【図9】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】

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