(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージング領域に対して回転し、放射線をかわるがわるに発する少なくとも２つのＸ線供給源であって、該少なくとも２つのＸ線供給源は、第１のデータ取得サイクルの間、第１の角度位置の組から放射線を発し、かつ、次のデータ取得サイクルの間、異なる角度位置の組から放射線を発し、各々の前記少なくとも２つのＸ線供給源が、切り換えパターンの機能をなすべく切り替えられるところのＸ線供給源；
少なくとも２組の検出器であって、それぞれの組の検出器が、前記少なくとも２つのＸ線供給源の対応する１つによって発せられた一次放射線を検出して、前記検出された放射線のデータ標本を提供するところの少なくとも２組の検出器；および
再構成データセットを形成するために、前記第１のおよび前記次のデータ取得サイクルと関連したデータを選択的にインターリーブするインターリーバ；
を有する断層撮影装置。
【請求項２】
前記第１のおよび前記次のデータ取得サイクルの間に集められたサンプルが、異なるサンプルを含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記次のデータ取得サイクルに係る前記角度位置の組は、角度インクリメントによりオフセットされた、前記第１のデータ取得サイクルに係る角度位置の組を含む請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記角度インクリメントが：２π／（Ｋ−０．５）の機能を持ち、ここにおいてＫは、角度サンプルの数を表す請求項３に記載の装置。
【請求項５】
複数のデータ取得サイクルからデータを結合するときに、前記角度インクリメントが、均一な角度サンプリングを生成するように設定される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記インターリーブされたデータセットが、前記第１のまたは前記次のデータ取得サイクルに係る角度サンプルに比較して、より高度な角度サンプリングを有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
心臓スキャンの間、前記一次放射線が取得される請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記再構成データセットを形成するために、少なくとも１つの付加的なデータ取得サイクルでかつ他の異なる角度位置の組と関連したデータが、前記第１のおよび前記次のデータ取得サイクルからの前記データとインターリーブされる請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記インターリーブされたデータが、１８０度の心臓のレトロスペクティブゲート式再構成のためのデータを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記インターリーブされたデータが、心臓周期の静かな位相内の位相ポイントの周辺のウィンドウ中のデータに対応する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記イメージング領域の中で被検者の画像を生成するために、前記インターリーブされたデータを再構成する再構成システムを更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
各切り換えパターンが、前記少なくとも２つのＸ線供給源の対応する１つを、サンプリング期間の異なる部分の間、かわるがわるにオンとオフにする、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
第１の角度位置の組から第１のデータ取得サイクルの間に、かつ異なる角度位置の組から次のデータ取得サイクルの間に、イメージング領域にかわるがわるに放射線を発するために、少なくとも２つのＸ線供給源をかわるがわるに駆動するステップであって、各々の前記少なくとも２つのＸ線供給源が、切り換えパターンの機能をなすべく切り替えられる、ステップ；
各々の前記角度位置で、各々の前記データ取得サイクルのために、前記少なくとも２つのＸ線供給源によって発せられる一次放射線を検出するステップ；および
再構成データセットを形成するために、前記データ取得サイクルから前記検出された一次放射線を表すデータを結合するステップ；
を有するコンピュータにより断層撮影を再構成する方法。
【請求項１４】
各々の次のデータ取得サイクルにおいて異なる組のサンプルを取得するために、角度インクリメントによって、各々の次のデータ取得サイクルに対して、前記角度位置をインクリメントするステップ、を更に有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記角度インクリメントが：２π／（Ｋ−０．５）で決定され、ここにおいて、
Ｋは、角度サンプルの数を表す請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
複数のデータ取得サイクルからデータを結合するときに、前記角度インクリメントが、均一な角度サンプリングを生成するように設定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
いかなる単一のデータ取得サイクルに係る角度サンプルと比較しても、より高度な角度サンプリングを持つデータセットを形成するために、前記データをインターリーブするステップ、を更に有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
ゲート式心臓スキャンの間、前記一次放射線が検出される請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
１８０度のレトロスペクティブな再構成のためのデータセットを形成するために、データを選択するステップ、を更に有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
二以上のデータ取得サイクルの間、各々の前記二以上のデータ取得サイクルのための異なる角度位置において、イメージング領域に、かわるがわるに放射線を発するための手段であって、前記かわるがわるに放射線を発するための手段は、切り替えパターンの機能をなすべく切り替えられる少なくとも２つのＸ線供給源を含む、手段；
前記イメージング領域を通過する一次放射線を検出し、かつ検出された一次放射線を表すデータを提供するための手段；
各々の前記二以上のデータ取得サイクルに関連したデータを選択するための手段；および
所望の角度サンプリングにより再構成データセットを形成するために、選択されたデータを結合するための手段；
を有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、医学的な画像処理システムに関する。本願発明は、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、特にデータ取得および再構成技術に適用され得る。
【背景技術】
【０００２】
従来のデュアルエックス線管ＣＴ画像処理システムのエックス線管は、被検者をスキャンするときに、通常、同時にまたは交互に駆動される。同時に駆動されるときには、少なくとも一部のスキャンのために同時に、両方の電子管から放射が発せられる。同時放射の期間に、電子管のうちの１つから一次放射線を検出している検出器は、他の電子管からの交差する分散放射線をも検出する。交差する分散放射線の検出は、各検出器によって検出される分散放射線の総量を増加させる。分散の影響が高くなると、一般にアーチファクトが発生し、半分の時間分解能に係る視認度が減少する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
交互にエックス線管を駆動する場合には、各電子管は、所与の時間に１つの電子管が放射線を発するよう、オンオフされる。この切り替えの場合には、他のエックス線管が放射線を発していないため、一次放射線を検出している検出器によって交差する分散放射線の検出は減少する。しかしながら、データ取得の間に連続的に各電子管を駆動する（または切り変え無し）場合に比較して、各電子管を交互にスイッチする場合、各々の電子管は半分の時間しか放射線を発しない結果となる。その結果、各エックス線管の角度サンプリングは、連続的に駆動されたエックス線管での角度サンプリングと比較して、減少することになる。これは、再構成の際、より低い空間分解能となるため、半分の時間分解能に係る視認度を減少させる
このように、従来のマルチ電子管システムを有する上記の欠点を解決するシステムおよび／または方法が必要となる。
【０００４】
本発明の態様は、上記に記載の事項等に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの実施例において、断層撮影装置が例示される。この断層撮影装置は、イメージング領域に対して回転して、交互に放射線を発する少なくとも２つのＸ線供給源を有する。少なくとも２つのＸ線供給源は、第１のデータ取得の間、第１の角度位置からの放射線を発し、次のデータ取得のサイクルの間、異なる角度位置から放射線を発する。少なくとも２組の検出器は、少なくとも２つのＸ線供給源の対応する１つによって発せられる一次放射線を検出して、検出放射線のデータ標本を生成する。インターリーバは、第１のデータ取得サイクルとこれに続くデータ取得サイクルに関連するデータを、少なくとも２つのＸ線供給源の各々についてインターリーブする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、医学的な画像処理システム１０を例示している。医学的な画像処理システム１０は、交互に駆動される複数のＸ線供給源および１つ以上のデータ取得サイクル（例えばイメージング領域についてのＸ線供給源の回転または部分的な回転）の間の一次放射線を検出する検出器を有する。一例を挙げると、二以上のデータ取得サイクルにおいて検出される放射線は、再構成のためのデータセットを形成するために用いられる。例えば、二以上のデータ取得サイクル（全データセットまたはそのサブセット）におけるデータは、インターリーブされるかまたは、データセットを形成するために結合されてもよい。この場合、次のデータ取得サイクルにおいて得られるデータは、前のサイクルとは異なる角度位置（例えば、角度が加えられて回転する位置）で取得される。このため次のサイクルで検出されるデータは、前のサイクルで得られた角度位置のサンプルとは異なる。その結果として得られるデータセットは、個々のデータ取得サイクルでの角度位置でのサンプリングと比較すると、より高度な（より高精度な）角度サンプリングを含むこととなる。
【０００７】
医学的画像処理システム１０は、Ｘ線供給源１４１、１４Ｎ（集合的に本明細書において、Ｘ線供給源１４と称し、Ｎは１以上の整数）を含むスキャナ１２を有する。Ｘ線供給源１４は、長手またはＺ軸１８に直交する軸または横平面１６に、各々角度オフセット（例えば９０、１２０度）で、配置される。一例を挙げると、Ｘ線供給源１４は、回転構台２０に配置される。このように、イメージング領域２２について構台２０を回転させることは、イメージング領域２２においてＸ線供給源１４を回転させる。他の例においては、Ｘ線供給源１４は、他の技術、たとえば電子的にＸ線を偏向させて、イメージング領域２２において回転する。スキャンの間、Ｘ線供給源１４の１つが特定の時間にイメージング領域２２に放射線を発するように、Ｘ線供給源１４は、交互に駆動される。
【０００８】
スキャナ１２は、Ｎセットの２４１、２４Ｎ（集合的に本明細書において、検出器２４と称する）検出器を更に有する。各々の検出器２４の弧は、１つのＸ線供給源１４との間でイメージング領域２２を形成する。一例を挙げると、各セットの検出器２４の集合のうちの各々の検出器は、Ｘ線供給源１４（例えば、第３世代システム）の特定の１つと対応し回転する。他の例においては、検出器２４の集合の中の各々の検出器は、固定して配置され、その時点における、Ｘ線供給源１４（例えば、第４世代システム）の角度位置によって特定される。各セットの検出器２４は、対応する１つのＸ線供給源１４が放射線を発するときに、一次放射線を検出する。
【０００９】
被検者（または患者）支持体２８は、被検者、例えばイメージング領域２２の中の人間を支持する。オペレータが被検者をイメージング領域２２の中の適切な場所へ導くために、らせんの、軸上の、および／または、その他のスキャンを、実行する前に、実行中に、および／または実行後に、例えばＺ軸１８に沿って支持体２８を動かすことによって、支持体２８は移動可能としてもよい。
【００１０】
制御装置２６は、Ｘ線供給源１４の各々を制御する。一例を挙げると、この種の制御は、Ｘ線供給源１４がイメージング領域２２に交互に放射線を発するように、Ｘ線供給源１４を交互にオンオフすることを含む。この種の制御は、各々のデータ取得サイクルに対して、各角度でのサンプリング間隔中に、適切なデューティサイクルおよび／またはスイッチング周波数で、どのＸ線供給源１４がいつ放射線を発するかを決定し、各々のＸ線供給源１４を駆動することを含む。これは、データがサンプリングされる際のＸ線供給源１４の角度位置を決定することを含んでもよい。ある実施例では、各データ検出サイクルに対して、角度オフセットによってＸ線供給源１４の角度位置をシフトさせ、角度の増加割合を決定することを含む。これによって、以前のサイクルでは得られなかったデータが、次のサンプリングサイクルで取得される。
【００１１】
実施例はこれに限定されるものではないが、第１のデータ取得サイクルで、制御装置２６は交互にＸ線供給源１４をオンオフしてもよい。これによって、Ｘ線供給源１４１が、第１の切り替え間隔の間に放射線を発し、１４Ｎは第２の切り替え間隔の間に放射線を発するようにしてもよい。この例では、Ｘ線供給源１４１は第２切り替え間隔の間、放射線を発せず、Ｘ線供給源１４Ｎは、第１の切り替え間隔の間、放射線を発しない。その結果、一次放射線は、アクティブなＸ線供給源１４の反対側の検出器によってデータを得ることによって検出されてもよい。次のデータ取得サイクルにおいて、Ｘ線供給源１４の角度位置は、角度インクリメントによってシフトされ、第１のデータ取得サイクルの間にサンプリングされたサンプルとは異なるサンプルを取得するようにしてもよい。この種のシフト操作において、Ｘ線供給源１４Ｎは、第１の切り替え間隔の間に放射線を発し、Ｘ線供給源１４１は、第２部分の切り替え間隔の間に放射線を発してもよい。その結果、次のデータ取得においてＸ線供給源１４によって検出される一次放射線は、以前のデータ取得サイクルの間に取得されたサンプルとは異なったものとなる。
【００１２】
各々の検出器２４は、一次放射線の検出を表す信号を出力する。処理部３０は、少なくとも一部のこれらの信号を処理する。一例を挙げると、処理部３０は、異なるデータ取得サイクルの間、得られるデータをインターリーブするインターリーバ３２を有する。例えば、インターリーバ３２は、Ｘ線供給源１４に対して、１つ以上のサイクルの間に収集されたデータをインターリーブすることによって、異なるサイクルにおけるデータを結合してもよい。一例を挙げると、この種のインターリーブによって生成されるデータセットは、個々のデータ取得サイクルにおけるサンプリングよりも、より大きな角度のサンプリングを有する。再構成のためのデータセットを形成するために、どのサイクルのどのデータを使用するべきかを決定するためのさまざまな技術が用いられてもよい。
【００１３】
例えば、心臓のゲート式ＣＴの再構成は、単一サイクルモードで実行されてもよい。この場合、Ｘ線供給源１４の少なくとも１回転または一部の回転において得られるデータで再構成が行われる。１つ以上のデータ取得サイクルの間に集められるデータが、この再構成において使われてもよい。どのデータ取得サイクルのどのデータを使用するべきかを決定する適切な方法は、心臓の位相の中での位相ポイント、および位相ポイントに係るウィンドウを定めることを有する。この方法では、データは、位相ポイントおよびウィンドウに基づいて異なるサイクルから選択される。例えば、位相ポイントは、ある角度範囲の心臓周期の静かな位相としてもよい。位相ポイントのウィンドウ幅は、再構成のための所望のデータセットを形成するために設定値周辺で十分なデータを集めるように設定されてもよい。例えば、幅は、１８０度レトロスペクティブな心臓の再構成のための十分なデータが取得されるように設定されてもよい。この幅は、再構成のための最小のデータ量を取得するための設定（１８０度と供給源の角度の和）としてもよい。他の例において、ウィンドウ幅は、付加的な重なりデータを取得するように設定されてもよい。このデータは、結合され、運動アーチファクトを減らすことができる。
【００１４】
被処理データは再構成システム３４に提供される。そして、それは被検者のスキャン領域を表す体積のあるデータを生成するためにデータを再構成する。上述の通り、このデータは、インターリーブされた異なるデータ取得サイクルの間、異なる角度の場所でサンプリングして得られたデータを含んでもよい。画像処理プロセッサ３６は、再構成システム３４によって発生された体積のある画像データを処理する。生成された画像は、表示され、フィルムに収められ、保存され、治療の臨床医に送られ（例えば電子メール）、他の画像処理方法の画像と融合され、更に処理され（例えば、測定および／またはビジュアライゼーション・ユーティリティおよび／または専用のビジュアライゼーション・システムを介して）、格納されてもよい。
【００１５】
コンピューティング・システム（またはコンソール）３８は、スキャナ１２のオペレータによる操作および／または制御を容易にする。コンピューティング・システム３４によって実行されるソフトウェアアプリケーションは、オペレータによるスキャナ１２の設定および／または制御を可能にする。例えば、スキャンプロトコルの選択、開始、スキャンの停止および終了、画像の確認、体積のある画像データの操作、さまざまなデータの特性の計測（例えばＣＴナンバー、ノイズ等）のために、オペレータは、計算機システム３８を操作してもよい。コンピューティング・システム３８は、制御装置２６と、さまざまな情報を交換する。たとえば、命令および／またはパラメータ、すなわち、Ｘ線チューブの電圧、電流、切り替えパターン、デューティサイクル、データ結合テクニック等である。制御装置２６は、スキャナ１２を制御するために上記の情報を使用する。
【００１６】
図２は、交互にＸ線供給源１４を切り換える典型的な切り換えパターンを例示している。簡潔さおよび明快さのためのために、この切り換えパターンは４０１および４０Ｎの二つだけが示されている（本明細書において、集合的に、切り換えパターン４０と称する）。切り換えパターン４０１は、Ｘ線供給源１４（例えばＸ線供給源１４１）を切り替えるために用いられる。切り換えパターン４０Ｎは、他のＸ線供給源１４（例えばＸ線供給源１４Ｎ）を切り替えるために用いられる。図示されているように、各期間４２の間に、切り換えパターン４０は、交互にオンオフされる。これは、各期間４２以内で交互に、Ｘ線供給源１４をオンオフする。この例では、切り換えパターン４０は、ほとんど等しいデューティサイクルの方形パルスを有する。しかしながら、他の例では、デューティサイクル、パルスの形状、パルスの振幅、その他は、異なってもよい。
【００１７】
図３は、次のデータ取得サイクルの間、Ｘ線供給源１４をシフトして切り換える典型的な切り換えパターンを示す。図示のように、最初の切り換えパターン４０１および４０Ｎは、角度インクリメント４４により切り換えパターン４６１および４６Ｎとなる。この例では、角度インクリメント４４は、次の角度サイクルでのサンプルで以前のサイクルでサンプリングされなかった角距離に対応する。一例を挙げると、角度インクリメント４４は、２π／（Ｋ−０．５）となる。ここで、Ｋは角度サンプル数を表す。この方法は、いかなる数のＸ線供給源１４およびいかなるサイクルに対して、角度インクリメント４４を決定するために用いてもよい。角度インクリメント４４を決定する他の技術も、本願明細書において考察される。例えば、重複サイクルからデータを結合するときに、代わりの方法で、前記角度インクリメント４４は一様な角度サンプリングを生成するためにセットされてもよい。
【００１８】
図４の実施例では、Ｘ線供給源１４１、１４Ｎは、それぞれ切り換えパターン４０１、４０Ｎで第１のデータ取得サイクル４８の間に切り替えられ、シフトされた切り換えパターン４６１、４６Ｎで（インクリメント４４によってシフトされ）第２のデータ取得サイクル５０の間に切り換えられる。図示のように、Ｘ線供給源１４１が、切り換えパターン４０１によってスイッチングされ、第１のサイクル４８の間、サンプリング間隔４２の第１の部分５２の間に、放射線を発し、データが収集される。第２のサイクル５０の間、Ｘ線供給源１４１は、切り換えパターン４６１によってスイッチングされ、サンプリング間隔４２の第２の部分５４の間に、放射線を発し、データが収集される。Ｘ線供給源１４Ｎが、切り換えパターン４０Ｎによってスイッチングされ、第１のサイクル４８の間、サンプリング間隔４２の第２の部分５４の間に、放射線を発し、データが収集され、切り換えパターン４６Ｎによって、サンプリング間隔４２の第１の部分５２の間に、放射線を発し、データが収集される。
【００１９】
この非限定的な実施例において、角度インクリメントは、約０．５度である。例えば、各々のサイクル４８、５０が構台回転を表わす場合、初期角度は０度（または３６０度）である。Ｘ線供給源１４１の角度位置は、サイクル４８においては、０、１、２．．．、および３５９であり、サイクル５０においては、０．５、１．５、２．５．．．、および３５９．５である。Ｘ線供給源１４Ｎの角度位置は、サイクル４８においては、０．５、１．５、２．５．．．、および３５９．５であり、サイクル５０においては、０、１、２．．．、および３５９である。この例では、角度インクリメント４４は、サイクル５０での角度サンプルのデータ取得をもたらす角距離に対応する。サイクル４８では両方のＸ線供給源１４でサンプルされていないものが、サイクル５０でサンプルされることになる。上記例では、３６０度に関して例示されているが、他の例では、データが３６０度未満で収集されてもよい。例えば、１８０度の再構成のために、１８０度にファン角度を加えた角度において、データが収集されてもよい。
【００２０】
図５は、被検者を医学的な画像処理システム１０でスキャンする非限定的な方法を例示する。参照番号５６で、スキャンパラメータが設定される。ここでは、スキャンプロトコルを選択すること、およびイメージング領域２２の被検者をスキャンのためにスキャナ１２を設定することが含まれる。さらに、データを結合するための技術的な情報、位相ポイントおよびウィンドウ幅（心臓に適用する場合）、結合されるサイクルの数等の提供が含まれる。参照番号５８で、Ｘ線供給源１４は交互に駆動され、１またはそれ以上のデータ取得サイクルの間、データが収集される。各Ｘ線供給源１４がアクティブの間、対応する検出器２４が、Ｘ線供給源１４からの一次放射線を検出する。一例を挙げると、角度インクリメント４４は、各サイクルの間の各Ｘ線供給源１４の角度サンプリングにオフセットを与えるために用いる。次のサイクルにおいて得られるサンプルが、以前のサイクルにおいて得られなかったサンプルとなるように、角度インクリメント４４が設定されてもよい。
【００２１】
参照番号６０で、サイクルの各々からのデータは、再構成のためのデータセットを形成するように選択される。上記したように、データは、適切なデータ量を読み出すために（例えば、心臓の１８０度レトロスペクティブゲート式再構成のために）、位相ポイントおよびウィンドウ幅に基づいて選択されてもよい。参照番号６２で、選択データは、再構成データセットを形成するために結合される。一例を挙げると、これは、単一のデータセットを形成するために異なる取得サイクルからの各Ｘ線供給源の各々に対応するデータをインターリーブすることを有する。異なる角度位置での各々のサイクルの間のサンプルを得ることによって、生成されるデータセットの時間分解能を増加させることができる。
【００２２】
参照番号６４で、再構成システム３４は、対応する画像を生成するために、データを再構成する。
【００２３】
本願明細書における記載および／またはその記述から得られる情報に係るシステムおよび／または方法は、心臓ＣＴ、小動物Ｘ線イメージング、セキュリティスキャンシステム、非破壊検査または欠陥検出、マシンビジョン、分散したソース結合するシステム等に適用してもよい。
【００２４】
以上、本発明の好ましい実施例に関して記載した。上記の説明を読み理解すれば、修正および変更が行えるであろう。請求の範囲で定義されている限りにおいて、本願発明は、いかなるこの種の修正および変更をも含むと解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】複数のＸ線供給源による典型的な医学的画像処理システムを示す図である。
【図２】データ取得のサイクルの間、典型的な複数のＸ線供給源を交互に切り換えるパターンを示す図である。
【図３】次のデータ取得のサイクルの間、典型的な複数のＸ線供給源をシフトして交互に切り換えるパターンを示す図である。
【図４】複数のデータ取得サイクルにおいて、Ｘ線供給源を交互に切り換える図である
【図５】複数のＸ線供給源を交互に切り換える典型的な方法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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