(57)【要約】【課題】画像を生成するためのシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】あるシステムは、プロセッサを備える。プロセッサは、要求される物体視野を受け取り、撮像システムの制約に基づいて物体視野が可能かどうか判定するように構成され、制約は、検出器パネルの寸法と、コリメータアセンブリの動き限度とを含む。物体視野が可能である場合は、プロセッサは、物体視野と、コリメータアセンブリの較正パラメータと、撮像システムの幾何学的較正パラメータとに基づいて、コリメータモータコマンドのセットおよび再構築パラメータを動的に生成するように構成される。プロセッサはまた、コリメータモータコマンドのセットをコリメータアセンブリに提供して、物体視野を照射するようコリメータアセンブリのシャッタを位置決めするように構成される。【選択図】図４
2014151198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を生成するためのシステムであって、
プロセッサを備え、前記プロセッサが、
要求される物体視野(field-of-view)を受け取り、
撮像システムの制約(constraints)に基づいて前記物体視野が可能(possible)かどうか判定するように構成され、前記制約が検出器パネルの寸法(dimensions)とコリメータアセンブリの動き限度(motion limits)とを含み、前記プロセッサがさらに、
前記物体視野が可能である場合に、前記物体視野と、前記コリメータアセンブリの較正(calibration)パラメータと、前記撮像(imaging)システムの幾何学的(geometric)較正パラメータとに基づいて、コリメータモータコマンドのセットおよび再構築パラメータを動的に生成し、
前記コリメータモータコマンドのセット(set)を前記コリメータアセンブリに提供して、前記物体視野を照射するよう前記コリメータアセンブリのシャッタを位置決めする(position)ように構成された、システム。
【請求項２】
前記物体視野がガントリ(gantry)空間において定義される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記幾何学的較正パラメータに基づいて前記検出器パネルの前記寸法を前記ガントリ空間に変換することによって、前記物体視野が可能かどうか判定するように構成された、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記物体視野が前記ガントリ空間における前記検出器パネルの前記変換済み寸法内に収まるかどうか判定することによって、前記物体視野が可能かどうか判定するように構成された、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記幾何学的較正パラメータおよび前記コリメータ較正パラメータに基づいて前記コリメータアセンブリの寸法を前記ガントリ空間に変換することによって、前記物体視野が可能かどうか判定するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記物体視野が前記ガントリ空間における前記コリメータアセンブリの前記変換済み寸法内に収まるかどうか判定することによって、前記物体視野が可能かどうか判定するように構成された、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサがさらに、前記物体視野が可能でない場合に、縮小された視野が提案されることをユーザに示すように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記プロセッサが、前記幾何学的較正パラメータに基づいて前記物体視野をパネル空間(panel space)に変換すること、前記ガントリ空間と前記パネル空間とにおける前記物体視野から前記再構築パラメータを導出すること、ならびに、前記幾何学的較正パラメータおよび前記コリメータアセンブリの前記較正パラメータに基づいて前記物体視野をシャッタ空間に変換して前記コリメータモータコマンドを生成することによって、前記コリメータモータコマンドのセットおよび前記再構築(reconstruction)パラメータを動的に生成するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
画像を生成する方法であって、
ガントリ空間における要求される物体視野を受け取るステップと、
プロセッサにおいて、検出器パネルを備える撮像システムの幾何学的較正パラメータに基づいて前記検出器パネルの寸法を前記ガントリ空間に変換するステップと、
前記プロセッサにおいて、前記幾何学的較正パラメータおよび前記撮像システムに備わるコリメータアセンブリの較正パラメータに基づいて、前記コリメータアセンブリの寸法を前記ガントリ空間に変換するステップと、
前記物体視野を、前記検出器パネルの前記変換済み寸法および前記コリメータアセンブリの前記変換済み寸法と比較して、前記物体視野が可能かどうか判定するステップと、
前記物体視野が可能でない場合に、異なる物体視野が要求されるべきであることをユーザに示すステップと、
前記物体視野が可能である場合に、前記プロセッサにおいて、前記幾何学的較正パラメータに基づいて前記物体視野を前記ガントリ空間からパネル空間に変換し、前記コリメータアセンブリの前記較正パラメータに基づいて前記物体視野を前記パネル空間からシャッタ空間に変換するステップと、
前記シャッタ空間に変換された前記物体視野に基づいて画像データを得るステップとを含む、方法。
【請求項１０】
前記パネル空間に変換された前記物体視野に基づいて再構築パラメータを生成し、前記再構築パラメータを使用して前記画像データに基づいて画像を再構築するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像データに基づいて画像を表示するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明の実施形態は、歯科用撮像システムなどの医用撮像システムに関する。特に、本発明の実施形態は、視準を最適化して最大視野を提供するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]Ｘ線画像は、対象の物体を通して２次元検出器上にＸ線源を投影することによって得られる。物体は空間的に一様でない密度を有することになるので、検出器上の得られる強度パターンは、様々なＸ線が通過した物体中の物質の密度に直接関係することになる。したがって、得られるＸ線画像は、物体の内部構造の表現である。Ｘ線撮像は、特に医用撮像に適用される。Ｘ線撮像を使用して、１つの２次元画像または複数の２次元画像を生成することができる。複数の２次元画像は、物体内に位置する軸を中心としてＸ線源および検出器を回転させることによって生成される。得られた画像は処理されて、物体の内部生体構造に関する３次元情報を提供するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像データセットが生成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]最適な撮像特性は、検出器がＸ線によって適切に照射されるときに生じる。照射を制御する際の重要な構成要素の１つは、Ｘ線源と撮像対象の物体との間に配置されるＸ線コリメータである。コリメータは、検出器上の所望の視野（ＦＯＶ）から外れるＸ線を遮断することによって、撮像対象の物体に到達するＸ線ビームの範囲を制限する。所望のＦＯＶが検出器全体である場合、目的とするところは、物体の中を通過するが検出器には到達しないＸ線の数を最小限に抑えながら、検出器を完全に照射することであるはずである。
【０００４】
[0004]検出器はコストがかなり高い可能性があるので、通常は、検出器をなるべく多く使用する、したがって照射することが、目標であるはずである。しかし、検出器全体が確実に照射されるようにするために検出器外の多くの領域に放射線を当てると、物体の放射線被曝が増す。
【０００５】
[0005]特に、従来の撮像システムは、特定のＦＯＶに必要な全ての走査パラメータおよび再構築パラメータを固定形式で定義する「プロトコルファイル」を使用する。これらのパラメータは、画像生成に使用される特定の検出器パネル部分を完全に照射するためのコリメータモータ設定を含む。プロトコルファイルはまた、パネルの幾何形状、および再構築された最終的なボリュームの幾何形状も含む。したがって、画質を最適化するために手作業で作られる、限られた数のプロトコルが存在する。しかし、これらのプロトコルは、全てのマシンに対して同じであり、パネルサイズやコリメータ動き限度など、マシン間の差異を考慮したものではなかった。この欠陥を補償するために、これらのプロトコルは、要求されるＦＯＶに必要とされるよりも多くのＸ線を患者に当ててパネルが適切に照射されるようにするという点で保守的であった。
【０００６】
[0006]Ｘ線視準に関連する追加の実際上の問題もある。第１に、所望のＦＯＶと視準されたＸ線ビームとは共に概して矩形だが、コリメータアセンブリにいくらかの傾斜がある場合、有用なＦＯＶは、傾斜のある視準されたＸ線矩形内に完全に収まることのできる水平矩形によって画定される。この問題は、（１）視準されるＸ線ビームのサイズを大きくして過多な放射線を患者に当てること、または（２）利用されるＦＯＶを縮小すること（これは高価な検出器空間を無駄にする）によってしか補正することができない。第２の問題は、Ｘ線源の径が有限であることが、視準エッジに関連するＸ線ビームエッジが鮮明でなくむしろ０から最高強度へと徐々に増加することを意味することである。ぼけた影の影響はまた、コリメータの厚さが有限であることによっても引き起こされる。
【０００７】
[0007]コリメータ傾斜の程度とエッジぼけの程度はどちらも、システムごとに異なる。前述のように、従来の撮像システムは、最悪の場合を想定して患者に対して過少に視準する（すなわちＸ線ビームのサイズを大きくする）ことによって、これらの差異を補償する。しかし、この手法は、過多な放射線を患者に当て、最悪の場合の予想から外れるシステム差異には効果的に対処しない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]したがって、本発明の実施形態は、視準を最適化するためのシステムおよび方法を提供する。特に、提案する本システムおよび方法は、所望の画像ＦＯＶで開始し、撮像システム全体の幾何形状とコリメータアセンブリとの両方についての較正測定値に基づいて、自動ＦＯＶサイズ計算制約を実施する。この制約を使用して、コリメータアセンブリを微調整するか、または、システム制約内で所望のＦＯＶが得られない場合には、修正ＦＯＶが必要であることを示す。コリメータアセンブリの微調整を実施するためには、コリメータをＸ線源に対してより近くもしくはより遠くに移動することによって、またはコリメータエッジの１つもしくは複数を移動してコリメータ開口の寸法を変更することによって、視準の程度が調整される。したがって、本システムおよび方法によれば、患者の放射線被曝を最小限に抑えながら検出器パネルを最大量使用して、システムごとに最適な画質を得ることができる。
【０００９】
[0009]特に、本発明の一実施形態は、画像を生成するためのシステムを提供する。本システムは、プロセッサを備える。プロセッサは、要求される物体視野を受け取り、撮像システムの制約に基づいて物体視野が可能かどうか判定するように構成され、制約は、検出器パネルの寸法と、コリメータアセンブリの動き限度とを含む。物体視野が可能である場合は、プロセッサは、物体視野と、コリメータアセンブリの較正パラメータと、撮像システムの幾何学的較正パラメータとに基づいて、コリメータモータコマンドのセットおよび再構築パラメータを動的に生成するように構成される。プロセッサはまた、コリメータモータコマンドのセットをコリメータアセンブリに提供して、物体視野を照射するようコリメータアセンブリのシャッタを位置決めするように構成される。
【００１０】
[0010]本発明の別の実施形態は、画像を生成する方法を提供する。本方法は、ガントリ空間における要求される物体視野を受け取るステップと、プロセッサにおいて、検出器パネルを備える撮像システムの幾何学的較正パラメータに基づいて検出器パネルの寸法をガントリ空間に変換するステップと、プロセッサにおいて、幾何学的較正パラメータおよび撮像システムに備わるコリメータアセンブリの較正パラメータに基づいて、コリメータアセンブリの寸法をガントリ空間に変換するステップとを含む。本方法はまた、物体視野を、検出器パネルの変換済み寸法およびコリメータアセンブリの変換済み寸法と比較して、物体視野が可能かどうか判定するステップを含む。物体視野が可能でない場合は、本方法は、異なる物体視野が要求されるべきであることをユーザに示すステップを含む。物体視野が可能である場合は、本方法は、プロセッサにおいて、幾何学的較正パラメータに基づいて物体視野をガントリ空間からパネル空間に変換し、コリメータアセンブリの較正パラメータに基づいて物体視野をパネル空間からシャッタ空間に変換するステップを含む。本方法はまた、シャッタ空間に変換された物体視野に基づいて画像データを得るステップを含むことができる。
【００１１】
[0011]本発明の他の態様は、詳細な説明および添付の図面を考察することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0012]従来技術の医用撮像システムを使用して得られた第１の医用画像を示す図である。
【図２】[0013]本発明の一実施形態による医用撮像システムを使用して得られた第２の医用画像を示す図である。
【図３ａ】[0014]医用撮像システムを示す図である。
【図３ｂ】[0015]図３ａの医用撮像システムに備わるコリメータアセンブリを示す図である。
【図４】[0016]図３ａの医用撮像システムを概略的に示す図である。
【図５ａ】[0017]図３ａの医用撮像システムによって実施される、視準を最適化して最大視野を提供する方法を示すフローチャートである。
【図５ｂ】[0017]図３ａの医用撮像システムによって実施される、視準を最適化して最大視野を提供する方法を示すフローチャートである。
【図６】[0018]図３ａの医用撮像システムによって定義される、様々な座標系の間の座標変換を図式的に示す図である。
【図７】[0019]図３ａの医用撮像システムについての幾何学的較正パラメータを概略的に示す図である。
【図８】[0020]パネル空間をシャッタ空間に変換するための行列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0021]本発明の実施形態のいずれかを詳細に説明する前に、本発明が、その適用において、後続の記述で述べるかまたは後続の図面に示す構成要素の構造および構成の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であり、様々な方式で実践または実施することができる。
【００１４】
[0022]また、本明細書で使用される語法および述語は、記述のためのものであり、限定と見なすべきでないことも理解されたい。本明細書における「含む」、「備える」、または「有する」、およびこれらの変形の使用は、その前に列挙される項目およびそれらの均等物、ならびに追加の項目を含むものとする。用語「搭載される」、「接続される」、および「結合される」は、広義に使用され、直接的と間接的の両方の搭載、接続、および結合を含む。さらに、「接続される」および「結合される」は、物理的または機械的な接続または結合に限定されず、直接的であれ間接的であれ電気的な接続または結合を含み得る。また、電子的な通信および通知は、直接接続やワイヤレス接続などを含めた任意の既知の手段を使用して実施することができる。
【００１５】
[0023]複数のハードウェアベースおよびソフトウェアベースのデバイス、ならびに複数の異なる構造的構成要素を利用して、本発明を実施できることに留意されたい。さらに、また後続の段落で述べるように、図面に示す特定の構成は、本発明の実施形態を例示するものとし、他の代替構成も可能である。
【００１６】
[0024]前述のように、本発明の実施形態は、視準を最適化して検出器の最大エリアを使用し、この結果、最適な画質が得られる。例えば、図１および２で、画質に対する本発明の実施形態の利益を実証する。特に、これらの画像は共に、同じマシン上で、しかし異なる取得技法および再構築技法で得られたものである。どちらの場合にも、コリメータ寸法のエラーが意図的に作り出されており、このエラーは、検出器の四方全てのエッジから約５．０ミリメートルの照射エリアを検出器パネル上に生み出す。図１には、従来技術のＣＴ取得および画像再構築を使用して生成された画像を示す。図２には、本発明のシステムおよび方法を使用して生成された画像を示す。特に、図１に示す画像に関しては、また後でより詳細に述べるように、所望の視野（ＦＯＶ）がシステム幾何学的較正およびコリメータ較正と組み合わせられて、システムベースのコリメータ位置補正がもたらされた。図１に示すように、従来技術のシステムおよび方法を使用して生成された画像は、図２に示す画像よりも暗い。加えて、図１に示す画像は、図２に示す画像とは違って、その外周に明るく濃い輪を含む。
【００１７】
[0025]図３ａに、図２に示すような画像を生成するための医用撮像システム１００を示す。システム１００は、撮像装置１０５およびワークステーション１１０を備える。撮像装置１０５は、物体を走査するスキャナを備える。ワークステーション１１０は、コンピュータ１１０Ａおよびタッチスクリーン１１０Ｂを備える。いくつかの実施形態では、コンピュータ１１０Ａとタッチスクリーン１１０Ｂとが単一のデバイスに結合される。また、いくつかの実施形態では、ワークステーション１１０は、キーボード、マウス、プリンタなど、コンピュータ１１０Ａおよび／またはタッチスクリーン１１０Ｂに接続された周辺デバイスを備える。加えて、いくつかの実施形態では、タッチスクリーン１１０Ｂに代えてまたは追加で、非タッチセンシティブ画面が使用されることを理解されたい。
【００１８】
[0026]図５ａおよび５ｂに関してより詳細に後述するように、コンピュータ１１０Ａは、（１）所与のシステム制約について、要求される物体ＦＯＶが可能かどうか判定し、（２）要求される物体ＦＯＶを、画質を最適化するための最適化されたコリメータパラメータおよび再構築パラメータで制約し、（３）制約されたＦＯＶに基づいて物体の走査を実施するよう撮像装置１０５に指示し、（４）走査中に撮像装置１０５によって生成されたデータを受け取り、（５）取得したデータに基づいて１つまたは複数の画像を再構築するように、構成される。コンピュータ１１０Ａは、１つまたは複数の有線またはワイヤレス接続によって撮像装置１０５に接続されてよい。いくつかの実施形態では、コンピュータ１１０Ａはまた、再構築された画像の少なくとも１つをタッチスクリーン１１０Ｂ上に表示するように構成される。本出願において述べるコンピュータ１１０Ａの機能は、様々な構成で複数のコンピュータ間で分散させることができることを理解されたい。例えば、コンピュータ１１０Ａの機能のいくつかは、撮像装置１０５に備わるコンピュータによって実施されてもよい。
【００１９】
[0027]撮像装置１０５は、例えば歯科用ＣＴデバイスであり、オンボードコンピュータまたはプロセッサ１１２、放射線検出器１１５、ガントリ１２０、撮像対象の物体または患者のための支持１２５、および放射線源１３０を備える。放射線検出器１１５は、放射線源１３０の反対側のガントリ１２０上に配置され、複数の検出素子を有する検出器アレイ１３５を備える。走査中、患者は、支持１２５上に座る（かつ自分の顎を顎支持１４０上に載せる）。ガントリ１２０が患者の頭の周りで回転されるが、ガントリ１２０が回転するのに伴って、放射線源１３０が移動し、放射線を様々な角度で患者の頭に向ける。放射線検出器１１５は、患者の中を通過した放射線を検出し、３次元データを含むデータセットを生成する。
【００２０】
[0028]放射線源１３０と患者との間には、コリメータアセンブリが配置される。図３ｂに示すように、コリメータアセンブリ１５０は、右シャッタ１５２、左シャッタ１５４、上シャッタ１５６、および下シャッタ１５８の、４つのシャッタを備える。シャッタ１５２、１５４、１５６、および１５８は、放射線によって照射されたときに放射線の一部を遮断し、これにより検出器パネル１１５上に影が投じられる。したがって、この影は、撮像エリアを上下左右から侵食する。コリメータアセンブリ１５０はまた、各シャッタの独立制御を可能にする少なくとも１つのモータアセンブリも備える。したがって、各シャッタ１５２、１５４、１５６、および１５８を、他のシャッタから独立して位置決めすることができる。
【００２１】
[0029]図４に示すように、コンピュータ１１０Ａは、撮像装置１０５およびタッチスクリーン１１０Ｂに接続される。コンピュータ１１０Ａは、プロセッサ２００、非一時的コンピュータ可読媒体２０２、および入出力インタフェース２０４を備える。他の構造では、コンピュータ１１０Ａは、追加の、より少ない、または異なる構成要素を備えることを理解されたい。プロセッサ２００は、媒体２０２から命令およびデータを取り出し、とりわけ、撮像装置１０５からデータを受け取る命令およびタッチスクリーン１１０Ｂにデータを出力する（すなわちタッチスクリーン１１０Ｂ上にデータを表示するための信号を生成する）命令を実行するように構成される。
【００２２】
[0030]入出力インタフェース２０４は、プロセッサ２００からのデータを外部システム、ネットワーク、および／またはデバイスに送信し、外部システム、ネットワーク、および／またはデバイスからデータを受信する。特に、入出力インタフェース２０４は、１つまたは複数の有線またはワイヤレス接続および／またはネットワークを介して、撮像装置１０５およびタッチスクリーン１１０Ｂと通信する。入出力インタフェース２０４はまた、外部ソースから受け取ったデータを媒体２０２に記憶すること、および／またはこのデータをプロセッサ２００に提供することができる。
【００２３】
[0031]コンピュータ可読媒体２０２は、較正アプリケーション（または「アプリケーション」）２１０を含めて、プログラム命令およびデータを記憶する。図５ａおよび５ｂに関してより詳細に後述するように、アプリケーション２１０は、プロセッサ２００によって実行されたとき、システム幾何形状とコリメータアセンブリ１５０との両方についての較正測定値に基づいて、自動ＦＯＶサイズ計算制約を計算する。
【００２４】
[0032]図４に示すように、ユーザが、システム１００を使用して、撮像装置１０５によるＣＴ走査を開始する。これにより、投影データ（すなわち、１組のＸ線投影フレーム、ならびに、各投影フレームごとのＸ線源１３０の位置およびＸ線検出器１１５の位置）が生成される。コンピュータ１１０Ａは、投影データを受け取り、このデータを使用して３次元体積データを生成する。この３次元体積データをコンピュータ１１０Ａが使用して、ユーザに対してタッチスクリーン１１０Ｂまたは別の表示装置上に表示される画像をレンダリングすることができる。
【００２５】
[0033]特に、コンピュータ１１０Ａに備わるプロセッサ２００は、較正アプリケーション２１０（または別個のユーザインタフェースアプリケーション）を実行して、ユーザに対してタッチスクリーン１１０Ｂ上に様々な画面を表示する。ユーザは、表示された画面上のボタン（タッチスクリーン１１０Ｂ自体によって、またはキーボードやマウスなどの別個の周辺デバイスによって選択可能）を使用して、画面を介してコマンドおよび画像生成設定を入力し、走査を開始する。走査を開始するために、ユーザは、患者、および１つまたは複数の画像生成設定を選択する。画像生成設定は、物体ＦＯＶを含む。物体ＦＯＶは、ユーザが撮像したい物体のエリアの、ガントリ空間における径および高さを定義する。以下の表１に例示するように、撮像システム１００は、システム１００の様々な構成要素、およびシステムによって生成されるラスタ画像に基づいて、複数の座標系を定義する。例えば、ガントリ空間は、ガントリ１２０の回転の中心に対して定義され患者に直接に関係付け可能な、２次元座標系を含む。
【００２６】
【表１】
2014151198.tif 000003
【００２７】
[0034]図５ａに示すように、アプリケーション２１０は、物体ＦＯＶを受け取る（ステップ３００で）。次に、アプリケーション２１０は、要求される物体ＦＯＶが検出器パネル１１５上に収まることになるかどうか判定する。特に、物体ＦＯＶはガントリ空間で指定されるので、アプリケーション２１０は最初に、撮像システム１００についての幾何学的較正パラメータを使用して、検出器パネル１１５の寸法をガントリ空間に変換する（ステップ３０２で）。まず、図６に示すように、パネル空間からガントリ空間へなど、様々な座標系の間で座標変換することができる。しかし、変換を実施するには、システム１００についての、幾何学的較正パラメータおよびコリメータ較正パラメータが必要である。
【００２８】
[0035]システム１００についての幾何学的較正パラメータは通常、画像再構築中に使用され、画像再構築は、撮像システム１００の厳密な幾何形状の知識を必要とする。特に、画像再構築には以下のパラメータが一般に重要であり、図７にこれらのパラメータを概して示す。線源−物体距離パラメータは、放射線源１３０からガントリ１２０の回転の中心までの距離を表す。線源−検出器距離パラメータは、放射線源１３０からガントリ１２０の回転の中心を通って検出器パネル１１５に至る距離を表す。パネル水平オフセットパラメータは、検出器パネル１１５の物理的中心と、放射線源１３０からガントリ１２０の回転の中心を通って検出器パネル１１５に到達するＸ線ビームとの間の水平オフセット距離を表す。パネル垂直オフセットパラメータは、検出器パネル１１５の物理的中心と、放射線源１３０からガントリ１２０の回転の中心を通って検出器パネル１１５に到達するＸ線ビームとの間の垂直オフセット距離を表す。パネルピボットパラメータは、検出器パネルの中心垂線と、ガントリの回転軸によって定義される真のスキャナ垂線との間の角度を表す。ガントリ全回転パラメータは、約３６０度の計画スキャナ回転に関連するガントリ回転の実際の角度を表す。
【００２９】
[0036]他の較正パラメータも存在するが、それらは画質に対する影響がごくわずかなのでアプリケーション２１０によって使用されない場合があることを理解されたい。一般に知られているように、撮像システム１００の幾何学的較正は、Ｘ線画像上で容易に見えるかまたは識別される（例えば丸い球として）構造を含む、既知の寸法および関係を有する物体を走査することによって、達成することができる。この較正物体から、投影画像の完全なセットが得られる。次いで、画像上での構造の場所が得られて処理され、走査された物体における構造の物理的場所と投影画像における構造の場所との間の関係に最も合致する幾何学的較正パラメータ値のセットが決定される。
【００３０】
[0037]アプリケーション２１０は、幾何学的較正パラメータを使用して、検出器パネル１１５の範囲（すなわち径および高さなどの寸法）をガントリ空間寸法に変換することができる。特に、アプリケーション２１０は、ガントリ空間における最大パネルＦＯＶ（図７参照）を決定することができる。次いでアプリケーション２１０は、検出器パネル１１５の範囲を比較して、物体ＦＯＶ（すなわち径および高さ）が検出器パネル１１５の範囲内に収まるかどうか判定する（図５ａのステップ３０４で）。物体ＦＯＶがパネル１１５の範囲内に収まらない場合は、アプリケーション２１０は、縮小された物体ＦＯＶが提案されることをユーザに示すことができる（ステップ３０６で）。したがって、ユーザは、縮小された物体ＦＯＶで再び走査を開始して、画質を向上させ、システム構成要素（例えば検出器パネル）をよりよく利用することができる。
【００３１】
[0038]あるいは、物体ＦＯＶが検出器パネル１１５上に収まる場合は、アプリケーション２１０は、コリメータアセンブリ１５０が物体ＦＯＶを生成できるかどうか判定する。特に、アプリケーション２１０は、コリメータ較正パラメータを使用して、コリメータアセンブリの範囲（例えば動き限度）をパネル空間に変換し、次いで、幾何学的較正パラメータを使用して、コリメータ範囲をガントリ空間に変換する（ステップ３０８で）。次いでアプリケーション２１０は、変換済みコリメータ範囲を物体ＦＯＶと比較して、要求される物体ＦＯＶをコリメータアセンブリ１５０が生成できるかどうか判定する（ステップ３１０で）。要求される物体ＦＯＶをコリメータアセンブリ１５０が生成できない（例えば、コリメータアセンブリ１５０の動き限度のせいでコリメータが物体ＦＯＶ全体を照射することができない）場合は、アプリケーション２１０は、縮小された物体ＦＯＶが提案されることをユーザに示すことができる（ステップ３０６で）。先に言及したように、この状況では、ユーザは、縮小されたＦＯＶで再び走査を開始することができる。
【００３２】
[0039]コリメータアセンブリ１５０の較正は、特定のシャッタのモータ設定について、Ｘ線ビームのエッジが検出器パネル１１５上のどこに来ることになるかを決定する。特に、コリメータ較正またはシャッタ較正は、シャッタモータの設定と、シャッタによって検出器パネル１１５上に生成される影のエッジの実際の位置との間の関係を決定することを試みる。コリメータアセンブリ１５０を較正するための複数の方法がある。ある方法は、コリメータシャッタを様々な場所にして１組のラスタ画像を得ることを含む。各画像中で、Ｘ線ビームの上下左右のエッジの場所および性質が、勾配および切片によって特徴付けられる。各シャッタ場所におけるそれぞれの勾配および切片が識別されると、この情報は処理されて、４つのシャッタ全てについて以下のパラメータが生成される（以下の表２参照）。これらのパラメータは、シャッタの１次元動きラインによって定義されるシャッタ空間において特徴付けられる（すなわち、パネルとシャッタ座標系との比率として特徴付けられるシャッタ関数勾配を例外として）。
【００３３】
【表２】
2014151198.tif 000004
【００３４】
[0040]要求される物体ＦＯＶをコリメータアセンブリ１５０が生成できる場合は、アプリケーション２１０は、要求される物体ＦＯＶに対する走査をセットアップすることに進む。特に、後でより詳細に述べるように、物体ＦＯＶがパネル空間およびコリメータ空間に変換されて、コリメータアセンブリ１５０が走査に向けてセットアップされ、患者放射線被曝を最小限に抑えながら検出器パネル１１５の使用を最適化する対応する再構築パラメータ（例えば最適化されたコリメータパラメータおよび再構築パラメータ）が設定される。図５ａに示すように、このセットアッププロセスのステップの１つは、パネル制約および幾何学的較正パラメータに合致する垂直位置を決定することを含む（３１２で）。ユーザによって選択された初期ＦＯＶは、ガントリ空間における垂直上下位置を含む。これらの位置がパネル空間に変換されたとき、これらの位置はパネル中心から発出する。しかし、下シャッタの、パネル中心からの要求される距離は、初期ＦＯＶにおいて要求される垂直サイズの下半分を満たさない可能性がある。したがって、このことが生じた場合は、コリメータ制約に適合するように上下位置を調整する（すなわち少しずつ上にずらす）ことによって、ＦＯＶの垂直位置を自動調整するのが望ましいことがある。
【００３５】
[0041]アプリケーション２１０はまた、要求される物体ＦＯＶを、コリメータ動き制御パラメータおよび再構築パラメータに変換する（３１４で）。特に、図５ｂに示すように、アプリケーション２１０は、システム幾何学的較正パラメータを使用して、物体ＦＯＶをガントリ空間寸法からパネル空間寸法に変換する（３２０で）。特に、ガントリ空間は、放射線源１３０によって生成される中心ビームの場所に基づく２次元座標系（Ｇ（ｍｍ））として定義される。パネル空間は、検出器パネル１１５の中心点に基づく２次元座標系として定義される。特に、以下のように、物体ＦＯＶに含まれるＧ（ｍｍ）距離がＰ（ｍｍ）距離に変換される。
（１）  Ｐ（ｍｍ）＝Ｔｒａｎｓｌａｔｅ（Ｒｏｔａｔｅ（ＦｌｉｐＹ（Ｓｃａｌｅ（Ｇ（ｍｍ）））））
（２）    Ｓｃａｌｅ（ｍｍ）＝Ｇａｎｔｒｙ（ｍｍ）＊Ｚｏｏｍ
（３）      Ｚｏｏｍ＝ＤＳＤ／ＤＳＯ
（４）        ＤＳＯ＝放射線源から物体までの幾何学的較正済み距離
（５）        ＤＳＤ＝線源から検出器までの幾何学的較正済み距離
（６）    ＦｌｉｐＹ（ｍｍ）＝Ｓｃａｌｅ（ｍｍ）＊−１（上下シャッタについてのみ）
（７）    Ｒｏｔａｔｅ（ｍｍ）＝Ｒｏｔａｔｅ（Θ，ＦｌｉｐＹ（ｍｍ））
（８）      Θ＝検出器ピボット
（９）    Ｔｒａｎｓｌａｔｅ（ｍｍ）＝Ｒｏｔａｔｅ（ｍｍ）＋Ｏｆｆｓｅｔｓ（ｍｍ）
（１０）    Ｏｆｆｓｅｔｓ（ｍｍ）＝ＤｅｔｅｃｔｏｒＯｆｆｓｅｔｓ（ｍｍ）
[0042]特に、上式（１）〜（１０）は、較正プロセス中に決定されたパラメータがどのように使用されてガントリ座標がパネル座標に数学的に変換されるかを例示する。例えば、式（１）は以下のことを示す。ミリメートル単位のパネル座標を得るために、最初にミリメートル単位のガントリ座標にスケーリングが適用されて、実際の物体よりも大きいパネル上の影が反映され（すなわちＳｃａｌｅ（Ｇ（ｍｍ）））、次いで、スケーリングステップの結果のＹ座標軸方向が反転され（すなわちＦｌｉｐＹ（Ｓｃａｌｅ（Ｇ（ｍｍ）））、次いで、フリッピングステップの結果が回転されて検出器ピボットが反映され（すなわち（Ｒｏｔａｔｅ（ＦｌｉｐＹ（Ｓｃａｌｅ（Ｇ（ｍｍ））））、次いで、回転ステップの結果が並進されてパネル中心点の水平および垂直オフセットが反映される（すなわちＴｒａｎｓｌａｔｅ（Ｒｏｔａｔｅ（ＦｌｉｐＹ（Ｓｃａｌｅ（Ｇ（ｍｍ）））））。
【００３６】
[0043]スケーリングステップに関して、式（２）は、式（３）〜（５）で定義される「Ｚｏｏｍ」係数をガントリ空間に掛ける結果として、スケーリングされた値が得られることを示す。フリッピングステップに関して、式（６）は、パネル空間のＹ軸が上向きではなく下向きなので、スケーリングステップから得られた座標が符号反転されることを示す。回転ステップに関して、式（７）は、フリッピングステップの結果を、式（８）で定義される所定の角度（すなわちΘ度）だけ回転させることによって、ミリメートル単位の回転された座標が得られることを示す。上式における下付き文字（ｍｍ）付きの項「Ｒｏｔａｔｅ」の使用は、回転操作から得られる座標を示し、下付き文字なしの項「Ｒｏｔａｔｅ」は、回転操作自体を示すことに留意されたい。最後に、並進ステップに関して、式（９）は、回転ステップの結果にオフセットを加えることで並進済み座標が得られることを示す。式（１０）は、式（９）で使用されるオフセットが、幾何学的較正プロセスによって生成されるものであることを示す。
【００３７】
[0044]したがって、上式（１）〜（１０）に例示したように、幾何学的較正の５つの出力パラメータ（すなわち、ピボット、ＤＳＤ、ＤＳＯ、水平および垂直オフセット）と、標準的な座標系変換（すなわち、スケーリング、反転、回転、および並進）とを使用して、ミリメートル単位のガントリ座標空間の値をパネル空間に変換することができる。
【００３８】
[0045]アプリケーション２１０は、物体ＦＯＶのパネル空間パラメータまたは寸法、および物体ＦＯＶのガントリ空間パラメータに基づいて、再構築パラメータを導出する（３３０で）。特に、最適な画質のための撮像プロトコルを動的に生み出すには、マシンパラメータ（例えば後述するようなコリメータモータコマンド）と再構築パラメータとの両方を調整する必要がある。例えば、アプリケーション２１０は、走査プロトコルおよび関連する再構築プロトコルを動的に生成するとき、エッジクロッピング、入力画素サイズ、出力ボリュームサイズ、および出力ボリューム位置などの再構築パラメータを動的に調整する。これにより、要求されるＦＯＶのサイズおよび位置に合致するサイズおよび位置の再構築済み画像ボリュームが生み出される。
【００３９】
[0046]アプリケーション２１０はまた、コリメータ較正パラメータを使用して、物体ＦＯＶを、パネル空間から、シャッタ空間ベースのモータコマンドに変換する（３４０で）。特に、アプリケーション２１０は、上記のコリメータ較正パラメータを使用して、物体ＦＯＶ寸法を、パネル空間Ｐ（ｍｍ）から、シャッタ空間におけるシャッタ空間ベースのモータコマンドに変換する。いくつかの実施形態では、アプリケーション２１０は、以下の式に基づく図８に示すような行列を使用して、所与の入力Ｐ（ｍｍ）座標についての全てのＳＲＬＴＢ（Ｓｔｅｐｓ）位置を計算する。
（１１）  ＳＲＬＴＢ（Ｓｔｅｐｓ）＝ＭｏｔｏｒＦｒｏｍＰａｎｅｌ＊Ｐ（ｍｍ）＋ＭｏｔｏｒＯｆｆｓｅｔ
[0047]座標がシャッタ空間に変換されると、アプリケーション２１０は、上下左右のコリメータモータを作動させて、変換済み座標に基づいて各コリメータシャッタを適切に位置決めする。コリメータが位置決めされると、撮像装置１０５は、物体に放射線を当てて、図２に示す画像など、物体の１つまたは複数の画像を得る（図５ａのステップ３５０で）。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
[0048]このように、本発明の実施形態は、走査プロトコルに関連するパラメータを動的に生成するためのシステムおよび方法を提供する。したがって、本システムおよび方法は、理論的には、視準を使用して高品質な画像の取得に必要な患者の部分のみをＸ線で照射する、無限数のプロトコルを生み出すことができる。加えて、動的に生成されたパラメータは、特定のシステム特性に適合し、システムの非理想的な属性に従う。よって、理想から遠い撮像システムであっても、高品質な画像を生成する。一般に、この動的なシステムおよび方法は、システムが、パネル寸法およびコリメータ動き限度などの「制約」と、線源から物体までの距離、パネル傾斜、パネルオフセット、およびコリメータモータ較正などの「特性」（較正パラメータ）とを含むと見なす。したがって、ユーザによって要求されるＦＯＶのサイズおよび場所が与えられた場合に、本システムは、制約および特性を使用して、所望のＦＯＶが可能かどうか判定する。可能である場合は、本システムおよび方法は、特性を使用してコリメータモータコマンドのセットおよび再構築パラメータを動的に生成して、画像データ取得および画像再構築を実施する。
【００４１】
[0049]本発明の様々な特徴および利点を、後続の特許請求の範囲に示す。
【符号の説明】
【００４２】
１００  撮像システム
１０５  撮像装置
１１０  ワークステーション
１１０Ａ  コンピュータ
１１０Ｂ  タッチスクリーン
１１２  オンボードコンピュータまたはプロセッサ
１１５  放射線検出器、検出器パネル
１２０  ガントリ
１２５  支持
１３０  放射線源
１３５  検出器アレイ
１４０  顎支持
１５０  コリメータアセンブリ
１５２  右シャッタ
１５４  左シャッタ
１５６  上シャッタ
１５８  下シャッタ
２００  プロセッサ
２０２  非一時的コンピュータ可読媒体
２０４  入出力インタフェース
２１０  較正アプリケーション
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2014151198000001.pdf