(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査領域から取得した造影ＣＴ投影データを、横方向にオフセットしたフラットパネル検出器を用いて受信するステップ、
１つ以上の造影血管を含む視野を選択するステップ、
前記受信したＣＴ投影データから、前記選択した視野の３Ｄの減衰補正マップと、３Ｄの血管画像表現及び少なくとも１つの平面血管造影図の少なくとも１つとを生成するステップであって、前記３Ｄの減衰補正マップの生成が、３Ｄボリューム表現において前記造影血管をセグメント化するステップ、前記セグメント化した造影血管を背景強度データと置き換えるステップ、及び前記造影血管が取り除かれ、背景強度データと置き換えられる、前記ＣＴ投影データに基づく３Ｄの減衰補正マップを生成するステップ、を含む、ステップ、
前記検査領域から取得した核投影データを受信するステップ、
前記取得した核投影データを前記生成した減衰補正マップに基づいて補正するステップ、並びに
前記補正した核投影データに基づいて、前記取得した核投影データから前記選択した視野の核画像表現を生成するステップ
を有する画像診断方法。
【請求項２】
前記３Ｄの血管画像表現を生成するステップは、
前記選択した視野において前記血管を強調し、背景情報を除去するために、前記受信したＣＴ投影データをフィルタリングするステップ、及び
前記フィルタリングした投影データから、前記視野の３Ｄの画像表現を再構成するステップ
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記３Ｄの血管画像表現を生成するステップはさらに、
前記フィルタリングした投影データ及び前記再構成した３Ｄの画像表現の少なくとも１つを動きに対し補正するステップ
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記再構成は、正則化因子、冗長性重み係数及び小さな更新ステップの少なくとも１つを用いた反復的な再構成アルゴリズムを用いて行われる、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの平面血管造影図を生成するステップは、
前記選択した視野において前記血管を強調するために、前記受信した投影データをフィルタリングするステップ、
各々の投影角度に対し、第１の２Ｄの打ち切りのある血管造影図及び第２の２Ｄの打ち切りのある血管造影図を生成するステップであり、前記第２の２Ｄの打ち切りのある血管造影図は、類似する心臓の動きの状態の間に、所与の投影角度から略１８０°反対向きの投影角度を持っている、ステップ、並びに
前記第１及び第２の２Ｄの打ち切りのある血管造影図を融合することにより、各々の投影角度に対する２Ｄの合成血管造影図を生成するステップ
を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記核画像表現、前記３Ｄの血管画像表現及び前記少なくとも１つの平面血管造影図を組み合わせて合成画像にするステップ、並びに
前記核画像表現、前記３Ｄの血管画像表現、前記少なくとも１つの平面血管造影図及び前記合成画像を表示するステップ
をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＣＴ投影データ及び前記核投影データの取得中に取得した心電図データを受信するステップ、並びに
前記画像表現及び前記少なくとも１つの血管造影図を生成する前に、選択した心臓の動きの状態に従って、前記ＣＴ及び核投影データを同期するステップ
をさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法を行うように１つ以上の処理器を制御するためのソフトウェアを実行するコンピュータ読取可能媒体。
【請求項９】
検査領域から造影ＣＴ投影データを、横方向にオフセットしたフラットパネル検出器を用いて取得するＸ線スキャナ、
１つ以上の造影血管を含む視野を選択するためのグラフィカルユーザインタフェース、
前記取得したＣＴ投影データから、前記選択した視野の３Ｄの減衰補正マップと、３Ｄの血管画像表現及び少なくとも１つの平面血管造影図の少なくとも１つとを生成するＣＴ再構成処理器であって、３Ｄボリューム表現において前記造影血管をセグメント化する処理と、前記セグメント化した造影血管を背景強度データと置き換える処理と、前記造影血管が取り除かれ、背景強度データと置き換えられた、前記ＣＴ投影データに基づく３Ｄの減衰補正マップを生成する処理とを行うＣＴ再構成処理器、
前記検査領域から核投影データを取得する核撮像スキャナ、並びに
前記取得した核投影データを前記生成した減衰補正マップに基づいて補正し、前記補正した核投影データに基づいて、前記取得した核投影データから前記選択した視野の核画像表現を生成するようにプログラムされる核再構成処理器、
を有する、画像診断システム。
【請求項１０】
前記ＣＴ再構成処理器は、
前記選択した視野において前記造影血管を強調し、背景情報を除去するために前記取得したＣＴ投影データをフィルタリングする、及び
前記フィルタリングした投影データから、前記視野の３Ｄの血管画像表現を再構成する、
ようにプログラムされる、請求項９に記載の画像診断システム。
【請求項１１】
前記ＣＴ再構成処理器はさらに、
前記フィルタリングした投影データ及び前記再構成した３Ｄの血管画像表現の少なくとも１つを動きに対し補正する
ようにさらにプログラムされる、請求項１０に記載の画像診断システム。
【請求項１２】
前記再構成は、正則化因子、冗長性重み係数及び小さな更新ステップの少なくとも１つを用いた反復的な再構成アルゴリズムを用いて行われる、請求項１０及び１１の何れか一方に記載の画像診断システム。
【請求項１３】
前記ＣＴ再構成処理器は、
前記選択した視野において前記血管を強調するために前記取得した投影データをフィルタリングする、
各々の投影角度に対し、第１の２Ｄの打ち切りのある血管造影図及び第２の２Ｄの打ち切りのある血管造影図を生成し、前記第２の２Ｄの打ち切りのある血管造影図は、類似する心臓の動きの状態の間に、所与の投影角度から略１８０°反対向きの投影角度を持ち、並びに
前記第１及び第２の２Ｄの打ち切りのある血管造影図を融合することにより、各々の投影角度に対する２Ｄの合成血管造影図を生成する
ようにプログラムされる、請求項９乃至１２の何れか１項に記載の画像診断システム。
【請求項１４】
前記核画像表現、前記３Ｄの血管画像表現及び前記少なくとも１つの平面血管造影図を組み合わせて合成画像にする融合処理器、並びに
前記核画像表現、前記３Ｄの血管画像表現、前記少なくとも１つの平面血管造影図、前記合成画像又は上記の何れかの組み合わせを表示するグラフィカルユーザインタフェース
をさらに有する、請求項９に記載の画像診断システム。
【請求項１５】
前記ＣＴ取得データ及び前記核投影データの取得中に心電図データを取得し、並びに
前記画像表現及び前記少なくとも１つの血管造影図を生成する前に、選択した心臓の動きの状態に従って前記ＣＴ及び核投影データを同期する
心電図装置をさらに有する請求項９に記載の画像診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、医用撮像技術に関する。核撮像及びＸ線／ＣＴ撮像の両方を行うマルチモダリティの撮像システムを使用する、冠動脈撮像及び灌流の調査に特に応用される。
【背景技術】
【０００２】
核画像診断において、放射性核種分布は、循環器系を撮像するため又は注入した放射性医薬品を蓄積する特定の器官を撮像するために、この放射性核種が患者の血流を通って移動するので観察される。有利には、この放射性医薬品は、選択した組織の優先撮像を提供するために、これら選択した組織に集まるように設計されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＳＰＥＣＴ(single-photon emission computed tomography)において、一般にはガンマカメラと呼ばれる１つ以上の放射線検出器は、放射性崩壊イベントにより生じる放射線の放出によって前記放射性医薬品を検出するのに使用される。一般に、各ガンマカメラは、放射線検出器のアレイ及びこの放射線検出器のアレイの前に置かれるコリメータを含んでいる。このコリメータは、検出した放射線が投影データを表すように、線形の又は小角度の円錐の見通し線(line of sight)を定める。ガンマカメラが様々な角度の表示にわたり、例えば１８０°又は３６０°の角度範囲にわたり移動する場合、結果生じる投影データは、患者の放射性医薬品の分布の画像に容易に再構成される。
【０００４】
ＰＥＴ(positron emission tomography)において、放射性医薬品の放射性崩壊イベントが陽電子を生み出す。各陽電子は、電子と相互作用して、２つの１８０°逆方向のガンマ線を放出する陽電子−電子消滅イベントを引き起こす。同時検出回路を用いて、撮像する患者を取り囲んでいる放射線検出器のリング状のアレイは、前記陽電子−電子消滅イベントに対応する同時の逆方向性ガンマ線イベントを検出する。２つの同時検出を結ぶＬＯＲ(line of response)は、陽電子−電子消滅イベントの位置を含んでいる。このようなＬＯＲは、放射性医薬品の分布画像を作り出すために再構成される。
【０００５】
ＴＯＦ−ＰＥＴ(time-of-flight PET)において、２つの同時のガンマ線イベントの検出時間の僅かな時間差がＬＯＲに沿った前記消滅イベントを位置特定するのに使用される。
【０００６】
ＣＴ撮像において、放射線源は、撮像する被験者に放射線を当て、この撮像する被験者の反対側に置かれる放射線検出器のアレイが透過した放射線を検出する。撮像する被験者の組織により放射線の減衰が変化するので、検出した放射線は、撮像する被験者の放射線−吸収構造を表す画像に再構成される。
【０００７】
冠動脈疾患に対する診断及び治療計画は、異なる撮像モダリティを使用して行われる。最も一般的な撮像方法は、核撮像システム、すなわちＰＥＴも使用されるがＳＰＥＣＴ、を用いた心筋灌流を含み、冠動脈狭窄症及び対応する灌流欠損を検出するために、平面Ｘ線冠動脈造影法が使用される。平面２Ｄ血管造影法は現在、コスト及び利用可能性を理由に、臨床環境において好まれている一方、３ＤのＣＴ冠動脈撮像は、この撮像がより多くの情報を提供するので人気があり、異なる角度による一連の２Ｄ投影画像よりも潜在的により簡単に読み取ることができ、並びに介入及び計画において役に立つ血管の特徴の定量分析を提供する。
【０００８】
さらに一般的なカテーテルベースのＸ線冠動脈造影法は一般的に、Ｃアーム型のＸ線システムにおいて行われる。このＣアーム型のシステムのフラットパネルＸ線検出器は、高解像度の平面２Ｄ血管造影図を供給する。特別に適応された再構成アルゴリズムと共に、回転血管造影（３ＤＲＡ）の取得を使用することにより、３Ｄの冠動脈撮像もＣアーム型のＸ線システムにおいて可能である。代替例として、３Ｄの冠動脈撮像は、標準的なＸ線ＣＴシステムを用いて行われることができる。しかしながら、これらの検査は、ＳＰＥＣＴスキャンと同じ機能的情報を提供することができない。
【０００９】
心臓ＳＰＥＣＴとＸ線／ＣＴ血管造影撮像とを組み合わせることは、心臓の健康状態、特に冠動脈の健康状態に関する機能的情報と解剖学的情報とを組み合わせることにより、心臓疾患の診断を改善することができる。一般に、ＳＰＥＣＴ及びＸ線撮像方法は、別個の撮像システムにおいて行われる、故に異なる時間及び位置で行われる。同じ撮像装置で両方の方法を行うこと、患者の情報量(throughput)を増大させ、検査間の位置ずれ又は解剖学的変化の危険性を減らす、及び全検査時間を短くすることにより患者の快適さを増やすことが利点である。
【００１０】
最新の利用可能なマルチモダリティのＳＰＥＣＴ／ＣＴ撮像装置は、回転ガントリを備える標準的なＣＴを使用している。しかしながら、標準的なＣＴは本質的に、フラットパネルベースのシステムよりも低い撮像解像度を出力し、平面血管造影図を提供しない。さらに、同一平面(co-planar)のＳＰＥＣＴ及びＣＴ撮像は、標準的なＳＰＥＣＴ／ＣＴシステムを使用するとき、２つの撮像システムが２つの個別の回転ガントリに取り付けられているので不可能である。
【００１１】
Ｘ線源に対し中心に置かれるＸ線検出器を備える、フラットパネルベースのマルチモダリティのＳＰＥＣＴ／ＣＴ撮像システムが提案される。これらシステムは、心電図同期(ECG-gated)ＳＰＥＣＴ及びＣＴの調査に使用するために説明され、冠動脈撮像に高い空間分解能を与えることができる。しかしながら、現在利用可能なフラットパネル検出器は、Ｘ線源に対し中心に置かれる前記検出器を備える形状で使用されるとき、一般的な患者の全幅を覆うには十分な大きさではない。従って、取得したＣＴ画像は、患者の輪郭がよく分からないので、打ち切り(truncation)に苦しむことがある。故に、正確で、打ち切りのない(non-truncated)減衰補正マップは、ＳＰＥＣＴ再構成に使用されるこれらシステムからは作られない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本出願は、上記の問題及びその他を克服する新しく、改善したマルチモダリティの撮像システム並びに方法を提供する。
【００１３】
ある態様に従って、画像診断方法が示される。この方法は、検査領域から取得した造影ＣＴ投影データを横方向にオフセットしたフラットパネル検出器を用いて受信するステップを含む。１つ以上の造影血管を含む視野（ＦＯＶ）が選択される。三次元（３Ｄ）の血管画像表現、少なくとも１つの平面血管造影図及び選択したＦＯＶの３Ｄの減衰補正（ＡＣ）マップは、前記受信したＣＴ投影データから生成される。
【００１４】
他の態様に従って、画像診断システムが示される。このシステムは、横方向にオフセットしたフラットパネル検出器を用いて、検査領域から造影ＣＴ投影データを取得するＸ線スキャナを有する。このシステムは、１つ以上の造影血管を含む視野を選択するためのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を含む。ＣＴ再構成処理器は、三次元の血管画像表現、少なくとも１つの平面血管造影図及び選択した視野の３Ｄの減衰補正マップを、取得したＣＴ投影データから生成する。
【００１５】
他の態様に従って、心臓撮像のためのマルチモダリティの撮像システムが示される。前記システムは、横方向にオフセットしたフラットパネル検出器を用いて、冠動脈の造影ＣＴ投影データを取得するＸ線スキャナ、及び検査領域から核投影データを取得するＳＰＥＣＴ撮像スキャナを含む。ＣＴ再構成処理器は、三次元（３Ｄ）の冠動脈画像表現、少なくとも１つの平面冠動脈造影図及び３Ｄの減衰補正（ＡＣ）マップを、前記取得したＣＴ投影データから生成する。ＳＰＥＣＴ再構成処理器は、取得した核投影データから前記選択したＦＯＶの核画像表現を生成し、ＳＰＥＣＴ取得における減衰を補正するための前記生成したＡＣマップを取り込んでいる。融合処理器は、前記核画像表現、３Ｄの血管画像表現及び少なくとも１つの平面血管造影図を組み合わせて合成画像にする。
【００１６】
１つの利点は、冠動脈疾患の診断が改善されることである。
【００１７】
他の利点は、検査費用及び総検査時間の減少にある。
【００１８】
他の利点は、位置ずれの危険性が減少することである。
【００１９】
他の利点は、検査間における患者の動き及び／又は解剖学的変化により引き起こされるデータ品質の低下の危険性である。
【００２０】
以下の詳細な説明を読み、理解すると、本発明のさらに他の利点が当業者により理解されるであろう。
【００２１】
本発明は、様々な構成要素及びこれら構成要素の配列、並びに様々なステップ及びこれらステップの配列の形式をとってもよい。図面は、好ましい実施例を単に説明するためであり、本発明を限定するとは考えるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、オフセットしたフラットパネル検出器を備える組み合わせたＳＰＥＣＴ／ＣＴの単一ガントリのシステムの概略図である。
【図２】図２は、３Ｄの冠動脈再構成の一例である。
【図３Ａ】図３Ａは、２Ｄの半分の投影の一例である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、対応する２Ｄの融合した投影の一例である。
【図４Ａ】図４Ａは、２Ｄの血管造影図の一例である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、造影血管を除去した後の対応する血管造影図の一例である。
【図５Ａ】図５Ａは、マルチモダリティの画像診断方法のフローチャートである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、マルチモダリティの画像診断方法のフローチャートである。
【図６】図６は、マルチモダリティの画像診断方法のフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、３ＤのＸ線冠動脈画像表現を生成するための方法である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、２Ｄの平面冠動脈造影図を生成するための方法である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、３Ｄの減衰補正マップを生成するための方法が示される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
Ｘ線ＣＴ及び核撮像の取得が可能であるマルチモダリティの画像診断システムは、単独のＸ線ＣＴの取得を用いて冠動脈疾患の総合的評価を可能にする。１回の撮像セッション中、心臓灌流ＳＰＥＣＴ再構成、２ＤのＸ線血管造影図及び３ＤのＸ線冠動脈再構成が生成される。前記システムは、検査費用及び総検査時間を減らし、より多くの患者に利用し易い、より総合的な検査をもたらすことにより、並びに撮像検査の間における患者の動き及び生体構造の変化が原因による位置ずれ及び誤診の危険性を減らすことにより、冠動脈疾患の診断を向上させる。このシステムは心臓撮像の研究に限定されるのではなく、例えば神経のような患者の身体の隅々にある様々な脈管構造を研究するのに利用されることができる。図１を参照すると、画像診断システム１０は、Ｘ線ＣＴ及び核撮像、例えばＰＥＴ又はＳＰＥＣＴを同時に及び/又は独立して行う。この画像診断システム１０は、患者を収容するボア１４を定める固定ハウジング１２を含む。このハウジング１２が支持する回転ガントリ１６は、前記ボアの周りを回転するために設けられ、共通の検査領域１８を定める。撮像及び/又は検査される患者及び/又は被験者２２を支持する患者支持台２０は、患者を検査領域内の所望する位置に置くことを達成するために長軸方向及び/又は垂直方向に調整される。
【００２４】
ＣＴ撮像機能を与えるために、回転ガントリ１６に取り付けられるＸ線組立体２４は、例えばＸ線管のようなＸ線源２６及びコリメータ又はこのコリメータに加え、放出したＸ線放射線のスペクトル特性を修正するための様々なフィルタを含むシャッター組立体２８を含む。コリメータは、Ｘ線源２６からの放射線を平行に(collimate)して、コーン若しくは楔形ビーム、１つ以上の略平行な扇形ビーム等にする。前記シャッターは、前記ビームを通したり、遮断したりする。Ｘ線検出器３０、例えば個体のフラットパネル検出器は、前記回転ガントリ上の前記Ｘ線組立体２４とは反対側に取り付けられる。説明される実施例において、検出器パネルは、投影される放射線の中心に対し横方向にオフセットする、又は横断面において回転の中心から横方向に変位される。特に、コーンビーム及びＣＴ検出器３０は、視野（ＦＯＶ）の半分よりちょっと多くが一つ一つのＸ線投影で検査されるようにオフセットされる。Ｘ線源及び検出器が約３６０°回転するとき、ＦＯＶ全部が検査される。オフセットした検出器の形状は、一定の検出器のサイズの場合、ＦＯＶを増大する又はより小さな検出器のサイズを可能にするのでこの形状が望ましい。より大きな検出器は、より複雑で、製造にお金がかかる傾向があり、システム全体の設計を制限することがあり、及び検出器の位置決め又は患者への接近等を制限することがある。
【００２５】
前記ガントリが回転するにつれて、Ｘ線組立体２４及びＸ線検出器３０は、同時に検査領域１８の周りを回転し、全３６０°回転、複数回又はより小さな円弧に及ぶＣＴ投影データを取得する。各々のＣＴ投影は、Ｘ線組立体２４とＸ線検出器３０の検出素子との間の線形経路に沿ったＸ線の減衰を示す。取得したＣＴ投影データは、ＣＴデータバッファ３２に記憶され、ＣＴ再構成処理器３４によりＣＴ画像表現に処理され、次いでＣＴ画像記憶ユニット３６に記憶される。まとめると、Ｘ線源、コリメータ／シャッター組立体、検出器及び再構成処理器は、解剖学的、ＣＴ、Ｘ線又は第１の画像を生成するためのシステム又は手段を定める。
【００２６】
核撮像機能を与えるために、少なくとも２つの核検出器のヘッド４０ａ、４０ｂ、例えばＳＰＥＣＴ検出器は、回転ガントリ１６に回転可能なように取り付けられる。同じ回転ガントリ上にＸ線組立体２４及び核検出器のヘッド４０ａ、４０ｂを取り付けることは、患者２２を動かさずに両方のモダリティにより検査領域１８が撮像される、すなわち同一平面の撮像を可能にする。ある実施例において、前記検出器のヘッドは、回転ガントリ１６に取り付けられたロボットのような組立体（図示せず）により回転可能なように支持される。このロボットのような組立体は、患者の周りを選択するオフセットで、例えば９０°のオフセット、互いに逆向きの１８０°のオフセット等で検出器ヘッドが位置決められることを可能にする。各々のＳＰＥＣＴ検出器のヘッドは、取得した放射線が投影データを含むように、特定可能な線形の又は小角度の円錐の見通し線に沿って配向されたと、各々検出した放射線イベントが分かるようなコリメータを含む。取得したＳＰＥＣＴ投影データは、データバッファ４２に記憶され、ＳＰＥＣＴ再構成処理器４４によりＳＰＥＣＴ画像表現に処理され、ＳＰＥＣＴ画像記憶ユニット４６に記憶される。まとめると、ＳＰＥＣＴ検出器のヘッド及びＳＰＥＣＴ再構成処理器は、核、機能的又は第２の画像を生成するためのシステム又は手段を定める。
【００２７】
他の実施例において、核撮像システム又は手段は、ＳＰＥＣＴ検出器４０ａ、４０ｂではなくＰＥＴ検出器（図示せず）を含んでいる。ＰＥＴ検出器の１つ以上のリングは、ガンマ放射線を受信するために、患者を収容するボア１４の周りに配される。同時の放射線イベントの検出した対は、データバッファにリストモードで記憶され、ＰＥＴ再構成処理器により、ＰＥＴ画像表現に処理され、ＰＥＴ画像記憶ユニットに記憶されるＬＯＲを定める。まとめると、ＰＥＴ検出器のリング及びＰＥＴ再構成処理器は、機能的画像を生成するためのシステム又は手段を定める。１つのガントリにおけるフラットパネルのＸ線組立体２４及びＰＥＴシステムの組み合わせは、例示されてないが、考慮されることも分かるべきである。
【００２８】
心臓ＳＰＥＣＴ及びＣＴ血管造影撮像を組み合わせることは、心臓及び冠動脈の健康に関する機能的及び解剖学的情報を組み合わせることにより、心疾患の診断を改善することができる。画像診断システム１０は、打ち切りのない減衰補正（ＡＣ）マップと共に、同一平面のＳＰＥＣＴ及びＣＴ画像を取得することができ、これらマップは再構成され、融合した及び融合していない表示としてディスプレイにおいて臨床医に示される。
【００２９】
心臓撮像手順にとって、患者２２は、前記支持台２０上に位置決められる。心電図（ＥＣＧ）記録装置５０は患者の上又はその近くに位置決められ、ＣＴ及びＳＰＥＣＴデータの取得中に患者の心電図信号を記憶し、取得した投影データを同期(gate)する。心電図信号は、取得した画像データ、例えばＣＴ又は核画像データに基づいて被験者の心位相を、追加の心電図記録装置５０を使用せずに得る適切な方法と置き換えられる。Ｘ線造影剤が患者に投与され、取得中の冠動脈のコントラストを強調させる。造影剤の一定の濃度がＣＴ取得中ずっと冠動脈に存在するように、造影剤は静脈内注射又はカテーテルにより冠動脈内に直接注入される。
【００３０】
３６０°のＸ線取得は、前記システム１０のＣＴの構成要素を用いて行われ、この構成要素は、ＳＰＥＣＴ検出器のヘッド４０ａ、４０ｂと同じガントリに取り付けられるＸ線源及び横方向にオフセットしたフラットパネルＸ線検出器３０からなる。上述したように、検出器のオフセットは、全ての患者の軸方向断面にわたる撮像を可能にする。各々のＸ線投影は、患者の半分よりちょっと多くに及んでいる。心電図記録装置５０を使用して、患者の心電図信号は、ＣＴの取得中に記録され、Ｘ線の取得と時間的に位置合わされる。取得したＣＴ投影データ及び対応する心電図データは、ＣＴデータバッファ３２に記憶される。
【００３１】
ある実施例において、冠動脈の３Ｄ再構成は、選択した心臓の動きの状態を表している記憶したＣＴ投影データから生成される。ある実施例において、臨床医は、例えば心臓の動きが比較的小さい心臓拡張後期に、再構成する心臓の動きを選択する。他の実施例において、ＣＴ再構成処理器３４は、最適な心臓の動きの状態を自動的に選択する。対応する再構成の投影は、心電図同期信号及び選択した最適な心臓の動きの状態に従って決定される。ＣＴ再構成処理器３４は、冠動脈を強調し、解剖学的背景を減らすために、同期ＣＴ投影データをプレフィルタリング(pre-filter)するようにプログラムされる。フィルタリング方法は、例えば"トップハット(top-hat)"フィルタのような形態学的フィルタリング、血管セグメンテーションを用いたマルチスケールの血管度フィルタリング(vesselness filtering)、これら２つの方法の組み合わせ又は他の既知のフィルタリング方法を含む。後述する数個の投影から高品質な冠動脈の反復的な再構成を達成するために、背景の除去が有益であり、この冠動脈だけを含んでいる高解像度のサブボリューム画像表現の再構成を可能にする。
【００３２】
心電図同期は、各々の心臓の動きの状態に利用可能な限られた数の投影をもたらすので、再構成処理器３４は、少数投影(Few-Projections)再構成アルゴリズムを行う。この再構成アルゴリズムは、正則化因子、中央の重複領域に相当する冗長性重み係数として冠動脈の空間的なばらつき(spatial sparseness)、並びに打ち切りのある投影を用いた一様収束及び非一様なボリューム範囲を達成するための小さな更新ステップの少なくとも１つを使用する反復的な再構成方法である。この再構成は、冠動脈のみを含む小さく高解像度のサブボリュームにおいて行われることができる。さらに、幾つかの動きの状態は、各々の動きの状態の画像を生成するように再構成されることができる。この再構成は、心臓の動き又は他の残りの動きを補正するための動き推定及び動き補正ステップ、例えば投影ベースの動き補正又はボリュームベースの動き推定及び補正を組み込むことができる。例えば、動きの状態の間にある動きをモデリングする動きモデルが得られる。この動きモデルは、画像若しくは基本的な投影データを他の動きの状態から選択した動きの状態にマッピング又は変換するのに使用される。再構成した３Ｄの冠動脈画像表現は、ＣＴ画像メモリ３６に記憶される。
【００３３】
図２は、シミュレーションされるオフセットした検出器のＸ線取得のために、ソフトウェアのファントムの調査における心電図同期冠動脈再構成３７の一例を示す。冠動脈の３Ｄの高解像度の再構成は、３６０°にわたり等角度で離間した１８個の投影から生成される。この投影の選択は、１分間に９０回鼓動する心拍数で１２秒のスキャン時間の最近傍(nearest-neighbor)心電図同期に対応する。前記再構成は、ばらつきの正則化、冗長性重み係数及び小さな更新ステップを使用する反復的な再構成方法を用いて、トップハット型のフィルタリングした投影から生成されている。
【００３４】
他の実施例において、少なくとも１つの２Ｄの血管造影図は、選択した心臓の動きの状態の取得したＣＴ投影データから生成される。この選択した投影データは、既知のフィルタリング方法、例えばコントラスト強調、ヒストグラム最適化、血管度フィルタリング及び血管セグメンテーション、又は形態学的フィルタを用いて冠動脈の可視性を高めるためにフィルタリングすることができる。
【００３５】
所与のガントリの回転角度に対し、ＣＴ再構成処理器３４は、バッファ３２に記憶される対応するＸ線投影を選択する。この選択した投影は、前記オフセットした検出器の形状がＦＯＶの半分よりちょっと多く取り込むので、打ち切りのある冠動脈樹を示す。第１の状態と同じ心臓の動きの状態で取得した第２の投影は、これら第１及び第２の投影の投影角度の差ができるだけ１８０°に近いように、バッファ３２から選択される。ＣＴ再構成処理器３４は、２つの投影を融合して２つの所与の投影角度に対する１つの２Ｄ血管造影図をもたらし、合成した２Ｄの血管造影図をＣＴ画像メモリ３６に記憶する。図３Ａ及び３Ｂは、第１の２Ｄの打ち切りのある血管造影図と、融合した２Ｄの血管造影図３８の一例を夫々示している。
【００３６】
他の実施例において、取得したＣＴ投影データから減衰補正（ＡＣ）マップが生成される。ＣＴ投影スキャンにおける造影剤の存在は、この造影剤がＳＰＥＣＴ取得中には存在しないので、正確なＡＣマップの生成において邪魔をすることがある。冠動脈内に造影剤が存在しているＡＣマップは、ＳＰＥＣＴ再構成を補正するのに矛盾した減衰情報を発生させることがある。造影剤を除去するために、ＣＴ再構成処理器３４は、既知の方法で投影データにおける造影血管をセグメント化して、これらセグメント化した領域を背景強度と置き換える。もう１つの方法として、ＣＴ再構成処理器３４は、投影データではなく再構成した３Ｄの画像データにおいて、すなわち投影データが３Ｄのボリューム表現に再構成した後、造影血管をセグメント化し、置き換えることができる。さらに、ＣＴ再構成処理器３４は、３Ｄのボリューム表現の造影血管をセグメント化することができる、つまりセグメント化した血管の順投影は、投影データから取り除かれることができる。造影血管が除去され、背景強度と置き換えられた後、横方向にオフセットした検出器のフラットパネルシステムを用いたコーンビーム型のＣＴ再構成のための既知の方法、例えばフィルタリングした逆投影又は反復的な再構成方法を用いて、３Ｄ再構成が行われる。生成した３Ｄボリュームは、ノイズの除去、打ち切り補正、造影剤の低減又はダウンサンプリングのような解像度の適応のために後処理がなされる。この３Ｄ再構成ボリュームからＡＣマップが生成される。図４Ａは、Ｃアーム回転式の血管造影の取得による２Ｄの血管造影図の一例であり、図４Ｂは、造影血管を除去した後の血管造影図である。この例において、造影血管は、マルチスライスの血管度フィルタを用いて検出及びセグメント化され、取り除かれ、並びに補間される投影背景と置き換えられる。
【００３７】
ここまでは、取得したＣＴ投影データは、３Ｄの冠動脈再構成、一連の２Ｄ血管造影図、及び類似のＳＰＥＣＴ投影データを補正するのに使用される減衰補正マップをもたらす。ＳＰＥＣＴ投影データは、ＣＴデータの取得前、取得後又は交互に取得されることができる。ＳＰＥＣＴデータを取得するために、検査領域１８内に動かないままでいる患者は、放射性医薬品トレーサー(tracer)を投与される。ＳＰＥＣＴ投影データ及びＥＣＧ同期信号は、同時に取得され、ＳＰＥＣＴ画像メモリ４６に記憶される。ＳＰＥＣＴ再構成処理器は、ＡＣマップに基づいてＳＰＥＣＴ投影データを補正し、選択した心周期に従って前記補正したＳＰＥＣＴデータから３Ｄ画像の再構成を生成する。
【００３８】
画像表現、例えば再構成される３Ｄの血管表現、２Ｄの血管造影図及び補正したＳＰＥＣＴ再構成は、ＧＵＩ５２において臨床医により可視化される。ＧＵＩは、臨床医又はユーザがシステム１０と対話するユーザ入力装置も含む。図５Ａに示されるある実施例において、臨床医は、ＧＵＩ５２の全表示を含むために、画像表現の１つをより高解像度で表示するようにＧＵＩ５２に指示する。例えば、臨床医は、再構成される３Ｄの冠動脈樹を表示するようにＧＵＩに指示する。臨床医は、ユーザ入力装置を使用して３Ｄの冠動脈樹を回転させ、これら動脈を様々に可視化することができる。臨床医が異常を見つけると、臨床医は、現在の表示の回転角度に対応する２Ｄの血管造影図を表示するようにＧＵＩ５２に指示することができる。図５Ｂに示される他の実施例において、２つ以上の画像表現が同時に可視化されることができる。同じ例で続けると、臨床医は、３Ｄの冠動脈再構成の隣に対応する２Ｄの血管造影図を表示するようにＧＵＩに指示することができる。さらに、臨床医は、補正した３ＤのＳＰＥＣＴ再構成を対応する回転角度の３Ｄの冠動脈再構成及び/又は対応する２Ｄの血管造影図と同時に表示することができる。他の実施例において、画像表現は、様々な重畳で表示される。画像診断システム１０は、２Ｄの血管造影図の画像の位置合わせ及び融合、３Ｄの冠動脈再構成並びに補正した３ＤのＳＰＥＣＴ再構成の既知の方法を様々な組み合わせでプログラムした融合処理器５４を含む。ＧＵＩ５２は、臨床医又はユーザがスキャンシーケンス及びプロトコル等を選択するためにスキャン制御器５６と対話することも可能にする。
【００３９】
図６を参照すると、マルチモダリティの心臓撮像をする方法が示される。患者を検査領域１８に位置決め、ＧＵＩ５２を介して対応するスキャンプロトコルが選択された後、患者はＸ線で検出可能な造影剤を注入される（Ｓ１００）。ガントリに取り付けられるＸ線源２４及び横方向にオフセットしたフラットパネルＸ線検出器３０が検査領域１８の周りを回転することにより３６０°のＸ線取得が行われる（Ｓ１１０）。患者の心電図信号は、前記Ｘ線取得中に心電図記録装置５０を用いて記録され、Ｘ線投影データと時間的に位置合わされる。ＧＵＩ５２を使用して、臨床医は、患者の心位相の１つ以上を選択し（Ｓ１２０）、これらの心位相から、３Ｄの冠動脈再構成（Ｓ１３０）、一連の２Ｄの平面冠動脈造影図（Ｓ１４０）及び３Ｄの減衰補正マップ（Ｓ１５０）を生成するための対応する投影データが選択される。
【００４０】
患者が検査領域１８に留まっている間、患者はＳＰＥＣＴ放射性トレーサーを注入され（Ｓ１６０）、Ｘ線組立体２４、３０と同じガントリに取り付けられるＳＰＥＣＴ検出器ヘッド４０ａ、４０ｂが検査領域１８の周りを回転することにより心臓ＳＰＥＣＴ取得が行われる（Ｓ１７０）。患者の心電図信号は、ＳＰＥＣＴ取得中に記録され、次いでＳＰＥＣＴ投影データと時間的に位置合わされる。３Ｄの減衰補正マップ及び選択した心臓の動きの状態を使用して、投影データは患者の心臓領域の３Ｄ画像表現に再構成される（Ｓ１８０）。融合処理器５４は、３ＤのＸ線冠動脈画像表現、２ＤのＸ線平面血管造影図及び３ＤのＳＰＥＣＴ心臓画像表現を組み合わせて、患者の心臓領域を診断する臨床医に有益となり得る様々な重畳にする。３ＤのＸ線冠動脈画像表現、２ＤのＸ線平面血管造影図、３ＤのＳＰＥＣＴ心臓画像表現及び様々に組み合わせた画像表現は、ＧＵＩ５２の表示上に単独で又は同時に表示される。図７Ａを参照すると、３ＤのＸ線冠動脈画像表現を生成するための方法（Ｓ１３０）が示される。心位相が選択され、対応する投影データが同期されると（Ｓ１２０）、投影データは、形態学的フィルタリング、マルチスケールの血管度フィルタリング及び血管セグメンテーション、これらの方法の１つ以上の組み合わせ又は他の既知のフィルタリング方法の少なくとも１つを用いて、冠動脈を強調し、解剖学的背景を減らすためにフィルタリングされる（２１０）。限られた数の利用可能な投影及び横方向にオフセットした検出器の形状に適応する反復的な再構成アルゴリズムに使用するフィルタリングしたデータが再構成される（Ｓ２２０）。この再構成は、動き推定及び補償も組み込まれ、心臓の動き又は他の残りの動きを補正することができる。
【００４１】
図７Ｂを参照すると、２Ｄの平面冠動脈造影図を生成するための方法（Ｓ１４０）が示される。心位相が選択され、対応する投影データが同期された（Ｓ１２０）後、冠動脈を強調するために投影データがフィルタリングされる（Ｓ２４０）。各々の投影角度に対し、オフセットした検出器の形状がＦＯＶの半分よりちょっと多く取り込むので、取り込んだＦＯＶは打ち切りがある、例えば冠動脈樹に打ち切りがある。従って、第１の状態と同じ心臓の動きの状態で取得した第２の投影は、これら第１及び第２の投影の投影角度の差ができるだけ１８０°に近いように決定される（Ｓ２５０）。ＣＴ再構成処理器３４は、２つの所与の投影角度に対し合成又は融合した２Ｄ血管造影図（Ｓ２７０）をもたらす２つの投影を融合する（Ｓ２６０）。
【００４２】
図７Ｃを参照すると、３Ｄ減衰補正マップを生成するための方法が示される（Ｓ１５０）。心位相が選択され、対応する投影データが同期された（Ｓ１２０）後、ＣＴ再構成処理器３４は、前記投影から造影剤を除去する。ＥＣＧ信号は、ＡＣマップの生成に使用されても、使用されなくてもよいことに注意すべきである。造影剤を除去するために、ＣＴ再構成処理器３４は、ステップＳ１４０において生成した２Ｄの平面血管造影図における投影データ又は既知の方法を使用する再構成した画像データにおいて、造影血管をセグメント化し（Ｓ２８０）、これらセグメント化した領域を背景強度と置き換える（Ｓ２９０）。横方向にオフセットしたフラットパネル検出器の形状を考慮しているフィルタリング逆投影又は反復的アルゴリズムを使用して３Ｄボリュームを生成するための３Ｄ再構成が行われる（Ｓ３００）。生成した３Ｄボリュームは、ノイズの除去、打ち切り補正、造影剤の低減又はダウンサンプリングのような解像度の適応のために後処理がなされる（Ｓ３１０）。ＡＣマップは、処理した３Ｄの再構成ボリュームから生成される（Ｓ３２０）。
【００４３】
他の実施例において、図６及び図７Ａから７Ｃまでの心臓撮像方法を行う処理器を制御するためのコンピュータプログラム又は命令を具現化したコンピュータ読み取可能媒体が設けられる。
【００４４】
本発明は好ましい実施例を参照して説明されている。上記詳細な説明を読み、理解すると、他の者に変更例及び代替例が思いつくことがある。本発明は、上記変更例及び代替例が添付する請求項又はそれに相当するものの範囲内にある限り、これら変更例及び代替例の全てを含んでいると考えられることを意図している。
【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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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