(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）システム（１０）であって、
回転ガントリ（１２）と、
Ｘ線ビームを生成するため前記ガントリに結合されたＸ線源（１４）と、
前記Ｘ線ビームを検出するため前記ガントリに結合されたＸ線検出器（１８）と、
前記Ｘ線源に結合され且つ該Ｘ線源によって生成されるＸ線ビームの集束を調整するよう構成された調整可能コリメータ（２４）と、
その中心点が前記ガントリの回転中心を外れて位置づけられる関心領域（ＲＯＩ）上の集束を動的ＲＯＩコリメーションで調整するよう前記コリメータを制御し、更に走査中に前記Ｘ線源によって生成されるＸ線ビームのビーム強度を制御するよう構成されたコントローラ（３４）と、
患者（２２）をその上に支持する患者用テーブル（５０）と、
を備え、
前記コントローラ（３４）は、前記Ｘ線源（１４）が前記関心領域（ＲＯＩ）に近接しているときに前記ビーム強度を低減し、前記Ｘ線源が前記関心領域（ＲＯＩ）から離れているときには前記ビーム強度を増大させるよう構成されている、
Ｘ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項２】
前記コントローラ（３４）が、リアルタイムで前記調整可能コリメータ（２４）を動的に調整するよう構成されている、請求項１に記載のＸ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項３】
前記調整可能コリメータ（２４）が、前記Ｘ線源からのＸ線がそこを通って伝送される開口を調整して、画像スキャン中に集束を変更するよう構成された移動可能コリメーションプレート（６４）を含む、請求項１または２に記載のＸ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項４】
複数の前記コリメーションプレート（６４）の各々が独立して調整可能である、請求項３に記載のＸ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項５】
前記コントローラ（３４）が、前記Ｘ線源の管電流又は管電圧のうちの１つを調整するよう構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項６】
前記コントローラ（３４）が、前記回転ガントリ（１２）の角度方向に基づいて集束又はビーム強度を調整するよう構成されている、請求項１乃至５のいずれかに記載のＸ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項７】
前記関心領域（ＲＯＩ）が乳房（６２）の領域を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載のＸ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項８】
前記ＲＯＩが乳房（６２）であり、患者（２２）をその上に支持する患者用テーブル（５０）を更に備え、前記コントローラ（３４）は、
（ｉ）複数の組織が乳房と前記Ｘ線源（１４）との間にあるときに前記Ｘ線ビームへの前記ＲＯＩの曝露を低減又は中断し、
（ｉｉ）乳房と前記Ｘ線源（１４）との間に組織がないか、又は少量の組織が存在するときに前記Ｘ線ビームに乳房を曝露する、
ように構成されている、請求項１乃至７のいずれかに記載のＸ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項９】
前記ＲＯＩが高感度器官領域であり、前記コントローラ（３４）は更に、該高感度器官領域へのＸ線からの放射線量を最小限にするよう構成されている、請求項１乃至８のいずれかに記載のＸ線ＣＴシステム（１０）。
【請求項１０】
回転コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）イメージングシステムの作動を制御して、器官特異的イメージングを実施する、前記ＣＴイメージングシステムの作動方法（９０）であって、
前記ＣＴイメージングシステムのボア内で患者の向きを識別する段階（９２）と、
前記ＣＴイメージングシステムの少なくとも１つのＸ線源及びＸ線検出器を支持するガントリの角度を決定する段階（９４）と、
前記ＣＴイメージングシステムを用いた走査中に、前記ガントリの角度方向に基づいて、その中心点が前記ガントリの回転中心を外れて位置づけられる関心領域（ＲＯＩ）への動的ＲＯＩコリメーションによる前記少なくとも１つのＸ線源の集束及び前記少なくとも１つのＸ線源によって生成されたビーム強度を調整する段階（９６、９８）と、
前記少なくとも１つのＸ線源が前記関心領域（ＲＯＩ）に近接しているときに前記ビーム強度を低減する段階と、
前記少なくとも１つのＸ線源が前記関心領域（ＲＯＩ）から離れているときに前記ビーム強度を増大させる段階と、
を含む方法（９０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、全体的にイメージングシステムに関し、より詳細には、Ｘ線乳房イメージング用のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンモグラフィは、乳房をスキャンしてスクリーニング、診断、及び管理するのに使用されるＸ線イメージングモダリティである。マンモグラフィの有効性は、Ｘ線投影イメージングの従来の技術による放射線散乱、ノイズ、及び解剖学的構造の重なりを含む、多くの要因の影響を受ける。
【０００３】
乳房イメージング用の専用システムが知られている。例えば、デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）又はマンモグラフィ−トモグラフィ（マンモ−トモ）システムは、複数（例えば、１０個）の角度方向にオフセットした投影画像を取得して、解剖学的重なりを低減できる３次元（３Ｄ）画像データセットを再構成する専用マンモグラフィシステムである。しかしながら、これらの従来のＤＢＴシステムは、標準的なマンモグラフィシステムの限界を部分的には克服することができるが、ＤＢＴシステムは、深さ分解能に依然として限界がある。加えて、ＤＢＴシステムを使用する際には、関連するアーチファクト及び散乱が依然として問題となる。
【発明の概要】
【０００４】
１つの実施形態によれば、回転ガントリと、Ｘ線ビームを生成するためガントリに結合されたＸ線源と、Ｘ線ビームのＸ線を検出するためガントリに結合されたＸ線検出器と、を含む、Ｘ線コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）システムが提供される。Ｘ線ＣＴシステムは更に、Ｘ線源に結合され且つ該Ｘ線源によって生成されるＸ線ビームの集束を調整するよう構成された調整可能コリメータを含む。Ｘ線ＣＴシステムはまた、関心領域（ＲＯＩ）上の集束を調整するようコリメータを制御し、更に走査中にＸ線源によって生成されるＸ線ビームのビーム強度を制御するよう構成されたコントローラを含む。
【０００５】
別の実施形態によれば、回転ガントリと、Ｘ線ビームを生成するためガントリに結合された複数のＸ線源と、Ｘ線ビームのＸ線を検出するためガントリに結合されたＸ線検出器と、を含む、Ｘ線コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）システムが提供される。Ｘ線コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）システムは更に、複数のＸ線源を独立して制御してＸ線ビー部を選択的に生成し、関心領域（ＲＯＩ）上の集束を調整し、また走査中に複数のＸ線源によって生成されるＸ線ビームのビーム強度を制御するよう構成されたコントローラを含む。
【０００６】
更に別の実施形態によれば、回転コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）イメージングシステムの作動を制御して、器官特異的イメージングを実施する方法が提供される。本方法は、ＣＴイメージングシステムのボア内で患者の向きを識別する段階と、ＣＴイメージングシステムの少なくとも１つのＸ線源及びＸ線検出器を支持するガントリの角度を決定する段階と、を含む。本方法は更に、ＣＴイメージングシステムを用いた走査中に、ガントリの角度方向に基づいて、Ｘ線源の集束及び前記少なくとも１つのＸ線源によって生成されたビーム強度を調整する段階を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】種々の実施形態に従って形成されたＸ線コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）イメージングシステムを示すブロック図。
【図２】種々の実施形態による、１つのガントリ位置においてのＸ線ＣＴ乳房イメージングを示す図。
【図３】種々の実施形態による、別のガントリ位置においてのＸ線ＣＴ乳房イメージングを示す図。
【図４】種々の実施形態による、別のガントリ位置においてのＸ線ＣＴ乳房イメージングを示す図。
【図５】種々の実施形態による、高分解能イメージングを示す図。
【図６】種々の実施形態による、背臥位の患者を示す図。
【図７】種々の実施形態による、腹臥位の患者を示す図。
【図８】他の種々の実施形態による、１つのガントリ位置においてのＸ線ＣＴ乳房イメージングを示す図。
【図９】他の種々の実施形態による、別のガントリ位置においてのＸ線ＣＴ乳房イメージングを示す図。
【図１０】他の種々の実施形態による、別のガントリ位置においてのＸ線ＣＴ乳房イメージングを示す図。
【図１１】種々の実施形態に従って、回転ＣＴイメージングシステムの作動を制御し、器官特異的イメージングを実施する方法のフローチャート。
【図１２】種々の実施形態に従って形成されたＸ線ＣＴイメージングシステムの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上述の概要並びに特定の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付図面を参照しながら読むとより理解されるであろう。各図面が種々の実施形態の機能ブロックの図を例示している範囲において、当該機能ブロックは、必ずしもハードウェア回路間の区分を示すものではない。従って、例えば、機能ブロック（例えば、プロセッサ、コントローラ、又はメモリ）の１つ又はそれ以上は、単体のハードウェア（例えば、汎用プロセッサ又はランダムアクセスメモリ、ハードディスク、もしくは同様のもの）又は複数のハードウェアにおいて実施することができる。同様に、プログラムは、独立型プログラムであってよく、オペレーティングシステム内にサブルーチンとして組み込まれてもよく、インストールされたソフトウェアパッケージ中の機能であってもよく、及びその他とすることができる。様々な実施形態は、図面に示された構成及び手段に限定されないことを理解されたい。
【０００９】
本明細書で使用する場合に、前に数詞のない要素又はステップの表現は、そうではないことを明確に述べていない限り複数のそのような要素又はステップの存在を排除するものではないと理解されたい。更に、本発明の「１つの実施形態」という表現は、記載した特徴を同様に組入れた付加的な実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。その上、そうではないことを明記しない限り、特定の特性を有する１つ又は複数の要素を「含む」又は「有する」実施形態は、その特性を有しない追加的なそのような要素を含むことができる。
【００１０】
また、本明細書で使用される場合の語句「画像を再構成する」とは、その中で画像を表すデータが生成されるが視覚可能な画像が生成されない実施形態を排除するものではない。しかしながら、多くの実施形態は、少なくとも１つの視覚可能な画像を生成する（又は、生成するように構成されている）。
【００１１】
種々の実施形態は、Ｘ線コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）乳房イメージング用のシステム及び方法を提供する。ＣＴ乳房イメージングは、様々なＸ線ビーム強度で動的関心領域（ＲＯＩ）コリメーション制御を用いて実施される。種々の実施形態の少なくとも１つの技術的作用は、乳房イメージング専用に構成されていないイメージングシステムを用いて乳房イメージングを実施する能力である。例えば、少なくとも一部の実施形態を実施することにより、乳房イメージングは、患者が背臥位で撮像される状態のＣＴアーキテクチャを用いて実施することができる。
【００１２】
図１は、種々の実施形態による乳房イメージングを実施するよう機能するＸ線ＣＴシステム１０の簡易ブロック図を示す。Ｘ線ＣＴシステム１０は、本明細書でより詳細に説明される第三世代ＣＴイメージングシステムを代表することができるガントリ１２を含む、マルチスライス走査イメージングシステムとして構成することができる。ガントリ１２は、一般に、ガントリ１２の反対側にある検出器アレイ１８に向けてＸ線ビーム１６を投射する。検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器アレイ（図示せず）によって形成されており、該検出器素子は、検出器アレイ１８とＸ線源１４との間で背臥位（又は任意選択的に腹臥位又は立位）で位置決めされた患者２２（例えば、乳房走査を実施する女性患者）のような被検体を透過した投射Ｘ線を全体として検知する。
【００１３】
コリメータ２４は、Ｘ線源１４と組み合わせて設けられ、Ｘ線ビーム１６をコリメートして集束させる。種々の実施形態において、発生したＸ線ビーム１６の強度レベル及びコリメーションは動的に制御され調整される。例えば、本明細書で詳細に説明されるように、動的乳房ＲＯＩコリメーション及び高感度器官出力変調が、種々の実施形態により提供される。
【００１４】
検出器アレイ１８に関して、各検出器素子２０は、衝突するＸ線ビームの強度を表す電気信号を生成し、よって、これを用いてビームが患者２２を透過したときのビームの減弱を推定することができる。Ｘ線投影データを取得するための走査中、ガントリ１２及びこれに装着されている構成部品は、回転中心２６の周りを回転する。検出器素子２０の単一の列（すなわち、１つの検出器列）のみが図示されているが、種々の実施形態における検出器アレイ１８は、検出器素子２０の複数の平行な検出器列を有するマルチスライス検出器アレイであり、走査中に複数の準平行又は平行スライスに対応する投影データを同時に取得することができる点に留意されたい。
【００１５】
ガントリ１２上の構成部品の回転並びにＸ線源１４及びコリメータ２４の作動は、ＣＴシステム１０の制御機構２８によって制御される。制御機構２８は、Ｘ線源１４に電力及び信号を提供するＸ線コントローラ３０と、ガントリ１２上の構成部品の回転速度及び位置を制御するガントリモータコントローラ３２と、Ｘ線源１４のコリメーションを制御し、ＲＯＩを調整及び定めるコリメータコントローラ３４とを含む。例えば、コリメータ２４の有効視野（ＦＯＶ）は、動的コリメーションを用いて調整される。
【００１６】
制御機構２８におけるデータ取得システム（ＤＡＳ）３６は、検出器素子２０からのアナログデータをサンプリングし、後続の処理のために該データをデジタル信号に変換する。画像再構成器３８は、サンプリングしデジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３６から受け取り、画像再構成を実施する。再構成された画像は、プロセッサ４０（例えば、コンピュータ）に伝達され、該プロセッサが記憶装置４２内に画像を記憶する。画像再構成器３８は、特殊化されたハードウェア、或いは、例えばモジュールとしてプロセッサ４０上で実行されるコンピュータプログラムとすることができる。
【００１７】
プロセッサ４０はまた、キーボード、マウス、その他などの入力デバイスを含むオペレータコンソール４４を介してオペレータからコマンド及び走査パラメータを受け取る。付随のディスプレイ４６が設けられ、該ディスプレイは、オペレータがプロセッサ４０からの再構成画像並びに他のデータを見ることを可能にするあらゆる好適なディスプレイタイプとすることができる。本明細書でより詳細に説明されるように、オペレータが供給するコマンド及びパラメータは、プロセッサ４０により使用され、制御信号及び情報をＤＡＳ３６、Ｘ線コントローラ３０、ガントリモータコントローラ３２、及びコリメータコントローラ３４に提供することができる。加えて、プロセッサ４０は、電動患者用テーブル５０を制御するテーブル・モータコントローラ４８を動作させ、患者２２をガントリ１２内に位置決めする。具体的には、テーブル５０は患者２２の一部をガントリ開口４８に通して移動させる。患者２２（又は患者２２の一部）は、ガントリ１２内に移動され、イメージング中はガントリ１２の回転の間静止したままにすることができ、或いは、ガントリ１２が回転している間は開口５２を通って患者２２を移動させることができる点に留意されたい。
【００１８】
種々の実施形態において、プロセッサ４０は、フロッピー（商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ（図１に示す）、又はネットワークもしくはインターネットのような他のデジタル・ソース等のコンピュータ読み取り可能媒体５６からの命令及び／又はデータを読み取るための、例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、光磁気ディスク（ＭＯＤ）装置、ＵＳＢポート、又はＥｔｈｅｒｎｅｔ（商標）デバイスのようなネットワーク接続装置を含む他のあらゆるデジタル装置のような装置５０、並びに開発途上のデジタル手段を含む。他の実施形態において、プロセッサ４０は、ファームウェア（図示せず）内に記憶された命令を実行する。プロセッサ４０は、本明細書で説明される機能を実施するようプログラムされており、本明細書で使用される用語「プロセッサ」は、当技術分野でコンピュータと呼ばれている集積回路のみに限定されず、コンピュータ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、特定応用向け集積回路、及び他のプログラム可能な回路を広範に指しており、これらの用語は本明細書では同義的に用いられている。
【００１９】
上述の実施形態は第三世代ＣＴシステムを参照しているが、本明細書に記載する方法は、第四世代ＣＴシステム（静止型検出器−回転式Ｘ線源）及び第五世代ＣＴシステム（静止型検出器及び静止型Ｘ線源）にも同等に適用可能である。加えて、ＣＴ以外のイメージングモダリティにおいても本発明の種々の実施形態の利点が得られると企図される。更に、本明細書に記載する方法及び装置は、特定の医療環境において記載されているが、他の応用又は環境においても本発明の種々の実施形態の利点が得られると企図される。
【００２０】
作動時には、種々の実施形態は、異なるガントリ位置又は角度などに基づき、図２から４に示すようなＸ線源の出力及びＸ線源により発生するＸ線ビームのコリメーションを制御する。例えば、図示のように、Ｘ線源１４は、Ｘ線ファンビームとすることができるＸ線ビーム１６を投射し、該ビームは、一般には「イメージング平面」と呼ばれるデカルト座標系のＸ−Ｙ平面のＲＯＩ６０内に位置するようコリメートされる。Ｘ線源１４の出力はまた、Ｘ線ビーム１６がＲＯＩ６０（この実施形態では患者２２の乳房２２）に対して患者２２と交差する角度に基づくなど、異なるガントリ位置にて制御される。Ｘ線ビーム１６はファンビームとして図示されているが、他の変形形態及びＸ線ビームジオメトリも企図される点に留意されたい。例えば、幾つかの実施形態において、Ｘ線ビーム１６は平行ビームである。
【００２１】
Ｘ線ビーム１６は、患者２２により減弱された後、患者２２を透過し（図１に示す）、検出器アレイ１８上に衝突する。検出器アレイ１８にて受け取られる減弱した放射線ビームの強度は、患者２２によるＸ線ビーム１６の減弱に依存する。検出器アレイ１８の各検出器素子２０は、別個の電気信号を生成し、該電気信号は検出器位置におけるビーム強度の測定値である。全ての検出器からの強度測定値は、別個に取得されて透過プロファイルを生成し、異なる強度を有するＸ線ビーム１６に基づいている。
【００２２】
第三世代ＣＴシステムにおいて、Ｘ線源１４及び検出器アレイ１８は、Ｘ線ビーム１６の患者２２と交差する角度が定常的に変化するように、イメージング平面内で且つ患者２２の周りをガントリ１２と共に回転する。１つのガントリ角度での検出器アレイ１８からのＸ線減弱測定値すなわち投影データの群を「ビュー」と呼ぶ。被検体の「走査（スキャン）」は、Ｘ線源及び検出器が２分の１又はそれ以上回転する間に様々なガントリ角度すなわちビュー角度において形成されるビューのセットを含む。従って、２分の１又はそれ以上の回転中、Ｘ線源１４の出力及びコリメータ２４によるコリメーション（例えば、コリメータ開口のサイズ）は動的に変化する。
【００２３】
種々の実施形態は、Ｘ線源１４及び検出器アレイ１８が患者２２の周りを回転するＣＴスキャンを用いて実施することができる。患者２２を支持する患者用テーブル５０（図１に示す）は、走査（アキシャルスキャン）中に静止したままにすることができ、或いは、走査（ヘリカルスキャン）中に移動することもできる。アキシャルスキャンでは、複数の静止位置の各々にて投影データが取得され、患者２２の断面情報に相当する画像又はボリュームを構築する。従って、患者２２は、患者２２の各軸方向位置において走査中に静止したままである。フィルタ補正逆投影法のような、あらゆる好適な画像再構成方法を用いることができる。このプロセスは、走査からの減弱測定値を「ＣＴ数」又は「ハウンスフィールド単位」（ＨＵ）と呼ばれる整数値に変換し、これらを用いて、表示画像の対応するピクセルの明るさを制御する。
【００２４】
「ヘリカル」スキャン（又は螺旋スキャン）は、例えば、全走査時間を短縮するために実施することができる。「ヘリカル」スキャンを実施するためには、規定の数のスライスのデータを取得する間、患者２４を移動させる。ヘリカルスキャン操作の間、ガントリの回転と患者の並進とを組み合わせることによって単一の螺旋が生成される。ヘリカルスキャンにより、各規定のスライス又はボリュームにおける画像を再構成することができる投影データが得られる。ヘリカルスキャンのための再構成は、ビュー角度及び検出器チャネル番号の関数として収集したデータに加重する螺旋加重アルゴリズムを用いることができる。具体的には、フィルタ補正逆投影プロセスの前に、ガントリ角度及び検出器角度の両方の関数である螺旋加重ファクタに従ってデータに加重する。次いで、加重したデータを処理してＣＴ数を生成し、また、患者２４を通して得られる断面情報に対応する画像を構築する。
【００２５】
任意の時点での複数の列の投影データが同時に取得されるマルチスライスＣＴを用いることができ、これもまた全走査時間が短縮される。ヘリカルスキャンモードと組み合わされると、システムは、コーンビーム投影データの単一螺旋を生成する。単一スライス螺旋加重方式と同様に、本方法は、逆投影プロセスの前又はその間に投影データと加重を乗算する方法を導出することができる。
【００２６】
種々の実施形態において、乳房領域のような周辺ＲＯＩは、ＲＯＩを通過する投影ラインだけが測定され、ＲＯＩの外部の投影ラインが収集されない場合でも、例えば、微分逆投影法、又は反復再構成、或いは統計的再構成によって再構成することができる点に留意されたい。
【００２７】
患者２２の周りでＸ線源１４及び検出器アレイ１８の回転中、詳細には、第三世代ＣＴスキャンの間、乳房ＣＴイメージングにおいて、Ｘ線ビーム１６は動的にコリメートされ、Ｘ線源１４の出力レベルが調整される。例えば、動的コリメーション及び出力レベル調整は、乳房ＣＴイメージング用に構成され又は最適化することができる。図２から図４に示すように、Ｘ線ビーム１６は、Ｘ線がＲＯＩ６０の外部の領域又は区域において遮られるように動的にコリメートされ、これは、様々なガントリ角度と共に変化する。例えば、コリメータコントローラ３４（図１に示す）により、２つ又はそれ以上の金属コリメーションプレート６４（２つのプレート６２が図示されている）の位置を駆動するアクティベータ又は駆動手段（例えば、モータ）のリアルタイム制御を行うことができる。この制御は、コリメーションプレート６４の一方又は両方を移動させてコリメータ孔６６を開放又は閉鎖し、ガントリ１２の回転の間中にＸ線ビーム１６がＲＯＩ６０上に集束されるようにすることを含むことができる。すなわち、各コリメーションプレート６４は、独立して且つ異なる量を移動し、Ｘ線ビーム１６の方向及び集束を変えることができる。リアルタイムとは、例えば、ガントリ１２が静止又は移動している間、或いは、患者用テーブル５０が静止又は移動している間とすることができる、イメージング走査中の操作を制御することを指す点に留意されたい。
【００２８】
コリメーション制御に加えて、種々の実施形態はまた、Ｘ線源１４の出力（例えば、Ｘ線管の電流又は電圧）を変えてＸ線ビーム１６の強度を変化させることにより、ビーム強度を動的且つリアルタイムで制御する。例えば、ビーム強度は、Ｘ線ビーム１６を形成するＸ線がより多く又はより少なく生成され伝送されるように変調することができる。従って、管電流変調（ｍＡ変調と呼ばれる）及び／又は管電圧変調（ｋＶ変調と呼ばれる）は、要求又は必要に応じて提供することができる。
【００２９】
図２から図４に示される３つのガントリ位置を参照すると、コリメーション及びビーム強度は様々であり、これらの位置の各々において異なることができる。しかしながら、（ガントリ１２が１回転したときの）ガントリ位置の１つ又はそれ以上でのコリメーション及びビーム強度は同じであってもよい。図２において、ガントリ１２は、Ｘ線源１４が患者２２の上に、検出器アレイ１８が患者２２の下にあり、患者２２が、例えば、患者用テーブル５０（図１に示す）上で仰向けに支持された背臥位の状態で位置付けられる。このガントリ位置では、コリメータ２４は、ＲＯＩ６０を含むよう患者２２の正面全体をＸ線ビームが照射するように開放状態にある。このコリメータ２４構成は、一般に、全ファンビーム操作と呼ばれる。Ｘ線ビーム１６の強度は、このガントリ位置では低減され、例えば、図３及び４に示すガントリ位置と比べてｍＡ又はｋＶが低減されている。
【００３０】
図３では、Ｘ線源１４が患者２２の一方の側にあり、検出器アレイ１８が患者２２の他方側にある状態で位置付けられる。このガントリ位置では、コリメータ２４は、コリメーションプレート６４の一方又は両方が移動して、ファンビームがＲＯＩ６０だけを照射するようにＸ線ビーム１６ｂを集束させるよう調整される。例えば、コリメーションプレート６４ｂは、Ｘ線が患者２２の下側部分を照射するのを阻止するよう移動することができ、他方、コリメーションプレート６４ａは、Ｘ線が患者２２の上側部分を照射できるようには移動されない。このコリメータ２４構成は、一般に、部分ファンビーム操作と呼ばれ、この実施形態では、全ファンビーム操作の半分未満である。しかしながら、ファンビームの幅は、ガントリ位置、患者のサイズ、その他に基づいて異なる程度に変更することができる点に留意されたい。従って、ファンビームは、要求又は必要に応じて狭めるか、又は広げられ、並びに指向又は集束することができる。このガントリ位置では、Ｘ線ビーム１６の強度は、図２に示されるガントリ位置に比べて増大されており、例えば、図２に例示するガントリ位置に対して増大したｍＡ又はｋＶを有するが、図４に例示するガントリ位置よりも低い強度を有する。
【００３１】
図４において、ガントリ１２は、Ｘ線源１４が患者２２の下にあり、検出器アレイ１８が患者２２の上にある状態で位置付けられる。このガントリ位置では、コリメータ２４は、コリメーションプレート６４の一方又は両方が移動してＸ線ビーム１６ｃを集束させ、ここではＸ線源１４から患者２２の反対側にあるＲＯＩ６０をファンビームが照射するように調整される。このガントリ位置では、コリメーションプレート６４ａ及び６４ｂの両方が、Ｘ線が患者２２の側部の一部を照射するのを阻止するよう移動して、ファンビームは、その両側で低減された幅を有するよう狭められるようにすることができる。このコリメータ２４構成は、一般に、低ファンビーム操作と呼ばれ、この実施形態では、全ファンビーム操作の半分未満であり、ファンビームの側面は遮られている。しかしながら、ファンビーム幅は、ガントリ位置、患者のサイズ、その他に基づいて異なる程度に変更することができる点を理解されたい。従って、ファンビームは、この場合も同様に、要求又は必要に応じて狭めるか、又は広げられ、並びに指向又は集束することができる。このガントリ位置では、Ｘ線ビーム１６の強度は、図２及び３に示されるガントリ位置に比べて増大されており、例えば、図２及び３に例示するガントリ位置に対して増大したｍＡ又はｋＶを有する。従って、図２における向きで最も低いビーム強度が提供され、図３及び図４それぞれの向きでは増大するビーム強度を有する。
【００３２】
以上のことから、種々の実施形態において、ＲＯＩ６０上にＸ線ビーム１６を集束させるようにビームコリメーションが制御されると共に、ビームが高感度器官領域に最初に衝突した時点、及び（患者２２の）身体の残りの部分の通過とは異なり、高感度器官領域（例えば、ＲＯＩ６０）にビームが到達する前にビームが減弱されるかどうかに基づいてビーム強度が変更される。従って、動的乳房ＲＯＩコリメーション（乳房６２に集束させる）と高感度器官変調（乳房６２などの器官がＸ線源１４に近接しているときにビーム強度を低減する）とによって最適化された乳房ＣＴ走査を実施することができる。図２から図４に示すように、乳房６２上へのビームを集束させるＲＯＩコリメーションに加えて、より多くのＸ線が患者２２の背後に透過し、より少ないＸ線が高感度乳房領域に直接的に透過される（又は全く透過しない）ように変調される。従って、幾つかの実施形態において、ＲＯＩ６０の通過に限定されるＸ線のビーム強度変調が提供され、Ｘ線のビーム強度は、患者２２の背後からが最も高く、患者２２の正面からが最も低い。
【００３３】
動的ＲＯＩコリメーション及び高感度器官出力変調は、乳房６２のＸ線ＣＴイメージングに限定されない点に留意されたい。種々の実施形態を用いて、異なる器官など、患者２２の異なる領域を撮像することができる。また、修正及び変形形態も企図される転移留意されたい。例えば、本明細書で説明される動的コリメーション方式では、コリメーションプレート６４の後方の放射線は完全に遮断又は遮られているが、Ｘ線プロファイルが漸次的に又は不完全に遮断又は遮られる動的Ｂｏｗｔｉｅ型フィルタを用いてもよい。
【００３４】
例えば、別の実施形態は、肺のＸ線ＣＴイメージングに本明細書で説明されるシステム及び方法を適用することを含む。この用途では、患者の放射線線量は、例えば、肺スクリーニング用途において良好な又は改善された画像品質を可能にしながら、低減又は最小限にすることができる。従って、この用途では、ＲＯＩは肺領域に対応することができ、高感度器官領域は乳房領域に対応することができる。ＲＯＩコリメーション又は複数線源発射シーケンスは、肺領域を含めて且つ乳房領域を避けるように調整される。ビーム強度変調はまた、乳房領域への放射線線量を低減又は最小限にし、また、肺領域における画像品質を向上させ又は最大限にするように選択される。加えて、フォトカウンティング検出器を使用すると、高いＸ線検出効率を提供することができる。更に、統計的又は反復再構成技法を用いて、所与の低いビーム強度プロファイルに対して画像品質を改善又は最適化することができる。
【００３５】
また、ビーム強度及びビームコリメーションの制御は要求又は必要に応じて変更できる点に留意されたい。例えば、乳房６２をイメージングする際に、システムは、組織が乳房６２とＸ線源１４との間にあるときにはＸ線ビーム１６への乳房６２の曝露を低下又は中断し、乳房６２とＸ線源１４との間に組織が存在しないか又は少量しか存在しないときには、乳房６２へのＸ線ビーム１６を曝露するか又は曝露を増大させるように制御することができる。
【００３６】
ＣＴシステム１０の構成要素は、本明細書で説明される乳房イメージングのような、実施されることになるイメージングに基づいて構成することができる。例えば、高い空間分解能では、種々の実施形態における焦点は、０．２ｍｍと０．６ｍｍの間などの極めて小さい焦点であり、これは図５及び６で例示される（それぞれ横断面及び長手方向図を示す）。また、焦点は、ＸＹ平面で及びＺ方向に沿って偏位させ、オーバーサンプリング及び空間分解能の改善、並びにエイリアシング・アーチファクトの低減をもたらすことができる。種々の実施形態において、検出器アレイ１８は、０．１ｍｍと０．６ｍｍの間などの小さなセルサイズを有する複数の検出器素子２０を含む。これらの構成での操作において、線量効率を得るために、検出器アレイ１８はフォトンカウンティング検出器として構成される。しかしながら、本明細書で説明されるように、検出器アレイ１８は、１Ｄアレイとすることができ、或いは、２Ｄアレイを定める複数検出器列を含むことができる。加えて、種々の実施形態において、コーン角は極めて狭く、単一列又は僅かな検出器列に限定され、これにより検出器アレイ１８によって検出される散乱放射線の相対量が限定される。従って、より短い時間で乳房領域全体を対象範囲とするヘリカルスキャンプロトコルを用いることができる。
【００３７】
焦点サイズ及びセルサイズは、０．２ｍｍよりも小さいスポットサイズを有するマイクロ焦点Ｘ線源に合わせてより小さくするなど、より小さくても、より大きくすることもできる点に留意されたい。
【００３８】
幾つかの実施形態において、図６に示すようなイメージングにおいて患者２２を背臥位に位置付けるのではなく、患者２２は、図７に示すように患者用テーブル５０上に腹臥位で位置付けられる場合がある。この実施形態では、患者の胸部から延びる乳房６２用のスペースが設けられる。幾つかの実施形態において、患者用テーブル５０に開口７０が設けられ、重力によりそこを通って患者の胸部から乳房６２が延びるようにする。クッション７２として図示される１つ又はそれ以上のスペーサを、患者２２の乳房領域の上及び／又は下で胸部の真下に設けることができる点に留意されたい。また、患者２２の身長、体重、その他に基づき、より多く又はより少ないクッション７２、或いは、異なるサイズ及び形状のクッション７２を設けることができる点に留意されたい。幾つかの実施形態において、任意選択的に、例えば、何らかの好適な吸引装置を用いるなど、引張力を乳房６２に加えることもできる。
【００３９】
他の患者位置も企図される点に留意されたい。例えば、患者２２は、直立していてもよく、又は背臥位と着座位置の間の起き上がった位置であってもよい。
【００４０】
患者２２が腹臥位に位置付けられている実施形態では、構成要素の回転及び制御を含むイメージング操作は、回転ＣＴシステムを用いた背臥位と同様に実施することができる。異なるタイプのＣＴイメージングシステム又は異なるように作動するＣＴシステム１０も提供できる点に留意されたい。例えば、種々の実施形態による乳房イメージングは、Ｘ線源１４を高管電圧と低管電圧とで交互に作動させることによって、マルチエネルギーＣＴを用いて実施することができる。或いは、マルチエネルギーＣＴは、フォトンカウンティング検出器のようなエネルギー感応検出器を有することにより提供することができる。
【００４１】
種々の実施形態はまた、同じ参照符号が同じ又は同様の要素を示す、図８から図１０において例示するように、多線源ＣＴシステム８０で実施することができる。この実施形態では、動的コリメータ２４なしで複数のＸ線源１４を用いて動的乳房ＲＯＩ集束及び高感度器官出力変調が提供される。作動時には、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６を順次的に生成することができる。Ｘ線源１４の数及び位置決めは変更することができ、より多くの又はより少ないＸ線源１４を備え、患者２２の周りに等間隔で又は非等間隔で配置することができる点に留意されたい。
【００４２】
作動時には、乳房ＣＴ走査において、現在のビュー角で乳房領域と交差するＸ線ファンビームすなわちＲＯＩ６０を有するＸ線源１４だけが作動又は発射され、その結果、Ｘ線源１４は、独立して又は選択的に制御されてＸ線ビーム１６を伝送するようになる。「発射される」とは、一般に、Ｘ線ビーム１６を生成し伝送しているＸ線源１４を指す点に留意されたい。他のＸ線源１４は、スキップされ、又はより低周波で作動する。従って、図８に示すように、Ｘ線源１４が患者２２の上にあり、検出器アレイ１８が患者２２の下に位置付けられるようにガントリ１２が位置決めされた状態では、Ｘ線源１４の全てがＸ線ビーム１６を生成する訳ではない。例えば、外側の２つのＸ線源１４は発射されず、その結果、より狭いＸ線ビームカバレッジ範囲が定められ、ＲＯＩ６０上に集束されるようになる。ガントリ１２が図９に示すように位置付けられると、Ｘ線源１４は患者２２の一方の側部上にあり、検出器アレイ１８が患者２２の他方の側部にあるようになり、２つのＸ線源１４として示されている、更に少数のＸ線源１４が発射される。作動可能であり発射されるＸ線源１４は、ファンビームを生成してＲＯＩ６０を照射するＸ線源１４である。図１０に示すようにガントリが位置付けられると、Ｘ線源は患者２２の下にあり、検出器アレイ１８は患者２２の上にあり、より多くの数のＸ線源１４が発射され、この実施形態ではＸ線源１４の全てを含む。
【００４３】
従って、この実施形態では、集束される照射領域は、図２から図４に例示したコリメータ２４を用いる代わりに、どのＸ線源１４がＸ線ビーム１６を生成してＲＯＩ６０を対象範囲としているかを制御することによって定義される。しかしながら、ＲＯＩコリメーションはまた、図８から図１０に示す実施形態においても備えることができる点に留意されたい。加えて、ビーム強度は、図２から図４に示す実施形態と同様に制御され、その結果、図１０のガントリ方向でのビーム強度は、図９のガントリ方向におけるビーム強度よりも高く、図９は、図８のガントリ方向におけるよりも高いビーム強度を有する。このように、Ｘ線ビーム１６のビーム強度は、最適な線量効率が得られるよう各Ｘ線パルスに合わせて調整することができる。従って、種々の実施形態において、患者２２の背後からより多くのＸ線がもたらされ、Ｘ線源１４が乳房領域の真正面にあるときにＸ線がより少なくなる。従って、Ｘ線源１４の各々からの流束は、使用されるＸ線源１４の数及びＸ線源１４の位置に基づいてより多く又はより少ないＸ線が特定領域に伝送されるように変調及び制御することができる。
【００４４】
種々の実施形態はまた、呼吸運動又は心臓運動などの異なるファクタ又は変数について調整又は補正することができる。幾つかの実施形態において、呼吸運動は、患者の息を止めさせて、単一の息止め内に走査を完了できるようにすることにより低減又は排除することができる。心臓運動に関しては、種々の実施形態は、心臓運動によるぼけ又はモーションアーチファクトを抑制する何らかの好適な心電図（ＥＣＧ）ゲーティング又は動き補正技術と組み合わせて実施することができる。
【００４５】
種々の実施形態はまた、回転ＣＴイメージングシステムの作動を制御し、器官特異的イメージング（例えば、乳房イメージング）を実施する、図１１に示すような方法９０を提供することができる。詳細には、方法９０は、ステップ９２において、例えば、ＣＴイメージングシステムのガントリ内で患者が背臥位又は腹臥位で支持されているかどうかなど、患者の位置を識別する段階を含む。この判定は、位置を識別するユーザ入力に基づいて行うことができ、或いは、例えば好適なセンサ又はカメラシステムを用いて自動的に判定することができる。
【００４６】
その後、イメージング走査が開始すると、ステップ９４において、現在のガントリ角度に関する判定が行われる。例えば、Ｘ線源上のエンコーダ、回転ガントリの検出器、又は他の部分は、ガントリの現在の角度位置又は向きを識別する位置情報を提供することができる。従って、ガントリ上のＸ線源及び検出器の既知の装着位置、及び識別された患者位置に基づいて、患者に対するＸ線源及び検出の位置を決定することができる。例えば、Ｘ線源が患者の正面、患者の後方、又はこれらの間の何れかの位置にあるかどうかに関しての判定を実施することができる。
【００４７】
決定されたガントリ角度に基づいて、Ｘ線源のコリメーション又は集束並びにＸ線源によって発生されるビーム強度が調整される。例えば、集束は、本明細書で説明される動的コリメーションを用いてＲＯＩを対象範囲とするよう調整することができ、Ｘ線ビーム強度は、Ｘ線源が患者の正面か又は背後の近くにあるかどうかに基づいて変更（例えば、管電圧又は管電流）することができる。
【００４８】
その後、ステップ９８において、ガントリ角度が変化するようにガントリが移動したか否かに関して判定を行う。ガントリ角度が変化していない場合、ステップ１００において、現在の集束及びビーム強度レベルが維持される。ガントリ角度が変化した場合には、ステップ９４において、新しいガントリ角度を再度決定し、本方法は上述のように続行される。
【００４９】
Ｘ線源の集束及び／又はＸ線源によって生成されるビーム強度の変動は、各ガントリ位置にて調整することができ、或いは、異なるガントリ位置にて維持することができる点に留意されたい。幾つかの実施形態において、Ｘ線源の集束及びＸ線源によって生成されるビーム強度は、各ガントリ角度にて増分的に変更される。
【００５０】
従って、種々の実施形態において、乳房ＣＴイメージングは、例えば、患者２２が背臥位（図１２に示す）又は腹臥位の状態で、図１２において例示されるガントリ開口５２（図１に示す）を定めるボア８２内で患者２２（又は患者２２の一部）の周りに回転するＣＴイメージングシステム１０のようなＣＴイメージングシステムを備えることができる。加えて、ｍＡ又はｋＶ変調と組み合わせたＲＯＩコリメーションが提供される。更に、小集束スポットが生成される構成で作動する、小検出器セルサイズのフォトンカウンティング検出器を提供することができる。
【００５１】
他の修正形態及び変形形態も企図される。例えば、患者の乳房は、乳房領域外の患者曝露を低減するために、ＦＯＶの直径上に中心を外れて位置付けることができる。別の実施例として、超低線量初期取得を実施し、患者のサイズなどの患者適合に適応するように手動又は自動的にＲＯＩを選択することができる。
【００５２】
種々の実施形態及び／又は構成要素（例えば、モジュール又はそこにある構成要素及びコントローラ）はまた、１つ又はそれ以上のコンピュータ又はプロセッサの一部として実施することができる。コンピュータ又はプロセッサは、コンピュータデバイス、入力デバイス、ディスプレイユニット、及び例えばインターネットにアクセスするためのインタフェースを含むことができる。コンピュータ又はプロセッサは、マイクロプロセッサを含むことができる。マイクロプロセッサは、通信バスに接続することができる。コンピュータ又はプロセッサはまた、メモリを含むことができる。メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を含むことができる。コンピュータ又はプロセッサは更に、ハードディスクドライブ、或いは、光ディスクドライブ、半導体ドライブ（例えば、フラッシュＲＡＭ）及び同様のものなどのリムーバルストレージドライブとすることができる、ストレージドライブを含むことができる。ストレージドライブはまた、コンピュータプログラム又は他の命令をコンピュータ又はプロセッサにロードするための他の同様の手段とすることができる。
【００５３】
本明細書で使用される用語「コンピュータ」又は「モジュール」は、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ロジック回路、及び本明細書で説明される機能を実行可能な他のあらゆる回路又はプロセッサを用いたシステムを含む、あらゆるプロセッサベース又はマイクロプロセッサベースのシステムを含むことができる。上述の実施例は例証に過ぎず、従って、用語「コンピュータ」の定義及び／又は意味をどのようにも限定することを意図するものではない。
【００５４】
コンピュータ又はプロセッサは、入力データを処理するために、１つ又はそれ以上の記憶素子内に記憶された命令セットを実行する。記憶素子はまた、要求又は必要に応じてデータ又は他の情報を記憶することができる。記憶素子は、処理機械内の情報ソース又は物理メモリの形態とすることができる。
【００５５】
命令セットは、処理機械としてコンピュータ又はプロセッサに指示し、本発明の種々の実施形態の方法及びプロセスなどの特定のオペレーションを実施する種々のコマンドを含むことができる。命令セットは、ソフトウェアプログラムの形態とすることができ、有形の非一時的な１又は複数のコンピュータ可読媒体の一部を形成することができる。ソフトウェアは、システムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェアなど、様々な形態で存在できる。更に、ソフトウェアは、別個のプログラム又はモジュールの集合、より大きなプログラム内のプログラムモジュール、或いはプログラムモジュールの一部の形態で存在してもよい。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形態でモジュラープログラミングを含むことができる。処理機械による入力データの処理は、オペレータコマンドへの応答、前の処理の結果への応答、又は別の処理機械によるリクエストへの応答として行うことができる。
【００５６】
本明細書で用いる場合、用語「ソフトウェア」及び「ファームウェア」は同義であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含む、コンピュータによって実行されるメモリ内に記憶されたあらゆるコンピュータプログラムを含む。上記のメモリタイプは単なる例示であり、従って、コンピュータプログラムの記憶装置として使用可能なメモリのタイプに関して限定するものではない。
【００５７】
上記の説明は例証を意図するものであり、限定ではない点を理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。本明細書で説明される寸法及び材料のタイプは、本発明の種々の実施形態のパラメータを定義する目的のものであり、これらの実施形態は、限定を意味するものではなく、例示的な実施形態である。上記の説明を精査すると、多くの他の実施形態があることが当業者には明らかであろう。従って、本発明の種々の実施形態の範囲は、添付の請求項並びに請求項が権利を与えられる完全な範囲の均等物を基準として定められるべきである。添付の請求項において、用語“を含む”及び“であって”は、それぞれ用語「備える」及び「において」の平易な相当語として使用されている。その上、添付の請求項において、「第１の」「第２の」「第３の」等の用語は、単なる標識として用いられ、これの対象に数値的条件を課すものではない。更に、添付の請求項の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクションの形式で記載されておらず、かかる請求項の限定が語句「〜するための手段」に続けて他の構造を含まない機能の表明を記載したものでない限り、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されるべきではない。
【００５８】
本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明の様々な実施形態を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作し且つ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行うことを可能にもする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００５９】
１０  ＣＴシステム
１２  ガントリ
１４  Ｘ線源
１６  Ｘ線ビーム
１８  検出器アレイ
２０  検出器素子
２２  患者
２４  コリメータ
２６  回転中心
２８  制御機構
３０  Ｘ線コントローラ
３２  ガントリモータコントローラ
３４  コリメータコントローラ
３６  ＤＡＳ
３８  画像再構成器
４０  プロセッサ
４２  ストレージデバイス
４４  オペレータコンソール
４６  付随するディスプレイ
４８  テーブル・モータコントローラ
５０  患者用テーブル
５２  ガントリ開口
５４  デバイス
５６  コンピュータ可読媒体
６０  ＲＯＩ
６２  乳房
６４  コリメーションプレート
６６  コリメータ孔
７０  開口
７２  クッション
８０  ＣＴシステム
８２  ボア
９０  方法
９２  患者位置を識別する
９４  ガントリ角度を決定する
９６  ガントリ角度に基づいてＸ線源集束及びビーム強度を調整する
９８  ガントリ角度が変化したか？
１００  現在の集束及びビーム強度を維持する
【図１】
0005920912.tif 000002
【図２】
0005920912.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005920912.tif 000009
【図９】
0005920912.tif 000010
【図１０】
0005920912.tif 000011
【図１１】
0005920912.tif 000012
【図１２】
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