(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージング・システムにより放出される放射線の放射線量を減少させる方法であって、
マスクしたい器官の形状に基づいて仮想的マスク表現を選択するステップ（１０２）と、
該仮想的マスク表現をスカウト画像に表示するステップ（１０４）と、
最適な減弱プロファイルを得るために、前記仮想的マスク表現を修正するように放出されるべき放射線量を操作するステップ（１０６）と
を備え、
放射線量を操作する前記ステップは、
前記放射線の患者減弱を示す投影データ集合を各々のスライスから取得するステップ（２０２）と、
該取得された投影データ集合から、各々のスライス位置での放射線減弱を既知の参照物体の放射線減弱に対して示す相対減弱関数を算出するステップ（２０４）と、
各々のスライスについてのビーム電流命令を、前記相対減弱関数の対応する値と、前記既知の参照物体において所望の放射線量を発生する参照ビーム電流命令とを用いて算出するステップ（２０６）と、
各々のスライスについての画像データ集合を、当該スライスについての前記ビーム電流命令により決定される放射線量を用いて取得するステップ（２０８）と
を含み、
前記仮想的マスク表現に対応するマスクしたい器官に対する放射線量が減するように、放射線ビームの形状及び線量を変化させつつ多数の角度から患者を扱うことを可能にし、これにより前記マスクしたい器官への過剰曝射が回避される、
方法。
【請求項２】
前記仮想的マスク表現に依存してビーム変調を制御するステップ
をさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記放出される放射線量を表示するステップをさらに含んでいる請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記最適な減弱プロファイルは、前記マスクされた器官に放出される最小放射線量に基づいて選択される、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記最適な減弱プロファイルは、前記仮想的マスク表現と前記マスクしたい器官の理想的な画像との間の緊密な一致を示し、
放射線量を操作する前記ステップは、
前記取得された画像データ集合から、各々のスライス位置での放射線減弱を既知の参照物体の放射線減弱に対して示す相対減弱関数を算出するステップ
を含んでいる、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
イメージング・システムにより放出される放射線量を減少させるシステムであって、
構築されるべき画像の位置を患者の解剖学的構造に関して表示するスカウト画像を、利用者により選択される仮想的マスク表現と共に表示するように構成されている表示ユニット（４０２）と、
該表示ユニット（４０２）に結合されており、ビーム変調が前記イメージング・システムにより放出される放射線量を制御するように前記仮想的マスク表現に基づくビーム変調を実行するように構成されている処理ユニット（４０４）と
を備えており、該処理ユニット（４０４）は、
前記スカウト画像に表示される前記仮想的マスク表現に基づいて走査パラメータを選択する選択モジュール（４０６）と、
前記仮想的マスク表現に基づくビーム変調を実行するように、前記走査パラメータを用いて線源制御器及びガントリ・モータ制御器に制御信号を供給する制御モジュール（４０８）と
放射線を操作するように構成されている操作モジュール（４１０）であって、
前記放射線の患者減弱を示す投影データ集合を各々のスライスから取得し（２０２）、
該取得された投影データ集合から、各々のスライス位置での放射線減弱を既知の参照物体の放射線減弱に対して示す相対減弱関数を算出し（２０４）、
各々のスライスについてのビーム電流命令を、前記相対減弱関数の対応する値と、前記既知の参照物体において所望の放射線量を発生する参照ビーム電流命令とを用いて算出し（２０６）、
各々のスライスについての画像データ集合を、当該スライスについての前記ビーム電流命令により決定される放射線量を用いて取得する操作モジュール（４１０）と、
を含み、
前記仮想的マスク表現に対応するマスクしたい器官に対する放射線量が減するように、放射線ビームの形状及び線量を変化させつつ多数の角度から患者を扱うことを可能にし、これにより前記マスクしたい器官への過剰曝射が回避される、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング装置に関し、さらに具体的には、ＣＴ走査時に画質に著しい影響を及ぼさずに患者に適用される放射線量を減少させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の放射線被曝は、多列検出器計算機式断層写真法（ＣＴ）の時代に放射線医学界での懸念事項となっている。さらに高速の多列検出器ＣＴスキャナの導入によって、患者に放出される放射線量を減少させる様々な手法が開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術では、ＣＴ走査時の放射線感受性組織及び器官の選択的遮蔽が記載されている。しかしながら、この技術を実装した製品が提供する放射線量低減は、Ｘ線管電流を減少させることにより容易に達成されるものであり、雑音を混入させず、またビーム・ハードニング・アーティファクトを増大させずに達成され得るため、これらの製品を用いることは一般には勧められない。
【０００４】
もう一つの従来技術は、例えば脳、頸椎、又は胸部のＣＴ検査時に眼球レンズ、甲状腺又は乳房を覆うように成形されたビスマスを含浸させた可撓性ラテックス薄膜で作製される遮蔽を用いることを提案している。しかしながら、かかる遮蔽を用いると遮蔽の近傍でアーティファクトを発生することが報告されている。加えて、これらの遮蔽は、器官線量が皮膚線量低減測定値と等価であると仮定することにより、器官線量低減を過大評価している。
【０００５】
さらにもう一つの従来技術は、選択的平面内遮蔽を用いることを提案している。選択的平面内遮蔽に関連する問題の一つは、対経費効果が低く、また画質を低下させることである。
【０００６】
従って、計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像時に画質を最適化しつつ患者に適用される放射線量を減少させる方法の必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本書では以上に述べた短所、欠点及び問題を扱い、これらのことについては以下の明細書を読解することにより理解されよう。
【０００８】
一実施形態では、イメージング・システムによって放出される放射線量を減少させる方法が提供される。この方法は、マスクしたい器官の形状に基づいて仮想的マスク表現を選択するステップと、仮想的マスク表現をスカウト画像に表示するステップと、最適な減弱プロファイルを得るために、仮想的マスク表現を修正するように放出されるべき放射線量を操作するステップとを含んでいる。
【０００９】
もう一つの実施形態では、イメージング・システムによって放出される放射線量を減少させる方法は、マスクしたい器官の形状に基づいて仮想的マスク表現を選択するステップと、仮想的マスク表現について画像データ集合を得るステップと、放出されるべき放射線量を画像データ集合の関数として算出するステップと、最適な減弱プロファイルを得るために、仮想的マスク表現を修正するように放出されるべき放射線量を操作するステップと、仮想的マスク表現に依存してビーム変調を制御するステップとを含んでいる。
【００１０】
さらにもう一つの実施形態では、イメージング・システムによって放出される放射線量を減少させるシステムが提供される。このシステムは、スカウト画像を、利用者によって選択される仮想的マスク表現と共に表示するように構成されている表示ユニットと、該表示ユニットに結合された処理ユニットとを含んでいる。処理ユニットは、ビーム変調がイメージング・システムによって放出される放射線量に影響を及ぼすように、仮想的マスク表現に基づくビーム変調を実行するように構成されている。処理ユニットは、スカウト画像に表示されている仮想的マスク表現に基づいて走査パラメータを選択する選択モジュールと、仮想的マスク表現に基づくビーム変調を実行するように、走査パラメータを用いて線源制御器及びガントリ・モータ制御器に制御信号を供給する制御モジュールを含んでいる。
【００１１】
本書では、様々な範囲のシステム及び方法について説明する。この概要に記載されている観点及び利点に加えて、図面を参照することにより以下の詳細な説明に関してさらに他の観点及び利点が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に記載されるようなイメージング・システムによって放出される放射線量を減少させる方法を示す流れ図である。
【図２】図１に記載されるような放出されるべき放射線量を操作する方法を示す流れ図である。
【図３】本発明のもう一つの実施形態に記載されるようなイメージング・システムによって放出される放射線量を減少させる方法を示す流れ図である。
【図４】本発明の一実施形態に記載されるようなイメージング・システムによって放出される放射線量を減少させるシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では、本書の一部を成しており実施され得る特定の実施形態を例として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は当業者が当該実施形態を実施することを可能にするように十分に詳細に説明されており、他の実施形態を利用し得ること、並びに実施形態の範囲から逸脱することなく論理的変形、機械的変形、電気的変形及び他の変形を施し得ることを理解されたい。従って、以下の詳細な説明は、限定する意味で解釈すべきでない。
【００１４】
一般的な計算機式断層写真法（ＣＴ）システムは、コリメートされたファン形状のビームを患者を通して放射線検出器列へ向けて投射する放射線源を有する。線源及び検出器は、患者を中心として回転するガントリに載置されている。患者テーブルがガントリの内部に移動又は並進することができる。Ｘ線ビームが人体と交差する角度及び位置を連続的に変化させることができる。各々の検出器が、線源から検出器までの人体の大域的な透過性の尺度となる信号を発生する。特定の線源位置について取得される検出器の値の集合を「投影」と称する。「走査」は、異なるガントリ位置又はテーブル位置において形成される投影の集合を含んでいる。ＣＴシステムは、人体を通して二次元画像又は「スライス」を構築するために患者の周りでの３６０°のガントリ回転にわたり多くの投影を取得する。ＣＴシステムの幾つかは、多数の横列を成す検出器を用いることにより多くのスライスを同時に構築する。投影毎に、参照検出器が、減弱を受けていないビーム強度を測定する。この参照データを後のＸ線投影データの処理に用いて、共通の参照線量に対して投影データを正規化する。
【００１５】
この方法は、患者を固定位置に置いてガントリの完全な１回転についてデータを収集する。連続したスライスとスライスとの間に患者は新たな位置まで移動し、この位置で次のスライスを走査することができる。この工程は、全ての予定スライスが走査されるまで続行する。患者から得られるスライス毎の画像データ集合を用いてＣＴ画像を形成する。
【００１６】
一実施形態では、図１に示すように、ＣＴイメージング・システムによって放出される放射線量を減少させる方法１００が提供される。方法１００は、マスクしたい器官の形状に基づいて仮想的マスク表現を選択するステップ１０２と、仮想的マスク表現をスカウト画像に表示するステップ１０４と、最適な減弱プロファイルを得るために、仮想的マスク表現を修正するように放出されるべき放射線量を操作するステップ１０６とを含んでいる。
【００１７】
仮想的マスク表現をスカウト画像に表示すると、利用者は画像を構築する位置を患者の解剖学的構造に関して正確に視認することができる。仮想的表現マスクによって覆われる面積又は領域を用いて、回転角度当たりのＸ線放射線を変化させるためのビーム変調を提供するのに用いられる制御信号を発生することができる。
【００１８】
従って、方法１００はさらに、仮想的マスク表現に依存してビーム変調を制御するステップを含んでいる。ビーム変調は、ＣＴ走査時に患者の実効厚みが変化するのに伴ってＸ線管の出力を変化させることにより作用する。例えば、肺野を透過するのに必要とされる放射線は相対的に少なく（肺が低密度であるため）、厚みのある腹部を透過するのに必要とされる放射線レベルは相対的に高い。
【００１９】
図２は、図１に示すステップ１０６を記述している。従って、一実施形態では、放射線量を操作する方法２００は、放射線の患者減弱を示す投影データ集合を各々のスライスから取得するステップ２０２と、取得された投影データ集合から、各々のスライス位置での予測放射線減弱を既知の参照物体の放射線減弱に対して示す相対減弱関数を算出するステップ２０４と、各々のスライスについてのビーム電流命令を、相対減弱関数の対応する値と、既知の参照物体において所望の放射線量を発生する参照ビーム電流命令とを用いて算出するステップ２０６と、各々のスライスについての画像データ集合を当該スライスについてのビーム電流命令によって決定される放射線量を用いて取得するステップ２０８とを含んでいる。
【００２０】
ＣＴスキャナの構成及びこのスキャナのＸ線出力特性についての何らかの基礎的情報が既知であれば、画像データ集合を用いて各々の患者への放射線量を個別化して算出することができる。さらに、ＣＴ画像データは患者の形状に関する情報をθ及びｚ軸の両方について含んでいるので、殆どのスキャナが採用しているθ及びｚ軸変調を考慮に入れて線量を算出することができる。
【００２１】
本書に記載される方法は、放射線科医が放射線ビームの形状及び線量を変化させつつ多数の角度から患者を扱うことを可能にし、これにより近傍の健全な組織又は敏感な器官への過剰曝射を回避しつつ標的器官に放射線を放出する能力を大幅に強化することができる。
【００２２】
さらにもう一つの実施形態では、図３に示すように、イメージング・システムによって放出される放射線量を減少させるもう一つの方法３００が記載される。方法３００は、マスクしたい器官の形状に基づいて仮想的マスク表現を選択するステップ３０２と、仮想的マスク表現についての画像データ集合を得るステップ３０４と、放出されるべき放射線量を画像データ集合の関数として算出するステップ３０６と、最適な減弱プロファイルを得るために、仮想的マスク表現を修正するように放出されるべき放射線量を操作するステップ３０８と、仮想的マスク表現に依存してビーム変調を制御するステップ３１０とを含んでいる。
【００２３】
図４に示すさらにもう一つの実施形態では、イメージング・システムによって放出される放射線量を減少させるシステム４００が提供される。システム４００は、構築されるべき画像の位置を患者の解剖学的構造に関して表示するスカウト画像を、利用者によって選択される仮想的マスク表現と共に表示するように構成されている表示ユニット４０２と、表示ユニット４０２に結合された処理ユニット４０４とを含んでいる。処理ユニット４０４は、ビーム変調がイメージング・システムによって放出される放射線量を制御するように、仮想的マスク表現に基づくビーム変調を実行するように構成される。処理ユニット４０４は、スカウト画像に表示される仮想的マスク表現に基づいて走査パラメータを選択する選択モジュール４０６と、仮想的マスク表現に基づくビーム変調を実行するように、走査パラメータを用いて線源制御器及びガントリ・モータ制御器に制御信号を供給する制御モジュール４０８とを含んでいる。処理ユニット４０４はさらに、最適な減弱プロファイルを得るために、仮想的マスク表現を修正するように放出されるべき放射線量を操作するように構成されている操作モジュール４１０を含んでいる。
【００２４】
ガントリの回転及び放射線源の動作は、ＣＴシステムの制御機構によって制御される。制御機構は、放射線源へ電力信号及びタイミング信号を供給する線源制御器と、ガントリの回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御器とを含んでいる。制御機構に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）が、検出器素子からのアナログ・データを標本化して後の処理のためにデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器が、標本化されてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳから受け取って、高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータへの入力として印加され、コンピュータは大容量記憶装置に画像を記憶させる。
【００２５】
コンピュータは、キーボードを有するコンソールを介して操作者から命令及び走査パラメータを受け取る処理ユニット４０４に結合されて動作する。付設されている表示ユニット４０２が、再構成された画像及び処理ユニット４０４からの他のデータを操作者が観察することを可能にする。操作者が供給する命令及びパラメータは処理ユニット４０４によって用いられて、ＤＡＳ、線源制御器及びガントリ・モータ制御器に制御信号及び情報を供給する。加えて、処理ユニット４０４はテーブル・モータ制御器を動作させ、テーブル・モータ制御器はテーブルを制御して患者をガントリにおいて配置する。
【００２６】
一実施形態では、スカウト画像が表示ユニット４０２に表示される。仮想的マスク表現はスカウト画像に表示される。走査パラメータは、スカウト画像に表示されている仮想的マスク表現に基づいて選択される。走査パラメータは処理ユニット４０４によって用いられて、線源制御器及びガントリ・モータ制御器に制御信号及び情報を供給する。制御信号は、患者に放出されるべき放射線量に影響する放射線ビームの電流（ｍＡ）変調を含んでいる。
【００２７】
図４を具体的に参照して述べると、処理ユニット４０４はイメージング・システム構成要素に指令して、記憶されているプログラムに従って所定の走査を実行させる。最初のステップはスカウト・データを取得することである。スカウト・データは、所定の走査における各々のスライスからの二つの直交するビューを含んでおり、一方のビューは０°のガントリ角度でのものであり、他方は９０°の角度でのものである。
【００２８】
各々のスライスについて相対減弱値ＲＡＦが算出され、これらの値をまとめて、走査の各々のスライスにおいて予測されるＸ線減弱を示す相対減弱関数が定義される。相対減弱値は、当業者に公知の多くの方法を用いて決定され得る。また、患者投影データがスカウト走査を用いて取得される。
【００２９】
工程の次のステップは、ＲＡＦ値を用いて走査の各々のスライスについての管電流命令ｍＡを算出するものである。一旦、走査が開始されると、システムは、最後のスライスが取得され終わるまでループに留まる。各々のスライスについて、処理ユニット４０４は算出された電流命令ｍＡを線源制御器にダウンロードして、制御機構に指令して、１枚のスライスについての減弱データを取得させる。このサイクルは、各々のスライスについてのＸ線量を当該スライスについて算出される電流命令ｍＡによって制御して、走査の各々のスライスについて繰り返される。例えば、患者の肺について取得されるスライスでは電流命令は相対的に低くなり、患者の腰部のスライスについては高くなる。本書に記載される方法は、走査の全体にわたり画質を保つ。
【００３０】
得られる電流命令は、線源制御器の上限又は下限を超えないことを保証するように検査される。超えているものがある場合には、制御器限度に設定されるか、又は操作者に通知することができる。また、スカウト・データを用いて、走査時の信号の大きさが不十分でないか、又は過大で検出器チャネルのレンジを超過していないかを決定することができる。
【００３１】
結果が上限よりも大きい場合には、ｍＡを減少させ、且つ／又は技士に通知する。上限は、ＤＡＳが測定し得る最大信号から何らかの設計余地を減算したものとなる。
【００３２】
信号が最小限度よりも小さい場合には、利用者は検査ｋＶ及び／又はスライス厚を増大させると著しい画質雑音の改善が達成され得ると通知される。最小限度は、未処理信号における合計雑音の未処理信号における量子雑音に対する比が１．１よりも大きくなるような予め決められた点である。
【００３３】
また、電流命令（ｍＡ）に基づいてＸ線管の発熱を予測することができる。問題がある場合には、走査が実行される前に信号（線量）が最大になるスライスについてｍＡ命令を変化させることができる。
【００３４】
本発明の様々な実施形態に記載されるようなイメージング・システムによって放出される放射線量を減少させるシステム及び方法は、多くの利点を提供する。一実施形態では、この方法は、イメージング・システムによって発生される放射線ビームの変調を増大させる。一般的には、増大した変調は、照射面積でのよりよい線量分布に関連付けられる。明確に述べると、増大した変調は一般的には、照射面積での健全な組織のより十分な保護を可能にし、また標的器官におけるよりよい線量分布を可能にする。
【００３５】
本書に記載される方法は、利用者が仮想的マスク表現を図形的に視認して修正することを可能にする。仮想的マスク表現の修正は、仮想的マスク表現がマスクしたい器官の形状に一致するまで実行され得る。修正に続いて、利用者は敏感な器官の仮想的マスク表現を正確に配置することができる。
【００３６】
一実施形態では、この方法は、利用者が仮想的マスク表現に対して実行される修正をＡＰ（腹背方向）スカウト及び体側方向スカウトの両方において視認することを可能にする。
【００３７】
この書面の記載は、本書において最適な態様を含めて主題を記載し、またあらゆる当業者が主題を製造して利用することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な主題の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３８】
４０２：表示ユニット
４０４：処理ユニット
４０６：選択モジュール
４０８：制御モジュール
４１０：操作モジュール
【図１】
0005985836.tif 000002
【図２】
0005985836.tif 000003
【図３】
0005985836.tif 000004
【図４】
0005985836.tif 000005