(57)【要約】【課題】同一の測定対象のボリュームデータセットを短い時間間隔内で作成する際に、測定対象のＸ線線量被曝の著しい低減をもたらす。【解決手段】制御装置（１）は、同一の測定対象（Ｍ）から時間的に相前後する複数のボリュームデータセットを取得して測定対象（Ｍ）の時間的変化を検出するように構成され、制御装置（１）は、同一の測定対象（Ｍ）から他のボリュームデータセットの作成中に、受信ユニット（４）によって現在受信されたＸ線（Ｒ）に基づいて自動的にリアルタイムで、同一の測定対象（Ｍ）の時間的に早く記憶されたボリュームデータセットと、丁度今作成すべきボリュームデータセットとの間の一致度を決定し、制御装置（１）は、丁度今作成すべきボリュームデータセットを作成するために使用されるＸ線（Ｒ）が決定された一致度に逆に依存する強さおよび／または線量を有するように、Ｘ線源を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源（３）から放出されたＸ線（Ｒ）の強さおよび／または線量を受信ユニット（４）によって受信されたＸ線（Ｒ）に依存して調節し、受信ユニット（４）によって受信されたＸ線に基づいて測定対象（Ｍ）のボリュームデータセットを取得して記憶するために、制御装置（１）がコンピュータ断層撮影装置（２）のＸ線源（３）および受信ユニット（４）に接続可能であるコンピュータ断層撮影装置の制御装置において、
制御装置（１）は、同一の測定対象（Ｍ）から時間的に相前後する複数のボリュームデータセットを取得して測定対象（Ｍ）の時間的変化を検出するように構成され、
制御装置（１）は、同一の測定対象（Ｍ）から他のボリュームデータセットの作成中に、受信ユニット（４）によって現在受信されたＸ線（Ｒ）に基づいて自動的にリアルタイムで、同一の測定対象（Ｍ）の時間的に早く記憶されたボリュームデータセットと、丁度今作成すべきボリュームデータセットとの間の一致度を決定し、
制御装置（１）は、丁度今作成すべきボリュームデータセットを作成するために使用されるＸ線（Ｒ）が決定された一致度に逆に依存する強さおよび／または線量を有するように、Ｘ線源を制御する
ことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置の制御装置。
【請求項２】
各ボリュームデータセットは複数の投影データからなり、
個々の投影データは、コンピュータ断層撮影装置（２）の撮像視野（Ｕ）に対して相対的な、従って測定対象（Ｍ）に対して相対的なＸ線源（３）および受信ユニット（４）の種々の角度位置（α）についてコンピュータ断層撮影装置（２）の受信ユニット（４）によって受信されたＸ線（Ｒ）を含み、
制御装置（１）は、記憶されているボリュームデータセットと丁度今作成すべきボリュームデータセットとの間の一致度を、同一の測定対象（Ｍ）と、コンピュータ断層撮影装置（２）の撮像視野（Ｕ）に対して相対的な、従って測定対象（Ｍ）に対して相対的なＸ線源（３）および受信ユニット（４）の同一の角度位置（α）とについて、記憶されている投影データを現在の投影データと比較することによって決定することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
制御装置（１）は、コンピュータ断層撮影装置（２）の撮像視野（Ｕ）に対して相対的な、従って測定対象（Ｍ）に対して相対的なＸ線源（３）および受信ユニット（４）の現在の角度位置（α）を決定するために、コンピュータ断層撮影装置（２）のＸ線源（３）と受信ユニット（４）とのための回転装置（５）に接続可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
【請求項４】
制御装置（１）は、コンピュータ断層撮影装置（２）の撮像視野（Ｕ）に対して相対的な、従って測定対象（Ｍ）に対して相対的なＸ線源（３）および受信ユニット（４）の現在の角度位置（α）と、Ｘ線源（３）の現在の管電流と、Ｘ線源（３）から放出されたＸ線（Ｒ）の強さと、そのＸ線（Ｒ）の線量との内の少なくとも１つを検出し、それぞれのボリュームデータセットと一緒に記憶するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の制御装置。
【請求項５】
制御装置（１）は、ボリュームデータセットの後続の投影データを作成するために使用されるＸ線（Ｒ）の強さおよび／または線量が、同一のボリュームデータセットの先行の投影データと記憶されているボリュームデータセットの対応する投影データとの決定された一致度に逆に依存するように、Ｘ線源（３）を制御することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の制御装置。
【請求項６】
制御装置（１）は、同一の測定対象（Ｍ）の記憶されているボリュームデータセットと丁度今作成すべきボリュームデータセットとの間の決定された一致度を自動的に一致度係数として現在作成すべきボリュームデータセット内に記憶することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の制御装置。
【請求項７】
制御装置（１）は一致度係数をそれぞれのボリュームデータセットの再構成に使用することを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の制御装置。
【請求項８】
強さおよび／または線量を調整可能であるＸ線（Ｒ）を放出するＸ線源（３）と、Ｘ線源（３）から放出されたＸ線（Ｒ）を受信する受信ユニット（４）とを備え、Ｘ線源（３）と受信ユニット（４）との間に測定対象（Ｍ）のための撮像視野（Ｕ）が設けられているコンピュータ断層撮影装置（２）において、請求項１乃至７の１つに記載の制御装置（１）が備えられていることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
コンピュータ断層撮影装置（２）はコンピュータ断層撮影装置（２）の撮像視野（Ｕ）に対して相対的にＸ線源（３）および受信ユニット（４）を回転させる回転装置（５）を有し、Ｘ線源（３）および受信ユニット（４）の３６０°の回転範囲内で受信ユニット（４）によって受信されたＸ線（Ｒ）に基づいて撮像視野（Ｕ）内に配置された測定対象（Ｍ）のボリュームデータセットが取得されることを特徴とする請求項８記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
コンピュータ断層撮影装置（２）はＸ線源（３）と受信ユニット（４）との間に配置されＸ線源（３）から放出されたＸ線の線量を求める線量モニタ（６）を有し、線量モニタ（６）は制御装置（１）に接続可能であることを特徴とする請求項８又は９記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
測定対象（Ｍ）の現在のボリュームデータセットを作成するために、ボリュームデータセットのうち既に時間的に過去のボリュームデータセットが記憶されており、各ボリュームデータセットは複数の投影データからなり、投影データは、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットの種々の角度位置についてコンピュータ断層撮影装置の受信ユニットによって受信されたＸ線を含んでいるコンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
現在作成すべきボリュームデータセットのための現在の投影データを作成するためにコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットを制御するステップ（Ｓ１）、
現在作成された投影データと、同一の測定対象および同一の角度位置の時間的に過去のボリュームデータセットの記憶された対応する投影データとの間の一致度を自動的に決定するステップ（Ｓ３）、
後続の現在の投影データを作成するためにＸ線源から放出されるＸ線の強さおよび／または線量を、次に作成すべき投影データを作成するために使用されるＸ線が、現在作成された投影データの決定された一致度に逆に依存する強さおよび／または線量を有するように、自動的に制御するステップ（Ｓ５）
が実行されることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置の制御方法。
【請求項１２】
現在の投影データを作成するためにコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットを制御するステップ（Ｓ１）は、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの現在の角度位置と、Ｘ線源の現在の管電流と、Ｘ線源から放出されたＸ線の強さと、そのＸ線の線量との内の少なくとも１つを検出するステップ（Ｓ２）ならびに検出された値をそれぞれのボリュームデータセットと一緒に記憶するステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
現在作成された投影データと対応する記憶されている投影データとの間の一致度を自動的に決定するステップ（Ｓ３）は、決定された一致度を丁度今作成すべきボリュームデータセット内のそれぞれの投影データに対する一致度係数として記憶するステップ（Ｓ４）を含むことを特徴とする請求項１１又は１２記載の方法。
【請求項１４】
それぞれの現在のボリュームデータセットを、その現在のボリュームデータセット内に記憶された一致度係数と時間的に過去に記憶されたボリュームデータセットとを用いて再構成するステップ（Ｓ８）を有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線源から放出されたＸ線の強さおよび／または線量を受信ユニットによって受信されたＸ線に依存して調節し、受信ユニットによって受信されたＸ線に基づいて測定対象のボリュームデータセットを取得して記憶するために、制御装置がコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットに接続可能であるコンピュータ断層撮影装置の制御装置に関する。
さらに、本発明は、測定対象の現在のボリュームデータセットを作成するために、ボリュームデータセットのうち既に時間的に過去のボリュームデータセットが記憶されており、各ボリュームデータセットが複数の投影データからなり、投影データが、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットの種々の角度位置についてコンピュータ断層撮影装置の受信ユニットによって受信されたＸ線を含んでいるコンピュータ断層撮影装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影装置は今日では医学の種々の検査に使用されている。これには固体、とりわけ非金属物体を少なくとも部分的に透過できるＸ線が使用される。Ｘ線が測定対象を通過する際に、Ｘ線は測定対象の組織的構造に依存して部分的に吸収されるので、観察される測定対象の通過後におけるＸ線の強度は観察される測定対象の通過前よりも低下している。この作用は減弱とも呼ばれる。観察される測定対象の通過後にＸ線は、例えばシンチレータ検出器により検出され、そこでＸ線の減弱が、測定されたＸ線とＸ線源から放出されたＸ線との比較によって決定される。このようにして測定対象内の物質の分布に関する認識を得ることができる。
【０００３】
コンピュータ断層撮影装置においてシステム固有にＸ線を使用する欠点は、Ｘ線がある線量以上から生物学的組織を害することにある。従って、医学において、測定に必要な線量の低減は目指すに値することである。
【０００４】
医療技術においては、人体の静止状態のボリューム画像を作成するために、コンピュータ断層撮影システムが一般的に使用される。コンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信装置は、ボリュームデータセットを作成するための測定中に、できるだけ動かない測定対象の周りを移動する。
【０００５】
コンピュータ断層撮影装置により取得されたボリュームデータセットの診断値にとって重要なものは、ボリュームデータセットにより作成可能な画像の品質である。高い強さを有するＸ線の使用は良好な画質をもたらすが、その反面これは患者にとって高いＸ線被曝をともなう。
【０００６】
公知のコンピュータ断層撮影装置において、Ｘ線源から放出すべきＸ線の強度の値は測定開始時に使用者によって決定される。この場合に、この値を、固定的に設定しないで、寧ろ測定対象の周りでのコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信装置の回転中にある程度変動させることも知られている。これによって、例えば患者の種々の横断面比を考慮することができるので、患者被曝を低減することができる。
【０００７】
公知のコンピュータ断層撮影装置およびコンピュータ断層撮影装置の制御方法においては、測定対象の投影を作成すべくコンピュータ断層撮影装置を制御するために、まずコンピュータ断層撮影装置によって作成すべき投影の品質を特徴付ける係数のための目標値を予め与え、それに基づいて順次測定対象の投影を作成し、相前後する投影の作成の間にそれぞれの投影の品質を特徴付ける係数の実際値を求めことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。最後に、相前後する投影の作成の間において、コンピュータ断層撮影装置のＸ線源の１次強度が、コンピュータ断層撮影装置によって作成された投影の特徴的係数の実際値がそれぞれ予め与えられた目標値に保たれるように調節される。これによって測定対象にとってのＸ線被曝をできるだけ僅かに保つことができる。それゆえ、要約するに、この公知の方法は、コンピュータ断層撮影装置のＸ線源の強度を、ボリュームデータセットを形成する個々の投影データに依存して真に予め与えられた画質が得られるように調整することを提案する。
【０００８】
他の公知のコンピュータ断層撮影における自動照射線量制御方法および装置の場合、患者の周りでのＸ線焦点の１回転の前半の半回転中に、コンピュータ断層撮影装置のＸ線検出装置から１回転の前半の半回転中に発生される電気信号に基づいて、照射線量制御装置が患者を通るＸ線断面の実際の減弱分布を算出する（例えば。特許文献２参照）。このデータに基づいて、１回転の後半の半回転の間の推定減弱分布が予め算出される。この予め算出された推定減弱分布は、１回転の後半の半回転中にＸ線源から放出されるＸ線の線量を推定減弱分布に依存して調節すべく、Ｘ線源の動作パラメータを調整するために使用される。それゆえ、要約するに、この公知の方法は、まず半分のボリュームデータセットをコンピュータ断層撮影装置のＸ線源の予め設定された管電流により作成し、この管電流を、前半分のボリュームデータセット内に含まれた情報に基づいて後半分のボリュームデータセットを作成するために調整することを開示する。従って、この方法は、測定対象が動かされない場合に、後半分のボリュームデータセットのためのＸ線が、前半分のボリュームデータセットの作成中に照射されたボリュームに対して鏡面反転構造を有するボリュームを照射するという認識に基づいている。
【０００９】
ボリュームデータセットの作成中に発生する患者のＸ線被曝をできるだけ少なく保つための試みがたとえ知られていても、同一の測定対象の多数のボリュームデータセットの作成を短い間隔で医学的に是認できるように可能にするためには、患者にとってはコンピュータ断層撮影装置の使用時に発生するＸ線被曝が一般になおも高すぎる。その理由は、公知の試み全てにおいて多数のボリュームデータセットの作成時における総Ｘ線被曝が１つのボリュームデータセットの作成時にそれぞれ発生する一定の個別Ｘ線被曝の合計としても生じることにある。
【００１０】
現代のコンピュータ断層撮影装置は５〜６ｃｍのスライス範囲を有する。すなわち、測定対象の周りでの１回転において、従って１つのボリュームデータセットにおいて、５〜６ｃｍの厚みのボリュームを捕捉することができる。スライス範囲はますます大きくなる傾向にあり、例えば１２ｃｍのスライス範囲が既に実現可能である。このようなスライス範囲の場合、例えば人間の心臓の如き器官全体または人間の器官の少なくとも一部の検出が、コンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信装置の１回転により、従って唯一のボリュームデータセットにより可能である。
【００１１】
先に検討した大きなＸ線被曝のために、コンピュータ断層撮影装置は一般に静止画像の作成にのみ使用される。
【００１２】
しかしながら、医学においてはしばしば、例えば心拍動のような現在の変化および運動を、そしてそれにともなう動的な過程を検出することが必要である。
【００１３】
これは今日では一般に磁気共鳴断層撮影または超音波システムの使用により行なわれる。なぜならば、Ｘ線装置またはコンピュータ断層撮影装置による連続的な測定または短い間隔での繰り返し測定は前述の難点により患者の容認できない高いＸ線被曝をもたらすからである。
【００１４】
これに関連して、例えば生体検査針の案内のために、Ｘ線装置またはコンピュータ断層撮影装置により極めて低い強度のＸ線を用いて短い間隔で多数のＸ線撮影を行なうことは知られている。しかしながら、この方法は、例えば金属製の対象のような極めて高い吸収性を有する対象の案内にしか適していない。この方法は、（例えば人間の器官のような）低いまたは中くらいのＸ線吸収性を有する測定対象の時間分解された解析には適していない。なぜならば、極めて低いＸ線強度を使用した場合、この種の測定対象は、測定信号に含まれているノイズ信号から実質的に区別することができないからである。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２２５１８８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０３４４３５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、同一の測定対象のボリュームデータセットを短い時間間隔内で作成する際に測定対象のＸ線線量被曝を著しく低減させるコンピュータ断層撮影装置の制御装置ならびにコンピュータ断層撮影装置の制御方法を提供することにある。同時に、低いまたは中くらいの吸収性を有する測定対象における動的な過程の検出を保証しようとするものである。このＸ線線量被曝の低減によって、コンピュータ断層撮影装置により人体内の運動経過の検出が可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
コンピュータ断層撮影装置の制御装置に関する課題は、本発明によれば、
制御装置は、同一の測定対象から時間的に相前後する複数のボリュームデータセットを取得して測定対象の時間的変化を検出するように構成され、
制御装置は、同一の測定対象から他のボリュームデータセットの作成中に、受信ユニットによって現在受信されたＸ線に基づいて自動的にリアルタイムで、同一の測定対象の時間的に早く記憶されたボリュームデータセットと、丁度今作成すべきボリュームデータセットとの間の一致度を決定し、
制御装置は、丁度今作成すべきボリュームデータセットを作成するために使用されるＸ線が決定された一致度に逆に依存する強さおよび／または線量を有するように、Ｘ線源を制御する
ことによって解決される。
【００１７】
更に、コンピュータ断層撮影装置の制御方法に関する課題は、本発明によれば、
現在作成すべきボリュームデータセットのための現在の投影データを作成するためにコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットを制御するステップ、
現在作成された投影データと、同一の測定対象および同一の角度位置の時間的に過去のボリュームデータセットの記憶された対応する投影データとの間の一致度を自動的に決定するステップ
後続の現在の投影データを作成するためにＸ線源から放出されるＸ線の強さおよび／または線量を、次に作成すべき投影データを作成するために使用されるＸ線が、現在作成された投影データの決定された一致度に逆に依存する強さおよび／または線量を有するように、自動的に制御するステップ
が実行されることによって解決される。
【００１８】
有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１９】
すなわち、上述の課題は、制御装置が、Ｘ線源から放出されたＸ線の強さおよび／または線量を受信ユニットによって受信されたＸ線に依存して調節し、受信ユニットによって受信されたＸ線に基づいて測定対象のボリュームデータセットを取得して記憶するために、コンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットに接続可能であるコンピュータ断層撮影装置の制御装置によって解決される。また、制御装置は、同一の測定対象から時間的に相前後する複数のボリュームデータセットを取得して測定対象の時間的変化を検出するように構成されている。更に、制御装置は、同一の測定対象から他のボリュームデータセットの作成中に、受信ユニットによって現在受信されたＸ線に基づいて自動的にリアルタイムで、同一の測定対象の時間的に早く記憶されたボリュームデータセットと、丁度今作成すべきボリュームデータセットとの間の一致度を決定する。制御装置は、丁度今作成すべきボリュームデータセットを作成するために使用されるＸ線が、決定された一致度に逆に依存する強さおよび／または線量を有するようにＸ線源を制御する。
【００２０】
従って、本発明による制御装置の動作態様は、同一の測定対象の多数のボリュームデータセットを短い時間間隔内で逐次作成する際に少なくとも先行のボリュームデータセットが記憶されることを基礎としている。それぞれの新たなボリュームデータセットの作成中に連続的に、受信ユニットによって受信されたＸ線およびそれにともなう現在の測定データが、一致度を決定するために、前に記憶されたボリュームデータセットの対応する測定データと比較される。
【００２１】
記憶されている測定データと現在得られた測定データとの間の高い一致度の場合、受信ユニットにより受信された現在のＸ線は既に記憶されている古いボリュームデータセットに比べて新しい情報を含んでいない。従って、本発明による制御装置は、高い一致度の場合には、放出されたＸ線の強さもしくは線量が僅かであるように、Ｘ線源を自動的に制御する。
【００２２】
しかしながら、受信ユニットによって受信された現在のＸ線と記憶されている古いボリュームデータセットとの間の一致度が低い場合、付加的な情報が得られることから出発される。従って、本発明による制御装置は、低い一致度の場合には、新たに得られるボリュームデータセットが十分な画質を有するために高い強さもしくは線量のＸ線が放出されるように、Ｘ線源を自動的に制御する。
【００２３】
Ｘ線源から放出されたＸ線の強さを本発明の制御装置によって上昇または低下させることは、強さもしくは線量の絶対値に関係する必要はなく、寧ろ好ましくは、特定の測定対象のボリュームデータセットを作成するために予め算出された最適な強さもしくは線量に相対的に関係することが明らかである。低い一致度の場合、Ｘ線源は、本発明による制御装置によって、最適な強さもしくは線量を有するＸ線が放出されるように自動的に制御される。高い一致度の場合、Ｘ線源は、本発明による制御装置によって、最適な強さもしくは線量よりも下げられた強さもしくは線量を有するＸ線が放出されるように自動的に制御される。
【００２４】
ボリュームデータセットを作成するために使用されるＸ線の強さおよび線量が本発明による制御装置によってそれぞれの情報獲得に依存して調節されるので、測定対象に作用するＸ線線量の著しい節約を達成することができる。
【００２５】
それゆえ、本発明による制御装置は、多数のボリュームデータセットを短い時間間隔内で作成するためにコンピュータ断層撮影装置の使用を可能にし、従って測定対象の時間分解されたシーケンスを取得するためにコンピュータ断層撮影装置の使用を可能にする。
【００２６】
各ボリュームデータセットが複数の投影データからなり、個々の投影データは、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの種々の角度位置についてコンピュータ断層撮影装置の受信ユニットによって受信されたＸ線を含むと好ましい。しかも制御装置は、記憶されているボリュームデータセットと丁度今作成すべきボリュームデータセットとの間の一致度を、同一の測定対象と、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの同一の角度位置とについて、記憶されている投影データを現在の投影データと比較することによって決定する。
【００２７】
本発明による制御装置が、同一の測定対象と、測定対象に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの同一の角度位置とについて、先行の古いボリュームデータセットの記憶されている投影データを、丁度今作成すべきボリュームデータセットの現在取得された投影データと比較することによって、測定対象に関して投影データ内に含まれた情報が同一の空間的眺めおよび位置を有することが保証される。それゆえ、決定された相違は前に記憶されたボリュームデータセットと現在作成すべきボリュームデータセットとの間における測定対象の時間的変化のみに基づいている。特に簡単には、本発明による制御装置は、この一致度を、同一の角度位置について記憶されている投影データと現在の投影データとの差形成によって決定することができる。次に、本発明による制御装置は、時間的に後続の投影データのためにＸ線源から放出すべきＸ線の強さを、それぞれの同一の角度位置についての前に記憶された投影データと現在取得された投影データとの一致度に逆に依存して制御する。
【００２８】
有利な実施態様によれば、制御装置は、更に、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの現在の角度位置を決定するために、コンピュータ断層撮影装置のＸ線源と受信ユニットとのための回転装置に接続可能である。
【００２９】
制御装置がコンピュータ断層撮影装置の回転装置に接続可能であることによって、本発明による制御装置は、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの現在の角度位置を直接に決定することができる。従って、この場合には、角度位置を間接的に（例えば、投影データまたはボリュームデータセットから）導き出す必要はない。
【００３０】
制御装置は、更に、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの現在の角度位置と、Ｘ線源の現在の管電流と、Ｘ線源から放出されたＸ線の強さと、そのＸ線の線量との内の少なくとも１つを検出し、それぞれのボリュームデータセットと一緒に記憶するように構成されていると好ましい。
【００３１】
本発明による制御装置がこれらのパラメータを検出することによって、現在作成されたボリュームデータセットは先行のボリュームデータセットならびに来るべき後続のボリュームデータセットとの一致度を決定するのに適している。更に、それぞれのボリュームデータセットから画像を再構成するために必要な情報が使用可能であることが保証される。
【００３２】
有利な実施態様によれば、制御装置は、ボリュームデータセットの後続の投影データを作成するために使用されるＸ線の強さおよび／または線量が、同一のボリュームデータセットの先行の投影データと記憶されているボリュームデータセットの対応する投影データとの決定された一致度に逆に依存するように、Ｘ線源を制御する。
【００３３】
従って、現在の投影データは、それぞれ同一の角度位置における先行のボリュームデータセットの投影データ、従って測定対象の周りでのＸ線源および受信ユニットの先行の回転の投影データと比較される。例えば対数の差を介して決定することのできる投影データ同士間の差異が大きいほど、Ｘ線源の本発明による制御装置によって、次の投影データを作成するためにＸ線に対してより大きな強さもしくは線量が要求される。逆に、投影データ同士の一致度が高い場合、Ｘ線源の本発明による制御装置によって要求されたＸ線の強さもしくは線量が低減される。この本発明による解決策は、高い一致度を有する投影データの場合には、従って時間的に一定のままである測定対象の範囲に関係する投影データの場合には、この範囲の画像を再構成するために、既に記憶されている先行の投影データが使用可能であるということに基づいている。それゆえ、完全に新しい高分解の画像を作成する必要はない。
【００３４】
更に、制御装置は、同一の測定対象の記憶されているボリュームデータセットと丁度今作成すべきボリュームデータセットとの間の決定された一致度を自動的に一致度係数（又は一致係数）として現在作成すべきボリュームデータセット内に記憶すると好ましい。
【００３５】
この一致度係数は一致度の例えばパーセントの形で示すことができ、例えば比較すべき投影データの対数の差からまたは直接に投影データの差から得られる。一致度がそれぞれの投影データに対する一致度係数の形でそれぞれのボリュームデータセット内に記憶されることによって、一致度係数に基づいて、画像再構成のために先行のボリュームデータセットからどの投影データが引き渡されればよいのか、そしてどの投影データが測定対象の時間的変化を含み、従って画像再構成時に新たに考慮されなければならないのかが決定される。
【００３６】
この場合に、制御装置は一致度係数をそれぞれのボリュームデータセットの再構成のために使用するように構成されていると好ましい。
【００３７】
この再構成は、例えば古いボリュームデータセットに基づいて作成された画像を、現在のボリュームデータセットに基づいて作成された画像に混合することによって行なうことができる。その場合に、画像の種々の範囲に対する混合はそれぞれ一致度係数に依存して行なわれる。画像の１つの範囲における一致度が１００％である場合、古いボリュームデータセットに基づいて作成された画像がこの範囲に完全に受け継がれる。画像の１つの範囲における一致度が０％である場合、この範囲では現在のボリュームデータセットに含まれた投影データだけが画像を作成するために利用される。この場合に混合は線形的ではなく、例えば対数的に行なうこともできる。
【００３８】
更に、本発明における課題の解決のために、強さおよび／または線量を調整可能であるＸ線を放出するＸ線源と、Ｘ線源から放出されたＸ線を受信する受信ユニットとを有し、Ｘ線源と受信ユニットとの間に測定対象のための撮像視野が設けられ、上述した制御装置が備えられているコンピュータ断層撮影装置が提案される。
【００３９】
従って、本発明によれば、測定対象の時間分解されたシーケンスの作成を可能にし、それにもかかわらず測定対象に対するＸ線被曝を僅かに保つコンピュータ断層撮影装置を使用することができる。
【００４０】
コンピュータ断層撮影装置は、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的にＸ線源および受信ユニットを回転させる回転装置を有し、Ｘ線源および受信ユニットの３６０°の回転範囲内で受信ユニットによって受信されたＸ線に基づいて撮像視野内に配置された測定対象のボリュームデータセットが取得されると特に好ましい。
【００４１】
コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線源と受信ユニットとの間に配置されＸ線源から放出されたＸ線の線量を求める線量モニタを有し、線量モニタは制御装置に接続可能であるとよい。
【００４２】
この種の線量モニタはほぼ全ての従来のコンピュータ断層撮影装置において設けられている。線量モニタにより求められたＸ線線量は、強さと同様に、測定対象に検査の枠内で作用するＸ線被曝の影響を決定するのに好適である。Ｘ線源から放出されたＸ線の線量の設定は、Ｘ線源から放出されたＸ線の強さの設定に比べて、線量の設定時にＸ線による測定対象の時間的被曝も直接的に考慮される点で有利である。
【００４３】
既述の課題は、測定対象の現在のボリュームデータセットを作成するために、ボリュームデータセットのうち既に時間的に過去のボリュームデータセットが記憶されており、各ボリュームデータセットは複数の投影データからなり、投影データが、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットの種々の角度位置についてコンピュータ断層撮影装置の受信ユニットによって受信されたＸ線を含む、コンピュータ断層撮影装置の制御方法によって解決される。本発明によれば、次のステップが実行される。
現在作成すべきボリュームデータセットのための現在の投影データを作成するためにコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットを制御するステップ、
現在作成された投影データと、同一の測定対象および同一の角度位置の時間的に過去のボリュームデータセットの記憶された対応する投影データとの間の一致度を自動的に決定するステップ、
後続の現在の投影データを作成するためにＸ線源から放出されたＸ線の強さおよび／または線量を、次に作成すべき投影データを作成するために使用されるＸ線が、現在作成された投影データの決定された一致度に逆に依存する強さおよび／または線量を有するように、自動的に制御するステップ。
【００４４】
現在の投影データを作成するためにコンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットを制御するステップは、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野に対して相対的な、従って測定対象に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの現在の角度位置と、Ｘ線源の現在の管電流と、Ｘ線源から放出されたＸ線の強さと、そのＸ線の線量との内の少なくとも１つを検出するステップならびに検出された値をそれぞれのボリュームデータセットと一緒に記憶するステップを含むと好ましい。
【００４５】
有利な実施態様によれば、現在作成された投影データと対応する記憶されている投影データとの間の一致度を自動的に決定するステップは、決定された一致度を丁度今作成すべきボリュームデータセット内のそれぞれの投影データに対する一致度係数として記憶するステップを含む。
【００４６】
この場合に、本発明による方法は、それぞれの現在のボリュームデータセットを、その現在のボリュームデータセット内に記憶された一致度係数と時間的に過去に記憶されたボリュームデータセットとを用いて再構成するステップを有すると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下において、本発明によるコンピュータ断層撮影装置の制御装置および本発明によるコンピュータ断層撮影装置の制御方法の有利な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明による制御装置が組み込まれているコンピュータ断層撮影装置の構成を概略的に示し、
図２は本発明による方法の有利な実施形態のフローチャートを示す。
【００４８】
図１は、本発明による制御装置１が組み込まれているコンピュータ断層撮影装置２の構成を概略的に示す。
【００４９】
明らかのように、制御装置１は、コンピュータ断層撮影装置２のＸ線源３、受信ユニット４、回転装置５および線量モニタ６に接続されている。
【００５０】
制御装置１によって制御されて、Ｘ線源３は予め与えられた強さおよび／または線量のＸ線Ｒを放出する。強さおよび／または線量の予め与えられた値は一定ではなく、寧ろ予め与えられた時間経過に従うと好ましい。
【００５１】
Ｘ線源３から放出されたＸ線Ｒは、コンピュータ断層撮影装置２の撮像視野Ｕ内に配置された測定対象Ｍおよび線量モニタ６に照射される。続いて、測定対象Ｍの物質分布に依存して減弱されたＸ線Ｒが受信ユニット４によって受信される。受信ユニット４はここでは半導体センサである。このようにして受信されたＸ線は受信ユニット４から投影データの形で制御装置１に出力される。
【００５２】
同時に線量モニタ６が、放出されたＸ線線量に関する情報を制御装置１に出力する。
【００５３】
回転装置５を介して、本発明による制御装置１は、Ｘ線源３を受信ユニット４と一緒に、撮像視野Ｕ内に配置されている測定対象Ｍに対して相対的に揺動させるように構成されている。
【００５４】
撮像視野Ｕ内に配置されている測定対象Ｍに対する相対的なＸ線源３および受信ユニット４の約３６０°の回転範囲内で、制御装置１は、受信ユニット４から出力された投影データから、観察された測定対象Ｍのボリュームデータセットを作成する。
【００５５】
回転装置５はステップモータであると好ましく、従って制御装置１はリアルタイムで測定対象Ｍに対して相対的なＸ線源３および受信ユニット４の正確な角度位置αに関する知識を有する。代替として、受信された投影データにおいて角度位置を導き出すように制御装置を構成することもできる。
【００５６】
測定対象Ｍの時間分解されたシーケンスを検出するために、制御装置１は、Ｘ線源３および受信ユニット４ならびに回転装置５を、測定対象Ｍの周りでのＸ線源３および受信ユニット４の時間的に相前後する複数回の回転において、時間的に相前後する複数のボリュームデータセットが取得されるように制御する。取得されたボリュームデータセットは制御装置１のＦＩＦＯ（First-IN First-Out；先入れ先出し）メモリ７に記憶される。
【００５７】
本発明によれば、制御装置１は、同一の測定対象Ｍのボリュームデータセットの作成中に、受信ユニット４によって現在受信されたＸ線Ｒに基づいて自動的にリアルタイムでＦＩＦＯメモリ７に記憶されている同一の測定対象の先行のボリュームデータセットと丁度今作成すべきボリュームデータセットとの一致度を決定する。
【００５８】
これは、本例では、制御装置１が、同一の検査対象ＭとＸ線源３および受信ユニット４の同一の角度位置αとについてＦＩＦＯメモリ７に記憶されているボリュームデータセット内に含まれる投影データを、丁度今受信ユニット４によって作成された投影データと比較することによって行なわれる。それゆえ、本例では、同一の測定対象の同一の空間的眺めおよび位置の投影データが比較される。これは、本例では、それぞれの位置データの対数の差が求められることによって行なわれる。代替として、例えばそれぞれの投影データの直接の差形成によって一致度を決定することも可能である。
【００５９】
後続の投影データを作成するために、本発明による制御装置は、Ｘ線源３から放出され後続の投影データを作成するために使用されるＸ線の強さおよび／または線量が、決定された一致度に逆に依存するようにＸ線源３を自動的に制御する。投影データが大きく異なるほど（つまり、一致度が低いほど）、より高いＸ線の強さもしくは線量がＸ線源３の制御装置１によって次の投影データを作成するために要求される。逆に、制御装置１は、投影データの一致度が高い場合には、次の投影データを作成するために低い強さもしくは線量を有するＸ線が要求されるようにＸ線源３を自動的に制御する。
【００６０】
この関係において、後続のつまり次の投影データは、測定対象Ｍに対して相対的なＸ線源３および受信ユニット４の角度位置αに関して、同一のボリュームデータセットにおける隣の（従って後続の）投影データであってもよいし、あるいは後続のボリュームデータセットにおける同一の角度位置の投影データであってもよい。
【００６１】
従って、図１に示された特に有利な実施形態において、制御装置１はＸ線源３を、１つのボリュームデータセットの後続の投影データを作成するために使用されるＸ線の強さもしくは線量が、同一の現在作成すべきボリュームデータセットの先行の投影データとＦＩＦＯメモリ７に記憶されている先行のボリュームデータセットの対応の投影データとの決定された一致度に逆に依存するように制御する。
【００６２】
この特に有利な実施形態において、制御装置１は、それぞれのボリュームデータセットの作成中に、回転装置５を介して自動的に、コンピュータ断層撮影装置２の撮像視野Ｕに対して相対的なＸ線源３および受信ユニット４の現在の角度位置αを検出し、その角度をそれぞれのボリュームデータセット内の投影データに対して記憶する。更に、本例において、制御装置１は、線量モニタ６により、１つのボリュームデータセットの作成中に、それぞれ、Ｘ線源から放出されたＸ線の強さおよび線量ならびにＸ線源３の制御に使用された管電流を検出し、これらの値も、それぞれのボリュームデータセットにおける該当の投影データと一緒に記憶する。
【００６３】
更に、制御装置１は、ＦＩＦＯメモリ７に記憶されている先行のボリュームデータセットに含まれている投影データと、丁度今作成された投影データとの間の決定された一致度を、現在作成すべきボリュームデータセット内に一致度係数として自動的に記憶する。本例において、一致度係数は一致度をパーセントで示す無次元数である。もちろん一致度係数として他のものを選んでもよい。
【００６４】
更に、図１に示されたコンピュータ断層撮影装置２は画像を再構成するための再構成ユニット８を有する。
【００６５】
このために、再構成ユニット８は制御装置１のＦＩＦＯメモリ７に記憶されたボリュームデータセットを読み出し、ボリュームデータセット内に含まれた一致度係数を、ボリュームデータセットから画像を再構成するために使用する。本例では、これは、それぞれの画像の基礎をなしているボリュームデータセット内に含まれている投影データとそのボリュームデータセットに対して時間的に先行のボリュームデータセット内に含まれている投影データとの重み付けされた平均化により個々の画像が作成されることによって行なわれる。この平均重み付けは一致度係数により行なわれる。この結果、現在の画像と先行の画像との間に高い一致度が存在する範囲において、先行のボリュームデータセット内に含まれている投影データが高い重みで画像再構成へ入り込む。しかしながら、僅かな一致度しかない範囲では、先行のボリュームデータセット内に含まれている投影データが低い重みで新たに作成すべき画像に入り込む。代替として、一致度のために閾値を設けることもできる。一致度が閾値を下回る場合、画像は専ら現在の投影データに基づいて作成される。しかしながら、一致度が閾値を上回ると、画像は専ら先行の投影データに基づいて作成される。
【００６６】
図１において、再構成ユニット８は、再構成された画像を出力するためのモニタ９および再構成された画像を記憶するためのハードディスク１０に接続されている。
【００６７】
図１に破線で示されている代替実施形態によれば、再構成ユニット８自体が、受信ユニット４と、測定対象Ｍに対して相対的なＸ線源３および受信ユニット４の角度位置を決定するための回転センサ５’と、線量モニタ６とに接続されている。
【００６８】
この場合に、制御装置１はＸ線源３から放出されたＸ線の強さもしくは線量の調節だけを行い、それぞれのボリュームデータセットに属する一致度係数を再構成ユニット８に伝達するだけでよい。
【００６９】
次に、図２を参照してコンピュータ断層撮影装置の本発明による制御方法の有利な実施形態を説明する。
【００７０】
第１のステップＳ１において、コンピュータ断層撮影装置のＸ線源および受信ユニットが、現在作成すべきボリュームデータセットのための現在の投影データを作成するために制御される。
【００７１】
同時に、ステップＳ２において、コンピュータ断層撮影装置の撮像視野、従って測定対象に対して相対的なＸ線源および受信ユニットの現在の角度位置と、Ｘ線源の現在の管電流と、Ｘ線源から放出されたＸ線の現在の強さと、Ｘ線の現在の線量とが検出され、これらの検出された値がそれぞれの投影データと一緒に記憶される。
【００７２】
引き続くステップＳ３において、現在の投影データと、同一の測定対象および同一の角度位置の時間的に早いボリュームデータセットの記憶されている投影データとの間の一致度が自動的に決定される。
【００７３】
この一致度が、ステップＳ４において、丁度今作成すべきボリュームデータセット内のそれぞれの投影データに対する一致度係数として記憶される。
【００７４】
引続いて、後続の現在の投影データを作成するためにＸ線源から放出されたＸ線の強さおよび／または線量が、次に作成すべき投影データを作成するために使用されるＸ線が現在作成された投影データの決定された一致度に逆に依存する強さもしくは線量を有するように制御される。
【００７５】
その後、ステップＳ６において、現在作成すべきボリュームデータセットが完備したか否かが判定される。完備していない場合には方法がステップＳ１，Ｓ２に戻される。
【００７６】
他方では、次のステップＳ７において、丁度今得られたボリュームデータセットに基づいて画像データを再構成することが望まれるか否かが判定される。望まれない場合、方法は終了する。
【００７７】
他方では、ステップＳ８において、方法を終了する前に、画像を再構成するために、それぞれの現在のボリュームデータセットの再構成が、このボリュームデータセット内に記憶されている一致度係数と、時間的に過去に記憶されたボリュームデータセットとを用いて行なわれる。
【００７８】
コンピュータ断層撮影装置によって上述の方法により相前後して作成することのできるボリュームデータセットの連続時間は、とりわけ１時間以下、より好ましくは１０分以下、特に好ましくは６０秒以下である。
【００７９】
この関連においては重要なことは、前述のステップＳ１〜Ｓ６が順番に時間的にずらされて相前後して経過する必要なく、リアルタイムで経過することもできることである。この場合、ボリュームデータセットの順番に互いに前後に分離された投影データが作成されるのではなく、ボリュームデータセットの投影データが連続的に得られる。その後、それぞれのボリュームデータセット内に含まれたデータをそれぞれの投影データに結合することは、それぞれの投影データの作成中におけるＸ線源および受信ユニットのそれぞれの角度位置を介して行なわれる。
【００８０】
コンピュータ断層撮影装置の本発明による制御装置および本発明による制御方法は、ボリュームデータセットを作成するための時間的に相前後する測定を実行する際に、測定対象の時間的変化の結果としての新しい情報を検出するためにのみ高い線量もしくは強さを有するＸ線が使用されることを保証するので、相前後するボリュームデータセットを作成するための総線量をできるだけ少なく保つことができる。
【００８１】
これによって、コンピュータ断層撮影装置を、測定対象を時間分解して検出するために使用することができる。更に、Ｘ線源の管に作用する負荷の軽減がもたらされ、それによって管の寿命を高め、運転コストを低減することができる。更に、直接に相前後する測定の際にＸ線源の加熱が少なく保たれ、それによって高温問題が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明による制御装置が組み込まれているコンピュータ断層撮影装置の構成を示す概略図
【図２】本発明による方法の有利な実施形態を示すフローチャート
【符号の説明】
【００８３】
１        制御装置
２        コンピュータ断層撮影装置
３        Ｘ線源
４        受信装置
５        回転装置
５’      回転センサ
６        線量モニタ
７        ＦＩＦＯメモリ
８        再構成ユニット
９        モニタ
１０        ハードディスク
Ｍ          測定対象
Ｒ          Ｘ線
Ｕ          撮像視野
α          角度位置
【図１】
2006239421.tif 000003
【図２】
2006239421.tif 000004