(57)【要約】  ファン型Ｘ線ビーム（６）でオブジェクト（４）（例えば、ヒトの組織）を走査することによって、そのオブジェクト内のターゲット（２）（例えば、腫瘍）の位置を突き止める方法である。公知の方法では、オブジェクト上にＸ線ビームを２回走査した。第１の走査では、オブジェクトとターゲットの像がＸ線検出器（１０）上に投影された。第２の走査では、Ｘ線ビームの位置と向きが第１の走査におけるＸ線ビームの位置及び向きとは異なる。第２の走査の間では更に、オブジェクトとターゲットの影像は、検出器上のターゲットの位置が相互に異なるようＸ線検出器上に投影される。この用にすると、検出器面の上方にあるターゲットの高さが、Ｘ線ビームの両方の位置及び両方の向きが既知であると、ターゲットの２つの影像間の距離から計算され得る。本発明では、走査の間に、Ｘ線ビームを並進させ且つ同時に回転させることを提案し、並進及び回転動作は、走査の間に、ターゲットの影像が検出器面上に維持されるよう関連付けられる。このようにすると、走査の間の像の並進ｄを測定することができ、走査の間の並進Ｄと回転と共に、その並進から、検出器面の上方にあるターゲットの高さを計算することができる。このようにすると、１回の走査だけを必要とする。
2005512707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクト内のターゲットの位置を突き止める方法であって、
Ｘ線源によってファン型Ｘ線ビームを生成する段階と、
前記ファン型Ｘ線ビームを、前記オブジェクト上に走査し、従って、Ｘ線検出器の表面上に、前記オブジェクトと前記オブジェクト内の前記ターゲットの影像を投影する段階と、
前記Ｘ線ビームの前記走査の間に、前記Ｘ線ビームを並進させ且つ同時に回転させる段階であって、前記並進及び回転動作は、前記走査の間に、前記ターゲットの前記影像が前記検出器の前記表面上に維持されるよう関連付けられる段階と、
前記走査の間の前記Ｘ線ビームの少なくとも２つの並進位置と、前記検出器の前記表面上の前記ターゲットの前記影像の少なくとも２つの位置における前記Ｘ線ビームの向き及び前記並進位置を記録する段階と、
前記Ｘ線ビームの前記並進位置と、前記Ｘ線ビームの対応する向きと、前記ターゲットの前記影像の前記対応する位置から、前記Ｘ検出器の前記表面に対する前記ターゲットの前記位置を計算する段階と、
を有する方法。
【請求項２】
前記Ｘ線ビームの前記向きは、最初の向きから最後の向きまで変更され、
前記最初の向きについて、前記検出器の前記表面上の前記影像の最初の位置が計算され、
前記最後の向きについて、前記検出器の前記表面上の前記影像の最後の位置が計算され、
前記検出器の前記表面上の前記影像の前記最初の位置と、その最後の位置と、その最初の位置と、その最後の位置とから、前記ターゲットの前記位置が計算される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記Ｘ線ビームの前記向きは、変化の角速度で変更され、
前記検出器の前記表面上の前記影像の速度が計算され、
前記Ｘ線ビームの前記向きの前記変化の角速度と、前記影像の前記速度から、前記ターゲットの前記位置が計算される請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記Ｘ線ビームは、最初に、前記ターゲットの前記影像が前記Ｘ線検出器の前記表面上に現れるまでのみ並進され、
前記Ｘ線ビームは、Ｘ線ビームの更なる走査の間に、続けて並進され且つ同時に回転され、
前記並進及び回転動作は、前記走査の間に、前記ターゲットの前記影像が前記検出器の前記表面上に維持されるよう関連付けられる請求項１記載の方法。
【請求項５】
Ｘ線検査装置の制御のための一組の命令を有するコンピュータプログラムであって、
前記一組の命令は、
Ｘ線源によってファン型Ｘ線ビームを生成する命令と、
前記ファン型Ｘ線ビームを、前記オブジェクト上に走査し、従って、Ｘ線検出器の表面上に、前記オブジェクトと前記オブジェクト内の前記ターゲットの影像を投影する命令と、
前記Ｘ線ビームの前記走査の間に、前記Ｘ線ビームを並進させ且つ同時に回転させる命令であって、前記並進及び回転動作は、前記走査の間に、前記ターゲットの前記影像が前記検出器の前記表面上に維持されるよう関連付けられる命令と、
前記走査の間の前記Ｘ線ビームの少なくとも２つの並進位置と、前記検出器の前記表面上の前記ターゲットの前記影像の少なくとも２つの位置における前記Ｘ線ビームの前記向き及び前記並進位置を記録する命令と、
前記Ｘ線ビームの前記並進位置と、前記Ｘ線ビームの対応する向きと、前記ターゲットの前記影像の前記対応する位置から、前記Ｘ検出器の前記表面に対する前記ターゲットの前記位置を計算する命令と、
を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、オブジェクト内のターゲットの位置を突き止める方法に関り、この方法は、
Ｘ線源によってファン型Ｘ線ビームを生成する段階と、
ファン型Ｘ線ビームを、オブジェクト上に走査し、従って、Ｘ線検出器の表面上にオブジェクトとオブジェクト内のターゲットの影像を投影する段階と、
Ｘ線ビームの向きと、走査の時のＸ線ビームの少なくとも２つの並進位置と、検出器の表面上のターゲットの影像の少なくとも２つの位置における並進位置における並進位置とを記録する段階と、
Ｘ線ビームの並進位置と、その対応する向きと、ターゲットの影像の対応する位置から、検出器の表面に対するターゲットの位置を計算する段階と、を有する。
【０００２】
このような種類の方法は、米国特許第５，４８３，３３３号から公知である。この公知の方法は、治療されるべき患者の体といったオブジェクトにおける医療ターゲットの位置を突き止めることに関する。この方法では、体の関心部上に、Ｘ線ビームを２回走査する。第１の走査時には、オブジェクト（即ち、関連の体の部位）とオブジェクト内のターゲットの影像が、Ｘ線検出器上に投影される。第２の走査時には、Ｘ線ビームの位置及び向きは、第１の走査時のＸ線ビームの位置及び向きとは異なる。更に、第２の走査時には、オブジェクトとオブジェクト内のターゲットの影像は、検出器上のターゲットの位置が互いに異なるようＸ線検出器上に投影される。このようにすると、検出器面の上方にあるターゲットの高さを、Ｘ線ビームの両方の位置及び両方の向きが既知であるならば、ターゲットの２つの影像間の距離から算出することができる。
【０００３】
公知の方法では、Ｘ線源のＸ線焦点の前にあるコリメータによって形成されるファンビームを、オブジェクト上に少なくとも２回走査する。第１の走査では、ファンビームは、第１の傾斜にあり、ファンビームは、Ｘ線源とＸ線検出器を並進させることによってオブジェクト上を走査する。この走査時に、どの検出器素子において、ファンビームが最初に且つ最後にインターセプトされたが検出される。次に、Ｘ線源とＸ線検出器の並進が、異なる傾斜で繰り返される。従って、この公知の方法では、２回の完全な走査が、検査される体の関心部上に行われなければならない。これは、２回の完全な走査に対応するＸ線照射量を、その体の部位が受けることを意味し、これは、この公知の方法の不利点である。
【０００４】
本発明は、公知の方法よりＸ線照射量が低い、Ｘ線を用いてオブジェクト内のターゲットの位置を突き止める方法を提供することを目的とする。
【０００５】
このために、本発明の方法は、Ｘ線ビームの走査の間に、Ｘ線ビームを並進させ且つ同時に回転させる段階を有し、並進及び回転動作は、走査の間に、ターゲットの影像が検出器の表面上に維持されるよう関連付けられることを特徴とする。この方法段階を適用することにより、ターゲットの影像は、走査の間に、検出器上に維持される。このようにすると、走査の間のその像の移動を測定することができ、走査の間の並進運動と回転と共に、その移動から、検出器面の上方にあるターゲットの高さを計算することができる。このようにすると、１回の走査のみが必要となる。
【０００６】
上述の米国特許には、Ｘ線源は移動可能であり、ファンビームの向きも変更可能であると記載されることは認識する。しかし、この公知の方法では、Ｘ線源の回転は、並進の前の傾斜の調節に用いられる。並進と回転が同時に行われることは、この文書から導き出すことはできない。従って、Ｘ線ビームを、依然として、２つの向きについてＸ線源を並進させることによって、オブジェクト上に２回走査する必要がある。
【０００７】
本発明の方法の第１の実施例では、
Ｘ線ビームの向きは、最初の向きから最後の向きで異なり、
最初の向きに対し、検出器の表面上の影像の最初の位置が計算され、
最後の向きに対し、検出器の表面上の影像の最後の位置が計算され、
検出器の表面上の影像の最初の位置と、その最後の位置と、その最初の位置と、その最後の位置とから、ターゲットの位置が計算される。
【０００８】
ターゲットの影像が自動的に検出されるか、又は、熟練者によってディスプレイ上で指示されることが可能である。そのような場合、ターゲットの影像が、走査の間に、検出器上の同じ位置に維持され、また、Ｘ線ビームの向きは、像の位置が一定であるよう制御されることが可能である。しかし、第１の実施例では、そのような（複雑な）制御は必要とせず、ターゲットの影像が、走査の間に、検出器上に維持されることで十分である。検出器面が十分に大きい場合、任意の複雑な制御を必要としない。
【０００９】
本発明の方法の第２の実施例では、
Ｘ線ビームの向きは、変化の角速度で変更され、
検出器の表面上の影像の速度が計算され、
Ｘ線ビームの向きの変化の角速度と、影像の速度から、ターゲットの位置が計算される。
【００１０】
後者の実施例では、走査の大きさは、ターゲットの影像の２つの前に決定される位置の間では決められないが、走査の間に、その像の速度が測定され、そして、（例えば、ターゲットの位置における必要な正確さに基づいて）、走査を終了することができるか否かを計算する。このようにして、過剰な放射線照射量が、オブジェクトの組織に照射されることがなくなる。
【００１１】
本発明の方法の第３の実施例では、Ｘ線ビームは、最初に、ターゲットの影像がＸ線検出器の表面上に現れるまでのみ並進され、Ｘ線ビームは、Ｘ線ビームの更なる走査の間に、続けて並進され且つ同時に回転され、並進及び回転動作は、走査の間に、ターゲットの影像が検出器の表面上に維持されるよう関連付けられる。ビームの回転動作が、並進動作と結合される走査の間に、オブジェクトの制限された部分のみがビームによって走査され、従って、ターゲットを見失うことは可能である。そのような場合、第２の走査が必要となり、従って、オブジェクトに追加のＸ線照射量が与えられてしまう。最初に、オブジェクトを、固定向きのファン型Ｘ線ビームで走査することによって、全てのオブジェクトの組織が、ターゲットが見つかるまで走査される。その後に実際の走査（即ち、回転に結合される並進）が開始され得るので、オブジェクト組織への不必要なＸ線照射を回避する。
【００１２】
本発明は、コンピュータプログラムにも関する。本発明のコンピュータプログラムは、請求項５に記載され、Ｘ線検査装置の動作を制御するために用いられるオペレーティングソフトウェアに関る。本発明のコンピュータプログラムが、Ｘ線検査装置を制御するプロセッサの作業メモリ内にロードされると、Ｘ線検査装置は、本発明の方法を実行することができる。
【００１３】
本発明は、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００１４】
図１は、照明するＸ線源の走査動作によって検出器の表面に対するターゲットの位置を計算する一般的な方法を説明する図である。位置を突き止めるべきターゲット２を有する検査オブジェクト４は、Ｘ線検出器の表面１０の前に位置付けられる。参照符号８によって示すＸ線源は、任意の基準位置に対し、第１の位置１４−１（Ｘ線源８−１）から第２の位置１４−２（Ｘ線源８−２）へ線１６に沿って走査動作を行う。走査動作の間、Ｘ線源８からのファン型Ｘ線ビーム６は、検出器面１０に向け続けられる。位置１４−１におけるＸ線源の向きは、１８−１として参照符号が付けられ、位置１４−２におけるＸ線源の向きは、１８−２として参照符号が付けられる。Ｘ線ビームは、ターゲット２の影像を検出器面上に投影し、第１のＸ線源位置では、位置２０−１を有する像１２−１が投影され、第２のＸ線源位置では、位置２０−２を有する像１２−２が投影される。検出器面１０に対するターゲットの位置は、値ｈを有する線２２によって示される。走査経路１６から検出器面１０までの距離は、値Ｈを有する線２５によって示される。Ｘ線源位置１４−１と１４−２の差をＤとし、像の位置２０−１と２０−２の差をｄとすると、位置ｈは、Ｈ、Ｄ、及びｄの関数として以下の通りに表すことができる。三角形（８−１，８−２，２）と、三角形（１２−２，１２−２，２）の相似から、Ｄ／ｄ＝（Ｈ−ｈ）／ｈであることが分かり、これから、ｈ＝（Ｈｄ）／（Ｄ＋ｄ）となる。
【００１５】
上の説明では、線１６は表面１０と平行であると仮定している。しかし、線１６は、表面１０と平行でないことは可能であり、その場合、計算は幾らかより複雑にはなるが、Ｘ線源８の開始位置８−１と終了位置８−２が既知であるならば、基本的に不可能ではない。
【００１６】
本発明の更なる説明を、図２ａ及び２ｂにより与える。
【００１７】
従来技術と同様に、ターゲット２としての腫瘍を有する女性の乳房であるオブジェクトは、８−１、８−２、及び８−３といった幾つかのＸ線源位置からのＸ線によって、検出器面１０に対するファンビームの幾つかの向きにおいて照射される。第１の時刻ｔ１において、第１の向きにある位置８−１からの細いファンビームが用いられて、検出器面１０上の位置１２−１に影を形成し、Ｘ線検出器によって供給される信号は、ターゲット２−１の影がその上に投影される位置１２−１に対応する画素の低いＸ線強度の一部を示す。位置８−１におけるＸ線源により近い小さいターゲット２−１は、Ｘ線源から離れた大きいターゲット２−２と同じ影、従って、同じ信号を投影することに注目されたい。Ｘ線源が、第２の向きにある位置８−２に向かって動かされると、Ｘ線ファンビーム６は、ターゲットを有するオブジェクト上を走査し、それぞれのターゲットの影は、検出器面１０上を並進する。Ｘ線源が、位置８−２に到着すると、ターゲット２−１の影は、位置１２−２に移動し、ターゲット２−２の影は、ファンビーム６の外側に移動する。時刻ｔ１及びｔ２における検出器信号は、検出器面１０の下に概略的に示す。第３の位置８−３では、ターゲット２−２の影は、位置１２−３に移動する。時刻ｔ２における検出器信号も概略的に示す。各ターゲットの影の並進から、両方のターゲット位置は、上に示した位置ｈについての式と８−１から８−２へのＸ線源の並進から決定することができる。時刻ｔ１及びｔ３における検出器信号も、概略的に示す。
【００１８】
請求項１に記載する本発明の方法は、特に、女性の乳房といった検査されるオブジェクト４を走査ビームが走査する際に、ターゲット２をファンビーム６内に維持することができることを達成する。これは、上述したように、ターゲット２の（未知の）実際のサイズに関係なく、Ｘ線検出器に対する乳房組織内の腫瘍といったターゲットの位置を決定することを可能にする。
【００１９】
本発明の僅かに異なる実施例では、Ｘ線源８は、ファンビーム６の向きが変更しながら、所定の、好適には一定の速度で並進され、ファンビームが検出領域上を走査する間にＸ線検出器によって供給される可変信号から、ターゲット２−１及び２−２の影の並進速度が測定される。影の測定された速度から、Ｘ線源の速度と経過した時間と、Ｘ線源の並進と検出器面上の影の並進を簡単に計算することができる。次に、ターゲット２−１及び２−２の位置を、位置ｈについて上で導き出した式に基づいて、突き止めることができる。この実施例は、所定の一定速度で駆動可能なモータによってスタンドが動かされる従来のＸ線検査システムに容易に組み込み得る。
【００２０】
本発明は、文書Ｄ１から公知である方法と同じ三角法原理に依存するが、必要なＸ線照射量は、乳房の内部を撮像するために十分でなければならないＸ線照射量で２回乳房が照射される文書Ｄ１に開示される従来技術の照射量の約半分に減少される。本発明では、全ての腫瘍（ターゲット）の位置を突き止めるために、乳房４上を１回だけファンビーム６で走査するので十分である。これは、１回のＸ線照射の照射量のみが必要となる。更に、ほんの僅かな数のターゲットの位置を突き止めるためには、乳房上のファンビームの制限された走査のみで十分であり得る。例えば、図２に示すターゲット２−１及び２−２を分解して見るには、ファンビーム６は、それぞれのターゲット２−１及び２−２の影が、影のサイズくらい離れるまで乳房４上を走査すればよい。影のサイズは、検出領域のサイズよりずっと小さい。同様に、走査は、検出領域上の影の様々な速度が確立されるまで制限され得る。
【００２１】
ファンビーム６の向きを調節する方法が幾つか利用可能である。例えば、Ｘ線管８が、その支持体上で傾けられ得る。又は、可変焦点を有するＸ線管が用いられ得るか、又は、複数の焦点を有するＸ線管が用いられ得る。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施例の斜視図を示す。検出器面１０には、Ｘ線検出器素子のアレイが位置付けられる。この実施例では、Ｘ線検出器は、固定され得る。このようなＸ線検出器アレイは、ファンビーム６におけるＸ線強度から電子信号を導出する。通常、このような検出器は、１０００×１０００の検出器素子を有し、これは、６０ｆｐｓ（フレーム／秒）のフレームレートで読出し可能である。ファンビーム６は、Ｘ線検出器面１０における細い画素のストリップ２４を照射する。画素のストリップ２４におけるＸ線強度、即ち、画素値は、ファンビーム６のＸ線強度を表し、これは、ターゲットによって減衰されている場合には低い。照射される画素のストリップ２４は、ファンビーム６が乳房（図示せず）上を走査する間に検出器面１０上を並進し、ターゲット２（腫瘍）の影像１２は、検出器面上を並進する。このような検出器は、例えば、１０画素幅のストリップを用いる場合には、毎秒６０００ストリップの非常に高いフレームレートで読出しすることができる。連続読出しストリップにおけるＸ線強度を表す電子信号は、信号プロセッサ（ＳＰ）に供給され、プロセッサは、各ターゲットの影に関係する画素を検出する。これらの検出された画素は、影の位置を表し、また、ファンビーム６が検出器面（及びオブジェクト）上を走査する間に、信号プロセッサ２６は、検出器面１０上を影像が並進する際にその影像を追跡することができる。
【００２３】
図４は、より簡単な（従って、より安価な）ストリップ形成された検出器アレイ２８を示す。ストリップ検出器は、走査方向において約１０個の検出素子の幅を有することが好適であるが、線形検出器アレイも用い得る。図４に示すストリップ形状の検出器２８は、並進線１６に沿ってのＸ線源８の並進と同様に並進させられる。ファンビーム６が、検出器面上を走査する間に、ストリップ検出器２４も、検出器面上を並進する。従って、ストリップ検出器２４は、腫瘍の影像を追跡し、また、検出器面上をファンビームが走査し、ストリップ検出器が検出領域を動く間に、図３の信号に類似する時間的に変動する電子信号が、信号プロセッサに供給される。
【００２４】
図３及び図４に示す実施例では、信号プロセッサは、ターゲットの影像の発生及び消滅を自動的に検出するよう構成されることが可能である。特に、影像の消滅を検出すると、ファンビームの更なる走査（従って、患者の体への更なるＸ線照射）が停止される。
【００２５】
ファンビーム６の向きは、非常に疑われる腫瘍の特定の影が視野内に有り続けるように、変更されることが好適である。そのために、操作者は、照射されたストリップによって表される像に基づいてファンビーム６の向きを手動で制御し得る。
【００２６】
信号プロセッサ２６は、更に、例えば、癌を示唆する不規則な形状を有する影像に基づいて、ターゲットとしての疑いのある腫瘍を自動的に検出するようプログラムされ得る。本発明の別の実施例では、造影剤が患者に投与され、確実な影像における可変輝度値として表されるＸ線吸収の時間変動は、信号プロセッサ２６によって監視され得る。特に、造影剤による追加のＸ線吸収が強い始まりを有し急速に消滅する影像は、癌の領域において現れるように、多いが漏出性の血管がある領域であることを示唆する。
【００２７】
本発明の１つの好適な実施例では、第１のステージにおけるファンビーム６は、ターゲットの影が検出されるまで、第１の固定向きを有しながらオブジェクト４上を走査する。続いて、ビームの向きは、ファンビームがオブジェクト４上を線１６に沿って走査し続ける間に、ファンビーム内にターゲットの影像を維持するよう変更される。この実施例は特に有利であり、何故なら、オブジェクト４は、ターゲットを見つけるべく検索され、その後、ターゲットの位置は、更なる走査を必要とすることなく突き止められ、従って、追加のＸ線照射が回避されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】検出器面に対するターゲットの位置を計算する一般的な方法を示す図である。
【図２ａ】１つのオブジェクトにおける２つのターゲットを区別する一般的な方法を説明する図である。
【図２ｂ】１つのオブジェクトにおける２つのターゲットを区別する一般的な方法を説明する図である。
【図３】第１の位置感応Ｘ線検出器を用いる本発明の第１の実施例を示す図である。
【図４】第２の位置感応Ｘ線検出器を用いる本発明の第２の実施例を示す図である。
【図１】
2005512707.tif 000003
【図２Ａ】
2005512707.tif 000004
【図２Ｂ】
2005512707.tif 000005
【図３】
2005512707.tif 000006
【図４】
2005512707.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月15日(2004.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記Ｘ線ビームの前記向きは、最初の向きから最後の向きで異なり、
前記最初の向きに対し、前記検出器の前記表面上の前記影像の最初の位置が計算され、
前記最後の向きに対し、前記検出器の前記表面上の前記影像の最後の位置が計算され、
前記検出器の前記表面上の前記影像の前記最初の位置と前記最後の位置から、前記ターゲットの前記位置が計算される請求項１記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の方法の第１の実施例では、
Ｘ線ビームの向きは、最初の向きから最後の向きで異なり、
最初の向きに対し、検出器の表面上の影像の最初の位置が計算され、
最後の向きに対し、検出器の表面上の影像の最後の位置が計算され、
検出器の表面上の影像の最初の位置と最後の位置から、ターゲットの位置が計算される。
【国際調査報告】
2005512707.tif 000008
2005512707.tif 000009
2005512707.tif 000010