(57)【要約】【課題】放射線量が比較的低い場合でも高品質画像を提供し、高速走査及び効率のよい物質識別能力を提供する。【解決手段】対象に対応する予備的画像データを取得し得る。放射線源（１０４）に関連しており放射線源（１０４）の特定のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、予備的画像データ及び事前情報に基づいて決定し得る。同様に、検出器（１０８）に関連しており上述の特定のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、事前情報及び予備的画像データに基づいて決定し得る。望ましいシステム性能を達成するために、特定のビュー角度に対応する放射線源（１０４）及び検出器（１０８）の効率のよい各動作モードを、決定されたパラメータに基づいて選択し得る。続いて、放射線源（１０４）及び検出器（１０８）の選択された各動作モードを用いて、最終的な画像データを取得し得る。【選択図】図２
2011206536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１基の放射線源（１０４）と、該放射線源（１０４）から受光される放射線に応答する検出器（１０８）とを含むイメージング・システム（１００）において画像データを取得する方法であって、
対象の少なくとも一部に対応する予備的画像データを取得するステップと、
前記放射線源（１０４）に関連しており前記放射線源（１０４）のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、事前情報、前記予備的画像データ、又はこれらの組み合わせに基づいて決定するステップと、
前記検出器（１０８）に関連しており前記放射線源（１０４）の前記ビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、前記事前情報、前記予備的画像データ、又はこれらの組み合わせに基づいて決定するステップと、
望ましいシステム性能を達成するために、前記放射線源（１０４）の前記ビュー角度に対応する前記放射線源（１０４）の動作モード及び前記検出器（１０８）の動作モードを選択するステップであって、前記放射線源（１０４）及び前記検出器（１０８）に対応する前記各動作モードの選択は、前記放射線源（１０４）に関連する前記決定されたパラメータ及び前記検出器（１０８）に関連する前記決定されたパラメータに基づいて行なわれる、選択するステップと、
前記放射線源（１０４）の前記選択された動作モード及び前記検出器（１０８）の前記選択された動作モードを用いて前記対象の少なくとも前記一部に対応する最終的な画像データを取得するステップと
を備えた方法。
【請求項２】
前記検出器（１０８）の前記動作モードを選択するステップは、
前記放射線源（１０４）の前記ビュー角度に対応する前記検出器（１０８）での線束を決定して、
該決定された線束に基づいてフォトン計数モード、エネルギ積算モード、又はこれらの組み合わせの間で前記検出器（１０８）を切り換える
ことを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出器（１０８）を切り換えるステップは、
前記対象の相対的に高減弱の部分に対応する画像データを取得するためにフォトン計数モードを選択し、
前記対象の相対的に低減弱の部分に対応する画像データを取得するためにエネルギ積算モードを選択する
ことを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記放射線源（１０４）の前記動作モードを選択するステップは、高電圧構成、低電圧構成、高電流構成、低電流構成、又はこれらの組み合わせの間での前記放射線源（１０４）の高速切り換えを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記放射線源（１０４）の高速切り換えは、
前記対象の相対的に高減弱の部分から画像データを取得するために高電圧構成及び高電流構成を選択し、
前記対象の相対的に低減弱の部分に対応する画像データを取得するために低電圧構成及び低電流構成を選択する
ことを含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記放射線源（１０４）の高速切り換えは、前記対象の前記相対的に高減弱の部分に対応する画像データを取得するために、前記検出器（１０８）での線束がフォトン計数モードの高検出器量子効率（ＤＱＥ）動作に対応するように、一つのビューでは前記高電圧構成を選択し、隣接するビューでは前記低電圧構成を選択することをさらに含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
現在のビュー及び隣接するビューにおいて前記検出器（１０８）に関連する複数のエネルギ・ビンに対応するエネルギ・データに基づいて前記対象の基底集合画像を再構成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８】
前記最終的な画像データに基づいて前記対象の画像を再構成するステップをさらに含んでおり、前記画像を再構成する該ステップは、
前記事前情報、前記予備的画像データ、前記放射線源（１０４）の前記決定されたパラメータ、前記検出器（１０８）の前記決定されたパラメータ、前記検出器（１０８）の前記選択された動作モード、前記放射線源（１０４）の前記選択された動作モード、又はこれらの組み合わせに基づいて、前記対象の少なくとも前記一部の物質分解を行ない、
前記望ましいシステム性能を達成するために前記放射線源（１０４）の少なくとも一つのビュー角度に対応する前記最終的な画像データを処理して処理済み画像データを生成して、
該処理済み画像データを用いて前記対象の前記画像を再構成する
ことを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
対象へ向けて放射線を放出する少なくとも１基の放射線源（１０４）と、
該放射線源（１０４）からの前記放射線を受光する検出器（１０８）と、
データ取得システム（ＤＡＳ）であって、
前記対象の少なくとも一部に対応する予備的画像データを取得し、
前記放射線源（１０４）に関連しており前記放射線源（１０４）のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、事前情報、前記予備的画像データ、又はこれらの組み合わせに基づいて決定して、
前記検出器（１０８）に関連しており前記放射線源（１０４）の前記ビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、前記事前情報、前記予備的画像データ、又はこれらの組み合わせに基づいて決定するデータ取得システム（ＤＡＳ）と、
前記放射線源（１０４）に関連する前記決定されたパラメータ及び前記検出器（１０８）に関連する前記決定されたパラメータに基づいて、望ましいシステム性能を達成するために前記放射線源（１０４）の前記ビュー角度に対応する前記放射線源（１０４）の動作モード及び前記検出器（１０８）の動作モードを選択する適応型制御器と
を備えたイメージング・システム（１００）。
【請求項１０】
前記適応型制御器は、前記検出器（１０８）を、前記対象の相対的に高減弱の部分に対応する画像データを取得するフォトン計数モードに切り換え、また前記検出器（１０８）を、前記対象の相対的に低減弱の部分に対応する画像データを取得するエネルギ積算モードに切り換える、請求項９に記載のイメージング・システム（１００）。
【請求項１１】
前記適応型制御器は、前記対象の相対的に高減弱の部分から画像データを取得するために、前記検出器（１０８）での線束がフォトン計数モードの高検出器量子効率（ＤＱＥ）動作に対応するように、一つのビューでは高電圧構成を選択し、隣接するビューでは低電圧構成を選択する、請求項９に記載のイメージング・システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の手法の各実施形態は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、最適なデータ取得のためにイメージング・システムの線源及び検出器の適応型構成設定を行なう手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジオグラフィ・イメージング・システムは典型的には、患者又は手荷物のような対象へ向けて放射線を放出する放射線源を含んでいる。放射線ビームは、対象によって減弱された後に、放射線検出器のアレイに入射する。一般的には、検出器アレイにおいて受光される放射線ビームの強度は、走査対象を通過した放射線ビームの減弱に依存する。具体的には、検出器アレイの各々の検出器が、当該検出器によって受光された減弱後のビームを示す別個の信号を発生する。続いて、各々の検出器が、発生された信号をデータ処理システムへ送信して、解析、及び画像再構成を容易にするさらなる処理を施す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、放出イメージング・システム例えば核医学（ＮＭ）ガンマ・カメラ、計算機式断層写真法（ＣＴ）システム及び陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）システムでは、放射線検出器が用いられている。典型的には、ＣＴシステムは、対象の周りの撮像容積を包含してガントリの周りで回転されるＸ線源及び検出器アレイを含んでいる。具体的には、ＣＴシステムの検出器アレイは、Ｘ線フォトン・エネルギを電流信号へ変換する検出器を用いており、電流信号は一定時間にわたり積算された後に測定されて、最終的にディジタル化される。さらに、ＣＴイメージング・システムは典型的には、線量効率のよいＸ線スペクトル情報、エネルギ識別能力及び物質分解能力を提供するフォトン計数型（ＰＣ）検出器を含んでいる。しかしながら、従来のＰＣ検出器は、高いＸ線束、例えば秒当たり平方ミリメートル当たり５百万〜１億（Ｍｃｐｓ）以上のＸ線束では、パイル・アップ及び分極による飽和効果を蒙る。検出器飽和は撮像情報の損失を招き、これにより再構成されるＸ線投影画像及びＣＴ画像に著しいアーティファクトを生ずる。従って、幾つかのＣＴシステムは高いＸ線束率においても飽和を蒙らないエネルギ積算型（ＥＩ）検出器を用いる。しかしながら、これらのＥＩ検出器は限定されたエネルギ情報しか与えない。加えて、低い線束率では、これらのＥＩ検出器は電子雑音を蒙る。
【０００４】
従って、最近の検出器は、フォトン計数用フィードバック及びエネルギ識別用フィードバックの何れか又は両方を与えるように設計されている。しかしながら、これらの形式の検出器は、依然として限定された計数率を有する。また、これらの検出器は、従来のＣＴシステムに典型的に見受けられる極めて高いＸ線フォトン線束率を包含する広いダイナミック・レンジを網羅することができず、これらの極めて高いＸ線フォトン線束率が最終的には検出器飽和を招く。
【０００５】
検出器飽和を扱う幾つかの手法が提案されている。これらの手法は、ＰＣデータが飽和するような領域ではＥＩデータが常に利用可能になるようにし、線束が小さい領域ではＰＣデータが利用可能になるようにするＰＣデータ及びＥＩデータの同時読み出しを含んでいる。これらの同時読み出しは、ＥＩデータを与えることにより飽和領域の問題を解決するが、これらの手法は飽和領域ではエネルギ情報を与えることができない。従って、様々な領域の撮像データを取得するのに望ましい検出器設定を構成する予測型アルゴリズムを用いる代替的な手法が設計されている。しかしながら、予測型アルゴリズムの作動は検出器の領域単位で行なわれ得るので、隣り合った領域のために作用する設定（ＰＣ又はＥＩ）を選択することが困難になることが特記される。
【０００６】
特に困難な課題は、肺野において冠状血管を撮像する検出器設定を構成することにある。肺野は冠状血管及び胸骨に隣接しているので、高線束領域及び低線束領域が近接して配置され、検出器では高速で時間的に連続してこれらの領域が出現する。従って、従来のイメージング・システムでは、ＰＣモードからＥＩモードへの検出器の切り換えが、効率のよい画像再構成に十分なデータの取得を可能にするのに十分なだけ高速にならない場合があり、従って診断の精度に影響を及ぼし得る。
【０００７】
従って、高品質画像を再構成するために、従来の検出器の線束率制限を克服し、様々なシステム構成について十分なデータの取得を図る方法及びシステムを設計し得ると望ましい。加えて、放射線量が比較的低い場合でも高速走査及び効率のよい物質識別能力を提供するシステムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の手法の各観点によれば、少なくとも１基の放射線源及び検出器を含むイメージング・システムにおいて所望の画像データを取得する方法が提供される。対象の少なくとも一部に対応する予備的画像データが取得され得る。さらに、放射線源に関連しており放射線源の特定のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータが、予備的画像データ及び事前情報に基づいて決定され得る。同様に、検出器に関連しており放射線源の特定のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータが、事前情報及び予備的画像データに基づいて決定され得る。続いて、望ましいシステム性能を達成するために、特定のビュー角度に対応する放射線源の動作モードが、放射線源に対応する決定されたパラメータに基づいて選択され得る。同様に、望ましいシステム性能を達成するために、特定のビュー角度に対応する検出器の動作モードが、検出器に対応する決定されたパラメータに基づいて選択され得る。続いて、最終的な画像データが、放射線源及び検出器の選択された各動作モードを用いて取得され得る。
【０００９】
本発明の手法のもう一つの観点によれば、イメージング・システムが記載される。このイメージング・システムは、対象へ向けて放射線を放出する少なくとも１基の放射線源と、放射線源からの放射線を受光する検出器とを含み得る。イメージング・システムはさらに、対象の少なくとも一部に対応する予備的画像データを取得するデータ取得システム（ＤＡＳ）を含み得る。ＤＡＳは、放射線源に関連しており放射線源のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、事前情報及び予備的画像データの１又は複数に基づいて決定し得る。同様に、ＤＡＳはまた、検出器に関連しており放射線源のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、事前情報及び予備的画像データの少なくとも一方に基づいて決定し得る。イメージング・システムはさらに、放射線源のビュー角度に対応する放射線源の動作モード及び検出器の動作モードを選択する適応型制御器を含み得る。適応型制御器は、望ましいシステム性能を達成するために、放射線源及び検出器に関連する決定されたパラメータに基づいて選択を行ない得る。
【００１０】
本発明の手法のさらにもう一つの観点によれば、コンピュータ断層写真法（ＣＴ）システムが開示される。このＣＴシステムは、走査対象を収容する開口を有する回転式ガントリを含み得る。ＣＴシステムはまた、ガントリに結合されており対象へ向けて放射線を放出するような少なくとも１基の放射線源を含み得る。ＣＴシステムはさらに、放射線源からの放射線を受光する検出器を含み得る。加えて、ＣＴシステムは、対象の少なくとも一部に対応する予備的画像データを取得し得る計算装置を含み得る。計算装置は、放射線源に関連しており放射線源のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、事前情報、予備的画像データ、又はこれらの組み合わせに基づいて決定し得る。同様に、計算装置はまた、検出器に関連しており放射線源のビュー角度に対応する少なくとも１個のパラメータを、事前情報、予備的画像データ、又はこれらの組み合わせに基づいて決定し得る。さらに、計算装置は、放射線源のビュー角度に対応する放射線源の動作モード及び検出器の動作モードを選択し得る。具体的には、計算装置は、望ましいシステム性能を達成するために、放射線源及び検出器に関連する決定されたパラメータに基づいて各動作モードを選択し得る。続いて、計算装置は、放射線源の選択された動作モード及び検出器の選択された動作モードを用いて対象の少なくとも一部に対応する最終的な画像データを取得し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の手法のこれらの特徴、観点及び利点、並びに他の特徴、観点及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むとさらに十分に理解されよう。尚、図面全体にわたり、類似の参照符号は類似の部材を表わす。
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】本発明の手法の各観点による例示的な適応型制御器を含む図１に示すＣＴイメージング・システムのブロック概略図である。
【図３】本発明の手法の各観点による画像データを取得する例示的な方法を表わす流れ図である。
【図４】図３に関して記載される例示的な方法を用いることにより取得される画像データを用いて画像を再構成する例示的な方法を表わす流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の記載は、関心対象に対応する画像データを取得するイメージング・システムの線源及び検出器の適応型構成設定のための手法を提示する。具体的には、以下に説明する各実施形態は、強化された画像再構成のための計算機式断層写真法（ＣＴ）システムのようなイメージング・システム、及び画像データを取得する方法を開示する。本発明の手法の実施形態の各例をＣＴシステムの環境において記載するが、他の様々な撮像応用及びシステムでの本発明の手法の利用も思量されていることが認められよう。これらのシステムの幾つかとしては、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）スキャナ、多重線源イメージング・システム、多重検出器イメージング・システム、単光子放出計算機式断層写真法（ＳＰＥＣＴ）スキャナ、顕微鏡、ディジタル・カメラ、電荷結合素子、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。以下の各節では、本発明の手法の様々な具現化形態を実施するのに適した一つの例示的な環境について図１〜図２に関して議論する。
【００１３】
図１は、画像データを取得して処理する例示的なイメージング・システム１００を示す。一実施形態では、イメージング・システム１００は、ガントリ１０２を含むＣＴシステムであってよい。ガントリ１０２は、Ｘ線放射線のビーム１０６をガントリ１０２の反対側に配置された検出器アレイ１０８へ向けて投射する少なくとも１基のＸ線放射線源１０４を含み得る。Ｘ線ビーム１０６は、例えばファン・ビーム、コーン・ビーム、又はパラレル・ビームであってよい。幾つかの実施形態では、多数の放射線源を用いて複数のＸ線ビームを投射して、様々なビュー角度から画像データを取得することができる。さらに、図２は、本発明の手法の各観点に従って画像データを取得して処理する図１のイメージング・システム１００と同様のＣＴイメージング・システム２００を示している。しかしながら、ＣＴイメージング・システム２００は、１又は複数の構造的観点及び作用的観点においてイメージング・システム１００とは異なっている。例として述べると、ＣＴイメージング・システム２００の検出器アレイ１０８は、患者又は手荷物のような対象２０４を通過した投射Ｘ線ビームを一括で感知する複数の検出器素子２０２をさらに含み得る。検出器素子２０２の各々が、入射Ｘ線ビーム１０６の強度を表わす電気信号を発生することができ、この電気信号を用いて、対象２０４を通過しているときのＸ線ビーム１０６の減弱を推定することができる。幾つかの実施形態では、検出器アレイ１０８は、複数の横列を成すセル又は検出器素子２０２を含み得るマルチ・スライス構成として作製され得る。かかる構成においては、１又は複数の追加の横列を成す検出器素子２０２を典型的には平行構成に配列して、投影データを取得することができる。
【００１４】
さらに、投影データを取得する１回の走査の間に、ガントリ１０２及びガントリ１０２に装着されている構成要素は回転中心２０６の周りを回転することができる。しかしながら、撮像対象２０４に対する投影角度が時間の関数として変化するような幾つかの実施形態では、装着されている構成要素が、円の切片ではなく一般的な曲線に沿って移動してもよい。従って、ガントリ１０２の回転及びＸ線源１０４の動作は、Ｘ線源１０４の所望のビュー角度からの投影データを取得するようにシステム２００の制御機構２０８によって制御され得る。一実施形態では、制御機構２０８は、Ｘ線源１０４に電力及びタイミング信号を供給するＸ線制御器２１０と、ガントリ１０２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御器２１２とを含み得る。制御機構２０８はまた、検出器素子２０２からのアナログ・データを標本化して、後続の処理のためにこのアナログ・データをディジタル信号へ変換するデータ取得システム（ＤＡＳ）２１４を含み得る。
【００１５】
ＤＡＳ２１４によって標本化されてディジタル化されたデータは、コンピュータ２１６に入力され得る。コンピュータ２１６はこのデータを大容量記憶２１８、又はフロッピ・ディスク・ドライブ、読み書き用コンパクト・ディスク（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）ドライブ若しくはディジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）ドライブのような他の記憶媒体に記憶させることができる。この記憶媒体を用いて、標本化されてディジタル化されたデータをフロッピ・ディスク、コンパクト・ディスク、又はＤＶＤのような着脱式媒体に読み書きすることができる。一実施形態ではこれらの装置及び記憶媒体を用いて、システム２００から、通信網を介してコンピュータ２１６に結合されて連絡している他の装置に取得された投影データを転送してさらなる処理に供することができる。代替的には、これらの装置及び記憶媒体を用いて機械可読の命令を入力することができ、これらの命令をコンピュータ２１６によって処理することができる。
【００１６】
さらに、操作者が対象の画像及び関連するデータを観測することを可能にするために、コンピュータ２１６に表示器２２０を結合して連絡させることができる。一実施形態では、コンピュータ２１６は、キーボード（図示されていない）を含み得るコンソール２２２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ことができる。コンピュータ２１６は、操作者が供給した又はシステムが定義した命令及びパラメータを用いて、制御信号及び情報をＤＡＳ２１４、Ｘ線制御器２１０及びガントリ・モータ制御器２１２の１又は複数に与えることができる。加えて、コンピュータ２１６はまた、コンベヤ・システム制御器又はテーブル・モータ制御器２２４を動作させることができ、するとこの制御器２２４がコンベヤ・システム又は電動式テーブル２２６を制御する。テーブル・モータ制御器２２４は、ガントリ１０２において患者のような対象２０４を適当に配置する電動式テーブル２２６を移動させて、対応する予備的画像データを取得することができる。予備的画像データは、例えば対象の構造、厚み、離心率、密度、質量、又はこれらの組み合わせのような対象パラメータを含み得る。予備的画像データはさらに、検出器素子２０２のパイル・アップ挙動のようなシステム・パラメータ、及び放射線源１０４及び検出器素子２０２の一方又は両方に関連する１又は複数の動作パラメータを含み得る。
【００１７】
具体的には、放射線源１０４に関連する１又は複数の動作パラメータとしては、ビュー角度、電流構成（ｍＡ）、電圧構成（ｋＶｐ）、時間構成、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。同様に、検出器素子２０２に関連する１又は複数の動作パラメータとしては、対応するエネルギ・ビンの数、対応するエネルギ・ビン閾値、検出器素子２０２のパイル・アップ挙動、放射線源１０４の特定のビュー角度に対応する検出器素子２０２での決定された線束、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。本発明の手法の各観点によれば、コンピュータ２１６は、取得された予備的画像データに基づいて、放射線源１０４及び検出器素子２０２に関連する望ましい動作パラメータを決定することができる。コンピュータ２１６はさらに、望ましいパラメータを決定するときに事前情報を用いることができる。
【００１８】
事前情報は、放射線源１０４及び検出器素子２０２に関連しておりＸ線源１０４の特定のビュー角度に対応する１又は複数の予め決定されたパラメータの間の相関のような決定される情報を含み得る。例として述べると、事前情報は、放射線源の特定のビュー角度１０４に対応する検出器素子２０２での決定された線束率と、放射線源１０４に対応するｍＡ及びｋＶｐとの間の相関を含み得る。代替的には、事前情報はまた、予備的画像データ、及びＣＴ走査の前に取得され又は操作コンソール２２２を介して利用者によって入力された走査対象２０４についての任意の情報を含み得る。例として述べると、スカウト走査が、対象の寸法、対象の形状及び対象の密度プロファイルを確定することができる。このスカウト走査から取得された予備的画像データを用いて、特定のビュー角度に対応する検出器素子２０２での線束率、並びにＸ線源１０４に対応するｍＡ及びｋＶｐを推定することができる。
【００１９】
加えて、コンピュータ２１６はこのように、取得された予備的画像データを事前情報と共に用いて、イメージング・システム２００に対応する取得系列及び複数の線束レベル・プロファイルを制御することができる。例として述べると、一実施形態では、コンピュータ２１６は、対象２０４の相対的に厚みのある部分に対応する画像データを取得するのに望ましい最適な放射線源１０４の動作パラメータとして、高ｋＶｐ及び高ｍＡを選択することができる。代替的には、コンピュータ２１６は、対象２０４の相対的に厚みのない部分に対応する画像データを取得するのに最適な放射線源１０４の動作パラメータとして低ｋＶｐ及び低ｍＡを選択することができる。本書で用いられる「対象の厚みのある部分」との用語は、対象２０４の他の部分に比較して対象２０４を通過するときのＸ線ビーム１０６及び対応するＸ線束の減弱が相対的に大きくなるような対象２０４の部分を指す。一実施形態では、厚みのある部分によって生ずる減弱は、近似的にｅｘｐ（−０．２＊Ｔ）をファクタとしていてよく、式中、ｅｘｐは指数関数であり、Ｔはセンチメートル単位で測定される水等価厚みであり得る。例として述べると、厚みのある部分は、水等価減弱が２０ｃｍ〜２５ｃｍよりも大きい部分に相当し、線束減弱が約９８％〜９９％であることを特徴とすることができ、この場合には対象２０４に入射する線束の１％〜２％未満が検出器１０８に到達する。同様に、本書で用いられる対象の「厚みのない部分」との用語は、対象２０４の他の部分に比較して対象２０４を通過するときのＸ線ビーム１０６の減弱が相対的に小さくなるような対象２０４の部分を指す。例として述べると、厚みのない部分は、水等価減弱が１５ｃｍ〜２０ｃｍ未満である部分に相当し、線束減弱が約９５〜９８％であることを特徴とすることができ、この場合には対象２０４に入射する線束の約２％〜５％のみが検出器１０８に到達する。
【００２０】
さらに、幾つかの実施形態では、多数の放射線源を用いて対象２０４の様々な部分を照射することができる。この目的のために、コンピュータ２１６は多数の放射線源の各々を異なるｍＡにおいて独立に動作させて仮想的なボウタイ・フィルタを具現化することができる。仮想的なボウタイ・フィルタは、相対的に高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を必要とするような対象２０４の部分が相対的に高い線束を受け得るように対象２０４に入射する線束を成形するのに用いられ得る。典型的には、対象２０４の中心が、対象２０４の他部分に比較して厚みを有する場合があり、従って効率のよいデータ取得のためには相対的に高いＳＮＲを要求し得る。従って、一実施形態では、仮想的なボウタイ・フィルタは、対象２０４の中心に向かうほど線束が多くなり、対象２０４の辺縁に向かうほど線束が少なくなるように線束を成形することができる。また、コンピュータ２１６は、高品質ＣＴ画像を再構成するのに十分な情報を与えるために、対象２０４の様々な部分の重なり合ったビューを取得するように多数の放射線源を独立に構成設定することができる。
【００２１】
加えて、コンピュータ２１６はまた、取得された予備的画像データ及び事前情報に基づいて検出器素子２０２の望ましい動作モードを決定することができる。具体的には、コンピュータ２１６は、放射線源１０４の特定のビュー角度に対応する検出器素子２０２でのＸ線束を決定することができる。典型的には、相対的に厚みの小さい対象２０４の部分が検出器素子２０２と放射線源１０４との間に介在している場合には、検出器素子２０２では高いＸ線束を観測し得る。代替的には、対象２０４の相対的に厚みの大きい各部分に対応する検出器素子２０２では相対的に低いＸ線束を観測し得る。前述のように、フォトン計数（ＰＣ）モードで動作する検出器素子２０２は、高いＸ線束において飽和を蒙り得る一方、エネルギ積算型（ＥＩ）モードで動作する検出器素子２０２は、低いＸ線束において電子雑音を蒙り得る。従って、コンピュータ２１６は、望ましいシステム性能を達成するために、決定された線束に基づいてＰＣモード、ＥＩモード、又はこれらの組み合わせの間で検出器素子２０２の１又は複数を切り換えることができる。
【００２２】
しかしながら、本発明の手法のさらに他の幾つかの観点によれば、システム２００は、放射線源１０４の特定のビュー角度に対応する放射線源１０４及び検出器素子２０２の望ましい各動作モードを選択する適応型制御器２２８を含み得る。具体的には、適応型制御器２２８は、放射線源１０４及び検出器素子２０２に関連する決定されたパラメータに基づいて望ましい各動作モードを選択することができる。かかる実施形態では、計算装置２１６は、放射線源１０４及び検出器素子２０２の望ましい各動作モードを選択するステップを実行しなくてよい。代わりに、適応型制御器２２８が選択を行なうことができる。適応型制御器２２８はさらに、望ましいシステム性能を達成するために、放射線源１０４、及び検出器素子２０２の１又は複数を、選択された各動作モードの間で切り換えることができる。この目的のために、適応型制御器２２８は、選択された各動作モードの間で放射線源１０４、及び検出器素子２０２の１又は複数を切り換える切り換えインタフェイスのような付加的な回路を含み得る。代替的には、適応型制御器２２８は、ディジタル信号をＸ線制御器２１０及びＤＡＳ２１４に送信して、選択された各動作モードの間で放射線源１０４、及び検出器素子２０２の１又は複数を切り換えることができる。
【００２３】
例として述べると、適応型制御器２２８は、切り換えインタフェイスを用いて高ｋＶｐ、低ｋＶｐ、高ｍＡ、低ｍＡ、又はこれらの組み合わせの間での放射線源１０４の高速切り換えを行なって、効率のよい画像再構成のための投影データを取得することができる。一実施形態では、放射線源１０４の高速切り換えは毎ビュー単位で生ずることができ、典型的にはビュー周期の１／１０程度であってよい。幾つかの実施形態では、放射線源１０４の高速切り換えは０．２ミリ秒〜２ミリ秒程度で生じ得る。さらに、適応型制御器２２８は、高ｋＶｐと低ｋＶｐとの間で交互に放射線源１０４を切り換えることができる。一実施形態では、適応型制御器２２８は、各々の高ｋＶｐビューに続いて二つの隣接する低ｋＶｐビューが生ずるように切り換えを行なうことができる。具体的には、適応型制御器２２８は、検出器素子２０２の線束が対象２０４の相対的に高減弱の部分から画像データを取得するＰＣモードの高検出器量子効率（ＤＱＥ）動作に対応するように、検出器素子２０２の動作モードを選択することができる。この目的のために、適応型制御器２２８は、放射線源１０４の特定のビュー角度に対応する検出器素子２０２での線束を決定することができる。さらに、適応型制御器２２８はまた、検出器素子２０２の１又は複数を決定された線束に基づいてＰＣモードとＥＩモードとの間で切り換えて、最終的な画像データを取得することができる。
【００２４】
続いて、ＤＡＳ２１４は、放射線源１０４及び検出器素子２０２の選択された動作モードを用いることにより、対象２０４の少なくとも一部に対応する所望の画像データを取得することができる。本発明の手法の各観点によれば、最終的な画像データは、予備的画像データ及び事前情報と共に画像再構成器２３０に伝達され得る。画像再構成器２３０はさらに、放射線源１０４及び検出器素子２０２の望ましい各動作モードを選択する根拠として用いられる１又は複数の規準に関連する情報を、例えば計算装置２１６から受け取ることができる。さらに、画像再構成器２３０は、最終的な画像データに基づいて対象２０４の基底集合画像を再構成するための１又は複数の規準に対応する情報を用いることができる。この目的のために、画像再構成器２３０は、事前情報、予備的画像データ、放射線源１０４及び検出器素子２０２の決定されたパラメータ、並びに放射線源１０４及び検出器素子２０２の選択された動作モードに基づいて、対象２０４の少なくとも一部の物質分解を行なうことができる。画像再構成器２３０はさらに、望ましいシステム性能を達成するために、最終的な画像データを処理することができ、これにより処理済み画像データを生成する。続いて、画像再構成器２３０は、処理済み画像データに基づいて対象２０４の高品質画像を再構成する。高品質画像を再構成するのに望ましい画像データを取得するように放射線源１０４及び検出器素子２０２を構成設定する例示的な方法について、図３を参照してさらに詳細に説明する。
【００２５】
図３に移ると、図２のＣＴイメージング・システム２００のようなイメージング・システムにおいて対象２０４（図２を参照されたい）のような対象に対応する所望の画像データを取得する例示的な方法を表わす流れ図３００が示されている。この方法は、コンピュータ実行可能な命令が、メモリ記憶装置を含めローカル及びリモートに位置するコンピュータ記憶媒体の何れか又は両方に配置され得るという一般的な環境において記述され得る。さらに、図３では、方法は論理フローの図式におけるブロックの集合として示されており、この図式は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにおいて具現化され得る一連の動作を表わしている。様々な動作をこれらのブロックに示して、予備的データの取得、放射線源及び検出器素子の望ましい各動作モードの選択、及び最終的な画像データの取得段階時に一般に実行される作用について説明する。ソフトウェアの環境では、各ブロックは、１又は複数の画像プロセッサによって実行されると所載の動作を実行するコンピュータ命令を表わす。この方法を説明する順序は制限として解釈されるべきではなく、また任意の数の所載のブロックを任意の順序で組み合わせて、本書に開示される方法又は等価な代替的方法を具現化することができる。加えて、本書に記載される主題の要旨及び範囲から逸脱することなく個々のブロックをこの方法から消去してもよい。
【００２６】
方法はステップ３０２から開始し、対象の少なくとも一部に対応する予備的画像データを取得することができる。前述のように、予備的画像データは、例えば対象の構造、厚み、離心率、密度、質量、又はこれらの組み合わせのような対象パラメータを含み得る。一実施形態では、予備的画像データはさらに、システム・パラメータを含み得る。例として述べると、システム・パラメータは、図２の検出器１０８のような検出器のパイル・アップ挙動、及び図２の放射線源１０４のような放射線源に対応する１又は複数の動作パラメータを含み得る。予備的画像データは、例えば解剖学的データを得るためのスカウト走査を用いることにより、利用者入力を介して、又はこれらの組み合わせによって取得され得る。また、幾つかの実施形態では、解剖学的データを評価し、結合して対象パラメータを決定してもよいが、所要の撮像形式、ｍＡ値及びｋＶｐ値、並びに最終画像の望ましい品質のようなシステム・パラメータは利用者によって入力されてもよい。
【００２７】
一旦、予備的画像データが取得されたら、ステップ３０４に示すように、特定のビュー角度に対応する放射線源の望ましいパラメータを決定することができる。この目的のために、取得された予備的画像データを事前情報と共に評価して、望ましいパラメータを決定することができる。前述のように、事前情報は、放射線源の特定のビュー角度に対応する検出器での決定された線束率と、放射線源に対応する電圧及び電流構成との間の相関を含み得る。この評価の結果によって、特定のビュー角度において取得される対象の特定の部分に対応する期待線束レベルを決定することができる。従って、取得系列及び放射線源の動作パラメータが、所望の画像データを取得するように制御され得る。
【００２８】
例として述べると、取得された予備的画像データが対象の厚みのある部分に対応している場合には、放射線源１０４の望ましい動作パラメータは、高ｋＶｐ及び高ｍＡを含むように決定され得る。代替的には、予備的画像データが対象の厚みのない部分に対応している場合には、放射線源１０４の望ましい動作パラメータは、低ｋＶｐ及び低ｍＡを含むように決定され得る。さらに、幾つかの実施形態では、多数の放射線源を用いて、対象の様々な部分を照射することができる。本発明の手法の各観点によれば、多数の放射線源の各々を異なるｍＡ、異なるｋＶｐ、又はこれらの組み合わせにおいて独立に動作させて、対象の所望の部分に対応する画像データを取得することができる。このように、検出器を、異なるビュー角度について決定される異なる動作パラメータに基づいて異なる動作モードで動作させることができる。
【００２９】
同様に、ステップ３０６では、放射線源の特定のビュー角度に対応する検出器の望ましいパラメータを決定することができる。前述のように、検出器の望ましいパラメータは、取得される予備的画像データ及び事前情報に基づいて決定され得る。かかる状況では、予備的画像データはまた、例えばエネルギ・ビンの数及び対応する閾値、並びに検出器に関連する利用可能な計数モードに対応し得る。一実施形態では、対象パラメータ及びシステム・パラメータのような予備的画像データ、並びに望ましいシステム性能値を、イメージング・システムに結合されて連絡しているデータ保管庫に記憶させておくことができる。データ保管庫に記憶される望ましいシステム性能値としては、例えば望ましいＤＱＥ、望ましい雑音レベル、対象に伝達される決められた放射線量限度、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。データ保管庫はまた、放射線源の特定のビュー角度に対応する検出器での決定された線束率と、対応するｋＶｐ値及びｍＡ値との間の予め決定された相関を記憶しておくこともできる。記憶されたデータの評価に基づいて、検出器に対応する１又は複数の望ましいパラメータを決定することができる。さらに、ステップ３０８では、放射線源及び検出器について決定される望ましいパラメータに基づいて、放射線源及び検出器に関連しており特定のビュー角度に対応する望ましい各動作モードを選択することができる。一実施形態では、望ましい動作モードの選択は、イメージング・システムのモデルに基づくものであってよい。例として述べると、イメージング・システムのモデルは、対象に投与され得る合計放射線量限度の制約の範囲内で放射線源の任意のビュー角度について用いられるべき最高のＤＱＥ及び最低の雑音パラメータを確定することを目的とし得る。
【００３０】
続いて、ステップ３１０に示すように、対象の少なくとも一部に対応する最終的な画像データが、放射線源及び検出器に対応する選択された各動作モードを用いて取得され得る。最終的な画像データを用いて高品質画像を再構成することができる。取得された最終的な画像データを用いることにより高品質画像を再構成する方法について、図４に関してさらに詳細に説明する。
【００３１】
ここで図４を参照すると、図３に関して説明した例示的な方法を用いて取得される最終的な画像データを用いて画像を再構成する例示的な方法を表わす流れ図４００が示されている。この目的のために、ステップ４０２において、対象の物質分解を行なうことができる。具体的には、一実施形態では、物質分解は、図３のステップ３０２において取得された予備的画像データ、事前情報、放射線源及び検出器の決定されたパラメータ、並びに図３に関して説明した例示的な方法を用いて決定された選択された各動作モードに基づくものであってよい。また、対象の物質分解は、対象の関連部分に対応する画像データを取得するのに用いられる特定の条件及びパラメータの評価を容易にすることができる。
【００３２】
さらに、ステップ４０４では、複数のビュー角度から取得されるデータを処理して、良好な品質の再構成のための関連情報を得ることができる。具体的には、検出器のパイル・アップ挙動のような取得されるシステム・パラメータの効果を、物質分解及び画像再構成を行なうときに加味することができる。加えて、検出器及び放射線源１０２のような放射線源の望ましい各動作モードを選択するための１又は複数の規準を、画像再構成時に評価することができる。例として述べると、一つのビューに対応する撮像データが低ｍＡにおいて取得され、もう一つのビューに対応する撮像データが高ｍＡにおいて取得された場合には、再構成アルゴリズムは、これらの異なるビューに対応する決定されたパラメータの差を収容するように、取得されたデータの予備補正を行なうことができる。さらにまた、対象の被撮像領域の厚みが変化するため異なるビューを横断して混入する雑音を、各々のビューに対応する雑音を等化することにより最小化することができる。この目的のために、これらのビューの各々を結合して最終画像にすることができる。加えて、各々のビューからの雑音を直角位相で加算し、これにより全てのビューを横断して雑音を等化して、最終画像を最低限の雑音で形成することができる。このようにして、予備補正は、対象の最終画像を再構成するのに用いられ得る処理済み画像データを生成する。
【００３３】
処理済み画像データは、検出器限度、取得された予備的画像データ、及び選択された各動作モード等についての情報を与えるので、対象画像を再構成するための十分な関連情報を得ることができる。従って、ステップ４０６では、処理済み画像データを用いて、図２の画像再構成器２３０のような再構成ユニットに、対象の高品質画像の再構成のための十分な情報を与えることができる。尚、低ｍＡビューに対応する処理済み画像データを用いて、従来であれば検出器飽和を蒙っている領域に対応する情報を与え得ることが特記され得る。代替的には、高ｍＡビューに対応する処理済み画像データを、対象の画像を再構成するために主として用いることができる。具体的には、一実施形態では、少なくとも一つのビューにおいてＰＣ検出器に関連する１又は複数のエネルギ・ビンに対応する画像データを用いて対象の基底集合画像を再構成することができる。代替的には、特定のビューについてのエネルギ・ビン・データを、異なるｋＶｐを有する隣接したビューに対応する画像データと組み合わせることにより、基底集合を各々のビューについて算出することができる。一般的には、各々のビューについての基底集合は、現在のビュー及び隣接したビューについて検出器に対応する利用可能な全エネルギ・ビンに対応する情報を用いて算出され得る。
【００３４】
従って、上で本書に開示される例示的なシステム及び方法は、対象の画像の高品質再構成を容易にする画像データを取得する効率のよい手法を開示する。この目的のために、例示的なシステムは、１又は複数の放射線源のｋＶｐ及びｍＡ制御の高速切り換えを検出器及び放射線源の望ましい構成設定と結合する。放射線源の様々なビュー角度に対応する望ましい構成設定は、従来であれば飽和する領域からでも十分な撮像データの取得を容易にし、これにより対象の様々な部分の効率のよい再構成を可能にする。具体的には、例示的なシステムは、予備走査を用いることにより対象の各々の部分に対応する望ましい線束値を決定することができる。異なる線束率についての放射線源及び検出器のパラメータの間の記憶されている相関に基づいて、システムは、対象の特定の部分に対応する撮像データを取得するのに望ましい放射線源及び検出器の各動作モードを選択することができる。各動作モードは、ＰＣデータ又はＥＩデータの少なくとも一方が取得の領域において利用可能になるように選択され得る。各動作モードのかかる予測型選択は、相対的に低い放射線量であってもさらに高速の走査及び効率のよい物質識別能力を容易にする。
【００３５】
このように、開示される手法は、従来のＰＣ検出器の線束率限度を実質的に克服することができる。加えて、システムは、異なる位置から発火され得る多数の線源スポットを用いることにより、複数のビュー角度からの十分な関連データの取得を保証することができる。従って、開示される手法は、高線束及び低線束の両領域が検出器において近接した位置に高速で時間的に連続して出現するような肺野の冠状血管を撮像するための検出器設定の効率のよい構成設定を可能にすることができる。幾つかの実施形態では、開示される手法を用いて、改善された撮像を達成するためにシステムに配設されている濾波を制御することもできる。濾波は、線源と対象との間に配置されてＸ線エネルギ・スペクトルを成形する１又は複数の物質層に対応し得る。例として述べると、１又は複数の層を成す銅を濾波として用いて、対象に達する前にＸ線ビームから低エネルギのフォトンを除去することができる。このように、線源ｍＡ及びｋＶｐの高速制御、並びに濾波を、ＥＩ及び多重ビンＰＣの両方を行なうことが可能な構成設定自在型検出器読み出しと組み合わせることにより、システムは、アーティファクトを含まないスペクトル撮像を確実に行なうことができる。
【００３６】
本書では発明の幾つかの特徴のみを図示して説明したが、当業者には多くの改変及び変形が想到されよう。従って、特許請求の範囲は、発明の要旨に含まれるような全ての改変及び変形を網羅するものと理解されたい。
【符号の説明】
【００３７】
１００  イメージング・システム
１０２  ガントリ
１０４  放射線源
１０６  Ｘ線放射線
１０８  検出器アレイ
２０２  検出器素子
２０４  対象
２０６  回転中心
２０８  制御機構
２１０  Ｘ線制御器
２１２  ガントリ・モータ制御器
２１４  データ取得システム
２１６  コンピュータ
２１８  大容量記憶
２２０  表示器
２２２  コンソール
２２４  コンベヤ・システム／テーブル・モータ制御器
２２６  コンベヤ・システム／テーブル
２２８  適応型制御器
２３０  画像再構成器
３００  対象に対応する所望の画像データを取得する方法を表わす流れ図
４００  最終的な画像データを用いて画像を再構成する方法を表わす流れ図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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