(57)【要約】  検査領域（２０）のまわりを回転するＸ線源（１６）を含む診断撮像システム。患者台（３０）の上に配置された被験体は検査領域（２０）内を長手方向に直線移動させられる。Ｘ線源（１６）が選択された角位置、たとえば６時および１２時においてパルス作動させられ、検査領域（２０）内を直線移動させられている被験体を通るＸ線を送信する。送信された放射線は放射線検出器（２２）によって検出され、画像プロセッサ（５２）によって再構成されて二次元投影予備スキャン画像を与える。被験体の輪郭が計算され、それを線量計算プロセッサ（６０）が放射線減衰データとともに用いて一定の画像品質を与えるために必要とされる最小放射線線量を決定する。
2007526782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験体を支持する手段と、
該支持手段を検査領域を通じて直線運動させる手段と、
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源を前記検査領域のまわりに回転させる手段と、
被験体が前記検査領域を直線運動する間、被験体のまわりの選択された角位置で前記Ｘ線源をパルス作動させて被験体を通過する放射線を送信させるよう前記Ｘ線源を制御する手段と、
被験体を通過した送信された放射線を検出する手段と、
被験体が前記検査領域を直線運動する間、前記選択された角位置で前記Ｘ線源がパルス作動されたときに検出される放射線から被験体の予備スキャンを再構成する手段、
とを有することを特徴とする、診断撮像システム。
【請求項２】
前記放射線制御手段がＸ線源コントローラを含むことを特徴とする、請求項１記載の診断撮像システム。
【請求項３】
前記直線運動と動作的に接続され、選択された速度で前記被験体支持手段を運行させる検査台モーター制御手段、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載の診断撮像システム。
【請求項４】
前記選択された角配位で前記Ｘ線源による放射をパルス化するＸ線源コントローラと、
前記Ｘ線管のパルス作動に同調して被験体を前記検査領域中を直線運動させる検査台モーター制御手段、
とを制御するシステムコントローラ、
をさらに含むことを特徴とする、請求項３記載の診断撮像システム。
【請求項５】
前記システムコントローラおよび前記Ｘ線源コントローラが前記Ｘ線源に回転のたびに少なくとも６時および１２時のうちの一方においてパルス作動させることを特徴とする、請求項４記載の診断撮像システム。
【請求項６】
放射線が６時および１２時の両方においてパルス発生されることを特徴とする、請求項５記載の診断撮像システム。
【請求項７】
前記Ｘ線放射源コントローラが前記放射線源を回転ごとに複数の選択された角位置においてパルス作動させることを特徴とする、請求項４記載の診断撮像システム。
【請求項８】
前記角位置が９度回転ごとに固定されていることを特徴とする、請求項７記載の診断撮像システム。
【請求項９】
被験体輪郭を計算する手段、
をさらに含むことを特徴とする、請求項７記載の診断撮像システム。
【請求項１０】
前記検出手段によって受信された送信放射線が該放射線の減衰を示し、
減衰データおよび被験体輪郭に基づいて放射線線量を決定する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項９記載の診断撮像システム。
【請求項１１】
前記線量計算をコンピュータ断層撮影スキャンのためのパラメータに変換する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１０記載の診断撮像システム。
【請求項１２】
被験体を受け入れる検査領域を定義する静止ガントリーと、
前記検査領域のまわりを回転する回転ガントリーと、
前記静止ガントリー中で前記回転ガントリーを支持するための空気ベアリングおよび磁気ベアリングのうちの一つ、
とをさらに含むことを特徴とする、請求項１記載の診断撮像システム。
【請求項１３】
被験体支持体を支持し、検査領域を通じて直線運動させ、
Ｘ線放射源を前記検査領域のまわりに回転させ、
被験体が前記検査領域を直線運動する間、被験体のまわりの選択された角位置で前記Ｘ線源をパルス作動させて被験体を通過する放射線を送信させるよう前記Ｘ線源を制御し、
被験体を通過した送信された放射線を検出し、
被験体が前記検査領域を直線運動する間、前記選択された角位置で前記Ｘ線源がパルス作動されたときに検出される放射線から被験体の予備スキャンを再構成する、
ことを有することを特徴とする、予備スキャンを生成する方法。
【請求項１４】
前記被験体支持体が選択された速度および配向で運行するよう前記被験体支持体の位置および運動を制御する、
ことをさらに含むことを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
Ｘ線源を選択された速度で回転させ、
前記Ｘ線源が回転して前記選択された角位置を通過する際に前記検査領域を通過する放射線を送出するようＸ線をパルス発生させ、
前記Ｘ線源を回転させてパルス作動させるのに合わせて被験体支持体を移動させる、
ことをさらに含むことを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｘ線源を回転のたびに少なくとも６時および１２時のうちの一方においてパルス作動させる、
ことをさらに含むことを特徴とする、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記Ｘ線源を回転のたびに６時および１２時のそれぞれにおいてパルス作動させる、
ことをさらに含むことを特徴とする、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｘ線源を回転ごとに複数の選択された角位置においてパルス作動させる、
ことをさらに含むことを特徴とする、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記角位置が９度回転ごとに固定されていることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
被験体輪郭を計算する、
ことをさらに含むことを特徴とする、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
被験体が非一様な幾何学形状を有しており、さらに：
被験体吸収輪郭を生成するために減衰データを収集し、
前記減衰データおよび被験体輪郭に基づいて一定の画像品質が得られるよう最適な放射線線量を決定する、
ことをさらに含むことを特徴とする、請求項２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断用撮像技術に関するものである。特にコンピュータ断層撮影、それもパルスＸ線源を用いたものに用途があり、特にその関連で説明される。しかし、本発明はパルス発生可能な回転放射線源を用いた他の撮像装置においても用途を見出すことであろう。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）による撮像は典型的には、検査領域を横切る扇形ビーム、楔形ビームまたは円錐形ビームのＸ線を生成するＸ線源を用いる。検査領域に配置された被験体は通過するＸ線の一部と相互作用して吸収する。検出素子の配列を含む一次元または二次元の放射線検出器がＸ線源の反対側に配置されており、透過したＸ線を検出し、その強度を測定する。
【０００３】
典型的には、Ｘ線源および放射線検出器は回転ガントリーの互いに反対側に設置され、ガントリーが回転して被験体の角度範囲からの投影像が得られるようになっている。構成によっては、Ｘ線源が回転ガントリー上に設置される一方、放射線源は静止ガントリー上に設置される。いずれの構成においても、投影像はフィルタ補正逆投影または被験体もしくはその選択部分の三次元画像表現を生成するための他の再構成法を使って再構成される。
【０００４】
ＣＴスキャンを行うのに先立ち、関心のある領域の位置を特定し、精密にスキャンパラメータを決定するなどのために予備スキャンが実施される。ガントリーは回転については固定され、Ｘ線管を作動させて患者台を軸方向に動かし、二次元投影すなわち予備スキャンを生成する。典型的にはＸ線管は１２時または６時の位置に固定され、被験体の台が長手方向に駆動される。別の場合には、Ｘ線管は３時または９時の位置に固定される。時にはＸ線管は被曝を減らすためにエネルギーを下げて動作する。
【０００５】
スキャンを速くするためにより高速にＣＴスキャナを回転させたいという継続的な要求がある。しかし、高速回転ガントリーが設定された速度まで加速し、停止点まで減速するには長い時間、あるいは多大なエネルギーが必要になり、予備スキャンのために始動・停止されるのは望ましくなくなる。より高速の加速・制動システムのためのより大きなモーターはスキャナのコスト、複雑さを引き上げ、信頼性を低下させる。さらに、一部の高速ベアリングシステムは選択された静止位置で停止するのに好都合ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述のことを含むさまざまな問題を克服する新しい改良された装置および方法を考察する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある側面によれば、診断用撮像システムが開示される。ある手段が被験体を支持する。ある手段が該支持された被験体を検査領域を通じて直線運動させる。Ｘ線源が検査領域のまわりを回転する。ある手段が、被験体が検査領域を直線運動する間、被験体のまわりの選択された角位置でＸ線源をパルス作動させて被験体を通過する放射線を送信させるのを制御する。ある手段が被験体を通過した送信された放射線を検出する。ある手段が、被験体が検査領域を直線運動する間、前記選択された角位置でＸ線源がパルス作動されたときに検出される放射線から被験体の予備スキャンを再構成する。
【０００８】
本発明のある別の側面によれば、予備スキャンを生成するための方法が提供される。支持された被験体が検査領域を通じて直線運動させられる間、Ｘ線源がそのまわりを回転させられる。Ｘ線源は、被験体が検査領域を直線運動する間、被験体のまわりの選択された角位置でパルス作動して被験体を通過する放射線を送信するよう制御される。被験体を通過した放射線は、被験体が検査領域を直線運動する間、前記選択された角位置で放射線検出器によって検出される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一つの効果は、患者の減衰プロファイルの精度が向上することにある。
【００１０】
本発明のもう一つの効果は、より精確なスキャン前プロファイルおよび患者にとってより安全なＸ線被曝プロファイルにある。
【００１１】
本発明のさらにもう一つの効果は、患者による吸収のみならず患者台の吸収をも取り入れることのできる一定した画像品質のスキャンを生成できるということである。
【００１２】
本発明のさらにもう一つの効果は、コスト削減にある。
【００１３】
本発明のさらなる効果や恩恵は、通常の当業者には、好ましい諸実施形態の以下の詳細な説明を読み、理解することによって明らかとなることであろう。
【００１４】
本発明はさまざまな構成要素および構成要素の配置において、またさまざまなステップおよびステップの配置において実現することができる。図面は単に好ましい実施形態を説明する目的のためであって、本発明を限定するものと解釈されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１を参照すると、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像装置すなわちスキャナ１０は、回転ガントリー１４を支持する静止ガントリー１２を含んでいる。Ｘ線管のようなＸ線源１６および線源コリメーター１８が協働して扇形、円錐形、楔形その他の形の、検査領域２０を横切ってＸ線検出器の配列２２に向かう方向のＸ線ビームを生成する。好ましくは、Ｘ線検出器２２は回転ガントリー上に設置されるが、任意的に回転ガントリーの周りの静止ガントリー上に設置されてもよい。レゾルバー２４が回転する回転ガントリーの角位置を判定する。回転ガントリーの回転は、高速機械的ベアリング、空気ベアリング、磁気ベアリングなどの上でモーター２６によって好ましくは２００ｒｐｍなどの高速で行われる。
【００１６】
被験体支持体すなわち患者台３０はモーター３２によって駆動されて検査領域２０内をＺ方向に沿った長手方向に動く。エンコーダ３４は、患者台３０の、放射線に対して実質透明だが完全に透明ではない患者支持面３６の動きを監視し、その軸上の位置を示す出力電気信号を与える。
【００１７】
オペレーターはグラフィカルユーザーインターフェースまたはその他のユーザーインターフェース手段４０を使用して予備スキャンパラメータ、撮像スキャンパラメータおよびその他のパラメータをシステムコントローラ４２に与える。システムコントローラはモーター２６を制御して回転ガントリー１４の回転速度を制御し、患者台モーター３２を制御して被験体の送りおよび位置を制御する。より具体的には、システムコントローラ４２は、ガントリーおよび患者台モーターならびにＸ線管を予備スキャンの間制御する予備スキャンコントローラ４４と、これらのモーターおよびＸ線管をボリューム診断用撮像スキャンの間制御する３Ｄ画像コントローラ４６とを含んでいる。好ましくは、スキャンメモリ４８に、あらかじめ選択可能な予備スキャンシーケンスおよび撮像スキャンシーケンスの選択肢が読み込まれている。
【００１８】
予備スキャンまたはボリュームスキャンの間に生成される検出器２２からのデータはバッファメモリ５０に伝達される。このデータが、レゾルバー２４からのガントリー角位置およびエンコーダ３４からの患者台位置とともに、直接またはバッファメモリ５０を通じて画像プロセッサ５２に供給される。画像プロセッサ５２はバッファスキャンデータを予備スキャンプロセッサ５４に伝達し、該予備スキャンプロセッサ５４が一つまたは複数の二次元予備スキャン画像を生成する。診断用のボリュームスキャンの間、画像プロセッサ５２は前記のデータ、角、位置の情報を３Ｄ画像処理システム５６に伝達する。予備または３Ｄ画像処理システムからのデータはビデオプロセッサ５８により表示に適切な形にされ、ユーザーインターフェース４０のディスプレイ端末に伝達される。
【００１９】
線量計算プロセッサ６０はユーザーインターフェース上に指示された予備スキャンまたは該予備スキャンの一領域を解析して診断用の撮像スキャンのための推奨されるスキャンパラメータを解析する。推奨パラメータはシステムコントローラ４２に伝達され、ユーザーインターフェース４０上に表示され、オペレーターが推奨スキャンパラメータを見て調整できるようになっている。
【００２０】
図２を参照すると、ある実施形態では、予備スキャンコントローラはＸ線管１６を、該Ｘ線管１６が６時および１２時といった決まった角位置に到達するたびにパルス作動させる。予備スキャンコントローラはさらに患者台モーター３２を制御して、半回転ごとに患者台３０が照射済み断面の分だけ前進するようにする。任意的に、１２時および６時のスキャンは重なり合ってもよい。その場合、予備画像プロセッサ５４が重なり部分のデータを平均するか、あるいは他の仕方で混合する。
【００２１】
別の実施形態では、Ｘ線管１６は１２時（または６時）でのみパルス作動され、患者台３０の送りは前記の半分の速さとなる。
【００２２】
別の実施形態では、Ｘ線管１６は３時および９時にパルス作動され、垂直投影予備画像および水平投影予備画像を同時に生成する。
【００２３】
図３を参照すると、別の実施形態において、Ｘ線管１６は患者のまわりの多数の位置においてパルス作動される。さまざまな角における追加的な予備画像が生成される。好ましくは、追加的な角位置においてＸ線管１６をパルス作動させることによって生成されるデータが患者の輪郭を決定するために使われる。Ｘ線管１６が患者の輪郭情報を得るためだけにパルス作動する場合には、Ｘ線管１６は患者の被曝量を少なくするためより低エネルギーでパルス作動することができる。輪郭を決定する際、検出されたデータは被験体が存在するか否かを区別するのに十分なだけの中間階調解像度があるだけでよく、患者のさまざまな組織を弁別する必要はない。投影予備スキャンと組み合わされた患者輪郭は線量計算プロセッサ６０によって、適切な線量を決定する一部として患者の密度を決定するために使われる。決定された線量から、スキャンパラメータ計算手段６２が提案されるスキャンパラメータを決定する。そのスキャンパラメータがスキャンメモリ４８に読み込まれ、ユーザーインターフェース４０上でオペレーターが見て修正できるよう表示される。
【００２４】
図４を参照すると、代表例としての予備スキャンコントローラ４４は、瞬時ガントリー角を選択されたガントリー角７２と比較するための比較手段７０を含む。該選択された角７２は、図２および図３との関連で述べたようにＸ線管がパルス作動される角を保存するバッファメモリから得られる。該バッファメモリはユーザーインターフェース４０から直接読み込まれるか、あるいは事前に選択された複数の予備スキャンパラメータおよび撮像スキャンパラメータを保存しているスキャンメモリ４８から読み込まれる。回転ガントリー１４が選択された角に達したことが感知されるたびに、前記比較手段７０がＸ線管パルス作動手段７４をして、Ｘ線管制御回路７６にＸ線管１６をパルス作動させるようにさせる。ガントリー速度制御７８および患者台速度制御８０はユーザーインターフェース４０から直接制御されるか、あるいはメモリ４８から事前に読み込まれた予備スキャンパラメータを用いて制御されて、患者台の送りと回転速度とを図２との関連で上述したように協調させる。
【００２５】
予備スキャン再構成プロセッサ９０は投影予備スキャンのそれぞれを集めて投影画像にし、この投影画像が予備画像メモリ９２に保存される。ビデオプロセッサ５８はメモリ９２から予備スキャンを選択的に引き出してユーザーインターフェース４０上に表示する。予備再構成プロセッサ９０はまた、上述したように被験体の輪郭を再構成し、その輪郭画像を前記予備画像メモリ９２に読み込ませる。輪郭画像および中間階調、したがって投影予備画像から、線量計算プロセッサ６０が推奨される撮像スキャンパラメータを計算する。これらの撮像スキャンパラメータはスキャンメモリ４８に与えられ、該スキャンメモリ４８は該スキャンパラメータを撮像スキャン制御４６に読み込ませる。好ましくは、該パラメータはまたユーザーインターフェース４０上でオペレーターにも表示され、オペレーターがパラメータに調整を加えたり、関心のある限定された領域を指示したりなどといったことができるようにする。Ｘ線管コントローラ９４はＸ線管制御７６をしてＸ線管１６を選択された強度パラメータで制御させる。ガントリー速度コントローラ７８′はガントリー速度を制御し、患者台速度コントローラ８０′は選択された撮像スキャンパラメータに従って患者台速度を制御する。
【００２６】
バッファメモリ５０からの診断画像データは３Ｄ画像プロセッサ５６に供給される。３Ｄ再構成プロセッサ１００は診断データを一つまたは複数の三次元ボリューム画像表現に再構成し、これがボリューム画像メモリ１０２に保存される。ビデオプロセッサ５８は三次元画像表現の選択された部分を引き出してユーザーインターフェース４０上に表示する。
【００２７】
典型的には、被験体は非一様な断面をもつ。被験体の薄い、すなわちより透過性の高い部分は所望の画像品質を生成するためにより少ない放射線ですむ。被験体の厚い、すなわちより透過性の低い部分は所望の画像品質を生成するためにより多くの放射線を必要とする。良好な画像品質を維持しつつＣＴスキャンの間の放射線線量を最小限にすることが望ましい。好ましい実施形態においては、スキャンデータは複数の角位置において収集される。線量計算プロセッサ６０が予備スキャンの減衰データに基づいて最適放射線線量を決定する。これにより、非一様断面をもつ被験体のスキャンまたは一連のスキャンを通じて「一定して画像品質」を維持しつつ低放射線線量の計画を可能にすることになる。
【００２８】
図５を参照すると、予備スキャンが完了（１１０）したのち、被験体の幾何学形状と患者台３０の直線運動との間の関係を有するデータ集合が取得される。被験体の放射線吸収特性を示す減衰データが得られ（１１２）、解析されて最適放射線線量を与える（１１４）。オペレーターが運転のスキャンモードを選択し、そのスキャンのパラメータを設定する。前記予備スキャンデータを利用し、一定した画像品質を与えるよう決定された最小放射線線量を適用してスキャンが実施される（１１６）。
【００２９】
本発明について好ましい実施形態を参照しつつ述べてきた。上記の詳細な記載を読み、理解することで他の者にも修正や変更が思いつくことであろう。本発明は、付属の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内にはいる限りそのようなすべての修正および変更を含むものと解釈されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】代表例としての診断用撮像装置を示している。
【図２】Ｘ線源が回転し、被験体が検査領域を直線運動する際に、１２時および６時の位置でパルス作動されるＸ線源を概略的に示す図である。
【図３】Ｘ線源が回転し、被験体が検査領域を直線運動する際に、いくつかの角位置でパルス作動されるＸ線源を概略的に示す図である。
【図４】当該システムを示す図である。
【図５】予備スキャンを生成するための好ましい方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像装置（スキャナ）
１２  静止ガントリー
１４  回転ガントリー
１６  Ｘ線管などのＸ線源
１８  線源コリメーター
２０  検査領域
２２  Ｘ線検出器
２４  レゾルバー
２６  ガントリーモーター
３０  患者台（被験体支持体）
３２  患者台モーター
３４  エンコーダ
３６  患者支持面
４０  ユーザーインターフェース
４２  システムコントローラ
４４  予備スキャンコントローラ
４６  ３Ｄ画像コントローラ（撮像スキャン制御）
４８  スキャンメモリ
５０  バッファメモリ
５２  画像プロセッサ
５４  予備スキャンプロセッサ
５６  ３Ｄ画像プロセッサ（３Ｄ画像処理システム）
５８  ビデオプロセッサ
６０  線量計算プロセッサ
６２  スキャンパラメータ計算手段
７０  比較手段
７２  選択された角位置
７４  Ｘ線管パルス作動手段
７６  Ｘ線管制御回路
７８  ガントリー速度制御
８０  患者台速度制御
９０  予備スキャン再構成プロセッサ
９２  予備画像メモリ
１００  ３Ｄ再構成プロセッサ
１０２  ボリューム画像メモリ
１１０  被験体の予備スキャンデータを取得
１１２  減衰データを取得
１１４  減衰データに基づき最適放射線線量を決定
１１６  予備スキャンデータを利用し、一定の画像品質を与えるよう決定された最小放射線線量を適用してスキャンを実行
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2007526782.tif 000009
2007526782.tif 000010