(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｘ線線量を普遍的な画質測定基準と関連付ける拡張型低コントラスト検出能コントラスト測定のシステムを提供する。【解決手段】放射線画像システムスキャナのコントラスト性能をその動作範囲にわたって、あらゆる患者サイズについて、オフラインキャリブレーションに基づいて特性決定し、スキャンされた各オブジェクトについて相対フラックスおよびコントラスト指数の順序対を用いて、各コントラスト組について、各プロトコルについてコントラスト指数を提供し、そして、フラックス指数およびコントラスト指数の順序対を用いて、放射線画像システムの動作範囲について拡張型低コントラスト検出能性能関数を求める。【選択図】図１
2015061642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
様々な放射線レベルで複数の放射線撮像装置から得られた複数の放射線画像に関連付けられたフラックスレベルと画質との関係式に対応する関係式データを格納するメモリと、
選択された画質測定基準に対応する画質選択データを受信するように動作可能な入力と、
前記複数の放射線撮像装置のそれぞれに対応する装置データを受信するように動作可能な入力と、
前記画像選択データおよび前記放射線撮像装置のそれぞれの装置データを前記関係式データに適用した結果に応じて、前記放射線撮像装置のそれぞれについて特異線量管理信号を算出するように動作可能なコンピュータと、
各線量管理信号を前記複数の放射線撮像装置のうちの関連付けられた放射線撮像装置に中継するように動作可能な出力と、
を備えた、装置。
【請求項２】
前記放射線撮像装置の少なくとも１つを備えたＣＴスキャナをさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＣＴスキャナは、複数の撮像モードで動作可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記関係式データは、データ関係式テーブルで構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記コンピュータはさらに、予め選択された関係式曲線に応じて前記関係式データを生成するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記関係式曲線は、所定の関数に関連付けられている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記画質測定基準は、少なくとも１つの生理学的状態の検出能に関連付けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記画質測定基準は、少なくとも１つの画像アーチファクトに関連付けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記画質選択データは、画質と患者サイズとの関係式で構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
患者サイズは、水等価直径で構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
様々な放射線レベルで複数の放射線撮像装置から得られた複数の放射線画像に関連付けられたフラックスレベルと画質との関係式に対応する関係式データを、関連付けられたメモリに格納することと、
選択された画質測定基準に対応する画質選択データを受信することと、
前記複数の放射線撮像装置のそれぞれに対応する装置データを受信することと、
前記画像選択データおよび前記放射線撮像装置のそれぞれの装置データを前記関係式データに適用した結果に応じて、前記放射線撮像装置のそれぞれについて特異線量管理信号を、関連付けられたコンピュータにおいて算出することと、
各線量管理信号を前記複数の放射線撮像装置のうちの関連付けられた放射線撮像装置に出力することと、
を包含する、方法。
【請求項１２】
ＣＴスキャナ内に配置された複数の放射線撮像装置から前記装置データを受信することをさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＣＴスキャナを複数の撮像モードで動作させることをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
算出の前に、前記メモリ内のデータ関係式テーブルから前記関係式データを取り出すことをさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
予め選択された関係式曲線に従って、前記メモリから前記関係式データを取り出すことをさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
所定の関数に関連付けられた前記予め選択された関係式曲線に従って、前記メモリに格納された前記関係式データを取り出すことを包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記画質測定基準は、少なくとも１つの生理学的状態の検出能に関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記画質測定基準は、少なくとも１つの画像アーチファクトに関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記画質選択データは、画質と患者サイズとの関係式で構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
患者サイズは、水等価直径で構成される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には放射線学の分野に属し、より具体的には放射線画像の分野に属する
。
【背景技術】
【０００２】
本願は、本願明細書中に援用する２００９年７月１７日に出願された米国仮出願第６１
／２７１，１５０号および本願明細書中に援用する２００９年１０月１４日に出願された
米国仮出願第６１／２７８，９５４号に基づく優先権を主張する。
【０００３】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）を含む放射線画像は、小さな低コントラストの特徴部分
を検出することが可能であるので、医師が脳および肝臓を含む柔組織の解剖学的部位にお
ける低コントラストの腫瘍および病変を検出することを可能にし、放射線医療に欠かせな
いものとなっている。低コントラスト検出は、診断的Ｘ線画像方法の重要な特徴である。
今日の放射線学における重要な問題の１つは、画質を妥協することなく、いかにＣＴ検査
中の放射線量を低減するかである。一般に、より高い放射線量を用いればより低コントラ
ストのより小さなオブジェクトを検出することができるようになり、より低い線量を用い
れば画像ノイズが増大する。放射線量を増大すると、放射線誘発癌のリスクが高まる。
【０００４】
本特許中の説明はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）に焦点を当てているが、ここに記載す
る技術の適用範囲はＣＴに限られない。ここに記載する技術は他の放射線画像システムに
も適用可能であり、本特許中における「ＣＴ」または「ＣＴスキャナ」という記載は、他
の放射線画像システムにも適用されるものとして解釈される。
【０００５】
あるＣＴシステムが低コントラストオブジェクトをバックグラウンドから区別する能力
は、そのＣＴシステムの低コントラスト検出能（ＬＣＤ）で測定される。ＬＣＤは、様々
なサイズの低コントラストオブジェクトを含むファントムを用いて測定される。密度が異
なる複数の材料を用いることによって低コントラストオブジェクトを生じるファントムは
、従来のエネルギー蓄積型ＣＴスキャナをテストするのに有用である。エネルギー感知材
料を用いた低コントラストオブジェクトを生じるファントムは、デュアルエネルギースキ
ャナの性能テストを可能にするであろう。
【０００６】
ＣＴスキャナの低コントラスト分解能は、概ね、所与のコントラストレベルおよび線量
で検出可能な最少のオブジェクトとして定義される。コントラストレベルは、通常、水の
線減衰係数の百分率として記述される。現行の方法での記述値の一例は、例えば「コント
ラスト０．３％、スライス厚１０ｍｍ、ＣＴＤＩｖｏｌ線量３ＯｍＧｙで４ｍｍ」である
。ファントムの外表面で測定される表面線量のような他の線量測定基準が用いられる場合
もある。
【０００７】
現行のＬＣＤ記述値は、以下の２つの方法のうちのどちらかによって、単一プロトコル
で得られる。
【０００８】
１．人間による観察−再構成された画像を１人以上の人間の観察者が見て、その観察者
の意見として、目に見える最小のピンを決定する。
【０００９】
２．統計学的方法−自動化されたアルゴリズムにより、平坦な「水」画像から、特定の
信頼区間で所与のサイズのピンを検出するのに必要なコントラストを予測する。
【００１０】
ここでは、現行のＬＣＤ記述値が１つのプロトコルのみでＣＴスキャナの性能を特性決
定する点で不十分であり、例えばスキャナの全動作範囲などの拡張された範囲にわたって
性能を特性決定する必要があることを示す。
【００１１】
コントラスト指数
低コントラスト検出能の測定を拡張するために、１つの方法として例えば等式１で定義
される新しいコントラスト測定値Ｍ（「コントラスト指数」と呼ぶ）を用いることが可能
である。
【００１２】
【数１】
2015061642.tif 000003
【００１３】
等式１において、ｐは、ハウンスフィールド単位（ＨＵ）（但し、１ハウンスフィール
ド単位は水の減衰の０．１％に相当する）で測定されるコントラストレベルｃで目に見え
る、ミリメートル単位で測定される最小ピンサイズであり、Ｍ0は測定値Ｍを適当な数値
範囲に入れるための任意定数である。重要な点として、この定義におけるコントラストレ
ベルｃは、後に大文字のＣを用いて示す測定コントラストレベルではなく、オブジェクト
の公称または予測コントラストレベルであることに留意されたい。この例において、０．
３％で２ｍｍという現行の最良コントラスト記述値をコントラスト測定値１０００にマッ
ピングするためにはＭ0＝６０００である。例えば、「コントラスト０．３％、スライス
厚１０ｍｍ、ＣＴＤＩｖｏｌ３ＯｍＧｙで４ｍｍ」という記述値では、コントラスト測定
値は５００となる。
【００１４】
【数２】
2015061642.tif 000004
【００１５】
フラックス指数
市販のＣＴスキャナは、典型的に、それぞれ異なるコントラスト特性を有し得る広範囲
のプロトコルで動作する。コントラストに影響を与えるプロトコルパラメータには、（１
）スキャン時間、（２）管電流（ｍＡ）、（３）スライス厚、（４）オブジェクト直径、
（５）管電圧（ｋＶｐ）、および（６）Ｘ線フィルタがある。また、コントラストは、非
線形再構成方法、ならびに、再構成ピクセルサイズおよび再構成フィルタによって大きな
影響を受ける。以下では、管電圧、Ｘ線フィルタ、スキャン径および再構成方法（これら
が全体としてコア動作モードを構成する）は固定されており、そのコア動作モードにおい
てスキャナはＣＴＤＩｖｏｌ線量指数で特性決定できるものとする。この時、検出に利用
可能なＸ線フラックスに直接影響するパラメータは、以下の通りである。
【００１６】
１．スキャン時間（０．２５〜２．０秒／回転)
２．Ｘ線管電流（２０〜４００ｍＡ)
３．スライス厚（０．５〜１０．０ｍｍ)
４．オブジェクト直径（２０〜５０ｃｍ)
５．線量指数(ＣＴＤＩｖｏｌ)
【００１７】
相対フラックス測定値（「フラックス指数」と呼ぶ）は、これらの５つのパラメータを
以下のように組み込んでいる。
【００１８】
【数３】
2015061642.tif 000005
【００１９】
ＣＴＤＩｖｏｌは、１００ｍＡｓ当たりの値であり、ＣＴＤＩｖｏｌrefは、テストさ
れるコア動作モード毎に決められる１００ｍＡｓ当たりの任意定数線量基準値である。こ
れらのパラメータの現実的な組み合わせにおいて、フラックス指数の範囲は約［０．１〜
７，０００．０］である。現行のＬＣＤ記述値の一例は、「０．３％、１０ｍｍスライス
、９０ｍＡｓで４ｍｍ」となり得る。この例は２０ｃｍＣＡＴｐｈａｎのものであるので
、フラックス指数は９００となる。
【００２０】
上記の相対フラックス指数は、オブジェクト直径が関わる要素を除いて、線量と線形的
に関係している。ＣＴに関して現在認められている線量指数は、ＩＥＣ６０６０１−２−
４４で定義されているＣＴＤＩｖｏｌである。所与のオブジェクトサイズおよびスライス
厚について、線量はフラックスに線形的に関係している。本明細書で論ずるコントラスト
測定値は、概して、オブジェクト中央において得られるものである。この理由から、Ｅｘ
ＬＣＤ法の導出および説明は、現時点において相対フラックス指数に基づいている。
【００２１】
ＥｘＬＣＤグラフ
上記のように、ＣＴスキャナのフラックス指数の範囲は約［０．１〜７，０００．０］
である。対応するコントラスト指数の範囲が約［０．５〜１０００．０］であることは実
証可能である。これらの範囲は、図２７に両対数形式で示すＥｘＬＣＤグラフの範囲を規
定する。
【００２２】
より大きなコントラスト指数値は、より良い画質、または、より小さな、より低コント
ラストのオブジェクトを検出できることを示す。より小さなコントラスト指数値は、より
悪い画質、または、より大きな、より高コントラストのオブジェクトしか検出できないこ
とを示す。
【００２３】
より大きなフラックス指数値は、より高い線量、または、より小さな患者サイズを示す
。より小さなフラックス指数値は、より低い線量、または、より大きな患者サイズを示す
。
【００２４】
現行のＬＣＤ法は、多くの場合、ＣＡＴｐｈａｎファントム（図４）のＣＴＰ５１５低
コントラストモジュール（図５）を用いる。［Ｔｈｅ  Ｐｈａｎｔｏｍ  Ｌａｂｏｒａｔ
ｏｒｙ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｈａｎｔｏｍｌａｂ．ｃｏｍ／ｐｄｆ７ＣＡＴｐｈａ
ｎ６００＿ｄｏｗｎｌｏａｄ．ｐｄｆ］複数の「上スライス」コントラスト組を用いるが
、典型的には、最も低い０．３％コントラスト組のみが報告される。
【００２５】
市販のＣＴスキャナでは、現在、２つのＬＣＤ測定方法が用いられている：（１）人間
の観察者による方法、および、（２）統計学的方法。複数の大手ＣＴ製造業者から最近報
告された測定値をまとめ、それらを表１に集めた。［ＮＨＳ  Ｐｕｒｃｈａｓｉｎｇ  ａ
ｎｄ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ａｇｅｎｃｙ，  Ｂｕｙｅｒ’ｓ  Ｇｕｉｄｅ，  Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｓｃａｎｎｅｒｓ，  Ｒｅｐｏｒｔｓ  ＣＥＰ０８００７，
ＣＥＰ０８０２７，  ＣＥＰ０８０２８］。
【００２６】
【表１】
2015061642.tif 000006
【００２７】
これらの報告された測定値をコントラスト指数およびフラックス指数値に変換し、Ｅｘ
ＬＣＤコントラスト指数およびフラックス指数の上記の定義に基づいてＥｘＬＣＤグラフ
（図６）上に示すことは有益である。
【００２８】
人間の観察者による方法
現在、ＬＣＤは、選択されたプロトコル技術の下でＣＡＴｐｈａｎをスキャンして、画
像を再構成することによって求められている。その後、この画像を、１人または複数人の
人間の観察者に提示して、目に見えると思う最小のオブジェクト（ひいては０．３％コン
トラスト組で検出可能な最小のオブジェクト）について、意見を出してもらう。上記の報
告された測定値では、１人の観察者を使ったのか、複数人の観察者を使ったのかは明らか
でない。また、どのように特定のプロトコルを選択して報告された記述値を導き出したの
かも明らかではない。現時点では、１社を除く全てのＣＴ製造業者が観察者による方法を
用いていると思われる。
【００２９】
統計学的方法
現時点では、１社のＣＴ製造業者のみが統計学的方法を用いていると思われる。ＬＣＤ
の統計学的方法は、人間の観察者に付き物の問題を回避する。この方法は、再構成におけ
るノイズ測定値のみを利用している。実際のコントラストオブジェクトを持つファントム
を用いない。画像ノイズを特定の方法で解析し、これにより、バックグラウンド上で所与
の直径を持つオブジェクトを明記された信頼レベルで検出するのに必要なコントラスト量
を求める。評価が人間の観察者ではなくコンピュータによって行われるので、この方法は
反復性および再現性が高い。
【００３０】
しかし、統計学的方法では、ノイズ画像のみが評価されるので、非線形再構成方法に起
因するコントラスト性能を区別することができない。元々の低コントラストオブジェクト
がどれほど良く保存されているのかに関するシステムの性能を決定することはできない。
後ほど詳述するが、このことは、実際のオブジェクトを測定しないあらゆる解析方法に当
てはまる。
【００３１】
量子ノイズ制限
あらゆる実用的な目的において、唯一の画像ノイズ源が有限Ｘ線量子の統計である場合
、その画像システムは「量子ノイズが制限されている」と言われる。等式１３の文脈にお
いて、量子ノイズ制限システムとは、電子ノイズが無い、即ち、…である場合のシステム
である。図３のプロットは、相対Ｘ線フラックス指数の関数としてのＳ／Ｎを示している
。両対数プロットにおいて、量子ノイズ制限システム（緑線）のＳ／Ｎ比は、傾き１Ａの
直線によって表されるであろう。電子ノイズ（システムノイズ）が有る場合、図３におい
て赤線によって示すように、より小さなフラックス値についてのみ全体的なＳ／Ｎが大き
な影響を受けるであろう。
【００３２】
スキャナプロトコルおよび体格の全範囲におけるコントラスト測定値は、図３に示すよ
うなＳ／Ｎに類似した形状となるであろうと予測することは妥当である。例えば、あるス
キャナが、図７の上段のプロットに示すようなコントラスト測定値を示すかもしれない。
その場合、そのＣＴスキャナのコントラスト性能は、図７の下段のプロットに示す赤線の
ような曲線で正確に特性決定することができるであろう。
【００３３】
しかし、現行のＬＣＤ法の場合、図８の上段のプロットにおける赤い太線の＋および垂
直な点線によって示す単一プロトコルで得られるたった１つのコントラスト測定値を用い
てスキャナを特性決定する。この単一の測定値では、そのスキャナのコントラスト性能は
特性決定されない。実は、これでは、そのスキャナの真のコントラスト性能を大きく見誤
ってしまう。図８の下段のプロットに示すように、単一プロトコル測定値は、図８の下段
のプロットの破線によって示すような単一測定値によって規定される量子ノイズ制限曲線
を追従するコントラスト性能を含意する。単一プロトコルコントラスト性能曲線の不正確
性を図９に示す。さらに、現行のＬＣＤ法では、システムぼやけ、即ち、変調伝達関数（
ＭＴＦ）、の影響を受けるより小さなピンを適切に処理できない。図１０のプロファイル
は、より小さなピンの問題を示している。図１０において、１５、７、５、３および２ｍ
ｍのピンサイズのみを示す。
【００３４】
統計学的方法、ノイズパワースペクトル、単純ピクセル標準偏差または整合フィルタ標
準偏差などのノイズ解析のみに基づいた従来の検出能方法は全て、テストオブジェクトの
コントラストを変更する再構成処理の性能を課題評価する可能性がある。ノイズおよびオ
ブジェクトの両方の空間バンド幅を制限する再構成処理の場合、従来の検出能方法では、
仮定されたオブジェクトの変化が説明できない。例えば、ＬＣＤテストファントム内の小
さなピンが、ちょうど直径２ｍｍ、コントラスト０．３％の円筒であるとする。完璧に再
構成されれば、このピン領域内の画像ピクセルの平均コントラストは０．３％となり、そ
の領域外のピクセルは全て０％となる。しかし、このシステムのＭＴＦがピンを特にその
エッジにおいてぼやけさせ、そのコントラストの一部を元々の幾何学的境界線外のピクセ
ルに拡げるであろう。これにより、このピン領域内の平均コントラストが低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
上記の話しから、我々は、単一プロトコルＬＣＤ法の不正確性についてある直感を得る
。これらの不正確性は、本書において後ほど詳述する、以下の理由の１つ以上によって生
じる。
【００３６】
１．人間の観察者のばらつき
２．有限なピンサイズ選択
３．プロトコルの選択
４．システム（電子）ノイズの存在
５．より小さなピンに対するシステムぼやけ（ＭＴＦ）の影響
【００３７】
あるＣＴシステムの低コントラスト検出能（ＬＣＤ）性能は、そのスキャナが最低限の
Ｘ線線量で高画質画像を生成する能力を表す指標を提供する重要な性能特性である。今日
のＣＴスキャナにおいてより低い線量プロトコルを用いる事はますます重要であるので、
プロトコルおよび体格の全範囲においてＬＣＤが測定可能である事は今重要である。
【００３８】
図７の下段のグラフに、典型的な（模擬）ＣＴスキャナのＥｘＬＣＤコントラスト性能
曲線を示す。ＣＴシステムは、以下のシステム特性によってコントラスト性能が異なる：
１．全体線量／量子効率
２．システム／電子ノイズ
３．システムぼやけ(ＭＴＦ）
４．非線形再構成方法
【００３９】
図１１の上段のプロットの点線および破線は、いかにコントラスト性能曲線がこれらの
システム特性のいくつかに影響されるのかを定性的に示している。下段のプロットは、線
量に対する性能曲線のばらつきの重要性を示している。このプロットにおいて、赤線の交
点は、各スキャナで同様の画質を得るために必要な相対線量を示している。
【００４０】
図１２の上段のプロットの３つの色つきまたは影つき線は、３つの代表的なＣＴスキャ
ナの比較例を示している。下段のプロットにおいては、代表的なＣＴスキャナの性能曲線
を単一プロトコルコントラスト方法の誤差領域に重ねることで、現行のＬＣＤ法の不正確
性がＣＴスキャナ間でコントラスト性能を正しく区別することを実効的に阻害しているこ
とを示す。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本願開示内容およびこれに係る発明は、Ｘ線線量を普遍的な画質測定基準と関連付ける
ロバストな能力を提供する拡張型低コントラスト検出能（本明細書中、「ＥｘＬＣＤ」ま
たは「拡張型ＬＣＤ」とも称する）コントラスト測定のシステムおよび方法に関する。本
開示内容およびこれに係る発明によれば：
１．あらゆる放射線画像システムのコントラスト性能をその動作範囲にわたって、あら
ゆる患者サイズについて、オフラインキャリブレーションに基づいて特性決定し、これに
より、放射線画像システムのコントラスト性能を経時的に記録できる能力を含む、ＱＡパ
フォーマンステストを行う能力を提供し、
２．例えばＣＴスキャナの場合の非線形または逐次再構成によって影響を受けるコント
ラスト性能を含む、２つ以上の放射線画像システムのコントラスト性能を比較し、
３．各システムにおいて等価コントラスト指数レベルに関係するプロトコルを特定する
ことによって、異なる放射線画像システム間でプロトコルを標準化し、
４．ある臨床的シナリオにおいて特定の患者について所望のコントラスト指数レベルを
得るべく、特定の放射線画像システムのスキャンプロトコルを最適化し、これにより、放
射線画像システムによって良い画質で低線量スキャンを行うことを可能にすることができ
る。
【００４２】
本願開示内容の拡張型低コントラスト検出能（ＥｘＬＣＤ）技術に従って単数または複
数のコントラスト性能曲線が得られれば、上記各特徴が実現する。
【００４３】
本開示内容およびこれに係る発明のある局面において、実際に再構成された画像を用い
て、放射線画像システムのコア動作モードの動作範囲について、フラックス指数とコント
ラスト指数との関係として拡張型低コントラスト検出能性能関数を求める方法であって、
実質的に前記放射線画像システムの動作範囲にわたって分布している複数のプロトコルを
選択する工程と、前記プロトコルのそれぞれで、複数のオブジェクトを含むファントムを
撮像する工程と、各オブジェクトについて検出能を算出し、これにより、各オブジェクト
について、相対フラックスおよびコントラスト指数の順序対を一組求める工程と、各コン
トラスト組について検出可能な最小オブジェクトサイズを求める工程と、各コントラスト
組について、各プロトコルについて、コントラスト指数を算出する工程と、前記フラック
ス指数およびコントラスト指数の順序対を利用して、前記放射線画像システムの拡張型低
コントラスト検出能性能関数を求める工程と、を包含する方法が提供される。
【００４４】
本開示内容およびこれに係る発明の別の局面において、放射線画像システム用の前記放
射線画像システムの拡張型低コントラスト検出能性能データの放射線画像システムプロト
コル選択基準は、実質的に前記放射線画像システムの動作範囲にわたって分布している複
数のプロトコルを選択する工程と、前記プロトコルのそれぞれで、複数のオブジェクトを
含むファントムを撮像する工程と、各オブジェクトについて検出能を算出し、これにより
、各オブジェクトについて、相対フラックスおよびコントラスト指数の順序対を一組求め
る工程と、各コントラスト組について検出可能な最小オブジェクトサイズを求める工程と
、関係のある各コントラスト組について、各プロトコルについて、コントラスト指数を算
出する工程と、前記フラックス指数およびコントラスト指数の順序対のデータを収集して
、これにより、前記放射線画像システムの前記拡張型低コントラスト検出能性能データの
プロトコル選択基準を提供する工程と、によって生成される。
【００４５】
本開示内容およびこれに係る発明の別の局面において、特定の患者に対する特定の画像
用途についてプロトコルを選択する方法であって、実質的に前記放射線画像システムの動
作範囲にわたって分布している複数のプロトコルを選択する工程と、前記プロトコルのそ
れぞれで、複数のオブジェクトを含むファントムを撮像する工程と、各オブジェクトにつ
いて検出能を算出し、これにより、各オブジェクトについて、相対フラックスおよびコン
トラスト指数の順序対を一組求める工程と、各コントラスト組について検出可能な最小オ
ブジェクトサイズを求める工程と、各コントラスト組について、各プロトコルについて、
コントラスト指数を算出する工程と、前記フラックス指数およびコントラスト指数の順序
対を利用して、前記放射線画像システムの拡張型低コントラスト検出能性能データを求め
る工程と、前記拡張型低コントラスト検出能性能データを参照することによって、最適化
された線量およびコントラスト指数を選択する工程と、前記拡張型低コントラスト検出能
性能データから前記コントラスト指数に対応するフラックス指数を選択する工程と、によ
って、使用する放射線画像システム用の拡張型低コントラスト検出能性能データを得る工
程を包含する方法が提供される。
【００４６】
また、本開示内容およびこれに係る発明の別の局面において、拡張型低コントラスト検
出能ファントムであって、バックグラウンド材を用いた少なくとも２つの複数の直径寸法
を有するボディと、前記ボディ内に含まれ、それぞれがサイズの異なる複数のオブジェク
トを含む、複数のコントラスト組と、を備え、前記コントラスト組および前記バックグラ
ウンド材は、拡張型低コントラスト検出能方法の要件を満たすように配置されている、拡
張型低コントラスト検出能ファントムが提供される。
【００４７】
ここで、本開示内容およびこれに係る発明の上記およびその他の局面を添付図面を参照
しながらさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、最適プロトコル選択のデータフローの一例である。
【図２】図２は、画像データ（左側）または投影データ（右側）からの患者減衰の決定である。
【図３】図３は、量子ノイズ制限システムにおける信号対ノイズ（緑線）および電子ノイズ有り（赤線）である。
【図４】図４は、ＣＡＴｐｈａｎファントムを示す。
【図５】図５は、ＣＴＰ５１５低コントラストモジュールの図（左側）と代表的な再構成画像（右側）である。
【図６】図６は、大手ＣＴ製造業者からのＥｘＬＣＤ測定値である。
【図７】図７は、全フラックス範囲にわたるコントラスト測定値（上側）およびそれらのコントラスト測定値から導き出したコントラスト性能曲線（下側）である。
【図８】図８は、（上側）赤色の＋は、マルチ測定法に対して現行の単一プロトコル測定値を示し、（下側）赤色の破線は、単一プロトコル測定値から得られる仮想コントラスト性能曲線を示す。
【図９】図９は、単一プロトコルコントラスト性能曲線とＥｘＬＣＤコントラスト性能曲線の比較である。
【図１０】図１０は、ピンのぼやけによるコントラスト低減を示しており、（上側）は頭部スキャンにおけるぼやけ、（下側）は全身スキャンにおけるぼやけである。
【図１１】図１１（上側）は、システム特性がコントラスト性能曲線に与える影響を示し、（下側）は、３つの異なるコントラスト性能曲線について等コントラスト検出能を得るための線量の比較を示している。
【図１２】図１２（上側）は、３つの代表的なＣＴスキャナについてのコントラスト性能曲線比較であり、（下側）は、３つの代表的なＣＴスキャナについてのコントラスト性能曲線を単一プロトコルコントラストにおける誤差に重ねたものである。
【図１３】図１３は、ＥｘＬＣＤ法のブロック図である。
【図１４】図１４は、ピンサイズサンプリングおよびコントラスト組サンプリングであり、各色は異なるコントラスト組を示し、各コントラスト組の最小ピンが次に低いコントラストレベルの４番目および５番目のピンの間に位置するように各コントラスト組はインターリーブされている（点線）。
【図１５】図１５は、２つの異なる直径および９個の異なるコントラスト組を示すＥｘＬＣＤファントムの構成である。
【図１６】図１６は、ＥｘＬＣＤ（模擬）ファントムの断面であり、２０ｃｍ断面（左側）および４０ｃｍ断面（右側）を示している。
【図１７】図１７は、各プロトコルにおけるコントラスト組であって、橙色の領域は概ね必要なカバー範囲を示している。
【図１８】図１８は、可視度マッピングを示しており、各ピンに最大から最小の順で１〜９の番号を付けている。
【図１９】図１９は、選択された最小ピンからＥｘＬＣＤコントラスト測定値プロットへのマッピングを示す。
【図２０】図２０は、統計学的方法から導き出したＥｘＬＣＤコントラスト測定値を示す。
【図２１】図２１は、Ｒｏｓｅ基準検出能指数（上側）および対応するＥｘＬＣＤコントラスト測定値（下側）である。
【図２２】図２２は、整合フィルタ検出能解析を示しており、再構成画像ノイズフィールド（上段）をピンの理想的な再構成画像と合成し、１５個の理想的な再構成されたピンの配列をフィルタリングされたノイズフィールドと組み合わせて（中段）、特定の閾値を超える可視度を達成するために必要なコントラストの強さ示す画像を作成している（下段）。
【図２３】図２３（上側）は、一組の順序対［相対フラックス、コントラスト測定値］であり、（下側）は、２パラメータ等式への最小二乗フィットである。
【図２４】図２４は、３つのスキャナについてのコントラスト性能曲線の比較である。
【図２５】図２５（上側）は、ピン＞２．５ｍｍの大きなピンのコントラスト性能曲線であり、（下側）は、小さなピンのコントラスト性能曲線（赤＝２．５ｍｍ、緑＝２ｍｍ）である。
【図２６】図２６は、大きなピン（青）および小さなピン（赤）のコントラスト性能の比較である。
【図２７】図２７は、ＥｘＬＣＤグラフであり、コントラスト指数は検出能／画質を表し、フラックス指数は線量／患者サイズを表す。
【図２８】図２８はグラフであり、緑色の「Ｘ」点は、所与のコントラストレベルにおける各オブジェクトサイズの検出能値を示し、太い灰色の線は、検出能値の線形フィットを示し、場所「Ａ」は、閾値を超える最小可視オブジェクトに基づいた最小オブジェクトサイズを示し、場所「Ｂ」は、全オブジェクトサイズを用いたフィットに基づいた最小オブジェクトサイズを示す。
【図２９】図２９は、２つの異なるスキャナ間で標準化されたプロトコルを開発する方法を示す。
【図３０】図３０は、ＥｘＬＣＤ検出能アルゴリズムの好適な実施形態である。
【図３１】図３１は、ＥｘＬＣＤファントムの代替実施形態の二次元断面である。
【図３２】図３２は、９個のコントラストレベルのうち３つのみを用いたＥｘＬＣＤファントムの２つの代替実施形態を三次元で示し、上図では円柱オブジェクトを示しており、下図では、水平２Ｄ断面においてオブジェクトの中心のトレースが螺線状になる。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図面に関して、色の指定に以下の記号を用いる。
【００５０】
Ｇ＝緑
ＧＲ＝灰色
Ｒ＝赤
Ｂ＝青
Ｐ＝紫
Ｏ＝橙
Ｔ＝青緑
ＤＧ＝深緑
Ｍ＝マゼンタ
【００５１】
明細書内で言及する際には、混乱を避けるために、各色の通常名を用いる。
【００５２】
図面において、「ＥｘＬＣＤ性能関数」の代わりに、「ＥｘＬＣＤコントラスト性能曲
線」または「コントラスト性能曲線」を用いる場合がある。
【００５３】
図１は、本開示内容およびこれに係る発明による最適プロトコル選択プロセスの代表的
なデータフロー例を示す。スキャナあるいは特定の放射線画像システムについてＥｘＬＣ
Ｄ性能関数が利用可能だとする。臨床的画質要件に基づいて所望のコントラストレベルを
選択する。この例では、所望のコントラスト指数は３０．０である（４０ハウンスフィー
ルド単位（ＨＵ）のコントラストレベルで５ｍｍピンに対応）。そして、最適プロトコル
選択によって、所望のコントラスト指数に対応するコントラスト性能曲線上の位置を求め
る。ＥｘＬＣＤ性能関数は常に単調であるので、図１のグラフに図示するようにコントラ
スト指数値とＥｘＬＣＤ性能関数との交点に対応する特異フラックス指数値が存在する。
この例の場合、求められるフラックス指数値は３．８である。そして、この特異フラック
ス指数値を用いて最適プロトコルを求めることができる。
【００５４】
スライス厚は独立パラメータとして選択されるものとする。また、下記の患者の水等価
直径（Ｄweq）を求める方法のような、患者の体の直径Ｄを求める方法があるものとする
。図１の例の場合、患者の直径は４０ｃｍ、スライス厚は５ｍｍであり、これにより、所
望の画質を得るための最適フラックスとしての算出ｍＡｓは４１．５となる。
【００５５】
図２９は、２つ以上のスキャナ間で臨床プロトコルを標準化するための代表的なデータ
フロー例を示す。「赤スキャナ」がプロトコルを開発した際のベースラインスキャナであ
るとして、この方法によれば、「青スキャナ」のための対応臨床プロトコルがロバストに
求められる。赤スキャナの各所望プロトコルについて、（１）赤スキャナプロトコルのた
めの対応フラックス指数を求め、（２）赤スキャナのＥｘＬＣＤ性能関数の対応コントラ
スト指数をルックアップし、（３）青スキャナのＥｘＬＣＤ性能関数の等価コントラスト
指数値を見つけ、（４）青スキャナのＥｘＬＣＤ性能関数に基づいて対応フラックス指数
をルックアップし、これにより、青スキャナのための等価臨床プロトコルを求める。
【００５６】
患者の水等価直径
スキャンされたオブジェクトの全体的な減衰は、ＣＴ画像から水等価面積として計算で
きる（図２）。Ｉ（ｘ，ｙ）の合計が水等価面積である（ただし、Ｉ（ｘ，ｙ）は画像ピ
クセルから得られ、各ピクセルの相対減衰で重み付けされて面積に換算される）。水等価
面積の平方根が減衰単位（ＡＵ）と定義される。
【００５７】
【数４】
2015061642.tif 000007
【００５８】
水等価直径は、投影面積および適切なスキャナ依存換算係数（例えば、市販のマルチス
ライススキャナの場合０．５５７）を用いて、図２のスキャン投影放射線写真から推定す
ることもできる。
【００５９】
【数５】
2015061642.tif 000008
【００６０】
放射線写真が示す体の境界線を用いて患者の情報が得られる場合もある。この方法では
、場合によっては、プロトコルを最適化するために、体の直径とともにボディマス指数を
組み込むことが重要である。
【００６１】
その患者のＤweqは等式（７）においてオブジェクト直径として用いられる。
【００６２】
【数６】
2015061642.tif 000009
【００６３】
フラックス指数が分かれば、患者の直径Ｄweqはスライス厚と共に既知であるので、そ
の患者について、所望の画質を得るためのスキャンのための必要ｍＡｓを計算することが
できる。
【００６４】
等式（７）におけるオブジェクト直径およびμwaterの両方を求める別の方法は、最も
経路が長くなる方向（通常は横方向）からのスキャン投影放射線写真の水ビーム硬化補正
平均強さ（５０個のサンプルの平均）を用いることである。画像ノイズは最もノイズの大
きい投影に概ね影響されるので、この方法は、水等価面積から求められたＤweqを用いる
よりも一定したコントラスト性能を提供するであろう。
【００６５】
例えば、
１．スライス厚
２．Ｘ線ビームエネルギー（デュアルエネルギーを含む）
３．非線形再構成
について、所与のスキャナが２つ以上のＥｘＬＣＤ性能関数を持つ場合もあり得る。
【００６６】
対応プロトコルパラメータが入力として提供されれば、このアルゴリズムは複数のＥｘ
ＬＣＤ性能関数の場合に有効である。
【００６７】
臨床的設定において所望のコントラスト指数を求める方法を持っておくことは重要であ
る。１つの簡単な方法は、ハウンスフィールド単位およびオブジェクトサイズで、所望の
オブジェクトコントラスト区分を記述することである。すると、ＥｘＬＣＤコントラスト
指数は等式１から直ちに算出できる。より洗練された方法が開発される（例えば、実際の
臨床画像から導き出される）ことが予測される。例えば、ＥｘＬＣＤキャリブレーション
されたスキャナを用いた特定の臨床タスクにおいて様々な線量レベルで様々な患者から得
られた臨床画像の利用可能性を放射線専門医らが定性的に各付けし、その後、ＥｘＬＣＤ
を用いて各患者の画像のコントラスト指数を求める。これにより、ＥｘＬＣＤ性能関係式
に臨床的な意見を関連付けることができる。放射線専門医による十分な数の定性的な研究
が行われれば、最終的には、臨床の実践で用いる適切なコントラスト指数が解き明かされ
るであろう。ＥｘＬＣＤは、どのカリブレーション済スキャナでも、どの患者についても
、要求される結果を再現するための方法を提供する。
【００６８】
患者の副作用の可能性の観点からは最小限の造影剤濃度を用いるほうが良いが、所望の
画質を得るのに十分なコントラストを用いることは重要である。放射線画像システムに用
いる造影剤の濃度を最適化するべく、ＥｘＬＣＤ法を拡張することも可能である。
【００６９】
非線形または逐次再構成によって影響を受けるコントラスト性能を記録するためには、
再構築オブジェクトコントラストを測定する必要がある。従って、ＥｘＬＣＤ法において
は、実際の再構築コントラストが測定される。測定コントラストを用いた場合、高度にフ
ィルタリングされたノイズスペクトルを用いた再構成処理は、元々のオブジェクトの空間
的幾何学形状を保持しながらノイズをフィルタリングできる再構成処理よりもＥｘＬＣＤ
コントラスト指数が低くなるオブジェクトスムージングを引き起こすであろう。
【００７０】
本開示内容のＥｘＬＣＤ法は、図１３のブロック図に示す４つの主要構成要素に分ける
ことができる：（１）様々なコントラスト／直径断面を有するＥｘＬＣＤファントム、（
２）ＥｘＬＣＤ測定に用いられるスキャンプロトコルおよび画像スライスの組、（３）検
出能の決定、（４）コントラスト指数関数発生器およびパラメータ計算。
【００７１】
本明細書中、用語「拡張型低コントラスト検出能」および「ＥｘＬＣＤ」とは、ある範
囲の動作条件および患者サイズ（フラックス指数）にわたって数値で表されるＬＣＤ値（
コントラスト指数）を与える放射線画像システムについての普遍的な性能関係式のことで
ある。「拡張型低コントラスト検出能関数」、「ＥｘＬＣＤ関数」および「ＥｘＬＣＤ性
能関数」および「ＥｘＬＣＤ性能曲線」および「コントラスト性能曲線」とは、コントラ
スト指数対フラックス指数の関係式を表す何らかのデータまたはこれを実体的に表したも
のである。
【００７２】
本明細書中、検出に利用可能なＸ線フラックスに直接影響を与えるプロトコルパラメー
タまたは画像性能再構成パラメータを組み込むために、コア動作モード内の各プロトコル
バリエーションについてフラックス指数値を規定する。フラックス指数値は、コア動作モ
ードに対して「相対的」である。即ち、あるコア動作モードに対するフラックス指数値は
、別のコア動作モードに対するフラックス指数値とは直接比較できない。この特定のコア
動作モードに対する相対フラックス指数値は、検出に利用可能なＸ線フラックスに比例す
る何らかの数式である。ＣＴスキャナについての１つの可能な定義は、等式３およびそれ
に付随する説明によって与えられている。
【００７３】
本明細書中、コントラスト指数値は、等式１およびそれに付随する説明によって定義さ
れている。それは、コア動作モード内の各プロトコルおよび各関連コントラスト組に対し
て測定および計算によって求められる。所与のコア動作モードについて、各組のコントラ
ストオブジェクトには、公称コントラストレベルｃが割り当てられ得る。このコントラス
トレベルは、ファントム設計およびそのコア動作モードについて行われたファントムキャ
リブレーションによって決定されるファントムの製造特性によって設定される。そして、
そのコア動作モード内の各プロトコルについて、検出可能な最小オブジェクトサイズｐが
求められる。他の場所で説明しているように、ＥｘＬＣＤアルゴリズムは、そのプロトコ
ルについて生成された画像を調べ、そして、検出能閾値以上の検出能値に対応する最小オ
ブジェクトサイズｐを決定することによって、そのコントラスト組において各オブジェク
トサイズについて検出能値を決定する。
【００７４】
その組の中の一部のオブジェクトが検出可能である場合、または、そのコントラスト組
中の全てのオブジェクトが検出可能もしくはそのコントラスト組中の全てオブジェクトが
検出可能ではない場合、コントラスト組は所与のプロトコルパラメータ組について関連が
ある。検出可能な最小オブジェクトサイズは、そのコントラスト組中のオブジェクトの検
出能測定値から外挿または内挿によって確実に推定できる。
【００７５】
本開示内容によれば、所与の放射線画像システムについて複数のキャリブレーションを
行ってもよい。例えば、完全なＥｘＬＣＤスキャナ特性決定は、以下の要素を含む：
１．各コア動作モードについて新しいＥｘＬＣＤキャリブレーションが行われる。コア
動作モードは、例えば以下のコア動作パラメータが変更されたときに変わる。
ａ．Ｘ線管エネルギー
ｂ．ソースフィルタおよびコリメータ
ｃ．再構成モード、例えば、非線形再構成
２．最新の線量測定
３．製造公差およびスキャナスペクトル特性を補償するためのＥｘＬＣＤファントムの
キャリブレーション
【００７６】
本明細書中、ＥｘＬＣＤ性能曲線またはＥｘＬＣＤ性能関数は、その放射線画像システ
ムについて、あらゆるコア動作モードに対するＥｘＬＣＤアルゴリズムの出力の形式また
はフォーマットの１つである。ＥｘＬＣＤ性能曲線は、そのコア動作モードについて、フ
ラックス指数の範囲にわたって、フラックス指数およびコントラスト指数の関係式を具現
化する。フラックス指数およびコントラスト指数値の配列、または、その他の適切なパラ
メータ表示によって表されてもよい。この関係式は、あらゆる所望のフラックス指数につ
いてコントラスト指数を求める、または逆に、あらゆる所望のコントラスト指数およびあ
らゆる患者サイズについてプロトコルパラメータを求める、（オンラインの）能力を提供
するように具現化される。
【００７７】
本明細書中、放射線画像システムは、画像を作り上げるために電磁放射線（Ｘ線、ガン
マ線など）を利用するあらゆる画像システムである。ここに記載したＥｘＬＣＤシステム
および方法の用途において、放射線画像システムは、これらに限定はされないが、ＣＴス
キャナ、デジタル放射線装置、マンモグラフィ装置、核画像装置、ＳＰＥＣＴ装置を含む
。
【００７８】
本明細書中、上記様々な検出方法は、画像解釈作業の質を確かなものにするように設計
されたファントム画像および方法のシステムを含む。検出能方法の一部は以下のものある
いは以下のものの組み合わせを含む：固定オブジェクトファントムにおけるオブジェクト
の視覚的な質に関する人間の意見（最も悪い方法）、画像中におけるオブジェクトの有無
をどれほど正確に決定できるかに関する人間による作業に基づく観察（例えば、強制選択
法）、何らかの画像ノイズ測定値を用いてオブジェクトの検出能を推定する統計学的ノイ
ズ解析法、オブジェクトの空間周波数を求めてそれらを用いてこれら空間周波数内のノイ
ズを解析する整合フィルタ法、理想的ベイズ観察者信号対ノイズ解析、非前置白色化整合
フィルタ信号対ノイズ比（ＮＰＷＭＦＳＮＲ）など（例えば、本願に援用する国際放射線
単位測定委員会（ＩＣＲＵ）レポート５４「Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  −  Ｔｈ
ｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｉｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙ」にさらに記載されてい
る）。ＮＰＷＭＦＳＮＲが、客観的な人間による作業に基づく評価に最も近いことが分か
っている。従って、他の方法を用いることも可能であるが、ＮＰＷＭＦＳＮＲがＥｘＬＣ
Ｄ検出方法の好適な選択肢である。ＮＰＷＭＦＳＮＲの１つのバリエーションは、ノイズ
の空間周波数を低減させるが入力オブジェクトの空間周波数は維持するようなシステムが
より高いＮＰＷＭＦＳＮＲスコアとなるように、システムのＭＴＦに起因するオブジェク
トのコントラストの低減を測定することである。
【００７９】
デュアルエネルギー
本明細書中に開示したＥｘＬＣＤの概念は、空間的考慮を行った上で、エネルギー蓄積
型画像法と同じく、エネルギー弁別型放射線画像法に適用することが可能である。ファン
トム内のオブジェクトは、カルシウムハイドロキシアパタイトのようなエネルギー感知材
料でできていなければならない。ファントムオブジェクトに用いるエネルギー感知材料の
割合は様々である。概念としては、エネルギー感知材料オブジェクトの複数の濃度組を構
築することである。そうすれば、ファントムオブジェクトは、エネルギー弁別獲得および
放射線画像装置に採用されている再構成方法に対して敏感になるであろう。
【００８０】
エネルギー弁別型システムは、様々な種類の画像を提供することができる。デュアルエ
ネルギーＣＴについて言えば、以下のものが含まれる：従来の画像と同様の高ｋＶおよび
低ｋＶ画像；カルシウム画像および水画像（選択された基礎材料がカルシウムおよび水の
場合）のような１組の基礎材料画像；基礎材料画像からのデータまたは基礎材料投影デー
タの適切な組み合わせによって生成される選択ｋｅＶでの単色画像。これらの画像のいず
れかまたは全てを、エネルギー感知ファントムを用いたＥｘＬＣＤで評価することができ
る。
【００８１】
ＥｘＬＣＤファントム
ＥｘＬＣＤファントムは、フラックス範囲にわたってコントラスト測定を行うことをサ
ポートしなければならない。現在のＣＡＴｐｈａｎと同様のファントム径２０ｃｍの場合
、所望の範囲の高フラックス側のフラックス値はサポートするものの、最も低いフラック
ス範囲値はサポートしない。従って、適切なスキャンパラメータを用いれば所望の範囲の
最低フラックス値を達成できる第２のファントム径４０ｃｍを設ける。
【００８２】
検出されたフラックスが所望の範囲の下側端である場合、現在のＣＡＴｐｈａｎにおけ
るコントラストレベルは見えないであろう。従って、低いフラックス範囲において検出可
能となるように追加のコントラスト組を導入する。
【００８３】
ＥｘＬＣＤファントムは９個の異なるコントラスト組を含む。各コントラスト組は９個
のオブジェクト（「ピン」とも呼ばれる）を含む。図１４に示すような対数コントラスト
レベル軸に沿って均一なサンプルが生成されるようにピンサイズを選択する。均一なサン
プルは、以下の公式によって導き出される：
サンプル数をＮとし、Ｖ1およびＶNを最初の要素および最後の要素とする。
【００８４】
ｒａｍｐ＝１，２，３．．．Ｎ
Ｖ1およびＶNは以下のように書くことができる：
【数７】
2015061642.tif 000010
【００８５】
同様に、
【数８】
2015061642.tif 000011
【００８６】
等式１および２を解くと：
【数９】
2015061642.tif 000012
となる。よって、等間隔でサンプリングされたＶｅｃは以下のように定義される。
【００８７】
【数１０】
2015061642.tif 000013
【００８８】
コントラスト組は、対数コントラストレベル軸に沿ったサンプリングレートが実効的に
倍になるように設計する。即ち、コントラスト組は、グラフ中に点線で示すようにインタ
ーリーブされる。具体的には、各コントラスト組（コントラスト値が最も低い組を除く）
の最小ピンが次にコントラスト値が低いコントラスト組の４番目および５番目のピンの間
に位置する。
【００８９】
具体的なピンサイズおよび具体的なコントラストレベル値を表２に示す。各コントラス
トレベルについて、そのコントラストレベルが、２０ｃｍ径で必要なのか、４０ｃｍ径で
必要なのか、その両方で必要なのかが示されている。
【００９０】
【表２】
2015061642.tif 000014
【００９１】
表２に基づいて、ファントムは、図１５に示すように構成することができる。ファント
ム内に縦向きに配置された複数の棒片（参照符号１〜９で示され様々な影および／または
番号が付けられている）によって、異なる複数のコントラストレベルが表現されている。
図面中、参照符号４、５および６で示されている真中の３つのコントラスト組は、２つの
直径の両方において使用できるように配置されている。
【００９２】
代表的な断面を図１６に示す。左側の画像は２０ｃｍ径断面を示し、右側の画像は４０
ｃｍ径断面を示す。同じ断面およびコントラスト組の複数のスライスができるようにファ
ントムを設計する。複数スライスから得た測定値を組み合わせることで、再構築オブジェ
クトの実際のコントラストをより正確に測定することができる。
【００９３】
さらに、ファントムは、ノイズ標準偏差およびノイズパワースペクトルが測定可能な領
域を有していなければならない。ファントムには、システムＭＴＦの測定をサポートする
領域およびオブジェクトも必要であり得る。
【００９４】
本書に記載の具体的な設計は、測定の目的を達成し得る多数の設計のうちの１つである
。２つのＥｘＬＣＤファントム代替実施形態は、図３１に示す断面を有する。この図にお
いて、それぞれの色または影が異なるコントラストレベルを表している。本実施形態にお
いては、各断面に、全てのコントラストレベルおよびピンサイズが現れる。この設計を使
用する場合、再構成時のノイズ応答を半径の関数として組み込む必要があるであろう。図
３２は、図３１に示す断面を共に有する２つの実施形態を示している。両図において、明
瞭さのために、９個のコントラスト組のうちの３つのみを示している。図３２の上半分に
図示したファントムは、円柱オブジェクトからなる。これらのファントムピンはスライス
間で一貫したオブジェクトを提供し、これらの一貫したオブジェクトは、患者の体内で軸
方向に向いている管類を表したものと類似している。これにより、スライス間の一貫性を
うまく利用し得る非線形再構成処理をテストする手段が得られる。図３２の下半分に図示
したファントムは螺旋状円柱のオブジェクトで構成されている。即ち、各オブジェクトに
ついて、水平二次元断面における円形プロファイルの中心は螺旋を形成する。これにより
スライス間の一貫性は低減し、スライス毎のばらつきが存在する場合、これを利用して性
能キャリブレーションを行うことができる。これにより、スライス間の一貫性をうまく利
用し得る非線形および逐次再構成処理をテストする手段が得られる。いずれのファントム
も、図１５に示すように２０ｃｍ径または４０ｃｍ径で用いることができる。
【００９５】
ＥｘＬＣＤプロトコル
２０個の異なるプロトコルサンプルがあり、ここでは、これらは０．０９および７，２
００．０の間から選択され、対数相対フラックス軸上に均一に分布している。相対フラッ
クスの具体的な値を対応スキャンパラメータおよびファントム径と共に表３に示す。
【００９６】
【表３】
2015061642.tif 000015
【００９７】
チェックマーク（レ）の数によって示されるように、１２個の異なるＥｘＬＣＤファン
トムのスライス（断面）がある。これら１２個の各スライスを２０個の各プロトコルでス
キャンして、結果的に２４０個の画像スライスを得ることが可能である。しかし、図１７
を見てみると、２４０個の可能な画像スライスのうち比較的小さなサブセットのみしか関
連がないことが分かる。図中の影付き領域は、必要とされるおおよそのカバー範囲、換言
すれば、関連のあるコントラスト組を表している。公称選択スライスと真のスライス選択
性プロファイルの間には大きな差があり得るので、フラックス指数を正確に求めるために
はスライス厚を測定する必要があるであろう。
【００９８】
この分析に基づいて、表４に示すＥｘＬＣＤ測定値処理には４４個の画像スライスを含
めた。
【００９９】
【表４】
2015061642.tif 000016
【０１００】
ＥＸＬＣＤアルゴリズム
ＥｘＬＣＤ検出能方法は、実際の測定コントラストを組み込む能力とともに、上記検出
方法の１つ以上を含む。ピン画像コントラストは以下のようにして測定できる：
１．ファントムのキャリブレーションを行って、ピンの実効的な平均コントラストを求
める。
２．カリブレーション済ファントム画像を用いて、各ピンの幾何学的領域内のピクセル
位置のマップを規定する。
３．ピン領域マップを用いて、各テスト条件について平均コントラストを測定する。
４．幾何学形状およびコントラスト組が同一である複数スライスから得た値を平均する
。
【０１０１】
図１８は、表４においてテスト３２と記載されている再構成画像スライスについて検出
能を求めた結果を示す。３つの各コントラスト組における検出可能な最小ピンはチャート
に示すように特定されている。特定されたピン番号に基づいて、対応ピンサイズおよび対
応コントラストレベルは、この再構成画像の測定の生データである。
【０１０２】
例えば、図１８において、３つのＥｘＬＣＤコントラスト測定値は、等式１の定義を用
いて記録されてもよい。
【０１０３】
【数１１】
2015061642.tif 000017
【０１０４】
最小（２．０ｍｍ）ピンは、それが検出可能な最小ピンであるのかどうか確認する術が
ないので、現時点では、ＥｘＬＣＤコントラスト測定プロットには取り込んでいない。従
って、この例については、図１８に示すように、最初の２つのコントラスト測定値［４７
，６９］を、表４中のテスト３２に示すフラックス指数位置（１０．０）においてＥｘＬ
ＣＤコントラスト測定プロットに取り込んでいる。図１９に、一組の順序対を、その一組
の順序対に対する最小二乗フィットであるコントラスト性能曲線と共に示す。
【０１０５】
ＥｘＬＣＤ検出能
例えば図３０に示すように、ＥｘＬＣＤ処理には、上記の検出能方法のあらゆる組み合
わせを組み込むことができる。ＥｘＬＣＤアルゴリズムを用いた様々な検出能方法の効力
の比較は後述する。
【０１０６】
現在の単一プロトコルＬＣＤ法と同様に、単一または複数の観察者による方法をＥｘＬ
ＣＤ処理と共に用いてもよい。これは、人間の観察者１人１人が、４４個の各画像を調べ
て、３つの各コントラスト組について検出可能な最小ピンを評価することを意味している
。観察者１人で、平均、３０分以内に４４個の画像を完了することができる。
【０１０７】
複数の人間の観察者が様々なＥｘＬＣＤ実験を分析した結果、人間の観察者らの結果間
に大きなばらつきがあることが分かった。実は、観察者間のばらつきは、予測されるＣＴ
スキャナ間の測定ばらつきに概ね同等であることが証明されている。
【０１０８】
単一プロトコルＬＣＤ法による統計学的方法をＥｘＬＣＤ処理に適用する。これは、例
えば、本願明細書中に援用する、Ｊｉａｎｇ  Ｈｓｉｅｈによる書籍「Ｃｏｍｐｕｔｅｄ
Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，  Ｄｅｓｉｇｎ，  Ａｒｔｉｆａｃ
ｔｓ  ａｎｄ  Ｒｅｃｅｎｔ  Ａｄｖａｎｃｅｓ」に記載されている。これは、ＡＳＴＭ
１６９５−９５に記載されているコントラスト弁別ファクタ（ＣＤＦ）のバリエーション
である。そこに記載されているアルゴリズムをＥｘＬＣＤ処理のために生成された４４個
の各画像に適用する。各コントラストレベルにおいてバックグラウンド分離を達成する最
小ピンをそのコントラスト組について選択する。即ち、理想的なコントラスト値が、その
ピンサイズについて算出されたノイズ標準偏差以上である場合、そのピンについてのコン
トラスト測定値およびそのコントラストレベルを、図２０に示すようなＥｘＬＣＤコント
ラスト測定値グラフに入れる。
【０１０９】
統計学的方法は最も一貫性のあるコントラスト性能曲線を生成するが、以下の２つの問
題を抱えている：（１）より高いコントラスト測定値の全ての結果にバイアスを与えてし
まう、（２）非線形または逐次再構成を用いた時に正確なコントラスト測定値を生成でき
ない。
【０１１０】
Ｒｏｓｅ基準は、ホワイトノイズバックグラウンドに埋もれた低コントラストオブジェ
クトの画像検出能解析を、例えば、当該分野で周知のＲｏｓｅ基準導出によって、行うた
めのロバストな基準である。これは、検出能指数ｖを確立する公式で、（１）オブジェク
トサイズ、（２）測定されたオブジェクトコントラスト、および（３）バックグラウンド
ノイズ（ピクセル標準偏差）を関連付ける。
【０１１１】
【数１２】
2015061642.tif 000018
【０１１２】
但し、Ｃは測定されたオブジェクトコントラスト、ｐはピン径、Ｓは画像ピクセルサイ
ズ、および、σはバックグラウンドノイズの測定された標準偏差である。この公式におい
て、測定されたコントラストレベルは大文字のＣで表し、小文字のｃで表す等式１の公称
コントラストレベルと区別している。
【０１１３】
利用可能な４４個の画像スライスのそれぞれについて、各コントラストレベルについて
検出能値を算出する。検出能閾値以上の検出能値を「検出可能」として選択する。Ｒｏｓ
ｅ基準導出では閾値を４としているが、我々によれば、閾値は５の方がより人間の観察者
による結果と一貫性があった。選択した検出能値を図２１の上段のプロットに示す。検出
可能なピンのそれぞれについて、等式（１）に従ってＥｘＬＣＤコントラスト指数値を算
出し、その値をＥｘＬＣＤコントラスト測定値グラフにプロットする（図２１の下段のプ
ロット）。
【０１１４】
Ｒｏｓｅ基準の定義では、検出能指数を計算する際、明らかに測定コントラストを利用
している。しかし、測定コントラストの代わりに理想的または公称コントラストを用いる
のであれば、Ｒｏｓｅ検出能方法の挙動を研究することは有益である。即ち、Ｒｏｓｅ理
想的検出能指数は、以下の公式で定義され得る。
【０１１５】
【数１３】
2015061642.tif 000019
【０１１６】
整合フィルタ検出能方法は、理想的ベイズ観察者（ＩＢＯ）の公式を利用している。理
想的な観察者とは、データ解析能力が最高である観察者のことである。整合フィルタ検出
能方法は、ＩＢＯ理想的意志決定者の公式を利用している。
【０１１７】
【数１４】
2015061642.tif 000020
【０１１８】
但し、ｆは理想的なオブジェクトのフーリエ変換であり、Ｋは大面積変換係数であり、
ＭＴＦはシステム変調伝達関数（ＭＴＦ）であり、Ｗnはノイズパワースペクトルである
。
【０１１９】
等式１１において、
【数１５】
2015061642.tif 000021
の項は、実効的に、ノイズの無い再構築オブジェクトのパワースペクトルである。この公
式は線形シフト不変システムに有効であるが、非線形再構成方法をモデル化した場合には
不十分である。非線形の場合について等式（１１）を一般化するために、
【数１６】
2015061642.tif 000022
に置き換える。これにより、
【数１７】
2015061642.tif 000023
が得られる。また、整合フィルタ検出能指数ｖoは以下のように書くことができる。
【０１２０】
【数１８】
2015061642.tif 000024
ｖoが所定の閾値よりも大きければ、オブジェクトｏは「目に見える」。
【０１２１】
図２２に示す画像およびグラフィックを用いて整合フィルタ法を直感的に説明する。
【０１２２】
本物の画像データでｖ０を計算するのは、数学的に大きな困難を伴う。全体的なコント
ラストＫは、我々のＥｘＬＣＤ処理において陰（ｉｍｐｌｉｃｉｔ）であり、ＣＴスキャ
ナと共に変化しない。ノイズパワースペクトルＷnは、大きな均一ノイズピクセル領域の
２Ｄフーリエ変換の動径平均として算出できる。この領域が、小さなカッピング、バンド
、リングさえも無く、非常に均一であることが重要である。無論、結果は、ピクセルサイ
ズおよびピクセル数に応じて適切にスケーリングしなければならない。
【０１２３】
オブジェクト
【数１９】
2015061642.tif 000025
のオブジェクト依存フーリエ変換は、再構築オブジェクトの２Ｄフーリエ変換の動径平均
として算出される。ノイズ混入を低減するために、オブジェクトを含む小さなピクセル領
域を選択することが重要である。ノイズパワースペクトルと同様に、結果は、ピクセルサ
イズおよびピクセル数に応じて適切にスケーリングしなければならない。
【０１２４】
ＥｘＬＣＤ性能関数
上述したように、４４個の画像スライスに適用した上記いずれの検出能方法の出力も、
各適用可能なコントラストレベルについて「検出可能」な最小ピンに対応する一組の順序
対［フラックス指数，コントラスト指数］となる。この一組の順序対は、図２３の上段の
プロットに示すように両対数スケール上にプロットして、これを用いてＥｘＬＣＤ性能関
数を生成することができる。１つの方法としては、その後、データポイントを（１）量子
検出効率、および、（２）システム／電子ノイズを含む２パラメータ等式にフィッティン
グする。図２３の下段のプロットは、最小二乗フィットによって生成した曲線である。
【０１２５】
非線形再構成方法が無ければ、ＥｘＬＣＤコントラスト指数が信号対ノイズに概ね比例
することが分かる。
【０１２６】
【数２０】
2015061642.tif 000026
【０１２７】
但し、［Ｊ，Ｍ］は順序対［フラックス指数，コントラスト指数］を表す。各一組の順
序対について、我々は、測定された順序対に最良にフィットするｐおよびｅの値を求める
ことができる。結果および実験の箇所で報告する分析において、ｐはコントラストゲイン
係数に対応し、ｅはシステム／電子ノイズの標準偏差に対応する。
【０１２８】
パラメータｐおよびｅは、ＣＴスキャナの決定的な特性決定を提供し得る。結果および
実験の箇所において、我々は、異なる検出能方法が、ｐおよびｅに影響する特定のスキャ
ナの変化に対してどのように反応するかを示す。明らかに、ＥｘＬＣＤ処理がコントラス
トゲインに対してより高い値を示し、電子ノイズに対してより低い値を示す場合に、スキ
ャナの性能は良くなる。例えば、図２４の比較プロットから、次のことが分かる：
１．スキャナ２のコントラストゲインは、スキャナ１よりも高い（より良い）
２．スキャナ３のコントラストゲインは、スキャナ２よりも低い（より悪い）
３．スキャナ３の電子ノイズは、スキャナ１よりも低い（より良い）
【０１２９】
図１０に示すように、比較的小さなピンがシステムＭＴＦによってぼやける場合、これ
に対応してコントラスト低下がおこり得る。即ち、高度にフィルタリングされたノイズス
ペクトルと高度にフィルタリングされたオブジェクトの場合、高度にフィルタリングされ
たノイズスペクトルを生成する再構成処理（例えば、非線形再構成）よりも検出能スコア
は低くなるが、元々のオブジェクトの空間的幾何学形状を維持することが可能である。こ
の現象は、典型的には、より小さなコントラストピンについてのみ観察され、測定される
。従って、ＥｘＬＣＤ法は、ＭＴＦに影響されるピンを含むコントラスト測定から推定さ
れる小さなピンの性能曲線を含む。図２５において、大きなピン（上側）および小さなピ
ン（下側）についてのコントラスト測定値を示す。図２６に比較を示す。
【０１３０】
ファントムキャリブレーション
それぞれの物理的なＥｘＬＣＤファントムは、間違いなく、そのファントム設計からい
くらか変位しているであろう。従って、ＥｘＬＣＤ処理は、実際のコントラスト値および
実際のピン位置値を決定および記録するキャリブレーション要素を組み込む。キャリブレ
ーションによって求められる実際のコントラスト値は、その後、全てのＥｘＬＣＤ測定値
について公称コントラスト値（小文字のｃ）として用いられる。あらゆる観察者によらな
い検出能の決定において、実際のピン位置値を用いて、測定コントラスト値（大文字のＣ
）の正確性を向上する。
【０１３１】
キャリブレーション要素は、実効的に、スキャナ間のＸ線スペクトル変動を補償する。
また、キャリブレーション要素には、ファントム製造公差チェックが含まれるであろう。
ファントムスライスが、コントラスト、ピンサイズ、または、ピン位置において公差外で
あった場合、これを報告する。
【０１３２】
結果および実験
ＥｘＬＣＤ処理の値を評価するために、我々は、様々なスキャナ構成をシミュレーショ
ンした。我々は、フル機能ファンビームＣＴスキャンシミュレータを用いてＣＴ測定デー
タを生成した。ファンビームシミュレータは、量子および電子ノイズの両方をシミュレー
ションする能力を有する。これらの実験について、量子および電子ノイズのみを変位させ
た。表５に列挙する構成パラメータの残りは一定に保った。
【０１３３】
【表５】
2015061642.tif 000027
【０１３４】
表６において、人間の観察者、Ｒｏｓｅ、Ｒｏｓｅ理想、および、統計学的方法につい
て、コントラストゲインおよび電子ノイズの両方について、全ての構成を列挙し、結果を
記録する。コントラストゲインは量子効率の平方根として変化すると予想されるが、我々
は、電子ノイズは模擬電子ノイズに伴って直接的に変換すると予想する。
【０１３５】
【表６】
2015061642.tif 000028
【０１３６】
表６の８行目〜１０行目のフィッティングの測定誤差を算出する。これらの誤差の標準
偏差をコントラストゲイン単位で表７に示す。
【０１３７】
【表７】
2015061642.tif 000029
【０１３８】
上記より、以下のことが開示され、また明白である：
１．ＥｘＬＣＤ処理は、ＣＴスキャナのコントラスト性能を全フラックス範囲にわたっ
てうまく特性決定することができる。デジタル放射線写真法、マンモグラフィ、核医学お
よびＳＰＥＣＴのような他の放射線写真用途にも適用可能である。
２．（１）比較的低い線量での全身スキャン、（２）大きな体のスキャン、（３）速い
スキャンを含む比較的低いフラックス領域において、単一ＬＣＤ測定は、スキャナのコン
トラスト性能について何ら情報を与えない。
３．ＥｘＬＣＤ処理によれば、人間の観察者による検出能の決定は、統計学的およびＲ
ｏｓｅといった自動的な方法のいずれよりも大幅に一貫性が無い。実際、観察者による検
出能の決定は、典型的な市販のスキャナ間でコントラスト性能を区別するのにも正確性が
不十分である。
４．ＥｘＬＣＤ処理によれば、Ｒｏｓｅ法は、統計学的方法よりも人間の観察者による
結果に大幅に近い。
５．Ｒｏｓｅ法および統計学的方法の両方は、電子ノイズが有っても無くても、予想さ
れるコントラストゲインの変化を正確に記録する。
６．Ｒｏｓｅ法の場合、電子ノイズパラメータは量子効率の変化に対して一貫性を有し
ていない。統計学的方法の場合、電子ノイズパラメータは量子効率の変化に対して８％以
内で一貫性を有する。
７．統計学的方法の場合、電子ノイズパラメータは、予測される電子ノイズの変化を正
確に記録する。
８．ＥｘＬＣＤコントラスト測定値の視覚的分析に基づいて、Ｒｏｓｅ法は、Ｒｏｓｅ
理想および統計学的方法と比べて非常にノイズが多い。これは、Ｒｏｓｅ法が、そのピン
の既知位置における画像において測定した各ピンのコントラスト値を用いるからである。
これは、複数のスライス間でコントラスト値の平均をとる必要があることを示している。
【０１３９】
また、本開示内容に係るシステムおよび方法は、以下の機能、特徴および利点を提供す
る：
システムの動作範囲にわたって検出能を特性決定する放射線画像システム（ＣＴなど）
の性能関数。
【０１４０】
線量の利用に関する臨床的性能に関連付けできる性能関数。
【０１４１】
ＥｘＬＣＤ性能関数は自動的に計算される。
【０１４２】
計算方法は、非線形および逐次画像再構成方法に応答する。
【０１４３】
ある特別なファントムまたは１組のファントムを、可能なフラックス条件の最低から最
高までを含む範囲をカバーするように設計された様々なサイズおよびコントラストを有す
る幅広いオブジェクトに用いることができる。
【０１４４】
検出可能な最小オブジェクトを求めるべく所与のコントラストレベルについて全てのオ
ブジェクトサイズを用いることによって、図２８に示すようにＥｘＬＣＤ法を改良するこ
とができる。この概念は、複数の点を線にフィッティングし、そのフィッティングした線
が検出能閾値とどこで交差するのかを求めることにより、「最小ピンサイズ」を検出する
正確性を改善し得る。
【０１４５】
製造ばらつきに対処するために、ＥｘＬＣＤ法ではファントムをカリブレーションする
ことが必要である。
【０１４６】
ＥｘＬＣＤファントムのキャリブレーション方法は、ファントムをスキャンして、線形
再構成方法を用いて画像を再構成することを含む。そして、各ファントム画像内の各テス
トオブジェクトをシステムのＭＴＦを用いて分解し、これにより、オブジェクトの信号対
ノイズ比が高くなるように複数の画像を用いて入力オブジェクトを表したものを得る。
【０１４７】
スキャナ動作範囲中における戦略的な複数の点において１組のプロトコルで良好なＳＮ
Ｒ性能となるようにカリブレーション済ファントムを複数回スキャンしてもよい。
【０１４８】
検出能計算は、各オブジェクト、および、検出能の閾値を含むコントラストレベル帯内
の複数組のオブジェクトのノイズスペクトルを分析する。
【０１４９】
オブジェクト信号がオブジェクトコントラスト低減係数によって低減される場合、検出
能計算は、非前置白色化整合フィルタ信号対ノイズ比を用いてもよい。
【０１５０】
性能関数を用いて、既に特性決定されたスキャナ上のあらゆる患者について臨床的性能
を再現することができる。
【０１５１】
性能関数は、定性的な臨床画像のための客観的な定量化可能なスコアスケールを提供す
る。
【０１５２】
医療研究者らによって、様々な臨床的問題について、最低臨床的画質スコアを決定し割
り当てることができる。特定の患者および臨床的問題について、これらのスコアを用いて
、既に特性決定されたスキャナの厳密な必要動作条件を求めることができる。
【０１５３】
付記
本開示は、以下の項目に記載の方法、放射線画像システムプロトコル選択基準、プロト
コル選択基準のデータベース、ファントムおよび装置を含む。
【０１５４】
[項目１］
再構成画像を用いて、放射線画像システムのコア動作モードの動作範囲について、フラ
ックス指数とコントラスト指数との関係式として拡張型低コントラスト検出能性能関数を
求める方法であって、
実質的に前記放射線画像システムの動作範囲にわたって分布している複数のプロトコル
を選択する工程と、
複数のオブジェクトの検出能を算出して、これにより、各オブジェクトについてのフラ
ックス指数とコントラスト指数との関係式を求める工程と、
前記フラックス指数とコントラスト指数との関係式を利用して、前記放射線画像システ
ムの拡張型低コントラスト検出能性能関数を求める工程と、を包含する方法。
[項目２］
各プロトコルについて、各コントラストレベルについて、検出可能な最小オブジェクト
サイズを求める工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目３］
各プロトコルについて、各オブジェクトサイズについて、検出可能な最小コントラスト
を求める工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目４］
複数のオブジェクトを含むファントムを１つ以上撮像する工程であって、前記オブジェ
クトの少なくともいくつかは検出可能オブジェクトのサブセットである工程をさらに包含
する、項目１に記載の方法。
[項目５］
１つ以上のファントムを撮像する工程であって、前記オブジェクトの少なくともいくつ
かは外寸法が異なる複数のファントム内にある工程をさらに包含する、項目１に記載の方
法。
[項目６］
約０．０９から約７２００の範囲において複数のプロトコルフラックス指数サンプルを
選択する工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目７］
前記オブジェクトを撮像する工程は、前記オブジェクトのそれぞれの測定平均コントラ
ストを正確に特性決定するのに十分な画像数を有する、項目１に記載の方法。
[項目８］
測定コントラストを用いて各オブジェクトについて検出能を算出する工程をさらに包含
する、項目１に記載の方法。
[項目９］
１つ以上のオブジェクトをキャリブレーションし、これにより、前記オブジェクトの平
均測定コントラストを求め、
オブジェクト画像をキャリブレーションし、これにより、オブジェクトのピクセル位置
のマップを規定し、
前記マップから合成コントラストを測定し、複数の画像からの値を組み合わせる、
ことによって、各オブジェクトについてオブジェクト画像コントラストを算出する工程
をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目１０］
前記放射線画像システムについての拡張型低コントラスト検出能性能データを表示する
工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目１１］
前記拡張型低コントラスト検出能性能関数のデータポイントを用いて、これにより、量
子検出効率およびシステムノイズを含むモデルに対する最適フィットを求める工程をさら
に包含する、項目１に記載の方法。
[項目１２］
システムぼやけにより影響を受ける選択されたオブジェクトの性能関数を別途算出する
工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目１３］
実際のオブジェクトコントラスト測定値を記録し、カリブレーション済オブジェクトコ
ントラスト値を、拡張型低コントラスト検出能コントラスト指数の公称オブジェクトコン
トラスト値として用いることによって１つ以上のオブジェクトをキャリブレーションする
工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目１４］
オブジェクト位置値を記録し、各オブジェクトの検出能を算出する際に前記記録された
オブジェクト位置値を用いることによって１つ以上のオブジェクトをキャリブレーション
する工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目１５］
前記放射線画像システムの複数のプロトコルは、これらに限定はされないが、ｋＶｐ、
ｍＡｓ、スライス厚、ピッチ、オブジェクト寸法、コントラスト組、再構成方法、および
、フラックス指数のうちの１つ以上のバリエーションを含む、項目１に記載の方法。
[項目１６］
前記各オブジェクトについて検出能を算出する工程は、人間による観察、信号対ノイズ
、標準偏差、統計学的、Ｒｏｓｅ基準、Ｒｏｓｅ理想または整合フィルタからなる群より
選択された少なくとも１つ以上の検出能方法によって行われる、項目１に記載の方法。
[項目１７］
２つ以上の放射線画像システムの前記拡張型低コントラスト検出能性能関数を求め、前
記複数の放射線画像システムの前記拡張型低コントラスト検出能性能関数を比較する工程
をさらに包含する、項目１に記載の方法。
[項目１８］
複数の放射線システムおよび／または動作モードにわたって均等な画質性能となるよう
に、１つ以上の放射線画像装置上で、１つ以上の動作モードで、あるコントラスト指数レ
ベルを用いる、方法。
[項目１９］
放射線画像システム用の前記放射線画像システムの拡張型低コントラスト検出能性能デ
ータの放射線画像システムプロトコル選択基準であって、
実質的に前記放射線画像システムの動作範囲にわたって分布している複数のプロトコル
を選択する工程と、
複数のオブジェクトの検出能を算出して、これにより、各オブジェクトについてのフラ
ックス指数とコントラスト指数との関係式を求める工程と、
各コントラスト組について検出可能な最小オブジェクトサイズを求める工程と、
各コントラスト組について、各プロトコルについて、コントラスト指数を算出する工程
と、
前記フラックス指数とコントラスト指数との関係式を利用して、前記放射線画像システ
ムの拡張型低コントラスト検出能性能データを求める工程と、
前記フラックス指数とコントラスト指数との関係式のデータを収集して、これにより、
前記放射線画像システムの前記拡張型低コントラスト検出能性能データのプロトコル選択
基準を提供する工程と、によって生成される放射線画像システムプロトコル選択基準。
[項目２０］
前記プロトコル選択基準は、放射線画像システムの複数の動作モードのためのものであ
る、項目１９のプロトコル選択基準のデータベース。
[項目２１］
前記プロトコル選択基準は、複数の放射線画像システムのためのものである、項目１９
のプロトコル選択基準のデータベース。
[項目２２］
前記プロトコル選択基準は、異なる臨床現場の複数の放射線画像システムのためのもの
である、項目１９のプロトコル選択基準のデータベース。
[項目２３］
再構成方法は、これらに限定はされないがユーザーが選択したｋＶ値における単色画像
および基礎材料画像を含む複数のエネルギー獲得画像の再構成を含む、項目１９に記載の
プロトコル選択基準のデータベース。
[項目２４］
拡張型低コントラスト検出能ファントムであって、
複数のセクションを有するボディであって、各セクションが減衰バックグラウンド材を
用いた１つ以上の外寸法を有するボディと、
前記ボディ内に含まれる１つ以上のコントラスト組であって、放射線画像装置の全動作
範囲にわたって検出能を求めるために、バックグラウンド材減衰性およびバックグラウン
ド減衰材寸法に関して一貫性を有するコントラスト組と、を備えたファントム。
[項目２５］
前記バックグラウンドは２つ以上の減衰材でできている、項目２４に記載のファントム
。
[項目２６］
前記コントラスト組は、サイズおよび／またはコントラストレベルが異なる複数のオブ
ジェクトである、項目２４に記載のファントム。
[項目２７］
バックグラウンド減衰材のコントラスト組および寸法は、拡張型低コントラスト検出能
方法の要件を満たすように配置されている、項目２４に記載のファントム。
[項目２８］
前記コントラスト組は、複数のエネルギー獲得システムを評価するの好適である、項目
２４に記載のファントム。
[項目２９］
前記コントラスト組を複数のエネルギー獲得システムにとって好適にするために用いら
れる材料の１つはカルシウムハイドロキシアパタイトである、項目２４に記載のファント
ム。
[項目３０］
前記ファントムボディの断面は円形である、項目２４に記載のファントム。
[項目３１］
前記ファントムボディの断面は非円形である、項目２４に記載のファントム。
[項目３２］
前記ファントムの形状は擬人的である、項目２４に記載のファントム。
[項目３３］
断面の実効的な水等価寸法は、約１０ｃｍから約４５ｃｍの範囲である、項目２４に記
載のファントム。
[項目３４］
前記ボディ内に９個のコントラスト組を備えている、項目２４に記載のファントム。
[項目３５］
前記ボディ内に５個のコントラスト組を備えている、項目２４に記載のファントム。
[項目３６］
各コントラスト組内に９個のオブジェクトを備えている、項目２４に記載のファントム
。
[項目３７］
各コントラスト組内に７個のオブジェクトを備えている、項目２４に記載のファントム
。
[項目３８］
前記コントラスト組は円柱状オブジェクトからなる、項目２４に記載のファントム。
[項目３９］
複数の円柱状オブジェクトは直径が約２ｍｍから約１５ｍｍの範囲である、項目２４に
記載のファントム。
[項目４０］
前記コントラスト組は螺旋状オブジェクトからなる、項目２４に記載のファントム。
[項目４１］
ゼロあるいはそれ以上のセクションにおいてコントラストオブジェクトが無い、項目２
４に記載のファントム。
[項目４２］
複数のオブジェクトのコントラスト組は、１つ以上のファントムボディサイズ区画にフ
ィットする挿入物の中に含まれている、項目２４に記載のファントム。
[項目４３］
あらゆる放射線画像システムで特定の患者サイズについて所望の標準化された画質レベ
ルを達成する方法であって、
特定の放射線画像システムについて拡張型低コントラスト検出能性能関数を得る工程と
、
前記所望の標準化された画質レベルについての前記拡張型低コントラスト検出能性能関
数からフラックス指数を選択する工程と、
前記選択されたフラックス指数および前記特定の患者サイズに基づいてプロトコルを求
める工程と、を包含する方法。
【０１５５】
［項目４４］
様々な放射線レベルで複数の放射線撮像装置から得られた複数の放射線画像に関連付け
られたフラックスレベルと画質との関係式に対応する関係式データを格納するメモリと、
選択された画質測定基準に対応する画質選択データを受信するように動作可能な入力と
、
前記複数の放射線撮像装置のそれぞれに対応する装置データを受信するように動作可能
な入力と、
前記画像選択データおよび前記放射線撮像装置のそれぞれの装置データを前記関係式デ
ータに適用した結果に応じて、前記放射線撮像装置のそれぞれについて特異線量管理信号
を算出するように動作可能なコンピュータと、
各線量管理信号を前記複数の放射線撮像装置のうちの関連付けられた放射線撮像装置に
中継するように動作可能な出力と、
を備えた、装置。
［項目４５］
前記放射線撮像装置の少なくとも１つを備えたＣＴスキャナをさらに備えた、項目４４
に記載の装置。
［項目４６］
前記ＣＴスキャナは、複数の撮像モードで動作可能である、項目４５に記載の装置。
［項目４７］
前記関係式データは、データ関係式テーブルで構成される、項目４４に記載の装置。
［項目４８］
前記コンピュータはさらに、予め選択された関係式曲線に応じて前記関係式データを生
成するように動作可能である、項目４４に記載の装置。
［項目４９］
前記関係式曲線は、所定の関数に関連付けられている、項目４８に記載の装置。
［項目５０］
前記画質測定基準は、少なくとも１つの生理学的状態の検出能に関連付けられている、
項目４４に記載の装置。
［項目５１］
前記画質測定基準は、少なくとも１つの画像アーチファクトに関連付けられている、項
目４４に記載の装置。
［項目５２］
前記画質選択データは、画質と患者サイズとの関係式で構成される、項目４４に記載の装
置。
［項目５３］
患者サイズは、水等価直径で構成される、項目５２に記載の装置。
［項目５４］
様々な放射線レベルで複数の放射線撮像装置から得られた複数の放射線画像に関連付け
られたフラックスレベルと画質との関係式に対応する関係式データを、関連付けられたメ
モリに格納することと、
選択された画質測定基準に対応する画質選択データを受信することと、
前記複数の放射線撮像装置のそれぞれに対応する装置データを受信することと、
前記画像選択データおよび前記放射線撮像装置のそれぞれの装置データを前記関係式デ
ータに適用した結果に応じて、前記放射線撮像装置のそれぞれについて特異線量管理信号
を、関連付けられたコンピュータにおいて算出することと、
各線量管理信号を前記複数の放射線撮像装置のうちの関連付けられた放射線撮像装置に
出力することと、
を包含する、方法。
［項目５５］
ＣＴスキャナ内に配置された複数の放射線撮像装置から前記装置データを受信すること
をさらに包含する、項目５４に記載の方法。
［項目５６］
前記ＣＴスキャナを複数の撮像モードで動作させることをさらに包含する、項目５５に
記載の方法。
［項目５７］
算出の前に、前記メモリ内のデータ関係式テーブルから前記関係式データを取り出すこ
とをさらに包含する、項目５４に記載の方法。
［項目５８］
予め選択された関係式曲線に従って、前記メモリから前記関係式データを取り出すこと
をさらに包含する、項目５４に記載の方法。
［項目５９］
所定の関数に関連付けられた前記予め選択された関係式曲線に従って、前記メモリに格
納された前記関係式データを取り出すことを包含する、項目５８に記載の方法。
［項目６０］
前記画質測定基準は、少なくとも１つの生理学的状態の検出能に関連付けられている、
項目５４に記載の方法。
［項目６１］
前記画質測定基準は、少なくとも１つの画像アーチファクトに関連付けられている、項
目５４に記載の方法。
［項目６２］
前記画質選択データは、画質と患者サイズとの関係式で構成される、項目５４に記載の方法。
［項目６３］
患者サイズは、水等価直径で構成される、項目６２に記載の方法。
【図１】
2015061642.tif 000030
【図２】
2015061642.tif 000031
【図３】
2015061642.tif 000032
【図４】
2015061642.tif 000033
【図５】
2015061642.tif 000034
【図６】
2015061642.tif 000035
【図７】
2015061642.tif 000036
【図８】
2015061642.tif 000037
【図９】
2015061642.tif 000038
【図１０】
2015061642.tif 000039
【図１１】
2015061642.tif 000040
【図１２】
2015061642.tif 000041
【図１３】
2015061642.tif 000042
【図１４】
2015061642.tif 000043
【図１５】
2015061642.tif 000044
【図１６】
2015061642.tif 000045
【図１７】
2015061642.tif 000046
【図１８】
2015061642.tif 000047
【図１９】
2015061642.tif 000048
【図２０】
2015061642.tif 000049
【図２１】
2015061642.tif 000050
【図２２】
2015061642.tif 000051
【図２３】
2015061642.tif 000052
【図２４】
2015061642.tif 000053
【図２５】
2015061642.tif 000054
【図２６】
2015061642.tif 000055
【図２７】
2015061642.tif 000056
【図２８】
2015061642.tif 000057
【図２９】
2015061642.tif 000058
【図３０】
2015061642.tif 000059
【図３１】
2015061642.tif 000060
【図３２】
2015061642.tif 000061
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月28日(2015.1.28)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコンピュータ断層撮像システムと関連付けられた少なくとも１つのデータプロセッサと、
複数の放射線ファントム画像の複数のフラックスレベルから導き出された数学的関係を表す基礎関係式データを受信するように動作可能な入力と、
前記少なくとも１つのデータプロセッサは、画質測定基準を前記基礎関係式データに従ってフラックスレベルと関連付けるように動作可能であって、
前記基礎関係式データを格納するように動作可能なメモリと、
複数の放射線解剖学的な像の表示のための表示データを出力するように動作可能な出力と、
表示された放射線解剖学的な像に関連付けられたユーザーによって選択された、少なくとも１つの選択された画質測定基準に対応する画質選択データを受信するように動作可能な入力と、
前記少なくとも１つのデータプロセッサはさらに、前記画質選択データを、対応する予め関連付けられた関係式データに適用した結果に応じて、複数の放射線撮像動作のそれぞれについて特異線量管理信号を算出するように動作可能であって、
各線量管理信号を複数の放射線撮像装置のうちの関連付けられた１つの放射線撮像装置に中継するように動作可能な出力と、
を備えた、装置。
【請求項２】
少なくとも１つの放射線撮像装置を備えたＣＴスキャナをさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＣＴスキャナは、複数の撮像モードで動作可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記関係式データは、データ関係式テーブルで構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのデータプロセッサはさらに、予め選択された関係式曲線に応じて前記関係式データを生成するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記関係式曲線は、所定の関数に関連付けられている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記画質測定基準は、少なくとも１つの生理学的状態の検出能に関連付けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記画質測定基準は、少なくとも１つの画像アーチファクトに関連付けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記画質選択データは、画質と患者サイズとの関係式で構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
患者サイズは、水等価直径で構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
様々な放射線レベルで複数の放射線撮像動作から得られた複数の放射線ファントム画像に関連付けられたフラックスレベルと画質との関係式に対応する関係式データを、関連付けられたメモリに格納することと、
複数の放射線解剖学的な像に対応する表示データを出力すること、
表示データに従って関連付けられたユーザから選択された画質測定基準に対応する画質選択データを受信することと、
複数の放射線撮像装置のそれぞれに対応する装置データを受信することと、
前記画質選択データおよび前記複数の放射線撮像装置のそれぞれの装置データを前記関係式データに適用した結果に応じて、前記複数の放射線撮像装置のそれぞれについて特異線量管理信号を、関連付けられたコンピュータにおいて算出することと、
各線量管理信号を前記複数の放射線撮像装置のうちの関連付けられた１つの放射線撮像装置に出力することと、
を包含する、方法。
【請求項１２】
ＣＴスキャナ内に配置された前記複数の放射線撮像装置の少なくとも１つから前記装置データを受信することをさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＣＴスキャナを複数の撮像モードで動作させることをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
算出の前に、前記メモリ内のデータ関係式テーブルから前記関係式データを取り出すことをさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
予め選択された関係式曲線に従って、前記メモリから前記関係式データを取り出すことをさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
所定の関数に関連付けられた前記予め選択された関係式曲線に従って、前記メモリに格納された前記関係式データを取り出すことを包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記画質測定基準は、少なくとも１つの生理学的状態の検出能に関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記画質測定基準は、少なくとも１つの画像アーチファクトに関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記画質選択データは、画質と患者サイズとの関係式で構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
患者サイズは、水等価直径で構成される、請求項１９に記載の方法。