(57)【要約】  Ｘ線撮像システムは、Ｘ線放射ビームを投射するＸ線源と、Ｘ線放射ビームを所定の場所で受けるように位置されるＸ線検出器とを含むことができる。Ｘ線検出器は、（ｉ）第１の面、および第１の面とは反対側の第２の面を有するモノリシック基板と、（ｉｉ）第１の面上に配置されるとともに、第１の領域および第２の領域を含み、第１の領域が第１のＸ線感度を有し、第２の領域が第１のＸ線感度とは異なる第２のＸ線感度を有する、シンチレーション層と、（ｉｉｉ）第２の面上に配置されるフォトセンサアレイとを含むことができる。Ｘ線源およびＸ線検出器は、Ｘ線検出器がＸ線放射ビームを受ける場所を調整しこの場所が主に第１の領域内または第２の領域内にあるようにするべく構成され得る。【選択図】図１
2014515659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線放射ビームを投射するＸ線源と、
前記Ｘ線放射ビームを所定の場所で受けるように位置されるＸ線検出器と、
を備え、前記Ｘ線検出器は、
（ｉ）第１の面、および前記第１の面とは反対側の第２の面を有するモノリシック基板と、
（ｉｉ）前記第１の面上に配置されるとともに、第１の領域および第２の領域を含み、前記第１の領域が第１のＸ線感度を有し、前記第２の領域が前記第１のＸ線感度とは異なる第２のＸ線感度を有する、シンチレーション層と、
（ｉｉｉ）前記第２の面上に配置されるフォトセンサアレイと、
を含み、
前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線検出器が前記Ｘ線放射ビームを受ける場所を調整し前記場所が主に前記第１の領域内または前記第２の領域内にあるようにするべく構成される、Ｘ線撮像システム。
【請求項２】
前記モノリシック基板がガラスである請求項１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項３】
前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線検出器が前記Ｘ線放射ビームを受ける前記場所を調整し前記場所が全体的に前記第１の領域内または前記第２の領域内にあるようにするべく構成される請求項１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項４】
前記シンチレーション層は、前記モノリシック基板上にシンチレーション材料を堆積させることによって形成される請求項１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項５】
前記第１の領域がシンチレーション材料の第１の厚さを有し、前記第２の領域が前記第１の厚さとは異なるシンチレーション材料の第２の厚さを有する請求項１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項６】
前記シンチレーション層は、前記モノリシック基板上にシンチレーション材料を堆積させることによって形成される請求項５に記載のＸ線撮像システム。
【請求項７】
前記フォトセンサアレイは、前記第１の領域に対応する第１のモノリシックフォトセンササブアレイと、前記第２の領域に対応する第２のモノリシックフォトセンササブアレイとを含む請求項１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項８】
前記第１のモノリシックフォトセンササブアレイが第１の組の性能パラメータを有し、前記第２のモノリシックフォトセンササブアレイが前記第１の組の性能パラメータとは異なる第２の組の性能パラメータを有する請求項７に記載のＸ線撮像システム。
【請求項９】
前記Ｘ線源は、前記第１の領域で受けられる前記Ｘ線放射ビームをフィルタ処理するようになっている第１のフィルタと、前記第２の領域で受けられる前記Ｘ線放射ビームをフィルタ処理するようになっている第２のフィルタとを含み、前記第１のフィルタが第１の組のフィルタリング特性を有し、前記第２のフィルタが前記第１の組のフィルタリング特性とは異なる第２の組のフィルタリング特性を有する請求項１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１０】
前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器と一体化されるナビゲーションシステムを更に備える請求項１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１１】
Ｘ線撮像システムと共に用いるための撮像方法において、
Ｘ線放射ビームを投射するように構成されるＸ線源と前記Ｘ線放射ビームを所定の場所で受けるためのＸ線検出器との間に患者を位置させるステップであって、前記Ｘ線検出器が、
（ｉ）第１の面、および前記第１の面とは反対側の第２の面を有するモノリシック基板と、
（ｉｉ）前記第１の面上に配置されるとともに、第１の領域および第２の領域を含み、前記第１の領域が第１のＸ線感度を有し、前記第２の領域が前記第１のＸ線感度とは異なる第２のＸ線感度を有する、シンチレーション層と、
（ｉｉｉ）前記第２の面上に配置されるフォトセンサアレイと、
を含む、ステップと、
前記場所を撮像されるべき前記患者の対象領域に対応するように調整し、それにより、前記Ｘ線放射ビームの少なくとも一部が前記対象領域を通過して主に前記第１の領域に衝突するようにする、ステップと、
前記患者を撮像して、前記患者の前記対象領域に関して第１の画質を有し前記対象領域以外の前記患者の部分に関して第２の画質を有する画像を生成するステップであって、前記第１の画質が前記第１の領域に対応し、前記第２の画質が前記第２の領域に対応する、ステップと、
を含む撮像方法。
【請求項１２】
撮像する前記ステップは、前記Ｘ線放射ビームを前記モノリシック基板を形成するガラスに通す工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
撮像する前記ステップは、前記モノリシック基板上にシンチレーション材料を堆積させることにより形成された前記シンチレーション層に前記Ｘ線放射ビームを通す工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
撮像する前記ステップは、前記第１の領域がシンチレーション材料の第１の厚さを有し前記第２の領域が前記第１の厚さとは異なるシンチレーション材料の第２の厚さを有する前記シンチレーション層に前記Ｘ線放射ビームを通す工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
撮像する前記ステップは、前記モノリシック基板上にシンチレーション材料を堆積させることにより形成された前記シンチレーション層に前記Ｘ線放射ビームを通す工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
撮像する前記ステップは、前記第１の領域に対応する第１のモノリシックフォトセンササブアレイと前記第２の領域に対応する第２のモノリシックフォトセンササブアレイとを含む前記フォトセンサアレイへ向けて前記Ｘ線放射ビームを投射する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のモノリシックフォトセンササブアレイが第１の組の性能パラメータを有し、前記第２のモノリシックフォトセンササブアレイが前記第１の組の性能パラメータとは異なる第２の組の性能パラメータを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
撮像する前記ステップは、前記Ｘ線放射ビームを、前記第１の領域で受けられる前記Ｘ線放射ビームをフィルタ処理するようになっている第１のフィルタと、前記第２の領域で受けられる前記Ｘ線放射ビームをフィルタ処理するようになっている第２のフィルタとに通す工程を含み、前記第１のフィルタが第１の組のフィルタリング特性を有し、前記第２のフィルタが前記第１の組のフィルタリング特性とは異なる第２の組のフィルタリング特性を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
Ｘ線放射ビームを投射するＸ線源と、
前記Ｘ線放射ビームを所定の場所で受けるように位置されるＸ線検出器であって、
（ｉ）第１の面、および第１の面とは反対側の第２の面を有するモノリシック基板と、
（ｉｉ）前記第１の面上に配置されるとともに、第１の領域および第２の領域を含み、前記第１の領域が第１のＸ線感度を有し、前記第２の領域が前記第１のＸ線感度とは異なる第２のＸ線感度を有する、シンチレーション層と、
（ｉｉｉ）前記第２の面上に配置されるフォトセンサアレイと、
を含むＸ線検出器と、
前記Ｘ線源およびＸ線発生器に結合され、前記Ｘ線源および前記Ｘ線発生器により撮像される患者の画像を生成するように構成されるとともに、前記患者の前記画像を表示するように構成される表示装置を含むコンピュータシステムと、
を備え、
前記コンピュータシステムは、前記場所を前記患者の対象領域に対応するように調整し、それにより、前記Ｘ線放射ビームの少なくとも一部が前記対象領域を通過して主に前記第１の領域に衝突するようにするべく構成され、
前記患者の前記画像は、前記患者の前記対象領域に関して第１の画質を有するとともに、前記対象領域以外の前記患者の部分に関して第２の画質を有し、前記第１の画質が前記第１の領域に対応し、前記第２の画質が前記第２の領域に対応する、Ｘ線撮像システム。
【請求項２０】
前記第１の領域がシンチレーション材料の第１の厚さを有し、前記第２の領域が前記第１の厚さとは異なるシンチレーション材料の第２の厚さを有する請求項１９に記載のＸ線撮像システム。
【請求項２１】
前記シンチレーション層は、前記モノリシック基板上に前記シンチレーション材料を堆積させることによって形成される請求項２０に記載のＸ線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、Ｘ線撮像システムに関し、特に、単一のＸ線検出器により異なる撮像特性を与えるＸ線撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]この節は、必ずしも従来技術とは限らない本開示に関連する背景情報を与える。
[0003]ヒト患者などの被検体は、患者の生体構造を修正しまたは増強させるための外科的処置を受けることを選択するまたは外科的処置を受けざるを得ない場合がある。生体構造の増強は、骨の移動または増強、移植可能な装置の挿入、または、他の適した処置など、様々な処置を含み得る。外科医は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、蛍光透視（例えば、Ｃ−Ａｒｍ撮像システム）、または、他の適した撮像システムなどの撮像システムを使用して取得され得る患者の画像を用いて被検体に対して処置を行うことができる。
【０００３】
[0004]患者の画像は、処置の計画および処置の実行を含めて処置を行う外科医を支援できる。外科医は、患者の２次元画像表示または３次元画像表示を選択してもよい。画像は、外科医が処置を行う際に上層組織（皮膚組織および筋肉組織を含む）を除去することなく患者の生体構造を観察できるようにすることにより、低侵襲技術を用いた処置を行う外科医を支援できる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0005]この節は、開示の一般的な概要を与えるものであり、開示の全範囲または開示の特徴の全ての包括的な開示ではない。
[0006]様々な実施形態によれば、Ｘ線撮像システムは、Ｘ線放射ビームを投射するＸ線源と、Ｘ線放射ビームを所定の場所で受けるように位置されるＸ線検出器とを含むことができる。Ｘ線検出器は、（ｉ）第１の面、および第１の面とは反対側の第２の面を有するモノリシック基板と、（ｉｉ）第１の面上に配置されるとともに、第１の領域および第２の領域を含み、第１の領域が第１のＸ線感度を有し、第２の領域が第１のＸ線感度とは異なる第２のＸ線感度を有する、シンチレーション層と、（ｉｉｉ）第２の面上に配置されるフォトセンサアレイとを含むことができる。Ｘ線源およびＸ線検出器は、Ｘ線検出器がＸ線放射ビームを受ける場所を調整しこの場所が主に第１の領域内または第２の領域内にあるようにするべく構成され得る。
【０００５】
[0007]Ｘ線撮像システムと共に用いるための撮像方法は、Ｘ線放射ビームを投射するように構成されるＸ線源とＸ線放射ビームを所定の場所で受けるためのＸ線検出器との間に患者を位置させるステップを含むことができる。Ｘ線検出器は、（ｉ）第１の面、および第１の面とは反対側の第２の面を有するモノリシック基板と、（ｉｉ）第１の面上に配置されるとともに、第１の領域および第２の領域を含み、第１の領域が第１のＸ線感度を有し、第２の領域が第１のＸ線感度とは異なる第２のＸ線感度を有する、シンチレーション層と、（ｉｉｉ）第２の面上に配置されるフォトセンサアレイとを含むことができる。また、方法は、前記場所を撮像されるべき患者の対象領域に対応するように調整し、それにより、Ｘ線放射ビームの少なくとも一部が対象領域を通過して主に第１の領域に衝突するようにする、ステップを含むことができる。また、方法は、患者を撮像して、患者の対象領域に関して第１の画質を有し対象領域以外の患者の部分に関して第２の画質を有する画像を生成するステップであって、第１の画質が第１の領域に対応し、第２の画質が第２の領域に対応する、ステップを含むことができる。
【０００６】
[0008]Ｘ線撮像システムは、Ｘ線放射ビームを投射するＸ線源と、Ｘ線放射ビームを所定の場所で受けるように位置されるＸ線検出器と、Ｘ線源およびＸ線検出器に結合されるコンピュータシステムとを含むことができる。Ｘ線検出器は、（ｉ）第１の面、および第１の面とは反対側の第２の面を有するモノリシック基板と、（ｉｉ）第１の面上に配置されるとともに、第１の領域および第２の領域を含み、第１の領域が第１のＸ線感度を有し、第２の領域が第１のＸ線感度とは異なる第２のＸ線感度を有する、シンチレーション層と、（ｉｉｉ）第２の面上に配置されるフォトセンサアレイとを含むことができる。コンピュータシステムは、Ｘ線源およびＸ線発生器により撮像される患者の画像を生成するように構成され得る。コンピュータシステムは、患者の画像を表示するように構成される表示装置を含むことができる。また、コンピュータシステムは、前記場所を患者の対象領域に対応するように調整し、それにより、Ｘ線放射ビームの少なくとも一部が対象領域を通過して主に第１の領域に衝突するようにするべく構成され得る。患者の画像は、患者の対象領域に関して第１の画質を有するとともに、対象領域以外の患者の部分に関して第２の画質を有することができる。第１の画質は第１の領域に対応することができ、また、第２の画質は第２の領域に対応することができる。
【０００７】
[0009]更なる適用分野は、本明細書中で与えられる説明から明らかとなる。この概要における説明および特定の例は、単なる例示目的であり、本開示の範囲を限定しようとするものではない。
【０００８】
[0010]本明細書中に記載される図面は、選択された実施形態の単なる例示を目的としており、全てが想定し得る実施態様とは限らず、また、本開示の範囲を限定しようとするものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0011]手術室内の本開示の様々な実施形態に係る典型的な撮像システムの環境図である。
【図２】[0012]図１の撮像システムの典型的なコンピュータシステムの概略図である。
【図３】[0013]図２のコンピュータシステムの典型的なシステムユニットの概略図である。
【図４】[0014]図１の撮像システムの典型的なＸ線検出器の概略図である。
【図５】[0015]線５−５に沿う図４の典型的なＸ線検出器の概略断面図である。
【図６】[0016]代わりの構成を示す線５−５に沿う図４の典型的なＸ線検出器の概略断面図である。
【図７】[0017]図１の撮像システムの典型的なＸ線源および典型的なＸ線検出器の概略図である。
【図８】[0018]図８Ａは、Ｘ線放射ビームの場所が第１の位置にある図１の撮像システムの典型的なＸ線検出器の概略図である。 [0019]図８Ｂは、Ｘ線放射ビームの場所が第２の位置にある図１の撮像システムの典型的なＸ線検出器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0020]以下の説明は、本質的には単なる典型例である。言うまでもなく、図面の全体にわたって、対応する参照符号は、同様のまたは対応する部分および特徴を示す。先に示されるように、この技術は、米国のコロラド州のルイビルに事業所があるMedtronic Navigation社により販売されるＯ−Ａｒｍ（登録商標）撮像システムなどの撮像システムに向けられる。しかしながら、この技術をＣ−ａｒｍ撮像装置などの任意の適した撮像装置に適用できることに留意すべきである。また、本明細書中で使用される用語「モジュール」は、コンピュータ装置、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、１つまたは複数のソフトウェアまたはファームウェアプログラムを実行するプロセッサ（共用、専用、または、グループ）およびメモリ、組み合わせ論理回路、および／または、記載される機能性を与える他の適したソフトウェア、ファームウェアプログラムまたはコンポーネントによってアクセスされ得るコンピュータ可読媒体を示し得る。
【００１１】
[0021]図１を参照すると、手術室または手術部屋１０内で、ユーザ、例えばユーザ１２は、患者１４に対して処置を行うことができる。処置を行う際、ユーザ１２は、処置を行うための患者１４の画像データを取得するべく撮像システム１６を使用できる。患者１４の取得される画像データは、本明細書中に開示されるものを含めて、Ｘ線撮像システムを用いて取得される２次元（２Ｄ）投影を含むことができる。しかしながら、本明細書中にも開示されるように、体積モデルの２Ｄ順投影も生成され得ることは言うまでもない。
【００１２】
[0022]１つの例において、モデルは、取得された画像データを使用して生成され得る。モデルは、本明細書中でも更に説明されるような代数的反復技術を含む様々な技術を使用して取得される画像データに基づいて生成される３次元（３Ｄ）体積モデルとなり得る。表示画像データ１８は、表示装置２０に表示され得るとともに、本明細書中で更に詳しく説明されるように、撮像コンピュータシステム３２と関連付けられる表示装置３２ａにも更に表示され得る。表示画像データ１８は、２Ｄ画像、３Ｄ画像、または、経時的に変化する４次元画像となり得る。また、表示画像データ１８は、取得された画像データ、生成された画像データ、これらの両方、または、画像データの両方のタイプの結合を含むこともできる。
【００１３】
[0023]患者１４の取得された画像データは、例えばＸ線撮像システムを用いて２Ｄ投影として取得され得ることは言うまでもない。その後、２Ｄ投影は、患者１４の３Ｄ体積画像データを再構成するために使用され得る。また、理論的なまたは順方向の２Ｄ投影が３Ｄ体積画像データから生成され得る。したがって、画像データが２Ｄ投影または３Ｄ体積モデルのいずれかまたは両方となり得ることは言うまでもない。
【００１４】
[0024]表示装置２０はコンピュータシステム２２の一部となり得る。コンピュータシステム２２は様々なコンピュータ可読媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステム２２によってアクセスされ得る任意の利用できる媒体となり得るとともに、揮発性および不揮発性の媒体の両方、および、除去できるおよび除去できない媒体を含むことができる。一例として、限定的ではなく、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を備えることができる。記憶媒体としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、あるいは、コンピュータ可読命令、ソフトウェア、データ構造、プログラムモジュール、および、他のデータを記憶するために使用され得るとともにコンピュータシステム２２によってアクセスされ得る任意の他の媒体が挙げられるが、これらに限定されない。コンピュータ可読媒体は、直接にまたはインターネットなどのネットワークを介してアクセスされてもよい。
【００１５】
[0025]１つの例において、コンピュータシステム２２は、キーボードなどの入力装置２４と、コンピュータシステム２２と合併され得る１つまたは複数のプロセッサ２６（１つまたは複数のプロセッサは、多重処理コアプロセッサ、マイクロプロセッサなどを含むことができる）とを含むことができる。入力装置２４は、ユーザがコンピュータシステム２２とインターフェースをとることができるようにする任意の適した装置、例えば、タッチパッド、タッチペン、タッチスクリーン、キーボード、マウス、ジョイスティック、トラックボール、無線式マウス、可聴制御器、または、これらの組み合わせを備えることができる。また、本明細書では、コンピュータシステム２２が表示装置２０とは別個の入力装置２４を備えるものとして説明されて図示されるが、コンピュータシステム２２は、タッチパッドまたはタブレットコンピュータ装置を備えることができ、更に、コンピュータシステム２２を撮像システム１６と関連付けられる撮像コンピュータシステム３２内に組み込むあるいは一部とすることができる。
【００１６】
[0026]データ通信のために接続部２８をコンピュータシステム２２と表示装置２０との間に設けることができ、それにより、表示装置２０を駆動させて、画像データ１８を示すことができる。
【００１７】
[0027]撮像システム１６としては、米国のコロラド州のルイビルに事業所があるMedtronic Navigation社により販売されるＯ−Ａｒｍ（登録商標）撮像システムを挙げることができる。しかしながら、この教示内容をＣ−Ａｒｍ撮像装置などの任意の適した撮像装置に適用できることに留意されるべきである。選択された処置中に用いるＯ−Ａｒｍ（登録商標）撮像システムまたは他の適した撮像システムを含む撮像システム１６は、参照することによりその全体が本願に組み入れられる２００９年５月１３日に出願された「System And Method For Automatic Registration Between An Image And A Subject」と題される米国特許出願第１２／４６５，２０６号にも記載される。Ｏ−Ａｒｍ撮像システムまたは他の適した撮像システムに関する更なる説明は、米国特許第７，１８８，９９８号、第７，１０８，４２１号、第７，１０６，８２５号、第７，００１，０４５号、および、第６，９４０，９４１号において見出すことができ、これらのそれぞれの特許は、参照することによりその全体が本願に組み入れられる。
【００１８】
[0028]撮像システム１６は、撮像コンピュータシステム３２と撮像ガントリ３４とを含む移動式カート３０を含むことができ、撮像ガントリ３４にはＸ線源３６とＸ線検出器１００とが位置される。図１を参照すると、本明細書において更に説明されるように、移動式カート３０は、１つの手術室または手術部屋から他の手術室または手術部屋へと移動させることができ、また、ガントリ３４は移動式カート３０に対して移動できる。これにより、固定式撮像システムに専用の設備投資または空間を必要とすることなく、撮像システム１６をそれが複数の場所で複数の処置と共に使用され得るように移動できる。
【００１９】
[0029]図２を参照すると、撮像コンピュータシステム３２の典型的な実施形態を示す図が与えられており、この撮像コンピュータシステムの構成要素の一部または全部が本開示の教示内容と共に使用され得る。撮像コンピュータシステム３２は様々なコンピュータ可読媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、撮像コンピュータシステム３２によってアクセスされ得る任意の利用できる媒体となり得るとともに、揮発性および不揮発性の媒体の両方、および、除去できるおよび除去できない媒体を含む。一例として、限定的ではなく、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を備えることができる。記憶媒体としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、あるいは、コンピュータ可読命令、ソフトウェア、データ構造、プログラムモジュール、および、他のデータを記憶するために使用され得るとともに撮像コンピュータシステム３２によってアクセスされ得る任意の他の媒体が挙げられるが、これらに限定されない。コンピュータ可読媒体は、直接にまたはインターネットなどのネットワークを介してアクセスされてもよい。
【００２０】
[0030]１つの例では、撮像コンピュータシステム３２が表示装置３２ａとシステムユニット３２ｂとを備える。図示のように、表示装置３２ａはコンピュータビデオスクリーンまたはモニタを備えることができる。撮像コンピュータシステム３２は少なくとも１つの入力装置３２ｃを含むこともできる。システムユニット３２ｂは、図３に示されるように、プロセッサ９２およびメモリ９４を含み、メモリ９４はソフトウェア９６およびデータ９８を含むことができる。
【００２１】
[0031]この例では、少なくとも１つの入力装置３２ｃがキーボードを備える。しかしながら、言うまでもなく、少なくとも１つの入力装置３２ｃは、ユーザが撮像コンピュータシステム３２とインターフェースをとることができるようにする任意の適した装置、例えば、タッチパッド、タッチペン、タッチスクリーン、キーボード、マウス、ジョイスティック、トラックボール、無線式マウス、可聴制御器、または、これらの組み合わせを備えることができる。また、本明細書では、撮像コンピュータシステム３２が表示装置３２ａを伴うシステムユニット３２ｂを備えるものとして説明されて図示されるが、撮像コンピュータシステム３２は、タッチパッドまたはタブレットコンピュータ装置を備えることができ、また、表示装置がディスプレイ２０を使用できる。
【００２２】
[0032]撮像コンピュータシステム３２は、オフセンター画像データ取得を可能にするために、Ｘ線源３６、検出器１００、および、ロータ４０を制御できる。データ通信のために接続部をプロセッサ９２と表示装置３２ａとの間に設けることができ、それにより、表示装置３２ａを駆動させて、画像データ１８を示すことができる。
【００２３】
[0033]図１を参照すると、Ｘ線源３６は、検出器１００によって検出されるべき患者１４を貫いてＸ線放射ビームを放射することができる。当業者であれば分かるように、Ｘ線源３６により放射されるＸ線は、コーン内で放射されて検出器１００により検出され得る。Ｘ線源３６および検出器１００はそれぞれ、ガントリ３４内においてほぼ径方向で対向するようにかつ患者１４の周囲をガントリ３４内で移動できるようにロータ４０に結合され得る。したがって、検出器１００は、ほぼ矢印３９の方向で患者１４の周囲を３６０°にわたって回転移動でき、また、Ｘ線源３６は、Ｘ線源３６が検出器１００からほぼ１８０°離れて対向したままとなるように検出器１００に合わせて移動できる。
【００２４】
[0034]また、Ｘ線源３６は、Ｘ線源３６がロータ４０および検出器１００に対して制御可能に回動され得るように、ロータ４０に対して回動可能に装着されてアクチュエータによって制御され得る。Ｘ線源３６を制御可能に回動させることにより、患者１４がガントリ３４に対して再配置される必要なく、Ｘ線の軌道が患者１４に対して角度付けられまたは変更され得る。また、検出器１００は、ロータ４０に対して円弧の周囲で並進できる。検出器１００が並進できるため、検出器１００は、任意の所望の回動角度でＸ線源３６により放射されるＸ線を検出でき、それにより、オフセンター画像データを取得できる。ロータ４０は、所望の画像データ（オンセンターまたはオフセンター）を取得するために必要に応じてガントリ３４の周囲で回転できる。Ｘ線源３６、検出器１００、および、ロータ４０の動作の機構に関する更なる詳細は、先に言及することにより既に組み入れられた米国特許第７，１０８，４２１号、および、参照することによりその全体が本願に組み入れられるHelm等の「SYSTEM AND METHOD FOR OFF-CENTER IMAGING」と題される２０１１年３月３０日に出願された米国特許出願第１３／０７５，４４６号（代理人整理番号５０７４Ａ−０００１１７／ＵＳ）に開示される。
【００２５】
[0035]図１を参照すると、ガントリ３４は、患者支持体またはテーブル１５上に配置され得る患者１４に対してほぼ矢印４１の方向で等角的に揺動しまたは変向（本明細書中では等角揺動とも称される）できる。ガントリ３４は、患者１４に対するＸ線源３６／検出器１００の位置決めを可能にするために、矢印４２により示されるように患者１４に対して傾くこともでき、患者１４および移動式カート３０に対してライン４４に沿って縦方向に移動することもでき、移動式カート３０に対しておよび患者１４に対して横方向にライン４６にほぼ沿って上下動することができ、および、患者１４に対してほぼ矢印４８の方向で垂直に移動することもできる。
【００２６】
[0036]撮像システム１６は、患者１４に対してＸ線源３６／検出器１００を移動させて患者１４の正確な画像データを生成するために、撮像コンピュータシステム３２によって正確に制御され得る。また、撮像システム１６は、撮像システム１６からプロセッサ２６への有線または無線接続あるいは物理的媒体転送を含むことができる接続５０を介してプロセッサ２６と接続され得る。したがって、ナビゲーション、表示、再構成などのために、撮像システム１６を用いて収集される画像データを撮像コンピュータシステム３２からコンピュータシステム２２へと転送することもできる。
【００２７】
[0037]簡単に、図１を続けて参照すると、様々な実施形態によれば、撮像システム１６が非ナビゲーションまたはナビゲーション手続きと共に使用され得る。幾つかの実施形態において、撮像システム１６は、ナビゲーション手続きを行うためにナビゲーションシステム１７と一体化され得る。ナビゲーションシステム１７は、例えば、以下で更に説明するように、コンピュータシステム２２、光学式ローカライザ６０、電磁式ローカライザ６２、動的基準座標系６４、器具６６、光学式トラッキング装置６８、電磁式トラッキング装置７０、少なくとも１つの通信ライン７２、７８、８０、および／または、ナビゲーションインターフェース装置７４を含むことができる。ナビゲーション手続きにおいて、光学式ローカライザ６０および電磁式ローカライザ６２のいずれか一方または両方を含むローカライザは、患者１４に対するナビゲーション領域内で磁場を発生させるためまたは信号を受信あるいは送信するために使用され得る。患者１４に対するナビゲーション空間またはナビゲーション領域は、ナビゲーション領域内に規定されるナビゲーション空間および画像データ１８により規定される画像空間の位置合わせを可能にするために画像データ１８に位置合わせされ得る。患者トラッカまたは動的基準座標系６４は、画像データ１８に対する患者１４の動的な位置合わせおよび位置合わせの管理を可能にするために患者１４に接続され得る。
【００２８】
[0038]このとき、ナビゲーション手続きを可能にするために、器具６６が患者１４に対して追跡され得る。器具６６は、光学式ローカライザ６０または電磁式ローカライザ６２のいずれか一方または両方を用いた器具６６の追跡を可能にするために光学式トラッキング装置６８および／または電磁式トラッキング装置７０を含むことができる。器具６６は、電磁式ローカライザ６２および／または光学式ローカライザ６０と通信できるナビゲーションインターフェース装置７４との通信ライン７２を含むことができる。この場合、通信ライン７２、７８のそれぞれを使用して、ナビゲーションインターフェース装置７４は、通信ライン８０によりプロセッサ２６と通信できる。接続ラインまたは通信ライン２８、５０、７６、７８、または、８０のうちのいずれかは、有線、無線、物理的媒体転送、または、移動、あるいは、任意の他の適した通信となり得ることは言うまでもない。それにもかかわらず、適した通信システムは、患者１４に対する器具６６の追跡を可能にして、手続きを行うための画像データ１８に対する器具６６の追跡位置の表示を可能にするために、それぞれのローカライザを備えることができる。
【００２９】
[0039]器具６６が介入器具および／またはインプラントとなり得ることは言うまでもない。インプラントは、心室ステントまたは血管ステント、脊椎インプラント、神経ステントなどを含むことができる。器具６６は、脳深部刺激器または神経刺激器、焼灼装置、または、他の適した器具などの介入器具となり得る。器具６６の追跡は、器具６６のアイコン／しるしを画像データ１８上に重ね合わせることにより、患者１４内の器具６６の直接的な観察を伴うことなく、位置合わせされた画像データ１８を用いて、患者１４に対する器具６６の位置を観察できるようにする。
【００３０】
[0040]また、撮像システム１６は、それぞれの光学式ローカライザ６０または電磁式ローカライザ６２を用いて追跡されるべき光学式トラッキング装置８２または電磁式トラッキング装置８４などのトラッキング装置を含むことができる。トラッキング装置８２、８４は、選択された基準座標系に対するＸ線源３６、検出器１００、ロータ４０、および／または、ガントリ３４の場所または位置を決定するために、Ｘ線源３６、検出器１００、ロータ４０、ガントリ３４、または、撮像システム１６の他の適した部分と直接に関連付けられ得る。図示のように、トラッキング装置８２、８４は、ガントリ３４のハウジングの外面上に位置され得る。したがって、撮像システム１６は、画像データ１８に対する患者１４の初期位置合わせ、自動位置合わせ、または、連続位置合わせを可能にするために、器具６６で行えるのと同様に、患者１４に対して追跡され得る。位置合わせ手続きおよびナビゲーション手続きは、先に組み入れられた米国特許出願第１２／４６５，２０６号で論じられる。
【００３１】
[0041]ここで、図４および図５を参照すると、本開示の幾つかの実施形態に係る典型的なＸ線検出器１００が示されている。検出器１００は、基板１１０、シンチレーション層１２０、および、フォトセンサアレイ１３０（例えば、薄膜トランジスタ、フォトダイオード、または、同様のもの）を含む。撮像システム１６の作動中、Ｘ線源３６がＸ線放射ビームをＸ線検出器１００へ向けて投射する。シンチレーション層１２０は、Ｘ線放射線を可視光などの異なる波長の放射線へと変換する。可視光は、基板１１０を貫いて進み、フォトセンサアレイ１３０によって検出される。フォトセンサアレイは可視光を電気信号へと変換し、電気信号は、患者１４の画像（表示画像データ１８など）を生成するためにコンピュータシステム３２により検出されて利用され得る。
【００３２】
[0042]基板１１０は、第１の面１１２と、第１の面１１２とは反対側の第２の面１１４とを有することができる。基板１１０は、ガラスまたは同様の材料から形成されるモノリシック基板となり得る。基板１１０のモノリシック構造は、シンチレーション層１２０により生成される可視光の意図しない歪み（散乱、反射、屈折回折など）の大きさを減らすことができる。
【００３３】
[0043]シンチレーション層１２０は基板１１０の第１の面１１２上に配置され得る。様々な実施形態において、シンチレーション層１２０は、例えば物理蒸着、スパッタ蒸着、または、他の堆積技術によって基板１１０上にシンチレーション材料を堆積させることにより形成され得る。シンチレーション材料の例としては、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、および、テルビウムがドープされたガドリニウム酸硫化物（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）が挙げられる。
【００３４】
[0044]本開示の幾つかの実施形態において、Ｘ線検出器１００は、例えば、各領域ごとに異なるシンチレーション材料を利用することにより、および／または、単一のシンチレーション材料の厚さを領域にわたって変えることにより、異なるＸ線感度を有する複数の領域を含むことができる。図示の例において、シンチレーション層１２０は、第１のＸ線感度を有する第１の領域１２２と、異なる第２のＸ線感度を有する第２の領域１２４とを含む。第１の領域１２２は、シンチレーション材料の第１の厚さｔ１を有し、また、第２の領域１２４は、第１の厚さｔ１とは異なるシンチレーション材料の第２の厚さｔ２を有する。第１および第２の領域１２２、１２４の異なるＸ線感度により、ユーザ１２は、後述するように、撮像システム１６を利用して、異なる撮像特性／画質を有する画像データを生成できる。図示の例は、隣り合って配置される２つの異なる領域を含むシンチレーション層１２０を有するＸ線検出器１００を示すが、２つ以上の任意の数の領域が本開示と共に利用されてもよいのが分かる。また、領域は、本開示の範囲から逸脱することなく、並列以外で配置されてもよい（内側領域が１つまたは複数の外側領域によって取り囲まれる、領域が検出器の角部に限定される、など）。
【００３５】
[0045]フォトセンサアレイ１３０は基板１１０の第２の面１１４上に配置され得る。フォトセンサアレイ１３０は、例えば接着剤または他の結合材料によって第２の面１１４に結合され得る。幾つかの実施形態において、フォトセンサアレイ１３０は、互いに隣接して配置される複数のモノリシックフォトセンササブアレイから構成され得る。例えば、ここで図６を参照すると、フォトセンサアレイ１３０’は、接合部１３５で互いに結合される第１のモノリシックフォトセンササブアレイ１３２および第２のモノリシックフォトセンササブアレイ１３４を含むことができる。
【００３６】
[0046]図６の図示の例では、第１のモノリシックフォトセンササブアレイ１３２が第１の領域１２２に対応し、第２のモノリシックフォトセンササブアレイ１３４が第２の領域１２４に対応する。このようにすると、第１のモノリシックフォトセンササブアレイ１３２が第１の領域１２２により生成される放射線を受けることができ、また、第２のモノリシックフォトセンササブアレイ１３４が第２の領域１２４により生成される放射線を受けることができる。更に、幾つかの実施形態では、各モノリシックフォトセンササブアレイ１３２、１３４が異なる組の性能パラメータを有することができる。モノリシックフォトセンササブアレイ１３２、１３４のそれぞれにおける性能パラメータは、その関連する領域１２２、１２４のＸ線感度に対応するように選択され得る。単なる例として、第１のモノリシックフォトセンササブアレイ１３２は、第１の領域１２２の第１のＸ感度に対応するように第１の組の性能パラメータを有することができ、また、第２のモノリシックフォトセンササブアレイ１３４は、第２の領域１２４の第２のＸ感度に対応するように第２の組の性能パラメータを有することができる。この明細書本文全体にわたる用語「性能パラメータ」は、フォトセンサアレイの応答度、暗電流、等価雑音電力、出力の線形性、スペクトル応答、量子効率、光感度、および／または、応答時間を含むが、これらに限定されない。
【００３７】
[0047]本開示の幾つかの実施形態において、Ｘ線源３６は、Ｘ線源３６から投射されるＸ線放射ビームをフィルタ処理するようになっている１つまたは複数のフィルタ（図７）を含むことができる。フィルタは、画像データの撮像特性／画質を向上させるためにＸ線検出器１００の領域１２２、１２４のＸ線感度および／またはフォトセンササブアレイ１３２、１３４の性能パラメータの組に対応するようにＸ線源３６から投射されるＸ線放射ビームを適合させるべく利用され得る。単なる例として、Ｘ線源３６は、Ｘ線検出器１００の第１の領域１２２で受けられるＸ線放射ビームをフィルタ処理するようになっている第１のフィルタ１７０と、第２の領域１２４で受けられるＸ線放射ビームをフィルタ処理するようになっている第２のフィルタ１７２とを含むことができる。第１のフィルタ１７０は第１の組のフィルタリング特性を有することができ、また、第２のフィルタ１７２は、第１の組とは異なる第２の組のフィルタリング特性を有することができる。この明細書本文全体にわたる用語「フィルタリング特性」は、フィルタによってフィルタ除去される周波数および／またはエネルギーレベルを含むがこれに限定されない。
【００３８】
[0048]撮像システム１６の作動中、Ｘ線源３６は、Ｘ線放射ビームを受けるように位置決めされたＸ線検出器１００へ向けてＸ線放射ビームを投射する。Ｘ線源３６および／またはＸ線検出器１００の位置は、Ｘ線放射ビームを受けるＸ線検出器１００上での場所１５０を調整するために互いに対して調整され得る。例えば、Ｘ線放射ビームはＸ線検出器１００の全体にわたって受けられ得る。あるいは、Ｘ線放射ビームはＸ線検出器１００の一部のみにわたって受けられ得る。ユーザ１２は、例えばコンピュータシステム３２を介して、ユーザ１２により望まれる撮像特性／画質に基づき、Ｘ線検出器１００がＸ線放射ビームを受ける場所１５０を調整できる。この明細書本文全体にわたる用語「撮像特性」および／または「画質」は、コントラストの変動レベル、コントラスト感度、線量効率、患者への線量、ノイズ、アーチファクト、および／または、歪みを含むことができるが、これらに限定されない。
【００３９】
[0049]幾つかの実施形態において、Ｘ線源３６およびＸ線検出器１００は、Ｘ線検出器１００がＸ線放射ビームを受ける場所１５０が主に第１の領域１２２内（図８Ａ）または第２の領域１２４内（図８Ｂ）のいずれかであるように調整され得る。この適用において、Ｘ線放射ビームを受ける場所は、その場所の５０％を超える部分が１つの領域内にある場合には「主に」その領域内で受けられると見なされる。幾つかの実施形態において、Ｘ線源３６およびＸ線検出器１００は、Ｘ線検出器１００がＸ線放射ビームを受ける場所１５０が第１または第２の領域１２２、１２４のうちのいずれかの範囲内で７０％を超える、９０％を超える、あるは、範囲全体となるように調整され得る。このようにすると、撮像システム１６は、患者１４を撮像するために第１および第２の領域１２２、１２４の異なるＸ線感度をうまく利用することができる。単なる一例として、患者１４の対象の低コントラスト領域（脳の軟組織など）の撮像は、高コントラスト領域（骨など）の撮像とはかなり異なる撮像特性／画質を必要とする場合がある。この撮像システム１６により、ユーザ１２は、画像データにとって適した撮像特性／画質を与えるために、撮像されるべき患者１４の対象領域（軟組織、骨など）に応じてＸ線検出器１００の異なる領域（第１の領域１２２または第２の領域１２４）を利用してもよい。
【００４０】
[0050]たとえ何のタイプの組織（骨構造、軟組織など）が撮像されようとも、撮像システム１６は、適した撮像特性および／または画質を有する画像データを生成するために利用され得る。撮像システム１６（Ｘ線源３６および／またはＸ線検出器１００など）は、どの領域（１２２、１２４）が対象の被検体にとって適したＸ線感度を有するのかに応じて場所１５０を主にＸ線検出器１００の領域１２２、１２４のうちの一方の範囲内となるように調整するべく調整され得る。例えば、患者１４の対象領域１６０は、Ｘ線放射ビームの少なくとも一部が対象領域１６０を通過して所望の領域１２２、１２４に衝突するように位置され得る。このようにすると、患者１４を撮像して、対象領域１６０に関して第１の画質（第１および第２の領域１２２、１２４のうちの一方に対応する）を有し対象領域１６０以外の患者１４の部分１６５に関して第２の画質（第１および第２の領域１２２、１２４のうちの他方に対応する）を有する画像データを生成することができる。
【００４１】
[0051]本開示の様々な実施形態に係る撮像システム１６などのＸ線撮像システムを作動させる典型的な方法は、Ｘ線放射ビームを投射するように構成されるＸ線源３６を設けることを含むことができる。（前述したような）Ｘ線検出器１００は、場所１５０でＸ線放射ビームを受けるように位置決めされ得る。また、方法は、撮像されるべき患者１４の対象領域１６０に対応するように場所１５０を調整することを含むこともできる。場所１５０は、Ｘ線放射ビームの少なくとも一部が対象領域１６０を通過して主に単なる一例として第１の領域１２２に衝突するように調整され得る。患者１４は、患者１４の画像（表示画像データ１８）を生成するように撮像され得る。画像は、患者１４の対象領域１６０に関して第１の画質を有するとともに、対象領域１６０以外の患者１４の部分に関して第２の画質を有することができる。第１の画質が第１の領域１２２に対応でき、また、第２の画質が第２の領域１２４に対応できる。
【００４２】
[0052]特定の例について明細書で説明して図面で示してきたが、当業者であれば分かるように、本教示の範囲から逸脱することなく、様々な変更をなすことができるとともに、その要素を均等物と置き換えることができる。また、様々な実施例間での特徴、要素、および／または、機能の混合および適合が、上記において他に記載されていなければ、１つの実施例の特徴、要素、および／または、機能が必要に応じて他の実施例に組み入れられ得ることを当業者が本教示から理解できるように本明細書中で明確に考慮される。また、本教示の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本教示に適合させるように多くの改変をなすことができる。したがって、本教示が図面により示されて明細書に記載される特定の実施例に限定されず、本教示の範囲が前述の説明の範囲内に入る任意の実施形態を含むことが意図される。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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