(57)【要約】【課題】画像雑音を雑音分散レベル未満に保ちつつ構成要素の構造逐次式で放射線量を最適化するように放射線量プロファイルを調整する。【解決手段】対象（２２）への実効線量を最小化する方法及びシステムを開示し、この最小化は、対象（２２）についての区分別構成要素マップ（６８）を決定し、管電流／エネルギ・レベル／Ｘ線濾波／Ｘ線パルス幅を時間の関数としてパラメータ表現し、対応する吸収線量マップ及び分散マップを決定し、対象（２２）への望ましい実効線量及び画像の全体にわたり望ましい雑音分散を結果として生ずるエネルギ・レベル／管電流プロファイル又は曲線を決定することにより行なわれる。【選択図】図３
2008220452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータによって実行されるときに、
複数の識別可能で画像化可能な構成要素を有する撮像対象（２２）の構成要素マップ（６８）を決定し、
放射線プロファイルの係数と、結果として得られる前記対象（２２）についての実効線量との間の関係を決定し、
前記放射線プロファイルの前記係数と、前記対象（２２）の画像において結果として得られる分散の尺度との間の関係を決定し、
前記対象（２２）の画像内の雑音が望ましい雑音分散を超えないようにしたときの前記対象（２２）についての最小実効線量、望ましい実効線量についての前記対象（２２）の画像についての最小雑音分散、又は前記対象（２２）に対する合計線量が所定の限度を超えないようにし且つ前記対象（２２）の画像内の雑音が雑音限度を超えないようにしたときの前記対象（２２）について望ましい実効線量及び前記対象（２２）の画像について望ましい雑音分散のいずれか一つを結果として生ずる照射プロファイルを決定する
ことを前記コンピュータに行なわせる一組の命令を表わしているコンピュータ・プログラムを実行するコンピュータ（３６）を有するイメージング・システム（１０）。
【請求項２】
前記コンピュータ（３６）はさらに、全ての加重の和が１に等しくなるように各々の構成要素に放射線量加重を割り当てるようにプログラムされている、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記コンピュータ（３６）はさらに、スカウト走査及びローカライザ走査の一方を実行して、ここから前記構成要素マップ（６８）を決定するようにプログラムされている、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
スカウト走査及びローカライザ走査の前記一方は低線量走査である、請求項３に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記コンピュータ（３６）はさらに、前記対象（２２）が構成員となっている被検体の種別に特有のアトラスから前記構成要素マップ（６８）を決定するようにプログラムされている、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記コンピュータ（３６）はさらに、前記照射プロファイルを時間及び位置の関数としてパラメータ表現するようにプログラムされている、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムとして構成されている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記計算機式断層写真法イメージング・システムは、データ取得時に前記対象（２２）の周りを回転するＸ線源（１４）及び検出器のアレイ（１８）を支持する回転式ガントリ（１２）を有する、請求項７に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記複数の識別可能で画像化可能な構成要素は患者（２２）の解剖学的構造に対応している、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記コンピュータはさらに、前記患者（２２）の画像内の雑音が前記望ましい雑音分散を超えないか又は合計線量が前記所望の実効線量を超えないようにして、敏感な解剖学的構造が敏感でない解剖学的構造よりも少ない放射線で曝射されるような前記照射プロファイルを定義するようにプログラムされている、請求項９に記載のシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、多種構成要素から成る対象による吸収線量を構成要素逐次式で最小限に抑えつつこの対象の画像の画質を最大限に高める方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）走査の性能を定義する主要な特性として、空間分解能、時間分解能、画像雑音及び放射線量の四つがある。空間分解能は、画像における微小な対象の詳細さの程度を定義し、一般的には、検出器アパーチャ、取得ビュー数、焦点スポットの大きさ、対象の拡大率、スライス厚、スライス感度プロファイル、螺旋ピッチ、再構成アルゴリズム、ピクセル・マトリクス、患者の運動、及び視野を含めた多くの因子に影響される。時間分解能は、所与のスライスについて走査データを取得する時間的な区間の長さを定義する。一般的には、心臓のように運動している解剖学的構造の改善された撮像を可能にするため時間分解能を高める（すなわち時間区間の長さを短くする）ことが望ましい。画像雑音は、再構成された画像のピクセル値の量子雑音又は電子雑音によるランダムな誤差であり、走査時の幾何学的構成及びプロトコルや、患者の解剖学的構造に主に依存し、位置依存型である。放射線量は、走査の間に患者によって吸収されるＸ線の数に対応する。
【０００３】
放射線画像データ取得時に患者に対する放射線量を低減することが益々望まれている。しかしながら、量子雑音レベルがＸ線の数の平方根に反比例するので、画質は放射線曝射量と直接関係する。すなわち、データ取得に用いられる放射線量が多いほど画質は一般的には高まる。何年にもわたって、放射線プロファイルは次第に最適化されてきた。放射線量はボウタイ・フィルタの利用によって空間的に変調され、視野の周辺に向かう放射線を減少させて、周辺では短くなっている経路長を補償する。また、放射線量は管電流変調を用いることにより時間的に変調され、例えば前後方向での放射線を横方向よりも少なくする、又は例えば頭部領域では放射線を少なくして肩領域では放射線を多くする等のように経路長が比較的短いビュー角度及びｚ位置では放射線を少なくする。最後に、エネルギ・プロファイルは、最適な管電圧及びハードウェア濾波を選択することにより、所与の応用について最適化される。
【０００４】
幾つかの器官は他の器官よりも敏感であるため、例えば甲状腺、乳房及び眼球等での吸収線量を最小限に抑える等のように、敏感な器官への照射は可能な限り制限することが望ましい。敏感な解剖学的構造は一般的には、画像を再構成したい所与の関心領域の一部のみを構成している。従って、放射線量が、敏感な解剖学的構造に許容される最大値に設定されている場合には、画像全体の空間分解能及びコントラスト分解能が低下する。この観点で、患者が受ける放射線は、走査の過程で変化する。この可変型放射線プロファイルは典型的には、Ｘ線管電流変調、Ｘ線管電圧変調、Ｘ線パルス幅変調、Ｘ線フィルタ変調、Ｘ線管焦点スポット変調、又はこれらの組み合わせを介して達成される。
【特許文献１】米国特許第６９９０１７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＣＴ走査では、この可変型放射線量プロファイルは、所与の放射線量についての分散（画像内の雑音）を最小化するように構築され、又はその反対も行なわれている。換言すると、従来のＣＴ走査では、走査を定義するのに用いられる放射線プロファイルは全放射線を考慮しているが、患者にとっての実効線量については考慮していない。すなわち、従来は、所与の関心領域を含む幾つかの解剖学的構造について、所与の許容可能な雑音分散に最適な放射線プロファイル及びこれら最適な放射線プロファイルを達成する態様が考慮されていない。
【０００６】
従って、画像雑音を雑音分散レベル未満に保ちつつ構成要素の構造逐次式で放射線量を最適化するように放射線量プロファイルを調整する装置及び方法を設計することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の欠点を克服する線量最適化工程に関するものである。本発明は、画質と患者に対する実効線量との間に望ましい代償関係を生ずる空間的及び時間的放射線プロファイルを見出す方法論を含んでいる。対象に対する実効線量は、対象についての区分別構成要素マップを決定し、管電流／エネルギ・レベル／Ｘ線濾波／Ｘ線パルス幅を時間の関数としてパラメータ表現し、対応する吸収線量マップ及び分散マップを決定し、雑音分散に課される所与の制約について対象に対する最小限の実効線量を生ずるエネルギ・レベル／管電流プロファイル又は曲線を決定することにより最小化され、又はその反対も可能である。従って、本発明の一観点によれば、イメージング・システムが、コンピュータによって実行されるときに、撮像対象の構成要素マップを決定することをコンピュータに行なわせる一組の命令を表わしているコンピュータ・プログラムを実行するコンピュータを有するものとして開示される。対象は、複数の識別可能で画像化可能な構成要素を有する。コンピュータはまた、放射線プロファイルの係数と、結果として得られる対象についての実効線量との間の関係を決定すると共に、放射線プロファイルの係数と、対象の画像において結果として得られる分散の尺度との間の関係を決定する。コンピュータはさらに、対象の画像内の雑音が望ましい雑音分散を超えないようにしたときの対象についての最小実効線量、望ましい実効線量についての対象の画像についての最小雑音分散、又は対象に対する合計線量が所定の限度を超えないようにし且つ対象の画像内の雑音が雑音限度を超えないようにしたときの対象について望ましい実効線量及び対象の画像について望ましい雑音分散のいずれか一つを結果として生ずる照射プロファイルを決定する。
【０００８】
もう一つの観点によれば、放射線撮影イメージング・システムが提供され、このシステムは、投射されるＸ線の数及び投射されるＸ線のエネルギ・レベルを時間及び位置の関数として設定し、また可能性としては各々のビューについてＸ線を発生する有限な時間区間を設定する何らかの放射線プロファイルに従って検出器に向かってＸ線を投射するように構成されているＸ線源を含んでいる。検出器は、Ｘ線の受光に応答して電気信号を出力するように構成されている。このシステムはさらに、被撮像体についての器官マップを取得し、被撮像体についてのパラメータ表現された線量吸収マップを決定し、また被撮像体についてのパラメータ表現された雑音分散マップを決定するようにプログラムされているコンピュータを有している。コンピュータはさらに、器官マップの各々の器官について実効線量を最小にし且つ被撮像体の画像について画質を最高にする照射プロファイルを決定する。
【０００９】
もう一つの観点によれば、ＣＴ走査のための線量管理の方法が開示される。この方法はさらに、複数の解剖学的構造を有する走査したい患者の解剖学的レイアウトのプロファイルを決定するステップを含んでいる。この方法はまた、放射線プロファイルの係数と、上述の複数の解剖学的構造の各々についての吸収線量との間の関係を決定するステップと、放射線プロファイルの係数と、患者の画像についての雑音分散との間の関係を決定するステップとを含んでいる。次いで、この方法は、各々の解剖学的構造が、患者の画像についての雑音分散を超えないようにして最小放射線量を受けるという結果を生ずる放射線プロファイルを決定する。
【００１０】
本発明の他の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面は、本発明を実施するのに現状で想到される一つの好適な実施形態を示している。
【００１２】
本発明の動作環境を、患者のような多種構成要素から成る対象の撮像用の４スライス計算機式断層写真法（ＣＴ）システムについて説明する。しかしながら、当業者は、本発明がシングル・スライス構成又は他のマルチ・スライス構成と共に用いるように同等に適用され得ることを認められよう。さらに、本発明をＸ線の検出及び変換に関して説明する。しかしながら、当業者は、本発明が他種の放射線の検出及び変換に同等に適用され得ることをさらに認められよう。本発明を「第三世代」ＣＴスキャナに関して説明するが、本発明は、他のＣＴシステムでも同等に適用され得る。例えば、本発明は、様々な線源を個別に方向制御することにより最適な放射線プロファイルを決定するときの柔軟性を高める多数の線源スポットを有するシステムでも適用可能である。
【００１３】
図１及び図２には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、Ｘ線源１４は、ガントリ１２の反対側に設けられている検出器アレイ１８に向かってＸ線のビーム１６を投射する。検出器アレイ１８は複数の検出器２０によって形成されており、これらの検出器２０は共に、患者２２を透過する投射Ｘ線を感知する。各々の検出器２０が、入射したＸ線ビームの強度を表わし従って患者２２を透過する間に減弱したビームの強度を表わす電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得する１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着された構成部品は回転中心２４の周りを回転する。
【００１４】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６は、電力信号及びタイミング信号をＸ線源１４へ供給するＸ線制御器２８と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御器３０とを含んでいる。制御機構２６に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が、検出器２０からのアナログ・データをサンプリングして、これらのデータを後の処理のためにディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って、高速再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６へ入力として印加されて、コンピュータ３６は画像を大容量記憶装置３８に記憶させる。
【００１５】
コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０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。付設されている陰極線管表示器４２が、操作者が再構成画像及びコンピュータ３６からのその他データを観察することを可能にする。操作者が供給した命令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０へ制御信号及び情報を与える。加えて、コンピュータ３６はテーブル・モータ制御器４４を動作させて、電動テーブル４６を制御して患者２２及びガントリ１２を位置決めする。具体的には、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。
【００１６】
本発明は、何らかの画質について実効線量を最小化するか、又は所与の実効線量について画質を最適化する線量プロファイルを決定する工程に関するものである。本出願の目的のために、所望のＸ線の数及びこれらのＸ線のエネルギ・レベルをビュー角度及び位置の関数として発生するようにＸ線管を制御する態様を確立するｍＡ／ｋＶ変調を参照する。しかしながら、Ｘ線管への電力供給ばかりでなく、Ｘ線濾波の程度及び形式、並びに多焦点スポット型Ｘ線管の焦点スポットに電力を供給する時間長のように、対象に対する放射線量を定義するのを助ける他因子も思量される。従って、ｍＡ／ｋＶの参照は、管電流、管電圧、Ｘ線フィルタによる濾波、及び焦点スポットへの電力供給等の結果として被検体が受ける照射を定義する放射線プロファイルを含むものとする。
【００１７】
図３には、本発明によるｍＡ／ｋＶ変調最適化工程の全体像が示されている。工程５０は、雑音分散マップ５２、減弱マップ５４及び吸収線量マップ５６から収集した情報を結合することにより、実効線量を決定する。後に改めて詳述するように、雑音分散マップ５２及び吸収線量マップ５６は、ＣＴ取得情報５８及び減弱マップ５４から導かれる。ＣＴ取得情報５８は、最適化したい放射線ｍＡ／ｋＶプロファイルを参照する。また、減弱マップ５４を用いて区分別構成要素マップ６０を導き、この構成要素マップ６０を吸収線量マップ５６と共に用いて実効線量式６２を導く。この観点で、実効線量式６２を用いて、所与の取得パラメータ集合５８について実効線量を決定することができ、また雑音分散式５２を用いて、所与の取得パラメータ集合５８について画像に特徴的な雑音尺度を決定することができる。同様に、実効線量式６２及び分散式５２の組み合わせを用いて、画像の所与の分散について実効線量を最小化する取得パラメータ集合を決定したり、所与の実効線量について画像の分散を最小化したりすることができる。さらに、線量及び分散を互いに対して最小化するのではなく、一方を最小化するために他方を代償とする代わりに線量及び雑音の相対的な重要性を考慮するように線量及び雑音を独立して制約するという結果を生ずる放射線プロファイルを決定することも思量される。
【００１８】
空間分解能、時間分解能、画像雑音及び放射線量がＣＴ走査の主要なパラメータである。これらの主要なパラメータを、次式において互いに関係付けることができる。
【００１９】
σｉｍｇ〜１／ｓｑｒｔ（Ｄ・ＦＷＨＭ３・ＳＴ）        （式１）
式中、σｉｍｇは画像雑音の標準偏差であり、Ｄは放射線量であり、ＦＷＨＭは平面内画像点拡散関数の半値全幅であり、ＳＴはスライス厚である。この式は基本的な関係であるが、比例定数はスキャナ設計及び効率、走査プロトコル、並びに再構成手法に大きく依存する。このようにして、上述の工程５０は、発生されるＸ線の数及びエネルギを時間、位置及びエネルギの関数として最適化するように設計される。このように、所与の走査時幾何学的構成について、各々のビュー取得についてｍＡ値を設定することができる。例えば、１０００ビューでの３６０°取得について、ビュー１、２、３、…、１０００についての放射線値を設定することができる。各々のビューでの放射線値を設定するときに幾つかの制約が存在することが認められよう。例えば、各々のビューについての放射線設定は最大値ｍＡＭＡＸによって制約される。次いで、パラメータ表現された放射線モデルを用いて、線量及び分散マップを、任意の可能な放射線プロファイルの関数としてこの放射線プロファイルを最適化するために算出する。従って、放射線プロファイルは、時間の関数として次式によってモデル化することができる。
【００２０】
ｍＡ（τ）＝ｃ１・Ｆ１（τ）＋ｃ２・Ｆ２（τ）＋…＋ｃＮ・ＦＮ（τ）      （式２）
式中、ＦｉはｍＡの時間τの関数としての基底関数であり、ｃｉはこの基底関数に対応する加重である。当業者は、放射線プロファイルを固定された個数の基底関数Ｆｉに制限することにより、係数ｃｉの個数は典型的にはビューの数よりも遥かに少ないので最適な放射線プロファイルを決定するときの計算要件が軽減されることを認められよう。例えば、正弦曲線及び余弦曲線に沿って動作するように管変調を制約する基底関数を用いることにより、係数の個数が２個に制限される。当業者は、多数の係数を用いてよいが、この個数はＸ線管及び／又はＸ線フィルタの物理的な制限によって制約される場合があることを認められよう。すなわち、固定された数の異なる管電流変調がＸ線管及び／又はＸ線フィルタの物理的性質によって許容される場合があり、このようなものとして、放射線プロファイルについて考えられる係数の個数を制限する。式２は、図１〜図２に示すもののような例示的なＣＴシステムについての一般化された放射線変調方式を与えている。当業者はまた、式２が、多数の線源を有する例をモデル化したり、時間的変調ばかりでなく空間的変調又はエネルギ変調をモデル化したりするように、容易に一般化され得ることを認められよう。
【００２１】
図３に戻り、実効線量式６２及び分散式５２を用いて、走査についての線量及び画像雑音を最適化する。この観点で、操作者は、走査全体について望ましい実効線量及び最大の雑音分散を設定することができ、するとＣＴシステムは、望ましい雑音分散の範囲内での画質を同時に与えつつ望ましい線量を超えない実効線量を結果として生ずる式２の加重係数の値を繰り返し式で又は経験的に導く。或いは反対に、操作者は、望ましい最大雑音分散及び望ましい実効線量を選択してもよく、すると、ＣＴシステムは、可能であれば最大雑音分散及び実効線量の制約を両方とも満たす放射線プロファイルを決定する。計算値が利用者が望む制約を満たすことが不可能であると判明したら、システムは好ましくは、この情報を操作者に伝えて、操作者が画質及び／又は実効線量の制約を緩和し得るようにする。いずれの場合にも、走査についての放射線プロファイルを確立するときに両方の望ましい値が考慮され、これにより画質及び実効線量を最適化する。放射線プロファイルは、Ｘ線管電流及び電圧をビュー角度の関数として制御するのに用いられるばかりでなく、ＣＴシステムに変調自在型Ｘ線フィルタが設けられている場合にはＸ線フィルタによるＸ線濾波の程度及び態様を制御するのにも用いられる。
【００２２】
図４を参照して述べると、本発明の最適化工程は、対象の減弱マップを決定する。図示のように、減弱マップ６４は対象のＸ線減弱パターンを示す。この減弱マップは、走査対象についての物体密度、線形減弱係数、光電減弱、及びコンプトン散乱等を考慮に入れている。減弱マップは二次元マップであっても三次元マップであってもよく、前述のように、このマップを用いて、吸収線量マップ、雑音分散マップ及び区分別構成要素マップを導く。減弱マップは、低線量事前走査のようなＣＴ走査、一般的な物体組成のアトラス、外部標識（対象両端の位置）、対象情報（身長、体重、年齢等）、放射線撮像スカウト走査、ローカライザ走査、ＣＴ以外の走査、又はこれらの組み合わせから導くことができる。
【００２３】
図５には、図４の対象の吸収線量マップ６６が示されている。吸収線量マップは放射線プロファイル５８及び減弱マップ６４から導かれる。多くの公知の線量吸収ツールを用いて放射線プロファイル及び減弱マップから吸収線量マップを導き得ることが思量される。例えば、Ｘ線トレーシング方法、又は多重散乱及びエネルギ依存性等を含めた詳細モンテ・カルロ・シミュレーションが思量される。図に示すように、線量の殆どは、Ｘ線源に最も近接した対象の表面の近傍で吸収される。
【００２４】
図６には、区分別構成要素マップ６８を示す。マップ６８は、手動式又は自動式の区分割りを用いて減弱マップ６４から導かれる。マップ６８は、撮像対象の様々な構成要素の区分割りを与える。患者撮像の例で述べると、区分別構成要素マップは、患者の器官のマッピングを与える。このようにして、甲状腺、肺、眼球等を互いに識別することができる。このことから、患者の敏感な器官及び敏感でない器官の位置の識別が可能になる。減弱マップの代わりに、又は減弱マップに加えて、一般的な物体組成のアトラス、外部標識、スカウト事前走査、又はローカライザ走査のような他の事前走査、並びに身長及び体重のような構成詳細を用いて、対象の様々な構成要素の位置を決定することもできる。好適実施形態では、標準的なアトラスを歪ませて、特定的な対象の組成の鮮明な表現を与える。
【００２５】
図３について述べたように、減弱マップを用いて区分別構成要素マップを導く。構成要素マップを吸収線量マップと共に用いて、実効線量を決定する。実効線量は従来は、次式によって定義されている。
【００２６】
実効線量＝Σｉｗｉ・Ｄｉ            （式３）
式中、Ｄｉは構成要素ｉの平均吸収線量であり、ｗｉは構成要素ｉに関連する加重である。線量敏感な構成要素ほど大きい加重を与えられ、従って、これらの構成要素に対するＸ線は実効線量の増加に対する寄与が大きい。加重の和は１と想定されている。実効線量は、最小化することが望まれる単一の値であり、吸収線量マップ及び区分別構成要素マップに基づいて決定される。
【００２７】
図３に示すように、最適化工程はまた、雑音分散マップを用いる。雑音分散マップの例７０を図７に示す。雑音分散マップ７０は、Ｘ線の量子的な性質が取得データに及ぼす影響の記録を与える。この量子的な性質は伝播して、再構成画像の分散となり、従って画質に影響を及ぼす。画像雑音は、取得データにおける雑音に基づいて解析的に又は数値的に決定することができる。このように、雑音は、シミュレート走査の投影データ（サイノグラム）から決定することができる。従って、雑音は位置依存型であるため減弱マップ及び放射線プロファイルがここでも用いられる。画像値ｘの分散は、Ｅ〈〉を期待値とするとＥ〈（ｘ−Ｅ〈ｘ〉）２〉として定義され得る。標準偏差σは分散の平方根である。
【００２８】
次いで、実効線量式を雑音分散マップと共に用いて、構成要素逐次及び位置逐次の方式で線量及び画質を最適化することができる。すなわち、画像雑音σ及び実効線量Ｄをｃｉ又はｍＡ（ｔ）の関数として算出することができる。このように、最適化工程は、位置ｘについてＤ（ｃｉ）及びσ（ｘ，ｃｉ）を決定することができる。結果として、σ（ｘ，ｃｉ）が何らかの領域ｘ∈Ｒにおいて予め定義されている限度σｌｉｍよりも小さくならなければならないような制約を定義して、Ｄ（ｃｉ）を最小化するｃｉを求めることができる。一方、最適化工程は同様に、Ｄ（ｃｉ）がＤｌｉｍよりも小さくなることを要求し、従って何らかの領域ｘ∈Ｒにおいて平均σ（ｘ，ｃｉ）を最小化することができる。例えば、最適化工程の結果はＤ＝Σｉｃｉ・αｉのようなパラメータ型の式であってよく、画像の中央での雑音計算の結果は、α＝Σｉβｉ・ｅｘｐ（ｃｉ・γｉ）となる。尚、式中、αｉ、βｉ及びγｉは、物体組成及びスキャナ幾何学的構成に依存する算出定数であり、ｃｉはＤ及び／又はσを最小化するのに最適な態様として選択される係数である。
【００２９】
所載の最適化工程の結果として、所与の雑音分散について実効線量プロファイルを決定することができ、又は反対も可能である。医療撮像の状況では、本発明は、敏感な器官と敏感でない器官とを差別化する解剖学的加重を考慮に入れたｍＡ／ｋＶ／濾波プロファイルを決定するので有利である。このように、敏感な器官は、画像に望ましい雑音分散を与えるのに必要とされる最小限の線量で画像化することができる。結果として、図９の模式図に示すように、所与の患者７４の眼球７２を、予期しない雑音を画像に混入させずに放射線曝射量を制限するような態様で画像化することができる。例えば、Ｘ線管及びＸ線フィルタは患者の周りでの回転時に、Ｘ線源が眼球の上に位置した場合にはＸ線源が患者の側方又は下方に位置した場合よりも減少したレベルの放射線が眼球に入射するように制御され得る。この観点で、放射線曝射量は、Ｘ線源が患者の敏感でない領域に隣接しているときにはＸ線源が比較的敏感な領域に隣接しているときよりも大きくなるように制御される。
【００３０】
本発明を単独で又は他の線量低減ツールと組み合わせて用いると、走査被検体への放射線曝射量を制限するばかりでなく、フォトン計数型検出器及びエネルギ識別型検出器のようなＣＴ走査において飽和し易い形式の検出器について検出器飽和を防ぐこともできて有利であるものと思量される。このように、本発明は、走査の過程で濾波の程度及び形状を動的に調節する積極型フィルタ制御手法と共に用いられて、所与の走査被検体への放射線を対被検体線量を低減するように調整すると共に、減弱されていないＸ線又は減弱を抑えたＸ線によって検出器飽和を防ぐことができる。
【００３１】
本発明を「第三世代」ＣＴスキャナに関して説明したが、本発明はまた、他の放射線撮影システムにも適用可能であるものと思量される。例えば、本発明は、回転式Ｘ線源と検出器の静止型環とを有するＣＴスキャナでも同等に適用可能である。さらに、本発明は、検出器の静止型環と撮像用電子ビームを発生するタングステン環とを有する所謂「シネＣＴ」スキャナでも適用可能である。さらに、本発明は、螺旋ＣＴスキャナ、並びに多数の検出器アレイ及び／又は多数のＸ線源を有するスキャナでも適用可能である。
【００３２】
従って、本発明の一実施形態によれば、イメージング・システムが、コンピュータによって実行されるときに、撮像対象の構成要素マップを決定することをコンピュータに行なわせる一組の命令を表わしているコンピュータ・プログラムを実行するコンピュータを有するものとして開示される。対象は、複数の識別可能で画像化可能な構成要素を有する。コンピュータはまた、放射線プロファイルの係数と、結果として得られる対象についての実効線量との間の関係を決定すると共に、放射線プロファイルの係数と、対象の画像において結果として得られる分散の尺度との間の関係を決定する。コンピュータはさらに、対象の画像内の雑音が望ましい雑音分散を超えないようにしたときの対象についての最小実効線量、望ましい実効線量についての対象の画像についての最小雑音分散、又は対象に対する合計線量が所定の限度を超えないようにし且つ対象の画像内の雑音が雑音限度を超えないようにしたときの対象について望ましい実効線量及び対象の画像について望ましい雑音分散のいずれか一つを結果として生ずる照射プロファイルを決定する。
【００３３】
もう一つの実施形態によれば、放射線撮影イメージング・システムが提供され、このシステムは、投射されるＸ線の数及び投射されるＸ線のエネルギ・レベルを時間及び位置の関数として設定し、また可能性としては各々のビューについてＸ線を発生する有限な時間区間を設定する何らかの放射線プロファイルに従って検出器に向かってＸ線を投射するように構成されているＸ線源を含んでいる。検出器は、Ｘ線の受光に応答して電気信号を出力するように構成されている。このシステムはさらに、被撮像体についての器官マップを取得し、被撮像体についてのパラメータ表現された線量吸収マップを決定し、また被撮像体についてのパラメータ表現された雑音分散マップを決定するようにプログラムされているコンピュータを有している。コンピュータはさらに、器官マップの各々の器官について実効線量を最小にし且つ被撮像体の画像について画質を最高にする照射プロファイルを決定する。
【００３４】
もう一つの実施形態によれば、ＣＴ走査のための線量管理の方法が開示される。この方法はさらに、複数の解剖学的構造を有する走査したい患者の解剖学的レイアウトのプロファイルを決定するステップを含んでいる。この方法はまた、放射線プロファイルの係数と、上述の複数の解剖学的構造の各々についての吸収線量との間の関係を決定するステップと、放射線プロファイルの係数と、患者の画像についての雑音分散との間の関係を決定するステップとを含んでいる。次いで、この方法は、各々の解剖学的構造が、患者の画像についての雑音分散を超えないようにして最小放射線量を受けるという結果を生ずる放射線プロファイルを決定する。好適実施形態について本発明を説明しており、明示的に述べた以外の均等構成、代替構成及び改変も可能であり特許請求の範囲内に含まれることが認められよう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック模式図である。
【図３】本発明による線量最適化の方策を示す模式図である。
【図４】減弱マップの例を示す図である。
【図５】吸収線量マップの例を示す図である。
【図６】区分別構成要素マップの例を示す図である。
【図７】雑音分散マップの例を示す図である。
【図８】敏感な器官の撮像のための十分に調整された放射線プロファイルの適用を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１２  ガントリ
１４  Ｘ線源
１６  Ｘ線ビーム
１８  検出器アレイ
２０  複数の検出器
２２  患者
２４  回転中心
２６  制御機構
２８  Ｘ線制御器
３０  ガントリ・モータ制御器
３２  データ取得システム（ＤＡＳ）
３４  画像再構成器
３６  コンピュータ
３８  大容量記憶装置
４０  コンソールを介した操作者
４２  付設されている陰極線管表示器
４４  テーブル・モータ制御器
４６  電動テーブル
４８  ガントリ開口
５０  本発明による工程
５２  雑音分散マップ
５４  減弱マップ
５６  吸収線量マップ
５８  吸収線量マップ５６がＣＴ取得情報から導かれている
６０  区分別構成要素マップ
６２  実効線量式
６４  対象のマップ。図示では減弱マップ
６６  吸収線量マップ
６８  区分別構成要素マップ
７０  雑音分散マップの例
７２  図９の模式図に示されている眼球
７４  所与の患者
【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８】
2008220452.tif 000010
【外国語明細書】
2008220452000001.pdf