(57)【要約】【課題】ＣＴスキャンにおいて自動露出制御を行う方法および装置を改良する。【解決手段】露出制御装置は対象の周囲でのＸ線焦点の１旋回の第１半分中に、該半分において放射線検出器で生成した電気信号から該対象のスライスの実際減衰プロファイルを計算し、該プロファイルから旋回の第２半分に対するスライスの外挿減衰プロファイルを計算し、該プロファイルに依存して旋回の第２半分中にＸ線源により照射した放射線量を変更すべく、例えば管電流等のＸ線源の操作パラメータを調整する。外挿減衰プロファイルは、現在スキャン中のスライスの画像内で規定の目標ピクセルノイズを達成すべく計算する。多数のスライスからなるスパイラルスキャンでは、各々様々な目標ピクセルノイズ値を使用すると、現在スキャン中の対象の、スライスの放射線吸収線量に依存して各スライスのスキャン時の放射線線量を適切に設定できる。【選択図】図１
2004113791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　焦点からＸ線ビームを照射するＸ線源であって、該Ｘ線源が前記Ｘ線ビームと関連する放射線量を決定する少なくとも１種の操作パラメータを有するＸ線源と、
　前記Ｘ線ビームが入射する放射線検出器であって、前記Ｘ線ビームが前記対象によって減衰した後に前記放射線検出器上に入射し、その上へのＸ線入射に依存して前記放射線検出器が電気信号を生成するように前記Ｘ線源およびＸ線検出器がそれらの間に対象を受け入れるために適合する放射線検出器と、
　ＣＴスキャンを実施するために前記対象の周囲での少なくとも１旋回を経て回転可能である少なくとも前記焦点であって、このとき前記電気信号が前記対象の１スライスに対する投影データを形成する前記焦点と、
　それらから前記スライスの画像を再構築するために前記投影データが供給されるコンピュータと、
　前記旋回の第１半分中に前記旋回の第１半分において生成される前記電気信号から前記スライスの実際減衰プロファイルを計算し、前記実際減衰プロファイルから前記旋回の第２半分に対する前記スライスの外挿減衰プロファイルを計算し、更に該プロファイルに依存して前記旋回の第２半分中の前記放射線線量を変更すべく前記少なくとも１種の操作パラメータを調整するために前記放射線検出器およびＸ線源へ接続された制御装置と
を含むコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
　前記画像がそれらと関連するピクセルノイズを有する複数のピクセルから構築されており、前記制御装置が目標ピクセルノイズを達成する目的で前記放射線線量を設定するために前記外挿減衰プロファイルに依存して前記少なくとも１種の操作パラメータを調整する請求項１記載の装置。
【請求項３】
　更にユーザが前記目標ピクセルノイズのために選択した数値を入力できるように前記制御装置へ接続されたユーザインターフェースを含む請求項１記載の装置。
【請求項４】
　前記Ｘ線源の少なくとも前記焦点が複数のスライスから構築されるスパイラルＣＴスキャンを実施するために前記対象の周囲での複数の旋回を経て回転可能であり、更に前記スライスの各々がそれらと関連する各目標ピクセルノイズを有しており、更に前記制御装置が各スライスのために各目標ピクセルノイズを達成する目的で各スライスのスキャン中に前記外挿減衰プロファイルに依存して前記少なくとも１種の操作パラメータを調整する請求項２記載の装置。
【請求項５】
　前記制御装置が、その中に前記ヘリカルＣＴスキャンにおけるスライスに対する各目標ピクセルノイズについての数値を保存する１つのメモリを含む請求項４記載の装置。
【請求項６】
　前記Ｘ線源がそれと関連する管電流を有し、前記制御装置が少なくとも１種の操作パラメータとして前記管電流を調整する請求項１記載の装置。
【請求項７】
　前記制御装置がその上に前記対象によって減衰される前の前記Ｘ線ビームが入射する前記Ｘ線ビームに配置される線量モニタを含み、該モニタがその上に入射する前記Ｘ線ビームにおけるＸ線に依存してモニタ出力信号を生成し、更に前記制御装置が前記線量モニタおよび放射線検出器へ接続された露出制御装置を含み、該制御装置が前記放射線検出器によって生成した前記電気信号およびモニタ出力信号から前記実際減衰プロファイルを計算する請求項１記載の装置。
【請求項８】
　前記Ｘ線源がそれに関連する調節速度を有していて前記Ｘ線源はその速度で前記少なくとも１種の操作パラメータにおける変化に依存して前記放射線線量を変更し、更に前記制御装置が前記調節速度に依存して前もって少なくとも１種の前記操作パラメータを調整する請求項１記載の装置。
【請求項９】
　焦点からＸ線ビームを照射するＸ線源であって、該Ｘ線源が前記Ｘ線ビームと関連する放射線量を決定する管電流を有するＸ線源と、
　その上に前記Ｘ線ビームが入射する放射線検出器であって、前記Ｘ線ビームが前記対象によって減衰した後に前記放射線検出器上に入射し、その上へのＸ線入射に依存して前記放射線検出器が電気信号を生成するように前記Ｘ線源およびＸ線検出器がそれらの間に対象を受け入れるために適合する放射線検出器と、
　ＣＴスキャンを実施するために前記対象の周囲での少なくとも１旋回を経て回転可能である前記焦点であって、このとき前記電気信号が前記対象の１スライスに対する投影データを形成する前記焦点と、
　それらから前記スライスの画像を再構築するために前記投影データが供給されるコンピュータであって、前記画像がそれらと関連するピクセルノイズを有する複数のピクセルから構築されるコンピュータと、
　前記Ｘ線ビームに配置されたその上に前記Ｘ線ビームが前記対象によって減衰される前に入射する線量モニタであって、前記線量モニタがその上に入射した前記Ｘ線ビームにおけるＸ線に依存してモニタ出力信号を生成する線量モニタと、
　前記管電流を調整するために前記Ｘ線管に接続された管電流制御装置と、
　前記放射線検出器へ接続された露出制御装置であって、前記露出制御装置が前記モニタ出力信号および旋回の前記第１半分中に生成した前記電気信号から前記スライスの実際減衰プロファイルを計算し、更に前記旋回の前記第２半分における目標ピクセルノイズを達成するために前記実際減衰プロファイルから前記旋回の第２半分に対する外挿減衰プロファイルを計算し、前記露出制御装置が少なくとも前記旋回の前記第２半分の始まりに前記管電流を調整するために制御信号を前記管電流制御装置へ供給し、更にこれにより前記旋回の前記第２半分中に前記放射線線量を変更する露出制御装置と
を含むコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
　少なくとも前記焦点が前記対象の複数のスライスに対する各セットの投影データを入手する目的でスパイラルＣＴスキャンを実施するために前記対象の周囲での複数の旋回を経て回転可能であり、前記スライスの各々が目標ピクセルノイズを有し、更に前記露出制御装置が現在スキャンされているスライスに対する各目標ピクセルノイズに依存して前記旋回の各々の第２半分に対する外挿減衰プロファイルを計算する請求項９記載の装置。
【請求項１１】
　Ｘ線源の焦点からＸ線ビームを照射するステップであって、前記Ｘ線源が前記Ｘ線ビームと関連する放射線量を決定する少なくとも１種の操作パラメータを有するステップと、
　その上に前記Ｘ線ビームが入射する放射線検出器を用いて該Ｘ線ビームを検出するステップと、
　前記Ｘ線ビームが前記対象によって減衰された後に前記放射線検出器上に入射し、該検出器がその上に入射したＸ線に依存して電気信号を生成するように対象を前記Ｘ線源と放射線検出器との間に配置するステップと、
　前記電気信号が前記対象のスライスに対する投影データを形成するＣＴスキャンを実施するために前記対象の周囲での少なくとも１回の旋回を経て少なくとも前記焦点を回転させるステップと、
　コンピュータに前記投影データを供給してそれから前記スライスの画像を再構築するステップと、
　前記放射線検出器およびＸ線源に接続された制御装置において、前記旋回の第２半分中に該旋回の前記第１半分において生成した前記電気信号からの前記スライスの実際減衰ファイルを計算し、更に前記実際減衰プロファイルから前記旋回の第２半分に対する前記スライスの外挿減衰プロファイルを計算するステップと、
　前記外挿減衰プロファイルに依存して前記旋回の前記第２半分中に前記放射線線量を変更するために前記少なくとも１種の操作パラメータを調整するステップと
を含むコンピュータ断層撮影装置を操作する方法。
【請求項１２】
　前記画像をそれらと関連するピクセルノイズを有する複数のピクセルから構築し、更に目標ピクセルノイズを達成する目的で前記放射線線量を設定するために前記外挿減衰プロファイルに依存して前記少なくとも１種の操作パラメータを調整するステップを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
　前記制御装置へ接続されたユーザインターフェースを介して前記目標ピクセルノイズに対する選択した数値を入力するステップを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
　複数のスライスから構築されるスパイラルＣＴスキャンを実施すべく前記対象の周囲での複数の旋回を経て前記Ｘ線源の少なくとも前記焦点を回転させるステップを含み、前記スライスの各々がそれらと関連する各目標ピクセルノイズを有し、更に各スライスの各々のために各目標ピクセルノイズを達成するために各スライスのスキャン中に前記外挿減衰プロファイルに依存して前記少なくとも１種の操作パラメータを調整するステップを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
　前記制御装置内のメモリに保存される、前記ヘリカルＣＴスキャンにおけるスライスに対する各目標ピクセルノイズについての数値を保存するステップを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
　前記Ｘ線源がそれと関連している管電流を有し、更に前記管電流を前記少なくとも１種の操作パラメータとして調整するステップを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
　前記Ｘ線ビームが前記対象によって減衰される前に入射する線量モニタを前記Ｘ線ビーム内に配置し、前記線量モニタがその上に入射した前記Ｘ線ビームにおけるＸ線に依存してモニタ出力信号を生成するステップを含み、かつ前記制御装置が更に前記線量モニタおよび前記放射線検出器へ接続された露出制御装置を含み、更に該制御装置において前記放射線検出器によって生成された前記電気信号およびモニタ出力信号から前記実際減衰プロファイルを計算するステップを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
　前記Ｘ線源がそれに関連する調節速度を有していて前記Ｘ線源はその速度で前記少なくとも１種の操作パラメータにおける変化に依存して前記放射線線量を変更し、更に前記調節速度に依存して前もって前記少なくとも１種の操作パラメータを調整するステップを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
　Ｘ線源の焦点からＸ線ビームを照射するステップであって、前記Ｘ線源が前記Ｘ線ビームと関連する放射線量を決定する管電流を有するステップと、
　その上に前記Ｘ線ビームが入射する放射線検出器を用いて前記Ｘ線ビームを検出するステップと、
　前記Ｘ線ビームが前記対象によって減衰された後に前記放射線検出器上に入射し、前記放射線検出器がその上に入射したＸ線に依存して電気信号を生成するように対象を前記Ｘ線源と前記放射線検出器との間に配置するステップと、
　前記電気信号が前記対象のスライスに対する投影データを形成するＣＴスキャンを実施するために前記対象の周囲での少なくとも１回の旋回を経て少なくとも前記焦点を回転させるステップと、
　コンピュータに前記投影データを供給してそれから前記スライスの画像を再構築するステップであって、このとき前記画像がそれらと関連するピクセルノイズを有する複数のピクセルから構築するステップと、
　その上に前記Ｘ線ビームが前記対象によって減衰される前に入射する線量モニタを前記Ｘ線ビーム内に配置するステップであって、前記線量モニタがその上に入射した前記Ｘ線ビーム内のＸ線に依存してモニタ出力信号を生成するステップと、
　前記Ｘ線管に接続された管電流制御装置を用いて前記管電流を調整するステップと、
　前記放射線検出器、前記線量モニタおよび前記管電流制御装置に接続された露出制御装置において、前記旋回の第１半分中に、該第１半分において生成した前記モニタ出力信号および電気信号から前記スライスの実際減衰プロファイルを計算し、更に前記旋回の第２半分における目標ピクセルノイズを達成するために前記実際減衰プロファイルから前記旋回の第２半分に対する外挿減衰プロファイルを計算するステップと、
前記管電流を調整するために前記露出制御装置から前記管電流制御装置へ少なくとも前記旋回の前記第２半分の始まりに制御信号を供給し、更にそれにより前記旋回の第２半分中に前記放射線線量を変更するステップと
を含むコンピュータ断層撮影装置を操作する方法。
【請求項２０】
　前記対象の複数のスライスに対する各セットの投影データを入手する目的でスパイラルＣＴスキャンを実施すべく、前記対象の周囲での複数の旋回を経て少なくとも前記焦点を回転させるステップであって、前記スライスの各々が目標ピクセルノイズを有するステップと、前記露出制御装置において、現在スキャンされているスライスに対する各目標ピクセルノイズに依存して前記旋回の各々の第２半分についての前記外挿減衰プロファイルを計算するステップとを含む請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、ＣＴ（コンピュータ断層撮影）スキャン中の露出を自動制御するための方法並びにＣＴスキャン中の露出を自動制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　前世代のコンピュータ断層撮影システムは被検者の身体の重要な領域全体に亘り大量スキャンを行う能力を強化してきた。この能力は、検査時間を短縮し、その結果被検患者数を増加させることでＣＴ設備の効率を向上させてきた。被検者の身体の大容積をカバーする、例えばスパイラル（ヘリカル）検査等の相当に長時間におよぶ検査時、患者による放射線吸収量はスパイラル軌道に沿い大きく変化する。しかし追加の措置を講じないと、ＣＴシステムはスキャンすべき容積全体に沿い一定強度のＸ線を使用することとなる。例えば患者の肩から胸部にかけた領域をスキャンする際、肩部スライスでの患者による放射線吸収量が極めて高くなる故、低ノイズ画像を入手するには高Ｘ線強度が必要になる。しかし身体の長手方向の全長に沿って様々なスライス位置で肺をスキャンする際、肺は極めて低密度であって弱いＸ線吸収量を示すので、このＸ線強度は過剰になる可能性がある。
【０００３】
　合理的なＸ線露出で良好な品質の画像を得ることが望ましく、このため所要時間が相当に長いこの種のスキャンにおいては自動露出制御に対する必要が認識されてきた。このような自動露出制御の目的は、それに対して領域が入手される身体領域において優勢な患者の吸収線量に従って、各スライスにおけるＸ線強度を調整することである。
【０００４】
　自動露出制御装置は、従来型のＸ線撮影装置では不十分な又は必要以上に高いＸ線線量の使用を避けるための標準機能である。ＣＴシステムの多くのユーザは、患者が被曝する総線量を低下させるべく、ＣＴシステムへの自動露出制御装置の装備を欲している。
【０００５】
　所要時間の長いＣＴスキャン中、即ち患者の身体の周囲での多数回の回転から構築され、このとき多数のスライス画像が生成されるスキャン中に自動露出制御を実行するため方法は、幾つか知られている。従来、この目的で３種類の基本的アプローチがなされてきた。
【０００６】
　これらアプローチの１つは、メインスキャン前に収集される情報、即ち所謂スカウト（scout）スキャンで収集される情報に基づく。この方法は、特許文献１で公知である。この公知の方法では、引き続いて診断的にスキャンされる身体区分全体に亘って２回の直交スカウト（局所解剖学的）スキャンを実施する。これらのスカウトスキャンで入手した減衰情報に基づき、および目標ピクセルノイズに依存して、システムはメインスキャンにおける各スライスに対するＸ線管に適切な管電流を計算する。しかしこの方法には、スカウトスキャン中に余分のＸ線線量を患者に適用する必要があるという欠点がある。この公知の方法は、更に総検査時間の延長を必要とするので、ＣＴ設備の総検査数が低下する。更に、スカウトスキャンによって提供される情報は、例えばスカウトスキャンで各スライスに対する最大又は最小患者吸収線量を同定できない場合には、適切な管電流の計算を可能にするには不十分な可能性がある。通常、スカウトスキャンは側面像又は前後像を入手するように実施されるが、例えば腹部領域のような一部の身体領域については他の（相違する）描出角度において最大および最小患者吸収線量を最も明確に同定できることが知られている。更に一般的に言って、完全スライスの周囲で患者吸収プロファイルを完全に定義するには、管電流の十分に正確な計算が必要となるので、２枚の直交画像だけでは不十分である。更に、この公知の方法は、スカウトスキャンとメインスキャンとの間で患者の身体が移動した場合は、不正確な結果を生じてしまう。
【０００７】
　もう１つの公知の方法は負の帰還ループを使用する自動露出制御を実施する方法であるが、これはＸ線管、Ｘ線管へ供給する電圧および電流発生器、並びに１つ以上の検出器を含んでいる。この方法は特許文献２に記載されている。この公知の方法では、帰還制御装置はＸ線検出器からの平均信号を測定し（従来は光子飽和と呼ばれていた）、予め規定した所望の信号レベルと実際の信号レベルとの偏差を最小限に抑えるべく管電流を調整する。予め規定した信号レベルは、特定目標ノイズに達するために事前に計算される。この公知の方法の欠点は、従来型Ｘ線管によって照射されるＸ線ビームがＸ線管の加熱システムの熱慣性により管電流における急激な変化を追跡できる程十分迅速に変更できないことはよく知られているので、実際の適用が限定されることにある。換言すると、管電流が変更された後にＸ線が変更された電流に対応するレベルで実際に照射される迄には時間遅れが生じる。患者の周囲で管が回転するにつれて患者吸収線量プロファイルが急激な変化を示すことも知られている。患者吸収線量プロファイルに従って管電流を調節する負の帰還システムにはＸ線管の調節速度がより高速であることが必要なので、従来型のＣＴ用Ｘ線管を用いは実行できない。Ｘ線管の遅い調節能力に適応すべく帰還制御装置の応答時間を減速させる是正措置は、通常はシステム全体の応答性に問題を誘発する。かかる状態では、現在使用されている放射線プロファイルは実際の患者吸収線量プロファイルに適合しないので、これにより画像ノイズの増加又は非効率的なＸ線線量が生じる。
【０００８】
　第３の公知の方法は、特許文献３に記載されているように統計データおよびユーザの入力に基づき露出制御を行うことである。この方法では、適切な管電流は、オペレーターが行った是正入力を考慮に入れつつ、解剖学的な様々な身体領域内の予想される患者吸収線量に関する統計データおよび／又は患者の身体の大きさや寸法の幾何学的測定値に基づいて計算される。このため、この方法は真の自動露出制御には分類できず、むしろ線量プロファイルのプログラム式調節であり、このためこの方法では必ずしも最良の結果を達成できない。この方法は、患者毎に大きく異なる可能性がある患者の吸収線量の予測精度に左右される。このシステムは、更に又適切な是正入力値を決定して入力することにおけるオペレーターの技術および知識にも左右される。
【特許文献１】米国特許第５４００３８７号明細書
【特許文献２】米国特許第５６９６８０７号明細書
【特許文献３】米国特許第６０９４４６８号明細書
【特許文献４】２００１年８月３０日に提出されたPopescuによる同時係属の米国特許出願第０９／９４５５２１号明細書「Method and Apparatus for Modulating the radiation Dose from an X-ray Tube（Ｘ線管から放射線線量を調節するための方法および装置）」
【特許文献５】米国特許第５８６７５５５号明細書
【非特許文献１】Cheslerら，J. of Comp. Assist. Tomog., Vol.１,No.1(1977)，pp.64−74，「Noise Due to Photon Counting Statistics in Computed X-ray Tomography（Ｘ線コンピュータ断層撮影法における光子計数統計に起因するノイズ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　本発明の目的は、ＣＴスキャンにおいて自動露出制御を実施するための方法および装置であって、上記の公知のシステムおよび方法の欠点を回避できる、又は少なくとも最小限に抑えられる方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　この目的は本発明の原理によってコンピュータ断層撮影装置およびコンピュータ断層撮影装置を作動させるための方法において達成される。このとき少なくともＸ線源の焦点を被検者のＣＴスキャンを実施するために検査対象の周囲で少なくとも１旋回を経て回転させ、１つの制御装置をその上にＸ線源によって照射されたＸ線ビームが検査対象によって減衰された後に入射する放射線検出器およびＸ線源に接続し、その制御装置で旋回の第１半分中に、旋回の第１半分において放射線検出器によって生成された電気信号から対象の１部分の減衰プロファイルを計算し、更に実際減衰プロファイルから旋回の第２半分についての外挿減衰プロファイルを計算し、更に外挿減衰プロファイルに依存して旋回の第２半分中のＸ線源の少なくとも１種の操作パラメータを調整する。旋回の第２半分におけるＸ線源の少なくとも１種のパラメータの調整は、各スライス画像における目標ピクセルノイズを達成することを目的に実施できる。この目標ノイズは、各身体領域毎に、又は各検査プロトコル毎に相違する可能性がある。様々な身体領域および／又は様々な検査プロトコルに対する各目標ノイズ値はデフォルト表の中のメモリに保存でき又はインターフェースを経てＣＴシステムのオペレーターが選択的に指定できる。相当に長時間のスパイラル又はシーケンシャルＣＴスキャンを実施せねばならない場合は、連続的にスキャンすべき身体領域の様々な減衰プロファイルに依存して、スキャンの長手方向全長に沿った様々なスライス位置に対し様々な目標ノイズを設定できる。そこで、各身体領域、即ち各スライス画像に対し、高品質画像を得るために必要ではない場合に検査対象を不必要に高い放射線量へ曝露させることなく、適切なＸ線線量を使用して高品質画像を生成できる。
【発明の効果】
【００１１】
　調整されるＸ線源の操作パラメータはＸ線管電流であってよい。スライス画像に対する目標ピクセルノイズを達成するために、露出制御装置はスキャンにおける各半旋回に付き１回自動的にＸ線管電流を調整する。目標ピクセルノイズのために必要な管電流は、前の半旋回中のＸ線吸収プロファイルに基づいて計算し、次の半旋回に対して外挿する。管電流の制御はＸ線管の応答と関連している遅延を考慮に入れながら実施し、管電流はこの遅延を考慮に入れて所望のＸ線強度へ正確な時間に到達するように予測によって設定する。この予測は、従来型Ｘ線管の遅い応答を補償するために必要となる。Ｘ線管の調節速度を考慮に入れながらＸ線管のパラメータを調節するために適切な方法および装置は、これによりその教示が参照してここに組み入れられる特許文献４に開示されている。
【００１２】
　患者データの解析によって支持されるように、患者の減衰プロファイルは連続する半旋回間では有意には変化しないので、上記の減衰プロファイルの外挿は許容可能な精度で実施できる。１つのソフトウェアアルゴリズムが前の半旋回の減衰プロファイルを評価し、更に例えばＸ線管電流のような操作パラメータを次の半旋回における露出に適合するように計算する。スキャン時の第１半旋回中に、ソフトウェアアルゴリズムは実際減衰プロファイルを「確認し」、それに基づき管電流を基準値に設定する。アルゴリズムは、現在スキャンしている半旋回の減衰プロファイルをサンプリングしかつ積分し、この情報を処理して次の半旋回に対する目標ノイズを達成するのに必要な管電流を計算しかつ予測する。
【００１３】
　更に、患者減衰プロファイルは連続投影、即ち連続旋回間では有意に変化しないので、このため或いは又Ｎ＞１である場合に露出制御装置は外挿減衰プロファイルを計算すべくＮ番目毎の投影だけを評価してもよい。
【００１４】
　更に、単一投影内では、投影内の各放射線位置に対する計算を行う代わりに、投影全体にわたる総合計を超える最高平均減衰だけを検出しさえすれば十分な場合がある。
【００１５】
　ここに記載した自動露出の方法と装置は、特許文献５に開示の、単一旋回内の露出角度の関数としての線量を調節する、よく知られた方法と結び付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　図１に示すコンピュータ断層撮影システムは、焦点からＸ線ビーム２を照射するＸ線管１を備える。Ｘ線ビーム２はビームダイアフラム３で開閉され、放射線検出器５上に入射すべく検査対象４を経て進む。このため放射線検出器５上への入射Ｘ線は検査対象４にて減衰し、放射線検出器５はその上への減衰したＸ線入射に対応する電気信号を生ずる。
【００１７】
　図１の実施形態では、Ｘ線管１と放射線検出器５が、駆動装置７で回される回転式ガントリ６上に取り付けられている。このためＸ線ビーム２は検査対象４の周囲で回転し、その結果として各々が様々な投影角度で入手される一連の投影が得られる。各投影は、それらと関連する上記の電気信号のデータセットを有する。これらデータセットを、各投影に対し放射線検出器５からデータの収集と編集のためにデータ測定システム８へ供給し、更にデータセットをデータ測定システム８から画像再構築用コンピュータ９へ供給し、画像再構築用コンピュータはよく知られている方法で投影データから検査対象４のＣＴ画像を構築する。この画像をコンピュータ９に接続したモニタ１０上に描出する。
【００１８】
　このシステムは、更に画像再構築用コンピュータ９に接続されたユーザインターフェース１１を含む。この実施形態での画像再構築用コンピュータ９はシステム制御コンピュータとしても機能し、例えば管電流制御装置１４に統合したＸ線管１のための電圧供給装置である駆動装置７と、ビームダイアフラム３のような様々な構築要素への接続部とを周知の方法（図示せず）で含む。又、この目的で別個の制御コンピュータを使用してもよい。
【００１９】
　本発明によると、図１に示すシステムは、更に露出制御装置１２および線量モニタ１３を含んでいる。露出制御装置１２は、検査対象４で減衰される前のＸ線の強度を示す、Ｘ線ビーム２内に配列される線量モニタ１３からの信号を受信する。更に露出制御装置１２は、露出制御装置１２が線量モニタ１３とデータ測定システム８からの信号から患者４の減衰プロファイルを計算できるよう、減衰したＸ線を表すデータ測定システム８からの信号も受信する。以下により詳細に説明する如く、露出制御装置１２は検査対象の周囲でのＸ線管１の第１半旋回中の実際減衰プロファイルを計算し、更に該プロファイルに基づき旋回の第２半分についての外挿減衰プロファイルを計算する。このプロファイルを基に、露出制御装置１２はＸ線管１の少なくとも１種の操作パラメータを調整する。図１の代表的実施形態では、このパラメータは管電流であり、露出制御装置１２が管電流制御装置１４へ制御信号を供給するように示している。しかし上記の如く管電流制御装置１４は、Ｘ線管１に必要な動作電圧と電流を供給するＸ線管１のための電圧供給装置内に統合されている。管電流はＸ線強度、それ故Ｘ線線量に関連する主要な操作パラメータであるが、本発明に従い放射線量に寄与するＸ線管１の全操作パラメータを制御できる。
【００２０】
　図１に示す実施形態でも、露出制御装置１２をユーザインターフェース１１へ直接接続したので、オペレーターはユーザインターフェース１１を経て、それにより減衰プロファイルを計算する方法と頻度を選択的に決定すべくに露出制御装置１２へ制御設定を入力できる。しかし、ユーザインターフェース１１からこの目的に使用する制御装置１２への直接接続は必ずしも必要なく、かかる設定はユーザインターフェース１１を経て入力し、画像再構築用コンピュータ９の中に統合している、又は別個のコンピュータとしての何れかのシステム制御コンピュータで露出制御装置１２へ供給できる。
【００２１】
　Ｘ線線量を調整する本発明の方法の例は、その下方部分に自動露出制御装置を用いたスキャンと記載した図２に示す。図から明らかなように、検査対象４の周囲でのＸ線管１の第１半回転又は旋回では、基準Ｘ線線量を用いる。この第１半回転で計算した実際減衰プロファイルに基づき、外挿減衰プロファイルを計算し、露出制御装置１２でこれを使用して管電流制御装置１４を制御し、第１回転の第２半分中の管電流を調整する。
【００２２】
　この第１回転の第２半分中に減衰プロファイルを再び計算し、露出制御装置１２でこれを基に管電流制御装置１４を制御し、検査対象４の周囲でのＸ線管１の次の回転の第１半分中の管電流を適切に調整し、更にこれを用いて第２スライス画像を生成する。この手順を全連続スライスに対し繰り返すが、図２は第３と第４の追加のスライスだけを示す。
【００２３】
　図２では、本発明により達成される線量を、図２の上方部分に示したように従来型スキャンで一般に使用される基準線量と対比させている。
【００２４】
　この手順を露出制御装置１２で使用するソフトウェアアルゴリズムについての基本的実施形態を、図３のフローチャートに例示する。第１ステップでスキャンの開始を認識し、その後上記の基準管電流を設定する。次にこの電流を用いて減衰値を計算し、第１半回転中に積分する。これら数値は現在の半旋回が終了したかどうか継続的に質問するループで計算する。質問への回答がノーならループを繰り返す。この質問への回答がイエスなら露出制御装置１２が適切な管電流を計算して設定し、この管電流を制御信号として管電流制御装置１４へ供給する。この計算は、露出制御装置１２がＸ線管１の調節速度、即ちＸ線管１が例えば管電流のような操作パラメータにおける変化を受けて照射されたＸ線ビーム２を変更させる際に示す遅延を考慮に入れる方法で実施する。
【００２５】
　次に露出制御装置１２は、ユーザインターフェース１１を経て入力された、実施すべきスキャンのタイプを特徴付ける数値に基づき全スキャンの終了時点を決める。スキャンが未了なら管電流を計算する上記の手順を繰り返す。スキャンが終了なら手順を終える。
【００２６】
　露出制御装置１２は、各半旋回とスキャンが各々終了したか否かを決定すべく、ユーザインターフェース１１を経て供給される情報に依存して、全ての適切な、周知の方法を使用できる。Ｘ線管１が検査対象４の周囲を一定速度で回転することを前提にすると、各半回転の始まりと終わりおよびスキャンの終了は単純に時間数として指示できる。或いは又露出制御装置１２はタコメータ又は回転式エンコーダ信号を駆動装置７から露出制御装置１２へ供給できるように駆動装置７への直接接続部を備えてもよい。又は露出制御装置１２を別個のコンピュータとし、又は画像再建コンピュータ９に統合されたシステム制御コンピュータからの直接信号を受信してもよい。
【００２７】
　上記のように、自動露出制御は各スライス画像において目標ピクセルノイズを達成可能なように実施できる。非特許文献１に開示の如く、ＣＴスキャンの画像要素内で発生する量子ノイズの変動（σ）は患者吸収線量と適用した線量から導き出すことができる。スライス画像を再構築するために用いる各投影の総量子ノイズの関数としての総ピクセルノイズを予測する理論式は次のとおりである。
【数１】
2004113791.tif 000003
式中、Ｎは再構築のために使用される全投影数、σiは各投影における量子ノイズである（ｉ＝１・・・Ｎ）。所定の投影に対する総量子ノイズσProjectionは、次の関係式に従って放射線検出器５の各検出器（測定チャネル）における信号ノイズに依存する。
【数２】
2004113791.tif 000004
　式中、Ｍは投影において測定されたチャネルの総数である。
【００２８】
　各検出器チャネルにおける信号ノイズは、次の式のように管電流、露出時間（Ｘ線線量）およびスライス幅に依存する。
【数３】
2004113791.tif 000005
式中、ＫはＸ線管１の高電圧、システム形状および画像再構築用コンピュータ９における再構築アルゴリズムで用いる再構築カーネルに依存するスキャンに対する定数であり、ＡはＸ線管１の焦点から放射線検出器５に進行する現在の露出放射線に対する減衰、Dose（線量）は現在測定値に対するＭａＳ（管電流時間）積、Sliceはその周囲でＸ線管１又はその焦点が回転するシステム軸に沿った放射線検出器５の幅（スライス厚）である。
【００２９】
　上記の式に基づくと、最終画像において目標ピクセルノイズσtargetを達成するために必要な管電流は、次の式のように露出および患者吸収線量と関連している。
【数４】
2004113791.tif 000006
式中、Ｔは露出時間（ＣＴ用語で積分時間）であり、他の用語は上記と同じである。
【００３０】
　それ故、目標ノイズを達成するために必要な管電流を推定するためには、露出制御装置１２におけるソフトウェアアルゴリズムは各投影において各露出放射線に対する患者減衰を計算かつ積分（累算）しなければならない。
【００３１】
　かくして、データ測定システム８と線量モニタ１３からの受信信号を基に、露出制御装置１２は次の如く各検出器要素と投影（試験放射線）に関し患者の吸収線量を計算する。
【数５】
2004113791.tif 000007
式中、Ｕiはチャネルｉに対する信号、Ｕmonは線量モニタ１３からの基準モニタ信号である。１半回転中、露出制御装置１２はこれらの減衰値全部を累算する。１半回転が完了した際、露出制御装置１２はユーザインターフェース１１を経て行った入力により入手した目標ピクセルノイズを用いて現スライスに対し必要な管電流を計算し、更に必要に応じ管電流を調節すべく管電流制御装置１４のための制御信号を生成する。この累算プロセス中に累計が以前の累算値を超えることがあるが、そのときは次の半回転のために管電流を上昇させねばならない。上記のとおり、露出制御装置１２は適切な制御信号を生成する時点でＸ線管１の調節速度（遅延）を考慮に入れねばならない。
【００３２】
　上記の代表的実施形態は、Ｘ線管と放射線検出器の両方が検査対象の周囲で回転可能なタイプのＣＴ装置に関するが、本発明の方法と制御装置は、対象の周囲でＸ線管だけが回転するシステムやＸ線管の焦点だけが検査対象の周囲で回転するシステムを含む、全世代のＣＴ装置と一緒に使用するのに適切なことは明白である。
【００３３】
　当業者には修正や変更を提案できる可能性があるが、発明者らは当分野への貢献の範囲内で合理的かつ適正に含まれる全ての修正や変更をここに明示した発明の範囲内で具体化することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例に係わる自動露出制御を含むＣＴ装置のブロック図。
【図２】本発明の自動露出制御で生成する線量を従来型ＣＴスキャンにおいて使用される基準線量と比較して示す図。
【図３】本発明の方法による自動露出制御の基本的実施形態のフローチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１　Ｘ線管、２　Ｘ線ビーム、３　ビームダイアフラム、４　検査対象、５　放射線検出器、６　回転型ガントリ、７　駆動装置、８　データ測定システム、９　画像再構築用コンピュータ、１０　モニタ、１１　ユーザインターフェース、１２　露出制御装置、１３　線量モニタ、１４　管電流制御装置
【図１】
2004113791.tif 000008
【図２】
2004113791.tif 000009
【図３】
2004113791.tif 000010