(57)【要約】【課題】  Ｘ線によって２Ｄで取得される放射線画像から３Ｄ断層撮影画像を再構成する。【解決手段】  医療用画像方法及び装置であって、Ｘ線照射源（４００）と、感知面を備える放射センサ（３００）とを備え、被検体の観察対象のゾーンの周りにセンサ（３００）を移動させて（１００）ゾーンの一連の２Ｄ画像を生成し、この処理により観察対象のゾーンの３Ｄ断層撮影再構成を実行するよう画像データを処理し、センサ（３００）の感知面に到達するＸ線束を選択的に側面画定（３１０）し、該線束画定が一連の画像の間画定（３２０）を維持する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線（４００）を照射する手段と、
前記放射線を感知する手段（３００）と、
前記センサ（３００）を被検体の観察対象のゾーンの周りで移動させて、該ゾーンの一連の画像を２Ｄで生成する手段（１００）と、
前記画像のデータを処理して該処理により観察対象のゾーンの３Ｄ断層撮影再構成を実行する手段と、
前記センサ（３００）に到達する放射線束（４００）を選択的に側面画定し、この画定（３２０）を一連の前記画像の間維持する画定手段（３１０）と、
を備える医療用イメージング装置。
【請求項２】
前記画定手段（３１０）が、放射線束（４００）を取り囲む少なくとも１つのコリメータ（３１０）によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の医療用画像装置。
【請求項３】
前記装置が、異なる形状を有し、ユーザに選択されるように編成される一連のコリメータ（３１０）を含むことを特徴とする請求項２に記載の医療用画像装置。
【請求項４】
前記一連のコリメータ（３１０）が、矩形形状のコリメータを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の医療用画像装置。
【請求項５】
前記一連のコリメータ（３１０）が、円形形状のコリメータを含むことを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の医療用画像装置。
【請求項６】
前記コリメータ（３１０）が、放射線の照射手段と観察対象の被検体のゾーン（２０ｂ）との間に位置付けられることを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の医療用画像装置。
【請求項７】
前記装置が、前記画定手段の形状を検出する手段（７００、８００、８１０）を含むことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の医療用画像装置。
【請求項８】
２Ｄ画像のグループを総計（７００）し、且つこれらの総画像によって構成される画像上の外形（８００、８１０）を識別する手段を含む請求項７に記載の医療用画像装置。
【請求項９】
連続する画像（６００）の各々に対応する画定された線束（４００）の各々に記録される最大ボリュームとして定められるボリューム（２００）の断層撮影再構成を実行する手段を含む前記請求項のいずれか１つに記載の医療用画像装置。
【請求項１０】
この画像の画定された外形を超えて各画像に外挿を実行する手段を含む前記請求項のいずれか１つに記載の医療用画像装置。
【請求項１１】
放射線（４００）を照射する手段を準備する段階と、
前記放射線を感知する手段（３００）を準備する段階と、
観察対象のゾーンの周りで前記センサ（３００）を移動させて前記ゾーンの一連の画像を２Ｄで生成する段階と、
観察対象の前記ゾーンの３Ｄ断層撮影再構成を生成するよう画像のデータを処理する段階と、
前記センサ（３００）に到達する放射線束を選択的に側面画定し、該線束画定が一連の画像の間維持される画定段階と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線によって２Ｄで取得される放射線画像からの３Ｄ断層撮影画像の再構成に関する。Ｘ線によって取得される２Ｄビューは、特にＣジョイントを備える血管観察装置を用いることによるインターベンショナルイメージングにおいて公知である。このようなビューは、外科用器具（例えばカテーテル、針など）の誘導、特に周囲の解剖学的構造物（例えば血管、骨など）に対するこうした器具の位置の推定に使用される。また、Ｘ線により取得されるこれらの２Ｄ画像は、観察される（すなわち断層撮影再構成の範囲内にある）被検体の３Ｄ画像を再構成するのに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
断層撮影再構成には、固定化されたリソース及びメモリにおいて要求される長時間の計算が必要である。このような理由から、関心ゾーンがＸ線センサの範囲のごく一部を表す時には、この一部だけに対して３Ｄ画像を再構成するような試みがなされていた。
【０００３】
従って、所与の範囲のセンサを用いることによる一連のビューの収集から、センサのサブ・ゾーンに対応するこれらのデータの一部だけを有効に生かすことが提案されてきた。従って、既知のシステムでは、（解像度が低いことに起因して）広範囲だが近似的な被検体の再構成から、ユーザは高解像度画像が収集されるように意図されるサブ・ボリュームを識別する必要があることが提案されている。次にシステムは、問題とされる特定の再構成をもたらすことに関するデータを有効に活用する。このサブ・ボリュームの画像を提供するために、これらのシステムは、全ての収集データ、すなわち選択されたものよりも広範囲なボリュームのデータを考慮する。
【０００４】
実際、これらのシステムはまた、このサブ・ボリュームの収集データを利用する。従って、これらのシステムは、全ての収集データすなわち大量のデータを利用する。これらはデータ処理発生の数を低減する必要性には対応していない。
【特許文献１】米国特許第５６４０４３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、再構成が限定された範囲のボリュームに関連する場合、断層撮影再構成をもたらすのに必要な計算量を低減するものである。本発明の実施形態はまた、処理コストを比較的低く維持しながらこの計算量を低減する試みである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、医療用画像装置であって、Ｘ線などの放射線の照射源と、感知面を備える放射線センサと、患者などの被検体の観察対象のゾーンの周りにセンサを移動させてこのゾーンの一連の２Ｄ画像を生成する手段と、その処理によって観察対象のゾーンの３Ｄ断層撮影再構成を生成する、画像データ処理手段と、センサの感知面に到達する放射線束を選択的に側面画定し、一連の画像を取得しながら線束のこの限界を維持する選択的側面画定手段とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施形態は、添付図面に関連して与えられる以下の詳細な説明からより理解されるであろう。
【０００８】
本発明の実施形態は、例えばＣジョイント１００である、一連の画像を２Ｄで収集する手段を形成する公知のタイプのベース部材を支持する手段を含む。これらの画像は、観察対象の患者などの被検体２００のゾーンの周囲に配置されている。従って、画像は３Ｄボリュームの断層撮影再構成のデータ処理及び医療従事者用の表示インターフェース上への該画像の表示手段に属する。この公知の材料はまた、観察可能なゾーンのサブ部分の特定の選択及び表示を可能にする後述の手段を備える。従って、処理手段は、特定の選択に対応するサブ・ボリュームの範囲と同程度の回転センサ３００の全体的な範囲に対応することができる３Ｄボリュームを再構成するように設けられる。
【０００９】
しかしながら、事前にサンプリングされた後に制限された全データからではなく、センサ３００の暴露の画定から再構成ゾーンを画定することが提案される。従って、データ処理手段は、量的に更に制限され且つ直ちに高い処理効率が可能な画像から生成されたデータを提供する。本明細書で提案されるこのボリュームのデータを制限する手段は、センサ３００が捉える放射線束を制限する手段３１０を含む。１つの実施形態において、この手段は物理的コリメータであり、その機能は線束がセンサ３００に到達する前に被検体２００に照射されると考えられる線束４００を横方向に画定することである。
【００１０】
図面を簡単にするために、コリメータ３１０は検出器上に陰で示される（図１）が、これは、変形及び優先的形態として、コリメータ３１０がセンサの上方に直接配置されるのではなく被検体の上流側の放射線源と検出器との間に配置されるためである。同様に、変形及び優先的形態として、コリメータ３１０は、被検体の上流側の放射線源と観察対象の被検体のゾーンとの間に配置される。
【００１１】
このコリメータ３１０を選択することにより、表示インターフェースに望ましく且つ該インターフェース上に表示されるボリュームに応じて線束を明確に画定することができる。
【００１２】
コリメータ３１０は、例えば円形の形状或いは実質的に矩形であり、例えば主として水平型又は垂直型である（２ａ及び２ｂ）。このコリメータは、透過する放射線束が、センサの回転幾何軸５００を中心とするように位置付けられるのが好ましい。従って、センサの回転軸５００は、最終的に再構成されることになるボリューム２００の中心幾何軸を定める。
【００１３】
明確に再構成可能なボリューム２００は、各画像で照射されるものであり、すなわち、連続する各センサ位置での投影がコリメータ３１０内に含まれる最も大きなボリュームとして定められる。換言すると、線束４００の画定は、各画像において再構成が関心ボリューム（ＶＯＩ）をもたらす観察領域３２０（撮像領域すなわちＦＯＶ）を定める。このボリューム２００は、各３Ｄ画像上の境界に対して実質的に平行であるその投影が、コリメータ３１０の限界に対応するものである。
【００１４】
円形コリメーション（図２ａ）では、関心ボリューム（ＶＯＩ）は球形である。矩形コリメーション（図２ｂ）では、関心ボリューム（ＶＯＩ）は円柱である。
【００１５】
センサ面は、連続する画像の間に該センサの回転軸５００に平行に配置することができる。同様に、センサ面は、回転軸５００がセンサ３００の中心に投影されるように配置することができる。また、コリメータ３１０の位置がセンサ３００の回転中に線束４００内で一定であるようにされる。
【００１６】
実際、センサ３００の位置偏位は起こり得ることであり、ここでセンサはＣジョイント１００の変位中回転幾何軸５００に完全に平行ではない。画像を処理する手段は、例えばセンサを回転軸に対して再度中心に位置付けるために収集されるデータを再計算する手段及び回転軸５００に対する平行不良を補正する目的でデータを再加工する手段などといったこれらの偏位を補正する手段を有することができる。例えば、単純な投影変換が、回転の平均軸に対してサンプリング面の各々のサンプリングされたデータに適用される。
【００１７】
コリメータ３１０がセンサ上の回転軸５００の投影に対して非対称的に位置付けされる場合には、投影外形がコリメータの境界に対称的に対応するボリュームは存在しない。従って、再構成ボリュームは、軸の投影に最も近いコリメータ境界によって定められる。すなわち、この単一の外形が軸５００の周りを回転することにより、再構成されることになるボリュームを画定する。換言すると、これは、観察領域（ＦＯＶ）３２０を画定する回転軸に最も近く、且つ結果として関心ボリューム２００（ＶＯＩ）を画定するコリメータ３１０の投影である。すなわち、再構成ボリューム２００は、この場合、回転軸５００に向かい合う側面境界に関して最も制限的な境界だけでなくコリメータ３１０上の回転軸５００の投影に対して対称的に配置される境界を有するコリメートされた投影によって与えられるものとして定めることができる。
【００１８】
関心ボリューム２００に対するデータの処理が簡単であることにより、必要とされる処理時間及びメモリが低減される。コリメータ３１０の事実上内部データに適用される処理を低減するために、処理手段は、この場合適用される処理の前に問題となる関心ボリューム２００を識別するよう備えられる。
【００１９】
図２ａ及び図２ｂは、このような検出の実施を示している。この実施形態は、画像からコリメータ３１０の外形を求めることを目的とする画像処理が満足な結果を生じない可能性がある一方で、コリメータ３１０の制限が、特にコリメータ１１０上の内部画像３２０の真中心に現れるゾーンの濃度に対してとりわけ低コントラストになるという点を修正するものである。
【００２０】
実際、この内部画像は、骨又は金属の影をコリメータ３１０の境界に関しコントラストにおいて同程度に含むことができる。
【００２１】
外形を強調するために、コリメータ３１０の識別の準備段階は、センサ３００の回転中に形成される全画像６００を付加することである。異なる画像の合計７００が補償を企図する内部画像の合計に対して明確なコントラストの外形３３０を示さない限り、コリメータ３１０の配置は画像の各々に関して固定される。従って、図２ａにおいて、付加されたビュー７００は明確なコントラストの円形外形３３０を示す。
【００２２】
次に、外形識別手段（本明細書では簡略化された形式を認識する手段の形態）は、この付加された画像を処理する。水平線から垂直線を連続して走査することにより認識が行われ、各走査は、そのピーク８１０が外形３３０とみなされる走査線の増大に対応するコントラスト８００の変化のフルラインを示す。コントラスト変化におけるこれらのフルライン８００の全体は、走査線の位置とこの線に沿って示されるピーク８１０とに応じて外形３３０の各ポイントの空間的局所化をもたらす。
【００２３】
図２ｂは、矩形コリメータの具体例を示す。この場合において、線毎及び列毎の走査は必要ではない。しかしながらここでも同様に、画像の合計７００の２本の走査線だけが、コントラストにおける変化のピーク８１０によって垂直縁部及び水平縁部の局所化を識別するのに必要である。
【００２４】
矩形コリメータ３１０の４つの縁部の特異性から更に導出するために、このビューの全ての線は走査前に付加され、既にそれ自体が全画像である画像の線全体又は列全体に対して走査を行うようにする。コントラストの変化のこのようなフルライン８００は、２つの異なる付加に由来することからより一層重要である。このような線又は列の合計化処理は、外形３３０をより良好に強調する簡単な技術であるが、同様に他の技術を用いても外形を強調することができ、より一般的には、コリメートされた画像の所与の方向において、縁部が一定の局所化を有するという点を利用する。
【００２５】
他の幾何形状のコリメータ３１０も同様に可能であり、例えば、その最外縁部が丸く、円形と矩形の組み合わせにより生成される細長い矩形などがある。
【００２６】
再構成操作を空間的に制限することを除けば、コリメートされた画像の外形３３０の識別は、後述の前処理を効果的に使用し、該前処理は再構成の過程でのアーチファクトの出現を制限する。実際、公知の方法において、厳密な縁部の位置のビューは、再構成後のアーチファクトの出現をもたらす。この影響は、これ自体が厳密な縁部を有するセンサの感知面全体による画像からの再構成の場合において公知である。
【００２７】
厳密な縁部に起因するアーチファクトを避けるため、コリメートされた画像３２０の外形３３０の認識を活用して画像６００を前処理することができる。この外形３３０が認識されると、処理手段はこれらのコリメーション外形を超えるデータの外挿を実行し、アーチファクトの出現を回避するように特に配置された境界を有する画像をもたらすようにする。このことに適合する技術は、外形へのミラー効果である。
【００２８】
次に外挿法の後に公知の線形フィルタ処理が続く。同様に、有効なデータの収集の制限の後に、外挿法技術及びこの制限された画像のフィルタ処理が続くのが好ましい。
【００２９】
線形フィルタ処理を用いるこのような再構成アルゴリズムは、具体的には回転センサの検出面全体に対応するデータからの断層撮影再構成において、この場合において処理される厳密な外形の画像がセンサの感知面全体に対応する画像である点に関して公知である。この物理的制限の位置を認識することは、この外挿法を適用する処理手段に必要である。前述のようにこの実施形態において、この位置付けは直接ユーザによって与えられない。
【００３０】
従って、不完全なプロファイルへの線形フィルタの適用によるアーチファクトは、フィルタ処理の方向に対して直角に配向されるコリメート境界３４０になされる外挿によって具体的に達成される。このような外挿前処理は、例えばセンサの回転軸に垂直な方向に外挿法を制限することができる。
【００３１】
ミラー効果による外挿法は、すなわち、回転軸５００の投影に対称的に配置された縁部３４０の位置で制限することができ、すなわちこれらの縁部はこの投影に対して実質的に平行である。
【００３２】
回転軸５００の投影に垂直な縁部は、必ずしもこうした前処理の対象物を形成する必要はないが、これはこれらの方向の厳密な外形の存在が再構成に影響しないからである。
【００３３】
当業者であれば、本発明の範囲及び外延を逸脱することなく、開示された実施形態及び均等物の段階及び／又は構造物及び／又は機能及び／又は方法及び／又は結果において種々の修正を行い又は提案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】断層撮影再構成システムの画像収集装置の概略３Ｄ図。
【図２ａ】球形コリメータの場合の本発明の実施形態によるコリメーションの検出装置の機能を示す図。
【図２ｂ】外形認識の矩形外形の場合の図２ａの装置の機能を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
１００  Ｃジョイント
２００  ボリューム
３００  センサ
３１０  コリメータ
３２０  観察領域
４００  線束
【図１】
2005137900.tif 000003
【図２ａ】
2005137900.tif 000004
【図２ｂ】
2005137900.tif 000005