(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動を生ずる傾向にある被検体（２２）の画像データを得るように構築されている第一のモダリティの撮像装置（１０）と、
前記第一のモダリティとは異なっており、前記撮像装置（１０）と同時に前記被検体（２２）の運動データを得るように構築され構成されている第二のモダリティの運動検出装置（５０）と、
コンピュータと、
を備え、
前記コンピュータが、撮像容積の各々の小容積の位置を超音波データから時間の関数として与える写像関数を算出し（７０）、該写像関数から前記撮像容積の各々の小容積についてそれぞれの取得窓を決定し（７２）、前記撮像容積から取得された撮像データからモーション・アーティファクトを実質的に含まない前記撮像容積の画像を再構成する（７６）、
結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項２】
前記撮像装置（１０）の前記第一のモダリティは、計算機式断層写真法（ＣＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）、光、Ｘ線及び陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）の一つである、請求項１に記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項３】
前記運動検出装置（５０）の前記第二のモダリティは、患者生理学的ゲート方式向けに構築されている、請求項１または２に記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項４】
前記運動検出装置（５０）の前記第二のモダリティは超音波である、請求項１乃至３のいずれかに記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項５】
前記運動検出装置（５０）は、着用型皮膜（９８）と、該着用型皮膜（９８）に一体化されており、患者（２２）と実質的に一貫した接触を保つように構成されている超音波トランスデューサ（１００）とを有する着用型超音波プローブ装置（９６）を含んでいる、請求項４に記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項６】
前記運動検出装置（５０）は、前記患者（２２）の周囲に機械的に接続されており、技師により遠隔操縦が可能な三次元（３Ｄ）超音波プローブ（５２）を含んでいる、請求項４に記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項７】
超音波プローブ（５２）位置を所望の患者（２２）配向に対して位置合わせするように構成されている一組のレーザ又は赤外線式検出装置（６１）をさらに含んでいる請求項４または５に記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項８】
超音波プローブ（５２）に接続されており、データ取得時に該超音波プローブ（５２）を配置するように構成されているロボット・アーム（６０）をさらに含んでいる請求項４乃至６のいずれかに記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項９】
コンピュータ（３６）により実行されると、撮像容積の各々の小容積の位置を超音波データから時間の関数として与える写像関数を算出し（７０）、該写像関数から前記撮像容積の各々の小容積についてそれぞれの取得窓を決定し（７２）、前記撮像容積から取得された撮像データからモーション・アーティファクトを実質的に含まない前記撮像容積の画像を再構成する（７６）ことを前記コンピュータ（３６）に行なわせる一組の命令を表わすコンピュータ・プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体をさらに含んでいる請求項１乃至８のいずれかに記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【請求項１０】
前記撮像データは一連の投影において取得され、前記コンピュータ（３６）は、小容積の再構成に対する各々の投影の寄与を制御する加重関数を算出するようにさらにプログラムされている、請求項９に記載の結合モダリティ型イメージング・システム。
【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、運動を生ずる傾向にある対象から取得された撮像データにおける運動誤差を補正することが可能な方法及び装置に関する。この運動補正は、一つのモダリティによって対象から取得された機械的運動データを、もう一つの異なるモダリティによる同じ対象からの撮像データ取得と同時に用いることにより有利に達成される。
【背景技術】
【０００２】
様々な撮像モダリティが、心臓検査での心臓のように運動している対象又は運動を生ずる傾向にある対象を撮像するのにしばしば用いられる。例えば、心臓用の計算機式断層写真法（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、及び運動を生ずる傾向にある対象からのデータの取得を目的とするその他の撮像モダリティでは、１又は複数の運動補正手法を一般的には用いて、再構成画像において運動誘発型アーティファクトを低減している。公知の研究では、この運動補正又は運動補償は、画像の後処理にかなりの複雑さを加える場合がある。
【０００３】
一つの特定的な例では、ＣＴ撮像は、画像を作成するために１８０°分を超える投影を必要とする。従来のＣＴスキャナでの様々な制限のため、完全な一組の投影集合を収集するのに必要とされる時間は、対象の運動に対してかなり長い。例えば、心ＣＴ撮像は典型的には、心電図（ＥＫＧ）信号の助けを借りて実行され、ＥＫＧ信号を用いてデータ取得及び画像再構成を心運動の相と同期させる。患者から収集されたＥＫＧ信号は、心臓の電気的特性を表わし、データ取得に好ましい心活動の静止期を識別するのに有用である。さらに、ＥＫＧ信号は、この静止期を何周期かの心サイクルにわたって識別することを支援する。データ収集を心サイクルの静止期と同期させることにより、心運動による画像アーティファクト及び空間分解能が低減される。加えて、連続した心サイクルにおいてこの静止期を一貫して識別することにより、異なる心サイクルで取得された画像の間での不整合が低減される。ＥＫＧ信号は、ＭＲ及び他の撮像モダリティにも同様に用いられ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このＥＫＧゲート方式は殆どの例で満足に作用するが、改良の余地は存在する。明確に述べると、従来のＥＫＧゲート方式は、機械的運動検出を提供しない。ＥＫＧ信号は運動が生じている又は生じそうなことを示すことができるが、心臓の正確な実時間配置データを与えることはできない。ＥＫＧの作用は主に、心臓の電気的活動を測定して、この電気的活動から機械的運動を類推することである。最適とは言えない画質に寄与しているのは心臓の実際の機械的運動であるため、ＥＫＧ信号に依存する心画像は、モーション・アーティファクトを補正するためにはかなりの後処理を必要とするか、又は極めて高速のスライス取得速度を必要とするかのいずれかである。
【０００５】
すなわち、ＣＴ再構成は、心運動についての先験的情報を有していない。従来のＥＫＧゲート式心ＣＴ検査では、心臓は、取得されたＥＫＧ信号において静止期として識別される短い取得時間の殆どにわたっては静止した対象であるものと想定されている。従来は、ハーフ・スキャン加重を用いて運動の影響を抑制していたが、ハーフ・スキャン加重は１８０°の投影角度範囲に近い両端において取得されたＣＴデータの寄与を小さくするため、ハーフ・スキャン加重の実効性は最適とは言えない。利用可能な先験的情報が存在しないため、データ集合の両端で抑制されるべきデータの量は一定とされ、従って、各回のデータ取得に基づいて変化することはない。しかしながら、抑制されるべきデータ量は、走査対象の運動特性に基づいて変化すべきである。１８０°の投影角度範囲の略中心で収集されたデータについて、このデータは、同一の態様で加重を行なわずに扱われる。さらに、ガントリ速度が０．３秒／回転であったとしても、投影範囲の中央領域は１５０ｍｓ時間窓となり、この窓は心運動を完全に「凍結」させるためには極端に遅い。二重型管検出器アセンブリを有するＣＴシステムのデータ取得窓もやはり７０ｍｓ〜８０ｍｓであり、心運動を消去するには不十分である。運動を含まないデータ集合を取得するためには１０ｍｓ〜１５ｍｓの時間分解能が必要であると一般に認められている。
【０００６】
従って、生理学的ゲート式ＣＴ及び他の画像モダリティ取得について運動を含まないデータ集合を取得するために、機械的運動データを類推するのではなく、機械的運動データを取得する装置及び方法を設計することが望ましい。また、運動を補償するために画像再構成工程に機械的運動データを反映させることが望ましい。また、超音波から得られる弾力性情報及び他の情報を用いてＣＴ画像に写像して、組織の生存能力のような付加的な機能的情報を与えることが望ましい。また、超音波情報を用いてＣＴ走査においてカルシウムを識別することを支援し、また反対にＣＴ走査において収集されたＣＴ解剖学的情報を用いて超音波画像の雑音を補正することが望ましい。また、超音波組織ドプラ・モードを用いて速度マップを取得し、壁運動の特性を求めてこれをＣＴ画像に写像し、機能的情報を与えることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、運動を生ずる傾向にある対象から撮像データを実時間運動データと同時に取得して、撮像データでの運動補償に運動データを用いる方法及び装置に関するものである。
【０００８】
運動データは、画像データと同時に実時間で取得される。運動データは、一つのモダリティのスキャナによって取得されて、運動を生ずる傾向にある対象の状態及び位置に関する正確な近即時的情報を与える。画像データは、運動データを取得するのに用いられたものとは異なるモダリティのスキャナによって取得される。この観点で、本発明は、心ＣＴ撮像及びＭＲ撮像、並びに他の生理学的ゲート式取得に特に適用可能である。また、患者の蠕動運動を克服することも有利である。心撮像の例では、機械的運動データは、各回の心サイクル内の心臓相（心拡張相、心収縮相等）における心臓の寸法、形状及び位置に関する情報を含んでいる。かかる詳細な情報は一般的には、ＥＫＧ信号からは到達することができない。
【０００９】
従って、本発明の一観点によれば、結合モダリティ型イメージング・システムが開示される。この結合型システムは、運動を生ずる傾向にある被検体の画像データを得るように構築されている第一のモダリティの撮像装置を含んでいる。この結合型システムはさらに、第一のモダリティとは異なっており、上述の撮像装置と同時に被検体の運動データを得るように構成されて構築されている第二のモダリティの運動検出及び特徴評価装置を含んでいる。
【００１０】
本発明のもう一つの観点によれば、診断撮像の方法が開示される。この方法は、被検体から撮像データ及び機械的運動データを取得するステップを含んでいる。さらに、撮像データ及び機械的運動データは同時に取得される。
【００１１】
本発明のもう一つの観点によれば、イメージング・システムが、運動している対象から経時的に機械的運動データを取得する超音波プローブと、同じ対象から撮像データを取得するように構成されている撮像装置とを含むものとして開示される。対象は、複数のボクセルを有する撮像容積内に配設される。コンピュータが、撮像容積内の選択されたボクセルの位置を機械的運動データから時間の関数として決定し、選択されたボクセルの画像再構成のために選択されたボクセルに特定の時間窓を決定するようにプログラムされている。次いで、コンピュータは、運動している対象から特定の時間窓にわたって取得された撮像データから、選択されたボクセルの画像を再構成する。
【００１２】
本発明のさらにもう一つの観点によれば、本発明は、コンピュータによって実行される一組の命令を表わすコンピュータ・プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体として具現化される。この命令は、撮像容積の各々の小容積の位置を超音波データから時間の関数として与える写像関数を算出することをコンピュータに行なわせる。この命令はさらに、写像関数について撮像容積の各々の小容積毎にそれぞれの取得窓を決定し、撮像容積から取得された撮像データからモーション・アーティファクトを実質的に含まない撮像容積の画像を再構成することをコンピュータに行なわせる。
【００１３】
さらにもう一つの観点によれば、本発明は、着用型（ウェアラブル）超音波プローブ装置に関するものである。この装置は、着用型皮膜と、この着用型皮膜に一体化された超音波トランスデューサとを含んでいる。トランスデューサは、撮像対象が着用型皮膜を配設されたときに撮像対象の表面と実質的に一貫した接触を保つように構成されている。
【００１４】
さらにもう一つの観点によれば、本発明は、患者テーブルに取り付けられているか又は一体化されている超音波プローブに関するものである。この観点で、本発明は、データ取得時に患者に対して超音波プローブの「ハンズ・フリー」の配置を行なうことを可能にする。
【００１５】
さらにもう一つの観点によれば、本発明は、超音波プローブを含んでおり、この超音波プローブは、超音波プローブの配向及び／又は位置に関するフィードバックを与える配置装置に接続されて動作する。配向及び／又は位置情報は、記録されてもよいし、また運動誤差又は他の画像アーティファクトを補償するように画像再構成時に用いられてもよい。
【００１６】
さらにもう一つの観点によれば、本発明は、運動データ及び撮像データが同時に取得されるような方法として具現化される。運動データ及び撮像データは、例えばそれぞれ超音波及びＣＴ等のように異なる画像モダリティによって独立に取得される。機械的運動データを用いて撮像データ内の誤差を補正することもできるし、又は代替的には、運動データを用いて撮像データ内の雑音を低減することもできる。
【００１７】
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】
【００１８】
図面は、本発明を実施するのに現状で思量される一つの好適実施形態を示す。
【００１９】
「第三世代」ＣＴスキャナに関して本発明を説明するが、本発明は、他の画像モダリティにも同等に適用可能である。さらに、画像データを取得するＣＴスキャナと、患者から運動データを取得する超音波機械とを含むイメージング・システムに関して本発明を説明する。ＣＴスキャナ及び超音波機械は互いに独立に用いられ得るスタンド・アロン型装置であるが、後述するように、ＣＴデータ及び超音波データを同時に取得するように連動することもできる。また、一体型ＣＴ／超音波システムについて本発明が適用可能であるものと思量される。さらに、本発明を結合型超音波／ＭＲシステムとして具現化してもよいし、又は運動データ及び画像データを取得するように連動するスタンド・アロン型超音波及びスタンド・アロン型ＭＲスキャナとして具現化してもよいものと思量される。
【００２０】
図１及び図２を参照して述べると、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イメージング・システム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を有しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１２の反対側に設けられている検出器アレイ１８に向かって投射する。検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０によって形成されており、検出器素子２０は一括で、患者２２を透過した投射Ｘ線を感知する。各々の検出器素子２０が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２２を透過する際の減弱ビーム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ための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２４の周りを回転する。
【００２１】
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、Ｘ線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこのデータを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画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００２２】
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指令及び走査用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によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した指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に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動式テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２をガントリ１２内で配置する。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。
【００２３】
図１及び図２を参照して説明を続けると、実施形態の一例では、制御及び読み出しケーブル５４によって１又は複数の超音波トランスデューサ５２を連結して有する超音波機械５０を用いて、撮像データの取得と同時に機械的運動データを取得する。超音波機械は、モニタ５６に表示される画像を印刷するプリンタ（図示されていない）、並びに超音波検査を行なうためのキーボード及び他の入力装置５８を含んでいる。好適実施形態では、超音波機械は患者２２から遠隔に配置されており、ＣＴスキャナの操作コンソール４０の位置に又はこの近くに配置されている。
【００２４】
後に改めて詳述するように、この結合型イメージング・システムは、超音波トランスデューサ５２の配置を制御するロボット・アーム６０を含んでいる。ロボット・アーム６０は、コンピュータ３６又は超音波機械５０に連結されて動作するロボット・アーム制御器６２によって制御される。
【００２５】
本発明は、運動している対象の運動データと、同じ対象の撮像データとを同時に取得する方法及び装置に関するものである。機械的運動データは、撮像データの運動補正又は運動補償に用いられる。好ましくは、機械的運動データは、超音波トランスデューサによって取得される。超音波は実時間撮像モダリティであるため好ましい。超音波は心臓のような運動している対象の機械的状態についての正確で近即時的な情報を与える。超音波画像は、対象の投影や全体像ではなく断面を表わすため、超音波撮像は対象の運動特性についての十分な情報を供給する。例えば、心撮像の例では、超音波は、心臓が心拡張相、心収縮相又は心サイクルのその他の相にあるときの心臓の寸法、形状及び位置についての実時間情報を与えることができる。後述するように、超音波のこの利点は、超音波データ集合と撮像（ＣＴ等）データ集合とを同時に取得して、心臓の形状及び位置についての情報のために超音波データ集合を用いて、撮像データ集合内の運動誘発型アーティファクトを低減することにより活用される。
【００２６】
従って、図３には、運動補償の一つの例示的な手法のステップを表わす流れ図を示している。手法６４はブロック６６から開始し、運動を経験している対象を内部に有する関心のある容積からの機械的運動データ及び撮像データの同時取得を行なう（ブロック６８）。説明の目的のために、超音波を用いた心臓の機械的運動データの取得及びＣＴを用いた心臓からの撮像データの取得に関してこの手法を説明する。
【００２７】
ブロック６８において取得された超音波データは、心臓の機械的状態についての近即時的情報を与える。このようなものとして、検査されている心臓の心運動が超音波データから判明する。次いで、この手法では心運動のこの知見を用いて、心臓容積の各々のボクセル（小容積）を時間の関数として記述するマップを生成する（ブロック７０）。一般的には、マップは四次元関数ｕ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）として特徴付けられ、ここで（ｘ，ｙ，ｚ）は心臓容積内の再構成されたボクセルの座標を表わし、ｔは時間を表わす。
【００２８】
マップは心臓容積の各々のボクセル又は小容積の表示を時間の関数として与えるので、各々のボクセルについて再構成に最適な時間窓を容易に決定することができる（ブロック７２）。このことは、心臓の異なる部分が異なる運動をすることが周知であることから心ＣＴ撮像に特に有利である。例えば、心臓の右心室の運動を実効的に凍結するのに最適な時間窓は、右冠動脈の運動を実効的に凍結するのに最適な時間窓とは異なる。
【００２９】
コーン・パラレル幾何学的構成の再構成アルゴリズムは下式のように記述され得る。
【００３０】
【数１】
0005192159.tif 000002
式中、
【００３１】
【数２】
0005192159.tif 000003
である。ここで、ｗ（ｘ，ｙ，ｚ，β）は、各々のボクセルに対する投影の寄与を制御する加重関数であり、βは、再構成に必要とされる投影角度範囲である。当業者は、この加重関数が各々のボクセル又は小容積毎に時間窓の形状を決めることを認められよう。この観点で、本手法は、撮像容積内の運動を逐次ボクセル式で凍結するのに最も適した時間窓を実効的に決定する。このようなものとして、この手法は、ブロック７２において各々のボクセルについて決定された時間窓の範囲内に位置する各々のボクセルについての撮像データを単離する（ブロック７４）。次いで、ブロック７６において心臓容積の画像を公知の再構成手法に従って再構成する。
【００３２】
再構成された画像は、撮像データと同時に取得された超音波データを用いて逐次ボクセル式で時間窓を実効的に決定しているためモーション・アーティファクトを実質的に含まない。この観点で、運動が心臓容積の各々のボクセルにおいて実効的に「凍結」される。各々のボクセルが運動を伴わないデータを含んでいるような画像を再構成することにより、画像もまた全体として運動を含まなくなる。画像再構成に続いて、手法はブロック７８において終了する。
【００３３】
図４について説明する。同図によれば、逆投影工程において写像関数ｕ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）から収集された情報を用いて、心運動によって生ずる誤差を補正することができる。図４の手法は、図３の手法と独立に実行してもよいし、組み合わせて実行してもよいものと思量される。説明の目的のために、図４の手法を独立して説明する。この観点で、手法８０はブロック８２から開始し、ブロック８４において超音波データ及び撮像データの同時取得を行なう。ブロック８６において、心臓容積の各々のボクセルについて座標変換の表示を時間の関数として与える４Ｄマップが生成される。次いで、上述のように逆投影時に超音波情報を用いて、運動誤差を補正することができる。
【００３４】
このために、ブロック８８において、時刻ｔでの各々のボクセルを特定の参照時刻ｔ０でのボクセル位置へ戻すように変換する逆写像関数ｖ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）が生成される。この逆写像は、下式によって定義されるように、コーン・ビーム逆投影工程９０を補足するものである。
【００３５】
【数３】
0005192159.tif 000004
式中、
【００３６】
【数４】
0005192159.tif 000005
である。
【００３７】
尚、式３の加重関数ｗ（ｘ，ｙ，ｚ，β）は式１の加重関数とは異なっていることを特記しておく。式３の加重関数は、逆写像関数が心運動を正しく特性表現していることの信頼性に対する確からしさの程度に基づく「信頼性」加重を表わす。
【００３８】
図４についての説明を続ける。逆投影工程は画像９２を得て、この後にブロック９４において手法が終了する。逆写像を活用することにより、得られる画像は時刻ｔ０での心臓の状態の真の画像となる。
【００３９】
運動補正に加えて、相補的な超音波データ及び撮像データの取得を用いて組織の生存能力を評価することもできる。すなわち、超音波データを用いて、弾力性マップを形成することができる。この弾力性マップを撮像データと組み合わせて、ＣＴ灌流データと共に用いると、組織生存能力についての情報を与えることができる。明確に述べると、超音波画像及びＣＴ画像を共に合成して、心臓の生存能力マップを形成することができる。このことは、心臓の生存能力を決定するときの従来のアプローチに対して、患者に照射される放射線量を低減する点で特に有利である。
【００４０】
従来のＣＴ灌流検査では、患者の心臓容積を繰り返し走査して、機能的情報を取得している。患者からのこの繰り返し型データ取得は、かなりのレベルのＸ線量を患者に照射することに繋がる。しかしながら、本発明では、超音波データが撮像データと同時に取得されるので、超音波データを用いて組織の生存能力を識別することができる。結果として、従来の繰り返し型走査を単一回の走査又は数回の走査で置き換えることができ、これによりかなりの線量低減を達成することができる。この線量低減によって、得られる画像でのＳＮＲ及びＣＮＲを高めるさらに高い線量レベルで単一回の走査又は数回の走査を実行することが可能になる。
【００４１】
さらに、相補的な超音波データ及び撮像データを用いて、プラークの検出及び分類を改善することができる。典型的には、所与のプラークを分類するためには、数回の走査が必要とされる。本発明は、これらの多数回の走査の必要性を低減し、かかる検査での線量低減を可能にする。
【００４２】
本発明のさらに他の実施形態では、相補的な超音波データ及び撮像データを用いて画像雑音低減を行なう。明確に述べると、超音波データは、ＣＴによって収集された情報を補足する追加の境界情報及び解剖学的情報を与える。このようなものとして、雑音低減アルゴリズムの適用時に、組織の構造についてさらに多くの情報が既知となっている。この観点で、超音波画像では識別されたがＣＴでは検出されなかったか又は部分的に検出されていた微小な解剖学的構造に影響を与えずに、雑音低減を行なうことができる。
【００４３】
超音波データ及び撮像データすなわちＣＴデータの同時取得はまた、「カルシウム・ブルーミング（calcium blooming）」を減少させて、カルシウムをヨウ素又は他の標識から分離するときにも実効的である。さらに具体的には、超音波画像を用いて、撮像されている容積においてカルシウムをヨウ素標識からさらに十分に区別する。明確に述べると、カルシウムの超音波反射はヨウ素の超音波反射とは著しく異なる。このようなものとして、超音波を用いればこれらの反射差を容易に識別することができ、ＣＴ画像での対応するカルシウム沈着又はプラークを検出するのを助ける。
【００４４】
心ＣＴ検査に関して本発明を説明したが、当業者は、他の生理学的に誘発される運動を補正するのに本発明を適用し得ることを認められよう。例えば、ＣＴ画像が患者の蠕動運動によって損なわれる場合があることは周知である。従来の補償手法は、固定的な加重関数を用いてデータ集合の両端での投影標本の寄与を抑制している。このアプローチは、二つの短所を有する。第一は雑音の増大であり、第二は運動が大きいときの実効性の欠如である。超音波情報を用いると、運動特性に基づいて加重関数を修正するか又は逆投影工程を変更して、運動を補償することができる。例えば、運動が殆ど存在しない場合には、加重関数を近似的に一定にして雑音を低減することができる。運動が増大する場合には、「アンダースキャン角度」を呼応して増大させて、モーション・アーティファクトを低減することができる。
【００４５】
また、ＣＴの例での上述の運動補償手法を用いると、取得速度に対する要件を少なくし得ることが認められている。従来の心ＣＴ検査では、ガントリ回転速度は典型的には、回転当たり０．３５秒である。このことは、検出器及び管の機械的設計に対して大きな制約を課す。同じ画質を保ちつつガントリ速度を０．５秒まで低下させることができれば、ＣＴシステム設計を単純化することができる。加えて、相補的な超音波データを用いて、心運動をさらに十分に特性表現することができるため、本発明では短い走査時間への必要性が小さくなる。例えば、本発明は、他の場合であれば例えば６４スライス・スキャナを必要とするような心臓検査を４スライス・スキャナで実行することを可能にすることが認められている。
【００４６】
図１〜図２に戻り、一実施形態では、技師がトランスデューサを移動させることなく超音波画像及びＣＴ画像を同時に取得するために、超音波トランスデューサ５２はロボット・アーム６０によってロボット式で制御される。これにより、撮像ボア４８内又はボア４８の近くに操作者が存在しなくてもトランスデューサの配置が可能になる。好適実施形態では、ロボット・アーム６０は伸縮式であり、従って、データ取得時及び／又はボアを通した患者の割送り時に、トランスデューサを患者の周りで自由に移動させる。好ましくは、ロボット・アームはロボット・アーム制御器６２によって制御され、ロボット・アーム制御器６２は、超音波機械５０又は代替的にはＣＴスキャナ操作コンソール４０への利用者入力に明示された配置制御に基づいてロボット・アームを配置して制御する。また、ロボット・アームは、超音波データを取得することが望まれるような患者の領域を特定する利用者入力に基づいて自動的に制御され得ることも思量される。また、ロボット・アームが、利用者が行なった腕及び手の動きによって制御され得ることも思量され、利用者の腕及び手の動きを近実時間でロボット・アームに模擬させるために、これらの動きが感知アレイによって感知されてロボット・アームへの制御命令として処理され伝達される。代替的には、図６に示すように、解剖学的構造の異なる部分を走査するように患者２２が異なる位置に割送りされた場合にもプローブ５２及び患者２２が相対的に静止した状態に留まるように、超音波プローブを患者テーブル４６（ａ）に一体化することができる。
【００４７】
超音波トランスデューサ及びロボット・アームは、その金属含有量を制限するように作製されると好ましい。トランスデューサ又はプローブ及びロボット・アームの金属含有量を減少させることにより、再構成画像においてこれらの装置に帰属可能なアーティファクトが低減される。さらに、実施形態の一例では、超音波トランスデューサの位置は自動的に決定されて、この位置を用いて、取得された超音波画像をＣＴ画像と位置合わせする。この観点で、超音波トランスデューサが、画像位置合わせのために超音波機械及び／又はＣＴスキャナに位置及び配向のフィードバックを与えるＧＰＳ網（図示されていない）に含まれ得ることが思量される。また、図２の赤外線式センサ又はレーザ配置装置６１のような様々なセンサを用いて、超音波機械５０又はＣＴコンピュータ３６にトランスデューサ位置のフィードバックを与え得ることも思量される。
【００４８】
代替的な実施形態では、超音波データは、図５に示す着用型超音波プローブ・アセンブリ９６に図示するように、着用型皮膜と一体形成された複数の超音波トランスデューサによって取得される。アセンブリ９６は、皮膜を介して、医療撮像スキャナによって得られる画像に目立った雑音を伴わずに撮像を行なうことを可能にするように構築される。図示のように、着用型皮膜９８は、着用型皮膜９８の周りに配設された超音波トランスデューサ１００を含んでいる。着用型アセンブリは、患者２２によって着用されるように設計されている。この観点で、着用型アセンブリ９６は、患者が撮像テーブルに配置されていないときに患者によって着用され得る。各々の超音波トランスデューサが超音波ビームを発生して、患者から超音波データを取得する。各々のトランスデューサは、クイック・コネクト・ジャンパ１０４を備えた読み出しリード１０２を有している。クイック・コネクト・ジャンパ１０４は、アセンブリ又はジャケットを超音波機械に迅速に着脱することを可能にするものである。また、単一のケーブル（図示されていない）を用いてトランスデューサを超音波機械に接続することができるように、各々の読み出しリードを着用型皮膜を介して共通のマルチ・ピン・ポート（図示されていない）まで通し得ることも思量される。
【００４９】
トランスデューサは、集合的に制御されても独立に制御されてもよいものと思量される。この観点で、１個のトランスデューサをデータ収集についてイネーブルにし、もう１個のトランスデューサをディスエーブルにし得ることが思量される。また、着用型アセンブリは、ベスト、ベルト、肩掛け又は他の物品の形態を取り得ることが思量される。いずれにしても、トランスデューサが患者の皮膚に確実に接触するように、皮膜は患者に緊密に付着していることが好ましい。従って、皮膜は、フリーサイズ又は多種寸法の皮膜を用いて患者群でのばらつきを収容し得るように、伸縮性のある材料で形成され得ることが思量される。
【００５０】
好ましくは、着用型皮膜は、織物のような非金属材料で形成される。また、皮膜が患者にとって比較的快適であると好ましい。当業者は、患者の他の解剖学的部位向けにさらに適当に成形されるように図５に関して図示して記載した着用型アセンブリの原理を採用し得ることを認められよう。また、着用型皮膜が、患者への皮膜の再配置を必要とせずに所望の構造を撮像し得るように、十分な個数のトランスデューサを含むことも好ましい。
【００５１】
従って、本発明の一実施形態によれば、結合モダリティ型イメージング・システムが開示される。この結合型システムは、運動を生ずる傾向にある被検体の画像データを得るように構築されている第一のモダリティの撮像装置を含んでいる。この結合型システムはさらに、第一のモダリティとは異なっており、上述の撮像装置と同時に被検体の運動データを得るように構成されて構築されている第二のモダリティの運動検出／特徴評価装置を含んでいる。
【００５２】
さらに他の実施形態によれば、診断撮像の方法が開示される。この方法は、被検体から撮像データ及び機械的運動データを取得するステップを含んでいる。さらに、撮像データ及び機械的運動データは同時に取得される。本発明は、超音波又は類似の撮像モダリティを用いて運動データを取得するものとして記載されているが、当業者は、ＥＫＧシステムを用いてＥＫＧ信号を取得することもでき、このＥＫＧ信号を超音波データと共に用いて、運動の特徴評価をさらに支援し得ることが認められよう。例えば、超音波プローブ及びＥＫＧリードを共に一体化して、電気的情報及び機械的情報の両方を与えることができる。
【００５３】
本発明のもう一つの実施形態によれば、運動している対象から経時的に機械的運動データを取得する超音波プローブと、同じ対象から撮像データを取得するように構成されている撮像装置とを含むものとして開示される。対象は、複数のボクセルを有する撮像容積内に配設される。コンピュータが、撮像容積内の選択されたボクセルの位置を機械的運動データから時間の関数として決定し、選択されたボクセルの画像再構成のために選択されたボクセルに特定の時間窓を決定するようにプログラムされている。次いで、コンピュータは、運動している対象から特定の時間窓にわたって取得された撮像データから、選択されたボクセルの画像を再構成する。
【００５４】
本発明のさらにもう一つの実施形態によれば、本発明は、コンピュータによって実行される一組の命令を表わすコンピュータ・プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体として具現化される。この命令は、撮像容積の各々の小容積の位置を超音波データから時間の関数として与える写像関数を算出することをコンピュータに行なわせる。この命令はさらに、写像関数について撮像容積の各々の小容積毎にそれぞれの取得窓を決定し、撮像容積から取得された撮像データからモーション・アーティファクトを実質的に含まない撮像容積の画像を再構成することをコンピュータに行なわせる。
【００５５】
本発明のさらにもう一つの実施形態によれば、本発明は、着用型超音波プローブ装置に関するものである。この装置は、着用型皮膜と、この着用型皮膜に一体化された超音波トランスデューサとを含んでいる。トランスデューサは、撮像対象が着用型皮膜を配設されたときに撮像対象の表面と実質的に一貫した接触を保つように構成されている。
【００５６】
本発明はまた、患者テーブルに取り付けられているか又は一体化されている超音波プローブに関するものである。この観点で、本発明は、データ取得時に患者に対して超音波プローブの「ハンズ・フリー」の配置を行なうことを可能にする。
【００５７】
本発明はまた、超音波プローブを含んでおり、この超音波プローブは、超音波プローブの配向及び／又は位置に関するフィードバックを与える配置装置に接続されて動作する。配向及び／又は位置情報は、記録されてもよいし、また運動誤差又は他の画像アーティファクトを補償するように画像再構成時に用いられてもよい。
【００５８】
本発明はまた、運動データ及び撮像データが同時に取得されるような方法として具現化される。運動データ及び撮像データは、例えばそれぞれ超音波及びＣＴ等のように異なる画像モダリティによって独立に取得される。機械的運動データを用いて撮像データ内の誤差を補正することもできるし、又は代替的には、運動データを用いて撮像データ内の雑音を低減することもできる。
【００５９】
好適実施形態について本発明を説明したが、明示的に記載した以外の均等構成、代替構成及び改変が可能であり、特許請求の範囲に含まれることが認められよう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】ＣＴイメージング・システムの遠近見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック模式図である。
【図３】本発明の一観点による運動補償手法のステップを表わす流れ図である。
【図４】本発明のもう一つの観点による修正型逆投影手法のステップを表わす流れ図である。
【図５】本発明の一観点による着用型超音波トランスデューサ装置の見取り図である。
【図６】本発明のもう一つの観点による超音波トランスデューサに接続され又は一体化されて動作する可動式患者テーブルの側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  撮像装置
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  対象／患者／被検体
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
４２  陰極線管表示器
４４  テーブル・モータ制御器
４６  電動式テーブル
４８  ガントリ開口
５０  運動検出装置
５２  超音波トランスデューサ
５４  制御及び読み出しケーブル
５６  モニタ
５８  入力装置
６０  ロボット・アーム
６２  ロボット・アーム制御器
６４  運動補償の手法
６６  開始
６８  機械的運動データ及び撮像データの同時取得
７０  関心領域内の各々の小領域位置のマップを時間の関数ｕ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）として生成する
７２  各々の小領域について心再構成に最も適した時間窓を推定する
７４  各々の小領域に最も適していると識別された時間窓において収集された撮像データを各々の小領域毎に単離する
７６  関心領域の画像を再構成する
７８  終了
８０  心運動に起因する誤差を補正する逆投影工程
８２  開始
８４  関心領域から超音波データ及びＣＴデータを同時に取得する
８６  関心領域の各々の小領域位置のマップを時間の関数ｕ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）として生成する
８８  このマップから逆写像関数ｖ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）を生成する
９０  時刻ｔ０に取得された撮像データを逆投影する
９２  画像
４６ａ  一体型超音波プローブを備えた電動式テーブル
９４  終了
６１  赤外線式センサ／レーザ配置装置
９６  着用型超音波プローブ・アセンブリ
９８  着用型皮膜
１００  超音波トランスデューサ
１０２  読み出しリード
１０４  クイック・コネクト・ジャンパ
【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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