(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非破壊イメージング・システム（１００）における検出器データの可変型ビニングの方法（８００、９００）であって、
所望の画質目標を示す入力データを受け入れ、
撮像作業を示す入力データを受け入れ、
試験検体（１１２）又は該試験検体（１１２）の一部を記述する入力データを受け入れ、
前記所望の画質目標、前記撮像作業及び前記試験検体についての入力データと、放射線量の低減、空間周波数応答、検出量子効率及びユーザ設定の他の変数についての前記非破壊イメージング・システム（１００）の能力とを合わせて該能力が前記画質目標を達成できるか否かを判定し（８１５）、
前記非破壊イメージング・システム（１００）がビニングを用いると前記画質目標を達成することが可能になると判定したとき、ビニングについての分析（９００）を行う
こと含む方法（８００、９００）。
【請求項２】
前記判定する動作（８１５）は、ビニング及び線量低減に整合するＸ線量を決定する動作（８１５、９３０）を含んでいる、請求項１に記載の方法（８００、９００）。
【請求項３】
前記判定する動作（８１５）は検出量子効率を推定する動作を含んでおり、検出器アレイ（２１０）の少なくとも一部について完全分解能モード、２×２ビニング、３×３ビニング、４×４ビニング及び５×５ビニングの中から選択する動作をさらに含んでいる請求項１に記載の方法（８００、９００）。
【請求項４】
完全分解能撮像、完全視野、２×２ビニング、３×３ビニング、４×４ビニング及び５×５ビニングの少なくとも１つを用いた撮像を含めた複数の検出器アレイ（２１０）動作モードについて検出量子効率、画質、線量及びコントラストを推定する動作をさらに含んでいると共に前記推定されたモードの中から予め決められた画質目標を満たすことが可能なモードを識別する動作をさらに含んでいる請求項１に記載の方法（８００、９００）。
【請求項５】
前記判定する動作（８１５）に応答してＸ線検出器アレイ（２１０）を構成設定する動作と、
前記構成設定されたＸ線検出器アレイ（２１０）からのデータを分析する動作と、
該分析する動作に応答して前記Ｘ線検出器（２１０）の構成を修正する動作（９４０）と、
をさらに含んでいる請求項１に記載の方法（８００、９００）。
【請求項６】
試験検体（１１２）の内部を照射するように構成されている照射源（１０４）と、
隙間なく配置された検出器素子（２１５、３６０）を含んでおり、前記試験検体（１１２）の反対側で前記照射源（１０４）に整列した検出器アレイ（２１０）であって、各々の検出器素子（２１５、３６０）が当該検出器アレイ（２１０）の完全分解能撮像モードでは１個ずつのピクセルに対応する、検出器アレイ（２１０）と、
該検出器アレイ（２１０）に結合されており、４個を超えるピクセルのビニングを含めて検出器アレイ（２１０）について複数の機能的な設定を行う制御自在型ドライバ（１６０）と、
画質目標を示す入力データを受け入れて（８１０）、前記多数の機能設定の少なくとも一つの選択を容易にすることが可能なインタフェイス（１４０）と、
前記インタフェイス（１４０）に接続されたプロセッサ（１００４）と、
前記プロセッサ（１００４）に接続され且つソフトウエアを有する記憶装置（１０１０）と
を備え、
前記能力が、放射線量の低減、空間周波数応答、検出量子効率及びユーザ設定の他の変数に関する能力であり、
前記ソフトウエアが前記プロセッサ（１００４）によって、
前記検出器アレイ（２１０）がビニングを用いて前記画質目標を達成できるか否かを判定し（８１５）、
前記非破壊イメージング・システム（１００）がビニングを用いると前記画質目標を達成することが可能になると判定したとき、ビニングについての分析（９００）を行う
ことを特徴とする、非破壊イメージング・システム（１００）。
【請求項７】
前記ソフトウエアが前記プロセッサ（１００４）によって、
前記多数の検出器アレイ（２１０）の機能設定の幾つかについて検出量子効率を推定し、
１又は複数の候補機能設定を与えるために線量及び画質目標に基づいて前記幾つかの間で識別し、
前記候補機能設定の一つを選択する（９３５）
ことを特徴とする、請求項６に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記照射源（１０４）はＸ線照射源（１０４）を含んでおり、前記検出器素子（２１５、３６０）は半導体物質を含んでおり、各々の検出器素子（２１５、３６０）には前記制御自在型ドライバ（１６０）に結合された１個ずつのスイッチ（３６０）が付設されている、請求項６に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記制御自在型ドライバ（１６０）は、前記検出器素子（２１５、３６０）を拡張群のメニューの一つに選択的にグループ分けするように構成されており、
前記制御自在型ドライバ（１６０）により画定される各々の拡張群の範囲内にある検出器素子（２１５、３６０）からの信号を結合し、
前記拡張群の各々からのデータを表わすディジタル信号を供給する
ように構成されている制御及び信号処理モジュール（１６０）をさらに含んでいる請求項６に記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
前記照射源（１０４）はＸ線照射源（１０４）を含んでおり、完全分解能撮像、完全視野撮像、２×２ビニング、３×３ビニング、４×４ビニング又は５×５ビニングを用いた撮像に適合した前記システム（１００）の動作を容易にするように構成されている制御モジュール（１６０）をさらに含んでいると共に、前記推定されたモードの中から予め決められた画質目標を満たすことが可能なモードを識別する能力をさらに含んでいる請求項６に記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的には、医療診断を含めた非破壊評価に関し、さらに具体的には、生体の患者のような試験検体の内部画像に基づいて状態を提示する診断を容易にする手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの医療診断は、患者の体内部分又は器官の状態を記述した情報をしばしば画像の形態で提供する非侵襲型診断ツールに頼っている。これらのツールとしては、熱撮像、超音波プローブ、磁気共鳴撮像手法、陽電子放出断層写真法、計算機式断層写真法（ＣＴ）、単光子放出計算機式断層写真法（ＳＰＥＣＴ）、光学的撮像及び／又はＸ線方式手法等がある。侵襲性の最も少ない幾つかの例では、被検体又は患者の体内にコントラストを高める造影剤のような撮像補助剤を導入して、用いられている非破壊型撮像手法（１又は複数）からの利用可能なデータ内容を増強する助けとする。
【０００３】
これらのツールの各々が、特殊化された状況で利点を示し、技術的な制限を有し、設定及び分析の時間を必要とする場合もあり、危険性を含む可能性もあり、また関連費用を伴う。結果として、特定の診断軌跡に関する緊急性の程度まで反映させた費用便益分析はしばしば、Ｘ線方式の測定手法の利用に軍配を上げる。
【特許文献１】米国特許第６，６６３，２８１Ｂ２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｘ線曝射は試験検体又は患者に幾分かの危険性を齎し得る。少なくともこの理由で、評価／撮像を受けている患者、器官又は物体に入射するＸ線の投与線量はしばしば、例えばＸ線管に流す電流、Ｘ線管に印加されるピーク電圧（ｋＶｐ）及び曝射時間のような変数によって、また撮像を成功させるように曝射面積を選択して画定することにより、作業内容及び試験検体又は患者のパラメータに基づいて、患者の健康に対する危険性又は撮像対象の放射線被曝を最小にしながら、慎重に選択され制御される。米国食品医薬品局は最近、Ｘ線が発ガン効果を潜在的に有すると特定して、迅速で実効的且つ正確な診断支援を可能にすることのできる撮像特性を提供するものではあるが、全曝射を低減する方が望ましいとさらに奨励を与えている。
【０００５】
幾つかの要因が、Ｘ線手順から得られる画質に影響を及ぼす。Ｘ線源の特性及びＸ線発生条件から生ずる統計学的フォトン雑音は、Ｘ線画像の形成における他の雑音発生源を上回る傾向にある。様々な画像部分の間のコントラスト、及びコントラスト強調手法もまた、診断画像を形成する際の重要な検討事項であり、これらの点では、線量が減少するにつれて益々洗練された処理が必要とされる。
【０００６】
医用Ｘ線撮像の主要原理の一つは、試験検体又は患者に送達される予め決められた線量についての検討事項のような曝射条件を決定するときに、画質を慎重に考慮すべきであることである。従って、医用Ｘ線撮像に用いられる検出器の設計及び動作は、検出器の入力に入射する各回のＸ線曝射毎に高画質を与えるために、試験検体の質量及び不透過性等の変数を含めて特定の作業及び測定条件に応じて調整されなければならない。入力曝射当たりの電子的に表現された画像の品質についての一つの極めて有用な客観的尺度は、入力信号（すなわち用いられた曝射）から検出器出力への信号対雑音比の伝達効率を表わす検出量子効率（ＤＱＥ）である。
【０００７】
ピクセル型Ｘ線検出器（多数の検出器素子の幾何学的アレイを含んでおり、各々の検出器素子が、結果画像の画素の少なくとも一部を個別に表わすことができる検出器）は、特に医用撮像で益々多く用いられている。ピクセル型検出器から得られる電気信号は、個別に「読み出す」ことができる。かかる利用方法の例として、アレイ内の各々の検出器素子が１個ずつのピクセルを個別に表わす完全（フル）分解能（１×１ビニング）完全視野撮像、及び検出器素子の集合体全体の部分集合が各々１個ずつのピクセルに対応し得るが全ての検出器素子を用いる訳ではない関心領域撮像等がある。
【０００８】
検出器アレイはまた、得られた電気信号の電気的調整の前に、１よりも多い個別の検出器素子からの信号を結合するモードで用いられてもよい。かかる結合を一般に、検出器信号の「ビニング（binning、合算）」と呼ぶ。また、Ｘ線のディジタル検出器又は電子検出器、及びかかる検出器からの信号の後続の信号処理によって応用の柔軟性が高まり、このようにして、望ましい目標である非破壊撮像に用いられる照射線量の低減を促進する助けとなる。本開示によって扱われる問題は、これらの能力をうまく用いて、特定の撮像作業について検出器アレイの性能を高めることに関わる。
【０００９】
以上に述べた理由、及び本開示を精読して理解すると当業者には明らかとなる以下に議論するその他の理由から、当技術分野では、従来のアプローチと同等か又はこれを上回るコントラストを与え、しかも可能ならば撮像作業に整合するように低下させた曝射パラメータを用いつつ、医用解剖学的画像による医学的状態及び疾患の信頼性の高い診断を支援する試験データを提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本書では以上に述べた短所、欠点及び問題を扱い、これらについては、以下の開示を精読して検討することにより理解されよう。
【００１１】
一観点では、非破壊イメージング・システムにおける検出器ピクセルの可変型ビニングの方法を開示する。この方法は、画質目標及び撮像作業の記述子、並びに試験検体を試験検体の内部部分の非破壊撮像に対して特徴表現するパラメータを示す入力データを受け入れる動作と、非破壊イメージング・システムが４個を超えるピクセルのビニングを用いると上述の画質目標を達成することが可能になるときを判定する動作とを含んでいる。
【００１２】
もう一つの観点では、非破壊イメージング・システムが、試験検体の内部を照射するように構成されている照射源と、試験検体の反対側で照射源に整列した検出器素子のモザイクを含む検出器アレイとを含んでいる。検出器アレイの完全分解能完全視野撮像モードでは、各々の検出器素子が１個ずつのピクセルに対応している。このシステムはまた、検出器アレイに結合されている制御自在型ドライバを含んでいる。制御自在型ドライバは、４個を超えるピクセルのビニングを含めて検出器アレイの多数の機能設定のための能力を提供する。このシステムはまた、画質目標を示す利用者入力データを受け入れて、上述の多数の機能設定の少なくとも一つの選択を容易にすることが可能なインタフェイスを含んでいる。
【００１３】
さらにもう一つの観点では、製造物品が、コンピュータ読み取り可能な命令を含むコンピュータ・コードを実装しており、これらの命令は１又は複数のプロセッサによって実行されると１又は複数のプロセッサに対し、（ｉ）画質目標、及びＸ線システムを用いて特徴表現したい試験検体を記述する情報を示す入力データを受け入れる動作と、（ii）Ｘ線システムが、拡張ピクセル群から導かれたアナログ・データのプールを介して上述の画質目標を達成することが可能になるときを判定する動作と、を行なわせる。
【００１４】
本書では様々な範囲のシステム、クライアント、サーバ、方法及びコンピュータ読み取り可能な媒体を説明する。この概要に記載した観点及び利点に加えて、さらに他の観点及び利点は、図面を参照しながら以下の詳細な説明を精読することにより明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の詳細な説明では、本書の一部を成す添付図面を参照し、これらの図面には、実施され得る特定の実施形態が説明として示されている。これらの実施形態は、当業者が各実施形態を実施することを可能にするように十分に詳細に記載されており、また他の実施形態を用いてもよいし、実施形態の範囲から逸脱することなく論理的変形、機械的変形、電気的変形及び他の変形を施してもよいことを理解されたい。
【００１６】
本書で用いられる「照射」との用語は、フォトン、電磁放射、フォノン（例えば超音波による音波エネルギ印加）又は他の波動現象による曝射を指しており、これらの波動現象は人間の肉眼に見える光に必ずしも対応していない。本書で用いられる「拡張ピクセル群」とは、その出力信号がプールされ、又は結合され例えば加算されて単一の画素又はピクセルを形成するような５個以上のピクセルを記述するものと定義され、このとき、これらのピクセルは、二値データへ変換される前のものであっても変換された後のものであってもよいが、かかるピクセルの供給源から導かれる画像を含めた結果的な診断データの曝射後処理及び／又は記憶若しくは表示よりも前のものとする。また、本書に記載するパラメータ値の範囲は、その範囲内に納まる全ての小範囲を包含するものと理解されたい。従って、以下の詳細な説明は限定のためのものと解釈すべきではない。
【００１７】
以下の詳細な説明は五つの節に分かれている。第Ｉ節では、システム・レベルの全体像について説明する。第II節では、１又は複数の画像の少なくとも一部においてピクセル・ビニングの選択肢の中から選択するためのモデル化スキームについて説明する。第III節では、方法の実施形態について説明する。第IV節では、実施形態を実施し得る場合に共に用いられるハードウェア及び動作環境について説明する。第Ｖ節では、詳細な説明の結論を掲げる。本書に開示するシステム及び方法の技術的効果は、非破壊撮像において試験検体に送達される線量を減少させつつ撮像作業に適合した画質を与えるために、感知アレイにおいて共に結合された複数の検出器素子からのデータの選択的な実時間式適応型可変型ビニングの能力を容易にすることの少なくとも一つを含む。
〔Ｉ．システムの全体像〕
図１は、Ｘ線撮像動作を改善するように構成されているシステム１００の全体像の簡略図である。具体的には、システム１００は、従来のＸ線イメージング・システム及び方法に比べて、撮像されている物体又は患者に送達される放射線量を低減しつつ、Ｘ線に基づく非破壊イメージング・システムからディジタル化された画像を形成するように構成されている。システム１００は、ガントリ１０２、又はＸ線若しくは他の非破壊内部撮像用照射のような照射１０６を与えることが可能なＸ線照射源のような照射源１０４のためのその他支持体と、照射１０６に関して透過性であり検出器アレイ１０９の上方に配置されている試験検体支持体１０８とを含んでおり、検出器アレイ１０９はシンチレータ１０９′を含んでいてよく、また画像捕獲装置を含んでいて、照射源１０４に対向配置されている。
【００１８】
システム１００の構成要素及び試験検体１１２は、ガントリ１０２によって互いに対して定義された幾何学的関係に保たれている。照射源１０４と検出器１１０との間の距離は求められる検査形式に応じて変化してよく、試験検体１１２に対する照射１０６の角度は、所望の撮像の性質に応じて被撮像体に関して調節することができる。
【００１９】
試験検体支持体１０８は、試験検体１１２を透過した後に照射１０６′が入射するように検出器１１０の上方で、生体の患者若しくは患畜、又は非破壊撮像に適した他の試験検体１１２のような試験検体１１２を支持し且つ／又はその制御された運動を生ずるように構成されている。すると、検出器１１０からの情報が試験検体１１２の内部の様相を記述する。
【００２０】
検出器アセンブリ１０９は、フォトダイオードの二次元アレイのようなフォトダイオードのアレイ（図２及び図３、後述）に光学的に結合された従来のＣｓＩシンチレータ１０９′のようなシンチレータ１０９′と、アモルファス・シリコンのような半導体材料を用いて形成された適当な制御トランジスタとを含んでいてよく、或いはＸ線のような用いられている照射１０６の形式（１又は複数）と共に用いるのに適したその他任意の形態の検出器アセンブリ１０９であってよい。検出器素子は典型的には、モザイク状に隙間なく配されている。シンチレータ１０９′は、今日用いられている多くの可視光源の関連において広く知られているように、蛍光に幾分類似した態様で、Ｘ線のような電磁放射を含む入射フォトンを高エネルギ高周波フォトン１０６′から検出器素子のスペクトル感度に対応する低エネルギ低周波フォトンへ変換する。代替的には、検出器１１０は、テルル化亜鉛カドミウム（ＣｄＺｎＴｅ）、ヨウ化水銀（Ｈｇｌ２）、ヨウ化鉛（Ｐｂｌ２）又はアモルファスセレン（α−Ｓｅ）のような直接型変換体物質を含むフラット・パネル・アレイとして形成されていてもよい。
【００２１】
幾つかの動作モードでは、ガントリ１０２は、軸１１６を中心としてＸ線源１０４及び検出器１１０を回転させる。システム１００はまた、制御モジュール１２０を含んでおり、制御モジュール１２０は、ガントリ１０２のモータを制御して試験検体１１２及び／又は検出器１１０に対してＸ線照射源１０４を配置するモータ制御モジュール１２２を含み得る。
【００２２】
制御器１２０は、検出器１１０内の素子を制御してここからのデータ転送を容易にするように構成されている検出器制御器１２４を含んでいる。制御器１２０はまた、Ｘ線源１０４に送達される電気的駆動パラメータを制御するように構成されている駆動パラメータ制御器１２８を含んでいる。１又は複数のコンピュータ１３０がバス１３２を介して制御器１２０に対する接続を設けており、バス１３２は、動作条件及び構成を記述したデータを受け取って適当な制御信号を供給するように構成されている。このことについては第II節以降を参照して後に改めて詳述する。コンピュータ１３０はまた、バス１３４、バス１３６及びバス１３８を含んでいる。バス１３４は、コンピュータ１３０を操作者コンソール１４０に結合している。
【００２３】
操作者コンソール１４０は、１又は複数の表示器１４２及び入力インタフェイス１４４を含んでいる。入力インタフェイス１４４は、キーボード、マウス若しくは他の触覚式入力装置、音声命令能力、自動計算設備への接続、及び／又は他の入力装置のような利用者選択ツールを含んでいてよい。１又は複数の表示器１４２は、システム１００の動作、利用者選択が可能な選択肢、及び試験検体１１２を記述した画像に対するビデオ情報、記号情報及び／又は音声情報を与えるものであり、様々な動作モード及び他のシステム設定の中からの利用者選択を容易にするグラフィック・ユーザ・インタフェイスを含んでいてよい。
【００２４】
システム１００はまた、適当なインタフェイスを介してバス１３６を経てコンピュータ１３０に結合されるメモリ装置１５０を含んでいる。メモリ装置１５０は、大容量データ記憶能力１５４と、１又は複数の着脱自在型データ記憶装置用ポート１５６とを含んでいる。１又は複数の着脱自在型データ記憶装置用ポート１５６は、可搬型データ・メモリ１５８に着脱自在に結合されるように構成されており、メモリ１５８は光学的メモリ、磁気メモリ及び／若しくは半導体メモリを含むことができ、読み出し能力及び／若しくは書き込み能力を有することもでき、揮発性装置であっても非揮発性装置であってもよく、又は以上に挙げた能力の組み合わせを含んでいてもよい。
【００２５】
システム１００はさらに、データ取得及び調整モジュール１６０を含んでおり、モジュール１６０は、検出器１１０に結合されたデータ入力を有し、バス１３８によって１又は複数のコンピュータ１３０に結合されている。データ取得及び調整モジュール１６０は、アナログからディジタルへの変換サーキットリを含んでおり、変換サーキットリは検出器１１０からデータを捕獲した後に検出器１１０からのこれらのデータをディジタル形態へ変換して、表示器１４２の少なくとも１台を介した最終的な表示及び大容量記憶装置１５４への潜在的な記憶、並びに／又は遠隔施設（図１には示されていない）とのデータ交換を行なうためにデータを１又は複数のコンピュータ１３０へ供給する。取得された画像データは、データ取得及び調整モジュール１６０か１若しくは複数のコンピュータ１３０のいずれか、又はこれら両方において調整されることができる。このことについては第II節以降を参照して後に改めて説明する。
【００２６】
図２は、図１のシステム１００の関連において有用なピクセル型検出器システム２００を示す簡略ブロック図である。ピクセル型検出器システム２００は、検出器アレイ２１０（例えば図１の検出器１１０の一部）を含んでおり、アレイ２１０はこの例ではＮ×Ｍアレイであるものと想定されている。ここで、Ｎ及びＭは検出器アレイ２１０内の横列及び縦列の数を記述する整数を表わす。典型的な検出器アレイ２１０は、約１，０００列〜４，０００列の横列及び縦列を含む。図２及び図３はまた、「ｉ」、「ｊ」、「ｎ」及び「ｍ」を用いて整数を表わしており、ここで、ｉは｛１，Ｎ｝の範囲にわたって変化し、ｊは｛１，Ｍ｝の範囲にわたって変化する。
【００２７】
検出器アレイ２１０は、検出器素子又はピクセル要素すなわち検出器素子ＰＤＥ２１５（１，１）〜検出器素子ＰＤＥ（ｎ，ｍ）から成るマトリクス又はモザイクを含んでおり、各々の素子が第一の寸法２１７及び第二の寸法２１９を有している。このように、第一の寸法２１７を「ａ」、第二の寸法２１９を「ｂ」と表わすと、検出器素子ＰＤＥ２１５は積ａ×ｂに等しい面積を各々有する。
【００２８】
検出器素子ＰＤＥ２１５は、図示のようにそれぞれの横列及び縦列に沿って配列されている。例えば、一連の横列選択線２２０（１）〜２２０（ｎ）は各々横列選択線２２０のそれぞれに沿って配列されている検出器素子ＰＤＥ２１５（ｉ，ｊ）のそれぞれに結合されており、また第一の信号縦列線２３０（１）〜最後の信号縦列線２３０（ｍ）にわたる一連の縦列信号線は各々検出器素子ＰＤＥ２１５のそれぞれに結合されている。図２の例では、バイアス線２４０に加えられている適当なバイアス電圧ＶＢＩＡＳもまた、検出器素子ＰＤＥ２１５の各々に結合されている。図２のピクセル型検出器システム２００の各部分及び後に第III節で議論する方法は、ソフトウェアとして具現化されてもハードウェアとして具現化されてもよく、図１のシステム１００（前述）又は図１０のコンピュータ・システム１０００（後述）の要素を構成し得る。
【００２９】
図３は、図２のピクセル型検出器システム２００の関連において有用な検出器素子ＰＤＥ２１５（ｉ，ｊ）を示す簡略ブロック図３００である。各々の検出器素子ＰＤＥ２１５が、薄膜アモルファス・シリコン電界効果トランジスタとして形成され得るコンピュータ制御可能なスイッチ３６０と、フォトダイオードとして作用するダイオードのような検出器３６５とを含んでいる。ダイオード３６５は、比較的大きい感光性表面積（ａ×ｂ、図２）を各々含むように作成されており、ダイオード３６５が、試験検体１１２を透過した照射１０６′に応答して励起３７０の大部分を受光することを確実に可能にしている。各々のダイオード３６５はまた、比較的大きいキャパシタンスを含んでおり、フォトン性励起３７０の結果として生じフォトン性励起３７０の関数である電荷の蓄積を容易にしている。
【００３０】
検出器アレイ２１０の各々の縦列２３０のダイオード３６５の各々のカソードは、関連するトランジスタ３６０のソース−ドレイン伝導路によってこの縦列について共通の縦列信号線（２３０（１）〜２３０（ｍ））に接続されている。例えば、縦列１のダイオード３６５は第一の縦列信号線２３０（１）に結合されている。各々の横列２２０のダイオード３６５の各々のアノードは、バイアス線２４０を介して負バイアス電圧ＶＢＩＡＳの共通の電源に接続されている。各々の横列２２０のトランジスタ３６０のそれぞれのゲート電極は、横列１については線２２０（１）といったように共通の横列選択線（２２０（１）〜２２０（ｎ））に接続されている。横列選択線２２０及び縦列信号線２３０は検出器制御器１２４（図１）に結合されており、縦列信号線２３０はまた、データ取得及び調整用モジュール１６０にも接続されている。
【００３１】
検出器アレイ２１０を用いてＸ線画像を取得するために、システム１００は多様な系列を実行することができる。系列の一例は次の通りである。すなわち、先ず、検出器制御器１２４は、例えば検出器素子２１５を予め充電し、全ての縦列信号線２３０（１）〜２３０（ｍ）を接地に接続し、全ての横列選択線２２０（１）〜２２０（ｎ）に正電圧を印加する。横列選択線２２０に印加された正電圧によって、各々の検出器素子ＰＤＥ２１５のトランジスタ３６０がオンになり、逆バイアスを印加されているダイオード３６５に正電荷を加える。一旦、ダイオード３６５が完全に充電されたら、検出器制御器１２４は、負バイアス電圧ＶＢＩＡＳよりもさらに負である負電圧を横列選択線２２０に印加する。横列選択線２２０にこのように負バイアスを印加することにより、各々の検出器素子ＰＤＥ２１５のトランジスタ３６０がオフになり、ダイオード３６５の各々に予め決められた量の電荷を蓄積する。
【００３２】
次いで、検出器１１０はシステム照射源１０４によって従来の態様で発生されたＸ線フォトン１０６のパルスに曝射されて、Ｘ線フォトン１０６のビームを発生する。試験検体１１２を横断した後に、Ｘ線フォトン１０６′は直接的に検出されるか、又はシンチレータ１０９′による相対的に低エネルギのフォトン３７０への変換によって検出される。フォトン３７０が検出器素子ＰＤＥ２１５のダイオード３６５に入射すると、ダイオード３６５は通電して、ダイオードの電荷の一部を放電する。所与のダイオード３６５での放電の量は相対的な照射に依存しており、従って放電は試験検体１１２を透過したＸ線エネルギ１０６′の強度に依存する。従って、各々の検出器素子ＰＤＥ２１５のダイオード３６５での放電の量は、対応する領域、例えばＸ線検出器アレイ２１０のピクセル又は検出器素子ＰＤＥ２１５に各々光学的に結合された部分に入射した入射Ｘ線１０６′の強度の関数となる。
【００３３】
Ｘ線１０６′曝射の停止後に、各々のダイオード３６５の残存電荷を感知する。このことは、データ取得及び調整用モジュール１６０に接続されている縦列信号線を介して行なわれる。モジュール１６０は、アナログ信号をディジタル・フォーマット又は二値フォーマットへ変換する感知及び変換サーキットリを含んでおり、付加的な信号処理及び調整、データ表示、データ記憶並びに／又はデータ伝送を容易にしている。
【００３４】
幾つかの形式の感知回路の任意のものをデータ取得及び調整モジュール１６０に組み入れることができる。例えば、感知回路は、ダイオード３６５に跨がる電圧従ってダイオード３６５に残存する電荷の量を測定することができる。代替的には、感知回路は、関連する縦列信号線２３０（１）〜２３０（ｍ）を接地電位に接続して、それぞれのダイオード３６５のフォトン３７０への曝射によって除去される電荷を置換するのに必要とされる電荷の量を測定することができる。
【００３５】
最大画像分解能を与えるために、ダイオード３６５の電荷は、横列選択線２２０の各々に正電圧を相次いで印加する検出器制御器１２４を介して、一度に１列ずつの横列２２０で個別に感知される。横列選択線２２０が正バイアスを印加されると、この横列選択線２２０に接続された検出器アレイのトランジスタ３６０がオンになり、これにより、選択された横列の関連するダイオード３６５をこれらダイオードの縦列信号線２３０（１）〜２３０（ｍ）に結合し、このようにして適当な信号結合及びアナログからディジタルへの変換サーキットリに結合する。かかるデータの取得は客観的な特性として定量可能であり、これらの特性はまた、様々な検出器１１０、曝射パラメータ、及び分析／診断／解釈の目的での情報の結果的な有用性を記述する尺度等の比較を容易にする。このことについては以下で詳述する。
〔II．検出量子効率モデルの全体像〕
本節では、検出量子効率（Detective Quantum Efficiency）すなわちＤＱＥを記述するモデルの枠組を一連の項（Ａ）〜（Ｅ）において詳細に説明する。以下でのモデルの詳細説明はデカルト座標のような慣行に沿って表現されるが、本開示の教示を大幅に変更することなく他の記述形態及び他の座標系を用いてもよいことが認められよう。
【００３６】
検出器１１０の性能をモデル化して特徴評価する諸観点については、米国特許第６，６６３，２８１Ｂ２号、“X-ray detector monitoring”（発明者R. Aufrichtig、P. Granfors、G. Brunst及びK. Kump、米国ウィスコンシン州Waukesha、GE Medical Systems Global Technology Company, LLCへ譲渡）、及び論文“Performance Of A 41x41 cm2Amorphous Silicon Flat Panel X-ray Detector Designed For Angiographic And R&F Imaging Applications”、P. Granfors、R. Aufrichtig、G. Possin、B. Giambattista、Z. Huang、J. Liu及びB. Ma著、Med. Phys.、第３０巻第１０号、２００３年１０月、第２７１５〜２７２６頁に記載されている。本開示で詳細に説明するモデルは、後者の発表論文において与えられたモデルに類似しているが、さらに一般化された例すなわちＮ′×Ｎ′ピクセル・ビニング又はＮ′×Ｍ′ピクセル・ビニング、及び可変型ピクセル・ビニングについて適応構成されている。図４〜図７に示すグラフに表わされている情報は、検出器の特徴評価の視点からというよりもラジオグラフィ診断において直ちに応用されるように組織化された推定を含む。
〔II（Ａ）．検出器性能規準：はじめに〕
ＤＱＥは、検出器１１０又は検出器アレイ２１０が信号を電磁放射１０６′から電気信号へ変換するときの効率を記述する尺度又は測度である。本書に記載するように、ＤＱＥは、それぞれの感光性検出器素子ＰＤＥ２１５（ｉ，ｊ）に入射した電磁信号、例えば、図１の参照番号１０６′の信号の信号対雑音比から検出器出力２３０を介して供給される電気信号に対応する信号対雑音比への信号対雑音比の比較を反映させた情報を含んでいる。ＤＱＥは、検出器１１０の撮像性能の特性を決定するとき、及び様々な検出器１１０の相対的な性能の観点を比較するときにしばしば用いられる客観的測定である。ＤＱＥを周波数「ｆ」の関数として計算する状況で有用な一般式を下記の式（１）に示す。
【００３７】
ＤＱＥ（ｆ）
＝（Φ＊（Ｇ（Φ）＊ＭＴＦ（ｆ））２）／（ＮＰＳ（ｆ））        式（１）
式中、Φは検出器１１０への電磁波又は他の入射撮像波１０６′の流束量を記述するパラメータであり、Ｇ（Φ）は、単位流束量当たり検出される信号すなわち検出器素子ＰＤＥ２１５の応答を記述する勾配を記述し、ＭＴＦ（ｆ）は、モデル化しようとしている系に適用可能な変調伝達関数を表わし、ＮＰＳ（ｆ）は、適用可能な雑音パワー・スペクトルの周波数変化を示す。検出器１１０の応答が線形であり、Ｘ線流束量Ｆがゼロであるときに検出器１１０がゼロ信号を発生する場合には、Ｓが検出器１１０からの出力信号値を表わすとするとＧ（Φ）をＳ／Φによって表わすことができる。Ｘが空気カーマ（kerma、空気中で単位質量当たり放出される運動エネルギ）を表わし、Ｃが空気カーマ当たりの流束量を表わすとすると、ΦをＣ＊Ｘとする表現によって式（１）を下記の式（２）に示すように書き直すことができる。
【００３８】
ＤＱＥ（ｆ）＝（（Ｓ＊ＭＴＦ（ｆ））２）／（ＮＰＳ（ｆ）＊Ｘ＊Ｃ）  式（２）
〔II（Ｂ）．ビニング型撮像モード〕
一般的なピクセル型医療撮像用検出器アレイ２１０の具現化形態は、図３を参照してさらに詳細に説明したように、半導性の光伝導性材料としてアモルファス・シリコンを用いている。このように形成された検出器アレイ２１０は、典型的にはデカルト座標系に従って配列されたそれぞれのゲート線２２０及びそれぞれのデータ線２３０に接続された検出器素子ＰＤＥ２１５のアレイを含んでおり、しばしばゲート線２２０はデータ線２３０に直交している。ゲート線２２０が、検出器素子ＰＤＥ２１５からそれぞれのデータ線２３０を介してデータを読み出すのに適した電圧に切り替わると、該当ゲート線２２０の検出器素子ＰＤＥ２１５の全てからの信号はデータ線２３０の各々に結合された適当なサーキットリによって感知される。ビニング型動作モードは、例えば検出器１１０に物理的に収容され得る図１の検出器制御器１２４の制御サーキットリによって容易になり、多数の隣接する検出器素子ＰＤＥ２１５からの信号を結合してさらに大きいピクセルを与えることを可能にする。このことは、同時に多数のゲート線２２０からの読み出しを行なって、多数のデータ線２３０からのデータ信号を加算することにより達成される。Ｎ′本のゲート線２２０及びＭ′本のデータ線２３０をこの態様で協働させる場合には、この動作をＮ′×Ｍ′ピクセルのビニングと呼ぶ。Ｎ′＝Ｍ′＝１の場合には、検出器アレイ２１０は完全分解能で読み出しされる。
【００３９】
幾つかの応用では、検出器アレイ２１０の全てに満たない検出器素子ＰＤＥ２１５が、画像を導くのに用いられるデータを供給することに関わる。例えば、幾つかの応用では、検出器アレイ２１０の中央部分を選択的に用いて特殊条件の高分解能撮像を与える。アンジオグラフィ及びフルオロスコピィは、検出器アレイ２１０の検出器素子ＰＤＥ２１５の部分集合を用いて画像を形成することができるが他の検出器素子は画像を形成するのに用いられないような応用の好例である。一実施形態では、検出器アレイ２１０は２０４８×２０４８個の検出器素子ＰＤＥ２１５を含み得るが、場合によっては、機械実行可能な命令に応答して、開始しようとしている撮像手順に適するように、相対的に大型のアレイ内の検出器素子ＰＤＥ２１５の中央のグループのような１０２４×１０２４個の検出器素子ＰＤＥ２１５のみを用いてもよい。結果として、機械的な複雑さを抑えつつ動作の柔軟性を高めることが実現され得る。
〔II（Ｃ）．ビニング型モードでのＤＱＥの算出〕
ＭＴＦ（ｆ）関数は、シンチレータ部分を表わす成分（検出器アレイ２１０に入射した光のＭＴＦを記述する）と、検出器アレイ２１０の感度を示す情報を与えるアパーチャ成分Ａ（ｘ，ｙ）を表わす成分という少なくとも二つの成分の積として扱われると有用である。アパーチャ成分Ａ（ｘ，ｙ）は、Ｘ軸及びＹ軸を用いたデカルト座標系を参照して下記の式（３）に示すように近似され得る。
【００４０】
Ａ（ｘ，ｙ）＝Ｘ（ｘ）＊Ｙ（ｙ）                                    式（３）
シンチレータ成分及びアパーチャ成分Ａ（ｘ，ｙ）はまとめて、検出器１１０の応答性の様相を記述する。これら二つの代表的成分のうち、検出器アレイ２１０の読み出しが完全分解能モード（すなわち各々の検出器素子からの出力信号を個別に測定する）からビニング型モードに変更されたときには、ＭＴＦのアパーチャ成分のみが大きく変化し、この場合には、Ｎ′×Ｍ′として表わされる２以上のような整数のかかる検出器素子出力信号が、非破壊式で導かれた撮像表現の形成において結合される。
【００４１】
一例として、検出器アレイ２１０のＮ′×Ｍ′ビニング型動作モードのアパーチャは、完全分解能撮像モードのアパーチャをＮ′×Ｍ′回反復するものとしてモデル化されると有用である。式（３）の近似を用いると、後述するように、検出器性能対ビニングの記述が可能になる。
【００４２】
少なくともこの状況では、適用可能なフーリエ手法（例えば非特許文献１の第２７１９頁に記載されているようなもの）を用いると、検出器アレイ２１０のビニング型動作モードに適用可能な変調伝達関数は、ビニングが一方の軸に沿ってＮ′個の検出器素子ＰＤＥ２１５を有し、他方の軸に沿ってＭ′個の検出器素子ＰＤＥ２１５を有するとすると、下記の式（４）に示すように完全分解能モードでのＭＴＦから算出され得る。
【００４３】
ＭＴＦ（ｕ，ｖ）Ｎ′×Ｍ′
＝（（ｓｉｎ（πｐｕＮ′）＊（ｓｉｎ（（πｐｖＭ′））＊（ＭＴＦ１×１（ｕ，ｖ））
／（Ｎ′＊ｓｉｎ（πｐｕ）＊Ｍ′＊ｓｉｎ（πｐｖ））                式（４）
式中、「ｐ」は検出器アレイ２１０内でのピクセル・ピッチを記述し、「ｕ」及び「ｖ」は周波数空間でのデカルト座標を表わす。
【００４４】
撮像モードに対するＮＰＳ（ｆ）の依存性は、エイリアシングによる影響のため数学的にモデル化するのが幾分複雑であり、かかる影響は当業者には周知のように、具体的にはナイキスト理論に関して、特に空間的サンプリングに応答する。電子雑音が存在しない場合でもＮＰＳ（ｆ）はやはりシンチレータ効果及びアパーチャ効果を含んでおり、各々がナイキスト周波数よりも高い周波数から折り返した雑音を含んでいる。結果として、シンチレータ成分が変化しなくても、ＮＰＳ（ｆ）のシンチレータ成分は、少なくとも部分的にはエイリアシング効果の差を理由として、検出器サンプリングのモード間で大きく異なる。
【００４５】
ＭＴＦ（ｆ）関数（式（４））の変換に関して上述したものと類似した態様で、「プリサンプリング」ＮＰＳ（ｆ）表現は、アパーチャ成分とシンチレータ成分との積として有用にモデル化される。実際問題として、測定されたＮＰＳ（ｆ）値は、かかる「プリサンプリング」ＮＰＳ（ｆ）を適用可能な折り返しにわたって加算することにより、良好に近似される。ｓｉｎｃ関数（すなわちｓｉｎ（ｘ）／ｘ）の分離可能な積の利用を介してＭＴＦ（ｆ）のアパーチャ成分Ａ（ｘ，ｙ）を単純化すると、完全分解能モード及びビニング型モードでのＮＰＳ（ｆ）関数を次のように書くことができる。
【００４６】
【数１】
0005270850.tif 000002
【００４７】
及び
【００４８】
【数２】
0005270850.tif 000003
【００４９】
式中、「ａ」及び「ｂ」は図２に示すような感光素子ＰＤＥ２１５の寸法を表わし、「ｍ」及び「ｎ」は整変数を表わし、Ｆは「プリサンプリング」ＮＰＳのシンチレータ部分を記述する関数を表わす。次いで、Ｆは、一般化された二次元ローレンツ関数としてパラメータ表現することができ、その一例を下記の式（７）に示す。
【００５０】
【数３】
0005270850.tif 000004
【００５１】
式中、パラメータγは、ゼロ周波数において評価されたＮＰＳ（ｆ）を表わす。式（５）に式（７）を代入して、完全分解能モードにおいて得られたＮＰＳ（ｆ）について得られた測定値をフィッティングさせるために「α」及び「β」の値を変化させると、検出器１１０性能をモデル化することができる。測定されたＮＰＳ特性にフィットするものと判明したα及びβの値を式（７）に代入すると、この結果を用いて、様々なビニング型モードにおいて検出器１１０の動作に対応するＮＰＳ関数を予測することができる。式（４）〜式（７）を組み合わせると、完全分解能モードにおいて測定されたデータから様々なビニング型動作モードに適用可能なＤＱＥ（ｆ）の予測が可能になる。
〔II（Ｄ）．ビニング型モードでのＤＱＥ（ｆ）対曝射（線量）の算出〕
相対的に低い曝射において期待されるＤＱＥ（ｆ）は、ＮＰＳを曝射に比例した周波数依存型の量子雑音成分ＮＰＳ（ｆ，Ｘ）＝Ｘ＊ＮＰＳｑＸ（ｆ）と周波数及び曝射から独立の系成分ＮＰＳ０とに分解することにより、測定された高曝射ＤＱＥ（ｆ）から予測することができる。かかる扱いから結果として得られる表現は下記の式（８）に与えられる。
【００５２】
ＮＰＳ（ｆ，Ｘ）＝Ｘ＊ＮＰＳｑＸ（ｆ）＋ＮＰＳ０                      式（８）
式（８）に示す表現を式（２）に示す表現に代入することができる。かかる代入の結果を下記の式（９）に示す。
【００５３】
ＤＱＥ（ｆ，Ｘ）
＝Ｓ２＊ＭＴＦ２／［Ｃ＊Ｘ２（ＮＰＳｑＸ＋ＮＰＳ０／Ｘ）］                式（９）
高曝射では、ＮＰＳ０／ＸはＮＰＳｑＸに比較して無視してよい。結果として、式（９）は、下記の式（１０）に示す表現を与えるように単純化することができる。
【００５４】
ＤＱＥ（ｆ，Ｘ）
＝ＤＱＥｈｉｇｈＸ（ｆ）／［１＋ＮＰＳ０／（Ｘ＊ＮＰＳｑＸ（ｆ））］
＝ＤＱＥｈｉｇｈＸ（ｆ）
＊［Ｘ＊ＮＰＳｑＸ（ｆ）／（ＮＰＳ０＋（Ｘ＊ＮＰＳｑＸ（ｆ）））］  式（１０）
式中、ＤＱＥｈｉｇｈＸ（ｆ）は高曝射限度でのＤＱＥを表わす。式（１０）は、高曝射極値ＤＱＥｈｉｇｈＸ（ｆ）未満の曝射でのＤＱＥが、高曝射限度から量子雑音の全雑音に対する比に等しい率で減少することを示す。
【００５５】
系雑音はＮＰＳ０によって記述され、検出器アレイ２１０の各々のピクセル又は検出器素子ＰＤＥ２１５から生ずる雑音寄与ＮＰＳｐｉｘｅｌと、データ線及びディジタル化源から生じ、ＮＰＳｌｉｎｅとして表わされる雑音とにさらに分解され得る。これらの表現を式（１０）に代入すると、下記の式（１１）に示すようにこの分解を表現することができる。
【００５６】
ＮＰＳ０，Ｎ′×Ｍ′＝Ｎ′＊Ｍ′＊ＮＰＳｐｉｘｅｌ＋Ｍ′＊ＮＰＳｌｉｎｅ      式（１１）
図１のデータ取得及び調整モジュール１６０は、検出器素子ＰＤＥ２１５から信号の適当なビニングを決定し、システム１００は、適当な制御信号を介してこのビニング・モードで動作するように検出器アレイ２１０を構成設定することが可能である。所与の検出器１１０に対応するＤＱＥｈｉｇｈＸ（ｆ）について、相対的に低い曝射での望ましいビニング・パラメータをＤＱＥ（ｆ，Ｘ）を適当に処理することにより決定することができ、ここで、検出器入射曝射Ｘは、例えば図１のデータ取得サーキットリ１６０を介して取得された平均画像信号に正比例する。平均は、例えばメジアン若しくは閾値を算出し、且つ／又は平均を算出する前に異常な結果すなわち「孤立値」（異常に高い値又は低い値等）を除外することにより、統計的に堅牢な方法で算出することができる。次いで、算出された平均は、選択された検出器ゲイン設定を算入することにより、入射曝射へ変換される。
〔II（Ｅ）．様々なビニング・モードについてのＤＱＥ推定〕
図４〜図７は、検出量子効率の変化を、図１のシステムの関連において有用な様々なビニング構成及び曝射条件での曝射の関数として示すグラフである。前述の各項で詳細に述べた理論的な概略を用いることにより、他の推定が導かれる場合もある。図４〜図７は、選択された例について、検出器１１０における曝射、空間周波数及びビニング量の関数として算出されたＤＱＥを示す。本開示に記載する概念は、この形式の情報を用いて撮像作業について適当な量のビニングを選択する。この選択は操作者によって行なわれてもシステム１００によって行なわれてもよく、また静的であってもよいし、動的すなわち撮像時、例えばフルオロスコピィ撮像系列時に適応構成されてもよい。
【００５７】
図４〜図７はグラフ４００〜７００をそれぞれ示しており、各々のグラフが、独立変数として線量（マイクロレントゲン又はμＲ）を表わすように較正された横軸、及び従属変数としてＤＱＥを表わすように較正された縦軸を有する。図４〜図７の各々が、検出器アレイ２１０からの信号データの１×１、２×２、３×３、４×４及び５×５のビニングにそれぞれ対応する五つの例を掲げており、各々のグラフと共に示した凡例に記載されているように、各々の曲線は、モデル化されているビニング・モードに対応する括弧付きの添字を有している。
【００５８】
図４は、ミリメートル当たりゼロ・サイクルの空間周波数に対応する曝射条件での五つの例４８０（１）、４８０（２）、４８０（３）、４８０（４）及び４８０（５）を示す。図５は、ミリメートル当たり１０分の１サイクルの空間周波数に対応する曝射条件での五つの例５８０（１）、５８０（２）、５８０（３）、５８０（４）及び５８０（５）を示す。図６は、ミリメートル当たり１０分の２サイクルの空間周波数に対応する曝射条件での五つの例６８０（１）、６８０（２）、６８０（３）、６８０（４）及び６８０（５）を示す。図７は、ミリメートル当たり１０分の３サイクルの空間周波数に対応する曝射条件での五つの例７８０（１）、７８０（２）、７８０（３）、７８０（４）及び７８０（５）を示す。上で述べたモデルは、経験的なデータ及び図４〜図７の各例と共に有用に用いられて、特定の撮像作業及び試験検体１１２に有用な１又は複数の候補ビニング・モード及び対応する曝射パラメータを選択するときに、線量、空間周波数応答、ＤＱＥ及び他の変数を均衡させるのに有用な推定値を与えることができる。補間を用いて他のシナリオの推定を行なってもよく、また本書に記載したモデル及び履歴データを、撮像時の検討事項に合った一組の候補モードに到達するのに用いてもよい。
【００５９】
１又は複数の望ましいレベルのビニングを、例えば図４〜図７に示すグラフの情報を表わすルックアップ・テーブルを介して決定することができ、この場合には、ルックアップ・テーブルは、例えば図１のコンピュータ１３０のメモリ・システム１５０に含まれている。図４〜図７に推定値を掲げた幾つかの例の比較によってこの方法を説明する。例えば、０サイクル（ｃｙ）／ｍｍを０．５μＲの算出入射曝射と共に用いると、４×４ビニングが好ましく、５×５ビニングから無視可能な利益が付加される。図１のシステム１００はまた、僅かに高い空間周波数、例えば０．３サイクル／ｍｍに設定されてもよく、この場合には３×３ビニング・モードでのビニングが有用な撮像特性を与える。
【００６０】
ビニングと結合されたＤＱＥの検討事項を介して、慎重なビニング選択を組み合わせることにより得られる利益は、低曝射において特に重要である。線量不足の状況では、有用な診断特性を有する画像を形成するときに、得られる画像データには極く僅かな高空間周波数内容しか存在せず、低空間周波数内容が呼応して重要になる。多数の検出器素子ＰＤＥ２１５又はピクセルからの信号を結合する利益はしばしば、ビニングを行なわないアプローチや幾つかの極く単純なビニングの場合（２×２ビニング等）よりも、結果的な画質に対し大きな向上を提供する。可変型多要素信号ビニングの利益は、まさにこの撮像状況において得られ、すなわち低曝射の場合、及び例えば診断に低空間周波数撮像データが重要である場合のいずれかにおいて得られる。
【００６１】
検出器データの可変型ビニングに関連する利益と併せて、診断に有用な画像を形成する方策の方法の実施形態について、図８〜図９を参照して以下でさらに詳細に説明する。
〔III．方法の実施形態〕
前節では、医療撮像における検出器データの可変型ビニングのモデル及び手法の全体像について説明した。本節では、前節のモデルを用いて一連の実施形態の動作を説明し、かかる実施形態の特定の工程について関連する流れ図を参照して説明する。１又は複数の流れ図を参照してこれらの方法を説明することにより、当業者は、コンピュータ読み取り可能な媒体に具現化されたコンピュータ読み取り可能な命令に応答する１又は複数のプロセッサを介してこれらの方法を実現するような命令を含むプログラム、ファームウェア又はハードウェアを開発することができる。
【００６２】
これらの能力はしばしば、コンピュータ読み取り可能な媒体のような製造物品に実装された命令又は搬送波に実装された変調された信号としての命令を実行することにより１又は複数のプロセッサを含む適当なコンピュータを用いて達成される。結果として、コンピュータ読み取り可能な命令は、構成要素の置換を介したシステム１００の諸相の改訂及びデータ処理構造の改訂等に関連し得る改訂された能力を記述する改訂されたコンピュータ読み取り可能な情報を受け入れる能力を含み得る。同様に、サーバ・コンピュータ・プログラム、ファームウェア又はハードウェアによって実行される方法もまた、コンピュータ実行可能な命令によって表わされる。本開示の方法は、コンピュータ（例えば図１のコンピュータ１３０）の一部であるファームウェア若しくはハードウェアにおいて又はこれらファームウェア若しくはハードウェアによって実行される１若しくは複数のプログラム・モジュールによって実行される。
【００６３】
幾つかの実施形態では、ここに開示する方法は、図１のコンピュータ１３０に含まれるか付設されるプロセッサのような１又は複数のプロセッサによって実行されるとそれぞれの方法を生じさせる一連の命令を表わす搬送波に実装されたコンピュータ・データ信号として具現化される。他の実施形態では、ここに開示する方法は、図１のコンピュータ１３０に含まれるか付設されるプロセッサのようなプロセッサにそれぞれの方法を実行するように指令することが可能な実行可能な命令を有するコンピュータ・アクセス可能な媒体として具現化される。様々な実施形態において、媒体は磁気媒体、電子媒体又は磁気／光学媒体である。
【００６４】
さらに明確に述べると、コンピュータ読み取り可能なプログラムの実施形態では、Java（商標）、Smalltalk又はＣ＋＋のようなオブジェクト指向言語を用いてプログラムをオブジェクト指向で構造化することができ、またＣＯＢＯＬ又はＣのような手続き型言語を用いてプログラムを手続き指向で構造化することもできる。ソフトウェア・コンポーネントは、リモート・プロシージャ・コール（ＲＰＣ）、コモン・オブジェクト・リクエスト・ブローカ・アーキテクチャ（ＣＯＲＢＡ）、コンポーネント・オブジェクト・モデル（ＣＯＭ）、分散型コンポーネント・オブジェクト・モデル（ＤＣＯＭ）、分散型システム・オブジェクト・モデル（ＤＳＯＭ）及びリモート・メソッド・インヴォケーション（ＲＭＩ）等のアプリケーション・プログラム・インタフェイス（ＡＰＩ）又はプロセス間通信の手法のような当業者に周知の多くの方法の任意のもので通信することができる。各コンポーネントは、図１のコンピュータ１３０のように１台という少数のコンピュータで実行されるか、或いは多数のコンピュータで実行される。
【００６５】
図８は、図１のシステム１００において有用性のある所定の線量でのビニングに対する推定画質を決定する撮像方法８００を記述する流れ図を示す。方法８００はブロック８０５において開始する。
【００６６】
ブロック８１０では、方法８００は、実行したい撮像作業の形式、例えばアンジオグラフィ検査、硬組織（骨等）の検査、肺器官検査、フルオロスコピィ若しくは他の非破壊撮像、又は診断特徴評価等を記述した入力データであって、また厚み、体重及び撮像工程に関連するその他変数のような検査下にある試験検体１１２を記述するデータも盛り込んだ入力データを受け入れる。線量及び電圧のような入力データを与えてもよい。次いで、制御は問い合わせタスク８１５へ移る。
【００６７】
問い合わせタスク８１５では、システム１００の能力を記述する入力データ及び情報を盛り込んで、所望の雑音及び信号パラメータ、求められる撮像の形式、並びに結果データから抽出したい診断規準の種類等と整合する可能性の高い１又は複数の示唆曝射計画（レジーム）を与える。特に、問い合わせタスク８１５は、相対的に多数のピクセルのビニングすなわち２×２よりも多い群又は拡張ピクセル群でのピクセルのビニングが、適当な分解能及びコントラストと結合された線量の低減のような利益を齎し得るときの判定を含んでいる。
【００６８】
比較的多数のピクセルのビニングが、システム１００の能力及び試験検体１１２に関連する条件、並びに思量されている特徴評価の形式に整合する望ましい特性を与え得ると問い合わせタスク８１５が判定したら、制御はブロック８２０へ移る。ブロック８２０では、方法９００を呼び出す。このことについては図９を参照して後述する。
【００６９】
従来の曝射及びデータ収集手順が、行なわれている撮像及び診断の所望事項に適していると問い合わせタスク８１５が判定したら、制御はブロック８２５へ移る。ブロック８２５では、方法８００を終了して撮像は従来の態様で進行する。
【００７０】
図９は、図１のシステム１００において有用性のある可変型ピクセル・ビニング方法９００を記述する流れ図を示す。方法９００はブロック９０５で開始する。
【００７１】
ブロック９１０では、方法９００は、一組の適当な曝射及びデータ収集計画を思量して、現在関連する撮像手順の形式について指定される設定を、試験検体１１２を記述する情報（例えば前述のブロック８１０に関して述べたようなもの）や、用いられているシステム１００の能力の範囲と共に用いる。次いで、制御はブロック９１５へ移る。
【００７２】
ブロック９１５では、検出器１１０、データ収集及び処理計画、並びに曝射条件に対する信号状態を収集する。一実施形態では、信号状態は、実質的に類似した作業及び条件について、履歴データ及びルックアップ・テーブル等から導くことができる。一実施形態では、信号状態は、試験検体１１２を透過したＸ線１０６′の曝射に応答した撮像信号情報の１又は複数のフレームを含み得る。次いで、制御はブロック９２０へ移る。
【００７３】
ブロック９２０では、方法９００は、現在の撮像作業に特異的な要因の集合を、信号状態を記述する情報のバックドロップ（背景）に対して分析する。部分的には、ブロック９２０は情報を並べ替えて、現在関心のある撮像の形式及び試験検体１１２に関連するデータを選択して順位付けする。次いで、制御は問い合わせタスク９２５へ移る。
【００７４】
問い合わせタスク９２５では、方法９００は、信号品質（ＤＱＥ等）を試験検体１１２に対する線量の検討事項と結合することにより、従来の撮像方法論とは対照的に比較的多数のピクセルのビニングを介した利益を提供し得るときを判定する。問い合わせタスク９２５が、本開示に記載された手法を介して利益を享受し得ると判定すると、制御はブロック９３０へ移る。問い合わせタスク９２５が、本開示に記載された手法を介してでは利益を得難いと判定すると、制御はブロック９３５へ移る。
【００７５】
ブロック９３０では、方法９００は、システム１００の構成について改訂されたパラメータを決定する。ブロック９３０の決定は、有用であると判明する可能性が高い１又は複数のビニング計画、及びこれらのビニング計画の各々と関連した１又は複数の曝射設定等を含み得る。
【００７６】
例えば、照射源又はＸ線管１０４への電圧及び電流を変更するフィードバック・ループを組み入れることができ、このフィードバック・ループは、フィルタをビーム１０６、１０６′の内外に切り換えて、医師に対しては高品質画像を与えると共に試験検体１１２に対しては低減した線量を与えることができる。フィードバック・ループは、画像の分析及び他の要因に基づいて、システム１００によって自動的に具現化される。ビニング・モードを変更することにより画像を改善し得るとき、又は画質は保たれていればよいがビニング・モードの修正を介して低減した線量が必要とされ得るときに、システム１００は、曝射パラメータ及びデータ収集パラメータを自動的に変更する。医師には常に、試験検体１１２に対する最低線量でシステム１００が可能とする最高の画像が提供される。次いで、制御はブロック９３５へ移る。
【００７７】
ブロック９３５では、上述の曝射及びデータ収集方法論に対するデータをシステム操作者に対して利用可能とする。例えば、表示器１４２が、操作者に対して１又は複数の曝射及びデータ収集計画を記述する情報を提供することができる。もう一つの例として、操作者は、入力媒体１４４を用いて選択される命令のような適当な命令の入力を介して、方法８００及び方法９００によって提供される計画（１又は複数）を無効化（オーバーライド）することができる。ブロック９３５に関連付けられるデータは、システム１００、試験検体１１２及び他の適当な要因と整合する曝射及びデータ収集の選択肢の順位付けを容易にする。生体である試験検体１１２の曝射の前に、ブロック９３５において曝射計画の承認選択を操作者から求めてもよいが、曝射計画の選択を自動的に行なってもよい。次いで、制御はブロック９４０へ移る。
【００７８】
ブロック９４０では、システム１００は、選択された規準に適合するように動作するように構成設定される。次いで、制御はブロック９４５へ移り、方法９００を終了して、特に方法８００及び方法９００を介して決定されたようにしてイメージング・システム１００の動作を開始する。方法８００及び方法９００は、ハードウェアとして具現化されてもソフトウェアとして具現化されてもよいし、又はこれらの組み合わせとして具現化されてもよく、これらの方法は、機械によって読み取り可能で実行可能な命令の追加又は置き換えを介して更新することができる。このことについては、図１０を参照して以下で詳細に説明する。
〔IV．ハードウェア及び動作環境〕
図１０は、様々な実施形態を実施することのできる１又は複数のコンピュータ１００２を含むハードウェア及び動作環境１０００のブロック図である。図１０の説明は、幾つかの実施形態を具現化し得る場合に共に用いられるコンピュータ・ハードウェア及び適当な計算環境の全体像を掲げている。実施形態を、コンピュータで実行可能な命令を実行するコンピュータに関して説明する。しかしながら、幾つかの実施形態は、コンピュータで実行可能な命令が読み出し専用メモリに実装されているようなコンピュータ・ハードウェアで完全に具現化することもできる。また、幾つかの実施形態は、作業を実行する遠隔装置が通信網を介して結合されているようなクライアント／サーバ型計算環境で具現化することができる。プログラム・モジュールは、分散型計算環境ではローカルのメモリ記憶装置及び遠隔のメモリ記憶装置の両方に位置していてよい。
【００７９】
コンピュータ１００２は、Intel社、Motorola社、Cyrix社その他から市販されている１又は複数のプロセッサ１００４を含んでいる。コンピュータ１００２はまた、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１００６、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１００８、１又は複数の大容量記憶装置１０１０、並びに様々なシステム構成要素を処理ユニット１００４及び／又は互いに及び／又は外部装置に結合して動作させるシステム・バス１０１２を含んでいる。メモリ１００６、１００８、及び大容量記憶装置１０１０は、コンピュータによるアクセスが可能な媒体の形式である。大容量記憶装置１０１０はさらに明確に述べると、コンピュータによるアクセスが可能な不揮発性媒体の形式であり、１又は複数のハード・ディスク・ドライブ、フロッピ・ディスク・ドライブ（「フロッピ・ディスク」は商標）、光ディスク・ドライブ及びテープ・カートリッジ・ドライブを含み得る。プロセッサ１００４は、コンピュータによるアクセスが可能なこれら様々な媒体に記憶されているコンピュータ・プログラムを実行する。
【００８０】
コンピュータ１００２は、通信装置１０１６を介してインターネット１０１４に接続されて通信することができる。インターネット１０１４への接続性については、当技術分野では周知である。一実施形態では、通信装置１０１６は、当技術分野で「ダイヤル・アップ接続」として公知のものを介してインターネットに接続する通信ドライバに応答するモデムである。もう一つの実施形態では、通信装置１０１６は、構内網（ＬＡＮ）に接続されているEthernet（商標）又は類似のハードウェア・ネットワーク・カードを含み、ＬＡＮ自体は当技術分野で「直接接続」（例えばＴ１回線等）として公知のものを介してインターネットに接続される。
【００８１】
利用者は、キーボード１０１８又はポインティング・デバイス１０２０のような入力装置を介してコンピュータ１００２に命令及び情報を入力することができる。キーボード１０１８は、当技術分野で公知のようにコンピュータ１００２へのテキスト情報の入力を可能にするが、実施形態は如何なる特定の形式のキーボードにも限定されていない。ポインティング・デバイス１０２０は、Microsoft  Windows（商標）オペレーティング・システムの各バージョンのようなオペレーティング・システムのグラフィック・ユーザ・インタフェイス（ＧＵＩ）によって提供される画面ポインタの制御を可能にする。実施形態は、如何なる特定のポインティング・デバイス又は触覚式入力装置１０２０にも限定されない。かかるポインティング・デバイス１０２０としては、マウス、指触パッド、トラックボール、遠隔制御及びポイント・スティック等がある。他の入力装置（図示されていない）としては、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲーム・パッド、衛星放送用パラボラ・アンテナ又はスキャナ等がある。
【００８２】
幾つかの実施形態では、コンピュータ１００２は、システム・バス１０１２を介して表示装置１０２２に結合されて動作する。表示装置１０２２は、コンピュータ１００２の利用者によって観察されるコンピュータ情報、ビデオ情報及び他の情報を含めた情報の表示を可能にする。実施形態は如何なる特定の表示装置１０２２にも限定されず、かかる表示装置としては、陰極線管（ＣＲＴ）表示器（モニタ）、及び液晶表示器（ＬＣＤ）のようなフラット・パネル表示器等がある。モニタ１０２２に加えて、コンピュータ１００２は典型的には、プリンタのような他の周辺入出力装置を含んでいる（図示されていない）。スピーカ１０２４及び１０２６が、システム・バス１０１２を介して送達される命令に応答して音響出力信号を提供することができる。
【００８３】
コンピュータ１００２はまた、コンピュータによるアクセスが可能な媒体であるＲＡＭ１００６、ＲＯＭ１００８及び大容量記憶装置１０１０に記憶されてプロセッサ１００４によってアクセスされて実行されるオペレーティング・システム（図示されていない）を含んでいる。オペレーティング・システムの例としては、Microsoft  Windows（商標）、Apple  MacOS（商標）、Linux（商標）、UNIX（商標）等の各オペレーティング・システムがある。但し、実例は如何なる特定のオペレーティング・システムにも限定されず、またかかるオペレーティング・システムの構築及び利用は当技術分野で周知である。
【００８４】
コンピュータ１００２の実施形態は、如何なる形式のコンピュータ１００２にも限定されない。様々な実施形態として、コンピュータ１００２は、ＰＣ互換コンピュータ、MacOS（商標）オペレーティング・システム互換コンピュータ、Linux（商標）オペレーティング・システム互換コンピュータ、又はUNIX（商標）オペレーティング・システム互換コンピュータを含む。かかるコンピュータの構築及び動作は当技術分野で周知である。
【００８５】
コンピュータ１００２は、利用者が制御可能なポインタを含むグラフィック・ユーザ・インタフェイス（ＧＵＩ）を提供する少なくとも一つのオペレーティング・システムを用いて動作させることができる。コンピュータ１００２は、少なくとも一つのオペレーティング・システムの内部で走行する少なくとも一つのウェブ・ブラウザ・アプリケーション・プログラムを有することができ、コンピュータ１００２がイントラネット、エクストラネット、又はユニバーサル・リソース・ロケータ（ＵＲＬ）のアドレスによって指定されるようなインターネット１０１４のワールド・ワイド・ウェブ・ページにアクセスすることを可能にする。例としては、Netscape  Navigator（商標）及びMicrosoft  Internet  Explorer（商標）等の各ブラウザ・プログラムがある。
【００８６】
コンピュータ１００２は、遠隔のコンピュータ１０２８のような１又は複数の遠隔のコンピュータに対する論理的な接続を用いたネットワーク化された環境で動作することができる。これらの論理的接続は、コンピュータ１００２に結合されているか又はコンピュータ１００２の一部を形成する通信装置によって達成される。実施形態は、特定の形式の通信装置に限定されない。遠隔のコンピュータ１０２８は、もう１台のコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、クライアント、ピア（peer）装置又は他の一般的なネットワーク・ノードであってよい。図１０に示す論理的接続は、構内網（ＬＡＮ）１０３０及び広域網（ＷＡＮ）１０３２を含んでいる。かかる網構成環境は、事務所、企業内コンピュータ網、イントラネット、エクストラネット及びインターネット１０１４として広く普及している。
【００８７】
ＬＡＮ型網構成環境で用いる場合には、コンピュータ１００２及び遠隔のコンピュータ１０２８は、通信装置１０１６の一形式であるネットワーク・インタフェイス又はアダプタ１０３４を介してローカルのネットワーク１０３０に接続される。遠隔のコンピュータ１０２８もまた、ネットワーク装置１０３６を含んでいる。従来のＷＡＮ型網構成環境で用いる場合には、コンピュータ１００２及び遠隔のコンピュータ１０２８は、１又は複数のモデム（図示されていない）を介してＷＡＮ１０３２と通信する。モデムは内部モデムであっても外部モデムであってもよく、システム・バス１０１２に接続される。ネットワーク化された環境では、コンピュータ１００２に対して図示されているプログラム・モジュール又はその一部を遠隔のコンピュータ１０２８に記憶させることもできる。
【００８８】
コンピュータ１００２はまた、電源１０３８を含んでいる。各々の電源はバッテリであってよい。コンピュータ１００２はまた、着脱自在型データ記憶装置１０５８を受け入れることが可能な着脱自在型メモリ記憶装置用ポート１０５６（図１のポート１５６及び着脱自在型データ記憶装置１５８と類似したもの）を含んでいてもよく、この装置が、特に機械読み取り可能な命令の改訂を行なう能力を提供する。コンピュータ読み取り可能な命令及び／又はデータはまた、適当にプログラムされている着脱自在型データ記憶装置１０５８に対する結合を介して、且つ／又はインターネット１０１４若しくは他の外部相互接続のような外部源から結合されるコンピュータ読み取り可能な情報の変調を含む搬送波を介して、コンピュータ１０２０に供給されてもよい。
【００８９】
コンピュータ１００２は、例えばモジュール１２０（図１）、コンピュータ１３０、操作者コンソール１４０並びに／又はデータ取得及び調整モジュール１６０の各制御セグメントの１又は複数として、図３〜図６の方法３００、４００、５００及び６００のコンピュータ・プログラム・モジュールとしての具現化形態を介して作用することができる。
〔Ｖ．結論〕
計算機方式の医用イメージング・システムについて説明した。本書では特定の実施形態を図示して説明したが、当業者は、同じ目的を達成するために考案された任意の構成を図示の特定の実施形態に置換し得ることを認められよう。本開示は、あらゆる適応構成又は変形を網羅するものとする。例えば、説明は手続きに関して行なったが、当業者には、手続き型設計環境、又は所要の関係を提供するその他任意の設計環境で具現化形態を形成し得ることが認められよう。
【００９０】
具体的には、当業者は、方法及び装置の名称又はラベルが実施形態を限定するものではないことを容易に認められよう。さらに、実施形態の範囲から逸脱せずに、付加的な方法及び装置を各構成要素に追加したり、構成要素間で作用を再編成したり、将来の機能拡張や実施形態で用いられている物理的装置に対応する新たな構成要素を導入したりすることができる。当業者は、各実施形態が将来の通信装置、異なるファイル・システム及び新たなデータ型に応用可能であることを容易に認められよう。本開示に用いられている術語は、全てのオブジェクト指向型データベース及び通信環境、並びに本書に記載しているものと同じ作用を果たす代替技術を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】Ｘ線撮像動作を改善するように構成されているシステムの全体像の簡略ブロック図である。
【図２】図１のシステムの関連において有用なピクセル型検出器システムを示す簡略ブロック図である。
【図３】図２のピクセル型検出器システムの関連において有用な検出器素子を示す簡略ブロック図である。
【図４】様々なビニング構成及び曝射条件での曝射の関数として検出量子効率の変化の算出推定値を示す図１のシステムの関連において有用性のあるグラフである。
【図５】様々なビニング構成及び曝射条件での曝射の関数として検出量子効率の変化の算出推定値を示す図１のシステムの関連において有用性のあるグラフである。
【図６】様々なビニング構成及び曝射条件での曝射の関数として検出量子効率の変化の算出推定値を示す図１のシステムの関連において有用性のあるグラフである。
【図７】様々なビニング構成及び曝射条件での曝射の関数として検出量子効率の変化の算出推定値を示す図１のシステムの関連において有用性のあるグラフである。
【図８】図１のシステムにおいて有用性のある撮像方法を記述する流れ図である。
【図９】図１のシステムにおいて有用性のある可変型ピクセル・ビニング方法を記述する流れ図である。
【図１０】様々な実施形態を実施することのできるハードウェア及び動作環境のブロック図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００  Ｘ線システム
１０２  ガントリ
１０４  内部照射源
１０６  照射源からの照射
１０８  試験検体支持体
１０９  検出器アセンブリ
１０９′  シンチレータ
１１０  検出器
１１２  試験検体
１１６  開口内の軸
１２０  制御モジュール
１２２  モータ制御モジュール
１２４  検出器制御器
１２８  駆動パラメータ制御器
１３０  コンピュータ
１３２  データ・バス
１３４  コンソール・バス
１３６  メモリ・バス
１３８  データ取得バス
１４０  操作者コンソール
１４２  表示器
１４４  利用者入力インタフェイス
１５０  メモリ・システム
１５４  大容量データ記憶メモリ
１５６  着脱自在型データ記憶装置ポート
１５８  可搬型データ・メモリ
１６０  データ取得及び調整モジュール
２００  ピクセル型検出器システム
２１０  検出器アレイ
２１５  検出器素子
２１７  第一の寸法
２１９  第二の寸法
２２０（ｎ）  横列選択線
２３０（ｎ）  縦列選択線
２４０  バイアス線
３００  検出器素子のブロック図
３６０  トランジスタ
３６５  検出器（フォトダイオード）
３７０  フォトン
４００  ＤＱＥグラフ
４８０（１）  グラフの第一の曲線
４８０（２）  グラフの第二の曲線
４８０（３）  グラフの第三の曲線
４８０（４）  グラフの第四の曲線
４８０（５）  グラフの第五の曲線
５００  ＤＱＥグラフ
５８０（１）  グラフの第一の曲線
５８０（２）  グラフの第二の曲線
５８０（３）  グラフの第三の曲線
５８０（４）  グラフの第四の曲線
５８０（５）  グラフの第五の曲線
６００  ＤＱＥグラフ
６８０（１）  グラフの第一の曲線
６８０（２）  グラフの第二の曲線
６８０（３）  グラフの第三の曲線
６８０（４）  グラフの第四の曲線
６８０（５）  グラフの第五の曲線
７００  ＤＱＥグラフ
７８０（１）  グラフの第一の曲線
７８０（２）  グラフの第二の曲線
７８０（３）  グラフの第三の曲線
７８０（４）  グラフの第四の曲線
７８０（５）  グラフの第五の曲線
８００  撮像方法の流れ図
８０５  方法を開始する
８１０  データを受け入れる
８１５  問い合わせタスク
８２０  方法９００を呼び出す
８２５  方法８００を停止する
９００  ビニング方法の流れ図
９０５  方法を開始する
９１０  画像目標データ及びシステム能力データを収集する
９１５  曝射及び信号データを収集する
９２０  収集されたデータの順位付けをする
９２５  ビニングが適当になったときを判定する
９３０  改訂されたパラメータを決定する
９４０  システムを構成設定する
９４５  方法９００を終了する
１０００  動作環境
１００２  コンピュータ
１００４  プロセッサ
１００６  ランダム・アクセス・メモリ
１００８  読み出し専用メモリ
１０１０  大容量記憶装置
１０１２  システム・バス
１０１４  インターネット
１０１６  通信装置
１０１８  キーボード
１０２０  ポインティング・デバイス
１０２２  表示装置
１０２４  スピーカ
１０２６  スピーカ
１０２８  遠隔コンピュータ
１０３０  構内網
１０３２  広域網
１０３４  ネットワーク・インタフェイス
１０３６  ネットワーク装置
１０３８  電源
１０５６  データ装置ポート
１０５８  着脱自在型データ記憶装置
【図１】
0005270850.tif 000005
【図２】
0005270850.tif 000006
【図３】
0005270850.tif 000007
【図４】
0005270850.tif 000008
【図５】
0005270850.tif 000009
【図６】
0005270850.tif 000010
【図７】
0005270850.tif 000011
【図８】
0005270850.tif 000012
【図９】
0005270850.tif 000013
【図１０】
0005270850.tif 000014