(57)【要約】【課題】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照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。【解決手段】従来のアプローチに比較してコントラストを等価にするか又は高めた非破壊撮像を達成し、撮像されている対象又は患者（１１０）に照射されるＸ線（１０６）の投与線量の低減を容易にするシステム（１００）、方法（３００、４００、５００、６００）及び装置（７００）を記載する。【選択図】図３
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【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）において線量及びコントラストを管理する方法（３００）であって、
画質目標、及び試験対象（１１０）の内部部分の非破壊撮像に用いられる照射源（１０４）についての駆動パラメータ設定戦略（４００、５００、６００）を示す利用者入力のデータを受け入れる動作（３１０）と、
前記非破壊イメージング・システム（１００）が、一群の達成可能な駆動パラメータ設定の中から選択された特定の駆動パラメータ設定を用いて前記画質目標を達成することが可能である場合を判定する動作（３３０、３４０）であって、前記一群の駆動パラメータ設定の第一のものは、前記非破壊イメージング・システム（１００）について最小の駆動パラメータ設定に対応しており、前記第一の駆動パラメータ設定が前記特定の駆動パラメータ設定として初期選択される（３１５）、判定する動作（３３０、３４０）と、
前記非破壊イメージング・システム（１００）が前記特定の駆動パラメータ設定では前記画質目標を達成することが不可能であると前記判定する動作（３３０、３４０）が示さなかった場合に、非破壊撮像手順に進む動作（３３５）と、
前記非破壊イメージング・システム（１００）が前記特定の駆動パラメータ設定では前記画質目標を達成することが不可能であると前記判定する動作（３３０、３４０）が示した場合に、前記特定の駆動パラメータ設定を修正された特定の駆動パラメータ設定で置き換える動作（３５０）と、
前記判定する動作（３３０、３４０）、進む動作（３３５）又は置き換える動作（３５０）を繰り返す動作であって、当該繰り返す動作は、進む動作（３３５）が達成されるか又は全ての利用可能な駆動パラメータ設定が試験され終わるかのいずれかまで行なわれ、全ての駆動パラメータ設定が試験されたが前記判定する動作（３４０、３５０）が不可能を示し続けているときに前記システム（１００）の操作者に対してメッセージを発生する動作（３４５）を含んでいる、繰り返す動作と、
を備えた方法（３００）。
【請求項２】
前記受け入れる動作（３１０）は、等価線量戦略（４００）、等価コントラスト対雑音比戦略（５００）及び積極型線量低減戦略（６００）の中からの利用者入力の選択を受け入れる動作（３１０）を含んでいる、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項３】
前記非破壊撮像手順に進む動作（３３５）はＸ線撮像手順に進む動作（３３５）を含んでおり、前記試験対象（１１０）は生体の患者である、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項４】
前記非破壊撮像手順に進む動作（３３５）はＸ線手順に進む動作（３３５）を含んでおり、当該方法（３００）は、該進む動作（３３５）の後に、前記試験対象（１１０）の少なくとも何らかの内部部分に対して画像データを取得する動作と、ハンスフィールド単位（２０５）からハンスフィールド正規化単位（２１０、２１５）へ前記画像データを再マッピングする動作とをさらに含んでおり、ハンスフィールド正規化単位（２１０、２１５）の勾配は、選択された撮像作業に対応する区間（２２５′、２３５′、２４５′）にわたってコントラストを保つ、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項５】
前記非破壊撮像手順に進む動作（３３５）はＸ線手順に進む動作（３３５）を含んでおり、前記一群の達成可能な駆動パラメータ設定は、Ｘ線照射源（１０４）に印加される電圧を含んでおり、該電圧は少なくとも８０キロボルト・ピークから少なくとも１４０キロボルト・ピークにわたる、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項６】
前記非破壊撮像手順に進む動作（３３５）はＸ線手順に進む動作（３３５）を含んでおり、前記最小の駆動パラメータ設定は、Ｘ線照射源（１０４）に印加される８０キロボルト・ピークの電圧を含んでおり、前記特定の駆動パラメータ設定を一定量増大させた特定の駆動パラメータ設定で置き換える前記動作（３５０）は、２０キロボルト増分で前記電圧を増大させる動作（３５０）を含んでいる、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項７】
前記繰り返す動作及び判定する動作（３４０、３５０）が不可能を示し続けているときに、Ｘ線イメージング・システム（１００）の走査速度を低下させるように前記システム（１００）の操作者にメッセージを発生する動作（３４５）をさらに含んでいる請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項８】
試験対象（１１０）の少なくとも内部部分の画像を形成するときに試験対象（１１０）の内部を照射するように構成されている照射源（１０４）と、
該照射源（１０４）に結合されており、該照射源（１０４）についての多数の駆動パラメータ設定の能力を含む制御自在のドライバと、
画質目標を示す利用者入力のデータ、及び前記照射源（１０４）についての前記複数の駆動パラメータ選択戦略の少なくとも一つの利用者選択を受け入れることが可能なユーザ・インタフェイスと、
・前記多数の駆動パラメータ設定の最小のものを選択された設定として初期選択し、
・前記選択された設定が前記画質目標を達成することが可能である場合を判定するように、駆動パラメータ選択戦略の前記利用者選択のコンテクストにおいて前記選択された設定をモデル化し、
・前記選択された設定では前記画質目標を満たすことができないと前記制御モジュール試験が示したときに、前記選択された設定を、前記選択された設定について一定量増大させた値で置き換え、
・前記選択された設定であれば前記画質目標を満たすことができると前記制御モジュール試験が示したときに、前記試験対象（１１０）の撮像に進む（３３５）
ように構成されている制御モジュール（１２０）と、
を備えた非破壊イメージング・システム（１００）。
【請求項９】
前記照射源（１０４）は、少なくとも８０ｋＶｐから１４０ｋＶｐにわたる範囲のピーク電圧を受け入れることが可能なＸ線照射源（１０４）を含んでいる、請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
前記照射源（１０４）は、少なくとも１００ｋＶｐ未満にわたる範囲のピーク電圧を受け入れることが可能なＸ線照射源（１０４）を含んでいる、請求項８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対象の内部画像に基づいて状態を提示する診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの医療診断は、通常は画像の形態として患者の体内部分又は器官の状態を記述した情報を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（例えばマンモグラフィ）、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。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物を導入して、用いられている非破壊型又は非侵襲型の撮像手法（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、設定及び解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、また費用を伴う。結果として、特定の診断軌跡に関する緊急性又は不足をさらに反映させた費用便益解析はしばしば、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５７６１３３３号
【特許文献２】米国特許第５５９４７６７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線照射は試験対象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、例えば照射面積、Ｘ線管に流す電流、Ｘ線管に印加されるピーク電圧（ｋＶｐ）及び照射時間を選択することにより慎重に選択され制御されて、作業内容及び試験対象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て撮像を成功させる。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撮像特性を提供するものではあるが、全照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又はＩＱ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考慮点であり、これらの点では、線量及び／又はフォトン・エネルギが低下するにつれて益々洗練された処理が要求される。
【０００６】
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照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】
【０００７】
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。
【０００８】
一観点では、非破壊イメージング・システムでの線量及びコントラストを管理する方法を開示する。この方法は、（ｉ）画質目標、及び試験対象の非破壊撮像に用いられる照射源についての駆動パラメータ設定戦略を示す利用者入力のデータを受け入れる動作と、（ii）非破壊イメージング・システムが一群の達成可能な駆動パラメータ設定の中から選択された特定の駆動パラメータ設定を用いて画質目標を達成することが可能である場合を判定する動作とを含んでいる。一群の駆動パラメータ設定の第一のものは、非破壊イメージング・システムについて最小の駆動パラメータ設定に対応する。第一の駆動パラメータ設定は、特定の駆動パラメータ設定として初期選択される。この方法はまた、（iii）非破壊イメージング・システムが上述の特定の駆動パラメータ設定では画質目標を達成することが不可能であると上述の判定する動作が示さなかった場合に、非破壊撮像手順に進む動作と、（iv）非破壊イメージング・システムが画質目標を達成することが不可能であると上述の判定する動作が示した場合に、特定の駆動パラメータ設定を、一定量増大させた特定の駆動パラメータ設定で置き換える動作とを含んでいる。この方法はまた、（ｖ）上述の判定する動作、進む動作又は増大させる動作を繰り返す動作を含んでおり、この繰り返す動作は、進む動作が達成されるか又は全ての利用可能な駆動パラメータ設定が試験され終わるかのいずれかまで行なわれ、全ての駆動パラメータ設定が試験されたが上述の判定する動作が不可能を示し続けているときにシステムの操作者に対してメッセージを発生する動作を含んでいる。
【０００９】
他の観点では、非破壊イメージング・システムが照射源を含んでいる。照射源は、試験対象の少なくとも内部部分の画像を形成するときに試験対象の内部を照射するように構成されている。イメージング・システムはまた、照射源に結合されている制御自在のドライバを含んでいる。制御自在のドライバは、照射源についての多数の駆動パラメータ設定の能力を含んでいる。イメージング・システムはさらに、画質目標を示す利用者入力のデータ、及び照射源についての複数の駆動パラメータ選択戦略の少なくとも一つの利用者選択を受け入れることが可能なユーザ・インタフェイスを含んでいる。イメージング・システムはまたさらに、制御モジュールを含んでおり、制御モジュールは、（ｉ）上述の多数の駆動パラメータ設定の最小のものを選択された設定として初期選択し、（ii）選択された設定が画質目標を達成することが可能である場合を判定するように、駆動パラメータ選択戦略の利用者選択のコンテクストにおいて上述の選択された設定をモデル化し、（iii）上述の選択された設定では画質目標を満たすことができないと制御モジュール試験が示したときに、選択された設定を、選択された設定についての一定量増大させた値で置き換え、（vi）上述の選択された設定であれば画質目標を満たすことができると制御モジュール試験が示したときに、試験対象の撮像に進むように構成されている。
【００１０】
さらにもう一つの観点では、製造品が、コンピュータ読み取り可能な命令を含むコンピュータ・コードを具現化しており、コンピュータ読み取り可能な命令は、１又は複数のプロセッサによって実行されたときに、（ｉ）画質目標、及びＸ線システムを用いた試験対象の非破壊撮像に用いられる大電力Ｘ線源についての駆動パラメータ設定戦略を示す利用者入力のデータを受け入れる動作と、（ii）Ｘ線システムが、一群の達成可能な駆動パラメータ設定の中から選択された特定の駆動パラメータ設定を用いて画質目標を達成することが可能である場合を判定する動作とを上述の１又は複数のプロセッサに行なわせる。一群の駆動パラメータ設定の第一のものは、大電力Ｘ線源について最小の駆動パラメータ設定に対応し、第一の駆動パラメータ設定は、特定の駆動パラメータ設定として初期選択される。コンピュータ読み取り可能な命令はまた、（iii）Ｘ線システムが上述の特定の駆動パラメータ設定では画質目標を達成することが不可能であると上述の判定する動作が示さなかった場合に、Ｘ線手順に進む動作と、（iv）Ｘ線システムが画質目標を達成することが可能であると上述の判定する動作が示したときに、上述の特定の駆動パラメータ設定を、一定量増大させた特定の駆動パラメータ設定で置き換える動作と、（ｖ）上述の判定する動作、進む動作又は増大させる動作を繰り返す動作であって、この繰り返す動作は、進む動作が達成されるか又は全ての利用可能な駆動パラメータ設定が試験され終わるかのいずれかまで行なわれ、全ての駆動パラメータ設定が試験されたが上述の判定する動作が不可能を示し続けているときに状態メッセージを発生する、繰り返す動作とを上述の１又は複数のプロセッサに行なわせるように構成されている。
【００１１】
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】
【００１２】
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を説明として示す。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。本書で用いられる「照射」等の用語は、フォトン、電磁放射線又は他の波動現象による曝射を指しており、これらの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。
【００１３】
以下の詳細な説明は五つの節に分かれている。第一節では、システム・レベルの全体像について説明する。第二節では、１又は複数の画像の少なくとも部分におけるコントラスト・マッピング及び／又は選択的強調のためのモデル化方式について説明する。第三節では、方法の実施形態について説明する。第四節では、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。第五節では、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、被撮像体に対するＸ線による低減した線量での照射能力を促進すること、低減したｋＶｐでの試験対象の内部部分の撮像、並びに非破壊撮像において診断に有用なコントラスト及びコントラスト対雑音パラメータを保つことの少なくとも一つを含む。
〔Ｉ．システム・レベルの全体像〕
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、Ｘ線方式の非破壊イメージング・システムにおいて、従来のＸ線イメージング・システム及び方法に比べて、撮像されている対象又は患者に照射される放射線量を低減しつつ、コントラストを保ち又は高め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線及び／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、生体の人体若しくは患畜、又は非破壊撮像に適したその他試験対象のような試験対象１１０を支持し且つ／又はかかる試験対象１１０の制御された移動を生ずるように構成されている試験対象支持体１０８と、照射源１０４に対向配置されている検出器１１２とを含んでいる。検出器１１２は、従来のフィルム、又は従来のフォトダイオードと多結晶シリコンを用いて形成される適当な制御トランジスタとの二次元アレイのようなフォトダイオードのアレイに結合されているシンチレータ、又はＸ線と共に用いるのに適したその他任意の形式の従来の検出器であってよい。
【００１４】
ＣＴのような幾つかの動作モードでは、ガントリ１０２及び試験対象支持体又はテーブル１０８は、協働的に係合して試験対象１１０を長手方向に移動させ、すなわち開口１１４の内部で図１の紙面の内外に延在する軸に沿って移動させる。幾つかの動作モードでは、ガントリ１０２はＸ線源１０４及び検出器１１２を軸１１６の周りに回転させて、試験対象１１０の螺旋走査系列を与え、このとき螺旋のピッチは、線形運動の軸に沿った検出器１１２の長さに対するガントリ１０２の完全な１回転の間にテーブル１０８が走行する長手方向距離の比として定義される。
【００１５】
例えば、テーブル１０８がガントリ１０２の単一回の回転の間に走行する長手方向距離が４０ミリメートルであり、運動の軸に沿った検出器１１２の長さも４０ミリメートルであるときには、ピッチは１であり、ガントリ１０２の１回転の間の検出器１１２の長さに対するテーブル１０８の移動が大きくなるにつれてピッチが大きくなる。一般的には、ピッチが低いほど、試験対象１１０に照射されるＸ線量は増す。試験対象支持体１０８及び／又はガントリ１０２の運動は、照射パラメータ及び／又は画質指標の所望の一組に応じて変えられてよい。このことについては、第二節以降を参照して後に改めて詳述する。
【００１６】
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、試験対象支持体１０８従って試験対象１１０をＸ線源１０４及び／又は検出器１１２に対して移動させるように構成されている試験対象支持体又はテーブル制御モジュール１２２と、ガントリ・モータ制御器１２４、又は試験対象１１０及び／若しくは検出器１１２に対してＸ線照射源１０４を配置するための他の制御器とを含んでいてよい。例えば、幾つかの形式の撮像作業では、Ｘ線照射源１０４は、固定された平面内で、検査中の試験対象１１０の領域から固定された高さにおいて円形パターンとして回転されて、Ｘ線源１０４は、撮像されている領域の全体にわたりコーン（円錐）形のＸ線１０６の軌跡を形成する。
【００１７】
制御器１２０は、Ｘ線源１０４に送ら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、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二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に結合する。
【００１８】
操作者コンソール１４０は、１又は複数の表示器１４２及び利用者入力用インタフェイス１４４を含んでいる。利用者入力用インタフェイス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、及び／又は他の入力装置を含んでいてよい。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随意項目、及び試験対象１１０を記述した画像に対する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。
【００１９】
システム１００はまた、メモリ・システムを形成するメモリ装置１５０を含んでおり、メモリ装置１５０は、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んでいてよいし、読み取り能力及び／若しくは書き込み能力を有していてもよいし、揮発性装置であっても非揮発性装置であってもよいし、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。
【００２０】
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１１２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１１２からデータを捕獲した後に検出器１１２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への潜在的な記憶のために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二節以降を参照して後述する。
〔II．コントラスト・モデルの全体像〕
ハンスフィールド・スケール（ＣＴ概念の創始者であるSir  Godfrey  Hounsfieldから取った名称）は、Ｘ線画像又はＣＴ画像を構成する実効線形減弱係数を簡便な標準的数値スケールにマッピングするツールである。このスケールでの値はハンスフィールド単位（ＨＵ）として表わされて、ＣＴ数とも呼ばれる。ＨＵスケールでは、ＣＴ画像での水の値がゼロとなり、空気の値が−１０００となっている。スケールＨＵｘは次のように定義される。
【００２１】
ＨＵｘ＝（μｘ−μｗ）（１０００）／μｗ                （式１）
ここで、μｘは画像再構成工程によって決定されるピクセルの実効線形減弱係数を表わし、μｗは水の実効線形減弱係数を表わし、ＨＵｘはピクセルｘについてのハンスフィールド単位値を表わす。式１は、与えられたまま明示的に具現化されなくてもよい。というのは、ＨＵマッピングは適当なシステム・スケール・ファクタによって達成されることができ、また画像再構成工程時にオフセットを適用してもよいからである。これらのスケール・ファクタは、上述の空気及び水のＨＵスケール値を得る一致を与えるように用いられるときには、ｋＶｐ依存となる。尚、ｋＶｐはＸ線源又はＸ線管１０４に印加されるときのキロボルト・ピークを意味するものと理解されたい。
【００２２】
多くの撮像業務において、検出器１１２からのデータの診断利用は、式１によって記述される関係の一部分に注目して、この部分を低輝度又は無輝度から完全輝度に広がる表示値の範囲にわたってマッピングすることにより改善される。このことは、ハンスフィールド単位のハンスフィールド正規化単位への再正規化を介してさらに強化され得る。このことについて図２を参照して以下で詳述する。
【００２３】
図２は、ハンスフィールド単位（ＨＵスケール）とハンスフィールド正規化単位（ＨＮスケール）との間の例示的な関係を示すグラフ２００を示す。グラフ２００は、式１に関して上で述べた修正前の関係を破線２０５として示し、勾配調節後のハンスフィールド正規化スケールに対応する修正後の関係を実線２１０として示し、この例では区分型線形である中央勾配調節後のＨＮスケールに対応する関係を太い実線２１５で示しているが、他のマッピング（例えば曲線型等）も可能であり本開示の文脈において有用である。
【００２４】
ハンスフィールド単位で表わされたデータからの画像を視覚化するために、データ表示器のウィンドウ値及びレベル値は、選択されたウィンドウの範囲内で画像ピクセル値をハンスフィールド単位から輝度濃淡値（グレイ・スケール）へ変換するように選択され、選択されたウィンドウ外の画像ピクセル値は圧縮されたスケール又は極値とする。例えば、軟組織画像を観察するために、図２でＨＮスケールの破線２２０、２２０′によって示すように、選択されたウィンドウの一方の側に対応するレベルは−５０ＨＵのレベルになるように調節されると共に、ウィンドウ幅は２００ＨＵになるように調節される。例えば、これにより、−５０ＨＵ以下の全てのピクセル値は完全に黒くなるように一方の極値に対応するものとして示され、１５０ＨＵ以上の全ての値は完全輝度のようにもう一つの極値で示されるような表示が得られる。ウィンドウ区間２２５又はウィンドウ幅におけるウィンドウの両端値すなわちこの例では−５０ＨＵ（破線２２０によって表わす）と１５０ＨＵ（破線２２０′によって表わす）との間のピクセル画像データ値は、黒極値と完全輝度極値との間の中間的な適当な何らかの濃淡陰影としてマッピングされる。肺組織を気嚢背景に対して観察する場合のような高コントラスト対象を視覚化するためには、ウィンドウ及びレベルは、レベルを−８００及びウィンドウ幅を１５００として設定することができる（図２には示していない）。
【００２５】
このようにして、放射線科医は、ズーム・インして低コントラストの細部を視覚化したり、又はズーム・アウトしてさらに広範囲のコントラスト値を観察したりすることができる。ウィンドウ幅設定を小さくすると、対象のコントラスト及び雑音の両方がさらに高強度で現われる。１２０ｋＶｐ又は１４０ｋＶで実質的に全ての走査を行なう放射線科医は、様々なＣＴ臨床手順について様々な解剖学的部位の画像を観察するためのウィンドウ設定及びレベル設定の期待される一組に慣れている。１２０ｋＶｐ及び１４０ｋＶｐの設定は殆ど排他的に用いられている、というのは、近年まで、相対的に低いｋＶｐで十分に雑音を小さくして典型的な試験対象又は患者１１０の画像を形成するのに十分な管電流負荷を有するＸ線管１０４は利用可能でなかったからである。信頼性の高い診断を可能にするのに十分なだけ低い雑音レベルを有する画像は、放射線科医にとって最も重要な画質に関する関心事の一つである。
【００２６】
適正に管理されれば、ｋＶｐを低くしつつ組織コントラストを高めることによりかなりの線量効率（低減）の利点が得られ、従って、従来の臨床用途での従来の１２０ｋＶｐ設定又は１４０ｋＶｐ設定よりも望ましい選択肢を放射線科医に与える。General  Electric  Company（米国ウィスコンシン州Waukesha）から入手可能なLightSpeed（商標）ProＸ線管のような１００ｋＷ性能の大電力管は、許容可能な画像雑音と共に、従来のＸ線管１０４で可能であったよりも低いｋＶｐ設定で手順を実行することを可能にする。但し、大電力管１０４でも、全ての患者を低減したｋＶｐ設定を用いて走査する訳には行かない。
【００２７】
しかしながら、相対的に低いｋＶｐを用いると、軟組織（コントラスト）の間のＨＵ差が図２に示すように例えば幅２３５′から幅２４５′まで拡大する。この拡大によって、放射線科医は、相対的に高いｋＶｐの場合と同じ視覚的濃淡値を得るためにウィンドウ幅を広げる必要がある。図２は、ＨＵスケールを、ウィンドウ幅の再調節を回避するように画像に対して表示されるＨＮスケールに再マッピングし得る二つの方法を示している。これらのアプローチの一方では、軌跡２１０によって表わされるように、水のＨＵ値を保ちながらこの値を通るように勾配を線形調節して、データ・ウィンドウ２２５の第一のデータ・ウィンドウ・エッジ２２０、２２０′（横の一点鎖線）を、線２３０、２３０′（縦の破線）によって表わされる第二のデータ・ウィンドウ・エッジ及び縦軸で幅２３５′を有する第二のデータ・ウィンドウ２３５にそれぞれ対応させたり、且つ／又は第三のデータ・ウィンドウ・エッジ２４０、２４０′（縦の実線）及び拡大された幅２４５′を有する第三のデータ・ウィンドウ２４５に対応させたりする。
【００２８】
この場合には、空気の値は−１０００とならず、１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐでそれぞれ約−９００及び約−７５０の間のような数値となる。このことは、空気又は骨の介在が余り重要でない場合、例えば軟組織構造の撮像時には許容可能である。上述のアプローチのもう一つのものは、軌跡２１５によって表わされるもののように、区分型線形フィット又はスプライン型フィットであってよく、ＨＵマッピング勾配は、水については０及び空気については−１０００というＨＵ値を依然として保存しつつ、軟組織領域については小さくされる。例えば、予め決められた規準集合の１又は複数についてのＨＵ値は同じＨＮ値にマッピングしてよいが、特定の測定形式の撮像作業及び／若しくは撮像条件に特に関連しているＨＵ曲線及びＨＮ曲線の部分、又は特定の測定形式及び撮像されている試験対象１１０に関わるパラメータに基づく考慮点に特に関連しているＨＵ曲線及びＨＮ曲線の部分に対して位置するウィンドウ領域ではＨＮ曲線の形状を歪ませることができる。代替的には、ＨＮ値へのマッピング時に、予め決められた規準のＨＵ値の１又は複数を保存することができ、他の１又は複数の予め決められた規準のＨＵ値は、予め決められた態様で、改められたＨＮ値にマッピングされる（例えば水のＨＵ値はＨＵ値をＨＮ値にマッピングするときに不変であってよいが、空気のＨＵ値はＨＮ値を導くときに増加を許される）。例示的な予め決められた規準としては、水、空気、硬骨及び周知の不透明度を有するその他特徴的な特性についてのＨＵ及びＨＮ値の１又は複数がある。
【００２９】
これらのアプローチの各々が、ｋＶｐと共に変化するＨＵ組織範囲（例えば幅２３５′〜幅２４５′）を、より一貫した範囲（幅２２５′）にマッピングし、放射線科医は、異なるｋＶｐが用いられるときにも濃淡値ウィンドウを変更せずに画像データを観察することが可能になる。
【００３０】
低ｋＶｐ走査の利点の幾つかが下記の表Ｉに表わされている（コンピュータ・モデリングによって計算されて、１％単位で最も近いものに丸められている）。表Ｉは、３種の相対的に低いｋＶｐ値すなわち１２０ｋＶｐ、１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐについて１４０ｋＶｐで走査された水に対する幾つかの組織種別についてのコントラスト増大の推定百分率を示すと共に、幾つかの形式の放射線撮像応用に用いられる従来の造影剤の一例であるヨウ素についても示す。
（表Ｉ）（１４０ｋＶｐで走査された水に対する３種の他電圧でのコントラスト増大％）
電圧（ｋＶ）  １２０        １００          ８０
ヨウ素          ２４          ６６．      １４５
脂肪              ９          ２３          ５１
筋肉      −３．８１３５６  −１１        −２８
肝臓              ４          １０          ２０
血液              ５          １２          ２６
具体的には、表Ｉに示すように、ヨウ素のＨＵ値（一般的な造影剤として用いられている）は、ｋＶｐ値が１４０ｋＶｐから８０ｋＶｐまで低下するにつれて２４％、６６％及び１４５％だけ増加している。また、造影剤で強調されていない軟組織差は、ｋＶｐ値が低下するにつれて増加している。例えば、脂肪と筋肉との間のＨＵ値の差は、ｋＶｐ値が１２０ｋＶｐから１００ｋＶｐそして８０ｋＶｐまで低下するにつれて、それぞれ１２％、３３％及び７７％となっている。造影剤で強調されていないその他一般的な人体／動物組織の例もまた、ｋＶｐの低下に伴うＨＵ分離の増大を示している。これらの種類の組織にわたる平均によれば、控え目に見ても、軟組織コントラストは、ｋＶｐ値が１２０ｋＶｐから１００ｋＶｐそして８０ｋＶｐまで低下するにつれて、それぞれ０％から１０％そして２５％だけ増加することが判明している。
【００３１】
同じ画像雑音レベルを保つようにＸ線源１０４への電流レベルを高めると、試験対象１１０に照射される線量は１４０ｋＶｐの場合に比べてそれぞれ５％（１２０ｋＶｐ）、９％（１００ｋＶｐ）及び２４％（８０ｋＶｐ）だけ増大し、このようにして１４０ｋＶｐを用いた場合に放射線科医によって期待されるものと同じ視覚的画像雑音を観察ウィンドウに与える。医療診断目的での撮像時に、病変のような異常が存在している場合には、放射線科医は信頼性の高い診断を下すために、患者に照射されるＸ線量を増大させずに（コントラスト以外の理由例えば患者の体重によって必要とされない限り）造影剤で強調されていない軟組織を明瞭に観察する必要がある。
【００３２】
ｋＶｐの低下に伴う軟組織の画像について可能なコントラスト向上は、試験対象１１０に対して等価線量のＸ線を与える量だけノイズ・インデクス（Noise  Index）を高めることにより診断に有用な画像を形成する機会を与える（例えば１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐについてそれぞれ５％及び１０％のコントラスト向上）。これを等価線量ｋＶｐ（ＥＤ）選択戦略と呼ぶ。ＥＤ戦略は、放射線科医が慣れているものを上回って画像内の雑音を増大させるが、軟組織のコントラスト対雑音（ＣＮＲ）の利点を依然として提供する。すなわち、画像雑音が増大したとしても、軟組織についてのＨＵ値のコントラスト差がさらに大きい量だけ増大している。ＥＤによるＣＮＲの利点は、表Ｉを参照して上で説明した１０％及び２５％という平均の数値に比べて５％及び１５％まで低下する（１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐ）。
【００３３】
もう一つの低ｋＶｐ選択戦略である等価ＣＮＲ選択戦略（ＥＣＮＲ）では、軟組織コントラスト向上に合わせてノイズ・インデクスを増加させて、高ｋＶｐに等価なＣＮＲを与える（１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐにおいて１０％及び２５％）。ＥＣＮＲ戦略では、軟組織コントラストが増加するのと同じ率で画像雑音が増加し、１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐでは１０％及び３０％の線量低減が得られる。
【００３４】
ＥＤ戦略又はＥＣＮＲ戦略のいずれも、放射線科医が観察に慣れているものよりも実質的に増大した画像雑音を与える。結果として、画像は、同じウィンドウ・レベル設定で観察すると雑音が多く現われる。このことは、雑音が増加するのと同じ率でウィンドウ幅を拡大して、ｋＶｐ設定を高くすれば雑音が小さくなるのと同様の視覚的外見を濃淡値画像に生成することにより克服され得る。実際問題として、この方法は有用な解ではない、というのは、画像は患者の体格の大きさ及び管のｍＡ性能に応じて異なるｋＶｐ値で準備されて、ウィンドウ・レベル設定はｋＶｐ依存型の変化を必要とするからである。結果として、放射線科医は、走査に用いられるｋＶｐに絶えず気を配って、表示設定を異なるＨＵスケール値に絶えず再設定しなければならなくなる。
【００３５】
加えて、画像内の解剖学的部位のＨＵ値を測定し、結果を、疾患の有無を判定する助けとなるファクタとしての閾値と比較する場合もある。しかしながら、期待される解剖学的ＨＵ閾値はｋＶｐに応じて変化し、放射線科医にとって煩雑さがさらに加わる可能性がある。
【００３６】
ＥＤ戦略又はＥＣＮＲ戦略に関して記載された雑音増加の問題は、雑音増加と等価な率だけ濃淡値ウィンドウを拡大することにより解消され得る。また、ハンスフィールド正規化スケール（ＨＮ）を用いた擬似ＨＵ画像を、軟組織コントラスト上昇に反比例するように軟組織領域内部のＨＵ値を再マッピングすることにより作成することができる。このＨＮ戦略は、高ｋＶｐの場合と同様の低ｋＶｐについての軟組織ＨＵ値を保ち、また視覚的画像雑音を低減して、放射線科医が観察ウィンドウを調節する必要を回避して、軟組織成分について期待されるＨＵ指示値をよりよく保つ。
【００３７】
第三の低ｋＶｐ選択戦略は、積極型線量低減（ＡＤＲ）と呼ばれ得るものである。ヨウ素による造影剤強調を行なった組織画像は、コントラストが極めて顕著に増大する（１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐで６５％及び１４５％）。例えばＣＴ血管造影像のように軟組織ＣＮＲ損が臨床的に重大でない幾つかの臨床的な状況が存在し得る。この場合には、積極型線量低減が可能になる。例えば、極く控え目に、線量低減に可能なヨウ素コントラスト上昇の２分の１のみを採用して、放射線科医は、１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐにおいて２０％及び５０％（又はさらに大きい可能性もある）だけノイズ・インデクスを増加させることが可能であり得る。これにより、１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐにおいてそれぞれ２５％及び５０％の線量低減が得られ得る。試験対象１１０に照射されるＸ線量の低減と共に診断に有用な画像を形成するこれらの戦略の方法の実施形態について、図３〜図６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、医療撮像においてコントラストを高めるモデリング及びマッピング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ながら説明する。１又は複数の流れ図を参照しながら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。このことはしばしば、コンピュータ読み取り可能な媒体に実体化された命令又は搬送波に実体化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。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これらの方法もまた、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、図１のコンピュータ１３０のようなコンピュータ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実行され、又はこれら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。
【００３８】
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現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、ここに開示するこれらの方法は、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。
【００３９】
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（商標）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。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。
【００４０】
図３は、図１のシステムに用いられる自動照射制御（ＡＥＣ）法を記述した流れ図３００を示す。ＡＥＣ法は、所与のｋＶｐ設定で所与の画質目標を達成するためにＸ線管又はＸ線源の電流レベルをｍＡとして設定するために、患者による減弱を算出するのに用いられる。方法３００は、ブロック３０５で開始する。次いで、制御はブロック３１０へ移る。
【００４１】
ブロック３１０では、画質目標は、名目的な患者又は試験対象についてのノイズ・インデクス、画像雑音、参照画像及び／又は実効Ｘ線管電流（ミリアンペア単位で測定）として、放射線科医によって指定され得る。放射線科医はまた、ブロック３１０において多様なｋＶｐ選択戦略の中から選択を行なう。このことについては、図３以降を参照して後に改めて説明する。次いで、制御はブロック３１５へ移る。
【００４２】
ブロック３１５では、システム１００が可能とする一群のｋＶｐ設定から初期試験ｋＶｐ設定を選択する。初期選択は一般的には、システム１００が提供するｋＶｐ設定の最小のものである。次いで、制御はブロック３２０へ移る。
【００４３】
ブロック３２０では、方法３００は、放射線科医によって選択された照射戦略に対応するサブルーチンを呼び出す。例えば、方法３００は、図４〜図６を参照して以下で説明するサブルーチンの一つを呼び出すことができる。選択されたサブルーチンが実行された後に制御はブロック３２５へ移る。
【００４４】
ブロック３２５では、方法３００は、ブロック３１０において選択された画質目標及び選択された試験対象１１０に対する特定の条件に整合している選択されたｋＶｐ設定においてＸ線源１０４を駆動するのに必要とされる電流を算出する。電流はまた、ブロック３１０において放射線科医によって選択された照射戦略に適合するように算出される。
【００４５】
問い合わせタスク３３０では、方法３００は、選択されたｋＶｐ及び戦略において必要とされる電流がシステム１００の能力を上回る場合を判定する。選択された選択肢に必要とされる電流がシステム１００の能力を上回ると問い合わせタスク３３０が判定したら、制御は問い合わせタスク３３５へ移る。問い合わせタスク３３５において、方法３００は、相対的に高いｋＶｐ設定が利用可能である場合を判定する。
【００４６】
他のｋＶｐ設定が利用可能であると問い合わせタスク３３５が判定したら、制御はブロック３４０へ移る。ブロック３４０では、選択されたｋＶｐを変更し、例えば増加させることができる。一実施形態では、ｋＶｐは２０キロボルト又は１キロボルト等のような予め決められた増分で自動的に可変としてもよい。一実施形態では、ｋＶｐは、細かい増分又は連続可変の態様で自動的に可変とすることができる。一実施形態では、放射線科医が、１０キロボルト又は２０キロボルトの段階等の増分で、選択されたｋＶｐ値を変更することもできる。次いで、方法３００は、適当なｋＶｐ設定及び電流設定のいずれかが決定されるまで、又は方法３００が規準をシステム１００の能力に合わせることができないことが判定されるまで、ブロック３２０から順方向で繰り返される。
【００４７】
システム１００ではさらに大きいｋＶｐは利用可能でないことを問い合わせタスク３３５が判定したら、方法３００は選択随意で、ブロック３４５において、走査時間を延長する等の選択肢を操作者コンソール１４０を介して推奨する。
【００４８】
方法３００がブロック３４５において代替的な照射戦略又は走査時間の延長等のような選択肢を示唆した後に、又は所要の電流はシステム１００の能力を上回っていないことを問い合わせタスク３３０が判定したときに、制御はブロック３５０へ移る。
【００４９】
ブロック３５０では、システム１００は、図１の表示器１４２等を介して方法３００の結果を表示する。方法３００は、例えばシステム１００が他のパラメータ範囲内では選択された画質目標を達成し得ないことを指示することもできるし、又は方法３００は、例えば走査に先立って確認のために操作者に対し方法３００によって自動的に推奨される全ての走査パラメータ値（ｋＶｐ、管電流、速度、ピッチ等）を報告する状態メッセージを発生することもできる。
【００５０】
一実施形態では、方法３００は、試験される少なくとも幾つかのｋＶｐ値について画質目標に適した適当な範囲にわたる様々な走査速度、ピッチ等を自動的に試験して報告する。次いで、方法３００は、ブロック３５５で終了し、次いで、撮像作業が始まる。
【００５１】
結果として、ＡＥＣ法３００は、目下の撮像作業に対して診断に有用な画像を提供しようとするためには現在選択されているパラメータでは患者の体格が大き過ぎ、従って低ｋＶｐではシステム１００の能力を超えた電流設定を要求し得る場合を判定することができる。次いで、これにより、放射線科医に対し、結果画像の診断有用性を保ちつつ、試験対象１１０に照射される線量を低減する機会を与えることができる。
【００５２】
ＡＥＣ法３００は、ブロック３１０において指定されるＩＱ目標を達成することを可能にするためには低過ぎるｋＶｐ設定を拒絶することにより、従来のＸ線イメージング・システムよりも低減したｋＶｐを用いることに対する一つの障害をシステム１００が除去することを可能にする。これにより、適当な診断値を欠いた画像を形成し従って放射線科医が従来の照射設定方法よりも低減したｋＶｐでの走査を用いる意欲をなくさせるようなｋＶｐ設定を技術者が用いることを防ぐ。低減したｋＶｐ設定を用いるために、システム１００は、利用可能な最低ｋＶｐで自動的に開始して、システム１００が特定の試験対象１１０による所望の画像雑音を達成し得る場合を判定するようにモデル化し且つ／又は試験することができる。システム１００が所望の画質目標を達成し得ないと方法３００が判定したときには、ＩＱ目標を達成し得る利用可能な最低ｋＶｐ設定をシステム１００が決定するまで、システム１００は、ｋＶｐ設定を次第に高めながら逐次的にモデル化を行なう。方法３００はまた、相対的に遅い走査速度又は低い螺旋ピッチを用いてもシステム１００が所与のｋＶｐ設定でＩＱ目標を満たすことが可能である場合を判定する能力と共に、既定の走査速度及び／又はピッチ設定ではＩＱ目標を達成し得ないときの判定を容易にする能力を含んでいる。
【００５３】
図４は、図１のシステム１００に用いられる等価線量（ＥＤ）照射法４００を記述した流れ図を示す。放射線科医が、図３のブロック３１０において幾つかの異なる照射選択肢の中から選択される好ましい一選択肢を指示した。方法４００は、ブロック４０５で開始する。次いで、制御はブロック４１０へ移る。
【００５４】
ブロック４１０では、所望の画質目標情報を決定する。例えば、放射線科医は、図３のブロック３１０において画像雑音閾値のような受け入れ可能なパラメータによって所望の画質目標を指定することができる。少なくとも図３を参照して説明したように、画質目標を決定するときに他のパラメータを用いてもよいし、これらのパラメータは、システム１００内で予めプログラムされているか又は予め設定されていてもよい。次いで、制御はブロック４１５へ移る。
【００５５】
ブロック４１５では、従来の照射戦略に関連する比較画質パラメータを決定する。これらの画質パラメータは適宜、検査される試験対象１１０に固有の因子から算出されてもよいし、ルックアップ・テーブルから抽出されてもよいし、これら両方の組み合わせを用いてもよい。次いで、制御はブロック４２０へ移る。
【００５６】
ブロック４２０では、モデル化したい駆動レベル（ブロック３１５又はブロック３５０によって与えられたもの）を用いて、モデル化されているｋＶｐに適した画質パラメータを決定する。換言すると、ブロック４２０では、選択された試行電圧について期待される画質パラメータを算出する。図３のブロック３１５を参照して上で述べたように、システム１００が可能とする一群のｋＶｐ設定から初期試験ｋＶｐ設定が選択される。初期選択は一般的には、システム１００が提供するｋＶｐ設定の最小のものである。次いで、制御はブロック４２５へ移る。
【００５７】
ブロック４２０では、撮像されている試験対象１１０に適した照射源１０４に印加される従来の駆動レベルに関連した画質パラメータを決定する。例えば、従来のｋＶｐ駆動レベルが印加されるときのＸ線照射源１０４に適したミリアンペアのレベルが、期待される画像雑音レベルを与える。次いで、制御はブロック４２５へ移り、これにより、方法４００は終了して、制御は図３の方法３００へ戻る。
【００５８】
このようにして、図３のブロック３２５において、初期の選択されたｋＶｐ設定のような駆動レベルが決定されたときに照射源１０４に印加されるのに適当な電流レベルであって、さらに高い従来のｋＶｐ駆動レベルで達成されていたであろう画像雑音レベルに整合した画像雑音レベルを与える電流レベルが算出される。
【００５９】
上の表Ｉに示したように、同じ画像雑音レベルを保つようにＸ線源への電流レベルを高めると、線量は１４０ｋＶｐの場合に比べてそれぞれ５％（１２０ｋＶｐ）、９％（１００ｋＶｐ）及び２４％（８０ｋＶｐ）だけ増加し、このようにして、１４０ｋＶｐのような照射源１０４に印加される従来の駆動レベルを用いるときに放射線科医によって期待されるものと同じ視覚的画像雑音を観察ウィンドウに与える。病変のような異常が存在している場合には、放射線科医は信頼性の高い診断を下すために、好ましくは患者に照射されるＸ線量を増大させずに（コントラスト以外の理由例えば患者の体重によって必要とされない限り）造影剤で強調されていない軟組織を明瞭に観察する必要がある。
【００６０】
しかしながら、図４を参照して説明した等価線量ｋＶｐ（ＥＤ）選択戦略は、相対的に高いｋＶｐ設定において試験対象１１０に照射される照射線量と等価な照射線量であって、この相対的に高いｋＶｐ駆動レベルで達成されていたであろうものと等価な画質目標を与えるような照射線量を試験対象１１０に与える電流レベルを選択することにより、低減した駆動設定での実効的な撮像を可能にする。このことは、軟組織のコントラスト向上が、等価線量を与える量だけノイズ・インデクスを増大させる機会を与えるので可能となっている（１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐについて５％及び１０％）。
【００６１】
方法４００のＥＤ戦略は、放射線科医が慣れているものを上回って画像内の雑音を増大させるが、軟組織コントラスト対雑音（ＣＮＲ）の利点を依然として提供する。すなわち、画像雑音が増大したとしても、軟組織についてのＨＵ値のコントラスト差がさらに大きい量だけ増大している。ＥＤによるＣＮＲの利点は、表Ｉを参照して上で説明した１０％及び２５％という平均値に比べて５％及び１５％（それぞれ１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐ）まで低下する。
【００６２】
図５は、図１のシステム１００に用いられる等価コントラスト対雑音比（ＥＣＮＲ）照射法５００を記述した流れ図を示す。低減したｋＶｐ選択のためのＥＣＮＲ法５００は、従来の照射戦略よりも低減したｋＶｐを選択するもう一つの戦略であり、軟組織コントラスト向上に合わせてノイズ・インデクスを増加させることにより進行する。すると、これにより、相対的に高い従来のｋＶｐ選択と等価なＣＮＲを提供する（１００ｋＶｐで１０％、８０ｋＶｐで２５％）。ＥＮＣＲ法５００は、ブロック５０５で開始する。
【００６３】
ブロック５１０では、図３のブロック３１０において放射線科医によって選択された画質目標を用いて、従来の照射戦略に関連する参照ノイズ・インデクスを決定する。様々な雑音比較指数の実例については図３に関連して上に記載されている。参照ノイズ・インデクスの決定は、試験対象１１０に特定的な観点に少なくとも部分的に基づく計算の結果であってもよいし、ルックアップ・テーブルから採用されてもよいし、計算とルックアップ・テーブルに記憶されているデータとの適当な組み合わせであってもよい。次いで、制御はブロック５１５へ移る。
【００６４】
ブロック５１５では、参照ノイズ・インデクスを用いて、図３のブロック３１５又はブロック３５０において選択された電圧での等価ノイズ・インデクスを決定する。等価ノイズ・インデクスは、ブロック５１０において決定されたものと類似した数値を有していてもよいし、当該値から予め決められた量だけスケーリングされていてもよいし、選択されたｋＶｐに特定的なノイズ・インデクスの問題を反映させていてもよいし、これらの組み合わせであってもよい。次いで、制御はブロック５３０へ移り、これにより、制御は図３の方法３００へ戻る。
【００６５】
結果として、ＥＣＮＲ法５００は、軟組織コントラスト上昇と同じ又は類似した若しくは関連したファクタだけ画像雑音を増大させる。上の表Ｉに示すように、ノイズ・インデクスは、コントラスト比向上がこの例では１００ｋＶｐ及び８０ｋＶｐにおいてそれぞれ１０％及び３０％の線量低減を齎したのと同じ量だけ増加する。
【００６６】
図６は、図１のシステム１００に用いられる積極型線量低減（ＡＤＲ）照射法６００を記述した流れ図を示す。方法６００はブロック６０５で開始する。
【００６７】
ブロック６１０では、方法６００は、図３のブロック３１０を参照して上述したように、画質目標情報、例えば利用者指定の画像目標情報を受け入れる。次いで、制御はブロック６１５へ移る。
【００６８】
ブロック６１５では、方法６００は、上の表Ｉで例として示したように低減したｋＶｐを用い且つ／又は適当な造影剤を用いることにより従来の撮像作業に比較して可能となるコントラスト上昇パラメータを決定する。次いで、ブロック６１５において算出された所与の形式の撮像作業及び撮像環境について可能なコントラスト上昇パラメータを、本開示の方法に関連した後続の動作において考えられ得るコントラスト上昇選択肢に対する「上限」として用いることができる。次いで、制御はブロック６２０へ移る。
【００６９】
ブロック６２０では、試行コントラスト上昇ファクタを、対応する低減したｋＶｐ値及び試験対象１１０に照射される低減したＸ線の投与線量と共に評価のために選択して、従来の撮像パラメータと比較する。次いで、制御は問い合わせタスク６２５へ移る。
【００７０】
問い合わせタスク６２５では、選択されたｋＶｐ値及び線量値について算出される期待される雑音及びコントラスト・パラメータを評価して、許容可能な画像又は診断に適した画像の得られ易さを判定する。期待される雑音及びコントラスト・パラメータが許容可能でないと問い合わせタスク６２５が判定したら、制御はブロック６２０へ戻り、新たな試行コントラスト上昇パラメータを、付随して改められたｋＶｐパラメータ及び線量パラメータと共に選択する。期待される雑音及びコントラスト・パラメータが許容可能な範囲に収まったようだと問い合わせタスク６２５が判定したら、制御はブロック６３０へ移って図３の方法３００へ戻り、方法６００は停止する。
〔IV．ハードウェア及び動作環境〕
図７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７０２を含むハードウェア及び動作環境７００のブロック図である。図７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で具現化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、タスク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／サーバ型コンピュータ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。
【００７１】
コンピュータ７０２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７０４を含んでいる。コンピュータ７０２はまた、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）７０６、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）７０８、１又は複数の大容量記憶装置７１０、並びに様々なシステム構成要素を処理ユニット７０４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７１２を含んでいる。メモリ７０６、７０８、及び大容量記憶装置７１０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７１０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、フレキシブル・ディスク・ドライブ、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７０４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。
【００７２】
コンピュータ７０２は、通信装置７１６を介してインターネット７１４に接続されて通信することができる。インターネット７１４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７１６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７１６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。
【００７３】
利用者は、キーボード７１８又はポインティング・デバイス７２０のような入力装置を介してコンピュータ７０２に命令及び情報を入力する。キーボード７１８は、当技術分野で公知のようにコンピュータ７０２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７２０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７２０又は触覚式入力装置にも限定されない。かかるポインティング・デバイスとしては、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、音声認識ソフトウェアのような音声処理ソフトウェアと併用されるマイクロフォン、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。
【００７４】
幾つかの実施形態では、コンピュータ７０２は、システム・バス７１２を介して表示装置７２２に結合されて動作する。表示装置７２２は、コンピュータ７０２の利用者によって観察されるコンピュータ情報、ビデオ情報及びその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７２２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７２２に加えて、コンピュータ７０２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７２４及び７２６が、システム・バス７１２を介して届けら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。
【００７５】
コンピュータ７０２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ＲＡＭ７０６、ＲＯＭ７０８及び大容量記憶装置７１０に記憶されてプロセッサ７０４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。
【００７６】
コンピュータ７０２の実施形態は、如何なる形式のコンピュータ７０２にも限定されない。様々な実施形態として、コンピュータ７０２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。
【００７７】
コンピュータ７０２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７０２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７０２の利用者がイントラネット、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７１４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。
【００７８】
コンピュータ７０２は、遠隔のコンピュータ７２８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７０２に結合されているか又はコンピュータ７０２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７２８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）装置又は他の共通ネットワーク・ノードであってよい。図７に示す論理的接続は、構内網（ＬＡＮ）７３０及び広域網（ＷＡＮ）７３２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７１４として広く普及している。
【００７９】
ＬＡＮ型網構成環境で用いる場合には、コンピュータ７０２及び遠隔のコンピュータ７２８は、通信装置７１６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７３４を介してローカルのネットワーク７３０に接続される。遠隔のコンピュータ７２８もまた、ネットワーク装置７３６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７０２及び遠隔のコンピュータ７２８は、１又は複数のモデム（図示されていない）を介してＷＡＮ７３２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７１２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７０２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７２８に記憶させることもできる。
【００８０】
コンピュータ７０２はまた、電源７３８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７０２はまた、着脱自在型データ記憶装置７５８を受け入れることが可能な着脱自在型メモリ装置用ポート７５６（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）を含んでいてもよい。コンピュータ読み取り可能な命令及び／又はデータは、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７５８に対する結合を介して、且つ／又はインターネット７１４又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７２０に供給されることができる。
【００８１】
コンピュータ７０２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及び／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。
【００８２】
具体的には、当業者は、方法及び装置の名称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構成したり、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。
【００８３】
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】
【００８４】
【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単純化されたブロック図である。
【図２】ハンスフィールド単位（ＨＵスケール）とハンスフィールド正規化単位（ＨＮスケール）との間の例示的な関係を示すグラフ図である。
【図３】図１のシステムに用いられる自動照射制御（ＡＥＣ）法を記述する流れ図である。
【図４】図１のシステムに用いられる等価線量（ＥＤ）照射法を記述する流れ図である。
【図５】図１のシステムに用いられる等価雑音対コントラスト比（ＥＣＮＲ）照射法を記述する流れ図である。
【図６】図１のシステムに用いられる積極型線量低減（ＡＤＲ）照射法を記述する流れ図である。
【図７】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】
【００８５】
１００  Ｘ線システム
１０２  ガントリ
１０４  体内照射源
１０６  線源からの照射
１０８  試験対象支持体
１１０  試験対象
１１２  検出器
１１４  開口
１１６  開口内の軸
１２０  制御モジュール
１２２  テーブル制御モジュール
１２４  ガントリ・モータ制御器
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  利用者入力のインタフェイス
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用ポート
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  グラフ
２０５  ハンスフィールド単位を表わす軌跡
２１０  勾配調節後のハンスフィールド正規化（ＨＮ）単位を表わす軌跡
２１５  中央勾配調節後のＨＮ単位を表わす軌跡
２２０  第一のデータ・ウィンドウの第一のエッジ
２２０′  第一のデータ・ウィンドウの第二のエッジ
２２５  第一のデータ・ウィンドウ
２２５′  第一のデータ・ウィンドウの幅
２３０  第二のデータ・ウィンドウの第一のエッジ
２３０′  第二のデータ・ウィンドウの第二のエッジ
２３５  第二のデータ・ウィンドウ
２３５′  第二のデータ・ウィンドウの幅
２４０  第三のデータ・ウィンドウの第一のエッジ
２４０′  第三のデータ・ウィンドウの第二のエッジ
２４５  第三のデータ・ウィンドウ
２４５′  第三のデータ・ウィンドウの幅
３００  ＡＥＣ法の流れ図
３０５  ＡＥＣ法を開始する
３１０  利用者入力を受け入れる
３１５  初期電圧を選択する
３２０  選択された戦略法を呼び出す
３２５  所要の電流の算出
３３０  算出された電流を評価するための問い合わせタスク
３３５  他の電圧が利用可能であるかを判定するための問い合わせタスク
３４０  電圧を一定量高める
３４５  走査時間の延長を推奨する
３５０  パラメータを報告する
３５５  ＡＥＣ法を終了する
４００  等価線量（ＥＤ）戦略法の流れ図
４０５  ＥＤ法を開始する
４１０  画質目標データを受け入れる
４１５  比較画質データを決定する
４２０  選択された電圧について期待される画質パラメータを計算する
４２５  ＡＥＣ法へ戻る
５００  等価雑音対コントラスト比（ＥＣＮＲ）法の流れ図
５０５  ＥＣＮＲ法を開始する
５１０  画質目標データを受け入れる
５１５  参照パラメータを決定する
５２０  コントラスト変化を計算する
５２５  等価雑音パラメータを決定する
５３０  方法３００へ戻る
６００  積極型線量（ＡＤ）法の流れ図
６０５  ＡＤ法を開始する
６１０  画質目標データを受け入れる
６１５  相対的なコントラスト・パラメータを決定する
６２０  試行コントラスト目標を受け入れる
６２５  試行パラメータの許容性を判定するための問い合わせタスク
６３０  方法３００へ戻る
７００  動作環境
７０２  コンピュータ
７０４  プロセッサ
７０６  ランダム・アクセス・メモリ
７０８  読み出し専用メモリ
７１０  大容量記憶装置
７１２  システム・バス
７１４  インターネット
７１６  通信装置
７１８  キーボード
７２０  ポインティング・デバイス
７２２  表示装置
７２４  スピーカ
７２６  スピーカ
７２８  遠隔コンピュータ
７３０  構内網
７３２  広域網
７３４  ネットワーク・インタフェイス
７３６  ネットワーク装置
７３８  電源
７５６  データ装置用ポート
７５８  着脱自在型データ記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007152110.tif 000006
【図５】
2007152110.tif 000007
【図６】
2007152110.tif 000008
【図７】
2007152110.tif 000009
【外国語明細書】
2007152110000001.pdf