(57)【要約】  本発明は、暗視野X線画像を比較するための計算装置(10)に関する。計算装置(10)は呼気状態における患者の第1の暗視野X線信号を記述する第1の暗視野X線画像(11)を受信し、吸気状態における患者の第2の暗視野X線信号を記述する第2の暗視野X線画像(12)を受信するように構成される。計算装置は第1の暗視野X線画像(11)の第1の暗視野X線信号を、呼気状態における肺の厚さを表す肺の厚さ値で正規化し、第2の暗視野X線画像(12)の第2の暗視野X線信号を、吸気状態における肺の厚さを表す肺の厚さ値で正規化するようにさらに構成される(10)。さらに、計算装置(10)は正規化される第1の暗視野X線信号を正規化される第2の暗視野X線信号と比較し、それによって比較結果(13)を決定し、比較結果(13)に基づいて換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するように構成される。
2022500143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗視野X線画像を比較するための計算装置であって、前記計算装置は、 
呼気状態における患者の第1の暗視野X線信号を示す第1の暗視野X線画像を受信し、 
吸気状態における前記患者の第2の暗視野X線信号を示す第2の暗視野X線画像を受信し、 
前記呼気状態における肺の厚さを示す前記肺の厚さの値で前記第1の暗視野X線画像の前記第1の暗視野X線信号を正規化し、
前記吸気状態における前記肺の厚さを示す前記肺の厚さの値で前記第2の暗視野X線画像の前記第2の暗視野X線信号を正規化し、 
前記正規化される第1の暗視野X線信号と前記正規化される第2の暗視野X線信号とを比較して、比較結果を決定し、
前記比較結果に基づいて、換気障害のある前記患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定する、
ように構成される、計算装置。
【請求項２】
前記計算装置は、前記比較結果に基づいて、前記換気障害を有する前記患者の肺の少なくとも1つの領域を識別するようにさらに構成される、請求項1に記載の計算装置。
【請求項３】
前記計算装置は、前記正規化される第1及び第2の暗視野X線画像のレジストレーションを実行するようにさらに構成される、請求項1又は2に記載の計算装置。
【請求項４】
前記計算装置は、前記正規化される第1の暗視野X線信号及び前記正規化される第2の暗視野X線信号を平滑化するように構成され、前記計算装置は、好ましくは、ローパスフィルタを用いることによって前記平滑化を実行するように構成される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の計算装置。
【請求項５】
前記計算装置は、前記正規化される第1の暗視野X線信号を前記正規化される第2の暗視野X線信号と比較するために、前記正規化される第1の暗視野X線信号と前記正規化される第2の暗視野X線信号との間の比を計算するように構成され、
前記計算装置は、前記計算される比が1に近い場合、好ましくは1±5％の範囲内にある場合、前記換気障害を有する前記患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するようにさらに構成される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の計算装置。
【請求項６】
前記計算装置は、前記正規化される第1の暗視野X線信号を前記正規化される第2の暗視野X線信号と比較するために、前記正規化される第1の暗視野X線信号と前記正規化される第2の暗視野X線信号との間の差を計算するように構成され、
前記計算装置は、前記計算される差の数学的基準が所定の第2の閾値を超えるか、又は下回る場合、前記換気障害を有する前記患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するようにさらに構成される、請求項1乃至4の何れか一項に記載の計算装置。
【請求項７】
前記計算装置は、前記比較結果に基づいて、前記患者の肺の前記換気に対応する値を決定するように構成される、請求項1乃至６の何れか一項に記載の計算装置。
【請求項８】
前記計算装置は、呼気における肺容積Ve及び吸気における肺容積Viを決定するようにさらに構成され、
前記計算装置は、前記決定される肺容積Ve及びViを使用することによって、呼気における前記正規化される第1の暗視野X線信号及び吸気における前記正規化される第2の暗視野X線信号の推定平均信号変化を決定するようにさらに構成され、
前記計算装置は、前記決定される推定平均信号変化と、前記正規化される第1の暗視野X線信号及び前記正規化される第2の暗視野X線信号の比較とに基づいて、前記換気障害を有する前記患者の肺の前記少なくとも1つの領域が存在するかを決定するように構成される、請求項1乃至７の何れか一項に記載の計算装置。
【請求項９】
前記推定平均信号変化は、
2022500143.tif 000007
から導かれ、De及びDiは前記呼気及び吸気状態に対する、正規化される暗視野X線信号であり、le及びliは前記呼気及び吸気状態に対する肺の厚さであり、Ve及びViは前記呼気及び吸気状態に対する肺容積である、請求項8に記載の計算装置。
【請求項１０】
前記既定の第2の閾値は、吸気Viにおける前記肺容積と呼気Veにおける前記肺容積との間の比Vi ／Veに基づく、請求項7乃至9の何れか一項に記載の計算装置。
【請求項１１】
前記計算装置は、前記比較結果をグラフィカルに表示するために、前記比較結果を示す出力信号を表示ユニットに生成するように構成され、好ましくは、前記換気障害を有する前記患者の肺の前記少なくとも1つの領域が存在するかを決定するように構成される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の計算装置。
【請求項１２】
前記出力信号は、前記換気障害を有する前記患者の肺の前記少なくとも1つの領域に対応する、マークされる領域を有する、請求項10に記載の計算装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の計算装置を有する暗視野X線撮像装置であって、
前記暗視野X線撮像装置は、前記第1の暗視野X線画像及び前記第2の暗視野X線画像を生成するように構成され、前記画像を前記計算装置に提供するように構成される、暗視野X線撮像装置。
【請求項１４】
暗視野X線撮像データを使用することによって、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するための方法であって、
a)呼気状態における患者の第1の暗視野X線信号を示す第1の暗視野X線画像を提供するステップと、 
b)吸気状態における前記患者の第2の暗視野X線信号を示す第2の暗視野X線画像を提供するステップと、 
c)計算装置によって、前記呼気状態における肺の厚さを示す前記肺の厚さ値を有する前記第1の暗視野X線画像の前記第1の暗視野X線信号を正規化するステップと、 
d)前記計算装置によって、前記吸気状態における前記肺の厚さを示す前記肺の厚さ値を有する前記第2の暗視野X線画像の前記第2の暗視野X線信号を正規化するステップと、 
e)前記計算装置によって、前記正規化される第1の暗視野X線信号を前記正規化される第2の暗視野X線信号と比較して、比較結果を決定するステップと、 
f)前記比較結果に基づいて、前記換気障害のある前記患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するステップと
有する、方法。
【請求項１５】
請求項1乃至12の何れか一項に記載の計算装置又は請求項13に記載の暗視野X線撮像装置を制御するためのコンピュータプログラム要素であって、プロセッサによって実行されるとき、請求項１４に記載の方法を実行するように構成される、コンピュータプログラム要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗視野X線画像を比較するための計算装置、暗視野X線撮像装置、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するための方法、ならびにコンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
暗視野画像(DPCI及びDFI)は、X線装置コンピュータトモグラフィ(CT)及びX線撮像システムの診断品質を向上させる可能性が高い有望な技術である。
例えば、暗視野X線(DAX)撮像は、COPD、肺線維症、肺癌などの肺疾患を診断する領域で大きな可能性を秘めた新しいモダリティである。DAX撮像の基本概念はタルボットラウ型インターフェロメーター、すなわち、X線照射線に3つの格子G0、G1、G2を加えることである。物体は、G0格子とG1格子との間、又はG1格子とG2格子との間の何れかに配置することができる。典型的には、G0及びG2は吸収体格子であり、G1は位相格子である。
【０００３】
マイクロメートルスケールでの屈折率の変化によって暗視野X線信号が発生する。肺画像のために、暗視野X線信号は主に、患者の肺の肺胞における空気−組織界面によって生成される。
【０００４】
ある種の病気では、肺の一部はもはや換気されなくなり、例えば換気障害を示す。臨床的には、特定の治療によって進行が遅くなったのか停止したのかを短時間フレームで監視し、治療を変更する必要があるかを早期に決定するために、患者の肺の換気を識別し、定量化することが望まれる。しかしながら、現在のところ、換気障害が存在するかを正確に決定する診断ツールは存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの問題に対処する必要がある。
【０００６】
暗視野X線画像を比較するための改良される計算装置、方法及び装置を有することは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態が従属請求項に組み込まれる。以下に説明する本発明の態様及び例は、暗視野X線撮像装置、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定する方法、ならびにコンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも適用されることに留意される。
【０００８】
第1の態様によれば、暗視野X線画像を比較するための計算装置が提供される。計算装置は、
【０００９】
呼気状態における患者の第1の暗視野X線信号を示す第1の暗視野X線画像を受信し、 
【００１０】
吸気状態における前記患者の第2の暗視野X線信号を示す第2の暗視野X線画像を受信し、 
【００１１】
前記呼気状態における肺の厚さを示す肺の厚さの値で前記第1の暗視野X線画像の前記第1の暗視野X線信号を正規化し、
【００１２】
前記吸気状態における肺の厚さを示す肺の厚さの値で前記第2の暗視野X線画像の前記第2の暗視野X線信号を正規化し、 
【００１３】
前記正規化される第1の暗視野X線信号と前記正規化される第2の暗視野X線信号とを比較し、比較結果を決定し、
【００１４】
前記比較結果に基づいて、換気障害のある前記患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定する、
ように構成される。
【００１５】
患者の肺からの暗視野X線信号は呼吸周期に伴って変化し、肺を通る経路長により正規化されることが分かった。具体的には呼気において、長さ当たりの信号はより強く、これは肺胞がより小さくなり、より多くの空気組織界面がX線に沿って存在するという事実によって説明することができる。患者の肺に換気障害のある領域が1つあれば、呼吸サイクル中の肺胞のサイズ変化は小さくなるか、完全になくなることさえある。
【００１６】
定義 
【００１７】
回折格子干渉計に物体が存在しない場合、相対回折格子位置の関数としての検出器画素に対する信号強度は、
2022500143.tif 000003
のようになる。ここで、I0はブランクスキャン強度であり、Vはブランクスキャン可視性であり、Φは縞パターンのブランクスキャン位相であり、pは格子の周期である。物体が挿入されると、この信号強度は、
2022500143.tif 000004
に変更される。 ここで、Tはx線透過であり、Dは暗視野信号であり、Φは物体によって導入される位相シフトである。
【００１８】
本開示全体を通して、暗視野X線信号は、暗視野信号の対数の同義語として使用されてもよいことを理解される。従って、正規化等のさらなる処理のために、暗視野X線信号と同様に対数暗視野X線信号を用いてもよい。さらに、暗視野X線システムは、従来のX線透過画像と暗視野X線画像とを同時に提供することに留意される。
【００１９】
したがって、呼気時の第1の暗視野X線画像を吸気時の第2の暗視野X線画像と比較することによって、計算デバイスは、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するように構成され得る。患者の肺が換気障害を患っていなければ、正規化される暗視野X線信号は呼気と吸気の間で異なる。しかし、患者の肺の1つの領域に換気障害がある場合、呼吸サイクル中に肺胞がそのまま拡張／締め付けられていないため、正規化される暗視野X線信号の差が生じないか、又は推定通りに生じない(暗視野X線信号の差が低すぎる)。
【００２０】
暗視野X線信号(又は対数暗視野X線信号)は、呼気時の肺の厚さ及び吸気時の肺の厚さによってそれぞれ正規化されることに留意される。したがって、組織を通って進行するX線の経路長は暗視野X線信号を生成する。肺の厚さは、国際公開第2018／114553号公報に記載されるように、肺を通る組織内経路長を決定することによって計算装置により決定されてもよく、これはまた、暗視野X線画像と同時に暗視野X線システムによって生成される透過画像を使用して実行されてもよい。
【００２１】
さらに、計算装置はさらなる処理又は計算のために、正規化される暗視野X線信号の対数をとることができる。これらの正規化される暗視野X線信号は、計算装置によって比較され、それによって比較結果が決定されることができる。この比較結果は、換気障害を有する1つの領域が存在するかを決定するために使用されてもよい。したがって、比較結果を閾値と比較することができ、比較結果がこの閾値から逸脱した場合、患者の肺の1領域の換気障害が存在する可能性がある。
【００２２】
代替的に又は追加的に、計算は、比較結果に基づいて患者の肺の1つの領域における換気障害の程度を決定するように構成されてもよい。したがって、計算装置は、患者の肺の換気障害を定量化することができる。
【００２３】
言い換えれば、正規化される第1及び第2の暗視野X線信号が互いに近すぎる場合、患者の肺のこの領域の換気が低すぎる可能性があり、正規化される第1及び第2の暗視野X線信号が互いに大きく逸脱する場合、患者の肺のこの領域の換気が高すぎる可能性があり、その両方が比較結果に基づいて計算装置によって決定され得る。さらに、計算装置は第1及び第2の暗視野X線信号の間で推定される信号変化を決定することができ、これを比較結果と比較することができる。期待される信号変化と比較結果との間の偏差は、患者の肺における換気障害の程度を決定するために使用され得る。
【００２４】
計算装置は患者の肺の第1及び第2の暗視野画像を、肺の異なるセクション、サブセクション、又は領域に分割することができ、これらのセクション、サブセクション、又は領域は、肺の異なるセクション、サブセクション、又は領域と相関されることができ、これらの各々について、計算装置は、換気障害が存在するかを決定することができることを理解される。したがって、計算装置は、比較結果を決定し、比較結果に基づいて、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するために、各セクション、サブセクション、又は領域について、正規化される第1及び第2の暗視野X線信号を別々に比較することができる。
【００２５】
患者の肺が過換気されるか、換気が高すぎるか、又は換気が不足しているか、換気が低すぎて、その両方が換気障害によって包含されることに留意される。
【００２６】
計算装置はプロセッサであってもよいし、演算ユニット又は回路であってもよい。さらに、計算装置は、計算中に使用されるデータ、例えば暗視野X線画像又は出力信号を記憶するためのメモリを含むことができる。
【００２７】
一実施形態によれば、計算デバイスは、比較結果に基づいて、患者の肺の少なくとも1つの領域が換気障害を示すかを識別するようにさらに構成される。このように、計算装置は、換気効果が存在するかを決定するだけでなく、患者の肺の換気障害を有する領域を識別することもできる。
【００２８】
別の実施形態によれば、計算装置は、正規化される第1及び第2の暗視野X線画像のレジストレーションを実行するように更に構成される。
【００２９】
換言すれば、計算装置は患者の肺の同じ領域が正規化される第1及び第2の暗視野X線信号の間で比較されるように、正規化される第1及び第2の暗視野X線画像を互いに対して位置合わせするように構成されてもよい。
【００３０】
一実施態様によれば、計算装置は、正規化される第1の暗視野X線信号及び正規化される第2の暗視野X線信号を平滑化するように構成される。計算装置は、好ましくはローパスフィルタを使用することによって平滑化を実行するように構成される。
【００３１】
換言すれば、正規化される第1及び第2の暗視野X線信号の比較を容易にするために、計算装置は、正規化される第1及び第2の暗視野X線信号を前処理して、正規化される第1及び第2の暗視野X線信号におけるノイズを減少させることができる。また、正規化される第1及び第2の暗視野X線信号を平滑化することにより比較結果の品質を向上させることができる。
【００３２】
一実施態様によれば、計算装置は、正規化される第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号とを正規化される第2の暗視野X線信号と比較するための正規化される第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号との比を計算するように構成される。計算装置はさらに、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するように構成され、計算される比率が1から第1の閾値未満だけ領域内で逸脱する場合、第1の閾値は、好ましくは5％である。しかしながら、第1の閾値は、2％又は10％であってもよいことが理解される。
【００３３】
換言すれば、比率が1に近いか、又は所定の範囲内、例えば0．95乃至1．05(上述の5％閾値の場合)である場合、正規化される第1及び第2の暗視野X線信号は同様である。したがって、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在する。正規化される第1及び第2の暗視野X線信号又は正規化される第2及び第1の暗視野X線信号の間の比の両方を計算することができ、正規化される第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号を比較するために使用することができることは理解されるべきである。
【００３４】
代わりに、又はさらに、計算デバイスは比較結果に基づいて患者の肺の換気に対応する値を決定するように構成され得、その結果、患者の肺の換気の程度(例えば、推定されるように20％以上又は15％以下の換気)が決定され得る。
【００３５】
一実施態様によれば、計算装置は、正規化される第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号とを正規化される第2の暗視野X線信号と比較するために正規化される第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号との差を計算するように構成される。計算装置は計算される差の数学的基準が所定の第2の閾値を超えるか、又は下回る場合に、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するようにさらに構成される。
【００３６】
言い換えれば、換気障害のある患者の肺の1つの領域が存在するかを決定するために比率を計算するだけでなく、その差、特にその差の数学的規範を第2の閾値と比較することもできる。差の規範が0に近ければ、患者の肺の1つの領域に換気障害が存在する可能性がある。差の基準がある値を超える場合、領域は過剰換気されてもよい。第2の閾値は、絶対閾値、相対閾値、又はパーセンテージ閾値とすることができる。
【００３７】
別の実施形態によれば、計算装置は、比較結果に基づいて、患者の肺の換気に対応する値を決定するように構成される。
【００３８】
言い換えれば、計算装置は患者の肺又は患者の肺の領域の換気状態を決定することができ、例えば、領域が過換気又は過少換気される場合である。さらに、計算装置は、これらの状態の程度を決定してもよい。さらに、換気障害は、平均換気値、従って、患者の肺の換気に対する期待値と比較され得ることに注意すべきである。
【００３９】
一実施形態によれば、計算装置は、呼気時の呼気体積Veと、呼気時の呼気体積Viとを決定するように構成される。肺容積は、呼気時及び吸気時のそれぞれのX線透過画像を使用することによって決定することができる。計算装置は、決定される肺容積Ve及びViを使用することによって、呼気時の正規化される第1の暗視野X線信号及び吸気時の正規化される第2の暗視野X線信号の推定される平均信号変化を決定するように更に構成される。計算装置は、決定される推定平均信号変化と、正規化される第1の暗視野X線信号及び正規化される第2の暗視野X線信号との比較とに基づいて、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するように構成される。
【００４０】
別の実施形態によれば、推定される平均信号変化は、
2022500143.tif 000005
から導出される。
【００４１】
(-ln De)／le 及び(-ln Di)／li は、呼気と吸気状態に対する正規化される暗視野X線信号(又は正規化される対数暗視野X線信号)であり、le 及びli は呼気と吸気状態の心拍数であり、Ve 及びVi は呼気と吸気状態の心拍数である。
【００４２】
一実施形態によれば、既定の第1又は第2の閾値は、呼気Viにおける呼気体積と呼気Veにおける呼気体積との間の比率Vi ／Veに基づいている。
【００４３】
一実施形態によれば、計算装置は比較結果を表す出力信号を表示ユニットに対して生成して、比較結果をグラフィカルに表示し、好ましくは、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するように構成される。
【００４４】
換言すれば、表示ユニットは比較結果を医師に提示するように、比較結果を表示するように構成されてもよい。また、表示ユニットは、比較結果を含む第1及び第2の暗視野X線画像を表示してもよい。
【００４５】
別の実施形態によれば、出力信号は、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域に対応するマークされる領域を含む。
【００４６】
言い換えれば、患者の肺の換気障害がある少なくとも1つの領域が表示ユニット上で強調され、ハイライトされることがある。患者の肺の領域の色が異なる場合や、フレームが患者の肺の特定領域の周囲に存在する場合がある。
【００４７】
第2の態様によれば、暗視野X線撮像装置が提供される。この暗視野X線撮像装置は、前述した計算装置と、後述する計算装置とを備えている。暗視野X線撮像装置は第1の暗視野X線画像及び第2の暗視野X線画像を生成し、前記画像を計算装置に提供するように構成される。
【００４８】
暗視野X線撮像装置は、X線源と、第1の回折格子と、第2の回折格子と、第3の回折格子と、X線検出器とを備えることができる。X線源は、X線を生成するように構成することができる。第1の回折格子はX線源と第2の回折格子との間に配置することができ、第2の回折格子は、第1の回折格子と第3の回折格子との間に配置することができる。第1の格子と第3の格子との間の領域の一部は、患者の肺などの物体を収容するための検査領域を形成することができる。X線検出器は、3つの回折格子によって透過されるX線の少なくとも一部を検出するように構成することができる。
【００４９】
代替的に又は追加的に、暗視野X線撮像装置は、呼気時及び吸気時にそれぞれ第1及び第2の暗視野X線画像を自動的に取得することができる。別の実施形態では、暗視野撮像装置が呼気時及び吸気時にそれぞれ第1及び第2の暗視野X線画像を取得するように手動でトリガすることができる。
【００５０】
第3の態様によれば、暗視野X線画像データを用いることによって、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定する方法が提供される。
前記方法は 、
a)呼気状態における患者の第1の暗視野X線信号を示す第1の暗視野X線画像を提供するステップと、 
b)吸気状態における前記患者の第2の暗視野X線信号を示す第2の暗視野X線画像を提供するステップと、 
c)計算装置によって、前記呼気状態における前記肺の厚さを示す肺の厚さ値を有する前記第1の暗視野X線画像の前記第1の暗視野X線信号を正規化するステップと、 
d)前記計算装置によって、前記吸気状態における前記肺の厚さを示す前記肺の厚さ値を有する前記第2の暗視野X線画像の前記第2の暗視野X線信号を正規化するステップと、 
e)前記計算装置によって、前記正規化される第1の暗視野X線信号を前記正規化される第2の暗視野X線信号と比較し、比較結果を決定するステップと、 
f)前記比較結果に基づいて、前記換気障害のある前記患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するステップと
有する。
【００５１】
代わりに、又は加えて、第1及び第2の暗視野X線信号の対数を正規化するステップが使用されてもよい。
【００５２】
一実施態様によれば、暗視野X線信号を比較するステップの前に、
【００５３】
正規化される第1の暗視野X線信号及び正規化される第2の暗視野X線信号を平滑化するステップであって、好ましくは、平滑化がローパスフィルタを使用することによって実行される、ステップ
から構成される。
【００５４】
暗視野X線信号の平滑化の前に、第1及び第2の暗視野X線画像のレジストレーションを行い、第1の暗視野X線画像を第2の暗視野X線画像と関連付けて位置合わせしてもよいことは留意される。
【００５５】
一実施形態によれば、比較するステップは、
【００５６】
正規化される第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号との比を計算するステップ
を含む。計算される比率が1に近い場合、例えば、1±5％の範囲の値をとる場合、換気障害のある患者の肺の少なくとも1つの領域が存在する。
【００５７】
代替的に又は追加的に、比較するステップは、 
【００５８】
正規化される第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号との間の差を計算し、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するためにこの計算される差を第2の閾値と比較するステップ
を有する。
【００５９】
別の態様によれば、コンピュータプログラム要素が処理ユニットによって実行される場合に、前述の方法ステップを実行するように適合される、前述のコンピュータプログラム要素制御デバイスが提供される。
【００６０】
別の態様によれば、前述したような記憶されるコンピュータ要素を有するコンピュータ可読媒体が提供される。
【００６１】
コンピュータプログラム要素は例えば、ソフトウェアプログラムであってもよいが、FPGA、PLD、又は任意の他の適切なデジタル手段であってもよい。
【００６２】
有利なことに、上記の態様の何れかによって提供される利点は、他の態様のすべてに等しく適用され、その逆も同様である。
【００６３】
上記の態様及び実施例は以下に記載される実施形態から明らかになり、それを参照して説明される。
【００６４】
以下、添付図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】暗視野X線画像を比較するための計算装置の一例の概略的なセットアップを示す図である。
【図２】暗視野X線撮像装置の概略構成を示す。
【図３】換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するための方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
図1は、暗視野X線画像を比較するための計算装置10の一例を示す。計算装置10は呼気時に第1の暗視野X線信号を記述する第1の暗視野X線画像11を受け取り、吸気時に第2の暗視野X線信号を記述する第2の暗視野X線画像12を受け取る。計算装置10は、受信した暗視野X線信号の各々を、対応する肺の厚さで正規化することができる。また、計算装置10はさらなる処理のために、正規化時の第1及び第2の暗視野X線信号の対数をとってもよい。正規化後、計算装置10は、第1の暗視野X線画像11と第2の暗視野X線画像12とをレジストレーションして、これらの画像を互いに位置合わせすることができる。さらに、計算装置10は、第1及び第2の暗視野X線信号をローパスフィルタにより平滑化して、結果を改善するために第1及び第2の暗視野X線信号のノイズを低減することができる。計算装置10は例えば、第1及び第2の暗視野X線信号間の比又は差を計算することによって、正規化され、レジストレーションされ、平滑化される第1及び第2の暗視野X線信号を比較することができる。正規化される第1及び第2の暗視野X線信号間の比並びに正規化される第2及び第1の暗視野X線信号間の比が計算され得ることは留意される。この比較により、比較結果13が得られる。比較結果13に基づいて、計算装置10は、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域又は区域が存在するかを決定することができる。したがって、計算装置10は、比較結果13を第1の閾値又は第2の閾値と比較して、換気障害を有する患者の肺の1つの領域が存在するかを決定することができる。換気障害を有する患者の肺の1つの領域が存在する場合、計算デバイス10は、この領域を識別するようにさらに構成されてもよい。一実施形態では、比較結果13又は換気障害を有する患者の肺の識別される領域がディスプレイユニット上に表示される。さらに、換気障害を有する患者の肺の識別される領域を、表示ユニット上でマークし、強調し、又はハイライトすることができる。
【００６７】
別の実施形態では、計算装置10がさらに受信される第1及び第2の送信X線画像11、12に基づいて、呼気Ve時及び呼気Vi時の呼気体積を決定するように構成してもよい。さらに、計算装置10は、決定される肺容積Ve及びViに基づいて、呼気時及び吸気時の正規化される第1及び第2の暗視野X線信号の推定平均信号変化をそれぞれ決定するように構成されてもよい。比較結果が、決定される推定平均信号変化から著しく逸脱する場合、換気障害を有する患者の肺の1つの領域が計算装置10によって識別されてもよい。推定平均信号変化は、
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から導出され得る。
【００６８】
さらに別の実施形態では、第1及び第2の閾値がそれぞれ、呼気時及び呼気時の決定される呼気体積の比率Vi ／Veに基づいてもよい。
【００６９】
図2は、図1に係る計算装置10を備える暗視野X線撮像装置1を示す。暗視野X線撮像装置1は、X線源20と、第1の回折格子30と、第2の回折格子40と、第3の回折格子50と、X線検出器60とを更に備える。X線源20は、X線を生成するように構成される。第1の回折格子30は、X線源20と第2の回折格子40との間に位置している。第2の格子40は、第1の格子30と第3の格子50との間に位置している。第3の格子50は、第2の格子40とX線検出器60との間に位置している。第1の格子30と第3の格子50との間の領域の少なくとも一部は、患者の肺などの対象物を収容するための検査領域を形成する。X線検出器60は、3つの回折格子30、40、50によって透過されるX線の少なくとも一部を検出するように構成される。また、X線検出器60は、呼気時の第1の暗視野X線画像11と吸気時の第2の暗視野X線画像12とが生成されることに基づいて、X線ビームを検出するように構成されていてもよい。さらに、検出されるX線検出器60のX線ビームに基づいて、肺の厚さ及び肺の容積を決定するための透過画像が生成されてもよい。第1及び第2の暗視野及び透過X線画像は計算装置10によって受信され、この計算装置は以下に説明する方法を実行する。また、暗視野X線撮像装置1は表示ユニット70を備えていてもよく、これは計算装置10の比較結果13を表示するように構成されていてもよい。さらに、計算装置10は、暗視野X線撮像装置1を自動的にトリガして、第1及び第2の暗視野X線画像11、12を生成することができる。
【００７０】
図3は、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するための方法を示す。この方法は、
【００７１】
ステップa)とも呼ばれる提供ステップS1において、呼気状態にある患者の第1の暗視野X線信号を記述する第1の暗視野X線画像を提供するステップと、
【００７２】
ステップb)とも呼ばれる提供ステップS2において、吸気状態における患者の第2の暗視野X線信号を記述する第2の暗視野X線画像を提供するステップと、 
【００７３】
ステップc)とも呼ばれる正規化ステップS3において、計算装置によって、第1の暗視野X線画像の第1の暗視野X線信号を、呼気状態における肺の厚さを表す肺の厚さ値で正規化するステップと、 
【００７４】
ステップd)とも呼ばれる正規化ステップS4において、計算装置によって、第2の暗視野X線画像の第2の暗視野X線信号を、吸気状態における肺の厚さを表す肺の厚さ値で正規化するステップであって、正規化ステップS3及びS4は、第1及び第2の暗視野X線信号の対数をとることができる、ステップと、 
【００７５】
平滑化ステップS5において、正規化される第1の暗視野X線信号及び正規化される第2の暗視野X線信号を平滑化し、好ましくは、ローパスフィルタを用いることによって平滑化が行われる、ステップと、
【００７６】
ステップe)とも呼ばれる比較ステップS6において、計算装置によって、正規化される第1の暗視野X線信号を正規化される第2の暗視野X線信号と比較し、比較結果を決定するステップであって、 比較ステップS6は、
【００７７】
正規化される第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号との間の比を計算するステップであて、計算される比率が1に近い場合、例えば、1±5％の範囲の値をとる場合、換気障害のある患者の肺の少なくとも1つの領域が存在する、ステップ、又は
【００７８】
第1の暗視野X線信号と正規化される第2の暗視野X線信号との間の差を計算するステップであって、計算される差の絶対値が第2の閾値を下回る場合、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在する、ステップと、
【００７９】
ステップfとも呼ばれる決定ステップS7において、比較結果に基づいて、換気障害を有する患者の肺の少なくとも1つの領域が存在するかを決定するステップと
を有する。
【００８０】
別の例示的な実施形態では、適切なシステム又はデバイス上で、前述の実施形態のうちの1つによる方法の方法ステップを実行するように構成されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。
【００８１】
したがって、コンピュータプログラム要素は、実施形態の一部であってもよいコンピュータユニットに格納されてもよい。この計算ユニットは、上述の方法のステップの実行を実行又は誘導するように構成されてもよい。さらに、それは、上述のデバイス及び／又はシステムの構成要素を動作させるように構成されてもよい。計算ユニットは自動的に動作するように、及び／又はユーザの順序を実行するように構成することができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリにロードすることができる。したがって、データプロセッサは、前述の実施形態のうちの1つによる方法を実行するように装備されてもよい。
【００８２】
本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートの手段によって現存するプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方を包含する。
【００８３】
さらに、コンピュータプログラム要素は、上述のプロシージャの例示的な実施形態の手順を満たすために必要なすべてのステップを提供することができる。
【００８４】
本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、CDーROM、USBスティックなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体はその上に格納されるコンピュータプログラム要素を有し、そのコンピュータプログラム要素は、前述のセクションによって説明される。コンピュータプログラムは他のハードウェアと一緒に又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶及び／又は配布することができるが、インターネット又は他の有線もしくは無線電気通信システムなどを介して他の形態で配布することもできる。
【００８５】
しかしながら、コンピュータプログラムはワールドワイドウェブのようなネットワーク上で提示することもでき、そのようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードすることもできる。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ダウンロードに利用可能なコンピュータプログラム要素を作成するための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の前述の実施形態のうちの1つによる方法を実行するように構成される。
【００８６】
本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されることに留意される。特に、いくつかの実施形態は方法タイプの特許請求の範囲を参照して説明され、他の実施形態は装置タイプの特許請求の範囲を参照して説明される。しかしながら、当業者は上記及び以下の説明から、別段の通知がない限り、1つのタイプの被験者に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる被験者に関する特徴間の任意の組合せも、本願で開示されると考えられることを理解するのであろう。しかしながら、全ての特徴を組み合わせて、特徴の単純な合計よりも多い相乗効果を提供することができる。
【００８７】
本発明は図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されてきたが、そのような図示及び説明は例示的又は例示的であり、限定的ではないと考えられるべきである。本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示される実施形態に対する他の変形は図面、開示、及び従属請求項の研究から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され、達成されることができる。
【００８８】
特許請求の範囲において、単語「有する」は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲において再引用されるいくつかの項目の機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項において再引用されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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