(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査ベイと、
走査される被検体を前記走査ベイの内部で第一の方向に沿って前後に移動させるように構成されている可動式テーブルと、
前記被検体に向かってＸ線ビームとしてＸ線を投射するように構成されているＸ線投射源と、
減弱性材料で形成されている一対のカム・フィルタであって、該カム・フィルタが回転することに伴って、該カム・フィルタの異なる部分を前記Ｘ線ビームの経路に配置して、前記Ｘ線ビームのフィルタ補正を変化させる一対のカム・フィルタと、
前記一対のカム・フィルタの回転を制御するフィルタ制御器と、
前記被検体の関心領域を決定し、該関心領域の外部でのＸ線照射を制限するように前記一対のカム・フィルタを配置するようにプログラムされているコンピュータとを備えた放射線写真イメージング・システム。
【請求項２】
前記コンピュータは、前記被検体の前記減弱パターンの関数として前記第一の方向に前記フィルタを並進させるようにさらにプログラムされている請求項１に記載のイメージング・システム。
【請求項３】
前記Ｘ線投射源と、前記一対のカム・フィルタと、前記Ｘ線投射源に対向する側に設けられている検出器とを備え、前記第一の方向に平行なｚ軸を中心に回転するガントリを備え、
前記一対のカム・フィルタは前記ｚ軸に垂直な方向に配向している請求項１又は２に記載のイメージング・システム。
【請求項４】
前記コンピュータは、前記Ｘ線ビームの幅を狭くするように前記一対のフィルタの間の間隔を減少させ、また前記Ｘ線ビームの幅を広げるように前記一対のフィルタの間の前記間隔を増大させるようにさらにプログラムされている請求項１乃至３のいずれかに記載のイメージング・システム。
【請求項５】
前記コンピュータは、ガントリ回転の関数として前記フィルタを移動させるようにさらにプログラムされている請求項４に記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項６】
前記一対のカム・フィルタの各々は異なる区画を有しており、各々の区画が異なるフィルタ補正力を有している請求項１乃至５のいずれかに記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項７】
前記コンピュータは、前記一対のカム・フィルタの一方を前記Ｘ線ビームの中心から離隔するように移動させ、他方のフィルタを前記Ｘ線ビームの中心に接近するように移動させることにより、ビーム・プロファイルを中心からずらすようにさらにプログラムされている請求項１乃至６のいずれかに記載の計算機式断層写真法システム。
【請求項８】
前記一対のカム・フィルタの回転軸は前記第一の方向に平行であり、
前記一対のカム・フィルタの回転軸を結ぶ線がＸ線ビームの経路に対し垂直に配置されている請求項１乃至７のいずれかに記載のイメージング・システム。
【請求項９】
前記コンピュータと接続し、操作者から指令及び走査用パラメータを受け取るキーボードを有するコンソールと、
前記関心領域のＸ線画像を表示する表示装置とを更に備えている請求項１乃至８のいずれかに記載のイメージング・システム。
【請求項１０】
各々のカム・フィルタは楕円形を有している請求項１乃至９のいずれかに記載のイメージング・システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、放射線写真撮像時に被検体に向かって放出される放射線を動的にフィルタ補正する方法及び装置に関する。
【０００２】
典型的には、放射線写真撮像イメージング・システムでは、Ｘ線源が患者又は手荷物等の被検体又は物体に向かってＸ線を放出する。以下では、「被検体」又は「物体」という用語は撮像が可能な任意の物体を記述するために互換的に用いられるものとする。ビームは被検体によって減弱された後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受光される減弱後のビーム放射線の強度は典型的には、Ｘ線の減弱量に依存している。検出器アレイ内の各々の検出器素子が、各々の検出器素子によって受光された減弱後のビームを示す別個の電気信号を発生する。電気信号は解析のためにデータ処理システムへ送信されて、これにより最終的には画像が形成される。
【０００３】
計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、ガントリを巡って撮像平面内で被検体の周りを回転する。Ｘ線源は典型的にはＸ線管を含んでおり、Ｘ線管は焦点においてＸ線をビームとして放出する。Ｘ線検出器は典型的には、検出器で受光されるＸ線ビームをコリメートするコリメータと、コリメータに隣接して設けられておりＸ線を光エネルギへ変換するシンチレータと、隣接して設けられているシンチレータから光エネルギを受け取ってここから電気信号を発生するフォトダイオードとを含んでいる。典型的には、シンチレータ・アレイ内の各々のシンチレータがＸ線を光エネルギへ変換する。各々のフォトダイオードはこの光エネルギを検出して対応する電気信号を発生する。次いで、フォトダイオードの出力は画像再構成のためにデータ処理システムへ送信される。
【特許文献１】
米国特許第６３０７９１８号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
撮像セッション時に患者に向かって投射される放射線量を減少させる必要性が高まっている。一般に、「ボウタイ（bowtie）」フィルタを用いてＸ線ビームの強度プロファイルを整形することにより大幅な線量減少を達成し得ることは周知である。ボウタイ・フィルタを用いると表面線量減少は５０％にも達し得る。また、一般に、患者の異なる解剖学的領域によって形状の異なるボウタイ・フィルタを用いて放射線量を減少させると有利であることも公知である。例えば、患者の頭部又は小領域の走査には、広範囲の身体走査セッション時に用いられるフィルタとは異なる形状のボウタイ・フィルタが必要であろう。従って、各々の患者に最もよく適合させるために利用可能な多数のボウタイ・フィルタ形状をイメージング・システムに備え付けることが望ましい。しかしながら、多数の患者の走査時に見受けられる特異性に適応するだけの十分な数のボウタイ・フィルタをイメージング・システムに備え付けることは、各々の個別の患者を考慮に入れていない点で問題である。加えて、多数のボウタイ・フィルタを備えたイメージング・システムを製造することにより、イメージング・システムの全体的な製造経費が増大する。
【０００５】
従って、撮像データ取得時に被検体に向かって放出される放射線を単一のフィルタによって動的にフィルタ補正する装置及び方法を設計できると望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の短所を克服する方法及び装置であって、データ取得のために被検体に向かって投射される放射線を動的にフィルタ補正する方法及び装置に関するものである。
【０００７】
本発明は、ＣＴイメージング・システム又はＸ線イメージング・システムに同等に用いられるフィルタ補正装置を含んでいる。このフィルタ補正装置は、撮像セッションの前に又は最中にその形状を変化させ得るように設計されている。フィルタ補正装置の形状は、被検体の減弱パターンを反映するように調節変形する（modulate）ことができ、これにより、被検体への放射線照射量を最適化する。さらに、互いに対して直交するように配向されている対向する二つのフィルタを具現化することにより、ｘ軸及びｚ軸に沿ってＸ線減弱を制御してＸ線強度を整形することができる。幾つかのフィルタ補正装置が思量される。
【０００８】
本発明の一側面では、診断撮像の方法が、走査される被検体を走査ベイ（bay）に配置する工程と、被検体に向かってビーム経路に沿って放射線ビームを投射する工程とを備えている。この方法はさらに、一定の減弱プロファイルを有するフィルタをビーム経路に配置する工程を含んでいる。次いで、フィルタの減弱プロファイルを調節変形して所望の減弱プロファイルを画定する。この方法はさらに、被検体の診断データを取得する工程と、診断データから被検体の画像を再構成する工程とを含んでいる。
【０００９】
本発明のもう一つの側面では、被検体の診断データを取得する方法が、走査される被検体の診断データを取得するにあたって減弱パターンを決定する工程と、第一のフィルタを所望の減弱プロファイルに予め設定する工程とを備えている。この方法はさらに、被検体に向かって高周波電磁エネルギを投射して被検体の診断データを取得する工程を含んでいる。高周波電磁エネルギの投射中に、一定の減弱プロファイルを有する第二のフィルタを並進させて、第一のフィルタの減弱プロファイル及び第二のフィルタの減弱プロファイルが被検体の減弱パターンの関数となるようにする。
【００１０】
本発明のさらにもう一つの側面では、診断撮像の方法が、走査される被検体を走査ベイのテーブルに配置する工程と、被検体に向かって高周波電磁エネルギを投射する工程とを含んでいる。この方法はさらに、１以上のフィルタで高周波電磁エネルギを動的にフィルタ補正する工程と、被検体の撮像データを取得する工程とを含んでいる。次いで、撮像データから被検体の一組の画像を再構成する。被検体を走査ベイから取り除き、被検体及びテーブルが存在しない状態で検出器に向かって高周波電磁エネルギを再び投射して、１以上のフィルタで動的にフィルタ補正する。この方法はさらに、１以上のフィルタに帰属可能な走査データを取得する工程と、被検体のアーティファクトの存在しない画像を再構成するのに用いるために１以上のフィルタに帰属可能な一組の較正データを生成する工程とを含んでいる。
【００１１】
本発明のさらにもう一つの側面では、放射線放出システムが、走査される被検体を放射線経路に配置するように構成されている走査ベイと、被検体に向かって放射線を投射するように構成されている放射線投射源とを備えている。このシステムはさらに、可変減弱プロファイルを有する放射線フィルタを含んでいる。また、コンピュータが設けられており、被検体の減弱パターンを決定して、被検体の減弱パターンの関数として放射線フィルタの可変減弱プロファイルを調節変形するようにプログラムされている。
【００１２】
本発明のさらにもう一つの側面では、放射線放出イメージング・システムを提供する。このイメージング・システムは、走査ベイと、走査される被検体を走査ベイの内部で第一の方向に沿って前後に移動させるように構成されている可動式テーブルとを含んでいる。このシステムはさらに、被検体に向かってＸ線を投射するように構成されているＸ線投射源を含んでいる。第一の減弱器が設けられており、Ｘ線を第一の軸に沿って減弱させるように構成されている。また、第二の減弱器が設けられており、Ｘ線を第二の軸に沿って減弱させるように構成されている。第一の減弱器及び第二の減弱器の両方が第一の方向に並進可能である。イメージング・システムはさらに、所望の減弱プロファイルを有するように第一の減弱器を較正し、所望の減弱プロファイルを有するように第二の減弱器を較正するようにプログラムされているコンピュータを含んでいる。コンピュータはさらに、第一の方向に沿って被検体を移動させると同時に第一の方向に第一の減弱器及び第二の減弱器の少なくとも一方を並進させるようにプログラムされている。
【００１３】
本発明のさらにもう一つの側面では、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供し、この記憶媒体は一組の命令を表わすコンピュータ・プログラムを記憶しており、この一組の命令はコンピュータによって実行されたときに、走査される被検体を走査位置まで移動させることをコンピュータに行なわせる。一組の命令はさらに、被検体の減弱パターンを決定し、被検体に向かって投射されるＸ線をフィルタ補正するように構成されているフィルタの減弱プロファイルを操作することをコンピュータに行なわせる。コンピュータはまた、被検体の撮像データを取得して、ここから１以上の画像を再構成するように命令を受ける。
【００１４】
本発明のさらにもう一つの側面では、走査される被検体に向かって投射される放射線をフィルタ補正するフィルタ補正装置を提供する。フィルタ補正装置は複数の中空筒を有する本体を含んでおり、複数の中空筒は、平行に配列され、減弱性流体を収容及び排出して被検体の減弱パターンの関数として減弱プロファイルを画定するように構成されている。
【００１５】
本発明のさらにもう一つの側面では、走査される被検体に向かって投射される放射線をフィルタ補正するフィルタ補正装置が、複数の減弱棒を有し得るように構成されている本体を含んでいる。減弱棒の各々は、被検体の減弱パターンの関数として減弱プロファイルが画定されるように本体内に配置可能となっている。
【００１６】
本発明のさらにもう一つの側面では、走査される被検体に向かって投射される放射線をフィルタ補正するフィルタ補正装置が、減弱性流体を収容している可撓性ブラダ（bladder、袋状体）を備えている。可撓性ブラダは、被検体の減弱パターンの関数として減弱プロファイルが画定されるように減弱性流体を調節変形すべく操作されるものとして構成されている。
【００１７】
本発明のさらにもう一つの側面では、放射線写真イメージング・システム用の可変減弱を有する被検体前置型（pre-subject）フィルタを提供する。フィルタは、第一の減弱プロファイルを有する第一の端部と、第二の減弱プロファイルを有する第二の端部とを含んでいる。第二の減弱プロファイルは第一の減弱プロファイルよりも大きい。被検体前置型フィルタは、第一の端部から第二の端部へ減弱プロファイルが連続的に変化するように外形を画定されている。
【００１８】
本発明のさらにもう一つの側面では、ＣＴシステムが、走査ベイを画定する開口を有する回転式ガントリを含んでいる。このシステムはまた、走査される被検体を走査ベイ内で第一の軸に沿って並進させるように構成されている可動式テーブルを含んでいる。また、被検体に向かってＸ線を投射するように構成されているＸ線投射源が設けられている。システムはさらに、被検体に向かって投射されるＸ線をフィルタ補正するように構成されている被検体前置型フィルタを含んでおり、このときフィルタは、ｚ軸位置の関数として形状が変化する整形された断面を有している。このシステムはまた、被検体の減弱パターンを決定し、被検体の減弱パターンに関連して第一の軸に沿ってフィルタを並進させるようにプログラムされているコンピュータを含んでいる。次いで、コンピュータは被検体の撮像データを取得するようにプログラムされている。
【００１９】
本発明のさらにもう一つの側面では、診断撮像の方法が、走査される被検体を走査ベイに配置する工程と、被検体に向かってビーム経路に沿って放射線ビームを投射する工程とを備えている。この方法はまた、可変減弱を有するフィルタをビーム経路に配置する工程と、被検体の感受性解剖学的領域への放射線照射を減少させるように１以上の方向にフィルタを並進させる工程とを含んでいる。この方法はさらに、被検体の撮像データを取得する工程と、撮像データから被検体の画像を再構成する工程とを含んでいる。
【００２０】
本発明のさらにもう一つの側面では、放射線写真イメージング・システムを提供し、放射線写真イメージング・システムは走査ベイを含んでおり、走査ベイは、走査される被検体を走査ベイの内部で第一の方向に沿って前後に移動させるように構成されている可動式テーブルを備えている。イメージング・システムはさらに、被検体に向かってＸ線ビームとしてＸ線を投射するように構成されているＸ線投射源を含んでいる。また、減弱性物質で形成されている一対のカム・フィルタが設けられており、被検体の関心領域を決定し、関心領域の外部の患者区域へのＸ線照射を制限すべく一対のカム・フィルタを配置するようにプログラムされているコンピュータによって制御される。
【００２１】
本発明のさらにもう一つの側面では、放射線放出イメージング・システムと共に用いられるカム・フィルタ・アセンブリを提供する。カム・フィルタ・アセンブリは一対のカム・フィルタを含んでおり、減弱性がカム・フィルタの厚みと共に変化する。一対のカム・フィルタはまた、被検体に向かって投射される放射線ビームを、被検体の関心領域の外部の患者区域への放射線照射を制限すべく操作するように連携して動作するものとして構成されている。
【００２２】
本発明の様々な他の特徴、目的及び利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明らかとなろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図面は、本発明を実施するのに現状で思量されている一つの好適実施形態を示している。
【００２４】
図１〜図２に示すＣＴシステム及び図３〜図４に示すＸ線システム等の放射線写真イメージング・システムに関連して本発明を説明する。但し、当業者であれば、本発明が他の放射線写真イメージング・システムでの利用にも同等に適用可能であることが理解されよう。さらに、本発明は、Ｘ線の放出及び検出に関連して説明される。しかしながら、当業者は、本発明が他の高周波電磁エネルギの放出及び検出にも同等に適用可能であることをさらに理解されよう。
【００２５】
図１及び図２には、「第３世代」ＣＴイメージング・システム１０がガントリ１２を含むものとして示されている。但し、本発明は他のＣＴシステムにも適用可能である。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をフィルタ１５を介してガントリ１２の対向する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２０によって形成されており、検出器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２０は、入射Ｘ線ビームの強度を表わし、従って患者２２を透過した減弱後の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一回の走査の間に、ガントリ１２、及びガントリ１２に装着されている構成部品が回転中心２４の周りを回転する。
【００２６】
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によって制御されている。制御機構２６はＸ線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とフィルタ制御器３３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し、フィルタ制御器３３はフィルタ１５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れら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。
【００２７】
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、モータ式テーブル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及びガントリ１２を配置する。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。
【００２８】
図３〜図４には、本発明を組み入れたＸ線システム５０が示されている。Ｘ線システムは油ポンプ５２と、陽極側端部５４と、陰極側端部５６とを含んでいる。中央筐体５８が設けられており、陽極側端部５４と陰極側端部５６との間に配置されている。中央筐体５８には、Ｘ線発生装置又はＸ線管６０が収容されている。流体室６２が設けられており、鉛で内張を施した外被６４内に収容されている。流体室６２は典型的には、Ｘ線発生装置６０内の熱を放散するのに用いられる冷却材６６で充填されている。冷却材６６は典型的には、絶縁油（dielectric oil）であるが、空気を含む他の冷却材を具現化してもよい。油ポンプ５２はＸ線システム５０の全体に冷却材を循環させて、Ｘ線発生装置６０を冷却すると共に、真空容器６８内部に生ずる高電荷から外被６４を絶縁する。冷却材を適当な温度まで冷却させるために、放熱器７０が設けられており、中央筐体５８の片側に配置されている。加えて、放熱器７０の近くにファン７２、７４を装着して、絶縁油が放熱器７０を循環しているときに放熱器７０に冷却気流を供給してもよい。電気的接続は、Ｘ線システム５０を通して電子７９が流れることを可能にする陽極ソケット７６及び陰極ソケット７８で提供される。
【００２９】
外被６４は典型的には、鉛で内張を施したアルミニウム系材料で形成されて、迷走Ｘ線放出を防止する。また、外被６４の内部で真空容器６８に隣接して固定子８０が設けられている。窓８２が設けられており、システム５０の内部で生じたＸ線放出がシステムから出て、診断撮像の患者等の物体に向かって投射されることを可能にしている。典型的には、窓８２は外被６４に形成されている。外被６４は、発生したＸ線８４の殆どが、窓８２を通過する以外での放出を遮られるように設計されている。
【００３０】
ここで、図５〜図９を参照して幾つかのフィルタの実施形態について説明する。尚、所載の実施形態の各々は、図１〜図２に示すフィルタ１５と同様のＣＴイメージング・システムの患者前置型ボウタイ・フィルタ、又は図３〜図４に示すものと同様のＸ線システム用の患者前置型フィルタ８６として具現化されていてよい。具体的には、幾つかのフィルタ実施形態が説明されるが、フィルタの各々が、撮像セッションの具体的な撮像要件に特定的な所望の減弱プロファイルを画定するように調節され又は「変形（morph）」され得るものとする。例えば、特定の器官への放射線照射を、他の特定の関心領域に対する放射線照射を代償にしたり劣化させたりせずに減少させるようにフィルタの減弱プロファイルを調節変形することができる。結果として、放射線照射に感受性のある関心器官若しくは関心領域、又は撮像セッションの被検体ではない関心器官若しくは関心領域が放射線照射に不必要に晒されなくなる。加えて、フィルタの減弱プロファイルを視角の関数として調節変形してもよい。例えば、フィルタの減弱プロファイルを、上方ビュー・データ取得位置については相対的に広い関心領域の放射線をフィルタ補正するように操作し、同様に、側面ビュー・データ取得位置については相対的に狭いプロファイルを有するように操作することができる。また、フィルタの減弱プロファイルを撮像軸に沿ったフィルタ位置の関数として調節変形させてもよい。例えば、フィルタの減弱プロファイルを被検体の並進中に動的に操作してもよいし、且つ／又は関心領域同士の間に配置されている線量回避領域又は線量低減領域での放射線照射を減少させるようにフィルタ補正してもよい。「線量回避」及び「線量低減」とは、撮像セッション時の放射線照射を減少させることが望ましい所定の器官又は解剖学的領域を指す。これらの区域については放射線の完全な遮断が望ましいが、これらの領域に対する放射線照射を排除するのではないが減少させることも許容可能である。従って、被検体の所定の解剖学的領域への放射線照射を排除しないまでも減少させる減弱プロファイルを開発することは望ましいが、但しこれらの「回避」又は「低減」領域ではＳＮＲが代償になる場合もある。
【００３１】
ここで、図５には、本発明の一実施形態が示されている。この実施形態では、フィルタ１００が、複数の中空筒１０４によって画定されている本体１０２を含んでいる。中空筒１０４は、造影剤等の減弱性流体を収容するように構成されている。図示のように、選択された数の中空筒が減弱性流体で満たされて減弱プロファイルを画定している。中空筒に満たされた減弱性流体によって画定されるこの減弱プロファイルは一例に過ぎない。すなわち、任意の数の中空筒を減弱性流体で満たして所望の減弱プロファイルを画定してよい。減弱性流体は貯蔵槽（図示されていない）に貯蔵されており、コンピュータ又は制御機構が、撮像セッション又は撮像セッションの一瞬間に必要とされる所望の減弱プロファイルを画定するように筒を満たす。すなわち、撮像セッションの必要に応じて、撮像セッションの全体にわたって動的に筒を満たしまた筒から排出してデータ取得時の減弱プロファイルを変化させることができる。筒から減弱性流体を除去する又は排出する手法は、チェンバに加圧気体を作用させる弁（図示されていない）のコンピュータ制御式システム等を含めて幾つかのものが思量される。代替的には、中空筒の代わりに一連のハニカム型空洞を同等に具現化してもよい。
【００３２】
図６には、本発明によるフィルタのもう一つの実施形態が示されている。この実施形態では、フィルタ１０６が、多数の減衰棒１１０によって画定されている本体１０８を含んでいる。フィルタ１０６の動作は図５のフィルタ１００の動作と同様である。フィルタ１０６の場合には、各々の減衰棒１１０が本体内に配置されて、複数の減衰棒が全体として所望の減弱プロファイルを画定するようにしている。フィルタ１０６を用いて幾つかの方法で放射線をフィルタ補正することができる。第一に、減衰棒を取り除いた後の複数の減衰棒１１０の部分をＸ線ビーム経路に配置してもよいし、或いは逆に、配設される減衰棒１１０を残りの減衰棒から取り出してＸ線ビーム経路内まで摺動させてもよい。所望の減弱プロファイルを画定するように減衰棒を再配置するために制御部及び／又はコンピュータをプログラムすることができる。
【００３３】
図７には、フィルタ補正装置１１２のもう一つの好適実施形態が、上板１１６と下板又は底部１１７との間に配置されている減弱性流体を収容した可撓性ブラダ１１４を含んでいる。ブラダ１１４は、所望の減弱プロファイルを画定するために内部に収容されている減弱性流体を調節変形する又は操作することができるように十分な可撓性を有するものとする。ブラダ１１４は、減弱性の液体、ゼラチン又はビーズ等を含んでいてよい。上板１１６は、加えられた力に応じて可撓性ブラダ１１４の形状を変化させるプラスチック等の可撓性のあるＸ線透明な材質で作製される。一実施形態では、上板は、一定数の可動棒１１８の１以上によって加えられる力に応答する。可動棒１１８は上板を歪ませて、可撓性ブラダが同様に歪むようにコンピュータによって制御される。底板１１７は可撓性ブラダを支持しており、中実のＸ線透明な材質で作製される。代替的には、底板１１７はＸ線スペクトル濾波材料を含むように作製されていてもよい。尚、可撓性ブラダ１１４、上板１１６及び底板１１７はそれぞれ、Ｘ線がブラダ又は各板ではなく減弱性流体によって主として減弱させられるようにＸ線透明な材質で作製される。
【００３４】
図８には、本発明によるフィルタ補正装置のもう一つの実施形態が示されている。この実施形態では、フィルタ１２０は、第一のブラダ１２２と第二のブラダ１２４とを含んでいる。各々のブラダ１２２及び１２４は、減弱性の液体、ゼラチン又はビーズ等の減弱性流体を収容するように設計されている。フィルタ１２０はさらに、ブラダ１２２とブラダ１２４との間に配設されている中板１２６を含んでいる。フィルタ１２０はさらに、上板１２８と下板１３０とを含んでいる。各々の板１２８及び１３０は、平行に整列した複数の溝１３２及び１３４で形成されている。各々の板１２８及び１３０のそれぞれの溝１３２及び１３４は、ブラダ１２２及び１２４に加えられる力を付与し又は開放する。すなわち、板１２８の各々の溝１３２は板１２６に関して垂直に移動して、ブラダ１２２内に収容されている減弱性流体が所望の減弱プロファイルを画定するようにブラダ１２２に所望の力を付与する。板１３０の溝１３４は、ブラダ１２４について所望の減弱プロファイルを画定するように同様の態様で動作する。例えば、溝１３２をステップ・アクチュエータのようなコンピュータ制御式機構によって移動させて、ｘ軸に沿って減弱プロファイルを画定するようにブラダ１２２に力を付与する一方、板１３４の溝１３０はもう一組のステップ・アクチュエータに応答してｚ軸に沿って減弱プロファイルを画定するようにすることができる。集合的に、溝１３２及び溝１３４は、被検体の二軸の減弱パターンを反映した所望の減弱プロファイルを協働的に画定する。被検体の減弱パターンは、被検体のスカウト走査から決定してよい。加えて、フィルタ１２０は、ブラダ１２２及び１２４の一方のみ、並びに板１２８〜１３０の一方の溝１３２及び１３４のみで具現化されてもよい。この代替的な単一ブラダの実施形態では、減弱プロファイルは一つの軸に沿ってのみ画定される。さらに、もう一つの実施形態によれば、板１２８及び１３０を用いずに可撓性ブラダ１２２及び１２４をステップ・アクチュエータ（図示されていない）によって直接操作してもよい。
【００３５】
図９には、本発明のもう一つの側面による第一の方向に並進している際のフィルタ補正装置の図が示されている。この実施形態では、フィルタ補正装置１３６は、ｘ軸フィルタ１３８とｚ軸フィルタ１４０とを含んでいる。フィルタ補正装置１３６は、Ｘ線源１４６によって被検体１４４に向かって投射されるＸ線ビーム１４２をフィルタ補正するように設計される。フィルタ１３８及び１４０は、図５〜図８に関して説明した動的フィルタの任意のものを含んでいてよい。従って、フィルタ１３８の減弱プロファイル及びフィルタ１４０の減弱プロファイルはＸ線投射の瞬間に画定される。好ましくは、減弱プロファイルは、スカウト走査から決定された被検体１４４の減弱パターンに基づいて撮像セッションの前に画定されるが、代替的には、Ｘ線投射中に減弱プロファイルを画定してもよいし、或いは患者の個体群統計情報のデータベースから減弱プロファイルを画定してもよい。図９に示すようにフィルタ１３８の減弱プロファイルが設定されており、同様にフィルタ１４０の減弱プロファイルも設定されている。集合的に、これらの減弱プロファイルはｘ軸及びｚ軸の両方で被検体１４４の減弱パターンを反映する。動作時には、被検体１４４が可動式テーブルによって第一の方向に並進させられるのに伴って、フィルタ１３８もまた第一の方向に同期して並進する。結果として、フィルタ１３８及びフィルタ１４０の集合的な減弱プロファイルは、ｚ軸に沿った第一の方向への患者の並進中にも被検体１４４の減弱パターンを反映する。このようにして、患者の様々な解剖学的領域に投与される線量を最適化して、患者への放射線の過剰照射を解消することができる。図９はｚ軸フィルタ１４０の並進を示しているが、ｘ軸フィルタ１３８も同様に患者の移動と共に並進させることができる。
【００３６】
図１０には、本発明のもう一つの側面による被検体前置型フィルタの遠近図が示されている。この実施形態では、被検体前置型フィルタ１４８は第一の端部１５０と第二の端部１５２とを含んでいる。これらの間に本体領域１５４が配設されており、第一の端部１５０と第二の端部１５２とを互いに連結している。図示のように、フィルタ１４８は第二の端部１５２から第一の端部１５０に向かって狭まる断面を有している。すなわち、第一の端部１５０は第二の端部１５２のフィルタ補正領域よりも狭いフィルタ補正領域を有している。加えて、第一の端部１５０の減弱プロファイルは第二の端部１５２の減弱プロファイルよりも大きい。すなわち、フィルタ補正材料は第二の端部１５２におけるよりも第一の端部１５０での方が厚くなっている。図示の実施形態では、フィルタ補正材料の厚みは第一の端部１５０から第二の端部１５２にかけて線的に変化している。
【００３７】
フィルタ１４８は、放射線写真イメージング・システムのｚ軸に沿った方向に並進し得るように設計されている。すなわち、フィルタ１４８は、フィルタ１４８によって達成される減弱が、走査される被検体の減弱パターンを全体的に補完するように並進させることができる。結果として、放射線照射に感受性のある解剖学的領域又は器官を不必要な放射線照射から保護することができる。さらにフィルタ１４８は、横方向にも並進するように構成されている。結果として、被検体の減弱パターンに関連したフィルタ補正を達成することができる。被検体への放射線照射をさらに減少させるために、フィルタ１４８を視角の関数として再配置してもよい。
【００３８】
フィルタは、２以上のフィルタ位置におけるフィルタ減弱を表わすデータを収集して記憶することにより患者走査の前に容易に較正することができる。患者走査時に適当な減弱プロファイルを決定して、画像再構成時に補間及び／又は補外によって補正する。
【００３９】
図１１には、本発明に従って被検体に向かって投射されるＸ線ビームを操作すべく連携して動作するように構成されている一対のカム・フィルタの模式図が示されている。図示のように、一対のカム・フィルタ１５６及び１５８は、各フィルタの間の垂直軸の近くに破線で概略図示されているＸ線ビーム１５９を操作して、被検体の所望の関心領域（ＲＯＩ）の外部の放射線照射を制限すべく連携して動作するように構成されている。フィルタ１５６とフィルタ１５８とを連携して動作させることにより、Ｘ線のプロファイルを操作することができる。例えば、フィルタ１５６及び１５８は細いビーム・プロファイル１６０を形成するようにビーム経路１５９に相対的に近接して隔設されてもよいし、相対的に広いビーム・プロファイル１６２を形成するように隔設されてもよい。加えて、一方のフィルタ１５６をビーム１５９から離隔するように移動させて、他方のフィルタ１５８をビーム１５９に接近するように移動させることにより、ビーム・プロファイルを中心からずらすこともできる。
【００４０】
フィルタ１５６及び１５８は、走査されている被検体のｘ軸に沿って配向するように構成されており、また被検体の長さに沿って並進させて、被検体の減弱パターンに関連してビーム・プロファイルを操作して被検体の放射線感受性領域又は線量低減領域への放射線照射を減少させてもよい。さらにもう一つの実施形態では、ｘ軸に沿ったＸ線ビームの強度は、変化する減弱プロファイルを有するフィルタを構成することにより操作することもできる。例えば、各々のフィルタを、減弱材料の厚みがフィルタの長さと共に変化するように構成することができる。このようにして、フィルタの異なる部分をＸ線ビーム経路に配置して、Ｘ線ビームのフィルタ補正を変化させることができる。代替的には、一定の厚みを有するが、フィルタ補正材料の密度がフィルタの長さに沿って変化するようにフィルタを形成することもできる。異なる区画又は核（コア）を有しており、各々の区画が異なるフィルタ補正力を有して撮像セッションの臨床的必要に応じて異なる区画をビーム経路に配置するようにしたフィルタを作製することを含めた他の実施形態が思量される。もう一つの実施形態では、各々のフィルタは楕円形を有しており、Ｘ線強度の低下速度を抑える。
【００４１】
前述のように、患者の減弱パターンの補完に最もよく適合するフィルタ外形を決定するために、被検体のスカウト走査を行なってよい。従って、線量回避領域若しくは線量低減領域、又はＸ線増大の必要のある領域のような患者毎の撮像セッションの特殊な必要性を患者の減弱パターンを画定する際に考慮に入れることができる。また、前述のように、フィルタの減弱プロファイルを撮像セッションの前に予め設定しておく又は撮像セッション中に動的に調節変形することにより、被検体の減弱パターンを反映させる又は補完することができる。
【００４２】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、１以上の動的フィルタを用いて、被検体の撮像データの取得時に放射線をフィルタ補正してもよい。次いで、周知の再構成手法に従って、フィルタ補正後の撮像データに基づいて被検体の一組の画像を再構成することができる。しかしながら、この撮像データはアーティファクトの存在に影響され易く、上述の一組の画像には１以上のフィルタそのものが関わってくる。従って、患者を走査ベイから取り除いて、患者の撮像中に行なったと同様に１以上のフィルタを動的に画定してもう一組の走査データを取得する。結果として、動的に構成設定されている１以上のフィルタに帰属させることのできる一組の較正データが得られる。従って、これらの較正データ及び通常の補正方法を用いて患者の一組の画像を再構成することができる。放射線写真イメージング・システムで具現化されるものとして動的フィルタの幾つかの実施形態に関連して本発明を説明した。これら様々な実施形態を用いて、撮像セッションの前に及び／又は撮像セッション中に被検体の減弱パターンを反映するようにフィルタの減弱プロファイルを動的に調節変形させ、これにより患者に対する放射線照射を減少させることができる。
【００４３】
従って、本発明の一実施形態では、診断撮像の方法が、走査される被検体を走査ベイに配置する工程と、被検体に向かってビーム経路に沿って放射線ビームを投射する工程とを備えている。この方法はさらに、一定の減弱プロファイルを有するフィルタをビーム経路に配置する工程を含んでいる。次いで、フィルタの減弱プロファイルを調節変形して所望の減弱プロファイルを画定する。この方法はさらに、被検体の診断データを取得する工程と、診断データから被検体の画像を再構成する工程とを含んでいる。
【００４４】
本発明のもう一つの実施形態では、被検体の診断データを取得する方法が、走査される被検体の診断データを取得するにあたって減弱パターンを決定する工程と、第一のフィルタを所望の減弱プロファイルに予め設定する工程とを備えている。この方法はさらに、被検体に向かって高周波電磁エネルギを投射して被検体の診断データを取得する工程を含んでいる。高周波電磁エネルギの投射中に、一定の減弱プロファイルを有する第二のフィルタを並進させて、第一のフィルタの減弱プロファイル及び第二のフィルタの減弱プロファイルが被検体の減弱パターンの関数となるようにする。
【００４５】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、診断撮像の方法が、走査される被検体を走査ベイのテーブルに配置する工程と、被検体に向かって高周波電磁エネルギを投射する工程とを含んでいる。この方法はさらに、１以上のフィルタで高周波電磁エネルギを動的にフィルタ補正する工程と、被検体の撮像データを取得する工程とを含んでいる。次いで、撮像データから被検体の一組の画像を再構成する。被検体を走査ベイから取り除き、被検体及びテーブルが存在しない状態で検出器に向かって高周波電磁エネルギを再び投射して、１以上のフィルタで動的にフィルタ補正する。結果として、動的に構成設定される１以上のフィルタに帰属可能な一組の較正データが得られる。従って、この較正データと通常の補正方法とを用いて患者の一組の画像を再構成することができる。
【００４６】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、放射線放出システムが、走査される被検体を放射線経路に配置するように構成されている走査ベイと、被検体に向かって放射線を投射するように構成されている放射線投射源とを備えている。このシステムはさらに、可変減弱プロファイルを有する放射線フィルタを含んでいる。また、コンピュータが設けられており、被検体の減弱パターンを決定して、被検体の減弱パターンの関数として放射線フィルタの可変減弱プロファイルを調節変形するようにプログラムされている。
【００４７】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、放射線放出イメージング・システムを提供する。このイメージング・システムは、走査ベイと、走査される被検体を走査ベイの内部で第一の方向に沿って前後に移動させるように構成されている可動式テーブルとを含んでいる。このシステムはさらに、被検体に向かってＸ線を投射するように構成されているＸ線投射源を含んでいる。第一の減弱器が設けられており、Ｘ線を第一の軸に沿って減弱させるように構成されている。また、第二の減弱器が設けられており、Ｘ線を第二の軸に沿って減弱させるように構成されている。第一の減弱器及び第二の減弱器の両方が第一の方向に並進可能である。イメージング・システムはさらに、所望の減弱プロファイルを有するように第一の減弱器を較正し、所望の減弱プロファイルを有するように第二の減弱器を較正するようにプログラムされているコンピュータを含んでいる。コンピュータはさらに、第一の方向に沿って被検体を移動させると同時に第一の方向に第一の減弱器及び第二の減弱器の少なくとも一方を並進させるようにプログラムされている。
【００４８】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供し、この記憶媒体は一組の命令を表わすコンピュータ・プログラムを記憶しており、この一組の命令はコンピュータによって実行されたときに、走査される被検体を走査位置まで移動させることをコンピュータに行なわせる。一組の命令はさらに、被検体の減弱パターンを決定し、被検体に向かって投射されるＸ線をフィルタ補正するように構成されているフィルタの減弱プロファイルを操作することをコンピュータに行なわせる。コンピュータはまた、被検体の撮像データを取得して、ここから１以上の画像を再構成するように命令を受ける。
【００４９】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、走査される被検体に向かって投射される放射線をフィルタ補正するフィルタ補正装置を提供する。フィルタ補正装置は複数の中空筒を有する本体を含んでおり、複数の中空筒は、平行に配列され、減弱性流体を収容及び排出して被検体の減弱パターンの関数として減弱プロファイルを画定するように構成されている。
【００５０】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、走査される被検体に向かって投射される放射線をフィルタ補正するフィルタ補正装置が、複数の減弱棒を有し得るように構成されている本体を含んでいる。減弱棒の各々は、被検体の減弱パターンの関数として減弱プロファイルが画定されるように本体内に配置可能となっている。
【００５１】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、走査される被検体に向かって投射される放射線をフィルタ補正するフィルタ補正装置が、減弱性流体を収容している可撓性ブラダを備えている。可撓性ブラダは、被検体の減弱パターンの関数として減弱プロファイルが画定されるように減弱性流体を調節変形すべく操作されるものとして構成されている。
【００５２】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、放射線写真イメージング・システム用の可変減弱を有する被検体前置型フィルタを提供する。フィルタは、第一の減弱プロファイルを有する第一の端部と、第二の減弱プロファイルを有する第二の端部とを含んでいる。第二の減弱プロファイルは第一の減弱プロファイルよりも大きい。被検体前置型フィルタは、第一の端部と第二の端部との間でｚ軸において減弱プロファイルが連続的に変化する。
【００５３】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、ＣＴシステムが、走査ベイを画定する開口を有する回転式ガントリを含んでいる。このシステムはまた、走査される被検体を走査ベイ内で第一の軸に沿って並進させるように構成されている可動式テーブルを含んでいる。また、被検体に向かってＸ線を投射するように構成されているＸ線投射源が設けられている。システムはさらに、被検体に向かって投射されるＸ線をフィルタ補正するように構成されている被検体前置型フィルタを含んでいる。このシステムはまた、被検体の減弱パターンを決定し、被検体の減弱パターンに関連して第一の軸に沿ってフィルタを並進させるようにプログラムされているコンピュータを含んでいる。次いで、コンピュータは被検体の撮像データを取得するようにプログラムされている。
【００５４】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、診断撮像の方法が、走査される被検体を走査ベイに配置する工程と、被検体に向かってビーム経路に沿って放射線ビームを投射する工程とを備えている。この方法はまた、可変減弱を有するフィルタをビーム経路に配置する工程と、被検体の感受性解剖学的領域への放射線照射を減少させるように１以上の方向にフィルタを並進させる工程とを含んでいる。この方法はさらに、被検体の撮像データを取得する工程と、撮像データから被検体の画像を再構成する工程とを含んでいる。
【００５５】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、放射線写真イメージング・システムを提供し、放射線写真イメージング・システムは走査ベイを含んでおり、走査ベイは、走査される被検体を走査ベイの内部で第一の方向に沿って前後に移動させるように構成されている可動式テーブルを備えている。イメージング・システムはさらに、被検体に向かってＸ線ビームとしてＸ線を投射するように構成されているＸ線投射源を含んでいる。また、減弱性物質で形成されている一対のカム・フィルタが設けられており、被検体の関心領域を決定し、関心領域の外部の患者区域へのＸ線照射を制限すべく一対のカム・フィルタを配置するようにプログラムされているコンピュータによって制御される。
【００５６】
本発明のさらにもう一つの実施形態では、放射線放出イメージング・システムと共に用いられるカム・フィルタ・アセンブリを提供する。カム・フィルタ・アセンブリは一対のカム・フィルタを含んでおり、各々のカム・フィルタはフィルタの厚みと共に変化する減弱力を有している。一対のカム・フィルタはまた、被検体に向かって投射される放射線ビームを、被検体の関心領域への放射線照射を制限すべく操作するように連携して動作するものとして構成されている。
【００５７】
好適実施形態によって本発明を説明したが、明示した以外の均等構成、代替構成及び改変が可能であって、これらが特許請求の範囲内にあることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック模式図である。
【図３】代表的なＸ線システムの平面図である。
【図４】図３に示すＸ線システムの一部の断面図である。
【図５】本発明による動的フィルタの一実施形態の遠近図である。
【図６】本発明による動的フィルタのもう一つの実施形態の遠近図である。
【図７】本発明による動的フィルタのもう一つの実施形態の遠近図である。
【図８】本発明による動的フィルタのもう一つの実施形態の遠近図である。
【図９】本発明のもう一つの側面による並進時のフィルタ補正装置の図である。
【図１０】本発明による被検体前置型フィルタのもう一つの実施形態の遠近図である。
【図１１】本発明に従って被検体に向かって投射されるＸ線ビームを操作すべく連携して動作するように構成されている一対のカム・フィルタの模式的な図である。
【符号の説明】
１０  ＣＴシステム
１２  ガントリ
１４、１４６  Ｘ線源
１５  フィルタ
１６、１４２、１５９  Ｘ線ビーム
１８  検出器アレイ
２０  検出器
２２、１４４  患者（被検体）
２４  回転中心
２６  制御機構
４２  表示器
４６  モータ式テーブル
４８  ガントリ開口
５０  Ｘ線システム
５２  油ポンプ
５４  陽極側端部
５６  陰極側端部
５８  中央筐体
６０  Ｘ線管
６２  流体チェンバ
６４  外被
６６  冷却材
６８  真空容器
７０  放熱器
７２、７４  ファン
７６  陽極ソケット
７８  陰極ソケット
７９  電子
８０  固定子
８２  窓
８４  Ｘ線
８６、１４８  患者前置型フィルタ
１００、１０６、１２０  フィルタ
１０２、１０８  本体
１０４  中空筒
１１０  減衰棒
１１２、１３６  フィルタ補正装置
１１４、１２２、１２４  可撓性ブラダ
１１６、１２８  上板
１１７、１３０  下板
１１８  可動棒
１２６  中板
１３２、１３４  溝
１３８  ｘ軸フィルタ
１４０  ｚ軸フィルタ
１５０、１５２  端部
１５４  本体領域
１５６、１５８  カム・フィルタ
【図１】
0004345960.tif 000002
【図２】
0004345960.tif 000003
【図３】
0004345960.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004345960.tif 000008
【図８】
0004345960.tif 000009
【図９】
0004345960.tif 000010
【図１０】
0004345960.tif 000011
【図１１】
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