(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ断層撮影スキャナを使用してコンピュータ断層撮影画像を取得するためのスペクトルスキャンプロトコルを決定する方法であって、前記方法は、
コンピュータ断層撮影画像を取得するための複数のスキャン制限を有するスキャンプロトコルを規定するステップであって、前記コンピュータ断層撮影画像は、非スペクトルコンピュータ断層撮影画像であり、前記スキャンプロトコルは、前記コンピュータ断層撮影画像の取得を記述する、ステップと、
第１の取得モード及び第２の取得モードの連続取得の合計時間に対する前記第１の取得モードの時間の割合及び前記第２の取得モードの時間の割合を有するスペクトルスキャンプロトコルを決定するステップであって、前記スペクトルスキャンプロトコルは前記コンピュータ断層撮影画像を提供する、プロトコル決定ステップと、
前記スキャンプロトコルの前記スキャン制限が満たされるように、前記第１の取得モードの前記割合及び前記第２の取得モードの前記割合を決定する割合決定ステップと
を有する、方法。
【請求項２】
前記スキャンプロトコルの前記スキャン制限は、画質、信号対雑音比、光子束、Ｘ線管の電力使用率、取得速度、及び患者の被爆線量のうちの一つ又はそれより多くを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の取得モード及び前記第２の取得モードは、１又は複数のＸ線管電圧又はビームフィルタリングに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の取得モードは、前記第１の取得モードより低い、Ｘ線管の電力使用率を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記規定するステップが、前記スキャンプロトコルの前記スキャン制限を満たすために必要なＸ線管の電力使用率を決定するステップを有し、
前記割合決定ステップが、前記必要なＸ線管の電力使用率を満たすように、前記第１の取得モードの前記割合及び前記第２の取得モードの前記割合を決定するステップを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
スペクトル分解能に関して、前記第１の取得モードの割合及び前記第２の取得モードの割合を最適化するステップ
をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記割合決定ステップは、
最適なスペクトル分解能を備える前記第１の取得モードの割合及び前記第２の取得モードの割合として最適な割合を決定するステップと、
前記最適な割合を使用する前記スペクトルスキャンプロトコルが前記スキャン制限を満たす場合、前記第１の取得モードの割合及び前記第２の取得モードの割合をそれぞれ前記最適な割合として決定するステップと
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記割合決定ステップは、
前記最適な割合を使用する前記スペクトルスキャンプロトコルが前記スキャン制限を満たさない場合、
前記最適な割合から始めて、前記スキャン制限が満たされるまで、前記第１の取得モード及び前記第２の取得モードのうち、より高いＸ線管の電力使用率を有するほうの取得モードの前記割合を増やすステップ
を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
コンピュータ断層撮影スキャナを使用してコンピュータ断層撮影画像を取得する方法であって、
請求項１乃至８の何れか一項に記載のスペクトルスキャンプロトコルを決定するステップと、
前記決定されるスペクトルスキャンプロトコルを使用してスペクトル取得を実行するステップと、
前記スペクトル取得により取得されたデータを融合して前記コンピュータ断層撮影画像を生成するステップと
を有する、方法。
【請求項１０】
コンピュータ断層撮影スキャナを使用してコンピュータ断層撮影画像を取得するためのスペクトルスキャンプロトコルを決定するスペクトルスキャンプロトコル決定装置であって、前記装置は、
スキャン制限を有するスキャンプロトコルを規定するためのスキャンプロトコル提供ユニットであって、前記スキャンプロトコルは非スペクトルコンピュータ断層撮影画像であるコンピュータ断層撮影画像の取得を記述する、スキャンプロトコル提供ユニットと、
第１の取得モード及び第２の取得モードの連続取得の合計時間に対する前記第１の取得モードの時間の割合及び第２の取得モードの時間の割合を有するスペクトルスキャンプロトコルを決定するためのスペクトルスキャンプロトコル決定ユニットであって、前記スペクトルスキャンプロトコルは前記コンピュータ断層撮影画像を提供する、スペクトルスキャンプロトコル決定ユニットと、
前記スキャンプロトコルの前記スキャン制限が満たされるように、前記第１の取得モードの前記割合及び前記第２の取得モードの前記割合を決定する割合決定ユニットと
を有する、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のスペクトルスキャンプロトコルを決定するための装置と、
コンピュータ断層撮影スキャナであって、前記決定されるスペクトルスキャンプロトコルを使用してスペクトル取得を実行し、前記スペクトル取得により取得されたデータを融合して前記コンピュータ断層撮影画像を生成するように構成される、コンピュータ断層撮影スキャナと
を有する、コンピュータ断層撮影システム。
【請求項１２】
コンピュータ断層撮影スキャナを使用してコンピュータ断層撮影画像を取得するためにスペクトルスキャンプロトコルを決定するコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータプログラムが前記装置で実行されるとき、請求項１０に記載の装置に、請求項１に記載の方法を実行させるプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用撮像の分野に関し、特に、コンピュータ断層撮影スキャナを使用してコンピュータ断層撮影画像を取得するためのスペクトルスキャンプロトコルを決定する方法、及び従来のコンピュータ断層撮影画像を取得する対応する方法に関する。本発明はさらに、対応するスペクトルスキャンプロトコル決定装置及びコンピュータ断層撮影システムに関する。しかしながら、本発明は、医用イメージングにおける使用に限定されず、他の分野にも同様に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
デュアルエネルギー又はスペクトルコンピューター断層撮影（CT）は、少なくとも2つの異なるX線ビームスペクトルを使用して一般的に複数のCT取得が実行される特別なイメージング手順である。デュアルエネルギー又はスペクトルCTにより、患者のエネルギー及び/又は材料選択的再構成を実行できる。たとえば、材料分解を介して合成単色エネルギー画像を取得できる。
【０００３】
評価機能には大きな利点があるが、CTユーザーは通常、スペクトルスキャンの選択を控え、代わりに従来のCT取得を選択する。ユーザーがためらう主な理由は、従来の取得と比較して、2つの取得モードのうちの1つがX線管をより低い効率で使用することにあり、スキャン制限、例えば高速取得に深刻な影響を与える可能性がある。したがって、スキャン制限によりこのようなスペクトル取得が可能になり、代わりに従来のCT画像が取得される場合でも、スペクトルCT取得のスキャンモード制限により、拡張されるスペクトル機能は活用されないことがよくある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、スペクトルＣＴ取得のスキャンモード制限を低減するスペクトルスキャンプロトコルを決定する方法及び従来のＣＴ画像を取得する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によれば、コンピュータ断層撮影スキャナを使用してコンピュータ断層撮影画像を取得するためのスペクトルスキャンプロトコルを決定する方法が提供される。この方法は、従来のＣＴ画像を取得するためのスキャン制限を備える従来のスキャンプロトコルを規定するステップと、第１の取得モードの割合及び第２の取得モードの割合を有するスペクトルスキャンプロトコルを決定するステップであって、スペクトルスキャンプロトコルは従来のスキャンプロトコルに類似している、ステップと、従来のスキャンプロトコルのスキャン制限が満たされるように、第1の取得モードの割合及び第2の取得モードの割合を決定するステップとを有する。
【０００６】
要約すると、本発明による解決策により、スペクトルスキャンプロトコル、すなわちコンピュータ断層撮影画像につながるプロトコルにはスペクトル分解能があるが、ユーザーは最初にスペクトルスキャンプロトコルを規定することによって示唆される制限に注意を向ける必要はない。本発明によれば、例えば、ユーザーは、従来のスキャンプロトコル、すなわち、従来のスキャンプロトコルのスキャン制限を伴う、従来のCT画像を取得するためのスキャンプロトコル規定することができる。従来のスキャンプロトコルに対して規定されるこれらのスキャン制限を考慮して、本発明による方法は、利用可能なヘッドルームを使用して、第１及び第２の取得モード間で取得を分配する。別の言い方をすれば、本発明による方法は、従来のスキャンプロトコルを妨害することなく、すなわち、従来のスキャンプロトコルのスキャン制限に準拠して、スペクトル取得を可能にすることを目的とする。
【０００７】
本出願の過程において、従来のスキャンプロトコルは、従来のCT画像、すなわち、スペクトル情報が取得されないCT画像を取得するためのプロトコルを指すために使用される。別の言い方をすれば、「従来の」という用語は、このようなプロトコルをスペクトル取得用に規定されるプロトコルから明確に区別するために使用される。
【０００８】
これに関連して、それは、実質的に同じＸ線スペクトルを使用する複数の角度、例えば、実質的に同じX線管動作パラメーター及び/又はフィルター設定を持つ複数の角度でのＸ線投影から取得される画像として、従来のＣＴ画像に参照される。これは、たとえば、単一の取得モードを使用する画像取得として表現することもできる。それとは対照的に、スペクトル取得は、画像取得の少なくとも2つの投影のX線スペクトル間の差に優先的に依存する。
【０００９】
それにより、スペクトルスキャンプロトコルは、従来のスキャンプロトコルに似ている。優先的に、スペクトルスキャンプロトコルを使用して取得できるCT画像は、たとえば解像度、コントラスト、アーチファクト、又は信号対雑音比などの画質に関して、同様の画像特性を示す。しかしながら、スペクトルスキャンプロトコルは、スペクトル解像度をさらに示す、すなわち、従来のCT画像と比較して強調されるCT画像を提供する。さらに好ましくは、スペクトルスキャンプロトコルは、従来のスキャンプロトコルと比較して、患者の放射線量を増加させない。
【００１０】
優先的に、本発明による方法によって決定されるスペクトルスキャンプロトコルは、よく知られる周知の方法でユーザによって規定される従来のスキャンプロトコルに依存する。決定されるスペクトルスキャンプロトコル、つまりプロトコルのスペクトル性能に基づく強調は、それから、ユーザーによって規定されるプロトコルスキャンプロトコルを劣化させることなく、ユーザーがさらに入力する必要なく、本発明の方法によって決定できる。前述のように、スペクトルで取得されるCT画像は、優先的に、従来のスキャンプロトコルを使用して取得されるのと同じ画像及び画質をそれぞれ優先的にもたらし、さらにスペクトル情報を生成する。要約すると、スペクトルスキャンモードの制限は、ユーザーに従来のスキャンプロトコルのみを規定することを任せることにより実質的に低減されるため、ユーザーにとってのスペクトル取得の魅力は本発明による方法によって増加する。
【００１１】
第１の取得モードの割合及び第２の取得モードの割合は、それぞれ、全スキャン時間に対する割合として理解されることが好ましい。別の言い方をすれば、割合は単一の連続時間部分を指す場合があり、すなわち、取得は、スペクトルスキャン中に、第一の取得モードから第二の取得モードに切り替えられる。優先的に、スキャンモードは、スキャン中に、例えば高速切り替え取得で第1の取得モードと第2の取得モードの間で複数回切り替えられ、割合はそれから、第2の取得モードの持続時間に対する第1の取得モードの相対持続時間、又は全体のスキャン時間に対してそれぞれ第1及び第2の取得モードが使用される期間の合計として規定される。多くの場合、両方の規定は同じ割合をもたらすが、本発明はこれに限定されない。
【００１２】
一実施形態では、従来のスキャンプロトコル制限は、画質、信号対雑音比、光子束、管電力利用、取得速度、及び患者線量のうちの１つ以上を有する。
【００１３】
画質や信号対雑音比、又は光子束や管電力の利用など、一部のプロトコル又はスキャン制限が相互に依存することは注意される。部分的には、スキャン速度又は取得速度がスペクトルCT取得の使用の制限ファクタであることが示されている。本発明による方法を使用すると、例えば、スキャン又は取得速度の条件が満たされている間、スペクトル取得が可能である。これらのスキャン制限は例であり、他の実施形態では、追加又は代替のスキャン制限を規定できることに留意される。
【００１４】
一実施形態では、第１の取得モード及び第２の取得モードは、異なるＸ線管電圧及び異なるビームフィルタリングの一つ又はそれより多くに対応する。
【００１５】
好ましくは、スペクトルＣＴ撮像技術は、迅速なスペクトル切り替えを実行して、第１の取得モードと第２の取得モードとの間で画像取得のスペクトル特性を変更する。 X線管電圧を取得モード間で切り替える1つの例は、文献ではkVp切り替えとして知られている。 X線管電圧の切り替えは、X線ビームスペクトルに直接影響するため、異なるX線管電圧を使用する2つの画像取得がスペクトル情報を伝達する。同様に、第1の取得モードと第2の取得モードの間で異なるビームフィルタリングを行うと、それぞれ2つの異なるX線スペクトルが得られる。いくつかの実施形態では、３つ以上の異なる取得モード、又は交互のＸ線ビームスペクトルを提供するさらなる形態も意図されることに留意される。
【００１６】
一実施形態では、第２の取得モードは、第１の取得モードよりも効率が低いコンピュータ断層撮影スキャナのＸ線管の電力を使用する。
【００１７】
たとえば、上記で例示した異なる取得モードに関して、X線管電圧が低いとX線束が少なくなり、X線管の電力利用率が低くなり、電力の使用効率が低下する。同様に、X線ビームをフィルタリングするためのフィルターを使用すると、フィルターなしの使用と比較してX線束が減少する。この実施形態では、第２の取得モードは、Ｘ線管の電力利用効率が低い両方の取得モードのうちの１つとして規定されているが、選択はもちろん任意である。一般に、第１の取得モード及び第２の取得モードのうちの１つの取得モードはより低い効率になり、この実施形態では単に第２の取得モードと呼ばれる。電力の使用効率が低いため、たとえばスキャン速度や取得速度などの大きな制限が生じる可能性がある。したがって、本発明による方法は、それに応じて第１及び第２の取得モードの割合を調整又は決定することにより、スキャンプロトコル制限との干渉を回避する。
【００１８】
一実施形態では、この方法は、従来のスキャンプロトコル制限を満たすために必要な電力利用率の割合を決定するステップと、必要とされる管電力利用率を満たす第１の取得モードの割合及び第２の取得モードの割合を決定するステップとをさらに有する。
【００１９】
好ましくは、管電力利用率は、X線管が動作する電力と比較した、有用なＸ線エネルギー、すなわち、 検出器で検出可能なフラックスの比率として決定される。好ましくは、必要な管電力利用率は、最小管電力利用として決定され、スキャン制限を満たすために最低限必要な最大の管出力を使用する。十分なX線光子が検出器に届かないため、この最低限に決定されるパーセンテージよりも低いパーセンテージで管出力を使用することとは、過度に多くのノイズをもたらす。前述のように、2つの取得モードのうちの1つ、たとえば第2の取得モードでは、X線管の電力の使用効率が低下する。しかしながら、最大管電力に対する管電力利用率が、第１の取得モードを使用して純粋に取得される管電力利用率のパーセンテージを下回っている場合、必要な最小管電力利用率は、取得の割合が、第二の取得モード、つまり、より低い管電力利用率を持つ取得モードを使用して行われるときに達成される。管電力利用の代わりに、スキャンプロトコルのヘッドルーム容量を導き出すために他のパラメータも決定できることに注意すべきである。
【００２０】
一実施形態では、方法は、スペクトル性能に関して第１の取得モードの割合及び第２の取得モードの割合を最適化するステップをさらに有する。
【００２１】
機能スペクトルは、たとえば、組織の分解機能として規定できる。例えば、取得される画像の信号対雑音比は、スペクトル性能の指標としてとられ得るが、本発明はこれに限定されない。優先的に、この実施形態では、取得スペクトル性能が最適化されるが、従来のスキャンプロトコルのスキャン条件は侵害されない。好ましくは、スペクトル性能に関する最適な割合は、両方の取得の総線量がほぼ同じになる割合に対応する。
【００２２】
一実施形態において、方法は、最適なスペクトル性能を備える前記第１の取得モードの割合及び前記第２の取得モードの割合として最適な割合を決定するステップと、前記最適な割合を使用する前記スペクトルスキャンプロトコルが前記スキャン制限を満たす場合、前記第1の取得モードの割合及び前記第2の取得モードの割合をそれぞれ前記最適な割合として決定するステップとをさらに有する。
【００２３】
第１の取得モード又は第２の取得モードのみの取得では、スペクトル性能はまったく得られない。したがって、最大又は最適なスペクトル性能のポイントがこれらの境界のどこかにあることは明らかである。たとえば、最適なスペクトル性能ポイントは、第1の取得モード及び第2の取得モードでの相対的な取得時間の関数としての信号対雑音比の最大値の決定から導き出すことができる。しかし、もちろん、最適なスペクトル性能を備えるポイントを決定するための他のオプションも考えられる。
【００２４】
管電力利用、スキャン時間などの観点から、スキャンプロトコルの制限を侵害することなく、最適なスペクトル性能のポイントに到達できる場合、最適なスペクトル性能ポイントに至る割合は、それぞれ第1の取得モードと第2の取得モードの割合として直接使用することができる。したがって、この場合のヘッドルームは、スペクトル取得のための追加の電力条件に対応するのに十分な大きさである。表現方法がさらに異なるが、スペクトル取得は、プロトコルの制限にさらに影響を与えることなく、効率の低い取得モードを考慮するために管電力を増やすことによってのみ可能になる。
【００２５】
一実施形態では、この方法は、前記最適な割合を使用する前記スペクトルスキャンプロトコルが前記スキャン制限を満たさない場合、前記最適な割合から始めて、前記スキャン制限が満たされるまで、より高いX線管の利用率を有する前記第1の取得モード及び前記第2の取得モードの割合の一つを増やすステップをさらに有する。
【００２６】
この実施形態では、スキャン制限に影響を与えることなく、最適なスペクトル性能を備えるポイントにアクセスできない。したがって、最適なスペクトル性能を備えるスペクトル取得は、たとえばスキャン時間を増加させずに実行することはできない。しかしながら、スペクトル検出をまったく使用しない代わりに、この実施形態によれば、各取得モードの割合は、従来のスキャンプロトコルに影響を与えることなく最良のスペクトル性能を提供するように決定される。したがって、取得スペクトルは完全ではないが、従来のスキャンを強調する貴重な情報を提供する。
【００２７】
追加の態様によれば、ＣＴスキャナを使用して従来のＣＴ画像を取得する方法が提供される。この方法は、本発明の第１の態様に従ってスペクトルスキャンプロトコルを決定するステップと、決定されるスペクトルスキャンプロトコルを使用してスペクトル取得を実行するステップと、スペクトル取得データを従来のＣＴ画像に融合するステップとを有する。
【００２８】
この方法によれば、従来のスキャンプロトコルを古典的な方法で使用して、従来のCT画像を取得することができる。しかしながら、決定されるスペクトルスキャンプロトコルを介して統合される追加のスペクトル取得により、スペクトル情報を追加で利用でき、CTデータの評価を改善するために使用できる。したがって、ユーザーは後で追加のスペクトル情報を評価に使用するかを決定できる。しかしながら、スキャンプロトコルを規定する時点で、ユーザーは従来使っていたスキャンプロトコルを規定するだけで済む。システムリソースがスペクトル取得を許容する場合、ユーザーが、スペクトル取得を特別に選定する必要なしに、データはスペクトル的に取得される。もちろん、この態様による方法は、上述の第１の態様に関して説明した実施形態の何れかと有利に組み合わせることができる。
【００２９】
さらなる態様によれば、コンピュータ断層撮影スキャナを使用してコンピュータ断層撮影画像を取得するためのスペクトルスキャンプロトコルを決定するスペクトルスキャンプロトコル決定装置が提供される。前記装置は、スキャン制限を有する従来のスキャンプロトコルを規定するための従来のスキャンプロトコル提供ユニットであって、前記従来のスキャンプロトコルは従来のコンピュータ断層撮影画像の取得を記述する、従来のスキャンプロトコル提供ユニットと、第1の取得モードの割合及び第2の取得モードの割合を有するスペクトルスキャンプロトコルを決定するためのスペクトルスキャンプロトコル決定ユニットであって、前記スペクトルスキャンプロトコルは前記従来のスキャンプロトコルに類似する、スペクトルスキャンプロトコル決定ユニットと、前記従来のスキャンプロトコルの前記スキャン制限が満たされるように、前記第１の取得モードの割合及び前記第２の取得モードの割合を決定する割合決定ユニットとを有する。
【００３０】
この態様による装置は、従来のスキャンプロトコルのスキャンモード制限に基づいてスペクトルスキャンプロトコルを決定することを可能にし、したがって典型的なスペクトルスキャンプロトコル規定と比較してスキャンモード制限をより低減する。装置は、第１の態様による方法と同じ改善及び従来技術に対する利点を達成することができ、第１の態様に関して上述した実施形態の何れかとさらに有利に組み合わせることができる。
【００３１】
追加の態様によれば、ＣＴシステムが提供される。 ＣＴシステムは、本発明の一態様によるスペクトルスキャンプロトコルを決定するための装置と、ＣＴスキャナとを備え、ＣＴスキャナは、決定されるスペクトルスキャンプロトコルを使用してスペクトル取得を実行し、スペクトル取得データを従来のCT画像に融合するように構成される。
【００３２】
このシステムは、従来の方法で従来のCT画像を決定することを可能にし、ユーザは、従来のスキャンモード制限を備える従来のCTスキャンを規定する。さらに、本発明の結果として、スペクトル取得を使用して従来のＣＴ画像を強調させるために、ＣＴスキャナの未使用の容量又はリソースが有利に使用される。したがって、ユーザのみが、周知の方法で従来のＣＴスキャンを規定する必要はあるが、スペクトルスキャンモード制限による負担は、本発明によるシステムによって取り除かれる。
【００３３】
さらなる態様では、コンピュータ断層撮影スキャナを使用してコンピュータ断層撮影画像を取得するためのスペクトルスキャンプロトコルを決定するためのコンピュータプログラムが提供される。コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムが装置上で実行されるとき、請求項１０に規定される装置に請求項１に規定される方法を実行させるためのプログラムコードを有する。
【００３４】
請求項１に記載のスペクトルスキャンプロトコルを決定する方法、請求項９に記載の従来のコンピュータ断層撮影画像を取得する方法、請求項１０に記載のスペクトルスキャンプロトコル決定装置、請求項１１に記載のコンピュータ断層撮影システム、及び請求項１２に記載のコンピュータは、特に、従属請求項に規定されているように、類似及び／又は同一の好ましい実施形態を有することが理解される。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項又は上記の実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであってもよいことを理解される。
【００３６】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明する実施形態を参照して明らかになり、解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ＣＴスキャンシステムを概略的かつ例示的に示す。
【図２】２つの取得モードを使用する比例取得のタイミングを概略的かつ例示的に示す。
【図３】２つの取得モードにおける相対取得の割合に対する典型的な信号対雑音比を示す曲線を概略的かつ例示的に示す。
【図４】２つの取得モードにおける相対取得の割合に対する典型的な管電力利用率を示す曲線を概略的かつ例示的に示す。
【図５】本発明によるスペクトルスキャンプロトコルを決定する方法のフローチャートを概略的かつ例示的に示す。
【図６】本発明によるスペクトルスキャンプロトコル決定装置を概略的かつ例示的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明による方法及び装置と共に使用することができる医用用途及び患者の検査のためのＣＴ撮像システム１００の一例を示している。図１に示されるＣＴ撮像システム１００は、ｚ方向に平行に延在する回転軸Ｒの周りを回転することができるガントリ１を有する。放射線源２、特に例えば回転タングステン陽極を備える従来のＸ線管がガントリ１に取り付けられている。Ｘ線管２は、Ｘ線管２によって生成される放射線からのファン、コーンウェッジ又は任意の他の所定の形状のような、例えば成形放射ビーム４を形成するコリメータ装置３を備える。放射線は、円筒状の検査ゾーン（イメージング領域）内の関心領域において支持体５上に位置する患者などの物体（図示せず）を横切る。検査ゾーンを横断した後、Ｘ線ビーム４は、Ｘ線検出器ユニット６、この実施形態では、ガントリ１に取り付けられる複数の検出器セル６１を有する二次元光子計数検出器に入射し、入射X線放射を検出信号に変換する。
【００３９】
ガントリ１は、モータ７により、好ましくは一定であるが調整可能な角速度で駆動される。更なるモータ８は、物体、例えば検査ゾーンの患者テーブル、すなわち図１に示すように、回転軸R又はz軸の方向に平行な支持体5に配置されている患者を移動させるために設けられている。これらのモータ７、８は、制御装置９によって制御されるので、例えば。放射源２及び検査ゾーン５がらせん軌道に沿って互いに対して移動する。しかしながら、対象物又は支持体は動かされず、Ｘ線源２のみが回転されることも可能である。
【００４０】
実際のスキャンを実行するとき、制御装置９は、支持体５を位置決めし、ガントリー１を検査ゾーンの周りで回転させるために、モーター７及び８に各々のコマンドを提供する。所定の位置に対して、制御装置９は、所定のパルス幅に対応する期間の間、Ｘ線源２によるビーム放射線４の対応する放出を開始する線源制御装置１０に動作コマンドを発行する。制御装置９は、X線源2の開始と比較して、所定の遅延、例えば１乃至３マイクロ秒で光子検出器６の動作を開始する検出器制御装置１１に各々のコマンドを同時に発行することができる。さらに、検出器制御装置１１は、所定のパルス幅に対応する期間の後、光子検出器６の動作を停止することができる。例えば検出器6は、X線源2と一緒に、又はX線源2の少し前でも動作を停止する。
【００４１】
図１に示されるＣＴイメージングシステム１００は、スペクトル画像取得のために構成される。以下では、投影の間の画像取得のスペクトル特性を変更するための高速スペクトル切り替えが、スペクトル画像取得の例として説明され、CTアプリケーション用のスペクトル画像取得の他の周知の例も同様に考えられる。
【００４２】
この例では、線源制御装置１０は、Ｘ線源２又は、代替的に又は追加的にコリメータ装置３を制御して、第１の取得モードと第２の取得モードとの間で切り替える。言い換えると、X線源2のX線管電圧又はコリメータデバイス3を使用するビームフィルタリングの何れかを、2つの取得モードの間で切り替えることができる。どちらの場合も、2つの取得のうちの1つは、X線源2の電力をあまり効率的に使用しない。たとえば、kVpスイッチングでは、kVp設定を低くすると、X線束が少なくなる。この影響を補償し、スペクトル分離を最適化するために、kVp設定を低くした取得モードの取得時間を延長して、両方の設定でほぼ同じ総線量を得ることができる。しかしながら、これにより、全体の有効な管電力利用が制限され、スキャン速度やその他のプロトコルの制限に影響を与える場合がある。フィルタースイッチングアプローチでは、フィルターは束を大幅に低減する可能性があり、kVpスイッチングと同様に、不等間隔の取得時間又は第1及び第2の取得モードの割合が、スペクトル分離に対するこれらの影響を補償する場合がある。本発明は、第１及び第２の取得モードの相対的タイミングを調整して、従来規定されるスキャンプロトコルを侵害したり影響を与えたりすることなく、できるだけ多くのスペクトル解像度を提供することにより、プロトコル制限の局面に対処する。
【００４３】
図２は、２つの取得モード２０１、２０２を使用する比例取得の相対的なタイミングを概略的かつ例示的に示す。第１の取得モード２０１及び第２の取得モード２０２を使用する２つの連続取得は合計時間Ｔになる。 複数のこれらの連続的な取得２０１、２０２は、完全なスキャンをもたらす。
【００４４】
期間tは、2つの連続した取得201及び202の継続時間、すなわちTに対する取得モード201の割合として定義される。t = 0の場合、第２の取得モード202のみが取得に使用される。 t = T / 2又はt / T = 0.5では、両方の取得モード201、202が合計取得時間の各半分に寄与する。最後に、t = Tの場合、取得は第１の取得モード201を使用してのみ実行される。完全を期すため、この例では取得モード202の割合はT-t乃至Tの割合として簡単に表現できる。
【００４５】
両方の取得の総線量がスキャン速度などのプロトコル制限に副作用が発生する可能性がある。本発明の発見は、両方の取得モード201、202の割合が異なるように、すなわちスキャン制限に焦点を当てて決定されることであり、その結果、ユーザは従来規定されるスキャンプロトコルを適応させる必要はないが、ほぼ同じになるように（又はスペクトル分離が最大になるように）tが決定される場合、スキャン速度などのプロトコル制限に副作用が発生する可能性がある。本発明の発見は、両方の取得モード201、202の割合が異なるように、すなわちスキャン制限に焦点を当てて決定されることであり、その結果、ユーザは従来規定されるスキャンプロトコルを適応させる必要はないが、スペクトル強調取得を使用する従来のスキャンモードの制限を有する従来のスキャンプロトコルを使用し得る。
【００４６】
図３は、画質測定、例えば第１及び第２の取得モード２０１及び２０２の２つの連続した取得Ｔに対する第１の取得モード２０１の割合ｔにわたる縦軸上の信号対雑音比の変化を概略的かつ例示的に示す。曲線３０２は、例えば、Ｔ ／ ２より下のどこかに最大値３１２を有しており、すなわち、第２の取得モード２０２よりも低い割合を有する第１の取得モード２０１を有する絶対信号対雑音比を示す。
【００４７】
可能な限り、この曲線のピークで取得を行う必要がある。別の言い方をすると、いくつかの例では、最大312は、第1の取得モード201と第2の取得モード202の最適な比として決定される。図３は、追加の曲線３０４を示し、この例では、最大点３１２よりもさらに低い第1の取得モード２０１の割合で最大３１４の線量正規化信号対雑音比に関する。アプリケーションに応じて、第１の取得モード２０１と第２の取得モード２０２との間の最適な割合を決定するための一方又は他方の測定値を使用することができる。
【００４８】
参考のために、線306は、二重層検出器を使用する信号対雑音比、すなわち常にスペクトル情報を使用してスキャンを取得する検出器を示し、オンにする必要のある特別な取得モードはなく、すべての取得についてスペクトル結果を減らすか否かを後で決定できる。しかしながら、スペクトル検出器は常にアクセス可能であるとは限らず、本発明を使用するスペクトル取得は、二重層又はスペクトル検出器を持たないスペクトルCTスキャナーを使用して実行することもできる。
【００４９】
図４は、図３に示すように、水平軸上の同じ相対取得時間にわたって、垂直軸上の例示的なパーセンテージ値で典型的な管電力利用率を示す曲線４０２を概略的かつ例示的に示す。曲線４０２は、この例では直線的に描かれているが、相対的な取得時間との管電力利用の逸脱した依存性も可能である。見て分かるように、管電力利用は、第１の取得モード２０１での取得の相対的な割合で、すなわちtがTに近づくにつれて増加する。
【００５０】
両方の取得で信号対雑音比がほぼ等しい場合、つまり、第１の取得モード２０１を使用する取得及び第２の取得モード２０２を使用する取得について同じである場合、スペクトル性能は概して最大になる。
【００５１】
図３及び図４を組み合わせると、ピーク値３１２又は３１４は、曲線４０２上のかなり低い管電力利用に対応することが分かる。ピーク312又は314にそれぞれ対応する相対割合を使用して取得を実行する場合、これらの割合での管電力利用率が低いため、スキャン速度などのスキャンモード制限に干渉する可能性は高くなる。この場合、本発明の鍵は、第１の取得モード２０１と第２の取得モード２０２の割合を決定することなので、たとえば、管電力利用率はスキャンモードの条件に準拠する。
【００５２】
より具体的には、例えば、ピーク値312又は314がプロトコル制限を課す場合、割合は図３又は４の右側でより決定され、第1の取得モード201の割合が高くなるので、プロトコルの制限は満たされる。
【００５３】
いくつかの非限定的な例を挙げると、必要な管電力の利用率が15％に過ぎない場合、ピーク値312又は314を選択することはプロトコルに問題を課さないため、利用可能な追加の電力容量により、ピーク値312又は314に対応する割合を使用して影響を与えることなくスペクトル取得を実行できる。
【００５４】
しかしながら、プロトコルで必要な管電力利用率が35％の場合、最大の画質が得られる割合を使用する取得、つまりピーク値312又は314は、管電力利用率が非常に低いため不可能である。図4を参照すると、一部のスキャンスペクトルは不可能であり、この例では、t = T / 2又は第1及び第2の取得モード201、202の等しい割合を使用する。しかしながら、この取得では最適なスペクトル分離又はスペクトル結果は得られないが、2つの異なる取得モードを使用する取得により、追加のスペクトル情報で従来の画像を強調する。同時に、従来のスキャンプロトコルの制限は常に満たされている。
【００５５】
図５は、本発明によるスペクトルスキャンプロトコルを決定する方法５００のフローチャートを概略的かつ例示的に示している。
【００５６】
第１のステップ５１０において、この方法は、従来のＣＴ画像を取得するためのスキャン制限を有する従来のスキャンプロトコルを規定するステップを有する。従来のスキャンプロトコルは、ユーザーがスペクトル取得を有効にしないプロトコルである。別の言い方をすれば、ユーザーは従来のスキャンプロトコルの規定に精通しており、スペクトルスキャンモードの制限に対処する必要はない。
【００５７】
ステップ５２０では、従来のスキャンプロトコルに基づいて、スペクトルスキャンプロトコルが決定される。スペクトルスキャンプロトコルは、第１の取得モード２０１と第２の取得モード２０２の割合を含み、スペクトルスキャンプロトコルは従来のスキャンプロトコルに類似する。
【００５８】
ステップ５２０において、第１の取得モード２０１と第２の取得モード２０２との割合は、従来のスキャンプロトコル制限が満たされるように特定の方法で決定される。決定される割合に基づいてスキャン又はプロトコルの制限が課される、スペクトルスキャンプロトコルを取得するための既知の方法とは異なり、本発明によれば、プロトコルの制限が最初に決定され、それから第1及び第2の取得モードの割合がそれぞれ決定され、次に、第2ステージで提供されたスキャン制限に基づいて、それぞれ第1及び第2の取得モードの割合が決定される。これは、スペクトル取得によってユーザーにスキャンモードの制限が課せられないことを意味し、スペクトル取得の魅力が高まる。
【００５９】
ステップ５２０は、一例では、以下で説明される複数のサブステップを有することができる。ステップ５２０は、この例ではサブステップ５２２乃至５２８を有する。
【００６０】
第１に、ステップ５２２において、取得が最適なスペクトル性能を有する第１の取得モード２０１と第２の取得モード２０２の最適な割合が決定される。一例では、信号対雑音比が第１の取得モード２０１及び第２の取得モード２０２の両方の取得に等しい場合に最適なスペクトル性能が存在する。
【００６１】
次に、ステップ５２４で、最適な割合がステップ５１０で規定される従来のスキャンプロトコルのスキャン制限を満たすかが決定される。最適な割合がスキャン制限を満たすかは、決定された最適な割合での取得を使用して可能になる、可能なビーム電力利用パーセンテージを用いて、ビーム電力利用パーセンテージを評価することにより決定できる。
【００６２】
従来のスキャン条件を満たす決定される最適割合を使用して取得する場合、ステップ526で、第1の取得モード201及び第2の取得モード202の割合が、ステップ522で決定されるそれぞれの最適割合として決定される。
【００６３】
ステップ５２２で決定される最適割合がスキャン制限を満たさない場合、ステップ５２８で、スキャン制限が満たされるまで最適割合から逸脱する。具体的には、一例では、高いX線管利用率を有する、第1の取得モード201及び第2の取得モード202の一方の割合は、スキャン制限が満たされるまで増加する。したがって、ステップ520の後、典型的にはステップ520の例示的実施形態におけるステップ528又は526の後に、第1の取得モード201及び第2の取得モード202の割合がそれぞれ組み合わせて決定され、従来のスキャンプロトコルのスキャン条件を満たすスペクトルスキャンプロトコルが可能になる。
【００６４】
方法500の結果として決定されるスペクトルスキャンプロトコルは、一例では、従来のCT画像を取得するために使用でき、この決定されるスペクトルスキャンプロトコルを使用するスペクトル取得が実行され、スペクトル取得データが後のステップで従来のCT画像に統合される。さらに、強調されるスペクトル分解データは、たとえばスキャンされる組織のさらなる評価に使用できる。
【００６５】
最後に、図６は、本発明によるスペクトルスキャンプロトコル決定装置６００を概略的かつ例示的に示している。スペクトルスキャンプロトコル決定装置６００は、コンピュータ断層撮影システム１００のＣＴスキャナなどのＣＴスキャナを使用してＣＴ画像を取得するために、例えば上記の方法５００に従ってスペクトルスキャンプロトコルを決定するように構成される。装置６００は、従来のスキャンプロトコル提供ユニット６１０、スペクトルスキャンプロトコル決定ユニット６２０、及び比例決定ユニット６３０を有する。
【００６６】
装置６００は、その全体又は一部を処理手段、例えば、当技術分野で知られている汎用処理ユニットとして実装することができる。一例では、装置６００は、図１に示されるように制御装置９に統合され得る。従来のスキャンプロトコル提供ユニット６１０、スペクトルスキャンプロトコル決定ユニット６２０、及びユニット決定比６３０のそれぞれは、同様に、プロセッサ形成装置６００の一部として、又は別個のそれぞれ相互接続される通信処理ユニットとして実装できる。もちろん、1つ、複数、又はすべての要素を分散コンピューティングデバイス、たとえばサーバーに実装し、インターネットなどのネットワークを通じて通信することもできる。
【００６７】
従来のスキャンプロトコル提供ユニット６１０は、スキャン制限を有する従来のスキャンプロトコルを規定するように構成され、従来のスキャンプロトコルは、従来のＣＴ画像の取得を記述する。
【００６８】
スペクトルスキャンプロトコル決定ユニット６２０は、図２に示されるような第１の取得モード２０１の割合及び第２の取得モード２０２の割合を有するスペクトルスキャンプロトコルを決定するように構成され、スペクトルスキャンプロトコルは、従来のスキャンプロトコルに類似している。
【００６９】
最後に、割合決定ユニット６３０は、従来のスキャンプロトコルのスキャン制限が満たされるように、第１の取得モード２０１の割合と第２の取得モード２０２の割合を決定するように構成される。したがって、スペクトルスキャンプロトコル決定装置６００は、スペクトルスキャンのスキャンモード制限を心配する必要なく、ユーザーが画像をスペクトル的に取得することを可能にする。したがって、スペクトル取得の魅力は、スペクトルスキャンプロトコル決定装置600の使用を通じて増加する。
【００７０】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又は他のハードウェアの一部として提供される、光学記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体に格納/配布できるが、インターネット又はその他の有線又は無線の通信システムなどを介して他の形式で配布することもできる。
【００７１】
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るが、そのような図示及び説明は、限定的ではなく、例示的又は例証的であると見なされるべきである。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、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。請求項において、「有する」という語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる請求項に記載されてい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できないことを示すものではない。請求項中の参照符号は、範囲を限定するものと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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【図４】
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【図５】
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【図６】
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