(57)【要約】  患者が呼吸する際に動く患者の部分を画像処理する方法が提供されている。患者の呼吸サイクルの間の前記部分の動作のモーションマップが作製される。走査プロトコルが、所与の放射線源／検出器の位置、及び、呼吸サイクルにおける所与のポイントに対してモーションマップから得られた情報を使用して生成される。走査プロトコルは、所与の放射線源／検出器の位置、及び、呼吸サイクルにおける所与のポイントにて、所望の量のＸ線量が前記患者の部分に当てられるように、少なくとも１つの画像処理装置の要素に対して少なくとも１つの設定を含む。前記患者の部分の画像処理走査が行われる。前記少なくとも１つの画像処理装置の要素は、画像処理走査の間に調節される。
2012521243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者が呼吸する際に動く患者の部分を画像処理する方法であって：
前記患者の呼吸サイクルのうち少なくとも一部の間の前記部分の動作のモーションマップを作製するステップ；
前記モーションマップを使用して画像走査プロトコルを生成するステップであり、該走査プロトコルは、放射線源／検出器の位置及び前記呼吸サイクルにおけるポイントでの少なくとも１つの画像処理装置の要素の少なくとも１つの設定を提供する、ステップ；並びに、
前記患者の前記部分の画像処理走査を行うステップであり、前記少なくとも１つの画像処理装置の要素の少なくとも１つの設定が、前記画像走査プロトコルに従って調節される、ステップ；
を含む方法。
【請求項２】
前記生成するステップ及び前記行うステップが、多数の放射線源／検出器の位置、及び、前記呼吸サイクルにおける多数のポイントに対して行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記患者の前記部分が、前記患者の胸部又は腹部の少なくとも１つの内部器官を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記モーションマップが、低線量らせん走査を使用して少なくとも部分的に作製される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記低線量らせん走査の間に放射される放射線量が、前記画像処理走査の間に放射される放射線量の約５％である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記モーションマップが、低線量二次元走査を使用して少なくとも部分的に作製される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記低線量二次元走査の間に放射される放射線量が、前記画像処理走査の間に放射される放射線量の約１％乃至３％である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記モーションマップが、前記患者の前記呼吸サイクルの間の前記部分の動作をシミュレートするモデルを使用して、少なくとも部分的に作製される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記患者の前記部分の最初の走査から、前記モーションマップを作製するための前記最初の走査の間の前記患者の呼吸サイクルを追跡する装置を使用して、前記モーションマップが少なくとも部分的に作製される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
所望の量のＸ線量が、前記モーションマップを使用して少なくとも部分的に計算される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
呼吸サイクル追跡装置が、前記画像処理走査の間の前記患者の前記呼吸サイクルを追跡する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記モーションマップが、前記患者の最初の走査から生じたデータだけを使用して作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記モーションマップが、前記患者の最初の走査から生じたデータ及びモデル化データを使用して作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記モーションマップが、モデル化データだけを使用して作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
患者が呼吸する際に動く患者の内部器官を画像処理する方法であって：
前記患者の呼吸サイクルのうち少なくとも一部の間の前記器官の動作のモーションマップを作製するステップであり、前記モーションマップが、前記患者の前記器官の最初の走査を使用して少なくとも部分的に作製される、ステップ；
前記モーションマップを使用して走査プロトコルを生成するステップであり、前記走査プロトコルは、放射線源／検出器の位置、及び、前記呼吸サイクルにおけるポイントでのコリメーターの少なくとも１つの設定を提供する、ステップ；並びに、
前記患者の前記器官の画像処理走査を行うステップであり、呼吸サイクル追跡装置が、前記最初の走査及び前記画像処理走査の間の前記患者の前記呼吸サイクルを追跡する、ステップ；
を含む方法。
【請求項１６】
患者が呼吸する際に動く患者の部分を画像処理するためのＣＴ画像処理システムであって：
放射線源と、
検査領域を横切った前記放射線源により放射された放射線を検出する放射線感応検出器と、
前記放射線源により放射された放射線の少なくとも一部を制御するコリメーターと、
を有するデータ取得システム；
該データ取得システムによって生じた投影データを再編成して、前記患者の前記部分を示す容積データを生じるリコンストラクタ；
ユーザーインターフェース上での表示に対して前記容積データを処理する画像プロセッサであり、モーションマップを使用して得られた走査プロトコルを含み、前記走査プロトコルが、放射線源／検出器の位置、及び、前記呼吸サイクルにおけるポイントでの少なくとも１つのシステム要素の少なくとも１つの設定を含む、画像プロセッサ；並びに、
前記データ取得システムを制御するコントローラであり、少なくとも１つのシステム要素が、前記放射線源／検出器の位置及び前記呼吸サイクルにおけるポイントでの前記走査プロトコルの前記少なくとも１つの設定に調節される原因となるコントローラ；
を含むシステム。
【請求項１７】
前記モーションマップが、低線量らせん走査を使用して少なくとも部分的に作製される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記モーションマップが、前記患者の部分の低線量二次元走査を使用して少なくとも部分的に作製される、請求項１６又は１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記モーションマップが、前記患者の前記呼吸サイクルの間の前記部分の動作をシミュレートするモデルを使用して、少なくとも部分的に作製される、請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記患者の最初の走査から、前記モーションマップを作製するための前記最初の走査の間の前記患者の呼吸サイクルを追跡する装置を使用して、前記モーションマップが少なくとも部分的に作製される、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
所望の量のＸ線量が、前記モーションマップを使用して少なくとも部分的に計算される、請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記モーションマップが、前記患者の最初の走査から生じたデータだけを使用して作製される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２３】
前記モーションマップが、前記患者の最初の走査から生じたデータ及びモデル化データを使用して作製される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２４】
前記モーションマップが、モデル化データだけを使用して作製される、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、画像処理技術に関し、特に、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）ベースの画像処理の方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、生きている被験者が取得間隔の間に呼吸する場合にＣＴ画像処理において特定の用途を有し、特にＸ線ＣＴ画像処理を参考にして記述される。しかし、本出願は、特に動いている対象が画像表示される場合はいつでも他の種類の画像処理において、及び、他の技術において一般的な用途も発見し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
診療においてＸ線ＣＴ画像処理の使用が増えると、Ｘ線ＣＴスキャン中の患者に対するＸ線曝露の全体量を減らすことが望ましい。しかし、患者に当てられるＸ線量は、合格品質のＣＴ画像を作製するのに十分高くなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によると、取得間隔中の患者の呼吸に基づき患者に当てられるＸ線量をリアルタイムで制御する方法が提供される。正常な呼吸サイクルの間、胸部及び腹部の器官は動くはずである。例えば、肝臓は、数センチメートル上がり下がりし得る。当該方法は、この器官の動きを勘定し、それらの器官に当てられるＸ線量を修正する。当該方法は、呼吸をしている患者のＣＴ画像処理に関して特定の用途を見つけるけれども、より一般には、動いている対象が画像表示される場合はいつでも用途を見つける。また、ＣＴとは異なる他の種類の画像処理においても用途を見つける。
【０００５】
本発明の別の態様によると、患者が呼吸する時に動く患者の部分を画像表示する方法が提供される。患者の呼吸サイクルの少なくとも一部の間の前記部分の動きのモーションマップ（ｍｏｔｉｏｎ  ｍａｐ）を作製することができる。このモーションマップを使用して画像走査プロトコルを生成することができる。走査プロトコルは、放射線源／検出器の位置及び呼吸サイクルにおけるあるポイントでの少なくとも１つの画像処理装置要素の少なくとも１つの設定を提供することができる。患者の一部分の画像走査を行うことができる。少なくとも１つの画像処理装置要素の少なくとも１つの設定を、画像走査プロトコルに従って、画像走査の間に調節することができる。
【０００６】
本発明の別の態様によると、画像処理システムが、患者が呼吸する時に動く患者の部分を画像処理するために提供される。当該システムは、データ取得システム、リコンストラクタ、画像処理プロセッサ、及び、コントローラを含み得る。データ取得システムは、放射線源、放射線感応検出器、及び、コリメーターを含み得る。検出器は、検査領域を横切った、放射線源によって放射された放射線を検出することができる。コリメーターは、放射線源によって放射された放射線の少なくとも一部を制御することができる。リコンストラクタは、データ取得システムによって生じた投影データを再編成し、患者の一部分を示す容積データを生じることができる。画像処理プロセッサは、ユーザーインターフェース上での表示のために容積データを処理することができる。リコンストラクタ又はプロセッサは、モーションマップを使用して得られた走査プロトコルを含み得る。走査プロトコルは、放射線源／検出器の位置及び呼吸サイクルにおけるあるポイントでの少なくとも１つのシステム要素の少なくとも１つの設定を含み得る。コントローラは、データ取得システムを制御することができる。コントローラは、少なくとも１つのシステム要素が、放射線源／検出器の位置及び呼吸サイクルにおけるあるポイントでの走査プロトコルの少なくとも１つの設定に調節される原因となり得る。
【０００７】
１つの利点が、患者に当てられる全Ｘ線量を減らすように、取得間隔にわたり特定の器官に当てられるＸ線量を変えることにある。数多くのさらなる利点及び利益が、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読んだ後に当業者には明らかになるはずである。
【０００８】
本発明は、種々の要素及び要素の取合わせにおいて、並びに、種々の処理操作及び処理操作の取合わせにおいて具体化し得る。図面は、好ましい実施形態を例示する目的のためだけにあり、本発明を限定するとして解釈されるためにあるわけではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】取得間隔の間に患者が呼吸する際の器官の動きを勘定するために画像表示される器官に当てられるＸ線量を制御する例証的な方法を例示している。
【図２Ａ】ヒト患者の呼吸サイクルにおける図２Ｂとは異なるポイントでの擬人化されたＮＣＡＴ模型を例示している。
【図２Ｂ】ヒト患者の呼吸サイクルにおける図２Ａとは異なるポイントでの擬人化されたＮＣＡＴ模型を例示している。
【図３Ａ】図１の例証的な方法と共に使用するのに適した例証的な画像処理装置を例示している。
【図３Ｂ】図３Ｃとは異なる位置での放射線源及び検出器と共に図３Ａの例証的な画像処理装置を概略的に例示している。
【図３Ｃ】図３Ｂとは異なる位置での放射線源及び検出器と共に図３Ａの例証的な画像処理装置を概略的に例示している。
【図４】図１の例証的な方法及び図３Ａの例証的な画像処理装置と共に使用するのに適した例証的な画像処理システムを例示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において記述される方法及び装置は、全般的に、取得間隔の間の自発的な呼吸を含むいかなるＣＴベースの画像処理方法も対象としている。そのような例証的な方法１００が、図１において例示されている。表示する例において、ＣＴ画像処理装置によって画像表示される器官は、主に、肺、肝臓、腎臓、脾臓、膵臓、胃等、呼吸サイクルの間に動く胸部及び腹部の内部器官のうちどれか１つ又は複数の器官を含む。動いている対象が画像表示される他の用途において、例えば心臓、脳、骨等の他の器官を画像表示することができる。実例となる方法１００は、そのような用途に合うよう適応させることができる。
【００１１】
図１の例証的な方法１００は、取得間隔中に患者が呼吸する際の器官の動きを勘定するために画像表示される器官（従って患者）に当てられるＸ線量を制御する。例証的な方法１００のステップ１１０において、呼吸サイクル中の器官の動作のモーションマップ又はモデルが作製される。種々の方法を使用して、モーションマップを作製することができる。そのような方法のうち第１の方法において、時間に伴う器官の動作を推定するのに十分なデータを有する、器官の低線量らせん走査を行うことができる。この方法は、同期再構成を利用することができる。らせん走査の間に放射される用量は変えることができる。例えば、１つの例証的な実施形態において、最初の低線量らせん走査の間に放射される用量は、次の画像処理走査の間に放射される用量の約５％である。前記方法のうち第２の方法において、低線量二次元（２Ｄ）走査を、呼吸サイクルの間に多数のポイントにて行うことができる。２Ｄ走査の間に放射される用量は、変えることができる。例えば、１つの例証的な実施形態において、低線量２Ｄ走査の間に放射される用量は、主な画像処理走査の間に放射される用量の約１％乃至３％である。次に、多数の２Ｄ走査からのデータを補間して、呼吸サイクルの間の器官の動作のモーションマップを作製することができる。例えば、完全な息の吸い込み時に第１の２Ｄ走査をかけることができ、完全な息の吐き出し時に第２の２Ｄ走査をかけることができ、次に、それらの走査において補間法を行うことによって、モーションマップを生成することができる。調査走査の間に２つ以上の呼吸サイクルを測定し、次に、平均をとって、患者の呼吸サイクルの間の器官の動作を推定することができる。
【００１２】
モーションマップを生成するための第３の方法は、画像表示される特定の患者のいかなる実際の画像処理データも使用することなく、単に、モーションマップを生成するようデータをモデル化することに頼っている。モデル化データによって、呼吸サイクルの間の画像表示される器官の予想される動作が提供される。例えば性別、年齢、身長、体重、及び／又は、他の患者特有の測定値等の実際の患者データが、器官の動作のシミュレーションをするためにソフトウェアモデルと共に使用される。さらに、本明細書には記述されていないモーションマップを生成する適切な別の手段があり得る。
【００１３】
これらの方法のうちいずれか１つ又は複数の方法を個々に又は組み合わせて使用し、モーションマップを作製することができる。例えば、特定の患者に関する実際の画像データをモデル化データと共に使用して、そのモデル化データを使用して生成されたモーションマップの精度を上げることができる。使用することができる１つのソフトウェアモデルは、四次元ＮＵＲＢＳ−ｂａｓｅｄ  ｃａｒｄｉａｃ−ｔｏｒｓｏ（ＮＣＡＴ）ファントム２００である。図２Ａ及び２Ｂは、呼吸サイクルにおける２つの異なるポイントでの擬人化されたＮＣＡＴファントム２００を示している。呼吸サイクルの間の患者の１又は複数の器官の動きが、２つのＮＣＡＴファントム２００を比較することによって示されている。例えば、図２Ａは、呼吸サイクルにおける第１のポイントでのファントム２００を示しており、肝臓２１０は第１の位置及び形状にある。図２Ｂは、呼吸サイクルにおける第２のポイントでのファントム２００を示しており、肝臓２１０は第２の位置及び形状にある。図２Ａと２Ｂとの比較から示されているように、肝臓２１０は、患者の呼吸サイクルの間に上がり下がりする。
【００１４】
一実施形態において、モーションマップ走査の間に患者の呼吸サイクルを追跡する装置を患者につけることができる。呼吸サイクル追跡装置から得られた情報をモーションマップ走査データに関連づけて、患者の呼吸サイクルにおける種々のポイントでの器官の動きを推定することができる。種々の追跡装置を使用することができる。１つの例証的な追跡装置は、患者の胸部又は腹部のまわりに取り付けられる弾性呼吸ベルトである。患者の呼吸サイクルを追跡するために、ベルトは、患者の胸部又は腹部が膨張する及び収縮する際のベルトの伸長又は伸長に対する抵抗の量を測定するセンサを含み得る。別の例証的な追跡装置は、患者の胸部又は腹部に付けられる外部マーカーである。マーカーの動きは、呼吸サイクルの間に患者の胸部又は腹部が膨張する及び収縮する際に追跡することができる。例えば、一実施形態において、アクティブ光マーカーが、呼吸サイクル追跡装置として使用される。アクティブ光マーカーは、ｚ軸に対して垂直に置かれた固定スクリーンに集められる光を放つ。別の実施形態では、放射線不透過性のマーカーが、呼吸サイクル追跡装置として使用される。モーションマップ走査の間に患者の呼吸サイクルを追跡する他の類似の装置を使用することができる。
【００１５】
ステップ１１０において作製されたモーションマップによって、呼吸サイクルの間の種々のポイントでの器官の動きが推定される。この情報を用いて、器官に当てられるＸ線量を、呼吸サイクルの間の器官の動きを勘定するようリアルタイムで調節することができる。例証的な方法１００のステップ１１２では、画像走査プロトコルが、モーションマップから得られた情報を使用して生成される。画像走査プロトコルは、ＣＴ画像処理装置における所与のＸ線源／検出器位置、及び、呼吸サイクルにおける所与のポイントに対して、合格品質の画像を作製し、同時に、患者に当てられる全Ｘ線量を減らすようＣＴ画像処理装置の最適な設定を特定する。モーションマップに加えて、他の情報を使用して画像走査プロトコルを生成することができる。例えば、器官の密度、又は、呼吸サイクルにおける特定のポイントでの器官のサイズ、形状、及び位置等の器官の種々の特性を使用することができる。典型的なＣＴ画像処理装置における多くの異なる要素の設定を変更して、患者に当てられるＸ線量を変えることができる。
【００１６】
１つの例証的な構成において、走査プロトコルは、Ｘ線源と患者との間に配置された、ＣＴ画像処理装置におけるダイナミックコリメーターの設定を変更するステップを含む。コリメーターは、特定の方向と平行して移動するＸ線のみが通過するのを可能にするようにＸ線の流れを濾光する装置である。ダイナミックコリメーターを調節して、患者に当てられるＸ線ビームの強度及び方向を変えることができる。例えば、コリメーターは、Ｘ線の通過を許可するか又は阻止するために迅速に開く及び閉じるリーフ又はジョーを有し得る。コリメーターによって濾光されたか又は吸収されたＸ線の量は、患者に当てられたＸ線量を決定する。
【００１７】
別の例証的な構成において、走査プロトコルは、Ｘ線源自体を変更して、患者に当てられるＸ線量を変えるステップを含む。例えば、Ｘ線源に通される電流を減らすステップは、生成されるＸ線の量を減らし、電流を増やすステップは、生成されるＸ線の量を増やす。又は、Ｘ線源によって放射されるＸ線の持続期間を制御して、当てられるＸ線量を変えることができる。
【００１８】
このように、（ダイナミックコリメーター及びＸ線源等の）ＣＴ画像処理装置における要素の設定を変更することによって、患者に当てられるＸ線量を画像走査の間に変えることができる。特定のＸ線源／検出器の位置に対して、モーションマップは、画像表示される１又は複数の器官の予想される位置及び輪郭の概算推定を提供する。その推定、及び、画像表示される１又は複数の器官を含めた画像表示される対象内のＸ線によって横切られる種々の領域の推定された密度に関する経験的な知識に基づき、最適なＸ線量を計算することができる。次に、ＣＴ装置要素の設定を調節して、その最適なＸ線量を提供することができる。この処理は、検査領域のまわりの多数のＸ線源／検出器の位置に対して、及び、患者の呼吸サイクルにおける多数のポイントに対して繰り返すことができる。Ｘ線源／検出器の位置及び呼吸サイクルのポイントに基づくそのような設定の収集は、画像走査プロトコルを作り上げる。
【００１９】
例証的な方法１００のステップ１１４において、ＣＴ画像処理装置は画像走査を行って、器官のＣＴ画像を作製する。画像走査の間、ＣＴ画像処理装置要素のうち１又は複数の要素が、走査プロトコルに従って調節される。走査プロトコルは、所与のＸ線源／検出器の位置、及び、患者の呼吸サイクルにおける所与のポイントに対して、最適なＣＴ画像処理装置要素の設定を提供する。
【００２０】
画像走査の間に走査プロトコルを実行するために、走査中のいかなるポイントでの患者の呼吸の現在の状態に関する情報もＣＴ画像処理装置に提供するよう呼吸サイクル追跡装置を使用することができる。その目的のために、本明細書においてすでに記述された呼吸サイクル追跡装置のうちいずれか１つ又は複数の装置、又は、いかなる他の適切な追跡装置も使用することができる。追跡装置から受けた呼吸サイクル情報、及び、現在のＸ線源／検出器の位置を使用して、ＣＴ画像処理装置は、画像走査プロトコルから最適な設定の構成を得ることができ、次に、画像走査の間に状況に応じてＣＴ画像処理装置の対応する要素を修正することができる。
【００２１】
前述したように、例証的な方法１００は、全般的に、取得間隔の間の自由な呼吸を含むいかなるＣＴベースの画像処理も対象としている。そのような走査は、例えば、幼児、高年齢の患者、精神的に不安定な患者、又は、呼吸障害を有した患者等、走査の間に息を止めることができない患者を含み得る。さらに、例証的な方法１００は、陽電子放射断層撮影／コンピュータ断層撮影（ＰＥＴ／ＣＴ）システム、又は、単光子放射型コンピュータ断層撮影／コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ／ＣＴ）システム等、多様式の画像処理装置と共に使用することができる。ＰＥＴ走査の取得は、２０分程長くかかる場合がある。それ自体では、患者は、ＰＥＴ走査の間息を止めることができない。患者の呼吸による動作効果は、ＰＥＴ及びＣＴ画像が１つの重ねて置かれた又は共同で登録された画像に組み合わされる場合に勘定することができる。
【００２２】
図３Ａは、例証的なＣＴ画像処理方法１００、及び、例えばＣＴ、ＳＰＥＣＴ、又は、ＰＥＴ画像処理システム等、一般的にいかなる医療用画像処理システムとも共に使用するのに適した本願の例証的な画像処理装置３００を例示している。画像処理装置３００は、患者等の検査及び／若しくは画像表示されている被験者を支持する並びに前記被験者の位置を定めるテーブル又は診察台等の被験者支持台３１０を含む。画像処理装置３００は、固定ガントリー３２０を含み、該固定ガントリーの内側には回転ガントリー３３０が取り付けられている。走査管３４０は、固定ガントリー３２０を通って延びている。走査管３４０は、検査領域を画定している。被験者支持台３１０は、走査管３４０に対してＺ軸に沿って直線的に可動であり、従って、被験者支持台及びそこに置かれる場合に画像表示される被験者が走査管３４０内で動かされる、並びに、走査管３４０から移動させられるのを可能にしている。
【００２３】
回転ガントリー３３０は、走査管３４０（すなわちＺ軸のまわり）、及び、その中に置かれる場合に画像表示される被験者のまわりを回転するよう適応される。１又は複数のコリメーター３６０を有した１又は複数のＸ線源３５０が、走査管３４０及びその中に置かれる場合に画像表示される被験者を通り抜けて向けられるＸ線ビームを生成するよう回転ガントリー３３０上に取り付けられている。１又は複数の放射線検出器ユニット３７０も、回転ガントリー３３０上に取り付けられている。一般的に、１又は複数のＸ線源３５０及び１又は複数の放射線検出器ユニット３７０は、回転ガントリー３３０の互いから反対の側に取り付けられ、回転ガントリーは、画像表示される被験者の投影図の視界を得るよう回転させられる。
【００２４】
図３Ｂは、Ｘ線源３５０及びＸ線検出器３７０が第１の位置Ａにあるように回転させられた回転ガントリー３３０を有した画像処理装置３００を概略的に例示している。さらに、呼吸サイクル追跡装置（図示せず）は、第１の位置Ａにおける放射線源３５０及び検出器３７０を用いて患者の呼吸の状態に関する情報を画像処理システムに提供する。画像処理システムは、モーションマップから得られた情報を使用して生成された画像走査プロトコルを参照し、放射線源３５０及びコリメーター３６０等の画像処理装置３００の要素に対する最適な設定を探索する。前述したように、最適な設定は、放射線源３５０及び検出器３７０の現在の位置、患者の呼吸の現在の状態、並びに、画像表示される器官３８０を含めた画像表示される対象においてＸ線によって横切られる種々の領域の推定される密度に関する経験的な知識に少なくとも基づき得る。画像処理装置３００の要素のこれらの最適な設定は、合格品質の画像を生成し、同時に、患者に当てられる全Ｘ線量を減らす。画像処理装置３００の要素の設定は、最適なＸ線量を提供するよう、及び、器官３８０の画像を生成するよう画像走査を通じて調節される。
【００２５】
このように、画像走査は進むため、図３Ｃは、放射線源３５０及び検出器３７０が第２の位置Ｂにあるように回転させられた回転ガントリー３３０を有した画像処理装置３００を概略的に例示している。呼吸サイクル追跡装置は、第２の位置Ｂにある放射線源３５０及び検出器３７０を用いて患者の呼吸の状態に関する情報を画像処理システムに提供する。画像処理システムは、画像走査プロトコルを参照して、第２の位置に放射線源３５０及び検出器３７０を有する画像処理装置３００の要素、並びに、所与の患者の呼吸の状態に対する最適な設定を探索する。画像処理装置３００の要素の設定は、最適なＸ線量を提供するよう調節される。
【００２６】
図４は、例証的なＣＴ画像処理方法１００及び例証的な画像処理装置３００と共に使用するのに適した例証的な画像処理システム４０２を概略的に描写している。画像処理システム４０２は、取得間隔の間に患者が呼吸する際の器官の動きを勘定しながら、画像表示される器官（従って患者）に当てられるＸ線量を制御する能力を有する。システム４０２は、データ取得システム４０４、リコンストラクタ４０６、プロセッサ４０８、ユーザーインターフェース４１０、及び、コントローラ４１２を含む。
【００２７】
データ取得システム４０４はＣＴデータ取得システム３００を含み、ＣＴデータ取得システム３００においては、Ｘ線源３５０、コリメーター３６０、及び検出器３７０が、検査領域の回りを回転する回転ガントリー３３０に取り付けられる。円形の３６０度又は他の角度のサンプリング範囲、並びに、軸状、らせん状、円及び線状、鞍状、又は、他の所望の走査軌道を実行することができる。
【００２８】
１つの実行において、放射線源３５０、コリメーター３６０、及び検出器３７０は、取得形状が固定されるように回転ガントリー３３０に対して固定して取り付けられる。別の実行において、放射線源３５０、コリメーター３６０、及び検出器３７０は、取得形状が可変であるように回転ガントリー３３０に可動で取り付けられる。後者の実行において、１又は複数の駆動装置４１４が、要素を動かすのに必要な起動力を提供することができる。あるいは、放射線源３５０、コリメーター３６０、及び検出器３７０は、ヒトのユーザーによって手動で動かすことができる。
【００２９】
リコンストラクタ４０６は、調査中の対象を示す容積データを生じるための再編成技術を使用して、データ取得システム４０４によって生じるデータを再編成する。再編成技術は、フィルター補正逆投影法等の分析技術、並びに、反復技術を含む。
【００３０】
画像プロセッサ４０８は、例えば、モニター及びプリンター等の１又は複数の出力装置、並びに、キーボード及びマウス等の１又は複数の入力装置を含み得るユーザーインターフェース４１０上での所望の様式での表示に対して、要求に応じて容積データを処理する。
【００３１】
グラフィカルユーザーインターフェース（「ＧＵＩ」）を提供するように汎用又は他のコンピュータによって実施されるソフトウェアの命令を使用して有利に実行されるユーザーインターフェース４１０は、ユーザーが画像処理システム４０２を制御するか、さもなければ、画像処理システム４０２と相互作用するのを可能にする。例えば、ユーザーは、所望のモーションマップのうち１つ又は複数選択する；走査を始める及び終わらせる；所望の走査又は再編成プロトコルを選択する；容積データを操作する；等を行うことができる。１つの実行において、放射線源３５０の構成、コリメーター３６０の構成、及び、再編成プロトコルのうち１つ又は複数が、ユーザーにより選択された走査プロトコル及び／又はモーションマップに基づき画像処理システム４０２によって自動的に確立される。さらに別の例として、ユーザーインターフェース４１０は、所望のモーションマップ、放射線源３５０の構成、及び、コリメーター３６０の構成のうち１つ又は複数をユーザーが入力するか又は修正するのを促すか、さもなければ、可能にすることができる。そのような実行においては、放射線源３５０及びコリメーター３６０の必要な設定を自動的に計算するために、ユーザーからの情報は使用される。
【００３２】
プロセッサ４０８に作動的に接続されたコントローラ４１２は、データ取得システム４０４の作動を制御する。例えば、コントローラは、所望のモーションマップ走査又は画像処理走査を実行する、１又は複数の駆動装置４１４に放射線源３５０、コリメーター３６０、及び／若しくは検出器３７０の位置を定めさせる、又は、１又は複数の駆動装置４１４にコリメーター３６０のリーフを調節させることができる。
【００３３】
このように、ソフトウェアロジックとして前記の機能を行うことができる。「ロジック」は、本明細書において使用される場合、それだけに限られないが、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、及び／又は、それぞれの組み合わせを含み、１又は複数の機能若しくは１又は複数の働きを行う、及び／又は、別の要素から機能若しくは働きをもたらす。例えば、所望の用途又は要求に基づき、ロジックは、ソフトウェアにより制御されたマイクロプロセッサ、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）等のディスクリートロジック、又は、他のプログラムされたロジック装置を含み得る。ロジックは、ソフトウェアとして完全に具体化することもできる。
【００３４】
「ソフトウェア」は、本明細書において使用される場合、それだけに限らないが、コンピュータ又は他の電子装置に機能、働きを行わせる、及び／又は、所望の様式で作用させる１又は複数のコンピュータ読み取り可能及び／又は実行可能な命令を含む。命令は、動的にリンクされたライブラリ由来の別々のアプリケーション若しくはコードを含む、ルーチン、アルゴリズム、モジュール、又は、プログラム等、種々の形状で具体化することができる。ソフトウェアも、独立プログラム、関数呼び出し、サーブレット、アプレット、メモリに記憶された命令、オペレーティングシステムの一部、又は、他のタイプの実行可能な命令等、種々の形状で実行することができる。ソフトウェアの形状は、例えば、所望の用途の要求、作動する環境、及び／又は、デザイナー／プログラマーの要望等次第であることが、当業者によって正しく理解されるはずである。
【００３５】
本明細書において記述されたシステム及び方法は、例えばネットワーク化された制御システム及び独立型制御システムを含む種々のプラットフォーム上で実行することができる。さらに、本明細書において示され記述されたロジックは、好ましくは、プロセッサ４０８又はコントローラ４１２内のメモリ等、コンピュータ読み取り可能媒体内又はコンピュータ読み取り可能媒体上にある。種々のコンピュータ読み取り可能媒体の例は、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、書込み可能リードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的書込み可能リードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去書込み可能リードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気ディスク又はテープ、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭを含めた視覚的に読み取り可能な媒体等を含む。さらに、本明細書において記述された方法及びロジックは、１つの大きなプロセス流れにマージさせるか、又は、多くのサブプロセス流れに分けることができる。本明細書におけるプロセス流れが記述された順番は重大ではなく、依然として同じ結果を達成しながら再構成することができる。実際に、本明細書において記述されたプロセス流れは、実行において保証又は所望されるように再構成、統合、及び／又は、再編成することができる。
【００３６】
本発明は、好ましい実施形態を参考にして記述されてきた。明らかに、前述の詳細な説明を読み理解した後、修正及び変更が他の者の心に浮かぶはずである。本発明は、付随の特許請求の範囲又はその同等物内にある限りではそのような修正及び変更を全て含むとして解釈されることが意図される。本発明は、種々の要素及び要素の取り合わせにおいて、並びに、種々のステップ及びステップの取り合わせにおいて具体化することができる。図面は、好ましい実施形態を例示する目的のためだけにあり、本発明を限定するとして解釈されることはない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月27日(2011.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者が呼吸する際に動く患者の部分を画像処理する方法であって：
前記患者の呼吸サイクルのうち少なくとも一部の間の前記部分の動作のモーションマップを作製するステップ；
前記モーションマップを使用して画像走査プロトコルを生成するステップであり、該走査プロトコルは、放射線源／検出器の位置及び前記呼吸サイクルにおけるポイントでの少なくとも１つの画像処理装置の要素の少なくとも１つの設定を提供する、ステップ；並びに、
前記患者の前記部分の画像処理走査を行うステップであり、前記少なくとも１つの画像処理装置の要素の少なくとも１つの設定が、前記画像走査プロトコルに従って調節される、ステップ；
を含む方法。
【請求項２】
前記生成するステップ及び前記行うステップが、多数の放射線源／検出器の位置、及び、前記呼吸サイクルにおける多数のポイントに対して行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記患者の前記部分が、前記患者の胸部又は腹部の少なくとも１つの内部器官を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記モーションマップが、低線量らせん走査を使用して少なくとも部分的に作製される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記モーションマップが、低線量二次元走査を使用して少なくとも部分的に作製される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記モーションマップが、前記患者の前記呼吸サイクルの間の前記部分の動作をシミュレートするモデルを使用して、少なくとも部分的に作製される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記患者の前記部分の最初の走査から、前記モーションマップを作製するための前記最初の走査の間の前記患者の呼吸サイクルを追跡する装置を使用して、前記モーションマップが少なくとも部分的に作製される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
所望の量のＸ線量が、前記モーションマップを使用して少なくとも部分的に計算される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
呼吸サイクル追跡装置が、前記画像処理走査の間の前記患者の前記呼吸サイクルを追跡する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
患者が呼吸する際に動く患者の部分を画像処理するためのＣＴ画像処理システムであって：
放射線源と、
検査領域を横切った前記放射線源により放射された放射線を検出する放射線感応検出器と、
前記放射線源により放射された放射線の少なくとも一部を制御するコリメーターと、
を有するデータ取得システム；
該データ取得システムによって生じた投影データを再編成して、前記患者の前記部分を示す容積データを生じるリコンストラクタ；
ユーザーインターフェース上での表示に対して前記容積データを処理する画像プロセッサであり、モーションマップを使用して得られた走査プロトコルを含み、前記走査プロトコルが、放射線源／検出器の位置、及び、前記呼吸サイクルにおけるポイントでの少なくとも１つのシステム要素の少なくとも１つの設定を含む、画像プロセッサ；並びに、
前記データ取得システムを制御するコントローラであり、少なくとも１つのシステム要素が、前記放射線源／検出器の位置及び前記呼吸サイクルにおけるポイントでの前記走査プロトコルの前記少なくとも１つの設定に調節される原因となるコントローラ；
を含むシステム。
【請求項１１】
前記モーションマップが、低線量らせん走査を使用して少なくとも部分的に作製される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記モーションマップが、前記患者の部分の低線量二次元走査を使用して少なくとも部分的に作製される、請求項１０又は１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記モーションマップが、前記患者の前記呼吸サイクルの間の前記部分の動作をシミュレートするモデルを使用して、少なくとも部分的に作製される、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記患者の最初の走査から、前記モーションマップを作製するための前記最初の走査の間の前記患者の呼吸サイクルを追跡する装置を使用して、前記モーションマップが少なくとも部分的に作製される、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
所望の量のＸ線量が、前記モーションマップを使用して少なくとも部分的に計算される、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のシステム。
【国際調査報告】
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