JP2001509048A

JP2001509048A - 可変電流ｃｔスキャニング

Info

Publication number: JP2001509048A
Application number: JP53178798A
Authority: JP
Inventors: エハドダフニ
Original assignee: ピッカーメディカルシステムズリミテッド
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 2001-07-10
Also published as: DE69810271T2; EP0956744B1; EP0956744A1; US6198789B1; DE69810271D1; WO1998033361A1; IL120097A0

Abstract

(57)【要約】ＣＴスキャナの放射線束を調節する方法で、スキャナで撮像する身体に関する放射線減衰データを、身体に沿った第１軸方向位置の近傍でＣＴスキャンから取得するステップと、データに基づき、半径方向の視角に応じて変調関数を決定するステップとを含む方法。身体をスキャナに対して身体に沿った第２軸方向位置に並進させ、変調関数を使用して身体に当たる放射線束を制御しながら、ＣＴスキャンを第２軸方向位置の近傍で実行する。

Description

【発明の詳細な説明】可変電流ＣＴスキャニング発明の分野本発明は一般にコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムに関し、特にＣＴスキャニング中に患者が曝される放射線量を制御する方法に関する。発明の背景ＣＴスキャナは、被検者の体内の複数の経路に沿ったＸ線減衰測定に基づいて画像を形成する。身体は通常、当技術分野で知られているように、高圧電源（ＨＶＰＳ）で駆動されるＸ線管によって一方側から照射される。Ｘ線は、身体のＸ線管とは反対側にある検出器が受け取り、検出器はそこに入射した減衰放射線束に比例する信号を生成する。複数の角度の視野（ｖｉｅｗ）から減衰信号データを取得することができるように、Ｘ線管は身体の周囲を（３次元スキャナ内で、検出器と共に）回転する。これらのデータは、前処理してフィルタにかけ、背面投射して、身体を通る断面スライスの画像を再構築する。複数の画像スライスを再構築し、３次元ＣＴ画像を生成するよう、身体をＸ線管の回転面に対して軸方向に平行移動させる。ＣＴ画像の品質は、減衰データの信号対ノイズ比（ＳＮＲ）に依存し、この比率は一般に検出器における放射線束が増加すると増加し、量子変動が主なノイズ源である場合に特にそうである。したがって、ＨＶＰＳは通常、比較的高い電流をＸ線管に与え、その結果、高いＸ線束を身体に照射するよう設定される。高い線束が必要なのは、特に、脳のような特に高いＳＮＲが望ましい身体の領域、または骨盤や肩のようなＸ線の減衰が特に高い領域、及び大きい被検者の身体の撮像の際である。しかし、身体の他の部分、または身体の異なる角度の視界では、Ｘ線の減衰がそれほど高くないことがあり、比較的低いＸ線束で許容可能なＳＮＲを獲得することができる。このような身体の部分および視野では、必要以上に高いＸ線束を使用することは、次のような幾つかの理由で望ましくない。つまり、被検者を過度の放射線量に曝し、Ｘ線管とＨＶＰＳの消耗を増大させ、ＣＴスキャナの運転費用を増加させるのである。したがって、Ｘ線束は、身体の相対的減衰を考慮に入れて調節することが好ましい。通常、身体のＸ線減衰は、身体の厚さが増加するとともに、つまり身体を通る経路の長さが増加するとともに増加する。胴体の断面は円形ではなく、ほぼ楕円であるので、左右方向に胴体を横断するＸ線の経路長は、表裏方向の経路長よりかなり大きいものとなる。したがって、Ｘ線管が水平に近くＸ線が「厚い」方向で胴体を通過する視野で、適切な照射レベルを与えるＸ線管の電流は、Ｘ線管が垂直に近く「薄い」方向の視野で必要な電流より大きい。Ｘ線管を一定の電流で作動させると、薄い視野が照射過剰になるか、厚い視野が照射不足になる。さらに、非対称形の身体では、再構築した画像に対するノイズの寄与は、非等方に分散し、したがって画像のアーチファクトが生じることがある。胴体は垂直方向より水平方向で厚いが、頭部など、身体には水平方向より垂直方向の方が厚い部分もあることが理解されるであろう。さらに、所与の経路に沿ったＸ線の減衰は、身体を通る経路の長さばかりでなく、Ｘ線が経路に沿って横断する組織のタイプにも左右される。特に、骨は軟らかい組織よりはるかに強くＸ線を減衰させる。厚さの変化を補償するいかなる方法も、このような違いを考慮に入れなければならない。本特許出願の記述において、身体を通る放射線束の方向に関して使用される「厚さ」、「厚い」および「薄い」という用語は、減衰の大小の方向を判別する際に、身体を通る経路の長さと組織のタイプとを組み合わせた効果を指すことも理解されるであろう。引用により本明細書に組み込まれるＴｏｔｈ他の米国特許第５，４５０，４６２号は、薄い方向より厚い方向で大きい照射を与え、厚い方向と薄い方向で検出器への平均線束入射量が概ね等しくなるよう、Ｘ線管への電流がＸ線管の回転中に変化するＣＴスキャナについて述べている。ＣＴスキャンを実行する前に、身体の、垂直、平面、縦方向に２回の予備スキャンを実行することにより、視角の関数として被検者の身体を通るＸ線経路長を推定するものである。しかし、このやり方自体が、ＣＴ画像を取得する時間を長くし、被検者の放射線被曝量を増加させる。というのは、通常、このような平面の予備スキャンは、実施しても１回だけだからである。更に又、ＣＴスキャンは身体のいたるところで一連の角度からの視野を有するのに対し、身体の２つの平面投影しか考慮に入れないので不正確でもある。引用により本明細書に組み込まれるＷｉｌｌｉａｍｓ他の米国特許第５，４８５，４９４号は、ＨＶＰＳにＸ線管電流値のルックアップ表を予めロードすることにより、Ｘ線管の回転中にＸ線管の電流を変化させる手法について述べている。この手法は、主として、上述の’４６２特許に記載されている予備スキャニング方法に適用するものであり、上記で指摘した欠点を克服していないものである。発明の概要本発明の目的は、撮像される身体の様々な視角での減衰の変化に応じて、ＣＴスキャナのＸ線管が生成する放射線束を調節する改良された方法を提供することである。本発明の幾つかの態様では、予備的な平面スキャンを実施する必要性のない、スキャン中に線束を最適に調節する方法が提供される。ＣＴスキャン中にリアルタイムで取得し、処理したＸ線減衰データに基づき、それに適応するよう線束を調節する方法を提供することが、本発明の幾つかの態様のさらに別の目的である。本発明の１つの態様では、スキャンで各軸方向画像スライスからの減衰データを使用して、次の連続した画像スライス中に線束を調節する。本発明の別の態様では、各視野または連続する視野のグループからの減衰データを使用して、次の視野または連続する視野のグループ中に線束を調節する。本発明の別の態様では、「薄い」方向より「厚い」方向でより大きい照射を行うよう、線束を調節する。本発明の好ましい実施形態では、ＣＴスキャナは、ＣＴスキャン経路のコースに沿って、被検者の身体を通る１つまたは複数の初期視角からＸ線減衰データを取得する。これらのデータを使用して、高減衰（「厚い」）を特徴とする半径方向で、低減衰（「薄い」）方向より適切に大きい線束を提供するよう、視角の関数として身体のＸ線照射の強さを制御する変調関数を決定する。スキャナが、初期視角の近傍で、これに沿ってその後の１つまたは複数の視角からＸ線減衰データを取得できるよう、ＣＴスキャンが継続する。変調関数を適用して、その後の視角で照射強度を制御し、その後、これらの視角で取得した減衰データに応じてこれを修正する。これらのステップは、ある範囲の半径および軸方向位置にわたり、反復的に繰り返すことが好ましい。Ｘ線照射は、身体の周りで回転するＸ線管から行うことが好ましい。Ｘ線管は、コンピュータに制御されたＨＶＰＳで駆動され、コンピュータは変調関数に応じてＨＶＰＳの電流出力を変更する。コンピュータは、身体のＣＴスキャンと同時に、連続的に変調関数を計算および／または更新することが、さらに好ましい。変調は、取得したデータのＳＮＲがＸ線管の一回転全体にわたってほぼ一定になるか、データが一回転全体にわたってほぼ一定の平均信号レベルを有する、あるいはその両方になるよう決定することが好ましい。本発明の幾つかの好ましい実施形態では、ＣＴスキャナは順次モードで作動し、身体を連続する位置ごとに軸方向で静止状態に保持しながら、減衰データを一連の軸方向の位置のそれぞれで複数の角度視野から取得する。各位置での複数の角度視野が、身体の周りの完全な３６０°のスキャン、あるいは１８０°のスキャンをカバーし、そのスキャンを利用して、その位置での身体を通した平面画像スライスを再構築することが好ましい。軸方向の各位置で取得したデータを使用して、シーケンス中の次の軸方向位置で適用される変調関数を修正することが、さらに好ましい。別法として、または追加的に、各位置ごとに各視野または視野のグループで取得したデータを使用して、その軸方向位置で次の視野または視野のグループでの変調関数を修正する。本発明の他の好ましい実施形態では、ＣＴスキャナは螺旋モードで作動し、連続する視野が軸に対して螺旋パターンを描くよう、連続的な視角からデータを取得するにつれ、身体の軸方向位置を連続的に前進させる。変調関数の開始値は、第１軸方向位置の近傍で螺旋の第１部分にわたる１つまたは複数の視野から取得したデータを使用して、最初に決定することが好ましい。あるいは、開始値は演繹的に推定してもよい。その後、スキャンが進行するにつれ、螺旋に沿って各視野または視野のグループから連続的に取得したデータを使用して、関数を連続的に修正する。関数は、データを新しい視角から取得するごとに、例えば１°間隔で修正することが好ましい。したがって、新しい視野ごとにあるいは新しい視野のグループごとに取得したデータを使用して、次の視野で適用する変調関数を決定する。あるいは、螺旋に沿った３６０°、１８０°または９０°の回転区間ごとに、または任意の他の適切な角度区間ごとに関数を修正してもよい。次に、新しい区間ごとに取得したデータを使用して、スキャンの次の回転区間に適用する変調関数を修正する。各区間内で、Ｘ線強度は概ね一定ではなく、区間内の視角の関数として変化する。本発明の好ましい実施形態では、ＣＴスキャナは、Ｘ線減衰を示す生データ信号を生成する複数の検出器エレメントを備えた検出器アレイを含む。この生データを前処理して、正規化し、補正した対数減衰データを生成し、次にこれをフィルタに通して背面映写し、身体の画像スライスを再構築する。本発明の幾つかの好ましい実施形態では、上述したように、変調関数の決定および／または修正に生データを使用する。他の好ましい実施形態では、リアルタイムで生データの前処理を実施し、変調関数の決定および／または修正に前処理したデータを使用する。いずれの場合も、変調関数の決定および／または修正には、データを取得したＸ線照射の強度を考慮してデータを調節することが好ましい。本発明のさらに他の好ましい実施形態では、第１軸方向位置で画像スライスを再構築した後、スライスを使用して、その位置における身体の厚いおよび薄い寸法を見出す。次に、第２軸方向位置で適用すべき変調関数の決定および／修正に、これらの寸法を使用する。本発明の幾つかの好ましい実施形態では、身体をＣＴスキャナの中心軸に対して対称に配置し、視角のシヌソイドまたは同様の関数を使用してＸ線照射を変調する。しかし、他の好ましい実施形態では、身体の非対称性を、または中心軸に対する身体の非対称の配置を考慮して、変調関数を調節する。これらの実施形態では、関数は減衰データから演鐸的に導くことができ、予め決定された解析形式を必要としないが、言うまでもなく、解析関数を使用してもよい。また、本発明の幾つかの好ましい実施形態では、再構築した画像から身体の輪郭を判別し、次に輸郭を使用して、変調関数の計算から、身体以外の区域からの画像アーチファクトを排除する。このような補正をしないと、これらの画像アーチファクトは変調関数を歪めて、不均一なＳＮＲをもたらすことがある。したがって、本発明の好ましい実施形態により、ＣＴスキャナの放射線束を調節する方法であって、身体に沿った第１軸方向位置の近傍で、ＣＴスキャンからスキャナで撮像した身体に関する放射線減衰データを取得するステップと、データに基づき、半径方向の視角に応じて変調関数を決定するステップと、身体に沿って第２軸方向位置に、身体およびスキャナを相対的に並進させるステップと、変調関数を使用して身体に当たる放射線束を制御して、第２軸方向位置の近傍でＣＴスキャンを実施するステップを含む方法が提供される。ＣＴスキャンから放射線減衰データを取得するステップは、３つ以上の半径方向の視角からのデータを取得するステップを含むことが好ましい。この方法は、さらに、放射線減衰データを取得する上記のステッブを第２位置で繰り返すステップと、第２位置で取得したデータに基づいて変調関数を修正するステップと、面が身体に沿って第３軸方向位置を切り取るよう、身体と面を相対的に並進させるステップと、修正した変調関数を使用して、第３軸方向位置で身体に当たる放射線束を制御するステップを含むことが好ましい。減衰データは、変調関数を決定する前に、検出効率の変化に合わせて正規化し、補正することが好ましい。減衰データを背面映写して画像スライスを生成し、スライスからの画像情報を変調関数の決定に使用することが、さらに好ましい。放射線減衰データを取得するステップは、身体の軸に対して回転パターンを描く一連の視角から減衰データを取得するステップを含み、変調関数を決定するステップは、回転パターンを複数の連続する角度セクターに分割するステップと、セクターごとに関数を更新するステップとを含むことが好ましい。回転パターンを複数の角度セクターに分割するステップは、連続する各視角を連続するセクターと一意的に関連付けるステップを含むことが好ましい。変調関数を決定するステップは、各セクターで取得した放射線減衰データを使用して、次の隣接するセクターで放射線束を制御するための変調関数を計算するステップを含むことが好ましく、第１セクターで取得した放射線減衰値を使用して、身体に対して第１セクターとほぼ同じ範囲の半径方向角度を含む次のセクターの変調関数を計算することが、より好ましい。回転パターンを描く一連の視角から減衰データを取得するステップは、螺旋パターンを描く一連の視角から減衰データを取得するステップを含むことが好ましい。視角に応じて変調関数を決定するステップは、減衰データから導かれた関数パラメータを含む解析関数を決定するステップ、あるいは減衰データから導かれた関数の１組の演鐸的値を決定するステップを含むことが好ましい。本発明の好ましい実施形態によると、ＣＴスキャナの放射線束を調節する方法であって、放射線源をＣＴスキャン経路のコースに沿って第１視角に配置するステップと、放射線源を使用して、ＣＴスキャン経路のコースに沿って第１視角を含む第１角度セクター内で、１つまたは複数の視角から被検者の身体を照射するステップと、第１角度セクター内の１つまたは複数の視角で、身体に関するＸ線減衰データを取得するステップと、第１角度セクターで取得したデータに基づき、変調関数の少なくとも１つの値を決定するステップと、放射線源を、ＣＴスキャン経路のコースに沿って、第１角度セクターに隣接する第２角度セクターまで前進させるステップと、第１角度セクターで取得したデータに基づいて決定した変調関数の少なくとも１つの値を使用して、放射線源の強度を制御しながら、第２角度セクター内の１つまたは複数の視角から身体に照射するステップとを含む方法が、さらに提供される。この方法は、さらに、第２角度セクター内の１つまたは複数の視角で、身体に関するＸ線減衰データを取得するステップと、第２角度セクターで取得したデータに基づいて、変調関数を修正するステップと、ＣＴスキャン経路のコースに沿って、第２角度セクターに隣接する第３角度セクターへ、放射線源を前進させるステップと、修正した変調関数を使用して放射線源の強度を制御しながら、第３角度セクター内の１つまたは複数の視角から身体に照射するステップとを含むことが好ましい。放射線源を前進させるステップは、身体に対してほぼ螺旋形のスキャン経路に沿って放射線源を前進させるステップを含むことが好ましい。任意の１つの角度セクター内で１つまたは複数の視角から身体に照射するステップは、その角度セクター内の１つの視角から身体に照射するステップを含むことが好ましい。減衰データは、変調関数を決定する前に、検出効率の変化に合わせて正規化し、補正することが好ましい。本発明は、その好ましい実施形態に関する以下の詳細な記述を、図面と合わせて考察することにより、さらに完全に理解される。図面の簡単な説明図１は、本発明の好ましい実施形態によるＣＴスキャナの略部分等角図である。図２Ａは、本発明の好ましい実施形態により、ＣＴスキャナのＸ線管を変調させる方法を概略的に示すフローチャートである。図２Ｂは、本発明の別の好ましい実施形態により、ＣＴスキャナのＸ線管を変調させる方法を概略的に示すフローチャートである。図３は、本発明のさらに他の好ましい実施形態により、ＣＴスキャナのＸ線管を変調させる方法を概略的に示すフローチャートである。好ましい実施形態の詳細な説明次に図１を引用すると、これは本発明の好ましい実施形態により作動可能なＣＴスキャナ２０を示す。スキャナ２０は、ベース２６に支持されたベッド２４を備え、ベッド上には被検者２２が横たわり、その身体がスキャナで撮像されている。スキャナ２０は、さらに、被検者２２に照射するＸ線管２８と、Ｘ線管２８からのＸ線を受け、被検者の身体を通過したＸ線の減衰に応じて信号を生成する検出器アレイ３０とを備える。アレイ３０はＸ線検出器のエレメント２３の１つまたは複数の平行な列から成ることが好ましい。Ｘ線管２８およびアレイ３０は、被検者２２の周りを回転するよう、環状ガントリ３２に取り付けられる。ベッド２４は、被検者の身体の長軸に平行であることが好ましい軸３４に沿って、ガントリ３２中を前進する。Ｘ線管２８は、高圧電源（ＨＶＰＳ）３８からの電流で駆動される。システム制御ユニット４６は、ＨＶＰＳからＸ線管２８に提供される電流が、以下のようにスキャン中に動的に変化できるよう、制御信号および／またはデータをＨＶＰＳ３８に提供する。制御ユニット４６は、通常はコンピュータを備え、さらに制御信号を提供してベッド２４を前進させ、ガントリ３２を回転し、以下でも述べるように、他のシステム機能を実行する。ＨＶＰＳ３８は、概ね、Ｘ線管２８の作動範囲にわたって任意の電圧または電流を供給することができる。しかし、ＨＶＰＳは、例えば９０、１２０および１４０ｋＶなどの範囲内で制限された数の較正電圧値の１つを供給するよう制御されることが好ましい。これらのそれぞれの電圧で、Ｘ線管２８は異なるＸ線エネルギー・範囲を生成するので、スキャナ２０は、これらの違いを考慮に入れるよう較正することが好ましい。ＨＶＰＳ３８から供給される電流が変化しても、本発明の原理により、電圧はほぼ一定に維持されることが好ましい。電流は、ある範囲の較正された別個の値から同様に選択するか、連続的に変化させてもよい。図１に示すようなスキャナ２０は、当技術分野では第三世代のＣＴスキャナとして知られるタイプで、Ｘ線管２８と検出器アレイ３０との両方が被検者２２の周りを回転することを特徴とする。しかし、本発明の原理は、以下でさらに説明するように、他のタイプのＣＴスキャナ、特に、Ｘ線管が被検者の周りを回転する間、静止状態のままである環状検出器アレイを含む第四世代のＣＴスキャナにも等しく適用できることが理解される。さらに、スキャナ２０は、当技術分野で知られているような３６０°画像再構築モードか、１８０°再構築モードのいずれかで操作することができる。スキャナ２０は、順次モードまたは螺旋モードのいずれかで操作してよい。順次モードでは、ベッド２４を静止状態に保持しながら、Ｘ線管２８をその周りで完全に３６０°回転させる。次に、ベッド２４を別の軸方向位置に前進させ、回転を繰り返す。螺旋モードでは、Ｘ線管２８が回転し、ベッド２４が同時に前進して、したがってＸ線管が軸３４の周りの概ね螺旋の経路を描く。螺旋の経路が一定のピッチを有するよう、ベッド２４はほぼ一定の速度で移動することが好ましい。いずれのモードでも、軸３４はＸ線管２８の回転面に対してほぼ垂直であることが好ましい。しかし別法として、軸３４は、当技術分野で知られているように、この面に対して角度をつけてもよい。順次モードまたは螺旋モードのいずれかで、Ｘ線管２８の複数の選択角度位置のそれぞれで、データ取得回路３６が「視野」を獲得する。つまり回路は、Ｘ線管２８からエレメントまでの線に沿ったＸ線減衰に応じて、アレイ３０の各エレメント２３から信号を受信する。画像再構築回路４０は、取得回路３６からデータを受け取り、当技術分野で知られているように信号の正規化および対数演算を実施し、各エレメント２３に対応する補正済みＸ線減衰値を導く。任意選択で、これらの値を当技術分野で知られているようにリビン（ｒｅｂｉｎ）して、これをファン・ビーム・フォーマットから平行ビーム・フォーマットへと再整理する。次に、回路４０が、当技術分野で知られているように、フィルタリングおよび背面投射を実行し、身体２２の３次元ＣＴ画像を再構築する。これらの画像は、画像メモリ４２に保存して、表示ユニット４４に表示し、他の方法で印刷および／または処理できることが好ましい。図２Ａは、本発明の好ましい実施形態により、順次スキャン・モードで、身体２２に対するＸ線管の位置の関数としてＨＶＰＳ３８からＸ線管２８に供給される電流を調整する方法を示すフローチャートである。ベッド２４を、初期位置でガントリ３２に対して配置し、管２８を少なくとも１８０°＋Δの角度スキャンしながら、アレイ３０で減衰データを取得し、ここでΔはアレイ３０が受け取るＸ線ビームのファン角度であり、完全に３６０°回転することが好ましい。これらのデータを前処理し、フィルタにかけて背面投射し、上述したように画像スライスを再構築する。フィルタリングおよび背面投射のステップは、以下で述べるように変調関数の計算には直接関係ないので、図２Ａには示していない。前処理と同時に、またはその直後に、アレイ３０で取得した生画像データを使用して、図２Ａの実線の矢印６０で示すように、視角依存変調関数を計算する。データを取得したＸ線管２８にＨＶＰＳ３８から供給される電流のレベルを、関数の計算で考慮することが好ましい。次にベッド２４を第２軸方向位置に前進させ、上記のステップを繰り返す。第２位置でのスキャンの間、ＨＶＰＳがＸ線管２８に供給する電流を変調するため、ＨＶＰＳ３８に変調関数を適用する。初期軸方向位置で減衰が相対的に高いことを特徴とするＸ線管２８の視角では、比較的弱い検出器信号で示されるように、電流が増加し、比較的低い減衰を特徴とする角度では、電流が減少するよう、関数を決定することが好ましい。比較的高い減衰を特徴とする視角は、概ね「厚い」方向となる。しかし、本発明のこの実施形態および他の好ましい実施形態では、変調関数を決定するために、身体２２の幾何学的寸法を測定する必要がないことが理解される。第２位置で新しい生画像データを取得した後、再計算し、その後に次の軸方向位置で使用するか次の１８０°のスキャンで使用するために、必要に応じて変調関数を修正するため、上記のステップを繰り返す。画像アーチファクトが現れるような急激な変調の変動を避けるため、変調関数の再計算には平滑化関数を適用することが好ましい。身体の意図された部分２２が完全にスキャンされるまで、これらのステップを反復的に繰り返す。ＨＶＰＳ３８の生成した電流を変調するため、様々な変調関数を使用することができる。例えば、角度位置の関数としての電流は、下式で与えることができる。Ｉ（θ）＝Ｉ_ave＋Δ_Iｃｏｓ（２θ）（１）ここでＩ_aveはスキャン中の平均電流、Δ_Iは電流変調深さ（プラスまたはマイナス）、およびθはＸ線管２８の視角であり、θは水平軸ではゼロとされる。胴体のスキャンの場合、Δ_Iは一般にプラスであり、水平方向の方が電流が大きい。図２Ａに関して上述したように変調関数を計算するステップは、Ｉ_aveおよび Δ_Iの適切な値を決定して、全ての視角について適切な信号レベルを与えるステップを含む。式（１）で与えられた変調関数を使用するのは、被検者の身体の断面がほぼ対称であり、軸３４に沿って中心に配置されていることを前提とする。例えば患者の身体が傾斜しているために、これらの対称の条件を満足していないと判断した場合は、式のｃｏｓ項に位相角度を加えてもよい。身体２２の減衰プロフィールをさらに正確に補完するため、コンピュータで生成した任意の視角の関数など、他の変調関数も使用することができる。上述した好ましい実施形態では、アレイ３０からの生減衰データを使用して変調関数を計算するが、他の処理ステージでＣＴスキャナ２０が収集したデータを、この目的のために代わりに使用してもよい。例えば、図２Ａの点線の矢印６２で概略的に示した本発明の１つの好ましい実施形態では、データ取得回路３６からの前処理したデータを、関数の計算に使用する。データは、スキャン中にリアルタイムで前処理することが好ましい。前処理したデータは、ビームの強度および検出器の効率レベルに合わせて正規化され、補正されているので、この方法で、より最適で精密な変調関数を決定することができる。図２Ｂは、本発明のさらに別の好ましい実施形態を概略的に示すフローチャートである。この実施形態は、図２Ａに関して上述したものと同様であるが、変調関数の計算に生減衰データまたは前処理した減衰データではなく、ＣＴ画像の情報を使用する。図に示すように、画像再構築回路４０がデータをフィルタにかけて、背面投射し、初期およびその後の軸方向位置でのスキャン中に画像スライスを生成する。次に、矢印６４で示すように、これらの画像スライスのそれぞれから得た情報を使用して、これに続く軸位置の変調関数を計算する。例えば、様々な視角軸で身体２２の厚さを測定し、さらに画像で被検者の骨を特定して、その位置および厚さに合わせて変調関数を調節するため、画像スライスを使用することができる。しかし、一般に、１つの画像スライスに対応するデータを取得してから、そこから導かれた画像情報を使用して変調関数を更新するまでには、背面投射の集中計算ステップを実行するのに必要な時間のため、遅延が生じる。したがって、本発明の他の好ましい実施形態では、画像情報を生および／または前処理減衰データと組み合わせて、変調関数を計算してもよい。例えば、画像情報を使用して初期変調関数を訃算し、その後、減衰データに基づいてこれを更新する。１８０°または３６０°のスキャンにおける各角度セクターからのデータを使用して、次のこのようなスキャンにおける同じセクターの変調関数を計算または更新する、図２Ａおよび図２Ｂに関して上述した好ましい実施形態の原理は、必要な変更を加えて、螺旋スキャン・モードのＣＴスキャニングに適用することができる。図３は、上述した螺旋スキャン・モードのＣＴスキャニングに適用することができ、本発明の好ましい実施形態による、身体２２に対するＸ線管の位置の関数としてＨＶＰＳ３８がＸ線管２８に供給する電流を調整する別の方法を示すフローチャートである。この方法では、ベッドがＸ線管の回転面を前進するにつれ、ベッド２４に対するＸ線管によって描かれる螺旋経路に沿ってＸ線管２８が行う３６０°の各スキャン回転が、Ｎ個の等しい角度セクターに分割され、それぞれが３６０°／Ｎの角度範囲を有する。Ｎは、３６０°のスキャンで取得される角度視野の数まで、任意の適切な整数値でよい。図で示すように、ＨＶＰＳ３８に適用する変調関数を最初に決定するため、Ｘ線管２８が螺旋の初期セグメントをスキャンする。減衰データをアレイ３０から受取り、これを使用して、好ましくは図２Ａに関して上述した方法のいずれか１つに従い、変調関数を計算する。セクター指数Ｊは、ゼロに初期化される。ベッド２４が前進し、Ｘ線管２８が第１セクターを好ましくは連続的かつ一定速度で回転する。変調関数をＨＶＰＳ３８に適用して、スキャン角度の関数としてＸ線管２８が放射する放射線束を制御する。上述したように、第１セクターでアレイ３０から取得したデータを前処理し、画像再構築に使用する。それと同時に、これらのデータを使用して次のセクターの変調関数を更新し、必要に応じてこれを再計算し、補正する。次に、Ｎ個のセクターをスキャンするまで、第２セクター（Ｎ＞１とする）およびその後のセクター（Ｎ＞２とする）で、これらのステップを繰り返す。次に、Ｊをゼロにリセットし、身体22の意図した部分を完全にスキャンするまで、複数回回転して、プロセスを繰り返す。所与の回転のそれぞれの、つまりＪ番目のセクターで取得したデータをリアルタイムで使用して、同じスキャンの次のＪ＋１セクターでＸ線束の制御に適用する変調関数を更新し、修正することが好ましい。例えばＪ＋１セクターの変調関数に割り当てる最適値などを、補間によって計算するため、Ｊ番目のセクターまで、所与の回転で取得したデータを、以前の１つまたは複数の回転から取得したデータと比較することが、さらに好ましい。あるいは、単純化のため、セクターの角度範囲が比較的小さい限り、Ｊ＋１セクターの変調関数は、Ｊ番目のセクターのデータだけで決定することができる。いずれの場合も、セクターＮの数は、１つのセクターと次のセクターとの変調関数の相対的変動が小さくなるよう、十分に大きいことが好ましい。これで、変調関数は、適用できるよう変動する任意の関数形を有し、これは、その結果生じるＣＴ画像にアーチファクトが現れるようなＨＶＰＳの急激な電流変動をなくすよう、平滑化することが好ましい。さらに、各セクターで取得したデータを使用して、次のセクターの変調関数を更新して修正する、このタイプの幾つかの好ましい実施形態では、図３に示すように、変調関数を計算する前に、初期スキャン・セグメントでデータを取得する必要がない。その代わり、変調関数の開始値は、演鐸的に推定するか、スキャンの最初のセクターまたは最初の数セクターのみで取得したデータに基づいて計算することができる。その後、関数を上述したように更新（または決定）する。この原理は、図２Ａおよび図２Ｂに示したタイプの好ましい実施形態の第１スキャンにも、同様に適用することができる。各セクターで取得したデータを使用して、次のセクターの変調関数の更新に使用する、図３で示した本発明の原理は、順次スキャン・モードにも同様に適用できることが理解される。さらに、上記の好ましい実施形態は、大部分は、単一の画像スライスを取得して再構築する第三世代のＣＴスキャナに関して述べてきたが、本発明の原理は当技術分野で知られているような第四世代および複数スライスのスキャナにも等しく適用できることが理解される。上述した好ましい実施形態は、例示として引用したものであり、本発明の完全な範囲は、請求の範囲によってのみ制限されることも理解されよう。

【手続補正書】【提出日】平成１２年３月１６日（２０００．３．１６）【補正内容】（１）「明細書」第１頁第１６〜１７行の「背面投射」を補正します。（２）「明細書」第５頁第１５行の「背面映写」を「逆投影」に補正します。（３）「明細書」第６頁第２７行の「背面映写」を「逆投影線」に補正します。（４）「明細書」第１０頁第２５〜２６行の「背面投射」を「逆投影」に補正します。（５）「明細書」第１１頁第６行の「背面投射」を「逆投影」に補正します。（６）「明細書」第１１頁第７行の「背面投射」を「逆投影」に補正します。（７）「明細書」第１２頁第２５行の「背面投射」を「逆投影」に補正します。（８）「明細書」第１３頁第３行の「背面投射」を「逆投影」に補正します。（９）「請求の範囲」については別紙の通り補正します。（１０）「図面」については別紙の通り補正します（図２Ｂ）。請求の範囲１．ＣＴスキャナの放射線束を調節する方法であって、スキャナで撮像する身体に関する放射線減衰データを、身体に沿った第１軸方向位置の近傍でＣＴスキャンから取得するステップと、データに基づき、半径方向の視角に応じて変調関数を決定するステップと、身体に沿った第２軸方向位置に、身体およびスキャナを相対的に並進させるステップと、変調関数を使用して、身体に当たる放射線束を制御しながら、第２軸方向位置の近傍でＣＴスキャンを実施するステップとを含む方法。２．ＣＴスキャンから放射線減衰データを取得するステップが、３つまたはそれ以上の半径方向視角からデータを取得するステップを含む、請求項１に記載の方法。３．第２位置で上記の放射線減衰データを取得するステップを繰り返すステップと、第２位置で取得したデータに基づいて変調関数を修正するステップと、身体に沿って第３軸方向位置に身体およびスキャナを相対的に並進させるステップと、修正した変調関数を使用して、第３軸方向位置で身体に当たる放射線束を制御するステップを含む、請求項１または２のいずれか一項に記栽の方法。４．変調関数を決定する前に、減衰データを正規化するステップを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。５．変調関数を決定する前に、検出効率の変化に合わせて減衰データを補正するステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。６．減衰データを逆投影して画像スライスを生成するステップと、スライスからの画像情報を使用して変調関数を決定するステップとを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。７．放射線減衰データを取得するステップが、身体の軸に対して回転パターンを描く連続した視角から、減衰データを取得するステップを含み、変調関数を決定するステップが、回転パターンを複数の連続する角度セクターに分割して、各セクターで関数を更新するステップを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。８．回転パターンを複数の角度セクターに分割するステップが、連続する各視角を連続するセクターと一意的に関連付けるステップを含む、請求項７に記載の方法。９．変調関数を決定するステップが、各セクターで取得した放射線減衰データを使用して、隣接する次のセクターの放射線束を制御する変調関数を計算するステップを含む、請求項７または８のいずれか一項に記載の方法。１０．変調関数を決定するステップが、第１セクターで取得した放射線減衰値を使用して、身体に関して第１セクターとほぼ同じ半径方向視角の範囲を含む次のセクターの変調関数を計算するステップを含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。１１．回転パターンを記述する連続した視角から減衰データを取得するステップが、螺旋パターンを描く連続した視角から減衰データを取得するステップを含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。１２．視角に応じて変調関数を決定するステップが、減衰データから導かれた関数パラメータを含む解析関数を決定するステップを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。１３．視角に応じて変調関数を決定するステップが、減衰データから導かれた１組の演鐸的な関数値を決定するステップを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。１４．ＣＴスキャナの放射線束を調節する方法であって、放射線源をＣＴスキャン経路のコースに沿って第１視角に配置するステップと、放射線源を使用して、ＣＴスキャン経路のコースに沿って第１視角を含む第１角度セクター内で、１つまたは複数の視角から被検者の身体を照射するステップと、第１角度セクター内の１つまたは複数の視角で、身体に関するＸ線減衰データを取得するステップと、第１角度セクターで取得したデータに基づき、変調関数の少なくとも１つの値を決定するステップと、放射線源を、ＣＴスキャン経路のコースに沿って、第１角度セクターに隣接する第２角度セクターまで前進させるステップと、第１角度セクターで取得したデータに基づいて決定した変調関数の少なくとも１つの値を使用して、放射線源の強度を制御しながら、第２角度セクター内の１つまたは複数の視角から身体に照射するステップとを含む方法。１５．第２角度セクター内の１つまたは複数の視角で、身体に関するＸ線減衰データを取得するステップと、第２角度セクターで取得したデータに基づいて、変調関数を修正するステップと、ＣＴスキャン経路のコースに沿って、第２角度セクターに隣接する第３角度セクターへ、放射線源を前進させるステップと、修正した変調関数を使用して放射線源の強度を制御しながら、第３角度セクター内の１つまたは複数の視角から身体に照射するステップとを含む、請求項１４に記載の方法。１６．放射線源を前進させるステップが、身体に対してほぼ螺旋形のスキャン経路に沿って放射線源を前進させるステップを含む、請求項１４または１５のいずれか一項に記載の方法。１７．任意の１つの角度セクター内で１つまたは複数の視角から身体に照射するステップが、その角度セクター内の１つの視角から身体に照射するステップを含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の方法。１８．変調関数を決定する前に減衰データを正規化するステップを含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。１９．変調関数を決定する前に、検出効率の変化に合わせて減衰データを補正するステップを含む、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法【図２】

Claims

【特許請求の範囲】１．ＣＴスキャナの放射線束を調節する方法であって、スキャナで撮像する身体に関する放射線減衰データを、身体に沿った第１軸方向位置の近傍でＣＴスキャンから取得するステップと、データに基づき、半径方向の視角に応じて変調関数を決定するステップと、身体に沿った第２軸方向位置に、身体およびスキャナを相対的に並進させるステップと、変調関数を使用して、身体に当たる放射線束を制御しながら、第２軸方向位置の近傍でＣＴスキャンを実施するステップとを含む方法。２．ＣＴスキャンから放射線減衰データを取得するステップが、３つまたはそれ以上の半径方向視角からデータを取得するステップを含む、請求項１に記載の方法。３．第２位置で上記の放射線減衰データを取得するステップを繰り返すステップと、第２位置で取得したデータに基づいて変調関数を修正するステップと、身体に沿って第３軸方向位置に身体およびスキャナを相対的に並進させるステップと、修正した変調関数を使用して、第３軸方向位置で身体に当たる放射線束を制御するステップを含む、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。４．変調関数を決定する前に、減衰データを正規化するステップを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。５．変調関数を決定する前に、検出効率の変化に合わせて減衰データを補正するステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。６．減衰データを背面投射して画像スライスを生成するステップと、スライスからの画像情報を使用して変調関数を決定するステップとを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。７．放射線減衰データを取得するステップが、身体の軸に対して回転パターンを描く連続した視角から、減衰データを取得するステップを含み、変調関数を決定するステップが、回転パターンを複数の連続する角度セクターに分割して、各セクターで関数を更新するステップを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。８．回転パターンを複数の角度セクターに分割するステップが、連続する各視角を連続するセクターと一意的に関連付けるステップを含む、請求項７に記載の方法。９．変調関数を決定するステップが、各セクターで取得した放射線減衰データを使用して、隣接する次のセクターの放射線束を制御する変調関数を計算するステップを含む、請求項７または８のいずれか一項に記載の方法。１０．変調関数を決定するステップが、第１セクターで取得した放射線減衰値を使用して、身体に関して第１セクターとほぼ同じ半径方向視角の範囲を含む次のセクターの変調関数を計算するステップを含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。１１．回転パターンを記述する連続した視角から減衰データを取得するステップが、螺旋パターンを描く連続した視角から減衰データを取得するステップを含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。１２．視角に応じて変調関数を決定するステップが、減衰データから導かれた関数パラメータを含む解析関数を決定するステップを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。１３．視角に応じて変調関数を決定するステップが、減衰データから導かれた１組の演鐸的な関数値を決定するステップを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。１４．ＣＴスキャナの放射線束を調節する方法であって、放射線源をＣＴスキャン経路のコースに沿って第１視角に配置するステップと、放射線源を使用して、ＣＴスキャン経路のコースに沿って第１視角を含む第１角度セクター内で、１つまたは複数の視角から被検者の身体を照射するステップと、第１角度セクター内の１つまたは複数の視角で、身体に関するＸ線減衰データを取得するステップと、第１角度セクターで取得したデータに基づき、変調関数の少なくとも１つの値を決定するステップと、放射線源を、ＣＴスキャン経路のコースに沿って、第１角度セクターに隣接する第２角度セクターまで前進させるステップと、第１角度セクターで取得したデータに基づいて決定した変調関数の少なくとも１つの値を使用して、放射線源の強度を制御しながら、第２角度セクター内の１つまたは複数の視角から身体に照射するステップとを含む方法。１５．第２角度セクター内の１つまたは複数の視角で、身体に関するＸ線減衰データを取得するステップと、第２角度セクターで取得したデータに基づいて、変調関数を修正するステップと、ＣＴスキャン経路のコースに沿って、第２角度セクターに隣接する第３角度セクターへ、放射線源を前進させるステップと、修正した変調関数を使用して放射線源の強度を制御しながら、第３角度セクター内の１つまたは複数の視角から身体に照射するステップとを含む、請求項１４に記載の方法。１６．放射線源を前進させるステップが、身体に対してほぼ螺旋形のスキャン経路に沿って放射線源を前進させるステップを含む、請求項１４または１５のいずれか一項に記載の方法。１７．任意の１つの角度セクター内で１つまたは複数の視角から身体に照射するステップが、その角度セクター内の１つの視角から身体に照射するステップを含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の方法。１８．変調関数を決定する前に減衰データを正規化するステップを含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。１９．変調関数を決定する前に、検出効率の変化に合わせて減衰データを補正するステップを含む、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法