JP2002330954A - 画像情報に基づいて二重エネルギ照射手法を制御するための医用診断方法及び装置 - Google Patents

画像情報に基づいて二重エネルギ照射手法を制御するための医用診断方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二重エネルギ画像取得を最適化する。 【解決手段】 第１の照射により得た患者２０５の画像
を関心のある解剖学的構造に分割し、分割した解剖学的
構造を一組の患者パラメータで特徴付け、解剖学的構造
及び解剖学的構造の特徴に基づいて上記分割した解剖学
的構造に基づいて第２の照射を最適化する。最終の解剖
学的画像は第１及び第２の照射の解析により求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明は一般的には二重エネルギ照射手
法に関し、具体的には画像情報を用いて二重エネルギ照
射手法を制御することに関するものである。
【０００２】Ｘ線イメージング（画像作成）は、長年に
わたって医学診断用ツールとして受け入れられてきた。
Ｘ線イメージング・システムは通常、医者が正確な診断
を行うために必要な情報を含んでいることの多い画像、
例えば胸部、頚部、脊椎、頭蓋及び腹部の画像を撮るた
めに使用されている。Ｘ線イメージング・システムは典
型的には、Ｘ線源及びＸ線センサを含んでいる。例え
ば、胸部Ｘ線画像を撮る場合には、患者が胸部をＸ線セ
ンサに対して押し付けるよう立って、技師がＸ線センサ
及びＸ線源を適切な高さに位置決めする。Ｘ線源から発
生されたＸ線が患者の胸部内を進行する。Ｘ線センサ
は、Ｘ線源から発生され且つ身体の異なる部位によって
様々な程度に減衰されたＸ線エネルギを検出する。関連
する制御システムがＸ線センサから該検出されたＸ線エ
ネルギを得て、対応する診断用画像を表示装置上に作成
させる。
【０００３】Ｘ線センサは通常のスクリーン又はフィル
ム構成であってよく、その場合、スクリーンによりＸ線
を光に変換して、該光にフィルムを露出させる。Ｘ線セ
ンサはまた、半導体ディジタル画像検出器であってもよ
い。ディジタル検出器は通常のスクリーン又はフィルム
構成よりもダイナミックレンジがかなり大きくなる。
【０００４】半導体ディジタルＸ線検出器は一形態で
は、半導体電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びフォト
ダイオードのパネルで構成される。該パネル内のＦＥＴ
及びフォトダイオードは典型的には、行（走査線）及び
列（データ線）に配列されている。ＦＥＴ制御装置によ
って、これらのＦＥＴがターンオン及びターンオフされ
る順序が制御される。これらのＦＥＴは典型的には、列
毎にターンオンされ、すなわち作動される。ＦＥＴがタ
ーンオンされると、ＦＥＴチャンネルを設定するための
電荷が該トランジスタのソース及びドレインの両方から
ＦＥＴへ流入する。各ＦＥＴのソースはフォトダイオー
ドに接続されている。各ＦＥＴのドレインはデータ線を
介して読出し電子回路に接続されている。各フォトダイ
オードは光信号を積分して、検出器によって吸収された
Ｘ線に比例したエネルギを放出する。各ＦＥＴのゲート
はＦＥＴ制御装置に接続されている。ＦＥＴ制御装置
は、フォトダイオードのパネルから放出されるエネルギ
を規則的に読み出すことが出来るようにする。読出し電
子回路はフォトダイオードから放出されるエネルギを電
気信号へ変換する。検出器内のフォトダイオードから放
出されて電子回路によって変換されたエネルギは、取得
システムによって使用されて、表示される診断用ディジ
タル画像内の画素を作動する。ＦＥＴ及びフォトダイオ
ードのパネルは典型的には、行毎に走査される。診断用
ディジタル画像内の対応する画素は典型的には、列毎に
作動される。
【０００５】Ｘ線検出器内のＦＥＴは、フォトダイオー
ドの充電を制御するスイッチとして作用する。ＦＥＴが
開放しているとき、関連するフォトダイオードは読出し
電子回路から分離されて、Ｘ線照射の際に放電する。Ｆ
ＥＴが閉じているとき、フォトダイオードは読出し回路
によって初期電荷まで再充電される。線源からのＸ線の
吸収に応じてシンチレータによって光が放出される。フ
ォトダイオードはこの放出された光に感応して、部分的
に放電する。従って、ＦＥＴが開放しているとき、フォ
トダイオード上の電荷はＸ線の線量を表す電荷レベルへ
動く。ＦＥＴが閉じているとき、フォトダイオードの両
端間の所望の電圧が回復される。この所望の電圧を再設
定する為の電荷の測定量が、Ｘ線照射時間にわたってフ
ォトダイオードによって積分されたＸ線線量の目安にな
る。
【０００６】Ｘ線画像は多くの目的で使用され得る。例
えば、対象物体の内部欠陥を検出し得る。更に、内部構
造又は整列の変化を判定し得る。また更に、画像は対象
内における物体の有無を示し得る。Ｘ線イメージングか
ら得られる情報は、医学や製造を含めて多くの分野にお
いて用途がある。
【０００７】アメリカ合衆国において今日一般的な癌の
種類は肺癌である。肺癌は致命的であるかどうかは十分
早期に検出されなかった時間が非常に大きな割合で関係
する。ところで、公知の検診法には好適なものはない。
１つの提案は、肺癌の検診にＣＴ（コンピュータ断層撮
影）システムを使用することである。しかしながら、そ
のコスト及び線量が検診用途には妥当ではない。
【０００８】シングル・ショット放射線撮影法が「ＲＡ
Ｄ」という用語で表されている。例えば、病院で撮影さ
れる典型的な胸部写真フィルムはＲＡＤシステムで撮ら
れている。折れた骨についてのＸ線もまたＲＡＤシステ
ムで撮られている。ディジタルＲＡＤシステムはＣＴシ
ステムよりも安価であり且つ検査のための線量も少な
い。その上、設置要件（特に床面積）も少なくて済み、
専用の検診室の構想が簡単化される。
【０００９】しかしながら、従来のＲＡＤシステムは、
高分解能の画像を作成したとしても、初期段階における
肺癌の小瘤を調べるために必要な弁別性を有していな
い。肺癌の小瘤は（空気と比べて）高いコントラストを
持ち、従って、ＲＡＤシステムの主要な問題はＸ線画像
内に存在する一定パターンの背景ノイズ（すなわち、肋
骨）である。二重エネルギと呼ばれる手法によって、２
つの出力画像を生成して、軟らかい組織を骨から分離す
ることが出来る。軟らかい組織の画像は構造化背景ノイ
ズを除去してある。二重エネルギにより、肋骨無しで癌
の小瘤の観察が可能になり、小瘤を軟らかい組織に対し
て明瞭に目立たせることが可能になる。
【００１０】二重エネルギに代わる別のイメージング手
法はＣＲ（コンピュータ式放射線撮影）システムであ
る。ＣＲシステムは２つの検出器領域を備えた検出器を
有している。ＣＲシステムでは、第１の検出器が第２の
検出器の背後に配置されている。このようなＣＲ型のシ
ステムでは、唯１回の照射を２つの検出器で撮影する。
ＣＲ型システムは、唯１回の照射で撮影を行うので、患
者が受けるエネルギ照射量を低減することが出来る。Ｃ
Ｒシステムの欠点は、第２の検出器が非常に高いノイズ
を生じることである。第２の検出器はまた照射量を低く
することが可能なだけである。結果として、２つの検出
器による画像の間のエネルギの差が制限される。換言す
れば、これらの検出器の画像の間の弁別性が非常に低く
なる。照射エネルギの分離を充分高くし、且つ第２の
（高Ｘ線エネルギの）画像における信号対ノイズ比（Ｓ
ＮＲ）を充分高くしようとすると、患者照射線量が過大
になるおそれがある。
【００１１】従来のＲＡＤシステムを二重エネルギの概
念に基づいて動作させることが提案されており、それに
よるシステムは、１つの低エネルギと１つの高エネルギ
とによる２つの照射を行って、軟らかい組織（低エネル
ギ吸収体）を骨（高エネルギ吸収体）から分離する。２
番目の照射では患者に対する照射線量が過大になり、従
って、２番目の照射を患者の特性に応じて調節すること
が望ましい。さらに、画像品質は２つの照射間の線量の
割合を一定に調整することにより最適にできる。
【００１２】そこで、画像内の解剖学的情報を使用して
２番目の照射用のパラメータを制御し調節するシステム
が依然として要望されている。
【００１３】
【発明の概要】本発明の好ましい実施の形態によれば、
二重エネルギ画像取得のための方法及び装置が提供され
る。該方法は、第１の照射により患者の画像を得る工程
と、該画像を関心のある解剖学的構造に分割する工程を
含む。該方法はさらに、分割した解剖学的構造を一組の
患者パラメータの項目で特徴付ける工程と、該一組の患
者パラメータしたがって解剖学的構造の特徴に基づいて
上記分割した解剖学的構造についての第２の照射のため
の照射特性を調節する工程を含む。最終的な解剖学的画
像は第１及び第２の照射の解析から求められる。代替の
実施の形態では、上記第１の照射は低線量のスカウト
（scout ；調査用）照射とすることが出来る。次いで、
第２及び第３の照射を最適化して、その後の二重エネル
ギ分解のために使用する。好ましい実施の形態では、一
組の患者パラメータは、分割した解剖学的構造の減衰
度、正規化した患者データ、及び分割した解剖学的構造
の数学的モデルを含み得る。
【００１４】好ましい実施の形態のシステムが、二重エ
ネルギ医用イメージング・システムと、検出器と、ユー
ザ・インターフェースと、画像分割モジュールと、特徴
付けモジュールと、制御モジュールとで構成される。二
重エネルギ医用イメージング・システムは、種々の照射
線量レベル及び手法を行えるように調節可能である。代
替の実施の形態では、二重エネルギ医用イメージング・
システムは低線量のスカウト照射を行うように調節し得
る。好ましい実施の形態では、二重エネルギ医用イメー
ジング・システムは、第１の照射の線量レベルと第２の
照射の線量レベルとの間を調節する。検出器は、照射エ
ネルギをディジタル信号へ変換する。好ましい実施の形
態では、照射エネルギはＸ線エネルギで構成される。イ
ンターフェースは、ユーザが画像取得パラメータを設定
できるようにする。画像分割モジュールは、関心のある
解剖学的構造を識別する。特徴付けモジュールは、一組
の患者パラメータによって関心のある解剖学的構造を特
徴付ける。制御モジュールは、その後の二重エネルギ画
像取得を最適化する。好ましい実施の形態では、本シス
テムはさらに、最終的な解剖学的構造画像を表示するた
めの出力を有する。
【００１５】
【発明の詳しい説明】図１は、二重エネルギ画像取得の
ための好ましい実施の形態の方法１００を示す。工程１
１０において、ユーザが医学診断用イメージング・シス
テムで二重エネルギ画像取得を選択する。好ましい実施
の形態では、この選択工程は、関心のある解剖学的構造
（例えば、胸部、脚部、頭部など）を選ぶことを含む。
ユーザはシステムを実時間で操作する技師であってよ
い。この代わりに、ユーザはシステムを予めプログラム
しておいてもよい。その場合、システムは予めプログラ
ムされたシーケンスを実行し得る。
【００１６】工程１２０において、第１の画像取得が、
デフォルト（すなわち、標準）の照射設定値を用いて行
われる。好ましい実施の形態では、デフォルトの照射
は、特定の関心のある領域（胸部、頭部など）及び患者
の身体の大きさ（小さい子供、中位の女性、大きな男
性）について予め設定された照射パラメータを用いて行
われる。デフォルト照射設定値のＸ線エネルギ範囲は、
５０ｋＶｐ（キロボルト；Ｘ線ビーム電圧）〜１５０ｋ
Ｖｐである。
【００１７】好ましい実施の形態では、自動照射制御
（ＡＥＣ）を用いて、第１の画像取得が停止される。
（手動の照射制御などよりはむしろ）自動照射制御装置
を用いることは、患者照射線量を低減することができ、
且つ不正確な患者照射の機会を低減することもできる。
手動照射制御の場合、技師が照射ピーク電圧（ｋＶ
ｐ）、ｍＡ（Ｘ線ビーム電流のミリアンペア）及び照射
の持続時間（ミリ秒）を設定する。照射は時間切れにな
ったときに終了する。自動照射制御の場合は、ｋＶｐ及
びｍＡがシステムに入力されるが、照射の持続時間はシ
ステムによって決定される。照射は、照射出力が適切な
レベルに達したときに停止する。ＡＥＣ装置は照射エネ
ルギを電気信号に変換し、この電気信号は、照射出力が
適切なレベルに達したときに（したがって電気信号が適
切なレベルに達したときに）照射を終了させるために用
いられる。照射時間は撮像している対象物に応じて変え
ることができる（例えば、相対的に厚い対象物は相対的
に薄い対象物よりも撮像するために長い時間が掛かるこ
とがある）。更に、例えば肺癌の検診の際には、動き
（心臓及び呼吸）の影響を最小にし且つ画像の整合性を
改善するために短時間の照射が望ましい。肺癌の検診で
は、組織の画像内に骨の陰影が存在しないようにするこ
とが望ましい。
【００１８】代替の実施の形態では、低線量の「スカウ
ト（scout；調査用）」画像を使用して、患者を位置決
めする。スカウト画像は、患者の走査範囲内にどの内部
器官が含まれているかを示すための信号対ノイズ比の悪
い画像であってよい。スカウト画像はまた内部器官の整
列を示すものであってよい。低線量の「スカウト」画像
は第１の画像取得として作用し得るが、一般的には患者
／器官の厚さを推定するために使用され、この厚さはそ
の後の２つの二重エネルギ画像を最適化するために使用
される。スカウト画像は典型的には全線量の５％未満を
利用する。
【００１９】工程１３０において、第１の画像取得の結
果として生じる医学診断用画像は関心のある解剖学的構
造を見出すために分割される。好ましい実施の形態で
は、第１の医学診断用画像が自動アルゴリズムによって
分割され、該アルゴリズムは関心のある解剖学的構造を
識別して、関心のある解剖学的構造に対応する第１の医
学診断用画像の部分を保持する。関心のある解剖学的構
造はユーザによって供給される情報（又は予めプログラ
ムされたルーチン）に基づいて識別し得る。ユーザ入
力、患者の解剖学的構造についての標準的な情報などを
使用して、第１の医学診断用画像内の関心のある解剖学
的構造を識別し得る。図３は、第１の画像取得の結果と
して生じる医学診断用画像３００を例示する。好ましい
実施の形態では、画像３００は患者の取得画像３１０で
構成される。患者の取得画像３１０は関心のある解剖学
的構造３２０を含む。画像３００は関心のある解剖学的
構造３２０を分離するために分割し得る。分割において
は、システムは関心のある解剖学的構造３２０に焦点を
合わせ、画像の残りの部分は無視してもよい。一例とし
て、頚部の画像取得の場合、のど又は喉頭及び脊椎が関
心のある患者セグメント（部分）を形成する。第１の医
学診断用画像のうちののど、喉頭及び脊椎を含む領域
が、該画像における関心のあるセグメントとして識別さ
れる。システムは、頚部の画像を解析する際にのど、喉
頭及び脊椎を含む医学診断用画像の関心のあるセグメン
トに焦点を合わせる。一例として、胸部の画像取得の場
合、肺野及び横隔膜が患者画像における関心のあるセグ
メントを形成する。医学診断用画像のうちの肺野及び横
隔膜を含むセグメントが、胸部画像取得の場合の関心の
あるセグメントとして作用する。
【００２０】工程１４０において、関心のある解剖学的
構造を解析して、一組の解剖学的構造画像特性のうちの
少なくとも１つ、例えば患者厚さを識別する。これらの
特性は関心のある解剖学的セグメント３２０を特徴付け
るために使用することができる。関心のある解剖学的セ
グメント３２０は、セグメントの減衰度のような患者パ
ラメータで特徴付けることができる。患者パラメータに
は、関心のある解剖学的構造の最も明るい区域及び最も
暗い区域も含め得る。工程１４０における解析には、電
流データを正規化した患者データと相関させること及び
／又は関心のある解剖学的構造の数学的モデルを使用し
てパラメータを特徴付けることも含め得る。
【００２１】工程１５０において、関心のある解剖学的
構造３２０の特性に基づいて第２の画像取得パラメータ
を選択する。第２の画像取得パラメータ又は設定値を使
用して、照射線量を最小にしながら、Ｘ線取得手法、視
覚化、及び／又は関心のある解剖学的構造３２０及び病
理の鮮明度を調節する。例えば、関心のあるセグメント
における骨と軟らかい組織との分離を最適化するよう
に、ｋＶｐ（Ｘ線エネルギ、Ｘ線ビームのキロボルト・
エネルギ）及びスペクトル・フィルタを選択することが
できる。また、関心のあるセグメントの最も稠密な領域
において充分な信号を保持しながら照射線量を最小にす
るように、信号ｍＡｓ（ミリアンペア×秒）及びＸ線検
出器利得を選択することができる。
【００２２】工程１６０において、第２の画像取得パラ
メータ又は設定値を使用して、第２の画像取得を行う。
その結果の第２の画像を収集する。工程１７０におい
て、骨及び軟らかい組織の画像を再構成して表示する。
最終的な画像はモニタに出力し得る。該最終的な画像は
メモリに記憶させることができる。
【００２３】図２は、二重エネルギ画像取得を最適化す
るシステム２００を例示している。二重エネルギ画像取
得を最適化するシステム２００は、患者２０５と、二重
エネルギ医用イメージング・システム２１０を含む。二
重エネルギ医用イメージング・システム２１０は、検出
器２２０と、ユーザ・インターフェース２３０と、画像
分割モジュール２４０と、特徴付けモジュール２５０
と、制御モジュール６０とを備える。好ましい実施の形
態では、二重エネルギ医用イメージング・システム２１
０は、イメージング手法の変更のために素早く調節し得
る。
【００２４】検出器２２０は、Ｘ線をディジタル信号へ
変換する。好ましくは、検出器２２０は半導体検出器で
ある。検出器２２０はその動作を非常に高速（最大１
秒）で調節し得る。二重エネルギ医用イメージング・シ
ステム２１０は検出器２２０を用いて、患者２０５内を
進行するＸ線エネルギのようなエネルギに基づいて画像
３００を作成する。
【００２５】ユーザ・インターフェース２３０は、ユー
ザが構成(configuration) 情報を入力できるようにす
る。構成情報には、病気又は扱うべき解剖学的区域のよ
うな情報を含み得る。二重エネルギ医用イメージング・
システム２１０は、ユーザ・インターフェース２３０か
らのユーザ入力に基づいて構成し得る。
【００２６】画像分割モジュール２４０は、検出器２２
０を備えた二重エネルギ医用イメージング・システム２
１０から患者２０５の画像３００を受け取る。画像分割
モジュール２４０は、患者２０５内の関心のある解剖学
的区域３２０を識別する。関心のある解剖学的区域３２
０としては、胸部、肺野、心臓、脳、腕、脚部、頚部な
どが挙げられる。画像分割モジュール２４０は、ユーザ
・インターフェース２３０からの情報に基づいて患者２
０５内の関心のある解剖学的区域３２０を識別する。画
像分割モジュール２４０はまた、患者画像３００内の関
心のある解剖学的区域３２０を識別するために患者の標
準的な解剖学的構造情報も使用し得る。例えば、ユーザ
は、システムを胸部画像取得のために構成し得る。画像
分割モジュール２４０は、ユーザによる胸部走査の選択
を標準的な胸部走査のパラメータについての情報と共に
使用して、肺野、横隔膜など（胸部領域の画像の構成要
素）に対応する患者画像３００内の部分を識別する。
【００２７】画像分割は、画像内の異なる空間的区域を
識別するプロセスである。画像分割は身体内の各区域に
対して調節するのが好ましいので、画像分割は解剖学的
に特有のプロセスであってよい。患者内の異なる区域
（解剖学的構造）は、組成、大きさ、厚さ、並びに解剖
学的物体及び／又は異物の分布のような、異なる患者パ
ラメータ及び異なる画像特性を持っていることがある。
例えば、胸部画像には、肺野、脊椎、横隔膜、頚部、
肩、肋骨などがあり、それらの各々は特定の大きさ、密
度、組成及び位置を持つ。画像分割は身体の異なる区域
についてそれらの区域の解析に基づいて調節し得る。
【００２８】好ましい分割方法では、空間的及び統計的
アルゴリズムの混合したものを利用する。予め選択した
カーネル（核）寸法を持つ膨張(dilation)処理及び収縮
(erosion) 処理のような形態学的(morphological) 演算
を使用して、コリメータ領域及び生の照射領域を除去す
る。次いで、境界を識別する勾配フィルタを使用して、
解剖学的内容を描画する。勾配画像により、縁（エッ
ジ）又は物体境界に高い絶対値を割り当て、平坦な領域
にはゼロの値を割り当てる。エッジ強度閾値を、Ｘ線シ
ステムの患者入力線量と患者の解剖学的構造に基づく
（発見的）期待値とを用いて算出する。例えば、画像閾
値は、（平坦な区域における標準偏差を用いること等に
よる）画像内のノイズの推定値を、患者入力線量と解剖
学的構造に応じたスカラーとの積で割算することによっ
て、算出し得る。出力は、おそらく異なる解剖学的特徴
による一組の関心のある非矩形区域である。ここで、画
像は分割される。
【００２９】代替の実施の形態では、画像を１０×１０
の関心のある解剖学的区域に分割し、各区域について画
像閾値及び特性を算出する。二重エネルギ医用イメージ
ング・システム２１０からの照射線量レベルを用いるこ
とにより、画像閾値レベルを予測又は確認することもで
きる。
【００３０】特徴付けモジュール２５０は、画像分割モ
ジュール２４０から少なくとも患者２０５のセグメント
３２０を受け取る。特徴付けモジュール２５０は、画像
分割モジュール２４０によって見出された解剖学的構造
のセグメント３２０を特徴付ける。好ましい実施の形態
では、セグメント３２０は一組の患者パラメータの形で
特徴付けられる。該一組の患者パラメータには、減衰
度、正規化した患者データ、分割した解剖学的構造の数
学的モデル、画像領域の明るさ、画像領域の暗さなどが
含まれ、これらは各々の分割した区域のグレーレベルの
分布の基づいて算出される。解剖学的セグメント３２０
の画像データは一組の患者パラメータと相関させる。好
ましい実施の形態では、一組の患者パラメータはユーザ
・インターフェース２３０からの情報によって指定する
ことができる。
【００３１】Ｘ線画像内の特徴は一般に、Ｘ線エネルギ
の経路に沿ったＸ線減衰度の線積分のマップ(map) を構
成する。二重エネルギ・イメージング手法のために、患
者の厚さを推定できる。好ましい実施の形態では、Ｘ線
入力はＸ線源からの帰還により決定できる。検出Ｘ線出
力は、Ｘ線が患者を通過した後に測定することができ
る。（２Ｄにおける）患者厚さは画像内の検出された画
素毎に算出することができる。Ｉ0 をＸ線入射線量、μ
を減衰係数、ｘを患者厚さ，ＩをＸ線出力線量とする
と、Ｉ＝Ｉ0 exp （−μ*ｘ）である。好ましい実施の
形態では、減衰係数は、平均的な組織、例えば、水につ
いてのものと仮定する。上記の方程式を書き換えること
により、ｘは算出することができる。すなわち、μ*を
仮定した減衰係数として、ｘ＝−ln（Ｉ/Ｉ0 ）/μ*を
用いることにより、患者厚さのマップを算出することが
できる。
【００３２】患者データを正規化するために、関心のあ
る領域（胸部、腹部、骨盤など）について「メジアン」
患者減衰度マップを生成することができる。好ましく
は、「メジアン」患者減衰度マップは統計的に５０番目
の百分位数の人のデータを表す。照射の際、取得した患
者マップを対応するメジアン・マップと比較する。好ま
しい実施の形態では、これらのマップの比較は単純な割
算によって行う。その結果の数値が１．０より大きい
と、これは患者の解剖学的構造がメジアン値より厚いこ
とを表す。結果の数値が１．０より小さいと、これは患
者の解剖学的構造がメジアン値より薄いことを表す。マ
ップの比較はまた、画像を複数の区域に分割して、これ
らの画像区域の統計値を割算することによっても行うこ
とができる。例えば、胸部画像を、右肺野区域と、左肺
野区域と、横隔膜区域と、頚部区域と、頭部区域と、脊
椎区域と、おそらく背景とに分割する。各区域について
平均厚さを算出し、各区域の平均厚さを「メジアン」患
者データで割算する。
【００３３】解剖学的構造の数学的モデルについては、
２次元方程式を算出して、その結果の数学的モデルのパ
ラメータを新しい患者厚さデータに当てはめる。数学的
モデルの一例は２Ｄ多項式を含む。好ましい実施の形態
では、関心のある解剖学的区域についてＮ個の正規化値
を記憶する。好ましくは、画像を分割し、関心のある解
剖学的区域の厚さの正規化した値を算出する。
【００３４】分割した画像の特徴付けのため、正規化し
た厚さデータは、ｋＶｐ（キロボルト；Ｘ線ビーム電
圧）及びｍＡｓ（ミリアンペア×秒；Ｘ線ビーム電流）
を算出するための方程式又はルックアップ・テーブルに
入力することができる。好ましくは、ルックアップ・テ
ーブルは予め定められた範囲の入力厚さ及びイメージン
グ手法の値を含んでいる。好ましい実施の形態では、ル
ックアップ・テーブルの値は、Ｘ線較正用ファントムと
患者照射線量に対するコントラスト対ノイズ比を調節す
るように設計された臨床試験とを用いて、求められる。
この代わりに、所望の値を算出するために方程式を使用
することができる。例えば、ｋＶｐ＝Ａ＃Ｐ、ここで、
ＡはｌｘＮ調節マトリクスであり、ＰはＮｘｌモデルパ
ラメータ・マトリクスである。この代わりに、Ｐは、正
規化した厚さ値からとった関心のある解剖学的区域につ
いての厚さ値のＮｘｌマトリクスであってよい。ｍＡｓ
から、ｍＡ（ミリアンペア）及び画像焦点を算出するこ
とができる。好ましい実施の形態では、ｍＡは照射時間
を最小にするように算出する。照射時間を最小にするこ
とは患者の動きも最小にする。焦点のぼけを最小にする
ために最も小さい焦点を選ぶ。しかしながら、典型的に
はｍＡが大きいほど焦点が大きくなる。
【００３５】制御モジュール２６０は、ユーザ・インタ
ーフェース２３０、画像分割モジュール２４０及び特徴
付けモジュール２５０から情報を受け取る。制御モジュ
ール２６０は、エネルギ照射量（例えば、Ｘ線エネルギ
照射量）を最小にし且つ画像品質を最適にするように、
検出器２２０を備えた二重エネルギ医用イメージング・
システムの第１及び第２の照射設定値を調節する。制御
モジュール２６０は、ユーザ・インターフェース２３０
からの入力構成情報についてのデフォルト設定値に基づ
いて第１の照射設定値を調節する。また制御モジュール
２６０は、画像分割モジュール２４０及び特徴付けモジ
ュール２５０からの特徴付けした画像セグメント３２０
に基づいて第２の照射設定値を調節する。制御モジュー
ル２６０は、画像分割モジュール２４０及び特徴付けモ
ジュール２５０からの算出値に基づいて次の照射の所望
のｋＶｐ、ｍＡｓ及びｍＡを調節することができる。制
御モジュール２６０はまた、焦点の大きさ、線量の設定
点、検出器利得、検出器読出しタイミングなども調節し
得る。制御モジュール２６０は、第２の画像を第１の画
像と比較して、骨を軟らかい組織から分離する。出力が
最終的な画像を表示し及び／又は記憶させる。
【００３６】代替の実施の形態では、極低線量「スカウ
ト」画像を最初に非常に低い線量で且つ潜在的には非常
に高いＸ線エネルギ（ｋＶｐ）で撮影する。このスカウ
ト画像は好ましくは患者を位置決めするために使用され
るが、スカウト画像はまた解析のために分割アルゴリズ
ムに入力される第１の照射画像としても使用し得る。ス
カウト画像は、分割アルゴリズム及び特徴付けアルゴリ
ズムが画像を解析することができるようにするのに充分
な情報を含んでいる。
【００３７】代替の実施の形態では、極低線量のプリシ
ョット(pre-shot)画像に基づいて各々の照射のための照
射設定値を調節する。別の実施の形態では、（ｎ−１）
番目の画像に基づいてｎ画像の照射設定値を調節する。
例えば、代替の実施の形態では、三重エネルギ・イメー
ジングを含む。
【００３８】一例として、本発明の好ましい実施の形態
を用いて肺野のＸ線撮影を行うことができる。Ｘ線技師
がユーザ・インターフェース２３０を使用して肺野用に
システム２００を構成する。次いで、患者２０５が検出
器２２０の視野内に位置決めされる。そこで、患者２０
５の最初の画像３００が、二重エネルギ医用イメージン
グ・システム２１０により検出器２２３０で取得され
る。次いで、患者２０５のこの最初の画像３００は画像
分割モジュール２３０へ伝送される。画像分割モジュー
ル２３０は、患者２０５の肺野を示している患者画像３
１０のセグメント３２０を識別する。肺野のセグメント
３２０は特徴付けモジュール２５０へ伝送される。特徴
付けモジュール２５０は肺野のセグメント３２０の画像
データを平均的な肺野画像減衰度データと比較すること
ができる。特徴付けモジュール２５０はまた、肺野のセ
グメント３２０の画像データを、正規化した患者肺野デ
ータと相関させる（例えば、肺野セグメント３２０の画
像データと正規化した患者肺野データとの差を算出す
る）ことができる。
【００３９】第２の照射のための画像取得パラメータ
は、肺野セグメント３２０の特徴付けに基づいて設定さ
れる。例えば、第２の照射は肺野セグメント３２０の減
衰度に基づいて調節することができる。患者２０５の第
２の照射は、肺野セグメント３２０の画像データと正規
化した患者肺野データとの差に基づいて調節することが
できる。二重エネルギ医用イメージング・システム２１
０が、更新された画像取得パラメータを使用して、患者
２０５の第２の照射を行う。検出器２２０が第２の照射
から画像を取得する。制御モジュール２６０が第１及び
第２の画像を解析して、骨と軟らかい組織とを分離する
最終的な画像を作成する。該最終的な画像は医師による
観察のために画面上に表示される。患者の肋骨の画像は
患者の肺野の軟らかい組織から分離させることができ
る。患者の肺野内の肺癌の小瘤が軟らかい組織に対して
視覚可能になる。好ましい実施の形態では、第１の照射
と第２の照射との間の時間は最大で１秒である。
【００４０】以上のように、本発明の好ましい実施の形
態は、患者に対するＸ線照射線量を最小にしながら、重
大な医学的状態を初期の段階で識別するかなり簡単な解
決策を提供する。画像情報に基づいて二重エネルギ照射
手法を制御する医学診断用方法及び装置は、新規な医用
イメージング・システムの設計を改善することができ、
また解剖学的構造に基づいた照射調節により既存の医用
イメージング・システムの診断精度を改善することがで
きる。この方法及び装置は容易に具現化することがで
き、且つ既存の検出器の構造に対する変更を必ずしも必
要としていない。
【００４１】本発明を好ましい実施の形態について詳述
したが、当業者には本発明の範囲から離れることなく種
々の変更および等価物との置換をなし得ることが理解さ
れよう。さらに、特定の状況及び材料を本発明の範囲か
ら離れることなく本発明の教示に合わせるように多くの
修正を行うことができる。従って、本発明は開示した特
定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明は特
許請求の範囲内に入る全ての実施の形態を含むことを意
図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】二重エネルギ画像取得を調節する方法の好まし
い実施の形態を示す工程図である。
【図２】二重エネルギ画像取得を調節するシステムを示
す略図である。
【図３】解剖学的構造の医学診断用画像を例示する略図
である。
【符号の説明】
１００ 二重エネルギ画像取得のための方法 ２００ 二重エネルギ画像取得を最適化するシステム ３００ 医学診断用画像 ３１０ 患者の取得画像 ３２０ 関心のある解剖学的構造
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストファー・デビッド・アンガー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、デラ フィールド、ホーソーン・ドライブ、1180 番 (72)発明者 ケネス・スコット・カンプ アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ウォ ーキシャ、クレストウッド・ドライブ、 614番 Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG21 GG30 JJ05 KK32 4C093 AA16 AA30 CA34 DA03 DA04 DA10 EA07 EA11 EB04 EB13 FA15 FA18 FA19 FA43 FA45 FF28 FH02 FH04 FH07 5B057 AA08 BA03 CA12 CA16 DA01 DB02 DC36

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照射パラメータを自動的に調節するため
    に二重エネルギ画像取得を制御する方法であって、 第１の照射により患者（２０５）の第１の画像（３０
    ０）を得る工程であって、該第１の画像（３００）が患
    者の解剖学的構造（３２０）を表す画素値を含んでい
    る、工程と、 患者の解剖学的構造（３２０）を表す画素値に基づいて
    上記第１の画像（３００）を分割する工程と、 上記第１の画像（３００）の少なくとも１つの分割した
    部分内の上記患者の解剖学的構造（３２０）を特徴付け
    る一組の患者パラメータを定義する工程と、 上記一組の患者パラメータに基づいて上記患者の解剖学
    的構造（３２０）についての第２の照射のための照射設
    定値を調節する工程と、を有する当該方法。
  2. 【請求項２】 さらに、上記分割した部分内に位置する
    ように関心のある解剖学的構造（３２０）を手動で選択
    する工程を含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 さらに、第２の照射により第２の画像を
    得る工程を含む、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 上記第１の照射は低線量Ｘ線位置決め用
    照射より成る、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 上記一組の患者パラメータは代表的な解
    剖学的構造（３２０）の減衰度を含む、請求項１記載の
    方法。
  6. 【請求項６】 上記一組の患者パラメータは正規化した
    患者データを含む、請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 上記一組の患者パラメータは代表的な解
    剖学的構造（３２０）の数学的モデルを含む、請求項１
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 上記一組の患者パラメータは代表的な解
    剖学的構造（３２０）の明暗区域を含む、請求項１記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 さらに、上記第１及び第２の画像（３０
    ０）の解析から最終的な解剖学的構造画像を出力する工
    程を含む、請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 上記解析は、上記最終的な解剖学的構
    造画像を作成するために上記第１及び第２の画像（３０
    ０）を分離することを含む、請求項８記載の方法。
  11. 【請求項１１】 当該方法は最大１秒の時間内に実行可
    能である、請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 さらに、プリショット画像を得る工程
    を含み、上記第１及び第２の照射のための照射設定値が
    上記プリショット画像に基づいて調節される、請求項１
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】 二重エネルギ画像取得を制御するシス
    テム（２００）であって、 多数の照射線量レベル及び手法のうちの１つを選択して
    実行する二重エネルギ医用イメージング装置（２１０）
    であって、少なくとも第１及び第２の照射を行う二重エ
    ネルギ医用イメージング装置（２１０）と、 上記第１及び第２の照射を第１及び第２のディジタル画
    像へ変換する検出器（（２２０）と、 画像取得パラメータを設定するユーザ・インターフェー
    ス（２３０）と、 上記第１のディジタル画像（３００）内の関心のある解
    剖学的構造（３２０）を識別する画像分割モジュール
    （２４０）と、 上記関心のある解剖学的構造（３２０）を特徴付ける一
    組の患者パラメータを定義する特徴付けモジュール（２
    ５０）と、 上記第２の照射の際に上記二重エネルギ医用イメージン
    グ装置（２１０）によって実行される上記多数の照射線
    量レベル及び手法のうちの１つを、上記一組の患者パラ
    メータに基づいて調節する制御モジュール（２６０）
    と、を有する当該システム。
  14. 【請求項１４】 上記一組の患者パラメータは代表的な
    解剖学的構造（３２０）の減衰度を含む、請求項１３記
    載のシステム。
  15. 【請求項１５】 上記一組の患者パラメータは正規化し
    た患者データを含む、請求項１３記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 上記一組の患者パラメータは代表的な
    解剖学的構造（３２０）の数学的モデルを含む、請求項
    １３記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 上記一組の患者パラメータは代表的な
    解剖学的構造（３２０）の明暗区域を含む、請求項１３
    記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 上記二重エネルギ医用イメージング装
    置（２１０）は、低線量位置決め用照射についての調節
    を行う、請求項１３記載のシステム。
  19. 【請求項１９】 上記照射エネルギがＸ線エネルギで構
    成されている、請求項１３記載のシステム。
  20. 【請求項２０】 上記制御モジュール（２６０）はさら
    に、上記少なくとも第１及び第２の照射に基づいて最終
    的な解剖学的構造画像を構成する、請求項１３記載のシ
    ステム。
  21. 【請求項２１】 上記制御モジュール（２６０）はさら
    に、上記少なくとも第１及び第２の照射の分離に基づい
    て最終的な解剖学的構造画像を構成する、請求項１３記
    載のシステム。
  22. 【請求項２２】 上記システムは更に、最終的な解剖学
    的構造画像を表示する出力を含む、請求項１３記載のシ
    ステム。
  23. 【請求項２３】 上記二重エネルギ医用イメージング装
    置（２１０）は、プリショット画像を得て、該プリショ
    ット画像に基づいて上記第１の照射線量レベル及び第２
    の照射線量レベルを調節する、請求項１３記載のシステ
    ム。
  24. 【請求項２４】 多重照射画像取得を制御する方法であ
    って、 照射により患者（２０５）の画像（３００）を得る工程
    であって、該画像（３００）が患者の解剖学的構造（３
    ２０）を表す画素値を含んでいる、工程と、 患者（２０５）の解剖学的構造（３２０）を表す上記画
    素値に基づいて上記画像（３００）を分割する工程と、 上記画像（３００）の少なくとも１つの分割した部分内
    の上記患者の解剖学的構造（３２０）を特徴付ける一組
    の患者パラメータを定義する工程と、 上記一組の患者パラメータに基づいて上記患者の解剖学
    的構造（３２０）についての後続の照射のための照射設
    定値を調節する工程と、 上記患者の解剖学的構造（３２０）について少なくとも
    １つの後続の照射を行う工程であって、該後続の照射の
    各々がその前の画像の特徴に基づいて調節された照射設
    定値を使用して行われる、工程と、を有する多重照射画
    像取得制御方法。
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