JP2010504126A - 回転ｘ線撮像における完全軌道に対する対象物の移動 - Google Patents

Abstract

本発明は、回転可能である走査ユニット（３０１）を有するＸ線撮像装置（１００）を用いて、検査中の対象物（３１０）の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する方法に係る。走査ユニットの角度範囲を増大させるよう、対象物の中心に位置決めされない関心領域（ＨＯａ）が検査される際、検査中の対象物は、関心領域が一時的に回転の中心の外側に位置付けられるよう、シフトされる。走査ユニットの回転運動を対象物の水平移動運動に同調的に結合させることによって、走査ユニットと対象物との間の衝突は、効果的に避けられ得る。自動電動対象物テーブルを用いることによって、対象物の精密な所定の運動は、データ取得中に達成され得る。同一のテーブル運動を有して行なわれる較正手順に基づいて適切なファントムを使用することによって、既知の三次元再構築アルゴリズムは、関心領域（１１０ａ）の三次元表現を生成するよう、直接適用され得る。

Description

本発明は、回転Ｘ線撮像の分野に係る。特には、本発明は、回転可能であるＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する方法に係る。したがって、回転可能であるＸ線走査ユニットは、放射ビームを発するよう適合されるＸ線源、及び放射ビームが検査中の物体を通った後に放射ビームを検出するよう適合されるＸ線検出器を有する。

本発明は更に、データ処理装置、及び回転可能であるＸ線走査ユニットを用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する医療用Ｘ線撮像装置に係る。

更には、本発明は、コンピュータ可読媒体、及び、回転可能であるＸ線走査ユニットを用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する上述された方法を実行するよう命令を有するプログラム要素に係る。

近年、三次元回転血管造影法は取り入れられており、ＣアームＸ線撮像システムが患者の周囲に回転する一方、検査中の対象物内に位置決めされる関心領域から投射画像が取得される。最も一般的な適用は、インターベンショナル神経学におけるものであり、インターベンショナル心臓学の分野においても興味が高まっている。いずれの場合においても、造影剤充填剤（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｆｉｌｌｅｄ ａｇｅｎｔ）が検査中の患者の体内管構造へと注入される一方、Ｃアームシステムの回転稼働中に二次元（２Ｄ）Ｘ線血管造影図が取得される。取得された投射画像は続いて、診断を目的として使用され得るか、並びに／あるいは関心領域の三次元（３Ｄ）再構築を行なうよう利用され得る。

患者の体内の指定された関心領域に対する検査中の患者の放射線被曝を制限するよう、Ｘ線のビーム又は粒子のビームに対して患者の適切な位置付けを行なう多種の方法は、既知である。したがって、粒子のビームは、典型的には発ガン性組織を治療するよう使用される。それとは対照的に、Ｘ線ビームは、診断及び治療を目的として使用され得る。

ＵＳ２００４／０１８４５８３ Ａ１（特許文献１）は、患者の身体における腫瘍を照射するよう使用される、粒子ビームに対して患者を位置付ける装置を開示する。患者位置付け装置は、（ａ）粒子ビーム照射部分の前方においてビームラインに沿ってＸ線を発するＸ線放出装置、（ｂ）Ｘ線を受け且つＸ線画像を処理するＸ線画像キャプチャ装置、及び（ｃ）処理される画像信号に従って腫瘍の最新の画像を表示する表示ユニット、を有する。患者位置付け装置は更に、（ｄ）事前に準備される、腫瘍の参照Ｘ線画像を表示する表示ユニット、及び（ｅ）基準Ｘ線画像の一部である第１の比較範囲と最新画像の一部である第２の比較範囲との間においてパターン合致を行なうための位置付けデータ生成器、を更に有する。したがって、患者のベッドを動かすことによって患者を位置付けるデータは、粒子ビーム放射中に作られる。

ＵＳ２００５／０２５６３９０ Ａ１（特許文献２）は、自動患者位置付けを有する医療用撮像検査装置を開示する。医療用撮像検査装置は、（ａ）画像取得装置、（ｂ）患者ベッド、（ｃ）画像取得を制御し且つ患者のベッドを動かすための制御装置、及び（ｄ）画像出力に対して制御装置に接続されるモニタ、を有する。撮像医療検査装置を有して第１の患者ベッド位置で取得されているモニタ上に示される患者の検査画像において、操作者は、更なる検査の実施に対して所望される新しい患者ベッド位置をモニタ上で指定し得る。制御装置は、定義付けられるベッド位置の位置データを自動的に確定し、確定された位置データに依存してベッドの運動を制御し、続いてベッドが所望の新しい位置を予測するようにする。

ＵＳ２００５／０２１８３４１ Ａ１（特許文献３）は、線形粒子加速器によって生成される粒子ビームを有して患者の腫瘍を照射するよう、治療システムのアイソセンタ（ｉｓｏ−ｃｅｎｔｅｒ）に対して治療標的を位置付ける方法を開示する。該方法は、シミュレーション工程、及び実治療（ｒｅａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）位置付け工程を有する。シミュレーション工程は、シミュレーションシステムのアイソセンタに対して治療標的を位置付ける段階、及びレーザビームが患者の身体の外部に交差する交差点をマークする段階、を有する。実治療位置付け工程は、（ａ）患者の身体の外側においてマークされた交差点の位置を確定する段階、（ｂ）患者を位置付けるよう治療位置を確定し、治療標的が実治療システムのアイソセンタに位置合わせされるようにする段階、及び（ｃ）患者を治療位置に対して位置付ける段階、を有する。

ＣアームＸ線撮像システムを用いる回転Ｘ線撮像に対し、検査中の対象物の適切な位置付けは、対象物の高品質３Ｄ再構築を可能にするよう必須である。したがって、検査中の対象物内の関心領域は、Ｃアームシステムの回転の中心内に位置付けられる。特に対象物の中心において位置決めされない関心領域が検査される際、対象物の精密な位置付けは、Ｃアームシステムの一部と対象物との間の衝突を避けるよう必須である。

ＵＳ２００４／０１８４５８３ Ａ１ ＵＳ２００５／０２５６３９０ Ａ１ ＵＳ２００５／０２１８３４１ Ａ１

回転可能であるＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の物体の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する方法を与えることは、必要となり得る。該方法は、異なる投射角度におけるＸ線データ取得中に検査中の対象物内の適正な位置付けを可能にする。

この必要性は、独立請求項に記載される対象によって満たされ得る。本発明の有利な実施例は、従属請求項によって記載される。

本発明の第１の態様によれば、Ｘ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する方法が与えられる。与えられる当該方法は、（ａ）Ｘ線走査ユニットを回転軸の周囲に回転させ、検査中の対象物が異なる投射角のもとで走査されるようにする段階、及び、（ｂ）回転軸に対して検査中の対象物を動かす段階、を有する。検査中の対象物の運動（動き、ｍｏｖｅｍｅｎｔ）は、Ｘ線走査ユニットの回転に対して結合される（連動される、ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）。

本発明のこの態様は、Ｘ線データ取得中の対象物の所定の水平移動運動が空間制限を補正し（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｆｏｒ ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓ）得る、という考えに基づく。空間制限は、検査中の対象物がＸ線撮像装置のアイソセンタに対して本来中心に位置決めされていない場合に引き起こされ得る。したがって、走査ユニットとアイソセンタの外側に位置決めされる対象物の外側部分との間の衝突は、避けられ得る。対象物のかかる水平移動シフトを有さない場合、かかる衝突は、走査ユニットの特定の角度位置において発生し得る。アイソセンタは、走査ユニットの光軸と回転軸との交差によって定義付けられる。

用いられるＸ線走査ユニットは、Ｘ線管等であるＸ線源、及び望ましくは空間分解能を有するフラット検出器であるＸ線検出器を有する。Ｘ線源及びＸ線検出器は、Ｃアームのホルダ等であるガントリに対して取り付けられ得る。しかしながら、Ｘ線源及びＸ線検出器はまた、コンピュータ断層撮影等において使用される内蔵ホルダに対して取り付けられ得る。

上述された方法は、特に本来はＸ線撮像装置のアイソセンタの外側に位置付けられる体積の大きな対象物に対してＸ線走査ユニットの角度範囲が増大され得る、という利点を与える。アイソセンタの外側における検査中の対象物の本来の位置付けは、対象物の中心に位置決めされていない対象物内の関心領域が検査される際に特に有益である。これは、Ｘ線走査ユニットのアイソセンタ内において関心領域の適正な位置付けを可能にする。

関心領域が一時的に回転の中心の外側に位置付けられるよう対象物をシフトすることによって、走査ユニットと対象物との間の衝突は、効果的に避けられ、走査ユニットの効果的な角度範囲は、拡大され得る。当然のことながら、検査中の対象物をシフトすることによって、関心領域は、少なくとも一時的にアイソセンタにおいて位置決めされない。しかしながら、投射角度の衝突制限範囲と比較すると、アイソセンタからオフセットされて位置決めされる（ｌｏｃａｔｅｄ ｏｆｆｓｅｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｓｏ−ｃｅｎｔｅｒ）関心領域を有して取得されている追加的なＸ線減衰データは、関心領域に関する更に有用な情報を与える。当然のことながら、これは、アイソセンタにおいてＸ線源からＸ線検出器まで延在するＸ線放射ビームの十分に大きな断面積を必要とし、少なくとも偏心Ｘ線が関心領域を貫通するようにする。この状態は、比較的大きな面積を有するフラットＸ線検出器を用いることによって容易に実現され得る。

本発明の一実施例によれば、検査中の対象物は、回転軸に対して横断する方向において動かされる。この点において、対象物の横断運動の方向は、回転軸に対して傾斜し得るかあるいは垂直であり得る、ことが言及されなければならない。いずれにしても、対象物又は対象物の少なくとも一部は、Ｘ線撮像装置のアイソセンタから出るよう動かされる、ことが重要である。

本発明の一実施例によれば、当該方法は更に、（ａ）Ｘ線走査ユニットを第１の所定の角度位置に対して回転させ、検査中の対象物が第１の平行移動位置（ｔｒａｎｓｌａｔｉｖｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）において位置決めされる段階、（ｂ）検査中の対象物を第１の平行移動位置から第２の平行移動位置まで動かす段階、及び（ｃ）Ｘ線走査ユニットを第２の所定の角度位置に対して回転させる段階、を有する。特定の角度位置に到達した後のかかる水平方向のシャトル運動は、広い角度範囲においてデータ取得が、同一の平行移動位置において位置決めされる対象物を有して行なわれる、という利点を与える。

本発明の更なる一実施例によれば、当該方法は更に、（ａ）検査中の対象物を前記第２の平行移動位置から第１の平行移動位置まで戻るよう動かす段階、及び（ｂ）Ｘ線走査ユニットを更に回転させる段階、を有する。これは、Ｘ線走査ユニットと対象物との間の衝突が避けられなければならない際にのみ、対象物が第２の平行移動位置において位置決めされる、という利点を与え得る。衝突の危険性がない走査ユニットの角度位置に対して、検査中の対象物は、本来の第１の平行移動位置において位置決めされ得、対象物内の関心領域は、この関心領域が対象物全体において中心から外れて位置決めされる場合でも、アイソセンタにおいて位置決めされ得る。

望ましくは、更なる回転は、Ｘ線走査ユニットが再度第１の所定の角度位置に据えられるまで行なわれる。それによって、対象物の中間平行移動シフト（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｔｒａｎｓｌａｔｉｖｅ ｓｈｉｆｔ）を含む走査ユニットの完全な３６０°サイクルは、定義付けられる。これは、検査中の対象物が複数の回転サイクルを有して走査され得る、という利点を与え得る。したがって、異なる旋回において取得されたＸ線減衰データを組み合わせることによって、異なる投射角度において得られる対応するＸ線画像の品質は、高められ得る。

当然のことながら、１つの回転サイクル中、対象物も多種の異なる第２の平行移動位置に対して段階的にシフトされ得る、ことが言及されなければならない。それによって、Ｘ線走査ユニットの各角度位置に対して、対象物のシフトは単に、走査ユニットと対象物との間の衝突を避けるよう必要である程度に大きい。

本発明の更なる一実施例によれば、検査中の対象物の運動は、Ｘ線走査ユニットの回転が一時的に停止される時間中に行なわれる。これは、データ取得が検査中の対象物の別個の平行移動位置において独占的に行なわれる、ことを意味する。これは、ごく限られた数の異なる対象物位置が考慮されなければならないため、異なる投射角度における画像が比較的容易に比較され得る、という利点を与え得る。

更なる利点は、検査中の対象物の三次元（３Ｄ）描写を再構築するよう、多種の異なる角度位置において得られるＸ線投射データが組み合わされる場合に与えられ得る。Ｘ線走査ユニットの回転を一瞬停止することによって、異なる平行移動対象物位置の数が制限され、正しい平行移動位置に関する総合的な不確実性（ｏｖｅｒａｌｌ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ）が低減されるため、対応する再構築手順は、より信頼性が高くなる。

本発明の他の一実施例によれば、検査中の対象物の運動は、Ｘ線走査ユニットが第１の所定の角度位置から第２の所定の角度位置まで回転される時間中に行なわれる。これは、検査中の対象物の平行移動運動中にデータ取得を停止する必要がなく、全体的な取得時間が効率的に低減され得る、という利点を与え得る。

本発明の更なる一実施例によれば、検査中の対象物は、支持要素において位置付けられる。該支持要素は、検査中の対象物の運動を生成するよう駆動手段に対して結合される。望ましくは、支持要素はテーブルであり、少なくとも回転軸に対して横断方向に沿って動かされ得る。しかしながら、テーブルはまた、検査中の対象物の適正な位置付けが達成され得るよう、更なる方向に沿って駆動されてもよい。Ｘ線撮像装置において使用される患者テーブルは、典型的に空間における全ての三方向において可動であるため、上述されたデータ取得方法は、現在使用されている医療用Ｘ線撮像装置において容易に実施され得る。

対象物の精密な位置付けは、自動電動テーブルを使用することによって達成され得る。これは、正確な対象物の位置の不確実性が低減され、走査ユニットの異なる角度位置及び対象物の異なる平行移動位置において取得される投射データは、検査中の対象物の３Ｄ描写に繋がる信頼性の高い再構築手順を用いて組み合わされ得る、という利点を与え得る。

本発明の更なる一実施例によれば、検査中の対象物は、少なくとも患者の身体の関心領域である。これは、医療用Ｘ線撮像において、特には身体の厚い患者が検査されなければならない際に、Ｃアームシステム等であるＸ線撮像装置の角度範囲を効率的に増大するよう上述された方法が使用され得る、という利点を有する。

本発明の更なる一実施例によれば、関心領域は患者の器官である。該器官は、患者の体内の中心から外れて位置決めされ、特には、該関心領域は患者の心臓である。

望ましくは、Ｘ線データ取得の第１局面中、患者の身体が第１の平行移動位置内に位置決めされる際、器官は、医療用Ｘ線撮像装置のアイソセンタにおいて位置決めされる。これは、患者の身体全体が中心から外れて位置決めされる、ことを意味する。走査ユニットのその後の角度位置における走査ユニットと患者の身体との間の衝突を避けるよう、患者は、いずれ第２の平行移動位置に対して動かされる。それによって患者の身体全体は、少なくともアイソセンタに向かって動かされ、それによって患者の器官は、アイソセンタから離れて動かされる。これによって、Ｘ線走査ユニットの更なる回転は可能になる。

この時点において、走査ユニットのフラットＸ線検出器の寸法は、十分に大きくなければならず、中心を外れた器官が依然としてＸ線源とＸ線検出器との間において延在するＸ線ビームの断面内にあることを確実なものとする、ことが言及されなければならない。このようにされない場合、更なる器官のＸ線減衰データが取得され得ないため、走査ユニットの無衝突角度範囲の増大は、有用とならない。しかしながら、現在使用される大半のＣアームシステムにおいて、Ｘ線ビームの断面は、用いられるＣアームシステムのアイソセンタにおいて位置決めされない器官のＸ線撮像も可能にするよう、十分に大きい。

本発明の更なる一実施例によれば、当該方法は更に、患者の身体へと造影剤を挿入する段階を有する。これは、患者の内部血管構造が回転血管造影法を用いて大変明確に示され得る、とう利点を与え得る。走査ユニットの増大された無衝突角度範囲により、Ｘ線走査ユニットの光軸に対して略並行に向けられる血管部分の長さを短縮する既知の問題は、排除される。上述された方法を使用する際、他の角度位置においてＸ線画像を取得することは可能であり、かかる血管部分は、Ｘ線走査ユニットの光軸に対して少なくとも略垂直に向けられる。

本発明の更なる一実施例によれば、当該方法は更に、取得された一連の二次元Ｘ線減衰データに基づいて検査中の対象物の三次元表現を再構築する段階を有し、検査中の対象物の運動は考慮される。それによって、検査中の対象物の運動は、フラットＸ線検出器において関連減衰データのシフトを引き起こす。当然のことながら、この空間的データシフトは、平行移動運動の方向と検出器平面との間における角度θに依存する。具体的には、空間データシフトΔＳは、ΔＳ＝Δｘ・ｃｏｓθという数式によって与えられる。該式中、Δｘは、検査中の対象物の移動距離である。

本発明の更なる一実施例によれば、当該方法は更に、検査中の対象物の運動をＸ線走査ユニットの回転に合わせるよう、較正手順を行なう段階を有する。望ましくは、較正手順は、適切なファントムを使用することによって行なわれ、対象物に対するファントムの平行移動運動をＸ線走査ユニットの回転運動に合わせるようにする（ｒｅｇｉｓｔｅｒ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｌａｔｉｖｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈａｎｔｏｍ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）。当然のことながら、検査中の対象物の運動及びＸ線走査ユニットの軌道（ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）は、再現可能でなければならず、実データ取得は、較正手順に対して既に使用可能となっている同一の状態のもとで行なわれ得る。

検査中の対象物の３Ｄ再構築を達成する場合、これは、対象物の平行移動運動及び取得されたＸ線減衰データによる取得された投射データの動作補正は、商業的に利用される３Ｄ再構築アルゴリズムに対して直接適用され得る、という利点を与え得る。

本発明の更なる一態様によれば、回転可能なＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得するよう、データ処理装置が与えられる。該データ処理装置は、（ａ）上述された方法の実施例を制御するよう適合されるデータプロセッサ、及び（ｂ）取得された一連の二次元Ｘ線減衰データを格納するメモリ、を有する。

本発明の更なる一態様によれば、検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得するよう、医療用Ｘ線撮像装置が与えられる。医療用Ｘ線撮像装置は、特には所謂Ｃアームシステムであり、回転軸の周囲に回転可能であるＸ線走査ユニットを有する。Ｘ線走査ユニット自体は、放射ビームを発するよう適合されるＸ線源、及び放射ビームが検査中の対象物を通った後に放射ビームを検出するよう適合されるＸ線検出器を有する。医療用Ｘ線撮像装置は更に、上述されたデータ処理装置を有する。

本発明の一実施例によれば、医療用Ｘ線撮像装置は更に、（ａ）検査中の対象物を支持する支持要素、及び（ｂ）支持要素に対して結合され、且つ検査中の対象物の横断方向運動を生成するよう適合される駆動手段を有する。上述された通り、支持要素は、可動テーブルであり得、検査中の対象物の精密且つ再現可能な位置付けを可能にする。

本発明の更なる一実施例によれば、医療用Ｘ線撮像装置は更に、制御ユニットを有する。該制御ユニットは、駆動手段に対して結合され、且つ支持要素の運動を制御するよう適合される。これは、完全に自動化された電動支持要素が実現され、対象物の精密且つ再現可能な位置付けが達成され得る、という利点を有する。望ましくは、制御ユニットはまた、走査ユニットの回転運動を生成するようモータに対して直接的又は間接的に結合される。それによって、走査ユニットの回転運動と対象物の平行移動運動との間の完全な同調は、実現され得る。

制御ユニットは、ソフトウェアに対するコンピュータプログラム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｐｒｏｇｒａｍ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｏｆｔｗａｒｅ）を用いて実現され得る、ことが言及されなければならない。しかしながら、本発明はまた、ハードウェアに対する１つ又はそれより多くの特定の電子回路を用いて実現されてもよい。更に本発明は、ハイブリッド形状において、即ちソフトウェアモジュールとハードウェアモジュールとの組合せにおいて、実現されてもよい。

本発明の更なる一態様によれば、コンピュータ可読媒体が与えられる。該コンピュータ可読媒体においては、回転可能であるＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得するためのコンピュータプログラムが格納される。該コンピュータプログラムは、データプロセッサによって実行されている際、上述された方法の実施例を制御するよう適合される。

本発明の更なる一態様によれば、回転可能であるＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得するよう、プログラム要素が与えられる。当該プログラム要素は、データプロセッサによって実行されている際、上述された方法の実施例を制御するよう適合される。

コンピュータプログラム要素は、ＪＡＶＡ、Ｃ＋＋等である適切なプログラミング言語におけるコンピュータ可読の命令コードとして実施され得、コンピュータ可読媒体（リムーバブルディスク、揮発性又は不揮発性メモリ、内蔵メモリ／プロセッサ等）上に格納され得る。命令コードは、意図される機能を実行するようコンピュータ又は他のプログラム可能な装置をプログラムするよう動作可能である。コンピュータプログラムは、ダウロードされ得るＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂ等のネットワークから使用可能であり得る。

本発明の実施例は、異なる対象を参照して説明されている、ことが留意されなければならない。特に、複数の実施例は、方法に関する請求項を参照して記載されており、他の実施例は、装置に関する請求項を参照して記載されている。しかしながら上記及び下記の説明から当業者は、特記されない限り、１つの種類の対象に属する特性の組合せに加えて、異なる対象に関連する特性間、特には方法に関連する請求項の特性と装置に関連する請求項の特性との間の組合せも、本願において開示されているものと考えられる、ということを推測する。

本発明の上述された態様及び更なる態様は、以下に記載される実施例から明らかであり、実施例を参照して説明される。本発明は、実施例を参照して以下により詳細に記載されるが、該実施例は、本発明を制限するものではない。

検査中の対象物の平行移動動作を行なうよう適合される医療用Ｃアームシステムの側面図であり、平行移動動作は、走査ユニットの回転動作に対して結合される。 図１ａに示されるＣアームの斜視図である。 Ｃアーム内において位置付けられる検査中の患者を図示し、患者の身体全体は、Ｃアームのアイソセンタにおいて位置付けられる。 患者の心臓がＣアームのアイソセンタにおいて位置付けられる位置における図２ａ中の患者を図示する。 図３ａ−３ｋは、ＣアームのＸ線検出器と患者の肩との間の衝突を避けるよう、患者テーブルの水平方向運動とＣアームの回転運動の同調された組合せを図示する。 回転可能であるＸ線走査ユニットを用いて検査中の対象物の一連のＸ線減衰データを取得する方法を行なうよう適合される、データ処理装置を図示する。

図は、概略的なものである。異なる図面において、同様又は同一の要素は、同一の参照符号を有して与えられ、該参照符号は、最初の数字のみが異なるようにされる。

図１ａ及び１ｂを参照すると、本発明の更なる一実施例に従った医療用Ｘ線撮像装置１００は、所謂Ｃアームシステムである。Ｃアームシステムは、ロボットアーム１０８によって患者テーブル１１２近接して支持されるスウィングアーム走査システム１０１を有する。Ｘ線管１０５及びＸ線検出器１１５を有するＸ線走査ユニットは、スウィングＣアーム１０１内に収容されて与えられる。Ｘ線検出器１１５は、検査中の対象物１１０を通過したＸ線１０７を検出するよう配置及び構成される。典型的には、検査中の対象物は、患者１１０である。

Ｘ線検出器１１５は、Ｘ線検出器上の検出されたＸ線１０７の空間強度分布の電気信号表現を生成するよう適合される。スウィングアーム１０１を動かすことによって、Ｘ線管１０５及びＸ線検出器１１５は、患者１１０に対して所望の角度向きにおいて配置され得る。

Ｃアームシステム１００は更に、テーブル駆動手段１１３を有し、該手段は、空間における全ての三方向に沿ってテーブル１１２を動かすよう適合される。それによって、テーブル１１２によって支持されている患者１１０は、Ｃアーム１０１のアイソセンタにおいて位置付けられ得る。患者の身体の中心に位置決めされ得ない患者の体内における関心領域１１０ａに依存して、患者は、アイソセンタから僅かにオフセットされて位置付けられ得、関心領域１１０ａがアイソセンタにおいて正確に位置決めされるようにする、ことが言及されなければならない。

しかしながら、関心領域１１０ａが患者１１０の長手方向軸の中心に位置決めされない場合、即ち関心領域１１０ａが図示されるｙ軸及び図示されるｚ軸の両方に対して垂直であるｘ軸の方向においてシフトされる場合、特にＸ線検出器１１５と患者の身体との間の衝突は、関心領域１１０ａがアイソセンタにおいて位置決めされる際にＣアーム１０１のなんらかの角度位置において発生し得る。かかる衝突は、Ｃアーム１０１の運動の可能である角度範囲を制限する。この角度範囲を増大するよう、患者１１０はｘ軸に沿って主にシフトされ、関心領域１１０ａは、アイソセンタの外側に一時的に位置付けられ、患者１１０の身体全体は、少なくとも略アイソセンタ内において位置付けられる。これは、Ｃアーム１０１の回転運動を患者１１０の平行移動運動に同調的に結合する（連動させる、ｃｏｕｐｌｉｎｇ）ことによって、特にＸ線検出器１１５と特に患者１１０の肩との間の衝突が効果的に避けられ得る、ことを意味する。

更には、Ｃアームシステム１００は、ワークステーション又はパーソナルコンピュータ１２０内においていずれも収容される制御ユニット１２１及びデータ処理装置１２５を有する。制御ユニット１２１は、スウィングアーム１０１の回転運動及びテーブル１２１の平行移動動作のいずれも制御するよう適合される。データ処理装置１２５は、Ｃアーム１０１の異なる角度位置において得られる取得された一連のＸ線減衰データに基づき、関心領域１１０ａの三次元（３Ｄ）再構築を行なうよう適合される。

図２ａは、Ｃアームシステム２００内において位置付けられる検査中の患者２１０を示す。患者２１０は、可動テーブル２１２によって支持され、該テーブルは、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿ってシフトされ得る。Ｃアームシステム２００は、ロボットアーム２０８を有し、Ｃアームの不可視の部分が回転可能に取り付けられる。不可視のＸ線源及びＸ線検出器２１５は、Ｃアームに対して取り付けられる。Cアームは、ｚ軸の周囲に回転することができ、Ｘ線源及びＸ線検出器２１５は、ｘ軸及びｙ軸に対して平行に向けられる平面内において患者２１０の周囲に回転する。

本願に記載される実施例によれば、患者の心臓２１０ａが検査される。心臓２１０ａが患者の身体の左側内に位置決めされるため、心臓２１０ａは、患者の身体全体がアイソセンタ内に位置付けられる場合、Ｃアームのアイソセンタにおいて位置決めされない。図２ａにおいて、アイソセンタに対する心臓２１０ａのオフセット位置付け（ｏｆｆｓｅｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）は、矢印２１１ａによって示される。矢印２１１ａは、Ｘ線検出器２１５の光軸に位置合わせされない。関心領域２１０ａをアイソセンタへと動かすよう、テーブル２１２は、負の方向において、即ち左側に対してｘ軸に沿って動かされなければならない。かかるテーブル運動は、矢印２１４によって示される。

図２ｂは、Ｃアームシステム２００内における患者２１０を示す。患者の心臓２１０ａは、アイソセンタにおいて位置付けられる。アイソセンタリングは、矢印２１１ｂによって示され、Ｘ線検出器２１５の光軸に位置合わせされる。その場合、患者の身体全体は、Ｃアームのアイソセンタと比較して左方向にシフトされる。

図３ａ−３ｋは、Ｃアームの回転運動の組合せを示す。該回転運動は、患者テーブル３１２の水平方向と同調的に結合（連動）され、Ｃアーム２０１のＸ線検出器３１５と患者３１０の肩との間の衝突が避けられるようにする。Ｃアーム３０１は、ロボットアーム３０８を用いて検査室の天井に対して回転可能に取り付けられる。

Cアーム３０１の回転運動の最初において、患者３１０は、患者の心臓がCアーム３０１のアイソセンタにおいて位置決めされるよう、位置付けられる。この状態は、Ｃアーム３０１の回転運動の第１局面を図示する図３ａ，３ｂ，及び３ｃにおいて示される。Ｃアーム３０１は、反時計回り方向において回転する。それによって、Ｃアーム３０１のＸ線源３０５は、患者３１０の下方において回転可能に動かされる。結果として、Ｘ線検出器３１５は、患者３１０の情報において回転可能に動かされる。

Ｘ線検出器３１５が患者３１０の右肩に近付く際、テーブル３１２は、患者の心臓がアイソセンタからオフセットされる。このテーブル運動は、矢印３１４ｄによって図３ｄ中に示される。それによって、患者３１０の右肩も右に動かされ、Ｘ線検出器３１５と肩との間の衝突が避けられ得る。言い換えれば、Ｃアーム３０１の到達可能な角度範囲は増大され、更なるＸ線減衰データは、より極端な投射角度において取得され得る。

図３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ及び３ｉから見られ得る通り、患者の心臓がアイソセンタからオフセットされて位置決めされる際、Ｃアーム３０１のＸ線検出器３１５は、衝突の危険性を有することなく、患者３１０の肩の周囲に回転され得る。

Ｘ線検出器３１５が肩の下方に位置付けられる際、テーブル３１２は、その本来の位置に戻るようシフトされ、患者の心臓は、Ｃアーム３０１のアイソセンタにおいて再度位置決めされる。この左方向へのテーブル運動は、図３ｊにおいて矢印３１４ｆによって示される。

Ｃアーム３０１の完全サイクルを完了するよう、Ｃアームは、その本来の角度位置まで更に回転される。この状況は、図３ｋにおいて示される。

同調された中間テーブル運動は、特に身体の厚い患者が検査される際に到達可能である全角度範囲が増大され得る、という利点を有する。上述された水平方向のテーブル運動を取り入れることによって、Ｃアームシステムの完全角度範囲は、活用され得る。例えば、Ｐｈｉｌｉｐｓ社によって開発されたＣアームシステムＦＤ２０ Ａｌｌｕｒａは、１２０°左前斜位（ＬＡＯ）から１８５°右前斜位（ＲＡＯ）までのＣアームプロペラ回転を可能とする。それによって、投射角度は、Ｃアームシステム内において位置付けられる患者の視野に対して（ｗｉｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｏｆ ｐａｔｉｅｎｔ）定義付けられる。

上述された水平方向のテーブル運動を取り入れなければ、この完全角度範囲が特により大きく身体の厚い患者に対して使用され得ないため、CアームシステムＦＤ２０ Ａｌｌｕｒａは、心臓用途に対して使用され得ない。したがって、患者の寸法に依存して、Ｃアーム運動は、約６０°のＲＡＯのみに制限される。現在、３Ｄ冠状動脈再構築に対する取得プロトコルは、１２０°ＬＡＯから６０°ＲＡＯのプロペラ運動であるＣアームプロペラ運動を必要とする。

この点において、回転角度１８０°及びＸ線ビームのビームスプレッド角度は、既知のフィルタされた逆投射（ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）技術を使用して３Ｄ再構築手順を達成するよう必要とされる、ことが指摘される。

上述された水平方向のテーブル運動を取り入れることによって、より大きな患者に対しても現在使用可能であるＣアームシステムを有して３Ｄ冠状動脈再構築に対する取得プロトコルを適用することは、可能である。更に、上述されたＣアームシステムＦＤ２０ Ａｌｌｕｒａは、再構築プロセスにおいて支援する極限ＲＡＯのみに制限投射を行なう性能を有する。更に、上述された水平方向のテーブル運動は、既に存在するが現在使用可能である撮像システムにおいて活用されていない、再構築工程に制限されない性能を解放する。更には、冠状動脈セグメントの最善のビューマップは、６０°ＲＡＯ乃至１８０°ＲＡＯにおける角度ビューの取得が最低限の血管短縮及び血管重畳を有する投射画像を生成するよう非常に有用である、ことを示す。かかる低減された血管短縮及び血管重畳は、二次元（２Ｄ）血管造影図の品質、及びもたらされる再構築された並びに／あるいはモデル化された３Ｄ画像の品質を大幅に増大させる。

プログラム可能であり且つ電動の患者テーブル使用可能である場合、上述された水平方向のテーブル運動は、次の段階を実行することによって行なわれ得る：
１．回転動作取得に対する取得プロトコルの確定。例えば、９０°ＬＡＯから始まり９０°ＲＡＯまでの１８０°プロペラ回転は、適切である。
２．テーブルシャトル運動に対する角度開始点の確定。例えば、３０°ＬＡＯが適切である。
３．水平方向のテーブル運動を含むＣアーム回転運動の較正。
４．患者データの取得、及び必要に応じた較正後のデータの３Ｄ再構築。

図４は、データ処理装置４２５を示す。該装置は、回転可能であるＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得するための上述された方法を実行するよう、適合される。データ処理装置４２５は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ４６１を有する。画像プロセッサ４６１は、取得された一連の二次元Ｘ線減衰データを一時的に格納するようメモリ４６２に対して接続される。バスシステム４６５を介して、画像プロセッサ４６１は、上述されたＣアームシステムの複数の入力／出力ネットワーク又は診断装置に対して接続される。更には、画像プロセッサ４６１は、画像プロセッサ４６１によって再構築された１つ又はそれより多くの画像又は情報を表示するよう、コンピュータモニタ等である表示装置４６３に対して接続される。操作者又はユーザは、図４中に示されていないキーボード４６４及び／又は他の出力装置を介して画像プロセッサ４６１と交信し得る。

「有する」という語は、他の要素又は段階を除外するものではなく、単数形は、その複数の存在を除外しない、ということが留意されるべきである。また、異なる実施例に関連付けられて説明される要素は、組み合わされ得る。また、請求項における参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない、ことが留意されるべきである。

本発明の上述された実施例は、以下の通り要約される。

本発明は、回転可能である走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する方法に係る。走査ユニットの角度範囲を増大させるよう、対象物の中心に位置決めされず且つ走査ユニットの回転の中心において本来位置付けられる関心領域が検査される際、検査中の対象物は、関心領域が一時的に回転の中心の外側に位置付けられるよう、シフトされる。走査ユニットの回転運動を対象物の水平移動運動に同調的に結合させることによって、走査ユニットと対象物との間の衝突は、効果的に避けられ得る。自動電動対象物テーブルを用いることによって、対象物の精密な所定の運動は、データ取得中に達成され得る。同一のテーブル運動を有して行なう較正手順に基いて適切なファントムを使用することによって、既知の三次元再構築アルゴリズムは、関心領域の三次元表現を生成するよう、直接適用され得る。

１００ 医療用Ｘ線撮像システム／Ｃアームシステム
１０１ Ｘ線走査ユニット／スウィングアーム走査システム／Ｃアーム
１０５ Ｘ線源／Ｘ線管
１０７ Ｘ線ビーム
１０８ ロボットアーム
１１０ 検査中の対象物／患者
１１２ テーブル
１１３ テーブル駆動手段
１１５ Ｘ線検出器
１２０ ワークステーション／パーソナルコンピュータ
１２１ 制御ユニット
１２５ データ処理装置
２００ Ｃアームシステム
２０８ ロボットアーム
２１０ 検査中の対象物／患者
２１０ａ 関心領域／器官／心臓
２１１ａ 心臓のオフセットｘ位置を示す矢印
２１１ｂ 心臓のアイソセンタｘ位置を示す矢印
２１２ テーブル
２１４ テーブル運動を示す矢印
２１５ Ｘ線検出器
３１０ Ｃアーム
３０５ Ｘ線源／Ｘ線管
３０８ ロボットアーム
３１０ 検査中の対象物／患者
３１２ テーブル
３１４ｄ 右方向に向かうテーブル運動を示す矢印
３１４ｊ 右方向に向かうテーブル運動を示す矢印
３１５ Ｘ線検出器
４２５ データ処理装置
４６１ 中央処理ユニット／画像プロセッサ
４６２ メモリ
４６３ ディスプレイ装置
４６４ キーボード
４６５ バスシステム

Claims (18)

1. Ｘ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する方法であって、
   前記Ｘ線走査ユニットを回転軸の周囲に回転させ、前記検査中の対象物が異なる投射角のもとで走査されるようにする段階と、
   前記回転軸に対して前記検査中の対象物を動かす段階と、
   を有し、
   前記検査中の対象物の運動は、前記Ｘ線走査ユニットの回転に対して結合される、
   方法。
2. 前記検査中の対象物は、前記回転の軸に対して横断する方向において動かされる、
   請求項１記載の方法。
3. 前記Ｘ線走査ユニットを第１の所定の角度位置に対して回転させ、前記検査中の対象物が第１の平行移動位置において位置付けられる段階と、
   前記検査中の対象物を前記第１の平行移動位置から第２の平行移動位置まで動かす段階と、
   前記Ｘ線走査ユニットを第２の所定の角度位置に対して回転させる段階と、
   を更に有する請求項１記載の方法。
4. 前記検査中の対象物を前記第２の平行移動位置から前記第１の平行移動位置まで戻るよう動かす段階と、
   前記Ｘ線走査ユニットを更に回転させる段階と、
   を更に有する請求項３記載の方法。
5. 前記検査中の対象物の前記運動は、前記Ｘ線走査ユニットの前記回転が一時的に停止される時間中に行なわれる、
   請求項３記載の方法。
6. 前記検査中の対象物の前記運動は、前記Ｘ線走査ユニットが前記第１の所定の角度位置から前記第２の所定の角度位置まで回転される時間中に行なわれる、
   請求項３記載の方法。
7. 前記検査中の対象物は、支持要素において据えられ、
   該支持要素は、前記検査中の対象物の前記運動を生成するよう駆動手段に対して結合される、
   請求項１記載の方法。
8. 前記検査中の対象物は、少なくとも患者の身体の関心領域である、
   請求項１記載の方法。
9. 前記関心領域は、前記患者の器官であり、該器官は、前記患者の体内において中心から外れて位置決めされ、特には、前記関心領域は、前記患者の心臓である、
   請求項８記載の方法。
10. 造影剤を患者の身体へと挿入する段階、
    を更に有する請求項８記載の方法。
11. 取得された前記一連の二次元Ｘ線減衰データに基づいて前記検査中の対象物の三次元表現を再構築する段階、を更に有し、前記検査中の対象物の前記運動は考慮される、
    請求項１記載の方法。
12. 前記検査中の対象物の前記運動を前記Ｘ線走査ユニットの前記回転に合わせるよう較正手順を行なう段階、
    を更に有する請求項１記載の方法。
13. 回転可能であるＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する、データ処理装置であって、
    請求項１記載の方法を制御するよう適合されるデータプロセッサと、
    取得された前記一連の二次元Ｘ線減衰データを格納するメモリと、
    を有するデータ処理装置。
14. 検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得する、特にはＣアームシステムである医療用Ｘ線撮像装置であって、
    回転軸の周囲に回転可能であるＸ線走査ユニットと、
    請求項１３記載のデータ処理装置と、
    を有し、
    前記Ｘ線走査ユニットは、
    ・放射ビームを発するよう適合されるＸ線源と、
    ・前記放射ビームが前記検査中の対象物を通った後に前記放射ビームを検出するよう適合される、Ｘ線検出器と、
    を有する、
    医療用Ｘ線撮像装置。
15. 前記検査中の対象物を指示する支持要素と、
    該支持要素に対して結合され、且つ前記検査中の対象物の横断方向の運動を生成するよう適合される、駆動手段と、
    を更に有する請求項１４記載の医療用Ｘ線撮像装置。
16. 前記駆動手段に対して結合され、且つ前記支持要素の前記運動を制御するよう適合される、制御ユニット、
    を更に有する請求項１５記載の医療用Ｘ線撮像装置。
17. 回転可能であるＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得するためのコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、データプロセッサによって実行されている際、請求項１記載の方法を制御するよう適合される、
    コンピュータ可読媒体。
18. 回転可能であるＸ線走査ユニットを有するＸ線撮像装置を用いて検査中の対象物の一連の二次元Ｘ線減衰データを取得するためのプログラム要素であって、
    当該プログラム要素は、データプロセッサによって実行されている際、請求項１記載の方法を制御するよう適合される、
    プログラム要素。

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