JP2012115677A - ボケを減少させたトモシンセシス画像の形成の方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】マンモグラフィにおいて患者の移動に起因するボケの問題を解決する。
【解決手段】総放射線量（Ｒ_tot）を放出する放射線源（２４）と、検出器（２５１）と、線源（２４）を制御する制御部（３）とを含むイメージング・システム（１）によってボケを減少させたトモシンセシスによる一連の医用画像を撮像する。この方法によれば、制御部（３）が、線源（２４）の配置を異なる位置（Ｓ₁〜Ｓ₉）に制御し、位置（Ｓ₁〜Ｓ₉）の各々において、線源（２４）が個別放射線量（Ｒ_i）を放出し、制御部（３）は、一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する位置（Ｓ₁〜Ｓ₅）にある線源（２４）によって最も強い個別放射線量（Ｒ_i）が放出されるように、総放射線量（Ｒ_tot）を個別放射線量（Ｒ_i）の間で分配する。
【選択図】図１

Description

本発明は一般的には、トモシンセシス放射線撮像法の分野に関し、特に乳房トモシンセシスに関する。さらに具体的には、本発明は放射線源、検出器及び制御部を含むイメージング・システムによってボケを減少させたトモシンセシスによる一連の医療画像を撮像する方法の分野に関する。

乳房トモシンセシスでは、所定位置に保定された乳房の幾枚もの画像が、所定位置に固定されたイメージング・システムのＸ線検出器に対するイメージング・システムのＸ線源の異なる位置について取得される。乳房は通常、イメージング・システムの検出器が配置されている乳房支持台に載置される。次いで、乳房は圧迫板によって圧迫される。次に、乳房、支持台及び板を所定位置に保ったまま線源を一つの出発位置から停止位置まで変移させながら幾枚もの画像が取得される。線源は、位置から位置へ変移させられるときに、検出器に位置する一点を中心として回転軌道を描き、全体的に検出器の辺の中心が患者に対向している。

次いで、これらの取得画像から乳房の三次元（３Ｄ）画像が再構成される。再構成の品質は、開口の角度（線源の二つの末端位置の間の角度）及び取得画像の枚数に依存する。

従来、患者が受ける総放射線量は、従来の二次元（２Ｄ）放射線撮像法の際に患者が受ける放射線量と同程度の大きさに留まる。受ける総放射線量は放射線源の全ての取得位置について均等に分配されている。

仏国特許第２９０５２５６号明細書

このトモシンセシス方法の一つの短所は、微小石灰化のような小さい異常を検出するのに十分な分解能が可能でないことである。実際に、乳房の３Ｄ画像において、微小石灰化に対応する３Ｄ部位は、再構成アルゴリズムに起因するパッチ状ボケ（blurred patch）の作用を蒙る。

この問題に対する解決策が仏国特許第２９０５２５６号明細書に提案されており、同特許では個別放射線量の分布を放射線源の異なる位置の間で一様にしない。同明細書によって記載されている方法では、主放射方向が検出器の表面に垂直となる位置（以下、垂直位置と呼ぶ）に線源が位置しているときに、強い線量が線源によって放出される。このため、取得される医用画像からの情報の間での重み付けが行なわれる。微細な分解能が得られる画像に対しては大きい重みが与えられる。他の位置、特に垂直位置から離隔した位置では個別放射線量が最小になる。しかしながら乳房の３Ｄ画像を再構成するのには十分である。実際に、垂直位置から離隔した位置に対応する医用画像は大きい対象についての情報を与えるので低線量で十分である一方で、垂直位置に近接した位置に対応する医用画像は細部についての情報を与える。強い個別放射線量が供給されないとすると、これらの細部は乳房の３Ｄ再構成の際に他の医用画像によって平滑化されて失われる。

しかしながら、上述の仏国特許第２９０５２５６号によって与えられる解決策では、患者によって生成される移動に起因するボケの問題を解決することができない。実際に、患者によって生成される移動のためボケを含む医用画像が形成されて、この医用画像から再構成される３Ｄ画像の品質を損なう。

すると、混入したボケのため３Ｄ画像の分解能が低下し、従って微小石灰化の識別を妨げる。

本発明は従来手法のこれらの欠点を克服することを提案する。具体的には、本発明の目的は、総放射線量を放出する放射線源と、検出器と、線源を制御する制御部とを含むイメージング・システムによってボケを減少させたトモシンセシスによる一連の医用画像を撮像する方法を提案することにより、取得される医用画像について直接的にボケを減少させることにあり、この方法は、
制御部が、線源の配置を検出器に対して異なる位置に制御するステップと、
これらの位置の各々において、線源が、検出器によって少なくとも部分的に検出される個別放射線量を放出するステップと
を含んでおり、
制御部は、一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する位置にある線源によって最も強い個別放射線量が放出されるように、総放射線量を個別放射線量の間で分配することを特徴とする。

このように、患者が移動する起こり易さが低い時刻を利用し、すなわちセッションの開始時に医用画像が取得されて、細部の情報を得る。実際に、セッションの全体を通して患者の注意力及び集中力は低下し、長時間にわたり移動しないで一つの位置を保つのは困難である。

他の選択随意の非限定的特徴は、以下の通りである。
・一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する位置では、制御部は、線源の主放出方向が検出器の検出表面に垂直な直線と−１０°から＋１０°の角度をなすように線源を配置する。
・制御部は、最も強い個別放射線量の和が他の個別放射線量の和の少なくとも２倍の強さになるように、総放射線量を個別放射線量の間で分配する。
・制御部は、個別放射線量が連続した一つの位置からもう一つの位置まで時間に従って減少するように、総放射線量を個別放射線量の間で分配する。
・制御部は、個別放射線量が連続した一つの位置からもう一つの位置まで空間に従って減少するように、総放射線量を個別放射線量の間で分配する。
・制御部は、個別放射線量が連続した一つの位置からもう一つの位置まで増加した後に減少するように、総放射線量を個別放射線量の間で分配する。

本発明はまた、
放射線源と、
検出器と、
線源を検出器に対して異なる位置に配置し、線源による放射線量の放出を制御する制御部と
を備えたトモシンセシスによる医用画像を撮像するイメージング・システムを提案し、
制御部は、一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する位置にある線源によって最も強い個別放射線量が放出されるように、総放射線量を個別放射線量に分配するように構成されていることを特徴とする。

本発明はさらに、コンピュータにおいて実行される又は走行するときに上の方法を具現化する機械命令を含むコンピュータ・プログラムに関する。

他の目的、特性及び利点は、説明のためであって限定するものではない方法で掲げられている図面に関する以下の詳細な説明から明らかとなろう。
ボケを減少させたトモシンセシスによる一連の医用画像を撮像する方法を実行するために用いられる医用イメージング・システムの一例を示す図である。 ボケを減少させたトモシンセシスによる一連の医用画像を撮像する方法の一例の各ステップを示す図である。 図１のイメージング・システムの線源の異なる位置の間での総放射線量の分配の一例を示す図である。 患者の移動の起こり易さを時間の関数として示すグラフである。

《取得システム》
図１は、乳房Ｏの二次元（２Ｄ）画像からの乳房Ｏの三次元（３Ｄ）再構成を可能にする画像取得のための医用イメージング・システム１を概略図示している。医用イメージング・システム１は、乳房Ｏの疑わしい部位を明らかにする画像を形成するための計算部６に結合されているように示されている。

医用イメージング・システム１は、乳ガン（組織基質）のスクリーニング、診断及び治療の場合に放射線学的徴候を検出して特性決定するマンモグラフィのための装置であってよい。

医用イメージング・システム１は、２Ｄ画像の取得部２を含んでいる。

取得部２は鉛直支柱２１及び配置腕２２を含んでおり、配置腕２２は、放射線源例えばＸ線源２４、及び選択随意でＸ線撮影される乳房Ｏの配置時の照明専用の無害光源に接続されている。配置腕２２は、鉛直支柱２１に回転自在で装着されて、回転軸２３の周りに回転する。鉛直支柱２１は固定されている。従って、配置腕２２の回転によって、一つの位置での線源２４の主放出方向がもう一つの位置での線源２４の主放出方向と異なるように線源２４を異なる位置に配置することが可能になる。

取得部２はまた保定腕２８を含んでおり、保定腕２８には、図１に示すように乳房支持台２５と、該乳房支持台２５に平行に設けられて乳房支持台２５に載置されているときの乳房Ｏを圧迫する圧迫板１６とを含む検査台が取り付けられている。圧迫板２６は乳房支持台２５の上方に配置されて、平行移動レール２７に沿って乳房支持台２５に対して平行移動することができる。乳房支持台２５は、線源２４によって用いられる放射線に対応する放射線検出器２５１を含んでいる。乳房支持台２５及び圧迫板２６は、医用画像の取得時に乳房Ｏを不動に保つのに役立つ。

乳房支持台２５及び圧迫板２６は平面形であり得る。乳房支持台２５及び圧迫板２６は床に対して平行に配置されてもよいし非平行に配置されてもよく、例えば床に対して４５°に配置され得る。保定腕２８は、鉛直支柱２１の上で、有利には配置腕２２と同じ回転軸２３の周りに回転するように装着され得る。

配置腕２２及び保定腕２８は分離されており、互いに対しての回転、有利には回転軸２３の周りでの回転を可能にする。配置腕２２及び保定腕２８は、線源２４によって放出される放射線の大部分が検出器２５１によって受光されるように互いに対して配置される。

検出器２５１は、例えばアモルファス・シリコンで製造されたトランジスタ／フォトダイオードのマトリクスの上に設けられたヨウ化セシウム燐光体（シンチレータ）を含む半導体画像センサであり得る。他の適当な検出器は、ＣＣＤセンサ、又はＸ線をディジタル信号へ直接変換する直接式ディジタル検出器である。図１に示す検出器は平面形であり、平面画像の平面形の検出表面を画定している。例えば彎曲した画像表面を形成する彎曲形態のディジタルＸ線検出器のような他の形状も適当である。

医用イメージング・システム１はまた、有線接続又は網の何れかによって取得部２に接続されている制御部３を含んでいる。制御部３は、電気的制御信号を取得部２へ送って、放射線放出線量、配置腕２２の角度配置、保定腕の角度配置、圧迫板２６が乳房Ｏに加える圧迫力のような幾つものパラメータを設定する。

制御部３は、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ若しくはＵＳＢスティック、又はさらに一般的には、任意の着脱自在の記憶媒体によるもの若しくは場合によっては網接続を介したもののような命令媒体（図示されていない）を処理する工程の命令を読み取る読み取り装置（図示されていない）、例えばディスク読み取り器、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ読み取り器又は接続ポートを含み得る。

一変形として、制御部３は、有線又は無線の網接続装置（図示されていない）を含み得る。一変形として、制御部３は、マイクロ・ソフトウェアに記憶されている処理工程の命令を実行する。

医用イメージング・システム１はさらに、制御部３に接続されて取得されたパラメータ及び画像を記録する記憶部４を含んでいる。データベース４が制御部３の内外に位置することを保証することが可能である。

記憶部４は、ハード・ドライブ若しくはＳＳＤ、又は他の任意の着脱自在の書き換え可能な記憶手段（ＵＳＢスティック及びメモリ・カード等）によって形成され得る。

記憶部４は、制御部３のＲＯＭ／ＲＡＭメモリ、ＵＳＢスティック、メモリ・カード、中央サーバのメモリであってよい。

医用イメージング・システム１は、制御部３に接続されて、取得画像、及び／又は制御部３が取得部２へ送信しなければならないパラメータについての情報を表示する表示器５を含んでいる。

表示器５は取得部２若しくは制御部３、又は場合によっては後述する計算部６に一体化されていてもよいし、例えば放射線科医がディジタル医用画像からの診断を行なうのに用いる検討用ステーションの場合のように以上の各部とは別個であってもよい。

表示器５は、例えばコンピュータ・スクリーン、モニタ、フラット・スクリーン、プラズマ・スクリーン又は任意の形式の市販表示装置である。

表示器５は、取得された２Ｄ画像の再構成及び／又は表示を医師が制御することを可能にする。

医用イメージング・システム１は、当該医用イメージング・システム１の記憶部４に記憶されているディジタル・トモシンセシスによる乳房Ｏの３Ｄ画像を構築するための取得画像を受け取る３Ｄコンピュータ６１を含む計算部６に結合されている。乳房ディジタル・トモシンセシスの工程の一例は、仏国特許第２８７２６５９号明細書にさらに詳細に記載されている。

計算部６は、例えばコンピュータ（１又は複数）、プロセッサ（１又は複数）、マイクロコントローラ（１又は複数）、マイクロコンピュータ（１又は複数）、プログラム可能型オートマトン（１又は複数）、特定応用集積回路（１又は複数）、他のプログラム可能型回路、又はワークステーションのようなコンピュータを含む他の装置である。

計算部６はまた、３Ｄコンピュータ６１によって生成されるデータを記憶する記憶部６２を含んでいる。
《取得工程》
図２に関して、医用イメージング・システム１例えば上で述べたものによってトモシンセシスによる一連の医用画像を撮像する方法を以下に記載する。この方法は、医用画像の取得時の患者の移動から生ずるボケの低減を可能にする。

この方法に先立って、患者は医用イメージング・システム１の取得部２に対して配置される（ブロックＥ１）。具体的には、Ｘ線撮影される乳房Ｏが乳房支持台２５に載置されて、圧迫板２６によって圧迫される。

患者が適正に配置されて乳房Ｏが乳房支持台２５と圧迫板２６との間で所定位置に保定されたら、一組の医用画像が医用イメージング・システム１の放射線源２４によって取得される。このために、線源２４は配置腕２２によって、検出器２５に含まれる中心Ωを有する円Ｃを巡って分散された異なる位置Ｓ₁〜Ｓ₉に変移される（ブロックＥ２）。

制御部３は、線源２４の位置Ｓ₁〜Ｓ₉に従って総放射線量Ｒ_totを異なる個別線量Ｒ_iの間で分配して（Ｒ_tot＝Σ_iＲ_i）、線源２４において対応する個別放射線量の放出（ブロックＥ３）を制御する。最も強い個別放射線量Ｒ_iは、図３に示すように一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する位置Ｓ₁〜Ｓ₅にある線源によって放出される。

この図３では、検出器２５１の検出表面Ｓｄは直線によって表わされており、線源２４の主放射方向Ｄ₁〜Ｄ₉も直線によって表わされている。主放射方向Ｄ₁〜Ｄ₉は線源２４の位置Ｓ₁〜Ｓ₉に対応する。個別放射線量Ｒ_iは、主放射方向Ｄ₁〜Ｄ₉を表わす直線の長さによって示されている。長さが長いほど個別放射線量は強い。主方向Ｄ₁〜Ｄ₉は、一連の医用画像の撮像セッション時の線源２４の配置の順序に従って付番されている。ここでは９箇所の位置が用いられている。最も強い個別放射線量は、主方向Ｄ₁〜Ｄ₅又は位置Ｓ₁〜Ｓ₅に対応している。

最初に取得される医用画像は、３Ｄコンピュータ６１による３Ｄ画像の再構成時に相対的に大きい重みを有するものとなり、このようにして当該画像の細部が３Ｄ画像に現われる。これらの医用画像は、図４に示すように患者が移動する起こり易さが低い間に取得されており、同図では横軸に時間を表わし、縦軸に患者の移動の起こり易さを表わしている。

実際に、撮像セッションの開始時には、患者は集中しており、努めて移動を抑制する。しかしながら、時間が経つにつれて集中力が緩み、移動を回避することが困難になり得る。このように、最初に取得される医用画像は後に取得される医用画像よりも患者の移動によるボケ発生のリスクを蒙り難い。

一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する位置は、線源２４が検出器２５１の平面形の表面と９０°に近い角度をなす主方向に放射線を放出するような位置であり得る。有利には、角度は８０°と１００°との間であり、すなわち検出器２５１の表面に垂直な直線に対して主放射方向が−１０°と＋１０°との間の角度をなす。検出器２５１の検出表面が平面形でないときには、角度は検出器２５１の検出表面の中央面に対して与えられる。従って、トモシンセシス放射線撮像法は非対称となり（図３を参照されたい）、この利点は、相対的に強く曝射され、分解能が最も細かく従って３Ｄ画像の再構成時に相対的に大きい重みを与えられる医用画像を得ることである。また、個別放射線量が最も強い医用画像は有利には、線源２４の主放射方向を検出器２５１の検出表面に垂直にして得られるものであり得る。従って、この画像は従来の放射線撮影２Ｄ画像に強く類似する。

このことはまた、線源２４の主放射方向が検出器２５１の表面に垂直になる僅かに前に医用画像を取得するのに役立つ。

全ての場合において、最も強い個別放射線量の和は、総放射線量の５０％よりも大きくなるように選択され得る。有利には、最も強い個別線量の和は、他の個別線量の和の２倍の大きさとなり得る。

総放射線量Ｒ_totは、個別放射線量Ｒ_iが連続した一つの位置Ｓ_iからもう一つの位置Ｓ_i+1まで時間又は空間の関数として減少するように、個別放射線量Ｒ_iの間で分配され得る。

総放射線量Ｒ_totはまた、図３に示すように個別放射線量Ｒ_iが連続した一つの位置Ｓ_iからもう一つの位置Ｓ_i+1まで増加した後に減少するように、個別線量Ｒ_iの間で分配され得る。

例えば、９箇所の線源位置が下記の表１によって画定される。
（表１）
順位 角度 放射線 順位 角度 放射線
１ −６° １０％ ６ ９° ８％
２ −３° １５％ ７ １２° ７％
３ ０° ２５％ ８ １５° ５％
４ ３° １５％ ９ １８° ５％
５ ６° １０％
「順位」は医用画像の取得の順序を示し、「角度」は検出器の表面における法線に対する主放射方向の角度を示し、「放射線」は帰属する全放射線量の百分率を示す。

最後に、乳房Ｏについての３Ｄ画像が３Ｄコンピュータ６１によって再構成される（ブロックＥ４）。
《コンピュータ・プログラム》
以上に記載された方法は、コンピュータにおいて実行され又は走行するコンピュータ・プログラムであって、適応構成された機械命令を含むコンピュータ・プログラムによって実行され得る。

この記載は、Ｘ線によるマンモグラフィに関して掲げられている。従って、組織基質は乳房である。この選択は、マンモグラフィへの応用にのみ本発明を制限することを反映している訳ではない。当業者は、以上に記載される教示を、任意の形式の医用画像の取得の手法に合わせて適応構成してかかる教示を可能にする方法を認められよう。

Ｏ：乳房
１：医用イメージング・システム
２：取得部
２１：鉛直支柱
２２：配置腕
２３：回転軸
２４：放射線源
２５：乳房支持台
２５１：放射線検出器
２６：圧迫板
２７：平行移動レール
２８：保定腕
３：制御部
４：記憶部
５：表示器
６：計算部
６１：３Ｄコンピュータ
６２：記憶部

Claims (8)

1. 総放射線量（Ｒ_tot）を放出する放射線源（２４）と、検出器（２５１）と、前記線源（２４）を制御する制御部（３）とを含むイメージング・システム（１）によりボケを減少させたトモシンセシスによる一連の医用画像を撮像する方法であって、
   前記制御部（３）が、前記線源（２４）の配置を前記検出器（２５１）に対して異なる位置（Ｓ₁〜Ｓ₉）に制御するステップと、
   前記位置（Ｓ₁〜Ｓ₉）の各々において、前記線源（２４）が、前記検出器（２５１）により少なくとも部分的に検出される個別放射線量（Ｒ_i）を放出するステップと
   を含んでおり、
   前記制御部（３）は、前記一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する位置（Ｓ₁〜Ｓ₅）にある前記線源（２４）により最も強い個別放射線量（Ｒ_i）が放出されるように、前記総放射線量（Ｒ_tot）を前記個別放射線量（Ｒ_i）の間で分配することを特徴とする方法。
2. 前記一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する前記位置では、前記制御部（３）は、前記線源（２４）の主放出方向が前記検出器（２５１）の検出表面に垂直な直線と−１０°から＋１０°の角度をなすように前記線源（２４）を配置する、請求項１に記載の方法。
3. 前記制御部（３）は、前記最も強い個別放射線量の和が他の個別放射線量の和の少なくとも２倍の強さになるように、前記総放射線量（Ｒ_tot）を前記個別放射線量（Ｒ_i）の間で分配する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記制御部（３）は、前記個別放射線量が連続した一つの位置からもう一つの位置まで時間に従って減少するように、前記総放射線量（Ｒ_tot）を前記個別放射線量の間で分配する、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記制御部（３）は、前記個別放射線量が連続した一つの位置からもう一つの位置まで空間に従って減少するように、前記総放射線量（Ｒ_tot）を前記個別放射線量の間で分配する、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の方法。
6. 前記制御部（３）は、前記個別放射線量が連続した一つの位置からもう一つの位置まで増加した後に減少するように、前記総放射線量（Ｒ_tot）を前記個別放射線量の間で分配する、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の方法。
7. 放射線源（２４）と、
   検出器（２５１）と、
   前記線源（２４）を前記検出器（２５１）に対して異なる位置（Ｓ₁〜Ｓ₉）に配置して、前記線源（２４）による放射線量の放出を制御する制御部（３）と
   を備えたトモシンセシスによる医用画像を撮像するイメージング・システムであって、
   前記制御部（３）は、一連の医用画像の撮像セッションの開始に対応する位置（Ｓ₁〜Ｓ₅）にある前記線源（２４）により最も強い個別放射線量（Ｒ_i）が放出されるように、総放射線量（Ｒ_tot）を個別放射線量（Ｒ_i）に分配するように構成されていることを特徴とするイメージング・システム。
8. コンピュータにおいて実行される又は走行するときに請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の方法を具現化する機械命令を備えたコンピュータ・プログラム。