JP2013510643A - 計算機式断層写真法撮像の装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像の装置及び方法が提供される。
【解決手段】一つの方法は、少なくとも一つの撮像検出器を有するＣＴイメージング・システムの回転式ガントリの検査軸に沿って移動する患者テーブルを設けるステップを含んでいる。撮像検出器は、ピクセル型検出器アレイを含んでいる。この方法はさらに、回転式ガントリの少なくとも一つの撮像検出器の視野（ＦＯＶ）を通した検査軸に沿った上述の移動する患者テーブルの速度を制御することにより重なり型螺旋ＣＴ走査を実行するようにＣＴイメージング・システムを構成するステップを含んでいる。
【選択図】図２

Description

本書に開示される主題は一般的には、診断イメージング・システムに関し、さらに具体的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）診断イメージング・システムに関する。

従来の同期式（gated）ＣＴ撮像、例えば同期式心ＣＴ撮像では、ＣＴイメージング・システムによって取得される各々の画像スライスの各々の撮像ビューは、正しい臨床関連画像を形成するためには各同期相の全て（例えば１回の完全な心サイクルについての同期式画像情報）を含まなければならない。収縮相のみを撮像する場合には、正しい画像を形成するためには各々の画像スライスの全ての画像ビューが有効な収縮期データを含まなければならない。画像情報が取得されなかった空の撮像ビューを充填するために、追加の回転を必要とする場合がある。また、心電図（ＥＣＧ）信号が不良となって幾つかの回転が無効データを含む場合もある。これらの誤り及び追加のガントリ回転の必要性の結果として、患者に曝射されるＸ線量が増大し、取得時間が長くなり、且つ／又は画像アーティファクトが増大し得る。

国際公開２００９／０８１３１６号明細書

患者を様々な軸方向位置に停止させて撮像する段階撮影式（step and shoot）イメージング・システムでは、テーブルを移動させるため、特にテーブル移動中には画像データが取得されないため撮影時間の損失が生ずる。加えて、従来の検出器アレイは、患者にさらに高レベルの放射線を曝射する大出力Ｘ線源を必要とする。

二次元（２Ｄ）のアレイ検出器を有するＣＴイメージング・システムを用いて撮像を実行すると、単一の回転で何枚ものスライスを撮像し得ることにより取得時間を短縮することができる。しかしながら、中心以外のスライスは僅かに斜行した軸方向角度で撮像されるため、画像再構成時に困難が生じたり、画像アーティファクトが生じたり、画像スライス同士の間で画質が一様でなくなったりする。

様々な実施形態によれば、計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像を提供する方法が、少なくとも一つの撮像検出器を有するＣＴイメージング・システムの回転式ガントリの検査軸に沿って移動する患者テーブルを設けるステップを含んでいる。撮像検出器は、ピクセル型検出器アレイを含んでいる。この方法はさらに、回転式ガントリの少なくとも一つの撮像検出器の視野（ＦＯＶ）を通した検査軸に沿った上述の移動する患者テーブルの速度を制御することにより、重なり型螺旋ＣＴ走査を実行するようにＣＴイメージング・システムを構成するステップを含んでいる。

他の実施形態によれば、計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像走査を制御するコンピュータ可読媒体が提供される。このコンピュータ可読媒体は、少なくとも一つのピクセル型テルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ）二次元（２Ｄ）検出器アレイを用いて低速回転ＣＴ走査を実行し、低速回転ＣＴ走査に基づいて重なり型螺旋走査データ集合を生成することをコンピュータに命令するようにプログラムされている。

さらに他の実施形態によれば、中孔を有する回転式ガントリと、回転式ガントリに結合されている少なくとも一つの二次元ピクセル型撮像検出器とを含む計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムが提供される。このＣＴイメージング・システムはさらに、回転式ガントリの中孔を通って検査軸に沿って移動するように構成されている可動式患者テーブルと、中孔の周りを回転する少なくとも一つのピクセル型撮像検出器を用いて重なり型螺旋ＣＴを実行するために、中孔を通した検査軸に沿った可動式テーブルの速度を制御するように構成されている制御器とを含んでいる。

様々な実施形態によるイメージング・システムを制御する方法の流れ図である。 図１の方法によって制御され得るイメージング・システムのブロック図である。 イメージング・システムのガントリの図であって、様々な実施形態による同期に基づく回転速度の制御を示す図である。 様々な実施形態による透過検出モードでの計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像を示す図である。 様々な実施形態によるコーン・ビームＣＴ撮像を示す図である。 様々な実施形態による重なり型螺旋ＣＴ走査を示す図である。 様々な実施形態による患者テーブル移動を示す図である。 様々な実施形態による撮像検出器の検出器アレイを用いた過剰標本化を示す図である。 様々な実施形態による重なり型螺旋走査を用いた撮像検出器のピクセルによる画像データ検出を示す図である。 様々な実施形態による複数のエネルギ窓による放出強度曲線を示すグラフである。 様々な実施形態による遡及型同期を示す図である。

以上の概要及び以下の幾つかの実施形態の詳細な説明は、添付図面と併せて読むとさらに十分に理解されよう。図面が様々な実施形態の機能ブロックの線図を示す範囲まででは、機能ブロックは必ずしもハードウェア回路の間の区分を示す訳ではない。従って、例えば機能ブロックの１又は複数（例えばプロセッサ若しくはメモリ）が単体のハードウェア（例えば汎用信号プロセッサ若しくはランダム・アクセス・メモリのブロック、又はハードディスク等）として具現化されてもよいし、多数のハードウェアとして具現化されてもよい。同様に、プログラムは独立型プログラムであってもよいし、オペレーティング・システムのサブルーチンとして組み込まれていてもよいし、インストールされているソフトウェア・パッケージの関数等であってもよい。尚、様々な実施形態は図面に示されている構成及び手段に限定されないことを理解されたい。

本書で用いる場合には、単数形で記載されており単数不定冠詞を冠した要素またはステップとの用語は、排除を明記していない限りかかる要素又はステップを複数備えることを排除しないものと理解されたい。さらに、「一実施形態」に対する参照は、所載の特徴を同様に組み入れている追加の実施形態の存在を排除しないものと解釈されたい。また、反対に明記されていない限り、特定の特性を有する一つの要素若しくは複数の要素を「含んでいる」又は「有している」実施形態は、この特性を有しないような追加の要素も包含し得る。

また、本書で用いられる「画像を再構成する」との表現は、画像を表わすデータが生成されるが可視画像は形成されないような実施形態を排除するものではない。従って、本書で用いられる「画像」との用語は、可視画像及び可視画像を表わすデータの両方を広く指す。但し、多くの実施形態は少なくとも１枚の可視画像を形成する又は形成するように構成されている。

様々な実施形態が、患者の部分又は容積を過剰標本化（オーバサンプリング）するようにイメージング・システム、特にガントリ及び／又は患者テーブルの移動を制御する方法及びシステムを提供する。例えば計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像において、ガントリ及び／又は患者テーブルの速度を重なり型（overlapping）螺旋走査を提供するように制御し、特に螺旋のピッチがイメージング・システムの検出器アレイの横列数の分数になるような部分的重なりを提供するように制御する。

様々な実施形態の少なくとも一つの技術的効果は、得られる再構成画像での不良ピクセル・アーティファクトの減少又は解消が、所載のシステム及び手法の幾つかの実施形態の実施によって実現され得ることである。また、多数の欠陥セルを有する比較的大型の検出器を用いることができる。加えて、これらのイメージング・システムは、システムの設置時に存在しなかった新たな不良ピクセルを考慮し又は許容する様々な実施形態の結果として、保守要件を小さくすることができる。また、不良同期の問題に起因する繰り返し撮像走査の必要の可能性を低くし、ガントリは高速で回転する必要がなくなる。さらに、相対的に小出力のＸ線管を様々な実施形態と共に用いることができる。様々な実施形態はまた、相対的に低速の回転速度のガントリを用いたイメージング・システムを用いて作用し、心臓応用では心撮像時にベータ遮断薬（例えば頻脈状態）を用いるのを不要にすることができる。

幾つかの実施形態では、透過（トランスミッション）情報及び選択随意で放出（エミッション）情報も取得することが可能なテルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ）二次元（２Ｄ）検出器アレイのような２Ｄ固体検出器アレイを用いて、重なり型螺旋走査を実行する。尚、様々な実施形態は多重モダリティ・イメージング・システムと関連して記載されるが、これら様々な実施形態は、単一モダリティの計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムにも実装され得ることを特記しておく。異なる撮像モダリティとしては、例えば陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）、単光子放出計算機式断層写真法（ＳＰＥＣＴ）、超音波システム、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）等、又は断層画像を形成することが可能な他の任意のシステムがある。幾つかの実施形態の例では、二重モダリティ・イメージング・システムは、ＳＰＥＣＴ／ＣＴイメージング・システム又はＰＥＴ／ＣＴイメージング・システムのような核医学（ＮＭ）／ＣＴイメージング・システムである。

明確に述べると、ＳＰＥＣＴ／ＣＴイメージング・システムのようなイメージング・システムを制御する方法２０が図示されている。方法２０は、ブロック２２において患者テーブルを配置し、またイメージング・システムの検査関心領域（ＲＯＩ）を画定することを含んでいる。配置は、手動式移動及び電子制御式移動の両方を含み得る。例えば図２に示す二重モダリティ・イメージング・システム５０の例で分かるように、患者５４を支持した患者テーブル５２を、例えば上下方向、内外方向（例えばガントリ５８の中孔５６に向けて検査軸に沿って患者を前進させる）及び選択随意で左右方向にも移動させることができる。幾つかの実施形態では、制御器ユニット６０がイメージング・システム５０のこれら様々な構成要素の移動及び動作を制御する。尚、これら様々な構成要素の移動は、各構成要素に接続されたモータを用いて電子制御され得ることを特記しておく。但し、幾つかの実施形態では、構成要素の幾つかはモータを用いて移動されるのではなく、操作者によって手動で配置されてもよい。尚、方法２０はまた、図２の二重モダリティ・イメージング・システム５０に関して記載されるが、方法２０は本書でさらに詳細に記載されるような様々な形式のイメージング・システムによって実装され得ることを特記しておく。

幾つかの実施形態では、制御器ユニット６０はテーブル制御器６２を含んでおり、テーブル制御器６２は、一対の固体二次元（２Ｄ）検出器アレイ、例えば一対のＣＺＴ検出器アレイとして図示されている１又は複数の撮像検出器７０の初期視野（ＦＯＶ）に対して患者５４を配置するように患者テーブル５２の移動を制御する。撮像検出器７０の各々が、透過情報及び放出情報を検出することが可能な独立した撮像検出器として構成される。他の実施形態では、方法２０と共に単一の撮像検出器７０のみを用いてもよいし、又は追加の撮像検出器７０を用いてもよい。

一旦、患者５４が中孔５６に整列したら、すなわち例えば患者５４の頭部（又は足）が中孔５６の手前側開口に隣接したら、撮像走査手順が開始される。この手順は、特定の走査例えば同期式ＳＰＥＣＴ／ＣＴ心走査を実行する自動撮像プロトコル系列を開始することを含んでいてもよいし、利用者によって開始されてもよいし、これらの組み合わせであってもよい。図２の方法２０に戻り、走査開始工程の一部として、ブロック２４において、ガントリ５８の運動を開始し、この運動はガントリ・モータ制御器６４を用いて行なわれ得る。一旦、後にさらに詳細に記載されるように撮像検出器７０が予め決められた検査速度で中孔５６を巡って回転するようにガントリ５８が動作したら、ブロック２６において患者テーブル５２の移動を例えばテーブル制御器６２によって開始する。具体的には、患者テーブル５２の検査軸に沿った中孔５６への挿入移動が開始される。

ガントリ５８及び撮像検出器７０の運動の開始によって、様々な実施形態による重なり型螺旋走査が開始する。例えば心撮像走査では、ブロック２４及び２６での移動の開始によって、心活動を検出するために患者５４に取り付けられるＥＣＧ誘導８０を用いて相同期心情報を取得する重なり型螺旋同期式ＣＴ走査が開始する。誘導８０は、ガントリ５８及び撮像検出器７０の運動の開始に先立って患者に取り付けられて、ＥＣＧプロセッサ・モジュール８２によってディジタル化、処理及びフィルタ等を施されるＥＣＧ信号を発生し、例えば本書でさらに詳細に記載されるような同期式心ＳＰＥＣＴ／ＣＴデータの取得及びガントリ５８の同期式回転を可能にする。ＥＣＧプロセッサ・モジュール８２は、処理ユニット９０及び／又は画像再構成プロセッサ９２へＥＣＧ信号を与えることができる。代替的には、ＥＣＧプロセッサ・モジュール８２は、ＥＣＧ信号を処理して処理ユニット９０及び／又は画像再構成プロセッサ９２にタイム・スタンプを出力することができ、このタイム・スタンプを心サイクルの特定の点に関連付けて画像情報に関連付け、この画像情報が、撮像検出器７０の一方又は両方によって発生される電気信号データを受け取るデータ取得システム（ＤＡＳ）９６によって取得される。

処理ユニット９０及び／又は画像再構成プロセッサ９２は、タイム・スタンプ又はＥＣＧ信号を対応する投影データ集合に関連付けて、関連する投影データ集合を得た時刻の心活動を識別したり、ガントリ５８の速度を制御したりする。代替的には、処理ユニット９０及び／又は画像再構成プロセッサ９２の一方が、ＥＣＧ信号に基づいてタイム・スタンプを発生してもよい。

図２の方法２０に戻り、重なり型螺旋撮像走査が、ブロック２８において患者テーブル５２の移動（例えば患者テーブル５２の中孔５６への挿入並進若しくは患者テーブル５２の一部の延長部の中孔５６への挿入並進）の速度及び／又はガントリ５８の回転速度を制御する様々な実施形態を用いて取得される。具体的には、ガントリ５８の中孔５６を通した（及び１又は複数のＦＯＶを通した）検査軸に沿った患者５４の移動が制御され、且つ／又は患者５４の周りでの撮像検出器７０の回転速度に対応するガントリ５８の回転速度が制御される。様々な実施形態では、患者テーブル５２の移動速度及び／又は撮像検出器７０の回転速度の制御から、患者５４の画像データの過剰標本化を提供する重なり型螺旋走査が得られる（患者テーブル５２及び撮像検出器７０が常に移動している）。例えば、様々な実施形態は、螺旋のピッチが撮像検出器７０を形成する検出器アレイ（例えばピクセル型ＣＺＴ検出器アレイ）の横列数の分数となるような重なり型螺旋走査を提供する。重なり量、従って過剰標本化量は、患者テーブル５２の移動及び撮像検出器７０の回転の少なくとも一方の速度に基づいて制御される。

同期式心撮像走査では、患者テーブル５２の移動速度及び／又は撮像検出器７０の回転速度の制御は、低速回転フォトン計数型二重閾値ＣＺＴ方式ＣＴ撮像走査を提供することができる。また、ＥＣＧ信号からの同期情報を用いて、例えば撮像検出器７０の回転速度（及び選択随意で患者テーブル５２の移動速度）を制御することができる。例えば図３に示すように、ガントリ５８は、撮像検出器７０の回転速度がＥＣＧ信号、例えばＥＣＧ信号のＲ拍動（Ｒ波とも呼ぶ）にタイミングを合わせる又は同期するように制御される。また心臓応用では、ＮＭデータも、例えばＥＣＧ信号に基づいて経時的に心サイクルを分割するのに用いられる複数の同期枠（ゲート）の各々について、投影毎に並べられる。ＥＣＧ信号をしばしばＰＱＲＳＴ波形と呼び、この波形はＥＣＧ誘導８０（例えばＥＣＧ電極）を用いて取得されて、心筋での心細胞の活動を表わす。

従って、図３に示すように、撮像検出器７０の回転速度は、撮像検出器７０の各々の回転が複数の、例えば三つのＲ拍動に同期するように制御され得る。従って、患者５４の各々の容積が複数回標本化される。一例として、図３の扇形１００によって示すＲ拍動に基づいて撮像検出器７０の回転速度を同期させるために、以下の制御パラメータを用いることができる。
１．患者は心拍数が約６０拍毎分（ＢＰＭ）である。
２．ガントリ回転速度は２２回転毎分である。
３．各々のＲ拍動は、図３の矢印Ａによって示すようにガントリ５８の回転当たり１３５°に対応する。

尚、例えば不規則な心拍を有する心疾患者ではＲ拍動への厳密な同期が必ずしも可能でないことを特記しておく。しかしながら、様々な実施形態は依然、本書に記載されるような低速回転式ＣＴ走査を用いて実行され得る。

また、様々な実施形態での患者テーブル５２の移動を、画像取得過剰標本化を提供するように協調させ又は同期させて患者５４を移動させることができ、従ってガントリ５８の回転速度と同期させ得ることを特記しておく。様々な実施形態によれば、患者テーブル５２の移動速度は、螺旋のピッチが検出器アレイの横列数の分数となるような重なり型螺旋走査を提供するように制御され、図２の方法２０のブロック３０において重なり型螺旋ＣＴ画像データを取得する。例えば、撮像検出器７０が各々、Ｎ＝１６列のアレイから形成されたピクセル型ＣＺＴ検出器アレイを含んでいる場合には、様々な実施形態ではｐ＝４列のピッチが与えられる。従って、各々の患者容積が少なくとも４回標本化される。

さらに具体的には、Ｒを回転番号、Ｖをビュー番号、及びＤを検出器番号とし、ｒを横列番号（ｒ＝１，２，…，１６）及びｃを縦列番号として、Ｄ＝｛ｒ，ｃ｝であるとすると、画像情報の１個のデータをＲ、Ｖ、Ｄによって識別することができる。様々な実施形態によれば、過剰標本化を用いると、特定の視線（ＬＯＳ）が単一のデータ［Ｒ，Ｖ，ｒ，ｃ］として現われるのではなく、「Ｎ／ｐ」個のデータ点すなわち［Ｒ，Ｖ，ｒ，ｃ］，［Ｒ＋１，Ｖ，ｒ＋ｐ，ｃ］，［Ｒ＋２，Ｖ，ｒ＋２＊ｐ，ｃ］，…，［Ｒ＋Ｎ／ｐ，Ｖ，Ｄ，ｒ＋（Ｎ／ｐ−１）＊ｐ，ｃ］として現われる。

従って、各々のＬＯＳがＮ／ｐ回観測されるので、撮像検出器７０の不良ピクセル（例えば正しく動作していないピクセル）が１個のデータ点についてＬＯＳの一部となっていても、この不良ピクセルは、過剰標本化された同じＬＯＳのデータ点の各々には位置しない可能性が高い。従って、図４に示すように、撮像検出器７０が、やはりガントリ５８（図２に示すようなもの）に装着されたＸ線源６８（例えばＸ線管）のような放射線源からのＸ線を検出する透過検出モードで動作している場合に、患者５４（患者５４についての座標系は座標系１０２によって示されている）の各々の容積区域又はスライスについて、矢印Ｂによって示すように各々のＬＯＳについての多数のデータ集合が撮像検出器７０の異なる部分によって取得されるような螺旋重なり型走査が提供される。

もう一つの例として、様々な実施形態によるコーン・ビームＣＴ撮像について、図５に示すように、サイノグラム座標が座標系１１０によって示すＲ、α、ｚ、φによって定義される。座標系１１０では、φは（比較的小さい）傾斜角であり、以下の各パラメータが与えられる。

Ｒ→｛０〜最大再構成半径｝
ｚ→｛容積の再構成長＋傾斜補償の長さ｝
α→｛０°〜１８０°｝、従って１８０＋βのガントリ回転要件を用いる）
φ→｛−最大傾斜〜最大傾斜｝
ｇ→｛ゲート、１，２，…，Ｎ｝
動作時には、本書に記載されるようにＥＣＧ信号を用いて同期式撮像を実行すると、心拍相が複数分画又は複数相、例えば八つの相に分割される。一つのデータの全指定は｛Ｒ，α，ｚ，φ，ｇ｝である。図５に示すように、撮像検出器７０の特定のピクセル１１２、例えばピクセルｊが、回転中心１１４の周りでのサイノグラム空間の特定の半径ｒのみを探査していることが明らかである。このピクセルが不良であると、サイノグラム空間のＲ＝ｒの「線」全てが完全に欠落する。しかしながら、本書でさらに詳細に記載されるように、様々な実施形態によれば、重なり型螺旋走査を用いて、データを加算し、又は平均し、又は加重平均若しくは他の結合法として行なわれ得るように組み合わせて、不良ピクセルを補償することができる（又は不良ピクセル情報を無視する又は廃棄することができる）。尚、他の欠落した又は信頼性の低いピクセル・データの補償を与えることもでき、例えば過剰標本化方法を用いて不良心ゲートによる欠落データを補償し得ることを特記しておく。例えば、図６に示すように、撮像検出器７０がガントリ５８（図２に示す）の周りを回転するのに伴って、患者５４の容積単位に対応するボクセル１１５が撮像検出器７０の異なるピクセル１１２を用いて撮像される。このように、様々な実施形態において、各々のＬＯＳが、直角に近い正負の斜行角度において標本化される。

従って、患者５４が検査軸に沿って（患者軸に沿っていてよい）移動する（この移動は様々な実施形態では一定速度であってもなくてもよい連続移動である）ときに、心同期式撮像では患者５４の周りでの撮像検出器７０の各々の回転が多数の心サイクルに対応している。加えて、患者テーブル５２の速度は、複数の回転、例えば２回転、３回転、４回転、５回転又はさらに多数回の回転の後に、患者５４の一部が撮像検出器のＦＯＶを通って移動するように制御され、これにより図７に示すように患者容積の過剰標本化を与える。尚、患者５４はまた、撮像検出器７０の分数回転例えば２回転半で撮像検出器７０のＦＯＶ全体を通して移動し得ることを特記しておく。従って、図７に示すように、患者５４が撮像検出器７０のＦＯＶを通って検査軸１３０に沿って移動するのに伴って、患者５４の同じ容積が複数のピクセル横列（４列を図示）によって撮像される。また図７の透過検出器モードでは一つのみの撮像検出器７０を示しており、撮像検出器７０がＸ線源６８から患者５４を通過して検出器面に衝突したＸ線を検出していることを特記しておく。

他の実施形態では、異なる構成（例えばＬモード又はＨモード）として構成されて、過剰標本化を与えるように同様の態様で動作する一対の撮像検出器７０によって、放出データ（例えばフォトン放出）が検出され得る。このように、患者容積は多数回撮像され、図８に示すように、撮像検出器の四つの異なる分画１４０（影付きピクセルによって示す）によって４回撮像されるものとして図示されている。

従って、重なり型螺旋走査を異なる実施形態によって実行している図９に示すように、患者の容積は、異なるピクセルが同じ容積の画像データを取得するように過剰標本化される。具体的には、図９は、マルチ・スライス検出器とも呼ばれる複数のピクセル１５２を有する多列検出器１５０（３列を図示）を示す。検出器１５０は（１）では初期位置にあり、患者テーブル運動及びガントリ全回転の後に位置（２）にあり、追加の患者テーブル運動及びもう１回のガントリ全回転の後に位置（３）にあるものとして示されている。図示のように、患者の同じ部分例えば患者の同じ容積が、位置の各々において検出器１５０の異なるピクセル横列１５２において撮像される。従って、看取されるように、不良ピクセル１５２ｂが患者の同じ部分の異なる領域から画像データを取得する。このように、患者テーブルが前進するのに伴って、不良ピクセルは、当該不良ピクセルによって以前に撮像された患者の部分の同じ領域を撮像するもう一つのピクセル１５２ｃによって取得される画像データによって補われる。

図１の方法２０に戻り、重なり型螺旋ＣＴ画像データが取得された後に、患者はイメージング・システム５０の中孔５６から退出させられる。様々な実施形態では、ブロック３２において、患者テーブル５２が中孔５６から引き出されて、患者５４を患者テーブル５２から降ろすことができる。この後に、又は選択随意で重なり型螺旋ＣＴ画像データが取得されている間に、ブロック３４において、取得された重なり型螺旋ＣＴ画像データを用いて１又は複数の画像が再構成される。画像（１又は複数）は、画像再構成プロセッサ９２によって公知の再構成手法を用いて再構成され得る。例えば、ＣＴ画像データ集合が透過データ集合である場合には、データ集合を処理して、着目器官から採取される複数の２Ｄスライスに対応する三次元（３Ｄ）画像を再構成することができる。一実施形態では、例えば３Ｄ画像は、フィルタ補正逆投影法又は繰り返し式再構成法を用いて再構成され得る。フィルタ補正逆投影法（又は繰り返し式再構成法）は、走査から得られる減弱測定値を「ＣＴ数」又は「ハンスフィールド単位」と呼ばれる整数へ変換し、この整数を用いて対応するピクセルの輝度を制御する。次いで、再構成されたスライスを結合して、着目器官の３Ｄ画像を形成する。

この後に、再構成画像はブロック３６において表示され得る。例えば、心画像データは、データ記憶装置７４（例えばメモリ）に記憶された再構成済み心画像データであってよく、イメージング・システム５０の表示器６６に心画像として表示され得る。尚、データ記憶装置７４は記憶されたデータを含むことができ、記憶されたデータは短期間にわたり（例えば処理中）記憶されていてもよいし、後の検索のために長期にわたって記憶されてもよいことを特記しておく。ＣＴ画像をさらに多重モダリティ・イメージング・システムにおいて用いて、放出画像を例えば減弱について補正し、また選択随意で患者組織による放出フォトンの散乱について補正してもよい。

重なり型螺旋走査を用いて、異なる検出器構成及び動作を提供することができる。例えば、放出強度曲線１６４を示す図１０のグラフ１６２で分かるように、フォトンが複数のエネルギ窓１６０の各々において計数されるような多閾値検出器を提供することができる。グラフ１６２では、縦軸は放出強度を表わし、横軸はエネルギ・レベルを表わす。従って、例えば放射性医薬品による異なる撮像用吸収体をＲ＋Ｒ心同期と併用した心撮像の場合に、様々な実施形態の重なり型螺旋走査を用いると各々の心サイクル毎に二つの良好なＲ波が取得される可能性が高い。このように、心サイクルは、良好なＲ＋Ｒ心サイクルが決定されるように画定されるので、この心サイクルにおいて取得された画像データを利用することができ、不良画像データとして廃棄したり無視したりせずに済む。

当技術分野の同期方法では、図１１に示すような連続した二つのＲ波１７２の間に取得されたデータのみが用いられ、このデータは図１１では時間区間１７０によって識別されている。看取されるように、各々の欠落、欠陥、又は未確認Ｒ拍動が、未確認拍動の前後の二つの心サイクルでのデータ取得の欠落を招く。幾つかの実施形態によれば、確認済みＲ拍動（Ｒ波）の後のデータは、以降の拍動が欠落し、欠陥を有し又は他の場合には未確認である場合でも少なくとも一定時間にわたり収集される。同様に、他の実施形態によれば、確認済みＲ拍動（Ｒ波）の前のデータは、先行する拍動が欠落し、欠陥を有し又は他の場合には未確認である場合でも少なくとも一定時間にわたり収集される。加えて、さらに他の実施形態によれば、確認済みＲ拍動（Ｒ波）の前のデータは、先行する拍動が欠落し、欠陥を有し又は他の場合には未確認である場合でも少なくとも一定時間にわたり収集され、且つ確認済みＲ拍動（Ｒ波）の後のデータは、以降の拍動が欠落し、欠陥を有し又は他の場合には未確認である場合でも少なくとも一定時間にわたり収集される。

このように、一旦、良好なＲ波が検出されたら、様々な実施形態は良好なＲ波の開始の僅かに前及び僅かに後の画像データを用いる。例えば、図１１のグラフ１６６に示すように、遡及型同期を提供することができる。グラフ１６６の縦軸はＥＣＧ信号を表わし、横軸は時間を表わす。具体的には、様々な実施形態は、心走査時に、心臓が事前に緩和状態（Ｒ波の開始時であって、本書に記載しているような同期によってタイム・スタンプを記録され得る）にあったか否かを決定し、心臓はこの期間中には必ず休息状態にあるため画像再構成時に確認済みＲ波（例えば１秒の２／１０）の僅かに前及び／又は後に取得された画像データを用いる。具体的には、時間区間１７０のデータは従来、良好なＲ波１７２に対応するものとして識別される。例えば、確認済みＲ拍動（Ｒ波）の前のデータが、先行する拍動が欠落し、欠陥を有し又は他の場合には未確認である場合でも少なくとも一定時間にわたり収集され、且つ確認済みＲ拍動（Ｒ波）の後のデータが、以降の拍動が欠落し、欠陥を有し又は他の場合には未確認である場合でも少なくとも一定時間にわたり収集される等のような様々な実施形態によれば、孤立した良好なＲ波１７４が識別されると、対応するデータは廃棄されておらず、且つ付加的なデータ集合１７６が取得されている。加えて、遡及型同期を用いて、当該Ｒ波の前後の付加的なデータ１７８が取得される。従って、図示の例では、１．５倍量の有効データが取得される。

図２に示すようなイメージング・システム５０が二重モダリティ・イメージング・システムである場合には、ＤＡＳ９６は、撮像検出器７０によって発生されて、例えば透過データ及び／又は放出データの何れであってもよい電気信号データを受け取るように構成される。また、利用者入力装置７２（例えばキーボード、マウス及びトラックボール等）を設けて、イメージング・システム５０を制御するための利用者入力を受け取ることができる。

尚、データ取得、移動制御、データ処理及び画像再構成の１又は複数に関連する１又は複数の作用は、ソフトウェア又はハードウェアを通じて達成されてもよいし、共有処理リソースによって達成されてもよく、またこの共有処理リソースは、イメージング・システム５０の内部に又は近くに配置されていてもよいし、遠隔に配置されていてもよい。

このように、二重モダリティ撮像構成では、撮像検出器７０は各々、患者５４の体内の着目構造又はＸ線源６８に向けられ得るガンマ放出及び放射線用検出面を有する。様々な実施形態では、撮像検出器７０の各々についての実際のＦＯＶは、用いられているコリメータの形式によって、拡大されても、縮小されても、又は相対的に不変に保たれてもよく、コリメータの形式としては、ピンホール、平行ビーム収束、発散ファン・ビーム、収束又は発散コーン・ビーム、多孔、多孔収束、多孔収束ファン・ビーム、多孔収束コーン・ビーム、多孔発散、又は他の形式のコリメータ等がある。

このように、これらのシステム及び方法は、例えば限定しないがＰＥＴ／ＣＴ又はＳＰＥＣＴ／ＣＴのような異なるモダリティを用いて走査することが可能な多重モダリティ医療診断イメージング・システムを用いて実行され得る。「多重モダリティ」との用語は異なるモダリティにおいて走査を実行するシステムを指すが、これら様々な実施形態は、単一モダリティのイメージング・システムと共に実装されていてもよい。

このように、様々な実施形態によれば、画像を取得しながら患者を移動させる重なり型螺旋走査が実行される。かかるシステムは、重なり合った螺旋を例えばファン・ビーム螺旋走査から生成する。例えばファン・ビームによってマッピングされた重なり合った螺旋から投影データが得られ、ここから各々の所定のスライスでの画像を再構成することができる。尚、螺旋走査のための再構成方法は典型的には、収集されたデータにビュー角度及び検出器チャネル番号の関数として重み付けする螺旋加重方法を用いることを特記しておく。明確に述べると、フィルタ補正逆投影工程に先立って、データは、ガントリ角度及び検出器角度の両方の関数である螺旋加重係数に従って重み付けされる。次いで、重み付けされたデータを処理してＣＴ数を生成して、本書でさらに詳細に記載されるように対象から採取される２Ｄスライスに対応する画像を構築する。

様々な実施形態では、着目容積は利用者によって選択されることができ、処理ユニット９０は透過データ（及び／又は放出データ）を取得するようにイメージング・システム５０を制御する。このように、様々な実施形態では、イメージング・システム５０を制御して、例えばＣＴ走査、ＰＥＴ透過走査、及びＣＴスカウト走査の少なくとも一つを実行して透過データを取得し、又はＰＥＴ走査若しくはＳＰＥＣＴ走査を実行してフォトン放出データを取得する。尚、Ｘ線源６８を用いると画像データ及び／又は減弱データを取得し得ることを特記しておく。

様々なプロセッサ、振り分け器（sorter）及びデータベースを用いて放出データ及び透過データを取得して操作する。二重モダリティ構成では、イメージング・システム５０のプロセッサ、振り分け器及びデータベースは、エネルギ振り分け器７６、ＮＭプロセッサ７８、透過データ・データベース８４及び放出データ・データベース８６を含んでいる。幾つかの実施形態では、エネルギ振り分け器７６は、時刻、位置、及びエネルギ・データをＮＭプロセッサ７８へ与える。ＮＭプロセッサ７８は一般的には、受け取ったデータを用いて、ＰＥＴ撮像の関心領域の内部で生ずる消滅事象に対応する同時計数対として知られるデータ対、同時計数対線及び応答線を識別し、またＳＰＥＣＴ撮像の関心領域の内部から受けたガンマ放射線を用いる。消滅事象又はガンマ・フォトンが識別された後に、放出データ・データベース８６を呼応して更新して、消滅事象又はガンマ・フォトン検出に関連する情報を記憶する。加えて、透過情報は透過データ・データベース８４に記憶させることができ、この情報は、画像情報及び減弱情報等のような異なる形式の情報であってよい。

画像取得を行なった後に、透過集合及び放出集合をそれぞれデータベース８４及び８６に記憶させて、画像再構成プロセッサ９２はこれらの記憶された情報を用いて、例えばシステム操作者によって依頼され得る画像を形成する。

このように、様々な実施形態は、ＣＺＴ型２Ｄ検出器による低速回転式ガントリを用いた重なり型螺旋走査を提供する。低速の重なり型（部分的重なり型等）の螺旋走査を用いることにより、高速回転子（及び頻脈時のベータ遮断薬の利用。この利用のためには検査室に医師が必要とされる）を用いずにＥＣＧへの同期が可能になる。また、低速の部分的重なり型螺旋走査は、多数の不良セルを有する撮像検出器における検出器アレイの利用を、アーティファクトを存在させずに可能にする。ＣＺＴ検出器の無欠陥検出器モジュールは製造歩留まりが低いため高価である。加えて、単一の又は幾つかのピクセルの誤動作のためモジュールを交換すると高費用となる。重なり型螺旋走査の方法の上述の様々な実施形態を用いることにより、幾つかの欠陥ピクセルを有する比較的低費用の検出器を用いて無アーティファクト撮像を提供することができる。加えて、幾つかの欠陥を許容することにより保守費用を低減することができる。

フォトン計数はまた、Ｘ線源出力の低下及び全線量の減少を可能にする。二重（又は多重）エネルギ・フォトン計数はさらに、カルシウム・スコア決定を可能にする（二重エネルギＸ線源も多重エネルギＸ線源も用いず、また繰り返し走査も用いずに行なわれ得る）。これら様々な実施形態はまた、改善された減弱補正（例えば骨の軟組織からの差別化）を可能にし、またＸ線散乱効果を減少させ、選択随意でビーム硬化の補正を可能にする。

加えて、雑音低減及び不良セル許容は、縦列及び横列の隣接セルからのデータを結合することにより達成され得る。また、改善された遡及型同期及び繰り返し式再構成は、幾つかの欠落データを伴っていても無アーティファクト再構成を可能にする。

これら様々な実施形態の変形及び改変を与えることができ、例えば異なる寸法のピクセル型アレイを有する撮像検出器を用いてもよいし、且つ／又は患者テーブル５２の移動速度を変化させたり、撮像検出器７０の回転速度を変化させたりしてもよい。例えば、１６スライス検出器、及び回転当たりの患者テーブル前進を２列横列分として用いると、画像の各々のボクセルは８回標本化（例えば過剰標本化）される。すると、例えば不良ピクセルを含まない正確な１又は複数のデータを含む画像標本を得られる確率が高まる。

様々な実施形態、並びに／又は構成要素、例えば内部のモジュール、構成要素及び制御器は、１又は複数のコンピュータ又はプロセッサの一部として具現化され得る。コンピュータ又はプロセッサは、計算装置、入力装置、表示ユニット、及び例えばインターネットにアクセスするためのインタフェイスを含み得る。コンピュータ又はプロセッサはマイクロプロセッサを含み得る。マイクロプロセッサは通信バスに接続され得る。コンピュータ又はプロセッサはまた、メモリを含み得る。メモリは、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含み得る。コンピュータ又はプロセッサはさらに、記憶装置を含んでいてよく、記憶装置はハード・ディスク・ドライブ、又はフロッピィ・ディスク・ドライブ及び光ディスク・ドライブ等のような着脱自在の記憶ドライブであってよい。記憶装置はまた、コンピュータ又はプロセッサにコンピュータ・プログラム又は他の命令を読み込む他の同様の手段であってよい。

本書で用いられる「コンピュータ」又は「モジュール」との用語は、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び本書に記載された作用を実行することが可能な他の任意の回路又はプロセッサを用いたシステムを含む任意のプロセッサ方式のシステム又はマイクロプロセッサ方式のシステムを含み得る。上の例は例示のみのためのものであり、従って「コンピュータ」との語の定義及び／又は意味を限定しないものとする。

コンピュータ又はプロセッサは、入力データを処理するために１又は複数の記憶要素に記憶されている一組の命令を実行する。記憶要素はまた、データ、又は所望若しくは必要に応じて他の情報を記憶し得る。記憶要素は、情報ソースの形態にあってもよいし、処理機械の内部の物理的メモリ素子の形態にあってもよい。

上述の一組の命令は、本発明の様々な実施形態の方法及び工程のような特定の動作を実行するように処理機械としてのコンピュータ又はモジュールに命令する様々な命令を含み得る。一組の命令は、ソフトウェア・プログラムの形態にあってよい。ソフトウェアは、システム・ソフトウェア又はアプリケーション・ソフトウェアのような様々な形態にあってよい。さらに、ソフトウェアは、別個のプログラム若しくはモジュールの集合、より大きなプログラムの内部のプログラム・モジュール又はプログラム・モジュールの一部の形態にあってよい。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュール型プログラミングを含み得る。処理機械による入力データ処理は、利用者の命令に応答して行なわれてもよいし、以前の処理の結果に応答して行なわれてもよいし、他の処理機械によって発行された要求に応答して行なわれてもよい。

本書で用いられる「ソフトウェア」及び「ファームウェア」との用語は互換的であり、コンピュータによる実行のためにＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含めたメモリに記憶されている任意のコンピュータ・プログラムを含んでいる。以上のメモリ形式は例示のみのためのものであり、従ってコンピュータ・プログラムの記憶に利用可能なメモリの形式に関して制限するものではない。

以上の記載は例示説明のためのものであって制限するものではないことを理解されたい。例えば、上述の各実施形態（及び／又は各実施形態の諸観点）を互いに組み合わせて用いてよい。加えて、発明の様々な実施形態の範囲を逸脱することなく、特定の状況又は材料を発明の様々な実施形態の教示に合わせて適応構成する多くの改変を施すことができる。本書に記載されている材料の寸法及び形式は、発明の様々な実施形態の各パラメータを定義するためのものであるが、これらの実施形態は限定するものではなく例示する実施形態である。以上の記載を吟味すれば、当業者には他の多くの実施形態が明らかとなろう。従って、発明の様々な実施形態の範囲は、特許請求の範囲に関連して、かかる特許請求の範囲が網羅する等価物の全範囲と共に決定されるものとする。特許請求の範囲では、「including包含する」との用語は「comprising含む」の標準英語の同義語として、また「in whichこのとき」との用語は「whereinここで」の標準英語の同義語として用いられている。また、特許請求の範囲では、「第一」、「第二」及び「第三」等の用語は単に標識として用いられており、これらの用語の目的語に対して数値的要件を課すものではない。さらに、特許請求の範囲の制限は、「手段プラス機能（means-plus-function）」形式で記載されている訳ではなく、かかる特許請求の範囲の制限が、「〜のための手段」に続けて他の構造を含まない機能の言明を従えた文言を明示的に用いていない限り、合衆国法典第３５巻第１１２条第６パラグラフに基づいて解釈されるべきではない。

この書面の記載は、最適な態様を含めて本発明の様々な実施形態を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明の様々な実施形態を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な本発明の様々な実施形態の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。

２０：イメージング・システムを制御する方法
５０：二重モダリティ・イメージング・システム
５２：患者テーブル
５４：患者
５６：中孔
５８：ガントリ
６０：制御器ユニット
６２：テーブル制御器
６４：ガントリ・モータ制御器
６６：表示器
６８：Ｘ線源
７０：撮像検出器
７２：利用者入力装置
７４：データ記憶装置
７６：エネルギ振り分け器
７８：ＮＭプロセッサ
８０：ＥＣＧ誘導
８２：ＥＣＧプロセッサ・モジュール
８４：透過データ・データベース
８６：放出データ・データベース
９０：処理ユニット
９２：画像再構成プロセッサ
９６：データ取得システム（ＤＡＳ）
１００：Ｒ拍動
１１０：座標系
１１２：特定のピクセル
１１４：回転中心
１１５：ボクセル
１３０：検査軸
１４０：分画
１５０：マルチ・スライス検出器
１５２：ピクセル
１６０：エネルギ窓
１６２：グラフ
１６４：放出強度曲線
１６６：グラフ
１７０：時間区間
１７２：Ｒ波
１７４：良好なＲ波
１７６：付加的なデータ集合
１７８：付加的なデータ

Claims (20)

1. 計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像を提供する方法であって、
   ピクセル型検出器アレイを含む少なくとも一つの撮像検出器を有するＣＴイメージング・システムの回転式ガントリの検査軸に沿って移動する患者テーブルを設けるステップと、
   前記回転式ガントリの前記少なくとも一つの撮像検出器の視野（ＦＯＶ）を通した前記検査軸に沿った前記移動する患者テーブルの速度を制御することにより重なり型螺旋ＣＴ走査を実行するように前記ＣＴイメージング・システムを構成するステップと
   を備えた方法。
2. 前記患者テーブルの前記速度は、前記重なり型螺旋走査の螺旋ピッチが前記ピクセル型検出器アレイの横列数の分数となるように制御される、請求項１に記載の方法。
3. 前記移動する患者テーブルに支持されている患者の容積を少なくとも３回標本化するように前記移動する患者テーブルの前記速度を制御するように前記ＣＴイメージング・システムを構成することをさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
4. 前記重なり型螺旋ＣＴ走査を実行するように前記回転式ガントリの回転速度を制御するように前記ＣＴイメージング・システムを構成することをさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
5. 前記回転速度を決定するために心同期信号を用いることをさらに含んでいる請求項４に記載の方法。
6. 同期式心Ｒ波信号を用いて前記回転速度を同期させるように前記ＣＴイメージング・システムを構成することをさらに含んでいる請求項４に記載の方法。
7. 前記少なくとも一つの撮像検出器を用いて多重エネルギ・フォトン計数を実行するように前記ＣＴイメージング・システムを構成することをさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
8. 検出される心Ｒ波事象に基づいて追加の有効画像データを取得するために遡及型同期を実行するように前記ＣＴイメージング・システムを構成することをさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
9. 前記ピクセル型検出器アレイはテルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ）二次元（２Ｄ）アレイを含んでいる、請求項１に記載の方法。
10. 前記ＣＴイメージング・システムは二重モダリティ・イメージング・システムを含んでいる、請求項１に記載の方法。
11. 計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像走査を制御するコンピュータ可読媒体であって、
    少なくとも一つのピクセル型テルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ）二次元（２Ｄ）検出器アレイを用いて低速回転ＣＴ走査を実行して、
    該低速回転ＣＴ走査に基づいて重なり型螺旋走査データ集合を生成する
    ことをコンピュータに命令するようにプログラムされているコンピュータ可読媒体。
12. 前記プログラムは、前記ＣＺＴ２Ｄ検出器アレイの回転速度を心同期相に対して同期させるために心電図（ＥＣＧ）同期を用いることを前記コンピュータにさらに命令する、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。
13. 前記心同期相はＲ波を含んでいる、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。
14. 前記ＣＺＴ２Ｄ検出器アレイの各々の回転が、複数の心サイクルの各々における一つの心同期相に対応している、請求項１２に記載のコンピュータ可読媒体。
15. 前記プログラムは、前記低速回転するＣＴ走査を用いて多重エネルギ窓フォトン計数を実行することを前記コンピュータにさらに命令する、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。
16. 前記低速回転ＣＴ走査を実行することは、前記螺旋のピッチが前記ＣＺＴ２Ｄ検出器アレイの横列数の分数となるような重なり型螺旋同期式走査を実行することを含んでいる、請求項１１に記載の方法。
17. 中孔を有する回転式ガントリと、
    該回転式ガントリに結合されている少なくとも一つの二次元ピクセル型撮像検出器と、
    前記回転式ガントリの前記中孔を通って検査軸に沿って移動するように構成されている可動式患者テーブルと、
    前記中孔の周りを回転する前記少なくとも一つのピクセル型撮像検出器を用いて重なり型螺旋ＣＴ走査を実行するために、前記中孔を通した前記検査軸に沿った前記可動式テーブルの速度を制御するように構成されている制御器と
    を備えた計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム。
18. 前記制御器は、同期式心電図（ＥＣＧ）信号に基づいて前記回転式ガントリの回転速度を制御するように構成されている、請求項１７に記載の計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム。
19. 前記重なり型螺旋ＣＴ走査は、前記患者テーブルに支持されている患者容積を複数回標本化することを含んでいる、請求項１７に記載の計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム。
20. 前記少なくとも一つのピクセル型撮像検出器は二重モダリティ撮像のために構成されている、請求項１７に記載の計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム。