JP2015516278A - コーンビームのコンピュータ断層撮影の容積測定撮像システム - Google Patents

Abstract

放射線撮像のための方法および／または装置の実施形態は、曲線状に配設された複数のＸ線源と、それに対して回転するように構成された検出器とを含むことができる。一実施形態では、ＣＢＣＴ撮像方法および／または装置は、固定された角度を成して分散されたＸ線源を用いて第１の速度で第１の走査を実行して、第１の視野（ＦＯＶ）の検出器に衝突する第１のＣＢＣＴ投影データを取得することと、第１のＦＯＶ内の関心区域を識別することと、Ｘ線源を用いて第２の速度で第２の走査を実行して、Ｘ線源による第２の放射を用いて第１のＦＯＶ内の関心区域を含む第２のより小さいＦＯＶの検出器の一部分に衝突する第２のＣＢＣＴ投影データを取得することとを含むことができ、第２の速度は、第１の速度を超える。

Description

本発明は、大略的には、デジタル撮像の分野に関し、具体的には、医療デジタル放射線撮像に関する。

脳卒中の疑いがある患者を迅速に評価することが望ましい。実際に、一部の医師は、状態のタイプおよび重症度の迅速な評価が極めて重要であると考えている。

関連技術における少なくとも前述および他の欠点に全体的または部分的に対処することが、本出願の１つの態様である。

本明細書に記載される少なくともこの利点を全体的または部分的に提供することが、本出願の別の態様である。

本出願の別の態様は、脳卒中診断に対処し得る放射線画像方法および／システムを提供することである。

本出願の別の態様は、スリップリング技術を有するＣＴ（コンピュータ断層撮影）システムより小さいフットプリント（設置面積）および／またはそれより単純な機械的設計を有し得る容積測定撮像システムおよび／または方法を提供し得る方法および／システムを提供することである。

本出願の別の態様は、多機能能力を含み得る容積測定撮像システムおよび／または方法を提供し得る方法および／システムを提供することである。

本出願の別の態様は、放射線源とは別に回転し、および／またはそれとは別に作動するデジタル検出器を含み得る容積測定撮像システムおよび／または方法を提供し得る方法および／システムを提供することである。

一実施形態によれば、本発明は、曲線状に配設された複数のＸ線源と、この複数のＸ線源に対して回転するように構成された検出器とを含む、放射線ＣＴ撮像システムによって放射線検査を実行する方法を提供することができ、この放射線検査方法は、複数のＸ線源および検出器を用いて第１の速度で第１の走査を実行して、検出器に衝突する複数のＸ線源による第１の放射を用いて対象の第１の視野（ＦＯＶ）の第１のＣＴ投影データを取得することと、第１のＦＯＶ内の関心平面を識別することと、複数のＸ線源および検出器を用いて第２の速度で第２の走査を実行して、検出器の一部分に衝突する複数のＸ線源による第２の放射を用いて第１のＦＯＶ内の関心平面を含む第２のより小さいＦＯＶの第２のＣＴ投影データを取得することであって、第２の速度は、第１の速度を超える、データを取得することと、検出器から第１のＣＴ投影データおよび第２のＣＴ投影データのデータを出力することとを含むことができる。

一実施形態によれば、本発明は、放射線ＣＴ撮像システムを提供することができ、これは、曲線状に配設された複数のＸ線源放射と、複数のＸ線源放射に対して回転するように構成された電池式の検出器と、複数のＸ線源放射の断面を制限する少なくとも１つの空間的制約デバイスとを備え、複数のＸ線源放射、検出器、および少なくとも１つの空間的制約デバイスは、（ｉ）検出器に衝突する曲線状に配設されたＸ線源放射の第１の放射の第１の視野（ＦＯＶ）を得る第１の構成、および（ｉｉ）検出器に衝突する曲線状に配設されたＸ線源放射の第２の放射の、第２のより小さいＦＯＶを得る第２の構成の両方で構成され、第１の放射および第２の放射は、重複するＦＯＶの容積測定画像を決定する。

これらの目的は、例示的な実施例としてのみ付与され、このような目的は、本発明の１つ以上の実施形態の典型であり得る。開示される発明によって本質的に達成される他の望ましい目的および利点が当業者に思いつくか、または明らかになり得る。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

本発明の前述および他の目的、特徴、ならびに利点は、添付図面に例示されるように、本発明の実施形態の以下のより具体的な説明から明らかであろう。

図面の要素は、互いに対して必ずしも一定の縮尺ではない。

本出願によるコーンビームのコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）システムとして構成され得る容積測定撮像システムの実施形態を示す図である。 本出願による検出器のコリメートされたＸ線ビームおよび／または小さい読み出し部分を使用し得る狭いスライス構成（例えば、ファンビーム、ストライプ）で容積測定撮像システムの実施形態を示すブロック図である。 本出願による容積測定撮像システムの実施形態に撮像される固定された対象に対して撮像アセンブリ（例えば、線源リング、デジタル検出器、およびビームコリメータからなる）の移動を示す図である。 本出願による固定された撮像アセンブリ（例えば、線源リング、デジタル検出器、およびビームコリメータからなる）に対して撮像される対象の移動を示す図である。 本出願による円弧（例えば、３６０度未満）として構成された複数のＸ線源を含む別の容積測定撮像システムの実施形態を示す図である。 本出願による複数のコリメータを含む別の容積測定撮像システムの実施形態を示す図である。 従来のＣＢＣＴ走査に使用される構成要素およびアーキテクチャを示す概略図である。 従来のＣＢＣＴ容積画像再構築に使用される一連のプロセスを示す論理フロー図である。

Ｊｏｈｎ Ｙｏｒｋｓｔｏｎの名において「ＣＯＮＥ ＢＥＡＭ ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ ＶＯＬＵＭＥＴＲＩＣ ＩＭＡＧＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」と題される２０１２年５月１８日に出願された、譲受人に譲渡された同時係属米国仮特許出願第６１／６４８，９０５号からの優先権が主張され、この開示は、参照により組み込まれる。

以下は、本発明の例示的な実施形態の詳細な説明であり、同じ参照番号がいくつかの図の各々における構造の同じ要素を特定する図面に参照される。

現在の１つの脳卒中評価実施は、２つの異なるＣＴ走査（例えば、スリップリング技術を用いる）を実行することである。第１のＣＴ走査は、「出血」または閉塞を評価するためにコントラスト剤なしで行われる。第２のＣＴ走査は、血液／コントラスト取り込みおよび流出を定量的に測定するためにコントラスト剤を用いて行われる。

この第２のＣＴ走査は、数秒おきに実行され、数分かけて取得される、いくつかの個々のＣＴ走査を用いて達成され得る。例えば、第２のＣＴ走査は、第２の間隔にわたってコントラスト（例えば、脳卒中の重症度および状態）の進行を評価するように全期間または第２の間隔（例えば、数分または５分）中に第１の間隔で繰り返し（例えば、３０秒ごとなどの繰り返し、または定期的に）行われた複数の個々の比較ＣＴ走査を含むことができる。しかしながら、このような個々の走査の捕捉は、時間とともに変化している病理学的特徴の再構築（例えば、コントラスト剤の分布）を可能にするために複数の角度からデータの高速取得を必要とする。

現在のＣＴシステム（例えば、スリップリング技術を用いる）は、緊急治療室で用いるのに巨大かつ高価であると一部の医師によって見なされる場合がある。そのため、ＣＴ走査を得る典型的なワークフローは、ＣＴ走査の放射線区域に搬送される患者用である。

患者の評価プロセスを促進させるために緊急治療室内でこれらの２つの異なるＣＴ走査を実行することができることが有利であることを出願人らは認識した。

本開示は、頭部撮像に好適かつ少なくとも脳卒中患者の状態の評価を可能にする（例えば、正確に、迅速に、および／または緊急治療部位から除去せずに）のに十分な撮像能力を有する容積測定放射線撮像システムおよび／または方法の例示的な実施形態を記載している。

容積測定撮像システムの例示的な実施形態は、スリップリング技術を含まない。このような容積測定撮像システムは次に、スリップリング技術を有するＣＴシステムより小さいフットプリント（設置面積）および／またはそれより単純な機械的設計を有することができる。一実施形態では、容積測定撮像システムの実施形態は、ＣＢＣＴシステムとして構成され得る。所望される場合、容積測定撮像システムの実施形態は、例えば、患者の頭部の標準的投影Ｘ線写真を取得し、および／または透視撮像能力を提供するように多機能能力を含むことができる。頭部撮像に適しているが、容積測定撮像システムおよび／または方法の実施形態は、デバイスの内径（先端等）内に適合することができるサイズの体または他の体の一部を撮像することができる。

例示的な一実施形態では、容積測定撮像システムは、Ｘ線源のリングを用いて構成される。例えば、円弧または円形に配列された約３００〜６００の線源は、約１メートルの直径を有する。Ｘ線源には、高速、大面積のデジタル検出器ならびに患者およびデジタル検出器に入射するＸ線野の調節を提供するコリメーションシステムが取り付けられ得る。容積測定撮像システムの実施形態のボア（穴部）の直径は、垂直位置、角度を成した位置、仰臥位置、または腹臥位置（例えば、担架上に横になる）で患者の頭部への快適および／または迅速なアクセスを提供するのに十分なサイズ／開口部である。患者の頭部は、容積測定撮像システムの実施形態（例えば、システムのボア）に
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／適合する支持体（支持プレート等）内／上に載せられ得る。大面積のデジタル検出器およびコリメーションシステムは、固定されたＸ線源が順に発射／作動しながら患者の周囲を回転させることによって動作することができる。

一実施形態では、開示される容積測定撮像システムは、コーンビームのコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）システムとして構成され得る。このような例示的なＣＢＣＴシステムによって、患者の頭部の全ＣＢＣＴ容積を得るために、コリメーションシステムは、デジタル検出器が（例えば、患者の頭部の全体をカバーすることを意図するか、またはそれを通過した）Ｘ線で照射されように、且つ、医師が患者の頭部または体の一部の評価を行うのに十分な画質の全３次元再構築を可能にする十分な２次元投影の取得処理に整合する速度で、デジタル検出器が少なくとも１８０度＋「ファン角度」にわたって回転され得るよう、配設されている。例えば、出血の問題をめぐる医師の課題に対処するために、回転速度は、大面積のデジタル検出器のデータ取得率によって決定され得る。一実施形態では、このような検査は、２つの異なるＣＴ走査の第１のＣＴ走査に対して上述の脳卒中「出血」または「閉塞」を評価するために使用され得る。これは、図１に示される。

より具体的には、図１は、ＣＢＣＴ構成を有する容積測定撮像システムの実施形態を示す。図２に示されるように、ＣＢＣＴシステムの実施形態１００の構成は、Ｘ線源１１０の固定された円形配列（例えば、線源リング）と、ビームコリメータ１２０と、大面積デジタル検出器１５０（例えば、携帯型、無線、非接続型(untethered)）とを含むことができる。デジタル検出器１５０は、好適な速度で回転させて、患者の全頭部データを取得することができる。

容積（全容積または部分容積にかかわらず）が取得および再構築されると、医師は、患者の特定の、または、より制限された、関心領域（ＲＯＩ）を識別することができる。本明細書の容積測定撮像システムの実施形態は、コリメーションおよび検出器読み出し領域、線源放射制御、ならびに／またはボア１３０（例えば、撮像区域）内の患者の位置の相対的位置を調節して、この識別されたＲＯＩへの取得を制御／制限することができる。これは、図２に示される。

例えば、図３は、ナロー（薄い）スライス構成（例えば、ファンビーム、ストライプ）の容積測定撮像システムの実施形態１００を例示しており、検出器１５０のコリメートされたＸ線ビームおよび小さい読み出し部分１５２を示している。図２に示されるように、Ｘ線源１１０のうちの例示的な１つから放出されたビームは、ナロースライス１４２にコリメートされ、検出器１５０の小さい読み出し部分１５２によって検出され得る。検出器１５０は、高速（例えば、約２〜３回転／秒）で回転して、薄いＣＴスライスデータを取得する。しかしながら、検出器１５０は、特定の構成に所望されるようにより高速で回転することができる。一実施形態では、例示的な薄いＣＴスライスデータのための総取得時間は、１〜１０秒であり得る。一実施形態では、検出器１５０は、検出器１５０の撮像区域の異なる部分を使用するために移動して（例えば、総取得時間内で）、薄いＣＴスライスデータを生成する放射線を受容することができる。小さい読み出し部分１５２が検出器の薄い水平のスライスとして示されるが、小さい読み出し部分１５２は、垂直に配向されたスライス、もしくは矩形、多角形、球形、正方形、閉ループ、角錐等を含む他の形状を使用するように構成され得る。

デジタル検出器１５０（図２に示されるなど）のより小さい断面を使用することは、関心領域を再構築するのに必要とされる角度データの範囲のより迅速な取得を提供する。デジタル検出器１５０は、この取得段階中に高速（例えば、約２〜３回転／秒）で回転することができる。検出器１５０のより小さい断面からのこの高速の回転速度および／または読み出しは、診断に必要とされる臨床情報の時間的推移のより正確な決定を可能にすることができる。一実施形態では、このような検査は、脳卒中評価のための２つの異なるＣＴ走査の第２のＣＴ走査に対して上述されるような期間の「コントラスト支出（contrast disbursement）」を繰り返し評価するために使用され得る。

患者の（例えば、対象）の拡張された／より大きい領域が撮像される状況では、患者の体軸に沿って線源リング、デジタル検出器、およびビームコリメータを移動させることが可能である。図３に大まかに示される一構成では、固定された患者に対する撮像アセンブリ（線源リング、デジタル検出器、およびビームコリメータからなる）の移動は、スパイラル（螺旋）ＣＴデータのセットの取得を可能にする。撮像アセンブリ３６０は、固定された患者に対して画像データを取得するために患者に実質的に平行な軸（回転の円弧に実質的に垂直であるＡで示される）に沿って移動することができる。撮像アセンブリ３６０は、単一方向に移動することができ、または連続的もしくは順次移動で交互に反対方向に（例えば、患者に対して）移動することができる。撮像アセンブリ３６０が移動すると、デジタル検出器３５０およびビームコリメータ３２０は、固定された患者に対して画像データを取得するためにそれらＸ線源を順に発射することに対応して回転する。様々な構成要素の移動および／または回転運動によって、得られたデータセットは、渦巻形である（例えば、らせん状、または垂直な相対運動と組み合わされた角度を含む）。一実施形態では、Ｘ線ファンビームによる移動の範囲（例えば、撮像される頭部または体の一部分）は、患者の頭部もしくは体の一部の第１の検査またはＣＢＣＴ容積に基づいて自動的に決定（例えば、容積測定撮像システム、操作者による入力などによって）され得る。

あるいは、撮像アセンブリは、静止して（例えば、固定された位置で）いてもよく、患者は移動されてもよい。この構成は、図４に概略的に示されており、この図では、撮像アセンブリ３６０が固定され、患者が撮像アセンブリ３６０に対して平行移動する（矢印Ｂで示される）。患者の移動は、例えば、担架によって達成され得る。この構成では、デジタル検出器およびビームコリメータは、回転するが平行移動はしない。一実施形態では、容積測定撮像システムは、複数の固定されたＸ線源のリングとして構成され得る。

図１〜４は、Ｘ線源の３６０度のリングを示すが、容積測定撮像システムの実施形態は、３６０度未満で動作するように構成され得る。例えば、１つのシステムが、概略的に、図５に示されるなどの円弧（すなわち、３６０度未満）として構成され得る。図５に示されるように、撮像アセンブリは、円弧の形態で線源リング５１０を含むことができる。このような配列によって、システムは、円弧内で移動する単一Ｘ線源または円弧に沿って配設された複数の固定されたＸ線源のいずれかを含むことができる。

図１〜５は、回転し得る単一ビームコリメータを使用し得る例示的な撮像システムおよび／または方法を示し、従って、線源リングの各Ｘ線源とともに動作して、関連付けられたコリメートされたＸ線ビームを形成することができる。代替的な構成では、システムは、図６に示されるように複数のコリメータ（Ｃ１、Ｃ２、〜Ｃｎ）を含むことができる。図６に示されるように、例示的なシステムは、Ｘ線源のリングに隣接して配設されたコリメータのリングを含み、Ｘ線源がコリメータ（Ｃ１、Ｃ２、〜Ｃｎ）と対になっている。動作中、各Ｘ線源は、作動されると、その隣接するコリメータを通ってＸ線を放出して、（例えば、検出器に衝突する）コリメートされたＸ線ビームを放出する。一つの構成では、複数のコリメータは、Ｘ線源のリングに対して固定される。一実施形態では、複数のコリメータの各々（例えば、固定されたコリメータ）は、Ｘ線源のうちの２つ以上と協働することができる。

別の構成では、システムは、単一の回転するＸ線源（例えば、１つ以上の回転するＸ線源）と協働する固定された複数のコリメータを含むことができる。例えば、単一の回転するＸ線源は、電池式であり、放出特性、回転速度、空間的放出制御（例えば、コリメーション）等に関する命令を受信（例えば、無線通信）することができる。動作中、Ｘ線源は、円弧または線源リングを中心に回転され、それが固定されたコリメータのうちの隣接する１つであるときに作動される。

一実施形態では、デジタル検出器のみが回転して、放射線撮像アセンブリが撮像される（例えば、固定された）対象に対して移動するときに画像データを取得する。例えば、１つの容積測定撮像システムの実施形態は、検出器が患者の周囲を回転するとき、ファンに空間的にコリメートされたＸ線源のリングのうちの選択された１つを順に作動するように構成される。一実施形態では、線源リングおよび／または検出器は、別個の筐体内に収納され得る。さらに、例えば、一実施形態は、連続的な一体のコリメータを含み、Ｘ線源リングによるパルス的な放射を使用することができる。

アモルファスシリコンのフラットパネルのデジタル検出器は、１秒あたり数千フレーム相当の数の限定された読み出し部分（例えば、スライス、ストライプ、所定のＲＯＩ）に適していることが示された。ＣＭＯＳタイプのデジタル検出器はまた、好適であるのに十分に高い読み出しレートで動作することができる。ソリッドステートのデジタル放射線検出器が使用され得る。画像取得をさらに向上させるために、Ｘ線取得中にＸ線源のエネルギーを修正することによって二重エネルギーデータを取得することが望ましいであろう。例えば、代替のＸ線源（Ｘ線源リングにおける）は、検出のための異なる二重エネルギーを使用し得る。これは、データの定量的評価の精度を改善するためにヨードコントラスト信号の分割を可能にする。一実施形態では、少なくとも３つの異なる放出特性のＸ線源の物理的位置が所定のシーケンスを有することができるか、あるいは、１つ以上のＸ線源が、所定のシーケンスで３つ以上の複数のエネルギーレベル（例えば、ｋＶｐおよび／またはｍＡ）で放出することができる。一実施形態では、複数のＸ線源の放出レベル（例えば、エネルギーレベル）は、コントラスト剤に対応することができる。一実施形態では、複数のＸ線源の一連の放出レベル（例えば、エネルギーレベル）は、検出器からの２次元または３次元画像内のコントラスト剤への視覚化を増大させ、または最適化するために選択され得る。従って、複数のエネルギーデータは、異なるＸ線源を位置決めするか、または本明細書に記載される容積測定撮像システムの実施形態のためのこのような二重エネルギーの実施形態と同様の様式で複数のエネルギーレベル（またはこれらの組み合わせ）で個々のＸ線源を可変的に放出させることによって取得され得る。

開示される容積測定撮像システムのいくつかの実施形態によって、Ｘ線源は固定され、デジタル検出器およびコリメーションシステムは、０〜３６０度に及ぶ円弧または円軌道で回転する。

システム設計の複雑性を減少させるために、一構成は、円形Ｘ線源のためのカーボンナノチューブ線源を利用する。このようなカーボンナノチューブ線源は、様々な医療用途（例えば、ＸｉｎＲａｙおよびＸｉｎＴｅｋ）のために開発されている。

別の構成は、大面積の検出器のための回転する取り付け具の複雑性を減少させる。この構成は、電力およびデータの分布のためのスリップリング技術の必要性を取り除く電池式検出器を含む。好適な電池式検出器（例えば、携帯型検出器）は、改良された撮像読み出し能力を含むＣａｒｅｓｔｒｅａｍ ＨｅａｌｔｈのＤＲＸ−１検出器である。

本明細書に開示されるある特定の実施形態では、検出器または携帯型検出器は、容積測定撮像システム（例えば、他の放射線撮像システムとともに用いる）から取り除かれ得る。さらに、検出器または携帯型検出器は、容積測定撮像システムの使用の増加を可能にするように容積測定撮像システム内で交換（例えば、再充電するために）され得る。

例示的なデジタル電池式検出器はまた、リモートワークステーションによる高速の再構築のためのデータのリアルタイムオフロード、データのセミリアルタイムオフロードを可能にする無線方式のものであってもよいし、あるいは、デジタル検出器は、取得中にオンボードメモリ内に投影スライス／領域を記憶し、次いで取得中または取得が完了した後のいずれかでより遅い速度でデータを送信するものであってもよい。

あるいは、デジタル検出器は、回転を停止し、特定の角度位置に配置されたデータ接続部に位置合わせされ、赤外線／マイクロ波／有線接続を介してデータをオフロードすることができる。容積測定撮像システムは、撮像するために使用されていない間、この接続は、デジタル検出器の電池を充電するために使用され得る。回転運動の立ち上がりおよび立ち下がり速度に応じて、検出器は、特定のＲＯＩデータの異なる一時的取得同士の間に停止してもよく、または全検査／走査が完了するまで回転し続けてもよい。

出願人らは、患者の頭部の従来のＣＢＣＴデータセットを取得し、および／または次にＸ線ビームを狭いスライスに制御もしくはコリメートすることができる容積測定撮像システムおよび／または方法の実施形態を記載し、患者の頭部の一部分または全体にわたってコントラスト剤の灌流の評価を可能にする一連の高速スライス取得が取られる。１つのシステムは、Ｘ線源の固定されたリングまたはスプライン、カーボンナノチューブ線源等の角度を成して分散された放射線源を含む。

角度的に移動／分散配置されるＸ線源（複数の場合もある）、またはリング、円弧、もしくは円形配列で配設された複数のＸ線源として様々に記載したが、本明細書の実施形態としては、容積測定撮像システムおよび／またはその使用のための方法のために本明細書に記載されるＸ線源経路の構成または複数のＸ線源の配列に所望されるように、３次元経路、曲面、弓形配列、スプラインなどが挙げられ得るが、これらに限定されない。

少なくとも１つのＸ線源、少なくとも１つの検出器、および少なくとも１つの放射制御デバイス（例えば、コリメータ）を含む、患者を撮像するための容積測定撮像システムが記載された。

構成Ａでは、システムは、
円弧をなして配設された複数のＸ線源と、
円弧に対して回転する単一検出器と、
複数のＸ線源の内側に配設され、Ｘ線源と検出器との中間に位置決めされ、検出器に向かってＸ線のコリメートされたビームを放出するようにＸ線源と協調した動作で円弧に対して回転可能である、単一コリメータと、備える。

構成Ａ−Ａでは、Ｘ線源、検出器、およびコリメータは、回転の円弧に実質的に垂直な方向に移動される。この構成では、患者は固定される。構成Ａ−Ｂでは、Ｘ線源、検出器、およびコリメータは移動されない。むしろ、患者が、回転の円弧に実質的に垂直な方向に移動される。

構成Ｂでは、システムは、
曲線をなして配設された複数のＸ線源と、
曲線に対して回転する単一検出器と、
複数のＸ線源の内側に配設された少なくとも１つまたは複数の固定されたコリメータであって、各々が複数のＸ線源のうちの１つ以上と関連付けられ、各々が（患者）検出器に向かってＸ線のビームをコリメートするようにその関連付けられたＸ線源と協調して動作する、少なくとも１つまたは複数の固定されたコリメータと、を備える。

構成Ｂ−Ａでは、Ｘ線源、検出器、およびコリメータは、回転の円弧に実質的に垂直な方向に移動される。この構成では、患者は固定される。構成Ｂ−Ｂでは、Ｘ線源、検出器、およびコリメータは移動されない。むしろ、患者が、回転の円弧に実質的に垂直な方向に移動される。

構成Ｃでは、システムは、
円弧に対して回転する単一Ｘ線源と、
円弧に対して回転する単一検出器と、
Ｘ線源の内側に配設された複数の固定されたコリメータであって、Ｘ線源が患者および検出器に向かってＸ線のコリメートされたビームを放出するように各コリメータと協調して動作する、複数の固定されたコリメータと、を備える。

構成Ｃ−Ａでは、Ｘ線源、検出器、およびコリメータは、回転の円弧に実質的に垂直な方向に移動される。この配列では、患者は固定される。構成Ｃ−Ｂでは、Ｘ線源、検出器、およびコリメータは移動されない。むしろ、患者が、回転の円弧に実質的に垂直な方向に移動される。

構成Ｄでは、システムは、
少なくとも１つの角度変位可能なＸ線源と、
少なくとも１つの角度変位可能なＸ線源に対して回転するように構成された検出器と、
少なくとも１つの角度変位可能なＸ線源のための少なくとも１つの空間的制約デバイスと、を備え、
少なくとも１つの角度変位可能なＸ線源、検出器、少なくとも１つの空間的制約デバイスは、検出器に衝突するＸ線源によって第１の放射の第１の視野（ＦＯＶ）を得る第１の構成、および検出器に衝突するＸ線源によって第２の放射の第２のＦＯＶを得る第２の構成、の両方で構成され、第２のＦＯＶは、第１のＦＯＶより小さく、第１の放射および第２の放射は、重複するＦＯＶの容積測定画像を規定する。

一実施形態では、患者における脳卒中を診断する方法は、曲線をなして配設された複数のＸ線源と、この複数のＸ線源に対して回転するように構成された検出器とを含む放射線ＣＴ撮像システムを使用することができ、この方法は、複数のＸ線源および検出器を用いて第１の速度で第１の走査を実行して、検出器に衝突する複数のＸ線源による第１の放射を用いて対象の第１の視野（ＦＯＶ）の第１のＣＴ投影データを取得するステップと、複数のＸ線源および検出器を用いて第２の速度で第２の走査を実行して、検出器の一部分に衝突する複数のＸ線源による第２の放射を用いて第１のＦＯＶ内の第２のより小さいＦＯＶの第２のＣＴ投影データを取得するステップであって、第２の速度は、第１の速度を超える、データを取得するステップと、容積測定画像を比較して、病状（例えば、挫傷または脳卒中）を判定するステップ、とを含む。

本説明および実施例は、人間または他の対象の放射線医療撮像を主に対象とするが、本出願の装置および方法の実施形態はまた、他の放射線撮像用途に適用され得ることに留意されるべきである。これは、放射線画像が撮像された対象の異なる特徴を強調するために異なる処理治療で得られ、それを備え得る非破壊試験（ＮＤＴ）等の用途を含む。

本明細書に記載されるデジタルまたは携帯型検出器の実施形態は、放射線に衝突する直接または間接的画像検知を使用し得ることに留意されるべきである。例えば、検出器による画像検知は、画像検知素子がＸ線を直接吸収し、それらを電荷担体に変換する場合に、直接検出によって実行され得る。しかしながら、大部分の商用デジタル放射線システムでは、中間シンチレータ素子がＸ線を可視光光子に変換し、この可視光光子が次に、感光性画像検知素子によって検知され得る、間接的検出が検出器によって使用される。さらに、光子計数画素素子は、検出器による例示的な画像検知に使用され得る。

ＣＢＣＴ装置
このようなシステムを用いて３次元容積画像を得るために使用されるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像装置、コーンビーム（ＣＢ）ＣＴ撮像装置、および撮像アルゴリズムは、診断撮像技術分野において周知であり、従って、本出願では詳細に記載されない。

典型的な用途では、画像データを取得、処理、および記憶するためのコンピュータまたは他のタイプの専用論理プロセッサは、画像結果を視認するための１つ以上のディスプレイとともにＣＢＣＴシステムの一部である。コンピュータアクセス可能なメモリも提供され、これは、磁気、光学、または他のデータ記憶媒体を用いるデバイスなど、長期的記憶のために使用される不揮発性メモリストレージデバイスであり得る。加えて、コンピュータアクセス可能なメモリは、データ上で動作するためのワークスペースとして使用されるか、もしくは表示バッファとして画像内容を一時的に記憶するための表示デバイスとともに使用されるメモリ、または本出願による方法および／またはシステムの実施形態を実践するように１つ以上のコンピュータを制御するための命令を有するコンピュータプログラムを記憶するために利用されるメモリなど、短期的データ記憶のための揮発性メモリとして使用されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の電子メモリを含むことができる。

図７の斜視図を参照すると、概略形態で、かつ説明を明確にするために誇張された距離を用いて、３次元容積画像を形成するために使用される個々の２次元画像を得るための例示的な従来のＣＢＣＴ撮像装置のアクティビティが示される。放射線源７２２は、患者または他の撮像される対象等の対象７２０にビーム形成装置（図示せず）を通る放射線を向ける。対象７２０の一連の画像は、３６０度の軌道内の各１度の角度増分で１つの画像等の走査角度の範囲にわたって対象を中心に様々な角度で続けざまに得られる。ＤＲ検出器７２４は、放射線源７２２の対応する運動と協調して対象７２０を中心に異なる撮像位置に移動される。例えば、このような対応する運動は、所定の２次元または３次元の関係を有することができる。図７は、いかにこれらの画像が対象７２０の位置に対して得られるかを示すＤＲ検出器７２４の代表的なサンプリングを示す。必要とされる２次元投影画像が所定の順で捕捉されると、ＦＤＫフィルタリングされた逆投影または他の従来の技術等の好適な撮像アルゴリズムが３次元容積画像を生成するために使用され得る。画像取得およびプログラム実行は、コンピュータ７３０によって、またはＤＲ検出器７２４と画像データ通信するコンピュータ７３０のネットワーク化された群によって実行される。画像処理および記憶は、コンピュータアクセス可能なメモリ７３２等のＤＲ検出器７２４との画像データ通信でコンピュータアクセス可能なメモリを用いて実行される。３次元容積画像または例示的な２次元画像データは、ディスプレイ７３４に提示され得る。

図８の論理フロー図は、部分走査を用いるＣＢＣＴ再構築のための従来の画像処理順序Ｓ８００を示す。走査ステップＳ８１０は、コーンビーム露光を対象に向け、画像データ取得ステップＳ８２０で角度の範囲にわたって投影のための一連の２次元の原データ画像の収集を可能にする。画像補正ステップＳ８３０は次に、幾何補正、散乱補正、ゲインおよびオフセット補正、ならびにビーム硬化補正などだがこれらに限定されない投影像の標準的処理を実行する。対数操作ステップＳ８４０は、容積画像再構築技術分野における当業者に周知のＦＤＫ方法等の従来の再構築方法に使用される線積分データを得る。

オプションである部分走査補償ステップＳ８５０は次に、制約された走査データまたは画像切断、および走査軌道全体にわたって撮像された対象を中心に検出器を位置決めすることに関する関連の問題を修正する必要があるときに実行される。オプションのステップＳ８５０は、典型的には、制限されたまたは部分的な角度走査（例えば、ファン角度に加えた２２０度または１８０度）が使用され得るＣＢＣＴに使用され得る。ランプフィルタリングステップＳ８６０が続き、従来の処理におけるノイズ抑制ウインドウで正規化される行ごとの線形フィルタリングを提供する。逆投影ステップＳ８７０が次に実行され、画像形成ステップＳ８８０が非切断修正画像のうちの１つ以上を用いて３次元容積画像を再構築する。ＦＤＫ処理は概して、ステップＳ８６０およびＳ８７０の手順を包含する。再構築された３次元画像は次に、コンピュータアクセス可能なメモリに記憶され、表示され得る。

本開示において、用語「コード値」は、再構築された３次元容積画像における各容積画像データ要素またはボクセルと関連付けられる値を指すことができる。ＣＢＣＴ画像のコード値は、ハウンスフィールド単位（ＨＵ）で表されることが多いが必ずしも表されるとは限らない。

本明細書に記載される放射線撮像システムおよび／方法の実施形態は、その処理を達成するための任意のコンピュータ可読媒体に方法およびプログラムプロダクトを企図する。従って、ある特定の例示的な実施形態は、既存のコンピュータプロセッサを用いて、この目的もしくは別の目的に組み込まれる特殊目的コンピュータプロセッサによって、またはハードワイヤードシステムによって実装され得る。

例示的な実施形態に従うと、電子メモリからアクセスされる画像データで実行する記憶された命令を有するコンピュータプログラムが使用され得る。画像処理技術分野における当業者によって理解され得るように、本明細書の実施形態を実装するコンピュータプログラムは、パーソナルコンピュータまたはワークステーション等の好適な汎用コンピュータシステムによって利用され得る。しかしながら、多くの他のタイプのコンピュータシステムが、ネットワーク化されたプロセッサを含む実施形態を実装するコンピュータプログラムを実行するために使用され得る。方法の実施形態または装置の実施形態を実行するためのコンピュータプログラムは、様々な既知のコンピュータ可読記憶媒体（例えば、ディスク、テープ、ソリッドステート電子記憶デバイス、コンピュータプログラムを記憶するために利用される任意の他の物理的デバイスもしくは媒体）に記憶されてもよく、これは、インターネットまたは他の通信媒体によって画像プロセッサに直接または間接的に接続され得る。当業者であれば、このようなコンピュータプログラムプロダクトの均等物がハードウェアにも構築され得ることを容易に認識するであろう。コンピュータアクセス可能なストレージまたはメモリは、揮発性、もしくは不揮発性、または揮発性および不揮発性タイプのハイブリッドの組み合わせであり得る。

本出願の実施形態を実装するコンピュータプログラムプロダクトが周知の様々な画像操作アルゴリズムおよびプロセスを活用し得ることが理解されよう。本出願の実施形態を実装するコンピュータプログラムプロダクトが実装に有用である本明細書に具体的に示されないか、または記載されないアルゴリズムおよびプロセスを具体化し得ることがさらに理解されよう。このようなアルゴリズムおよびプロセスは、画像処理技術分野における当業者の力量の範囲内である従来の有用性を含むことができる。このようなアルゴリズムおよびシステムのさらなる態様、ならびに画像を生成し、それを別の方法で処理するか、本出願の実施形態を実装するコンピュータプログラムプロダクトと協働するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアは、本明細書に具体的に示されないか、または記載されず、当該技術分野において既知のこのようなアルゴリズム、システム、ハードウェア、構成要素、および要素から選択されてもよい。

本出願は、１つ以上の実装に関して示されたが、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく例証される実施例に変更および／または修正がなされ得る。加えて、本発明の特定の特徴がいくつかの実装形態／実施形態のうちの少なくとも１つに関して開示され得たが、このような特徴は、任意の所定の機能または特定の機能に所望され、または有利であり得るように他の実装形態／実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わされ得る。用語「少なくとも１つの」は、列挙された品目のうちの１つ以上が選択され得ることを意味するために使用される。用語「約」は、変更が例証される実施形態へのプロセスまたは構造の不適合をもたらさない限り、列挙される値が多少変更され得ることを示す。最後に、「例示的な」は、説明が理想的であることを意味するのではなく一例として使用されることを示す。本発明の他の実施形態は、本明細書に開示される本発明の明細書および実践を考慮することにより当業者に明らかであろう。本明細書および実施例は、単に例示であると見なされることが意図される。

Claims (19)

1. 曲線状に配設された複数の固定Ｘ線源と、前記複数のＸ線源に対して回転するように構成された検出器とを含む、放射線ＣＴ撮像システムによって放射線検査を実行する方法であって、前記放射線検査方法は、
   前記複数のＸ線源および前記検出器を用いて第１の回転速度で第１の走査を実行して、前記検出器に衝突する前記複数のＸ線源による第１の放射を用いて対象の第１の視野（ＦＯＶ）の第１のＣＴ投影データを取得することと、
   前記第１のＦＯＶ内の関心平面を識別することと、
   前記複数の固定Ｘ線源および前記検出器を用いて第２の回転速度で第２の走査を実行して、前記検出器の一部分に衝突する前記複数のＸ線源による第２の放出物を用いて前記第１のＦＯＶ内の前記関心平面を含む第２のより小さいＦＯＶの第２のＣＴ投影データを取得することであって、前記第２の回転速度は、前記第１の回転速度を超える、データを取得することと、
   前記検出器から前記第１のＣＴ投影データおよび前記第２のＣＴ投影データの前記データを出力することと、を含む、方法。
2. 前記第１の走査および前記第２の走査中に、前記固定された複数のＸ線源とは独立に前記検出器を回転させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 第１の照射角度が、前記複数のＸ線源からの前記第１の放射の断面を制限するように少なくとも１つの空間的制約デバイスによって前記第１の走査期間中に維持され、
   第２の照射角度が、前記複数のＸ線源からの前記第２の放射の断面を制限するように前記少なくとも１つの空間的制約デバイスによって前記第２の走査期間中に維持される、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の放射および前記第２の放射は、重複するＦＯＶの容積測定画像を決定する、請求項１に記載の方法。
5. 前記第２の走査で前記第２のＦＯＶを得る前に、前記第１のＦＯＶに対して前記複数のＸ線源および前記検出器を移動させることさらに含み、前記複数のＸ線源は、前記第２の走査で前記関心平面と位置合わせされる、請求項１に記載の方法。
6. 前記第２の走査で前記第２のＦＯＶを得る前に、前記複数のＸ線源および前記検出器に対して相対的に対象を移動させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記検出器は、（ｉ）前記第１の走査および前記第２の走査の各々の間中無線で、（ｉｉ）前記第１の走査および前記第２の走査の各々の後無線で、または（ｉｉｉ）前記第１の走査および前記第２の走査の各々の後ドック入れされ接続された位置から、第１のＣＴ投影データおよび第２のＣＴ投影データを出力するように構成される、請求項１に記載の方法。
8. 前記複数のＸ線源は、前記第１の走査および前記第２の走査の両方の間中、順に発射され、前記検出器は、電池式であり、前記第１のＣＴ投影データおよび前記第２のＣＴ投影データの前記データを無線で出力する、請求項１に記載の方法。
9. コントラスト剤を注入して、前記第２のＣＴ走査中にコントラスト取り込みおよびコントラスト流出を定量的に測定することをさらに含み、前記第２のＣＴ走査は、所定の時間間隔で複数回、前記第２の走査を繰り返し実行することを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記複数のＸ線源のサブセットは各々、前記第２の走査中に異なるエネルギーで放射を行い、前記第２の走査の各々で前記検出器の各回路が前記複数のＸ線源の通過するのは３秒未満であること、を含む、請求項９に記載の方法。
11. 放射線ＣＴ撮像システムであって、
    曲線状に配設された複数のＸ線源放射と、
    前記複数のＸ線源放射に対して回転するように構成された電池式の検出器と、
    前記複数のＸ線源放射の断面を制限する少なくとも１つの空間的制約デバイスと、を備え、
    前記複数のＸ線源放射、前記検出器、および前記少なくとも１つの空間的制約デバイスは、（ｉ）前記検出器に衝突する前記曲面状に配設されたＸ線源放射の第１の放射の第１の視野（ＦＯＶ）を得る第１の構成、および（ｉｉ）前記検出器に衝突する前記曲面状に配設されたＸ線源放射の第２の放射の第２のより小さいＦＯＶを得る第２の構成の両方で構成され、
    前記第１の放射および前記第２の放射は、重複するＦＯＶの容積測定画像を決定する、放射線ＣＴ撮像システム。
12. 第１の走査は、前記第１の構成内の第１の湾曲した空間的配列で複数のＸ線源を用いて第１の回転速度で実行され、第２の走査のより速い走査は、前記第２の構成内の前記第１の湾曲した空間的配列で前記複数のＸ線源を用いて第２の回転速度で実行される、請求項１１に記載の放射線ＣＴ撮像システム。
13. 前記複数のＸ線源および前記検出器は、前記第２の走査で前記第２のＦＯＶを得る前に前記第１のＦＯＶに対して移動される、請求項１２に記載の放射線ＣＴ撮像システム。
14. 前記複数のＸ線源は、連続的閉曲面状に固定され、前記検出器は、前記固定された複数のＸ線源に対して機械的に独立して回転するように構成され、前記放射線ＣＴ撮像システムは、ＣＢＣＴシステムであり、前記ＣＢＣＴシステムは、第１の容積測定放射線撮像モード、第２の汎用放射線撮像モード、または第３の透視放射線撮像モードの各々で動作するように構成される、請求項１２に記載の放射線ＣＴ撮像システム。
15. 前記検出器は、（ｉ）前記第１の走査および前記第２の走査の各々の間中無線で、（ｉｉ）前記第１の走査および前記第２の走査の各々の後無線で、または（ｉｉｉ）前記第１の走査および前記第２の走査の各々の後ドック入れされ接続された位置から、前記第１の構成内の第１のＣＴ投影データおよび前記第２の構成内の第２のＣＴ投影データを出力するように構成される、請求項１１に記載の放射線ＣＴ撮像システム。
16. 前記少なくとも１つの空間的制約デバイスは、複数のコリメータを含み、
    各コリメータは、前記第１のＦＯＶの前記第１の構成および前記第２のＦＯＶの前記第２の構成の各々に対する前記検出器に向かってＸ線のビームをコリメートするように少なくとも１つの関連付けられたＸ線源と協調して動作するように構成される、請求項１１に記載の放射線ＣＴ撮像システム。
17. 前記複数の曲線状に配設されたＸ線源放射は、単一電池式のＸ線源によって提供される、請求項１１に記載の放射線ＣＴ撮像システム。
18. 前記少なくとも１つの空間的制約デバイスは、複数のコリメータを含み、
    各コリメータは、前記第１のＦＯＶの前記第１の構成および前記第２のＦＯＶの前記第２の構成の各々に対する（患者）検出器に向かってＸ線のビームをコリメートするように２つ以上の関連付けられたＸ線源と協調して動作するように構成される、請求項１１に記載の放射線ＣＴ撮像システム。
19. 前記少なくとも１つの空間的制約デバイスは、前記第１の構成内の少なくとも第１の位置と前記第２の構成内の第２の位置との間で角度を成して移動する少なくとも１つのコリメータを含み、前記第２の位置は、前記第１のＦＯＶ内の関心区域に基づいている、請求項１１に記載の放射線ＣＴ撮像システム。

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