JP2016198501A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の画像品質に対応してＸ線照射にかかる条件を決定し得るＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線源と、処理回路構成とを備える。Ｘ線源はＸ線を放射する。処理回路構成は、対象物のＣＴスキャンの所望の画像品質に関する決定を行う使用者によって設定される所望の検出能指標を受信する。処理回路構成は、使用者によって設定された所望の検出能指標を結果的にもたらすことになる、Ｘ線照射にかかる条件を決定する。処理回路構成は、Ｘ線源に当該決定されたＸ線照射にかかる条件を使用して対象物のスキャンを行わせる。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムおよび方法は、特に医用の撮像および診断のために、広く使用されている。ＣＴシステムは一般に、対象者の身体を通る１つまたは複数の断面スライスの画像を作り出す。Ｘ線管などの放射線源は、身体にその側方から放射線を照射する。Ｘ線源に一般には隣接するコリメータが、身体に当たる放射線が身体の断面スライスを画定する平面状の領域に実質的に限局されるように、Ｘ線ビームの角度範囲を限定する。身体の反対側の少なくとも１つの検出器（および一般には２つ以上の多くの検出器）が、実質的にスライスの平面において身体を透過した放射線を受ける。身体を通過した放射線の減衰は、検出器から受信した電気信号を処理することによって測定される。

通常は、一般に使用される第３および第４世代のＣＴスキャナにおいては、１つのＸ線源（または複数のＸ線源）が、身体の長軸を中心に回転するガントリ上に取り付けられる。第３世代のスキャナでは、検出器は、Ｘ線源の反対側で、同様にガントリ上に取り付けられるが、第４世代のスキャナでは、検出器は、身体の周りに固定されたリングに配置される。ガントリが長軸と平行な方向に平行移動するか、または身体がガントリに対して平行移動されるかのいずれかが行われる。ガントリを適切に回転させガントリまたは対象者を平行移動させることによって、複数のビューが取得され得、そのようなビューの各々は、Ｘ線源の様々な角度位置および／または軸方向位置で作られた減衰測定値を備える。一般に、身体に対するガントリの平行移動と回転の組合わせにより、Ｘ線源が身体に対して渦巻き状またはらせん状の軌道を通過するようになる。次いで複数のビューが、従来の方法を使用して、１つのスライスまたは複数のそのようなスライスの内部構造を示すＣＴ画像を再構成するために、使用される。ＣＴ画像の側方の分解能、または具体的には画像を構成するスライスの厚さは、一般には、放射線ビームのまたは個々の検出器の角度範囲の、いずれか小さい方によって決定される。

従来から、ノイズを除去するために、適応型ノイズ低減技法が使用されている。しかしながら、これらの技法は、画像ノイズとＸ線管電流との間に、非線形の関係を生じさせる。このため、所望の画像品質に対応してＸ線照射にかかる条件を決定することが困難である。

目的は、所望の画像品質に対応してＸ線照射にかかる条件を決定し得るＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することである。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線源及び処理回路構成を備えている。

前記Ｘ線源は、Ｘ線を放射するための装置である。

前記処理回路構成は、対象物のＣＴスキャンの所望の画像品質を決定する、使用者によって設定される所望の検出能指標を受信するように構成されている。

また、前記処理回路構成は、前記使用者によって設定された前記所望の検出能指標を結果的にもたらすことになる、Ｘ線照射にかかる条件を決定するように構成されている。

さらに、前記処理回路構成は、前記Ｘ線源に前記決定されたＸ線照射にかかる条件を使用して前記対象物のスキャンを行わせるように構成されている。

本開示の教示およびその付随する利点の多くについてのより完全な理解は、それらが、添付の図面と関係づけて検討されて、以下の詳細な説明を参照してよりよく理解されるにつれ、容易に得られるであろう。

例示のＣＴスキャナシステムを示す図。 画像ノイズ標準偏差対Ｘ線管電流の例示のグラフを示す図。 画像ノイズ標準偏差対ノイズグレインの例示のグラフを示す図。 １３０ＨＵの標準偏差（ＳＤ）を有する画像の例示のグラフを示す図。 １３１．６ＨＵの標準偏差を有する画像の例示のグラフを示す図。 図３Ａ〜図３Ｂの２つの画像のノイズ電力スペクトル（ＮＰＳ）の例示のグラフを示す図。 フローチャートによりＸ線管電流を決定する方法を示す図。 あるタスクに伴うファントムの例示のグラフを示す図。 別のタスクに伴うファントムの例示のグラフを示す図。 様々な検出能指標およびノイズの標準偏差に伴うファントムの例示のグラフを示す図。 様々な検出能指標およびノイズの標準偏差に伴うファントムの例示のグラフを示す図。 様々な検出能指標およびノイズの標準偏差に伴うファントムの例示のグラフを示す図。 例示の処理システムの概略図。

図１は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）またはＣＴスキャナのＸ線撮影ガントリの実施態様を示す。図１に示されるように、Ｘ線撮影ガントリ１００は、側面視して示され、Ｘ線管１０１と、環状フレーム１０２と、複数列型または２次元配列型のＸ線検出器１０３とをさらに含む。Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、回転軸ＲＡを中心に回転可能に支持される環状フレーム１０２上に、直径方向に対象者Ｓを挟むように取り付けられる。回転ユニット１０７は、環状フレーム１０２を、０．４秒／回転などの高速で回転させ、一方、対象者Ｓは、軸ＲＡに沿って図示された紙面の中に入るようにまたは紙面から出るように移動されている。

マルチスライスＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１０１がＸ線を生成するように、スリップリング１０８を通してＸ線管１０１に印加される管電圧を生成する高電圧発生器１０９をさらに含む。Ｘ線は、対象者Ｓに向けて放射され、その断面領域は円によって表される。Ｘ線検出器１０３は、対象者Ｓを透過された放射されたＸ線を検出するために、Ｘ線管１０１から対象者Ｓを横切って反対側に配設される。Ｘ線検出器１０３は、個々の検出器素子またはユニットをさらに含む。

図１を引き続き参照すると、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器１０３からの検出された信号を処理するための他のデバイスをさらに含む。データ収集回路またはデータ収集システム（ＤＡＳ）１０４は、各チャンネルに関してＸ線検出器１０３から出力された信号を電圧信号に変換し、この信号を増幅し、さらにその信号をデジタル信号に変換する。Ｘ線検出器１０３およびＤＡＳ１０４は、所定の、回転あたりの投影の総数（ＴＰＰＲ：total number of projections per rotation）を取り扱うように構成される。ＴＰＰＲの例は、限定するものではないが、９００ＴＰＰＲ、９００〜１８００ＴＰＰＲ、および９００〜３６００ＴＰＰＲを含む。

上記のデータは、非接触データ送信機１０５を通して、Ｘ線撮影ガントリ１００の外側のコンソール内に収容される前処理デバイス１０６に送られる。前処理デバイス１０６は、生データに対して、感度補正などの特定の補正を行う。メモリ１１２は、再構成処理の直前の段階で、投影データとも呼ばれる結果のデータを記憶する。メモリ１１２は、再構成デバイス１１４、入力デバイス１１５、およびディスプレイ１１６とともに、データ／制御バス１１１を通して、システム制御器１１０に接続される。

様々な世代のＣＴスキャナシステムの間で、検出器は、患者に対して回転および／または固定される。上記のＣＴシステムは、第３世代の幾何学的配置および第４世代の幾何学的配置が組み合わされたシステムである。第３世代のシステムでは、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、環状フレーム１０２上に直径方向に取り付けられ、環状フレーム１０２が回転軸ＲＡを中心に回転される際、対象者Ｓの周りで回転される。第４世代の幾何学的配置のシステムでは、検出器は患者の周りに固定的に設置され、Ｘ線管が患者の周りで回転される。

代替の実施形態では、Ｘ線撮影ガントリ１００は、Ｃアームおよびスタンドによって支持される環状フレーム１０２上に配置された、複数の検出器を有する。

自動露出制御（ＡＥＣ）に関して、Ｘ線管電流（ｍＡ）を決定するために、画像ノイズ標準偏差を表す様々な指標が使用されてきた。患者は、数キログラムの新生児から、約５０ｋｇの小さい大人、さらには１２０ｋｇの（または肥満の患者の場合にはさらに大きい）大きい大人までの範囲にわたる、幅広いサイズの配列を成す。通常は、より大きい指標値は、ノイズの多い画像とより悪い画像品質とを示し、一方、より小さい指標は、よりノイズの少ない画像とより良い画像品質とを示す。初期設定の指標は、たとえば７．５ＨＵから２０．０ＨＵの範囲にわたる。より小さい画像ノイズ標準偏差を有するために、ＣＴシステムは、指標が小さいときはＸ線管電流を大きくし、指標が大きいときはＸ線管電流を小さくする。さらに、Ｘ線管電流は、患者のサイズに関連付けられる。大きい患者および大きな指標に関して、ＣＴシステムは、指定された画像ノイズを保証するために、小さい患者および小さい指標と比較して、より大きいＸ線電流を使用する必要がある。

したがって、開示された実施形態は、ベースライン電流とｚ管電流とを変調するシステムを対象としている。

エッジ保存画像フィルタ、ハイブリッド画像フィルタ、および真画像フィルタ（true image filter）などの適応型ノイズ低減技法は、画像ノイズとＸ線管電流との間に、非線形の関係を生じさせる。たとえば、図２Ａでは、適応型処理に関する画像ノイズ標準偏差（ＳＤ）は、Ｘ線管電流「ｍＡ」と比例の関係で変化されない。さらに、図２Ｂに示されるように、同様のＳＤ（７．７および７．５）を有する画像は、異なるノイズグレインサイズ（noise-grain sizes）を有する。

図３Ａおよび図３Ｂは、同じ画像ノイズＳＤを有するノイズのテクスチャの検出能に対する効果を示す。再構成カーネルは、最終的なスキャン画像をもたらすために生データに適用される、画像処理フィルタとして規定される。再構成カーネルは、画像品質に影響を与える重要な構成要素である。一般的に言えば、各カーネルに関して、空間分解能とノイズとの間にトレードオフが存在する。平滑カーネルは、ノイズはより低いが空間分解能の低減された画像を生成する。鮮鋭カーネルは、空間分解能のより高い画像を生成するが、画像ノイズを大きくする。

図３Ａおよび図３Ｂに示された例では、データセットを生成するために、１５ｍｍで１００ハンスフィールド単位（ＨＵ）の杆体および１００ＨＵの環体（外半径１５ｍｍ、内半径７．５ｍｍ）を有する、直径２０ｃｍの水ファントムが使用された。ＡｑＯｎｅプロトコルを使用して、１２０ｋＶにおいて、２４０度の有効視野（ＦＯＶ）、８０×０．５ｍｍの軸方向の取得で、９００個のビューを有する、２つのデータセットが収集された。第１のデータセットは、平滑再構成カーネル（ＦＣ１３）を用いてシミュレートされ、一方、第２のデータセットは、鮮鋭再構成カーネルを用いてシミュレートされた。Ｘ線管電流は、両方のデータセットに関して同じＳＤを維持するように調整された。

図３Ｃは、２つのシミュレートされた画像に関する、ノイズ電力スペクトル（ＮＰＳ）の例示のグラフである。フーリエ変換は、システムが線形で決定性であるという仮定に基づいている。２つの同一の入力信号を提出されたときに２つの同一の出力信号を生成する場合、システムは決定性である。しかしながら、ほとんどのシステムにおいてランダムなノイズが発生し、このことは、出力信号において小さい変動を引き起こす。したがって、ＮＰＳは、画像における空間周波数にわたる画像強度の分散として、または所与の空間周波数の、その特定の空間周波数の反復的な測定における分散として、記述され得る。図３Ｃでは、１３０ＨＵのＳＤを有する平滑再構成カーネルのデータセットに関して、ＮＰＳが、１３１．６ＨＵのＳＤを有する鮮鋭再構成カーネルのデータセットとは著しく異なる。したがって、画像品質は、画像ノイズのＳＤに加えて他の指標を必要とし、診断に関する値を維持するための適切なＸ線管電流を見つけるためには、ノイズグレインサイズ（noise grain size）を含む別の指標が重要である。

図４を参照すると、フローチャート４００は、所望の検出能指標（detectability index）が与えられた場合に適当なＸ線管電流ｍＡを決定するための方法について記述する。

ステップ４０２で、使用者が指定したスキャン計画が作成される。

ステップ４０３ａで、処理回路構成は、ステップ４０２で作成された使用者に特定のスキャン計画に基づいて、スキャンパラメータおよび再構成パラメータの組を決定する。スキャン計画は、患者の長さに沿ったＸ線曝露の範囲を決定し、選択されたスキャンの型に基づいて、（ｋＶｐ、ピッチ、コリメーション、およびＦＯＶなどの）スキャンパラメータと（再構成カーネルおよび後処理フィルタなどの）再構成パラメータとの組が、システムによって自動的に決定される。所望される場合、これらの事前にロードされた収集パラメータおよび再構成パラメータは、使用者によって調整され得る。

ステップ４０３ｂで、処理回路構成は、ステップ４０２で作成された使用者に特定のスキャン計画から、患者（またはスキャンされることになる対象物）の寸法、ならびにＨＵで表された患者のまたは対象物の減衰を決定する。ステップ４０４で、処理回路構成は、スキャノグラムを得るために、ＣＴスキャナに、スキャノグラムスキャンを行わせる。

ステップ４０５で、処理回路構成は、ステップ４０４で得られたスキャノグラムに基づいて、スキャンされる対象物（たとえば患者のサイズ）の前部−後部の寸法（すなわち長さ）と側方の寸法（すなわち幅）とを決定する。

ステップ４０６ａで、処理回路構成は、ステップ４０３ａおよびステップ４０５で得られた情報に基づいて、変調伝達関数（ＭＴＦ：modulation transfer function）を計算する。

ＭＴＦ（ｆ、ｍＡ）は、決定されたスキャン用パラメータおよび再構成パラメータ、Ｘ線管電流、患者の寸法、ならびに対象物の局所的なＨＵ変動の、非線形の関数である。ｆは、ミリメートルあたりの線対（ｌｐ／ｍｍ）として表され得る空間周波数であることに留意されたい。

ＭＴＦ（ｆ、ｍＡ）を得るために、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）の手法が使用され得る。ルックアップテーブルは、Ｘ線管電流ｍＡ、患者の寸法、ならびに対象物のＨＵ変動などの、複数のスキャン用パラメータおよび再構成パラメータを含む。例えば、処理回路構成は、対象物の寸法、投入される管電流、コントラスト値、ならびにスキャン用パラメータおよび再構成パラメータに基づいて、ルックアップテーブルを使用して変調伝達関数を計算してもよい。

ＭＴＦ（ｆ、ｍＡ）の値を得るために、生データのシミュレーションの手法も使用され得る。例えば、処理回路構成は、再構成された画像を生成するために対象物の寸法に基づいてモデルシミュレーションデータを再構成すること、および再構成された画像から変調伝達関数を決定することによって、変調伝達関数を計算してもよい。最初に、この方法では、シミュレーションデータは、円筒形のオブジェクトを２つだけ用いて用意される。一方の円筒形のオブジェクトは、スキャノグラムから得られた患者の寸法をシミュレートするために使用される。他方の円筒形のオブジェクトは、そこからＭＴＦが測定され得る、サイズ、コントラスト、および使用者によって事前に規定される所望の位置のシミュレートされた試験信号として規定された、タスクオブジェクトである。背景ノイズは、患者のサイズおよびＸ線管電流ｍＡによって決定される。次いで、このシミュレーションデータに対して再構成が行われる。最後に、オブジェクトの位置に基づいて、再構成されたデータから、コントラストに依存するＭＴＦが測定される。

ステップ４０６ｂで、処理回路構成は、ステップ４０３ｂで得られた情報に基づいて、対象物の関数（ＯＢＪ：object function）を計算する。

Ｏｂｊ（ｆ）は、スキャンされた目的の対象物のサイズおよび減衰の関数であり、スキャンの種類に基づいて選択され得る。寸法およびＨＵのコントラストは、特定の撮像タスク、またはスキャンの目的に関連付けられる。たとえば、図５Ａは、５ｍｍの直径および５０ＨＵのオーダーのＨＵコントラストを有するヨウ素を用いた肝臓内の病変のスクリーン表示を示す。図５Ｂは、２ｍｍの直径および３００ＨＵのＨＵコントラストを有する肺のスクリーン表示を示す。すなわち、処理回路構成は、対象物の画像から直径とコントラスト値とを決定することによって、対象物の関数を計算してもよい。

ステップ４０６ｃで、処理回路構成は、ステップ４０３ａおよびステップ４０５で得られた情報に基づいて、ノイズ電力スペクトル（ＮＰＳ）関数を計算する。

ＮＰＳ（ｆ）は、非線形アルゴリズムを含むスキャン用パラメータおよび再構成パラメータ、Ｘ線管電流、ならびに患者のサイズの関数である。例えば、処理回路構成は、対象物の寸法および対象物のコントラスト値に基づいて、ルックアップテーブルを使用してノイズ電力スペクトルを計算してもよい。なお、ＮＰＳの値は、ＭＴＦと同じ手法、すなわちＬＵＴの手法を使用して得られ得るか、または、ＮＰＳ値を得るために、シミュレーションの手法が使用され得る。

ステップ４０６ｄで、処理回路構成は、知られている経験的な等式である、アイフィルタ（eye filter）Ｅ（ｆ）を計算する。但し、アイフィルタＥ（ｆ）の計算は、必須でなく、省略してもよい。本実施形態では、アイフィルタＥ（ｆ）の計算を省略している。

ステップ４０８で、処理回路構成は、以下の等式（１）に基づいて事前に規定された最適な検出能指標を達成するｍＡ値を見つけることによって、Ｘ線管電流ｍＡを決定する。なお、最適な検出能指標は、例えば、使用者によって設定される所望の検出能指標を処理回路構成が受信することにより、事前に規定される。また、事前に規定された検出能指標は、たとえば「ＨＱ」（すなわち高品質）、「ＳＴＤ」（すなわち標準的）、および「ＬｏｗＤｏｓｅ」（低線量）などの用語を使用することによって、質に関して指定され得る。たとえば、ｄ’（ＨＱ）＝６．０、ｄ’（ＳＴＤ）＝５．６、およびｄ’（ＬｏｗＤｏｓｅ）＝５．２であり、ここで

であり、ｄｆ_xおよびｄｆ_yは積分の変数を指す、すなわち、ｘおよびｙは周波数空間寸法（frequency space dimensions）を示す。

ここで、処理回路構成は、複数のＸ線管電流と複数の対応する検出能指標とを含むルックアップテーブルを使用して、Ｘ線照射にかかる条件を決定してもよい。また、処理回路構成は、シミュレーション法を使用して、設定された検出能指標を得るためのＸ線照射にかかる条件を決定してもよい。あるいは、処理回路構成は、対応する複数の管電流に関して複数の検出能指標を計算することによって、Ｘ線照射にかかる条件を決定してもよく、計算された各検出能指標が、変調伝達関数および対象物の関数に比例し、ノイズ電力スペクトルに反比例してもよい。

ステップ４１０で、処理回路構成は、Ｘ線源に、決定されたＸ線管電流を使用してＣＴスキャンを行わせる。処理回路構成は、データを収集し、収集されたデータを使用して画像を再構成し、次いで再構成された画像を表示するために、決定されたＸ線管電流を使用する。

上述したように本実施形態によれば、処理回路構成が、対象物のＣＴスキャンの所望の画像品質を決定する、使用者によって設定される所望の検出能指標を受信する。また、処理回路構成は、使用者によって設定された所望の検出能指標を結果的にもたらすことになる、Ｘ線照射にかかる条件を決定する。さらに、処理回路構成は、Ｘ線源に当該決定されたＸ線照射にかかる条件を使用して対象物のスキャンを行わせる。

従って、本実施形態によれば、所望の画像品質を決定する所望の検出能指標を結果的にもたらすことになるＸ線照射にかかる条件を決定する構成により、所望の画像品質に対応してＸ線照射にかかる条件を決定することができる。これに加え、所望の画像品質に対応して決定した条件を使用して対象物のスキャンを行うことができる構成により、所望の画像品質に対応して対象物のスキャンを行うことができる。

また、開示された実施形態は、ハイブリッド画像フィルタ、または真画像フィルタなどの適応型処理とともに使用され得る。Ｘ線管電流は、タスクの所望の検出能指標によって決定され得る。画像品質および／またはＸ線管電流は、所望の検出能指標を変更することによって変更され得る。ＭＴＦ（ｆ）、Ｏｂｊ（ｆ）、およびＮＰＳ（ｆ）は、ｍＡだけでなくｋＶｐをも含むので、開示された実施形態は、最適なｋＶｐとｍＡとを得るために使用され得る。ステップ４１０は、Ｘ線照射にかかる条件としてＸ線管電流ｍＡを使用するが、これに限らず、Ｘ線照射にかかる条件としてＸ線管電圧ｋＶｐを使用してもよい。

図６Ａは、６．０の検出能および１０ＨＵのＳＤを有するファントムを示し、一方、図６Ｂは、５．６の検出能および１２．５ＨＵのＳＤを有するファントムを示す。図６Ｃは、５．２の検出能および１５ＨＵのＳＤを有するファントムを示す。したがって、図６Ａ〜図６Ｃは、ノイズの標準偏差が大きくなると検出能指標が小さくなることを示す。

図１のシステム制御器１１０の例示の実施態様である例示の処理システムが図７に示されている。システム制御器１１０は、ハードウェアデバイス、たとえばＣＰＵに図４のフローチャートに示された機能を実施させる１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行するように特定的に構成されているＣＰＵとすることができる。特に、この例示の制御器は、中央演算装置（ＣＰＵ）および／または少なくとも１つの特定用途向けプロセッサＡＳＰ（図示せず）などの、１つまたは複数のマイクロプロセッサまたはこれと同等のものを使用して実装され得る。マイクロプロセッサは、本開示のプロセスとシステムとを実施および／または制御するようにマイクロプロセッサを制御するように構成された、ならびに本明細書に記載されたアルゴリズムを実行するように構成された、メモリ回路（たとえばＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、フラッシュメモリ、静的メモリ、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、およびこれらと同等のもの）などのコンピュータ可読記憶媒体を利用する、回路または回路構成である。他の記憶媒体は、ハードディスクドライブまたは光学ディスクドライブを制御できるディスク制御器などの制御器を介して制御され得る。

マイクロプロセッサまたはその態様は、代替の実施態様においては、本開示の態様を補強するかまたは完全に実装するための論理デバイスを含み得るかまたは排他的に含み得る。そのような論理デバイスは、限定するものではないが、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ジェネリック−アレイオブロジック（generic-array of logic）（ＧＡＬ）、およびこれらと同等のものを含む。マイクロプロセッサは、別個のデバイスまたは単一の処理機構とすることができる。さらに、本開示は、改善された計算効率を達成するために、マルチコアＣＰＵおよびグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）の並列処理能力から利益を得ることができる。メモリ内に含まれる命令のシーケンスを実行するために、マルチプロセッシング構成における１つまたは複数のプロセッサも採用され得る。別法として、ハードワイヤード回路構成を、ソフトウェア命令の代わりに、または、ソフトウェア命令と組み合わせて使用してもよい。このように、本明細書で検討される例示の実施態様は、ハードウェア回路構成およびソフトウェアのいかなる特定の組合わせにも限定されない。

別の態様では、本開示による処理の結果は、ディスプレイ制御器を介してモニタに表示され得る。改善された計算効率のために、ディスプレイ制御器は、複数のグラフィック処理コアにより提供され得る少なくとも１つのグラフィック処理ユニットを好ましくは含む。加えて、周辺機器としてＩ／Ｏ（入力／出力）インターフェースに接続され得るマイク、スピーカ、カメラ、マウス、キーボード、タッチディスプレイ、パッドインターフェース等から信号および／またはデータを入力するために、Ｉ／Ｏインターフェースが設けられる。たとえば、本開示の様々なプロセスのパラメータまたはアルゴリズムを制御するためのキーボードまたはポインティングデバイスは、追加の機能性および構成オプションを提供するか、またはディスプレイ特性を制御するために、Ｉ／Ｏインターフェースに接続され得る。さらに、モニタは、コマンド／命令インターフェースを提供するための、タッチセンサ方式インターフェースを設けられ得る。

上記された構成要素は、制御可能なパラメータを含むデータの送信または受信のために、ネットワークインターフェースを介して、インターネットまたはローカルイントラネットなどのネットワークに結合され得る。中央バスは、上記の複数のハードウェア構成要素を１つに接続するために設けられ、それらの間のデジタル通信のための少なくとも１つのパスを提供する。

図１のシステム制御器１１０は、図７に示された例示の実施態様による１つまたは複数の処理システムを利用して実装され得る。特に、図１に示されたデバイスのうちの１つまたは複数と同時に用いられる１つまたは複数の回路またはコンピュータハードウェアユニットは、システム制御器１１０の機能を（まとめてまたは個別に）提供し得る。本明細書に記載される機能的な処理は、記載された処理を実施するための回路を含む、特化された回路構成または１つもしくは複数の特化された回路としても実装され得る。そのような回路は、コンピュータ処理システムの一部、または他のシステムに相互接続される個別のデバイスとすることができる。本開示による処理回路構成はまた、コンピュータコード要素によって本明細書に記載された機能的な処理を実行するようにプログラムまたは構成され得る。

さらに、処理システムは、１つの実施態様では、ネットワークまたは他のデータ通信接続によって互いに接続され得る。処理システムのうちの１つまたは複数は、ガントリ、Ｘ線源、および／または患者ベッドの移動を作動させ制御するために、対応するアクチュエータに接続され得る。

好適なソフトウェアが、メモリおよび記憶デバイスを含む処理システムのコンピュータ可読媒体に、有形に記憶され得る。コンピュータ可読媒体の他の例は、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、または任意の他の磁気媒体、コンパクトディスク（たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ）、またはコンピュータが読み取ることができる任意の他の媒体である。ソフトウェアは、限定するものではないが、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール、アプリケーションソフトウェア、および／またはグラフィカルユーザインターフェースを含み得る。

上記された媒体上のコンピュータコード要素は、限定するものではないが、スクリプト、解釈可能なプログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス、および完全な実行可能なプログラムを含む、任意の解釈可能なまたは実行可能なコード機構とすることができる。さらに、本開示の態様の処理の複数の部分は、より良い性能、信頼性、および／またはコストを目的として、分散され得る。

処理システムのデータ入力部分は、たとえばそれぞれの有線接続により、検出器または検出器のアレイから入力信号を受け入れる。複数のＡＳＩＣまたは他のデータ処理構成要素が、データ入力部分を形成するものとして、またはデータ入力部分に入力を提供するものとして、設けられ得る。ＡＳＩＣは、それぞれ、個別の検出器アレイまたはそれらのセグメント（個別部分）から信号を受信することができる。検出器からの出力信号がアナログ信号であるとき、データの記録および処理に使用するために、アナログ−デジタル変換器とともにフィルタ回路が設けられ得る。フィルタリングは、アナログ信号のための個別のフィルタ回路を用いずに、デジタルフィルタリングによっても提供され得る。別法として、検出器がデジタル信号を出力するとき、デジタルフィルタリングおよび／またはデータ処理は、検出器の出力から直接的に実施され得る。

また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、以下の実施形態として実施してもよい。
１つの実施形態では、（１）Ｘ線を放射するためのＸ線源と、（２）対象物のＣＴスキャンの所望の画像品質に関する決定を行う、使用者によって設定された所望の検出能指標を受信し、使用者によって設定された所望の検出能指標を結果的にもたらすことになるＸ線管電流を決定し、Ｘ線源に決定された管電流を使用して対象物のスキャンを行わせるように構成された処理回路構成と、を含むコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置が提供される。

別の実施形態では、（１）対象物のＣＴスキャンの所望の画像品質に関する、使用者によって設定された所望の検出能指標を受信することと、（２）使用者によって設定された所望の検出能指標を結果的にもたらすことになるＸ線管電流を決定することと、（３）Ｘ線源に決定された管電流を使用して対象物のスキャンを行わせることと、を含む、Ｘ線を放射するように構成されたＸ線源を含むＣＴ装置のための、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）方法が提供される。

別の実施形態では、Ｘ線を放射するように構成されたＸ線源を含むＣＴ装置の処理回路構成によって実行されると、処理回路構成に、（１）対象物のＣＴスキャンの所望の画像品質に関する、使用者によって設定された所望の検出能指標を受信することと、（２）使用者によって設定された所望の検出能指標を結果的にもたらすことになるＸ線管電流を決定することと、（３）Ｘ線源に決定された管電流を使用して対象物のスキャンを行わせることと、を含む方法を実行させる実行可能命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。

いくつかの実施態様が説明されたが、これらの実施態様は、例としてのみ提示されており、本開示の範囲を限定することは意図されていない。本明細書に記載された新規なデバイス、システム、および方法は他の様々な形態で具現化され得、さらに、本開示の精神から逸脱することなく、本明細書に記載されたデバイス、システム、および方法の形態における様々な省略、置換、および変更がなされ得る。添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物は、これらを包含することが意図されている。

１００…Ｘ線撮影ガントリ、１０１…Ｘ線管、１０２…環状フレーム、１０３…Ｘ線検出器、１０４…データ収集回路（ＤＡＳ）、１０５…非接触データ送信機、１０６…前処理装置、１０７…回転ユニット、１０８…スリップリング、１０９…高電圧発生器、１１０…システム制御器、１１１…データ／制御バス、１１２…メモリ、１１３…電流調整器、１１４…再構成デバイス、１１５…入力デバイス、１１６…ディスプレイ。

Claims (10)

1. Ｘ線を放射するためのＸ線源と、
   対象物のＣＴスキャンの所望の画像品質を決定する、使用者によって設定される所望の検出能指標を受信し、
   前記使用者によって設定された前記所望の検出能指標を結果的にもたらすことになる、Ｘ線照射にかかる条件を決定し、
   前記Ｘ線源に前記決定されたＸ線照射にかかる条件を使用して前記対象物のスキャンを行わせる
   ように構成された処理回路構成と、
   を備える、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記処理回路構成は、複数のＸ線管電流と複数の対応する検出能指標とを含むルックアップテーブルを使用して、前記Ｘ線照射にかかる条件を決定するようにさらに構成される、請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記処理回路構成は、シミュレーション法を使用して前記設定された検出能指標を得るための前記Ｘ線照射にかかる条件を決定するようにさらに構成される、請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記処理回路構成は、対応する複数の管電流に関して複数の検出能指標を計算することによって前記Ｘ線照射にかかる条件を決定するようにさらに構成される、
   前記計算された各検出能指標は、変調伝達関数および対象物の関数に比例し、ノイズ電力スペクトルに反比例する、請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記処理回路構成は、前記対象物の寸法、投入される管電流、コントラスト値、ならびにスキャン用パラメータおよび再構成パラメータに基づいて、ルックアップテーブルを使用して前記変調伝達関数を計算するようにさらに構成される、請求項４に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記処理回路構成は、再構成された画像を生成するために前記対象物の寸法に基づいてモデルシミュレーションデータを再構成すること、および前記再構成された画像から前記変調伝達関数を決定することによって、前記変調伝達関数を計算するようにさらに構成される、請求項４に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
7. 前記処理回路構成は、前記対象物の画像から直径とコントラスト値とを決定することによって、前記対象物の関数を計算するようにさらに構成される、請求項４に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
8. 前記処理回路構成は、前記対象物の寸法および前記対象物のコントラスト値に基づいて、ルックアップテーブルを使用して前記ノイズ電力スペクトルを計算するようにさらに構成される、請求項４に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
9. 前記検出能指標は、画像のノイズグレインサイズを含む、請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
10. 前記Ｘ線照射にかかる条件は、前記Ｘ線源のＸ線管電流又はＸ線管電圧である、請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。