JP2016527983A - ヘリカルコンピュータ断層撮影における最適ｓｎｒを達成するための調整可能なボウタイフィルタ - Google Patents

Abstract

投射軸に沿ってＸ線ビームを投射するためのＸ線源を有するヘリカルコンピュータ断層撮影システムにおける使用のためのフィルタアセンブリが提供される。フィルタアセンブリは、Ｘ線ビームの少なくとも一部分を減衰するための第１のフィルタエレメントを有し、第１のフィルタエレメントは、Ｘ線を減衰するために、大きな開口を有しているバックグラウンドウェッジとして構成される。そして、Ｘ線ビームの少なくとも一部分を減衰するための第２のフィルタエレメントを有し、第２のフィルタエレメントは、リッジを生成するように構成される。第２のフィルタエレメントは、異なるらせん状ピッチ値に対して適合するように、フィルタアセンブリに関して回転され、または、調整され、もしくは、取り外される。

Description

本発明開示は、コンピュータ断層撮影（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、ＣＴ）に関する。より特定的に、本発明開示は、ＣＴシステムにおけるＸ線ビームの空間的強度分布をコントロールするためのＸ線フィルタに関する。

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムは、典型的には、画像化されるべき対象物、つまり患者、を通じて方向付けされたファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）を形成するようにコリメートされた（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ）Ｘ線源を含んでおり、Ｘ線は、Ｘ線検出器アレイによって受信される。Ｘ線源、ファンビーム、および検出器アレイは、デカルト座標系のｘ−ｙ平面の中に置かれるように向けられている。「画像化平面（”ｉｍａｇｉｎｇ ｐｌａｎｅ”）」と名付けられるものである。Ｘ線源と検出器アレイは、画像化平面の中のガントリー（ｇａｎｔｒｙ）の上で、一緒に回転され得る。画像化される対象物の周囲であり、従って、デカルト座標系のｚ軸まわりの回転である。

ＣＴシステムにおいては、一般的に、ビーム形成器（ｂｅａｍ−ｓｈａｐｅｒ）と呼ばれるデバイスが、患者が受けるＸ線照射量（ｄｏｓｅ）を最小化するために使用される。この目的を達成するための一つの方法は、ボウタイ（ｂｏｗｔｉｅ）形状のポリマー部品、「ウェッジ”ｗｅｄｇｅ”」と呼ばれるもの、をＸ線ビームのパス（ｐａｔｈ）の中に挿入することである。ウェッジは、Ｘ線減衰フィルタとして機能するが、一般的には合成ポリマーである。水に近いＸ線吸収スペクトル特性を有するテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）といったものであり、従って、人間の体に近いものである。減衰フィルタは、画像化される体の厚みの変動を補償するように意図されている。画像化される体の中心、通常は最も厚い部分、を通過するＸ線は、このフィルタによる減衰が最も少ない。一方で、画像化される体の端部、通常は最も薄い部分、を通過するＸ線は、このフィルタによってより多くが減衰される。この選択的な減衰の結果、検出器に衝突するＸ線は、同様な強度を有している。減衰フィルタにより、従って、Ｘ線強度の範囲を低減する、より感度の高いＸ線検出器を使用することができる。

今日の放射線医学の問題は、画像品質および患者の動きに関するロバストネス（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）を妥協することなく、ＣＴスキャンの最中の放射線照射量をどのように削減するかである。

本発明開示の態様に従って、フィルタアセンブリが提供される。フィルタアセンブリは、Ｘ線ビームの少なくとも一部分を減衰するための第１のフィルタエレメントを有し、第１のフィルタエレメントは、Ｘ線を減衰するために、大きな開口を有しているバックグラウンドウェッジとして構成される。そして、Ｘ線ビームの少なくとも一部分を減衰するための第２のフィルタエレメントを有し、第２のフィルタエレメントは、リッジを生成するように構成される。

本発明開示の一つの態様に従って、第２のフィルタエレメントは回転される。第２のフィルタエレメントの回転により、異なるらせん状ピッチ値に対して適合することができる。

本発明開示のさらなる態様に従って、第１のフィルタアセンブリは、静止したまま留まる。もしくは、軸上のスキャニングに適応するためにビーム完全に取り外される。

本発明開示の別の態様に従って、第１のフィルタエレメントおよび第２のフィルタエレメントは、Ｘ線源と、対象物を再構成するためにＸ線ビームが投射される検出器との間に配置される。再構成は、一つまたはそれ以上の再構成アルゴリズムを用いて行われる。

本発明開示のさらに別の態様に従って、第１のフィルタエレメントおよび第２のフィルタエレメントが組み合わされ、実質的にボウタイ形状のフィルタを形成する。

本発明開示のさらなる態様に従って、第１のフィルタエレメントおよび第２のフィルタエレメントは、対象物の上に投射されるＸ線ビームの平均重み付けの分割を結果として生じる。

本発明開示の態様に従って、フィルタアセンブリが提供される。フィルタアセンブリは、第１の形状を有する第１のフィルタレイヤと、第１の形状とは異なる第２の形状を有する第２のフィルタレイヤとを含んでいる。第２のフィルタレイヤは、複数の異なるらせん状ピッチ値に適応するために、回転するように適合され、かつ、形成されている。

本発明開示のさらなる態様に従って、ヘリカルコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムを使用する場合に放射線露出を低減するための方法が提供される。本方法は、第１のフィルタエレメントおよび第２のフィルタエレメントを、患者とＸ線ビームを放射するＸ線源との間に配置するステップと；第１のフィルタエレメントを介してＸ線ビームの一部分を減衰するステップであり、第１のフィルタエレメントはＸ線ビームを減衰するために大きな開口を有しているバックグラウンドウェッジである、ステップと；第２のフィルタエレメントを介してＸ線ビームの一部分を減衰するステップであり、第２のフィルタエレメントはリッジを生成するように構成されているステップと、を含む。

本発明開示の適用性のさらなる範囲が、ここ以降に提供される詳細な説明から明らかになるだろう。しかしながら、詳細な説明および所定の実施例は、本発明開示の望ましい具体化を示しているものであるが、単に説明する方法として提供されることが理解されるべきである。この詳細な説明から、当業者に対しては、本発明開示の精神および範囲内において種々の変更および変形が明らかになるからである。

以降の図面を参照すれば、本発明開示の態様についてより良く理解され得る。図面におけるコンポーネントは、必ずしも拡大縮小されることを要せず、代わりに、発明開示の主旨を明確に説明するように強調される。さらに、図面において、類似の参照番号は、いくつかのビューを通じて、対応するパーツを示すものである。
図１は、本発明開示に従って、焦点と検出器との間に配置されたビーム形成器を示している。 図２は、本発明開示に従って、円柱状検出器とらせん状システム軌道を使用する取得配置を示している。 図３Ａは、らせん状ＣＴスキャンに対するフィルタされたサンプルに係る平均正規化重み付け（ａｖｅｒａｇｅ ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｗｅｉｇｈｔ）を示している。 図３Ｂは、ボウタイフィルタ（ｂｏｗ−ｔｉｅ ｆｉｌｔｅｒ）マッチングに係る対応する最適化された厚み調整を示している。 図４Ａは、本発明開示に従って、らせん状取得と再構成に対する平均重み付けに対する２つの部分への分割を示している。 図４Ｂは、本発明開示に従って、らせん状取得と再構成に対する平均重み付けに対する２つの部分への分割を示している。 図５Ａは、本発明開示に従って、２つのレイヤ上で必要とされるボウタイフィルタの厚みを示している。 図５Ｂは、本発明開示に従って、２つのレイヤ上で必要とされるボウタイフィルタの厚みを示している。

図面は、説明目的のためだけに本発明開示の望ましい実施例を示すものである。当業者であれば、以降の説明から、ここにおいて説明される本発明開示の主旨から逸脱することなく、ここにおいて説明される構成および方法に係る代替的な実施例を、直ちに認識するであろう。

本発明開示は、所定の実施例に関して説明されるが、本発明開示の精神から逸脱することなく、種々の変更、再配置、および代替がなされ得ることが、当業者にとっては直ちに明らかであろう。本発明開示の範囲は、ここにおいて添付される特許請求の範囲によって定められるものである。

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）は、異なる角度で撮影された投射画像から２次元の断面画像を生成する学術である。ＣＴは、そうした目的を達成するために、再構成（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）と呼ばれる数学的手法を使用する。従って、ＣＴは数学的なプロセスである。ＣＴ画像は、３次元の構造体をばらばらに分解し、数学的に一緒に元に戻して、ディスプレイスクリーン上に２次元画像を表示することの結果である。ＣＴシステムの目標は、２次元断面画像として、体の内部構造を正確に再生することである。対象物の多くの投射を収集すること、および、Ｘ線ビームのフィルタは、ＣＴ画像の形成において重要な要素である。らせん状（ｓｐｉｒａｌ／ｈｅｌｉｃａｌ）ＣＴの開発により、患者がテーブルに上に居てガントリーの開口を通過する間に、連続的なスキャンをすることができる。ガントリーは、コリメータを有するＸ線管、フィルタ、検出器、データ取得システム、および回転式コンポーネントを含む、回転式フレームである。

本発明開示は、Ｘ線デバイスに関する。特に、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナの形式におけるもので、少なくとも一つの放射源とビームフィルタを含んでいる。ビームフィルタは、放射源のスペクトルに対する最小限の変更で又は変更なしに、関連する検出領域において数多くの強度プロフィール（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｐｒｏｆｉｌｅ）を確立し得る。上記の目標を達成するために、ここにおいては、２つの別個で異なるフィルタエレメントを使用することが提案される。図１−図５Ｂに関して以下に説明されるように、ボウタイウェッジ（ｂｏｗ−ｔｉｅ ｗｅｄｇｅ）を形成するためである。

これから、本発明開示の実施例について詳細に参照される。本発明開示の所定の実施例が説明されるが、本発明開示の実施例は、それらの説明された実施例に限定されることを意図するものでないことが理解されよう。反対に、本発明開示の実施例に対する参照は、代替、変更、および均等物を含むように意図されている。添付の特許請求の範囲によって定められるような本発明開示の実施例の精神および範囲内に含まれ得るようにである。

図１を参照すると、本発明開示に従って、焦点又はＸ線源１１０と検出器１２０との間に配置されたビーム形成器１０５を有するビーム形成器構成１００が示されている。

本発明開示の典型的な実施例により、再構成の最中に使用される重み付けが測定されたデータの推計的有意性と合うように、入ってくるＸ線ビームの強度の調整ができ、照射量の使用が改善される。このことは、ビーム形成器１０５を介して達成されるもので、図１に示されている。

Ｘ線ビームがＸ線源１１０から検出器１２０へ進むパスは、光線（ｒａｙ）として参照される。Ｘ線ビームがスキャンされている対象物１２４を通過した後で、検出器１２０はビーム強度をサンプルする。検出器１２０は、それぞれの光線を読み取り、結果としてのビーム減衰を測定する。それぞれの光線の減衰測定は、レイサム（ｒａｙ ｓｕｍ）と名付けられる。レイサムの完全なセットは、投射ビューとして参照される。ＣＴ画像を生成するためには、多くのビューを使用する。それぞれのレイサムの減衰特性は、それぞれの光線の位置が原因であり、それぞれの光線の位置に関して相関付けられる。減衰測定のプロセスが完了する際に、検出器１２０は、投射または生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）を収集している。より多くの光子が収集されると、画像の再構成は、より正確である、つまり、ノイズがより少ない。画像の再構成に関する詳細が、以下に説明される。

医療用ＣＴスキャナにおいて使用されるビーム形成器１０５（つまり、ボウタイフィルタ）は、ファン（ｆａｎ）角度の関数としてＸ線ビームの強度を調整する。ビーム形成器１０５は、患者の体を通過するＸ線の異なるパスの長さを補償するものである。

ビーム形成器１０５、ボウタイ構成を有するもの、の目的は、スキャン視野（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ、ｆｏｖ）の周辺よりもシステムの治療中心（ｉｓｏ−ｃｅｎｔｅｒ）に向かってより多くの光子が発射されるように、Ｘ線ビームを形成することである。これにより、照射量をより良く使用することができる。治療中心近くの光線は、典型的に、周辺の光線よりも多く減衰されるからである。回転軸に沿ったビーム形状は、典型的に、概ね均質な照度の検出器列（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｒｏｗ）を達成するようにデザインされている。

再構成の最中に、異なる検出器列および段からのＸ線は、それらが本質的に冗長な情報を含んでいるので、平均化されることに留意する。事実、信号雑音比（ＳＮＲ）が最適化される方法においては、平均化は実行されない。重み付けが、ＳＮＲ、モーションアーチファクト、およびコーンビームアーチファクトのバランスをとるために調整される。このことは、例えば、開口重み付けウェッジ再構成（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｗｅｄｇｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）と呼ばれるものを使用して達成される。そこでは、より大きな開口を伴う投射データが、小さな開口を伴う投射データよりも少なく重み付けされる。もちろん、当業者であれば、生データを再構成するための複数の異なる再構成アルゴリズムを思索することができる。

図２は、本発明開示に従って、円柱状検出器２１０とらせん状システム軌道２２０を使用する取得配置２００を示している。

ヘリカルＣＴ（ｈｅｒｉｃａｌ ＣＴ）は、カバーレージを増やす目的でらせん状パターンでの移動を含むＣＴ技術である。ＣＴビームのタイプは、パラレル（ｐａｒａｌｌｅｌ）ビーム、ファン（ｆａｎ）ビーム、およびコア（ｃｏｒｅ）ビームを含んでいる。コアビームにおいて、Ｘ線ビームは円錐状である。ヘリカルコーンビームは、Ｘ線源が対象物１２５（図１を参照）に関してらせん状の軌道を描くタイプのＣＴである。その間に、２次元アレイの検出器が、Ｘ線源から放出されている光線のコーンの部分において透過された放射を測定する。コーンビームＣＴスキャンの最中に、スキャナは、何百、そうでなければ何千の別個の画像を取得しながら、患者の頭部または患者の胴部の周りを回転する。スキャニングソフトウェアは、データを収集し、かつ、それを再構成して、解剖学的データの３次元ボクセル（ｖｏｘｅｌ）から成るデジタルボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）を生成している。ディスプレイスクリーン上で操作および可視化され得るものである。

ヘリカルＣＴスキャンによって、一旦データが取得されると、データは、例えば、断層撮影の再構成の形式を使用して処理される。一連の断面画像を生成するものである。スキャナによって取得された生データは、スキャンされている対象物１２５（図１を参照）の複数の「投射（”ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ”）」を含んでいる。これらの投射は、対象物１２５の構造について効果的にラドン変換（Ｒａｄｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）される。再構成は、本質的に、逆ラドン変換を解くことを含む。当業者であれば、収集されたデータを本発明開示の典型的な実施例において再構成するための複数の異なるアルゴリズムを思索することができる。

図３Ａは、ピッチファクタが１である、らせん状スキャンの実施例に対する平均正規化重み付けを示している。これらの重み付けは、視野（ｆｏｖ）全体をカバーしている一つのスライス（ｓｌｉｃｅ）を再構成することによって獲得される。

図３Ａは、ピッチファクタが１である、らせん状スキャンの実施例に対する平均正規化重み付けを示している。これらの重み付けは、視野（ｆｏｖ）全体をカバーしている一つのスライスを再構成することによって獲得される。データと重み付けとの間の一対一対応を保証するために、逆投影（ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）の最中に、最近隣内挿法（ｎｅａｒｅｓｔ ｎｅｉｇｈｂｏｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）が使用されてよい。平均正規化重み付けのマップは、非正規化開口重み付け機能（ｎｏｎ−ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と同一の基本的な特徴を示す。つまり、中央部分において重み付けが最大であり、重み付けは、検出器１２０（図１を参照）の上側および下側の端に向かって連続的にゼロまで低下する。

図３Ｂにおいて、ｚ軸上の値は、検出器パネルにわたるビーム形成器１０５（図１を参照）の望ましい減衰値である。この形状は、それぞれの検出器列に向かって平均強度が一定に維持されることを保証している。従って、平均すれば、ファン方向においては調整が存在しない。このように、ボウタイフィルタは、再構成された画像における平均ノイズレベルを低減するだけではなく、ｆｏｖにわたるより均質なノイズ分布をも達成する。現在使用されるシステムにおけるこの均質でないノイズ分布は、また、「回転ノイズ（”ｒｏｔａｔｉｎｇ ｎｏｉｓｅ”）」としても参照され、ノイズ低減アルゴリズムに伴ういくつかの問題を課している。

従って、まとめると、図１−図３Ｂを参照すれば、提案されるビーム形成器１０５は、以下の方法を用いて獲得される。所与の取得および再構成アルゴリズムに対して、それぞれの検出器ピクセルについて実際に使用される重み付けが保管されて、平均化される。平均重み付けに係る結果として生じるマップは、従って、ブランク（ｂｌａｎｋ）スキャン強度の最良分布と等しいものである。しかしながら、図３Ｂにおいて示される、谷の傾きは、らせん状ピッチ（ｐｉｔｃｈ）に依存している。この傾きは、一つの特定のピッチに対して最適化される。それぞれのピッチに対するスロープの最適化は、ボウタイフィルタの使用を制限するものである。

図４Ａ−図５Ｂは、より低い照射量を達成するための代替的な方法を示しており、フィルタの分割が表されている。別の言葉で言えば、２つのオーバーレイまたはオーバーラップレイヤもしくはフィルタが、ボウタイフィルタを構成するために使用される。一つのフィルタは、大きなコーン角度で光線を生成することを担当し、一方で、別のフィルタが、「谷強度（”ｖａｌｌｅｙ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ”）」を生成するために使用されてよい。

図４Ａ−図４Ｂは、本発明開示に従って、らせん状取得と再構成に対する平均重み付けに対する２つの部分４００Ａ、４００Ｂへの分割を示している。

一般的に、ボウタイフィルタの最適な形状は、スキャンモードに依存する。特に、ボウタイフィルタは、取り外し可能である必要がある。軸上のスキャニングに対する再構成は、完全に異なる平均重み付けを結果として生じるからである。さらに、高い重み付けの領域のアンギュレーション（ａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）は、らせん状ピッチに依存している。例えば、ピッチが反転された場合、平均重み付けは鏡対称となる。従って、本発明開示の典型的な実施例に従って、複数の異なるボウタイフィルタが使用されてよく、それらはモジュール式、または、置き換え可能、もしくは、交換可能である。別の言葉で言えば、配置の制限が存在しない。望ましいらせん状ピッチを達成するためにユーザは複数のボウタイフィルタから一つのボウタイフィルタを選択し得るからである。例えば、第１のボウタイフィルタを用いて複数のスキャンが実行された後で、異なる望ましいらせん状ピッチを達成するために、そのフィルタが取り外されて、置き換えられてよい。

本発明開示の典型的な実施例においては、ボウタイフィルタを２つのセクション、または、２つのレイヤ、もしくは、２つの部分へと分割することが提案される。第１のフィルタエレメントまたはセクションは、大きな開口を用いて主にＸ線を減衰させるバックグラウンドウェッジ（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ−ｗｅｄｇｅ）である。別の言葉で言えば、第１のフィルタエレメントは、大きな開口を有している検出器ピクセルに対して小さな投射重み付けを生成するものである。第２のフィルタエレメントまたはセクションは、ウェッジにおいてリッジ（ｒｉｄｇｅ）４１０（図４Ｂを参照）を生成する。別の言葉で言えば、第２のフィルタエレメントは、第１のフィルタより大きな逆投射幅（ｗｉｄｔｈ）を生成し、従って、より小さな開口を結果として生じている。１であるピッチを用いるらせん状取得の場合に対する平均重み付けのこの分割が、図４Ａ−図４Ｂに示されている。この分割の実施は、２つの分離した別個のレイヤを使用してボウタイが構築され得ることであり、レイヤのうち少なくとも一つは取り外し可能、または、置き換え可能、もしくは、交換可能である。第１のレイヤが図４Ａに対応する強度調整を生成することに留意する。さらに、第２のレイヤは、回転され得るように設置されてよい。回転により、ボウタイフィルタは、異なるらせん状ピッチの値に適応され得る。従って、第２のレイヤの回転により、谷の傾きは、一つの特定のらせん状ピッチに対して最適化される必要が無い。

第１のレイヤおよび第２のレイヤは、図５Ａ−図５Ｂに示されている。図５Ａ−図５Ｂは、本発明開示に従って、２つのレイヤ５００Ａ、５００Ｂ上で必要とされるボウタイフィルタの厚みを示している。図５Ａは第１のレイヤ５１０を示しており、一方で、図５Ｂは第２のレイヤ５２０を示している（第２のフィルタエレメントの回転により、図４Ｂで示されるイメージについて逆転した構成におけるものである）。第１のレイヤ５１０は、静的であること（または、軸上のスキャニングに適応するためにビーム形成器１０５から完全に取り外され得ること）が意図されており、一方で、第２のレイヤ５２０は、取得に係る実際のらせん状ピッチに適合するために、回転するように意図されている。第２のレイヤ５２０は、第２のフィルタエレメントによって、図４Ｂで示されたイメージと比較して逆転して示されている。

代替的な実施例において、ボウタイフィルタは、ＭＡＤ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｄｅｖｉｃｅ）フィルタであってよい。ＭＡＤフィルタは、高いビーム強度調整（例えば、９５％以上）を行い、小さな厚み（例えば、１５ｍｍ以下）を有し、ビームハードニング（ｂｅａｍ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）を生じることなく、かつ、放射の散乱も生じない。ＭＡＤフィルタは、開口を通じてビームを伝送することによって、Ｘ線ビームを調整する。伝送されたビームの強度は、開口の面積の関数である。ＭＡＤは、伝送されたビームの強度を調整する種々のサイズの開口を有している。上述のように、ビーム強度の調整は、結果としてあらゆるビームハードニングを生じない。

さらに、開口はプレートにおけるスリットであり、プレートは、高密度な、高Ｚ材料（例えば、タングステン）から成っている。別の言葉で言えば、ＭＡＤ形成器は、数多くのスリットを伴う薄い金属プレートから成り、フィルタに係る伝送はスリットの幅によってコントロールされる。プレートの厚みは、プレートが入射ビームの９９．９％以上を減衰する厚みである。さらに、ビーム強度の調整は、結果として散乱された放射を生じないし、スリットは、Ｘ線の焦点にフォーカスされている。結果として、開口は、０％から９５％の強度調整を提供することができる。

まとめると、ボウタイフィルタは、低強度の光子を患者に到達する前に吸収するのである。Ｘ線ビームは、本質的に多色性であり、これは、Ｘ線ビームがいくつかの異なるエネルギの光子を含んでいることを意味している。理想的には、Ｘ線ビームは、単色であるか、または、同一の強度を有する光子から成るべきである。Ｘ線をフィルタすることは、結果として、より均一なビームを生じる。ビームがより均一であるほど、スキャンされる解剖学的領域について減衰値またはＣＴ数がより正確になる。結果として、本発明開示の典型的な実施例は、ヘリカルＣＴスキャンにおける使用のためのフィルタアセンブリを提案し、２つの分離した別個のフィルタエレメントまたはレイヤが提供される。２つのフィルタエレメントまたはセクションは、ユーザが望む複数の異なるらせん状ピッチに適合するためのボウタイフィルタを形成するために組み合せられる。スキャンの最中にボウタイフィルタの第２のレイヤは回転しないで、固定されたままであることに留意する。しかしながら、システムのセットアップの最中に、ボウタイフィルタの第２のレイヤは、異なるらせん状ピッチ角度に適合するように、回転され、または、移動され、もしくは、置き換えられてよい。

まとめると、ＭＡＤボウタイフィルタが、テフロン（登録商標）ベースのボウタイフィルタの代わりに提供されてよい。ＭＡＤフィルタは、医療用ＣＴシステムにおいてビーム強度を調整する。ＭＡＤフィルタは、ＣＴシステムのＸ線ビームにおいて、Ｘ線管と患者との間に置かれている。ＭＡＤフィルタは、異なるサイズの開口を有している。ＭＡＤを通じて伝送されるＸ線ビームの強度が、開口の面積に応じて変化するようにである。一つの典型的な実施例においては、最も大きな開口がＸ線ビームの中心軸上に置かれるように、開口が配置されてよい。従って、中心軸において最大の割合の伝送を可能にしている。開口のサイズは、ビームの中心軸からの開口の距離が増加するにつれて減少する。Ｘ線ビームの伝送は、中心軸からの距離の関数として減少する。

最後に、本特許申請において、用語「含む（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ“」は、他のエレメントまたはステップを排除するものではなく、「一つの（”ａ“または”ａｎ“）」は、複数を排除するものではないこと、そして、単一のプロセッサまたは他のユニットは、いくつかの手段に係る機能を満たし得ること、が指摘される。本発明開示は、新規で独特な特徴それぞれ、および、独特な特徴の組み合せそれぞれにおいて存在する。さらに、請求項における参照番号は、それらの範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

上述の実施例は、本発明開示に係る種々の態様、および、本発明開示に係る方法の実践を説明するものである。実施例は、本発明開示の多くの異なる実施例について余すところのない説明を提供することを意図するものではない。従って、上述の本発明開示は、明瞭性と理解の目的のための説明および例示として、いくつかの詳細が説明されてきたが、当業者であれば、本発明開示の精神または範囲から逸脱することなく、多くの変更および変形がなされ得ることを直ちに理解するだろう。

本発明開示のいくつかの実施例が図面において示されてきたが、本発明開示がこれらに限定されることを意図するものではない。本発明開示は、従来技術が許容されるのと同様に広い範囲であり、そして、明細書も同様に読まれることが意図されているからである。従って、上記の記述は、限定するものとして理解されるべきものではなく、特定の具体化の単なる実施例として理解されるべきである。当業者であれば、添付される特許請求の範囲および精神の中における他の変更を想起するであろう。

ＣＴシステムにおいては、一般的に、ビーム形成器（ｂｅａｍ−ｓｈａｐｅｒ）と呼ばれるデバイスが、患者が受けるＸ線照射量（ｄｏｓｅ）を最小化するために使用される。この目的を達成するための一つの方法は、ボウタイ（ｂｏｗｔｉｅ）形状のポリマー部品、「ウェッジ”ｗｅｄｇｅ”」と呼ばれるもの、をＸ線ビームのパス（ｐａｔｈ）の中に挿入することである。ウェッジは、Ｘ線減衰フィルタとして機能するが、一般的には合成ポリマーである。水に近いＸ線吸収スペクトル特性を有するテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）といったものであり、従って、人間の体に近いものである。減衰フィルタは、画像化される体の厚みの変動を補償するように意図されている。画像化される体の中心、通常は最も厚い部分、を通過するＸ線は、このフィルタによる減衰が最も少ない。一方で、画像化される体の端部、通常は最も薄い部分、を通過するＸ線は、このフィルタによってより多くが減衰される。この選択的な減衰の結果、検出器に衝突するＸ線は、同様な強度を有している。減衰フィルタにより、従って、Ｘ線強度の範囲を低減する、より感度の高いＸ線検出器を使用することができる。欧州特許出願公開第１４９８９０８号は、Ｘ線通過強度に係る所与の分布を獲得するために形状が調整され得るＸ線フィルタ装置について記述している。国際公開第２０１２／０４２４８４号は、対象物をスキャニングしている最中に、その形状に基づいて動的に調整され得る２つの別個の移動可能な領域を含んでいる、動的フィルタについて記述している。

Claims (20)

1. 投射軸に沿ってＸ線ビームを投射するためのＸ線源を有するヘリカルコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムにおける使用のためのフィルタアセンブリであって、
   前記Ｘ線ビームの少なくとも一部分を減衰するための第１のフィルタエレメントであり、前記第１のフィルタエレメントは、Ｘ線を減衰するために、大きな開口を有しているバックグラウンドウェッジとして構成される、第１のフィルタエレメントと、
   前記Ｘ線ビームの少なくとも一部分を減衰するための第２のフィルタエレメントであり、前記第２のフィルタエレメントは、リッジを生成するように構成される、第２のフィルタエレメントと、
   を含む、フィルタアセンブリ。
2. 前記第２のフィルタエレメントは、前記フィルタアセンブリに関して回転され、または、調整され、もしくは、取り外される、
   請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
3. 前記第２のフィルタエレメントの回転により、異なるらせん状ピッチ値に対して適合することができる、
   請求項１または２に記載のフィルタアセンブリ。
4. 第１のフィルタアセンブリは、静止したまま留まる、
   請求項２または３に記載のフィルタアセンブリ。
5. 前記第１のフィルタエレメントおよび前記第２のフィルタエレメントは、前記Ｘ線源と、対象物を再構成するために前記Ｘ線ビームが投射される検出器との間に配置される、
   請求項２乃至４いずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
6. 再構成は、一つまたはそれ以上の再構成アルゴリズムを用いて行われる、
   請求項５に記載のフィルタアセンブリ。
7. 前記第１のフィルタエレメントおよび前記第２のフィルタエレメントが組み合わされ、実質的にボウタイ形状のフィルタを形成する、
   請求項１乃至４いずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
8. 前記第１のフィルタエレメントおよび前記第２のフィルタエレメントは、対象物の上に投射される前記Ｘ線ビームの平均重み付けの分割を結果として生じる、
   請求項１乃至４いずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
9. ヘリカルコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムにおける使用のためのフィルタアセンブリであって、
   第１の形状を有する第１のフィルタレイヤと、
   前記第１の形状とは異なる第２の形状を有する第２のフィルタレイヤと、
   を含み、
   前記第２のフィルタレイヤは、異なるらせん状ピッチ値に適応するように、前記フィルタアセンブリに関して回転し、または、調整され、もしくは、取り外されるように、適合され、かつ、形成されている、
   フィルタアセンブリ。
10. 前記第１の形状は、ウェッジ形状であり、かつ、
    前記第２の形状は、実質的にリッジ形状である、
    請求項９に記載のフィルタアセンブリ。
11. 前記第１のフィルタレイヤは、静止したまま留まる、
    請求項９または１０に記載のフィルタアセンブリ。
12. 前記第１のフィルタレイヤおよび前記第２のフィルタレイヤは、Ｘ線源からのＸ線ビームが投射される対象物を再構成するために使用される、
    請求項９乃至１１いずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
13. 再構成は、一つまたはそれ以上の再構成アルゴリズムを用いて行われる、
    請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
14. 前記第１のフィルタレイヤおよび前記第２のフィルタレイヤが組み合わされ、実質的にボウタイ形状のフィルタを形成する、
    請求項９乃至１１いずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
15. 前記第１のフィルタレイヤおよび前記第２のフィルタレイヤは、Ｘ線源から対象物の上に投射される前記Ｘ線ビームの平均重み付けの分割を結果として生じる、
    請求項９乃至１１いずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
16. ヘリカルコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムを使用する場合に放射線露出を低減するための方法であって、
    第１のフィルタエレメントおよび第２のフィルタエレメントを、患者と、Ｘ線ビームを放射するＸ線源との間に配置するステップと、
    前記第１のフィルタエレメントを介して前記Ｘ線ビームの一部分を減衰するステップであり、前記第１のフィルタエレメントは、Ｘ線ビームを減衰するために、大きな開口を有しているバックグラウンドウェッジである、ステップと、
    前記第２のフィルタエレメントを介して前記Ｘ線ビームの一部分を減衰するステップであり、前記第２のフィルタエレメントは、リッジを生成するように構成されている、ステップと、
    を含む、方法。
17. 前記第１のフィルタエレメントは、静止したまま留まり、
    前記第２のフィルタエレメントは、フィルタアセンブリに関して回転され、または、調整され、もしくは、取り外される、
    請求項１６に記載の方法。
18. 前記第２のフィルタエレメントの回転により、異なるらせん状ピッチ値に対して適合することができる、
    請求項１６または１７に記載の方法。
19. 前記第１のフィルタエレメントおよび前記第２のフィルタエレメントは、前記Ｘ線源から前記Ｘ線ビームが投射される対象物を再構成するために使用され、
    前記再構成は、一つまたはそれ以上の再構成アルゴリズムを用いて行われる、
    請求項１６乃至１８いずれか一項に記載の方法。
20. 前記第１のフィルタエレメントおよび前記第２のフィルタエレメントは、前記Ｘ線源から対象物の上に投射される前記Ｘ線ビームの平均重み付けの分割を結果として生じる、
    請求項１６乃至１８いずれか一項に記載の方法。

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