JP2017510364A - X線ボリューム撮像装置一体型患者台 - Google Patents
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Abstract
患者の医用撮像のための、台に少なくとも1つのX線源を一体化する方法および装置。本装置は、患者を載せ得る台と、線方向に沿った複数のX線源位置において、X線を生成するように構成された少なくとも1つのX線源であって、前記少なくとも1つのX線源は、X線の少なくとも一部が、台の上に載せられた患者の一部分を通過するのに加えて、台の一部分を通過するように、X線を生成するように配置される、少なくとも1つのX線源と、複数の検出素子を含み、また台の上に載せられた患者の一部分を通過した、X線の少なくとも一部を検出するように配置された少なくとも1つの検出器アレイであって、前記少なくとも1つの検出器アレイは、2次元構成に配置された検出素子を含む、少なくとも1つの検出器アレイと、を含む。少なくとも1つの検出器を使用して検出したX線データから画像を再構成するために、逐次再構成法を使用し得る。
Description
本発明は、X線ボリューム撮像装置一体型患者台に関する。
X線撮像技術は、医用撮像から、通常は人の目にとっては不透明な手荷物、貨物または他の容器内にある未認可の物品もしくは物質の検出に至るまで、幅広い用途で用いられてきた。X線撮像は、典型的には、高エネルギーの放射線(即ち、X線)を撮像する物体に通過させることを含む。線源を出て物体を通過するX線は、物体の内部構造と相互作用し、その物質の様々な特性(例えば、透過特性、散乱特性、および回折特性など)に応じて変化する。物体から出射するX線放射の変化(例えば、減衰)を測定することにより、放射線が通過した物質に関する情報を得て、その物体の画像を形成することができる。
撮像する物体を貫通してくるX線放射を測定するため、典型的には、物体に対して放射線源とは反対側に、X線放射に応答する検出器のアレイを配置する。このアレイ内の検出器によって測定される放射の強度は、X線源からX線検出器までの光線に沿った物質の密度を表している。物体を通る概ね平行な平面を通過するこのような光線を複数測定し、投影画像にまとめることができる。このような各測定値は、投影画像内のデータ点、または「ピクセル」を表す。
投影画像化は、物性または他の特性を有する物体を見つけるのに非常に好適であり、それらの物体は、撮像する物体の配向に関わらず、認識可能な輪郭を有する一群のピクセルを生成する。しかしながら、投影画像は、一部の物体を高い信頼性で検出するかまたは特徴付けるのには、あまり好適とは言えない。放射線が物体の薄い部分のみを通過した場合、または複数の物体を通過した場合には、投影画像内には、画像内の他のピクセルと大きく異なる特徴的なピクセル群が存在しない場合もある。得られた投影画像によって物体を十分に特徴付けることができないか、または、得られた投影画像内に物体が検出されない場合すらある。
複数の異なった方向から物体を通過させたX線の減衰を測定することにより、比較的薄い物体についてより正確な検出ができるようになる。例えば、コンピュータ断層(CT)スキャナの場合、回転式のガントリにX線源および検出器を取り付けることにより、このような測定結果を得ることができる。ガントリを物体の周りで回転させながら、多数の異なる方向から、物体を通過する放射線を測定する。
複数の投影画像を使用して、物体の3次元画像、即ちボリューム画像を構築することもできる。ボリューム画像は、「ボクセル」(2次元画像におけるピクセルと類似したもの)と呼ばれる3次元のサブブロックに編成され、ここで、各ボクセルは、3次元空間のある位置におけるその物体の密度(または他の物性)値に対応している。比較的薄い物体であっても、このようなボリューム画像内で認識可能な一群のボクセルを形成し得る。
物体を通り抜ける様々な角度からの複数の放射線測定結果を使用して、物体のボリューム画像を計算するプロセスを、本明細書では、ボリューム画像の再構成と呼ぶ。ボリューム画像の再構成の品質は、撮像された物体の幾何学的配置のみならず、測定に使用するX線源および検出器の相対位置など、撮像システムの幾何学的配置にも左右される。線源および検出器の相対位置により、各ボクセルに対して、X線による照射を行う角度セットを調節する。
また、CTスキャナは、負傷または他の医療的状態の程度を判定するために患者の一部分を撮影する医療用途においても有用性が見出されている。例えば、自動車事故、爆発、または何らかの他の外傷性の出来事によって埋め込まれた異物を取り除くための手術を行う前に、CTスキャナを用いて患者を撮影する場合がある。手術を行う予定の患者の一部分のボリューム画像を再構成することにより、1つまたは複数の異物についての情報が外科医にもたらされ、外科的処置の方針が立てやすくなる。
発明者らは、患者に対して迅速にCTスキャンを行うことにより医療行為が容易となる状況において、一部の従来型X線スキャナでは、適用性が制限されていることを認識し、理解していた。例えば、一部の軍事用途では、戦場において負傷した兵士にCTスキャンを行い、そのような患者に手術を行う前に速やかに負傷を調べることが有利となり得る。しかしながら、一部の従来型CTスキャナは、大型の機械であり、乗り物(例えば、ヘリコプター)で戦場、または他の同様の環境に運搬したり、容易に輸送したりすることができない。加えて、典型的には、回転式のガントリに配置されるX線源および検出器、あるいはX線源または検出器を含む従来型CTスキャナには、可動部品が含まれており、このような可動部品は、温度変化および他の物理的障害の程度が様々である苛酷な物理的環境においては、うまく動作しない場合がある。したがって、一部の実施形態は、台(例えば、施術台、手術台、ストレッチャ、担架、ガーニなど)と一体化された運搬可能なX線撮像装置を使用して、患者のX線画像を迅速に得るための方法および装置に関する。
以下により詳細に記載される例示的な実施形態は、(例えば、戦場での)軍事用途のための実施形態の配備に関するものであるが、本発明の実施形態は、いずれかの特定の用途に基づいて限定されるものではないことが理解されるべきである。例えば、一部の実施形態を、(例えば、捜索救助用の救急車における)救急用途、従来の医療施設環境(例えば、病院の手術室)において使用してもよいし、または実施形態を、任意の他の好適な用途、もしくは任意の他の好適な環境で使用してもよい。
一態様においては、一部の実施形態は、患者を載せ得る台と、線方向に沿った複数のX線源位置において、X線を生成するように構成された少なくとも1つのX線源であって、前記少なくとも1つのX線源は、X線の少なくとも一部が、台の上に載せられた患者の一部分を通過するのに加えて、台の一部分を通過するように、X線を生成するように配置される、少なくとも1つのX線源と、複数の検出素子を含み、また台の上に載せられた患者の一部分を通過した、X線の少なくとも一部を検出するように配置された少なくとも1つの検出器アレイと、を含む、装置に関する。
他の態様においては、一部の実施形態は、患者を載せ得る台と、線方向に沿った複数のX線源位置において、X線を生成するように構成された少なくとも1つのX線源であって、前記少なくとも1つのX線源は、X線の少なくとも一部が、台の上に載せられた患者の一部分を通過するのに加えて、台の一部分を通過するように、X線を生成するように配置される、少なくとも1つのX線源と、複数の検出素子を含み、また台の上に載せられた患者の一部分を通過した、X線の少なくとも一部を検出するように配置された少なくとも1つの検出器アレイと、を含む、装置の製造方法に関する。
他の態様においては、一部の実施形態は、ボリューム画像の再構成方法であって、少なくとも1つの検出器アレイからX線データを受け取ることであって、受け取ったX線データは、ボリューム再構成要件を満たさないものである、X線データを受け取ることと、少なくとも1つのコンピュータプロセッサを用い、受け取ったデータに少なくとも部分的に基づき、逐次再構成法を使用して、ボリューム画像を再構成することと、を含む、方法に関する。
他の態様においては、一部の実施形態は、複数の命令で符号化された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記複数の命令は、少なくとも1つのコンピュータプロセッサによって実行された際に、ある方法を実行する、非一時的コンピュータ可読媒体に関する。この方法は、少なくとも1つの検出器アレイからX線データを受け取ることであって、受け取ったX線データは、ボリューム再構成要件を満たさないものである、X線データを受け取ることと、前記少なくとも1つのコンピュータプロセッサを用い、受け取ったデータに少なくとも部分的に基づき、逐次再構成法を使用して、ボリューム画像を再構成することと、を含む。
以下に更に詳細に記載される前述の概念および追加概念のあらゆる組み合わせ(ただし、これらの概念は互いに一貫していない)は、本明細書に開示される発明の主題の一部となることが意図されていることが理解されるべきである。
戦場または前線医療ステーションなどの困難な環境条件では、従来型のCTスキャナを使用して負傷した患者を撮像するのはあまり好適ではない、固有の問題が生じる。例えば、緊急事態にある負傷した兵士に対する、診断的または外科的な指針を立てるために、素早くCTスキャンを得ることは非常に困難である。したがって、本発明の一部の実施形態は、このような困難な環境での使用で実用的な、取得が迅速で、その場で使用され、戦場耐久性のある、運搬可能なX線撮像方法および装置に関する。
本発明の一部の実施形態は、患者を載せ得る台と一体化されたX線装置に関する。この台は、銃撃での負傷による1つまたは2つ以上の銃弾の除去、戦場負傷での1つまたは2つ以上の破片の除去などの外科手技のために患者を載せる手術台であってもよい。一部の従来型のCTスキャナでは、手術台と密接に一体化され得ないという制限があり、各撮像セッションの合間にCTスキャナおよび患者、あるいはCTスキャナまたは患者の実質的な調整を伴わずに、患者の撮像を、外科手技中に繰り返して行うことができない。例えば、従来型のトモシンセシスCアームスキャナでは、典型的には、外科手技を継続するために、撮像セッションの前後に、再度の位置決め、および患者の再度の位置決め、あるいは位置決め、または患者の再度の位置決めが必要である。加えて、従来型のCTスキャナが外科手技中に使用される場合、典型的には、撮像セッション中に、外科医または他の医療専門家が、台上にいる患者へアクセスすることを妨げてしまう。したがって、一部の実施形態は、撮像セッション中、および撮像セッションの直後、あるいは撮像セッション中、または撮像セッションの直後に医師が患者にアクセスすることを妨げない、手術台と一体化されたX線装置に関する。本発明の実施形態の他の利点は、以下の記載から明らかとなる。
図1は、本発明の一部の実施形態に係る撮像装置100を示す。撮像装置100は、患者116を載せ得る台110を含む。一部の実施形態においては、台110は、193.04cm(76インチ)×50.80cm(20インチ)×76.20cm(30インチ)の標準的な寸法の手術台であってもよいし、任意の他の好適な寸法の手術台であってもよい。図3は、ミリメートルで示す例示的な寸法を有する例示的な手術台310の図である。
台110は、任意の好適な材料で作製してよく、鋼、炭素繊維、織物、布地、キャンバス地、および木材などが挙げられるが、これらに限定されない。台110の少なくとも一部分は、台の少なくとも一部分をX線が通過し得るようにする材料で作製してもよい。例えば、一部の実施形態においては、台110の少なくとも一部分は、窓114を形成する炭素繊維材料を含んでいてもよく、少なくとも1つのX線源によって生成されたX線は、この窓114を通過することができる。一部の実施形態においては、台110は、取り外し可能な担架、ガーニ、またはストレッチャとして実装されてもよいし、台110にある前記少なくとも1つの窓114は、キャンバス地、織物、布地、木材、または少なくとも1つの窓をX線が通過し得るようにする任意の他の好適な材料を含んでいてよい。一部の実施形態においては、X線台にある少なくとも1つの窓は、材料で形成されていなくてもよく、少なくとも1つのX線源によって生成されたX線が、いかなる材料も含んでいない、少なくとも1つの窓を通過できるようになっていてもよい。台110にある少なくとも1つの窓は、任意の好適な大きさのものであってよく、例えば、台の表面全体の大きさなどが挙げられるが、これに限定されない。
一部の実施形態においては、台110の少なくとも一部分は、その台の少なくとも一部分が1つまたは2つ以上の方向に並進し得るように、可動であってもよく、これにより、台の上に載せられた患者の様々な部分を、少なくとも1つのX線源によって生成されたX線の経路内に持ってくることができるようになっていてもよい。台110の並進は、任意の好適な方法で行うことができる。例えば、一部の実施形態では、1つまたは2つ以上のレールを含んでいてもよく、これにより台の少なくとも一部分が、台の長さ方向および幅方向、あるいは長さ方向または幅方向に並進可能とされる。他の実施形態においては、台110は、静止していてもよく、患者の撮像に使用する少なくとも1つのX線源が、例えば、台に据え付けられた1つまたは2つ以上のレールに沿って可動であってもよい。
また、撮像装置100は、台110の少なくとも一部分を通過するX線放射118を生成するように構成されたX線源112を含んでいてよい。一部の実施形態においては、X線源112は、線方向に沿った複数のX線源位置においてX線を生成するように構成された、線状のX線源である。一部の実施形態においては、X線源112は、可動部品を必要とすることなく(例えば、回転式のガントリを必要とすることなく)、台110を通過する、一続きの時間多重化される空間位置における、X線放射を生成する、静止したX線源である。本明細書で使用されるとき、静止した線源という用語は、画像の1回の取得中に動くことがない線源のことである。X線エネルギーが様々な空間位置において生成され得るように、このような静止した線源は、電子的に制御されてよい。このような静止したX線源の例としては、Eビームがある。Eビーム撮像システムにおいては、1つまたは2つ以上のEビームを、Eビーム応答性のターゲットの表面上に衝突するように方向付ける。ターゲットは、例えば、タングステン、モリブデン、金、または表面上に衝突した電子線に応じてX線を放出する他の材料から形成されていてよい。例えば、このターゲットは、Eビームのエネルギーを、そのターゲットから本質的に4π方向に放出されるX線光子に変換する材料であってよい。ターゲットから放出されたX線の一部を、各種の放射線吸収材料(鉛など)のうちのいずれかを使用して、選択的に遮蔽することによって、放出されるエネルギーを整形またはコリメートする。例えば、X線をコリメートして、コーンビーム、ファンビーム、ペンシルビーム、または、概ね所望の特性を有する任意の他のX線ビームを形成し得る。続いて、対象物体を貫通させて、物体の1つまたは2つ以上の特性を確かめるために、コリメートしたX線を検査領域内に通し得る。
従来のX線スキャンシステムでは、円形の幾何学的配置にて位置決めされているか、または回転する1つもしくは2つ以上の線源および検出器が用いられるが、Eビーム撮像システムは、任意の、より具体的には、非円形の幾何学的配置を含んでいてもよく、これにより、設計の柔軟性に関する多くの利点が得られ、また、より小型で安価なX線検出システムとすることが容易になる。ある例示的なX線スキャンシステムにおいては、EビームのエネルギーをX線エネルギーに変換するターゲットは、1つまたは2つ以上の線状セグメントとして提供されてよい。
加えて、本発明の様々な実施形態においては、様々な種類の静止した線源を使用することができる。例えば、ある実装においては、X線源112は、それぞれが個別の線源として機能する複数のカーボンナノチューブ素子を含んでいてもよく、ここで、これらの素子は、時間的に連続して、これらの素子のそれぞれに信号を適用することにより作動される。また、複数のカーボンナノチューブ素子を含むX線源は、本明細書に記載する手法に従った線状線源として構成されてもよい。
他の実施形態においては、X線源112は、時間的に連続して作動されるとき、X線放射を放出する、切り替え可能なX線源の分散アレイを含んでいてもよい。分散アレイ内の切り替え可能なX線源は、以下に限定されるわけではないが、電圧および光源などの任意の好適な信号を各線源に適用することにより作動されてもよい。
他の実施形態においては、X線源112は、1つよりも多い数のエネルギー準位でX線放射を放出するマルチエネルギーX線源を含んでいてもよい。例えば、検査システムには、第1のエネルギー準位および第2のエネルギー準位においてX線放射を生成するように適合された、1つまたは2つ以上のX線生成サブシステムが含まれてもよい。代替的には、マルチエネルギーX線源は、2つよりも多い数のエネルギー準位でX線放射を放出してもよい。マルチエネルギー撮像を可能とするために、各X線生成サブシステムは、各X線生成サブシステムが動作するとき、連続的な間隔の間に異なるエネルギー準位の放射線を生成してよい。検出器の出力を、X線生成サブシステムが、例えば、高エネルギーX線、および、低エネルギーX線を生成している時間と関連付けることにより、マルチエネルギー画像解析のための高X線データと低X線データとを集めることができる。このような解析は、当該技術分野において既知である手法、または任意の他の好適な方法を用いて行われてよい。
X線源112は、任意の好適な方法で台110と一体化されてよい。一部の実施形態においては、X線源112は、台110の実質的に下方に取り付けられてよい。このような構成では、X線源で生成されたX線は、台110を上向きに通過し、以下に更に詳しく記載するように、台110の上方に取り付けられた少なくとも1つの検出器アレイ120によって検出される。一部の実施形態においては、X線源は、図1に示すように、全体が台110の下方に取り付けられてもよい。他の実施形態においては、X線源112の少なくとも一部分は、少なくとも部分的に台110の上方に延びていてもよい。例えば、X線源112は、X線を、台110の底面に垂直な方向に(即ち、台の長さ方向および幅寸法、あるいは長さ方向または幅寸法に沿って)生成可能とする部分を含んでいてもよい。一部の実施形態においては、台110の上方に延びるX線源112の一部分は、第1の構成では、X線源全体が台の下方に配置され、第2の構成では、X線源の一部分が台の上方に延びるように、調整可能であってもよい。X線源112の少なくとも一部分が台110の下方に取り付けられる実施形態においては、X線源112によって生成されたX線の少なくとも一部が、台の上に載せられた患者を通過する前に、台の少なくとも一部分を通過する。
上述したように、一部の実施形態においては、台上の患者を動かすことなく、台110の上に載せられた患者の様々な部分を撮像できるように、X線源112は、台110の少なくとも一部分に対して可動であってよい。X線源112が、台110の長さ寸法および幅寸法、あるいは長さ寸法または幅寸法に沿って並進可能となるように、任意の好適な機構が使用されてよく、例えば、1つまたは2つ以上のレール(そのレール上をX線源112および台110、あるいはX線源112または台110の少なくとも一部分が動き得る)などが挙げられるが、これに限定されない。
X線源112は、台110の下方に取り付けられた状態で示されているが、一部の実施形態においては、代替的に、X線源112を台110の上方に取り付けて、台110の上面を下向きに通るX線放射が生成されるように構成してもよいことが理解されるべきである。このような実施形態では、少なくとも1つの検出器アレイは、台を通過する放射線を検出するように、台110の一部分と一体化されていてもよいし、台110の下方に取り付けられていてもよい。
また、撮像装置100は、複数の検出素子を含み、かつX線源112から台110の一部分を通過してきたX線を検出するように配置された検出器アレイ120を含む。検出器アレイ120は、X線を検出するために任意の好適な種類の検出器を含んでいてよく、これらの検出器は、任意の好適な2次元構成で配置されていてよい。一部の実施形態においては、検出器アレイ120は、図1に示すようなフラットパネル型検出器アレイを含む。一部の実施形態においては、検出器アレイ120は、2次元構成に配置された検出器の線状アレイを複数含んでいてもよい。他の実施形態においては、検出器アレイ120は、シンチレータ素子を備えたフォトダイオードのアレイを含む。一部の実施形態においては、検出器アレイ120は、可動構造体に取り付けられた1つまたは2つ以上の検出器アレイを含んでいてもよい。可動構造体に検出器アレイ120を取り付けることにより、検出器アレイを、台の上に載せられた患者の上で並進させて、体の様々な部分を撮像することが可能となり得る。あるいは、可動構造体に検出器アレイ120を取り付けることにより、医療手技の間に邪魔にならないように、検出器アレイを動かすことが可能となり得る。
マルチエネルギーX線源を用いる実施形態においては、検出器アレイ120内の検出器の少なくとも一部は、受け取ったX線放射を、第1のエネルギー、または第2のエネルギーなどの複数のエネルギーのうちの1つを有するものとして分類するように構成され得る。例えば、検出器アレイ120内の検出器の一部または全ては、個々のX線光子の到着エネルギーを十分な分解能で記録して、第1のエネルギーを有する光子と、第2のエネルギーを有する光子とを分けるように適合されていてよい。これらの検出器は、例えば、個々の光子の分類を可能とする、CdZnTe(CZT)などの材料で構築されていることによって、受け取ったX線放射のエネルギーを分類するように構成されていてもよい。このような検出器は、当該技術分野において既知であり、一般的には、光子計数型検出器、またはマルチスペクトル検出器と呼ばれることが多い。
一部の実施形態においては、検出器アレイ120は、図1に示すように台110の上方に取り付けられてもよい。検出器アレイ120は、任意の好適な方法で取り付けられてよく、例えば、陸上で、空で、または海で使用される軍用の乗り物、ヘリコプター、救急車、もしくは航空機などの乗り物に検出器アレイを取り付けることが挙げられるが、これに限定されない。例えば、一部の実施形態においては、検出器アレイ120は、船/海用船舶の物理的サイズの制限、およびCTシステムのフォームファクタ(例えば、従来型のCTシステムは、このような船舶のハッチを通り抜けることができない場合がある)により、従来型のCTシステムを収容することができない、海用船舶などの軍用の乗り物に取り付けられる。
上述したように、一部の実施形態により、一体化型の医療用X線スキャナを運搬可能とすることができ、X線スキャナを、従来型のX線スキャナには不向きな軍事用途および救急用途、あるいは軍事用途または救急用途のために輸送することができる。一部の実施形態では、X線スキャナは、ヘリコプターで輸送可能な重量となる。例えば、一部の実施形態に従って製造した撮像装置は、1万ポンド未満、8千ポンド未満、5千ポンド未満、または2千ポンド未満となり得る。他の実施形態では、X線スキャナは、救急車などの乗り物で輸送可能な大きさのものとなる。このような大きさとするために、一部の実施形態では、従来の大きさの、救急車のガーニまたは台の寸法内に全体が納まるか、または実質的に納まるように構成された、小型のX線源を含んでいてもよい。
大型の連続した構造を有する従来型のCTシステムでは、X線源および検出器アレイなどのCTシステムの複数の部品が、回転式のガントリに取り付けられ、その大きさおよびフォームファクタにより、運搬性およびコンフィギュアビリティが制限されている。一部の実施形態においては、X線スキャナの1つまたは2つ以上の部品は、X線スキャナを組み立てる場所へ別々に輸送することができるモジュールとして提供され(例えば、製造され)、システムのモジュール化された各部分を、所望の場所で組み立てることができる。例えば、一部の実施形態においては、X線源、検出器アレイ、電源、およびX線システムの他の電子機器のうちの1つまたは2つ以上を、X線による画像(例えば、CT画像)を生成するためのX線システムに組み立て得る、別々のモジュールとして提供することができる。このような実施形態ではモジュール化されていることにより、X線システムの運搬性がもたらされる。
一部の実施形態に係るX線スキャナは、軍事用または救急用の乗り物または船舶に配備されるのではなく、病院などの従来の医療施設に設置され得る。このような用途においては、検出器アレイ120は、その医療施設の手術室または他の部屋の天井に取り付けることもできる。天井に取り付ける場合は、検出器アレイ120を、天井に固定してもよいし、撮像中の患者に接近させることができる可動構造体に取り付けてもよい。可動構造体に検出器アレイ120を取り付けることにより、検出器アレイを固定的な構成で天井に取り付けるのに比べて、検出器アレイの大きさを小さくすることが可能となり得る。一部の実施形態においては、代替的に、検出器アレイ120を、乗り物または構造体の天井に取り付けるのではなく、可動構造体または固定構造体に取り付けてもよい。
一部の実施形態においては、検出器アレイ120は、検出器アレイの検出素子からの情報を読み取るように構成された読み取り回路と接続される。読み取り回路は、検出器アレイの全ての検出素子から、または検出器アレイの検出素子のサブセット(即ち、全てよりは少ない数の検出素子)から、情報を同時に読み取るように構成されていてもよい。検出器アレイの検出素子から読み取った情報は、以下に更に詳しく記載するように、読み取った情報に基づいてボリューム画像の再構成を行う少なくとも1つのコンピュータに提供されてよい。
撮像装置100はまた、検出器アレイ120によって検出されたX線に少なくとも部分的に基づいて、ボリューム画像を再構成するようにプログラムされた少なくとも1つのプロセッサを含む、コンピュータ130を含む。一部の実施形態においては、コンピュータ130は、図1に示すように、撮像装置100と一体化されていてもよい。他の実施形態においては、コンピュータ130は、撮像装置100から遠隔した位置にあってもよく、検出器アレイ120からのX線データ出力は、画像の再構成および解析、あるいは画像の再構成または解析のために、遠隔地に位置したコンピュータ130に送信されてもよい。例えば、戦場の前線において、撮像装置100により患者の撮像が行われる軍事用途の場合、検出器アレイ120からのX線データ出力は、安全な場所に位置するコンピュータ130に送信されてもよく、その場所で、医師は、集められた検出器のデータに基づいて再構成される画像を解析することができる。本発明の実施形態は、コンピュータ130の特定の構成または位置に制限されることはなく、代替的に、コンピュータ130が撮像装置100と一体化されている場合には、コンピュータ130を用いて画像を再構成し、再構成された画像を解析のために遠隔地に位置したコンピュータに送信してもよい。
図2は、物体200(例えば、患者の体のある領域)について行われた測定からボリューム画像を計算する態様について示す図である。図2の簡単な例では、撮像した物体200は、9個の領域に分割されている。物体200の画像は、これら9個の領域のそれぞれにおける物質の特性を計算することで形成される。9個の領域のそれぞれは、計算した画像内のボクセルに対応することになる。このため、物体内のこれらの領域を、「ボクセル」と呼ぶ場合もある。図2の簡単な例では、物体200は、9個のボクセルに分割されており、そのうちV(1,1,1)、V(1,1,2)、V(1,1,3)、V(2,2,3)、およびV(3,3,3)に番号が付けられている。物体200のボリューム画像を形成するため、検出器(検出器2301、2302、および2303が示されている)の測定出力からボクセルのそれぞれに対する物性が計算される。図示した実施形態においては、物性は、ボクセル内の物質の平均密度である。
図示した実施形態においては、密度を計算する基礎となり得る測定は、様々な方向から物体200に放射線を通過させることによって行われる。物体を通過した後の光線の強度を測定し、測定強度と入射強度を比較することにより、その光線の経路に沿った減衰を決定することができる。十分な数の方向にて、十分な数の通過する光線に沿った減衰が測定された場合は、集まったデータを処理して、個々のボクセルそれぞれの中の密度を計算することができる。
例えば、図2には、線源2201と検出器2301が示されている。線源2201から検出器2301へ通過する光線は、ボクセルV(1,1,3)、V(2,2,3)、およびV(3,3,3)を通過する。結果的に、検出器2301において測定される値は、これらのボクセルのそれぞれの密度に依存することになる。そのため、線源2201からの光線について、検出器2301において得られる測定値を用いて、ボクセルV(1,1,3)、V(2,2,3)、およびV(3,3,3)のそれぞれにおける密度を推定することができる。
示されているように、線源2201から検出器2301までの光線は、物体200を通過する光線のうちの1つだけを表したものである。図2の例には他の光線が示されている。例えば、線源2202から検出器2302へ通過する光線が示されている。線源2201から検出器2301へ通過する光線と同様に、光線源2202は、検出器2302に衝突する前にボクセルV(1,1,3)、V(2,2,3)、およびV(3,2,3)を通過するため、検出器2302において測定される値は、これらのボクセルの密度に依存することになる。同様に、線源2203から検出器2303へ通過する光線に対して、検出器2303において測定される値は、この光線に沿ったボクセル(V(1,1,1)、V(1,1,2)、およびV(1,1,3))の密度の影響を受ける。
物体200を通過する光線として図2に示されているのは3つだけである。これらの光線のそれぞれが、物体200において光線が通過したボクセルの密度を表す単一の測定値を生成する。図2に示す簡単な問題では、物体200は、27個のボクセルに分割されている。したがって、物体200を通過する光線として図2に示されているのは3つだけではあるが、典型的には、物体200のボリューム画像を計算するためには、より多くの測定値が必要となる。
物理的システムにおいては、行われる測定の数は、画像内のボクセルの数を超えることがしばしばある。例えば、測定は、複数の光線が各ボクセルを通過するように行うことができ、ここで、これらの光線の一部は、ある角度範囲から各ボクセルを通過する。この角度範囲は、任意の好適な範囲となり得る。例えば、180°を超える角度範囲から、または可能な限り180°に近い角度範囲から物体を通過する光線があることが望ましい場合がある。しかしながら、角度範囲がより小さくなり得る他の場合では、例えば、170°、160°、150°、または140°、あるいはそれよりも小さい範囲などを用いてもよい。
発明者らは、特定の実装(例えば、軍事用の実装、および運搬可能な救急用の実装)では、高画質な画像を得ることと同程度に、またはそれ以上に、迅速に画像を取得することが重要となり得ることを認識し、理解していた。したがって、一部の実施形態においては、ボリューム画像は、いくつかの撮像アーチファクトを含んで再構成される。例えば、1つまたは2つ以上のボリューム再構成要件を満たさない情報を使用して、ボリューム画像を再構成してもよい。任意の好適なボリューム再構成要件を使用することができ、例えば、Tuy条件、pi線条件、ナイキスト条件、および無トランケーション条件などが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、一部の実施形態においては、ボリューム撮像での再構成を、実質的に180°未満の角度範囲に対応する情報を使用して行ってもよい。一部の実施形態においては、1つまたは複数のX線源の動作を制御するコントローラを提供して、180°未満の角度範囲などの、任意の所望される角度範囲を達成してもよい。
検査されている物体を通過する複数の光線から得られた測定結果を用いて、ボリューム画像を計算することができる。例えば、十分な数の個々の角度からの光線に沿って十分な数の測定が行われる場合、検出器の測定出力を使用して、連立方程式系を決定でき、この連立方程式を、物体200内の個々のボクセルの密度を表す未知の値について、数学的な逐次法を用いて解くことができる。
測定プロセスにおいて不確実性、または他のばらつきがあると、測定結果から導いた方程式系について、全ての式を同時に満たす単一解とならない場合もある。そのため、実際の測定結果から導いた方程式系を解くことには、方程式の最適解となる値を求めることが伴なわれ得る。同様に、複数の角度からの測定結果を得ることにより、ボクセルを直接的な方法を用いて計算できるようになる。
一部の実施形態においては、逐次再構成法を用いて物体のボリューム画像を再構成する。任意の好適な逐次再構成法を使用してよく、この点において、本発明の実施形態は限定されない。一例として、代数的再構成法(ART:Algebraic Reconstruction Technique)と呼ばれる逐次法では、撮像された物体内のボクセルのそれぞれに対する値ρを計算する。最尤推定値M2は、
ARTは、当該技術分野において既知である多くの逐次再構成方法のうちの1つに過ぎない。多くの逐次再構成法のうちの任意のものを、ARTの代わりに、またはARTに加えて、使用してよい。例えば、オーダサブセット同時逐次再構成法(OSIRT:Ordered−Subsets Simultaneous Iterative Reconstruction Technique)、同時代数的再構成法(SART:Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique)、同時逐次再構成法(SIRT:Simultaneous Iterative Reconstruction Technique)、乗法的代数的再構成法(MART:Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique)、同時乗法的代数的再構成法(SMART:Simultaneous Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique)、最小二乗QR法、期待値最大化(EM:Expectation Maximization)、オーダサブセット期待値最大化(OSEM:Ordered Subsets Expectation Maximization)、コンベックス法(C)、およびオーダサブセットコンベックス法(OSC:Ordered−Subsets Convex method)のうちの任意の手法を使用してよい。
発明者らは、逐次再構成方法を使用することにより、本発明の一部の実施形態を用いて集めたX線データに基づいた画像の再構成を迅速に行うことができることを理解している。一部の実施形態においては、画像再構成法では、レギュレータを用いた再構成が行われてもよく、これにより、再構成法において、可能な複数の画像解(image solution)からの選択が可能となる。任意の好適なレギュレータを使用してよく、この点において、本発明の実施形態は限定されない。例示的なレギュレータとしては、チホノフレギュレータ、全変動(TV:Total Variation)レギュレータ、ラプラシアンレギュレータ、および圧縮センシングレギュレータなどが挙げられるが、これらに限定されない。
一部の実施形態においては、画像再構成は、画像の再構成空間を制限する先行画像に、少なくとも部分的に基づいていてもよい。任意の好適な先行画像を使用してよく、この点において、本発明の実施形態は限定されない。例えば、一部の実施形態においては、先行画像を、少なくとも1つの全画像統計値(例えば、k平均、k最近傍)に少なくとも部分的に基づいて決定してもよい。一部の実施形態においては、この少なくとも1つの全画像統計値は、以前の撮像セッションでの患者の1つまたは2つ以上の画像に少なくとも部分的に基づくものであってもよい。一部の実施形態においては、先行画像は、複数の患者から得られた複数の画像に少なくとも部分的に基づいて決定されてもよく、これらの先行画像を使用して、画像の再構成を制限してもよい。例えば、これらの複数の画像を使用して、具体的な撮像する物体(例えば、脳、心臓、肝臓など)についての解剖学的な目印の群を特定してもよく、これらの解剖学的な目印は、画像の再構成における先行画像として使用することができる。代替的には、これらの複数の画像を任意の他の好適な方法で使用して、本発明の一部の実施形態に従った、画像再構成のための先行画像を決定してもよいことが理解されるべきである。
本明細書に記載する手法のうちの1つまたは2つ以上に従って構築される撮像システムでは、許容可能な画質のボリューム画像とするための画像再構成時間を、従来型のCTスキャナを使用して達成可能な時間よりも実質的に短くすることができる。例えば、一部の実施形態においては、ボリューム画像を1分未満で再構成することができる。一部の実施形態においては、ボリューム画像を30秒未満で再構成することができる。一部の実施形態においては、ボリューム画像を5秒未満で再構成することができる。
図4は、本発明の一部の実施形態を使用して検出されたX線データに少なくとも部分的に基づいて、ボリューム画像を再構成するための例示的なプロセスを示す。動作410においては、少なくとも1つの検出器アレイからX線データを受け取る。上述したように、この受け取られるX線データは、従来型のCTスキャナを使用して撮影される高画質な画像で典型的に要求される、180°よりも実質的に狭いX線角度範囲を使用して集められたデータに対応するものであってよい。このプロセスは、動作420へと進み、ここでは、上述したような、1つまたは2つ以上の逐次再構成法を用いて、受け取ったX線データを使用したボリューム画像の再構成を行う。再構成の後、プロセスは、再構成した画像を出力する動作430へ進む。例えば、再構成した画像を画面上に表示してもよいし、再構成した画像を記述するデータを、後で表示および解析、あるいは表示または解析するために他の機器に送信してもよい。
本発明の一部の実施形態に従って、製造された撮像装置は、特定用途の撮像装置としての使用を容易にする、追加的なハードウェアおよびソフトウェア、あるいはハードウェアまたはソフトウェアの構成要素を含んでいてもよい。例えば、一部の実施形態においては、撮像装置は、X線源によって生成されたX線で撮像されている患者以外の人(例えば、外科医)を少なくとも部分的に遮蔽するように構成された遮蔽構造体を含んでいてもよい。任意の好適な遮蔽構造体を使用してよく、この点において、本発明の実施形態は限定されない。例えば、外科医と患者との間に運搬可能な遮蔽構造体を一時的に置き、撮像のために患者にX線放射を照射する間に、または照射の直前に、外科医が患者に対して医療手術を行うことができるようになっていてもよい。代替的には、外科医または他の医療専門家は、外科医をX線放射から遮蔽するための防護用の衣服またはベストとして遮蔽構造体を着用してもよい。代替的には、任意の他の好適な遮蔽構造体(遮蔽構造体がない場合も含む)を使用してもよい。
上述したように、外科的環境において使用される一部の従来型のCTスキャナにおける制限は、従来型のCTスキャナが撮像のために配置されている間、典型的には、医師が患者にアクセスすることを妨げてしまうために、撮像と患者に対する医療手技とを同時にまたはほぼ同時に行うことができないということである。従来型のCTスキャナの適切な位置決めには、典型的にはかなりの時間を要し、これは、撮像セッションが複数回必要となる場合には、より大きな問題となる。一部の実施形態に係る撮像装置は、X線源または検出器アレイを動かす必要なく、人(例えば、外科医)が、台の上に載せられた患者に対して少なくとも1つの医療手技を行うことができるように設計される。例えば、X線源を台と一体化させ、検出器アレイを静止させることにより、医療手技の間に、人の一部分を迅速におよび繰り返し、あるいは迅速にまたは繰り返し撮像することができるようにするために必要な撮像構成の変更は、ごく最小限(または変更なし)となる。迅速かつ頻繁な撮像セッションが可能となることにより、本発明の一部の実施形態は、以下に限定されるわけではないが、軍事環境および緊急環境などの様々な環境において、従来型のCTスキャナよりもより好適なものとなり得る。例えば、迅速に撮像することにより、撮像する患者への鎮静剤を減らすかもしくはなくすことが可能となり得、および/または手術のために患者を手術台に載せたり、降ろしたりする動作をなくすことが可能となり得る。
前述した内容から理解されるように、本明細書に記載する原理に従って設計されるX線撮像システムは、撮像の速さおよび運搬性が重要であるか、または所望される医療用途のために、画像を安価で、早く、かつ正確に生成することができる。
加えて、本発明の一部の実施形態に従って製造された撮像システムは、1つまたは2つ以上の温度非感受性部品を使用して、および、このような環境において故障しやすい可動部品を含めないことによって、あるいは、1つもしくは2つ以上の温度非感受性部品を使用して、または、このような環境において故障しやすい可動部品を含めないことによって、苛酷な環境での使用のために「堅牢化」されていてもよい。追加的に、または代替的に、一部の実施形態では、撮像装置の1つもしくは2つ以上の部品を密封して、外部からの破片が装置の各部分に入り込まないようにすることにより、堅牢化されてもよいし、または任意の他の好適な1つもしくは複数の手法を使用して実施形態を堅牢化してもよい。
変更物、改造物、および改良物も本開示の一部分であることが意図されており、本発明の趣旨および範囲内に含まれることが意図されている。したがって、前述の記載および図面は例示的なものに過ぎない。
本発明の上述の実施形態は、多くの方法のうちのいずれかによって実装することができる。例えば、これらの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせを使用して実装されていてよい。ソフトウェアとして実装される場合には、このソフトウェアコードは、単一のコンピュータに設けられているか、または複数のコンピュータに分散しているかのいずれにせよ、任意の好適なプロセッサまたはプロセッサの集合体において実行することができる。
更に、コンピュータは、ラックマウント型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、またはタブレット型コンピュータなどの多くの形態のうちの任意のものとして具体化されてよいことが理解されるべきである。
また、コンピュータは、1つまたは2つ以上の入出力機器を有していてよい。これらの機器は、特に、ユーザインターフェイスを提供するために使用することができる。ユーザインターフェイスを提供するために使用することができる出力機器の例としては、出力を視覚的に提示するためのプリンタまたはディスプレイ画面、および出力を聴覚的に提示するためのスピーカまたは他の音声生成機器などが挙げられる。ユーザインターフェイスに使用できる入力機器の例としては、キーボード、およびマウス、タッチパッド、デジタイジングタブレットなどのポインティングデバイスが挙げられる。他の例としては、コンピュータは、音声認識によって、または他の可聴形式にて、入力情報を受け取ってもよい。
このようなコンピュータは、ローカルエリアネットワーク、または企業ネットワークもしくはインターネットなどのワイドエリアネットワークなどの任意の好適な形態の、1つまたは2つ以上のネットワークによって互いに接続されていてよい。このようなネットワークは、任意の好適な技術に基づくものであってよく、任意の好適なプロトコルに従って作動してよく、無線ネットワーク、有線ネットワーク、または光ファイバーネットワークを含み得る。
また、本明細書に概説される様々な方法またはプロセスは、種々のオペレーティングシステムまたはプラットフォームのうちのいずれかを採用した、1つまたは2つ以上のプロセッサ上で実行し得るソフトウェアとしてコードされていてよい。加えて、このようなソフトウェアは、多くの好適なプログラミング言語および従来のプログラミングまたはスクリプトツール、あるいは好適なプログラミング言語または従来のプログラミングもしくはスクリプトツールのうちの任意のものを使用して記述されてよく、また、実行可能な機械語コードまたはフレームワークもしくはバーチャルマシンによって実行される中間コードとしてコンパイルされてもよい。
この点に関しては、本発明は、1つまたは2つ以上のコンピュータ、もしくは他のプロセッサ上で実行された際に、上述した本発明の様々な実施形態を実装した方法を実施する、1つまたは2つ以上のプログラムにより符号化された、コンピュータ可読媒体(または複数のコンピュータ可読媒体)(例えば、コンピュータのメモリ、1枚もしくは2枚以上のフロッピーディスク(登録商標)、コンパクトディスク、光学ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイにおける回路構成、または他の半導体デバイスなど)として、具体化されていてよい。この1つまたは複数のコンピュータ可読媒体は、上述したような本発明の様々な態様を実装するために、記憶された1つまたは複数のプログラムを、1つまたは2つ以上の異なるコンピュータもしくは他のプロセッサ上に読み込むことができるように、輸送可能なものであってよい。例示のためであって、限定ではないが、コンピュータ可読媒体には、コンピュータ記憶媒体が含まれ得る。コンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、もしくは他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実装された、揮発性の、および非揮発性の、取り外し可能な、および取り外し不可能な媒体のいずれもが含まれる。コンピュータ記憶媒体としては、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、CD−ROM、デジタルバーサタイルディスク(DVD)もしくは他の光学ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、もしくは他の磁気記憶装置、または所望の情報を記憶するために使用することができ、かつコンピュータによってアクセス可能な任意の他の媒体などが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書では「プログラム」または「ソフトウェア」という用語は包括的な意味で使用されており、上述したような本発明の様々な態様を実装するために、コンピュータまたは他のプロセッサにプログラムするために用い得る、任意の種類のコンピュータコードまたはコンピュータ実行可能な命令セットを指している。加えて、この実施形態の一態様によれば、実行された際に本発明の方法を実施する、1つまたは2つ以上のコンピュータプログラムは、単一のコンピュータまたはプロセッサ上に存在していなければならないわけではなく、本発明の様々な態様を実装する、異なる多くのコンピュータまたはプロセッサ間でモジュール様式で分散していてもよいことが理解されるべきである。
コンピュータ実行可能な命令は、1つまたは2つ以上のコンピュータまたは他のデバイスによって実行される、プログラムモジュールなどの多くの形式であってよい。一般的には、プログラムモジュールは、特定のタスクを行うか、または特定の抽象データ型を実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。典型的には、これらのプログラムモジュールの機能は、様々な実施形態で所望されるように、組み合わせたり、または分散されたりしてもよい。
本発明は、方法として具体化されてもよく、そのうちの一例が提供された。本方法の一部として実施される動作は、任意の好適な方法で順序付けられてよい。したがって、例示的な実施形態において連続的な動作として示されていたとしても、例示されたものとは異なる順番で動作を行う(複数の動作を同時に実施することを含み得る)ように実施形態を構築してもよい。
本発明の様々な態様は、単独で、組み合わせて、または前述の実施形態において具体的に述べられなかった様々な構成にて使用されてよく、そのため、その用途は、前述の記載で述べられたか、または図に示された詳細、および構成要素の配置に限定されない。例えば、一実施形態において記載された態様を、他の実施形態において記載された態様と任意の様式で組み合わせることができる。
請求項において、請求項の構成要素を修飾するために使用されている「第1の」、「第2の」、「第3の」などの序数詞は、それ自体によっては、いかなる順序、序列、またはある請求項の構成要素が他の構成要素の上位に来ること、または方法の各動作を行う上での時間的な順番をも示しておらず、単に、特定の名前を有する請求項のある構成要素を、(序数詞が使用されていることを除いて)同じ名前を有する他の構成要素と区別して、請求項のこれらの構成要素を見分けるための標識として用いられているに過ぎない。
また、本明細書で使用される表現および用語は、説明のためのものであり、限定的なものとして理解されるべきではない。本明細書における「含む」または「有する」、「含有する」、「伴う」、およびこれらの変形表現は、その後に列挙される項目、およびその均等物、ならびに追加項目を包含する意図で使用されている。
Claims (110)
- 患者を載せ得る台と、
線方向に沿った複数のX線源位置において、X線を生成するように構成された少なくとも1つのX線源であって、前記少なくとも1つのX線源は、前記X線の少なくとも一部が、前記台の上に載せられた患者の一部分を通過するのに加えて、前記台の一部分を通過するように、前記X線を生成するように配置される、少なくとも1つのX線源と、
複数の検出素子を含み、また前記台の上に載せられた前記患者の前記一部分を通過した、前記X線の前記少なくとも一部を検出するように配置された少なくとも1つの検出器アレイであって、前記少なくとも1つの検出器アレイは、2次元構成に配置された検出素子を含む、少なくとも1つの検出器アレイと、を含む、装置。 - 前記台は、手術台である、請求項1に記載の装置。
- 前記台は、前記X線の前記少なくとも一部が通過し得るような少なくとも1つの窓を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの窓は、前記少なくとも1つの窓を前記X線が通過し得るようにする材料を含む、請求項3に記載の装置。
- 前記材料は、炭素繊維、キャンバス地、織物、布地、または木材を含む、請求項4に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのX線源は、前記台の実質的に下方に取り付けられる、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのX線源は、少なくとも部分的に前記台の上方に延びる部分を含む、請求項6に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのX線源は、全体が前記台の下方に取り付けられる、請求項6に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのX線源は、前記台の実質的に上方に取り付けられる、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのX線源は、画像の再構成に使用するデータの一回の取得の間、静止しているように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのX線源は、前記少なくとも1つのX線源が前記台の長さ方向および幅方向、あるいは長さ方向または幅方向に沿って並進可能となるように取り付けられる、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの線源は、少なくとも1つのEビーム源を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのEビーム源は、前記少なくとも1つのEビーム源によって生成される前記X線を発生させる、少なくとも1つのターゲットを含む、請求項12に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのターゲットは、1つまたは2つ以上の線状セグメントを含む、請求項13に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの線源は、少なくとも1つのカーボンナノチューブ源を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの線源は、時間多重化を使用して作動されるように構成される複数の副線源を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイは、フラットパネル型検出器アレイを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイは、可動構造体に取り付けられる、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイは、乗り物に取り付けられる、請求項1に記載の装置。
- 前記乗り物は、軍用の乗り物、救急車、および航空機からなる群から選択される、請求項19に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイは、病院施設内の部屋の天井に取り付けられる、請求項1に記載の装置。
- 少なくとも1つのプロセッサであって、前記少なくとも1つのプロセッサにより実行された際に、前記少なくとも1つの検出器アレイによって検出された前記X線に、少なくとも部分的に基づいて、ボリューム画像を再構成する命令がプログラムされた、少なくとも1つのプロセッサを更に含む、請求項1に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、逐次再構成法を使用してボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、OSIRT、SART、SIRT、OSC、C、SMART、MART、およびEMからなる群から選択される再構成法を使用してボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、レギュレータを使用してボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- 前記レギュレータは、チホノフレギュレータ、全変動レギュレータ、ラプラシアンレギュレータ、および圧縮センシングレギュレータからなる群から選択される、請求項25に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、先行画像に少なくとも部分的に基づいてボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、複数の患者の複数の画像を使用して決定された先行情報に少なくとも部分的に基づいてボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、少なくとも1つの全画像統計値を使用して決定された先行情報に少なくとも部分的に基づいてボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、1分未満でボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、30秒未満でボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、5秒未満でボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- ボリューム画像を再構成することは、ボリューム再構成要件を満たさない情報を使用してボリューム画像を再構成することを含む、請求項22に記載の装置。
- 前記ボリューム再構成要件は、Tuy条件、pi線条件、ナイキスト条件、および無トランケーション条件からなる群から選択される要件である、請求項33に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのX線源によって生成される前記X線から、前記患者以外の人を少なくとも部分的に遮蔽するように構成された遮蔽構造体を更に含む、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイの1つまたは2つ以上の検出素子から情報を読み取るように構成された読み取り回路を更に含む、請求項1に記載の装置。
- 前記読み取り回路は、前記少なくとも1つの検出器アレイの前記検出素子のうち、全てよりは少ない数の前記検出素子から情報を同時に読み取るように構成される、請求項36に記載の装置。
- 前記読み取り回路は、前記1つまたは2つ以上の検出素子から読み取った前記情報を、ボリューム画像の再構成を行うようにプログラムされた少なくとも1つのプロセッサに提供するように構成される、請求項36に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの線源および前記少なくとも1つの検出器は、前記少なくとも1つの線源または前記少なくとも1つの検出器アレイを動かすことなく、人が前記患者に対して少なくとも1つの手技を行い得るように配置される、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの線源および前記少なくとも1つの検出器は、前記少なくとも1つのX線源による前記X線の生成中に、人が前記患者に対して少なくとも1つの手技を行い得るように配置される、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの線源の動作を制御するようにプログラムされたコントローラであって、前記コントローラは、撮像する対象の少なくとも1つの箇所を通過するX線の適応範囲が180度未満となるように、前記少なくとも1つの線源の前記動作を制御するようにプログラムされるコントローラを更に含む、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、撮像の際に静止している部品のみを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、熱変化に感受性のない部品のみを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、乗り物で輸送可能である、請求項1に記載の装置。
- 装置の製造方法であって、前記方法は、
患者を載せ得る台に、線方向に沿った複数のX線源位置において、X線を生成するように構成された少なくとも1つのX線源を一体化することを含み、前記少なくとも1つのX線源は、前記X線の少なくとも一部が、前記台の上に載せられた患者の一部分を通過するのに加えて、前記台の一部分を通過するように、前記X線を生成するように配置され、前記装置は、複数の検出素子を含み、また前記台の上に載せられた前記患者の前記一部分を通過した、前記X線の前記少なくとも一部を検出するように配置された少なくとも1つの検出器アレイを更に含み、前記少なくとも1つの検出器アレイは、2次元構成に配置された検出素子を含む、方法。 - 前記台は、手術台である、請求項45に記載の方法。
- 前記方法は、前記少なくとも1つのX線源によって生成された前記X線の前記少なくとも一部が通過し得るような少なくとも1つの窓を、前記台に形成することを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの窓は、前記少なくとも1つの窓を前記X線が通過し得るようにする材料を含む、請求項47に記載の方法。
- 前記材料は、炭素繊維、キャンバス地、織物、布地、または木材を含む、請求項48に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのX線源を前記台の実質的に下方に取り付けることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのX線源が少なくとも部分的に前記台の上方に延びる部分を含むように、前記少なくとも1つのX線源を位置決めすることを更に含む、請求項50に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのX線源の全体を前記台の下方に取り付けることを更に含む、請求項50に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのX線源を前記台の実質的に上方に取り付けることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのX線源は、画像の再構成に使用するデータの一回の取得の間、静止しているように構成される、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのX線源が前記台の長さ方向および幅方向、あるいは長さ方向または幅方向に沿って並進可能となるように、前記少なくとも1つのX線源を取り付けることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの線源は、少なくとも1つのEビーム源を含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのEビーム源は、前記少なくとも1つのEビーム源によって生成される前記X線を発生させる、少なくとも1つのターゲットを含む、請求項56に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのターゲットは、1つまたは2つ以上の線状セグメントを含む、請求項57に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの線源は、少なくとも1つのカーボンナノチューブ源を含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの線源は、時間多重化を使用して作動されるように構成される複数の副線源を含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイは、フラットパネル型検出器アレイを含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイを、可動構造体に取り付けることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイを乗り物に取り付けることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記乗り物は、軍用の乗り物、救急車、および航空機からなる群から選択される、請求項63に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの検出器アレイを、病院施設内の部屋の天井に取り付けることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記装置は、少なくとも1つのプロセッサであって、前記少なくとも1つのプロセッサにより実行された際に、前記少なくとも1つの検出器アレイによって検出された前記X線に、少なくとも部分的に基づいて、ボリューム画像を再構成する命令がプログラムされた、少なくとも1つのプロセッサを更に含む、請求項45に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、逐次再構成法を使用してボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、OSIRT、SART、SIRT、OSC、C、SMART、MART、およびEMからなる群から選択される再構成法を使用してボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、レギュレータを使用してボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- 前記レギュレータは、チホノフレギュレータ、全変動レギュレータ、ラプラシアンレギュレータ、および圧縮センシングレギュレータからなる群から選択される、請求項69に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、先行画像に少なくとも部分的に基づいてボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、複数の患者の複数の画像を使用して決定された先行情報に少なくとも部分的に基づいてボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、少なくとも1つの全画像統計値を使用して決定された先行情報に少なくとも部分的に基づいてボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、1分未満でボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、30秒未満でボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、5秒未満でボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- ボリューム画像を再構成することは、ボリューム再構成要件を満たさない情報を使用してボリューム画像を再構成することを含む、請求項66に記載の方法。
- 前記ボリューム再構成要件は、Tuy条件、pi線条件、ナイキスト条件、および無トランケーション条件からなる群から選択される要件である、請求項77に記載の方法。
- 前記装置は、前記少なくとも1つのX線源によって生成される前記X線から、前記患者以外の人を少なくとも部分的に遮蔽するように構成された遮蔽構造体を更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記装置は、前記少なくとも1つの検出器アレイの1つまたは2つ以上の検出素子から情報を読み取るように構成された読み取り回路を更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記読み取り回路は、前記少なくとも1つの検出器アレイの前記検出素子のうち、全てよりは少ない数の前記検出素子から情報を同時に読み取るように構成される、請求項80に記載の方法。
- 前記読み取り回路は、前記1つまたは2つ以上の検出素子から読み取った前記情報を、ボリューム画像の再構成を行うようにプログラムされた少なくとも1つのプロセッサに提供するように構成される、請求項80に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの線源および前記少なくとも1つの検出器は、前記少なくとも1つの線源または前記少なくとも1つの検出器アレイを動かすことなく、人が前記患者に対して少なくとも1つの手技を行い得るように配置されることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの線源および前記少なくとも1つの検出器は、前記少なくとも1つのX線源による前記X線の生成中に、人が前記患者に対して少なくとも1つの手技を行い得るように配置されることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記装置は、前記少なくとも1つの線源の動作を制御するようにプログラムされたコントローラであって、前記コントローラは、撮像する対象の少なくとも1つの箇所を通過するX線の適応範囲が180度未満となるように、前記少なくとも1つの線源の前記動作を制御するようにプログラムされるコントローラを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記装置において、撮像の際に静止している部品のみを含めることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記装置において、熱変化に感受性のない部品のみを含めることを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記装置は、乗り物で輸送可能である、請求項45に記載の方法。
- ボリューム画像の再構成方法であって、
少なくとも1つの検出器アレイからX線データを受け取ることであって、前記受け取ったX線データは、ボリューム再構成要件を満たさないものである、X線データを受け取ることと、
少なくとも1つのコンピュータプロセッサを用い、前記受け取ったデータに少なくとも部分的に基づき、逐次再構成法を使用して、前記ボリューム画像を再構成することと、を含む、方法。 - 前記ボリューム画像を再構成することは、OSIRT、SART、SIRT、OSC、C、SMART、MART、およびEMからなる群から選択される逐次再構成法を使用して前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項89に記載の方法。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、レギュレータを使用して前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項89に記載の方法。
- 前記レギュレータは、チホノフレギュレータ、全変動レギュレータ、ラプラシアンレギュレータ、および圧縮センシングレギュレータからなる群から選択される、請求項91に記載の方法。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、先行画像に少なくとも部分的に基づいて前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項89に記載の方法。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、複数の患者の複数の画像を使用して決定された先行情報に少なくとも部分的に基づいて前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項93に記載の方法。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、少なくとも1つの全画像統計値を使用して決定された先行情報に少なくとも部分的に基づいて前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項89に記載の方法。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、1分未満で前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項89に記載の方法。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、30秒未満で前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項89に記載の方法。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、5秒未満で前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項89に記載の方法。
- 前記ボリューム再構成要件は、Tuy条件、pi線条件、ナイキスト条件、および無トランケーション条件からなる群から選択される要件である、請求項89に記載の方法。
- 複数の命令で符号化された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記複数の命令は、少なくとも1つのコンピュータプロセッサによって実行された際に、
少なくとも1つの検出器アレイからX線データを受け取ることであって、前記受け取ったX線データは、ボリューム再構成要件を満たさないものである、X線データを受け取ることと、
前記少なくとも1つのコンピュータプロセッサを用い、前記受け取ったデータに少なくとも部分的に基づき、逐次再構成法を使用して、ボリューム画像を再構成することと、を含む、方法を実行する、非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記ボリューム画像を再構成することは、OSIRT、SART、SIRT、OSC、C、SMART、MART、およびEMからなる群から選択される逐次再構成法を使用して前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項100に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、レギュレータを使用して前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項100に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記レギュレータは、チホノフレギュレータ、全変動レギュレータ、ラプラシアンレギュレータ、および圧縮センシングレギュレータからなる群から選択される、請求項102に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、先行画像に少なくとも部分的に基づいて前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項100に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、複数の患者の複数の画像を使用して決定された先行情報に少なくとも部分的に基づいて前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項104に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、少なくとも1つの全画像統計値を使用して決定された先行情報に少なくとも部分的に基づいて前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項100に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、1分未満で前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項100に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、30秒未満で前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項100に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記ボリューム画像を再構成することは、5秒未満で前記ボリューム画像を再構成することを含む、請求項100に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記ボリューム再構成要件は、Tuy条件、pi線条件、ナイキスト条件、および無トランケーション条件からなる群から選択される要件である、請求項100に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
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