JP2018511791A - マルチイメージングモダリティ用定量的ファントム - Google Patents

Abstract

イメージング手順中に使用されるスキャン時ファントムが記載されている。ファントムは、少なくとも１つの測定インサートおよび／または少なくとも１つの測定済みインサートを含むことができる。測定インサートが放射線検出能力を持ってもよい一方で、測定済みインサートは放射性材料を含んでもよい。イメージングモダリティとスキャン時ファントムとを含む画像診断システムならびに患者をイメージングするためにスキャン時ファントムを使用するか、スカウトスキャンを行う方法も記載されている。

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０１５年２月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／１２１，８３５号に対する優先権を主張し、この全内容は参照により本開示に明確に含まれる。

本開示は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、核医学、光学、超音波およびこれらの組合せのような医療画像操作において典型的に用いられる定量的ファントムに関する。特に、本開示は、広範囲の動作状態にわたって向上した情報収集を可能にする１つ以上のインサートまたは要素を含む定量的ファントムの使用に関する。

初期のＣＴ機にはＣＴ機の画像の測定および生成において多くの変動源が存在した。ハンスフィールド単位（ＨＵ）での出力画像計算を較正するのに、較正ファントムが一週間に定期的に頻繁に使用された。この方法の場合の難点は、オペレータまたは放射線技師の知らないうちに、物が時間とともに変化し得るか、患者の入れ替わりで変化し得ることであり、これは、ファントム（図１Ａ、図１Ｂを参照）を患者のスキャン中に用いることができなかったからである。この課題を解決するスキャン時ファントムの使用は、１９８０年に発行された米国特許第４，２３３，５０７号（この全体は参照により本開示に明確に含まれる）で説明されている。

ＣＴ機が改善されると、スキャン時ファントムに対する要求および要望は大部分消滅したが、これは当該機械の動作がより安定したからである。さらに、患者は線源とスキャン時ファントムとの間に位置したので、患者に対するさらなる放射線がファントムおよび患者のイメージングに必要であった。これに加えて、多くの装置製造者および放射線技師の関心は、スキャン時ファントムが提供することができる客観的な測定よりもむしろ、人間の観察者（ｈｕｍａｎ ｏｂｓｅｒｖｅｒ）による診断を可能にする画質を実現することに集中した。しかし、特定のスキャン時ファントムは、骨塩密度を測定して骨粗鬆症を評価する場合には、望ましい定量的測定の正確度および精度が高いので、定量的コンピュータ断層撮影（ＱＣＴ）ファントムとして用いられたし、依然として用いられている。

近年、骨、食道内の空気または患者の外部の空気、および患者間で比較的差異が小さい１つまたは２つの種類の組織、たとえば筋肉および脂肪の広い領域の測定を利用することで、骨密度測定のための当該ファントムを不要にすることが試みられている。

しかし、患者の処置に対する時間的な反応を評価するのにＣＴや他のイメージングモダリティがますます用いられていることを考慮すると、異なる時刻に撮られる（異なるプロトコルおよび再構成アルゴリズムを用いる異なるイメージャで撮られてもよい）画像間で評価される注目腫瘍または注目組織の変化が、患者の状態の変化を実際に表し、イメージングプロセスそのものの違いによって劣化しないことを確実にすることが必要である。これに加えて、イメージングプロセスに影響を及ぼし得る多くの要因がある。

十分な数の画像に既知の特性を持つ既知の材料が存在することで、定量的測定または定性的画像に対して線形補正および非線形補正を行うことができる。最低限、患者生理機能以外の何かがさらに変化したことについてユーザまたは読者の注意を引くことができる。

米国特許第４，２３３，５０７号明細書

いくつかの態様に係れば、少なくとも１つの測定インサートを含む、イメージング手順中に使用されるスキャン時ファントムが記載されている。

他の態様に係れば、イメージング手順に用いられるスキャン時ファントムが記載されており、ファントムは、放射性材料を含む少なくとも１つの測定済みインサートを含む。

他の態様に係れば、イメージングモダリティと、少なくとも１つの測定インサートおよび／または放射性材料を含む少なくとも１つの測定済みインサートを含むスキャン時ファントムとを含む画像診断システムが記載されている。

他の態様に係れば、画像診断システムのイメージングモダリティ内に患者を配置するステップであって、イメージングモダリティは、少なくとも１つの測定インサートおよび／または放射性材料を含む少なくとも１つの測定済みインサートを含むスキャン時ファントムも含む、ステップと、イメージングモダリティを用いて患者およびスキャン時ファントムをイメージングするステップとを含む方法が記載されている。

他の態様に係れば、画像診断システムのイメージングモダリティ内に患者を配置するステップであって、イメージングモダリティは、少なくとも１つの測定インサートおよび／または放射性材料を含む少なくとも１つの測定済みインサートを含むスキャン時ファントムも含む、ステップと、イメージングモダリティを用いてスカウトスキャンを行うステップとを含む方法が記載されている。

本開示の様々な態様は以下の項の１つ以上をさらに特徴としてもよい。

項１．少なくとも１つの測定インサートを備える、イメージング手順中に使用されるスキャン時ファントム。

項２．少なくとも１つの測定済みインサートをさらに備える項１に記載のスキャン時ファントム。

項３．測定済みインサートは放射性材料を含む、項２に記載のスキャン時ファントム。

項４．放射性材料は陽電子放射体である、項３に記載のスキャン時ファントム。

項５．放射性材料を含む測定済みインサートは、ファントムの他の少なくとも１つの測定済みインサートよりも短い長さを持つものである、項３に記載のスキャン時ファントム。

項６．放射性材料を含む測定済みインサートは、イメージング手順が行われる際に、ファントムのＺ軸に沿って動くように構成されている、項３に記載のスキャン時ファントム。

項７．放射性材料を含む測定済みインサートは、放射性材料を含むさやを備え、さやは、イメージング手順が行われる際に、測定済みインサートのＺ軸に沿って動くように構成されている、項３に記載のスキャン時ファントム。

項８．放射性材料は、約１であるＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ Ｕｐｔａｋｅ Ｖａｌｕｅの放射能を名目患者投与量および体重で表すように選択される、項３に記載のスキャン時ファントム。

項９．低密度発泡体、超低密度発泡体およびＸ線放射性ガスのうちの少なくとも１つを含む第２の測定済みインサートをさらに備える項３に記載のスキャン時ファントム。

項１０．水充填管から構成されている第２の測定済みインサートをさらに備える項３に記載のスキャン時ファントム。

項１１．測定インサートは放射線検出特性を含む、項１に記載のスキャン時ファントム。

項１２．測定インサートは、イメージング手順中にインサートに入射する全放射線を測定するように構成されている、項１１に記載のスキャン時ファントム。

項１３．測定インサートは、インサートの長さに沿って離間する、空間的に符号化された一連の放射線センサを備える、項１１に記載のスキャン時ファントム。

項１４．測定インサートは、イメージング手順中の患者動き、イメージング手順中の患者心臓活動、イメージング手順中の放射線被曝および患者体重のうちの少なくとも１つを測定することができる、項１に記載のスキャン時ファントム。

項１５．ファントムはコンピュータと通信し、ファントムは、コンピュータに測定インサートによって収集される情報を伝送するように構成されている、項１に記載のスキャン時ファントム。

項１６．測定済みインサートをさらに含む項１１に記載のスキャン時ファントム。

項１７．測定済みインサートは、低密度発泡体、超低密度発泡体およびＸ線放射性ガスのうちの少なくとも１つを含む、項１６に記載のスキャン時ファントム。超低密度発泡体。

項１８．測定済みインサートは超低密度発泡体を含む、項１７に記載のスキャン時ファントム。

項１９．放射性材料を含む測定済みインサートを備える、イメージング手順に用いられるスキャン時ファントム。

項２０．放射性材料を含む測定済みインサートは、イメージング手順が行われる際に、ファントムのＺ軸に沿って動くように構成されている、項１９に記載のスキャン時ファントム。

項２１．放射性材料を含む測定済みインサートは、ファントムのＺ軸に沿って不均一であるように構成されている、項１９に記載のスキャン時ファントム。

項２２．低密度発泡体、超低密度発泡体、Ｘ線放射性ガスおよび水のうちの少なくとも１つを含む第２の測定済みインサートをさらに備える項１９に記載のスキャン時ファントム。

項２３．測定インサートをさらに備える項２２に記載のスキャン時ファントム。

項２４．測定インサートは放射線検出特性を含む、項２３に記載のスキャン時ファントム。

項２５．測定インサートは、イメージング手順中の患者動き、イメージング手順中の患者心臓活動および患者体重のうちの少なくとも１つを測定することができる、項２３に記載のスキャン時ファントム。

項２６．インサートの少なくとも１つは、スキャン時ファントムから取り外し可能である、項１から項２５のいずれか一項に記載のスキャン時ファントム。

項２７．インサートの少なくとも１つは、ファントムに恒久的に付着されるか、ファントム内に恒久的に付着される、項１から項２６のいずれか一項に記載のスキャン時ファントム。

項２８．イメージングモダリティと、
項１から項２７のいずれか一項に記載のスキャン時ファントムと
を備える画像診断システム。

項２９．画像診断システムは、ＰＥＴ／ＣＴ複合モダリティおよびＰＥＴ／ＭＲ複合モダリティから選択される組合せ画像診断システムである、項２８に記載の画像診断システム。

項３０．スキャン時ファントムの測定インサートによって測定される情報を受ける補助デバイスシステムをさらに備える項２８に記載の画像診断システム。

項３１．画像診断システムのイメージングモダリティ内に患者を配置するステップであって、イメージングモダリティは、項１から項２７のいずれか一項に記載のスキャン時ファントムも含む、ステップと、
イメージングモダリティを用いて患者およびスキャン時ファントムをイメージングするステップと
を備える方法。

項３２．患者およびスキャン時ファントムをイメージングするステップの前に、スキャン時ファントムから少なくとも１つのインサートを取り外すか、スキャン時ファントムに少なくとも１つのインサートを挿入するステップをさらに備える項３１に記載の方法。

項３３．画像診断システムのイメージングモダリティ内に患者を配置するステップであって、イメージングモダリティは、項１から項２７のいずれか一項に記載のスキャン時ファントムも含む、ステップと、
イメージングモダリティを用いてスカウトスキャンを行うステップと
を備える方法。

これらの特徴および他の特徴ならびに造影イメージング剤の特性と、構造の関連要素および部分の組合せの動作および機能の方法ならびに製造の経済性とは、添付の図面を参照する以下の記載および添付の請求項を考慮してより明らかになり、これらのすべてはこの明細書の一部をなし、同様の参照番号は、様々な図中の対応する部分を示す。

本開示に関連する図は、特定の実施の形態を説明し、請求項に示されているような開示全体に限定するとは当然考えない。

米国特許第４，２３３，５０７号（この開示の全体は参照により本開示に含まれる）による従来技術のイメージングプラットホームを示す。 本開示に係る、複数のインサートを有するテーブル内ファントムの一実施の形態の断面図を示す。 本開示に係る、イメージングモダリティのボア内にあるファントムの別の実施の形態の断面図を示す。 本開示に係る、イメージングモダリティのボア内にあるファントムの別の実施の形態の断面図を示す。 インサートのＺ軸に沿ったＺ軸変化の概念を示すインサートの平面図を示す。 本開示に係る、ファントムに含ませるインサートの実施の形態の平面図を示す。 本開示に係る、ファントムに含ませるインサートの実施の形態の平面図を示す。 本開示に係る、ファントムに含ませるインサートの実施の形態の平面図を示す。 本開示に係る、ファントムに含ませるインサートの実施の形態の平面図を示す。 本開示に係る、ファントムに含ませるインサートの実施の形態の平面図を示す。 本開示に係る、ファントムに含ませるインサートの実施の形態の平面図を示す。 本開示に係る、放射性インサートを有するファントムの実施の形態の平面図を示す。 本開示に係る、設置可能な放射性さやを含むインサートを有するファントムの実施の形態の平面図を示す。 本開示のファントムを用いることができるシステムの一実施の形態のシステム図を示す。 本開示のファントムを用いることができるシステムの別の実施の形態のシステム図を示す。 本開示のファントムを用いることができるシステムの別の実施の形態のシステム図を示す。

図示例は概して本開示の好ましい限定しない態様を示す。本記載はここに記載されているデバイス、システムおよび／または方法の様々な態様を示すが、開示を限定するようにいかようにも解釈されることは当然ない。さらにまた、本開示の態様の修正例、概念および適用例は、ここで提供されている図示例および記載に含まれるが、これらに限定されないと当業者により当然解釈される。

以下の記載は、当業者が本開示を実施するために考慮された記載態様を製造して用いることができるように記載されている。ただし、様々な修正例、均等物、変形例および代替例は当業者により引き続き容易に理解される。一切のこのような修正例、変形例、均等物および代替例は本開示の精神および範囲に含まれるようにされている。

さらに、以下説明のために、用語「端（ｅｎｄ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」、「左（ｌｅｆｔ）」、「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「横（ｌａｔｅｒａｌ）」、「縦（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）」およびこれらの派生語は、図において方向づけられる際の開示例に関する。ただし、それとは異なると明確に記述される場合を除き、当然開示例を様々な代替変形例およびステップ列とみなすことができる。添付の図面に示され、以下の記載で説明されている特定のデバイスおよびプロセスが単に開示例の典型的な態様であることも当然である。したがって、ここで開示されている態様に関係する特定の寸法および他の物理的特徴は当然限定とはみなさない。開示の理解を容易にする目的で、添付の図面および記載はその好ましい態様を示し、これから、開示、その構造、構造物および操作方法の様々な態様ならびに多くの利点を理解し認識することができる。

本開示の様々な実施の形態は、単一もしくは複数の手順またはプロトコルについて、個人、複数の個人またはイメージングモダリティ、たとえば、ＰＥＴ／ＣＴまたはＰＥＴ／ＭＲの組合せと相互作用するように選択される材料を用いるファントムを説明する。本開示の対象であるファントムは、従来業界で知られていたファントムで利用できなかった能力を増大する柔軟性および定量的情報を提供する。

ここで用いられているように、用語「ファントム」は、イメージング手順が行われるときに、イメージングシステムおよび／または患者の測定に関する情報を与えるか、調節するか、解釈するのに用いることができる、患者測定とは独立したさらなる情報を提供する物理的構造を説明する。ここに用いられているように、「スキャン時」ファントムは、患者がイメージングされている時間の少なくとも一部の時間中にイメージングモダリティ内に存在するファントムであり、したがって、患者と同時にまたはほぼ同時にイメージングされる。スキャン時ファントムは通常、イメージング手順で患者の画像が撮像されると、ファントムの対応する部分が同時にイメージングされるようにサイズが設定されて構成されている。したがって、イメージング手順中に撮像される患者の１つ以上の画像スライスまたはボリュームは、インサートの測定値または画像も含み得る。ここに記載されているファントムはスキャン時ファントムとして最高の有用性を持つが、これに加えて、または、この代わりに、これらを用いて、イメージャまたはプロセスの品質管理（ＱＣ）または較正のために患者から分離してファントムをスキャンすることによってイメージングモダリティを較正することもできる。

ここに記載されているファントムは、使用されるイメージングモダリティおよび手順に関して知られる種類または値について同じであったり、異なったりする特性を持つ物体である１つ以上の「測定済みインサート（ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎｓｅｒｔ）」を含んでもよい。これらの特性の１つ以上はイメージングシステムによる測定の実行および画像の生成中に測定される。測定済みインサートは、１つ以上のイメージング測定合成物または材料から構成されてもよい。この意味で、測定済みインサートは、イメージング手順を実行して画像解析を支援する場合に１つまたは複数の参照体として用いることができる。ファントムは少なくとも１つの測定済みインサートを含むことができ、そのジオメトリおよび／または特性は、たとえば、第一原理、間接測定および計算、直接測定（ドーズキャリブレータの使用を通じて含む）を通じて、または較正された標準と比較して、または較正された標準に関連して、使用される１つまたは複数のイメージングモダリティに対する十分な正確度および／または精度に選択され、かつ／または、既知である。１つ以上の測定済みインサートが持ち得る特性例は、特に、ＣＴについての原子組成、濃度および／または密度、ＭＲについての陽子密度、Ｔ１およびＴ２、ＰＥＴについての陽電子活性または放射能、超音波についての音伝達速度および界面反射率を含むが、これらに限定されない。ここに記載されているファントムは、測定を行うか、イメージング手順に関するデータを取り込む１つ以上の「測定インサート」も含んでもよい。測定済みインサートまたは測定インサートは、ファントムから取り外し可能であってもよく、あるいは、これらはファントムに恒久的に付着してもよいか、ファントム内に恒久的に付着してもよく、あるいは、ファントム本体自体の一部を構成してもよい。異なる特性を持つ複数のインサートを特定のイメージングスキャン診断中に用いて、それらの特性についての定性的測定値および／または定量的測定値を提供してもよい。

本開示の様々な実施の形態に係るファントムは個々の診断システムおよび組合せ画像診断システムに用いることができる。ここで用いられているように、個々の診断システムは、ＣＴイメージャ、ＰＥＴイメージャ、ＳＰＥＣＴイメージャ、超音波イメージャまたはＭＲイメージャのようなシングルモダリティのみを用いて患者画像を生成するものである。ここで用いられているように、複合画像診断システムまたは組合せ画像診断システムは、単一画像または合成画像を生成する２つ以上のイメージングモダリティを用いるものである。複合イメージングモダリティは融合させてもよく、たとえば、ＰＥＴ／ＭＲ複合モダリティと同時に製造されるＰＥＴ／ＣＴ複合モダリティなどを同じイメージャに配置し、いずれかが融合しても、順次融合されてもよい。複合画像診断システムで用いるために、ファントムには、適用可能なイメージングモダリティの各々および選択される１つまたは複数のプロトコルにおいて、既知の手法で応答する少なくとも１つの材料が組み込まれるべきである。

本開示の対象であるファントムは、イメージング手順に関する情報の収集を支援する。特に、ここに記載されているファントムのイメージングから取得される情報は、イメージング手順の優れた定性化および／または定量化を可能にし、さらに、ＣＴ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲ、超音波、光学、光音響、他のイメージングモダリティおよびこれらの組合せのような多様なモダリティにわたって有用である。既知の品質および／または特性を持つインサートを含むことで、時間にわたる画像解析における整合性を確保することが容易になる。利点のいくつかは、同じイメージャであるか異なるイメージャであるかにかかわらず、単一の患者に対する画像解析、同じイメージャについての時間にわたる画像解析、イメージャ間の画像解析、および異なるイメージングプロトコルおよび／または再構成アルゴリズムにわたる画像解析における整合性の改善と、イメージングモダリティ間の移行の容易化の支援と、たとえばＰＥＴ＆ＣＴまたはＭＲのようなマルチモダリティの、共通位置合わせ（ｃｏ−ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）の確認と、患者の動きの確認と、動き補正または補償の正確度のチェックと、正しい３Ｄ再構成の検証と、ジオメトリ上の歪みおよび／もしくは時間的歪みおよび／もしくは解像度、変調伝達関数（ＭＴＦ）、および／もしくは他の画像パターン、テクスチャまたは品質特性の確認とを含む。特にＣＴイメージングの場合、本ファントムは、単一のエネルギシステムか二重エネルギシステムかにかかわらず、線質硬化および実際のビームエネルギスペクトルのイメージングシステム測定に対する影響のような、ビームエネルギスペクトル選択およびその修正の評価および／または補正を可能にすることができる。ファントムからの情報は様々な手法で画像再構成に情報を与えるのに用いてもよく、その例はここで説明されている。ファントムの要素が様々な位置にある実施の形態では、ここで説明されている特性の径方向、軸方向、周方向変化の評価および／または調節を行うこともできる。ＰＥＴについては、減衰補正誤差に対する評価および補正を行うことが特に有用である場合がある。放射性ファントム要素を用いて、外部標準器またはドーズキャリブレータによるクロスコリレーションまたは定量化が改善される場合がある。

ここで言及されているファントムおよびファントムの組合せの様々な実施の形態は１つまたは複数の特定の構造に限定されず、患者またはイメージャに対する、意図する配置に応じて様々な形態を持ってもよい。例として、また、ここでより詳細に説明されるように、ファントムは、患者が載せられるイメージングテーブルの一部のようなイメージングモダリティの一部であってもよく、したがって患者テーブルが動くのに応じて動いてもよい。これの代わりに、ファントムの１つ以上の態様は、イメージャのイメージング空間に恒久的に配置することができ、したがって患者テーブルとともに動くことができない。ファントムは、患者の下、患者の上、または、患者に隣接して配置される発泡体、空気または水から形成されるアンチロールパッド、クッションまたは枕のようなイメージングモダリティ内に配置されるデバイスの一部とすることもできる。ファントムは、患者の側に配置されるように設計される構造であってもよい。これの代わりに、ファントムは、ベスト、ブランケットまたは患者マーカのような、着用されるか、載せされるか、患者に付けられるように設計される構造の一部であってもよい。これの代わりに、ファントムは、接着剤、ストラップまたは他の手段で患者に付けられてもよい。これのようなファントムは、患者のなんらかの動きにより動くか、力または応力を受けてもよく、したがって、患者の動きを評価するのに用いてもよい。患者およびイメージャに対するファントムの位置は、患者の体形および／または行われている検査に依存してもよい。いくつかの限定しない実施の形態では、ファントムはさらに、表面コイル（ＭＲ表面コイルなど）の一部あってもよく、あるいは、超音波カップリングパッド内にあってもよい。さらに、ファントムは、ここに記載されている個々のファントムの様々な組合せを含む個々の分離構造を備えることができ、個々のファントムの様々な組合せは、患者の測定に関するさらなる情報を提供するようにともに機能する。例として、ファントムは着用可能なベストとイメージングテーブルの一部との組合せを含むことができ、各々はイメージング手順に関するさらなる情報を提供するようにまとまって機能する１つ以上のインサートを含む。いくつかの実施の形態では、巨体の患者を収容するのにさらなる空間が必要である場合にはファントムを取り外し可能に構成することができる。これに加えて、ファントムが放射性材料を含む場合、ファントム（または少なくともその放射性部分）は、放射性ファントムが必要でないバックグラウンドスキャンまたは他の手順を実行する前に迅速に取り外されるように構成することができる。放射能が必要でないときに、適所に（手動でまたは自動的に）動いて放射性インサートからの被曝から患者またはイメージングシステムを保護する遮蔽要素を含むことで、放射線を制限することもできる。

図２は、本開示に利用することができるイメージングテーブル１００の実施の形態の横断面を示す。イメージングテーブル１００は、本実施の形態においてファントムを形成する１つ以上のインサートのための空間を有する。テーブルは、患者を保持する上部面１１０を有し、また、構造健全性のための下部面１１２を有してもよく、下部面１１２は、テーブルを保持してイメージャに対してテーブルを動かすサポートスタンドとテーブルを接続する。テーブルは、イメージャに出入する方向および上下のような様々な方向に動いて患者を中央に配置するように構成してもよい。テーブルは、上部面を下部面および／またはテーブルサポートから分離する架橋材料１１４を有する。この例では、架橋材料１１４は、テーブル上部および下部材料と同様に、比較的強靭で硬質の材料、たとえば炭素繊維材料である。これの代わりに、架橋材料は硬質の発泡体または他の材料を含んでもよい。テーブル１００の材料は通常イメージモダリティに作用しないが、むしろ、テーブルが画像に現れないようにイメージモダリティから欠落させてもよい。同様に、ファントムの画像の一部または全部は、医師または患者に提示される画像から削除される場合があるが、ファントムからのデータはイメージングシステムにより、ここで説明されているように、引き続き用いてもよい。架橋材料１１４によってハニカムまたはウェブを形成してテーブル１００のＺ軸をさらに強化してもよい。ファントムは、１つ以上のインサートの挿入のための開口、溝または孔１１６も含む。孔１１６は、丸、四角、三角、台形、六角形などの多様な形状の孔であってもよい。特定の実施の形態では、テーブル１００には１つ以上のインサートを組み込んでもよく、各々は取り外し可能であるか、テーブル１００に恒久的に組み込まれてファントムを形成してもよい。インサートは患者間で交換することができるか、あるいは、イメージング手順の予定および必要なファントム特性に応じて週に１回または、日に１回のようなわずかな頻度で交換することができる。同じファントム特性を持つインサートを使用したり、異なるファントム特性を持つインサートを使用したりすることで、技術者は所望にファントム特性全体を調節することができる。他の形状／構造を持つテーブルも用いてもよい。

図３は、本開示に用いることができるファントムの別の実施の形態の横断面を示す。この実施の形態では、ファントム１０００はイメージングテーブル１００とは別体の要素であり、患者２０４とイメージングテーブル１００との間でイメージングモダリティ２０２のボア２００内に配置される。ファントム１０００は、イメージングテーブル１００に載置されるパッドのように形成することができ、その際にイメージングテーブル１００に患者２０４を載せることができる。ファントムはここに記載されているようなインサート２０８ａ〜２０８ｃのための開口、溝または孔１１６を含むことができる。

図４は、本開示に用いることができるファントムの別の実施の形態の横断面を示す。この実施の形態では、ファントム２０００はイメージングテーブル１００とは別体の要素であり、イメージングテーブル１００の下でイメージングモダリティ２０２のボア２００内に配置される。ファントムはここに記載されているようなインサート２０８ａ〜２０８ｃのための開口、溝または孔１１６を含むことができる。この実施の形態では、イメージングテーブル１００は軸方向に動いてそれに載せられる患者２０４とともにボア２００に出入りしてもよく、一方で、ファントム２０００はボア２００内にとどまり、患者２０４およびイメージングテーブル１００とともに軸方向に動かなくてもよい。イメージングモダリティ２０２は、与えられた手順に対して使用中でない様々なインサートを保管するために、イメージングモダリティ２０２と関連するインサート保管エリア２０６を有することができ、イメージングモダリティに埋め込まれる出し入れ自在のコンパートメントのように形成するようにして有することができる。これらの実施の形態に係れば、保管エリア２０６をイメージング領域から遮蔽して、不必要な画像ノイズまたはインサート内の放射性材料に対する被曝を避けてもよい。本実施の形態の利点は、インサートがより小型かつより軽量になり得ることである。インサート自体は、患者ベッドの長さよりもきわめて短いイメージャ感知長さよりも長い必要はない。これに加えて、自動コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）工作機械で用いられるツール交換器に類似する自動機構またはロボット機構を組み込んで、イメージング手順に基づいてインサートを自動的に交換してもよく、このようにして、オペレータまたは技術者の作業が単純化され、人為ミスの可能性が少なくなる。インサート切り替えが手動で実行される実施の形態では、インサート毎に定められた場所を有する保管エリア２０６を有することで、さらに手順が単純化され、人為ミスの可能性が少なくなる。

ここに記載されている様々な実施の形態は、１つ以上の「測定済み（ｍｅａｓｕｒｅｄ）」インサートを有するファントムと、１つ以上の「測定（ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）」インサートを有するファントムと、「測定済み」インサートおよび「測定」インサートの両方の様々な組合せを有するファントムとを含む。本開示では、「測定済み」インサートはイメージャによって測定され、画像取得のためにセットアップし、画像の生成、再構成および／または読影を行うときに用いることができる定性的および／もしくは定量的参照点またはベンチマークを提供するものを意図する。「測定」インサートは、イメージングシステムにより測定されるのに加えて、または、これの代わりに、患者の心臓活動（たとえば脈またはＥＣＧ）、呼吸、体重、脳活動（たとえばＥＥＧ）、運動またはファントムが放射するか、受ける（したがって患者が放射するか、受ける）放射線のレベルに関係する測定などの測定も行い、かつ／またはデータも取り込むものである。データ取り込み要素があるので、測定インサートは、取り込まれたデータを格納し、かつ／または画像構成または再構成中に処理を行うイメージャプロセッサのような適切な箇所に伝送する（リアルタイムで伝送してもよい）ことを可能にする必要な電子デバイスおよび通信モジュールを含んでもよい。これの代わりに、必要な電子デバイスはイメージングシステムの一部であってもよい。測定インサートからのデータは、測定および画像生成、画像ＱＣまたはイメージャＱＣで用いるためにイメージャに送信してもよく、かつ／または、１つ以上の付加システム、たとえば、線量記録評価システムおよび病院情報システム（ＨＩＳ）または医療用画像管理システム（ｐｉｃｔｕｒｅ ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）（ＰＡＣＳ）に送ってもよい。測定インサートからの画像データは、有線または無線システム（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉＦｉなど）によってイメージャ、画像プロセッサまたは他のシステムに送信してもよい。

測定済みインサートは１つ以上の参照材料を含んでもよく、各々は、たとえば、インサートを形成するのに用いられる画像放射性合成物または材料の形態で、使用されるイメージングモダリティおよび手順に関連して知られている特性および／または濃度を持つ。測定済みインサートは均質にすることができ、ファントム領域の長さに沿って均一に縦に延びるか、ファントム領域を横切って横にまたは斜めに延ばすことができる。しかし、ここで説明されているように、本開示の測定済みインサートは、均質で均一であるものに限定されず、これらの縦または横の長さに沿ったなんらかの変形は可能であり、有用である場合がある。ここで説明されているように、スキャン時ファントムの一部として用いられる場合、イメージング手順中に撮像される患者の各スライスは、インサートの位置に応じて１つ以上のインサートのうちの１つ以上の１スライスを含むこともできる。たとえば、結果画像は、断面スライスもしくはスライドのセット、３Ｄ描画、複数の画像（マルチモダリティからの画像でもよい）のオーバーレイ、時系列画像または画像からなる動画、または、イメージング手順に関係する様々な判断および計算を行うのに参照として用いることができるインサートの動き除去画像もしくはインサートの連続画像として表示する。たとえば、参照画像または画像の一部は、インサートおよび／またはファントム中の既知の組成の参照材料の減衰と患者の減衰を比較することで、患者の身体組成を確認するのに用いることができる。参照画像は、インサート／ファントム参照材料と比較して患者画像のノイズおよび／または品質を評価し、たとえば、線質硬化アルゴリズムを使用すべきか、他の補正アルゴリズムを使用すべきかを判断するのに用いることもできる。さらに、インサート／ファントムからの参照画像の実際の減衰と期待される減衰とのなんらかの差に基づいて、反復再構成などのために画像生成プロセス中に調整を行うことができる。たとえば、調整は、インサートおよび／またはファントムからの画像データに基づいて表示される画像のヒストグラムをシフトするか、その画像のグレイスケールまたは色の調整またはシフトを行うことによって計算後にハンスフィールド単位での補正を行うことを含むことができる。調整は、測定されたハンスフィールド単位が関連する有効ビームエネルギまたはエネルギスペクトル、いわゆる「スペクトルハンスフィールド単位」の決定を含んでもよい。測定済みインサートまたはファントムの画像は、患者画像の時間的変化が患者の実際の変化によるものか否か、または、そうではなく、たとえば、インサート画像特性の変化によって示されるような、イメージング手順自体の不整合の結果であるかを判断するのに用いることもできる。様々な実施の形態によると、注目タイムフレームは、たとえば、心臓鼓動、肺呼吸、蠕動および／または排泄の薬物動態学的・薬力学的モデリングについての、時間列画像または連続画像にたとえば由来する単一のイメージングセッション、または上記モデリングについての、生理プロセスが進展する際の単一のイメージングセッション内にあってもよく、あるいは、たとえば、別の時間、日、週、月または年の以降のイメージングセッション間にあってもよい。１つ以上のインサートの参照材料の組成は知られた後、異なるイメージングモダリティにわたって観察される１つ以上のインサートの参照画像中の差、異なる患者について同じモダリティで所定時間にわたって観察される１つ以上のインサートの参照画像中の差、または、同じ患者について同じモダリティで所定時間にわたって観察される１つ以上のインサートの参照画像中の差が、イメージングモダリティ自体のドリフトもしくは変化、または患者の変化と対立するものである患者とのモダリティの相互作用に起因する場合がある。その際、イメージングモダリティの動作または結果画像の読影に対して適切な補正を行うことができる。

特定のファントムで用いられる１つ以上の測定済みインサートを形成するのに用いられる様々な材料の選択は、１つまたは複数の使用されるモダリティ、イメージング手順の目的（たとえば目標診断は何か）、スキャンの注目領域、患者サイズ、イメージャパラメータなどを含む様々な要因に依存する。１つ以上のインサートに組み込まれ得る特性例は、ＣＴについての原子組成、濃度および／または密度、ＭＲについての陽子密度、Ｔ１およびＴ２、ＰＥＴについての陽電子活性または放射能、超音波についての音伝達速度および界面反射率など（単一のインサートにおけるこれらの特性の２つ以上の組合せを含む）を含むが、これらに限定されない。

インサートを形成するのに用いることができる材料の限定しない例は、既知の濃度の、カルシウムアパタイト、ヨウ素（ポリマー中のヨウ素など）、水、テトラヨードエチレン、架橋ポリ（ビニルピロリドン）ヨウ素錯体のような適当な溶媒が混合されるＣＴまたはＭＲ造影剤、および／または、アーノルドの米国特許第４，７２４，１１０号（この全体は参照により本開示に含まれる）で言及されているこれらの材料、尿酸結晶、水、組織等価プラスチック（たとえば、Ｓｈｏｎｋａによって開発されたＡ−１５０プラスチック）、ナイロン、アクリル酸塩、ポリスチレンまたはポリプロピレンのようなポリマー、材料の様々な混合物（たとえばナイロンと尿酸結晶との混合物）、および／または、Ｋｉｒｂｙらの米国特許出願公開第２０１４／０２９４１４０号（この全体は参照により本開示に明確に含まれる）に記載されているもののような、定量的ファントムの有用性が知られている他の材料を含む。他の実施の形態では、インサートは、ＰＥＴ（たとえばＧｅ−６８）またはＳＰＥＣＴ同位元素（たとえばＣｏ−５７）に有用なもののような長寿命同位元素のような１つ以上の放射性材料も含んでもよい。他の潜在的に有用である放射性材料は、製造されてＱＣファントムに用いられるもの、たとえばＥｃｋｅｒｔ Ｚｉｇｌｅｒによって供給されるものを含む。いくつかの限定しない実施の形態では、放射性インサートは、同位体材料の周囲に散乱材料シリンダを含んでもよく、あるいは、ＰＥＴ同位体インサートの周囲に再結合材料を含んでもよい。一般的に、インサートは、固体容器内の固体、液体またはガスであってもよく、また、これらの組合せ、たとえば、液体内のガス含有固体球などであってもよい。固体は動かしてもよく、また、ここで説明されているように、流体は流れてもよい。ファントムまたはインサートはガスまたは液体を充填した中空球を含んでもよく、中空球は、ガリレオ温度計の場合に起こるように、流体（ガスまたは液体）中で動く。動きは、能動的であってもよく、たとえば、動力化して、オペレータまたはイメージャで制御してもよく、あるいは、受動的であってもよい。

二重エネルギＣＴイメージャを利用するいくつかの実施の形態ではたとえば、患者の１つ以上の組織または器官に存在し、１つ以上の他のインサートに存在し、かつ／または、たとえば、分割放射性インサートの１つ以上のコールド部分に存在する１つ以上の他の材料の量を測定することが材料分解ソフトウェアによって可能であってもよい。たとえば１つの実施の形態に係れば、血液中のヨウ素の量をインサートと比較して測定することができ、患者内の灌流を測定するのに利用してもよく、また、組織密度にそれほど依存せずに評価することができる。尿酸インサートと比較して、患者に存在する場合の尿酸結晶の有無および量を評価する別の実施の形態は、患者の痛風を評価するのに利用してもよい。さらに別の実施の形態では、キセノンガス吸入中のキセノン濃度を評価して肺イメージングに利用してもよい。上記を１つ以上評価する検査が行われている場合、たとえば、既知の濃度のヨウ素もしくはヨウ素含有材料、尿酸結晶および／もしくはカルシウム含有結晶、またはキセノンガスをそれぞれ含むインサートを有することが望ましい。

別の例として、肺のような所定の器官または組織のＣＴイメージングでは、超低密度領域が測定される。本開示の実施の形態では、インサートは、既知密度、測定済み密度または較正済み密度を持つ超低密度発泡体が充填され、構造健全性および構造剛性を提供するアルミニウム、炭素繊維材料または他のＣＴ非放射性材料の薄肉管とすることができる。発泡体例は、０．０１５ｇｍ／ｃｍ^３とすることができるポリウレタン、またはＳｉｎｇｈａｌらの米国出願公開第２０１４／０１４２２０７号（この記載によって、この全体は参照により本開示に含まれる）に記載されている発泡体（０．００５ｇｍ／ｃｍ^３まで下げることができる）とすることができるポリウレタンである。インサートチューブは大気に対して開いていても、閉じていてもよく、既知の圧力の既知のガスを充填してもよい。発泡体には空気を充填してもよく、あるいは、いくつかの実施の形態では、ＣＴ Ｘ線手順時のキセノンまたはクリプトンガスのような、イメージング手順時に放射能を持つガスを充填してもよい。他の実施の形態では、発泡体はＭＲについて、純水のような液体を充填してもよく、あるいは、既知の濃度のＣＴまたはＭＲ造影剤のような１つ以上の画像放射性合成物の水溶液を充填してもよい。これの代わりに、薄肉管には多数の中空小球を充填することができ、各々は所望の密度を持つ十分に薄い壁を有する。他の実施の形態に係れば、ここで説明されているように、中空球に空気、キセノン、クリプトン、水などのガスまたは液体を充填してもよい。これの代わりに、ファントムまたはその１つ以上のインサートの１つ以上の態様は、２０１６年２月１９日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０１８７０７号（この出願の開示の全体はこの参照により本開示に含まれる）で説明されているパーフルオロカーボンまたは他のガスを発生する１つ以上の造影材料を含んでもよい。

異なる材料から構成されるもの、異なる濃度の同じ材料から構成されるものまたは異なるサイズまたは形状を持つもののような、１つ以上の異なる種類の測定済みインサートの組合せを含むファントムは、複数のシングルイメージングモダリティの期間中に、特にマルチイメージングモダリティがイメージング手順に用いられている場合に、１種類の測定済みインサートを用いて提供することができるものよりも優れた、さらなる定性的および／または定量的情報を提供することができる。たとえば、第１のインサートは既知のＣＴ特性および未知のＭＲ特性を持つ材料を含んでもよい。これは、未知のＣＴ特性ではない既知のＭＲ特性の第２のインサートと組み合わせることができる。いくつかの実施の形態では、第１および／または第２のインサートは既知のＣＴ特性およびＭＲ特性を持ってもよく、あるいは、第１、第２のインサートはＣＴ、ＭＲ特性のみをそれぞれ持ってもよい。これの代わりに、単一のインサート、たとえば純水または空気は、マルチモダリティの特性が既知の状態で作用することができる。別の例では、ＰＥＴ同位体インサートは、放射性特性に関連する安定性および有用性に基づく材料から形成してもよいが、必ずしもＣＴに関して標準化されず、あるいは、必ずしもＣＴに関して有用ではない。したがって、インサートを含むＰＥＴ放射体は、ＰＥＴ／ＣＴファントム用の１つ以上のＣＴ標準インサートまたはＰＥＴ／ＭＲファントム用の１つ以上のＭＲ標準インサートと組み合わせてもよい。

たとえば、ファントムはここに記載されているようなＰＥＴ放射性材料を有する少なくとも１つのインサートを含んでもよい。同ファントムは、図２のインサート１２０ａのような水を充填した管である１つ以上のインサートをさらに含んでもよく、その管は、ＣＴ手順用のハンスフィールド単位（ＨＵ）スケールでの０較正値を決める。ＰＥＴイメージング手順については、水を満たしたインサートはここに記載されているような既知の放射性を含んでもよい。また、純水を有するインサートはＭＲに有用なファントムの少なくとも一部として機能してもよい。ＭＲファントムとＰＥＴファントムとの組合せまたはＭＲとＰＥＴとの両方に有用なインサートを含むファントムによって複合モダリティイメージング手順を実現してもよい。このファントムでは、イメージング中に任意の線質硬化、ジオメトリ上の歪み、ノイズおよび／または他の不均一効果を評価するたとえば３つの水管１２０ａ，１２０ｂおよび１２０ｃがテーブル１００の異なる位置にある。これの代わりに、他の実施の形態（ＣＴ肺検査のための実施の形態など）では、均一性チェックの際にファントムの複数の位置に複数の超低密度発泡体インサートを有することが望ましい場合があり、これは、肺呼吸のイメージングに診断上最も重要であるＨＵスケールのイメージング領域にこの材料のＨＵがあるからである。陽電子放射体インサートを有する超低密度発泡体充填インサートの組合せを含む実施の形態は、複合ＰＥＴ／ＣＴモダリティを可能にする。肺イメージング検査の例は、Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ−Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ Ｒａｔｉｏｓ ｗｉｔｈ ＰＥＴ、Ｍｅｌｏら、Ｊ Ｎｕｃｌ．Ｍｅｄ．２００３；４４：１９８２−１９９１に記載されており、この文献は参照により本開示に明確に含まれる。これの代わりに、他の実施の形態では、陽電子放射体を含む１つ以上のインサートと組み合わせて、場合により異なるインサートに異なる濃度で、キセノンまたはクリプトンガスのようなＸ線放射性ガスを有する１つ以上のインサートを組み込むことで、複合ＰＥＴ／Ｘ線モダリティまたは複合ＰＥＴ／ＣＴモダリティを実現してもよい。

ＰＥＴ、ＰＥＴ／ＣＴ、ＰＥＴ／ＭＲイメージングモダリティに用いる本開示のいくつかの実施の形態に係れば、ファントムは、長寿命ＰＥＴ放射体、たとえば陽電子放射体Ｇｅ−６８（Ｔ_１／２＝２７０．８日）が組み込まれた少なくとも１つのインサートを含んでもよいが、他の適当な陽電子放射体を用いることもできる。典型的には、短期間の放射性崩壊に起因するファントムの交換または再較正の必要を制限するのに、長い半減期を持つ陽電子放射体を用いてもよい。ただし、より長い半減期を持つ陽電子放射体も、より短い半減期を持つ陽電子放射体も本開示に含まれる。たとえば、長い半減期を持ち、陽電子放射体Ｇａ−６８に崩壊する、Ｇｅ−６８を含むロッドがＰＥＴイメージャの透過源ロッド（たとえばＥｃｋｅｒｔ Ｚｅｉｇｌｅｒによって製造されているもの）として用いられている。これらのロッドは通常、相当な量の陽電子放射能、たとえば１２０ＭＢｑすなわち３．２４ｍＣｉ以下を発生する多量のＧｅ−６８を含む。透過源ロッドは、１セットの透過測定を行うのに用いられ、また、患者による減衰についての以降のＰＥＴスキャンを調節するのに用いられる減衰マップを生成するのに用いられ、ＣＴイメージャのＸ線管の機能を実質的に担う。これらのロッドは減衰マップを生成するのに用いられるＸ線源（ガンマ線）と考えられ、患者スキャン中に情報を取得するのに用いられない。安全上の理由で、これらのロッドは使用しないときに遮蔽して、患者および病院職員を無駄な放射線被曝から保護しなければならない。これに加えて、これらのロッドはイメージングシステムから遮蔽するか、取り外して、ＰＥＴ患者イメージングの妨げとならないようにする必要もある。本発明では、ここで説明されているように、きわめて低い濃度のＧｅ−６８を含むインサートを用いてもよい。

本開示の様々な実施の形態に係れば、ＰＥＴまたはＳＰＥＣＴ手順用のイメージングファントムとして機能するインサートの放射能は、従来技術の透過源で用いられるものよりも相当小さい放射能を含み得る。特定の実施の形態では、本開示のファントムの陽電子放射体の濃度は、遮蔽が必要でない程度に放射能が十分に低いようなものである。表１は、本開示の特定の実施の形態に係るインサートとして使用に適するＧｅ−６８ＰＥＴ放射ロッドの放射能の一計算例を示す。

このようなロッドは複合ＰＥＴ／ＣＴファントムに用いるファントムに挿入するのに好適である場合がある。インサートは、１であるＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ Ｕｐｔａｋｅ Ｖａｌｕｅ（「ＳＵＶ」）の放射能を名目患者投与量および体重で表すように選択してもよい。たとえば、患者が注入放射能投与量１０ｍＣｉすなわち３７０ＭＢｑ（表１、１行目）を７０ｋｇ（２行目）の患者体重で受ける場合、組織の１ｇｍあたりの加えられた平均放射能は０．１４３μＣｉ／ｇｍすなわち５．３ｋＢｑ／ｇｍ（４行目）である。ＳＵＶは、全患者体重によって割られる場合の全放射能によって割られる１ｋＢｑ／ｇｍの領域での組織放射能濃度と定義される。この実施の形態では、インサートは直径１ｃｍ（５行目）の丸い均一なロッドであってもよい。長さ２メートルのロッド（７行目）に対して、体積は１５７ｃｍ^３（８行目）である。したがって、ロッドが１であるＳＵＶを持つ注目領域を表すようにするために、放射能濃度は、患者について表１で計算されたものである必要がある（表１、３行目および４行目）。この計算については、全インサート放射能は２２μＣｉすなわち８３０ｋＢｑである。この放射能は患者に与えられる放射線量の約１／４５０であるので、画像にこの放射能を持つインサートがあることで、患者に対する放射能投与量は大幅に増加することはないし、計数統計に大きな影響が及ぶこともない。さらに、ファントムＰＥＴインサートに関連する放射能は、病院従事者が患者に近接することからすでに受けている線量と比較して、病院従事者が受ける放射線被曝線量に大きな影響を及ぼすことはない。さらに全放射能は、インサートの個々の部分のみに所望の濃度または量の放射能を含ませることで低減してもよい。たとえば、１ｃｍの直径のロッドであるインサートについて、１ｃｍの長さ部分には放射性材料があってもよく、９ｃｍの長さ部分には非放射性材料があってもよく、さらには１ｃｍの長さ部分には再び放射性があってもよい、などである。少なくとも２０ｃｍのベッド距離を持つＰＥＴイメージャについては、このインサートにより作用空間に少なくとも２つの放射性インサートが提供されるが、常にすべての再構成されたスライスにもたらされることはない。これらの実施の形態の各々またはこれらの実施の形態の組合せにより、従来技術で利用されるものに勝る重要な安全上の利点がもたらされる。さらに、イメージング手順で使用しないときに、インサートにわたってシールドを置く能力、またはインサートを取り外して遮蔽容器に入れる能力を設けることは、装置清掃または整備に望ましい。ファントムとして使用することで、ＰＥＴまたは複合ＰＥＴ／ＣＴまたはＰＥＴ／ＭＲ画像診断中に様々な定性的および／または定量的値を決定することが可能になる程度に、インサートの放射能は十分である。

インサートを形成する材料は、様々な実施の形態では、固体、液体またはガスまたはこれらの様々な組合せまたはこれらの溶液とすることができる。ここで説明されているように、特定の実施の形態については、材料は、低密度発泡体または超低密度発泡体のような、中空容器内に含まれる発泡体であってもよいし、あるいは、発泡体マトリクス中に分散させた（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）ガスまたは液体であってもよい。他の限定しない実施の形態では、画像放射性材料は、低密度の、繊維をもつれさせたものまたは中空容器内の連続中空球もしくはビーズ容器であってもよい。

様々な実施の形態では、インサートはさらに様々な物理的形状を持ってもよい。一例では、インサートは、患者の身体の少なくとも一部に沿って延びるか、これにわたって延びるように成形される細長いチューブのように形成される。チューブの断面は限定されず、たとえば、正方形、三角形、矩形、円形または楕円形であってもよい。図２を参照して、インサート１２２および１２８は丸い断面を持つが、インサート１４０は楕円形である。１ｃｍ（丸）、０．５ｃｍ（丸）または０．５×１．０ｃｍ（楕円形）の直径を持つチューブを含む異なるサイズおよび／または長さのチューブを用いることもできる。インサートの様々な形状が特定のファントムに用いられる場合には、インサートはさらに他の形状を持ってもよい。たとえば、図２では、インサート１３０は所望のイメージング特性を有し、互いに隣接する複数の２つ以上の小型の丸いロッドから形成され、支持のために外管を任意に含んでもよい。他の実施の形態では、インサート１２４は、所望のイメージング特性を持ち、管内に保持される微小ビーズのアセンブリであってもよく、対象のモダリティによって個別に解像可能であってもなくてもよい。これの代わりに、他の実施の形態では、同心チューブをインサートに利用してもよく、この場合、各チューブは、異なる画像放射性合成物または異なる濃度の同じ画像放射性合成物またはこれらの組合せを含んでもよい。インサートの様々な実施の形態の管の壁を形成するのに用いられる材料は、材料が管に必要な構造健全性をもたらすのに十分に強い場合、管内の材料と同じであってもよい。これの代わりに、インサート容器壁は、たとえば、炭素繊維、アルミニウムまたはヒートシールポリエチレンテレフタレートのような薄いプラスチックまたは他の適当なポリマー材料から形成することもできる。

形状、ジオメトリ、組成、濃度および／またはインサートの縦軸（Ｚ軸と呼ぶ場合もある）に沿ったインサートの相対方向の変化は、患者位置のジオメトリ上の正確度を評価するか、線質硬化の均一性を評価するような、イメージングプロセスに関するさらなる情報を提供することができる。したがって、いくつかの実施の形態では、インサートの形状、ジオメトリ、組成、濃度および／または相対方向は、図５に示されているようにその縦の軸に沿って変化してもよく、図５は、インサートの様々な点（各点は点線によって表されている）でＺ軸に沿って取得される一般化したファントム画像を示す。Ｚ軸変化のパターンは、無、最小、擬似ランダム、ランダム、周期的、パターンもしくは情報符号化（たとえばｚ軸位置）、連続的、または不連続的であってもよい。正しいものはなく、すなわち、最適の形状変形例および望ましい変形例はイメージング手順に依存する。たとえば勾配のあるプロファイルまたは先細りのプロファイルを持つインサートまたはインサートの要素によって線形変化が最も容易に実現される。限定しない一実施の形態では、図６Ａに示されているように、インサート３０１は、Ｚ方向に全体的に配置される連続するボール３０２から形成してもよい。ボールは同じ組成から形成したり、異なる組成から形成したりしてもよく、異なるサイズおよび／または形状を持ってもよく、また、ボールに空間または複数の非放射性ボールもしくは複数の形状を散在させてもよい。この構成は、そのＺ軸に沿って、インサートに変化、たとえば、密度の変化、濃度の変化および／または放射能の変化などをもたらすように設計してもよい。図６Ｂに示されているように、いくつかの実施の形態に係れば、インサート３０３は上記の代わりに、共通の軸に沿って互いに整列する連続するディスク３０４から形成してもよく、この場合、ディスクが異なる直径および／または厚さを持ってもよい。この構成は、異なる材料のディスクがスペーサとは異なる関連イメージング特性を持つ実施の形態において、Ｚ軸に沿ったインサートの変化をこの場合ももたらす。

この効果をもたらす他の構成は、図６Ｃのような、スパイラルまたはヘリカル形状のインサート３０５、図６Ｄのような、細いロッドまたはライン沿って連続する球から形成されるインサート３０７、または図６Ｅのような、異なる角度の細いロッド３１０から構成されるインサート３０９を含むいくつかの実施の形態によっても想起される。さらなる例として、インサート３１１は「ダンベル」形状を持ってもよく、この場合、直径は図６Ｆに示されているようにインサートの中央近くで狭くなる。これの代わりに、インサートは、Ａｕｆｒｉｃｈｔｉｇらの米国特許第５，８４１，８３５号（この全内容は参照により本開示に含まれる）に示されているように、段付きくさびまたは様々な表面幅／直径を持つ他の形状のように成形してもよい。たとえば、画像スキャン範囲内の絶対Ｚ軸位置、たとえばＺ軸材料変化が、デジタル的に符号化されたＺ軸位置（その解像度はインサートの数または用いられる他の要素に依存する）を表すかを判断するのに、２つ以上のＺ軸変化インサートを用いてもよい。２つ以上のＺ軸変化インサートは、同じ材料のインサートであっても、異なる材料のインサートであってもよいので、測定評価の多様な態様、たとえば減衰補正またはＨＵまたは放射能調整に用いてもよい。

ファントムとともに用いられるモダリティに応じて、他のインサート形状／構成／組合せが有効である場合もある。たとえば、小型に成形されたＰＥＴがインサート容器の内部にあるか、インサート内にある状態で、大型のＣＴ形状を持つインサートは、ＣＴ／ＰＥＴ複合診断システムの場合に特定の有用性を持ち得る。別の例として、ＰＥＴモダリティの場合に有用であるインサートは、大型のプラスチック管または球の内部にある極小のＰＥＴシードまたは球を有してもよく、これにより、シードがＰＥＴの点源であることが効果的になるが、シードは、点源の場合でも、インサート球またはロッドのＣＴイメージング特性に影響を及ぼさない程度の少量の材料のシードになる。

いくつかの実施の形態では、特定のファントムの１つ以上のインサートは、ファントムがすぐに識別されかつ／またはその画像の評価を通じて定性的および／または定量的に測定されるのを可能にするように、イメージングモダリティによって「放射性有り」または「読み込み可能」である識別子をさらに含んでもよい。たとえば、ファントムは、数字、バーコード、バイナリコードまたは他の識別表示のように形成される固有のＩＤコードを含んでもよく、ＩＤコードは、イメージングモダリティによって読み込むことができるファントムの一部に成形加工されるか、別の仕方で付される。たとえば、適切に向けられた文字は、ユーザによってかつ／またはイメージングシステムによってＣＴスカウトスキャンを用いて容易に読み込み可能とすることができる。別の可能な代替例は、たとえばインサートの穿孔またはその他インサートの構造の修正によってインサートのバーコードまたはデジタルコードの修正を行うものである。画像の評価の際、固有のＩＤコードは目視可能であり、固有のＩＤコードにより、放射線技師もしくは技術者またはイメージングシステムがその１つまたは複数の特定のインサートおよび／またはファントムの特性を取得し、かつ画像の生成または読影時にこれらの特性を用いることが可能になる。この取得プロセスは自動化することもでき、これにより、コンピュータシステムは１つまたは複数のインサートおよび／またはファントムを識別し、関連データベースからそのファントムに関する情報を自動的に取得する。インサートもしくはファントムまたは少なくともその部分の固有の形状を通して識別するなどして、様々なインサートおよび／またはそれにより得られるファントムを識別する代替手法も想起される。いくつかの実施の形態では、１つまたは複数のインサートおよび／またはファントムの態様の一部または全部をイメージャに恒久的に関連づけてもよく、これにより、識別をシステム技術者またはオペレータによって一度行って、以降に維持することができる。代わりの識別方法も用いてもよい。

いくつかの限定しない実施の形態では、ファントムの１つ以上のインサートは、イメージング手順の前に、その間に、および／またはその後に設置可能なコンポネントを動かすことが可能であってもよく、あるいは含んでもよい。たとえば、設置可能な特徴は、患者に対する放射線被曝を制限する手法を実現する際には、ここに記載されているＰＥＴインサートのような放射性材料を含むインサートに特に有用な場合がある。図７に示されている一実施の形態では、ファントム４００は、放射性材料を含むインサート４０５を含み、この場合、インサート４０５の縦の長さは、典型的な患者の体長よりも大幅に短く、また、ファントム中の他のインサート４１０よりも短くてもよい。一例では、インサート４０５は、特定のスキャンのために関心領域、たとえば、胴体、頭部などとほぼ同じ長さを持つ。スキャンの前に、インサート４０５は、注目領域のみと一致するような位置に手動でまたは自動的に設置される。インサート４０５の長さは短いので、インサート４０５は全長インサートと比較して少量の放射性材料を含むことができ、したがって、患者に対する放射性材料の被曝全体が制限される。いくつかの実施の形態では、インサートがスキャン中に動くことができる場合、一層短いインサートを用いることができる。たとえば、ファントムは、上述の短いインサート４０５のような少なくとも１つのインサートを含むことができ、そのインサートはＺ方向に動き、これと同じ方向に画像形成ビームが動くのとほぼ同じペースで、そのインサートは動き、したがって、スキャンが進行する際に、インサートはイメージャに対して同じ位置に効果的に維持される。このようにして、スキャン時の任意に与えられた点で、放射性インサートはイメージングされている身体の部分と大部分一致する。しかし、インサートは所定の時刻にイメージングされていない体の部分とは大部分一致せず、したがって、身体のそれらの部分の放射線被曝が低減する。いくつかの実施の形態に係れば、インサートの移動は、手動で行うことができ、あるいは、コンピュータまたは技術者から制御コマンドを受けることができるモータ要素によって行うことができ、モータ要素はイメージングモダリティと通信も行う。これと同様な汎用的な効果を実現する他の実施の形態も可能である。たとえば、図８を参照して、放射性材料を含む可動さや４０９を有する長い中空管からインサート４０７自体を構成することができる。さや４０９は、Ｚ方向にインサート４０７内で動くことができ、スキャンはそれと同じ方向に進行し、さや４０９は、ほぼスキャンの進行にしたがう順番通りに動くことができる。同様の効果を実現する代わりの手法は、スキャンが進行するのに応じて必要な放射能を持つ静止したファントム（またはファントムの部分）に対して患者を動かすことを（単独でまたは上記と組み合わせて）含む。さらに別の他の実施の形態は、放射性材料のインサートへの注入を受けることができる媒体が充填されるインサートを含み、この場合、インサートの１点から別の点への媒体を通じた放射性材料の流量または拡散率は、スキャンが進行する速度と同様である。同様の効果は、放射性材料が充填されるインサート管を通じて泡または中空球を流すことで実現することもできる。可動インサートは放射性材料を含むものに限定されない。これらの様々な方法を、ＣＴ、ＭＲまたは他の造影剤の場合にも用いてもよい。スキャンのダイナミクス、モーションブラーの評価、測定、定量化、定性化および／もしくは検証、またはスキャンの速度および／もしくは距離の測定にインサートの制御された動きを用いることもできる。また、インサートの動きはＺ方向に限定されておらず、これは、円環的でない対称性を持つ（ｎｏｎ−ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ）構成（たとえば、理髪店のサインポールまたは自動車サスペンションコイルスプリング）または静翼ミキサ構成を有するもののような回転インサートも有用であるからである。インサートはＸ平面内で動いてもよいし、Ｙ平面内で動いてもよいし、あるいはより複雑な軌道、すなわち２次元または３次元パターンで動いてもよい。可動ファントムからの情報の可能な一使用法は、イメージングシステムのモーションブラーを評価することである。たとえば、患者の胸部上に１ｃｍの直径および１であるＳＵＶを持つ微小球状ファントム要素またはインサートを配置することで、減衰補正と、肺がんイメージング検診中に起こるモーションブラーとの両方を評価することができる。イメージングプロセスで、たとえば呼吸モニタを利用した動き補正が用いられる場合、ファントム画像形成要素の結果画像（たとえば、シャープネス、全ＳＵＶなどによって示されるような画像）は、動き補正アルゴリズムの優秀性、正確度または品質を示す。また、動き補正アルゴリズムにおいて、測定または画像になんらかのアーチファクトまたは誤差が含まれるか否かを示してもよい。これの代わりに、動き補正アルゴリズムは、特に反復再構成を用いる場合に、ファントム要素のシャープネスを最大にするように反復動作することができる。別の実施の形態では、１ＳＵＶ点源（たとえば小球）を有するインサートは数ｃｍの直径の軌道で回転してもよく、これにより、インサートはＰＥＴ取得時間にわたって少なくとも１サイクル動かされ、また、数サイクル動かされる。これは、システムまたは画像再構成アルゴリズムのモーションブラーを評価するのに用いることができる。

ファントムは、ここで説明されているように、単独で、または１つ以上の測定済みインサートと組み合わせて、１つ以上の測定インサートを含んでもよい。測定インサートも、既知の特性を持つ参照材料を含んでもよく、測定態様に加えて上述の測定済みインサートとほぼ同じ利点を提供してもよい。これに加えて、本開示の測定インサートは、患者またはイメージングシステムの測定を積極的に行うのに測定インサートを用いることができる点でさらなる情報収集能力を実現する。

測定インサートの限定しない一例は、放射線検出特性を含むものである。このインサートをスキャン中に用いて、患者が受ける実際の放射線量を測定して追跡することができる。インサートは、ファントムの一部、着用可能なベストの一部または患者に載せられるブランケットのような様々な物理的形態またはここに示されている他の物理的形態のいずれかをとることができる。一実施の形態では、放射線検出測定インサートは、図７〜図８のインサート４１０の形状に類似するもののような長い均一な管であり、たとえばイオンチャンバとして機能し、Ｚ方向に沿って広がり、スキャン手順の全部のために管に入射する全放射線を測定する。一実施の形態では、このインサートは、既知のガス、たとえば標準圧力温度（ＳＴＰ）の空気が充填されてもよく、したがって、さらにその内容物に関連する測定済みインサートとして機能してもよい。別の限定しない実施の形態では、放射線検出インサートは、インサートのＺ方向に沿って離間する、空間的に離散する一連のセンサを含む。この実施の形態により、入射放射線の決定をスライス毎に（または少なくとも領域毎に）可能にするさらなる利点がもたらされる。他の実施の形態は、イオンチャンバ、シンチレータおよびファイバ、固体ダイオード、他の電子放射線検出器ならびに上記のいずれかの組合せを含む。別の限定しない実施の形態では、放射線測定検知器は、たとえば、患者ベッドの表面にわたる、または患者をくるむブランケット内の２Ｄまたは３Ｄ配置センサまたはセンサの配列であってもよい。これに加えて、センサの実際の位置を画像スキャンシーケンスから評価する、あるいは評価する場合がある。インサートによって収集さるデータはリアルタイムでまたはその後に続いてコンピュータに送られてもよく、その場合、データはたとえば画像デコンボルーション中に格納して解析することができる。この情報は、たとえば、患者および／もしくは患者の身体の特定の領域が受ける放射線の実際の量を確認し、散乱を測定し、ならびに／または画像生成のために線質硬化を評価するのに用いることができる。特定の実施の形態では、患者が受ける実際の放射線に関する情報を放射線被曝の期待量／予測量と比較して、予測アルゴリズムの正確度をテストすることができ、正確度の高いプロトコルの進行を実現するのを容易にすることができる。これに加えて、患者が受ける放射線に関する情報を患者のファイルに追加して、その患者の今後のイメージング手順のガイダンスを行うことができ、また、患者が過度に照射されないことを確実にするのを容易にすることができる。データはたとえば関連するＤＩＣＯＭ画像に加えてもよい。たとえば、この情報は、Ｃｏｕｃｈらの米国特許出願公開第２０１２／０１５０５０５号（この全体は参照により本開示に明確に含まれる）に開示されているようなシステムに供給することができる。この放射線量評価システムはたとえば、スカウトスキャンと、イメージングシステムにより出力されるようなｄｏｓｅ ｌｅｎｇｔｈ ｐｒｏｄｕｃｔとから決定されるようなスキャン位置を用いて、様々な患者身体のジオメトリ的特徴などの特徴を評価し、様々な器官に対する放射線量を計算してもよく、このようにして患者に対する有効放射線量を計算してもよい。線量測定インサートまたは測定インサートの１Ｄ、２Ｄもしくは３Ｄアレイからの所定時間にわたる実際の測定値を用いることで、放射線量評価ソフトウェアが現状で取り扱わなければならないデータよりも大幅に多くのデータが提供される。たとえば、ＣＴでは多くの場合、放射線量を減らすのに管電流変調を用いる。したがって、管が回転し、患者がイメージャを通過して動くのに応じて、管電流は変化する。しかし、ｄｏｓｅ ｌｅｎｇｔｈ ｐｒｏｄｕｃｔはスキャン全体にわたって合計されるので、患者位置および管位置に応じたその変化を評価してもよい。スキャン中に独立した放射線量測定データ取得を行う場合、ソフトウェアにより、このさらなるデータを用いて放射線照射野のより正確度の高い角度位置依存評価を行うことができ、したがって、より正確度の高い有効線量評価を行い得る。一実施の形態では、放射線検出インサートによって測定されるような、スキャン時に特に点で患者が受ける放射線量の量に関するデータをスキャンのその部分についての期待量とリアルタイムで比較して、イメージングプロトコルおよび／またはイメージャの動作状態が実行中に補正されるようにすることができる。これに加えて、１つまたは複数の測定インサートはイメージング空間の外に配置してもよく、したがって、直射放射線を受けるのではなく、散乱放射線のみを受けてもよい。その１つまたは複数の箇所はイメージング空間に対する固定された位置および／または既知の位置であってもよい。

他の種類の測定インサートを用いることもできる。たとえば、イメージング手順中に患者またはいくつかの部位または組織の動きを測定する測定インサートをファントムに組み込んでもよい。画像の不規則性が患者の動きに起因するか否かを確認するのにこの情報を用いることができる。別の例として、心臓活動（脈、ＥＣＧ）を測定する測定インサートを用いることができる。これらのインサートにより、イメージング手順中に患者の心臓に関する情報を収集することができる。この情報を用いることで、たとえば、心周期の特定のフェーズ中にイメージングを割り当てるだけで画像取得を制御することができる。これらのインサートを用いることで、過去にさかのぼって画像を「ビン（ｂｉｎｓ）」に入れることにより、たとえば、多くの異なる心周期にわたって起こる心臓の動きの合成動画の生成が可能になる。さらに別の例として、体重基準の造影剤投与量を決定するか、イメージングパラメータを調節するのに、患者の体重を測定するインサートを用いることができ、たとえば、インサートによって測定される体重が最初の事例でパラメータを決定するのに用いる体重と異なる場合（以前のプロトコルが繰り返されており、患者の体重がその間に変わっていた場合、または、たとえば、オペレータが患者の誤った体重を入力する場合など）に用いることができる。

図９〜図１１は、ここに記載されているスキャン時ファントムを用いることができるシステムの限定しない実施の形態を示す。当然、図７〜図９のシステムは互いに矛盾せず、すなわち限定するものではなく、いずれか１つのシステムに由来する要素は他のいかなるものとも組み合わせることができる。

図９は、システム５０１の一実施の形態を示し、システム５０１では、１つ以上の測定済みインサートを含むスキャン時ファントム５２０は、イメージング手順に関する情報を収集するのに用いることができる。システムは、ＧＥ、東芝、日立などから商業的に入手可能な既知のモダリティ、たとえばＣＴ、ＭＲまたはＰＥＴイメージャを用いる従来のイメージング技術によって患者をイメージングする画像診断システム５０５を含む。ここに記載されているような１つ以上の組み込みインサートを含むファントム５２０の画像を撮像して表示することで、オペレータまたはイメージングシステムによって、必要に応じてイメージングパラメータを調節することができる。いくつかの実施の形態に係れば、そのときに行われている品質管理または定期的な品質管理にファントムの画像を用いて、ノイズおよび画質を評価し、データ解析ステップでハンスフィールド単位を調節し、および／または、ファントムまたは様々なインサート特性を用いて再構成中にカーネルまたは繰り返しの回数を調節するようにして画像生成プロセスに情報を与えることもできる。

図１０は、システム６０１の別の実施の形態を示し、システム６０１では、ロッドまたはここに記載されている他のインサート中の１つ以上のＰＥＴ放射体のような放射性要素を含む１つ以上の測定済みインサートを含むスキャン時ファントム６２０が用いられる。このシステムは図９に示されているものと類似しているが、この実施の形態では、スキャン時ファントム自体がエネルギ源である。

図１１は、システム７０１の別の実施の形態を示し、システム７０１では、１つ以上の測定インサートを含み、また１つ以上の測定済みインサートを潜在的に含むスキャン時ファントム７２０が用いられる。システム７０１は、ＧＥ、東芝、日立などから商業的に入手可能なＣＴ、ＭＲまたはＰＥＴイメージャのような既知のイメージャを用いる従来のイメージング技術によって患者をイメージングするイメージングシステム７０５を含む。システム７０１は、イメージング手順に関する他の情報の収集、集計および解析を行う補助デバイスシステム７１０をさらに含むことができ、イメージング手順に関する他の情報は、スキャン時ファントム７２０の１つまたは複数の測定インサート（または他の補助デバイス）によって収集される情報を含む。補助デバイスシステム７１０は、たとえば、ユーザインタフェース、画像解析ソフトウェアを用いるプロセッサおよび電源を含むことができる。補助デバイスシステム７１０は、イメージングシステム７０５と通信することができ、イメージングシステム７０５によって出力される画像／データの生成および／または調節を行うのに用いることができるデータを提供することができる。これの代わりに、または、これに加えて、補助デバイスシステム７１０は、検査評価システム７３０と通信することができる。補助デバイスシステム７１０からのデータを用いて、たとえば、画像が生成される前に、注入器造影剤送出、イメージャｋＶなどを調節することなどによって、検査プロトコルに情報を与えるか、自動的に影響を及ぼすことができる。補助デバイスシステムからのデータは、１つ以上の付加システムに伝送することもできる。例として、測定インサートによって生成される放射線測定値は、Ｃｏｕｃｈらの米国特許出願公開第２０１２／０１５０５０５号（参照により本開示に含まれる）に記載されているようなシステムに伝えることができ、この場合、放射線測定値は、その患者の測定を補正し、かつ／または患者線量測定のためのシステムおよびアルゴリズムを改善するのに用いることができる。

本明細書の別の箇所に記載されているように、たとえば、スキャン時ファントムの使用は、スキャン時ファントムをイメージャの内外に動かす技術者の側の余分な作業に関係するので、スキャン時ファントムはあまり使用されない。これに加えて、従来のインサートでは、スキャン時にさらなる吸収材料を用いることにより、患者に対する放射線量が増大する場合がある。さらに、多くの手順には、ファントムがもたらし得る定量化のレベル、精度、正確度および再現性は必要ではない。

ここに記載されている実施の形態により、放射線量の増大を緩和することができる。たとえば、大半のファントム向けの０．５ｃｍまたは０．２ｃｍの直径の要素を含むファントムのような最小寸法のファントムを用いることができる。いくつかの実施の形態では、１ｃｍの直径のセグメントまたは要素を様々なｚ軸位置に挿入して他の評価、たとえばノイズ統計を可能にしてもよい。別の代替例は、Ｚ軸において連続的である要素を含み、吸収材料の量を少なくし、スキャン時に十分な頻度で現れる材料を可能にするものである。他の実施の形態では、スキャンの少なくともいくつか（また、いくつかの場合では、できるだけ多く）は、放射線が最初にファントム／インサートによって吸収されるようにファントムまたはインサート側にあるＸ線管または他の放射線源を用いて行われる。

ファントムと様々なイメージャインサートとを用いる方法も記載されている。スキャン時ファントムについては、方法は、患者とともにイメージングモダリティ内にファントムを配置し、イメージングモダリティを用いて患者およびファントムをスキャンすることを含むことができる。いくつかの限定しない実施の形態では、スキャン時ファントムは、ファントムがイメージングモダリティの一部である場合のように、患者がイメージングモダリティ内に位置するときに、イメージングモダリティにすでに存在する。ファントムがイメージングモダリティから取り外し可能であるような他の限定しない実施の形態では、患者およびファントムを同時にまたはほぼ同時にイメージングモダリティに位置させてもよい。本開示に記載されているスキャン時ファントムは、ファントムを各検診種別および／または患者に適合させるためにインサートが取り外し可能かつ／または交換可能であるように構成することができるので、方法は、イメージング手順に先立って、インサートを取り外すこと、および／または同じイメージング特性を持ったり、異なるイメージング特性を持ったりする１つ以上のインサートをファントムに挿入することを含むこともできる。たとえば、イメージングモダリティのコンパートメントに収容されているインサートをコンパートメントから取り出してファントムに配置してもよい。いくつかの限定しない実施の形態では、ファントム側から、またはファントムを通過して患者に放射線が入射する、すなわち、ファントムが線源と患者との間に位置する背部に放射線が入射する（ファントムが患者の下にあり、患者があおむけに横たわると仮定する）ように患者はイメージングされ、これは、放射線がファントムによって吸収されることで、患者に到達する放射線量の減少が起きるからである。ＣＴスキャンには最大で１８０度にビーム角を加えた角度が必要であるので、ビームが最初に患者を透過してその後にファントムを透過する方向よりもこの方向が好ましい場合には、上記により患者に対する線量を多少低減することができる。ファントムおよび患者の１つ以上の特性はイメージング手順中に収集される。これは、イメージャによって測定される測定済みインサートの特性と、１つまたは複数の測定インサートを通じてファントムによって測定される特性とを含むことができる。ファントムに関して収集される情報またはファントムによって収集される情報は、イメージング手順からもたらされる画像を読影するときに用いることができ、さらには、イメージングプロトコルの正確度またはイメージングモダリティの動作状態の確認、実行中の画像パラメータまたは今後の手順の画像パラメータの調節および／または患者が受ける放射線量の決定などの他の目的に用いることができる。本開示のスキャン時ファントムをスカウトスキャン中に用いることもできる。スカウトスキャンの一部として本開示のファントムを使用して患者の位置決めを補助することで、確実に解析を正しく行うことができる。

測定ファントムインサートからのデータまたは情報および／またはイメージングシステムからの測定済みインサートに関するデータおよび情報は、画像スキャンまたは一連のスキャンの前に、その間におよび／またはその後に用いることができる。たとえば、実際の画像の測定値取得または実際のデータの測定値取得の前に、あるタイプの測定もしくは評価または予備的な測定もしくは評価を多くの場合行う。ＣＴについては、たとえば、スカウトスキャンを一般的には実行して、正しい患者の位置決めを確かめ、スキャンされる身体／テーブルの領域を指定する。本開示のスキャン時ファントムは、たとえば、既知のインサート、特に患者の下にないインサートの減衰に基づいてシステム動作に関する情報を提供するのに用いてもよい。たとえば、測定済みインサートが放射線測定インサートを含む場合、Ｘ線管機能を評価するのにも用いてもよい。これに加えて、スキャン時ファントムは、スキャンまたは注入プロトコルの設定または調節時に用いる患者の呼吸、心拍数および／または動きを評価するのに用いてもよい。さらに、スカウトスキャン中、１つまたは複数のスキャン時ファントムインサートの存在と、患者に対する１つまたは複数のスキャン時ファントムインサートの正しいジオメトリ上の関係とを確かめてもよい。この情報は、インサートが放射線検出能力を持つ場合には特に有用である場合があり、それは、患者が吸収する有効線量に対してインサートによって収集されるデータがどの程度関係するかに、患者に対するインサートの位置が影響することになるからである。測定インサート情報をさらに用いて、不適当な状態（たとえば、予定のプロトコルに対して過剰に大きいか重い患者）に対してオペレータまたは画像システムに警報を発してもよい。

ＭＲでは、たとえば、患者がイメージャに最初に挿入されるときに調整シーケンスを行ってもよい。調整シーケンス中、たとえば、比吸収率（ＳＡＲ）を測定して正しい動作を確かめるのにインサートを用いてもよい。これに加えて、他の箇所に記載されているように、１つまたは複数の測定済みインサートの測定値をその既知の値と比較してもよく、患者とスキャン時ファントムとの正しいジオメトリ上の関係を確かめてもよく、かつ／または、関連する測定を行ってスキャンまたは注入パラメータに対する入力を提供してもよい。

別の例として、ＰＥＴ／ＣＴイメージング手順の実際のＰＥＴスキャンの前に、本開示のスキャン時ファントムを用いてＰＥＴ用の減衰補正マップを計算するのにＣＴイメージャを用いてもよい。これは、ここに記載されているＣＴセットアップ用途に加えて行うことができる。この減衰マップは実質的に低解像度ＣＴ画像であり、したがって、ここに記載の確認および調節（ハンスフィールド単位向けものを含む）を以降のＰＥＴスキャンの前にこのプロセスに適用してもよい。ＰＥＴでは、放射線検出測定インサートを用いて患者が適切な放射性トレーサ線量を受けたかを確認することで、不必要なＣＴを避けてもよい。他のシングルイメージングモダリティおよび組合せイメージングモダリティには、本開示を読めば直ちに当業者によって理解されるように、同様の予備測定シーケンスを用いてもよいし、異なる予備測定シーケンスを用いてもよい。

さらなる例として、ここに記載されているもののような１つまたは複数の測定インサートを含むファントムをスキャン中に利用することで、たとえば、放射線、ＳＡＲおよび／または患者の動きを測定することによって実行中のイメージングシーケンスをモニタすることなどを行うができる。いくつかの実施の形態では、この情報（管に対する線量の角度位置および／またはサイノグラムのセグメントのノイズなど）をイメージャ制御システムに伝送してもよく、画像取得プロセスの自動調節または取得中のプロトコルの自動調節をイメージャ制御が行うのにこの情報を用いてもよい。１つまたは複数の測定インサートによって収集される情報はユーザインタフェースを通じてユーザに表示してもよく、対処するのに必要な情報、または、少なくとも、イメージング取得中に存在する異常に注意するのに必要な情報をユーザに提供する。

スキャンの後に、または異なるシーケンスまたはベッド位置を用いるような連続する複数のスキャンの間で、測定済みインサートと測定インサートとの両方からのデータまたは情報をさらに他の仕方で用いてもよい。たとえば、ＣＴでは、測定済みインサートの「取得時の（ａｓ ａｃｑｕｉｒｅｄ）」ハンスフィールド単位（ＨＵ）または測定されたハンスフィールド単位（ＨＵ）をこれらのインサートの既知のＨＵ値と比較してもよく、その差は、測定放射線のエネルギスペクトルを評価するのに用い、かつ／または、その差は、測定済みＨＵを、画像生成および以降の定量化もしくは比較に用いる較正済みＨＵ、調節済みＨＵもしくは実際のＨＵに調節するのに用いる。補正アルゴリズムは、本開示を読めば直ちに当業者に理解されるように、様々な手法でこの情報に適用してもよい。アルゴリズムの種類には、線形変換機能、階段状線形変換機能またはスプライン変換機能がある。異なる材料の複数の測定済みインサートをファントムに含ませる典型的な利点は、ビームの有効スペクトルとＨＵ補正との両方の評価を可能にするファントムから情報を収集することができることである。ファントムから収集される情報は、表示されている画像のグレイスケール／色をシフトするのにも用いてもよい。これに加えて、この情報は線質硬化効果を特定して補正するのに用いてもよい。この情報は反復再構成アルゴリズムの一部としても用いてもよく、その高度な変形例は角度放射線フルエンス、ノイズに関する情報を含み、また、角度および／または位置に対する有効エネルギスペクトルの計算を含んでもよい。

患者の動きに関する情報は、ここに記載されているファントムを用いることにより収集することもできる。たとえば、１つ以上のジオメトリ的に固定されるインサートがイメージングシステムによって用いられることで、患者の動きを検出してもよい。測定インサートは、患者のずれまたは動きを積極的に示すこともできる。これの代わりに、患者とともに動く測定済みインサートにより、呼吸または頭部の動きのような患者の動きに対してボクセル（画像ボリューム要素）位置の補償または補正を行うために画像生成アルゴリズムにより用いられ得る参照の整合点を提供してもよい。

ここに記載されているもののような、１つ以上の、回転するインサート、平行移動するインサートまたはその他運動を行うインサートは、たとえば、個々の画像に順にタイムスタンプを付し、イメージングシステムのタイミングを確かめ、再構成された画像シーケンスタイムラインと対比し、速度またはタイミングに関連するボケを評価し、イメージングシステムの定量化に対する動きに関連する影響を評価する機械式クロックとして、イメージングシステムによって用いられてもよい。インサートの動きは、動きの速度およびジオメトリの詳細がオペレータによって制御されるか、イメージングシステムの制御下で制御される状態で動力化してもよい。たとえば、インサートは、ファントム内にあるか、ファントム上にあるトラックまたは溝に沿って動かすことができる。インサートは、たとえば超音波イメージングでは、オペレータによって手動で動かしてもよい。インサートの動きは、患者、イメージングシステムまたはこれらの両方に関係してもよい。

スキャン時ファントムからのデータまたは情報のさらに別の使用例は、１つ以上のファントムのインサートの測定された特性、較正された特性または実際の特性をオペレータに知らせるものである。たとえば、インサートのＨＵまたは組成の数値は、生成画像において、適当なインサート上またはその近くにプリントしてもよい。これにより、技術者または医師に画像の正確度を評価させることができる。この情報は、実行中のＱＣおよびイメージャ調節または予防メンテナンス手順の一部としてイメージングシステムまたは物理学者または病院ＱＣシステムによって用いられてもよい。スキャン時にインサートを用いることで、たとえば、インサートの画像がさらにぼけたりぼけなかったりするか、ノイズを含んだり含まなかったりする場合、患者の動きまたはボケをボケの他の原因と比較して示すことを容易にすることができる。これの代わりに、患者上のインサートの再構成の品質は、動き補正アルゴリズム、たとえば呼吸の補正の品質を示すのに用いることができる。また、スキャンの後、測定インサート、たとえば放射線またはＳＡＲ測定インサートの位置は、線量計算ソフトウェアまたは評価ソフトウェアによる以降の使用のために確かめて記録してもよい。

ここに記載されているファントムの有用性および利点をさらに示すために、以下の例を提供する。

ＣＴ肺密度：
肺疾患のＣＴ評価は、ここで説明されているスキャン時ファントムの使用から利益を得ることができる一領域である。ハンスフィールド単位スケールは、所定の線形減衰係数測定値への元の線形減衰係数測定値の線形変換と呼ばれ、その所定の線形減衰係数測定値にあるとき、標準圧力温度（ＳＴＰ）での蒸留水の放射線濃度がゼロハンスフィールド単位（ＨＵ）と定義される一方で、ＳＴＰでの空気の放射線濃度は−１０００ＨＵと定義される。したがって、平均線形減衰係数を持つボクセルでは、対応するＨＵ値は以下により与えられる。

ここで、μ_{ｗａｔｅｒ}およびμ_ａｉｒはそれぞれ水および空気の線形減衰係数である。

通常の肺イメージングは、空気含有組織についての−８５０〜−９５０ＨＵのＨＵ値が関係する。これは比較的狭い範囲であり、スケールの較正点は０ＨＵでの水と−１０００ＨＵでの空気（ＳＴＰでのもの）である。特に処置に応じた患者の評価については、この範囲のスキャン時ファントムインサート、たとえば低密度発泡体および超低密度発泡体をＣＴ画像に含ませることが有効である場合がある。これにより、水が提供することができるよりも使用ＨＵ領域に一層近い１つ以上の較正点が提供される。インサートが一定の量のガスを含んで閉じられるか、封止されるようにしてもよく（たとえばＳＴＰで１気圧）、あるいはインサートが含むガス密度が大気状態に依存するように開かれるようにしてもよい。大気状態インサートの使用の利点は、インサートが患者の肺の気圧を反映することであり、したがって、同じインサートを用いる以降の複数の患者スキャン間の差または調整量は、患者組織の変化（気圧の変化ではない）を表すことしかしない。これに加えて、ガス強化造影剤（ｇａｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｏｎｔｒａｓｔ）肺ＣＴおよび／または二重エネルギ肺ＣＴが、２０１６年２月１９日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０１８７０７で説明されているように行われる場合、キセノンまたはブロモパーフルオロカーボンのようなガスを含む封止インサート（発泡体を含んだり含まなかったりする）を用いてもよい。

ＣＴＡ−ＣＴ血管造影法：
特に心臓のＣＴ血管造影法では、測定済みインサートおよび測定インサートを用いることに対するいくつかの利点がある。測定インサートは、周期的な動画の再構成に適する心周期を評価するのに用いてもよい。患者の動き用インサートは極端な患者の動きを示すのに有用である場合がある。

水中の様々な濃度のヨウ素を含む測定済みインサートは、導管中のヨウ素の濃度の評価の補正または調節に用いてもよい。これは、連続画像を通じて流動または灌流を測定する場合に有用である場合がある。またこれは、小導管中の部分的な体積効果を評価する場合に有用である場合もある。様々な濃度のカルシウムを含む別の１つまたは複数のインサートは、動脈壁で時々生じるカルシウム沈着の特性評価の際に有用である場合がある。シングルエネルギＣＴの場合、時々、ヨウ素不透明化またはヨウ素ＨＵは、カルシウムのそれと類似する場合があり、誤った読影を引き起こす。これが起こる濃度は、選択されるビームエネルギに依存する。異なる材料の２つ以上のインサートを用いることで、オペレータまたはイメージング評価プログラムは、誤った読影が起こったおそれがあって、オペレータまたは医師に注意を促すか否かを示すことができる。他の実施の形態では、カルシウムをヨウ素と識別するのを容易にするのに二重エネルギＣＴを用いてもよい。この実施の形態では、既知の量のカルシウムおよびヨウ素を含む測定済みインサート、または、既知の量のヨウ素およびカルシウムの両方を含む単一のインサートが存在する場合、ハンスフィールド単位に関してここで説明されているように、材料分解アルゴリズム／ソフトウェアを調節してもよい。

二重エネルギを用いないＣＴ腎結石：
腎結石の処置では、好ましい処置が異なるので、尿酸腎結石を尿酸腎結石でないものと識別することが望ましい。現在のシングルエネルギＣＴ識別はいくらかの成功をおさめているが、一般的に、「Ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｕｒｉｃ Ａｃｉｄ ｖｅｒｓｕｓ Ｎｏｎ−Ｕｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｋｉｄｎｅｙ Ｓｔｏｎｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｄｕａｌ−Ｅｎｅｒｇｙ ＣＴ」、Ｐｒｉｍａｋら、Ａｃａｄ Ｒａｄｉｏｌ．２００７ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ；１４（１２）：１４４１−１４４７（参照により本開示に含まれる）で説明されるように、用いられるのに十分に優れていることはない。２つの石タイプのＨＵにおける当該重複の一因は、ビームスペクトルの差、体形および／または線質硬化を含む、ここで説明されているＨＵの様々な変動源である場合がある。本明細書の別の箇所で説明されているようにこれらの影響の評価または除去が可能なように、スキャン空間において、尿酸および／もしくはシュウ酸カルシウムまたは他の石材料を含む１つ以上のインサートを含むことが有効である場合がある。二重エネルギＣＴでは、本明細書の別の箇所で説明されているように、二重エネルギＣＴイメージングシステムの決定の正確度または信頼性を改善するように、異なる原子特性（たとえば、この場合、シュウ酸カルシウムおよび尿酸結晶）を持つインサートを有するファントムが有効である場合がある。これに加えて、関連する材料を含むスキャン時ファントムインサートを用いることで、低放射線量スキャンによる診断が可能である場合があるが、これは、ノイズの多いＨＵ測定でも十分であるからである。

ＰＥＴおよびＰＥＴ−ＣＴ：
ＰＥＴスキャンについては、Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ Ｕｐｔａｋｅ Ｖａｌｕｅ（ＳＵＶ）の変化は、処置される腫瘍の反応の特性評価を行うのに一般的に用いられる。ＳＵＶが、たとえば、動き、減衰補正、線量およびシステム較正ならびにその線量の投与後の時間を含む多くの要因に基づいて変わり得るという問題が存在する。ここで説明されている１つ以上の測定済み放射性インサートを有するスキャン時ファントムにより、既知の放射線量を提供することができ、投与された放射性医薬品線量の誤差または異なる複数のスキャン間での摂取期間の変化以外の変動源のいくつかの補償または認識を可能にすることができる。これに加えて、ＣＴスキャン時ファントムの利点はＣＴによって行われている減衰補正にあてはまる。

ＰＥＴ−ＭＲ：
ＰＥＴ−ＭＲについては、ＰＥＴ用のスキャン時ファントムの使用に関する上記の利点は、同様にＰＥＴ−ＭＲにあてはまる。これに加えて、たとえば、２つの文献で説明されているような異なる濃度のＭＲ造影剤を有するＭＲ放射性測定済みインサートを用いることによる利点があり、２つの文献は、「Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｗｉｔｈ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＭＲＩ；Ｐｉｎｅｄａ；賞番号：Ｗ８１ＸＷＨ−１１−１−００４２、レポート日付：２０１２年１２月」、および、「Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ Ｍａｌｉｇｎａｎｔ Ｌｅｓｉｏｎｓ Ａｒｅ Ｎｏｔ Ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ Ａｃｒｏｓｓ ＭＲＩ Ｓｙｓｔｅｍｓ：Ｎｅｅｄ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｒｅａｓｔ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｎｔｒａｓｔ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＭＲＩ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ」Ｊａｎｓｅｎら、ＡＪＲ：１９３、２００９年９月、であり、両方とも参照により本開示に含まれる。第３の種類のインサートは、ＰＥＴ画像の減衰補正のためにディクソンシーケンスまたは類似のシーケンスを実行するときに、骨と同様に作用する材料および原子を含むことができる。ＭＲの場合に適切な減衰補正を行うことは通常ＣＴよりも困難であるので、放射性ＰＥＴインサートを用いることはＰＥＴ−ＭＲではより有益である場合がある。

様々な実施の形態は例示目的で詳細に記載されているが、このような詳細が単にその目的のためだけであることは当然であり、また、本開示が開示されている実施の形態に限定されず、それどころか、修正例および均等構成をカバーすることを意図することは当然である。たとえば、本開示では、可能な限り、任意の実施の形態の１つ以上の特徴が他のいかなる実施の形態の１つ以上の特徴とも組み合わせることができると考えることは当然である。

１００ イメージングテーブル
１１０ 上部面
１１２ 下部面
１１４ 架橋材料
１１６ 開口、溝または孔
１２０ａ 水管、インサート
１２０ｂ 水管
１２０ｃ 水管
１２２ インサート
１２４ インサート
１２８ インサート
１３０ インサート
１４０ インサート
２００ ボア
２０２ イメージングモダリティ
２０４ 患者
２０６ インサート保管エリア
２０８ａ インサート
２０８ｂ インサート
２０８ｃ インサート
３０１ インサート
３０２ ボール
３０３ インサート
３０４ ディスク
３０５ インサート
３０７ インサート
３０９ インサート
３１０ ロッド
３１１ インサート
４００ ファントム
４０５ インサート
４０７ インサート
４０９ 可動さや
４１０ インサート
５０１ システム
５０５ 画像診断システム
５２０ スキャン時ファントム
６０１ システム
６２０ スキャン時ファントム
７０１ システム
７０５ イメージングシステム
７１０ 補助デバイスシステム
７２０ スキャン時ファントム
７３０ 検査評価システム
１０００ ファントム
２０００ ファントム

Claims (33)

1. 少なくとも１つの測定インサートを備える、イメージング手順中に使用されるスキャン時ファントム。
2. 少なくとも１つの測定済みインサートをさらに備える請求項１に記載のスキャン時ファントム。
3. 前記測定済みインサートは放射性材料を含む、請求項２に記載のスキャン時ファントム。
4. 前記放射性材料は陽電子放射体である、請求項３に記載のスキャン時ファントム。
5. 前記放射性材料を含む前記測定済みインサートは、前記ファントムの他の少なくとも１つの測定済みインサートよりも短い長さを持つものである、請求項３に記載のスキャン時ファントム。
6. 前記放射性材料を含む前記測定済みインサートは、前記イメージング手順が行われる際に、前記ファントムのＺ軸に沿って動くように構成されている、請求項３に記載のスキャン時ファントム。
7. 前記放射性材料を含む前記測定済みインサートは、前記放射性材料を含むさやを備え、前記さやは、前記イメージング手順が行われる際に、前記測定済みインサートのＺ軸に沿って動くように構成されている、請求項３に記載のスキャン時ファントム。
8. 前記放射性材料は、約１であるＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ Ｕｐｔａｋｅ Ｖａｌｕｅの放射能を名目患者投与量および体重で表すように選択される、請求項３に記載のスキャン時ファントム。
9. 低密度発泡体、超低密度発泡体およびＸ線放射性ガスのうちの少なくとも１つを含む第２の測定済みインサートをさらに備える請求項３に記載のスキャン時ファントム。
10. 水充填管から構成されている第２の測定済みインサートをさらに備える請求項３に記載のスキャン時ファントム。
11. 前記測定インサートは放射線検出特性を含む、請求項１に記載のスキャン時ファントム。
12. 前記測定インサートは、前記イメージング手順中に前記インサートに入射する全放射線を測定するように構成されている、請求項１１に記載のスキャン時ファントム。
13. 前記測定インサートは、前記インサートの長さに沿って離間する、空間的に符号化された一連の放射線センサを備える、請求項１１に記載のスキャン時ファントム。
14. 前記測定インサートは、前記イメージング手順中の患者動き、前記イメージング手順中の患者心臓活動、前記イメージング手順中の放射線被曝および患者体重のうちの少なくとも１つを測定することができる、請求項１に記載のスキャン時ファントム。
15. 前記ファントムはコンピュータと通信し、前記ファントムは、前記コンピュータに前記測定インサートによって収集される情報を伝送するように構成されている、請求項１に記載のスキャン時ファントム。
16. 測定済みインサートをさらに含む請求項１１に記載のスキャン時ファントム。
17. 前記測定済みインサートは、低密度発泡体、超低密度発泡体およびＸ線放射性ガスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載のスキャン時ファントム。
18. 前記測定済みインサートは超低密度発泡体を含む、請求項１７に記載のスキャン時ファントム。
19. 放射性材料を含む測定済みインサートを備える、イメージング手順に用いられるスキャン時ファントム。
20. 前記放射性材料を含む前記測定済みインサートは、前記イメージング手順が行われる際に、前記ファントムのＺ軸に沿って動くように構成されている、請求項１９に記載のスキャン時ファントム。
21. 前記放射性材料を含む前記測定済みインサートは、前記ファントムのＺ軸に沿って不均一であるように構成されている、請求項１９に記載のスキャン時ファントム。
22. 低密度発泡体、超低密度発泡体、Ｘ線放射性ガスおよび水のうちの少なくとも１つを含む第２の測定済みインサートをさらに備える請求項１９に記載のスキャン時ファントム。
23. 測定インサートをさらに備える請求項２２に記載のスキャン時ファントム。
24. 前記測定インサートは放射線検出特性を含む、請求項２３に記載のスキャン時ファントム。
25. 前記測定インサートは、前記イメージング手順中の患者動き、前記イメージング手順中の患者心臓活動および患者体重のうちの少なくとも１つを測定することができる、請求項２３に記載のスキャン時ファントム。
26. 前記インサートの少なくとも１つは、前記スキャン時ファントムから取り外し可能である、請求項１から２５のいずれか一項に記載のスキャン時ファントム。
27. 前記インサートの少なくとも１つは、前記ファントムに恒久的に付着されるか、前記ファントム内に恒久的に付着される、請求項１から２６のいずれか一項に記載のスキャン時ファントム。
28. イメージングモダリティと、
    請求項１から２７のいずれか一項に記載のスキャン時ファントムと
    を備える画像診断システム。
29. 前記画像診断システムは、ＰＥＴ／ＣＴ複合モダリティおよびＰＥＴ／ＭＲ複合モダリティから選択される組合せ画像診断システムである、請求項２８に記載の画像診断システム。
30. 前記スキャン時ファントムの測定インサートによって測定される情報を受ける補助デバイスシステムをさらに備える請求項２８に記載の画像診断システム。
31. 画像診断システムのイメージングモダリティ内に患者を配置するステップであって、前記イメージングモダリティは、請求項１から２７のいずれか一項に記載のスキャン時ファントムも含む、ステップと、
    前記イメージングモダリティを用いて前記患者および前記スキャン時ファントムをイメージングするステップと
    を備える方法。
32. 前記患者および前記スキャン時ファントムをイメージングするステップの前に、前記スキャン時ファントムから少なくとも１つのインサートを取り外すか、前記スキャン時ファントムに少なくとも１つのインサートを挿入するステップをさらに備える請求項３１に記載の方法。
33. 画像診断システムのイメージングモダリティ内に患者を配置するステップであって、前記イメージングモダリティは、請求項１から２７のいずれか一項に記載のスキャン時ファントムも含む、ステップと、
    前記イメージングモダリティを用いてスカウトスキャンを行うステップと
    を備える方法。