JP2021510583A - コントラスト強調スキャン中のスキャンパラメータ適応 - Google Patents

Abstract

コンピュータ断層撮影イメージングシステム１０２は、検査領域１０８を横断する放射Ｘ線を放出する放射Ｘ線源１１０と、検査領域を横断する放射Ｘ線を検出し、線積分のビューを生成する放射Ｘ線感応検出器アレイ１１２とを含む。イメージングシステムは更に、少なくとも１つのスキャンパラメータに基づくスキャンのために、検査領域内で平行移動する被験者支持テーブルトップ１１８を含む。イメージングシステムは更に、スキャンパラメータアダプタモジュール１３２を有するコンピュータ可読記憶媒体１３０と、プロセッサ１２８とを含むオペレータコンソール１２２を含む。プロセッサは、スキャンパラメータアダプタモジュールの命令を実行する。命令は、プロセッサに、線積分のビューから造影剤濃度を決定させ、決定された濃度に基づいて少なくとも１つのスキャンパラメータを調整させる。

Description

以下は、概してイメージングに関連し、より具体的には、スキャン中に収集データから決定される造影剤濃度推定を使用して造影強調スキャン中にスキャンパラメータを適応させることに関連し、非スペクトルコンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング及び／又はスペクトルＣＴイメージングを含むＣＴイメージングへの特定の応用を用いて説明し、また、他のイメージングモダリティにも適している。

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナは、一般に、Ｘ線管と検出器アレイとを支持する回転フレームを含む。Ｘ線管及び検出器アレイは、検査領域を画定するフレームの開口を横切って互いに向き合って配置されている。ボリュメトリックスキャンでは、Ｘ線管が検査領域を横断する放射線を放出している間に回転フレームが回転し、検出器アレイが検査領域を横断する放射線を検出する。検出器アレイは、検出された放射線を示す信号を出力し、信号は処理されて、検査領域及びその中に配置された任意の物体又は被験者を表すボリュメトリック画像データを生成する。

ＣＴ血管造影法といった造影強調イメージング手順は、放射線造影剤が投与された被験者をスキャンして、心臓血管系内の造影剤の分布を画像化することを含む。一例では、これは、単相、２相又は多相注入プロトコルを有する注射器又はカテーテルを使用して、造影剤を腕の静脈及び／又は他の入口点を介して投与することを含む。造影剤ボーラスが投与される場合、注入部位から上流の心臓血管系内の所与の場所では、造影剤は最初は存在しない。その場所での造影剤の量は、造影剤が分布してピーク量（ピーク強調）までその場所に入る（摂取）と増加し、その後、その後造影剤がその場所を出る（ウォッシュアウト）と減少する。一例では、スキャンは、スキャン中のピーク強調を追跡するように構成される。

しかし、心臓血管系における造影剤の分布速度は、幾つか例を挙げると、被験者の心機能、心血管疾患、被験者固有の解剖学的構造、注入部位及び流量といった複数の要素に依存する。結果として、スキャンは、所与のスキャンパラメータのセットでは、スキャン中の少なくとも一部の時点で、ピークコントラスト強調を見逃す可能性がある。残念ながら、結果として得られるボリュメトリック画像データには、当該時点でのピーク強調が含まれず、これは、結果として得られる再構成ボリュメトリック画像データからの閉塞及び／又は冠動脈疾患の程度に関する評価に悪影響を与える可能性がある。

本明細書に説明する態様は、上記問題及びその他に対処する。

一態様では、コンピュータ断層撮影イメージングシステムが、検査領域を横断する放射Ｘ線を放出する放射Ｘ線源と、検査領域を横断する放射Ｘ線を検出し、線積分のビューを生成する放射Ｘ線感応検出器アレイとを含む。イメージングシステムは更に、少なくとも１つのスキャンパラメータに基づくスキャンのために、検査領域内で平行移動する被験者支持テーブルトップを含む。イメージングシステムは更に、スキャンパラメータアダプタモジュールを持つコンピュータ可読記憶媒体及びプロセッサを含むオペレータコンソールを含む。プロセッサは、スキャンパラメータアダプタモジュールの命令を実行する。命令は、プロセッサに、線積分のビューから造影剤濃度を決定させ、決定された造影剤濃度に基づいて少なくとも１つのスキャンパラメータを調整させる。

別の態様では、方法が、ＣＴ血管造影中に投影データのビューを受信するステップと、ビューのうちの１つ以上のビューについて、現在のスキャン面における造影剤の量を決定するステップと、投影剤の量が所定条件を満たさないことに応答して、ＣＴ血管造影のスキャンパラメータを調整するステップとを含む。

別の態様では、コンピュータ可読媒体が、コンピュータ実行可能命令でコード化される。コンピュータ実行可能命令は、コンピュータのプロセッサによって実行されると、プロセッサに、ＣＴ血管造影中に投影データのビューを受信させ、ビューのうちの１つ以上のビューについて、現在のスキャン面における造影剤の量を決定させ、造影剤の量が所定条件を満たさないことに応答して、ＣＴ血管造影のスキャンパラメータを調整させる。

本発明は、様々なコンポーネント及びコンポーネントの構成、また、様々なステップ及びステップの構成の形を取ってよい。図面は、好適な実施形態を例示するに過ぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。

図１は、スキャンパラメータアダプタモジュールを持つ例示的なＣＴイメージングシステムを概略的に示す。 図２は、非スペクトル投影データ用のスキャンパラメータアダプタモジュールの一例を概略的に示す。 図３は、被験者に関連する例示的なスキャン計画を示す。 図４は、関心のコントラスト濃度がボリューム全体の間に捕捉される所望のシナリオの一例を示す。 図５は、ピークコントラスト濃度に設定されたセットポイントについて、制御ループフィードバック機構を通じて被験者支持体の速度を調整する一例を概略的に示す。 図６は、スペクトル投影データ用のスキャンパラメータアダプタモジュールの一例を概略的に示す。 図７は、非スペクトル投影データ用のスキャンパラメータを適応させる例示的な方法を示す。 図８は、スペクトル投影データ用のスキャンパラメータを適応させる例示的な方法を示す。

図１は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナといったイメージングシステム１０２を概略的に示す。

イメージングシステム１０２は、ほぼ静止したガントリ１０４と回転ガントリ１０６とを含む。回転ガントリ１０６は、（例えばベアリング等を介して）静止ガントリ１０４によって回転可能に支持され、長手軸、即ち、回転軸（ｚ軸）の周りで検査領域１０８の周りを回転する。Ｘ線管といったＸ線源１１０が、回転ガントリ１０４によって回転可能に支持され、回転ガントリ１０４と連携して回転し、放射Ｘ線を放出する。Ｘ線源１１０は、放出された放射Ｘ線を成形して、検査領域１０８を横断するビーム（例えばファン、ウェッジ、コーン等の形状のビーム）を形成するコリメータを含む。

検出器素子１１４の列の１次元配列又は２次元配列を含む放射線感応検出器１１２が、Ｘ線源１１０と向かい合う弧に沿って且つ検査領域１０８を挟んで回転ガントリ１０４によって回転可能に支持される。検出器１１２が回転すると、検出器素子１１４は、回転経路に沿って連続した弧セグメント（積分期間）にわたって放射線を検出する。各弧セグメントについて、各検出器素子は、Ｘ線源１１０から検出器素子までの経路に沿った全Ｘ線減衰を示す電気信号（線積分）を生成する。弧の線積分のセットは、本明細書ではビューと呼び、ビューのセットは、本明細書では投影データと呼ぶ。

変形例では、イメージングシステム１０２は、スペクトル（マルチエネルギー）イメージング用に構成される。例えば放射線感応検出器１１２は、多層シンチレータ／光センサ検出器（例えば参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第７，９６８，８５３Ｂ２号）といったエネルギー分解検出器及び／又は光子計数（直接変換）検出器（例えば参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際特許公開ＷＯ２００９／０７２０５６Ａ２）を含む。この場合、Ｘ線源１１０は、広帯域源、ｋＶｐスイッチング（例えばその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，４４２，１８４Ｂ２号）及び／又は複数のＸ線管（例えば米国特許第８，４４２，１８４Ｂ２号）を含むことができる。

別の変形例では、イメージングシステム１０２は、位相コントラストイメージング用に構成される。位相コントラストイメージング用に構成されたＣＴスキャナの一例は、２０１０年１２月８日に出願され、「Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｘ ｒａｙ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｐｈａｓｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ」なる名称の米国特許第８，５６５，３７１Ｂ２号に説明されている。この特許は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。位相コントラストイメージング用に構成されたＣＴスキャナの一例は、２０１０年８月９日に出願され、「Ｘ−ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ｐｈａｓｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ」なる名称の米国特許出願公開第２０１０／０３２２３８０Ａ１号に説明されている。この出願公開は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

再構成器１１６が、投影データを再構成し、ボリュメトリック画像データを生成する。非スペクトル投影データの場合、再構成器１１６は、従来の広帯域（非スペクトル）ボリュメトリック画像データを生成する。スペクトル投影データでは、再構成器１１６は、従来の広帯域（非スペクトル）ボリュメトリック画像データ及び／又はスペクトルボリュメトリック画像データを生成する。スペクトルボリュメトリック画像データは、少なくともコントラスト（例えばヨウ素）濃度マップを含んでよい。他のデータの例には、単一エネルギー画像データ、実効Ｚ（原子番号）画像データ、光電効果及びコンプトン散乱画像データ及び／又は他の画像データが含まれるが、これらに限定されない。

カウチといった被験者支持体は、フレーム／基部１２０に移動可能に結合されたテーブルトップ１１８を含む。図示する例では、テーブルトップ１１８は、ベアリング等を介してフレーム／基部１２０に摺動可能に結合されている。コントローラ、モータ、送りネジ及びナット（又は他の駆動システム）を含む駆動システム（図示せず）がテーブルトップ１１８をフレーム／基部１２０に沿って検査領域１０８の中且つ検査領域１０８の外へと移動させる。テーブルトップ１１８は、検査領域１０８内の物体又は被験者を支持して検査領域１０８に対して物体又は被験者を案内して、物体又は被験者のロードする、スキャンする及び／又はアンロードする。

コンピューティングシステム又はコンピュータが、オペレータコンソール１２２として機能し、ディスプレイといった人間が読み取り可能な出力デバイス１２４、キーボード、マウス等といった入力デバイス１２６、プロセッサ１２８（例えばマイクロプロセッサ、中央処理演算ユニット（ＣＰＵ）等）及びコンピュータ可読記憶媒体１３０を含む。コンピュータ可読記憶媒体１３０は、非一時的媒体（ハードウェアメモリ）を含み、一時的媒体（信号、搬送波等）は含まない。オペレータコンソール１２２上（例えばコンピュータ可読記憶媒体１３０内）に常駐するソフトウェアにより、オペレータは、イメージングプロトコルの選択、スキャンパラメータの設定等を含む、システム１０２の動作を制御することができる。

図示するコンピュータ可読記憶媒体１３０は、スキャン中にスキャンパラメータ（例えばテーブルトップ１１８の速度、ヘリカルスキャンのピッチ、アキシャルスキャンの収集タイミング／持続時間、スパースサンプリングのフレームレート、回転速度等）を適応させるための命令を含むスキャンパラメータアダプタモジュール１３２を少なくとも含む。以下でより詳細に説明するように、一例では、スキャンパラメータは、ＣＴ血管造影スキャンに適応されて、ピーク濃度（又は他の所望のレベル）の周辺のコントラスト濃度がスキャンの１つ以上（例えばすべて）のスライス面で画像化される。一例では、これは、スキャンプロトコルの解剖学的構造に固有の要件、例えば心臓での心電図同期収集及び残りのスキャン領域での非心電図同期収集を維持しながら達成することができる。

図２は、非スペクトル投影データを用いて、ＣＴ血管造影中にスキャンパラメータを適応させるスキャンパラメータアダプタモジュール１３２の一例を概略的に示す。非スペクトル投影データは、非スペクトルスキャナによって、又は、スペクトルスキャナによって生成されたスペクトル投影データを組み合わせることによって生成される。この例では、スキャンパラメータアダプタモジュール１３２は、順投影器２０２、差決定器２０４、メトリック決定器２０６、決定ロジック２０８及びパラメータ調整器２１０を含む。スキャンパラメータアダプタモジュール１３２は、プレスキャン中に生成された非コントラスト強調ボリュメトリック画像を受け取る。

このために、一例では、３Ｄスキャンがスパース角度サンプリングで行われる。例えばフル角度サンプリングには、１回転毎のＮ個ビューのそれぞれについて放射Ｘ線の放出及び検出が含まれるが、スパース角度サンプリングでは、これらのビューのサブセット（Ｎ個未満）、例えば１０番目、１６番目、２０番目等のビュー毎についてのみＸ線が放出され検出される。別の例では、３Ｄスキャンは、フル角度サンプリングで行われる。ｍＡｓ（ミリアンペア（ｍＡ）単位のＸ線管電流と秒（Ｓ）単位の照射時間との積としてのＸ線強度）といったスキャンパラメータを、患者の放射線量が２Ｄスキャノグラム（概観、スカウト、パイロット等とも呼ぶ）の線量以下になるように設定することができる。

検出器アレイ１１２によって生成された投影データは、再構成器１１６によって再構成されて、ボリュメトリック画像データが生成される。オペレータコンソール１２２は、プレスキャンボリュメトリック画像データを受け取る。オペレータコンソール１２２のユーザは、プレスキャンボリュメトリック画像データを使用して血管造影を計画する。このために、ボリュメトリック画像データは出力デバイス１２４を介して表示され、ユーザは入力デバイス１２６を使用して血管造影を計画する。計画には、スキャン開始位置と、スキャン範囲及びスキャン終了位置の少なくとも一方とを特定することと、ピッチ、ｍＡｓ、ｋＶ（Ｘ線管の平均キロ電圧）といったパラメータを選択することと、自動及び／又は半自動組織セグメンテーションを採用すること等が含まれてよい。

血管造影中に、オペレータコンソール１２２は、投影データのビューを、それらが収集されると受け取る。順投影器２０２は、受け取ったビューに対してプレスキャンボリュメトリック画像データ（そのすべて又はサブセット）を順投影して、受け取ったビューと同じ角度位置に対応する線積分を推定する。これには、ビュー全体又は特定の所定の関心領域（ＲＯＩ）に対応するビューの線積分及び／若しくはサブ部分を推定することが含まれてよい。ＲＯＩは、例えばプレスキャンからオペレータ及び／又は自動セグメンテーションアルゴリズムによって決定される画像ベースのＲＯＩから決定されて、順投影器による順投影によって投影／ビューＲＯＩに変換されてよい。差決定器２０４は、収集ビューと推定ビューとの差を計算する。通常、プレスキャンは非コントラスト強調スキャンであるのに対し、血管造影はコントラスト強調スキャンであるため、差は、存在する造影剤の量を表す。

メトリック決定器２０６は、ビューの線積分の差からメトリックを計算する。一例では、メトリックは、すべての差を合計するか、又は、ビューの所定のサブ領域についての差のみを合計することによって計算される。一例では、メトリックは、検出器の単一のスライス／列からのデータを用いて計算される。別の例では、メトリックは、例えば検出器アレイ１１２が複数列の検出器で構成される場合、検出器の複数のスライス／列からのデータを用いて計算される。決定ロジック２０８は、メトリックが所定条件を満たすかどうかを決定する。条件は、所与の許容範囲、範囲等のプラスマイナスの値にすることができる。一実施形態では、動き補正アルゴリズム（例えば弾性２Ｄ−３Ｄレジストレーション）が使用される。一例では、このアルゴリズムは、順投影されたプレスキャンと実際のスキャンとの差を、造影剤によって生成された差に限定する。一例では、これにより、順投影されたプレスキャンと実際のスキャンとの間の動きに起因する差であって、造影剤に起因するものではない差が軽減される。

パラメータ調整器２１０は、メトリックが所定条件を満たさないことに応答して、少なくとも１つのスキャンパラメータ（例えばテーブルトップ１１８の速度等）を適応させる。一例では、所定条件は、造影剤の量又は造影剤の濃度を特定する。この場合、パラメータは、所定量の造影剤（例えばピーク造影剤濃度）が後続の収集投影において表されるように調整される。一般に、パラメータ調整器２１０は、メトリックが所定条件を満たす場合は、スキャンパラメータを適応させない。しかし、この場合でも、必要に応じて、スキャンパラメータを調整することができる。

例えば時間の経過に伴うメトリックの履歴値は、そのメトリックが後続のスキャン面で所定条件を満たさない可能性が高いことを示している可能性がある。この場合、スキャンパラメータを先を見越して調整することができる。別の例では、流速、濃度、針のサイズ、生理食塩水チェイサ等といった造影剤投与情報、体重、身長、心拍数等といった患者情報、管電位（ｋＶｐ）、仮想単一エネルギー（ｋｅＶ）、スキャン距離等といったスキャン情報及び／又は他の情報を使用してスキャンパラメータが調整される。別の変形例では、モジュール１３２は、特定の身長での正規化された値と比較した身体スライスあたりの平均造影剤量に関する情報を含む解剖学的モデルを使用する。

プレスキャンボリュメトリック画像データを順投影し、測定された線積分と推定された線積分との差を決定し、差に基づいてメトリックを決定し、所定条件に基づいてスキャンパラメータを調整する上記処理は、スキャン中に１つ以上のビューについて繰り返される。一般に、これにより、造影剤ボーラスが心血管系を通り分布するにつれて、ピークコントラスト濃度若しくはピークコントラスト濃度付近の範囲（又はボーラスの他の所定のレベル若しくは範囲）を画像化することができる。

図３及び図４は、スキャン中にピークコントラスト濃度が捕捉される所望のシナリオの一例を示し、図３及び図５は、ピークコントラスト濃度に設定されたセットポイントについて制御ループフィードバック機構を介してテーブルトップ１１８の速度（スキャン速度）を調整する一例を示す。図４及び図５において、第１の軸４０２は造影剤濃度の積分を表し、第２の軸４０４はスキャン面の位置を表し、第３の軸４０６は時間を表す。

図３は、患者３０４のスキャン計画３０２を示す。スキャン計画３０２は、スキャン開始位置３０６及びスキャン終了位置３０８を含む。スキャンは、スキャン開始位置３０６から始まり、スキャン終了位置３０８において終了する。ボリューム３０２をスキャンするために、テーブルトップ１１８は患者３０４を検査領域１０８の中へと移動させる。この例では、スキャンは、造影剤ボーラスの投与時又はその直後（静的テーブルトップ１１８位置）において、スキャン開始位置３０６から始まり、当該ボリュームのスキャンは、その位置での造影剤の量が所定閾値レベルに達したときに始まる。所定閾値レベルは、テーブルトップ１１８をトリガして、患者３０４をスキャンプロトコルで規定される所定速度で移動させる。図３は、スキャン計画３０２の約３分の１進んだところの現在のスキャン面３１０を示す。一例では、所定速度は、「通常」のスキャンプロトコルに基づいて計画される。変形例では、所定速度は、平均的な患者の「通常」の造影剤速度に基づく。変形例では、スキャンは、造影剤ボーラス等の投与から所定の期間後に開始される。

図４では、第１の曲線４０８は、造影剤濃度を時間の関数として表し、第２の曲線４１０は、スキャン面位置を時間の関数として表す。図４はまた、患者３０４のボリュームのスキャンをトリガするために、造影剤濃度の所定閾値レベル４１２を示す。時間間隔４１４の間、造影剤濃度は、ボーラスが前進するにつれて開始位置３０６で経時的に増加するが、所定閾値レベル４１２を下回り、テーブルトップ１１８は開始位置３０６に留まる。

４１６において、造影剤濃度が所定閾値レベル４１２に達した後、テーブルトップ１１８は、スキャンプロトコルの速度で動き始め、曲線４１０によって示すようにスキャン面位置を前進させる。この実施形態では、所定の速度は、４１８の後の曲線４０８と曲線４１０によって示されるスキャン面位置の直線的増加とによって示されるように、ピークコントラスト濃度４１８が、ボリュームスキャン中に所望のスキャン面４２０ｉ及び後続のスキャン面において捕捉されるような速度である。

一般に、造影剤ボーラスは、ピークコントラスト濃度が同じ一定のテーブルトップ１１８の速度ですべてのスキャン面において捕捉される図４に示すようには心血管系を一定の速度で移動しない。更に、アテローム性動脈硬化症及び／又は別の心血管系疾患等の疾患が、造影剤ボーラスの流れの流量特性を変える可能性がある。

図５では、第１の曲線５０２は、造影剤濃度を時間の関数として表し、第２の曲線５０４は、スキャン面位置を時間の関数として表す。図５はまた、患者３０４のボリュームのスキャンをトリガするために、造影剤濃度の所定閾値レベル５０６を示す。時間間隔５０８の間、造影剤濃度は、ボーラスが前進するにつれて開始位置３０６で経時的に増加するが、所定閾値レベル５０６を下回る。５１０において、造影剤濃度が所定閾値レベル５０６に達した後、テーブルトップ１１８は、スキャンプロトコルの速度で動き始め、スキャン面位置を前進させる。

この例では、造影剤濃度は、スキャン面５１４_ｉにおいてピーク濃度５１２を下回っている。本明細書に説明するように、スキャンパラメータアダプタモジュール１３２は、このことを、例えば１つ以上の前のスキャン面等からの造影剤濃度の変化を評価することによって検出する。５１４_ｉにおいて、スキャンパラメータアダプタモジュール１３２は、造影剤濃度がスキャン面毎に減少していることを検出し、これは、テーブルトップ１１８を減速する必要があり、また、スキャン面５１４_ｉがピークコントラスト濃度５１２の前にあることを示す。これに応答して、スキャンパラメータアダプタモジュール１３２は、テーブルトップ１１８を減速させ、これは、スキャン面５１４_ｉの後の曲線５０４の傾斜が減少していることによって示される。

スキャン面５１４_ｊでは、モジュール１３２は、造影剤濃度がスキャン面毎に増加していることを検出し、これは、被験者支持体１１８を加速する必要があり、スキャン面がピークコントラスト濃度の背後にあることを示す。これに応答して、モジュール１３２は、テーブルトップ１１８を加速させ、これは、スキャン面５１４_ｊの後の曲線５０４の傾斜が増加することによって示される。スキャン面５１４_ｋでは、モジュール１３２は、造影剤濃度が変化していないか、スキャン面毎に所与の許容範囲内でのみ変化していることを検出し、これは、スキャン面が現在のテーブルトップ１１８速度でピークコントラスト濃度を捕捉していることを示し、これは、スキャン面５１４_ｋの後に曲線５０４の同じ傾斜が継続することによって示される。

なお、図５の造影剤濃度曲線５０２の正弦曲線の性質は、テーブルトップ１１８が加速及び減速されるシナリオを示すための例示目的であり、限定ではないことを理解されたい。例えば曲線は代わりに不規則であるか又は別のパターンによって変動することができる。通常、造影剤流量特性は、造影剤が進むにつれて変化し、フィードバック機構が、変化に応じてテーブルトップ１１８速度を適応させる。適応の頻度は、ピークコントラスト濃度が画像化されているかどうかを決定するためにスキャン面を評価する頻度に依存する。

上記例では、被験者支持体１１８の速度を減少／増加させる決定、及び／又は、被験者支持体１１８の速度の減少／増加量は、スライス毎の造影剤濃度の勾配に依存する。変形例では、決定は造影剤濃度の量に基づいて行われ、所定条件は閾値であり、濃度は決定ロジック２０８によって所定閾値と比較される。

別の変形例では、図４及び図５の積分曲線４１０及び／又は５０４は、例えばガウスカーネル又は他のカーネルであるカーネルを用いて畳み込み積分されて、局所的な造影剤濃度の変動の影響が低減される。

所定のテーブルトップ１１８速度が、平均的な患者の「通常」の造影剤速度に基づく場合、本明細書に説明するアプローチは、平均的な患者からの実際の患者の逸脱を補正する。

図６は、スペクトル投影データを用いて、ＣＴ血管造影中にスキャンパラメータを適応させるスキャンパラメータアダプタモジュール１３２の一例を示す。この例では、スキャンパラメータアダプタモジュール１３２は、スペクトル分解器６０２、決定ロジック２０８及びパラメータ調整器２１０を含む。本明細書で説明したように、血管造影中に、オペレータコンソール１２２は、スペクトル投影データのビューを受け取る。

スペクトル分解器６０２は、スペクトル投影データを、エネルギーに基づいて、ビューの造影剤濃度を示す造影剤（例えばヨウ素）マップを少なくとも含む少なくとも２つの異なるスペクトル成分に分解する。スペクトル分解の例は、２０１６年９月１日に出願され、「Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｏｄｉｎｅ ｍａｐｓ ｕｓｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」なる名称の国際特許公開ＷＯ２０１６／１３５０４４Ａ１及び２０１５年１２月１４日に出願され、「Ｐｅｎａｌｉｚｅｄ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ」なる名称の国際特許公開ＷＯ２０１６／０９７９８１Ａ１に説明されている。これらは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本明細書では、他のアプローチも考えられる。

決定ロジック２０８は、例えば前述のように及び／又は他の方法で、造影剤マップに示される造影剤の濃度が所定条件を満たすかどうかを決定する。パラメータ調整器２１０は、例えば前述のように及び／又は他の方法で、濃度が所定条件を満たさないことに応答して、少なくとも１つのスキャンパラメータを調整する。パラメータ調整器２１０はまた、例えば前述のように及び／又は他の方法で、濃度が所定条件を満たすことに応答しても、スキャンパラメータを調整することができる。

図７は、非スペクトルデータから、ＣＴ血管造影中にスキャンパラメータを適応させる例示的な方法を示す。

ステップ７０２において、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、プレスキャンが行われる。

ステップ７０４において、本明細書に説明するように及び／又は他の方法でプレスキャンデータを用いて血管造影が計画される。

ステップ７０６において、血管造影中に、収集されたビューについて、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、プレスキャンデータが順投影されて、同じビューの線積分が推定される。

ステップ７０８において、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、収集されたビューと推定されたビューとの差が計算される。

ステップ７１０において、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、差からメトリックが計算される。

ステップ７１２において、メトリックが所定条件を満たすかどうかが決定される。

メトリックが所定条件を満たす場合、ステップ７０６〜７１２が別のビューについて繰り返される。

メトリックが所定条件を満たさない場合、ステップ７１４において、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、所定のレベルの造影剤が後続の収集されたビューにおいて表されるようにスキャンパラメータが調整され、ステップ７０６〜７１２が繰り返される。

図８は、スペクトルデータについて、ＣＴ血管造影中に、スキャンパラメータを適応させる例示的な方法を示す。

ステップ８０２において、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、プレスキャンが行われる。

ステップ８０４において、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、プレスキャンデータを用いて血管造影が計画される。

ステップ８０６において、血管造影中に、収集されたビューについて、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、造影剤（例えばヨウ素）マップが生成される。

ステップ８０８において、コントラストマップに示される造影剤の量が所定閾値を満たすかどうかが決定される。

メトリックが所定閾値を満たす場合、ステップ８０６〜８０８が繰り返される。

メトリックが所定閾値を満たさない場合、ステップ８１０において、本明細書に説明するように及び／又は他の方法で、所定のレベルの造影剤が後続の収集されたビューにおいて表されるようにスキャンパラメータが調整され、ステップ８０６〜８０８が繰り返される。

一例では、本明細書に説明するアプローチは、前述のように明示的なアルゴリズムによって実施することができ、そうでなければ、機械学習又は深層学習法を使用してニューラルネットワークをトレーニングして、スキャン中にスキャン速度を適応させることができる。ここでは、患者スキャン及び患者パラメータの大規模なデータセットを、ＣＴ収集及びコントラストアプリケーションパラメータと共に、読影者又は自動画質測定データと組み合わせてトレーニングの入力として使用することができる。その後、トレーニングされたニューラルネットワークがスキャン中に適用されて、スキャン速度が調整される。

上記は、コンピュータ可読記憶媒体（一時的媒体を除く）にコード化又は埋め込まれ、コンピュータプロセッサ（例えばＣＰＵ、マイクロプロセッサ等）によって実行されると当該プロセッサに、本明細書に説明するステップを行わせるコンピュータ可読命令によって実施することができる。更に又は或いは、コンピュータ可読命令の少なくとも１つは、信号、搬送波又はコンピュータ可読記憶媒体ではない他の一時的媒体によって運ばれる。

本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示され、説明されたが、当該例示及び説明は、例示的に見なされるべきであり、限定的に見なされるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。

請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、単数形も、複数形を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に引用される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体といった適切な媒体上に記憶及び／又は分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するといった他の形式で分散されてもよい。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (25)

1. 検査領域を横断する放射Ｘ線を放出する放射Ｘ線源と、
   前記検査領域を横断する放射Ｘ線を検出し、線積分のビューを生成する放射Ｘ線感応検出器アレイと、
   少なくとも１つのスキャンパラメータに基づくスキャンのために、前記検査領域内で平行移動する被験者支持テーブルトップと、
   スキャンパラメータアダプタモジュールを持つコンピュータ可読記憶媒体及びプロセッサを含むオペレータコンソールと、
   を有する、コンピュータ断層撮影イメージングシステムであって、
   前記プロセッサは、前記スキャンパラメータアダプタモジュールの命令を実行し、
   前記命令は、前記プロセッサに、前記線積分のビューから造影剤濃度を決定させ、決定された前記造影剤濃度に基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整させる、コンピュータ断層撮影イメージングシステム。
2. 前記少なくとも１つのスキャンパラメータは、前記被験者支持テーブルトップの速度である、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
3. 前記命令は更に、前記プロセッサに、プレスキャンボリュメトリック画像データを順投影させて、生成された前記線積分のビューに対応する線積分のビューを推定し、前記推定された線積分のビュー及び前記生成された線積分のビューに基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整させる、請求項１又は２に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
4. 前記命令は更に、前記プロセッサに、前記推定された線積分のビューと前記生成された線積分のビューとの差を決定させ、前記線積分の差に基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整させる、請求項３に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
5. 前記命令は更に、前記プロセッサに、前記差に基づいてメトリックを決定させ、前記メトリックに基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整させる、請求項４に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
6. 前記プロセッサは、前記差の少なくともサブセットを合計することによって前記メトリックを計算する、請求項５に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
7. 前記プロセッサは、前記差の積分を計算することによって前記メトリックを計算する、請求項５に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
8. 前記プロセッサは、ガウスカーネルで前記積分を畳み込む、請求項６に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
9. 前記放射Ｘ線感応検出器アレイは、多層エネルギー分解検出器アレイであり、前記命令は更に、前記プロセッサに、前記線積分のビューをスペクトル分解させて造影剤マップを生成し、前記造影剤マップに基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整させる、請求項１又は２に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
10. 前記放射Ｘ線感応検出器アレイは、１つ以上の列の検出器を含み、前記線積分のビューは、単一の列の検出器の線積分を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
11. 前記放射Ｘ線感応検出器アレイは、複数列の検出器を含み、前記線積分のビューは、単一列の検出器及び複数列の検出器のうちの一方の線積分を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
12. 前記少なくとも１つのスキャンパラメータは、後続の現在のビューがピークコントラスト濃度を画像化するように調整される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
13. 前記プロセッサは、造影剤投与情報に基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整する、請求項１から１２のいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
14. 前記プロセッサは、患者の生理学的情報に基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
15. 前記命令は、前記造影剤濃度に基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整するニューラルネットワークを含み、前記プロセッサは、前記ニューラルネットワークを使用して、前記造影剤濃度に基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整する、請求項１から１４のいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
16. 前記ニューラルネットワークは、機械学習アルゴリズム又は深層学習アルゴリズムを用いてトレーニングされて、スキャン中に前記被験者支持テーブルトップの速度を適応させる、請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
17. 前記ニューラルネットワークは、入力としての患者スキャンからの画像データ、前記患者スキャンの患者の患者情報、前記患者スキャンの収集及び前記患者スキャンの造影剤パラメータと、画質基準とを用いてトレーニングされる、請求項１６に記載のコンピュータ断層撮影イメージングシステム。
18. ＣＴ血管造影中に投影データのビューを受信するステップと、
    前記ビューのうちの１つ以上のビューについて、現在のスキャン面における造影剤の量を決定するステップと、
    前記投影剤の量が所定条件を満たさないことに応答して、前記ＣＴ血管造影のスキャンパラメータを調整するステップと、
    を含む、方法。
19. プレスキャンボリュメトリック画像データから推定される同じスキャン面のビューに基づいて前記現在のスキャン面における前記造影剤の量を決定するステップを更に含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ビューのうちの前記１つ以上のビューを分解してヨウ素マップを生成するステップと、
    前記ヨウ素マップから前記造影剤の量を決定するステップと、
    を更に含む、請求項１８に記載の方法。
21. 前記スキャンパラメータを調整するステップは、トレーニングされたニューラルネットワークを使用して、前記造影剤濃度に基づいて前記少なくとも１つのスキャンパラメータを調整するステップを含む、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記ニューラルネットワークは、機械学習アルゴリズム又は深層学習アルゴリズムを用いてトレーニングされて、スキャン中に前記被験者支持テーブルトップの速度を適応させる、請求項２１に記載の方法。
23. コンピュータ実行可能命令でコード化されたコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
    ＣＴ血管造影中に投影データのビューを受信させ、
    前記ビューのうちの１つ以上のビューについて、現在のスキャン面における造影剤の量を決定させ、
    前記造影剤の量が所定条件を満たさないことに応答して、前記ＣＴ血管造影のスキャンパラメータを調整させる、コンピュータ可読媒体。
24. 前記コンピュータ実行可能命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに更に、
    プレスキャンボリュメトリック画像データから推定される同じスキャン面のビューに基づいて、前記現在のスキャン面における前記造影剤の量を決定させる、請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。
25. 前記コンピュータ実行可能命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに更に、
    前記ビューのうちの前記１つ以上のビューを分解させて、ヨウ素マップを生成し、
    前記ヨウ素マップから前記造影剤の量を決定させる、請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。

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