JP3917852B2

JP3917852B2 - 画像情報に基づいて二重エネルギ照射手法を制御するための医用診断方法及び装置

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Publication number: JP3917852B2
Application number: JP2001382427A
Authority: JP
Inventors: クリストファー・デビッド・アンガー; ケネス・スコット・カンプ
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2021-12-17
Also published as: US6501819B2; JP2002330954A; EP1216661A2; US20020075997A1; DE60135433D1; EP1216661A3; EP1216661B1

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は一般的には二重エネルギ照射手法に関し、具体的には画像情報を用いて二重エネルギ照射手法を制御することに関するものである。
【０００２】
Ｘ線イメージング（画像作成）は、長年にわたって医学診断用ツールとして受け入れられてきた。Ｘ線イメージング・システムは通常、医者が正確な診断を行うために必要な情報を含んでいることの多い画像、例えば胸部、頚部、脊椎、頭蓋及び腹部の画像を撮るために使用されている。Ｘ線イメージング・システムは典型的には、Ｘ線源及びＸ線センサを含んでいる。例えば、胸部Ｘ線画像を撮る場合には、患者が胸部をＸ線センサに対して押し付けるよう立って、技師がＸ線センサ及びＸ線源を適切な高さに位置決めする。Ｘ線源から発生されたＸ線が患者の胸部内を進行する。Ｘ線センサは、Ｘ線源から発生され且つ身体の異なる部位によって様々な程度に減衰されたＸ線エネルギを検出する。関連する制御システムがＸ線センサから該検出されたＸ線エネルギを得て、対応する診断用画像を表示装置上に作成させる。
【０００３】
Ｘ線センサは通常のスクリーン又はフィルム構成であってよく、その場合、スクリーンによりＸ線を光に変換して、該光にフィルムを露出させる。Ｘ線センサはまた、半導体ディジタル画像検出器であってもよい。ディジタル検出器は通常のスクリーン又はフィルム構成よりもダイナミックレンジがかなり大きくなる。
【０００４】
半導体ディジタルＸ線検出器は一形態では、半導体電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びフォトダイオードのパネルで構成される。該パネル内のＦＥＴ及びフォトダイオードは典型的には、行（走査線）及び列（データ線）に配列されている。ＦＥＴ制御装置によって、これらのＦＥＴがターンオン及びターンオフされる順序が制御される。これらのＦＥＴは典型的には、列毎にターンオンされ、すなわち作動される。ＦＥＴがターンオンされると、ＦＥＴチャンネルを設定するための電荷が該トランジスタのソース及びドレインの両方からＦＥＴへ流入する。各ＦＥＴのソースはフォトダイオードに接続されている。各ＦＥＴのドレインはデータ線を介して読出し電子回路に接続されている。各フォトダイオードは光信号を積分して、検出器によって吸収されたＸ線に比例したエネルギを放出する。各ＦＥＴのゲートはＦＥＴ制御装置に接続されている。ＦＥＴ制御装置は、フォトダイオードのパネルから放出されるエネルギを規則的に読み出すことが出来るようにする。読出し電子回路はフォトダイオードから放出されるエネルギを電気信号へ変換する。検出器内のフォトダイオードから放出されて電子回路によって変換されたエネルギは、取得システムによって使用されて、表示される診断用ディジタル画像内の画素を作動する。ＦＥＴ及びフォトダイオードのパネルは典型的には、行毎に走査される。診断用ディジタル画像内の対応する画素は典型的には、列毎に作動される。
【０００５】
Ｘ線検出器内のＦＥＴは、フォトダイオードの充電を制御するスイッチとして作用する。ＦＥＴが開放しているとき、関連するフォトダイオードは読出し電子回路から分離されて、Ｘ線照射の際に放電する。ＦＥＴが閉じているとき、フォトダイオードは読出し回路によって初期電荷まで再充電される。線源からのＸ線の吸収に応じてシンチレータによって光が放出される。フォトダイオードはこの放出された光に感応して、部分的に放電する。従って、ＦＥＴが開放しているとき、フォトダイオード上の電荷はＸ線の線量を表す電荷レベルへ動く。ＦＥＴが閉じているとき、フォトダイオードの両端間の所望の電圧が回復される。この所望の電圧を再設定する為の電荷の測定量が、Ｘ線照射時間にわたってフォトダイオードによって積分されたＸ線線量の目安になる。
【０００６】
Ｘ線画像は多くの目的で使用され得る。例えば、対象物体の内部欠陥を検出し得る。更に、内部構造又は整列の変化を判定し得る。また更に、画像は対象内における物体の有無を示し得る。Ｘ線イメージングから得られる情報は、医学や製造を含めて多くの分野において用途がある。
【０００７】
アメリカ合衆国において今日一般的な癌の種類は肺癌である。肺癌は致命的であるかどうかは十分早期に検出されなかった時間が非常に大きな割合で関係する。ところで、公知の検診法には好適なものはない。１つの提案は、肺癌の検診にＣＴ（コンピュータ断層撮影）システムを使用することである。しかしながら、そのコスト及び線量が検診用途には妥当ではない。
【０００８】
シングル・ショット放射線撮影法が「ＲＡＤ」という用語で表されている。例えば、病院で撮影される典型的な胸部写真フィルムはＲＡＤシステムで撮られている。折れた骨についてのＸ線もまたＲＡＤシステムで撮られている。ディジタルＲＡＤシステムはＣＴシステムよりも安価であり且つ検査のための線量も少ない。その上、設置要件（特に床面積）も少なくて済み、専用の検診室の構想が簡単化される。
【０００９】
しかしながら、従来のＲＡＤシステムは、高分解能の画像を作成したとしても、初期段階における肺癌の小瘤を調べるために必要な弁別性を有していない。肺癌の小瘤は（空気と比べて）高いコントラストを持ち、従って、ＲＡＤシステムの主要な問題はＸ線画像内に存在する一定パターンの背景ノイズ（すなわち、肋骨）である。二重エネルギと呼ばれる手法によって、２つの出力画像を生成して、軟らかい組織を骨から分離することが出来る。軟らかい組織の画像は構造化背景ノイズを除去してある。二重エネルギにより、肋骨無しで癌の小瘤の観察が可能になり、小瘤を軟らかい組織に対して明瞭に目立たせることが可能になる。
【００１０】
二重エネルギに代わる別のイメージング手法はＣＲ（コンピュータ式放射線撮影）システムである。ＣＲシステムは２つの検出器領域を備えた検出器を有している。ＣＲシステムでは、第１の検出器が第２の検出器の背後に配置されている。このようなＣＲ型のシステムでは、唯１回の照射を２つの検出器で撮影する。ＣＲ型システムは、唯１回の照射で撮影を行うので、患者が受けるエネルギ照射量を低減することが出来る。ＣＲシステムの欠点は、第２の検出器が非常に高いノイズを生じることである。第２の検出器はまた照射量を低くすることが可能なだけである。結果として、２つの検出器による画像の間のエネルギの差が制限される。換言すれば、これらの検出器の画像の間の弁別性が非常に低くなる。照射エネルギの分離を充分高くし、且つ第２の（高Ｘ線エネルギの）画像における信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を充分高くしようとすると、患者照射線量が過大になるおそれがある。
【００１１】
従来のＲＡＤシステムを二重エネルギの概念に基づいて動作させることが提案されており、それによるシステムは、１つの低エネルギと１つの高エネルギとによる２つの照射を行って、軟らかい組織（低エネルギ吸収体）を骨（高エネルギ吸収体）から分離する。２番目の照射では患者に対する照射線量が過大になり、従って、２番目の照射を患者の特性に応じて調節することが望ましい。さらに、画像品質は２つの照射間の線量の割合を一定に調整することにより最適にできる。
【００１２】
そこで、画像内の解剖学的情報を使用して２番目の照射用のパラメータを制御し調節するシステムが依然として要望されている。
【００１３】
【発明の概要】
本発明の好ましい実施の形態によれば、二重エネルギ画像取得のための方法及び装置が提供される。該方法は、第１の照射により患者の画像を得る工程と、該画像を関心のある解剖学的構造に分割する工程を含む。該方法はさらに、分割した解剖学的構造を一組の患者パラメータの項目で特徴付ける工程と、該一組の患者パラメータしたがって解剖学的構造の特徴に基づいて上記分割した解剖学的構造についての第２の照射のための照射特性を調節する工程を含む。最終的な解剖学的画像は第１及び第２の照射の解析から求められる。代替の実施の形態では、上記第１の照射は低線量のスカウト（scout ；調査用）照射とすることが出来る。次いで、第２及び第３の照射を最適化して、その後の二重エネルギ分解のために使用する。好ましい実施の形態では、一組の患者パラメータは、分割した解剖学的構造の減衰度、正規化した患者データ、及び分割した解剖学的構造の数学的モデルを含み得る。
【００１４】
好ましい実施の形態のシステムが、二重エネルギ医用イメージング・システムと、検出器と、ユーザ・インターフェースと、画像分割モジュールと、特徴付けモジュールと、制御モジュールとで構成される。二重エネルギ医用イメージング・システムは、種々の照射線量レベル及び手法を行えるように調節可能である。代替の実施の形態では、二重エネルギ医用イメージング・システムは低線量のスカウト照射を行うように調節し得る。好ましい実施の形態では、二重エネルギ医用イメージング・システムは、第１の照射の線量レベルと第２の照射の線量レベルとの間を調節する。検出器は、照射エネルギをディジタル信号へ変換する。好ましい実施の形態では、照射エネルギはＸ線エネルギで構成される。インターフェースは、ユーザが画像取得パラメータを設定できるようにする。画像分割モジュールは、関心のある解剖学的構造を識別する。特徴付けモジュールは、一組の患者パラメータによって関心のある解剖学的構造を特徴付ける。制御モジュールは、その後の二重エネルギ画像取得を最適化する。好ましい実施の形態では、本システムはさらに、最終的な解剖学的構造画像を表示するための出力を有する。
【００１５】
【発明の詳しい説明】
図１は、二重エネルギ画像取得のための好ましい実施の形態の方法１００を示す。工程１１０において、ユーザが医学診断用イメージング・システムで二重エネルギ画像取得を選択する。好ましい実施の形態では、この選択工程は、関心のある解剖学的構造（例えば、胸部、脚部、頭部など）を選ぶことを含む。ユーザはシステムを実時間で操作する技師であってよい。この代わりに、ユーザはシステムを予めプログラムしておいてもよい。その場合、システムは予めプログラムされたシーケンスを実行し得る。
【００１６】
工程１２０において、第１の画像取得が、デフォルト（すなわち、標準）の照射設定値を用いて行われる。好ましい実施の形態では、デフォルトの照射は、特定の関心のある領域（胸部、頭部など）及び患者の身体の大きさ（小さい子供、中位の女性、大きな男性）について予め設定された照射パラメータを用いて行われる。デフォルト照射設定値のＸ線エネルギ範囲は、５０ｋＶｐ（キロボルト；Ｘ線ビーム電圧）〜１５０ｋＶｐである。
【００１７】
好ましい実施の形態では、自動照射制御（ＡＥＣ）を用いて、第１の画像取得が停止される。（手動の照射制御などよりはむしろ）自動照射制御装置を用いることは、患者照射線量を低減することができ、且つ不正確な患者照射の機会を低減することもできる。手動照射制御の場合、技師が照射ピーク電圧（ｋＶｐ）、ｍＡ（Ｘ線ビーム電流のミリアンペア）及び照射の持続時間（ミリ秒）を設定する。照射は時間切れになったときに終了する。自動照射制御の場合は、ｋＶｐ及びｍＡがシステムに入力されるが、照射の持続時間はシステムによって決定される。照射は、照射出力が適切なレベルに達したときに停止する。ＡＥＣ装置は照射エネルギを電気信号に変換し、この電気信号は、照射出力が適切なレベルに達したときに（したがって電気信号が適切なレベルに達したときに）照射を終了させるために用いられる。照射時間は撮像している対象物に応じて変えることができる（例えば、相対的に厚い対象物は相対的に薄い対象物よりも撮像するために長い時間が掛かることがある）。更に、例えば肺癌の検診の際には、動き（心臓及び呼吸）の影響を最小にし且つ画像の整合性を改善するために短時間の照射が望ましい。肺癌の検診では、組織の画像内に骨の陰影が存在しないようにすることが望ましい。
【００１８】
代替の実施の形態では、低線量の「スカウト（scout；調査用）」画像を使用して、患者を位置決めする。スカウト画像は、患者の走査範囲内にどの内部器官が含まれているかを示すための信号対ノイズ比の悪い画像であってよい。スカウト画像はまた内部器官の整列を示すものであってよい。低線量の「スカウト」画像は第１の画像取得として作用し得るが、一般的には患者／器官の厚さを推定するために使用され、この厚さはその後の２つの二重エネルギ画像を最適化するために使用される。スカウト画像は典型的には全線量の５％未満を利用する。
【００１９】
工程１３０において、第１の画像取得の結果として生じる医学診断用画像は関心のある解剖学的構造を見出すために分割される。好ましい実施の形態では、第１の医学診断用画像が自動アルゴリズムによって分割され、該アルゴリズムは関心のある解剖学的構造を識別して、関心のある解剖学的構造に対応する第１の医学診断用画像の部分を保持する。関心のある解剖学的構造はユーザによって供給される情報（又は予めプログラムされたルーチン）に基づいて識別し得る。ユーザ入力、患者の解剖学的構造についての標準的な情報などを使用して、第１の医学診断用画像内の関心のある解剖学的構造を識別し得る。図３は、第１の画像取得の結果として生じる医学診断用画像３００を例示する。好ましい実施の形態では、画像３００は患者の取得画像３１０で構成される。患者の取得画像３１０は関心のある解剖学的構造３２０を含む。画像３００は関心のある解剖学的構造３２０を分離するために分割し得る。分割においては、システムは関心のある解剖学的構造３２０に焦点を合わせ、画像の残りの部分は無視してもよい。一例として、頚部の画像取得の場合、のど又は喉頭及び脊椎が関心のある患者セグメント（部分）を形成する。第１の医学診断用画像のうちののど、喉頭及び脊椎を含む領域が、該画像における関心のあるセグメントとして識別される。システムは、頚部の画像を解析する際にのど、喉頭及び脊椎を含む医学診断用画像の関心のあるセグメントに焦点を合わせる。一例として、胸部の画像取得の場合、肺野及び横隔膜が患者画像における関心のあるセグメントを形成する。医学診断用画像のうちの肺野及び横隔膜を含むセグメントが、胸部画像取得の場合の関心のあるセグメントとして作用する。
【００２０】
工程１４０において、関心のある解剖学的構造を解析して、一組の解剖学的構造画像特性のうちの少なくとも１つ、例えば患者厚さを識別する。これらの特性は関心のある解剖学的セグメント３２０を特徴付けるために使用することができる。関心のある解剖学的セグメント３２０は、セグメントの減衰度のような患者パラメータで特徴付けることができる。患者パラメータには、関心のある解剖学的構造の最も明るい区域及び最も暗い区域も含め得る。工程１４０における解析には、電流データを正規化した患者データと相関させること及び／又は関心のある解剖学的構造の数学的モデルを使用してパラメータを特徴付けることも含め得る。
【００２１】
工程１５０において、関心のある解剖学的構造３２０の特性に基づいて第２の画像取得パラメータを選択する。第２の画像取得パラメータ又は設定値を使用して、照射線量を最小にしながら、Ｘ線取得手法、視覚化、及び／又は関心のある解剖学的構造３２０及び病理の鮮明度を調節する。例えば、関心のあるセグメントにおける骨と軟らかい組織との分離を最適化するように、ｋＶｐ（Ｘ線エネルギ、Ｘ線ビームのキロボルト・エネルギ）及びスペクトル・フィルタを選択することができる。また、関心のあるセグメントの最も稠密な領域において充分な信号を保持しながら照射線量を最小にするように、信号ｍＡｓ（ミリアンペア×秒）及びＸ線検出器利得を選択することができる。
【００２２】
工程１６０において、第２の画像取得パラメータ又は設定値を使用して、第２の画像取得を行う。その結果の第２の画像を収集する。工程１７０において、骨及び軟らかい組織の画像を再構成して表示する。最終的な画像はモニタに出力し得る。該最終的な画像はメモリに記憶させることができる。
【００２３】
図２は、二重エネルギ画像取得を最適化するシステム２００を例示している。二重エネルギ画像取得を最適化するシステム２００は、患者２０５と、二重エネルギ医用イメージング・システム２１０を含む。二重エネルギ医用イメージング・システム２１０は、検出器２２０と、ユーザ・インターフェース２３０と、画像分割モジュール２４０と、特徴付けモジュール２５０と、制御モジュール６０とを備える。好ましい実施の形態では、二重エネルギ医用イメージング・システム２１０は、イメージング手法の変更のために素早く調節し得る。
【００２４】
検出器２２０は、Ｘ線をディジタル信号へ変換する。好ましくは、検出器２２０は半導体検出器である。検出器２２０はその動作を非常に高速（最大１秒）で調節し得る。二重エネルギ医用イメージング・システム２１０は検出器２２０を用いて、患者２０５内を進行するＸ線エネルギのようなエネルギに基づいて画像３００を作成する。
【００２５】
ユーザ・インターフェース２３０は、ユーザが構成(configuration) 情報を入力できるようにする。構成情報には、病気又は扱うべき解剖学的区域のような情報を含み得る。二重エネルギ医用イメージング・システム２１０は、ユーザ・インターフェース２３０からのユーザ入力に基づいて構成し得る。
【００２６】
画像分割モジュール２４０は、検出器２２０を備えた二重エネルギ医用イメージング・システム２１０から患者２０５の画像３００を受け取る。画像分割モジュール２４０は、患者２０５内の関心のある解剖学的区域３２０を識別する。関心のある解剖学的区域３２０としては、胸部、肺野、心臓、脳、腕、脚部、頚部などが挙げられる。画像分割モジュール２４０は、ユーザ・インターフェース２３０からの情報に基づいて患者２０５内の関心のある解剖学的区域３２０を識別する。画像分割モジュール２４０はまた、患者画像３００内の関心のある解剖学的区域３２０を識別するために患者の標準的な解剖学的構造情報も使用し得る。例えば、ユーザは、システムを胸部画像取得のために構成し得る。画像分割モジュール２４０は、ユーザによる胸部走査の選択を標準的な胸部走査のパラメータについての情報と共に使用して、肺野、横隔膜など（胸部領域の画像の構成要素）に対応する患者画像３００内の部分を識別する。
【００２７】
画像分割は、画像内の異なる空間的区域を識別するプロセスである。画像分割は身体内の各区域に対して調節するのが好ましいので、画像分割は解剖学的に特有のプロセスであってよい。患者内の異なる区域（解剖学的構造）は、組成、大きさ、厚さ、並びに解剖学的物体及び／又は異物の分布のような、異なる患者パラメータ及び異なる画像特性を持っていることがある。例えば、胸部画像には、肺野、脊椎、横隔膜、頚部、肩、肋骨などがあり、それらの各々は特定の大きさ、密度、組成及び位置を持つ。画像分割は身体の異なる区域についてそれらの区域の解析に基づいて調節し得る。
【００２８】
好ましい分割方法では、空間的及び統計的アルゴリズムの混合したものを利用する。予め選択したカーネル（核）寸法を持つ膨張(dilation)処理及び収縮(erosion) 処理のような形態学的(morphological) 演算を使用して、コリメータ領域及び生の照射領域を除去する。次いで、境界を識別する勾配フィルタを使用して、解剖学的内容を描画する。勾配画像により、縁（エッジ）又は物体境界に高い絶対値を割り当て、平坦な領域にはゼロの値を割り当てる。エッジ強度閾値を、Ｘ線システムの患者入力線量と患者の解剖学的構造に基づく（発見的）期待値とを用いて算出する。例えば、画像閾値は、（平坦な区域における標準偏差を用いること等による）画像内のノイズの推定値を、患者入力線量と解剖学的構造に応じたスカラーとの積で割算することによって、算出し得る。出力は、おそらく異なる解剖学的特徴による一組の関心のある非矩形区域である。ここで、画像は分割される。
【００２９】
代替の実施の形態では、画像を１０×１０の関心のある解剖学的区域に分割し、各区域について画像閾値及び特性を算出する。二重エネルギ医用イメージング・システム２１０からの照射線量レベルを用いることにより、画像閾値レベルを予測又は確認することもできる。
【００３０】
特徴付けモジュール２５０は、画像分割モジュール２４０から少なくとも患者２０５のセグメント３２０を受け取る。特徴付けモジュール２５０は、画像分割モジュール２４０によって見出された解剖学的構造のセグメント３２０を特徴付ける。好ましい実施の形態では、セグメント３２０は一組の患者パラメータの形で特徴付けられる。該一組の患者パラメータには、減衰度、正規化した患者データ、分割した解剖学的構造の数学的モデル、画像領域の明るさ、画像領域の暗さなどが含まれ、これらは各々の分割した区域のグレーレベルの分布の基づいて算出される。解剖学的セグメント３２０の画像データは一組の患者パラメータと相関させる。好ましい実施の形態では、一組の患者パラメータはユーザ・インターフェース２３０からの情報によって指定することができる。
【００３１】
Ｘ線画像内の特徴は一般に、Ｘ線エネルギの経路に沿ったＸ線減衰度の線積分のマップ(map) を構成する。二重エネルギ・イメージング手法のために、患者の厚さを推定できる。好ましい実施の形態では、Ｘ線入力はＸ線源からの帰還により決定できる。検出Ｘ線出力は、Ｘ線が患者を通過した後に測定することができる。（２Ｄにおける）患者厚さは画像内の検出された画素毎に算出することができる。Ｉ₀をＸ線入射線量、μを減衰係数、ｘを患者厚さ，ＩをＸ線出力線量とすると、Ｉ＝Ｉ₀exp （−μ^*ｘ）である。好ましい実施の形態では、減衰係数は、平均的な組織、例えば、水についてのものと仮定する。上記の方程式を書き換えることにより、ｘは算出することができる。すなわち、μ^*を仮定した減衰係数として、ｘ＝−ln（Ｉ/Ｉ₀）/μ^*を用いることにより、患者厚さのマップを算出することができる。
【００３２】
患者データを正規化するために、関心のある領域（胸部、腹部、骨盤など）について「メジアン」患者減衰度マップを生成することができる。好ましくは、「メジアン」患者減衰度マップは統計的に５０番目の百分位数の人のデータを表す。照射の際、取得した患者マップを対応するメジアン・マップと比較する。好ましい実施の形態では、これらのマップの比較は単純な割算によって行う。その結果の数値が１．０より大きいと、これは患者の解剖学的構造がメジアン値より厚いことを表す。結果の数値が１．０より小さいと、これは患者の解剖学的構造がメジアン値より薄いことを表す。マップの比較はまた、画像を複数の区域に分割して、これらの画像区域の統計値を割算することによっても行うことができる。例えば、胸部画像を、右肺野区域と、左肺野区域と、横隔膜区域と、頚部区域と、頭部区域と、脊椎区域と、おそらく背景とに分割する。各区域について平均厚さを算出し、各区域の平均厚さを「メジアン」患者データで割算する。
【００３３】
解剖学的構造の数学的モデルについては、２次元方程式を算出して、その結果の数学的モデルのパラメータを新しい患者厚さデータに当てはめる。数学的モデルの一例は２Ｄ多項式を含む。好ましい実施の形態では、関心のある解剖学的区域についてＮ個の正規化値を記憶する。好ましくは、画像を分割し、関心のある解剖学的区域の厚さの正規化した値を算出する。
【００３４】
分割した画像の特徴付けのため、正規化した厚さデータは、ｋＶｐ（キロボルト；Ｘ線ビーム電圧）及びｍＡｓ（ミリアンペア×秒；Ｘ線ビーム電流）を算出するための方程式又はルックアップ・テーブルに入力することができる。好ましくは、ルックアップ・テーブルは予め定められた範囲の入力厚さ及びイメージング手法の値を含んでいる。好ましい実施の形態では、ルックアップ・テーブルの値は、Ｘ線較正用ファントムと患者照射線量に対するコントラスト対ノイズ比を調節するように設計された臨床試験とを用いて、求められる。この代わりに、所望の値を算出するために方程式を使用することができる。例えば、ｋＶｐ＝Ａ＃Ｐ、ここで、ＡはｌｘＮ調節マトリクスであり、ＰはＮｘｌモデルパラメータ・マトリクスである。この代わりに、Ｐは、正規化した厚さ値からとった関心のある解剖学的区域についての厚さ値のＮｘｌマトリクスであってよい。ｍＡｓから、ｍＡ（ミリアンペア）及び画像焦点を算出することができる。好ましい実施の形態では、ｍＡは照射時間を最小にするように算出する。照射時間を最小にすることは患者の動きも最小にする。焦点のぼけを最小にするために最も小さい焦点を選ぶ。しかしながら、典型的にはｍＡが大きいほど焦点が大きくなる。
【００３５】
制御モジュール２６０は、ユーザ・インターフェース２３０、画像分割モジュール２４０及び特徴付けモジュール２５０から情報を受け取る。制御モジュール２６０は、エネルギ照射量（例えば、Ｘ線エネルギ照射量）を最小にし且つ画像品質を最適にするように、検出器２２０を備えた二重エネルギ医用イメージング・システムの第１及び第２の照射設定値を調節する。制御モジュール２６０は、ユーザ・インターフェース２３０からの入力構成情報についてのデフォルト設定値に基づいて第１の照射設定値を調節する。また制御モジュール２６０は、画像分割モジュール２４０及び特徴付けモジュール２５０からの特徴付けした画像セグメント３２０に基づいて第２の照射設定値を調節する。制御モジュール２６０は、画像分割モジュール２４０及び特徴付けモジュール２５０からの算出値に基づいて次の照射の所望のｋＶｐ、ｍＡｓ及びｍＡを調節することができる。制御モジュール２６０はまた、焦点の大きさ、線量の設定点、検出器利得、検出器読出しタイミングなども調節し得る。制御モジュール２６０は、第２の画像を第１の画像と比較して、骨を軟らかい組織から分離する。出力が最終的な画像を表示し及び／又は記憶させる。
【００３６】
代替の実施の形態では、極低線量「スカウト」画像を最初に非常に低い線量で且つ潜在的には非常に高いＸ線エネルギ（ｋＶｐ）で撮影する。このスカウト画像は好ましくは患者を位置決めするために使用されるが、スカウト画像はまた解析のために分割アルゴリズムに入力される第１の照射画像としても使用し得る。スカウト画像は、分割アルゴリズム及び特徴付けアルゴリズムが画像を解析することができるようにするのに充分な情報を含んでいる。
【００３７】
代替の実施の形態では、極低線量のプリショット(pre-shot)画像に基づいて各々の照射のための照射設定値を調節する。別の実施の形態では、（ｎ−１）番目の画像に基づいてｎ画像の照射設定値を調節する。例えば、代替の実施の形態では、三重エネルギ・イメージングを含む。
【００３８】
一例として、本発明の好ましい実施の形態を用いて肺野のＸ線撮影を行うことができる。Ｘ線技師がユーザ・インターフェース２３０を使用して肺野用にシステム２００を構成する。次いで、患者２０５が検出器２２０の視野内に位置決めされる。そこで、患者２０５の最初の画像３００が、二重エネルギ医用イメージング・システム２１０により検出器２２３０で取得される。次いで、患者２０５のこの最初の画像３００は画像分割モジュール２３０へ伝送される。画像分割モジュール２３０は、患者２０５の肺野を示している患者画像３１０のセグメント３２０を識別する。肺野のセグメント３２０は特徴付けモジュール２５０へ伝送される。特徴付けモジュール２５０は肺野のセグメント３２０の画像データを平均的な肺野画像減衰度データと比較することができる。特徴付けモジュール２５０はまた、肺野のセグメント３２０の画像データを、正規化した患者肺野データと相関させる（例えば、肺野セグメント３２０の画像データと正規化した患者肺野データとの差を算出する）ことができる。
【００３９】
第２の照射のための画像取得パラメータは、肺野セグメント３２０の特徴付けに基づいて設定される。例えば、第２の照射は肺野セグメント３２０の減衰度に基づいて調節することができる。患者２０５の第２の照射は、肺野セグメント３２０の画像データと正規化した患者肺野データとの差に基づいて調節することができる。二重エネルギ医用イメージング・システム２１０が、更新された画像取得パラメータを使用して、患者２０５の第２の照射を行う。検出器２２０が第２の照射から画像を取得する。制御モジュール２６０が第１及び第２の画像を解析して、骨と軟らかい組織とを分離する最終的な画像を作成する。該最終的な画像は医師による観察のために画面上に表示される。患者の肋骨の画像は患者の肺野の軟らかい組織から分離させることができる。患者の肺野内の肺癌の小瘤が軟らかい組織に対して視覚可能になる。好ましい実施の形態では、第１の照射と第２の照射との間の時間は最大で１秒である。
【００４０】
以上のように、本発明の好ましい実施の形態は、患者に対するＸ線照射線量を最小にしながら、重大な医学的状態を初期の段階で識別するかなり簡単な解決策を提供する。画像情報に基づいて二重エネルギ照射手法を制御する医学診断用方法及び装置は、新規な医用イメージング・システムの設計を改善することができ、また解剖学的構造に基づいた照射調節により既存の医用イメージング・システムの診断精度を改善することができる。この方法及び装置は容易に具現化することができ、且つ既存の検出器の構造に対する変更を必ずしも必要としていない。
【００４１】
本発明を好ましい実施の形態について詳述したが、当業者には本発明の範囲から離れることなく種々の変更および等価物との置換をなし得ることが理解されよう。さらに、特定の状況及び材料を本発明の範囲から離れることなく本発明の教示に合わせるように多くの修正を行うことができる。従って、本発明は開示した特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明は特許請求の範囲内に入る全ての実施の形態を含むことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】二重エネルギ画像取得を調節する方法の好ましい実施の形態を示す工程図である。
【図２】二重エネルギ画像取得を調節するシステムを示す略図である。
【図３】解剖学的構造の医学診断用画像を例示する略図である。
【符号の説明】
１００二重エネルギ画像取得のための方法
２００二重エネルギ画像取得を最適化するシステム
３００医学診断用画像
３１０患者の取得画像
３２０関心のある解剖学的構造

Claims

照射パラメータを自動的に調節するために二重エネルギ画像取得を制御する方法であって、
第１の照射により患者（２０５）から得た第１の画像（３００）であって、該第１の画像（３００）が患者の解剖学的構造（３２０）を表す画素値を含んでいる、上記第１の画像（３００）を、患者の解剖学的構造（３２０）を表す画素値に基づいて分割する工程と、
上記第１の画像（３００）の少なくとも１つの分割した部分内の上記患者の解剖学的構造（３２０）を特徴付ける一組の患者パラメータを定義する工程と、
上記一組の患者パラメータに基づいて上記患者の解剖学的構造（３２０）についての第２の照射のための照射設定値を調節する工程と、
を有する当該方法。
さらに、上記分割した部分内に位置するように関心のある解剖学的構造（３２０）を手動で選択する工程を含む請求項１記載の方法。
さらに、第２の照射によって得た第２の画像と上記第１の画像を解析して、骨と軟らかい組織とを分離する最終的な画像を作成する工程を含む、請求項１記載の方法。
上記第１の照射は低線量Ｘ線位置決め用照射より成る、請求項１記載の方法。
上記一組の患者パラメータは代表的な解剖学的構造（３２０）の減衰度を含む、請求項１記載の方法。
二重エネルギ画像取得を制御するシステム（２００）であって、多数の照射線量レベル及び手法のうちの１つを選択して実行する二重エネルギ医用イメージング装置（２１０）であって、少なくとも第１及び第２の照射を行う二重エネルギ医用イメージング装置（２１０）と、上記第１及び第２の照射を第１及び第２のディジタル画像へ変換する検出器（（２２０）と、画像取得パラメータを設定するユーザ・インターフェース（２３０）と、上記第１のディジタル画像（３００）内の関心のある解剖学的構造（３２０）を識別する画像分割モジュール（２４０）と、上記関心のある解剖学的構造（３２０）を特徴付ける一組の患者パラメータを定義する特徴付けモジュール（２５０）と、上記第２の照射の際に上記二重エネルギ医用イメージング装置（２１０）によって実行される上記多数の照射線量レベル及び手法のうちの１つを、上記一組の患者パラメータに基づいて調節する制御モジュール（２６０）と、を有する当該システム。
上記一組の患者パラメータは代表的な解剖学的構造（３２０）の減衰度を含む、請求項６記載のシステム。
上記一組の患者パラメータは正規化した患者データを含む、請求項６記載のシステム。
上記一組の患者パラメータは代表的な解剖学的構造（３２０）の数学的モデルを含む、請求項６記載のシステム。
多重照射画像取得を制御する方法であって、
照射により得た患者（２０５）の第１の画像（３００）であって、該第１の画像（３００）が患者の解剖学的構造（３２０）を表す画素値を含んでいる、上記第１の画像（３００）を、患者（２０５）の解剖学的構造（３２０）を表す上記画素値に基づいて分割する工程と、
上記画像（３００）の少なくとも１つの分割した部分内の上記患者の解剖学的構造（３２０）を特徴付ける一組の患者パラメータを定義する工程と、
上記一組の患者パラメータに基づいて上記患者の解剖学的構造（３２０）についての後続の照射のための照射設定値を調節する工程と、
上記患者の解剖学的構造（３２０）について行った少なくとも１つの後続の照射であって、該後続の照射の各々がその前の画像の特徴に基づいて調節された照射設定値を使用して行われる、上記少なくとも１つの後続の照射により得た第２の画像を解析する工程と、を有する多重照射画像取得制御方法。