JP4458936B2 - ディジタル検出器での多数枚画像取得の方法及び装置 - Google Patents

Description

画像貼り合わせ（イメージ・ペースティング）すなわち複合画像の形成は通常、個々の画像を取得するシステムを用いて、個々の画像の視野（ＦＯＶ）よりも広い合計ＦＯＶを有する結合画像を形成することにより達成されている。殆どの例で、結合画像のＦＯＶはまた、画像を収集するのに用いられるＸ線検出器の利用可能な全ＦＯＶよりも広い。脊髄全体の撮像や長脚部の撮像のような応用では、解剖学的構造の全撮像範囲（例えば６０ｃｍ−１２０ｃｍ）は現状用いられている殆どの検出器及びフィルム・スクリーン系の撮像可能範囲を超えている。
米国特許第６４７６３９４号

画像貼り合わせの工程は、一連の画像を一度に１枚ずつ撮影することを要求し得る。この工程の間には、連続した画像の間での不整合を回避するために、患者は典型的には、可能な限り動かないでいるように指示される。工程が過剰な時間量を要する場合には、患者によってはこの指示が負担になる可能性がある。また、被検体を撮像している操作者にとっては、患者を撮像するために限定された時間量しかないか、又は代替的には、撮像しなければならない多数の被検体がいる場合がある。被検体を撮像するのに必要な時間量を減少させる可能性を有するシステムを提供できると好ましい。

画像貼り合わせでは、多数枚の画像を結合して１枚の連続画像を形成する。多数枚の画像を正確に接合する能力はしばしば、重なり域を正確に識別することを必要とする。画像の分解能が高いほど、構造間の差が明確になり、また正確な重なり域を識別することが容易になる。高品質画像を取得することのできるシステムを提供できると好ましい。

さらに、正確な重なり域を識別する能力はしばしば、重なる区域が実質的に同じであるときに向上する。このことは必ずしも可能ではない。というのは、対象によっては（患者の横隔膜等）画像間で移動する傾向があるからである。これらの対象の一つが重なり領域に位置していると、移動している対象が異なる２箇所で捉えられる可能性があるため貼り合わされた画像が不連続に見える。また、一様な重なり領域が存在しなくなるため、画像を結合するのが困難になる可能性がある。これらの対象を重なり領域に配置することを回避し得る画像貼り合わせシステムを提供できると望ましい。

加えて、画像貼り合わせアルゴリズムを用いて画像の接合を自動化することができる。画像は多様な区域で重なり合っている可能性があるので、アルゴリズムは、適当な重なり域を求めて画像の広い部分を検索しなければならない可能性がある。かかるシステムは、可能な限り効率的に動作するとは考えにくい。画像貼り合わせアルゴリズムが重なり領域の位置を求めるための始点を与え得るシステムが望ましい。

また、被検体の幾つかの部分が被検体の他の部分よりもＸ線に敏感な場合がある。例えば、患者の心臓又は性腺は、他の部分よりもＸ線に敏感な場合がある。患者が成長過程にある小児である場合にはこのことが特に当てはまる。手荷物・小荷物扱いの環境では、乗客の旅行鞄又は小荷物内のカメラのフィルムが、鞄・小荷物のその他内容物よりもＸ線に敏感な場合がある。これらの対象はＸ線に対応することはできるが、上述のような区域が曝射される放射線量を低減した方がよいことが多い。画像貼り合わせ応用では、これらの線量敏感域（すなわち被撮像領域のその他の潜在的回避構造よりもＸ線に敏感な回避構造を範囲とする被撮像領域内の区域）を重なり領域から除外できると好ましい。

さらに、円形入力領域を備えた検出器を用いる場合に、正確な接合を可能にするために十分な合計重なり域を得るのに必要な重なりの長さは、実質的に矩形の入力域を備えた検出器に必要とされる長さよりも大幅に長くなる。この超過分の所要長さのため、重なり域に構造（線量敏感構造等）を配置するのを回避することが著しく困難になる可能性がある。このため、Ｘ線検出器が実質的に矩形の重なり域を有すると好ましい。

また、Ｘ線検出器の幾つかの医療的用途では、撮像するのでなければＸ線で曝射すべきでないような区域の直後又は直前で開始及び／又は停止する画像を撮像する。例えば、一つの手順では、患者の頭部の直下で開始し患者の腰部の直上で終了する区域の画像を得ることを目的とし、従って、被撮像域は線量敏感器官（頭部の器官及び性腺）が両端に位置している。この場合には、Ｘ線を被撮像域よりも上下に延在させることは望ましくない。このように、Ｘ線が被撮像域を超えて延在しないようにＸ線源を制御することのできるＸ線システムを提供できると好ましい。

以下、本書の教示は、以上に述べた要求の１以上を満たすか否かを問わず特許請求の範囲内に属する実施形態にまでわたる。

一実施形態は、２枚以上の画像を得ることによりＸ線検出器の最大視野の長さよりも長い被検体の区域の像を得るときに、被検体へのＸ線曝射を低減する方法に関する。この方法は、被撮像域の長さを決定する工程と、被撮像域の長さに基づいて、２枚以上の画像の少なくとも一方を得るのに用いられるＸ線の角度の移動方向での大きさを算出する工程とを含んでいる。Ｘ線の角度の大きさは、被検体への曝射を低減するように算出される。

もう一つの実施形態は、２枚以上の画像を得ることによりＸ線検出器の最大視野の長さよりも長い被検体の区域の像を得るときに、被検体へのＸ線曝射を低減するように構成されているシステムに関する。このシステムは、Ｘ線源と、Ｘ線源に結合されているコリメータと、計算ユニットとを含んでいる。計算ユニットは、被撮像域の長さを決定し、被撮像域の長さに基づいて、２枚以上の画像の少なくとも一方を得るのに用いられるＸ線の角度の移動方向での大きさを算出するように構成されている。コリメータを調節して、計算ユニットによって算出されたＸ線の角度の大きさに基づいてＸ線源からのＸ線を遮断し、これにより被検体への曝射を低減する。

さらにもう一つの実施形態は、Ｘ線検出器によって用いられる視野よりも大きい被検体の区域の像を得る方法に関する。重なり域を有する２枚以上の画像が収集される。この方法は、識別された構造の位置を決定する工程と、識別された構造を画像の重なり域に配置するのを回避する位置に各画像を設定する工程とを含んでいる。これらの画像は、個々の画像を収集するためにＸ線検出器によって用いられる視野よりも大きい視野の画像を得るのに用いることが可能でなければならない。

さらにもう一つの実施形態は、Ｘ線検出器によって用いられる視野よりも大きい被検体の区域の像を得るように構成されているシステムを提供する。重なり域を有する２枚以上の画像が収集される。このシステムは、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、計算ユニットと、Ｘ線検出器位置変更機構とを含んでいる。計算ユニットは、識別された構造の位置を入力して、識別された構造を画像の重なり域に配置するのを回避する位置に画像が位置するようにして、Ｘ線検出器によって収集される画像の位置を決定するように構成されている。次いで、Ｘ線検出器位置変更機構は、Ｘ線検出器が計算ユニットによって決定された位置において画像を収集し得るように、位置変更制御器からの位置変更制御信号に応答して被検体とＸ線検出器との間の相対位置を変更するように構成されている。

もう一つの実施形態は、Ｘ線検出器によって用いられる視野よりも大きい被検体の区域の像を得ることを容易にするように構成されている制御プログラムを提供する。重なり域を有する２枚以上の画像が収集される。このプログラムは、識別された構造の位置の入力を受け取るプログラム特徴と、Ｘ線検出器によって収集される２枚以上の画像について必要とされる位置を決定するプログラム特徴とを含んでいる。各位置は、識別された構造を画像の重なり域に配置するのを回避する位置に画像が位置するようにして決定される。

もう一つの実施形態は、重なり域を有する２枚以上の画像を得ることにより、Ｘ線検出器によって用いられる視野よりも大きい被検体の区域の像を得る方法に関する。この方法は、器官の位置を決定する工程と、器官を画像の重なり域に配置するのを回避する位置に各画像を設定する工程とを含んでいる。これらの画像は、画像を収集するために用いられていたＸ線検出器によって用いられる視野よりも大きい視野の画像を得るのに用いることが可能でなければならない。

さらにもう一つの実施形態は、結合して用いると被検体の区域の像を得ることができる被検体の区域の各部分の個々の画像を得ることにより、Ｘ線検出器の視野よりも大きい被検体の区域の像を得るＸ線システムを制御する方法に関する。この方法は、個々の画像を得るのに必要なＸ線検出器の位置を算出する工程と、画像を収集している間は被検体とＸ線源との間の相対位置を一定に保つ工程と、算出された位置に基づいて画像を収集するように制御信号でＸ線検出器の位置を制御する工程とを含んでいる。

さらにもう一つの実施形態は、結合して用いると被検体の区域（典型的には、全区域）の像を得ることができる被検体の区域の各部分の個々の画像を収集することにより、Ｘ線検出器の視野よりも大きい被検体の区域の像を得るＸ線システムを制御する方法を提供する。この方法は、個々の画像を収集するのに必要なＸ線検出器の位置を、各位置を非一様な長さで離隔させて算出する工程を含んでいる。この方法はまた、算出された位置までＸ線検出器を移動させるように制御信号でＸ線検出器の移動を制御する工程を含んでいる。

もう一つの実施形態は、一旦、画像収集工程が開始した後には用いられるＸ線の角度が一定に保たれるようなＸ線システムにおいて被検体を撮像するのに必要とされるＸ線画像の最小数を決定する方法を提供する。さらに、この方法は、被検体とＸ線源との間の相対位置が一定に保たれており、被検体の被撮像域の長さがＸ線検出器の視野の長さよりも長いようなシステムに適用される。この方法は、撮像される全長を決定する工程と、Ｘ線検出器を用いて被検体の区域を撮像するのに用いることのできる最大Ｘ線角度を決定する工程と、重なり量を決定する工程と、撮像される長さ、最大Ｘ線角度及び重なり量に基づいて必要とされる画像の最小数を算出する工程とを含んでいる。

もう一つの実施形態は、結合して用いると被検体の区域の像を得ることができる被検体の区域の各部分の個々の画像を得ることにより、Ｘ線検出器の視野よりも大きい被検体の区域の像を得るＸ線システムを制御する方法に関する。この方法は、所望の開始位置を示す利用者入力を受け取る工程と、所望の終了位置を示す利用者入力を受け取る工程と、これら開始位置及び終了位置に基づいて、個々の画像を得るＸ線システムの動作を制御する工程とを含んでいる。

図１について説明する。Ｘ線システム８０が、Ｘ線を発生するＸ線源２と、発生されるＸ線に基づいて被検体の画像を収集するＸ線検出器１とを含んでいる。Ｘ線検出器１は、散乱したＸ線の一部を遮断するＸ線格子１７を含んでいてよい。Ｘ線検出器１の動作は、画像収集制御器７によって制御することができる。Ｘ線検出器１と被検体１８との間の相対位置は、検出器位置変更機構３によって変更される。検出器位置変更機構３は、位置変更制御器６によって制御される。検出器位置変更機構３は、検出器、被検体、又は被検体１８とＸ線検出器１との間の相対位置の変更を容易にする何らかの物体を移動させることができる。

Ｘ線源２は典型的には、高電圧発生器とＸ線管とを含んでいる。Ｘ線源２はまた、調節式コリメータを含み得る。Ｘ線源２の動作は、Ｘ線源制御器９によって制御され得る。Ｘ線源２からのＸ線は、Ｘ線源位置変更アクチュエータ１１によって位置が変化する。Ｘ線源位置変更アクチュエータ１１は、検出器位置変更機構３と一体の機構であってもよい（Ｃ字型アーム・ガントリを用いる場合等）し、又は別個の機構であってもよい。Ｘ線源位置変更アクチュエータ１１は、Ｘ線源位置制御器１０によって制御され得る。

Ｘ線システム８０はまた、システムの様々な作用を制御する撮像動作制御器８を含み得る。また、Ｘ線システム８０は典型的には、Ｘ線検出器１によって収集される画像を処理する及び／又は接合するプロセッサ４を含んでいる。Ｘ線システム８０はまた、Ｘ線検出器１によって収集される画像の記憶を可能にする画像記憶可能化ユニット５、並びにＸ線検出器１によって収集される画像の幾何学的情報を得るポジショナ１２及び傾斜計１４を含み得る。

Ｘ線システム８０はさらに、Ｘ線検出器１の位置及び画像を収集するのに用いられるＸ線の角度を含めた画像貼り合わせ動作に関連する様々な因子を計算するのに用いることのできる計算ユニット７０を含み得る。

図２及び図３について説明する。画像の位置を算出するシステムの実施形態例が、焦点１００を中心として角度変位するＸ線源２を含んでいる。Ｘ線源２は、各々の画像について一定のＸ線角度「α」を用いる。各々の画像対は、Ｘ線検出器１が被検体１８の背後に接したｙ軸に沿って移動する際に一定の重なり量「ν」を有する。

操作者は、最上位置（ｙｔ）、及び最終的な画像長さ（ｃ）を決める最下位置（ｙｂ）を入力することができる。最上位置及び最下位置は、次のような方法での利用者入力に基づいて入力され得る。例えば、最上位置及び最下位置まで検出器を移動させる方法、後に最上位置及び最下位置を照射するのに用いられるＸ線源から放出される光ビームを用いる方法、最上位置及び／又は最下位置に発信機を配置する方法、検出器を最上位置に配置し、他の装置を最下位置に配置する方法、検出器を認知可能な位置（例えば臍、足、腰、肩等）に配置し、被検体の特徴（長身／短身、正確な身長、股下長、他の構成要素情報等）を入力して、手順形式を入力する方法、並びに／又は最上位置及び最下位置を入力する他の何らかの方法がある。データを入力する場合には、データは手動で入力されてもよいし、又はデータがネットワークを介してアクセス可能な被検体のファイルに基づくものであってもよい。

利用者はまた、画像平面−線源間距離（ＳＩＤ）、最大ＦＯＶ及び所望の重なり（ν）を入力することができる。代替的には、これらのパラメータを予め設定しておいてもよいし、付加的なデータに基づいて算出してもよい。利用者入力から決定される変数には、取得画像数（Ｎ）、コリメーション角度（αｉ）、実際の視野（ＦＯＶｉ）、曝射時中心線角度（φｉ）、焦点スポット曝射高さ（ｙ０）、及び検出器の曝射位置（ｙｉ）等がある。

焦点スポット曝射高さｙ０は、最上位置と最下位置との間の中間点として定義される。すなわち、
ｙ０＝C／２＋ｙｂ 式（１）
次の工程は、どのコリメーション制御方法（strategy）を具現化すべきかの判定である。コリメータを曝射間で動的に変更し得る場合には、ＦＯＶを各回の曝射で等価として、自然に運動する解剖学的構造を回避する制御方法を用いることができ、又は他の何らかの制御方法を用いることができる。

コリメータ位置を画像間で一定に保つ場合には、行なわれる曝射の最小回数を求めるために、幾つかの中間パラメータを定義してもよい。全曝射角度θは次の式（２）で求められる。
θ＝２＊ｔａｎ^−１（ｃ／２／ＳＩＤ） 式（２）
コリメート後の最大角度αｍａｘは一般的には、撮像範囲区域の最端に位置しているときに用いられる検出器の最大撮像寸法ＦＯＶｍａｘから定義され、下記の式（３）に示す通りである。この数値は、Ｘ線を被検体１８に曝射しない場合に最端で用いることのできる最大Ｘ線角度を表わしており、この場合には画像を形成するためにＸ線検出器１によってＸ線を用いることはできない。
αｍａｘ＝ｔａｎ^−１（ｃ／２／ＳＩＤ）−ｔａｎ^−１（（ｃ／２−ＦＯＶｍａｘ）／ＳＩＤ） 式（３）
重なり角度の全てのうち最小の重なり角度γν＿ｍａｘは、最端の重なりセグメントにおける重なり距離「ν」を見込む角度となる。これは次の式（４）で求められる。
γν＿ｍａｘ＝ｔａｎ^−１（（ｃ／２−ＦＯＶｍａｘ＋ν）／ＳＩＤ）−ｔａｎ^−１（（ｃ／２−ＦＯＶｍａｘ）／ＳＩＤ） 式（４）
これら３つの角度パラメータ（θ、αｍａｘ、γν＿ｍａｘ）を用いて、最小の重なり量を保ちつつ関心領域全体を網羅するために取得する必要のある画像の最小数を推定することができる。これら３つの角度パラメータの間の関係を下記の式（５．１）に示す。Ｎについて書き直すと、画像数を式（５．２）から求めることができる。
θ＝Ｎ＊αｍａｘ−（Ｎ−１）＊γν＿ｍａｘ 式（５．１）
Ｎ＝（θ−γν＿ｍａｘ）／（αｍａｘ−γν＿ｍａｘ）を下回らない最小の整数 式（５．２）
このアプローチを用いると、単一のコリメータ設定について検出器寸法を最大化する画像の最小数Ｎを求めることができる。

曝射の最小回数が決まったので、実際のコリメーション角度αを求めることができる。図３を参照すると、所与の画像「ｉ」についての曝射域の最上位置に対応して新たなパラメータｃｉを導入している。

第１回の曝射の最上部ｃ１が所定の空間の最上部に位置していなければならないとすると、第２回の曝射の最上部ｃ２は角度距離αＦＯＶだけ下って重なり高さνを加えた位置となり、全曝射域で以下同様である。
ｃ１＝ｃ／２ 式（６．１）
ｃ２＝ＳＩＤ＊ｔａｎ[ｔａｎ^−１（ｃ１／ＳＩＤ）−αＦＯＶ]＋ν 式（６．２）
ｃ３＝ＳＩＤ＊ｔａｎ[ｔａｎ^−１（ｃ２／ＳＩＤ）−αＦＯＶ]＋ν 式（６．３）
ｃ４＝ＳＩＤ＊ｔａｎ[ｔａｎ^−１（ｃ３／ＳＩＤ）−αＦＯＶ]＋ν 式（６．４）
：
：
ｃ_Ｎ＋１＝ＳＩＤ＊ｔａｎ[ｔａｎ^−１（ｃ_Ｎ／ＳＩＤ）−αＦＯＶ]＋ν 式（６．５）
理想的には、ｃ_Ｎ＋１についての値は、重なりを含めないで所望の曝射領域の最下部に完全に一致しているとよいので、誤差の量Ｅは、
Ｅ＝−（ｃ／２）−（ｃ_Ｎ＋１−ν） 式（７）
となる。

所望のコリメーション角度を求めるために、角度距離αＦＯＶを誤差Ｅが約０となるまで変化させる。

一旦、最終的なコリメーション角度が求まったら、式（６．１）−（６．５）を再び用いて、各々の個々の画像の最上部の最終的な位置を求める。尚、画像によっては、Ｘ線検出器１の入力ＦＯＶが画像の寸法よりも大きいことを理解されたい。これらの場合には、Ｘ線検出器１の最上部は、Ｘ線検出器１を用いることにより画像を収集し得る限り、画像の最上部と一致していなくてもよい。

各々の画像の最上位置の値を用いて、式（８）を用いて管角度変位アセンブリ用の望ましい角度を求めることができる。
φｉ＝ｔａｎ^−１（ｃｉ／ＳＩＤ）−αＦＯＶ／２ （ｉ＝１〜Ｎ） 式（８）
式（５．１）及び式（５．２）を用いて所要の画像数（Ｎ）を推定する代わりに、下記の式を用いて画像数を算出してもよい。
ｃ１＝ｃ／２ 式（５．３）
ｃ２＝ＳＩＤ＊ｔａｎ[ｔａｎ^−１（ｃ１／ＳＩＤ）−αｍａｘ]＋ν 式（５．４）
ｃ３＝ＳＩＤ＊ｔａｎ[ｔａｎ^−１（ｃ２／ＳＩＤ）−αｍａｘ]＋ν 式（５．５）
ｃ４＝ＳＩＤ＊ｔａｎ[ｔａｎ^−１（ｃ３／ＳＩＤ）−αｍａｘ]＋ν 式（５．６）
：
：
ｃ_Ｎ＋１＝ＳＩＤ＊ｔａｎ[ｔａｎ^−１（ｃ_Ｎ／ＳＩＤ）−αｍａｘ]＋ν 式（５．７）
この計算は、ｃ_Ｎ＋１−νが−ｃ／２以下になるまで（代替的には、ｃ_Ｎ＋１−ν＋ｃ／２が０以下になるまで）続けられる。所要の画像の最小数はｃ_Ｎとなる。また、ｃ_Ｎ＋１−νと−ｃ／２との間の差を用いてαＦＯＶを推定することもできる。

図４について説明する。アルゴリズムを用いて、識別された構造３００（線量敏感な構造又は移動する傾向のある構造等）を重なり領域３０２又は３０４に配置するのを回避することができる。識別された構造３００を重なり域に配置するのを回避する工程は、非一様なコリメータ角度（α、β及びδ）を用いることを含んでいてよい。また、識別された構造３００を重なり域に配置するのを回避する工程は、画像の対（３０６及び３０８と、３０８及び３１０と）の間の重なり量３１２を変化させることを含んでいてよい。識別された構造３００の位置を識別する工程は、最上点（ｙｔ）及び最下点（ｙｂ）を決定するために図２及び図３に関連して説明した態様と同様に達成することができる。幾つかの構造、例えば患者の皮膚は、被撮像領域全体を通して存在している可能性が高いため、回避することはできない。

計算ユニット７０は、貼り合わせ可能で、重要領域３００を重なり域に配置することを回避した一組の画像（３０６、３０８、３１０）を得るのに必要な検出器位置、コリメータ角度及び重なり領域を入力を用いて求める。このデータを撮像動作制御器８によって用いてＸ線システム８０の動作を制御することができる。

図５について説明する。画像貼り合わせを行なうＸ線システムによって画像を収集する方法が、ブロック４００において、被撮像域の開始位置及び終了位置を決定する工程を含んでいる。開始位置及び終了位置は、利用者によって手動で入力され得る。例えば、利用者は、開始及び終了高さ（又は距離）をコンピュータに入力することもできるし、開始位置及び終了位置の両方に検出器を設定することもできる。この開始位置及び終了位置はまた自動で得られてもよい。例えば、カメラで被検体のディジタル写真を撮影し、この写真を用いて、手順形式に基づいて、開始位置及び終了位置を決定することができる。さらに、被検体の特徴をファイルからインポートし、ファイルを用いて手順の開始位置及び終了位置を決定することもできる。さらに、Ｘ線検出器が簡略予備走査を行なって、この予備走査を用いて開始位置及び終了位置を決定することもできる。また、開始位置及び終了位置を手動入力（被検体上の既知の位置又は他の参照位置等）と自動判定との組み合わせにしてもよい。

一旦、ブロック４００で開始位置及び終了位置が決定されたら、ブロック４０２において被撮像域の長さを決定する。長さは、始点及び終点を記憶する方法、始点及び終点を距離に変換する方法、始点及び終点を角度長さ（潜在的にＳＩＤに基づく）に変換する方法、又は他の何らかの方法によって決定することができる。

次に、ブロック４０４において構造３００が重なり域に属さないと識別されたか否かを判定し、ブロック４０６において最大Ｘ線角度を算出して、ブロック４０８において所望の重なり量の入力を受け取る。入力は利用者から受け取ってよい。また、入力は、他のプログラム論理から、手順形式、被検体の特徴、重なりの精度に関連して望まれる確実度、及び個々の画像を貼り合わせるのに用いられる画像貼り合わせアルゴリズムの要件等に基づいて受け取ってもよい。重なり量はまた、設定された量であってもよいし、推定量、又は算出量であってもよい。重なり量は、ゼロから、所望の画像を得るために用いられる検出器の視野の移動方向での長さの直前までの任意の数値であってよい。好ましくは、重なりは、移動方向での検出器の視野の長さの５％以上であるが、検出器の視野の長さの２５％以下とする。さらに好ましくは、重なりは、検出器の視野の長さの約１０％−２０％である。最も好ましくは、重なりは、検出器の視野の長さの１２．５％以下である。

一旦、長さ、識別された構造３００、最大Ｘ線角度、及び所望の重なりが入力されたら、ブロック４１０において、全域の画像を得るのに必要な画像の最小数を算出する。ブロック４１０での計算は好ましくは、被検体に関して位置が固定されているＸ線源２を用いたシステムについて行なわれる。さらに、Ｘ線源２、又はＸ線源２に付設されている何らかの装置は好ましくは、連続した画像間でＸ線を角度変位させる。さらに、計算は、Ｘ線の角度（α）が各々の画像について一定に保たれている場合に行なうことができる。

一旦、ブロック４１０においてＸ線の数が算出されたら、ブロック４１２においてＸ線の角度の大きさを算出することができ、ブロック４１４において検出器の被検体に対する相対位置を算出することができる。

一旦、Ｘ線の角度の大きさ及び検出器の相対位置が算出されたら、ブロック４１８において画像を収集することができる。さらに、ブロック４１６ではＸ線の幅を調節することができる。利用者は、Ｘ線の角度の幅を狭めて関心領域に集束させることにより、被検体へのＸ線曝射量を低減し、且つ／又はＸ線の潜在的な散乱量を低減することができる。

一旦、画像が収集されたら、画像を貼り合わせることができる。貼り合わされた画像及び個々の画像は、ネットワーク・インタフェイス９０を用いて転送及び／又はアクセスすることができる。さらに、Ｘ線システム８０の利用に基づいて請求額記録を生成した後にネットワークを介して記録を転送することもできる。

撮像される画像の最小数を算出すると共に画像を制御する本方法は、被検体が曝射される合計Ｘ線量を低減するのに用いることもできる。例えば、本方法を用いて、不要な重なりを減少させることにより、１回の手順での不要な二重曝射の量を低減させることができる。

また、制御プログラムによって検出器の配置を制御し且つ／又は画像の収集を制御することにより、配置をより正確にし、且つ重なり量をより一貫させることが可能になり、これにより、より正確且つ高速な画像貼り合わせ方法を導くことができる。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）について説明する。４枚の個々の画像５０１、５０２、５０３、５０４がフラット・パネルＸ線検出器によって４箇所の異なる相対位置で収集されており、これらの相対位置は、図２及び図３に関して説明した実施形態例に従って算出されている。個々の画像５０１、５０２、５０３、５０４を接合して、単一の貼り合わせ画像５０５を形成することができる。

図７について説明する。識別された構造３００が重なり領域に位置していないような収集画像を得る方法が、ブロック６００において、器官のような識別された構造の位置を決定する工程を含んでいる。識別された構造３００の位置は、多くの方法で入力することができる。例えば、利用者は、位置をキー入力する方法、検出器（若しくは検出器の一部）を区域の上に保持する方法、位置が分かる無線周波数タグを用いる方法、開始位置及び終了位置を入力するために列挙される手段の任意のもの、並びに／又はその他任意の入力手段によって位置を手動で入力することができる。代替的には、識別された構造３００の位置は様々な規準に基づいて推定してもよい。例えば、患者が検出器の前方に直立している（又は既知の位置に身体の部分を配置している）場合に、患者の物理的特徴（身長、体重、股下長等）を用いて識別された構造３００の位置を推定することができる。加えて、識別された構造３００の位置は、手順形式に基づくものであってもよい。例えば、頭部から臀部に向かう手順では、所与の始点及び／又は終点について、患者の心臓及び横隔膜の位置を推定することができる。加えて、これらの手法を結合してもよい。例えば、性腺の位置の利用者入力が与えられた場合に、患者の他の特徴（例えば患者の身長、体重等）に基づいて心臓及び横隔膜の位置を推定することができる。

次に、ブロック６０２において、最初の位置を記録しているのか否かを判定する。最初の位置を記録している場合には、ブロック６０６において、個々の画像の画像開始位置（ＣＳ）を被撮像域の開始位置（ｃ／２）に等しく設定する。ブロック６０２で最初の位置を記録しているのではない場合には、ブロック６０４において、開始位置を前回の個々の画像の重なり領域の開始位置（Ｃν）に等しく設定する。ブロック６１０において、画像の終了位置（ＣＥ）が、開始位置から測定方向にＸ線検出器１の視野を減じたものに等しく設定される。検出器の一部のみを用いる場合には、検出器の該当部分の視野を代わりに用いることができる。次いで、ブロック６１６において、Ｃνは、終了位置に所望の重なり距離（ν）を加えたものに等しく設定される。

次に、ブロック６２０において、ＣＥが識別された構造３００の最上点（ＩＳ）よりも小さいか否かを判定する。小さければ、ブロック６２２において、Ｃνが識別された構造３００の最下点（ＩＥ）よりも小さいか否かを判定する。小さくなければ、ブロック６２６において、ＣＥをＩＳに等しく設定する。これにより、画像の最下点を識別された構造３００の直上の位置に配置することが可能になり、このことは、重なり領域が識別された構造３００の直上に位置することを意味する。重なり領域が識別された構造３００から一定の距離を隔てて位置するように、システムに緩和要素を設けてもよい。一旦、ブロック６２６においてＣＥが確定されたら、ブロック６２４において新たなＣνを算出する。重なり量（ν）は、ブロック６２４ではブロック６１６と異なる量（より小さい量等）であってよい。ブロック６２４でＣνが算出された場合、及びブロック６２０又は６２２での答えがｙｅｓである場合には、ブロック６１４において、ＣＥが被撮像域の終点以降に位置するか否かを判定する。そうである場合には、ブロック６１２においてＣＥを終点に等しく設定する。ＣＥが終点以降に位置しているのではない場合には、ブロック６０８において画像の始点及び終点を保存して、ブロック６０２に戻ることにより新たな個々の画像について位置を計算する。

様々な画像について値の全てが算出されたら、各々の画像についてＸ線の角度を算出することができる。段階的運動をＸ線源２に用いる場合には、角度は各々の画像について２＊ｔａｎ^−１（（ＣＳ−ＣＥ）／（２＊ＳＩＤ））となる。角度変位運動をＸ線源２に用いる場合には、上で列挙した式にＣＳ及びＣＥを適用することにより位置を算出することができ、用いられるＸ線の角度はΦ−ＣＳとΦ−ＣＥとの角度差に等しく設定される。

さらに複雑な方法を用いて、二つの重なり領域（Ｃν、ＣＥ）及び（Ｃν′、ＣＥ′）が重なり合っているか否かを判定して、かかる重なりを回避するように画像の位置を調節することもできる。例えば、二つの重なり領域は、Ｃν′がＣＳ′よりも大きいときに存在する。すると、システムは、ＣＳ′（Ｃνに基づく）が最早Ｃν′よりも小さくならないようにＣＥ及びＣνを調節し直すことができる。代替的には、これらの画像に相対的に小さい重なり量（ν）を用いることもできる。

加えて、１よりも多い識別された構造３００を考慮することもできる。例えば、患者を撮像している技師が、心臓、横隔膜及び性腺の各々を重なり領域に配置するのを回避したい場合がある。

また、重なり量（ν）は予め設定された数でなくてもよい。手順形式、個人の特徴、画像の寸法（ＣＳ、ＣＥ）等の多様な因子に基づいて重なり量を算出してよい。

これらの手順は、計算ユニット７０の論理／ソフトウェアによって全て実行することができる。

様々なデータを計算ユニット７０に入力する装置は、被検体を照射する光源を含み得る。この装置はまた、光源からの光を遮断するのに用いることのできる調節式パネルを含んでいてもよい。操作者は、光が被検体の識別されていない区域３００′を照射し得るが、識別された構造３００を含む識別された区域は照射しないように調節式パネルを動作させることができる。入力装置はどのパネルを開くかを決定する。入力装置から伝達された情報、被検体までの距離、及び／又は光源の角度に基づいて、計算ユニット７０は、重なり域に配置するのを回避する領域を識別し、これにより、識別された構造３００を重なり域に配置するのを回避することができる。また、各パネルを用いて、取得される画像の開始位置及び終了位置を識別することもできる。

図１に戻ると、Ｘ線装置８０は、関心のある被検体１８を撮像する。関心のある被検体１８は、被検体のＸ線画像を撮影することが望まれる任意の数の被検体であってよい。典型的な関心のある被検体の幾つかとしては、診断対象の患者、内容物を判定するための密封容器、及び完全な溶接であることを保証するための溶接接合部等がある。

関心のある被検体１８が患者である場合には、患者は例えば、後方−前方（ＰＡ）、前方−後方（ＡＰ）及び横方向（ＬＡＴ）等の任意の姿勢で直立することができる。また、患者はプラットフォーム上で仰臥位若しくは伏臥位にあってもよいし、又はその他任意の所望の姿勢にあってよい。

撮像動作制御器８はＸ線検出器１を制御して、２箇所の別個の位置で２枚以上の画像を収集する。明確に述べると、撮像動作制御器８はＸ線源動作制御器９及び画像収集制御器７を制御して画像を収集する。撮像動作制御器８はさらに、位置変更制御器６を制御して、Ｘ線検出器１と関心のある被検体１８との間の相対位置の変更を制御して、Ｘ線検出器１及び関心のある被検体１８が２箇所以上の異なる相対位置に配置されるようにする。前述のように、これらの位置は計算ユニット７０の結果に基づいて制御され得る。

Ｘ線源動作制御器９はＸ線源２を制御して、Ｘ線を発生させる。Ｘ線源動作制御器９はまた、Ｘ線源２を制御して、コリメータ角度を変更することができる。Ｘ線は典型的には、高電圧発生器によって、Ｘ線管にＸ線を放出させる高電圧信号を発生させることにより発生される。

Ｘ線は関心のある被検体１８を透過してＸ線検出器１によって検出され得る。画像収集制御器７は少なくとも第一及び第二の位置での画像の収集を制御する。画像収集制御器７は、Ｘ線を検出するようにＸ線検出器１を制御することにより動作することができる。代替的には、Ｘ線検出器１が定常的に画像を検出しており、画像収集制御器７は検出された特定の画像のみの収集を制御するようにしてもよい。画像収集制御器７は、画像収集制御器７が少なくとも第一及び第二の位置での画像を収集するようにシステムを制御している限りにおいて多くの方法で動作させることができる。

次いで、Ｘ線検出器１によって収集される画像を、Ｘ線検出器１によって検出される画像の記憶を可能にする画像記憶可能化ユニット５へ送ることができる。代替的には、Ｘ線検出器１によって収集された画像をプロセッサ４へ送って前処理演算を施してもよい。次いで、前処理された画像を画像記憶可能化ユニット５へ送ってもよいし、さらに処理してもよい。

ポジショナ１２を用いて、検出器の幾何学的構成を測定することにより画像に関連する幾何学的要素を測定することができる。また、傾斜計１４を用いて、Ｘ線管の角度を測定することにより、画像に関連する幾何学的要素を測定することもできる。これらの幾何学的要素測定装置（ポジショナ又は傾斜計等）は、プロセッサ４又は記憶可能化ユニット５のいずれかへ情報を送る。幾何学的要素測定装置は、画像の幾何学的構成に関連する情報を画像と共に送ってもよいし、又は別個の信号又は信号群として送ってもよい。

選択随意で、Ｘ線源位置制御器１０がＸ線源位置変更アクチュエータ１１を制御して、Ｘ線源２を一つの位置から他の位置へ移動させてもよい。Ｘ線源２の位置を変化させる工程は、Ｘ線源２の位置を変化させることを含んでいてもよいし、Ｘ線源２の角度を変化させることを含んでいてもよいし、両方の移動の何らかの組み合わせを含んでいてもよいし、又は他の何らかの態様で行なわれてもよい。Ｘ線源２が位置を変化させる場合には、Ｘ線源２は、Ｘ線検出器１と関心のある被検体１８との間の相対位置が変化する前、後又は変化するのと同時に変化してよい。

また、様々な制御器は別個の制御器であってもよいし、又は全て１以上の制御信号の一部であってもよい。例えば、単一の制御信号に応答して、位置変更機構３がＸ線検出器１と関心のある被検体１８との間の相対位置を変化させることができ、同じ制御信号に応答して、画像を収集することができる。明確に述べると、制御信号の存在が移動を促し、制御信号の停止が、画像を収集すべきことを指示するようにすることができる。システムに含まれる様々な制御器を任意の数の方法で結合してよい。個々に行なわれる制御器への参照、又は第一の制御器、第二の制御器、…、第ｎの制御器等の参照は、これらの制御器が物理的に分離しており別個のものであると指示している訳ではない。

関心のある被検体１８とＸ線検出器１との間の次の相対位置が設定された後に、次の画像を元の画像と同じ態様で取得する。次の画像は画像記憶可能化ユニット５へ送られてもよいし、元の画像と同じ態様でプロセッサ４に送られてもよい。

幾何学的要素測定装置１２及び１４はまた、第二の画像に関連する幾何学的要素を測定して、この情報をプロセッサ４又は記憶可能化ユニット５のいずれかへ送ることができる。幾何学的要素測定装置１２及び１４は、画像の幾何学的要素についての情報を画像と共に送ってもよいし、又は別個の信号として送ってもよい。

次いで、上に列挙した動作を繰り返すことによりさらなる画像を検出することができる。全画像が取得されたら、これら複数の画像を接合して１枚の貼り合わせ画像を形成することができる。

Ｘ線検出ユニット１５（Ｘ線検出器１、Ｘ線位置変更機構３及び記憶可能化ユニット５を含む）、並びにＸ線発生ユニット１６（Ｘ線源２及びＸ線源位置変更アクチュエータ１１を含む）は二つの別個のユニットとして製造及び販売することができる。次いで、個々のユニットが設置された後に、撮像動作制御器８（別の制御ユニットの一部であってもよいし、Ｘ線発生ユニット１６の一部であってもよいし、Ｘ線検出ユニット１５の一部であってもよい）によって、上述の二つの別個のユニットを制御して共に動作させることができる。

図８について説明する。本発明の一実施形態によるＸ線検出ユニット１５が、Ｘ線検出器１と、位置変更機構３と、記憶可能化ユニット５とを含んでいる。Ｘ線検出器１は、矩形視野のフラット・パネルＸ線検出器である。位置変更機構３は、Ｘ線検出器１を軌道２９に沿って移動させるモータを含んでいる。記憶可能化ユニットは、収集画像をコンピュータ２８に記憶させることを可能にするデータ・ポート接続である。位置変更機構３は、コンピュータ２８から受け取った位置変更制御信号に応答する。Ｘ線検出器１がコンピュータ２８からの画像収集信号に応答して画像を収集してもよいし、又はコンピュータ２８がＸ線検出器１によって検出された画像をソートして、コンピュータ２８のソフトウェア内で発生される画像収集制御信号に応答してどの画像を収集すべきかを決定してもよい。

Ｘ線検出器１は好ましくは、フラット・パネル検出器である。Ｘ線検出器１はＸ線格子１７を含んでいる。Ｘ線格子１７はＸ線検出器１と一体型であってもよいし、又は着脱自在のユニットとして販売されていてもよい。Ｘ線格子１７は、散乱したＸ線の一部からＸ線検出器１を遮蔽することにより、検出される画像から雑音を除去するのに役立つ。

位置変更機構３は、Ｘ線検出器１と関心のある被検体１８との間の相対位置を変更することが可能な任意の数の機構であってよい。好ましくは、位置変更機構３は、垂直軌道に沿った線形運動でＸ線検出器１を移動させるモータを含んでいる。位置変更機構３はまた、関心のある被検体１８を載置したプラットフォームを移動させるモータ、及び油圧式昇降機等の任意の数の他の機構であってもよい。

収集された画像は、記憶可能化ユニット５に送ることができる。記憶可能化ユニット５は、装置に一体化された一時型メモリ・ソース若しくは持続型メモリ・ソース、着脱自在のメモリ・ソース、ドライブ／着脱自在媒体のシステム、データ・ポート、又は収集画像の記憶を可能にするその他何らかの装置であってよい。

プロセッサ４は、画像の劣化を補正する又は強度の正規化を可能にする等の前処理演算を個々の画像に対して施すことができる。この前処理は、画像をさらに一様化して見せ、より滑らかな移行を促すことができる。処理はまた、貼り合わせた後の画像に行なってもよい。かかる後処理手法の例としては、コントラストを調節する処理、及び貼り合わせた画像内で個々の画像の間の移行をさらに滑らかに見せる処理等がある。利用可能な後処理方法の他の例としては、ヒストグラム等化及びダイナミック・レンジ縮小がある。

プロセッサ４はまた、収集された画像を接合するソフトウェアを含んでいてよい。画像を接合するソフトウェアは、計算ユニット７０からの情報を用いて接合工程を支援することができる。例えば、画像同士の間の重なり量に関連する情報を用いて、始点を与える、及び／又は画像を接合するときの効率を高めることができる。

貼り合わせた画像は利用者に対して表示することができる。また、表示は元の画像を特にソフト・コピー表示として含んでいてよい。

前処理、接合及び後処理の各動作を１以上のプロセッサによって実行してもよい。尚、Ｘ線システム８０によって収集された画像を扱う１以上の分離した別個の装置によって各処理工程を実行してもよいことを特記しておく。

図９（Ａ）は、フラット・パネルＸ線検出器の一例を示す。フラット・パネル検出器は、アモルファス・シリコン・ダイオード及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されているアモルファス・シリコン・アレイ８０１を含んでいる。集積回路の製造に用いられているものと同様の薄膜技術を用いることにより、アモルファス・シリコン、様々な金属、及び絶縁体から成る層をガラス基材８０２に堆積させて、フォトダイオード及びＴＦＴのマトリクスのアモルファス・シリコン・アレイ８０１と共に、パネルの両辺にインターコネクト８０３及び接点８０４を形成する。Ｘ線フォトンを可視光フォトンへ変換するシンチレータ８００はヨウ化セシウムで構成されて、アモルファス・シリコン・アレイ８０１の上面に直接堆積する。

もう一つの一般的なフラット・パネル検出器は、セレン・ダイオード及び薄膜トランジスタで構成されているセレン・アレイを用いる。セレンはＸ線に直接応答して信号を発生するため、セレンを用いるとシンチレータ８００が不要になる。

また、放射線に応答して信号を発生するのに用いることのできる特性を備えたポリマーに関する研究も行なわれている。これらのポリマー及び他の有機系材料も、最終的にはフラット・パネル検出器を形成するのに同様に用いることができると考えられる。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のフラット・パネル検出器が如何に動作して信号を検出するかを示す。ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）シンチレータ８００はＸ線フォトンを吸収すると、フォトンのエネルギを変換して（参照番号８０５）光フォトンを放出する。次いで、この光をアモルファス・シリコン・フォトダイオード・アレイ８０１に導通させる（参照番号８０６）と、各々のフォトダイオードの電荷が、フォトダイオードが受光した光に比例して流出する（参照番号８０７）。これらのフォトダイオードの各々が画素（ピクセル）であり、画像のディジタル化の最初の工程である画像の空間的サンプリングがこれにより実行されて、まさにここで画像が形成される。次いで、各々のフォトダイオードの再充電８０８に必要な電荷を電子回路８１０によって読み取って（参照番号８０９）、ディジタル・データに変換する（参照番号８１１）と、このデータを利用することができる。

本書で用いる「移動方向」という用語は線を指しているが、この線は可能性としては１よりも多い方向に延在していてもよい。この線は、貼り合わせた画像を形成するのに用いることのできる個々の画像の隣り合った位置によって画定される。Ｘ線検出器を一つの位置から他の位置へ非線形態様で移動させることもできるが、２箇所の連続した位置の間での全体的な移動方向は必ず線形となる。

また、移動方向の視野は、この線に沿った視野として定義される。例えば、矩形入力領域を備えた検出器は、移動方向での検出器の長さに等しい視野を有している。また、円形入力領域を備えた検出器は、円の直径に等しい視野を有しており、直径は典型的には、全方向で一定である。

様々な特定的且つ例示的な実施形態及び手法を参照して本発明を説明した。しかしながら、本発明の要旨及び範囲内に属しつつ多くの変形及び改変を施し得ることを理解されたい。例えば、Ｘ線源２の焦点は被撮像域を必ずしも二分しなくてもよい。また、被撮像域は、１よりも多い方向においてＸ線検出器の視野の長さよりも長くてもよい。

本発明の一実施形態によるＸ線システムの模式図である。 本発明のもう一つの観点による画像取得システムの図である。 本発明のもう一つの観点による画像取得システムの図である。 本発明のもう一つの観点による画像取得システムの図である。 本発明のもう一つの実施形態による流れ図である。 本発明の一観点によるシステムを用いて得られる画像の図である。 本発明の一観点によるシステムを用いて得られる画像の図である。 本発明のもう一つの実施形態による流れ図である。 本発明のもう一つの実施形態によるＸ線システムの模式図である。 フラット・パネル検出器の実施形態の一例に関連する模式図である。 フラット・パネル検出器の実施形態の一例に関連する流れ図である。

符号の説明

１ Ｘ線検出器
２ Ｘ線源
４ プロセッサ
５ 画像記憶可能化ユニット
１２ ポジショナ
１４ 傾斜計
１５ Ｘ線検出ユニット
１６ Ｘ線発生ユニット
１７ Ｘ線格子
１８ 被検体
２８ コンピュータ
２９ 軌道
８０ Ｘ線システム
１００ 焦点
３００ 識別された構造
３０２、３０４ 重なり領域
３０６、３０８、３１０ 画像
３１２ 重なり量
５１０、５０２、５０３、５０４ 個々の画像
５０５ 貼り合わせ画像
８００ シンチレータ
８０１ アモルファス・シリコン・アレイ
８０２ ガラス基材
８０３ インターコネクト
８０４ 接点
８０５ Ｘ線フォトン・エネルギの光エネルギへの変換
８０６ 光のアモルファス・シリコン・フォトダイオード・アレイへの導通
８０７ フォトダイオードの電荷の流出
８０８ フォトダイオードの再充電
８０９ 電荷の読み取り
８１１ ディジタル・データへの変換

Claims (9)

1. ２枚以上の画像５０１、５０２を得ることによりＸ線検出器１の最大視野の長さよりも長い被検体の区域の像を得るときに、被検体へのＸ線曝射を低減する方法であって、
   被撮像域の長さＣを決定する工程４０２と、
   該被撮像域の長さに基づいて、前記２枚以上の画像の少なくとも一方を得るのに用いられるＸ線の角度の移動方向での大きさαを算出する工程４１２と、
   を備えており、
   前記Ｘ線の角度の大きさは、前記被検体への曝射を低減するように算出され、
   前記２枚以上の画像の間に望まれる重なり量４０８に基づいて前記Ｘ線の角度の大きさ４１２を制御する工程をさらに含んでいる、方法。
2. 前記Ｘ線の角度の大きさに基づいてＸ線検出器の位置を制御する工程４１８をさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
3. 前記Ｘ線の角度の移動方向での大きさαは一定である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記Ｘ線の角度の大きさ４１２は、収集される画像数４１０に基づいて算出される、請求項１−請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記収集される画像数を算出する工程４１０は、
   撮像される全長Ｃを決定する工程と、
   Ｘ線検出器１を用いて前記被検体の区域を撮像するのに用いることのできる最大Ｘ線角度αｍａｘを決定する工程と、
   重なり量νを決定する工程と、
   前記撮像される長さ、最大Ｘ線角度及び重なり量に基づいて必要とされる画像の最小数Ｎを決定する工程と、
   を含んでいる、請求項４に記載の方法。
6. 前記必要とされる画像数は、次の形態を実質的に有する式
   Ｎ＝（θ−γν＿ｍａｘ）／（αｍａｘ−γν＿ｍａｘ）を下回らない最小の整数χ
   により計算され、式中、θはＸ線源の焦点から被撮像域の開始位置ＹＴ及び終了位置ＹＢを見込む角度で表わされた全長であり、αｍａｘは、最端の位置において被検体を撮像するのに用いることのできる最大Ｘ線角度αであり、γν＿ｍａｘは最端の位置での２枚の画像の重なりの角度である、請求項５に記載の方法。
7. 個々の画像を収集するのに必要なＸ線検出器の位置を、該Ｘ線検出器１の各位置を非一様な長さ（Ｃ１−Ｃ２、Ｃ２−Ｃ３）で離隔させて算出する工程４１４と、
   前記算出された位置まで前記Ｘ線検出器を移動させるように制御信号で前記Ｘ線検出器１の移動を制御する工程４１８と、
   をさらに含んでいる請求項１−請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記個々の画像５０１、５０２を得るのに必要なＸ線検出器１の位置Ｃ１、Ｃ２を算出する工程４１４と、
   前記画像を収集している間は前記被検体１８とＸ線源２との間の相対位置を一定に保つ工程と、
   前記算出された位置に基づいて前記画像を収集するように制御信号で前記Ｘ線検出器１の位置を制御する工程４１８と、
   をさらに含んでいる請求項１−請求項７のいずれか一項に記載の方法。
9. 撮像される全長Ｃ、θを決定する前記工程は、開始位置ＹＴ及び終了位置ＹＢを示す１以上の利用者入力を受け取る工程４００を含んでいる、請求項６に記載の方法。