JP4558268B2 - 多重エネルギーｘ線イメージング技法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全般的にはＸ線システムに関し、さらに詳細には、多重エネルギーＸ線画像を作成するための装置及び方法に関する。
【０００２】
Ｘ線システムは様々な目的で使用される。こうした目的の１つは患者の一部分の２重エネルギー画像の作成である。２重エネルギー画像（ｄｕａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｉｍａｇｅ）とは、一例では骨組織と軟部組織であるような別の種類の組織から構成される２枚の画像のことをいう。２重エネルギー画像により担当医は骨折などの損傷やがんなどの疾病をより適正に発見することができる。
【０００３】
２重エネルギー・イメージングでは、異なるエネルギー・レベルで２回の照射を発生させることによって２枚のＸ線画像を収集することが必要である。この２枚の画像は、Ｘ線検出器の使用を通じて順序どおりに収集する。この２枚の画像でサブトラクションを実施して組織画像と骨画像とを生成することができる。
【０００４】
画像の収集中に、２回の照射間での患者の動き、あるいは単に心臓や肺が動くことよってサブトラクション画像の画質が低下することがあり得る。目下のところ、主たるハードウェア的限界は、第１の照射の読み取り時点と別技法による第２の照射の時点との間に、概ね６秒の時間量を設ける必要があることである。照射間のこの６秒の遅延の間に、患者の動きが起こる可能性が極めて高く、これにより画像結果に影響を及ぼす。したがって、画像を時間的により速やかに収集するほどその画質は良くなる。
【０００５】
したがって、軟部組織及び骨画像におけるアーチファクトを最小限にするような２重エネルギーＸ線画像を作成するための改良型の装置及び方法を提供できることが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した利点並びにその他の利点は、多重エネルギーＸ線画像を作成するための装置及び方法により得られる。複数のエネルギーＸ線画像を作成するためのＸ線イメージング・システムを提供する。このシステムは「ＯＮ」状態を有する照射スイッチを含む。この照射スイッチにはコンソールを電気的に結合させており、またこのコンソールは複数の選択したイメージング・プログラム組を含んでいる。Ｘ線発生器はＸ線を発生させる。画像検出器はこのＸ線を検出し複数の電子信号を発生させる。画像作成制御器を画像検出器と電気的に結合させ、複数の電子信号の順序付けを制御している。コンソール及びＸ線発生器にはＸ線制御器を電気的に結合させている。Ｘ線制御器は、照射スイッチがＯＮ状態にあるときに選択した２つのイメージング・プログラム組に応答して複数の電子信号を順序どおりに発生させるように画像作成制御器に対して合図している。これについての実行方法も提供する。
【０００７】
本発明の幾つかの利点のうちの１つは、第１のＸ線画像を収集する前にＸ線照射のための複数のイメージング・プログラム組を選択でき、これにより第１の照射とその後の照射の間のユーザ関与をなくすと共に画質を向上させているような複数エネルギー・イメージング・システムを提供できることである。
【０００８】
本発明の別の利点は、本発明がさらに、画像データの並列処理を提供し、これにより第１の照射の時点から複数のエネルギー画像の作成及び表示の時点までの応答時間をより迅速にできることである。
【０００９】
本発明自体は、添付の図面と関連させながら取り上げた以下の詳細な説明を参照することによって、付随する利点と合わせて最良に理解されよう。
【００１０】
【発明の実施形態】
ここで、本発明に対するより完全な理解を得るために、添付の図面でより詳細に図示すると共に本発明の一例として以下で記載している実施形態を参照すべきである。
【００１１】
以下の各図では、同じ構成要素を指し示すために同じ参照番号を使用している。本発明は２重エネルギーＸ線画像を作成するための装置及び方法に関して記載しているが、本発明は、様々なエネルギーで画像を作成できるような、コンピュータ断層（ＣＴ）システム、放射線治療システム、Ｘ線イメージング・システム及びその他のイメージング・システムを含む様々なシステムで使用するように適合させることができる。
【００１２】
以下の説明では、ある１つの構成実施形態に関する様々な動作パラメータ及び構成要素について記載している。これら特定のパラメータ及び構成要素は一例として含めているものであり、限定を意味しない。
【００１３】
さらに以下の説明では、Ｘ線サブシステムは、Ｘ線制御器、画像作成制御器、画像検出器、Ｘ線発生器、コンピュータ、コンソール、位置決め装置、あるいはその他の様々なＸ線サブシステム及び構成要素のうちの任意のものとすることができる。
【００１４】
さらに、以下の説明では、２重エネルギー・イメージングについて記載にして本発明の実施の一形態を例示している。本発明はさらに、多重プログラム組からの多重エネルギーＸ線画像に応答して２枚を超える組織分離画像を作成させるように適用することができる。多重エネルギーＸ線画像のうちの各Ｘ線画像は、同じエネルギー・レベルとすることも異なるエネルギー・レベルとすることもできる。例えば、３枚のＸ線画像を作成する場合、２枚のＸ線画像を同じエネルギー・レベルとし、かつ第３のＸ線画像を異なるエネルギー・レベルとすることができる。
【００１５】
ここで図１を参照すると、本発明の実施の一形態に従って２重エネルギーＸ線画像を作成するためのＸ線システム１０の実体図を表している。システム１０は、コンソール１４、患者位置決め装置１６、Ｘ線発生器１８及び画像作成制御器２０と電気的に結合したＸ線システム制御器１２を含んでいる。Ｘ線システム制御器１２、位置決め装置１６、Ｘ線発生器１８及び画像作成制御器２０は、キャビネット２２内に収容されている。Ｘ線システム制御器１２は、コンソール１４上で手動選択した２重プログラム組に応答して、位置決め装置、Ｘ線の発生、並びにＸ線サブシステムの初期化を制御している。この２重プログラム組は２つのＸ線イメージング技法を含んでいる。位置決め装置１６はテーブル２４及びウォールスタンド２６と電気的に結合させており、この両者とも、検出器２８及び対応する画像作成制御器２０を有している。画像作成制御器２０はＸ線管３０と電気的に結合させている。Ｘ線システム制御器１２は、照射スイッチ３２が「ＯＮ」状態にあるときに２重に選択したイメージング・プログラム組に応答して２重電子信号を順序どおりに発生させるように画像作成制御器２０に合図している。２重電子信号内に含まれる２枚の画像は画像作成制御器２０により補正され、Ｘ線制御器１２及び画像作成制御器２０と電気的に結合させた収集／視覚化ワークステーション３４に伝送される。このワークステーション３４は、補正済電子信号をモニタ３６上で観察するような目に見える２重エネルギー画像に変換する。Ｘ線管３０、テーブル２４、ウォールスタンド２６、位置決め装置１６及びＸ線発生器１８は当技術分野で周知の構成要素である。
【００１６】
コンソール１４は、当技術分野で周知のコンソールと同様であるが、２つのプログラム組の選択が可能である。各プログラム組は、高エネルギー・レベル照射と低エネルギー・レベル照射の発生に関連したパラメータを含んでいる。このパラメータとしては、患者の大きさ、Ｘ線発生エネルギー・レベル、Ｘ線発生速度、Ｘ線発生の順序付け、あるいはその他２重エネルギー画像の作成に関連した様々なパラメータを含むことがある。
【００１７】
Ｘ線制御器１２、並びに画像作成制御器２０及びワークステーション３４は、中央処理ユニット、メモリ（ＲＡＭ及び／またはＲＯＭ）、並びに関連する入力バス及び出力バスを有するコンピュータなどマイクロプロセッサに基づくことが好ましい。Ｘ線制御器１２、画像作成制御器２０及びワークステーション３４は、中央主制御ユニットや電子制御モジュールの一部分とすることができ、あるいはその各々をスタンドアロン型の制御器またはワークステーションとすることもできる。
【００１８】
Ｘ線制御器１２は、２重に選択したイメージング・プログラム組に応答して２重Ｘ線情報信号を発生させることを含む様々なタスクを実行する。この情報信号は、２重選択したプログラム組に関連する情報を含み、またこの２重選択したプログラム組を含むことがあり、２重エネルギー画像の作成の際にワークステーション３４により使用される。Ｘ線制御器１２のその他のタスクは以下でさらに明らかとなろう。
【００１９】
ここで図２を参照すると、本発明の実施の一形態に従った画像作成制御器２０の並列処理、並びに関連する入力及び出力に関するブロック概要図を表している。画像作成制御器２０は、収集モジュール５０、処理モジュール５２及び画像送信モジュール５４という、ソフトウェア・ベースとした３つのモジュールを含んでいる。画像送信モジュール５４は補正した２重Ｘ線画像をワークステーション３４に伝送している。
【００２０】
収集モジュール５０は検出器２８に対して２重電子信号を発生させるように合図し、この信号は次いで収集モジュール５０が順序どおりに受け取っている。収集モジュール５０はさらに、Ｘ線発生器１８と、検出器２８からの２重電子信号の収集との同期を制御している。
【００２１】
処理モジュール５２は２重Ｘ線画像を処理する。処理モジュール５２は、システムの様々な不正規性（ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓ）に関連する補正を含んでいる。こうした補正としては、どこに不良ピクセルが存在するか、どこに不整合（ｎｏｎｃｏｎｆｏｒｍｉｔｉｅｓ）が存在するか、どこにローテーション問題（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｉｓｓｕｅ）が存在するかを決定するためのマップ、あるいは当技術分野で周知の実行を要するその他の補正を含むことがある。
【００２２】
画像作成制御器２０は、収集モジュール５０、処理モジュール５２及び画像送信モジュール５４のタスクを並列形式で実行する。これを図２のタスク１〜４により示している。例えばタスク２では、第２の画像を収集しながら第１の画像を処理している。タスク３では、第２の画像を処理しながら第１の画像をワークステーション３４に伝送している。
【００２３】
ここで図３を参照すると、本発明の実施の一形態に従ったワークステーション３４及び関連する入力のブロック概要図を表している。ワークステーション３４は、Ｘ線制御器サーバー６０、カメラ・サーバー６２及び画像処理サーバー６４という、同じくソフトウェア・ベースとした３つのサーバーを含んでいる。
【００２４】
Ｘ線制御器サーバー６０はＸ線制御器１２から受け取った２重Ｘ線情報信号を保存している。この情報信号には、高エネルギー照射と低エネルギー照射を発生させる際に使用する技法が含まれている。
【００２５】
カメラ・サーバー６２は、２重収集シーケンスにおいて画像作成制御器２０のうちの１つから２重補正済電子信号を受け取り、この２重補正済電子信号を２重エネルギーＸ線画像に変換している。この２重エネルギーＸ線画像はモニタ３６上で観察することができる。カメラ・サーバー６２は、画像作成制御器２０からの補正済２重電子信号の受け取りに関する収集順序付けを処理している。カメラ・サーバー６２はさらに、２重エネルギー画像をＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ＣＯｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）標準に準拠するようにフォーマットしている。
【００２６】
画像処理サーバー６４は、画像処理タスクの実行を行っている。この画像処理タスクとは、所望の組織を分離させるための２重エネルギー画像に対するサブトラクションを意味している。
【００２７】
ここで図４を参照すると、本発明の実施の一形態による２重エネルギーＸ線画像の作成方法を図示した論理流れ図を表している。
【００２８】
ステップ１００において、オペレータは、２重エネルギー照射に関する２つのＸ線技法に関して、作成、有効化、選択、編集、並びに上述したプログラム組など専用の２重エネルギー・プロトコル手順内への保存を行う。換言すると、高エネルギー照射と低エネルギー照射に関して、それぞれ第１のＸ線技法組と第２のＸ線技法組を選択する。
【００２９】
ステップ１０２において、テーブル２４上またはウォールスタンド２６の前に患者を配置する。テーブル２４またはウォールスタンド２６は、位置決め装置１６を介して管球３０に対して適正に位置決めする。
【００３０】
ステップ１０４において、照射スイッチ３２が「ＯＮ」位置にありかつ２重エネルギープログラム組を選択した後、Ｘ線システム制御器１２は、Ｘ線発生器１８、位置決め装置１６、画像作成制御器２０及びワークステーション１４を含むＸ線サブシステムに関して、２重エネルギーＸ線照射向けのシステム１０のセットアップ、構成及び準備を行うように連携させかつ通知する。この動作は、Ｘ線照射の準備完了を確認すると共に、Ｘ線照射の回数及び第１の２重エネルギーＸ線照射に関するプログラム組をＸ線発生器１８に送信する役割を果たしている。
【００３１】
ステップ１０６において、Ｘ線システム制御器１２は、後で画像作成制御器２０で用いられる検出器入射線量の推定値を計算する。
【００３２】
ステップ１０８において、Ｘ線制御器は、照射スイッチ３２が「ＯＮ」位置にあるときに、第１の照射に関するプログラム組及び検出器入射線量推定値を画像作成制御器２０及びＸ線発生器１８に伝送する。Ｘ線制御器はさらに、第１の照射に関するプログラム組並びに照射の回数をＸ線発生器に伝送する。
【００３３】
ステップ１１０において、Ｘ線システム制御器１２はＸ線シーケンスを開始するようにＸ線発生器及び画像作成制御器に合図する。これを行う際に、Ｘ線サブシステムは第１の照射向けに構成させ、続いて第１の照射向けのＸ線を発生させる。次いで、Ｘ線サブシステムを第２の照射向けに構成し直し、続いてステップ１１２及び１１４の実行後に第２の照射向けのＸ線を発生させる。
【００３４】
ステップ１１２において、画像作成制御器２０は２重電子信号の発生を同期させる。ステップ１１０及び１１２は同時に実行することができる。
【００３５】
ステップ１１４において、適当な検出器２８により、Ｘ線発生器１８が発生させ患者を透過した、管球３０から検出器２８へのＸ線を検出し、２重電子信号を順序どおりに発生させる。Ｘ線発生器１８は第１のＸ線画像を作成するように第１のＸ線技法に対応した第１のＸ線照射を実行する。次いで、Ｘ線システム制御器１２は、第１の照射の完了の合図を受ける。第１の照射が完了した時点で、画像作成制御器２０は検出器２８から第１のＸ線画像を受け取る。照射スイッチ３２がまだ「Ｏｎ」位置にある間に、Ｘ線発生器１８は、該第１のＸ線信号が完了し当該Ｘ線サブシステムを第２の照射向けに構成変更した時点で第２のイメージング・プログラム組に対応した第２のＸ線照射方法を実行する。
【００３６】
ステップ１１０〜１１４は第１のＸ線信号に関して実行し、次いで２重電子信号の第２のＸ線信号に関して反復する。
【００３７】
ステップ１１６において、画像作成制御器は、上述のように２重電子信号に応答して２重補正Ｘ線画像を作成する。
【００３８】
ステップ１１８において、Ｘ線システム制御器１２は、第１のイメージング・パラメータ組及び第２のイメージング・パラメータ組に応答して２重Ｘ線情報信号を発生させる。Ｘ線情報信号内に含まれる情報は、２重Ｘ線画像を収集／視覚化ワークステーション上に作成する際にＤＩＣＯＭヘッダ内に配置させる。
【００３９】
ステップ１２０において、ワークステーション３４は２重Ｘ線情報信号を保存する。ワークステーション３４は、２重収集シーケンスにおいて第１のイメージング・プログラム組及び第２のイメージング・プログラム組に対応した２重補正済電子信号を受け取る。ワークステーション３４は、当技術分野で周知の単一のＸ線画像作成の場合と同様の方法を用いて、２重補正済電子信号及び２重Ｘ線情報信号に応答して２重エネルギーＸ線画像を作成する。
【００４０】
ステップ１２２において、ワークステーション３４は次いで、上述のように、２重エネルギーＸ線画像に応答して組織分離画像を作成する。
【００４１】
本発明は、２重Ｘ線画像を作成する前に２つのプログラム組の選択を可能としたＸ線システムを提供することによって、第１の照射と第２の照射の間の遅延時間を短くし、かつこの間のユーザの関与を不要としている。本発明によりさらに、２重Ｘ線画像の作成、処理及び記録に対する総処理時間を短縮できる。これによって、ユーザの関与により異なる技法の２枚の画像を収集させる必要があるようなシステムと比べてより品質が高い２重エネルギーＸ線画像を作成できるシステムを提供できる。
【００４２】
当業者であれば、上述の装置を様々な目的に適合させることが可能であり、上述の装置は、ＣＴシステム、放射線治療システム、Ｘ線イメージング・システム、並びに２重エネルギー画像を作成できるその他のイメージング・システムなどのシステムに限定されない。上述の発明はさらに、本特許請求の範囲の企図に従って本発明の精神及び趣旨を逸脱することなく変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に従って２重エネルギーＸ線画像を作成するためのＸ線システムの実体図である。
【図２】本発明の実施の一形態に従った画像作成制御器の並列処理、並びに関連する入力及び出力に関するブロック概要図である。
【図３】本発明の実施の一形態に従った収集／視覚化ワークステーション及び関連する入力のブロック概要図である。
【図４】本発明の実施の一形態による２重エネルギーＸ線画像の作成方法を表した論理流れ図である。
【符号の説明】
１０ Ｘ線システム
１２ Ｘ線システム制御器
１４ コンソール
１６ 患者位置決め装置
１８ Ｘ線発生器
２０ 画像作成制御器
２２ キャビネット
２４ テーブル
２６ ウォールスタンド
２８ 検出器
３０ Ｘ線管
３２ 照射スイッチ
３４ 収集／視覚化ワークステーション
３６ モニタ
５０ 収集モジュール
５２ 処理モジュール
５４ 画像送信モジュール
６０ Ｘ線制御器サーバー
６２ カメラ・サーバー
６４ 画像処理サーバー

Claims (10)

1. 多重エネルギーＸ線画像を作成するためのＸ線イメージング・システムであって、
   「ＯＮ」状態を含む照射スイッチと、
   前記照射スイッチと電気的に結合している、複数の選択したイメージング・プログラム組を含んだコンソールと、
   Ｘ線を発生させるＸ線発生器であって、前記複数個のプログラム組のうちの第１のプログラム組に対応して第１のＸ線照射方法を実行し、前記複数個のプログラム組のうちの第２のプログラム組に対応して第２のＸ線照射方法を前記第１のＸ線照射方法に続いで実行するＸ線発生器と、
   前記Ｘ線を検出して前記第１のＸ線照射方法に対応する第１の電子信号と前記第２のＸ線照射方法に対応する第２の電子信号を発生させる画像検出器と、
   前記画像検出器と電気的に結合しており、前記第１及び第２の電子信号を受け取る収集モジュールと、前記第１の電子信号に含まれる前記Ｘ線イメージング・システムの不正規性に関連する画像補正を行うことにより、前記第１の電子信号を第１の補正済電子信号に変換し、前記第２の電子信号に含まれる前記Ｘ線イメージング・システムの不正規性に関連する画像補正を行うことにより、前記第２の電子信号を第２の補正済電子信号に変換する処理モジュールと、前記第１及び第２の補正済電子信号を前記収集／視覚化ワークステーションに伝送する画像送信モジュールと、を備え、前記第２の電子信号の収集と前記第１の電子信号の前記第１の補正済電子信号への変換を同時に行う、画像作成制御器と、
   前記コンソール及び前記Ｘ線発生器と電気的に結合したＸ線制御器であって、前記照射スイッチが前記ＯＮ状態にあるときに前記複数の選択したイメージング・プログラム組に応答して、前記画像作成制御器に対して前記複数の電子信号を順序どおりに発生させるように合図しているＸ線制御器と、を備えるＸ線イメージング・システム。
2. 前記画像作成制御器は前記第２の電子信号の前記第２の補正済電子信号への変換と前記第１の補正済電子信号の伝送を同時に行う、請求項１に記載のシステム。
3. 前記画像作成制御器が並列プロセッサである、請求項１に記載のシステム。
4. さらに、前記複数の選択したイメージング・プログラム組に応答して複数のＸ線情報信号を発生させるような前記Ｘ線制御器と、前記第１及び第２の補正済電子信号及び前記複数のＸ線情報信号に応答して複数のエネルギーＸ線画像を生成させている収集／視覚化ワークステーションと、を備える請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記収集／視覚化ワークステーションが、前記複数の選択したイメージング・プログラム組を保存しているＸ線制御器サーバーと、１回の複数収集シーケンス内で前記第１及び第２の補正済電子信号を受け取り、前記第１及び第２の補正済電子信号をＸ線画像に変換しているカメラ・サーバーと、を備えている、請求項４に記載のシステム。
6. さらに、前記第１及び第２の補正済電子信号でサブトラクションを行い軟部組織画像と骨画像を作成する画像処理サーバーを備える請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記複数の選択したイメージング・プログラム組が前記複数の電子信号に対応した複数のエネルギー・パラメータを含んでいる、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記Ｘ線制御器は前記第１のＸ線照射が完了していることの合図を受ける、１乃至７のいずれかに記載のシステム。
9. 計算されたＸ線検出器入射線量に応答して前記第１及び第２の補正済電子信号を発生させる、１乃至８のいずれかに記載のシステム。
10. 前記Ｘ線発生器は、前記照射スイッチ３２がまだ「Ｏｎ」位置にある間に、前記第１の電子信号の収集が完了し、前記Ｘ線イメージング・システムを前記第２のＸ線照射方法の実行向けに構成変更した時点で前記第２のＸ線照射方法を実行する、１乃至９のいずれかに記載のシステム。

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