JP4943631B2 - Ｃｔ画像における線量制御 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）Ｘ線撮像に係り、特に人の体の領域のＣＴ撮像中のＸ線への患者の放射線被曝の制御に関する。

患者のＣＴ Ｘ線撮像において、人の体の領域の内部構造及び特徴を撮像するためにＸ線が用いられる。撮像は、Ｘ線を用いて体の領域の複数の連続的な比較的薄い平面状のスライスの内部構造及び特徴を画像化するＣＴ撮像システムによって行われる。

ＣＴ撮像システムは、一般的には、平面状の扇（ファン）形のＸ線ビームを与えるＸ線源と、ファンビームと同一平面上にありＸ線源に対向する、近接して間隔をおいたＸ線検出器アレイとを有する。検出器のＸ線源及びアレイは、一般的には適当な支持寝台上に横たわっている、システムで撮像されている患者が、Ｘ線源と検出器の配列との間に位置決めされうるようガントリに取り付けられる。ガントリと寝台は、Ｘ線源及び検出器アレイが患者の体に沿った所望の位置で軸方向上に位置決めされうるよう互いに対して可動である。更に、ガントリ、又はガントリ内に支持されるＸ線源は、Ｘ線源が患者の体の回りで「ビュー角度」と称される所望の角度で位置決めされうるよう、軸方向の回りに回転可能である。

患者の体の領域中のスライスを画像化するには、Ｘ線源はスライスの軸方向の位置に位置決めされ、Ｘ線源は複数の異なるビュー角度からスライスをＸ線で照射するようスライスの回りで回転される。各ビュー角度で、検出器アレイ中の検出器は、源からのＸ線のうちスライスを通過するＸ線の強度を測定する。検出器アレイ中の特定の検出器によって測定されるＸ線の強度は、Ｘ線源から特定のスライスを通って検出器までの経路に沿ったスライス中の物質によりＸ線が減衰される量の関数である。測定値は、経路長に沿ったスライス内の組織の組成及び密度に関する情報を与える。

例えば、Ｘ線源がビュー角度θに配置されるときの検出器アレイ中の「ｎ番目」の検出器によって感知される強度がＩ（ｎ，θ）で表わされるとき、
Ｉ（ｎ，θ）＝Ｉ₀ｅｘｐ（−∫μ（ｌ）ｄｌ）
である。Ｉ（ｎ，θ）を表わす式中、Ｉ₀はＸ線源がスライスを照射するＸ線の強度であり、ｌについての積分はＸ線源からｎ番目の検出器への方向上のスライス中の物質を通る経路に亘る積分を表わし、μ（ｌ）は経路上の位置ｌにおける物質中の単位経路長当たりのＸ線についての吸収係数である。（ｎ及びθに対する積分の依存性については、明示的には示されておらず、ｎ及びθに対する経路長ｌの長さ及び方向の依存性を通じて決定される）。

Ｉ₀と感知されたＩ（ｎ，θ）から、経路長ｌに沿ってＸ線が減衰される量及び∫μ（ｌ）ｄｌに対する値が決定されうる。従って、ビュー角度θでｎ番目の検出器によって与えられる減衰測定値は、θとＸ線源に対するｎ番目の検出器の既知の位置とによって決定されるスライスを通る特定の経路長に沿った吸収係数の線積分の値を与える。

スライスを通る経路に沿った吸収係数の「吸収積分」と称される線積分を記号Ａ（ｎ，θ，ｚ）で表わすことが都合がよく、従って、
Ａ（ｎ，θ，ｚ）＝∫μ（ｌ）ｄｌ
となる。Ａ（ｎ，θ，ｚ）に対する表現では、ｚは、Ｘ線源の回転軸である軸方向に一致するｚ軸を有する座標系のｚ軸に沿って測定されるスライスの軸方向座標を表わす。便宜上、座標系のｘ軸は水平軸、ｙ軸は垂直軸であると想定し、ビュー角度θは、ｙ軸に対して測定されるｚ軸回りのアジマス角であるとする。０°のビュー角度では、Ｘ線源は患者の真上にあり、Ｘ線源からのＸ線は前方から後方へ、即ち前−後（ａｎｔｅｒｉｏｒ−ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ）方向で患者の体を通過する。９０°のビュー角度では、Ｘ線源は患者の側方にあり、Ｘ線源からのＸ線は患者の体の一方の側から他方の側へ、即ち横（ｌａｔｅｒａｌ）方向で患者の体を通過する。

特定のビュー角度θで検出器アレイ中の全ての検出器によって与えられるスライスに対する一組の減衰測定を、ビューと称する。スライスの全てのビューからの一組の減衰測定を、スライスの「投影」と称する。スライスの投影からのデータによって与えられる吸収積分Ａ（ｎ，θ，ｚ）に対する値は、吸収係数μの写像（ｍａｐ）をスライス中の位置の関数として与えるよう、従来技術で知られているアルゴリズムを用いて処理される。患者の体の領域中の複数の連続的なスライスに対する吸収係数の写像は、領域に対する吸収係数の３次元写像を与えるために使用されうる。写像は、領域の内部の器官及び特徴を表示及び識別するために用いられる。

いくつかのＣＴシステムでは、患者の領域を撮像するために、患者は、Ｘ線源及び検出器アレイを収容するガントリを通じて領域を「進む（ｓｔｅｐ）」ようｚ方向上にステップ毎に移動される。各ステップに続き、Ｘ線源は、領域のスライスの投影を取得するために、３６０度又は（１８０＋Δ）度に亘って回転され、但し、ΔはＸ線源によって与えられるファンビームの角度的な幅である。いくつかのＣＴシステムでは、Ｘ線源が患者の周りを同時に回転している間に患者の領域がガントリを通して安定して前進され、領域中のスライスの投影が「進行中（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」に取得される、患者の「スパイラルスキャン」が行われる。

安全性及び健康上の理由により、ＣＴシステムを用いて患者が撮像されている間に患者が受けるＸ線放射線の線量を最小限とすることが望ましい。しかしながら、ＣＴシステム中の検出器によって与えられるＸ線強度測定の信号対雑音比（ＳＮＲ）は、検出器に到達するＸ線光子の数が減少するにつれて低下する。従って、ＣＴ画像を取得するために用いられるＸ線の強度Ｉ₀が低すぎるか、患者を通過した後のＸ線の減衰が高すぎる場合、吸収測定の精度は低下し、ＣＴシステムによって与えられるＣＴ画像の質は低下する。

患者の体の領域のＣＴ画像の取得中に、ＣＴ画像の質を不当に低下させることなく、患者へのＸ線の放射線被曝を減少させる様々な方法が従来技術で知られている。方法は、一般的には、Ｘ線を与えるＸ線源のＩ₀を、Ｉ₀が、Ｘ線の減衰が比較的高いビューに対しては高く、Ｘ線減衰が比較的低いビューに対しては低くなるよう、適切な関数に従って変調することを含む。Ｉ₀をＸ線源の位置の関数として定義するのに用いられる関数を、以下、「Ｘ線変調関数」と称するものとする。

従来技術のＣＴシステムでは、患者の体の領域を撮像するための適切なＸ線変調関数は、領域を撮像する前に行われる領域の２つの「予備（ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ）」スキャン（以下「プレーナスキャン」と称する）からしばしば取得される。プレーナスキャンは、撮像されるべき領域の各スライスに対する２つの略直交するビューの夫々の中のＸ線についての最大減衰（以下「ピーク減衰」と称する）を決定するために使用される。（ビューに対する最大減衰は、ビューに対する表現１／ｅｘｐ（−∫μ（ｌ）ｄｌ）に対する最大、又は同様に、ｅｘｐ（∫μ（ｌ）ｄｌ）に対する最大として定義される）。２つのビュー内の減衰最大は、所望のＳＮＲで減衰データを取得するためにビューを照射するときの最小強度を決定するのに用いられる。

通常は、第１のプレーナスキャンにおいて、各スライスの第１のビューが０°で得られ（即ち、前−後方向ビュー）、第２のプレーナスキャンにおいて各スライスのビューが９０°で得られる（即ち横方向ビュー）これらのビューのうちの一つに対して、ビュー中の最長の経路長は、一般的にはスライスの他のどのビュー中の最長の経路長よりも長い。これらの他のビューについて、ビュー中の最長の経路長は、一般的にはスライスの他のいずれのビュー中の最長の経路長よりも短い。（例えば、胸部の領域中のスライスでは、経路長は、横方向のビュー角度に対して最長であり、前−後方向ビューに対して最短である。頭部の領域中のスライスでは、経路長は前−後方向ビューに対して最長であり、横方向ビューに対して最短である）。

従って、２つの「平面（ｐｌａｎａｒ）」ビューから決定されるピーク減衰のうちの大きい方が、一般的には他のいずれのビュー角度におけるスライスのビューに対するピーク減衰よりも大きい。同様に、平面ビューから決定されるピーク減衰のうちの小さい方が、スライスの他のいずれのビュー角度に対するピーク減衰よりも小さい。平面ビューからのピーク減衰は、スライスのビューに対するピーク減衰の「範囲を確定する（ｂｒａｃｋｅｔ）」。ビュー角度θにおけるスライスのビュー中のピーク減衰が、座標ｚのスライスに対してＰＡ（θ，ｚ）によって表わされる場合、ＰＡ（０⁰，ｚ）≦ＰＡ（θ，ｚ）≦ＰＡ（９０°，ｚ）又はＰＡ（９０⁰，ｚ）≦ＰＡ（θ，ｚ）≦ＰＡ（０°，ｚ）のいずれかである。

結果として、所望のＳＮＲに対して２つのビューでデータを取得するのに必要とされる最小Ｘ線強度は、所望のＳＮＲで他のビューを取得するのに必要とされるスライスの他のビューのいずれかで必要とされる最小Ｘ線強度の範囲を確定する。更に、ビュー角度の関数としての減衰データは、１８０°の周期で周期的であり、一般的には、ピーク減衰値はビュー角度の平滑な関数である。従って、しばしば、平面ビューからのピーク減衰は、ビュー角度の関数として調和的に変化し、平面ビューの最大及び最小のピーク減衰に対して夫々比例する最大値及び最小値を有するＸ線変調関数を決定するのに用いられる。

尚、プレーナスキャンからのデータがＸ線に対する患者の全体被曝を減少させるための変調関数を決定するのに用いられる一方で、プレーナスキャン自体が患者をＸ線に被曝させる。また、変調関数を発生するのに使用される２つのプレーナスキャンを行うこととは無関係に、一般的には、ＣＴ撮像されるべき患者の領域の位置を決定するデータを取得するために患者がＣＴ撮像される前に、患者の少なくとも１回のプレーナスキャンが行われる。

ここに参照として組み入れられる特許文献１及び特許文献２は、０°及び９０°でのスライスの撮像によりスライスに対する「プレーナ」データを取得することについて記載する。プレーナデータは、スライスに対するＩ₀の最大値と、ビュー角度の関数として調和的に変化するＸ線変調関数を決定するために用いられる。

特許文献３は、スライスの投影中のＸ線の減衰に対する予測最大値を用いてスライスに対するＩ₀に対する値を調整する方法を記載する。予想最大減衰は、少なくとも１つの先行するスライスに対する投影から測定される最大減衰を用いて決定される。予測減衰は、Ｉ₀が予測最大減衰によって減衰された後、Ｘ線検出器に到達するＸ線光子の数が検出器の量子雑音よりも大きいＩ₀に対する値を決定するのに用いられる。
米国特許第５，３７９，３３３号明細書 米国特許第５，４００，３７８号明細書 米国特許第５，８２２，３９３号明細書

本発明の幾つかの実施例の１つの面は、患者の体の領域をＣＴ撮像するためのＸ線変調関数を決定する改善された方法を提供することに関する。

本発明の幾つかの実施例の１つの面は、Ｘ線変調関数に対するデータを与えるために人体の異なる領域に対する吸収係数の既知の平均値を用いることに関する。

本発明の幾つかの実施例の１つの面は、患者の単一のプレーナスキャンから、Ｘ線変調関数を決定するデータを取得することに関する。

本発明の幾つかの実施例の１つの面は、患者の体の領域のプレーナスキャン中に患者が被曝されるＸ線放射線の量を減少させる方法に関する。

発明者は、人体の異なる領域は、吸収係数の値についての異なる領域によって特徴付けられ得ること、また、これらの範囲は全ての人に対して略同じであることに気づいた。従って、人体の各領域は、全ての人に対して略同じである吸収係数に対する平均値によって特徴付けられ得る。例えば、全ての人の頭部（ｈｅａｄ）領域は、一般的には吸収係数μ（ｈｅａｄ）＝（１．１０±０．０８）μ（Ｈ_２Ｏ）によって特徴付けられ、但しμ（Ｈ_２Ｏ）は水についての吸収係数である。他方で、肺の存在により、殆どの人の胸甲（ｔｈｏｒａｘ）は、比較的低い吸収係数によって特徴付けられ、μ（ｔｈｏｒａｘ）＝（０．７９±０．０７）μ（Ｈ_２Ｏ）である。

発明者はまた、一般的に人に対して適用可能な吸収係数に対する範囲内では、体型、性別、及び年齢といった因子によって決定される吸収係数に対する副範囲が存在することに気づいた。例えば、ある体の領域に対しては、中胚葉型体格（ｍｅｓｏｍｏｒｐｈ）は、一般的には同じ体の領域に対して内胚葉型体格（ｅｎｄｏｍｏｒｐｈ）が示すものよりも大きい平均吸収係数を体の領域に対して示す。従って、人の特定の体の領域に対する平均吸収係数は、人の個人的な特徴を考慮することにより、一般的な個体に対する平均から決定されるものよりも高い精度で決定されうる。

体の特定の領域に対する平均吸収係数を、以下、「特徴吸収係数」と称するものとする。

本発明のいくつかの実施例によれば、患者の体の領域をＣＴ撮像するためのＸ線変調関数を決定するデータは、人体に対する吸収係数及び領域中のスライスの寸法に対する既知の特徴値を用いて与えられる。

本発明の幾つかの実施例によれば、患者の体の領域をＣＴ撮像する前に、領域中の各スライスの単一のビューを取得するために領域の一回のプレーナスキャンが行われる。望ましくは、プレーナスキャンは、前−後方向又は横方向のビュー角度のいずれかで、即ち略０°又は９０°（又は同様に、１８０°又は２７０°）で行われる。説明を容易とするため、ビュー角度は０°であると想定する。

各スライスの平面ビューからのデータは、平面ビューに対するピーク減衰「ＰＡ（０°，ｚ）」、及び、平面ビューの方向に対して垂直な軸に沿ったスライスについての幅を決定するよう処理される。例えば、ここで用いられる座標についての約束事のため、及び０°の平面ビューのため、平面ビューの方向は、ｙ軸（０°ではＸ線源はｙ軸に沿って配置される）に沿うものであり、スライスの幅はｘ軸に沿って決定される。本発明の１つの実施例によれば、幅は、平面ビューのビュー角度においてＸ線減衰に対する略非ゼロの値を合わせる検出器の配列中の検出器の位置から決定される。

本発明の１つの実施例によれば、９０°のビュー角度におけるスライスに対する吸収積分Ａ（ｎ，θ，ｚ）に対する最大値は、ｘ軸に沿ったスライスの決定された幅を、スライスが配置される患者の体の領域の特徴吸収係数で乗算することによって決定される。吸収積分は、スライスについてのピーク減衰ＰＡ（９０°，ｚ）を決定するために用いられる。ピーク減衰ＰＡ（０°，ｚ）（測定されたもの）及びＰＡ（９０°，ｚ）（計算されたもの）は、スライスについてのＸ線変調関数を決定するのに用いられる。

本発明の幾つかの実施例では患者のプレーナスキャンを行うのに用いられるＸ線の強度は、スキャン中の患者のＸ線への被曝を最小限とするためにプレーナスキャン中に取得される減衰データに応じてリアルタイムで調整される。プレーナスキャンが実行されるにつれて、スライスの平面ビューからのデータは、所望のＳＮＲで平面ビューに対する減衰測定を取得するのに十分な最小Ｘ線強度Ｉ₀を決定するべく処理される。決定された最小強度は、プレーナスキャン中に撮像される次の続くスライスに対する平面ビューを取得するために用いられる。プレーナスキャンを実行するのに用いられるＸ線の強度は、このように、患者が曝されるＸ線の強度を最小化すべく、リアルタイムで常に更新される。尚、従来技術では、患者のプレーナスキャンは、一般的には、プレーナスキャン中に患者のＸ線被曝を最小限とするべく調整されない一定のＸ線強度で取得される。

従って、本発明の１つの実施例によれば、人の体の領域のスライスをＣＴ撮像するＣＴシステムのＸ線源によって与えられるＸ線の強度を変調する変調関数を決定する方法は、スライスの第１の実質的に前−後又は横のビューに対するＸ線減衰データを取得する段階と、減衰データから第１の最大Ｘ線減衰を決定する段階と、減衰データを用いてビュー角度に対して略直交するスライス平面上の軸に沿ったスライスの投影の長さを決定する段階と、決定された長さに基づき第１のビューに直交する第２のビューに対する第２の最大Ｘ線減衰を決定する段階と、変調関数を決定するために第１及び第２の減衰最大を用いる段階とを含む。

任意に、第２の最大Ｘ線減衰を決定する段階は、投影の長さとスライスの平均Ｘ線吸収係数とを乗算した積に等しくなるよう第２の最大Ｘ線減衰を決定する段階を含む。

任意に、平均Ｘ線吸収係数は、スライスがその中に配置されている人間の体の領域に特有の所定の平均的な特徴吸収係数に等しい。

任意に、特徴吸収係数は、患者の少なくとも１つの個人的特徴の関数である。任意に、少なくとも１つの個人的特徴は、人の体型を含む。任意に、少なくとも１つの個人的特徴は、人の性別を含む。任意に、少なくとも１つの個人的特徴は、人の年齢を含む。

本発明の幾つかの実施例では、投影の長さを決定する段階は、Ｘ線源に対向し、体のＸ線源が配置されている側とは反対の側に配置されるＸ線検出器アレイにより第１のビューを取得する段階と、スライス中の物質によって減衰されたＸ線を受信する検出器アレイ中の検出器とスライス中の物質によって減衰されないＸ線を受信するアレイ中の検出器の間の第１及び第２の境界を決定する段階と、Ｘ線源の位置が第１のビュー角度にあり検出器の位置が第１及び第２の境界にあるときの垂直軸上の前記スライスの縁の投影の位置を決定する段階と投影の長さを縁の間の投影の距離に等しくなるよう決定する段階とを有する。

また、本発明の実施例によれば、人の体の領域のプレーナスキャンを、領域の複数の各スライスの平面ビューを取得するようＣＴイメージャを用いて行う方法は、領域内の各スライスを、各スライスの平面ビューに対する減衰データを取得するために体に沿った各スライスの軸方向上の位置の順に順次に照射する段階と、スライスを照射するために用いられるＸ線の強度を、Ｘ線放射線に対する患者の被曝を減少させるよう軸方向上の位置の関数として変調する段階とを含む。

任意に、方法は、複数のスライスの少なくとも１つの第１のスライスを照射するＸ線強度を、以前に照射された少なくとも１つの第２のスライスの平面ビューからのデータに応じて決定する段階を含む。

任意に、少なくとも１つの第１のスライスに対するＸ線強度を決定する段階は、所望の信号対雑音比で少なくとも１つの第２のスライスの平面ビューに対する減衰データを取得するために、少なくとも１つの第２のスライスの平面ビューから、少なくとも１つの第２のスライスが照射されるべき最小Ｘ線強度を決定する段階と、少なくとも１つの第２のスライスに対する決定された最小強度に応じて、少なくとも１つの第１のスライスが照射されるＸ線強度を決定する段階とを含む。

任意に、少なくとも１つの第１のスライスに対するＸ線強度は、少なくとも１つの第１のスライスに隣接する単一の第２のスライスに対して決定された最小強度に等しい。

本発明の実施例の制限的でない例について、添付の図面を参照して以下説明する。図中、２以上の図面に示される同一の構造、要素、又は部分には、一般的に、それらが示される全ての図において同じ参照番号を付す。図示する構成要素及び特徴の寸法は、説明の便宜上及び明瞭性のために選ばれたものであって、かならずしも正しい縮尺で示されるものではない。

図１Ａ及び図１Ｂは、ＣＴシステムで患者の体の領域のＣＴ撮像中にＸ線に対する患者２２の被曝を制御するために使用されるべきＸ線変調関数を発生するためのプレーナデータを取得するよう動作される第３世代のＣＴシステム２０を概略的に示す図である。ＣＴシステム２０は、プレーナデータを取得するために典型的な従来技術に従って動作される。例えば、ＣＴシステム２０によって撮像されるべき領域は、患者２２の胸部の領域である。

ＣＴシステム２０は、破線２７及び２８によって図式的に示されるファンビーム２６を与えるよう制御可能なＸ線源２４と、ファンビーム中のＸ線を感知するようＸ線源の反対側に取り付けられるＸ線検出器３２とを有する。Ｘ線源２４及び検出器アレイ３０は、ガントリを回旋させること、或いは、ガントリ内でＸ線源及び検出器アレイを回転させることによって、Ｘ線源及び検出器アレイが軸３６回りに回転しうるようガントリ３４内に取り付けられる。患者２２は、ＣＴシステム２０を用いた患者の撮像中、寝台３８上に支持される。寝台３８は、軸３６に沿って並進するよう制御可能であるよう、適切な台座（図示せず）上に取り付けられる。通常は図１Ａ及び図１Ｂの斜視図では見えない検出器アレイ３０中の検出器３２は、表現を明瞭とするため破線で示されている。

便宜上、ＣＴシステム２０及び患者２２の構成要素及び特徴の位置を示すため、水平なｘ軸、垂直なｙ軸、及び軸３６に一致するｚ軸を有する座標系が使用される。座標系は、ガントリ３４に対して固定であると想定する。Ｘ線源２４のビュー角度は、座標系のｙ軸に対して測定される。患者２２の体のスライスは、ｚ軸に沿ったスライスの位置によって位置が示される。スライスのｚ座標は、スライスのビューが取得されるようガントリ中でスライスを位置決めするために寝台３８が並進されねばならない量に等しい。ＣＴシステム２０の構成要素及び特徴のうち本願発明の説明に密接な関係のあるもののみが示されている。

患者２２の領域についてのプレーナデータを取得するために、０°のビュー角度で領域内に配置される患者のスライスの平面ビューを取得するために、患者の第１のプレーナスキャンが行われる。従来技術によれば、次に、９０°のビュー角度で関心領域中のスライスの平面ビューを取得するために第２のプレーナスキャンが行われる。

第１のスキャンを行うため、寝台２８は、Ｘ線源２４が０°に位置決めされている間に、患者２２の領域がガントリ３４を通ってｚ軸に沿って移動するよう制御される。領域がＸ線源と検出器アレイ３０の間を通るにつれて、Ｘ線源は、スライスのビューを取得するよう一定の強度Ｉ₀を有するＸ線で領域中のスライスを照射するよう制御される。図１Ａ中、Ｘ線源２４は、０°のビュー角度でスライスの平面ビューを取得するよう領域中の患者のスライス４０を照射するところが示されている。第２のプレーナスキャンは、第１のプレーナスキャンが行われるのと同様に行われるが、Ｘ線源２４は９０°のビュー角度に位置決めされて行われる。図１Ｂは、図１Ａに示されるスライス４０が、スライスの９０°平面ビューを取得するためにＸ線に曝されているところを示す。

スライス４０の０°平面ビューから取得される減衰データは、０°平面ビューについて検出器３２によって感知された適切に平均化された最小Ｘ線強度ＩＭ（０°，ｚ）を決定するよう処理される。最小値は、一般的には、従来技術で知られている方法を用いてデータを適切に平滑化した後に、検出器識別指数の関数としてＸ線強度測定値を分析することによって決定される。比率Ｉ₀／ＩＭ（０°，ｚ）は、スライスに対する平均ピーク減衰ＰＡ（０°，ｚ）を決定する。Ｉ₀は、Ｘ線がスライス４０を通過しないとして検出器３２によって登録されたＸ線の強度から決定される。

平均ピーク減衰は、次に、スライス４０が望ましくは０°でスライスを正しく撮像するために曝される最小の所望のＸ線強度「Ｉ₀（０°）」を決定するのに用いられる。例えば、０°でスライス４０をＣＴ撮像するために所望のＳＮＲを与えるために、検出器３２によって検出される最小Ｘ線強度は、Ｉ_D（０°，ｚ）であると想定する。最小の検出された強度を与えるために、スライス４０は、望ましくは強度Ｉ₀（０°，ｚ）＝Ｉ_D（０°，ｚ）ＰＡ（０°，ｚ）のＸ線でＸ線源２４によって照射される。

９０°でスライス４０の平面ビューによって与えられる減衰データから最小の所望の強度「Ｉ₀（９０°，ｚ）」を決定するために、同様の手順が用いられる。

次に、Ｉ₀（０°，ｚ）とＩ₀（９０°，ｚ）は、従来技術で知られている方法により、スライス４０のビューをビュー角度の関数として取得するようＸ線源２４によって与えられるべきＸ線強度Ｉ₀（θ，ｚ）を決定するための適切な変調関数を発生するために用いられる。例えば、Ｉ₀（θ，ｚ）は、

又は

であるよう定義されうる。

上述の、患者２２の体の領域に対するプレーナデータが領域の２回のプレーナスキャンから取得される従来技術の方法とは異なり、本発明の実施例によれば、患者２２の領域に対するプレーナデータは領域の１回のプレーナスキャンからのみ取得される。

１回のプレーナスキャンは、望ましくは、０°又は９０°のビュー角度に対して、或いは、同様に、１８０°又は２７０°のビュー角度に対して取得される。便宜上、１回のプレーナスキャンに対するビュー角度を０°であると想定する。関心領域中のスライスに対する平面ビューの取得は、任意に、図１Ａに示すような従来技術で平面ビューが取得される方法と同様に行われる。そして、本発明の実施例によれば、軸方向上の位置ｚにおけるスライスの各０°平面ビューからの減衰データは、上述のように、Ｉ₀（０°，ｚ）に対する値を与えるよう処理される。

しかしながら、従来技術とは異なり、本発明の実施例によれば、ビュー角度０°におけるスライス４０の平面ビューに対して取得される減衰データもまた、Ｉ₀（９０°，ｚ）を決定する情報を与えるのに用いられる。

図２は、図１Ａに示すスライス４０の０°プレーナスキャンについての検出器３２により検出されるＸ線の強度Ｉ（ｎ，０°，ｚ）が、検出器３０中の異なる検出器３２を識別する指数ｎの関数としての曲線５１によって図式的に示されるグラフ５０を示す。スライス４０を通過することによっては減衰されないＸ線源２４からのＸ線を受信する検出器３２は、Ｘ線源によって与えられるＸ線の強度である強度Ｉを記録する。本発明の１つの実施例によれば、データは、適切な平滑化フィルタでフィルタリングされていると想定される。

最小の検出された強度ＩＭ（０°，ｚ）は、曲線５１から識別され、グラフの縦座標上に示される。上述のように、ＩＭ（０°，ｚ）は、平均ピーク減衰と、患者２２の領域がＣＴシステム２０によって撮像されているときにスライスの０°のビューを与えるようスライス４０が照射されるべき所望の最小Ｘ線強度を決定するのに用いられる。

Ｉ₀（９０°，ｚ）を決定するために、本発明の実施例によれば、グラフ５０に示されるデータは、ｘ軸に沿ったスライス４０についての幅「Ｗｘ」を決定するために分析される。Ｗｘは、感知されるＸ線強度が検出器に到達するＸ線がスライス４０中の物質によって略減衰されないことを示す検出器３２と、感知される強度が検出器に到達するＸ線がスライス中の物質によって減衰されることを示す検出器３２との間の境界を決定するようデータを分析することによって決定される。

グラフ５０に示されるデータについては、境界は破線５２及び５４によって示される。境界５２及び５４の領域にある検出器は、スライスの縁の近傍中のスライス４０の領域を通過するＸ線を検出する。本発明の実施例によれば、減衰を示す境界５２及び５４の領域にある検出器の位置、並びに、Ｘ線源２４に対するこれらの検出器の既知の位置は、スライス４０の縁のｘ座標を決定するのに用いられる。縁のｘ座標から、幅Ｗ_xが決定される。グラフ５０において、Ｗ_xは、境界５２と５４の間に広がることが示されている。

スライスの９０°ビューについての吸収積分ＡＩ（ｎ，９０°，ｚ）の最大値を推定するよう、決定されたＷ_xは、スライス４０が位置する患者２２の体の領域に特有の既知の平均的な特徴吸収係数で乗算される。

尚、ＡＩ（ｎ，９０°，ｚ）の最大値を与えるために用いられる特徴吸収係数は、全体的な集団に対して決定される特徴吸収係数であってもよく、又は、患者２２が属する全体的な集団の特定の部分集合に関連のある特徴吸収係数であってもよい。例えば、特徴吸収係数は、患者２２の性別、年齢、又は体型によって決定されてもよい。

ここで、ＡＩＭ（９０°，ｚ）は、９０°についての吸収積分に対する最大値を表わすとする。すると、本発明の実施例によれば、ＡＩＭ（９０°，ｚ）＝μ（ｚ）Ｗ_xであり、但し、μ（ｚ）はスライス４０のｚ座標における体の領域に対する特徴吸収係数である。ＡＩＭ（９０°，ｚ）は、平均ピーク減衰ＰＡ（９０°，ｚ）＝ｅｘｐ（−ＡＩＭ（９０°，ｚ）＝ｅｘｐ（−Ｗ_xμ（ｚ））を決定するために用いられる。上述のように、ＰＡ（９０°，ｚ）と、ビュー角度９０°に対する検出器アレイ３０における所望の最小の検出された強度Ｉ_D（９０°，ｚ）は、所望の最小の強度Ｉ₀（９０°，ｚ）を決定するのに用いられ、従ってＩ₀（９０°，ｚ）＝Ｉ_D（９０°，ｚ）ＰＡ（９０°，ｚ）＝Ｉ_D（９０°，ｚ）ｅｘｐ（Ｗ_xμ（ｚ））である。図１Ａ中、スライス４０は、患者２２の胸部領域に位置する。胸部領域については、特徴吸収係数は、（０．７９±０．０７）μ（Ｈ_２Ｏ）の値を有し、従ってスライス４０については、Ｉ₀（９０°，ｚ）はＩ_D（９０°，ｚ）ｅｘｐ［Ｗ_x（０．７９）μ（Ｈ_２Ｏ）］であると推定される。

本発明の幾つかの実施例では、０°プレーナスキャン中にＸ線への患者２２の被曝を減少させるために、プレーナを行うために用いられるＸ線の強度はプレーナスキャン中に取得される減衰データに応じてリアルタイムで調整される。１つのスライスのプレーナスキャン中に得られる０°平面ビューから取得されるデータは、次のスライスの０°平面ビューを取得するために次のスライスを照射するのに必要な最小Ｘ線強度を決定するのに用いられる。従って、プレーナスキャン中のＸ線強度は、患者の放射線被曝を減少させるようリアルタイムで更新される。

例えば、０°平面ビューは座標ｚ₁におけるスライスに対してＸ線強度Ｉ_o1で取得され、平面ビューからのデータを処理した後、これは例えばＰＡ（０°，ｚ₁）から決定されると想定すると、平面ビューに対するそのデータは、最小のＸ線強度Ｉ^* _o1＜Ｉ_o1において所望のＳＮＲで取得されたかもしれない。すると、本発明の実施例によれば、座標ｚ₂における次の隣接するスライスは、スライスに対する０°平面ビューを取得するためにＸ線強度Ｉ^* _o1に曝される。尚、従来技術では、患者の体の領域のプレーナスキャンは、一般的には、プレーナスキャン中の患者のＸ線への被曝を最小限とするよう調整されない一定のＸ線強度で取得される。

本発明の幾つかの実施例では、「次の隣接するスライス」のプレーナスキャンが取得される最小の強度は、複数の以前に照射されたスライスに対して決定される最小Ｘ線用度から決定される。例えば、本発明の幾つかの実施例では、「次の隣接するスライス」に対するＸ線照射強度は、複数の以前に照射されたスライスに対して決定される最小Ｘ線強度又は平均に当てはまる曲線から予測される最小強度に等しいよう決定される。

本願の詳細な説明及び特許請求の範囲では、動詞「からなる」、「含む」、及び「有する」と夫々の活用形は、動詞の目的語が必ずしも動詞の主語の構成要素、成分、要素、又は部部の完全な列挙ではないことを示すために用いられる。

本発明は、例として与えられ、本発明の範囲を制限することが意図されるものではない実施例の詳細な説明を用いて説明された。説明された実施例は、異なる特徴を含み、これらの全てが本発明の全ての実施例に必要なわけではない。本発明のいくつかの実施例は、いくつかの特徴のみ、又は特徴の可能な組合せのみを用いる。当業者によれば、説明された本発明の実施例、並びに、説明された実施例において述べられた異なる特徴の組合せを含む本発明の実施例の変形が得られるであろう。本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ制限される。

従来技術による、ＣＴシステムによる患者のＣＴ撮像中のＸ線に対する患者の被曝を制御するＸ線変調関数を発生するためにデータを取得するよう作動される第３世代のＣＴシステムを示す図である。 従来技術による、ＣＴシステムによる患者のＣＴ撮像中のＸ線に対する患者の被曝を制御するＸ線変調関数を発生するためにデータを取得するよう作動される第３世代のＣＴシステムを示す図である。 本発明の１つの実施例による、変調関数のための情報を決定するために単一の平面ビューからの減衰データがどのように用いられるかを概略的に示す、図１Ａに示す患者のスライスの前−後（０°）ビューで得られる概略的な減衰データのグラフである。

Claims (8)

1. 人の体の領域のスライスをＣＴ撮像するＣＴシステムのＸ線源によって与えられるＸ線の強度を変調する変調関数を決定する方法であって、
   前記スライスの第１の前−後又は横のビューに対するＸ線減衰データを取得する段階と、
   前記減衰データから第１の最大Ｘ線減衰を決定する段階と、
   前記減衰データを用いてビュー角度に対して直交する前記スライスの平面上の軸に沿った前記スライスの投影の長さを決定する段階と、
   前記決定された長さに基づき前記第１のビューに直交する第２のビューに対する第２の最大Ｘ線減衰を決定する段階と、
   前記変調関数を決定するために前記第１及び第２の減衰最大を用いる段階とを含む方法。
2. 前記第２の最大Ｘ線減衰を決定する段階は、前記投影の長さと前記スライスの平均Ｘ線吸収係数とを乗算した積に等しくなるよう前記第２の最大Ｘ線減衰を決定する段階を含む、請求項１記載の方法。
3. 前記平均Ｘ線吸収係数は、前記スライスがその中に配置されている前記人の体の領域に特有の所定の平均的な特徴吸収係数に等しい、請求項２記載の方法。
4. 前記特徴吸収係数は、前記人の少なくとも１つの個人的特徴の関数である、請求項３記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの個人的特徴は、人の体型を含む、請求項４記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの個人的特徴は、人の性別を含む、請求項４又は５記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの個人的特徴は、人の年齢を含む、請求項４乃至６のうちいずれか一項記載の方法。
8. 前記投影の長さを決定する段階は、
   前記Ｘ線源に対向し、前記体の前記Ｘ線源が配置されている側とは反対の側に配置されるＸ線検出器アレイにより前記第１のビューを取得する段階と、
   前記スライス中の物質によって減衰されたＸ線を受信する検出器アレイ中の検出器と前記スライス中の物質によって減衰されないＸ線を受信する前記アレイ中の検出器との間の第１及び第２の境界を決定する段階と、
   前記Ｘ線源の位置が前記第１のビュー角度にあり検出器の位置が前記第１及び第２の境界付近にあるときの前記軸上の前記スライスの縁の投影の位置を決定する段階と、
   前記投影の長さを前記縁の間の投影の距離に等しくなるよう決定する段階とを有する、請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の方法。

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