JP7038840B2 - Ｘ線撮像のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本明細書に開示される主題の実施形態は、医療における撮像に関し、より詳細には、Ｘ線フルオロスコピー撮像に関する。

非侵襲の撮像技術が、患者または対象の内部の構造または特徴の画像を、患者または対象について侵襲的な処置を行うことなく取得することを可能にする。とくには、そのような非侵襲の撮像技術は、ターゲットボリュームにおけるＸ線の透過の違いや音波の反射などといったさまざまな物理的原理に依存してデータを取得することで、画像を構成し、あるいは観察した患者または対象の内部の特徴を他のやり方で表現する。

例えば、フルオロスコピーおよび他のＸ線に基づく撮像技術において、Ｘ線放射が、典型的には医療診断の用途における患者、セキュリティ検査の用途における荷物または手荷物、あるいは工業の品質管理または検査の用途における製造部品である対象へと向けられる。放射線の一部が検出器に衝突し、検出器において画像データが収集され、画像生成プロセスに使用される。このようなシステムによって生成された画像において、患者の体内の内部構造および器官、荷物または容器の内部の物体、あるいは製造部品における欠陥（例えば、亀裂）を、識別および検査することが可能であろう。治療介入処置または誘導手順の支援に使用されるフルオロスコピーの用途など、特定の状況において、患者内でのツールの案内または誘導に使用することができるリアルタイムの画像データをもたらすために、低線量のＸ線を長期間にわたって高いフレームレートで取得することができる。

フルオロスコピーによって支援される外科処置において、外科医は、多くの場合、きわめて短い露光の間にフルオロスコピー撮像システムによって取得される単一の（静止）Ｘ線画像を介して手術の進行を監視する。短い露光時間ゆえに、高品質の画像の取得が困難である可能性があり、さらには／あるいは患者が必要以上の放射線に曝される可能性がある。

米国特許出願公開第２０１８／０００４３８号明細書

一実施形態においては、Ｘ線撮像システムのための方法が、Ｘ線撮像システムによって、該Ｘ線撮像システムのＸ線管電流が事前に定められたＸ線管電流から、Ｘ線管電流が前記事前に定められたＸ線管電流であるときに該Ｘ線撮像システムで取得された先行の画像から推定される推定患者厚さに基づいて決定される更新されたＸ線管電流へと変化しているときに、複数の画像を取得するステップを含む。この方法は、前記複数の画像を組み合わせて最終画像とするステップと、前記最終画像をディスプレイ装置による表示のために出力するステップとをさらに含む。このようにして、患者の厚さを、撮像セッションの初期段階において、撮像セッションの最中に取得された画像に基づいて推定し、Ｘ線撮像システムを患者の厚さに基づく更新されたＸ線電流へと命令するために使用することができる。Ｘ線管電流が更新されたＸ線管電流に向かって変化しているときに、複数の画像が取得され、表示用の最終画像を生成するために組み合わせられる。このようにすることで、内在する患者の解剖学的構造を観察するための充分な品質の最終画像を、短い時間で、例えば電流が更新された電流に達するまで待つよりもむしろ、電流が変化している間に、生成することができる。

以上の簡単な説明が、詳細な説明においてさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されていることを、理解されたい。特許請求される主題の重要または本質的な特徴を特定することは意図されておらず、特許請求される主題の範囲は、詳細な説明に続く特許請求の範囲によって一義的に定義される。さらに、特許請求される主題は、上述され、あるいは本開示のいずれかの部分で述べられる欠点を解決する実施態様に限られない。

本発明を、実施形態（ただし、これらに限られるわけではない）についての以下の説明を、添付の図面を参照して検討することで、よりよく理解できるであろう。

本開示のいくつかの態様によるデジタルＸ線撮像システムの一実施形態のブロック図を示している。 本開示のいくつかの態様によるＸ線撮像システムの実施態様を示している。 Ｘ線撮像システムを動作させるための方法を説明するフローチャートである。 フルオロスコピー撮像プロセスの最中の対象とする撮像パラメータを示す時間記録である。 フルオロスコピー撮像プロセスの最中の対象とする撮像パラメータを示す時間記録である。 フルオロスコピー撮像プロセスの最中の対象とする撮像パラメータを示す時間記録である。 フルオロスコピー撮像プロセスの最中の対象とする撮像パラメータを示す時間記録である。 較正テーブルの典型的な曲線を示している。

以下の説明は、単一の骨格Ｘ線画像の取得時の露光時間を短縮するさまざまな実施形態に関する。フルオロスコピー撮像によって監視／支援される外科的処置において、患者の連続したリアルタイムのＸ線画像を表示して、臨床医が解剖学的特徴の動きを監視することを可能にすることができる。そのような処置において、単一の静止Ｘ線画像を使用して患者を時々監視することも有用であり得る。フルオロスコピー撮像を開始するために、例えば、臨床医の足によって露光制御ペダルを踏み込むことができる。露光制御ペダルを素早く踏み込んで放す（例えば、タップする）ことで、臨床医が単一のＸ線画像を要求していることを示すことができ、露光制御ペダルを長時間踏み込むことで、臨床医がフルオロスコピー撮像を要求していることを示すことができる。

典型的には、高品質のＸ線画像を取得するために、最終的な画像を取得して表示のために出力する前に、一連のステップが実行される。これらのステップとして、露光に向けて撮像システムを準備するステップ、（Ｘ線管などの）放射源を作動させることによって患者を放射線のビームに曝露するステップ、ならびに放射線検出器によって取得された結果の画像の輝度に基づいて放射源の電圧および電流を調整するステップを挙げることができる。ひとたび目標の輝度に到達すると、例えば時間ノイズフィルタを適用することにより、さらなる画質の調整を行うことができる。ひとたび画像が目標のコントラスト対ノイズ比に達すると、最終的な画像を取得し、表示のために出力することができる。

上述の手順は、部分的には特定の種類のＸ線管において放射源が命令された電流に速やかに到達することができないという理由で、比較的長くなる可能性がある。むしろ、Ｘ線管は、命令された電圧にほぼ瞬時に到達できる一方で、Ｘ線管の電流は、Ｘ線管の管電圧およびフィラメントの温度に基づく。したがって、Ｘ線管は、フィラメントが特定の温度に加熱または冷却されるまで命令された電流に到達せず、フィラメント温度の変化に要する時間が、比較的長くなる可能性がある。電流が命令された電流に向かって変化しているときに取得された画像は、飽和しており、あるいは暗すぎて、患者の解剖学的特徴を充分に視覚化することができない可能性がある。さらに、高品質の画像を取得するために必要な実際の管電圧および電流は、患者の解剖学的構造によって異なるため、（患者に関する以前の情報がないと）最初に命令された電圧および電流が（例えば、上述の画像輝度に基づいて）さらに調整され、これもプロセスを長くする。したがって、臨床医が露光ペダルを放した後も放射線曝露が続くことが多く、さもないと低品質の画像が表示される。

本明細書で開示される実施形態によれば、フルオロスコピー撮像システムを使用して単一のＸ線画像（臨床医の足による素早いタップ入力ゆえに、トウタップ画像と呼ばれることもある）を取得するための手順を、事前に定められた管電圧および電流で放射線のビームを送り出すようにフルオロスコピー撮像システムに命令することによって、短縮することができる。次いで、フルオロスコピー撮像システムによって取得された第１の（または、初期の）画像を使用して、患者の厚さおよび解剖学的密度などといった撮像対象の解剖学的構造の態様が推定される。推定された解剖学的構造に基づいて、新たな目標電圧および電流が決定され、システムは、新たな目標電圧および電流で放射線ビームを送り出すように命令される。管電流が事前に定められた電流から新たな目標電流へと変化している間に、複数の画像が取得される。次いで、これらの画像を足し合わせて、表示のために出力される最終的な画像を生成することができる。

このようにして、臨床医が露光ペダルを放したとき、または少なくとも露光ペダルを放した後の小さなしきい値の範囲内で、画像を出力することができる。そのようにすることで、患者が被ばくする放射線の量を減らすことができ、画像を上述のより長い手順と比べてより迅速に表示することができ、これは時間に敏感な処置の際に有益となりうる。さらに、表示される画像を比較的高品質にすることができ、臨床医が露光ペダルを踏み込み続ける場合に、システムは後続のフルオロスコピー撮像手順への遅延または変化を伴わずにフルオロスコピー撮像に移行することができる。

フルオロスコピー撮像システムが例として説明されているが、本技術が、標準的な非フルオロスコピーＸ線撮像、トモシンセシス、などといった他の撮像態様を使用して取得される画像に適用されるときにも有用であり得ることを理解されたい。フルオロスコピー撮像態様に関する本説明は、１つの適切な撮像態様の一例として提供されているにすぎない。

図１は、画像データを取得および処理するための撮像システム１０を図式的に示している。図示の実施形態において、システム１０は、大元の画像データの取得および表示のための画像データの処理の両方を行うように設計されたデジタルＸ線システムである。撮像システム１０は、固定式または移動式のＸ線システムであってよい。図１に示される実施形態において、撮像システム１０は、物体または対象１８が位置する領域へと放射線１６のビームまたはストリームを放射するＸ線放射源１２を含む。Ｘ線放射源１２（Ｘ線発生器およびＸ線管を備えることができる）は、電源／制御回路２４によって制御され、電源／制御回路２４は、検査シーケンスのための電力および制御信号の両方をもたらす。放射線の一部２０が、対象または対象の周囲を通過し、参照番号２２で大まかに表されているデジタルＸ線検出器に衝突する。検出器２２は、可搬式であっても、システム１０に恒久的に取り付けられてもよい。特定の実施形態において、検出器２２は、入射Ｘ線光子を、検出されるより低エネルギの光子に変換することができる。電気信号が、検出された光子に応答して生成され、これらの信号が、物体または対象の内部の特徴の画像を再構成するために処理される。

検出器アレイ２２は、各々が検出器素子（例えば、ピクセル）のアレイを別々に定めている１つ以上のＣＭＯＳ光イメージャパネルを含むことができる。各々の検出器素子が、ビームが検出器２２に衝突するときに、検出器素子の位置に入射するＸ線ビームの強度を表す電気信号を生成する。この信号をデジタル化し、表示のためにモニタ／ディスプレイ装置へと送信することができる。図示の例において、検出器２２は、検出器２２において生成された信号の取得を命令する検出器コントローラ２６（例えば、制御回路）を含み、あるいはそのような検出器コントローラと通信する。ここに示されている実施形態において、検出器２２は、任意の適切な無線通信規格（Ｒ）を介して検出器コントローラ２６と通信することができるが、ケーブル（Ｔ）または何らかの他の機械的接続を介して検出器コントローラ２６と通信するデジタルＸ線検出器２２の使用も想定される。あるいは、検出器コントローラ２６の動作の態様は、いくつかの実施態様において、検出器２２自体に実装されても、他のやり方で検出器２２自体で提供されてもよい。

さらに、検出器コントローラ２６は、ダイナミックレンジの初期調整、デジタル画像データのインターリーブ、などといったさまざまな信号処理およびフィルタ処理機能を実行することもできる。

電源／制御回路２４および検出器コントローラ２６の両方は、システムコントローラ２８からの信号に応答する。一般に、システムコントローラ２８は、検査プロトコルを実行し、取得された画像データを処理するように、撮像システムの動作を命令する。この文脈において、システムコントローラ２８は、信号処理回路と、種々の機能を実行するためにシステム１０のプロセッサによって実行されるプログラムおよびルーチン、ならびに設定パラメータおよび画像データを格納するための光メモリデバイス、磁気メモリデバイス、または固体メモリデバイスなどの１つ以上のデータ記憶構造とを、さらに含むことができる。一実施形態においては、プログラムされたコンピュータシステムが、電源／制御回路２４、検出器コントローラ２６、および／またはシステムコントローラ２８のうちの１つ以上に帰属する機能を実行するためのハードウェア、回路、ファームウェア、および／またはソフトウェアを備えることができる。

図１に示される実施形態において、システムコントローラ２８は、参照番号３０で示されるディスプレイまたはプリンタなどの少なくとも１つの出力装置に接続される。出力装置は、標準または専用のモニタと、関連の処理回路とを含むことができる。１つ以上のオペレータワークステーション３２を、システムパラメータの出力、検査の要求、画像の閲覧、などのためにシステムにさらに接続することができる。一般に、ディスプレイ、プリンタ、ワークステーション、およびシステムにおいて提供される同様の装置は、データ取得コンポーネントのその場所にあってよく、あるいは施設もしくは病院内の他の場所、またはまったく異なる場所など、これらのコンポーネントから離れた場所にあってよく、インターネット、仮想プライベートネットワーク、クラウドベースのネットワーク、などの１つ以上の設定可能なネットワークを介して画像取得システムに接続されてよい。

図１に示されるとおりのＸ線システム１０は、特定の用途の特定のニーズを満たすように一般的に構成された種々の代案の実施形態を含むこともできる。例えば、Ｘ線システム１０は、固定式、移動式システム、あるいはＸ線検出器がＣアームの一端の内側に恒久的に取り付けられ、もしくはシステムから取り外し可能である移動式Ｃアームシステムのいずれかであってよい。さらに、Ｘ線システム１０は、Ｘ線検出器２２がシステムと一緒に恒久的に取り付けられ、あるいは可搬である固定Ｘ線室内のテーブルおよび／または壁スタンドシステムであってよい。あるいは、Ｘ線システム１０は、可搬のＸ線検出器を備えた移動式のＸ線システムであってよい。そのような可搬のＸ線を、検出器読み出し電子機器をスキャナのデータ収集システムに接続するために使用される取り外し可能な索またはケーブルでさらに構築することができる。非使用時に、可搬のＸ線検出器を、保管または移動のためにスキャンステーションから取り外すことができる。実際に、撮像システム１０は、これらに限られるわけではないが、従来からのＸ線撮影システム、ＣＴ撮像システム、トモシンセシスシステム、Ｃアームシステム、フルオロスコピーシステム、マンモグラフィーシステム、デュアルまたは多エネルギシステム、誘導用または治療介入用撮像システム、など、任意の適切なＸ線ベースの撮像システムであってよい。またさらに、フラットパネル検出器の例を上記で説明したが、画像増強装置およびビデオカメラを含むデジタル検出器システムを使用して、入射Ｘ線をビデオ信号に変換することが可能である。

以上は、本明細書で説明される検出器ならびに検出器制御および読み出し回路を含むＸ線ベースの撮像システム１０の構成要素を概略的に説明しているが、図２は、そのような撮像システム１０を現実世界の状況においてどのように提供できるのかについての例を示している。上述のように、Ｘ線システム１０を、可動式のＸ線装置（例えば、Ｃアーム、ミニＣアーム、Ｏアーム、非円形アーム、などを備えるＸ線装置）および固定式のＸ線装置として実現することができる。例として、図２は、撮像すべきボリュームの周囲で検出器パネル２２およびＸ線源１２を回転させるように構成されたＣアームＸ線装置４２を備えるＸ線撮像システム１０を示している。図示の例において、Ｘ線システム１０は、コリメータ４８をさらに含む。標準的なＸ線源、回転アノードＸ線源、静止または固定アノードＸ線源、固体Ｘ線放出源、あるいはフルオロスコピーＸ線源５４（図２に示されるとおり）、などの任意の適切なＸ線源１２を使用することができる。デジタルフラットパネル検出器、画像増強装置、などの任意の適切なＸ線検出器２２を使用することができる。

図２は、コリメータ４８が、Ｘ線の通過が可能な開口５６を定めるとともに、定められた開口の境界の向こう側においてはＸ線放射を防止または制限することで、所定のビームを成形および制限するＸ線減衰材料５２を備える実施態様を示している。コリメータ４８は、このやり方でのＸ線ビームのコリメーションを可能にする任意の適切なＸ線減衰材料５２を備えることができる。適切なＸ線減衰材料のいくつかの例として、タングステン、鉛、金、銅、タングステンを含浸させた基材（例えば、タングステンを含浸させたガラスまたはポリマー）、コーティングされた基材（例えば、タングステン、鉛、金、などでコーティングされたガラスまたはポリマー）、鋼、アルミニウム、青銅、真ちゅう、希土類金属、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

システムコントローラ２８への入力を、１つ以上のユーザ入力装置によってもたらすことができる。図２は、足踏み式露光ペダル１００の形態の典型的なユーザ入力装置を示している。露光ペダル１００を、適切な接続（例えば、有線または無線）を介してシステムコントローラ２８に接続することができる。露光ペダル１００は、押し込まれたときにＸ線撮像を開始するようにシステムコントローラ２８に知らせるボタンを有することができる。一例において、露光ペダル１００が踏み込まれると、フルオロスコピー撮像手順が開始される。フルオロスコピー撮像手順は、（例えば、Ｘ線源１２を作動させることによって）放射線ビームを患者に向けて送出することを含むことができ、患者または患者の周囲を通過する放射線の一部が、検出器２２に衝突する。次いで、検出器２２からの信号を使用して、表示用の画像が生成される。ひとたび画像が適切なレベルの品質（例えば、目標のコントラスト対ノイズ比）に達するように撮像パラメータが調整されると、フルオロスコピー撮像（例えば、取得画像が３０ｆｐｓなどの適切なフレームレートで表示される）を開始することができる。フルオロスコピー撮像の開始前に（例えば、目標のコントラスト対ノイズ比に達するように撮像パラメータを調整する一連のステップの最中に）露光ペダルが放された場合、トウタップ画像を代わりに表示することができる。トウタップ画像は、単一の動かないＸ線画像であってよい。

図３を参照すると、図１および図２のシステム１０などのＸ線撮像システムを動作させるための方法３００が示されている。この方法を、図１および図２に関して本明細書で説明されるシステムおよび構成要素に関して説明するが、本開示の範囲から逸脱することなく、この方法を他のシステムおよび構成要素で実現してもよいことを、理解すべきである。方法３００を、システムコントローラ２８などのコンピューティングデバイスの非一時的なメモリ内の実行可能な命令として実現することが可能である。

３０２において、方法３００は、現在の撮像条件を決定することを含む。決定される現在の撮像条件は、Ｘ線撮像が時点において生じているか否かの判断、露光ペダルの状態（例えば、踏み込まれているか、あるいは解放されているか）、実行中の処置の種類（血管、心臓、または脊髄の処置など）、および／または他のパラメータを含むことができる。３０４において、方法３００は、露光ペダルの踏み込みが検出されたか否かを判定することを含む。上記で説明したように、システム１０などのＸ線撮像システムは、露光ペダル１００などの露光ペダルを含む１つ以上のユーザ入力装置を含むことができる。露光ペダルは、外科医などの臨床医がＸ線撮像を開始するために押すことができるペダル／ボタンを含むことができる。外科処置の最中のＸ線画像の取得を容易にするために、露光ペダルは、臨床医の足によって押し込まれるように構成されたフットペダルであってよい。したがって、露光ペダルの踏み込みが検出されたか否かを判定することは、Ｘ線撮像の開始を命令する露光ペダルからのユーザ入力信号を受信することを含むことができる。ユーザ入力信号は、露光ペダルが踏み込まれているときに継続的または定期的に受信されてよい。

露光ペダルの踏み込みが検出されない場合、方法３００は３０６に進み、現在の撮像条件を維持する。現在の撮像条件は、（例えば、Ｘ線発生器に電力を供給せずに）Ｘ線撮像源の放射源を非動作の状態に保つことを含むことができる。他の例において、現在の撮像パラメータを維持することは、現在のフルオロスコピー撮像セッションを維持することを含むことができる。露光ペダルの踏み込みの検出は、放された（例えば、押されていない）状態から押し込まれた状態への露光ペダルの移行の検出を含むことができる。したがって、方法３００の実行時に露光ペダルがすでに押されている例においては、現在のフルオロスコピー撮像セッションを中断させずに続けることができる。

露光ペダルの踏み込みが検出された場合、方法３００は３０８へと進み、放射線の露光の準備を行うように撮像システムに命令する。露光の準備の段階において、システムは、Ｘ線発生器およびＸ線管に対して、事前に決定された管電圧（例えば、Ｘ線管における最大電圧であるピーク電圧ｋＶｐ）、事前に決定された管電流（例えば、ｍＡで表される管のカソードからアノードへとジャンプする電子の数）、および事前に決定されたパルス幅でのＸ線の生成を準備するように命令することができる。さらに、システムは、Ｘ線検出器に対して、命令された事前に決定されたｋＶｐ、ｍＡ、およびパルス幅のＸ線を事前に決定されたフレームレートなどで受光する準備を行うように命令することができ、画像処理ユニットに対して、現在のタスクを終了させ、到来する画像を処理する準備を行うように命令することもできる。

例えば、撮像の準備を行うようにとの命令を受け取ったとき、Ｘ線検出器は、要求されたフレームレートでの検出器パネルのスクラブを開始することができる。次いで、検出器は、平衡状態に達したときに同期信号を生成し、同期信号をシステムコントローラへと送り返すことができる。Ｘ線発生器およびＸ線管は、検出器からの同期信号を待ち、ひとたびＸ線露光が可能になると、同期信号においてＸ線の発生を開始させることができる。ワークステーション／画像処理ユニットは、現在の動作を停止させ、取得および画像処理モジュールを初期化し、フレームの到来を待つことができる。さらに、いくつかの例において、露光の準備の段階において、Ｘ線管のフィラメントを（例えば、Ｘ線露光の前にフィラメントに一定量の電圧を印加することによって）予熱することで、Ｘ線管が命令された事前に定められた電流に達するまでの時間を短縮することができる。例えば、フィラメントを、露光の開始時に事前に定められた管電流に迅速に到達することができるように、事前に定められた管電流に基づく事前に決定された温度まで加熱することができる。

３１０において、方法３００は、事前に定められた電圧および電流でプリショット画像を取得することを含む。システムが構成要素に対してＸ線の生成／受光の準備を行うように命令し、すべての構成要素の準備が整うと（例えば、検出器が同期信号の送信を開始し、Ｘ線発生器が発生器準備完了フラグを立て、ワークステーションがワークステーション準備完了フラグを立てると）、システムは、Ｘ線撮像手順における次の段階へと進む。次の段階は、Ｘ線管を事前に定められたｋＶｐおよびｍＡで動作させるＸ線露光の開始を含む。これにより、Ｘ線が生成され、患者へと送られ、患者および患者の周囲を通り、Ｘ線が検出器に衝突する。検出器において受光された信号から１つ以上の画像が生成される。Ｘ線管が事前に定められたｋＶｐおよびｍＡで動作すると、プリショット画像が取得される。次いで、プリショット画像が、以下で説明されるように患者の厚さまたは他のパラメータを決定するために分析される。

事前に定められたｋＶｐおよびｍＡを、３０ミリ秒の継続時間において８０ｋＶｐおよび１．５ｍＡなど、もたらされる放射線量を可能な限り少なくしつつ、推定（後述）を実行するために充分な輝度のプリショット画像を生じるように選択することができる。いくつかの例において、事前に定められたｋＶｐおよびｍＡは、すべての撮像セッションおよび処置の種類について同じであってよい。他の例においては、処置の種類が異なるとき、事前に定められたｋＶｐおよびｍＡが違ってもよい。例えば、さまざまな処置がさまざまな解剖学的構造について実行され、異なる処置のためのプリショット画像について予想される輝度レベルが異なる可能性があり、したがって事前に定められたｋＶｐおよび／またはｍＡを、各々のプリショット画像がおおむね同じ輝度を有することを保証するように調整することができる。プリショット画像を、ディスプレイ装置に表示することができ、あるいは患者の厚さの決定（後述）の実行時にバッファまたは他の一時的なメモリに格納することができる。

３１２において、方法３００は、プリショット画像に基づいて患者の厚さを推定することを含む。患者の厚さを、システムコントローラまたは他の装置のメモリに保存された較正テーブルにアクセスすることによって推定することができ、ここで較正テーブルでは、プリショット画像のビデオレベルインデックスを患者の厚さの関数としてプロットしている。較正テーブルの曲線の例が、図８に示されている。較正テーブル８００を、画像のビデオレベルインデックスをポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の厚さおよび管電圧ｋＶｐの関数としてモデル化することによって生成することができる。ビデオレベルインデックスは、検出器の中心に対応する画像の領域など、対象とする領域における画像の平均輝度であってよい。図８に示されるように、ビデオレベルインデックスは、所与のｋＶｐにおいてＰＭＭＡの厚さが増加するにつれて対数的に減少し得る。

したがって、プリショット画像に基づいて患者の厚さを推定することは、プリショット画像のビデオレベルインデックスを決定し、次いで較正テーブルから患者の推定厚さを出力することを含むことができる。本明細書においては、ビデオレベルインデックスを使用して患者の厚さを推定しているが、代わりに、全体的な画像輝度、飽和レベル、総コントラスト、などといった他の画像パラメータを使用することも可能である。さらに、患者の厚さの推定に加え、あるいは患者の厚さの推定に代えて、組織の密度、組織の水分含有量、組織の種類、などといった患者の解剖学的構造の他の態様を推定してもよい。またさらに、輝度を、単一の画像（例えば、フレーム）について決定されるものとして説明したが、検出器によって生成されている信号のビデオレベルインデックスを評価してもよい。

３１４において、方法３００は、推定された厚さに基づいて、更新された目標管電圧および更新された目標管電流を決定することを含む。このようにして、推定された患者の厚さに基づいて、妥当な品質の画像を生成すると予測される更新された管電圧および更新された管電流を決定することができる。更新された管電圧および電流を、患者の厚さを管電圧および電流に結び付けるルックアップテーブルまたは他のデータ構造にアクセスすることによって決定することができる。ルックアップテーブルは、システムコントローラのメモリに格納されてよく、すべての撮像セッションおよび処置の種類について同じテーブルであってよい。他の例においては、異なる処置、異なる線量レベル、および異なる脈拍数について、異なるルックアップテーブルを使用することができる。例えば、ユーザは、撮像セッションの開始前に、血管などの所与の処置の種類を選択することができる。次いで、血管の処置に特有のルックアップテーブルを選択することができ、更新された電圧および更新された電流を、血管のルックアップテーブルから、推定された患者の厚さの関数として選択することができる。別の例においては、ユーザが整形外科の検査を選択した場合に、整形外科の検査に固有の別のルックアップテーブルを選択することができ、更新された電圧および更新された電流が、推定された患者の厚さの関数として、整形外科のテーブルから決定することができる。一例においては、推定された患者の厚さが同じだとすると、血管用のテーブルが比較的低い電圧および高い電流を出力できる一方で、整形外科用のテーブルは比較的高い電圧および低い電流を出力することができる。

３１６において、方法３００は、更新された目標電圧および更新された目標電流で動作するようにシステムに対して命令することを含む。例えば、更新された目標管電圧および更新された目標管電流を、例えば、患者の厚さが比較的大きい場合に、事前に定められた管電圧および事前に定められた管電流に対して増加させることができる。管電圧は、３ミリ秒以内など、比較的迅速に到達可能である。しかしながら、管電流は管電圧に加えて管のフィラメント温度にも依存するため、目標管電流への到達に、３００ミリ秒以上など、比較的長い時間を要する可能性がある。

したがって、管電流が目標電流に向かって変化している間に、３１８で示されるように、１つ以上の画像が取得される。電流の変化中に取得された画像を、メモリに保存することができる。システムは、画像処理の制約および事前に定められた管電流と更新された目標管電流との間の差に応じて、電流の変化中にできるだけ多くの画像を取得することができる。例えば、Ｘ線システムを、３０フレーム／秒の速度で画像／ビデオ信号を取得するように構成することができる。事前に定められた電流から更新された目標電流への電流の変化は、例えば３３０ミリ秒を要する可能性がある。したがって、システムは、電流の変化中に１０枚の画像を取得することができる。更新された目標電流が事前に定められた電流に等しく、あるいは事前に定められた電流からしきい値範囲内にある例（管電流の変化がほとんど、またはまったく生じない）においても、例えば６枚の画像など、複数の画像がやはり取得される。

３２０において、方法３００は、露光ペダルが放されたか否かを判定する。露光ペダルが放されると、ユーザ入力信号が終了し、オペレータが撮像の継続を望んでいないことを知らせることができる。方法３００は、露光ペダルが放されたか否かの判断を、電流の変化中の１つ以上の画像の取得後に実行されるものとして示しているが、露光ペダルが、方法３００の実行中のあらゆる時点において放されてよいことを、理解すべきである。しかしながら、臨床医が露光ペダルを踏み込んでから放すまでに要する時間に鑑み、たとえ素早いトウタップにおいても、システムが更新された目標電圧および電流で動作するように命令し、１つ以上の画像を取得する前に、露光ペダルが放されることは考えにくい。３１８において１つ以上の画像が取得される前に露光ペダルが放された場合、この方法は、１つ以上の画像を取得するために短い時間（例えば、１００ミリ秒）にわたって動作を続けることができる。

露光ペダルが放されている場合、方法３００は３２２に進み、放射線曝露を終了する。曝露を終了させるために、Ｘ線発生器への電力供給を終了させることにより、管の電圧および電流をゼロまで低下させ、管によるＸ線の発生を停止させることができる。３２４において、方法３００は、取得された各画像（例えば、３１８において取得された各画像）のピクセル値を足し合わせて、最終画像を形成することを含む。３２６において、最終画像は、（例えば、ディスプレイ装置上での）表示のために出力され、さらには／あるいはメモリに保存される。

３１８において１つ以上の画像が取得されるとき、管電圧は更新された目標電圧にあるが、管電流は、管電流が事前に定められた電流から更新された目標電流に向かって変化するため、変化中である可能性がある。したがって、３１８において取得される各画像は、異なるｍＡで取得される可能性がある。同じ組織の画像間のコントラストの違いは、主に管電圧によって決まるため、電流はこれらの画像のコントラストに大きな影響を与えず、管電圧は、３１８において取得される画像に関して同じである。したがって、トウタップ露光において得られた画像が所望の管電圧を有する限り、取得されたすべての画像を使用して、高品質の最終画像を形成することができる。異なる管電流で取得された画像を組み合わせる最も効率的なやり方は、それらを単純に足し合わせることである。しかしながら、加重平均など、画像を組み合わせる他の方法も可能である。

３２０に戻ると、露光ペダルが放されていない場合、方法３００は、連続的な（または、パルス状の）フルオロスコピー撮像のプロセスの実行へと進む。一例において、システムは、トウタップ画像を生成するための（ビデオレベルインデックスを顧みない）電流の変化中の１つ以上の画像の取得から、ｍＡｓが目標ｍＡｓに到達し、かつ露光ペダルが依然として押し込まれているときの連続的なフルオロスコピー撮像のための準備へと移行することができ、ここでｍＡｓは、実際の管電流（ｍＡ）と各フレームのパルス幅との積を表す。

フルオロスコピー撮像プロセスは、３２８において、ビデオレベルインデックスなどのビデオパラメータに基づいて管電圧および電流を微調整することを含む。Ｘ線システムが引き続きＸ線を発生させ、検出器が入射Ｘ線の検出を続け、画像／ビデオ信号の取得が続けられる。後続のすべての取得画像のビデオレベルインデックスを、目標ビデオレベルインデックスと比較することができる。目標ビデオレベルインデックスは、事前に決定されてよく、いくつかの例においては、実行中の処置の種類に基づくことができる。電圧および電流の微調整により、患者の厚さの推定のモデル化誤差が補償される。

３３０において、方法３００は、取得された画像の時間ノイズフィルタ処理を含む。ひとたびビデオレベルインデックスが目標ビデオレベルインデックスに一致するように管電圧および電流が微調整されると、その後に取得される画像をフィルタ処理し、ノイズを低減することができる。時間ノイズフィルタ処理は、取得画像のうちの動いている領域（例えば、領域内のピクセル値が画像ごとに変化している）および取得画像のうちの動いていない領域（例えば、ピクセル値が一定のままである）を識別し、動いていない領域をフィルタ処理することを含むことができる。フィルタ処理は、動いていない領域内の所与のピクセルについて、複数の（時間的に離れた）画像からのそのピクセルの値を平均することを含むことができる。時間ノイズフィルタ処理が安定すると、システムは、３３２に示されるように、フルオロスコピー撮像の準備ができた状態である。３３２においてフルオロスコピー撮像が始まると、取得されたすべての画像を、適切なフレームレートでビデオフィードとしてディスプレイ装置に表示することができる。その後に、方法３００は最初に戻る。

このように、上述の方法３００は、比較的短い露光時間（５００ミリ秒以下など）で高品質の画像を得ることができる迅速なトウタップ画像取得プロセスを提供する。迅速なトウタップ画像取得プロセスは、Ｘ線管が事前に定められた管電圧および電流に達したときに取得されるビデオ信号の輝度パラメータを利用して、撮像対象の患者の解剖学的構造の厚さを推定する。厚さを決定するために使用されるビデオ信号は、プリショット画像と呼ばれるビデオ信号の単一のフレームを含むことができ、事前に定められた管電圧および電流に到達したときに取得される最初の画像フレームであってよい。

推定された患者の厚さは、許容可能な品質の画像（例えば、目標ビデオレベルの画像）を生成する更新された目標電圧および電流の決定を可能にするための撮像対象の解剖学的構造に関する充分な情報をもたらす。次いで、システムは、更新された目標電圧および電流で動作するように命令される。更新された目標電圧は、３ミリ秒以内など、迅速に到達可能である。したがって、プリショット画像を取得し、患者の厚さを推定したときに、管電圧を更新された目標電圧へと迅速に調整することができる。更新された目標電圧は、撮像対象の解剖学的構造に関する情報に基づいているため、短い時間で比較的高品質の画像の取得を可能にする。管電流が更新された目標電流に到達するにはより長い時間を要するため、管電圧が更新された目標電圧に達した後に取得される画像は、管電流が変化しているときに、管電流が更新された目標電流に到達する前に取得される可能性がある。しかしながら、管電圧が画像のコントラストに影響を与える（したがって、画像が許容可能なレベルのコントラストを有することができる）ため、管電流が更新された目標管電流ではない状態で画像が取得されるという事実は、画像の品質に大きくは影響しない。電流が更新された目標電流ではないために画像に含まれる可能性があるノイズを補償するために、取得された画像を足し合わせることで、画像ノイズを低減することができる。

上述の方法３００は、画像フレームのビデオレベルインデックスに基づいて患者の厚さを決定することを含むが、患者の解剖学的構造の情報を迅速に決定するための他の方法も可能である。例えば、Ｘ線システムのオペレータが、撮像セッション／外科的処置の開始時に、患者に関する情報をシステムコントローラに入力することができる。情報は、患者の体重、身長、ボディマスインデックス、および／または他の患者情報を含むことができる。事前に定められた管電圧および事前に定められた管電流を、患者情報に基づいて選択することができる（例えば、患者の厚さの推定を、入力された患者情報に基づいて実行することができ、事前に定められた管電流および管電圧を、推定された患者の厚さに基づいて選択することができる）。このような手法は、事前に定められた電圧および電流を患者に合わせて提供することができ、手順においてより早期に高品質の画像が得られる可能性を高めることができる。

図４～図７が、フルオロスコピー撮像プロセスの時間記録を示している。図４および図５は、管電圧および電流がビデオレベルインデックスに基づいて調整される標準的な従来の手順を用いるフルオロスコピー撮像プロセスを示している。図６および図７は、管電圧および電流がプリショット画像から決定される推定患者厚さに基づいて調整される本開示による迅速化された手順を用いるフルオロスコピー撮像プロセスを示している。図４～図７は、すべて同じ時間的尺度にあり、したがって図示の時点（例えば、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、およびｔ５）は、各々の図において同じ時間だけ離れている。

最初に図４を参照すると、標準的なフルオロスコピー撮像プロセス中の複数の撮像パラメータを含む時間記録４００が示されている。時間記録４００は、曲線４０２で表されるピーク管電圧（ｋＶｐ）を示す第１のプロット、曲線４０４で表される管電流（ｍＡ）を示す第２のプロット、曲線４０６で表されるビデオレベルインデックスの第３のプロット、および曲線４０８で表される露光ペダルの状態の第４のプロットを含む。ｋＶｐ、ｍＡ、およびビデオレベルインデックスを示すプロットに関して、各々のパラメータのそれぞれの値が、低い値（例えば、０）から高い値（例えば、１００）へと増加するｙ軸に沿って示されている。露光ペダルの状態については、２つの状態、すなわち放されたペダルおよび踏み込まれたペダルが、ｙ軸に沿って示されている。すべてのプロットは、時間の関数として示されており、すべてのプロットは、時間が合わせられている。

時点ｔ１に先立って、露光ペダルは放されており、システムは非作動である。したがって、Ｘ線管はオフであり、電圧および電流はどちらもゼロである。ビデオ信号は生成されていない。時点ｔ１において、オペレータ（例えば、外科医）が露光ペダルを踏み込む。これにより、システムは、撮像プロセスの第１の段階、すなわち露光準備段階を開始する。上述のように、各々の撮像コンポーネントが、露光について準備をするように命令される。時点ｔ２において、構成要素が露光について準備でき、したがって撮像プロセスの第２の段階が始まる。第２の段階において、Ｘ線ビームを患者へと送り始めるために、管の電圧および電流の両方が事前に定められた値へと命令される。次いで、第１の目標ビデオレベルインデックスに到達するまで、ビデオレベルインデックスに基づいて管の電圧および電流が調整される。このようにして、電力がＸ線発生器に供給され、管への電圧の供給をもたらす。Ｘ線管の電圧は、ｔ２またはｔ２の直後に、線４１０によって示される事前に定められた電圧に達する。事前に定められた電圧は、例えば、システムパラメータに基づくことができる。図示のように、電圧は８０ｋＶｐであるが、図示の電圧は例示であり、他の電圧も可能である。管電流も事前に定められた管電流（線４１２によって示されるように１．５ｍＡである）へと命令されるが、電流は、管フィラメントの温度の上昇につれて比較的ゆっくりと変化する。低電流ゆえに、ビデオレベルインデックスは比較的低いかもしれないが、ビデオレベルインデックスは、電流が増加するにつれて増加する。例えば、第１の目標ビデオレベルインデックスが、線４１４によって示され、「ビデオレベルＯＫ」しきい値と呼ばれ、ビデオレベルインデックスは、この第１の目標ビデオレベルよりも低い。電流は、時点ｔ２およびｔ３の間で事前に定められた電流に達し、ビデオレベルインデックスに基づいて電流が調整されるため、増加し続ける。同様に、ｔ２およびｔ３の間において、電圧はビデオレベルインデックスに基づいて増加する。

ｔ３において、ビデオレベルインデックスは、第１の目標ビデオレベルインデックスに到達する。したがって、プロセスの第３の段階が開始される。第３の段階においては、ビデオレベルインデックスが線４１６によって示される第２の目標に到達／第２の目標において安定するまで、ビデオレベルインデックスに基づいて管の電圧および電流の微調整が続けられる。したがって、時点ｔ３およびｔ４の間で、電流が増加し、電圧が増加し、ビデオレベルインデックスも増加する。しかしながら、電流および電圧に対して示されている調整は、例示であり、電圧を調整しない、電流および電圧の一方または両方を減少させる、などといった他の調整も可能である。

ｔ４において、ビデオレベルインデックスは第２の目標で安定し、したがってプロセスの第４の段階が開始する。第４の段階において、得られた画像を時間的にフィルタ処理することによって、画像ノイズが低減される。したがって、電流、電圧、およびビデオレベルインデックスは、ｔ４およびｔ５の間で比較的一定である。ｔ５において、システムは、フルオロスコピー撮像の準備ができた状態である。したがって、画像が事前に決定されたフレームレートで取得され、ディスプレイ装置に表示される。露光ペダルは、プロセスの期間（例えば、ｔ１～ｔ５）およびその後のフルオロスコピー撮像において、踏み込まれたままである。

図５は、標準的なトウタップ撮像プロセスの最中の複数の撮像パラメータを含む時間記録５００を示している。時間記録５００は、時間記録４００に類似しており、曲線５０２で表されるピーク管電圧（ｋＶｐ）を示す第１のプロット、曲線５０４で表される管電流（ｍＡ）を示す第２のプロット、曲線５０６で表されるビデオレベルインデックスの第３のプロット、曲線５０８で表される露光ペダルの状態の第４のプロット、および曲線５１８によって示される画像取得／出力の第５のプロットを含む。ｋＶｐ、ｍＡ、およびビデオレベルインデックスを示すプロットに関して、各々のパラメータのそれぞれの値が、低い値（例えば、０）から高い値（例えば、１００）へと増加するｙ軸に沿って示されている。露光ペダルの状態については、２つの状態、すなわち放されたペダルおよび踏み込まれたペダルが、ｙ軸に沿って示されている。画像取得／出力は、最終的な画像が表示のために出力されることを実線のバーによって視覚的に表している。すべてのプロットは、時間の関数として示されており、すべてのプロットは、時間が合わせられている。

図５に示されるトウタップ撮像プロセスは、露光ペダルが放される時点ｔ２’までは、図４に示したプロセスと同じである。したがって、ｔ１およびｔ２の間において、システムは露光のための準備を行い、時点ｔ２において、露光が事前に定められた電圧（線５１０によって示されている）および事前に定められた電流（線５１２によって示されている）で始まる。時点ｔ２からｔ３まで、電流および電圧がビデオレベルインデックスに基づいて調整され、ビデオレベルインデックスは、ｔ３の前に第１の目標（線５１４で示されている）に到達する。ｔ２’において、露光ペダルが解放される。しかしながら、ゆっくりと変化する電流およびビデオレベルインデックスの低速なフィードバックループゆえに、システムは、依然として撮像プロセスの第２の段階において動作している。したがって、電流および電圧の両方が望ましいレベルにないため、高品質の画像を生成することができない。したがって、システムは露光を続け、図４に関して上述したプロセスと同じプロセスを実行する。ｔ５において画像ノイズが充分に低減されると、最終的な画像が得られ、表示のために出力される。次いで、Ｘ線発生器への電力が停止され、電圧および電流の両方がゼロになる。

このように、たとえオペレータが露光ペダルについてトウタップを実行し、単一の静止トウタップ画像が所望されることを示したときでも、システムは、表示すべき充分に高品質な画像を取得するように、露光ペダルの解放後に長時間にわたって露光を維持する。延長された時間は２秒以上になる可能性があり、たとえフルオロスコピー撮像の続行が求められなくても、時間に敏感な処置の最中に画像の表示を遅らせ、患者を放射線に曝し続ける。

本明細書で説明（例えば、図３に関して上述）される撮像プロセスは、システムが露光を開始するとすぐに（または、露光開始の直後に）入手することができる画像情報を使用して患者の厚さを推定し、更新された目標電圧および電流で動作するようにシステムに命令することで、これらの問題に対処する。電圧への到達は迅速であるため、画像のコントラストは、高品質の画像（例えば、コントラスト対ノイズ比が高い）を生成するための充分な高さであり得る。電流が変化しているときに複数の画像を取得し、それらを足し合わせることで、オペレータが露光ペダルを放すとすぐに表示することができる最終画像を生成することができる。オペレータが露光ペダルを放さない（したがって、継続するフルオロスコピー撮影を望む）場合、システムは、フルオロスコピー撮像に移行する。

したがって、図６および図７は、本明細書に記載の迅速化されたプロセスを使用する典型的なトウタップ撮像プロセス（図６）およびフルオロスコピー撮像プロセス（図７）の時間記録を示している。図６の時間記録６００は、曲線６０２で表されるピーク管電圧（ｋＶｐ）を示す第１のプロット、曲線６０４で表される管電流（ｍＡ）を示す第２のプロット、曲線６０６で表されるビデオレベルインデックスの第３のプロット、曲線６０８で表される露光ペダルの状態の第４のプロット、および曲線６１８によって示される画像取得／出力の第５のプロットを含む。ｋＶｐ、ｍＡ、およびビデオレベルインデックスを示すプロットに関して、各々のパラメータのそれぞれの値が、低い値（例えば、０）から高い値（例えば、１００）へと増加するｙ軸に沿って示されている。露光ペダルの状態については、２つの状態、すなわち放されたペダルおよび踏み込まれたペダルが、ｙ軸に沿って示されている。画像取得／出力は、最終的な画像が表示のために出力されることを実線のバーによって視覚的に表しており、取得および保存できるが、必ずしも表示のために出力されない選択画像が、破線のバーによって示されている。すべてのプロットは、時間の関数として示されており、すべてのプロットは、時間が合わせられている。

時点ｔ１に先立って、露光ペダルは放されており、システムは非作動である。したがって、Ｘ線管はオフであり、電圧および電流はどちらもゼロである。ビデオ信号は生成されていない。時点ｔ１において、オペレータ（例えば、外科医）が露光ペダルを踏み込むことで、ユーザ入力信号がＸ線撮像システムコントローラへと送信される。これにより、システムコントローラは、撮像プロセスの第１の段階、すなわち露光準備段階を開始する。上述のように、各々の撮像コンポーネントが、Ｘ線管のフィラメントの予熱など、露光の準備を行うように命令される。時点ｔ２において、構成要素が露光について準備でき、したがって撮像プロセスの第２の段階が始まる。第２の段階において、Ｘ線ビームを患者へと送り始めるために、管の電圧および電流の両方が事前に定められた値へと命令される。事前に定められた値は、線６１４で示される８０ｋＶｐの電圧および線６１８で示される１．５ｍＡの電流を含む。

時点ｔ２’において、電圧および電流の各々が、それぞれの事前に定められた値に達する。したがって、プリショット画像が、プロット６１０の最初の破線のバーによって表されるように、時点ｔ２’において取得される。プリショット画像に基づいて、患者の厚さが（例えば、プリショット画像のビデオレベルインデックスに基づいて）推定される。時点ｔ２’’において、電圧および電流が、患者の厚さに基づいて決定された更新された目標値へと命令される。更新された目標電圧は、線６１２で示される１００ｋＶｐであり、更新された目標電流は、線６１６で示される２．５ｍＡである。電圧は、ｔ２’’で、またはｔ２’’の直後に、更新された目標電圧に達する。しかしながら、電流は、時点ｔ３までは更新された目標電流に到達しない。電流が更新された目標電流に向かって変化している間に、プロット６１０の残りの４本の破線のバーによって示されるように、複数の画像が取得される。図６から理解できるとおり、ｔ２’’とｔ３との間に取得される各画像は、管電流が変化している間に取得される。

ｔ３において、オペレータが露光ペダルを解放し、したがってシステムコントローラへのユーザ入力信号が終了する。システムコントローラは、最後の画像の取得を済ませ、Ｘ線発生器への電力を遮断する。結果として、ｔ３の後に、電圧はゼロに低下し、電流はゼロに向かって変化する（システムパラメータによっては、電流は電圧と同様に、例えばほぼ瞬時に低下するかもしれない）。ｔ２’’とｔ３との間に取得された画像が足し合わせられ、実線のバーで示される表示用に出力される最終的な画像が生成される。

図６から分かるように、迅速化されたトウタップ画像処理プロセスは、図５に示したプロセスよりも速く表示用の最終画像を生成する。例えば、図５において、最終画像は、ｔ５まで表示のために出力されない。対照的に、図６においては、少なくともいくつかの例においてｔ５よりも約１秒早くなりうるｔ３の直後に、最終画像が表示のために出力される。したがって、図６のプロセスの最中の患者の放射線被ばくをより少なくすることができ、オペレータが露光ペダルを放したときに露光を終了させることができる。図６に示されるトウタッププロセスの制御においてはビデオレベルインデックスがフィードバックとして使用されることはないため、図６は、ビデオレベルインデックスを単に説明の目的で示しているにすぎない。

図７の時間記録７００は、曲線７０２で表されるピーク管電圧（ｋＶｐ）を示す第１のプロット、曲線７０４で表される管電流（ｍＡ）を示す第２のプロット、曲線７０６で表されるビデオレベルインデックスの第３のプロット、および曲線７０８で表される露光ペダルの状態の第４のプロットを含む。ｋＶｐ、ｍＡ、およびビデオレベルインデックスを示すプロットに関して、各々のパラメータのそれぞれの値が、低い値（例えば、０）から高い値（例えば、１００）へと増加するｙ軸に沿って示されている。露光ペダルの状態については、２つの状態、すなわち放されたペダルおよび踏み込まれたペダルが、ｙ軸に沿って示されている。すべてのプロットは、時間の関数として示されており、すべてのプロットは、時間が合わせられている。

時点ｔ１に先立って、露光ペダルは放されており、システムは非作動である。したがって、Ｘ線管はオフであり、電圧および電流はどちらもゼロである。ビデオ信号は生成されていない。時点ｔ１において、オペレータが露光ペダルを踏み込み、システムコントローラへと送信されるユーザ入力信号を生成する。これにより、システムコントローラは、撮像プロセスの第１の段階、すなわち露光準備段階を開始する。上述のように、各々の撮像コンポーネントが露光の準備を始めるように命令され、Ｘ線管のフィラメントを予熱することができる。時点ｔ２において、構成要素が露光について準備でき、したがって撮像プロセスの第２の段階が始まる。第２の段階において、Ｘ線ビームを患者へと送り始めるために、管の電圧および電流の両方が事前に定められた値へと命令される。事前に定められた値は、線７１４で示される８０ｋＶｐの電圧および線７１８で示される１．５ｍＡの電流を含む。

時点ｔ２’において、電圧および電流の各々が、それぞれの事前に定められた値に達する。したがって、プリショット画像が、時点ｔ２’において取得される（図７には示されていない）。プリショット画像に基づいて、患者の厚さが（例えば、プリショット画像のビデオレベルインデックスに基づいて）推定される。時点ｔ２’’において、電圧および電流が、患者の厚さに基づいて決定された更新された目標値へと命令される。更新された目標電圧は、線７１２で示される１００ｋＶｐであり、更新された目標電流は、線７１６で示される２．５ｍＡである。電圧は、ｔ２’’で、またはｔ２’’の直後に、更新された目標電圧に達する。しかしながら、電流は、時点ｔ３までは更新された目標電流に到達しない。電流が更新された目標電流に向かって変化している間に、複数の画像が取得される（図示せず）。

時点ｔ３において、露光ペダルはまだ踏み込まれており、システムコントローラは、依然としてユーザ入力信号を受信している。したがって、システムは、第２の目標ビデオレベルインデックス（線７２０によって示されている）に到達し、ビデオレベルインデックスが安定するｔ４まで、ビデオレベルインデックスに基づく電流および／または電圧の微調整を開始する。電流および／または電圧の微調整は、後続の取得画像のビデオレベルインデックスに基づいて、命令された電圧および／または電流を連続的に調整することを含むことができる。ｔ４からｔ５まで、時間ノイズフィルタ処理が実行される。ｔ５において、システムは、フルオロスコピー撮像の準備ができた状態である。図７は、図４に示したプロセスと同様に、システムがｔ５においてフルオロスコピー撮像の準備ができていることを示しているが、いくつかの例では、ｔ２’からｔ２’’まで実行される患者の厚さに基づく更新された目標電圧および電流の決定／命令が、図４に関して説明したビデオレベルインデックスの使用と比べ、より早くフルオロスコピー撮像を始めることを可能にできる。例えば、電流および／または電圧の微調整に要する時間（ｔ３からｔ４まで）を、電流および電圧が目標ビデオレベルインデックスに到達するために必要な目標により近いがゆえに、短縮することができる。

プリショット画像の輝度に基づいて患者の厚さを決定することの技術的効果は、目標Ｘ線管電圧および目標Ｘ線管電流の迅速な決定であり、トウタップ画像の取得に必要な時間を短縮し、患者の放射線被ばくを低減する。

Ｘ線撮像システムのための典型的な方法が、Ｘ線撮像システムによって、該Ｘ線撮像システムのＸ線管電流が事前に定められたＸ線管電流から、Ｘ線管電流が前記事前に定められたＸ線管電流であるときに該Ｘ線撮像システムで取得された先行の画像から推定される推定患者厚さに基づいて決定される更新されたＸ線管電流へと変化しているときに、複数の画像を取得するステップと、前記複数の画像を組み合わせて最終画像とするステップと、前記最終画像をディスプレイ装置による表示のために出力するステップとを含む。第１の例において、前記Ｘ線管電流が前記事前に定められたＸ線管電流から前記更新されたＸ線管電流へと変化しているときに複数の画像を取得するステップは、Ｘ線管電圧が更新されたＸ線管電圧に保たれているときに前記複数の画像を取得することを含む。第１の例を随意により含む第２の例において、前記先行の画像は、前記Ｘ線管電圧が事前に定められたＸ線管電圧にあるときに取得される。第１および第２の例の一方または両方を随意により含む第３の例において、前記更新されたＸ線管電圧は、推定患者厚さに基づいて決定される。第１～第３の例のうちの１つ以上または各々を随意により含む第４の例において、前記推定患者厚さは、前記先行の画像の輝度パラメータに基づいて推定される。第１～第４の例のうちの１つ以上または各々を随意により含む第５の例において、前記輝度パラメータは、前記先行の画像のビデオレベルインデックスを含む。第１～第５の例のうちの１つ以上または各々を随意により含む第６の例において、前記複数の画像は、前記Ｘ線撮像システムによるフルオロスコピー撮像セッションの開始を命令するユーザ入力信号の受信に応答して取得される。第１～第６の例のうちの１つ以上または各々を随意により含む第７の例において、本方法は、前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力時または出力前に終了することに応答して、前記最終画像が表示のために出力されると前記Ｘ線管を非作動にするステップをさらに含む。第１～第７の例のうちの１つ以上または各々を随意により含む第８の例において、本方法は、前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力後も続いていることに応答して、Ｘ線管電流およびＸ線管電圧のうちの１つ以上を前記Ｘ線撮像システムの放射線検出器から出力されるビデオレベルインデックス信号に基づいて調整し、後続の取得画像を事前に定められたフレームレートでの前記ディスプレイ装置における表示のために出力するステップをさらに含む。

一例は、Ｘ線撮像システムのための方法であって、Ｘ線撮像システムによって第１のＸ線管電圧および第１のＸ線管電流で取得される第１の画像の輝度に基づいて、撮像対象の厚さを推定するステップと、前記Ｘ線撮像システムに対して、前記推定された撮像対象の厚さに基づいてそれぞれ決定される第２のＸ線管電圧および第２のＸ線管電流で動作するように命令するステップと、前記Ｘ線撮像システムによって、Ｘ線管電流が前記第１のＸ線管電流から前記第２のＸ線管電流へと変化しているときに、複数の第２の画像を取得するステップと、前記複数の第２の画像を組み合わせて最終画像とし、該最終画像をディスプレイ装置による表示のために出力するステップとを含む方法を提供する。第１の例において、Ｘ線管電流が前記第１のＸ線管電流から前記第２のＸ線管電流へと変化しているときに前記複数の第２の画像を取得するステップは、Ｘ線管電圧が前記第２のＸ線管電圧に保たれているときに前記複数の第２の画像を取得することを含む。第１の例を随意により含む第２の例において、本方法は前記Ｘ線撮像システムによるユーザ入力装置からのユーザ入力信号の受信に応答して前記第１の画像を取得するステップをさらに含む。第１および第２の例の一方または両方を随意により含む第３の例において、本方法は、前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力時または出力前に終了することに応答して、前記最終画像が表示のために出力されると前記Ｘ線管を非作動にするステップをさらに含む。第１～第３の例のうちの１つ以上または各々を随意により含む第４の例において、本方法は、前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力後も続いていることに応答して、Ｘ線管電流およびＸ線管電圧のうちの１つ以上を前記Ｘ線撮像システムの放射線検出器から出力されるビデオレベルインデックス信号に基づいて調整し、後続の取得画像を事前に定められたフレームレートでの前記ディスプレイ装置における表示のために出力するステップをさらに含む。

一例は、放射線のビームを患者に向かって投射するように構成されたＸ線管を備える放射源と、前記放射源によって投射されて前記患者によって影響された前記放射線のビームを受光するように構成された放射線検出器と、コントローラとを含むＸ線撮像システムを提供する。前記コントローラは、撮像セッションの開始を要求するユーザ入力信号の受信に応答して、事前に定められた電圧および事前に定められた電流で動作するように前記Ｘ線管に命令し、前記放射線検出器によって、前記事前に定められた電圧および前記事前に定められた電流における第１の画像を取得し、第１の画像の輝度に基づいて患者の厚さを推定し、前記推定された患者の厚さに基づいてそれぞれ決定される更新された電圧および更新された電流で動作するように前記Ｘ線管に命令し、前記放射線検出器によって、Ｘ線管電流が前記事前に定められた電流から前記目標電流へと変化しているときに複数の第２の画像を取得し、前記複数の第２の画像を組み合わせて最終画像とし、該最終画像をディスプレイ装置による表示のために出力するように構成される。第１の例において、前記コントローラは、前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力時または出力前に終了した場合に、前記最終画像が表示のために出力されると前記Ｘ線管を非作動にするようにさらに構成される。第１の例を随意により含む第２の例において、前記コントローラは、前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力後も続いている場合に、電流および電圧のうちの１つ以上を前記放射線検出器から出力されるビデオレベルインデックス信号に基づいて調整し、後続の取得画像を事前に定められたフレームレートでの前記ディスプレイ装置における表示のために出力するように構成される。第１および第２の例の一方または両方を随意により含む第３の例において、前記ユーザ入力信号は、押し込まれたときに前記ユーザ入力信号を発生させ、解放されたときに前記ユーザ入力信号を終了させるボタンを含む露光ペダルから受信される。第１～第３の例のうちの１つ以上または各々を随意により含む第４の例において、前記事前に定められた電圧および前記事前に定められた電流で動作するように前記Ｘ線管に命令することは、前記Ｘ線管のフィラメントを前記事前に定められた電流に基づく目標温度へと予熱することを含む。第１～第４の例のうちの１つ以上または各々を随意により含む第５の例において、前記フィラメントを予熱することは、前記フィラメントに電圧を印加することを含む。

本明細書において使用されるとき、単数形で記載され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語に続けられる要素またはステップは、とくに明示的に述べられない限り、そのような要素またはステップが複数存在することを排除しないと理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及を、この実施形態において言及される特徴をやはり備えるさらなる実施形態の存在を、排除するものとして解釈してはならない。さらに、とくに明示的に述べられない限り、特定の性質を有する要素または複数の要素を「備え（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含み（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、あるいは「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その性質を有さない追加のそのような要素を含むことができる。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにある（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な言葉での同等物として使用される。さらに、「第１の」、「第２の」、および「第３の」、などの用語は、単にラベルとして使用され、それらの対象に数値的要件または特定の位置的順序を課すことを意図していない。

本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者であれば想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

１０ Ｘ線撮像システム／Ｘ線システム
１２ Ｘ線放射源／Ｘ線源
１６ 放射線
１８ 対象
２０ 放射線の一部
２２ デジタルＸ線検出器／検出器パネル／検出器アレイ
２４ 電源／制御回路
２６ 検出器コントローラ
２８ システムコントローラ
３０ ディスプレイ／プリンタ
３２ オペレータワークステーション
４２ ＣアームＸ線装置
４８ コリメータ
５２ Ｘ線減衰材料
５４ フルオロスコピーＸ線源
５６ 開口
１００ 足踏み式露光ペダル／ユーザ入力装置
３００ 方法
４００ 時間記録
４０２ 曲線
４０４ 曲線
４０６ 曲線
４０８ 曲線
４１０ 線
４１２ 線
４１４ 線
４１６ 線
５００ 時間記録
５０２ 曲線
５０４ 曲線
５０６ 曲線
５０８ 曲線
５１０ 線
５１２ 線
５１４ 線
５１８ 曲線
６００ 時間記録
６０２ 曲線
６０４ 曲線
６０６ 曲線
６０８ 曲線
６１０ プロット
６１２ 線
６１４ 線
６１６ 線
６１８ 曲線
７００ 時間記録
７０２ 曲線
７０４ 曲線
７０６ 曲線
７０８ 曲線
７１２ 線
７１４ 線
７１６ 線
７１８ 線
７２０ 線
８００ 較正テーブル

Claims (20)

1. Ｘ線撮像システム（１０）のための方法であって、
   Ｘ線撮像システム（１０）で、前記Ｘ線撮像システム（１０）のＸ線管電流が事前に定められたＸ線管電流から、Ｘ線管電流が前記事前に定められたＸ線管電流であるときに前記Ｘ線撮像システム（１０）で取得された先行の画像から推定される推定患者厚さに基づいて決定される更新されたＸ線管電流へと変化しているときに、複数の画像を取得するステップと、
   前記複数の画像を組み合わせて最終画像とするステップと、
   前記最終画像をディスプレイ装置（３０）による表示のために出力するステップと
   を含む方法。
2. 前記Ｘ線管電流が前記事前に定められたＸ線管電流から前記更新されたＸ線管電流へと変化しているときに複数の画像を取得するステップは、Ｘ線管電圧が更新されたＸ線管電圧に保たれているときに前記複数の画像を取得することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記先行の画像は、前記Ｘ線管電圧が事前に定められたＸ線管電圧にあるときに取得される、請求項２に記載の方法。
4. 前記更新されたＸ線管電圧は、推定患者厚さに基づいて決定される、請求項２に記載の方法。
5. 前記推定患者厚さは、前記先行の画像の輝度パラメータに基づいて推定される、請求項１に記載の方法。
6. 前記輝度パラメータは、前記先行の画像のビデオレベルインデックスを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記複数の画像は、前記Ｘ線撮像システム（１０）によるフルオロスコピー撮像セッションの開始を命令するユーザ入力信号の受信に応答して取得される、請求項１に記載の方法。
8. 前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力時または出力前に終了することに応答して、前記最終画像が表示のために出力されると前記Ｘ線管を非作動にするステップ
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力後も続いていることに応答して、前記Ｘ線管電流およびＸ線管電圧のうちの１つ以上を前記Ｘ線撮像システム（１０）の放射線検出器から出力されるビデオレベルインデックス信号に基づいて調整し、後続の取得画像を事前に定められたフレームレートでの前記ディスプレイ装置（３０）における表示のために出力するステップ
   をさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. Ｘ線撮像システム（１０）のための方法であって、
    Ｘ線撮像システム（１０）によって第１のＸ線管電圧および第１のＸ線管電流で取得される第１の画像の輝度に基づいて、撮像対象の厚さを推定するステップと、
    前記Ｘ線撮像システム（１０）に対して、前記撮像対象の前記推定された厚さに基づいてそれぞれ決定される第２のＸ線管電圧および第２のＸ線管電流で動作するように命令するステップと、
    前記Ｘ線撮像システム（１０）によって、Ｘ線管電流が前記第１のＸ線管電流から前記第２のＸ線管電流へと変化しているときに、複数の第２の画像を取得するステップと、
    前記複数の第２の画像を組み合わせて最終画像とし、前記最終画像をディスプレイ装置による表示のために出力するステップと
    を含む方法。
11. Ｘ線管電流が前記第１のＸ線管電流から前記第２のＸ線管電流へと変化しているときに前記複数の第２の画像を取得するステップは、Ｘ線管電圧が前記第２のＸ線管電圧に保たれているときに前記複数の第２の画像を取得することを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記Ｘ線撮像システム（１０）によるユーザ入力装置からのユーザ入力信号の受信に応答して前記第１の画像を取得するステップ
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力時または出力前に終了することに応答して、前記最終画像が表示のために出力されると前記Ｘ線管を非作動にするステップ
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力後も続いていることに応答して、前記Ｘ線管電流およびＸ線管電圧のうちの１つ以上を前記Ｘ線撮像システム（１０）の放射線検出器から出力されるビデオレベルインデックス信号に基づいて調整し、後続の取得画像を事前に定められたフレームレートでの前記ディスプレイ装置（３０）における表示のために出力するステップ
    をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 放射線（１６）のビームを患者（１８）に向かって投射するように構成されたＸ線管を備える放射源（１２）と、
    前記放射源（１２）によって投射されて前記患者（１８）によって影響された前記放射線のビーム（２０）を受光するように構成された放射線検出器（２２）と、
    コントローラ（２８）と
    を備えており、
    前記コントローラ（２８）は、
    撮像セッションの開始を要求するユーザ入力信号の受信に応答し、事前に定められた電圧および事前に定められた電流で動作するように前記Ｘ線管に命令し、
    前記放射線検出器（２２）によって、前記事前に定められた電圧および前記事前に定められた電流における第１の画像を取得し、
    第１の画像の輝度に基づいて前記患者（１８）の厚さを推定し、
    前記推定された患者（１８）の厚さに基づいてそれぞれ決定される更新された電圧および更新された電流で動作するように前記Ｘ線管に命令し、
    前記放射線検出器（２２）によって、Ｘ線管電流が前記事前に定められた電流から目標電流へと変化しているときに複数の第２の画像を取得し、
    前記複数の第２の画像を組み合わせて最終画像とし、前記最終画像をディスプレイ装置（３０）による表示のために出力する
    ように構成されている、Ｘ線撮像システム（１０）。
16. 前記コントローラ（２８）は、前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力時または出力前に終了した場合に、前記最終画像が表示のために出力されると前記Ｘ線管を非作動にするようにさらに構成されている、請求項１５に記載のシステム（１０）。
17. 前記コントローラ（２８）は、前記ユーザ入力信号が表示のための前記最終画像の出力後も続いている場合に、前記電流および電圧のうちの１つ以上を前記放射線検出器（２２）から出力されるビデオレベルインデックス信号に基づいて調整し、後続の取得画像を事前に定められたフレームレートでの前記ディスプレイ装置（３０）における表示のために出力するように構成されている、請求項１６に記載のシステム（１０）。
18. 前記ユーザ入力信号は、押し込まれたときに前記ユーザ入力信号を発生させ、解放されたときに前記ユーザ入力信号を終了させるボタンを含む露光ペダル（１００）から受信される、請求項１７に記載のシステム（１０）。
19. 前記事前に定められた電圧および前記事前に定められた電流で動作するように前記Ｘ線管に命令することは、前記Ｘ線管のフィラメントを前記事前に定められた電流に基づく目標温度へと予熱することを含む、請求項１５に記載のシステム（１０）。
20. 前記フィラメントを予熱することは、前記フィラメントに電圧を印加することを含む、請求項１９に記載のシステム（１０）。

Images