JP7191235B2 - 適応型ヘリカルコンピュータ断層撮影 - Google Patents

Description

本発明は、マルチスライスヘリカルコンピュータ断層撮影の分野に、例えば複数列の検出器アレイを有すると共に被検体のヘリカルスキャン用に構成されたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムに関する。より具体的には、本発明は、マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの画像取得を制御するための装置、マルチスライスコンピュータ断層撮影システム及び関連する方法に関する。

当業技術において、例えば多数の検出器列を有する検出器アレイによって提供されるコンピュータ断層撮影における広いカバレッジ（有効範囲）が有利であり得ることが知られている。例えば、臓器（器官：例えば心臓）全体を、断層撮影再構成のための投影データの取得の間にＸ線コーン（円錐ビーム）内で同時にカバーすることができる。投影データを取得する際に同時にカバーできる身体の長手方向区間の長さは、有利には例えば１６ｃｍまで増加させることができ、良好な空間及び時間分解能を持つ軸方向スキャンを取得できるようにする。このカバレッジは、通常、コンピュータ断層撮影システムにおける検出器列の数を増加させることによって増加され、高い空間分解能及び広いカバレッジの両方が提供され得るようにする。

ヘリカルコンピュータ断層撮影の取得は、画像化される被検体の大ボリューム、例えば身体の全体又は相当の部分のスキャンをカバーする定性的な三次元画像に再構成できる放射線投影データを取得するための効率的かつ高速なアプローチとして当技術分野で知られている。

しかしながら、ヘリカルスキャンの場合、Ｘ線コーンは、通常、検出器の一部のみが照射されるようにコリメートされる。例えば、ヘリカルスキャンに使用される検出器列の数は、利用可能な列数よりも少なくなり得る。更に、このようなヘリカルスキャンでは被検体が縦軸に沿ってスキャンされるので、該ヘリカルスキャンの時間分解能はかなり低くなり得、例えば、モーションアーチファクトが取得されたボリューム画像内に存在し得る。

外傷の場合等の種々のアプリケーションは、大ボリュームの概要、例えば全身スキャン又は身体のかなりの部分のスキャン、及び心臓等の関心臓器のような一層限定された関心領域の高い時間的及び／又は空間的解像度の再構成画像の両方を必要とし得る。

米国特許出願公開第２００６０２６２８９６号は、被検体のスカウト画像が表示される方法を開示している。操作者は、スカウト画像の体軸方向に少なくとも１つの範囲を指定する。更に、操作者は、範囲毎に独立になされるようにして、シャトルモードヘリカルスキャンのためにヘリカルピッチ、ノイズ指標等の撮像条件パラメータをグラフィカルに入力又はキー入力し、設定する。このように、シャトルモードヘリカルスキャンのためのヘリカルピッチ及びノイズ指標等の条件を、各領域又は臓器に対して独立して効率的且つ分かり易く設定でき、このことは、撮像条件の最適化及び詳細な制御を可能にする。

米国特許出願公開第２０１５／１７３６９２号は、放射線が被検体のボリュームを通過できるように調整可能な開口を定めるダイナミックコリメータを備えたＣＴ装置を開示している。

国際特許出願公開第ＷＯ２００６／０９０３２１号は、関心物体を検出するために人間の臓器が予想される相対的に大きな部分のスキャンの間に低放射線量を使用し、該関心物体の一層限定された部分の第２のスキャンを増加された放射線量で使用するＣＴ装置を開示している。

米国特許出願公開第２００４／２０２２８３号は、Ｘ線照射源、複数の検出要素セグメントを含むＸ線検出器並びにスライス方向及びチャネル方向のうちの少なくとも一方に移動可能な開口部を生成するように構成されたコリメータを含むＣＴ装置、並びに第１及び第２のヘリカルスキャンを実行するように構成されたコントローラを開示している。第１のスキャンでは、高速の低解像度スキャンのために、ヘリカルピッチ及びチャネル方向のコリメータの開口部はかなり大きく選択される。第２のスキャンでは、コリメータ及びヘリカルピッチは、高解像度スキャンのために、かなり制限されて選択される。

米国特許出願公開第２０１８／０７０９０８号は、物体の第１のスキャンを実行し、解剖学的部位の形状に基づいて該物体の解剖学的部位の形状を識別し、ＣＴ装置の回転体が傾斜されるチルトスキャンである第２のスキャンを実行するためのＣＴ装置を開示している。

本発明の実施形態の目的は、マルチスライスコンピュータ断層撮影システムを使用して被検体をスキャンするための良好で効率的かつ高速な手段及び方法を提供することである。

本発明の実施形態の利点は、被検者の大ボリュームを例えば全身又は身体の大部分のスキャンにおいてスキャンでき、概観的断層撮影再構成を実行できると同時に、関心臓器の更なる断層撮影再構成を可能にするデータを収集するようにすることである。

本発明の実施形態の利点は、高度に可動性の臓器の断層撮影再構成における動きアーチファクトを回避又は低減できることである。本発明の実施形態の利点は、関心臓器の更なる断層撮影再構成の時間的及び／又は空間分解能が、概観的断層撮影再構成よりも高くなり得ることである。

本発明の実施形態の利点は、概要（例えば、全身又は身体の相当の部分のスキャン）及び関心臓器の高時間分解能スキャン（例えば、単一の心拍内の心臓のスキャン）の両方が、単一の動作内で取得できることである。

更なる利点は、このような統合されたスキャン手順を迅速に実行できることであり、例えば、迅速な外傷対応及び運転効率の利点を提供する。更なる利点は、このような統合されたスキャン手順を、操作者が関心臓器に対応するボリュームを手動で定めることに依存することなく実行できることであり、したがって、このようなユーザへの依存による遅延及び効率の低下を回避する。

本発明の実施形態の利点は、一定のテーブル送り（フィード）を維持できることである。動作中の加速及び／又は減速によるモーションアーチファクトを回避できることが利点である。更なる利点は、例えば外傷の場合に加速及び／又は減速に伴う被検者へのリスクを低減できることである。更なる利点は、移動速度の突然の及び／又は頻繁な変化を回避することによって、被検者にとっての快適さを高めることができることである。

上記目的は、本発明による方法及び装置によって達成される。

第１の態様において、本発明は、回転可能なガントリ、多列検出器、Ｘ線源及び長手方向（縦方向）に移動する自動検査カウチを有するマルチスライスコンピュータ断層撮影システムの画像取得を制御するための装置に関するものである。該装置は、上記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの多列検出器から投影画像データを受信するための入力部と、該マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの動作を制御するための出力部とを備える。該装置は、プロセッサも備える。

上記プロセッサは、上記出力部を介して当該マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの第１の動作を制御するように構成され、画像化される被検者の大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像が取得されるようにする。該プロセッサは、前記入力を介して該コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像を受信するように構成される。

該プロセッサは、前記出力部を介して当該コンピュータ断層撮影システムの第２の動作を制御するように構成され、被検者の大ボリュームヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンが取得されるようにし、その場合において、被検者は前記自動検査カウチによって例えば前記回転するガントリに囲まれる検査ボリュームを介して移動される。

前記第２の動作の制御は、自動検査カウチによる被検者の移動が、コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像上で定義（画定）され且つ被検者の関心臓器を実質的に区切る臓器領域を例えば該臓器領域の外側境界から該臓器領域の中心線までへと検査ボリューム内に入るようにさせる場合に、コンピュータ断層撮影システムのＸ線コーン角を長手方向において増加させる動作、及び被検者の移動が臓器領域を例えば該臓器領域の中心線から該臓器領域の外側境界までへと検査ボリュームから離れさせる場合にＸ線コーン角を減少させる動作を含む。

本発明の実施形態による装置において、前記プロセッサは、入力部を介してコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像を受信すると共に、被検者の例えば心臓等の関心臓器を実質的に区切る該コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像内の臓器領域を検出するように構成され得る。

本発明の実施形態による装置において、前記プロセッサは、当該コンピュータ断層撮影システムの可制御コリメータの開口を、前記Ｘ線コーン角を増加及び減少させるように制御するよう構成できる。

本発明の実施形態による装置において、前記プロセッサは、前記コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像上で関心臓器のモデルを適合させる（当てはめる）ように構成できる。

本発明の実施形態による装置において、上記モデルは臓器の代表的な画像を含み得、前記適合させる動作は画像位置合わせアルゴリズムを適用する動作を含み得る。

本発明の実施形態による装置において、該モデルは臓器の代表的なパラメトリックモデルを含み得、前記適合させる動作は、コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像に一致するように該モデルのパラメータを推定する動作を含み得る。

本発明の実施形態による装置において、該モデルは、コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像投影に対応する関心臓器の投影ビューを示す二次元モデルであり得る。

本発明の実施形態による装置において、該モデルは、当該関心臓器の三次元モデルであり得る。

本発明の実施形態による装置において、前記プロセッサは、当該臓器を、前記検査カウチの移動方向に対応する長手方向における該臓器の下側境界、上側境界及び中心位置を決定することによって検出するように構成され得る。

本発明の実施形態による装置において、該プロセッサは、検出された臓器領域の上側境界が検査領域と一致した場合にＸ線コーン角を増加させ、検出された臓器領域の下側境界が検査領域と一致した場合に該Ｘ線コーン角を減少させるように構成され得る。例えば、Ｘ線コーン角を増加させることにより、動作中にＸ線源からの放射線が当たる検出器列の数を増加させることができ、同様に、Ｘ線コーン角を減少させることにより、活動検出器列の数を減少させることができる。

本発明の実施形態による装置において、該プロセッサは電気生理学的信号、例えばＥＣＧ信号を受信するように構成でき、その場合において、この信号は第２の動作のスキャンに付随して、例えば該スキャンと同時に取得される。該プロセッサは、複数の心拍位相のそれぞれについて、拡大されたＸ線コーン角で取得される投影の数を決定するように構成され得る。例えば、各位相について所定の最小数の投影が取得される場合、当該コーン角は、例えば前述したような下側境界に達する前でも減少され得る。

本発明の実施形態による装置において、該プロセッサは、当該Ｘ線コーン角を実質的に連続的な遷移によって、例えば線形増加又は線形減少により増加及び減少させるように構成できる。

本発明の実施形態による装置において、前記第２の動作の制御は、自動検査カウチによる被検者の移動が臓器領域を検査ボリューム内に侵入させる場合に当該コンピュータ断層撮影システムのＸ線管電流を増加させる動作、及び被検者の移動が臓器領域を検査ボリュームから離れさせる場合に該Ｘ線管電流を減少させる動作を有し得る。

本発明の実施形態による装置において、該プロセッサは、前記自動検査カウチの移動速度を、第２の動作中に実質的に一定のままとなるように制御するよう構成され得る。

本発明の実施形態による装置は、マルチスライスコンピュータ断層撮影システムを制御するためのオペレータコンソールシステムであり得るか、又は該オペレータコンソールシステムに含まれ得る。

本発明の実施形態による装置は、被検者の体内に造影剤を導入するための造影剤投与装置を制御するための更なる出力部を有し得る。前記プロセッサは、該更なる出力部を介して制御信号を送信し、自動検査カウチによる被検者の移動が臓器領域を検査ボリューム内に侵入させる際又はその所定の期間前に、造影剤を被検者に投与するように構成され得る。

第２の態様において、本発明は、本発明の第１の態様の実施形態による装置を有するマルチスライスコンピュータ断層撮影システムに関するものである。

第３の態様において、本発明は、Ｘ線源、多列検出器及び長手方向に移動する自動検査カウチを有するマルチスライスコンピュータ断層撮影システムを制御するための方法に関するものである。該方法は、マルチスライスコンピュータ断層撮影システムを使用して、撮像されるべき被検者の大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像を取得するステップと、該大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像内で臓器領域を定めるステップであって、該臓器領域が被検者の関心臓器を実質的に区切るステップと、被検者の大ボリュームヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンを取得するステップであって、該スキャンにおいて被検者が自動検査カウチにより検査ボリュームを介して移動されるステップと、を有する。該方法は、ヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンの間における自動検査カウチによる被検者の移動が臓器領域をマルチスライスコンピュータ断層撮影システムの検査ボリューム内に侵入させる場合に、コンピュータ断層撮影システムのＸ線コーン角及び任意選択でＸ線管電流を長手方向において増加させるステップ、並びにヘリカルコンピュータ断層撮影中における被検者の移動が臓器領域を検査ボリュームから離れさせる場合に、長手方向においてＸ線コーン角及びオプションでＸ線管電流を減少させるステップ、も有する。

本発明の特定の好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、単に請求項に明示的に記載されているだけでなく、必要に応じて、独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と組み合わせることができる。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかであり、実施形態を参照して解明されるであろう。

図１は、本発明の実施形態による装置及び方法を示している。 図２は、本発明の実施形態による方法を示している。 図３は、本発明の実施形態の特徴を説明するために、例示的なコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像を示す。 図４は、本発明の実施形態の特徴を説明するために、例示的なコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像において検出された臓器領域を示す。

図面は概略的なものであり、限定するものではない。図面において、幾つかの要素の寸法は誇張されており、説明の目的で縮尺通りに描かれていない場合がある。

請求項内の参照符号は、範囲を制限するものと解釈されるべきではない。

異なる図面において、同じ参照符号は同じ又は類似の要素を示す。

以下、本発明を特定の実施形態に関し、特定の図面を参照して説明するが、本発明は、これらに限定されるものではなく請求項によってのみ限定されるものである。記載される図面は概略的なものであり、限定するものではない。図面において、幾つかの要素の寸法は誇張されており、説明の目的で縮尺通りに描かれていない場合がある。寸法及び相対寸法は、本発明の実際の実施に対応するものではない。

更に、当該説明及び請求項における第１、第２等の用語は、類似の要素を区別するために使用され、必ずしも時間的、空間的、ランク付け又は他の方法で順序を説明するために使用されるわけではない。そのように使用される用語は、適切な状況下では入れ換え可能であり、本明細書に記載の本発明の実施形態は、本明細書に記載又は図示された以外の順序で動作することもできると理解されたい。

更に、当該説明及び請求項における上、下等の用語は、説明の目的で使用されており、必ずしも相対的位置を説明するためのものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下では入れ換え可能であり、本明細書に記載の本発明の実施形態は、本明細書に記載又は図示された以外の向きで動作することができると理解されたい。

請求項において使用される「有する（含む）」という用語は、その後に記載された手段に限定されると解釈されるべきではなく、他の要素及びステップを除外するものではないことに注意されたい。したがって、該用語は、言及された特徴、整数、ステップ又は構成要素の存在を指定するものとして解釈されるべきであるが、１以上の他の特徴、整数、ステップ若しくは構成要素又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。したがって、「手段Ａ及びＢを有する装置」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなる装置に限定されるべきではない。これは、本発明に関しては、該装置の唯一の関連する構成要素がＡ及びＢであることを意味する。

本明細書全体を通して「一実施形態」又は「実施形態」への言及は、該実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所における「一実施形態において」又は「実施形態において」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らないが、そうでもあり得る。更に、特定の特徴、構造又は特徴は、１以上の実施形態において、本開示から当業者に明らかであるように、任意の適切な方法で組み合わせることができる。

同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本発明の様々な特徴は、開示を合理化し、様々な発明的側面の１以上の理解を助ける目的で、単一の実施形態、図又はその説明にまとめられることがあると理解されたい。しかしながら、この開示方法は、請求項に記載された発明が各請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映していると解釈されるべきではない。むしろ、後の請求項が反映するように、本発明の態様は、先に記載される単一の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴にある。したがって、詳細な説明に続く請求項は、この詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項は、本発明の別個の実施形態としてそれ自体で成り立つ。

更に、本明細書に記載の幾つかの実施形態は、他の実施形態に含まれる幾つかの特徴は含む一方、他の特徴は含まないが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本発明の範囲内にあり、当業者によって理解されるように、異なる実施形態を形成することを意味する。例えば、後の請求項において、請求項に記載された実施形態のいずれかは、任意の組み合わせで使用され得る。

本明細書で提供される説明では、多くの特定の詳細が示されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細なしで実施され得ることが理解される。他の事例では、本説明の理解を曖昧にしないために、よく知られた方法、構造及び技法は詳細に示されていない。

第１の態様において、本発明は、マルチスライスコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、例えば、本発明の第２の態様の実施形態によるマルチスライスコンピュータ断層撮影システムの画像取得を制御するための装置に関するものである。

図１には、本発明の第１の態様の実施形態による装置１０、及び本発明の第２の態様の実施形態によるマルチスライスコンピュータ断層撮影システム１が示されている。
装置１０は、マルチスライスコンピュータ断層撮影システム１を制御するためのコンソールシステムであり得るか、又は該コンソールに含まれ得る。

装置１０は、投影画像データ（及び任意選択で、カウチ位置及び／又は運動情報、ガントリ動作情報、電気生理学的情報、例えば、ＥＣＧ信号、Ｘ線管ステータス情報及び／又は検出器ステータス情報等の他のステータスデータ）をマルチスライスコンピュータ断層撮影システム１の多列検出器から受信するための入力部１１、及びマルチスライスコンピュータ断層撮影システム１の動作を制御するための出力部１２を有する。

装置１０は、更に、出力部１２を介してＣＴシステム１の第１の動作を、画像化されるべき被検者のＣＴローカライザ放射線画像が取得されるように制御するよう構成されたプロセッサ１３を有する。ＣＴローカライザ放射線画像は、当業技術で知られているように、例えばＣＴガントリが静止位置にある間において自動検査カウチを使用して該ＣＴガントリを介して被検者を移動させながら取得されるスキャンされた投影放射線画像であり、該画像は、しばしば、操作者がスキャン範囲の開始位置及び終了位置を指定できるようにするために取得される。このようなＣＴローカライザ放射線画像を指す他の一般的な用語には、スカウトスキャン、サービュー、トポグラム及びスキャノグラムが含まれる。例えば、ＣＴローカライザ放射線画像は、画像化されるべき被検者（例えば、自動検査カウチ上に位置されている間の）の二次元投影画像、例えば、正面放射線投影画像（例えば、前後又は後前方向の画像）であり得る。

プロセッサ１３は、入力部１１を介して上記ＣＴローカライザ放射線画像を受信するように構成される。

プロセッサ１３は当該ＣＴローカライザ放射線画像における臓器領域を、該臓器領域が被検者における関心臓器を実質的に区切るように検出するよう構成され得る。

代わりに、当該臓器のエッジ又は長手方向における少なくとも２つの相対する極限境界を、ローカライザ放射線画像に基づく人間の目視検査によって決定するように例えばグラフィックユーザインターフェースを使用して選択することができ、被検者における関心臓器を実質的に区切る臓器領域を決定するようにする。

実質的に区切るとは、検査カウチの移動方向に対応する長手方向における当該臓器の少なくとも下側境界及び上側境界を、少なくともおおよそ（例えば、最大１０ｃｍ、好ましくは最大５ｃｍ、更に好ましくは例えば１ｃｍ内の精度の精度誤差内で）定めることを指し得る。更に、当該プロセッサは、上記下側境界と上側境界との間の当該臓器の中心位置、例えば下側境界及び上側境界の平均を決定するように構成できる。

例示的実施形態において、当該関心臓器は心臓であり得る。しかしながら、他の実施形態において、当該臓器は、肺又は両肺、肝臓、胃、脾臓、膵臓、胃腸管の一部又は複数部分、腎臓又は両腎臓、子宮、脳等であり得る。特に有利な実施形態において、当該臓器は、頻繁な動き、例えば心臓又は肺等のように５秒以下の（例えば、１秒以下の）時間枠内で少なくともミリメートルの（例えば、少なくとも１センチメートルの）距離にわたる少なくとも何らかの部分の局所的変位を伴う機能によって特徴付けられる。

プロセッサ１３は、当該ＣＴローカライザ放射線画像上で関心臓器のモデルを当てはめるように構成され得る。例えば、該モデルは臓器の代表的な画像を含み得、上記当てはめ（フィッティング）は、画像位置合わせアルゴリズム、例えば、剛性、アフィン又は変形位置合わせを適用する動作を含み得る。例えば、該モデルは、臓器の代表的なパラメトリックモデルを含み得、該フィッティングは、ＣＴローカライザ放射線画像に適合させるように該モデルのパラメータを推定する動作を含み得る。これらパラメータは、２Ｄ又は３Ｄ位置等の空間パラメータ、２Ｄ又は３Ｄ角度等の向き（方位）、例えば、１Ｄ、２Ｄ又は３Ｄスケーリング等のスケールパラメータ、スキューイングパラメータ、及び／又は異なる被検者間の解剖学的変化を示す他のパラメータを含み得る。該モデルは、周囲の身体構造の前後関係内で当該関心臓器をフィッティングさせるための他の身体部分も含み得る。

該フィッティングは、二次元モデル、例えば基準画像又はパラメトリックモデルを、二次元ＣＴローカライザ放射線画像上に当てはめる動作を含み得る。例えば、２Ｄ／２Ｄ位置合わせのための適切なアルゴリズムが当業技術においてよく知られている。

該フィッティングは、三次元モデル、例えば基準ボリューム画像又はパラメトリックモデルを、二次元ＣＴローカライザ放射線画像上に当てはめる動作も含み得る。例えば、２Ｄ／３Ｄ位置合わせのための適切なアルゴリズムが、画像誘導放射線療法、放射線外科、内視鏡検査及び／又は介入放射線医学のために当業技術において知られている。

例えば、心臓等の関心臓器の位置は、ＣＴローカライザ放射線画像においておおよそ決定できる。このことは、例えば、心臓モデル等の当該臓器のモデルのエッジを、ローカライザ放射線画像における強度勾配と位置合わせすることによって行うことができる。次いで、該臓器の中心位置も、例えば該位置合わせされた臓器モデルの頭側及び尾側エッジの中間において簡単に決定できる。

当該プロセッサ１３は、更に、出力部１２を介して当該ＣＴシステムの第２の動作を、被検者のヘリカルＣＴスキャンが取得されるように制御するよう構成され、その場合において、ガントリの回転及び検査カウチの移動が、例えば第１のピッチでヘリカルＣＴスキャンを取得するように制御される。

この第２の動作の制御は、自動検査カウチによる被検者の移動が臓器領域をガントリにより画定される検査ボリュームに侵入させる場合に、例えば可制御コリメータによって提供される開口を拡大することにより当該ＣＴシステムのＸ線コーン角を増加させる動作、及び自動検査カウチによる被検者の移動が臓器領域を検査ボリュームから離れさせる場合に当該ＣＴシステムのＸ線コーン角を減少させ、例えば該臓器領域が第１のピッチより小さい第２のピッチでスキャンされるようにする動作を含む。

例えば、臓器領域の上側境界が検査ボリュームと一致した場合、Ｘ線コーン角は増加され得る一方、臓器領域の下側境界が検査ボリュームと一致した場合、Ｘ線コーン角は減少され得る。本開示において、「上側」及び「下側」境界は、必ずしも関心臓器の解剖学的な後側及び下側方位に対応するわけではなく、第２の動作の間においてガントリにより画定された（例えば、囲まれた）検査ボリュームを介しての被検者の移動の向きに関して定義され得る。例えば、被検者が下側～後側の方向に移動される場合、上側境界は臓器の上方境界に対応する一方、下側境界は臓器の下方境界に対応し得るが、被検者が後側～下側の方位に移動される場合、上側境界は臓器の下方境界に対応し得る一方、下側境界は臓器の上方境界に対応し得る。

代わりに、当該臓器が心臓である場合、大きなコーン角でデータが測定される領域は、測定されるＥＣＧ信号に関連し得る。

Ｘ線コーン角は、例えば全身又は身体の相当の部分のヘリカルスキャンのために使用される狭いコーンから、例えば臓器の断層撮影画像を（より）高い時間的及び／又は空間的解像度で再構成するために適した広いコーンへ、そして上記狭いコーンに戻すというように、離散的なステップによって増減され得る。

好ましくは、Ｘ線コーン角は、連続的（又は実質的に連続的、例えば、複数のより小さな離散ステップの）遷移によって増加及び減少できる。例えば、コーン角は、（時間又は位置の）（実質的に）連続的な増加関数（例えば、線形増加）により当該臓器の上側境界と中心位置との間で狭いコーンから広いコーンへと増加され得る一方、（時間又は位置の）（実質的に）連続的な減少関数（例えば、線形減少）により当該臓器の中心位置と下側境界との間で広いコーンから狭いコーンへと減少され得る。

好ましくは、Ｘ線管電流は、臓器領域の上側境界が検査ボリュームと一致した場合に増加され得る一方、Ｘ線管強度は、臓器領域の下側境界が検査ボリュームと一致した場合に減少され得る。前記の説明と同様に、管電流のこのような増加及び減少は、離散的なステップ、又は、例えば臓器の中心位置に向かう線形的増加及び臓器の中心位置から離れる線形的減少により、（実質的に）連続的な関数によって実行できる。

例えば、Ｘ線コーンが心臓等の関心臓器に到達したら、カバレッジ（有効範囲）及び管電流を増加できる。より大きなカバレッジは、Ｘ線源が臓器の中心に対応する位置に到達した場合に最大となるようにコリメーションを変更することにより得られる。一定のテーブル送りの場合、より大きなカバレッジは、低減された相対ピッチを意味する。例えば、カバレッジが心臓全体をカバーするのに十分な大きさであると仮定すると、単一心拍の心臓再構成が得られるようなデータを取得できる。カバレッジが十分に大きくない場合、例えば心臓の一部のみがカバーされる場合、取得されたデータは、複数サイクルの心臓再構成を行うのに未だ十分であり得る。関心臓器のための十分なデータが取得されたなら、カバレッジ及び管電流は再び減少でき、関心のある残りの身体部分をスキャンすることができる。

装置１０は、検査カウチのテーブル送り（フィード）、例えば移動速度を、第２の動作の間において、実質的に一定の値に、例えば該移動速度を一定に維持するように構成され得る。例えば、第２の動作は単一のヘリカルスキャンであり得、該スキャンにおいてテーブル送りは有利には一定に維持され得る。動作中の加速及び／又は減速によるモーションアーチファクトを回避できることが利点である。例えば外傷の場合において、加速及び／又は減速に伴う被検者へのリスクを低減できることが、更なる利点である。移動速度の突然の及び／又は頻繁な変化を回避することによって、被検者にとっての快適さを高めることができることが、更なる利点である。また、概要、例えば全身又は身体の相当な部分のヘリカルスキャン、並びに関心臓器の高い時間的及び／又は空間的分解能のスキャン、例えば単一の心拍内での心臓のスキャンの両方を、単一の動作内で取得できることも利点である。高い時間分解能への言及は、例えばモーションアーチファクトを回避又は低減するための短期間内での詳細なスキャンの取得を指し、同じボリュームの複数のボリューム画像が異なる時点で取得されることを意味するものではない。

装置１０は、第２の動作の間において被検者の身体内に造影剤を導入するための造影剤投与装置３０、例えば自動造影剤注入器を制御するための他の出力部１５も有し得る。前記プロセッサは、該他の出力部１５を介して制御信号を送信するように構成され得、前記自動検査カウチによる被検者の移動が当該臓器領域をガントリにより画定された検査ボリュームに侵入させる場合に（例えば、該臓器領域の下側境界が検査ボリュームと一致する際に、又は造影剤が関心臓器に十分に灌流できるように、この位置に到達する所定時間前に）造影剤を被検者に投与するようにする。

第２の態様において、本発明は、マルチスライスコンピュータ断層撮影システムに関するものでもある。

再び図１を参照すると、本発明の実施形態によるマルチスライスコンピュータ断層撮影システム１が示されている。該ＣＴシステム１は、本発明の第１の態様の実施形態による装置１０、例えばコンソールシステムを備える。

ＣＴシステム１は、投影画像データを、例えば装置１０の入力１１を介して、該装置１０に供給するように構成される。

ＣＴシステム１は、例えば装置１０の出力部１２を介して、該装置１０から制御信号を受信するように構成される。

本発明の実施形態によるＣＴシステム１は、撮像されるべき被検者の１以上のアキシャルスキャン及び／又は１以上のヘリカルスキャンを実行して、断層撮影再構成アルゴリズムを用いて再構成できる放射線画像投影データを生成するように構成され得る。該 ＣＴシステム１は、被検者のＣＴローカライザ放射線画像を、Ｘ線源及び検出器を静止構成に維持しながら、ガントリによって画定された検査ボリュームを介して被検者を移動させることによって取得するようにも構成される。

例えば、ＣＴシステム１は、静止ガントリ２０２、及び該静止ガントリ２０２によって回転可能に支持され得る回転ガントリ２０４を含み得る。回転ガントリ２０４は、投影データを取得する際に被検者の少なくとも一部を収容する検査ボリューム２０６の周囲において長軸（縦軸）の回りに回転できる。該ＣＴシステムは、検査ボリューム２０６内で被検者を支持するための自動検査カウチ１１４を備えることができる。

ＣＴシステム１はＸ線管等の放射線源２０８を含み得、該放射線源は回転ガントリ２０４によって支持されると共に該回転ガントリと共に回転するように構成され得る。該放射線源はアノード及びカソードを含み得る。これらアノードとカソードとの間に印加される電源電圧は、該カソードから該アノードへ電子を加速し得る。該電子の流れは、検査ボリューム２０６を横切る放射線を生成するための上記カソードから上記アノードへの電流をもたらし得る。

ＣＴシステム１は検出器アレイ２１０を含み得る。この検出器アレイは、放射線源２０８に対して検査ボリューム２０６の反対側に弧をなすことができる。該検出器アレイは、例えば入射するＸ線放射を処理可能な信号に変換するように構成されたピクセルを有する、ピクセルの二次元アレイを含み得る。該検出器アレイは、検査ボリュームを通過する放射線を検出すると共に、該放射線のエネルギを示す信号を生成するように構成され得る。該検出器アレイは、縦軸に沿って互いに隣接して配置された、検出器ピクセルの複数の列を有し得る。該列の数は、大きなカバレッジ（有効範囲）でスキャンを可能にするために十分に大きいものであり得る。該列の数は、少なくとも１２８、好ましくは少なくとも２５６、例えば５１２若しくは１０２４又はそれ以上でさえあり得る。例えば典型的な構成における２５６の検出器列は、検査ボリュームにおける長手方向の１６ｃｍのカバレッジを可能にし得る。

ＣＴシステム１は、放射線源２０８によって放出されたＸ線放射のコーン角を変更するための可制御Ｘ線コリメータ２０９を有し得る。例えば、このようなコリメータは、（例えば、その間に）開口が画定されるＸ線放射吸収材料、例えば２つの斯様なＸ線放射吸収材料のブロックを有し得る。制御信号に応答して開口面積を変更するために、アクチュエータが上記放射線吸収材料を移動させ得る。例えば、上記２つのブロックは、制御信号に応答して互いから離れるように又は互いに向かうように移動され得る。しかしながら、本発明の実施形態は、このような可制御コリメータの様々な構成が当業技術において良く知られているので、該可制御Ｘ線コリメータの特定の構成に限定されるものではない。

ＣＴシステム１は、第２の動作の間に被検者の体内に造影剤を導入するための、例えば自動造影剤注入器等の造影剤投与装置３０も有し得る。例えば、該造影剤投与装置３０は、他の出力部１５を介して前記プロセッサから制御信号を受信することに応じて被検者に造影剤を投与するために該他の出力部１５に動作可能に接続され得る。

第３の態様において、本発明は、マルチスライスコンピュータ断層撮影システム、例えば本発明の第２の態様の実施形態によるマルチスライスコンピュータ断層撮影システムを制御するための方法に関するものである。該方法は、本発明の第１の態様の実施形態による装置によって実行できる。

図２を参照すると、本発明の第３の態様の実施形態による方法５０は、撮像されるべき被検者のコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像を、前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムを使用して取得するステップを有する。

該方法５０は、前記コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像において臓器領域を画定する、例えば検出するステップ５２を有し、該臓器領域は被検者における心臓等の関心臓器を実質的に区切る。

上記臓器領域は、ユーザにより例えばグラフィックユーザインターフェースを使用して画定され得るか、又は自動的に検出され得る。

上記臓器領域を検出するステップは、前記コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像上で関心臓器の（例えば、心臓の）モデルを、例えばコンピュータ実施アルゴリズムを用いて当てはめる（フィッティングする）ステップを有し得る。上記モデルは臓器の代表的な画像を含み得る一方、該モデルを当てはめるステップは画像位置合わせアルゴリズムを適用するステップを含み得る。該モデルは臓器の代表的なパラメトリックモデルを含み得る一方、前記当てはめるステップは、前記コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像に適合するように該モデルのパラメータを推定するステップを含み得る。該モデルは、前記コンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像の投影に対応する、当該関心臓器の投影ビューを示す二次元モデル（例えば、２Ｄ表現画像又は２Ｄパラメトリックモデル）であり得る。該モデルは、当該関心臓器の三次元モデル（例えば、３Ｄ表現画像又は３Ｄパラメトリックモデル）であり得る。

前記臓器領域を検出するステップは、前記検査カウチの移動方向に対応する長手方向における関心臓器の下側境界、上側境界及び中心位置を決定するステップを含み得る。

当該方法は、被検者のヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンを取得するステップ５３を有し、その場合において、該被検者は前記自動検査カウチにより前記検査ボリュームを介して移動される。

上記ヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンを取得するステップ５３は、前記自動検査カウチの移動速度を、前記ヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンの取得の間において実質的に一定のままとなるように制御するステップを含み得る。

当該方法は、前記ヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンの間における前記自動検査カウチによる被検者の移動が前記臓器領域を前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの検査ボリューム内に侵入させる場合に該コンピュータ断層撮影システムのＸ線コーン角を増加させるステップ、及び前記ヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンの間における被検者の移動が前記臓器領域を前記検査ボリュームから離れさせる場合に該Ｘ線コーン角を減少させるステップを有する。

上記Ｘ線コーン角を増加及び減少させるステップは、前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの可制御コリメータの開口を、各々、拡大及び縮小するステップを含み得る。

当該Ｘ線コーン角は、前記臓器領域の上側境界が前記検査領域と一致するときに増加され得る一方、該臓器領域の下側境界が該検査領域と一致するときに減少され得る。

前記Ｘ線コーン角を増加及び減少させるステップは、実質的に連続的な遷移によって、例えば前記臓器の上側境界から中心位置まで（例えば）線形に増加させ、及び該臓器の中心位置から下側境界まで（例えば）線形に減少させることにより実行できる。

当該方法５０は、前記自動検査カウチによる被検者の移動が前記臓器領域を前記検査ボリュームに侵入させる場合に前記コンピュータ断層撮影システムのＸ線管電流を増加させるステップ、及び被検者の移動が前記臓器領域を前記検査ボリュームから離れさせる場合に該Ｘ線管電流を減少させるステップも有し得る。

当該方法は、前記自動検査カウチによる被検者の移動が前記臓器領域を前記検査ボリューム内に侵入させる際に又はその所定期間前に、造影剤を被検者に投与するように造影剤投与装置を制御するステップも有し得る。

例えば、該方法は、外傷の場合においてスキャンを実行するために適用できるが、本出願の実施形態は、これに限定されるものではない。サービューを取得した後、臓器領域が決定され、例えば、心臓の長手方向における下側境界及び上側境界が決定される。図３を参照すると、被検者の例示的なサービュースキャンが示されている。次いで、図４に示すように、心臓の３Ｄパラメトリックモデルを該サービュースキャンと位置合わせできる。このように、心臓６１の頭側及び尾側エッジ並びに中心線６２を決定できる。次いで、ヘリカルスキャンを実行できる。この取得は、例えば４ｃｍのカバレッジ（例えば、６４個の検出器列のみがＸ線源によって照射される）等の縮小されたカバレッジに対応するコリメーションで開始できる。これは、例えば１のオーダの相対ピッチに対応し得る。（例えば）頭側エッジの位置に到達すると、例えばフルカバレッジに対応させるようにコリメーションの開口を増加させることによって、該ピッチを減少させることができる。（例えば）この増加は中心線に向かって徐々に増加するものであり得、尾側エッジに到達したときの縮小されたカバレッジに対応する元のコリメーションに戻るように減少し得る。

Claims (14)

1. 回転可能なガントリ、多列検出器、Ｘ線源及び長手方向に移動する自動検査カウチを有するマルチスライスコンピュータ断層撮影システムの画像取得を制御するための装置であって、該装置は、
   前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの前記多列検出器から投影画像データを受信するための入力部、
   前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの動作を制御するための出力部、及び
   プロセッサを有し、
   前記プロセッサは前記出力部を介して前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの第１の動作を、撮像されるべき被検者の大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像が取得されるように制御し、
   前記プロセッサは前記入力部を介して前記大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像を受信し、前記被検者の関心臓器を実質的に区切る、前記大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像内の臓器領域を画定し、
   前記プロセッサは前記出力部を介して前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの第２の動作を、前記被検者のヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンによって大ボリュームの概要が取得されるように制御し、その場合において、前記被検者は前記自動検査カウチにより検査ボリュームを介して移動され、
   前記第２の動作の制御は、前記被検者の前記自動検査カウチによる移動が前記臓器領域を前記検査ボリューム内に侵入させる場合に、前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムのＸ線コーン角を前記長手方向において増加させる動作、及び前記被検者の前記移動が前記臓器領域を前記検査ボリュームから離れさせる場合に前記Ｘ線コーン角を減少させる動作を含み、
   前記プロセッサは、前記Ｘ線コーン角を、前記臓器領域の上側境界から中央位置の間で実質的に連続的な遷移により増加させ、前記臓器領域の前記中央位置から下側境界の間で実質的に連続的な遷移により減少させる、
   装置。
2. 前記プロセッサが、前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの可制御コリメータの開口を、前記Ｘ線コーン角を増加及び減少させるように制御する、請求項１に記載の装置。
3. 前記プロセッサが、前記臓器領域を前記大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像において検出するか、又は、前記装置が更に有するグラフィックユーザインターフェースを使用して前記臓器領域がユーザによって決定される、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記プロセッサが、前記大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像上で前記関心臓器のモデルを当てはめる、請求項３に記載の装置。
5. 前記モデルが前記関心臓器の代表的な画像を有すると共に前記当てはめが画像位置合わせアルゴリズムを適用する動作を含むか、又は前記モデルが前記関心臓器の代表的なパラメトリックモデルを有すると共に前記当てはめが前記モデルのパラメータを前記大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像に適合するように推定する動作を含む、請求項４に記載の装置。
6. 前記モデルが前記大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像の投影に対応する前記関心臓器の投影ビューを示す二次元モデルであるか、又は前記モデルが前記関心臓器の三次元モデルである、請求項４又は請求項５に記載の装置。
7. 前記プロセッサが前記臓器領域を、前記自動検査カウチの移動方向に対応した長手方向における前記臓器領域の下側境界、上側境界及び中心位置により画定する、請求項１から６の何れか一項に記載の装置。
8. 前記プロセッサが前記Ｘ線コーン角を前記臓器領域の上側境界が検査領域と一致する場合に増加させ、前記Ｘ線コーン角を前記臓器領域の下側境界が検査領域と一致する場合に減少させる、請求項７に記載の装置。
9. 前記第２の動作の制御が、前記自動検査カウチによる前記被検者の移動が前記臓器領域を前記検査ボリューム内に侵入させる場合に前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムのＸ線管電流を増加させる動作、及び前記被検者の前記移動が前記臓器領域を前記検査ボリュームから離れさせる場合に前記Ｘ線管電流を減少させる動作を含む、請求項１から８の何れか一項に記載の装置。
10. 前記プロセッサが前記自動検査カウチの移動速度を前記第２の動作の間において実質的に一定のままとなるように制御する、請求項１から９の何れか一項に記載の装置。
11. 当該装置が前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムを制御するためのオペレータコンソールシステムである、請求項１から１０の何れか一項に記載の装置。
12. 前記被検者の身体に造影剤を導入するための造影剤投与装置を制御するための他の出力部を更に有し、前記プロセッサが、前記自動検査カウチによる前記被検者の移動が前記臓器領域を前記検査ボリューム内に侵入させる際に又はその所定期間前に前記造影剤を前記被検者に投与するように前記他の出力部を介して制御信号を送出する、請求項１から１１の何れか一項に記載の装置。
13. 請求項１から１２の何れか一項に記載の装置を有する、マルチスライスコンピュータ断層撮影システム。
14. Ｘ線源、多列検出器及び長手方向に移動する自動検査カウチを有するマルチスライスコンピュータ断層撮影システムを制御する方法であって、該方法は、
    前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムを使用して、撮像されるべき被検者の大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像を取得するステップ、
    前記大ボリュームコンピュータ断層撮影ローカライザ放射線画像において臓器領域を画定するステップであって、該臓器領域が前記被検者における関心臓器を実質的に区切るステップ、
    前記被検者のヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンによって大ボリュームの概要を取得するステップであって、その場合において前記被検者が前記自動検査カウチにより検査ボリュームを介して移動されるステップ、及び
    前記ヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンの間における前記自動検査カウチによる前記被検者の移動が前記臓器領域を前記マルチスライスコンピュータ断層撮影システムの検査ボリューム内に侵入させる場合に該マルチスライスコンピュータ断層撮影システムのＸ線コーン角を長手方向に増加させ、前記ヘリカルコンピュータ断層撮影スキャンの間における前記被検者の移動が前記臓器領域を前記検査ボリュームから離れさせる場合に前記Ｘ線コーン角を前記長手方向において減少させるステップであって、前記Ｘ線コーン角を、前記臓器領域の上側境界から中央位置の間で実質的に連続的な遷移により増加させ、前記臓器領域の前記中央位置から下側境界の間で実質的に連続的な遷移により減少させるステップ
    を有する、方法。

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