JP7258744B2 - スペクトルコンピュータ断層撮影フィンガープリンティング - Google Patents
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Description
以下は、一般に、スペクトル撮像に関し、より詳細には、スペクトルコンピュータ断層撮影（ＣＴ）フィンガープリンティングに関する。
ＣＴスキャナは、概して、１つ又は複数の積分検出器の反対側の、回転可能なガントリ上に取り付けられたＸ線管を備える。Ｘ線管は、Ｘ線管と１つ又は複数の検出器との間に位置する検査領域の周りを回転し、検査領域並びに検査領域中に載置された対象者及び／又は物体を横断する放射線を放出する。１つ又は複数の検出器は、検査領域を横断する放射線を検出し、検査領域並びにその中に載置された対象者及び／又は物体を示す信号又は投影データを生成する。
投影データは、１つ又は複数の画像を生成するために使用され得るボリューメトリック（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ）画像データを生成するために再構築される。得られた（１つ又は複数の）画像は、相対放射線濃度に対応するグレースケール値として表されるピクセルを含む。そのような情報は、スキャンされた対象者及び／又は物体の減衰特性を反映し、概して、患者内の解剖学的構造、無生物内の物理的構造などの構造を示す。これらの画像は、Ｘ線源と光子検出器のプロパティとに高度に依存する。
対象者及び／又は物体による放射線の吸収が、その対象者及び／又は物体を通過する光子のエネルギーに依存するので、検出された放射線はスペクトル情報をも含む。そのようなスペクトル情報は、対象者及び／若しくは物体の組織並びに／又は材料の元素若しくは材料組成を示す情報（たとえば、原子番号）などの追加情報を与える。しかしながら、従来のＣＴでは、投影データが表すデータは、エネルギースペクトルにわたって積分されたエネルギーフルエンスに比例するので、投影データはスペクトル特性を反映しない。
スペクトル（マルチエネルギー）撮像のために構成されたＣＴスキャナはスペクトル特性を活用する。たとえば、デュアルエネルギーシステムでは、撮像される材料の固有プロパティ（たとえば、組織の各構成要素の光電効果（ＰＥ）及びコンプトン散乱（ＣＳ）挙動）を反映する基礎画像が生成され得る。そのような画像は、エネルギー減衰特性に基づく材料の弁別を可能にするが、それらの画像は、特定のタイプの組織の正常組織及び／又は罹患組織を識別することなど、特定のタイプの材料の存在又は不在を識別することに好適ではない。
本明細書で説明される態様は、上記の問題などに対処する。
一態様では、方法は、第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成するステップであって、第１のエネルギー範囲と第２のエネルギー範囲とが異なる、生成するステップを有する。本方法は、スペクトル投影データの組合せから画像を構築するステップと、スペクトル投影データから、エネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築するステップとをさらに有する。本方法は、基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築するステップであって、多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、多次元ヒストグラムが、スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築するステップをさらに有する。本方法は、画像と多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に提示するステップをさらに有する。
別の態様では、システムは、スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールを含む、命令を記憶するメモリと、スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールに対応する少なくとも命令を実行するように構成されたプロセッサとを備える。命令は、プロセッサに、第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成することであって、第１のエネルギー範囲と第２のエネルギー範囲とが異なる、生成することと、スペクトル投影データの組合せから画像を構築することと、スペクトル投影データから、エネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築することと、基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築することであって、多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、多次元ヒストグラムが、スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築することと、画像と多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に提示することとを行わせる。
別の態様では、コンピュータ可読媒体はコンピュータ実行可能命令で符号化され、コンピュータ実行可能命令は、コンピュータのプロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成することであって、第１のエネルギー範囲と第２のエネルギー範囲とが異なる、生成することと、スペクトル投影データの組合せから画像を構築することと、スペクトル投影データから、エネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築することと、基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築することであって、多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、多次元ヒストグラムが、スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築することと、画像と多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に提示することとを行わせる。
別の態様では、方法は、撮像システムを用いて、第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、所定のタイプの組織のための知られている正常組織を表す第１のスペクトル投影データを生成するステップであって、第１のエネルギー範囲と第２のエネルギー範囲とが異なる、生成するステップを有する。本方法は、撮像システムを用いて、第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、所定のタイプの組織のための異常組織を表す第２のスペクトル投影データを生成するステップをさらに有する。本方法は、第１のスペクトル投影データから、エネルギー範囲に対する基礎画像の第１のセットを構築するステップと、第２のスペクトル投影データから、エネルギー範囲に対する基礎画像の第２のセットを構築するステップとをさらに有する。本方法は、基礎画像の第１のセットから第１の多次元ヒストグラムを構築するステップであって、第１の多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応する、構築するステップと、基礎画像の第２のセットから第２の多次元ヒストグラムを構築するステップであって、第２の多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応する、構築するステップとをさらに有する。本方法は、第１の多次元ヒストグラムにない、第２の多次元ヒストグラム中のクラスタを識別するステップと、識別されたクラスタを、知られている異常組織を表すとしてラベリングするステップと、第１の多次元ヒストグラムを正常組織のためのスペクトル撮像フィンガープリントとして保存し、ラベルをもつ第２の多次元ヒストグラムを異常組織のためのスペクトル撮像フィンガープリントとして保存するステップとをさらに有する。
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配列での形態、並びに様々なステップ及びステップの配列での形態をとる。図面は、好ましい実施形態を示すためのものにすぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
図１は、スペクトル（マルチエネルギー）撮像のために構成されたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナなどの撮像システム１００を概略的に示す。撮像システム１００は、概して、静止ガントリ１０２と回転ガントリ１０４とを備える。回転ガントリ１０４は、静止ガントリ１０２によって回転可能に支持され、検査領域１０６の周りを、縦軸又はｚ軸１０８を軸にして回転する。カウチなどの対象者支持体１１０が、検査領域中の物体又は対象者を支持する。対象者支持体１１０は、対象者又は物体をロードし、スキャンし、及び／又はアンロードするために、検査領域１０６に対して対象者又は物体を誘導するために、撮像プロシージャを実施することと協調して可動である。
Ｘ線管などの放射線源１１２が、回転ガントリ１０４によって回転可能に支持される。放射線源１１２は、回転ガントリ１０４とともに回転し、検査領域１０６を横断する多色放射線を放出する。図示の実施形態では、放射線源１１２は、関心の単一の選択されたピーク放出電圧（ｋＶｐ）のための放射線（すなわち、そのｋＶｐにおけるエネルギースペクトル）を放出するように構成された（標準）単一Ｘ線管である。別の事例では、放射線源１１２は、スキャン中に少なくとも２つの異なる放出電圧（たとえば、８０ｋＶｐ、１４０ｋＶｐなど）の間で切り替えるように構成される。また別の事例では、放射線源１１２は、回転ガントリ１０４上で角度オフセットされた２つ又はそれ以上のＸ線管を備え、Ｘ線管の各々は、異なる平均エネルギースペクトルをもつ放射線を放出するように構成される。Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．ＶのＵＳ８，４４２，１８４ Ｂ２は、ｋＶｐ切替えと複数Ｘ線管とをもつシステムについて説明している。
放射線感受性検出器アレイ１１４が、検査領域１０６を横切って放射線源１１２の反対側にある角度円弧（ａｎｇｕｌａｒ ａｒｃ）に対する。検出器アレイ１１４は、ｚ軸１０８方向に沿って互いに対して配列された検出器の１つ又は複数の列を備え、検査領域１０６を横断する放射線を検出する。図示の実施形態では、検出器アレイ１１４は、多層シンチレータ／光センサー検出器などのエネルギー分解（ｅｎｅｒｇｙ－ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ）検出器を備える。両方ともＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．ＶのＵＳ８，４４２，１８４ Ｂ２及びＵＳ７，９６８，８５３ Ｂ２は、多層検出器について説明している。エネルギー分解検出器とともに、放射線源１１２は、標準放射線源１１２、ｋＶｐ切替え放射線源１１２及び／又は複数Ｘ線管放射線源１１２を備える。別の事例では、検出器アレイ１１４は、非エネルギー分解検出器を備え、放射線源１１２は、ｋＶｐ切替え放射線源１１２及び／又は複数Ｘ線管放射線源１１２を備える。検出器アレイ１１４は、Ｎ個の異なるエネルギーの各々を示す信号（投影データ）を生成し、出力し、ここで、Ｎは、２に等しいか又はそれよりも大きい整数である。
再構築器１１６が、検出器アレイ１１４によって出力された信号（投影データ）を再構築する。図２は、再構築器１１６の一例を概略的に示す。この例では、再構築器１１６は、Ｎ個の異なるエネルギーの各々のための投影データ（Ｎ個のエネルギー投影データ）を受信する。スペクトルデコンポーザ２０２が、Ｎ個の異なるエネルギーを異なる基礎投影データに分解し、投影データコンバイナ２０４が、Ｎ個の異なるエネルギーを組み合わせて、（異なる）基礎投影データにする。たとえば、第１の（より高い）エネルギー及び第２の（より低い）エネルギーなど、デュアルエネルギー（Ｎ＝２）構成では、スペクトルデコンポーザ２０２は、第１及び第２のエネルギー投影データを光電効果基礎投影データとコンプトン散乱基礎投影データとに分解する。この同じ場合について、投影データコンバイナ２０４は、第１のエネルギー投影データと第２のエネルギー投影データとを組み合わせて、非スペクトル画像データと等価な組み合わせられたデータを作り出す。
再構築プロセッサ２０６が、アルゴリズムメモリ２０８からの再構築アルゴリズムに基づいて、基礎投影データ及び／又は組み合わせられた投影データを再構築する。これは、１つ又は複数の基礎画像（たとえば、第１の基礎画像、第２の基礎画像、．．．、及び第Ｎの基礎画像）を再構築することを含む。たとえば、デュアルエネルギー例では、再構築プロセッサ２０６は、光電効果画像、コンプトン散乱画像、及び／又は組合せ光電効果／コンプトン散乱画像を生成することができる。これは、組み合わせられた投影画像から従来の（非スペクトル）画像を再構築することをさらに含む。このデータから生成され得る他の（１つ又は複数の）画像は、限定はしないが、低及び高エネルギー画像、モノエネルギー（ｍｏｎｏ－ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ）又はモノクローム画像（たとえば、１４０ｋＶｐ）、仮想非コントラスト（又は非エンハンスト）画像、有効Ｚ（原子番号）画像、ヨウ素マップなどを含む。再構築器１１６は、再構築された画像を出力する。
図１に戻ると、オペレータコンソール１１８（コンピューティングシステム）は、オペレータがシステム１００の動作を制御することを可能にする。これは、撮像収集プロトコル（たとえば、マルチエネルギー）を選択すること、再構築アルゴリズム（たとえば、マルチエネルギー）を選択すること、スキャンを起動すること、視覚化ソフトウェアアプリケーションを起動すること、実行している視覚化ソフトウェアアプリケーションと対話することなどを含む。オペレータコンソール１１８は、ディスプレイモニタ、フィルマ（ｆｉｌｍｅｒ）などの少なくとも（１つ又は複数の）出力デバイス１２２、マウス、キーボードなどの（１つ又は複数の）入力デバイス１２４との通信を可能にする入出力（Ｉ／Ｏ）１２０を備える。オペレータコンソール１１８は、少なくとも１つのプロセッサ１２５（たとえば、中央処理ユニット又はＣＰＵ、マイクロプロセッサ、コントローラなど）と、物理メモリ及び／又は他の非一時的メモリなど、（一時的媒体を除外する）コンピュータ可読記憶媒体１２６とをさらに備える。コンピュータ可読記憶媒体１２８は、コンピュータ可読命令１３２とデータ１３０とを記憶する。プロセッサ１２５は命令１３２を実行する。
図示されたコンピュータ可読命令１３０は、少なくともスペクトルＣＴフィンガープリントモジュール１３４を含む。一事例では、スペクトルＣＴフィンガープリントモジュール１３４は、スペクトルＣＴフィンガープリントとして働く材料減衰分解（ＭＡＤ）プロット（又はヒストグラム）を作成するための命令を含む。追加又は代替として、スペクトルＣＴフィンガープリントモジュール１２８は、そのようなＭＡＤプロットを採用するための命令を含む。本明細書で利用されるスペクトルＣＴフィンガープリントは、特定のタイプの組織／材料を示すスペクトルＣＴデータをそのタイプの組織／材料にマッピングする。したがって、スペクトルＣＴフィンガープリントは、特定のタイプの関心組織／材料を視覚的に強調する画像を構築するために使用され得る。スペクトルＣＴフィンガープリントは、画像中の特定のタイプの組織／材料の存在又は不在を決定するためにも使用され得る。スペクトルＣＴフィンガープリントは、画像中の知られていない組織／材料を識別するためにも使用され得る。スペクトルＣＴフィンガープリントは、システム及びエネルギー不変であり、任意のＣＴ撮像システムとともに使用され得る。したがって、スペクトルＣＴフィンガープリントは、ＣＴ撮像システムが適切に較正されたことを確認するためにも使用され得る。
図３は、デュアルエネルギーのための理論的ＭＡＤプロット３００を示す。第１の（又はｙ）軸３０２が第１の基礎を表し、第２の（又はｘ）軸が第２の基礎を表す。図示の実施形態では、第１の軸３０２は光電効果減衰係数を表し、第２の軸はコンプトン散乱減衰係数を表す。一変形形態では、係数値は、無次元であるか、又はハウンスフィールド（ＨＵ）などの他の単位を有する。光電効果及びコンプトン散乱減衰係数は、再構築器１１６によって生成された基礎画像から取得され得る。ＭＡＤプロット３００中で表される材料は、説明のためのものであり、限定するものではない。より少ない又はより多い材料、同様の又は異なる材料などを含む、他の材料が、他のＭＡＤプロット中で表される。例は、２つのモノエネルギー画像、低及び高エネルギー画像ペアなどを含む。ＭＡＤプロット中の各基礎は別の次元を表す。
ＭＡＤプロット３００において、原点３０６が空気を表す。第１のクラスタ３０８が、脂肪組織（脂肪）のためのスペクトルＣＴフィンガープリントを与える。第２のクラスタ３１０が、水のためのスペクトルＣＴフィンガープリントを与える。第３のクラスタ３１２が、軟組織のためのスペクトルＣＴフィンガープリントを与える。第４のクラスタ３１４が、肺組織のためのスペクトルＣＴフィンガープリントを与える。第４のクラスタ３１４は、たとえば、少なくとも、空気及び肺組織による部分ボリューム効果により、ある範囲にわたって拡散される。第５のクラスタ３１６が、肺ヨウ素のためのスペクトルＣＴフィンガープリントを与える。第５のクラスタ３１６は、たとえば、より高いレベルが第１の軸３０２上の高い減衰係数値によって表される、ヨウ素濃度のレベルに応じて、ある範囲にわたって拡散される。第６のクラスタ３１８が、カルシウムのためのスペクトルＣＴフィンガープリントを与える。第６のクラスタ３１８は、たとえば、少なくとも、骨及び軟組織による部分ボリューム効果により、ある範囲にわたって拡散される。純粋なカルシウムが、３２０においてこの範囲中で表される。
図１に戻ると、ＭＡＤプロットは、任意の数の組織／材料のために生成され得る。これは、特定のタイプの知られている正常組織と特定のタイプの知られている異常組織とのためのＭＡＤプロットを生成することを含む。たとえば、あるＭＡＤプロットは、健康な肝臓（又は他の組織）を有することが知られている患者の集団のための画像データから生成され得、別のＭＡＤプロットは、特定の肝臓（又は他の組織）の腫瘍又は病変を有することが知られている患者の集団のための画像データから生成され得る。ＭＡＤプロットは、身体全体、特定の身体部位、及び／又は特定の器官のためのものであり得る。別の例では、ＭＡＤプロットは、特定の材料（たとえば、骨）で構築された「ファントム」をスキャンすることからの画像データ、及び／又は特定の材料（たとえば、造影剤）の知られている分布から生成され得る。ＭＡＤプロットは、ローカルに（たとえば、メモリ１２８に）及び／又はリモートで（たとえば、ヘルスケアエンティティ内に、サーバ上に、「クラウド」になど）記憶され得る。
ＭＡＤプロットは、出力デバイス１２４のディスプレイモニタを介して、画像と同時に、個々に、及び／又は画像と交互に、視覚的に表示され得る。図４～図７は、本明細書で説明されるＭＡＤプロットの例示的な視覚化及び使用を示す。図４～図７のすべては、出力デバイス１２４のディスプレイモニタのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）中の画像とＭＡＤプロットとを同時に示す。
図４は、２Ｄ画像４０２及び対応するＭＡＤプロット４０４を示す。ＭＡＤプロット４０４は、２Ｄ画像４０２のピクセル又はボクセルの全体に基づいて作成される。図３中のＭＡＤプロット３００と同様に、ＭＡＤプロット４０４は、光電効果対コンプトン散乱減衰係数２Ｄヒストグラムプロットである。この例では、ＭＡＤプロット４０４は、特定の関心組織のための詳細を視覚的に強調するために、所定のレベルとウィンドウ減衰値設定とを使用して表示される。クラスタ４０６が空気様の材料を表し、クラスタ４０８が組織／脂肪様の材料を表す。領域４１２について、拡大図４１０が示されている。
図５では、関心領域（ＲＯＩ）５０２、５０４及び５０６が２Ｄ画像４０２上で識別される。ＲＯＩ５０２は肺組織を含み、ＲＯＩ５０４は皮下脂肪組織を含み、ＲＩＯ５０６は肝臓組織を含む。これらのＲＯＩは、（ユーザ承認、拒否又は変更とともに）自動的に識別されるか、システム及びユーザ操作を通して半自動的に識別されるか、又は、たとえば、ソフトウェア、及びマウスなどの入力デバイス１２４を介して、ユーザによって手動で識別され得る。図示された形状は限定するものではない。正方形、矩形、円などのような所定の形状を含む、他の形状も本明細書で企図される。
２Ｄ画像４０２上のＲＯＩ５０２、５０４及び５０６の識別に応答して、ＭＡＤプロット４０４は、ＲＯＩ５０２、５０４及び５０６に対応するクラスタ４０６及び４０８の部分を視覚的に強調するために更新される。強調は、色、グレーレベル、輪郭、強調表示などによるものであり得る。図５では、強調は、拡大図４１０を通してグレーレベルによって示され、第１の強調表示５０８はＲＯＩ５０２（肺組織）に対応し、第２の強調表示５１０はＲＯＩ５０４（脂肪組織）に対応し、第３の強調表示５１２はＲＯＩ５０６（肝臓組織）に対応する。ＲＯＩ５０８は、空気及び肺組織による部分ボリューム効果により不鮮明にされる。
図６では、ＲＯＩ６０２、６０４及び６０６がＭＡＤプロット４０４上で識別される。同様に、ＲＯＩ６０２、６０４及び６０６は、半自動的に又は手動で識別され得る。一事例では、ＲＯＩ６０２、６０４及び６０６のうちの１つ又は複数は、画像４０２中で視覚化されるべきである知られている組織に対応する。別の事例では、ＲＯＩは知られていない組織に対応する。空気様の材料のためのクラスタ４０６（図４）の拡大図６０８は、領域６１０に対するものである。
領域６１０は、ＭＡＤプロット４０４を関心組織のためのＭＡＤプロットと比較することによって、ＭＡＤプロット４０４中で識別され得る。ＭＡＤプロットは組織のためのフィンガープリントを与えるので、組織のためのＭＡＤプロット中の領域に一致するＭＡＤプロット４０４中の領域は、その組織のためのＭＡＤプロット４０４中の領域を識別する。次いで、一致する領域上にＲＯＩが配置され得る。一致するＭＡＤプロットがないか、又はユーザが、どんな解剖学的構造がＭＡＤプロットの特定の領域に対応するかを参照することを希望する場合、その領域上にＲＯＩが配置され得る。図６では、ＲＯＩ６０２、６０４及び６０６は、空気、ベッド発泡体（ｂｅｄｆｏａｍ）及び肺に対応する。
ＭＡＤプロット４０４上のＲＯＩ６０２、６０４及び６０６の識別に応答して、２Ｄ画像４０２は、ＲＯＩ６０２、６０４及び６０６に対応する２Ｄ画像４０２の部分を視覚的に強調するために更新される。同様に、強調は、色、グレーレベル、輪郭、強調表示などによるものであり得る。図６では、強調はグレーレベルによって示され、第１の強調表示６１２はＲＯＩ６０２（空気）に対応し、第２の強調表示６１４はＲＯＩ６０４（ベッド発泡体）に対応し、第３の強調表示６１６はＲＯＩ６０６（肺）に対応する。
ユーザが、ＭＡＤプロット４０４中のＲＯＩに対応する材料に固有の画像を参照することを望む場合、その材料について好適な材料分解が作成され得、再構築器１１６は、その材料分解を使用して、受信されたＮ個のエネルギー投影データを処理することができる。たとえば、ＭＡＤプロットは、ＭＡＤプロット中のシリコンのためのクラスタを識別することによって、シリコン乳房インプラントに対応するピクセル又はボクセルを識別するために使用される。クラスタが識別され得、次いで、シリコン基礎画像が生成され得、従来の非スペクトル画像中のシリコンが強調表示され得る、などである。
図７では、ＲＯＩ７０２、７０４及び７０６がＭＡＤプロット４０４上で識別される。同様に、ＲＯＩ７０２、７０４及び７０６は、半自動的に又は手動で識別され得る。一事例では、ＲＯＩ７０２、７０４及び７０６のうちの１つ又は複数は、画像４０２中で視覚化されるべきである知られている組織に対応する。組織／脂肪様の材料のためのクラスタ４０８（図４）の拡大図７０８は、領域７１０のためのものである。領域７１０は、ＭＡＤプロット４０４を関心組織のためのＭＡＤプロットと比較することによって、ＭＡＤプロット４０４中で識別され得る。
図７では、ＲＯＩ７０２、７０４及び７０６は、脂肪組織、肝臓組織及び肋軟骨に対応する。ＭＡＤプロット４０４上のＲＯＩ７０２、７０４及び７０６の識別に応答して、２Ｄ画像４０２は、ＲＯＩ７０２（脂肪組織）に対応する第１の強調表示７１２、ＲＯＩ７０４（肝臓組織）に対応する第２の強調表示７１４、ＲＯＩ７０６（肋軟骨）に対応する第３の強調表示７１６で更新される。同様に、強調は、色、グレーレベル、輪郭、強調表示などによるものであり得る。
図４～図７に示されているように、及び本明細書で説明されるように、ＭＡＤプロット中のピクセルのロケーションは、人間の身体内の組織及び元素の知られているプロパティ（すなわち、光電効果及びコンプトン散乱のための減衰の係数）に依存する。これらのロケーションは、ＭＡＤプロット全体のごく一部を占める。これらの範囲の外のピクセルは、身体内の外来物体又は材料（すなわち、金属器具又はシリコーンインプラント）から、或いは信号収集又は画像再構築におけるエラーによるアーティファクトから生じる。これらのアーティファクトの正確なパターン及び／又は位置は、それらの起源及び性質に関する手がかりを与えることができる。したがって、ＭＡＤプロットは、スキャナ性能を査定することと、それを改善することの両方のためのツールを与えることができる。
図８～図１４は、本明細書で説明されるＭＡＤプロットに関する様々な方法を提示する。方法中のステップの順序は、限定するものではないことを諒解されたい。したがって、他の順序が本明細書で企図される。さらに、１つ又は複数のステップが省略され、及び／又は１つ又は複数の追加のステップが含まれる。
図８は、マルチエネルギー投影データに関する、スペクトルＣＴフィンガープリントを作成するための例示的な方法を示す。
８０２において、関心材料（ＭＯＩ）を含む対象者又は物体のスペクトルスキャンを実施し、マルチエネルギー投影データを作成し、投影データの各セットは異なるエネルギーに対応する。
８０４において、マルチエネルギー投影データを用いて複数の基礎画像を生成し、各基礎画像は異なるエネルギーに対応する。
８０６において、複数の基礎画像からＭＡＤプロットを作成する。
８０８において、関心材料に対応するＭＡＤプロット中のクラスタをＭＡＤプロット中で識別する。これは、文献及び／又は別法からの知られている光電効果及びコンプトン散乱減衰係数、関心材料をもつ及びもたない前のスキャンからのデータ、並びに／或いは別法を使用して達成され得る。
８１０において、関心材料をもつクラスタを関連付けるためにクラスタをラベリングする。
８１２において、たとえば、使用のためにコンピュータメモリに、ＭＡＤプロットを保存する。
図９は、マルチエネルギー投影データに関する、スペクトルＣＴフィンガープリントを作成するための別の例示的な方法を示す。
９０２において、図８中の関心材料に加えて関心材料を含む対象者又は物体のスペクトルスキャンを実施し、マルチエネルギー投影データを作成する。
９０４において、本明細書で説明されるように、マルチエネルギー投影データを用いて複数の基礎画像を生成する。
９０６において、複数の基礎画像からＭＡＤプロットを作成する。
９０８において、記憶されたＭＡＤプロット中にないＭＡＤプロット中のクラスタの位置を特定するために、ＭＡＤプロットを図８からの記憶されたＭＡＤプロットと比較することによって、異なる関心材料に対応するＭＡＤプロット中のクラスタの位置をＭＡＤプロット中で特定する。
９１０において、異なる関心材料をもつクラスタを関連付けるためにクラスタをラベリングする。
９１２において、ＭＡＤプロットを保存する。
図１０は、マルチエネルギー投影データに関する、スペクトルＣＴフィンガープリントを作成するための別の例示的な方法を示す。
１００２において、関心材料をもたない第１の対象者又は物体の第１のスペクトルスキャンを実施し、第１の投影データを作成する。
１００４において、関心材料をもつ第２の対象者又は物体の第２のスペクトルスキャンを実施し、第２の投影データを作成する。
ステップ１００２及び１００４の投影データは、新たに収集された投影データ及び／又は前の検査からマイニングされた投影データであり得る。さらに、ステップ１００４はステップ１００２の前にあり得る。
１００６において、第１の投影データを用いて第１の複数の基礎画像を生成する。
１００８において、第２の投影データを用いて第２の複数の基礎画像を生成する。
１０１０において、第１の複数の基礎画像から第１のＭＡＤプロットを作成する。
１０１２において、第２の複数の基礎画像から第２のＭＡＤプロットを作成する。
１０１４において、第２のＭＡＤプロットにない第１のＭＡＤプロット中のクラスタの位置を特定するために、第１のＭＡＤプロットと第２のＭＡＤプロットとを比較することによって、関心材料に対応する第１のＭＡＤプロット中のクラスタの位置を特定する。
１０１６において、関心材料をもつクラスタを関連付けるためにクラスタをラベリングする。
１０１８において、第１のＭＡＤプロットを保存する。
図１１は、マルチエネルギー投影データに関する、異常の存在及び／又はタイプを識別するための例示的な方法を示す。
１１０２において、対象者のスペクトルスキャンを実施し、投影データを作成する。
１１０４において、投影データを用いて複数の基礎画像を生成する。
１１０６において、複数の基礎画像からＭＡＤプロットを作成する。
１１０８において、ＭＡＤプロットを正常組織のためのＭＡＤプロットと比較する。
１１１０において、ＭＡＤプロットが、正常組織のためのＭＡＤプロットにないクラスタを含むことに応答して、対象者が異常を有すると決定する。
１１１２において、ＭＡＤプロットを異常のためのＭＡＤプロットと比較する。
１１１４において、ＭＡＤプロットが、異常のためのＭＡＤプロット中の異常を表すクラスタに一致するクラスタを含むことに応答して、対象者が異常を有すると決定する。
一変形形態では、ステップ１１０８及び１１１０が省略され、ＭＡＤプロットは、異常のためのＭＡＤプロットとのみ比較される。別の変形形態では、ステップ１１１２及び１１１４が省略され、ＭＡＤプロットは、正常組織のためのＭＡＤプロットとのみ比較される。
図１２は、マルチエネルギー投影データに関する、異常の不在を識別するための例示的な方法を示す。
１２０２において、対象者のスペクトルスキャンを実施し、投影データを作成する。
１２０４において、投影データを用いて複数の基礎画像を生成する。
１２０６において、複数の基礎画像からＭＡＤプロットを作成する。
１２０８において、ＭＡＤプロットを正常組織のためのＭＡＤプロットと比較する。
１２１０において、ＭＡＤプロットが正常組織のためのＭＡＤプロットに一致することに応答して、対象者が異常を有しないと決定する。
図１３は、マルチエネルギー投影データに関する、異常の不在を識別するための例示的な方法を示す。
１３０２において、対象者のスペクトルスキャンを実施し、投影データを作成する。
１３０４において、投影データを用いて複数の基礎画像を生成する。
１３０６において、複数の基礎画像からＭＡＤプロットを作成する。
１３０８において、ＭＡＤプロットを異常のためのＭＡＤプロットと比較する。
１３１０において、ＭＡＤプロットが、異常のためのＭＡＤプロット中の異常を表すクラスタに一致するクラスタを含むことに応答して、対象者が異常を有しないと決定する。
図１４は、マルチエネルギー投影データに関する、画像中の関心組織を視覚化するための例示的な方法を示す。
１４０２において、対象者のスペクトルスキャンを実施し、投影データを作成する。
１４０４において、投影データを用いて複数の基礎画像を生成する。
１４０６において、複数の基礎画像からＭＡＤプロットを作成する。
１４０８において、関心組織に対応するＭＡＤプロットのクラスタを識別する。これは、ＭＡＤプロットを関心組織のためのＭＡＤプロットと比較することによって、及び／又は別法により達成され得る。
１４１０において、クラスタについてＲＯＩを作成する。
１４１２において、投影データを用いて画像を生成する。
１４１４において、クラスタによって表される材料のための画像中で、関心組織に対応するピクセル又はボクセルを強調表示する。
図１５は、マルチエネルギー投影データに関する、画像中の関心組織を識別するための例示的な方法を示す図である。
１５０２において、対象者のスペクトルスキャンを実施し、投影データを作成する。
１５０４において、投影データを用いて複数の基礎画像を生成する。
１５０６において、投影データを用いて画像を生成する。
１５０８において、画像中にＲＯＩを作成する。
１５１０において、ＲＯＩについてＭＡＤプロットを作成する。
１５１２において、ＲＯＩに対応するＭＡＤプロットのクラスタを識別する。
１５１４において、クラスタによってＲＯＩ中の材料のタイプを識別する。これは、ＭＡＤプロットを、異なるタイプの材料のためのＭＡＤプロットと比較することによって、及び／又は別法により達成され得る。
１５１６において、識別された材料に関して材料分解を作成する。
１５１８において、材料分解を使用して、材料のためのスペクトル画像を生成する。
本明細書のステップは、コンピュータ可読記憶媒体上に符号化された又は埋め込まれたコンピュータ可読命令として実施され、コンピュータ可読命令は、（１つ又は複数の）コンピュータプロセッサによって実行されたとき、（１つ又は複数の）プロセッサに、説明されたステップを行わせる。追加又は代替として、コンピュータ可読命令のうちの少なくとも１つは、信号、搬送波又は他の一時的媒体によって搬送される。
図１６は、スペクトルＣＴフィンガープリントモジュール１３２に関係するオペレータコンソール１１８の構成要素が、撮像システム１００とは別個の装置であるコンピューティングシステム１６０２の一部である、図１の変形形態を概略的に示す。オペレータコンソール１１８は、モニタ又はディスプレイなど、人間が読み取れる出力デバイスと、キーボード及びマウスなどの入力デバイスとを備え、コンソール１１８上に常駐するソフトウェアは、オペレータがスキャナ１００と対話することを可能にする。命令１３０は、ボリューメトリック画像データを再構築するための再構築器を含む。
コンピューティングシステム１６０は、撮像システム１００（コンソール１１８及び／又は再構築器１１６）、データリポジトリ１６０４、別の撮像システム、及び／又は他のデバイスから投影を受信することができる。好適なデータリポジトリ１６０４の一例は、画像アーカイブ及び通信システム（ＰＡＣＳ：ｐｉｃｔｕｒｅ ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）、放射線科情報システム（ＲＩＳ）、病院情報システム（ＨＩＳ）、電子医療記録（ＥＭＲ）、データベース、サーバ、撮像システム、及び／又は他のデータリポジトリである。
本明細書で説明されたＭＡＤプロットは品質保証のためにも使用され得る。たとえば、特定の材料のためのＭＡＤプロットはＸ線源及び検出器アレイとは無関係であるので、特定の材料を含むファントムをスキャンすることと、その材料のための撮像システムごとのＭＡＤプロットを生成することと、ＭＡＤプロットを、その材料のための知られている有効な（１つ又は複数の）基準ＭＡＤプロットと比較することとによって、複数の撮像システムがテストされ得る。ある撮像システムのためのＭＡＤプロットが（１つ又は複数の）基準ＭＡＤプロットから逸脱する場合、その撮像システムは、たとえば、再較正され得る。
本発明は、好ましい実施形態に関して説明された。上記の詳細な説明を読み、理解した他者は、変更及び改変に想到する。本発明は、すべてのそのような変更及び改変が、添付の特許請求の範囲又はそれの均等物の範囲内に入る限りにおいて、それらの変更及び改変を含むものと解釈されるものである。
Claims (13)
- システムの作動方法であって、
前記システムのプロセッサが、撮像システムを用いて、第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成するステップであって、前記第１のエネルギー範囲と前記第２のエネルギー範囲とが異なる、生成するステップと、
前記プロセッサが、前記スペクトル投影データの組合せから画像を構築するステップと、
前記プロセッサが、これらスペクトル投影データから、これらエネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築するステップと、
前記プロセッサが、前記基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築するステップであって、前記多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、前記多次元ヒストグラムが、前記スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築するステップと、
前記プロセッサが、前記画像と前記多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に表示するステップと、
前記プロセッサが、表示された前記多次元ヒストグラムを、知られている正常組織のための多次元ヒストグラム及び／又は知られている異常組織のための多次元ヒストグラムと比較するステップと、
前記プロセッサが、前記比較の結果に従って、表示された前記多次元ヒストグラム中の異常組織の存在を決定するステップと、
前記プロセッサが、前記多次元ヒストグラム中のクラスタのための関心領域を識別する入力を受信するステップと、
前記プロセッサが、前記多次元ヒストグラム中の識別された前記関心領域中の材料に対応する、前記画像のピクセル又はボクセルのグループを強調表示するために、表示された前記画像を更新するステップと、を有する、システムの作動方法。 - 前記プロセッサが、前記画像中の関心領域を識別する入力を受信するステップと、
前記プロセッサが、前記画像中の識別された前記関心領域中の材料に対応する、前記クラスタのセットのうちのクラスタを強調表示するために、表示された前記多次元ヒストグラムを更新するステップと
をさらに有する、請求項１に記載のシステムの作動方法。 - スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールを含む、命令を記憶するメモリと、
少なくとも前記スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールに対応する命令を実行するプロセッサとを備え、前記命令は、前記プロセッサに、
第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成することであって、前記第１のエネルギー範囲と前記第２のエネルギー範囲とが異なる、生成することと、
前記スペクトル投影データの組合せから画像を構築することと、
これらスペクトル投影データから、これらエネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築することと、
前記基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築することであって、前記多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、前記多次元ヒストグラムが、前記スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築することと、
前記画像と前記多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に提示することと、
表示された前記多次元ヒストグラムを、知られている正常組織のための多次元ヒストグラム及び／又は知られている異常組織のための多次元ヒストグラムと比較することと、
前記比較の結果に従って、表示された前記多次元ヒストグラム中の異常組織の存在を決定することと、
前記多次元ヒストグラム中のクラスタのための関心領域を識別する入力を受信し、前記多次元ヒストグラム中の識別された前記関心領域中の材料に対応する、前記画像のピクセル又はボクセルのグループを強調表示するために、表示された前記画像を更新することと、を行わせる、システム。 - 前記プロセッサが、前記画像中の関心領域を識別する入力を受信し、前記画像中の識別された前記関心領域中の材料に対応する、前記クラスタのセットのうちのクラスタを強調表示するために、表示された前記多次元ヒストグラムを更新する、請求項３に記載のシステム。
- 前記プロセッサが、強調表示された前記多次元ヒストグラムを、異なる材料のための多次元ヒストグラムのライブラリと比較し、強調表示された前記クラスタを、前記ライブラリからの多次元ヒストグラム中のクラスタと一致させ、一致された前記クラスタに対応する前記多次元ヒストグラムに基づいて、前記材料のタイプを識別する、請求項４に記載のシステム。
- 前記プロセッサが、前記材料のタイプに対する材料分解を作成し、前記材料分解を使用して前記材料のタイプのスペクトル画像を構築する、請求項５に記載のシステム。
- スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールを含む、命令を記憶するメモリと、
少なくとも前記スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールに対応する命令を実行するプロセッサとを備え、前記命令は、前記プロセッサに、
第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成することであって、前記第１のエネルギー範囲と前記第２のエネルギー範囲とが異なる、生成することと、
前記スペクトル投影データの組合せから画像を構築することと、
これらスペクトル投影データから、これらエネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築することと、
前記基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築することであって、前記多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、前記多次元ヒストグラムが、前記スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築することと、
前記画像と前記多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に提示することと、
表示された前記多次元ヒストグラムを、知られている正常組織のための多次元ヒストグラム及び／又は知られている異常組織のための多次元ヒストグラムと比較することと、
前記比較の結果に従って、表示された前記多次元ヒストグラム中の異常組織の存在を決定することと、
表示された前記多次元ヒストグラム中のクラスタが、前記知られている正常組織のための前記多次元ヒストグラム中に不在であることに応答して、表示された前記多次元ヒストグラム中の異常組織の存在を識別することと、を行わせる、システム。 - 前記プロセッサが、前記クラスタを、前記知られている異常組織に対応する前記多次元ヒストグラムのクラスタに一致させることによって、前記知られている異常組織の存在を識別する、請求項７に記載のシステム。
- スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールを含む、命令を記憶するメモリと、
少なくとも前記スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールに対応する命令を実行するプロセッサとを備え、前記命令は、前記プロセッサに、
第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成することであって、前記第１のエネルギー範囲と前記第２のエネルギー範囲とが異なる、生成することと、
前記スペクトル投影データの組合せから画像を構築することと、
これらスペクトル投影データから、これらエネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築することと、
前記基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築することであって、前記多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、前記多次元ヒストグラムが、前記スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築することと、
前記画像と前記多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に提示することと、
表示された前記多次元ヒストグラムを、知られている正常組織のための多次元ヒストグラム及び／又は知られている異常組織のための多次元ヒストグラムと比較することと、
前記比較の結果に従って、表示された前記多次元ヒストグラム中の異常組織の存在を決定することと、
表示された前記多次元ヒストグラムを、知られている異常組織のための多次元ヒストグラムと比較し、表示された前記多次元ヒストグラム中のクラスタが、前記知られている正常組織のための前記多次元ヒストグラム中に不在であることに応答して、表示された前記多次元ヒストグラム中の前記知られている異常組織の存在を識別することと、を行わせる、システム。 - スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールを含む、命令を記憶するメモリと、
少なくとも前記スペクトルＣＴフィンガープリントモジュールに対応する命令を実行するプロセッサとを備え、前記命令は、前記プロセッサに、
第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成することであって、前記第１のエネルギー範囲と前記第２のエネルギー範囲とが異なる、生成することと、
前記スペクトル投影データの組合せから画像を構築することと、
これらスペクトル投影データから、これらエネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築することと、
前記基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築することであって、前記多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、前記多次元ヒストグラムが、前記スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築することと、
前記画像と前記多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に提示することと、
表示された前記多次元ヒストグラムを、知られている正常組織のための多次元ヒストグラム及び／又は知られている異常組織のための多次元ヒストグラムと比較することと、
前記比較の結果に従って、表示された前記多次元ヒストグラム中の異常組織の存在を決定することと、
表示された前記多次元ヒストグラムを、知られている正常組織のための多次元ヒストグラムと比較し、前記知られている正常組織のための前記多次元ヒストグラムにない、表示された前記多次元ヒストグラム中のクラスタを識別することと、を行わせる、システム。 - 前記プロセッサが、表示された前記多次元ヒストグラムを、複数の材料のための多次元ヒストグラムのライブラリと比較し、前記クラスタを、多次元ヒストグラムの前記ライブラリからの前記ヒストグラムのうちの１つのヒストグラム中のクラスタに一致させることによって、当該クラスタによって表される材料のタイプを識別する、請求項３に記載のシステム。
- クラスタは、知られている材料に対応するものであり、前記プロセッサが、前記クラスタを、前記知られている材料を表すとしてラベリングし、表示された前記多次元ヒストグラムをライブラリに保存する、請求項１０に記載のシステム。
- コンピュータ実行可能命令で符号化されたコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、コンピュータのプロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、
第１のエネルギー範囲に対応する少なくとも第１のスペクトル投影データと、第２のエネルギー範囲に対応する第２のスペクトル投影データとを含む、対象者のスペクトル投影データを生成することであって、前記第１のエネルギー範囲と前記第２のエネルギー範囲とが異なる、生成することと、
前記スペクトル投影データの組合せから画像を構築することと、
これらスペクトル投影データから、これらエネルギー範囲に対する基礎画像のセットを構築することと、
前記基礎画像のセットから多次元ヒストグラムを構築することであって、前記多次元ヒストグラムが少なくとも２つの軸を含み、第１の軸が第１の基礎構成要素に対応し、第２の軸が第２の基礎構成要素に対応し、前記多次元ヒストグラムが、前記スペクトル投影データ中で表される各材料について１つのクラスタを含む、クラスタのセットを含む、構築することと、
前記画像と前記多次元ヒストグラムとを同時に視覚的に提示することと、
表示された前記多次元ヒストグラムを、知られている正常組織のための多次元ヒストグラム及び／又は知られている異常組織のための多次元ヒストグラムと比較することと、
前記比較の結果に従って、表示された前記多次元ヒストグラム中の異常組織の存在を決定することと、
前記多次元ヒストグラム中のクラスタのための関心領域を識別する入力を受信し、前記多次元ヒストグラム中の識別された前記関心領域中の材料に対応する、前記画像のピクセル又はボクセルのグループを強調表示するために、表示された前記画像を更新することと、
を行わせる、コンピュータ可読媒体。
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