JP7282732B2 - 焦点の動き検出および補正のためのシステムおよび方法 - Google Patents

焦点の動き検出および補正のためのシステムおよび方法 Download PDF

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Description

本明細書の実施形態は、一般に、Ｘ線ベースの撮像技術に関し、より具体的には、Ｘ線放出点およびＸ線検出器素子の不一致に関連する問題に関する。
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システムなどのＸ線ベースの撮像システムでは、Ｘ線ビームが患者または物品（例えば、包装、製造された物品など）などの物体に向けて放出され、物体内の関心領域を撮像する。ビームは、典型的には、物体を通過するときに減衰される。続いて、減衰されたビームは、検出器素子のアレイを有する放射線検出器に入射する。減衰されたビームに応じて、アレイの検出器素子は、物体の内部情報を表すそれぞれの電気信号を生成する。これらの電気信号は、データ処理ユニットによって処理され、物体内の関心領域を表す画像を生成する。
取得されたデータからの画像の再構成は、一般に、Ｘ線光子がＸ線放出焦点からそれぞれの光子が検出される検出器素子まで直線の経路で進行したという仮定に基づいている。しかし、１つまたは複数のコリメート素子またはプレート（例えば、ポストペイシェント散乱防止グリッド）に対するＸ線焦点の不一致または移動は、ＣＴ撮像システムなどの撮像システムの臨床使用に有害な画像アーチファクトをもたらすことがある。この影響は、コリメータブレードのピッチがチャネル（すなわち、ピクセル）のピッチよりも大きいシステムではより顕著になり得るため、それぞれのコリメータブレードによる「シャドウ」の場合によって、異なるチャネルが異なる程度で影響を受ける可能性がある。
米国特許出願公開第２０１２／０３２８０７６号明細書
当初に特許請求されている主題の範囲に相応する特定の実施形態を、以下に要約する。これらの実施形態は特許請求する主題の範囲を限定しようとするものではなく、むしろ、これらの実施形態は、実現可能な実施形態の概要を提供しようとするものに過ぎない。実際、本発明は、以下に記載する実施形態に類似している可能性があり、あるいは異なっている可能性がある様々な形態を包含していてもよい。
一実施形態では、Ｘ線焦点の動きを推定するための方法が提供される。この方法によれば、Ｘ線をＸ線焦点から複数のチャネルを含む放射線検出器に向けて放出することによって、画像データが取得される。チャネルの第１のサブセットは各々、それぞれのチャネルの上に位置決めされたコリメータブレードを有し、チャネルの第２のサブセットは、コリメータブレードによって遮蔽されていない。第１のサブセットの少なくとも１つのそれぞれのチャネルについて、相対チャネル利得がそれぞれのチャネルについて推定され、相対チャネル利得とそれぞれのチャネルについてのＸ線焦点の動き感度比を使用して、Ｘ線焦点の動きが推定される。
さらなる実施形態では、撮像システムが提供される。この実施形態によれば、撮像システムは、動作中にＸ線を焦点から放出するように構成されたＸ線放射線源と、複数のコリメータブレードを含むコリメータと、放射線検出器であって、各ピクセルが放射線検出器のチャネルに対応する複数のピクセルを含む放射線検出器とを備える。チャネルの第１のサブセットは各々、それぞれのチャネルの上に位置決めされたコリメータブレードを有し、チャネルの第２のサブセットは、コリメータブレードによって遮蔽されていない。撮像システムは、Ｘ線をＸ線源から放射線検出器に向けて放出させることによって画像データを取得することと、第１のサブセットの少なくとも１つのそれぞれのチャネルについて、それぞれのチャネルについての相対チャネル利得を推定することと、相対チャネル利得とそれぞれのチャネルについてのＸ線焦点の動き感度比を使用して、Ｘ線焦点の動きを推定することとを含む操作を実施するように構成された処理回路をさらに備える。
追加の実施形態では、焦点の動きを補正するための方法が提供される。この方法によれば、相対チャネル利得が放射線検出器のそれぞれのチャネルについて推定される。相対チャネル利得とそれぞれのチャネルについてのＸ線焦点の動き感度比を使用して、Ｘ線焦点の動きが推定される。Ｘ線焦点の動きの推定に基づいて、焦点の動き補正が計算される。焦点の動き補正係数が画像再構成または再構成後のプロセスの一部として使用され、アーチファクトまたは他の画像の不規則性を補正または除去する。
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読解すればより良好に理解され、添付の図面においては、図面全体を通して同一の符号は同一の部分を表している。
本開示の特定の態様による、コンピュータ断層撮影撮像システムの構成要素を図示する図である。 本開示の特定の態様による、コリメータブレードが配置される検出器のチャネルの側面図を概略的に図示する図である。 本開示の特定の態様による、コリメータブレードが配置される検出器のチャネルの追加の側面図を概略的に図示する図である。 本開示の特定の態様による、コリメートされた放射線検出器の場面における一致したＸ線焦点および不一致のＸ線焦点を視覚的に例示する図である。 本開示の特定の態様による、Ｘ線焦点位置に対する検出器チャネルの信号応答をグラフで例示する図である。 本開示の特定の態様による、特定の関心パラメータと併せて、傾いたコリメータブレードが配置される検出器のチャネルの側面図を概略的に図示する図である。 本開示の特定の態様による、焦点の動きを推定するためのステップの一実施態様のプロセスフローを図示する図である。 本開示の特定の態様による、Ｘ線焦点位置を決定する相対チャネル利得の使用をグラフで例示する図である。
１つまたは複数の具体的な実施形態を、以下に記載する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようと努力しても、実際の実施態様のすべての特徴を本明細書に記載することができるというわけではない。エンジニアリングまたは設計プロジェクトなどの実際の実施態様の開発においては、開発者らの特定の目的を達成するために、例えばシステム関連および事業関連の制約条件への対応など実施態様に特有の決定を数多くしなければならないし、また、これらの制約条件は実施態様ごとに異なる可能性があることを理解されたい。さらに、このような開発努力は、複雑で時間がかかるが、それでもなお本開示の利益を有する当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な仕事であることを理解されたい。
本発明の様々な実施形態の要素を紹介するとき、「１つの（ａ、ａｎ）」、「この（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」という冠詞は、それらの要素が１つまたは複数存在することを意味するように意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることを意図し、列挙された要素以外にもさらなる要素が存在してもよいことを意味する。さらに、以下の説明におけるあらゆる数値例は非限定的なものであることを意図し、したがって追加の数値、範囲、および百分率は開示される実施形態の範囲内にあるものとする。
以下の説明の態様は医療撮像の場面で提供され得るが、本技術は、そのような医療の場面に限定されないことを理解されたい。実際に、そのような医療の場面における例および説明の提供は、現実の実施態様および用途の事例を提供することによって説明を容易にすることに過ぎない。しかし、本手法は、製造された部品または商品の非破壊検査（すなわち、品質管理または品質検討用途）、および／または包装、箱、荷物の非侵襲的検査など（すなわち、セキュリティまたはスクリーニング用途）で使用される産業用コンピュータ断層撮影（ＣＴ）のための断層画像再構成など、他の場面でも利用することができる。一般に、本手法は、Ｘ線放出点が関連する散乱防止素子またはコリメーション素子（例えば、ブレード）を有する検出器素子のアレイと不一致となる場合がある、あらゆる撮像もしくはスクリーニングの場面または画像処理フィールドにおいて有用であり得る。
本明細書で説明するように、取得されたＸ線透過データからの画像の再構成は、一般に、Ｘ線光子がＸ線放出焦点からそれぞれの光子が検出される検出器素子まで直線の経路で進行したという仮定に基づいている。しかし、１つまたは複数のコリメート素子またはプレート（例えば、ポストペイシェント散乱防止グリッド）に対するＸ線焦点の不一致または移動は、ＣＴ撮像システムなどの撮像システムの臨床使用に有害な画像アーチファクトをもたらすことがある。この影響は、コリメータブレードのピッチがチャネル（すなわち、ピクセル）のピッチよりも大きいシステムでは、より顕著になり得る。
開示される技術は、記載の画像アーチファクトをもたらし得る、スキャンの過程でのＸ線焦点の不一致から生じるチャネル利得誤差を検出および補正するために使用することができる。従来の技術と比較して本明細書で説明される技術の１つの利点は、焦点のドリフトの検出のために追加のハードウェアを必要としないことである。代わりに、本明細書で説明される方法は、Ｘ線焦点のドリフトまたは不一致の推定および補正の一部として、製造中の各ブレードの静的不一致を考慮に入れる。このようにして、焦点の動きによる画像アーチファクトのリスクが軽減され、焦点の動きを検出するための高価なハードウェアソリューションの必要性が回避される。
前述の説明を念頭に置いて、図１は、本明細書で説明される構造および手法に従って、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の一実施形態を例示する。例示の実施形態では、システム１０は、Ｘ線投影データを取得し、投影データを表示および分析のための体積再構成へと再構成するように設計されたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムである。ＣＴ撮像システム１０は、撮像セッション中に１つまたは複数のエネルギースペクトルでのＸ線生成を可能にする１つまたは複数のＸ線管または固体放出構造など、１つまたは複数のＸ線源１２を含む。
特定の実施態様では、源１２は、Ｘ線ビーム２０の高強度領域の形状（オフアングルの放出を制限するなど）および／もしくは範囲を画定するため、Ｘ線ビーム２０のエネルギープロファイルを制御もしくは画定するため、ならびに／または場合によっては関心領域内にない患者２４の部分へのＸ線露光を制限するために、Ｘ線ビーム２０を操縦するために使用され得るプリペイシェントコリメータ／フィルタアセンブリ２２に近接して位置決めされてもよい。実際には、フィルタアセンブリまたはビーム整形器２２は、源１２と撮像されるボリュームとの間でガントリ内に組み込まれてもよい。
Ｘ線ビーム２０は、被検体（例えば、患者２４）または関心物体（例えば、製造された構成要素、手荷物、包装など）が位置決めされる領域に進入する。被検体は、Ｘ線光子２０の少なくとも一部を減衰させることで減衰されたＸ線光子２６をもたらし、これは、ｍ×ｎアレイに配置された複数の検出器素子（例えば、ピクセル）によって形成されたピクセル化検出器アレイ２８に衝突する。図示の例では、減衰されたＸ線光子２６は、検出器アレイ２８に到達する前にコリメータ１８（例えば、散乱防止グリッド）を通過する。本明細書で説明するように、コリメータ１８は、検出器アレイ２８の表面に実質的に垂直に一致し、オフアングルで進行するＸ線光子２６（例えば、散乱Ｘ線）が検出器アレイ２８に到達するのを制限または防止する減衰材料から形成された複数のブレードまたは他の素子からなり得る。検出器アレイ２８に到達する電気信号は、検出および処理され、１つまたは複数の投影データセットを生成する。図示の例では、検出器２８は、システムコントローラ３０に結合され、システムコントローラ３０は、検出器２８によって生成されたデジタル信号の取得を指示する。
システムコントローラ３０は、フィルタ処理、検査および／または較正プロトコルを実行するように撮像システム１０の動作を指示し、取得されたデータを処理することができる。Ｘ線源１２に関して、システムコントローラ３０は、Ｘ線検査シーケンスのために電力、焦点場所、制御信号などを供給する。特定の実施形態によれば、システムコントローラ３０は、フィルタアセンブリ２２、ＣＴガントリ（またはＸ線源１２および検出器２８が取り付けられる他の構造的支持体）、ならびに／または検査の過程にわたる患者支持体の並進および／もしくは傾斜の動作を制御し得る。
加えて、システムコントローラ３０は、モータコントローラ３６を介して、それぞれ被検体２４および／または撮像システム１０の構成要素を移動させるために使用される直線位置決めサブシステム３２および／または回転サブシステム３４の動作を制御することができる。例えば、ＣＴシステムでは、放射線源１２および検出器２８は、物体（例えば、患者２４）の周りを回転し、一定範囲の角度ビューにわたってＸ線透過データを取得する。したがって、現実の実施態様では、撮像システム１０は、関心スキャン面積全体をカバーする複数の角度位置（例えば、３６０°、１８０°＋ファンビーム角度（α）など）の各々に対応するＸ線透過データを生成するように構成される。
システムコントローラ３０は、信号処理回路と、関連するメモリ回路とを含むことができる。そのような実施形態では、メモリ回路は、Ｘ線源１２および／またはフィルタアセンブリ２２を含む撮像システム１０を動作させ、本明細書で説明されるステップおよびプロセスに従って、検出器２８によって取得されたデジタル測定値を処理するためにシステムコントローラ３０によって実施されるプログラム、ルーチン、および／または符号化アルゴリズムを記憶し得る。一実施形態では、システムコントローラ３０は、プロセッサベースのシステムの全部または一部として実装することができる。
源１２は、システムコントローラ３０内に含まれるＸ線コントローラ３８によって制御することができる。Ｘ線コントローラ３８は、電力、タイミング信号、および／または焦点サイズおよびスポット場所を源１２に提供するように構成することができる。加えて、いくつかの実施形態では、Ｘ線コントローラ３８は、システム１０内の異なる場所にある管またはエミッタが互いに同期して、もしくは互いに独立して動作することができるように源１２を選択的に作動させ、または撮像セッション中に異なるエネルギープロファイル間で源を切り替えるように構成され得る。
システムコントローラ３０は、データ取得システム（ＤＡＳ）４０を含むことができる。ＤＡＳ４０は、検出器２８からのデジタル信号など、検出器２８の読み出し電子回路によって収集されたデータを受け取る。次に、ＤＡＳ４０は、コンピュータ４２などのプロセッサベースのシステムによる後続の処理のためにデータを変換および／または処理することができる。本明細書で説明される特定の実施態様では、検出器２８内の回路は、データ取得システム４０への送信前に検出器のアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。コンピュータ４２は、コンピュータ４２によって処理されたデータ、コンピュータ４２によって処理されるべきデータ、またはコンピュータ４２の画像処理回路４４によって実行される命令を記憶することができる１つまたは複数の非一時的メモリデバイス４６を含むか、またはそれらと通信することができる。例えば、コンピュータ４２のプロセッサは、メモリ４６に記憶された１つまたは複数の命令のセットを実行することができ、メモリ４６は、コンピュータ４２のメモリ、プロセッサのメモリ、ファームウェア、または同様のインスタンス化であってもよい。例として、コンピュータ４２の画像処理回路４４は、診断画像を生成するように構成され得る。一実施形態では、診断画像は、複数のピクセルから得られ、Ｘ線焦点の動きまたは不一致が補正された複数の信号に適用される画像再構成技術を使用して得られたリアルタイム画像である。一実施形態では、診断画像は、Ｘ線焦点の動きまたは不一致が補正され、医師を支援するためにディスプレイデバイス５０に表示されるＣＴ画像である。
コンピュータ４２はまた、オペレータワークステーション４８を介してオペレータによって提供される指示およびスキャンパラメータに応じてなど、システムコントローラ３０によって可能にされる特徴（すなわち、スキャン動作およびデータ取得）を制御するように適合することができる。システム１０はまた、オペレータが、関連するシステムデータ、撮像パラメータ、生の撮像データ、再構成データまたは画像などを見ることを可能にするオペレータワークステーション４８に結合されたディスプレイ５０を含むことができる。加えて、システム１０は、オペレータワークステーション４８に結合され、任意の所望の測定結果を印刷するように構成されたプリンタ５２を含むことができる。ディスプレイ５０およびプリンタ５２はまた、（図１に示すように）直接またはオペレータワークステーション４８を介してコンピュータ４２に接続されてもよい。さらに、オペレータワークステーション４８は、画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）５４を含むか、またはそれに結合することができる。ＰＡＣＳ５４は、遠隔システムまたはクライアント５６、放射線科情報システム（ＲＩＳ）、病院情報システム（ＨＩＳ）または内部もしくは外部ネットワークに結合することができ、それにより異なる場所にいる第三者が画像データにアクセスすることができる。
全体的な撮像システム１０の前述の説明を念頭に置いて、図２を参照すると、従来の検出器２８およびコリメータ１８の配置の例が切り欠き側面図で示されている。この例では、検出器２８は、各々が読み出しチャネルに対応するピクセル８２のアレイを含むものとして示されている。そのような一例では、ピクセルピッチは、およそ１ｍｍであってもよい。各ピクセルが別々にコリメートされるように、一組のコリメータブレード８０がピクセル８２のアレイに関連付けられて示されている。ブレード８０は、ピクセルが結合される場所に載置されるものとして示され、したがってブレード８０に起因するシャドウイングが主にこれらの接合部にあり、ピクセル８２のアクティブ面積の大部分は、ブレードによって発生されるシャドウが比較的ないままである。このようにして、各ピクセル８２は、コリメータブレード８０によって比較的一貫して均一に影響を受ける。特に、Ｘ線放出焦点が不一致である場合、隣接するチャネル間の不一致に起因する微分利得変化は、比較的小さい。
図３を参照すると、より小さなピクセル８２（例えば、１ｍｍ未満のピクセルピッチ）を有するより高い空間解像度の検出器２８の例が示されている。ピクセルが小さいため、各チャネルは、それぞれのコリメータブレードによって分離することができない場合がある。代わりに、示すように、各コリメータブレード８０は、複数のピクセル８２（すなわち、チャネル）に対してコリメーションを提供することができ、一部のピクセル８２は、ブレード８０に接触するか、またはブレード８０に直接隣接し、他のピクセル８２は、ブレード８０に隣接しない。これに対応して、Ｘ線焦点の不一致が発生した場合、関連するブレード８０の載置が異なるため、隣接するチャネル間のＸ線焦点の不一致による微分利得変化が大きくなる可能性がある。すなわち、Ｘ線焦点の不一致により、高解像度検出器の利得が大きく変化する場合がある。
概念的には、これは図４に例示されており、一致した（左）Ｘ線焦点９０および不一致の（右）Ｘ線焦点９０の並列比較が、コリメートされた検出器２８の場面で例示されている。左の図に示すように、Ｘ線焦点９０が（ブレード８０を通って延びる長手方向軸９４によって示されるように）ブレード８０と一致するとき、ブレードによって投じられるシャドウ９８は、概して対称であり、最小化される。逆に、右に示すように、Ｘ線焦点９０がブレード８０に対して不一致であるとき、ブレード８０によって投じられるシャドウ９８は、異なるピクセル８２（ここではチャネル（ＣＨ）－１、－２、－３として示される）に対して対称ではなく、Ｘ線焦点９０が一致するときと比較してサイズが大きくなり得る。
前述の説明を念頭に置いて、コリメータブレード８０とＸ線焦点９０の不一致は、臨床画像品質に有害な画像アーチファクトをもたらすことがある。特に、検出器レベルでの不一致の影響は、図４に示すように、Ｘ線焦点のコリメータブレードのシャドウイングにより、個々のチャネルの利得において小さいが影響の強い変化をもたらす。すなわち、それぞれの検出器チャネル上のコリメータブレードのシャドウに対する増分的な変化は、チャネル利得における微分変化につながり得、それにより画像アーチファクトが発生する場合がある。図２～図４に関して例示されるように、この影響は、コリメータブレード８０のピッチがピクセル（すなわち、チャネル）のピッチよりも大きく、したがってコリメータブレードが上にあるピクセル、およびコリメータブレードが上にないピクセルが存在する場面において、より顕著になり得る。検出および補正されない場合、Ｘ線焦点の不一致によるこれらの変化は、物体の減衰における変化として誤って解釈され、それによって画像アーチファクトにつながる可能性がある。
実際には、Ｘ線焦点の不一致には、２つのタイプがあり得る。本明細書で使用される静的不一致は、コリメータブレードの偏向または傾きなどに関する製造公差に起因すると理解され得、検出器の較正によってある程度補正することができる。しかし、動作中に生成される熱力および機械力により、スキャンの過程中に動的不一致が発生することがある。動的不一致は検出が困難であり、これに対応して補正が困難な場合がある。
前述を念頭に置いて、本明細書で説明される技術は、図３に示すように、高解像度タイプのシステムを含む、スキャンの過程でのＸ線焦点の不一致に起因するチャネル利得誤差を検出および補正するために使用することができる。特に、本明細書に開示される技術は、Ｘ線焦点のドリフトの検出のための追加のハードウェアなしで実施され得る。
文脈として、ピクセル８２（すなわち、チャネル）は、２つのグループに属するものとして特徴付けることができる：（１）コリメータプレートまたはブレード８０が存在するピクセル（本明細書ではピクセル８２Ａとして示される）、および（２）コリメータプレートまたはブレード８０が存在しないピクセル（本明細書ではピクセル８２Ｂとして示される）。Ｘ線焦点の不一致（例えば、動き）によって影響を受けるのは、コリメータブレードが存在するピクセル８２Ａである。
これは、図５に示すグラフに例示されており、３チャネル配置の場面におけるＸ線焦点の動きを特徴付ける。図５に示すように、コリメータブレード８０が位置決めされているチャネル２で見られる信号は、Ｘ線焦点（ｘｆｓ）の位置に基づいて異なる。逆に、コリメータブレード８０が位置決めされていない隣接チャネル（すなわち、チャネル１および３）で見られる平均信号は、Ｘ線焦点の位置に関係なく均一である。したがって、コリメータブレード８０が位置決めされている各チャネルは、製造後の較正中など、設置および使用の前に一定範囲のＸ線焦点の位置にわたって特徴付けられるその応答（例えば、ｒｃｈ）を有することができる。
加えて、本明細書に記載されるように、本明細書で説明されるようなアーチファクトをもたらす可能性があるプレートまたはブレード８０の偏向は、静的構成要素と動的構成要素の両方を有する場合がある。例として、ブレード８０の静的偏向は、ブレード８０の製造に起因し得、動作または使用中に変化しない。逆に、ブレード８０の動的偏向は、熱力または機械力などによる、スキャン中のブレード８０の移動または変化に起因し得る。静的偏向の影響は、典型的には、動的偏向に起因するものよりも大きくなる。これらの概念を例示するために、図６は、コリメータ１８の偏向したブレード８０を図示する。この例では、ブレードまたはプレートの高さ（Ｈblade）（参照番号１２０によって示される）が、偏向角度θ（参照番号１２２によって示される）およびブレードの偏向距離ｄｘ（参照番号１２４によって示される）と共に図示されている。これらの観察に基づいて、コリメータブレード８０の傾きは、以下に従ってモデル化することができる：
（１）θ＝θstatic＋θdynamic
および
（２）ｄｘ＝Ｈbladeｓｉｎ（θ）。
前述を念頭に置いて、隣接するピクセル８２Ｂに対するブレード８０が位置決めされる所与のチャネル（すなわち、ピクセル８２Ａ）の相対感度（ｒｃｈ（θ、ｘｆｓ））は、それぞれのブレード８０の傾きまたは偏向の関数であることが観察され得る。したがって、その上に位置決めされたブレード８０を有する各チャネル（すなわち、ピクセル８２Ａ）は、本例および図面に関連して、以下の（３）などのように、各チャネルの隣接チャネルに対する感度関数によって特徴付けることができる。
（３）
Figure 0007282732000001
 そのような特徴付けは、製造または設置前の較正もしくは評価プロセスの一部として決定されてもよい。
図７を参照すると、これらの概念の様々な態様を利用してＸ線焦点の動きを決定する方法のプロセスフローが提供されている。説明される実施態様の例は、Ｘ線焦点の動きによって影響を受けない隣接するチャネルが、Ｘ線焦点の動きによって影響を受けるチャネルと比較するための一定のベースラインを提供することができるという観察を活用している。この観察に基づいて、各ブレード８０の静的不一致に対する感度は、測定された焦点の動き感度比を介して推定および補正プロセスに組み込まれる。
このプロセスフローの例では、所与の検出器２８およびコリメータ１８のアセンブリを較正するか、または別の方法で特徴付け、上記のようにコリメータブレードの傾きの関数であり得る各チャネルでのＸ線焦点の動き感度を決定することができる（ステップ１４０）。図示の例では、Ｘ線焦点の動き感度は、式（３）で説明されるように、Ｘ線焦点の動き感度比（ｒｃｈ）１４２によって特徴付けられる。この特徴付けは、検出器／コリメータアセンブリの製造プロセスの一部として、または設置前の期間もしくは他の使用前の期間など、任意の他の適切な時間に行うことができる。したがって、Ｘ線の動き感度のこの特徴付けは、長期間の使用の間、検出器／コリメータアセンブリに対して有効のままであり得る。
使用または動作中（すなわち、臨床または診断撮像データの取得の一部として）、相対チャネル利得（
Figure 0007282732000002
 ）１５０が取得後に推定される（ステップ１５２）。例として、取得後の相対チャネル利得（
Figure 0007282732000003
 ）は、以下のように推定することができる：
Figure 0007282732000004
 式４に示すように、相対チャネル利得１５０の推定は、取得されたデータのＮ個の画像スライスにわたって行われた観察に基づいてもよく、Ｎは、検査取得プロトコルに応じて、１つの画像スライスから、５、１０、３０、５０、１００、またはそれ以上の画像スライスになり得る。一実施態様では、相対チャネル利得１５０は、異なるそれぞれのＮ個の画像スライスについて観察された比に対応する確率分布（平均、中央値、および最頻値などの中心傾向の尺度、ならびに関連する分散によって特徴付けられる）として表すことができる。取得後の相対チャネル利得（
Figure 0007282732000005
 ）１５０が決定されると、既知のＸ線焦点の動き感度１４２と併せて使用して、画像データ取得中のＸ線焦点の動き（
Figure 0007282732000006
 ）１６２を統計的に推定することができる（ステップ１６０）。すなわち、そのような一実施形態におけるＸ線焦点の動きは、コリメータブレードによって遮蔽されず、Ｘ線焦点の動きに応じて最小の微分利得感度を示す所与の取得におけるチャネルの適切なサブセットを決定することに基づいている。
この例は、図８にグラフで例示されている。この例では、ここでは分布として確率的に図示されている（
Figure 0007282732000007
 ）１５０の推定値は、ステップ１４０として決定されたＸ線焦点の動き感度から導出または決定され得るｒｃｈに対応する垂直軸にマッピングすることができる。図示の例では、
Figure 0007282732000008
 １５０を問題のチャネルについての既知のＸ線焦点の動き感度と共に使用して、画像データ取得中、図８で水平にプロットされたＸ線焦点
Figure 0007282732000009
 １６２の位置または動きを推定することができる。次に、画像データ取得中にそれぞれのチャネルで推定されたＸ線焦点の動き
Figure 0007282732000010
 １６２を使用して、画像再構成または再構成後のプロセスの一部として使用される焦点の動き補正係数を計算することなどによって、観察されたＸ線焦点の動きを補正または場合によっては対処し、アーチファクトまたは他の画像の不規則性を補正または除去することができる。例として、特定の実施形態では、信号補正は、プレート８０が位置決めされているピクセルに関連付けられたチャネル、すなわち、信号変化がブレード８０の不一致に起因し得るチャネルに限定されてもよい。同様に、散乱および／またはノイズによる信号の破損を回避するために、測定および補正は、複数のビューにわたって、および／または複数のプレートに対して平均化されてもよい。
本発明の技術的効果は、Ｘ線焦点の動きに起因する画像アーチファクトを低減または排除することなどによって、撮像動作中のＸ線焦点の動きの影響を低減することが可能なＣＴ撮像システムを含む。Ｘ線焦点の動きの影響の推定および／または補正は、追加のハードウェアなしで達成される。
本明細書は、最良の様式を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含む本発明の実践を可能にするために、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義され、当業者が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、特許請求の範囲の文言と異なら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と実質的な差のない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
［実施態様１］
Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定するための方法であって、
Ｘ線を前記Ｘ線焦点（９０）から複数のチャネルを含む放射線検出器（２８）に向けて放出することによって画像データを取得し、前記チャネルの第１のサブセットは各々、前記それぞれのチャネルの上に位置決めされたコリメータブレード（８０）を有し、チャネルの第２のサブセットは、コリメータブレード（８０）によって遮蔽されておらず、
前記第１のサブセットの少なくとも１つのそれぞれのチャネルについて、
前記それぞれのチャネルについての相対チャネル利得（１５０）を推定し（１５２）、
前記相対チャネル利得（１５０）と前記それぞれのチャネルについてのＸ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）を使用して、Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定する（１６０）
操作を含む、方法。
［実施態様２］
前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）は、前記放射線検出器（２８）の設置前の較正の一部として決定される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記第１のサブセットのチャネルは、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて不均一な微分利得感度を示す、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
前記第２のサブセットのチャネルは、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて最小の微分利得感度を示す、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
前記それぞれのチャネルについての前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）は、前記第２のサブセットにある隣接するチャネルで測定された信号の平均に対する前記それぞれのチャネルで測定された信号の比を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）は、Ｎ個の画像スライスについて、前記それぞれのチャネルで測定された合計信号と、前記Ｎ個の画像スライスについて、前記第２のサブセットにある隣接するチャネルで測定された信号の合計平均との比を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）は、確率分布として表される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）は、チャネルの前記第２のサブセットに属し、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて最小の微分利得感度を示す所与の取得におけるチャネルの適切なサブセットを決定することを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）は、前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）を、Ｘ線焦点場所を再度プロットされた前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度の表現に関連付けることを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）の前記推定に基づいて焦点（９０）の動き補正を計算することと、
画像再構成または再構成後のプロセスの一部として前記焦点（９０）の動き補正を使用して、アーチファクトまたは他の画像の不規則性を補正または除去することと
をさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１１］
動作中にＸ線を焦点（９０）から放出するように構成されたＸ線放射線源（１２）と、
複数のコリメータブレード（８０）を含むコリメータ（１８）と、
放射線検出器（２８）であって、各ピクセルが前記放射線検出器（２８）のチャネルに対応する複数のピクセルを含み、前記チャネルの第１のサブセットは各々、前記それぞれのチャネルの上に位置決めされたコリメータブレード（８０）を有し、チャネルの第２のサブセットは、コリメータブレード（８０）によって遮蔽されていない放射線検出器（２８）と、
Ｘ線を前記Ｘ線源（１２）から前記放射線検出器（２８）に向けて放出させることによって画像データを取得することと、
前記第１のサブセットの少なくとも１つのそれぞれのチャネルについて、
前記それぞれのチャネルについての相対チャネル利得（１５０）を推定すること（１５２）と、
前記相対チャネル利得（１５０）と前記それぞれのチャネルについてのＸ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）を使用して、Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）と
を含む操作を実施するように構成された処理回路（４４）と
を備える、撮像システム（１０）。
［実施態様１２］
前記第１のサブセットのチャネルは、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて不均一な微分利得感度を示す、実施態様１１に記載の撮像システム（１０）。
［実施態様１３］
前記第２のサブセットのチャネルは、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて均一な微分利得感度を示す、実施態様１１に記載の撮像システム（１０）。
［実施態様１４］
前記それぞれのチャネルについての前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）は、前記第２のサブセットにある隣接するチャネルで測定された信号の平均に対する前記それぞれのチャネルで測定された信号の比を含む、実施態様１１に記載の撮像システム（１０）。
［実施態様１５］
前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）は、Ｎ個の画像スライスについて、前記それぞれのチャネルで測定された合計信号と、前記Ｎ個の画像スライスについて、前記第２のサブセットにある隣接するチャネルで測定された信号の合計平均との比を含む、実施態様１１に記載の撮像システム（１０）。
［実施態様１６］
Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）は、前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）を、Ｘ線焦点場所を再度プロットされた前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度の表現に関連付けることを含む、実施態様１１に記載の撮像システム（１０）。
［実施態様１７］
前記処理回路（４４）は、
Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）の前記推定に基づいて焦点（９０）の動き補正を計算することと、
画像再構成または再構成後のプロセスの一部として前記焦点（９０）の動き補正を使用して、アーチファクトまたは他の画像の不規則性を補正または除去することと
を含む操作を実施するようにさらに構成される、実施態様１１に記載の撮像システム（１０）。
［実施態様１８］
焦点（９０）の動き（１６２）を補正するための方法であって、
放射線検出器（２８）のそれぞれのチャネルについての相対チャネル利得（１５０）を推定し、
前記相対チャネル利得（１５０）と前記それぞれのチャネルについてのＸ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）を使用して、Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定し（１６０）、
前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）の前記推定に基づいて焦点（９０）の動き補正を計算し、
画像再構成または再構成後のプロセスの一部として前記焦点（９０）の動き補正係数を使用して、アーチファクトまたは他の画像の不規則性を補正または除去する
操作を含む、方法。
［実施態様１９］
前記それぞれのチャネルは、前記それぞれのチャネルのピクセルと前記Ｘ線焦点（９０）を含むＸ線源（１２）との間に位置決めされたコリメータブレード（８０）を有する、実施態様１８に記載の方法。
［実施態様２０］
前記それぞれのチャネルは、前記Ｘ線焦点（９０）の前記動き（１６２）に応じて不均一な微分利得感度を示す、実施態様１８に記載の方法。
［実施態様２１］
前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）は、Ｎ個の画像スライスについて、前記それぞれのチャネルで測定された合計信号と、前記Ｎ個の画像スライスについて、隣接するチャネルで測定された信号の合計平均との比を含む、実施態様１８に記載の方法。
１０ 撮像システム
１２ Ｘ線源
１８ コリメータ
２０ Ｘ線ビーム／Ｘ線光子
２２ プリペイシェントコリメータ／フィルタアセンブリ／ビーム整形器
２４ 患者／被検体
２６ 減衰されたＸ線光子
２８ ピクセル化検出器アレイ
３０ システムコントローラ
３２ 直線位置決めサブシステム
３４ 回転サブシステム
３６ モータコントローラ
３８ Ｘ線コントローラ
４０ データ取得システム（ＤＡＳ）
４２ コンピュータ
４４ 画像処理回路
４６ 非一時的メモリデバイス
４８ オペレータワークステーション
５０ ディスプレイデバイス
５２ プリンタ
５４ 画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）
５６ 遠隔システム／クライアント
８０ コリメータブレード
８２ ピクセル
８２Ａ ピクセル
８２Ｂ ピクセル
９０ Ｘ線焦点
９４ 長手方向軸
９８ シャドウ
１２０ 高さ
１２２ 偏向角度
１２４ 偏向距離
１４０ ステップ
１４２ Ｘ線焦点の動き感度比
１５０ 相対チャネル利得
１５２ ステップ
１６０ ステップ
１６２ Ｘ線焦点の動き

Claims (15)

  1. Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定するための方法であって、
    Ｘ線を前記Ｘ線焦点（９０）から複数のチャネルを含む放射線検出器（２８）に向けて放出することによって画像データを取得することであって、前記チャネルの第１のサブセットは各々、前記それぞれのチャネルの上に位置決めされたコリメータブレード（８０）を有し、チャネルの第２のサブセットは、コリメータブレード（８０）によって遮蔽されていない、取得することと、
    前記第１のサブセットの少なくとも１つのそれぞれのチャネルについて、
    前記それぞれのチャネルについての相対チャネル利得（１５０）を推定すること（１５２）と、
    前記相対チャネル利得（１５０）と前記それぞれのチャネルについてのＸ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）を使用して、Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）と
    を含む、方法。
  2. 前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）は、前記放射線検出器（２８）の設置前の較正の一部として決定される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１のサブセットのチャネルは、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて不均一な微分利得感度を示す、請求項１に記載の方法。
  4. 前記それぞれのチャネルについての前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）は、前記第２のサブセットにある隣接するチャネルで測定された信号の平均に対する前記それぞれのチャネルで測定された信号の比を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）は、Ｎ個の画像スライスについて、前記それぞれのチャネルで測定された合計信号と、前記Ｎ個の画像スライスについて、前記第２のサブセットにある隣接するチャネルで測定された信号の合計平均との比を含む、請求項１に記載の方法。
  6. Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）は、チャネルの前記第２のサブセットに属し、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて最小の微分利得感度を示す所与の取得におけるチャネルの適切なサブセットを決定することを含む、請求項１に記載の方法。
  7. Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）は、前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）を、Ｘ線焦点場所を再度プロットされた前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度の表現に関連付けることを含む、請求項１に記載の方法。
  8. Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）の前記推定に基づいて焦点（９０）の動き補正を計算することと、
    画像再構成または再構成後のプロセスの一部として前記焦点（９０）の動き補正を使用して、アーチファクトまたは他の画像の不規則性を補正または除去することと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 動作中にＸ線を焦点（９０）から放出するように構成されたＸ線源（１２）と、
    複数のコリメータブレード（８０）を含むコリメータ（１８）と、
    放射線検出器（２８）であって、各ピクセルが前記放射線検出器（２８）のチャネルに対応する複数のピクセルを含み、前記チャネルの第１のサブセットは各々、前記それぞれのチャネルの上に位置決めされたコリメータブレード（８０）を有し、チャネルの第２のサブセットは、コリメータブレード（８０）によって遮蔽されていない放射線検出器（２８）と、
    Ｘ線を前記Ｘ線源（１２）から前記放射線検出器（２８）に向けて放出させることによって画像データを取得することと、
    前記第１のサブセットの少なくとも１つのそれぞれのチャネルについて、
    前記それぞれのチャネルについての相対チャネル利得（１５０）を推定すること（１５２）と、
    前記相対チャネル利得（１５０）と前記それぞれのチャネルについてのＸ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）を使用して、Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）と
    を含む操作を実施するように構成された処理回路（４４）と
    を備える、撮像システム（１０）。
  10. 前記第１のサブセットのチャネルは、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて不均一な微分利得感度を示す、請求項９に記載の撮像システム（１０）。
  11. 前記第２のサブセットのチャネルは、前記Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）に応じて均一な微分利得感度を示す、請求項９に記載の撮像システム（１０）。
  12. 前記それぞれのチャネルについての前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度比（１４２）は、前記第２のサブセットにある隣接するチャネルで測定された信号の平均に対する前記それぞれのチャネルで測定された信号の比を含む、請求項９に記載の撮像システム（１０）。
  13. 前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）は、Ｎ個の画像スライスについて、前記それぞれのチャネルで測定された合計信号と、前記Ｎ個の画像スライスについて、前記第２のサブセットにある隣接するチャネルで測定された信号の合計平均との比を含む、請求項９に記載の撮像システム（１０）。
  14. Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）を推定すること（１６０）は、前記それぞれのチャネルについての前記相対チャネル利得（１５０）を、Ｘ線焦点場所を再度プロットされた前記Ｘ線焦点（９０）の動き感度の表現に関連付けることを含む、請求項９に記載の撮像システム（１０）。
  15. 前記処理回路（４４）は、
    Ｘ線焦点（９０）の動き（１６２）の前記推定に基づいて焦点（９０）の動き補正を計算することと、
    画像再構成または再構成後のプロセスの一部として前記焦点（９０）の動き補正を使用して、アーチファクトまたは他の画像の不規則性を補正または除去することと
    を含む操作を実施するようにさらに構成される、請求項９に記載の撮像システム（１０）。
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