特開 2022-145511 線量調整方法及びＸ線システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022145511

(43)【公開日】2022-10-04

(54)【発明の名称】線量調整方法及びＸ線システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20220926BHJP

【ＦＩ】

A61B6/03 330B

A61B6/03 360D

A61B6/03 360T

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022013103

(22)【出願日】2022-01-31

(31)【優先権主張番号】17/206,866

(32)【優先日】2021-03-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジョン バウムガルト

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ マナーク

【テーマコード（参考）】

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C093AA21

4C093AA24

4C093CA04

4C093CA15

4C093DA02

4C093DA10

4C093EA02

4C093EB28

4C093FA16

4C093FA18

4C093FA20

4C093FA32

4C093FA44

4C093FA52

4C093FD12

4C093FF28

4C093FG04

4C093FG13

4C093FG16

(57)【要約】

【課題】より適切なＸ線線量を設定すること。
【解決手段】実施形態の線量調整方法は、被検体の部位を撮像して当該部位のＸ線画像を取得し、前記Ｘ線画像に関連する関心領域のリストを作成し、前記関心領域のリストに対応する画素の測定範囲のリストを作成し、前記測定範囲のリストから測定範囲を選択するインタフェースをユーザに提示し、選択された測定範囲に基づいて前記被検体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を決定し、決定した線量のＸ線を前記被検体の部位に照射すること、を含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体の部位を撮像して当該部位のＸ線画像を取得し、
前記Ｘ線画像に関連する関心領域のリストを作成し、
前記関心領域のリストに対応する画素の測定範囲のリストを作成し、
前記測定範囲のリストから測定範囲を選択するインタフェースをユーザに提示し、
選択された測定範囲に基づいて前記被検体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を決定し、
決定した線量のＸ線を前記被検体の部位に照射すること、
を含む、線量調整方法。

【請求項2】

前記関心領域のリストは、機械学習プロセスを介して作成される、請求項１に記載の線量調整方法。

【請求項3】

前記関心領域のリストは、前記Ｘ線画像中に存在する対象についての所定の知識に基づいて作成される、請求項１に記載の線量調整方法。

【請求項4】

前記関心領域のリストは、前記Ｘ線線量を調整するための前記測定範囲を設定するために使用されている関心領域に関する表示と共に、前記Ｘ線画像と同時に表示される、請求項１～３のいずれか１つに記載の線量調整方法。

【請求項5】

特定の関心領域に対応する測定範囲が一時的または永続的に前記Ｘ線画像上に表示される、請求項１～４のいずれか１つに記載の線量調整方法。

【請求項6】

マウス、ジョイスティック、ジョグホイール、タッチパネル、または音声制御を含む入力インタフェースを介して、現在の関心領域の選択が変更される、請求項１～５のいずれか１つに記載の線量調整方法。

【請求項7】

前記機械学習プロセスは、対象検出、ローカライゼーション、セグメンテーション、または追跡処理である、請求項２に記載の線量調整方法。

【請求項8】

前記画素の測定範囲のリストは、前記機械学習プロセスに基づいて作成される、請求項２に記載の線量調整方法。

【請求項9】

ユーザによる新しい関心領域の選択に応じて、新しいＸ線線量を決定するために、新たな対応する測定範囲を決定することをさらに含む、請求項６に記載の線量調整方法。

【請求項10】

前記関心領域はメニューを介して名称によって選択される、請求項４に記載の線量調整方法。

【請求項11】

特定の関心領域に対応する前記画素の測定範囲の寸法は、前記特定の関心領域内に存在する対象の種類に基づいて決定される、請求項１～１０のいずれか１つに記載の線量調整方法。

【請求項12】

前記被検体の部位の撮像は、前記部位に対してＸ線を照射して前記部位のＸ線画像を取得することを含む、請求項１～１１のいずれか１つに記載の線量調整方法。

【請求項13】

被検体の部位に対してＸ線を照射して前記部位のＸ線画像を取得するＸ線管と、
前記Ｘ線画像に関連する関心領域のリストを作成し、
前記関心領域のリストに対応する画素の測定範囲のリストを作成し、
前記測定範囲のリストから測定範囲を選択するインタフェースをユーザに提示し、
選択された測定範囲に基づいて前記被検体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を決定する処理回路と、
を備え、
前記Ｘ線管は、調整された線量のＸ線を前記被検体の部位に照射する、Ｘ線システム。

【請求項14】

前記処理回路は、機械学習プロセスを介して前記関心領域のリストの作成を行う、請求項１３に記載のＸ線システム。

【請求項15】

前記処理回路は、前記Ｘ線画像中に存在する対象についての所定の知識に基づいて前記関心領域のリストを作成する、請求項１３に記載のＸ線システム。

【請求項16】

ターゲット対象を選択する操作を受け付け、
被検体の部位を撮像して前記部位のＸ線画像を取得し、
取得したＸ線画像に関連する前記ターゲット対象に対応する関心領域を決定し、
決定した関心領域に基づいて画素の測定範囲を作成し、
作成した測定範囲に基づいて前記被検体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を決定し、
決定した線量のＸ線を前記被検体の部位に照射すること、
を含む、線量調整方法。

【請求項17】

前記Ｘ線線量は、さらに、前記作成した測定範囲に関連する前記選択されたターゲット対象に基づいて決定される、請求項１６に記載の線量調整方法。

【請求項18】

前記関心領域は、機械学習プロセスを介して決定される、請求項１６又は１７に記載の線量調整方法。

【請求項19】

前記画素の測定範囲は、前記機械学習プロセスに基づいて作成される、請求項１８に記載の線量調整方法。

【請求項20】

特定の関心領域に対応する前記画素の測定範囲の寸法は、前記特定の関心領域内に存在する対象の種類に基づいて決定される、請求項１６～１９のいずれか１つに記載の線量調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、線量調整方法及びＸ線システムに関する。

【0002】

具体的には、本開示は、Ｘ線線量調整のための関心領域の表示と選択とを行う線量調整方法及びＸ線システムに関し、Ｘ線イメージングにおけるＸ線線量の調整に関する。

【背景技術】

【0003】

Ｘ線画像において、解剖学的マーカー或いは特徴、埋込みデバイス、およびインターベンションに関するデバイスなどの、ユーザにとって関心のある対象が一時に複数存在することがある。いずれの対象も被検体に当てるＸ線の線量を当該対象に関して最適化することで視認性が左右されるが、画像内の他の対象の視認性を損ねることになりかねない。また、主要な関心対象物が不明であると、Ｘ線線量が画像中の特定の対象を十分に解像するのに必要な量よりも過少または過多のいずれかになる可能性がある。

【0004】

現行の方式では、取得された画像の全体または重み付けされた一部の測定結果に基づいて適正なＸ線線量が決定されているが、ユーザが実際の画像内容に関して画像内の何を見ることに関心があるかについては無視されている。さらに、現行の方式では、固定された関心領域であって、被検体の解剖学的構造またはその構造中の関心対象に関係のあるものを含むまたは全く含まない固定された関心領域が用いられている。一般に、Ｘ線画像が撮影される人体の部位には、他の小部位と混ざり合った複数の小部位が存在しており、各部位は隣接部位とは異なる強度レベルを有している。このようなことから、選択されたＸ線線量が、ユーザが高画質で観察したいと考える特定の部位の表示に適した線量ではない可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第６９９０１７１号明細書

【特許文献2】米国特許第７７２５１６３号明細書

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１２／００１４５８６号明細書

【特許文献4】米国特許出願公開第２０１８／０３３８７４２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、より適切なＸ線線量を設定することを可能にすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の線量調整方法は、被検体の部位を撮像して当該部位のＸ線画像を取得し、前記Ｘ線画像に関連する関心領域のリストを作成し、前記関心領域のリストに対応する画素の測定範囲のリストを作成し、前記測定範囲のリストから測定範囲を選択するインタフェースをユーザに提示し、選択された測定範囲に基づいて前記被検体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を決定し、決定した線量のＸ線を前記被検体の部位に照射すること、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係るフォトン計数型Ｘ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、本実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。

【図3A】図３Ａは、本実施形態に係る関心領域を選択するための選択メニューを模式的に示す図である。

【図3B】図３Ｂは、本実施形態に係る関心領域を選択するための選択メニューを模式的に示す図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るユーザによって選択された特定の関心領域に適正なＸ線線量を割り振るプロセスの諸ステップを示すブロック図である。

【図5A】図５Ａは、本実施形態に係る選択された関心領域を含むＸ線画像を示す図である。

【図5B】図５Ｂは、本実施形態に係る選択された関心領域を含むＸ線画像を示す図である。

【図6】図６は、本実施形態に係るインタフェースフローチャートである。

【図7】図７は、他の実施形態に係るインタフェースフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書全体にわたって「ある実施形態」または「一実施形態」との表現は、その実施形態に関連して述べた特定の特徴、構造、材料、または性質が本出願の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味し、それらが全ての実施形態に含まれていることを意味するものではない。

【0010】

したがって、本明細書全体にわたって様々な箇所に出現する「ある実施形態において」または「一実施形態において」とのフレーズは、必ずしも本出願の同一の実施形態を指すものではない。さらに、前記特定の特徴、構造、材料、または性質は、１つ以上の実施形態において任意の適当な方法で組み合わせることができる。

【0011】

また、本出願は、添付図面に付随した以下の説明によってより十分に理解されるが、以下の説明に限定されるものではない。

【0012】

本実施形態は、複数の関心領域または関心対象であって、それら関心領域または関心対象からユーザが主要な関心領域または関心対象を選択することができる、複数の関心領域または関心対象をＸ線画像内に表示することができるシステムと方法とを提供する。該複数の領域または対象の識別は、例えば神経回路網を用いたシステムにより行われる。それら領域または対象が識別されると、システムはユーザに所望の領域または対象を選択させ、選択された領域または対象に適したＸ線線量を設定する。なお、関心対象は、対象そのものであり、関心領域は、画像において対象に対応する領域である。

【0013】

本実施形態に係るＸ線システム及び線量調整方法は、Ｘ線により撮像する医用画像診断装置に適用可能である。以下、具体的な例について説明する。

【0014】

本実施形態の動作環境はコンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）システムとの関連で説明できる。また、本実施形態はＸ線の検出と変換との関連で説明できる。しかし、当業者に明らかなように、本実施形態は他の高周波電磁エネルギーの検出と変換に対しても同様に適用可能であり、さらに多様なＣＴシステムに等しく適用可能なものである。すなわち、本実施形態は、エネルギー統合型ＣＴ検出器システム、光子計数型（Photon Counting：ＰＣ）ＣＴ検出器システム、および／または光子エネルギー識別（Photon Energy Discriminating：ＥＤ）型ＣＴ検出器システムにも適用可能なものになっている。

【0015】

図１は、フォトン計数型Ｘ線ＣＴ装置１の構成の一例を示す図である。図１に示すとおり、フォトン計数型Ｘ線ＣＴ装置１はガントリ１０と、寝台装置２０と、コンソール３０とを備えている。

【0016】

ガントリ１０は、Ｘ線を被検体Ｐ（患者）に向けて出射して、被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、検出結果をコンソール３０に出力する装置であり、Ｘ線照射制御回路１１と、Ｘ線発生装置１２と、検出器１３と、データ取得回路（データ取得システム（Data Acquisition System：ＤＡＳ））１４と、回転フレーム１５と、ガントリ駆動回路１６とを備えている。

【0017】

回転フレーム１５は、被検体Ｐを挟んでＸ線発生装置１２と検出器１３とを対向するように支持して、かつガントリ駆動回路１６によって被検体Ｐの周囲の円軌道上を高速回転させられる環状フレームである。

【0018】

Ｘ線照射制御回路１１は、高電圧発生ユニットとして機能すると共に高電圧をＸ線管１２ａに供給する装置である。Ｘ線管１２ａは、Ｘ線照射制御回路１１から供給された高電圧を用いてＸ線を発生する。Ｘ線照射制御回路１１は、スキャン制御回路３３の制御の下で、Ｘ線管１２ａに供給される管電圧または管電流を調整して、それにより被検体Ｐに向けて出射されるＸ線の量を調整する。

【0019】

また、Ｘ線照射制御回路１１はウェッジ１２ｂの切替えを行う。さらに、Ｘ線照射制御回路１１はコリメータ１２ｃの開口数を調整して、それによりＸ線の照射範囲（ファン角または円錐角）を調整する。また、複数の種類のウェッジが操作者によって手動で切替えられる場合もある。

【0020】

Ｘ線発生装置１２はＸ線を発生してそのＸ線を被検体Ｐに向けて出射する装置であり、Ｘ線管１２ａと、ウェッジ１２ｂと、コリメータ１２ｃとを備えている。

【0021】

Ｘ線管１２ａは、Ｘ線照射制御回路１１によって供給された高電圧を用いて被検体Ｐに向けてＸ線ビームを出射する真空管であり、回転フレーム１５の回転に伴って被検体Ｐに向けてＸ線ビームを出射する。Ｘ線管１２ａは、ファン角と円錐角とを有して広がるＸ線ビームを発生する。例えば、Ｘ線管１２ａは、Ｘ線照射制御回路１１の制御の下で、被検体Ｐの周囲全体にＸ線を連続出射してフル再構成が行われるようにする、あるいはハーフ再構成を行い得る出射範囲（１８０°＋ファン角）内でＸ線を連続出射してハーフ再構成を可能にすることもできる。さらに、Ｘ線管１２ａは、Ｘ線照射制御回路１１の制御の下で、あらかじめ設定された位置（管位置）でＸ線を断続出射する（パルスＸ線）ことができる。さらに、Ｘ線照射制御回路１１は、Ｘ線管１２ａから出射されたＸ線の強度を変化させることができる。例えば、Ｘ線照射制御回路１１は、特定の管位置でＸ線管１２ａから出射されたＸ線の強度を高め、その特定の管位置以外の領域ではＸ線管１２ａから出射されたＸ線の強度を弱める。

【0022】

ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから出射されたＸ線のＸ線量を調整するＸ線フィルタである。具体的には、ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから出射されたＸ線を透過および減衰させて、Ｘ線管１２ａから被検体Ｐに向けて出射されたＸ線が所定の分布を示すようにするフィルタである。例えば、ウェッジ１２ｂは、所定のターゲット角または所定の厚さを有するようにアルミニウムを加工することによって得られるフィルタである。ウェッジはウェッジフィルタまたはボウタイ型フィルタとも呼ばれる。

【0023】

コリメータ１２ｃは、Ｘ線照射制御回路１１の制御の下で、ウェッジ１２ｂによってＸ線量が調整された、Ｘ線の照射範囲を狭めるスリットである。

【0024】

検出器１３は、Ｘ線光子が入射する度に信号を出力し、この信号を用いてＸ線光子のエネルギー値が計測される。Ｘ線光子は、例えば、Ｘ線管１２ａから出射されて被検体Ｐを透過したＸ線光子である。検出器１３は、複数の検出素子であって、Ｘ線光子が入射する度に１パルスの電気信号（アナログ信号）を出力する検出素子を備えている。フォトン計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、電気信号（パルス）の数を計数することで各検出素子に入射するＸ線光子の数を計数する。さらに、フォトン計数型Ｘ線ＣＴ装置１は上記信号に演算処理を施すことで信号出力の因となるＸ線光子のエネルギー値を計測する。

【0025】

ＤＡＳ１４は、検出器１３が検出したＸ線の検出データから、投影データを収集する。

【0026】

ガントリ駆動回路１６は、回転フレーム１５を回転駆動して、Ｘ線発生装置１２と検出器１３とが被検体Ｐの周囲の円軌道上を回転するようにする。

【0027】

寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、図１に示すように、寝台駆動装置２１と、天板２２とを有する。寝台駆動装置２１は、天板２２をＺ軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動させる。天板２２は、被検体Ｐが載置される板である。

【0028】

コンソール３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置１の操作を受け付けるとともに、ガントリ１０によって収集された投影データを用いてＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール３０は、図１に示すように、入力インタフェース３１と、ディスプレイ３２と、スキャン制御回路３３と、前処理回路３４と、メモリ３５と、画像再構成回路３６と、処理回路３７とを有する。

【0029】

入力インタフェース３１は、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、処理回路３７に転送する。

【0030】

ディスプレイ３２は、操作者によって参照されるモニタであり、処理回路３７による制御のもと、ＣＴ画像データから生成されたＣＴ画像を操作者に表示したり、入力インタフェース３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。

【0031】

スキャン制御回路３３は、処理回路３７による制御のもと、Ｘ線照射制御回路１１、ガントリ駆動回路１６、ＤＡＳ１４及び寝台駆動装置２１の動作を制御することで、ガントリ１０における投影データの収集処理を制御する。

【0032】

前処理回路３４は、ＤＡＳ１４によって生成された投影データに対して、対数変換処理と、オフセット補正、感度補正及びビームハードニング補正等の補正処理とを行なって、補正済みの投影データを生成する。

【0033】

メモリ３５は、前処理回路３４により生成された投影データを記憶する。

【0034】

画像再構成回路３６は、メモリ３５が記憶する投影データを用いてＣＴ画像データを再構成する。

【0035】

処理回路３７は、ガントリ１０、寝台装置２０及びコンソール３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置１の全体制御を行う。また、処理回路３７は、以下で説明する種々の処理を実行することができる。

【0036】

また、本実施形態の動作環境は、Ｘ線診断装置との関連で説明することもできる。図２は、本実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。図２に示すように、Ｘ線診断装置２は、Ｘ線高電圧装置１１０と、Ｘ線管１００と、Ｘ線絞り器１２０と、天板１３０と、Ｃアーム１４０と、Ｘ線検出器２００と、メモリ１５０と、ディスプレイ１６０と、入力インタフェース１７０と、処理回路１８０とを備える。

【0037】

Ｘ線高電圧装置１１０は、処理回路１８０による制御の下、Ｘ線管１００に高電圧を印加する。

【0038】

Ｘ線管１００は、Ｘ線高電圧装置１１０から印加される高電圧を用いて、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することにより、Ｘ線を発生する。

【0039】

Ｘ線絞り器１２０は、Ｘ線管１００により発生されたＸ線の照射範囲を絞り込むＸ線絞りと、Ｘ線管１００から曝射されたＸ線を調節するフィルタとを有する。

【0040】

天板１３０は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。

【0041】

Ｃアーム１４０は、Ｘ線管１００及びＸ線絞り器１２０と、Ｘ線検出器２００とを、被検体Ｐを挟んで対向するように保持する。

【0042】

Ｘ線検出器２００は、例えば、マトリクス状に配列された検出素子を有するＸ線平面検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）である。Ｘ線検出器２００は、Ｘ線管１００から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、検出したＸ線量に対応した検出信号を処理回路１８０へと出力する。

【0043】

メモリ１５０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子により実現される。メモリ１５０は、処理回路１８０による処理結果を記憶する。例えば、メモリ１５０は、処理回路１８０によって収集されたＸ線画像などの各種データを受け付けて記憶する。また、メモリ１５０は、処理回路１８０によって読み出されて実行される各種機能に対応するプログラムを記憶する。

【0044】

ディスプレイ１６０は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ１６０は、処理回路１８０による制御の下、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや、各種のＸ線画像を表示する。また、ディスプレイ１６０は、処理回路１８０による処理結果を表示する。

【0045】

入力インタフェース１７０は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路１８０に出力する。例えば、入力インタフェース１７０は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インタフェース１７０は、装置本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インタフェース１７０は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１８０へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース１７０の例に含まれる。

【0046】

処理回路１８０は、Ｘ線診断装置２全体の動作を制御する。また、処理回路１８０は、メモリ１５０に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、以下で説明する種々の機能として機能する。以下、処理回路１８０によって実行される各種機能について説明する。

【0047】

一実施形態では、まず、ユーザは、画像の内容に関する情報であって、当該情報によりＸ線線量の選択が影響を受ける情報が提供される。次いで、ユーザは、画像中に存在することが検出された複数の対象から主要な関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）を選択するインタフェース（フィードバック機構）が提供される。次いで、ユーザは、複数の対象からターゲットとする対象を選択することにより線量調整の設定の際に考慮される新しい計測領域（すなわち、一連の画素）を作成することができる。すなわち、処理回路１８０は、ユーザに対してターゲットを選択するインタフェース（関心対象のリスト）を提示し、選択された関心領域に応じて、計測領域を作成する。なお、本実施形態は、ＣＴ画像及びＸ線画像に対して適用可能である。また、本実施形態は、撮影画像、透視画像、３次元画像、及び、２次元画像の各種画像に対して適用可能である。

【0048】

ここで、一実施形態において、関心対象のリストが、対象検出、ローカライゼーション、セグメンテーション、または（神経回路網を含む）追跡処理から、あるいは（対象検出における深層学習ベースの手法の１つである）You Only Look Once（ＹＯＬＯ）処理から作成される。

【0049】

上記した対象検出においては、対象は画像シーケンスまたはビデオシーケンスにて識別される。対象は、一部が視界から遮られた場合でも認識できる。このタスクは未だコンピュータビジョンシステムにおける課題である。このタスクに対して、エッジ検出や、外観ベースの方法や、特徴ベースの方法などの多くの手法を有効活用することができる。特徴ベースの手法では、画像における画像特徴に対して対象（デバイス又は被検体の部位）を対応付けた情報が使用される。通常、対象検出法として機械学習ベースの手法または深層学習ベースの手法のいずれかが用いられる。機械学習ベースの手法または深層学習ベースの手法では、複数種類の対象を検出可能なトレーニング済みのモデルが使用される。

【0050】

上記した画像セグメンテーションにおいて、画像は、同質性基準に基づいて複数の領域に分割される。医用イメージングでは、多くの場合これらのセグメントは種々の組織種別、器官、病理、または他の生物学関連の構造に対応している。形状ベースのセグメンテーション、画像ベースのセグメンテーション、インタラクティブ画像セグメンテーション、および主観的表面セグメンテーションなどの種々の手法が、画像セグメンテーションのために開発されている。

【0051】

上記した関心対象のリストは、線量調整のための測定範囲を設定するために現在使用されている対象に関する表示と共に、Ｘ線画像と同時に表示される。なお、必要に応じて、対象に対応する測定範囲が一時的または永続的に画像に表示される。測定範囲を含む複数の画素が、対象検出、ローカライゼーション、セグメンテーション、または追跡処理によって決定される。通常、測定範囲は全てのＲＯＩを含むように設定されるが、これに限定されない。

【0052】

通常、測定範囲は関心領域とは異なる。しかしながら、測定範囲と関心領域とが同一の画素で構成された場合でも、測定範囲における各画素は重要度に基づいて重み付けされる。また、測定範囲の画素は、その画素がどれくらいの頻度でまたはどれだけ直近に測定範囲に寄与したかによっても重み付けされる。

【0053】

画像中の対象とは画像中の領域すなわち「ゾーン」であり、全体的な強度レベルが他の画像ゾーン（領域）とは異なる領域（ゾーン）のことである。例えば、冠動脈造影図において、脊柱と横隔膜とを含むゾーンを低い強度レベルによって画定し、別のゾーン（例えば、心臓）を中間の強度レベルによって画定し、さらに別のゾーン（例えば、肺）を高い強度レベルによって画定することができる。上記ゾーンは、機械学習（ＭＬ）プロセスによって決定された輪郭部分、または境界ボックス、または他の定型化された関心領域からなる。各ゾーンは、一次画像にオーバレイされるか、または別のグラフィック描写により表示される。

【0054】

測定範囲の寸法は、ＲＯＩの領域における対象の存在（または非存在）に基づいてＲＯＩから導かれる。測定範囲は、当該測定範囲に含まれる対象に応じて大小いずれかのマージンを有する。マージンの大きさは、絶対値（例えば、ミリメータなど）または相対値（例えば、測定範囲に含まれた対象と比べての値）のいずれかで規定される。以下にマージンに関する種々の例を示す。

【0055】

ガイドワイヤは非常に小さく、かつ、頻繁に動きやすいため、ガイドワイヤを含む測定範囲は通常かなり大きいマージンを有する。例えば、大きいマージンの場合、測定範囲の正確な決定に影響を与えることなく上記動きを許容することができる。

【0056】

ステントを含む測定範囲は、通常、ステントの周囲にステント自体の大きさにほぼ等しいマージンを有する。一般にステントは一度配置されると被検体内で動き回ることがないため、ステントに隣接した画像情報が不安定になることはない。

【0057】

脊柱は安定でかつそれだけで十分信頼性のある大きさの測定範囲をもたらすサイズを有しているので、脊柱の部位を含む測定範囲における脊柱の周囲のマージンは通常比較的小さい。

【0058】

埋込みデバイス（例えば、心臓ペースメーカーの電池、人工股関節、歯科用ワークなど）を含む測定範囲は、通常、ほとんどまたは全くマージンを有さない。これは、この埋込みデバイスが、ごく近傍の測定範囲を含む線量計算に影響を与えないことが一般に望まれるためである。

【0059】

周期的動作が存在する心臓の画像では、特定の対象の周囲の小さい測定範囲がフレームごとに画像の周囲を動く。この場合、測定範囲は、線量を安定に保つために、複数の画像からの測定範囲を集積したものになる。

【0060】

ユーザは、限定はしないが、マウス、ジョイスティック、ジョグホイール、タッチパネル、または音声制御などの入力インタフェースを用いて、現在の主要な関心対象（または関心領域）の選択を変更することができる。新しい主要な関心対象（または関心領域）が選択されると、新しい測定範囲についての対象追跡プロセスがクエリされる。新しい主要な関心対象（または関心領域）が選択されたことがユーザに示され、次いで新しい測定範囲がＸ線線量調整プロセスに与えられて、選択された新しい関心対象（または関心領域）に対する適正なＸ線線量が決定される。

【0061】

ユーザは、必要に応じて手動で関心対象（または関心領域）を選択することができる。この場合の関心対象（または関心領域）は、タブレットに表示された静止画フレームまたはライブシーケンスからテーブルサイドに選択される（ユーザは提示された画像に対してジェスチャ入力やＲＯＩ選択を行うことができる）。

【0062】

例えば、ＲＯＩは（ドロップダウンメニューまたは一連の無線ボタンなどの）メニューを介して名称によって選択することができる（図３Ａ、３Ｂ参照）。あるいは、ＲＯＩがタッチパッドに表示されてユーザがいずれか１つを選択することができる。

【0063】

図４は、ユーザによって選択された特定のＲＯＩに適正なＸ線線量を割り振るプロセスの一実施形態における諸ステップを示すブロック図である。図４においては、破線は測定範囲を示し、実線は画像データと制御情報とを示す。まず、Ｘ線管１００が、被検体における対象にＸ線を照射すると、Ｘ線検出器２００を介して画像３００が表示される。また、画像３００に基づいて、ＭＬプロセス４００を用いてＲＯＩと対応する各測定範囲とのリスト５００、すなわち画像３００内の特定のＲＯＩの輪郭が形成される。次いで、ユーザは、ユーザインタフェース（ＵＩ）６００を介して、特定のＲＯＩの測定範囲を選択し、ディスプレイ７００が、特定の選択されたＲＯＩがユーザによって視認されやすいように輪郭付けされた画像８００を表示する。例えば、画像８００において、関心領域（関心対象）が右冠動脈（ＲＣＡ）であり、ＲＣＡに対応する測定範囲が白い曲線によって表示される。ＲＯＩが選択されると、その情報が線量調整ユニット９００に送られる。線量調整ユニット９００は、Ｘ線線量を特定のＲＯＩに対応するように設定し、その情報をＸ線発生器１０００に送って調整済みのＸ線が対象に照射されるようにする。例えば、線量調整ユニット９００は、測定範囲における画素値の統計値に基づいて、Ｘ線線量を調整する。なお、図４における機械学習プロセス４００による輪郭形成、ユーザインタフェース６００及び画像８００の表示、および、線量調整ユニット９００によるＸ線線量の制御は、処理回路１８０によって、それぞれ実行される。また、Ｘ線発生器１０００は、Ｘ線高電圧装置１１０に対応する。

【0064】

以下、Ｘ線画像中の特定のＲＯＩの選択の一例を、図５Ａ及び図５Ｂに示す。図５Ａ及び図５Ｂは人体の同じ領域からのＸ線画像を示している。図５Ａに、特定のＲＯＩに対応する測定範囲（白輪郭）、すなわち右冠動脈（Right Coronary Artery：ＲＣＡ）、をＸ線画像に重畳して示す。図５Ｂに、特定のＲＯＩに対応する測定範囲（白輪郭）、すなわち脊柱、をＸ線画像に重畳して示す。画面の右上隅のインジケータが、選択されたＲＯＩ、すなわちＲＣＡまたは脊柱の固有情報をユーザに示している。ユーザが一方のＲＯＩを選択し、線量調整ユニット９００がＸ線発生器１０００に該情報を送ると、Ｘ線発生器１０００が選択されたＲＯＩ、すなわちＲＣＡまたは脊柱、に対する適切なＸ線線量を選択する。これにより、特定のＲＯＩ、すなわちＲＣＡ（図５Ａ）または脊柱（図５Ｂ）に対して最良の視認性を有するＸ線画像が形成される。

【0065】

図７のインタフェースフローチャートに示すように、本実施形態では、処理回路が画像源から画像データを受け取って、その画像に関連する情報、すなわち測定範囲のリストを作成する。なお、画像源は処理回路から画像のクエリを受け取る。

【0066】

別の実施形態では、現在取得している画像内に存在すると予想される対象の構成リストから、関心対象のリストが作成される。具体的には、ターゲット対象のリストが選択される。このリストは、診療記録中の同一ユーザまたは他のユーザの医用画像の稠密なデータベースからユーザにより選択される。

【0067】

画像内容は、例えば、検査種別（例えば、心臓カテーテル、電気生理学、神経、腹部など）、被検体の性別、または以前の検査記録（例えば、デバイスの埋込みや血管移植を示す記録など）から推察することができる。検査種別では、例えば、下記のようにＲＯＩが示される。

【0068】

（１）心臓
冠状動脈
右冠動脈
回旋動脈
左前下行枝
下行後動脈
冠動脈ステント
カテーテル
ガイドワイヤ
椎骨
横隔膜

【0069】

（２）電気生理学
（心臓と同一）
アブレーションカテーテル
ペースメーカー

【0070】

（３）神経
頚動脈
大脳動脈
椎骨動脈
動脈瘤コイル

【0071】

（４）腹部
カテーテル
ガイドワイヤ
大動脈
肋骨
横隔膜
脊柱
ステント
腎動脈
腸間膜動脈
肝動脈

【0072】

次いで、選択されたターゲット対象に基づいて、ＲＯＩが、例えば機械学習を介して検出され、検出されたＲＯＩに基づく画素の測定範囲が、例えば機械学習プロセスを介して決定される。最後に、決定された測定範囲に基づいて、選択されたターゲット対象に対応する被検体の身体の部位を照射するＸ線の線量が調整される。

【0073】

図６のインタフェースフローチャートに示すように、本実施形態では、ユーザインタフェースが処理回路にユーザ情報（例えば、被検体識別子）を送り、処理回路がその被検体ＩＤに関するＲＯＩのデータベースを検索する。被検体に関する情報（例えば、１．位置ｘに存在するステント、または、２．位置ｙに存在する心臓弁など）が処理回路に送られ、処理回路は、位置ｘのステントまたは位置ｙの心臓弁に輪郭が付けられた測定範囲のリストを作成する。

【0074】

本提示の実施形態のシステムは血管造影Ｘ線システムに配置されるものであるが、他のＸ線の用途にも有効なものである。以上示した構成要素間の接続は現行の同様のシステムに備わる接続と同様であるが、他のハードウェアまたはソフトウェアベースの接続にも適応し得るものである。

【0075】

このシステムの利点として、Ｘ線線量調整のための関心領域が、任意の領域のヒストグラム解析を用いてではなく、画像内容に基づいて決定されるという点が挙げられる。この方式により、Ｘ線線量を視野内の所望の対象または領域の可視化に最適なものにすることができる。

【0076】

本記載の種々の実施形態により、Ｘ線画像内の特定のＲＯＩを決定および選択して該特定のＲＯＩに対するＸ線線量を調整する方法が提供される。

【0077】

一実施形態によれば、被検体の身体の部位にＸ線が照射されてその部位のＸ線画像が取得され、次いでそのＸ線画像からＲＯＩのリストが作成され、次いで作成されたＲＯＩのリストに対応する画素の測定範囲のリストが作成および選択され、選択された測定範囲に基づいて被検体の当該身体の部位にＸ線を照射する際の線量が調整される。

【0078】

一実施形態によれば、ＲＯＩのリストの作成は機械学習プロセスを介して行われる。

【0079】

別の実施形態によれば、ＲＯＩのリストの作成はＸ線画像中に存在する対象についての所定の知識に基づいて行われる。

【0080】

さらに別の実施形態によれば、ＲＯＩのリストの作成は、診療記録中に存在するターゲット対象および／またはユーザによって選択されたターゲット対象のリストに基づいて行われる。

【0081】

一実施形態によれば、画素の測定範囲のリストの作成は機械学習プロセスに基づいて行われる。

【0082】

本記載の種々の実施形態により、Ｘ線画像内の特定のＲＯＩを決定および選択して該特定のＲＯＩに対するＸ線線量を調整するシステムが提供される。

【0083】

一実施形態によれば、本システムは、被検体の身体の部位を照射してその部位のＸ線画像を取得するＸ線管と、Ｘ線画像からのＲＯＩのリストを作成し、作成されたＲＯＩのリストに対応する画素の測定範囲のリストを作成し、選択された測定範囲に基づいて被検体の当該身体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を調整するように構成された処理回路とを備えている。

【0084】

さらに本開示の実施形態は、以下の付記に記載するようなものであってもよい。

【0085】

（１）イメージングパラメータを調整する方法であって、被検体の身体の部位をイメージング（照射）してその部位の画像を取得することと、その画像に関連する（その画像から）関心領域（ＲＯＩ）のリストを作成することと、作成されたＲＯＩのリストに対応する画素の測定範囲のリストを作成することと、作成された測定範囲のリストから測定範囲を選択するフィードバック機構をユーザに与えることと、選択された測定範囲に基づいて被検体の当該身体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を調整（決定）することと、調整（決定）された線量のＸ線を被検体の当該身体の部位に照射することと、を含む方法。

【0086】

（２）ＲＯＩのリストの作成は、機械学習プロセスを介して行われる、（１）の方法。

【0087】

（３）ＲＯＩのリストの作成は、画像中に存在する対象についての所定の知識に基づいて行われる、（１）の方法。

【0088】

（４）ＲＯＩのリストは、線量調整のための測定範囲を設定するために現在使用されているＲＯＩに関する表示と共に、画像と同時に示される、（１）－（３）のいずれか１つの方法。

【0089】

（５）特定のＲＯＩに対応する測定範囲が一時的または永続的に画像上に表示される、（１）－（４）のいずれか１つの方法。

【0090】

（６）ユーザは、マウス、ジョイスティック、ジョグホイール、タッチパネル、または音声制御などの入力装置を用いて、現在のＲＯＩの選択を変更する、（１）－（５）のいずれか１つの方法。

【0091】

（７）機械学習プロセスは、対象検出、ローカライゼーション、セグメンテーション、または追跡処理である、（２）の方法。

【0092】

（８）画素の測定範囲のリストの作成が機械学習プロセスに基づいて行われる、（２）の方法。

【0093】

（９）前記方法はさらに、ユーザによる新しいＲＯＩの選択に応じて新しいＸ線の調整（決定）を決定するために、新たな対応する測定範囲を決定することを含む、（６）の方法。

【0094】

（１０）ＲＯＩはメニューを介して名称によって選択される、（４）の方法。

【0095】

（１１）特定のＲＯＩに対応する画素の測定範囲の寸法は、その特定のＲＯＩ内に存在する対象の種類に基づくものである、（１）－（１０）のいずれか１つの方法。

【0096】

（１２）被検体の身体の部位のイメージングは、その部位を照射して該部位のＸ線画像を取得することを含む、（１）－（１１）のいずれか１つの方法。

【0097】

（１３）Ｘ線画像中の特定の関心領域（ＲＯＩ）を決定および選択して、該特定のＲＯＩに対するＸ線線量を調整するシステムであって、被検体の身体の部位を照射してその部位のＸ線画像を取得するＸ線管と、回路であって、そのＸ線画像から（そのＸ線画像に関連する）ＲＯＩのリストを作成し、作成されたＲＯＩのリストに対応する画素の測定範囲のリストを作成し、作成された測定範囲のリストから測定範囲を選択するフィードバック機構をユーザに与え、選択された測定範囲に基づいて被検体の当該身体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を調整するように構成された回路と、を備え、Ｘ線管は調整された線量のＸ線を被検体の当該身体の部位に照射する、システム。

【0098】

（１４）前記回路は機械学習プロセスを介してＲＯＩのリストの作成を行う、（１３）のシステム。

【0099】

（１５）前記回路は、Ｘ線画像中に存在する対象についての所定の知識に基づいてＲＯＩのリストを作成する、（１３）のシステム。

【0100】

（１６）ＲＯＩのリストは、線量調整のための測定範囲を設定するために現在使用されているＲＯＩに関する表示と共に、Ｘ線画像と同時に示される、（１３）－（１５）のいずれか１つのシステム。

【0101】

（１７）特定のＲＯＩに対応する測定範囲が一時的または永続的にＸ線画像に表示される、（１３）－（１６）のいずれか１つのシステム。

【0102】

（１８）ユーザは、マウス、ジョイスティック、ジョグホイール、タッチパネル、または音声制御などの、入力装置を用いて、現在のＲＯＩの選択を変更する、（１３）－（１７）のいずれか１つのシステム。

【0103】

（１９）機械学習プロセスは、対象検出、ローカライゼーション、セグメンテーション、または追跡処理である、（１４）のシステム。

【0104】

（２０）前記回路は、機械学習プロセスに基づいて測定範囲のリストの作成を行う、（１４）のシステム。

【0105】

（２１）前記回路はさらに、ユーザによる新しいＲＯＩの選択に応じて新しいＸ線調整を決定するための、新たな対応する測定範囲を決定する、（１６）のシステム。

【0106】

（２２）ＲＯＩはメニューを介して名称によって選択される、（１６）のシステム。

【0107】

（２３）画像中の特定の関心領域（ＲＯＩ）を決定および選択して、該特定ＲＯＩに対するＸ線線量を調整してイメージングパラメータを調整する方法であって、ターゲット対象を選択する操作を受け付けることと、被検体の身体の部位を照射（イメージング）してその部位の画像を取得することと、取得された画像から（画像に関連する）ターゲット対象に対応する関心領域（ＲＯＩ）を検出（決定）することと、検出されたＲＯＩに基づいて画素の測定範囲を作成することと、作成された測定範囲に基づいて被検体の当該身体の部位にＸ線を照射する際のＸ線線量を調整（決定）することと、調整（決定）された線量のＸ線を被検体の当該身体の部位に照射することと、を含む方法。

【0108】

（２４）ＲＯＩのリストは、線量の調整（決定）のための測定範囲を設定するために現在使用されているＲＯＩに関する表示と共に、画像と同時に示される、（２３）の方法。

【0109】

（２５）特定のＲＯＩに対応する測定範囲が一時的または永続的に画像上に表示される、（２３）または（２４）のいずれかの方法。

【0110】

（２６）ユーザは、マウス、ジョイスティック、ジョグホイール、タッチパネル、または音声制御などの、入力装置を用いて、現在のＲＯＩの選択を変更する、（２３）－（２５）のいずれか１つの方法。

【0111】

（２７）前記方法はさらに、ユーザによる新しいＲＯＩの選択に応じて新しいＸ線調整を決定するための、新たな対応する測定範囲を決定することを含む、（２６）の方法。

【0112】

（２８）ＲＯＩはメニューを介して名称によって選択される、（２４）の方法。

【0113】

（２９）ターゲット対象はユーザによって選択および／または診療記録から選択される、（２３）の方法。

【0114】

（３０）Ｘ線線量の調整（決定）はさらに、作成された測定範囲に関連する選択されたターゲット対象に基づいている、（２３）の方法。

【0115】

（３１）ＲＯＩの検出は機械学習プロセスを介して行われる、（２３）の方法。

【0116】

（３２）画素の測定範囲の作成は機械学習プロセスに基づいて行われる、（３１）の方法。

【0117】

（３３）特定のＲＯＩに対応する画素の測定範囲の寸法は、その特定のＲＯＩ内に存在する対象の種類に基づいている、（２３）の方法。

【0118】

（３４）被検体の身体の部位のイメージングは、その部位を照射して該部位のＸ線画像を取得することを含む、（２３）の方法。

【0119】

上記したように、実施形態によれば、より適切なＸ線線量を設定することを可能にする。

【0120】

ここに示した実施形態の多くの修正および変更を以上の知見を踏まえて行うことができる。したがって、本請求の範囲の範囲内で、本明細書で具体的に述べた以外の方法で本開示を実施可能なことは明らかである。

【0121】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】