特許 7143474 事前曝露取得を使用したトモシンセシスデータセット生成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-16

(45)【発行日】2022-09-28

(54)【発明の名称】事前曝露取得を使用したトモシンセシスデータセット生成

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/02 20060101AFI20220920BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20220920BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20220920BHJP

【ＦＩ】

A61B6/02 300M

A61B6/00 330Z

A61B6/00 350P

A61B6/03 310Z

A61B6/03 350Z

A61B6/02 ZDM

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021079914

(22)【出願日】2021-05-10

(65)【公開番号】P2021178176

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2021-06-23

(31)【優先権主張番号】16/875,819

(32)【優先日】2020-05-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】319011672

【氏名又は名称】ジーイー・プレシジョン・ヘルスケア・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100151286

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 亮一

(72)【発明者】

【氏名】シルバン・バーナード

(72)【発明者】

【氏名】レミー・クラウス

(72)【発明者】

【氏名】ベロニク・フェリックス

(72)【発明者】

【氏名】ザビエル・マンカルディ

【審査官】佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１３５３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３３８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２８７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００６３５６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１３０２０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２６９０４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００７８２３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０４６２４８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ６／００－６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成する方法（３００、４００、５００）であって、
Ｘ線エネルギーに前記器官（１０２）を曝露することによって前記器官（１０２）の事前曝露画像を得ること（５０２）と、
取得された前記事前曝露画像に基づいて決定されたパラメータに基づいて、前記器官（１０２）に対して複数の配向にＸ線エミッタ（１２０）を回転させ、複数の投影画像の各投影画像について前記エミッタ（１２０）から前記事前曝露画像を得るために使用されるエネルギーレベルとは異なるエネルギーレベルのＸ線エネルギーを放出することによって前記器官（１０２）の前記複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像を得ること（５０４）と、
前記事前曝露画像および前記複数のトモシンセシス投影画像から前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成すること（５０８）と
を含む、方法（３００、４００、５００）。

【請求項2】

前記事前曝露画像は、前記合成２Ｄ画像を生成する前に、前記複数の２Ｄ投影画像の少なくとも１つとマージされる、請求項１に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項3】

前記マージすることは、患者の動きの場合、および／または前記事前曝露画像と前記トモシンセシス投影の少なくとも１つの取得角度の差を補償する場合に登録アルゴリズムを使用して実施される、請求項２に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項4】

ベースライン画像として取得された前記事前曝露画像を利用することと、
前記トモシンセシス投影画像の情報で前記ベースライン画像を強調することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項5】

ベースライン画像として取得された前記マージされた画像を利用することと、
前記トモシンセシス投影画像の情報で前記ベースライン画像を強調することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成することと
をさらに含む、請求項２に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項6】

ベースライン画像として前記トモシンセシス投影画像の１つであるＤＢＴ中央投影画像を利用することと、
前記ＤＢＴ中央投影画像と前記事前曝露画像の情報で前記ベースライン画像を強調することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成することと
をさらに含み、
前記ＤＢＴ中央投影画像と前記事前曝露画像は、前記器官（１０２）に直交した同じ位置で取得される、請求項１に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項7】

前記器官（１０２）の前記事前曝露画像および前記器官（１０２）の前記複数の２Ｄトモシンセシス投影画像は、前記器官（１０２）の同じ圧迫中に得られる、請求項１に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項8】

前記複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像の各々を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルは、前記事前曝露画像を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルよりも低い、請求項４に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項9】

患者の器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成する方法（３００、４００、５００）であって、
Ｘ線エネルギーに前記器官（１０２）を曝露することによって前記器官（１０２）の事前曝露画像を得ること（５０２）と、
取得された前記事前曝露画像に基づいて決定されたパラメータに基づいて、前記器官（１０２）に対して複数の配向にＸ線エミッタ（１２０）を回転させ、複数の投影画像の各投影画像について前記エミッタ（１２０）から前記事前曝露画像を得るために使用されるエネルギーレベルとは異なるエネルギーレベルのＸ線エネルギーを放出することによって前記器官（１０２）の前記複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像を得ること（５０４）と、
前記２Ｄトモシンセシス投影画像および前記事前曝露画像を使用して３Ｄボリュームを再構成すること（５０６）と、
前記再構成された３Ｄボリュームから合成２Ｄ画像を生成すること（５０８）と
を含む、方法（３００、４００、５００）。

【請求項10】

前記複数の２Ｄトモシンセシス投影画像の１つは、前記３Ｄボリュームを再構成して前記合成２Ｄ画像を生成する前に、前記事前曝露画像によって置き換えられる、請求項９に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項11】

前記３Ｄボリュームのエリアを抽出することと、
前記３Ｄボリュームから抽出された前記エリアで前記事前曝露画像を強調することと
をさらに含む、請求項９に記載の方法（３００、４００、５００）。

【請求項12】

２Ｄ放射線画像を合成するためのシステム（１００）であって、
Ｘ線を発生することが可能なＸ線エミッタ（１２０）であって、複数の配向に回転可能なＸ線エミッタ（１２０）と、
前記Ｘ線エミッタ（１２０）と少なくとも部分的に位置合わせされたＸ線検出器（１２２）と、
前記Ｘ線エミッタ（１２０）および前記Ｘ線検出器（１２２）に動作可能に接続されたプロセッサ（１１４）であって、前記プロセッサ（１１４）は、前記Ｘ線エミッタ（１２０）および前記検出器（１２２）を動作させて器官（１０２）の事前曝露画像を取得させ、その後、取得された前記事前曝露画像に基づいて決定されたパラメータに基づいて、前記Ｘ線エミッタ（１２０）および前記検出器（１２２）を動作させて撮像される器官（１０２）の周りを回転させ、前記事前曝露画像を得るために使用されるエネルギーレベルとは異なるエネルギーレベルのＸ線で前記器官（１０２）の複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像を得、前記プロセッサ（１１４）は、前記事前曝露画像および前記複数のトモシンセシス投影画像から２Ｄ画像を合成するプロセッサ（１１４）と、
前記合成２Ｄ画像を表示するためのディスプレイ（１１６）と
を備える、システム（１００）。

【請求項13】

前記プロセッサ（１１４）は、ベースライン画像として取得された前記事前曝露画像を利用し、
前記トモシンセシス投影画像の情報で前記ベースライン画像を強調することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成する、
請求項１２に記載のシステム（１００）。

【請求項14】

前記プロセッサ（１１４）は、前記複数の２Ｄトモシンセシス投影画像からのデータを使用してトモシンセシス曝露中に取得された投影画像を強調し、
前記強調された投影画像を使用することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成する、
請求項１２に記載のシステム（１００）。

【請求項15】

前記プロセッサ（１１４）は、前記２Ｄトモシンセシス投影画像および前記事前曝露画像を使用して３Ｄボリュームを再構成し、
前記再構成された３Ｄボリュームから合成２Ｄ画像を生成する、
請求項１２に記載のシステム（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される主題の実施形態は、事前曝露（ｐｒｅ－ｅｘｐｏｓｕｒｅ）取得を使用したトモシンセシスおよびトモシンセシスデータセット生成の分野、より詳細には、トモシンセシス投影画像および事前曝露Ｘ線画像を使用した２Ｄ放射線画像の合成に関する。

【背景技術】

【0002】

医療業界では、人体における対象物体を非侵襲的に検査するための様々な放射線撮像技法が貴重になっており、画像コンテンツ、画像タイプの利用可能性、および画質における改善が引き続き望まれている。例えば、マンモグラフィは、乳がんを検出および診断するための一般的かつ標準的なスクリーニング手法である。標準の二次元（２Ｄ）マンモグラムは、Ｘ線源（エミッタ）と検出器との間に乳房を位置決めし、線源から放出されて乳房組織を通過するＸ線に検出器を曝露し、検出器によって受け取られたデータから２Ｄ画像を生成することを伴う。しかし、結果として得られる標準の（またはフルフィールド）２Ｄマンモグラム画像は、撮像された組織内の異常が異常の上および／または下の組織によってマスクされる可能性がある組織の重ね合わせによって制限される場合がある。

【0003】

デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）は、一連のスライスまたは層として検討可能な乳房組織の三次元（３Ｄ）（ボリューム）表現を提供する放射線撮像技法である。スライスは、例えば、円弧全体でターゲット物体およびその下の検出器上でＸ線エミッタ（Ｘ線源）を移動させることによって得られる、様々な角度で撮影された対象物体の投影から再構成される。トモシンセシス（または単に、ＤＢＴ）を使用して生成された３Ｄスライスは、再構成された３Ｄボリュームの複数の層（スライス）を検討し、例えば、撮像された物体内の特に関心のあるエリアを見つけることによって、撮像された物体をよりよく検査する能力を医師に提供する。しかし、ＤＢＴ画像は、一般に、少なくとも部分的には幾何学的レイアウトのために、従来のマンモグラフィ法を使用して生成された２Ｄ画像と直接比較することはできない。

【0004】

前述のように、２Ｄ画像はフルボリュームの投影であるが、ＤＢＴはボリューム全体を通したスライスのセットを生成する。ＤＢＴでは、放射線技師はかなりの数の画像（すべての層）を観察する必要があるが、２Ｄ画像では１つの画像しか観察されない。これにより、読み取り時間が大幅に増加する（２倍以上）。もう１つの制限は、患者が以前の単純な２Ｄ画像を医療専門家に提示するとき、ＤＢＴによって入手されたスライスのセットと比較することが難しいことであり、また、比較のために２Ｄ画像を再度取得する必要があるため、患者に追加の照射が行われる。これらおよび他の理由により、ＤＢＴ技法が改善され、ＤＢＴ技術が医師によってより一般的に採用および使用されるようになったとしても、医療専門家および放射線技師は、よりよく知られている２Ｄマンモグラフィ画像の提供を依然として望んでいる。

【0005】

比較的最近利用可能なトモシンセシス画像の提供に加えて、２Ｄマンモグラムの要望に対処するために、画像の組み合わせ取得を実施することができる。すなわち、２Ｄマンモグラム画像と３Ｄデジタル乳房トモシンセシス画像の両方が、同じ対象物体に対して取得される。しかし、トモシンセシス撮像からの平均線量は従来のマンモグラム２Ｄ撮像よりも高いかほぼ同じであるため、２ＤマンモグラムとＤＢＴの組み合わせに必要な放射線曝露は、いずれかの方法のみの場合の約２倍になる可能性がある。したがって、総Ｘ線線量を低減および最小限に抑えるために、２つの検査を効果的に実施せずに、ＤＢＴ画像に加えて既知の２Ｄマンモグラムの情報を生成または取得する必要がある。

【0006】

したがって、トモシンセシスを使用して２Ｄマンモグラム画像を合成するための方法、およびトモシンセシスデータセットを生成し、ターゲット物体によって受け取られるＸ線線量を最小限に抑えながら品質が改善された合成２Ｄ画像を得るための方法が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】米国特許第１００９６１０６号明細書

【発明の概要】

【0008】

一態様では、本開示は、検出器に面するＸ線源を備えるシステムを使用して、対象物体の少なくとも１つの強調された画像を得るための方法を対象とする。例示的な実施形態では、患者の器官の合成２Ｄ画像を生成する方法は、Ｘ線エネルギー（ｘ－ｒａｙ ｅｎｅｒｇｉｚａｔｉｏｎ）に器官を曝露することによって器官の事前曝露画像を得ることと、取得された事前曝露画像に基づいて、器官に対して複数の配向にＸ線エミッタを回転させ、複数の投影画像の各投影画像についてエミッタからＸ線エネルギーを放出することによって器官の複数の二次元（２Ｄ）（またはトモシンセシス）投影画像を得ることと、事前曝露画像および複数のトモシンセシス投影画像から器官の合成２Ｄ画像を生成することとを含む。

【0009】

一態様では、方法は、事前曝露画像をソース位置に最も近いトモシンセシス投影画像の少なくとも１つとマージしてマージされた事前曝露画像を作成することをさらに含み、ソース位置は、事前曝露画像が得られる位置である。

【0010】

一態様では、マージすることは、患者の動きの場合、および／または事前曝露画像とトモシンセシス投影の少なくとも１つの取得角度の差を補償する場合に登録アルゴリズムを使用して実施される。

【0011】

一態様では、方法は、ベースライン画像として取得された事前曝露画像を利用することと、トモシンセシス投影画像の情報でベースライン画像を強調することによって器官の合成２Ｄ画像を生成することとをさらに含む。

【0012】

一態様では、方法は、ベースライン画像としてトモシンセシス投影画像の１つを利用することと、トモシンセシス投影画像と事前曝露画像の情報でベースライン画像を強調することによって器官の合成２Ｄ画像を生成することとをさらに含む。

【0013】

一態様では、方法は、ディスプレイに合成２Ｄ画像を表示することをさらに含む。

【0014】

一態様では、器官の事前曝露画像および器官の複数の２Ｄ（トモシンセシス）投影画像は、器官の同じ圧迫中に得られる。

【0015】

一態様では、複数の二次元（２Ｄ）（トモシンセシス）投影画像の各々を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルは、事前曝露画像を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルよりも低い。

【0016】

例示的な実施形態では、患者の器官の合成２Ｄ画像を生成する方法は、Ｘ線エネルギーに器官を曝露することによって器官の事前曝露画像を得ることと、取得された事前曝露画像に基づいて、器官に対して複数の配向にＸ線エミッタを回転させ、複数の投影画像の各投影画像についてエミッタからＸ線エネルギーを放出することによって器官の複数の二次元（２Ｄ）（またはトモシンセシス）投影画像を得ることと、トモシンセシス投影画像および事前曝露画像を使用して３Ｄボリュームを再構成することと、再構成された３Ｄボリュームから合成２Ｄ画像を生成することとを含む。

【0017】

一態様では、事前曝露画像は、３Ｄボリュームを再構成して合成２Ｄ画像を生成する前に、複数の２Ｄ（トモシンセシス）投影画像に含まれる。

【0018】

一態様では、複数の２Ｄ（トモシンセシス）投影画像の１つは、３Ｄボリュームを再構成して合成２Ｄ画像を生成する前に、事前曝露画像によって置き換えられる。

【0019】

一態様では、複数の２Ｄ投影画像の１つは、３Ｄボリュームを再構成して合成２Ｄ画像を生成する前に、事前曝露画像と組み合わされる。

【0020】

一態様では、合成２Ｄ画像は、少なくとも再構成されたスライスのサブセットを使用して事前曝露画像を強調することによって得られる。

【0021】

１つの例示的な実施形態では、２Ｄ放射線画像を合成するためのシステムは、Ｘ線を発生することが可能なＸ線エミッタであって、複数の配向に回転可能なＸ線エミッタと、Ｘ線エミッタと少なくとも部分的に位置合わせされたＸ線検出器と、Ｘ線エミッタおよびＸ線検出器に動作可能に接続されたプロセッサであって、プロセッサは、Ｘ線エミッタおよび検出器を動作させて器官の事前曝露画像を取得させ、その後、取得された事前曝露画像に基づいて、Ｘ線エミッタおよび検出器を動作させて撮像される器官の周りを回転させ、器官の複数の二次元（２Ｄ）（またはトモシンセシス）投影画像を得、プロセッサは、事前曝露画像および複数のトモシンセシス投影画像から２Ｄ画像を合成するプロセッサと、合成２Ｄ画像を表示するためのディスプレイとを含む。

【0022】

一態様では、プロセッサは、事前曝露画像をトモシンセシス投影画像の少なくとも１つとマージしてマージされた事前曝露画像を作成し、トモシンセシス投影画像の情報でマージされた事前曝露画像を強調することによって器官の合成２Ｄ画像を生成する。

【0023】

一態様では、マージすることは、患者の動きの場合、および／または事前曝露画像とトモシンセシス投影の少なくとも１つの取得角度の差を補償する場合に登録アルゴリズムを使用して実施される。

【0024】

一態様では、プロセッサは、ベースライン画像として取得された事前曝露画像を利用し、トモシンセシス投影画像の情報でベースライン画像を強調することによって器官の合成２Ｄ画像を生成する。

【0025】

一態様では、プロセッサは、複数の２Ｄ（トモシンセシス）投影画像からのデータを使用してトモシンセシス曝露中に取得された投影画像を強調し、強調された投影画像を使用することによって器官の合成２Ｄ画像を生成する。

【0026】

一態様では、複数の二次元（２Ｄ）（トモシンセシス）投影画像の各々を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルは、事前曝露画像を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルよりも低い。

【0027】

一態様では、プロセッサは、２Ｄ（トモシンセシス）投影画像および事前曝露画像を使用して３Ｄボリュームを再構成し、再構成された３Ｄボリュームから合成２Ｄ画像を生成する。

【0028】

上記の簡単な説明は、詳細な説明で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な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、その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、上記のまたは本開示の任意の部分に記載の欠点を解決する実施態様に限定されない。

【0029】

本発明は、添付の図面を参照しながら、以下の非限定的な実施形態の説明を読むことからよりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】デジタル乳房トモシンセシス画像の取得、および事前曝露取得情報を使用したトモシンセシスデータセット生成のための例示的な医療撮像システムの概略図である。

【図2】いくつかの実施形態による、事前曝露撮像のための位置合わせ、およびＤＢＴ放射線画像を取得するための物体の周りの撮像装置の回転を図示する図である。

【図3】事前曝露画像取得、およびターゲット物体のＤＢＴ画像を取得するための曝露のパラメータの決定を伴う方法の例示的な実施形態のフローチャートである。

【図4】トモシンセシスを使用して患者の器官を撮像し、事前曝露画像情報を使用して撮像された器官の２Ｄ画像を合成する方法の例示的な実施形態を図示するフローチャートである。

【図5】トモシンセシスを使用して器官を撮像し、トモシンセシス投影のセットならびにトモシンセシス投影を取得するためのパラメータの決定に使用される事前曝露画像を使用して３Ｄボリュームを再構成する方法の例示的な実施形態のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下の説明は、デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）を使用して２Ｄ Ｘ線画像を合成し、連続スイープ中に取得された投影画像（またはＤＢＴシーケンスを含む複数の画像）と組み合わせて、第１の別個の曝露（または事前曝露）から取得された投影画像を使用して合成２Ｄ画像を提供するためのシステムおよび方法の様々な実施形態に関する。方法は、複数のＤＢＴ画像を取得するためのパラメータを確立するために使用される事前曝露画像を利用して、改善および強調された合成２Ｄ放射線画像を提供する。

【0032】

本出願は、マンモグラフィの場面で提示および説明されているが、他の放射線用途ならびに他の器官および器官系の撮像が、本明細書に開示されるシステムおよび方法を使用して実施されてもよいことを理解されたい。

【0033】

概要として、図１は、実施形態による２Ｄ放射線画像を合成するための例示的なシステムを示す。図２は、図１に示したシステムの一部を示しており、事前曝露画像は、デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）の一連の画像、およびＤＢＴの連続スイープまたは異なる投影角度での一連の画像に着手する前に取得される。図３は、事前曝露画像取得、および（後続の）ＤＢＴ投影についての曝露のパラメータの決定を伴う例示的な方法のフローチャートを提供する。図４および図５は、ＤＢＴ投影からの情報を使用して撮像されたターゲット物体の２Ｄ画像と、後続のＤＢＴシーケンスのパラメータを決定するために取得された事前曝露画像を合成する例示的な方法のフローチャートを提供する。

【0034】

図１には、デジタル乳房トモシンセシス画像の取得、および事前曝露取得情報を使用したトモシンセシスデータセット生成のための医療撮像システム１００の例示的な実施形態の概略図が示されている。例示的なシステム１００は、画像取得ユニット１１２、画像処理ユニット１１４、任意選択でメモリ記憶ユニット１３０、グラフィックディスプレイ１１６、ならびに／または（図示せず）外部記憶および表示のためのネットワーク（例えば、画像保管通信システムすなわちＰＡＣＳ）への接続を含む。画像取得ユニット１１２は、ｃアーム１１８を含む。ｃアーム１１８は、両端に、Ｘ線エミッタ１２０およびＸ線検出器１２２を含む。

【0035】

システム１００は、下部支持体１２４と、圧迫プレート１２６（圧迫パドル１２６と呼ばれることもある）とを含む。撮像される器官、例えば、患者の乳房は、下部支持体１２４上に載置される。下部支持体１２４は、Ｘ線エミッタ１２０とＸ線検出器１２２との間のｃアーム１１８との相対的な軸方向の位置合わせで器官を保持する。圧迫支持体１２６が、下部支持体１２４と圧迫プレート１２６との間で器官１０２を圧迫するために下げられる。

【0036】

概して、支持体１２６と１２４との間などの器官の圧迫は、特に２Ｄのみのマンモグラフィでは、撮像品質を改善するために重要である。圧迫は、一般に、乳房の正常な線維腺（またはより密度の高い）組織を広げるのに役立ち、医師／放射線技師が乳房組織を区別し、場合によっては上にある（または重ねられた）組織によって隠されている場合がある異常を検出するのを容易にする。乳房が十分に圧迫されていない場合、重複する組織が現れ、腫瘤または異常として解釈される可能性がある。ＤＢＴは、前述のように、重ね合わせの問題に対する改善を提供する。その結果、ＤＢＴの場面では、器官の圧迫は主に乳房の厚さを減らすために使用され、したがって撮像、およびＤＢＴ取得シーケンス中に器官を固定化するために必要な照射を低減する。

【0037】

器官の放射線画像を取得する際、Ｘ線エミッタ１２０は、器官（またはターゲット物体）１０２の方向に投影されるＸ線を発生するように動作する。Ｘ線は、器官１０２を通過して検出器１２２に到達する。例示的な実施形態では、撮像システム１００はまた、散乱防止グリッド１２８を備えていてもよい。散乱防止グリッド１２８は、ｃアーム１１８の動きに平行な方向に、互いに平行に配置された複数の不透明な構成要素を含み得る。このような散乱防止グリッドは、典型的には、患者の体内で放出されたＸ線の広がりの影響を制限するために使用される。

【0038】

ｃアーム１１８は、例えば、下部支持体１２４と圧迫支持体１２６との間に例示的に保持される圧迫位置で器官１０２と同軸に位置合わせされ得、ｃアーム１１８は、この位置に保持される器官１０２の周りを回転するように動作可能である。ｃアーム１１８の回転中、散乱防止グリッド１２８および検出器１２２は、ｃアーム１１８と共に回転するかどうかにかかわらず、回転することができる。いくつかの実施形態では、画像検出器１２２は、ＤＢＴスイープの中、固定されたままである。すなわち、いくつかの実施形態では、器官１０２および検出器１２２は、ＤＢＴスイープ／シーケンス中、エミッタ１２０が器官１０２（および検出器１２２）に対して移動する間は互いに固定された位置合わせのままである。いくつかの実施形態では、アセンブリ全体（画像取得ユニット）１１２は、同時に回転し、患者の解剖学的構造に対して投影を変更することができる（例えば、垂直、横方向など）。

【0039】

図１に図示されるシステム１００は、エミッタ１２０と検出器１２２が位置合わせされて維持されるようにエミッタ１２０と連動して回転可能なＸ線検出器１２２を示しているが、医療撮像システムの追加の実施形態では、検出器１２２は、例えば、Ｘ線検出器１２２を下部支持体１２４に位置することによって（図２に示すように）、器官１０２に対して固定位置に保持され得ることが認識されるであろう。

【0040】

また、図１に示すように、画像処理ユニット１１４は、非一時的コンピュータ可読媒体を備え得るメモリユニット１３０に接続され得るか、または組み込むことができる。メモリユニット１３０は、プロセッサ１１４の内側または外側に位置することができる。プロセッサ１１４は、メモリユニット１３０との間で情報を読み書きするように動作することができる。メモリユニット１３０は、ハードディスクもしくはＳＳＤ、または任意の他の書き換え可能および／もしくは取り外し可能な記憶媒体、例えばＵＳＢフラッシュドライブ、メモリカードなどを備えてもよい。メモリユニット１３０は、プロセッサ１１４のＲＯＭ／ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、および／または遠隔に位置するサーバ上のメモリであり得る。メモリは、プロセッサ１１４によってアクセス可能であり、かつプロセッサ１１４によって実行可能であり、本明細書に開示されるように取得ユニット制御、画像処理、ならびに表示機能および動作ならびに方法を実施する１つまたは複数のプログラム、ルーチン、アルゴリズム、またはサブルーチンを具体化するコンピュータ可読命令／コードでさらにプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、画像処理ユニット１１４は、前述のように、外部記憶および表示のためのネットワーク（例えば、画像保管通信システムすなわちＰＡＣＳ）への接続を備え得、画像処理ユニット１１４は、システム１００によってもたらされた画像を記憶、検索、提示、および／または共有することを可能にするように適合される。

【0041】

図２は、事前曝露取得およびＤＢＴ画像取得中のＸ線エミッタ１２０の例示的な相対的位置決め２００を示している。特に、図２は、事前曝露画像を取得するための例示的な位置合わせと、ＤＢＴシーケンスを実施して事前曝露画像取得に続いてＤＢＴ放射線画像を取得するための器官（ターゲット物体）１０２に対するＸ線エミッタ１２０の例示的な移動を図示する。示すように、エミッタ１２０は、検出器１２２に垂直（直交）（または実質的に垂直であり、約０°の所定の許容範囲内、例えば、＋／－０．５°の所定の許容範囲内）である軸２０２に沿ってゼロ（「０°」）または中心（または「中央」）位置２０４に位置合わせ可能であり得る。軸２０２は、示すように、器官（ターゲット物体）１０２および検出器１２２の一方または両方に実質的に直交し得る。一実施形態では、直交または中心位置２０４は、所定の許容範囲内で、事前曝露画像が取得される位置を表し、これは事前曝露画像が取得されるソース位置とも呼ばれ、後続のＤＢＴシーケンスの曝露（またはＤＢＴスイープ）に必要なパラメータを確立する。後続のＤＢＴシーケンスに必要なパラメータの決定には、検査される特定のターゲット物体１０２について、同等の放射線厚さの決定、検査される幅の組成の推定、ならびに曝露の構成および曝露のｍＡ．ｓ（すなわち、陽極電流と曝露時間の積）の確立が含まれ得る。

【0042】

事前曝露画像は、事前曝露画像に対して患者の照射を大幅に増加させないように十分に小さく維持されるＸ線の量を除いて、標準のフルフィールドデジタルマンモグラフィ（ＦＦＤＭ）（または従来の２Ｄマンモグラフィ）画像と同様であり得る。現在の技術水準では、事前曝露のＸ線線量は、（その後に得られる）ＤＢＴシーケンスで得られたＤＢＴ投影画像の１つに使用されるＸ線線量に匹敵する可能性がある。さらに、事前曝露画像は、エミッタ１２０が下部支持体１２４と実質的に垂直に（直交して）延びる軸２０２（またはゼロもしくは中央投影軸）に沿って実質的に整列し、示すように、表面２０６およびその上で圧迫されたターゲット物体（器官）１０２に実質的に垂直である状態で、標準のＦＦＤＭ画像と同様に事前曝露画像が前述の直交または中心位置２０４で取得され得る限り、標準のＦＦＤＭと同様であり得る。事前曝露画像は、図２に示すように、検出器１２２に実質的に垂直な角形成（ソース位置）で得られると説明することができるが、事前曝露画像は、検出器および／または物体に実質的に垂直ではない可能性があるソース位置で得ることができることに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、角形成は、実質的に直交する必要はなく、最大１３°まで直交以外であり得る。すなわち、図２は０°位置、例えば、検出器１２２によって形成される平面に対して（軸２０２に沿って）垂直から＋／－０．５°での投影位置２０４を示しているが、事前曝露画像の投影位置２０４のソース位置は、いくつかの実施形態では、検出器に対して垂直から最大１３°であり得る。

【0043】

事前曝露画像取得は、ＤＢＴスイープを開始する前に実施される第１の別個の曝露を含み、物体１０２の減衰性質を決定するために使用される。一実施形態では、複数の位置を通る、例えば２１０から２０８へのスイープの前に、事前曝露画像は、撮像される物体１０２との実質的に垂直または準垂直な位置合わせ２０２（および検出器１２２に実質的に垂直）など、可能な限り中央またはゼロ投影位置２０４に近い角形成で得られる。別段の指定がない限り、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、参照値の５％以内を意味し、特定の角度または投影角形成を指す「実質的に」という用語は、参照値または関係から５度以内を意味する。

【0044】

一実施形態では、事前曝露におけるＸ線線量は、複数または連続のＤＢＴスイープの取得パラメータの正確な決定に必要な線量よりも低くなく、ＤＢＴ中央投影を取得するために使用される線量よりも高くてもよい。以前に設計されたシステムでは、必要な減衰性質が決定され、ＤＢＴスイープのパラメータが確立されると、通常、事前曝露画像は破棄され、次に対応する放射線線量がその後の患者の（ＤＢＴ）撮像に使用される。本明細書に記載の方法の様々な実施形態において、事前曝露画像は廃棄されず、代わりに２Ｄ放射線画像の合成のためにＤＢＴ投影と共に使用され、したがって、事前曝露画像情報は、ＤＢＴ画像と共に、ＤＢＴ撮像シーケンスを実施するために必要なパラメータを決定するための使用に加えて、患者を撮像するために使用される。事前曝露画像とトモシンセシス投影画像の１つまたは複数の両方を使用して２Ｄ画像を合成することによって実現され得る利点は、記載されたシステムおよび方法のいくつかの実施形態の実践において、検査される（患者の）器官による放射線曝露のＸ線線量バジェット内で得られる改善された画質、および／またはＸ線線量バジェットの対応する増加のない改善された画質、および／または合成２Ｄ画像を得るためのＸ線線量バジェットを最小限に抑えた改善された画質である。

【0045】

事前曝露画像は、３Ｄ ＤＢＴ画像をもたらすために取得された各投影と比較して、異なるＸ線強度で取得され得る。一般に、事前曝露画像の強度レベルは、どの投影よりも高くなる。ＤＢＴ画像の場合、例えば、ゼロ（または中央）投影を含む９つの異なる投影ビューがあり得、これらはすべて、検出器１２２の中心を向いている。例えば、図２に示す位置２１０、２０４、および２０８の３つのビューを含む９つの異なる投影ビューでは、各ＤＢＴ投影は、例えば、ＤＢＴシーケンス全体の放射線線量バジェットの１／９を使用し得る。したがって、すべてのＤＢＴ投影画像は、既知の（標準または従来の）２Ｄマンモグラム（またはＦＦＤＭ画像）に必要な線量よりも何倍も低い低線量で（各々が）取得される。低線量は、標準の２Ｄ（ＦＦＤＭ）画像と比較して、特定のＤＢＴ投影の画質を低下させる。しかし、９つのトモシンセシス投影のＤＢＴシーケンスを含み、個々のＤＢＴ投影のＸ線線量（または完全なＤＢＴシーケンスのＸ線線量バジェットの１／９）に匹敵する（またはほぼ同じ）事前曝露画像のＸ線線量を使用する上記の例を続けると、事前曝露画像の利用は、合成２Ｄ画像の１１％（または１／９＊１００％）の追加の画像情報を提供し得る。Ｎ個のトモシンセシス投影およびＤＢＴシーケンスについての線量バジェットの１／Ｎの事前曝露画像に使用されるＸ線線量を含むＤＢＴシーケンスに上記の例を実施すると、事前曝露画像の利用は、トモシンセシス投影のみを使用して２Ｄ画像を合成するための既存の方法と比較して、合成２Ｄ画像の改善に使用可能な１／Ｎ×１００パーセント（１／Ｎ＊１００％）の追加の画像データ／情報を提供することができる。

【0046】

ＤＢＴシーケンスを実施する際、エミッタ１２０が器官の周りを回転するとき、エミッタ１２０は、器官１０２を通して検出器１２２に放出されたＸ線を向けるビーム成形（図示せず）をさらに含み得る。図２に図示される実施形態では、検出器１２２は、下部支持体１２４に統合されて示されている。エミッタ１２０は、器官１０２の周りで、器官１０２に対して複数の配向に回転可能である。例示的かつ非限定的な実施形態では、エミッタ１２０は、器官１０２に対して全体として３０°の円弧にて回転することができ、または器官１０２に対して各方向（時計回りおよび反時計回り）に３０°回転することができる。これらの回転の円弧は単なる例示であり、実施形態で使用され得る角形成の範囲を限定することを意図するものではない。

【0047】

ここで図３に目を向けると、事前曝露画像取得、およびターゲット物体のＤＢＴ画像を取得するための曝露のパラメータの決定を伴う例示的な方法３００のフローチャートである。事前曝露画像取得および後続のＤＢＴシーケンスに必要なパラメータの決定のための様々な方法を、使用することができる。図３の３１０に示すように、従来、放射線学では、いわゆる構成を形成する選択された焦点トラック（二重焦点トラックを有するデバイスの場合）、使用されるフィルタ、管に適用される電圧（ｋＶ）、グリッドの有無、接触の拡大、および陽極電流と曝露時間の積（ｍＡ．ｓ）などの曝露のパラメータは、グリッドの有無および接触の拡大のパラメータについてのユーザの選択から、ならびにユーザの選択の関数として、パラメータｋＶ、焦点トラック、フィルタ、およびｍＡ．ｓについてのパラメータの自動最適化（ＡＯＰ）のテーブル３１２から最初に決定される。３０６において、次に検査される器官部分は低いｍＡ．ｓ値の事前曝露を受け、３０８において、検査される器官部分の特性、特に同等の放射線厚さを決定し、そして曝露のパラメータがこれらの特性から調整される。

【0048】

３０６において、事前曝露の際、自動曝露制御（ＡＥＣ）セルを使用することができ、同等の放射線厚さは、ＡＥＣセルの信号から決定することができる。同等の放射線厚さの合理的な推定値を得るために、多数の異なるパラメータがＡＥＣ校正セルを使用することによって決定される。次に、検査される器官部分の組成の推定、および曝露のパラメータ（構成）の調整がｍＡ．ｓの初期推定で行われる。以前に決定された構成による検査される器官部分の曝露中、ＡＥＣセルは、ｍＡ．ｓ値を継続的に更新する。

【0049】

米国特許第６，２９２，５３６号明細書に記載されているように、デジタル放射線学において、特定の校正セルの使用を必要とせず、少数のパラメータのみを必要とする構成の調整のための方法が提供され、方法は、事前曝露画像を形成し、そこから平均事前曝露検出器信号レベルを導出し、そのレベルを事前曝露線量レベルに変換し、同等の放射線厚さを決定し、検査される幅の組成を推定し、曝露の構成および曝露のｍＡ．ｓを確立することを含む。

【0050】

事前曝露画像取得は、米国特許第６，５５６，６５５号明細書にも記載されている。記載された様々な実施形態によれば、ＤＢＴ投影のための事前曝露画像取得およびパラメータの決定は、以下を含む方法ステップのいくつかまたはすべてを含み得る：３０２において、パラメータの自動最適化（ＡＯＰ）のテーブル３１２、検査される器官部分の所与の理論的組成３１４および推定放射線厚さ３１６から、ならびに検査される器官部分の組織の区別に十分な品質の事前曝露画像を得るための低線量であるが十分な線量のＸ線について事前曝露のパラメータを確立すること、３０４において、検査される器官部分の所定の機械的厚さから最小線量レベルおよび最大線量レベルを確立し、これらの線量レベルを検出器によって読み取り可能な最小閾値信号レベルおよび最大信号閾値レベルに変換すること、３０６において、検査される器官部分を事前曝露して事前曝露画像を得ること、および３０８において、ＤＢＴシーケンスのＸ線によって検査される器官部分の曝露のパラメータを確立すること。

【0051】

前述のように、本明細書に記載の方法は主に乳房の検査に関連して与えられるが、記載される方法は、他のタイプの組織およびＸ線の様々な減衰係数を有する組織からなる任意の他の器官に適用されてもよい。マンモグラフィに関連するため、検査中の乳房は、脂肪組織および腺組織（乳腺）を含む。放射線検査では、検査される乳房の領域は腺組織で構成されているため、腺組織を含む対象領域に最も適合した乳房のＸ線への曝露のパラメータを確立することができることは、特に興味深い。

【0052】

パラメータの自動最適化のテーブル３１２、乳房の所与の理論的組成３１４および乳房の推定放射線厚さ３１６から、ならびに乳房組織の腺組織の区別に十分な品質の事前曝露画像を得るための低線量であるが十分な線量のＸ線の線量について（３０２において）事前曝露のパラメータを確立した後、（３０４において）デジタル画像Ｘ線デバイスには、デバイスの検出器によって読み取り可能な最小閾値信号レベルおよび最大閾値信号レベルに変換される、乳房の所定の機械的厚さからのＸ線照射の最小線量レベルおよび最大線量レベルが確立される。ビームのパラメータには、とりわけ、Ｘ線管に適用される電圧（ｋＶ）、陽極電流と曝露時間の積（ｍＡ．ｓ）、使用される焦点トラック、フィルタ、およびビームの位置決め（角形成）が含まれる。

【0053】

乳房の所与の理論的組成３１４は、例えば、検査される乳房が約５０％の線維性組織および５０％の腺組織を含むという理論的推論として選択され得る。乳房の所与の理論的組成３１４を選択すると、乳房の機械的厚さに乳房の理論的組成のＸ線の減衰係数を掛けたものに対応して、乳房の推定放射線厚さ３１６を決定することができる。一例として、上記の選択により、推定放射線厚さ３１６は、０．９３×機械的厚さであり得、低い事前曝露線量を維持するために、ｍＡ．ｓは低く、例えば１～４の値で選択される。

【0054】

事前曝露画像を得るための３０６での器官の事前曝露の後、ＤＢＴシーケンスのパラメータ／構成を確立すること（３０８における）は、例えば、事前曝露画像のフィールドの対象ゾーンの作成、ならびにセルの行および列の観点からの画像の検討を含み得、各セルは、基準点に関してインデックス付けされ、検出器の所定のピクセル数の最小閾値レベルと最大閾値レベルとの間の信号レベルを表し、さらに、十分な画質および検査される器官組織の区別に必要な絶対最小信号レベルを決定することを含み得る。

【0055】

次に、図４は、トモシンセシスを使用して患者の器官を撮像し、トモシンセシス撮像シーケンスに必要なパラメータ（構成）の決定のために取得された事前曝露画像情報を使用して撮像された器官の２Ｄ画像を合成する方法４００の例示的な実施形態を図示するフローチャートである。患者の器官を撮像する方法の例示的な実施形態は、４０２において、Ｘ線エネルギーレベルを使用して、（例えば、ゼロもしくは中央投影角形成、またはソース位置で）事前曝露画像を得て（４０４において）必要な曝露パラメータを確認し、その後（４０６において）、器官に対して複数の配向にＸ線エミッタ（エミッタ１２０など）を回転させ、複数の投影画像についてエミッタからＸ線エネルギーレベルを放出することによって器官の複数の二次元（２Ｄ）投影画像を得ることを含む。一実施形態では、器官の事前曝露Ｘ線画像は、第１のＸ線エネルギーレベルで得られ、Ｘ線エネルギーレベルは、複数のトモシンセシス投影画像に使用され、これは、多くの場合、事前曝露画像の取得に使用されるＸ線エネルギーレベルよりも低い。

【0056】

４０８において、（４０６における）ＤＢＴシーケンス中に得られた中央投影画像（またはソース位置投影画像に最も近い投影画像）は、ＤＢＴ投影からのデータと事前曝露画像からのデータの両方を使用して強調され、強調された中央（またはソース位置）投影画像を提供する。例えば、ＤＢＴスイープからのゼロまたは中央投影画像（または事前曝露に使用されるソース位置に最も近い投影）は、合成２Ｄ画像のベースラインまたはプライマリビューとして使用することができる。事前曝露画像に存在する画像の詳細を抽出してベースライン投影にコピーすることにより、ベースライン投影を強調することができる。同様に、他のＤＢＴ投影に存在する画像の詳細を抽出してベースライン投影にコピーすることにより、ベースライン投影を強調することができる。事前曝露画像は（個別のＤＢＴ投影のいずれよりも）高いＸ線線量を使用して取得することができるため、事前曝露画像は、個々の（より低いＸ線線量の）ＤＢＴ投影では利用することができない特定の詳細を含む場合がある。他方、様々な個々のＤＢＴ投影に存在する画像の詳細は、重ね合わせのために事前曝露画像において隠される可能性があり、いくつかのＤＢＴ投影画像からのそのような詳細は、事前曝露画像と共に使用して、（ＤＢＴ）ベースライン投影画像を強調することができる。したがって、望ましい有利な結果は、（ＤＢＴスイープの）他のビュー／投影からの情報を使用して（ＤＢＴスイープからの）ベースライン投影を強調することによって生成された合成２Ｄ画像、ならびにトモシンセシス撮像シーケンスのパラメータおよび構成を決定するために使用される事前曝露画像である。次に、合成２Ｄ画像は、システムユーザまたは医師によるレビューのために（４２２において）表示され得る（例えば、ディスプレイ１１６に）。

【0057】

一態様では、本開示は、検出器に面するＸ線源を備えるシステムを使用して、対象物体の少なくとも１つの強調された画像を得るための方法を対象とする。方法は、４０２において、ソース位置またはゼロもしくは中央投影に近い角形成で事前曝露画像を取得し、４０４において、後続のＤＢＴシーケンスのＸ線パラメータを決定することと、４０６において、複数の配向で対象物体の複数の２Ｄ（またはトモシンセシス）投影画像を取得することを含む、ＤＢＴシーケンスを実施することと、次に４１０において、ＤＢＴシーケンス中に取得されたゼロまたは中央投影（または事前曝露画像に使用されるソース位置に最も近い投影）の代わりにベースライン画像として取得された事前曝露画像を利用して、ＤＢＴ中央（またはソース位置）投影を事前曝露画像に効果的に置き換えることと、４１６において、ＤＢＴシーケンス中に取得された投影画像と組み合わせて、第１の別個の曝露（すなわち、事前曝露）から取得された投影画像を使用して合成２Ｄ画像を生成することと、４２２において、ディスプレイ１１６などのディスプレイに合成２Ｄ投影画像を表示することとを含む。

【0058】

２Ｄ画像を合成するステップ４１６は、事前曝露画像（トモシンセシスシーケンス中に得られる中央（またはソース位置）投影の代わりにベースライン画像として）と他のトモシンセシス投影画像の少なくとも１つからの情報の両方を使用することを含み得る。事前曝露画像とＤＢＴ投影画像（の少なくとも１つ）の両方からのデータを使用してトモシンセシス中央（またはソース位置）投影を強調することを対象とするステップ４０８および４１４を伴う方法と同様に、情報は、結果として得られる合成２Ｄ画像の内容および品質を改善するために、トモシンセシス投影画像（例えば、ステップ４１０で事前曝露画像に置き換えられた中央（またはソース位置）投影を含む）の少なくとも１つから抽出され、事前曝露画像にコピーされ得る。結果として得られる２Ｄ画像は、例えばディスプレイ１１６などのディスプレイを介して対象物体をレビューするための合成２Ｄ画像をヘルスケア専門家に提供する。

【0059】

患者の器官を撮像する方法の別の例示的な実施形態は、第１のＸ線エネルギーレベルを使用して、事前曝露Ｘ線画像を得て必要な曝露パラメータを確認し、その後、器官に対して複数の配向にＸ線エミッタを回転させ、複数の投影画像の各投影画像についてエミッタから第２のＸ線エネルギーレベル（または第１のレベルとは異なるレベル）を放出することによって器官の複数の二次元（２Ｄ）投影画像を得ることを含む。器官の事前曝露Ｘ線画像は、第１のＸ線エネルギーレベルで得られ、事前曝露は、第１の別個の曝露であり、第１の別個の曝露は、画像レセプタまたは検出器に垂直もしくは準垂直な方向に沿って、または事前曝露画像が得られるソース位置を定義する方向に沿って取得される。第２のＸ線エネルギーレベル（または後続のＤＢＴ投影の各々で使用されるレベル）は、多くの場合、第１のＸ線エネルギーレベルよりも低くなる。次に、４１８において、事前曝露画像は、検出器に垂直に最も近い（または事前曝露画像取得に使用されるソース位置に最も近い）（ＤＢＴスイープ）投影の少なくとも１つとマージされる。マージすることは、動きの場合、および／または取得角度の差を補償する場合に（４１２において）登録アルゴリズムを使用して実施され得る。次に、４２０において、（マージされた）事前曝露画像を（ＤＢＴシーケンスからの）トモシンセシス投影画像のセットに含まれる情報で強調することによって、合成２Ｄ画像が生成される。結果として得られる合成２Ｄ画像は、次に、４２２において、ディスプレイ１１６などに表示され得る。

【0060】

器官および撮像セッションの同じ圧迫中に取得されるＤＢＴ投影画像および事前曝露画像のために、実施形態では、同じエミッタおよび検出器を使用してＤＢＴ投影画像と事前曝露画像の両方を取得し、事前曝露画像は、ゼロまたは中央位置に最も近い角形成で取得されたＤＢＴ投影と位置的に実質的に一致する。一実施形態では、動き（患者の移動、検出器および／またはエミッタの動きなど）の場合、または事前曝露画像に使用される角度と事前曝露に使用される角度に最も近いトモシンセシス投影の角度の（おそらくわずかな）差の場合に、識別子を登録アルゴリズムで使用することができる。識別子は、例えば、線源から各ピクセルへの光線に沿って見出される最大強度ボクセル（再投影演算子としても知られている）を含み得る。これらの識別子は、コンピュータ可読メモリに記憶することができる。これらの識別子は、事前曝露画像（および／またはその後合成された２Ｄ、および／またはＤＢＴ投影を使用して再構成された関連３Ｄボリューム）の各ピクセルを、このピクセルが由来する関連再構成スライスまたはＤＢＴ投影画像に接続する。

【0061】

任意選択の例示的な実施形態では、事前曝露画像は、事前曝露画像と事前曝露画像がマージされる１つまたは複数のＤＢＴ投影画像との間の登録のために、ゼロまたは中央投影に最も近い（またはソース位置に近い）少なくとも１つのＤＢＴ投影に登録され得る。一実施形態では、事前曝露画像およびＤＢＴ投影画像は乳房の単一の圧迫の下で取得されるので、画像間のより大きな対応のために、登録プロセスを単純化することができる。

【0062】

図５に目を向けると、トモシンセシスを使用して器官を撮像し、トモシンセシス投影のセットならびにトモシンセシス投影を取得するためのパラメータの決定に使用される事前曝露画像の両方を使用して３Ｄボリュームを再構成する方法５００の例示的な実施形態のフローチャートである。患者の器官を撮像する方法の一実施形態は、５０２において、第１のＸ線エネルギーレベルを使用して、事前曝露Ｘ線画像を得て必要な曝露パラメータを確認し、その後５０４において、器官に対して複数の配向にＸ線エミッタを回転させ、複数の投影画像の各投影画像についてエミッタから第２のＸ線エネルギーレベル（または第１のレベルとは異なるレベル）を放出することによって器官の複数の二次元（２Ｄ）投影画像を得ることを含む。器官の事前曝露Ｘ線画像は、第１のＸ線エネルギーレベルで得られる。第２のＸ線エネルギーレベル（または第１レベルとは異なるレベル）は、多くの場合、第１のＸ線エネルギーレベルよりも低くなる。次に、５０６において、器官の三次元（３Ｄ）ボリュームが、事前曝露画像と共に複数の投影画像から再構成される。５０８において、次に合成２Ｄ画像が再構成されたボリュームから生成され、これは、５１０において、例えばディスプレイ１１６などのディスプレイに表示され得る。

【0063】

事前曝露画像は、５０２において、例示的な方法３００などの前述の図のいずれかに関して説明したように得ることができ、ＤＢＴ投影画像は、５０４において、前述のように得ることができる。

【0064】

例示的な実施形態では、３Ｄ再構成されたボリュームは、フィルタ補正逆投影（ＦＢＰ）再構成技法または逐次近似再構成技法を使用して再構成され、これらは両方とも当業者に知られている。３Ｄボリュームは、得られた事前曝露画像ならびに少なくともいくつかのＤＢＴ投影画像を使用して例示的に再構成され得る。さらなる例示的な実施形態では、修正されたフィルタ補正逆投影再構成技法が使用され得、ここでは、複数のＤＢＴ投影画像の寄与よりも再構成において事前曝露画像により大きな重みが与えられる。

【0065】

５０６での３Ｄ再構成は、上述の再構成技法の前に、得られたＤＢＴ投影画像と事前曝露画像を組み合わせることを含み得、組み合わせは、様々な方法、または組み合わせ方法で達成され得る。これらの組み合わせ方法の各々において、事前曝露画像は、撮像される器官に直交する位置、例えば回転の０°（ゼロ度）で、または直交からオフセットされ得るソース位置で取得されたと見なされる一方、複数のＤＢＴ投影画像は、直交に対して複数の角度で取得され、これは、回転の０°（ゼロ度）でもしくはそれに近い、またはソース位置（事前曝露画像が取得された位置）に近い投影角形成での１つまたは複数の投影（ＤＢＴシーケンスではゼロまたは中央投影と呼ばれる）を含み得る。本明細書に開示される例示的な実施形態は物体に直交して取得される事前曝露画像の場面で説明され得るが、事前曝露画像は、本開示の範囲内に留まりながら別の角度で取得することができ、例えば、方法４００の４１０において、事前曝露画像は、ゼロからの所定のオフセットであるソース位置で得られ、所定のオフセットのまたはその近くのＤＢＴ投影の代わりに使用され得ることが認識されるであろう。

【0066】

第１の組み合わせ方法では、事前曝露画像が３Ｄ再構成のためにＤＢＴ中央投影画像と組み合わされ、例えば、事前曝露画像とＤＢＴ中央投影画像は、再構成の前に共に組み合わされる（すなわち、共に追加される）。第２の組み合わせ方法では、事前曝露画像が３Ｄ再構成のためにＤＢＴ中央（またはソース位置）投影とマージされ、例えば、事前曝露は、再構成前に、方法ステップ４１８（すなわち、事前曝露画像と、ゼロに最も近い、または事前曝露画像に使用される角形成に最も近いＤＢＴ投影をマージする）ならびに／または方法ステップ４１２（すなわち、動きの場合または画像角度の差の場合に登録アルゴリズムを使用する）および４１８のように、ゼロに最も近い（またはソース位置に最も近い）ＤＢＴ投影とマージされ得る。第３の組み合わせ方法では、ＤＢＴ中央投影画像（または事前曝露画像に使用される角形成に最も近い投影）が、３Ｄ再構成のために事前曝露画像に置き換えられる。第４の組み合わせ方法では、例えば、複数のＤＢＴ投影画像が中央または直交画像を含まない場合、事前曝露画像がＤＢＴ画像を補完する。したがって、例示的な実施形態では、３Ｄボリュームの再構成の前に、例えば上述の技法のいずれかにおいて、事前曝露Ｘ線画像が２Ｄ（トモシンセシス）投影画像のセットに追加される。次に、本明細書でさらに詳細に説明されるように、３Ｄボリュームが、事前曝露画像と２Ｄ（トモシンセシス）投影画像のセットの組み合わせから作成（再構成）され得、その後、合成２Ｄ画像が再構成されたボリュームから作成され得る。

【0067】

前述のように、器官が事前曝露画像と後続の複数のＤＢＴ投影画像の両方で同じ圧迫下にあるため、器官に直交する位置からの３Ｄ再構成されたボリュームの合成２Ｄ画像は、事前曝露画像（器官に直交して取得）に対応する。５０８でそのような合成２Ｄ画像を作成する際、再構成された３Ｄボリュームから２Ｄ画像を合成するための様々な既知の方法を使用することができる。トモシンセシス投影画像を使用した画像処理および２Ｄ画像の合成のための例示的な方法は、米国特許第９，８４２，４１５号明細書に記載されている。方法は、例えば、５０６で３Ｄボリュームを再構成する一部として、２Ｄ投影画像（５０４で取得）にフィルタを適用し、対象物体のフィルタリングされた投影画像を得ることを含み得る。フィルタリングは、撮像される対象物体（器官）の厚さに基づいて決定されるカットオフ周波数を有するハイパスタイプフィルタを使用して、および／またはノイズを低減するためにローパスタイプフィルタを使用して画像を処理することを含み得る。次に、対象物体のフィルタリングされた再構成されたボリュームは、フィルタリングされた投影（の少なくとも２つ）から対象物体のスライスを再構成することによって生成され得る。次に、方法は、決定された配向方向に従って再構成されたスライスを再投影して対象物体の中間２Ｄ画像を得、再投影によって得られた中間２Ｄ画像と、取得された複数の２Ｄ投影画像または決定された配向に対応する事前曝露画像の少なくとも１つのピクセル間の線形組み合わせを使用して、対象物体の最終２Ｄ画像を得ることを含むことができる。例示的な実施形態では、決定された配向方向は、事前曝露画像に使用される角形成であり得、対象物体の最終２Ｄ画像は、トモシンセシス投影画像と、トモシンセシス投影画像のパラメータを決定するために使用される事前曝露画像の両方を利用する合成２Ｄ画像を含む。

【0068】

上記の説明では、特定の用語が、簡潔さ、明瞭性、および理解のために使用されている。このような用語は、説明のために使用されており、広義に解釈されることを意図したものであるため、従来技術の要件を超えて、そこから不必要な限定が推論されてはならない。本明細書に説明されている異なるシステムおよび方法ステップは、単独で、または他のシステムおよび方法と組み合わせて使用することができる。添付の特許請求の範囲内で、様々な均等例、代替例、および修正例が可能であることは当然である。

【0069】

図に示されている機能ブロック図、操作シーケンス、および流れ図は、本開示の新規な態様を実施するための例示的なアーキテクチャ、環境、および方法論を表す。説明の簡略化のために、本明細書に含まれる方法論は、機能図、操作シーケンス、または流れ図の形態であってもよく、一連の動作として説明することができるが、いくつかの動作は、それに従って、異なる順序で、および／または本明細書に示され記載された他の動作と同時に行なわれるため、方法論は動作の順序によって制限されないことを理解および認識されたい。例えば、当業者であれば、方法論は、状態図のような、相互に関係する一連の状態または事象として代替的に表すことができることを理解および認識するであろう。さらに、方法論に示されたすべての動作は、新規の実施態様に必要でなくてもよい。

【0070】

本明細書で使用する場合、単数形で列挙され、「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、除外することが明示的に述べられない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないと理解されたい。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴をも組み込む追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図しない。また、明示的に反対の記載がない限り、特定の性質を有する要素または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「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、それらの対象物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ない。

【0071】

本明細書は、最良の態様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。

【0072】

［実施態様１］
患者の器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成する方法（３００、４００、５００）であって、
Ｘ線エネルギーに前記器官（１０２）を曝露することによって前記器官（１０２）の事前曝露画像を得ること（５０２）と、
取得された前記事前曝露画像に基づいて、前記器官（１０２）に対して複数の配向にＸ線エミッタ（１２０）を回転させ、複数の投影画像の各投影画像について前記エミッタ（１２０）からＸ線エネルギーを放出することによって前記器官（１０２）の前記複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像を得ること（５０４）と、
前記事前曝露画像および前記複数のトモシンセシス投影画像から前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成すること（５０８）と
を含む、方法（３００、４００、５００）。
［実施態様２］
前記事前曝露画像は、前記合成２Ｄ画像を生成する前に、前記複数の２Ｄ投影画像の少なくとも１つとマージされる、実施態様１に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様３］
前記マージすることは、患者の動きの場合、および／または前記事前曝露画像と前記トモシンセシス投影の少なくとも１つの取得角度の差を補償する場合に登録アルゴリズムを使用して実施される、実施態様２に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様４］
ベースライン画像として取得された前記事前曝露画像を利用することと、
前記トモシンセシス投影画像の情報で前記ベースライン画像を強調することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成することと
をさらに含む、実施態様１に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様５］
ベースライン画像として取得された前記マージされた画像を利用することと、
前記トモシンセシス投影画像の情報で前記ベースライン画像を強調することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成することと
をさらに含む、実施態様２に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様６］
ベースライン画像として前記トモシンセシス投影画像の１つを利用することと、
前記トモシンセシス投影画像と前記事前曝露画像の情報で前記ベースライン画像を強調することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成することと
をさらに含む、実施態様１に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様７］
ディスプレイ（１１６）に前記合成２Ｄ画像を表示すること（５１０）をさらに含む、実施態様１に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様８］
前記器官（１０２）の前記事前曝露画像および前記器官（１０２）の前記複数の２Ｄトモシンセシス投影画像は、前記器官（１０２）の同じ圧迫中に得られる、実施態様１に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様９］
前記複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像の各々を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルは、前記事前曝露画像を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルよりも低い、実施態様１に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様１０］
患者の器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成する方法（３００、４００、５００）であって、
Ｘ線エネルギーに前記器官（１０２）を曝露することによって前記器官（１０２）の事前曝露画像を得ること（５０２）と、
取得された前記事前曝露画像に基づいて、前記器官（１０２）に対して複数の配向にＸ線エミッタ（１２０）を回転させ、複数の投影画像の各投影画像について前記エミッタ（１２０）からＸ線エネルギーを放出することによって前記器官（１０２）の前記複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像を得ること（５０４）と、
前記２Ｄトモシンセシス投影画像および前記事前曝露画像を使用して３Ｄボリュームを再構成すること（５０６）と、
前記再構成された３Ｄボリュームから合成２Ｄ画像を生成すること（５０８）と
を含む、方法（３００、４００、５００）。
［実施態様１１］
前記複数の２Ｄトモシンセシス投影画像の１つは、前記３Ｄボリュームを再構成して前記合成２Ｄ画像を生成する前に、前記事前曝露画像によって置き換えられる、実施態様１０に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様１２］
前記事前曝露画像は、前記３Ｄボリュームを再構成して前記合成２Ｄ画像を生成する前に、前記複数の２Ｄ投影画像の少なくとも１つとマージされる、実施態様１１に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様１３］
前記マージすることは、患者の動きの場合、および／または前記事前曝露画像と前記トモシンセシス投影の少なくとも１つの取得角度の差を補償する場合に登録アルゴリズムを使用して実施される、実施態様１２に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様１４］
前記合成２Ｄ画像は、少なくとも再構成されたスライスのサブセットを使用して前記事前曝露画像を強調することによって得られる、実施態様１０に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様１５］
前記３Ｄボリュームのエリアを抽出することと、
前記３Ｄボリュームから抽出された前記エリアで前記事前曝露画像を強調することと
をさらに含む、実施態様１０に記載の方法（３００、４００、５００）。
［実施態様１６］
２Ｄ放射線画像を合成するためのシステム（１００）であって、
Ｘ線を発生することが可能なＸ線エミッタ（１２０）であって、複数の配向に回転可能なＸ線エミッタ（１２０）と、
前記Ｘ線エミッタ（１２０）と少なくとも部分的に位置合わせされたＸ線検出器（１２２）と、
前記Ｘ線エミッタ（１２０）および前記Ｘ線検出器（１２２）に動作可能に接続されたプロセッサ（１１４）であって、前記プロセッサ（１１４）は、前記Ｘ線エミッタ（１２０）および前記検出器（１２２）を動作させて器官（１０２）の事前曝露画像を取得させ、その後、取得された前記事前曝露画像に基づいて、前記Ｘ線エミッタ（１２０）および前記検出器（１２２）を動作させて撮像される器官（１０２）の周りを回転させ、前記器官（１０２）の複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像を得、前記プロセッサ（１１４）は、前記事前曝露画像および前記複数のトモシンセシス投影画像から２Ｄ画像を合成するプロセッサ（１１４）と、
前記合成２Ｄ画像を表示するためのディスプレイ（１１６）と
を備える、システム（１００）。
［実施態様１７］
前記プロセッサ（１１４）は、前記事前曝露画像を前記トモシンセシス投影画像の少なくとも１つとマージしてマージされた事前曝露画像を作成し、
前記トモシンセシス投影画像の情報で前記マージされた事前曝露画像を強調することによって前記器官（１０２）の前記合成２Ｄ画像を生成する、
実施態様１６に記載のシステム（１００）。
［実施態様１８］
前記マージすることは、患者の動きの場合、および／または前記事前曝露画像と前記トモシンセシス投影の少なくとも１つの取得角度の差を補償する場合に登録アルゴリズムを使用して実施される、実施態様１７に記載のシステム（１００）。
［実施態様１９］
前記プロセッサ（１１４）は、ベースライン画像として取得された前記事前曝露画像を利用し、
前記トモシンセシス投影画像の情報で前記ベースライン画像を強調することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成する、
実施態様１６に記載のシステム（１００）。
［実施態様２０］
前記プロセッサ（１１４）は、前記複数の２Ｄトモシンセシス投影画像からのデータを使用してトモシンセシス曝露中に取得された投影画像を強調し、
前記強調された投影画像を使用することによって前記器官（１０２）の合成２Ｄ画像を生成する、
実施態様１６に記載のシステム（１００）。
［実施態様２１］
前記複数の二次元（２Ｄ）トモシンセシス投影画像の各々を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルは、前記事前曝露画像を得るために使用されるＸ線エネルギーレベルよりも低い、実施態様１６に記載のシステム（１００）。
［実施態様２２］
前記プロセッサ（１１４）は、前記２Ｄトモシンセシス投影画像および前記事前曝露画像を使用して３Ｄボリュームを再構成し、
前記再構成された３Ｄボリュームから合成２Ｄ画像を生成する、
実施態様１６に記載のシステム（１００）。

【符号の説明】

【0073】

１００ 医療撮像システム
１０２ 器官、ターゲット物体
１１２ 画像取得ユニット
１１４ 画像処理ユニット、プロセッサ
１１６ グラフィックディスプレイ
１１８ ｃアーム
１２０ Ｘ線エミッタ
１２２ Ｘ線検出器、画像検出器
１２４ 下部支持体
１２６ 圧迫プレート、圧迫パドル、圧迫支持体
１２８ 散乱防止グリッド
１３０ メモリ記憶ユニット、メモリユニット
２００ 相対的位置決め
２０２ 軸、位置合わせ
２０４ 中心位置、ゼロ投影位置
２０６ 表面
２０８ 位置
２１０ 位置
３００ 方法
３０２ 方法ステップ
３０４ 方法ステップ
３０６ 方法ステップ
３０８ 方法ステップ
３１０ 構成
３１２ パラメータの自動最適化のテーブル
３１４ 所与の理論的組成
３１６ 推定放射線厚さ
４００ 方法
４０２ 方法ステップ
４０４ 方法ステップ
４０６ 方法ステップ
４０８ 方法ステップ
４１０ 方法ステップ
４１２ 方法ステップ
４１４ 方法ステップ
４１６ 方法ステップ
４１８ 方法ステップ
４２０ 方法ステップ
４２２ 方法ステップ
５００ 方法
５０２ 方法ステップ
５０４ 方法ステップ
５０６ 方法ステップ
５０８ 方法ステップ
５１０ 方法ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】