特許 7309961 被検体を撮像するシステム及び方法

(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】2023-07-07

(45)【発行日】2023-07-18

(54)【発明の名称】被検体を撮像するシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20230710BHJP

   H05G 1/40 20060101ALI20230710BHJP

【ＦＩ】

A61B6/00 320Z

A61B6/00 330Z

H05G1/40

A61B6/00 ZDM

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022073947

(22)【出願日】2022-04-28

(65)【公開番号】P2022183027

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2022-06-02

(31)【優先権主張番号】17/334,465

(32)【優先日】2021-05-28

(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】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(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】ザビエル・マンカルディ

(72)【発明者】

【氏名】レミ・クロース

(72)【発明者】

【氏名】ファニー・パトロー

【審査官】佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０２３７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４４３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５１０３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１２３０７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０８－３２２８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０７２２５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／００ － ６／１４

Ｈ０５Ｇ １／００ － ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体にＸ線を透過させるように動作するＸ線源と、
前記被検体を通過した後の前記Ｘ線のＸ線エネルギを受け取るように動作する検出器と、
処理システムと
を備えた医用イメージング・システムであって、前記処理システムは、
前記Ｘ線源からの低エネルギＸ線強度を用いて前記被検体の事前撮影（プレショット）画像を形成し、
該事前撮影画像に基づいて前記被検体の主走査用の複数の取得パラメータを決定し、
検出器較正データに基づいて、対応する前記取得パラメータについての前記検出器の飽和時間を決定することであって、前記検出器は前記被検体の主走査の前に、事前に較正されており、前記検出器較正データは、事前に較正された検出器から得られる、前記検出器の飽和時間を決定すること、
該飽和時間に基づいて、目標線量に到達するのに必要とされる時間フレーム数を決定し、
該時間フレーム数に基づいて前記Ｘ線源を用いて前記被検体のＸ線投与線量レベルを適用して、
該適用されたＸ線投与線量レベルについて前記Ｘ線検出器での前記検出された前記Ｘ線エネルギに基づいて前記被検体の画像を形成する
ようにプログラムされている、医用イメージング・システム。

【請求項2】

前記処理システムは、前記事前撮影画像に基づいて前記被検体の減弱特性を決定することにより前記複数の取得パラメータを決定するようにプログラムされている、請求項１に記載の医用イメージング・システム。

【請求項3】

前記減弱特性は、前記被検体の最も厚い位置でのポリメチルメタクリレート等価厚みを含んでいる、請求項２に記載の医用イメージング・システム。

【請求項4】

前記較正データは、前記主走査に先立って予め決定されている、請求項１に記載の医用イメージング・システム。

【請求項5】

前記処理システムは、当該医用イメージング・システムの複数の構成設定において前記被検体を存在させずに前記検出器を照射して、前記対応する構成設定の各々についての前記飽和時間をルックアップ・テーブルに記録することにより較正データを決定するようにプログラムされている、請求項４に記載の医用イメージング・システム。

【請求項6】

前記複数の構成設定は、当該イメージング・システムのあらゆる可能な構成設定又は当該医用イメージング・システムの構成設定の総数未満の構成設定を含んでいる、請求項５に記載の医用イメージング・システム。

【請求項7】

前記複数の構成設定が当該医用イメージング・システムの構成設定の総数未満の構成設定を含んでいるときには、前記ルックアップ・テーブルでの残りの構成設定点が、前記検出器を照射するために用いられる構成設定からの補間に基づいて得られる、請求項６に記載の医用イメージング・システム。

【請求項8】

前記処理システムは、飽和走査合計露光量を対応するＸ線源電流で除算することにより前記構成設定の各々についての前記飽和時間を記録するようにプログラムされている、請求項５に記載の医用イメージング・システム。

【請求項9】

前記複数の取得パラメータは、Ｘ線源電流（ｍＡ）、Ｘ線源電圧（ｋＶ）、目標Ｘ線投与線量（ｍＡｓ）、Ｘ線管陽極材料、及びＸ線ビーム濾波に用いられる材料（フィルタ）を含んでいる、請求項１に記載の医用イメージング・システム。

【請求項10】

前記処理システムは、フレーム時間及び主走査Ｘ線時間に基づいて前記目標線量に到達するのに必要とされる前記時間フレーム数を決定するようにプログラムされている、請求項９に記載の医用イメージング・システム。

【請求項11】

前記処理システムは、前記飽和時間からバッファ時間を減算することにより前記フレーム時間を決定するようにプログラムされている、請求項１０に記載の医用イメージング・システム。

【請求項12】

前記処理システムは、前記目標Ｘ線投与線量（ｍＡｓ）を前記Ｘ線源電流（ｍＡ）で除算することにより前記主走査Ｘ線時間を決定するようにプログラムされている、請求項１０に記載の医用イメージング・システム。

【請求項13】

被検体を撮像する方法であって、
被検体にＸ線を透過させるように動作するＸ線源を用意するステップと、
前記被検体を通過した後の前記Ｘ線のＸ線エネルギを受け取るように動作する検出器を用意するステップと、
前記Ｘ線源からの低エネルギＸ線強度を用いて被検体の事前撮影画像を形成するステップと、
該事前撮影画像に基づいて前記被検体の主走査用の複数の取得パラメータを決定するステップと、
検出器較正データに基づいて、対応する前記取得パラメータについての前記検出器の飽和時間を決定するステップであって、前記検出器は前記被検体の主走査の前に、事前に較正されており、前記検出器較正データは、事前に較正された検出器から得られる、ステップと、
該飽和時間に基づいて、目標線量に到達するのに必要とされる時間フレーム数を決定するステップと、
該時間フレーム数に基づいて前記Ｘ線源を用いて前記被検体のＸ線投与線量レベルを適用するステップと、
該適用されたＸ線投与線量レベルについて前記Ｘ線検出器での前記検出された前記Ｘ線エネルギに基づいて前記被検体の画像を形成するステップと
を備えた方法。

【請求項14】

前記事前撮影画像に基づいて前記被検体の減弱特性を決定することにより前記複数の取得パラメータを決定するステップを含んでいる請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

医用イメージング・システムのあらゆる可能な構成設定において前記被検体を存在させずに前記検出器を照射して、前記構成設定の各々についての前記飽和時間をルックアップ・テーブルに記録することにより較正データを決定するステップを含んでいる請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

飽和走査合計露光量を対応するＸ線源電流で除算することにより前記構成設定の各々についての前記飽和時間を記録するステップを含んでいる請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記複数の取得パラメータは、Ｘ線源電流（ｍＡ）、Ｘ線源電圧（ｋＶ）、目標Ｘ線投与線量（ｍＡｓ）、Ｘ線管陽極材料、及びＸ線ビーム濾波に用いられる材料（フィルタ）を含んでいる、請求項１３に記載の方法。

【請求項18】

フレーム時間及び主走査Ｘ線時間に基づいて前記目標線量に到達するのに必要とされる前記時間フレーム数を決定するステップをさらに含んでいる請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記飽和時間からバッファ時間を減算することにより前記フレーム時間を決定するステップを含んでいる請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記目標Ｘ線投与線量（ｍＡｓ）を前記Ｘ線源電流（ｍＡ）で除算することにより前記主走査Ｘ線時間を決定するステップを含んでいる請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の分野は一般的には、医療技術に関し、さらに具体的には、被検体を撮像するシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

非侵襲型撮像技術は、患者又は被検体の内部の構造又は特徴の画像を、当該患者又は被検体に侵襲的処置を施さずに得ることを可能にする。具体的には、かかる非侵襲型撮像技術は、目標容積を通過するＸ線の透過差又は音波の反射のような様々な物理的原理を頼りにデータを取得して、患者若しくは被検体の画像を構築し又は他の方法で患者若しくは被検体の観察される内部の特徴を表わす。

【0003】

例えば、計算機式断層写真法（ＣＴ）及び他のＸ線方式の撮像技術では、被検体に向けてＸ線を照射する。被検体は典型的には、医療診断応用では患者であり、保安スクリーニング応用では小包若しくは手荷物であり、又は産業用品質管理若しくは検査応用では製造部品である。放射線の部分が検出器に入射して、検出器において画像データが収集される。ディジタルＸ線システムでは、検出器は検出器表面の不連続なピクセル領域に入射した放射線の量又は強度を表わすディジタル信号を発生する。次いで、これらの信号を処理して、検討のために表示され得る画像を形成することができる。かかるシステムによって形成される画像においては、患者の体内の内部構造及び器官、小包若しくは容器の内部の物体、又は製造部品の内部の欠陥（例えば割れ）を識別して検査することが可能となり得る。容積測定（ボリュメトリック）イメージング・システム（計算機式断層写真法（ＣＴ）、トモシンセシス、又はＣアーム型血管造影システム等）では、線源及び検出器の一方又は両方が被撮像容積の周りを変位するにつれて、一連の検出器素子を含む検出器アレイが様々な位置を通じて相似信号を発生し、限定された又は完全な角度範囲にわたりデータを取得することが可能になっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

幾つかの例では、Ｘ線曝射時に被検体が撮像されているが減弱が相対的に殆ど存在しない場合（例えば撮像されている被検体の寸法、配置、又は皮膚線若しくは組織境界でのような構造のため）に、より大きい減弱が存在する他の面積では飽和しないのにこの不十分な減弱の領域の検出器アレイの部分が飽和する可能性がある。すなわち、所与の一個又は一組のピクセルにおいて蓄積した電荷が限界に達して、さらに曝射を行なっても当該ピクセルにおいて測定される電荷に、対応する増加が生じなくなる場合がある。飽和は、情報の欠落を招き、またＸ線曝射レベルを収容するのに不十分なダイナミック・レンジを有する検出器に特有のものであって、この例では組織の端辺又は皮膚線の近くのような関心のある被撮像領域において観察される最高の放射線レベルを収容し損なう。従って、改善されたＸ線イメージング・システム及び方法が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の手法の一実施形態によれば、医用イメージング・システムが提供される。この医用イメージング・システムは、被検体にＸ線を透過させるＸ線源と、被検体を通過した後のＸ線のＸ線エネルギを受け取る検出器とを含んでいる。この医用イメージング・システムはさらに、Ｘ線源からの低エネルギＸ線強度を用いて被検体の事前撮影（プレショット）画像を形成して、この事前撮影画像に基づいて被検体の主（メイン）走査用の複数の取得パラメータを決定するようにプログラムされている処理システムを含んでいる。この処理システムはまた、検出器較正データに基づいて、対応する取得パラメータについての検出器の飽和時間を決定して、この飽和時間に基づいて、目標線量に到達するのに必要とされる時間フレーム数を決定するように構成されている。さらに、この処理システムは、時間フレーム数に基づいてＸ線源を用いて被検体のＸ線投与線量レベルを適用して、適用されたＸ線投与線量レベルについてＸ線検出器での検出されたＸ線エネルギに基づいて被検体の画像を形成するようにプログラムされている。

【0006】

本システムのもう一つの実施形態では、被検体を撮像する方法が提供される。この方法は、被検体にＸ線を透過させるＸ線源を用意するステップと、被検体を通過した後のＸ線のＸ線エネルギを受け取るように動作する検出器を用意するステップとを含んでいる。この方法はさらに、Ｘ線源からの低エネルギＸ線強度を用いて被検体の事前撮影画像を形成するステップと、この事前撮影画像に基づいて被検体の主走査用の複数の取得パラメータを決定するステップとを含んでいる。この方法はまた、検出器較正データに基づいて、対応する取得パラメータについての検出器の飽和時間を決定するステップと、この飽和時間に基づいて、目標線量に到達するのに必要とされる時間フレーム数を決定するステップとを含んでいる。最後に、この方法は、時間フレーム数に基づいてＸ線源を用いて被検体のＸ線投与線量レベルを適用するステップと、適用されたＸ線投与線量レベルについてＸ線検出器での検出されたＸ線エネルギに基づいて被検体の画像を形成するステップとを含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本発明のこれら及びその他の特徴、観点及び利点は、図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むとさらに十分に理解されよう。全図面を通して、類似の文字は類似の部品を表わす。

【0008】

【図1】本開示の観点に従って画像を形成するのに用いられるイメージング・システムの図である。

【図2】本開示の観点に従って撮像を受けている乳房の模式図であって、Ｘ線が検出器の相異なる点において相異なる程度まで減弱している場合の図である。

【図3】単一フレーム読み取り動作において異なるピクセルについての電荷蓄積を示すグラフ図である。

【図4】単一フレーム取得から形成される画像に存在する皮膚線アーティファクトを示す画像の図である。

【図5】本開示の観点に従って多重フレーム読み出し動作での曝射事象及び読み出し事象、並びに対応する画像を示す図である。

【図6】本開示の観点に従って多重フレーム読み出し動作での異なるピクセルについての電荷蓄積を示すグラフ図である。

【図7】本発明の手法の実施形態に従って被検体を撮像する方法を示す流れ図である。

【図8】図１のイメージング・システムの部分を示す模式図である。

【図9】図８の時間フレーム計算の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、１又は複数の特定の実施形態について記載する。これらの実施形態の簡潔な記載を掲げる試みにおいて、実際の具現化形態の全ての特徴が明細書に盛り込まれている訳ではない。このようなあらゆる実際の具現化形態の開発時には、どの工学的プロジェクト又は設計プロジェクトとも同じく、開発者特有の目標を達成するために、具現化形態毎に異なり得るシステム関連の制約事項及び業務関連の制約事項の遵守等のように、具現化形態特有の多くの決定を下さねばならないことを認められたい。また、かかる開発努力は複雑で時間が掛かるかもしれないが、それでも本開示の利益を得る当業者にとっては設計、製造、及び製品化の定型業務であることを認められたい。

【0010】

本発明の様々な実施形態の要素について述べるに当たり、単数不定冠詞、定冠詞、「該」及び「前記」等の用語は、当該要素の１又は複数が存在することを意味するものとする。また「備えている（comprising）」、「含んでいる（including）」及び「有している（having）」の各用語は包括的であるものとし、所載の要素以外に付加的な要素が存在し得ることを意味する。さらに、以下の議論でのあらゆる数値例は非限定的であるものとし、従って付加的な数値、範囲、及び百分率が、開示される実施形態の範囲内にある。さらに、「回路（サーキット及びサーキットリ）」、並びに「制御器（コントローラ）」との用語は、単一の構成要素又は複数の構成要素のいずれを含んでいてもよく、これらの構成要素は能動型及び／又は受動型のいずれかであり、所載の作用を提供するために共に接続され又は他の方法で結合されている。

【0011】

本発明のアプローチは、Ｘ線イメージング・システムに用いられる自動露光制御（ＡＥＣ）に関する。低露光画像（事前撮影（プレショット）画像とも呼ぶ）に基づいて、ＡＥＣは所要の画質に到達するのに必要とされる主取得のための取得パラメータを算出する。例えば、一実施形態では、事前撮影は、患者の画像を得るために用いられまた医療診断を下すのに用いられる後続のＸ線量よりも低いＸ線量を介して取得される低分解能二次元（「２Ｄ」）画像であってよい。事前撮影画像はまた、主取得のためのＸ線時間を予測するのにも用いられる。取得パラメータ、予測されるＸ線時間、及びＸ線検出器飽和モデルに基づいて、検出器を飽和させずに目標Ｘ線量に到達するのに必要とされる時間フレーム数である付加的なパラメータが決定される。取得された時間フレームを付加することにより、結果として被検体の非飽和画像が得られる。本書で用いる場合には、被検体は人間（又は患者）、動物、又はファントムである。

【0012】

以上を念頭に置いて述べると、本書で議論されるような画像再構成のためのＸ線減弱データを取得するのに適したＸ線方式のイメージング・システムの一例１０が図１に掲げられている。幾つかの具現化形態では、イメージング・システム１０は検出器パネル１４のダイナミック・レンジを改善するように動作する。例えば、検出器１４は、検出器アレイに能動型ピクセルを組み入れるように、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）材料及び手法を用いて作製され得る。本書で用いる場合には、かかる能動型ピクセルはそれぞれのピクセル回路自体の内部に増幅回路（例えば増幅器）を含むものであって（検出器アレイの下流で別個となっているものとは対照的に）、撮像セッション時の非破壊読み出しに適している。本書で用いる場合には、かかる非破壊読み出しは、所与の時刻に所与のピクセルに存在する電圧を測定することにより、当該ピクセルにおける電荷を推測する（すなわち読み取る）ことを可能にする。このように、この推測される電荷は、ピクセルにおける電荷をリセットしたり、破壊したり、他の方法で失ったりせずに（すなわちピクセル電荷をゼロにリセットせずに）決定される。本書での幾つかの例ではＣＭＯＳ方式の検出器について議論するが、本発明のアプローチは、検出器の製造にＣＭＯＳ構成要素を用いるか他の構成要素を用いるかを問わず、非破壊読み出し動作が可能な任意の検出器にさらに広く適用されることを認められたい。さらに、幾つかの具現化形態ではＣＭＯＳ方式の検出器１４は結晶シリコン（ｃ－Ｓｉ）又はアモルファス・シリコン（ａ－Ｓｉ）を用いて作製される。

【0013】

図１に示す実施形態では、イメージング・システム１０は、Ｘ線源１２を検出器１４と共に含んでいる。Ｘ線源１２は、Ｘ線管、分散型Ｘ線源（固体若しくは熱電子型Ｘ線源等）、又は医用画像若しくは他の画像の取得に適した他の任意のＸ線放射線源であってよい。線源１２によって発生されるＸ線１６は、手順の際には患者１８（又は物体若しくは他の被写体）が配置されている領域を通過する。

【0014】

図示の例では、Ｘ線の部分２０が患者１８（又は他の関心のある被検体）の内部及び周囲を通過して、検出器１４として全体的に表わされている検出器アレイに入射する。本書で議論されるように、検出器１４の検出器素子（すなわちピクセル）は、入射したＸ線２０の強度を表わす電気信号を発生する。これらの信号を、本書で議論されるように取得して処理し、患者１８又は関心のある被写体の内部の特徴の画像を再構成する。

【0015】

本実施形態によれば、投影データが取得されている検査手順の際には、線源１２又は検出器１４の一方又は両方が１若しくは複数の軸に沿って又は１若しくは複数の軸を中心として患者又は被写体に対して移動する（例えば回転する及び／又は線形に並進する）ことができる。例えば、線源１２及び／又は検出器１４は、被撮像容積に関して多様な異なる半径方向ビューでの投影データの取得を容易にするように、１又は複数の回転軸を中心として移動することができる。かかる撮像装置の運動は、下方に位置する患者支持体（例えばテーブル）の運動によって補われて、撮像装置と患者との相対的な位置及び運動に関して複雑な撮像軌跡を経時的に達成することができる。一実施形態では、撮像装置の構成要素の並進及び回転は、所定のプロトコルに従って決定され又は調整され得る。

【0016】

撮像装置の構成要素の移動は、１又は複数の線形／回転サブシステム４６によって開始され且つ／又は制御され得る。線形／回転サブシステム４６は、後にさらに詳細に議論されるように、撮像装置の構成要素の回転運動及び／又は並進運動を可能にする支持構造、モータ、歯車、及び軸受等を含み得る。一実施形態では、線形／回転サブシステム４６は、線源及び検出器１２、１４を支持する構造的装置（例えば少なくとも二つの軸を中心とした回転運動を行なうＣアーム装置、及びガントリ等）を含み得る。

【0017】

利用時に撮像構成要素の動作を支援する他のシステム及びサブシステムが存在していてもよい。例として述べると、適当なシステム１０は、撮像構成要素を調整し制御するシステム制御器４８を含み得る。かかるシステム制御器は、線源１２の動作を制御するＸ線制御器５０、可動サブシステムの運動を制御するモータ制御器５２、及び検出器１４の信号読み出しを扱うデータ取得システム（ＤＡＳ）５４の１又は複数を含み得る。実際には、システム制御器４８は、本書に記載される動作を行なうために１又は複数のプロセッサによって実行可能な命令をまとめて記憶した有形で非一過性の機械可読の媒体を含む又はかかる媒体と連絡する１又は複数の処理装置を組み入れていてよい。

【0018】

図示のように、Ｘ線制御器５０、モータ制御器５２、及びデータ取得システム５４は、処理構成要素５６によって実行されたときに本書に記載される画像取得及び再構成手法を行なう命令を記憶した１又は複数のメモリ装置５８と協働するように各々特に構成されている１又は複数の処理構成要素５６を共有してもよい。さらに、処理構成要素５６及びメモリ構成要素５８は、様々な画像再構成工程を行なうために連係して動作することができる。システム制御器４８及び該制御器４８が含む様々な回路、並びに処理構成要素及びメモリ構成要素５６、５８は、操作者によって操作者ワークステーション６０を介してアクセスされ又は他の方法で制御され得る。操作者ワークステーション６０は、画像、及び患者データ等を印刷するためのプリンタ６２に連絡結合されていてよい。操作者ワークステーション６０はまた、操作者が様々なパラメータを実時間で観察すること、及び取得されたデータによって形成される画像を観察すること等を可能にする表示器６４と連絡していてもよい。操作者ワークステーション６０はまた、幾つかの実施形態では、画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）６６に連絡結合されて、画像を他の施設、例えば遠隔クライアント６８と共有することを可能にしてもよい。

【0019】

本書で議論されるように、検出器１４を含み得るイメージング・システム１０は、幾つかの撮像コンテキストにおいて生ずる様々なダイナミック・レンジの問題に対処した撮像工程において用いられ得る。例えば、幾つかの状況では、検出器１４の１又は複数のピクセルが曝射事象の間に飽和するかもしれない。図２及び図３に移ると、マンモグラフィ走査のコンテキストでのかかる飽和事象の一例が掲げられている。この例では、単一時間フレーム取得（すなわち検出器１４の単一回の読み取り事象が行なわれる走査）が図示されている。

【0020】

図２に模式的に示すように、撮像される乳房９２は、乳房９２の部分９６が一様な厚みになるように圧迫板９４と検出器１４との間で圧迫される。しかしながら、乳房９２の部分９８は、存在する組織量のためより薄く、典型的には非一様な厚みに圧迫される。第三の撮像領域１００には介在する乳房組織は存在せず、走査時には無減弱のＸ線で照射される。

【0021】

図示の例では３個のピクセル９０が模式的に示されており、各々のピクセル９０が、相異なるＸ線露光特性を有するそれぞれの領域９６、９８、又は１００に対応している。例えば、厚い乳房組織領域９６の下方に位置するピクセル９０ｃは、最も減弱したＸ線を受光し、図３の電荷蓄積線１１０及び飽和閾値１０８によって示すように、露光時間（ｘ軸）にわたり飽和する可能性は低い。反対に、ピクセル９０ａは乳房組織９２の境界の外部に位置し、無減弱のＸ線に全面的に露光される。結果として、ピクセル９０ａは、組織の下方のピクセルよりも遥かに早く飽和する。最後に、ピクセル９０ｂは皮膚線の近傍（すなわち組織境界）に位置しているように模式的に示されており、ピクセル９０ｂに入射する放射線はピクセル９０ｃに入射する放射線に比較すると部分的に減弱する。すなわち、ピクセル９０ｂに入射するＸ線は、組織の幾分かを通過するため無減弱ではないが、図２の電荷蓄積線１１４によって示すように、単一時間フレームでの読み取り（読み出し１３２として破線で示す）に関連する走査間隔では、ピクセル９０ｂは走査が完了してピクセル９０ｂが読み出される前に飽和する。結果として、被撮像組織の境界（すなわち皮膚線）において有用な情報が失われる。検出器１４のダイナミック・レンジに関するこの制限（すなわち関心のある組織領域における飽和）のせいで、図４に見られるように、断絶１２０のような皮膚線におけるアーティファクト及び／又は組織画像の辺縁の他のザラつきが生じ得る。

【0022】

組織が非一様な厚みを有するような領域、及び撮像されているさらに厚い組織領域に見られるよりも減弱が小さいような領域についての飽和の問題に対処する一アプローチを図５及び図６に関して記載する。このアプローチでは、単一回の走査曝射の過程で多重の破壊（すなわち電荷消尽性）読み出し動作を行なう。このことを図５にグラフで示しており、ここでは曝射事象１３０が時間ｔにわたって生じている。曝射１３０の過程で多重の破壊読み出し動作１３２（多重時間フレームとも呼ぶ）が行なわれており、読み出し事象は全般に、一様な厚みが達成され得ないような組織領域（例えば画像の内部の組織境界の近く等）の下方に位置する検出器パネルの面積におけるピクセルの飽和を回避するようなタイミングになっている。各々の読み出し動作１３２又は時間フレームが、別個の画像１３６として再構成され得るような減弱データを生成する。多重画像１３６の幾つか又は全てを結合し又は総和を取って、皮膚線アーティファクトが減少した最終画像１４０を形成することができる。代替的には、図５に示すように、多重画像の幾つか又は全てを推定処理１４４に用いてもよく、この処理では様々な画像パラメータ（例えば皮膚線境界、電子ノイズ、信号対ノイズ、最適化されたピクセル強度）を推定して用いて、最終画像又は診断画像を形成する。例えば、一具現化形態では、皮膚線境界（破線１４２）を推定することができ、最終画像は境界領域でのデータ損失を最小限にするように強度データを境界まで埋め込んだピクセルを含むことができる。

【0023】

図６に移ると、図３のグラフ図と同様であり図２に示すピクセル構成に基づく上述のような多重フレームの実施形態についてのピクセル電荷蓄積のグラフ図が示されている。この例では、厚い乳房組織領域９６の下方に位置するピクセル９０ｃが最も減弱したＸ線を受光しており、電荷蓄積線１１０及びセンサ飽和閾値１５０によって示すように読み出し事象１３２と読み出し事象１３２との間で飽和することはない。ピクセル９０ａは乳房組織９２の境界の外部に位置し、無減弱のＸ線に全面的に露光される。結果として、ピクセル９０ａは、この多重フレームのシナリオであっても組織の下方のピクセルよりも遥かに早く飽和する。ピクセル９０ｂは、皮膚線の近傍（すなわち組織境界）に位置しているように模式的に示されており、ピクセル９０ｂに入射する放射線はピクセル９０ｃに入射する放射線に比較すると部分的に減弱される。図６の電荷蓄積線１１４によって示すように、多重読み出し事象１３２に関連する走査間隔では、ピクセル９０ｂは飽和に近づくが、飽和に到達しても、読み出されて電荷がクリアされるまでこの経過状態で実質的な時間を費やす訳ではない。結果として、被撮像組織の境界（すなわち皮膚線）であっても、或いは一様に圧迫された領域よりも組織厚みが小さい領域であっても、減弱情報は全般に失われない。

【0024】

認められるように、図示の例は理想化されており、実際には、電荷蓄積線１１４は、ピクセル９０ｂが飽和閾値１５０に到達する前に読み出し事象が生ずることを反映する場合もあれば、或いはこれらのピクセル９０ｂについての読み出しの前に幾分かの最小時間量が飽和状態で費やされ得ることを反映する場合もある。しかしながら、皮膚線での減弱データが全般に保持されるため、多重画像１３６から最終画像１４０を構築するのに用いられる総和工程又は推定工程は、全般に拡張された又は拡大された検出器１４のダイナミック・レンジを反映することができる。

【0025】

本発明の手法の実施形態によれば、患者の主走査に必要とされる適当な取得パラメータを生成するために、自動露光制御（ＡＥＣ）アルゴリズムが用いられる。尚、ここでの主走査事象は、患者の疾患の診断を下すための基礎となる患者の画像取得を指すことを特記しておく。ＡＥＣアルゴリズムは、画像当たりのＸ線曝射を制御し、検出器１４の飽和の回避を助けるものであって、図１のＸ線制御器５０において実装され得る。一般的には、ＡＥＣアルゴリズムの好適実施形態は、検出器１４からの事前撮影（プレショット）画像を利用する。事前撮影画像は、患者の画像を得る主Ｘ線曝射の前に生ずる少量のＸ線投与から得られる。次いで、事前撮影画像から複数の取得パラメータが決定される。複数の取得パラメータは、Ｘ線管電流、Ｘ線管電圧、及び目標Ｘ線量等を含んでいる。付加的なパラメータである検出器の飽和時間が、較正方法を用いて決定される。これら複数の取得パラメータ及び検出器の飽和時間に基づいて、検出器を飽和させずに目標線量に到達するのに必要とされる時間フレーム数又は走査事象数が決定される。

【0026】

図７は、本発明の手法の実施形態に従って被検体を撮像する方法の流れ図２００を示す。この方法は、ステップ２０２において被検体の事前撮影画像を取得することを含んでいる。前述のように、事前撮影画像は、診断のために得られる被検体の画像を生ずる被検体の主Ｘ線曝射の前に、少量のＸ線投与から得られる。ステップ２０４では、この方法は、事前撮影画像に基づいて複数の取得パラメータを決定することを含んでいる。これら複数の取得パラメータは特に、Ｘ線管電流、Ｘ線管電圧、及び検出器の目標Ｘ線量を含んでいる。

【0027】

一実施形態では、取得パラメータを決定するステップは、事前撮影画像を取得している間に決定される構成設定を基礎とすることができ、これらの構成設定は、Ｘ線源の陽極材料、Ｘ線源のピーク・キロボルト（「ｋＶｐ」）、Ｘ線源のパルス当たりのミリアンペア（「ｍＡ」）の一つ等である。尚、ｍＡはすなわち１パルスの間に線源の線管／発生器を流れる電流の積分であって、ミリアンペア秒（「ｍＡｓ」）単位としてもよい。理解されるように、各実施形態において、取得パラメータは１又は複数のモデルを介した構成設定から導かれてもよく、例えば陽極材料、フィルタ選択、ｋＶｐ、パルス当たり及び／又は時間当たりｍＡｓについての値を格納したルックアップ・テーブルから導かれてもよい。

【0028】

ステップ２０５では、これら複数の取得パラメータに対応する検出器についての飽和時間が検出器較正データに基づいて決定される。尚、検出器較正データは、被検体の主走査に先立って事前に較正された検出器によって得られることを特記しておく。一般的には、Ｘ線システムには複数の設定値が存在する。すなわち、Ｘ線管電圧（ｋＶ）、Ｘ線管陽極材料（軌道）、及びＸ線ビーム濾波に用いられる材料（フィルタ）、Ｘ線源電流（ｍＡ）、目標Ｘ線投与線量（ｍＡｓ）等である。検出器を較正するために、裸の検出器１４（すなわち走査される被検体が存在しない状態）をＸ線システム１０のあらゆる可能な構成設定においてＸ線源１２によって照射する。これらの構成設定及び対応するＸ線管電流の各々について、検出器が飽和する時間が決定される。一実施形態では、飽和時間は、飽和走査合計露光量を飽和走査管電流で除算することにより決定され得る。このように、Ｘ線システム１０の様々な構成設定についての飽和時間をルックアップ・テーブルに格納しておき、被検体の主走査時にはルックアップ・テーブルが複数の取得パラメータに対応する飽和時間を与える。

【0029】

複数の取得パラメータ及び飽和時間に基づいて、ステップ２０６において、検出器を飽和させずに目標線量に到達するのに必要とされる時間フレーム数又は走査事象数が決定される。ステップ２０８において、この方法は、時間フレーム数に基づいて被検体のＸ線投与線量レベルを適用することを含んでいる。Ｘ線投与線量レベルは、時間フレーム数を与えるＸ線制御器命令に基づいてＸ線源１２によって適用される。最後に、ステップ２１０において、適用されたＸ線投与線量レベルについて検出されたＸ線エネルギに基づいて、被検体の画像が形成される。

【0030】

図８は、図１のイメージング・システム１０の部分の模式図３００を示す。一実施形態では、部分３００は、図１のＸ線制御器５０の一部である。Ｘ線制御器５０は、較正モジュール３０２とＡＥＣ取得モジュール３０４とを含んでいる。本書で用いる場合には、「モジュール」との用語は、本書に記載される工程を行ない若しくは容易にするソフトウェア、ハードウェア若しくはファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせ、又は任意のシステム、工程若しくは作用を指す。

【0031】

一般的には、前述のように、Ｘ線システムには、Ｘ線管電圧（ｋＶ）、Ｘ線管陽極材料（軌道）、及びＸ線ビーム濾波に用いられる材料（フィルタ）という少なくとも３個の設定が存在し、これらの設定を変化させて、厚み及び密度（例えば乳房厚み及び密度）に応じた被検体のＸ線投与線量を適用する。一実施形態では、較正モジュール３０２は、裸の検出器１４（すなわち走査される被検体が存在しない状態）をこれら３個の設定のあらゆる可能な構成においてＸ線源１２によって照射する。もう一つの実施形態では、あらゆる可能な構成において裸の検出器を照射するのではなく、数個の構成点のみを考察して、これらの測定点のみからの補間を考察する。これら全ての構成点のＡＥＣスペクトル３０４が入力として較正モジュール３０２に与えられる。

【0032】

較正モジュール３０２は、構成設定（ｋＶ、軌道、フィルタ）の各々について検出器１４の飽和時間３０８を決定する。一実施形態では、飽和時間３０８を決定するために、較正モジュール３０２は先ず、検出器が所与の構成設定について飽和するときのＸ線露光量である飽和走査合計露光量（ｍＡｓ）３１０を測定する。この後に、較正モジュール３０２は、印加された飽和走査管電流（ｍＡ）３１２を測定し、次いで、管電流ｍＡ及び飽和走査合計露光量に基づいて飽和時間３０８が決定される。一実施形態では、飽和時間３０８は、飽和走査合計露光量を飽和走査管電流で除算する（すなわちｍＡｓ／ｍＡ）ことにより決定され得る。このように、Ｘ線システム１０の様々な構成設定についての飽和時間が、較正モジュール３０２によってルックアップ・テーブルに格納される。

【0033】

ＡＥＣモジュール３０４は先ず、被検体の減弱特性を測定するのに用いられる事前撮影画像又は事前曝射画像３１４を取得する。幾つかの実施形態では、減弱特性は、被検体の最も厚い位置でのポリメチルメタクリレート等価厚みである。事前撮影画像は、Ｘ線源からの被検体の低エネルギＸ線強度曝射に基づいて形成される。尚、ここでの低エネルギＸ線強度は、被検体の主走査に用いられるＸ線強度に比較して低い値を有するＸ線強度を指すことを特記しておく。当業者には認められるように、この低露光走査の結果に基づいて、どれくらいのＸ線が被検体によって減弱されているか（すなわち減弱特性）を決定することが可能である。一旦、減弱特性が決定されたら、次いで、この被検体の減弱特性に基づいて、主走査のスペクトル値３１６、管電流３１８及び合計露光量３２０を決定することができる。スペクトル値３１６は、主走査の構成設定（ｋＶ、軌道、フィルタ）を含んでいる。次いで、ＡＥＣモジュール３０４は、構成設定３０６を較正モジュール３０２に与え、較正モジュール３０２は、構成設定３０６に対応する飽和時間３０８をルックアップ・テーブルから決定する。

【0034】

さらに、主走査合計露光量（ｍＡｓ）３２０及び主走査管電流（ｍＡ）３１８もまた、被検体の減弱特性から決定される。一実施形態では、主走査管電流３１８及び主走査合計露光量３２０に基づいて、主走査Ｘ線時間３２２が決定される。例えば、主走査Ｘ線時間３２２は、主走査合計露光量３２０の値を主走査管電流３１８の値で除算することにより決定され得る。ＡＥＣモジュール３０４はさらに、主走査構成のものと同じ構成に対応する飽和時間３０８からバッファ時間３２６を減算することにより時間フレーム３２４を決定する。バッファ時間３２６は、主Ｘ線取得からの全信号を積算するための幾分かの余分な余裕時間を与えるのに用いられる。最後に、時間フレーム３２４及びＸ線時間３２２に基づいて、主走査取得に必要とされる時間フレーム数３２８が決定される。一実施形態では、時間フレーム数３２８は、Ｘ線時間３２２を時間フレーム３２４で除算することにより決定され得る。次いで、数３２８によって決定された複数の時間フレームを用いて、主走査を取得するためにＸ線源３３０を用いて被検体のＸ線投与線量レベルを適用し、疾患診断のための被検体の画像を形成する。

【0035】

図９は、図８の時間フレーム計算システムの一例の模式図４００を示す。模式図４００から分かるように、事前撮影画像４０２に基づいて、ＡＥＣ取得モジュール４２２が、主走査管電流４０４を６０ｍＡ、主走査合計露光量４０６を６０ｍＡｓと決定する。さらに、これらの主走査管電流４０４及び主走査合計露光量４０６に基づいて、Ｘ線時間４０８が（６０ｍＡｓ／６０ｍＡ＝）１秒と決定される。また、事前撮影画像４０２に基づいて、主走査構成設定４１０が、Ｘ線管電圧＝３４ｋＶ、フィルタ＝銀、及び軌道＝ロジウムと決定される。これらの主走査構成設定４１０が較正モジュール４１２に与えられ、較正モジュール４１２は、所与のＸ線管電流４１４（６０ｍＡ）について、検出器Ｘ線飽和露光量４１６が７．２ｍＡｓで生ずると決定する。このように、Ｘ線管電流４１４及びＸ線飽和露光量４１６に基づいて、飽和時間４１８が０．１２秒と決定される。

【0036】

模式図４００では、バッファ時間は０．０２秒と設定されている。従って、ＡＥＣ取得モジュール４２２は、時間フレーム４２４を（０．１２ｓ－０．０２ｓ＝）０．１秒に等しく決定する。最後に、Ｘ線時間４０８（１秒）を時間フレーム４２４（０．１秒）で除算することにより、時間フレームの総数４２６が決定され、これは１０個の時間フレームに等しい。次いで、これらの１０個の時間フレームがＸ線源４２８に適用されて、被検体の診断用画像を形成する。

【0037】

この書面の記載は、最適な態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する均等構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。

【符号の説明】

【0038】

１０ イメージング・システム
１２ Ｘ線源
１４ 検出器パネル
１８ 患者
１６ Ｘ線
２０ Ｘ線の部分
４８ システム制御器
９０ａ 境界の外部のピクセル
９０ｂ 皮膚線の近傍のピクセル
９０ｃ 厚い領域９６の下方のピクセル
９２ 乳房
９４ 圧迫板
９６ 乳房の一様な厚みの部分
９８ 乳房のより薄い部分
１００ 第三の撮像領域（乳房の存在しない部分）
１０８ 飽和閾値
１１０ 電荷蓄積線（非飽和）
１１４ 電荷蓄積線（飽和）
１２０ 断絶
１３２ 破壊読み出し動作
１４０ 最終画像
１４２ 皮膚線境界
２００ 被検体を撮像する方法の流れ図
３００ イメージング・システムの部分
４００ 時間フレーム計算システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】