Ｘ線検出器を配向させるシステム及び方法
【課題】完全な投影データ集合を画像再構成アルゴリズムに与えるために患者撮像時の視野を最適化する。
【解決手段】イメージング・システム（１０、６０）は、Ｘ線源（１２）と、放出されたＸ線（１６、２０）を検出して対応する電気信号を発生するように構成されているＸ線検出器（２２）を含んでいる。イメージング・システム（１０、６０）はまた、主回転軸（８８）を中心としてＸ線源（１２）及びＸ線検出器（２２）を少なくとも部分的に旋回（８２）させるように構成されているガントリ（６４）を含んでいる。Ｘ線検出器（２２）は、Ｘ線検出器（２２）の対角線（１０４、１２４）が主回転軸（８８）に実質的に垂直に配向されるように、ガントリ（６４）に結合される。
【解決手段】イメージング・システム（１０、６０）は、Ｘ線源（１２）と、放出されたＸ線（１６、２０）を検出して対応する電気信号を発生するように構成されているＸ線検出器（２２）を含んでいる。イメージング・システム（１０、６０）はまた、主回転軸（８８）を中心としてＸ線源（１２）及びＸ線検出器（２２）を少なくとも部分的に旋回（８２）させるように構成されているガントリ（６４）を含んでいる。Ｘ線検出器（２２）は、Ｘ線検出器（２２）の対角線（１０４、１２４）が主回転軸（８８）に実質的に垂直に配向されるように、ガントリ（６４）に結合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書に開示される主題は、Ｘ線イメージング・システムに関し、さらに具体的には、ディジタルＸ線イメージング・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者イメージング・システムは、医療者によって患者を検査して診断するために広く用いられている。一般的に述べると、Ｘ線検査を行なうときに、患者は典型的には、患者を撮像しつつＸ線減弱データを収集するように設計されているＸ線源と検出器との間に載置される。Ｘ線がＸ線源から患者を横断してＸ線検出器に到る様々な経路が、取得される各々の投影の視野を画定する。しかしながら、検出器はしばしば製造費用が高価な構成要素であって、検出器の寸法が増大するにつれて費用が増加するため、撮像されている患者よりも小さい検出器が用いられる場合がある。加えて、検出器は、線源及び検出器が患者に関して移動するのに十分な空間を確保するように患者から一定の距離を離隔して配置され得る。この空間はまた、患者の組織によって散乱されたＸ線の不測の検出を限定するのに役立つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７０５４４０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように検出器の寸法が限定されていることから、各々の投影の視野が、撮像を必要とする患者の各寸法を完全に網羅することができず、視野の端辺の近くの情報が欠落する場合がある。結果として、視野の中心の近くに位置する患者組織から得られる投影データが相対的に完全であったとしても、視野の端辺の近くの投影データが不完全であるため、不完全な投影データ集合から患者の組織を適正に表現しようとする画像再構成アルゴリズムの帰結として、得られる画像にアーティファクト及び歪みが生じ得る。例えば、患者の胸腔の撮像を含む患者検査時に、患者の腕の部分が投影によって視野内に収まる場合と収まらない場合とがあり、画像再構成アルゴリズムに患者の腕の位置及び密度に関する不完全な又は不明確な投影データを与える。結果として、画像再構成アルゴリズムはこの不明確性を解決して、不完全な投影データを如何に患者の投影データの残部に組み入れるかを決定しなければならない。このため、例えば、得られる画像の中心の近くに縞状アーティファクトが生じたり端辺の近くにリンギング・アーティファクトが生じたりした画像が得られる場合がある。
【０００５】
従って、可能な限り最も完全な投影データ集合を画像再構成アルゴリズムに与えるために患者撮像時の視野を最適化すると有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、イメージング・システムが提供される。このイメージング・システムは、Ｘ線を放出するように構成されているＸ線源を含んでいる。このイメージング・システムはまた、放出されたＸ線を検出して対応する電気信号を発生するように構成されているＸ線検出器を含んでいる。このイメージング・システムはまた、主回転軸を中心としてＸ線源及びＸ線検出器を少なくとも部分的に旋回させるように構成されているガントリを含んでいる。Ｘ線検出器は、Ｘ線検出器の対角線が主回転軸に実質的に垂直に配向されるように、ガントリに結合される。
【０００７】
もう一つの実施形態では、イメージング・システムが提供される。このイメージング・システムは、Ｘ線を放出するように構成されているＸ線源を含んでいる。このシステムはまた、放出されたＸ線を検出して対応する電気信号を発生するように構成されているＸ線検出器を含んでいる。このシステムはまた、主回転軸を中心としてＸ線源及びＸ線検出器を少なくとも部分的に旋回させるように構成されているガントリを含んでいる。Ｘ線検出器は、ガントリに回転自在に結合されて、患者の撮像中に副回転軸を中心として部分的に回転するように動作可能である。
【０００８】
もう一つの実施形態では、Ｘ線データを取得する方法が提供される。この方法は、Ｘ線検出器の対角線がＸ線データ取得の少なくとも一部の間に旋回軸に実質的に垂直になるように、Ｘ線検出器を通って延在する回転軸を中心としてＸ線検出器を回転させるステップを含んでいる。この方法はまた、Ｘ線データ取得の少なくとも一部の間にガントリ、Ｘ線源及びＸ線検出器を旋回軸を中心として旋回させるステップを含んでいる。この方法はまた、Ｘ線検出器からＸ線画像データを読み取るステップを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のシステムのこれらの特徴、観点及び利点、並びに他の特徴、観点及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むとさらに十分に理解されよう。図面全体にわたり、類似の参照符号は類似の部材を表わす。
【図１】本開示の各観点による患者イメージング・システムの一実施形態を示す線図である。
【図２】患者イメージング・システムの一実施形態を示す図であって、本開示の各観点による患者の撮像時のイメージング・サブシステムの相対運動を明らかにする線図である。
【図３】本開示の各観点による第一の検出器配向に対応する視野を有する鉛直構成の患者イメージング・システムの一実施形態を示す図である。
【図４】図３のシステムの視野を示す上下方向の図である。
【図５】本開示の各観点による第二の検出器配向に対応する視野を有する鉛直構成の患者イメージング・システムの一実施形態を示す図である。
【図６】図５のシステムの視野を示す上下方向の図である。
【図７】本開示の各観点による第一の検出器配向に対応する視野を有する水平構成の患者イメージング・システムの一実施形態を示す図である。
【図８】図７のシステムの視野を示す側面図である。
【図９】本開示の各観点による第二の検出器配向に対応する視野を有する水平構成の患者イメージング・システムの一実施形態を示す図である。
【図１０】図９のシステムの視野を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本書の議論はＸ線イメージング・システムに向けられている場合があるが、本発明の具現化形態は、システムの視野を改善するために検出器の配向を調節し得るような任意のイメージング・システムに有利であり得ることを認められたい。さらに、開示される各実施形態はＸ線患者イメージング・システムに向けられている場合があるが、本書で議論するような視野の改善は、産業応用又は警備応用のイメージング・システムのような他のＸ線イメージング・システムにも有利であり得ることを認められたい。
【００１１】
前述の理由から、患者撮像の視野を幾つかの次元において及び幾つかのビューについて最適化すると有利である。本開示はこのことを、取得された投影の幾つか又は全てについて幾つかの次元において視野を最適化するために、検査前及び／又は検査中にＸ線検出器の配向を回転（自転）させることにより達成する。さらに明確に述べると、画像データ取得工程の幾つか又は全ての間に、最大長さを有する検出器の次元が患者の特定の次元（例えば高さ若しくは幅）又はイメージング・システムの特定の軸（例えばＺ軸）と整列するように検出器を回転させることができる。投影の幾つか又は全てについて着目する次元の視野を最適化することにより、患者検査時にさらに完全な投影データ集合を得て、画像再構成アルゴリズムが解決すべき不明確性を小さくして、アーティファクト（例えば縞状アーティファクト又はリンギング・アーティファクト）が減少した最終画像を得ることができる。また、特定の着目する次元に対して視野を最適化すると患者の特定の領域を検査するのに必要とされる放射線曝射数を減少させ、且つ／又は画像アーティファクト又は歪みのため検査を繰り返さなければならない可能性を小さくすることができる。これにより、適当な画像を得るために患者が曝射される放射線量を減少させることができる。
【００１２】
加えて、一般的な検出器の実効性を高めるために本発明の手法を適用してもよい。例えば、撮像中に視野を幾つかの次元において最適化するように検出器の次元を活用することにより、特化された検出器を必要とせずに各寸法が著しく異なる患者を（例えば大柄の成人から新生児まで）適正に撮像することができる。さらに、既存のＸ線イメージング・システムの改変を通じてこの手法を適用して、元の検出器の実効性を高めることができる。従って、本発明の手法は、対費用効果を高めた態様で上述の問題に対処する。
【００１３】
一般的に述べると、本書に開示される幾つかの実施形態では、Ｘ線イメージング・システムの製造時に、強化された又は最適化された視野を与えるように検出器を配向させてガントリに回転不可として装着して、上述の利点を与えることができる。もう一つの実施形態では、検出器をＸ線イメージング・システムのガントリ又はＣアームに回転自在に取り付けて、検査前及び／又は検査中に検出器を回転させてもよい。一つのかかる実施形態では、制御された電動システムを用いて検出器を配向させ且つ／又は回転させることができる。
【００１４】
例えば、図１は、画像データを取得して処理するイメージング・システム１０を線図で示す。図示の実施形態では、システム１０は、患者に関して多様な半径方向ビューにおいて画像データを取得するように設計されているＸ線イメージング・システムである。図１に示す実施形態では、イメージング・システム１０は、コリメータ１４に隣接して配置された放射線源１２を含んでいる。かかる実施形態では、放射線源１２は、例えばＸ線管又は固体Ｘ線源であってよい。コリメータ１４はＸ線放射線流１６を被検体（例えば患者１８）が配置されている領域に流入させる。放射線２０の一部が被検体を又は被検体の周囲を通過し、続いて検出器２２に入射する。検出器２２は、入射したＸ線ビームの強度を表わす電気信号を発生する。これらの信号を取得して処理すると、被検体内の特徴の画像を再構成することができる。
【００１５】
一般的には、システム制御器２４は、検査プロトコルを実行して取得されたデータを処理するようにイメージング・システムの動作に命令を与える。例えば、放射線源１２は、Ｘ線検査のための電力信号及び制御信号の両方を提供するシステム制御器２４によって制御される。また、検出器２２は、検出器２２において発生される信号の取得を命令するシステム制御器２４に結合される。システム制御器２４はまた、ダイナミック・レンジの初期調節及び雑音濾波等のような様々な信号処理作用及び濾波作用を実行し得る。システム制御器２４はまた、典型的には汎用又は特定応用向けの回路を基本要素とする信号処理回路及びインタフェイス回路等を含み得る。システム制御器２４はまた、構成パラメータ、画像データ並びに／又は実行されるプログラム及びルーチンを記憶する付設のメモリ回路を含み得る。
【００１６】
また、システム制御器２４にはコンピュータ２６が結合され得る。システム制御器２４によって収集されたデータはコンピュータ２６に送信されることができ、例えばメモリに記憶されてさらなる処理を施される。また、コンピュータ２６は、典型的にはキーボード及び他の入力装置を備えた操作者ワークステーション２８を介して操作者から命令及び走査パラメータを受け取るように構成され得る。操作者が入力装置を介してシステム１０を制御し得る。操作者ワークステーション２８に結合された表示器３０を用いて、再構成画像を観察して撮像を制御することができる。加えて、走査された画像はまた、コンピュータ２６及び操作者ワークステーション２８に結合され得るプリンタ３２において印刷され得る。さらに、操作者ワークステーション２８はまた、画像保管及び通信システム（ＰＡＣＳ）３４に結合され得る。尚、ＰＡＣＳ３４は、遠隔システム３６、放射線科情報システム（ＲＩＳ）、病院情報システム（ＨＩＳ）、又は施設内外の通信網に結合されていてよく、異なる位置に配置された第三者が画像及び画像データの入手を図り得ることを特記しておく。さらに、コンピュータ２６及び操作者ワークステーション２８は、標準型又は特殊目的コンピュータ・モニタ及び付設の処理回路を含み得る他の出力装置に結合され得ることを特記しておく。さらに、システム・パラメータの出力、検査依頼及び画像視認等を行なうための１又は複数の操作者ワークステーション２８がシステムに結合されていてもよい。一般的には、システムの内部に供給されている表示器、プリンタ、ワークステーション及び類似の装置は、データ取得構成要素に対してローカルであってもよいし、施設若しくは病院の内部の他の位置又は全く異なる位置のようにこれらの構成要素から遠隔に位置していてもよく、インターネット及び仮想私設通信網等のような１又は複数の構成自在型通信網を介して画像取得システムに結合されていてよい。
【００１７】
図１に示す実施形態では、システム制御器２４はまた、ガントリ（又はＣアーム）回転サブシステム３８、線形配置サブシステム４０及び検出器回転サブシステム４２を用いて線源１２、患者１８及び／又は検出器２２の配置を制御することができる。例えば、システム制御器２４は、ガントリ回転サブシステム３８、線形配置サブシステム４０及び／又は検出器回転サブシステム４２に制御信号を供給するためにこれらのサブシステムに結合されたモータ制御器４４を含み得る。各々のサブシステムは、所望の移動及び配置の制御を行なうモータ、伝動機、アクチュエータ及びセンサ等の１又は複数を含み得る。
【００１８】
ガントリ回転サブシステム３８は、Ｘ線源１２、コリメータ１４及び検出器２２を主回転軸（すなわちＺ軸又は旋回（公転）軸）を中心として患者１８の周りに部分的に旋回（例えば９０°、１８０°、３６０°等）させることを可能にする。線形配置サブシステム４０は、患者１８、又はさらに明確に述べると患者載置台を、線源１２及び検出器２２に関して線形に変位させることを可能にする。このように、患者載置台は、ガントリの内部を線形に（すなわちＺ軸に沿って）移動して、患者１８の特定区域の画像を形成することができる。検出器回転サブシステム４２は、検出器を主回転軸に垂直な第二の回転軸を中心として回転させることを可能にし、このことについては後にあらためて詳述する。これら三つのサブシステムの組み合わせを用いることにより、線源、患者及び検出器を、患者の撮像されている部分に最善の視野を与えるように各々配置して配向させることができる。幾つかの実施形態では、検出器回転サブシステム４２が存在していなくてもよく、代わりに検出器２２を所望の角度に固定してもよいし、画像取得の前に所望の角度まで人手によって（すなわち手動で）回転させてもよい。
【００１９】
上述のように、ガントリ回転サブシステム３８、線形配置サブシステム４０及び検出器回転サブシステム４２は、線源１２、患者１８及び検出器２２を患者撮像について適正に配置するように協働することができる。図２は、Ｘ線イメージング・システム６０を示しており、患者検査時のこれらの構成要素の可能な移動を示す。Ｘ線イメージング・システム６０は、ガントリ６４、線源１２及び検出器２２を備えたイメージング・サブシステム６２を含んでおり、これらの構成要素は全て患者載置台６６に横臥した患者１８の周りに配置されている。システムはまた、構成パラメータ、撮像ルーチン及び画像データ等の記憶及び処理を行なう処理回路６８とメモリ７０とを有するシステム制御器２４を含んでいる。システム制御器２４はまた、ユーザ・ワークステーション７４に結合したインタフェイス回路７２を含み得る。ユーザ・ワークステーション７４は、例えば利用者によるデータ及びパラメータの入力、並びに／又は利用者に対する処理前若しくは処理済みの画像データの表示を可能にするユーザ・インタフェイス７６と表示器７８とを含み得る。システム制御器２４はまた、当該システム制御器２４がイメージング・サブシステム６２に結合されてサブシステム６２を制御することを可能にするインタフェイス回路７２を含み得る。さらに明確に述べると、システム制御器２４は、Ｘ線撮像のために線源１２、検出器２２及び患者１８を配置して移動させるための制御信号を与えることができる。このことについては後にあらためて詳述する。
【００２０】
上述のように、放出されたＸ線が線源から患者の組織を又は組織の周囲を通過して検出器まで走行する様々な経路によって視野が画定される。図２は、イメージング・サブシステム６２の視野８０の一つの次元を示す。図示のように、視野８０は、患者載置台６６に横臥する患者１８の一部に交差して線源１２から検出器２２まで延在するが、患者の全幅（例えば両腕の外辺又は皮膚線）を包含しない場合がある。
【００２１】
イメージング・サブシステム６２に制御信号を送信することにより、システム制御器２４はイメージング・サブシステム６２の構成要素の全ての配置を正確に制御することができる。例えば、システム制御器２４は、患者の撮像前又は撮像中にＺ軸８８を中心として（すなわちＸ軸８４及びＹ軸８６によって画定される平面内で）線源１２及び検出器２２を旋回８２させる制御信号をガントリに送ることができる。システム制御器２４はまた、患者載置台６６を線形に（すなわちＺ軸８８に沿って前後に）移動させて患者１８の撮像されるべき解剖学的構造の部分を視野８０の内部に配置する制御信号を患者載置台６６に送ることができる。一実施形態では、Ｚ軸８８に沿った患者載置台６６の線形変位は、患者の撮像中に生じ得る（例えば螺旋ＣＴ撮像）。加えて、システム制御器は、Ｚ軸８８に実質的に垂直な回転軸９２を中心としてＸ軸８４及びＺ軸８８によって画定される平面の内部で検出器２２を回転９０させる制御信号を検出器に送ることができる。この回転９０は、患者の１又は複数の次元に対して視野を最適化し得るように検出器を配向させるために、患者の撮像前又は撮像中に生じ得る。
【００２２】
一般的に述べると、図３〜図１０は、患者に対して検出器２２を配向させる又は回転させることにより実質的に方形の検出器の視野を最適化し得る各実施形態を示す。明確に述べると、図３〜図６は、放射線源１２、放射線源１２の下方に配置された患者載置台６６に横臥する患者１８、及び患者載置台６６の下方に配置された放射線検出器２２を示す（すなわち鉛直構成）。図７〜図１０は、患者載置台６６に横臥する患者１８の両側の体側に関して互いに対向配設された放射線源１２及び放射線検出器２２を示す（すなわち水平構成）。例示的な方形検出器２２を図示してこれらの図に関して議論するが、他の実施形態では、三角形、矩形、六角形、八角形又は他の任意の多角形形状のような様々な幾何学的構成を有する検出器を用い得ることを認められたい。加えて、単純化のために線源１２、患者１８及び検出器２２の鉛直構成及び水平構成を特定的に図示して議論しているが、患者１８に関する他の線源１２及び検出器２２構成（すなわちビュー）が、本書で議論するような開示された検出器２２の回転から利益を享受し得ることを認められたい。
【００２３】
図面に移ると、図３及び図５は、放射線源１２、患者載置台６６に横臥する患者１８、及び放射線検出器２２が鉛直構成にある実施形態を示す。何れの図面でも、視野（図３の参照番号１００及び図５の参照番号１０２）は放射線源１２から放射線検出器２２まで延在している。図４は、図３に示す視野１００の上下方向遠近図を示し、図６は、図５に示す視野１０２の上下方向遠近図を示す。図３〜図４に示す視野１００は、方形検出器の二辺が患者１８の長さ（すなわちＺ軸８８）に実質的に平行になるように配向され、図５〜図６に示す視野は、方形検出器２２の対角線１０４の１本が患者の長さ（すなわちＺ軸８８）に実質的に垂直になるように配向されている。すなわち、図３〜図４と図５〜図６との主な相違は、検出器２２がＹ軸８６を中心として全回転の約１／８（すなわち約４５°）を回転していることにある。
【００２４】
各図面を比較すると、検出器２２の配向が異なるため、図５の視野１０２は、Ｘ方向及びＺ方向において図３に画定されている視野１００の角度１０６よりも広い角度１０５を有するものとなる。従って、図６は、視野１０２がＸ軸８４及びＺ軸８８に沿って図４に比較して患者１８の広い部分を包含することを示している。従って、図５〜図６に画定されている視野１０２から取得される投影は、図３〜図４に画定されている視野１００において取得される投影に比較してＸ軸８４及びＺ軸８８に沿って位置する患者組織に関する情報をより多く与えることができる。
【００２５】
例えば、図３及び図５に示す実質的に方形の検出器２２は、長さＮの高さ及び幅を有し得る。この方形検出器をＹ軸８６を中心とした全回転の約１／８（すなわち約４５°）だけ回転させると、図５〜図６に示すように、Ｎに２の平方根を乗じた高さ及び幅（すなわち対角線の長さ）の菱形視野１０２を与える。このことは、方形視野１００に比較して菱形視野１０２の対角線（例えば対角線１０４）に沿って視野１０２が約４０％増大することに相当する。このようなものとして、図３の視野１００は患者１８の両腕の外辺（すなわち皮膚線）を含まないが、図６の視野１０２はこれらの外辺を含むものとなる。従って、視野１０２は、患者の外辺に関するさらに完全な情報（すなわち不明確性が少ない）を有する投影データを画像再構成アルゴリズムに与えることにより、アーティファクトがさらに少ないさらに正確な画像をアルゴリズムが形成することを可能にし得る。
【００２６】
加えて、線源及び検出器が患者の周りを旋回して様々な投影を収集するにつれて、図６に示す菱形視野１０２は患者のさらなる端辺データを各々の投影について収集することを持続的に保証することができる。例えば、図７及び図９に移ると、放射線源１２、患者載置台６６に横臥する患者１８、及び放射線検出器２２の水平構成が示されている。何れの図面でも、視野（図７の参照番号１２０及び図９の参照番号１２２）が線源１２から検出器２２まで延在しているように示されている。図８は、図７に示す視野１２０の側面遠近図を示し、図１０は、図９に示す視野１２２の側面遠近図を示す。図７〜図８に示す視野１２０は、方形検出器２２の二辺が患者１８の長さ（すなわちＺ軸８８）に実質的に平行になるように配向され、図９〜図１０に示す視野１２２は、方形検出器の対角線１２４の１本が患者の長さ（すなわちＺ軸８８）に実質的に垂直になるように配向される。すなわち、図７〜図８と図９〜図１０との相違は、検出器２２がＸ軸８４を中心として全回転の約１／８（すなわち約４５°）を回転していることにある。
【００２７】
各図面を比較すると、検出器２２の配向が異なるため、図９の視野１２２は、Ｘ方向及びＺ方向において図７に画定されている視野１２０の角度１２８よりも広い角度１２６を有するものとなる。従って、図１０は、視野１２２がＹ軸８６及びＺ軸８８に沿って図８に比較して広い患者１８の部分を包含することを示している。従って、図９〜図１０に画定されている視野から取得される投影は、図７〜図８に画定されている視野から取得される投影に比較してＹ軸８６及びＺ軸８８に沿って位置する患者組織に関する情報をより多く有する投影データを与えることができる。
【００２８】
上に掲げた例と同様の一例では、図示の方形検出器２２は、長さＮの高さ及び幅を有し得る。この方形検出器をＸ軸８４を中心として全回転の１／８（すなわち４５°）だけ回転させると、図９〜図１０に示すように、Ｎに２の平方根を乗じた高さ及び幅（すなわち対角線の長さ）の菱形視野１２２を与える。ここでも、このことは、方形視野１２０に比較して菱形視野１２２の対角線（例えば対角線１２４）に沿って視野１２２が４０％まで増大することに相当する。このようなものとして、視野１２２は患者の首又は両脚を含み得るが、視野１２０はこれらを含み得ない。従って、視野１２２は、患者の外辺に関するさらに完全な情報（すなわち不明確性が少ない）を有する投影データを画像再構成アルゴリズムに与えることにより、アーティファクトがさらに少ないさらに正確な画像をアルゴリズムが形成することを可能にし得る。
【００２９】
前述のように、本発明の手法の幾つかの実施形態は、ガントリ６４に固定されて検出器２２の最長の次元（例えば方形検出器の対角線）がＺ軸８８に実質的に垂直になるように配向した検出器２２を含んでいる。かかる実施形態では、線源１２、検出器２２及び患者１８が鉛直構成（図５のような構成）にあるとき、又は水平構成（図９のような構成）にあるとき、又は他の任意の角度にあるときに、検出器２２はＺ軸８８に対して自身の配向を保つ。しかしながら、ガントリ６４に回転自在に取り付けられた検出器２２を含む実施形態の場合には、検出器２２は患者撮像時の全体にわたり自身の配向を変化させ得る。例えば、患者の撮像中に、線源１２、患者１８及び検出器２２は、検出器の最長の次元（例えば方形検出器の対角線）がＺ軸８８に実質的に垂直に配向されるように（図５のように）検出器２２を配向させた鉛直構成として開始し得る。次いで、ガントリ６６が患者１８の周りに旋回してさらなる投影が収集されるにつれて、検出器２２は回転して、線源１２、患者１８及び検出器２２が水平構成に達する時刻までに検出器の二辺がＺ軸８８に実質的に平行になるように（図７のように）検出器２２を配向させることができる。代替的には、例えば、線源１２、患者１８及び検出器２２は、検出器２２の最長の次元（例えば方形検出器の対角線）がＺ軸８８に実質的に垂直に配向されるように（図９のように）検出器２２を回転させた水平構成として開始し得る。次いで、ガントリが患者１８の周りに旋回してさらなる投影が収集されるにつれて、検出器は次第に回転して、線源１２、患者１８及び検出器２２が鉛直構成に達する時刻までに検出器の二辺がＺ軸８８に実質的に平行になるように（図３のように）検出器２２を配向させることができる。尚、これらの例は説明のためにのみ掲げられており、本書で議論するような多様な組み合わせのガントリ回転位置及び検出器回転位置が達成され得ることを認められたい。
【００３０】
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本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等価な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】
【００３１】
１０：イメージング・システム
１２：放射線源
１４：コリメータ
１６：Ｘ線放射線
１８：患者
２０：放射線
２２：検出器
２４：システム制御器
２６：コンピュータ
２８：操作者ワークステーション
３０：表示器
３２：プリンタ
３４：ＰＡＣＳ
３６：遠隔クライアント
３８：ガントリ回転サブシステム
４０：線形配置サブシステム
４２：検出器回転サブシステム
４４：モータ制御器
６０：Ｘ線イメージング・システム
６２：イメージング・サブシステム
６４：ガントリ
６６：患者載置台
６８：処理回路
７０：メモリ
７２：インタフェイス回路
７４：ユーザ・ワークステーション
７６：ユーザ・インタフェイス
７８：表示器
８０：視野
８２：回転
８８：Ｚ軸
８４：Ｘ軸
８６：Ｙ軸
９０：回転
９２：回転軸
１００、１０２：視野
１０２：視野
１０４：対角線
１０５、１０６：角度
１２０、１２２：視野
１２４：対角線
１２６、１２８：角度
【技術分野】
【０００１】
本書に開示される主題は、Ｘ線イメージング・システムに関し、さらに具体的には、ディジタルＸ線イメージング・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者イメージング・システムは、医療者によって患者を検査して診断するために広く用いられている。一般的に述べると、Ｘ線検査を行なうときに、患者は典型的には、患者を撮像しつつＸ線減弱データを収集するように設計されているＸ線源と検出器との間に載置される。Ｘ線がＸ線源から患者を横断してＸ線検出器に到る様々な経路が、取得される各々の投影の視野を画定する。しかしながら、検出器はしばしば製造費用が高価な構成要素であって、検出器の寸法が増大するにつれて費用が増加するため、撮像されている患者よりも小さい検出器が用いられる場合がある。加えて、検出器は、線源及び検出器が患者に関して移動するのに十分な空間を確保するように患者から一定の距離を離隔して配置され得る。この空間はまた、患者の組織によって散乱されたＸ線の不測の検出を限定するのに役立つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７０５４４０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように検出器の寸法が限定されていることから、各々の投影の視野が、撮像を必要とする患者の各寸法を完全に網羅することができず、視野の端辺の近くの情報が欠落する場合がある。結果として、視野の中心の近くに位置する患者組織から得られる投影データが相対的に完全であったとしても、視野の端辺の近くの投影データが不完全であるため、不完全な投影データ集合から患者の組織を適正に表現しようとする画像再構成アルゴリズムの帰結として、得られる画像にアーティファクト及び歪みが生じ得る。例えば、患者の胸腔の撮像を含む患者検査時に、患者の腕の部分が投影によって視野内に収まる場合と収まらない場合とがあり、画像再構成アルゴリズムに患者の腕の位置及び密度に関する不完全な又は不明確な投影データを与える。結果として、画像再構成アルゴリズムはこの不明確性を解決して、不完全な投影データを如何に患者の投影データの残部に組み入れるかを決定しなければならない。このため、例えば、得られる画像の中心の近くに縞状アーティファクトが生じたり端辺の近くにリンギング・アーティファクトが生じたりした画像が得られる場合がある。
【０００５】
従って、可能な限り最も完全な投影データ集合を画像再構成アルゴリズムに与えるために患者撮像時の視野を最適化すると有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、イメージング・システムが提供される。このイメージング・システムは、Ｘ線を放出するように構成されているＸ線源を含んでいる。このイメージング・システムはまた、放出されたＸ線を検出して対応する電気信号を発生するように構成されているＸ線検出器を含んでいる。このイメージング・システムはまた、主回転軸を中心としてＸ線源及びＸ線検出器を少なくとも部分的に旋回させるように構成されているガントリを含んでいる。Ｘ線検出器は、Ｘ線検出器の対角線が主回転軸に実質的に垂直に配向されるように、ガントリに結合される。
【０００７】
もう一つの実施形態では、イメージング・システムが提供される。このイメージング・システムは、Ｘ線を放出するように構成されているＸ線源を含んでいる。このシステムはまた、放出されたＸ線を検出して対応する電気信号を発生するように構成されているＸ線検出器を含んでいる。このシステムはまた、主回転軸を中心としてＸ線源及びＸ線検出器を少なくとも部分的に旋回させるように構成されているガントリを含んでいる。Ｘ線検出器は、ガントリに回転自在に結合されて、患者の撮像中に副回転軸を中心として部分的に回転するように動作可能である。
【０００８】
もう一つの実施形態では、Ｘ線データを取得する方法が提供される。この方法は、Ｘ線検出器の対角線がＸ線データ取得の少なくとも一部の間に旋回軸に実質的に垂直になるように、Ｘ線検出器を通って延在する回転軸を中心としてＸ線検出器を回転させるステップを含んでいる。この方法はまた、Ｘ線データ取得の少なくとも一部の間にガントリ、Ｘ線源及びＸ線検出器を旋回軸を中心として旋回させるステップを含んでいる。この方法はまた、Ｘ線検出器からＸ線画像データを読み取るステップを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のシステムのこれらの特徴、観点及び利点、並びに他の特徴、観点及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むとさらに十分に理解されよう。図面全体にわたり、類似の参照符号は類似の部材を表わす。
【図１】本開示の各観点による患者イメージング・システムの一実施形態を示す線図である。
【図２】患者イメージング・システムの一実施形態を示す図であって、本開示の各観点による患者の撮像時のイメージング・サブシステムの相対運動を明らかにする線図である。
【図３】本開示の各観点による第一の検出器配向に対応する視野を有する鉛直構成の患者イメージング・システムの一実施形態を示す図である。
【図４】図３のシステムの視野を示す上下方向の図である。
【図５】本開示の各観点による第二の検出器配向に対応する視野を有する鉛直構成の患者イメージング・システムの一実施形態を示す図である。
【図６】図５のシステムの視野を示す上下方向の図である。
【図７】本開示の各観点による第一の検出器配向に対応する視野を有する水平構成の患者イメージング・システムの一実施形態を示す図である。
【図８】図７のシステムの視野を示す側面図である。
【図９】本開示の各観点による第二の検出器配向に対応する視野を有する水平構成の患者イメージング・システムの一実施形態を示す図である。
【図１０】図９のシステムの視野を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本書の議論はＸ線イメージング・システムに向けられている場合があるが、本発明の具現化形態は、システムの視野を改善するために検出器の配向を調節し得るような任意のイメージング・システムに有利であり得ることを認められたい。さらに、開示される各実施形態はＸ線患者イメージング・システムに向けられている場合があるが、本書で議論するような視野の改善は、産業応用又は警備応用のイメージング・システムのような他のＸ線イメージング・システムにも有利であり得ることを認められたい。
【００１１】
前述の理由から、患者撮像の視野を幾つかの次元において及び幾つかのビューについて最適化すると有利である。本開示はこのことを、取得された投影の幾つか又は全てについて幾つかの次元において視野を最適化するために、検査前及び／又は検査中にＸ線検出器の配向を回転（自転）させることにより達成する。さらに明確に述べると、画像データ取得工程の幾つか又は全ての間に、最大長さを有する検出器の次元が患者の特定の次元（例えば高さ若しくは幅）又はイメージング・システムの特定の軸（例えばＺ軸）と整列するように検出器を回転させることができる。投影の幾つか又は全てについて着目する次元の視野を最適化することにより、患者検査時にさらに完全な投影データ集合を得て、画像再構成アルゴリズムが解決すべき不明確性を小さくして、アーティファクト（例えば縞状アーティファクト又はリンギング・アーティファクト）が減少した最終画像を得ることができる。また、特定の着目する次元に対して視野を最適化すると患者の特定の領域を検査するのに必要とされる放射線曝射数を減少させ、且つ／又は画像アーティファクト又は歪みのため検査を繰り返さなければならない可能性を小さくすることができる。これにより、適当な画像を得るために患者が曝射される放射線量を減少させることができる。
【００１２】
加えて、一般的な検出器の実効性を高めるために本発明の手法を適用してもよい。例えば、撮像中に視野を幾つかの次元において最適化するように検出器の次元を活用することにより、特化された検出器を必要とせずに各寸法が著しく異なる患者を（例えば大柄の成人から新生児まで）適正に撮像することができる。さらに、既存のＸ線イメージング・システムの改変を通じてこの手法を適用して、元の検出器の実効性を高めることができる。従って、本発明の手法は、対費用効果を高めた態様で上述の問題に対処する。
【００１３】
一般的に述べると、本書に開示される幾つかの実施形態では、Ｘ線イメージング・システムの製造時に、強化された又は最適化された視野を与えるように検出器を配向させてガントリに回転不可として装着して、上述の利点を与えることができる。もう一つの実施形態では、検出器をＸ線イメージング・システムのガントリ又はＣアームに回転自在に取り付けて、検査前及び／又は検査中に検出器を回転させてもよい。一つのかかる実施形態では、制御された電動システムを用いて検出器を配向させ且つ／又は回転させることができる。
【００１４】
例えば、図１は、画像データを取得して処理するイメージング・システム１０を線図で示す。図示の実施形態では、システム１０は、患者に関して多様な半径方向ビューにおいて画像データを取得するように設計されているＸ線イメージング・システムである。図１に示す実施形態では、イメージング・システム１０は、コリメータ１４に隣接して配置された放射線源１２を含んでいる。かかる実施形態では、放射線源１２は、例えばＸ線管又は固体Ｘ線源であってよい。コリメータ１４はＸ線放射線流１６を被検体（例えば患者１８）が配置されている領域に流入させる。放射線２０の一部が被検体を又は被検体の周囲を通過し、続いて検出器２２に入射する。検出器２２は、入射したＸ線ビームの強度を表わす電気信号を発生する。これらの信号を取得して処理すると、被検体内の特徴の画像を再構成することができる。
【００１５】
一般的には、システム制御器２４は、検査プロトコルを実行して取得されたデータを処理するようにイメージング・システムの動作に命令を与える。例えば、放射線源１２は、Ｘ線検査のための電力信号及び制御信号の両方を提供するシステム制御器２４によって制御される。また、検出器２２は、検出器２２において発生される信号の取得を命令するシステム制御器２４に結合される。システム制御器２４はまた、ダイナミック・レンジの初期調節及び雑音濾波等のような様々な信号処理作用及び濾波作用を実行し得る。システム制御器２４はまた、典型的には汎用又は特定応用向けの回路を基本要素とする信号処理回路及びインタフェイス回路等を含み得る。システム制御器２４はまた、構成パラメータ、画像データ並びに／又は実行されるプログラム及びルーチンを記憶する付設のメモリ回路を含み得る。
【００１６】
また、システム制御器２４にはコンピュータ２６が結合され得る。システム制御器２４によって収集されたデータはコンピュータ２６に送信されることができ、例えばメモリに記憶されてさらなる処理を施される。また、コンピュータ２６は、典型的にはキーボード及び他の入力装置を備えた操作者ワークステーション２８を介して操作者から命令及び走査パラメータを受け取るように構成され得る。操作者が入力装置を介してシステム１０を制御し得る。操作者ワークステーション２８に結合された表示器３０を用いて、再構成画像を観察して撮像を制御することができる。加えて、走査された画像はまた、コンピュータ２６及び操作者ワークステーション２８に結合され得るプリンタ３２において印刷され得る。さらに、操作者ワークステーション２８はまた、画像保管及び通信システム（ＰＡＣＳ）３４に結合され得る。尚、ＰＡＣＳ３４は、遠隔システム３６、放射線科情報システム（ＲＩＳ）、病院情報システム（ＨＩＳ）、又は施設内外の通信網に結合されていてよく、異なる位置に配置された第三者が画像及び画像データの入手を図り得ることを特記しておく。さらに、コンピュータ２６及び操作者ワークステーション２８は、標準型又は特殊目的コンピュータ・モニタ及び付設の処理回路を含み得る他の出力装置に結合され得ることを特記しておく。さらに、システム・パラメータの出力、検査依頼及び画像視認等を行なうための１又は複数の操作者ワークステーション２８がシステムに結合されていてもよい。一般的には、システムの内部に供給されている表示器、プリンタ、ワークステーション及び類似の装置は、データ取得構成要素に対してローカルであってもよいし、施設若しくは病院の内部の他の位置又は全く異なる位置のようにこれらの構成要素から遠隔に位置していてもよく、インターネット及び仮想私設通信網等のような１又は複数の構成自在型通信網を介して画像取得システムに結合されていてよい。
【００１７】
図１に示す実施形態では、システム制御器２４はまた、ガントリ（又はＣアーム）回転サブシステム３８、線形配置サブシステム４０及び検出器回転サブシステム４２を用いて線源１２、患者１８及び／又は検出器２２の配置を制御することができる。例えば、システム制御器２４は、ガントリ回転サブシステム３８、線形配置サブシステム４０及び／又は検出器回転サブシステム４２に制御信号を供給するためにこれらのサブシステムに結合されたモータ制御器４４を含み得る。各々のサブシステムは、所望の移動及び配置の制御を行なうモータ、伝動機、アクチュエータ及びセンサ等の１又は複数を含み得る。
【００１８】
ガントリ回転サブシステム３８は、Ｘ線源１２、コリメータ１４及び検出器２２を主回転軸（すなわちＺ軸又は旋回（公転）軸）を中心として患者１８の周りに部分的に旋回（例えば９０°、１８０°、３６０°等）させることを可能にする。線形配置サブシステム４０は、患者１８、又はさらに明確に述べると患者載置台を、線源１２及び検出器２２に関して線形に変位させることを可能にする。このように、患者載置台は、ガントリの内部を線形に（すなわちＺ軸に沿って）移動して、患者１８の特定区域の画像を形成することができる。検出器回転サブシステム４２は、検出器を主回転軸に垂直な第二の回転軸を中心として回転させることを可能にし、このことについては後にあらためて詳述する。これら三つのサブシステムの組み合わせを用いることにより、線源、患者及び検出器を、患者の撮像されている部分に最善の視野を与えるように各々配置して配向させることができる。幾つかの実施形態では、検出器回転サブシステム４２が存在していなくてもよく、代わりに検出器２２を所望の角度に固定してもよいし、画像取得の前に所望の角度まで人手によって（すなわち手動で）回転させてもよい。
【００１９】
上述のように、ガントリ回転サブシステム３８、線形配置サブシステム４０及び検出器回転サブシステム４２は、線源１２、患者１８及び検出器２２を患者撮像について適正に配置するように協働することができる。図２は、Ｘ線イメージング・システム６０を示しており、患者検査時のこれらの構成要素の可能な移動を示す。Ｘ線イメージング・システム６０は、ガントリ６４、線源１２及び検出器２２を備えたイメージング・サブシステム６２を含んでおり、これらの構成要素は全て患者載置台６６に横臥した患者１８の周りに配置されている。システムはまた、構成パラメータ、撮像ルーチン及び画像データ等の記憶及び処理を行なう処理回路６８とメモリ７０とを有するシステム制御器２４を含んでいる。システム制御器２４はまた、ユーザ・ワークステーション７４に結合したインタフェイス回路７２を含み得る。ユーザ・ワークステーション７４は、例えば利用者によるデータ及びパラメータの入力、並びに／又は利用者に対する処理前若しくは処理済みの画像データの表示を可能にするユーザ・インタフェイス７６と表示器７８とを含み得る。システム制御器２４はまた、当該システム制御器２４がイメージング・サブシステム６２に結合されてサブシステム６２を制御することを可能にするインタフェイス回路７２を含み得る。さらに明確に述べると、システム制御器２４は、Ｘ線撮像のために線源１２、検出器２２及び患者１８を配置して移動させるための制御信号を与えることができる。このことについては後にあらためて詳述する。
【００２０】
上述のように、放出されたＸ線が線源から患者の組織を又は組織の周囲を通過して検出器まで走行する様々な経路によって視野が画定される。図２は、イメージング・サブシステム６２の視野８０の一つの次元を示す。図示のように、視野８０は、患者載置台６６に横臥する患者１８の一部に交差して線源１２から検出器２２まで延在するが、患者の全幅（例えば両腕の外辺又は皮膚線）を包含しない場合がある。
【００２１】
イメージング・サブシステム６２に制御信号を送信することにより、システム制御器２４はイメージング・サブシステム６２の構成要素の全ての配置を正確に制御することができる。例えば、システム制御器２４は、患者の撮像前又は撮像中にＺ軸８８を中心として（すなわちＸ軸８４及びＹ軸８６によって画定される平面内で）線源１２及び検出器２２を旋回８２させる制御信号をガントリに送ることができる。システム制御器２４はまた、患者載置台６６を線形に（すなわちＺ軸８８に沿って前後に）移動させて患者１８の撮像されるべき解剖学的構造の部分を視野８０の内部に配置する制御信号を患者載置台６６に送ることができる。一実施形態では、Ｚ軸８８に沿った患者載置台６６の線形変位は、患者の撮像中に生じ得る（例えば螺旋ＣＴ撮像）。加えて、システム制御器は、Ｚ軸８８に実質的に垂直な回転軸９２を中心としてＸ軸８４及びＺ軸８８によって画定される平面の内部で検出器２２を回転９０させる制御信号を検出器に送ることができる。この回転９０は、患者の１又は複数の次元に対して視野を最適化し得るように検出器を配向させるために、患者の撮像前又は撮像中に生じ得る。
【００２２】
一般的に述べると、図３〜図１０は、患者に対して検出器２２を配向させる又は回転させることにより実質的に方形の検出器の視野を最適化し得る各実施形態を示す。明確に述べると、図３〜図６は、放射線源１２、放射線源１２の下方に配置された患者載置台６６に横臥する患者１８、及び患者載置台６６の下方に配置された放射線検出器２２を示す（すなわち鉛直構成）。図７〜図１０は、患者載置台６６に横臥する患者１８の両側の体側に関して互いに対向配設された放射線源１２及び放射線検出器２２を示す（すなわち水平構成）。例示的な方形検出器２２を図示してこれらの図に関して議論するが、他の実施形態では、三角形、矩形、六角形、八角形又は他の任意の多角形形状のような様々な幾何学的構成を有する検出器を用い得ることを認められたい。加えて、単純化のために線源１２、患者１８及び検出器２２の鉛直構成及び水平構成を特定的に図示して議論しているが、患者１８に関する他の線源１２及び検出器２２構成（すなわちビュー）が、本書で議論するような開示された検出器２２の回転から利益を享受し得ることを認められたい。
【００２３】
図面に移ると、図３及び図５は、放射線源１２、患者載置台６６に横臥する患者１８、及び放射線検出器２２が鉛直構成にある実施形態を示す。何れの図面でも、視野（図３の参照番号１００及び図５の参照番号１０２）は放射線源１２から放射線検出器２２まで延在している。図４は、図３に示す視野１００の上下方向遠近図を示し、図６は、図５に示す視野１０２の上下方向遠近図を示す。図３〜図４に示す視野１００は、方形検出器の二辺が患者１８の長さ（すなわちＺ軸８８）に実質的に平行になるように配向され、図５〜図６に示す視野は、方形検出器２２の対角線１０４の１本が患者の長さ（すなわちＺ軸８８）に実質的に垂直になるように配向されている。すなわち、図３〜図４と図５〜図６との主な相違は、検出器２２がＹ軸８６を中心として全回転の約１／８（すなわち約４５°）を回転していることにある。
【００２４】
各図面を比較すると、検出器２２の配向が異なるため、図５の視野１０２は、Ｘ方向及びＺ方向において図３に画定されている視野１００の角度１０６よりも広い角度１０５を有するものとなる。従って、図６は、視野１０２がＸ軸８４及びＺ軸８８に沿って図４に比較して患者１８の広い部分を包含することを示している。従って、図５〜図６に画定されている視野１０２から取得される投影は、図３〜図４に画定されている視野１００において取得される投影に比較してＸ軸８４及びＺ軸８８に沿って位置する患者組織に関する情報をより多く与えることができる。
【００２５】
例えば、図３及び図５に示す実質的に方形の検出器２２は、長さＮの高さ及び幅を有し得る。この方形検出器をＹ軸８６を中心とした全回転の約１／８（すなわち約４５°）だけ回転させると、図５〜図６に示すように、Ｎに２の平方根を乗じた高さ及び幅（すなわち対角線の長さ）の菱形視野１０２を与える。このことは、方形視野１００に比較して菱形視野１０２の対角線（例えば対角線１０４）に沿って視野１０２が約４０％増大することに相当する。このようなものとして、図３の視野１００は患者１８の両腕の外辺（すなわち皮膚線）を含まないが、図６の視野１０２はこれらの外辺を含むものとなる。従って、視野１０２は、患者の外辺に関するさらに完全な情報（すなわち不明確性が少ない）を有する投影データを画像再構成アルゴリズムに与えることにより、アーティファクトがさらに少ないさらに正確な画像をアルゴリズムが形成することを可能にし得る。
【００２６】
加えて、線源及び検出器が患者の周りを旋回して様々な投影を収集するにつれて、図６に示す菱形視野１０２は患者のさらなる端辺データを各々の投影について収集することを持続的に保証することができる。例えば、図７及び図９に移ると、放射線源１２、患者載置台６６に横臥する患者１８、及び放射線検出器２２の水平構成が示されている。何れの図面でも、視野（図７の参照番号１２０及び図９の参照番号１２２）が線源１２から検出器２２まで延在しているように示されている。図８は、図７に示す視野１２０の側面遠近図を示し、図１０は、図９に示す視野１２２の側面遠近図を示す。図７〜図８に示す視野１２０は、方形検出器２２の二辺が患者１８の長さ（すなわちＺ軸８８）に実質的に平行になるように配向され、図９〜図１０に示す視野１２２は、方形検出器の対角線１２４の１本が患者の長さ（すなわちＺ軸８８）に実質的に垂直になるように配向される。すなわち、図７〜図８と図９〜図１０との相違は、検出器２２がＸ軸８４を中心として全回転の約１／８（すなわち約４５°）を回転していることにある。
【００２７】
各図面を比較すると、検出器２２の配向が異なるため、図９の視野１２２は、Ｘ方向及びＺ方向において図７に画定されている視野１２０の角度１２８よりも広い角度１２６を有するものとなる。従って、図１０は、視野１２２がＹ軸８６及びＺ軸８８に沿って図８に比較して広い患者１８の部分を包含することを示している。従って、図９〜図１０に画定されている視野から取得される投影は、図７〜図８に画定されている視野から取得される投影に比較してＹ軸８６及びＺ軸８８に沿って位置する患者組織に関する情報をより多く有する投影データを与えることができる。
【００２８】
上に掲げた例と同様の一例では、図示の方形検出器２２は、長さＮの高さ及び幅を有し得る。この方形検出器をＸ軸８４を中心として全回転の１／８（すなわち４５°）だけ回転させると、図９〜図１０に示すように、Ｎに２の平方根を乗じた高さ及び幅（すなわち対角線の長さ）の菱形視野１２２を与える。ここでも、このことは、方形視野１２０に比較して菱形視野１２２の対角線（例えば対角線１２４）に沿って視野１２２が４０％まで増大することに相当する。このようなものとして、視野１２２は患者の首又は両脚を含み得るが、視野１２０はこれらを含み得ない。従って、視野１２２は、患者の外辺に関するさらに完全な情報（すなわち不明確性が少ない）を有する投影データを画像再構成アルゴリズムに与えることにより、アーティファクトがさらに少ないさらに正確な画像をアルゴリズムが形成することを可能にし得る。
【００２９】
前述のように、本発明の手法の幾つかの実施形態は、ガントリ６４に固定されて検出器２２の最長の次元（例えば方形検出器の対角線）がＺ軸８８に実質的に垂直になるように配向した検出器２２を含んでいる。かかる実施形態では、線源１２、検出器２２及び患者１８が鉛直構成（図５のような構成）にあるとき、又は水平構成（図９のような構成）にあるとき、又は他の任意の角度にあるときに、検出器２２はＺ軸８８に対して自身の配向を保つ。しかしながら、ガントリ６４に回転自在に取り付けられた検出器２２を含む実施形態の場合には、検出器２２は患者撮像時の全体にわたり自身の配向を変化させ得る。例えば、患者の撮像中に、線源１２、患者１８及び検出器２２は、検出器の最長の次元（例えば方形検出器の対角線）がＺ軸８８に実質的に垂直に配向されるように（図５のように）検出器２２を配向させた鉛直構成として開始し得る。次いで、ガントリ６６が患者１８の周りに旋回してさらなる投影が収集されるにつれて、検出器２２は回転して、線源１２、患者１８及び検出器２２が水平構成に達する時刻までに検出器の二辺がＺ軸８８に実質的に平行になるように（図７のように）検出器２２を配向させることができる。代替的には、例えば、線源１２、患者１８及び検出器２２は、検出器２２の最長の次元（例えば方形検出器の対角線）がＺ軸８８に実質的に垂直に配向されるように（図９のように）検出器２２を回転させた水平構成として開始し得る。次いで、ガントリが患者１８の周りに旋回してさらなる投影が収集されるにつれて、検出器は次第に回転して、線源１２、患者１８及び検出器２２が鉛直構成に達する時刻までに検出器の二辺がＺ軸８８に実質的に平行になるように（図３のように）検出器２２を配向させることができる。尚、これらの例は説明のためにのみ掲げられており、本書で議論するような多様な組み合わせのガントリ回転位置及び検出器回転位置が達成され得ることを認められたい。
【００３０】
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本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等価な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】
【００３１】
１０：イメージング・システム
１２：放射線源
１４：コリメータ
１６：Ｘ線放射線
１８：患者
２０：放射線
２２：検出器
２４：システム制御器
２６：コンピュータ
２８：操作者ワークステーション
３０：表示器
３２：プリンタ
３４：ＰＡＣＳ
３６：遠隔クライアント
３８：ガントリ回転サブシステム
４０：線形配置サブシステム
４２：検出器回転サブシステム
４４：モータ制御器
６０：Ｘ線イメージング・システム
６２：イメージング・サブシステム
６４：ガントリ
６６：患者載置台
６８：処理回路
７０：メモリ
７２：インタフェイス回路
７４：ユーザ・ワークステーション
７６：ユーザ・インタフェイス
７８：表示器
８０：視野
８２：回転
８８：Ｚ軸
８４：Ｘ軸
８６：Ｙ軸
９０：回転
９２：回転軸
１００、１０２：視野
１０２：視野
１０４：対角線
１０５、１０６：角度
１２０、１２２：視野
１２４：対角線
１２６、１２８：角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線（１６、２０）を放出するように構成されているＸ線源（１２）と、
前記放出されたＸ線（１６、２０）を検出して対応する電気信号を発生するように構成されているＸ線検出器（２２）と、
主回転軸（８８）を中心として前記Ｘ線源（１２）及び前記Ｘ線検出器（２２）を少なくとも部分的に旋回させる（８２）ように構成されているガントリ（６４）とを備えたイメージング・システム（１０、６０）であって、
前記Ｘ線検出器（２２）は前記ガントリ（６４）に回転自在に結合されて、患者（１８）の撮像中に副回転軸（９２）を中心として部分的に回転する（９０）ように動作可能である、イメージング・システム（１０、６０）。
【請求項２】
前記副回転軸（９２）は前記主回転軸（８８）に実質的に垂直である、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項３】
前記Ｘ線検出器（２２）は矩形である、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項４】
患者（１８）の撮像前に又は撮像中に前記主回転軸（８８）に沿って患者（１８）を移動させるように構成されている患者載置台（６６）を含んでいる請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項５】
前記Ｘ線検出器（２２）の対角線（１０４、１２４）が患者（１８）の撮像の一部の間に前記主回転軸（８８）に実質的に垂直に配向される、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項６】
前記対角線（１０４、１２４）は、患者（１８）の撮像の他の一部の間には前記主回転軸（８８）に実質的に垂直に配向されない、請求項５に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器（２２）の対角線（１０４、１２４）が、患者（１８）の撮像中に前記主回転軸（８８）に対して実質的に垂直な配向と非垂直な配向との間で回転する、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項８】
前記Ｘ線検出器（２２）は、撮像中に視野（８０、１００、１０２、１２０、１２２）を前記患者（１８）の位置に関して最適化するように回転する、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項９】
Ｘ線データを取得する方法であって、
Ｘ線検出器（２２）を、当該Ｘ線検出器（２２）を通って延在する回転軸（９２）を中心として回転させるステップ（９０）であって、当該Ｘ線検出器（２２）の対角線（１０４、１２４）がＸ線データ取得の少なくとも一部の間に旋回軸（８８）に実質的に垂直になるように回転させるステップ（９０）と、
Ｘ線データ取得の少なくとも一部の間にガントリ（６４）、Ｘ線源（１２）及び前記Ｘ線検出器（２２）を前記旋回軸（８８）を中心として旋回させるステップ（８２）と、
前記Ｘ線検出器（２２）からＸ線画像データを読み取るステップと
を備えた方法。
【請求項１０】
前記回転軸（９２）は前記旋回軸（８８）に実質的に垂直である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｘ線検出器（２２）は、前記旋回軸（８８）を中心として旋回する（８２）前に前記回転軸（９２）を中心として回転させられる（９０）、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記Ｘ線検出器（２２）は、前記旋回軸（８８）を中心として旋回（８２）しながら前記回転軸（９２）を中心として回転させられる（９０）、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記Ｘ線検出器（２２）は、前記Ｘ線検出器（２２）の前記旋回における第一の点では第一の視野（１０２、１２２）を与えるように回転させられ（９０）、前記Ｘ線検出器（２２）の前記旋回（８２）における第二の点では第二の視野（１００、１２０）を与えるように回転させられる（９０）、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の視野（１０２、１２２）は、前記Ｘ線検出器（２２）の前記対角線（１０４、１２４）が前記旋回軸（８８）に実質的に垂直になるように前記Ｘ線検出器（２２）が回転させられる（９０）ときに与えられ、前記第二の視野（１００、１２０）は、前記Ｘ線検出器（２２）の一辺が前記旋回軸（８８）に実質的に平行になるように前記Ｘ線検出器（２２）が回転させられる（９０）ときに与えられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記旋回（８２）における前記第一の点は、前記Ｘ線源（１２）及びＸ線検出器（２２）が鉛直構成にあるときの点であり、前記旋回（８２）における前記第二の点は、前記Ｘ線源（１２）及びＸ線検出器（２２）が水平構成にあるときの点である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
Ｘ線（１６、２０）を放出するように構成されているＸ線源（１２）と、
前記放出されたＸ線（１６、２０）を検出して対応する電気信号を発生するように構成されているＸ線検出器（２２）と、
主回転軸（８８）を中心として前記Ｘ線源（１２）及び前記Ｘ線検出器（２２）を少なくとも部分的に旋回させる（８２）ように構成されているガントリ（６４）とを備えたイメージング・システム（１０、６０）であって、
前記Ｘ線検出器（２２）は前記ガントリ（６４）に回転自在に結合されて、患者（１８）の撮像中に副回転軸（９２）を中心として部分的に回転する（９０）ように動作可能である、イメージング・システム（１０、６０）。
【請求項２】
前記副回転軸（９２）は前記主回転軸（８８）に実質的に垂直である、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項３】
前記Ｘ線検出器（２２）は矩形である、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項４】
患者（１８）の撮像前に又は撮像中に前記主回転軸（８８）に沿って患者（１８）を移動させるように構成されている患者載置台（６６）を含んでいる請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項５】
前記Ｘ線検出器（２２）の対角線（１０４、１２４）が患者（１８）の撮像の一部の間に前記主回転軸（８８）に実質的に垂直に配向される、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項６】
前記対角線（１０４、１２４）は、患者（１８）の撮像の他の一部の間には前記主回転軸（８８）に実質的に垂直に配向されない、請求項５に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器（２２）の対角線（１０４、１２４）が、患者（１８）の撮像中に前記主回転軸（８８）に対して実質的に垂直な配向と非垂直な配向との間で回転する、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項８】
前記Ｘ線検出器（２２）は、撮像中に視野（８０、１００、１０２、１２０、１２２）を前記患者（１８）の位置に関して最適化するように回転する、請求項１に記載のイメージング・システム（１０、６０）。
【請求項９】
Ｘ線データを取得する方法であって、
Ｘ線検出器（２２）を、当該Ｘ線検出器（２２）を通って延在する回転軸（９２）を中心として回転させるステップ（９０）であって、当該Ｘ線検出器（２２）の対角線（１０４、１２４）がＸ線データ取得の少なくとも一部の間に旋回軸（８８）に実質的に垂直になるように回転させるステップ（９０）と、
Ｘ線データ取得の少なくとも一部の間にガントリ（６４）、Ｘ線源（１２）及び前記Ｘ線検出器（２２）を前記旋回軸（８８）を中心として旋回させるステップ（８２）と、
前記Ｘ線検出器（２２）からＸ線画像データを読み取るステップと
を備えた方法。
【請求項１０】
前記回転軸（９２）は前記旋回軸（８８）に実質的に垂直である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｘ線検出器（２２）は、前記旋回軸（８８）を中心として旋回する（８２）前に前記回転軸（９２）を中心として回転させられる（９０）、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記Ｘ線検出器（２２）は、前記旋回軸（８８）を中心として旋回（８２）しながら前記回転軸（９２）を中心として回転させられる（９０）、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記Ｘ線検出器（２２）は、前記Ｘ線検出器（２２）の前記旋回における第一の点では第一の視野（１０２、１２２）を与えるように回転させられ（９０）、前記Ｘ線検出器（２２）の前記旋回（８２）における第二の点では第二の視野（１００、１２０）を与えるように回転させられる（９０）、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の視野（１０２、１２２）は、前記Ｘ線検出器（２２）の前記対角線（１０４、１２４）が前記旋回軸（８８）に実質的に垂直になるように前記Ｘ線検出器（２２）が回転させられる（９０）ときに与えられ、前記第二の視野（１００、１２０）は、前記Ｘ線検出器（２２）の一辺が前記旋回軸（８８）に実質的に平行になるように前記Ｘ線検出器（２２）が回転させられる（９０）ときに与えられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記旋回（８２）における前記第一の点は、前記Ｘ線源（１２）及びＸ線検出器（２２）が鉛直構成にあるときの点であり、前記旋回（８２）における前記第二の点は、前記Ｘ線源（１２）及びＸ線検出器（２２）が水平構成にあるときの点である、請求項１４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３２１１８（Ｐ２０１２−２３２１１８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−９７２３６（Ｐ２０１２−９７２３６）
【出願日】平成２４年４月２３日（２０１２．４．２３）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９７２３６（Ｐ２０１２−９７２３６）
【出願日】平成２４年４月２３日（２０１２．４．２３）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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