JP2005514975A - 動的な解剖学的、生理学的および分子撮像のためのマルチモダリティ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 VCT動作モードでは、3つのX線源および関連する検出器を用いることができる。SPECTおよびPET動作モードでは、γ放射が患者によって摂取される同位体によって提供され、患者の周囲に等角度で離隔して配置される検出器によって検出される。融合撮像解析およびコンピュータ支援診断システムが設けられ、マルチモダリティ撮像システムによって生成される画像を処理する。融合された画像は解析され、融合画像データは疾病過程モデルと比較され、4次元表示および対話形式の画像視覚化の形で患者および医療専門家へのフィードバックが提供される。
Description
受光角=Tan−1(D/L)
共通の多モード合焦2次元曲面検出器アレイ26によるマルチモダリティバージョンでは、散乱防止コリメーションは、低エネルギーの場合のNM/SPECT円錐ビームコリメータとしての役割も果たす。円錐ビームの分解能は、検出器アレイからの距離に応じて変化する。
Claims (47)
- VCT、DR、PETおよびNM/SPECT動作モードにおいて動作することができるマルチモダリティ撮像システムであって、
a)少なくとも1つのガントリと、
b)該少なくとも1つのガントリに対して患者を支持し、かつ位置決めするためのテーブルと、
c)該少なくとも1つのガントリおよび該テーブルに対して回転することができる少なくとも1つのX線源と、
d)該システムがVCTおよびDR動作モードであるときに該少なくとも1つのX線源によって生成されるX線を検出し、該システムがPET動作モードであるときに一致するγ線を検出し、該システムがNM/SPECT動作モードであるときにシングルフォトンγ線を検出するように配置される合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体と、
e)該システムの動作モードを選択するための手段であって、該選択する手段は、該少なくとも1つのガントリと該テーブルとの間の相対的な横方向への動きと、該少なくとも1つのガントリおよび該テーブルに対する該少なくとも1つのX線源の回転の動きとを制御するための手段を含む、選択する手段と、
f)該合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体によって受信されるデータを取得するための収集システムと、
g)該収集システムによって取得されるデータを処理するための再構成システムと
を備える、撮像システム。 - 前記少なくとも1つのガントリによって支持され、該少なくとも1つのガントリに対して回転することができるプレート部材をさらに備え、前記少なくとも1つのX線源および前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は該プレート部材に動作可能に取り付けられている、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのガントリによって支持され、該少なくとも1つのガントリに対して回転することができるプレート部材をさらに備え、前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、前記システムがVCTおよびDR動作モードであるときに前記少なくとも1つのX線源によって生成されるX線を検出するための第1の組の曲面検出器アレイであって、該第1の組の曲面検出器アレイおよび該少なくとも1つのX線源は該プレート部材に動作可能に取り付けられる、第1の組の曲面検出器アレイと、該システムがPET動作モードであるときに一致するγ線を検出するための第2の組の検出器アレイと、該システムがNM/SPECT動作モードであるときにシングルフォトンγ線を検出するための第3の組の検出器アレイとを備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのガントリによって支持され、該少なくとも1つのガントリに対して回転することができるプレート部材をさらに備え、前記少なくとも1つのX線源は該プレート部材に動作可能に取り付けられ、前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は該少なくとも1つのガントリに取り付けられ、かつ該少なくとも1つのガントリに対して実質的に静止している、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのガントリによって支持され、該少なくとも1つのガントリに対して回転することができるプレート部材をさらに備え、前記少なくとも1つのX線源は該プレート部材に動作可能に取り付けられ、前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は該少なくとも1つのガントリに取り付けられ、かつ該少なくとも1つのガントリに対して実質的に静止しており、また該合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、前記システムがVCTおよびDR動作モードであるときに該少なくとも1つのX線源によって生成されるX線を検出するための第1の組の曲面検出器アレイと、該システムがPET動作モードであるときに一致するγ線を検出するための第2の組の曲面検出器アレイと、該システムがNM/SPECT動作モードであるときにシングルフォトンγ線を検出するための第3の組の検出器アレイとを備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのX線源は単一のX線源であり、前記少なくとも1つのガントリによって支持され、該少なくとも1つのガントリに対して回転することができるプレート部材をさらに備え、前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、前記システムがVCTおよびDR動作モードであるときに該単一のX線源によって生成されるX線を検出するための第1の単一の曲面検出器アレイであって、該第1の単一の曲面検出器アレイおよび該単一のX線源は該プレート部材に動作可能に取り付けられる、第1の単一の曲面検出器アレイと、該システムがPET動作モードであるときに一致するγ線を検出するための第2の組の検出器アレイと、該システムがNM/SPECT動作モードであるときにシングルフォトンγ線を検出するための第3の組の検出器アレイとを備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのX線源は単一のX線源であり、前記少なくとも1つのガントリによって支持され、該少なくとも1つのガントリに対して回転することができるプレート部材をさらに備え、該単一のX線源は該プレート部材に動作可能に取り付けられ、前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は該少なくとも1つのガントリに取り付けられ、かつ該少なくとも1つのガントリに対して実質的に静止しており、また該合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、前記システムがVCTおよびDR動作モードであるときに該単一のX線源によって生成されるX線を検出するための第1の組の曲面検出器アレイと、該システムがPET動作モードであるときに一致するγ線を検出するための第2の組の検出器アレイと、該システムがNM/SPECT動作モードであるときにシングルフォトンγ線を検出するための第3の組の検出器アレイとを備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのX線源は複数のX線源を含み、順序化制御システムをさらに備え、該複数のX線源のうちの任意の数のX線源を同時に起動されるようにする、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体に動作可能に接続される散乱除去デバイスをさらに備え、該散乱除去デバイスは、所定のエリアの外側に散乱された前記少なくとも1つのX線源によって生成されるX線を除去するように動作する、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体に動作可能に接続される散乱補正デバイスをさらに備え、該散乱補正デバイスは、前記システムがNM/SPECT動作モードであるときにシングルフォトンγ線をコリメートするように動作する、請求項1に記載の撮像システム。
- 患者と前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体との間に介在するコリメーションデバイスをさらに備え、該コリメーションデバイスは、前記システムがNM/SPECT動作モードであるときにシングルフォトンγ線の空間分解能、感度およびエネルギー範囲を改善するように動作する、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、中心軸から所定のエリアの最大軸領域までの空間分解能の低下を最小限に抑え、ピクセル素子から構成される1つの画像を生成するように配置され、該ピクセル素子の各々は、それぞれのX線源に向かって最適に合焦され、該所定のエリアにおいて最適な数のX線を受信する、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記ピクセル素子のX線に対する選択可能な光学応答が、得られる画像の空間分解能特性およびコントラスト分解能特性を改善するように整形される、請求項12に記載の撮像システム。
- 前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、中心軸から所定のエリアの最大軸領域までの空間分解能の低下を最小限に抑えるように配置され、前記少なくとも1つのX線源は、その表面に少なくとも1つのV字型の溝を有する陽極を備え、少なくとも1つの焦点を生成し、得られる画像はピクセル素子から構成され、該ピクセル素子はそれぞれ実質的に一定の半径を有し、それぞれに対するX線源焦点に向かって最適になるように合焦され、該X線焦点は該少なくとも1つのX線源によって該所定のエリアにおいて分解能を達成するように生成される、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つの焦点を幾何学的にディザリングし、前記得られる画像のサンプリングおよび空間分解能を改善するための装置をさらに備える、請求項14に記載の撮像システム。
- XおよびZ方向において前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体を幾何学的にディザリングし、前記得られる画像のサンプリングおよび空間分解能を改善するための装置をさらに備える、請求項14に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのX線源は複数のX線源を含み、X線散乱を補正するための手段をさらに備え、該X線散乱補正手段は、該複数のX線源の中の1つのX線源が起動され、かつ、その間、該複数のX線源の中の残りのX線源が起動されないようにし、X線経路の外側にある前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体内の検出器アレイが散乱されたX線を検出できるようにし、リアルタイムに適応的なX線散乱補正を可能にする、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのX線源は焦点信号を生成し、該少なくとも1つのX線源によって生成される各焦点信号の強度を、それに割り当てられた信号で変調するための手段と、該割り当てられた信号を有する各強度変調された焦点信号から検出された信号を復調するための手段と、該検出され復調された信号を処理して、散乱が低減された信号を生成するための手段とを含むX線散乱除去システムをさらに備える、請求項1に記載の撮像システム。
- データ取得を外部の生理学的イベントと同期させるためのゲーティングシステムを含む制御装置をさらに備え、該ゲーティングシステムは、前記少なくとも1つのX線源および前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体のタイミングを制御し、該外部の生理学的イベントに基づいてデータを取得し、該ゲーティングシステムは前記選択手段に信号を供給し、前記少なくとも1つのガントリおよび前記テーブルの動きと該外部の生理学的イベントとを同期させる、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記システムがVCT、スパイラルVCT、DR、PETおよびNM/SPECT動作モードであるときに、正確な動的撮像手法を実行するための制御イベントの時系列がプログラミングされた動的タイミング制御システムをさらに備え、該動的タイミング制御システムは患者の中に流れるコントラスト生成作用物質をモニタし、データ取得、VCT撮像速度、可変スパイラルVCT撮像速度、X線線量/mAsレベルを生理学的イベントと同期させる、請求項1に記載の撮像システム。
- コントラスト生成物質あるいは放射性同位元素を患者に注入するための注入装置、ゲーティングシステムおよび動的タイミング制御システムをさらに備え、該注入装置は所定のタイミングで患者にコントラスト物質を注入し、該ゲーティングシステムおよび該動的タイミング制御システムによって制御される、請求項1に記載の撮像システム。
- 心臓および血管の遡及および予定撮像を実行するためのゲート制御データ画像取得および再構成システムをさらに備え、該ゲート制御データ画像取得および再構成システムは前記収集システムによって受信されるデータを用いて、予定モードにおいて画像を生成し、心臓および血管機能のゲート制御された時間の1組のX線VCTボリューム画像のシネ図を形成し、また該ゲート制御データ画像取得および再構成システムは該収集システムによって受信されるデータを用いて、遡及モードにおいて画像を生成し、心臓および血管機能のゲート制御された時間の1組のX線VCTボリューム画像のシネ図を形成し、多数の一連の心拍周期を用いて、該予定動作モードの場合よりも相対的に短い時間ボリューム画像を生成する、請求項1に記載の撮像システム。
- 心臓および血管の遡及および予定撮像を実行するためのゲート制御データ画像取得および再構成システムをさらに備え、該ゲート制御データ画像取得および再構成システムは前記収集システムによって受信されるデータを用いて、遡及モードにおいて画像を生成し、多数の一連の心拍周期を用いて心臓および血管機能のゲート制御された時間の1組のNM/SPECTボリューム画像のシネ図を形成し、また該ゲート制御データ画像取得および再構成システムは該収集システムによって受信されるデータを用いて、遡及モードにおいて画像を生成し、多数の一連の心拍周期を用いて心臓および血管機能のゲート制御された時間の1組のNM/SPECTボリューム画像のシネ図を形成する、請求項1に記載の撮像システム。
- 心臓および血管の遡及および予定撮像を実行するためのゲート制御データ画像取得および再構成システムをさらに備え、該ゲート制御データ画像取得および再構成システムは前記収集システムによって受信されるデータを用いて、遡及モードにおいて画像を生成し、多数の一連の心拍周期を用いて心臓および血管機能のゲート制御された時間の1組のPETボリューム画像のシネ図を形成し、また該ゲート制御データ画像取得および再構成システムは該収集システムによって受信されるデータを用いて、遡及モードにおいて画像を生成し、多数の一連の心拍周期を用いて心臓および血管機能のゲート制御された時間の1組のPETボリューム画像のシネ図を形成する、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記再構成システムは前記収集システムによって受信されるデータを用いて、ヘリカルボリュームスパイラル取得モードからの画像を再構成して、全身X線VCTボリューム画像を生成し、該再構成システムは、線量が効率的に用いられる角度に向けられる円錐ビームコリメーションを利用しながら、ヘリカルスパイラル再構成のためのデータを選択し、該再構成システムは、余分なデータを利用しながら、撮像データを処理する、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記再構成システムは、等方性の空間分解能を有するステップ・アンド・シュートVCTボリューム画像再構成を実行する、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記ステップ・アンド・シュートVCTボリューム画像再構成は横断線投影データあるいはスパイラル撮像データを用いて、打ち切られた視野空間を満たし、該ボリューム画像再構成が改善されるようにする、請求項26に記載の撮像システム。
- 患者の全身を横断し、後続のマルチモダリティ撮像手法を計画するために用いられる単面、二面あるいは多面全身投影画像を生成しながら、多数の角度から画像を取得できるようにするX線全身プランニングシステムをさらに備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記収集システムによって受信されるデータを用いて、患者線量および所望の画像品質を、先を見越して最適化するための適応型X線線量制御システムをさらに備える、請求項28に記載の撮像システム。
- 前記収集システムによって受信されるデータを用いて、画像走査過程において適応的にリアルタイムに線量を制御できるようにするための適応型X線線量制御システムをさらに備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 対話形式ディスプレイおよびオペレータディスプレイ上のVCTボリューム撮像データを連続してリアルタイムに更新できるようにする装置をさらに備え、該装置は、前記データ取得過程において所定のレベルを超える視野間の変化がある領域において撮像データを解析し、処理する、請求項1に記載の撮像システム。
- VCT、DR、PETおよびNM/SPECT画像を用いて、前記収集システムによるデータの取得を制御し、患者に対する侵襲的な手法の実質的にリアルタイムな画像を生成できるようにする介入画像制御システムをさらに備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記介入画像制御システムは介入プランニングシステムを備え、該介入プランニングシステムは、介入手法を計画できるようにし、リアルタイムの実際の介入手法と計画された介入手法とを比較し、該実際の介入手法を該計画された介入手法と実質的に一致するように補正する、請求項32に記載の撮像システム。
- 最低限の侵襲的な手術法を実行するための最低限の侵襲的なロボットシステムをさらに備え、該最低限の侵襲的なロボットシステムは前記介入プランニングシステムによって動作可能に制御される、請求項33に記載の撮像システム。
- VCT、DR、PETおよびNM/SPECT画像の動的な解剖学的、生理学的および機能的撮像表示、融合および解析を実行するための画像解析システムをさらに備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、前記システムがPETおよびNM/SPECT動作モードであるときに、高い撮像計数率を達成するための個別チャネル処理システムを備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 高い計数率のPET撮像のためのPETタイムスタンピング一致システムをさらに備え、該PETタイムスタンピング一致システムは、平均計数率調整および遅延一致窓比率から導出されるリアルタイムランダム補正のためにポジトロン生成γ線の最適な一致デジタルタイムスタンピングを提供する、請求項36に記載の撮像システム。
- 患者と前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体との間に介在するPET散乱防止コリメーションリングをさらに備え、該PET散乱防止コリメーションリングは、視野から外れる散乱を低減し、一致率を改善するための1組のバッフルを含む、請求項1に記載の撮像システム。
- 全身のPET透過減衰を補正するためのPET透過減衰システムをさらに備え、該PET透過減衰システムはVCT画像および減衰データを用いて画像投影補正を生成する、請求項1に記載の撮像システム。
- 全身のNM/SPECT透過減衰を補正するためのNM/SPECT透過減衰システムをさらに備え、該NM/SPECT透過減衰システムはVCT画像および減衰データを用いて画像投影補正を生成する、請求項1に記載の撮像システム。
- 全身のPET3次元散乱を補正するためのPET透過散乱部分補正システムをさらに備え、該PET透過散乱部分補正システムはVCT画像および減衰データを用いて投影散乱補正を生成する、請求項1に記載の画像システム。
- 全身のNM/SPECT3次元散乱を補正するためのNM/SPECT透過散乱部分補正システムをさらに備え、該NM/SPECT透過散乱部分補正システムはVCT画像および減衰データを用いて投影散乱補正を生成する、請求項1に記載の画像システム。
- PET同位体およびNM/SPECT同位体のための多数の同時撮像を可能にするPETおよびNM/SPECT検出器および撮像装置をさらに備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 円錐ビームX線放射を減衰させて、患者線量を最小限に抑え、前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体のダイナミックレンジを正規化するための整形補償フィルタをさらに備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 患者線量を低減し、余分な撮像データを実質的に除去するための、スパイラルVCT撮像用の円錐ビーム線源コリメータをさらに備える、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのガントリは、第1のガントリと、第2のガントリと、第3のガントリとから構成され、該第1のガントリ、該第2のガントリおよび該第3のガントリは相互に動作可能に取り付けられ、前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、前記システムがVCTおよびDR動作モードであるときに、前記少なくとも1つのX線源によって生成されるX線を検出するように配置される合焦2次元曲面検出器アレイからなる第1の構成体と、該システムがPET動作モードであるときに、一致するγ線を検出するように配置される合焦2次元曲面検出器アレイからなる第2の構成体と、該システムがNM/SPECT動作モードであるときに、γ線を検出するように配置される合焦2次元曲面検出器アレイからなる第3の構成体とから構成され、前記テーブルは該第1のガントリ、該第2のガントリおよび該第3のガントリに対して患者を支持し、かつ位置決めし、前記選択手段は、該テーブルに対して該第1のガントリ、該第2のガントリおよび該第3のガントリの相対的な横方向の動きを制御し、かつ該第1のガントリおよび該テーブルに対して該少なくとも1つのX線源および該合焦2次元曲面検出器アレイからなる第1の構成体の回転の動きを制御するための手段を含む、請求項1に記載の撮像システム。
- 前記少なくとも1つのガントリは、第1のガントリと、第2のガントリと、第3のガントリとから構成され、該第1のガントリ、該第2のガントリおよび該第3のガントリは相互に動作可能に取り付けられ、前記合焦2次元曲面検出器アレイからなる構成体は、前記システムがVCTおよびDR動作モードであるときに、前記少なくとも1つのX線源によって生成されるX線を検出するように配置される合焦2次元曲面検出器アレイからなる第1の構成体と、該システムがPET動作モードであるときに、一致するγ線を検出するように配置される合焦2次元曲面検出器アレイからなる第2の構成体と、該システムがNM/SPECT動作モードであるときに、γ線を検出するように配置される合焦2次元曲面検出器アレイからなる第3の構成体とから構成され、該テーブルは該第1のガントリ、該第2のガントリおよび該第3のガントリに対して患者を支持し、かつ位置決めし、前記選択手段は、該テーブルに対して該第1のガントリ、該第2のガントリおよび該第3のガントリの相対的な横方向の動きを制御し、かつ該合焦2次元曲面検出器アレイからなる第1の構成体、該第1のガントリおよび該テーブルに対して該少なくとも1つのX線源の回転の動きを制御するための手段を含む、請求項1に記載の撮像システム。
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