JP4384766B2 - 物体の画像を形成する方法及びイメージング・システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は一般的には、イメージングに関し、より具体的には、スケーラブルなマルチスライス・イメージング・システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
計算機式断層撮影（ＣＴ）システムと一般に呼ばれる少なくともいくつかのイメージング・システムにおいては、Ｘ線源がファン（扇形）形状のビームを投射し、このビームは、デカルト座標系のＸ−Ｙ平面であって、「イメージング（撮像）平面」と一般に呼ばれる平面内に位置するようにコリメートされる。Ｘ線ビームは、患者等のイメージングされている物体を通過する。ビームは、物体によって減弱された後に、放射線検出器の配列（アレイ）に入射する。検出器アレイの所で受け取られる減弱したビーム放射線の強度は、物体によるＸ線ビームの減弱量に依存している。アレイ内の各々の検出器素子は、検出器の位置におけるビーム減弱の測定値である個別の電気信号を発生する。すべての検出器からの減弱測定値が別個に取得されて、透過プロファイルを形成する。
【０００３】
公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度が定常的に変化するように、イメージング平面内でイメージングされる物体の周りをガントリと共に回転する。Ｘ線源は典型的には、焦点からＸ線ビームを放出するＸ線管を含んでいる。Ｘ線検出器は典型的には、検出器の所で受け取られるＸ線ビームをコリメートするコリメータと、コリメータに隣接して設けられているシンチレータと、シンチレータに隣接して設けられているフォトダイオードとを含んでいる。
【０００４】
公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度が定常的に変化するように、イメージング平面内でイメージングされる物体の周りをガントリと共に回転する。１つのガントリ角度における検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定値、即ち投影データを「ビュー(view)」と呼ぶ。物体の「走査（スキャン）」は、Ｘ線源及び検出器が１回転する間に様々なガントリ角度、即ちビュー角度において形成される１組のビューで構成されている。アキシャル・スキャン（軸方向走査）の場合には、投影データを処理して、物体を通して得られる２次元スライスに対応する画像を構成する。１組の投影データから画像を再構成する１つの方法は、当業界でフィルタ補正逆投影（filtered back projection）法と呼ばれている。この手法は、走査からの減弱測定値を、「ＣＴ数」又は「ハンスフィールド(Hounsfield)単位」と呼ばれる整数へ変換し、これらの整数を用いて、陰極線管表示器上の対応するピクセルの輝度を制御するものである。
【０００５】
全走査時間を短縮するために、「ヘリカル」・スキャン（螺旋走査）を行うこともできる。「ヘリカル」・スキャンを行うためには、患者を移動させながら所定の数のスライスのデータを取得する。このようなシステムは、１回のファン・ビーム・ヘリカル・スキャンから単一の螺旋を形成する。ファン・ビームによって悉くマッピングされた螺旋から投影データが得られ、投影データから各々の所定のスライスにおける画像を再構成することができる。全走査時間は、患者に沿った軸での検出器セルの数を増大させることにより、更に短縮することができる。各回転毎に多量のデータを収集するエリア型検出器を用いることもできる。
【０００６】
Ｘ線フルオロ（蛍光透視）システムにおいては、フラット・パネル型検出器を用いて連続的な照射を行い、患者の動的な運動を追尾することができる。これにより、画像を高い時間分解能によって取得することができる。しかしながら、これらの画像は、かなりの重複（super position）アーティファクトを有している。
【０００７】
ＣＴフルオロスコピー・システム（「ＣＴフルオロ」）においては、１回の走査から収集されたデータを用いて、画像の連続したフレームを形成することができる。フレームは、ビューと同様に、イメージングされている物体を通過して得られる２次元スライスに対応する。ここでは、重複アーティファクトは生じない。具体的には、投影データを一定のフレーム・レートで処理して、多数の画像を構成する。公知のＣＴフルオロ・システムでは、ＣＴシステムのガントリを患者の関心区域の周りに回転させて、連続した画像を再構成して表示する。
【０００８】
少なくとも１つの公知のイメージング・システムは、閉鎖型のガントリを用いて患者の３次元画像を形成する。３次元画像は、深さの情報を含めた物体の情報を提供する。ＣＴシステムのガントリ構成が閉鎖型である結果として、物体は、ガントリを通過するように並進（平行移動）させられ、物体の３次元画像を形成する。ガントリを通過する物体の並進は、物体の種別によっては殆ど不可能な場合があることに加え、ＣＴシステムの位置決め及び利用を困難にしている。
【０００９】
装置間で相反する機能の取捨（トレードオフ）を最小限にし得るようにして、物体の様々な形式の画像を形成するマルチモード・イメージング・システムを提供することが望ましい。又、イメージングされる物体への容易且つ迅速な接近を可能にする開放型ガントリを支援する上述のようなマルチモード・イメージング・システムを提供することが望ましい。
【００１０】
【発明の概要】
これらの目的及びその他の目的は、次のようなマルチモード・イメージング・システムによって達せられ得る。即ち、このシステムは、一実施態様では、可動式基部に移動自在に結合されている実質的にＣ字形のアームを含んでおり、物体の走査の困難さを少なくしている。より詳しく述べると、アームは回転自在であると共に、基部に対して移動自在である。アームには、Ｘ線源を有する線源アセンブリと、検出器を有する検出器アセンブリとが移動自在に結合されている。線源アセンブリ及び検出器アセンブリは、互いに対して、又アームに対して、独立に移動自在になっており、画像の幾何構成を調節することができる。
【００１１】
一実施態様では、操作者が、イメージング・システムの１つ又はこれよりも多い動作モードを選択する。システム操作者がこのような選択を行うこと可能にすることにより、物体又はシステムを移動させずに様々な形式の画像データを表示することができる。より詳しく述べると、一実施態様では、本システムを走査対象の物体に対して配置し、選択された動作モードに置く。アーム、並びに線源アセンブリ及び検出器アセンブリの移動は、操作者によって選択されたモードに基づいて行われる。検出器から収集されたデータを用いて、物体の所望の区域について画像を形成する。１つのモードで形成された画像を他のモードで形成された画像と組み合わせる又は共に用いて、更なる画像を形成することもできる。もう１つの実施態様では、イメージング・システムの線源及び検出器を大型のボア（中孔）付き回転ガントリに移動自在に結合してもよい。
【００１２】
加えて、検出器の構成及び配向を変更して、更なる形式の画像データを形成してもよい。一実施態様は、検出器は、互いに対して角度を成して位置決めされる２つの検出器パネルを含んでいる。既知の基準及び各検出器パネルから収集されたデータを用いて、関心のある特定の要素の位置を物体の３次元画像上で突き止めることができる。
【００１３】
以上に述べたマルチモード・イメージング・システムは、物体の様々な形式の画像を形成する。このシステムは又、イメージングされる物体に対する容易且つ迅速な接近を可能にする。このようなシステムは、Ｃ字形アーム構成を用いて、又は大型のボア・ガントリによって実現することができる。
【００１４】
【発明の詳しい記載】
図１及び図２を参照して説明すると、一実施例によるマルチモード・イメージング・システム１０が、基部１４と、位置決め手段１６とを含んでいるものとして示されている。一実施例では、基部１４は、システム１０がイメージングされる物体（図１及び図２には示されていない）に対して移動自在になるように、複数の車輪２０又はその他の類似の位置変更装置を有する可搬型プラットフォーム１８から伸びている。代替的な実施例では、基部１４は、固定された表面、即ち壁面（図示されていない）に移動自在に結合されて、この表面から伸びている。一実施例では、位置決め手段１６はアームを含んでおり、アームは基部１４に移動自在に結合され、且つ第１の端部２２と第２の端部２４とを含んでいる。より詳しく述べると、アーム１６は、回転軸の周りで基部１４に対して回転すると共に基部１４に対して移動して、アームの第１の端部２２と基部１４との間の距離及びアームの第２の端部２４と基部１４との間の距離をそれぞれ変化させる。アームの第１の端部２２には、Ｘ線源アセンブリ２６が移動自在に結合されている。Ｘ線源アセンブリ２６は、Ｘ線信号を放出するように構成されているＸ線源２８を含んでいる。アームの第２の端部２４には、検出器アセンブリ３０が移動自在に結合されている。検出器アセンブリ３０は検出器３２を含んでいて、前記線源２８から物体の画像を形成するためのＸ線信号を受け取るように構成されている。アーム１６を基部１４に対して移動させることにより、線源アセンブリ２６が基部１４に近付く又は遠ざかって移動するように線源アセンブリ２６の位置を変化させることができる。線源アセンブリ２６の位置を変化させると、検出器アセンブリ３０の基部１４に対する位置が反対の方向に変化する。
【００１５】
より詳しく述べると、線源２８及び検出器３２は、物体に関する関心のある平面３４に沿って整列している。線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０はそれぞれ、互いに対して独立に移動して、物体に関する関心のある平面３４を変化させる。加えて、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０はそれぞれ、互いに独立にアーム１６に対して移動するように構成されており、システム１０の幾何構成が変化し得るように線源２８と検出器３２との間の距離を変化させる。より詳しく述べると、システムのイソセンタと線源２８との間の距離及びシステムのイソセンタと検出器３２との間の距離がそれぞれ変化するように、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０の位置を変更し、即ち変化させることができる。図３に示すように、線源２８と検出器３２との間の距離及びシステム１０のアイソセンタまでのそれぞれの距離を変化させることにより、システム１０の拡大率を修正することができる。修正自在の拡大率は、特殊なイメージングの需要に利用することができる。
【００１６】
検出器３２は、一実施例では、複数の検出器素子３４によって形成されており、これらの素子３４は全体で、物体を通過する投射されたＸ線を感知して、画像データを収集する。検出器３２は、シングル（単一）スライス構成、マルチ（複数）スライス構成又はフラット・パネル構成として作製され得る。
【００１７】
一実施例では、検出器３２は、ソリッド・ステート型検出器又は放射線イメージャであり、行及び列に配列された複数のピクセル３４を有する大型フラット・パネル・イメージング装置を含んでいる。各々のピクセル３４は、フォトダイオードのような光センサ（図示されていない）を含んでおり、光センサは、切り換え用トランジスタ（図示されていない）を介して２つの別個のアドレス線、１つの走査線及び１つのデータ線に結合されている。ピクセルの各々の行では、それぞれの切り換え用トランジスタ（典型的には、薄膜電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））の各々が、このトランジスタのゲート電極を介して共通の走査線に結合されている。ピクセルの各々の列では、トランジスタの読み出し電極（例えば、ＦＥＴのソース電極）がデータ線に結合されており、次いで、読み出し増幅器に選択的に結合される。通常の動作の際には、検査されている物体、例えば患者を通過したＸ線ビーム１６が、イメージング・アレイ３２に入射する。放射線は、シンチレータ材料に入射して、ピクセルの光センサが、Ｘ線とシンチレータとの相互作用によって生じた光の量を（ダイオードに跨がる電荷の変化によって）測定する。結果として、各々の検出器素子、即ちピクセル３４が、入射したＸ線ビームの強度を表わす電気信号、従って、物体を通過する間でのビーム１６の減衰を表わす電気信号を発生する。ＣＴ立体（volume）回転モードとして定義される１つのモードでＸ線投影データを取得する走査時には、検出器アセンブリ３０及び線源アセンブリ２６は、物体の周りを回転する。
【００１８】
検出器３２のもう１つの実施例では、Ｘ線１６は、光センサ内に電子・正孔対を直接生成することができる（これは、一般に「直接検出」と呼ばれている）。（走査線に対して信号を印加し、この走査線に結合されている切り換え用トランジスタを通電状態にすることにより）ピクセルの行を逐次的にイネーブル(enable)して、それぞれのデータ線を介してこのようにイネーブルにされたそれぞれのピクセルからの信号を読み出すことにより、光センサの電荷データが読み出される（フォトダイオードの電荷信号は、通電状態にある切り換え用トランジスタ、及びデータ線に結合されている関連する読み出し電極を介してデータ線に結合される。）。このように、当該ピクセルに結合されている走査線をイネーブルにすることと、当該ピクセルに結合されているデータ線の所で読み出しすることとの組み合わせによって、所与のピクセルをアドレス指定することができる。
【００１９】
例えば、図４に示すように、システム１０は、物体５０を支持するテーブル４６、即ち、患者を支持する外科処置用テーブルを含んでいる。一実施例では、基部１４がテーブル４６に対して移動自在である場合に、システム１０は、テーブル４６のいずれの側辺に沿って位置決めすることもできるし、又はいずれの端部に沿って位置決めすることもできる。患者５０の画像を形成するために、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０が患者５０の周りを回転するように、アーム１６を回転させる。より詳しく述べると、アーム１６は、検出器３２及び線源２８が物体５０の周りを回転するように、基部１４に回転自在に結合されている。一実施例では、アーム１６を患者５０の周りに部分的に回転させることにより画像が形成され、即ち、アーム１６は、物体５０の周りを、１８０°に線源２８のファン角度、即ち約４０°を加えた角度だけ回転する。
【００２０】
一実施例では、アーム１６の運動、並びにＸ線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０の動作は、システム１０の制御機構５２によって制御されている。コントローラ、即ち制御機構５２は、Ｘ線制御器５４とモータ制御器５６とを含んでいる。Ｘ線制御器５４は、Ｘ線源２８に対して電力信号及びタイミング信号を供給し、またモータ制御器５６は、アーム１６、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０の位置を制御する。制御機構５２内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）５８が、検出器３２から、後続の処理のためにデータをサンプリングする。画像再構成器６０が、サンプリングされたＸ線データをＤＡＳ５８から受け取り、高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ６２への入力として印加され、コンピュータ６２は、該画像を大容量記憶装置６４に記憶させる。
【００２１】
コンピュータ６２は又、キーボードを有するコンソール６４を介して操作者からコマンド及び走査用パラメータを受け取る。付設されている陰極線管表示器６６によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ６２からのその他のデータを観察することができる。コンピュータ６２は、操作者が供給したコマンド及びパラメータを用いて、ＤＡＳ５８、Ｘ線制御器５４及びモータ制御器５６へ制御信号及び情報を供給する。コンピュータ６２はテーブル・モータ制御器６８を動作させ、テーブル・モータ制御器６８はシステム１０に対してモータ式テーブル４６の位置を制御する。
【００２２】
図４に示すような一実施例では、検出器３２は、アーム１６に対して回転自在の少なくとも１つの検出器パネル１００を含んでいる。パネル１００は、物体５０の器官、部位又は領域全体についてデータを収集するような寸法、即ち４０ｃｍ×４０ｃｍに構成される。物体５０のイメージング区域は、検出器３２、詳しくはパネル１００を変化させ、即ち回転させることにより、変更することができる。より詳しく述べると、パネル１００の形状が非対称である、即ち、正方形でない形状を有している場合に、パネル１００の配向を変化させて、より広い網羅範囲面積とより広い視野（ＦＯＶ）との間で選択することができる。具体的には、パネル１００を回転させて、適当な網羅範囲面積及びＦＯＶを選択することができる。加えて、再び図３を参照すると、物体５０のイメージング区域は、線源２８と検出器３２との間の距離が修正される又は変更されるように検出器アセンブリ３０及び／又は線源アセンブリ２６の位置を変化させることにより、修正することができる。より詳しく述べると、検出器パネル１００の一部のみが線源２８から放出されるＸ線信号に照射されるように、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０を位置決めすることができる。
【００２３】
一実施例では、部分欠損型パネル１００、即ち、パネルの既知の部分の素子３４がＸ線信号に対して非応答性になっているようなパネルを用いて、物体５０の画像を形成することができる。このことは、線源２８と検出器３２との間の距離を変化させることにより達成され得る。詳しく述べると、線源２８と検出器パネル１００との間の距離を、Ｘ線信号照射面積がパネル１００の動作部分に限定されるように減少させる。例えば、パネル１００の右側２５％が利用不能となるように任意の数の検出器パネル素子３４を非応答性にした場合に、検出器３２、詳しくはパネル１００の線源２８に対する距離を、パネル１００の残部７５％からデータが収集されるように変化させることができる。もう１つの実施例では、パネル１００の中央５０％のみが利用され、パネル１００のうち既知の欠損した右側２５％及び対応する左側２５％は用いられないように検出器パネル１００及び／又は線源２８を位置決めして画像を形成する。又、線源２８からのＸ線ビーム１６をコリメータ（図示されていない）を用いてコリメートすることにより、パネル１００の欠損部分がＸ線１６に照射されないようにして部分欠損型パネル１００を用いてもよい。結果として、患者２２へのＸ線量が減少する。
【００２４】
もう１つの実施例では、図５を参照すると、検出器３２は、第１のパネル１０２と、第２のパネル１０４とを含んでいる。パネル１０２及び１０４は、パネル１００と類似したものであり、網羅範囲領域及びＦＯＶを変化させるようにアーム１６に対して回転自在となっている。一実施例では、パネル１０２は、検出器３２の面積がパネル１０２とパネル１０４との合計表面積を含むように第２のパネル１０４に隣接して位置決めされる。図６に示すようなもう１つの実施例では、パネル１０２及び１０４は、互いに対して角度を成して位置決めされる。より詳しく述べると、一実施例では、それぞれのパネル１０２及び１０４は、パネル１０２の表面がパネル１０４の表面に対して鈍角になるように互いに対して位置決めされる。他の実施例では、それぞれのパネル１０２及び１０４の間の角度は、約０°乃至約３０°にわたり得る。例えば、一実施例では、パネル１０２はパネル１０４に対して垂直に位置決めされる。
【００２５】
動作時には、システム１０は、例えば、計算機式断層撮影（ＣＴ）立体アキシャル回転、ＣＴ立体ヘリカル回転、ＣＴ立体摺動、Ｘ線フルオロ、及びＣＴ断層像合成（tomosynthesis ）の各モードを含む複数のモードのうち少なくとも１つのモードで動作するように構成される。最初に、操作者は、例えばコンピュータ６２を用いて、システム１０の第１の動作モード、即ち初期動作モードを決定、即ち選択する。アーム１６、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０の位置及び運動は、システム１０の選択された動作モードに基づくものとなる。より詳しく述べると、基部１４に対するアーム１６の位置及び運動、並びに線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０の互いに対する位置及び運動と、アーム１６に対する位置及び運動と、物体に対する位置及び運動とが、操作者が選択したモードによって変更され、即ち制御される。検出器アセンブリ３０を用いてデータを収集した後に、物体５０の少なくとも１つの画像が形成される。次いで、操作者は、現行のモードを用いて更なる画像を形成してもよいし、又はシステム１０の他のモードの１つを選択してもよい。ＣＴ立体回転、ＣＴ立体摺動、ＣＴフルオロ及びＣＴ断層像合成の各モードでのシステム１０の動作について、以下に更に詳細に記載する。
【００２６】
「ＣＴ立体(volume)回転」
操作者によってシステム１０のＣＴ立体回転モードを選択する前に、システム１０を物体５０に対して位置決めする。アーム１６の形状の結果として、システム１０は、容易にテーブル４６に隣接するように位置決めされ得る。例えば、再び図５を参照すると共に図６に示すように、物体５０の所定の区域、即ち患者の脚部の下部の画像が欲しい場合には、システム１０は、アーム１６がテーブル４６の周りを回転するように、テーブル４６に対して位置決めされる。より詳しく述べると、システム１０は、アーム１６が物体５０のＺ軸の周りに回転すると同時に線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０がテーブル４６に対して移動するように、テーブル４６の端部の近くに位置決めされる。具体的には、一実施例では、アーム１６は、基部１４の周りを約１８０°にファン角度を加えた角度だけ回転する。アーム１６は、基部１４に対して回転し、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０は、物体５０及びテーブル４６の周りを回転する。Ｘ線信号が線源２８から放出され、アーム１６が回転するにつれて検出器３２によって収集される。検出器３２から収集された信号は、当業界で公知の方式で処理されて、物体５０の画像、即ち患者の脚部の関心のある平面に沿った画像を形成する。より詳しく述べると、一実施例では、アーム１６は基部１４の周りをかなり遅い速度、即ち１回転当たり３秒乃至１０秒の速度で回転し、素子３２の各々の行毎にデータが収集される。次いで、検出器３２の素子３４から収集されたデータを用いて、再構成された画像が形成される。一実施例では、次いで、検出器３４の各々の行毎に再構成された画像を結合して、物体５０の３次元画像を形成する。３次元画像は、一実施例では、物体５０の体内に含まれる要素、例えば患者の体内の骨の位置を理解させるように立体表示される。前述のように、検出器３２が非対称である場合には、検出器３２の配向を変化させて、適当な網羅範囲区域、即ちより広いＸ軸網羅範囲区域、及び適当な視野（ＦＯＶ）、即ちより広いＺ軸網羅範囲区域を選択してもよい。画像が形成された後に、操作者は、システム１０を物体５０に対して改めて位置決めしてもよいし、又は異なる動作モードを選択してもよい。加えて、操作者がすべての作業を完了したならば、物体５０に干渉したり物体５０を煩わせたりせずにシステム１０を除去することができる。
【００２７】
「ＣＴ立体摺動(volume sliding)」
ＣＴ立体摺動モードは、公知のイメージング・システムを用いていたのでは撮影することが困難である又は不可能であるような形状、位置又は構成を有する物体の画像の形成を可能にするものである。より詳しく述べると、図４及び図７に示すように、システム１０がテーブル４６の側辺のうち１辺に沿って配置されている場合に、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０がテーブル４６に対して垂直に移動するように、アーム１６を基部１４に対して移動させる。具体的には、アーム１６が基部１４に対して移動するにつれて、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０は、関心のある平面３４がテーブル４６の表面５２に平行になるように、物体５０の周りを旋回する。例えば、図５に示すように、テーブル４６上に位置決めされた物体５０を走査するために、アームの第１の端部２２と基部１４との間の距離、及び第２の端部２４と基部１４との間の距離のそれぞれが変化するように、アーム１６を基部１４に対して移動させる。より詳しく述べると、一実施例では、線源アセンブリ２６が基部１４から最大の距離となり、検出器アセンブリが基部１４から最小の距離となるように、アーム１６を基部１４に対して移動させる。
【００２８】
物体５０の画像を形成するためには、線源２８を起動して、検出器３２に向かってＸ線信号を放出し、線源アセンブリ２６が基部１４により近付くように、アーム１６を基部１４に対して移動させる。一実施例では、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０が、物体５０を横断して１８０°に線源２８のファン角度を加えた角度を走査するように、アーム１６を基部１４に対して移動させる。次いで、ＣＴ立体回転モードにおいて上述したものと同様の方式で、３次元画像を形成する。画像が形成された後に、操作者は、システム１０を物体５０に対して改めて位置決めしてもよいし、又は異なる動作モードを選択してもよい。加えて、操作者がすべての作業を完了したならば、物体５０に干渉したり物体５０を煩わせたりせずにシステム１０を除去することができる。
【００２９】
「Ｘ線フルオロ・モード」
一旦、他のモードのうち１つを用いて物体５０の少なくとも１つの３次元画像が形成されたら、システム１０は、物体５０の体内の要素の位置を突き止めるようにＸ線フルオロ・モードに置かれる。一実施例では、図７に示すように、システム１０がテーブル４６の１つの側辺に沿って位置決めされている場合に、アーム１６を物体５０に対して位置決めすると共に位置を固定し、即ち、関心のある平面３４が基部１４に平行となり、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０が基部１４から等距離となるようにアーム１６を位置決めする。次いで、線源２６と検出器３０との間の距離を、走査する選択区域に合わせて調節する。次いで、線源２８が起動されて、画像データが収集される。次いで、検出器３２の位置を固定したままにして、線源２８を物体５０、即ち患者のＺ軸に沿って並進（平行移動）させ、物体内の所望の要素、即ち関心のある骨の位置を突き止めることができる。線源２８が並進するのと同時に、公知のフルオロスコピー法に従って関心のある平面３４に沿った一連の実時間画像を形成し、物体５０内の所望の要素の位置を決定する。次いで、様々な角度で取得された多数の画像を結合することにより、擬似３次元画像を形成してもよい。これにより、従来の単一位置の画像にはない更なる深さ情報が得られる。
【００３０】
もう１つの実施例では、線源２８を物体５０に対して角度を成して並進させ、３次元画像において関心のある骨の位置を決定する。より詳しく述べると、Ｚ軸並進に加えて、線源２８が物体５０に対して角度を成して並進するように、線源２８を検出器アセンブリ３０に向かって又は検出器アセンブリ３０から遠ざかるようにシフトさせる、即ち移動させて、実時間画像を形成する。
【００３１】
もう１つの実施例では、検出器パネル１０２及び１０４から収集されたデータを用いて、所望の要素、即ち関心のある骨の位置を直接決定してもよい。図６を参照してより詳しく述べると、それぞれのパネル１０２及び１０４が互いに対して角度を成して位置決めされている場合に、それぞれのパネル１０２及び１０４について別個の画像が形成される。パネル１０２及び１０４から形成された別個の画像内の既知の基準の位置を決定した後に、公知の三角測量法を用いて３次元画像上での関心のある骨の位置を直接決定する。より具体的には、一実施例では、二重スポット線源２８を利用し且つ線源２８の線形並進を利用して、３次元画像上での位置が決定される。
【００３２】
例えば、ＣＴ立体モードのうち１つのモードを用いて３次元画像を形成した後に、操作者は、システム１０をフルオロ・モードに置く。形成されたフルオロ・モードの実時間画像を用いて、操作者、例えば医師は、少なくとも１つの関心のある骨の位置を突き止めることができる。加えて、フルオロ画像を利用して、関心のある骨に対する他の装置の位置を表示し決定してもよい。例えば、画像を用いて、関心のある骨に挿入される医療用ねじの位置を決定することができる。詳しく述べると、これらの画像を利用して、関心のある骨に対する医療器具、例えばドリルの軌跡を予測する、即ち決定してもよい。このことは又、ねじ又は器具の位置決め装置に指令を与えることにより達成することもできる。画像が形成された後に、操作者は、システム１０を物体５０に対して改めて位置決めしてもよいし、又は異なる動作モードを選択してもよい。加えて、操作者がすべての作業を完了したならば、物体５０に干渉したり物体５０を煩わせたりせずにシステム１０を除去することができる。
【００３３】
「断層像合成モード」
断層像合成モードでは、システム１０を用いて少なくとも１つの関心のある平面の画像が形成される。図９を参照して詳しく述べると、各々の関心のある平面の画像は、焦点にある物体の単一の平面を含んでおり、画像に含まれる残りのすべての情報はボケている。より詳しく述べると、一実施例では、関心のある平面３４が物体画像の所望の関心のある平面に整列するように、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０を位置決めする。もう１つの実施例では、物体の所望の関心のある平面に平行になるように線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０を共に並進させることにより、一連の関心のある平面の画像が形成される。例えば、システム１０がテーブル４６の１つの側辺に沿って配置されており、関心のある平面３４がテーブル４６に垂直である場合に、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０を物体５０のＺ軸に沿って共に並進させて、各々の所望の関心のある平面３４の画像を形成する。もう１つの実施例では、検出器アセンブリ３０を並進させながら、線源２８を前述のように角度を成して並進させて、一連の画像を形成する。一実施例では、次いで、一連の関心のある平面の画像をディジタル式で組み合わせて、画像空間を表わす画像のスタックを形成する。
【００３４】
「利用法」
利用時には、システム１０を用いて、物体５０の様々な形式の画像及び情報を形成することができる。例えば、医療分野での応用では、テーブル４６、即ち救急室テーブル又は外科処置用テーブルに載置した患者５０を走査することができる。システム１０の可搬性及びアーム１６の形状の結果として、患者５０に典型的に結合されている多数の装置に干渉せずに患者５０に対してシステム１０を迅速に位置決めすることができる。加えて、システム１０を複数の位置に位置決めして、患者５０を移動させずに患者５０の所望の区域を走査することもできる。更に、システム１０のモードを変更して、様々な形式の画像を形成し、患者５０を救援する際の更なる支援を提供することもできる。より詳しく述べると、一実施例では、操作者は、キーボードを用いてシステム１０の少なくとも１つの動作モードを選択する。コンピュータ６２は、制御機構５２に対して適当な信号を供給し、位置決め手段１６、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０の運動を制御する。加えて、操作者が１つよりも多いモードを利用して画像を形成することを望む場合には、操作者は、コンピュータ６２を用いて少なくとも更なるモードを選択してもよい。より詳しく述べると、操作者は、第１の動作モードからの少なくとも１つの画像が少なくとも第２の動作モードからの少なくとも１つの画像と結合され得るように、システム１０を構成することができる。画像の結合の結果として、画質が向上する。
【００３５】
工業分野での応用では、システム１０を用いて、典型的には走査が困難であるか又は不可能であるような物体の画像を形成することができる。例えば、所定位置に固定されており他の設備に結合されている設備を、システム１０を用いて走査することができる。詳しく述べると、アーム１６の形状の結果として、線源２８及び検出器３２を用いて物体の画像を形成することができる。
【００３６】
システム１０のもう１つの実施例では、位置決め手段１６は、大型のボア・ガントリ（図示されていない）となる。ガントリ１６は基部１４に回転自在に結合され、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０がガントリ１６に移動自在に結合される。一実施例では、ガントリ１６は、直径が約８０ｃｍから１００ｃｍを超える大型のボア（図示されていない）を含む。大型のボアによって、大型の外科処置用テーブル（図示されていない）上に位置決めされている患者５０を走査するのに十分なクリアランス（隙間）が設けられる。線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０の位置を前述のように変化させることに加え、ガントリ１６は、線源アセンブリ２６及び検出器アセンブリ３０を患者５０の周りに回転させる。
【００３７】
以上に述べたマルチモード・イメージング・システムは、物体の様々な形式の画像を形成する。このようなシステムは又、イメージングされる物体に対して容易且つ迅速な接近を可能にする。このようなシステムは、Ｃ字形アーム構成を用いて、又は大型のボア・ガントリによって実現することができる。
【００３８】
本発明の様々な実施例に関する以上の記述から、発明の目的が達せられたことは明らかである。本発明を詳細に記述すると共に図解したが、これらは説明及び例示のみを意図したものであり、限定のためのものであると解釈してはならないことを明瞭に理解されたい。従って、本発明の要旨は、特許請求の範囲によって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】イメージング・システムの側面見取り図である。
【図２】図１に示すシステムの前面見取り図である。
【図３】線源及び検出器の変更後の位置を表わす図１に示すシステムの見取り図である。
【図４】物体を支持するテーブルを用いた図１に示すシステムの側面見取り図である。
【図５】図４に示すシステムの代替的な位置及び検出器の代替的な実施例についての側面見取り図である。
【図６】図５に示す検出器のもう１つの実施例の前面図である。
【図７】ＣＴ立体摺動モードにある図１に示すシステムの側面見取り図である。
【図８】Ｘ線フルオロ・モードにある図１に示すシステムの側面見取り図である。
【図９】断層像合成モードにある図１に示すシステムの側面見取り図である。
【符号の説明】
１０ マルチモード・イメージング・システム
１４ 基部
１６ 位置決め手段
１８ 可搬型プラットフォーム
２０ 車輪
２２、２４ アームの端部
２６ Ｘ線源アセンブリ
２８ Ｘ線源
３０ 検出器アセンブリ
３２ 検出器
３４ 関心のある平面
４６ テーブル
５０ 物体
５２ 制御機構（図４）
５２ テーブルの表面（図７）
５４ Ｘ線制御器
５６ モータ制御器
５８ データ取得システム（ＤＡＳ）
６０ 画像再構成器
６２ コンピュータ
６４ 大容量記憶装置
６４ コンソール
６６ 陰極線管表示器
６８ テーブル・モータ制御器
１００、１０２、１０４ 検出器パネル

Claims (21)

1. 複数の動作モードのうち少なくとも１つの動作モードで動作するように構成されているマルチモード・イメージング・システム（１０）を用いて物体（５０）の画像を形成する方法であって、該マルチモード・イメージング・システムは、線源アセンブリ（２６）と、検出器アセンブリ（２８）と、前記線源アセンブリ及び前記検出器アセンブリを位置決めする手段（１６）とを含んでおり、前記線源アセンブリは、前記位置決めする手段に結合されていると共に、Ｘ線を放出するように構成されているＸ線源（２８）を含んでおり、前記検出器アセンブリは、前記位置決めする手段に結合されていると共に、検出器（３２）を含んでおり、当該方法は、
   少なくとも第１及び第２の動作モードを選択する工程と、
   各々の決定された動作モードに合わせて前記線源アセンブリ及び前記検出器アセンブリを位置決めする工程と、
   前記第１の動作モードにおいて前記物体の画像を形成する工程と、
   前記第２の動作モードにおいて前記物体の画像を形成する工程と、を含んでおり、
   前記第１の動作モードで形成された少なくとも１つの画像を前記第２の動作モードで形成された少なくとも１つの画像と組み合わせて画質を向上させ、
   前記第１及び第２の動作モードのいずかがＸ線フルオロモードであり、
   関心のある特定の要素の位置を前記物体の画像上で突き止めることを特徴とする方法。
2. 前記第１及び第２の動作モードの他方が、計算機式断層撮影モード、Ｘ線モード、断層像合成モード及び立体計算機式断層撮影モードのうち少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
3. 前記線源アセンブリ（２６）及び前記検出器アセンブリ（３０）を位置決めする前記工程が、前記検出器アセンブリ及び前記線源アセンブリを前記物体（５０）の周りに回転させる工程を含んでいる請求項１に記載の方法。
4. 物体の画像を形成するためのイメージング・システム（１０）であって、
   基部と、該基部に移動自在に結合された位置決め手段と、該位置決め手段と結合し、Ｘ線を放出するように構成されているＸ線源（２８）を含んでいる線源アセンブリ（２６）と、前記位置決め手段と結合した検出器（３２）を含んでいる検出器アセンブリ（３０）とを備え、
   前記システムは、
   第１及び第２の動作モードを選択可能にし、
   決定された動作モードに合わせて他方のアセンブリや前記物体に対して前記線源アセンブリ及び前記検出器アセンブリの位置を変更し、
   前記第１の動作モードにおいて前記物体の画像を形成し、
   前記第２の動作モードにおいて前記物体の画像を形成し、
   前記第１の動作モードで形成された少なくとも１つの画像を前記第２の動作モードで形成された少なくとも１つの画像と組み合わせて画質を向上させ、
   前記第１及び第２の動作モードのいずかがＸ線フルオロモードであり、
   関心のある特定の要素の位置を前記物体の画像上で突き止めるように構成されているイメージング・システム。
5. 前記第１及び第２の動作モードの他方が、計算機式断層撮影モード、Ｘ線モード、断層像合成モード及び立体計算機式断層撮影モードのうち少なくとも１つである請求項４に記載のシステム。
6. 前記線源は、前記位置決め手段に対して移動して、前記線源から前記検出器への距離を変化させるように構成されている請求項４に記載のイメージング・システム（１０）。
7. 前記検出器は、前記位置決め手段に対して移動して、前記検出器から前記線源への距離を変化させるように構成されている請求項４に記載のイメージング・システム（１０）。
8. 前記線源及び前記検出器は、関心のある平面に沿って整列しており、前記線源及び前記検出器のうち少なくとも一方が、他方の前記アセンブリ及び前記位置決め手段に対して移動して、前記関心のある平面を変化させるように構成されている請求項４に記載のイメージング・システム（１０）。
9. 前記物体を支持するテーブル（４６）を更に含んでおり、前記線源及び前記検出器は、前記テーブルに対して移動自在である請求項４に記載のイメージング・システム（１０）。
10. 前記位置決め手段は、前記テーブルに対して移動自在である請求項９に記載のイメージング・システム（１０）。
11. 前記検出器は、少なくとも１つの検出器パネル（１００）を含んでいる請求項４に記載のイメージング・システム（１０）。
12. 少なくとも１つの前記検出器パネルは、前記位置決め手段に対して回転自在である請求項１１に記載のイメージング・システム（１０）。
13. 前記検出器は、第１の検出器パネル（１０２）と第２の検出器パネル（１０４）とを含んでいる請求項１１に記載のイメージング・システム（１０）。
14. 前記第１の検出器パネルは、前記第２の検出器パネルに対して角度を成して位置決めされる請求項１３に記載のイメージング・システム（１０）。
15. 前記位置決め手段は、前記基部に移動自在に結合されているアーム（１６）を含んでいる請求項４に記載のイメージング・システム（１０）。
16. 前記アームは第１の端部（２２）と第２の端部（２４）とを含んでおり、前記Ｘ線源アセンブリは前記アームの第１の端部に結合されており、前記検出器アセンブリは前記アームの第２の端部に結合されている請求項１５に記載のイメージング・システム（１０）。
17. 前記位置決め手段は、前記基部に回転自在に結合されているガントリ（１６）を含んでいる請求項４に記載のイメージング・システム（１０）。
18. 前記検出器アセンブリ（３０）は第１の検出器パネル（１０２）と第２の検出器パネル（１０４）とを含んでおり、前記システムは、画像データを収集するために、前記第１の検出器パネルを前記第２の検出器パネルに対して角度を成して位置決めするように構成されている請求項１６に記載のシステム（１０）。
19. 前記システムは、前記第１の検出器パネルを前記第２の検出器パネルに対して角度を成して位置決めするために、前記第１の検出器パネルを前記第２の検出器パネルに対して鈍角に位置決めするように構成されている請求項１６に記載のシステム（１０）。
20. 前記システムは、前記第１の検出器パネルを前記第２の検出器パネルに対して角度を成して位置決めするために、前記第１の検出器パネルを前記第２の検出器パネルに対して鋭角に位置決めするように構成されている請求項１６に記載のシステム（１０）。
21. 前記システムは、前記第１の検出器パネルを前記第２の検出器パネルに対して角度を成して位置決めするために、前記第１の検出器パネルを前記第２の検出器パネルに対して垂直に位置決めするように構成されている請求項１６に記載のシステム（１０）。

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