JP6173482B2 - Ｘ線低減システム - Google Patents

Description

本発明は複数フレームＸ線撮像の分野に関し、より具体的には、複数フレームＸ線撮像におけるＸ線照射量を制御する分野に関する。

［関連特許出願の相互参照］
本特許出願は、２０１３年１月１日に出願された米国仮特許出願第６１／７４８，０９１号に関連すると共に、その優先権を主張するものであり、この米国仮特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

典型的な複数フレームＸ線撮像システムでは、Ｘ線管は、比較的広い立体角にわたってＸ線照射を発生させる。患者および医療チームの両方への不必要な被曝を回避するために、鉛などのＸ線吸収材のコリメータが、余分な照射を遮断するために使用される。これにより、必要な要素だけが照射を受けるように、必要な立体角の有効照射のみがＸ線管から出射される。

そのようなコリメータは、一般に、静的モードで使用されるが、しかし様々な設計およびＸ線照射ジオメトリを想定することができる。コリメータは、例えば、治療に関わる臓器環境のサイズを入力として用いて、手動または自動でセットアップされ得る。

複数フレームＸ線撮像では、状況は、単一照射Ｘ線におけるよりも動的である。Ｘ線照射は比較的長い時間アクティブな状態にあり、治療医師は、一般に、患者の近くひいてはＸ線照射の近くに立たなければならない。このため、医療チームへの被曝を最小限にするための方法を提供することが望まれる。Ｘ線強度を低減する方法が提案されており、その場合、Ｘ線画像の結果的に低下する信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）は、デジタル画像強調処理によって補償される。他の方法では、Ｘ線照射の立体角をイメージインテンシファイアのエリアのごく一部に制限するコリメータおよび、そのコリメータをイメージインテンシファイアの入力エリア全体に移すように動かすことを提案しており、その場合、関心領域（ＲＯＩ）は、エリアの残りの部分よりも多く照射を受ける。これにより、ＲＯＩは、良好なＳ／Ｎ比の画像を生成するのに十分な高強度のＸ線照射を受ける一方で、画像の残りの部分は、低いＸ線強度による照射を受けることで、比較的低いＳ／Ｎ比の画像を提供する。ＲＯＩのサイズおよび位置は、複数の方法で決定することができる。例えば、ＲＯＩは、画像の中心の固定領域とすることができ、または画像における最も活性度が高い領域辺りを中心として自動的に設定することができ、この活性度は、複数フレームＸ線撮像システムのビデオカメラから受け取るシネ画像シーケンスの時間画像解析によって特定される。

本発明の第１の態様により、Ｘ線源と、検出器と、視野のＸ線画像を表示するためのモニタと、アイトラッカと、を組み入れたＸ線システムを提供し、アイトラッカは画像領域におけるユーザの注視座標を提供するように構成されおり、該システムは、そのＲＯＩに注視点が含まれるように関心領域（ＲＯＩ）を決定し、そのＲＯＩに含まれる画像部分に応じてモニタに表示される画像を最適化するように構成されている。

その画像最適化は、以下のパラメータのいずれかを制御することにより実施することができる：（連続モードであるか、またはパルスモードであるかに関わりなく）Ｘ線管電流；Ｘ線管ピークキロボルト（ＰＫＶ）；Ｘ線パルス長；アナログであるか、またはデジタルであるかに関わりなく、ＡＧＣ（自動利得制御）；輝度関数で実現される画像の階調再現；コントラスト関数で実現される画像の階調再現；ガンマ関数で実現される画像の階調再現；オフセット関数で実現される画像の階調再現；ｎ次線形関数で実現される画像の階調再現；非線形関数で実現される画像の階調再現。

Ｘ線システムは、コリメータをさらに備えることができ、これは、注視点の位置に応じて視野内の１画素当たりのＸ線量（ＤＰＰ）を修正するように構成することができる。

Ｘ線システムは、コリメータをさらに備えることができ、これは、注視点の位置に応じて視野内の１画素当たりの線量（ＤＰＰ）を修正するように構成することができる。

本発明の第２の態様により、Ｘ線源と、検出器と、Ｘ線画像を表示するためのモニタと、コリメータと、を組み入れたＸ線システムを提供し、コリメータは、第１のエリアに第１の照射レベルで、第２のエリアに第２の照射レベルで、照射するように構成されており、該システムは、階調補正関数を用いて、第１のエリアと同様になるように第２のエリアを処理するように構成されている。

階調補正関数は、少なくとも２つの階調補正関数のうちの１つとすることができ、それらの階調補正関数の各々は、特定のＰＫＶと関連付けられている。システムは、階調補正関数を、他の２つの階調補正関数を補間することにより作成するように、さらに構成することができ、それらの他の階調補正関数の各々は、特定のＰＫＶと関連付けられている。

システムは、第２のエリアに使用される階調補正関数から、第３のエリアのための階調補正関数を推定するように、さらに構成することができる。

その推定では、指数関数計算を使用することができる。

システムは、階調補正関数の入力スケールを、Ｘ線電流の変更に合わせて調整するように、さらに構成することができる。

その調整は、Ｘ線電流の相対変化に等しい係数を用いて実施することができる。

本発明の第３の態様により、階調補正関数を計算する方法を提供し、それは、第１のエリアに第１のＸ線照射を、第２のエリアに第２のＸ線照射を施すことを含み、このとき、第１と第２の照射の少なくとも一部は、可変吸収ファントムを介したものであり、該ファントムの特定の透過レベルのそれぞれで、第１の照射を受ける少なくとも１つのエリア、および第２の照射を受ける少なくとも１つのエリアが存在し；該方法は、さらに、そのような特定の透過レベルのそれぞれについて、平均画素値を計算することと；すべての特定の吸収レベルについて、上記２つの平均画素値の比率を計算することと；階調補正関数として用いるための関数を、計算された比率に適合させることと、を含む。

可変吸収ファントムは、ステップウェッジとすることができる。

可変吸収ファントムは、連続勾配関数の可変厚ファントムとすることができる。

本発明の第４の態様により、階調補正関数を計算する方法を提供し、それは、エリアに第１のＸ線照射を施すこと、および該エリアに第２のＸ線照射を施すことを含み、このとき、第１と第２の照射は、該エリア内のヒト組織を介したものであり；該方法は、さらに、第１の照射に対応する該エリア内の少なくとも１つの画素値の、第２の照射に対応する該エリア内の対応する画素値に対する比率を計算することと；第１の階調補正関数として用いるための関数を、上記少なくとも１つの計算された比率、および第２の照射に対応する該エリア内の画素値に適合させることと、を含む。

１つよりも多くのエリアが用いられる。

第１の階調補正関数の計算に用いるデータの取得後に取得したデータをさらに用いて、第２の階調補正関数を計算することができる。

第１の階調補正関数の計算に用いるデータは、少なくとも２人の患者からのものとすることができる。

本発明の第５の態様により、Ｘ線源と、コリメータと、検出器と、モニタと、コリメータの平面に略平行な平面内でコリメータを動かすための手段と、を組み入れたＸ線システムを提供し、コリメータは、放射線をすべて通過させるアパーチャと、通過する放射線を低減させる外側環状部であって、該外側環状部の材料および厚さに依存する量で低減させる外側環状部と、アパーチャと外側環状部との間にある内側環状部であって、アパーチャの側の小さい厚さで開始して、外側環状部の側の外側環状部の厚さで終わる、アパーチャからの距離の関数として変化する厚さを有する内側環状部と、を有し、当該システムは、内側環状部を通して取得される画像および外側環状部を通して取得される画像が、アパーチャを通して取得される画像と視覚的に同様に見えるように基本的に調整するために、画像データを修正するように構成されており、この調整に用いられるパラメータは、コリメータの位置に依存する。

システムは、較正手順によってパラメータを取得するように構成することができ、その較正手順は、様々なコリメータ位置で実施される測定を含む。

様々なコリメータ位置には、コリメータ平面における様々な位置を含むことができる。

様々なコリメータ位置には、Ｘ線源からの様々な距離を含むことができる。

内側環状部の厚さは、外側環状部の２つの外面の略中間に位置する平面に関して、略対称とすることができる。

システムは、外側環状部の材料とは異なる材料の層を含むことができ、その層は、アパーチャエリアに配置される。

その層は、内側環状部の少なくとも一部とオーバラップすることができる。

本発明の第６の態様により、Ｘ線源と、検出器と、Ｘ線画像を表示するためのモニタと、コリメータと、入力デバイスと、を組み入れたＸ線システムを提供し、入力デバイスは、Ｘ線画像に対する座標を提供するように構成されており、該システムは、上記座標に応じて画像の領域を選択し、以下のパラメータの少なくとも１つを上記座標に応じて調整するように構成されている：該領域の形状；該領域の位置。

システムは、該領域に応じて、以下のパラメータの少なくとも１つを調整するように、さらに構成することができる：Ｘ線管ｍＡ；Ｘ線管ｍＡｓ；Ｘ線管ピークキロボルト；Ｘ線画像輝度；画像コントラスト：画像階調。

入力デバイスは、アイトラッカ、ジョイスティック、キーボード、対話型ディスプレイ、ジェスチャ読取装置、音声解釈装置、のうちの少なくとも１つとすることができる。

本発明について、以下の図面を参照することで、より良く理解されるであろう。

複数フレームＸ線撮像の臨床環境およびシステムのレイアウト例の概略図である。 本発明のシステム例の構成要素のさらなる詳細を示す、図１Ａのシステムのレイアウト例の概略図である。 複数フレームＸ線撮像システムのモニタに表示される画像例の概略図である。 図１Ａのシステム例のさらなる態様の概略図である。 図３のパラメータを参照した検出器のＸ線照射領域例の概略図である。 本発明によるコリメータ例の概略図である。 図５のコリメータの特定の回転角での、イメージインテンシファイアの照射領域例の概略図である。 図５のコリメータの特定の回転角での、センサの光照射パターン例の概略図である。 センサの画素値の読取りプロセス例の概略図である。 センサの画素値の読取りプロセス例の概略図である。 本発明のコリメータ例の概略上面図である。 図１０Ａのコリメータ例の概略底面図である。 図１０Ａのコリメータ例の概略断面図である。 本発明のコリメータの別例の主要部品の概略図である。 作動構成にある図１１Ａの部品の概略図である。 図１１Ｂの断面の概略図である。 図１１Ｂのコリメータ例の部品の概略図である。 本発明のコリメータの別例の主要モジュールの概略図である。 作動構成にある図１２Ａのモジュールの概略図である。 本発明のコリメータの別例の概略図である。 本発明のコリメータの別例の概略図である。 本発明のコリメータの別例の主要部品の概略図である。 作動構成にある図１４Ａの部品の概略図である。 本発明の別のコリメータの別の４つの例、および回転中心からの距離の関数としての、コリメータにより生成される定性的な照射の概略図である。 本発明の別のコリメータの別の４つの例、および回転中心からの距離の関数としての、コリメータにより生成される定性的な照射の概略図である。 本発明の別のコリメータの別の４つの例、および回転中心からの距離の関数としての、コリメータにより生成される定性的な照射の概略図である。 本発明の別のコリメータの別の４つの例、および回転中心からの距離の関数としての、コリメータにより生成される定性的な照射の概略図である。 本発明の別のコリメータの別の４つの例の概略図である。 本発明の別のコリメータの別の４つの例の概略図である。 本発明の別のコリメータの別の４つの例の概略図である。 本発明の別のコリメータの別の４つの例の概略図である。 回転中心辺りにはおおよそ位置していないＲＯＩの例の概略図である。 図１７ＡのＲＯＩの画像品質を向上させるために、コリメータの回転速度プロファイルを変化させる例の概略図である。 非回転コリメータの例、およびモニタに表示される画像に対するその効果の概略図である。 非回転コリメータの例、およびモニタに表示される画像に対するその効果の概略図である。 非回転コリメータの例、およびモニタに表示される画像に対するその効果の概略図である。 非回転コリメータの例、およびモニタに表示される画像に対するその効果の概略図である。 図１７ＡのＲＯＩ、およびそのＲＯＩの略中心に回転中心を移すように変位させることが可能なコリメータの例である。 図１７ＡのＲＯＩ、およびそのＲＯＩの略中心に回転中心を移すように変位させることが可能なコリメータの例である。 図２０Ｂのコリメータとの視覚的比較のためにここで提示される、図５の同じコリメータの例である。 コリメータの変位の際の画像シャドーイングを回避するために用いられる、より大きい直径およびより長い扇形孔を有する、図５のコリメータの変形例である。 Ｘ線に使用される典型的なステップウェッジ・ファントムを示している。 背景フィルタ、およびＸ線スペクトルの変化により、ＲＯＩと背景領域において異なる吸収を示している。 背景画像をＲＯＩ画像に適合させるように階調補正するために作成された階調補正関数の一例である。 計算ステージにおけるＸ線照射と比較して、２倍のＸ線照射用に調整された階調補正関数の一例である。 有効な範囲の、図２１Ｄの関数を拡大したものである。 階調補正関数の計算のためのＲＯＩ位置と背景の説明図を提示している。 階調補正関数の計算のための別のＲＯＩ位置と背景の説明図を提示している。 あるコリメータ位置にある、図１８のコリメータを通る２つのＸ線群の経路を示している。 第２のコリメータ位置にある、図１８のコリメータを通る２つのＸ線群の経路を示している。 あるコリメータ位置にある、対称なアパーチャ縁を有するコリメータを通る２つのＸ線群の経路を示している。 第２のコリメータ位置にある、対称なアパーチャ縁を有するコリメータを通る２つのＸ線群の経路を示している。 図１８のコリメータの変形例を示している。 アイトラッカが追加された、複数フレームＸ線撮像の臨床環境およびシステムのレイアウト例の概略図である。 図１Ａを参照して、アイトラッカを用いた基本的な複数フレームＸ線撮像プロセスを説明するフローチャートである。 各フレームに別個に正規化を実施して、複数フレームを用いて１回のＥＣからの完全なデータを表示する方法を説明するフローチャートである。 フレームを合算した後に正規化を実施して、複数フレームを用いて１回のＥＣからの完全なデータを表示する方法を説明するフローチャートである。 各フレーム後に表示を更新して、複数フレームを用いて１回のＥＣからの完全なデータを表示する方法を説明するフローチャートである。 図８を参照して、センサの画素値の読取りプロセスを説明するフローチャートである。 図１７Ｂを参照して、表示の中心にないＲＯＩを導入するための、コリメータの回転速度プロファイルの変化を説明するフローチャートである。 図１８Ｄを参照して、可変コリメータの環状部の幅にわたって均一なＳ／Ｎを得るために必要な調整を説明するフローチャートである。 背景に移動したＲＯＩ内に以前あった画像領域について、表示を徐々にシフトさせる方法を説明するフローチャートである。 図２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを参照して、可変吸収ファントム（ＶＡＰ）を用いた階調補正関数の生成プロセスを説明するフローチャートである。 図２２Ａ、２２Ｂを参照して、患者の身体を用いた階調補正関数の生成プロセスを説明するフローチャートである。 いくつかの異なるズームレベルで使用される検出器を備えたＸ線システムの概略図である。 ３つのＲＯＩ要素を有するコリメータの一例の図である。 ３つのＲＯＩ要素を有するコリメータの別例の図である。 Ｘ線に対して部分透過性の４つのプレートで構成されるコリメータの概観を提示している。 ＲＯＩが中心にある場合の、図３５Ａのコリメータの上面図である。 ＲＯＩが中心から外れた位置にある場合の、図３５Ａのコリメータの上面図である。 ＲＯＩがより小さい場合の、図３５Ｃのコリメータの上面図である。 ＲＯＩがより大きく、異なるジオメトリである場合の、図３５Ｃのコリメータの上面図である。 ＲＯＩが図３５Ｂに示す位置にあるときの、画像の様々な領域におけるＸ線強度分布を示している。

複数フレームＸ線撮像の臨床環境の典型的レイアウトを示す図１Ａを、以下で参照する。

Ｘ線管１００は、コリメータ１０４に向けた比較的大きな立体角を占めて、上方に向けてＸ線照射１０２を発生させる。コリメータ１０４は、照射の一部を遮断し、小さな立体角の照射が、引き続き上方に進み、通常、Ｘ線照射に対して比較的透明である材料から成るベッド１０８、およびベッド１０８上に横たわっている患者１１０を通り抜けることを可能とする。照射の一部は、患者によって吸収および散乱され、残りの照射は、イメージインテンシファイア１１４の一般に円形の入力エリア１１２に到達する。イメージインテンシファイアの入力エリアは、通常、３００ｍｍ程度の直径であるが、しかし型および技術ごとに異なり得る。イメージインテンシファイア１１４により生成される画像は、カメラ１１６によって取り込まれて、画像プロセッサ１１７によって処理され、その後、モニタ１１８に画像１２０として表示される。

本発明はイメージインテンシファイア１１４とカメラ１１６の組み合わせに関連して主に説明されるが、これらの要素は両方とも、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ平面パネルのような任意の技術、または平面１１２に位置するシンチレータを有するアモルファスシリコンのような他の技術のデジタルＸ線撮影センサによって置き換え可能であることは、理解されるであろう。そのような１つの例は、Ｃａｎｏｎ Ｕ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ．，Ｌａｋｅ Ｓｕｃｃｅｓｓ，ＮＹ．から入手可能なＣＸＤＩ−５０ＲＦである。「検出器」という用語は、任意のカメラを有する任意のイメージインテンシファイアと任意のタイプの平面パネルセンサまたはＸ線を電気信号に変換する任意の他のデバイスとの組み合わせを含む、任意のこれらの技術を含むものとして、使用される。

「エリア」および「領域」という用語は、本発明の詳細な説明の中で二者択一的に使用され、それらはいずれも、同じものを意味するか、または同義語として使用される。

「Ｘ線源」という用語は、必ずしも管の形状を持たないＸ線点源を有するデバイスについて、広い解釈を与えるものとして使用される。「Ｘ線管」という用語は、当技術分野における共通用語に関する約束ごとにおいて本発明の例で使用されるが、発明の例はＸ線管の狭い解釈に限定されることなく、任意のＸ線源がこれらの例で使用され得ることが、ここで示される（例えば、放射性物質でさえも、点源として機能するように構成される）。

オペレータ１２２は、画像１２０を注視しながら、医療処置を行うために患者のそばに立っている。

オペレータは、足踏みスイッチ１２４を有する。スイッチを押しているときに、連続的なＸ線照射（または、後述するように、比較的高い周波数のパルスＸ線）が、シネ画像１２０を提供するために放出される。Ｘ線照射の強度は、一般に、患者およびオペレータへの被曝を低減するために望ましい低強度と、高品質（高Ｓ／Ｎ）の画像１２０を可能とするために望ましい高強度の照射とのトレードオフにおいて、最適化される。低強度のＸ線照射、ひいてはメージインテンシファイアの入力エリアへの低照射によって、画像１２０が使い物にならなくなるほど、画像１２０のＳ／Ｎが低くなることがある。

座標系１２６は、基準デカルト座標系であり、そのＹ軸は紙面を指し、Ｘ−Ｙは、コリメータ１０４の平面およびイメージインテンシファイアの入力面１１２などの平面に平行な平面である。

本発明の目的は、望ましいＲＯＩにおいてイメージインテンシファイアの入力エリアで高照射を提供することであり、これにより、その部分では高いＳ／Ｎ画像を提供する一方、イメージインテンシファイアの他の部分では、より低い画像品質（より低いＳ／Ｎ）という代償を払って照射を低減する。この構成によって、オペレータは、ＲＯＩにおいて明瞭な画像を見ることができ、かつ残りの画像エリアにおける全般的な方位において、十分に良好な画像を得ることができる。画像内のセグメントのより複雑なマップを提供することもまた、本発明の目的であり、その場合、各セグメントは、特定の応用によって求められる異なるレベルのＸ線照射の結果として得られるものである。画像センサのデータを読み取るための様々な方法を提供することもまた、本発明の目的である。

本発明の詳細な説明を通して提供される例の文脈において、１つのエリアのＳ／Ｎが別のエリアにおけるＳ／Ｎと比較される場合、Ｓ／Ｎは、（患者およびオペレータの手およびツールなどの）同じ透過率の物体の画素について比較される。例えば、エリアＡが、エリアＢよりも低いＳ／Ｎを有するものとして説明される場合、両方のエリアにおける物体によるＸ線の透過率は、エリア全体にわたって均一であり、かつ同じであることが仮定される。例えば、エリアＡの中心で、物体に到達する照射の１／２がイメージインテンシファイアまで透過されると、その場合、エリアＢのおけるＳ／ＮはエリアＡと比較されるが、そのＢにおいても、物体に到達する照射の１／２だけがイメージインテンシファイアまで透過されることが仮定される。エリアＡのＳ（信号）は、エリアＡの平均読み取り値である（時間での平均、または統計的意味において十分な画素が含まれるとすれば、そのエリアでの平均）。エリアＢのＳ（信号）は、エリアＢの平均読み取り値である（時間での平均、または統計的意味において十分な画素が含まれるとすれば、そのエリアでの平均）。議論を単純化するために、散乱した照射は、本発明の詳細な説明において考慮されない。散乱した照射の効果およびそれを低減する手段は、当技術分野においてよく知られている。

下記の例では、ノイズ統計がガウス分布であると仮定されるが、これは、本発明を実施する実際のほとんどの態様を満足するものであり、本発明の詳細な説明において例を明瞭に示すのに役立つ。これは発明を限定するものではなく、必要に応じて、ガウス統計に関連して示される数学は、本発明の範囲を損なうことなく、ポアソン統計（または他の統計）によって置き換えることができる。各信号に関連付けられるノイズ値は、当技術分野においてポアソンノイズとして知られる、信号に対するポアソン統計の標準偏差によって表される。

本発明の詳細な説明を通して、１画素当たりの線量（ＤＰＰ）もまた同じ意味で議論され、すなわち、画素ＡのＤＰＰが画素ＢのＤＰＰと比較される場合、両画素に対して同じ透過率の物体が仮定される。

本発明による複数フレームＸ線撮像の臨床環境のより詳細なレイアウト例を、図１Ｂおよび図２７に示している。オペレータ１２２は、足踏みスイッチ１２４を押すことで、Ｘ線を作動させる（ステップ２７２４）。（ＳＲ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌｔｄ．，Ｋａｎａｔａ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａから入手可能なＥｙｅｌｉｎｋ１０００などの）アイトラッカ１２８またはいずれかの代替入力デバイスによって、オペレータ１２２がどこを見ているかの指示を提供する（ステップ２７２８）。この情報は、一般に、モニタ１１８に対して相対的に提供される。この「注視点」情報は、例えば座標系１２６を用いて、モニタ１１８の平面に（Ｘ，Ｚ）座標によって提示することができる。本例において、モニタ１１８の平面、ひいては画像１２０も同じく、座標系１２６の（Ｘ，Ｚ）平面に平行であることは、理解されるであろう。モニタ１１８と組み合わされた座標系であって、モニタ１１８が座標系１２６に対して回転されると、モニタ１１８と共に回転する座標系を含めて、他の座標系が可能である。

入力１２８からのデータは、基本的に任意のＰＣコンピュータなどのコンピュータであるコントローラ１２７に供給される。コントローラ１２７は、オペレータの注視が画像１２０上で固定されていないと判断すると、Ｘ線管１００を作動させない（ステップ２７００）。そうでなければ、ステップ２７１０で、Ｘ線管１００を作動させ、Ｘ線照射がコリメータ１０４（および／または１５０／１５０Ａ）に向けて放出される。

図１Ｂにおけるボックス１５０は、本発明によるコリメータを表しており、例えば、図５、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｄ、図１２Ａ〜１２Ｂ、図１３Ａ〜図１３Ｂ、図１４Ａ〜１４Ｂ、図１５Ａ〜１５Ｄ、図１６Ａ〜１６Ｄ、図１８Ａ〜１８Ｃ、図２０Ａ〜２０Ｂ、図２４Ａ〜２４Ｂ、および図２５のコリメータである。

ボックス１５０は、コリメータ１０４の下方、参照符号１５０Ａで示すようにコリメータ１０４の上方、またはコリメータ１０４の代わりに（図１Ｂに示していない）、配置することができる。ボックス１５０および１５０Ａで表すコリメータは、コントローラ１２７で制御される。また、Ｘ線放射も、コントローラ１２７によって、典型的にはＸ線コントローラ１３０を介して、制御される。一例では、オペレータ１２２が足踏みスイッチ１２４を押した場合であっても、オペレータの注視点が画像１２０の領域内になければ、Ｘ線は停止され得る。コリメータは、特定されたオペレータの注視点に応じて、照射を部分的に遮断する（ステップ２７２０）。Ｘ線の一部は、患者１１０よって吸収され（ステップ２７３０）、残りの照射は、イメージインテンシファイア１１４に到達する（ステップ２７４０）。ステップ２７５０で、画像を増感して、カメラ１１６で取り込み、取り込んだ画像を、ステップ２７６０で画像プロセッサ１１７に転送し、処理された画像を、ステップ２７７０でモニタ１２０に表示する。

画像プロセッサ１１７は、多くの形態をとることができ、様々な方法で本発明に導入することができる。図１Ｂの例では、画像プロセッサ１１７は、２つの主要なサブユニットを有し、すなわち、１１７Ａは、画素の不均一性（暗オフセット、感度、画素抜けの再構築など）のような基本的な画像補正を提供し、１１７Ｃは、（ノイズリダクション、アンシャープマスキング、ガンマ補正などのような）画像強調処理を提供する。一般的なシステムでは、サブユニット１１７Ａからの画像は、さらなる処理のために、サブユニット１１７Ｃに転送される。画像プロセッサ１１７のそれらのサブユニットは、それぞれ専用ハードウェアによってサポートされ得るが、それらは、任意のハードウェアでサポートされる論理サブユニットとすることもできる。

図１Ｂの例では、カメラ１１６からの画像は、画像処理サブユニット１１７Ａによって補正され、そしてコントローラ１２７に転送される。コントローラ１２７は、ボックス１５０で表すコリメータのいずれかを使用することで必要となる処理を画像に施し、処理後の画像を、画像強調処理のために、サブユニット１１７Ｃに返す。

コントローラ１２７による画像処理は、コントローラ１２７で行われる必要はなく、１１７Ａと１１７Ｃとの間に配置された（図１Ｂに示していない）第３のサブユニット１１７Ｂで実行され得ることは、理解されるであろう。サブユニット１１７Ｂは、画像プロセッサ１１７のいずれかの場所で実行される単なる論理ユニットとすることもできる。

また、Ｘ線コントローラ１３０は、この場合、広い意味でのシステムコントローラのものとして提示されることも、理解されるであろう。従って、Ｘ線コントローラは、その動作パラメータを決定するため、ならびに情報を受信するために、通信ライン１３２で示すように画像プロセッサ１１７と通信することもでき、イメージインテンシファイア１１４を例えばズームパラメータについて制御することができ（通信ラインは図示していない）、カメラ１１６のパラメータを制御することができ（通信ラインは図示していない）、Ｃアームおよびベッド位置を制御することができ（通信ラインは図示していない）、Ｘ線管１００およびコリメータ１０４の動作パラメータを制御することができる（通信ラインは図示していない）。オペレータ１２２または他の職員が要求または他の必要なことをＸ線コントローラ１３０に入力するためのユーザインタフェースを設けることができる（図示せず）。

物理的に、画像プロセッサ１１７、コントローラ１２７、Ｘ線発生装置（Ｘ線管１００を駆動する電気ユニット）の一部または全てを、いずれもＸ線コントローラ１３０に含むことができる。Ｘ線コントローラ１３０は、１つ以上のコンピュータと、必要な機能をサポートするための適切なソフトウェアを含むことができる。Ｘ線コントローラを備えたそのようなシステムの一例は、ＧＥ ＯＥＣ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｌｔ Ｌａｋｅ Ｃｉｔｙ，ＵＴ ＵＳＡから入手可能なモバイルＣアーム ＯＥＣ ９９００ Ｅｌｉｔｅである。このシステム例は、図１Ｂのシステムと同一ではなく、一般的な例として提示されるものにすぎないことは、理解されるであろう。これらの特徴の一部を図２６に示している。

モニタ１１８に表示される画像１２０の例を示す図２を、以下で参照する。本例では、破線円２０４は、画像セグメント２００と画像セグメント２０２との間の境界を示しており、両セグメントで画像１２０全体を構成している。本例では、セグメント２００において良好な画像品質を得ることが求められ、それは、セグメント２００に対するＸ線ＤＰＰがより高いことを意味し、一方、セグメント２０２では、より低い画像品質であることが許容可能であり、それは、セグメント２０２に対するＤＰＰがより低いことを意味する。

この場合、２つのセグメント２００および２０２は、本発明の一実施例として提示されるものにすぎないことは、理解されるであろう。本発明は、本例に限定されるものではなく、コリメータのアパーチャの形状およびコリメータの動作モードを制御することにより、画像１２０を任意のセグメントのセットに分割することができる。そのような例を、以下で提示する。

ＤＰＰは、画像１２０の１つの画素を表すセグメントに向けて送達されるＸ線量として解釈されるべきであり、（患者または、オペレータの手およびツールのようなシステムの一部分ではない他の要素による吸収を除く）これによって、画像１２０を構築するのに用いられる画素読取り値が生成されることは、理解されるであろう。

次に図３を参照する。円形アパーチャ３０４を有する典型的なコリメータ１０４をＸ線光路に導入すると、これにより、Ｘ線管１００の焦点３０６から投射されてアパーチャ３０４を通過するＸ線１０６のみが、イメージインテンシファイア１１４の円形入力面１１２に達する一方、他のＸ線１０２はコリメータによって遮断される。この構成によれば、イメージインテンシファイアの入力エリア１１２全体に、略同じＤＰＰで照射される。このような構成では、図２のセグメント２００に相関するセグメント３００に対しては、あるＤＰＰとし、図２のセグメント２０２に相関するセグメント３０２に対しては、異なるＤＰＰとする機能は提供されない。入力エリア１１２の直径を、図３においてＢとして示している。

Ｄ１は、Ｘ線焦点３０６からアパーチャ１０４までの距離を表す。Ｄ２は、Ｘ線焦点３０６からイメージインテンシファイアの入力面１１２までの距離を表す。

本発明の一例をサポートするために、本例のイメージインテンシファイア入力面１１２のセグメントを定義した図４を以下で参照する。本例では、セグメント３００は、イメージインテンシファイアの円形入力エリア１１２の中心にある半径Ｒ１の円形領域である。セグメント３０２は、内径Ｒ１と外径Ｒ２による環形状を有する。また、Ｒ２は、一般的には、イメージインテンシファイアの入力エリアの半径でもある。

セグメント３００に対しては、あるＤＰＰを提供し、セグメント３０２に対しては、異なるＤＰＰを提供するように機能する、コリメータの一実施形態を提示する図５を以下で参照する。

コリメータ５００は、ｒ２よりも大きな半径の、（通常１〜４ｍｍ厚の鉛などの）Ｘ線吸収材の円形プレートとして基本的に構成される。コリメータ５００のアパーチャ５０２は、コリメータの中心の半径ｒ１の円形切り抜き部５０４と、半径ｒ２および角度５０８の扇形切り抜き部５０６として構成される。「扇形」という用語は、文脈によって、円形領域のセクタ、および環状領域のセクタのどちらを示すためにも使用されることは、理解されるであろう。

本例では、アパーチャ５０２のｒ１およびｒ２によって、図４のＲ１およびＲ２を提供するように設計される。コリメータ５００が、図３のコリメータ１０４の位置に配置される場合、ｒ１およびｒ２は、次の式を用いて計算することができる。
ｒ１＝Ｒ１／（Ｄ２／Ｄ１）
ｒ２＝Ｒ２／（Ｄ２／Ｄ１）

本例では、角度幅５０８は、３６度であって、円の１／１０である。コリメータ５００は、矢印５１２で示すように、その中心の回りに回転できる。コリメータ５００のバランスをとるために、おもり５１０を追加することができ、これにより、コリメータの平面における重心座標の中心が回転中心と一致することを保証することができ、コリメータのバランスが悪いことにより生じ得るシステムの振動が回避される。一回の３６０度回転の完了によって、セグメント３０２に対するＤＰＰは、セグメント３００に対するＤＰＰの１／１０となる。

所望のＤＰＰ比を実現するように、角度５０８を設計可能であることは、理解されるであろう。例えば、角度５０８が１８度であるように設計される場合、アパーチャ５００の一回の完全な回転によって、セグメント３０２に対するＤＰＰは、セグメント３００に対するＤＰＰの１／２０となる。本例の解説は、角度５０８が３６度である場合を参照して行う。

コリメータ５００の一回転の完了に続いて、コリメータ５００の一回の完全な回転時間にわたりセンサで積分されたデータの１フレームを、カメラ１１６で取り込み、そのようなフレームは、カメラセンサの画素セットから読み取られた値から成る。これについて、ＴＨＡＬＥＳ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ，Ｖｅｌｉｚｙ Ｃｅｄｅｘ，Ｆｒａｎｃｅから入手可能なＴＨ８７３０ ＣＣＤカメラなどのＣＣＤ（電荷結合素子）センサによるカメラを例として提示して、以下でより詳細に説明する。

本例では、コリメータ５００の回転とのカメラ１１６の同期は、ＯＭＲＯＮ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．，Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ，ＩＬ，Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能なＥＥ−ＳＸ３０７０などの光センサ５１６を通過する、コリメータ上に構成されたタブ５１４を用いてなされる。

タブ５１４の中断信号が光センサ５１６から受信されると、カメラ１１６センサのラインがそれぞれのシフトレジスタに転送されて、画素は新しい積分サイクルを開始する。前の積分サイクルのデータが、カメラから読み出される。タブ５１４が光センサ５１６を再び遮ると、積算信号がカメラ１１６センサのシフトレジスタに再び転送され、次のフレームとして読み出される。

この方法により、コリメータが完全に一周するごとに、１つのフレームが生成される。各フレームについて、画像１２０のセグメント２０２におけるＤＰＰは、画像１２０のセグメント２００におけるＤＰＰの１／１０である。

上記についてのさらなる見解を提示するため、回転するコリメータ５００の瞬間位置におけるイメージインテンシファイア入力１１２の照射マップを示す図６を参照する。この位置では、円形エリア６００および扇形エリア６０２は照射を受ける一方、相補的扇形エリア６０４は、照射がコリメータ５００により遮断されるので、照射を受けない。コリメータ５００が回転すると、これにより扇形エリア６０２よび６０４は回転し、一方、円形エリア６００は変わらないままである。コリメータ５００の一定速度回転の一サイクルの間に、エリア６００の外側の各画素には、エリア６００の画素の時間の１／１０の時間のＸ線が照射され、従って、エリア６００の画素の１／１０のＤＰＰを受ける。

カメラセンサ７１０に投影された等価光学画像を図７に示しており、この場合、図７のエリア７００は、図６のエリア６００と等価であり、図７のエリア７０２は、図６のエリア６０２と等価である。センサ７１０上に投影されたイメージインテンシファイアの出力画像を、番号表示符号７１２で示している。７１４は、イメージインテンシファイア出力画像の範囲の外側にある典型的なセンサエリアである。

各フレームについて、画素ごとに線形応答特性を補償するための一般的な利得およびオフセット補正に加えて、画像１２０を生成するためには、セグメント２０２の画素からの信号に係数「１０」を乗算することが必要となり、これにより、セグメント２０２の輝度およびコントラストの見た目が、セグメント２００のそれと同様になる。ここで具体例を参照して説明されるこの方法は、画素の「正規化」と呼ばれる。正規化方式は、Ｘ線照射スキーム（すなわち、コリメータの形状、速度、および位置）に応じて構成される。

１秒当たりのフレーム数（ｆｐｓ）が１０フレームのシネを生成するためには、コリメータ５００は、１秒当たりの回転数（ｒｐｓ）が１０回転（ｒｐｓ）の速度で回転されなければならない。１６ｆｐｓのシネを生成するためには、コリメータ５００は、１６ｒｐｓの速度で回転されなければならない。

３６０度のそのような回転によって、入力エリア１１２の完全な照射が完了する。従って、照射サイクル（ＥＣ）は、入力エリア１１２の設計された最小限の完全な照射を与えるための、コリメータ５００の最小限の回転量であると定義される。図５のコリメータ５００の例では、ＥＣは３６０度の回転を要する。図１３Ａのものなど、他のコリメータ設計の場合、ＥＣは１８０度の回転を要し、図１３Ｂのものでは、ＥＣは１２０度の回転を要する。

なお、コリメータ、イメージインテンシファイア入力エリア１１２へのＸ線投影、カメラセンサ（または平面パネルセンサ）に投影される画像、モニタ１１８に表示される画像についての例は、ミラーをさらに使用した場合にレンズ結像が異なり得ることによる逆さま画像、または本説明全体を通して時計回り方向に示されているものの具体的な設計および観察者の向きによって異なり得る回転方向などの生じ得る幾何学的問題を無視して、一般的に説明されるということは、理解されるであろう。当業者であれば、当然のことながら、これらの選択肢を理解し、いずれの具体的なシステム設計も適切に解釈できる。

コリメータ５００を参照して上述したカメラフレーム読み取り方式が、以下の通り、様々に異なり得ることは、理解されるであろう。
１．フレーム読み取りは、タブ５１４が光センサ５１６を遮断する瞬間である必要はない。フレーム読み取りは、それが全てのＥＣに対して同じ位相で実施される限りにおいて、コリメータ５００の任意の位相で実施することができる。
２．１回のＥＣの間に、複数のフレームを読み取る。ただし、各ＥＣで、整数個のフレームを読み取ることが望ましい。これにより、読み取られたそれらのフレームが、１回のＥＣの完全なデータを含むことによって、少ない手順でモニタ１１８に表示され得る１つの表示フレームを構築することが容易となる。
ａ．図２８Ａを参照する。ステップ２８００で、新たなＥＣが開始する。ステップ２８０５で、現在のフレームからの画素を正規化し、画素和に加算する（ステップ２８１０）。ステップ２８１５で、次のフレームを確認する。ＥＣの終わりに達した場合には、表示画像をリフレッシュし（ステップ２８２５）、プロセスは、新たなＥＣの開始に戻る。このプロセスは、１回のＥＣの全てのフレームの画素値を合算することで、１つの完全な照射画像を生成する。その後、次のＥＣの全てのフレームの画素値を合算することで、次の完全な照射画像を生成する。このようにして、モニタ上の画像は、ＥＣが完了するたびに、時間的に連続する画像で置き換えられる。画素値の正規化は、各フレームに対して別個に実施するか、または図２８Ｂに示すようにフレームの和に対してのみ1回実施するか、またはフレームの他の任意の組み合わせに対して実施することができる。
ｂ．図２８Ｃを参照する。この方法例では、カメラは、１回のＥＣの間に８フレームを供給すると仮定する。ステップ２８３０で、新たなＥＣが開始する。本例では、１から８までの番号が付された８つの全てのフレームを、フレーム記憶に保存し（ステップ２８３５〜２８４５）、これらのフレームから、上述のように（ステップ２８５０でフレームを合算し、ステップ２８５５で画素値を正規化して）第１の表示フレームを生成する。そして、結果として得られた画像を、モニタ１１８に表示する。（ＥＣの１／８の経過後に）フレーム９を取得したら、フレーム記憶のフレーム１をフレーム９で置き換えて（ステップ２８７０）、フレーム９、２、３、４、５、６、７、８を処理（合算、正規化）することで、第２の表示フレームを生成し、これを、このＥＣの１／８の経過時に、モニタ１１８に表示することができる。ＥＣのさらなる１／８の経過後に、ステップ２８７５で、次のフレーム（フレーム１０）を取得して、フレーム２の位置に記憶する。そして、フレーム９、１０、３、４、５、６、７、８を処理することで、第３の表示フレームを生成する。このように、ＦＩＦＯ（先入れ先出し）法で管理されるフレーム記憶を用いて、センサから新たなフレームを取得するごとに表示フレームを生成することで、ユーザに対してモニタ１１８上にシネ画像シーケンスを表示する。
ｃ．本発明の別の実施形態では、取得されたフレームの積分時間の間に、コリメータの形状および動きに関する基準に従って、Ｘ線の照射を受けた画素についてのみ、フレームの画素の合算を実施する。上記の例ｂでは、これはＥＣ時間の１／８となる。画像を生成するために合算される画素は、（１）エリア７００からの画素、および（２）２×（コリメータの扇形エリア５０６の角度幅５０８）程度の角度の扇形の中にある画素である。（２倍する）２×の理由は、積分時間の１／８の間に、コリメータはＥＣの１／８だけ回転するからである。２×（角度５０８）よりもやや大きな扇形角度が、精度限界を補償するために望ましい場合がある。この合算方法により、合算プロセスに関わる画素の量が大幅に削減され、ひいては計算時間および計算資源が削減される。
ｄ．本発明の別の実施形態では、画素の処理を、上記のｃで指定された画素に限定する。この処理方法により、処理に関わる画素の量が大幅に削減され、ひいては計算時間および計算資源が削減される。
ｅ．本発明の別の実施形態では、記憶する画素を、上記のｃで指定された画素に限定する。この記憶方法により、記憶に関わる画素の量が大幅に削減され、ひいては必要な記憶量が削減される。
ｆ．本発明の別の実施形態では、本節で（ａ：一般概念として、ｂ：ａ、ｃ、ｄ、ｅの具体例として）説明された方法のいずれかを組み合わせて、これらの方法またはその一部の任意の組み合わせを用いた実施形態とすることが可能である。
３．複数回のＥＣ間に、１つのフレームを読み取る。さらに別の実施形態では、センサから受信する１フレーム当たり整数回のＥＣを提供するように、コリメータを動作させることが可能である。例えば、コリメータによりＥＣが２回実施された後に、１つのフレームをセンサから読み取る。このフレームの画素値を正規化した後に、モニタ１１８に表示することができる。

多くの設計では、センサから与えられるフレームレートは、センサおよび関連する電子装置とファームウェアとによって規定されることは、理解されるであろう。そのような場合、１回のＥＣ時間が、センサから整数個のフレーム（１フレーム以上）を受信する時間と同じになるように、コリメータ５００の回転速度をセンサ特性に合わせて調整することができる。また、整数回のＥＣが、センサから１フレームを取得するための時間サイクルの間に完了するように、コリメータの回転速度を設定することも可能である。

上記のフレーム読み取りについての説明は、ＣＣＤのようなセンサに対して特に適切であり、このことは、イメージインテンシファイアに取り付けられたＣＣＤカメラであるか、またはイメージインテンシファイアとカメラの代わりに一般に図３の平面１１２に配置されて用いられる平面パネルセンサであるか、にかかわらない。ＣＣＤに特有の特徴は、完全なフレームの値、すなわちセンサの全ての画素を一度に取り込むことである。これに続いて、アナログ値はアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）に順次転送される。ＣＭＯＳ撮像センサのような他のセンサは、ロールシャッター法として知られる方法で、通常、フレーム画素を１つずつ読み取る。コリメータＥＣと同期してセンサフレームを読み取る方法は、これらのフレーム読み取り方法にかかわりなく、そのようなセンサにも同様に適用可能である。

本発明のさらに別の実施形態では、ＣＭＯＳセンサのようなセンサの画素を読み取るための「ランダムアクセス」機能を備える。ＣＣＤセンサとは違って、ＣＭＯＳセンサからの画素読み取り順序は、システム設計者の所望通りに、任意の順序とすることが可能である。以下の実施形態は、この機能を使用する。この文脈において、ＣＭＯＳセンサとは、任意の順序での画素読み取りをサポートする任意のセンサを表す。

次に図８および２９を参照する。図８の実施形態もまた、イメージインテンシファイアおよびＣＭＯＳカメラの例を用いて説明されるが、しかしこの実施形態の方法は、平面パネルセンサおよび画素読み取りのためのランダムアクセスが可能な他のセンサにも適用可能であることは、理解されるであろう。

ステップ２９００で、イメージインテンシファイア１１４の出力画像を、センサ７１０のエリア７１２に投影する。回転するコリメータ５００の瞬間位置に従って、円形エリア７００および扇形エリア７０２は、コリメータ５００の位置に応じて瞬間的に照射され、扇形エリア７０４およびセクタ７１４は照射されない。扇形エリア７０２および７０４は、矢印７０６で示すように、コリメータ５００の回転と共に回転する。

本例の目的では、７０２Ａまたは８００Ａのような放射状ラインの前の画素は、それらの中心が放射状ラインの上、または放射状ラインから時計回り方向にある画素である。放射状ラインの後にある画素は、中心が放射状ラインから反時計回り方向にある画素である。扇形エリア７０２は、例えば、放射状ライン７０２Ａの後にあるとともに、放射状ライン７０２Ｂの前にある画素を含む。例えば、フレームが１回のＥＣでセンサから一度で読み取られるような実施形態モードでは、放射状ライン７０２Ａに隣接する画素は、イメージインテンシファイアの出力画像の照射がちょうど開始されたところであり、放射状ライン７０２Ｂに隣接する画素は、イメージインテンシファイアの出力画像の照射がちょうど完了したところである。扇形エリア７０２内の画素は、７０２Ａと７０２Ｂとの間でのそれぞれの画素の場所ごとに、部分的に照射を受ける。本例では、放射状ライン７０２Ｂと８００Ｂとの間にある扇形エリア内の画素は、イメージインテンシファイア出力の照射を受けた後であっても、まだ読み取られていない。

本実施形態の本例では、放射状ライン７０２Ａの瞬間角度位置は、Ｋ＊３６０度である（３６０のＫ倍、Ｋは回転の開始からのＥＣの回数を示す整数である）。扇形エリア７０２の角度幅は、コリメータ５００の例では、３６度である。従って、放射状ライン７０２Ｂは、角度（Ｋ＊３６０−３６）度にある。コリメータのこの位置で、扇形エリア８００の画素の読み取りサイクルが開始する（ステップ２９１０）。放射状ライン８００Ａは、この放射状ラインの後の全ての画素が完全に照射を受けたことを保証するように定義される。この角度は、図５のＲ１と、図５上に投影される画素サイズとを用いて、決定することができる。さらに８００Ａに隣接する画素が完全に照射を受けたことを保証するように、７０２Ｂと８００Ａとの間の理論的最小角度間隔を計算するためには、半径Ｒ１の弧であって、画素の対角長の１／２の長さの弦を有する長さの弧について考慮されるべきである。これによって、扇形エリア８００内の全ての画素への完全な照射を保証するための、７０２Ｂと８００Ａとの間の最小角度幅が決定する。より実際的な実施形態では、エリア７１２は、垂直方向に約１０００画素、水平方向に１０００画素であって、Ｒ１はＲ２の１／４〜１／２程度であると仮定し（図４を参照）、さらに、そのような設計および実施形態の公差を考慮すると、半径Ｒ１の弧の有効な長さは、例えば、５画素の対角線の長さとなる。これは、７０２Ｂと８００Ａとの間の角度幅が、約２．５度であることを意味する。すなわち、図８の瞬間では、放射状ライン８００Ａの角度位置は、［Ｋ＊３６０−（３６＋２．５）］度である。

本実施形態のこの具体例では、扇形エリア８００の角度幅も、同じく３６度であるように選択される。従って、図８の瞬間では、放射状ライン８００Ｂの角度位置は、［Ｋ＊３６０−（３６＋２．５＋３６）］度である。

図８では、扇形エリア８００の角度幅は、扇形エリア７０２の角度幅よりも小さな角度であることを示すように描くことで、これらの角度は同じである必要はないことを強調しているが、本明細書において提示される例では、単なる実施形態の具体例として、それらは同じである。

扇形エリア８００のジオメトリが決定されたら、次に、その扇形エリアの画素をカメラセンサから読み取る。典型的なＣＭＯＳセンサでは、各画素の読み取りの後に、その画素はリセットされ（ステップ２９２０）、これにより、その画素は、信号の積分を再びゼロから開始することができる。別の実施形態では、第１のフェーズで、扇形エリア８００の全ての画素を読み出し、第２のフェーズで、画素をリセットする。扇形エリア８００の読み取りおよびリセットのサイクルは、扇形エリア８００の角度幅に等しい角度距離を扇形エリア７０２が回転する（ステップ２９５０）のにかかる時間内で、終了されなければならず、これにより、システムは、扇形エリア８００と同じ角度幅の次の扇形エリアであって、ただし扇形エリア８００の角度位置に対して扇形エリア８００の角度幅の分だけ時計回り方向に回転した扇形エリアを読み取るのに間に合うように準備ができる。本例では、３６度である。

上記の例では、１０ｒｐｓで回転するコリメータ５００の場合、３６度幅の扇形エリア８００は、１回のＥＣによって１０通りの角度方向となる。それらの角度方向は３６度で離間しており、画素の読み取りおよびリセットのサイクルは、１０ｃｐｓ（１秒当たりのサイクル数）のレートで実施される。

本実施形態を異なる具体的設計で実現できることは、理解されるであろう。

例えば、扇形エリア７０２の角度幅は３６度のままで、コリメータ５００は１０ｒｐｓで回転する場合に、扇形エリア８００の角度幅を１８度となるように設計してもよい。

この例では、扇形エリア８００は１回のＥＣによって２０通りの角度方向となる。それらの角度方向は１８度で離間しており、画素の読み取りおよびリセットのサイクルは、２０ｃｐｓ（１秒当たりのサイクル数）のレートで実施される。

さらに別の実施形態では、放射状ライン８００Ｂの後にあり、かつ放射状ライン８０２Ａの前にある扇形エリア７０４内の画素によって蓄積された暗ノイズは、扇形エリア８０２（放射状ライン８０２Ａの後で、放射状ライン８０２Ｂの前）に位置する画素の別のリセットサイクルによって除去される。このリセットプロセスは、理想的には、扇形エリア７０２の近くまたは前に特定される扇形エリア８０２においてなされる。扇形エリア８０２の全ての画素のリセットは、回転する扇形エリア７０２の放射状ライン７０２Ａが、扇形エリア８０２の画素に到達する前に完了されなければならない。そうでなければ、リセット扇形エリア８０２の角度幅および角度位置は、扇形エリア８００を決定するのに用いられたのと類似の方法および考察の下で設計される。

扇形エリア８００から読み取られた画素は、正規化のために処理されなければならず（ステップ２９３０）、そして、上記の第２節「１回のＥＣの間に複数のフレームを読み取る」で記載したのと同様の方法で表示フレームを生成する（ステップ２９４０）ために用いることができる。本実施形態では、センサの完全なフレームではなく、扇形エリアの画素のみを読み取り、記憶し、処理する。

本実施形態では、読み取られた最後の扇形エリアの画素正規化の後、処理された画素は、表示フレームにおける対応画素を直接置き換えるために用いることが可能である。このように、画像の次の扇形エリアがリフレッシュされるたびに、表示フレームは、レーダービーム掃引と同様なモードでリフレッシュされる。３６０／（読み出し扇形エリアの角度幅）のリフレッシュに続いて、表示フレーム全体がリフレッシュされる。これは、単純な画像リフレッシュ方式を提供する。

次に図９に注目する。図８とは違って、そこでは読み取り扇形エリアは、放射状ライン８００Ａの後で、かつ放射状ライン８００Ｂの前に位置する完全なセットの画素を含み、本発明においては、読み取りエリアのジオメトリは、２つの部分、すなわち、円形エリア７００および扇形エリア９００に分割される。図９の実施形態の扇形エリア９００は、放射状ライン９００Ａの後であり、かつさらに放射状ライン９００Ｂの前である画素を含み、しかもこれらの画素は、半径Ｒ−１の後で、かつさらに半径Ｒ−２の前に位置している。本例において、半径の前の画素とは、中心からの距離が半径Ｒよりも小さいか、または半径Ｒに等しい画素であり、半径Ｒの後の画素とは、中心からの距離がＲよりも大きい画素である。エリア７００の画素は、Ｒ−１の前に位置する全ての画素である。

本実施形態では、扇形エリア９００の画素を読み取り、図８の実施形態に関連して記載したのと同じ方法を用いて処理する。扇形エリア８０２のリセットについても同様である。

エリア７００の画素は、異なる方法で処理される。

本実施形態の一実現例では、エリア７００内の画素は、１回のＥＣの間に一度以上読み取られて、ＣＭＯＳセンサ全体を読み取る実施形態について上述したように処理されることが可能であるか、または、エリア７００は、１回以上のＥＣで一度読み取られて、ＣＭＯＳセンサ全体を読み取る実施形態について上述したように、それに従って処理されることが可能である。

それぞれの読み取り方法において、全ての画素値が照射に対して同じ感度を示す表示フレームを得るためには、画素の正規化プロセスを実行しなければならないことは、理解されるであろう。

次に図１０に注目すると、この図は、コリメータ５００の回転機能を提供することを目的とした動作システムと組み合わせた、本発明のコリメータの設計のための一例を提供する。

図１０Ａは、本例のコリメータおよび回転システムの上面図である。

図１０Ｂは、本例のコリメータおよび回転システムの底面図である。

図１０Ｃは、図１０Ａの断面ａ−ａの図である。

図１０Ａは、コリメータ５００およびアパーチャ５０２を示している（他の詳細は、明瞭にするために除去されている）。滑車１０００は、コリメータに対する同心位置で、コリメータ５００の頂部上に取り付けられる。滑車１００２は、モータ１０１４上に取り付けられる（図１０Ｂおよび図１０Ｃにおけるモータを参照）。ベルト１００４は、滑車１００２の回転を滑車１０００に伝達するために、滑車１０００を滑車１００２に接続し、これにより、コリメータ５００の望ましい回転を提供する。ベルトおよび滑車システムの例、１０００、１００２および１００４は平ベルトシステムを表すが、しかし、丸ベルト、Ｖ字ベルト、多重溝ベルト、リブドベルト、フィルムベルトおよびタイミングベルトのシステムを含めて、他の任意のベルトシステムが使用され得ることは、理解されるであろう。

図１０Ａの底面側を示す図１０Ｂは、以前に示されていないより多くの構成部品を表示している。コリメータ５００と同心のＶ字形状円形軌道１００６が示される（図１０Ｃにおける１００６の断面ａ−ａを参照）。３つの車輪１００８、１０１０および１０１２は、軌道１００６のＶ字溝に接触している。３つの車輪の回転軸は、Ｘ線管の基準枠に固定された環形状静止部品１０１６（図１０Ｂに示されない）に取り付けられる。この構造は、Ｘ線管に関連して望ましい位置にコリメータ５００を支持するものを提供し（例えば、図３のコリメータ１０４の位置）、その一方で、同時に、３つの車輪１００８、１０１０および１０１２にコリメータ５００が所望通りに回転するための軌道１００６を備える。

モータ１０１４の回転は、滑車１００２によって、ベルト１００４および滑車１００６を通してコリメータ５００に伝達される。コリメータ５００は、その後、車輪１００８、１０１０および１０１２の上をスライドする軌道１００６によって支持されながら回転する。

ここで説明される回転機構は、コリメータを回転させるための回転機構の可能な実施形態の一例にすぎないことは、理解されるであろう。回転機構は、その代りに、スプール、螺旋、斜角、ハイポイド、クラウンおよびウォーム歯車を含む任意の種類の歯車伝動装置を使用することができる。回転機構は、滑車１００２に対して高摩擦表面シリンダを使用し、かつ滑車１００２をコリメータ５００の縁に接触させることが可能であり、その結果として、ベルト１００４および滑車１０００は必要とされない。別の実施形態では、モータの回りに構築された固定子を追加することで、モータの回転子としても作用するコリメータ５００を構成することができる。

図５のコリメータの説明においては、タブ５１４および光センサ５１６は、コリメータ角度位置とセンサ読取りプロセス間の同期を目的として、コリメータ５００の角度位置を追跡することを提供する素子として示された。これらの素子は、一実施例として示された。回転位置を追跡するための実施形態手段は、他の多くの方法で実現され得る。図１０の例では、モータ１０１４は、Ｍａｘｏｎ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍｏｔｏｒｓ，Ｉｎｃ，Ｆａｌｌ Ｒｉｖｅｒ，ＭＡ，ＵＳＡ．などから入手可能な付属のエンコーダを有したものであり得る。単純なエンコーダは、コリメータ５００の円周に黒と白の２進法コードの細片をテープで固定し、Ｎｅｗａｒｋ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｗａｒｋ．ｃｏｍ）から入手可能なＴＣＲＴ５０００反射光学センサのような光学センサを用いて細片を読み取ることによって、構築することが可能である。

コリメータ５００は、コリメータの製造後は変更できない固定アパーチャを有するものとして、上記で説明された。

本発明の他の実施形態において、コリメータ組立品の機械的設計が、交換可能なコリメータを収容するようになされ得ることは、理解されるであろう。このように、特定の応用の必要性ごとに、異なるアパーチャをコリメータ組立品に取り付けることが可能である。

本発明のさらなる実現例において、コリメータは、コリメータ組立品内に可変アパーチャを有するように設計することが可能である。これは、図１１に関連して実証される。

図１１のコリメータは、図１１Ａに示された２つの重ねられたコリメータから構築される。１つのコリメータは、このコリメータの重心をこのコリメータの回転中心とするために、アパーチャ１１０４およびつり合いおもり５１０を有するコリメータ１１００である。第２のコリメータは、このコリメータの重心をこのコリメータの回転中心とするために、アパーチャ１１０５およびつり合いおもり５１１を有するコリメータ１１０２である。両方のコリメータにおいて、アパーチャのジオメトリは、半径ｒ１の中央円形孔と、半径ｒ２の扇形孔と、１８０度の角度幅の扇形エリアとの組み合わせである。実際に、コリメータ１１０２はコリメータ１１００と同じ一般的設計のものであり、それは上下逆さまに反転される。

コリメータ１１００および１１０２が、図１１Ｂに示されるように、互いの上に同心で配置されると、図５のコリメータ５００におけるのと同じである、組み合わされたアパーチャが得られる。コリメータ１１０２に対してコリメータ１１００を回転させることによって、扇形エリアの角度幅５０８は、増減されることが可能である。本例では、扇形エリアの角度幅５０８は、０〜１８０の範囲に設定され得る。本例では、リング１１０８はコリメータ１１００および１１０２を一緒に保持するが、このことは、図１１Ｂの断面ｂ−ｂである図１１Ｃにも示されている。

次に図１１Ｃを参照する（おもり５１０および５１１は、この断面図に示されていない）。本発明のこの例では、リング１１０８は、コリメータ１１００および１１０２を一緒に保持するように示され、これによって、コリメータ１１００および１１０２が互いに対して回転し、扇形エリア５０６の角度幅５０８を所望通りに設定することが可能となる。コリメータ１１００および１１０２を保持するためのロック機構に対する一例は、相対的に望ましい方位であり、これは図１１Ｄで説明される。図１１Ｄでは、リング１１０８は、明瞭にするために、コリメータ１１００および１１０２が無い状態で示されている。リング１１０８のＵ字形状１１１２を露出するために、セクション１１１０は、図では切り抜かれており、リング１１０８の内側には、コリメータ１１００および１１０２が保持される。所望の角度幅５０８が設定された後、コリメータ１１００および１１０２を適切な場所でロックするために、ネジ穴１１１６に嵌合するネジ１１１４が使用される。角度幅５０８を変化させるには、オペレータはネジ１１１４を外して、コリメータ１１００および／または１１０２の方位を再調節し、コリメータ位置を設定するために、ネジ１１１４を再び締める。

角度幅５０８の手動調節を含めて、図１１の例は、本発明の一実現例として提供される。多くの他の選択肢が利用可能である。もう１つの例が、図１２に関連して示される。この例では、角度幅５０８は、コンピュータによって制御され得る。図１２の機構は、大部分は、図１０のユニットと同様な２つのユニットを含む構造であるが、滑車１０００を除外し、代わりにコリメータの縁を滑車として使用することを含めて若干の変化がある。つり合いおもり５１０および５１１は、図を明瞭にするために、ここでは示されていない。

図１２Ａでは、コリメータ５００を含む底部ユニットは、本質的には図１０の組立品であるが、滑車１０００が除去され、かつ、代わりに、コリメータ５００の縁を滑車として使用している。コリメータ１２００を含む頂部ユニットでは、組立品は底部組立品と同じであり、この場合、底部組立品は、紙面に垂直な軸の回りに１８０度回転されるが、ただし例外として、モータ１２１４は別に１８０度回転され、その結果として、モータは滑車の下方にあり、これはモータ１０１４と同じである。このことは、この例を強制するものではないが、しかし、ある設計の場合には、不要な物体を除いて、図１２の組立品の上方にスペースを保つのに役立つかもしれない。次に図１２Ｂは、コリメータ５００および１２００が互いに近く、かつ同心であるように、これら２つの組立品が一緒になった図を示している。図１２Ｂの組立品では、コリメータ５００および１２００の各々が、独立して回転され得る。各コリメータに対して、角度位置は、上で与えられた例を含めて、任意のエンコードシステムによって把握する。図１２Ｂの組立品を使用する一例では、コリメータ５００は静止しており、コリメータ１２００が、所望の角度５０８に達するまで回転されると、角度幅５０８が設定される。その後、上述のように、Ｘ線照射パターン例を提供するために、両方のコリメータは同じ速度で回転する。角度５０８を調節するために、いずれかのコリメータを停止する必要がないことは、理解されるであろう。代わりに、両方のコリメータが回転している間、一方のコリメータの回転速度を他方に対して変化させることは可能であり、これは、所望の角度５０８が達成され、かつ、その後、両コリメータの回転が同じ速度で続くまで可能である。

図１２Ｂの例のような機能を有する機構が、より精巧な照射パターンを導入するために使用され得ることは、理解されるであろう。そのような機構によって、角度５０８は、多数の照射パターンを生成するために、１回のＥＣの間に変化させることが可能である。例えば、角度５０８を、ＥＣの前半では増加させ、ＥＣの後半では減少させることができる。これによって、３つの異なる照射の照射パターンが生成される（理解されるように、扇形エリア５０６を通して照射されるエリア間の境界は鮮明でなく、これら境界の幅は、角度５０８とコリメータの回転速度に対してこの角度を変化させる速度とに依存する）。

本発明の任意のコリメータが、ＥＣを通して可変速度で回転し、照射ジオメトリに影響を及ぼし得ることもまた、理解されるであろう。例えば、図５のコリメータ５００は、ＥＣの前半の１８０度にわたってある速度で回転し、ＥＣの後半の１８０度の間は２倍の速度で回転することが可能である。本例では、ＥＣの前半の間に扇形エリア５０６を通して照射されるエリアは、ＥＣの後半の間に扇形エリア５０６を通して照射されるエリアの２倍のＤＰＰを有し、これら２つの半分の間の境界にわたってＤＰＰは徐々に変化する。円形アパーチャ５０４を通して照射された中央エリアは、第３のレベルのＤＰＰを有する。他の回転速度プロファイルによって、他の照射ジオメトリを生成することができる。例えば、ＥＣの３つの異なる部分にわたる３つの異なる回転速度は、異なるＤＰＰを有する４つのエリアを生成する。

上記で提示した例は、コリメータに、扇形形状の開孔と組み合わされた中央の円形開孔から成る、同様な基本形状を有するアパーチャを提供した。これらの例は、本発明の多くの態様を示すために使用されたが、しかし本発明は、これらの例に限定されない。

次に図１３Ａを参照すると、この図は、本発明のアパーチャの別の例を示している。本例では、コリメータ１３００のアパーチャはコリメータの縁と同心である円形孔１３０２と、扇形形状の孔１３０４と、１３０４に対して反対方向にある扇形形状の孔１３０６とから構築される（２つの扇形は１８０度離れている）。例えば、仮に図６の環状エリア（これは扇形エリア６０２および６０４を含む）が、図６のエリア６００のＤＰＰの１／１０であるＤＰＰで照射されることが望まれるならば、その場合には、扇形エリア１３０４および１３０６の各々は、１８度に設定することが可能であり、その場合、１回のＥＣは単にコリメータ１３００の１８０度回転で達成され、これは、図５のコリメータの場合に必要とされる３６０度と比較される。また、１０ｆｐｓの場合は、コリメータ１３００の回転速度は、５ｒｐｓとなるべきであり、図５のコリメータ５００の場合におけるような１０ｒｐｓではない。さらに、図５の５１０のようなつり合いおもりは、図１３Ａのコリメータ１３００では必要とされず、その理由は、コリメータ１３００が、自身のジオメトリによってつり合うからである。

本発明によるコリメータの別の例が、図１３Ｂに提供されている。コリメータ１３１０のアパーチャは、コリメータの縁と同心の円形孔１３１２と、扇形形状の孔１３１４と、扇形形状の孔１３１６と、扇形形状の孔１３１８とから構築され、かつ３つの扇形は１２０度離れている。例えば、仮に図６の環状エリア（これは扇形エリア６０２および６０４を含む）が、図６のエリア６００のＤＰＰの１／１０であるＤＰＰで照射されることが望まれるならば、その場合には、扇形エリア１３１４、１３１６および１３１８の各々は、１２度に設定することが可能であり、その場合、１回のＥＣは単にコリメータ１３１０の１２０度回転で達成され、図５のコリメータの場合に必要とされる３６０度と比較される。また、１０ｆｐｓの場合は、コリメータ１３００の回転速度は、１０／３ｒｐｓとなるべきであり、図５のコリメータ５００の場合におけるような１０ｒｐｓではない。さらに、図５の５１０のようなつり合いおもりは、図１３Ｂのコリメータ１３１０では必要とされず、その理由は、コリメータ１３１０が、自身のジオメトリによってつりあうからである。

理解されるように、図１３Ａおよび図１３Ｂのコリメータ例を回転するための関係および方法、ならびに図５のコリメータ例に関連して上述した画像センサからの画素値の読み取りは、調整することで、図１３Ａおよび図１３Ｂのコリメータの例に十分に組み込み可能であるが、このことは、本技術分野の当業者にとって明らかである。例えば、図１３ＢのコリメータおよびＣＭＯＳカメラの場合、図８の画素読み取り扇形エリア８００は、追加的な２つの画素読み取り扇形エリアによって補完することが可能であり、その各々は、図１３Ｂの２つの追加的な扇形エリアの１つと連携している。

これらの変更のいくつかと、比較を、以下の表に示しており、これは、コリメータの３つの異なる例の間での、特徴および実施における差異の一例を示している。

図１１および図１２は、扇形エリア５０６の可変角度幅５０８を可能とするように、図５のコリメータ５００を構成し得る方法について、一例を提示している。

図１４は、扇形エリア１３０４および１３０６の角度幅を所望通りに調節することができるように、図１３Ａのコリメータを構成し得る方法について、一例を提示している。

図１４Ａは、２つのコリメータ１４００および１４０２の例を示す。灰色背景の矩形は、コリメータの中実エリアおよびアパーチャをより良く視覚化するために設けられたものであり、それらは構造の一部ではない。図１４Ｂについても、同様である。コリメータの各々は、コリメータの縁と同心である円形孔と２つの扇形孔とから成るアパーチャを有し、各扇形は９０度の角度幅を有し、扇形は１８０度離れている。コリメータ１４００および１４０２が互いの上に同心で配置される場合、図１４Ｂの結合されたコリメータが提供される。図１４Ｂにおけるコリメータのアパーチャのサイズおよび形状は、図１３Ａのコリメータのアパーチャのサイズおよび形状と同じである。しかしながら、図１４Ｂの組立品の場合、扇形アパーチャ１４０４および１４０６の角度幅は、コリメータ１４００および１４０２を互いに対して再評価することによって、変更され得る。これは、図１１および図１２に関連して上述した方法のいずれかを使用することによって、実施することが可能である。

同様の設計を、図１３Ｂのコリメータ１３１０の扇形アパーチャの可変角度幅、および他のアパーチャ設計の場合に提供することができることは、理解されるであろう。

上記のアパーチャ設計では、アパーチャ形状は、一定の回転速度で、２つのエリアに異なる２つのＤＰＰを提供するように設計された。

図１５Ａは、そのようなコリメータおよび、さらに中心からの異なる距離ｒに対する２つのレベルのＤＰＰを示す定性的な照射プロファイルを表している。

他のアパーチャは、任意の望ましい照射プロファイルを提供するように設計され得る。いくつかの例を、図１５Ｂ、図１５Ｃおよび図１５Ｄに示している。図１５の全てのコリメータは、１回のＥＣに対して３６０度の回転を目的としたアパーチャ設計を有する。

図１５のコリメータにおけるアパーチャの特徴は、図１３のコリメータにおけるアパーチャの特徴と組み合わせることが可能である。そのような組み合わせの例は図１６に示され、図１６は、４つの異なるアパーチャ設計を有する４つのコリメータを示している。図１６Ａでは、アパーチャの左半分と右半分は対称ではなく、かつ１回のＥＣは３６０度回転を要する。図１６Ｂは、図１５Ｃと同様な（しかし同一ではない）照射プロファイルを提供するアパーチャを有するコリメータを提案するが、しかし１回のＥＣは、９０度回転だけで構成される。図１６Ｃは、図１５Ｄと同様な（しかし同一ではない）照射プロファイルを提供するアパーチャを有するコリメータを提案するが、しかし１回のＥＣは、３６０／８＝４５度回転だけで構成される。図１６Ｄは、図１５Ｄと同様な（しかし同一ではない）照射プロファイルを提供するアパーチャを有するコリメータを提案するが、しかしさらに、１回のＥＣは、１８０度回転だけで構成される。

これらの例に従えば、本発明は、多くの設計で実施することができ、上記で一例として提示した特定の設計に限定されないことが理解される。

［画素補正］：
上述のように、コリメータ設計および用途ごとに異なるＤＰＰを有する画素は、適切な表示フレームを提供するために正規化される。正規化方式は、Ｘ線照射スキーム（すなわち、コリメータの形状、速度、および位置）に応じて構成される。そのような正規化は、理論的パラメータに基づいて実施することができる。例えば、図７および図５に関連して、コリメータ５００が一定の速度で回転することによって、扇形エリア７０２および７０４を組み込んだ環状部の画素は、円形エリア７００の線量の１／１０を受ける（本例では、扇形エリア５０６の角度幅５０８は３６度である）。本例を単純化するため、１回のＥＣが完了する（すなわち、コリメータ５００が３６０度の回転を完了する）たびに、１つのフレームがセンサから読み取られることが仮定される。全てのセンサ画素はイメージインテンシファイア出力に対して同じ感度であり、イメージインテンシファイアは均一な感度を有し、Ｘ線管からのＸ線ビームは均一であることが、さらに仮定される。画素間の差異の、唯一内在する（すなわち、システムレベルの）源は、コリメータおよび、コリメータが動作される方法から生じる。本例では、システム設計に基づく正規化は、ＤＰＰの差異を補償する１つまたは２つの係数を画素に乗算することである。

正規化の一例では、扇形エリア７０２および７０４を組み込んだ環状部の画素からの値に１０を乗算することができる。正規化の別の例では、円形エリア７００の画素からの値に１／１０を乗算することができる。正規化のさらに別の例では、扇形エリア７０２および７０４を組み込んだ環状部の画素からの値に５を乗算することができ、かつ円形エリア７００の画素からの値に１／２を乗算することができる。

理解されるように、本発明の記載、説明および例において、乗算と除算は完全に等価であり、「１／１０を乗算する」というような表現は、「１０で除算する」というような表現と完全に等価であり、ある値を乗算することが述べられる場合はいつでも、それは、代わりとなる逆数で除算することも意味し、その逆も同様である。同じことは、式で使用される乗算符号および除算符号にも適用される。例えば、Ａ／Ｂは、同じくＣ＝１／ＢであるとしてＡ＊Ｃを表す。

上記の例は比較的単純であり、その理由は、正規化方式が、２つの既知であるＤＰＰを有する２つの既知であるエリアを導入しているからである。異なるコリメータまたはコリメータ動作方式による場合は、状況は相対的により複雑になり得る。

次の例では、コリメータ５００の回転に対して、変化が導入される。一定回転速度に代えて、１回のＥＣに対して（コリメータ５００の場合、３６０度）以下の表に示す可変回転速度が用いられる。

この回転パターンは、特に加速セクタにおいて、画像画素による畳み込みと共に、正規化係数の評価をより難しくしている。

図１５Ｃおよび図１５Ｄのコリメータの例において、多くの「画素リング」（中心からある一定の距離にある画素群）には、適切な正規化係数が必要である。正規化係数の理論的評価に含まれないシステムの製造公差は、エラーに帰着し、それは、モニタ１１８に表示される画像中のリングパターンとして現れる。

以下の較正方法は、正規化係数の理論的評価の必要性を排除するとともに、製造公差を補償する較正を提供する。

この例では、本発明の任意のコリメータを使用することができ、また、ＥＣごとに固定された任意の回転パターンを使用することができる。

複数フレームＸ線撮像システムは、撮像プロセスに関連する全ての固定要素（Ｘ線源、所望のＸ線動作モードすなわち電圧および電流、可能性のあるＸ線フィルタ、コリメータ、患者ベッド、イメージインテンシファイア、カメラ）を含む一方、可変部分（患者、オペレータの手およびツール）はいずれも含まないように、設定される。

この較正方法によれば、所望のコリメータが、所望の回転パターンで回転される。１セットの生フレームが、（上述の方法のいずれかを用いて）取得される。生フレームは、１回以上の整数回のＥＣからのフレームであって、その全ての画素はエリア７１２（図７）のものであり、それらの画素には乗算はされていない。取得される生フレームの数は、取得された生フレームの平均である平均生フレームについて相対的に良好なＳ／Ｎを得るのに、十分でなければならない。生フレームのＳ／Ｎよりも１０倍以上高いＳ／Ｎを有する平均生フレームであれば、一般に十分であり、これは、１００の生フレームを平均化することによって達成され得る。正規化されたフレームの所望の品質に応じて、使用され得る生フレームの数が増減されることは、理解されるであろう。

１つの平均生フレームは、Ｘ線がオフの状態で、もう１つは、Ｘ線がオンの状態で、生成される。

本例では、表示のための各画素の輝度の値は、ゼロから２５５までの範囲であることが仮定される。さらに、５〜２５０の範囲にある理論的にノイズの無いフレームを表示することが選択される（最も暗いノイズの無い画素は値５で表示され、最も明るく照射されたノイズの無い画素は値２５０で表示される）。これによって、画素値が０〜４と２５１〜２５５の範囲となるノイズが、表示されたフレームに対してその統計的外観を与えることが可能になる。

生フレームｊの各画素ｉに対する補正Ｐｉｊ（ｊは、本例におけるフレーム番号インデックスである）は、Ｘ線照射がオンの状態で生成された平均生フレームの画素の値Ａｉ、およびＸ線照射がオフの状態で生成された平均生フレームの画素の値Ｂｉを用いて計算され、その結果として、補正された画素Ｄｉｊを以下のように生成する。
Ｄｉｊ＝（Ｐｉｊ−Ｂｉ）＊（２４５／Ａｉ）＋５ 式（１）

さらに、いくらか単純化したアプローチでは、補正は、暗いおよび明るいレベルでのノイズの視覚的様相を無視して、以下のように、単に表示範囲０〜２５５に補正することができる。
Ｄｉｊ＝（Ｐｉｊ−Ｂｉ）＊（２５５／Ａｉ） 式（２）

上述の補正は線形であって、イメージインテンシファイアおよびカメラの感度が比較的線形的であるシステムに対して最も良好に機能することは、理解されるであろう。

非線形感度を有するシステムに対しては、双線形補正のような、より複雑な補正方式を用いることができる。本例では、画素値の範囲は、大まかに２つの範囲に分割される。Ｘ線の電流は、例えば、ＤＰＰが１／２に低減されるように、その通常動作モードの１／２に低減され得る。低減される電流レベルは非線形性の性質に依存し、最適な双線形補正は、Ｘ線電流が１／２になる以外のことを必要とするかもしれない。ＤＰＰは、コリメータのすぐ後に置かれるアルミニウム板のような他の方法で、低減することも可能である。

本例では、Ｘ線電流が１／２の状態で、別のセットの生フレームが取得される。特定の応用に対して、これらの生フレームのＳ／Ｎが通常のＸ線電流の生フレームのＳ／Ｎよりも低いことは、理解されるであろう。これは、１／２のＸ線電流の場合の平均生フレームを生成するために、より多くの生フレーム、例えば２００の生フレーム、を用いることによって補償されることが可能である。Ｍｉは、１／２のＸ線電流の照射がオンの状態で生成された平均生フレームの画素値を表すものとする。

式（２）の補正例は、本例では、次のように実現される。
１２７以下の値を有するＰｉｊに対して、
Ｄｉｊ＝（Ｐｉｊ−Ｂｉ）＊（１２７／Ｍｉ） 式（３）
１２７超の値を有するＰｉｊに対して、
Ｄｉｊ＝（Ｐｉｊ−Ｂｉ）＊（２５５／Ａｉ） 式（４）

Ｍｉの場合のＸ線電流を異なるレベル（例えば、特定の応用での標準電流の１／４）に設定することができ、式は以下の形式をとることは、理解されるであろう。
６３以下の値を有するＰｉｊに対して、
Ｄｉｊ＝（Ｐｉｊ−Ｂｉ）＊（６３／Ｍｉ） 式（５）
６３超の値を有するＰｉｊに対して、
Ｄｉｊ＝（Ｐｉｊ−Ｂｉ）＊（２５５／Ａｉ） 式（６）

画素の非線形性が、システムの動作範囲内の異なる画素間で同様である（すなわち、非線形感度における差異が比較的小さい）場合、非線形性に対する補正は、ほとんどの場合、必要とされないこともまた、理解されるであろう。仮に応用が線形感度を必要とせず、表示フレームに関して非線形性が影響を及ぼす画素感度を低減することだけが望まれるなら、その場合には、非線形性補正は省略されてもよい。

仮にこれに由来するノイズパターンが応用を妨害しない場合、全ての画素補正は省略され得る。補正は異なったレベルの精巧さでなされるか（線形、双線形、三重線形（ｔｒｉ−ｌｉｎｅａｒ）、多項式補間など）、または、応用に対して適切であるとして、補正は全くなされない可能性がある。

可変ＲＯＩおよび可変回転速度プロファイル：
上記の例では、異なる回転速度を有する異なる回転プロファイルが説明された。以下の例では、可変速度の回転プロファイルが、画像におけるＲＯＩの文脈において説明される。上記のコリメータの例では、（図６の６００および図７の７００のような）中央円形エリアがＲＯＩとして示され、従って、中央円形エリアは、より低いＤＰＰを受ける扇形エリア７０２および７０４の環状部よりも多くのＤＰＰを受けるものであった。これは自明の場合であり、通常、画像の中央エリアはＲＯＩでもあるが、そこには画像のより重要な部分が位置している。ＤＰＰが高いほど、このエリアでのより高いＳ／Ｎに帰着し、従って、そのエリアではより良い画像品質が提供される（より良い識別可能な詳細のような）。普通は、例えばカテーテル挿入処置の間、カテーテルの先端をエリア７００の範囲に保つためのプロセスの間に、患者のベッドは移動される。にもかかわらず、画像の中で最も関心のあるエリアは、時々、エリア７００から外へ出る。例えば、図１７Ａに関連して、番号表示符号１７００によって表されるエリアへ出る。これは、（１）カテーテル先端がエリア１７００に移動したが、患者は、カテーテル先端がエリア７００内となるように移動されなかった、（２）オペレータは何らかの理由でエリア１７００を見ている、のような多くの理由の結果であり得る。この新しいＲＯＩ情報は、多くの方法でシステムに入力として供給されるが、この多くの方法とは、カテーテル先端に対する自動追尾または、オペレータが（ＳＲ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌｔｄ．，Ｋａｎａｔａ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａから入手可能なＥｙｅｌｉｎｋ１０００のような）アイトラッカ装置を用いて見るエリアの追尾を含み、これによって、ユーザの注視点と連携するか、またはコンピュータのマウスを用いることによって、あるべき望ましいＲＯＩ場所を示す。

コリメータ５００の扇形アパーチャ７０２の角度幅かつ一定の回転速度では、エリア７００の外側の環状部におけるＤＰＰは、円形エリア７００の内側でのＤＰＰの１／１０であり、エリア７００の外側の環状部におけるＳ／Ｎは、エリア７００のＳ／Ｎの（１／１０）^1/2倍であり、より低い画像品質に帰着する。これを克服し、かつコリメータ５００について１０ｆｐｓの表示フレームのリフレッシュレート、発明の基本例におけるような１秒の１／１０のＥＣを維持するために、回転プロファイルは変更され、その結果、エリア７００を含む扇形エリア１７０２（図１７Ｂ）におけるコリメータの回転速度は、均一速度の１／１０に低減され、かつＥＣの残りの部分での回転速度は、１秒の１／１０のＥＣを維持するために、増加される。

これについて、図１７Ｂおよび対応する図３０のフローチャートを参照して、実際の数値例を用いて以下で説明する。

エリア１７００をちょうど含む扇形エリア１７０２の角度幅は、５４度であると仮定する（ステップ３０００）。扇形エリア１７０２の第１のエッジは１７０２Ａであって、角度位置６３度に位置しており、扇形エリア１７０２の第２のエッジは１７０２Ｂであって、角度位置１１７度に位置している。すなわち、扇形エリア１７００は、その中心が角度位置９０度にある。

ステップ３０１０で、エリア１７０２のためのコリメータ５００の減速回転速度を計算し、これにより、エリア１７０２は、エリア７０２と同様のＳ／Ｎを有することになる。

本例では、扇形エリア７０２のエッジ７０２Ａが、角度６３度（１７０２Ａの位置）に近づくと、コリメータ５００の回転速度は１ｒｐｓに低減される。この回転速度は、扇形エリア７０２のエッジ７０２Ｂが、エッジ１７０２Ｂの位置（１１７度）に達するまで維持される。この点から、コリメータ５００の回転速度は、再び増加される。ステップ３０２０で、エリア７０４におけるコリメータ５００の増速回転速度を計算し、これにより、エリア１７０２における速度の変化を補償することで、全体としてのｒｐｓは変わらないままとする。簡単にするため、加速度および減速度は極めて高く、従って、加速時間および減速時間は、本例では明らかに無視することができると、仮定される。上記の説明から、この場合、コリメータ５００の回転プロファイルには、１ｒｐｓの速度での５４＋３６＝９０度（ＥＣ回転の１／４）が含まれる。これを補償して、平均１０ｒｐｓでＥＣを終えるために、ＥＣ回転の残り３／４でのコリメータ５００の回転速度は、以下の式を満たすＸｒｐｓに増加されなければならない。
１ｒｐｓ＊１／４＋Ｘｒｐｓ＊３／４＝１０ｒｐｓ 式（７）
従って、
Ｘｒｐｓ＝（１０ｒｐｓ−１ｒｐｓ＊１／４）／（３／４） 式（８）

すなわち、ＥＣの残りの２７０度の回転では、回転速度は１３ｒｐｓとすべきである。

この回転プロファイルによって、扇形エリア１７０２は、エリア７００と同じＤＰＰで照射され、また、エリア１７００のＳ／Ｎも、所望通りにエリア７００と同じである。

扇形エリア１７０２の外の、コリメータの回転速度が１３ｒｐｓに増加される扇形範囲では、ＤＰＰは一定回転速度のＤＰＰ未満であって、エリア７００のＤＰＰの１／１３まで低減されることは、理解されるであろう。

また、この場合、エリア１７００は、異なるＲＯＩジオメトリによる回転プロファイルの設計について説明する一例として提示されたものであることも、理解されるであろう。エリア１７００は、形状および場所において異なるかもしれず、また、１つ以上のＲＯＩが、円形エリア７００の基本ＲＯＩに追加されることも可能かもしれない。そのような変形例は、上述の同じ概念のプロファイル変形例によって処理される。

上述の加速および減速は、ＥＣの信頼性の低い部分を占めており、考慮されなければならないことは、理解されるであろう。次の例では、加速および減速が各回転の４５度を占めており、それらが一様であることを仮定する。この場合、加速は、エッジ７０２Ａがエッジ１７０２Ａの位置に到達する前に４５度を開始しなければならず、エッジ７０２Ｂが１７０２Ｂの位置に到達する際に減速が開始されなければならない。システムの他の全てのパラメータは同じである。ＸがＥＣの１８０度の間の回転速度を示し、Ｙが４５度の加速減速セクタの各々の間の平均回転速度であるとすると、その場合、０．１秒のＥＣ（または１０ｒｐｓの平均回転速度）を維持するためには、以下の式を満たす必要がある。
１ｒｐｓ＊１／４＋２＊Ｙｒｐｓ＊１／８＋Ｘｒｐｓ＊１／２＝１０ｒｐｓ 式（９）

１ｒｐｓと１０ｒｐｓの間で一定の加速度および減速度を仮定すれば、Ｙ＝（１＋１０）／２＝５．５であり、１８０度の間の高回転は１６．７５ｒｐｓである。

上記の例によって示されたこのアプローチが、さらに他の加速プロファイル、他のコリメータおよび他の動作方式（異なるｆｐｓレートのような）にも適用可能であることは、理解されるであろう。上述の画素補正方法が、さらに可変回転速度プロファイルにも十分適用可能であることは、理解されるであろう。

［画像の異なるエリアに対する異なるリフレッシュレート］：
（図５のコリメータ５００の例、および、１０ｒｐｓでのコリメータの一定回転速度および１０ｆｐｓの表示フレームリフレッシュレートの動作モードに関して）上記で提示したのは、図７の円形エリア７００のＤＰＰは、扇形エリア７０２および７０４で構築された環状エリア（略して「環状部」と表す）のＤＰＰよりも１０倍高いということである。従って、エリア７００でのＳ／Ｎもまた、環状エリアでのＳ／Ｎよりも１０^1/2倍良好である。画像１２０（図２）全体のリフレッシュレートは、同じ１０ｆｐｓである。フレーム全体の時間分解能は０．１秒である。前例では、各表示フレームは、カメラ１１６から取得された１フレームのデータから構築される。表示装置１１８上のエリア２００は、センサ上のエリア７００と等価である。エリア２００は、エリア２０２のＤＰＰの１０倍で照射され、エリア２００でのＳ／Ｎは、環状エリア２０２でのＳ／Ｎよりも１０^1/2倍良好である。コリメータ５００の各ＥＣに関して、データはセンサ７１４から読み取られ、処理されて、モニタ１１８に表示される。完全な画像１２０は、その後、０．１秒ごとにリフレッシュされる。

本発明の以下の例では、環状部２０２のＳ／Ｎを改善することが望ましい。

第１の例では、データがセンサ７１４から読み取られる状態で、エリア２００が０．１秒ごとにリフレッシュされるのに対して、環状部２０２は、１秒ごとにしかリフレッシュされない。この１秒の間、環状部２０２の画素についてセンサ７１４から受信されたデータは、以前の１０フレームの和である環状部画像を生成するために使用される。単純化された形式では、ｊ＝１からｊ＝１０までのインデックスが付けられた全ての１０フレームが保存される。その後、環状部２０２の範囲にある画素ｉの各々に対して、値の和が計算される、すなわち、Ｐｎｉ＝Σｐｉｊとなる。Ｐｎｉは、その後、補正されて表示されるが、ここでｎは、１０フレームの各セットに対するインデックス番号である。従って、ｊ＝１からｊ＝１０についてのフレーム和の画素はＰ１ｉである。ｊ＝１１からｊ＝２０についてのフレーム和の画素はＰ２ｉである。ｊ＝２１からｊ＝３０についてのフレーム和の画素はＰ３ｉであり、同様に続く。従って、本例により得られる画像１２０の表示では、環状部２０２はエリア２００の各単位時間に１／１０のＤＰＰしか受けないが、環状部２０２のＳ／Ｎは、エリア２００のＳ／Ｎと同様である。妥協としては、環状部２０２が、エリア２００の０．１秒ごとと比較して、１秒ごとにリフレッシュしており、環状部２０２の時間分解能は、エリア２００の０．１秒と比較して、１秒であることである。

第２の例では、ｊ＝１からｊ＝１０でまでのインデックスが付けられた最初の１０フレームが取得されて記憶され、環状部２０２の画素の和として表示された後、環状部２０２のリフレッシュが、異なる方法で行われる。ｊ＝１１からｊ＝２０までのフレームが取得されるまで、環状部２０２の表示を１秒間保持する代わりに、表示画像は、以下のように、０．１秒後にリフレッシュされる。フレーム１の代わりに、フレームｊ＝１１が取得されて記憶される。従って、以前に記憶されたフレーム１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０の代わりに、次のフレームである１１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０が記憶される。このセットのフレームは、以前のセットと同じ方法で処理されて、環状部２０２はリフレッシュされる。さらなる０．１秒の後、１２のインデックスが付けられたフレームが取得されて、インデックス２のフレームに代えて記憶され、すなわち、１１、１２、３、４、５、６、７、８、９、１０が記憶される。次に、そのセットが、同じ方法で処理されて、環状部２０２がリフレッシュされる。このプロセスは、該プロセスを繰り返し、その結果、環状部は０．１秒ごとにリフレッシュされるが、これはエリア２００と同じである。環状部２０２の時間分解能は、０．１秒の時間分解能を有するエリア２００と比較すると、依然として１秒である。環状部２０２でのＳ／Ｎは、エリア２００のＳ／Ｎと同様である。

第３の例では、中間的アプローチが示される。第１の例において、１０フレームを合算して環状部２０２を１秒ごとにリフレッシュする代わりに、合算は５フレームごとに行い、環状部２０２のリフレッシュは、０．５秒ごとに行うことが可能である。環状部２０２のＳ／Ｎは、この場合、エリア２００のＳ／Ｎの（１／２）^1/2倍となるが、しかしコリメータ５００の基本例の（１／１０）^1/2倍よりも依然として良好であり、かつ時間分解能は、この方法の第１の例の１秒と比較すると、わずかに０．５秒である。

さらに第２の例においても、中間的アプローチを用いることができることは、理解されるであろう。その場合、１０フレームの１つを毎回置き換える代わりに、置き換えは５フレームセットの中の１フレームであり、すなわち、１、２、３、４、５の後、６、２、３、４、５となり、その後は６、６、３、４、５となり、同様に続く。この場合、０．１秒ごとの環状部２０２のリフレッシュが再び得られるが、ただし０．５秒の時間分解能であり、環状部２０２のＳ／Ｎは、この場合、エリア２００のＳ／Ｎの（１／２）^1/2倍であるものの、コリメータ５００の基本例の（１／１０）^1/2倍よりも依然として良好である。

なお、この方法は、図１８のもののような、回転コリメータではないコリメータの場合でも実施され得ることは、理解されるであろう。図１８Ａはコリメータの上面図を提供し、図１８Ｂは、図１８Ａの断面ｃ−ｃである。コリメータ１８００は、本発明の他のコリメータと同様のＸ線低減機能を提供する。コリメータ１８００は、全ての照射がそのエリアを通過することを可能にするアパーチャ１８０２と、そのエリアを通過する照射を、材料（典型的には、アルミニウム）およびその材料の厚さに依存する量で低減する環状部１８０６と、中心からの距離の関数として変化する厚さを有する環状部１８０４とを有し、その厚さは、アパーチャ１８０２の側の厚さゼロで始まり、環状部１８０６の側の環状部１８０６の厚さで終わる。図１８Ｃは、中心からの距離ｒの関数としての、ＤＰＰの概略的なグラフを提示している。

環状部１８０６を越えた部分では、照射は完全に遮断されると想定される。本例を説明する目的では、コリメータ１８００から散乱される照射は無視される。本例では、環状部１８０６を通過するＤＰＰは、アパーチャ１８０２を通過するＤＰＰの１／１０であることが、さらに仮定される。フレームレートは１０ｆｐｓであり、表示フレームのリフレッシュレートは１０／秒である。上記の例で説明したように、環状部１８０６に関連付けられた画像部分のＳ／Ｎは、アパーチャ１８０２に関連付けられたＳ／Ｎの（１／１０）^1/2倍である。環状部１８０６に関連付けられたエリアのＳ／Ｎが、アパーチャ１８０２に関連付けられたエリアのＳ／Ｎと同様である画像を表示するために、上記の方法のいずれかを用いることができる。

図１８Ｄは、コリメータ１８００に関連付けられた表示フレームによるモニタ１１８の表示を提示している。円１８２２は、コリメータ１８００のアパーチャ１８０２を通って到達する照射に関連付けられたエリアである。環状部１８２４は、コリメータ１８００の環状部１８０４を通って到達する照射に関連付けられたエリアである。環状部１８２６は、コリメータ１８００の環状部１８０６を通って到達する照射に関連付けられたエリアである。図１８Ｂにおける環状部１８０４の例が厚さの線形変化であるのに対し、図１８Ｃにおける１８１４の照射における変化の例は、非線形な厚さ変化によるものである。すなわち、図１８Ｂの環状部１８００と環状部１８０６との間での照射における望ましいゆるやかな変化に適合させるべく、厚さ１８０４における勾配を生成するために、多くの異なる関数が使用される可能性がある。

第１の例では、センサ７１４から読み取られるデータによって、エリア１８２２が０．１秒ごとにリフレッシュされる一方で、環状部１８２６は１秒ごとにしかリフレッシュされない。この１秒の間、環状部１８２６の画素についてセンサ７１４から受信されたデータは、以前の１０フレームの和である環状部画素を生成するために使用される。単純化された形式では、ｊ＝１からｊ＝１０までのインデックスが付された全ての１０フレームが記憶される。その後、環状部１８２６の範囲にある画素ｉの各々に対して、値の和が計算され、すなわち、Ｐｎｉ＝Σｐｉｊとなる。Ｐｎｉは、その後、補正されて表示されるが、ここでｎは、各１０フレームのセットに対するインデックス番号である。従って、ｊ＝１からｊ＝１０についてのフレーム和の画素はＰ１ｉである。ｊ＝１１からｊ＝２０についてのフレーム和の画素はＰ２ｉである。ｊ＝２１からｊ＝３０についてのフレーム和の画素はＰ３ｉであり、同様に続く。従って、本例で得られる画像１２０の表示では、環状部１８２６はエリア１８２２の各単位時間に１／１０のＤＰＰしか受けないが、環状部１８２６のＳ／Ｎは、エリア１８２２のＳ／Ｎと同様である。妥協としては、環状部１８２６は、エリア１８２２の０．１秒ごとと比較して、１秒ごとのリフレッシュであり、環状部１８２６の時間分解能は、エリア１８２２の０．１秒と比較して、１秒であることである。

環状部１８２４において、ＤＰＰが、環状部１８２０の幅にわたって、１８２２のＤＰＰからこのＤＰＰ（環状部１８２６のＤＰＰ）の１／１０に直線的に減少する例を、ここで採用する。

本例では、環状部１８２４は、等しい半径区切りの８つの環状部に分割することができ、その結果、最も小さい環状部＃１における平均ＤＰＰは、１８２２の９／１０であり、次の環状部＃２における平均ＤＰＰは、１８２２の８／１０であり、環状部＃３は７／１０であり、１８２２のＤＰＰの２／１０を有する最後の環状部＃８まで、同様に続く。

上記セグメント（環状部＃１から＃８まで）に関連して記載される値はいずれも、そのセグメントにわたるコリメータの厚さ変化を考慮した、そのセグメントの平均値である。

目的が、表示される画像１２０全体について同じＳ／Ｎを提供し、かつ１秒までの時間分解能を保つことである場合、環状部＃５（エリア１８２２のＤＰＰの１／２）および環状部＃８（エリア１８２２のＤＰＰの１／５）に対して、目的は単純な方法で達成することが可能であるが、その理由は、エリア１８２２におけるＤＰＰと環状部＃５におけるＤＰＰの比率が整数になるためである。同じことは、環状部＃２に対しても当てはまる。

環状部＃５の場合には、上記方法のいずれかで記載したように（上述のような適切な画素補正を用いて）時間的に連続した２つのフレームを加算することで、エリア１８２２と同様なＳ／Ｎが提供される。本例での時間分解能は、０．２秒である。

環状部＃８の場合には、上記方法のいずれかで記載したように（上述のような適切な画素補正を用いて）時間的に連続した５つのフレームを加算することで、エリア１８２２と同様なＳ／Ｎが提供される。本例での時間分解能は、０．５秒である。

他の環状部（＃１，＃３，＃４，＃６，＃７，＃８）については、エリア１８２２におけるＤＰＰとこれらの環状部のいずれかにおけるＤＰＰの比は、整数ではない。従って、ある整数個（１秒以下の時間分解能という所望の制限を考慮して、１０個まで）のフレームの画素を加算することで、所望のＳ／Ｎを超えるか、または所望のＳ／Ｎ未満となる。

本例の要求の下で所望のＳ／Ｎを達成するために、（図３１のフローチャートに示す）以下の方法を適用することができる。
１．各々の環状部＃ｍについて、エリア１８２２のＳ／Ｎ以上のＳ／Ｎを提供する最小限の数の時間的に連続したフレームの画素を加算する（ステップ３１００〜３１２０）。
２．画素補正（上述のようなオフセット、正規化など）を実行する（ステップ３１３０）。
３．エリア１８２２よりも高いＳ／Ｎの場合に、これを補償するためのノイズを環状部＃ｍの各画素に加える（ステップ３１４０〜３１５０）。

上記のステップは、環状部＃１に関連して、より詳細に議論されるであろう。環状部＃１におけるＤＰＰは、エリア１８２２のＤＰＰの９／１０倍である。環状部＃１におけるＳ／Ｎは、エリア１８２２におけるＳ／Ｎの（９／１０）^1/2倍である。従って、上のステップ１に従って、環状部＃１のエリアにおいて時間的に連続した２つのフレームの画素が加算される必要があり、これによって、環状部＃１における画素のＳ／Ｎが、エリア１８２２のＳ／Ｎと等しいか、またはそれよりも高くなる。

環状部＃１のエリアにおいて時間的に連続した２つのフレームの画像を加算することによって、環状部１で結果として生じるフレームにおける実効的なＤＰＰは、エリア１８２２におけるＤＰＰの１８／１０倍である。環状部＃１におけるＳ／Ｎは、この場合、エリア１８２２におけるＳ／Ｎの（１８／１０）^1/2倍である。高すぎるＳ／Ｎ（従って、画像１２０において起こり得る視覚的な人工的効果に帰着する）を補償するために、以下の式を満足するようにガウスノイズが各画素に加えられる。
（Ｎ₁₈₂₂）²＝（Ｎ_#1）²＋（Ｎ_add）² 式（１０）

ここでＮ₁₈₂₂は、特定の透過率の物体について、エリア１８２２内の特定の画素に関連付けられたノイズであり、Ｎ_#1は、画素に関連付けられたノイズであり、この画素は、環状部＃１内の時間的に連続した２つの画素の和であり（画素和）、かつ画素和が画素補正プロセスを通過した後は（最も単純な補正形式において、エリア１８２２におけるのと同じように、実効的なＤＰＰを１８／１０から１０／１０にするために、画素和の値を１．８で除算することを含めて）、同じ透過率の物体で、Ｎ_addは、そのＳ／Ｎをエリア１８２２における等価的画素と同じレベルにするために、画素和に加えられるべきノイズである。

上記の例では、環状部＃１の画素和におけるＸ線光子の数は、エリア１８２２の等価的画素（同じ透過率の物体）の１．８倍であるため、画素和のノイズは、エリア１８２２内の等価的画素の（１．８）^1/2倍であり、また、Ｓ／Ｎも、エリア１８２２内の等価的画素の（１．８）^1/2倍である。

Ｎ_addの量を計算するために、次の形式の式（１１）が使用される。
Ｎ_add＝（（Ｎ₁₈₂₂）²−（Ｎ_#1）²）^1/2 式（１１）

画素補正により、１．８で除算する。以下の数を用いる。
Ｎ_add＝（１²−（（１．８^1/2）／１．８）²）^1/2
Ｎ_add＝０．６６７

よって、このポアソンノイズを画素和に加えることにより、エリア１８２２内の等価な画素と同様のノイズが、その画素に提供される。

全ての例が、相対的に計算され、従って、エリア１８２２の画素が１であることは、理解される。

式（１０）におけるノイズ値は、画素値に依存し、通常、画素平均レベルの平方根である。同じ補正方法は、適切な調節によって、環状部１８２４の全てのセグメントに適用可能である。

連続したフレームの画素の加算は、表示フレームのリフレッシュの前ごとに、または上述のようなＦＩＦＯ法を用いて、新たなフレームを加算することにより実施することができることは、理解されるであろう。

環状部１８２４を８つのセグメント（環状部＃１から環状部＃８まで）に分割することは、単なる一例として提示されるにすぎないことは、理解されるであろう。セグメントの数が多くなるほど、環状部１８２４にわたるＳ／Ｎは、より均一となる。にもかかわらず、Ｓ／Ｎ調節の非均一性の可視性は、画像のＳ／Ｎによって不明瞭になり、従って、ある一定の数のセグメントを超えると、より多くのセグメントによる視覚的寄与が低くなり、オペレータにとっては区別できないかもしれない。従って、環状部セグメントの数は、特定の処置おける画像のＳ／Ｎ統計に従って、制限することができる。

コリメータ例１８００の環状部１８２４のような、非均一なＤＰＰ領域を処理するための同じ方法は、図１５Ｃ、図１５Ｄのような本発明のコリメータについても、使用することが可能であり、図１６の全てのコリメータもまた、非均一なＤＰＰ領域を生成する。これらの方法は、コリメータによって使用される方法に関わりなく、異なる照射領域が、コリメータ形状により、コリメータ動作により、または形状と動作の組み合わせにより生成されるのかに関わりなく、異なる照射領域を生成する任意のコリメータにと共に使用することが可能である。コリメータの動作の全ての場合において、同じ動作パターンのサイクルは、上述のように、画像強調を単純化するが、しかしそれは、上述の画像強調を可能にするための必要条件ではない。

上記の例で、環状部１８０６（図１８Ａ）に対応する画像エリア１８２６（図１８Ｄ）を参照して、画像エリア１８２６の基本的処理に関する解説は、以下のとおりである。このエリアの照射は、エリア１８２２の照射の１／１０であるので、エリア１８２２のＳ／Ｎと同様のＳ／Ｎを有する処理後のエリア１８２６を生成するために、エリア１８２６の最新の１０個のフレームを合算することができる。

別のアプローチでは、エリア１８２６におけるＳ／Ｎ目標を犠牲にして、より少ないフレームを加算することができる。例えば、５フレームのみを合算することで、エリア１８２２のＳ／Ｎの０．７１倍のＳ／Ｎを得るという選択が可能であり、これにより、１０フレームを合算する場合と比較して、エリア１８２６の時間分解能を２倍に向上させることができる。

本例において結果的に１／２となる輝度を補償するために、エリア１８２６の各画素値を２で乗算することができる。より一般的には、エリア１８２２の輝度と連関した輝度を得るために、Ｍ個のフレームを合算する必要がある場合に、代わりにｍ個のフレーム（ｍは任意の正の数とすることができる）を合算したら、エリア１８２６の画素の画素値をＭ／ｍで乗算しなければならない。

また、合算されるフレームの数が整数である必要はないことも、理解されるであろう。例えば、４．５フレームを合算することができる。本例では、ＦＲＭｎは最新のフレーム、ＦＲＭｎ−１はその前のフレームである、などとする。最新の４．５フレームを合算することは、（各画素について）以下の形をとることができる。
ＳＵＭ＝（ＦＲＭｎ）＋（ＦＲＭｎ−１）＋（ＦＲＭｎ−２）＋（ＦＲＭｎ−３）＋０．５×（ＦＲＭｎ−４）
そして、この場合、輝度調整では、係数１０／４．５を用いる。

一部のケースでは、環状部１８０６（および１８０４）を通過する照射のスペクトル変化に起因して、そのエリアのＸ線は、患者を通過する際の吸収係数がより低くなることが認められる。従って、患者または他の吸収物質が存在しない場合の、エリア１８２６への照射は、エリア１８２２への照射の１／１０であるにもかかわらず、吸収物体が存在する場合の、エリア１８２２のそれに相対的なエリア１８２６への有効照射は、１／１０よりも高くなる。それは、例えば１／８であり得る。そのような場合、最新の８フレームを加算することで、Ｓ／Ｎと輝度の両方の（エリア１８２２と同様であるという）基準が満たされる。このことを利用して、特に暗い（高吸収係数）エリアでは、より少数のフレームを合算することが可能である。

発明のさらに別の例では、図１７Ａに示すようにＲＯＩがエリア１７００にシフトした場合に、図１７Ｂを参照して説明したようにコリメータ５００の回転プロファイルを調節する代わりに、コリメータ全体を、コリメータ５００の平面に平行な方向に直線的に変位させることができ、これにより、図５の円形アパーチャ５０４を通過するＸ線照射は、カメラセンサ７１０において、図１９Ａに示すようにエリア１７００に中心が設定される。

コリメータ入力面１１２に到達し得る照射だけが、コリメータ５００のアパーチャ（円形孔５０５および扇形孔５０６）を通過する照射であると想定される。従って、センサ内のエリア１９０２は、図１９Ａにおいて網掛けされており（イメージインテンシファイア入力１１２の対応エリアに、照射は全く到達しない）、境界７１２によって制限される７００、７０２および７０４を含むエリアのみが照射される。照射されるエリアは、その場合、互いに対してシフトした中心を有する２つの円の間の重なりであり、番号表示符号１９００によって図１９Ａに示される。

本発明のこの望ましい機能は、この場合、エリア７００におけるＤＰＰをより高くすることを可能とする円形孔５０４、および画像エリアの残りの部分に関連付けられて孔５０４のＤＰＰの１／１０とすることを可能とする扇形孔５０６によって、エリア１９００内において提供される。

図１９Ｂは、図１９Ａの例による、図２の表示バージョンを示している。

コリメータ５００は、任意の一般的なＸ−Ｙ機械系を用いて、Ｘ−Ｙ平面内（図１Ａの座標系１２６を参照）で動かすことが可能である。例えば、図１０Ｃの環状の静止部品１０１６を、Ｘ線管構造に接続する代わりに、Ｘ−Ｙ系に接続して、このＸ−Ｙ系をＸ線管構造に接続し、これにより、図１０Ｃのコリメータを、本例において、図１９Ａの例で求められるようにＸ−Ｙ面内で動かすことが可能となる。

画素補正、Ｓ／Ｎ調整、いくつかのフレームの画素加算などの上記方法を、コリメータの変位の調整を伴う図１９Ａの例に十分に適用可能であることは、理解されるであろう。Ｘ−Ｙシフト方法は、本発明のコリメータのいずれにも適用可能である。

Ｘ−Ｙの代わりに線（例えばＸ軸）に沿って変位することも、同じ方法で適用することが可能であるが、その場合、ＲＯＩエリアが、画像１２０エリアにわたってこの方法で処理され得るという制限があることは、理解されるであろう。

Ｘ−Ｙ機械系は、Ｓｈａｎｇｈａｉ ＺｈｅｎｇＸｉｎ Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｊａｉ，Ｃｈｉｎａから入手可能な電動ＸＹテーブルＺＸＷ０５０ＨＡ０２のようなものを含めて、多くの設計を想定することが可能である。Ｘ−Ｙ機械系の注文設計は、当技術分野では一般的であり、しばしば、応用の必要性に最適に適合させるために設計が行われる。注文設計されたＸ−Ｙ機械系のそのような１つの供給業者は、ＬｉｎＴｅｃｈ，Ｍｏｎｒｏｖｉａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡである。

コリメータ５００の直径は増加されることが可能であり、その結果、扇形エリア７０２の長さが、図２０Ｂに示されるように、ｒ３まで増加されることは、理解されるであろう。図２０Ａは図５のコリメータであり、ここでは、図２０Ｂのコリメータとの比較を容易にするために、図２０Ａとして提供されている。角度５０８は同じであり（本例では３６度）、円形孔５０４の直径は同じである（ｒ１）。Ｒ３は、図１９を参照して説明したように、コリメータが横に変位した場合にも、イメージインテンシファイア入力１１２の完全な視野が組み込まれるほどに十分大きい。この設計によって、図１９Ｂの完全な画像エリア１２０は、図１９の例における１９０２のような影のエリアがどこにも無く、アクティブに維持される。このようなコリメータの拡大は、本発明の任意のコリメータにおいて実現することができる。

要求される最大変位が、円形孔７００の縁が画像７１２の縁のいずれかの場所にちょうど一点接触する点（そのような点の一例は、図１９Ａにおける点１９０４である）にまで及ぶ、図１９の例において、扇形孔の必要な半径ｒ３は、図２０Ｂを参照して、以下のように計算することができる。
ｒ３＝Ａ−ｒ１ 式（１２）

ここで、Ａは、イメージインテンシファイア入力１１２の直径Ｂ（図３を参照）を、コリメータ平面におけるその投影にスケーリングしたものである。すなわち、
Ａ＝Ｂ＊（Ｄ１／Ｄ２） 式（１３）

コリメータをＸ−Ｙ平面内で動かす過程では、（エリア５０４を通過する）フルＤＰＰで照射されていた画素は、エリア５０４が動くことでそれらの画素がそのエリアに含まれなくなることにより、１／１０のＤＰＰで照射されるように、状態が変化し得る。理解されるように、本例の動作モードを考慮すると、１秒の間に、画素の状態が、エリア５０４に含まれるフルＤＰＰの状態から、エリア５０４の外の１／１０のＤＰＰの状態へと変化し、１／１０のＤＰＰの１０フレームは既に取得されており、この画素の表示のための処理は、エリア５０４内にあるときと同じＳ／Ｎを提供するために、最後の１０フレーム（または、別の例では、０．５秒後に５フレーム）を使用する上述の方法のいずれかで実施される。１秒の遷移の間に、この画素のＳ／Ｎを、エリア５０４に含まれていたときと同じＳ／Ｎに維持するための別の処理が必要となる。

図３２を参照する。ステップ３２００で、現在のフレームからの画素を、画素和に加算し、そして次のフレームを確認する（ステップ３２１０）。遷移期間中にこれまで合算されたフレームを、フルＤＰＰのデータと、加重和で組み合わせる（ステップ３２２０）。このとき、フルＤＰＰのデータは、新しいフレームのより低いＤＰＰを補償して、一貫したＳ／Ｎを維持するために、重み付けされる。例えば、ある１つのフレームが遷移期間に入ると、表示は、９０％のフルＤＰＰと、その１つ新しいフレームの加重和となる。２フレーム後には、８０％のフルＤＰＰと、２つの新しいフレームになる、などする。フルＤＰＰの重みは、それらの画素のＳ／Ｎを、それらがエリア５０４に含まれていたときと同じに維持するために必要なＤＰＰを表すように、その有効線量を軽減させる。

ステップ３２３０で、正規化が実行される場合にはそれを実行し、そして更新された画像を表示させる（ステップ３２４０）。プロセスは、ＥＣの完了まで継続し、その場合、新しいフレームは、古いフルＤＰＰデータと比較して、徐々に、より大きな重みを受けるようになる。１０フレームが経過すると、遷移期間は終了し、図２８Ｃに示すような方法の動作を開始させることができる（ステップ３２６０）。

さらに明確にするための一例を以下で提示する。本例では、０．１秒のリフレッシュレート、０．１秒から１秒まで変化する時間分解能で、以下の手順を実施し、ここで、Ｎは、その画素の最後のフルＤＰＰフレームのインデックスである。
１．時間０で、フレームＮの最後のフルＤＰＰデータを１００％で、その画素として表示する。時間分解能は０．１秒である。
２．時間０．１秒で、フレームＮの最後のフルＤＰＰデータを９０％で、フレームＮ＋１の新しいＤＰＰデータの１００％との加重和を、その画素として表示する。
３．時間０．２秒で、フレームＮの最後のフルＤＰＰデータを８０％で、フレームＮ＋１のＤＰＰデータの１００％と、フレームＮ＋２のＤＰＰデータの１００％との加重和を、その画素として表示する。
４． ．．．．
５． ．．．．
６． ．．．．
７． ．．．．
８． ．．．．
９． ．．．．
１０．時間０．９秒で、フレームＮの最後のフルＤＰＰデータを１０％で、フレームＮ＋１，Ｎ＋２，．．．．，Ｎ＋９の各々の新しいＤＰＰの１００％との加重和を、その画素として表示する。
１１．時間１．０秒で、フレームＮの最後のフルＤＰＰデータを０％で、フレームＮ＋１，Ｎ＋２，．．．．，Ｎ＋９，Ｎ＋１０の各々の新しいＤＰＰデータの１００％の加重和を、その画素として表示する。このとき、時間分解能は、１秒に変化している。
１２．１／１０のＤＰＰの領域の画像改善のための上述の方法に継続する。時間分解能は１秒である。

理解されるように、わずか１ｆｐｓのレートで１／１０のＤＰＰの画素をリフレッシュする方法の場合、画素が１／１０のＤＰＰの照射へ変化した後、最後のフルＤＰＰデータは１秒間表示され、その後は、１／１０のＤＰＰの最後の１０フレームの平均が、画素をリフレッシュするために使用される。

画素が反対方向に状態を変化させる場合、すなわち、１／１０のＤＰＰのエリアからフルＤＰＰのエリアに変化する場合、この遷移は瞬間的であり、状態変化の後の最初の０．１秒の内に、表示画像は、フルＤＰＰの最初の０．１秒フレームでリフレッシュされる。

図１Ａを参照して説明したように、上記の方法は、比較的高い周波数のパルスＸ線に対しても適用可能である。「比較的高い周波数」という表現は、コリメータ設計および動作モードに対して相対的なものである。３６度の扇形角度幅を有し、１０ｒｐｓで回転する、図５のコリメータ５００の例では、パルス周波数は、少なくとも１００／秒の周波数であるべきであり、これにより、１フレームの各３６度のエリア当たり、少なくとも１つのＸ線パルスとなる。画素補正方式を単純化するためには、Ｘ線パルス周波数は、最小周波数に正の整数を乗算したものとなることがさらに求められる。本例では、２００／秒、３００／秒、４００／秒などである。本例では、１，０００／秒（最小周波数の１０倍）を、比較的高い周波数と考えることができる。

いずれのコリメータも、Ｘ線に対して完全に不透明ではなく、コリメータは、不透明な領域でほとんどのＸ線を遮断するように構築されている。（鉛の場合と同様な）０．２５ｍｍのＨＶＬ（半値層）によって、３ｍｍ厚のコリメータは、入射Ｘ線照射の０．５^(3/0.25)＝１／４０９６を（散乱することなく）通過させる。「本質的に不透明な」という表現は、これらの実際のコリメータを説明するために使用される。上述のほとんどのコリメータは、図５の５１８のような本質的に不透明な領域と、図５の５０４および５０６としてのアパーチャまたは孔とから構成される。図１８の例のようなコリメータは異なり、本質的に不透明なエリア１８０６およびアパーチャ１８０２に加えて、図１８Ａの１８０４のような半不透明な領域を含む。

本発明によるコリメータは、スタンドアローンとしてＸ線システムに取り付けることが可能であり、または別のコリメータと一緒に取り付けることが可能であり、例えば、Ｘ線をイメージインテンシファイアの入力エリア１１２の一部に制限するように設計される。本発明のコリメータおよび他のコリメータは、Ｘ線光路に沿って任意の順番で配置することができる。エリア１１２の照射部分は、Ｘ線光路において全てのコリメータの遮断するエリアを重ねた残りの部分である。このように連設する設計では、所望の機能を得るために、各コリメータの、Ｘ線源からの距離およびエリア１１２までの距離を、上述のようにコリメータのジオメトリと共に、考慮する必要がある。

［動的ＲＯＩおよびアイトラッカを使用した画像最適化］
別の例では、ユーザにより知覚される画像を向上させるために、コリメータの上記の例および画像処理の例（さらには上述されていない例）のいずれかを、アイトラッカと共に用いることができる。典型的な複数フレームＸ線撮像システムでは、一般に画像の輝度と呼ばれ得るものを決定するために、典型的には、その中心が画像の中心に設定されたエリアが定義される。場合によっては、画像のコントラストも、そのエリアに基づいて決定される。典型的には、そのエリアは、画像全体よりも小さいが、画像全体と同様のサイズのエリアとすることもできる。

そのエリアの画像内容に基づいて、ユーザに対して画像を最適化するように、以下のような画像品質に関連した各種パラメータを決定することができる。
１．（連続モードであるか、またはパルスモードであるかに関わりなく）Ｘ線管電流
２．Ｘ線管ピークキロボルト（ＰＫＶ）
３．Ｘ線パルス長
４．アナログであるか、またはデジタルであるかに関わりなく、ＡＧＣ（自動利得制御）
５．輝度関数、コントラスト関数、ガンマ関数、オフセット関数、利得関数、ｎ次線形関数、非線形関数などの様々な関数で実現される画像の階調補正または階調調整

このエリアの画像内容に応じて画像を最適化する一例は、このエリアにおける１０％の最も明るい画素を特定して、これらの画素の平均値を計算し、利得を調整する（各画素値を定数係数で乗算する）ことであり、これにより、表示レベル０〜２５５を提供する８ビット表示システムにおいて、平均値はレベル２４０に設定される。

規定のエリアの画像データを用いたこのようなパラメータ変更の典型的な結果は、そのエリアの画像は、ユーザの視覚に対してその画像内容が最適化される一方で、このエリア外の画像部分は、ユーザの視覚に対して最適化されないことがあるということである。

例えば、肺が、最適化エリア内にある場合がある。肺は、Ｘ線照射に対して透過性が比較的高いので、最適化は、肺が所望の輝度で表示されるようにするため、照射を低減するように作用する。その結果、近くにあるが最適化エリア外にある脊椎は、暗く表示されて、細部の可視性が失われる可能性がある。現状技術によるこの点を克服するために、脊椎が最適化エリア内となるまで患者を動かして、その脊柱について最適化を実施することで、その輝度を高める。しかしながら、この場合、肺は、輝度が高くなりすぎて、画像における肺の細部は劣化する。このコンフリクトは、Ｘ線を操作する上述のもののようなコリメータを、アイトラッカと共に使用することにより、解消することができる。

本発明によれば、ＲＯＩ内ならびに周辺の強度を向上／調整する（そして適切な画像品質を得る）ことで、（ステント、ツール、または生体組織など）いくつかの特徴が表示されて明確に視認できることを保証するように、Ｘ線管の入力パラメータを、自動的に制御するか、またはユーザ主導による設定よって制御することができる。

本例では、ＲＯＩは静的ではなく、ユーザの注視座標に追従する。アイトラッカは、画面上のユーザの注視点の（ｘ，ｙ）のストリームを供給する。ＲＯＩを、コリメータの相補的調整を伴って、これらの座標に移行させ、ユーザが注視している場所であるＲＯＩに含まれた画像のための最適化を実施する。

その結果、この自動画像最適化機能に対する手動調整または補正を必要とすることなく、ユーザが見ている場所であってユーザが最良の画像を必要としている場所であるエリアにおいて、常に、画像は最適化される。

なお、本機能を、処置の全体を通して、または処置の所望の期間のみにおいて、用いることができることは、理解されるであろう。

画像は、ＲＯＩの内容に応じて、上述のパラメータ、または画像の画素の表示値を修正する他の任意のパラメータのいずれかを用いて最適化することができる。

また、ＲＯＩの中心を注視点に設定する必要がないことも理解されるであろう。注視点を含むようにＲＯＩが選択された場合でも、所望の最適化を実施することが可能である。

なお、コリメータの上記の例および画像処理の例のいずれかを用いることなく、上記の最適化方法を適用することもできることは、理解されるであろう。本方法は、イメージインテンシファイアの入力１１２の視野にわたって略均一なＤＰＰを採用した複数フレームＸ線撮像システムに適用することができる。画像領域におけるオペレータの注視点を検出するために、そのような複数フレームＸ線撮像システムにアイトラッカが追加される。その場合、上記最適化は、上述のように、その注視点を含む画像エリアについて実施される。

［階調補正関数を用いた背景画像処理］
図１８Ａ〜図１８Ｄを参照して記載したタイプのコリメータを使用することの影響の１つは、ＲＯＩ（環状部１８０２）に対して背景（環状部１８０６）におけるＸ線照射スペクトルが変化することである。背景フィルタ（環状部１８０６）を通してＸ線ＤＰＰを低減した結果として、画像のそのエリアにおけるＸ線スペクトルは、画像のＲＯＩエリア（略してＲＯＩ）と比較して変化する。その結果として、ヒト組織（または他のいずれかの物質）におけるＸ線の吸収特性が、背景領域とＲＯＩとで異なる。図１８Ａ〜図１８Ｄに関連したコリメータの例では、さらに、患者またはファントム（図１Ａの１１０）が存在しない場合に背景領域の１画素あたりの光子数がＲＯＩにおける１画素当たりの光子数の１０％である例を考えると、各々の背景画素値に１０を乗算することにより（または、上述のように最新の１０個の背景画像を合算することにより）背景画像がＲＯＩの画像と同様になることが示唆され得る。これは典型的なケースではない。典型的には、背景画像をＲＯＩ画像とより同じように見えるようにするためには、より複雑な階調再現関数が必要となる。これについて、図２１Ａ〜図２１Ｃを参照して、より詳細に説明する。

なお、上記の１０％という選択は、任意であって、一例として選択されたものにすぎないことは、理解されるであろう。１％〜９０％の間の他の値を選択することができ、さらには、ゼロより大きく１００％未満の任意の値を選択することができる。１０％以外の値の場合の調整および説明は、当業者には明らかである。画像調査、測定、較正、および評価のためにＸ線照射野で使用される典型的なツールは、図２１Ａに示すような１０段のステップウェッジである。これは、多くの材料で構成することができる。図１Ａの患者１１０の代わりに、このようなステップウェッジをＸ線光路に配置することにより、ストライプ画像を取得すると、（Ｓ／Ｎが比較的高いと仮定して）隣接するステップの画素の間に差異があるのとは対照的に、各々の矩形ストライプの画素は、その値が比較的類似している。各々のストライプにおける平均値を測定することで、図２１Ｂにおける１１個のドット模様バー２１０４の値を生成することができる。横軸は、ステップの相対厚さを表しており、番号ゼロは、吸収がない（空気のストリップのみである）ことを表し、番号１は、ステップウェッジ２１００の最も薄いステップを表し、番号１０は、ステップウェッジ２１００の最も厚いステップを表し、これは、本例では、最も薄いステップの１０倍の厚さである。

縦軸は、画素値を表している。本例では、０〜４０９５のダイナミックレンジを提供する１２ビットシステムを選択した。本例では、１２ビットシステムを、それがデジタル画像処理用として当該分野で一般的なシステムであるという理由で選択したが、本発明を実現するために任意のシステムを使用できること、および、本発明を他のシステムに採用することは当業者には簡単なことであって、本発明の範囲は本例によって限定されないことは、理解されるであろう。また、本例では、画素ノイズ用に９５の追加レベルを可能とするとともに、レベル４０９５での高いデジタルノイズカットオフを回避するために、空気での平均画素レベルを４０００に設定した。このような選択は、一例としてなされたものであり、理解されるように、このようなシステムでは、ノイズはＸ線ＤＰＰに依存し、空気の透過率の値は、好ましいＸ線特性に応じた値とするべきである。

本例では、結果的に背景におけるＸ線照射スペクトル分布を変化させる、背景におけるＸ線強度のフィルタリングによって、同じステップウェッジ２１００を通した吸収係数の特性を変化させる。その結果として得られる各ステップにおける背景照射についての画素値を、図２１Ｂに１１個の黒色バー２１０６として示している。

上述のように最新の１０個の背景フレームを加算すること（または、各々の背景画素を１０で乗算すること）による背景の初期処理を実施する場合には、最新の１０フレームを加算した後の、背景におけるそれらのステップの平均値を表す１１個の網掛けバー２１０８において、一番左の網掛けバーで示すように、ステップゼロにおける初期処理後の背景画素値は、ステップゼロにおけるＲＯＩ画素値と同様になる。

バー２１０４に対してバー２１０８を精査すると、ステップゼロを除いて、残りの１０個のバー２１０８はすべて、残りの１０個のバー２１０４よりも高い値であることが明らかとなる。これは、図１８Ａのフィルタの環状部１８０６によってスペクトルが変化することに起因して背景における吸収が異なることによる結果である。例えば、ＲＯＩにおけるステップ５の平均画素値は１４１９であるが、初期処理後の背景では２００５である。その結果、初期処理後の背景画像とＲＯＩの画像とは見た目が異なることになる。

これを解決するために、背景画像領域（略して、背景）のための追加の処理ステップが必要となる。図２１ＢのステップのＲＯＩ領域および背景領域を参照して、そのような補正関数を、図２１Ｃの関数２１１２として示しており、ここでは階調補正関数と呼ぶ。階調補正関数を用いて画像を変更するプロセスを、ここでは階調補正と呼ぶ。

階調補正関数２１１２は、１１個のストリップの各々について、背景ストリップの平均値を、ＲＯＩ領域のストリップの平均画素値と同じにするように、階調補正係数を計算することによって、作成される。そのような各々の係数は、背景におけるステップの平均画素値に対する、ＲＯＩにおけるステップの平均画素値の比である。これらの計算された値の間にある画素値のための係数は、３次補間法などの任意の種類の補間、または１１個の算出点に対する指数関数もしくはｎ次線形関数などの任意の関数のフィッティングを用いて得ることができる。本例では、背景領域における画素値が低いほど、補正係数が低いことは、明らかである。例えば、初期処理後の背景画素値が７６２の場合、補正係数は０．４４（図２１Ｃにおける２１１４）であり、初期処理後の背景画素値が２５２４の場合、補正係数は０．７９（図２１Ｃにおける２１１６）である。

本例における階調補正とは、初期処理後の背景の各画素に、図２１Ｃの例によって関連付けられた係数で、乗算することを意味する。

図２１Ｃの階調補正関数は、初期処理後の背景画素の各々を、階調再現関数２１１２によって提供される関連した係数（背景画素補正係数）で乗算することによる、初期処理後の背景のさらなる処理のために用いられる。

なお、本例では、背景を、ＲＯＩと同様になるように処理したが、同じアプローチを用いて、ＲＯＩを、背景と同様になるように処理することも可能であることは、理解されるであろう。また、背景について初期処理を実行するとともに、背景に対するＲＯＩの階調再現を実行することも可能である。そのような階調補正についての説明を得るには、上記の例において、背景という単語とＲＯＩという単語を入れ替えるだけでよい。

また、理解されるように、ＲＯＩと背景についてステップの値を同様にする結果を得る初期処理は、階調補正のための必要条件ではない。上記の初期処理なしで、または例えば背景のステップゼロをＲＯＩのステップゼロの値の半分にするように設計された初期処理とともに、階調補正を実行することができる。これは、例えば、１０％の背景照射の本例では、最新の１０個の画像の代わりに、最新の５つの画像を加算することにより実行することができる。階調補正プロセスは同じであり、（同じようにして計算される）階調補正関数のみが異なる。

［ステップウェッジを用いた階調補正関数の計算］
以下の例では、背景画像をＲＯＩの画像と同様に見えるようにするための階調補正関数を生成するための方法を、より詳細に提示する。本方法では、図３３Ａを参照する。

本方法の第１のフェーズは、データ収集である。

データを収集するために、可変吸収ファントムを使用することで、画像領域にわたって異なる吸収レベルを提供する。そのようなファントムは、（図２１Ａのもののような）ステップウェッジ、リニアウェッジ・ファントム、連続勾配関数の可変厚ファントム、ランダム厚ファントム、または画像のダイナミックレンジ（１２ビットシステムでは０〜４０９５）にわたって十分な測定点を提供する他の任意の可変吸収ファントム、で構成することができ、それらの測定点は、所望の精度が得られるようにダイナミックレンジ全体に適度に分散している。なお、ダイナミックレンジに、より多くのステップがより均等に分散されているほど、階調補正関数の精度がより高くなることは、理解されるであろう。１０段のステップウェッジは、妥当な精度を得るための合理的な選択である。

可変吸収ファントム（ＶＡＰ）の好ましい材料は、生体組織を似た振る舞いをする材料である。水が、生体軟組織を表す合理的なものであるとするのが一般的である。Ｓｕｐｅｒｔｅｃｈ，Ｅｌｋｈａｒｔ，Ｉｎｄｉａｎａ，ＵＳＡから入手可能なプラスチックウォータのようなファントムを製造するために使用される水等価と考えられる物質がある。このような材料を使用することによって、収集データは、フィルタリングされた背景照射スペクトルとＲＯＩ照射スペクトルに対する生体軟組織の反応を、より良く模したものとなる。また、そのような可変吸収ファントムにおいて、骨等価物質を使用することもできるが、当業者であれば理解できるように、それは、軟組織の解説の単なる延長にすぎず、よって、ここでさらに詳細に解説はしない。

可変吸収ファントム（ＶＡＰ）は、図１Ａのシステムにおいて、患者１１０の代わりに配置される。

所与のＰＫＶ１について、画像、または画像のセットが取得される。ＰＫＶがパラメータである理由は、Ｘ線スペクトルがＰＫＶ依存であるからであり、このため、それぞれの階調補正カーブは、所与のＰＫＶについて計算される。取得される画像は、ステップウェッジの例では、各ステップについて、ＲＯＩと背景のＸ線スペクトルがそれぞれ取得されるように設計されている。すなわち、そのステップの一部分がＲＯＩ内にあり、他の部分は背景内にあるか、または、ある画像ではそのステップがＲＯＩ内にあり、別の画像ではそのステップが背景内にあるか、いずれかである。

ここで、本例では、背景画素値を修正すること、およびＲＯＩを基準として用いて背景をＲＯＩと同様に見えるように調整することを、選択する。なお、ＲＯＩを背景と同様に見えるようにするために、ＲＯＩ画素値を調整することができる（または、上述のように他の代替案を採用することができる）ことは、理解されるであろうが、その方法は、本例と完全に類似しているので、ここでさらに詳細には説明しない。

これを実行するために、（空気のステップゼロを含む）各ステップｉについて、２つの画素群の平均を算出する。
１．（ステップ３３００）ＲＯＩ内にあるステップｉの画素：ＡＶＧｒｉ
２．（ステップ３３０５）背景にあるステップｉの画素：ＡＶＧｂｉ

次に、これら２つの数値を用いて（ステップ３３１０）、レベルＡＶＧｂｉを有する背景画素について階調補正関数値Ｆ（ＡＶＧｂｉ）を計算する。
Ｆ（ＡＶＧｂｉ）＝ＡＶＧｒｉ／ＡＶＧｂｉ

１０段のステップウェッジ＋１段の空気の例では、１１個の階調補正関数値からなるセット｛Ｆ（ＡＶＧｂ０），Ｆ（ＡＶＧｂ１），Ｆ（ＡＶＧｂ２）， ．．． ，Ｆ（ＡＶＧｂ１０）｝が得られる。

１２ビット表示システムの例では、背景の画素がとり得る値の各々が階調補正関数値を有するように、４０９６通りの補正値が必要とされる。上記で計算された１１個の値以外のそのような値は、２次線形関数もしくはｎ次線形関数フィッティングまたは指数関数フィッティングなどの任意の内挿法および外挿法を用いて推定することができる（ステップ３３２０）。そのコンセプトは同じであり、その違いは、計算された階調補正関数の精度にあり、それは一般に、補正後に背景がどの程度ＲＯＩに似ているのかによって評価される。これについて、以下の例を用いて説明する。

１０段プラス空気ステップのそれぞれの関数値を測定するためにステップウェッジを使用する場合について、一例の表を提示する。

本例では、ステップゼロは、吸収のないエリアであり、ＶＡＰの外のエリアである。また、本例では、背景は、（上記で詳述したように、１０％の背景照射を補償するために最新の１０フレームを加算するなどの）初期処理も終えている。このため、ＡＶＧｒ０＝ＡＶＧｂ０である。また、本例では、ＡＶＧｒ０＝４０００であるように、照射が設定された。これは、所与のＰＫＶについて、例えば、複数フレーム連続Ｘ線撮像システムにおいてｍＡ（ミリアンペア）を決定することにより、またはパルスＸ線システムにおいて１パルス当たりの電荷量（ミリアンペア秒：ｍＡｓ）を決定することにより、行われる。以下の解説の目的では、ＡＶＧｒ０＝４０００を得るためのＸ線電流の設定を指して、ｍＡ−０と呼ぶことにする。

従って、０〜４０９５のための補正係数を取得するためには、３１９〜３９９９の範囲については内挿が必要であり、０〜３１７および４００１〜４０９５の範囲については外挿が必要である。これは、例えば、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｉｎｃ，Ｎａｔｉｃｋ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡから入手可能なＭａｔＬａｂで提供される、多くのカーブフィッティング法のいずれかを用いて実行することができる。具体的なフィッティング法は、一般的にはデータに依存する。

理解されるように、階調補正関数を計算するために、必ずしもすべてのステップ（段）を用いる必要はないが、一般的には、より多くのステップを用いることで、より良好な階調補正関数がサポートされる。

なお、カーブフィッティングの目的では、そのようなカーブは、さらに点（ＡＶＧｂ，Ｆ（ＡＶＧｂ））＝（０，０）を通るものであることも、常に求められることは、理解されるであろう。すなわち、吸収体の厚さが、その厚さによって照射を完全に遮断するほどに大きい場合には、その点での階調補正値はゼロである。

上記の例により、２００および無限大の相対厚さを表す２つの追加の行を、表中に示すことができる。

従って、この追加点（０，０）を、より良好なカーブフィッティングのために、測定値の任意のセットに追加して使用することができる。

また、ＲＯＩ（図１８Ａおよび図１８Ｂのフィルタセクション１８０２に対応する図１８Ｄの１８２２）と、背景（図１８Ａおよび図１８Ｂのフィルタセクション１８０６に対応する図１８Ｄの１８２６）のような、２つの画像エリアだけではなく、さらの多くの画像エリアが上記の階調補正に関係していることも、理解されるであろう。図１８Ａおよび図１８Ｂのフィルタセクション１８０４に対応する図１８Ｄの遷移エリア１８２４のような、他の画像エリアが関係している。本例の遷移エリア１８２４では、環状部１８０４にわたるフィルタの可変厚の変化によって、Ｘ線スペクトルが、ＲＯＩの中心からの距離の関数として徐々に変化している。なお、背景１８２６用に設計された階調補正カーブが、遷移エリア１８２４用として最適ではないことは、理解されるであろう。

そこで、遷移エリア１８２４をいくつかの遷移サブエリアに分割することが望ましく、各々の遷移サブエリアでは、フィルタリング後のＸ線スペクトルは比較的均一である。そのような各々の遷移サブエリアについて、（それぞれのＰＫＶ用の）階調補正関数を計算して、その関連付けられた遷移サブエリアの階調補正に用いる。別のアプローチでは、特定のサブエリア用の階調補正関数は、その特定の遷移サブエリアにおけるフィルタ厚さを考慮して、背景の階調補正関数から推定することができる。例えば、遷移サブエリアの厚さが背景のそれに近い場合は、階調補正関数は、背景の階調補正関数に近いものとなる。階調補正値のそのような推定の一例を、以下の表に提示している。

「背景の近く」および「ＲＯＩの近く」の値は、以下の形の指数関数的評価を用いて、背景値から推定される。
推定値＝背景値^E
ここで、「背景の近く」の値の推定の場合はＥ＝０．８５であり、「ＲＯＩの近く」の値の推定の場合はＥ＝０．０７である。

他の多くの推定を用いることができる。指数関数的推定は、問題のＸ線の指数関数的吸収特性を合理的にサポートする。

上記の方法は、ある範囲のＰＫＶ値に対して実行されて、そのようなＰＫＶ値の各々について、階調補正関数を生成する。例えば、５０ＰＫＶ〜１５０ＰＫＶの範囲で、５０、７５、１００、１２５、１５０ＰＫＶについての、５つの階調補正関数を生成することができる。

例えば、９０ＰＫＶが患者に使用される場合、その階調補正関数は、線形補間または他の任意の補間を用いて、７５ＰＫＶ用と１００ＰＫＶ用に計算された階調補正関数から補間することができる。そして、この補間された階調補正関数を、９０ＰＫＶ照射によって生成された背景の階調補正に用いることができる。

上記の階調補正関数の計算を実行した後に直面し得る一般的な状況は、使用する実際の画像が空気セクションを含んでいないことであり、さらにはステップ１、２、３、４と等価な物体も含んでいないかもしれないことである。例えば、検査対象（図１Ａの患者１１０）において「Ｘ線透過性」が最も高い部分が、０〜４０９５のダイナミックレンジのうちレベル２０００にしか到達しないことがあり得る。そのような場合、そのエリアの輝度を高めてレベル４０００に達するようにＤＰＰを増加させるために、Ｘ線電流が２倍にされることがある。

その場合、現在の４０００は、階調補正関数のレベル２０００と同等な吸収の後に生成されるので、元々４０００用に設計された階調補正値は、もはや適切ではない。

この状況に対処するため、Ｘ線ｍＡが２倍にされて電流ｍＡが２×（ｍＡ−０）である場合には、図２１Ｃの階調補正関数のｘ軸の単位を、同じくｘ軸の値に２を乗算することにより修正することで、図２１Ｄの修正された階調補正関数を得ることができる。図２１Ｄの階調補正関数で使用されるダイナミックレンジは、依然として０〜４０９５である（図２１Ｄでは４０９５を破線２１２０で示している）。このレンジでは、実際の階調補正値は、０．００〜約０．７１の範囲であって、以前のように１．００までではない。

よって、使用する際のＸ線電流が、階調補正関数の計算の際のＸ線電流に対して変更された場合には、階調補正関数のＸスケール（「入力スケール」）を、上述のようにｍＡの変化と同じ比率で調整することができ、そして新たなＸ線電流で必要な階調補正を提供するために用いることができる。

なお、このスケール調整をより正確に決定するのは、Ｘ線管から検査対象に向けて放出されるＸ線光子数の変化であることは、理解されるであろう。それは、一般に、ｍＡの変化に適度に比例すると考えられるので、この目的で一般にｍＡが用いられる。

上述のように、階調補正関数を用いることに関して、階調補正関数は、背景を初期処理することなく用いることができる。そのような場合、階調補正関数の計算は、同じ条件下で、すなわち、階調補正関数の計算に使用するデータに対して初期処理を実施することなく、行われなければならない。

［患者の身体を用いた背景画像補正関数の計算］
本発明の別の例では、階調補正関数の計算は、（上述のようなファントムの代わりに）リアルタイムの患者データに基づいて、特定の患者に合わせて最適化することができる。本例について説明するために、図２２Ａ〜図２２Ｂを参照する。これらの図面は、表示層を示しているが、便宜上、このようにしているにすぎない。これらの図面を参照した解説では、一般に１２ビットで処理される画像処理層および画像メモリデータ層についても、さらには、Ｘ線分配層および検出層（平面検出器またはイメージインテンシファイアまたは任意の理論的Ｘ線検出器のいずれか）についても言及しており、これらの層に関するジオメトリは、図２２Ａおよび図２２Ｂと、対応する図３３Ｂのフローチャートを参照して記載されるものに完全に類似している。

本例は、上記の例の説明で選択された同じパラメータを用いて提示され、すなわち、階調補正関数の計算は特定のＰＫＶおよびｍＡについて実施され、図１Ａの１１０のような患者またはファントムが存在しないときに背景照射はＲＯＩ照射の１０％であるように設計される、などする。本例の説明のために重要な差異については明確に提示する。以下の説明では、さらに、図１８Ａのコリメータの、環状部１８０４の幅がゼロであるとして、環状中央孔１８０２と環状部１８０６のみを考慮する上記単純化を採用する。環状部１８０４の場合への拡張は、上記の拡張と完全に類似している。

図２２Ａを以下で参照する。図２２Ａで表されている期間中に、オペレータは、点２２０２を注視している。ＲＯＩ ２２０４は、上述のように、注視点２２０２の辺りに設定される（ステップ３３３０）。そして、高照射レベルがＲＯＩ ２２０４に向けられる一方で、背景２２０６は、ＲＯＩの照射の１／１０を受ける。メインフローで、上述のようにデータが処理される（典型的には、フレームを加算し、オプションで増倍係数を用いて輝度調整する初期処理と、保存された階調補正関数を用いた第２の処理。空間フィルタなどの他の画像強調処理を適用することもできる）。

バックグラウンドフローで、患者１１０の画像から取得したデータに基づいて、階調補正カーブの計算が行われる。

図２２Ａから、２種類のデータが取得される。
１．ＲＯＩ ２２０２において、図１８Ａの環状部１８０６によってフィルタリングされないＸ線スペクトルについて、画像データを取得して保存する（ステップ３３３５）（好ましくは１２ビットで、ただし８ビットなどの他の精度でも可能である）。
２．背景２２０６において、図１８Ａの環状部１８０６によってフィルタリングされるＸ線スペクトルについて、画像データを取得して保存する（ステップ３３４０）（好ましくは１２ビットで、ただし８ビットなどの他の精度でも可能である）。

次に、いくらかの時間の後に、オペレータの注視点が、図２２Ｂの点２２０８に移動する。ＲＯＩは、その注視点に追従し、その結果をＲＯＩ ２２１０として示している（ステップ３３４５）。

図２２Ｂから、２種類のデータが取得される。
３．ＲＯＩ ２２１０において、図１８Ａの環状部１８０６によってフィルタリングされないＸ線スペクトルについて、画像データを取得して保存する（ステップ３３５０）（好ましくは１２ビットで、ただし８ビットなどの他の精度でも可能である）。
４．背景２２０６（この場合、以前はＲＯＩ ２２０４であったエリア２２１４も含む）において、図１８Ａの環状部１８０６によってフィルタリングされるＸ線スペクトルについて、画像データを取得して保存する（ステップ３３６０）（好ましくは１２ビットで、ただし８ビットなどの他の精度でも可能である）。

この収集されたデータを用いて、階調補正関数を計算することができる。

１つのアプローチでは、それらのフレームの各々に対して、初期処理（フレーム合算および輝度調整）を実行する。初期処理を実行することなく階調補正関数を計算する他のアプローチについては、上記の例において既に十分に説明されているので、解説しない。

この段階で、初期処理後のデータを用いて、ＲＯＩ ２２０４からの（一部または全ての）画素の値を、背景エリア２２１４からの対応する画素の値で除算する（ステップ３３７０）ことで、図２２Ｂのエリア２２１４内の背景画素の対応する値（入力）に対する、背景画素の階調補正のための図２１Ｃの補正係数（出力）を得る。

同じく、初期処理後のデータを用いて、ＲＯＩ ２２１０からの（一部または全ての）画素の値を、図２２Ａの段階で取得されたデータの対応する背景エリア２２０６からの対応する画素の値で除算することで、図２２Ａのエリア２２０６内の背景画素の対応する値に対する、背景画素の階調補正のための図２１Ｃの補正係数を得る。

これにより、計算された対応する背景画素補正係数を有する、階調補正関数の複数の入力点からなるセットを得る。一般的には、このセットは、ノイズに起因して、同じ値の入力値で、異なる出力値を有するものも含んでいる。出力値のこの統計的分布は、出力値の平均化、中央値、または他のいずれかの方法を含む任意の方法で解決することができる。本例では、平均化アプローチを採用する。このようにして、出力値が異なり得る入力値の多くが、単一の出力値を有する単一の入力値に整理される。

このような点のセットを得たことで、このセットに（好ましくは、さらに点（０，０）にも）適合させるように、カーブフィッティングを実行することができ、これにより、実際の患者データに基づいた階調補正関数を計算する（ステップ３３８０）。

なお、この目的で、同様に、１つのみのＲＯＩ位置を用いることも、上記の例で示した２つよりも多くのＲＯＩ位置を用いることもできることは、理解されるであろう。

また、多くの異なるＲＯＩ位置を用いるほど、カーブフィッティングに用いるセットに含まれる点がより多く取得され得ることで、より正確な階調補正関数が得られる可能性が高くなることも、理解されるであろう。

さらに、より多くのデータを計算に用いることで、精度を向上させることができることも、理解されるであろう。例えば、１０ｆｐｓによる例であって、図２２ＡにおけるＲＯＩ位置が５秒よりも長く持続するのであれば、注視点が図２２Ｂの位置に移動する前の最後の５秒間に生成されるすべてのフレームから、ＲＯＩおよび背景のデータを収集することができる。同様に、図２２ＢのＲＯＩ位置が３秒よりも長く持続するのであれば、注視点が図２２Ｂの位置に移動した後の最初の３秒間に生成されるすべてのフレームから、ＲＯＩおよび背景のデータを収集することができる。

そのようなデータは、いずれも時間的に平均化することで、ノイズ誤差を低減して、階調補正関数のカーブフィッティングのためのより正確な値を得ることができる。

また、そのような階調補正関数の計算は、患者の臨床処置中に計算を実行することができることも、理解されるであろう。その場合、ＲＯＩがある位置から別の位置に最初に移動した直後に最初の計算を実施し、そして、追加して蓄積されたデータを用いて、任意の時間間隔で階調補正関数を再計算することができる。

そのプロセスの開始時に、デフォルトの階調補正関数を使用し、そして最初に計算された階調補正関数で、その計算直後に置き換えることができ、さらに、それぞれの階調補正関数を、続いて計算された、追加データによって改善された階調補正関数で置き換えることができる。

なお、複数の患者から収集した階調補正計算用データを用いて、将来の患者に使用することができる「一般的な患者」用の１つ以上の階調補正関数を生成することができることは、理解されるであろう。

そのようなデータは、患者が追加されるごとに、その患者のデータが、既に保存されたデータに加えられて一緒に処理されることによって、改善されることができる。

上述のように、階調補正関数を用いることに関して、階調補正関数は、背景を初期処理することなく用いることができる。そのような場合、階調補正関数の計算は、同じ条件下で、すなわち、階調補正関数の計算に使用するデータに対して初期処理を実施することなく、行われなければならない。

一例として、上記で提示したのは、図１８の環状部１８２４を、等しい半径刻み幅の８つの環状部に分割することができることであって、これによると、最も小さい環状部＃１の平均ＤＰＰは１８２２の９／１０であり、次の環状部＃２の平均ＤＰＰは１８２２の８／１０であり、環状部＃３は７／１０である、などして、最後の環状部＃８は１８２２の２／１０のＤＰＰとなる。本例では、特定の内径と外径を有する環状部の各々では、図１８Ａの角度１８２８に依存しないＤＰＰが提供されると仮定される。

本方法は、図２３Ａに示すように、Ｘ線源がアパーチャの中心の真横にある場合に、正確に機能する。図２３Ａでは、破線２３０２は、コリメータ１８００の中位層（半分の厚さ）を示している。Ｘ線（Ｘ線群）２３０４と２３０６は、ライン２３０２が環状部１８０４の上面と交差するのと同じ点で、環状部１８０４の上面に交差する。これは、それらのＸ線群が、同じ半径で、ただし異なる角度で、コリメータを通過することを表している。Ｘ線源は、アパーチャ１８０２および環状部１８０４の中心の真横にあるので、対称性は、Ｘ線群２３０４と２３０６のそれぞれの経路におけるコリメータ１８００の実体が同じであることを意味する。従って、減衰は同じであり、図１８Ａの角度１８２８に依存しない。

図２３Ｂは、コリメータ１８００が右に移動した状況を示している。Ｘ線群２３０４に類似したＸ線群２３０８と、Ｘ線群２３０６に類似したＸ線群２３１０は、同じ半径でコリメータ１８００を通過するものの、コリメータ面における入射角は同じではない。コリメータ内部でのＸ線群２３０８と２３１０の経路は異なるので、それらの減衰は異なる。これを克服するために、この現象を考慮して、ＤＰＰの計算に組み込む。

１つのアプローチでは、コリメータ１８００の位置をパラメータとして、ＤＰＰの補正を実施する。これは、コリメータ材料のＸ線吸収係数およびコリメータのジオメトリを用いて行うことができる。また、Ｘ線源３０６からコリメータ１８００までの距離も、コリメータ位置とＤＰＰとの関係に影響を及ぼすため、さらにこの距離も計算において考慮することで、精度をさらに向上させることができる。

ＤＰＰの計算に代えて、ＤＰＰを、コリメータ１８００のいくつかの異なる位置について測定して、減衰データとして用いることができる。精度は、同じくＸ線源３０６からコリメータ１８００までの距離の関数としてのＤＰＰの測定によって、さらに向上させることができる。

図２４Ａに参照符号２３１２で示すような対称または略対称なアパーチャ縁によって、Ｘ線の入射角に対する減衰の感度を低減することができる。この設計では、Ｘ線２３０８とＸ線２３１０との、コリメータの実体における経路の差異は、図２３Ａおよび２３Ｂのアパーチャ縁の場合よりも小さい。なお、Ｘ線の入射角に対する減衰の感度を最小限に抑えるために、アパーチャ縁の各側をライン２３０２に関して非対称とするように、設計を最適化できることは、理解されるであろう。そのような最適化の結果として、アパーチャ縁の２つの面（図２４Ａおよび２４Ｂにおける環状部２３１２の上面と下面）は、ライン２３０２に関して非対称となる。

コリメータ１８００の変形例を示す図２５を以下で参照する。Ｘ線照射スペクトル分布を変化させる様々な厚さのアルミニウム（Ａｌ）層のような層を用いてＸ線照射をフィルタリングすることがよくある。そのようなフィルタリングでは、（限定されるものではないが）典型的には、Ｘ線スペクトルの低エネルギー部分を低減させる。ほとんどの材料による図１８のコリメータは、そのようなことをする。そこで、図１８のコリメータを、別のフィルタ層と共に用いる場合、Ｘ線ビーム断面を完全にカバーするように設計された別のフィルタ層は、アパーチャ１８０２のエリアにおいて所望の結果を提供するだけではなく、アパーチャの外側のエリア１８０６に対しても、この効果を、既にコリメータによって提供されているものに上乗せして加える。これは、望ましくない場合がある。これを克服するために、Ｘ線ビーム断面を完全にカバーするフィルタを用いる代わりに、より小さいフィルタ２５００を、コリメータ１８００の一部として、ＲＯＩエリアにのみ追加する。これにより、フィルタは、アパーチャエリア１８０２において所望通りに作用するが、エリア１８０６において追加の望ましくないフィルタリングを加えることはない。

次に、本発明を実施するための例示的なシステムを示す図２６に注目する。

典型的には、Ｘ線システムにおいて、その中心が画像１２０内に設定されて固定位置にある（図２のＲＯＩ ２００のような）ＲＯＩが、画像解析のため、ならびにＸ線管１００の駆動および画像１２０の修正のためのパラメータを生成するために、使用される。このエリアについて、平均値、最大値、コントラストなどのパラメータを計算することができる。このようなパラメータは、典型的には、（ｍＡ、ｍＡｓ、ＫＶｐなど）Ｘ線管の動作を最適化するために用いられる。

本例では、アイトラッカ１２８を用いて、ユーザ１２２の注視座標をＸ線コントローラ１３０に供給する。従来技術のように固定位置のＲＯＩを用いる代わりに、ＲＯＩは、注視点を含むように、または注視点の近くにあるように、注視座標に応じて移動する。注視点の関数としてのＲＯＩ位置のこの調整によって、Ｘ線管の駆動および画像１２０の修正のためのＲＯＩからの解析およびパラメータの計算は、時として注視点から離れていて注視点に関連する画像情報を表していないことがある固定ＲＯＩではなく、注視点に応じた位置にあるＲＯＩから実施される。

例えば、画像の中心は、画像の暗部を構成する（椎骨および胸骨などの）骨を主に含む場合があり、画像１２０の側部は、画像の明部である肺を主に含む。中心が固定されたＲＯＩの場合、Ｘ線パラメータおよび（輝度、コントラスト、階調補正などの）画像調整は、中心の画像が鮮明となるように調整される。この調整によって、ＲＯＩの外にある肺領域に対して過剰なＸ線が駆動されることになり、さらには、許容画像品質を超えて肺領域の輝度を増加させることもあり、その結果、肺画像は使用できなくなる。ユーザが肺を見たとき、その画像品質は、使い物にならないことがある。そのような場合に、ユーザは、中心固定位置のＲＯＩに肺が入るように、患者またはＣアームシステムを新たな位置に動かすことになり得る。注視点の関数としてＲＯＩを移動させる本例では、ユーザが、画像１２０の側部にある肺を注視すると、ＲＯＩも肺領域へ移されて、Ｘ線パラメータおよび画像の調整は、変位されたＲＯＩに応じて、肺に必要なように実施される。これによって、さらに、本例では、注視点に応じて、典型的にはＸ線強度が低減されて、患者への照射は低減されることになる。

なお、注視点とＲＯＩとの関係として、様々なものを利用できることは、理解されるであろう。そのような関係として、注視点に対するＲＯＩの相対位置、注視点に対するＲＯＩサイズ、注視点に対するＲＯＩ形状、を含むことができる（矩形画像では、ＲＯＩは、中央領域にある円形のもの、および画像の隅角付近にある矩形のもの、または円弧と９０度の直線辺との組み合わせなどの他の任意の形状をとるもの、とすることができる）。また、ＲＯＩは、その中心を注視点の辺り設定することができるが、注視点に対する相対位置を可変とすることもできる。そのような可変位置は、注視点の位置と、注視点のダイナミクスと、ＲＯＩの固定または可変形状との任意の組み合わせに依存させることができる。ＲＯＩは、その位置を固定とし、サイズのみを注視点の関数として変化させることができる。そのような一例は、その中心が画像１２０に関して設定された円形ＲＯＩであって、そのＲＯＩの直径は注視点に応じて変化する。一例では、画像１２０の中心からの注視点の距離が増加したときに、ＲＯＩの直径を増加させることができる。

なお、理解されるべきことは、本発明におけるアイトラッカという用語は、ユーザの注視点に関連する情報を提供することができる任意のデバイスを指して使用されるということである。

図２６の例において、本発明は、一般的にユーザの注視点の情報を自動的に提供するアイトラッカに限定されないことは、理解されるであろう。本発明の一例では、アイトラッカを、ＲＯＩの位置および／または形状に影響を及ぼす任意の入力デバイスで置き換えることができる。例えば、ジョイスティック、キーボード、タブレットＰＣもしくはスマートフォンのディスプレイなどの対話型ディスプレイ、ジェスチャ読取装置、音声解釈装置、または他の任意の適切なデバイスを用いて、画像１２０に対する相対座標を特定することができ、そして、そのような入力に応じて、ＲＯＩの位置および／または形状を変化させる。

階調の変更について、上記では階調補正という用語を使用して説明している。多くの例において階調補正という用語を使用しているが、これは、それらの例を「補正」の意味に限定するものではなく、それらの例はいずれも、所望の任意の画像修正を含み得るようなものなど、画像の任意の階調変更の意味に解釈することができる。階調補正という用語は、所望の任意の画像修正を含み得る階調変更と解釈されるべきである。

［複数ＲＯＩのコリメータ］
図１８Ａおよび１８Ｂは、部分透過性の背景（１８０６）と完全透過性のＲＯＩセクション（１８０２）とを有するコリメータを開示しており、この場合、その直径のＲＯＩでエリア１８２２（図１８Ｄ）に照射し、部分透過エリア１８０６によって図１８Ｄのエリア１８２６に照射する。簡単にするため、図１８Ａにおける遷移エリア１８０４、および図１８Ｄにおける１８２４を、本例では無視しているが、本例が遷移エリアを備えた変形例も含み得ることは、理解されるであろう。

例えば、図３４Ａでは、イメージインテンシファイアの入力面１１２における、Ｘ線ビーム１０６による照射エリア全体３４０２の直径は、１２”とすることができる。ＲＯＩ照射エリアは、例えば、番号表示符号３４０４で示すように、直径で、全エリア３４０２の１／３である４”に設計することができる。１０２４×１０２４画素の結像エリアの例では、１２”の直径が、略１０２４画素（図１８Ｄの１８２６および１８２４）に結像され、ＲＯＩの直径が、略（１０２４／３）＝３４１画素（図１８Ｄの１８２２）に結像される。

一部のケースでは、ユーザは、イメージインテンシファイア１１４のズーム機能を作動させることができ、これにより、入力エリア１１２の一部のみが、カメラ１１６センサ上に結像される。例えば、入力エリア１１２からの、１２”ではなく９”の直径のみが、カメラ１１６センサ上に結像される。そのような例では、直径９”のエリアが、画像の１０２４×１０２４画素に結像される。ユーザは、ＲＯＩエリアが依然として、表示される画像１２０の直径で１／３であることを期待し得る。この場合、番号表示符号３４０６で示すように、入力１１２のうち、以前のような４”ではなく直径３”のエリアが、ＲＯＩの直径としての３４１画素に照射されなければならない。

一例では、ＲＯＩ照射エリアの直径の４”から３”への調整は、ｘ線焦点３０６からのコリメータ１８００の新たな距離を生成するために、直径４”用に設計されたＲＯＩエリア１８０２を有するコリメータ１８００を、イメージインテンシファイア１１４に向かって移動させることによって実施することができる。Ｄ１は、直径４”のＲＯＩの場合の、焦点３０６からのコリメータ１８００の距離であるとすると、直径３”のＲＯＩを得るためには、焦点３０６からのコリメータ１８００の新たな距離は、本例ではＤ１×３／４でなければならない。この比率の計算例は、他のＲＯＩ直径の場合にも用いることができる。コリメータ１８００は、任意の電動機械系を使用して、焦点３０６に対して離間または接近させるように移動させることができる。なお、本例では、図３４Ａにおいて、より一般的なコリメータ１５０によってコリメータ１８００を表しており、（上述のように）コリメータ１５０で表される他のコリメータを、本例により使用することもできることは、理解されるであろう。

別の例では、コリメータ１８００を焦点３０６に対して離間または接近させるように移動させる代わりに、コリメータ１８００のようなコリメータを、コリメータ３４１０によって示す図３４Ｂの例に従って設計することができる。このコリメータは、３通りの異なるサイズのＲＯＩ用の３つの孔を有する。例えば、各々のＲＯＩ孔の直径は、照射エリアの直径の１／３に投影するように設計される。例えば、イメージインテンシファイアの入力エリア１１２の直径が１２”であり、９”と６”という２通りのズームオプションがある場合に、直径で、孔３４１４は、孔３４１２の９／１２となり、孔３４１６は、孔３４１２の６／１２となる。イメージインテンシファイア１１４のそれぞれのズーム用として、コリメータ３４１０の対応するエリアを使用することで、ＲＯＩは、直径で、画像１２０の直径の１／３に維持される。

図３４Ｃのコリメータ３４２０は、コリメータ３４１０と同様に、ただし異なるジオメトリによって、イメージインテンシファイア１１４のズームオプションに応じたＲＯＩ孔の調整を可能とする別の例である。

矩形孔３４２８（比較的大きな円形孔であってもよい）によって、Ｘ線を制限することなく、このようなシステムの通常の使用を可能とするコリメータ領域を提供する。

なお、入力エリア１１２上に可変サイズのＲＯＩを提供するように、図３４Ｂおよび３４Ｃのもののような複数の孔を有するコリメータを、コリメータ平面に対して垂直に動かすことも可能であることは、理解されるであろう。複数通りの孔サイズと、コリメータ領域に対して垂直な動きと、を組み合わせることにより、１つの孔と比較して、より少ない垂直移動範囲で、より多くのＲＯＩサイズを提供することができる。

より多くのＲＯＩサイズをカバーするために必要となる、コリメータ平面に対して垂直な動きの範囲は、異なる孔寸法の種類が増えるほど、より小さな範囲となる。

また、図３４の例を、図２３、２４、２５を参照して提示したような孔縁のいずれかと組み合わせることができることも、理解されるであろう。

次に、本発明のコリメータ３５００の別例を提示している図３５Ａを参照する。図１Ｂで参照した方向を提示するために、図３５Ａに座標系１２６を示している。

Ｘ線焦点３０６を図示しており、円錐状のＸ線ビーム１０６が、入力エリア１１２（図３５Ａには示されていないので、図３４Ａを参照）に向かって上方に投射される。

プレート３５０１、３５０２、３５０３、３５０４は、Ｘ線に対して部分透過性を有する。本例では、このようなプレートの各々は、ビーム１０６の３０％を透過させると仮定するが、他の透過レベルを使用できることは、理解されるであろう。プレート３５０１、３５０２、３５０３、３５０４は、透過後のＸ線ビームのスペクトル分布の所望の効果を考慮して、任意の適切な材料で構成することができる。例えば、銅プレートを使用することができる。

破線円１０６Ａは、おおよそコリメータ３５００の平面におけるＸ線コーン１０６の断面を表している。矩形状のＸ線ビーム３５１０を除き、ビームの残りの部分（１０６Ｂ）の強度は、プレート３５０１、３５０２、３５０３、３５０４によって低減される。それらのプレートのうちの一層のみである位置では、Ｘ線ビームは、その元の強度の３０％に低減される。２枚のプレートが重なっている領域では、Ｘ線ビームは、その元の強度の９％（３０％×３０％）に低減される。本例によれば、このときのＲＯＩ ３５１０は、矩形である。図３５Ｂで説明されるように、モータによって、プレート３５０１、３５０２、３５０３、３５０４を動かすことができる。

なお、フィルタ材の厚さに応じたＸ線スペクトルの変化によって、入射Ｘ線の３０％をそれぞれ通過させる２層による結果が、一般的には９％ではなく、元のｘ線スペクトルおよびフィルタの材料に依存することは、理解されるであろう。しかしながら、本発明の開示においては、発明の説明を簡単にするために、そのような関係（３０％×３０％＝９％）を仮定するものとする。１層対２層の実際の吸収度は、特定の用途の要求に応じて設計することができ、それは本開示では無視される。

図３５Ｂでは、プレート３５０１に関して、電動要素の構成部品を詳細に示している。その他の３つのプレートの機構は同様である。

モータ３５０１Ａによってスクリュー３５０１Ｃを駆動し、これによりナット３５０１Ｂを動かす。ナット３５０１Ｂは、プレート３５０１に接続されており、従って、プレート３５０１を矢印３５０１Ｄの方向に動かすことを可能とする。これにより、各プレートに双方向矢印で示すように、各プレートを、他のプレートとは独立に動かすことができる。同図では、プレートを支持して移動を可能とするために使用することができるレールを示していない。なお、本明細書で記載される特定の動作機構は、本発明を説明するために提示されるものであり、本発明の範囲は、この動作機構に限定されないことは、理解されるであろう。

図３５Ｂの例では、孔３５１２は、（ビーム断面１０６Ａで示すような）ビーム１０６の中心にあり、特定のサイズを有する。

図３５Ｃの例では、プレート３５０３および３５０４は、これらのプレート間の距離を変えることなく右に移動させたものである。プレート３５０１および３５０２は、これらのプレート間の距離を変えることなく上方に移動させたものである。その結果、孔３５１２は、Ｘ線ビーム断面１０６Ａの右上縁に向かって移動したが、その寸法は変更されていない。

図３５Ｄの例では、同じく、孔３５１２は、おおよそＸ線ビーム断面１０６Ａの右上領域にあるが、ただし、プレート３５０１と３５０２との間の距離を減少させたものであり、さらにプレート３５０３と３５０４との間の距離も減少させたものである。その結果、孔３５１２のサイズが縮小されたものであって、この場合、得られるＲＯＩは、より小さくなっている。

図３５Ｅでは、孔は、やはりＸ線ビーム断面１０６Ａの右上領域にあるが、ただし、プレート間の距離は、大きな矩形を形成するように、さらに具体的にはＸ方向よりもＹ方向に長い矩形を形成するように、再び変更されたものである。よって、ＲＯＩは、より大きく、かつ異なる形状のものとなる。

従って、コリメータ３５００の本例によれば、画像１２０のＲＯＩを、画像１２０の領域にわたって所望の位置に移動させることができるだけではなく、イメージインテンシファイア１１４におけるズームを補償するため、または他の理由で、ＲＯＩのサイズおよびアスペクト比を所望通りに変更することもできる。

なお、図３５では、コリメータのプレート対が同一平面に配置されることを示唆しているが、これは本発明の限定事項ではなく、プレート対のプレートのそれぞれを異なる平面に配置することができることは、理解されるであろう。

次に、ＲＯＩが図３５Ｂに示す位置にあるときの画像１２０の様々な領域におけるＸ線強度分布を示す図３６を参照する。本例では、コリメータ３５００と入力エリア１１２との間に物体（患者）はなく、従って、理想的には、コリメータ３５００がなければ、Ｘ線照射は入力エリア１１２にわたって均一となる。本例では、コリメータ３５００による結果として、画像１２０の領域は、３通りの強度エリアに、すなわち、元の１００％の強度であるＲＯＩ ３６０２と、ＲＯＩの３０％の強度である３６０４（そのような４つのエリア）と、ＲＯＩの９％の強度である３６０６（そのような４つのエリア）とに分割される。

背景を補正するための上述の方法は、本例の背景を補正するために十分に適用可能であり、その場合、エリア３６０４および３６０６の各々で、独自の補正パラメータが必要となる。

従って、本例を上述の補正方法と共に使用することができることは、理解されるであろう。また、図１８および２４に関連したものなど、エッジ遷移のコンセプトを、孔３５１２に面しているコリメータ３５００のプレートのエッジにも適用可能であることも、理解されるであろう。

上記では、イメージインテンシファイアを参照して説明したが、平面パネル検出器などの任意の検出器に適用できることは、理解されるであろう。検出器、ズームエリア、およびＲＯＩのジオメトリは、同質のものである必要はなく、混合特性（すなわち、円形または矩形または他のジオメトリ）のものとすることができる。

なお、上記の方法および技術は、本明細書において上記の例として記載された構成および方法に限定されないことは、当業者であれば理解できるであろう。これらは、例として提示されたものであり、特定の設計およびその設計の製品に実装される技術群に応じて、最終結果を最適化するために、他の構成および方法を用いることが可能である。

本明細書における上記実施形態は、例として記載されたものにすぎず、本発明の限定範囲を規定するものではない。

本発明の範囲は、以下に提示する請求項によってのみ規定される。

Claims (9)

1. Ｘ線システムであって、
   Ｘ線源と、
   入力エリアを有する検出器と、
   検出された画像を表示するように構成されたモニタと、
   前記表示画像上で患者の関心領域（ＲＯＩ）の位置を決定するための手段と、
   ズームを選択し、それによって、前記モニタに表示される前記入力エリアの割合部分を決定する手段と、
   前記入力エリアの前記選択された割合部分に前記関心領域（ＲＯＩ）を投影するための手段を有するコリメータであって、該コリメータは、前記検出器の入力エリアに平行な平面内で可動であり、前記入力エリアの異なる決定された割合部分に対応する異なるサイズの複数の孔を有し、前記孔の各々は、前記モニタに表示される前記入力エリアの前記決定された割合部分に従って、前記ＲＯＩの前記決定された位置において前記Ｘ線照射を投影するように構成されている、コリメータと、を備えるＸ線システム。
2. 前記検出器と前記モニタとの間に接続された画像処理ユニットをさらに備え、該画像処理ユニットは、前記モニタに表示される検出画像を、前記ＲＯＩ内の画像部分に応じて、前記ＲＯＩの外のエリアにおいて修正するように構成されている、請求項１に記載のＸ線システム。
3. 前記画像処理ユニットにおける修正は、画像の階調再現関数を決定することを含む、請求項２に記載のＸ線システム。
4. 前記階調再現関数は、輝度関数、コントラスト関数、ガンマ関数、オフセット関数、ｎ次線形関数、非線形関数、のうちの１つとして実現される、請求項３に記載のＸ線システム。
5. 前記画像処理ユニットにおける修正は、前記Ｘ線源のパラメータを制御することを含む、請求項２に記載のＸ線システム。
6. 前記Ｘ線源のパラメータは、電流、ピークキロボルト（ＰＫＶ）、パルス長、自動利得制御（ＡＧＣ）、からなる群から選択される、請求項５に記載のＸ線システム。
7. 前記コリメータは、前記検出器のプリセットされたズームオプションに応じたプリセット位置を取り込むように構成されている、請求項１に記載のＸ線システム。
8. 前記コリメータは、コリメータ平面に対して垂直な方向にも可動である、請求項１に記載のＸ線システム。
9. Ｘ線照射領域の画像におけるＲＯＩの表示サイズを制御する方法であって、
   Ｘ線システムを準備することであって、該Ｘ線システムは、
   Ｘ線源と、
   入力エリアを有する検出器と、
   ズームを選択し、それによって、モニタに表示される前記入力エリアの割合部分を決定する手段と、
   前記入力エリアの前記選択された割合部分に関心領域（ＲＯＩ）を投影するための手段を有するコリメータであって、該コリメータは、前記検出器の入力エリアに平行な平面内で可動であり、前記入力エリアの異なる決定された割合部分に対応する異なるサイズの複数の孔を有し、前記孔の各々は、前記モニタに表示される前記入力エリアの前記決定された割合部分に従って、前記ＲＯＩの前記決定された位置においてＸ線照射を投影するように構成されている、コリメータと、を備えるＸ線システムを準備することと、
   要求されたズームに、前記検出器を設定することを含む方法であって、前記コリメータは、前記要求されたズーム用に構成された前記孔を所定位置に位置決めするように可動である、方法。
   前記要求されたズーム用に構成された前記孔を所定位置に位置決めするように、前記コリメータを移動させることと、を含む方法。

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