JP7759901B2 - 複数画像取得のための撮像装置及び方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年６月２５日出願の米国仮特許出願第６３／０４３９９４号及び２０２０年６月２５日出願の米国仮特許出願第６３／０４４０９０号の優先権を主張し、この両出願の内容が参照によりここに取り込まれる。

本発明は、人間又は動物の被検体の身体の所定領域の時系列の生体内（ｉｎ ｖｉｖｏ）画像を取得し、異なる視点から複数の画像を取得する撮像装置及び方法に関する。それは、特に、ただし排他的にではなく、被検体の肺又は心臓などの臓器の動的な生体内画像にも関する。

Ｘ線コンピュータ断層（ＣＴ）イメージング、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）などの現在のイメージング様式は、肺、心臓及び脳などの、患者の臓器の構造及び機能を検査する方法を提供する。しかし、肺の構造的な変化は、発症後に起こることが多く、（例えば、初期嚢胞性線維症における）疾患予防治療の可能性を排除してしまう。高解像度ＣＴイメージングは優れた構造的詳細を与えるが、高コストであり、比較的高いレベルの放射線被曝が懸念される（高解像度ＣＴは７０回の胸部Ｘ線と同等であることが多い）。イオン化放射線量に起因して、急性呼吸器疾患を含む種々の疾患の検出及び治療のためのＸ線の使用に基づく技術（特にＣＴ）は、放射線に起因する組織損傷の影響をより受け易い乳児及び幼児などの脆弱な患者には厳しく制限されている。またさらに、固有の測定限界も、全年齢層の患者にわたって急性呼吸器疾患のエビデンスベースの検出及び治療を厳しく制限する。

４ＤＭｅｄｉｃａｌによって開発されたＸＶ技術は、臨床肺機能評価におけるブレークスルーを与えた。ＸＶ技術は、特許文献１及び特許文献２として公開された特許出願に開示されている。現在のＸＶ技術は、Ｘ線イメージングを独自の流速測定アルゴリズムに一意的に組み合わせて、細かい空間的及び時間的詳細において肺の全ての位置における移動を測定し、肺内における各位置における呼吸サイクルの全体を通じた局所的な肺機能測定を可能とする。このアプローチは、肺構造が疾患に不可逆的に影響を受けるかなり前に、軽微な機能損失の検出さえも可能とし、治療が、それが最大限の効果を与えて最良の成功好機となる早期に適用され得ることを意味する。

現在のＸＶ技術はＳｏｆｔｗａｒｅ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＳａａＳ）モデルを介して臨床用途で使用され、これにより、患者の肺のスキャン画像が既存のＸ線透視装置を用いて取得される。そして、スキャン画像は、クラウドベースサーバを介して、患者の肺の機能的イメージング解析を経時的に提供するソフトウェアアルゴリズムを用いて処理される。しかし、ＸＶ解析の精度及び品質は、患者が静止したままスキャン中には管理された態様で呼吸する必要がある既存の医療用スキャナを用いて取得可能な画像によって制限されてしまう。これは、多くの患者群、例えば、スキャナ内での位置決めの問題及び／又は完遂すべきスキャンのための指示に従うことができないために容易にスキャンできない幼児、高齢者、及び言語、聴覚又は認知障害のある患者を含む患者群の利用を制限してしまう。

コンピュータ断層（ＣＴ）スキャナは、一般に、被検体の身体の断面画像を取得するのに使用される。通常のＣＴスキャナ配置構成は、１台のエネルギー源及び通常は１台の検出器又は検出器アレイが被検体の身体の周りの回転のために取り付けられるリング又はＣ形状アームを採用する。リング又はＣ形状アームが回転するにつれて、被検体の身体の断面画像を生成するのに使用される複数の画像が、異なる角度から取得されたＸ線測定値を通じて取得される。ＣＴスキャナなどの既存の医療用スキャナの不利な点は、異なる角度で画像を取得するのに被検体の身体の周りの回転のために大型のスキャナが通常は必要となる点である。取得中に部品を移動させることを要さずに異なる角度で複数の画像が取得可能な、より小型かつよりコンパクトな撮像装置を提供できれば望ましい。

またさらに、ＣＴスキャナなどの既存の医療用スキャナはＸ線を採用することが多く、複数の画像が生体内撮像のために異なる角度で取得される場合に、Ｘ線は被検体に対してＸ線照射の高い負担をもたらす。画像を取得するエネルギー源及び検出器又は検出器アレイの動作時間を短縮することによってＸ線の線量を低減できれば望ましい。Ｘ線の線量の低減は、放射線に起因する組織損傷の影響をより受け易い乳児及び幼児などの脆弱な患者群に特に有益となる。

図１及び２は、被検体の身体２１０の領域２３０を撮像するシステム１０の例を示す。システム１０は、共通平面内に空間的に位置決めされて被検体の身体２１０の周りの共通の弧１４上に位置する３台のエネルギー源１１及び３台の検出器１２を含む。エネルギー源１１及び検出器１２は、回転リング又はＣ形状アームを有するＣＴスキャナとは異なり、システム１０内の固定位置に適合してスキャン中には静止している。図示するように、被検体２００は、撮像中にはトレイ又はベッド１８上に位置決めされ得る。エネルギー源１１及び検出器１２の空間的配置構成によって、撮像ビーム１６によって示すように、撮像中に被検体の身体２１０の領域２３０を通る３個の撮像角度が捕捉可能となる。図２は、明瞭化のために検出器１２を省略し、共通の弧１４を有する共通平面が被検体の身体２１０を通る横断面となり得ることを示す図１のシステム１０の平面図である。

システム１０は複数の撮像角度を捕捉し得る一方で、動的な生体内撮像能力を与えるためなど、画像取得を最適化するための充分な撮像データを得るためには、エネルギー源１１及び検出器１２が被検体の身体２１０の周りに充分に離間されることを要する。図１及び２に示すシステム１０のエネルギー源１１及び検出器１２は、３６０度の角度にわたって被検体の身体２１０の周りに周方向に等間隔とされる。ＣＴスキャナと同様に、この配置構成では、静止したエネルギー源及び検出器が被検体の身体を囲む異なる角度で画像を取得する大型のスキャン装置を設けることが必要となってしまう。

ＣＴスキャナ並びに図１及び２のシステム１０などの既存の医療用スキャナの他の不利な点は、患者がスキャナ内で患者トレイ又はベッド１８に仰臥位で位置決めされることが多いことである。被検体の肺の動的な撮像のために、患者は、スキャン中には静止したまま管理された態様で呼吸をする必要がある。これは、スキャナ内での位置決めの問題及び／又は完遂されるべきスキャンのための指示に従うことができないために容易にはスキャンできない若年の幼児、高齢者及び言語、聴覚又は認知障害のある患者を含む多数の患者群に対するイメージング技術の利用を制限する。

したがって、複数の画像が異なる視点から取得されて理想的にはＸＶ技術による解析に適した、患者身体の生体内画像を取得する撮像装置及び撮像方法であって撮像装置のサイズを小型化し、多数の患者群への利用を可能とし得るものを提供できれば望ましい。従来技術の１以上の問題又は不都合を改善及び／又は克服する撮像装置及び撮像方法を提供できれば望ましい。

従来技術として特定される特許文献又は他の何らかの資料に対するここでの参照は、当該文献若しくは他の資料が公知であったこと又はそれが含む情報が請求項のいずれかの優先日に一般常識の一部であったことを自認するものとして解釈されるべきではない。

国際公開第２０１１／０３２２１０号 国際公開第２０１５／１５７７９９号

一態様において、本発明は、被検体の身体の所定の領域の時系列の生体内画像を取得する撮像装置を提供する。撮像装置は、少なくとも３台のエネルギー源と、エネルギー源と検出器の間に位置する被検体の身体の当該領域を通過する少なくとも３台のエネルギー源からのエネルギーを検出するための少なくとも３台の検出器と、エネルギー源及び検出器を動作させて被検体の身体の当該領域の時系列の生体内画像を取得するように構成されたコントローラと、を含む。少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が第１の平面内で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が第２の平面内で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされる。第１の平面と第２の平面とは、撮像対象の被検体の身体の当該領域を通って交差する。

コントローラは、被検体の身体の当該領域を通る少なくとも３個の撮像角度を用いて画像を取得するように構成され得る。被検体の身体を通る第１の平面内に少なくとも２つの撮像角度が与えられ、被検体の身体を通る第２の平面内に少なくとも１つの撮像角度が与えられ得る。

一部の実施形態では、少なくとも２つの撮像角度は、約４５～９０度の範囲で離間される。好ましくは、少なくとも２つの撮像角度は、約４５～７０度又は約７０～９０度、すなわち、約４５～６０度、約６０～７０度、約７０～８０度又は約８０～９０度の範囲で離間される。間隔は、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度又は約９０度であり得る。好ましくは、間隔は、約８０度である。ただし、他の実施形態では、間隔は、第１の平面内の少なくとも２対のエネルギー源及び検出器の空間的位置決めに応じて、好ましくは約６０度となり得る。

一部の実施形態では、検出器の少なくとも１台は、各エネルギー源に対して傾斜される。少なくとも１台の検出器は、各エネルギー源に間接的に対向し得る。少なくとも１台の検出器は、エネルギー源によって生成される撮像ビームが検出器に実質的に垂直とならないように傾斜され得る。一部の実施形態では、検出器の少なくとも１台は、各エネルギー源に対して実質的に整列される。少なくとも１台の検出器は、各エネルギー源に直接対向し得る。少なくとも１台の検出器は、エネルギー源によって生成される撮像ビームが検出器に実質的に垂直となるように整列され得る。一部の実施形態では、撮像装置は、各エネルギー源に対して傾斜した少なくとも１台の検出器、及び各エネルギー源に対して実質的に整列された少なくとも１台の検出器を含む。好ましくは、より小型かつよりコンパクトであっても、被検体の身体を通じる複数の画像が異なる角度で取得されることを可能とする撮像装置を提供するために、検出器の少なくとも２台又は検出器の全てはそれぞれのエネルギー源に対して傾斜される。

第１の平面内の少なくとも２台のエネルギー源及び少なくとも２台の検出器の各々は、第１の平面内の各共通の弧上に配置され得る。一部の実施形態では、２台のエネルギー源及び２台の検出器は、第１の平面において同じ共通の弧上に配置される。２台のエネルギー源及び２台の検出器が異なる共通の弧上に配置される実施形態では、エネルギー源が配置される共通の弧の長さは、好ましくは、検出器が配置される共通の弧の長さよりも長い。

少なくとも３台のエネルギー源及び少なくとも３台の検出器は、略三角形状又はＬ形状構成の一方で各々離間され得る。

一部の実施形態では、撮像装置は、少なくとも４台のエネルギー源及び少なくとも４台の検出器をさらに含む。少なくとも３対のエネルギー源及び検出器が第１の平面内に空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が第２の平面内に空間的に位置決めされ得る。

コントローラは、被検体の身体の当該領域を通る少なくとも４個の撮像角度を用いて画像を取得するように構成され得る。被検体の身体を通る第１の平面内に少なくとも３個の撮像角度が与えられ、被検体の身体を通る第２の平面内に少なくとも１つの撮像角度が与えられ得る。

一部の実施形態では、第１の平面内の少なくとも３個の撮像角度は、約４５～９０度の範囲で相互から離間され得る。好ましくは、少なくとも３個の撮像角度は、約４５～７０度又は約７０～９０度、すなわち、約４５～６０度、約６０～７０度、約７０～８０度又は約８０～９０度の範囲で相互から離間される。間隔は、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度又は約９０度であり得る。好ましくは、間隔は、約８０度である。ただし、他の実施形態では、間隔は、第１の平面内の少なくとも３対のエネルギー源及び検出器の空間的位置決めに応じて、好ましくは約６０度となり得る。

第１の平面内の少なくとも３台のエネルギー源及び少なくとも３台の検出器の各々は、被検体の身体を通る第１の平面内の各共通の弧上に配置され得る。一部の実施形態では、３台のエネルギー源及び３台の検出器は、第１の平面内の同じ共通の弧上に配置される。３台のエネルギー源及び３台の検出器が異なる共通の弧上に配置される実施形態では、エネルギー源が配置される共通の弧の長さは、好ましくは、検出器が配置される共通の弧の長さよりも長い。

少なくとも４台のエネルギー源及び少なくとも４台の検出器は、略Ｔ形状又は逆Ｔ形状構成の一方で各々離間され得る。

一部の実施形態では、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器は、第１及び第２の平面の双方内に配置される。

一部の実施形態では、撮像装置は、少なくとも４台のエネルギー源及び少なくとも４台の検出器をさらに含む。少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が第１の平面内に空間的に位置決めされ、少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が第２の平面内に空間的に位置決めされ得る。

コントローラは、被検体の身体の当該領域を通る少なくとも４個の撮像角度を用いて画像を取得するように構成され得る。被検体の身体を通る第１の平面内に少なくとも２つの撮像角度が与えられ、被検体の身体を通る第２の平面内に少なくとも２つの撮像角度が与えられ得る。

第２の平面内の少なくとも２つの撮像角度は、約４５～７０度の範囲で相互から離間され得る。好ましくは、少なくとも２つの撮像角度は、約４５～６０度又は約６０～７０度の範囲で離間される。間隔は、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度又は約７０度の角度であり得る。好ましくは、間隔は約６０度である。

一部の実施形態では、検出器の少なくとも２台は、それぞれのエネルギー源に対して傾斜され、検出器の少なくとも２台は、それぞれのエネルギー源に対して実質的に整列される。それぞれのエネルギー源に対して傾斜された少なくとも２台の検出器は、各エネルギー源に間接的に対向し、及び／又はエネルギー源によって生成される撮像ビームが検出器に実質的に垂直とならないように傾斜され得る。それぞれのエネルギー源に実質的に整列された少なくとも２台の検出器は、各エネルギー源に直接対向し、及び／又はエネルギー源によって生成される撮像ビームが検出器に実質的に垂直となるように実質的に整列され得る。それぞれのエネルギー源に対して傾斜した少なくとも２台の検出器を提供することによって、より小型かつよりコンパクトであっても、被検体の身体を通じる複数の画像が異なる角度で取得されることを可能とする撮像装置が可能となる。

第２の平面内の少なくとも２台のエネルギー源及び少なくとも２台の検出器の各々は、第２の平面内の各共通の弧上に配置され得る。一部の実施形態では、２台のエネルギー源及び２台の検出器は、第２の平面内で同じ共通の弧上に配置される。２台のエネルギー源及び２台の検出器が異なる共通の弧上に配置される実施形態では、エネルギー源が配置される共通の弧の長さは、好ましくは、検出器が配置される共通の弧よりも長い。

一部の実施形態では、少なくとも４台のエネルギー源及び少なくとも４台の検出器の各々が、略菱形状構成で離間される。他の実施形態では、少なくとも４台のエネルギー源及び少なくとも４台の検出器の各々が、略四角形状又は矩形状構成で離間される。

一部の実施形態では、第２の平面は、第１の平面に対して約７０～９０度の角度でオフセットされる。第２の平面は、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度又は約９０度の角度でオフセットされ得る。第２の平面は、第１の平面に対して約７０～８０度又は約８０～９０度の角度でオフセットされ得る。第２の平面は、第１の平面に対して約８０度の角度でオフセットされ得る。

一部の実施形態では、第２の平面は、第２の平面及び第１の平面が略垂直となるように、第１の平面に対して約９０度の角度でオフセットされる。第１の平面は被検体の身体を通る横断面であり、第２の平面は被検体の身体を通る矢状面であり得る。

撮像装置は、被検体をエネルギー源と検出器の間に直立配向で収容するように構成され得る。被検体は、撮像装置内において直立着席位置にあってもよい。あるいは、被検体は、撮像装置内において直立起立位置にあってもよい。

撮像装置は、被検体をエネルギー源よりも検出器に近い位置においてエネルギー源と検出器の間に収容するように構成され得る。被検体は、撮像装置内で検出器とエネルギー源の間で中心に位置決めされなくてもよく、その代わりに、より検出器の付近に配置され得る。

一部の実施形態では、コントローラは、エネルギー源及び検出器を動作させて被検体の身体の当該領域の時系列の生体内画像を検出器の各々から同時に又は実質的に同時に取得するように構成される。これにより、少なくとも３個の時系列の生体内画像が、少なくとも３台の検出器から同時に又は実質的に同時に取得され得る。４台のエネルギー源及び４台の検出器を含む一部の実施形態では、４個の時系列の生体内画像が、４台の検出器から同時に又は実質的に同時に取得され得る。撮像装置は、検出器の各々から取得された時系列の画像に基づいて３次元モーションフィールドを再構築するように構成されたプロセッサをさらに含み得る。これにより、３次元モーションフィールドは、検出器から取得された３個又は４個の時系列の画像に基づいてプロセッサによって再構築され得る。

撮像装置は、Ｘ線イメージング、超音波イメージング及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）のうちの１以上での使用のために構成され得る。Ｘ線イメージングは、透視イメージング及び／又はコンピュータ断層Ｘ線速度（ＣＴＸＶ）イメージングを含み得る。

撮像対象の被検体の身体の当該領域は、被検体の肺の少なくとも一部を含み得る。撮像装置は、肺の一部又は肺全体を撮像し得る。撮像装置はまた、被検体の両肺を撮像し得る。あるいは、撮像対象の領域は、被検体の心臓又は脳の一部又は全部を含み得る。撮像対象の領域は、腹部組織などの組織を含む、臓器以外の身体の一部を含み得る。

理想的には、被検体の呼吸は、画像取得中に制限も管理もされない。撮像装置は、被検体が呼吸をする間の、及び好ましくは被検体の完全な１回の呼吸の画像を取得するように構成され得る。

他の態様において、本発明は、被検体の身体の所定の領域の時系列の生体内画像を取得する方法を提供する。方法は、撮像装置を提供するステップであって、少なくとも３台のエネルギー源と、エネルギー源と検出器の間に位置する被検体の身体の当該領域を通過する少なくとも３台のエネルギー源からのエネルギーを検出するための少なくとも３台の検出器と、エネルギー源及び検出器を動作させて被検体の身体の当該領域の時系列の生体内画像を取得するように構成されたコントローラと、を含む撮像装置を提供するステップを含む。少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が第１の平面内で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が第２の平面内で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされる。第１の平面と第２の平面とは、撮像対象の被検体の身体の当該領域を通って交差する。方法は、被検体の身体の当該領域の時系列の生体内画像を取得するようにコントローラを動作させるステップも含む。

一部の実施形態では、方法は、被検体の身体の当該領域の時系列の生体内画像を検出器の各々から同時に又は実質的に同時に取得するようにコントローラを動作させるステップをさらに含む。これにより、少なくとも３個の時系列の生体内画像が、少なくとも３台の検出器から同時に又は実質的に同時に取得され得る。４台のエネルギー源及び４台の検出器を含む一部の実施形態では、４個の時系列の生体内画像が、４台の検出器から同時に又は実質的に同時に取得され得る。方法は、プロセッサを用いて、検出器の各々から取得された時系列の画像に基づいて３次元モーションフィールドを再構築するステップをさらに含み得る。これにより、３次元モーションフィールドは、検出器から取得された３個又は４個の時系列の画像に基づいてプロセッサによって再構築され得る。

一部の実施形態では、画像を取得するようにコントローラを動作させる前に、撮像装置内の被検体をエネルギー源と検出器の間に直立配向で位置決めするステップをさらに含む。被検体は、撮像装置内において直立着席位置に位置決めされ得る。あるいは、被検体は、撮像装置内において直立起立位置に位置決めされ得る。

撮像装置は、Ｘ線イメージング、超音波イメージング及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）のうちの１以上での使用のために構成され得る。Ｘ線イメージングは、透視イメージング及び／又はコンピュータ断層Ｘ線速度（ＣＴＸＶ）イメージングを含み得る。

撮像対象の被検体の身体の当該領域は、被検体の肺の少なくとも一部を含み得る。撮像装置は、肺の一部又は肺全体を撮像し得る。撮像装置はまた、被検体の両肺を撮像し得る。あるいは、撮像対象の領域は、被検体の心臓又は脳の一部又は全部を含み得る。撮像対象の領域は、腹部組織などの組織を含む、臓器以外の身体の一部を含み得る。

理想的には、被検体の呼吸は、画像取得中に制限も管理もされない。撮像装置は、被検体が呼吸をする間の、及び好ましくは被検体の完全な１回の呼吸の画像を取得するように構成され得る。

また、被検体の身体の所定領域の時系列の画像を取得する撮像装置もここに開示される。撮像装置は、少なくとも３台のエネルギー源と、エネルギー源と検出器の間に位置する被検体の身体の当該領域を通過する少なくとも３台のエネルギー源からのエネルギーを検出するための少なくとも３台の検出器と、エネルギー源及び検出器を動作させて被検体の身体の当該領域の時系列の画像を取得するように構成されたコントローラと、を含む。少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が第１の平面内で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が第２の平面内で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされる。第１の平面と第２の平面とは、撮像対象の被検体の身体の当該領域を通って交差する。撮像装置は、被検体の身体の当該領域の生体内撮像を提供し、時系列の生体内画像を提供し得る。撮像対象の領域は、被検体の肺の少なくとも一部を含み得る。

また、被検体の身体の所定の領域の時系列の画像を取得する方法もここに開示される。方法は、撮像装置を提供するステップであって、少なくとも３台のエネルギー源と、エネルギー源と検出器の間に位置する被検体の身体の当該領域を通過する少なくとも３台のエネルギー源からのエネルギーを検出するための少なくとも３台の検出器と、エネルギー源及び検出器を動作させて被検体の身体の当該領域の時系列の画像を取得するように構成されたコントローラと、を含む撮像装置を提供するステップを含む。少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が第１の平面内で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が第２の平面内で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされる。第１の平面と第２の平面とは、撮像対象の被検体の身体の当該領域を通って交差する。方法は、被検体の身体の当該領域の時系列の画像を取得するようにコントローラを動作させるステップも含む。方法は、被検体の身体の当該領域の時系列の生体内撮像を提供し、時系列の生体内画像を取得し得る。撮像対象の領域は、被検体の肺の少なくとも一部を含み得る。

被検体の身体の所定領域を撮像するシステムの斜視図であり、システムは共通の平面に位置決めされてスキャン中にトレイ上に仰臥位で配置される被検体の身体の周りの共通の弧に配置された３台のエネルギー源及び３台の検出器を含む。 共通平面にあり、被検体の身体の周りの共通の弧上に配置された３台のエネルギー源を示し、明瞭化のために検出器を省略した図１のシステムの平面図である。 本発明の一部の実施形態に係る撮像装置の平面図であり、略三角形状又はＬ形状構成で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされた３台のエネルギー源を示し、被検体の身体は仰臥位で配向され、検出器は明瞭化のために省略されている。 本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置の平面図であり、略Ｔ形状構成で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされた４台のエネルギー源を示し、被検体の身体は仰臥位で配向され、検出器は明瞭化のために省略されている。 本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置の斜視図であり、略菱形状構成で被検体の身体の周りに各々空間的に位置決めされた４台のエネルギー源及び４台の検出器を示し、被検体の身体はスキャナ内において直立起立位置に配向される。 本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置の斜視図であり、略四角形状構成で被検体の身体の周りに各々空間的に位置決めされた４台のエネルギー源及び４台の検出器を示し、被検体の身体はスキャナ内において直立起立位置に配向される。 本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置の斜視図であり、破線で示す撮像装置の例示的なエネルギー源ユニット内に位置決めされた４台のエネルギー源及び例示的な検出器ユニット内に位置決めされた４台の検出器を示し、４台のエネルギー源及び４台の検出器は各々が略菱形状構成で被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、被検体の身体はスキャナ内において直立着席位置に配向される。 明瞭化のために例示的な検出器ユニット及びエネルギー源ユニットを除外した、図７の撮像装置の斜視図である。 明瞭化のために例示的な検出器ユニット及びエネルギー源ユニットを除外した、図７の撮像装置の平面図である。 本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置の斜視図であり、検出器の２台がそれぞれのエネルギー源に対して傾斜され、相互に対して同一平面内で鉛直方向に配向されることを除き、図７と同様の配置構成を示す。 明瞭化のために例示的な検出器ユニット及びエネルギー源ユニットを除外した、図１０の撮像装置の斜視図である。 明瞭化のために例示的な検出器ユニット及びエネルギー源ユニットを除外した、図１０の撮像装置の平面図である。 本発明の一部の実施形態に係る図７～１２の撮像装置の例示的な検出器ユニット及びエネルギー源ユニットの構成要素を示す概略図である。 本発明の一部の実施形態に係る撮像方法におけるステップを示すフローチャートである。

添付図面を参照して本発明をより詳細にここに説明する。図面では、同様の構成は同様の符号によって示される。図示する実施形態は例示にすぎず、以降の特許請求の範囲において規定される発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことが理解されるべきである。

図面を参照して本発明の実施形態をここに記載する。図面は寸法通りではなく、単に本発明の説明を補助するものである。ここでの被検体との文言は、人間若しくは動物の被検者／被検体、又は医療手順が施され並びに／又は疾患若しくは障害のスクリーニング、モニタリング及び／若しくは診断が行われる人間若しくは動物の患者を含み得る。動物の患者に関して、本発明の実施形態は、獣医学的用途にも適し得る。被検者／被検体及び患者という用語同士、並びに撮像装置及びスキャナという用語同士は、それぞれ説明全体を通じて互換可能に使用され、本発明の実施形態の同じ構成を示すものとして理解されるべきである。ここでは、被検体の身体を通る横断面又は水平面、矢状面又は鉛直面、及び冠状面又は前頭面を含む被検体の身体の解剖学的平面も参照される。

本発明の実施形態は、被検体の身体の所定領域の生体内画像を取得するための、及び被検体の身体を通る異なる視点又は撮像角度から複数の画像を取得するための撮像装置及び方法に向けられる。理想的には、異なる視点又は撮像角度からの複数の画像は、同時に又は実質的に同時に取得され得る。好ましくは、撮像対象の領域は、被検体の一方若しくは両方の肺又は被検体の肺の一部を含む。あるいは、撮像対象の領域は、被検体の心臓又は脳の一部又は全体を含み得る。当業者には分かるように、被検体の身体の呼吸又は他の生理学的過程中の動作、位置及び／又はサイズの変化を含む動的な生体内変化が検出可能なものなど、被検体の身体の他の臓器又は領域も機能的イメージングに適し得る。

取得画像は、理想的には、出願人Ｍｏｎａｓｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙによる２０１０年９月１６日出願の国際出願第ＰＣＴ／ＡＵ２０１０／００１１９９号及び２０１１年３月２４日公開の国際公開第２０１１／０３２２１０号並びに出願人４Ｄｘ Ｐｔｙ Ｌｔｄ，による２０１５年４月１４日出願の国際出願第ＰＣＴ／ＡＵ２０１５／０００２１９号及び２０１５年１０月２２日公開の国際公開第２０１５／１５７７９９号に記載される技術によるＸＶ処理に適したタイプのものであり、上記両文献の開示全体は参照によりここに取り込まれる。したがって、取得画像は、好ましくは被撮像領域の３空間寸法を経時的に示す被撮像領域の３次元動作フィールドを与えるように、それらの開示に記載されるＸＶ技術を用いて処理され得る。これにより、肺のイメージングの背景において、肺の動作が呼吸サイクル全体を通じて測定可能となり、微細な空間的及び時間的詳細において肺内の各領域における肺機能の評価が可能となる。同様の画像は、心臓若しくは脳、又は動的な生体内変化が検出可能な他の臓器若しくは領域を含む被検体の身体の他の領域について取得され得る。

撮像装置は、Ｘ線の使用を伴わない他の撮像方法とともに、Ｘ線画像技術に適し得る。特に、撮像装置及び方法は、Ｘ線イメージング、超音波イメージング及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）のうちの１以上のために構成され得る。撮像装置及び関連する方法は、静止又は動的Ｘ線イメージング技術での使用のために構成され得る。動的Ｘ線イメージング技術は、透視イメージング及び／又はコンピュータ断層Ｘ線速度（ＣＴＸＶ）イメージングを含み得る。撮像装置１００及び方法３００は、好ましくは透視イメージングのために構成される。透視法も用いるＣＴＸＶイメージング技術は、前述した国際公開第２０１１／０３２２１０号及び２０１５／１５７７９９号に、より詳細に記載されている。

本発明の実施形態は、図３～１３の実施形態に示すように、被検体の身体２１０の領域２３０の時系列の生体内画像を取得するための発明の撮像装置１００に向けられる。撮像装置１００は、少なくとも３台のエネルギー源１１０（１１０Ａ、１１０Ｂとして示す）及びエネルギー源１１０と検出器１２０の間に位置する被検体の身体２１０の領域２３０を通過する少なくとも３台のエネルギー源１１０からのエネルギーを検出するための少なくとも３台の検出器（１２０Ａ、１２０Ｂで示す）を含む。少なくとも２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａは、第１の平面内に被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂは、第２の平面内に被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされる。第１の平面と第２の平面とは、撮像対象の被検体の身体２１０の領域２３０を通って交差する（図５も参照）。撮像装置１００はまた、被検体の身体２１０の領域２３０の時系列の生体内画像を取得するエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂを動作させるように構成されたコントローラ１４０を含む。

本発明の実施形態では、エネルギー源１１０及び検出器１２０は、撮像装置１００内の固定位置を採用してスキャン中に静止する。エネルギー源１１０及び検出器１２０の空間的配置構成は、図３～１２の実施形態に関して説明するように、本発明の重要な側面である。その空間的配置構成によって、撮像中にエネルギー源１１０及び検出器１２０を被検体２００の周りに回転させることを要さずに、複数の画像が取得可能となる。またさらに、その空間的配置構成によって、画像品質を損なうことなく、よりコンパクトなスキャナが提供可能となる。

好ましくは、撮像対象の領域２３０は被検体２００の肺の少なくとも一部を含み、撮像の継続時間は被検体の１回の呼吸に基づいていてもよい。望ましくは、撮像装置１００は、被検体２００の一部又は１回の呼吸の複数の時系列の画像が取得されるのを可能とする。これは、完全な呼吸について吸気、呼気又は吸気及び呼気の両方を含み得る。好ましくは、撮像装置１００によって、複数の時系列の被検体２００の完全な１回の呼吸が取得可能となる。

一部の実施形態では、コントローラ１４０は、被検体の身体２１０の領域２３０を通る少なくとも３個の撮像角度を用いて画像を取得するように構成される。少なくとも２つの撮像角度は被検体の身体２１０を通る第１の平面に設けられ、少なくとも１つの撮像角度は被検体の身体２１０を通る第２の平面に設けられ得る。少なくとも３個の撮像角度を与えるエネルギー源及び検出器の対の空間的配置構成及び位置決めは、図３の実施形態に関連して、より詳細を後述する。図４～１２の実施形態では、コントローラ１４０は、少なくとも２つの撮像角度が被検体の身体２１０を通る第１及び第２の平面の各々に設けられた状態で、被検体の身体２１０の領域２３０を通る少なくとも４個の撮像角度を用いて画像を取得するように構成される。

本発明の実施形態は、被検体の身体２１０の領域２３０の時系列の生体内画像を有利に取得する。本発明の実施形態は、少なくとも３対のエネルギー源１１０及び検出器１２０（図３参照）又は好ましくは４対のエネルギー源１１０及び検出器１２０（図４～１２参照）を含む。これにより、スキャン中に少なくとも３個、好ましくは４個の時系列の生体内画像が取得可能となる。複数の角度から時系列の画像を取得することによって、被検体の身体２１０の動的な撮像を提供することが可能となる。特に、本発明の実施形態は、当業者には分かるように、被検体の身体２１０の呼吸又は他の生理学的過程中に、臓器又は身体の領域の動作、位置及び／又はサイズの変化を含む動的な生体内変化が検出可能なものなど、機能的イメージングに適し得る。これは、ＸＶ技術を用いる発明の方法３００及び取得画像の処理との関係において、より詳細に後述される。

有利なことに、本発明の実施形態は、少なくとも２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａを有する第１の平面に対して所定角度でオフセットされた第２の平面内に、被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされた少なくとも１対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂを設ける。他方のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａに対して第２の平面内にオフセットされた少なくとも１対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂを設けることによって、エネルギー源及び検出器が、図１及び２に示すようなシステム１０の共通の弧１４上の同一平面内ではなく、より相互に近接して配置可能となるので、発明の撮像装置１００をよりコンパクトにすることができる。発明の撮像装置１００はよりコンパクトであるが、それでも装置（撮像装置）１００は、被検体の身体２１０の領域２３０を通る異なる視点又は撮像角度から複数の画像が取得される状態で、ＸＶ技術による使用に適した画像を取得し、任意選択的にＸ線の使用を低減し及び／又はスキャン品質を高める。理想的には、異なる視点又は撮像角度からの複数の画像は、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂの空間的配置構成に起因して同時に又は実質的に同時に取得され得る。

医療用スキャナにおける残余の対のエネルギー源及び検出器に対する異なる平面においてオフセットされた少なくとも１対のエネルギー源及び検出器を設けることは、これまで考えられてこなかった。この配置構成は、図１及び２に示すシステム１０又は他の標準的なＣＴスキャナ若しくはＣＴＸＶ技術を採用するものから見ると、常識に反するものと考えられるはずである。当業者であれば、患者身体の１８０度（又は図１及び２に示すように任意選択的に３６０度）の角度にわたって周方向に検出器及びエネルギー源を等間隔とすることによって、動的な生体内撮像能力を提供するのに最適な画像取得が得られるものと理解するはずである。そのため、当業者は、エネルギー源及び検出器の間隔をより小さな角度とすれば撮像データは不十分となると考えるはずである。またさらに、当業者であれば、撮像データを処理するための修正済みソフトウェアがエネルギー源及び検出器のこの発明の配置構成には必要となることも理解するはずであり、そのため、この配置構成の追求をあきらめてしまう。

図３は、発明の一部の実施形態に係る撮像装置１００を示す平面図であり、トレイ又はベッド１０６上に仰臥位で配向された被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされる３台のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂを含む。対応する検出器は、明瞭化のためにこの図面からは省略されているが、被検体の身体２１０の下部のトレイ（ベッド）１０６の背後に位置することになる。不規則形状を含む他の構成も可能であるが、３台のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂは、略三角形状又はＬ形状構成に位置決めされる。２台のエネルギー源１１０Ａが、被検体の身体２１０を通る第１の平面内の共通の第１の弧１０２上に配置される。好ましくは、第１の平面は、図３に示すように、被検体の身体２１０を通る横断面又は水平面である。エネルギー源１１０Ｂは、被検体の身体２１０の第２の平面において第２の弧１０４上に配置される。エネルギー源１１０Ｂの上方に位置決めされる中央のエネルギー源１１０Ａは第１の弧１０２及び第２の弧１０４の双方上に配置され、結果として第１及び第２の平面の双方内に位置決めされる。好ましくは、第２の平面は、図３に示すように、被検体の身体２１０を通る矢状面又は鉛直面である。同様の配置構成が、対応する検出器１２０Ａ、１２０Ｂによって与えられる（不図示、例えば、図５参照）。

この実施形態では、コントローラ１４０は、被検体の身体２１０の領域２３０を通る３個の撮像角度又は視点を用いて画像を取得するように構成され得る。撮像角度は、被検体の身体２１０の周りのエネルギー源及び検出器の対の空間的位置決めによって規定され得る。２つの撮像角度が、第１の弧１０２上に配置される２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａ（検出器は不図示）の提供によって被検体の身体２１０を通る第１の平面内に設けられ得る。またさらに、１つの追加の撮像角度が、第２の弧１０４上に配置される１対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂ（検出器は不図示）の提供によって被検体の身体２１０を通る第２の平面内に設けられ得る。撮像角度は、エネルギー源１１０と対応する検出器１２０とを結ぶ撮像又は投影線によって規定され得る。この線は、図５～１２の実施形態における撮像ビーム１１６によって示すように（例えば、図１及び２の撮像ビーム１６も参照）、撮像対象の被検体の身体２１０の領域２３０を通過する。

２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａを結ぶ、被検体の身体２１０を通る撮像線によって規定される第１の平面内の２つの撮像角度は、好ましくは、約４５～９０度の範囲で離間され得る。好ましくは、２つの撮像角度は、約４５～７０度又は約７０～９０度、すなわち、約４５～６０度、約６０～７０度、約７０～８０度又は約８０～９０度の範囲で離間される。間隔は、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度又は約９０度であり得る。好ましくは、間隔は、約８０度である。ただし、他の実施形態では、間隔は、第１の平面内の２対のエネルギー源及び検出器の空間的位置決めに応じて、好ましくは約６０度となり得る。

第１の平面内の２台のエネルギー源１１０Ａ及び２台の検出器１２０Ａ（不図示）の各々は、第１の平面内の各共通の弧上に配置されてもよく、その弧は同じ共通の弧、すなわち、図３に示す第１の弧１０２であり得る。同様に、第２の平面内の２台のエネルギー源１１０Ａ（中央のエネルギー源）、１１０Ｂ及び２台の検出器１２０Ａ、１２０Ｂ（不図示）の各々は、第２の平面内の各共通の弧上に配置されてもよく、その弧は同じ共通の弧、すなわち、図３に示す第２の弧１０４であり得る。したがって、この実施形態では、被検体２００は、撮像装置１００内で中央に、かつエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂの各々から等距離に位置決めされ得る。

図３の撮像処理は、４台のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び４台の検出器１２０Ａ、１２０Ｂを含む図５～１２の実施形態によって明示される。各エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂは、撮像対象の領域２３０を通過する撮像ビーム１１６を生成し、対応する検出器１２０Ａ、１２０Ｂによって投影像が取得される。各エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂは、異なる角度又は視点からではあるが全てのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂによって撮像されている着目領域である同じ体積部を通じて撮像ビーム１１６が受信されるように、撮像対象の領域２３０に向かって傾斜される。

図３～９の実施形態では、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂは撮像対象の領域２３０に向かって傾斜され、対応する検出器１２０Ａ、１２０Ｂは、画像を取得するために、それぞれのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂに向かって傾斜される。検出器１２０Ａ、１２０Ｂの各々は、それぞれのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂと実質的に整列され、実際には、それぞれのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂに直接対向する。検出器１２０Ａ、１２０Ｂは、それぞれのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂによって生成される撮像ビーム１１６が検出器１２０Ａ、１２０Ｂに略直角となるように、それぞれのエネルギー源に実質的に整列される。

一方、図１０～１２の実施形態は、２台の検出器１２０Ｂがそれぞれのエネルギー源１１０Ｂに対して傾斜した代替の配置構成を示す。検出器１２０Ｂは、それぞれのエネルギー源１１０Ｂに間接的に対向し得る。検出器１２０Ｂは、エネルギー源１１０Ｂによって生成される撮像ビーム１１６が検出器１２０Ｂと実質的に直交しないように傾斜され得る。またさらに、検出器１２０Ｂは、（図１２に示す弧１０３上の検出器１２０Ａとは異なり）第２の平面内で共通の弧上に配置されない。ただし、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂの全ては、共通の弧１０２又は１０４上に配置される。それでもなお、２台の検出器１２０Ｂは、それぞれのエネルギー源１１０Ｂからの領域２３０を通過する撮像ビーム１１６を依然として受けるように、それぞれのエネルギー源１１０Ｂに対して空間的に位置決め及び傾斜される。

ここで、発明の撮像装置１００のエネルギー源１１０及び検出器１２０の空間的配置構成の種々の実施形態を、図４～１２に関してより詳細に説明する。

図４は、本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置１００を示す平面図であり、トレイ又はベッド１０６上に仰臥位で配向された被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされる４台のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂを含む。対応する検出器は、明瞭化のためにこの図面からは省略されているが、被検体の身体２１０の下部のトレイ１０６の背後に位置することになる。４台のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂは、略Ｔ形状構成に位置決めされる。３台のエネルギー源１１０Ａが、被検体の身体２１０を通る第１の平面内の共通の第１の弧１０２上に配置される。好ましくは、第１の平面は、図４に示すように、被検体の身体２１０の横断面又は水平面である。エネルギー源１１０Ｂは、被検体の身体２１０の第２の平面内に第２の弧１０４上に配置される。第１の弧１０２上の中央のエネルギー源１１０Ａも第２の弧１０４上に位置決めされ、結果として第１及び第２の平面の双方内に設けられる。好ましくは、第２の平面は、図４に示すように、被検体の身体２１０を通る矢状面又は鉛直面である。同様の配置構成が、対応する検出器１２０Ａ、１２０Ｂ（不図示、例えば、図５参照）によって与えられてもよい。

この実施形態では、コントローラ１４０は、被検体の身体２１０の領域２３０を通る４個の撮像角度又は視点を用いて画像を取得するように構成され得る。撮像角度は、被検体の身体２１０の周りのエネルギー源及び検出器の対の空間的位置決めによって規定され得る。３個の撮像角度が、第１の弧１０２上に配置される３対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａ（検出器は不図示）の提供によって被検体の身体２１０を通る第１の平面内に設けられ得る。またさらに、１つの追加の撮像角度が、第２の弧１０４上に配置される１対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂ（検出器は不図示）の提供によって被検体の身体２１０を通る第２の平面内に設けられ得る。撮像角度は、エネルギー源１１０と検出器１２０とを結ぶ撮像又は投影線によって規定され得る。この線は、図５～１２の実施形態における撮像ライン（撮像ビーム）１１６によって示すように、撮像対象の被検体の身体２１０の領域２３０を通過する。

３対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａを結ぶ、被検体の身体２１０を通る撮像線によって規定される第１の平面内の３個の撮像角度は、好ましくは、約４５～９０度の範囲で各々離間され得る。好ましくは、３個の撮像角度は、約４５～７０度又は約７０～９０度、すなわち、約４５～６０度、約６０～７０度、約７０～８０度又は約８０～９０度の範囲で各々離間される。間隔は、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度又は約９０度であり得る。好ましくは、間隔は、約８０度である。ただし、他の実施形態では、間隔は、第１の平面内の３対のエネルギー源及び検出器の空間的位置決めに応じて、好ましくは約６０度となり得る。

第１の平面内の３台のエネルギー源１１０Ａ及び３台の検出器１２０Ａ（不図示）の各々は、第１の平面内の各共通の弧上に配置されてもよく、その弧は同じ共通の弧、すなわち、図４に示す第１の弧１０２であり得る。同様に、第２の平面内の２台のエネルギー源１１０Ａ（中央のエネルギー源）、１１０Ｂ及び２台の検出器１２０Ａ、１２０Ｂ（不図示）の各々は、第２の平面内の各共通の弧上に配置されてもよく、その弧は同じ共通の弧、すなわち、図４に示す第２の弧１０４であり得る。したがって、この実施形態では、及び図３と同様に、被検体２００は、撮像装置１００内で中央に、かつエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂの各々から等距離に位置決めされ得る。検出器１２０Ａ、１２０Ｂは、この実施形態ではそれぞれのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂに対して実質的に整列され、それぞれのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂによって生成される撮像ビーム１１６に垂直に位置決めされる。ただし、検出器１２０Ａ、１２０Ｂは、実質的に整列されていなくてもよく、その代わりに、図１０～１２に関連して説明するように、それぞれのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂに対して傾斜していてもよい。

図３及び４の実施形態では、第２の平面は、第１及び第２の弧１０２及び１０４が相互に対して９０度となりかつ１台のエネルギー源１１０Ｂが第２の弧１０４上の中央のエネルギー源１１０Ａの下方に整列されるように、第１の平面に垂直となる。ただし、他の実施形態では、第２の平面は、第１の平面に対して約７０～９０度の範囲内の角度でオフセットされ得る。好ましくは、オフセット角は、約８０度である。したがって、エネルギー源１１０Ｂは、被検体の身体を通る鉛直面若しくは矢状面の左側若しくは右側に約２０度、又は好ましくは鉛直面若しくは矢状面の左側若しくは右側に約１０度の角度で中央のエネルギー源１１０Ａに対して傾斜され得る。図３の３台のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ（及び不図示の３台の検出器１２０Ａ、１２０Ｂ）は、厳密なＬ形状構成を形成しなくてもよく、その代わりに、中央のエネルギー源１１０Ａに対するエネルギー源１１０Ｂの傾斜に起因して略Ｌ形状構成を形成していてもよい。同様に、図４の４台のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ（及び不図示の４台の検出器１２０Ａ、１２０Ｂ）は、「Ｔ」の鉛直線が「Ｔ」の水平線に対して傾斜され得るため、厳密なＴ形状構成を形成しなくてもよく、その代わりに、中央のエネルギー源１１０Ａに対するエネルギー源１１０Ｂの傾斜に起因して略Ｔ形状構成を形成してもよい。

他の実施形態では、エネルギー源１１０Ｂは、図３及び４の実施形態において第２の弧１０４（不図示）上の中央のエネルギー源１１０Ａの上方に整列され得る。図４との関連では、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器（不図示）は、逆Ｔ形状構成を形成し得る。図３及び４のエネルギー源１１０Ｂは、被検体の身体を通る鉛直面若しくは矢状面の左側若しくは右側に約２０度、又は好ましくは鉛直面若しくは矢状面の左側若しくは右側に約１０度の角度で中央のエネルギー源１１０Ａに対して傾斜され得る。したがって、４台のエネルギー源１１０は、エネルギー源１１０Ｂの傾斜に起因して、厳密な逆Ｔ形状構成を形成しなくてもよい。個々のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂの角度を変化させることによって、後述するように不規則又は非対称形状を含む種々の形状の構成が生成され得る。

図３には不図示であるが、３台の対応する検出器も撮像装置１００内に設けられることになり、３台の検出器は略三角形状又はＬ形状構成を形成する。同様に、図４には不図示であるが、４台の対応する検出器も撮像装置１００内に設けられることになり、４台の検出器も略Ｔ形状又は逆Ｌ形状構成を形成し得る。

図３及び４は第１の平面に対する第２の平面の角度が約９０度（及び好ましくは約７０～約９０度の間）のオフセット角を示すが、本発明の実施形態はこれらの角度に限定されない。第２の平面は、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度又は約９０度の角度でオフセットされ得る。第２の平面は、第１の平面に対して約７０～８０度又は約８０～９０度の角度でオフセットされ得る。第２の平面は、第１の平面に対して約８０度の角度でオフセットされ得る。

第１の弧１０２上のエネルギー源１１０Ａは、被検体の身体２１０の周りに周方向に１８０度まで、さらに離間されてもよい。代替の配置構成では、エネルギー源１１０Ａ同士は、１台のエネルギー源１１０Ａが被検体の身体２１０の背後に配置され、対応する検出器１２０Ａが被検体の身体２１０の正面に配置されるように、１８０度を超えて離間されてもよい。ただし、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂは、よりコンパクトなスキャナ（撮像装置）１００を提供するために、近接して位置決めされる。またさらに、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂの構成は、検出器１２０（不図示）の対応する配置構成にも反映される。これにより、検出器１２０はまた、よりコンパクトなスキャナ１００を提供するために、理想的には近接して位置決めされる。これは、図７、１０及び１３に関して図示及び記載するように、例示的なエネルギー源ユニット１１２及び検出器ユニット１２２に関連して、より詳細に説明する。

図５は、本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置１００の斜視図であり、菱形状構成で被検体の身体２１０の周りに各々空間的に位置決めされた４台のエネルギー源１１０（１１０Ａ、１１０Ｂとして示す）及び４台の検出器１２０（１２０Ａ、１２０Ｂとして示す）を示し、被検体の身体２１０はスキャナ内において直立起立位置に配向される。撮像装置１００は、２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａ及び２対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂを含む。２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａは被検体の身体２１０の周りに第１の平面内で空間的に位置決めされる。第１の平面は、好ましくは、図５に示すように、被検体の身体２１０を通る横断面又は水平面である。２対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂは被検体の身体２１０の周りに第２の平面内で空間的に位置決めされる。第２の平面は、好ましくは、被検体の身体２１０を通る矢状面又は垂直面である。図５に示すように、それぞれのエネルギー源と検出器の対間の撮像ビーム１１６の交点によって示すように、第１の平面と第２の平面とは、撮像対象の被検体の身体２１０の領域２３０を通って交差する。

この実施形態では、コントローラ１４０は、被検体の身体２１０の領域２３０を通る４個の撮像角度又は視点を用いて画像を取得するように構成され得る。２つの撮像角度が、２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａの提供によって被検体の身体２１０を通る第１の平面内に設けられ得る。またさらに、２つの撮像角度が、２対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂの提供によって被検体の身体２１０を通る第２の平面内に設けられ得る。撮像角度は、エネルギー源１１０と検出器１２０とを結ぶ撮像又は投影線によって規定され得る。この線は、撮像ビーム１１６によって示すように、撮像対象の被検体の身体２１０の領域２３０を通過する。

４台のエネルギー源及び４台の検出器を含む図５～１２に示す実施形態では、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂは、図３及び４の実施形態とは異なり、第１及び第２の平面内で同じ共通の弧１０２、１０４上には設けられない。これは、図３及び４の撮像装置１００は被検体２００がエネルギー源１１０と検出器１２０の間で中心に位置することを可能とする一方で、図５～１２の撮像装置１００は被検体２００をエネルギー源１１０よりも検出器１２０に対して近い位置においてエネルギー源１１０と検出器１２０の間に収容するように構成されるためである。

図５～１２に示すように、エネルギー源１１０Ａの対は第１の弧１０２上に設けられ、エネルギー源１１０Ｂの対は第２の弧１０４上に設けられ得る。ただし、対応する検出器１２０Ａ、１２０Ｂの対は、第１及び第２の弧１０２、１０４のものとは異なる共通の弧上に設けられ得る。これは、図７の撮像装置１００の配置構成の平面図を示す図９の実施形態において最もよく分かる。検出器１２０Ａの対は共通の弧１０３上に設けられ、検出器１２０Ｂの対は他の共通の弧（不図示）上に設けられ得る。エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂが異なる共通の弧上に配置される場合、エネルギー源が配置される共通の弧１０２、１０４の長さは、好ましくは、検出器が配置される共通の弧よりも長い（弧１０３を参照、他の共通の弧は不図示）。したがって、図５～１２の実施形態では、被検体２００は、撮像装置１００内のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂよりも検出器１２０Ａ、１２０Ｂに対して近接して配置され得る。これについては、図９～１２に関連して、より詳細に説明する。

とりわけ、エネルギー源及び検出器は、当業者には分かるように、そしてここに記載する本発明の実施形態から見て、必ずしも第１及び第２の平面内で共通の弧１０２、１０４上に設けられなくてもよく、任意選択的には、被検体の身体２１０の周りに第１及び第２の平面内に整列されなくてもよい。

図５の実施形態では、第１の平面内における２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａは、約８０度の角度で周方向に離間される撮像角度を与える。またさらに、図示するように、第２の平面内における２対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂは、約６０度の角度で周方向に離間される撮像角度を与える。

図５は菱形状構成のエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂを示し、菱形は第１及び第２の平面の交点における撮像対象の被検体の身体２１０の領域２３０の中心にある加算記号、すなわち「＋」記号の形態である。エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂによって生成される撮像ビーム１１６は、１つの交点Ｐ（図９及び１２も参照）を含み得る交差領域１４２を通って交差する。撮像装置１００の交差領域１４２は、撮像対象の被検体の身体２１０の領域２３０に対応することになる。交差領域１４２及び交点Ｐの配置は、図９～１２に関して説明するように、撮像装置１００において被検体２００の所望の位置決めに基づいて選択可能なエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂの空間的配置構成に応じる。

第１の平面は水平面又は横断面であり、第２の平面は図５に示す直立起立位置に位置する被検体の身体２１０の鉛直面又は矢状面にあり得る。エネルギー源１１０Ａは、第２の弧１０４との第１の弧１０２の交点の左側又は右側に約４０度で周方向に離間され得る。またさらに、エネルギー源１１０Ｂは、第１の弧１０２との第２の弧１０４の交点の上方又は下方に約３０度で周方向に離間され得る。同様の周方向間隔が、第１及び第２の平面内にそれぞれの共通の弧上に検出器１２０Ａ、１２０Ｂに対して設けられ得る（例えば、図９及び１２における検出器１２０Ａに対する共通の弧１０３参照）。

図５はエネルギー源及び検出器の対によって設けられた撮像角度又は視点間の約６０及び８０度の角度を図示するが、本発明の実施形態はこれらの角度には限定されず、平面内で弧上において周方向の離間を与えることにも限定されない。撮像角度は、被検体の身体２１０の周りに周方向に１８０度まで、さらに離間され得る。ただし、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂは、よりコンパクトなスキャナ１００を提供するために、近接して位置決めされる。またさらに、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂの構成は、領域２３０を通る撮像ビーム１１６によって示すように、検出器１２０Ａ、１２０Ｂの対応する配置構成にも反映される。これにより、検出器１２０Ａ、１２０Ｂは、よりコンパクトなスキャナ１００を提供するために、理想的には近接して位置決めされる。これは、図７、１０及び１３に関して図示及び記載するように、例示的なエネルギー源ユニット１１２及び検出器ユニット１２２に関連して、より詳細に説明する。

一部の実施形態では、第１の平面内のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａの対によって与えられる撮像角度は、約４５～９０度の範囲で離間され、好ましくは、図５に示す菱形状構成において約８０度離間され得る。不図示であるが、追加のエネルギー源及び検出器が設けられる矩形状構成又は楕円若しくは長円形状構成などの他の種々の構成のエネルギー源及び検出器が設けられてもよい。またさらに、不規則形状構成が、設けられてもよい。

図５の菱形状構成では、エネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａの対によって与えられる２つの撮像角度は、第１の平面内で、約４５～７０度又は約７０～９０度、すなわち、約４５～６０度、約６０～７０度、約７０～８０度又は約８０～９０度の範囲で離間され得る。間隔は、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度又は約９０度であり得る。ただし、好ましくは、間隔は、菱形状構成については図５に示すように約８０度である。

またさらに、エネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂの対によって与えられる２つの撮像角度は、第２の平面内で、約４５～７０度の範囲で離間される。好ましくは、間隔は、約４５～６０度又は約６０～７０度の範囲である。間隔は、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度又は約７０度であり得る。好ましくは、間隔は、菱形状構成については図５に示すように約６０度である。

図６は、本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置１００の斜視図であり、四角形状構成で被検体の身体２１０の周りに各々空間的に位置決めされた４台のエネルギー源１１０（１１０Ａ、１１０Ｂとして示す）及び４台の検出器１２０（１２０Ａ、１２０Ｂとして示す）を示し、被検体の身体２１０はスキャナ１００内において直立起立位置に配向される。２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａは第１の平面内で被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされ、２対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂは第２の平面内で被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされる。第１及び第２の平面は、被検体の身体２１０の矢状面又は鉛直面に対して傾斜される。第２の平面は、被検体の足付近にエネルギー源１１０Ａとエネルギー源１１０Ｂの間隔の間に示すように、第１の平面に対して５４度の角度でオフセットされる。

図６の四角形状構成に関連して、４個の撮像角度は、図示するように第１及び第２の平面内で約４５～７０度の範囲で、好ましくは約５４度で離間されたエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１１０Ｂ及び１２０Ａ、１２０Ｂの対によって与えられ得る。好ましくは、間隔は、約４５～６０度又は約６０～７０度の範囲で離間される。間隔は、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度又は約７０度であり得る。好ましくは、間隔は約６０度であり、より好ましくは四角形状構成において図６に示すように約５４度である。

図７～９を参照すると、本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置１００が示され、撮像装置１００の例示的なエネルギー源ユニット１１２内で位置決めされる４台のエネルギー源１１０（１１０Ａ、１１０Ｂとして示す）及び例示的な検出器ユニット１２２内で位置決めされる４台の検出器１２０（１２０Ａ、１２０Ｂとして示す）を示す。エネルギー源ユニット１１２及び検出器ユニット１２２は破線で示され、これはスキャナ１００におけるこれらのユニットの形状及び位置の例示的実施形態にすぎないことを示している。４台のエネルギー源１１０及び４台の検出器１２０の各々は、図５の実施形態との関連で説明したように菱形状構成において被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされる。ただし、ここでは、被検体の身体２１０は、シート又は椅子１２４を検出器ユニット１２２の一部として含むスキャナ１００内で直立着席位置に配向される。図８は、明瞭化のためにエネルギー源ユニット１１２及び検出器ユニット１２２を除外しているが、図７と同じ撮像装置１００を示す。撮像角度並びに／又はエネルギー源１１０の間及び／若しくは検出器１２０の間の角度は、図５の実施形態の関連で説明した菱形状構成のものと実質的に同様であり得る。

図７において分かるように、撮像装置１００は、直立配向の被検体２００をエネルギー源１１０と検出器１２０の間に収容するように構成される。被検体２００は、画像取得のために検出器ユニット１２２のシート（椅子）１２４上に位置決めされ得る。代替の実施形態では、シート１２４は除外されてもよく、健常な被検体２００はスキャナ１００内に歩いて入ることができ、画像取得のためにエネルギー源ユニット１１２と検出器ユニット１２２の間で自身を起立位置に位置決めし得る。一部の実施形態では、エネルギー源１１０は患者の脊椎に対して約１２００ｍｍ離間され、一方で検出器１２０は患者の脊椎に対して約４００ｍｍ離間される。これは、被検体２００がスキャナ１００内に歩いて入り及び／又は位置決めされるのに充分な少なくとも１０００ｍｍの隙間をエネルギー源ユニット１１２と検出器ユニット１２２の間に与える。

図９は、明瞭化のためにエネルギー源ユニット１１２及び検出器ユニット１２２を除外した、図７の撮像装置１００の平面図を示す。図９は、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂによって生成された撮像ビーム１１６が、単一の交点Ｐを含み得る交差領域１４２を通じて交差することを示す。撮像装置１００の交差領域１４２は、撮像対象の被検体の身体２１０の領域２３０に対応することになる。交点Ｐは、エネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂ及び検出器１２０Ａ、１２０Ｂの各々から等距離ではない。図５～１２の実施形態では、（交点Ｐがエネルギー源及び検出器から等距離となる図３及び４との比較において）交点Ｐはエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂよりも検出器１２０Ａ、１２０Ｂの近くに位置する。交点Ｐから検出器１２０Ａの対が位置する共通の弧１０３までのＲ_Ｄで示す曲率半径は、約４００ｍｍであり、より詳細には約４１０ｍｍとなり得る。交点Ｐからエネルギー源１１０Ａの対が位置する第１の弧１０２までのＲ_Ｓで示す曲率半径は、約１２００ｍｍとなり得る。

交差領域１４２を有すること、及びより具体的には交点Ｐがエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂよりも検出器１２０Ａ、１２０Ｂに近いことの有利な効果は、これが撮像装置１００によって取得される画像の誇張を減少させることである。誇張は、撮像されている領域、例えば、被検体２００の領域２３０にエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂが近接しすぎて位置決めされる場合に起こり、撮影された画像は構造物のサイズ及び寸法を誇張する。本発明の実施形態では、撮像対象の領域２３０のより正確な表示を提供するために、誇張を減少させることが望ましいことがある。領域２３０が検出器１２０Ａ、１２０Ｂにより近接して位置決めされることによって、より誇張されにくくなるので、前後方向（ＰＡ）投影ビームビューによって、特に被検体２００の心臓又は肺など、撮像対象の領域２３０のより正確な表示が可能となる。当業者であれば、曲率半径Ｒ_Ｓ及びＲ_Ｄは、半径Ｒ_Ｓが半径Ｒ_Ｄよりも大きいことが好ましいことには変わりないが撮像装置１００の寸法に対して適宜変わり得ることが分かるはずである。

図１０～１２は、本発明の一部の実施形態に係る他の撮像装置１００を示し、２台の検出器１２０Ｂがそれぞれのエネルギー源１１０Ｂに対して傾斜したことを除いて、図７～９と同様の配置構成を有する。２台の検出器１２０Ｂは、それぞれのエネルギー源１１０Ｂに間接的に対向し、エネルギー源１１０Ｂによって生成される撮像ビーム１１６が検出器１２０Ｂに実質的に垂直とならないように傾斜される。検出器１２０Ａ及びそれぞれのエネルギー源１１０Ａと同様に、２台の検出器１２０Ｂはそれぞれのエネルギー源１１０Ｂに向かって傾斜されるが、２台の検出器１２０Ｂは共通平面にあり、相互に対して鉛直方向に配向される。より具体的には、２台の検出器１２０Ｂは、撮像装置１００内で相互に対して上下に位置決めされる。

検出器１２０Ｂは、被検体の身体２１０を通る平面内で共通の弧上には設けられない。一方、図１２に示すように、エネルギー源１１０Ａは被検体の身体２１０を介して第１の平面内で第１の弧１０２上に設けられ、エネルギー源１１０Ｂは被検体の身体２１０を介して第２の平面内で第２の弧１０４上に設けられ、検出器１２０Ａは被検体の身体２１０を通る第２の平面内で異なる弧１０３上に設けられる。２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａが第１の平面内に設けられ、２対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂが第２の平面内に設けられるが、検出器１２０Ｂは第２の平面内の共通の弧上には設けられない。

図１０～１２の代替の配置構成の有利な効果は、２つの共通平面上の検出器１２０Ｂによって撮像装置１００をよりコンパクトにすることができることである。したがって、共通の弧上に配置されない鉛直方向に配向された検出器１２０Ｂが図７～９の配置構成よりも狭小となるため、検出器ユニット１２２はより狭くなり得る。したがって、より小型かつよりコンパクトであっても、被検体の身体２１０を通る異なる角度で複数の画像が取得可能となる撮像装置が、この発明の実施形態によって提供され得る。他の実施形態（不図示）では、２台の検出器１２０Ａは、それぞれのエネルギー源１１０Ａに対して傾斜され得る。２台の検出器１２０Ａはそれぞれのエネルギー源１１０Ａに間接的に対向し、エネルギー源１１０Ａによって生成される撮像ビーム１１６が検出器１２０Ａに実質的に垂直とならないように傾斜され得る。２台の検出器１２０Ａは共通平面上にあり、相互に対して水平に配向され得る。一部の実施形態（不図示）では、検出器１２０Ａ、１２０Ｂの全てが、それぞれのエネルギー源１１０Ａ、１１０Ｂに向かって傾斜したまま画像を取得しつつ、相互に対して共通平面上にあってもよい。これは、有利なことに、検出器ユニット１２２の幅をさらに減少させ、それにより、よりコンパクトかつより小型の撮像装置１００を提供する。

有利なことに、発明の撮像装置１００内でエネルギー源１１０及び検出器１２０の構成によって、取得中に部品（標準的なＣＴスキャナにおけるＣアーム又はリングなど）を移動させることを要さずに複数の画像を同時に又は実質的に同時に取得することになるコンパクトな装置が製造可能となる。エネルギー源１１０及び検出器１２０は、標準的なＣＴスキャナとは異なり、スキャン中に静止し、撮像装置１００内で位置固定される。エネルギー源１１０及び検出器１２０の構成はまた、ここに記載する種々の配置構成を通じた構成要素の緊密な位置決めを与えて、スキャナ本体内の３次元空間のより効率的な使用を可能とし得る。これは、例えば、図１及び２のシステム１０とは異なり、エネルギー源１１０及び検出器１２０の全体占有空間が少なくて済むためである。

ここに記載する実施形態では、エネルギー源１１０の全てが、被検体の身体２１０の正面など、撮像装置１００の一方側に配置され、検出器１２０の全てが、被検体の身体２１０の背後など、撮像装置１００の反対側に配置されてもよく、これは図７～１２に示されている。図７、１０及び１３に示すように、エネルギー源１１０はエネルギー源ユニット１１２として示す第１のハウジング内に全て配置され、検出器１２０は検出器ユニット１２２として示す第２のハウジング内に全て配置され得る。これにより、エネルギー源１１０及び検出器１２０が、実質的に１８０度未満の角度、約４５～９０度だけなどで被検体２００の周りに周方向に延在して第１の平面内に撮像角度を与え得るため（図５～１２参照）、エネルギー源ユニット１１２と検出器ユニット１２２の間には、被検体２００がスキャナ１００に出入するためのより大きな空間が存在する。

したがって、発明の撮像装置１００は、取得のために部品を移動することなく、よりコンパクトなスキャナを提供するだけでなく、エネルギー源ユニット１１２と検出器ユニット１２２の間を歩いてスキャナ内で直立着席又は起立位置に位置決めされるなどして、スキャナ内で被検体２００が容易に位置決めされることを可能とする。これにより、有利なことに、従来のスキャナ内での位置決めの問題及び／又は完遂されるべきスキャンのための指示に従うことができないために容易にはスキャンできない若年の幼児、高齢者及び言語、聴覚又は認知障害のある患者を含む種々の患者群に対する撮像装置１００の利用が可能となる。

肺の動的な生体内撮像との関連において、最も価値のある画像は、個々の肺が画像上で分離されて骨による遮蔽が最小なものを含む。したがって、最も撮像する価値のある角度は、肺は脊柱によって分離されているので、被検体の身体を通る矢状面又は鉛直面にある。撮像角度が患者の脊椎軸に対して増加すると、肺は約４０度から、そして更なる角度の増加によって重なり始め、患者の脊椎及び腕も画像に含まれ得る。したがって、それらの画像を再構築して動的肺機能を示すために、充分な視界又は視点の画像を適切な分離で有することの必要なバランスがある。発明者らは、異なる平面上の少なくとも１台のエネルギー源及び少なくとも１台の検出器を残余のエネルギー源及び検出器に対して設けることによって、スキャナ内のエネルギー源及び検出器は相互に近接して位置決め可能となることを見出した。これにより、必要な空間を有利に減少させつつ、動的な生体内撮像のために充分な視点の画像が取得可能となる。

図１３は、本発明の一部の実施形態に係る撮像装置１００の例示的なエネルギー源ユニット１１２及び検出器ユニット１２２の構成要素の概略図を示す。検出器ユニット１２２及びエネルギー源ユニット１１２を破線で示し、これが、当業者には理解され得るように変わり得る撮像装置１００の構成要素及びシステムの例示的配置構成であることを示す。例えば、ＸＶ処理部１８６（任意選択的に検出器ユニット１２２に設けられる）は、エネルギー源ユニット１１２に配置されてもよい。あるいは、ＸＶ処理部１８６は、撮像装置１００に含まれなくてもよく、画像データのオフボード処理のためのＸＶ処理アプリケーションを有するクラウドベースのサーバを介して設けられてもよい。またさらに、一部の実施形態では、エネルギー源ユニット１１２の制御システム１５２、安全システム１８２、出力デバイス１１７及び通信システム１８８は、検出器ユニット１２２に配置されてもよい。

本発明の実施形態の方法３００（図１４参照）の特定のステップを実現するのに使用され、撮像装置１００の機能において実行される図１３のプロセッサ１５０及びＸＶ処理部１８６は、無線又は有線接続（不図示）を介するなどして装置１００の構成要素又はコンピューティングサーバからデータを受信するように構成されたマイクロプロセッサを含み得る。コントローラ１４０は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）及び／又は埋め込み型ＰＣＢ（不図示）を含み得る。コントローラ１４０は、多数の予め規定されたプロトコル又はステップをハードドライブなどの不揮発性メモリに含み又は記憶し得る。プロトコルは、プロセッサ１５０及び１８６によって実行される方法３００のための多数のステップを実現するように撮像装置１００のオペレータによってプログラム可能であってもよいし、予め規定されてもよい。さらに／あるいは、コントローラ１４０並びにプロセッサ１５０及び１８６は、当業者には周知の他の任意の適宜のプロセッサ又はコントローラ装置を含んでいてもよい。プロセッサ１５０及び１８６によって実行されるステップは、当業者には理解され得るように様々な態様で、コントローラ１４０を通じて並びにさらにはソフトウェア、ファームウェア及び／又はハードウェアで実現されてもよい。

図１３はまた、図面を簡略化するために、撮像装置１００の一部を構成することになる何らかの追加の構成要素及びシステムを除外している。例えば、撮像装置１００は、画像データ及び以前に取得された患者データを含む種々のタイプのデータ、並びにより詳細を後述するような、画像取得処理ワークフロー及びＸＶ処理を実行するためのソフトウェア命令を記憶するために１以上のメモリデバイス（不図示）を含み得る。図１３の概略図はまた、簡略化のために、種々の構成要素とシステムの間の内部バスラインの一部を省略している。除外された態様は、省略されたソフトウェア、ファームウェア及び／又はハードウェアを容易に提供することができる当業者によって容易に理解され得る。

エネルギー源ユニット１１２は、撮像装置１００のための電源１８４の一部を構成する１以上の電源発生装置１１４によって給電される１以上のエネルギー源１１０（理想的には、１１０Ａ、１１０Ｂとして示される少なくとも３台のエネルギー源）を含む。コントローラ１４０及びプロセッサ１５０を有する制御システム１５２は、被検体の身体２１０の領域２３０をスキャンするための検出器ユニット１２２のエネルギー源１１０及び検出器１２０を動作させるように構成され得る。エネルギー源ユニット１１２は、制御システム１５２と通信状態にある安全システム１８２も含み得る。安全システム１８２は、撮像装置１００のソフトウェア又はハードウェア構成要素の形態で緊急停止部１８０を含んでいてもよい。緊急停止部１８０は、被検体２００（不図示）に隣接するエネルギー源ユニット１１２の表面に配置される。緊急停止部１８０は、緊急の場合に撮像装置１００を電源オフするための押下型ボタン又はスイッチなどのアクチュエータを含み得る。緊急停止部１８０が作動されると、制御システム１５２のコントローラ１４０は、不注意による放射線又はエネルギーの発生を防止するために、エネルギー源１１０を介した画像の取得を停止させ、任意選択的に、電源１８４（不図示）を介する撮像装置１００への電源を直接オフするように動作可能であってもよい。

エネルギー源ユニット１１２は、図１３に示すように、ディスプレイ１１８及びスピーカ１１９を含み得る出力デバイス１１７も含み得る。ディスプレイ１１８は、スキャナ１００内で位置決めされる場合に被検者の見通し線においてエネルギー源ユニット１１２（不図示）の表面に配置され得る。不図示であるが、撮像装置１００は、エネルギー源ユニット１１２及び／又は検出器ユニット１２２において位置決めされたスピーカ１１９も含み得る。出力デバイス１１７は、通信が通信システム１８８を介して被検体２００及び／又はオペレータ並びに撮像装置１００との間で伝達可能となるように設けられる。例えば、制御システム１５２は、プロセッサ１５０を介して、指示を被検体２００及び／又はオペレータに出力デバイス１１７を介して出力し得る。

図１３に示すように、検出器ユニット１２２は、被検体の身体２１０の領域２３０の時系列の生体内画像を取得するための制御システム１５２のコントローラ１４０によって動作可能な１以上の検出器１２０（好ましくは、少なくとも３台の検出器１２０Ａ、１２０Ｂ）を含む。取得画像は、肺又は心臓などの被検体の身体２１０の領域２３０のＸＶ３次元モーションフィールドを生成するために、前述したように、ＸＶ処理部１８６に対する入力として使用され得る。ＸＶ処理部１８６は、一部の実施形態では、代替的にサーバ又はクラウドベースのシステムを介してオフボードで与えられてもよい。

図１４は、本発明の一部の実施形態に係る、被検体の身体２１０の領域２３０の時系列の生体内画像を取得する方法３００を示す。方法３００は、少なくとも３台のエネルギー源（１１０Ａ、１１０Ｂとして示す）及びエネルギー源１１０と検出器１２０の間に位置する被検体の身体２１０の領域２３０を通過する少なくとも３台のエネルギー源１１０からのエネルギーを検出するための少なくとも３台の検出器１２０（１２０Ａ、１２０Ｂとして示す）を含む撮像装置１００を提供するステップ３０２を含む。撮像装置１００はまた、少なくとも３台のエネルギー源１１０及び少なくとも３台の検出器１２０を動作させて被検体の身体２１０の領域２３０の時系列の生体内画像を取得するように構成されたコントローラ１４０を含む。方法はまた、被検体の身体２１０の領域２３０の時系列の生体内画像を取得するようにコントローラ１４０を動作させるステップ３０６を含む。

撮像装置１００は、ここに記載されるとともに図３～１３の実施形態に関連する１以上の特徴を含み得る。撮像装置１００は、第１の平面内で被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされる少なくとも２対のエネルギー源及び検出器１１０Ａ、１２０Ａ及び第２の平面内で被検体の身体２１０の周りに空間的に位置決めされる少なくとも１対のエネルギー源及び検出器１１０Ｂ、１２０Ｂを含む。第１の平面と第２の平面とは、撮像対象の被検体の身体の領域２３０を通って交差する。

図１４に示すように、方法３００は、任意選択的に、画像を取得するようにコントローラ１４０を動作させる前に、撮像装置１００内の被検体２００をエネルギー源１１０と検出器１２０の間に直立配向で位置決めするステップ３０４を含む。例えば、被検体２００は、図５及び６の撮像装置１００の実施形態に示すように、直立起立位置に位置決めされ得る。あるいは、被検体２００は、図７～１２の実施形態に示すように、撮像装置１００内において直立着席位置に位置決めされ得る。健常な患者（被検体）２００については、彼らは単にエネルギー源１１０と検出器１２０の間の空間を歩いて入り、シート１２４に着席し、あるいは、画像取得のための起立又は直立位置に自身を位置決めし得る。車椅子又は制限された可動性の患者については、オペレータがシート１２４への移乗を補助してもよいし、放射線透過性背もたれを有する車椅子がスキャナ１００内に設けられて位置決めされてもよい。このステップが完了した後、オペレータ又は通信システム１８８は、スキャンの推定継続時間を被検体２００に助言することができる。

一部の実施形態では、方法３００はまた、図１４において破線に示すように、２つの任意選択的なステップ３０８及び３１０を含み得る。方法３００は、被検体の身体２１０の領域２３０の時系列の生体内画像を検出器１２０の各々から同時に又は実質的に同時に取得するようにコントローラ１４０を動作させるステップを含み得る。コントローラ１４０は、被検体の身体２１０の領域２３０の少なくとも３個の時系列の生体内画像を取得するように構成される。ただし、撮像装置１００が４台のエネルギー源１１０及び４台の検出器１２０を含む一部の実施形態では、コントローラは、被検体の身体２１０の領域２３０の４個の時系列の生体内画像を取得するように構成される。

複数の時系列の画像が、有利には被検体２００の呼吸の一部にわたって又は全呼吸にわたって同時に又は実質的に同時に撮像装置１００及び方法３００によって取得される。好ましくは、時系列の画像は、被検体２００の完全な１回の呼吸にわたって取得される。複数回の呼吸の（異なる角度からの）単一の時系列を取得するのではなく、１回の呼吸の（異なる角度からの）複数の時系列を取得することで、被検体２００が複数回の呼吸にわたって一貫した呼吸を維持することの要件が除外される。コントローラ１４０は、各エネルギー源１１０及び対応する検出器１２０を動作させて同時に又は実質的に同時に画像を取得し得る。エネルギー源１１０及び対応する検出器１２０を同時に動作させるのではなく、エネルギー源／検出器ペアの動作のための短いタイミングオフセットで画像を逐次取得することが好ましいことがある。これは、有利にＸ線後方散乱を減少させ、結果として画像品質を向上し得る。プロセッサ１５０は、データを処理する際に取得された時系列の画像間でタイミング差を補正するように構成されてもよい。有利なことに、Ｘ線の使用を採用する撮像装置１００について、これにより、エネルギー源１１０及び対応する検出器１２０の全てがコントローラ１４０によって短い時間だけ同時に又は実質的に同時に動作されて画像を取得することができるため、放射線の線量が減少する。

１回の呼吸の画像を同時に又は実質的に同時に撮影することによって、より少ない独立画像が撮影されるだけでよく、全ての画像が１呼吸内に通常は約４秒を要して取得されるため、発明の装置１００は放射線量及びスキャン継続時間を減少させる。比較として、透視装置などの旧式のハードウェアは、各画像についてシステムを再位置決めして４回の独立した呼吸をスキャンする必要があり、長時間を要するとともに４回の異なる呼吸にわたって取得される測定値に起因する不正確さを含むスキャンがもたらされてしまう。４回の独立した呼吸ではなく、完全な１回の呼吸を同時に又は実質的に同時に取得することで、放射線量を低減し、スキャン時間を短縮し、患者２００が複数回の呼吸にわたって一貫した呼吸を維持することの要件を除外することにより、３歳を超える幼児などの若年の患者及び高齢の患者による撮像装置１００の使用が有利に可能となる。

ステップ３０８の後にスキャンが終了すると、画像データがＸＶ処理部１８６にアップロードされてもよく、それはオンボードで撮像装置１００に配置され、又はクラウドベースサーバ及びＸＶ処理アプリケーションを介してアクセスされる。このステップ３１０は、オペレータによって行われるアクションに応じて開始されてもよいし、プロセッサ１５０が、スキャンが完了すると画像データを自動的にアップロードするように構成されてもよい。図１４に示すように、方法３００はまた、プロセッサ１５０、ＸＶ処理部１８６（図１３参照）又はオフボードＸＶ処理アプリケーションを用いて、ステップ３０８において検出器１２０から取得された時系列の画像に基づいて被検体の身体２１０の領域２３０の３次元モーションフィールドを再構築するステップ３１０を含み得る。これは、前述した国際公開第２０１１／０３２２１０号及び国際公開第２０１５／１５７７９９号に記載されて参照によりここに取り込まれるＸＶ処理技術を採用し得る。プロセッサ１５０は、撮像された領域２３０の時間にわたって３次元（すなわち、３空間寸法）移動測定値（例えば、変位又は速度測定値）を生成し得る（これは、４次元測定値、すなわち、３空間寸法に時間を加えたものとなる）。さらに、３次元移動測定値は、１成分の速度（３Ｄ１Ｃ）、２成分の速度（３Ｄ２Ｃ）又は好ましくは３成分の速度（３Ｄ３Ｃ）のいずれかを有し得る。有利なことに、既存のＣＴスキャナのように異なる角度から多数の画像を取得するのにエネルギー源１１０及び検出器１２０が被検体の身体２１０の周りを回転する必要はない。有益なことに、エネルギー源１１０及び検出器１２０は撮像処理全体を通じて静止したままであり、充分な数の角度又は視点の画像が、ここに記載するようなエネルギー源１１０及び検出器１２０の発明の配置構成を通じて取得され得る。これにより、より少ない独立画像が撮影されるだけでよく、より短いスキャン継続時間しか必要とならないため、Ｘ線を採用する撮像装置１００について、Ｘ線照射線量をさらに低減する。

本発明の実施形態は、取得中に既存のＣＴスキャナのリング又はＣアームなどの部品を移動することを要さずに、複数の画像を同時に又は実質的に同時に（潜在的に短いタイミングオフセットで）取得するための、エネルギー源及び検出器の発明の構成を利用する撮像装置１００及び撮像方法３００を有利に提供し得る。エネルギー源及び検出器は、図１及び２のシステム１０とは異なり、被検体の身体２１０の周りに少なくとも１８０度で又は全３６０度回転で離間されるのではなく相互に近接して配置可能となることによってエネルギー源ユニット及び検出器ユニットが小型化するので、発明の構成によってコンパクトな撮像装置１００が提供可能となり得る。画像を同時に又は実質的に同時に撮影することによって、発明の装置１００及び撮像方法３００の実施形態は、より少ない独立画像が撮影されるだけでよく、より短いスキャン継続時間しか必要とならないため、放射線の線量を低減することができる。またさらに、撮像装置１００及び撮像方法３００は、それでもなおＸＶ技術での使用及び撮像される領域２３０の３次元モーションフィールドの生成に適した画像を取得し得るので、画像の品質は損なわれない。

撮像装置１００及び撮像方法３００の実施形態は、放射線の線量を低減してスキャン時間を短縮することによって、３歳を超えるような若年の患者によって有利に使用され得る。発明の撮像装置１００及び撮像方法３００の実施形態はまた、着席又は直立起立位置にある患者２００のスキャンを可能とするウォークインスキャナを提供することによって、若年の幼児、高齢者及び可動性に障害のある患者による使用を促進し得る。スキャンのための解剖学的に好適な向きへのスキャナ１００内の患者２００の位置決め、すなわち、着席又は起立位置において直立することを可能とすることによって、患者２００は画像取得中に通常通り呼吸することも可能となり、臓器構造及び機能、特に被検体２００の肺の画像品質及び評価が向上する。

種々の変形、付加及び／又は代替が、以降の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく、前述した部分に対してなされ得る。

用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ」又は「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」のいずれか又は全ては、本明細書（特許請求の範囲を含む）において使用される場合、記載される特徴、完全体、ステップ又は構成要素の存在を指定するものとして解釈されるべきであり、１以上の他の特徴、完全体、ステップ若しくは構成要素又はそれらの群の存在を除外しないものとして解釈されるべきである。

以下の特許請求の範囲は、例示としてのみ提供され、いずれかの将来の出願において特許請求され得るものの範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。本発明又は複数の本発明をさらに規定又は再規定するように、後日、特許請求の範囲に特徴が追加又は省略され得る。

Claims (32)

1. 被検体の身体の所定の領域の時系列の動的な生体内画像を取得する撮像装置であって、
   少なくとも３台のエネルギー源と、
   少なくとも３台の検出器であって、前記エネルギー源と前記検出器の間に位置する前記被検体の身体の前記領域を通過する前記少なくとも３台のエネルギー源からのエネルギーを検出するための少なくとも３台の検出器であって、少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が第１の平面内で前記被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が第２の平面内で前記被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、前記第１の平面と前記第２の平面とは撮像対象の前記被検体の身体の前記領域を通って交差する、少なくとも３台の検出器と、
   前記エネルギー源及び前記検出器を動作させて、前記エネルギー源及び前記検出器から前記被検体の身体の前記領域の少なくとも３個の時系列の動的な生体内画像を取得するように構成されたコントローラと、
   を含む撮像装置。
2. 前記コントローラは、前記被検体の身体の前記領域を通る少なくとも３個の撮像角度を用いて前記画像を取得するように構成され、前記被検体の身体を通る前記第１の平面内に少なくとも２つの撮像角度が与えられ、前記被検体の身体を通る前記第２の平面内に少なくとも１つの撮像角度が与えられる、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の平面内の前記少なくとも２つの撮像角度が、４５～９０度の範囲で離間される、請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記検出器の少なくとも１台は、各前記エネルギー源に対して傾斜される、請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記検出器の少なくとも１台は、各前記エネルギー源に対して実質的に整列される、請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記第１の平面内の少なくとも２台の前記エネルギー源及び少なくとも２台の前記検出器の各々は、前記被検体の身体を通る前記第１の平面内の各共通の弧上に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 少なくとも４台のエネルギー源及び少なくとも４台の検出器を含み、少なくとも３対のエネルギー源及び検出器が前記第１の平面内に空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が前記第２の平面内に空間的に位置決めされる、請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記コントローラは、前記被検体の身体の前記領域を通る少なくとも４個の撮像角度を用いて前記画像を取得するように構成され、前記被検体の身体を通る前記第１の平面内に少なくとも３個の撮像角度が与えられ、前記被検体の身体を通る前記第２の平面内に少なくとも１つの撮像角度が与えられる、請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記第１の平面内の前記少なくとも３個の撮像角度は、４５～９０度の範囲で相互から離間される、請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記第１の平面内の少なくとも３台の前記エネルギー源及び少なくとも３台の前記検出器の各々は、前記被検体の身体を通る前記第１の平面内の各共通の弧上に配置される、請求項７から９のいずれか一項に記載の撮像装置。
11. 少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が、前記第１及び第２の平面の双方内に配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
12. 少なくとも４台のエネルギー源及び少なくとも４台の検出器を含み、少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が前記第１の平面内に空間的に位置決めされ、少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が前記第２の平面内に空間的に位置決めされる、請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。
13. 前記コントローラは、前記被検体の身体の前記領域を通る少なくとも４個の撮像角度を用いて前記画像を取得するように構成され、前記被検体の身体を通る前記第１の平面内に少なくとも２つの撮像角度が与えられ、前記被検体の身体を通る前記第２の平面内に少なくとも２つの撮像角度が与えられる、請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記第２の平面内の前記少なくとも２つの撮像角度は、４５～７０度の範囲で離間される、請求項１３に記載の撮像装置。
15. 前記検出器の少なくとも２台はそれぞれの前記エネルギー源に対して傾斜され、前記検出器の少なくとも２台はそれぞれの前記エネルギー源に対して実質的に整列される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の撮像装置。
16. 前記第２の平面内の少なくとも２台の前記エネルギー源及び少なくとも２台の前記検出器の各々は、前記第２の平面内の各共通の弧上に配置される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の撮像装置。
17. 前記第２の平面は、前記第１の平面に対して７０～９０度の角度でオフセットされる、請求項１から１６のいずれか一項に記載の撮像装置。
18. 前記第１の平面は前記被検体の身体を通る横断面であり、前記第２の平面は前記被検体の身体を通る矢状面である、請求項１７に記載の撮像装置。
19. 前記被検体を前記エネルギー源と前記検出器の間に直立配向で収容するように構成された請求項１から１８のいずれか一項に記載の撮像装置。
20. 前記被検体を前記エネルギー源よりも前記検出器に近い位置において前記エネルギー源と前記検出器の間に収容するように構成された請求項１から１９のいずれか一項に記載の撮像装置。
21. 前記コントローラが、前記エネルギー源及び前記検出器を動作させて前記被検体の身体の前記領域の時系列の動的な生体内画像を前記検出器の各々から同時に又は実質的に同時に取得するように構成された、請求項１から２０のいずれか一項に記載の撮像装置。
22. 前記検出器の各々から取得された前記時系列の画像に基づいて３次元モーションフィールドを再構築するように構成されたプロセッサをさらに含む請求項２１に記載の撮像装置。
23. Ｘ線イメージング、超音波イメージング及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）のうちの１以上での使用のために構成された請求項１から２２のいずれか一項に記載の撮像装置。
24. 撮像対象の前記被検体の身体の前記領域は、前記被検体の肺の少なくとも一部を含み、前記時系列の画像は、前記被検体が呼吸をする間に取得される、請求項１から２３のいずれか一項に記載の撮像装置。
25. 被検体の身体の所定の領域の時系列の動的な生体内画像を取得する方法であって、
    撮像装置を提供するステップであって、
    少なくとも３台のエネルギー源と、
    少なくとも３台の検出器であって、前記エネルギー源と前記検出器の間に位置する前記被検体の身体の前記領域を通過する前記少なくとも３台のエネルギー源からのエネルギーを検出するための少なくとも３台の検出器であって、少なくとも２対のエネルギー源及び検出器が第１の平面内で前記被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、少なくとも１対のエネルギー源及び検出器が第２の平面内で前記被検体の身体の周りに空間的に位置決めされ、前記第１の平面と前記第２の平面とは撮像対象の前記被検体の身体の前記領域を通って交差する、少なくとも３台の検出器と、
    前記エネルギー源及び前記検出器を動作させて前記被検体の身体の前記領域の少なくとも３個の時系列の動的な生体内画像を取得するように構成されたコントローラと、
    を含む撮像装置を提供するステップと、
    前記被検体の身体の前記領域の少なくとも３個の前記時系列の動的な生体内画像を取得するように前記コントローラを動作させるステップと、
    を含む方法。
26. 前記被検体の身体の前記領域の時系列の動的な生体内画像を前記検出器の各々から同時に又は実質的に同時に取得するように前記コントローラを動作させるステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
27. プロセッサを用いて、前記検出器の各々から取得された前記時系列の画像に基づいて３次元モーションフィールドを再構築するステップをさらに含む請求項２６に記載の方法。
28. 前記画像を取得するように前記コントローラを動作させる前に、前記撮像装置内の前記被検体を前記エネルギー源と前記検出器の間に直立配向で位置決めするステップをさらに含む請求項２５から２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記撮像装置が、Ｘ線イメージング、超音波イメージング及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）のうちの１以上での使用のために構成された請求項２５から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 撮像対象の前記被検体の身体の前記領域は、前記被検体の肺の少なくとも一部を含む、請求項２５から２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記被検体の前記領域の少なくとも３個の前記時系列の動的な生体内画像は、前記エネルギー源及び前記検出器が静止したままで取得される、請求項１から２４のいずれか一項に記載の撮像装置。
32. 前記被検体の前記領域の少なくとも３個の前記時系列の動的な生体内画像は、前記エネルギー源及び前記検出器が静止したままで取得される、請求項２５から３０のいずれか一項に記載の方法。