專利名稱：X射線ct裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多切片X射線CT裝置。
背景技術(shù)：
X射線照射到病人，并且從穿透數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)的X射線CT裝置是已知的。使用多切片X射線CT裝置，能夠使用檢測X射線的、具有兩個或多個段的檢測元件，例如閃爍體和光電二極管的組合的X射線檢測器，來同時從不同的位置收集兩個或多個切片數(shù)據(jù)。通過將多切片掃描(也稱作錐面光束掃描)與螺旋掃描一起使用，大的掃描范圍的數(shù)據(jù)可以在短時間內(nèi)收集，并且多切片X射線CT裝置變得流行。
將多切片掃描與螺旋掃描一起使用，重要主題之一是X射線劑量的減少。例如，日本專利發(fā)表(公開)2002-17716號和日本專利發(fā)表(公開)10-248835號公開，當掃描范圍包括目標內(nèi)臟器官時，掃描范圍在掃描圖像上設(shè)置，準直儀的開口根據(jù)掃描范圍來設(shè)置并且掃描對于目標內(nèi)臟器官來執(zhí)行。但是，實際上，目標內(nèi)臟器官的一部分與掃描范圍隔開，致使數(shù)據(jù)不足并且可能需要重新掃描。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種減少X射線劑量的多切片X射線CT裝置。
為了改進上面的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有一種X射線CT裝置，包括X射線照射源，被配置以將X射線照射到身體；X射線檢測器，包括多個檢測元件段，被配置以檢測穿透身體的X射線；準直儀，被配置以形成可以在切片方向和通道方向上移動的開口；圖像處理部件，被配置以從身體的體數(shù)據(jù)中提取身體中目標的區(qū)域；控制器，被配置以根據(jù)設(shè)置以限制目標區(qū)域的圓柱形第二掃描范圍來設(shè)置準直儀開口作為第二開口，并且被配置以執(zhí)行第二掃描；以及重構(gòu)部件，被配置以基于由第二掃描收集的數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種X射線CT裝置，包括X射線照射源，被配置以將X射線照射到身體；X射線檢測器，包括多個檢測元件段，被配置以檢測穿透身體的X射線；準直儀，被配置以形成可以在切片方向和通道方向上移動的開口；圖像處理部件，被配置以從身體的體數(shù)據(jù)中提取身體中目標的區(qū)域；以及重構(gòu)部件，被配置以基于由第二掃描收集的數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)；其中準直儀包括多個可移動的準直儀葉片，被配置以形成開口；以及多個輔助葉片，被配置以形成對應于除與開口相對應的檢測元件段以外的一部分檢測元件段的縫隙。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種X射線CT裝置，包括X射線照射源，被配置以將X射線照射到身體；準直儀，包括X射線通過的第一開口，以及在切片和通道方向上比第一開口距離X射線中心更遠的第二開口；X射線檢測器，包括多個檢測元件段，被配置以檢測通過第一或第二開口并且穿透身體的X射線；以及重構(gòu)部件，被配置以基于由檢測器檢測的X射線而收集的數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種基于由X射線CT裝置收集的數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)的方法，該X射線CT裝置包括X射線照射源，X射線照射源被配置以將X射線照射到身體；準直儀，準直儀包括X射線通過的第一開口，以及在切片和通道方向上比第一開口距離X射線中心更遠的第二開口；以及X射線檢測器，X射線檢測器包括多個檢測元件段，被配置以檢測通過第一或第二開口并且穿透身體的X射線，該方法包括基于通過第一開口的X射線來重構(gòu)身體心臟附近的心臟圖像數(shù)據(jù)；以及基于通過第二開口的X射線來重構(gòu)心臟圖像數(shù)據(jù)附近的外圍圖像數(shù)據(jù)。


本發(fā)明的更完全評價及其許多伴隨優(yōu)點將通過參考結(jié)合附隨附圖考慮的詳細描述來容易獲得，并且同樣變得更好理解。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案的X射線CT裝置的框圖；圖2是通過掃描圖1的專家系統(tǒng)來掃描和重構(gòu)的流程圖；圖3是由圖2的S3設(shè)置的第一掃描范圍和由圖2的S7設(shè)置的第二掃描范圍的說明；圖4是用于在3D圖像上設(shè)置圖3的第二掃描范圍的顯示的一個實例的說明；圖5A是在圖2的S3上的第一掃描過程中開口的說明；圖5B是在圖2的S7上的第二掃描過程中開口的說明；圖6是在圖2的S7上的第二掃描過程中由準直儀限制的X射線的說明；圖7A～圖7D是根據(jù)X射線管的旋轉(zhuǎn)的準直儀開口移動的說明；圖8是用于解釋X射線非照射范圍的數(shù)據(jù)校正的說明；圖9是用于解釋圖2的S8上的HFI重構(gòu)的說明；圖10A～圖10C是根據(jù)方法B的準直儀開口的說明；圖11A～圖11D是在圖2的S6的方法B中準直儀開口移動的說明；圖12是用于在圖2的S7上設(shè)置第二掃描范圍的顯示的另一個實例的說明；圖13是圖12的第一掃描范圍和第二掃描范圍的說明；圖14是另一種示范性準直儀的開口的說明。
具體實施例方式
參考附圖，本發(fā)明的X射線CT裝置的第一實施方案將被說明。存在有許多種類型的X射線CT裝置，例如X射線管和X射線檢測器作為一個單位圍繞病人旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)型，和多個檢測元件以環(huán)形排列并且X射線管圍繞病人旋轉(zhuǎn)的固定/旋轉(zhuǎn)型。本發(fā)明可以應用于每種類型的X射線CT裝置。在下文中，旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)型X射線CT裝置作為一個實例來說明。用于將入射X射線轉(zhuǎn)換為電荷的機制主要分成直接轉(zhuǎn)換類型和間接轉(zhuǎn)換類型。在直接轉(zhuǎn)換類型中，X射線由熒光物質(zhì)例如閃爍體轉(zhuǎn)換為光信號，并且光信號轉(zhuǎn)換為電荷。在間接轉(zhuǎn)換類型中，使用光電導現(xiàn)象，其中半導體中的電子和空穴的對由X射線來產(chǎn)生，并且電子和空穴移向相應的電極。作為X射線檢測器，可以使用每種類型。在下文中，間接類型的X射線檢測器作為一個實例來說明。另外，近年來，包括位于旋轉(zhuǎn)框架中的多對X射線管和X射線檢測器的所謂多管類型的X射線CT裝置正在作為商品研制，并且周圍的技術(shù)也在進步。本發(fā)明可以應用于單管類型的X射線CT裝置或者多管類型的X射線CT裝置。在下文中，單管類型的X射線CT裝置作為一個實例來說明。
圖1是顯示本發(fā)明第一實施方案的X射線CT裝置的組成的框圖。X射線CT裝置具有臺架100。臺架100具有可以圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸RA旋轉(zhuǎn)的環(huán)形旋轉(zhuǎn)框架102。X射線管101位于旋轉(zhuǎn)框架102中，并且X射線檢測器103位于旋轉(zhuǎn)框架中與X射線管101相對的一側(cè)，使得旋轉(zhuǎn)中心軸位于它們之間。X射線檢測器103可以用于多切片掃描。即，X射線檢測器103具有沿著平行于旋轉(zhuǎn)中心軸的方向(切片方向)排列的多個檢測元件段。檢測元件段的數(shù)目是例如64段。假設(shè)每個檢測元件在切片方向上的檢測寬度是0.5mm，與旋轉(zhuǎn)中心軸RA上的相應值一樣。每個檢測元件段具有沿著通道方向排列的多個檢測元件。另外，假設(shè)Z軸設(shè)置為旋轉(zhuǎn)中心軸RA，并且XY坐標系是以Z軸為中心的旋轉(zhuǎn)坐標系。在這種情況下，連接X射線管101的焦點和X射線檢測器103的中心的X射線中心軸定義為Y軸，并且垂直于Y軸和Z軸的軸定義為X軸。這些X，Y和Z軸如下恰當?shù)厥褂谩?br> 準直儀108位與X射線管101和旋轉(zhuǎn)中心軸RA之間。準直儀108加于X射線管101的X射線輻射窗之上。準直儀108用作X射線限制器，并且稱作X射線控光裝置，其任意地調(diào)諧在X射線管101的焦點上產(chǎn)生并且從X射線輻射窗照射的X射線的位置和大小。準直儀108具有用于阻塞X射線的多個元件，例如各自可以沿著X或Y軸移動的四個準直儀葉片11～14，如圖5中所示。準直儀由準直儀驅(qū)動單元107來控制。
稱作DAS(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))的數(shù)據(jù)收集電路104連接到X射線檢測器103。數(shù)據(jù)收集電路104將X射線檢測器103的每個通道的輸出(電流信號)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺糯箅妷盒盘?，并且將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。校正DAS輸出等的通道之間的不均勻性的預處理單元106經(jīng)由使用光或磁作為介質(zhì)的非接觸型數(shù)據(jù)通信單元105連接到DAS 104。對其執(zhí)行預處理的數(shù)據(jù)存儲在存儲裝置112中。存儲裝置112通過數(shù)據(jù)/控制總線連接到系統(tǒng)控制器111，像基于投影數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像的圖像重構(gòu)單元114，顯示器116，包括定點設(shè)備例如鼠標和鍵盤設(shè)備的輸入單元115，圖像處理單元113，用于控制臺架100的掃描控制器110，以及高電壓產(chǎn)生單元109一樣。
圖2顯示第一實施方案的一系列處理的流程。掃描圖像被獲取(步驟S1)。眾所周知，掃描圖像的成像如下來執(zhí)行旋轉(zhuǎn)框架102的旋轉(zhuǎn)停止，X射線連續(xù)地產(chǎn)生，信號以固定的周期重復地從X射線檢測器103讀取，并且床板以恒定的速度移動。基于由掃描圖像成像而收集的數(shù)據(jù)，掃描圖像數(shù)據(jù)在圖像處理單元113中創(chuàng)建，并且創(chuàng)建的掃描圖像數(shù)據(jù)在顯示器116上顯示(步驟S2)。操作員使用輸入單元115在顯示的掃描圖像上設(shè)置圖3中所示的掃描范圍(第一掃描范圍)，并且第一掃描條件也被設(shè)置(步驟S3)。在該實施方案中，至少執(zhí)行兩次掃描(螺旋掃描)。第一掃描被執(zhí)行，用于以低分辨率掃描大的區(qū)域，并且第二掃描的目的在于以高分辨率掃描把目標內(nèi)臟器官作為目標的狹窄區(qū)域。第一掃描“第一掃描”明顯不同于第二掃描“第二掃描”。第一掃描范圍實際上是圓柱形狀，但是設(shè)置為顯示掃描圖像上主要部分的矩形形狀。為了使第一掃描范圍包括病人的身體寬度，半徑(FOV)從例如300～500mm的范圍中設(shè)置。另外，為了使第一掃描范圍在體軸方向(切片方向)上設(shè)置得比較長，以包括目標內(nèi)臟器官例如心臟和周圍的內(nèi)臟器官。而且，作為第一掃描條件，64個檢測元件段中比較多的段，32～64個檢測元件段被選擇和使用。另外，螺距(每次旋轉(zhuǎn)，板移動的距離)設(shè)置得比較緊，例如8～32mm。但是，在第一掃描中，管電流值由系統(tǒng)控制器111設(shè)置成對應于較低X射線劑量的調(diào)整值，并且為了補償由低X射線劑量而導致的靈敏度降低，每次旋轉(zhuǎn)的觀察次數(shù)設(shè)置為500。設(shè)置范圍和調(diào)整值由系統(tǒng)控制器111來設(shè)置。
第一掃描由掃描控制器110在第一掃描條件下對第一掃描范圍來執(zhí)行(步驟S4)。在第一掃描中，如圖5A中所示，準直儀108的開口在X方向上根據(jù)第一掃描范圍的比較大的直徑來設(shè)置寬度，并且在Z方向上根據(jù)切片寬度和段的數(shù)目來設(shè)置比較長的長度。即，X射線的扇角根據(jù)第一掃描范圍的直徑來設(shè)置并且X射線的錐角根據(jù)第一掃描范圍的長度來設(shè)置?；谟傻谝粧呙枋占牡谝粧呙璺秶耐队皵?shù)據(jù)，重構(gòu)單元114執(zhí)行重構(gòu)處理(步驟S5)。根據(jù)第一掃描條件覆蓋比較大的區(qū)域的體數(shù)據(jù)以比較低的分辨率產(chǎn)生。例如，采用錐面光束重構(gòu)方法作為重構(gòu)處理。錐面光束重構(gòu)方法通稱是所謂Feldkamp重構(gòu)方法，其擴展了常規(guī)掃描方法的重構(gòu)處理方法。錐面光束重構(gòu)方法使用通過將算術(shù)精確的扇形光束重構(gòu)算法(2維平面)擴展到Z軸方向而獲得的近似3維重構(gòu)算法。在錐面光束重構(gòu)方法中，將對應于Z坐標的加權(quán)系數(shù)與投影數(shù)據(jù)相乘，并且卷積處理在加權(quán)數(shù)據(jù)之間執(zhí)行，并且應用與扇形光束數(shù)據(jù)相同的重構(gòu)函數(shù)。最后，作為反向投影處理，卷積數(shù)據(jù)在X射線經(jīng)過的路徑上(從焦點到檢測器通道)反向投影，并且反向投影處理以360度重復。
體數(shù)據(jù)用于診斷目標內(nèi)臟器官，周圍的內(nèi)臟器官以及大區(qū)域中的組織結(jié)構(gòu)，并且也用于設(shè)置第二掃描的掃描范圍(第二掃描范圍)。圖像處理單元113從體數(shù)據(jù)中提取目標內(nèi)臟器官例如心臟的區(qū)域，并且3維圖像(3D圖像)被創(chuàng)建并在顯示器116上顯示(步驟S6)。作為3D圖像，表面圖像或輪廓式圖像是適當?shù)?，如圖4中所示。操作員操作輸入單元115，并且在屏幕上任意地旋轉(zhuǎn)3D圖像，以設(shè)置在所有方向上覆蓋心臟區(qū)域的近似圓柱形狀的第二掃描范圍(步驟S7)。實際上，考慮到心臟的擴張和收縮運動，第二掃描范圍設(shè)置得大于心臟區(qū)域，留取余量。雖然已經(jīng)說明第二掃描范圍在3D圖像上設(shè)置，代替3D圖像或者除3D圖像之外，MPR(多平面重構(gòu))圖像，例如三斷層分析圖像(軸向，冠狀和弧矢圖像)，可以從體數(shù)據(jù)或者提取的心臟區(qū)域的數(shù)據(jù)中創(chuàng)建，并且第二掃描范圍可以在斷層分析圖像上設(shè)置。此外，雖然已經(jīng)說明第二掃描范圍由操作員手動設(shè)置，第二掃描范圍的直徑和長度可以自動地設(shè)置以包括提取的心臟區(qū)域。在這種情況下，為了留取上述余量，擴大處理按照預先確定的比例對提取的心臟區(qū)域來執(zhí)行，并且第二掃描范圍設(shè)置為擴大的心臟區(qū)域。第二掃描范圍的半徑(FOV)從50～150mm的范圍中設(shè)置，使得心臟區(qū)域(目標內(nèi)臟器官)被包括，并且第二掃描范圍在體軸方向(切片方向)上設(shè)置得比較短，使得心臟區(qū)域用上述余量來限制。而且，作為第二掃描條件，第二掃描中使用的檢測元件段的數(shù)目設(shè)置得比較少，64段中的4～16段，并且螺距相對于比較慢的板移動設(shè)置為0.5～2.0mm。而且，在第二掃描中，管電流值由系統(tǒng)控制器111設(shè)置為相對于較高X射線劑量的調(diào)整值，并且每次旋轉(zhuǎn)的觀察次數(shù)設(shè)置為1000。設(shè)置范圍或調(diào)整值由系統(tǒng)控制器111來設(shè)置。另外，雖然已經(jīng)說明在第二掃描中檢測元件段的數(shù)目從比較少的段，4～16段的范圍中選擇，檢測元件段的數(shù)目由扇形光束重構(gòu)的限制來確定。雖然錐形光束重構(gòu)方法包括如上所述關(guān)于錐角的校正處理，校正的精確度不夠，并且人工因素可能出現(xiàn)。因此，雖然對于較低分辨率掃描例如第一掃描幾乎不存在影響，但是對于較高分辨率掃描例如第二掃描，該影響不能忽略。因此，錐形光束重構(gòu)方法最好基本上不使用，而采用扇形光束重構(gòu)方法(采用與螺旋型濾波器內(nèi)插法(HFI)一起使用的扇形光束重構(gòu))。因為在扇形光束重構(gòu)方法中不校正錐角，由錐角而引起的人工因素可能出現(xiàn)。在第二掃描條件中，由錐角而引起的人工因素不會有大的影響的極限是例如16段(8mm)，并且使用段的數(shù)目的最大值限制為例如16段。
第二掃描在第二掃描條件下對第二掃描范圍來執(zhí)行(步驟S8)。在第二掃描中，如圖5B中所示，準直儀108的開口在掃描控制器110的控制下在X方向上根據(jù)第二掃描范圍的比較小的直徑來設(shè)置寬度，并且開口在Z方向上根據(jù)切片寬度和段的數(shù)目來設(shè)置比較窄的長度。即，X射線的扇角根據(jù)第二掃描范圍的直徑來設(shè)置，并且X射線的錐角根據(jù)第二掃描范圍的長度來設(shè)置。如果必要的話，通過使用X射線管101和X射線檢測器103在Y方向上的移動功能并且通過將第二掃描范圍的通道數(shù)目增加到比以前多或增加到最大值，分辨率可以提高。
雖然X射線管101和X射線檢測器103圍繞病人旋轉(zhuǎn)，為目標內(nèi)臟器官例如心臟而設(shè)置的第二掃描范圍的中心軸可以偏離于旋轉(zhuǎn)框架102的旋轉(zhuǎn)中心軸RA，并且如果當準直儀108的開口位置固定時旋轉(zhuǎn)框架102旋轉(zhuǎn)，則難以掃描第二掃描范圍。為了改進這個問題，如圖6和圖7A～圖7D中所示，根據(jù)第二掃描范圍的中心軸對旋轉(zhuǎn)框架102的旋轉(zhuǎn)中心軸RA的偏移方向和偏移距離，當準直儀108的開口寬度固定時，開口的中心位置根據(jù)X射線管101的旋轉(zhuǎn)在X方向上移動。當床板的高度和左右位置由系統(tǒng)控制器111來控制，使得第二掃描范圍的中心軸對應于旋轉(zhuǎn)框架102的旋轉(zhuǎn)中心軸RA時，可以省略根據(jù)X射線管101的旋轉(zhuǎn)來移動準直儀108的開口的中心位置。
基于由步驟S8收集的第二掃描范圍的投影數(shù)據(jù)，重構(gòu)處理在重構(gòu)單元114中執(zhí)行(步驟S9)。因為第二掃描范圍的外部范圍中的數(shù)據(jù)不在第二掃描中收集，外部圖像不能重構(gòu)。因此，第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)由第一掃描中收集的數(shù)據(jù)來補償，如圖8中視圖的投影數(shù)據(jù)的分布所示。如上所述，扇形光束重構(gòu)方法與螺旋型濾波器內(nèi)插法(HFI)一起使用。在螺旋型濾波器內(nèi)插法中，如圖8中所示，加權(quán)系數(shù)根據(jù)與重構(gòu)位置的距離而逐漸減小的加權(quán)濾波器函數(shù)，與由每個視圖在重構(gòu)位置附近的多個獨立位置中收集的數(shù)據(jù)卷積，并且總和作為重構(gòu)位置上的數(shù)據(jù)。當使用螺旋型濾波器內(nèi)插法時，有效切片寬度作為用于內(nèi)插的獨立位置的總距離給出。為了通過使有效切片寬度盡可能地薄來提高切片分辨率，如圖9中所示，需要將螺距設(shè)置為檢測元件段的間距(切片間距)的N倍(N不是偶數(shù))，使得檢測元件段的軌道位于檢測元件段的先前軌道之間。在圖9中，顯示了例如N＝1.5。關(guān)于在第一掃描中收集的第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)，重構(gòu)位置上的數(shù)據(jù)基于由第一掃描在重構(gòu)位置附近的多個獨立位置上收集的數(shù)據(jù)通過螺旋型濾波器內(nèi)插法來計算。另外，因為X射線劑量在第一掃描和第二掃描之間有所不同，需要根據(jù)X射線劑量比來校正由第一掃描收集的數(shù)據(jù)或者由螺旋型濾波器內(nèi)插法計算的數(shù)據(jù)。而且，雖然不是由第二掃描收集而是由第一掃描收集的視圖數(shù)據(jù)存在，該數(shù)據(jù)由最接近的視圖的數(shù)據(jù)或者從附近的幾個視圖的數(shù)據(jù)計算而得的數(shù)據(jù)來補償，作為第二掃描的數(shù)據(jù)。雖然已經(jīng)說明，不在第二掃描中收集的第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)由第一掃描中收集的數(shù)據(jù)來補償，第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)也可以由掃描圖像掃描(步驟1)中收集的數(shù)據(jù)來補償。另外，第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)可以基于在第二掃描中收集的第二掃描范圍的內(nèi)部數(shù)據(jù)來假設(shè)，例如在第二掃描范圍內(nèi)最外部分數(shù)據(jù)之間平均的數(shù)據(jù)。
在心臟檢查中，心電圖描記同步方法可以與扇形光束重構(gòu)方法一起使用。在心電圖描記同步方法中，當掃描跨越幾次心跳而重復時，投影數(shù)據(jù)與從病人收集的心電圖描記數(shù)據(jù)相關(guān)存儲。相位彼此接近的投影數(shù)據(jù)從幾次心跳數(shù)據(jù)中讀出，并且圖像基于360度或者180+扇角度數(shù)的讀出投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)。通過使用心電圖描記同步方法，由心跳而引起的移動對于圖像質(zhì)量的影響可以減小。
重構(gòu)處理在幾個重構(gòu)位置上重復，最后體數(shù)據(jù)被創(chuàng)建，并且3D圖像，MPR圖像，或者其他任意圖像基于體數(shù)據(jù)在圖像處理單元113中創(chuàng)建并顯示(步驟S10)。在上面的重構(gòu)方法中，第二掃描圖像的外部數(shù)據(jù)不在第二掃描中收集，并且外部數(shù)據(jù)由第一掃描等收集的數(shù)據(jù)來補償，這稱作“方法A”。在該實施方案中，可以采用下面的“方法B”來代替方法A。
在方法B中，除內(nèi)部數(shù)據(jù)之外，外部數(shù)據(jù)也在第二掃描中收集。為了減少X射線劑量，雖然第二掃描范圍的內(nèi)部數(shù)據(jù)以高X射線劑量來收集，但是第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)以低X射線劑量來收集。一些實例在下面描述。
圖10A中所示的準直儀具有兩個準直儀葉片11和12，這兩個準直儀葉片用來在Z方向上限制X射線并且包括足夠厚以阻擋X射線的鉛元件。另外，準直儀具有另外兩個準直儀葉片15和16，這兩個準直儀葉片用來在X方向上限制X射線并且包括衰減系數(shù)低于鉛的衰減系數(shù)的元件，例如Mo元件或包含鉛的合金金屬元件。準直儀葉片15和16適度地阻擋X射線。因此，高劑量X射線直接通過準直儀108的開口并照射到第二掃描范圍，并且由半阻擋準直儀葉片15和16衰減的低劑量X射線照射到第二掃描范圍的外部區(qū)域。當圖像重構(gòu)時，對第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)執(zhí)行X射線劑量校正，并且校正的外部數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)用于使用HFI方法的扇形光束重構(gòu)方法。
作為另一個實例，圖10B中所示的準直儀具有用來在Z方向上限制X射線的兩個準直儀葉片11和12，并且具有可以在X和Z方向上移動、用于阻擋X射線的四個準直儀葉片17～20。這四個準直儀葉片17～20在X方向上設(shè)置在對應于第二掃描范圍的位置上，并且在Z方向上設(shè)置在這樣的位置上，使得比對應于第二掃描范圍的中心開口窄的縫隙被形成。例如，如果中心開口是8mm(＝1.5mm×16段)，縫隙形成為2mm(＝0.5mm×4段)。當高劑量X射線直接穿過準直儀108的開口到達第二掃描范圍時，由縫隙限制的細的X射線照射到第二掃描范圍的外部區(qū)域。當圖像重構(gòu)時，對第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)執(zhí)行X射線劑量校正，并且校正的外部數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)用于使用HFI方法的扇形光束重構(gòu)方法。
作為另一個實例，圖10C中所示的準直儀具有形成中心開口的多個可移動的準直儀葉片11～14，并且具有形成對應于一部分檢測單元段(接近于外部的四個段)而不是中心的16個檢測單元段的縫隙的多個可移動輔助葉片21和22。即，除了用于在Z方向上限制X射線的四個準直儀葉片之外，用于阻擋X射線的兩個L型輔助葉片21和22阻擋中心部分上的X射線并且打開外圍部分。兩個輔助葉片21和22各自可以在X和Z方向上移動，并且在Y方向上移動，使得能夠部分地重疊在中心部分上。通過調(diào)節(jié)中心部分上的重疊區(qū)域，能夠任意地改變中心阻擋區(qū)域?qū)挾取Ｔ赯方向上，通過調(diào)節(jié)四個準直儀葉片11～14的位置，能夠打開由四個準直儀葉片11～14產(chǎn)生的任意寬度的縫隙。
因此，兩個輔助葉片21和22在X方向上設(shè)置在這樣的位置上，使得區(qū)域具有與由四個準直儀葉片11～14形成的開口相同的寬度，并且在Z方向上設(shè)置在這樣的位置上，使得比根據(jù)第二掃描范圍的開口窄的縫隙在外圍部分上形成。例如，如果根據(jù)第二掃描范圍由四個準直儀葉片11～14形成的開口是8mm(＝0.5mm×16段)，在第二掃描范圍之外由輔助葉片形成的縫隙是2mm(＝0.5mm×4段)。因此，高劑量X射線直接通過由四個準直儀葉片11～14形成的開口到達第二掃描范圍，并且由輔助葉片21和22限制的兩個細裂縫X射線照射到第二掃描范圍的外部區(qū)域。當圖像重構(gòu)時，外部數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)用于使用HFI方法的扇形光束重構(gòu)方法。因為第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)在Z方向上從內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，圖像質(zhì)量可能在外部和內(nèi)部區(qū)域之間的邊界附近降低。但是，因為第二掃描主要用于目標內(nèi)臟器官的高準確度診斷，而第二掃描范圍的外部數(shù)據(jù)通常不用于診斷，基本上不存在消極影響。
在方法B和方法A中，即使第二掃描范圍的中心軸偏離于旋轉(zhuǎn)框架102的旋轉(zhuǎn)中心軸RA，如圖11A～11D中所示，通過在X方向上根據(jù)旋轉(zhuǎn)來移動準直儀葉片并且通過將高劑量X射線的照射范圍移向第二掃描范圍，能夠連續(xù)地將高劑量X射線照射到第二掃描范圍。
已經(jīng)說明，第二掃描范圍設(shè)置為包括目標內(nèi)臟器官例如心臟的圓柱形狀。但是，如在圖12和13中所示，第二掃描范圍的直徑可以根據(jù)目標內(nèi)臟器官的大小在Z方向上改變。例如，第二掃描范圍可以設(shè)置成一組小的圓柱，每個圓柱具有檢測元件段間距X段數(shù)目的長度，并且準直儀108的開口寬度可以根據(jù)由螺旋掃描而產(chǎn)生的臺架100相對于病人在Z方向上的相對運動來改變，以減少X射線劑量。在該實施方案中，在多切片X射線CT裝置中X射線劑量可以減少。
上述實施方案的修改參考圖14來說明。修改的準直儀具有位于中心區(qū)域、用于成像目標內(nèi)臟器官例如心臟的縫隙，并且具有用于成像目標內(nèi)臟器官的外圍部分的多個可移動輔助葉片21’和22’。通過縫隙A的X射線照射到中心的16個檢測元件段，并且通過縫隙B的X射線照射到在切片方向上與縫隙A相鄰并且在通道方向上范圍比縫隙A寬的4個檢測元件段。圖像重構(gòu)單元114從基于通過縫隙A的X射線所收集的數(shù)據(jù)中重構(gòu)目標內(nèi)臟器官例如病人的心臟的圖像數(shù)據(jù)，并且從基于通過縫隙B的X射線所收集的數(shù)據(jù)中重構(gòu)目標內(nèi)臟器官例如病人的心臟的外圍部分的圖像數(shù)據(jù)。圖像處理由圖像處理單元113來執(zhí)行，使得來自兩個圖像數(shù)據(jù)的圖像平滑地連接，并且圖像在顯示器116上顯示。
本發(fā)明可能不局限于上面的實施方案，并且可以不背離于一般發(fā)明概念的本質(zhì)或范圍而做各種修改。因此應當理解，在附加權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以與這里具體描述的不同地來實踐。雖然上面的實施方案和修改包括各種步驟或各種元件，一些步驟和元件可以任意地選擇。例如，如實施方案或修改所描述的一些步驟或元件可以省略。
權(quán)利要求
1.一種X射線CT裝置，包括X射線照射源，被配置以將X射線照射到身體；X射線檢測器，包括多個檢測元件段，被配置以檢測穿透身體的X射線；準直儀，被配置以形成可以在切片方向和通道方向上移動的開口；圖像處理部件，被配置以從身體的體數(shù)據(jù)中提取身體中目標的區(qū)域；控制器，被配置以根據(jù)設(shè)置以限制目標區(qū)域的圓柱形第二掃描范圍來設(shè)置準直儀開口作為第二開口，并且被配置以執(zhí)行第二掃描；以及重構(gòu)部件，被配置以基于由第二掃描收集的數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的X射線CT裝置，其中控制器設(shè)置準直儀開口作為第一開口，并且執(zhí)行第一掃描，其中第一開口比第二開口寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的X射線CT裝置，其中第一掃描中使用的X射線量比第二掃描中使用的X射線量低。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的X射線CT裝置，其中第一掃描是螺旋掃描；并且第二掃描是螺旋掃描，其中第二掃描的螺距比第一掃描的螺距短。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的X射線CT裝置，其中第二掃描中使用的檢測元件段比第一掃描中使用的檢測元件段少。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的X射線CT裝置，其中重構(gòu)部件使用由第一掃描收集的數(shù)據(jù)來補償?shù)诙呙璺秶耐獠繑?shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的X射線CT裝置，其中外部數(shù)據(jù)與第二掃描并行收集，其中X射線的劑量比第二掃描中使用的X射線的劑量低。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的X射線CT裝置，其中外部數(shù)據(jù)基于由與第二掃描中使用的檢測元件段不同的檢測元件段檢測的X射線來收集。
9.一種X射線CT裝置，包括X射線照射源，被配置以將X射線照射到身體；X射線檢測器，包括多個檢測元件段，被配置以檢測穿透身體的X射線；準直儀，被配置以形成可以在切片方向和通道方向上移動的開口；圖像處理部件，被配置以從身體的體數(shù)據(jù)中提取身體中目標的區(qū)域；以及重構(gòu)部件，被配置以基于由第二掃描收集的數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)；其中準直儀包括多個可移動的準直儀葉片，被配置以形成開口；以及多個輔助葉片，被配置以形成對應于除與開口相對應的檢測元件段以外的一部分檢測元件段的縫隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的X射線CT裝置，其中多個準直儀葉片在中心部分形成開口；并且多個輔助葉片在旁邊部分形成縫隙，并且阻擋中心部分的X射線。
11.一種X射線CT裝置，包括X射線照射源，被配置以將X射線照射到身體；準直儀，包括X射線通過的第一開口，以及在切片和通道方向上比第一開口距離X射線中心更遠的第二開口；X射線檢測器，包括多個檢測元件段，被配置以檢測通過第一或第二開口并且穿透身體的X射線；以及重構(gòu)部件，被配置以基于由檢測器檢測的X射線而收集的數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的X射線CT裝置，其中第一開口在切片方向上比第二開口寬。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的X射線CT裝置，其中第二開口在通道方向上包括多個開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的X射線CT裝置，其中第一開口在切片方向上與第二開口相鄰。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的X射線CT裝置，其中第一開口在切片方向上通過準直儀葉片與第二開口相隔。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的X射線CT裝置，其中由重構(gòu)部件重構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)包括基于通過第一開口的X射線的身體心臟附近的心臟圖像數(shù)據(jù)；以及基于通過第二開口的X射線的心臟圖像數(shù)據(jù)附近的外圍圖像數(shù)據(jù)；
17.根據(jù)權(quán)利要求11的X射線CT裝置，其中X射線檢測器在切片方向上包括64個檢測元件段。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的X射線CT裝置，其中第一開口被形成，使得通過第一開口的X射線照射到16個檢測元件段。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的X射線CT裝置，其中第二開口被形成，使得通過第二開口的X射線照射到4個檢測元件段。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的X射線CT裝置，其中在切片方向上的檢測元件段的寬度是0.5mm。
21.一種基于由X射線CT裝置收集的數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)的方法，該X射線CT裝置包括X射線照射源，X射線照射源被配置以將X射線照射到身體；準直儀，準直儀包括X射線通過的第一開口，以及在切片和通道方向上比第一開口距離X射線中心更遠的第二開口；以及X射線檢測器，X射線檢測器包括多個檢測元件段，被配置以檢測通過第一或第二開口并且穿透身體的X射線，該方法包括基于通過第一開口的X射線來重構(gòu)身體心臟附近的心臟圖像數(shù)據(jù)；以及基于通過第二開口的X射線來重構(gòu)心臟圖像數(shù)據(jù)附近的外圍圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種X射線CT裝置，例如，包括X射線照射源，被配置以將X射線照射到身體；X射線檢測器，包括多個檢測元件段，被配置以檢測穿透身體的X射線；準直儀，被配置以形成可以在切片方向和通道方向上移動的開口；圖像處理部件，被配置以從身體的體數(shù)據(jù)中提取身體中目標的區(qū)域；控制器，被配置以根據(jù)設(shè)置以限制目標區(qū)域的圓柱形第二掃描范圍來設(shè)置準直儀開口作為第二開口，并且被配置以執(zhí)行第二掃描；以及重構(gòu)部件，被配置以基于由第二掃描收集的數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B6/06GK1515228SQ20031011867
公開日2004年7月28日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者奧村美和, 東木裕介, 介, 太田高正, 正 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社