專利名稱：X－射線計算斷層攝影掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于進行螺旋掃描的x-射線計算斷層攝影掃描儀。
背景技術(shù)：
利用掃描圖像(scanogram)(x-射線傳送圖像)設(shè)置掃描范圍的功能是x-射線計算斷層攝影掃描儀(下文稱作x-射線CT掃描儀)的已知功能之一(例如，見日本專利申請KOKAI.公布No.164135)。該功能的執(zhí)行是由用戶在掃描圖像上自由指定一個范圍作為掃描范圍。使用該功能，用戶可以直觀而簡單地確定掃描范圍。
由上述功能設(shè)定的掃描范圍是應(yīng)當(dāng)在其中通過圖像重建俘獲一個圖像的范圍。在螺旋掃描中，為了在某個位置俘獲一個圖像，該圖像需要用該位置之前和之后的數(shù)據(jù)進行內(nèi)插值替換。因此需要從比上述掃描范圍更大的范圍內(nèi)收集數(shù)據(jù)。換言之，應(yīng)用x-射線輻照對象的范圍比上面的掃描范圍更大。
于是擔(dān)心，不理解螺旋掃描上述特點的用戶在設(shè)置掃描范圍時不會考慮到所施加的x-射線會超出指定的范圍。

發(fā)明內(nèi)容
在前述情況下，讓用戶真正識別出x-射線的實際應(yīng)用范圍是非常需要的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種x-射線計算斷層攝影掃描儀，其根據(jù)指定的掃描范圍進行螺旋掃描并收集x-射線投影數(shù)據(jù)，包括一個確定單元，其確定在掃描范圍內(nèi)重建一個圖像所需的x-射線輻照范圍；一個顯示單元，其顯示通過在掃描圖像(scanogram)上疊加x-射線輻照范圍而形成的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種x-射線計算斷層攝影掃描儀，其根據(jù)指定的掃描范圍進行螺旋掃描并收集x-射線投影數(shù)據(jù)，包括一個確定單元，其確定在掃描范圍內(nèi)重建一個圖像所需的x-射線輻照范圍；和一個生成單元，其產(chǎn)生通過在掃描圖像(scanogram)上疊加x-射線輻照范圍形成的圖像的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明其余的目的和優(yōu)點將在后面的說明中加以闡述，并且在該說明中將部分地顯而易見，或者可以通過實踐本發(fā)明而學(xué)得。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以通過在下文中特別指出的說明和組合而實現(xiàn)和獲得。


引入并構(gòu)成專利說明書一部分的附圖例證了本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的實施例，并且與上面給出的一般說明和下面給出的優(yōu)選實施例詳細說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的x-射線CT掃描儀主要部分的框圖；圖2是圖1所示x-射線CT掃描儀的掃描控制單元在預(yù)處理中的程序流程圖；圖3是通過在掃描圖像(scanogram)上疊加輻射信息圖像形成的圖像的一個示例；和圖4是通過在掃描圖像(scanogram)上疊加另一個輻射信息圖像形成的圖像的一個示例。
具體實施例方式
下面將參考

根據(jù)本發(fā)明一個實施例的x-射線CT掃描儀。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的x-射線CT掃描儀主要部分的框圖。該x-射線CT掃描儀包括掃描臺架(gantry)1和計算機單元2。掃描臺架1是用于收集與對象相關(guān)的投影數(shù)據(jù)的部件。所收集的投影數(shù)據(jù)用于在計算機單元2中進行圖像重建、實時準(zhǔn)備(real prep)及類似操作。
將對象放在床10的頂板20上并插入到掃描臺架1的空腔(掃描中空區(qū)域)內(nèi)。頂板20通過床驅(qū)動單元16驅(qū)動并沿著其縱向方向移動。通常提供床10使得該縱向方向與旋轉(zhuǎn)軸RA(稍后說明)平行，旋轉(zhuǎn)軸RA與體軸和z軸一致。掃描臺架1包括一個環(huán)形旋轉(zhuǎn)支架(base)(未顯示)，其通過支架旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元15加以驅(qū)動并圍繞旋轉(zhuǎn)軸RA旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)支架上，彼此相對地安裝x-射線管單元11和x-射線探測器12。
x-射線管單元11包括x-射線管111和x-射線濾波器112。x-射線管111發(fā)射x-射線。x-射線濾波器112消除x-射線中的低能成分從而降低輻照劑量。提供一個反相器型(inverter-type)高壓發(fā)生單元14向x-射線管單元111施加電功率。單元14包括一個高壓變壓器，一個燈絲(filament)電流發(fā)生器和一個整流器。單元14還包括一個管電壓選擇器和燈絲(filament)電流選擇器以自由地或者逐步地控制管電壓和燈絲電流。
x-射線探測器12的輸出通過數(shù)據(jù)收集單元13和集電環(huán)(未顯示)提供給計算機單元2。集電環(huán)允許旋轉(zhuǎn)支架連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。
計算機單元2包括一個掃描控制單元21，一個預(yù)處理單元22，一個圖像重建單元23，一個掃描圖像生成單元24，一個顯示單元25和一個控制臺26。這些單元21-26通過數(shù)據(jù)/控制總線27彼此相互連接。
掃描臺架1向計算機單元2提供數(shù)據(jù)。然后，圖像作為投影數(shù)據(jù)通過預(yù)處理單元22提供給圖像重建單元23或掃描圖像生成單元24。投影數(shù)據(jù)用于重建斷層圖像數(shù)據(jù)或產(chǎn)生掃描圖像數(shù)據(jù)。斷層圖像數(shù)據(jù)和掃描圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示單元25上。掃描圖像數(shù)據(jù)還提供給掃描控制單元21并用于設(shè)定斷層圖像的掃描范圍。
控制臺26用于由操作者輸入各種信息條目和各種指令。信息條目包括掃描條件和掃描范圍?？刂婆_26有一個操作屏幕。在操作屏幕或者顯示單元25上顯示了一個精心制作的設(shè)置屏幕，從而掃描控制單元21可以幫助操作者輸入上述信息條目和指令。
掃描控制單元21控制各個單元在預(yù)定的條件下進行掃描。單元21具有確定功能和顯示控制功能，從而作為確定單元和顯示控制單元工作。執(zhí)行確定功能確定過掃描(over-scan)范圍(稍后說明)，同時執(zhí)行顯示控制功能在顯示單元25上顯示輻射信息圖像(稍后說明)，該圖像代表了過掃描范圍等信息。
下面說明如此配置的x-射線CT掃描儀的操作。特別地，將說明掃描控制單元21關(guān)于螺旋掃描預(yù)備處理的程序。
圖2是掃描控制單元21在預(yù)處理中的程序流程圖。
在步驟ST1中，掃描控制單元21控制各個單元以獲得掃描圖像。該控制的執(zhí)行是通過例如一個眾所周知的程序。在步驟ST2中，掃描控制單元21促使顯示單元25顯示在步驟ST1中獲得的掃描圖像。
在步驟ST3中，掃描控制單元21設(shè)置根據(jù)控制臺26的用戶操作獲得斷層圖像的條件。該條件包括重建條件和掃描條件，例如螺旋節(jié)距(pitch)、所收集切片的厚度、行數(shù)、床每次旋轉(zhuǎn)的移動量、x-射線管電壓、x-射線管電流、每次旋轉(zhuǎn)的掃描時間和視場(FOV)。在步驟ST4中，掃描控制單元21根據(jù)控制臺26的用戶操作設(shè)定掃描范圍。該掃描范圍是用戶將在其中獲得一個斷層掃描圖像的范圍在步驟ST5中，掃描控制單元21參考在步驟ST3中設(shè)定的條件和在步驟ST4中設(shè)定的掃描范圍確定過掃描(over-scan)范圍，并計算加權(quán)的計算斷層掃描劑量指數(shù)100(CTDIw)和劑量長度乘積(doselength product)(DLP)。過掃描范圍表示被掃描以獲得用于在掃描范圍內(nèi)補充數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)的范圍?；旧?，過掃描范圍取決于重建處理所需的數(shù)據(jù)的范圍。然而，也存在過掃描范圍隨掃描條件改變的情況，例如螺旋節(jié)距(pitch)、圖像厚度、所收集切片的厚度、行數(shù)以及床的移動量。因此，掃描控制單元21是根據(jù)影響過掃描范圍的條件確定過掃描范圍。該確定能夠通過計算并參考相應(yīng)的表格而執(zhí)行。CTDIw是每次旋轉(zhuǎn)中10mm厚度上反射劑量的指數(shù)。DLP代表了預(yù)定條件下輻射的總劑量。
在步驟ST6中，掃描控制單元21在掃描圖像上疊加輻射信息圖像并顯示它。圖3顯示了通過疊加形成的圖像的一個實例。如圖3所示，輻射信息圖像包括掃描范圍框(frame)，過掃描范圍框，CTDIw顯示對象和DLP顯示對象。掃描范圍框指示在步驟ST4中設(shè)定的掃描范圍。過掃描范圍框指示在步驟ST5中確定的過掃描范圍。CTDIw顯示對象是與在步驟ST4中計算的CTDIw相應(yīng)的字符串。DLP顯示對象是與步驟ST4中計算的DLP相應(yīng)的字符串。這些范圍框和顯示對象是由計算機曲線形成的標(biāo)記(mark)。
在步驟ST7中，掃描控制單元21確認是否確定或改變當(dāng)前設(shè)定的掃描范圍。如果用戶通過控制臺26改變掃描范圍，則掃描控制單元21從步驟ST7轉(zhuǎn)移到步驟ST4并再次執(zhí)行步驟ST4-ST6。如果用戶通過控制臺26確定掃描范圍，則掃描控制單元21完成圖2所示的處理。
根據(jù)上述實施例，操作者能夠根據(jù)在掃描圖像上疊加的過掃描范圍框可靠而容易地識別在當(dāng)前設(shè)定的掃描范圍內(nèi)x-射線實際應(yīng)用的范圍。因此操作者能夠參考x-射線的輻射范圍指定合適的掃描范圍。
對上述說明的實施例能夠進行如下的修改。
當(dāng)過掃描范圍之外出現(xiàn)半影(penumbra)時，也能夠如圖4所示地顯示指示半影范圍的半影范圍框。這樣，操作者能夠通過半影識別x-射線的輻射。半影范圍框是由計算機曲線產(chǎn)生的標(biāo)記。
半影中的輻射劑量低于掃描范圍和過掃描范圍中的輻射劑量。如果在圖4中顯示代表輻射劑量差的劑量曲線，則操作者能夠更加精確地識別輻射狀態(tài)。掃描控制單元21計算掃描范圍和過掃描范圍內(nèi)的輻射劑量。因為半影范圍內(nèi)的輻射劑量隨著與過掃描范圍的距離而降低，所以掃描控制單元21能夠計算降低的比率。根據(jù)計算結(jié)果，單元21產(chǎn)生圖4所示的代表輻射劑量分布的劑量曲線。在圖4中，輻射劑量用x-射線管電流量表示。半影范圍中的輻射劑量能夠按照半影范圍中心的劑量或半影范圍的平均輻射劑量加以計算。即使用色彩、飽和度、亮度隨每個范圍框內(nèi)輻射劑量變化的圖像或者與輻射劑量相應(yīng)的等高線代替劑量曲線，也能得到同樣的優(yōu)點。
在圖4中，x-射線管電流的量在掃描期間是固定的。對比地，x-射線管電流的量在螺旋掃描期間也可以隨對象體軸位置的不同而變化。這項技術(shù)在例如日本專利申請KOKAI公布No.2003-10168中有公開。該公布中公開的程序?qū)⒆饕缓喴拿枋觥Ｊ紫?，獲得x-射線管電流的需要量以便使體軸方向上每個位置的圖像標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)等于根據(jù)掃描圖像預(yù)定的圖像SD。然后，在螺旋掃描期間，通過在掃描位置處獲得的x-射線管電流驅(qū)動x-射線管。當(dāng)執(zhí)行該處理時，準(zhǔn)備并顯示反映x-射線管電流變化的劑量曲線。
掃描圖像和輻射信息圖像也能夠在位于x-射線CT掃描儀外部的顯示單元上顯示。
上述實施例中的過掃描范圍能夠設(shè)定成包括半影。
如果過掃描范圍不因掃描條件的不同而變化很大，則確定時可以不考慮掃描條件。
只有CTDIw和DLP的其中一個能夠被顯示，或者與輻射劑量有關(guān)的另一種類型的數(shù)據(jù)如CTDTvol能夠被顯示。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地發(fā)現(xiàn)附加的優(yōu)點和修改。因此，本發(fā)明更廣闊的方面并不僅限于本文顯示和說明的特定細節(jié)和代表性實施例。因此，能夠在不背離由附加權(quán)利要求及其等價物限定的一般發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種x-射線計算斷層攝影掃描儀，其根據(jù)指定的掃描范圍執(zhí)行螺旋掃描并收集x-射線投影數(shù)據(jù)，包括一個確定單元(21)，其確定在掃描范圍內(nèi)重建圖像所需的x-射線輻照范圍；和一個顯示單元(21，25)，其顯示通過在掃描圖像上疊加x-射線輻照范圍形成的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中確定單元(21)考慮掃描條件而確定x-射線輻照范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中確定單元(21)確定包括半影的x-射線輻照范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的x-射線計算斷層攝影掃描儀，進一步包括一個計算單元(21)，其計算x-射線輻照范圍內(nèi)放射劑量的數(shù)值，并且其中顯示單元(21，25)顯示疊加在掃描圖像上的數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中計算單元(21)計算如下的至少一個加權(quán)的計算斷層掃描劑量指數(shù)100(CTDIw)和劑量長度乘積(DLP)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中顯示單元(21，25)顯示疊加在掃描圖像上的指示掃描范圍的標(biāo)記和指示x-射線輻照范圍的標(biāo)記。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中確定單元(21)確定包括半影的x-射線輻照范圍，并且顯示單元(21，25)顯示疊加在掃描圖像上的指示半影范圍的標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的x-射線計算斷層攝影掃描儀，進一步包括一個計算單元(21)，其計算x-射線輻照范圍內(nèi)的放射劑量數(shù)值和半影范圍內(nèi)的放射劑量數(shù)值，并且其中顯示單元(21，25)顯示由計算單元(21)計算的與指示x-射線輻照范圍的標(biāo)記有關(guān)的數(shù)值和與指示半影范圍的標(biāo)記有關(guān)的數(shù)值之間的差。
9.一種x-射線計算斷層攝影掃描儀，其根據(jù)指定的掃描范圍進行螺旋掃描并收集x-射線投影數(shù)據(jù)，包括一個確定單元(21)，其確定在掃描范圍內(nèi)重建圖像所需的x-射線輻照范圍；和一個生成單元(21)，其生成通過在掃描圖像上疊加x-射線輻照范圍形成的圖像的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中確定單元(21)考慮掃描條件而確定x-射線輻照范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中確定單元(21)確定包括半影的x-射線輻照。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的x-射線計算斷層攝影掃描儀，進一步包括一個計算單元(21)，其計算x-射線輻照范圍內(nèi)的放射劑量數(shù)值，并且其中生成單元(21)生成通過在掃描圖像上疊加x-射線輻照范圍形成的圖像的數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中計算單元(21)計算如下的至少一個加權(quán)的計算斷層掃描劑量指數(shù)100(CTDIw)和劑量長度乘積(DLP)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中生成單元(21)生成通過在掃描圖像上疊加指示掃描范圍的標(biāo)記和指示x-射線輻照范圍的標(biāo)記形成的圖像的數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的x-射線計算斷層攝影掃描儀，其中確定單元(21)確定包括半影的x-射線輻照范圍，并且生成單元(21)生成通過在掃描圖像上疊加指示掃描范圍的標(biāo)記、指示x-射線輻照范圍的標(biāo)記和指示半影范圍的標(biāo)記形成的圖像的數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的x-射線計算斷層攝影掃描儀，進一步包括一個計算單元(21)，其計算x-射線輻照范圍內(nèi)的放射劑量數(shù)值和半影范圍內(nèi)的放射劑量數(shù)值，并且其中生成單元(21)生成指示由計算單元(21)計算的與指示x-射線輻照范圍的標(biāo)記有關(guān)的數(shù)值和與指示半影范圍的標(biāo)記有關(guān)的數(shù)值之間的差的圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種X－射線計算斷層攝影掃描儀，其根據(jù)指定的掃描范圍執(zhí)行螺旋掃描并收集X－射線投影數(shù)據(jù)，包括一個確定單元(21)，其確定在掃描范圍內(nèi)重建圖像所需的X－射線輻照范圍；和一個顯示單元(21，25)，其顯示通過在掃描圖像上疊加X－射線輻照范圍形成的圖像。
文檔編號A61B6/03GK1695557SQ20051007028
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者中西知, 內(nèi)藏啟幸 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社