專利名稱：X射線計算斷層攝影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多管型X射線計算斷層攝影裝置。
背景技術(shù)：
通常，從通過待檢查的受檢者而發(fā)射的X射線的數(shù)據(jù)(投影數(shù)據(jù))產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的X射線計算斷層攝影裝置已為人們所熟知。醫(yī)生通過查看已產(chǎn)生的圖像來獲得諸如治療目標(biāo)的病灶的位置、大小和程度之類的醫(yī)學(xué)信息，并且基于這種信息來設(shè)計放射治療操作。這就是說，由醫(yī)生設(shè)定照射范圍、照射位置、劑量，等等。治療設(shè)計的最重要的目的就是唯一地用輻射來照射治療目標(biāo)(腫瘤)。
然而，通常需要兩種裝置，包括一個X射線計算斷層攝影裝置，用以獲得諸如治療目標(biāo)的位置和大小之類的信息，以及一個放射治療裝置。這就需要寬廣的安裝面積以及巨大的成本。而且，由作為一個單獨(dú)裝置的X射線計算斷層攝影裝置來獲得治療目標(biāo)的位置和大小之類的信息。然后，受檢者被運(yùn)送到通常安裝在另一個房間的放射治療裝置那里，并且再次設(shè)定所有的照射位置。這將導(dǎo)致在定位精度方面的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標(biāo)就是提供一種X射線計算機(jī)斷層攝影裝置，它能改進(jìn)在放射治療方面的定位精度。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，它被配置去產(chǎn)生X射線，用以照射待檢查的受檢者，一個第一X射線檢測器，它被配置去檢測透過受檢者而發(fā)射的X射線，一個第二X射線管，它產(chǎn)生X射線，用以照射受檢者的治療目標(biāo)，一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它令第一X射線管，第一X射線檢測器，以及第二X射線管繞受檢者而旋轉(zhuǎn)，一個重構(gòu)單元，它被配置在由第一X射線檢測器所檢測的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重構(gòu)一幅圖像；以及一個支撐機(jī)構(gòu)，它被配置去支撐第二X射線管，使得來自第二X射線管的X射線的中心軸線傾斜于受檢者的身體軸線。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，它被配置去產(chǎn)生X射線，用以照射待檢查的受檢者，一個第一X射線檢測器，它被配置去檢測透過受檢者而發(fā)射的X射線，一個第二X射線管，它產(chǎn)生X射線，用以照射受檢者的治療目標(biāo)，一個第二X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自第二X射線管的X射線的孔徑，并且其寬度和位置是可變的，一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它令第一X射線管，第一X射線檢測器，以及第二X射線管繞受檢者而旋轉(zhuǎn)，一個重構(gòu)單元，它被配置在第一X射線管和第一X射線檢測器的旋轉(zhuǎn)中，在X射線檢測器所檢測的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重復(fù)進(jìn)行圖像的重構(gòu)操作，一個圖像處理器，它被配置從圖像中重復(fù)地提取治療目標(biāo)的一個區(qū)域；以及一個控制器，它被配置在第二X射線管旋轉(zhuǎn)時，在治療目標(biāo)的已提取的區(qū)域的基礎(chǔ)上，動態(tài)地改變準(zhǔn)直器的孔徑。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，它被配置去產(chǎn)生X射線，用以照射待檢查的受檢者，一個第一X射線檢測器，它被配置去檢測透過受檢者而發(fā)射的X射線，一個第二X射線管，它被配置去產(chǎn)生X射線，用以照射受檢者，以及一個高壓發(fā)生器，它被配置在第一范圍內(nèi)向第一X射線管供電，并且在比第一范圍更寬的第二范圍內(nèi)，向第二X射線管供電。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，它被配置去產(chǎn)生X射線，用以照射待檢查的受檢者，一個第一X射線檢測器，它被配置去檢測透過受檢者而發(fā)射的X射線，一個第二X射線管，它被配置去產(chǎn)生X射線，用以照射受檢者，一個第一X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自第一X射線管的X射線的孔徑，并且具有一定寬度，它在一個第一范圍內(nèi)是可變的，以及一個第二X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第二X射線管的X射線的孔徑，并且具有一定寬度，該寬度在比第一范圍更寬的第二范圍內(nèi)是可變的。
在以下的敘述中，將說明本發(fā)明的其他的目標(biāo)和好處，并且通過以下的敘述，其中的一部分將變得更加明顯，或者可以通過實踐本發(fā)明來加以領(lǐng)會。借助于在下文中特別指出的手段和組合，就能實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的各項目標(biāo)和好處。


被納入本說明書并構(gòu)成其中一部分的諸附圖，圖解了本發(fā)明現(xiàn)時的各優(yōu)選實施例，并且連同上面給出的一般說明以及將在下面給出的詳細(xì)說明，用以解釋本發(fā)明的原理。
圖1是方框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的X射線計算斷層攝影裝置的主要部分；圖2是方框圖，表示在圖1中的高壓發(fā)生器的設(shè)計安排；圖3用以說明在圖1中的Z位移機(jī)構(gòu)的功能；圖4是流程圖，表示在這個實施例中，治療操作的流程；圖5表示在這個實施例中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)中的掃描架處于參考位置時，第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑寬度和孔徑位置；圖6表示當(dāng)旋轉(zhuǎn)中的掃描架從參考位置旋轉(zhuǎn)90°時，第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑寬度和孔徑位置；圖7表示當(dāng)旋轉(zhuǎn)中的掃描架從參考位置旋轉(zhuǎn)180°時，第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑寬度和孔徑位置；圖8表示當(dāng)旋轉(zhuǎn)中的掃描架從參考位置旋轉(zhuǎn)270°時，第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑寬度和孔徑位置；圖9是流程圖，表示根據(jù)本個實施例的另一種治療操作的流程。
具體實施例方式
下面，將參照諸附圖的各視圖，對根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的X射線計算斷層攝影裝置進(jìn)行說明。要注意的是，X射線計算斷層攝影裝置的掃描方案包括各種類型，例如，旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)型，在其中，X射線管以及X射線檢測器繞著待檢查的受檢者一起旋轉(zhuǎn)，以及靜止/旋轉(zhuǎn)型，在其中，許多檢測元件被排列成環(huán)狀，并且只有X射線管繞著待檢查的受檢者旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明可以應(yīng)用于任何一種類型。在本例中，將以旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)型為例進(jìn)行說明。為了重構(gòu)一個截面的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，需要對應(yīng)于繞待檢查的受檢者旋轉(zhuǎn)1圈的360°投影數(shù)據(jù)，或者在半掃描方法中，需要(180°+扇形角)的投影數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以應(yīng)用于這些重構(gòu)方案中的任何一種。在這里將用實例說明前一種方法。要注意的是，投影數(shù)據(jù)被定義為與組織的各衰減系數(shù)(或吸收系數(shù))的通過距離或者在X射線路徑上的線段相關(guān)的整型數(shù)據(jù)。
圖1表示根據(jù)本實施例的X射線計算斷層攝影裝置的主要部分的設(shè)計安排。根據(jù)本實施例的X射線計算斷層攝影裝置包括一個掃描架1，一個計算機(jī)單元2，以及一張床(未示出)。掃描架1是一個組成部件，用以獲得與待檢查的受檢者相關(guān)的投影數(shù)據(jù)。這個投影數(shù)據(jù)被裝入計算機(jī)單元2，并經(jīng)受諸如圖像重構(gòu)之類的處理。受檢者被置入掃描架1的圖像區(qū)域并且躺在床的上面。
計算機(jī)單元2包括一個中央控制單元21，一個預(yù)處理器23，它經(jīng)由數(shù)據(jù)/控制總線22被連接到中央控制單元21，一個重構(gòu)單元24，一個圖像顯示單元25，以及一個圖像處理器26。
掃描架1屬于多管類型，即，具有多個數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，每一個都包括一個X射線管以及一個X射線檢測器，它們被安裝在一個環(huán)狀的掃描架之上。然而，可以在多個旋轉(zhuǎn)的掃描架上分別安裝多個數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)。在本例中，掃描架1將被描述為一個雙管型掃描架。
第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11具有第一X射線管組件110以及第一多通道型X射線檢測器113，后者面對著第一X射線管組件110。第二數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)12具有第二X射線管組件120以及第二多通道型X射線檢測器123，后者面對著第二X射線管組件120。從第二數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)12的第二X射線管組件120的X射線焦點(diǎn)延伸到第二X射線檢測器123的中心的一根中心軸線在旋轉(zhuǎn)軸RA處以一個預(yù)定的角度(這里假定為90°)跟第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11的中心軸線相交。第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11的第一X射線檢測器113領(lǐng)先于第二數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)12的第二X射線管組件120而旋轉(zhuǎn)90°。第二數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)12的第二X射線管組件120以90°的滯后角跟隨在第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11的第一X射線檢測器113的后面。
第一X射線管組件110具有第一X射線管111以及第一X射線準(zhǔn)直器112。第一X射線準(zhǔn)直器112被安裝在緊靠著第一X射線管111的X射線輻射窗口的前面。第一X射線準(zhǔn)直器112限制著從處于X射線通道方向之中的第一X射線管111發(fā)出的X射線的發(fā)散角(扇形角)。第一X射線準(zhǔn)直器112具有多塊可動的屏蔽板和驅(qū)動單元，后者用于單獨(dú)地移動各屏蔽板。通過控制多塊可動的屏蔽板中的每一塊的位置，就能隨意地調(diào)節(jié)孔徑寬度和孔徑中心位置。
第二X射線管組件120具有第二X射線管121以及第二X射線準(zhǔn)直器122。第二X射線準(zhǔn)直器122限制著從第二X射線管121發(fā)出的X射線的發(fā)散角(扇形角)。第二X射線準(zhǔn)直器122具有多塊可動的屏蔽板和驅(qū)動單元，后者用于單獨(dú)地移動各屏蔽板。通過控制多塊可動的屏蔽板中的每一塊的位置，就能隨意地調(diào)節(jié)孔徑寬度和孔徑中心位置。
與第一X射線準(zhǔn)直器112相比，對第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑寬度的物理約束條件有所放寬。第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑下限(最小孔徑寬度)低于第一X射線準(zhǔn)直器112的孔徑下限。要注意的是，第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑上限差不多等于第一X射線準(zhǔn)直器112的孔徑上限。采用這樣的設(shè)計安排，第二X射線準(zhǔn)直器122就能增加X射線的扇形角，以覆蓋受檢者的一個截面的全部面積，并將扇形角降低到這樣的程度，使得X射線的輻射被限制在受檢者的截面中的一個相對地較小的處理目標(biāo)(腫瘤)以內(nèi)。
第二X射線管組件120被Z位移機(jī)構(gòu)15所支撐。如圖3所示，Z位移機(jī)構(gòu)15具有一種結(jié)構(gòu)以及電子驅(qū)動單元，這是為支撐第二X射線管組件120、使之沿著平行于或差不多平行于旋轉(zhuǎn)軸RA(Z軸)運(yùn)動所必需的，上述旋轉(zhuǎn)軸RA(Z軸)幾乎跟受檢者的身體軸線重合。Z位移機(jī)構(gòu)15在掃描架控制器14的控制下移動第二X射線管組件120。典型地，第一X射線管組件110的Z位置被設(shè)計成這樣，使得從第一X射線管組件110發(fā)出的X射線的中心軸線呈現(xiàn)扇形，它以直角跟旋轉(zhuǎn)軸RA相交。其結(jié)果是，從第一X射線管組件110發(fā)出的X射線在掃描架旋轉(zhuǎn)時，在以直角跟旋轉(zhuǎn)軸RA相交的一個平面(掃描平面)內(nèi)移動。當(dāng)Z位移機(jī)構(gòu)15不移動第二X射線管組件120時，從第二X射線管組件120發(fā)出的X射線在掃描架旋轉(zhuǎn)時，在相同于以上所述的掃描平面內(nèi)移動。當(dāng)Z位移機(jī)構(gòu)15令第二X射線管組件120移動一個距離ΔD時，從第二X射線管組件120發(fā)出的X射線束的中心軸線傾斜地跟旋轉(zhuǎn)軸RA相交，因此，隨著掃描架的旋轉(zhuǎn)，X射線的中心軸就畫出一個高度為ΔD的漏斗形，其兩個錐體在它們的頂點(diǎn)處互相連結(jié)。
圖2表示高壓產(chǎn)生單元13的管高壓產(chǎn)生部分的設(shè)置的一個實例。高壓產(chǎn)生單元13被第一X射線管111和第二X射線管121所共享。然而，可以分別地為第一X射線管111和第二X射線管121提供高壓產(chǎn)生單元。高壓產(chǎn)生單元13產(chǎn)生一個管高壓，準(zhǔn)備施加到陽極和陰極之間。高壓產(chǎn)生單元13還產(chǎn)生一個燈絲加熱電流，用于加熱燈絲。高壓產(chǎn)生單元13包括多個電源134-1，134-2，…，134-N，用以升高市電電壓。電源134-1，134-2，…，134-N具有相同的固定輸出容量，例如，40kV。然而，多個電源134-1，134-2，…，134-N不必具有相同的輸出性能。例如，其正端被連接到第一和第二X射線管111和121的陽極135-1和135-2的第一電源134-1，可能具有100kV的容量，而其余的各電源134-2，134-3，…，134-N則可能具有40kV的容量。
電源134-1，134-2，和134-3的負(fù)端經(jīng)由選擇器131被選擇性地連接到第一X射線管111的陰極136-1。當(dāng)電源134-1的負(fù)端經(jīng)由選擇器131被選擇性地連接到第一X射線管111的陰極136-1時，40kV的電壓就被施加到第一X射線管111的陽極和陰極之間。當(dāng)電源134-2的負(fù)端經(jīng)由選擇器131被選擇性地連接到第一X射線管111的陰極136-1時，80kV的電壓就被施加到第一X射線管111的陽極和陰極之間。當(dāng)電源134-3的負(fù)端經(jīng)由選擇器131被選擇性地連接到第一X射線管111的陰極136-1時，120kV的電壓就被施加到第一X射線管111的陽極和陰極之間。
電源134-1，134-2，和134-N的負(fù)端經(jīng)由選擇器132被選擇性地連接到第二X射線管121的陰極136-2。在從40kV到(40xN)kV的范圍內(nèi)，被施加到第二X射線管121的陽極和陰極之間的電壓可以按照40kV的級差來改變。
高壓產(chǎn)生單元13具有第一燈絲加熱電流發(fā)生器，它產(chǎn)生準(zhǔn)備送往第一X射線管111的燈絲的燈絲加熱電流，以及第二燈絲加熱電流發(fā)生器，它產(chǎn)生準(zhǔn)備送往第二X射線管121的燈絲的燈絲加熱電流。第一和第二燈絲加熱電流發(fā)生器中的每一個都有一個高壓隔離變壓器。通過調(diào)節(jié)變壓器的初級電壓，就能從例如幾個mA到幾百mA的范圍內(nèi)，以步進(jìn)方式改變燈絲加熱電流。第二燈絲加熱電流發(fā)生器的輸出范圍寬于第一燈絲加熱電流發(fā)生器的輸出范圍。例如，第一燈絲加熱電流發(fā)生器在50mA到300mA的范圍內(nèi)，以50mA為增量來產(chǎn)生燈絲加熱電流。第二燈絲加熱電流發(fā)生器在50mA到600mA的范圍內(nèi)，以50mA為增量來產(chǎn)生燈絲加熱電流。
如上所述，高壓產(chǎn)生單元13有能力在適于數(shù)據(jù)采集的范圍內(nèi)，向第一X射線管111提供電源，同時也在覆蓋數(shù)據(jù)采集和治療操作的一個寬范圍內(nèi)，向第二X射線管121提供電源。
高壓產(chǎn)生單元13在掃描架控制器14的控制下，向第一和第二X射線管111和121施加用于管電流控制的管電壓和燈絲加熱電流。掃描架控制器14控制著第一和第二X射線準(zhǔn)直器112和122的孔徑寬度和孔徑位置，以及跟掃描有關(guān)的所有操作，例如，旋轉(zhuǎn)掃描架的旋轉(zhuǎn)以及掃描床的滑動，同時控制高壓產(chǎn)生單元13。
來自第一和第二X射線檢測器113和123的輸出，作為投影數(shù)據(jù)，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)114和124、一個允許連續(xù)旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)、以及預(yù)處理器23，而被送往重構(gòu)單元24。由重構(gòu)單元24重構(gòu)的斷層攝影數(shù)據(jù)在圖像顯示單元25上被顯示。通過使用第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)而獲得的斷層攝影數(shù)據(jù)被送往圖像處理器26，準(zhǔn)備用于提取一個處理目標(biāo)(腫瘤)的輪廓。
如上所述，當(dāng)向第二X射線管121施加較高的管電壓以產(chǎn)生較大的管電流，以及通過第二X射線準(zhǔn)直器122對X射線光束進(jìn)行進(jìn)一步的聚焦時，就能實現(xiàn)通過第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)的斷層攝影以及放射治療。這就使它有可能在進(jìn)行放射治療的同時，將相同的X射線計算斷層攝影裝置用于斷層攝影、定位，以及實際的放射治療。這就消除了從物理上運(yùn)送受檢者的需求并且改進(jìn)了定位精度。
此外，當(dāng)由第二數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)12進(jìn)行放射治療時，由于使用了多管類型，用于成像的掃描操作，即，在對X射線(圖像)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的條件下的X射線的照射和已發(fā)射的X射線的檢測，由第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11來進(jìn)行，以便實時地觀察斷層攝影圖像，并且在身體等運(yùn)動時，隨著腫瘤的移動，根據(jù)斷層攝影圖像來順序地校正治療用X射線的照射位置。
圖4表示在本實施例中，治療操作的流程。首先，為治療操作作好準(zhǔn)備。第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11按照一個治療計劃執(zhí)行預(yù)掃描，作為具有相對低劑量的第一任務(wù)(S1)。顯而易見，可以通過使用第二數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)12或使用第一和第二數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11和12二者來完成預(yù)掃描操作。
由重構(gòu)單元24在若干方向上所獲得的投影數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重構(gòu)斷層攝影數(shù)據(jù)(S2)。在圖像顯示單元25上顯示斷層攝影圖像。操作員通過一個輸入裝置(未示出)在已顯示的斷層攝影圖像上指定一個治療目標(biāo)(腫瘤)。圖像處理器26通過使用由操作員指定的點(diǎn)來提取腫瘤區(qū)域的輪廓(在步驟S3中標(biāo)記腫瘤)。從現(xiàn)有的各種方法中，隨意地選擇其中一種，作為輪廓提取方法。典型地，使用下列各種方法其中之一區(qū)域擴(kuò)大法，當(dāng)從指定點(diǎn)向外擴(kuò)大搜索范圍時，將表現(xiàn)出特定的CT數(shù)值的一個位置識別為輪廓；輪廓跟蹤法，在輪廓上指定一個點(diǎn)，并且順序地跟蹤以指定點(diǎn)作為起始點(diǎn)的輪廓上的各點(diǎn)。
圖像處理器26或中央控制單元21在已提取的輪廓的基礎(chǔ)上計算腫瘤區(qū)域的位置(中心位置或重心位置)及其大小(S4)。圖像處理器26或中央控制單元21還在腫瘤區(qū)域的位置和大小的基礎(chǔ)上，在旋轉(zhuǎn)掃描架旋轉(zhuǎn)時，針對第二X射線管121的旋轉(zhuǎn)角度的變化，來計算第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑位置和孔徑寬度的變化(S5)。更具體地說，在第二X射線管121的旋轉(zhuǎn)路徑上，按照預(yù)定的間隔來設(shè)置預(yù)定數(shù)目的離散點(diǎn)，這些離散點(diǎn)對應(yīng)于在治療操作中所設(shè)置的Z位移量，并且在每一個離散點(diǎn)上計算孔徑寬度和孔徑位置，使得來自第二X射線管組件120的X射線照射被限制在一處腫瘤或者一處腫瘤以及繞該腫瘤的最小正常組織的范圍內(nèi)?？梢酝ㄟ^內(nèi)插法來調(diào)節(jié)與介于各離散點(diǎn)之間的與各位置相對應(yīng)的孔徑寬度和孔徑位置，或者可以在一個離散點(diǎn)通過周期中改變在治療操作期間的孔徑控制。
在準(zhǔn)備操作的最后階段，第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑位置和孔徑寬度被設(shè)置到初始數(shù)值，即，在掃描架控制器14的控制下，在步驟5中所計算的孔徑位置和孔徑寬度對應(yīng)于一個預(yù)定的治療初始旋轉(zhuǎn)角(S6)。在步驟S6，第二X射線管組件120沿著Z軸方向被移動一個預(yù)定的距離。如上所述，由于這個Z位移，使得來自第二X射線管組件120的治療用X射線在一個漏斗形中移動，上述漏斗形跟來自第一X射線管組件110的數(shù)據(jù)采集X射線所畫出的掃描平面僅相交于一點(diǎn)。因此，就能使處于腫瘤以外區(qū)域的X射線劑量最小化。
在完成上述準(zhǔn)備操作后，就開始實際的治療操作(S7)。這就是說，相應(yīng)的高壓發(fā)生器開始向處于治療X射線狀態(tài)下的第二X射線管121供電(提供管電壓以及燈絲加熱電流)。采取這樣的操作，以用于治療操作的相對地高的劑量從第二X射線管121發(fā)出X射線，并且通過第二X射線準(zhǔn)直器122的窄孔徑，用匯聚成一束的X射線對受檢者的腫瘤進(jìn)行照射?？梢赃B續(xù)地發(fā)射X射線，或者以脈沖方式，即，以非常短的周期，間斷地發(fā)射X射線。
如圖5至8所示，掃描架控制器14通過例如一個旋轉(zhuǎn)編碼器(未示出)那樣的位置傳感器來檢測第二X射線管組件120(或者第二X射線管121)的旋轉(zhuǎn)角度，并且控制第二X射線檢測器123，根據(jù)在步驟S5中依次獲得的計算結(jié)果，來設(shè)置與旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)的孔徑寬度和孔徑位置(S8)。
若從治療操作開始時算起，已經(jīng)超過了一段預(yù)定的治療操作時間(照射時間)，則結(jié)束治療操作(S10)。這就是說，為了停止來自第二X射線管121的相對地高劑量的治療用X射線的照射，必須停止從高壓發(fā)生器送往第二X射線管121的電源供應(yīng)(管電壓以及燈絲加熱電流)。若從治療操作開始時算起，尚未超過一段預(yù)定的治療操作時間(照射時間)，則流程轉(zhuǎn)入步驟S11。
在步驟S11，第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11對掃描平面進(jìn)行掃描。更具體地說，高壓發(fā)生器開始向處于數(shù)據(jù)采集X射線(圖像)狀態(tài)下的第一X射線管111供電(管電壓以及燈絲加熱電流)。其結(jié)果是，以用于數(shù)據(jù)采集的相對地較低的劑量從第一X射線管111發(fā)射X射線。然后，經(jīng)由第一X射線準(zhǔn)直器112的寬孔徑，以寬的扇形角向受檢者照射X射線，并且由第一X射線檢測器11來檢測已發(fā)射的X射線。在步驟S12，在已檢測的投影數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，由重構(gòu)單元24以實時方式重構(gòu)斷層攝影數(shù)據(jù)并加以顯示(CT透視檢查)。圖像處理器26在這個斷層攝影數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提取腫瘤區(qū)域的輪廓(S13)。圖像處理器26或中央控制單元21在這個已提取的輪廓的基礎(chǔ)上重新計算腫瘤區(qū)域的位置(S14)。
在已重新計算的腫瘤區(qū)域的位置的基礎(chǔ)上，校正相對于第二X射線管121的旋轉(zhuǎn)角的改變的第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑位置的一個改變，而第二X射線管121的旋轉(zhuǎn)角的變化則是依次地被計算出來的(S15)。雖然可以連同孔徑位置一起計算出孔徑寬度，但是考慮到校正處理中的實時效果，更可取的是僅校正孔徑位置。
然后流程返回到步驟S8，以便在已校正的“相對于第二X射線管121的旋轉(zhuǎn)角的變化的第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑位置的變化”的基礎(chǔ)上，控制第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑寬度和孔徑位置。
以此方式，在斷層攝影圖像連同治療操作中所提取的腫瘤區(qū)域的基礎(chǔ)上，進(jìn)行斷層攝影并控制第二X射線準(zhǔn)直器122的孔徑位置。這使它有可能順序地校正由于受檢者身體運(yùn)動等原因所導(dǎo)致的治療用X射線照射位置相對于腫瘤的位移。
要注意的是，可以在轉(zhuǎn)一圈的一個周期中，連續(xù)地重復(fù)在前面的步驟S11中所描述的由第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11進(jìn)行的掃描，并且可以在重構(gòu)單元24針對每一圈所獲得的投影數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以對應(yīng)于轉(zhuǎn)一圈的幀頻重復(fù)地重構(gòu)斷層攝影圖像?？晒┻x擇地，可以使用所謂的半掃描方法，通過從實質(zhì)上縮短掃描間隔來提高幀頻。此外，為了通過從實質(zhì)上縮短掃描間隔來提高幀頻，例如，可以使用這樣的方法，即，每隔60°，就向/從在前面一個周期中所獲得的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)添加/減去新/舊投影數(shù)據(jù)。
根據(jù)以上的描述，在步驟11中，由第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)11連續(xù)地進(jìn)行掃描。然而，如圖9所示，例如在步驟16，可以用視覺方式檢查受檢者身體的運(yùn)動，并且僅當(dāng)需要校正腫瘤位置，以及由操作員人工地指定位置校正，或者可以按照預(yù)定的時間間隔間斷地進(jìn)行時，才可以進(jìn)行掃描。這種方法在降低用于(產(chǎn)生)圖像(所需的)劑量方面是有效的，即使相對于位置變化的隨訪性能稍有降低。
以上已經(jīng)用實例說明了雙管系統(tǒng)。然而，本發(fā)明可以應(yīng)用于3管系統(tǒng)或者具有4個或更多管的系統(tǒng)。例如，若使用一個3管系統(tǒng)，則可以由第一數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)進(jìn)行斷層攝影的數(shù)據(jù)采集，同時，通過使用第二和第三數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)的兩個管來完成治療操作?？晒┻x擇地，可以由第一和第二數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)進(jìn)行斷層攝影的數(shù)據(jù)采集，同時，通過使用第三數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)的單獨(dú)的管來完成治療操作。
對專業(yè)人士來說，容易作出各種修改并取得附加的好處。因此，本發(fā)明在其廣義方面并不局限于本文所展示和描述的各種特定細(xì)節(jié)和代表性的各實施例。相應(yīng)地，在不背離由所附的權(quán)利要求書及其等價物所規(guī)定的一般的創(chuàng)新性概念的精神或范圍的前提下，可以作出各種各樣的修改。
權(quán)利要求
1.一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，用于產(chǎn)生X射線，用以照射待檢查的受檢者；一個第一X射線檢測器，用于檢測透過受檢者的X射線；一個第二X射線管，它產(chǎn)生X射線，用以照射受檢者的治療目標(biāo)；一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它使所述第一X射線管，所述第一X射線檢測器，以及所述第二X射線管繞受檢者而旋轉(zhuǎn)；一個重構(gòu)單元，用于在由所述第一X射線檢測器所檢測的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重構(gòu)一幅圖像；以及一個支撐機(jī)構(gòu)，用于支撐所述第二X射線管從而使得來自所述第二X射線管的X射線的中心軸線相對于受檢者的身體軸線傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述支撐機(jī)構(gòu)支撐所述第二X射線管，允許所述第二X射線管沿著受檢者的身體軸線自由地運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置還包括一個第一X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第一X射線管的X射線的孔徑，并且具有一定的寬度，它在一個第一范圍內(nèi)是可變的，以及一個第二X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第二X射線管的X射線的孔徑，并且具有一定的寬度，它在一個比第一范圍更寬的第二范圍內(nèi)是可變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置還包括一個高壓發(fā)生器，它被配置在第一范圍內(nèi)選擇性地向第一X射線管供電，以及在比第一范圍更寬的第二范圍內(nèi)選擇性地向第二X射線管供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置還包括一個對應(yīng)于所述第二X射線管的第二X射線檢測器。
6.一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，用于產(chǎn)生X射線，用以照射待檢查的受檢者；一個第一X射線檢測器，用于檢測透過受檢者的X射線；一個第二X射線管，它產(chǎn)生用以照射受檢者的治療目標(biāo)的X射線；一個第二X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第二X射線管的X射線的孔徑，并且該孔徑的位置和寬度是可變的；一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它令所述第一X射線管、所述第一X射線檢測器、以及所述第二X射線管繞受檢者而旋轉(zhuǎn)；一個重構(gòu)單元，用于在所述第一X射線管和所述第一X射線檢測器旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)所述X射線檢測器所檢測的數(shù)據(jù)而重復(fù)進(jìn)行一幅圖像的重構(gòu)；一個圖像處理器，用于從圖像中反復(fù)地提取治療目標(biāo)的一個區(qū)域；以及一個控制器，用于在所述第二X射線管旋轉(zhuǎn)時根據(jù)治療目標(biāo)的已提取的區(qū)域而動態(tài)地改變所述準(zhǔn)直器的孔徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述第二X射線管相對于所述第一X射線管被這樣安排，使得所述第一X射線管領(lǐng)先于所述第二X射線管而旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述控制器動態(tài)地改變所述準(zhǔn)直器的孔徑的中心位置以及寬度至少其中之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置還包括一個第一X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第一X射線管的X射線的孔徑，還具有一個可變的寬度，所述第一X射線準(zhǔn)直器的孔徑具有一個可變的范圍，它比所述第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑的變化范圍更窄一些。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述第一X射線準(zhǔn)直器的孔徑被這樣設(shè)置，使得來自所述第一X射線管的X射線能覆蓋受檢者的整個截面，并且所述第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑被設(shè)置為小于所述第一X射線準(zhǔn)直器的孔徑，使得受檢者的治療目標(biāo)基本上唯一地被來自第二X射線管的X射線所照射。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置還包括一個對應(yīng)于所述第二X射線管的第二X射線檢測器。
12.一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，用于產(chǎn)生用以照射待檢查的受檢者的X射線；一個第一X射線檢測器，用于檢測透過受檢者的X射線；一個第二X射線管，用于產(chǎn)生用以照射受檢者的X射線；以及一個高壓發(fā)生器，用于在一個第一范圍內(nèi)向第一X射線管供電并在比第一范圍更寬的一個第二范圍內(nèi)向所述第二X射線管供電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述高壓發(fā)生器包括多個電源，一個第一選擇器，它在所述第一X射線管和所述多個電源之間選擇一種連接(方式)，以及一個第二選擇器，它在所述第二X射線管和所述多個電源之間選擇一種連接(方式)，以及所述裝置還包括一個控制器，它控制所述第一和第二選擇器，以便向所述第二X射線管提供比向第一X射線管提供的電源(電壓)更高的電源(電壓)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置還包括一個第一X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第一X射線管的X射線的孔徑，并且具有一定的寬度，它在一個第一范圍內(nèi)是可變的，以及一個第二X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第二X射線管的X射線的孔徑，并且具有一定的寬度，所述第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑具有一個比第一X射線準(zhǔn)直器的孔徑的可變范圍更寬的可變范圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述第一X射線準(zhǔn)直器的孔徑被這樣設(shè)置，使得來自所述第一X射線管的X射線能覆蓋受檢者的整個截面，并且所述第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑被設(shè)置為小于所述第一X射線準(zhǔn)直器的孔徑，使得受檢者的治療目標(biāo)基本上唯一地被來自第二X射線管的X射線所照射。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置還包括一個對應(yīng)于所述第二X射線管的第二X射線檢測器。
17.一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，用于產(chǎn)生用以照射待檢查的受檢者的X射線；一個第一X射線檢測器，用于檢測透過受檢者的X射線；一個第二X射線管，用于產(chǎn)生用以照射受檢者的X射線；一個第一X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第一X射線管的X射線的孔徑，且該孔徑具有可在一個第一范圍內(nèi)變化的一個的寬度，以及一個第二X射線準(zhǔn)直器，它具有一個被用來聚焦來自所述第二X射線管的X射線的孔徑，且該孔徑具有可在比第一范圍更寬的一個第二范圍內(nèi)變化的一個寬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑的最小寬度小于所述第一X射線準(zhǔn)直器的孔徑的最小寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述第二X射線準(zhǔn)直器的孔徑的最大寬度基本上等于所述第一X射線準(zhǔn)直器的孔徑的最大寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置還包括一個對應(yīng)于所述第二X射線管的第二X射線檢測器。
全文摘要
一種X射線計算斷層攝影裝置，包括一個第一X射線管，它被配置去產(chǎn)生X射線，用以照射待檢查的受檢者，一個第一X射線檢測器，它被配置去檢測透過受檢者而發(fā)射的X射線，一個第二X射線管，它產(chǎn)生X射線，用以照射受檢者的治療目標(biāo)，一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它令第一X射線管，第一X射線檢測器，以及第二X射線管繞受檢者而旋轉(zhuǎn)，一個重構(gòu)單元，它被配置在由第一X射線檢測器所檢測的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重構(gòu)一幅圖像，以及一個支撐機(jī)構(gòu)，它支撐第二X射線管。來自第二X射線管的X射線的中心軸線傾斜于受檢者的身體軸線。這使得它有可能降低在治療目標(biāo)以外的部位上的(輻射)劑量。
文檔編號A61B6/06GK1411786SQ02147219
公開日2003年4月23日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者中島成幸, 柳田祐司, 新野俊之 申請人:株式會社東芝