專利名稱：X射線ct裝置以及測量ct值的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及X射線計算機層析成像(CT)裝置，尤其涉及能夠觀測CT值的X射線CT裝置以及測量CT值的方法。
背景技術：
在現(xiàn)代X射線CT裝置中，X射線檢測器和運算處理器已經(jīng)以更高的速度來操作并且性能已提高。由于這種趨勢，X射線CT圖像的實時顯示已經(jīng)能夠由與X射線數(shù)據(jù)收集并行執(zhí)行的高速圖像重構來實現(xiàn)。
此外，利用這種高速層析成像技術的動態(tài)計算機層析成像已經(jīng)研制出，并且已在臨床場所中進入實際使用。動態(tài)計算機層析成像包括層析成像地成像切片位置多次，并且實時地觀測圖像中CT值隨時間的變化。特別地，在使用對比劑的對比度增強動態(tài)CT中，計算處理基于指示CT值如何隨時間變化的信息來執(zhí)行，CT值指示流過血管的對比劑的量。參數(shù)例如血液的流率被計算并顯現(xiàn)。從而，貫穿身體的血液循環(huán)的動力學被觀測。
用于對比度增強動態(tài)CT中的對比劑分類成一種類型，例如基于氙的對比劑，其從毛細血管滲出并且在人腦中的組織中積累，以及另一種類型，例如碘化了的對比劑，其不從毛細血管滲出。最近，后者碘化了的對比劑已經(jīng)使用。
在使用碘化了的對比劑的對比度增強動態(tài)CT中，對比劑首先從肘部靜脈注入，然后在經(jīng)過給定時間T1之后開始CT掃描。在經(jīng)過給定時間T2之后，掃描結束。該時間T1對應于注入肘部靜脈中的對比劑到達待層析成像地成像的切片所需的時間。時間T2對應于對比劑在進入切片平面之后流出(消失)所費的時間。
這些時間依賴于血流的速度，因此在病人之間是不同的。因此，考慮到病人之間的變化范圍，T1以經(jīng)驗為主地設置為最短情況下的值。T2以經(jīng)驗為主地設置為最長情況下的值。
根據(jù)該方法，在CT掃描開始到結束的期間包含大的裕度。有可能對病人的X射線劑量是高的。
用于解決該問題的第一種方法是在待診斷的切片位置處以低劑量來執(zhí)行X射線掃描。如果對比劑出現(xiàn)于由低劑量X射線掃描獲得的給定切片位置處CT圖像中的血管中，掃描切換成使用高劑量的X射線掃描。但是，到達時間不容易知道，因為對比劑到達的跡象或征兆不能從圖像獲知。
另一方面，在日本專利公開(Kokai)No.11-342125中描述的第二種方法中，切片位置處的引導圖像層析成像地取。感興趣區(qū)(在下文稱作“ROI”)在顯示引導圖像數(shù)據(jù)的血管的區(qū)域中設置。低劑量X射線掃描在該切片位置處執(zhí)行。圖像數(shù)據(jù)的ROI處的CT值被計算。當該CT值超過預先設置的閾值時，掃描自動切換成高劑量X射線掃描。
在日本專利公開(Kokai)No.6-114049中描述的第三種方法中，由低劑量X射線掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)ROI處的CT值超過第一閾值的時間以與前面方法相同的方式來自動檢測。基于所檢測的信號，起動高劑量X射線掃描。而且，由高劑量X射線掃描獲得的圖像上ROI處的CT值降至低于第二閾值的時間類似地自動檢測。從而，CT掃描結束。
在上述第二和第三方法中，裝置將血管區(qū)域的CT值和預先設置的閾值作比較。從而，高劑量X射線掃描起動或結束的時間被自動設置。但是實際上，很難從與唯一定義的閾值的比較來精確判斷高劑量X射線掃描起動或結束的時間，因為CT值的時間密度曲線(在下文稱作“TDC”)的峰值CT值和外形在病人之間是不同的。因此，很難精確判斷高劑量X射線掃描中的照射時間(特別是照射結束的時間)。有可能病人在高劑量X射線掃描中接受高劑量的X射線。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種X射線CT裝置和CT值測量方法，其能夠收集必需的信息并且使X射線的劑量達到最小。
為了解決前述問題，本發(fā)明的第一方面可以包括X射線源，配置以將X射線照射到待檢查對象上，X射線檢測部件，配置以檢測穿過對象的X射線，驅動部件，配置以旋轉環(huán)繞對象的X射線源和X射線檢測部件中至少一個，圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件，配置以基于使用X射線檢測部件的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，ROI設置部件，配置以在將對比劑注入到對象中之前在來自圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的第一圖像數(shù)據(jù)中設置感興趣區(qū)(ROI)，CT值計算部件，配置以計算基于感興趣區(qū)的位置信息在來自圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的第二圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的計算機層析成像(CT)值，第二圖像數(shù)據(jù)在將對比劑注入到對象中之后產(chǎn)生多次，以及CT值顯示部件，配置以顯示由CT值計算部件計算的CT值隨時間的變化。
本發(fā)明的第二方面可以包括X射線源，配置以將X射線照射到待檢查對象中，X射線檢測部件，配置以檢測穿過對象的X射線，驅動部件，配置以旋轉環(huán)繞對象的X射線源和X射線檢測部件中至少一個，圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件，配置以基于使用X射線檢測部件的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，ROI設置部件，配置以在將對比劑注入到對象中之前在來自圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的第一圖像數(shù)據(jù)中設置感興趣區(qū)，CT值計算部件，配置以計算基于感興趣區(qū)的位置信息在來自圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的第二圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的CT值，第二圖像數(shù)據(jù)在將對比劑注入對象中之后產(chǎn)生多次，閾值設置部件，配置以設置CT值的至少一個閾值，CT值比較部件，配置以一直比較由CT值計算部件計算的CT值和由閾值設置部件設置的閾值，并且當二者基本一致時產(chǎn)生重合信號，以及照射條件設置部件，配置以基于來自CT值比較部件的輸出信號來設置X射線照射的條件。
本發(fā)明的第三方面可以包括X射線源，配置以將X射線照射到待檢查對象中，X射線檢測部件，配置以檢測穿過對象的X射線，移動部件，配置以在給定方向上移動對象，圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件，配置以當由移動部件移動對象時，基于從X射線檢測部件多次收集的來自對象的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，ROI設置部件，配置以在由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件獲得的圖像數(shù)據(jù)中設置至少一個感興趣區(qū)，以及CT值計算部件，配置以當由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)時，計算在由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件獲得的圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的CT值。
本發(fā)明的第四方面可以包括X射線源，配置以從多個方向將X射線照射到待檢查對象上，X射線檢測部件，配置以檢測穿過對象的X射線，驅動部件，配置以旋轉環(huán)繞對象的X射線源和X射線檢測部件中至少一個，移動部件，配置以在給定方向上移動對象，圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件，配置以當由移動部件移動對象時，基于從X射線檢測部件多次收集的來自對象的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，ROI設置部件，配置以在由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)中設置感興趣區(qū)，CT值計算部件，配置以當由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)時，以像素來計算圖像數(shù)據(jù)的感興趣區(qū)中的CT值，范圍設置部件，配置以設置CT值的范圍，像素數(shù)目測量部件，配置以測量提供由CT值計算部件計算的并且包含于由范圍設置部件設置的范圍中的CT值的像素的數(shù)目，閾值設置部件，配置以設置像素數(shù)目的閾值，以及像素數(shù)目比較部件，配置以一直比較由像素數(shù)目測量部件獲得的像素數(shù)目和由閾值設置部件設置的像素數(shù)目的閾值，并且當二者基本一致時產(chǎn)生用于停止X射線照射的指令信號。
本發(fā)明的第五方面可以包括在將對比劑注入到對象中之前，產(chǎn)生由X射線檢測部件獲得的關于待檢查對象位置的第一圖像數(shù)據(jù)，在第一圖像數(shù)據(jù)中設置感興趣區(qū)以計算CT值，在將對比劑注入到對象中之后，多次產(chǎn)生由X射線檢測部件獲得的第二圖像數(shù)據(jù)，當產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)時，計算基于由設置步驟設置的感興趣區(qū)的位置信息在第二圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的CT值，并且顯示通過計算獲得的CT值隨時間的變化。
本發(fā)明的第六方面可以包括設置圖像數(shù)據(jù)的感興趣區(qū)，當由移動部件在給定方向上移動對象時，基于通過使用環(huán)繞待檢查對象的X射線源和X射線檢測部件多次收集的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，當產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)時，計算基于由設置步驟設置的感興趣區(qū)的位置信息在圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的CT值，并且基于所計算的CT值來結束掃描。
根據(jù)本發(fā)明的方面，CT掃描起動或結束的最優(yōu)時間可以容易確定。因此，診斷所需的確切量的圖像數(shù)據(jù)被收集。所以，可以減少對于病人浪費的X射線劑量。


隨著下面參考

的本發(fā)明實施方案的描述中所做的公開內容，發(fā)明的其他目的和特征對于本領域技術人員將變得明白。
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的X射線CT裝置結構的框圖；圖2是說明第一實施方案中X射線檢測元件的陣列以及“數(shù)據(jù)聚束”的圖；圖3是說明在第一實施方案中取對比度增強動態(tài)CT圖像的過程的流程圖；圖4是說明第一實施方案中在低劑量和高劑量X射線掃描中X射線照射和數(shù)據(jù)收集的條件的圖；圖5是說明第一實施方案中設置用于測量CT值的ROI的方法的圖；圖6是說明第一實施方案中第一低劑量X射線掃描結束時的TDC的圖；圖7是說明第一實施方案中高劑量X射線掃描結束時的TDC的圖；圖8是說明在本發(fā)明第二實施方案中取對比度增強動態(tài)CT圖像的過程以及顯示CT圖像的過程的流程圖；圖9是說明第二實施方案中第一低劑量X射線掃描結束時的TDC的圖；圖10是顯示第一和第二實施方案中CT圖像顯示的修改實施例的視圖；圖11是顯示第一和第二實施方案中TDC顯示的修改實施例的視圖；圖12是顯示本發(fā)明第三實施方案中的X射線CT裝置結構的框圖；圖13是說明在第三實施方案中取對比度增強動態(tài)CT圖像的過程的流程圖；圖14是說明在本發(fā)明第四實施方案中取CT圖像的過程的流程圖；圖15是說明第四實施方案中切片位置和TDC的圖；圖16是顯示根據(jù)第四實施方案的修改實施例的X射線CT裝置結構的框圖；圖17是說明在第四實施方案的修改實施例中取CT圖像的過程的流程圖；以及圖18是說明第四實施方案的修改實施例中切片位置和像素數(shù)目曲線的圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案將參考圖1～7來說明。
在本實施方案中，在對比度增強動態(tài)CT中確定高劑量X射線掃描起動的時間和掃描結束的時間。為了確定這些時間，圖像數(shù)據(jù)的CT值由第一低劑量X射線掃描(第一掃描)，高劑量X射線掃描(第二掃描)，以及第二低劑量X射線掃描(第三掃描)來計算。由第一到第三掃描獲得CT值作為TDC(時間密度曲線)實時地顯示。
圖1是示意地顯示根據(jù)本實施方案的X射線CT裝置的整體結構的框圖。該CT裝置具有病床1，待檢查對象例如病人30置于其上；臺架的旋轉部分2；以及病床-臺架驅動部件3，用于平移和旋轉病床1和臺架的旋轉部分2。該臺架具有開口，通過該開口插入病人30以及用于將病人30放置于其上的頂板(隨后描述)。臺架的旋轉部分2環(huán)繞病人30旋轉。裝置還包括用于控制病床-臺架驅動部件3的驅動控制部件4，用于將X射線照射到病人30的X射線供給部件5，以及用于收集穿過病人30的X射線數(shù)據(jù)的投影數(shù)據(jù)獲取部件6。
該X射線CT裝置還包括重構部件7，用于通過重構由投影數(shù)據(jù)獲取部件6收集的X射線投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生CT圖像數(shù)據(jù)，和用于從圖像數(shù)據(jù)計算CT值的CT值估算部件8。另外，裝置具有用于提供CT圖像和CT值的時間序列顯示的監(jiān)控部件9，用于輸入掃描條件的輸入部件10，以及提供所有這些部件的總體控制的控制部件11。
病床1具有通過病床-臺架驅動部件3的驅動可以在其縱向上滑動的頂板。病人30通常這樣放置，使得體軸的方向基本上與頂板的縱向一致。
驅動控制部件4根據(jù)來自控制部件11的控制信號控制病床1在頂板的縱向上的移動和臺架的旋轉部分2的旋轉。
另一方面，X射線供給部件5具有用于將X射線照射到病人30中的X射線管13，用于產(chǎn)生施加在X射線管13的陽極和陰極之間的高電壓的高電壓產(chǎn)生部件12，用于對準從X射線管13射出的X射線的X射線準直器14，以及用于向安裝在臺架的旋轉部分2中的X射線管13提供電力的集電環(huán)。
X射線管13是真空管，它通過借助于從高電壓產(chǎn)生部件12供給的高電壓加速電子并且讓電子撞擊鎢靶來產(chǎn)生X射線。X射線準直器14位于X射線管13和病人30之間，并且具有將從X射線管13射出的X射線束對準至給定圖像大小從而產(chǎn)生清晰圖像的作用。
X射線準直器14使從X射線管13射出的X射線成與有效的視域(FOV)相對應的圓錐形(錐形)束或扇形束的X射線。
臺架的旋轉部分2具有X射線供給部件5中的X射線管13，和X射線檢測器16，開關矩陣17，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(在下文縮寫為“DAS”)18，投影數(shù)據(jù)獲取部件6中的非接觸數(shù)據(jù)傳輸部件19的發(fā)送部分，以及集電環(huán)15。X射線檢測器16，投影數(shù)據(jù)獲取部件6，開關矩陣17，DAS18，以及發(fā)送部分位于插入臺架旋轉部分2開口中的病人的與X射線管13相對的一側。
X射線管13和X射線檢測器16安裝在臺架的旋轉部分2上，該旋轉部分可以相對于臺架的固定部分而旋轉。X射線管13和X射線檢測器16根據(jù)來自驅動控制部件4的驅動控制信號環(huán)繞平行于病人30體軸方向的旋轉中心軸，以每秒1～2圈的高速旋轉。
投影數(shù)據(jù)獲取部件6具有用于檢測穿過病人30的X射線的X射線檢測器16，用于將來自X射線檢測器16的信號聚束成給定數(shù)目的通道的開關矩陣17，DAS 18，以及數(shù)據(jù)傳輸部件19。X射線檢測器16具有每個包括閃爍器和光電二極管的多個檢測元件，。
X射線檢測器16中的X射線檢測元件陣列使用圖2A來描述。圖2A是X射線檢測器16的展開圖。在多切片X射線檢測器16中，例如四十(40)個X射線檢測元件51排列在切片方向(Z方向)也就是病人30的體軸方向上，并且二十四(24)個X射線檢測元件51排列在垂直于切片方向的通道方向(X方向)上。但是，實際上，排列在通道方向上的X射線檢測元件51沿著以X射線管的焦點為中心的弧安裝于臺架的旋轉部分2上。在X射線檢測器16的切片方向上，十六個X射線檢測元件51排列在陣列中央以獲得關于每個0.5mm厚的切片的數(shù)據(jù)。用于獲得關于每個1.0mm厚的切片的數(shù)據(jù)的十二(12)個X射線檢測元件51排列在16個X射線檢測元件51的相對側的每側。
返回參考圖1，投影數(shù)據(jù)獲取部件6的開關矩陣17將從切片方向上的X射線檢測元件接收的信號聚束成給定數(shù)目的通道，并且當由X射線檢測器16檢測的信號達到DAS 18時，將它們提供給DAS 18。
DAS 18具有多個通道的接收部分，它將來自X射線檢測器16的電流信號轉換成電壓。這些電壓由A/D轉換器(沒有顯示)轉換成數(shù)字信號，從而產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)傳輸部件19將從DAS 18傳送的投影數(shù)據(jù)通過例如光傳輸方式發(fā)送到重構部件7中的投影數(shù)據(jù)存儲器20(隨后描述)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪@種方法可以用其他方法來代替，只要旋轉和固定部分之間的信號傳輸是可能的。例如，可是使用已描述的集電環(huán)15。但是，一次旋轉過程(大約1秒)中，大量二維投影數(shù)據(jù)在X射線檢測器16中檢測。為了傳輸如此大量的投影數(shù)據(jù)，DAS 18和數(shù)據(jù)傳輸部件19必需具有高速處理功能。
投影數(shù)據(jù)獲取部件6中的“數(shù)據(jù)聚束”將使用圖2B來描述。在該圖2B中，為了說明的簡單，描述10個X射線檢測元件51-1～51-10排列在位于通道方向上的一個通道中的切片方向上的情況。
在圖2B的X射線檢測器16中，四個X射線檢測元件51-4～51-7以例如1mm的間隔排列在切片方向上的中央。三個X射線檢測元件51-1～51-3以及三個元件51-8～51-10以2mm間隔排列在兩端。另一方面，DAS 18包括例如四個接收部分52-1～52-4。開關部件17將由X射線檢測元件檢測的包括例如10行信號的數(shù)據(jù)聚束成例如4行。
通過這種“數(shù)據(jù)聚束”，可以改變多個切片的切片厚度。例如，通過經(jīng)開關矩陣17將X射線檢測元件51-4～51-7分別連接到DAS 18的接收部分52-1～52-4，可以獲得每個具有1mm切片寬度的4個切片的數(shù)據(jù)。另一方面，當需要每個具有2mm切片寬度的4個切片的數(shù)據(jù)時，X射線檢測元件51-3與接收部分52-1相連接。X射線檢測元件51-4和51-5與接收部分52-2相連接。X射線檢測元件51-6和51-7與接收部分52-3相連接。而且，X射線檢測元件51-8與接收部分52-4相連接。
通過至此所描述的“數(shù)據(jù)聚束”，裝置可以處理窄的區(qū)域以高分辨率來層析成像地成像的情況，也可以處理寬的區(qū)域以高密度來層析成像地成像的情況。
返回參考圖1，重構部件7具有投影數(shù)據(jù)存儲器20，圖像重構部件21，以及圖像數(shù)據(jù)存儲器22。
投影數(shù)據(jù)存儲器20是用于存儲關于病人30的投影數(shù)據(jù)的存儲器，該數(shù)據(jù)在由X射線檢測器16檢測之后經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸部件19來發(fā)送。圖像數(shù)據(jù)存儲器22是用于存儲通過重構投影數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的存儲器。在本實施方案中，被收集以產(chǎn)生設置用于計算CT值的ROI的引導圖像數(shù)據(jù)的X射線投影數(shù)據(jù)，臨床診斷的高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)，用于檢測高劑量X射線掃描起動的時間的第一低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)，以及用于檢測掃描結束的時間的第二低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)，存儲于投影數(shù)據(jù)存儲器20中。并且，通過重構上述投影數(shù)據(jù)而獲得的各種圖像數(shù)據(jù)存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中。
圖像重構部件21重構存儲于投影數(shù)據(jù)存儲器20中的投影數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生關于引導圖像，第一低劑量X射線掃描圖像，高劑量X射線掃描圖像，以及第二低劑量X射線掃描圖像的圖像數(shù)據(jù)。
CT值估算部件8具有ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24，CT值計算部件23，以及CT值數(shù)據(jù)存儲器25。
在ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中，存儲有關于通過輸入部件10的鼠標(隨后描述)在引導圖像數(shù)據(jù)中給定位置處設置的ROI的位置的信息。在第一低劑量或高劑量X射線掃描揭示該ROI的設置不合適時，操作員操作鼠標或鍵盤，從而改變ROI。伴隨地，位置信息被更新。
CT值計算部件23基于存儲于ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中的關于ROI位置的信息，來計算第一低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)，高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)，以及第二低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)的CT值，并且將計算的結果存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。
監(jiān)控部件9具有顯示數(shù)據(jù)存儲器26，轉換部件27，以及顯示器28。顯示數(shù)據(jù)存儲器26具有用于存儲待顯示于顯示器28上的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)，和用于存儲曲線例如TDC，數(shù)值例如CT值，以及字母數(shù)字混合編制數(shù)據(jù)的TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)。最新的圖像數(shù)據(jù)存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)中并且連續(xù)更新。從來自第一低劑量X射線掃描，高劑量X射線掃描，或者第二低劑量X射線掃描的圖像數(shù)據(jù)獲得的CT值存儲于TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。顯示于顯示器28上的這些種數(shù)據(jù)由轉換部件27來D/A轉換并且轉換成TV格式。然后，數(shù)據(jù)顯示于顯示器28上。操作員可以使用監(jiān)控部件9的顯示器28和輸入部件10來與裝置交互通信。
輸入部件10是安裝有顯示板和輸入設備例如鍵盤、各種開關、以及鼠標的交互式接口。在CT掃描之前，操作員經(jīng)輸入部件10來設置各種掃描條件。在選擇引導圖像數(shù)據(jù)的階段中，操作員在該圖像上設置用于計算CT值的ROI。如果這些ROI位置中任何一個在第一低劑量X射線掃描或高劑量X射線掃描過程中發(fā)現(xiàn)不合適，可以修改ROI或者可以由類似的過程來執(zhí)行新的設置。
控制部件11具有CPU和存儲器(都沒有顯示)。從輸入部件10發(fā)送來的各種掃描條件和各種指令信號存儲于內存儲器中。根據(jù)來自輸入部件10的指令，控制部件11提供系統(tǒng)中各種部件的總體控制，例如驅動控制部件4，X射線供給部件5，投影數(shù)據(jù)獲取部件6，重構部件7，CT值估算部件8，以及監(jiān)控部件9。與執(zhí)行掃描并行地，系統(tǒng)執(zhí)行重構處理和CT值的計算并顯示結果。重復這些操作，從而實時地顯示圖像數(shù)據(jù)和TDC數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明第一實施方案中取對比度增強動態(tài)CT圖像的過程使用圖1-7來描述。圖3是說明在本實施方案中用于取CT圖像的過程的流程圖。
在捕獲X射線CT圖像之前，裝置操作員從輸入部件10輸入各種掃描條件。從而，控制部件11將掃描條件存儲于存儲器(沒有顯示)中(步驟S1)。在該階段設置的掃描條件包括X射線投影數(shù)據(jù)的收集條件，重構條件，以及圖像顯示/記錄條件。
X射線投影數(shù)據(jù)的收集條件包括被掃描區(qū)域，掃描類型，切片間的間距，切片數(shù)目，管電壓/管電流，被掃描區(qū)域大小，掃描間的間隔，視圖間隔，以及病床1的移動速度。特別地，管電流和掃描間的間隔是本實施方案中減少X射線劑量方面是重要的參數(shù)。
低劑量X射線掃描和高劑量X射線掃描中X射線投影數(shù)據(jù)的收集條件設置成例如圖4中所示的值。也就是，在第一低劑量X射線掃描中，管電流是50mA，并且掃描間間隔是2秒。在高劑量X射線掃描中，管電流是100mA，并且掃描間間隔是1秒。在第二低劑量X射線掃描中，管電流是70mA，并且掃描間間隔是2秒。注意，可以選擇該圖中所示的管電流和掃描間間隔中任何一個。掃描間間隔是在給定切片位置處取多幅圖像的數(shù)據(jù)時掃描之間的時間間隔。例如，在掃描間間隔是2秒，并且X射線管13和X射線檢測器16的旋轉速度是1轉/秒的情況下，每兩圈取一幅圖像。視圖間隔是在X射線管13和X射線檢測器16的旋轉方向上收集數(shù)據(jù)的間隔。
另一方面，重構條件包括重構方法，重構區(qū)域大小，以及重構矩陣大小。圖像顯示條件和記錄條件包括CT圖像顯示格式和TDC顯示格式。
在設置上述各種條件之后，病人30放置于病床1的頂板上。該頂板和病人30在體軸方向上移動，使得病人30待觀測的部分位于臺架開口中的給定位置處(步驟S2)。然后，取引導圖像。引導圖像數(shù)據(jù)是預先取以確定相對于病人30被診斷區(qū)域而層析成像地取的切片的位置的圖像數(shù)據(jù)。在本實施方案中，用于計算CT值的ROI使用這些圖像來設置。關于掃描類型，使用在步驟S1中設置的類型。在該實施方案中，描述了切片厚度是2mm并且切片數(shù)目是4的多切片系統(tǒng)。
取引導圖像數(shù)據(jù)時，操作員從輸入部件10輸入用于移動病人30和用于旋轉臺架的旋轉部分的指令信號?？刂撇考?1根據(jù)指令信號經(jīng)驅動控制部件4來控制病床-臺架驅動部件3。特別地，病床-臺架驅動部件3在體軸的方向上將病人30移動給定的距離。然后，臺架的旋轉部分2，X射線管13和X射線檢測器16位于其上并且置于病人30的相對側，以至少每秒一轉的速度旋轉，并且關于病人30的X射線投影數(shù)據(jù)被收集。
產(chǎn)生X射線CT圖像數(shù)據(jù)時裝置的操作通過取捕獲引導圖像數(shù)據(jù)為例在下面描述。第一低劑量X射線掃描，高劑量X射線掃描，以及第二低劑量X射線掃描(隨后描述)中的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生由類似的過程來執(zhí)行。
當X射線照射到病人30中時，高電壓產(chǎn)生部件12基于包括管電壓和管電流的設置條件向X射線管13提供管電壓和管電流。接收這種電力供給的X射線管13將錐形X射線束或扇形X射線束照射到病人30中。當取引導圖像數(shù)據(jù)時，與類似于高劑量X射線掃描的X射線劑量相對應的電力提供給X射線管13。而且，掃描間間隔以與高劑量X射線掃描中相同的方式來設置。
從X射線管13射出的X射線穿過病人30，然后由投影數(shù)據(jù)獲取部件6的X射線檢測器16來檢測。特別地，穿過病人30的X射線轉換成與X射線檢測器16中的X射線檢測元件51的傳輸劑量成比例的電荷。這些元件51中，16個元件排列在切片方向上，并且912元件排列在通道方向上。然后，電荷由DAS 18中的接收部分52-1～524放大并A/D轉換。從而，X射線投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生。
隨后，X射線投影數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸部件19。在安裝于臺架旋轉部分2上的數(shù)據(jù)傳輸部件19的發(fā)送部分中，電信號轉換成光信號。該光信號由臺架固定部分的數(shù)據(jù)傳輸部件19的接收部分來接收。這些數(shù)據(jù)存儲于重構部件7的投影數(shù)據(jù)存儲器20中。也就是，當X射線管13和X射線檢測器16環(huán)繞病人30連續(xù)旋轉時，重復檢測操作，例如以每圈1,000次的頻率。此時獲得的投影數(shù)據(jù)經(jīng)開關矩陣17，DAS 18，以及數(shù)據(jù)傳輸部件19存儲于投影數(shù)據(jù)存儲器20中。
如果每個設置成例如2mm切片厚度的四個切片位置處的X射線投影數(shù)據(jù)存儲于投影數(shù)據(jù)存儲器20中，圖像重構部件21讀出關于四個切片的投影數(shù)據(jù)，其已經(jīng)從例如180度+扇形束角度的范圍中獲得，執(zhí)行重構處理，并且產(chǎn)生關于四幅圖像的數(shù)據(jù)。所獲得的圖像數(shù)據(jù)存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中。
控制部件11的CPU(沒有顯示)將關于四個切片的圖像數(shù)據(jù)存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26中。然后，轉換部件27執(zhí)行D/A轉換和TV格式轉換。數(shù)據(jù)顯示于顯示器18上。
然后，當在體軸方向上以等于預先設置的切片間隔(例如1mm間隔)的增量移動病人30時，操作員通過上述過程取關于不同切片位置的多幅圖像數(shù)據(jù)。操作員從多幅圖像數(shù)據(jù)中選擇適合于對比度增強動態(tài)CT掃描的最佳切片位置(隨后描述)(步驟S3)。
然后，操作員關于最佳切片位置處的引導圖像數(shù)據(jù)來設置用于計算CT值的ROI。操作員將引導圖像數(shù)據(jù)顯示于監(jiān)控部件9的顯示器18上，并且使用輸入部件10的鼠標或鍵盤在圖像上設置多個ROI。
圖5是說明在人腦的引導圖像上設置ROI的視圖。在這種情況下，操作員設置關于顯示于引導圖像中的血管(血管1～4)的多個ROI(ROI1～ROI 4)，并且給它們加上標識號1～4。特別優(yōu)選地，以區(qū)別于其他ROI的方式來顯示血管1和4。對比劑最早到達血管1并且最晚到達血管4。例如，字“早期癥狀(early-sign)”和“基準”作為索引分別置于前者和后者ROI附近。在標識號或索引阻礙圖像觀測的情況下，可以由如圖5所示的ROI之間邊界線的形狀，線形或者顏色來作區(qū)分。ROI的形狀可以通過用鼠標拖動邊界線來改變。關于由輸入部件10的鼠標設置的ROI的信息經(jīng)控制部件11存儲于ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中(步驟S4)。
在引導圖像數(shù)據(jù)中設置用于計算CT值的ROI結束之后，操作員將碘化了的對比劑注入病人30的肘部靜脈中。在經(jīng)過給定的時間T0之后，操作員從輸入部件10輸入用于起動第一低劑量掃描的指令信號(步驟S5)。指令信號發(fā)送到控制部件11。根據(jù)已存儲于控制部件11中的顯示條件，存儲有TDC數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域在顯示數(shù)據(jù)存儲器26中設置。另一方面，從輸入部件10接收用于起動第一低劑量X射線掃描的指令的控制部件11將第一低劑量X射線掃描的投影數(shù)據(jù)的收集條件發(fā)送到投影數(shù)據(jù)獲取部件6，將重構條件發(fā)送到重構部件7，并且控制它們?？刂撇考?1將控制信號發(fā)送到高電壓產(chǎn)生部件12，以執(zhí)行第一低劑量X射線掃描。高電壓產(chǎn)生部件12將與低劑量X射線照射相對應的管電壓和管電流提供給X射線管13。
從X射線管13射出的X射線穿過病人30，然后由投影數(shù)據(jù)獲取部件6來檢測。四個切片位置處的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生。最佳切片位置處的投影數(shù)據(jù)從上述的這四個切片位置處的投影數(shù)據(jù)中選擇，從臺架旋轉部分2中的數(shù)據(jù)傳輸部件19的發(fā)送部分發(fā)送到臺架固定部分中的數(shù)據(jù)傳輸部件19的接收部分，并且存儲于重構部件7的投影數(shù)據(jù)存儲器20中。上述的檢測操作通過相對于病人30旋轉X射線管13和X射線檢測器16來從多個方向執(zhí)行。此時獲得的投影數(shù)據(jù)經(jīng)開關矩陣17，DAS 18，以及數(shù)據(jù)傳輸部件19存儲于投影數(shù)據(jù)存儲器20中。
當關于一幅圖像的X射線投影數(shù)據(jù)存儲于投影數(shù)據(jù)存儲器20中時，圖像重構部件21讀出該X射線投影數(shù)據(jù)，重構它，并且將所獲得的圖像存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中。另一方面，控制部件11的CPU(沒有顯示)將圖像數(shù)據(jù)存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26中，然后在轉換部件27中執(zhí)行D/A轉換和TV格式轉換。結果顯示于顯示器28上。
然后，CT值計算部件23的CPU讀出存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中的圖像數(shù)據(jù)。基于已存儲于ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中的關于ROI的位置信息，ROI在圖像數(shù)據(jù)中設置。計算ROI中的CT值。在每個ROI包括多個圖像像素的情況下，從每個像素獲得的CT值的最大值被提取并且作為典型CT值存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。代替最大值，平均值可以取作典型CT值。
CT值是計算下的材料的X射線吸收系數(shù)并且相對于標準材料來表示。CT值＝K[μ-μ0)/μ0]，其中μ是計算下的材料的X射線吸收系數(shù)，μ0標準材料的X射線吸收系數(shù)，并且K是常數(shù)。常數(shù)K＝1000一般這樣來調節(jié)，使得水的CT值為0并且使得空氣的CT值為-1000。X射線吸收系數(shù)表示每單位厚度的X射線吸收率。
顯示數(shù)據(jù)存儲器26從控制部件11接收關于顯示條件的控制信號，并且存儲由第一低劑量X射線掃描獲得的第一圖像數(shù)據(jù)，代替已存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的引導圖像數(shù)據(jù)。此時，關于顯示于引導圖像數(shù)據(jù)中的ROI的位置和形狀的補充信息完整地存儲于相同的圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。而且，從第一低劑量X射線掃描的第一圖像數(shù)據(jù)獲得的CT值存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26的相同TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。
這樣，由第一低劑量X射線掃描獲得的第一圖像數(shù)據(jù)和多個ROI邊界線存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26的圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。由第一低劑量X射線掃描獲得的第一圖像數(shù)據(jù)中的多個CT值對不同的ROI不同地存儲于TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。這些數(shù)據(jù)實時地顯示于顯示器28上(步驟S6)。
在經(jīng)過給定時間(掃描間間隔Δt1)之后，第二圖像數(shù)據(jù)由第二低劑量X射線掃描獲得。控制部件11將下一個控制信號發(fā)送到高電壓產(chǎn)生部件12。高電壓產(chǎn)生部件12將與低X射線劑量相對應的管電壓和管電流提供給X射線管13。提供有電力的X射線管13將X射線照射到病人30中。投影數(shù)據(jù)獲取部件6收集病人30中的最佳切片位置處的投影數(shù)據(jù)。類似地，當臺架的旋轉部分2以高速旋轉一次時，投影數(shù)據(jù)獲取部件6從相對于病人30的多個方向收集投影數(shù)據(jù)。重構部件7使用由第一低劑量X射線掃描獲得的這些投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)，并且將它們存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中。
CT值計算部件23的CPU讀出已經(jīng)由第一低劑量X射線掃描獲得的并且存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中的第二圖像數(shù)據(jù)。然后，CPU基于存儲于ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中的關于ROI的位置信息來設置第二圖像數(shù)據(jù)的ROI。計算這些ROI中的CT值，并且結果對于不同的ROI不同地存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。
然后，控制部件11將已經(jīng)由第一低劑量X射線掃描獲得的并且已存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26中的第一圖像數(shù)據(jù)更新成由第一低劑量X射線掃描獲得的新獲得的第二圖像數(shù)據(jù)，并且給該圖像數(shù)據(jù)加上ROI邊界線。第二圖像數(shù)據(jù)中的并且由CT值計算部件23計算的CT值也發(fā)送到顯示數(shù)據(jù)存儲器26的TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，并且與先前存儲的第一圖像數(shù)據(jù)中的CT值相鄰地存儲。
因此，顯示器28對不同的ROI不同地提供第二圖像數(shù)據(jù)和CT值的TDC數(shù)據(jù)。多個ROI加到已經(jīng)由第一低劑量X射線掃描獲得的第二圖像數(shù)據(jù)。CT值已經(jīng)在第一低劑量X射線掃描的第一和第二圖像數(shù)據(jù)中計算。
由第一低劑量X射線掃描獲得的最佳切片位置處的第三和隨后圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，以及CT值的計算和顯示以Δt1的掃描間間隔來連續(xù)地類似執(zhí)行。所獲得的圖像數(shù)據(jù)存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中，并且ROI加到其上的最新圖像數(shù)據(jù)顯示于顯示器28上。
CT值計算部件23也計算存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中的第一低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)的ROI中的CT值。所計算的CT值存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。CT值的時間序列顯示提供在顯示器28上的TDC上。在這種情況下，與每個TDC相對應的ROI的標識號以及信息例如索引加到每個TDC。
圖6顯示第一低劑量X射線掃描結束時的TDC。第一低劑量X射線掃描中人腦的CT圖像110a和CT值的TDC曲線110b顯示在顯示器28上。在TDC曲線110b中，實線表示由第一低劑量X射線掃描獲得的TDC。虛線表示由高劑量X射線掃描和第二低劑量X射線掃描(隨后描述)獲得的TDC。
在初始階段，第一低劑量X射線掃描中，關于多幅圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)可以在對比劑到達ROI之前經(jīng)常收集。在這種情況下，關于多幅圖像的數(shù)據(jù)中的像素的值優(yōu)選地加起來并且取它們的平均值。這作為關于一幅圖像的數(shù)據(jù)來存儲或顯示。該方法減少圖像的數(shù)目。而且，可以獲得具有高S/N的圖像數(shù)據(jù)。
然后，操作員觀測顯示于顯示器18上的ROI的TDC，并且估計對比劑到達的時間。例如，特別注意該CT圖像的切片平面中標記有“早期癥狀”的ROI中的TDC(TDC曲線110b的α1)，“早期癥狀”表示對比劑最早達到。高劑量X射線掃描的起動時間從最新的CT值和包括曲線的形狀(梯度)的信息中確定(步驟S7)。
如果操作員從關于TDC的信息中識別出高劑量X射線掃描的最佳起動時間，操作員從輸入部件10輸入用于起動高劑量X射線掃描的指令信號(步驟S8)?？刂撇考?1接收該指令信號，并且將高劑量X射線掃描的控制信號發(fā)送到高電壓產(chǎn)生部件12。高電壓產(chǎn)生部件12將增加的管電壓和管電流提供給X射線管13，以執(zhí)行高劑量X射線掃描的X射線照射。
在該高劑量X射線掃描中，多個切片的切片厚度可以減小(例如，減小到1mm)以提高切片方向上的分辨率。此時，因X射線檢測元件51的寬度的減小而引起的X射線檢測靈敏度的退化可以由管電流的增加來補償。
X射線管13接收來自高電壓產(chǎn)生部件12的用于X射線照射的電力供給，并且將X射線照射從第一低劑量X射線掃描的低X射線劑量改變到高劑量X射線掃描的高X射線劑量。投影數(shù)據(jù)獲取部件6以與第一低劑量X射線掃描相同的方法來收集關于四個切片的X射線投影數(shù)據(jù)。也就是，當以高速旋轉臺架的旋轉部分2時，投影數(shù)據(jù)獲取部件6收集從多個方向獲得的關于四個切片的X射線投影數(shù)據(jù)。重構部件7使用這些投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)存儲在圖像數(shù)據(jù)存儲器22中(步驟S9)。
CT值計算部件23從高劑量X射線掃描的第一圖像數(shù)據(jù)中選擇最佳切片位置處的圖像數(shù)據(jù)，該第一圖像數(shù)據(jù)存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中。然后，CT值計算部件23計算基于已存儲于ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中的關于ROI的位置信息在所選圖像數(shù)據(jù)中設置的ROI中的CT值，并且將CT值對不同ROI不同地存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中(步驟S10)。
在顯示數(shù)據(jù)存儲器26的圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，控制部件11將已存儲的由第一低劑量X射線掃描獲得的最佳切片位置處的最后圖像數(shù)據(jù)更新成由高劑量X射線掃描獲得的第一圖像數(shù)據(jù)。先前設置的ROI信息完整地加到高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)并存儲。
而且，控制部件11將由高劑量X射線掃描獲得的第一圖像數(shù)據(jù)中的ROI中的CT值提供到顯示數(shù)據(jù)存儲器26的TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)，并且將CT值與從第一低劑量X射線掃描所得到的最后圖像數(shù)據(jù)獲得的CT值相鄰地存儲。因此，由高劑量X射線掃描獲得的并且存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器16中的第一圖像數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控部件9的顯示器28上。另外，由第一低劑量X射線掃描獲得的多幅圖像數(shù)據(jù)中的CT值的TDC以及高劑量X射線掃描中的CT值的TDC對不同ROI不同地顯示(步驟S11)。
從由高劑量X射線掃描捕獲第一圖像數(shù)據(jù)起經(jīng)過Δt2的掃描間間隔之后，第二圖像數(shù)據(jù)由高劑量X射線掃描以與由高劑量X射線掃描獲得第一圖像數(shù)據(jù)的情況相同的過程來收集，并且存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中。注意，在高劑量X射線掃描過程中收集圖像數(shù)據(jù)的掃描間間隔Δt2和在第一低劑量X射線掃描過程中收集圖像數(shù)據(jù)的掃描間間隔Δt1是如前面所提到的在掃描之前由操作員設置的掃描條件。優(yōu)選地，它們這樣設置使得Δt1＞Δt2。
也就是，與第一低劑量X射線掃描相比較，在高劑量掃描中，圖像數(shù)據(jù)收集的間隔縮短，從而提高圖像的時間分辨率。相反地，第一低劑量X射線掃描的目的是知道高劑量X射線掃描起動的最佳時間選擇，以將具有大劑量的高劑量X射線掃描所需的時間減小到最小值。因此，在既不要求高圖像靈敏度也不要求高時間分辨率的第一低劑量X射線掃描中，減少每次X射線照射的劑量。而且，掃描間間隔延長，并且每單位時間X射線照射數(shù)減少。結果，每對比度增強動態(tài)CT掃描的照射劑量減少。
然后，控制部件11將由高劑量X射線掃描獲得的并且存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26中的第一掃描圖像數(shù)據(jù)更新成由高劑量X射線掃描獲得的第二圖像數(shù)據(jù)。另一方面，CT值計算部件23的CPU計算存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中的第二圖像數(shù)據(jù)中的ROI中的CT值。CPU也將所獲得的CT值存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。然后，控制部件11將CT值發(fā)送到顯示數(shù)據(jù)存儲器26的TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)，并且將它們與由高劑量X射線掃描產(chǎn)生的第一圖像數(shù)據(jù)的CT值以及由第一低劑量X射線掃描產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的CT值一起存儲。由高劑量X射線掃描產(chǎn)生的并且存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26中的第二圖像數(shù)據(jù)以及關于CT值的TDC數(shù)據(jù)顯示在顯示器28上。
由高劑量X射線掃描獲得的最佳切片位置處的第三和隨后圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)生以及CT值的計算以Δt2的掃描間間隔類似地連續(xù)執(zhí)行。如圖7中所示(隨后描述)多個ROI加到其上的最新高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)，以及關于由第一低劑量X射線掃描和由高劑量X射線掃描獲得的CT值的TDC數(shù)據(jù)顯示于顯示器28上。
有時，在注入對比劑之前在引導圖像數(shù)據(jù)中設置的ROI的位置不是最佳的。操作員觀察顯示于顯示器28上的第一低劑量X射線掃描圖像或高劑量X射線掃描圖像。如果判斷已設置的ROI的位置不合適，通過與在引導圖像數(shù)據(jù)中執(zhí)行的ROI設置類似的過程，在正在顯示的第一低劑量X射線掃描圖像或高劑量X射線掃描圖像中修改ROI位置或者設置新的ROI。
也就是，操作員使用安裝到輸入部件10的鼠標或鍵盤，關于顯示于顯示器28上的第一低劑量X射線掃描圖像或高劑量X射線掃描圖像，修改ROI或者設置新的ROI。例如，在用鍵盤修改ROI的位置和大小的情況下，ROI用具有與ROI的標識號相同數(shù)字的鍵來選擇。在這種情況下，ROI用箭頭鍵來移動或者用向上翻頁/向下翻頁鍵來放大或縮小。此時，控制部件11將從輸入部件10的鼠標發(fā)送來的關于ROI的信息(位置信息以及關于大小和邊界線的信息)發(fā)送到ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24，信息被存儲在那里。
另一方面，CT值計算部件23的CPU連續(xù)地讀出由第一低劑量X射線掃描和高劑量X射線掃描獲得的并且存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中的圖像數(shù)據(jù)。然后，基于關于修改的ROI或新設置的ROI的位置信息，ROI在圖像數(shù)據(jù)中設置。計算ROI的CT值并且存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。
另一方面，控制部件11將由第一低劑量X射線掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)或者由高劑量X射線掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26的圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。并且，上述更新的ROI或新的ROI中的CT值與先前設置的ROI中的CT值一起，從CT值數(shù)據(jù)存儲器25中讀出，并且存儲于TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。因此，對于修改的ROI或新的ROI，關于從由第一低劑量X射線掃描獲得的第一圖像數(shù)據(jù)到最新圖像數(shù)據(jù)的TDC對不同的ROI不同地顯示于顯示器28上。在這種情況下，修改的或新的ROI以及它們的TDC優(yōu)選地以區(qū)別于其他ROI的方式來顯示。
如至此所描述的，具有高分辨率的對比度增強動態(tài)CT圖像數(shù)據(jù)由高劑量X射線掃描來產(chǎn)生。使用這種高劑量X射線掃描的這種圖像捕獲持續(xù)直到注入病人30中的對比劑由貫穿身體的血液循環(huán)排出。知道結束這種捕獲的最佳時間以減少照射劑量是重要的。
在本實施方案中，確定高劑量X射線掃描結束的時間的方法由操作員以與確定高劑量X射線掃描起動的時間相同的方法來實現(xiàn)。裝置向操作員提供對確定時間有用的信息。
在高劑量X射線掃描過程中，操作員觀察顯示于顯示器28上的ROI中的多個TDC，并且從TDC估計對比劑大部分排出的時間。特別地，注意CT圖像的切片平面中具有標簽“基準”的ROI中的TDC，標簽“基準”表示對比劑最晚消失。通過從最新CT值或TDC的形狀作整體判斷來確定時間(步驟S12)。
圖7顯示高劑量X射線掃描結束時的TDC。高劑量X射線掃描中人腦的CT圖像111a和CT值的TDC曲線111b顯示在顯示器28上。TDC曲線111b的實線是由第一低劑量X射線掃描和高劑量X射線掃描獲得的TDC。虛線表示由第二低劑量X射線掃描(隨后描述)產(chǎn)生的TDC。
操作員特別注意該CT圖形的切片平面中具有標簽“基準”的ROI中的TDC(TDC曲線111b的α2)，對比劑最晚到達該ROI。如果操作員從最新CT值或曲線的形狀例如梯度中確定本掃描結束的時間，操作員從輸入部件10輸入用于起動第二低劑量X射線掃描的指令(步驟S13)。
控制部件11接收該指令信號，并且將第二低劑量X射線掃描的控制信號發(fā)送到高電壓產(chǎn)生部件12。該高電壓產(chǎn)生部件12將用于執(zhí)行第二低劑量X射線照射的與第一低劑量X射線掃描的情況類似的管電壓和管電流提供給X射線管13。X射線管13將X射線照射到病人30中，X射線的劑量從適合于高劑量X射線掃描的劑量改變成適合于第二低劑量X射線掃描的低劑量。當以高速旋轉臺架的旋轉部分時，投影數(shù)據(jù)獲取部件6從多個方向收集病人30的最佳切片位置處的X射線投影數(shù)據(jù)。另一方面，重構部件7使用這些投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生第二低劑量X射線掃描的圖像數(shù)據(jù)，并且將圖像數(shù)據(jù)存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中。
CT值計算部件23讀出由第二低劑量X射線掃描獲得的并且存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中的第一圖像數(shù)據(jù)。CT值計算部件23計算基于存儲于ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中的關于多個ROI的位置信息的圖像數(shù)據(jù)的ROI中的CT值，并且將CT值對不同ROI不同地存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。
另一方面，控制部件11將已存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26的圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的最后高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)更新成由第二低劑量X射線掃描獲得的第一圖像數(shù)據(jù)。已設置的ROI信息完整地加到由第二低劑量X射線掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)并且存儲。
而且，控制部件11將由CT值計算部件23計算的CT值提供到顯示數(shù)據(jù)存儲器26的TDC數(shù)據(jù)存儲區(qū)，并且將它們與用最后高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)獲得的CT值相鄰地存儲。因此，由第二低劑量X射線掃描獲得的并且存儲于顯示數(shù)據(jù)存儲器26中的第一圖像顯示在監(jiān)控部件9的顯示器上。另外，從第二低劑量X射線掃描的第一圖像數(shù)據(jù)獲得的CT值作為TDC來提供，與第一低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)和高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)一起(步驟S14)。
然后，從由第二低劑量X射線掃描捕獲第一圖像數(shù)據(jù)起經(jīng)過Δt3的掃描間間隔之后，第二圖像數(shù)據(jù)由第二低劑量X射線掃描來收集。由第二低劑量X射線掃描獲得的第二圖像數(shù)據(jù)以及由該圖像數(shù)據(jù)獲得的CT值通過與前述類似的過程存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中以及CT值數(shù)據(jù)存儲器25中，并且顯示在顯示器28上。由第二低劑量X射線掃描產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)時，掃描間間隔Δt3設置得大于高劑量X射線掃描中的掃描間間隔Δt2，并且基本上等于第一低劑量X射線掃描中的掃描間間隔Δt1。
由第二低劑量X射線掃描獲得的最佳切片位置處的第三和隨后圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，以及CT值的計算和顯示以Δt3的掃描間間隔來連續(xù)地類似執(zhí)行。所獲得的圖像數(shù)據(jù)連續(xù)地存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中。ROI加到其上的最新圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示器28上。
CT值計算部件23也計算關于存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中的第二低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)的基于預先設置的ROI位置信息的ROI中的CT值。所計算的CT值存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中，并且CT值在顯示器28上的TDC上提供。
操作員觀察從第二低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)中獲得的CT值的TDC。如果操作員已經(jīng)確認值低于給定閾值，操作員從輸入部件10輸入用于結束掃描的指令(步驟S15)?；谟糜诮Y束掃描的指令信號，控制部件11將控制信號提供到高電壓產(chǎn)生部件12，并且停止管電流和管電壓到X射線管13的供給。另外，控制部件11將停止信號發(fā)送到驅動控制部件4，從而停止所有機械操作例如臺架旋轉部分的旋轉。從而，結束對比度增強動態(tài)CT掃描的圖像數(shù)據(jù)的捕獲。
在上面的描述中，在高劑量X射線掃描結束時掃描轉換成第二低劑量X射線掃描，使易于捕獲CT值的TDC的特征。高劑量X射線掃描結束時間的有效性可以通過連續(xù)計算第二低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)中的CT值并顯示它們來更容易地檢驗。為了進一步減少對病人30的X射線劑量，對比度增強動態(tài)CT掃描可以在高劑量X射線掃描結束時結束。
根據(jù)至此所描述的第一實施方案，操作員可以從第一低劑量X射線掃描獲得的CT值和TDC的形狀來容易地并且精確地設置高劑量X射線掃描的最佳起動時間。類似地，高劑量X射線掃描的最佳結束時間也可以從高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)獲得的CT值以及它們的TDC來確定。因此，僅高劑量X射線掃描所必需的精確量的圖像數(shù)據(jù)被收集。因此，可以減少對病人30浪費的X射線劑量。
本發(fā)明第二實施方案使用圖8和9來描述。
在該第二實施方案中，為了確定對比度增強動態(tài)CT中高劑量X射線掃描的起動和結束時間，圖像數(shù)據(jù)的CT值由第一低劑量X射線掃描，高劑量X射線掃描，以及第二低劑量X射線掃描來計算。這些CT值的TDC表示CT值已經(jīng)到達預先設置的閾值。
在已描述的第一實施方案中，操作員觀察在第一低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)中和在高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)中設置的ROI中計算的CT值的TDC，并且從TDC的形狀或最新CT值來確定高劑量X射線掃描起動或結束的時間。
相反地，在本實施方案中，閾值對于CT值，CT值的變化放大系數(shù)，表示TDC的形狀的TDC梯度，以及TDC梯度隨時間的變化來設置。如果在CT值的計算過程中TDC到達閾值，表示該意義的到達信號通知操作員。操作員使用顯示于顯示器28上的TDC和到達信號作為參考來確定高劑量X射線掃描起動的時間和結束的時間。
圖8說明本實施方案中對比度增強動態(tài)CT的掃描過程的流程圖。在該流程圖中，與上述第一實施方案中的過程相同的過程用相同的符號來表示，并且其詳細描述將省略。
操作員設置掃描條件(步驟S1)。然后，操作員設置病人30的位置(步驟S2)。操作員捕獲關于通過病人30的不同切片平面的CT圖像數(shù)據(jù)的多幅圖像。從CT圖像數(shù)據(jù)的這些圖像中，選擇最適合于對比度增強動態(tài)CT掃描的切片位置處的圖像數(shù)據(jù)作為引導圖像數(shù)據(jù)(步驟S3)。用于計算CT值的ROI設置在所選引導圖像數(shù)據(jù)中希望的位置處(步驟S4)。
一旦完成引導圖像上的ROI設置，操作員從輸入部件10輸入用于設置閾值的指令?？刂撇考?1接收指令信號，并且以列表的形式將存儲于ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中的ROI信息顯示在顯示器28上。操作員使用輸入部件10的鼠標，在列表中選擇對不同ROI不同地設置的閾值輸入列，并且從鍵盤輸入閾值，從而結束閾值的設置(步驟S25)。
閾值可以對不同的ROI不同地設置。例如，高劑量X射線掃描起始的閾值和結束的閾值可以對于對比劑最早達到的血管(動脈)和對比劑最晚到達的血管(靜脈)來設置。
一旦完成用于計算CT值的ROI和引導圖像上閾值的設置，操作員將碘化了的對比劑注入病人30的肘部靜脈中。在經(jīng)過給定時間T0之后，起動第一低劑量X射線掃描(步驟S26)。
驅動控制部件4以恒定速度來旋轉臺架的旋轉部分2和移動病床1。操作員基于關于先前在引導圖像數(shù)據(jù)中設置的ROI的位置信息，來設置由低劑量X射線掃描以掃描間間隔Δt1獲得的每個圖像數(shù)據(jù)的ROI。然后，計算ROI中的CT值。CT值隨時間的改變作為TDC顯示在監(jiān)控部件9上(步驟S27)。
在第一低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)中的CT值的計算過程中CT值或TDC的梯度超過其給定閾值的情況下，控制部件11在TDC上的給定位置作標記，如圖9中所示(步驟S28)。操作員使用CT值來估計對比劑到達的時間。TDC的形狀和標記作為參考顯示在顯示器28上(步驟S29)。
如果操作員已經(jīng)從關于TDC的信息中識別出高劑量X射線掃描的最佳起動時間，操作員從輸入部件10輸入用于起動高劑量X射線掃描的指令信號，并且起動高劑量X射線掃描(步驟S30)。
在上面的描述中，已經(jīng)描述了顯示TDC的方法，當操作員確定高劑量X射線掃描的起動時間時。高劑量X射線掃描的結束時間可以由類似的過程來確定。也就是，在高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)中的CT值的計算過程中CT值或TDC的梯度到達其給定閾值的情況下，控制部件11在TDC的給定位置作標記或者在監(jiān)控部件9或在輸入部件10上顯示給定信號。
操作員使用標記作為參考，以及顯示于顯示器28上的CT值和TDC的形狀，來確定對比劑消失的時間(即高劑量X射線掃描結束的時間)。然后，操作員從輸入部件10輸入用于結束高劑量X射線掃描或起動第二低劑量X射線掃描的指令信號，從而結束高劑量X射線掃描。
根據(jù)該第二實施方案，作為第一實施方案特征的TDC以及關于預先設置的閾值的比較信息的顯示被提供。因此，操作員更容易確定高劑量X射線掃描的最佳起動時間和高劑量X射線掃描的最佳結束時間。
雖然至此已描述本發(fā)明的第一和第二實施方案，但本發(fā)明不局限于上面的實施方案。而是，在實踐它們時它們可以被修改。例如，上面的實施方案中的其他顯示方法在圖10和11中顯示。圖10顯示圖像數(shù)據(jù)的顯示的實施例。在圖像上設置用于計算CT值的多個ROI的情況下，邊界線和各種標簽的數(shù)目增加。這使得難以觀察圖像上的細節(jié)。在這種情況下，用于診斷的圖像112a和用于設置ROI的圖像112b分開來顯示，從而解決上述問題。
另一方面，圖11顯示設置用于計算CT值的多個ROI時顯示TDC的方法。在設置許多ROI的情況下，TDC的數(shù)目增加。特別地，對判斷高劑量X射線掃描的起動和結束時間重要的ROI 1和4中TDC的觀察變得困難。通過作為TDC曲線113b單獨地顯示ROI 1和4中的兩個TDC可以獲得改進。此時，TDC曲線113b中所示的TDC可以從TDC曲線113a中刪除。
在CT圖像上設置的每個ROI的形狀并不局限于具有例如圓形，橢圓形，或者矩形區(qū)域的形狀。帶點的ROI也是可以的。但是，在帶點ROI的情況下，希望將周圍像素中的CT值加起來并且取它們的平均值，以防止S/N退化。
在對比度增強動態(tài)CT中，CT值的增加有時可能比CT值本身更重要。在這種情況下，CT值的增加優(yōu)選地被計算并且作為TDC來顯示。在這種情況下，第一低劑量X射線掃描中的引導圖像或初始階段圖像中的ROI的CT值用作提供參考的CT值。
在上述實施方案中，碘化了的對比劑用作對比劑。該對比劑并不局限于這種類型。也可以使用其他對比劑，例如基于氙的對比劑。
本發(fā)明第三實施方案使用圖12和13來描述。在上述第一實施方案中，第二低劑量X射線掃描在高劑量X射線掃描之后執(zhí)行以檢驗高劑量X射線掃描的結束時間的有效性。操作員從由高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)獲得的CT值和TDC的形狀來確定高劑量X射線掃描的結束時間。
但是，也可以自動地設置從高劑量X射線掃描切換到第二低劑量X射線掃描的時間以及第二低劑量X射線掃描的結束時間。在這種情況下，病人之間切換時間的差異通過將高劑量X射線掃描過程中計算的最大CT值的給定比率(例如50％)設置為閾值并且比較該閾值和連續(xù)計算的CT值來減小。
圖12是顯示本實施方案的X射線CT裝置的框圖。與圖1中所示的第一實施方案的差別在于CT值比較器29新增加到CT值估算部件8。
該CT值比較器29從由高劑量X射線掃描產(chǎn)生的CT值中檢測最大的CT值并且基于該最大CT值來設置閾值。而且，閾值與在高劑量X射線掃描過程中由CT值計算部件23計算的CT值相比較。在CT值降至低于閾值的情況下，產(chǎn)生控制信號以執(zhí)行從高劑量X射線掃描切換到第二低劑量X射線掃描。
在本發(fā)明第三實施方案中捕獲對比度增強動態(tài)CT圖像的過程基于圖13的流程圖來描述。在該流程圖中，與圖3中所示第一實施方案相同的過程由相同的符號來表示并且其詳細描述省略。
操作員設置掃描條件(步驟S1)。然后，操作員設置病人30的位置(步驟S2)。操作員捕獲關于通過病人30的不同切片平面的CT圖象數(shù)據(jù)的多幅圖像。從CT圖像數(shù)據(jù)的這些圖像中，選擇最適合于對比度增強動態(tài)CT掃描的切片位置上的圖像數(shù)據(jù)作為引導圖像數(shù)據(jù)(步驟S3)。用于計算CT值的ROI設置在所選引導圖像數(shù)據(jù)中希望的位置處(步驟S4)。
一旦完成引導圖像上的ROI設置，操作員將對比劑注入病人30中，并且起動第一低劑量X射線掃描(步驟S5)。
控制部件11以恒定速度來旋轉臺架旋轉部分2，并且設置由低劑量X射線掃描以Δt1的掃描間間隔獲得的CT圖像數(shù)據(jù)的ROI。然后，計算ROI中的CT值，并且CT值作為TDC顯示在監(jiān)控部件9上(步驟S6)。
然后，操作員觀察顯示于監(jiān)控部件9上的TDC。操作員從TDC估計對比劑到達的時間，并且確定高劑量X射線掃描的起動時間(步驟S7)。
然后，高電壓產(chǎn)生部件12根據(jù)起動高劑量X射線掃描的指令信號，將高劑量X射線掃描的管電壓和管電流提供給X射線管13，信號由操作員來輸入(步驟S8)。
X射線管13接收來自高電壓產(chǎn)生部件12的用于X射線照射的電力供給，并且將X射線照射從第一低劑量X射線掃描的低劑量改變成高劑量X射線掃描的高劑量。投影數(shù)據(jù)獲取部件6收集X射線投影數(shù)據(jù)。重構部件7使用這些投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生由高劑量X射線掃描獲得的第一圖像數(shù)據(jù)，并且將它們存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器22中(步驟S9)。
另一方面，CT值計算部件23讀出由高劑量X射線掃描獲得的第一圖像，并且計算基于已存儲于ROI位置數(shù)據(jù)存儲器24中的關于ROI的位置信息的ROI中的CT值，并且結果存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中(步驟S10)。
類似地，計算關于以Δt2的掃描間間隔取的第二及隨后高劑量X射線掃描數(shù)據(jù)的CT值。并且CT值存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。由第一低劑量X射線掃描和高劑量X射線掃描獲得的CT值作為TDC顯示在顯示器28上。
另一方面，CT值估算部件8的CT值比較器29讀出由CT值計算部件23計算的一系列CT值，并且檢測由高劑量X射線掃描獲得的最大CT值(步驟S31)。閾值基于該最大CT值來設置。最大CT值的50％-60％的值設置為該閾值(步驟S32)。
然后CT值比較器29將閾值與從CT值計算部件23連續(xù)提供的最新圖像數(shù)據(jù)中的CT值相比較。在該CT值降至低于閾值的情況下，CT值比較器29將用于從高劑量X射線掃描切換到第二低劑量X射線掃描的指令信號提供到控制部件11(步驟S33)。
接收該指令信號的控制部件11將控制信號提供到各種部件并且起動第二低劑量X射線掃描(步驟S13)。關于由該第二低劑量X射線掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)的ROI的CT值計算和TDC的顯示被執(zhí)行。
操作員觀察TDC。并且，如果操作員確認它已經(jīng)降至低于給定閾值，從輸入部件10輸入用于結束掃描的指令，并且結束對比度增強動態(tài)CT圖像的捕獲(步驟S15)。
根據(jù)至此所描述的第三實施方案，當執(zhí)行從高劑量X射線掃描到第二低劑量X射線掃描的切換時，切換的時間通過比較預先設置的閾值和由高劑量X射線掃描獲得的CT值來自動設置。因此，減輕了操作員的負擔。
第二低劑量X射線掃描的結束時間可以通過與從高劑量X射線掃描切換到第二低劑量X射線掃描類似的過程來自動設置。在這種情況下，操作員以與閾值β1和β2相同的方法來預先設置用于確定第二低劑量X射線掃描的結束時間的閾值β3。當?shù)诙蛣┝縓射線掃描中的CT值降至低于閾值β3時，掃描結束。在因貫穿病人30的對比劑循環(huán)所導致的TDC基線的上升而難以設置閾值β3的情況下，高劑量X射線掃描獲得最大CT值的時間(TX1)和執(zhí)行從高劑量X射線掃描轉換到第二低劑量X射線掃描的時間(TX2)之間的時間差(ΔTX)可以被測量，并且當從TX2已經(jīng)過時間ΔTX時，可以結束第二低劑量X射線掃描。
在切換時間自動設置的情況下，CT值和TDC不需要顯示。在CT值降至低于預先設置的閾值的情況下，時間的顯示優(yōu)選地在監(jiān)控部件9或者輸入部件10上提供。在這種情況下，用于切換掃描的指令信號可以由觀察監(jiān)控部件9或者輸入部件10上的顯示的操作員來輸入并發(fā)出。
在上面的描述中，閾值基于最大CT值來設置。它也可以是預先設置的值或由操作員從輸入部件10設置的值。在后一種情況下，當在步驟S2中設置掃描條件時，可以進行該設置。
本發(fā)明的第四實施方案使用圖12，14和15來描述。本實施方案是第一到第三實施方案的應用并且當移動切片位置時產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。連續(xù)計算這些圖像數(shù)據(jù)中的CT值。從而，關于切片位置是否在病人區(qū)域中的信息提供給操作員。
在本實施方案中投影數(shù)據(jù)的收集，圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，以及ROI的設置與第一實施方案基本相同，所以它們的詳細描述省略。
圖14是說明本實施方案的掃描過程的流程圖。操作員以與第一實施方案中相同的方法從輸入部件10設置各種掃描條件和CT值的閾值γ1或γ2(步驟S51)。閾值γ1是用來檢測具有大約20的CT值的腦與具有大約1000的CT值的頭骨之間的邊界的閾值。閾值γ2是用來檢測頭骨和具有小于-2000的CT值的空氣之間的邊界的閾值。使用閾值γ1的情況在下面描述。
操作員將病人30置于病床1的頂板上(步驟S52)并且在體軸方向上移動頂板和病人30，使得待診斷區(qū)域例如人腦位于臺架開口中的給定位置處。捕獲第一圖像數(shù)據(jù)作為引導圖像數(shù)據(jù)(步驟S53)。對引導圖像數(shù)據(jù)設置一個或多個ROI(步驟S54)。
驅動控制部件4根據(jù)來自控制部件11的指令將控制信號提供到病床-臺架驅動部件3，并且當在體軸方向上以恒定速度移動病人30連同病床1的頂板時，收集關于病人30的投影數(shù)據(jù)。
圖15顯示切片位置和TDC之間的關系。圖15A顯示本實施方案中頭部的被掃描部分。在Z＝Z1處取第一圖像。以間隔ΔZ向頭部的頂點執(zhí)行掃描，以獲得圖像數(shù)據(jù)。因為該掃描，以間隔ΔZ收集的投影數(shù)據(jù)被重構，并且圖像數(shù)據(jù)被產(chǎn)生(步驟S55)。
在所獲得的圖像數(shù)據(jù)中計算預先設置的ROI中的CT值γx，并且CT值存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中，并且作為TDC顯示在顯示器28上(步驟S56)。
圖15B說明顯示于顯示器28上的TDC。在掃描切片設置于病人30的腦中的情況下，獲得腦組織的CT值。隨著掃描切片位置的移動，在Z＝Z1處計算頭骨的CT值，并且在Z＝Z2處計算空氣的CT值。
圖12中的CT值估算部件8中的CT值比較器29將CT值γx與閾值γ1相比較，其中CT值γx在掃描方向上以間隔ΔZ在切片平面處計算。當CT值γx超過閾值γ1時，用于結束掃描的指令信號提供到控制部件11。控制部件11將控制信號提供到各種部件，從而結束掃描(步驟S57)。
在上述方法中，TDC的顯示并不總是必需的?？蛇x地，計算的CT值或TDC可以顯示在監(jiān)控部件9上。操作員可以觀察所顯示的CT值或TDC，從而確定掃描結束的時間。然后，操作員可以從輸入部件10輸入用于結束掃描的指令。當CT值γx和閾值γ1一致時，給定信號可以顯示在監(jiān)控部件9上或者輸入部件10上。
優(yōu)選地，ROI中例如像素中獲得的CT值的最大值或它們的平均值可以用作用于顯示TDC的CT值γx。
在上面的實施方案中，閾值γ1被選擇以檢測腦組織和頭骨之間的邊界。頭骨和空氣之間的邊界可以通過選擇閾值γ2來檢測。
第四實施方案的修改實施例使用圖16-18來描述。在該修改實施例中，代替比較CT值γx和閾值γ1或γ2，掃描結束的時間通過比較具有給定范圍內的CT值的像素的數(shù)目ηx和閾值η1來設置。
圖16是顯示本修改實施例中X射線CT裝置的結構的框圖。與圖1中所示的第一實施方案的差別在于像素數(shù)目比較器31新增加到CT值估算部件8。
CT值估算部件8的CT值計算部件23計算在給定位置獲得的圖像數(shù)據(jù)的給定ROI中像素中的CT值γx。計算結果存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。同時，像素數(shù)目比較器31讀出存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中的像素中CT值γx，并且計算具有在預先設置的CT值范圍內的CT值γx，即范圍γa＜γx＜γb的像素數(shù)目ηx。所獲得的像素數(shù)目ηx與像素數(shù)目的閾值η1相比較。
當在掃描方向上移動切片位置時，比較像素數(shù)目ηx與閾值η1。當ηx＜η1滿足時，產(chǎn)生用于結束掃描的指令信號。
本修改實施例的掃描過程基于圖17的流程圖來描述。在該流程圖中，與上述第四實施方案相同的過程由相同的符號來表示，并且其詳細描述省略。
以與第一實施方案相同的方法，操作員從輸入部件10設置各種掃描條件，CT值范圍的下限γa和上限γb，以及像素數(shù)目的閾值η1(步驟S61)。CT值范圍的下限γa和上限γb通過增加裕度到通常從人腦計算的CT值的最大和最小值來設置。
然后，病人30置于病床1的頂板上。頂板和病人30在體軸方向上移動，使得病人30的待診斷區(qū)域(例如頭部)位于臺架開口中的給定位置處(步驟S62)。首先，取引導圖像數(shù)據(jù)(步驟S63)，并且ROI在該圖像數(shù)據(jù)中設置(步驟S64)。
驅動控制部件4將控制信號提供到病床-臺架驅動部件3，并且當在體軸方向上以恒定速度移動病人30連同病床1的頂板時，收集關于病人30的投影數(shù)據(jù)。
切片位置和TDC之間的關系在圖18中顯示。圖18A顯示本實施方案中通過人頭部的掃描位置。在Z＝Z1處獲得第一圖像。以間隔ΔZ沿著掃描方向執(zhí)行掃描。因為該掃描，以間隔ΔZ獲得的投影數(shù)據(jù)被重構，并且圖像數(shù)據(jù)被產(chǎn)生(步驟S65)。
然后，CT值計算部件23計算在給定位置處獲得的圖像數(shù)據(jù)中的ROI中像素中的CT值γx(步驟S66)。計算結果存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中。同時，像素數(shù)目比較器31比較存儲于CT值數(shù)據(jù)存儲器25中的像素中的CT值γx與預先設置的CT值范圍，并且計算具有給定范圍中的CT值γx，即γa＜γx＜γb的像素數(shù)目ηx(步驟S67)。
圖18B說明顯示于顯示器28上的像素數(shù)目ηx的曲線。在給定切片位置處的圖像數(shù)據(jù)中的ROI位于病人30的腦中的情況下，CT值γx大部分位于范圍γa＜γx＜γb中。另一方面，在ROI位于腦部之外，即在頭骨中或空氣中的情況下，CT值遠偏離于范圍γa＜γx＜γb，因此像素的數(shù)目ηx小于閾值η1。
圖16的CT值估算部件8中的像素數(shù)目比較器31將在掃描方向上以規(guī)律間隔設置的切片平面中的給定ROI中測量的像素數(shù)目ηx與預先設置的閾值η1相比較(步驟S68)，并且當達到ηx＜η1時，將用于結束掃描的指令信號提供到控制部件11?？刂撇考?1將控制信號提供到CT裝置的各個部件，從而結束掃描。
圖18B中所示的像素數(shù)目的曲線可以顯示在監(jiān)控部件9上。但是，這不是必需的。而且，像素數(shù)目ηx的曲線可以顯示在監(jiān)控部件9上，并且操作員可以通過觀察該曲線來確定掃描結束的時間。操作員可以從輸入部件10輸入用于結束掃描的指令。在這種情況下，當像素的數(shù)目ηx與閾值η1一致時，給定信號可以顯示在監(jiān)控部件9上或者輸入部件10上。
根據(jù)上述第四實施方案及其修改實施例，即使在通常的CT掃描中，裝置可以向操作員提供CT掃描結束的最佳時間或者自動設置時間。
在多切片系統(tǒng)中，ROI可以在每個具有例如1mm切片厚度的四個切片位置處同時取的四幅圖像數(shù)據(jù)的全部或一些上設置。優(yōu)選地，ROI總是在最接近于頭部頂點的切片中設置。
雖然至此已描述本發(fā)明的實施方案，本發(fā)明并不局限于此。而是，實現(xiàn)它們時它們可以被修改。例如，關于上面的實施方案中的掃描系統(tǒng)，描述集中于多切片系統(tǒng)。本發(fā)明并不局限于該系統(tǒng)。單切片系統(tǒng)或螺旋狀系統(tǒng)也可以采用。
而且，已經(jīng)描述了從TDC確定掃描結束時間的方法。該時間也可以從基于多個ROI的CT值而獲得的直方圖來確定。
另外，在上面的實施方案中，在TDC的測量過程中，其上顯示ROI的第一和第二低劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)或者高劑量X射線掃描圖像數(shù)據(jù)被顯示。也可以不顯示這些圖像數(shù)據(jù)，除了ROI位置被更新的情況。
關于低劑量X射線掃描，已經(jīng)描述了增加掃描間間隔以與高劑量X射線掃描相比較減小照射劑量的方法和減小管電流的方法的組合使用。也可以實現(xiàn)它們中的僅一個。另外，操作員可以從高劑量X射線掃描的TDC特征中檢測適當?shù)臅r間，并且輸入用于結束掃描的指令信號。
在上面的描述中，本發(fā)明的實施方案已使用第三代CT裝置來描述。本發(fā)明并不局限于第三代CT裝置。本發(fā)明也可以適用于第四代裝置或其他代的CT裝置。
根據(jù)上面的原理，本發(fā)明的許多和各種修改是可以的。因此，應該理解，在所附權利要求的范圍內，本發(fā)明可以以不同于這里所具體描述的方式來實踐。
權利要求
1.一種X射線計算機層析成像裝置，包括X射線源，配置以將X射線照射到待檢查對象上；X射線檢測部件，配置以檢測穿過對象的X射線；驅動部件，配置以旋轉環(huán)繞對象的X射線源和X射線檢測部件中的至少一個；圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件，配置以基于使用X射線檢測部件的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；ROI設置部件，配置以在將對比劑注入到對象中之前在來自圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的第一圖像數(shù)據(jù)中設置感興趣區(qū)(ROI)；CT值計算部件，配置以計算基于感興趣區(qū)的位置信息在來自圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的第二圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的計算機層析成像(CT)值，第二圖像數(shù)據(jù)在將對比劑注入到對象中之后產(chǎn)生多次；以及CT值顯示部件，配置以顯示由CT值計算部件計算的CT值隨時間的變化。
2.根據(jù)權利要求1的X射線計算機層析成像裝置，還包括閾值設置部件，配置以設置CT值的至少一個閾值，以及CT值比較部件，配置以一直比較由CT值計算部件計算的CT值和閾值，并且其中CT值顯示部件顯示由CT值計算部件計算的CT值變得基本等于由閾值設置部件設置的閾值時的時間信號，。
3.根據(jù)權利要求2的X射線計算機層析成像裝置，其中由閾值設置部件設置的閾值是CT值，CT值的變化放大系數(shù)，以及CT值隨時間變化的梯度中至少一個。
4.根據(jù)權利要求1的X射線計算機層析成像裝置，還包括照射條件設置部件，配置以設置X射線源照射X射線到對象上的X射線照射條件，其中在第二圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的過程中，照射條件設置部件修改X射線照射條件。
5.一種X射線計算機層析成像裝置，包括X射線源，配置以將X射線照射到待檢查對象中；X射線檢測部件，配置以檢測穿過對象的X射線；驅動部件，配置以旋轉環(huán)繞對象的X射線源和X射線檢測部件中的至少一個；圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件，配置以基于使用X射線檢測部件的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；ROI設置部件，配置以在將對比劑注入到對象中之前在來自圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的第一圖像數(shù)據(jù)中設置感興趣區(qū)；CT值計算部件，配置以計算基于感興趣區(qū)的位置信息在來自圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的第二圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的CT值，第二圖像數(shù)據(jù)在將對比劑注入到對象中之后產(chǎn)生多次；閾值設置部件，配置以設置CT值的至少一個閾值；CT值比較部件，配置以一直比較由CT值計算部件計算的CT值和由閾值設置部件設置的閾值并且當二者基本一致時產(chǎn)生重合信號；以及照射條件設置部件，配置以基于來自CT值比較部件的輸出信號來設置X射線照射的條件。
6.根據(jù)權利要求4和5中任何一個的X射線計算機層析成像裝置，其中照射條件設置部件設置照射低劑量X射線的第一照射條件和照射高劑量X射線的第二照射條件。
7.根據(jù)權利要求6的X射線計算機層析成像裝置，其中在第二圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的過程中，照射條件設置部件設置第一照射條件下的第一掃描，第二照射條件下的第二掃描，以及第一照射條件下的第三掃描的照射條件。
8.根據(jù)權利要求7的X射線計算機層析成像裝置，其中當由第一掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)中的CT值已經(jīng)達到第一閾值時，照射條件設置部件改變成第二掃描的照射條件，并且當由第二掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)中的CT值已經(jīng)達到第二閾值時，改變成第三掃描的照射條件。
9.根據(jù)權利要求1的X射線計算機層析成像裝置，其中ROI設置部件在第一圖像數(shù)據(jù)中可區(qū)別地設置多個感興趣區(qū)，并且其中所述CT值顯示部件以與感興趣區(qū)相對應的方式來顯示感興趣區(qū)中獲得的CT值隨時間的變化。
10.根據(jù)權利要求1和5中任何一個的X射線計算機層析成像裝置，其中ROI設置部件使用第二圖像數(shù)據(jù)來重新設置感興趣區(qū)。
11.根據(jù)權利要求1和5中任何一個的X射線計算機層析成像裝置，其中CT值計算部件計算由ROI設置部件設置的圖像數(shù)據(jù)感興趣區(qū)中的像素中多個CT值，并且取所計算的CT值的平均值和最大值中的任何一個作為感興趣區(qū)的典型CT值。
12.根據(jù)權利要求1和5中任何一個的X射線計算機層析成像裝置，其中ROI設置部件將可識別索引加到對比劑分別最早和最晚到達的血管中至少一個中的感興趣區(qū)。
13.根據(jù)權利要求12的X射線計算機層析成像裝置，其中CT值顯示部件以區(qū)別于其他感興趣區(qū)中CT值隨時間變化的方式來顯示對比劑最早和最晚到達的感興趣區(qū)中CT值隨時間的變化。
14.根據(jù)權利要求1的X射線計算機層析成像裝置，其中CT值顯示部件顯示第二圖像數(shù)據(jù)的感興趣區(qū)中的CT值與第一圖像數(shù)據(jù)或初始階段第二圖像數(shù)據(jù)的感興趣區(qū)中的CT值之間的差隨時間的變化。
15.根據(jù)權利要求1的X射線計算機層析成像裝置，還包括圖像數(shù)據(jù)存儲部件，并且其中CT值計算部件計算存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲部件中的第二圖像數(shù)據(jù)中由ROI設置部件新設置的感興趣區(qū)中的CT值，并且其中CT值顯示部件回顧地顯示感興趣區(qū)中CT值隨時間的變化。
16.根據(jù)權利要求1和5中任何一個的X射線計算機層析成像裝置，還包括圖像數(shù)據(jù)顯示部件，并且其中圖像數(shù)據(jù)顯示部件分別地顯示第二圖像數(shù)據(jù)和加上感興趣區(qū)的邊界線的第二圖像數(shù)據(jù)。
17.一種X射線計算機層析成像裝置，包括X射線源，配置以將X射線照射到待檢查對象中；X射線檢測部件，配置以檢測穿過對象的X射線；移動部件，配置以在給定方向上移動對象；圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件，配置以當由移動部件移動對象時，基于從X射線檢測部件多次收集的來自對象的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；ROI設置部件，配置以在由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件獲得的圖像數(shù)據(jù)中設置至少一個感興趣區(qū)；以及CT值計算部件，配置以當由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)時，計算在由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件獲得的圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的CT值。
18.根據(jù)權利要求17的X射線計算機層析成像裝置，還包括閾值設置部件，配置以設置CT值的閾值，以及CT值比較部件，配置以一直比較由CT值計算部件獲得的CT值和由閾值設置部件設置的閾值，并且當二者基本上一致時產(chǎn)生用于停止X射線照射的指令信號。
19.一種X射線計算機層析成像裝置，包括X射線源，配置以從多個方向將X射線照射到待檢查對象上；X射線檢測部件，配置以檢測穿過對象的X射線；驅動部件，配置以旋轉環(huán)繞對象的X射線源和X射線檢測部件中的至少一個；移動部件，配置以在給定方向上移動對象；圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件，配置以當由移動部件移動對象時，基于從X射線檢測部件多次收集的來自對象的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；ROI設置部件，配置以在由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)中設置感興趣區(qū)；CT值計算部件，配置以當由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)時，計算圖像數(shù)據(jù)的感興趣區(qū)中像素中的CT值；范圍設置部件，配置以設置CT值的范圍；像素數(shù)目測量部件，配置以測量提供由CT值計算部件計算的并且包含于由范圍設置部件設置的范圍內的CT值的像素的數(shù)目；閾值設置部件，配置以設置像素數(shù)目的閾值；以及像素數(shù)目比較部件，配置以一直比較由像素數(shù)目測量部件獲得的像素數(shù)目和由閾值設置部件設置的像素數(shù)目的閾值，并且當二者基本上一致時產(chǎn)生用于停止X射線照射的指令信號。
20.根據(jù)權利要求19的X射線計算機層析成像裝置，還包括像素數(shù)目顯示部件，并且其中像素數(shù)目顯示部件顯示由像素數(shù)目測量部件測量的像素數(shù)目隨時間的變化。
21.一種測量CT值的方法，包括在將對比劑注入到對象中之前，產(chǎn)生由X射線檢測部件獲得的關于待檢查對象的位置的第一圖像數(shù)據(jù)；在第一圖像數(shù)據(jù)中設置用于計算CT值的感興趣區(qū)；在將對比劑注入到對象中之后，多次產(chǎn)生由X射線檢測部件獲得的第二圖像數(shù)據(jù)；當產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)時，計算基于由設置步驟設置的感興趣區(qū)的位置信息在第二圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的CT值；以及顯示通過計算而獲得的CT值隨時間的變化。
22.一種測量CT值的方法，包括設置圖像數(shù)據(jù)的感興趣區(qū)；當由移動部件在給定方向上移動對象時，基于通過使用環(huán)繞待檢查對象的X射線源和X射線檢測部件多次收集的投影數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；當產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)時，計算基于由設置步驟設置的感興趣區(qū)的位置信息在圖像數(shù)據(jù)中設置的感興趣區(qū)中的CT值；以及基于所計算的CT值結束掃描。
全文摘要
公開一種X射線CT(計算機層析成像)裝置。該X射線CT裝置包括對已注入對比劑的病人執(zhí)行低劑量X射線掃描和高劑量X射線掃描的X射線提供部件。所收集的X射線投影數(shù)據(jù)被重構，以產(chǎn)生低劑量掃描和高劑量掃描的圖像數(shù)據(jù)。在高劑量掃描之前的低劑量掃描中，連續(xù)獲得多幅圖像，其中ROI(感興趣區(qū))設置于給定位置。CT值計算部件連續(xù)計算ROI中的CT值，并且所計算的CT值作為時間密度曲線(TDC)來顯示。操作員觀察對比劑流入ROI的狀態(tài)，并且確定起動高劑量X射線掃描的時間。
文檔編號A61B6/03GK1488317SQ0315542
公開日2004年4月14日 申請日期2003年9月5日 優(yōu)先權日2002年9月5日
發(fā)明者池田佳弘, 尾嵜真浩, 浩 申請人:株式會社東芝