專利名稱：產(chǎn)生斷層造影圖像數(shù)據(jù)組的方法和計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于借助具有兩個在機(jī)架上角度錯開布置的探測器的雙源CT系統(tǒng)產(chǎn)生測量對象的至少周期性運(yùn)動的部位(特別是患者的心臟)的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組的方法和計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)，其中，積分探測器元件在入射的射線的整個能量譜上積分地測量入射的射線，并且同時計數(shù)探測器元件將入射的射線在至少兩個能量范圍中分辨地進(jìn)行測量。
背景技術(shù)：
具有常規(guī)的積分閃爍探測器和計數(shù)探測器的雙源CT系統(tǒng)是一般公知的。在此兩個測量系統(tǒng)同時掃描一個測量對象，通常是患者。這樣的雙源CT系統(tǒng)在此包含兩個分別由 X射線輻射器和分別對應(yīng)的探測器組成的輻射器-探測器系統(tǒng)，其角度互相錯開地布置在機(jī)架上。
問題是，當(dāng)測量對象運(yùn)動時，重建可很好識別的斷層造影圖像數(shù)據(jù)，其中同時還應(yīng)當(dāng)顯示關(guān)于測量對象的材料特性的信息。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，找到一種借助雙源CT系統(tǒng)產(chǎn)生測量對象的至少周期性運(yùn)動的部位(特別是患者的心臟)的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組的方法和計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)，其允許一方面獲得時間上高分辨率的圖像數(shù)據(jù)并且另一方面還識別在該圖像數(shù)據(jù)中關(guān)于特殊的材料的存在的信息，例如造影劑或色斑。
發(fā)明人具有以下認(rèn)識在醫(yī)學(xué)中使用的計算機(jī)斷層造影(CT)設(shè)備目前作為現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造為具有積分閃爍探測器。在其中將擊中的X射線在兩級的過程中首先轉(zhuǎn)換為可見光，其然后由在后連接的光電二極管探測并且轉(zhuǎn)換為電信號。對于相應(yīng)的閃爍器的例子是氧化釓 (Gadoliniumoxid)或硫氧化禮(Gadoliniumoxidsulfid)。這樣的閃爍探測器具有非常寬的動態(tài)范圍并且能夠無問題地處理在醫(yī)學(xué)計算機(jī)斷層造影技術(shù)中使用的最小和最大X射線流密度。另一方面，其空間分辨率受到限制，因?yàn)樘綔y器像素出于機(jī)械原因由于在像素之間的用于機(jī)械和光學(xué)分離的不活躍的死區(qū)而不能任意縮小。此外，積分閃爍探測器不提供光譜的信息，從而在X射線譜的不同的能量情況下X射線吸收的特定于材料的區(qū)別不能被直接采集。此外，從積分探測器探測的信號的對比度-噪聲比不是最佳的，因?yàn)閿y帶大部分對比度信息的低能量的量子按照其小的能量在積分探測器中也僅小地被加權(quán)，從而特定的材料，例如腦白質(zhì)和腦灰質(zhì)的對比度由此被降低。
與之相反存在計數(shù)探測器，其中擊中的X射線量子在直接過程中被轉(zhuǎn)換為電信號并且被計數(shù)。對于相應(yīng)的探測器材料的例子是締化鎘(Cadmiumtellurid)或締化鋅鎘 (Cadmium-Zinktellurid)ο計數(shù)探測器能夠在表面上非常精細(xì)地構(gòu)造，因?yàn)橄袼夭槐貦C(jī)械地分離并且因此消除了死區(qū)。由此，比傳統(tǒng)的積分閃爍探測器明顯更高的空間分辨率是可能的。此外，擊中的X射線量子對于光譜的分辨率在不同的能量帶中被探測，由此在不同的能量的情況下X射線吸收的特定于材料的區(qū)別可以利用唯一的測量來采集。通過對整個信號的份額的取決于能量的加權(quán)可能性，此外，還允許與積分閃爍探測器相比改善對象對比度并且由此改善對比度-噪聲比。
然而，計數(shù)探測器的缺陷是由于采用的探測器材料而只具有一個有限的動態(tài)范圍，在所述材料情況下不允許超過最大X射線流密度，該X射線流密度按照目前的現(xiàn)有技術(shù)對于在醫(yī)學(xué)CT中不受限制的采用是不夠高的。另一個缺陷是在前面的輻照之后計數(shù)探測器的信號的高的漂移，其中在圖像中可能產(chǎn)生難以校正的偽影。
本發(fā)明現(xiàn)在看到，可以在組合來自于積分的和計數(shù)的探測器的投影數(shù)據(jù)的情況下利用計數(shù)探測器的至少潛在的更高的位置分辨率得到斷層造影圖像的總體上更好的圖像分辨率，通過組合兩個角度錯開的同時掃描的探測器的測量數(shù)據(jù)，相對于僅利用一個探測器的掃描改進(jìn)了時間分辨率并且通過利用能量分辨率獲得了材料選擇的信息，其可以與時間上和空間上更高的分辨率的顯示組合地被反映。
相應(yīng)地，發(fā)明人提出，對借助具有兩個在機(jī)架上角度錯開地布置的探測器的雙源 CT系統(tǒng)產(chǎn)生測量對象的至少周期性運(yùn)動的部位、特別是患者的心臟的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組的本身公知的方法的改進(jìn)，其中，積分探測器元件在入射的射線的整個能量譜上積分地測量入射的射線，并且同時計數(shù)探測器元件將入射的射線譜在至少兩個能量范圍中分辨地進(jìn)行測量。按照本發(fā)明該方法通過如下來改進(jìn)
-為了重建第一斷層造影圖像數(shù)據(jù)組一起使用積分的和計數(shù)的探測器的來自于機(jī)架的四分之一圈(Umlauf)的投影數(shù)據(jù)，
-為了重建至少一個材料選擇的第二斷層造影圖像數(shù)據(jù)組，使用來自于機(jī)架的至少半個圈的、計數(shù)探測器的能量分辨的投影數(shù)據(jù)，并且
-通過重疊第一斷層造影圖像數(shù)據(jù)組與第二圖像數(shù)據(jù)組的材料選擇性，來形成至少一個斷層造影結(jié)果圖像數(shù)據(jù)組。
優(yōu)選地可以進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)組的重疊，方法是，將至少時間上更高分辨率的第一圖像數(shù)據(jù)組作為黑/白影像顯 示并且在使用至少時間上更小分辨率的第二圖像數(shù)據(jù)組的條件下進(jìn)行材料選擇的著色。
在此有利的是，作為計數(shù)探測器使用具有比積分探測器更高位置分辨率的探測器。
最后可以附加地接收測量對象的周期性運(yùn)動的觸發(fā)信號并且將計數(shù)的和/或積分的探測器的來自于至少兩個運(yùn)動周期的測量數(shù)據(jù)組合。
除了按照本發(fā)明的方法，還建議一種雙源CT系統(tǒng)，具有
-兩個可同時運(yùn)行的用于從多個投影角度同時角度錯開地掃描測量對象的探測器，其中
-第一探測器被構(gòu)造為用于積分的輻射測量，并且
-第二探測器被構(gòu)造為將入射的射線譜分解為至少兩個能量間隔(Energiebins)， 和
-計算機(jī)系統(tǒng)，用于分析探測器元件的測量結(jié)果，具有存儲器和位于其中的計算機(jī)程序，
-其中，在計算機(jī)系統(tǒng)的存儲器中還存在至少一個計算機(jī)程序，其在運(yùn)行中實(shí)施前面所描述的方法。


以下借助附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中僅示出為理解本發(fā)明必要的特征。使用了以下的附圖標(biāo)記1 :CT系統(tǒng)；2 :第一 X射線管；3 :第一探測器；4 :第二 X射線管；5 :第二探測器；6 :機(jī)架殼體；7 :患者；8 :患者臥榻；9 :系統(tǒng)軸；10 :計算機(jī)系統(tǒng)；11 :造影劑施加器; 12 =EKG導(dǎo)線；B :第一斷層造影圖像數(shù)據(jù)組；Bn :第二材料選擇的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組；Bm 第二斷層造影結(jié)果圖像數(shù)據(jù)組;M :第二斷層造影圖像數(shù)據(jù)組；P :計數(shù)的和積分的探測器的來自于1/4圈的投影數(shù)據(jù)；Pn :能量分辨的投影數(shù)據(jù)^rg1-Prgn :計算機(jī)程序；l/2-rot :半個圈；l/4-rot :四分之一圈；S1-S8 :方法步驟。
附圖中
圖1示出用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的CT系統(tǒng)；
圖2示出了該方法的示意性流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出示例性的CT系統(tǒng)1，具有在機(jī)架殼體6中未詳細(xì)示出的機(jī)架上的兩個輻射器-探測器系統(tǒng)。由第一 X射線管2和與第一 X射線管對應(yīng)的相對的具有積分探測器元件的第一探測器3和由第二 X射線管4和與第二 X射線管對應(yīng)的相對的具有計數(shù)探測器元件的第二探測器5組成的這兩個輻射器-探測器系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)平面中以90°角度錯開地布置在此處未詳細(xì)示出的機(jī)架上。
兩個輻射器-探測器系統(tǒng)2、3和4、5掠過一個在中央的圓形開口中設(shè)置的測量場。測量對象，特別是如在此示出的患者7借助患者臥榻8沿著系統(tǒng)軸9被移動通過該測量場。原則上在此既可以實(shí)施螺旋形掃描也可以實(shí)施順序掃描。為了改善血管或其他結(jié)構(gòu)的成像還可以通過 造影劑施加器11向患者注射造影劑。此外還可以通過EKG導(dǎo)線12掃描心臟動作，以便進(jìn)行心臟動作觸發(fā)的掃描和/或重建。
CT系統(tǒng)I的控制和患者7的掃描的分析通過與之相連的計算機(jī)系統(tǒng)10來進(jìn)行，其中該計算機(jī)系統(tǒng)具有至少一個存儲器，在所述存儲器中存儲了計算機(jī)程序Prgl-Prgn。按照本發(fā)明在其中也包含或存儲了程序，它們被構(gòu)造為在系統(tǒng)的運(yùn)行中執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的不同實(shí)施方式。
圖2示意性示出了按照本發(fā)明的方法的示例性實(shí)施。相應(yīng)地，首先在方法步驟SI 中相應(yīng)于半個圈利用積分的和計數(shù)的探測器在兩個探測器中的較大一個的至少180° +扇形角的旋轉(zhuǎn)角度上進(jìn)行測量對象的同時的掃描，并且在此存儲所確定的投影數(shù)據(jù)。
從在兩個探測器的半個旋轉(zhuǎn)中包含的至少一個共同的四分之一旋轉(zhuǎn)的投影數(shù)據(jù)中然后形成第一投影數(shù)據(jù)組P，在所述投影數(shù)據(jù)組中既包含了經(jīng)過四分之一圈第一探測器的積分地測量的投影數(shù)據(jù)，也累加地包含在所有能量上第二探測器的能量分辨的投影數(shù)據(jù) (步驟S2)。然后在步驟S4中從該第一投影數(shù)據(jù)組中重建時間上更高分辨率的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組B。
與之平行地，在步驟S3中從第二計數(shù)探測器的能量分辨的測量數(shù)據(jù)中相應(yīng)于在η個能量范圍中存在的能量分辨率形成η個第二投影數(shù)據(jù)組Pn并且利用該投影數(shù)據(jù)組在步驟S5中重建η個能量選擇性的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組Bn。然后在步驟S7中借助能量選擇性的圖像數(shù)據(jù)組計算至少一個特定于材料的斷層造影顯示M。
最后將高分辨的斷層造影圖像顯示B與特定于材料的，然而不太高分辨率的斷層造影顯示M重疊。例如可以通過如下來進(jìn)行在特定于材料的顯示M中通過顏色混合的百分比的顏色分量顯示單個材料的百分比存在并且將該顏色顯示在步驟S6中透明地與黑/ 白高分辨的圖像顯示B重疊為特定于材料的著色的圖像組成Bm并且為了后面的顯示存儲或在步驟S8中直接在監(jiān)視器上輸出。
總之，利用本發(fā)明建議了一種用于產(chǎn)生測量對象的至少周期性運(yùn)動的部位的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組的方法和雙源CT系統(tǒng)，該雙源CT系統(tǒng)具有兩個在機(jī)架上角度錯開布置的探測器，其中，積分探測器在整個能量譜上測量，并且同時計數(shù)探測器在至少兩個能量范圍中分辨地進(jìn)行測量。在此從積分的和計數(shù)的探測器的分別來自于四分之一圈的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)組并且從計數(shù)探測器的能量分辨的來自于至少一個半圈的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生至少一個材料選擇的第二斷層造影圖像數(shù)據(jù)組，并且通過重疊第一圖像數(shù)據(jù)組與材料選擇的第二圖像數(shù)據(jù)組形成至少一個斷層造影結(jié)果圖像數(shù)據(jù)組。
盡管通過優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)解釋并描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不受所公開的例子限制并且專業(yè)人員可以從 中導(dǎo)出其他變形，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于借助具有兩個在機(jī)架上角度錯開布置的探測器(3，5)的雙源CT系統(tǒng)(I)產(chǎn)生測量對象的至少周期性運(yùn)動的部位、特別是患者的心臟的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組的方法， 其中1.1.積分探測器(3)在入射的射線的整個能量譜上積分地測量入射的射線，并且1. 2.同時計數(shù)探測器(5)將入射的射線在至少兩個能量范圍中分辨地進(jìn)行測量， 其特征在于，1. 3. 一起使用積分的和計數(shù)的探測器(3，5)的來自于機(jī)架的四分之一圈(l/4-rot)的投影數(shù)據(jù)(P)以用于重建第一斷層造影圖像數(shù)據(jù)組(B)，1.4.將所述計數(shù)探測器(5)的來自于至少一個半圈(l/2-rot)的能量分辨的投影數(shù)據(jù) (Pn)，用于重建至少一個第二材料選擇的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組(Bn)，并且1.5.通過將第一斷層造影圖像數(shù)據(jù)組(B)與第二圖像數(shù)據(jù)組(M)的材料選擇性進(jìn)行重疊，形成至少一個斷層造影結(jié)果圖像數(shù)據(jù)組(Bm)。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過如下進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)組(B，M)的重疊將至少時間上更高分辨率的第一圖像數(shù)據(jù)組(B)作為黑/白影像顯示，并且在使用至少時間上更小分辨率的第二圖像數(shù)據(jù)組(M)的條件下進(jìn)行材料選擇的著色。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用具有比積分探測器 (3 )更高位置分辨率的探測器，作為計數(shù)探測器(5 )。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，附加地接收測量對象的周期性運(yùn)動的觸發(fā)信號，并且將計數(shù)的和/或積分的探測器(3，5)的來自于至少兩個運(yùn)動周期的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行組合。
5.一種雙源CT系統(tǒng)(I )，具有5.1.兩個可同時運(yùn)行的用于從多個投影角度同時角度錯開地掃描檢查對象(7)的探測器(3，5)，其中5. 2.第一探測器(3)被構(gòu)造為用于積分的輻射測量，并且5.3.第二探測器元件(5)被構(gòu)造為將入射的射線譜分解為至少兩個能量間隔，和5.4.計算機(jī)系統(tǒng)(10)，用于分析探測器元件的測量結(jié)果，該計算機(jī)系統(tǒng)具有存儲器和位于其中的計算機(jī)程序(Prg1-Prgn),其特征在于，5.5.在所述計算機(jī)系統(tǒng)(10)的存儲器中還存在至少一個計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序在運(yùn)行中實(shí)施根據(jù)上述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生測量對象的至少周期性運(yùn)動的部位的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組的方法和雙源CT系統(tǒng)，具有兩個在機(jī)架上角度錯開布置的探測器，其中，積分探測器在入射的射線的整個能量譜上積分地測量入射的射線，并且同時計數(shù)探測器將入射的射線在兩個能量范圍中分辨地進(jìn)行測量。本發(fā)明的特征在于，一起使用積分的和計數(shù)的探測器的來自于機(jī)架的四分之一圈的投影數(shù)據(jù)以用于重建第一斷層造影圖像數(shù)據(jù)組，使用計數(shù)探測器的來自于至少一個半圈的能量分辨的投影數(shù)據(jù)以用于重建至少一個第二材料選擇的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組，并且通過重疊第一斷層造影圖像數(shù)據(jù)組和第二圖像數(shù)據(jù)組的材料選擇形成至少一個斷層造影結(jié)果圖像數(shù)據(jù)組。
文檔編號A61B6/03GK102988070SQ201210164450
公開日2013年3月27日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者T.弗洛爾, G.哈拉斯, D.尼德洛納, S.弗勞姆 申請人:西門子公司