在螺旋掃描期間拍攝投影的方法、建立圖像的方法和設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于投影拍攝的方法，至少包括：患者檢查臺移動通過計算機斷層造影設備的測量區(qū)域，其中患者檢查臺的運動在投影拍攝期間具有速度不恒定的至少一個階段；時間分辨地確定或記錄患者檢查臺位置；時間分辨地拍攝隨著檢查臺移動的檢查對象的至少一部分的投影，其中在患者檢查臺速度不恒定的至少一個階段期間作為檢查臺速度的函數(shù)這樣改變參與拍攝的層的數(shù)量，使得當前檢查臺速度除以參與拍攝的層的數(shù)量的商是恒定的，從而節(jié)距因數(shù)在投影拍攝期間保持恒定；并且時間分辨地確定或記錄參與投影拍攝的層的數(shù)量。
【專利說明】在螺旋掃描期間拍攝投影的方法、建立圖像的方法和設備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于在螺旋掃描期間拍攝投影的方法、一種用于建立圖像的方法 和一種多層計算機斷層造影設備。

【背景技術(shù)】
[0002] 多層計算機斷層造影設備在下面也被稱為計算機斷層造影設備或CT設備。在螺 旋CT中借助檢查臺將檢查對象沿著CT設備的系統(tǒng)軸連續(xù)地移動穿過拍攝系統(tǒng)的測量場， 具有至少一個輻射源和探測器的拍攝系統(tǒng)圍繞該檢查對象同時執(zhí)行多個旋轉(zhuǎn)。由此輻射 源的輻射射線螺旋形狀地采樣待檢查的對象并且產(chǎn)生由多個三維圖像元素構(gòu)成的數(shù)據(jù)量 (Datenvolumen)。圖像重建和/或圖像處理方法然后能夠?qū)崿F(xiàn)檢查對象的至少一部分掃描 區(qū)域（R0I :感興趣區(qū)域）的二維或三維的圖示，通?？紤]該圖示用于建立診斷。
[0003] 在螺旋拍攝中的重要的參數(shù)是在拍攝系統(tǒng)的一整個旋轉(zhuǎn)（360° )期間的檢查臺 進給d。檢查臺進給d越大地選擇，則對檢查對象的待檢查區(qū)域（ROI)的掃描會越快。如果 檢查臺進給d與所使用的探測器寬度D相比過大地選擇，則輻射射線不采樣檢查對象的待 檢查區(qū)域的所有體積元素并且圖像質(zhì)量變差。
[0004] 檢查臺進給d與所使用的探測器寬度D之間的關(guān)系通過所謂的無量綱的節(jié)距或節(jié) 距因數(shù)P給出。節(jié)距或節(jié)距因數(shù)P說明了，患者檢查臺在拍攝系統(tǒng)的一整個旋轉(zhuǎn)期間關(guān)于 所使用的探測器寬度D駛過了哪些距離。如果具有多行探測器的多層計算機斷層造影設備 例如被用于螺旋拍攝相同寬度S的N個螺旋層，則通過如下給出節(jié)距或節(jié)距因數(shù)p :
[0005] (l)p = d/(N. S)
[0006] 在此，N. S是為拍攝所使用的探測器的寬度。在螺旋掃描的典型的臨床應用中以 及在多層螺旋CT中螺旋通常采用在0. 5和1. 5至最大2之間的恒定節(jié)距或節(jié)距因數(shù)p。
[0007] 越來越寬的、在CT設備的系統(tǒng)軸方向上具有更大覆蓋的多行探測器的開發(fā)以及 拍攝系統(tǒng)的越來越高的旋轉(zhuǎn)時間T Mt的實現(xiàn)已經(jīng)能夠意義重大地降低掃描時間。然而這導 致如下結(jié)果，即，為此所需的和待達到的患者檢查臺的速度V u不小地提高。
[0008] 如果不同樣提高患者檢查臺的加速度，則產(chǎn)生如下問題，S卩，需要檢查臺的越來越 大的加速線段，以便患者檢查臺達到待達到的檢查速度V u。通過在檢查結(jié)束時的患者檢查 臺的減慢，也就是通過將患者檢查臺從檢查速度Vu再次制動到零所需的制動線段的長度， 產(chǎn)生相同的問題。
[0009] 此外在螺旋掃描中使用扇形射線幾何形狀。在平行的射線幾何形狀中（例如在第 一和第二代具有窄束射線和部分扇形射線的CT設備的情況下）拍攝關(guān)于檢查對象的180° 的角度的投影圖就足以能夠重建檢查對象的完整截面圖像，而相反在扇形射線幾何形狀中 必須關(guān)于至少180°的角度加上探測器在徑向方向上的開放角α執(zhí)行投影拍攝，以便能夠 實現(xiàn)完整截面圖像的重建。典型地，在這種扇形幾何形狀中探測器具有大約60°至90°的 開放角，由此得出，至少需要關(guān)于至少大約240°至270°的總角度的投影拍攝，以便能夠 由投影數(shù)據(jù)組重建完整的截面圖像。
[0010] 為了能夠重建所選擇的檢查區(qū)域的第一截面圖像，因此需要關(guān)于至少大約240° 至270°的該總角度的至少一個投影拍攝，更確切地說在患者檢查臺已經(jīng)到達檢查區(qū)域的 起始位置之前。為了能夠重建所選擇的檢查區(qū)域的最后的截面圖像，同樣需要關(guān)于至少大 約240°至270°的該總角度的至少一個投影拍攝，更確切地說在患者檢查臺已經(jīng)到達檢 查區(qū)域的結(jié)束位置之后。在標準螺旋掃描的情況下患者檢查臺在整個拍攝期間以檢查速度 Vu運動。這意味著，在達到患者檢查臺的檢查速度Vu的情況下和在完整的患者輻照的情況 下需要預米樣（Abtastvorlauf)和后米樣（Abtastnachlauf)(英語：pre 和 post run)，以 便獲得檢查區(qū)域（R. 0.1.)的第一和最后的截面圖像。所需的預采樣的長度和所需的后采 樣的長度與患者檢查臺的檢查速度Vu以及拍攝系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)時間T Mt成比例。
[0011] 在具有固定的最大檢查臺行駛長度的現(xiàn)有的患者檢查臺的情況下這可以導致如 下結(jié)果，即，患者檢查臺的最大可用的掃描區(qū)域在這種情況下強烈減小。這尤其在較寬的探 測器的情況下變得明顯，因為對于預采樣和后采樣所需的長度增加了。這在較高的檢查速 度Vu的情況下同樣變得明顯，因為加速線段和制動線段同樣增加了。
[0012] 該事實在一些情況下使得對于在檢查臺上安裝的進一步限制可用的掃描區(qū)域的 固定裝置的使用是困難、甚至完全不可能的，由此可以預計圖像質(zhì)量變差。對于該問題的解 決方案在于，開發(fā)新的檢查臺，其提供更長的、總的行駛區(qū)域并且由此實現(xiàn)了更大的掃描區(qū) 域。然而這與極大的開發(fā)和制造開銷相連，因為必須重新構(gòu)造整個患者支撐裝置。此外，由 此在檢查室內(nèi)需要更多用于患者檢查臺的行駛區(qū)域的位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種對于該問題的改善的解決方案。
[0014] 上述技術(shù)問題通過按照本發(fā)明的用于拍攝投影的方法、按照本發(fā)明的多層計算機 斷層造影設備以及按照本發(fā)明的用于建立圖像的方法來解決。
[0015] 假定計算機斷層造影設備，其適用于螺旋拍攝多個層N。優(yōu)選地，計算機斷層造影 設備的各個層具有恒定的寬度S。這種所謂的多層斷層造影設備還具有至少一個輻射源，其 發(fā)送從焦點出發(fā)的射線束，并且具有與焦點相對設置的探測器陣列，其提供表示射線在穿 過在輻射源和探測器陣列之間布置的檢查對象時的衰減的輸出數(shù)據(jù)。在此探測器優(yōu)選具有 矩陣式布置的形成列和行的探測器元件。關(guān)于列，在下面理解為沿著CT設備的系統(tǒng)軸布置 的探測器元件，其在相同的角度下布置。關(guān)于行，在下面理解為關(guān)于CT設備的系統(tǒng)軸徑向 地布置的探測器元件，其沿著系統(tǒng)軸在相同的位置布置。在此探測器陣列可以各向同性地 或各向異性地構(gòu)造，例如以能夠調(diào)節(jié)的探測器布置的形式（英語：Adaptive Array,自適應 陣列）。預定寬度S的待掃描的層在此可以通過多個探測器行形成，其中不必使用所有探測 器行。探測器的實際上使用的總寬度由此可以與探測器的原則上可用的最大寬度不同。
[0016] 在目前的螺旋掃描過程中通常首先將檢查對象定位在患者檢查臺上并且借助固 定裝置將患者盡可能不移動地安置在該患者檢查臺上。在選擇并設置所需的掃描參數(shù)，諸 如待達到的最終速度或患者檢查臺的檢查速度V u，拍攝系統(tǒng)的待達到的旋轉(zhuǎn)時間Tltet，以及 在多層計算機斷層造影設備中掃描的螺旋的數(shù)量N及其層厚或?qū)挾萐之后，將患者檢查臺 加速到檢查速度V u。在患者檢查臺的加速階段之后以X射線扇形進行檢查對象的待檢查區(qū) 域的螺旋式采樣以及同時在患者檢查臺速度和旋轉(zhuǎn)速度V"、T ltot恒定的情況下進行時間分 辨的投影拍攝。在螺旋采樣和投影拍攝結(jié)束之后在制動階段內(nèi)最終停下患者檢查臺。螺旋 式采樣包含，如上面已經(jīng)解釋的，對于拍攝的完整性必要的預采樣以及對于拍攝的完整性 必要的后采樣，其長度取決于患者檢查臺的檢查速度和拍攝系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度。
[0017] 表1說明了關(guān)于加速線段、預采樣線段和對于患者檢查臺的不同加速度的總的預 采樣線段的概覽。在計算中假定恒定準直N = 76. 8_、旋轉(zhuǎn)時間Tltot = 0. 25s以及湊整時 間為100ms。
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于在螺旋掃描期間利用多層計算機斷層造影設備拍攝投影的方法，包括至少 如下步驟： -將患者檢查臺移動通過多層計算機斷層造影設備的測量區(qū)域，其中患者檢查臺的運 動在投影拍攝期間具有速度不恒定的至少一個階段； -時間分辨地確定或記錄患者檢查臺位置； 時間分辨地拍攝隨著檢查臺移動的檢查對象的至少一部分的投影，其中在患者檢查臺 速度不恒定的至少一個階段期間作為患者檢查臺的速度的函數(shù)這樣改變參與拍攝的層的 數(shù)量，使得患者檢查臺的當前速度除以參與拍攝的層的數(shù)量的商是恒定的，從而節(jié)距因數(shù) 在投影拍攝期間保持恒定， -時間分辨地確定或記錄參與投影拍攝的層的數(shù)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在被檢查的體積中沿著所述多層計算機斷層造 影設備的系統(tǒng)軸均勻地施加劑量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，這樣改變參與拍攝的層的數(shù)量，使得處于測 量區(qū)域中的檢查對象僅被暴露于對于參與拍攝的層的數(shù)量所需的輻射。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，通過記錄用于限制多層計算機斷層 造影設備的X射線束的光圈裝置的時間分辨的位置，來時間分辨地確定參與拍攝的層的數(shù) 量N。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，這樣選擇患者檢查臺的速度不恒定 的至少一個階段的長度，使得在患者檢查臺的速度不恒定的至少一個階段期間進行用于投 影拍攝的拍攝系統(tǒng)的至少180° -a的旋轉(zhuǎn)，其中a是在所述方法中用于投影拍攝的探測 器相對于輻射源的在徑向方向上的開放角。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，逐級地改變參與拍攝的層的數(shù)量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，逐級地改變患者檢查臺的當前速 度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，患者檢查臺的運動具有至少一個速 度上升的階段和速度下降的階段，其中這樣在速度上升的階段期間增加參與拍攝的層的數(shù) 量，并且在速度下降的階段期間減少參與拍攝的層的數(shù)量，使得各個層的淡入的順序與各 個層的淡出的順序一致。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中，患者檢查臺的運動在拍攝期間具有 患者檢查臺速度恒定的至少一個階段，在該階段中所有的層都參與投影拍攝。
10. -種多層計算機斷層造影設備，包括至少一個拍攝系統(tǒng)和用于限制多層計算機斷 層造影設備的X射線束的光圈裝置， 其中，所述光圈裝置具有至少一個在一個方向上能夠線性運動的吸收元件以及用于移 動和動態(tài)地調(diào)節(jié)該至少一個吸收元件的速度的部件， 其中，這樣構(gòu)造并在拍攝系統(tǒng)中這樣布置所述光圈裝置，使得由輻射源照射的探測器 行的數(shù)量能夠通過至少一個吸收元件的運動而動態(tài)地改變， 其中，由輻射源照射的探測器行的數(shù)量的動態(tài)改變能夠通過控制單元來控制，該控制 單元作為至少一個時間上至少部分地變化的參數(shù)的函數(shù)控制該至少一個吸收元件的運動， 從而所述多層計算機斷層造影設備適用于實施根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多層計算機斷層造影設備，其中，由輻射源照射的探測器 行的數(shù)量的改變通過淡入或淡出至少一個另外的相鄰的探測器行進行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的多層計算機斷層造影設備，其中，所述光圈裝置包括 第二吸收元件，該第二吸收元件借助用于移動和動態(tài)地調(diào)節(jié)速度的部件能夠在與第一吸收 元件相同的方向上但與該第一吸收元件無關(guān)地線性運動。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的多層計算機斷層造影設備，其中，每個吸收元件具有至少 一個能夠設置的結(jié)束位置，在該位置中由各個吸收元件完整地采集計算機斷層造影設備的 X射線束。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項所述的多層計算機斷層造影設備，其中，這樣利用 所述第一吸收元件來固定第二能夠運動的吸收元件，使得在兩個吸收元件之間能夠設置定 義的寬度的縫隙。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項所述的多層計算機斷層造影設備，其中，所述光圈 裝置布置在輻射源之前。
16. -種基于記錄數(shù)據(jù)的加權(quán)的濾波反投影、由通過根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述 的方法記錄的數(shù)據(jù)量建立圖像的方法，其中在檢查臺速度不恒定的至少一個階段期間通過 修改在反投影的情況下在加權(quán)的濾波反投影中的加權(quán)因數(shù)來計算地考慮參與拍攝的層的 時間上不恒定的數(shù)量。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述加權(quán)因數(shù)的修改被如下地考慮，S卩，在加 權(quán)因數(shù)中相應于z坐標的層索引通過修改的層索引來替代，其等于相應于z坐標的層索引 乘以由所使用的層的最大數(shù)量除以實際上使用的層的數(shù)量的商。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，所述方法具有記錄的數(shù)據(jù)量的預處理步 驟，在該步驟中沿著通過檢查臺運動而定義的掃描方向?qū)τ谌我獾膱D像位置由數(shù)據(jù)量產(chǎn)生 平行數(shù)據(jù)的相容的數(shù)據(jù)組，其中在該至少一個階段期間不恒定的患者檢查臺的速度對于在 該至少一個階段期間記錄的數(shù)據(jù)計算地被考慮。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項所述的方法，其中，在該至少一個階段期間不恒定 的患者檢查臺的速度通過記錄的患者檢查臺位置的數(shù)值微分來計算。
【文檔編號】A61B6/03GK104337537SQ201410387941
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】T.奧爾門丁格, W.海丁格 申請人:西門子公司