專利名稱：計算機x－射線斷層成像系統(tǒng)中用于掃描物體和顯示圖像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及計算機x-射線斷層(CT)成像技術(shù)，特別是涉及到在使用CT成像的交互過程中提高物體掃描和圖像顯示的質(zhì)量。
在至少一種已知的CT系統(tǒng)配置中，x-射線源投射出扇形線束，該線束經(jīng)準直后處于笛卡兒坐標系統(tǒng)的X-Y平面內(nèi)，一般稱之為“像平面”。x-射線線束穿透待成像的物體，例如患者。線束在經(jīng)目標衰減之后射到輻射檢測器陣列上。檢測器陣列接收到的衰減線束的輻射強度決定于物體對x-射線線束的衰減。陣列的每一個檢測器單元產(chǎn)生獨立的電信號，該信號是在檢測器位置上對線束衰減程度的度量。來自所有檢測器的衰減度量分別用來產(chǎn)生透射斷層圖形。
在已知的第三代CT系統(tǒng)中，x-射線源和檢測器陣列利用門式臺架在成像平面內(nèi)繞待成像目標旋轉(zhuǎn)，因此x-射線線束切入目標的角度總是在變化的。一組以一個門式臺架角度對來自于檢測器陣列的x-射線衰減的度量，即投射數(shù)據(jù)，稱為一幅“視圖(view)”。物體的一次“掃描”包括在x-射線源和檢測器的一次旋轉(zhuǎn)過程中以不同的門式臺架角度獲得的一組視圖。在軸向掃描中，投射數(shù)據(jù)經(jīng)處理構(gòu)成一幅與貫穿物體的二維斷層相對應(yīng)的圖像。
從一組投射數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像的一種方法在本領(lǐng)域中稱為濾波反向投射技術(shù)。該處理過程把來自掃描的衰減度量轉(zhuǎn)換為稱作“CT數(shù)”或“Hounsfield單元”的整數(shù)，該數(shù)字用于控制陰極射線管顯示器上的相應(yīng)像素的亮度。
為了降低多斷層掃描所需的總掃描時間，可以采用“螺旋”掃描。為了實現(xiàn)“螺旋”掃描，患者隨著門式臺架的旋轉(zhuǎn)同步地沿z-軸移動，同時獲取預(yù)定斷層號的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)從扇形線束螺旋掃描過程產(chǎn)生單個螺旋線結(jié)構(gòu)。由扇性線束映射出的螺旋線結(jié)構(gòu)生成投射數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以重構(gòu)各個預(yù)定斷層的圖像。除了能降低掃描時間之外，螺旋掃描還具有其它優(yōu)點，例如更好地控制對比度，在任意位置重構(gòu)改進的圖像，和更好的三維圖像。
為了支持交互過程，例如活體組織檢查，已經(jīng)作了一些努力來提高CT系統(tǒng)的質(zhì)量。明顯的支持問題包括掃描和顯示圖像所需的總時間，和顯示圖像的質(zhì)量。特別是，對于交互過程，圖像不是“實時”顯示的，即在數(shù)據(jù)獲取，或掃描，和圖像顯示之間存在一個滯后。此外，已知的典型CTx-射線透視系統(tǒng)配置為在固定位置掃描，并且在同一時間只顯示一個圖像斷層。因為交互過程進行得只能和CT系統(tǒng)獲取和顯示數(shù)據(jù)的速度一樣快，所以交互過程是以步進或逐個顯示為基礎(chǔ)進行的，而不是連續(xù)進行的。
為了減少滯后時間，在交互過程中可以使用螺旋掃描成像。然而，下載每次的螺旋掃描數(shù)據(jù)需要多達十秒鐘。因此，盡管使用螺旋掃描可以縮短掃描時間，但是在螺旋掃描之間出現(xiàn)顯著的下載時間。此外，因為在整個交互過程中需要數(shù)次螺旋掃描，所以在下載每次的螺旋掃描數(shù)據(jù)時處理過程被中斷。
所期望的是改進對交互過程的CT支持。特別是期望足夠快地獲取數(shù)據(jù)，重構(gòu)該數(shù)據(jù)，并顯示該數(shù)據(jù)的圖像，以便指導(dǎo)交互過程。所期望的是在交互過程中減少任何下載時間，并改進交互過程的圖像顯示。
在CT系統(tǒng)中可以實現(xiàn)這些和其它目的，該系統(tǒng)在一個實施方案中可以基本上實時顯示幾幅圖像以指導(dǎo)交互過程。特別是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，至少可以同時在CT系統(tǒng)的顯示器上顯示一幅圖像斷層和一幅三維圖像。為了產(chǎn)生這樣的圖像，CT系統(tǒng)執(zhí)行多組預(yù)編程的螺旋掃描。組內(nèi)的每次螺旋掃描用于生成物體的多個圖像斷層。結(jié)合圖像斷層還可以生成三維圖像。然后同時顯示至少一幅圖像斷層和三維圖像，這樣可以同時觀察到基本上是實時的三維圖像和按時間順序出現(xiàn)的兩維圖像。
利用上述的圖像顯示方法，可以縮短數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)顯示之間的時間滯后。這種即時的圖像顯示被認為還可以提高CT對交互過程的支持。此外，生成這樣的圖像被認為并不會損害圖像的總體質(zhì)量。


圖1是CT成像系統(tǒng)的圖解視圖。
圖2是示于圖1的系統(tǒng)的框圖。
圖3示例了在交互過程中執(zhí)行步驟的順序。
圖4示例了支持交互過程的CT系統(tǒng)的已知的菜單顯示。
圖5示例了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案支持交互過程的CT系統(tǒng)的菜單顯示。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案示例了時間、掃描和數(shù)據(jù)顯示之間的相互關(guān)系的表格。
圖7示例了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案實現(xiàn)的螺旋掃描的掃描位置。
圖8示例了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的圖像數(shù)據(jù)的三個連續(xù)顯示。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案示例了時間，掃描和數(shù)據(jù)顯示之間的相互關(guān)系的表格。
圖10示例了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的圖像數(shù)據(jù)的五個連續(xù)顯示。
圖11示例了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案支持交互過程的CT系統(tǒng)的菜單顯示。
圖12示例了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案實現(xiàn)的螺旋掃描的掃描位置。
參照圖1和圖2，計算機x-射線斷層(CT)成像系統(tǒng)10顯示為包括代表第三代CT掃描機的門式臺架12。本發(fā)明并不僅限于在“第三代”掃描機中使用，例如也可以用于第四代掃描機或CT電子束型掃描機。因此，盡管本發(fā)明在此是根據(jù)第三代掃描機描述的，應(yīng)當理解的是這種描述僅僅是示例性的，而不是限制性的。
關(guān)于系統(tǒng)10，門式臺架12具有一個x-射線源14，射線源通過源準直器(未示出)投射出一束x-射線16，并以門式臺架角度(未示出)投射到門式臺架12相對邊上的檢測器陣列18。檢測器陣列18由檢測器單元10構(gòu)成，這些單元共同檢測透射過醫(yī)療患者22的投射x-射線。每個檢測器單元20產(chǎn)生表示照射x-射線線束強度的電信號，并因此表示了在它透射患者22時線束的衰減。在獲取x-射線投射數(shù)據(jù)的掃描過程中，門式臺架12和安裝于其上的元件繞轉(zhuǎn)動中心24轉(zhuǎn)動。
門式臺架12的轉(zhuǎn)動和x-射線源14的操作受CT系統(tǒng)10的控制機構(gòu)26控制?？刂茩C構(gòu)26包括為x-射線源14提供能量和定時信號的x-射線控制器28和控制門式臺架12的轉(zhuǎn)動速度和位置的門式臺架電機控制器30?？刂茩C構(gòu)26中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32對來自檢測器單元20的模擬量數(shù)據(jù)進行采樣，并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為供后續(xù)處理用的數(shù)字信號。圖像重構(gòu)器34接收來自DAS 32的取樣數(shù)字化x-射線數(shù)據(jù)，并進行高速圖像重構(gòu)。重構(gòu)圖像作為在大容量存儲設(shè)備38中存儲圖像的計算機36的輸入。優(yōu)選地，重構(gòu)圖像按數(shù)據(jù)陣列形式存儲。
計算機36還通過具有鍵盤的控制臺40接收來自操作者的指令和掃描參數(shù)。輔助顯示器42，例如平板或陰極射線管顯示器，允許操作者從計算機36觀察重構(gòu)的圖像和其它數(shù)據(jù)。操作者提供的命令和參數(shù)被計算機36用來向DAS 32、x-射線控制器28和門式臺架電機控制器30提供控制信號和信息。另外，計算機36控制操作臺電機控制器44，該控制器控制電動操作臺46把患者22放置于門式臺架12內(nèi)。特別是，操作臺46把患者22部分移過門式臺架孔48。如這里所使用的，Xmm乘Xmm掃描是指利用Xmm的準直孔徑，以1∶1的螺距掃描感興趣的物體，其中螺距是x-射線源14轉(zhuǎn)動一周后，操作臺46的移動距離與源準直器定義的斷層寬度的比值。
參照圖3，正如已知的，利用CT系統(tǒng)執(zhí)行的交互過程，例如活體檢查，一般包括掃描設(shè)計步驟50、掃描執(zhí)行步驟52和圖像顯示步驟54。在掃描設(shè)計步驟50中，標識出患者的目標區(qū)域(未示出)?；颊?2被放置于門式臺架12中，患者22被掃描以生成環(huán)繞目標區(qū)域的患者組織的組織圖像。利用患者的組織圖像確定患者進入點以及進入點與目標區(qū)域間的路徑。然后，患者22被放置于門式臺架12內(nèi)，門式臺架12對準患者的進入點。
在掃描執(zhí)行步驟52中，交互工具，例如探針，插入患者進入點，并沿著路徑向前進入目標區(qū)域。在向前移動探針時，患者22被掃描以生成標識探針在患者組織內(nèi)部位置的圖像。例如，在探針插入患者22之后，患者被掃描以確定探針的位置。掃描之后，探針向前移動到患者組織內(nèi)的新位置。患者22被再次掃描以標識探針的新位置。探針再次前移，患者22被再次掃描，直到探針進入目標區(qū)域。
在圖像顯示步驟54中，利用在掃描執(zhí)行步驟52中搜集到的投射數(shù)據(jù)，可以生成圖像并在顯示器42上顯示，這樣操作者可以看到探針在患者組織內(nèi)的位置，并可以確定探針是否位于路徑之內(nèi)。更加明確地講，在顯示器42上顯示連續(xù)的圖像，這樣操作者可以一幅圖像一幅圖像地觀察探針在路徑內(nèi)的向前移動。
在掃描執(zhí)行步驟52和圖像顯示步驟54中，參照圖4，顯示器42上還顯示了菜單56，這樣操作者可以看到在過程中使用的各種命令和參數(shù)。特別是，在交互過程之前，操作者為每次待執(zhí)行的掃描選定掃描位置58和掃描厚度/間隔60。關(guān)于掃描位置58，操作者可以選定掃描是以患者22為中心62，或者是否掃描高于64或低于66患者22。掃描厚度60是指源準直器定義的斷層寬度。
菜單56還標識出若干掃描68和門式臺架角度70。對于每一次掃描，掃描次數(shù)60逐漸增加以顯示在過程中執(zhí)行掃描的次數(shù)。門式臺架角度70是指x-射線源14和患者22間的角度。如圖所示，每一個參數(shù)都顯示給操作者，這樣，如果需要，操作者可以改變?nèi)魏我粋€參數(shù)。
利用上述的系統(tǒng)，圖像斷層一般可以在每次掃描之后顯示。盡管這種顯示有助于執(zhí)行交互過程，但還是期望能夠提供改進的CT支持以更好地指導(dǎo)交互過程。當然，與提供改進的支持相關(guān)的費用不能太高。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，為提供改進的CT支持，圖像基本上是“實時”顯示的，至少有兩幅圖像同時顯示在顯示器42上，這樣允許同時觀看幾幅連續(xù)圖像。更加明確地講，參照根據(jù)本發(fā)明實施方案而示例了系統(tǒng)菜單72的圖5，操作者可以選定以下參數(shù)掃描位置74、掃描厚度/間距76、門式臺架角度78、螺距80、快速活體組織I/Q 82、#組84、組間延遲86、自動啟動88和#掃描90。每一個參數(shù)都顯示給操作者，這樣如果需要，操作者可以改變?nèi)魏我粋€參數(shù)。
關(guān)于掃描位置74，操作者選擇掃描是否以患者22為中心92，或者掃描是否高于94或低于96患者22。掃描厚度76是指源準直器定義的斷層寬度，#掃描90顯示在過程中執(zhí)行掃描的次數(shù)。門式臺架角度78是指x-射線源14和患者22間的角度。螺距80是指螺旋間距，它是x-射線源14轉(zhuǎn)動一周后操作臺46向前移動的距離和源準直器定義的斷層寬度的比值?？焖倩铙w組織I/Q 82使操作者能夠在掃描模式間選擇。下面根據(jù)圖6-10描述一個模式，根據(jù)圖11-12描述另一個模式。
如圖5所示，利用#組84，操作者還可以選擇按照組，即掃描組，執(zhí)行的最大掃描次數(shù)。明確地講，僅作為示例，如果操作者為#組84選擇了三，那么CT系統(tǒng)10將不間斷地連續(xù)執(zhí)行三次掃描，即門式臺架12轉(zhuǎn)動三次。通常，掃描軌跡包含在由三至五次3-10mm掃描覆蓋的體積內(nèi)，即3至5cm的體積。因此，例如，螺距為2∶1的三次掃描覆蓋的掃描體積為6cm長，這樣使軌跡能夠被掃描。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，使用三次轉(zhuǎn)動掃描組。然而，還可以使用其它#組84，例如四或五。同樣，例如，還可以改變螺距80和門式臺架傾角或門式臺架角度78，以便補償固定參考表格的任何限制。
仍參照圖5，操作者可以選擇組間延遲86和自動啟動88。自動啟動88，在一個實施方案中，是一個允許掃描自動進行還是手動進行的開/關(guān)觸發(fā)器，即處于自動啟動模式還是處于手動模式。組間延遲86是一固定的延遲時間，或者是在掃描組之間x-射線源14不投射x-射線16，即x-射線源關(guān)閉，的時間間隔，當CT系統(tǒng)10處于自動模式，即操作者選擇自動啟動88時。如果選擇自動啟動88，那么系統(tǒng)10執(zhí)行#組84選擇的掃描次數(shù)，停止掃描的延遲時間由組間延遲86選定。僅作為示例，如果選定自動啟動88，如果#組84是三，如果組間延遲86是兩秒，那么系統(tǒng)10執(zhí)行三次掃描，等待兩秒，再執(zhí)行三次掃描，再等待兩秒，并如此進行下去。
如上所述，操作者可以選擇各種參數(shù)。特別是，操作者可以通過控制臺40向計算機36插入?yún)?shù)。計算機36，根據(jù)一個實施方案，包括用于存儲#組84、組間延遲86和包括掃描位置74、掃描厚度/間隔76、門式臺架角度78和螺距80的預(yù)標識參數(shù)的存儲器單元。
如果操作者不選擇自動啟動88，那么組間的延遲時間是可變的。特別是，操作者可以特定地啟動每個組掃描。例如，系統(tǒng)10還包括允許操作者手動啟動組掃描的啟動掃描開關(guān)(未示出)。然后，為選定的#組84激活啟動掃描開關(guān)。在各個組掃描之后，操作者必須為后續(xù)組掃描再次激活開關(guān)。因此，操作者可以僅僅通過在開始下一次組掃描前等待更長或更短的時間來改變組間掃描之間的延遲時間。
現(xiàn)參照圖6，表格100根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案示例了時間、掃描和圖像顯示之間的相互關(guān)系。特別是，僅作為示例，圖6表示系統(tǒng)10，其中每次門式臺架的轉(zhuǎn)動大約需要一秒鐘，在每次門式臺架的轉(zhuǎn)動中獲得的圖像數(shù)據(jù)在獲取的一秒鐘之內(nèi)被作為圖像顯示出來，#組84是三，選擇自動啟動84，組間延遲是兩秒鐘。如圖所示，系統(tǒng)10根據(jù)選定的#組84先執(zhí)行三次掃描(S)，或一次組掃描。在第一次組掃描之后，系統(tǒng)10根據(jù)選定的組間延遲86停止掃描，即關(guān)閉x-射線源14，兩秒鐘。此外，如圖所示并根據(jù)圖像顯示步驟54，與每次獨立掃描相應(yīng)的圖像在掃描后的一秒鐘之內(nèi)被顯示出來(D1，D2，D3)，即基本上是“實時”的。
如圖6所示，在組間延遲86中，可以在患者22內(nèi)部調(diào)節(jié)(A)探針。特別地，如圖所示一個三旋轉(zhuǎn)掃描組，即#組84是三，允許四個探針在20秒的周期內(nèi)或者在一瞬間內(nèi)調(diào)整。當瞬間的調(diào)整用于移動目標透鏡進入視圖時，允許有四種嘗試。整個過程將在另一個二十秒鐘內(nèi)重復(fù)進行。
現(xiàn)參照圖7，表格102示例了螺旋掃描的典型掃描位置。例如，如圖所示，對準第一次組掃描104。這里，#組84為三，如圖所示，第一次組掃描104的一次掃描106對準0cm，同時第一次組掃描104的其它兩次掃描108和110緊鄰掃描106，分別位于掃描106相對邊的-1cm和1cm處。如圖所示，每個后續(xù)的組掃描112、114、116和118也同樣地對準。
參照圖8，顯示器42配置為1024×1024像素、四合一(4onl)的先入先出顯示。特別是，顯示器42配置為具有一個第一部分120、一個第二部分122、一個第三部分124和一個第四部分126。如圖8所示，顯示器42具有三個連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)42A、42B和42C的顯示屏。由第一次掃描生成的第一幅圖像(D1)顯示在第一部分120。接著，在第二次掃描之后，由第二次掃描生成的第二幅圖像(D2)顯示在第一部分120，同時第一幅圖像(D1)顯示在第二部分122。類似地，在第三次掃描生成第三幅圖像(D3)之后，第三幅圖像(D3)顯示在第一部分120，同時，第二幅圖像(D2)顯示在第二部分122，第一幅圖像(D1)顯示在第三部分124。根據(jù)一個實施方案，第二幅圖像是彩色編碼的或灰度級變換的，以便于指示第二幅圖像(D2)和第一幅圖像(D1)間的瞬時差異。類似地，第三幅圖像(D3也可以是彩色編碼的或灰度級變換的，以便于指示第三幅圖像(D3)和第二幅圖像(D2)間的瞬時差異。
第四部分126配置為顯示與每次的掃描圖像相對應(yīng)的三維圖像，或一些掃描圖像的結(jié)合體。例如，三維圖像可以由第一幅圖像(D1)生成并顯示在第四部分126。然后，在生成第二幅圖像(D2)之后，由第一幅圖像(D1)和第二幅圖像(D2)生成更新的三維圖像并顯示在第四部分126。類似地，在生成第三幅圖像(D3)之后，由第一幅圖像(D1)、第二幅圖像(D2)和第三幅圖像(D3)生成更新的三維圖像并顯示在第四部分126。另外，例如，再次更新的三維圖像可以只由第一幅圖像(D1)和第三幅圖像(D3)生成。根據(jù)一個實施方案，第二幅圖像(D2)和第三幅圖像(D3)的彩色編碼是混合的，這樣三維圖像可以指示第三幅圖像(D3)和第二幅圖像(D2)間的瞬時差異。
三維圖像，在一個實施方案中，可以以一個盤旋角章動，以便從不同的視角顯示三維圖像。可以使用的三維圖像再現(xiàn)技術(shù)包括MPVR、表面投影顯示或其它已知的體積再現(xiàn)技術(shù)，例如利用選擇性遮光、透視、視角變換和平面窗的技術(shù)。
現(xiàn)參照圖9，表格128示例了典型時間、掃描和圖像顯示間的相互關(guān)系。明確地講，圖9示例了系統(tǒng)10，其中，選擇了五次掃描組，即#組84為5，和兩秒鐘的組間延遲86。如圖所示，系統(tǒng)10首先根據(jù)選定的#組84執(zhí)行五次掃描，或一次組掃描。在第一次組掃描之后，系統(tǒng)10根據(jù)選定的組間延遲86停止掃描兩秒鐘。此外，如圖所示，根據(jù)圖像顯示步驟54，與每次的獨立掃描相對應(yīng)的圖像在掃描之后的一秒鐘內(nèi)被顯示出來，即基本上是“實時”的。
如圖9所示，探針在組間延遲86過程中在患者22內(nèi)部調(diào)節(jié)(A)。特別是，五次轉(zhuǎn)動掃描組，即#組84為五，允許在二十秒鐘間隔內(nèi)，或一瞬間，進行三次探針調(diào)節(jié)。在利用瞬間調(diào)節(jié)把目標疾患移入可視區(qū)時，還允許三次嘗試。整個過程在另外的二十秒鐘內(nèi)重復(fù)進行。
圖10根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案示例了圖像數(shù)據(jù)42D、42E、42F、42G和42H的五次連續(xù)顯示。如圖所示，由第一次掃描生成的第一幅圖像(D1)顯示在第一部分120。然后，在第二次掃描之后，由第二次掃描生成的第二幅圖像(D2)顯示在第一部分120，同時第一幅圖像(D1)顯示在第二部分122。類似地，在第三次掃描生成第三幅圖像(D3)之后，第三幅圖像(D3)顯示在第一部分120，同時第二幅圖像(D2)顯示在第二部分122，第一幅圖像(D1)顯示在第三部分124。類似地，在第四次掃描生成第四幅圖像(D4)之后，第四幅圖像(D4)顯示在第一部分120，同時第三幅圖像(D3)顯示在第二部分122，第二幅圖像(D2)顯示在第三部分124，第一幅圖像(D1)顯示在第四部分126。此外，在第五次掃描生成第五幅圖像(D5)之后，第一幅圖像(D1)移出顯示器42，同時圖像D5、D4、D3和D2如圖所示地顯示出來。在一個實施方案中，在顯示來自后續(xù)組的第一幅圖像時，所有顯示的圖像被移出顯示器42。
在另一個實施方案中，如上所述，第四部分126可以配置為顯示與每次的掃描圖像相對應(yīng)的三維圖像。在該實施方案中，其它的三幅圖像顯示在顯示器42上。另外，顯示器42可以配置得多于四個部分，以便允許同時顯示多于四幅的圖像。類似地，顯示器42可以配置得少于四個部分，以便允許同時顯示少于四幅的圖像。例如，顯示器42可以配置得具有三個部分，其中第一和第二部分用于分別顯示第一和第二圖像斷層，第三部分用于顯示三維圖像。
參照圖11，它示例了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的系統(tǒng)菜單130，操作者可以選擇包括mm移動量132的附加參數(shù)，該參數(shù)允許操作者沿高方向或低方向以固定的間隔“撞到”選定的掃描位置58。特別是，操作者可以選擇mm移動量和移動方向，即抬高或降低，由此調(diào)節(jié)后續(xù)組掃描的位置。
例如，參照圖12，第一組掃描134對準0mm處，沒有位置移動。如圖所示，圖12示例了#組84為五的掃描。如果操作者選擇沿低方向移動50mm，即mm移動量132是低五十mm，第二組掃描136將移動，使得它對準低于第一組掃描134的50mm處，即在-5cm處。然后，如果操作者選擇沿高方向移動50mm，即mm移動量132是高五十mm，第三組掃描138A將再次對準0mm處。另外，如果操作者選擇沿低方向再移動50mm，即mm移動量132是低五十mm，第三組掃描138B將對準-10cm處。在該例中使用50mm增量，但可以使用任何尺寸的增量。可以相信每次調(diào)節(jié)所需的時間不超過一秒鐘。因此，時序與參照圖9所描述的相同。
可以相信，如果路徑過于傾斜，如果患者22的呼吸與掃描設(shè)計步驟50中的不同，或者如果患者22沒有完全摒住呼吸，mm移動量132可以引導(dǎo)探針到達目標。
上述實施方案還可以用于多斷層CT系統(tǒng)。已知的多斷層掃描器通常在每個斷層上具有多列檢測器。例如，一個兩斷層檢測器具有兩列檢測器，四斷層檢測器具有四列檢測器。相應(yīng)地，多斷層CT系統(tǒng)的軸向掃描生成多圖像斷層。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，#組84是指有助于圖像顯示的檢測器列的最大數(shù)目。明確地講，例如，如果操作者為#組84選擇三次掃描組，那么多斷層CT系統(tǒng)執(zhí)行掃描并顯示與三列檢測器相對應(yīng)的圖像斷層。
為了改進圖像質(zhì)量，可以除去顯示探針的圖像部分，例如濾波，并在顯示之前用模型探針圖像代替。利用該模型可以更好地設(shè)計掃描軌跡，因為利用該模型可以更加精確地觀察探針相對于目標的位置。另外，在探針放置在患者切入點并生成模型探針圖像時，執(zhí)行掃描。根據(jù)探針的位置和方向，期望的探針放置，即患者切入點，和探針方向可以在把探針插入患者22之前確定。一旦選擇了切入點和探針方向以便顯示由該切入點和方向產(chǎn)生的探針軌跡，就生成了一個模型。預(yù)計外部傳感設(shè)備可以用來引導(dǎo)探針或交互儀器的放置過程。
上述的實施方案使數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)顯示間的滯后最小化。此外，實施方案允許同時顯示幾幅圖像。通過允許同時和幾乎瞬時顯示兩維斷層和三維圖像，即時圖像顯示被認為可以提高對交互過程的CT支持。而且，總體圖像質(zhì)量并不降低。
根據(jù)前面對本發(fā)明的各種實施方案的描述，表明實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。盡管已經(jīng)詳細地描述和示例了本發(fā)明，應(yīng)當理解的是這僅僅是為了描述和示例，而不是限制性的。例如，這里所述的CT系統(tǒng)是x-射線源和檢測器繞門式臺架轉(zhuǎn)動的“第三代”系統(tǒng)。還可以使用包括“第四代”統(tǒng)的許多其它CT系統(tǒng)，其中檢測器是一個環(huán)狀靜止檢測器，只有x-射線源繞門式臺架轉(zhuǎn)動。類似地，本發(fā)明可以用于電子線束系統(tǒng)，該系統(tǒng)在本領(lǐng)域是眾所周知的，常常被稱為CT電子線束系統(tǒng)。此外，在此描述的CT系統(tǒng)獲取單一斷層，可以使用同時獲取2、4或更多斷層的其它系統(tǒng)，相應(yīng)地，本發(fā)明的精神和范圍只受限于附屬權(quán)利要求的條款。
權(quán)利要求
1一種在計算機x-射線斷層透視系統(tǒng)中用于掃描物體的方法，計算機x-射線斷層透視系統(tǒng)包括投射x-射線的x-射線源，對來自x-射線源并經(jīng)物體衰減的x-射線進行檢測的檢測器，顯示器，以及與檢測器相連和與顯示器相連以便在顯示器上生成圖像的處理器，方法包括以下步驟獲取掃描投射數(shù)據(jù)；處理投射數(shù)據(jù)以生成圖像數(shù)據(jù)；和在顯示器上至少同時顯示一幅圖像斷層和一幅三維圖像。
2根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于顯示器至少具有三個部分，該方法包括同時在第一顯示器部分顯示第一幅圖像斷層，在第二顯示器部分顯示第二幅圖像斷層，在第三顯示器部分顯示三維圖像。
3根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于x-射線源和檢測器安裝在繞物體轉(zhuǎn)動的門式臺架上，獲取掃描投射數(shù)據(jù)的步驟包括選擇決定最大門式臺架轉(zhuǎn)動次數(shù)的掃描組；選擇決定x-射線源不投射x-射線的時間間隔的組間延遲；利用選擇的掃描組和組間延遲執(zhí)行掃描。
4根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于選擇的掃描組至少包括兩次門式臺架轉(zhuǎn)動。
5根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于計算機x-射線斷層透視系統(tǒng)還包括與處理器相連的存儲單元，其中該方法還包括在存儲單元中存儲選定掃描組的步驟。
6根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于該方法還包括在存儲單元中存儲選定組間延遲的步驟。
7根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于顯示器具有四個部分，所述方法包括同時在第一顯示器部分顯示第一幅圖像斷層，在第二顯示器部分顯示第二幅圖像斷層，在第三顯示器部分顯示第三幅圖像斷層，和在第四顯示器部分顯示三維圖像。
8根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于同時顯示第一幅圖像斷層、第二幅圖像斷層、第三幅圖像斷層和三維圖像的過程包括以下步驟對第二幅圖像斷層進行彩色編碼以指示第二幅圖像斷層和第一幅圖像斷層間的瞬時差異；對第三幅圖像斷層進行彩色編碼以指示第三幅圖像斷層和第二幅圖像斷層間的瞬時差異；
9根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于獲取掃描投射數(shù)據(jù)的過程還包括選擇掃描位置的步驟。
10根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于獲取掃描投射數(shù)據(jù)的過程還包括以下步驟確定患者進入點；把交互儀器放置在確定的患者進入點；確定交互儀器在確定的患者進入點的方向；標識交互儀器的軌跡。
11根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于計算機x-射線斷層透視系統(tǒng)還包括外部傳感設(shè)備，其中獲取投射數(shù)據(jù)的過程還包括以下步驟確定患者進入點；把交互儀器放置在確定的患者進入點；和利用外部傳感設(shè)備引導(dǎo)交互儀器。
12一種計算機x-射線斷層透視系統(tǒng)的處理器，包括投射x-射線的x-射線源，對來自x-射線源并經(jīng)物體衰減的x-射線進行檢測的檢測器，和顯示器，處理器與檢測器和顯示器相連，以便在顯示器上生成圖像，處理器被編程以便獲取掃描投射數(shù)據(jù)；處理投射數(shù)據(jù)以生成圖像數(shù)據(jù)；和在顯示器上同時至少顯示一幅圖像斷層和一幅三維圖像。
13根據(jù)權(quán)利要求12的處理器，其特征在于顯示器至少具有三個部分，處理器編程為同時在第一顯示器部分顯示第一幅圖像斷層，在第二顯示器部分顯示第二幅圖像斷層，在第三顯示器部分顯示三維圖像。
14根據(jù)權(quán)利要求12的處理器，其特征在于x-射線源和檢測器安裝在繞物體轉(zhuǎn)動的門式臺架上，以獲取掃描投射數(shù)據(jù)，處理器還可以編程以便選擇決定最大門式臺架轉(zhuǎn)動次數(shù)的掃描組；選擇決定x-射線源不投射x-射線的時間間隔的組間延遲；利用選擇的掃描組和組間延遲執(zhí)行掃描。
15根據(jù)權(quán)利要求14的處理器，其特征在于選擇的掃描組至少包括兩次門式臺架轉(zhuǎn)動。
16根據(jù)權(quán)利要求14的處理器，其特征在于計算機x-射線斷層透視系統(tǒng)還包括配置得用于存儲選擇的掃描組的存儲單元，其中處理器與存儲單元相連。
17根據(jù)權(quán)利要求15的處理器，其特征在于顯示器具有四個部分，處理器編程為同時在第一顯示器部分顯示第一幅圖像斷層，在第二顯示器部分顯示第二幅圖像斷層，在第三顯示器部分顯示第三幅圖像斷層，和在第四顯示器部分顯示三維圖像。
18根據(jù)權(quán)利要求17的處理器，其特征在于同時顯示第一幅圖像斷層、第二幅圖像斷層、第三幅圖像斷層和三維圖像，處理器編程為對第二幅圖像斷層進行彩色編碼以指示第二幅圖像斷層和第一幅圖像斷層間的瞬時差異；對第三幅圖像斷層進行彩色編碼以指示第三幅圖像斷層和第二幅圖像斷層間的瞬時差異；
19根據(jù)權(quán)利要求18的處理器，其特征在于顯示三維圖像，處理器編程為把第二幅圖像斷層的彩色編碼和第三幅圖像斷層的彩色編碼進行混合，這樣三維圖像可以指示出第二幅圖像斷層和第三幅圖像斷層間的瞬時差異。
20根據(jù)權(quán)利要求12的處理器，其特征在于顯示三維圖像，處理器編程為以一定的盤旋角使三維圖像章動以便在各個視角顯示三維圖像。
全文摘要
描述了交互過程中,在計算機x－射線斷層透視系統(tǒng)中掃描物體的方法和設(shè)備。計算機x－射線斷層透視系統(tǒng)包括x－射線源、檢測器和顯示器。檢測器檢測由x－射線源投射并經(jīng)物體衰減的x－射線。處理器與檢測器和顯示器相連,以便在顯示器上生成物體的圖像。執(zhí)行螺旋掃描以便生成與每次的門式臺架轉(zhuǎn)動相應(yīng)的物體圖像斷層。在顯示器上至少可以同時顯示一幅圖像斷層和一幅三維圖像。
文檔編號G06T1/00GK1181562SQ9712114
公開日1998年5月13日 申請日期1997年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月18日
發(fā)明者S·H·佛克斯, R·F·森茲克, J·思厄 申請人:通用電氣公司