CN100381105C - X射线计算机断层摄影装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的X射线计算机断层摄影装置具备：产生X射线的X射线管；为了收集投影数据而检测透过了被检测体的X射线的X射线检测部件；根据收集到的投影数据再构成图像数据的图像再构成部件；根据投影数据、对被检测体预先确定的与造影检查有关的信息，设置X射线管的管电流值的管电流值设置部件。
Description
技术领域
本发明涉及X射线计算机断层摄影装置。
背景技术
如众所周知那样，X射线计算机断层摄影装置根据被检测体内吸收X射线的吸收量，作为以水的X射线吸收率为基准的CT值的指标，计算(再构成)脏器等组织的X射线吸收率，从而得到图像(断层像)。
在再构成的图像中不可避免地有图像噪声。典型地将均匀模型(phantom)像的CT值的离散作为标准偏差来定义图像噪声，通常称为图像SD。在观察再构成的图像进行诊断时，例如为了区别图像上的阴影是噪声还是肿疡，而必须考虑该图像所固有的图像SD。因此，如图9所示例的那样，在事前根据摄影的扫描像(扫描图像)计算被检测体的水等价厚度，根据该水等价厚度，计算与指定的图像SD对应的管电流。在螺旋扫描中，如图10、图11所示，以沿着体轴的螺旋间距的间隔离散地计算管电流，使得维持指定的图像SD。
但是，在造影检查中，由于因注入被检测体内的造影剂造成的X射线吸收率增加，所以如图11所示，会产生图像SD增加的情况。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能够在造影检查中使管电流最优化，换一种说法就是能够抑制非造影检查和造影检查之间的画质变化的X射线计算机断层摄影装置。
在本发明的第一个方面，提供一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：产生X射线的X射线管；为了收集投影数据而检测透过了被检测体的X射线的X射线检测部件；根据上述收集到的投影数据再构成图像数据的图像再构成部件；根据上述投影数据、对上述被检测体预先确定的与造影检查有关的信息，设置上述X射线管的管电流值的管电流值设置部件，其中上述管电流值设置部件具备：根据上述投影数据，确定水等价厚度的水等价厚度确定部件；根据上述与造影检查有关的信息，对上述确定的水等价厚度进行修正的水等价厚度修正部件；根据上述修正后的水等价厚度，确定上述管电流值的管电流值确定部件。
在本发明的第2方面，提供一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：产生X射线的X射线管；为了收集投影数据而检测透过了被检测体的X射线的X射线检测部件；根据上述收集到的投影数据再构成图像数据的图像再构成部件；根据对上述被检测体预先确定的造影剂的注入量，设置上述X射线管的管电流值的管电流值设置部件。
在本发明的第3方面，提供一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：产生X射线的X射线管；为了收集投影数据而检测透过了被检测体的X射线的X射线检测部件；根据上述收集到的投影数据再构成图像数据的图像再构成部件；根据对上述被检测体预先确定的造影剂的浓度，设置上述X射线管的管电流值的管电流值设置部件。
在本发明的第4方面，提供一种X射线计算机断层摄影的管电流值设置装置，其特征在于包括：记录与被检测体有关的摄影数据的存储装置；根据上述投影数据、对上述被检测体预先确定的与造影检查有关的信息，设置上述X射线管的管电流值的管电流值设置部件。
通过以下的对本发明的说明和实施例能够了解本发明的其他特征和优点。通过对实施例的组合和变形也能够实现本发明的特征和优点。
附图说明
图1是展示本发明的实施例的X射线计算机断层摄影装置的主要部分的结构的图。
图2是展示存储在图1的修正系数对应表存储部件中的第1修正系数对应表的例子的图。
图3是展示存储在图1的修正系数对应表存储部件中的第2修正系数对应表的例子的图。
图4是展示图1的管电流决定部件的管电流决定处理的步骤的流程图。
图5是展示由图1的系统控制器提供的扫描计划画面例子的图。
图6是展示由图1的管电流决定部件修正的管电流的空间变化的图。
图7是展示通过由图1的管电流决定部件修正的管电流产生的图像SD的空间变化的图。
图8是展示基于图1的扫描控制器的螺旋扫描时的管电流控制的步骤的流程图。
图9是展示现有的管电流决定处理的步骤的流程图。
图10是展示通过现有方法决定的管电流的空间变化的图。
图11是展示因通过现有方法决定的管电流产生的图像SD的空间变化的图。
具体实施公式
以下，参照附图说明本发明的X射线计算机断层摄影装置的实施例。另外，在X射线计算机断层摄影装置中，有使X射线管和X射线检测器成为一体地在被检测体周围旋转的旋转/旋转型、环形地阵列设置许多检测元件，只使X射线管在被检测体周围旋转的固定/旋转型等各种类型，任意的类型都能适用本发明。在此，说明现在占主流的旋转/旋转型。另外，在再构成一个断层的断层像数据时，需要被检测体的周围一圈约360°的投影数据，另外在半扫描法中，也需要180°+视域角(view angle)的投影数据。任意的再构成方式都能够适用本发明。在此，以前者为例进行说明。另外，将入射X射线转换为电荷的机构的主流有：通过闪烁器等荧光体将X射线转换为光，再通过光电二极管等光电转换元件将该光转换为电荷的间接变换方式；利用了因X射线造成的在半导体内的电子正穴对的生成和向其电极的移动，即光导电现象的直接变换方式。作为X射线检测元件，可以采用这些方式的任意的方式，但在此说明前者的间接变换方式。另外，近年来，在旋转臂上安装了X射线管和X射线检测器的多个对的所谓多管球型的X射线计算机断层摄影装置正在被产品化，正在开发其外围技术。在本发明中，可以适用于现有的一管球型的X射线计算机断层摄影装置，也可以适用于多管球型的X射线计算机断层摄影装置。在此，作为一管球型进行说明。
图1展示了本实施例的X射线计算机断层摄影装置的结构。该X射线计算机断层摄影装置具有用于收集与被检测体有关的多方向的投影数据的架台1。架台1具有X射线管10和X射线检测器23。X射线管10和X射线检测器23安装在圆环形的旋转框架12上。旋转框架12通过架台驱动装置25以Z轴为中心被旋转驱动。旋转框架12在中央部分开口，向该开口部分中插入放置在卧台装置2的卧台2a上的被检测体P。在卧台装置2上安装用于在其长轴(与旋转轴平行)的方向上使卧台2a移动的卧台驱动部件2b。卧台驱动部件2b具有用于检测卧台2a的位置的旋转编码器等卧台位置检测部件。
在X射线管10的阴极阳极之间，从高电压发生器21施加管电压，另外，从高电压发生器21向X射线管10的灯丝提供灯丝电流。通过施加管电压和提供灯丝电流，从X射线管10产生X射线。
X射线检测器23是单断层型或多断层型的检测器。X射线检测器23如果是单断层型，则具有在例如916个信道方向上一列地排列有例如具有0.5mm×0.5mm的正方形的受光面的多个X射线检测元件的元件列。X射线检测器23如果是多断层型，则在断层方向上例如并排设置64列的元件列。
一般被称为DAS(data acquisition system)的数据收集装置24将从检测器23在每个信道输出的信号转换为电压信号并放大，进而转换为数字信号。由架台外部的计算机单元3取得该数据(原始数据)。计算机单元3的前处理单元34针对从数据收集装置26输出的原始数据实施感光度修正等修正处理，输出投影数据。该投影数据被发送到计算机系统3的数据存储装置35进行存储。
计算机系统3由前处理单元34、数据存储装置35、系统控制器29、具备键盘和鼠标等的输入器39、显示器38、扫描控制器30、再构成单元36、管电流决定部件37、水等价厚度修正部件38、显示器39、水等价厚度对应表存储部件41、修正系数对应表存储部件43、管电流对应表存储部件42构成。再构成单元36通过由操作者从多种再构成法中选择指定的再构成法，根据投影数据再构成断层图像数据。在多种再构成法中，例如包含：扇形射束再构成法(也称为扇形射束卷积背部投影法)，作为使投影线相对于再构成面倾斜交叉的情况的再构成法，以锥形角小为前提，在卷积时看作是扇形投影射束进行处理，并沿着扫描时的射线处理逆投影的作为近似图像再构成法的费尔德坎普法；在费尔德坎普法的基础上，作为抑制锥形角错误的方法，根据相对于再构成面的射线的角度修正投影数据的锥形射束再构成法。
水等价厚度对应表存储部件41存储使水等价厚度与扫描像摄影时的照射线量和透过线量(扫描的投影数据的值)对应起来的对应表。另外，照射线量和透过线量表示X射线吸收率。对应表也可以使水等价厚度与X射线吸收率对应。修正系数对应表存储部件43存储将用于根据与造影检查有关的信息修正水等价厚度的修正系数，与造影检查相关信息对应起来的对应表。与造影检查有关的信息包含被检测体的体重、预定的造影剂的注入总量(造影剂量：单位ml)、预定的造影剂的浓度(g/ml)、在预定的单位时间(例如1秒)中注入的造影剂的量(注入速度ml/sec)、从注入造影剂到收集投影数据为止的延迟时间(造影定时)、血流速度。在此，作为与造影检查有关的信息，限定为被检测体的体重、造影剂的注入量(造影剂量)、注入到被检测体中的造影剂的浓度进行说明。实际上，修正系数对应表存储部件43保存了图2所示的第1对应表、图3所示的第2对应表。第1对应表使修正系数A与从被检测体的体重(kg)的2倍减去了造影剂量的值对应起来。例如在向体重为50kg的患者注入了100ml量的造影剂的情况下，修正系数A选择与指标0(＝50×2-100)对应的值“1.20”。第2对应表使修正系数B与造影剂浓度对应起来。最终的修正系数是修正系数A×修正系数B。另外，也可以将第1、第2对应表统一为单一的对应表。单一的对应表与患者的体重、预定注入的造影剂量和造影剂浓度的输入对应地输出修正系数(A×B)。
水等价厚度修正部件38从水等价厚度对应表存储部件41取得与扫描像摄影时的照射线量和扫描像的数据(透过X射线的射线量)对应的水等价厚度。沿着被检测体的体轴，以与螺旋间距相同的间隔离散地取得水等价厚度。
水等价厚度修正部件38从修正系数对应表存储部件43取得与被检测体的体重和造影剂量对应的修正系数A、与造影剂浓度对应的修正系数B。水等价厚度修正部件38通过将修正系数B与修正系数A相乘，计算最终的修正系数。水等价厚度修正部件38通过将计算出的最终的修正系数与从水等价厚度对应表存储部件41取得的水等价厚度相乘，来修正从水等价厚度对应表存储部件41取得的水等价厚度。通过该修正，能够使从水等价厚度对应表存储部件41取得的水等价厚度，与通过注入造影剂而增加的被检测体的X射线吸收率所对应的真正的水等价厚度近似。
管电流对应表存储部件42针对多个图像SD分别存储与水等价厚度对应的管电流的对应表。例如，在通过根据与希望的图像SD对应的对应表从水等价厚度决定的管电流来进行数据收集，并再构成了断层图像时，在该表的图像SD或表示其近似值的画质下取得该断层图像。能够确保希望的画质，换一种说法，能够抑制非造影检查和造影检查之间的画质变化。
管电流决定部件37从管电流对应表存储部件42取得与由水等价厚度修正部件38修正后的水等价厚度、由操作者指定的图像SD对应的管电流。在螺旋扫描中，沿着被检测体的体轴以螺旋间距的间隔离散地计算水等价厚度，与其对应地沿着被检测体的体轴以螺旋间距的间隔离散地决定管电流。
接着，参照图4说明本实施例的管电流的设置步骤。首先，以非造影状态为基础，进行扫描像的摄影(S1)。如众所周知那样，一边停止X射线管10和X射线检测器23的旋转，使卧台2a以定速移动，一边连续对被检测体照射X射线，用X射线检测器23循环检测透过X射线，来进行扫描像的摄影。从X射线检测器23经由数据收集装置24和前处理单元34发送的扫描像数据被存储在数据存储装置35中。
另外，如果未图示的扫描像的摄影结束，则通过由图5所示的系统控制器29或未图示的扫描计划专用的扫描专家系统所构筑的扫描计划画面，由操作者计划扫描条件。扫描条件包含螺旋扫描/单扫描(扫描模式)、螺旋扫描范围、单扫描位置、扫描数、管电压(kV)、管电流(mA)、扫描速度(旋转速度)、再构成模式、摄影视野的直径(FOV)、螺旋间距等项目。对于管电流的设置，在本实施例中，设置了自动控制管电流(mA)使得维持指定的图像SD的模式。例如由操作者点击管电流(mA)的项目，打开下拉菜单，从该下拉菜单中选择希望的管电流值，或者点击“Auto”。“Auto”与自动地设置用于实现指定的图像SD的管电流值的功能的起动指令对应。通过点击“Auto”，打开包含“高画质(High Quality)”、“低辐射(Low Dose)”、多个图像SD的值的选择分支的子菜单。如果从“高画质”、“低辐射”、多个图像SD中选择了希望的图像SD，并与其同时地起动了自动设置管电流值的功能，则在系统控制器29的控制下，向图5的扫描计划画面中追加“被检测体的体重”、“造影剂量”、“造影剂浓度”的输入框。
返回图4。如果扫描像的摄影结束，扫描计划的设置完成，则水等价厚度修正部件38从水等价厚度对应表存储部件41取得与扫描像摄影时的照射线量和扫描像的数据值(透过X射线的射线量)对应的水等价厚度(S2)。沿着被检测体的体轴，以与螺旋间距相同的间隔离散地取得水等价厚度。另外，也可以根据扫描像的长度中心轴上的像素的数据值(透过X射线的射线量)计算水等价厚度，还可以根据在扫描像的横方向上相邻的多个像素的平均值(透过X射线的平均射线量)计算水等价厚度，或者根据扫描像的局部区域内的多个像素的平均值(透过X射线的平均射线量)计算水等价厚度。
接着，水等价厚度修正部件38从修正系数对应表存储部件43取得与被检测体的体重和预定注入的造影剂量对应的修正系数A、与预定注入的造影剂的浓度对应的修正系数B。水等价厚度修正部件38通过将修正系数B与修正系数A相乘，计算最终的修正系数(S3)。
水等价厚度修正部件38通过将计算出的最终的修正系数与从水等价厚度对应表存储部件41取得的水等价厚度相乘，来修正从水等价厚度对应表存储部件41取得的水等价厚度(S4)。通过该修正，能够使从水等价厚度对应表存储部件41取得的水等价厚度，与由于注入造影剂而增加的被检测体的X射线吸收率所对应的真正的水等价厚度近似。
接着，管电流决定部件37从管电流对应表存储部件42取得与由水等价厚度修正部件38修正后的水等价厚度、由操作者指定的图像SD对应的管电流(S5)。在螺旋扫描中，沿着被检测体的体轴以螺旋间距的间隔离散地计算水等价厚度，与其对应地沿着被检测体的体轴以螺旋间距的间隔离散地，决定用于使图像SD在螺旋扫描的范围内成为一定的管电流(参照图6、图7)。
如果决定了使图像SD在螺旋扫描范围内的多个位置成为一定的管电流，则实际注入造影剂(S6)，实施用于使图像SD成为一定的管电流可变扫描(S7)。如图8所示，如果开始螺旋扫描(S21)，则从卧台装置2的卧台驱动部件2b内的卧台位置检测部件向扫描控制器30随时提供卧台位置信号(S22)。扫描控制器30选择性地读出与卧台位置对应的管电流值(S23)，依照该管电流值控制高电压发生器21。扫描控制器30调整高电压发生器21的灯丝电流，使得X射线管10的管电流实际成为所选择的管电流值。到卧台位置到达预定的结束位置为止持续地进行S22至S24的处理(S25)。在本实施例中，由于以螺旋间距的间隔对每个离散的卧台位置决定管电流值，所以在螺旋扫描中与旋转周期同步地在X射线管10的每一圈中动态地调整管电流。但是，通过对每个比螺旋间距短的间隔的离散的卧台位置决定管电流值，能够在一圈中，例如以5°、10°等的间隔细致地进行管电流的调整。
如上所述，根据本实施例，在造影检查中，能够实现由操作者指定的画质(图像SD)，因此操作者能够以预定的画质取得图像，减少了重新扫描等的操作机会。
本发明可以进行各种改进和变形。因此，本发明并不只限于上述的具体说明和实施例。在不脱离本发明的宗旨的情况下，本发明还包括这些变形形式。
Claims (10)
1.一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：
产生X射线的X射线管；
为了收集投影数据而检测透过了被检测体的X射线的X射线检测部件；
根据上述收集到的投影数据再构成图像数据的图像再构成部件；
根据上述投影数据、对上述被检测体预先确定的与造影检查有关的信息，设置上述X射线管的管电流值的管电流值设置部件，其中
上述管电流值设置部件具备：
根据上述投影数据，确定水等价厚度的水等价厚度确定部件；
根据上述与造影检查有关的信息，对上述确定的水等价厚度进行修正的水等价厚度修正部件；
根据上述修正后的水等价厚度，确定上述管电流值的管电流值确定部件。
2.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
决定上述管电流值使得在由上述操作者指定的画质水平下得到上述图像数据。
3.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
上述与造影检查有关的信息包含上述被检测体的体重、预定注入到上述被检测体的造影剂的注入量、上述造影剂的浓度。
4.根据权利要求3所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
上述与造影检查有关的信息包含上述造影剂的注入速度、从注入上述造影剂到收集上述造影数据为止的延迟时间。
5.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
上述水等价厚度修正部件具备：
存储使修正系数与包含在上述与造影检查有关的信息中的上述被检测体的体重、造影剂的注入量和造影剂浓度对应起来的对应表的存储部件；
根据用上述对应表确定的修正系数，修正上述确定的水等价厚度的修正部件。
6.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
上述管电流值设置部件为了得到希望的画质水平，而设置上述管电流值。
7.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
在用于设置上述管电流值的菜单的下层，提供用于选择上述画质水平的子菜单。
8.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
上述管电流值设置部件将上述造影检查的管电流值设置为与非造影检查的管电流值不同的值。
9.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
上述管电流值设置部件针对与上述被检测体的体轴方向有关的多个位置，分别设置多个管电流值。
10.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：
根据与上述被检测体有关的扫描的数据得到用于设置上述管电流值的上述投影数据。
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