CN100393279C - X-射线计算断层摄影扫描仪 - Google Patents

X-射线计算断层摄影扫描仪 Download PDF

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Abstract

一种x-射线计算断层摄影扫描仪，其根据指定的扫描范围执行螺旋扫描并收集x-射线投影数据，包括：一个确定单元(21)，其确定在扫描范围内重建图像所需的x-射线辐照范围；和一个显示单元(21，25)，其显示通过在扫描图像上叠加x-射线辐照范围形成的图像。

Description

X-射线计算断层摄影扫描仪
相关专利申请参考
本专利申请是基于先前的日本专利申请NO.2004-143526，并要求获得其优先权，该专利于2004年5月13日提出申请，本文引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于进行螺旋扫描的x-射线计算断层摄影扫描仪。
背景技术
利用扫描图像(scanogram)(x-射线传送图像)设置扫描范围的功能是x-射线计算断层摄影扫描仪(下文称作x-射线CT扫描仪)的已知功能之一(例如，见日本专利申请KOKAI.公布No.164135)。该功能的执行是由用户在扫描图像上自由指定一个范围作为扫描范围。使用该功能，用户可以直观而简单地确定扫描范围。
由上述功能设定的扫描范围是应当在其中通过图像重建俘获一个图像的范围。在螺旋扫描中，为了在某个位置俘获一个图像，该图像需要用该位置之前和之后的数据进行内插值替换。因此需要从比上述扫描范围更大的范围内收集数据。换言之，应用x-射线辐照对象的范围比上面的扫描范围更大。
于是担心，不理解螺旋扫描上述特点的用户在设置扫描范围时不会考虑到所施加的x-射线会超出指定的范围。
发明内容
在前述情况下，让用户真正识别出x-射线的实际应用范围是非常需要的。
根据本发明的一个方面，提供了一种x-射线计算断层摄影扫描仪，其根据指定的扫描范围进行螺旋扫描并收集x-射线投影数据，包括：一个确定单元，其确定在扫描范围内重建一个图像所需的x-射线辐照范围；一个显示单元，其显示通过在扫描图像(scanogram)上叠加x-射线辐照范围而形成的图像。
根据本发明的另一方面，提供了一种x-射线计算断层摄影扫描仪，其根据指定的扫描范围进行螺旋扫描并收集x-射线投影数据，包括：一个确定单元，其确定在扫描范围内重建一个图像所需的x-射线辐照范围；和一个生成单元，其产生通过在扫描图像(scanogram)上叠加x-射线辐照范围形成的图像的数据。
在本发明请求保护的技术方案中，提供一种x-射线计算断层摄影扫描仪，其根据指定的扫描范围执行螺旋扫描并收集x-射线投影数据，包括：一个确定单元，其确定半影范围和在扫描范围内重建图像所需的x-射线辐照范围；和一个显示单元，其在扫描图像上显示由指示扫描范围的标记、指示x-射线辐照范围的标记和指示半影范围的标记形成的图像。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元考虑扫描条件而确定x-射线辐照范围。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元确定包括半影的x-射线辐照范围。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，进一步包括一个计算单元，其计算x-射线辐照范围内放射剂量的数值，并且其中显示单元显示叠加在扫描图像上的数值。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，进一步包括一个计算单元，其计算x-射线辐照范围内的放射剂量数值和半影范围内的放射剂量数值，并且其中显示单元显示由计算单元计算的与指示x-射线辐照范围的标记有关的数值和与指示半影范围的标记有关的数值之间的差。
本发明还提供一种x-射线计算断层摄影扫描仪，其根据指定的扫描范围进行螺旋扫描并收集x-射线投影数据，包括：一个确定单元，其确定半影范围和在扫描范围内重建图像所需的x-射线辐照范围；和一个生成单元，其生成通过在扫描图像上叠加指示x-射线辐照范围的标记、指示半影范围的标记所形成的图像的数据。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元考虑扫描条件而确定x-射线辐照范围。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元确定包括半影的x-射线辐照范围。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，进一步包括一个计算单元，其计算x-射线辐照范围内的放射剂量数值，并且其中生成单元生成通过在扫描图像上叠加x-射线辐照范围形成的图像的数据。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，其中生成单元生成通过在扫描图像上叠加指示扫描范围的标记和指示x-射线辐照范围的标记形成的图像的数据。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元确定包括半影的x-射线辐照范围，并且生成单元生成通过在扫描图像上叠加指示扫描范围的标记、指示x-射线辐照范围的标记和指示半影范围的标记形成的图像的数据。
根据本发明的上述x-射线计算断层摄影扫描仪，进一步包括一个计算单元，其计算x-射线辐照范围内的放射剂量数值和半影范围内的放射剂量数值，并且其中生成单元生成指示由计算单元计算的与指示x-射线辐照范围的标记有关的数值和与指示半影范围的标记有关的数值之间的差的图像数据。
本发明其余的目的和优点将在后面的说明中加以阐述，并且在该说明中将部分地显而易见，或者可以通过实践本发明而学得。本发明的目的和优点可以通过在下文中特别指出的说明和组合而实现和获得。
附图说明
引入并构成专利说明书一部分的附图例证了本发明当前优选的实施例，并且与上面给出的一般说明和下面给出的优选实施例详细说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明一个实施例的x-射线CT扫描仪主要部分的框图；
图2是图1所示x-射线CT扫描仪的扫描控制单元在预处理中的程序流程图；
图3是通过在扫描图像(scanogram)上叠加辐射信息图像形成的图像的一个示例；和
图4是通过在扫描图像(scanogram)上叠加另一个辐射信息图像形成的图像的一个示例。
具体实施方式
下面将参考附图说明根据本发明一个实施例的x-射线CT扫描仪。
图1是根据本发明一个实施例的x-射线CT扫描仪主要部分的框图。该x-射线CT扫描仪包括扫描台架(gantry)1和计算机单元2。扫描台架1是用于收集与对象相关的投影数据的部件。所收集的投影数据用于在计算机单元2中进行图像重建、实时准备(real prep)及类似操作。
将对象放在床10的顶板20上并插入到扫描台架1的空腔(扫描中空区域)内。顶板20通过床驱动单元16驱动并沿着其纵向方向移动。通常提供床10使得该纵向方向与旋转轴RA(稍后说明)平行，旋转轴RA与体轴和z轴一致。扫描台架1包括一个环形旋转支架(base)(未显示)，其通过支架旋转驱动单元15加以驱动并围绕旋转轴RA旋转。在旋转支架上，彼此相对地安装x-射线管单元11和x-射线探测器12。
x-射线管单元11包括x-射线管111和x-射线滤波器112。x-射线管111发射x-射线。x-射线滤波器112消除x-射线中的低能成分从而降低辐照剂量。提供一个反相器型(inverter-type)高压发生单元14向x-射线管单元111施加电功率。单元14包括一个高压变压器，一个灯丝(filament)电流发生器和一个整流器。单元14还包括一个管电压选择器和灯丝(filament)电流选择器以自由地或者逐步地控制管电压和灯丝电流。
x-射线探测器12的输出通过数据收集单元13和集电环(未显示)提供给计算机单元2。集电环允许旋转支架连续地旋转。
计算机单元2包括一个扫描控制单元21，一个预处理单元22，一个图像重建单元23，一个扫描图像生成单元24，一个显示单元25和一个控制台26。这些单元21-26通过数据/控制总线27彼此相互连接。
扫描台架1向计算机单元2提供数据。然后，图像作为投影数据通过预处理单元22提供给图像重建单元23或扫描图像生成单元24。投影数据用于重建断层图像数据或产生扫描图像数据。断层图像数据和扫描图像数据显示在显示单元25上。扫描图像数据还提供给扫描控制单元21并用于设定断层图像的扫描范围。
控制台26用于由操作者输入各种信息条目和各种指令。信息条目包括扫描条件和扫描范围。控制台26有一个操作屏幕。在操作屏幕或者显示单元25上显示了一个精心制作的设置屏幕，从而扫描控制单元21可以帮助操作者输入上述信息条目和指令。
扫描控制单元21控制各个单元在预定的条件下进行扫描。单元21具有确定功能和显示控制功能，从而作为确定单元和显示控制单元工作。执行确定功能确定过扫描(over-scan)范围(稍后说明)，同时执行显示控制功能在显示单元25上显示辐射信息图像(稍后说明)，该图像代表了过扫描范围等信息。
下面说明如此配置的x-射线CT扫描仪的操作。特别地，将说明扫描控制单元21关于螺旋扫描预备处理的程序。
图2是扫描控制单元21在预处理中的程序流程图。
在步骤ST1中，扫描控制单元21控制各个单元以获得扫描图像。该控制的执行是通过例如一个众所周知的程序。在步骤ST2中，扫描控制单元21促使显示单元25显示在步骤ST1中获得的扫描图像。
在步骤ST3中，扫描控制单元21设置根据控制台26的用户操作获得断层图像的条件。该条件包括重建条件和扫描条件，例如螺旋节距(pitch)、所收集切片的厚度、行数、床每次旋转的移动量、x-射线管电压、x-射线管电流、每次旋转的扫描时间和视场(FOV)。在步骤ST4中，扫描控制单元21根据控制台26的用户操作设定扫描范围。该扫描范围是用户将在其中获得一个断层扫描图像的范围
在步骤ST5中，扫描控制单元21参考在步骤ST3中设定的条件和在步骤ST4中设定的扫描范围确定过扫描(over-scan)范围，并计算加权的计算断层扫描剂量指数100(CTDIw)和剂量长度乘积(doselength product)(DLP)。过扫描范围表示被扫描以获得用于在扫描范围内补充数据所需的数据的范围。基本上，过扫描范围取决于重建处理所需的数据的范围。然而，也存在过扫描范围随扫描条件改变的情况，例如螺旋节距(pitch)、图像厚度、所收集切片的厚度、行数以及床的移动量。因此，扫描控制单元21是根据影响过扫描范围的条件确定过扫描范围。该确定能够通过计算并参考相应的表格而执行。CTDIw是每次旋转中10mm厚度上反射剂量的指数。DLP代表了预定条件下辐射的总剂量。
在步骤ST6中，扫描控制单元21在扫描图像上叠加辐射信息图像并显示它。图3显示了通过叠加形成的图像的一个实例。如图3所示，辐射信息图像包括扫描范围框(frame)，过扫描范围框，CTDIw显示对象和DLP显示对象。扫描范围框指示在步骤ST4中设定的扫描范围。过扫描范围框指示在步骤ST5中确定的过扫描范围。CTDIw显示对象是与在步骤ST4中计算的CTDIw相应的字符串。DLP显示对象是与步骤ST4中计算的DLP相应的字符串。这些范围框和显示对象是由计算机曲线形成的标记(mark)。
在步骤ST7中，扫描控制单元21确认是否确定或改变当前设定的扫描范围。如果用户通过控制台26改变扫描范围，则扫描控制单元21从步骤ST7转移到步骤ST4并再次执行步骤ST4-ST6。如果用户通过控制台26确定扫描范围，则扫描控制单元21完成图2所示的处理。
根据上述实施例，操作者能够根据在扫描图像上叠加的过扫描范围框可靠而容易地识别在当前设定的扫描范围内x-射线实际应用的范围。因此操作者能够参考x-射线的辐射范围指定合适的扫描范围。
对上述说明的实施例能够进行如下的修改。
当过扫描范围之外出现半影(penumbra)时，也能够如图4所示地显示指示半影范围的半影范围框。这样，操作者能够通过半影识别x-射线的辐射。半影范围框是由计算机曲线产生的标记。
半影中的辐射剂量低于扫描范围和过扫描范围中的辐射剂量。如果在图4中显示代表辐射剂量差的剂量曲线，则操作者能够更加精确地识别辐射状态。扫描控制单元21计算扫描范围和过扫描范围内的辐射剂量。因为半影范围内的辐射剂量随着与过扫描范围的距离而降低，所以扫描控制单元21能够计算降低的比率。根据计算结果，单元21产生图4所示的代表辐射剂量分布的剂量曲线。在图4中，辐射剂量用x-射线管电流量表示。半影范围中的辐射剂量能够按照半影范围中心的剂量或半影范围的平均辐射剂量加以计算。即使用色彩、饱和度、亮度随每个范围框内辐射剂量变化的图像或者与辐射剂量相应的等高线代替剂量曲线，也能得到同样的优点。
在图4中，x-射线管电流的量在扫描期间是固定的。对比地，x-射线管电流的量在螺旋扫描期间也可以随对象体轴位置的不同而变化。这项技术在例如日本专利申请KOKAI公布No.2003-10168中有公开。该公布中公开的程序将作一简要的描述。首先，获得x-射线管电流的需要量以便使体轴方向上每个位置的图像标准偏差(SD)等于根据扫描图像预定的图像SD。然后，在螺旋扫描期间，通过在扫描位置处获得的x-射线管电流驱动x-射线管。当执行该处理时，准备并显示反映x-射线管电流变化的剂量曲线。
扫描图像和辐射信息图像也能够在位于x-射线CT扫描仪外部的显示单元上显示。
上述实施例中的过扫描范围能够设定成包括半影。
如果过扫描范围不因扫描条件的不同而变化很大，则确定时可以不考虑扫描条件。
只有CTDIw和DLP的其中一个能够被显示，或者与辐射剂量有关的另一种类型的数据如CTDTvol能够被显示。
本领域的技术人员能够容易地发现附加的优点和修改。因此，本发明更广阔的方面并不仅限于本文显示和说明的特定细节和代表性实施例。因此，能够在不背离由附加权利要求及其等价物限定的一般发明概念的精神和范围内进行各种修改。

Claims (12)

1.一种x-射线计算断层摄影扫描仪，其根据指定的扫描范围执行螺旋扫描并收集x-射线投影数据，包括：
一个确定单元，其确定半影范围和在扫描范围内重建图像所需的x-射线辐照范围；和
一个显示单元，其在扫描图像上显示由指示扫描范围的标记、指示x-射线辐照范围的标记和指示半影范围的标记形成的图像。
2.根据权利要求1的x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元考虑扫描条件而确定x-射线辐照范围。
3.根据权利要求1的x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元确定包括半影的x-射线辐照范围。
4.根据权利要求1的x-射线计算断层摄影扫描仪，进一步包括一个计算单元，其计算x-射线辐照范围内放射剂量的数值，并且
其中显示单元显示叠加在扫描图像上的数值。
5.根据权利要求1的x-射线计算断层摄影扫描仪，进一步包括一个计算单元，其计算x-射线辐照范围内的放射剂量数值和半影范围内的放射剂量数值，并且
其中显示单元显示由计算单元计算的与指示x-射线辐照范围的标记有关的数值和与指示半影范围的标记有关的数值之间的差。
6.一种x-射线计算断层摄影扫描仪，其根据指定的扫描范围进行螺旋扫描并收集x-射线投影数据，包括：
一个确定单元，其确定半影范围和在扫描范围内重建图像所需的x-射线辐照范围；和
一个生成单元，其生成通过在扫描图像上叠加指示x-射线辐照范围的标记、指示半影范围的标记所形成的图像的数据。
7.根据权利要求6的x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元考虑扫描条件而确定x-射线辐照范围。
8.根据权利要求6的x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元确定包括半影的x-射线辐照范围。
9.根据权利要求6的x-射线计算断层摄影扫描仪，进一步包括一个计算单元，其计算x-射线辐照范围内的放射剂量数值，并且
其中生成单元生成通过在扫描图像上叠加x-射线辐照范围形成的图像的数据。
10.根据权利要求6的x-射线计算断层摄影扫描仪，其中生成单元生成通过在扫描图像上叠加指示扫描范围的标记和指示x-射线辐照范围的标记形成的图像的数据。
11.根据权利要求10的x-射线计算断层摄影扫描仪，其中确定单元确定包括半影的x-射线辐照范围，并且
生成单元生成通过在扫描图像上叠加指示扫描范围的标记、指示x-射线辐照范围的标记和指示半影范围的标记形成的图像的数据。
12.根据权利要求11的x-射线计算断层摄影扫描仪，进一步包括一个计算单元，其计算x-射线辐照范围内的放射剂量数值和半影范围内的放射剂量数值，并且
其中生成单元生成指示由计算单元计算的与指示x-射线辐照范围的标记有关的数值和与指示半影范围的标记有关的数值之间的差的图像数据。
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CN102688056A (zh) * 2011-03-23 2012-09-26 株式会社日立医疗器械 X射线ct装置

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